本發(fā)明涉及進(jìn)行升壓操作和降壓操作的DC/DC變換器以及包括該DC/DC變換器的蓄電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

公開號為2012-182894的日本專利申請(JP 2012-182894 A)中描述的DC/DC變換器將高電壓電池的輸出電壓值降壓為預(yù)定電壓值，然后使用降壓后的電力給低電壓電池充電。這里，即使當(dāng)作為高電壓電池放電的結(jié)果，高電壓電池的電壓值已降至最小電壓值時，為了給低電壓電池充電，降壓后的電壓值應(yīng)該高于或等于低電壓電池的電壓值。考慮到這一點，設(shè)定被包括在DC/DC變換器中的變壓器的變壓比(線圈的匝數(shù)比)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在JP 2012-182894 A中描述的DC/DC變換器僅進(jìn)行降壓操作。然而，通過使用被包括在DC/DC變換器中的單個變壓器，不僅可以進(jìn)行降壓操作，而且還可以進(jìn)行升壓操作。在這種情況下，由于僅使用單個變壓器，所以降壓變壓比等于升壓變壓比。如上所述，如果考慮到降壓操作而設(shè)定變壓器的變壓比，則不能以大于所設(shè)定的變壓比的變壓比進(jìn)行升壓操作。

本發(fā)明的一方面提供一種DC/DC變換器。所述DC/DC變換器能夠使高電壓電池的電壓值降壓，并且能夠使低電壓電池的電壓值升壓。所述低電壓電池為提供比所述高電壓電池低的電壓值的電池。所述DC/DC變換器包括變壓器、第一開關(guān)元件、第一二極管、第一電容器、第二開關(guān)元件、第二二極管、第二電容器、第三二極管、電抗器、第三開關(guān)元件、第四二極管、第五二極管、第三電容器、第四開關(guān)元件和第六二極管。

所述變壓器包括第一線圈和第二線圈。所述第一線圈被連接到所述低電壓電池。所述第二線圈被連接到所述高電壓電池。所述第一開關(guān)元件與所述第二線圈串聯(lián)連接。所述第一二極管與所述第一開關(guān)元件反并聯(lián)連接。所述第一電容器與所述第一開關(guān)元件并聯(lián)連接。所述第二開關(guān)元件與所述第二線圈并聯(lián)連接。所述第二二極管與所述第二開關(guān)元件反并聯(lián)連接。所述第二電容器與所述第二開關(guān)元件串聯(lián)連接。

所述第三二極管的陽極被連接到所述第一線圈的一端。所述電抗器的一端被連接到所述第三二極管的陰極。所述電抗器的另一端被連接到所述低電壓電池的正電極端子。所述第三開關(guān)元件的一端被連接到所述第一線圈與所述第三二極管之間的連接點。所述第四二極管的陰極被連接到所述第三開關(guān)元件的另一端，所述第四二極管的陽極被連接到所述第三二極管與所述電抗器之間的連接點。所述第五二極管與所述第三開關(guān)元件反并聯(lián)連接。

所述第三電容器的一端被連接到所述第三開關(guān)元件與所述第四二極管之間的連接點，并且所述第三電容器與所述第一線圈以及所述低電壓電池并聯(lián)連接。所述第四開關(guān)元件的一端被連接到所述第三二極管與所述電抗器之間的連接點以及所述第四二極管的陽極，并且所述第四開關(guān)元件與所述第一線圈以及所述低電壓電池并聯(lián)連接。所述第六二極管與所述第四開關(guān)元件反并聯(lián)連接。

在根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器中，通過使用單個變壓器，可以使高電壓電池的電壓值降壓或使低電壓電池的電壓值升壓。在降壓操作時，可以通過使用變壓器的變壓比(降壓比)使高電壓電池的電壓值降壓。另一方面，在升壓操作時，可以通過使用電抗器進(jìn)行升壓操作，并且通過使用變壓器進(jìn)行升壓操作。通過使這兩個升壓操作都進(jìn)行，能夠以大于變壓器的變壓比(升壓比)的變壓比使低電壓電池的電壓值升壓。

將具體描述DC/DC變換器的降壓操作。通過將第一開關(guān)元件設(shè)定為接通狀態(tài)，可以使勵磁電流(exciting current)從高電壓電池流到第二線圈，并且可以通過使用變壓器的變壓比(降壓比)使高電壓電池的電壓值降壓。第二開關(guān)元件被用于在降壓操作時使存儲在變壓器中的磁能復(fù)位(reset)。第三開關(guān)元件被用于對流過低電壓側(cè)電路的電流整流。

已經(jīng)歷降壓操作的電力被允許提供給低電壓電池或與低電壓電池連接的負(fù)荷。當(dāng)將降壓后的電力提供給負(fù)荷時，可以使負(fù)荷工作。當(dāng)將降壓后的電力提供給低電壓電池時，可以給低電壓電池充電。即使當(dāng)高電壓電池的電壓值降為最小電壓值，也可以設(shè)定變壓器的變壓比以使得可以給低電壓電池充電。

接下來，將具體描述DC/DC變換器的升壓操作。首先，在通過使用電抗器的升壓操作中，通過將第四開關(guān)元件設(shè)定為接通狀態(tài)，從低電壓電池放電的電流流過電抗器，并且磁能被存儲在電抗器中。當(dāng)?shù)谒拈_關(guān)元件被設(shè)定為關(guān)斷狀態(tài)時，存儲在電抗器中的磁能被釋放，并且充電電流經(jīng)由第四二極管流到第三電容器。由此，第三電容器的電壓值變得高于低電壓電池的電壓值。

接著，當(dāng)?shù)谌_關(guān)元件被設(shè)定為接通狀態(tài)時，LC電路由第三電容器和變壓器的電感形成，并且可以使勵磁電流流過第一線圈。由此，可以升高第一線圈的電壓值，并且升高第二線圈的電壓值。由于變壓器的變壓比(升壓比)，第二線圈的電壓值變得高于第三電容器的電壓值。

金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)可以被用作第一開關(guān)元件、第二開關(guān)元件、第三開關(guān)元件和第四開關(guān)元件中的至少一者。此時，與由MOSFET形成的開關(guān)元件反并聯(lián)連接的二極管為被包括在MOSFET中的寄生二極管。

在上述方面中，一種蓄電系統(tǒng)可以包括上述DC/DC變換器、正電極線、負(fù)電極線、負(fù)荷、一對繼電器、平滑電容器和控制器。所述負(fù)荷經(jīng)由所述正電極線和所述負(fù)電極線而被連接到所述高電壓電池。所述一對繼電器分別被設(shè)置在所述正電極線和所述負(fù)電極線中。所述平滑電容器被連接到所述正電極線和所述負(fù)電極線。所述控制器可以被配置為控制所述DC/DC變換器和所述一對繼電器。所述控制器可以被配置為在所述一對繼電器從關(guān)斷狀態(tài)被切換到接通狀態(tài)之前，通過使用所述DC/DC變換器而使所述低電壓電池的電壓值升壓。所述控制器可以被配置為使用升壓后的電力給所述平滑電容器充電。

可以使用已被DC/DC變換器升壓的電力給平滑電容器充電。具體地，在該對繼電器被從關(guān)斷狀態(tài)切換到接通狀態(tài)之前，可以給平滑電容器充電。由此，在該對繼電器被設(shè)定為接通狀態(tài)之前，可以將平滑電容器的電壓值設(shè)定為高電壓電池的電壓值或者使平滑電容器的電壓值接近高電壓電池的電壓值。當(dāng)在平滑電容器被充電之后將該對繼電器設(shè)定為接通狀態(tài)時，可以抑制浪涌電流(inrush current)從高電壓電池向平滑電容器的流動。

通過根據(jù)本發(fā)明的DC/DC變換器，如上所述，能夠以比變壓器的變壓比大的變壓比進(jìn)行升壓操作。如上所述，當(dāng)考慮到高電壓電池的最小電壓值而設(shè)定變壓器的變壓比(降壓比)時，即使當(dāng)高電壓電池的電壓值變得高于最小電壓值時，也可以對高電壓電池的電壓值進(jìn)行升壓操作。

附圖說明

下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中，相同的參考標(biāo)號表示相同的部件，其中：

圖1是示出電池系統(tǒng)的配置的圖；

圖2是示出啟動電池系統(tǒng)的處理的流程圖；以及

圖3是示出DC/DC變換器的電路配置的圖。

具體實施方式

在下文中，將描述本發(fā)明的實施例。

將描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電池系統(tǒng)。圖1是示出根據(jù)本實施例的電池系統(tǒng)的配置的圖。根據(jù)本實施例的電池系統(tǒng)被安裝在車輛上。該車輛為電動車輛或混合動力車輛。電動車輛僅包括作為用于驅(qū)動(propel)車輛的動力源的主電池(稍后描述)?；旌蟿恿囕v除了主電池(稍后描述)之外，還包括引擎或燃料電池作為用于驅(qū)動車輛的動力源。

主電池(與根據(jù)本發(fā)明的高電壓電池對應(yīng))10包括相互串聯(lián)連接的多個單電池11。諸如鎳金屬氫化物電池和鋰離子電池的二次電池被用作每個單電池11?？梢允褂秒婋p層電容器代替二次電池。相互并聯(lián)連接的多個單電池11可以被包括在主電池10中。

電壓傳感器21檢測主電池10的電壓值VB，并且將檢測結(jié)果(電壓值VB)輸出至控制器30。電流傳感器22檢測主電池10的電流值IB，并且將檢測結(jié)果(電流值IB)輸出至控制器30。控制器30包括存儲器31。存儲器31存儲各種信息。

正電極線PL被連接到主電池10的正電極端子。負(fù)電極線NL被連接到主電池10的負(fù)電極端子。主電池10經(jīng)由正電極線PL和負(fù)電極線NL而被連接到逆變器41。系統(tǒng)主繼電器SMR-B被設(shè)置在正電極線PL中。系統(tǒng)主繼電器SMR-G被設(shè)置在負(fù)電極線NL中。當(dāng)接收到來自控制器30的控制信號時，系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G中的每一者在接通狀態(tài)與關(guān)斷狀態(tài)之間切換。

電容器(平滑電容器)Cout被連接到正電極線PL和負(fù)電極線NL。具體地，電容器Cout的一端被連接到連接系統(tǒng)主繼電器SMR-B與逆變器41的正電極線PL。電容器Cout的另一端被連接到連接系統(tǒng)主繼電器SMR-G與逆變器41的負(fù)電極線NL。電壓傳感器23檢測電容器Cout的電壓值VL，并且將檢測結(jié)果(電壓值VL)輸出至控制器30。

逆變器41將從主電池10輸出的直流電力變換為交流電力，并且將該交流電力輸出至電動發(fā)電機(與根據(jù)本發(fā)明的負(fù)荷對應(yīng))42。電動發(fā)電機42在接收到從逆變器41輸出的交流電力時產(chǎn)生動能。該動能被用于驅(qū)動車輛。電動發(fā)電機42被連接到車輪。電動發(fā)電機42能夠通過將由電動發(fā)電機42產(chǎn)生的動能傳送至車輪來驅(qū)動車輛。

電動發(fā)電機42將在車輛的制動期間產(chǎn)生的動能變換為電能(交流電力)。逆變器41將由電動發(fā)電機42產(chǎn)生的交流電力變換為直流電力，并且將該直流電力輸出至主電池10。由此，可以將再生電力存儲在主電池10中。

雙向DC/DC變換器50被連接到正電極線PL和負(fù)電極線NL。具體地，DC/DC變換器50被連接到將系統(tǒng)主繼電器SMR-B連接到逆變器41的正電極線PL，以及被連接到將系統(tǒng)主繼電器SMR-G連接到逆變器41的負(fù)電極線NL。

當(dāng)系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G處于接通狀態(tài)時，DC/DC變換器50使主電池10的電壓值VB降壓，然后將降壓后的電力輸出至輔助電池(與根據(jù)本發(fā)明的低電壓電池對應(yīng))43或輔助裝置44。通過將電力從主電池10提供給輔助電池43，可以給輔助電池43充電。

通過將電力從主電池40提供給輔助裝置44，可以使輔助裝置44工作。也可以為輔助裝置44提供來自輔助電池43的電力。輔助電池43用作用于使控制器30或系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G工作的電源。

諸如鉛蓄電池和鎳金屬氫化物電池的二次電池被用作輔助電池43。輔助電池43的電壓值VA隨著輔助電池43的充電或放電而變化。電壓值VB隨著主電池10的充電或放電而變化。即使當(dāng)電壓值VA或電壓值VB變化時，電壓值VA也低于電壓值VB。

輔助電池43的充電被控制以使得電壓值VA保持在基準(zhǔn)電壓值。具體地，當(dāng)作為輔助電池43的放電的結(jié)果，電壓值VA變得低于基準(zhǔn)電壓值時，輔助電池43被充電以使得電壓值VA達(dá)到基準(zhǔn)電壓值。由于從輔助電池43輸出的電力被提供給輔助裝置44，因此為了確保輔助裝置44的工作電壓，電壓值VA需要保持在基準(zhǔn)電壓值。

在系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G從關(guān)斷狀態(tài)被切換到接通狀態(tài)之前，DC/DC變換器50使輔助電池43的電壓值VA升壓，并且將升壓后的電力輸出至電容器Cout。由此，可以給電容器Cout充電。

如上所述，DC/DC變換器50能夠進(jìn)行降壓操作和升壓操作。DC/DC變換器50的操作由控制器30控制。如稍后將描述的，DC/DC變換器50被配置為使得升壓操作的功能被添加到進(jìn)行降壓操作的有源箝位正向變換器(active clamp forward converter)上。

在圖1所示的電池系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G從關(guān)斷狀態(tài)被切換到接通狀態(tài)時，浪涌電流從主電池10流到電容器Cout。因此，在本實施例中，在系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G從關(guān)斷狀態(tài)被切換到接通狀態(tài)之前，使用從輔助電池43輸出的電力給電容器Cout充電。

具體地，通過給電容器Cout充電，使電壓值VL與電壓值VB相等，或者使電壓值VL接近電壓值VB。當(dāng)以此方式給電容器Cout充電時，可以在系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G從關(guān)斷狀態(tài)被切換到接通狀態(tài)時抑制浪涌電流從主電池10流到電容器Cout。

使用從輔助電池43輸出的電力不僅可以給電容器Cout充電，還可以給主電池10充電。當(dāng)系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G處于接通狀態(tài)時，主電池10被充電。

圖2示出通過將主電池10連接到逆變器41而將圖1所示的電池系統(tǒng)設(shè)定為啟動狀態(tài)(就緒-開(ready-on)狀態(tài))的處理。圖2所示的處理由控制器30執(zhí)行，并且在車輛的點火開關(guān)已從關(guān)斷狀態(tài)切換到接通狀態(tài)時開始。當(dāng)圖2所示的處理開始時，系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G處于關(guān)斷狀態(tài)。

在步驟S101中，控制器30開始DC/DC變換器50的升壓操作。當(dāng)DC/DC變換器50使輔助電池43的電壓值VA升壓時，電容器Cout使用該升壓后的電力而被充電，并且電壓值VL升高。在步驟S101的處理開始之前，電容器Cout被放電，并且電壓值VL為0[V]。

在步驟S102中，控制器30判定由電壓傳感器23檢測到的電壓值VL是否高于或等于由電壓傳感器21檢測到的電壓值VB。當(dāng)電壓值VL低于電壓值VB時，繼續(xù)DC/DC變換器50的升壓操作。當(dāng)電壓值VL高于或等于電壓值VB時，控制器30在步驟S103中完成DC/DC變換器50的升壓操作。在步驟S104中，控制器30將系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G從關(guān)斷狀態(tài)切換到接通狀態(tài)。由此，圖1所示的電池系統(tǒng)進(jìn)入啟動狀態(tài)。

在本實施例中，電容器Cout通過DC/DC變換器50的升壓操作而被充電，直至電壓值VL變得高于或等于電壓值VB。然而，本發(fā)明不限于該配置。具體地，電容器Cout可以被充電，直至電壓Vl變得高于或等于比電壓值VB低的電壓值。

當(dāng)通過中斷主電池10與逆變器41的連接而將圖1所示的電池系統(tǒng)設(shè)定為停止?fàn)顟B(tài)(就緒-關(guān)(ready-off)狀態(tài))時，控制器30將系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G從接通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)。此時，控制器30通過使電容器Cout放電而將電壓值VL設(shè)定為0[V]。

接下來，將參考圖3描述DC/DC變換器50的電路配置。除了DC/DC變換器50的電路配置之外，圖3還示出電池系統(tǒng)的一部分的配置。

變壓器Tr的第二線圈Ls2經(jīng)由電力線L1、L2而被連接到正電極線PL和負(fù)電極線NL。與第二線圈Ls2的一端連接的電力線L1被連接到正電極線PL。與第二線圈Ls2的另一端連接的電力線L2被連接到負(fù)電極線NL。

第一開關(guān)元件(晶體管)SW1被設(shè)置在電力線L2中。第一開關(guān)元件SW1與第二線圈Ls2串聯(lián)連接。具體地，第一開關(guān)元件SW1的集電極被連接到第二線圈Ls2的另一端，第一開關(guān)元件SW1的發(fā)射極被連接到負(fù)電極線NL。

第一二極管D1與第一開關(guān)元件SW1反并聯(lián)連接。在本實施例和本發(fā)明中，反并聯(lián)連接意味著開關(guān)元件和二極管彼此并聯(lián)連接，以使得開關(guān)元件的通電方向與二極管的通電方向相反。

具體地，第一二極管D1的陰極被連接到第一開關(guān)元件SW1的集電極，第一二極管D1的陽極被連接到第一開關(guān)元件SW1的發(fā)射極。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件SW1為金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)時，第一二極管D1為被包括在該MOSFET中的寄生二極管。第一電容器C1與第一開關(guān)元件SW1并聯(lián)連接。

第二電容器C2以及第二開關(guān)元件(晶體管)SW2與第二線圈Ls2并聯(lián)連接。第二電容器C2和第二開關(guān)元件SW2彼此串聯(lián)連接。第二電容器C2的一端被連接到電力線L1，第二電容器C2的另一端被連接到第二開關(guān)元件SW2的集電極。第二開關(guān)元件SW2的發(fā)射極被連接到第二線圈Ls2與第一開關(guān)元件SW1之間的連接點。

第二二極管D2與第二開關(guān)元件SW2反并聯(lián)連接。具體地，第二二極管D2的陰極被連接到第二開關(guān)元件SW2的集電極，第二二極管D2的陽極被連接到第二開關(guān)元件SW2的發(fā)射極。當(dāng)?shù)诙_關(guān)元件SW2為MOSFET時，第二二極管D2為被包括在該MOSFET中的寄生二極管。

變壓器Tr的第一線圈Ls1經(jīng)由電力線L3、L4而被連接到輔助電池43。電力線L3被連接到第一線圈Ls1的一端以及輔助電池43的正電極端子。電力線L4被連接到第一線圈Ls1的另一端以及輔助電池43的負(fù)電極端子。

第三二極管D3和電抗器Ld被設(shè)置在電力線L3中。第三二極管D3的陽極被連接到第一線圈Ls1的一端，第三二極管D3的陰極被連接到電抗器Ld的一端。電抗器Ld的另一端被連接到輔助電池43的正電極端子。

第三開關(guān)元件(晶體管)SW3以及第四二極管D4與第三二極管D3并聯(lián)連接。第三開關(guān)元件SW3和第四二極管D4彼此串聯(lián)連接。第三開關(guān)元件SW3的發(fā)射極被連接到第一線圈Ls1與第三二極管D3之間的連接點。第四二極管D4的陰極被連接到第三開關(guān)元件SW3的集電極。第四二極管D4的陽極被連接到第三二極管D3與電抗器Ld之間的連接點。

第五二極管D5與第三開關(guān)元件SW3反并聯(lián)連接。具體地，第五二極管D5的陰極被連接到第三開關(guān)元件SW3的集電極，第五二極管D5的陽極被連接到第三開關(guān)元件SW3的發(fā)射極。當(dāng)?shù)谌_關(guān)元件SW3為MOSFET時，第五二極管D5為被包括在該MOSFET中的寄生二極管。

第三電容器C3的一端被連接到第三開關(guān)元件SW3與第四二極管D4之間的連接點。第三電容器C3的另一端被連接到電力線L4。第三電容器C3與第一線圈Ls1或輔助電池43并聯(lián)連接。

第四開關(guān)元件(晶體管)SW4的集電極被連接到第三二極管D3與電抗器Ld之間的連接點，并且還被連接到第四二極管D4的陽極。第四開關(guān)元件SW4的發(fā)射極被連接到電力線L4。第六二極管D6與第四開關(guān)元件SW4反并聯(lián)連接。具體地，第六二極管D6的陰極被連接到第四開關(guān)元件SW4的集電極，第六二極管D6的陽極被連接到第四開關(guān)元件SW4的發(fā)射極。當(dāng)?shù)谒拈_關(guān)元件SW4為MOSFET時，第六二極管D6為被包括在該MOSFET中的寄生二極管。

第四電容器C4與輔助電池43并聯(lián)連接。具體地，第四電容器C4的一端被連接到電抗器Ld與輔助電池43的正電極端子之間的連接點。第四電容器C4的另一端被連接到電力線L4。

上述DC/DC變換器50包括有源箝位正向變換器的電路配置，并且能夠通過使用該電路配置進(jìn)行降壓操作。在DC/DC變換器50中，開關(guān)元件SW3、SW4、二極管D4、D5以及第三電容器C3被添加到有源箝位正向變換器的電路配置。由此，如稍后將描述的，可以進(jìn)行DC/DC變換器50的升壓操作。

在變壓器Tr中，第二線圈Ls2與第一線圈Ls1之間的匝數(shù)比如下面將描述地而被設(shè)定。

主電池10的電壓值VB由于主電池10的充電或放電而變化，并且可以達(dá)到下限電壓值VB_min。下限電壓值VB_min為在控制主電池10的充電或放電時容許的電壓值VB的下限值。當(dāng)電壓值VB已達(dá)到下限電壓值VB_min時，在已進(jìn)行DC/DC變換器50的降壓操作之后的電壓值也需要高于或等于輔助電池43的電壓值VA。當(dāng)將被DC/DC變換器50降壓的電力提供給輔助裝置44時，為了確保輔助裝置44的工作電壓，在降壓操作之后的電壓值需要高于或等于電壓值VA。

如上所述，由于電壓值VA被保持在基準(zhǔn)電壓值，因此在已進(jìn)行DC/DC變換器50的降壓操作之后的電壓值需要高于或等于基準(zhǔn)電壓值VA。因此，第一線圈Ls1與第二線圈Ls2之間的匝數(shù)比(變壓器Tr的變壓比)基于下限電壓值VB_min和基準(zhǔn)電壓值VA而被設(shè)定。具體地，當(dāng)?shù)谝痪€圈Ls1的匝數(shù)由N1表示且第二線圈Ls2的匝數(shù)由N2表示時，匝數(shù)比(N2/N1)可被設(shè)定為小于或等于電壓值VB_min與基準(zhǔn)電壓值VA的比(VB_min/VA)的值。

當(dāng)以此方式設(shè)定匝數(shù)比(N2/N1)時，可能不能僅通過變壓器Tr的升壓操作使電壓值VA升壓至高于下限電壓值VB_min的電壓值。因此，當(dāng)電壓值VB高于下限電壓值VB_min時，即使通過借助輔助電池43的放電而給電容器Cout充電，也可能不能使電壓值VL升壓至電壓值VB。當(dāng)電壓值VL過度低于電壓值VB時，如上所述，在系統(tǒng)主繼電器SMR-B、SMR-G被設(shè)定為接通狀態(tài)時浪涌電流從主電池10流到電容器Cout。

因此，在本實施例中，通過使用電抗器Ld使輔助電池43的電壓值VA升壓，并且升壓后的電壓值通過使用變壓器Tr而被進(jìn)一步地升壓。由此，DC/DC變換器50能夠使輔助電池43的電壓值VA升壓至高于下限電壓值VB_min的電壓值。當(dāng)使用從輔助電池43放電的電力給電容器Cout充電時，即使當(dāng)電壓值VB高于下限電壓值VB_min，也可以使電容器Cout的電壓值VL升高到電壓值VB。

在下文中，將描述DC/DC變換器50的升壓操作。

首先，在開始升壓操作之前，使由于上次升壓操作而被存儲在變壓器Tr中的磁能復(fù)位?？刂破?0將開關(guān)元件SW1至SW4設(shè)定為關(guān)斷狀態(tài)。此時，電流經(jīng)由第二二極管D2而從變壓器Tr的第二線圈Ls2流到第二電容器C2。由此，第二電容器C2的負(fù)電壓升高。另一方面，當(dāng)從輔助電池43放電的電流經(jīng)由電抗器Ld和第四二極管D4而流到第三電容器C3時，第三電容器C3的電壓值升高。

接著，控制器30將開關(guān)元件SW2、SW4從關(guān)斷狀態(tài)切換到接通狀態(tài)。在磁能被存儲在變壓器Tr中的同時，即使當(dāng)?shù)诙_關(guān)元件SW2被設(shè)定為接通狀態(tài)，第二電容器C2的負(fù)電壓也繼續(xù)升高。另一方面，通過將第四開關(guān)元件SW4設(shè)定為接通狀態(tài)，從輔助電池43放電的電流流過開關(guān)元件SW4，并且磁能被存儲在電抗器Ld中。

當(dāng)存儲在變壓器Tr中的磁能消失時，存儲在第二電容器C2中的負(fù)電荷被釋放。從第二電容器C2放電的電流經(jīng)由第二開關(guān)元件SW2而流到變壓器Tr的第二線圈Ls2。

接著，控制器30將第四開關(guān)元件SW4從接通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)。由此，釋放存儲在電抗器Ld中的磁能，并且電流經(jīng)由第四二極管D4而從電抗器Ld流到第三電容器C3。第三電容器C3被充電，并且第三電容器C3的電壓值升高。第三電容器C3的電壓值變得高于輔助電池43的電壓值VA。

接著，控制器30將第三開關(guān)元件SW3從關(guān)斷狀態(tài)切換到接通狀態(tài)。當(dāng)?shù)谌_關(guān)元件SW3被設(shè)定為接通狀態(tài)時，LC電路由第三電容器C3和變壓器Tr的勵磁電感形成。由此，勵磁電流流過變壓器Tr的第一線圈Ls1，并且第一線圈Ls1的電壓值升高。當(dāng)?shù)谝痪€圈Ls1的電壓值升高時，第二線圈Ls2的電壓值根據(jù)第一線圈Ls1與第二線圈Ls2之間的匝數(shù)比(升壓比)而升高。以此方式，第三電容器C3的電壓通過變壓器Tr而升壓。

當(dāng)?shù)诙€圈Ls2的電壓值相對于第一線圈Ls1的電壓值達(dá)到與第一線圈Ls1與第二線圈Ls2之間的匝數(shù)比對應(yīng)的電壓值時，LC電路由第三電容器C3和第一線圈Ls1的漏電感形成。因此，電流從第二線圈Ls2流到電容器Cout，電容器Cout被充電。電容器Cout的電壓值Vl升高。用于給電容器Cout充電的電流流過第二線圈Ls2、電容器Cout和第一二極管D1。

在電容器Cout正被充電的同時，第三電容器C3的電壓值由于第三電容器C3的放電而降低。因此，第二線圈Ls2的電壓值降低，并且電容器Cout的充電停止。當(dāng)執(zhí)行圖2所示的處理時，控制器30能夠通過控制開關(guān)元件SW3、SW4中每一者的接通/關(guān)斷狀態(tài)而使電容器Cout的電壓值達(dá)到電壓值VB。

接下來，將描述DC/DC變換器50的降壓操作。該降壓操作與有源箝位正向變換器的降壓操作類似，下面將簡要描述。當(dāng)開始該降壓操作時，開關(guān)元件SW1至SW4處于關(guān)斷狀態(tài)。

控制器30將第一開關(guān)元件SW1設(shè)定為接通狀態(tài)。由此，勵磁電流從主電池10流到變壓器Tr的第二線圈Ls2。由于在變壓器Tr中產(chǎn)生的電動勢，因此電流流過第三二極管D3。在變壓器Tr中，主電池10的電壓值VB根據(jù)第二線圈Ls2與第一線圈Ls1之間的匝數(shù)比(降壓比)而被降壓。

當(dāng)電流流過第三二極管D3時，被二極管D3、D6整流并且被第四電容器C4平滑化的直流電力被提供給輔助電池43。當(dāng)輔助電池43被充電時，電流流過電抗器Ld。存儲在電抗器Ld中的磁能可以在包括第六二極管D6的電流路徑中被釋放。

接著，控制器30將第一開關(guān)元件SW1從接通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)。由此，電流從變壓器Tr的第二線圈Ls2流到第一電容器C1，第一電容器C1被充電。當(dāng)?shù)谝浑娙萜鰿1正被充電時，電流也流過第三二極管D3。當(dāng)?shù)谝浑娙萜鰿1的電壓值達(dá)到預(yù)定電壓值時，電流經(jīng)由第二二極管D2而從第二線圈Ls2流到第二電容器C2，第二電容器C2被充電。由于第二電容器C2的電壓沿反方向被施加到第二線圈Ls2，因此流過第二線圈Ls2的勵磁電流減少。

在第二二極管D2處于導(dǎo)通狀態(tài)的同時，控制器30將第二開關(guān)元件SW2從關(guān)斷狀態(tài)切換到接通狀態(tài)。由此，存儲在第二電容器C2中的電荷被釋放到第二線圈Ls2，并且流過第二線圈Ls2的勵磁電流進(jìn)一步減少。因此，存儲在變壓器Tr中的磁能被復(fù)位?？刂破?0能夠通過將第二開關(guān)元件SW2從接通狀態(tài)切換到關(guān)斷狀態(tài)而釋放存儲在第一電容器C1中的電荷。從第一電容器C1放電的電流流過第二線圈Ls2。由此，第一電容器C1的放電完成。

如上所述，控制器30能夠通過控制開關(guān)元件SW1、SW2中的每一者的接通/關(guān)斷狀態(tài)而經(jīng)由變壓器Tr將恒定的直流電壓從主電池10輸出至輔助電池43。

根據(jù)本實施例，由于考慮到下限電壓值VB_min而設(shè)定變壓器Tr的變壓比(降壓比)，因此即使電壓值VB變化，也可以將從DC/DC變換器50輸出至輔助電池43的電壓值設(shè)定為高于或等于電壓值VA的電壓值。另一方面，當(dāng)進(jìn)行升壓操作時，輔助電池43的電壓值VA通過使用電抗器Ld而被升壓，然后通過使用變壓器Tr而被進(jìn)一步升壓。由此，能夠以大于變壓器Tr的變壓比(升壓比)的升壓比使輔助電池43的電壓值VB升壓。由此，即使電壓值VB變化，也可以將從DC/DC變換器50輸出至電容器Cout的電壓值設(shè)定為高于或等于電壓值VB的電壓值。