[發(fā)明專(zhuān)利]雙向DC-DC變換器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310149394.2
• 申請(qǐng)日: 2009-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103259413A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 島田尊衛(wèi);谷口輝三彰;莊司浩幸
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 日立計(jì)算機(jī)機(jī)器株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/335
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/335;H02M7/217;H02M3/06
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 劉建

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有絕緣功能的雙向DC-DC變換器及其控制方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，由于對(duì)地球環(huán)保意識(shí)的提高，推進(jìn)了效率高的混合動(dòng)力汽車(chē)的普及。混合動(dòng)力汽車(chē)具有行駛電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)用的主電池和輔機(jī)驅(qū)動(dòng)用的輔機(jī)電池。如果在這電壓不同的兩個(gè)電池間能夠靈活調(diào)用電力，則能夠增加車(chē)輛電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自由度。

因此，在[專(zhuān)利文獻(xiàn)1]中公開(kāi)了一種在電壓不同的兩個(gè)電源間雙向交換電力的雙向DC-DC變換器。該變換器經(jīng)由變壓器與高壓側(cè)電路和低壓側(cè)電路連接。使高壓側(cè)電路的開(kāi)關(guān)元件工作，從而從高壓側(cè)電源向低壓側(cè)電源提供電力，使低壓側(cè)電路的開(kāi)關(guān)元件工作，從而從低壓側(cè)電源向高壓側(cè)電源提供電力。

另外，在[專(zhuān)利文獻(xiàn)2]中公開(kāi)了一種將包括開(kāi)關(guān)元件和電容器的串聯(lián)連接體的電壓鉗位電路（clamp?circuit）與低壓側(cè)電路連接的雙向DC-DC變換器。該變換器通過(guò)電壓鉗位電路能夠降低在降壓工作時(shí)由循環(huán)電流帶來(lái)的損失。另外，提供一種能夠防止在升降壓工作時(shí)發(fā)生低壓側(cè)電路中的電涌電壓（surge?voltage）從而能夠減低開(kāi)關(guān)元件的耐壓的、高效率小型的雙向DC-DC變換器。

此外，在[專(zhuān)利文獻(xiàn)3]中公開(kāi)了一種串聯(lián)連接變壓器的線(xiàn)圈與LC諧振電路的雙向DC-DC變換器。該變換器提供一種減少開(kāi)關(guān)損耗、能消除在接通/斷開(kāi)時(shí)向開(kāi)關(guān)元件中流入大電流、利用簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)高效率地在兩個(gè)直流電源系統(tǒng)中能夠靈活調(diào)用電力的雙向DC-DC變換器。

[專(zhuān)利文獻(xiàn)1]日本特開(kāi)2002-165448號(hào)公報(bào)

[專(zhuān)利文獻(xiàn)2]日本特開(kāi)2006-187147號(hào)公報(bào)

[專(zhuān)利文獻(xiàn)3]日本特開(kāi)2004-282828號(hào)公報(bào)

一般地，為了小型/高速率化雙向DC-DC變換器，利用開(kāi)關(guān)元件特性快的開(kāi)關(guān)元件較為有效。但是，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)的以往雙向DC-DC變換器中，為了與電壓高的直流電源授受電力且實(shí)現(xiàn)小型/高效率化，作為開(kāi)關(guān)元件，即使利用例如高耐壓MOSFET，由于MOSFET的體二極管的反向恢復(fù)特性與MOSFET的開(kāi)關(guān)特性比較也緩慢，因此阻礙小型/高效率化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種作為開(kāi)關(guān)元件利用例如像高耐壓MOSFET那樣的一種開(kāi)關(guān)特性快而體二極管的反向恢復(fù)特性比較慢的元件，一面能夠減低開(kāi)關(guān)元件損耗，一面能夠減輕由體二極管的反向恢復(fù)特性比較慢帶來(lái)的影響的小型/高效率的雙向DC-DC變換器及其控制方法。

為了解決上述課題，本發(fā)明其特征在于，一種雙向DC-DC變換器，具備：第1平滑電容器，其與第1直流電源并聯(lián)連接，且連接在第1開(kāi)關(guān)電路的直流端子間；第2平滑電容器，其與第2直流電源并聯(lián)連接，且連接在第2開(kāi)關(guān)電路的直流端子間；一次線(xiàn)圈，其連接在所述第1開(kāi)關(guān)電路的交流端子間；二次線(xiàn)圈，其連接在所述第2開(kāi)關(guān)電路的交流端子間；變壓器，其對(duì)所述一次線(xiàn)圈和所述二次線(xiàn)圈進(jìn)行磁耦合；和控制單元，其為使在所述第1、第2直流電源間授受電力而對(duì)所述第1、第2開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行控制，該雙向DC-DC變換器還具備：第1二極管，其在所述第1直流電源及所述第1平滑電容器和所述第1開(kāi)關(guān)電路的直流端子間，為使陰極朝向所述第1直流電源的正極而串聯(lián)插入；第1開(kāi)關(guān)，其與所述第1二極管并聯(lián)連接，所述控制單元是，在從所述第1直流電源向所述第2直流電源傳送電力的情況下，所述第1開(kāi)關(guān)為接通狀態(tài)，在從所述第2直流電源向所述第1直流電源傳送電力的情況下，所述第1開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)狀態(tài)。

另外，本發(fā)明的雙向DC-DC變換器，其特征在于，該雙向DC-DC變換器具備串聯(lián)插入到所述一次線(xiàn)圈和/或所述二次線(xiàn)圈的諧振電抗器。

再有，本發(fā)明的雙向DC-DC變換器，其特征在于，該雙向DC-DC變換器具備串聯(lián)插入到所述一次線(xiàn)圈和/或所述二次線(xiàn)圈的諧振電容器。

另外，本發(fā)明的雙向DC-DC變換器，其特征在于，所述第1開(kāi)關(guān)電路具備：串聯(lián)連接第1、第2開(kāi)關(guān)元件的第1開(kāi)關(guān)引腳、串聯(lián)連接第三、第四開(kāi)關(guān)元件且與所述第1開(kāi)關(guān)引腳并聯(lián)連接的第2開(kāi)關(guān)引腳；將所述第1開(kāi)關(guān)引腳的兩端間作為直流端子間，將所述第1、第2開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接點(diǎn)與所述第三、第四開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)連接點(diǎn)之間作為交流端子間。

再有，本發(fā)明的雙向DC-DC變換器，其特征在于，將所述第三、第四開(kāi)關(guān)元件分別替換為第1、第2電容器。