[發明專利]雙向DC-DC轉換器

在審

• 申請號: 201810213723.8
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN108696123A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 矢野忠輔;小原悠司
• 申請（專利權）人: 歐姆龍汽車電子株式會社
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;李艷芳

雙向DC?DC轉換器。一種雙向DC?DC轉換器包括：電壓轉換電路；第一開關電路，該第一開關電路，連接在電壓轉換電路與高壓DC電源之間；第二開關電路，該第二開關電路連接在電壓轉換電路與低壓DC電源之間；平滑電容器，該平滑電容器設置在第一開關電路與電壓轉換電路之間；以及控制單元。控制單元控制第二開關電路，使得第二開關電路的接通時間逐漸增加，并且此后，控制控制電壓轉換電路，使得電壓轉換電路的升壓開關元件接通和斷開。在從升壓開關元件開始接通和斷開時起經過預定時間之后，控制單元斷開升壓開關元件并接通第一開關電路。

相關申請的交叉引用

本申請基于且要求2017年3月30日提交的日本第2017-067007號專利申請的優先權權益，此處以引證的方式將該申請的整個內容并入。

技術領域

本發明的一個或更多個實施方式涉及在兩個DC電源之間執行雙向功率轉換的DC-DC轉換器，特別是涉及非絕緣型的雙向DC-DC轉換器。

背景技術

向包括馬達的行進驅動系統供電的高壓電池和向諸如空調和音頻裝置的車內設備供電的低壓電池安裝在近來普及的電動車輛和混合動力汽車中。每個電池被配置有可以被充電和放電的次級電池。例如，鋰離子電池被用作高壓電池，并且鉛電池被用作低電壓電池。雙向DC-DC轉換器設置在高壓電池與低壓電池之間。

雙向DC-DC轉換器具有升壓功能和降壓功能。例如，在低壓電池的余量不足的情況下，由雙向DC-DC轉換器降低高壓電池的電壓，并將其提供給低壓電池以對低壓電池充電。另外，在高壓電池的余量不足的情況下，低壓電池的電壓由雙向DC-DC轉換器提升并被供給高壓電池以對高壓電池充電。由此可見，通過使用雙向DC-DC轉換器，可以互相補充兩種不同DC電源的電力。

存在兩種類型的雙向DC-DC轉換器：絕緣型和非絕緣型。在絕緣型的雙向DC-DC轉換器中，例如，如日本未審查專利申請第2015-228788號公報所述，低壓電池側和高壓電池側由變壓器絕緣，并且開關元件分別設置在變壓器的一次側和二次側上。在非絕緣型的雙向DC-DC轉換器中，例如，如日本未審查專利申請第2003-304644號公報所述，低壓電池側和高壓電池側不彼此絕緣，并且降壓開關元件和升壓開關元件設置在連接相應電池的電路徑上。

圖10例示了相關技術的非絕緣型的雙向DC-DC轉換器的示例。雙向DC-DC轉換器51設置在高壓電池E1與低壓電池E2之間，并且包括降壓開關元件Q11、升壓開關元件Q12、平滑電容器C、電感器L以及開關SW。D11和D12分別是開關元件Q11和Q12的寄生二極管。

在從高壓電池E1向低壓電池E2執行充電的情況下，在接通開關SW的狀態下，斷開升壓開關元件Q12，并且由具有預定占空比的PWM信號接通和斷開降壓開關元件Q11。從而，高壓電池E1的電壓根據PWM信號的占空比被降低并被供給低壓側，以對低壓電池E2充電。另外，在從低壓電池E2向高壓電池E1執行充電的情況下，在接通開關SW的狀態下，斷開開關元件Q11，并且由PWM信號接通和斷開開關元件Q12。在接通開關元件Q12的時段期間，電能累積在電感器L上。在斷開開關元件Q12的時段期間，經由二極管D11對電感器L的電能放電，并且由所提升的電壓對高壓電池E1充電。

在圖10所例示的DC-DC轉換器51中，如果在啟動時接通開關SW，則過多涌流經由開關SW從高壓電池E1流到平滑電容器C，并且由此可能毀壞平滑電容器C。因此，為了抑制涌流，在接通開關SW之前，在相關技術中執行對平滑電容器C初步充電(日本未審查專利申請第2015-228788號公報、日本未審查專利申請第2007-295699號公報、日本未審查專利申請第2007-318849號公報以及日本未審查專利申請第2009-232502號公報)。