[发明专利]双向DC-DC转换器

说明书

双向DC‑DC转换器。一种双向DC‑DC转换器包括：电压转换电路；第一开关电路，该第一开关电路，连接在电压转换电路与高压DC电源之间；第二开关电路，该第二开关电路连接在电压转换电路与低压DC电源之间；平滑电容器，该平滑电容器设置在第一开关电路与电压转换电路之间；以及控制单元。控制单元控制第二开关电路，使得第二开关电路的接通时间逐渐增加，并且此后，控制控制电压转换电路，使得电压转换电路的升压开关元件接通和断开。在从升压开关元件开始接通和断开时起经过预定时间之后，控制单元断开升压开关元件并接通第一开关电路。

相关申请的交叉引用

本申请基于且要求2017年3月30日提交的日本第2017-067007号专利申请的优先权权益，此处以引证的方式将该申请的整个内容并入。

技术领域

本发明的一个或更多个实施方式涉及在两个DC电源之间执行双向功率转换的DC-DC转换器，特别是涉及非绝缘型的双向DC-DC转换器。

背景技术

向包括马达的行进驱动系统供电的高压电池和向诸如空调和音频装置的车内设备供电的低压电池安装在近来普及的电动车辆和混合动力汽车中。每个电池被配置有可以被充电和放电的次级电池。例如，锂离子电池被用作高压电池，并且铅电池被用作低电压电池。双向DC-DC转换器设置在高压电池与低压电池之间。

双向DC-DC转换器具有升压功能和降压功能。例如，在低压电池的余量不足的情况下，由双向DC-DC转换器降低高压电池的电压，并将其提供给低压电池以对低压电池充电。另外，在高压电池的余量不足的情况下，低压电池的电压由双向DC-DC转换器提升并被供给高压电池以对高压电池充电。由此可见，通过使用双向DC-DC转换器，可以互相补充两种不同DC电源的电力。

存在两种类型的双向DC-DC转换器：绝缘型和非绝缘型。在绝缘型的双向DC-DC转换器中，例如，如日本未审查专利申请第2015-228788号公报所述，低压电池侧和高压电池侧由变压器绝缘，并且开关元件分别设置在变压器的一次侧和二次侧上。在非绝缘型的双向DC-DC转换器中，例如，如日本未审查专利申请第2003-304644号公报所述，低压电池侧和高压电池侧不彼此绝缘，并且降压开关元件和升压开关元件设置在连接相应电池的电路径上。

图10例示了相关技术的非绝缘型的双向DC-DC转换器的示例。双向DC-DC转换器51设置在高压电池E1与低压电池E2之间，并且包括降压开关元件Q11、升压开关元件Q12、平滑电容器C、电感器L以及开关SW。D11和D12分别是开关元件Q11和Q12的寄生二极管。

在从高压电池E1向低压电池E2执行充电的情况下，在接通开关SW的状态下，断开升压开关元件Q12，并且由具有预定占空比的PWM信号接通和断开降压开关元件Q11。从而，高压电池E1的电压根据PWM信号的占空比被降低并被供给低压侧，以对低压电池E2充电。另外，在从低压电池E2向高压电池E1执行充电的情况下，在接通开关SW的状态下，断开开关元件Q11，并且由PWM信号接通和断开开关元件Q12。在接通开关元件Q12的时段期间，电能累积在电感器L上。在断开开关元件Q12的时段期间，经由二极管D11对电感器L的电能放电，并且由所提升的电压对高压电池E1充电。

在图10所例示的DC-DC转换器51中，如果在启动时接通开关SW，则过多涌流经由开关SW从高压电池E1流到平滑电容器C，并且由此可能毁坏平滑电容器C。因此，为了抑制涌流，在接通开关SW之前，在相关技术中执行对平滑电容器C初步充电(日本未审查专利申请第2015-228788号公报、日本未审查专利申请第2007-295699号公报、日本未审查专利申请第2007-318849号公报以及日本未审查专利申请第2009-232502号公报)。