JP5151900B2 - Power converter - Google Patents

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H01F27/38Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings

Description

本発明は、トランスの1次側コイルに印加される電圧を2次側コイルを介して所定に変換して出力する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter that converts a voltage applied to a primary coil of a transformer into a predetermined voltage via a secondary coil and outputs the result.

この種の電力変換装置としては、例えば下記特許文献1に見られるように、高圧バッテリの電圧を降圧して低圧バッテリに出力するものも提案されている。ここでは、コンバータの備えるトランスの1次側に設けられるスイッチング素子のオン・オフ操作の1周期に対するオン時間の比(時比率)を制御することで、出力電圧を制御する。これにより、高圧バッテリの電圧の変動にかかわらず、低圧バッテリに所望の電圧を印加することができる。   As this type of power converter, for example, as can be seen in Patent Document 1 below, an apparatus that steps down the voltage of a high voltage battery and outputs it to a low voltage battery has been proposed. Here, the output voltage is controlled by controlling the ratio (time ratio) of the on time to one cycle of the on / off operation of the switching element provided on the primary side of the transformer included in the converter. As a result, a desired voltage can be applied to the low voltage battery regardless of fluctuations in the voltage of the high voltage battery.

なお、この種の電力変換装置としては、他にも例えば下記特許文献2に記載されているものがある。
特開2005−51994号公報 特開2005−295731号公報
In addition, as this kind of power converter device, there exists a thing described in the following patent document 2, for example.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-51994 JP 2005-295731 A

ただし、上記特許文献1記載のコンバータにあっては、時比率Dにて1次側に設けられるスイッチング素子が操作される際に、その入出力端子間に印加される電圧が、入力電圧の「1/(1−D)」倍となる。このため、時比率Dの値によっては、1次側に設けられるスイッチング素子に印加される電圧が過大となるため、スイッチング素子として高耐圧の素子を用いることが要求されることとなる。   However, in the converter described in Patent Document 1, when the switching element provided on the primary side is operated at the duty ratio D, the voltage applied between the input and output terminals is “ 1 / (1-D) "times. For this reason, depending on the value of the duty ratio D, the voltage applied to the switching element provided on the primary side becomes excessive, so that it is required to use a high withstand voltage element as the switching element.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、トランスの1次側コイルに印加される電圧を2次側コイルを介して所定に変換して出力するものにあって、要求される耐圧の上昇を好適に抑制することのできる電力変換装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to convert the voltage applied to the primary coil of the transformer into a predetermined value via the secondary coil and output it. Thus, an object of the present invention is to provide a power converter that can suitably suppress a required increase in breakdown voltage.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

請求項1記載の発明は、トランスの1次側コイルに印加される電圧を2次側コイルを介して所定に変換して出力する電力変換装置において、前記トランスの1の2次側コイルに生じる電圧の極性が互いに逆となるような2通りの態様にて前記1次側コイルに入力電圧が分圧された電圧を印加可能とする電圧印加手段を備え、前記トランスは、1の2次側コイルに対応する1次側コイルを複数備え、前記電圧印加手段は、前記入力電圧の分割数を3以上とすることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, in the power converter that converts the voltage applied to the primary coil of the transformer into a predetermined value via the secondary coil and outputs the voltage, the power is generated in the secondary coil of the transformer 1. Voltage application means is provided to enable application of a voltage obtained by dividing the input voltage to the primary side coil in two ways in which the polarities of the voltages are opposite to each other. A plurality of primary side coils corresponding to the coils are provided , and the voltage application means sets the division number of the input voltage to 3 or more .

上記発明では、電圧印加手段によって1次側コイルに入力電圧が分圧された電圧が印加されるために、電圧印加手段には、2次側コイルを介して分圧電圧を所定に変換して出力する電力変換回路と同様の電圧が印加されることとなる。このため、要求される耐圧の上昇を好適に抑制することができる。しかも、1の2次側コイルに対応する1次側コイルを複数備えるために、各1次側コイルの扱うエネルギ量を低減することもできる。   In the above invention, since the voltage obtained by dividing the input voltage is applied to the primary coil by the voltage application means, the voltage application means converts the divided voltage into a predetermined value via the secondary coil. A voltage similar to that of the output power conversion circuit is applied. For this reason, it is possible to suitably suppress the required increase in breakdown voltage. In addition, since a plurality of primary coils corresponding to one secondary coil are provided, the amount of energy handled by each primary coil can be reduced.

さらに、上記発明では、電圧印加手段に印加される電圧を好適に低減することができる。特に、電圧印加手段に印加される電圧を入力電圧よりも小さくすることも容易となる。 Furthermore, in the said invention, the voltage applied to a voltage application means can be reduced suitably. In particular, it is easy to make the voltage applied to the voltage applying means smaller than the input voltage.

請求項記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記電圧印加手段は、前記入力電圧の分割数を偶数とすることを特徴とする。 According to a second aspect of the invention of claim 1 Symbol placement, the voltage applying means is characterized by an even number of division number of the input voltage.

上記発明では、2次側コイルの磁束のリセット処理を適切に行いつつも、1の2次側コイルに対応する複数の2次側コイルの利用度合いを互いに同一とすることができる。   In the above-mentioned invention, the utilization degree of a plurality of secondary side coils corresponding to one secondary side coil can be made mutually the same, performing appropriately the reset processing of the magnetic flux of the secondary side coil.

請求項記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記分圧されたそれぞれの電圧を前記1次側コイルに代わる代わる印加する電圧印加周期において、前記各分圧された電圧の印加時間が互いに等しくなるように前記電圧印加手段を操作する手段を更に備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, in the voltage application cycle in which the divided voltages are applied instead of the primary coil, the divided voltages are The apparatus further comprises means for operating the voltage application means so that the application times are equal to each other.

上記発明では、電圧印加手段の操作による電圧の印加処理を対称性を有するものとするため、各分圧値を互いに等しくすることが容易となる。   In the above invention, since the voltage application process by operating the voltage application means has symmetry, it is easy to make the divided voltage values equal to each other.

請求項記載の発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の発明において、前記トランスは、1次側コイル同士が互いに直列接続された一対のトランスを備え、前記一対のトランスの2次側コイル同士で、電流の流動が可能となる電圧極性を互いに逆とするための手段を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the transformer includes a pair of transformers in which primary coils are connected in series to each other. Means are provided for reversing the voltage polarities that allow current to flow between the secondary coils.

上記発明では、2次側コイルに生じる電圧の極性が互いに逆となるような2通りの態様にて1次側コイルに分圧電圧を印加する際、いずれの態様にて電圧を印加したかに応じて、互いに相違する2次側コイルに電流を流すことができる。また、上記電圧印加周期において、「0<各分圧電圧の印加期間≦電圧印加周期/(入力電圧の分割数)」となるようにすることで、各分圧電圧の印加期間によって出力される電圧を制御することができる。このため、各分圧値を互いに等しくするための条件である請求項記載の発明特定事項と、出力される電圧を制御するための条件とを互いに独立とすることができる。 In the above invention, when the divided voltage is applied to the primary side coil in two ways such that the polarities of the voltages generated in the secondary side coil are opposite to each other, in which aspect the voltage is applied Accordingly, current can be passed through the secondary side coils that are different from each other. In addition, in the voltage application cycle, by setting “0 <application period of each divided voltage ≦ voltage application cycle / (number of divisions of input voltage)”, output is performed according to the application period of each divided voltage. The voltage can be controlled. For this reason, the invention specific matter according to claim 3 which is a condition for equalizing each divided voltage value and the condition for controlling the output voltage can be made independent of each other.

請求項記載の発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の発明において、前記電圧印加手段は、前記入力電圧の分割数に等しい数のキャパシタを備え、該キャパシタのそれぞれの両電極間の電圧を前記1次側コイルに印加可能とするものであることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the voltage applying means includes a number of capacitors equal to the number of divisions of the input voltage, and both of the capacitors. A voltage between electrodes can be applied to the primary coil.

上記発明では、キャパシタによって入力電圧を好適に分圧することができる。特に、上記発明が、請求項記載の発明特定事項を有する場合、各分圧値を互いに等しくすることができる。 In the above invention, the input voltage can be suitably divided by the capacitor. In particular, when the above invention has the invention-specifying matters described in claim 3 , the partial pressure values can be made equal to each other.

請求項記載の発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の発明において、前記電圧印加手段は、前記入力電圧の分割数よりも1小さい数のキャパシタを備え、該キャパシタのそれぞれの両電極間の電圧と、前記キャパシタの両電極間の電圧の総和を前記入力電圧から減算した電圧とを、それぞれ前記1次側コイルに印加可能とするものであることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the invention according to any one of the first to fourth aspects, wherein the voltage applying means includes a number of capacitors that is one smaller than the number of divisions of the input voltage. And a voltage obtained by subtracting a sum of voltages between both electrodes of the capacitor from the input voltage, respectively, can be applied to the primary coil.

上記発明では、キャパシタによって入力電圧を好適に分圧することができる。特に、上記発明が、請求項記載の発明特定事項を有する場合、各分圧値を互いに等しくすることができる。 In the above invention, the input voltage can be suitably divided by the capacitor. In particular, when the above invention has the invention-specifying matters described in claim 3 , the partial pressure values can be made equal to each other.

請求項記載の発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の発明において、前記入力電圧は、電池セルの直列接続体である組電池の両端の電圧であり、前記電圧印加手段は、前記組電池を構成する中間の電池セルの電極電圧を取り出すことで、前記入力電圧を分圧することを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 4 , wherein the input voltage is a voltage at both ends of an assembled battery which is a series connection body of battery cells, and the voltage application means Is characterized in that the input voltage is divided by taking out an electrode voltage of an intermediate battery cell constituting the assembled battery.

上記発明では、新たなハードウェア手段の追加を抑制又は回避しつつ入力電圧を好適に分圧することができる。   In the above invention, the input voltage can be suitably divided while suppressing or avoiding the addition of new hardware means.

請求項記載の発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の発明において、前記トランスの2次側コイルは、一対の2次側コイルを備え、前記一対の2次側コイル同士で、電流の流動が可能となる電圧極性を互いに逆とするための整流手段を更に備えることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7 , wherein the secondary coil of the transformer includes a pair of secondary coils, and the pair of secondary coils The rectifier is further provided with rectifying means for reversing the voltage polarities that allow current flow.

上記発明では、2次側コイルに生じる電圧の極性が互いに逆となるような2通りの態様によって1次側コイルに入力電圧の分圧された電圧を印加する際、いずれの態様にて電圧を印加したかに応じて、互いに相違する2次側コイルに電流を流すことができる。   In the above invention, when a voltage obtained by dividing the input voltage is applied to the primary coil in two ways in which the polarities of the voltages generated in the secondary coil are opposite to each other, Depending on whether it is applied, a current can be passed through different secondary coils.

請求項記載の発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の発明において、前記トランスの2次側コイルは、一対の2次側コイルを備え、前記一対の2次側コイルのそれぞれを備える一対のループ回路のそれぞれを開閉する開閉手段を更に備えることを特徴とする。 The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 1 to 8 , wherein the secondary side coil of the transformer includes a pair of secondary side coils, and the pair of secondary side coils The apparatus further comprises opening / closing means for opening / closing each of the pair of loop circuits including the respective circuits.

上記発明では、開閉手段を備えることで、2次側コイルに生じる電圧の極性が互いに逆となるような2通りの態様のそれぞれによって1次側コイルに入力電圧の分圧された電圧を印加する際、2次側コイルを介して流れる電流を整流することができる。   In the above invention, by providing the opening / closing means, the divided voltage of the input voltage is applied to the primary side coil by each of two modes in which the polarities of the voltages generated in the secondary side coil are opposite to each other. At this time, the current flowing through the secondary coil can be rectified.

請求項10記載の発明は、請求項1〜のいずれか1項に記載の発明において、前記出力される電圧は、前記入力電圧よりも低いことを特徴とする。 The invention of claim 10, wherein, in the invention according to any one of claim 1 to 9 voltage the output is characterized by lower than the input voltage.

上記発明では、電力変換装置が入力電圧を降圧して出力する用途のために、入力電圧を分圧して用いることによる出力電圧の低下によってデメリットが生じることが少ない。   In the above-described invention, since the power conversion device steps down and outputs the input voltage, there is little demerit due to a decrease in the output voltage caused by dividing and using the input voltage.

請求項11記載の発明は、請求項1〜10のいずれか1項に記載の発明において、前記トランスの2次側コイルに生じる電圧の極性が互いに逆となるような2通りの態様にて交互にトランスの1次側コイルに入力電圧が分圧された電圧を印加すべく前記電圧印加手段を操作する手段を更に備えることを特徴とする。 The invention according to an eleventh aspect is the invention according to any one of the first to tenth aspects, wherein the voltage generated in the secondary coil of the transformer is alternated in two ways in which the polarities are opposite to each other. And a means for operating the voltage applying means to apply a voltage obtained by dividing the input voltage to the primary coil of the transformer.

上記発明では、トランスの2次側コイルに生じる電圧の極性が互いに逆となるような2通りの態様にて交互にトランスの1次側コイルに入力電圧が分圧された電圧を印加することで、分圧電圧が2度印加される都度、2次側コイルの磁束を好適にリセットすることができる。   In the above invention, the voltage obtained by dividing the input voltage is alternately applied to the primary coil of the transformer in two ways such that the polarities of the voltages generated in the secondary coil of the transformer are opposite to each other. Whenever the divided voltage is applied twice, the magnetic flux of the secondary coil can be suitably reset.

請求項12記載の発明は、請求項記載の発明において、前記出力される電圧は、前記入力電圧よりも低いものであり、前記開閉手段を操作することで、前記一対のループ回路の双方を閉ループ化する処理、該一対のループ回路のうちの一方を閉ループ化する処理、前記双方を閉ループ化する処理及び該ループ回路のうちの他方を閉ループ化する処理を周期的に繰り返すことで前記入力電圧側に出力側の電圧を昇圧して出力する処理を行う昇圧制御手段を更に備えることを特徴とする。 The invention described in claim 12 is the invention described in claim 9 , wherein the output voltage is lower than the input voltage, and both the pair of loop circuits are operated by operating the opening / closing means. The input voltage is obtained by periodically repeating a process for making a closed loop, a process for making one of the pair of loop circuits a closed loop, a process for making both of them closed loop, and a process for making the other of the loop circuits closed loop. Further, it is further characterized by further comprising a boost control means for performing a process of boosting and outputting the output side voltage.

上記発明のように電力変換装置が降圧コンバータとしての利用目的のものである場合、低圧側(本来の出力側)から高圧側(本来の入力側)へと電力を供給することは困難である。この点、上記発明では、一対のループ回路の双方を閉ループ化する際に2次側コイルにエネルギを蓄えることで、低圧側の電圧を昇圧して高圧側に出力することができる。   When the power conversion device is intended for use as a step-down converter as in the above invention, it is difficult to supply power from the low voltage side (original output side) to the high voltage side (original input side). In this regard, in the above-described invention, when both the pair of loop circuits are closed-looped, energy is stored in the secondary coil, whereby the low-voltage side voltage can be boosted and output to the high-voltage side.

請求項13記載の発明は、請求項12記載の発明において、前記入力電圧は、電池の両端の電圧であり、前記電池の温度が所定以下の場合、前記入力電圧を所定に降圧して出力する処理と、前記昇圧制御手段による昇圧処理とを交互に繰り返すことで、前記電池を暖機する暖機手段を更に備えることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect of the present invention, the input voltage is a voltage across the battery, and when the temperature of the battery is equal to or lower than a predetermined value, the input voltage is stepped down and output. The apparatus further includes a warming-up unit that warms up the battery by alternately repeating the process and the boosting process by the boosting control unit.

電池の中には、低温状態においてその性能が低下するものがある。上記発明では、この点に鑑み、暖機手段を備えることで、低温となることに起因して電池の性能が低下すると想定される状況下、こうした事態を改善することができる。   Some batteries have reduced performance at low temperatures. In the above invention, in view of this point, such a situation can be improved by providing the warming-up means under a situation where the performance of the battery is assumed to be lowered due to the low temperature.

(第1の実施形態)
以下、本発明にかかる電力変換装置をハイブリッド車の電力変換装置に適用した第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a power conversion device according to the present invention is applied to a power conversion device for a hybrid vehicle will be described with reference to the drawings.

図1に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。   FIG. 1 shows a system configuration according to the present embodiment.

高圧バッテリ10は、車両の高圧システムを構成するものであり、その出力電圧は、所定の高電圧(例えば「288V」)である。高圧バッテリ10は、例えばリチウムイオン2次電池等の2次電池セルが複数直列接続されることで構成される組電池である。降圧コンバータCVは、高圧バッテリ10の電圧を降圧して、低圧バッテリ12に出力する。ここで、低圧バッテリ12は、車両の低圧システム内の電気負荷に電力を供給する電源としての役割を有するものであり、その出力電圧は、所定の低電圧(例えば「12V」)である。   The high voltage battery 10 constitutes a high voltage system of the vehicle, and its output voltage is a predetermined high voltage (for example, “288V”). The high voltage battery 10 is an assembled battery configured by connecting a plurality of secondary battery cells such as lithium ion secondary batteries in series. The step-down converter CV steps down the voltage of the high voltage battery 10 and outputs it to the low voltage battery 12. Here, the low voltage battery 12 serves as a power source for supplying electric power to an electric load in the low voltage system of the vehicle, and its output voltage is a predetermined low voltage (for example, “12 V”).

上記降圧コンバータCVは、トランスTa,Tbを備えている。これらトランスTa,Tbは、いずれも1の2次側コイルT2a,T2bのそれぞれに対応する一対の1次側コイルT1a,T1bを備えるものである。図2に、トランスTa,Tbの構造を模式的に示す。なお、図2においては、トランスTa,TbをトランスTと総括表記し、1次側コイルT1a,T1bを1次側コイルT1と総括表記し、2次側コイルT2a,T2bを2次側コイルT2と総括表記している。図示されるように、トランスTは、一対の1次側コイルT1のそれぞれに電流が流れることで生成される閉磁路が同一であり、これが1の2次側コイルT2によって鎖交されるものである。換言すれば、1の2次側コイルT2によって鎖交される閉磁路が、一対の1次側コイルT1によって共有されるものである。ちなみに、図2には、閉磁路を構成するための鉄心CFに、一対の1次側コイルT1と、2次側コイルT2とが巻きつけられて且つ鉄心Cがギャップを備える構成を例示しているが、鉄心CF自体は、閉ループとなっていてもよい。   The step-down converter CV includes transformers Ta and Tb. Each of these transformers Ta and Tb includes a pair of primary side coils T1a and T1b corresponding to one secondary side coil T2a and T2b, respectively. FIG. 2 schematically shows the structure of the transformers Ta and Tb. In FIG. 2, the transformers Ta and Tb are collectively referred to as a transformer T, the primary side coils T1a and T1b are collectively referred to as a primary side coil T1, and the secondary side coils T2a and T2b are collectively referred to as a secondary side coil T2. It is summed up. As shown in the figure, the transformer T has the same closed magnetic circuit generated when a current flows through each of the pair of primary side coils T1, and this is linked by the secondary side coil T2. is there. In other words, the closed magnetic path linked by one secondary coil T2 is shared by the pair of primary coils T1. Incidentally, FIG. 2 exemplifies a configuration in which a pair of primary side coil T1 and secondary side coil T2 are wound around an iron core CF for forming a closed magnetic circuit, and the iron core C includes a gap. However, the iron core CF itself may be a closed loop.

先の図1に示した降圧コンバータCVは、高圧バッテリ10に並列接続されるコンデンサC1,C2の直列接続体を備えている。そして、これらコンデンサC1,C2のそれぞれは、1次側コイルT1a、T1bを介してループ回路を構成する。詳しくは、ここで、コンデンサC1に対応するループ回路を構成する1次側コイルT1a、T1bと、コンデンサC2に対応するループ回路を構成する1次側コイルT1a、T1bとは、別部材とされている。そして、これら各コンデンサC1,C2を備えるループ回路のそれぞれは、スイッチング素子Q1,Q2のそれぞれによって開閉される。本実施形態では、スイッチング素子Q1、Q2として、NチャネルパワーMOS型電界効果トランジスタを想定している。ちなみに、図中、スイッチング素子Q1,Q2の入力端子(ドレイン)及び出力端子(ソース)間に並列接続されるダイオードは、スイッチング素子Q1,Q2のボディーダイオードである。   The step-down converter CV shown in FIG. 1 includes a series connection body of capacitors C1 and C2 connected in parallel to the high-voltage battery 10. And each of these capacitor | condensers C1 and C2 comprises a loop circuit via the primary side coils T1a and T1b. Specifically, here, the primary side coils T1a and T1b constituting the loop circuit corresponding to the capacitor C1 and the primary side coils T1a and T1b constituting the loop circuit corresponding to the capacitor C2 are separate members. Yes. Each of the loop circuits including the capacitors C1 and C2 is opened and closed by the switching elements Q1 and Q2. In the present embodiment, N-channel power MOS field effect transistors are assumed as the switching elements Q1 and Q2. Incidentally, in the figure, the diode connected in parallel between the input terminal (drain) and the output terminal (source) of the switching elements Q1, Q2 is the body diode of the switching elements Q1, Q2.

上記トランスTa,Tbの2次側コイルT2a,T2bには、ダイオードDa,Dbのそれぞれのカソードが接続されている。詳しくは、直列接続される1次側コイルT1a,T1bとの相互誘導によって誘起される電圧の極性が、ダイオードDaに接続される2次側コイルT2aの端子とダイオードDbに接続される2次側コイルT2bの端子とで互いに逆となるようにダイオードDa,Dbが接続されている。これにより、1次側コイルT1a,T1bにいずれの極性の電圧が印加されるかに応じて、ダイオードDa,Dbのいずれか一方がオン状態となる。このため、1次側コイルT1a,T1bにいずれの極性の電圧が印加されるかにかかわらず、降圧コンバータCVの2次側から電流を出力することができる。   The cathodes of the diodes Da and Db are connected to the secondary coils T2a and T2b of the transformers Ta and Tb, respectively. Specifically, the polarity of the voltage induced by the mutual induction between the primary side coils T1a and T1b connected in series is such that the secondary side connected to the terminal of the secondary side coil T2a connected to the diode Da and the diode Db. Diodes Da and Db are connected so as to be opposite to each other at the terminal of the coil T2b. Accordingly, either one of the diodes Da and Db is turned on according to which polarity voltage is applied to the primary side coils T1a and T1b. Therefore, a current can be output from the secondary side of the step-down converter CV regardless of which polarity voltage is applied to the primary side coils T1a and T1b.

上記2次側コイルT2a,T2bの出力電圧は、コンデンサ14及び低圧バッテリ12に印加される。   The output voltages of the secondary coils T2a and T2b are applied to the capacitor 14 and the low voltage battery 12.

制御装置20は、降圧コンバータCVのスイッチング素子Q1,Q2に操作信号g1、g2を出力することで、これらを操作し、これにより、降圧コンバータCVの出力電圧を制御する。   The controller 20 operates the operation signals g1 and g2 by outputting the operation signals g1 and g2 to the switching elements Q1 and Q2 of the step-down converter CV, thereby controlling the output voltage of the step-down converter CV.

図3に、制御装置20によるスイッチング素子Q1,Q2の操作態様を示す。詳しくは、図3(a)に、スイッチング素子Q1の操作態様の推移を示し、図3(b)に、スイッチング素子Q2の操作態様の推移を示し、図3(c)に、スイッチング素子Q1のソース及びドレイン間電圧の推移を示し、図3(d)に、スイッチング素子Q2のソース及びドレイン間電圧の推移を示す。また、図3(e)に、スイッチング素子Q1を流れる電流iQ1の推移を示し、図3(f)に、スイッチング素子Q2を流れる電流iQ2の推移を示し、図3(g)に、1次側コイルT1aの両端の電圧V1aの推移を示し、図3(h)に、1次側コイルT1bの両端の電圧V1bの推移を示し、図3(i)に、ダイオードDaを流れる電流iDaの推移を示し、図3(j)に、ダイオードDbを流れる電流iDbの推移を示す。   In FIG. 3, the operation mode of switching element Q1, Q2 by the control apparatus 20 is shown. Specifically, FIG. 3 (a) shows the transition of the operation mode of the switching element Q1, FIG. 3 (b) shows the transition of the operation mode of the switching element Q2, and FIG. 3 (c) shows the transition of the switching element Q1. The transition of the voltage between the source and the drain is shown, and FIG. 3D shows the transition of the voltage between the source and the drain of the switching element Q2. 3 (e) shows the transition of the current iQ1 flowing through the switching element Q1, FIG. 3 (f) shows the transition of the current iQ2 flowing through the switching element Q2, and FIG. 3 (g) shows the primary side. The transition of the voltage V1a at both ends of the coil T1a is shown, FIG. 3 (h) shows the transition of the voltage V1b at both ends of the primary coil T1b, and FIG. 3 (i) shows the transition of the current iDa flowing through the diode Da. FIG. 3J shows the transition of the current iDb flowing through the diode Db.

図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子Q1、Q2を交互にオン操作することで降圧処理を行う。詳しくは、スイッチング素子Q1がオン状態となるモードa、スイッチング素子Q1、Q2の双方がオフ状態となるモードb、スイッチング素子Q2がオン状態となるモードc、スイッチング素子Q1,Q2の双方がオフ状態となるモードdの4つのモードを順次繰り返すことで降圧処理を行う。以下、各モードでの電流の流通態様について説明する。なお、以下の説明において、トランスTa,Tbは、ともに、密結合変成器であるものとする。
・ モードa
このモードでは、先の図1に示したコンデンサC1、スイッチング素子Q1及び1次側コイルT1b,T1aのループ回路に電流が流れる。これにより、1次側コイルT1a,T1bには、それぞれスイッチング素子Q1側が正となる逆起電圧が生じる。この際、相互誘導によって2次側コイルT2bに生じる電圧は、ダイオードDbのカソード側に接続される側の端子が負となるものであるため、ダイオードDbには順方向電流が流れる。一方、相互誘導によって2次側コイルT2aに生じる電圧は、ダイオードDaのカソード側に接続される側の端子が正となるものであるため、ダイオードDaには電流が流れない。このため、このモードでは、トランスTbを介してコンデンサ14や低圧バッテリ12にエネルギが出力される。ちなみに、トランスTbの1次側コイルT1bに流れる電流は、トランスTaの励磁電流と、トランスTbの励磁インダクタンスから放出される電流との和となる。
・ モードb
このモードでは、先の図1に示した各トランスTa,Tbの励磁エネルギが各トランスTa、Tbの2次側コイルT2a,T2bを介して負荷へと放出される。
・ モードc
このモードでは、先の図1に示したコンデンサC2、1次側コイルT1a,T1b及びスイッチング素子Q2のループ回路に電流が流れる。これにより、1次側コイルT1a,T1bには、それぞれスイッチング素子Q2側が負となる逆起電圧が生じる。この際、相互誘導によって2次側コイルT2aに生じる電圧は、ダイオードDaのカソード側に接続される側の端子が負となるものであるため、ダイオードDaには順方向電流が流れる。一方、相互誘導によって2次側コイルT2bに生じる電圧は、ダイオードDbのカソード側に接続される側の端子が正となるものであるため、ダイオードDbには電流が流れない。このため、このモードでは、トランスTaを介してコンデンサ14や低圧バッテリ12にエネルギが出力される。ちなみに、トランスTaの1次側コイルT1bに流れる電流は、トランスTbの励磁電流と、トランスTaの励磁インダクタンスから放出される電流との和となる。
・ モードd
このモードでは、先の図1に示した各トランスTa,Tbの励磁エネルギが各トランスTa、Tbの2次側コイルT2a,T2bを介して負荷へと放出される。
As shown in the figure, in the present embodiment, the step-down process is performed by alternately turning on the switching elements Q1 and Q2. Specifically, mode a in which switching element Q1 is turned on, mode b in which both switching elements Q1 and Q2 are turned off, mode c in which switching element Q2 is turned on, and both switching elements Q1 and Q2 are turned off The step-down process is performed by sequentially repeating the four modes d. Hereinafter, a current distribution mode in each mode will be described. In the following description, it is assumed that the transformers Ta and Tb are both tightly coupled transformers.
・ Mode a
In this mode, a current flows through the loop circuit of the capacitor C1, the switching element Q1, and the primary side coils T1b and T1a shown in FIG. Thereby, a counter electromotive voltage in which the switching element Q1 side is positive is generated in the primary side coils T1a and T1b. At this time, the voltage generated in the secondary coil T2b due to the mutual induction is negative at the terminal connected to the cathode side of the diode Db, so that a forward current flows through the diode Db. On the other hand, since the voltage generated in the secondary coil T2a by mutual induction is positive at the terminal connected to the cathode side of the diode Da, no current flows through the diode Da. For this reason, in this mode, energy is output to the capacitor 14 and the low-voltage battery 12 via the transformer Tb. Incidentally, the current flowing through the primary side coil T1b of the transformer Tb is the sum of the exciting current of the transformer Ta and the current released from the exciting inductance of the transformer Tb.
・ Mode b
In this mode, the excitation energy of the transformers Ta and Tb shown in FIG. 1 is released to the load through the secondary coils T2a and T2b of the transformers Ta and Tb.
・ Mode c
In this mode, a current flows through the loop circuit of the capacitor C2, the primary side coils T1a and T1b and the switching element Q2 shown in FIG. As a result, a counter electromotive voltage in which the switching element Q2 side is negative is generated in the primary side coils T1a and T1b. At this time, the voltage generated in the secondary coil T2a by mutual induction is negative at the terminal connected to the cathode side of the diode Da, so that a forward current flows through the diode Da. On the other hand, since the voltage generated in the secondary coil T2b by mutual induction is positive at the terminal connected to the cathode side of the diode Db, no current flows through the diode Db. For this reason, in this mode, energy is output to the capacitor 14 and the low voltage battery 12 via the transformer Ta. Incidentally, the current flowing through the primary coil T1b of the transformer Ta is the sum of the exciting current of the transformer Tb and the current released from the exciting inductance of the transformer Ta.
・ Mode d
In this mode, the excitation energy of the transformers Ta and Tb shown in FIG. 1 is released to the load through the secondary coils T2a and T2b of the transformers Ta and Tb.

本実施形態では、スイッチング素子Q1がオン状態となる時間(モードaの処理時間)と、スイッチング素子Q2がオン状態となる時間(モードcの処理時間)とを、モードa〜dにて定まる電圧印加周期の半周期を上限として設定する。特に、スイッチング素子Q1がオン状態となる時間と、スイッチング素子Q2がオン状態となる時間とを互いに等しくする。これにより、コンデンサC1の電圧Vc1と、コンデンサC2の電圧Vc2とを等しくすることができる。換言すれば、コンデンサC1,C2によって、高圧バッテリ10の電圧(入力電圧Vi)を均等分割することができる。以下、これについて説明する。   In the present embodiment, the time determined by the modes a to d is the time during which the switching element Q1 is turned on (mode a processing time) and the time during which the switching element Q2 is turned on (mode c processing time). The half cycle of the application cycle is set as the upper limit. In particular, the time when the switching element Q1 is turned on and the time when the switching element Q2 is turned on are made equal to each other. Thereby, the voltage Vc1 of the capacitor C1 and the voltage Vc2 of the capacitor C2 can be made equal. In other words, the voltage (input voltage Vi) of the high voltage battery 10 can be equally divided by the capacitors C1 and C2. This will be described below.

モードaにおいては、トランスTbを介してエネルギが出力されるため、降圧コンバータCVの出力電圧VoとトランスTbの巻き数比nとを用いて、1次側コイルT1bに印加される電圧は、「nVo」と表現される。このため、1次側コイルT1aに印加される電圧は、「Vc1−nVo」となる。一方、モードb〜dにおいては、トランスTaの励磁エネルギがトランスTaの2次側コイルT2aを介して出力されるため、1次側コイルT1aの電圧は、「nVo」となる。これらモードaと、モードb〜dとのet積が等しいとの条件から、モードa〜dの1周期に対するモードaの時間の時比率Dを用いた以下の式(c1)が成立する。   In mode a, energy is output via the transformer Tb, so that the voltage applied to the primary coil T1b using the output voltage Vo of the step-down converter CV and the turn ratio n of the transformer Tb is “ nVo ". For this reason, the voltage applied to the primary coil T1a is “Vc1-nVo”. On the other hand, in the modes b to d, since the excitation energy of the transformer Ta is output through the secondary coil T2a of the transformer Ta, the voltage of the primary coil T1a is “nVo”. From the condition that the et products of these modes a and modes b to d are equal, the following formula (c1) using the time ratio D of the time of mode a to one cycle of modes a to d is established.

(Vc1−nVo)・D=nVo・(1−D) …(c1)
同様に、トランスTbの1次側コイルT1bのet積は、下記の式(c2)となる。ただし、以下では、トランスTaの巻き数比が、トランスTbの巻き数比nと等しいとする。
(Vc1-nVo) .D = nVo. (1-D) (c1)
Similarly, the et product of the primary side coil T1b of the transformer Tb is expressed by the following equation (c2). However, in the following, it is assumed that the turns ratio of the transformer Ta is equal to the turns ratio n of the transformer Tb.

(Vc2−nVo)・D=nVo・(1−D) …(c2)
上記の式(c1)、(c2)から、コンデンサC1,C2のそれぞれの電圧Vc1,Vc2は互いに等しいことがわかる(以下の式(c3))。
(Vc2-nVo) · D = nVo · (1-D) (c2)
From the above equations (c1) and (c2), it can be seen that the voltages Vc1 and Vc2 of the capacitors C1 and C2 are equal to each other (the following equation (c3)).

Vc1=Vc2=nVo/D …(c3)
一方、コンデンサC1,C2が高圧バッテリ10に並列接続されているため、以下の式(c4)が成立する。
Vc1 = Vc2 = nVo / D (c3)
On the other hand, since the capacitors C1 and C2 are connected in parallel to the high voltage battery 10, the following equation (c4) is established.

Vc1+Vc2=Vi …(c4)
上記の式(c3)に鑑みれば、上記の式(c4)から、「Vc1=Vc2=Vi/2」を得る。また、上記の式(c3)、(c4)から、上記モードa〜dの処理を1周期とし、これらを繰り返すことで、降圧コンバータCVの出力電圧Voは、時比率Dと巻き数比nと、入力電圧Viとによって、「Vo=Vi・D/2n」となる。
Vc1 + Vc2 = Vi (c4)
In view of the above formula (c3), “Vc1 = Vc2 = Vi / 2” is obtained from the above formula (c4). Further, from the above formulas (c3) and (c4), the processing of the above modes a to d is set as one cycle, and by repeating these, the output voltage Vo of the step-down converter CV is obtained from the time ratio D and the turn ratio n. Depending on the input voltage Vi, “Vo = Vi · D / 2n”.

このように、本実施形態によれば、時比率Dを操作することで、出力電圧Voを制御することができる。しかも、本実施形態にかかる降圧コンバータCVは、スイッチング素子Q1,Q2のソース及びドレイン間に印加される最大電圧が時比率Dにかかわらず、入力電圧Viとなる。次にこれについて説明する。以下では、スイッチング素子Q1,Q2の操作の対称性に鑑み、スイッチング素子Q1のソース及びドレイン間に印加される最大電圧を導出する。   Thus, according to the present embodiment, the output voltage Vo can be controlled by manipulating the duty ratio D. Moreover, in the step-down converter CV according to the present embodiment, the maximum voltage applied between the sources and drains of the switching elements Q1, Q2 becomes the input voltage Vi regardless of the time ratio D. Next, this will be described. In the following, in view of the symmetry of operation of the switching elements Q1 and Q2, the maximum voltage applied between the source and drain of the switching element Q1 is derived.

スイッチング素子Q1のソース及びドレイン間に印加される電圧が最大となる期間は、スイッチング素子Q1がオフ状態である期間内にある。この期間内においては、スイッチング素子Q1のソース及びドレイン間に、コンデンサC1の電圧Vc1と、1次側コイルT1a,T1bの両端の電圧V1a,V1bとの和の電圧が印加される。ここで、スイッチング素子Q1,Q2がオフ状態とされるモードb、dにおいては、1次側コイルT1aと1次側コイルT1bとの互いの接続点の電圧極性が同一となるため、1次側コイルT1a,T1bの直列接続体の両端の電圧は、ゼロとなる。このため、スイッチング素子Q1に印加される電圧は、コンデンサC1の電圧Vc1となる。一方、モードdにおいては、スイッチング素子Q2がオン状態となるため、スイッチング素子Q2に割り振られた1次側コイルT1a,T1bの直列接続体の両端の電圧は、コンデンサC2の電圧Vc2(=Vi/2)に等しくなる。ここで、スイッチング素子Q2に割り振られた1次側コイルT1a,T1bのそれぞれと、スイッチング素子Q1に割り振られた1次側コイルT1a,T1bのそれぞれとは、ともに同一の磁束を鎖交するものであるため、スイッチング素子Q1に割り振られた1次側コイルT1a,T1bの直列接続体の両端の電圧も、スイッチング素子Q2に割り振られた1次側コイルT1a,T1bの直列接続体の両端の電圧となる。したがって、スイッチング素子Q1のソース及びドレイン間に印加される電圧は、コンデンサC1の電圧Vc1と、コンデンサC2の電圧Vc2との和、すなわち入力電圧Viとなる。   The period in which the voltage applied between the source and drain of the switching element Q1 is maximum is within the period in which the switching element Q1 is in the off state. During this period, the sum of the voltage Vc1 of the capacitor C1 and the voltages V1a and V1b across the primary coils T1a and T1b is applied between the source and drain of the switching element Q1. Here, in the modes b and d in which the switching elements Q1 and Q2 are turned off, the voltage polarity at the connection point between the primary coil T1a and the primary coil T1b is the same, so the primary side The voltage at both ends of the series connection body of the coils T1a and T1b becomes zero. For this reason, the voltage applied to the switching element Q1 becomes the voltage Vc1 of the capacitor C1. On the other hand, in mode d, since the switching element Q2 is turned on, the voltage across the serial connection of the primary side coils T1a and T1b allocated to the switching element Q2 is the voltage Vc2 (= Vi / 2). Here, each of the primary side coils T1a and T1b allocated to the switching element Q2 and each of the primary side coils T1a and T1b allocated to the switching element Q1 are linked with the same magnetic flux. Therefore, the voltage at both ends of the series connection body of the primary side coils T1a and T1b allocated to the switching element Q1 is also equal to the voltage at both ends of the series connection body of the primary side coils T1a and T1b allocated to the switching element Q2. Become. Therefore, the voltage applied between the source and drain of the switching element Q1 is the sum of the voltage Vc1 of the capacitor C1 and the voltage Vc2 of the capacitor C2, that is, the input voltage Vi.

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

(1)トランスTa、Tbの1の2次側コイルに生じる電圧の極性が互いに逆となるような2通りの態様にて1次側コイルに入力電圧が分圧された電圧を印加可能とするスイッチング素子Q1,Q2を備えて且つ、トランスTa,Tbを、1の2次側コイルに対応する1次側コイルを複数備えるようにした。ここで、分圧された電圧を印加する構成とすることで、スイッチング素子Q1,Q2のソース及びドレイン間に印加される電圧を抑制することができ、ひいてはスイッチング素子Q1,Q2の要求耐圧の上昇を抑制することができる。更に、1次側コイルT1aや1次側コイルT1bをそれぞれ複数備えることで、各1次側コイルT1a,T1bの扱うエネルギ量を低減することができる。   (1) A voltage obtained by dividing the input voltage can be applied to the primary side coil in two ways in which the polarities of the voltages generated in the secondary side coil of the transformers Ta and Tb are opposite to each other. The switching elements Q1 and Q2 are provided, and the transformers Ta and Tb are provided with a plurality of primary side coils corresponding to one secondary side coil. Here, by applying the divided voltage, the voltage applied between the sources and drains of the switching elements Q1 and Q2 can be suppressed, and as a result, the required breakdown voltage of the switching elements Q1 and Q2 is increased. Can be suppressed. Further, by providing a plurality of primary side coils T1a and primary side coils T1b, the amount of energy handled by each primary side coil T1a, T1b can be reduced.

(2)コンデンサC1,C2によって、入力電圧Viを偶数個(2個)に分圧した。これにより、2次側コイルT2a,T2bの磁束のリセット処理を適切に行いつつも、1の2次側コイルに対応する複数の2次側コイルの利用度合いを互いに同一とすることができる。   (2) The input voltage Vi is divided into an even number (two) by the capacitors C1 and C2. Thereby, while performing the reset process of the magnetic flux of secondary side coil T2a, T2b appropriately, the utilization degree of the some secondary side coil corresponding to one secondary side coil can mutually be made the same.

(3)コンデンサC1,C2によって分圧されたそれぞれの電圧を1次側コイルT1a,T1bに代わる代わる印加する電圧印加周期(モードa〜d)において、各分圧された電圧の印加時間(モードaの処理時間、モードcの処理時間)が互いに等しくなるようにスイッチング素子Q1,Q2を操作した。これにより、電圧の印加処理が対称性を有するものとなるため、各分圧値を互いに等しくすることが容易となる。   (3) In the voltage application period (modes a to d) in which the voltages divided by the capacitors C1 and C2 are applied instead of the primary coils T1a and T1b, the application time (modes) of the divided voltages The switching elements Q1 and Q2 were operated so that the processing time of a and the processing time of mode c were equal to each other. Thereby, since the voltage application process has symmetry, it is easy to make the divided voltage values equal to each other.

(4)1次側コイル同士が互いに直列接続された一対のトランスTa,Tbと、一対のトランスTa,Tbの2次側コイル同士で、電流の流動が可能となる電圧極性を互いに逆とするためのダイオードDa,Dbとを備えた。これにより、各分圧値を互いに等しくするための条件と、出力電圧Voを制御するための条件(時比率D)とを互いに独立とすることができる。   (4) The voltage polarities that allow current to flow between the pair of transformers Ta and Tb in which the primary coils are connected in series to each other and the secondary coils of the pair of transformers Ta and Tb are reversed. Diodes Da and Db. As a result, the condition for equalizing the divided voltage values and the condition for controlling the output voltage Vo (duty ratio D) can be made independent of each other.

(5)入力電圧Viの分割数に等しい数のキャパシタ(コンデンサC1,C2)を備えることで、入力電圧Viを好適に分圧することができる。   (5) By providing the number of capacitors (capacitors C1 and C2) equal to the number of divisions of the input voltage Vi, the input voltage Vi can be suitably divided.

(6)一対の2次側コイルT2a,T2b同士で、電流の流動が可能となる電圧極性を互いに逆とするためのダイオードDa,Dbを備えた。これにより、2次側コイルT2a、T2bに生じる電圧の極性が互いに逆となるような2通りの態様によって1次側コイルT1a,T1bに入力電圧Viの分圧された電圧を印加する際、いずれの分圧を印加するかに応じて互いに相違する2次側コイルに電流を流すことができる。   (6) The pair of secondary side coils T2a and T2b includes diodes Da and Db for reversing the voltage polarities that enable current flow. As a result, when the divided voltage of the input voltage Vi is applied to the primary side coils T1a and T1b in two ways in which the polarities of the voltages generated in the secondary side coils T2a and T2b are opposite to each other, Depending on whether the partial pressure is applied, it is possible to pass a current through different secondary coils.

(7)降圧コンバータCVに本発明を適用した。これにより、入力電圧Viを分圧して用いることによる出力電圧Voの低下によってデメリットが生じることが少ない。   (7) The present invention is applied to the step-down converter CV. As a result, there are few disadvantages caused by a decrease in the output voltage Vo due to the divided input voltage Vi.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図4に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図4において、先の図1に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 4 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 4, members corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子Q1,Q2の直列接続体を高圧バッテリ10に並列接続した。そして、1次側コイルT1a,T1bの直列接続体の一方とコンデンサC1とスイッチング素子Q1とでループ回路を構成するとともに、上記直列接続体の他方とコンデンサC2とスイッチング素子Q2とで別のループ回路を構成した。これによっても、先の第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As shown in the figure, in the present embodiment, the series connection body of the switching elements Q1 and Q2 is connected in parallel to the high voltage battery 10. A loop circuit is constituted by one of the series-connected bodies of the primary side coils T1a and T1b, the capacitor C1, and the switching element Q1, and another loop circuit is formed by the other of the series-connected bodies, the capacitor C2, and the switching element Q2. Configured. Also by this, the same effect as the first embodiment can be obtained.

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態について、先の第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the second embodiment.

図5に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図5において、先の図4に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 5 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 5, members corresponding to those in FIG. 4 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、コンデンサC1の負極とコンデンサC2の正極とを、1次側コイルT1a,T1bを介すことなく短絡させた。これによっても、先の第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As illustrated, in the present embodiment, the negative electrode of the capacitor C1 and the positive electrode of the capacitor C2 are short-circuited without passing through the primary side coils T1a and T1b. Also by this, the same effect as in the second embodiment can be obtained.

(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図6に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図6において、先の図1に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 6 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 6, members corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、トランスTa,Tbのそれぞれが、4つの1次側コイルT1a,T1bを備える。一方、本実施形態では、4つのコンデンサC1〜C4の直列接続体に、高圧バッテリ10を並列接続する。そして、各コンデンサC1〜C4には、4つの1次側コイルT1a,T1bのいずれかが割り振られ、これら各コンデンサC1〜C4と、対応する1次側コイルT1a,T1bとを備えるループ回路は、対応するスイッチング素子Q1〜Q4によって開閉される。ちなみに、これらスイッチング素子Q1〜Q4は、制御装置20から操作信号g1〜g4が出力されることで操作される。   As illustrated, in the present embodiment, each of the transformers Ta and Tb includes four primary coils T1a and T1b. On the other hand, in this embodiment, the high voltage battery 10 is connected in parallel to a series connection body of four capacitors C1 to C4. Each of the capacitors C1 to C4 is assigned one of four primary coils T1a and T1b, and a loop circuit including these capacitors C1 to C4 and the corresponding primary coils T1a and T1b, Opened and closed by the corresponding switching elements Q1 to Q4. Incidentally, these switching elements Q1 to Q4 are operated by outputting operation signals g1 to g4 from the control device 20.

図7に、本実施形態にかかる制御装置20によるスイッチング素子Q1〜Q4の操作態様を示す。詳しくは、図7(a)〜図7(d)のそれぞれに、スイッチング素子Q1〜Q4のそれぞれの操作態様の推移を示し、図7(e)〜図7(h)のそれぞれに、スイッチング素子Q1〜Q4のそれぞれのソース及びドレイン間電圧の推移を示し、図7(i)〜図7(l)のそれぞれに、スイッチング素子Q1〜Q4のそれぞれを流れる電流の推移を示す。   In FIG. 7, the operation mode of switching element Q1-Q4 by the control apparatus 20 concerning this embodiment is shown. Specifically, FIGS. 7 (a) to 7 (d) show transitions of the operation modes of the switching elements Q1 to Q4, and FIGS. 7 (e) to 7 (h) show switching elements. The transition of the voltage between the source and drain of each of Q1 to Q4 is shown, and the transition of the current flowing through each of the switching elements Q1 to Q4 is shown in each of FIGS. 7 (i) to 7 (l).

図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子Q1、Q2、Q3,Q4を順次オン操作することで降圧処理を行う。詳しくは、スイッチング素子Q1のみがオン状態となるモードa、全スイッチング素子Q1〜Q4がオフ状態となるモードb、スイッチング素子Q2のみがオン状態となるモードc、全スイッチング素子Q1〜Q4がオフ状態となるモードd、スイッチング素子Q3のみがオン状態となるモードe、全スイッチング素子Q1〜Q4がオフ状態となるモードf、スイッチング素子Q4のみがオン状態となるモードg、全スイッチング素子Q1〜Q4がオフ状態となるモードhの8つのモードを順次繰り返すことで降圧処理を行う。これにより、2次側コイルT2a,T2bには、交互に逆極性の電圧が印加されることとなる。   As shown in the figure, in this embodiment, the step-down process is performed by sequentially turning on the switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4. Specifically, mode a in which only switching element Q1 is turned on, mode b in which all switching elements Q1 to Q4 are turned off, mode c in which only switching element Q2 is turned on, and all switching elements Q1 to Q4 are turned off. Mode d in which only switching element Q3 is turned on, mode f in which all switching elements Q1 to Q4 are turned off, mode g in which only switching element Q4 is turned on, and all switching elements Q1 to Q4 are turned on. The step-down process is performed by sequentially repeating the eight modes of the mode h that are turned off. As a result, reverse polarity voltages are alternately applied to the secondary coils T2a and T2b.

ここで、本実施形態では、上記モードa〜hからなる電圧印加周期において、スイッチング素子Q1〜Q4のそれぞれのオン時間を、電圧印加周期の「1/4」以下とする。そして、スイッチング素子Q1〜Q4のそれぞれがオン状態となる時間を互いに同一とする。これにより、スイッチング素子Q1〜Q4のいずれかが2回オン状態とされる周期(2次側コイルT2a,T2bに対する印加電圧の極性が2回反転する周期)に対する各スイッチング素子Q1〜Q4のそれぞれがオン状態となる時間の時比率Dを用いて、2次側コイルT2a,T2bに対する印加電圧の極性が2回反転する周期におけるet積の関係は、モードa〜dにおいては、上記の式(c1)、(c2)となる。一方、モードe〜hにおいては、コンデンサC3,C4の電圧Vc3,Vc4を用いて、下記の式(c5)、(c6)となる。   Here, in the present embodiment, in the voltage application cycle composed of the above modes a to h, the ON times of the switching elements Q1 to Q4 are set to “¼” or less of the voltage application cycle. And the time when each of switching elements Q1-Q4 will be in an ON state is made mutually the same. Thereby, each of the switching elements Q1 to Q4 with respect to a cycle in which any one of the switching devices Q1 to Q4 is turned on twice (a cycle in which the polarity of the applied voltage to the secondary coils T2a and T2b is reversed twice) The relationship of the et product in the period in which the polarity of the voltage applied to the secondary side coils T2a and T2b is reversed twice using the time ratio D of the on-state time is expressed by the above formula (c1 ), (C2). On the other hand, in the modes e to h, the following equations (c5) and (c6) are obtained using the voltages Vc3 and Vc4 of the capacitors C3 and C4.

(Vc3−nVo)・D=nVo・(1−D) …(c5)
(Vc4−nVo)・D=nVo・(1−D) …(c6)
上記の式(c1)、(c2)、(c3)、(c4)によれば、各コンデンサC1〜C4の電圧Vc1〜Vc4が互いに等しいことがわかる(下記の式(c7))。
(Vc3-nVo) · D = nVo · (1-D) (c5)
(Vc4-nVo) · D = nVo · (1-D) (c6)
According to the above equations (c1), (c2), (c3), and (c4), it can be seen that the voltages Vc1 to Vc4 of the capacitors C1 to C4 are equal to each other (the following equation (c7)).

Vc1=Vc2=Vc3=Vc4=nVo/D …(c7)
そして、「Vc1+Vc2+Vc3+Vc4=Vi」に鑑みれば、下記の式(c8)が成立する。
Vc1 = Vc2 = Vc3 = Vc4 = nVo / D (c7)
In view of “Vc1 + Vc2 + Vc3 + Vc4 = Vi”, the following equation (c8) is established.

Vc1=Vc2=Vc3=Vc4=Vi/4 …(c8)
更に、出力電圧が「Vi・D/4n」となることもわかる。
Vc1 = Vc2 = Vc3 = Vc4 = Vi / 4 (c8)
It can also be seen that the output voltage is “Vi · D / 4n”.

ここで、各スイッチング素子Q1〜Q4に印加される最大電圧は、これらがオフ状態であって且つ、1次側コイルT1a,T1bの直列接続体の電圧が対応するコンデンサC1〜C4の極性と同一となる場合である際の電圧であるから、「(Vi/4)×2=Vi/2」となる。このように、本実施形態によれば、各スイッチング素子Q1〜Q4のソース及びドレイン間に印加される電圧をいっそう低減することができる。   Here, the maximum voltage applied to each of the switching elements Q1 to Q4 is the same as the polarity of the corresponding capacitors C1 to C4 when they are in the off state and the voltage of the series connection body of the primary side coils T1a and T1b. Therefore, “(Vi / 4) × 2 = Vi / 2”. Thus, according to this embodiment, the voltage applied between the source and drain of each switching element Q1-Q4 can be reduced further.

(第5の実施形態)
以下、第5の実施形態について、先の第4の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fourth embodiment.

図8に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図8において、先の図6に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 8 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 8, members corresponding to those in FIG. 6 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子Q1〜Q4の直列接続体を高圧バッテリ10に並列接続した。そして、スイッチング素子Q1及びコンデンサC1、スイッチング素子Q2及びコンデンサC2、スイッチング素子Q3及びコンデンサC3並びにスイッチング素子Q4及びコンデンサC4のそれぞれと、これらに割り振られる1次側コイルT1a,T1bの直列接続体とでループ回路を構成した。これによっても、先の第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。   As shown in the figure, in the present embodiment, the series connection body of the switching elements Q <b> 1 to Q <b> 4 is connected in parallel to the high voltage battery 10. Then, each of the switching element Q1 and the capacitor C1, the switching element Q2 and the capacitor C2, the switching element Q3 and the capacitor C3, the switching element Q4 and the capacitor C4, and a series connection body of the primary side coils T1a and T1b allocated to them. A loop circuit was constructed. Also by this, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.

(第6の実施形態)
以下、第6の実施形態について、先の第4の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fourth embodiment.

図9に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図9において、先の図6に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 9 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 9, members corresponding to those in FIG. 6 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子Q1及びコンデンサC1とともにループ回路を構成する1次側コイルT1a,T1bと、スイッチング素子Q2及びコンデンサC2とともにループ回路を構成する1次側コイルT1a,T1bとを同一部材とし、スイッチング素子Q3及びコンデンサC3とともにループ回路を構成する1次側コイルT1a,T1bと、スイッチング素子Q4及びコンデンサC4とともにループ回路を構成する1次側コイルT1a,T1bとを同一部材とした。これによっても、先の第4の実施形態の効果に準じた効果を得ることができる。   As illustrated, in the present embodiment, primary coils T1a and T1b that form a loop circuit with the switching element Q1 and the capacitor C1, and primary coils T1a and T1a that form a loop circuit with the switching element Q2 and the capacitor C2, The primary side coils T1a and T1b constituting the loop circuit together with the switching element Q3 and the capacitor C3 are the same member, and the primary side coils T1a and T1b constituting the loop circuit together with the switching element Q4 and the capacitor C4 are the same. It was set as a member. Also by this, an effect according to the effect of the fourth embodiment can be obtained.

(第7の実施形態)
以下、第7の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図10に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図10において、先の図1に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 10 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 10, members corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、単一のトランスTを備える。このトランスTは、一対の1次側コイルT1に対応して2つの2次側コイルT2a,T2bを備える。ここで、2次側コイルT2a,T2bは、いずれも一対の1次側コイルT1に電流が流れることによって生成される閉磁路を鎖交するものには相違ないが、2次側コイルT2aの鎖交する閉磁路と2次側コイルT2bの鎖交する閉磁路とは互いに相違する。このトランスTとしては、例えば特開2003−79142号公報の図7等に記載されているものを想定している。   As illustrated, the present embodiment includes a single transformer T. The transformer T includes two secondary coils T2a and T2b corresponding to the pair of primary coils T1. Here, the secondary side coils T2a and T2b must be linked to the closed magnetic circuit generated by the current flowing through the pair of primary side coils T1, but the chain of the secondary side coil T2a is not different. The closed magnetic circuit that intersects and the closed magnetic circuit that links the secondary coil T2b are different from each other. As this transformer T, what is described in FIG. 7 etc. of Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-79142 is assumed, for example.

本実施形態では、スイッチング素子Q1、Q2を相補的にオン・オフ操作する。すなわち、スイッチング素子Q1をオン状態として且つスイッチング素子Q2をオフ状態とする処理と、スイッチング素子Q1をオフ状態として且つスイッチング素子Q2をオン状態とする処理とからなる周期的な操作を行う。この周期的な操作の1周期に対するスイッチング素子Q1をオン状態とする時間の時比率Dを用いると、上記の式(c1)、(c2)の導出同様にet積の関係を用いることで、コンデンサC1,C2の電圧Vc1、Vc2は、それぞれ「Vi(1−D)」及び「ViD」となる。   In the present embodiment, the switching elements Q1 and Q2 are turned on and off in a complementary manner. That is, a periodic operation including a process of turning on the switching element Q1 and turning off the switching element Q2 and a process of turning off the switching element Q1 and turning on the switching element Q2 is performed. By using the time ratio D of the time during which the switching element Q1 is turned on with respect to one period of this periodic operation, the capacitor of the capacitor can be obtained by using the relation of the et product as in the derivation of the above expressions (c1) and (c2). The voltages Vc1 and Vc2 of C1 and C2 are “Vi (1-D)” and “ViD”, respectively.

このため、この場合にも、各スイッチング素子Q1、Q2のソース及びドレイン間に印加される電圧の最大値は、入力電圧Viとなる。   Therefore, also in this case, the maximum value of the voltage applied between the sources and drains of the switching elements Q1 and Q2 is the input voltage Vi.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(2)、(5)〜(7)に準じた効果を得ることができる。   According to this embodiment described above, it is possible to obtain the effects according to the above (1), (2), (5) to (7) of the first embodiment.

(第8の実施形態)
以下、第8の実施形態について、先の第7の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Eighth embodiment)
Hereinafter, the eighth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the previous seventh embodiment.

図11に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図11において、先の図10等に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 11 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 11, members corresponding to those in FIG. 10 and the like are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、トランスTが、4つの1次側コイルT1を備える。一方、本実施形態では、4つのコンデンサC1〜C4の直列接続体に、高圧バッテリ10を並列接続する。そして、各コンデンサC1〜C4には、4つの1次側コイルT1のいずれかが割り振られ、これら各コンデンサC1〜C4と、対応する1次側コイルT1とを備えるループ回路は、対応するスイッチング素子Q1〜Q4によって開閉される。ちなみに、これらスイッチング素子Q1〜Q4は、制御装置20から操作信号g1〜g4が出力されることで操作される。   As illustrated, in the present embodiment, the transformer T includes four primary coils T1. On the other hand, in this embodiment, the high voltage battery 10 is connected in parallel to a series connection body of four capacitors C1 to C4. Each of the capacitors C1 to C4 is assigned one of the four primary coils T1, and the loop circuit including the capacitors C1 to C4 and the corresponding primary coil T1 includes a corresponding switching element. Opened and closed by Q1-Q4. Incidentally, these switching elements Q1 to Q4 are operated by outputting operation signals g1 to g4 from the control device 20.

本実施形態では、1周期において、スイッチング素子Q1〜Q4をそれぞれ1回ずつオン操作するようにして且つ、1周期のいずれのタイミングにおいても(デッドタイムを除いて)スイッチング素子Q1〜Q4のいずれか1つのみがオン操作されているようにする。詳しくは、スイッチング素子Q1、Q2、Q3,Q4の順にオン操作を行って且つ、スイッチング素子Q1,Q3のオン時間と、スイッチング素子Q2,Q4のオン時間とが互いに等しくなるようにする。これにより、スイッチング素子Q1〜Q4が2回オン操作される期間におけるet積が互いに等しいとすると、上記電圧印加周期の半周期に対する各スイッチング素子Q1、Q3のオン時間の時比率Dを用いて、各コンデンサC1〜C4の電圧Vc1〜Vc4の比「Vc1:Vc2:Vc3:Vc4」は、「1:D/(1-D):1:D/(1-D)」となる。そして、これらコンデンサC1〜C4の電圧Vc1〜Vc4の和が入力電圧Viである。   In the present embodiment, the switching elements Q1 to Q4 are turned on once each in one cycle, and any one of the switching elements Q1 to Q4 at any timing of the one cycle (excluding the dead time). Ensure that only one is on. Specifically, the switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 are turned on in this order, and the ON times of the switching elements Q1 and Q3 are set equal to the ON times of the switching elements Q2 and Q4. Accordingly, assuming that the et products in the period in which the switching elements Q1 to Q4 are turned on twice are equal to each other, using the time ratio D of the on-time of each switching element Q1, Q3 with respect to the half cycle of the voltage application period, The ratio “Vc1: Vc2: Vc3: Vc4” of the voltages Vc1 to Vc4 of the capacitors C1 to C4 is “1: D / (1-D): 1: D / (1-D)”. The sum of the voltages Vc1 to Vc4 of the capacitors C1 to C4 is the input voltage Vi.

このため、例えばスイッチング素子Q1のソース及びドレイン間に印加される最大電圧は、「Vc1+Vc2」又は「Vc1+Vc4」となり、これらは入力電圧Viよりも小さい。同様の考察により、スイッチング素子Q2〜Q4のソース及びドレイン間に印加される最大電圧についても、入力電圧Viよりも小さくなる。したがって、本実施形態によっても、スイッチング素子Q1〜Q4のソース及びドレイン間に印加される電圧を抑制することができる。   For this reason, for example, the maximum voltage applied between the source and drain of the switching element Q1 is “Vc1 + Vc2” or “Vc1 + Vc4”, which is smaller than the input voltage Vi. Based on the same consideration, the maximum voltage applied between the source and drain of the switching elements Q2 to Q4 is also smaller than the input voltage Vi. Therefore, the voltage applied between the sources and drains of the switching elements Q1 to Q4 can be suppressed also in this embodiment.

(第9の実施形態)
以下、第9の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Ninth embodiment)
Hereinafter, the ninth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図12に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図12において、先の図1に示した部材に対応する部材については便宜上同一の符号を付している。   FIG. 12 shows the system configuration of this embodiment. In FIG. 12, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

本実施形態では、一対の2次側コイルT2a,T2b同士で、電流の流動が可能となる電圧極性を互いに逆とするための手段として、ダイオードDa,Dbに代えて、スイッチング素子Q3、Q4を備える。ここで、スイッチング素子Q3、Q4としては、MOS型電界効果トランジスタを想定している。これにより、ダイオードDa,Dbを用いる場合と比較して、電力損失の低減が容易となる。   In this embodiment, switching means Q3, Q4 are used instead of the diodes Da, Db as means for reversing the voltage polarities that allow current flow between the pair of secondary coils T2a, T2b. Prepare. Here, MOS field effect transistors are assumed as the switching elements Q3 and Q4. Thereby, compared with the case where diode Da, Db is used, reduction of a power loss becomes easy.

更に、本実施形態によれば、本来の用途とは別に、入力側と出力側を逆にして、低圧バッテリ12から高圧バッテリ10へとエネルギを放出させることも可能となる。ここで、降圧コンバータCVは、本来、1次側コイルT1a,T1bに印加される電圧が低圧バッテリ12の電圧とトランスTa,Tbの巻き数比nとで決まってしまうため、低圧バッテリ12の電圧が高圧バッテリ10の電圧を巻き数比nで除算した値よりも大きくない限り、低圧バッテリ12側から高圧バッテリ10側へのエネルギの放出処理を行うことができない。しかし、本実施形態では、以下の態様にて低圧バッテリ12の電圧を昇圧することで、低圧バッテリ12側から高圧バッテリ10側へのエネルギの放出を可能とする。   Furthermore, according to the present embodiment, energy can be discharged from the low voltage battery 12 to the high voltage battery 10 by reversing the input side and the output side separately from the original application. Here, in the step-down converter CV, the voltage applied to the primary side coils T1a and T1b is originally determined by the voltage of the low voltage battery 12 and the turn ratio n of the transformers Ta and Tb. Unless the voltage is higher than the value obtained by dividing the voltage of the high voltage battery 10 by the turn ratio n, the energy cannot be released from the low voltage battery 12 side to the high voltage battery 10 side. However, in the present embodiment, energy can be released from the low voltage battery 12 side to the high voltage battery 10 side by boosting the voltage of the low voltage battery 12 in the following manner.

図13に、本実施形態にかかる昇圧制御態様を示す。詳しくは、図13(a)は、スイッチング素子Q3の状態の推移を示し、図13(b)は、スイッチング素子Q4の状態の推移を示し、図13(c)は、スイッチング素子Q1の状態の推移を示し、図13(d)は、スイッチング素子Q2の状態の推移を示す。   FIG. 13 shows a boost control mode according to this embodiment. Specifically, FIG. 13A shows the transition of the state of the switching element Q3, FIG. 13B shows the transition of the state of the switching element Q4, and FIG. 13C shows the state of the switching element Q1. FIG. 13D shows the transition of the state of the switching element Q2.

図示されるように、昇圧制御は、本来の用途での2次側のスイッチング素子Q3,Q4の双方をオン状態とした後、いずれか一方をオフ状態とすることで行う。ここで、スイッチング素子Q3、Q4の双方をオン状態とする期間は、2次側コイルT2a,T2bにエネルギを蓄積するために設けられるものである。すなわち、スイッチング素子Q3、Q4の双方をオン状態とする場合には、2次側コイルT2aに電流が流れることによって1次側コイルT1aに誘起される電圧と、2次側コイルT2bに電流が流れることによって1次側コイルT1bに誘起される電圧とが互いに相殺するため、この期間においては、1次側コイルT1a,T1bを介してエネルギが放出されず、2次側コイルT2a,T2bにエネルギを蓄えることができる。こうして2次側コイルT2a,T2bにエネルギを蓄えた後、スイッチング素子Q3、Q4のうちの一方をオフ状態とすることで、他方に対応する2次側コイルを介して対応する1次側コイルにエネルギを放出することが可能となる。このため、対応する1次側コイルを備えるループ回路を閉ループ化すべく、1次側のスイッチング素子をオン操作する。これにより、低圧側(本来の用途での2次側)の電圧を昇圧して高圧側(本来の用途での1次側)に印加することが可能となる。   As illustrated, the boost control is performed by turning on both of the secondary side switching elements Q3 and Q4 in the original application and then turning off one of them. Here, the period during which both of the switching elements Q3 and Q4 are turned on is provided to accumulate energy in the secondary coils T2a and T2b. That is, when both the switching elements Q3 and Q4 are turned on, the voltage induced in the primary coil T1a due to the current flowing in the secondary coil T2a and the current flows in the secondary coil T2b. As a result, the voltage induced in the primary side coil T1b cancels out, so that energy is not released through the primary side coils T1a and T1b during this period, and energy is not supplied to the secondary side coils T2a and T2b. Can be stored. After energy is stored in the secondary side coils T2a and T2b in this way, one of the switching elements Q3 and Q4 is turned off, so that the corresponding primary side coil is passed through the secondary side coil corresponding to the other side. It becomes possible to release energy. For this reason, the switching element on the primary side is turned on so as to make the loop circuit including the corresponding primary side coil into a closed loop. As a result, the voltage on the low voltage side (secondary side in the original application) can be boosted and applied to the high voltage side (primary side in the original application).

詳しくは、図13に示すように、スイッチング素子Q3のみをオン状態とする期間とスイッチング素子Q4のみをオン状態とする期間とが交互に生じるようにする。これは、1次側コイルT1a,T1bの磁界をリセットするための設定である。   Specifically, as shown in FIG. 13, a period in which only the switching element Q3 is turned on and a period in which only the switching element Q4 is turned on are alternately generated. This is a setting for resetting the magnetic field of the primary side coils T1a and T1b.

上記昇圧制御を行うことで、低圧バッテリ12の残存容量が過剰であって且つ高圧バッテリ10側の残存容量が不足する場合には、低圧バッテリ12から高圧バッテリ10へとエネルギを供給することができる。更に、上記昇圧制御を利用することで、高圧バッテリ10や低圧バッテリ12が過度に低温となることでその性能が低下する状況下、これらを迅速に暖機しこうした状況を迅速に解消することもできる。   By performing the boost control, when the remaining capacity of the low voltage battery 12 is excessive and the remaining capacity on the high voltage battery 10 side is insufficient, energy can be supplied from the low voltage battery 12 to the high voltage battery 10. . Furthermore, by using the above boost control, the high voltage battery 10 and the low voltage battery 12 can be warmed up quickly and the situation can be quickly resolved under the condition that the performance of the high voltage battery 10 and the low voltage battery 12 is excessively lowered. it can.

図14に、上記高圧バッテリ10の暖機処理の手順を示す。この処理は、制御装置20により、例えば所定周期で繰り返し実行される。   FIG. 14 shows a procedure for warming up the high-voltage battery 10. This process is repeatedly executed by the control device 20 at a predetermined cycle, for example.

この一連の処理では、まずステップS10において、高圧バッテリ10の暖機要求があるか否かを判断する。この処理は、例えば、高圧バッテリ10近傍に温度検出手段を備えておき、その検出値が所定温度以下となるか否かを判断する処理とすればよい。そして、ステップS10において肯定判断される場合、所定時間に渡って降圧コンバータCVによる上記昇圧処理を行う(ステップS12,S14)。そしてその後、所定時間に渡って降圧コンバータCVによる通常の処理である降圧処理を行う(ステップS16,S18)。そして、この処理が完了すると、ステップS20において、高圧バッテリ10の暖機が完了したか否かを判断する。この処理は、例えば、高圧バッテリ10近傍に温度検出手段を備えておき、その検出値が所定温度以下となるか否かを判断する処理とすればよい。なお、暖機処理の実行及び停止のハンチングを回避する観点からは、上記ステップS10における所定温度よりもこのステップS20における所定温度の方が高い値とすることが望ましい。そして、ステップS20において否定判断される場合には、ステップS12に戻る。これに対し、ステップS20において肯定判断される場合や、ステップS10において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。   In this series of processes, first, in step S10, it is determined whether or not there is a request for warm-up of the high-voltage battery 10. This process may be, for example, a process in which temperature detection means is provided in the vicinity of the high voltage battery 10 and it is determined whether or not the detected value is equal to or lower than a predetermined temperature. When an affirmative determination is made in step S10, the step-up converter CV performs the step-up process for a predetermined time (steps S12 and S14). After that, a step-down process that is a normal process by the step-down converter CV is performed for a predetermined time (steps S16 and S18). When this process is completed, it is determined in step S20 whether or not the high-voltage battery 10 has been warmed up. This process may be, for example, a process in which temperature detection means is provided in the vicinity of the high voltage battery 10 and it is determined whether or not the detected value is equal to or lower than a predetermined temperature. Note that, from the viewpoint of avoiding the hunting of the execution and stop of the warm-up process, it is desirable that the predetermined temperature in step S20 is higher than the predetermined temperature in step S10. If a negative determination is made in step S20, the process returns to step S12. On the other hand, when an affirmative determination is made in step S20 or a negative determination is made in step S10, this series of processes is temporarily terminated.

こうした一連の処理によれば、高圧バッテリ10に電流が流れることで、高圧バッテリ10内の内部抵抗に電流が流れる際の発熱によって、高圧バッテリ10を暖機することができる。   According to such a series of processes, when a current flows through the high-voltage battery 10, the high-voltage battery 10 can be warmed up by heat generated when the current flows through the internal resistance in the high-voltage battery 10.

以上詳述した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記各効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the embodiment described above in detail, the following effects can be obtained in addition to the effects according to the above-described effects of the first embodiment.

(8)スイッチング素子Q3,Q4を備えることで、2次側コイルT2a,T2bを介して流れる電流を整流することができる。   (8) By providing the switching elements Q3 and Q4, the current flowing through the secondary coils T2a and T2b can be rectified.

(9)スイッチング素子Q3、Q4を操作することで、2次側コイルT2a,T2bのそれぞれの構成するループ回路の双方を閉ループ化する処理、一方を閉ループ化する処理、双方を閉ループ化する処理及び他方を閉ループ化する処理を周期的に繰り返すことで昇圧制御を行った。これにより、降圧コンバータCVの本来の用途とは別に、低圧バッテリ12側から高圧バッテリ10側にエネルギを供給することができる。   (9) By operating the switching elements Q3 and Q4, a process for making both of the loop circuits constituting the secondary side coils T2a and T2b into a closed loop, a process for making one closed loop, a process for making both closed loops, and Boosting control was performed by periodically repeating the process of making the other closed loop. Thereby, energy can be supplied from the low voltage battery 12 side to the high voltage battery 10 side separately from the original use of the step-down converter CV.

(10)降圧処理と昇圧処理とを交互に繰り返すことで、高圧バッテリ10を暖機する処理を行った。これにより、低温となることに起因して高圧バッテリ10の性能が低下すると想定される状況下、こうした事態を改善することができる。   (10) A process for warming up the high-voltage battery 10 was performed by alternately repeating the step-down process and the step-up process. Thereby, such a situation can be improved under a situation where the performance of the high-voltage battery 10 is assumed to deteriorate due to the low temperature.

(第10の実施形態)
以下、第10の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Tenth embodiment)
Hereinafter, the tenth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図15に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図15において、先の図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 15 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 15, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態では、トランスTa,Tbのそれぞれが、3つの1次側コイルT1a,T1bを備える。一方、本実施形態では、3つのコンデンサC1〜C3の直列接続体に、高圧バッテリ10を並列接続する。そして、各コンデンサC1〜C3には、3つの1次側コイルT1a,T1bのいずれかが割り振られ、これら各コンデンサC1〜C3と、対応する1次側コイルT1a,T1bとを備えるループ回路は、対応するスイッチング素子Q1〜Q3によって開閉される。ちなみに、これらスイッチング素子Q1〜Q3は、制御装置20から操作信号g1〜g3が出力されることで操作される。   As illustrated, in the present embodiment, each of the transformers Ta and Tb includes three primary coils T1a and T1b. On the other hand, in this embodiment, the high voltage battery 10 is connected in parallel to a series connection body of three capacitors C1 to C3. Each of the capacitors C1 to C3 is assigned one of three primary coils T1a and T1b, and a loop circuit including these capacitors C1 to C3 and the corresponding primary coils T1a and T1b, Opened and closed by corresponding switching elements Q1 to Q3. Incidentally, these switching elements Q1 to Q3 are operated by outputting operation signals g1 to g3 from the control device 20.

図16に、本実施形態にかかる制御装置20によるスイッチング素子Q1〜Q3の操作態様を示す。詳しくは、図16(a)〜図16(c)のそれぞれに、スイッチング素子Q1〜Q3のそれぞれの操作態様の推移を示す。   In FIG. 16, the operation aspect of switching element Q1-Q3 by the control apparatus 20 concerning this embodiment is shown. Specifically, FIG. 16A to FIG. 16C show the transition of the operation modes of the switching elements Q1 to Q3.

図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子Q1、Q2、Q3を代わる代わるオン操作することで降圧処理を行う。詳しくは、スイッチング素子Q1のみがオン状態となるモードa、全スイッチング素子Q1〜Q3がオフ状態となるモードb、スイッチング素子Q2のみがオン状態となるモードc、全スイッチング素子Q1〜Q3がオフ状態となるモードd、スイッチング素子Q3のみがオン状態となるモードe、全スイッチング素子Q1〜Q3がオフ状態となるモードf、スイッチング素子Q2のみがオン状態となるモードg、全スイッチング素子Q1〜Q3がオフ状態となるモードhの8つのモードを順次繰り返すことで降圧処理を行う。このように、本実施形態でも、スイッチング素子Q1〜Q3のスイッチング状態が2回切り替わる周期(上記降圧周期の「1/3」)毎に2次側コイルT2a、T2bの磁束をリセットするようにスイッチング素子Q1〜Q3を操作する。   As shown in the figure, in this embodiment, the step-down process is performed by turning on the switching elements Q1, Q2, and Q3 instead. Specifically, mode a in which only switching element Q1 is turned on, mode b in which all switching elements Q1 to Q3 are turned off, mode c in which only switching element Q2 is turned on, and all switching elements Q1 to Q3 are turned off. Mode d in which only switching element Q3 is turned on, mode f in which all switching elements Q1 to Q3 are turned off, mode g in which only switching element Q2 is turned on, and all switching elements Q1 to Q3 are turned on. The step-down process is performed by sequentially repeating the eight modes of the mode h that are turned off. Thus, also in this embodiment, switching is performed so that the magnetic fluxes of the secondary coils T2a and T2b are reset at every cycle in which the switching state of the switching elements Q1 to Q3 is switched twice (“1/3” of the step-down cycle). Operate elements Q1-Q3.

ここで、本実施形態でも、降圧処理の1周期における各1回のオン時間を互いに等しくする。これにより、モードa〜d及びモードe〜hのそれぞれについてのet積の関係を用いて、コンデンサC1〜C3の電圧Vc1〜Vc3が互いに等しいものとなることがわかる。このため、本実施形態では、各スイッチング素子Q1〜Q3のソース及びドレイン間に印加される電圧の最大値が、「Vi/3」となるため、同最大値を入力電圧Viよりも小さくすることができる。   Here, also in the present embodiment, each one ON time in one cycle of the step-down process is made equal to each other. Thus, it is understood that the voltages Vc1 to Vc3 of the capacitors C1 to C3 are equal to each other using the et product relationship for each of the modes a to d and the modes e to h. For this reason, in this embodiment, since the maximum value of the voltage applied between the source and drain of each switching element Q1 to Q3 is “Vi / 3”, the maximum value is made smaller than the input voltage Vi. Can do.

(第11の実施形態)
以下、第11の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Eleventh embodiment)
Hereinafter, the eleventh embodiment will be described with reference to the drawings, centering on differences from the first embodiment.

図17に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図17において、先の図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 17 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 17, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

図示されるように、本実施形態では、コンデンサC2を削除する。この場合であっても、先の図3に示した態様にて降圧処理を行うことで、出力電圧Voと時比率Dとの関係や、スイッチング素子Q1、Q2のソース及びドレイン間に印加される電圧は、上記第1の実施形態と同一となる。これは、スイッチング素子Q2がオン状態である際に1次側コイルT1a,T1bの直列接続体に印加される電圧を電圧Vc2とすると、上記の式(c1)、(c2)がそのまま成立し、更に、「Vc1+Vc2=Vi」であるために、上記の式(c3)の導出がそのまま適用できるためである。   As illustrated, in the present embodiment, the capacitor C2 is deleted. Even in this case, by performing the step-down processing in the manner shown in FIG. 3, the relationship between the output voltage Vo and the duty ratio D, or between the sources and drains of the switching elements Q1 and Q2 is applied. The voltage is the same as in the first embodiment. This is because, when the voltage applied to the series connection body of the primary side coils T1a and T1b when the switching element Q2 is in the on state is the voltage Vc2, the above formulas (c1) and (c2) are established as they are, Furthermore, since “Vc1 + Vc2 = Vi”, the derivation of the above formula (c3) can be applied as it is.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(3)〜(7)の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to this embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (3) to (7) of the first embodiment.

(11)先の第1の実施形態においてコンデンサC2を削除する構成とすることで、部品点数を削減することができる。   (11) By adopting a configuration in which the capacitor C2 is deleted in the first embodiment, the number of parts can be reduced.

(第12の実施形態)
以下、第12の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Twelfth embodiment)
Hereinafter, the twelfth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図18に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図18において、先の図6に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 18 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 18, members corresponding to those shown in FIG. 6 are given the same reference numerals for convenience.

本実施形態では、先の図6に示した構成において、コンデンサC4を削除する。この場合であっても、先の図7に示した態様にて降圧処理を行うことで、出力電圧Voと時比率Dとの関係や、スイッチング素子Q1〜Q4のソース及びドレイン間に印加される電圧は、上記第4の実施形態と同一となる。この理由については、先の第11の実施形態において、同実施形態が第1の実施形態と同様となる理由と同様に考えることができる。   In the present embodiment, the capacitor C4 is deleted from the configuration shown in FIG. Even in this case, by performing the step-down process in the manner shown in FIG. 7, the relationship between the output voltage Vo and the duty ratio D, or between the sources and drains of the switching elements Q1 to Q4 is applied. The voltage is the same as in the fourth embodiment. The reason for this can be considered in the previous eleventh embodiment in the same manner as the reason why the same embodiment is the same as the first embodiment.

(第13の実施形態)
以下、第13の実施形態について、先の第4の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(13th Embodiment)
Hereinafter, a thirteenth embodiment will be described with reference to the drawings, centering on differences from the fourth embodiment.

図19に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図19において、先の図6に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 19 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 19, members corresponding to those shown in FIG. 6 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

本実施形態では、先の図6に示した構成において、コンデンサC2、C4を削除する。この場合、スイッチング素子Q2、Q4の同時オン状態となる期間を設ける必要が生じる。このため、本実施形態では、図20に示す態様にて降圧処理を行う。   In the present embodiment, the capacitors C2 and C4 are deleted from the configuration shown in FIG. In this case, it is necessary to provide a period during which the switching elements Q2 and Q4 are simultaneously turned on. For this reason, in this embodiment, a pressure | voltage reduction process is performed in the aspect shown in FIG.

図20は、本実施形態にかかる制御装置20によるスイッチング素子Q1〜Q4の操作態様を示す。詳しくは、図20(a)〜図20(d)のそれぞれは、スイッチング素子Q1〜Q4のそれぞれの操作態様の推移を示す。   FIG. 20 shows an operation mode of the switching elements Q1 to Q4 by the control device 20 according to the present embodiment. Specifically, each of FIG. 20A to FIG. 20D shows a transition of each operation mode of the switching elements Q1 to Q4.

図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子Q1のみがオン状態となるモードa、全スイッチング素子Q1〜Q4がオフ状態となるモードb、スイッチング素子Q2、Q4のみがオン状態となるモードc、全スイッチング素子Q1〜Q4がオフ状態となるモードd、スイッチング素子Q3のみがオン状態となるモードe、全スイッチング素子Q1〜Q4がオフ状態となるモードf、スイッチング素子Q2,Q4のみがオン状態となるモードg、全スイッチング素子Q1〜Q4がオフ状態となるモードhの8つのモードを順次繰り返すことで降圧処理を行う。   As shown in the figure, in this embodiment, mode a in which only switching element Q1 is turned on, mode b in which all switching elements Q1 to Q4 are turned off, and mode c in which only switching elements Q2 and Q4 are turned on. Mode d in which all switching elements Q1 to Q4 are turned off, mode e in which only switching element Q3 is turned on, mode f in which all switching elements Q1 to Q4 are turned off, and only switching elements Q2 and Q4 are turned on The step-down process is performed by sequentially repeating the eight modes, i.e., mode g and mode h in which all switching elements Q1 to Q4 are turned off.

ここで、2次側コイルT2a,T2bに印加される電圧の極性が交互に反転するようにする。これは、2次側コイルT2a,T2bに誘起される磁束をリセットするための設定である。そして、本実施形態でも、モードa、c、e、gの各時間を互いに等しくする。これにより、スイッチング素子Q1〜Q4のソース及びドレイン間に印加される電圧の最大値は、先の第4の実施形態のものと同一となる。これは、モードc,gにおいて1次側トランスT1a,T1bに印加される電圧が、先の第4の実施形態と同一となるためである。   Here, the polarity of the voltage applied to the secondary coils T2a and T2b is alternately reversed. This is a setting for resetting the magnetic flux induced in the secondary coils T2a and T2b. Also in this embodiment, the times of modes a, c, e, and g are made equal to each other. As a result, the maximum value of the voltage applied between the source and drain of the switching elements Q1 to Q4 is the same as that of the fourth embodiment. This is because the voltages applied to the primary side transformers T1a and T1b in the modes c and g are the same as those in the fourth embodiment.

(第14の実施形態)
以下、第14の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(Fourteenth embodiment)
Hereinafter, the fourteenth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図21に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図21において、先の図1に示した部材に対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 21 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 21, members corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

図示されるように、本実施形態では、コンデンサC1、C2を削除し、スイッチング素子Q1,Q2のそれぞれと、これに対応する各別の1次側コイルT1a,T1bの直列接続体とによって構成されるループ回路のそれぞれに、高圧バッテリ10内の同一数の電池セルを割り振る。ここで、各電池セルは、互いに同一仕様のものである。   As shown in the figure, in this embodiment, the capacitors C1 and C2 are deleted, and each of the switching elements Q1 and Q2 is configured by a series connection body of the corresponding primary side coils T1a and T1b. The same number of battery cells in the high-voltage battery 10 are allocated to each of the loop circuits. Here, the battery cells have the same specifications.

こうした構成において、上記第1の実施形態と同様の処理を行うことで、各ループ回路に割り振られた電池セルの電圧を同一とすることができるため、各電池セルの残存容量を略等しくすることができる。これは、同一仕様の電池セルは、基本的には、残存容量と端子電圧との間に1対1の対応関係があるためである。このため、先の第1の実施形態に示した降圧処理によって、互いに同一個数の電池セル同士の電圧を等しくすることで、これら同一個数同士の電池セルの残存容量を均等化することができる。このため、電池セル同士の残存容量のばらつきを、ループ回路内の複数個の電池セル同士のばらつき程度に抑制することができる。   In such a configuration, by performing the same processing as in the first embodiment, the voltage of the battery cell allocated to each loop circuit can be made the same, so that the remaining capacity of each battery cell is made substantially equal. Can do. This is because battery cells of the same specification basically have a one-to-one correspondence between the remaining capacity and the terminal voltage. For this reason, it is possible to equalize the remaining capacities of the same number of battery cells by equalizing the voltages of the same number of battery cells by the step-down process described in the first embodiment. For this reason, the dispersion | variation in the remaining capacity between battery cells can be suppressed to the extent of the dispersion | variation between several battery cells in a loop circuit.

以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記各効果に準じた効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects according to the above-described effects of the first embodiment.

(12)高圧バッテリ10を構成する中間の電池セルの電極電圧を取り出すことで、入力電圧Viを分圧した。これにより、新たなハードウェア手段の追加を抑制又は回避しつつ入力電圧を好適に分圧することができる。   (12) The input voltage Vi was divided by extracting the electrode voltage of the intermediate battery cell constituting the high-voltage battery 10. Thereby, it is possible to suitably divide the input voltage while suppressing or avoiding the addition of new hardware means.

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・上記第4の実施形態に対する上記第6の実施形態の変更点によって、上記第5の実施形態を変更してもよい。   -You may change the said 5th Embodiment by the change of the said 6th Embodiment with respect to the said 4th Embodiment.

・上記第1の実施形態に対する上記第7の実施形態の変更点によって、第2、第3の実施形態を変更してもよい。   -You may change 2nd, 3rd embodiment by the change of the said 7th Embodiment with respect to the said 1st Embodiment.

・上記第4の実施形態に対する第8の実施形態の変更点によって、上記第5、6の実施形態を変更してもよい。   -You may change the said 5th, 6th embodiment by the change of the 8th Embodiment with respect to the said 4th Embodiment.

・上記第1の実施形態に対する第9の実施形態の変更点によって、上記第2〜8の実施形態を変更してもよい。   -You may change the said 2nd-8th embodiment by the change of the 9th Embodiment with respect to the said 1st Embodiment.

・上記第1の実施形態に対する第11の実施形態の変更点によって、上記第2、3、9の実施形態を変更してもよい。   -You may change the said 2nd, 3rd, 9th embodiment by the change of the 11th Embodiment with respect to the said 1st Embodiment.

・上記第12の実施形態においては、先の第4の実施形態における降圧コンバータCVからコンデンサC4を削除したが、これに限らず、コンデンサC1〜C3のいずれか1つを削除してもよい。   In the twelfth embodiment, the capacitor C4 is deleted from the step-down converter CV in the fourth embodiment. However, the present invention is not limited to this, and any one of the capacitors C1 to C3 may be deleted.

・上記第4の実施形態に対する上記第12の実施形態の変更点によって、上記第5、6、8の実施形態を変更してもよい。   -You may change the said 5th, 6th, 8th embodiment by the change of the said 12th Embodiment with respect to the said 4th Embodiment.

・上記第10の実施形態において、上記第11、12の実施形態によるように、コンデンサC1〜C3のいずれか1つを削除してもよい。   In the tenth embodiment, as in the eleventh and twelfth embodiments, any one of the capacitors C1 to C3 may be deleted.

・第4の実施形態に対する第13の実施形態の変更点によって、第5、6、8の実施形態を変更してもよい。   -You may change 5th, 6th, 8th embodiment by the change of 13th Embodiment with respect to 4th Embodiment.

・上記第12の実施形態において、入力電圧の分割数は4に限らず、例えば5以上であってもよい。   In the twelfth embodiment, the number of divisions of the input voltage is not limited to 4, and may be 5 or more, for example.

・上記第13の実施形態において、入力電圧の分割数は4に限らず、例えば5以上であってもよい。この場合、スイッチング素子Q1,Q2,…のひとつおきにコンデンサを並列接続するようにすればよい。ただし、これに限らず、ひとつおきにコンデンサを並列接続した構成において、更に、コンデンサの並列接続されていないスイッチング素子の任意の1つにコンデンサを並列接続するように変更してもよい。   In the thirteenth embodiment, the number of divisions of the input voltage is not limited to 4, and may be 5 or more, for example. In this case, a capacitor may be connected in parallel to every other switching element Q1, Q2,. However, the present invention is not limited to this. In a configuration in which every other capacitor is connected in parallel, the capacitor may be further connected in parallel to any one of the switching elements not connected in parallel.

・上記第4の実施形態では、第1の実施形態に対して入力電圧Viの分割数を2倍にした点が相違したが、偶数個の分割数としては、これらに限らない。分割数を「k」個として且つスイッチング素子を対称的に操作するなら、出力電圧Voを「Vi・D/k・n」とすることができ、各スイッチング素子Q1,Q2,…のソース及びドレイン間に印加される最大電圧を、「2Vi/k」とすることができる。ただし、この際、降圧コンバータCVを構成するトランスとして、1次側コイル同士が互いに直列接続された一対のトランスを用いて且つ、その2次側コイル同士で電流の流動が可能となる電圧極性を互いに逆とするための手段を備えるようにすることが望ましい。   The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the number of divisions of the input voltage Vi is doubled, but the even number of divisions is not limited thereto. If the number of divisions is “k” and the switching elements are operated symmetrically, the output voltage Vo can be set to “Vi · D / k · n”, and the sources and drains of the switching elements Q1, Q2,. The maximum voltage applied between them can be “2 Vi / k”. However, at this time, as a transformer constituting the step-down converter CV, a pair of transformers in which primary coils are connected in series with each other and a voltage polarity that allows current flow between the secondary coils are used. It is desirable to provide means for reversing each other.

・降圧コンバータCVとしては、入力電圧Viの分割数を3又は任意の偶数とするものに限らない。一般に、2以上の任意の整数であってもよい。ただし、この際、トランスの2次側コイルに印加される電圧の極性が交互に逆となるように分圧電圧を1次側コイルに印加するようにスイッチング素子Q1,Q2,…を操作することが望ましい。この際、上記各実施形態で例示したように、スイッチング素子Q1,Q2の操作パターンの周期が極力短くなるように、操作パターンを設定するものに限らない。すなわち例えば先の第10の実施形態において、図16に示した操作パターンに代えて、スイッチング素子Q1,Q2,Q3,Q2,Q3,Q2,Q1となるパターンを採用してもよい。   The step-down converter CV is not limited to one in which the division number of the input voltage Vi is 3 or an arbitrary even number. In general, it may be any integer of 2 or more. However, at this time, the switching elements Q1, Q2,... Are operated so that the divided voltage is applied to the primary coil so that the polarity of the voltage applied to the secondary coil of the transformer is alternately reversed. Is desirable. At this time, as exemplified in each of the above embodiments, the operation pattern is not limited to be set so that the cycle of the operation pattern of the switching elements Q1 and Q2 is as short as possible. That is, for example, in the previous tenth embodiment, instead of the operation pattern shown in FIG. 16, a pattern that becomes the switching elements Q1, Q2, Q3, Q2, Q3, Q2, Q1 may be adopted.

・上記第6の実施形態では、分割数が4であるものについて、1次側コイルT1a,T1bの直列接続体を互いに隣接する電位のループ回路同士で共有する例を示したが、分割数としては「4」に限らず、「3」以上の任意の整数であればよい。   In the sixth embodiment, the example in which the series connection body of the primary side coils T1a and T1b is shared between the adjacent loop circuits of potentials for the division number of 4 is shown. Is not limited to “4” and may be any integer greater than “3”.

・上記第9の実施形態においては、高圧バッテリ10に暖機要求があると判断される場合、まず降圧コンバータCVを操作して昇圧処理を行ったがこれに限らず、降圧処理からはじめてもよい。   In the ninth embodiment, when it is determined that the high-voltage battery 10 has a warm-up request, the step-up converter CV is first operated to perform the step-up process. However, the present invention is not limited to this, and the step-down process may be started. .

・上記第9の実施形態において、低圧バッテリ12の暖機要求の有無を判断し、暖機要求があると判断される場合に、先の図14に示したステップS12〜S18の処理を行ってもよい。なお、この際、先ず最初に、降圧コンバータCVを操作して降圧処理を行ってもよい。   In the ninth embodiment, whether or not there is a warm-up request for the low-voltage battery 12 is determined, and if it is determined that there is a warm-up request, the processes of steps S12 to S18 shown in FIG. 14 are performed. Also good. At this time, first, the step-down converter CV may be operated to perform step-down processing.

・第1の実施形態に対する第14の実施形態の変更点によって、先の第2〜13の実施形態を変更してもよい。この際、先の第2〜6、9、10の実施形態の降圧コンバータCVを用いる場合において、降圧処理態様を変更してもよい。ここで、各電池セルを同一仕様のものとする場合、各電池セルの残存容量や端子電圧を均等化する観点からは、降圧処理によって生じると想定される各分圧値に比例して、各分圧を印加するためのループ回路内の電池セル数を割り振るのが望ましい。   The previous second to thirteenth embodiments may be changed according to the changes of the fourteenth embodiment relative to the first embodiment. At this time, when the step-down converter CV according to the second to sixth, ninth, and tenth embodiments is used, the step-down processing mode may be changed. Here, when each battery cell is of the same specification, from the viewpoint of equalizing the remaining capacity and terminal voltage of each battery cell, each voltage cell is proportional to each partial pressure value assumed to be generated by the step-down process. It is desirable to allocate the number of battery cells in the loop circuit for applying the partial pressure.

もっとも、高圧バッテリ10を構成する各電池セルが同一仕様のものでない場合であっても、各電池セルの残存容量や端子電圧を均等化する上では、降圧処理によって生じると想定される分圧値に応じて電池セル数を決定することが望ましい。   However, even when the battery cells constituting the high-voltage battery 10 are not of the same specification, the divided voltage value that is assumed to be generated by the step-down process in equalizing the remaining capacity and the terminal voltage of each battery cell. It is desirable to determine the number of battery cells according to the above.

・上記各実施形態では、スイッチング素子が2回オン操作される都度、2次側コイルの磁束がリセットされるようにすべく、2次側コイルに印加される電圧の極性を毎回反転させたがこれに限らない。例えば第1の実施形態において、スイッチング素子Q1,Q1,Q2、Q2の順に周期的にオン操作するようにすることで、スイッチング素子が4回オン操作される都度2次側コイルの磁束がリセットされるようにしてもよい。   In each of the above embodiments, the polarity of the voltage applied to the secondary coil is reversed each time so that the magnetic flux of the secondary coil is reset every time the switching element is turned on twice. Not limited to this. For example, in the first embodiment, by periodically turning on the switching elements Q1, Q1, Q2, and Q2, the magnetic flux of the secondary coil is reset every time the switching element is turned on four times. You may make it do.

・上記各実施形態では、電圧印加周期におけるスイッチング素子のオン操作回数によって、1周期を均等分割し、これら分割された各時間を各1回のオン操作の上限としたがこれに限らない。例えば、先の第10の実施形態のように、2次側コイルの一方の極性の電圧を印加するための1次側コイルの数と他方の極性の電圧を印加するための1次側コイルの数とが相違するものにあっては、各スイッチング素子の最大オン操作時間を、上記均等分割した時間としないことも有効である。すなわち、スイッチングパターンの1周期内に各スイッチング素子をそれぞれ1回のみオン操作するパターンとするにもかかわらず2次側コイルの磁束を適切にリセットすべく、スイッチング素子Q1,Q2,Q3のそれぞれの時比率の比を「1:2:1」とすることも考えられる。この場合、1周期を4分割した時間の2倍の時間がスイッチング素子Q2の最大オン操作時間となる。   In each of the above embodiments, one cycle is equally divided according to the number of times the switching element is turned on in the voltage application cycle, and each divided time is set as the upper limit of one on operation, but this is not restrictive. For example, as in the previous tenth embodiment, the number of primary coils for applying a voltage of one polarity of a secondary coil and the number of primary coils for applying a voltage of the other polarity If the number is different, it is effective not to set the maximum ON operation time of each switching element to the equally divided time. That is, each of the switching elements Q1, Q2, Q3 is appropriately reset in order to appropriately reset the magnetic flux of the secondary coil despite the fact that each switching element is turned on only once within one cycle of the switching pattern. It is also conceivable that the ratio of the time ratio is “1: 2: 1”. In this case, twice the time obtained by dividing one cycle into four times is the maximum ON operation time of the switching element Q2.

・上記各実施形態では、1次側のスイッチング素子として、パワーMOS型電界効果トランジスタを用いたがこれに限らず、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等であってもよい。   In each of the above embodiments, the power MOS field effect transistor is used as the primary side switching element. However, the present invention is not limited to this, and may be, for example, an insulated gate bipolar transistor.

・降圧コンバータCVとしては、ハイブリッド車に搭載されるものに限らず、例えば電気自動車に搭載されるものであってもよい。更に、車載コンバータにも限らない。   The step-down converter CV is not limited to being mounted on a hybrid vehicle, and may be mounted on an electric vehicle, for example. Furthermore, it is not limited to an in-vehicle converter.

第1の実施形態にかかるシステム構成図。1 is a system configuration diagram according to a first embodiment. FIG. 同実施形態にかかるトランスの構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the trans | transformer concerning the embodiment. 同実施形態にかかるコンバータの操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation mode of the converter concerning the embodiment. 第2の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 3rd Embodiment. 第4の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 4th Embodiment. 同実施形態にかかるコンバータの操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation mode of the converter concerning the embodiment. 第5の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 5th Embodiment. 第6の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 6th Embodiment. 第7の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 7th Embodiment. 第8の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 8th Embodiment. 第9の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 9th Embodiment. 同実施形態にかかる昇圧動作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the pressure | voltage rise operation | movement aspect concerning the embodiment. 同実施形態にかかる降圧コンバータの暖機処理の手順を示す流れ図。The flowchart which shows the procedure of the warming-up process of the pressure | voltage fall converter concerning the embodiment. 第10の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 10th Embodiment. 同実施形態にかかるコンバータの操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation mode of the converter concerning the embodiment. 第11の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 11th Embodiment. 第12の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 12th Embodiment. 第13の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 13th Embodiment. 同実施形態にかかるコンバータの操作態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation mode of the converter concerning the embodiment. 第14の実施形態にかかるシステム構成図。The system block diagram concerning 14th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…高圧バッテリ、20…制御装置、C1,C2,C3,C4…コンデンサ、CV…降圧コンバータ、Q1,Q2,Q3,Q4…スイッチング素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... High voltage battery, 20 ... Control apparatus, C1, C2, C3, C4 ... Capacitor, CV ... Step-down converter, Q1, Q2, Q3, Q4 ... Switching element.

Claims (13)

トランスの1次側コイルに印加される電圧を2次側コイルを介して所定に変換して出力する電力変換装置において、
前記トランスの1の2次側コイルに生じる電圧の極性が互いに逆となるような2通りの態様にて前記1次側コイルに入力電圧が分圧された電圧を印加可能とする電圧印加手段を備え、
前記トランスは、1の2次側コイルに対応する1次側コイルを複数備え
前記電圧印加手段は、前記入力電圧の分割数を3以上とすることを特徴とする電力変換装置。
In a power converter that converts a voltage applied to a primary coil of a transformer into a predetermined voltage via a secondary coil and outputs the voltage,
A voltage applying means for applying a voltage obtained by dividing the input voltage to the primary side coil in two ways such that the polarities of the voltages generated in the secondary side coil of the transformer are opposite to each other; Prepared,
The transformer includes a plurality of primary side coils corresponding to one secondary side coil ,
The power conversion device according to claim 1 , wherein the voltage application means sets the division number of the input voltage to 3 or more .
前記電圧印加手段は、前記入力電圧の分割数を偶数とすることを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。 It said voltage applying means according to claim 1 Symbol placement of the power converter, characterized in that an even number of divisions of the input voltage. 前記分圧されたそれぞれの電圧を前記1次側コイルに代わる代わる印加する電圧印加周期において、前記各分圧された電圧の印加時間が互いに等しくなるように前記電圧印加手段を操作する手段を更に備えることを特徴とする請求項1又は2記載の電力変換装置。 Means for operating the voltage application means so that application times of the divided voltages are equal to each other in a voltage application cycle in which the divided voltages are applied instead of the primary coil; power converter according to claim 1 or 2 wherein, characterized in that it comprises. 前記トランスは、1次側コイル同士が互いに直列接続された一対のトランスを備え、
前記一対のトランスの2次側コイル同士で、電流の流動が可能となる電圧極性を互いに逆とするための手段を備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The transformer includes a pair of transformers in which primary coils are connected in series with each other,
The electric power according to any one of claims 1 to 3 , further comprising means for reversing the voltage polarities that allow current flow between the secondary coils of the pair of transformers. Conversion device.
前記電圧印加手段は、前記入力電圧の分割数に等しい数のキャパシタを備え、該キャパシタのそれぞれの両電極間の電圧を前記1次側コイルに印加可能とするものであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The voltage application means includes a number of capacitors equal to the number of divisions of the input voltage, and allows voltage between both electrodes of the capacitor to be applied to the primary coil. Item 5. The power conversion device according to any one of Items 1 to 4 . 前記電圧印加手段は、前記入力電圧の分割数よりも1小さい数のキャパシタを備え、該キャパシタのそれぞれの両電極間の電圧と、前記キャパシタの両電極間の電圧の総和を前記入力電圧から減算した電圧とを、それぞれ前記1次側コイルに印加可能とするものであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The voltage application means includes a capacitor whose number is one smaller than the number of divisions of the input voltage, and subtracts the voltage between both electrodes of the capacitor and the sum of the voltages between both electrodes of the capacitor from the input voltage. the voltage and the power conversion apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each enabling applied to the primary coil. 前記入力電圧は、電池セルの直列接続体である組電池の両端の電圧であり、
前記電圧印加手段は、前記組電池を構成する中間の電池セルの電極電圧を取り出すことで、前記入力電圧を分圧することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The input voltage is a voltage at both ends of an assembled battery that is a series connection body of battery cells,
Said voltage applying means, the battery pack by extracting the intermediate electrode voltage of the battery cells constituting the power conversion according to any one of claims 1 to 4, characterized in that dividing the input voltage apparatus.
前記トランスの2次側コイルは、一対の2次側コイルを備え、
前記一対の2次側コイル同士で、電流の流動が可能となる電圧極性を互いに逆とするための整流手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The secondary coil of the transformer includes a pair of secondary coils,
The electric power according to any one of claims 1 to 7 , further comprising a rectifier for reversing voltage polarities that allow current flow between the pair of secondary coils. Conversion device.
前記トランスの2次側コイルは、一対の2次側コイルを備え、
前記一対の2次側コイルのそれぞれを備える一対のループ回路のそれぞれを開閉する開閉手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The secondary coil of the transformer includes a pair of secondary coils,
The power converter according to any one of claims 1 to 8 , further comprising opening / closing means for opening / closing each of a pair of loop circuits including each of the pair of secondary coils.
前記出力される電圧は、前記入力電圧よりも低いことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の電力変換装置。 Voltage the output power converter according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the lower than the input voltage. 前記トランスの2次側コイルに生じる電圧の極性が互いに逆となるような2通りの態様にて交互にトランスの1次側コイルに入力電圧が分圧された電圧を印加すべく前記電圧印加手段を操作する手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The voltage applying means for alternately applying a voltage obtained by dividing the input voltage to the primary coil of the transformer in two ways so that the polarities of the voltages generated in the secondary coil of the transformer are opposite to each other. power converter according to any one of claims 1 to 10, further comprising means for manipulating. 前記出力される電圧は、前記入力電圧よりも低いものであり、
前記開閉手段を操作することで、前記一対のループ回路の双方を閉ループ化する処理、該一対のループ回路のうちの一方を閉ループ化する処理、前記双方を閉ループ化する処理及び該ループ回路のうちの他方を閉ループ化する処理を周期的に繰り返すことで前記入力電圧側に出力側の電圧を昇圧して出力する処理を行う昇圧制御手段を更に備えることを特徴とする請求項記載の電力変換装置。
The output voltage is lower than the input voltage,
By operating the opening / closing means, a process for making both of the pair of loop circuits a closed loop, a process for making one of the pair of loop circuits a closed loop, a process for making the both closed loop, and the loop circuit 10. The power conversion according to claim 9 , further comprising boosting control means for performing a process of boosting and outputting a voltage on the output side to the input voltage side by periodically repeating a process of making the other of the closed loops. apparatus.
前記入力電圧は、電池の両端の電圧であり、
前記電池の温度が所定以下の場合、前記入力電圧を所定に降圧して出力する処理と、前記昇圧制御手段による昇圧処理とを交互に繰り返すことで、前記電池を暖機する暖機手段を更に備えることを特徴とする請求項12記載の電力変換装置。
The input voltage is the voltage across the battery,
When the temperature of the battery is equal to or lower than a predetermined value, a warming-up unit for warming up the battery is further obtained by alternately repeating a process of stepping down and outputting the input voltage and a boosting process by the boosting control unit. The power conversion device according to claim 12, further comprising:
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