对称DC/DC变换器制造技术

一种对称ＤＣ／ＤＣ变换器，适于根据需要选择电能传输方向，和升压或降压操作，以及选择所需的升压或降压比。这种变换器包括单一电感器，具有一对开关装置以相应于电感对称的方式连接到它的终端上。变换器以这样的方式作为升压变换器和降压变换器操作，即一个和另一个开关装置各自用作输入开关和输出开关，并且一个和另一个开关装置相反地各自用作输出开关和输入开关。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的背景
这项专利技术涉及一种DC/DC变换器，它用于在传输电能时执行升压或降压操作，并且本专利技术特别涉及一种对称DC/DC变换器。
技术介绍
例如，双层电容器被认为是电能存储设备，它具有与其中存储的电能的量相关的电压。当使用双层电容器时，在充电或放电操作执行电能传输的情况下，需要DC/DC变换器执行升压或降压操作。在电动汽车的电机用作负载，而消耗双层电容器中的电能的情况下，例如，电机可以在刹车时可逆地产生电能，而用作发电设备。如果电机产生的电能被回收，那么能够显著地提高整个系统的电能效率，其中这样的系统包括双层电容器和电机，各自作为电源和负载。由此，在从一个终端部分到另一个终端部分的方向上，并且在从另一个终端部分到这个终端部分的方向上，用于执行升压和降压操作的DC/DC变换器具有双向传输电能的功能，这一点是很重要的，其中，任何一个终端部分都用作提供有电能的输入终端部分。在这方面，建议在各自方向上提供一对DC/DC变换器，并且提供开关来选择一个DC/DC变换器。然而，这种结构不实际，因为整个系统的尺寸增加了。考虑上述问题，有必要提供这样一种DC/DC变换器，它作为单一电路，即使输入终端部分与输出终端部分交换，它也能够操作。作为上述类型的DC/DC变换器，已经建议了所谓的双向变换器。第一种已有技术的双向DC/DC变换器是电路设备，它连接到电池或电源(如双层电容器)与负载(如电机)之间，并且具有多个变换电路和四个终端。第一种已有技术的双向DC/DC变换器以下面的方式操作。当双层电容器对电机提供电能而驱动电机的情况下，一个开关电路进入开路状态，而另一个开关电路在PWM(脉宽调制)控制或相似的条件下操作。在这种情况下，DC/DC变换器作为前向变换电路而操作。另一方面，在电机产生的电能提供给双层电容器，而使双层电容器充电的情况下，一个开关电路在PWM控制和相似的条件下操作，而另一个开关电路进入开路状态。在这种情况下，DC/DC变换器作为前向变换电路操作。日本未审查专利公开说明书第2000-33445号(JP2000-33445A)介绍了第二种已有技术的双向DC/DC变换器，它连接在d.c.电源与包括电容器的负载之间。第二种已有技术的双向DC/DC变换器使用FET(场效应晶体管)作为开关设备。特别是，第二种已有技术的双向DC/DC变换器包括了第一串联电路、第二串联电路、电感器和控制单元。第一串联电路包括第一和第二FET，它们并联到d.c.电源上。第二串联电路包括第三和第四FET，它们并联到负载上。电感器连接到第一和第二FET的接点与第三和第四FET的另一个接点之间。控制单元控制第一、第二、第三和第四FET各自的栅极。使电能从d.c.电源提供给负载，并且使电容器中存储的电能回收，并且反馈到d.c.电源中。上述第一种已有技术的双向电容器包括多个电感器，并且具有复杂的电路结构。在使用具有可变电压的电能存储设备，如双层电容器的情况下，或者在电机被驱动而作为负载，并且可逆地产生电能而被回收的情况下，系统包括可变电压，它相应于电能的量。由此，不仅有必要双向传输电能，而且相应于双层电容器(电源)和电机(负载)的状态，根据需要执行升压或降压操作。在系统是由多个电能存储设备、多个发电设备和多个负载设备的组合来构成的情况下，有必要设置DC/DC变换器具有适当的升压比或适当的降压比，其中DC/DC变换器连接到这些部件上。这样，每个已经出现的双向DC/DC变换器不能用在这样的系统中。本专利技术的概述由此，本专利技术的目的是提供对称DC/DC变换器，它在相应于电能传输方向的可变方向中，以相应于输入/输出电压比的升压或降压比操作。根据本专利技术，提供了对称的DC/DC变换器，它包括单一的电容器，电容器具有一对开关装置，以相应于电容器对称的方式连接到它的终端上，变换器以这样的方式作为升压(放大)变换器和降压(反向)变换器操作，即一个和另一个开关装置各自用作输入开关和输出开关，并且一个和另一个开关装置相反地各自用作输出开关和输入开关。附图的简要描述附图说明图1是电路图，显示了第一种已有技术的双向DC/DC变换器的结构；图2是电路图，显示了第二种已有技术的双向DC/DC变换器的结构；图3是根据本专利技术第一实施例的对称DC/DC变换器的电路图；图4是根据本专利技术第二实施例的对称DC/DC变换器的电路图；图5显示了图4中的对称DC/DC变换器，它升压操作中使用第三和第四终端作为输入终端；图6显示了图4中的对称DC/DC变换器，它降压操作中使用第三和第四终端作为输入终端；图7是根据本专利技术第三实施例的对称DC/DC变换器的电路图；图8是根据本专利技术第四实施例的对称DC/DC变换器的电路图；图9是根据本专利技术第五实施例的对称DC/DC变换器的电路图；图10是根据本专利技术第六实施例的对称DC/DC变换器的电路图；图11是流程图，用于描述图10中说明的对称DC/DC变换器的操作；图12是根据本专利技术第七实施例的对称DC/DC变换器的电路图；而图13是流程图，用于描述图12中说明的对称DC/DC变换器的操作。优选实施例的描述为了更好地理解本专利技术，将首先对已有技术的DC/DC变换器进行描述。参考图1，第一种已有技术的双向DC/DC变换器连接到作为电源的双层电容器17与作为负载的电机19之间，并且双向DC/DC变换器包括变压器25和一对开关电路27和29。在电能从双层电容器17提供给电机19来驱动电机19的情况下，开关电路29进入开路状态，而开关电路27在PWM控制或相似的条件下操作。在这种情况下，DC/DC变换器作为前向变换电路工作。在电机19产生的电能提供给双层电容器17，而使双层电容器17充电的情况下，开关电路27进入开路状态，而开关电路29在PWM控制或相似的条件下操作。在这种情况下，DC/DC变换器作为前向变换电路工作。参考图2，第二种已有技术的双向DC/DC变换器31连接到d.c.电源33与包括电容器35的负载37之间。第二种已有技术的双向DC/DC变换器31使用FET作为开关设备。特别是，第二种已有技术的双向DC/DC变换器31包括第一串联电路43、第二串联电路49、电感器23和控制单元(未画出)。第一串联电路43包括第一和第二FET39和41，它们并联到d.c.电源33上。第二串联电路49包括第三和第四FET45和47，它们并联到负载37上。电感器23连接到第一和第二FET39和41的接点，与第三和第四FET45和47的接点之间。控制单元控制第一、第二、第三和第四FET39、41、45和47各自的栅极，使电能从d.c.电源33提供给负载37，并且存储在电容器35中的电能被回收，并反馈给d.c.电源33。现在，将参考附图对本专利技术的几个优选实施例进行描述。参考图3，根据本专利技术第一实施例的对称DC/DC变换器51，包括电感器23和一对开关部分53、53。通过各自控制开关部分53、53，来选择输入/输出方向(即电能传输方向)和升压或降压方向。参考图4，根据本专利技术第二实施例的对称DC/DC变换器55包括电感器23；第一和第二开关部分57和59，使它们的一端连接到电感器23的一端；第三和第四开关部分61和63，使它们的一端连接到电感器23的另一端；第一到第四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对称ＤＣ／ＤＣ变换器，它包括单一的电容器，电容器具有一对开关装置，相应于所述电容器对称的安排连接到它的终端上，所述变换器以这样的方式作为升压变换器和降压变换器操作，即一个和另一个所述开关装置各自作为输入开关和输出开关，并且一个与另一个所述开关装置相反地各自作为输出开关和输入开关。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：关纯子，伊东孝彦，
申请(专利权)人：NEC东金株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]