JP6750999B2 - DC-DC converter and automobile - Google Patents

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion 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. Patent Document 1 discloses a technique in which a booster circuit is provided between a high-voltage battery and a DC-DC converter to boost the voltage input to the DC-DC converter even when the voltage of the high-voltage battery is low. ing. According to this technology, an input voltage higher than the high-voltage battery voltage is applied to the DC-DC converter, so the amount of current flowing through the DC-DC converter is reduced, and the DC-DC converter becomes smaller and less expensive. It is possible to

特開2016−19322号公報JP, 2016-19322, A

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 Patent Document 1, the number of circuit elements is increased by the amount of the added booster circuit, which hinders further size reduction and cost reduction.

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の実施形態によるDC-DCコンバータの回路構成図である。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a DC-DC converter according to the first embodiment. (a)(b)(c)(d)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。(A) (b) (c) (d) It is a time chart which shows ON/OFF of the 1st switching element H1-4th switching element H4. 電流検出器を用いたDC-DCコンバータの回路構成図である。It is a circuit configuration diagram of a DC-DC converter using a current detector. DC-DCコンバータ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。It is a circuit block diagram which shows the example in case a switching element is used for the rectifier circuit of a DC-DC converter. DC-DCコンバータのフェーズAにおける動作説明図である。It is an operation explanatory view in phase A of a DC-DC converter. DC-DCコンバータのフェーズBにおける動作説明図である。It is an operation explanatory view in phase B of a DC-DC converter. DC-DCコンバータのフェーズCにおける動作説明図である。It is an operation explanatory view in phase C of a DC-DC converter. DC-DCコンバータのフェーズDにおける動作説明図である。It is an operation explanatory view in phase D of a DC-DC converter. DC-DCコンバータのフェーズEにおける動作説明図である。It is an operation explanatory view in phase E of a DC-DC converter. DC-DCコンバータのフェーズFにおける動作説明図である。It is an operation explanatory view in phase F of a DC-DC converter. DC-DCコンバータを自動車に適用した場合の電源システムを示す図である。It is a figure which shows a power supply system when applying a DC-DC converter to a motor vehicle. DC-DCコンバータを自動車に適用した電源システムの回路構成図である。It is a circuit configuration diagram of a power supply system in which a DC-DC converter is applied to an automobile.

(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-DC converter 101 according to the first embodiment. The DC-DC converter 101 in this embodiment is connected between the primary power supply V1 and the secondary power supply V2, and exchanges electric power between the primary power supply V1 and the secondary power supply V2. Both the primary power source V1 and the secondary power source V2 are direct current power sources, and each is composed of a secondary battery. Note that transmitting power from the primary power source V1 to the secondary power source V2 is referred to as forward power transmission. A load R1 is connected in parallel to the primary power supply V1, and a load R2 is connected in parallel to the secondary power supply V2.

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 transformer 4 via the resonance inductor Lr, and the second AC connection part of the second arm is connected to the transformer 4 via the transformer capacitor Cr. Is connected to the other end of the primary winding N1. The transformer 4 magnetically couples the primary winding N1 and the secondary windings N21 and N22. Diodes DS1 and DS2 forming a rectifying circuit are connected to both ends of the secondary windings N21 and N22. The midpoint between the secondary windings N21 and N22 is connected to the secondary power supply V2 via the second inductor L2. A second capacitor C2 is connected in parallel with the secondary power supply V2 on the output side of the rectifier circuit.

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 first voltage detector 21 that detects the voltage value Vc1 of the first capacitor C1 is connected to the connection point between the first arm and the second arm. A third voltage detector 23 that detects the voltage value Vc3 of the third capacitor C3 is connected to the connection point between the first inductor L1 and the primary power supply V1.

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 first voltage detector 21 and the third voltage detector 23 are connected to the control circuit 40. The control circuit 40 controls each switching element of the first arm and the second arm based on the voltage value detected by each voltage detector, as described later. A second voltage detector that detects the voltage value Vc2 of the second capacitor C2 is connected to the connection point between the second inductor L2 and the secondary power supply V2, and the control circuit 40 detects the second voltage detector. The switching elements of the first arm and the second arm may be controlled based on the voltage value Vc2, as described later.

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 control circuit 40 controls each of the switching elements H1 to H4 of the bridge circuit to which the primary power source V1 that is a DC power source is applied, and the control circuit 1 AC voltage is applied to the next winding N1. In this case, the voltage applied to the first capacitor C1 is higher than the voltage of the primary power supply V1 by the booster circuit including the first inductor L1, the first capacitor C1, and the first arm. Then, the induced voltage generated in the secondary windings N21 and N22 of the transformer 4 is rectified by the rectifier circuit, and power is supplied to the secondary power source V2. In this way, by sharing the booster circuit and the switching element of the DC-DC converter, it is possible to reduce the size and cost of the circuit.
The control circuit 40 includes a cycle control circuit 41, a cycle limiting circuit 42, a phase difference control circuit 43, and a phase difference limiting circuit 44.
The voltage value Vc3 is input from the third voltage detector 23 to the cycle control circuit 41, and the voltage value Vc1 of the first capacitor C1 is adjusted to a desired voltage value from a host controller or control circuit 40 (not shown). The voltage command value Vc1_ref for inputting is input. The cycle control circuit 41 calculates the cycle time width τ1 of the first switching element H1 and the cycle time width τ2 of the second switching element H2 by the following equations (1) and (2).
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-DC converter 101. As shown in this figure, the cycle time width τ1 is the time during which the first switching element H1 is on in one cycle T, and the cycle time width τ2 is the time during which the second switching element H2 is on. Is. The cycle time width τ1 is equal to the time when the third switching element H3 is on, and the cycle time width τ2 is equal to the time when the fourth switching element H4 is on.

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 control circuit 40 in FIG. 1, the cycle time widths τ1 and τ2 calculated by the cycle control circuit 41 are input to the cycle limiting circuit 42. Further, a time width limit value τ_limit is input to the cycle limiting circuit 42, and limits the cycle time widths τ1 and τ2 so as not to exceed the time width limit value τ_limit. This is to prevent an overvoltage from being applied to the switching element or the like due to the cycle time widths τ1 and τ2 increasing beyond the time width limit value τ_limit. The control circuit 40 controls ON/OFF of the first switching element H1 to the fourth switching element H4 based on the cycle time widths τ1 and τ2 output from the cycle limiting circuit 42, as shown in FIG. As a result, the voltage value Vc1 of the first capacitor C1 is adjusted to match the voltage command value Vc1_ref.

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 first voltage detector 21 to the phase difference control circuit 43, and the voltage value Vc2 of the second capacitor C2 is set to a desired voltage value from a host controller or control circuit 40 (not shown). The voltage command value Vc2_ref for adjustment is input. The phase difference control circuit 43 calculates the phase difference (superimposed time width) φ1 between the first switching element H1 and the fourth switching element H4 and the second switching element H2 and the third switching element H3 by the following equation (3). Calculate the phase difference (superimposition time width) φ2.
φ1=φ2=(Vc2_ref/Vc1)×T×N (3)
Here, N is the winding ratio of the transformer 4, and N=(N21+N22)/N1.

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 control circuit 40 in FIG. 1, the phase differences φ1 and φ2 calculated by the phase difference control circuit 43 are input to the phase difference limiting circuit 44. The phase difference limiting circuit 44 further receives a phase difference limiting value φ_limit, and limits the phase difference φ1 and φ2 so that the phase difference limiting value φ_limit does not exceed the phase difference limiting value φ_limit. This is to limit the phase differences φ1 and φ2 so as not to exceed the period time widths τ1 and τ2. The control circuit 40 controls ON/OFF of the first switching element H1 to the fourth switching element H4 based on the phase differences φ1 and φ2 output from the phase difference limiting circuit 44, as shown in FIG. As a result, the voltage value Vc2 of the second capacitor C2 is adjusted to match the voltage command value Vc2_ref.

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-DC converter 101 is determined by the voltage-time product of the primary winding N1 of the transformer 4. Therefore, the phase difference between the ON times of the first switching element H1 and the fourth switching element H4 (superposition time width) φ1 or the phase difference between the ON times of the second switching element H2 and the third switching element H3 (superposition time width) φ2 is When the cycle time width τ1 of the first switching element H1 and the third switching element H3 and the cycle time width τ2 of the second switching element H2 and the fourth switching element H4 are equal to the smaller cycle time width, the DC-DC converter 101 The maximum output is obtained (see FIG. 2B described later). When the phase difference exceeds the maximum value, the output power of the DC-DC converter 101 does not increase even if the phase difference is increased. Therefore, the phase difference is limited by the phase difference limit value φ_limit.

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 transformer 4 for each polarity. When the time widths φ1 and φ2 of the voltage applied to the primary winding N1 of the transformer 4 are different, the voltage-time product of the primary winding N1 of the transformer 4 is different depending on the polarity. May cause saturation. Therefore, the on-time phase difference φ1 between the first switching element H1 and the fourth switching element H4 and the on-time phase difference φ2 between the second switching element H2 and the third switching element H3 are controlled to be equal. .. If there is no problem even if the voltage-time product of the primary winding N1 of the transformer 4 differs depending on the polarity due to the influence of disturbance, etc., the phase difference φ1 between the ON times of the first switching element H1 and the fourth switching element H4, The phase difference φ2 between the ON times of the second switching element H2 and the third switching element H3 does not necessarily have to be equal.

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-DC converter 101 is maximized. In this case, as the voltage command value Vc2_ref, a command value that maximizes the voltage value Vc2 is input to the phase difference control circuit 43. If the phase differences φ1 and φ2 exceed the phase difference limit value φ_limit, the phase differences φ1 and φ2 are limited so as not to exceed the cycle time widths τ1 and τ2. The control circuit 40 controls ON/OFF of the first switching element H1 to the fourth switching element H4 based on the phase differences φ1 and φ2 output from the phase difference limiting circuit 44, as shown in FIG. 2B.

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-DC converter 101 is minimized. In this case, as the voltage command value Vc2_ref, a command value that minimizes the voltage value Vc2, that is, 0V is input to the phase difference control circuit 43. The control circuit 40 controls ON/OFF of the first switching element H1 to the fourth switching element H4 based on the phase differences φ1 and φ2 output from the phase difference limiting circuit 44, as shown in FIG. 2C. In this case, as shown in FIG. 2C, the phase differences φ1 and φ2 are zero.

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-DC converter 101 is the cycle time width of the second switching element H2 and the fourth switching element H4. This is the case when it is smaller than τ2. In this case, the on-time phase difference φ1 between the first switching element H1 and the fourth switching element H4 and the on-time phase difference φ2 between the second switching element H2 and the third switching element H3 are the same as those of the DC-DC converter 101. The value is less than or equal to the cycle time width τ1 of the first switching element H1 and the third switching element H3, and has the relationship of the following expression (4). Under the condition shown by the equation (4), the voltage value Vc1 is larger than twice the voltage value Vc3.
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-DC converter 101 is the cycle time width τ1 of the second switching element H2 and the fourth switching element H4. It is the case of τ2 or more. This is realized by inputting a desired voltage command value Vc1_ref to the cycle control circuit 41. In this case, the phase difference φ1 between the first switching element H1 and the fourth switching element H4 and the phase difference φ2 between the second switching element H2 and the third switching element H3 are the same as the second switching element H2 and the second switching element H2 of the DC-DC converter 101. The value becomes equal to or less than the cycle time width τ1 of the 4-switching element H4, and the relationship of the following equation (5) is established. Under the condition represented by the equation (5), the voltage value Vc1 is 1 to 2 times or less the voltage value Vc3.
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 first voltage detector 21 that detects the voltage value Vc1 of the first capacitor C1 and the third voltage detector 23 that detects the voltage value Vc3 of the third capacitor C3 are provided. Then, the control circuit 40 controls each switching element of the first arm and the second arm based on the voltage value Vc3 and the voltage command value Vc1_ref and the voltage value Vc1 and the voltage command value Vc2_ref. However, this is an example, and other voltage values such as a second voltage detector for detecting the voltage value Vc2 of the second capacitor C2 and the voltage command value can be appropriately combined and used.

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 cycle control circuit 41, and the first equation is calculated by the following equations (6) and (7). The cycle time width τ1 of the switching element H1 and the cycle time width τ2 of the second switching element H2 are calculated.
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 difference control circuit 43, and the phase difference (superposition time width) between the first switching element H1 and the fourth switching element H4 is calculated by the following equation (8). φ1, and the phase difference (superposition time width) φ2 between the second switching element H2 and the third switching element H3 is calculated.
φ1=φ2=(Vc2/Vc1_ref)×T×N (8)
Here, N is the winding ratio of the transformer 4, and N=(N21+N22)/N1.

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-DC converter 101 using a current detector instead of the voltage detector. The same parts as those in FIG. Further, details of the control circuit 40 are omitted from the drawing.
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 current detector 31 for detecting a current value Ic1 flowing through the primary winding N1 of the transformer 4 is provided. Further, a second current detector 32 for detecting a current value Ic2 flowing through the secondary windings N21 and N22 of the transformer 4 is provided. Further, a third current detector 33 for detecting the current value Ic3 flowing through the first inductor L1 is provided. Then, the control circuit 40 obtains the cycle time widths τ1 and τ2 and the phase differences φ1 and φ2 from the following equations (9) to (11).
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 transformer 4, and Ic2_ref is a current command value to be supplied to the secondary windings N21 and N22 of the transformer 4.
The control circuit 40 may appropriately use the above voltage detector and current detector in a mixed manner. Furthermore, some of the voltage detectors or current detectors may be used instead of all.

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-DC converter 101. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Further, details of the control circuit 40 are omitted from the drawing.
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 control circuit 40 performs a synchronous rectification operation for rectifying the switching elements S1 and S2. In addition, the rectifier circuit after the secondary windings N21 and N22 is not limited to the center tap rectifier circuit method, but it is also a combination of a current source center tap circuit with active clamp, a surge absorption circuit, a current doubler circuit, and a current source full bridge circuit. But it's okay.

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-DC converter 101 in FIG. 1 during forward power transmission. Each of FIGS. 5 to 10 corresponds to phases A to F of the operation of each of the switching elements H1 to H4 shown in FIG. 2D.
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 transformer 4, and the current of the resonant inductor Lr increases. The current flowing through the first capacitor C1 decreases, and when it reaches zero, the phase B is entered.

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 transformer 4, and the current of the resonant inductor Lr increases. When the fourth switching element H4 is turned off and the third switching element H3 is turned on, the phase C is entered.

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 transformer 4, the current of the resonance inductor Lr decreases. When the current of the resonance inductor Lr decreases and becomes zero, the phase D is entered.

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 transformer 4, the current of the resonant inductor Lr increases. When the third switching element H3 is turned off and the fourth switching element H4 is turned on, the phase F is entered.

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 transformer 4, the current of the resonance inductor Lr decreases. When the second switching element H2 is turned off and the first switching element H1 is turned on, the phase A is entered. The subsequent operation is the repetition of Phase A to Phase F.

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-DC converter 101 can be boosted to control the input voltage range, and the booster circuit and the switching element of the DC-DC converter are shared. As a result, the circuit can be downsized and the cost can be reduced.

(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-DC converter 101 shown in the first embodiment is applied to an automobile 100.
In the power supply system of the present embodiment, when the charger side of the DC-DC converter 101 is the C side, the high voltage side is the D side, and the low voltage side is the E side, the high voltage battery 104 is on the D side of the DC-DC converter 101. It is connected via the relay 106. The low voltage battery 105 is connected to the E side of the DC-DC converter 101. Charger 108 that transmits the electric power from external power supply 109 to automobile 100 is connected to the C side of DC-DC converter 101.

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 HV system device 102 such as a motor drive inverter, and the HV system device 102 is connected to the D side of the DC-DC converter 101. Auxiliary equipment 103 such as an air conditioner is connected to the E side of DC-DC converter 101. The control circuit 401 controls the switching operation of each of the switching elements H1 to H4 of the DC-DC converter 101, the power transmission direction of power, the amount of power, and the like. The relay 106 may be omitted.

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-DC converter 101 is the same as that of the first embodiment, the same parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The charger 108 includes an AC-DC converter 51 that converts an AC voltage input from the external power supply 109 into a DC voltage. A switching circuit 52 is connected to the output side of the AC-DC converter 51 via a fourth smoothing capacitor C4. The switching circuit 52 is composed of a bridge circuit composed of four switching elements, and converts the DC voltage into an AC voltage under the control of the control circuit 401. The switching circuit 52 is connected to the primary winding side of the transformer 53, and the rectifying circuit 54 is connected to the secondary winding side of the transformer 53. The output of the rectifier circuit 54 is connected to both ends of the first capacitor C1 of the DC-DC converter 101.

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-DC converter 51 may have a circuit configuration in which a bridge rectifier circuit and a boost chopper are combined, or a circuit configuration in which an AC voltage is a DC voltage, such as a totem pole circuit. If the external power supply 109 is a DC power supply, the AC-DC converter 51 can be omitted. The switching circuit 52 may have a circuit configuration for converting a DC voltage into an AC voltage, such as a half bridge circuit, a full bridge circuit, or a resonance circuit. The rectifier circuit 54 may have a circuit configuration such as a diode rectifier, a synchronous rectifier, a center tap circuit, a current doubler system, or the like that converts an AC voltage into a DC voltage.

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-DC converter 101 and is the step-down circuit A′, and the third switching which is the second arm. In order to control the switching time ratio of the device H3 and the fourth switching device H4, the voltage Vc3 of the third capacitor C3 is detected by the third voltage detector 23. The detected voltage Vc3 is input to the cycle control circuit 41 of the control circuit 401 together with the target voltage command value Vc1_ref of the first capacitor C1, and the cycle time width τ1 of the first switching element H1 and the third switching element H3, The cycle time width τ2 of the second switching element H2 and the fourth switching element H4 is calculated. The operations of the cycle control circuit 41 and the cycle limiting circuit 42 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

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 first voltage detector 21 detects the voltage value Vc1 of the first capacitor C1. The detected voltage value Vc1 is input to the phase difference control circuit 43 together with the target voltage command value Vc2_ref of the second capacitor C2, and the phase difference φ1 between the first switching element H1 and the fourth switching element H4 and the second switching The phase difference φ2 between the element H2 and the third switching element H3 is calculated. The operations of the phase difference control circuit 43 and the phase difference limiting circuit 44 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

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 fourth voltage detector 24 detects the voltage value Vc4 of the fourth capacitor C4. The detected voltage value Vc4 is input to the switching control circuit 45 together with the target voltage command value Vc1_ref applied to the DC-DC converter 101, and the control amount α of the switching circuit 52 is calculated. The voltage command value Vc1_ref is input as a command value for designating the voltage value Vc1 of the first capacitor C1 in the DC-DC converter 101 to a desired voltage value from a host controller or control circuit 40 (not shown). The control amount α calculated by the switching control circuit 45 is compared with the maximum control amount α_limit of the predetermined switching circuit 52 by the switching limit circuit 46. When the calculated control amount α does not exceed the maximum control amount α_limit, the switching control circuit 45 outputs the calculated control amount α. When the calculated control amount α exceeds a predetermined maximum control amount α_limit, the switching limiting circuit 46 outputs the maximum control amount α_limit as the control amount α. The amount of electric power is limited by the maximum control amount α_limit. The control circuit 401 controls the switching circuit 52 based on the control amount α so that the voltage applied to the DC-DC converter 101 becomes the voltage command value Vc1_ref. In this way, by suppressing the output voltage of the rectifier circuit 54, which is the output side of the charger 108, within the output voltage range based on the control amount α, it is possible to increase the degree of freedom in designing the charger 108.

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 control circuit 401 detects the voltage value Vc4 of the fourth capacitor C4 by the fourth voltage detector 24, the current value is detected by detecting the current value flowing to the input side of the switching circuit 52 by the current detector. You may control using it.

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 external power supply 109 can be sent from the charger 108 to the DC power supply 104 and the DC power supply 105 via the DC-DC converter 101. In this case, it is possible to suppress the voltage range applied to the DC-DC converter 101, and by sharing the step-down circuit A′ and the switching element of the DC-DC converter 101, it is possible to reduce the size of the power supply system. Therefore, cost reduction can be achieved.

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-DC converter 101 is a DC-DC converter 101 that converts the voltage of the DC power supplied from the primary power source V1, and the first switching element H1 and the second switching element H2 are connected by a first AC connection. A bridge circuit having a first arm connected in series via a section and a second arm in which a third switching element H3 and a fourth switching element H4 are connected in series via a second AC connection section, A booster circuit having an inductor L1 connected between the primary power source V1 and a first AC connection portion, a first capacitor C1 connected in parallel with the first arm, and a first arm, and one end having a first AC connection And a transformer having a primary winding N1 whose other end is connected to the second AC connecting portion, and secondary windings N21 and N22 magnetically coupled to the primary winding N1, and a secondary winding side of the transformer. A rectifier circuit connected to N21 and N22, and a control circuit 40 for controlling each switching element of the first arm and the second arm are provided. As a result, it is possible to provide a DC-DC converter that can be reduced in size and cost.
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
C4 4th capacitor 4 transformer
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)

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 .
請求項に記載のDC-DCコンバータにおいて、
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.
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、A DC-DC converter for converting the voltage of DC power supplied from a primary power supply,
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.
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.
請求項に記載のDC-DCコンバータにおいて、
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.
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、A DC-DC converter for converting the voltage of DC power supplied from a primary power supply,
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.
請求項2、3、5または6に記載のDC-DCコンバータにおいて、
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.
請求項1から請求項までのいずれか一項に記載のDC-DCコンバータを含む電源システムを備えた自動車。 An automobile provided with a power supply system including the DC-DC converter according to any one of claims 1 to 7 . 請求項に記載の自動車において、
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.
請求項に記載の自動車において、
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.
請求項10に記載の自動車において、
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.
請求項から請求項11までのいずれか一項に記載の自動車において、
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.
請求項12に記載の自動車において、
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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