本發(fā)明涉及通過(guò)變壓器使初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)絕緣的dc/dc轉(zhuǎn)換器，特別是涉及在兩個(gè)直流電源之間進(jìn)行電力傳送的dc/dc轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

以往的雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器進(jìn)行第一直流電源與第二直流電源之間的雙向的電力傳送，該雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器具備：變壓器；第一轉(zhuǎn)換器部，具有多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，該第一轉(zhuǎn)換器部連接于所述第一直流電源與所述變壓器的第一繞組之間而在直流/交流之間進(jìn)行電力變換；第二轉(zhuǎn)換器部，具有多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，該第二轉(zhuǎn)換器部連接于所述第二直流電源與所述變壓器的第二繞組之間而在直流/交流之間進(jìn)行電力變換；以及控制電路，控制所述第一轉(zhuǎn)換器部、所述第二轉(zhuǎn)換器部?jī)?nèi)的各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。所述第一轉(zhuǎn)換器部、所述第二轉(zhuǎn)換器部具有：電容器，與各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件并聯(lián)連接；以及第一電抗器、第二電抗器，與交流輸入輸出線連接。并且，在從所述第一直流電源向所述第二直流電源傳送電力時(shí)，所述控制電路進(jìn)行控制使得利用所述第一電抗器使所述第一轉(zhuǎn)換器部?jī)?nèi)的各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)，在所述第二直流電源的電壓高于在所述變壓器的所述第二繞組中發(fā)生的電壓時(shí)，所述控制電路進(jìn)行控制使得利用所述第二電抗器使所述第二轉(zhuǎn)換器部進(jìn)行升壓動(dòng)作。另外，在從所述第二直流電源向所述第一直流電源傳送電力時(shí)，進(jìn)行控制使得利用所述第二電抗器使所述第二轉(zhuǎn)換器部?jī)?nèi)的各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)，在所述第一直流電源的電壓高于在所述變壓器的所述第一繞組中發(fā)生的電壓時(shí)，進(jìn)行控制使得利用所述第一電抗器使所述第一轉(zhuǎn)換器部進(jìn)行升壓動(dòng)作(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)wo2013/121665號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在所述專利文獻(xiàn)1那樣的雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器中，是隔著變壓器而對(duì)稱的簡(jiǎn)易的電路結(jié)構(gòu)，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的控制實(shí)現(xiàn)雙向的電力傳送。

然而，在上下支路的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中設(shè)置有為了防止支路短路而同時(shí)處于斷開(kāi)(off)期間的防短路時(shí)間，在防短路時(shí)間無(wú)法進(jìn)行dc/dc轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作，所以在升壓動(dòng)作區(qū)域中存在無(wú)法控制傳送電力的區(qū)域。

本發(fā)明是為了解決上述那樣的問(wèn)題而完成的，目的在于提供一種dc/dc轉(zhuǎn)換器，能夠通過(guò)簡(jiǎn)易的電路結(jié)構(gòu)在寬的電壓范圍中進(jìn)行電力傳送，不會(huì)由于防短路時(shí)間而在升壓動(dòng)作區(qū)域中控制性變差，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的輸出控制。

本發(fā)明的dc/dc轉(zhuǎn)換器進(jìn)行第一直流電源與第二直流電源之間的電力傳送，其中，所述dc/dc轉(zhuǎn)換器具備：變壓器；第一轉(zhuǎn)換器部，包括基于兩個(gè)橋電路的全橋電路，該兩個(gè)橋電路具備分別連接有反并聯(lián)二極管的多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，所述第一轉(zhuǎn)換器部連接于所述第一直流電源與所述變壓器的第一繞組之間；第二轉(zhuǎn)換器部，包括基于兩個(gè)橋電路的全橋電路，該兩個(gè)橋電路具備分別連接有反并聯(lián)二極管的多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，所述第二轉(zhuǎn)換器部連接于所述第二直流電源與所述變壓器的第二繞組之間；第二電抗器，與所述第二轉(zhuǎn)換器部的交流輸入輸出線連接；以及控制電路，根據(jù)從所述第一直流電源向所述第二直流電源的傳送電力以及指令值來(lái)運(yùn)算占空比，對(duì)所述第一轉(zhuǎn)換器部、所述第二轉(zhuǎn)換器部?jī)?nèi)的各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。

在所述占空比為正或者0的從所述第一直流電源向所述第二直流電源的第一電力傳送中，所述控制電路控制第一相移量以及第二相移量，其中，所述第一相移量是所述第一轉(zhuǎn)換器部中的所述多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件之中的作為第一基準(zhǔn)元件的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件與和該第一基準(zhǔn)元件處于對(duì)角關(guān)系的作為第一對(duì)角元件的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件之間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相移量，所述第二相移量是所述第一基準(zhǔn)元件與作為第二對(duì)角元件的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件之間的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相移量，該作為第二對(duì)角元件的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件是所述第二轉(zhuǎn)換器部中的所述多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件之中的和作為第二基準(zhǔn)元件的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件處于對(duì)角關(guān)系的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件。并且，在從所述第一直流電源向所述第二直流電源的所述傳送電力為正或者0、且向所述第二直流電源的輸出電壓高于在所述變壓器的所述第二繞組中發(fā)生的電壓的升壓控制中，所述控制電路控制成不管所述占空比如何都使所述第二相移量比所述第一相移量大的量超過(guò)所述第一轉(zhuǎn)換器部、所述第二轉(zhuǎn)換器部?jī)?nèi)的各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的防短路時(shí)間。

另外，本發(fā)明的dc/dc轉(zhuǎn)換器進(jìn)行第一直流電源與第二直流電源之間的雙向的電力傳送，其中，所述dc/dc轉(zhuǎn)換器具備：變壓器；第一轉(zhuǎn)換器部，包括基于橋電路a、橋電路b的全橋電路，所述橋電路a、所述橋電路b具備分別連接有反并聯(lián)二極管的多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，所述第一轉(zhuǎn)換器部連接于所述第一直流電源與所述變壓器的第一繞組之間，在直流/交流之間雙向地進(jìn)行電力變換；第二轉(zhuǎn)換器部，包括基于橋電路c、橋電路d的全橋電路，所述橋電路c、所述橋電路d具備分別連接有反并聯(lián)二極管的多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，所述第二轉(zhuǎn)換器部連接于所述第二直流電源與所述變壓器的第二繞組之間，在直流/交流之間雙向地進(jìn)行電力變換；第一電抗器、第二電抗器，與所述第一轉(zhuǎn)換器部、所述第二轉(zhuǎn)換器部的各交流輸入輸出線連接；以及控制電路，根據(jù)從所述第一直流電源向所述第二直流電源的傳送電力和指令值來(lái)運(yùn)算占空比，通過(guò)pwm控制對(duì)所述第一轉(zhuǎn)換器部、第二轉(zhuǎn)換器部?jī)?nèi)的各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。

在所述占空比為正或者0的從所述第一直流電源向所述第二直流電源的第一電力傳送中，所述控制電路使用：第一控制，在所述占空比增大時(shí)，使所述橋電路a的各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間ta和所述橋電路b的各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間tb以相同時(shí)間增大至最大，并且將所述橋電路c的各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間tc和所述橋電路d的各所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間td都保持為0；以及第二控制，將所述接通時(shí)間ta、tb保持為最大且將所述接通時(shí)間td保持為0，并且在所述占空比增大時(shí)使所述接通時(shí)間tc增大，在所述第二直流電源的電壓高于在所述變壓器的所述第二繞組中發(fā)生的電壓時(shí)，以設(shè)置對(duì)所述第二電抗器進(jìn)行勵(lì)磁的期間而使所述第二轉(zhuǎn)換器部進(jìn)行升壓動(dòng)作的方式進(jìn)行控制。

另外，在所述占空比為負(fù)的從所述第二直流電源向所述第一直流電源的第二電力傳送中，所述控制電路使用：第三控制，在所述占空比在負(fù)方向上增大時(shí)，使所述接通時(shí)間tc和所述接通時(shí)間td以相同時(shí)間增大至最大，并且將所述接通時(shí)間ta和所述接通時(shí)間tb都保持為0；以及第四控制，將所述接通時(shí)間tc、td保持為最大且將所述接通時(shí)間tb保持為0，并且使所述接通時(shí)間ta增大，在所述第一直流電源的電壓高于在所述變壓器的所述第一繞組中發(fā)生的電壓時(shí)，以設(shè)置對(duì)所述第一電抗器進(jìn)行勵(lì)磁的期間而使所述第一轉(zhuǎn)換器部進(jìn)行升壓動(dòng)作的方式進(jìn)行控制。并且，在所述第一電力傳送中所述接通時(shí)間ta、tb最小時(shí)以及在所述第二電力傳送中所述接通時(shí)間tc、td最小時(shí)，切換所述第一電力傳送和所述第二電力傳送。

根據(jù)本發(fā)明所涉及的dc/dc轉(zhuǎn)換器，能夠通過(guò)簡(jiǎn)易的電路結(jié)構(gòu)在寬的電壓范圍中進(jìn)行電力傳送，不會(huì)由于防短路時(shí)間而在升壓動(dòng)作區(qū)域中控制性變差，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的輸出控制。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電時(shí)的控制框圖。

圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的相移方式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。

圖4是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的基本控制動(dòng)作的波形圖。

圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的基本控制動(dòng)作時(shí)的充電電流的波形圖。

圖6是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖7是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖8是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖9是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖10是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的圖。

圖11是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖12是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖13是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖14是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖15是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖16是本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的相移方式的基本控制動(dòng)作中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。

圖17是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖18是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖19是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖20是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖21是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖22是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖23是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖24是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖25是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖26是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖27是本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的相移方式的基本控制動(dòng)作中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。

圖28是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的控制動(dòng)作的波形圖。

圖29是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的充電電流的波形圖。

圖30是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池充放電裝置的其它例子的充電電流的波形圖。

圖31是本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的基于相移方式的升壓充電的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。

圖32是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的升壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖33是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的升壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖34是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的升壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖35是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的升壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖36是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的升壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖37是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的升壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖38是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的升壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖39是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的升壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖40是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的升壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖41是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的升壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖42是本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的基于相移方式的降壓充電的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。

圖43是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的降壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖44是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的降壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖45是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的降壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖46是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的降壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖47是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的降壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖48是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的降壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖49是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的降壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖50是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的降壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖51是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的降壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖52是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的降壓充電動(dòng)作的電流路徑圖。

圖53是本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的放電時(shí)的控制框圖。

圖54是本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的基于相移方式的降壓放電的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。

圖55是本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的基于相移方式的升壓放電的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。

圖56是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的基本控制動(dòng)作的波形圖。

圖57是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的控制動(dòng)作的波形圖。

圖58是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的充電電流的波形圖。

圖59是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池充放電裝置的充電電流的波形圖。

圖60是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3的電池充放電裝置的控制動(dòng)作的波形圖。

圖61是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的電池充放電裝置的充電電流的波形圖。

圖62是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式3的其它例子的電池充放電裝置的控制動(dòng)作的波形圖。

圖63是示出本發(fā)明的實(shí)施方式3的其它例子的電池充放電裝置的充電電流的波形圖。

圖64是本發(fā)明的實(shí)施方式4的電池充放電裝置的pwm控制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。

圖65是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式4的電池充放電裝置的控制動(dòng)作的波形圖。

圖66是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的電池充放電裝置的充電電流的波形圖。

圖67是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的電池充放電裝置的充電電流的波形圖。

圖68是本發(fā)明的實(shí)施方式5的電池充電裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖69是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式5的電池充電裝置的控制動(dòng)作的波形圖。

圖70是本發(fā)明的實(shí)施方式6的電池充電裝置的電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式1.

以下，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式1。

圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1的作為dc/dc轉(zhuǎn)換器的電池充放電裝置100的電路結(jié)構(gòu)的圖。如圖所示，電池充放電裝置100在作為第一直流電源的直流電源1與作為第二直流電源的電池2之間通過(guò)雙向的電力變換進(jìn)行電池2的充放電。

電池充放電裝置100具備：作為被絕緣的變壓器的高頻變壓器3(以下簡(jiǎn)稱為變壓器3)；第一平滑電容器4，與直流電源1并聯(lián)地連接；作為第一轉(zhuǎn)換器部的第一開(kāi)關(guān)電路5；第二平滑電容器7，與電池2并聯(lián)地連接；作為第二轉(zhuǎn)換器部的第二開(kāi)關(guān)電路8；以及與第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8的各交流輸入輸出線連接的第一電抗器9、第二電抗器10。另外，電池充放電裝置100具備控制第一開(kāi)關(guān)電路5以及第二開(kāi)關(guān)電路8的控制電路20。

第一開(kāi)關(guān)電路5是具有分別反并聯(lián)連接有二極管12的由igbt或者mosfet等構(gòu)成的多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q4a、q4b、q3a、q3b(以下簡(jiǎn)稱為q4a、q4b、q3a、q3b或者半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q)的全橋電路，直流側(cè)與第一平滑電容器4連接，交流側(cè)與變壓器3的第一繞組3a連接，進(jìn)行直流/交流之間的雙向的電力變換。另外，第一開(kāi)關(guān)電路5是各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的開(kāi)關(guān)時(shí)的元件的兩端電壓能夠成為大致零電壓的零電壓開(kāi)關(guān)電路，對(duì)各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q分別并聯(lián)地連接電容器13。另外，對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q與變壓器3之間的交流輸入輸出線連接第一電抗器9，第一電抗器9與第一繞組3a串聯(lián)連接。

第二開(kāi)關(guān)電路8是具有分別反并聯(lián)連接有二極管12的由igbt或者mosfet等構(gòu)成的多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q2a、q2b、q1a、q1b(以下簡(jiǎn)稱為q2a、q2b、q1a、q1b或者半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q)的全橋電路，直流側(cè)與第二平滑電容器7連接，交流側(cè)與變壓器3的第二繞組3b連接，進(jìn)行直流/交流之間的雙向的電力變換。另外，第二開(kāi)關(guān)電路8是各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的開(kāi)關(guān)時(shí)的元件的兩端電壓能夠成為大致零電壓的零電壓開(kāi)關(guān)電路，對(duì)各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q分別并聯(lián)地連接電容器13。另外，對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q與變壓器3之間的交流輸入輸出線連接第二電抗器10，第二電抗器10與第二繞組3b串聯(lián)連接。而且，對(duì)第二開(kāi)關(guān)電路8的直流側(cè)連接電抗器11。

另外，在第二平滑電容器7與電池2之間，設(shè)置檢測(cè)流過(guò)電抗器11的電流作為電池2的充電電流i(將箭頭的朝向作為正的電流)的電流傳感器(未圖示)，其檢測(cè)出的輸出被輸入到控制電路20。而且，設(shè)置對(duì)第一平滑電容器4的電壓v進(jìn)行檢測(cè)的電壓傳感器(未圖示)，其檢測(cè)出的輸出被輸入到控制電路20。在控制電路20中，根據(jù)所輸入的充電電流i、電壓v的值來(lái)生成對(duì)第一開(kāi)關(guān)電路5以及第二開(kāi)關(guān)電路8的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b，對(duì)第一開(kāi)關(guān)電路5以及第二開(kāi)關(guān)電路8進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。

此外，相比于第二平滑電容器7，也可以在第二開(kāi)關(guān)電路8側(cè)的位置設(shè)置對(duì)電池2的充電電流i進(jìn)行檢測(cè)的電流傳感器。

接下來(lái)，以下說(shuō)明電池充放電裝置100的動(dòng)作。

圖2是從直流電源1向電池2傳送電力、即對(duì)電池2進(jìn)行充電時(shí)的控制框圖。檢測(cè)出作為電池充放電裝置100的輸出電流的充電電流i并輸入到控制電路20。如圖所示，在控制電路20中，從充電電流指令值i*減去所輸入的充電電流i來(lái)運(yùn)算差分，以利用pi控制器使該差分接近0的方式進(jìn)行反饋控制，從而決定第一開(kāi)關(guān)電路5以及第二開(kāi)關(guān)電路8的占空比。并且，根據(jù)占空比，生成各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b。

另外，在對(duì)電池2進(jìn)行充電的情況下，與直流電源1并聯(lián)連接的第一平滑電容器4的電壓成為與直流電源1的電壓相同的直流電壓。

此外，在從電池2向直流電源1傳送電力、即從電池2放電的情況下，充電電流指令值i*以及充電電流i為負(fù)。在該情況下，成為從直流電源1被供給電力時(shí)的逆向動(dòng)作，所以與電池2并聯(lián)地連接的第二平滑電容器7成為與電池2的電壓相同的直流電壓。

圖3是示出電池充放電裝置100的升壓充電時(shí)的第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b的一個(gè)周期量的波形的圖。在該情況下，示出基于后述的對(duì)相移量進(jìn)行控制的相移方式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，針對(duì)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的組合模式的多個(gè)選通模式中的每個(gè)選通模式設(shè)置期間a～j進(jìn)行了圖示。此外，在圖3內(nèi)，為方便起見(jiàn)，用各元件的符號(hào)來(lái)表示q4a、q4b、q3a、q3b、q2a、q2b、q1a、q1b的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)的符號(hào)。

在該情況下，在將作為第一開(kāi)關(guān)電路5內(nèi)的一方的橋電路的第一橋電路(q4a、q4b)內(nèi)的q4a設(shè)為第一基準(zhǔn)元件、并將作為第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)的一方的橋電路的第二橋電路(q1a、q1b)內(nèi)的q1a設(shè)為第二基準(zhǔn)元件時(shí)，第一基準(zhǔn)元件q4a和第二基準(zhǔn)元件q1a被同相位的驅(qū)動(dòng)信號(hào)所驅(qū)動(dòng)。

另外，將與第一基準(zhǔn)元件q4a處于對(duì)角關(guān)系的q3b設(shè)為第一對(duì)角元件，將與第二基準(zhǔn)元件q1a處于對(duì)角關(guān)系的q2b設(shè)為第二對(duì)角元件。

在第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)的四個(gè)橋電路中，構(gòu)成各橋電路的正側(cè)(高電壓側(cè))的q4a、q3a、q2a、q1a以及負(fù)側(cè)(低電壓側(cè))的q4b、q3b、q2b、q1b除了防短路時(shí)間td以外分別以50％的接通時(shí)間比例被控制，向各橋電路的正側(cè)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和向各橋電路的負(fù)側(cè)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為相位反轉(zhuǎn)180°的波形。此外，防短路時(shí)間td是為了防止正側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件和負(fù)側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件同時(shí)接通而設(shè)定的時(shí)間，在一方斷開(kāi)之后，在經(jīng)過(guò)所設(shè)定的防短路時(shí)間td之后另一方接通。另外，為了使發(fā)送電力的一側(cè)的第一開(kāi)關(guān)電路5(或者第二開(kāi)關(guān)電路8)的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)，設(shè)定成在防短路時(shí)間td的期間使與各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q并聯(lián)連接的電容器13的電壓增加至第一平滑電容器4(或者第二平滑電容器7)的電壓、或者降低至零電壓附近。

另外，根據(jù)作為控制指令的占空比，決定第一對(duì)角元件q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ1(第一相移量)以及第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ2(第二相移量)。即，根據(jù)占空比來(lái)控制相移量θ1、θ2。在后面詳細(xì)敘述該相移量θ1、θ2的控制，在該情況下，相移量θ1被保持為最小，相移量θ2根據(jù)占空比而變化。

另外，在將第一基準(zhǔn)元件q4a和第一對(duì)角元件q3b同時(shí)接通的期間設(shè)為對(duì)角接通時(shí)間t1時(shí)，由相移量θ1決定對(duì)角接通時(shí)間t1。此外，q4b和q3a成為接通的對(duì)角接通時(shí)間t1a也與對(duì)角接通時(shí)間t1相等。

另外，在將第二基準(zhǔn)元件q1a和第二對(duì)角元件q2b同時(shí)接通的期間設(shè)為對(duì)角接通時(shí)間t2時(shí)，由相移量θ2決定對(duì)角接通時(shí)間t2。此外，q1b和q2a同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t2a也與對(duì)角接通時(shí)間t2相等。

電池充放電裝置100是隔著變壓器3而對(duì)稱的電路結(jié)構(gòu)，所以通過(guò)將圖3所示的相移量θ1和相移量θ2的關(guān)系設(shè)為相反，能夠控制從電池2向直流電源1的電力傳送、即從電池2放電的動(dòng)作。在該情況下，相移量θ2被保持為最小，相移量θ1根據(jù)占空比而變化。

圖4是說(shuō)明電池充放電裝置100的基本控制動(dòng)作的波形圖，示出與占空比對(duì)應(yīng)的相移量θ1、θ2和對(duì)角接通時(shí)間t1、t2。在該情況下，將從直流電源1向電池2的傳送電力(充電電力)設(shè)為正，充放電控制是伴隨升壓的控制。該基本控制動(dòng)作是相加后述偏移相位(offsetphase)之前的階段的控制動(dòng)作。

如圖4所示，根據(jù)傳送電力決定占空比?？刂齐娐?0在占空比為正時(shí)進(jìn)行將相移量θ1保持為最小而使相移量θ2變化的充電控制，在占空比為負(fù)時(shí)進(jìn)行將相移量θ2保持為最小而使相移量θ1變化的放電控制。另外，在占空比為0時(shí)、即相移量θ1、θ2都為最小的基準(zhǔn)點(diǎn)30處，切換充電控制和放電控制。

此外，占空比為0的點(diǎn)是充電控制和放電控制的切換點(diǎn)，但為方便起見(jiàn)，也可以設(shè)為在占空比為正或者0時(shí)進(jìn)行充電控制，在占空比為負(fù)時(shí)進(jìn)行放電控制。另外，將基于充電控制的電力傳送設(shè)為第一電力傳送，將基于放電控制的電力傳送設(shè)為第二電力傳送。

首先，說(shuō)明電池充放電裝置100從直流電源1對(duì)電池2進(jìn)行充電的充電控制。

從變壓器3的第一繞組3a向第二繞組3b傳送電力而在第二繞組3b中發(fā)生電壓的期間是q4a、q3b同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t1以及q4b、q3a同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t1a。在升壓充電時(shí)的控制中，控制電路20為了使對(duì)變壓器3的第一繞組3a施加電壓的期間成為最大，將對(duì)角接通時(shí)間t1(＝t1a)設(shè)定為最大接通時(shí)間tmax。根據(jù)用于使第一開(kāi)關(guān)電路5的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)而所需的防短路時(shí)間td，設(shè)定該最大接通時(shí)間tmax。此時(shí)，q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ1最小，與防短路時(shí)間td相等。

在該升壓充電時(shí)，在對(duì)變壓器3施加電壓的對(duì)角接通時(shí)間(t1、t1a)內(nèi)，存在由第二開(kāi)關(guān)電路8對(duì)第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間。即，第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ2是相移量θ1以上的值，將相移量θ1、θ2都成為最小(防短路時(shí)間td)的基準(zhǔn)點(diǎn)30設(shè)為起點(diǎn)。另外，控制電路20在占空比增大時(shí)將相移量θ1保持為最小并且使相移量θ2增大。

此外，對(duì)于放電控制，將相移量θ1和相移量θ2的關(guān)系設(shè)為相反，并將對(duì)角接通時(shí)間t1與對(duì)角接通時(shí)間t2的關(guān)系設(shè)為相反即可，省略說(shuō)明。

在該情況下，第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二基準(zhǔn)元件q1a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同，所以在放電控制中，第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第二基準(zhǔn)元件q1a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ3(第三相移量)與相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相移量θ2相同。同樣地，放電控制中的第一對(duì)角元件q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第二基準(zhǔn)元件q1a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ4(第四相移量)與相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相移量θ1相同。

另外，在相移方式中，不限于在傳送電力成為0而實(shí)際的充電和放電切換的時(shí)間點(diǎn)占空比成為0，根據(jù)輸入輸出電壓條件、或作為變壓器3的第一繞組3a的卷繞數(shù)與第二繞組3b的卷繞數(shù)之比的繞組比等，占空比成為0的電力變化。

圖5示出使對(duì)角接通時(shí)間t1、t2如圖4所示那樣變化時(shí)的充電電流i的推移。在該情況下，使直流電源1和電池2的電壓值相等并且將變壓器3的繞組比設(shè)定為1：1，而將防短路時(shí)間td設(shè)定為開(kāi)關(guān)周期的4％。此外，以使開(kāi)關(guān)周期成為1的方式將對(duì)角接通時(shí)間t1、t2、防短路時(shí)間td進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化而示出。根據(jù)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)速度，設(shè)定防短路時(shí)間td。開(kāi)關(guān)速度一般記載于由半導(dǎo)體廠商所公開(kāi)的數(shù)據(jù)手冊(cè)。

在充電電流i為正的值時(shí)，從直流電源1向電池2的傳送電力的極性也為正，電池2被充電，在充電電流i為負(fù)的值時(shí)，從直流電源1向電池2的傳送電力的極性也為負(fù)，電池2被放電。此外，在圖5所示的情況下，在切換充電控制和放電控制的點(diǎn)、即在占空比為0時(shí)，充電電流i為0且傳送電力成為0。

如圖5所示，在相加偏移相位之前的基本控制動(dòng)作中，存在即便使對(duì)角接通時(shí)間t1、t2變化但充電電流i仍以恒定值推移的期間。在升壓動(dòng)作的情況下，需要進(jìn)行如下動(dòng)作：將對(duì)角接通時(shí)間t1、t2的一方設(shè)為最大接通時(shí)間tmax(0.42)并使另一方減少，從而設(shè)置僅使正側(cè)、負(fù)側(cè)的一方的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件接通的期間，生成電流回流的路徑(回流路徑)而對(duì)第一電抗器9或者第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁。此時(shí)，在與橋電路的防短路時(shí)間td重疊時(shí)，正側(cè)、負(fù)側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件都斷開(kāi)，所以無(wú)法生成電流的回流路徑，無(wú)法對(duì)第一電抗器9或者第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁。這樣，存在如下期間：由于防短路時(shí)間td而無(wú)法進(jìn)行升壓動(dòng)作，而使充電電流i為恒定值(此時(shí)為0)的狀態(tài)持續(xù)。

在圖3中，相移量θ1、θ2滿足θ2>θ1+td的關(guān)系，對(duì)角接通時(shí)間t1、t2滿足t1>t2+td的關(guān)系。在該情況下，不存在由防短路時(shí)間td所引起的問(wèn)題，實(shí)施升壓充電動(dòng)作。

圖6～圖15示出與圖3所示的各選通模式匹配的電流路徑。圖6～圖15依次對(duì)應(yīng)于圖3內(nèi)的期間b～j、期間a。

以下，根據(jù)圖3以及圖6～圖15，示出一個(gè)周期內(nèi)的電池充放電裝置100的動(dòng)作。為方便起見(jiàn)，從期間b開(kāi)始說(shuō)明。

在期間b，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以經(jīng)由q4a和q3b從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a和q2a接通，所以電流經(jīng)由q1a或者q1a的二極管和q2a回流。因此，期間b是對(duì)第一電抗器9以及第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間(圖6)。

在期間c，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2a斷開(kāi)，電流從q1a或者q1a的二極管經(jīng)由q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間c是將第一電抗器9以及第二電抗器10的勵(lì)磁能量傳送到電池2側(cè)的期間(圖7)。

在期間d，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2b接通，電流從q1a或者q1a的二極管經(jīng)由q2b或者q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間d是將第一電抗器以及第二電抗器10的勵(lì)磁能量傳送到電池2側(cè)的期間(圖8)。

在期間e，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a斷開(kāi)，電流經(jīng)由q4b的二極管和q3b而回流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a斷開(kāi)，q1a的二極管和q2b或者q2b的二極管接通，所以由于電池2的電壓，回流電流逐漸減少。因此，期間e是回流電流減少的期間(圖9)。

在期間f，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3b斷開(kāi)，q4b接通。q4b從二極管導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻油ǎ詚vs(零電壓開(kāi)關(guān))成立。在期間e中回流電流是0[a]以上、即殘留有電流的情況下，經(jīng)由q4b或者q4b的二極管和q3a的二極管向直流電源1側(cè)再生電流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1b接通，所以電流經(jīng)由q1b和q2b或者q2b的二極管而回流。因此，期間f是回流電流減少的期間(圖10)。

在期間g，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a接通，q3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1傳送能量。此時(shí)，電流的極性從期間f開(kāi)始反轉(zhuǎn)。在第二開(kāi)關(guān)電路中q1b和q2b接通，所以電流經(jīng)由q1b或者q1b的二極管和q2b而回流。因此，期間g是對(duì)第一電抗器9以及第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間(圖11)。

在期間h，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以經(jīng)由q3a和q4b從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2b斷開(kāi)，電流經(jīng)由q2a的二極管和q1b或者q1b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間h是將第一電抗器9以及第二電抗器10的勵(lì)磁能量傳送到電池2側(cè)的期間(圖12)。

在期間i，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2a接通，電流經(jīng)由q2a或者q2a的二極管和q1b或者q1b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間i是將第一電抗器9以及第二電抗器10的勵(lì)磁能量傳送到電池2側(cè)的期間(圖13)。

在期間j，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4b斷開(kāi)，電流經(jīng)由q4a的二極管和q3a而回流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1b斷開(kāi)，q2a或者q2a的二極管和q1b的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。因此，期間j是回流電流減少的期間(圖14)。

接下來(lái)，在期間a，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a斷開(kāi)，q4a接通。q4a從二極管導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻油?，所以zvs(零電壓開(kāi)關(guān))成立。在期間j中回流電流為0[a]以上、即殘留有電流的情況下，經(jīng)由q4a或者q4a的二極管和q3b的二極管向直流電源1側(cè)再生電流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a接通，所以電流經(jīng)由q1a和q2a或者q2a的二極管而回流。因此，期間a是回流電流減少的期間(圖15)。

通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這樣的一連串的控制(期間a～j)，電池充放電裝置100使在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓升壓而向電池2供給電力。

接下來(lái)，說(shuō)明在基于圖4的相移方式的基本控制動(dòng)作中相移量θ1、θ2滿足θ2＝θ1+td的關(guān)系、且對(duì)角接通時(shí)間t1、t2滿足t1＝t2+td的關(guān)系的情況。圖16示出各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b的一個(gè)周期量的波形。在圖16中，針對(duì)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的組合模式的多個(gè)選通模式中的每個(gè)選通模式設(shè)置期間aa～ja而進(jìn)行了圖示。

圖17～圖26示出與圖16所示的各選通模式匹配的電流路徑。根據(jù)圖16以及圖17～圖26，示出一個(gè)周期內(nèi)的電池充放電裝置100的動(dòng)作。

在期間aa，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a斷開(kāi)，q4a接通。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a接通，所以電流經(jīng)由q1a和q2a或者q2a的二極管而回流。因此，期間aa是回流電流減少的期間(圖17)。此外，關(guān)于期間aa，在后面詳細(xì)敘述。

在期間ba，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以經(jīng)由q4a和q3b從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2a斷開(kāi)且q1a接通，所以電流從q1a或者q1a的二極管經(jīng)由q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間ba是向電池2側(cè)傳送電力的期間(圖18)。

在期間ca，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2b接通，電流從q1a或者q1a的二極管經(jīng)由q2b或者q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間ca是向電池2側(cè)傳送電力的期間(圖19)。

在期間da，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中，電流從q1a或者q1a的二極管經(jīng)由q2b或者q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間da是向電池2側(cè)傳送電力的期間(圖20)。

在期間ea，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a斷開(kāi)，電流經(jīng)由q4b的二極管和q3b而回流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a斷開(kāi)，q1a的二極管和q2b或者q2b的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。因此，期間ea是回流電流減少的期間(圖21)。

在期間fa，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3b斷開(kāi)，q4b接通。q4b從二極管導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻油ǎ詚vs(零電壓開(kāi)關(guān))成立。在期間ea中回流電流為0[a]以上、即殘留有電流的情況下，經(jīng)由q4b或者q4b的二極管和q3a的二極管向直流電源1側(cè)再生電流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1b接通，所以電流經(jīng)由q1b和q2b或者q2b的二極管而回流。因此，期間fa是回流電流減少的期間(圖22)。

在期間ga，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。此時(shí)，電流的極性從期間fa開(kāi)始反轉(zhuǎn)。在第二開(kāi)關(guān)電路中q2b斷開(kāi)且q1b接通，所以電流從q1b或者q1b的二極管經(jīng)由q2a的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間ga是向電池2側(cè)傳送電力的期間(圖23)。

在期間ha，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以經(jīng)由q3a和q4b從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2a接通，電流經(jīng)由q2a或者q2a的二極管和q1b或者q1b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間ha是向電池2側(cè)傳送電力的期間(圖24)。

在期間ia，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中，電流經(jīng)由q2a或者q2a的二極管和q1b或者q1b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間ia是向電池2側(cè)傳送電力的期間(圖25)。

在期間ja，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4b斷開(kāi)，電流經(jīng)由q4a的二極管和q3a而回流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中，q1b斷開(kāi)，q2a或者q2a的二極管和q1b的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。因此，期間ja是回流電流減少的期間(圖26)。

接下來(lái)返回到期間aa，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a斷開(kāi)，q4a接通。q4a從二極管導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻油?，所以zvs(零電壓開(kāi)關(guān))成立。在期間ja中回流電流為0[a]以上、即殘留有電流的情況下，經(jīng)由q4a或者q4a的二極管和q3b的二極管向直流電源1側(cè)再生電流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a接通，所以電流經(jīng)由q1a和q2a或者q2a的二極管而回流。因此，期間aa是回流電流減少的期間(參照?qǐng)D17)。

通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這樣的一連串的控制(期間aa～ja)，電池充放電裝置100通過(guò)在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓對(duì)電池2供給電力。

在所述的圖3所述的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的期間b(參照?qǐng)D6)以及期間g(參照?qǐng)D11)，對(duì)第一電抗器9、第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁，由此使在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓升壓而對(duì)電池2供給電力。但是，在圖16所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的情況下，在期間ba(參照?qǐng)D18)以及期間ga(參照?qǐng)D23)，q2a和q2b處于防短路時(shí)間td，所以都為斷開(kāi)，不進(jìn)行對(duì)第一電抗器9、第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的升壓動(dòng)作。因此，在利用圖16所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行的控制(期間aa～ja)中，電池2的電壓高于在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓的情況下，電力不會(huì)被傳送到電池2側(cè)。

為了對(duì)第一電抗器9以及第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁，需要如圖3所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)那樣，相移量θ1、θ2滿足θ2>θ1+td的關(guān)系，對(duì)角接通時(shí)間t1、t2滿足t1>t2+td。

接下來(lái)，說(shuō)明在基于圖4的相移方式的基本控制動(dòng)作中將相移量θ1、θ2設(shè)為θ2＝θ1、并將對(duì)角接通時(shí)間t1、t2設(shè)為t2＝t1的情況。圖27示出各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b的一個(gè)周期量的波形。在圖27中，針對(duì)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的組合模式的多個(gè)選通模式中的每個(gè)選通模式，設(shè)置期間ab～jb而進(jìn)行了圖示。

在期間ab，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a斷開(kāi)，q4a接通。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2a斷開(kāi)且q1a接通，所以電流經(jīng)由q1a和q2a的二極管而回流。因此，期間ab是回流電流減少的期間，是與圖16內(nèi)的期間aa等效的期間。此外，關(guān)于期間ab，在后面詳細(xì)敘述。

在期間bb，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以經(jīng)由q4a和q3b從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2b接通且q1a接通，所以電流從q1a或者q1a的二極管經(jīng)由q2b或者q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間bb是向電池2側(cè)傳送電力的期間，但未進(jìn)行對(duì)第一電抗器9以及第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的升壓動(dòng)作，所以在電池2的電壓高于在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓的情況下，電力不會(huì)被傳送到電池2側(cè)。該期間bb是與圖16內(nèi)的期間ba等效的期間。

在期間cb，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a和q2b接通，所以電流從q1a或者q1a的二極管經(jīng)由q2b或者q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間cb是向電池2側(cè)傳送電力的期間，是與圖16內(nèi)的期間ca等效的期間。

在期間db，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中，電流從q1a或者q1a的二極管經(jīng)由q2b或者q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間db是向電池2側(cè)傳送電力的期間，是與圖16內(nèi)的期間da等效的期間。

在期間eb，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a斷開(kāi)，電流經(jīng)由q4b的二極管和q3b而回流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a斷開(kāi)，q1a的二極管和q2b或者q2b的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。因此，期間eb是回流電流減少的期間，是與圖16內(nèi)的期間ea等效的期間。

在期間fb，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3b斷開(kāi)，q4b接通。q4b從二極管導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻油ǎ詚vs(零電壓開(kāi)關(guān))成立。在期間eb中回流電流是0[a]以上、即殘留有電流的情況下，經(jīng)由q4b或者q4b的二極管和q3a的二極管向直流電源1側(cè)再生電流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2b斷開(kāi)且q1b接通，所以電流經(jīng)由q1b和q2b的二極管而回流。因此，期間fb是回流電流減少的期間，是與圖16內(nèi)的期間fa等效的期間。

在期間gb，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。此時(shí)，電流的極性從期間fb開(kāi)始反轉(zhuǎn)。在第二開(kāi)關(guān)電路中q2a接通且q1b接通，所以電流從q1b或者q1b的二極管經(jīng)由q2a或者q2a的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間gb是向電池2側(cè)傳送電力的期間，但未進(jìn)行對(duì)第一電抗器9以及第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的升壓動(dòng)作，所以在電池2的電壓高于在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓的情況下，電力不會(huì)被傳送到電池2側(cè)。該期間gb是與圖16內(nèi)的期間ga等效的期間。

在期間hb，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以經(jīng)由q3a和q4b從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1b和q2a接通，所以電流經(jīng)由q2a或者q2a的二極管和q1b或者q1b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間hb是向電池2側(cè)傳送電力的期間，是與圖16內(nèi)的期間ha等效的期間。

在期間ib，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中，電流經(jīng)由q2a或者q2a的二極管和q1b或者q1b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間ib是向電池2側(cè)傳送電力的期間，是與圖16內(nèi)的期間ia等效的期間。

在期間jb，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4b斷開(kāi)，電流經(jīng)由q4a的二極管和q3a而回流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1b斷開(kāi)且q2a或者q2a的二極管和q1b的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。因此，期間jb是回流電流減少的期間，是與圖16內(nèi)的期間ja等效的期間。

接下來(lái)，返回到期間ab，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a斷開(kāi)，q4a接通。q4a從二極管導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻油?，所以zvs(零電壓開(kāi)關(guān))成立。在期間jb中回流電流為0[a]以上、即殘留有電流的情況下，經(jīng)由q4a或者q4a的二極管和q3b的二極管向直流電源1側(cè)再生電流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a接通，所以電流經(jīng)由q1a和q2a的二極管而回流。因此，期間ab是回流電流減少的期間，是與圖16內(nèi)的期間aa等效的期間。

通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這樣的一連串的控制(期間ab～jb)，從而電池充放電裝置100利用在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓對(duì)電池2供給電力。另外，關(guān)于圖27所示的一連串的控制(期間ab～jb)與圖16所示的一連串的控制(期間aa～ja)，差別僅在于各期間中的電流所流過(guò)的路徑是半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q還是半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的二極管，作用是等效的，即，使電池充放電裝置100同等地動(dòng)作。即，在θ2＝θ1+td(t1＝t2+td)的情況和θ2＝θ1(t1＝t2)的情況下可得到相等的傳送電力。

以上的說(shuō)明是關(guān)于基于圖4的相移方式的基本控制動(dòng)作在從直流電源1向電池2傳送電力、即對(duì)電池2進(jìn)行充電的情況下的與升壓動(dòng)作有關(guān)的說(shuō)明。此外，在從電池2向直流電源1傳送電力即將電池2進(jìn)行放電時(shí)進(jìn)行升壓動(dòng)作的情況、也就是說(shuō)充電電流i為負(fù)的情況下，電池充放電裝置100的直流/直流變換電路是以變壓器3為中心而在左右以對(duì)稱的方式配置第一電抗器9、第二電抗器10和第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8的結(jié)構(gòu)，并且由于相移方式的控制的對(duì)稱性，相移量θ1、θ2的大小關(guān)系以及對(duì)角接通時(shí)間t1、t2的大小關(guān)系反轉(zhuǎn)，在電流路徑中僅僅是電流的方向發(fā)生對(duì)調(diào)以使得第一開(kāi)關(guān)電路5與第二開(kāi)關(guān)電路8對(duì)調(diào)。

這樣，在基于圖4的基本控制動(dòng)作中，在兩個(gè)相移量θ1、θ2的差是防短路時(shí)間td以下時(shí)，由于防短路時(shí)間td而無(wú)法恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行升壓動(dòng)作，傳送電力不變化。因此，如圖5所示，在t1≥t2且t1≤t2+td的范圍中充電電流i以恒定值(在該情況下是0)推移，在t1<t2且t2≤t1+td的范圍中充電電流i以恒定值(在該情況下是0)推移。

在本實(shí)施方式中，在對(duì)所述的充電控制和放電控制進(jìn)行切換的占空比為0時(shí)，在充電電流i是0、即傳送電力是0的情況下，如圖28所示，在占空比為正或者0時(shí)，對(duì)相移量θ2相加偏移相位，在占空比為負(fù)時(shí)，對(duì)相移量θ4(＝θ1)相加偏移相位。將相加的偏移相位設(shè)為與防短路時(shí)間td相當(dāng)?shù)南辔弧?/p>

即，在占空比為正或者0的充電控制中，控制電路20將相移量θ1保持為最小，關(guān)于相移量θ2，對(duì)根據(jù)占空比運(yùn)算出的值相加偏移相位。此時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t1被保持為最大，關(guān)于對(duì)角接通時(shí)間t2，從運(yùn)算出的值減去防短路時(shí)間td。

由此，在占空比為正或者0的充電控制中，在向電池2的傳送電力為正或者0、且向電池2的輸出電壓高于在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓的升壓控制中，控制成不管占空比如何都使相移量θ2比相移量θ1大的量超過(guò)防短路時(shí)間。

另外，控制電路20在占空比為負(fù)的放電控制中，將相移量θ3(＝θ2)保持為最小，關(guān)于相移量θ4(＝θ1)，對(duì)根據(jù)占空比運(yùn)算出的值相加偏移相位。此時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t3(＝t2)被保持為最大，關(guān)于對(duì)角接通時(shí)間t4(＝t1)，從運(yùn)算出的值減去防短路時(shí)間td。

由此，在占空比為負(fù)的放電控制中，在向電池2的傳送電力為負(fù)或者0、且向第一直流電源1的輸出電壓高于在變壓器3的第一繞組3a中發(fā)生的電壓的升壓控制中，控制成不管占空比如何都使相移量θ4比相移量θ3大的量超過(guò)防短路時(shí)間。

圖29示出如圖28所示那樣使對(duì)角接通時(shí)間t1、t2變化時(shí)的充電電流i的推移。在該情況下，設(shè)為與圖5所示的情況同樣的條件，即，使直流電源1與電池2的電壓值相等并且將變壓器3的繞組比設(shè)定為1：1，而將防短路時(shí)間td設(shè)定為開(kāi)關(guān)周期的4％。此外，在此將對(duì)角接通時(shí)間t3表示為t2，將對(duì)角接通時(shí)間t4表示為t1。

如圖29所示，將對(duì)角接通時(shí)間t1、t2中的一方設(shè)為最大接通時(shí)間tmax(0.42)，使另一方小于(tmax-td)。由此，僅正側(cè)、負(fù)側(cè)的一方的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件接通而生成電流回流的路徑(回流路徑)，能夠確保對(duì)第一電抗器9或者第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間，電池充放電裝置100可靠地進(jìn)行升壓動(dòng)作而雙向地傳送電力。此時(shí)，不存在如圖5所示那樣的充電電流i恒定地推移的期間，能夠可靠地控制傳送電力。

如以上說(shuō)明那樣，在占空比為0時(shí)，在充電電流i為0的情況下，在占空比為正或者0的區(qū)域中對(duì)相移量θ2相加偏移相位，在占空比為負(fù)的區(qū)域中對(duì)相移量θ4(＝θ1)相加偏移相位，從而能夠防止由于防短路時(shí)間而使控制性變差，能夠通過(guò)可靠的升壓動(dòng)作而可靠性良好地控制傳送電力。

此外，以上的說(shuō)明是直流電源1和電池2的電壓值相等的情況，以下，說(shuō)明電池2的電壓值大于直流電源1的電壓值的情況。對(duì)于電池2的電壓值小于直流電源1的電壓值的情況，對(duì)調(diào)充放電即可，所以省略說(shuō)明。

圖30(a)、圖30(b)是示出充電電流i的推移的圖，電池2的電壓值大于直流電源1的電壓值，并且將變壓器3的繞組比設(shè)定為1：1，而將防短路時(shí)間td設(shè)定為開(kāi)關(guān)周期的4％。圖30(a)示出圖4所示的基本控制動(dòng)作時(shí)的充電電流i的推移，圖30(b)示出本實(shí)施方式的相加了偏移相位的控制動(dòng)作時(shí)的充電電流i的推移。此外，在此將對(duì)角接通時(shí)間t3表示為t2，將對(duì)角接通時(shí)間t4表示為t1。

在該情況下，不伴隨升壓動(dòng)作地流過(guò)從電池2放電的電流，所以在占空比為0時(shí)，充電電流i為負(fù)、即傳送電力為負(fù)。

在基本控制動(dòng)作時(shí)，如圖30(a)所示，在兩個(gè)對(duì)角接通時(shí)間t1、t2的差大于防短路時(shí)間td時(shí)，通過(guò)可靠的升壓動(dòng)作，充電電流i根據(jù)占空比而變化。另外，t1≥t2且t1≤t2+td的范圍是將對(duì)角接通時(shí)間t1保持為最大并使對(duì)角接通時(shí)間t2減少的充電控制，但充電電流i為負(fù)的值而實(shí)際上進(jìn)行放電，充電電流i根據(jù)占空比而變化。

另外，在將對(duì)角接通時(shí)間t2保持為最大并使對(duì)角接通時(shí)間t1減少的放電控制中，在t1<t2且t2≤t1+td的范圍中充電電流i以恒定值(在該情況下是負(fù)的值)推移。

在該情況下，在切換充電控制和放電控制的占空比為0時(shí)，充電電流i為負(fù)、即傳送電力為負(fù)，如圖30(b)所示，在占空比為負(fù)的區(qū)域中，對(duì)相移量θ4(＝θ1)相加偏移相位。將相加的偏移相位設(shè)為與防短路時(shí)間td相當(dāng)?shù)南辔弧?/p>

即，在占空比為正或者0的充電控制中，控制電路20使用根據(jù)占空比運(yùn)算出的相移量θ1、θ2，對(duì)角接通時(shí)間t1被保持為最大，在占空比增大時(shí)作為運(yùn)算出的值的對(duì)角接通時(shí)間t2減少。

在該充電控制中，在充電電流i為正或者0即向電池2的傳送電力為正或者0、且向電池2的輸出電壓高于在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓的升壓控制中，控制成不管占空比如何都使相移量θ2比相移量θ1大的量超過(guò)防短路時(shí)間。

另外，在占空比為負(fù)的放電控制中，控制電路20將相移量θ3(＝θ2)保持為最小，關(guān)于相移量θ4(＝θ1)，對(duì)根據(jù)占空比運(yùn)算出的值相加偏移相位。此時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t3(＝t2)被保持為最大，關(guān)于對(duì)角接通時(shí)間t4(＝t1)，從運(yùn)算出的值減去防短路時(shí)間td。

由此，在占空比為負(fù)的放電控制中，在向電池2的傳送電力為負(fù)、且向第一直流電源1的輸出電壓高于在變壓器3的第一繞組3a中發(fā)生的電壓的升壓控制中，控制成不管占空比如何都使相移量θ4比相移量θ3大的量超過(guò)防短路時(shí)間。

這樣，在放電控制中，使兩個(gè)對(duì)角接通時(shí)間t4(t1)、t3(t2)的差大于防短路時(shí)間td，僅使正側(cè)、負(fù)側(cè)的一方的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件接通而生成電流回流的路徑(回流路徑)，從而能夠確保對(duì)第一電抗器9進(jìn)行勵(lì)磁的期間，電池充放電裝置100可靠地進(jìn)行升壓動(dòng)作而傳送電力。因此，在充電控制、放電控制這雙方中，不存在充電電流i恒定地推移的期間，能夠可靠地控制傳送電力。

此外，在切換充電控制和放電控制的占空比為0時(shí)，在充電電流i為正、即傳送電力為正的情況下，在占空比為正或者0的充電控制的區(qū)域中，對(duì)相移量θ2相加與防短路時(shí)間td相當(dāng)?shù)钠葡辔弧Ｓ纱?，在充電控制中，能夠消除充電電流i恒定地推移的期間，能夠可靠地控制傳送電力。

如以上那樣，在本實(shí)施方式中，在占空比為0時(shí)如果傳送電力為正，則控制電路20對(duì)充電控制的期間的相移量θ2相加偏移相位來(lái)進(jìn)行控制，在所述占空比為0時(shí)如果傳送電力為負(fù)，則控制電路20對(duì)放電控制的期間的相移量θ4(＝θ1)相加偏移相位來(lái)進(jìn)行控制，在占空比為0時(shí)如果傳送電力為0，則控制電路20對(duì)充電控制的期間的相移量θ2和放電控制的期間的相移量θ4(＝θ1)這雙方相加偏移相位來(lái)進(jìn)行控制。

另外，根據(jù)電池2與直流電源1的電壓關(guān)系，能夠預(yù)測(cè)防短路時(shí)間td中的充電電流i的極性、即傳送電力的極性，所以也可以根據(jù)電池2與直流電源1的電壓關(guān)系來(lái)決定偏移相位的相加。

如果將變壓器3的第一繞組3a與第二繞組3b的繞組比設(shè)為nl：nb，則在直流電源1的電壓值大于電池2的電壓值的nl/nb倍時(shí)，在占空比為0時(shí)傳送電力為正，對(duì)充電控制的期間的相移量θ2相加偏移相位。在直流電源1的電壓值小于電池2的電壓值的nl/nb倍時(shí)，在占空比為0時(shí)傳送電力為負(fù)，對(duì)放電控制的期間的相移量θ4(＝θ1)相加偏移相位。另外，在直流電源1的電壓值等于電池2的電壓值的nl/nb倍時(shí)，在占空比為0時(shí)傳送電力為0，對(duì)充電控制的期間的相移量θ2和放電控制的期間的相移量θ4(＝θ1)這雙方相加偏移相位。

通過(guò)這樣的控制，能夠防止由于防短路時(shí)間無(wú)法進(jìn)行升壓動(dòng)作而控制性變差，能夠可靠性良好地控制傳送電力。

實(shí)施方式2.

接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式2。

在所述實(shí)施方式1中，控制電路20是以伴隨升壓的充放電控制為基礎(chǔ)的電路，但在本實(shí)施方式中，說(shuō)明還進(jìn)行降壓控制的情況。

在本實(shí)施方式中，電池充放電裝置100的電路結(jié)構(gòu)與所述實(shí)施方式1的圖1所示的結(jié)構(gòu)相同，控制電路20的圖2所示的動(dòng)作也與所述實(shí)施方式1相同。

圖31是示出該實(shí)施方式2的電池充放電裝置100的升壓充電時(shí)的第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b的波形的圖。在該情況下，針對(duì)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的組合模式的多個(gè)選通模式中的每個(gè)選通模式，設(shè)置期間a+～j+來(lái)圖示。此外，在本實(shí)施方式中，為方便起見(jiàn)也在圖中用各元件的符號(hào)來(lái)表示q4a、q4b、q3a、q3b、q2a、q2b、q1a、q1b的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)的符號(hào)。

在該情況下，以作為第一開(kāi)關(guān)電路5內(nèi)的一方的橋電路的第一橋電路(q4a、q4b)為基準(zhǔn)，生成全體的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。作為第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)的一方的橋電路的第二橋電路(q1a、q1b)的q1a、q1b被保持為斷開(kāi)狀態(tài)。

另外，在第二橋電路(q1a、q1b)以外的三個(gè)橋電路中，構(gòu)成各橋電路的正側(cè)(高電壓側(cè))的q4a、q3a、q2a以及負(fù)側(cè)(低電壓側(cè))的q4b、q3b、q2b除了防短路時(shí)間td以外分別以50％的接通時(shí)間比例被控制。此外，防短路時(shí)間td是為了防止正側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件和負(fù)側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件同時(shí)接通而設(shè)定的時(shí)間，在一方斷開(kāi)之后，在經(jīng)過(guò)所設(shè)定的防短路時(shí)間td之后另一方接通。另外，在該情況下，為了使發(fā)送電力的一側(cè)的第一開(kāi)關(guān)電路5的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)，設(shè)定成在防短路時(shí)間td的期間使與各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q并聯(lián)連接的電容器13的電壓增加至第一平滑電容器4的電壓或者降低至零電壓附近。

另外，將第一橋電路(q4a、q4b)內(nèi)的q4a設(shè)為第一基準(zhǔn)元件，將第二橋電路(q1a、q1b)內(nèi)的q1a設(shè)為第二基準(zhǔn)元件，將與第一基準(zhǔn)元件q4a處于對(duì)角關(guān)系的q3b設(shè)為第一對(duì)角元件，將與第二基準(zhǔn)元件q1a處于對(duì)角關(guān)系的q2b設(shè)為第二對(duì)角元件。

另外，根據(jù)作為控制指令的占空比，決定第一對(duì)角元件q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ1(第一相移量)、以及第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ2(第二相移量)。即，根據(jù)占空比控制相移量θ1、θ2。在該情況下，相移量θ1被保持為最小，相移量θ2根據(jù)占空比而變化。

另外，如圖31所示，在將第一基準(zhǔn)元件q4a和第一對(duì)角元件q3b同時(shí)接通的期間設(shè)為對(duì)角接通時(shí)間t1時(shí)，由相移量θ1決定對(duì)角接通時(shí)間t1。此外，q4b和q3a同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t1a也與對(duì)角接通時(shí)間t1相等。

另外，針對(duì)第二橋電路(q1a、q1b)，將與第一橋電路(q4a、q4b)相等的驅(qū)動(dòng)信號(hào)設(shè)想為假想驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將基于第二基準(zhǔn)元件q1a的假想驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的q1a的假想接通和第二對(duì)角元件q2b的接通重疊的期間設(shè)為假想對(duì)角接通時(shí)間t2。根據(jù)第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ2，決定該假想對(duì)角接通時(shí)間t2。此外，基于q1b的假想驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的q1b的假想接通和q2a的接通重疊的假想對(duì)角接通時(shí)間t2a也與假想對(duì)角接通時(shí)間t2相等。

圖32～圖41示出與圖31所示的各選通模式匹配的電流路徑。圖32～圖41依次對(duì)應(yīng)于圖31內(nèi)的期間b+～j+、期間a+。

以下，根據(jù)圖31以及圖32～圖41，示出一個(gè)周期內(nèi)的電池充放電裝置100的動(dòng)作。此外，電池2的電壓設(shè)為高于在第二繞組3b中發(fā)生的電壓，從直流電源1向電池2傳送電力。

為方便起見(jiàn)，從期間b+開(kāi)始說(shuō)明。

在期間b+，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以經(jīng)由q4a和q3b從直流電源1側(cè)傳送能量。相對(duì)于后述的期間j+、期間a+，電流的極性反轉(zhuǎn)。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2a接通，所以電流經(jīng)由q1a的二極管和q2a而回流。因此，期間b+是對(duì)第一電抗器9以及第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間(圖32)。

在期間c+，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2a斷開(kāi)，電流從q1a的二極管經(jīng)由q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間c+是將第一電抗器9以及第二電抗器10的勵(lì)磁能量傳送到電池2側(cè)的期間(圖33)。

在期間d+，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2b接通，電流從q1a的二極管經(jīng)由q2b或者q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間d+是將第一電抗器9以及第二電抗器10的勵(lì)磁能量傳送到電池2側(cè)的期間(圖34)。

在期間e+，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a斷開(kāi)，電流經(jīng)由q4b的二極管和q3b而回流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a的二極管和q2b或者q2b的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。在回流電流成為0[a]時(shí)，q1a的二極管斷開(kāi)而維持0[a]。因此，期間e+是回流電流減少的期間(圖35)。

在期間f+，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3b斷開(kāi)，q4b接通。q4b從二極管導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻油?，所以zvs(零電壓開(kāi)關(guān))成立。在期間e+中回流電流是0[a]以上、即殘留有電流的情況下，經(jīng)由q4b或者q4b的二極管和q3a的二極管向直流電源1側(cè)再生電流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a的二極管和q2b或者q2b的二極管接通，所以回流電流由于(直流電源1的電壓-電池2的電壓)而逐漸減少。在回流電流成為0[a]時(shí)，q1a的二極管斷開(kāi)而維持0[a]。因此，期間f是回流電流減少的期間(圖36)。

在期間g+，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a變?yōu)榻油ǎ琿3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以經(jīng)由q3a和q4b從直流電源1側(cè)傳送能量。此時(shí)，電流的極性從期間f+開(kāi)始反轉(zhuǎn)。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2b接通，所以電流經(jīng)由q1b的二極管和q2b而回流。因此，期間g+是對(duì)第一電抗器9以及第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間(圖37)。

在期間h+，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以經(jīng)由q3a和q4b從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8側(cè)q2b斷開(kāi)，電流經(jīng)由q2a的二極管和q1b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間h+是將第一電抗器9以及第二電抗器10的勵(lì)磁能量傳送到電池2側(cè)的期間(圖38)。

在期間i+，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2a接通，電流經(jīng)由q2a或者q2a的二極管和q1b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間i+是將第一電抗器9以及第二電抗器10的勵(lì)磁能量傳送到電池2側(cè)的期間(圖39)。

在期間j+，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4b斷開(kāi)，電流經(jīng)由q4a的二極管和q3a而回流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中，q2a或者q2a的二極管和q1b的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。在回流電流成為0[a]時(shí)q1b的二極管斷開(kāi)而維持0[a]。因此，期間j+是回流電流減少的期間(圖40)。

接下來(lái)，在期間a+，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a斷開(kāi)，q4a接通。q4a從二極管導(dǎo)通狀態(tài)變得接通，所以zvs(零電壓開(kāi)關(guān))成立。在期間j+中回流電流為0[a]以上、即殘留有電流的情況下，經(jīng)由q4a或者q4a的二極管和q3b的二極管向直流電源1側(cè)再生電流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2a或者q2a的二極管和q1b的二極管接通，所以回流電流由于(直流電源1的電壓-電池2的電壓)而逐漸減少。在回流電流成為0[a]時(shí)q1b的二極管斷開(kāi)而維持0[a]。因此，期間a+是回流電流減少的期間(圖41)。

通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這樣的一連串的控制(期間a+～j+)，電池充放電裝置100對(duì)在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓進(jìn)行升壓而向電池2供給電力。

在將直流電源1的電壓設(shè)為vl時(shí)，第一開(kāi)關(guān)電路5在q4a、q3b同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t1輸出電壓vl的正的脈沖而施加到變壓器3的第一繞組3a，在q4b、q3a同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t1a輸出電壓(-vl)的負(fù)的脈沖而施加到變壓器3的第一繞組3a。如果將變壓器3的第一繞組3a與第二繞組3b的繞組比設(shè)為nl：nb，則此時(shí)對(duì)變壓器3的第二繞組3b施加(±vl)×nb/nl的電壓。

另外，在第二開(kāi)關(guān)電路8中，在對(duì)變壓器3施加電壓的對(duì)角接通時(shí)間(t1、t1a)內(nèi)設(shè)置對(duì)第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間(b+、g+)，即，將第二電抗器10用于升壓電抗器而進(jìn)行升壓動(dòng)作。

另外，變壓器3的初級(jí)側(cè)的第一開(kāi)關(guān)電路5中的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由于電容器13以及第一電抗器9的作用，全部成為零電壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作。此外，次級(jí)側(cè)的第二開(kāi)關(guān)電路8的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的一部分成為零電壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

另外，第二橋電路(q1a、q1b)的q1a、q1b被保持為斷開(kāi)狀態(tài)，所以在期間e+、f+，在回流電流減少而成為0[a]時(shí)，q1a的二極管斷開(kāi)而維持0[a]，不會(huì)流過(guò)逆電流。在期間j+、a+，在回流電流減少而成為0[a]時(shí)，q1b的二極管也斷開(kāi)而維持0[a]，不會(huì)流過(guò)逆電流。由此，在電池充放電裝置100內(nèi)抑制對(duì)于電力傳送沒(méi)有貢獻(xiàn)的無(wú)效電力。

接下來(lái)，圖42是示出電池充放電裝置100的降壓充電時(shí)的第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b的波形的圖。在該情況下，也針對(duì)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的組合模式的多個(gè)選通模式中的每個(gè)選通模式設(shè)置期間a-～j-來(lái)進(jìn)行圖示，為方便起見(jiàn)，用各元件的符號(hào)來(lái)表示q4a、q4b、q3a、q3b、q2a、q2b、q1a、q1b的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)的符號(hào)。

與圖31所示的升壓充電時(shí)同樣地，以第一開(kāi)關(guān)電路5內(nèi)的第一橋電路(q4a、q4b)為基準(zhǔn)，生成全體的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)的第二橋電路(q1a、q1b)的q1a、q1b被保持為斷開(kāi)狀態(tài)。另外，在第二橋電路(q1a、q1b)以外的三個(gè)橋電路中，構(gòu)成各橋電路的正側(cè)(高電壓側(cè))的q4a、q3a、q2a以及負(fù)側(cè)(低電壓側(cè))的q4b、q3b、q2b除了防短路時(shí)間td以外分別以50％的接通時(shí)間比例被控制。

另外，根據(jù)作為控制指令的占空比，決定第一對(duì)角元件q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ1(第一相移量)、以及第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ2(第二相移量)。在該情況下，相移量θ1和相移量θ2相等，雙方的相移量θ1、θ2根據(jù)占空比而變化。

在該情況下，也由相移量θ1決定對(duì)角接通時(shí)間t1、t1a。另外，針對(duì)第二橋電路(q1a、q1b)，在將與第一橋電路(q4a、q4b)相等的驅(qū)動(dòng)信號(hào)設(shè)想為假想驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，由相移量θ2決定所述假想對(duì)角接通時(shí)間t2、t2a。在該情況下，對(duì)角接通時(shí)間t1、t1a與假想對(duì)角接通時(shí)間t2、t2a相等。

圖43～圖52示出與圖42所示的各選通模式匹配的電流路徑。圖43～圖52依次對(duì)應(yīng)于圖42內(nèi)的期間d-～j-、期間a-～c-。

以下，基于圖42以及圖43～圖52，示出一個(gè)周期內(nèi)的電池充放電裝置100的動(dòng)作。此外，電池2的電壓設(shè)為低于在第二繞組3b中發(fā)生的電壓，從直流電源1向電池2傳送電力。

為方便起見(jiàn)，從期間d-開(kāi)始進(jìn)行說(shuō)明。

在期間d-，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3b變?yōu)榻油?，q4a和q3b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以從直流電源1側(cè)傳送能量。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2b接通，電流從q1a的二極管經(jīng)由q2b或者q2b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間d-是將電力傳送到電池2側(cè)的期間(圖43)。

在期間e-，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a斷開(kāi)，電流經(jīng)由q4b的二極管和q3b而回流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a的二極管和q2b或者q2b的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。在回流電流成為0[a]時(shí)，q1a的二極管斷開(kāi)而維持0[a]。因此，期間e-是回流電流減少的期間(圖44)。

在期間f-、g-，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4b接通，電流經(jīng)由q4b或者q4b的二極管和q3b而回流。q4b從二極管導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻油?，所以zvs(零電壓開(kāi)關(guān))成立。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1a的二極管和q2b或者q2b的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。在回流電流成為0[a]時(shí)，q1a的二極管斷開(kāi)而維持0[a]。因此，期間f-、g-是回流電流減少的期間(圖45、圖46)。

在期間h-，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3b斷開(kāi)，在回流電流為0[a]以上、即殘留有電流的情況下，經(jīng)由q4b或者q4b的二極管和q3a的二極管向直流電源1側(cè)再生電流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2b斷開(kāi)，但q1a的二極管和q2b的二極管接通，所以回流電流由于(直流電源1的電壓-電池2的電壓)而逐漸減少。在回流電流成為0[a]時(shí)q1a的二極管斷開(kāi)而維持0[a]。因此，期間h-是回流電流減少的期間(圖47)。

在期間i-，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a變?yōu)榻油ǎ琿3a和q4b接通而對(duì)角兩個(gè)元件導(dǎo)通，所以經(jīng)由q3a和q4b從直流電源1側(cè)傳送能量。此時(shí)，電流的極性從期間h-開(kāi)始反轉(zhuǎn)。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q2a接通，電流經(jīng)由q2a或者q2a的二極管和q1b的二極管流過(guò)，電力被傳送到電池2側(cè)。因此，期間i-是將電力傳送到電池2側(cè)的期間(圖48)。

在期間j-，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4b斷開(kāi)，電流經(jīng)由q4a的二極管和q3a而回流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1b的二極管和q2a或者q2a的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。在回流電流成為0[a]時(shí)q1b的二極管斷開(kāi)而維持0[a]。因此，期間j-是回流電流減少的期間(圖49)。

接下來(lái)，在期間a-、b-，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q4a接通，電流經(jīng)由q4a或者q4a的二極管和q3a而回流。q4a從二極管導(dǎo)通狀態(tài)變?yōu)榻油?，所以zvs(零電壓開(kāi)關(guān))成立。在第二開(kāi)關(guān)電路8中q1b的二極管和q2a或者q2a的二極管接通，所以回流電流由于電池2的電壓而逐漸減少。在回流電流成為0[a]時(shí)q1b的二極管斷開(kāi)而維持0[a]。因此，期間j-是回流電流減少的期間(圖50、圖51)。

在期間c-，在第一開(kāi)關(guān)電路5中q3a斷開(kāi)，在回流電流是0[a]以上、即殘留有電流的情況下，經(jīng)由q4a或者q4a的二極管和q3b的二極管向直流電源1側(cè)再生電流。在第二開(kāi)關(guān)電路8中，雖然q2a斷開(kāi)，但q2a的二極管和q1b的二極管接通，所以回流電流由于(直流電源1的電壓-電池2的電壓)而逐漸減少。在回流電流成為0[a]時(shí)q1b的二極管斷開(kāi)而維持0[a]。因此，期間c-是回流電流減少的期間(圖52)。

通過(guò)反復(fù)進(jìn)行這樣的一連串的控制(期間a-～j-)，電池充放電裝置100對(duì)在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓進(jìn)行降壓而向電池2供給電力。

另外，變壓器3的初級(jí)側(cè)的第一開(kāi)關(guān)電路5中的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的開(kāi)關(guān)動(dòng)作在電容器13以及第一電抗器9的作用下全部成為零電壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作。此外，次級(jí)側(cè)的第二開(kāi)關(guān)電路8的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的一部分成為零電壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

另外，第二橋電路(q1a、q1b)的q1a、q1b被保持為斷開(kāi)狀態(tài)，所以在期間e-～h-，在回流電流減少而成為0[a]時(shí)，q1a的二極管斷開(kāi)而維持0[a]，不會(huì)流過(guò)逆電流。在期間j-、a-～c-，在回流電流減少而成為0[a]時(shí)，q1b的二極管也斷開(kāi)而維持0[a]，不會(huì)流過(guò)逆電流。

接下來(lái)，說(shuō)明電池充放電裝置100從電池2向直流電源1傳送電力的情況。

圖53是電池充放電裝置100從電池2向直流電源1傳送電力的、即將電池2進(jìn)行放電時(shí)的控制框圖。此時(shí)，在電池充放電裝置100中，向直流電源1進(jìn)行輸出，第一平滑電容器4的電壓v被檢測(cè)為輸出電壓而被輸入到控制電路20。如圖所示，在控制電路20中，從輸出電壓指令值v*減去所輸入的輸出電壓v來(lái)運(yùn)算差分電壓，以通過(guò)pi控制器使運(yùn)算出的差分電壓接近0的方式運(yùn)算充電電流指令值i*。另外，從充電電流指令值i*減去所輸入的充電電流i來(lái)運(yùn)算差分，以通過(guò)pi控制器使該差分接近0的方式進(jìn)行反饋控制，從而決定第一開(kāi)關(guān)電路5以及第二開(kāi)關(guān)電路8的占空比。然后，根據(jù)占空比來(lái)生成各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b。

此外，在從電池2供給電力的情況下，成為從直流電源1被供給電力時(shí)的逆向動(dòng)作，所以充電電流i以及充電電流指令值i*的極性為負(fù)。另外，與電池2并聯(lián)地連接的第二平滑電容器7成為與電池2的電壓相同的直流電壓。

圖54是示出電池充放電裝置100的降壓放電時(shí)的第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b的波形的圖。另外，圖55是示出電池充放電裝置100的升壓放電時(shí)的第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b的波形的圖。

在電池充放電裝置100的降壓放電中，如圖54所示，成為降壓充電時(shí)的逆向動(dòng)作，對(duì)調(diào)降壓充電時(shí)的第一開(kāi)關(guān)電路5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第二開(kāi)關(guān)電路8的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。另外，關(guān)于各期間aa-～jj-的動(dòng)作，也與使降壓充電時(shí)的各期間a-～j-的第一開(kāi)關(guān)電路5和第二開(kāi)關(guān)電路8相反的情況相同。

在電池充放電裝置100的升壓放電中，如圖55所示，成為升壓充電時(shí)的逆向動(dòng)作，調(diào)換升壓充電時(shí)的第一開(kāi)關(guān)電路5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第二開(kāi)關(guān)電路8的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。另外，關(guān)于各期間aa+～jj+的動(dòng)作，也與使升壓充電時(shí)的各期間a+～j+的第一開(kāi)關(guān)電路5和第二開(kāi)關(guān)電路8相反的情況相同。

在將電池2的電壓設(shè)為vb時(shí)，第二開(kāi)關(guān)電路8在q1a(第二基準(zhǔn)元件)、q2b(第二對(duì)角元件)同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t3輸出電壓vb的正的脈沖而施加到變壓器3的第二繞組3b，在q1b、q2a同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t3a輸出電壓(-vb)的負(fù)的脈沖而施加到變壓器3的第二繞組3b。如果將變壓器3的第一繞組3a和第二繞組3b的繞組比設(shè)為nl：nb，則此時(shí)對(duì)變壓器3的第一繞組3a施加(±vb)×nl/nb的電壓。

在圖54所示的降壓放電中直流電源1的電壓設(shè)為低于在第一繞組3a中發(fā)生的電壓，在圖55所示的升壓放電中直流電源1的電壓設(shè)為高于在第一繞組3a中發(fā)生的電壓，雙方都從電池2向直流電源1傳送電力。

在電池充放電裝置100從電池2向直流電源1傳送電力的電池放電時(shí)，如以下那樣控制第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8。

以第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)的第二橋電路(q1a、q1b)為基準(zhǔn)，生成全體的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。第一開(kāi)關(guān)電路5內(nèi)的第一橋電路(q4a、q4b)的q4a、q4b被保持為斷開(kāi)狀態(tài)。

另外，在第一橋電路(q4a、q4b)以外的三個(gè)橋電路中，構(gòu)成各橋電路的正側(cè)(高電壓側(cè))的q1a、q2a、q3a以及負(fù)側(cè)(低電壓側(cè))的q1b、q2b、q3b除了防短路時(shí)間td以外分別以50％的接通時(shí)間比例被控制。在該情況下，控制電路20在對(duì)發(fā)送電力的一側(cè)的第二開(kāi)關(guān)電路8的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q進(jìn)行開(kāi)關(guān)時(shí)，在防短路時(shí)間td的期間使與各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q并聯(lián)連接的電容器13的電壓增加至第二平滑電容器7的電壓或者降低至零電壓附近而進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)。

另外，根據(jù)作為控制指令的占空比，決定第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第二基準(zhǔn)元件q1a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ3(第三相移量)、以及第一對(duì)角元件q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第二基準(zhǔn)元件q1a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ4(第四相移量)。即，根據(jù)占空比來(lái)控制相移量θ3、θ4。

在圖54所示的降壓放電中，相移量θ3與相移量θ4相等，雙方的相移量θ3、θ4根據(jù)占空比而變化。另外，在圖55所示的升壓放電中，相移量θ3被保持為最小，相移量θ4根據(jù)占空比而變化。

另外，如圖54、圖55所示，由相移量θ3決定q1a和q2b同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t3，q1b和q2a同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t3a也與對(duì)角接通時(shí)間t3相等。

另外，控制電路20針對(duì)第一橋電路(q4a、q4b)，將與第二橋電路(q1a、q1b)相等的驅(qū)動(dòng)信號(hào)設(shè)想為假想驅(qū)動(dòng)信號(hào)，將基于q4a的假想驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的q4a的假想接通與q3b的接通重疊的期間設(shè)為假想對(duì)角接通時(shí)間t4。由相移量θ4決定該假想對(duì)角接通時(shí)間t4。此外，基于q4b的假想驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的q4b的假想接通與q3a的接通重疊的假想對(duì)角接通時(shí)間t4a也與假想對(duì)角接通時(shí)間t4相等。

如以上那樣，在電池充放電裝置100中，具備升壓充電、降壓充電、降壓放電以及升壓放電這四個(gè)控制模式而進(jìn)行雙向的電力傳送。另外，如上所述，在從直流電源1向電池2傳送電力即充電時(shí)，根據(jù)占空比，控制第一對(duì)角元件q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ1、以及第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ2。另外，在從直流電源1向電池2傳送電力即放電時(shí)，根據(jù)占空比，控制第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第二基準(zhǔn)元件q1a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ3、以及第一對(duì)角元件q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第二基準(zhǔn)元件q1a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ4。

圖56是說(shuō)明該實(shí)施方式2的電池充放電裝置100的基本控制動(dòng)作的波形圖，示出與占空比對(duì)應(yīng)的相移量θ1～θ4和對(duì)角接通時(shí)間t1、t3、假想對(duì)角接通時(shí)間t2、t4。此外，該基本控制動(dòng)作是相加后述的偏移相位之前的階段的控制動(dòng)作。如圖56所示，根據(jù)傳送電力來(lái)決定占空比。在該情況下，將充電方向的電力設(shè)為正。

此外，充電時(shí)的相移量θ1和放電時(shí)的相移量θ4都是第一對(duì)角元件q3b的相移量，所以繼續(xù)用同樣的實(shí)線來(lái)記載。另外，充電時(shí)的相移量θ2和放電時(shí)的相移量θ3都是第二對(duì)角元件q2b的相移量，所以繼續(xù)用同樣的虛線來(lái)記載。同樣地，繼續(xù)用同樣的實(shí)線來(lái)記載對(duì)角接通時(shí)間t1和假想對(duì)角接通時(shí)間t4，繼續(xù)用同樣的虛線來(lái)記載假想對(duì)角接通時(shí)間t2和對(duì)角接通時(shí)間t3。

首先，說(shuō)明電池充放電裝置100從直流電源1對(duì)電池2進(jìn)行充電的控制。

從變壓器3的第一繞組3a向第二繞組3b傳送電力而在第二繞組3b中發(fā)生電壓的期間是q4a、q3b同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t1、以及q4b、q3a同時(shí)接通的對(duì)角接通時(shí)間t1a。

在升壓時(shí)，通過(guò)使該期間盡可能長(zhǎng)，能夠降低第一開(kāi)關(guān)電路5以及第二開(kāi)關(guān)電路8的與回流期間有關(guān)的損耗。

因此，在升壓充電時(shí)的控制中，控制電路20為了使對(duì)變壓器3的第一繞組3a施加電壓的期間成為最大，而將對(duì)角接通時(shí)間t1(＝t1a)設(shè)定為最大接通時(shí)間tmax。根據(jù)用于使第一開(kāi)關(guān)電路5的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)而所需的防短路時(shí)間td，設(shè)定該最大接通時(shí)間tmax。此時(shí)，q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ1最小，等于防短路時(shí)間td。

在該升壓充電時(shí)，在對(duì)變壓器3施加電壓的對(duì)角接通時(shí)間(t1、t1a)內(nèi)，存在通過(guò)第二開(kāi)關(guān)電路8對(duì)第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間。即，第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ2是相移量θ1以上的值，將相移量θ1、θ2都為最小(防短路時(shí)間td)的第一基準(zhǔn)點(diǎn)22設(shè)為起點(diǎn)。另外，控制電路20在占空比增大時(shí)將相移量θ1保持為最小并且使相移量θ2增大。

在處于相移量θ1、θ2都為最小(防短路時(shí)間td)的第一基準(zhǔn)點(diǎn)22時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t1以及假想對(duì)角接通時(shí)間t2都是成為最大接通時(shí)間tmax的點(diǎn)22a。另外，在以點(diǎn)22a為起點(diǎn)而占空比增大時(shí)，控制電路20將對(duì)角接通時(shí)間t1保持為最大接通時(shí)間tmax并且使假想對(duì)角接通時(shí)間t2減小。

另外，在降壓充電時(shí)，相移量θ1與相移量θ2相等，雙方的相移量θ1、θ2根據(jù)占空比而變化。

在相移量θ1、θ2最大時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t1以及假想對(duì)角接通時(shí)間t2都最小，是不進(jìn)行電力傳送的狀態(tài)。在降壓充電時(shí)，在占空比為0時(shí)相移量θ1、θ2最大，在占空比增大時(shí)，控制電路20使相移量θ1、θ2都減小。此時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t1以及假想對(duì)角接通時(shí)間t2增大。

另外，控制電路20在相移量θ1、θ2都最大時(shí)，從將第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)的第二橋(q1a、q1b)保持為斷開(kāi)狀態(tài)的控制，切換為將第一開(kāi)關(guān)電路5的第一橋(q4a、q4b)保持為斷開(kāi)狀態(tài)的控制，從而切換電力傳送方向。在該切換時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t1以及假想對(duì)角接通時(shí)間t2都最小，即是不進(jìn)行電力傳送的狀態(tài)時(shí)，所以不會(huì)因切換而發(fā)生影響，能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的切換。

在將電池2進(jìn)行放電而向直流電源1傳送電力的升壓放電時(shí)的控制中，控制電路20將對(duì)角接通時(shí)間t3(＝t3a)設(shè)定為最大接通時(shí)間tmax，以使對(duì)變壓器3的第二繞組3b施加電壓的期間變得最大。此時(shí)，q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)q1a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ3最小(防短路時(shí)間td)。q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)q1a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ4是相移量θ3以上的值。另外，如果以相移量θ3、θ4都為最小(防短路時(shí)間td)的第二基準(zhǔn)點(diǎn)23為起點(diǎn)，放電電力增大而占空比在負(fù)方向上增大，則控制電路20將相移量θ3保持為最小，并且使相移量θ4增大。

在處于相移量θ3、θ4都為最小(防短路時(shí)間td)的第二基準(zhǔn)點(diǎn)23時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t3以及假想對(duì)角接通時(shí)間t4都是成為最大接通時(shí)間tmax的點(diǎn)23a。另外，在以點(diǎn)23a為起點(diǎn)而占空比在負(fù)方向上增大時(shí)，控制電路20將對(duì)角接通時(shí)間t3保持為最大接通時(shí)間tmax，并且使假想對(duì)角接通時(shí)間t4減小。

另外，在降壓放電時(shí)，相移量θ3和相移量θ4相等，雙方的相移量θ3、θ4根據(jù)占空比而變化。

在相移量θ3、θ4最大時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t3以及假想對(duì)角接通時(shí)間t4都最小，是不進(jìn)行電力傳送的狀態(tài)。在降壓放電時(shí)，在占空比為0時(shí)相移量θ3、θ4最大，在占空比在負(fù)方向上增大時(shí)控制電路20使相移量θ3、θ4都減小。此時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t3以及假想對(duì)角接通時(shí)間t4增大。

另外，在相移量θ3、θ4都最大時(shí)，控制電路20從將第一開(kāi)關(guān)電路5的第一橋(q4a、q4b)保持為斷開(kāi)狀態(tài)的控制，切換為將第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)的第二橋(q1a、q1b)保持為斷開(kāi)狀態(tài)的控制，切換電力傳送方向。在該切換時(shí)，是不進(jìn)行電力傳送的狀態(tài)時(shí)，所以不會(huì)因切換而發(fā)生影響，能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的切換。

如以上那樣，在電池充放電裝置100中，是隔著變壓器3而對(duì)稱的簡(jiǎn)易的電路結(jié)構(gòu)，控制電路20根據(jù)占空比來(lái)控制相移量θ1～θ4，從而不依賴于電力傳送方向并且不依賴于直流電源1以及電池2的電壓而能夠進(jìn)行雙向電力變換。由此，電池充放電裝置100能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的控制實(shí)現(xiàn)雙向電力變換動(dòng)作。

另外，如上所述，在電池2的充電時(shí)，第二橋電路(q1a、q1b)的q1a、q1b被保持為斷開(kāi)狀態(tài)。因此，在流過(guò)變壓器3的回流電流減少而成為0[a]時(shí)，q1a或者q1b的二極管斷開(kāi)，將在變壓器3中流過(guò)的電流維持為0[a]。在從電池2向直流電源1的電力傳送中也同樣地，在流過(guò)變壓器3的回流電流減少而成為0[a]時(shí)，q4a或者q4b的二極管斷開(kāi)，將在變壓器3中流過(guò)的電流維持為0[a]。

由此，不會(huì)在變壓器3中流過(guò)逆電流，能夠抑制無(wú)效電力而降低損耗。因此，電池充放電裝置100通過(guò)簡(jiǎn)易的電路結(jié)構(gòu)，在寬的電壓范圍中能夠防止變壓器電流的逆流并且能夠雙向地傳送電力，能夠?qū)崿F(xiàn)低損耗化。另外，能夠減小變壓器電流的峰值以及有效值，能夠促進(jìn)變壓器3的小型化。

另外，在圖56所示的基本控制動(dòng)作中，在升壓充電控制以及升壓放電控制的部分中，與所述實(shí)施方式1的圖4所示的充電控制以及放電控制同樣地，存在由于防短路時(shí)間td而無(wú)法進(jìn)行升壓動(dòng)作從而充電電流i恒定地推移的期間。

在該情況下，電池充放電裝置100具備升壓充電、降壓充電、降壓放電以及升壓放電這四個(gè)控制模式，以第一基準(zhǔn)點(diǎn)22為起點(diǎn)進(jìn)行升壓充電，以第二基準(zhǔn)點(diǎn)23為起點(diǎn)進(jìn)行升壓放電。另外，在切換降壓充電和降壓放電時(shí)，切換將第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)的第二橋(q1a、q1b)保持為斷開(kāi)狀態(tài)的控制和將第一開(kāi)關(guān)電路5的第一橋(q4a、q4b)保持為斷開(kāi)狀態(tài)的控制，從而切換電力傳送方向。因此，不依賴于直流電源1以及電池2的電壓，在以第一基準(zhǔn)點(diǎn)22為起點(diǎn)的升壓充電控制中充電電流i為正，在以第二基準(zhǔn)點(diǎn)23為起點(diǎn)的升壓放電控制中充電電流i為負(fù)，在升壓充電控制以及升壓放電控制這雙方的期間，存在充電電流i以恒定值推移的期間。

在本實(shí)施方式中，如圖57所示，控制電路20對(duì)升壓充電控制的期間的相移量θ2以及升壓放電控制的期間的相移量θ4這雙方相加偏移相位來(lái)進(jìn)行控制。此外，偏移相位是與防短路時(shí)間td相當(dāng)?shù)南辔弧?/p>

圖57是說(shuō)明本實(shí)施方式的電池充放電裝置100的控制動(dòng)作的波形圖，示出與占空比對(duì)應(yīng)的相移量θ1～θ4和對(duì)角接通時(shí)間t1、t3、假想對(duì)角接通時(shí)間t2、t4。

在升壓充電控制中，將相移量θ1保持為最小，關(guān)于相移量θ2，對(duì)根據(jù)占空比運(yùn)算出的值相加偏移相位。此時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t1被保持為最大，關(guān)于假想對(duì)角接通時(shí)間t2，從運(yùn)算出的值減去防短路時(shí)間td。另外，在升壓放電控制中，將相移量θ3保持為最小，在相移量θ4中，對(duì)根據(jù)占空比運(yùn)算出的值相加偏移相位。此時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t3被保持為最大，關(guān)于假想對(duì)角接通時(shí)間t4，從運(yùn)算出的值減去防短路時(shí)間td。

在圖58(a)、圖58(b)中，在偏移相位的相加前后以比較的方式示出升壓充電控制時(shí)的充電電流i的推移，在圖59(a)、圖59(b)中，在偏移相位的相加前后以比較的方式示出升壓放電控制時(shí)的充電電流i的推移。此外，直流電源1和電池2的電壓值相等，將變壓器3的繞組比設(shè)定為1：1。另外，將防短路時(shí)間td設(shè)定為開(kāi)關(guān)周期的4％，將開(kāi)關(guān)周期標(biāo)準(zhǔn)化為1。

如圖58(b)所示，通過(guò)相加偏移相位，對(duì)角接通時(shí)間t1與假想對(duì)角接通時(shí)間t2之差變得比防短路時(shí)間td長(zhǎng)。即，在占空比為正或者0的充電控制中，在向電池2的傳送電力為正或者0、且向電池2的輸出電壓高于在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓的升壓控制中，控制成不管占空比如何都使相移量θ2比相移量θ1大的量超過(guò)防短路時(shí)間。

因此，在升壓充電控制中，僅使正側(cè)、負(fù)側(cè)的一方的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件接通而生成電流回流的路徑(回流路徑)，從而能夠確保對(duì)第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間。由此，充電電流i恒定地推移的期間會(huì)消失，能夠可靠地控制傳送電力。

另外，如圖59(b)所示，通過(guò)相加偏移相位，對(duì)角接通時(shí)間t3與假想對(duì)角接通時(shí)間t4之差變得比防短路時(shí)間td長(zhǎng)。即，在占空比為負(fù)的放電控制中，在向電池2的傳送電力為負(fù)或者0、且向第一直流電源1的輸出電壓高于在變壓器3的第一繞組3a中發(fā)生的電壓的升壓控制中，控制成不管占空比如何都使相移量θ4比相移量θ3大的量超過(guò)防短路時(shí)間。

因此，在升壓放電控制中，僅正側(cè)、負(fù)側(cè)的一方的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件接通而生成電流回流的路徑(回流路徑)，從而能夠確保對(duì)第一電抗器9進(jìn)行勵(lì)磁的期間。由此，充電電流i恒定地推移的期間會(huì)消失，能夠可靠地控制傳送電力。

如以上那樣，在本實(shí)施方式中，在具備升壓充電、降壓充電、降壓放電以及升壓放電這四個(gè)控制模式的相移方式下的控制中，對(duì)升壓充電控制的期間的相移量θ2以及升壓放電控制的期間的相移量θ4這雙方相加與防短路時(shí)間td相當(dāng)?shù)钠葡辔粊?lái)進(jìn)行控制。由此，能夠防止由于防短路時(shí)間而使控制性變差，能夠通過(guò)可靠的升壓動(dòng)作，可靠性良好地控制傳送電力。

實(shí)施方式3.

在所述實(shí)施方式2中，通過(guò)相加偏移相位，在第一基準(zhǔn)點(diǎn)22中相移量θ2、假想對(duì)角接通時(shí)間t2變得不連續(xù)，在第二基準(zhǔn)點(diǎn)23中相移量θ4、假想對(duì)角接通時(shí)間t4變得不連續(xù)。在該實(shí)施方式3中，說(shuō)明將上述那樣的不連續(xù)進(jìn)行消除的控制動(dòng)作。

圖61是說(shuō)明該實(shí)施方式3的電池充放電裝置100的控制動(dòng)作的波形圖，示出與占空比對(duì)應(yīng)的相移量θ1～θ4和對(duì)角接通時(shí)間t1、t3、假想對(duì)角接通時(shí)間t2、t4。此外，僅說(shuō)明與所述實(shí)施方式2的圖57所示的控制動(dòng)作的差異。

如圖61所示，在根據(jù)占空比的增大而對(duì)兩個(gè)相移量θ1、θ2以相同量進(jìn)行減小控制的降壓充電控制的期間中，設(shè)置緊挨著第一基準(zhǔn)點(diǎn)22的第一調(diào)整期間31。在第一調(diào)整期間31僅使相移量θ1減小，以比最小(防短路時(shí)間td)大偏移相位(防短路時(shí)間td)量的相位來(lái)保持相移量θ2。在充電控制中，在兩個(gè)相移量θ1、θ2的差超過(guò)防短路時(shí)間td之前不實(shí)施實(shí)際的升壓動(dòng)作，所以在第一調(diào)整期間31不會(huì)進(jìn)行升壓動(dòng)作。

同樣地，在根據(jù)占空比的負(fù)方向的增大而對(duì)兩個(gè)相移量θ3、θ4以相同量進(jìn)行減小控制的降壓放電控制的期間中，設(shè)置緊挨著第二基準(zhǔn)點(diǎn)23的第二調(diào)整期間32。在第二調(diào)整期間32僅使相移量θ3減小，以比最小(防短路時(shí)間td)大偏移相位(防短路時(shí)間td)量的相位來(lái)保持相移量θ4。在放電控制中，在兩個(gè)相移量θ3、θ4的差超過(guò)防短路時(shí)間td之前不會(huì)實(shí)施實(shí)際的升壓動(dòng)作，所以在第二調(diào)整期間32不會(huì)進(jìn)行升壓動(dòng)作。

圖61示出通過(guò)這樣的控制得到的充電控制時(shí)的充電電流i的推移。在升壓充電控制的期間中不存在充電電流i恒定地推移的期間。在該情況下，使電池2的電壓值低于直流電源1的電壓值，所以在降壓充電控制的期間，充電電流i也變化。此外，在使電池2的電壓值高于直流電源1的電壓值時(shí)，在降壓充電控制的期間，充電電流i不變化而成為恒定值0。

關(guān)于放電控制時(shí)，雖然省略圖示，但在升壓放電控制的期間中也不存在充電電流i恒定地推移的期間。

如以上那樣，通過(guò)設(shè)置第一調(diào)整期間31、第二調(diào)整期間32，能夠消除第一基準(zhǔn)點(diǎn)22、第二基準(zhǔn)點(diǎn)23中的相移量θ2、θ4、假想對(duì)角接通時(shí)間t2、t4的不連續(xù)。由此，防止驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b的接通時(shí)間的急劇變化，而能夠防止在第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)發(fā)生電流、電壓的振動(dòng)，電池充放電裝置100的控制的可靠性得到提高。

此外，第一基準(zhǔn)點(diǎn)22、第二基準(zhǔn)點(diǎn)23中的控制的不連續(xù)還能夠通過(guò)其它控制方法來(lái)解決，以下基于圖62來(lái)示出。

如圖62所示，在根據(jù)占空比的增大而對(duì)兩個(gè)相移量θ1、θ2進(jìn)行減小控制的降壓充電控制的期間中，設(shè)置緊挨著作為充放電的切換點(diǎn)的占空比為0的點(diǎn)的第一調(diào)整期間31a。另外，在第一調(diào)整期間31a，僅使相移量θ1減小而將相移量θ2保持為最大，在第一調(diào)整期間31a以外的期間，確保相移量θ2比相移量θ1大偏移相位量(防短路時(shí)間td)的相位，使兩個(gè)相移量θ1、θ2減小。在充電控制中，在兩個(gè)相移量θ1、θ2的差超過(guò)防短路時(shí)間td之前不會(huì)實(shí)施實(shí)際的升壓動(dòng)作，所以不管是在第一調(diào)整期間31a還是在其以外的期間都不會(huì)進(jìn)行升壓動(dòng)作。

同樣地，在根據(jù)占空比的負(fù)方向的增大而對(duì)兩個(gè)相移量θ3、θ4進(jìn)行減小控制的降壓放電控制的期間中，設(shè)置緊挨著作為充放電的切換點(diǎn)的占空比為0的點(diǎn)的第二調(diào)整期間32a。另外，在第二調(diào)整期間32a，僅使相移量θ3減小而將相移量θ4保持為最大，在第二調(diào)整期間32a以外的期間，確保相移量θ4比相移量θ3大偏移相位量(防短路時(shí)間td)的相位，使兩個(gè)相移量θ3、θ4減小。在放電控制中，在兩個(gè)相移量θ3、θ4的差超過(guò)防短路時(shí)間td之前不會(huì)實(shí)施實(shí)際的升壓動(dòng)作，所以不管是在第二調(diào)整期間32a還是在其以外的期間都不會(huì)進(jìn)行升壓動(dòng)作。

圖63示出通過(guò)這樣的控制得到的充電控制時(shí)的充電電流i的推移。在升壓充電控制的期間中不存在充電電流i恒定地推移的期間。在該情況下，使電池2的電壓值低于直流電源1的電壓值，所以在降壓充電控制的期間，充電電流i也變化。

關(guān)于放電控制時(shí)，雖然省略圖示，但在升壓放電控制的期間中也不存在充電電流i恒定地推移的期間。

在該情況下，也通過(guò)設(shè)置第一調(diào)整期間31a、第二調(diào)整期間32a，能夠消除第一基準(zhǔn)點(diǎn)22、第二基準(zhǔn)點(diǎn)23中的不連續(xù)，能夠防止驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b的接通時(shí)間的急劇變化。因此，能夠防止在第一開(kāi)關(guān)電路5、第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)發(fā)生電流、電壓的振動(dòng)，電池充放電裝置100的控制的可靠性得到提高。

實(shí)施方式4.

接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式4。

在所述實(shí)施方式1～3中，使用了相移方式的控制，但在該實(shí)施方式4中，說(shuō)明使用脈寬調(diào)制(pwm)控制的情況。

在該實(shí)施方式中，電池充放電裝置100的電路結(jié)構(gòu)也與所述實(shí)施方式1的圖1所示的結(jié)構(gòu)相同，控制電路20的圖2所示的基本動(dòng)作也與所述實(shí)施方式1相同。

此外，在該實(shí)施方式中，不進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)，所以也可以省略與各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q并聯(lián)連接的電容器13。另外，將第一開(kāi)關(guān)電路5內(nèi)的橋電路(q4a、q4b)稱為橋電路a，將橋電路(q3a、q3b)稱為橋電路b，將第二開(kāi)關(guān)電路8內(nèi)的橋電路(q2a、q2b)稱為橋電路c，將橋電路(q1a、q1b)稱為橋電路d。

一般，在進(jìn)行利用共振現(xiàn)象的零電壓開(kāi)關(guān)的情況下采用相移方式的控制，但在不進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)的情況下，在使各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通的相位固定的狀態(tài)下通過(guò)pwm控制來(lái)調(diào)整作為脈寬的接通時(shí)間。

圖64是示出本發(fā)明的實(shí)施方式4的電池充放電裝置100的基于pwm控制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b的波形的圖。在圖64中，為方便起見(jiàn)，用各元件的符號(hào)來(lái)表示q4a、q4b、q3a、q3b、q2a、q2b、q1a、q1b的各驅(qū)動(dòng)信號(hào)的符號(hào)。ta、tb、tc、td表示各橋電路a、b、c、d內(nèi)的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間。在該情況下，橋電路d的接通時(shí)間td為0。

驅(qū)動(dòng)信號(hào)q4a、q3b、q2a、q1b是表示導(dǎo)通的上升定時(shí)為同相位的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)q4b、q3a、q2b、q1a是比q4a、q3b、q2a、q1b的相位延遲半周期量的信號(hào)。

圖65是說(shuō)明該實(shí)施方式4的電池充放電裝置100的控制動(dòng)作的波形圖。在該情況下，將充電方向的電力設(shè)為正。

如圖65所示，控制電路20根據(jù)占空比而使各橋電路a、b、c、d內(nèi)的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間ta、tb、tc、td變化，而具備升壓充電、降壓充電、降壓放電以及升壓放電這四個(gè)控制模式。此外，與所述實(shí)施方式1同樣地決定占空比。

充電控制和放電控制在占空比為0的點(diǎn)處切換。在此，設(shè)為占空比為正或者0時(shí)進(jìn)行充電控制，占空比為負(fù)時(shí)進(jìn)行放電控制。

在充電控制中，按照降壓充電控制、升壓充電控制的順序進(jìn)行說(shuō)明。

在降壓充電控制中，在占空比增大時(shí)，使橋電路a的接通時(shí)間ta和橋電路b的接通時(shí)間tb以相同時(shí)間從0增大至最大，并且將橋電路c的接通時(shí)間tc和橋電路d的接通時(shí)間td都保持為0。在升壓充電控制中，將接通時(shí)間ta、tb保持為最大且將接通時(shí)間td保持為0，并且在占空比增大時(shí)使接通時(shí)間tc增大。

接下來(lái)，在放電控制中，按照降壓放電控制、升壓放電控制的順序進(jìn)行說(shuō)明。

在降壓放電控制中，在占空比在負(fù)方向上增大時(shí)，使接通時(shí)間tc和接通時(shí)間td以相同時(shí)間從0增大至最大，并且將接通時(shí)間ta和接通時(shí)間tb都保持為0。在升壓放電控制中，將接通時(shí)間tc、td保持為最大且將接通時(shí)間tb保持為0，并且使接通時(shí)間ta增大。

在充電控制中，在電池2的電壓高于在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓時(shí)，使用升壓充電控制，以設(shè)置對(duì)第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間而使第二開(kāi)關(guān)電路8進(jìn)行升壓動(dòng)作的方式進(jìn)行控制。在放電控制中，在直流電源1的電壓高于在變壓器3的第一繞組3a中發(fā)生的電壓時(shí)，使用升壓放電控制，以設(shè)置對(duì)第一電抗器9進(jìn)行勵(lì)磁的期間而使第一開(kāi)關(guān)電路5進(jìn)行升壓動(dòng)作的方式進(jìn)行控制。

圖66、圖67示出通過(guò)這樣的控制得到的充電電流i的推移。圖66示出將電池2的電壓值設(shè)定得低于直流電源1的電壓值、并將變壓器3的繞組比設(shè)定為1：1的情況。圖67示出將電池2的電壓值設(shè)定得高于直流電源1的電壓值、并將變壓器3的繞組比設(shè)定為1：1的情況。將防短路時(shí)間td設(shè)定為開(kāi)關(guān)周期的4％，將開(kāi)關(guān)周期標(biāo)準(zhǔn)化為1。

關(guān)于pwm控制中的防短路時(shí)間，在升壓動(dòng)作中的接通時(shí)間與降壓動(dòng)作中的接通時(shí)間之間時(shí)間不會(huì)重疊，不會(huì)發(fā)生由于防短路時(shí)間而無(wú)法進(jìn)行升壓動(dòng)作的現(xiàn)象。因此，在圖66、圖67所示的任意情況下都能夠在升壓充電控制以及升壓放電控制中可靠地實(shí)施升壓動(dòng)作。由此，不存在充電電流i恒定地推移的期間，能夠控制傳送電力。

此外，如圖66所示，在使電池2的電壓值低于直流電源1的電壓值時(shí)，在降壓放電控制的期間，充電電流i不會(huì)變化而成為恒定值0。另外，如圖67所示，在使電池2的電壓值高于直流電源1的電壓值時(shí)，在降壓充電控制的期間，充電電流i不會(huì)變化而成為恒定值0。

實(shí)施方式5.

接下來(lái)，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式5。

圖68是示出本發(fā)明的實(shí)施方式5的作為dc/dc轉(zhuǎn)換器的電池充電裝置100a的電路結(jié)構(gòu)的圖。如圖所示，電池充電裝置100a通過(guò)伴隨升壓以及降壓的電力變換，從直流電源1向電池2進(jìn)行充電。

電池充電裝置100a具備：作為被絕緣的變壓器的高頻變壓器3(以下簡(jiǎn)稱為變壓器3)；第一平滑電容器4，與直流電源1并聯(lián)地連接；作為第一轉(zhuǎn)換器部的第一開(kāi)關(guān)電路5a；第二平滑電容器7，與電池2并聯(lián)地連接；作為第二轉(zhuǎn)換器部的第二開(kāi)關(guān)電路8a；以及第二電抗器10，與第二開(kāi)關(guān)電路8a的交流輸入輸出線連接。另外，電池充電裝置100a具備控制第一開(kāi)關(guān)電路5a以及第二開(kāi)關(guān)電路8a的控制電路20a。

第一開(kāi)關(guān)電路5a是具有分別反并聯(lián)連接有二極管12的由igbt或者mosfet等構(gòu)成的多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q4a、q4b、q3a、q3b(以下簡(jiǎn)稱為q4a、q4b、q3a、q3b或者半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q)的全橋電路，直流側(cè)與第一平滑電容器4連接，交流側(cè)與變壓器3的第一繞組3a連接，進(jìn)行直流/交流之間的電力變換。

第二開(kāi)關(guān)電路8a是具有分別反并聯(lián)連接有二極管12的由igbt或者mosfet等構(gòu)成的多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q2a、q2b、q1a、q1b(以下簡(jiǎn)稱為q2a、q2b、q1a、q1b或者半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q)的全橋電路，直流側(cè)與第二平滑電容器7連接，交流側(cè)與變壓器3的第二繞組3b連接，進(jìn)行直流/交流之間的電力變換。

另外，在第二開(kāi)關(guān)電路8a中，對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q與變壓器3之間的交流輸入輸出線連接第二電抗器10，第二電抗器10和第二繞組3b被串聯(lián)連接。而且，對(duì)第二開(kāi)關(guān)電路8a的直流側(cè)連接電抗器11。

另外，在第二平滑電容器7與電池2之間，設(shè)置檢測(cè)流過(guò)電抗器11的電流作為電池2的充電電流i(以箭頭的朝向?yàn)檎碾娏?的電流傳感器(未圖示)，其檢測(cè)出的輸出被輸入到控制電路20a。而且，設(shè)置檢測(cè)第一平滑電容器4的電壓v的電壓傳感器(未圖示)，其檢測(cè)出的輸出被輸入到控制電路20a。在控制電路20a中，根據(jù)所輸入的充電電流i、電壓v的值，生成對(duì)第一開(kāi)關(guān)電路5a以及第二開(kāi)關(guān)電路8a的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)21a、21b，而對(duì)第一開(kāi)關(guān)電路5a以及第二開(kāi)關(guān)電路8a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。

此外，相比于第二平滑電容器7，也可以在第二開(kāi)關(guān)電路8a側(cè)的位置設(shè)置對(duì)電池2的充電電流i進(jìn)行檢測(cè)的電流傳感器。

該電池充電裝置100a的升壓充電時(shí)以及降壓充電時(shí)的控制以及動(dòng)作是與所述實(shí)施方式2同樣的相移方式下的控制動(dòng)作。但是，所述實(shí)施方式2是進(jìn)行雙向的電力傳送的電池充放電裝置100，但在該實(shí)施方式5中，是進(jìn)行僅充電的單向的電力傳送的電池充電裝置100a。另外，在該實(shí)施方式5中，在各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q中未并聯(lián)配置電容器，對(duì)第一開(kāi)關(guān)電路5a的交流輸入輸出線未連接第一電抗器。因此，第一開(kāi)關(guān)電路5a、第二開(kāi)關(guān)電路8a的開(kāi)關(guān)動(dòng)作不會(huì)成為零電壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

如以上那樣，本實(shí)施方式的電池充電裝置100a具備升壓充電以及降壓充電這兩個(gè)控制模式，進(jìn)行從直流電源1向電池2的電力傳送。另外，控制電路20a與所述實(shí)施方式2同樣地，根據(jù)占空比(≥0)，控制第一對(duì)角元件q3b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ1以及第二對(duì)角元件q2b的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位相對(duì)第一基準(zhǔn)元件q4a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位的相移量θ2。

圖69是說(shuō)明本實(shí)施方式的電池充電裝置100a的控制動(dòng)作的波形圖，示出與占空比對(duì)應(yīng)的相移量θ1、θ2和對(duì)角接通時(shí)間t1、假想對(duì)角接通時(shí)間t2。此外，圖69與對(duì)所述實(shí)施方式2的控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖57中的占空比≥0的范圍相同。

控制電路20a如圖69所示，對(duì)升壓充電控制的期間的相移量θ2相加偏移相位來(lái)進(jìn)行控制。此外，偏移相位是與為了防止正側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件和負(fù)側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件同時(shí)接通而設(shè)定的防短路時(shí)間td相當(dāng)?shù)南辔弧?/p>

在升壓充電控制中，將相移量θ1保持為最小，關(guān)于相移量θ2，對(duì)根據(jù)占空比運(yùn)算出的值相加偏移相位。此時(shí)，對(duì)角接通時(shí)間t1被保持為最大，關(guān)于假想對(duì)角接通時(shí)間t2，從運(yùn)算出的值減去防短路時(shí)間td。

在該情況下，升壓充電控制時(shí)的充電電流i的推移與所述實(shí)施方式2相同(參照?qǐng)D58(b))。

如圖58(b)所示，通過(guò)相加偏移相位，對(duì)角接通時(shí)間t1與假想對(duì)角接通時(shí)間t2之差變得比防短路時(shí)間td長(zhǎng)。即，在占空比為正或者0的充電控制中，在向電池2的傳送電力為正或者0、且向電池2的輸出電壓高于在變壓器3的第二繞組3b中發(fā)生的電壓的升壓控制中，控制成不管占空比如何都使相移量θ2比相移量θ1大的量超過(guò)防短路時(shí)間。

因此，在升壓充電控制中，僅正側(cè)、負(fù)側(cè)的一方的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件接通而生成電流回流的路徑(回流路徑)，能夠確保對(duì)第二電抗器10進(jìn)行勵(lì)磁的期間。由此，充電電流i恒定地推移的期間會(huì)消失，能夠可靠地控制傳送電力。因此，能夠防止由于防短路時(shí)間而使控制性變差，能夠通過(guò)可靠的升壓動(dòng)作，可靠性良好地控制傳送電力。

此外，在所述實(shí)施方式5中，設(shè)為應(yīng)用伴隨升壓以及降壓的電力變換，但也可以與所述實(shí)施方式1同樣地應(yīng)用僅伴隨升壓的電力變換，從直流電源1向電池2進(jìn)行充電。

實(shí)施方式6.

在所述實(shí)施方式5中，示出第一開(kāi)關(guān)電路5a、第二開(kāi)關(guān)電路8a未與零電壓開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的例子，但也可以僅使電力供給側(cè)的第一開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)。

圖70是示出本發(fā)明的實(shí)施方式6的作為dc/dc轉(zhuǎn)換器的電池充電裝置100b的電路結(jié)構(gòu)的圖。

如圖70所示，對(duì)第一開(kāi)關(guān)電路5的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q并聯(lián)連接電容器13，對(duì)第一開(kāi)關(guān)電路5的交流輸入輸出線連接第一電抗器9?？刂齐娐?0b根據(jù)占空比(≥0)控制第一相移量θ1、第二相移量θ2，從而控制成利用第一開(kāi)關(guān)電路5內(nèi)的電容器13以及第一電抗器9使第一開(kāi)關(guān)電路5內(nèi)的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件q進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)。

其它結(jié)構(gòu)以及控制與所述實(shí)施方式5相同。

在該實(shí)施方式6中，可得到與所述實(shí)施方式5同樣的效果，并且通過(guò)對(duì)第一開(kāi)關(guān)電路5進(jìn)行零電壓開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)損耗的降低。

另外，在各所述實(shí)施方式中，在一方的直流電源(第二直流電源)中使用了電池2，但不限于此。而且，也可以用電池構(gòu)成第一、第二直流電源這雙方。

另外，本發(fā)明能夠在發(fā)明的范圍內(nèi)自由地組合各實(shí)施方式、或者對(duì)各實(shí)施方式適當(dāng)?shù)刈冃?、省略?/p>