JP2020533935A - Voltage converters and related chargers onboard automatic vehicles - Google Patents

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Abstract

本発明は、自動車両に搭載され、第1の電圧を第1の電圧とは異なる第2の電圧に変換するための電圧コンバータ(200)に関し、電圧コンバータは、各々が第2の電圧を生成するためのチョッパとして制御されるトランジスタアーム(T3、T4)を含む複数のセル(C)と、少なくとも1つの分離トランジスタ(K3−R)と、トランジスタを制御するための回路(210)と、を備え、制御回路(210)は、複数のセルから1つのセルを分離し、第3の出力電圧を供給するためにセルのアーム(K5、K6)を使用するために、少なくとも1つの分離トランジスタ(K3−R)を選択的に開いたままにできるように構成される。The present invention relates to a voltage converter (200) mounted on an automatic vehicle for converting a first voltage into a second voltage different from the first voltage, each of which produces a second voltage. A plurality of cells (C) including transistor arms (T3, T4) controlled as choppers, at least one separation transistor (K3-R), and a circuit (210) for controlling the transistor. The control circuit (210) separates one cell from the plurality of cells and uses at least one separation transistor (K5, K6) to supply a third output voltage. K3-R) is configured to be selectively left open.

Description

本発明は、電気自動車両またはハイブリッド自動車両を使用する装置または機器のバッテリの充電に関する。 The present invention relates to charging the battery of a device or device that uses an electric vehicle or a hybrid vehicle.

本発明は、特に、電気充電器の追加機能を実行するように構成された電気自動車両またはハイブリッド自動車両に搭載された電圧コンバータに関する。 The present invention particularly relates to voltage converters mounted on electric or hybrid vehicles configured to perform additional functions of electric chargers.

公知の方法では、自動車両は、例えば48Vの第1の入力電圧を、例えば12Vの第2の出力電圧に変換するように構成されたDC/DC電圧コンバータを備えている。 In a known method, the motor vehicle comprises a DC / DC voltage converter configured to convert, for example, a first input voltage of 48V to a second output voltage of, for example, 12V.

さらに、自動車両は、公知の方法では、装置または機器のバッテリを第2の電圧とは異なる第3の出力電圧で充電できるバッテリ充電器を備えることができ、ここで、前記第3の電圧は例えば48V、24Vまたは12Vであってもよい。 Further, the automatic vehicle may be provided with a battery charger capable of charging the battery of the device or equipment with a third output voltage different from the second voltage by a known method, wherein the third voltage is For example, it may be 48V, 24V or 12V.

公知の自動車両では、DC/DC電圧コンバータとバッテリ充電器の機能は、2つの別個の電子モジュールによって実行される。 In known automated vehicles, the functions of the DC / DC voltage converter and battery charger are performed by two separate electronic modules.

ハイブリッド自動車両または電気自動車両をさらに改善し、車載電子システムのコストとサイズを最小限に抑える必要がある。本発明は、この必要性を満たすことを目的とし、その態様の1つによれば、自動車両に搭載され、第1の電圧を第1の電圧とは異なる第2の電圧に変換するための電圧コンバータであって、電圧コンバータは、
各々が第2の電圧を生成するためのチョッパとして制御されるトランジスタアームを含む複数のセルと、
少なくとも1つの分離トランジスタと、
トランジスタを制御するための回路と、を備え、
制御回路は、複数のセルから1つのセルを分離し、第3の出力電圧を供給するために前記セルのアームを使用するために、前記少なくとも1つの分離トランジスタK3−Rを選択的に開いたままにできるように構成される。
Hybrid or electric vehicles need to be further improved to minimize the cost and size of in-vehicle electronic systems. An object of the present invention is to satisfy this need, and according to one of the embodiments, for mounting on an automatic vehicle and converting a first voltage into a second voltage different from the first voltage. It is a voltage converter, and the voltage converter is
Multiple cells, each containing a transistor arm controlled as a chopper to generate a second voltage,
With at least one separating transistor,
Equipped with a circuit for controlling transistors,
The control circuit selectively opened the at least one separation transistor K3-R in order to separate one cell from the plurality of cells and use the arm of the cell to supply a third output voltage. Configured to be left alone.

分離トランジスタは、第2の電圧の極性が反転した場合の保護を可能にする。 The separation transistor allows protection in the event that the polarity of the second voltage is reversed.

言い換えれば、分離トランジスタK3−Rは、開く(スイッチをオフにする)または閉じる(スイッチをオンにする)電子スイッチとして使用される。 In other words, the isolation transistor K3-R is used as an electronic switch that opens (turns off the switch) or closes (turns on the switch).

第1の電圧は、例えばバッテリであってもよい電気供給システムによって供給される。 The first voltage is supplied by an electrical supply system, which may be, for example, a battery.

分離トランジスタK3−Rの開放により、前記セルのアームを他のセルから分離することができ、これにより第2の電圧を供給することが可能になる。 By opening the separation transistor K3-R, the arm of the cell can be separated from another cell, which makes it possible to supply a second voltage.

本発明の特定の一実施形態では、前記少なくとも1つの分離トランジスタは、前記複数のセルのうちの1つのセルに属する。 In one particular embodiment of the invention, the at least one separating transistor belongs to one of the plurality of cells.

本発明の特定の一実施形態では、前記少なくとも1つの分離トランジスタは、インダクタを介して、前記少なくとも1つの分離トランジスタを備えるセルのトランジスタアームの中間点に接続される。したがって、前記少なくとも1つの分離トランジスタを備えるセルは、インダクタも備える。 In one particular embodiment of the invention, the at least one isolation transistor is connected via an inductor to the midpoint of the transistor arm of the cell comprising the at least one isolation transistor. Therefore, the cell including the at least one separation transistor also includes an inductor.

本発明の特定の一実施形態では、コンバータのセルは並列に配置される。言い換えれば、コンバータのセルは電気的に並列に接続されている。 In one particular embodiment of the invention, the converter cells are arranged in parallel. In other words, the converter cells are electrically connected in parallel.

本発明により、公知の方法で別個の構成要素によって実行された電子機能が組み合わされ、これにより、製造コストと共に全体のサイズを削減することが可能になる。 The present invention combines electronic functions performed by separate components in a known manner, which makes it possible to reduce overall size as well as manufacturing costs.

さらに、冷却回路と制御回路は同じであってもよく、これは製造コストと共にサイズの削減にさらに貢献する。 In addition, the cooling and control circuits may be the same, which further contributes to size reduction as well as manufacturing costs.

第3の出力電圧は、第1の電圧と等しくても等しくなくてもよい。 The third output voltage may or may not be equal to the first voltage.

第3の電圧は、バッテリ、例えば電動自転車のバッテリなどの自動車両の外部の装置または機器のバッテリを充電するために使用されてもよい。 The third voltage may be used to charge a battery, eg, a battery of an external device or device of an automatic vehicle, such as a battery of an electric bicycle.

一実施形態では、第3の電圧は第1の電圧に等しく、両方とも例えば48Vである。その後に、コンバータは充電器として使用される。 In one embodiment, the third voltage is equal to the first voltage, both being, for example, 48V. The converter is then used as a charger.

一変形実施形態では、第3の電圧は第1の電圧とは異なる。この場合、コンバータはデュアル出力コンバータであり、その第2の出力が充電器として使用される。第1の電圧は48Vであってもよい。第3の電圧は12Vまたは24Vであってもよい。 In one modified embodiment, the third voltage is different from the first voltage. In this case, the converter is a dual output converter, the second output of which is used as a charger. The first voltage may be 48V. The third voltage may be 12V or 24V.

一実施形態では、本発明によるコンバータは、車両のバッテリによって供給される電圧から開始して第2の電圧および/または第3の電圧を供給するために使用される。 In one embodiment, the converter according to the invention is used to supply a second voltage and / or a third voltage starting from the voltage supplied by the vehicle battery.

第2の電圧は、例えば車両に搭載されたオートラジオまたは他の機器の使用を可能にするために、自動車両の車載電気システムが給電されることを可能にすることができる。 The second voltage can allow the vehicle-mounted electrical system of the automatic vehicle to be powered, for example to enable the use of an autoradio or other device mounted on the vehicle.

第3の電圧は、車両が駆動されている間または静止しているときに、バッテリ、例えば車両で充電することが望まれる電動自転車のバッテリが給電されることを可能にすることができる。 A third voltage can allow the battery, eg, the battery of an electric bicycle, which is desired to be charged in the vehicle, to be powered while the vehicle is driven or stationary.

第3の出力電圧は、60V未満、またはより良くは48V以下であってもよい。一実施形態では、第3の出力電圧は、48Vまたは24Vまたは12Vである。 The third output voltage may be less than 60V, or better, 48V or less. In one embodiment, the third output voltage is 48V or 24V or 12V.

特定の一実施形態では、第3の出力電圧は、好ましくは60V未満、または48V以下のDC電圧である。特定の一実施形態では、第3の出力DC電圧は48Vである。特定の一実施形態では、第3の出力DC電圧は24Vである。特定の一実施形態では、第3の出力DC電圧は12Vである。 In one particular embodiment, the third output voltage is preferably a DC voltage of less than 60V or less than 48V. In one particular embodiment, the third output DC voltage is 48V. In one particular embodiment, the third output DC voltage is 24V. In one particular embodiment, the third output DC voltage is 12V.

第2の出力電圧は、60V未満、またはより良くは48V以下であってもよい。一実施形態では、第2の出力電圧は12Vまたは24Vである。 The second output voltage may be less than 60V, or better, 48V or less. In one embodiment, the second output voltage is 12V or 24V.

特定の一実施形態では、第2の出力電圧は、好ましくは60V未満、または48V以下のDC電圧である。一実施形態では、第2の出力DC電圧は12Vまたは24Vである。 In one particular embodiment, the second output voltage is preferably a DC voltage of less than 60V or less than 48V. In one embodiment, the second output DC voltage is 12V or 24V.

本発明によれば、前述の分離トランジスタは、前記セルを分離して、第3の出力電圧を供給するチョッパとして制御される前記セルのアームを使用するために開かれる。この場合、コンバータは、第2および第3の出力電圧を同時にまたは別の方法で供給するように構成される。また、それは障害の場合にも開かれ、アイソレータとしての役割を果たす。それが閉じられると、対応するセルは従来技術によるDC/DC電圧コンバータのセルとして使用され、コンバータのすべてのセルは第2の電圧のみが供給されることを可能にする。 According to the present invention, the separation transistor is opened to separate the cell and use the arm of the cell controlled as a chopper to supply a third output voltage. In this case, the converter is configured to supply the second and third output voltages simultaneously or otherwise. It is also open in the event of a failure and acts as an isolator. When it is closed, the corresponding cell is used as a cell in a conventional DC / DC voltage converter, allowing all cells in the converter to be supplied with only a second voltage.

コンバータのセルは並列に配置されている。コンバータは、いくつかのセル、例えば2、3、4、5、または6個のセルを備えてもよい。 The converter cells are arranged in parallel. The converter may include several cells, such as 2, 3, 4, 5, or 6 cells.

用途に応じて、コンバータは、第2の電圧を供給するために複数のセルのうちの1つまたは複数のセルのみを必要とし、複数のセルの他のセルは未使用である。その場合、車両が運転されているときと静止しているときの両方で、未使用のセルのアームを使用して第3の電圧を供給することが有利である。 Depending on the application, the converter requires only one or more cells of the plurality of cells to supply the second voltage, and the other cells of the plurality of cells are unused. In that case, it is advantageous to use the arm of the unused cell to supply the third voltage both when the vehicle is driving and when it is stationary.

例示的な一実施形態では、並列に配置された4つのセルがある。各セルの分離トランジスタは、インダクタを介して各セルのトランジスタアームの中間点に接続されてもよい。 In one exemplary embodiment, there are four cells arranged in parallel. The separation transistor of each cell may be connected to the midpoint of the transistor arm of each cell via an inductor.

セルのトランジスタは、従来技術によるDC/DC電圧コンバータと同じ方法で、同じ動作サイクルで制御される。セルのアームのトランジスタの一方が開いて、他方が導通し、逆も同様である。様々なセルのトランジスタの開閉コマンド間にT/xの位相シフトがあり、ここで、xは第2の電圧を供給するアクティブセルの数、Tは動作サイクルの期間である。言い換えると、各セル内のデューティサイクルは同じであるが、トランジスタのコマンドは1つのセルから別のセルへT/xだけ位相シフトされる。位相シフトは、例えば、分離トランジスタK3−Rの開状態または閉状態に応じて、T/4またはT/3であってもよい。 The cells of the cell are controlled in the same way and in the same operating cycle as a conventional DC / DC voltage converter. One of the transistors in the cell arm opens, the other conducts, and vice versa. There is a T / x phase shift between the transistor open / close commands of the various cells, where x is the number of active cells supplying the second voltage and T is the duration of the operating cycle. In other words, the duty cycle within each cell is the same, but the transistor commands are phase-shifted from one cell to another by T / x. The phase shift may be T / 4 or T / 3, depending on, for example, the open state or the closed state of the separation transistor K3-R.

本発明では、チョッパとして制御されるセルのアームを使用して、充電器機能、特に48V、24Vまたは12V、およびDC/DC電圧コンバータの機能を実行する複数のセルの他のセルを実施することが理解されよう。 In the present invention, the arm of a cell controlled as a chopper is used to perform other cells of a plurality of cells performing charger functions, particularly 48V, 24V or 12V, and DC / DC voltage converter functions. Will be understood.

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、コンバータのセルの出力に接続されたキャパシタンスC1を備えてもよい。アームがチョッパとして制御されるセルの分離トランジスタの場合、アームがチョッパとして制御されるセルを除くコンバータのセルの出力にキャパシタンスC1が接続される。この分離トランジスタが閉じている場合、そのセルはコンバータで使用されて第2の電圧を供給し、キャパシタンスC1はコンバータのすべてのセルの出力に接続される。 In one particular embodiment of the invention, the converter may include capacitance C1 connected to the output of the converter cell. In the case of a cell separation transistor whose arm is controlled as a chopper, the capacitance C1 is connected to the output of the cell of the converter excluding the cell whose arm is controlled as a chopper. When this separation transistor is closed, the cell is used in the converter to supply a second voltage and the capacitance C1 is connected to the outputs of all cells in the converter.

コンバータのセルの出力に接続された前記キャパシタンスC1は、無電解であってもよい。特にセラミックキャパシタであってもよい。 The capacitance C1 connected to the output of the cell of the converter may be electroless. In particular, it may be a ceramic capacitor.

さらに、コンバータのセル数が少ない場合には、キャパシタンスの値を大きくする必要がある。例えば、2つのセルを備えたコンバータの場合、キャパシタンスは4つのセルを備えたコンバータに必要なキャパシタンスの2倍でなければならない。 Further, when the number of cells of the converter is small, it is necessary to increase the capacitance value. For example, in the case of a converter with two cells, the capacitance should be twice the capacitance required for a converter with four cells.

本発明の特定の一実施形態では、少なくとも1つの分離トランジスタTRは、複数のセルのうちの1つまたは複数のセルに関連付けられている。これらのトランジスタは、第2の電圧の極性の反転に対する保護を提供する。 In one particular embodiment of the invention, at least one isolation transistor TR is associated with one or more of the cells. These transistors provide protection against inversion of the polarity of the second voltage.

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、前記少なくとも1つの分離トランジスタTRと第2の電圧の出力との間に安全トランジスタTSをさらに備えることができる。これらの安全トランジスタは、第1の電圧を供給する電気システムの電圧の変動に対する保護を提供する。コンバータは、コンバータのセルごとに1つの安全トランジスタTSを備えてもよい。コンバータは、1つまたは複数の分離トランジスタ、例えば、1、2、3、4、5または6個の分離トランジスタを備えてもよい。多数の分離トランジスタにより、アセンブリ全体の電力を向上させることができる。例示的な一実施形態では、各々がセルの出力に接続された並列に配置された4つの分離トランジスタがある。 In one particular embodiment of the invention, the converter may further include a safety transistor TS between the at least one separation transistor TR and the output of the second voltage. These safety transistors provide protection against voltage fluctuations in the electrical system that supplies the first voltage. The converter may include one safety transistor TS for each cell of the converter. The converter may include one or more separation transistors, eg, 1, 2, 3, 4, 5 or 6 separation transistors. The large number of isolation transistors can improve the power of the entire assembly. In one exemplary embodiment, there are four separate transistors arranged in parallel, each connected to the output of the cell.

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、第3の電圧の出力のすぐ上流に配置された追加の分離トランジスタK4−Rをさらに備えてもよい。 In one particular embodiment of the invention, the converter may further include an additional isolation transistor K4-R located just upstream of the output of the third voltage.

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、その端子の1つを介して追加の分離トランジスタK4−Rに接続されたキャパシタンスC3をさらに備えてもよい。キャパシタンスC3は、前述の安全トランジスタTSと追加の分離トランジスタK4−Rとの間に接続されてもよい。 In one particular embodiment of the invention, the converter may further include a capacitance C3 connected to an additional isolation transistor K4-R via one of its terminals. The capacitance C3 may be connected between the safety transistor TS described above and the additional separation transistor K4-R.

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、追加の分離トランジスタK4−Rの上流に追加の安全トランジスタK1−Sをさらに備えてもよい。 In one particular embodiment of the invention, the converter may further include an additional safety transistor K1-S upstream of the additional isolation transistor K4-R.

本発明の特定の一実施形態では、分離することができる前記セルのアームK5、K6は、第3の出力電圧を供給するための降圧チョッパとして制御される。 In one particular embodiment of the invention, the separable arms K5, K6 of the cell are controlled as step-down choppers for supplying a third output voltage.

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、追加の安全トランジスタK1−Sと共に、昇圧チョッパとして制御されるトランジスタアームK1−S、K2を形成するトランジスタK2をさらに備えてもよく、このトランジスタアームK1−S、K2は、分離することができる前記セルのアームK5、K6と共に、バックブースト回路を形成する。 In a particular embodiment of the invention, the converter may further include, along with an additional safety transistor K1-S, transistors K1-S, transistors K2 forming K2, which are controlled as boost choppers. K1-S and K2 form a back boost circuit together with the arms K5 and K6 of the cell that can be separated.

特定の一実施形態では、前記追加の安全トランジスタK1−Sは、アームがチョッパとして制御される前記セルの出力に直接配置される。この場合、第3の電圧は12Vまたは24Vであってもよい。コンバータの電子部品が故障した場合には、負荷が切断されてもよい。 In one particular embodiment, the additional safety transistor K1-S is placed directly at the output of the cell whose arm is controlled as a chopper. In this case, the third voltage may be 12V or 24V. The load may be cut off if the electronic components of the converter fail.

特定の一実施形態では、コンバータは、プリチャージトランジスタK7をさらに備えてもよく、制御回路は、プリチャージトランジスタK7が開いているときに、第2の電圧および/または第3の電圧が供給されることを可能にし、プリチャージトランジスタK7が閉じているときに、チョッパとして制御される前記セルのアームが、第1の電圧を供給する電気システムのキャパシタンス、またはコンバータの1つまたは複数のキャパシタンスにプリチャージ電流を供給するために単純な電流導体として使用されることを可能にするように構成される。 In one particular embodiment, the converter may further include a precharge transistor K7, and the control circuit is supplied with a second voltage and / or a third voltage when the precharge transistor K7 is open. When the precharge transistor K7 is closed, the arm of the cell, which is controlled as a chopper, becomes the capacitance of the electrical system that supplies the first voltage, or the capacitance of one or more of the converters. It is configured to allow it to be used as a simple current transistor to supply a precharge current.

このプリチャージの場合、分離トランジスタK3−Rと追加の分離トランジスタK4−Rは開いたままになるが、プリチャージトランジスタK7は閉じたままになる。 In the case of this precharge, the separation transistor K3-R and the additional separation transistor K4-R remain open, while the precharge transistor K7 remains closed.

プリチャージがない場合には、プリチャージトランジスタK7は開いたままになる。 If there is no precharge, the precharge transistor K7 remains open.

本発明の別の主題は、前述の主題から独立しているか、またはそれと組み合わせて、上記のようなコンバータを備えた自動車両である。自動車両は電気自動車両またはハイブリッド自動車両のいずれであってもよい。 Another subject of the present invention is an automatic vehicle with a converter as described above, independent of or in combination with the aforementioned subject matter. The automatic vehicle may be either an electric automatic vehicle or a hybrid automatic vehicle.

本発明のさらに別の主題は、本発明によるコンバータによってバッテリに電力を供給するための方法であり、このコンバータは、チョッパとして複数のセルCを制御することにより、第1の電圧が第1の電圧とは異なる第2の電圧に変換されることを可能にし、セルCの各々が第2の電圧を生成するためのトランジスタアームT3、T4を備える。そのような方法によれば、セルを分離して、前記バッテリに供給される第3の出力電圧を供給するためのチョッパとして制御される前記セルのアームK5、K6を使用するために、少なくとも1つの分離トランジスタK3−Rが選択的に開いたままにされる。 Yet another subject of the present invention is a method for supplying power to a battery by a converter according to the present invention, in which the first voltage is first by controlling a plurality of cells C as choppers. Each of the cells C is provided with transistor arms T3, T4 for generating a second voltage, allowing conversion to a second voltage different from the voltage. According to such a method, at least one is used to separate the cells and use the arms K5, K6 of the cell, which are controlled as choppers for supplying the third output voltage supplied to the battery. The two separation transistors K3-R are selectively left open.

この目的のために、コンバータは、上述のように、トランジスタを制御するための回路(210)を備える。 To this end, the converter comprises a circuit (210) for controlling the transistors, as described above.

本方法は、上記の本発明の特徴の全部または一部を含むことができる。 The method can include all or part of the above features of the invention.

本発明は、後者の非限定的な例示的実施形態の以下の詳細な説明を読み、添付の図面を検討することにより、より良く理解されよう。 The present invention will be better understood by reading the following detailed description of the latter non-limiting exemplary embodiment and reviewing the accompanying drawings.

DC/DCコンバータの電気回路を示す図である。It is a figure which shows the electric circuit of a DC / DC converter. 本発明によるコンバータ電気回路の変形実施形態を示す図である。It is a figure which shows the modification embodiment of the converter electric circuit by this invention. 本発明によるコンバータ電気回路の変形実施形態を示す図である。It is a figure which shows the modification embodiment of the converter electric circuit by this invention. 本発明によるコンバータ電気回路の変形実施形態を示す図である。It is a figure which shows the modification embodiment of the converter electric circuit by this invention.

DC/DC主電圧コンバータ
図1には、第1の入力電圧、例えば48Vを第2の出力電圧、例えば12Vに変換するように構成された主DC/DC電圧コンバータ100が示されている。
DC / DC Main Voltage Converter FIG. 1 shows a main DC / DC voltage converter 100 configured to convert a first input voltage, such as 48V, to a second output voltage, such as 12V.

主電圧コンバータ100は、それ自体公知の方法で、チョッパとして動作するブリッジを含む。このようなコンバータは降圧コンバータと呼ばれ、DC電圧をより低い値の別のDC電圧に変換する。例示的な実施形態では、これは、例えば、48Vの電圧を12Vの電圧に変換する場合であり得る。 The mains voltage converter 100 includes a bridge that acts as a chopper in a manner known per se. Such a converter is called a buck converter and converts a DC voltage into another DC voltage with a lower value. In an exemplary embodiment, this could be, for example, the case of converting a voltage of 48V to a voltage of 12V.

図1の例示的な実施形態では、DC/DCコンバータ100は、並列に配置された4つのセルCを含む。もちろん、本発明の範囲から逸脱することなく、セルCの数は異なっていてもよい。例えば、2〜12個のセル、例えば2個、3個、4個、5個、または6個のセルがあってもよい。 In the exemplary embodiment of FIG. 1, the DC / DC converter 100 includes four cells C arranged in parallel. Of course, the number of cells C may be different without departing from the scope of the present invention. For example, there may be 2 to 12 cells, such as 2, 3, 4, 5, or 6 cells.

複数のセルを使用すると、半導体へのストレスを低減することができる。したがって、コンバータのセルはすべて、連続する各セルのトランジスタの制御間でT/4の位相差を有する同じ出力キャパシタC2につながるため、インターリーブコンバータが参照され、ここで、Tはコンバータの動作サイクルの周期である。言い換えると、各セル内のデューティサイクルは同じであるが、トランジスタの制御は1つのセルから別のセルへT/4だけ位相シフトされる。 By using a plurality of cells, stress on the semiconductor can be reduced. Therefore, since all the cells of the converter are connected to the same output capacitor C2 having a T / 4 phase difference between the control of the transistors of each contiguous cell, an interleaved converter is referred to, where T is the operation cycle of the converter. It is a cycle. In other words, the duty cycle within each cell is the same, but the transistor control is phase-shifted from one cell to another by T / 4.

出力キャパシタC2は無電解である。 The output capacitor C2 is electroless.

各セルCは、第1のトランジスタT1、第2のトランジスタT2、およびインダクタL1を備える。 Each cell C includes a first transistor T1, a second transistor T2, and an inductor L1.

ここで説明する例では、トランジスタT1とT2はMOSFETである。 In the example described here, the transistors T1 and T2 are MOSFETs.

そのようなコンバータ100の動作は、トランジスタT1の状態に応じて2つの構成に分割することができる。 The operation of such a converter 100 can be divided into two configurations according to the state of the transistor T1.

導通状態では、トランジスタT1が閉じられ、インダクタL1を流れる電流が増加する。第2のトランジスタT2の端子間の電圧は負であるため、電流は流れない。 In the conducting state, the transistor T1 is closed and the current flowing through the inductor L1 increases. Since the voltage between the terminals of the second transistor T2 is negative, no current flows.

非導通状態では、トランジスタT1は開いている。第2のトランジスタT2は、インダクタL1における電流の連続性を確保するために導通状態になる。インダクタL1を流れる電流は減少する。 In the non-conducting state, the transistor T1 is open. The second transistor T2 is brought into a conductive state in order to ensure the continuity of the current in the inductor L1. The current flowing through the inductor L1 is reduced.

さらに、コンバータ100は、1つまたは複数のセルCの出力に直接接続され、閉じているときに出力電圧を供給し、開いているときに1つまたは複数のセルCを保護する分離スイッチTRを含む。 Further, the converter 100 is directly connected to the output of one or more cells C and provides a separation switch TR that supplies an output voltage when closed and protects one or more cells C when open. Including.

コンバータ100は、安全スイッチTSも含み、安全スイッチTSはそれぞれ、対応する分離スイッチTRと直列に取り付けられている。これらの安全スイッチTSは、閉じているときに出力電圧を供給し、開いているときに1つまたは複数のセルCを保護する。 The converter 100 also includes a safety switch TS, each of which is mounted in series with a corresponding isolation switch TR. These safety switches TS provide output voltage when closed and protect one or more cells C when open.

このような構成は、両方向の電流の流れを防止する。DC/DCコンバータのハードウェアの故障、例えばトランジスタの故障の場合と同様に、入力または出力でネットワークの1つに低電圧または過電圧が現れると、分離スイッチおよび安全スイッチが(オープンスイッチとして)作動する。 Such a configuration prevents the flow of current in both directions. As in the case of a DC / DC converter hardware failure, such as a transistor failure, the isolation and safety switches operate (as open switches) when an undervoltage or overvoltage appears on one of the networks at the input or output. ..

分離スイッチおよび安全スイッチの各対は、他の対と並列に取り付けられている。 Each pair of isolation and safety switches is mounted in parallel with the other pairs.

記載された例では、コンバータは4対の分離スイッチおよび安全スイッチを含み、それによりアセンブリの電力を改善するが、それらの数が異なる場合、例えば、1、2、3、5または6である場合でも、本発明の範囲から逸脱することはない。原則として、分離スイッチおよび安全スイッチの数は、コンバータのセルの数に等しくなる。 In the examples described, the converter includes four pairs of isolation and safety switches, thereby improving the power of the assembly, but if the numbers are different, eg, 1, 2, 3, 5 or 6. However, it does not deviate from the scope of the present invention. As a rule, the number of isolation and safety switches is equal to the number of cells in the converter.

説明した例では、分離スイッチと安全スイッチは、例えばMOSFETタイプのトランジスタである。 In the examples described, the isolation switch and safety switch are, for example, MOSFET type transistors.

コンバータ100のすべてのトランジスタおよびスイッチは、コンバータ100のコントローラ110によって制御される。 All transistors and switches of converter 100 are controlled by controller 110 of converter 100.

デュアル出力コンバータ
次に、第1の電圧を第1の電圧とは異なる第2の電圧に変換するための、本発明による車両に搭載される電圧コンバータについて説明する。
Dual Output Converter Next, a voltage converter mounted on a vehicle according to the present invention for converting a first voltage into a second voltage different from the first voltage will be described.

図2は、各々が第2の電圧を生成するためのチョッパとして制御されるトランジスタアームT3、T4と、トランジスタを制御する回路210と、を備える複数のセルCを備える、車両に搭載される電圧コンバータ200を示す。 FIG. 2 is a vehicle-mounted voltage comprising a plurality of cells C each comprising transistor arms T3, T4 controlled as choppers for generating a second voltage, and circuits 210 controlling the transistors. The converter 200 is shown.

記載された例では、コンバータは、並列に配置された4つのセルCを備え、セルCの各々は少なくとも1つの分離トランジスタTRも備える。 In the example described, the converter comprises four cells C arranged in parallel, each of which also comprises at least one isolation transistor TR.

変形例として、セルCの1つまたは複数のみが少なくとも1つの分離トランジスタTRも備える。 As a modification, only one or more of cells C also includes at least one separation transistor TR.

各セルの分離トランジスタTRは、インダクタL2を介して各セルのトランジスタアームT3、T4の中間点に接続されてもよい。 The separation transistor TR of each cell may be connected to the intermediate point of the transistor arms T3 and T4 of each cell via the inductor L2.

セルのトランジスタT3、T4は、単純なコンバータと同じ方法で制御回路210によって制御され、位相シフトされ、同じ動作サイクルで制御される(つまり、デューティサイクルが同じである)。セルのアームのトランジスタの一方が開いて、他方が導通し、逆も同様である。 The cell transistors T3, T4 are controlled by the control circuit 210 in the same way as a simple converter, phase-shifted, and controlled in the same operating cycle (ie, the duty cycle is the same). One of the transistors in the cell arm opens, the other conducts, and vice versa.

さらに、制御回路210は、複数のセルのうちの1つのセルの分離トランジスタK3−Rを開いた状態または閉じた状態に保持するように構成される。 Further, the control circuit 210 is configured to hold the separation transistor K3-R of one of the plurality of cells in an open state or a closed state.

分離トランジスタK3−Rが閉じられると、制御回路210によって制御されるコンバータのすべてのセルが、第2の電圧の供給を可能にする。その後に、様々なセルのコマンド間にT/4の位相シフトがある。 When the separation transistor K3-R is closed, all cells of the converter controlled by the control circuit 210 allow the supply of a second voltage. After that, there is a T / 4 phase shift between the commands of the various cells.

分離トランジスタK3−Rが開いているとき、前記セルの分離があり、チョッパとして制御される前記セルのアームは、図2で説明されている例では12Vである、第3の出力電圧を供給するために使用される。言い換えれば、切断されたセルのアームにより、降圧回路を形成することができる。特に、このセルのトランジスタアームT3、T4の中間点がインダクタL2に接続されている場合、降圧回路は「バック」と呼ばれるタイプである。 When the separation transistor K3-R is open, the cell is separated and the arm of the cell controlled as a chopper supplies a third output voltage, which is 12V in the example described in FIG. Used for. In other words, the arm of the disconnected cell can form a step-down circuit. In particular, when the intermediate points of the transistor arms T3 and T4 of this cell are connected to the inductor L2, the step-down circuit is of a type called "back".

制御回路210は、複数のセルの他のセルのトランジスタT3およびT4を(例えば、それらを開くことにより)無効にすることができ、第2の電圧はもはや利用できなくなる。 The control circuit 210 can disable the transistors T3 and T4 of the other cells of the plurality of cells (eg, by opening them) and the second voltage is no longer available.

変形例として、制御回路210は、記載された例では12Vである第2の電圧を供給するように、複数のセルの他のセルCを制御する。この例では、第2の電圧を供給する3つの異なるセル間でT/3の位相シフトがある。 As a modification, the control circuit 210 controls the other cells C of the plurality of cells so as to supply a second voltage which is 12V in the described example. In this example, there is a T / 3 phase shift between three different cells that supply the second voltage.

記載された例では、それに応じて、様々なセルのコマンド間にT/xの位相シフトがあり、ここで、xは第2の電圧を供給するアクティブセルの数である。位相シフトは、例えば、分離トランジスタK3−Rの開状態または閉状態に応じて、T/4またはT/3であってもよい。Tは、制御サイクルの期間に対応する。 In the examples described, there is a T / x phase shift between the commands of the various cells accordingly, where x is the number of active cells supplying the second voltage. The phase shift may be T / 4 or T / 3, depending on, for example, the open state or the closed state of the separation transistor K3-R. T corresponds to the duration of the control cycle.

コンバータ200は、コンバータのセルCの出力に接続されたキャパシタンスC1を備える。チョッパとしてアームを制御できるセルの分離トランジスタK3−Rが開いている場合、キャパシタンスC1はコンバータの他のセルの出力に接続される。この分離トランジスタK3−Rが閉じている場合、前記セルは第2の電圧を供給するためにコンバータで使用され、キャパシタンスC1はコンバータのすべてのセルの出力に接続される。 The converter 200 includes a capacitance C1 connected to the output of cell C of the converter. When the cell separation transistor K3-R, which can control the arm as a chopper, is open, the capacitance C1 is connected to the output of the other cell of the converter. When the separation transistor K3-R is closed, the cell is used in the converter to supply a second voltage and the capacitance C1 is connected to the outputs of all cells in the converter.

コンバータは、分離トランジスタTRと第2の電圧の出力との間に安全トランジスタTSをさらに備える。コンバータは、コンバータのセルごとに1つの安全トランジスタTSを備える。並列に配置された4つの安全トランジスタTSがあり、各々がセルCの出力に接続されている。 The converter further includes a safety transistor TS between the separation transistor TR and the output of the second voltage. The converter includes one safety transistor TS for each cell of the converter. There are four safety transistors TS arranged in parallel, each connected to the output of cell C.

コンバータは、第3の電圧の出力のすぐ上流に配置された追加の分離トランジスタK4−Rをさらに備える。 The converter further comprises an additional isolation transistor K4-R located just upstream of the output of the third voltage.

最後に、コンバータは、追加の分離トランジスタK4−Rのすぐ上流に、かつ分離されたセルの出力に直接に、追加の安全トランジスタK1−Sを備える。 Finally, the converter comprises an additional safety transistor K1-S just upstream of the additional isolation transistor K4-R and directly at the output of the isolated cell.

分離トランジスタTR、安全トランジスタTS、追加の分離トランジスタK4−Rおよび追加の安全トランジスタK1−Sは、開く(スイッチを切る)または閉じる(スイッチを入れる)ことができる電子スイッチとして使用される。 The separation transistor TR, safety transistor TS, additional separation transistor K4-R and additional safety transistor K1-S are used as electronic switches that can be opened (switched off) or closed (switched on).

トランジスタK1−SとK4−Rは直列に接続されている。これらの安全トランジスタK1−SおよびK4−Rにより、閉じたときに第3の出力電圧を供給し、開いたときに分離したセルを保護することができる。 Transistors K1-S and K4-R are connected in series. These safety transistors K1-S and K4-R can provide a third output voltage when closed and protect the separated cells when opened.

したがって、コンバータの電子部品に障害が発生した場合に、負荷を分離することができる。 Therefore, the load can be separated when the electronic component of the converter fails.

コンバータは、追加の分離トランジスタK4−Rの入力に接続されたキャパシタンスC3も備える。キャパシタンスC3は、前述の追加の安全トランジスタK1−Sと追加の分離トランジスタK4−Rとの間に接続される。 The converter also includes a capacitance C3 connected to the input of an additional isolation transistor K4-R. The capacitance C3 is connected between the additional safety transistor K1-S described above and the additional separation transistor K4-R.

図3に示す一変形実施形態では、コンバータは追加のトランジスタアームも備え、このアームは、追加の分離トランジスタK4−Rの上流に配置された追加の安全トランジスタK1−Sと追加のトランジスタK2によって形成される。この追加のトランジスタアームの中間点は、トランジスタK3−Rによって分離することができるセルの出力にさらに接続される。 In one variant shown in FIG. 3, the converter also includes an additional transistor arm, which is formed by an additional safety transistor K1-S and an additional transistor K2 located upstream of the additional isolation transistors K4-R. Will be done. The midpoint of this additional transistor arm is further connected to the output of the cell which can be separated by the transistor K3-R.

言い換えれば、分離されたセルのインダクタL2と追加のトランジスタアームにより、「ブースト」タイプと呼ばれる昇圧回路を形成することができる。 In other words, the inductor L2 of the separated cell and the additional transistor arm can form a booster circuit called a "boost" type.

したがって、第3の電圧が第1の電圧より低いレベル(例えば、12Vまたは24V)である場合には、制御回路210は、分離されたセルが降圧回路機能を実行するようにトランジスタK3およびK5を制御する。同時に、制御回路210は追加のトランジスタK2を開き、追加の安全トランジスタK1−Sを閉じる。 Therefore, when the third voltage is at a lower level than the first voltage (eg, 12V or 24V), the control circuit 210 sets the transistors K3 and K5 so that the separated cells perform the buck circuit function. Control. At the same time, the control circuit 210 opens the additional transistor K2 and closes the additional safety transistor K1-S.

第3の電圧が第1の電圧と同じレベルである場合には、制御回路210は、第1の電圧から第3の電圧を供給する「バックブースト」回路を形成するようにスイッチK3、K5、K2およびK1−Sを制御する。 If the third voltage is at the same level as the first voltage, the control circuit 210 switches K3, K5, to form a "backboost" circuit that supplies a third voltage from the first voltage. Controls K2 and K1-S.

一実施形態では、追加の分離トランジスタK4−Rは、前記昇圧回路の出力と第3の電圧の出力との間に配置される。コンバータの電子部品に障害が発生した場合に、負荷を分離することができる。 In one embodiment, an additional isolation transistor K4-R is arranged between the output of the booster circuit and the output of a third voltage. The load can be separated in the event of a failure in the electronic components of the converter.

図4に示す一変形実施形態では、コンバータはプリチャージ機能をさらに提供する。後者は、プリチャージ機能と充電器機能の両方を同じDC/DCコンバータ内に統合できる追加のプリチャージトランジスタK7によって実現される。 In one variant shown in FIG. 4, the converter further provides a precharge function. The latter is realized by an additional precharge transistor K7 that can integrate both precharge and charger functions in the same DC / DC converter.

制御回路210は、プリチャージトランジスタK7が閉じている間に分離トランジスタK3−Rおよび追加の分離トランジスタK4−Rが同時に開かれると、第1の電圧を供給する電気システムの1つまたは複数のキャパシタンス、またはコンバータのキャパシタンス、特にキャパシタンスC2にプリチャージ電流を供給するために、分離されたセルのアームが単純な電流導体として使用される(つまり、トランジスタK5が閉じ、トランジスタK6が開く)ことを可能にするように構成される。 The control circuit 210 has one or more capacitances of the electrical system that supplies the first voltage when the separation transistor K3-R and the additional separation transistor K4-R are opened simultaneously while the precharge transistor K7 is closed. , Or the arm of the separated cell can be used as a simple current conductor (ie, transistor K5 closes, transistor K6 opens) to supply precharge current to the capacitance of the converter, especially capacitance C2. Is configured to.

同様に、制御回路210は、追加の分離トランジスタK4−Rが閉じている間に、分離トランジスタK3−RとプリチャージトランジスタK7が同時に開かれると、分離されたセルのアームが第3の電圧を供給する充電回路を形成するために電圧コンバータ回路として使用されることを可能にするように構成される。
言うまでもなく、本発明は説明した例に限定されない。特に、セルの数は異なってもよい。
Similarly, in the control circuit 210, when the separation transistor K3-R and the precharge transistor K7 are opened at the same time while the additional separation transistor K4-R is closed, the arm of the separated cell applies a third voltage. It is configured to allow it to be used as a voltage converter circuit to form a feeding circuit.
Needless to say, the present invention is not limited to the examples described. In particular, the number of cells may vary.

Claims (14)

自動車両に搭載され、第1の電圧を前記第1の電圧とは異なる第2の電圧に変換するための電圧コンバータ(200)であって、前記電圧コンバータは、
各々が前記第2の電圧を生成するためのチョッパとして制御されるトランジスタアーム(T3、T4)を含む複数のセル(C)と、
少なくとも1つの分離トランジスタ(K3−R)と、
前記トランジスタを制御するための回路(210)と、を備え、
前記制御回路(210)は、前記複数のセルから1つのセルを分離し、第3の出力電圧を供給するために前記セルの前記アーム(K5、K6)を使用するために、前記少なくとも1つの分離トランジスタ(K3−R)を選択的に開いたままにできるように構成される、電圧コンバータ。
A voltage converter (200) mounted on an automatic vehicle for converting a first voltage into a second voltage different from the first voltage. The voltage converter is a voltage converter.
A plurality of cells (C), each containing transistor arms (T3, T4) controlled as choppers for generating the second voltage, and
With at least one separation transistor (K3-R),
A circuit (210) for controlling the transistor is provided.
The control circuit (210) separates one cell from the plurality of cells and uses the arms (K5, K6) of the cell to supply a third output voltage. A voltage converter configured to selectively leave the isolation transistor (K3-R) open.
前記少なくとも1つの分離トランジスタは、前記複数のセルの前記セルのうちの1つに属する、請求項1に記載のコンバータ。 The converter according to claim 1, wherein the at least one separation transistor belongs to one of the cells of the plurality of cells. 前記コンバータの前記セルの前記出力に接続されたキャパシタンス(C1)を備える、請求項1または2に記載のコンバータ。 The converter according to claim 1 or 2, comprising a capacitance (C1) connected to the output of the cell of the converter. 前記コンバータの前記セルの前記出力に接続された前記キャパシタンス(C1)は無電解である、請求項3に記載のコンバータ。 The converter according to claim 3, wherein the capacitance (C1) connected to the output of the cell of the converter is electroless. 前記複数のセルのうちの1つまたは複数のセルに関連する少なくとも1つの分離トランジスタ(TR)を備える、請求項1から4のいずれか一項に記載のコンバータ。 The converter according to any one of claims 1 to 4, further comprising at least one separating transistor (TR) associated with one or more of the plurality of cells. 前記少なくとも1つの分離トランジスタ(TR)と前記第2の電圧の前記出力との間に安全トランジスタ(TS)をさらに備える、請求項5に記載のコンバータ。 The converter according to claim 5, further comprising a safety transistor (TS) between the at least one separation transistor (TR) and the output of the second voltage. 前記第3の電圧の前記出力のすぐ上流に配置された追加の分離トランジスタ(K4−R)をさらに備える、請求項1から6のいずれか一項に記載のコンバータ。 The converter according to any one of claims 1 to 6, further comprising an additional separation transistor (K4-R) arranged immediately upstream of the output of the third voltage. 端子の一方を介して前記追加の分離トランジスタ(K4−R)に接続されたキャパシタンス(C3)をさらに備える、請求項7に記載のコンバータ。 The converter according to claim 7, further comprising a capacitance (C3) connected to the additional separation transistor (K4-R) via one of the terminals. 前記追加の分離トランジスタ(K4−R)の上流に追加の安全トランジスタ(K1−S)をさらに備える、請求項7または8に記載のコンバータ。 The converter according to claim 7 or 8, further comprising an additional safety transistor (K1-S) upstream of the additional separation transistor (K4-R). 分離することができる前記セルの前記アーム(K5、K6)は、前記第3の出力電圧を供給するための降圧チョッパとして制御される、請求項1から9のいずれか一項に記載のコンバータ。 The converter according to any one of claims 1 to 9, wherein the arms (K5, K6) of the cell that can be separated are controlled as step-down choppers for supplying the third output voltage. 前記追加の安全トランジスタ(K1−S)と共に、昇圧チョッパとして制御されるトランジスタアーム(K1−S、K2)を形成するトランジスタ(K2)を備え、前記トランジスタアーム(K1−S、K2)は、分離することができる前記セルの前記アーム(K5、K6)と共に、「バックブースト」回路を形成する、請求項9または10に記載のコンバータ。 Along with the additional safety transistor (K1-S), a transistor (K2) forming a transistor arm (K1-S, K2) controlled as a boost chopper is provided, and the transistor arm (K1-S, K2) is separated. The converter of claim 9 or 10, wherein together with said arms (K5, K6) of said cell which can be made, form a "backboost" circuit. プリチャージトランジスタ(K7)を備え、前記制御回路(210)は、前記プリチャージトランジスタ(K7)が開いているときに、前記第2の電圧および/または前記第3の電圧が供給されることを可能にし、前記プリチャージトランジスタ(K7)が閉じているときに、チョッパとして制御される前記セルの前記アームが、前記第1の電圧を供給する電気システムの前記キャパシタンス、または前記コンバータの1つまたは複数のキャパシタンスにプリチャージ電流を供給するための単純な電流導体として使用されることを可能にするように構成される、請求項1から11のいずれか一項に記載のコンバータ。 The control circuit (210) includes the precharge transistor (K7) so that the second voltage and / or the third voltage is supplied when the precharge transistor (K7) is open. When the precharge transistor (K7) is closed, the arm of the cell controlled as a chopper is the capacitance of the electrical system that supplies the first voltage, or one of the converters or The converter according to any one of claims 1 to 11, configured to allow it to be used as a simple current transistor for supplying a precharge current to a plurality of capacitances. 請求項1から12のいずれか一項に記載のコンバータを用いてバッテリに電力を供給するための方法であって、前記コンバータは、チョッパとして複数のセルCを制御することにより、第1の電圧が前記第1の電圧とは異なる第2の電圧に変換されることを可能にし、前記セルCの各々が前記第2の電圧を生成するためのトランジスタアームT3、T4を備え、前記供給方法は、前記セルを分離して、前記バッテリに供給される第3の出力電圧を供給するためのチョッパとして制御される前記セルの前記アーム(K5、K6)を使用するために、少なくとも1つの分離トランジスタ(K3−R)が選択的に開いたままにされるステップを含む、方法。 A method for supplying electric power to a battery using the converter according to any one of claims 1 to 12, wherein the converter controls a plurality of cells C as choppers to control a first voltage. Each of the cells C includes transistor arms T3 and T4 for generating the second voltage, wherein the supply method is such that the first voltage is converted into a second voltage different from the first voltage. , At least one separating transistor to separate the cell and use the arm (K5, K6) of the cell controlled as a chopper to supply a third output voltage supplied to the battery. A method comprising a step in which (K3-R) is selectively left open. 請求項1から12のいずれか一項に記載のコンバータ(200)を備えた自動車両。 An automatic vehicle comprising the converter (200) according to any one of claims 1 to 12.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112165255A (en) * 2020-09-27 2021-01-01 合肥巨一动力系统有限公司 Control method suitable for interleaved parallel Boost circuit
FR3125183A1 (en) * 2021-07-06 2023-01-13 Valeo Systemes De Controle Moteur DC/DC VOLTAGE CONVERTER FOR PREHEATING A CATALYTIC CONVERTER AND MOTOR VEHICLE COMPRISING SUCH A DC/DC VOLTAGE CONVERTER
JP7419318B2 (en) 2021-09-29 2024-01-22 矢崎総業株式会社 Power system, DCDC converter

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005528067A (en) * 2002-01-22 2005-09-15 ジョンソン コントロールズ オートモーティブ エレクトロニクス Multi-cellular DC / DC voltage converter with protection switch
JP2007535282A (en) * 2003-07-10 2007-11-29 エアロヴァイロンメント インコーポレイテッド Battery charging system and method
JP2013511246A (en) * 2009-11-11 2013-03-28 バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト Multi-voltage in-vehicle power supply system for automobiles
JP2014217261A (en) * 2013-04-30 2014-11-17 株式会社オートネットワーク技術研究所 Conversion device
JP2015056934A (en) * 2013-09-11 2015-03-23 株式会社デンソー Power supply device and battery unit
JP2016140118A (en) * 2015-01-26 2016-08-04 株式会社村田製作所 Power supply

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008516576A (en) * 2004-10-08 2008-05-15 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Voltage converter for converting a voltage into a number of output voltages and method for operating the voltage converter
FR2909495B1 (en) * 2006-12-05 2009-01-16 Thales Sa DC DC VOLTAGE ELEVATOR CONVERTER
US9340114B2 (en) * 2012-01-23 2016-05-17 Ford Global Technologies, Llc Electric vehicle with transient current management for DC-DC converter
DE102012218914A1 (en) * 2012-10-17 2014-04-17 Robert Bosch Gmbh Protective circuit arrangement for a multi-voltage network
GB2508222A (en) * 2012-11-26 2014-05-28 Bombardier Transp Gmbh Inductive power receiver having drain and source elements
US9231493B1 (en) * 2014-08-11 2016-01-05 Infineon Technologies Austria Ag Rectifier with auxiliary voltage output
US9954353B2 (en) * 2015-11-05 2018-04-24 GM Global Technology Operations LLC Self turn-on and turn-off pre-charge circuit to limit bulk capacitor inrush current
US10076964B2 (en) * 2015-12-15 2018-09-18 Faraday & Future Inc. Pre-charge system and method
CN106452151A (en) * 2016-12-02 2017-02-22 中车青岛四方车辆研究所有限公司 Single-phase inverter for motor train unit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005528067A (en) * 2002-01-22 2005-09-15 ジョンソン コントロールズ オートモーティブ エレクトロニクス Multi-cellular DC / DC voltage converter with protection switch
JP2007535282A (en) * 2003-07-10 2007-11-29 エアロヴァイロンメント インコーポレイテッド Battery charging system and method
JP2013511246A (en) * 2009-11-11 2013-03-28 バイエリッシェ モートーレン ウエルケ アクチエンゲゼルシャフト Multi-voltage in-vehicle power supply system for automobiles
JP2014217261A (en) * 2013-04-30 2014-11-17 株式会社オートネットワーク技術研究所 Conversion device
JP2015056934A (en) * 2013-09-11 2015-03-23 株式会社デンソー Power supply device and battery unit
JP2016140118A (en) * 2015-01-26 2016-08-04 株式会社村田製作所 Power supply

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