JP6750999B2 - DC-DC converter and automobile - Google Patents
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- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
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- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
Description
本発明はDC-DCコンバータ、及び自動車に関する。 The present invention relates to a DC-DC converter and an automobile.
近年、化石燃料の枯渇や地球環境問題の悪化を背景に、ハイブリッド自動車や電気自動車など、電気エネルギーを利用した自動車への関心が高まっている。
このような電気エネルギーを用いた自動車は、車輪を駆動するためのモータを備え、さらにモータに電力を供給するための高圧バッテリを備えている。そして、この高圧バッテリの出力電圧をDC-DCコンバータにより降圧して、低圧の電気機器へ必要な電力を供給する電源システムを備えている。低圧の電気機器の例として、エアコンやオーディオ、自動車のコントローラー等がある。
BACKGROUND ART In recent years, with the background of exhaustion of fossil fuels and deterioration of global environmental problems, there is an increasing interest in vehicles using electric energy such as hybrid vehicles and electric vehicles.
A vehicle using such electric energy includes a motor for driving wheels and a high voltage battery for supplying electric power to the motor. The output voltage of the high-voltage battery is stepped down by a DC-DC converter, and a power supply system for supplying necessary power to low-voltage electric equipment is provided. Examples of low-voltage electrical equipment include air conditioners, audio systems, and automobile controllers.
高圧バッテリには、リチウムイオン電池が用いられることが多い。しかし、リチウムイオン電池の電圧が、十分に足りない場合、DC-DCコンバータを含めた高圧機器に流れる電流量が増加するため、高圧機器の小型化、低コスト化の妨げとなっていた。特許文献1には、高圧バッテリとDC-DCコンバータとの間に、昇圧回路を設けて、高圧バッテリの電圧が低い場合にも、DC-DCコンバータに入力される電圧を昇圧する技術が開示されている。この技術によれば、DC-DCコンバータには、高圧バッテリ電圧よりも高い入力電圧が印加されるため、DC-DCコンバータに流れる電流量が少なくなり、DC-DCコンバータの小型化、低コスト化を図ることが可能である。
A lithium ion battery is often used as the high voltage battery. However, when the voltage of the lithium-ion battery is not sufficiently low, the amount of current flowing through the high-voltage device including the DC-DC converter increases, which hinders downsizing and cost reduction of the high-voltage device.
特許文献1の技術では、追加した昇圧回路の分だけ回路素子が増加し、さらなる小型化、低コスト化の妨げとなる。
In the technique of
本発明によるDC-DCコンバータは、一次電源から供給される直流電力の電圧変換を行うDC-DCコンバータであって、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが第1交流接続部を介して直列に接続された第1アームと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子とが第2交流接続部を介して直列に接続された第2アームとを有するブリッジ回路と、前記一次電源と前記第1交流接続部の間に接続されるインダクタと、前記第1アームに並列に接続される第1コンデンサと、前記第1アームとを有する昇圧回路と、一端が前記第1交流接続部に他端が前記第2交流接続部に接続される1次巻線と、前記1次巻線に磁気結合する2次巻線とを有するトランスと、前記トランスの2次巻線側に接続される整流回路と、前記第1アームおよび前記第2アームの各スイッチング素子を制御する制御回路と、前記第1コンデンサの電圧値を検出する第1電圧検出器と、前記一次電源と並列に接続された第3コンデンサと、前記第3コンデンサの電圧値を検出する第3電圧検出器とを備え、前記制御回路は、前記第1電圧検出器および前記第3電圧検出器により検出された電圧値に基づいて、前記第1アームの各スイッチング素子と、前記第2アームの各スイッチング素子のオン時間幅を制御する。
本発明によるDC-DCコンバータは、一次電源から供給される直流電力の電圧変換を行うDC-DCコンバータであって、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが第1交流接続部を介して直列に接続された第1アームと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子とが第2交流接続部を介して直列に接続された第2アームとを有するブリッジ回路と、前記一次電源と前記第1交流接続部の間に接続されるインダクタと、前記第1アームに並列に接続される第1コンデンサと、前記第1アームとを有する昇圧回路と、一端が前記第1交流接続部に他端が前記第2交流接続部に接続される1次巻線と、前記1次巻線に磁気結合する2次巻線とを有するトランスと、前記トランスの2次巻線側に接続される整流回路と、前記第1アームおよび前記第2アームの各スイッチング素子を制御する制御回路と、前記第1コンデンサの電圧値を検出する第1電圧検出器と、前記一次電源と並列に接続された第3コンデンサと、前記第3コンデンサの電圧値を検出する第3電圧検出器と、を備え、前記制御回路は、前記第1電圧検出器および前記第3電圧検出器により検出された電圧値に基づいて、前記第1アームの各スイッチング素子におけるオン時間に対し、前記第2アームの各スイッチング素子におけるオン時間の位相差を制御する。
本発明によるDC-DCコンバータは、一次電源から供給される直流電力の電圧変換を行うDC-DCコンバータであって、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが第1交流接続部を介して直列に接続された第1アームと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子とが第2交流接続部を介して直列に接続された第2アームとを有するブリッジ回路と、前記一次電源と前記第1交流接続部の間に接続されるインダクタと、前記第1アームに並列に接続される第1コンデンサと、前記第1アームとを有する昇圧回路と、一端が前記第1交流接続部に他端が前記第2交流接続部に接続される1次巻線と、前記1次巻線に磁気結合する2次巻線とを有するトランスと、前記トランスの2次巻線側に接続される整流回路と、前記第1アームおよび前記第2アームの各スイッチング素子を制御する制御回路と、前記トランスの1次巻線に流れる電流値を検出する第1電流検出器と、前記インダクタに流れる電流値を検出する第3電流検出器とを備え、前記制御回路は、前記第1電流検出器および前記第3電流検出器により検出された電流値に基づいて、前記第1アームの各スイッチング素子と、前記第2アームの各スイッチング素子のオン時間幅を制御する。
本発明によるDC-DCコンバータは、一次電源から供給される直流電力の電圧変換を行うDC-DCコンバータであって、第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが第1交流接続部を介して直列に接続された第1アームと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子とが第2交流接続部を介して直列に接続された第2アームとを有するブリッジ回路と、前記一次電源と前記第1交流接続部の間に接続されるインダクタと、前記第1アームに並列に接続される第1コンデンサと、前記第1アームとを有する昇圧回路と、一端が前記第1交流接続部に他端が前記第2交流接続部に接続される1次巻線と、前記1次巻線に磁気結合する2次巻線とを有するトランスと、前記トランスの2次巻線側に接続される整流回路と、前記第1アームおよび前記第2アームの各スイッチング素子を制御する制御回路と、前記トランスの1次巻線に流れる電流値を検出する第1電流検出器と、前記インダクタに流れる電流値を検出する第3電流検出器とを備え、前記制御回路は、前記第1電流検出器および前記第3電流検出器により検出された電流値に基づいて、前記第1アームの各スイッチング素子におけるオン時間に対し、前記第2アームの各スイッチング素子におけるオン時間の位相差を制御する。
本発明による自動車は、DC-DCコンバータを含む電源システムを備える。
A DC-DC converter according to the present invention is a DC-DC converter that performs voltage conversion of DC power supplied from a primary power source, in which a first switching element and a second switching element are connected in series via a first AC connection section. A first arm connected to the first arm, a bridge circuit having a second arm in which a third switching element and a fourth switching element are connected in series via a second AC connecting portion, the primary power source and the first arm. A booster circuit having an inductor connected between the AC connecting portions, a first capacitor connected in parallel to the first arm, and the first arm, one end of the booster circuit and the other end of the first AC connecting portion. A transformer having a primary winding connected to the second AC connecting portion, a secondary winding magnetically coupled to the primary winding, and a rectifier circuit connected to the secondary winding side of the transformer A control circuit for controlling each switching element of the first arm and the second arm, a first voltage detector for detecting a voltage value of the first capacitor, and a third capacitor connected in parallel with the primary power supply. And a third voltage detector that detects the voltage value of the third capacitor, the control circuit based on the voltage values detected by the first voltage detector and the third voltage detector, The ON time width of each switching element of the first arm and each switching element of the second arm is controlled.
A DC-DC converter according to the present invention is a DC-DC converter that performs voltage conversion of DC power supplied from a primary power source, in which a first switching element and a second switching element are connected in series via a first AC connection section. A first arm connected to the first arm, a bridge circuit having a second arm in which a third switching element and a fourth switching element are connected in series via a second AC connecting portion, the primary power source and the first arm. A booster circuit having an inductor connected between the AC connecting portions, a first capacitor connected in parallel to the first arm, and the first arm, one end of the booster circuit and the other end of the first AC connecting portion. A transformer having a primary winding connected to the second AC connecting portion, a secondary winding magnetically coupled to the primary winding, and a rectifier circuit connected to the secondary winding side of the transformer A control circuit for controlling each switching element of the first arm and the second arm, a first voltage detector for detecting a voltage value of the first capacitor, and a third capacitor connected in parallel with the primary power supply. And a third voltage detector that detects the voltage value of the third capacitor, the control circuit based on the voltage values detected by the first voltage detector and the third voltage detector, The phase difference of the ON time in each switching element of the second arm is controlled with respect to the ON time in each switching element of the first arm.
A DC-DC converter according to the present invention is a DC-DC converter that performs voltage conversion of DC power supplied from a primary power source, in which a first switching element and a second switching element are connected in series via a first AC connection section. A first arm connected to the first arm, a bridge circuit having a second arm in which a third switching element and a fourth switching element are connected in series via a second AC connecting portion, the primary power source and the first arm. A booster circuit having an inductor connected between the AC connecting portions, a first capacitor connected in parallel to the first arm, and the first arm, one end of the booster circuit and the other end of the first AC connecting portion. A transformer having a primary winding connected to the second AC connecting portion, a secondary winding magnetically coupled to the primary winding, and a rectifier circuit connected to the secondary winding side of the transformer , A control circuit for controlling each switching element of the first arm and the second arm, a first current detector for detecting a current value flowing in a primary winding of the transformer, and a current value flowing in the inductor And a third current detector that controls the switching element of the first arm and the third current detector based on the current values detected by the first current detector and the third current detector. The on-time width of each switching element of the two arms is controlled.
A DC-DC converter according to the present invention is a DC-DC converter that performs voltage conversion of DC power supplied from a primary power source, in which a first switching element and a second switching element are connected in series via a first AC connection section. A first arm connected to the first arm, a bridge circuit having a second arm in which a third switching element and a fourth switching element are connected in series via a second AC connecting portion, the primary power source and the first A booster circuit having an inductor connected between the AC connection parts, a first capacitor connected in parallel to the first arm, and the first arm, one end of the booster circuit and the other end of the first AC connection part. A transformer having a primary winding connected to the second AC connecting portion, a secondary winding magnetically coupled to the primary winding, and a rectifier circuit connected to the secondary winding side of the transformer. , A control circuit for controlling each switching element of the first arm and the second arm, a first current detector for detecting a current value flowing in a primary winding of the transformer, and a current value flowing in the inductor And a third current detector for controlling the ON time of each switching element of the first arm based on the current value detected by the first current detector and the third current detector. On the other hand, the phase difference of the ON time in each switching element of the second arm is controlled.
The motor vehicle according to the invention comprises a power supply system including a DC-DC converter.
本発明によれば、小型化、低コスト化が可能なDC-DCコンバータ、さらに、これを用いた自動車を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a DC-DC converter that can be reduced in size and cost, and an automobile using the DC-DC converter.
(第1の実施形態)
以下、図面を参照して、本発明に係る第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態によるDC-DCコンバータ101の回路構成図である。本実施形態におけるDC-DCコンバータ101は、一次電源V1と二次電源V2との間に接続され、一次電源V1と二次電源V2との間で電力の授受を行う。一次電源V1、二次電源V2は共に直流電源であり、それぞれ二次電池により構成される。なお、一次電源V1から二次電源V2へ電力を伝送することを順送電と呼称する。一次電源V1には負荷R1が並列に接続され、二次電源V2には負荷R2が並列に接続されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a DC-
図1に示すように、一次電源V1と並列に第3コンデンサC3が接続される。また、一次電源V1は第1インダクタL1を介して、後述するブリッジ回路の第1交流接続部に接続される。ブリッジ回路は、第1スイッチング素子H1と第2スイッチング素子H2とが第1交流接続部を介して直列に接続された第1アームと、第3スイッチング素子H3と第4スイッチング素子H4とが第2交流接続部を介して直列に接続された第2アームとにより構成される。第1アームおよび第2アームに並列に第1コンデンサC1が接続される。 As shown in FIG. 1, the third capacitor C3 is connected in parallel with the primary power supply V1. In addition, the primary power supply V1 is connected to a first AC connecting portion of a bridge circuit described later via the first inductor L1. The bridge circuit includes a first arm in which a first switching element H1 and a second switching element H2 are connected in series via a first AC connecting portion, and a second arm including a third switching element H3 and a fourth switching element H4. The second arm is connected in series via an AC connecting portion. A first capacitor C1 is connected in parallel with the first arm and the second arm.
第1スイッチング素子H1乃至第4スイッチング素子H4には、それぞれダイオードDH1乃至DH4が逆並列接続されている。なお、第1スイッチング素子H1乃至第4スイッチング素子H4として、Si-MOSFETやSiC-MOSFETを使用した場合は、ダイオードDH1乃至DH4の替わりにMOSFETのボディダイオードを用いることができる。 Diodes DH1 to DH4 are connected in antiparallel to the first switching element H1 to the fourth switching element H4, respectively. When Si-MOSFET or SiC-MOSFET is used as the first switching element H1 to the fourth switching element H4, the body diode of the MOSFET can be used instead of the diodes DH1 to DH4.
第1アームの第1交流接続部は、共振インダクタLrを介してトランス4の一次巻線N1の一端に接続され、第2アームの第2交流接続部は、トランス用コンデンサCrを介してトランス4の一次巻線N1の他端に接続される。トランス4は、1次巻線N1と2次巻線N21、N22とを磁気結合している。2次巻線N21、N22の両端には整流回路を構成するダイオードDS1、DS2が接続される。2次巻線N21、N22の中間点は第2インダクタL2を介して二次電源V2に接続される。整流回路の出力側には、二次電源V2と並列に第2コンデンサC2が接続される。
The first AC connection part of the first arm is connected to one end of the primary winding N1 of the
第1アームと第2アームの接続点には、第1コンデンサC1の電圧値Vc1を検出する第1電圧検出器21が接続される。第1インダクタL1と一次電源V1の接続点には、第3コンデンサC3の電圧値Vc3を検出する第3電圧検出器23が接続される。
A
第1電圧検出器21、第3電圧検出器23は制御回路40に接続される。制御回路40は、各電圧検出器により検出された電圧値に基づいて、後述するように、第1アームおよび第2アームの各スイッチング素子を制御する。なお、第2インダクタL2と二次電源V2の接続点に、第2コンデンサC2の電圧値Vc2を検出する第2電圧検出器を接続し、制御回路40は、第2電圧検出器により検出された電圧値Vc2に基づいて、後述するように、第1アームおよび第2アームの各スイッチング素子を制御してもよい。
The
一次電源V1から二次電源V2へ電力を伝送する順送電において、制御回路40は、直流電源である一次電源V1が印加されたブリッジ回路の各スイッチング素子H1〜H4を制御し、トランス4の1次巻線N1に交流電圧を印加する。この場合、第1インダクタL1と第1コンデンサC1と第1アームとを含んで構成される昇圧回路により、第1コンデンサC1に印加される電圧は、一次電源V1の電圧より高くなる。そして、トランス4の2次巻線N21、N22に生じた誘起電圧を整流回路で整流し、二次電源V2に電力を供給する。このように、昇圧回路と、DC-DCコンバータのスイッチング素子を共用化することで、回路の小型化、低コスト化が可能になる。
制御回路40は、周期制御回路41、周期制限回路42、位相差制御回路43、位相差制限回路44を備えている。
周期制御回路41には、第3電圧検出器23から電圧値Vc3が入力され、また、図示省略した上位制御装置や制御回路40から、第1コンデンサC1の電圧値Vc1を所望の電圧値に調節するための電圧指令値Vc1_refが入力される。周期制御回路41は、以下の式(1)(2)により、第1スイッチング素子H1の周期時間幅τ1と第2スイッチング素子H2の周期時間幅τ2を算出する。
τ1=(Vc3/Vc1_ref)×T (1)
τ2=(1−Vc3/Vc1_ref)×T (2)
ここで、Tは第1スイッチング素子H1と第2スイッチング素子H2がオンオフを繰り返す1周期の時間である。
In forward power transmission in which electric power is transmitted from the primary power source V1 to the secondary power source V2, the
The
The voltage value Vc3 is input from the
τ1 = (Vc3/Vc1_ref) x T (1)
τ2 = (1-Vc3/Vc1_ref) x T (2)
Here, T is the time of one cycle in which the first switching element H1 and the second switching element H2 are repeatedly turned on and off.
図2(a)は、DC-DCコンバータ101の順送電時における第1スイッチング素子H1〜第4スイッチング素子H4のオンオフの一例を示すタイムチャートである。この図に示すように、周期時間幅τ1は、1周期Tの中で第1スイッチング素子H1がオンしている時間であり、周期時間幅τ2は、第2スイッチング素子H2がオンしている時間である。なお、周期時間幅τ1は、第3スイッチング素子H3がオンしている時間と等しく、周期時間幅τ2は、第4スイッチング素子H4がオンしている時間と等しい。
FIG. 2A is a time chart showing an example of ON/OFF of the first switching element H1 to the fourth switching element H4 during forward power transmission of the DC-
図1の制御回路40の説明に戻り、周期制御回路41で算出された周期時間幅τ1、τ2は周期制限回路42へ入力される。周期制限回路42には、更に、時間幅制限値τ_limitが入力されており、周期時間幅τ1、τ2が時間幅制限値τ_limitを超えないようにその値を制限している。これは、周期時間幅τ1、τ2が時間幅制限値τ_limitを超えて大きくなることで、スイッチング素子等に過電圧がかかるのを防止する為である。制御回路40は、周期制限回路42より出力された周期時間幅τ1、τ2に基づいて、図2(a)に示すように、第1スイッチング素子H1〜第4スイッチング素子H4のオンオフを制御する。これにより、第1コンデンサC1の電圧値Vc1が電圧指令値Vc1_refと一致するように調節される。
Returning to the description of the
位相差制御回路43には、第1電圧検出器21から電圧値Vc1が入力され、また、図示省略した上位制御装置や制御回路40から、第2コンデンサC2の電圧値Vc2を所望の電圧値に調節するための電圧指令値Vc2_refが入力される。位相差制御回路43は、以下の式(3)により、第1スイッチング素子H1と第4スイッチング素子H4との位相差(重畳時間幅)φ1、第2スイッチング素子H2と第3スイッチング素子H3との位相差(重畳時間幅)φ2を算出する。
φ1=φ2=(Vc2_ref/Vc1)×T×N (3)
ここで、Nはトランス4の巻数比であり、N=(N21+N22)/N1である。
The voltage value Vc1 is input from the
φ1=φ2=(Vc2_ref/Vc1)×T×N (3)
Here, N is the winding ratio of the
図2(a)に示すように、位相差φ1は、第1スイッチング素子H1がオンしている時間と第4スイッチング素子H4がオンしている時間が重なっている時間であり、位相差φ2は、第2スイッチング素子H2がオンしている時間と第3スイッチング素子H3がオンしている時間が重なっている時間である。この時間の重なりは、第1スイッチング素子H1と第4スイッチング素子H4がオンオフする周期と、第2スイッチング素子H2と第3スイッチング素子H3がオンオフする周期の位相が異なっていることから生じる。 As shown in FIG. 2A, the phase difference φ1 is the time when the first switching element H1 is on and the time when the fourth switching element H4 is on, and the phase difference φ2 is , The time when the second switching element H2 is on and the time when the third switching element H3 is on overlap. This time overlap occurs because the phases of the on/off cycles of the first switching element H1 and the fourth switching element H4 and the on/off cycle of the second switching element H2 and the third switching element H3 are different.
図1の制御回路40の説明に戻り、位相差制御回路43で算出された位相差φ1、φ2は位相差制限回路44へ入力される。位相差制限回路44には、更に、位相差制限値φ_limitが入力されており、位相差φ1、φ2が位相差制限値φ_limitを超えないようにその値を制限している。これは、位相差φ1、φ2が、周期時間幅τ1、τ2以上にならないように制限するためである。制御回路40は、位相差制限回路44より出力された位相差φ1、φ2に基づいて、図2(a)に示すように、第1スイッチング素子H1〜第4スイッチング素子H4のオンオフを制御する。これにより、第2コンデンサC2の電圧値Vc2が電圧指令値Vc2_refと一致するように調節される。
Returning to the explanation of the
DC-DCコンバータ101の出力電力は、トランス4の1次巻線N1への電圧時間積で決定される。従って、第1スイッチング素子H1と第4スイッチング素子H4のオン時間の位相差(重畳時間幅)φ1もしくは第2スイッチング素子H2と第3スイッチング素子H3のオン時間の位相差(重畳時間幅)φ2が、第1スイッチング素子H1および第3スイッチング素子H3の周期時間幅τ1、第2スイッチング素子H2および第4スイッチング素子H4の周期時間幅τ2のうち小さい周期時間幅と等しい時、DC-DCコンバータ101は最大出力となる(後述する図2(b)参照)。位相差が最大値を超えると、位相差を増やしてもDC-DCコンバータ101の出力電力が増加しないため、位相差に対し、位相差制限値φ_limitにより制限制御を行う。
The output power of the DC-
第1スイッチング素子H1と第4スイッチング素子H4のオン時間の位相差(重畳時間幅)φ1と、第2スイッチング素子H2と第3スイッチング素子H3のオン時間の位相差(重畳時間幅)φ2は、トランス4の1次巻線N1に印加される極性ごとの電圧の時間幅とそれぞれ等しい。なお、トランス4の1次巻線N1に印加される電圧の時間幅φ1とφ2が異なる場合、トランス4の1次巻線N1の電圧時間積が極性によって異なることとなるため、トランス4の磁気飽和を招く恐れがある。従って、第1スイッチング素子H1と第4スイッチング素子H4のオン時間の位相差φ1と、第2スイッチング素子H2と第3スイッチング素子H3のオン時間の位相差φ2は等しい値となるように制御される。なお、外乱等の影響によりトランス4の1次巻線N1の電圧時間積が極性によって異なっても問題ない場合、第1スイッチング素子H1と第4スイッチング素子H4のオン時間の位相差φ1と、第2スイッチング素子H2と第3スイッチング素子H3のオン時間の位相差φ2を必ず等しくしなくともよい。
The on-time phase difference (superposition time width) φ1 between the first switching element H1 and the fourth switching element H4 and the on-time phase difference (superposition time width) φ2 between the second switching element H2 and the third switching element H3 are It is equal to the time width of the voltage applied to the primary winding N1 of the
図2(b)は、DC-DCコンバータ101の出力を最大にした場合の第1スイッチング素子H1〜第4スイッチング素子H4のオンオフを示すタイムチャートである。この場合は、電圧指令値Vc2_refとして、電圧値Vc2を最大にする指令値が位相差制御回路43に入力される。仮に、位相差φ1、φ2が位相差制限値φ_limitを超えた場合は、位相差φ1、φ2が、周期時間幅τ1、τ2以上にならないように制限される。制御回路40は、位相差制限回路44より出力された位相差φ1、φ2に基づいて、図2(b)に示すように、第1スイッチング素子H1〜第4スイッチング素子H4のオンオフを制御する。
FIG. 2B is a time chart showing ON/OFF of the first switching element H1 to the fourth switching element H4 when the output of the DC-
図2(c)は、DC-DCコンバータ101の出力を最小にした場合の第1スイッチング素子H1〜第4スイッチング素子H4のオンオフを示すタイムチャートである。この場合は、電圧指令値Vc2_refとして、電圧値Vc2を最小にする指令値、すなわち0Vが位相差制御回路43に入力される。制御回路40は、位相差制限回路44より出力された位相差φ1、φ2に基づいて、図2(c)に示すように、第1スイッチング素子H1〜第4スイッチング素子H4のオンオフを制御する。この場合は、図2(c)に示すように、位相差φ1、φ2はゼロである。
FIG. 2C is a time chart showing ON/OFF of the first to fourth switching elements H1 to H4 when the output of the DC-
図2(a)に示すタイムチャートは、DC-DCコンバータ101の第1スイッチング素子H1および第3スイッチング素子H3の周期時間幅τ1が、第2スイッチング素子H2および第4スイッチング素子H4の周期時間幅τ2より小さい場合である。この場合、第1スイッチング素子H1と第4スイッチング素子H4のオン時間の位相差φ1と、第2スイッチング素子H2と第3スイッチング素子H3のオン時間の位相差φ2は、DC-DCコンバータ101の第1スイッチング素子H1および第3スイッチング素子H3の周期時間幅τ1以下の値となり、以下の式(4)の関係となる。この式(4)で示される条件では、電圧値Vc1は電圧値Vc3の2倍より大きくなる。
τ2 >τ1 ≧φ1、 φ2 (4)
In the time chart shown in FIG. 2A, the cycle time width τ1 of the first switching element H1 and the third switching element H3 of the DC-
τ2 >τ1 ≧φ1, φ2 (4)
図2(d)に示すタイムチャートは、DC-DCコンバータ101の第1スイッチング素子H1および第3スイッチング素子H3の周期時間幅τ1が、第2スイッチング素子H2および第4スイッチング素子H4の周期時間幅τ2以上の場合である。これは所望の電圧指令値Vc1_refを周期制御回路41へ入力することにより実現される。この場合、第1スイッチング素子H1と第4スイッチング素子H4の位相差φ1と、第2スイッチング素子H2と第3スイッチング素子H3の位相差φ2は、DC-DCコンバータ101の第2スイッチング素子H2および第4スイッチング素子H4の周期時間幅τ1以下の値となり、以下の式(5)の関係となる。この式(5)で示される条件では、電圧値Vc1は電圧値Vc3の1〜2倍以下になる。
τ1 ≧τ2 ≧φ1、 φ2 (5)
In the time chart shown in FIG. 2D, the cycle time width τ1 of the first switching element H1 and the third switching element H3 of the DC-
τ1 ≧τ2 ≧φ1, φ2 (5)
本実施形態では、第1コンデンサC1の電圧値Vc1を検出する第1電圧検出器21、第3コンデンサC3の電圧値Vc3を検出する第3電圧検出器23を設けた例で説明した。そして、制御回路40は、電圧値Vc3と電圧指令値Vc1_ref、電圧値Vc1と電圧指令値Vc2_refに基づいて、第1アームおよび第2アームの各スイッチング素子を制御した。しかし、これは一例であり、第2コンデンサC2の電圧値Vc2を検出する第2電圧検出器など他の電圧値と電圧指令値を適宜組み合わせて用いることができる。
In the present embodiment, an example has been described in which the
例えば、周期制御回路41に電圧値Vc1と第3コンデンサC3の電圧値Vc3を所望の電圧値に調節するための電圧指令値Vc3_refを入力し、以下の式(6)(7)により、第1スイッチング素子H1の周期時間幅τ1と第2スイッチング素子H2の周期時間幅τ2を算出する。
τ1=(Vc3_ref/Vc1)×T (6)
τ2=(1−Vc3_ref/Vc1)×T (7)
For example, the voltage command value Vc3_ref for adjusting the voltage value Vc1 and the voltage value Vc3 of the third capacitor C3 to a desired voltage value is input to the
τ1=(Vc3_ref/Vc1)×T (6)
τ2=(1-Vc3_ref/Vc1)×T (7)
また、例えば、位相差制御回路43に電圧値Vc2と電圧指令値Vc1_refを入力し、以下の式(8)により、第1スイッチング素子H1と第4スイッチング素子H4との位相差(重畳時間幅)φ1、第2スイッチング素子H2と第3スイッチング素子H3との位相差(重畳時間幅)φ2を算出する。
φ1=φ2=(Vc2/Vc1_ref)×T×N (8)
ここで、Nはトランス4の巻数比であり、N=(N21+N22)/N1である。
Further, for example, the voltage value Vc2 and the voltage command value Vc1_ref are input to the phase
φ1=φ2=(Vc2/Vc1_ref)×T×N (8)
Here, N is the winding ratio of the
図3は電圧検出器の替わりに電流検出器を用いたDC-DCコンバータ101の回路構成図である。図1と同一箇所には同一の符号を付して説明を省略する。また、制御回路40の詳細は図示を省略する。
この例では、電流検出器を設けて検出した電流値に基づいて第1アームおよび第2アームの各スイッチング素子H1〜H4を制御する。図3に示すように、トランス4の1次巻線N1に流れる電流値Ic1を検出する第1電流検出器31を設ける。また、トランス4の2次巻線N21、N22に流れる電流値Ic2を検出する第2電流検出器32を設ける。さらに、第1インダクタL1に流れる電流値Ic3を検出する第3電流検出器33を設ける。そして、制御回路40は以下の式(9)〜(11)より、周期時間幅τ1、τ2、位相差φ1、φ2を求める。
τ1=(Ic1_ref /Ic3)×T (9)
τ2=(1−Ic1_ref /Ic3)×T (10)
φ1=φ2=(Ic1 /Ic2_ref)×T×N (11)
ここで、Ic1_refはトランス4の1次巻線N1に流したい電流の電流指令値、Ic2_refはトランス4の2次巻線N21、N22に流したい電流指令値である。
なお、制御回路40は上述した電圧検出器と電流検出器を適宜混在して用いてもよい。さらに、電圧検出器もしくは電流検出器の全てを用いることなく、一部を用いてもよい。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a DC-
In this example, a current detector is provided to control the switching elements H1 to H4 of the first arm and the second arm based on the detected current value. As shown in FIG. 3, a first
τ1 = (Ic1_ref /Ic3) × T (9)
τ2=(1-Ic1_ref/Ic3)×T (10)
φ1=φ2=(Ic1/Ic2_ref)×T×N (11)
Here, Ic1_ref is a current command value of a current to be supplied to the primary winding N1 of the
The
図4は、DC-DCコンバータ101の整流回路にスイッチング素子を用いた場合の例を示す回路構成図である。図1と同一箇所には同一の符号を付して説明を省略する。また、制御回路40の詳細は図示を省略する。
図1では、整流回路をダイオードDS1、DS2で構成した。図4では、整流回路として、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S2と、ダイオードDS1およびダイオードDS2を用いた。スイッチング素子S1、S2として、MOSFETを用いる場合は、スイッチング素子S1をオン状態とすれば、ダイオードDS1に流れる電流をスイッチング素子S1へ分流することで損失を低減できる。このように、MOSFETと逆並列接続されたダイオード、またはMOSFETのボディダイオードに、ダイオードの順方向電流が流れるとき、このMOSFETをオン状態として損失を低減することを、以後では同期整流と呼称する。制御回路40により、スイッチング素子S1およびスイッチング素子S2を整流動作させる同期整流動作を行う。また、2次巻線N21およびN22以降の整流回路は、センタタップ整流回路方式に限らず、アクティブクランプ付き電流形センタタップ回路やその他、サージ吸収回路、カレントダブラ回路、電流形フルブリッジ回路の組合せでもよい。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing an example in which a switching element is used in the rectifier circuit of the DC-
In FIG. 1, the rectifier circuit is composed of diodes DS1 and DS2. In FIG. 4, the switching element S1 and the switching element S2, and the diode DS1 and the diode DS2 are used as the rectifier circuit. When MOSFETs are used as the switching elements S1 and S2, if the switching element S1 is turned on, the current flowing through the diode DS1 is divided into the switching element S1 to reduce the loss. In this way, when the forward current of the diode flows through the diode that is connected in anti-parallel with the MOSFET or the body diode of the MOSFET, turning on this MOSFET to reduce the loss is hereinafter referred to as synchronous rectification. The
図5〜図10は、図1におけるDC-DCコンバータ101の順送電時の動作説明図である。図5〜図10の各図は、図2(d)に示す各スイッチング素子H1〜 H4の動作のフェーズA〜Fに対応している。
フェーズAでは、図5に示すように、第1スイッチング素子H1がオン状態であり、一次電源V1の電圧が、第1インダクタL1に印加されず、第1インダクタL1のエネルギーは放出されている。また、第1コンデンサC1には、一次電源V1のエネルギーが蓄えられる。さらに、第4スイッチング素子H4がオン状態であり、一次電源V1の電圧がトランス4の1次巻線N1に印加され、共振インダクタLrの電流は増加していく。第1コンデンサC1に流れる電流は減少していき、零になるとフェーズBに移行する。
5 to 10 are operation explanatory diagrams of the DC-
In Phase A, as shown in FIG. 5, the first switching element H1 is in the ON state, the voltage of the primary power source V1 is not applied to the first inductor L1, and the energy of the first inductor L1 is released. Further, the energy of the primary power source V1 is stored in the first capacitor C1. Further, the fourth switching element H4 is in the ON state, the voltage of the primary power source V1 is applied to the primary winding N1 of the
フェーズBでは、図6に示すように、第1スイッチング素子H1がオン状態であり、一次電源V1の電圧が、第1インダクタL1に印加されず、第1インダクタL1のエネルギーは放出されている。また、第1コンデンサC1からも、エネルギーが放出される。さらに、第4スイッチング素子H4がオン状態であり、一次電源V1の電圧がトランス4の1次巻線N1に印加され、共振インダクタLrの電流は増加していく。第4スイッチング素子H4がオフ状態となり、第3スイッチング素子H3がオン状態となるとフェーズCに移行する。
In phase B, as shown in FIG. 6, the first switching element H1 is in the ON state, the voltage of the primary power source V1 is not applied to the first inductor L1, and the energy of the first inductor L1 is released. Energy is also released from the first capacitor C1. Further, the fourth switching element H4 is in the ON state, the voltage of the primary power source V1 is applied to the primary winding N1 of the
フェーズCでは、図7に示すように、第1スイッチング素子H1がオン状態であり、一次電源V1の電圧が、第1インダクタL1に印加されず、第1インダクタL1のエネルギーは放出される。また、第3スイッチング素子H3がオン状態であり、第1コンデンサC1にエネルギーが蓄えられる。また、一次電源V1の電圧がトランス4の1次巻線N1に印加されないため、共振インダクタLrの電流は減少していく。共振インダクタLrの電流が減少していき、零になるとフェーズDへ移行する。
In phase C, as shown in FIG. 7, the first switching element H1 is in the ON state, the voltage of the primary power source V1 is not applied to the first inductor L1, and the energy of the first inductor L1 is released. Further, the third switching element H3 is in the ON state, and energy is stored in the first capacitor C1. Further, since the voltage of the primary power source V1 is not applied to the primary winding N1 of the
フェーズDでは、図8に示すように、第1スイッチング素子H1がオン状態であり、一次電源V1の電圧が、第1インダクタL1に印加されず、第1インダクタL1のエネルギーは放出される。また、第3スイッチング素子H3がオン状態であり、第1コンデンサC1のエネルギーが放出される。第1スイッチング素子H1がオフ状態となり、第2スイッチング素子H2がオン状態となるとフェーズEに移行する。 In phase D, as shown in FIG. 8, the first switching element H1 is in the ON state, the voltage of the primary power supply V1 is not applied to the first inductor L1, and the energy of the first inductor L1 is released. In addition, the third switching element H3 is in the ON state, and the energy of the first capacitor C1 is released. When the first switching element H1 is turned off and the second switching element H2 is turned on, the phase E is entered.
フェーズEでは、図9に示すように、第2スイッチング素子H2がオン状態であり、一次電源V1の電圧が、第1インダクタL1に印加され、第1インダクタL1へエネルギーが蓄積される。また、第3スイッチング素子H3がオン状態であり、第1コンデンサC1のエネルギーが放出される。また、一次電源V1の電圧がトランス4の1次巻線N1に印加されるため、共振インダクタLrの電流は増加していく。第3スイッチング素子H3がオフ状態となり、第4スイッチング素子H4がオン状態となるとフェーズFに移行する。
In Phase E, as shown in FIG. 9, the second switching element H2 is in the ON state, the voltage of the primary power source V1 is applied to the first inductor L1, and energy is stored in the first inductor L1. In addition, the third switching element H3 is in the ON state, and the energy of the first capacitor C1 is released. Further, since the voltage of the primary power source V1 is applied to the primary winding N1 of the
フェーズFでは、図10に示すように、第2スイッチング素子H2がオン状態であり、一次電源V1の電圧が、第1インダクタL1に印加され、第1インダクタL1へエネルギーが蓄積される。また、第4スイッチング素子H4がオン状態であり、第1コンデンサC1のエネルギーが放出される。また、一次電源V1の電圧がトランス4の1次巻線N1に印加されないため、共振インダクタLrの電流は減少していく。第2スイッチング素子H2がオフ状態となり、第1スイッチング素子H1がオン状態となるとフェーズAに移行する。以降の動作は、フェーズAからフェーズFの繰り返しとなる。
In phase F, as shown in FIG. 10, the second switching element H2 is in the ON state, the voltage of the primary power source V1 is applied to the first inductor L1, and energy is stored in the first inductor L1. In addition, the fourth switching element H4 is in the ON state, and the energy of the first capacitor C1 is released. Further, since the voltage of the primary power source V1 is not applied to the primary winding N1 of the
本実施形態によれば、DC-DCコンバータ101に印加される電圧を昇圧し、入力電圧範囲を制御することが可能であり、かつ、昇圧回路と、DC-DCコンバータのスイッチング素子を共用化することで、回路の小型化、低コスト化を図ることができる。
According to this embodiment, the voltage applied to the DC-
(第2の実施形態)
図11は、第1の実施形態で示したDC-DCコンバータ101を自動車100に適用して場合の電源システムを示す図である。
本実施形態の電源システムは、DC-DCコンバータ101の充電器側をC側、高圧側をD側、低圧側をE側とすると、DC-DCコンバータ101のD側には、高圧バッテリ104がリレー106を介して接続される。DC-DCコンバータ101のE側には、低圧バッテリ105が接続される。外部電源109からの電力を自動車100へ送電する充電器108はDC-DCコンバータ101のC側に接続される。
(Second embodiment)
FIG. 11 is a diagram showing a power supply system when the DC-
In the power supply system of the present embodiment, when the charger side of the DC-
そして、モータMはモータ駆動用インバータなどのHV系機器102に接続され、HV系機器102はDC-DCコンバータ101のD側に接続される。エアコンなどの補機機器103は、DC-DCコンバータ101のE側に接続される。制御回路401は、DC-DCコンバータ101の各スイッチング素子H1〜 H4のスイッチング動作や、電力の送電方向、電力量等を制御する。なお、リレー106はなくてもよい。
The motor M is connected to the
図12は、本実施形態による電源システムの回路構成図である。
DC-DCコンバータ101の回路構成は、第1の実施形態と同様であるので、同一箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。充電器108は、外部電源109から入力される交流電圧を直流電圧に変換するAC-DCコンバータ51を備えている。AC-DCコンバータ51の出力側には平滑用の第4コンデンサC4を介してスイッチング回路52が接続される。スイッチング回路52は、4個のスイッチング素子によるブリッジ回路で構成され、制御回路401の制御により、直流電圧を交流電圧に変換する。スイッチング回路52は、トランス53の1次巻線側に接続され、トランス53の2次巻線側には整流回路54が接続される。整流回路54の出力は、DC-DCコンバータ101の第1コンデンサC1の両端に接続される。
FIG. 12 is a circuit configuration diagram of the power supply system according to the present embodiment.
Since the circuit configuration of the DC-
AC-DCコンバータ51は、ブリッジ整流回路と昇圧チョッパを組み合せた回路構成や、トーテムポール回路など、交流電圧を直流電圧にする回路構成であってもよい。なお、外部電源109が直流電源の場合はAC-DCコンバータ51を省略することができる。スイッチング回路52は、ハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路や、共振回路など、直流電圧を交流電圧に変換する変換する回路構成であればよい。整流回路54は、ダイオード整流や同期整流、センタタップ回路や、カレントダブラ方式など、交流電圧を直流電圧に変換する回路構成であればよい。
The AC-
図12に示すように、DC-DCコンバータ101の第1アームであり、降圧回路A’である第1スイッチング素子H1および第2スイッチング素子H2のスイッチング時間比と、第2アームである第3スイッチング素子H3および第4スイッチング素子H4のスイッチング時間比を制御するために、第3電圧検出器23により第3コンデンサC3の電圧Vc3を検出する。検出された電圧Vc3は、目標とする第1コンデンサC1の電圧指令値Vc1_refと共に制御回路401の周期制御回路41へ入力され、第1スイッチング素子H1および第3スイッチング素子H3の周期時間幅τ1、第2スイッチング素子H2および第4スイッチング素子H4の周期時間幅τ2が算出される。周期制御回路41および周期制限回路42の動作は第1の実施形態と同様であり、その説明を省略する。
As shown in FIG. 12, the switching time ratio of the first switching element H1 and the second switching element H2, which is the first arm of the DC-
図12において、第1電圧検出器21は第1コンデンサC1の電圧値Vc1を検出する。検出された電圧値Vc1は、目標とする第2コンデンサC2の電圧指令値Vc2_refと共に位相差制御回路43に入力され、第1スイッチング素子H1と第4スイッチング素子H4の位相差φ1と、第2スイッチング素子H2と第3スイッチング素子H3の位相差φ2が算出される。位相差制御回路43および位相差制限回路44の動作は第1の実施形態と同様であり、その説明を省略する。
In FIG. 12, the
図12において、第4電圧検出器24は第4コンデンサC4の電圧値Vc4を検出する。検出された電圧値Vc4は、目標とするDC-DCコンバータ101に印加される電圧指令値Vc1_refと共にスイッチング制御回路45に入力され、スイッチング回路52の制御量αが算出される。電圧指令値Vc1_refは、図示省略した上位制御装置や制御回路40より、DC-DCコンバータ101における第1コンデンサC1の電圧値Vc1を所望の電圧値に指定する指令値として入力される。スイッチング制御回路45で算出された制御量αは、スイッチング制限回路46で、所定のスイッチング回路52の最大制御量α_limitと比較される。算出された制御量αが最大制御量α_limitを超えない場合、スイッチング制御回路45は算出された制御量αを出力する。算出された制御量αが、所定の最大制御量α_limitを超えた場合、スイッチング制限回路46は最大制御量α_limitを制御量αとして出力する。最大制御量α_limitによって電力量を制限する。制御回路401は、制御量αに基づいてスイッチング回路52を制御して、DC-DCコンバータ101に印加される電圧が電圧指令値Vc1_refになるようにする。このように、充電器108の出力側である整流回路54の出力電圧を制御量αに基づいた出力電圧範囲に抑制することにより、充電器108の設計自由度を増すことが可能である。
In FIG. 12, the
なお、制御回路401は、第4電圧検出器24により第4コンデンサC4の電圧値Vc4を検出したが、電流検出器によりスイッチング回路52の入力側に流れる電流値を検出して、この電流値を用いて制御してもよい。
Although the
本実施形態によれば、外部電源109の電力は充電器108からDC-DCコンバータ101を介して、直流電源104や直流電源105に電力を送ることが可能となる。この場合、DC-DCコンバータ101に印加される電圧範囲を抑制することが可能であり、かつ降圧回路A’と、DC-DCコンバータ101のスイッチング素子を共用化することで、電源系統の小型化、低コスト化を図ることができる。
According to this embodiment, the power of the
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)DC-DCコンバータ101は、一次電源V1から供給される直流電力の電圧変換を行うDC-DCコンバータ101であって、第1スイッチング素子H1と第2スイッチング素子H2とが第1交流接続部を介して直列に接続された第1アームと、第3スイッチング素子H3と第4スイッチング素子H4とが第2交流接続部を介して直列に接続された第2アームとを有するブリッジ回路と、一次電源V1と第1交流接続部の間に接続されるインダクタL1と、第1アームに並列に接続される第1コンデンサC1と、第1アームとを有する昇圧回路と、一端が第1交流接続部に他端が第2交流接続部に接続される1次巻線N1と、1次巻線N1に磁気結合する2次巻線N21、N22とを有するトランスと、トランスの2次巻線側N21、N22に接続される整流回路と、第1アームおよび第2アームの各スイッチング素子を制御する制御回路40と、を備える。これにより、小型化、低コスト化が可能なDC-DCコンバータを提供することができる。
自動車は、DC-DCコンバータを含む電源システムを備える。これにより、小型化、低コスト化が可能なDC-DCコンバータ、さらに、これを用いた自動車を提供することができる。
According to the embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The DC-
The vehicle has a power supply system including a DC-DC converter. As a result, it is possible to provide a DC-DC converter that can be reduced in size and cost, and an automobile using the DC-DC converter.
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are not impaired. ..
101 DC-DCコンバータ
V1 一次電源
V2 二次電源
R1、R2 負荷
L1 第1インダクタ
L2 第2インダクタ
H1 第1スイッチング素子
H2 第2スイッチング素子
H3 第3スイッチング素子
H4 第4スイッチング素子
C1 第1コンデンサ
C2 第2コンデンサ
C3 第3コンデンサ
C4 第4コンデンサ
4 トランス
DS1、DS2 ダイオード
21 第1電圧検出器
23 第3電圧検出器
40 制御回路
41 周期制御回路
42 周期制限回路
43 位相差制御回路
44 位相差制限回路
100 自動車
104 高圧バッテリ
105 低圧バッテリ
108 充電器
109 外部電源系統
401 制御回路
101 DC-DC converter
V1 primary power supply
V2 secondary power supply
R1, R2 load
L1 1st inductor
L2 Second inductor
H1 First switching element
H2 Second switching element
H3 Third switching element
H4 4th switching element
C1 first capacitor
C2 Second capacitor
C3 3rd capacitor
DS1, DS2 diode
21 1st voltage detector
23 Third voltage detector
40 control circuit
41 Period control circuit
42 Cycle limit circuit
43 Phase difference control circuit
44 Phase difference limiting circuit
100 cars
104 high voltage battery
105 low voltage battery
108 charger
109 External power supply system
401 control circuit
Claims (13)
第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが第1交流接続部を介して直列に接続された第1アームと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子とが第2交流接続部を介して直列に接続された第2アームとを有するブリッジ回路と、
前記一次電源と前記第1交流接続部の間に接続されるインダクタと、前記第1アームに並列に接続される第1コンデンサと、前記第1アームとを有する昇圧回路と、
一端が前記第1交流接続部に他端が前記第2交流接続部に接続される1次巻線と、前記1次巻線に磁気結合する2次巻線とを有するトランスと、
前記トランスの2次巻線側に接続される整流回路と、
前記第1アームおよび前記第2アームの各スイッチング素子を制御する制御回路と、
前記第1コンデンサの電圧値を検出する第1電圧検出器と、
前記一次電源と並列に接続された第3コンデンサと、
前記第3コンデンサの電圧値を検出する第3電圧検出器とを備え、
前記制御回路は、前記第1電圧検出器および前記第3電圧検出器により検出された電圧値に基づいて、前記第1アームの各スイッチング素子と、前記第2アームの各スイッチング素子のオン時間幅を制御するDC-DCコンバータ。 A DC-DC converter for converting the voltage of DC power supplied from a primary power supply,
A first arm in which a first switching element and a second switching element are connected in series via a first AC connection section, and a third arm and a fourth switching element in series via a second AC connection section A bridge circuit having a second arm connected thereto,
A booster circuit including an inductor connected between the primary power supply and the first AC connection unit, a first capacitor connected in parallel to the first arm, and the first arm;
A transformer having a primary winding whose one end is connected to the first AC connecting portion and the other end being connected to the second AC connecting portion, and a secondary winding which is magnetically coupled to the primary winding,
A rectifier circuit connected to the secondary winding side of the transformer,
A control circuit for controlling each switching element of the first arm and the second arm;
A first voltage detector for detecting a voltage value of the first capacitor;
A third capacitor connected in parallel with the primary power supply,
A third voltage detector for detecting a voltage value of the third capacitor,
The control circuit, based on the voltage values detected by the first voltage detector and the third voltage detector, the ON time width of each switching element of the first arm and each switching element of the second arm. DC-DC converter to control the .
前記制御回路は、前記第1電圧検出器および前記第3電圧検出器により検出された電圧値に基づいて、前記第1アームの各スイッチング素子におけるオン時間に対し、前記第2アームの各スイッチング素子におけるオン時間の位相差を制御するDC-DCコンバータ。 In the DC-DC converter according to claim 1 ,
The control circuit, based on the voltage values detected by the first voltage detector and the third voltage detector, with respect to the ON time in each switching element of the first arm, each switching element of the second arm. -DC converter that controls the phase difference of on-time at.
第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが第1交流接続部を介して直列に接続された第1アームと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子とが第2交流接続部を介して直列に接続された第2アームとを有するブリッジ回路と、A first arm in which a first switching element and a second switching element are connected in series via a first AC connection section, and a third arm and a fourth switching element in series via a second AC connection section A bridge circuit having a second arm connected thereto,
前記一次電源と前記第1交流接続部の間に接続されるインダクタと、前記第1アームに並列に接続される第1コンデンサと、前記第1アームとを有する昇圧回路と、A booster circuit having an inductor connected between the primary power supply and the first AC connection section, a first capacitor connected in parallel to the first arm, and the first arm,
一端が前記第1交流接続部に他端が前記第2交流接続部に接続される1次巻線と、前記1次巻線に磁気結合する2次巻線とを有するトランスと、A transformer having a primary winding whose one end is connected to the first AC connecting portion and the other end being connected to the second AC connecting portion; and a secondary winding which is magnetically coupled to the primary winding.
前記トランスの2次巻線側に接続される整流回路と、A rectifier circuit connected to the secondary winding side of the transformer,
前記第1アームおよび前記第2アームの各スイッチング素子を制御する制御回路と、A control circuit for controlling each switching element of the first arm and the second arm;
前記第1コンデンサの電圧値を検出する第1電圧検出器と、A first voltage detector for detecting a voltage value of the first capacitor;
前記一次電源と並列に接続された第3コンデンサと、A third capacitor connected in parallel with the primary power supply,
前記第3コンデンサの電圧値を検出する第3電圧検出器と、を備え、A third voltage detector for detecting a voltage value of the third capacitor,
前記制御回路は、前記第1電圧検出器および前記第3電圧検出器により検出された電圧値に基づいて、前記第1アームの各スイッチング素子におけるオン時間に対し、前記第2アームの各スイッチング素子におけるオン時間の位相差を制御するDC-DCコンバータ。The control circuit, based on the voltage values detected by the first voltage detector and the third voltage detector, with respect to the ON time in each switching element of the first arm, each switching element of the second arm. -DC converter that controls the phase difference of on-time at.
第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが第1交流接続部を介して直列に接続された第1アームと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子とが第2交流接続部を介して直列に接続された第2アームとを有するブリッジ回路と、
前記一次電源と前記第1交流接続部の間に接続されるインダクタと、前記第1アームに並列に接続される第1コンデンサと、前記第1アームとを有する昇圧回路と、
一端が前記第1交流接続部に他端が前記第2交流接続部に接続される1次巻線と、前記1次巻線に磁気結合する2次巻線とを有するトランスと、
前記トランスの2次巻線側に接続される整流回路と、
前記第1アームおよび前記第2アームの各スイッチング素子を制御する制御回路と、
前記トランスの1次巻線に流れる電流値を検出する第1電流検出器と、
前記インダクタに流れる電流値を検出する第3電流検出器とを備え、
前記制御回路は、前記第1電流検出器および前記第3電流検出器により検出された電流値に基づいて、前記第1アームの各スイッチング素子と、前記第2アームの各スイッチング素子のオン時間幅を制御するDC-DCコンバータ。 A DC-DC converter for converting the voltage of DC power supplied from a primary power supply,
A first arm in which a first switching element and a second switching element are connected in series via a first AC connection section, and a third arm and a fourth switching element in series via a second AC connection section A bridge circuit having a second arm connected thereto,
A booster circuit having an inductor connected between the primary power supply and the first AC connection section, a first capacitor connected in parallel to the first arm, and the first arm,
A transformer having a primary winding whose one end is connected to the first AC connecting portion and the other end being connected to the second AC connecting portion; and a secondary winding which is magnetically coupled to the primary winding.
A rectifier circuit connected to the secondary winding side of the transformer,
A control circuit for controlling each switching element of the first arm and the second arm;
A first current detector for detecting a current value flowing in the primary winding of the transformer;
A third current detector for detecting a value of a current flowing through the inductor,
The control circuit, based on the current value detected by the first current detector and the third current detector, the ON time width of each switching element of the first arm and each switching element of the second arm. DC-DC converter to control the.
前記制御回路は、前記第1電流検出器および前記第3電流検出器により検出された電流値に基づいて、前記第1アームの各スイッチング素子におけるオン時間に対し、前記第2アームの各スイッチング素子におけるオン時間の位相差を制御するDC-DCコンバータ。 The DC-DC converter according to claim 4 ,
The control circuit, based on the current value detected by the first current detector and the third current detector, with respect to the ON time in each switching element of the first arm, each switching element of the second arm. -DC converter that controls the phase difference of on-time at.
第1スイッチング素子と第2スイッチング素子とが第1交流接続部を介して直列に接続された第1アームと、第3スイッチング素子と第4スイッチング素子とが第2交流接続部を介して直列に接続された第2アームとを有するブリッジ回路と、A first arm in which a first switching element and a second switching element are connected in series via a first AC connection section, and a third arm and a fourth switching element in series via a second AC connection section A bridge circuit having a second arm connected thereto,
前記一次電源と前記第1交流接続部の間に接続されるインダクタと、前記第1アームに並列に接続される第1コンデンサと、前記第1アームとを有する昇圧回路と、A booster circuit having an inductor connected between the primary power supply and the first AC connection section, a first capacitor connected in parallel to the first arm, and the first arm,
一端が前記第1交流接続部に他端が前記第2交流接続部に接続される1次巻線と、前記1次巻線に磁気結合する2次巻線とを有するトランスと、A transformer having a primary winding whose one end is connected to the first AC connecting portion and the other end being connected to the second AC connecting portion; and a secondary winding which is magnetically coupled to the primary winding.
前記トランスの2次巻線側に接続される整流回路と、A rectifier circuit connected to the secondary winding side of the transformer,
前記第1アームおよび前記第2アームの各スイッチング素子を制御する制御回路と、A control circuit for controlling each switching element of the first arm and the second arm;
前記トランスの1次巻線に流れる電流値を検出する第1電流検出器と、A first current detector for detecting a current value flowing in the primary winding of the transformer;
前記インダクタに流れる電流値を検出する第3電流検出器とを備え、A third current detector for detecting a value of a current flowing through the inductor,
前記制御回路は、前記第1電流検出器および前記第3電流検出器により検出された電流値に基づいて、前記第1アームの各スイッチング素子におけるオン時間に対し、前記第2アームの各スイッチング素子におけるオン時間の位相差を制御するDC-DCコンバータ。The control circuit, based on the current value detected by the first current detector and the third current detector, with respect to the ON time in each switching element of the first arm, each switching element of the second arm. -DC converter that controls the phase difference of on-time at.
前記第1アームのスイッチング素子のオン時間幅は、前記第1アームのスイッチング素子のオン時間幅と前記第2アームのスイッチング素子のオン時間幅との重畳時間幅以上であるDC-DCコンバータ。 The DC-DC converter according to claim 2, 3, 5 or 6 ,
The DC-DC converter wherein the ON time width of the switching element of the first arm is equal to or more than the superposition time width of the ON time width of the switching element of the first arm and the ON time width of the switching element of the second arm.
前記DC-DCコンバータの前記ブリッジ回路に対して、外部電源からの電力が入力され、前記一次電源を充電する充電器を並列に接続した自動車。 In the vehicle according to claim 8 ,
An automobile in which electric power from an external power supply is input to the bridge circuit of the DC-DC converter and a charger for charging the primary power supply is connected in parallel.
前記充電器は、AC-DCコンバータと、DC-ACコンバータと、充電器用トランスと、充電器用整流回路とを備え、交流の前記外部電源からの電力を供給する自動車。 In the vehicle according to claim 9 ,
The vehicle includes an AC-DC converter, a DC-AC converter, a charger transformer, and a charger rectifier circuit, and supplies electric power from the AC external power supply.
前記DC-ACコンバータの入力側に平滑コンデンサを備え、
前記制御回路は、前記平滑コンデンサの電圧値に基づいて、前記充電器の前記DC-ACコンバータのスイッチング素子を制御する自動車。 The vehicle according to claim 10 ,
A smoothing capacitor is provided on the input side of the DC-AC converter,
The control circuit controls the switching element of the DC-AC converter of the charger based on the voltage value of the smoothing capacitor.
前記充電器は、DC-ACコンバータと、充電器用トランスと、充電器用整流回路とを備え、直流の前記外部電源からの電力を供給する自動車。 In the vehicle according to any one of claims 9 to 11 ,
The charger includes a DC-AC converter, a transformer for the charger, and a rectifier circuit for the charger, and supplies electric power from the DC external power supply.
前記制御回路は、前記第1コンデンサの電圧値に基づいて、前記充電器の前記DC-ACコンバータのスイッチング素子を制御する自動車。 The vehicle according to claim 12 ,
The control circuit controls a switching element of the DC-AC converter of the charger based on a voltage value of the first capacitor.
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