JP5796414B2 - Voltage converter - Google Patents

Voltage converter Download PDF

Info

Publication number
JP5796414B2
JP5796414B2 JP2011187009A JP2011187009A JP5796414B2 JP 5796414 B2 JP5796414 B2 JP 5796414B2 JP 2011187009 A JP2011187009 A JP 2011187009A JP 2011187009 A JP2011187009 A JP 2011187009A JP 5796414 B2 JP5796414 B2 JP 5796414B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
voltage
magnetic flux
loop path
links
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011187009A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013051758A (en
Inventor
和弘 梅谷
和弘 梅谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2011187009A priority Critical patent/JP5796414B2/en
Publication of JP2013051758A publication Critical patent/JP2013051758A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5796414B2 publication Critical patent/JP5796414B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

本発明は、入力電圧の大きさを変換して出力電圧として出力する電圧変換装置に関する。   The present invention relates to a voltage conversion device that converts the magnitude of an input voltage and outputs it as an output voltage.

近年、電気自動車などで2次電池(バッテリ)を利用したモータ駆動装置が普及するようになり、バッテリの電圧を、モータ駆動装置が求める電圧に昇圧する昇圧DCDCコンバータが広く用いられるようになっている。この種の昇圧DCDCコンバータには、小型・軽量化と高昇圧比の二つが強く求められる。   In recent years, motor drive devices that use secondary batteries (batteries) have become widespread in electric vehicles and the like, and step-up DCDC converters that boost the voltage of the battery to the voltage required by the motor drive device have become widely used. Yes. This type of step-up DC / DC converter is strongly required to have a small size and light weight and a high step-up ratio.

小型・軽量化が重要なのは、車載環境においては限られたスペースに装置を収める必要があるからである。また高昇圧比が重要なのは、電気自動車等のモータでは動作領域が高速回転から低速回転まで広く存在するためである。広い動作領域でのモータ駆動を実現するためには低圧から高圧まで広い幅で発生する逆起電圧に打ち勝つ電圧をモータに印加する必要があるため、逆起電圧に応じて印加電圧を大きく変更できなくてはならないこととなる。一方、一般に昇圧コンバータにおいては低昇圧比の実現は容易である一方、高昇圧比の実現は困難であることが多いため、広範囲な駆動電圧を生成する上では、高昇圧比をいかに実現するかが問題となる。以下、これについて、図14に示す周知のDCDCコンバータを用いて説明する。   Miniaturization and weight reduction are important because it is necessary to store the device in a limited space in an in-vehicle environment. The high step-up ratio is important because motors such as electric vehicles have a wide operating range from high speed rotation to low speed rotation. In order to realize motor driving in a wide operating range, it is necessary to apply a voltage that overcomes the counter electromotive voltage generated in a wide range from low voltage to high voltage, so the applied voltage can be changed greatly according to the counter electromotive voltage. It will be necessary. On the other hand, in general, it is easy to realize a low boost ratio in a boost converter, but it is often difficult to realize a high boost ratio, so how to achieve a high boost ratio in generating a wide range of drive voltages. Is a problem. Hereinafter, this will be described using a known DCDC converter shown in FIG.

図14に示される昇圧DCDCコンバータは、バッテリ10に並列接続されたリアクトルLおよびスイッチング素子SWの直列接続体と、直列接続体の接続点から出力用コンデンサ12へと進む方向を順方向とするダイオードDとを備えて構成されている。このコンバータの昇圧動作は、次のようなものとなる。   The step-up DCDC converter shown in FIG. 14 includes a series connection body of a reactor L and a switching element SW connected in parallel to the battery 10, and a diode having a forward direction from the connection point of the series connection body to the output capacitor 12. D. The boosting operation of this converter is as follows.

まずスイッチング素子SWをオン状態とすることで、リアクトルLにエネルギを蓄える。ここで、リアクトルLを流れる電流は、インダクタンスLと入力電圧Vinとを用いて、Vin/Lの速度で漸増する。その後、スイッチング素子SWをオフ状態とすることで、リアクトルLに蓄えられたエネルギがダイオードDを介して出力用コンデンサ12に出力される。この際、リアクトルLを流れる電流は、出力電圧Vout等を用いて、|Vin−Vout|/Lの速度で漸減する。ここで、スイッチング素子SWのオン・オフの一周期に対するオン時間の時比率Dを用い、スイッチング素子SWの一周期におけるリアクトルLの電流の漸増量と漸減量とが一致するとして「D・Vin/L+{(1−D)・(Vin−Vout)/L}=0」が成立する。そしてこれにより、出力電圧Voutが「Vin/(1−D)」に定まる。   First, the switching element SW is turned on to store energy in the reactor L. Here, the current flowing through the reactor L gradually increases at a speed of Vin / L using the inductance L and the input voltage Vin. Thereafter, the energy stored in the reactor L is output to the output capacitor 12 via the diode D by turning off the switching element SW. At this time, the current flowing through the reactor L gradually decreases at a speed of | Vin−Vout | / L using the output voltage Vout or the like. Here, using the time ratio D of the on-time with respect to one cycle of the switching element SW, it is assumed that the gradually increasing amount and the gradually decreasing amount of the current of the reactor L in one cycle of the switching element SW coincide with “D · Vin / L + {(1-D) · (Vin−Vout) / L} = 0 ”is established. As a result, the output voltage Vout is determined to be “Vin / (1-D)”.

この場合、理論的には、時比率Dを大きくすることで、出力電圧Voutをいくらでも大きくすることができるものの、実際には、出力電圧Voutを大きくするほど効率が低下する。これは、時比率Dが大きくなるほど、リアクトルLに蓄えられたエネルギの出力期間に対するスイッチング状態の切替期間の割合が大きくなるためである。このため、上記昇圧DCDCコンバータを用いる場合、出力電圧を大きくすることには大きな制約がある。   In this case, theoretically, the output voltage Vout can be increased by increasing the duty ratio D. However, in practice, the efficiency decreases as the output voltage Vout increases. This is because the ratio of the switching period of the switching state to the output period of the energy stored in the reactor L increases as the time ratio D increases. For this reason, when the step-up DCDC converter is used, there is a great restriction on increasing the output voltage.

そこで従来、たとえば下記特許文献1に見られるように、リアクトルに加えて、3つのコイルを有するトランスを追加することで、高昇圧比を実現するものも提案されている。   Therefore, conventionally, as can be seen, for example, in Patent Document 1 below, there has been proposed one that realizes a high step-up ratio by adding a transformer having three coils in addition to a reactor.

特開2009−95146号公報JP 2009-95146 A

ただし、上記従来技術には、小型・軽量化に関して次のような問題がある。   However, the above prior art has the following problems with respect to reduction in size and weight.

まず第1に、先の図14に示した周知のコンバータに比べて、トランスが追加されるという問題である。一般に電力変換装置を構成する電子部品の体格・重量の大部分は、コンデンサやリアクトルのような受動部品が占める。したがって、受動部品であるトランスの追加は、必然的に無視できない体格増加を生み出し、小型・軽量化を阻む問題となる。   First, there is a problem that a transformer is added as compared with the known converter shown in FIG. In general, most of the physique and weight of the electronic components constituting the power converter are occupied by passive components such as capacitors and reactors. Therefore, the addition of a transformer, which is a passive component, inevitably creates a physique increase that cannot be ignored, and prevents miniaturization and weight reduction.

第2に、トランスの3つのコイルのうちの1つに大きなターン数が要求されることである。すなわち、たとえば時比率D=0.5付近で先の図14に示した周知のコンバータの2倍の昇圧比を得るためには、上記コイルのターン数を、他のコイルのターン数の2倍とする必要がある。これにより、トランスに周回されるターン線が増加し、トランスの磁心の体格増加になるのみならず、コイルの銅損が増加し電力変換効率が低下することから、トランスを放熱する強力な冷却器が必要となり、冷却器の体格増加にもつながりかねない。   Second, a large number of turns is required for one of the three coils of the transformer. That is, for example, in order to obtain a step-up ratio that is twice that of the known converter shown in FIG. 14 near the duty ratio D = 0.5, the number of turns of the coil is set to twice the number of turns of the other coils. It is necessary to. This increases the number of turn wires that circulate around the transformer, which not only increases the size of the transformer's magnetic core, but also increases the copper loss of the coil and lowers the power conversion efficiency. May be required, which may increase the size of the cooler.

本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、入力電圧の大きさを変換して出力電圧として出力する新たな電圧変換装置を提供することにある。   The present invention has been made in the process of solving the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a new voltage conversion device that converts the magnitude of an input voltage and outputs it as an output voltage.

以下、上記課題を解決するための手段、およ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 effect thereof will be described.

第1の発明は、入力電圧の大きさを変換して出力電圧として出力する電圧変換装置において、前記入力電圧が印加される端子および前記出力電圧が印加される端子のうちの一対の端子であって且つ、前記入力電圧、前記出力電圧、ならびに前記入力電圧および前記出力電圧の差圧の3つの電圧のうちのいずれか1つの電圧である第1電圧を一対の端子間の差圧とする一対の第1電圧印加用端子と、前記入力電圧が印加される端子および前記出力電圧が印加される端子のうちの一対の端子であって且つ、前記入力電圧、前記出力電圧、ならびに前記入力電圧および前記出力電圧の差圧の3つの電圧のうちの前記第1電圧以外のいずれか一方の電圧である第2電圧を一対の端子間の差圧とする一対の第2電圧印加用端子と、互いに磁気結合されて且つ互いに直列接続された一対のコイルのうちの一方のコイルの両端に前記第1電圧印加用端子を介して前記第1電圧を印加するに際し、前記一対のコイルの接続点を介して前記一対のコイルの一方および他方間に電流が流れることを回避する分離手段と、前記一対のコイルの直列接続体の両端に前記第2電圧印加用端子を介して前記第2電圧を印加する結合手段とを備え、前記一方のコイルに第1電圧を印加する期間および前記一対のコイルに前記第2電圧を印加する期間の一対の期間について、そのいずれか一方の期間において前記一方のコイルを鎖交する直流磁束を増加させ、他方の期間において前記直流磁束を減少させるように設定し、前記一対のコイルを2組備えて且つ、それぞれの組についての前記一方のコイルを第1コイル、第2コイルとした場合、前記他方のコイルが、前記2組によって共有される第3コイルであり、前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交して且つ磁心によって案内されたループ経路と、前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交して且つ磁心によって案内されたループ経路として、互いに相違するものが存在することを特徴とする。 A first invention is a voltage converter for converting the magnitude of an input voltage and outputting the output voltage as an output voltage, wherein the input voltage is applied to a pair of terminals to which the input voltage is applied and the output voltage is applied. In addition, a pair having the first voltage, which is one of the three voltages of the input voltage, the output voltage, and the differential voltage between the input voltage and the output voltage, as a differential pressure between the pair of terminals. A first voltage application terminal, a pair of terminals to which the input voltage is applied, and a terminal to which the output voltage is applied, and the input voltage, the output voltage, and the input voltage and A pair of second voltage application terminals having a differential voltage between the pair of terminals, the second voltage being one of the three voltages of the differential voltage of the output voltage other than the first voltage; Magnetically coupled When the first voltage is applied to both ends of one of the pair of coils connected in series via the first voltage application terminal, the pair of coils is connected via the connection point of the pair of coils. Separating means for preventing current from flowing between one and the other of the coils, and coupling means for applying the second voltage to both ends of the series connection body of the pair of coils via the second voltage application terminal. A pair of periods of applying a first voltage to the one coil and a period of applying the second voltage to the pair of coils, a direct current that links the one coil in any one of the periods Set to increase the magnetic flux and decrease the DC magnetic flux in the other period, and include two sets of the pair of coils, and the one coil for each set is the first coil, In the case of two coils, the other coil is a third coil shared by the two sets, and a loop path that links both the first coil and the third coil and is guided by a magnetic core; In addition, there are different loop paths that are linked to each other by the second coil and the third coil and guided by the magnetic core.

上記直流磁束を増加させる期間にループ経路に蓄えられたエネルギは直流磁束を減少させる期間に外部に放出される。こうした現象を利用した電圧変換回路では、直流磁束の増加量と減少量とが等しいという関係に基づき、出力電圧の大きさが定まる。ここで、直流磁束の増加速度や減少速度は、第1電圧や第2電圧の絶対値に加えて、電圧が印加されるコイルのターン数に応じて変化する。上記発明では、この点に鑑み、分離手段と結合手段とを備えることで、直流磁束を増加させる期間の少なくとも一部の期間と減少させる期間の少なくとも一部の期間とで、上記直流磁束を変化させるために電圧が印加されるコイルのターン数を変化させる。これにより、直流磁束の増加速度や減少速度の調節の自由度を向上させることができ、ひいては出力電圧を調節するための自由度を向上させることができる。   The energy stored in the loop path during the period of increasing the DC magnetic flux is released to the outside during the period of decreasing the DC magnetic flux. In the voltage conversion circuit using such a phenomenon, the magnitude of the output voltage is determined based on the relationship that the increase amount and the decrease amount of the DC magnetic flux are equal. Here, the increasing speed and decreasing speed of the DC magnetic flux change in accordance with the number of turns of the coil to which the voltage is applied, in addition to the absolute values of the first voltage and the second voltage. In the above invention, in view of this point, the DC magnetic flux is changed between at least a part of the period in which the DC magnetic flux is increased and at least a part of the period in which the DC magnetic flux is decreased by including the separating unit and the coupling unit. Therefore, the number of turns of the coil to which the voltage is applied is changed. Thereby, the freedom degree of adjustment of the increase rate and reduction | decrease speed of DC magnetic flux can be improved, and the freedom degree for adjusting an output voltage can be improved by extension.

さらに、上記発明では、一対のコイルを少なくとも2組備え、それら2組の他方のコイルを第3コイルとして共有化した。これにより、2組のコイルのそれぞれによって生じるリップルを互いに相殺するような設定も可能なことから、部品点数の増加を抑制しつつも、1組の場合と比較して電流のリップルを低減することを容易とすることなどができる。   Further, in the above invention, at least two pairs of coils are provided, and the other coil of the two sets is shared as the third coil. As a result, the ripples generated by each of the two sets of coils can be set to cancel each other, so the current ripple can be reduced compared to the case of one set while suppressing an increase in the number of parts. Can be made easier.

第2の発明は、第1の発明において、前記一対のコイルに前記第2電圧が印加されることで前記一対のコイルに電流が流れる場合、前記一対のコイルのそれぞれによって誘起される磁束についての前記一対のコイルの双方を鎖交するループ経路における方向が互いに等しくなるように設定したことを特徴とする。 According to a second invention, in the first invention, when a current flows through the pair of coils when the second voltage is applied to the pair of coils, the magnetic flux induced by each of the pair of coils It is characterized in that it is set so that directions in a loop path that links both of the pair of coils are equal to each other.

第2電圧を印加することで一対のコイルの双方に電流を流すに際し、上記方向が互いに逆となる場合、一対のコイルの両端に電圧を印加することによって生じるループ経路内の磁束変化は、一対のコイルよりもターン数を減少させた単一のコイルに第2電圧を印加した際に生じる磁束変化と同一となる。これは、第1電圧の印加時には一方のコイルを利用して、また、第2電圧の印加時には一対のコイルの合計ターン数よりも小さいターン数のコイルを利用して、それぞれ直流磁束を変化させるのと等価となる。このため、用途によっては、ターン数を稼ぐために多数の巻線が必要となるおそれがある。これに対し、上記発明では、第1電圧の印加時には一方のコイルによって、また、第2電圧の印加時には一対のコイルの合計のターン数を有したコイルを利用して、それぞれ直流磁束を変化させるため、余分にターン数を稼ぐ必要がなく、各コイル材料の消費量を低減しやすい。   When the current is passed through both of the pair of coils by applying the second voltage, when the above directions are opposite to each other, the magnetic flux change in the loop path caused by applying the voltage to both ends of the pair of coils is This is the same as the magnetic flux change that occurs when the second voltage is applied to a single coil having a smaller number of turns than the first coil. This is to change the DC magnetic flux by using one coil when the first voltage is applied and by using a coil having a turn number smaller than the total number of turns of the pair of coils when the second voltage is applied. Is equivalent to For this reason, depending on a use, there exists a possibility that many windings may be needed in order to earn the number of turns. In contrast, in the above invention, the DC magnetic flux is changed by one coil when the first voltage is applied and by using the coil having the total number of turns of the pair of coils when the second voltage is applied. Therefore, it is not necessary to earn extra turns and it is easy to reduce the consumption of each coil material.

第3の発明は、第1または2の発明において、前記第1コイルに前記第1電圧を印加した場合に前記第1コイルに生じる磁束が前記第3コイルを鎖交する方向と、前記第2コイルに前記第1電圧を印加した場合に前記第2コイルに生じる磁束が前記第3コイルを鎖交する方向とが逆となるように設定したことを特徴とする According to a third invention, in the first or second invention, when the first voltage is applied to the first coil, a magnetic flux generated in the first coil interlinks the third coil, and the second The magnetic flux generated in the second coil when the first voltage is applied to the coil is set to be opposite to the direction in which the third coil is linked .

上記発明では、第1コイルおよび第3コイルの双方を鎖交するループ経路と、第2コイルおよび第3コイルの双方を鎖交するループ経路とについて、これら双方を構成する磁心を一体とする場合等において、磁心を小型化することができる。   In the above invention, when the loop path that links both the first coil and the third coil and the loop path that links both the second coil and the third coil, the magnetic cores constituting both of these are integrated. For example, the magnetic core can be reduced in size.

第4の発明は、第1〜3のいずれか1つの発明において、前記結合手段によって前記第2コイルおよび前記第3コイルに前記第2電圧が印加されて且つ前記第1コイルに前記第1電圧が印加される状態と、前記結合手段によって前記第1コイルおよび前記第3コイルに前記第2電圧が印加されて且つ前記第2コイルに前記第1電圧が印加される状態とを有することを特徴とすることを特徴とする。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the second voltage is applied to the second coil and the third coil by the coupling means, and the first voltage is applied to the first coil. A state in which a voltage is applied; and a state in which the second voltage is applied to the first coil and the third coil by the coupling means and the first voltage is applied to the second coil. It is a characteristic.

第1コイルに第1電圧が印加される際に、第2コイルおよび第3コイルに第2電圧が印加される場合、第1コイルに流れる電流は、第1コイルのターン数や第1電圧のみからは定まらず、第3コイルを流れる電流の影響を受ける。このためたとえば、第1コイルに第1電圧を印加することで第1コイルを鎖交する直流磁束が漸増する場合において、第3コイルに流れる電流によって誘起される磁束が第1コイルを鎖交する方向を直流磁束と逆方向とするなら、第1コイルに流れる電流を増加させ、ひいては入力エネルギの蓄積速度を増大させる設定も可能となる。またたとえば第1コイルおよび第3コイルに第2電圧を印加することで第1コイルを鎖交する直流磁束が漸増する場合、第3コイルに流れる電流によって誘起される磁束が第1コイルを鎖交する方向を直流磁束と同一方向とするなら、第1コイルに流れる電流を減少させ、ひいては入力エネルギの蓄積速度を減少させることが容易となる。   When the second voltage is applied to the second coil and the third coil when the first voltage is applied to the first coil, the current flowing through the first coil is only the number of turns of the first coil or the first voltage. Is not determined and is affected by the current flowing through the third coil. Therefore, for example, when the first voltage is applied to the first coil and the DC magnetic flux that links the first coil gradually increases, the magnetic flux induced by the current flowing through the third coil links the first coil. If the direction is opposite to the DC magnetic flux, it is possible to increase the current flowing through the first coil and thus increase the input energy storage speed. In addition, for example, when the second voltage is applied to the first coil and the third coil and the DC magnetic flux that links the first coil gradually increases, the magnetic flux induced by the current flowing through the third coil links the first coil. If the direction to be made is the same direction as the DC magnetic flux, it is easy to reduce the current flowing through the first coil, and thus to reduce the input energy storage speed.

第5の発明は、第4の発明において、前記分離手段および前記結合手段は、前記第1コイルおよび前記第3コイルの接続手段であって且つ前記第1コイルから前記第3コイルへの電流の流れを許容して且つ逆方向の電流の流れを阻止する第1整流手段と、前記第2コイルおよび前記第3コイルの接続手段であって且つ前記第2コイルから前記第3コイルへの電流の流れを許容して且つ逆方向の電流の流れを阻止する第2整流手段と、前記第1整流手段の出力側から前記第2電圧印加用端子への電流の流れを許容して且つ逆方向の電流の流れを阻止する第3整流手段と、前記第2整流手段の出力側から前記第2電圧印加用端子への電流の流れを許容して且つ逆方向の電流の流れを阻止する第4整流手段と、前記第1コイルおよび前記第1電圧印加用端子間を開閉する第1コイル用開閉手段と、前記第2コイルおよび前記第1電圧印加用端子間を開閉する第2コイル用開閉手段と、を備えることを特徴とする。 In a fifth aspect based on the fourth aspect , the separating means and the coupling means are means for connecting the first coil and the third coil, and the current from the first coil to the third coil. A first rectifying means for permitting a flow and preventing a current flow in a reverse direction; and a connecting means for connecting the second coil and the third coil, wherein the current from the second coil to the third coil A second rectifying means for allowing a flow and preventing a reverse current flow; and allowing a current flow from the output side of the first rectifying means to the second voltage application terminal and in a reverse direction. A third rectifier for blocking current flow, and a fourth rectifier for allowing current flow from the output side of the second rectifier to the second voltage application terminal and blocking reverse current flow. Means, the first coil and the first voltage marking A first coil for opening and closing means for opening and closing between the use terminals, characterized in that it comprises a second coil for opening and closing means for opening and closing between said second coil and said first voltage supply terminal.

第6の発明は、第4の発明において、前記分離手段および前記結合手段は、前記第1コイルおよび前記第3コイル間を電気的に開閉する第1開閉手段と、前記第2コイルおよび前記第3コイル間を電気的に開閉する第2開閉手段と、前記第3コイルの一方の端部および前記第2電圧印加用端子の間を開閉する第3開閉手段と、前記第3コイルの他方の端部および前記第2電圧印加用端子間を開閉する第4開閉手段と、前記第1コイル経由で前記第1電圧印加用端子のうち低電位側から高電位側へと電流が流れることを許容して且つ逆方向に流れることを阻止する第1コイル用整流手段と、前記第2コイル経由で前記第1電圧印加用端子のうち低電位側から高電位側へと電流が流れることを許容して且つ逆方向に流れることを阻止する第2コイル用整流手段と、を備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect based on the fourth aspect , the separating means and the coupling means include a first opening / closing means for electrically opening and closing the first coil and the third coil, the second coil, and the second coil. A second opening / closing means for electrically opening / closing between the three coils, a third opening / closing means for opening / closing between one end of the third coil and the second voltage application terminal, and the other of the third coil. A fourth opening / closing means for opening / closing between the end portion and the second voltage application terminal; and allowing a current to flow from the low potential side to the high potential side of the first voltage application terminal via the first coil. And rectifying means for the first coil for preventing the flow in the reverse direction, and allowing the current to flow from the low potential side to the high potential side of the first voltage application terminal via the second coil. The second carp that prevents it from flowing in the opposite direction Characterized in that it comprises a use rectifying means.

第7の発明は、第4の発明において、前記分離手段および前記結合手段は、前記第1コイルおよび前記第3コイル間を電気的に開閉する第1開閉手段と、前記第2コイルおよび前記第3コイル間を電気的に開閉する第2開閉手段と、前記第3コイルの一方の端部および前記第2電圧印加用端子の間を開閉する第3開閉手段と、前記第3コイルの他方の端部および前記第2電圧印加用端子間を開閉する第4開閉手段と、前記第1コイルおよび前記第1電圧印加用端子間を開閉する第1コイル用開閉手段と、前記第2コイルおよび前記第1電圧印加用端子間を開閉する第2コイル用開閉手段と、を備えることを特徴とする。 According to a seventh invention, in the fourth invention, the separating means and the coupling means are a first opening and closing means for electrically opening and closing the first coil and the third coil, the second coil and the second coil. A second opening / closing means for electrically opening / closing between the three coils, a third opening / closing means for opening / closing between one end of the third coil and the second voltage application terminal, and the other of the third coil. A fourth opening / closing means for opening / closing between the end portion and the second voltage application terminal; a first coil opening / closing means for opening / closing the first coil and the first voltage application terminal; the second coil; And a second coil opening / closing means for opening / closing between the first voltage application terminals.

第8の発明は、第3〜7のいずれか1つの発明において、前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路と、前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路とのそれぞれは、磁心を備えて構成されて且つ、他の部分と比較して透磁率の低い箇所を備えることを特徴とする。 According to an eighth invention, in any one of the third to seventh inventions, a loop path that links both the first coil and the third coil, and both the second coil and the third coil. Each of the interlaced loop paths includes a magnetic core, and includes a portion having a lower magnetic permeability than other portions.

直流磁束を増加させることでエネルギを蓄えて且つ、直流磁束を減少させることでエネルギを放出する磁心には、大きなエネルギを蓄えることが要求されることから、磁気飽和を生じやすい。上記発明では、この点に鑑み、透磁率の低い箇所を備えた。   A magnetic core that stores energy by increasing the DC magnetic flux and releases energy by decreasing the DC magnetic flux is required to store a large amount of energy, and thus is likely to cause magnetic saturation. In view of this point, the above invention has a portion with low magnetic permeability.

第9の発明は、第8の発明において、前記第1コイルおよび前記第3コイルを鎖交するループ経路を構成する磁心と、前記第2コイルおよび前記第3コイルを鎖交するループ経路を構成する磁心とが一体的に形成され、前記透磁率の低い部分は、前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路と前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路との共通部分以外の部分に構成されていることを特徴とする。 According to a ninth aspect , in the eighth aspect , a magnetic core that configures a loop path that links the first coil and the third coil, and a loop path that links the second coil and the third coil are configured. And a portion having a low magnetic permeability includes a loop path that links both the first coil and the third coil, and a link between both the second coil and the third coil. It is comprised in parts other than a common part with the loop path | route to perform.

たとえば、第1コイルを鎖交する直流磁束が増加する際にこの磁束が第3コイルを鎖交する方向と、第2コイルを鎖交する直流磁束が増加する際にこの磁束が第3コイルを鎖交する方向とが逆に設定されている場合等には、上記共通部分において磁束は相殺されるため、ここに透磁率が低い部分を設けたとしても、蓄えることのできるエネルギを大きくすることが困難である。上記発明では、こうした点に鑑み、上記設定とした。   For example, when the direct-current magnetic flux that links the first coil increases, the direction of the magnetic flux interlinks the third coil, and when the direct-current magnetic flux that links the second coil increases, the magnetic flux When the direction of interlinkage is set in the opposite direction, the magnetic flux is canceled out at the common part. Therefore, even if a part with low permeability is provided here, the energy that can be stored is increased. Is difficult. In the said invention, it was set as the said setting in view of such a point.

第10の発明は、第3〜9のいずれか1つの発明において、前記第1コイルおよび前記第2コイルのターン数が互いに等しく設定されており、前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路と、前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路とについて、それらの磁気抵抗を同一としたことを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the third to ninth aspects, the numbers of turns of the first coil and the second coil are set to be equal to each other, and both the first coil and the third coil And a loop path that links both the second coil and the third coil have the same magnetoresistance.

上記発明では、第1コイルを鎖交する直流磁束と第2コイルを鎖交する直流磁束との対称性の実現や、第1コイルを流れる電流と第2コイルを流れる電流との対称性の実現が容易となる。   In the above invention, the realization of the symmetry between the direct current magnetic flux interlinking the first coil and the direct current magnetic flux interlinking the second coil, and the realization of the symmetry between the current flowing through the first coil and the current flowing through the second coil. Becomes easy.

第11の発明は、第10の発明において、前記第1コイルへの前記第1電圧印加用端子による前記第1電圧の印加期間と、前記第2コイルへの前記第1電圧印加用端子による前記第1電圧の印加期間とを同一として且つ、前記第1コイルへの前記第2電圧印加用端子による前記第2電圧の印加期間と、前記第2コイルへの前記第2電圧印加用端子による前記第2電圧の印加期間とを同一としたことを特徴とする。 In an eleventh aspect based on the tenth aspect , an application period of the first voltage by the first voltage application terminal to the first coil and the first voltage application terminal to the second coil. The application period of the second voltage by the second voltage application terminal to the first coil is the same as the application period of the first voltage, and the second voltage application terminal to the second coil The application period of the second voltage is the same.

上記発明では、第1コイルおよび第2コイルのそれぞれに流れる電流を同一のものとすることができる。また、第1コイルを鎖交する直流磁束が増加する際にこの磁束が第3コイルを鎖交する方向と、第2コイルを鎖交する直流磁束が増加する際にこの磁束が第3コイルを鎖交する方向とが逆に設定されている場合等には、第3コイルを鎖交する磁束を交流磁束とすることができるため、磁心のこの部分を小型化することも可能となる。   In the said invention, the electric current which flows into each of a 1st coil and a 2nd coil can be made the same. Also, when the DC magnetic flux that links the first coil increases, the direction of this magnetic flux interlinking with the third coil, and when the DC magnetic flux that links the second coil increases, this magnetic flux In the case where the direction of interlinkage is set in the opposite direction, the magnetic flux interlinking the third coil can be used as an alternating magnetic flux, so that this portion of the magnetic core can be reduced in size.

第12の発明は、第11の発明において、第1コイルへの前記第1電圧印加用端子による前記第1電圧の印加期間と、前記第2コイルへの前記第1電圧印加用端子による前記第1電圧の印加期間との位相をπだけずらすことを特徴とする。 In a twelfth aspect based on the eleventh aspect , the application period of the first voltage by the first voltage application terminal to the first coil and the first voltage application terminal to the second coil. The phase with the application period of one voltage is shifted by π.

上記発明では、第1コイルを鎖交する直流磁束および第2コイルを鎖交する直流磁束のそれぞれの変化速度の絶対値を極力低減でき、ひいては磁心による電力損失を低減することができる。また、上記発明では、第1コイルの磁束と第2コイルの磁束との合成磁束の変化を極力低減することができるため、電流のリプルを低減することも可能となる。   In the said invention, the absolute value of each change rate of the direct current magnetic flux which links the 1st coil and the direct current magnetic flux which links the 2nd coil can be reduced as much as possible, and the power loss by a magnetic core can be reduced by extension. Moreover, in the said invention, since the change of the synthetic magnetic flux of the magnetic flux of a 1st coil and the magnetic flux of a 2nd coil can be reduced as much as possible, it also becomes possible to reduce a ripple of an electric current.

第13の発明は、第3〜12のいずれか1つの発明において、前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路を構成する磁心と、前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路を構成する磁心とが一体的に形成されていることを特徴とする。 In a thirteenth aspect of the present invention based on any one of the third to twelfth aspects of the present invention, a magnetic core that forms a loop path that links both the first coil and the third coil, the second coil, and the third coil. A magnetic core that constitutes a loop path that links both of the coils is integrally formed.

上記発明では、上記一対のループ経路を構成する磁心を一体的に形成することで、磁気部品の小型化を図ることができる。   In the above invention, it is possible to reduce the size of the magnetic component by integrally forming the magnetic cores constituting the pair of loop paths.

第14の発明は、第13の発明において、前記磁心は、前記第1コイル、前記第2コイルおよび前記第3コイルを鎖交しないループ経路であって且つ、一対のコイルを鎖交するループ経路をさらに備え、該一対のコイルは、それらを鎖交する前記ループ経路上における方向および大きさが互いに等しい磁束を誘起することを特徴とする。 In a fourteenth aspect based on the thirteenth aspect , the magnetic core is a loop path that does not link the first coil, the second coil, and the third coil, and a loop path that links a pair of coils. The pair of coils induce magnetic fluxes having the same direction and size on the loop path that links them.

上記発明では、電圧変換処理用のコイルの磁心と、それ以外の別の処理を行う一対のコイルの磁心とを一体的に形成することで、磁気部品の小型化を図ることができる。   In the above-described invention, the magnetic component can be reduced in size by integrally forming the magnetic core of the coil for voltage conversion processing and the magnetic core of the pair of coils for performing other processing.

第15の発明は、第14の発明において、前記磁心は、コイルを鎖交しないループ経路であって且つ、前記第1コイル、前記第2コイルおよび前記第3コイルを挟むループ経路を構成することを特徴とする。 In a fifteenth aspect based on the fourteenth aspect , the magnetic core is a loop path that does not link coils, and constitutes a loop path that sandwiches the first coil, the second coil, and the third coil. It is characterized by.

上記発明では、前記第1コイル、前記第2コイルおよび前記第3コイルを挟むループ経路に、磁気シールドの機能を持たせることができる。   In the said invention, the function of a magnetic shield can be given to the loop path | route which pinches | interposes said 1st coil, said 2nd coil, and said 3rd coil.

第16の発明は、第3〜8,10〜12のいずれか1つの発明において、前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路を構成する磁心と、前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路を構成する磁心とが、各別の磁心であることを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in any one of the third to eighth and tenth to twelfth aspects, the magnetic core constituting a loop path that links both the first coil and the third coil, and the second coil And the magnetic core which comprises the loop path | route which links both said 3rd coils is a different magnetic core, It is characterized by the above-mentioned.

上記発明では、一対の磁心をトロイダルコア等によって構成することも可能である。   In the above invention, the pair of magnetic cores can be constituted by a toroidal core or the like.

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スイッチング制御を示すタイムチャート。The time chart which shows the switching control concerning the embodiment. 同実施形態にかかる昇圧動作を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a boosting operation according to the embodiment. 第2の実施形態にかかるコンバータを示す回路図。The circuit diagram which shows the converter concerning 2nd Embodiment. 第3の実施形態にかかるコンバータを示す回路図。The circuit diagram which shows the converter concerning 3rd Embodiment. 第4の実施形態にかかるコンバータを示す回路図。The circuit diagram which shows the converter concerning 4th Embodiment. 第5の実施形態にかかるコンバータを示す回路図。The circuit diagram which shows the converter concerning 5th Embodiment. 同実施形態にかかるスイッチング制御を示すタイムチャート。The time chart which shows the switching control concerning the 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. 同実施形態にかかるスイッチング制御を示すタイムチャート。The time chart which shows the switching control concerning the 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. 上記実施形態にかかる変形例を説明するための図。The figure for demonstrating the modification concerning the said embodiment. 上記各実施形態の変形例にかかるコンバータを示す回路図。The circuit diagram which shows the converter concerning the modification of each said embodiment. 従来のコンバータを示す回路図。The circuit diagram which shows the conventional converter.

<第1の実施形態>
以下、本発明にかかる電力変換装置を車載高電圧バッテリの電圧を変換する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 that converts the voltage of an in-vehicle high-voltage battery will be described with reference to the drawings.

図示される高電圧バッテリ10は、車載主機に電力を供給するものであり、たとえば端子電圧が100V以上となるものである。非絶縁型のコンバータCNVは、高電圧バッテリ10の端子電圧(入力電圧Vin)を変換して出力用コンデンサ12の端子電圧(出力電圧Vout)として出力するものである。なお、コンバータCNVの実際の入力電圧は、高電圧バッテリ10に並列接続された平滑コンデンサ14の端子電圧となる。ここで平滑コンデンサ14は、高電圧バッテリ10からコンバータCNVまでの配線が長い場合等において、入力電圧の変動を抑制するための手段である。なお、図中、接地の記号は、車体ボディとは絶縁された高電圧システム系の基準電位であってもよい。   The illustrated high voltage battery 10 supplies electric power to the in-vehicle main unit, and has a terminal voltage of 100 V or more, for example. The non-insulated converter CNV converts the terminal voltage (input voltage Vin) of the high voltage battery 10 and outputs it as the terminal voltage (output voltage Vout) of the output capacitor 12. The actual input voltage of converter CNV is the terminal voltage of smoothing capacitor 14 connected in parallel to high voltage battery 10. Here, the smoothing capacitor 14 is a means for suppressing fluctuations in the input voltage when the wiring from the high voltage battery 10 to the converter CNV is long. In the figure, the ground symbol may be a reference potential of a high-voltage system system that is insulated from the vehicle body.

本実施形態にかかるコンバータCNVは、平滑コンデンサ14(高電圧バッテリ10)の正極側および負極側(接地側)の一対の端子を入力電圧が印加される入力端子としており、出力用コンデンサ12の正極側および負極側(接地側)の一対の端子を出力電圧が印加される出力端子としている。以下、コンバータCNVの構成について詳述する。   In the converter CNV according to the present embodiment, a pair of terminals on the positive electrode side and negative electrode side (ground side) of the smoothing capacitor 14 (high voltage battery 10) are input terminals to which an input voltage is applied, and the positive electrode of the output capacitor 12 A pair of terminals on the side and the negative side (ground side) are output terminals to which an output voltage is applied. Hereinafter, the configuration of converter CNV will be described in detail.

平滑コンデンサ14の正極側には、一対のコイルW1,W2が接続されており、コイルW1およびコイルW2のそれぞれは、スイッチング素子Saおよびスイッチング素子Sbのそれぞれを介して接地されている(負極側の入力端子および出力端子に接続されている)。また、コイルW1およびコイルW2のそれぞれは、ダイオードD1,D3およびダイオードD2,D4のそれぞれを介して出力用コンデンサ12の正極側に接続されている。また、コイルW1は、ダイオードD1を介してコイルW3の一方の端子に接続されており、コイルW2は、ダイオードD2を介してコイルW3の他方の端子に接続されている。   A pair of coils W1, W2 is connected to the positive electrode side of the smoothing capacitor 14, and each of the coil W1 and the coil W2 is grounded via the switching element Sa and the switching element Sb (on the negative electrode side). Connected to the input and output terminals). Moreover, each of the coil W1 and the coil W2 is connected to the positive electrode side of the output capacitor 12 via the diodes D1 and D3 and the diodes D2 and D4. The coil W1 is connected to one terminal of the coil W3 via the diode D1, and the coil W2 is connected to the other terminal of the coil W3 via the diode D2.

コイルW1,W2,W3には、磁心(コア20)が鎖交している。コア20は、互いに平行な3本の磁心(足21,22,23)と、これらの両端部にそれぞれ接続される接続部24,25とを備えるEEコアである。詳しくは、接続部24のうち足22よりも図中左側の部分がコイルW1を鎖交し、右側の部分がコイルW2を鎖交しており、コイルW3には、コア20の足22が鎖交している。   A magnetic core (core 20) is linked to the coils W1, W2, and W3. The core 20 is an EE core including three magnetic cores (legs 21, 22, and 23) parallel to each other and connection portions 24 and 25 that are connected to both ends of the cores. Specifically, the left portion of the connecting portion 24 in the drawing is connected to the coil W1, the right portion is connected to the coil W2, and the foot 22 of the core 20 is connected to the coil W3. I have a relationship.

上記コア20の足21,23のそれぞれには、コア20よりも透磁率が低い低透磁率部材Lμが挟み込まれている。ここで、低透磁率部材Lμは、たとえば樹脂やプラスチックで形成すればよい。一方、上記足21,23は、互いに同一形状、同一寸法であり、各足21,23の低透磁率部材Lμも同一形状、同一寸法である。これは、コイルW1およびコイルW3の双方を鎖交するループ経路と、コイルW2およびコイルW3の双方を鎖交するループ経路との磁気抵抗を等しくするための設定である。また、コイルW1の巻数(ターン数N1)とコイルW2のターン数N2とを、互いに同一(ターン数N)としている。なお、ターン数とは、コイルの鎖交磁束をコイル内の磁束で割った値である。   A low magnetic permeability member Lμ having a lower magnetic permeability than the core 20 is sandwiched between the legs 21 and 23 of the core 20. Here, the low magnetic permeability member Lμ may be formed of, for example, resin or plastic. On the other hand, the legs 21 and 23 have the same shape and dimensions, and the low permeability members Lμ of the legs 21 and 23 also have the same shape and dimensions. This is a setting for equalizing the magnetic resistances of the loop path that links both the coil W1 and the coil W3 and the loop path that links both the coil W2 and the coil W3. Further, the number of turns of the coil W1 (number of turns N1) and the number of turns N2 of the coil W2 are the same (number of turns N). The number of turns is a value obtained by dividing the interlinkage magnetic flux of the coil by the magnetic flux in the coil.

制御装置30は、操作信号msa,msbのそれぞれをスイッチング素子Sa,Sbのそれぞれに出力することで、これらスイッチング素子Sa,Sbを操作し、昇圧処理を行う。図2に、本実施形態にかかるスイッチング制御を示す。   The control device 30 outputs the operation signals msa and msb to the switching elements Sa and Sb, thereby operating the switching elements Sa and Sb to perform a boosting process. FIG. 2 shows the switching control according to the present embodiment.

詳しくは、図2(a1)および図2(a2)は、操作信号msaの推移を示し、図2(b1)および図2(b2)は、操作信号msbの推移を示す。また、図2(a1)および図2(b1)は、各スイッチング素子Sa,Sbが1度ずつオン操作される周期Tに対する各スイッチング素子Sa,Sbがオンとなる時間の比率(時比率D)を「0.5」以下とする場合であり、図2(a2)および図2(b2)は、時比率Dを「0.5」よりも大きくする場合である。ちなみに、本実施形態では、スイッチング素子Saとスイッチング素子Sbとで時比率Dを互いに等しく設定している。また、本実施形態では、スイッチング素子Saとスイッチング素子Sbとを交互にオン操作することで、昇圧処理を行う。   Specifically, FIG. 2 (a1) and FIG. 2 (a2) show the transition of the operation signal msa, and FIG. 2 (b1) and FIG. 2 (b2) show the transition of the operation signal msb. 2 (a1) and FIG. 2 (b1) show the ratio of the time when each switching element Sa, Sb is turned on with respect to the period T when each switching element Sa, Sb is turned on once (duty ratio D). 2 is equal to or less than “0.5”, and FIGS. 2A2 and 2B2 are cases where the duty ratio D is set to be larger than “0.5”. Incidentally, in the present embodiment, the switching element Sa and the switching element Sb set the duty ratio D equal to each other. In the present embodiment, the boosting process is performed by alternately turning on the switching element Sa and the switching element Sb.

以下、図3を参照しつつ、時比率Dが0.5以下である場合における時比率Dと出力電圧Voutとの関係を導く。なお、図3において、磁束φ1,φ2,φ3は、図に示す方向を正と定義している。このため、下記の式(c1)が成立する。   Hereinafter, the relationship between the duty ratio D and the output voltage Vout when the duty ratio D is 0.5 or less is derived with reference to FIG. In FIG. 3, the directions of the magnetic fluxes φ1, φ2, and φ3 are defined as positive. For this reason, the following formula (c1) is established.

φ1=φ2+φ3 …(c1)
図3(a)は、スイッチング素子Saがオン且つスイッチング素子Sbがオフとなる状態を示す。この場合、コイルW1に入力電圧Vinが印加されることで、図中、破線にて示すように、正極側の入力端子(平滑コンデンサ14の端子)、コイルW1およびスイッチング素子Saの経路で電流が流れる。これにより、コイルW1を鎖交する磁束φ1は、入力電圧Vinに比例しコイルW1のターン数N1に反比例しつつ漸増する。
φ1 = φ2 + φ3 (c1)
FIG. 3A shows a state in which the switching element Sa is turned on and the switching element Sb is turned off. In this case, when the input voltage Vin is applied to the coil W1, current flows through the path of the input terminal on the positive electrode side (terminal of the smoothing capacitor 14), the coil W1, and the switching element Sa as indicated by a broken line in the figure. Flowing. As a result, the magnetic flux φ1 interlinking the coil W1 gradually increases while being proportional to the input voltage Vin and inversely proportional to the number of turns N1 of the coil W1.

磁束φ1が漸増すると、コイルW3を鎖交する磁束φ3についても漸増する。これにより、レンツの規則により、コイルW3には、この磁束φ3の増加を妨げる向きに電流を流そうとする起電力が生じる。このため、ダイオードD2,D3がオン状態となり、図中、一点鎖線にて示すように、正極側の入力端子(平滑コンデンサ14の端子)、コイルW2、ダイオードD2、コイルW3、ダイオードD3、および正極側の出力端子(出力用コンデンサ12の端子)の経路で電流が流れる。なお、この際、コイルW2に流れる電流によって生じる磁束とコイルW3に流れる電流によって生じる磁束とは、コイルW2およびコイルW3を鎖交するループ経路(足22,23および、接続部24,25のうち足22,23間に対応する部分を備えて構成される経路)において同一方向となるように設定されている。なお、ここでいう「コイルW3に流れる電流によって生じる磁束」とは、図示される磁束φ3とは逆向きの磁束のことである。   When the magnetic flux φ1 gradually increases, the magnetic flux φ3 that links the coil W3 also increases gradually. Thereby, according to the Lenz rule, an electromotive force is generated in the coil W3 so as to flow a current in a direction that prevents the magnetic flux φ3 from increasing. For this reason, the diodes D2 and D3 are turned on, and as shown by a one-dot chain line in the figure, the positive-side input terminal (terminal of the smoothing capacitor 14), the coil W2, the diode D2, the coil W3, the diode D3, and the positive electrode Current flows through the path of the output terminal on the side (terminal of the output capacitor 12). At this time, the magnetic flux generated by the current flowing through the coil W2 and the magnetic flux generated by the current flowing through the coil W3 are the loop paths that link the coil W2 and the coil W3 (of the legs 22, 23 and the connecting portions 24, 25). The route is configured so as to be in the same direction in a route that includes a corresponding portion between the feet 22 and 23. The “magnetic flux generated by the current flowing through the coil W3” here is a magnetic flux in the direction opposite to the illustrated magnetic flux φ3.

ここで、上述したようにコイルW1,W2のターン数N1,N2が共通のターン数Nであることに鑑み、また、コイルW3のターン数N3を用いると、以下の式が成立する。   Here, in view of the fact that the turns N1 and N2 of the coils W1 and W2 are the common turn N as described above, and using the turn N3 of the coil W3, the following equation is established.

Ndφ1/dt=Vin …(c2)
−N3dφ3/dt+Ndφ2/dt=−Vout+Vin …(c3)
上記の式(c1)〜(c3)により、以下の式が得られる。
Ndφ1 / dt = Vin (c2)
−N3dφ3 / dt + Ndφ2 / dt = −Vout + Vin (c3)
From the above formulas (c1) to (c3), the following formula is obtained.

dφ1/dt=Vin/N …(c4)
dφ2/dt={−Vout/(N+N3)}+Vin/N …(c5)
dφ3/dt=Vout/(N+N3) …(c6)
図3(b)は、スイッチング素子Sa,Sbの双方がオフとなる状態を示す。この場合、対称性より、コイルW3に電流は流れない。そして、コイルW1には、図中、破線にて示すように、正極側の入力端子(平滑コンデンサ14の端子)、コイルW1、ダイオードD1、ダイオードD3、および正極側の出力端子(出力用コンデンサ12の端子)の経路で電流が流れる。また、コイルW2には、図中、一点鎖線にて示すように、正極側の入力端子(平滑コンデンサ14の端子)、コイルW2、ダイオードD2、ダイオードD4、および正極側の出力端子(出力用コンデンサ12の端子)の経路で電流が流れる。
dφ1 / dt = Vin / N (c4)
dφ2 / dt = {− Vout / (N + N3)} + Vin / N (c5)
dφ3 / dt = Vout / (N + N3) (c6)
FIG. 3B shows a state where both the switching elements Sa and Sb are turned off. In this case, no current flows through the coil W3 due to symmetry. The coil W1 includes a positive input terminal (a terminal of the smoothing capacitor 14), a coil W1, a diode D1, a diode D3, and a positive output terminal (the output capacitor 12), as indicated by a broken line in the figure. Current flows through the terminal). The coil W2 includes a positive input terminal (a terminal of the smoothing capacitor 14), a coil W2, a diode D2, a diode D4, and a positive output terminal (an output capacitor) as indicated by a dashed line in the figure. Current flows through the path of 12 terminals).

この場合、以下の式が成立する。   In this case, the following formula is established.

dφ1/dt=dφ2/dt=(−Vout+Vin)/N …(c7)
dφ3/dt=0 …(c8)
図3(c)は、スイッチング素子Sbがオン且つスイッチング素子Saがオフとなる状態を示す。この場合、コイルW2に入力電圧Vinが印加されることで、図中、一点鎖線にて示すように、正極側の入力端子(平滑コンデンサ14の端子)、コイルW2およびスイッチング素子Sbの経路で電流が流れる。これにより、コイルW2を鎖交する磁束φ2は、入力電圧Vinに比例しコイルW2のターン数N2に反比例しつつ漸増する。
dφ1 / dt = dφ2 / dt = (− Vout + Vin) / N (c7)
dφ3 / dt = 0 (c8)
FIG. 3C shows a state in which the switching element Sb is turned on and the switching element Sa is turned off. In this case, when the input voltage Vin is applied to the coil W2, as indicated by the alternate long and short dash line in the figure, the current flows through the positive input terminal (the terminal of the smoothing capacitor 14), the coil W2, and the switching element Sb. Flows. Thus, the magnetic flux φ2 interlinking the coil W2 increases gradually while being proportional to the input voltage Vin and inversely proportional to the number of turns N2 of the coil W2.

磁束φ2が漸増すると、コイルW3を鎖交する磁束φ3は漸減する。これにより、レンツの規則により、コイルW3には、この磁束φ3の減少を妨げる向きに電流を流そうとする起電力が生じる。このため、ダイオードD1,D4がオン状態となり、図中、破線にて示すように、正極側の入力端子(平滑コンデンサ14の端子)、コイルW1、ダイオードD1、コイルW3、ダイオードD4、および正極側の出力端子(出力用コンデンサ12の端子)の経路で電流が流れる。なお、この際、コイルW1に流れる電流によって生じる磁束とコイルW3に流れる電流によって生じる磁束とは、コイルW1およびコイルW3の双方を鎖交するループ経路において同一方向となるように設定されている。なお、ここでいう「コイルW3に流れる電流によって生じる磁束」とは、図示される磁束φ3と同じ向きの磁束のことである。   When the magnetic flux φ2 gradually increases, the magnetic flux φ3 that links the coil W3 gradually decreases. Thereby, according to the Lenz rule, an electromotive force is generated in the coil W3 so as to flow a current in a direction that prevents the decrease of the magnetic flux φ3. For this reason, the diodes D1 and D4 are turned on, and as shown by a broken line in the figure, the positive side input terminal (the terminal of the smoothing capacitor 14), the coil W1, the diode D1, the coil W3, the diode D4, and the positive side Current flows through the output terminal (terminal of the output capacitor 12). At this time, the magnetic flux generated by the current flowing through the coil W1 and the magnetic flux generated by the current flowing through the coil W3 are set to be in the same direction in a loop path that links both the coil W1 and the coil W3. The “magnetic flux generated by the current flowing through the coil W3” herein refers to a magnetic flux in the same direction as the illustrated magnetic flux φ3.

ここで、上述したようにコイルW1,W2のターン数N1,N2が共通のターン数Nであることに鑑み、また、コイルW3のターン数N3を用いると、以下の式が成立する。   Here, in view of the fact that the turns N1 and N2 of the coils W1 and W2 are the common turn N as described above, and using the turn N3 of the coil W3, the following equation is established.

Ndφ2/dt=Vin …(c9)
N3dφ3/dt+Ndφ1/dt=−Vout+Vin …(c10)
上記の式(c1)、(c9)、(c10)により、以下の式が得られる。
Ndφ2 / dt = Vin (c9)
N3dφ3 / dt + Ndφ1 / dt = −Vout + Vin (c10)
From the above equations (c1), (c9), and (c10), the following equations are obtained.

dφ1/dt={−Vout/(N+N3)}+Vin/N …(c11)
dφ2/dt=Vin/N …(c12)
dφ3/dt=−Vout/(N+N3) …(c13)
ここで、エネルギ保存則より、周期TにおいてコイルW1を鎖交する直流磁束に蓄えられるエネルギと直流磁束から放出されるエネルギとが等しくなることに鑑みれば、周期Tの間で磁束φ1の変動量がゼロとなることから、以下の式が成立する。
dφ1 / dt = {− Vout / (N + N3)} + Vin / N (c11)
dφ2 / dt = Vin / N (c12)
dφ3 / dt = −Vout / (N + N3) (c13)
Here, from the energy conservation law, in view of the fact that the energy stored in the DC magnetic flux interlinking the coil W1 in the period T becomes equal to the energy released from the DC magnetic flux, the fluctuation amount of the magnetic flux φ1 during the period T Since is zero, the following equation holds.

DVin/N
+D[{−Vout/(N+N3)}+Vin/N]
+(1−2D)(−Vout+Vin)/N
=0 …(c14)
以上より、「N3/N=n」として以下の式が導かれる。
DVin / N
+ D [{− Vout / (N + N3)} + Vin / N]
+ (1-2D) (-Vout + Vin) / N
= 0 (c14)
From the above, the following equation is derived as “N3 / N = n”.

Vout/Vin=1+[D(1+2n)/{(1+n)−D(1+2n)}]
…(c15)
次に、時比率Dが0.5よりも大きい場合について、時比率Dと出力電圧Voutとの関係を導出する。
Vout / Vin = 1 + [D (1 + 2n) / {(1 + n) -D (1 + 2n)}]
... (c15)
Next, when the duty ratio D is greater than 0.5, the relationship between the duty ratio D and the output voltage Vout is derived.

スイッチング素子Sa,Sbの双方ともオン状態となる場合、コイルW1を流れる電流の経路は、図3(a)に示したものとなり、コイルW2を流れる電流の経路は、図3(c)に示したものとなることから、上記の式(c2)、(c12)が成立する。ちなみに、この場合、コイルW3に電圧が印加されないため、「dφ3/dt=0」である。   When both the switching elements Sa and Sb are turned on, the path of the current flowing through the coil W1 is as shown in FIG. 3A, and the path of the current flowing through the coil W2 is shown in FIG. Therefore, the above equations (c2) and (c12) are established. Incidentally, in this case, since no voltage is applied to the coil W3, “dφ3 / dt = 0”.

以上より、周期Tの間で磁束φ1の変動量がゼロとなることに鑑みれば、以下の式が成立する。   From the above, in view of the fact that the fluctuation amount of the magnetic flux φ1 becomes zero during the period T, the following equation is established.

DVin/N+(1−D)[{−Vout/(N+N3)}+Vin/N]=0
…(c17)
したがって、以下の式が成立する。
DVin / N + (1-D) [{− Vout / (N + N3)} + Vin / N] = 0
... (c17)
Therefore, the following formula is established.

Vout/Vin=(1+n)/(1−D) …(c18)
上記(c15)、(c18)に示す昇圧比(Vout/Vin)は、先の図14に示した周知の昇圧チョッパ回路の昇圧比よりも大きくなっている。これは、コイルW3を利用することで、コイルW1,W2を鎖交する直流磁束を漸増させる期間において漸増させるために利用されるコイルのターン数と、同直流磁束を漸減させる期間の少なくとも一部の期間において漸減させるために利用されるコイルのターン数とを相違させることで実現したものである。以下、これについて、コイルW1を鎖交する直流磁束(磁束φ1)を例にとって説明する。
Vout / Vin = (1 + n) / (1-D) (c18)
The boost ratio (Vout / Vin) shown in the above (c15) and (c18) is larger than the boost ratio of the known boost chopper circuit shown in FIG. This is because, by using the coil W3, the number of turns of the coil used for gradually increasing the DC magnetic flux interlinking the coils W1 and W2 and at least a part of the period for gradually decreasing the DC magnetic flux. This is realized by making the number of turns of the coil used for gradually decreasing in the period. Hereinafter, this will be described by taking a DC magnetic flux (magnetic flux φ1) interlinking the coil W1 as an example.

磁束φ1を漸増させる期間は、図3(a)に示した期間であり、この期間において、磁束φ1を漸増させるために利用されるコイルのターン数は、上記の式(c2)に示したように、コイルW1のターン数Nに等しい。これに対し、コイル磁束φ1を漸減させる期間である図3(b)に示す期間と図3(c)に示す期間のうち、図3(c)に示す期間においては、上記の式(c11)からわかるように、磁束φ1を漸減させるために利用されるコイルのターン数が、コイルW1のターン数Nとは一致しない。このターン数は、仮に磁束φ1を漸減させるために利用される単一のコイルに「Vin−Vout」の電圧が印加されると想定した場合の値として定義すると、ターン数Nよりも大きい値となっている。これは、コイルW1、W3に電流が流れる際に生じる磁束の方向を、コイルW1,W3の双方を鎖交するループ経路において同一に定めた結果である。   The period in which the magnetic flux φ1 is gradually increased is the period shown in FIG. 3A. In this period, the number of turns of the coil used for gradually increasing the magnetic flux φ1 is as shown in the above formula (c2). Is equal to the number N of turns of the coil W1. On the other hand, among the period shown in FIG. 3B and the period shown in FIG. 3C, which are periods in which the coil magnetic flux φ1 is gradually reduced, in the period shown in FIG. As can be seen, the number of turns of the coil used for gradually decreasing the magnetic flux φ1 does not match the number of turns N of the coil W1. If the number of turns is defined as a value when it is assumed that a voltage of “Vin−Vout” is applied to a single coil used for gradually decreasing the magnetic flux φ1, the value is larger than the number of turns N. It has become. This is a result of setting the direction of the magnetic flux generated when current flows through the coils W1 and W3 to be the same in a loop path that links both the coils W1 and W3.

上記のように、先の図3(c)に示した状態において直流磁束を漸減させるのに利用されるコイルの仮想的なターン数が大きくなることで、磁束φ1を漸減させる全期間が先の図3(b)に示した状態となる場合と比較して、磁束φ1の平均減少速度は、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの差圧が同一なら小さくなる。ただし、磁束φ1の漸増量については、図3(c)の状態の有無に関わらず時比率Dによって定まる値に固定されるため、周期Tにおける磁束φ1の漸増量と漸減量とが同一となるとの要請から、図3(c)の状態がある場合にはない場合と比較して上記差圧の絶対値が拡大する。これが、昇圧比が大きくなる理由である。   As described above, by increasing the virtual number of turns of the coil used to gradually reduce the DC magnetic flux in the state shown in FIG. 3C, the entire period in which the magnetic flux φ1 is gradually reduced is increased. Compared to the case shown in FIG. 3B, the average rate of decrease of the magnetic flux φ1 becomes smaller if the differential pressure between the input voltage Vin and the output voltage Vout is the same. However, since the gradually increasing amount of the magnetic flux φ1 is fixed to a value determined by the time ratio D regardless of the presence or absence of the state of FIG. 3C, the gradually increasing amount and the gradually decreasing amount of the magnetic flux φ1 in the period T are the same. Therefore, the absolute value of the differential pressure is increased as compared with the case where there is no state shown in FIG. This is the reason why the boost ratio becomes large.

ちなみに、上記の式(c5),(c11)に示されるように、本実施形態において磁束φ1、φ2を漸減すべく「−Vout+Vin」の電圧が印加される単一のコイルを想定できないのは、コイルW3を、コイルW1およびコイルW3の双方を鎖交するループ経路と、コイルW2およびコイルW3の双方を鎖交するループ経路とで共有したためである。   Incidentally, as shown in the above formulas (c5) and (c11), in this embodiment, a single coil to which a voltage of “−Vout + Vin” is applied to gradually decrease the magnetic fluxes φ1 and φ2 cannot be assumed. This is because the coil W3 is shared by the loop path that links both the coil W1 and the coil W3 and the loop path that links both the coil W2 and the coil W3.

しかも、本実施形態では、平滑コンデンサ14からコンバータCNVに入力される電流のリプルを低減することができる。これは次の理由による。   In addition, in the present embodiment, the ripple of current input from the smoothing capacitor 14 to the converter CNV can be reduced. This is due to the following reason.

コイルW1〜W3のそれぞれに流れる電流をI1〜I3とし、コイルW1,W3の双方を鎖交するループ経路と、コイルW2,W3の双方を鎖交するループ経路とのそれぞれにおいてアンペールの法則を適用すると、以下の式が成立する。   The current flowing through each of the coils W1 to W3 is I1 to I3, and Ampere's law is applied to each of the loop path that links both the coils W1 and W3 and the loop path that links both the coils W2 and W3. Then, the following formula is established.

N・I1−N3・I3=R1・φ1+R3・φ3 …(c19)
N・I2+N3・I3=R2・φ2−R3・φ3 …(c20)
ここで、磁気抵抗R1は、コイルW1,W3の双方を鎖交する経路のうちコイルW2,W3の双方を鎖交するループ経路との共通部分が除かれた部分の磁気抵抗であり、磁気抵抗R2は、コイルW2,W3の双方を鎖交する経路のうち上記共通部分を除いた部分の磁気抵抗である。また、磁気抵抗R3は、上記共通部分の磁気抵抗である。
N · I1−N3 · I3 = R1 · φ1 + R3 · φ3 (c19)
N · I2 + N3 · I3 = R2 · φ2−R3 · φ3 (c20)
Here, the magnetoresistance R1 is a magnetoresistance of a portion in which a common portion with a loop path linking both the coils W2 and W3 is removed from a path linking both the coils W1 and W3. R2 is the magnetoresistance of the portion excluding the common portion in the path that links both the coils W2 and W3. Further, the magnetic resistance R3 is a magnetic resistance of the common part.

上記の式(c19)、(c20)から、以下の式(c21)が成立する。   From the above equations (c19) and (c20), the following equation (c21) is established.

Iin=I1+I2=(R1・φ1+R2・φ2)/N …(c21)
上記の式(c21)により、磁束φ1,φ2が連続量であることに鑑みれば、入力電流Iinは、連続量であることがわかる。特に、本実施形態のように、スイッチング素子Saをオンとする期間とスイッチング素子Sbをオンとする期間との位相がπだけずれる設定の場合、磁束φ1の漸増期間と磁束φ2の漸増期間とを極力離間させることができ、入力電流Iinのリプルを抑制することができる。さらに、本実施形態では、コイルW1,W3の双方を鎖交する経路の磁気抵抗とコイルW2、W3の双方を鎖交するループ経路の磁気抵抗とを同一としたため、磁束φ1の変化と磁束φ2の変化とが極力相殺するようになることから、入力電流Iinのリプルをよりいっそう低減することができる。
Iin = I1 + I2 = (R1 · φ1 + R2 · φ2) / N (c21)
From the above equation (c21), it can be seen that the input current Iin is a continuous amount in view of the fact that the magnetic fluxes φ1 and φ2 are continuous amounts. In particular, as in this embodiment, when the phase between the period during which the switching element Sa is turned on and the period during which the switching element Sb is turned on is shifted by π, the gradually increasing period of the magnetic flux φ1 and the gradually increasing period of the magnetic flux φ2 are They can be separated as much as possible, and the ripple of the input current Iin can be suppressed. Furthermore, in this embodiment, the magnetic resistance of the path that links both the coils W1 and W3 and the magnetic resistance of the loop path that links both the coils W2 and W3 are the same, and therefore the change in the magnetic flux φ1 and the magnetic flux φ2 Therefore, the ripple of the input current Iin can be further reduced.

また、上記の式(c6),(c13)によれば、先の図3(a)に示した状態と図3(c)に示した状態とで磁束φ3の変化速度の絶対値が同一且つ符号が逆であり、また、上記の式(c8)によれば、先の図3(b)に示した状態において磁束φ3が変化しない。このため、先の図3(a)に示した状態と先の図3(b)に示した状態との継続時間を互いに等しくする本実施形態によれば、コイルW1,W2のターン数を等しくする設定との協働で、磁束φ3の直流成分をゼロとすることができる。そしてこれにより、足22が直流偏磁しないため、足22を小型化することが可能となる。   Further, according to the above equations (c6) and (c13), the absolute value of the change rate of the magnetic flux φ3 is the same in the state shown in FIG. 3A and the state shown in FIG. The sign is reversed, and according to the above equation (c8), the magnetic flux φ3 does not change in the state shown in FIG. For this reason, according to the present embodiment in which the durations of the state shown in FIG. 3A and the state shown in FIG. 3B are equal to each other, the number of turns of the coils W1 and W2 is made equal. In cooperation with this setting, the DC component of the magnetic flux φ3 can be made zero. As a result, since the foot 22 is not DC-magnetized, the foot 22 can be reduced in size.

さらに、本実施形態では、上述したようにスイッチング素子Saがオンとなる位相とスイッチング素子Sbがオンとなる位相とを互いにπだけずらしており、これにより、損失を極力抑制することができる。すなわち、上記の式(c2),(c7),(c11)等に鑑みれば、スイッチング素子Sa,Sbの双方がオンとなる状態や双方がオフとなる状態における磁束φ1,φ2の変化速度の絶対値は、スイッチング素子Sa,Sbのいずれか一方のみがオンとなる状態におけるオンに対応する側の磁束の変化速度の絶対値よりも大きい。そして、コア20における損失が大きくは磁束の変化速度の2乗に比例することに鑑みれば、スイッチング素子Sa,Sbの双方のオン期間や双方のオフ期間を極力短縮することが上記損失低減の上では望ましいため、上記位相の設定は、上記損失を低減する上では最適なものとなる。   Further, in the present embodiment, as described above, the phase at which the switching element Sa is turned on and the phase at which the switching element Sb is turned on are shifted from each other by π, thereby suppressing loss as much as possible. That is, in view of the above formulas (c2), (c7), (c11), etc., the absolute change rate of the magnetic fluxes φ1 and φ2 in a state where both of the switching elements Sa and Sb are turned on or both are turned off. The value is larger than the absolute value of the change rate of the magnetic flux on the side corresponding to ON in a state where only one of the switching elements Sa and Sb is ON. In view of the fact that the loss in the core 20 is largely proportional to the square of the change rate of the magnetic flux, shortening both the ON period and the OFF period of the switching elements Sa and Sb as much as possible can reduce the loss. Then, since it is desirable, the setting of the phase is optimal in reducing the loss.

以下、上記本実施形態における代表的な効果を列挙する。   Hereinafter, typical effects in the present embodiment will be listed.

(1)コイルW1,W2のそれぞれを鎖交する直流磁束を、コイルW1,W2のそれぞれによって漸増させた後、コイルW1およびコイルW3、コイルW2およびコイルW3の協働で漸減させた。これにより、直流磁束の増加速度や減少速度の調節の自由度を向上させることができ、ひいては出力電圧を調節するための自由度が向上する。   (1) The DC magnetic flux interlinking the coils W1 and W2 was gradually increased by the coils W1 and W2, and then gradually decreased by the cooperation of the coils W1 and W3, and the coils W2 and W3. Thereby, the freedom degree of adjustment of the increase rate of DC magnetic flux and the reduction | decrease speed can be improved, and the freedom degree for adjusting an output voltage by extension is improved.

(2)コイルW1,W3(コイルW2,W3)の一方から他方へと電流を流すに際し、コイルW1,W3(コイルW2,W3)のそれぞれによって誘起される磁束についてのそれら一対のコイルW1,W3(コイルW2,W3)を鎖交するループ経路における方向が互いに等しくなるようにした。これにより、昇圧比を向上させることができる。   (2) When a current is passed from one of the coils W1, W3 (coils W2, W3) to the other, the pair of coils W1, W3 with respect to the magnetic flux induced by each of the coils W1, W3 (coils W2, W3). The directions in the loop path that links (coils W2, W3) are made equal to each other. Thereby, the step-up ratio can be improved.

(3)コイルW1,W3とコイルW2,W3との2組を用いて昇圧処理を行った。これにより、コイルW1,W3のみを用いる場合と比較して、コンバータCNVの入力電流のリプルを低減することが容易となる。また、コイルW1のみを用いてコイルW1を鎖交する直流磁束を漸増させるに際して、コイルW3が、流通規制要素(スイッチング素子Sa,Sb、ダイオードD1〜D4)の要求耐圧を上昇させるような電圧を印加することを回避することができる。   (3) Boosting processing was performed using two sets of coils W1, W3 and coils W2, W3. This makes it easier to reduce the ripple of the input current of converter CNV as compared with the case where only coils W1 and W3 are used. In addition, when gradually increasing the DC magnetic flux interlinking the coil W1 using only the coil W1, the coil W3 generates a voltage that increases the required withstand voltage of the flow regulating elements (switching elements Sa and Sb, diodes D1 to D4). Application can be avoided.

(4)コイルW1に入力電圧Vinを印加した場合にコイルW1に生じる磁束がコイルW3を鎖交する方向と、コイルW2に入力電圧Vinを印加した場合にコイルW2に生じる磁束がコイルW3を鎖交する方向とが逆となるように設定した。これにより、コイルW1とコイルW2とでコア20を共有するに際し、コア20を小型化することが容易となる。   (4) The direction in which the magnetic flux generated in the coil W1 is linked to the coil W3 when the input voltage Vin is applied to the coil W1, and the magnetic flux generated in the coil W2 is linked to the coil W3 when the input voltage Vin is applied to the coil W2. The direction of intersection was set to be opposite. Thereby, when the core 20 is shared by the coil W1 and the coil W2, it is easy to reduce the size of the core 20.

(5)低透磁率部材Lμを、コイルW1,W3の双方を鎖交するループ経路とコイルW2,W3の双方を鎖交するループ経路との共通部分以外の部分に設けた。これにより、コイルW3に誘起される電圧の極性設定を上記としたこととの協働で、コア20に蓄えることが可能なエネルギを大きくしつつもコア20を好適に小型化することができる。すなわち、コア20に蓄えられるエネルギ密度は、磁束密度Bと透磁率μとを用いてB・B/(2・μ)となる。このため、コア20の透磁率よりも低透磁率部材Lμの透磁率を十分に小さくすることで、低透磁率部材Lμにエネルギが集中する。ここで、低透磁率部材Lμを上記共通部分に設ける場合には、磁束φ3が磁束φ1と磁束φ2とによって相殺されたものであることから、低透磁率部材Lμに蓄えられるエネルギは小さくなる。このため、コア20に蓄えられるエネルギを大きくする上では、上記共通部分以外の部分の体格を大きくすることが要求されることとなる。   (5) The low magnetic permeability member Lμ is provided in a portion other than the common portion of the loop path that links both the coils W1 and W3 and the loop path that links both the coils W2 and W3. Thereby, the core 20 can be suitably downsized while increasing the energy that can be stored in the core 20 in cooperation with the above-described polarity setting of the voltage induced in the coil W3. That is, the energy density stored in the core 20 is B · B / (2 · μ) using the magnetic flux density B and the magnetic permeability μ. For this reason, energy is concentrated on the low magnetic permeability member Lμ by making the magnetic permeability of the low magnetic permeability member Lμ sufficiently smaller than the magnetic permeability of the core 20. Here, when the low magnetic permeability member Lμ is provided in the common portion, the energy stored in the low magnetic permeability member Lμ is small because the magnetic flux φ3 is offset by the magnetic flux φ1 and the magnetic flux φ2. For this reason, in order to increase the energy stored in the core 20, it is required to increase the size of the parts other than the common part.

(6)先の図3(a)に示した状態において、コイルW1のみを用いてコイルW1を鎖交する直流磁束を漸増させるに際して、この磁束の増加を打ち消す側の電流がコイルW3に流れることで、この間にコイルW1に流れる電流を、コイルW1のみを用いる場合と比較して大きくできる。すなわち、コイルW1の直流磁束を漸増させる期間においては、以下の式が成立する。   (6) In the state shown in FIG. 3A, when the DC magnetic flux interlinking the coil W1 is gradually increased using only the coil W1, the current on the side that cancels the increase in the magnetic flux flows to the coil W3. Thus, the current flowing in the coil W1 during this period can be increased as compared with the case where only the coil W1 is used. That is, the following formula is established in the period in which the DC magnetic flux of the coil W1 is gradually increased.

R1・φ1+R3・φ3=N1・I1−N3・I3
ここで、φ1、φ3は、コイルW1,W3のそれぞれに印加される電圧およびターン数によって定まるものであるため、左辺は、印加電圧とターン数のみに依存する。一方、コイルW1のみを用いる場合には、以下の式が成立する。
R1 · φ1 + R3 · φ3 = N1 · I1-N3 · I3
Here, since φ1 and φ3 are determined by the voltage and the number of turns applied to the coils W1 and W3, the left side depends only on the applied voltage and the number of turns. On the other hand, when only the coil W1 is used, the following equation is established.

(R1+R3)・φ1=N1・I1
ここで、本実施形態にかかる「N1・I1」からコイルW1のみを用いた場合のそれを減算した値は、「R3・(φ3−φ1)+N3・I3」である。ここで、本実施形態では、コイルW1,W3の双方を鎖交するループ経路とコイルW2,W3の双方を鎖交するループ経路との共通部分以外の部分に低透磁率部材Lμを設けることで共通部分の磁気抵抗R3を小さくすることができ、ひいては「R3・(φ3−φ1)」を、「N3・I3」と比較して小さくすることができる。このため、上記の式の電流の符号が磁束φ1の方向を正とした際のアンペールの法則によるものであることに注意すると、電流I3>0であることから、「R3・(φ3−φ1)+N3・I3>0」となる。したがって、コイルW1のみを用いた場合と比較して、入力エネルギ「Vin・I1」を増大させることができ、ひいては昇圧比を大きくすることができる。
<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。
(R1 + R3) · φ1 = N1 · I1
Here, the value obtained by subtracting only the coil W1 from “N1 · I1” according to the present embodiment is “R3 · (φ3−φ1) + N3 · I3”. Here, in this embodiment, the low magnetic permeability member Lμ is provided in a portion other than the common portion of the loop path that links both the coils W1 and W3 and the loop path that links both the coils W2 and W3. The magnetic resistance R3 of the common portion can be reduced, so that “R3 · (φ3−φ1)” can be made smaller than “N3 · I3”. Therefore, when it is noted that the sign of the current in the above equation is based on Ampere's law when the direction of the magnetic flux φ1 is positive, the current I3> 0, so that “R3 · (φ3-φ1) + N3 · I3> 0 ”. Therefore, the input energy “Vin · I1” can be increased as compared with the case where only the coil W1 is used, and the boost ratio can be increased.
<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コンバータCNVの構成を示す。なお、図4において、先の図1に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 4 shows a configuration of the converter CNV according to the present embodiment. In FIG. 4, the same reference numerals are assigned for convenience to the members corresponding to those shown in FIG.

図示されるように、本実施形態では、コイルW1およびコイルW3の双方を鎖交するループ経路を構成するコア20aと、コイルW2およびコイルW3の双方を鎖交するループ経路を構成するコア20bとが各別の部材とされる。特に本実施形態では、コア20a,20bとして、トロイダルコアを採用している。この場合、コア20a,20bが円環状であることにより、発熱が起こりやすい角部が存在しないため、コンバータCNVの放熱性を向上させることができる。
<第3の実施形態>
以下、第3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。
As shown in the figure, in this embodiment, a core 20a that constitutes a loop path that links both the coil W1 and the coil W3, and a core 20b that constitutes a loop path that links both the coil W2 and the coil W3. Is a separate member. In particular, in this embodiment, toroidal cores are employed as the cores 20a and 20b. In this case, since the cores 20a and 20b are annular, there are no corner portions where heat generation is likely to occur, and thus the heat dissipation of the converter CNV can be improved.
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.

図5に、本実施形態にかかるコンバータCNVの構成を示す。なお、図5において、先の図1に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 5 shows a configuration of the converter CNV according to the present embodiment. In FIG. 5, the same reference numerals are given for convenience to those corresponding to the members shown in FIG. 1.

図示されるように、本実施形態では、出力用コンデンサ12に出力される電流を平滑化するための平滑用インダクタ(コイルW4,W5)を備え、これを鎖交する磁心と、コイルW1,W2,W3を鎖交する磁心とを、一体形成した。これは、コア20に、コイルW4,W5のそれぞれを鎖交する足26,27を追加することで行うことができる。   As shown in the figure, in this embodiment, a smoothing inductor (coils W4, W5) for smoothing the current output to the output capacitor 12 is provided, and a magnetic core that links the inductors and coils W1, W2 are provided. , W3 are integrally formed with a magnetic core interlinking. This can be done by adding to the core 20 legs 26 and 27 that link the coils W4 and W5, respectively.

ここで、コイルW4,W5によって生じる磁束とコイルW1,W2,W3の磁束とが干渉しないためには、第1に、コイルW4,W5の双方を鎖交するループ経路におけるコイルW4によって生じる磁束の方向および大きさとコイルW5によって生じる磁束の方向および大きさとを同一とすることが必要である。第2に、コイルW4,W5の双方を鎖交するループ経路とコイルW1,W2の双方を鎖交するループ経路との共通領域に、低透磁率部材Lμを設けないことが必要である。上記第1の条件は、コイルW4,W5のターン数を互いに等しくするとともに、コイルW4,W5の巻き方によって実現されている。ここでは、コイルW4,W5に印加される電圧の絶対値が互いに等しいことを利用している。また、第2の条件は、低透磁率部材Lμを、足21,23,26,27に設けることで実現されている。   Here, in order to prevent the magnetic flux generated by the coils W4, W5 from interfering with the magnetic fluxes of the coils W1, W2, W3, first, the magnetic flux generated by the coil W4 in the loop path that links both the coils W4, W5. It is necessary to make the direction and size the same as the direction and size of the magnetic flux generated by the coil W5. Second, it is necessary not to provide the low magnetic permeability member Lμ in the common region of the loop path that links both the coils W4 and W5 and the loop path that links both the coils W1 and W2. The first condition is realized by making the turns of the coils W4 and W5 equal to each other and winding the coils W4 and W5. Here, the fact that the absolute values of the voltages applied to the coils W4 and W5 are equal to each other is used. The second condition is realized by providing the low permeability member Lμ on the legs 21, 23, 26 and 27.

特に、本実施形態では、コイルW4,W5に電流が流れることで生じる磁束の方向と、コイルW1、W2に電圧が印加されることで生じる磁束の方向とが、コイルW1,W2の双方を鎖交するループ経路上で逆方向となるように設定している。これにより、接続部24,25の磁束を低減することできるため、コア20を小型化することができる。
<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。
In particular, in the present embodiment, the direction of the magnetic flux generated when current flows through the coils W4 and W5 and the direction of the magnetic flux generated when voltage is applied to the coils W1 and W2 link both the coils W1 and W2. The reverse direction is set on the intersecting loop route. Thereby, since the magnetic flux of the connection parts 24 and 25 can be reduced, the core 20 can be reduced in size.
<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コンバータCNVの構成を示す。なお、図6において、先の図1に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 6 shows a configuration of the converter CNV according to the present embodiment. In FIG. 6, the same reference numerals are given for convenience to those corresponding to the members shown in FIG. 1.

本実施形態では、コイルW1を鎖交する足21とコイルW2を鎖交する足23との双方によってコイルW3が鎖交されるようにして且つ、コイルを鎖交しない足28,29をさらに備えた。ここで、足28,29は、コイルW3を鎖交するループ経路を構成する要素である。こうした構成によればコイルW1〜W3が足28,29によって挟まれることとなり、足28,29を、コイルW1〜W3等からの電磁ノイズをシールドする電磁シールドとして用いることができる。
<第5の実施形態>
以下、第5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。
In the present embodiment, there are further provided legs 28 and 29 in which the coil W3 is linked by both the leg 21 that links the coil W1 and the leg 23 that links the coil W2, and the coil W3 is not linked. It was. Here, the legs 28 and 29 are elements constituting a loop path that links the coil W3. According to such a configuration, the coils W1 to W3 are sandwiched between the legs 28 and 29, and the legs 28 and 29 can be used as electromagnetic shields for shielding electromagnetic noise from the coils W1 to W3 and the like.
<Fifth Embodiment>
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.

図7に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図7において、先の図1に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。   FIG. 7 shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 7, components corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

本実施形態にかかるコンバータCNVは、高電圧バッテリ10の端子電圧(入力電圧Vin)を降圧して出力電圧Voutとして出力するものである。これは、上記ダイオードD1〜D4にスイッチング素子S1〜S4を並列接続して且つ、上記スイッチング素子Sa,SbをダイオードDa,Dbとすることで実現することができる。なお、本実施形態では、スイッチング素子S1〜S4として、NチャネルMOS電界効果トランジスタを想定している。このため、ダイオードD1〜D4は、トランジスタのボディダイオードであってもよい。   The converter CNV according to the present embodiment steps down the terminal voltage (input voltage Vin) of the high voltage battery 10 and outputs it as an output voltage Vout. This can be realized by connecting the switching elements S1 to S4 in parallel to the diodes D1 to D4 and using the switching elements Sa and Sb as diodes Da and Db. In the present embodiment, N-channel MOS field effect transistors are assumed as the switching elements S1 to S4. For this reason, the diodes D1 to D4 may be body diodes of transistors.

一方、制御装置30は、スイッチング素子S1〜S4のそれぞれに、操作信号ms1〜ms4を出力することで、降圧処理を行う。図8に、本実施形態にかかる降圧処理のためのスイッチング操作手法を示す。詳しくは、図8(a1)および図8(a2)は、操作信号ms1の推移を示し、図8(b1)および図8(b2)は、操作信号ms2の推移を示し、図8(c1)および図8(c2)は、操作信号ms3の推移を示し、図8(d1)および図8(d2)は、操作信号ms4の推移を示す。なお、図8(a1)〜図8(d1)は、スイッチング素子S1〜S4のオン・オフの周期Tに対するスイッチング素子S1,S4(S2,S3)のオン時間の時比率Dが「0.5」以下である場合を示し、図8(a2)〜図8(d2)は、時比率Dが「0.5」よりも大きい場合を示す。   On the other hand, the control device 30 performs step-down processing by outputting the operation signals ms1 to ms4 to the switching elements S1 to S4, respectively. FIG. 8 shows a switching operation technique for the step-down process according to the present embodiment. Specifically, FIGS. 8 (a1) and 8 (a2) show the transition of the operation signal ms1, FIGS. 8 (b1) and 8 (b2) show the transition of the operation signal ms2, and FIG. 8 (c1). 8 (c2) shows the transition of the operation signal ms3, and FIGS. 8 (d1) and 8 (d2) show the transition of the operation signal ms4. 8 (a1) to FIG. 8 (d1), the time ratio D of the on-time of the switching elements S1, S4 (S2, S3) with respect to the on / off period T of the switching elements S1 to S4 is “0.5. 8 (a2) to FIG. 8 (d2) show cases where the duty ratio D is larger than “0.5”.

ここで、スイッチング素子S1,S4がオンとなる期間には、正極側の入力端子(平滑コンデンサ14の端子)からコイルW3,W1を介して正極側の出力端子(出力用コンデンサ12の端子)に電流が流れる。この期間は、コイルW1を鎖交する直流磁束が漸増することでエネルギを蓄える期間である。   Here, during the period when the switching elements S1 and S4 are turned on, the positive input terminal (terminal of the smoothing capacitor 14) is connected to the positive output terminal (terminal of the output capacitor 12) via the coils W3 and W1. Current flows. This period is a period in which energy is stored by gradually increasing the DC magnetic flux interlinking the coil W1.

これに対し、スイッチング素子S2,S3がオンとなる期間や、スイッチング素子S1〜S4が全てオフまたはオンとなる期間には、負極側の入力(出力)端子からダイオードDaおよびコイルW1を介して正極側の出力端子(出力用コンデンサ12の端子)に電流が流れる。この期間は、コイルW1を鎖交する直流磁束が漸減することでエネルギを放出する期間である。   On the other hand, during the period when the switching elements S2 and S3 are turned on, or during the period when all of the switching elements S1 to S4 are turned off or on, the positive electrode is connected from the negative input (output) terminal via the diode Da and the coil W1. Current flows through the output terminal on the side (terminal of the output capacitor 12). This period is a period in which energy is released by the gradual decrease of the DC magnetic flux interlinking the coil W1.

ここで、エネルギ保存則により、周期Tにおける上記直流磁束の増加量と減少量とが等しいことに鑑みれば、出力電圧Voutが定まる。特に、本実施形態では、エネルギを蓄える際に、コイルW1に加えてコイルW3を利用する。このため、磁束φ1の増加速度がコイルW1のみを用いた場合よりも小さくなる。したがって、コイルW1のみを用いて磁束φ1を増減させる場合と比較して、出力電圧Voutが小さくなる。   Here, the output voltage Vout is determined in view of the fact that the amount of increase and decrease of the DC magnetic flux in the period T are equal according to the energy conservation law. In particular, in the present embodiment, when energy is stored, the coil W3 is used in addition to the coil W1. For this reason, the increasing speed of the magnetic flux φ1 is smaller than when only the coil W1 is used. Therefore, the output voltage Vout is smaller than when the magnetic flux φ1 is increased or decreased using only the coil W1.

実際、本実施形態では、D=0.5以下の場合、下記の式(c22)が成立し、D>0.5の場合、下記の式(c23)が成立する。   Actually, in this embodiment, the following equation (c22) is established when D = 0.5 or less, and the following equation (c23) is established when D> 0.5.

Vout/Vin=D/(1+n) …(c22)
Vout/Vin=D−[(1−D)・n/(1+n)] …(c23)
これらは、周知の降圧チョッパ回路の降圧比Dと比較して小さくなっている。さらに、本実施形態では、直流磁束(磁束φ1)を漸増させる期間において以下の式が成立し、入力エネルギを低減することができることも、降圧比をいっそう下げることに寄与している。
Vout / Vin = D / (1 + n) (c22)
Vout / Vin = D − [(1-D) · n / (1 + n)] (c23)
These are smaller than the step-down ratio D of the known step-down chopper circuit. Furthermore, in the present embodiment, the following equation is established during the period in which the DC magnetic flux (magnetic flux φ1) is gradually increased, and the fact that the input energy can be reduced also contributes to further lowering the step-down ratio.

R1・φ1+R3・φ3=N1・I1+N3・I3
<第6の実施形態>
以下、第6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。
R1 · φ1 + R3 · φ3 = N1 · I1 + N3 · I3
<Sixth Embodiment>
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first 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1に示した部材に対応するものについては、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, components corresponding to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for convenience.

本実施形態にかかるコンバータCNVは、入力電圧Vinを昇圧する機能と、出力電圧Voutを降圧する機能との双方を兼ね備えている。これは、第1の実施形態(図1)の構成と、第5の実施形態(図7)の構成とを併せることで実現することができる。すなわち、スイッチング素子Sa,Sb,S1〜S4と、ダイオードDa,Db,D1〜D4とを備えることで実現することができる。   The converter CNV according to the present embodiment has both a function of boosting the input voltage Vin and a function of stepping down the output voltage Vout. This can be realized by combining the configuration of the first embodiment (FIG. 1) and the configuration of the fifth embodiment (FIG. 7). That is, it is realizable by providing switching element Sa, Sb, S1-S4, and diode Da, Db, D1-D4.

一方、制御装置30は、スイッチング素子Sa,Sb,S1〜S4のそれぞれに、操作信号msa,msb,ms1〜ms4を出力することで、昇圧処理や降圧処理を行う。ここで、昇圧処理を行う場合、先の第1の実施形態の要領でスイッチング素子Sa,Sbを操作すればよく、スイッチング素子S1〜S4についてはこれをオフ状態としこれに逆並列接続されたダイオードD1〜D4が利用される。一方、降圧処理を行う場合、スイッチング素子S1〜S4を操作し、スイッチング素子Sa,Sbについてはオフ状態としこれに逆並列接続されたダイオードDa,Dbが利用される。   On the other hand, the control device 30 performs step-up processing and step-down processing by outputting operation signals msa, msb, ms1-ms4 to the switching elements Sa, Sb, S1-S4, respectively. Here, when performing the boosting process, the switching elements Sa and Sb may be operated in the same manner as in the first embodiment, and the switching elements S1 to S4 are turned off and diodes connected in reverse parallel thereto. D1 to D4 are used. On the other hand, when the step-down process is performed, the switching elements S1 to S4 are operated, and the switching elements Sa and Sb are turned off, and the diodes Da and Db connected in reverse parallel thereto are used.

図10に、降圧処理に際してのスイッチング操作を示す。図10(a)は、操作信号ms1の推移を示し、図10(b)は、操作信号ms2の推移を示し、図10(c)は、操作信号ms3の推移を示し、図10(d)は、操作信号ms4の推移を示す。なお、図10に示すスイッチング操作は、「D<0.5」において利用可能なものであるため、本実施形態では「D<0.5」に制限することを想定している。また、本実施形態でも、リプル電流を最大限抑制すべく、スイッチング素子S1,S4をオンする期間とスイッチング素子S2,S3をオンする期間との位相をπだけずらす設定を行っている。これは、スイッチング素子S1〜S4をオンとする期間を「0.5×T」とすることで実現することができる。   FIG. 10 shows a switching operation in the step-down process. FIG. 10 (a) shows the transition of the operation signal ms1, FIG. 10 (b) shows the transition of the operation signal ms2, FIG. 10 (c) shows the transition of the operation signal ms3, and FIG. Indicates the transition of the operation signal ms4. Since the switching operation shown in FIG. 10 can be used when “D <0.5”, it is assumed that the switching operation is limited to “D <0.5” in this embodiment. Also in this embodiment, in order to suppress the ripple current as much as possible, the phase between the period during which the switching elements S1, S4 are turned on and the period during which the switching elements S2, S3 are turned on is set to be shifted by π. This can be realized by setting the period during which the switching elements S1 to S4 are turned on to “0.5 × T”.

図示されるように、本実施形態では、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S4をオン状態とすることでエネルギを蓄えた後、スイッチング素子S1をオフとするとともに、スイッチング素子S3をオンとする。その後、スイッチング素子S4をオフするとともにスイッチング素子S2およびスイッチング素子S3をオン状態とすることでエネルギを蓄えた後、スイッチング素子S3をオフとするとともにスイッチング素子S1をオンとする。なお、スイッチング素子S3、S4がオンとなる期間や、スイッチング素子S1,S2がオンとなる期間は、スイッチング素子S1〜S4がオフとなる期間と、磁束の変化は同じである。
<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。
As illustrated, in the present embodiment, after energy is stored by turning on the switching element S1 and the switching element S4, the switching element S1 is turned off and the switching element S3 is turned on. Then, after switching element S4 is turned off and switching element S2 and switching element S3 are turned on to store energy, switching element S3 is turned off and switching element S1 is turned on. Note that the change in magnetic flux is the same as the period when the switching elements S1 to S4 are turned off during the period when the switching elements S3 and S4 are turned on and the period when the switching elements S1 and S2 are turned on.
<Seventh Embodiment>
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first 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1に示した部材に対応するものについては、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, the same reference numerals are given for the sake of convenience to those corresponding to the members shown in FIG. 1.

本実施形態にかかるコンバータCNVは、入力電圧Vinに対して出力電圧の極性が反転するものである。これは、上記第6の実施形態(図9)の構成において、スイッチング素子Sa,Sbの一端を接地する代わりに、高電圧バッテリ10の負極側に接続することで実現する。   In the converter CNV according to this embodiment, the polarity of the output voltage is inverted with respect to the input voltage Vin. This is realized by connecting one end of the switching elements Sa and Sb to the negative electrode side of the high-voltage battery 10 in the configuration of the sixth embodiment (FIG. 9).

一方、制御装置30は、スイッチング素子Sa,Sb,S1〜S4のそれぞれに、操作信号msa,msb,ms1〜ms4を出力することで、昇圧処理や降圧処理を行う。ここで、入力電圧Vinの絶対値を大きくして出力電圧Voutとする昇圧処理を行う場合、先の第1の実施形態の要領でスイッチング素子Sa,Sbを操作すればよく、スイッチング素子S1〜S4についてはこれをオフ状態としこれに逆並列接続されたダイオードD1〜D4が利用される。一方、出力電圧Voutの絶対値を小さくして入力電圧Vinとする降圧処理を行う場合、スイッチング素子S1〜S4を操作し、スイッチング素子Sa,Sbについてはオフ状態としこれに逆並列接続されたダイオードDa,Dbが利用される。この際のスイッチング素子S1〜S4の操作は、先の図10に示したものと同様とすればよい。
<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。
On the other hand, the control device 30 performs step-up processing and step-down processing by outputting operation signals msa, msb, ms1-ms4 to the switching elements Sa, Sb, S1-S4, respectively. Here, when performing a boosting process in which the absolute value of the input voltage Vin is increased to obtain the output voltage Vout, the switching elements Sa and Sb may be operated in the manner of the first embodiment, and the switching elements S1 to S4. Is used, and diodes D1 to D4 which are turned off and connected in reverse parallel are used. On the other hand, when stepping down the input voltage Vin by reducing the absolute value of the output voltage Vout, the switching elements S1 to S4 are operated, the switching elements Sa and Sb are turned off, and the diodes connected in reverse parallel thereto. Da and Db are used. The operation of the switching elements S1 to S4 at this time may be the same as that shown in FIG.
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.

「コイルW3の鎖交磁束の方向について」
たとえば、上記第1の実施形態について、コイルW1に入力電圧Vinが印加された場合にコイルW1に生じる磁束がコイルW3を鎖交する方向と、コイルW2に入力電圧Vinが印加された場合にコイルW2に生じる磁束がコイルW3を鎖交する方向とを同一としてもよい。ここで、たとえばコイルW1の巻き方を変更してこうした設定を実現する場合、ダイオードD1のカソード側をダイオードD2のカソード側に接続すればよい。
“Direction of flux linkage of coil W3”
For example, in the first embodiment, when the input voltage Vin is applied to the coil W1, the magnetic flux generated in the coil W1 is linked to the coil W3, and when the input voltage Vin is applied to the coil W2, the coil The direction in which the magnetic flux generated in W2 links the coil W3 may be the same. Here, for example, when such setting is realized by changing the winding method of the coil W1, the cathode side of the diode D1 may be connected to the cathode side of the diode D2.

「第1〜第4整流手段、第1コイル用整流手段、第2コイル用整流手段について」
ダイオードD1〜D4や、ダイオードDa,Dbに限らない。たとえばサイリスタ等であってもよい。
"First to fourth rectifying means, first coil rectifying means, and second coil rectifying means"
It is not limited to the diodes D1 to D4 and the diodes Da and Db. For example, a thyristor may be used.

「第1〜第4開閉手段について」
NチャネルMOS電界効果トランジスタに限らず、PチャネルMOS電界効果トランジスタ等、任意の電界効果トランジスタであってよい。また、電界効果トランジスタに限らず、たとえばIGBT等であってもよい。
"About the 1st-4th opening and closing means"
It is not limited to an N channel MOS field effect transistor, but may be any field effect transistor such as a P channel MOS field effect transistor. Moreover, not only a field effect transistor but IGBT etc. may be sufficient, for example.

「結合手段について」
結合手段が、コイルW1に接続されるコイルW3の端部とコイルW2に接続されるコイルW3の端部とを相違させるものに限らないことについては、「コイルW3の鎖交磁束の方向について」の欄に記載したとおりである。
"About coupling means"
The fact that the coupling means is not limited to one that makes the end of the coil W3 connected to the coil W1 different from the end of the coil W3 connected to the coil W2, "about the direction of the interlinkage magnetic flux of the coil W3" It is as described in the column.

「力行、回生制御について」
たとえば先の第6の実施形態(図9)の構成において、スイッチング素子Saとスイッチング素子S1,S4とを交互にオン操作(相補駆動)して且つ、スイッチング素子Sbとスイッチング素子S2,S3とを相補駆動してもよい。詳しくは、先の図8(a1)〜図8(d1)に示したようにスイッチング素子S1〜S4を操作するに際し、スイッチング素子S1,S4のオフ期間をスイッチング素子Saのオン期間とし、スイッチング素子S2,S3のオフ期間をスイッチング素子Sbのオン期間としてもよい。これにより、入力電圧Vinと出力電圧Voutとの大小関係に応じて力行制御、回生制御が成り行きで行われることとなる。これが可能であるのは、上記の式(c15)、(c18)にそれぞれにおいて、時比率Dを「1−D」に置き換えると、上記の式(c23)、(c22)のそれぞれとなるためである。ちなみに、図10(a)〜図10(d)に示したようにスイッチング素子S1〜S4を操作するに際し、スイッチング素子S1のオフ期間をスイッチング素子Saのオン期間とし、スイッチング素子S2のオフ期間をスイッチング素子Sbのオン期間としてもよい。
"Powering and regenerative control"
For example, in the configuration of the previous sixth embodiment (FIG. 9), the switching element Sa and the switching elements S1 and S4 are alternately turned on (complementary driving), and the switching element Sb and the switching elements S2 and S3 are turned on. Complementary driving may be performed. Specifically, when operating the switching elements S1 to S4 as shown in FIGS. 8 (a1) to 8 (d1), the switching elements Sa1 and S4 are set to the off periods of the switching elements Sa, and the switching elements Sa1 and S4 are operated. The off period of S2 and S3 may be the on period of the switching element Sb. As a result, power running control and regenerative control are performed according to the magnitude relationship between the input voltage Vin and the output voltage Vout. This is possible because in the above formulas (c15) and (c18), when the time ratio D is replaced with “1-D”, the above formulas (c23) and (c22) are obtained. is there. Incidentally, when operating the switching elements S1 to S4 as shown in FIG. 10A to FIG. 10D, the off period of the switching element S1 is set as the on period of the switching element Sa, and the off period of the switching element S2 is set as the off period. It is good also as an ON period of switching element Sb.

なお、このように力行、回生制御を成り行きに任せる手法は、上記第7の実施形態(図11)の構成においても可能である。   In addition, the method of leaving power running and regenerative control in this way is also possible in the configuration of the seventh embodiment (FIG. 11).

「低透磁率部材Lμについて」
低透磁率部材Lμの配置としては、上記第1の実施形態等に例示したものに限らない。ただし、コイルW1とコイルW2とで磁心を共有化して且つコイルW3に誘起される磁束が交流となる設定の場合、大きなエネルギを蓄えるうえでは、低透磁率部材Lμを、図12の領域LA,LBのそれぞれに設けることが望ましい。ただし、上記第3の実施形態(図5)の構成においては、接続部24,25には、低透磁率部材Lμを設けないことが望ましい。これにより、入力電流と出力電流との挙動が互いに干渉しあうことを回避することができる。
“Low permeability member Lμ”
The arrangement of the low magnetic permeability member Lμ is not limited to that exemplified in the first embodiment. However, in the case where the magnetic core is shared between the coil W1 and the coil W2 and the magnetic flux induced in the coil W3 is set to be alternating current, in order to store large energy, the low magnetic permeability member Lμ is set to the region LA, FIG. It is desirable to provide each LB. However, in the configuration of the third embodiment (FIG. 5), it is desirable that the low magnetic permeability member Lμ is not provided in the connection portions 24 and 25. Thereby, it is possible to avoid the behavior of the input current and the output current from interfering with each other.

上記第4〜第7の実施形態では、コア20が低透磁率部材Lμを備えない構成を例示したが、備えてもよい。   In the fourth to seventh embodiments, the configuration in which the core 20 does not include the low magnetic permeability member Lμ is illustrated, but may be provided.

なお、コイルW3を鎖交する部分にも低透磁率部材Lμを設けることも可能である。また、コイルW1に入力電圧Vinが印加される場合にコイルW1に生じる磁束がコイルW3を鎖交する方向と、コイルW2に入力電圧Vinが印加される場合にコイルW2に生じる磁束がコイルW3を鎖交する方向とを同一とする場合には、低透磁率部材LμをコイルW3に鎖交する部分に限って設けるなどしても、コア20に大きなエネルギを蓄えることができる。   It is also possible to provide the low magnetic permeability member Lμ at the portion where the coil W3 is linked. Further, the magnetic flux generated in the coil W1 when the input voltage Vin is applied to the coil W1 is linked to the coil W3, and the magnetic flux generated in the coil W2 when the input voltage Vin is applied to the coil W2 is applied to the coil W3. When the direction of linkage is the same, large energy can be stored in the core 20 even if the low magnetic permeability member Lμ is provided only in the portion linked to the coil W3.

低透磁率部材Lμを備える代わりに、これが形成される部分を空間(ギャップ)としてもよい。   Instead of providing the low magnetic permeability member Lμ, the portion where it is formed may be a space (gap).

「一対のループ経路の磁気抵抗について」
コイルW1,W3を鎖交するループ経路と、コイルW2,W3を鎖交するループ経路との磁気抵抗が互いに等しくなる設定が望ましいものの、磁気抵抗が等しくなる設定は必須ではない。
"Magnetic resistance of a pair of loop paths"
Although it is desirable that the magnetic resistances of the loop path that links the coils W1 and W3 and the loop path that links the coils W2 and W3 are equal to each other, the setting that the magnetic resistances are equal is not essential.

「コイルの数について」
コイルW1,W2,W3からなるものに限らない。たとえば図13に示すように、コイルWa,Wb,Wc,Wd,We,Wfからなるものであってもよい。ここで、コイルWa,Wb,Wdのそれぞれは、第1の実施形態のコイルW1,W2,W3に対応しており、コイルWb,Wc,Wfのそれぞれは、第1の実施形態のコイルW1,W2,W3に対応しており、コイルWc,Wa,Weのそれぞれは、第1の実施形態のコイルW1,W2,W3に対応している。
“Number of coils”
It is not restricted to what consists of coils W1, W2, W3. For example, as shown in FIG. 13, it may consist of coils Wa, Wb, Wc, Wd, We, Wf. Here, each of the coils Wa, Wb, Wd corresponds to the coils W1, W2, W3 of the first embodiment, and each of the coils Wb, Wc, Wf is a coil W1, of the first embodiment. The coils Wc, Wa, and We correspond to the coils W1, W2, and W3 of the first embodiment, respectively.

「直列接続される一対のコイルそれぞれによって誘起される磁束の方向について」
直列接続される一対のコイル(コイルW1およびW3等)に電流が流れる際に誘起される磁束としては、一対のコイルを鎖交するループ経路における方向が同一となるものに限らず、逆となる場合であってもよい。
“Direction of magnetic flux induced by a pair of coils connected in series”
The magnetic flux induced when a current flows through a pair of coils connected in series (coils W1 and W3, etc.) is not limited to the same direction in the loop path linking the pair of coils, but is reversed. It may be the case.

「直列接続される一対のコイルの利用目的について」
昇圧比を高めたり降圧比を下げたりするために利用するものにも限らない。昇圧比を下げたり降圧比を高めたりする設定とすることで、時比率Dに対する出力電圧の変化速度を低下させるなら、出力電圧の微調整が容易となるため、この目的での利用も考えられる。
“Purpose of using a pair of coils connected in series”
It is not limited to those used for increasing the step-up ratio or lowering the step-down ratio. If the rate of change of the output voltage with respect to the time ratio D is reduced by setting the step-up ratio to be lowered or the step-down ratio to be increased, fine adjustment of the output voltage is facilitated. .

「入力電圧について」
たとえば上記第1の実施形態(図1)において、コイルW1に印加される入力電圧とコイルW2に印加される入力電圧とが互いに相違するように、各別のバッテリの端子電圧を印加するようにしてもよい。
“Input voltage”
For example, in the first embodiment (FIG. 1), the terminal voltage of each battery is applied so that the input voltage applied to the coil W1 and the input voltage applied to the coil W2 are different from each other. May be.

また、直流電圧源の端子電圧を直接の入力電圧とするものに限らず、直流電圧源とコンバータCNVの入力端子との間にフィルタとしてのインダクタを備える等してもよい。   Moreover, the terminal voltage of the DC voltage source is not limited to the direct input voltage, and an inductor as a filter may be provided between the DC voltage source and the input terminal of the converter CNV.

「回路、動作の対称性について」
コイルW1,W2のターン数を同一とするものに限らない。また、コイルW1およびコイルW3の双方を鎖交するループ経路とコイルW2およびコイルW3の双方を鎖交するループ経路との磁気抵抗が同一とされるものに限らない。特に、「入力電圧について」の欄に記載したように、コイルW1,W2の印加電圧が相違する場合には、ターン数や磁気抵抗を同一とすることによっては、電気的な状態の対称性を保つことができないため、これらをずらしたり、時比率Dを相違させたりすることで電気的な状態の対称性を極力回復するようにしてもよい。
"Symmetry of circuit and operation"
The number of turns of the coils W1, W2 is not limited to the same. Moreover, the magnetic resistance of the loop path | route which links both the coil W1 and the coil W3 and the loop path | route which links both the coil W2 and the coil W3 is not restricted to be the same. In particular, as described in the “input voltage” column, when the applied voltages of the coils W1 and W2 are different, by making the number of turns and the magnetic resistance the same, the symmetry of the electrical state can be increased. Since it cannot be maintained, the symmetry of the electrical state may be restored as much as possible by shifting these or changing the time ratio D.

「そのほか」
・上記第5の実施形態(図7、図8)において、「D<0.5」とするなら、上記第6の実施形態(図10)のスイッチング操作を行ってもよい。
"others"
In the fifth embodiment (FIGS. 7 and 8), if “D <0.5”, the switching operation of the sixth embodiment (FIG. 10) may be performed.

・上記第6の実施形態(図9、図10)や上記第7の実施形態(図11)において、上記第5の実施形態(図7、図8)のスイッチング操作を行ってもよい。   In the sixth embodiment (FIGS. 9 and 10) and the seventh embodiment (FIG. 11), the switching operation of the fifth embodiment (FIGS. 7 and 8) may be performed.

・一対のコイルW1,W2への電圧印加期間の位相については、πだけずれたものとするものに限らない。   The phase of the voltage application period to the pair of coils W1 and W2 is not limited to that shifted by π.

・上記第3の実施形態において、磁束φ4,φ5の向きを逆とする設定としてもよい。この場合、低透磁率部材Lμを、コイルW1およびコイルW2を鎖交するループ経路とコイルW4およびコイルW5を鎖交するループ経路との共通部分に設けても、大きなエネルギを蓄えることは可能となる。ただし、入力電流の挙動と出力電流の挙動との干渉を回避する上では、この場合であっても、低透磁率部材Lμを共通部分以外に設けることが望ましい。   In the third embodiment, the direction of the magnetic fluxes φ4 and φ5 may be reversed. In this case, even if the low magnetic permeability member Lμ is provided in the common part of the loop path that links the coil W1 and the coil W2 and the loop path that links the coil W4 and the coil W5, it is possible to store large energy. Become. However, in order to avoid interference between the behavior of the input current and the behavior of the output current, it is desirable to provide the low magnetic permeability member Lμ in a portion other than the common portion even in this case.

・上記第3の実施形態において、コイルW4,W5は、平滑用インダクタに限らず、別の回路において利用されるコイルであってもよい。   In the third embodiment, the coils W4 and W5 are not limited to the smoothing inductor, but may be coils used in another circuit.

・入力電圧としては、高電圧バッテリ10の端子電圧に限らない。たとえば燃料電池の端子電圧であってもよい。   The input voltage is not limited to the terminal voltage of the high voltage battery 10. For example, it may be the terminal voltage of the fuel cell.

・電力変換装置としては、車両に搭載されるものにも限らない。   -As a power converter, it is not restricted to what is mounted in a vehicle.

Sa…スイッチング素子(第1コイル用開閉手段の一実施形態)、Sb…スイッチング素子(第2コイル用開閉手段の一実施形態)、W1…コイル(第1コイルの一実施形態)、W2…コイル(第2コイルの一実施形態)、W3…コイル(第3コイルの一実施形態)。   Sa ... switching element (one embodiment of first coil opening / closing means), Sb ... switching element (one embodiment of second coil opening / closing means), W1 ... coil (one embodiment of first coil), W2 ... coil (One Embodiment of Second Coil), W3... Coil (One Embodiment of Third Coil).

Claims (13)

入力電圧の大きさを変換して出力電圧として出力する電圧変換装置において、
前記入力電圧が印加される一対の入力端子および前記出力電圧が印加される一対の出力端子のうちの一対の端子であって且つ、前記入力電圧、前記出力電圧、および前記入力電圧前記出力電圧の差圧のういずれか1つの電圧である第1電圧が印加される一対の第1電圧印加用端子と、
一対の前記入力端子および一対の前記出力端子のうちの一対の端子であって且つ、前記入力電圧、前記出力電圧、および前記入力電圧前記出力電圧の差圧のう前記第1電圧以外のいずれか一方の電圧である第2電圧が印加される一対の第2電圧印加用端子と、
互いに磁気結合されて且つ互いに直列接続された第1コイルおよび第2コイルと、
前記第1コイルを鎖交して且つ前記第2コイルを鎖交しないループ経路である第1ループ経路、および前記第2コイルを鎖交して且つ前記第1コイルを鎖交しないループ経路である第2ループ経路を構成する磁心と、
前記第1ループ経路および前記第2ループ経路の双方に鎖交されるように前記磁心に巻かれて且つ、前記第1コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側とは反対側と、前記第2コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側とは反対側とを接続する第3コイルと、
前記第1コイルの両端に前記第1電圧印加用端子を介して前記第1電圧を印加するに際し、前記第1コイルと前記第2コイルとの直列接続点を介して前記第1コイルおよび前記第2コイル間に電流が流れることを回避し、前記第2コイルの両端に前記第1電圧印加用端子を介して前記第1電圧を印加するに際し、前記直列接続点を介して前記第1コイルおよび前記第2コイル間に電流が流れることを回避する分離手段と、
前記第1コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側と前記第3コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側との間に前記第2電圧印加用端子を介して前記第2電圧を印加し、前記第2コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側と前記第3コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側との間に前記第2電圧印加用端子を介して前記第2電圧を印加する結合手段とを備え、
前記第1コイルに前記第1電圧を印加する期間および前記第1コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側と前記第3コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側との間に前記第2電圧を印加する期間の一対の期間について、そのいずれか一方の期間において前記第1コイルを鎖交する直流磁束を増加させ、他方の期間において前記第1コイルを鎖交する直流磁束を減少させるように前記電圧変換装置が構成されており
前記第2コイルに前記第1電圧を印加する期間、および前記第2コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側と前記第3コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側との間に前記第2電圧を印加する期間の一対の期間について、そのいずれか一方の期間において前記第2コイルを鎖交する直流磁束を増加させ、他方の期間において前記第2コイルを鎖交する直流磁束を減少させるように前記電圧変換装置が構成されており、
前記第1コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側と前記第3コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側との間に前記第2電圧が印加されることで、前記第1コイルおよび前記第3コイルのそれぞれに電流が流れる場合、前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路において、前記第1コイルおよび前記第3コイルのそれぞれによって誘起される磁束の方向が互いに等しくなるように前記第1コイルおよび前記第3コイルのそれぞれが前記磁心に巻かれており、
前記第2コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側と前記第3コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側との間に前記第2電圧が印加されることで、前記第2コイルおよび前記第3コイルのそれぞれに電流が流れる場合、前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路において、前記第2コイルおよび前記第3コイルのそれぞれによって誘起される磁束の方向が互いに等しくなるように前記第2コイルおよび前記第3コイルのそれぞれが前記磁心に巻かれており、
前記第1コイルに前記第1電圧を印加した場合に前記第1コイルに生じる磁束が前記第3コイルを鎖交する方向と、前記第2コイルに前記第1電圧を印加した場合に前記第2コイルに生じる磁束が前記第3コイルを鎖交する方向とが逆となるように、前記第1コイル、前記第2コイルおよび前記第3コイルのそれぞれが前記磁心に巻かれており、
前記第1コイルおよび前記第2コイルの双方を鎖交するループ経路において、前記第1コイルに前記第1電圧を印加した場合に前記第1コイルに生じる磁束が前記第2コイルを鎖交する方向と、前記第2コイルに前記第1電圧を印加した場合に前記第2コイルに生じる磁束が前記第1コイルを鎖交する方向とが互いに等しくなるように、前記第1コイルおよび前記第2コイルのそれぞれが前記磁心に巻かれていることを特徴とする電圧変換装置。
In the voltage converter that converts the magnitude of the input voltage and outputs it as an output voltage,
A pair of input terminals to which the input voltage is applied and a pair of output terminals to which the output voltage is applied; and the input voltage, the output voltage, and the input voltage and the output voltage a pair of first voltage application terminal Chi caries differential pressure, the first voltage is any one of a voltage applied between,
And a pair of terminals of a pair of the entering force pin and the pair of the output pin, the input voltage, the output voltage, and Chi differential pressure sac between the input voltage and the output voltage, A pair of second voltage application terminals to which a second voltage which is any one voltage other than the first voltage is applied ;
A first coil and a second coil magnetically coupled to each other and connected in series with each other ;
A first loop path that is a loop path that links the first coil and that does not link the second coil; and a loop path that links the second coil and does not link the first coil. A magnetic core constituting the second loop path;
Wrapped around the magnetic core so as to be linked to both the first loop path and the second loop path, and the opposite side of the both ends of the first coil to the side to which the second coil is connected A third coil connecting the opposite side of the second coil to the side to which the first coil is connected;
Upon application of a both ends to said first through the voltage applying terminal of the first voltage of the first coil, the first coil and through said series connection point between the first coil the second coil first avoids current flows between 2 coils, wherein upon the second via the first voltage application terminal to both ends of the coil for applying the first voltage, said through a series connection point first coil and Separating means for avoiding current from flowing between the second coils ;
The second voltage application terminal is interposed between a side of the first coil where the second coil is connected and a side of the third coil where the second coil is connected. Applying a second voltage, the second voltage between a side of the second coil connected to the first coil and a side of the third coil connected to the first coil. Coupling means for applying the second voltage via an application terminal ;
The first period for applying the first voltage to the coil, and the side where the second coil is connected among both ends of the first said the side where the second coil is connected among the both ends of the coil the third coil In one of the pair of periods in which the second voltage is applied between the two, the DC magnetic flux interlinking the first coil is increased in one period, and the first coil is interlinked in the other period. The voltage conversion device is configured to reduce the direct current magnetic flux,
The period during which the first voltage is applied to the second coil, and the side of the second coil where the first coil is connected and the side of the third coil where the first coil is connected Between the pair of periods in which the second voltage is applied between them, the DC magnetic flux interlinking the second coil is increased in one of the periods, and the second coil is interlinked in the other period. The voltage conversion device is configured to reduce the direct current magnetic flux,
The second voltage is applied between a side where the second coil is connected among both ends of the first coil and a side where the second coil is connected among both ends of the third coil, When current flows through each of the first coil and the third coil, the current is induced by each of the first coil and the third coil in a loop path that links both the first coil and the third coil. Each of the first coil and the third coil is wound around the magnetic core such that the directions of magnetic fluxes are equal to each other,
The second voltage is applied between a side of the second coil connected to the first coil and a side of the third coil connected to the first coil. When a current flows through each of the second coil and the third coil, each of the second coil and the third coil is induced in a loop path that links both the second coil and the third coil. Each of the second coil and the third coil is wound around the magnetic core so that the directions of the magnetic fluxes are equal to each other,
The direction in which the magnetic flux generated in the first coil interlinks the third coil when the first voltage is applied to the first coil, and the second when the first voltage is applied to the second coil. Each of the first coil, the second coil, and the third coil is wound around the magnetic core so that the magnetic flux generated in the coil is opposite to the direction in which the third coil is linked.
A direction in which the magnetic flux generated in the first coil links the second coil when the first voltage is applied to the first coil in a loop path that links both the first coil and the second coil. And the first coil and the second coil such that when the first voltage is applied to the second coil, the magnetic flux generated in the second coil is equal to the direction in which the first coil is linked to the first coil. Each of which is wound around the magnetic core .
前記結合手段によって前記第2コイルおよび前記第3コイルに前記第2電圧が印加されて且つ前記第1コイルに前記第1電圧が印加される状態と、前記結合手段によって前記第1コイルおよび前記第3コイルに前記第2電圧が印加されて且つ前記第2コイルに前記第1電圧が印加される状態とを有することを特徴とする請求項1記載の電圧変換装置。 A state in which the second voltage is applied to the second coil and the third coil by the coupling means, and a state in which the first voltage is applied to the first coil; and the first coil and the first coil by the coupling means 3 voltage conversion device according to claim 1 Symbol mounting and having a state where the second voltage is applied and to the second coil in the coil first voltage is applied. 一対の前記第1電圧印加用端子は、前記入力電圧が印加される一対の前記入力端子であり、
一対の前記第2電圧印加用端子は、前記出力電圧が印加される一対の前記出力端子であり、
前記第1電圧は、前記入力電圧であり、
前記第2電圧は、前記入力電圧と前記出力電圧との差圧であり、
前記分離手段および前記結合手段は、
前記第1コイルおよび前記第3コイルの接続手段であって且つ前記第1コイルから前記第3コイルへの電流の流れを許容して且つ逆方向の電流の流れを阻止する第1整流手段と、
前記第2コイルおよび前記第3コイルの接続手段であって且つ前記第2コイルから前記第3コイルへの電流の流れを許容して且つ逆方向の電流の流れを阻止する第2整流手段と、
前記第1整流手段の出力側から前記出力端子への電流の流れを許容して且つ逆方向の電流の流れを阻止する第3整流手段と、
前記第2整流手段の出力側から前記出力端子への電流の流れを許容して且つ逆方向の電流の流れを阻止する第4整流手段と、
前記第1コイルおよび前記入力端子間を電気的に開閉する第1コイル用開閉手段と、
前記第2コイルおよび前記入力端子間を電気的に開閉する第2コイル用開閉手段と、
を備え
前記第1コイルに前記第1電圧を印加する期間において前記第1コイルを鎖交する直流磁束を増加させ、前記第1コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側と前記第3コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側との間に前記第2電圧を印加する期間において前記第1コイルを鎖交する直流磁束を減少させるように前記電圧変換装置が構成されており、
前記第2コイルに前記第1電圧を印加する期間において前記第2コイルを鎖交する直流磁束を増加させ、前記第2コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側と前記第3コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側との間に前記第2電圧を印加する期間において前記第2コイルを鎖交する直流磁束を減少させるように前記電圧変換装置が構成されていることを特徴とする請求項記載の電圧変換装置。
The pair of first voltage application terminals is a pair of the input terminals to which the input voltage is applied,
The pair of second voltage application terminals is a pair of the output terminals to which the output voltage is applied,
The first voltage is the input voltage;
The second voltage is a differential pressure between the input voltage and the output voltage,
The separating means and the coupling means are:
First rectifying means for connecting the first coil and the third coil and allowing a current flow from the first coil to the third coil and preventing a reverse current flow;
A second rectifying means for connecting the second coil and the third coil and allowing a current flow from the second coil to the third coil and preventing a reverse current flow;
Third rectifying means that allows current flow from the output side of the first rectifying means to the output terminal and prevents reverse current flow;
A fourth rectifying means for allowing a current flow from the output side of the second rectifying means to the output terminal and blocking a reverse current flow;
First coil opening and closing means for electrically opening and closing between the first coil and the input terminal;
Second coil opening and closing means for electrically opening and closing between the second coil and the input terminal;
Equipped with a,
In a period in which the first voltage is applied to the first coil, a direct-current magnetic flux that links the first coil is increased, and a side of the first coil, to which the second coil is connected, and the third coil The voltage conversion device is configured to reduce a direct-current magnetic flux interlinking the first coil during a period in which the second voltage is applied between the opposite ends of the first coil and the side to which the second coil is connected. ,
In a period in which the first voltage is applied to the second coil, a direct-current magnetic flux that links the second coil is increased, and a side of the second coil, to which the first coil is connected, and the third coil the voltage conversion device has been configured to reduce the DC magnetic flux interlinked with the second coil in the period for applying the second voltage to between the side of the first coil is connected among the ends of the The voltage converter according to claim 2 .
一対の前記第1電圧印加用端子は、前記出力電圧が印加される一対の前記出力端子であり、
一対の前記第2電圧印加用端子は、前記入力電圧が印加される一対の前記入力端子であり、
前記第1電圧は、前記入力電圧と前記出力電圧との差圧であり、
前記第2電圧は、前記出力電圧であり、
前記分離手段および前記結合手段は、
前記第1コイルおよび前記第3コイル間を電気的に開閉する第1開閉手段と、
前記第2コイルおよび前記第3コイル間を電気的に開閉する第2開閉手段と、
前記第3コイルの一方の端部および前記入力端子の間を電気的に開閉する第3開閉手段と、
前記第3コイルの他方の端部および前記入力端子間を電気的に開閉する第4開閉手段と、
前記第1コイル経由で前記出力端子のうち低電位側から高電位側へと電流が流れることを許容して且つ逆方向に流れることを阻止する第1コイル用整流手段と、
前記第2コイル経由で前記出力端子のうち低電位側から高電位側へと電流が流れることを許容して且つ逆方向に流れることを阻止する第2コイル用整流手段と、
を備え
前記第1コイルに前記第1電圧を印加する期間において前記第1コイルを鎖交する直流磁束を増加させ、前記第1コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側と前記第3コイルの両端のうち前記第2コイルが接続された側との間に前記第2電圧を印加する期間において前記第1コイルを鎖交する直流磁束を減少させるように前記電圧変換装置が構成されており、
前記第2コイルに前記第1電圧を印加する期間において前記第2コイルを鎖交する直流磁束を増加させ、前記第2コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側と前記第3コイルの両端のうち前記第1コイルが接続された側との間に前記第2電圧を印加する期間において前記第2コイルを鎖交する直流磁束を減少させるように前記電圧変換装置が構成されていることを特徴とする請求項記載の電圧変換装置。
The pair of first voltage application terminals is a pair of the output terminals to which the output voltage is applied,
The pair of second voltage application terminals is a pair of the input terminals to which the input voltage is applied,
The first voltage is a differential pressure between the input voltage and the output voltage,
The second voltage is the output voltage;
The separating means and the coupling means are:
First opening and closing means for electrically opening and closing between the first coil and the third coil;
Second opening and closing means for electrically opening and closing between the second coil and the third coil;
Third opening and closing means for electrically opening and closing between one end of the third coil and the input terminal;
A fourth switching means for electrically opening and closing between the other end portion and the input terminal of the third coil,
Rectifying means for a first coil that allows a current to flow from the low potential side to the high potential side of the output terminal via the first coil and prevents the current from flowing in the reverse direction;
Rectifying means for second coil that allows current to flow from the low potential side to the high potential side of the output terminal via the second coil and prevents the current from flowing in the reverse direction;
Equipped with a,
In a period in which the first voltage is applied to the first coil, a direct-current magnetic flux that links the first coil is increased, and a side of the first coil, to which the second coil is connected, and the third coil The voltage conversion device is configured to reduce a direct-current magnetic flux interlinking the first coil during a period in which the second voltage is applied between the opposite ends of the first coil and the side to which the second coil is connected. ,
In a period in which the first voltage is applied to the second coil, a direct-current magnetic flux that links the second coil is increased, and a side of the second coil, to which the first coil is connected, and the third coil the voltage conversion device has been configured to reduce the DC magnetic flux interlinked with the second coil in the period for applying the second voltage to between the side of the first coil is connected among the ends of the The voltage converter according to claim 2 .
前記分離手段および前記結合手段は、
前記第1コイルおよび前記第3コイル間を電気的に開閉する第1開閉手段と、
前記第2コイルおよび前記第3コイル間を電気的に開閉する第2開閉手段と、
前記第3コイルの一方の端部および前記第2電圧印加用端子の間を電気的に開閉する第3開閉手段と、
前記第3コイルの他方の端部および前記第2電圧印加用端子間を電気的に開閉する第4開閉手段と、
前記第1コイルおよび前記第1電圧印加用端子間を電気的に開閉する第1コイル用開閉手段と、
前記第2コイルおよび前記第1電圧印加用端子間を電気的に開閉する第2コイル用開閉手段と、
を備えることを特徴とする請求項記載の電圧変換装置。
The separating means and the coupling means are:
First opening and closing means for electrically opening and closing between the first coil and the third coil;
Second opening and closing means for electrically opening and closing between the second coil and the third coil;
Third opening / closing means for electrically opening / closing between one end of the third coil and the second voltage application terminal;
A fourth switching means for electrically opening and closing between the other end and said second voltage application terminal of the third coil,
First coil opening and closing means for electrically opening and closing between the first coil and the first voltage application terminal;
Second coil opening and closing means for electrically opening and closing between the second coil and the first voltage application terminal;
The voltage converter according to claim 2, further comprising:
前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路と、前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路とのそれぞれは、他の部分と比較して透磁率の低い箇所を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電圧変換装置。 Each of the loop path that links both the first coil and the third coil and the loop path that links both the second coil and the third coil have magnetic permeability as compared with the other portions. The voltage converter of any one of Claims 1-5 provided with a low part. 前記第1コイルおよび前記第3コイルを鎖交するループ経路を構成する前記磁心と、前記第2コイルおよび前記第3コイルを鎖交するループ経路を構成する前記磁心とが一体的に形成され、
前記透磁率の低い部分は、前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路と前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路との共通部分以外の部分に構成されていることを特徴とする請求項記載の電圧変換装置。
Wherein said magnetic core constituting a loop path that first interlinked coils and chains the third coil, and the magnetic core constituting the loop path interlinked said second coil and said third coil are formed integrally,
The low permeability portion is a portion other than a common portion of a loop path that links both the first coil and the third coil and a loop path that links both the second coil and the third coil. The voltage converter according to claim 6 , wherein the voltage converter is configured as follows.
前記第1コイルおよび前記第2コイルのターン数が互いに等しく設定されており、
前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路と、前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路とについて、それらの磁気抵抗を同一としたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電圧変換装置。
The number of turns of the first coil and the second coil is set to be equal to each other;
The magnetic resistance of the loop path that links both the first coil and the third coil and the loop path that links both the second coil and the third coil are the same. The voltage converter according to any one of claims 1 to 7 .
前記第1コイルへの前記第1電圧印加用端子による前記第1電圧の印加期間と、前記第2コイルへの前記第1電圧印加用端子による前記第1電圧の印加期間とを同一として且つ、前記第1コイルへの前記第2電圧印加用端子による前記第2電圧の印加期間と、前記第2コイルへの前記第2電圧印加用端子による前記第2電圧の印加期間とを同一としたことを特徴とする請求項記載の電圧変換装置。 The application period of the first voltage by the first voltage application terminal to the first coil and the application period of the first voltage by the first voltage application terminal to the second coil are the same, and The application period of the second voltage by the second voltage application terminal to the first coil and the application period of the second voltage by the second voltage application terminal to the second coil are the same. The voltage converter according to claim 8 . 前記第1コイルへの前記第1電圧印加用端子による前記第1電圧の印加期間と、前記第2コイルへの前記第1電圧印加用端子による前記第1電圧の印加期間との位相をπだけずらすことを特徴とする請求項記載の電圧変換装置。 Only the application period of the first voltage by the first voltage application terminal to the first coil, the phases of the application period of the first voltage by the first voltage application terminal to the second coil π The voltage converter according to claim 9 , wherein the voltage converter is shifted. 前記第1コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路を構成する前記磁心と、前記第2コイルおよび前記第3コイルの双方を鎖交するループ経路を構成する前記磁心とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の電圧変換装置。 It said magnetic core constituting the loop path interlinked both the first coil and the third coil, the core and is integrally constituting the loop path interlinked both the second coil and said third coil The voltage conversion device according to claim 1 , wherein the voltage conversion device is formed as follows. 前記磁心は、前記第1コイル、前記第2コイルおよび前記第3コイルを鎖交しないループ経路であって且つ、一対のコイルを鎖交するループ経路をさらに備え、
該一対のコイルは、それらを鎖交する前記ループ経路上における方向および大きさが互いに等しい磁束を誘起することを特徴とする請求項11記載の電圧変換装置。
The magnetic core further includes a loop path that does not link the first coil, the second coil, and the third coil and that links a pair of coils;
12. The voltage conversion device according to claim 11 , wherein the pair of coils induce magnetic fluxes having the same direction and size on the loop path that links them.
前記磁心は、コイルを鎖交しないループ経路であって且つ、前記第1コイル、前記第2コイルおよび前記第3コイルを挟むループ経路を構成することを特徴とする請求項12記載の電圧変換装置。 13. The voltage converter according to claim 12 , wherein the magnetic core is a loop path that does not link coils, and constitutes a loop path that sandwiches the first coil, the second coil, and the third coil. .
JP2011187009A 2011-08-30 2011-08-30 Voltage converter Expired - Fee Related JP5796414B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011187009A JP5796414B2 (en) 2011-08-30 2011-08-30 Voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011187009A JP5796414B2 (en) 2011-08-30 2011-08-30 Voltage converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013051758A JP2013051758A (en) 2013-03-14
JP5796414B2 true JP5796414B2 (en) 2015-10-21

Family

ID=48013388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011187009A Expired - Fee Related JP5796414B2 (en) 2011-08-30 2011-08-30 Voltage converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5796414B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7280613B2 (en) 2018-05-15 2023-05-24 壮登 土屋 Eyeglasses and eyeglass support member

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7057188B2 (en) * 2018-03-29 2022-04-19 新電元工業株式会社 Power supply device, control circuit of power supply device, control method of power supply device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5684678A (en) * 1995-12-08 1997-11-04 Delco Electronics Corp. Resonant converter with controlled inductor
JP4110472B2 (en) * 2003-09-01 2008-07-02 株式会社デンソー Combined reactor for booster and booster
JP4434048B2 (en) * 2005-03-16 2010-03-17 サンケン電気株式会社 DC / DC converter
JP4746459B2 (en) * 2006-03-29 2011-08-10 本田技研工業株式会社 Booster circuit
JP2009095146A (en) * 2007-10-09 2009-04-30 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Dc/dc converter
JP2009146955A (en) * 2007-12-11 2009-07-02 Hitachi Computer Peripherals Co Ltd Complex reactor and power supply unit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7280613B2 (en) 2018-05-15 2023-05-24 壮登 土屋 Eyeglasses and eyeglass support member

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013051758A (en) 2013-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6345710B2 (en) Integrated magnetic transducer
US7449867B2 (en) Multi-phase buck converter with a plurality of coupled inductors
US7151364B2 (en) DC/DC converter and program
US8659272B2 (en) Bidirectional boost-buck DC-DC converter
JP5403005B2 (en) Power converter
JP4546439B2 (en) Magnetic circuit of 2-transform DCDC converter
JP5830915B2 (en) Power conversion circuit
JP5887886B2 (en) Composite magnetic parts
Hirakawa et al. High power density interleaved DC/DC converter using a 3-phase integrated close-coupled inductor set aimed for electric vehicles
JP5302795B2 (en) DC / DC converter
JP5971607B1 (en) Power circuit
US20080084717A1 (en) Multi-phase buck converter with a plurality of coupled inductors
JP2011130572A (en) Dc-dc converter
WO2018116437A1 (en) Power conversion device
JP5611470B2 (en) Voltage conversion circuit
JP2015056912A (en) DC-DC converter device
JPWO2020095432A1 (en) Power converter
JP5796414B2 (en) Voltage converter
US20140285110A1 (en) High-efficiency bias voltage generating circuit
US8395469B2 (en) Multi-phase transformer
JP2011130573A (en) Dc-dc converter
JP5959459B2 (en) DC-DC converter
JP5879846B2 (en) Isolated converter
JP5887700B2 (en) High frequency transformer
KR101974810B1 (en) Switching rectifier of high power density

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140805

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150430

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150512

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150702

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150721

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150803

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5796414

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees