JP2022172549A - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022172549A JP2022172549A JP2021078397A JP2021078397A JP2022172549A JP 2022172549 A JP2022172549 A JP 2022172549A JP 2021078397 A JP2021078397 A JP 2021078397A JP 2021078397 A JP2021078397 A JP 2021078397A JP 2022172549 A JP2022172549 A JP 2022172549A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- control
- state
- pair
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 81
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 44
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 31
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 12
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N (3R,4R)-3,4-dihydroxycyclohexa-1,5-diene-1-carboxylic acid Chemical compound O[C@@H]1C=CC(C(O)=O)=C[C@H]1O HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N 0.000 description 6
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
- H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
- H02M3/33584—Bidirectional converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【課題】チョークコイルを備えた電力変換装置においてチョークコイルを流れる電流のリプルを抑制しやすい技術を提供する。【解決手段】電力変換装置１において、制御部５０は、第３動作、第１動作、第３動作、第２動作の順に動作を切り替える切替制御を周期的に繰り返す周期制御を行い得る。制御部５０は、上記周期制御における各々の第１動作時に第３スイッチング素子Ｑ３を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、第２動作時に第３スイッチング素子Ｑ３を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、各々の第３動作時に第３スイッチング素子Ｑ３をオフ状態で維持する第１制御を少なくとも行う。【選択図】図１
Description
本開示は、電力変換装置に関する。
特許文献１には、電力変換装置が開示されている。特許文献１に開示される電力変換装置は、第１スイッチング素子と、第２スイッチング素子とを備える電流入力型プッシュプル方式のＤＣＤＣコンバータである。この電力変換装置は、直流電源とトランスとの通電状態を切り替える第３スイッチング素子と、直流電源とトランスとの通電が遮断されたときにチョークコイルと負極側とを電気的に接続するダイオードをさらに備える。この電力変換装置は、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子及び第３スイッチング素子がいずれもＯＮである期間と、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の一方がＯＮであり、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子の他方及び第３スイッチング素子がＯＦＦである期間とを含む制御を行う。
特許文献１に開示される電力変換装置（ＤＣＤＣコンバータ）は、一方側の一対の入力端に二次電池が接続され、他方側の一対の出力端に容量負荷が接続される。この種の電力変換装置は、二次電池の電力を電力変換装置（ＤＣＤＣコンバータ）によって容量負荷に供給して容量負荷を充電するときに、容量負荷の電圧が小さい場合にはチョークコイルの電流が増加し続ける懸念がある。特許文献１は、この問題に対応するために、第３スイッチング素子及びダイオードを設け、チョークコイルの電流を減少させる期間を設けている。しかし、特許文献１の制御のみでは、チョークコイルを流れる電流のリプルの面で懸念がある。
本開示は、チョークコイルを備えた電力変換装置においてチョークコイルを流れる電流のリプルを抑制しやすい技術を提供する。
本開示の一つである電力変換装置は、
直流電源と、容量負荷と、前記容量負荷に対する充電電流及び前記容量負荷からの放電電流が流れる経路である一対の第１導電路と、前記直流電源から電力が供給される経路である一対の第２導電路と、を備えた電源システムに用いられ、前記一対の第２導電路と前記一対の第１導電路との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
第１コイル部と、第１巻線及び第２巻線を有する第２コイル部と、前記第１巻線と前記第２巻線との間に設けられるセンタータップと、を有し、前記第１コイル部と前記第２コイル部とが磁気的に結合するトランスと、
前記第１コイル部と前記一対の第１導電路との間で変換動作を行う変換回路と、
前記一対の第２導電路と前記第２コイル部との間で変換動作を行うスイッチング回路と、
を備え、
前記スイッチング回路は、
前記一対の第２導電路のうちの一の導電路と前記センタータップとの間に設けられるチョークコイルと、
前記一対の第２導電路のうちの他の導電路と前記第１巻線における前記センタータップとは反対側の第１端部との間に設けられる第１スイッチング素子と、
前記他の導電路と前記第２巻線における前記センタータップとは反対側の第２端部との間に設けられる第２スイッチング素子と、
前記一の導電路と前記チョークコイルとの間に設けられ、オン状態のときに前記一の導電路を介して前記チョークコイル側に電流が流れることを許容し、オフ状態のときに前記一の導電路を介して前記チョークコイル側に電流が流れることを遮断する第３スイッチング素子と、
前記チョークコイルと前記第３スイッチング素子の間の中間部と前記他の導電路との間において、前記他の導電路側から前記中間部側に向かう第１方向に電流が流れることを許容し得る通電部と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうちの前記第１スイッチング素子のみをオン状態とする第１動作と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうちの前記第２スイッチング素子のみをオン状態とする第２動作と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の両方をオン状態とする第３動作と、を行う制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記第３動作、前記第１動作、前記第３動作、前記第２動作の順に動作を切り替える切替制御を周期的に繰り返す周期制御を行いつつ、前記周期制御における各々の前記第１動作時に前記第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、前記周期制御における各々の前記第２動作時に前記第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、各々の前記第３動作時に前記第３スイッチング素子をオフ状態で維持する第１制御を少なくとも行う
電力変換装置。
直流電源と、容量負荷と、前記容量負荷に対する充電電流及び前記容量負荷からの放電電流が流れる経路である一対の第１導電路と、前記直流電源から電力が供給される経路である一対の第２導電路と、を備えた電源システムに用いられ、前記一対の第２導電路と前記一対の第１導電路との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
第１コイル部と、第１巻線及び第２巻線を有する第２コイル部と、前記第１巻線と前記第２巻線との間に設けられるセンタータップと、を有し、前記第１コイル部と前記第２コイル部とが磁気的に結合するトランスと、
前記第１コイル部と前記一対の第１導電路との間で変換動作を行う変換回路と、
前記一対の第２導電路と前記第２コイル部との間で変換動作を行うスイッチング回路と、
を備え、
前記スイッチング回路は、
前記一対の第２導電路のうちの一の導電路と前記センタータップとの間に設けられるチョークコイルと、
前記一対の第２導電路のうちの他の導電路と前記第１巻線における前記センタータップとは反対側の第１端部との間に設けられる第１スイッチング素子と、
前記他の導電路と前記第２巻線における前記センタータップとは反対側の第２端部との間に設けられる第２スイッチング素子と、
前記一の導電路と前記チョークコイルとの間に設けられ、オン状態のときに前記一の導電路を介して前記チョークコイル側に電流が流れることを許容し、オフ状態のときに前記一の導電路を介して前記チョークコイル側に電流が流れることを遮断する第３スイッチング素子と、
前記チョークコイルと前記第３スイッチング素子の間の中間部と前記他の導電路との間において、前記他の導電路側から前記中間部側に向かう第１方向に電流が流れることを許容し得る通電部と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうちの前記第１スイッチング素子のみをオン状態とする第１動作と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうちの前記第２スイッチング素子のみをオン状態とする第２動作と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の両方をオン状態とする第３動作と、を行う制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記第３動作、前記第１動作、前記第３動作、前記第２動作の順に動作を切り替える切替制御を周期的に繰り返す周期制御を行いつつ、前記周期制御における各々の前記第１動作時に前記第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、前記周期制御における各々の前記第２動作時に前記第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、各々の前記第３動作時に前記第３スイッチング素子をオフ状態で維持する第１制御を少なくとも行う
電力変換装置。
本開示に係る技術は、チョークコイルを備えた電力変換装置においてチョークコイルを流れる電流のリプルを抑制しやすい。
以下では、本開示の実施形態が列記されて例示される。なお、以下で例示される〔１〕～〔６〕の特徴は、矛盾しない範囲でどのように組み合わされてもよい。
〔１〕 直流電源と、容量負荷と、前記容量負荷に対する充電電流及び前記容量負荷からの放電電流が流れる経路である一対の第１導電路と、前記直流電源から電力が供給される経路である一対の第２導電路と、を備えた電源システムに用いられ、前記一対の第２導電路と前記一対の第１導電路との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
第１コイル部と、第１巻線及び第２巻線を有する第２コイル部と、前記第１巻線と前記第２巻線との間に設けられるセンタータップと、を有し、前記第１コイル部と前記第２コイル部とが磁気的に結合するトランスと、
前記第１コイル部と前記一対の第１導電路との間で変換動作を行う変換回路と、
前記一対の第２導電路と前記第２コイル部との間で変換動作を行うスイッチング回路と、
を備え、
前記スイッチング回路は、
前記一対の第２導電路のうちの一の導電路と前記センタータップとの間に設けられるチョークコイルと、
前記一対の第２導電路のうちの他の導電路と前記第１巻線における前記センタータップとは反対側の第１端部との間に設けられる第１スイッチング素子と、
前記他の導電路と前記第２巻線における前記センタータップとは反対側の第２端部との間に設けられる第２スイッチング素子と、
前記一の導電路と前記チョークコイルとの間に設けられ、オン状態のときに前記一の導電路を介して前記チョークコイル側に電流が流れることを許容し、オフ状態のときに前記一の導電路を介して前記チョークコイル側に電流が流れることを遮断する第３スイッチング素子と、
前記チョークコイルと前記第３スイッチング素子の間の中間部と前記他の導電路との間において、前記他の導電路側から前記中間部側に向かう第１方向に電流が流れることを許容し得る通電部と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうちの前記第１スイッチング素子のみをオン状態とする第１動作と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうちの前記第２スイッチング素子のみをオン状態とする第２動作と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の両方をオン状態とする第３動作と、を行う制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記第３動作、前記第１動作、前記第３動作、前記第２動作の順に動作を切り替える切替制御を周期的に繰り返す周期制御を行いつつ、前記周期制御における各々の前記第１動作時に前記第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、前記周期制御における各々の前記第２動作時に前記第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、各々の前記第３動作時に前記第３スイッチング素子をオフ状態で維持する第１制御を少なくとも行う
電力変換装置。
第１コイル部と、第１巻線及び第２巻線を有する第２コイル部と、前記第１巻線と前記第２巻線との間に設けられるセンタータップと、を有し、前記第１コイル部と前記第２コイル部とが磁気的に結合するトランスと、
前記第１コイル部と前記一対の第１導電路との間で変換動作を行う変換回路と、
前記一対の第２導電路と前記第２コイル部との間で変換動作を行うスイッチング回路と、
を備え、
前記スイッチング回路は、
前記一対の第２導電路のうちの一の導電路と前記センタータップとの間に設けられるチョークコイルと、
前記一対の第２導電路のうちの他の導電路と前記第１巻線における前記センタータップとは反対側の第１端部との間に設けられる第１スイッチング素子と、
前記他の導電路と前記第２巻線における前記センタータップとは反対側の第２端部との間に設けられる第２スイッチング素子と、
前記一の導電路と前記チョークコイルとの間に設けられ、オン状態のときに前記一の導電路を介して前記チョークコイル側に電流が流れることを許容し、オフ状態のときに前記一の導電路を介して前記チョークコイル側に電流が流れることを遮断する第３スイッチング素子と、
前記チョークコイルと前記第３スイッチング素子の間の中間部と前記他の導電路との間において、前記他の導電路側から前記中間部側に向かう第１方向に電流が流れることを許容し得る通電部と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうちの前記第１スイッチング素子のみをオン状態とする第１動作と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうちの前記第２スイッチング素子のみをオン状態とする第２動作と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の両方をオン状態とする第３動作と、を行う制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記第３動作、前記第１動作、前記第３動作、前記第２動作の順に動作を切り替える切替制御を周期的に繰り返す周期制御を行いつつ、前記周期制御における各々の前記第１動作時に前記第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、前記周期制御における各々の前記第２動作時に前記第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、各々の前記第３動作時に前記第３スイッチング素子をオフ状態で維持する第１制御を少なくとも行う
電力変換装置。
上記の〔１〕の電力変換装置は、周期制御によって一対の第２導電路と一対の第１導電路との間で電力変換を行う場合に、第３スイッチング素子をオンオフさせるように第１制御が行われるため、チョークコイルに流れる電流を抑えることができる。しかも、第１動作及び第２動作のいずれにおいても、第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替えて電流を抑えるため、電流が大きく変動しすぎることを抑制することができる。更に、第１制御では、第３動作時に第３スイッチング素子をオフ状態で維持するため、チョークコイルを流れる電流を一層抑えることができる。
〔２〕の電力変換装置は、上記の〔１〕に記載の電力変換装置において、以下の特徴を有する。上記制御部は、上記周期制御を行いつつ、上記周期制御における各々の上記第３動作時に上記第３スイッチング素子を、オン状態、オフ状態、オン状態の順に切り替え、上記周期制御における各々の上記第１動作時及び各々の上記第２動作時に上記第３スイッチング素子をオン状態で維持する第２制御を少なくとも行う。
上記の〔２〕の電力変換装置は、第１制御だけでなく、第２制御も行うことができ、第２制御において各第３動作を行う際には、第３スイッチング素子をオンオフさせることで、チョークコイルに電流が流れすぎることを抑えることができ、
〔３〕の電力変換装置は、上記の〔２〕に記載の電力変換装置において、以下の特徴を有する。上記制御部は、上記一対の第１導電路間の電圧が閾値電圧以下である場合に上記第１制御を行い、上記一対の第１導電路間の電圧が上記閾値電圧以下から上記閾値電圧を超える値に切り替わった場合に、上記第１制御から上記第２制御に切り替える。
上記の〔３〕の電力変換装置は、一対の第１導電路間の電圧が閾値電圧未満であるような状態（容量負荷の充電度合いが小さい状態）では、第１制御を行い、一対の第１導電路間の電圧が閾値電圧以下から閾値電圧を超える値に切り替わった場合（容量負荷の充電度合いがある程度大きい状態に切り替わった場合）には、第２制御に切り替えることができる。この電力変換装置は、一対の第１導電路間の電圧に合わせて、チョークコイルに流れる電流を抑えつつ安定的に保ちやすい。
〔４〕の電力変換装置は、上記の〔１〕から〔３〕のいずれか一つに記載の電力変換装置において、以下の特徴を有する。上記制御部は、上記周期制御を行いつつ、上記周期制御における各々の上記第１動作時、各々の上記第２動作時、各々の上記第３動作時のいずれにおいても、上記第３スイッチング素子をオン状態で維持する第３制御を少なくとも行う。
上記の〔４〕の電力変換装置は、第１制御だけでなく、必要に応じて第３制御を行い、第３スイッチング素子のオンオフによる電流抑制を解除することができる。
〔５〕の電力変換装置は、上記の〔３〕に記載の電力変換装置において、以下の特徴を有する。上記制御部は、上記周期制御を行いつつ、上記周期制御における各々の上記第１動作時、各々の上記第２動作時、各々の上記第３動作時のいずれにおいても、上記第３スイッチング素子をオン状態で維持する第３制御を少なくとも行う。上記制御部は、上記一対の第１導電路間の電圧が上記閾値電圧を超える値であって且つ上記閾値電圧よりも大きい第２閾値電圧以下である場合に上記第２制御を行い、上記一対の第１導電路間の電圧が上記第２閾値電圧以下から上記第２閾値電圧を超える値に切り替わった場合に、上記第２制御から上記第３制御に切り替える。
上記の〔５〕の電力変換装置は、容量負荷の充電度合いが小さい状態では第１制御を行い、容量負荷の充電度合いが中程度の状態では第２制御を行い、容量負荷の充電度合いが大きい状態では第３制御を行うことができる。この電力変換装置は、容量負荷の充電度合いが小さい状態又は中程度の状態では、一対の第１導電路間の電圧に合わせてチョークコイルに流れる電流を抑えつつ安定的に保ち、容量負荷の充電度合いが大きい場合には、第３スイッチング素子のオンオフによる電流抑制を解除して、第３スイッチング素子に依存しない制御（スイッチング回路及び変換回路による制御）に移行することができる。
〔６〕の電力変換装置は、上記の〔１〕から〔５〕のいずれか一つに記載の電力変換装置において、以下の特徴を有する。上記スイッチング回路は、上記第３スイッチング素子と上記通電部と上記チョークコイルとを含んだチョッパ回路を有する。上記制御部は、上記第１制御の際に上記一の導電路を流れる電流の値を目標電流値に近づけるように上記チョッパ回路を制御する。
上記の〔６〕の電力変換装置は、少なくとも第１制御の際に、一の導電路を流れる電流を安定させることができ、チョークコイルに電流が流れすぎることを抑えて安定的に維持することができる。
＜第１実施形態＞
１．電源システムの概要
電源システム１００は、車両に搭載される車載用の電源システムとして構成されている。電源システム１００は、第１蓄電部９１、第２蓄電部９２、一対の第１導電路８１、一対の第２導電路８２、電力変換装置１を備える。
１．電源システムの概要
電源システム１００は、車両に搭載される車載用の電源システムとして構成されている。電源システム１００は、第１蓄電部９１、第２蓄電部９２、一対の第１導電路８１、一対の第２導電路８２、電力変換装置１を備える。
第１蓄電部９１は、例えばリチウムイオン電池などの公知のバッテリによって構成されている。第１蓄電部９１は、主蓄電装置として機能する。第１蓄電部９１は、リチウムイオン電池に限定されず、充放電可能に構成された他種のバッテリなどであってもよい。第１蓄電部９１において最も電位が大きい端子である高電位側の端子（正極）は、一方の導電路８１Ａに電気的に接続される。第１蓄電部９１において最も電位が小さい端子である低電位側の端子（負極）は、他方の導電路８１Ｂに電気的に接続される。
一対の第１導電路８１は、容量負荷９４に対する充電電流及び容量負荷９４からの放電電流が流れる経路である。一対の第１導電路８１は、一方の導電路８１Ａと他方の導電路８１Ｂとを備える。他方の導電路８１Ｂは、例えばグラウンドに電気的に接続されている。一方の導電路８１Ａは、単に導電路８１Ａとも称される。他方の導電路８１Ｂは、単に導電路８１Ｂとも称される。導電路８１Ｂは、例えば、基準電位（例えば０Ｖのグラウンド電位）に保たれる導電路である。
高圧側の一対の第１導電路８１を構成する導電路８１Ａ，８１Ｂには、これら導電路８１Ａ，８１Ｂを介して直流電力が供給されるように車載用の負荷が電気的に接続されていてもよい。図１の例では、一対の第１導電路８１に対して容量負荷９４が電気的に接続されている。容量負荷９４の充電時には、容量負荷９４に供給する充電電流が一対の第１導電路８１に流れ、一対の第１導電路８１を介して容量負荷９４に充電電流が供給される。容量負荷９４の放電時には、容量負荷９４からの放電電流が一対の第１導電路８１に流れ込む。容量負荷９４は、コンデンサであってもよく、コンデンサに類する容量性の装置であってもよい。容量負荷９４と第１蓄電部９１との間には、リレーやヒューズなどが設けられていてもよい。
図１の電源システム１００では、例えば、所定条件成立時（例えば、車両の始動スイッチがオフ状態であるとき）に、第１蓄電部９１から容量負荷９４への電力供給が遮断され、容量負荷９４に蓄積された電荷が図示されていない放電部を介して放電されるようになっている。従って、例えば、所定条件成立時（例えば、車両の始動スイッチがオフ状態であるとき）には、容量負荷９４の充電電圧（導電路８１Ａ，８１Ｂ間の電圧）は、０Ｖ付近に保たれるようになっている。一方、リレーのオン動作などにより導電路８１Ａ，８１Ｂと第１蓄電部９１とが導通した状態では、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に第１蓄電部９１の出力電圧が印加される。
第２蓄電部９２は、直流電源の一例に相当する。第２蓄電部９２は、例えば鉛バッテリなどの公知のバッテリによって構成されている。第２蓄電部９２は、例えば補機用の蓄電装置として機能する。第２蓄電部９２は、鉛バッテリに限定されず、充放電可能に構成された他種のバッテリなどであってもよい。第２蓄電部９２において最も電位が大きい端子である高電位側の端子（正極）は、一の導電路８２Ａに電気的に接続される。第２蓄電部９２において最も電位が小さい端子である低電位側の端子（負極）は、他の導電路８２Ｂに電気的に接続される。
一の導電路８２Ａと他の導電路８２Ｂとの間には、第２蓄電部９２の出力電圧（例えば、１２Ｖ）が印加される。導電路８２Ｂは、例えばグラウンドに電気的に接続されている。第２蓄電部９２の満充電時の出力電圧は、第１蓄電部９１の満充電時の出力電圧よりも小さい。一の導電路８２Ａと他の導電路８２Ｂは、一対の第２導電路８２を構成し、第２蓄電部９２（直流電源）から電力が供給される経路をなす。一の導電路８２Ａは、単に導電路８２Ａとも称される。他の導電路８２Ｂは、単に導電路８２Ｂとも称される。導電路８２Ｂは、例えば、基準電位（例えば０Ｖのグラウンド電位）に保たれる導電路である。
２．電力変換装置の構成
電力変換装置１は、主に、電圧変換部６と、制御部５０と、検出部４１，４２とを備える。電力変換装置１は、双方向型且つ絶縁型のＤＣＤＣコンバータである。電力変換装置１は、一対の第１導電路８１と一対の第２導電路８２との間で電力変換を行う装置である。電力変換装置１は、導電路８２Ａ，８２Ｂ間に印加された直流電圧を昇圧し、導電路８２Ａ，８２Ｂ間の直流電圧よりも高い直流電圧を導電路８１Ａ，８１Ｂ間に印加するように昇圧動作を少なくとも行い得る。更に、電力変換装置１は、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に印加された直流電圧を降圧し、導電路８１Ａ，８１Ｂ間の直流電圧よりも低い直流電圧を導電路８２Ａ，８２Ｂ間に印加するように降圧動作を行い得る。
電力変換装置１は、主に、電圧変換部６と、制御部５０と、検出部４１，４２とを備える。電力変換装置１は、双方向型且つ絶縁型のＤＣＤＣコンバータである。電力変換装置１は、一対の第１導電路８１と一対の第２導電路８２との間で電力変換を行う装置である。電力変換装置１は、導電路８２Ａ，８２Ｂ間に印加された直流電圧を昇圧し、導電路８２Ａ，８２Ｂ間の直流電圧よりも高い直流電圧を導電路８１Ａ，８１Ｂ間に印加するように昇圧動作を少なくとも行い得る。更に、電力変換装置１は、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に印加された直流電圧を降圧し、導電路８１Ａ，８１Ｂ間の直流電圧よりも低い直流電圧を導電路８２Ａ，８２Ｂ間に印加するように降圧動作を行い得る。
電圧変換部６は、制御部５０から与えられるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に応じて、導電路８２Ａ，８２Ｂ間に印加された直流電圧を昇圧して導電路８１Ａ，８１Ｂ間に直流電圧を印加するように昇圧動作を行う機能を有する。なお、本明細書では、パルス幅変調（Pulse Width Modulation）をＰＷＭとも称する。更に、電圧変換部６は、制御部５０の制御に応じて、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に印加された直流電圧を降圧して導電路８２Ａ，８２Ｂ間に直流電圧を印加するように降圧動作を行う機能を有する。電圧変換部６は、主に、変換回路１０と、スイッチング回路２０と、トランス３０と、を有する。
図１に示されるように、トランス３０は、第１コイル部３１と第２コイル部３２とを有する。第１コイル部３１は、巻数が第１の値Ｎ１であるコイルである。第２コイル部３２は、第１コイル部３１と磁気結合されるコイルである。第２コイル部３２は、センタータップ方式のコイルであり、第１巻線３２Ａと、第２巻線３２Ｂと、第１巻線３２Ａと第２巻線３２Ｂとの間に設けられるセンタータップ３２Ｃと、を有する。第２コイル部３２を構成する第１巻線３２Ａ及び第２巻線３２Ｂは、第１コイル部３１と磁気結合される。第１巻線３２Ａ及び第２巻線３２Ｂは、巻数が第２の値Ｎ２であるコイルである。センタータップ３２Ｃは、第１巻線３２Ａの一端及び第２巻線３２Ｂの一端と同電位となる中間部である。トランス３０における巻数比Ｎは、Ｎ１／Ｎ２＝Ｎである。
図１に示される変換回路１０は、第１コイル部３１と一対の第１導電路８１との間で変換動作を行う回路である。図１の例では、変換回路１０は、フルブリッジ回路として構成され、複数のスイッチング素子１１，１２，１３，１４を備える。スイッチング素子１１，１２，１３，１４は、半導体スイッチング素子である。スイッチング素子１１，１２は、導電路８１Ａと導電路８１Ｂとの間に直列に接続される。スイッチング素子１３，１４は、導電路８１Ａと導電路８１Ｂとの間に直列に接続される。スイッチング素子１１，１２の間の接続部には第１コイル部３１を構成するコイルの一端が電気的に接続され、スイッチング素子１３，１４の間の接続部には第１コイル部３１を構成するコイルの他端が電気的に接続される。変換回路１０は、導電路８１Ａと導電路８１Ｂとの間に印加された直流電圧を変換して第１コイル部３１に交流電圧を生じさせる変換動作を行い得る。更に、変換回路１０は、第１コイル部３１に生じた交流電圧を変換し、導電路８１Ａと導電路８１Ｂとの間に直流電圧を印加する変換動作も行い得る。
図１に示されるスイッチング回路２０は、一対の第２導電路８２と第２コイル部３２との間で変換動作を行う回路である。図１の例では、スイッチング回路２０は、第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３、チョークコイル２５、ダイオード２６、コンデンサ２７、などを有する。第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３は、半導体スイッチング素子である。図１には、スイッチング素子１１，１２，１３，１４，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３としてＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）が例示される。
スイッチング回路２０において、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２は、プッシュプル回路２１を構成する。プッシュプル回路２１は、チョークコイル２５の他端（センタータップ３２Ｃ側の端部）と導電路８２Ｂとの間に印加された電圧を変換して第１巻線３２Ａ及び第２巻線３２Ｂに交流電圧を生じさせる第１変換動作を行い得る。更に、プッシュプル回路２１は、第１巻線３２Ａ及び第２巻線３２Ｂに生じた交流電圧を変換して、チョークコイル２５の端部２５Ａ（センタータップ３２Ｃ側の端部）と導電路８２Ｂとの間に電圧を印加する第２変換動作を行い得る。
第１スイッチング素子Ｑ１は、一対の第２導電路８２のうちの導電路８２Ｂ（他の導電路）と第１巻線３２Ａの他端（センタータップ３２Ｃとは反対側の第１端部６１）との間に設けられる。第１スイッチング素子Ｑ１の一端は、第１巻線３２Ａの端部（第１端部６１）に電気的に接続される。第１スイッチング素子Ｑ１の他端は、導電路８２Ｂに電気的に接続される。第１スイッチング素子Ｑ１がオン状態のときには、第１巻線３２Ａから導電路８２Ｂに電流が流れることが許容され、第１スイッチング素子Ｑ１がオフ状態のときには、第１巻線３２Ａから導電路８２Ｂに電流が流れることが遮断される。
第２スイッチング素子Ｑ２は、一対の第２導電路８２のうちの導電路８２Ｂ（他の導電路）と第２巻線３２Ｂの他端（センタータップ３２Ｃとは反対側の第２端部６２）との間に設けられる。第２スイッチング素子Ｑ２の一端は、第２巻線３２Ｂの端部（第２端部６２）に電気的に接続される。第２スイッチング素子Ｑ２の他端は、導電路８２Ｂに電気的に接続される。第２スイッチング素子Ｑ２がオン状態のときには、第２巻線３２Ｂから導電路８２Ｂに電流が流れることが許容され、第２スイッチング素子Ｑ２がオフ状態のときには、第２巻線３２Ｂから導電路８２Ｂに電流が流れることが遮断される。
図１の例では、チョークコイル２５は、一対の第２導電路８２のうちの導電路８２Ａ（一の導電路）とセンタータップ３２Ｃとの間に設けられる。チョークコイル２５は、電力変換装置１が上述の降圧動作を行う場合、即ち、プッシュプル回路２１が上述の第２変換動作を行う場合には、導電路８２Ａ，８２Ｂ間に印加する直流電圧を生成するための平滑回路を構成する。第１巻線３２Ａの一端及び第２巻線３２Ｂの一端は、センタータップ３２Ｃに電気的に接続され、チョークコイル２５の端部２５Ａに電気的に接続される。
第３スイッチング素子Ｑ３は、導電路８２Ａ（一の導電路）とチョークコイル２５との間に設けられ、導電路８２Ａとチョークコイル２５との間の通電を許容状態と遮断状態とに切り替える素子である。第３スイッチング素子Ｑ３がオン状態のときには、導電路８２Ａ（一の導電路）を介して導電路８２Ａ側からチョークコイル２５側に電流が流れることが許容される。第３スイッチング素子Ｑ３がオフ状態のときには、導電路８２Ａ（一の導電路）を介して導電路８２Ａ側からチョークコイル２５側に電流が流れることが遮断される。図１の例では、導電路８２Ａは、一端が第２蓄電部９２の正極に電気的に接続され、他端が第３スイッチング素子Ｑ３に電気的に接続され、中間に検出部４２が介在する導電路である。
ダイオード２６は、通電部の一例に相当する。ダイオード２６は、チョークコイル２５と第３スイッチング素子Ｑ３の間の中間部６８と導電路８２Ｂ（他の導電路）との間に設けられる。図１の例では、ダイオード２６のアノードが導電路８２Ｂに電気的に接続され、ダイオード２６のカソードが導電路８２Ｂに電気的に接続されている。ダイオード２６は、導電路８２Ｂ（他の導電路）側から中間部６８側に向かう第１方向に電流が流れることを許容し、第１方向とは逆の第２方向に電流が流れることを規制する。
図１の例では、第３スイッチング素子Ｑ３、ダイオード２６、チョークコイル２５によってチョッパ回路２２が構成される。このチョッパ回路２２は、第３スイッチング素子Ｑ３に与えられるオンオフ信号（例えばＰＷＭ信号）によって制御される。
コンデンサ２７は、一端が導電路８２Ａに電気的に接続され、他端が導電路８２Ｂに電気的に接続されている。コンデンサ２７は、平滑コンデンサとして機能し得る。
制御部５０は、例えば、演算機能や情報処理機能を有する情報処理装置として構成される。制御部５０は、マイクロコンピュータとして構成されていてもよく、その他の情報処理装置として構成されていてもよい。制御部５０は、単一の情報処理装置によって実現されてもよく、複数の情報処理装置によって実現されてもよい。制御部５０は、電圧変換部６を制御する機能を有する。制御部５０は、スイッチング素子１１，１２，１３，１４に制御信号を与えることで、変換回路１０を制御する。制御部５０は、第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３に制御信号を与えることでスイッチング回路２０を制御する。
検出部４１は、電圧検出部として機能し、一対の第１導電路８１間の電圧を示す値を、制御部５０に入力する。検出部４１は、一対の第１導電路８１間の電圧値を制御部５０に入力してもよく、一対の第１導電路８１間の電圧を予め定められた分圧比で分圧した値を制御部５０に入力してもよい。制御部５０は、検出部４１から与えられる値によって一対の第１導電路８１間の電圧値Ｖｃを特定する。
検出部４２は、電流検出部として機能し、一対の第２導電路８２の一方（図１では、導電路８２Ａ）を流れる電流の値を検出し、検出値を制御部５０に入力する。図１の例では、検出部４２は、公知の電流センサとして機能し、導電路８２Ａを流れる電流の値を特定する情報を制御部５０に与える。制御部５０は、検出部４２から与えられる値によって導電路８２Ａからチョークコイル２５側に流れ込む電流Ｉｉｎを特定する。
３．電力変換装置の降圧動作
電力変換装置１は、フルブリッジ方式の絶縁型ＤＣＤＣコンバータとして機能する。変換回路１０は、電力変換装置１が第１の電圧変換動作（降圧動作）を行う場合には、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に印加された直流電圧を交流電圧に変換して第１コイル部３１に交流電圧を生じさせる。この場合に、第１コイル部３１の発生する交流電圧に応じた交流電圧が第２コイル部３２に生じる。スイッチング回路２０は、電力変換装置１が上記第１の電圧変換動作（降圧動作）を行う場合には、整流回路として機能し、第２コイル部３２に生じた交流電圧を整流して直流電圧に変換し、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に直流電圧を印加する。
電力変換装置１は、フルブリッジ方式の絶縁型ＤＣＤＣコンバータとして機能する。変換回路１０は、電力変換装置１が第１の電圧変換動作（降圧動作）を行う場合には、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に印加された直流電圧を交流電圧に変換して第１コイル部３１に交流電圧を生じさせる。この場合に、第１コイル部３１の発生する交流電圧に応じた交流電圧が第２コイル部３２に生じる。スイッチング回路２０は、電力変換装置１が上記第１の電圧変換動作（降圧動作）を行う場合には、整流回路として機能し、第２コイル部３２に生じた交流電圧を整流して直流電圧に変換し、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に直流電圧を印加する。
制御部５０は、フルブリッジ方式の絶縁型ＤＣＤＣコンバータにおいて用いられる公知の制御方法によって電圧変換部６に降圧動作を行わせることができる。制御部５０は、電圧変換部６に上記降圧動作を行わせる場合、スイッチング素子１１，１４をオン状態とし、スイッチング素子１２，１３をオフ状態とする動作と、スイッチング素子１１，１４をオフ状態とし、スイッチング素子１２，１３をオン状態とする動作を交互に行う。このように制御部５０がスイッチング素子１１，１２，１３，１４を制御することにより、変換回路１０は、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に印加された直流電圧を交流電圧に変換して第１コイル部３１に交流電圧を発生させる。これに応じて、第１コイル部３１と磁気結合した第２コイル部３２において、巻数比Ｎに応じた交流電圧が生じる。スイッチング回路２０は、上記降圧動作の際には第２コイル部３２に印加された交流電圧を直流電圧に変換し、第２コイル部３２に生じた交流電圧を整流して直流電圧に変換し、導電路８２Ａ，８２Ｂ間に直流電圧を印加する。チョークコイル２５は、上記降圧動作の際に導電路８２Ａ，８２Ｂに印加される直流電圧をより平滑にするように機能する。
４．電力変換装置の昇圧動作
電力変換装置１が第２の電圧変換動作（昇圧動作）を行う場合、スイッチング回路２０がプッシュプル方式のスイッチング動作を行う回路として機能し、導電路８２Ａ，８２Ｂ間に印加された直流電圧を交流電圧に変換して第２コイル部３２に交流電圧を生じさせる。トランス３０では、このように第２コイル部３２において交流電圧が発生した場合、巻数比Ｎに応じた交流電圧が第１コイル部３１に生じる。電力変換装置１が上記第２の電圧変換動作（昇圧動作）を行う場合、変換回路１０は、整流回路として機能し、第１コイル部３１に生じた交流電圧を整流して直流電圧に変換し、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に直流電圧を印加する。
電力変換装置１が第２の電圧変換動作（昇圧動作）を行う場合、スイッチング回路２０がプッシュプル方式のスイッチング動作を行う回路として機能し、導電路８２Ａ，８２Ｂ間に印加された直流電圧を交流電圧に変換して第２コイル部３２に交流電圧を生じさせる。トランス３０では、このように第２コイル部３２において交流電圧が発生した場合、巻数比Ｎに応じた交流電圧が第１コイル部３１に生じる。電力変換装置１が上記第２の電圧変換動作（昇圧動作）を行う場合、変換回路１０は、整流回路として機能し、第１コイル部３１に生じた交流電圧を整流して直流電圧に変換し、導電路８１Ａ，８１Ｂ間に直流電圧を印加する。
制御部５０は、第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３に対してオン信号及びオフ信号を出力し、第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２、第３スイッチング素子Ｑ３をオン状態とオフ状態とに切り替え得る。制御部５０は、電圧変換部６に昇圧動作を行わせる場合、第１動作、第２動作、第３動作を行い得る。第１動作は、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２のうちの第１スイッチング素子Ｑ１のみをオン状態とする動作である。第２動作は、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２のうちの第２スイッチング素子Ｑ２のみをオン状態とする動作である。第３動作は、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２の両方をオン状態とする動作である。
図２は、制御部５０が電圧変換部６に昇圧動作を行わせる場合の制御の流れを例示するフローチャートである。制御部５０は、予め定められた開始条件が成立した場合に、電圧変換部６の動作を開始する。図２の例では、例えば、「制御部５０に対して外部から起動要求があること」が「開始条件が成立した場合」である。なお、予め定められた開始条件は、この例に限定されない。例えば、車両が始動状態にあることが「開始条件が成立した場合」であってもよく、制御部５０に電源が投入されていることが「開始条件が成立した場合」であってもよい。
制御部５０は、ステップＳ１の判断処理において、予め定められた開始条件が成立したと判断した場合に、ステップＳ１においてＹＥＳと判断し、ステップＳ２において、導電路８２Ａを流れる電流の値Ｉｉｎを確認する。制御部５０は、検出部４２から入力される値に基づいて電流値Ｉｉｎを特定する。
制御部５０は、ステップＳ２の後、ステップＳ３において、電流値Ｉｉｎが目標電流値（要求電流値）Ｉｒｅｑと一致していないか否かを判断し、電流値Ｉｉｎが目標電流値（要求電流値）Ｉｒｅｑと等しければ、ステップＳ３においてＮＯと判断し、処理をステップＳ２に戻す。制御部５０は、ステップＳ３において、電流値Ｉｉｎが目標電流値（要求電流値）Ｉｒｅｑと一致していないと判断した場合、ステップＳ３においてＹＥＳと判断し、ステップＳ４において第３スイッチング素子Ｑ３に与えるＰＷＭ信号のデューティ（第２デューティＤｕｔｙ２）を調整する。ステップＳ４では、電流値Ｉｉｎを目標電流値Ｉｒｅｑに近づけるフィードバック動作を行うように第２デューティＤｕｔｙ２を増減する。制御部５０は、ステップＳ４の後、ステップＳ５において、一対の第１導電路８１間の電圧Ｖｃが第２閾値電圧Ｖ２を超えているか判断し、電圧Ｖｃが第２閾値電圧Ｖ２以下であれば処理をステップＳ２に戻す。このように、制御部５０は、ステップＳ１でＹＥＳと判断した後、電圧Ｖｃが第２閾値電圧Ｖ２を超えるまでは、電流値Ｉｉｎを目標電流値Ｉｒｅｑで維持するように第２デューティＤｕｔｙ２を調整するフィードバック制御を行う。
このように、制御部５０は、電圧Ｖｃが第２閾値電圧Ｖ２を超えるまでは、チョッパ回路２２に入力される入力電流Ｉｉｎを一定に保つように、第３スイッチング素子Ｑ３に与えるＰＷＭ信号のデューティ（第２デューティＤｕｔｙ２）を調整する。なお、制御部５０は、ステップＳ１でＹＥＳと判断した後、電圧Ｖｃが第２閾値電圧Ｖ２を超えるまでは、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２に与えるＰＷＭ信号のデューティをいずれも、予め定められた最小デューティとする。なお、制御部５０は、昇圧動作を行う場合、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２に与えるＰＷＭ信号のデューティを０．５よりも大きく調整するため、上記最小デューティは、０．５よりも大きい値である。
制御部５０は、上記昇圧動作を行う場合、図３～図５のように、第３動作、第１動作、第３動作、第２動作の順に動作を切り替える切替制御を周期的に繰り返す。図３～図５の例では、第１スイッチング素子Ｑ１に与えるオン信号の立ち上がりから、当該オン信号の直後のオフ信号の終了時点（次のオン信号の立ち上がり）の期間が１周期Ｔである。図３～図５では、第１動作の期間がＴ１で示され、第２動作の期間がＴ２で示され、第３動作の期間がＴ３で示される。図５では、第１スイッチング素子Ｑ１に与えるオン信号の期間はＴａ１で示され、第１スイッチング素子Ｑ１に与えるオフ信号の期間はＴａ２で示される。第２スイッチング素子Ｑ２に与えるオン信号の期間はＴｂ１で示され、第２スイッチング素子Ｑ２に与えるオフ信号の期間はＴｂ２で示される。図３～図５においてＩＬは、チョークコイル２５を流れる電流である。
図３～図５のように、昇圧動作を行う場合、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２のいずれに与えるＰＷＭ信号も周期Ｔとデューティ（第１デューティＤｕｔｙ１）が同一である。但し、第１スイッチング素子Ｑ１のオン信号の期間Ｔａ１の中間時点（時間Ｔａ１の１／２の時間の経過時点）と第２スイッチング素子Ｑ２のオフ信号の期間Ｔｂ２の中間時点（時間Ｔｂ２の１／２の時間の経過時点）とが一致するようにタイミングが調整される。同様に、第１スイッチング素子Ｑ１のオフ信号の期間Ｔａ２の中間時点（時間Ｔａ２の１／２の時間の経過時点）と第２スイッチング素子Ｑ２のオン信号の期間Ｔｂ１の中間時点（時間Ｔｂ１の１／２の時間の経過時点）とが一致するようにタイミングが調整される。
ステップＳ２～Ｓ５の処理が繰り返される間は、図３，図４のように、第３スイッチング素子Ｑ３に与えるＰＷＭ信号（第２ＰＷＭ信号）のデューティ（第２デューティＤｕｔｙ２）が調整される。第３スイッチング素子Ｑ３に与えるＰＷＭ信号の周期は、Ｔ／２である。第３スイッチング素子Ｑ３に与えるＰＷＭ信号のオン信号の中間時点（当該オン信号の立ち上がりから立下りまでの期間の１／２の期間が、当該オン信号の立ち上がりから経過した時点）は、期間Ｔａ１、期間Ｔｂ１の中間時点である。第３スイッチング素子Ｑ３に与えるＰＷＭ信号は、あるオン信号の中間時点が期間Ｔａ１の中間時点に調整された場合、次のオン信号の中間時点は上記期間Ｔａ１の後に到来する期間Ｔｂ１の中間時点に調整される。
図２におけるステップＳ２～Ｓ５の処理が繰り返される場合、電圧Ｖｃ（第１導電路８１間の電圧）が第１閾値電圧Ｖ１以下である場合には、制御部５０は、図３のように第１制御を行い、電圧Ｖｃ（第１導電路８１間の電圧）が第１閾値電圧Ｖ１以下から第１閾値電圧Ｖ１を超える値に切り替わった場合に、第１制御から第２制御に切り替える。そして、制御部５０は、電圧Ｖｃが第１閾値電圧Ｖ１を超え且つ第２閾値電圧Ｖ２以下である間は、図４のように第２制御を行う。第１閾値電圧Ｖ１は、第１制御において第３スイッチング素子Ｑ３に与えるＰＷＭ信号（第２ＰＷＭ信号）のオン時間を徐々に増大させていった場合に、そのＰＷＭ信号（第２ＰＷＭ信号）のオン時間の長さと、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２に与えるＰＷＭ信号（第１ＰＷＭ信号）のオフ時間の長さとが一致するときの電圧Ｖｃの値である。
図３に示される第１制御では、上記周期制御における各々の第１動作時（期間Ｔ１）に第３スイッチング素子Ｑ３を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、上記周期制御における各々の第２動作時（期間Ｔ２）に第３スイッチング素子Ｑ３を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、各々の第３動作時（期間Ｔ３）に第３スイッチング素子Ｑ３をオフ状態で維持する。
図４に示される第２制御では、制御部５０は、上記周期制御における各々の第３動作時（期間Ｔ３）に上記第３スイッチング素子Ｑ３を、オン状態、オフ状態、オン状態の順に切り替え、上記周期制御における各々の第１動作時（期間Ｔ１）及び第２動作時（期間Ｔ２）に第３スイッチング素子Ｑ３をオン状態で維持する。
図２のように、制御部５０は、ステップＳ５において、一対の第１導電路８１間の電圧Ｖｃが第２閾値電圧Ｖ２を超えていると判断した場合、ステップＳ６において、導電路８２Ａを流れる電流の値Ｉｉｎを確認する。第２閾値電圧Ｖ２は、図４のような第２制御においてオン期間を徐々に増大させた場合にデューティが１（オフ期間が０）に切り替わった時点での電圧Ｖｃに相当する。第２閾値電圧Ｖ２は、予め値として備えていてもよく、第２ＰＷＭ信号のデューティが１になった場合に、ステップＳ５においてＹＥＳと判断してもよい。
制御部５０は、ステップＳ６の後、ステップＳ７において、電流値Ｉｉｎが目標電流値（要求電流値）Ｉｒｅｑと一致していないか否かを判断し、電流値Ｉｉｎが目標電流値（要求電流値）Ｉｒｅｑと等しければ、ステップＳ７においてＮＯと判断し、処理をステップＳ６に戻す。制御部５０は、ステップＳ７において、電流値Ｉｉｎが目標電流値（要求電流値）Ｉｒｅｑと一致していないと判断した場合、ステップＳ７においてＹＥＳと判断し、ステップＳ８において第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２に与えるＰＷＭ信号のデューティ（第１デューティＤｕｔｙ１）を調整する。ステップＳ８では、電流値Ｉｉｎを目標電流値Ｉｒｅｑに近づけるフィードバック動作を行うように第１デューティＤｕｔｙ１を増減する。制御部５０は、ステップＳ８の後、予め定められた終了判定があった場合（ステップＳ９でＹＥＳの場合）、又は予め定められた終了要求があった場合（ステップＳ１０でＹＥＳの場合）に、図２の制御を終了し、そうでない場合には、処理をステップＳ６に戻す。つまり、制御部５０は、終了判定又は終了要求があるまでは、上記周期制御を行いつつ電流値Ｉｉｎを目標電流値Ｉｒｅｑに近づけるように第１デューティＤｕｔｙ１を調整するフィードバック制御を繰り返す。
制御部５０は、ステップＳ５でＹＥＳと判断した後、ステップＳ９でＹＥＳ又はステップＳ１０でＹＥＳと判断するまでは、ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８の処理を繰り返す。このようにステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８を繰り返す制御が第３制御である。第３制御は、図５のように、上記周期制御を行いつつ、上記周期制御における各々の第１動作時（期間Ｔ１）、各々の第２動作時（期間Ｔ２）、各々の第３動作時（期間Ｔ３）のいずれにおいても、第３スイッチング素子Ｑ３をオン状態で維持する制御である。
図２の例では、制御部５０は、一対の第１導電路８１間の電圧Ｖｃが第１閾値電圧Ｖ１を超える値であって第２閾値電圧Ｖ２以下である場合に第２制御を行い、一対の第１導電路８１間の電圧Ｖｃが第２閾値電圧Ｖ２以下から上記第２閾値電圧Ｖ２を超える値に切り替わった場合に、第２制御から第３制御に切り替える。第２閾値電圧Ｖ２は、第１閾値電圧Ｖ１よりも大きい値である。
５．効果の例
次の説明は、第１実施形態の効果に関する。
電力変換装置１は、周期制御によって一対の第２導電路８２と一対の第１導電路８１との間で電力変換を行う場合（上述の例では、上記昇圧動作を行う場合）に、図３のように第３スイッチング素子Ｑ３をオンオフさせるように第１制御が行われる。従って、電力変換装置１は、チョークコイル２５に流れる電流を抑えることができる。しかも、電力変換装置１は、第１動作及び第２動作のいずれにおいても、第３スイッチング素子Ｑ３を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替えて電流を抑えるため、電流が大きく変動しすぎることを抑制することができる。更に、第１制御では、第３動作時に第３スイッチング素子Ｑ３がオフ状態で維持されるため、チョークコイル２５を流れる電流が一層抑えられる。
次の説明は、第１実施形態の効果に関する。
電力変換装置１は、周期制御によって一対の第２導電路８２と一対の第１導電路８１との間で電力変換を行う場合（上述の例では、上記昇圧動作を行う場合）に、図３のように第３スイッチング素子Ｑ３をオンオフさせるように第１制御が行われる。従って、電力変換装置１は、チョークコイル２５に流れる電流を抑えることができる。しかも、電力変換装置１は、第１動作及び第２動作のいずれにおいても、第３スイッチング素子Ｑ３を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替えて電流を抑えるため、電流が大きく変動しすぎることを抑制することができる。更に、第１制御では、第３動作時に第３スイッチング素子Ｑ３がオフ状態で維持されるため、チョークコイル２５を流れる電流が一層抑えられる。
図４のように、電力変換装置１は、第１制御だけでなく、第２制御も行うことができ、第２制御において各第３動作を行う際には、第３スイッチング素子Ｑ３をオンオフさせることで、チョークコイル２５に電流が流れすぎることを抑えることができる。
電力変換装置１は、一対の第１導電路８１間の電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖ１以下であるような状態（容量負荷９４の充電度合いが小さい状態）では、第１制御を行う。そして、電力変換装置１は、一対の第１導電路８１間の電圧Ｖｃが閾値電圧Ｖ１以下から閾値電圧Ｖ１を超える値に切り替わった場合（容量負荷９４の充電度合いがある程度大きい状態に切り替わった場合）には、第１制御から第２制御に切り替えることができる。この電力変換装置１は、一対の第１導電路８１間の電圧に合わせて、チョークコイル２５に流れる電流を抑えつつ安定的に保ちやすい。
図５のように、電力変換装置１は、第１制御だけでなく、必要に応じて第３制御を行い、第３スイッチング素子Ｑ３のオンオフによる電流抑制を解除することができる。
電力変換装置１は、容量負荷９４の充電度合いが小さい状態では第１制御を行い、容量負荷９４の充電度合いが中程度の状態では第２制御を行い、容量負荷９４の充電度合いが大きい状態では第３制御を行うことができる。この電力変換装置１は、容量負荷９４の充電度合いが小さい状態又は中程度の状態では、一対の第１導電路８１間の電圧に合わせてチョークコイル２５に流れる電流を抑えつつ安定的に保ち、容量負荷９４の充電度合いが大きい場合には、第３スイッチング素子Ｑ３のオンオフによる電流抑制を解除して、第３スイッチング素子Ｑ３に依存しない制御（スイッチング回路２０及び変換回路１０による制御）に移行することができる。
＜他の実施形態＞
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態は、次のように変更されてもよい。
第１実施形態の説明では、通電部の一例としてダイオード２６が例示されたが、この例に限定されない。例えば、ダイオード２６の代わりにＦＥＴなどの半導体スイッチング素子が用いられ、第１動作時又は第３動作時に、第３スイッチング素子Ｑ３と上記ＦＥＴとチョークコイル２５とによって同期整流方式のチョッパ回路が構成されてもよい。
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１ ：電力変換装置
６ ：電圧変換部
１０ ：変換回路
２０ ：スイッチング回路
２１ ：プッシュプル回路
２２ ：チョッパ回路
２５ ：チョークコイル
２６ ：ダイオード（通電部）
２７ ：コンデンサ
３０ ：トランス
３１ ：第１コイル部
３２ ：第２コイル部
３２Ａ ：第１巻線
３２Ｂ ：第２巻線
３２Ｃ ：センタータップ
４１ ：検出部
４２ ：検出部
５０ ：制御部
６１ ：第１端部
６２ ：第２端部
６８ ：中間部
８１ ：一対の第１導電路
８２ ：一対の第２導電路
８２Ａ ：導電路（一の導電路）
８２Ｂ ：導電路（他の導電路）
９１ ：第１蓄電部
９２ ：第２蓄電部（直流電源）
９４ ：容量負荷
１００ ：電源システム
Ｑ１ ：第１スイッチング素子
Ｑ２ ：第２スイッチング素子
Ｑ３ ：第３スイッチング素子
６ ：電圧変換部
１０ ：変換回路
２０ ：スイッチング回路
２１ ：プッシュプル回路
２２ ：チョッパ回路
２５ ：チョークコイル
２６ ：ダイオード（通電部）
２７ ：コンデンサ
３０ ：トランス
３１ ：第１コイル部
３２ ：第２コイル部
３２Ａ ：第１巻線
３２Ｂ ：第２巻線
３２Ｃ ：センタータップ
４１ ：検出部
４２ ：検出部
５０ ：制御部
６１ ：第１端部
６２ ：第２端部
６８ ：中間部
８１ ：一対の第１導電路
８２ ：一対の第２導電路
８２Ａ ：導電路（一の導電路）
８２Ｂ ：導電路（他の導電路）
９１ ：第１蓄電部
９２ ：第２蓄電部（直流電源）
９４ ：容量負荷
１００ ：電源システム
Ｑ１ ：第１スイッチング素子
Ｑ２ ：第２スイッチング素子
Ｑ３ ：第３スイッチング素子
Claims (6)
- 直流電源と、容量負荷と、前記容量負荷に対する充電電流及び前記容量負荷からの放電電流が流れる経路である一対の第１導電路と、前記直流電源から電力が供給される経路である一対の第２導電路と、を備えた電源システムに用いられ、前記一対の第２導電路と前記一対の第１導電路との間で電力変換を行う電力変換装置であって、
第１コイル部と、第１巻線及び第２巻線を有する第２コイル部と、前記第１巻線と前記第２巻線との間に設けられるセンタータップと、を有し、前記第１コイル部と前記第２コイル部とが磁気的に結合するトランスと、
前記第１コイル部と前記一対の第１導電路との間で変換動作を行う変換回路と、
前記一対の第２導電路と前記第２コイル部との間で変換動作を行うスイッチング回路と、
を備え、
前記スイッチング回路は、
前記一対の第２導電路のうちの一の導電路と前記センタータップとの間に設けられるチョークコイルと、
前記一対の第２導電路のうちの他の導電路と前記第１巻線における前記センタータップとは反対側の第１端部との間に設けられる第１スイッチング素子と、
前記他の導電路と前記第２巻線における前記センタータップとは反対側の第２端部との間に設けられる第２スイッチング素子と、
前記一の導電路と前記チョークコイルとの間に設けられ、オン状態のときに前記一の導電路を介して前記チョークコイル側に電流が流れることを許容し、オフ状態のときに前記一の導電路を介して前記チョークコイル側に電流が流れることを遮断する第３スイッチング素子と、
前記チョークコイルと前記第３スイッチング素子の間の中間部と前記他の導電路との間において、前記他の導電路側から前記中間部側に向かう第１方向に電流が流れることを許容し得る通電部と、
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうちの前記第１スイッチング素子のみをオン状態とする第１動作と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のうちの前記第２スイッチング素子のみをオン状態とする第２動作と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子の両方をオン状態とする第３動作と、を行う制御部と、
を含み、
前記制御部は、前記第３動作、前記第１動作、前記第３動作、前記第２動作の順に動作を切り替える切替制御を周期的に繰り返す周期制御を行いつつ、前記周期制御における各々の前記第１動作時に前記第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、前記周期制御における各々の前記第２動作時に前記第３スイッチング素子を、オフ状態、オン状態、オフ状態の順に切り替え、各々の前記第３動作時に前記第３スイッチング素子をオフ状態で維持する第１制御を少なくとも行う
電力変換装置。 - 前記制御部は、前記周期制御を行いつつ、前記周期制御における各々の前記第３動作時に前記第３スイッチング素子を、オン状態、オフ状態、オン状態の順に切り替え、前記周期制御における各々の前記第１動作時及び各々の前記第２動作時に前記第３スイッチング素子をオン状態で維持する第２制御を少なくとも行う
請求項１に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、前記一対の第１導電路間の電圧が閾値電圧以下である場合に前記第１制御を行い、前記一対の第１導電路間の電圧が前記閾値電圧以下から前記閾値電圧を超える値に切り替わった場合に、前記第１制御から前記第２制御に切り替える
請求項２に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、前記周期制御を行いつつ、前記周期制御における各々の前記第１動作時、各々の前記第２動作時、各々の前記第３動作時のいずれにおいても、前記第３スイッチング素子をオン状態で維持する第３制御を少なくとも行う
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、前記周期制御を行いつつ、前記周期制御における各々の前記第１動作時、各々の前記第２動作時、各々の前記第３動作時のいずれにおいても、前記第３スイッチング素子をオン状態で維持する第３制御を少なくとも行い、
前記制御部は、前記一対の第１導電路間の電圧が前記閾値電圧を超え且つ前記閾値電圧よりも大きい第２閾値電圧以下である場合に前記第２制御を行い、前記一対の第１導電路間の電圧が前記第２閾値電圧以下から前記第２閾値電圧を超える値に切り替わった場合に、前記第２制御から前記第３制御に切り替える
請求項３に記載の電力変換装置。 - 前記スイッチング回路は、前記第３スイッチング素子と前記通電部と前記チョークコイルとを含んだチョッパ回路を有し、
前記制御部は、前記第１制御の際に前記一の導電路を流れる電流の値を目標電流値に近づけるように前記チョッパ回路を制御する
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電力変換装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021078397A JP7543976B2 (ja) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 電力変換装置 |
| PCT/JP2022/018728 WO2022234784A1 (ja) | 2021-05-06 | 2022-04-25 | 電力変換装置 |
| US18/558,437 US20240235405A1 (en) | 2021-05-06 | 2022-04-25 | Power converter apparatus |
| CN202280029841.8A CN117203886A (zh) | 2021-05-06 | 2022-04-25 | 电力转换装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021078397A JP7543976B2 (ja) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022172549A true JP2022172549A (ja) | 2022-11-17 |
| JP7543976B2 JP7543976B2 (ja) | 2024-09-03 |
Family
ID=83932161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021078397A Active JP7543976B2 (ja) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 電力変換装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20240235405A1 (ja) |
| JP (1) | JP7543976B2 (ja) |
| CN (1) | CN117203886A (ja) |
| WO (1) | WO2022234784A1 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3112062B2 (ja) * | 1996-02-22 | 2000-11-27 | 日本電気株式会社 | 進行波管電源装置 |
| JP2008206291A (ja) | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Densei Lambda Kk | 補助電源回路 |
| JP6406133B2 (ja) * | 2015-06-04 | 2018-10-17 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
-
2021
- 2021-05-06 JP JP2021078397A patent/JP7543976B2/ja active Active
-
2022
- 2022-04-25 WO PCT/JP2022/018728 patent/WO2022234784A1/ja active Application Filing
- 2022-04-25 CN CN202280029841.8A patent/CN117203886A/zh active Pending
- 2022-04-25 US US18/558,437 patent/US20240235405A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20240235405A1 (en) | 2024-07-11 |
| JP7543976B2 (ja) | 2024-09-03 |
| CN117203886A (zh) | 2023-12-08 |
| WO2022234784A1 (ja) | 2022-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6209744B2 (ja) | Ｄｃ／ｄｃコンバータ | |
| CN107408889B (zh) | 功率转换器 | |
| US9793791B2 (en) | Power conversion apparatus and method for starting up the same | |
| US10541549B2 (en) | Power supply apparatus | |
| US8526204B2 (en) | Power converter with electrical switching element | |
| US9868358B2 (en) | Power conversion system suppressing reduction in conversion efficiency | |
| JP6012822B1 (ja) | 電力変換装置 | |
| US8824180B2 (en) | Power conversion apparatus | |
| US8830701B2 (en) | DC-DC converter | |
| JP2022069834A (ja) | 電源制御装置 | |
| US8817490B2 (en) | DC-DC converter | |
| WO2019142704A1 (ja) | 車載用のｄｃｄｃコンバータ | |
| JP2014171313A (ja) | Ｄｃ／ｄｃコンバータ | |
| JP2016167896A (ja) | Ｄｃ／ｄｃコンバータ | |
| US11716025B2 (en) | In-vehicle power supply device | |
| CN112400273B (zh) | 开关电源 | |
| WO2022234784A1 (ja) | 電力変換装置 | |
| KR20170046982A (ko) | 멀티 토플러지를 이용한 dc/dc 컨버터 | |
| JP5954256B2 (ja) | 制御方法 | |
| JP7276064B2 (ja) | Ｄｃｄｃコンバータ | |
| JP7495311B2 (ja) | 電力変換装置、電力変換装置の制御方法、及び電力システム | |
| WO2021005894A1 (ja) | Ｄｃｄｃコンバータおよび電源装置 | |
| US9602008B1 (en) | Power conversion apparatus and method for controlling power conversion apparatus | |
| CN112075018A (zh) | 车载用电源装置 | |
| WO2019058821A1 (ja) | 蓄電装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230928 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240723 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240805 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7543976 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |