JP2014236620A - Power converter device - Google Patents

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光二 嶋村
Koji Shimamura
光二 嶋村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power converter device capable of soft switching in a wide load range including at a low load.SOLUTION: A first DC/DC converter 40 and a second DC/DC converter 50 are connected in parallel to a drive secondary battery 30 which is a load. With the provision of a power conversion control unit 600 for controlling to drive switch elements 110-140, 310-340 of the respective DC/DC converters, the number of the DC/DC converters to be operated is determined from the relationship between a current command value to be supplied to the load and the range capable of soft switching, to thereby enable power conversion without deviating from a soft switching region.

Description

この発明はＤＣ／ＤＣコンバータを使用した電力変換装置に関し、特に軽負荷時を含む広範囲の負荷に対してソフトスイッチングが可能なＤＣ／ＤＣコンバータを使用した電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power converter using a DC / DC converter, and more particularly to a power converter using a DC / DC converter capable of soft switching with respect to a wide range of loads including a light load.

近年、環境意識の高まりから車両外部の電源から供給される電力により充電可能な駆動用蓄電池を搭載し、駆動用蓄電池を電源として作動するモータを用いた電気自動車、プラグインハイブリッド自動車などの電動車両が注目されている。   In recent years, electric vehicles such as electric vehicles and plug-in hybrid vehicles that use a motor that operates with a driving storage battery as a power source, equipped with a driving storage battery that can be charged by power supplied from a power source external to the vehicle due to increasing environmental awareness. Is attracting attention.

これら電動車両の充電時間は、車両外部の電源の電力を大きくし、さらに電動車両に搭載する電力変換装置の扱える電力を大きくすることで短時間にすることができるので、小型で大きな電力が扱える電力変換装置が要求されている。小型化のために高いスイッチング周波数が望まれるが、スイッチング周波数の高周波化によって、スイッチング損失の増加およびスイッチングで生じる高調波やＥＭＩノイズが問題となる。   The charging time of these electric vehicles can be shortened by increasing the electric power of the power source outside the vehicle and further increasing the electric power that can be handled by the power conversion device mounted on the electric vehicle. A power converter is required. A high switching frequency is desired for miniaturization, but with an increase in switching frequency, switching loss increases and harmonics and EMI noise generated by switching become problems.

このようなスイッチング損失および高調波やＥＭＩノイズを低減させる駆動方式としてソフトスイッチングが知られている。（例えば、特許文献１）。
ソフトスイッチングによるＤＣ／ＤＣコンバータは、コンバータの一次側回路のスイッチ素子にかかる電圧を低く、若しくは、ゼロの状態とし、そして、そこに流れる電流のレベルが低く、若しくは、ゼロの状態として、スイッチング動作を行うものである。 Soft switching is known as a driving method for reducing such switching loss, harmonics and EMI noise. (For example, patent document 1).
The DC / DC converter by soft switching has a low or zero voltage applied to the switching element of the primary circuit of the converter, and a switching operation with a low or zero current level. Is to do.

特開平１０−３３７０２１号公報（図５、段落００３９〜４１）JP-A-10-337021 (FIG. 5, paragraphs 0039-41)

しかしながら、一般的なソフトスイッチング方式ＤＣ／ＤＣコンバータでは、軽負荷時において、ソフトスイッチングの領域からはずれ、スイッチング時のスイッチ素子にかかる電圧が十分に低くならずスイッチング損失が生じてしまう問題がある。   However, in a general soft switching DC / DC converter, there is a problem that the voltage applied to the switch element at the time of switching is not sufficiently lowered and a switching loss occurs at the time of light load.

電動車両の充電においては、充電後半は充電電流を絞っていくため軽負荷の状態となる。また、車両外部の電源の供給電力が小さい場合には、充電電流を小さくしなければならず、動作は軽負荷時と同等となる。このように、電動車両の充電器では、充電状態や車両外部の電源状態によって負荷が変化するため、広範囲な負荷に対してソフトスイッチングが可能な電力変換装置が必要となる。   In charging an electric vehicle, the charging current is reduced in the second half of charging, and the vehicle is lightly loaded. In addition, when the power supplied from the power supply outside the vehicle is small, the charging current must be reduced, and the operation is equivalent to that at light load. Thus, in the charger for an electric vehicle, the load changes depending on the state of charge and the power supply state outside the vehicle, so a power conversion device that can perform soft switching over a wide range of loads is required.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、軽負荷時を含む広範囲の負荷に対してソフトスイッチングが可能な、電力変換装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power converter capable of soft switching with respect to a wide range of loads including a light load. .

この発明に係る電力変換装置は、スイッチ素子と共振用コンデンサと共振用インダクタを具備し、共振用コンデンサと共振用インダクタの共振現象を利用してソフトスイッチングを行う1組のＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチ素子の駆動を制御する電力変換制御部を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータは少なくとも２組以上設けて、それぞれが負荷に対して並列に接続され、電力変換制御部は、負荷へ供給する電流指令値とソフトスイッチング可能な範囲との関係から、動作させるＤＣ／ＤＣコンバータの数を決定することを特徴とするものである。   A power converter according to the present invention comprises a switch element, a resonance capacitor, and a resonance inductor, and a set of DC / DC converters that perform soft switching using a resonance phenomenon of the resonance capacitor and the resonance inductor; A power conversion control unit that controls driving of each switch element of the DC / DC converter is provided, and at least two sets of DC / DC converters are provided, and each of them is connected in parallel to the load. The number of DC / DC converters to be operated is determined from the relationship between the current command value supplied to the power supply and the soft-switchable range.

この発明によれば、ソフトスイッチング方式のＤＣ／ＤＣコンバータを少なくとも2組以上を負荷へ並列に接続し、負荷へ供給する電流の指令値とソフトスイッチング可能な範囲との関係から、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作させる数を決定することを特徴とする電力変換装置であるので、軽負荷時には動作させるＤＣ／ＤＣコンバータを減らすことで、ソフトスイッチングの領域から外れることなく電力を変換することが可能となるという効果が得られる。   According to the present invention, at least two or more sets of soft switching DC / DC converters are connected in parallel to the load, and the DC / DC converter is obtained from the relationship between the command value of the current supplied to the load and the soft-switchable range. Therefore, it is possible to convert power without deviating from the soft switching region by reducing the number of DC / DC converters operated at light loads. The effect is obtained.

この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の制御処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the control processing of the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る電力変換装置のソフトスイッチングが可能な電流指令値の範囲とＤＣ／ＤＣコンバータの起動数の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the range of the electric current command value which can perform soft switching of the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention, and the starting number of a DC / DC converter.

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１における電力変換装置を図１〜図３に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す回路図である。但し、図１ではこの発明に直接関与しない構成要素については、図示を省略している。
図１において、電力変換装置１０は、直流入力源２０と負荷である駆動用蓄電池３０の間に接続される。直流入力源２０は、車両外部の電源が直流の場合は直接入力され、車両外部の電源が交流の場合はＡＣ／ＤＣ変換器によって直流に変換して入力される。 Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the power converter in Embodiment 1 of this invention is demonstrated based on FIGS. 1-3.
1 is a circuit diagram showing a configuration of a power conversion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. However, in FIG. 1, illustration of components that are not directly related to the present invention is omitted.
In FIG. 1, the power converter 10 is connected between a DC input source 20 and a drive storage battery 30 that is a load. The DC input source 20 is directly input when the power source outside the vehicle is DC, and is converted into DC by an AC / DC converter when the power source outside the vehicle is AC.

電力変換装置１０は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０を負荷である駆動用蓄電池３０に対して並列に接続した構成となっている。
第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、絶縁トランス２００を中心に入力側（一次側）と出力側（二次側）に分かれている。一次側はスイッチ素子１１０〜１４０で構成されたフルブリッジ回路となっており、スイッチ素子１１０〜１４０の各々にはコンデンサ１５０〜１８０を並列に接続している。絶縁トランス２００の一次側には直列にインダクタ１９０を接続している。 The power conversion apparatus 10 has a configuration in which a first DC / DC converter 40 and a second DC / DC converter 50 are connected in parallel to a drive storage battery 30 that is a load.
The first DC / DC converter 40 is divided into an input side (primary side) and an output side (secondary side) with the insulating transformer 200 as the center. The primary side is a full bridge circuit composed of switch elements 110 to 140, and capacitors 150 to 180 are connected in parallel to each of the switch elements 110 to 140. An inductor 190 is connected in series to the primary side of the isolation transformer 200.

コンデンサ１５０〜１８０とインダクタ１９０はそれぞれ共振用のコンデンサ及びインダクタであって、これら共振用コンデンサ及び共振用インダクタの共振現象を利用してソフトスイッチングを行う。
絶縁トランス２００の二次側ではダイオード２１０〜２４０により全波整流回路となっている。全波整流回路を通った電流は二次側インダクタ２５０と平滑コンデンサ５００で平滑される。 The capacitors 150 to 180 and the inductor 190 are a resonance capacitor and an inductor, respectively, and perform soft switching by using the resonance phenomenon of the resonance capacitor and the resonance inductor.
On the secondary side of the insulating transformer 200, a full-wave rectifier circuit is formed by the diodes 210 to 240. The current passing through the full wave rectifier circuit is smoothed by the secondary inductor 250 and the smoothing capacitor 500.

第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０と同一の回路構成で、スイッチ素子３１０〜３４０と、スイッチ素子３１０〜３４０に並列に接続されるコンデンサ３５０〜３８０と、インダクタ３９０、絶縁トランス４００、全波整流回路用ダイオード４１０〜４４０、二次側インダクタ４５０から構成される。   The second DC / DC converter 50 has the same circuit configuration as that of the first DC / DC converter 40, and includes switch elements 310 to 340, capacitors 350 to 380 connected in parallel to the switch elements 310 to 340, and an inductor. 390, an insulating transformer 400, full-wave rectifier circuit diodes 410 to 440, and a secondary inductor 450.

なお、スイッチ素子１１０〜１４０およびスイッチ素子３１０〜３４０はＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されているが、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）でも良い。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０、５０は一例として、絶縁トランス２００、４００を用いた絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータで示しているが、絶縁トランスを用いない非絶縁型のチョッパ方式のＤＣ／ＤＣコンバータでも良い。 The switch elements 110 to 140 and the switch elements 310 to 340 are configured with MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors), but may be IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).
Moreover, although the DC / DC converters 40 and 50 are shown as insulating DC / DC converters using the insulating transformers 200 and 400 as an example, they are non-insulating chopper DC / DC converters that do not use an insulating transformer. But it ’s okay.

電力変換装置１０は、直流入力源２０の電圧レベルを駆動用蓄電池３０の電圧レベルへ変換するとともに、駆動用蓄電池３０の充電状態に応じて算出される電流指令値に従った電流を駆動用蓄電池３０へ供給することで、入力側電力を駆動用蓄電池３０へ移送する電力変換装置である。
また、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０を共に動作させることにより、各々のＤＣ／ＤＣコンバータの出力電流を足し合わせた電流が平滑コンデンサ５００で平滑され、駆動用蓄電池３０へ供給されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ単体動作よりも大きな電力を供給できる。 The power conversion device 10 converts the voltage level of the DC input source 20 into the voltage level of the drive storage battery 30, and supplies the current according to the current command value calculated according to the charge state of the drive storage battery 30 to the drive storage battery. By supplying the power to 30, the power conversion device transfers the input-side power to the drive storage battery 30.
Further, by operating both the first DC / DC converter 40 and the second DC / DC converter 50, the current obtained by adding the output currents of the respective DC / DC converters is smoothed by the smoothing capacitor 500 and used for driving. Since it is supplied to the storage battery 30, it is possible to supply a larger amount of electric power than the single DC / DC converter operation.

なお、前記電流指令値は、電力変換装置１０が駆動用蓄電池３０の充電状態に応じて算出した値でも良いし、駆動用蓄電池３０の充電状態を管理する別ユニットが電流指令値を算出し電力変換装置１０へ前記電流指令値を通知しても良い。   The current command value may be a value calculated by the power conversion device 10 according to the charge state of the drive storage battery 30, or another unit that manages the charge state of the drive storage battery 30 calculates the current command value and the power. The current command value may be notified to the converter 10.

電力変換制御部６００は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０のスイッチ素子１１０〜１４０および第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０のスイッチ素子３１０〜３４０の駆動を制御する。また、電力変換制御部６００は、ＤＣ／ＤＣコンバータの１組ごとの動作時間を計測する動作時間計測処理部６１０を有している。
電力変換装置１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータの１組ごとの温度を測定する温度測定部を備え、温度測定部２６０は第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度を測定し、温度測定部４６０は第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度を測定し、電力変換制御部６００へ通知する。 The power conversion control unit 600 controls driving of the switch elements 110 to 140 of the first DC / DC converter 40 and the switch elements 310 to 340 of the second DC / DC converter 50. In addition, the power conversion control unit 600 includes an operation time measurement processing unit 610 that measures an operation time for each set of DC / DC converters.
The power conversion device 10 includes a temperature measurement unit that measures the temperature of each set of DC / DC converters, the temperature measurement unit 260 measures the temperature of the first DC / DC converter 40, and the temperature measurement unit 460 The temperature of the second DC / DC converter 50 is measured and notified to the power conversion control unit 600.

次に、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置１０における電力変換処理の流れについて、図２のフローチャートを用いて説明する。
図２に示すように、電力変換制御部６００は、ステップＳ１０００において、駆動用蓄電池３０へ供給する電流指令値が後述するソフトスイッチングが可能な範囲から定められる所定値Ｘより大きいか否かを判定する。電力変換制御部６００は、電流指令値が所定値Ｘ以下と判定した場合（ＮＯ）は、ステップＳ１１００に進み、一方、電流指令値が所定値Ｘより大きいと判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１６００に進む。ステップＳ１６００においては、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０を共に動作させて駆動用蓄電池３０へ電流指令値に従った電流を供給する。 Next, the flow of the power conversion process in the power conversion device 10 according to Embodiment 1 of the present invention will be described using the flowchart of FIG.
As shown in FIG. 2, in step S1000, the power conversion control unit 600 determines whether or not the current command value supplied to the drive storage battery 30 is greater than a predetermined value X determined from a soft-switchable range described later. To do. When power conversion control unit 600 determines that the current command value is less than or equal to predetermined value X (NO), the process proceeds to step S1100, whereas when it is determined that the current command value is greater than predetermined value X (YES), step S1100 is performed. The process proceeds to S1600. In step S1600, the first DC / DC converter 40 and the second DC / DC converter 50 are both operated to supply a current according to the current command value to the drive storage battery 30.

ステップＳ１１００においては、電力変換制御部６００は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度が同じか否かを判定する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度が同じと判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１３００に進み、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度が異なっていると判定した場合（ＮＯ）は、ステップＳ１２００に進む。   In step S1100, power conversion control unit 600 determines whether or not the temperature of first DC / DC converter 40 and the temperature of second DC / DC converter 50 are the same. If it is determined that the temperature of the first DC / DC converter 40 and the temperature of the second DC / DC converter 50 are the same (YES), the process proceeds to step S1300, where the temperature of the first DC / DC converter 40 is equal to the second temperature. If it is determined that the temperatures of the DC / DC converters 50 are different (NO), the process proceeds to step S1200.

ステップＳ１２００においては、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度より高いか否かを判定する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度より高いと判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１４００に進み、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度以下と判定した場合（ＮＯ）は、ステップＳ１５００に進む。   In step S1200, it is determined whether or not the temperature of the first DC / DC converter 40 is higher than the temperature of the second DC / DC converter 50. If it is determined that the temperature of the first DC / DC converter 40 is higher than the temperature of the second DC / DC converter 50 (YES), the process proceeds to step S1400, where the temperature of the first DC / DC converter 40 is the second temperature. If it is determined that the temperature is equal to or lower than the temperature of the DC / DC converter 50 (NO), the process proceeds to step S1500.

ステップＳ１３００においては、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作時間が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の動作時間より長いか否かを判定する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作時間が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の動作時間より長いと判定した場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ１４００に進み、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作時間が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の動作時間以下と判定した場合はステップＳ１５００に進む。   In step S1300, it is determined whether or not the operation time of the first DC / DC converter 40 is longer than the operation time of the second DC / DC converter 50. When it is determined that the operation time of the first DC / DC converter 40 is longer than the operation time of the second DC / DC converter 50 (YES), the process proceeds to step S1400 and the operation time of the first DC / DC converter 40 is reached. , The process proceeds to step S1500.

ステップＳ１４００においては、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作を休止させ、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０のみ動作させて駆動用蓄電池３０へ電流指令値に従った電流を供給する。
ステップＳ１５００においては、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の動作を休止させ、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０のみ動作させて駆動用蓄電池３０へ電流指令値に従った電流を供給する。 In step S1400, the operation of the first DC / DC converter 40 is suspended, only the second DC / DC converter 50 is operated, and a current according to the current command value is supplied to the drive storage battery 30.
In step S1500, the operation of the second DC / DC converter 50 is suspended, only the first DC / DC converter 40 is operated, and a current according to the current command value is supplied to the drive storage battery 30.

なお、図２に示す処理は所定期間毎に実施し、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度が変化した場合や、動作時間が更新された場合に休止させるＤＣ／ＤＣコンバータを再度選択する。   The process shown in FIG. 2 is performed every predetermined period, and is suspended when the temperature of the first DC / DC converter 40 and the second DC / DC converter 50 changes or when the operation time is updated. Select the DC / DC converter again.

以上の電力変換制御部６００におけるＤＣ／ＤＣコンバータの動作と休止の処理と、ソフトスイッチングが可能な電流指令値の範囲との関係は、例えば図３に示される。
横軸は電流指令値で、そのＬ１は１組のＤＣ／ＤＣコンバータだけを動作させた場合にソフトスイッチングが成立する電流指令値の下限を示し、Ｈ１は１組のＤＣ／ＤＣコンバータだけを動作させた場合に出力可能でかつソフトスイッチングが成立する電流指令値の上限を示している。 The relationship between the DC / DC converter operation and the pause processing in the power conversion control unit 600 and the range of the current command value that can be soft-switched is shown in FIG. 3, for example.
The horizontal axis is the current command value, and L1 indicates the lower limit of the current command value at which soft switching is established when only one set of DC / DC converters is operated, and H1 operates only one set of DC / DC converters. The upper limit of the current command value that can be output when soft switching is established is shown.

横軸のＬ２は２組のＤＣ／ＤＣコンバータを共に動作させた場合にソフトスイッチングが成立する電流指令値の下限を示し、横軸のＨ２は２組のＤＣ／ＤＣコンバータを共に動作させた場合に出力可能でかつソフトスイッチングが成立する電流指令値の上限を示している。
所定値Ｘは、２組のＤＣ／ＤＣコンバータを共に動作させた場合にソフトスイッチングが成立する電流指令値の下限値Ｌ２と、１組のＤＣ／ＤＣコンバータだけを動作させた場合に出力可能でかつソフトスイッチングが成立する電流指令値の上限値Ｈ１の間の範囲内に設定する。電流指令値が所定値Ｘより大きい場合は、２組のＤＣ／ＤＣコンバータを共に動作させる。 L2 on the horizontal axis indicates the lower limit of the current command value that enables soft switching when both sets of DC / DC converters are operated, and H2 on the horizontal axis indicates when both sets of DC / DC converters are operated. The upper limit of the current command value that can be output and soft switching is established is shown.
The predetermined value X can be output when the current command value lower limit value L2 at which soft switching is established when two sets of DC / DC converters are operated together and when only one set of DC / DC converters is operated. And it sets in the range between the upper limit H1 of the electric current command value in which soft switching is materialized. When the current command value is larger than the predetermined value X, the two sets of DC / DC converters are operated together.

一方、電流指令値が所定値Ｘ以下となった場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作数を１とする。このとき、図２のフローチャートで示したように、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度が同じ場合は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作時間が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の動作時間より長いか否かを判定する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作時間が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の動作時間以下と判定した場合は、スイッチ素子３１０〜３４０をすべてＯＦＦにして第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の動作を休止させ、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０のみを動作させる。   On the other hand, when the current command value is equal to or less than the predetermined value X, the number of operations of the DC / DC converter is set to 1. At this time, as shown in the flowchart of FIG. 2, when the temperature of the first DC / DC converter 40 and the temperature of the second DC / DC converter 50 are the same, the operation time of the first DC / DC converter 40. Is longer than the operation time of the second DC / DC converter 50. When it is determined that the operation time of the first DC / DC converter 40 is equal to or less than the operation time of the second DC / DC converter 50, all the switch elements 310 to 340 are turned off and the operation of the second DC / DC converter 50 is performed. And only the first DC / DC converter 40 is operated.

また、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度が同じでなければ、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度より高いか否かを判定する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度より高いと判定した場合は、スイッチ素子１１０〜１４０をすべてＯＦＦにして第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作を休止させ、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０のみを動作させる。   If the temperature of the first DC / DC converter 40 and the temperature of the second DC / DC converter 50 are not the same, the temperature of the first DC / DC converter 40 is the temperature of the second DC / DC converter 50. Determine if it is higher. When it is determined that the temperature of the first DC / DC converter 40 is higher than the temperature of the second DC / DC converter 50, all the switch elements 110 to 140 are turned off and the operation of the first DC / DC converter 40 is performed. The operation is stopped and only the second DC / DC converter 50 is operated.

以上のように、この実施の形態１は、２組のＤＣ／ＤＣコンバータを共に動作させた場合のソフトスイッチング可能範囲から定められる所定値Ｘよりも電流指令値が小さい場合には、１組のＤＣ／ＤＣコンバータだけの動作にすることでソフトスイッチングが成立するので、電力変換装置１０のソフトスイッチング可能範囲を広げることができる。
さらに、動作時間がより多い方のＤＣ／ＤＣコンバータを休止させるのでＤＣ／ＤＣコンバータの寿命を延ばすことができる。 As described above, in the first embodiment, when the current command value is smaller than the predetermined value X determined from the soft switching possible range when the two sets of DC / DC converters are operated together, Since soft switching is established by operating only the DC / DC converter, the soft switching possible range of the power conversion device 10 can be expanded.
Furthermore, since the DC / DC converter having the longer operation time is suspended, the life of the DC / DC converter can be extended.

さらに、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度が同じでなければ、動作時間よりも優先して、温度がより高い方のＤＣ／ＤＣコンバータを休止させるので、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障を回避し寿命を延ばすことができる。
また、図２に示す処理を、所定期間毎に実行することにより、休止させるＤＣ／ＤＣコンバータを切り換えることが出来るので、ＤＣ／ＤＣコンバータの寿命を延ばすことができる。 Further, if the temperature of the first DC / DC converter 40 and the temperature of the second DC / DC converter 50 are not the same, the higher DC / DC converter is suspended in preference to the operation time. Therefore, the failure of the DC / DC converter can be avoided and the life can be extended.
In addition, since the DC / DC converter to be paused can be switched by executing the processing shown in FIG. 2 every predetermined period, the life of the DC / DC converter can be extended.

なお、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ４０の温度と第２のＤＣ／ＤＣコンバータ５０の温度が同じというのは、温度が全く等しい必要はなく、測定誤差等を含めＤＣ／ＤＣコンバータの故障や寿命に影響しない範囲で同じであれば良い。
また、実施の形態１の上記の説明においては、ＤＣ／ＤＣコンバータを２組だけ並列に接続した例について説明したが、２組以上のＤＣ／ＤＣコンバータを並列に接続した構成であれば、休止させるＤＣ／ＤＣコンバータの数を調整することで広範囲な負荷に対してソフトスイッチングが可能となることは自明である。 Note that the temperature of the first DC / DC converter 40 and the temperature of the second DC / DC converter 50 are the same, the temperatures do not have to be exactly the same, and the failure and life of the DC / DC converter, including measurement errors, etc. As long as it is the same as long as it does not affect
In the above description of the first embodiment, an example in which only two sets of DC / DC converters are connected in parallel has been described. However, if two or more sets of DC / DC converters are connected in parallel, a pause is provided. It is obvious that soft switching can be performed over a wide range of loads by adjusting the number of DC / DC converters to be performed.

なお、スイッチ素子の回路構成は、フルブリッジだけでなく、ハーフブリッジを含めソフトスイッチング方式可能な回路構成であればよい。
なおこの発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 Note that the circuit configuration of the switch element is not limited to a full bridge, but may be a circuit configuration that allows a soft switching system including a half bridge.
It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

この発明は、電動車両に限定されることはなく、大電力から小電力までの広範囲な直流電力が必要な負荷へ直流入力を変換して供給する電力変換装置として利用することが出来、その場合においても、上記と同様の効果が得られることは言うまでもない。   The present invention is not limited to an electric vehicle, and can be used as a power conversion device that converts and supplies a DC input to a load that requires a wide range of DC power from high power to low power. It goes without saying that the same effects as described above can be obtained.

１０：電力変換装置、２０：直流入力源、３０：駆動用蓄電池（負荷）、
４０：第１のＤＣ／ＤＣコンバータ ５０：第２のＤＣ／ＤＣコンバータ、
１１０〜１４０：第１のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチ素子、
１５０〜１８０：第１のＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサ、
１９０：第１のＤＣ／ＤＣコンバータのインダクタ、
２００：第１のＤＣ／ＤＣコンバータの絶縁トランス、
２１０〜２４０：第１のＤＣ／ＤＣコンバータのダイオード、
２５０：第１のＤＣ／ＤＣコンバータの二次側インダクタ、２６０：温度測定部、
３１０〜３４０：第２のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチ素子、
３５０〜３８０：第２のＤＣ／ＤＣコンバータのコンデンサ、
３９０：第２のＤＣ／ＤＣコンバータのインダクタ、
４００：第２のＤＣ／ＤＣコンバータの絶縁トランス、
４１０〜４４０：第２のＤＣ／ＤＣコンバータのダイオード、
４５０：第２のＤＣ／ＤＣコンバータの二次側インダクタ、４６０：温度測定部、
５００：平滑コンデンサ、６００：電力変換制御部、６１０：動作時間計測処理部。 10: Power conversion device, 20: DC input source, 30: Drive battery (load),
40: 1st DC / DC converter 50: 2nd DC / DC converter,
110 to 140: switch elements of the first DC / DC converter,
150 to 180: capacitors of the first DC / DC converter,
190: Inductor of the first DC / DC converter,
200: Insulating transformer of the first DC / DC converter,
210 to 240: diodes of the first DC / DC converter,
250: secondary inductor of the first DC / DC converter, 260: temperature measuring unit,
310 to 340: switch elements of the second DC / DC converter,
350 to 380: capacitors of the second DC / DC converter,
390: second DC / DC converter inductor,
400: Insulating transformer of the second DC / DC converter,
410 to 440: diodes of the second DC / DC converter,
450: Secondary inductor of the second DC / DC converter, 460: Temperature measuring unit,
500: smoothing capacitor, 600: power conversion control unit, 610: operating time measurement processing unit.

この発明に係る電力変換装置は、スイッチ素子と共振用コンデンサと共振用インダクタを具備し、共振用コンデンサと共振用インダクタの共振現象を利用してソフトスイッチングを行う1組のＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチ素子の駆動を制御する電力変換制御部を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータは少なくとも２組以上設けて、それぞれが負荷に対して並列に接続され、電力変換制御部は、負荷へ供給する電流指令値が所定値Ｘより大きい場合は、少なくとも２組以上のＤＣ／ＤＣコンバータを動作させるようにし、所定値Ｘは１組のＤＣ／ＤＣコンバータだけを動作させた場合に出力可能でかつソフトスイッチングが成立する電流指令値の上限と、２組以上のＤＣ／ＤＣコンバータを共に動作させた場合にソフトスイッチングが成立する電流指令値の下限の間に設定するようにしたことを特徴とするものである。 A power converter according to the present invention comprises a switch element, a resonance capacitor, and a resonance inductor, and a set of DC / DC converters that perform soft switching using a resonance phenomenon of the resonance capacitor and the resonance inductor; A power conversion control unit that controls driving of each switch element of the DC / DC converter is provided, and at least two sets of DC / DC converters are provided, and each of them is connected in parallel to the load. When the current command value to be supplied is larger than the predetermined value X, at least two sets of DC / DC converters are operated, and the predetermined value X can be output when only one set of DC / DC converters is operated. In addition, when the upper limit of the current command value for which soft switching is established and two or more DC / DC converters are operated together, It is characterized in that it is set between the lower limits of the current command values at which switching is established .

Claims (6)

スイッチ素子と共振用コンデンサと共振用インダクタを具備し、前記共振用コンデンサと前記共振用インダクタの共振現象を利用してソフトスイッチングを行う1組のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの各スイッチ素子の駆動を制御する電力変換制御部を備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは少なくとも２組以上設けて、それぞれが負荷に対して並列に接続され、前記電力変換制御部は、前記負荷へ供給する電流指令値とソフトスイッチング可能な範囲との関係から、動作させるＤＣ／ＤＣコンバータの数を決定することを特徴とする電力変換装置。   Each of the DC / DC converter includes a switch element, a resonance capacitor, and a resonance inductor, and a set of DC / DC converters that perform soft switching using a resonance phenomenon of the resonance capacitor and the resonance inductor. A power conversion control unit that controls driving of the switch element is provided, and at least two sets of the DC / DC converters are provided, and each of them is connected in parallel to the load, and the power conversion control unit supplies the load to the load A power converter that determines the number of DC / DC converters to be operated from a relationship between a current command value and a soft-switchable range. 前記電力変換制御部は、負荷へ供給する電流指令値が所定値Ｘより大きい場合は、少なくとも２組以上のＤＣ／ＤＣコンバータを動作させるようにし、前記所定値Ｘは１組のＤＣ／ＤＣコンバータだけを動作させた場合に出力可能でかつソフトスイッチングが成立する電流指令値の上限と、２組以上のＤＣ／ＤＣコンバータを共に動作させた場合にソフトスイッチングが成立する電流指令値の下限の間に設定するようにした請求項１に記載の電力変換装置。   When the current command value supplied to the load is larger than the predetermined value X, the power conversion control unit operates at least two or more DC / DC converters, and the predetermined value X is a set of DC / DC converters. Between the upper limit of the current command value that can be output when only the DC / DC converter is operated and the soft switching is established, and the lower limit of the current command value that is established when the two or more DC / DC converters are operated together The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is set as follows. 前記電力変換制御部は、少なくとも1組以上のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を休止させている場合に、所定期間経過するごとに、休止させるＤＣ／ＤＣコンバータを変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。   The power conversion control unit changes the DC / DC converter to be paused every time a predetermined period elapses when the operation of at least one set of DC / DC converters is paused. Or the power converter device of Claim 2. 前記電力変換制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの１組ごとの動作時間を計測する動作時間計測処理部を有し、１組以上のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を休止とする場合に、動作時間が多いＤＣ／ＤＣコンバータを優先的に休止するように選択することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。   The power conversion control unit includes an operation time measurement processing unit that measures an operation time for each set of the DC / DC converters, and operates when the operation of one or more sets of DC / DC converters is paused. 4. The power conversion device according to claim 1, wherein a DC / DC converter having a large amount is selected so as to be preferentially paused. 5. 前記電力変換装置は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの１組ごとの温度を測定する温度測定部を備え、前記電力変換制御部は、１組以上のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を休止とする場合に、温度がより高いＤＣ／ＤＣコンバータを優先的に休止するように選択することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。   The power conversion device includes a temperature measurement unit that measures the temperature of each set of the DC / DC converters, and the power conversion control unit is configured to pause the operation of one or more sets of DC / DC converters. The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the DC / DC converter having a higher temperature is selected so as to be preferentially paused. 前記電力変換制御部は、１組以上のＤＣ／ＤＣコンバータの動作を休止とする場合に、動作時間よりも温度がより高いＤＣ／ＤＣコンバータを優先的に休止するように選択することを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
The power conversion control unit is configured to preferentially pause a DC / DC converter having a temperature higher than an operation time when the operation of one or more sets of DC / DC converters is suspended. The power conversion device according to claim 5.
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