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DE112017003632T5 - Dc/dc-umrichter - Google Patents

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DE112017003632T5
DE112017003632T5 DE112017003632.1T DE112017003632T DE112017003632T5 DE 112017003632 T5 DE112017003632 T5 DE 112017003632T5 DE 112017003632 T DE112017003632 T DE 112017003632T DE 112017003632 T5 DE112017003632 T5 DE 112017003632T5
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phase shift
value
shift value
reference point
bridge circuit
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Application number
DE112017003632.1T
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English (en)
Inventor
Yusuke HIGAKI
Ryota KONDO
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

Es wird ein DC/DC-Umrichter angegeben, der einen Aufwärtswandlungs-Vorgang und einen Abwärtswandlungs-Vorgang bei der bidirektionalen Energieübertragung ermöglicht, und der dazu imstande ist, den Übertragungs-Energiewert mit einem guten Ansprechverhalten einzustellen. Der DC/DC-Umrichter verringert einen ersten Phasenverschiebungswert (θ1) und erhöht einen zweiten Phasenverschiebungswert (θ2) bei ansteigendem erstem Übertragungs-Energiewert, wenn ein erster Übertragungs-Energiewert größer ist als ein erster Referenzpunkt (P1).

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen DC/DC-Umrichter, der eine bidirektionale Energieübertragung zwischen einer ersten DC-Energiequelle und einer zweiten DC-Energiequelle durchführt.
  • Stand der Technik
  • Hinsichtlich des oben beschriebenen DC/DC-Umrichters ist der in der unten beschriebenen PLT 1 offenbarte DC/DC-Umrichter bekannt. Bei der Technologie gemäß PLT 1 ist über einen Transformator hinweg der erste Umrichter einer Vollbrückenschaltung auf Seiten der ersten DC-Energiequelle angeordnet, und der zweite Umrichter der Vollbrückenschaltung ist auf Seiten der zweiten DC-Energiequelle angeordnet. Die erste Spule ist zwischen der ersten Wicklung des Transformators und dem ersten Umrichter angeordnet, und die zweite Spule ist zwischen der zweiten Wicklung des Transformators und dem zweiten Umrichter angeordnet.
  • Wenn die Spannung der ersten DC-Energiequelle oder der zweiten DC-Energiequelle höher ist als die Spannung, die in der ersten Wicklung oder der zweiten Wicklung des Transformators erzeugt wird, d. h. wenn ein Aufwärtswandlungs-Vorgang notwendig ist, dann wird der Aufwärtswandlungs-Vorgang unter Verwendung der ersten Spule oder der zweiten Spule durchgeführt. Wenn wiederum der Abwärtswandlungs-Vorgang notwendig ist, dann wird der Aufwärtswandlungs-Vorgang nicht durchgeführt.
  • Daher wird bei der Technologie gemäß PLT 1 zwischen insgesamt vier Betriebsmodi umgeschaltet, und zwar in Abhängigkeit von dem Ausgabe-Tastverhältnis, das den Übertragungs-Energiewert darstellt. Die vier Betriebsmodi bestehen aus Folgendem: einem Betriebsmodus zum Durchführen des Aufwärtswandlungs-Vorgangs (Aufwärtswandlungs-Ladung) und einem Betriebsmodus zum Durchführen des Abwärtswandlungs-Vorgangs (Abwärtswandlungs-Ladung) bei der ersten Energieübertragung (Laden der zweiten DC-Energiequelle), der elektrische Energie an die zweite DC-Energiequelle von der ersten DC-Energiequelle überträgt, und einem Betriebsmodus zum Durchführen des Aufwärtswandlungs-Vorgangs (Aufwärtswandlungs-Entladung) und einem Betriebsmodus zum Durchführen des Abwärtswandlungs-Vorgangs (Abwärtswandlungs-Entladung) bei der zweiten Energieübertragung (Entladen der zweiten DC-Energiequelle), der elektrische Energie an die erste DC-Energiequelle von der zweiten DC-Energiequelle überträgt.
  • Genauer gesagt: Bei der Technologie gemäß PLT 1, wie in 28 gemäß der PLT 1 gezeigt, werden die Phasenverschiebungswerte θ1, θ2, θ3, θ4, die die relativen Phasen des Ein-/Aus-Treibersignals jeder Schalteinrichtung sind, gemäß dem Ausgabe-Tastverhältnis verändert.
  • Literaturverzeichnis
  • Patentliteratur
  • PLT 1: WO 2015/004825 A1
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Bei der Technologie gemäß PLT 1 gilt jedoch Folgendes: Um alle vier Betriebsmodi abzudecken, muss der variable Bereich des Ausgabe-Tastverhältnisses erweitert werden. Bei der Technologie gemäß PLT 1, wie in 28 gemäß PLT 1 gezeigt, gilt bei der Aufwärtswandlungs-Ladung Folgendes: Der erste Phasenverschiebungswert θ1 ist auf den Minimalwert fixiert, ungeachtet der Änderung des Ausgabe-Tastverhältnisses. Der zweite Phasenverschiebungswert θ2 wird ausgehend vom Minimalwert erhöht, wenn das Ausgabe-Tastverhältnis erhöht wird.
  • Bei der Technologie gemäß PLT 1 gilt bei der Aufwärtswandlungs-Entladung Folgendes: Der dritte Phasenverschiebungswert θ3 ist auf den Minimalwert fixiert, ungeachtet der Änderung des Ausgabe-Tastverhältnisses. Der vierte Phasenverschiebungswert θ4 wird ausgehend vom Minimalwert allmählich erhöht, wenn das Ausgabe-Tastverhältnis erhöht wird. Demzufolge gilt bei der Technologie gemäß PLT 1 Folgendes: Bei der Aufwärtswandlungs-Ladung und der Aufwärtswandlungs-Entladung sind die Veränderung der Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 zu einer Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses sowie eine Veränderung der Phasendifferenz zwischen dem dritten Phasenverschiebungswert θ3 und dem vierten Phasenverschiebungswert θ4 zu einer Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses klein; und ein Einstellwert des Übertragungs-Energiewerts wird klein. Daher gibt es bei der Technologie gemäß PLT 1 ein dahingehendes Problem, dass es schwierig ist, den Übertragungs-Energiewert schnell mittels einer Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses einzustellen.
  • Wenn beispielsweise die Spannung der zweiten DC-Energiequelle höher ist als die Spannung, die in der zweiten Wicklung des Transformators erzeugt wird, und zwar bei der ersten Energieübertragung von der ersten DC-Energiequelle zur zweiten DC-Energiequelle, gilt daher Folgendes: Obwohl es notwendig ist, die erste Energieübertragung vom Abwärtswandlungs-Vorgang zum Aufwärtswandlungs-Vörgang umzuschalten, kann nicht mit einem guten Ansprechverhalten mittels der Technologie gemäß PLT 1 geschaltet werden, sondern es gibt das Problem, dass die Ausgangsleistung schwankt. Um die DC-Spannung zu stabilisieren, ist es demzufolge nötig, die Kapazität des Kondensators zu erhöhen, und es besteht das Problem, dass eine Vergrößerung des DC/DC-Umrichters verursacht wird.
  • Folglich ist es wünschenswert, einen DC/DC-Umrichter anzugeben, der den Aufwärtswandlungs-Vorgang und den Abwärtswandlungs-Vorgang bei der bidirektionalen Energieübertragung ermöglicht, und der dazu imstande ist, den Übertragungs-Energiewert mit einem guten Ansprechverhalten einzustellen.
  • Lösung des Problems
  • Ein DC/DC-Umsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein DC/DC-Umrichter, der eine bidirektionale Energieübertragung zwischen einer ersten DC-Energiequelle und einer zweiten DC-Energiequelle durchführt, wobei der DC/DC-Umrichter Folgendes aufweist:
    • einen Transformator, der eine Energieumwandlung zwischen einer ersten Wicklung und einer zweiten Wicklung durchführt;
    • einen ersten Umrichter, der mit einer ersten Brückenschaltung versehen ist, wobei zwei von Schalteinrichtungen, mit welchen jeweils eine Diode umgekehrt parallel verbunden ist, in Reihe zwischen einen ersten positiven Elektrodenleiter und einen ersten negativen Elektrodenleiter geschaltet sind, die mit der ersten DC-Energiequelle verbunden sind, und mit einer zweiten Brückenschaltung, bei welcher zwei der Schalteinrichtungen in Reihe zwischen den ersten positiven Elektrodenleiter und den ersten negativen Elektrodenleiter geschaltet sind; und wobei ein Mittelpunkt der ersten Brückenschaltung und ein Mittelpunkt der zweiten Brückenschaltung jeweils mit den beiden Anschlüssen der ersten Wicklung verbunden sind;
    • einen zweiten Umrichter, der mit einer dritten Brückenschaltung versehen ist, wobei zwei der Schalteinrichtungen in Reihe zwischen einen zweiten positiven Elektrodenleiter und einen zweiten negativen Elektrodenleiter geschaltet sind, die mit der zweiten DC-Energiequelle verbunden sind, und mit einer vierten Brückenschaltung, bei welcher zwei der Schalteinrichtungen in Reihe zwischen den zweiten positiven Elektrodenleiter und den zweiten negativen Elektrodenleiter geschaltet sind; und wobei ein Mittelpunkt der dritten Brückenschaltung und ein Mittelpunkt der vierten Brückenschaltung jeweils mit den beiden Anschlüssen der zweiten Wicklung verbunden sind;
    • eine oder beide von einer ersten Spule, die in Reihe in einem Verbindungspfad zwischen dem ersten Umrichter und der ersten Wicklung geschaltet ist, und von einer zweiten Spule, die in Reihe in einem Verbindungspfad zwischen dem zweiten Umrichter und der zweiten Wicklung geschaltet ist; und
    • eine Steuerungsschaltung, die eine Einschalt-Ausschalt-Treibersteuerung der Schalteinrichtungen des ersten Umrichters und des zweiten Umrichters durchführt,
    • wobei durch das Vorgeben der Schalteinrichtung von einer von der positiven Elektrodenseite und der negativen Elektrodenseite in der ersten Brückenschaltung als eine erste Referenzeinrichtung, das Vorgeben der Schalteinrichtung der Elektrodenseite entgegengesetzt zur ersten Referenzeinrichtung in der zweiten Brückenschaltung als eine erste Diagonaleinrichtung, das Vorgeben der Schalteinrichtung von einer von der positiven Elektrodenseite und der negativen Elektrodenseite in der dritten Brückenschaltung als eine zweite Referenzeinrichtung und das Vorgeben der Schalteinrichtung einer Elektrodenseite entgegengesetzt zur zweiten Referenzeinrichtung in der vierten Brückenschaltung als eine zweite Diagonaleinrichtung Folgendes erfolgt:
    • für den Fall, dass eine erste Energieübertragung durchgeführt wird, die elektrische Energie an die zweite DC-Energiequelle von der ersten DC-Energiequelle überträgt,
    • die Steuerungsschaltung eine Einschalt-Ausschalt-Treibersteuerung der Schalteinrichtungen auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode in jeder von der ersten Brückenschaltung, der zweiten Brückenschaltung und der vierten Brückenschaltung durchführt, und
    • indem ein Phasenverschiebungswert eines Ein-/Aus-Treibersignals der ersten Diagonaleinrichtung zum Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Referenzeinrichtung auf einen ersten Phasenverschiebungswert eingestellt wird und ein Phasenverschiebungswert eines Ein-/Aus-Treibersignals der zweiten Diagonaleinrichtung zum Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Referenzeinrichtung auf einen zweiten Phasenverschiebungswert eingestellt wird,
    • wenn der erste Übertragungs-Energiewert größer ist als ein erster Referenzpunkt, der vorläufig auf einen größeren Wert als 0 eingestellt ist, die Steuerungsschaltung den ersten Phasenverschiebungswert verringert und den zweiten Phasenverschiebungswert vergrößert, und zwar von dem ersten Phasenverschiebungswert und dem zweiten Phasenverschiebungswert, wenn der erste Übertragungs-Energiewert am ersten Referenzpunkt ist, wenn der erste Übertragungs-Energiewert ansteigt.
  • Vorteil der Erfindung
  • Der DC/DC-Umrichter gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht einen Aufwärtswandlungs-Vorgang und einen Abwärtswandlungs-Vorgang bei der bidirektionalen Energieübertragung. Da beim Aufwärtswandlungs-Vorgang eine Veränderung der Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenverschiebungswert und dem zweiten Phasenverschiebungswert zu einer Veränderung des erste Übertragungs-Energiewerts vergrößert werden kann, kann der Übertragungs-Energiewert mit einem guten Ansprechverhalten eingestellt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm des DC/DC-Umrichters gemäß Ausführungsform 1.
    • 2 ist ein Blockdiagramm der Steuerungsschaltung der ersten Energieübertragung (Ladung) gemäß Ausführungsform 1.
    • 3 ist ein Blockdiagramm der Steuerungsschaltung der zweiten Energieübertragung (Entladung) gemäß Ausführungsform 1.
    • 4 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen des Ein-/Aus-Treibersignals jeder Schalteinrichtung bei der ersten Energieübertragung (Aufwärtswandlungs-Ladung) des Aufwärtswandlungs-Vorgangs gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 5 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen des Ein-/Aus-Treibersignals jeder Schalteinrichtung bei der ersten Energieübertragung (Abwärtswandlungs-Ladung) des Abwärtswandlungs-Vorgangs gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 6 ist eine Zeichnung, die den Strompfad entsprechend dem Zeitraum B gemäß 4 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 7 ist eine Zeichnung, die den Strompfad entsprechend dem Zeitraum C gemäß 4 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 8 ist eine Zeichnung, die den Strompfad entsprechend dem Zeitraum D gemäß 5 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 9 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen des Ein-/Aus-Treibersignals jeder Schalteinrichtung bei der zweiten Energieübertragung (Aufwärtswandlungs-Ladung) des Aufwärtswandlungs-Vorgangs gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 10 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen des Ein-/Aus-Treibersignals jeder Schalteinrichtung bei der zweiten Energieübertragung (Abwärtswandlungs-Entladung) des Abwärtswandlungs-Vorgangs gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 11 ist eine Zeichnung, die eine Veränderung des Phasenverschiebungswerts auf der Basis des Übertragungs-Energiewerts zeigt, gemäß Ausführungsform 1.
    • 12 ist eine Zeichnung, die ein Verhältnis zwischen dem Ausgabe-Tastverhältnis und dem Strom gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 13 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen des Ein-/Aus-Treibersignals jeder Schalteinrichtung bei der ersten Energieübertragung (Aufwärtswandlungs-Ladung) des Aufwärtswandlungs-Vorgangs gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 14 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen des Ein-/Aus-Treibersignals jeder Schalteinrichtung bei der ersten Energieübertragung (Aufwärtswandlungs-Ladung) des Aufwärtswandlungs-Vorgangs gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 15 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen des Ein-/Aus-Treibersignals jeder Schalteinrichtung bei der zweiten Energieübertragung (Aufwärtswandlungs-Ladung) des Aufwärtswandlungs-Vorgangs gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 16 ist ein Zeitdiagramm, das Wellenformen des Ein-/Aus-Treibersignals jeder Schalteinrichtung bei der zweiten Energieübertragung (Aufwärtswandlungs-Ladung) des Aufwärtswandlungs-Vorgangs gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
    • 17 ist eine Zeichnung, die eine Veränderung des Phasenverschiebungswerts auf der Basis des Übertragungs-Energiewerts zeigt, gemäß Ausführungsform 2.
    • 18 ist eine Zeichnung, die eine Veränderung des Phasenverschiebungswerts auf der Basis des Ausgabe-Tastverhältnisses zeigt, gemäß Ausführungsform 2.
    • 19 ist eine Zeichnung, die ein Verhältnis zwischen dem Ausgabe-Tastverhältnis und dem Strom gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
    • 20 ist eine Zeichnung, die ein Verhältnis zwischen dem Strom und dem Schaltungsstrom-Scheitelwert gemäß Ausführungsform 2 zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Ausführungsform 1
  • Es wird ein DC/DC-Umrichter 100 gemäß Ausführungsform 1 erläutert. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm des DC/DC-Umrichters 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der DC/DC-Umrichter 100 führt eine bidirektionale Energieübertragung zwischen einer ersten DC-Energiequelle 1 und einer zweiten DC-Energiequelle 2 durch.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die zweiten DC-Energiequelle 2 eine Batterie 2, und der DC/DC-Umrichter 100 ist eine Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100, die eine Ladung und eine Entladung der Batterie 2 durchführt. Nachfolgend wird die erste DC-Energiequelle 1 als die DC-Energiequelle 1 bezeichnet, die zweite DC-Energiequelle 2 wird als die Batterie 2 bezeichnet, und der DC/DC-Umrichter 100 wird als die Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100 bezeichnet.
  • Die Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100 ist mit Folgendem ausgestattet: einem Transformator 3, einem ersten Umrichter 5, einem zweiten Umrichter 8, einer ersten Spule 9, einer zweiten Spule 10, einer Steuerungsschaltung 20 und dergleichen. Der Transformator 3 ist ein elektrischer Energieumwandler, der eine Energieumwandlung durch elektromagnetische Induktion zwischen einer ersten Wicklung 3a und einer zweiten Wicklung 3b durchführt. Mittels des Transformators 3 sind Schaltungen, die auf Seiten der ersten Wicklung 3a mit der DC-Energiequelle 1 verbunden sind, und Schaltungen, die auf Seiten der zweiten Wicklung 3b mit der Batterie 2 verbunden sind, isoliert.
  • Der erste Umrichter 5 ist mit einer ersten Brückenschaltung 41 und einer zweiten Brückenschaltung 42 versehen, und er ist eine Vollbrückenschaltung. In der ersten Brückenschaltung 41 sind zwei Schalteinrichtungen Q4A, Q4B in Reihe zwischen den ersten positiven Elektrodenleiter 50 und den ersten negativen Elektrodenleiter 51 geschaltet. In der zweiten Brückenschaltung 42 sind die zwei Schalteinrichtungen Q3A, Q3B in Reihe zwischen den ersten positiven Elektrodenleiter 50 und den ersten negativen Elektrodenleiter 51 geschaltet.
  • Das heißt, die erste Brückenschaltung 41 ist eine Reihenschaltung der ersten Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode und der ersten Schalteinrichtung Q4B auf Seiten der negativen Elektrode. Die zweite Brückenschaltung 42 ist eine Reihenschaltung der zweiten Schalteinrichtung Q3A auf Seiten der positiven Elektrode und der zweiten Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode.
  • IGBT (Bipolartransistoren mit isoliertem Gate), MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und dergleichen werden für jede Schalteinrichtung Q4A, Q4B, Q3A, Q3B verwendet. Eine Diode 12 (nachfolgend als die invers-parallele Diode 12 bezeichnet) ist umgekehrt parallel zu jeder Schalteinrichtung Q4A, Q4B, Q3A, Q3B geschaltet. Jede Schalteinrichtung Q4A, Q4B, Q3A, Q3B ist eine Nullspannungs-Schaltung, deren Spannungen an beiden Enden beim Schalten nahezu eine Nullspannung annehmen. Ein Kondensator 13 (nachfolgend als der Parallelkondensator 13 bezeichnet) ist parallel zu jeder Schalteinrichtung Q4A, Q4B, Q3A, Q3B geschaltet.
  • Der erste positive Elektrodenleiter 50 und der erste negative Elektrodenleiter 51 sind mit der DC-Energiequelle 1 verbunden. Der Mittelpunkt der ersten Brückenschaltung 41 und der Mittelpunkt der zweiten Brückenschaltung 42 sind mit beiden Anschlüssen der ersten Wicklung 3a verbunden. Hierbei ist der Mittelpunkt ein Verbindungsknoten der Schalteinrichtung auf Seiten der positiven Elektrode und der Schalteinrichtung auf Seiten der negativen Elektrode. Der erste Umrichter 5 führt eine bidirektionale Energieumwandlung zwischen AC und DC zwischen der DC-Energiequelle 1 und der ersten Wicklung 3a durch.
  • Die erste Spule 9 ist in Reihe in einen Verbindungspfad zwischen dem ersten Umrichter 5 und der ersten Wicklung 3a geschaltet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Spule 9 in Reihe in einen Verbindungspfad zwischen dem Mittelpunkt der ersten Brückenschaltung 41 und dem ersten Anschluss der ersten Wicklung 3a geschaltet.
  • Der erste Umrichter 5 ist mit einem ersten Glättungskondensator 4 versehen, der zwischen den ersten positiven Elektrodenleiter 50 und den ersten negativen Elektrodenleiter 51 parallel zur DC-Energiequelle 1 geschaltet ist.
  • Der zweite Umrichter 8 ist mit einer dritten Brückenschaltung 43 und einer vierten Brückenschaltung 44 versehen, und er ist eine Vollbrückenschaltung. In der dritten Brückenschaltung 43 sind die zweite Schalteinrichtungen Q1A, Q1B in Reihe zwischen den zweiten positiven Elektrodenleiter 52 und den zweiten negativen Elektrodenleiter 53 geschaltet. In der vierten Brückenschaltung 44 sind die zweite Schalteinrichtungen Q2A, Q2B in Reihe zwischen den zweiten positiven Elektrodenleiter 52 und den zweiten negativen Elektrodenleiter 53 geschaltet.
  • Das heißt, die dritte Brückenschaltung 43 ist eine Reihenschaltung der dritten Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode und der dritten Schalteinrichtung Q1B auf Seiten der negativen Elektrode. Die vierte Brückenschaltung 44 ist eine Reihenschaltung der vierten Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode und der vierten Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode.
  • IGBT, MOSFET und dergleichen werden für jede Schalteinrichtung Q1A, Q1B, Q2A, Q2B verwendet. Die invers-parallele Diode 12 ist umgekehrt parallel mit jeder Schalteinrichtung Q1A, Q1B, Q2A, Q2B verbunden. Der Parallelkondensator 13 ist parallel zu jeder Schalteinrichtung Q1A, Q1B, Q2A, Q2B geschaltet.
  • Der zweite positive Elektrodenleiter 52 und der zweite negative Elektrodenleiter 53 sind mit der Batterie 2 verbunden. Der Mittelpunkt der dritten Brückenschaltung 43 und der Mittelpunkt der vierten Brückenschaltung 44 sind mit beiden Anschlüssen der zweiten Wicklung 3b verbunden. Der zweite Umrichter 8 führt eine bidirektionale Energieumwandlung zwischen AC und DC zwischen der Batterie 2 und der zweiten Wicklung 3b durch.
  • Die zweite Spule 10 ist in Reihe in einen Verbindungspfad zwischen dem zweiten Umrichter 8 und der zweiten Wicklung 3b geschaltet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Spule 10 in Reihe in einen Verbindungspfad zwischen dem Mittelpunkt der dritten Brückenschaltung 43 und dem ersten Anschluss der zweiten Wicklung 3b geschaltet.
  • Der zweite Umrichter 8 ist mit einem zweiten Glättungskondensator 7 versehen, der zwischen den zweiten positiven Elektrodenleiter 52 und den zweiten negativen Elektrodenleiter 53 parallel zur Batterie 2 geschaltet ist. Die Spule 11 ist in Reihe in den zweiten positiven Elektrodenleiter 52 zwischen dem zweiten Glättungskondensator 7 und der Batterie 2 geschaltet.
  • Die Spule 11 ist mit einem (nicht dargestellten) Stromsensor versehen, so dass der Strom i der Batterie 2 detektiert wird. Der Stromsensor kann auf Seiten des zweiten Umrichters 8 des zweiten Glättungskondensators 7 angeordnet sein. Die Pfeilrichtung in 1 ist die positive Richtung des Stroms i. Wenn also der Strom i positiv ist, wird die Batterie 2 entladen, und wenn der Strom i negativ ist, wird die Batterie 2 geladen. Um die Ausgangsspannung v zu detektieren, die an die DC-Energiequelle 1 vom ersten Umrichter 5 ausgegeben wird, ist ein (nicht dargestellter) Spannungssensor ausgebildet, der die Spannungen an beiden Enden des ersten Glättungskondensators 4 detektiert.
  • Die Ausgangssignale des Stromsensors und des Spannungssensors werden in die Steuerungsschaltung 20 eingegeben. Die Steuerungsschaltung 20 detektiert den Strom i der Batterie 2 und die Ausgangsspannung v des ersten Umrichters 5 auf der Basis der Ausgangssignale des Stromsensors und des Spannungssensors, die eingegeben wurden.
  • Die Steuerungsschaltung 20 ist mit Verarbeitungsschaltungen versehen, die eine Einschalt-Ausschalt-Treibersteuerung jeder Schalteinrichtung durchführen. Die Verarbeitungsschaltung der Steuerungsschaltung 20 kann von digitalen elektronischen Schaltungen, wie z. B. einer Speichervorrichtung mit arithmetischem Prozessor gebildet sein, und sie kann von analogen elektronischen Schaltungen, wie z. B. einem Operationsverstärker und einer Differenzverstärkerschaltung gebildet sein, oder sie kann sowohl von den digitalen elektronischen Schaltungen, als auch den analogen elektronischen Schaltungen gebildet sein.
  • Berechnung des Ausgabe-Tastverhältnisses, das den Übertragungs-Energiewert darstellt
  • Die Steuerungsschaltung 20 erzeugt Treibersignale 21a, 21b, die eine Einschalt-Ausschalt-Treibersteuerung jeder Schalteinrichtung des ersten Umrichters 5 und des zweiten Umrichters 8 durchführen, und zwar auf der Basis des Übertragungs-Energiewerts zwischen der DC-Energiequelle 1 und der Batterie 2.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Steuerungsschaltung 20 ein Ausgabe-Tastverhältnis als eine Variable, die den Übertragungs-Energiewert darstellt. Genauer gesagt: Die Steuerungsschaltung 20 berechnet das ausgegebene Tastverhältnis auf der Basis eines Befehlswerts des Übertragungs-Energiewerts, und sie führt eine Einschalt-Ausschalt-Treibersteuerung jeder Schalteinrichtung des ersten Umrichters 5 und des zweiten Umrichters 8 auf der Basis des Ausgabe-Tastverhältnisses durch.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ändert die Steuerungsschaltung 20 das Ausgabe-Tastverhältnis, das eine Zwischenvariable ist, durch Rückkopplungs-Steuerung, so dass sich der tatsächliche Übertragungs-Energiewert dem Befehlswert des Übertragungs-Energiewerts annähert.
  • Wenn die Steuerungsschaltung 20 eine erste Energieübertragung durchführt, die elektrische Energie an die Batterie 2 von der DC-Energiequelle 1 (im Falles des Ladens der Batterie 2) überträgt, führt die Steuerungsschaltung 20 eine Rückkopplungs-Steuerung aus, die das Ausgabe-Tastverhältnis verändert, so dass sich der detektierte Strom i einem Strom-Befehlswert i* annähert, der auf der Basis des Befehlswerts des Übertragungs-Energiewerts eingestellt ist, wie in dem Blockdiagramm gemäß 2 gezeigt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform subtrahiert die Steuerungsschaltung 20 den Strom i vom Strom-Befehlswert i*, so dass ein Differenzstrom berechnet wird, führt eine Proportional- und Integral-Berechnung (PI-Berechnung) mit dem berechneten Differenzstrom aus, so dass das Ausgabe-Tastverhältnis berechnet wird. Das positive oder negative Vorzeichen des Stroms i und des Strom-Befehlswerts i* werden passend gemäß der Ladung oder Entladung vorgegeben.
  • Wenn wiederum die Steuerungsschaltung 20 eine zweiten Energieübertragung durchführt, bei welcher elektrische Energie an die DC-Energiequelle 1 von der Batterie 2 (im Falle des Entladens der Batterie 2) aus zugeführt wird, führt die Steuerungsschaltung 20 eine Rückkopplungs-Steuerung durch, bei welcher das Ausgabe-Tastverhältnis verändert wird, so dass sich die Ausgangsspannung v des ersten Umrichters 5 dem Spannungs-Befehlswert v* annähert, der auf der Basis des Befehlswerts des Übertragungs-Energiewerts eingestellt ist, wie in dem Blockdiagramm gemäß 3 gezeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform subtrahiert die Steuerungsschaltung 20 die Ausgangsspannung v vom Spannungs-Befehlswert v*, so dass eine Differenzspannung berechnet wird, führt eine Proportional- und Integral-Berechnung (PI-Berechnung) mit der berechneten Differenzspannung aus, so dass der Strom-Befehlswert i* berechnet wird.
  • Dann subtrahiert die Steuerungsschaltung 20 den Strom i vom Strom-Befehlswert i* der Batterie 2, so dass ein Differenzstrom berechnet wird, und sie führt eine Proportional- und Integral-Berechnung (PI-Berechnung) mit dem berechneten Differenzstrom aus, so dass das Ausgabe-Tastverhältnis berechnet wird. Alternativ kann die Steuerungsschaltung 20 eine Proportional- und Integral-Berechnung (PI-Berechnung) mit einer Differenzspannung durchführen, die erhalten wird, indem die Ausgangsspannung v vom Spannungs-Befehlswert v* subtrahiert wird, so dass das Ausgabe-Tastverhältnis direkt berechnet wird.
  • Erste und zweite Referenzeinrichtungen QB1, QB2,
  • erste und zweite Diagonaleinrichtung QO1, QO2
  • Die Steuerungsschaltung 20 gibt die Schalteinrichtung entweder auf Seiten der positiven Elektrode oder auf Seiten der negativen Elektrode in der ersten Brückenschaltung 41 als eine erste Referenzeinrichtung QB1 vor. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die erste Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode in der ersten Brückenschaltung 41 als die erste Referenzeinrichtung QB1 vorgegeben.
  • Die Steuerungsschaltung 20 gibt die Schalteinrichtung auf der Elektrodenseite entgegengesetzt zu der ersten Referenzeinrichtung QB1 in der zweiten Brückenschaltung 42 als eine erste Diagonaleinrichtung QO1 vor. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode entgegengesetzt zur ersten Referenzeinrichtung QB1, die auf Seiten der positiven Elektrode in der zweiten Brückenschaltung 42 vorgegeben ist, als die erste Diagonaleinrichtung QO1 vorgegeben.
  • Vom entgegengesetzten Standpunkt aus betrachtet ist die Brückenschaltung des ersten Umrichters 5, in welchem die erste Referenzeinrichtung QB1 vorgegeben ist, die erste Brückenschaltung 41, und die Brückenschaltung des ersten Umrichters 5, in welchem die erste Diagonaleinrichtung QO1 vorgegeben ist, ist die zweite Brückenschaltung 42.
  • Die Steuerungsschaltung 20 gibt die Schalteinrichtung entweder auf Seiten der positiven Elektrode oder auf Seiten der negativen Elektrode in der dritten Brückenschaltung 43 als eine zweite Referenzeinrichtung QB2 vor. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die dritte Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode, die die gleiche ist wie die erste Referenzeinrichtung QB1 in der dritten Brückenschaltung 43, als die zweite Referenzeinrichtung QB2 vorgegeben.
  • Die Steuerungsschaltung 20 gibt die Schalteinrichtung auf der Elektrodenseite entgegengesetzt zu der zweiten Referenzeinrichtung QB2 in der vierten Brückenschaltung 44 als eine zweite Diagonaleinrichtung QO2 vor. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die vierte Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode entgegengesetzt zur zweiten Referenzeinrichtung QB2, die auf Seiten der positiven Elektrode in der vierten Brückenschaltung 44 vorgegeben ist, als die zweite Diagonaleinrichtung QO2 vorgegeben.
  • Vom entgegengesetzten Standpunkt aus betrachtet ist die Brückenschaltung des zweiten Umrichters 8, in welchem die zweite Referenzeinrichtung QB2 vorgegeben ist, die dritte Brückenschaltung 43, und die Brückenschaltung des ersten Umrichters 8, in welchem die zweite Diagonaleinrichtung QO2 vorgegeben ist, ist die vierte Brückenschaltung 44.
  • Grundsätzliches Steuerungsverhalten der ersten Energieübertragung (Laden der Batterie 2)
  • 4 und 5 zeigen Zeit-Wellenformen des Treibersignals jeder Schalteinrichtung Q4A, Q4B, Q3A, Q3B, Q2A, Q2B, Q1A, Q1B des ersten Umrichters 5 und des zweiten Umrichters 8, und zwar für den Fall, dass die erste Energieübertragung (Laden der Batterie 2) durchgeführt wird, wobei elektrische Energie an die Batterie 2 von der DC-Energiequelle 1 übertragen wird. 4 zeigt ein Beispiel für den Fall der Ladung mit einem Aufwärtswandlungs-Vorgang der zweiten Spule 10 (als Aufwärtswandlungs-Ladung bezeichnet). 5 zeigt ein Beispiel für den Fall der Ladung ohne einen Aufwärtswandlungs-Vorgang der zweiten Spule 10 (als Abwärtswandlungs-Ladung bezeichnet).
  • 4 und 5 zeigen jedoch nur Beispiele zum Erläutern des Prinzips der Aufwärtswandlungs-Ladung und der Abwärtswandlungs-Ladung, und sie fallen nicht mit den Vorgabewerten des ersten Phasenverschiebungswerts θ1 und des zweiten Phasenverschiebungswerts θ2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusammen, die unten unter Verwendung von 11 beschrieben sind. In dem Beispiel gemäß 4 und 5 ist der Schaltzeitraum Tsw der ersten Brückenschaltung 41 in 10 Zeiträume von Zeiträumen A bis J unterteilt; und für jeden Zeitraum A bis J ist ein Gate-Muster vorgegeben, das ein Kombinationsmuster aus einem Einschalt- oder Ausschalt-Treibersignal jedes Schaltelements ist.
  • Für den Fall, dass die erste Energieübertragung (Ladung der Batterie 2) durchgeführt wird, bei welcher elektrische Energie der Batterie 2 von der DC-Energiequelle 1 aus zugeführt wird, schaltet die Steuerungsschaltung 20 die Schalteinrichtungen auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode in jeder von erster Brückenschaltung 41, zweiter Brückenschaltung 42 und vierter Brückenschaltung 44 einmal jeweils in gleichen Intervallen wechselweise im vorläufig vorgegebenen Schaltzeitraum Tsw ein. Die Steuerungsschaltung 20 schaltet wiederum stets die dritten Schalteinrichtungen Q1A, Q1B auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode der dritten Brückenschaltung 43 aus.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform schaltet die Steuerungsschaltung 20 die Schalteinrichtungen auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode mit gleichen Intervallen wechselweise ein, während eine Kurzschluss-Verhinderungszeit td dazwischengefügt ist. Das heißt, die Schalteinrichtungen auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode werden jeweils mit dem Einschaltzeitverhältnis von 50 % gesteuert, falls die Kurzschluss-Verhinderungszeit td entfernt wird. Die Kurzschluss-Verhinderungszeit td ist eine Zeit, um zu verhindern, dass die Schalteinrichtungen auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode gleichzeitig eingeschaltet sind. Während der Kurzschluss-Verhinderungszeit td sind die Schalteinrichtungen sowohl auf Seiten der positiven Elektrode, als auch auf Seiten der negativen Elektrode ausgeschaltet.
  • Beispielsweise gilt bei der ersten Brückenschaltung 41 Folgendes: Die Steuerungsschaltung 20 schaltet das Treibersignal der ersten Schalteinrichtung Q4a auf Seiten der positiven Elektrode während des Einschaltzeitraums ein. Nachdem die Kurzschluss-Verhinderungszeit td verstrichen ist, schaltet die Steuerungsschaltung 20 dann das Treibersignal der ersten Schalteinrichtung Q4B auf Seiten der negativen Elektrode während des Einschaltzeitraums ein. Nachdem die Kurzschluss-Verhinderungszeit td verstrichen ist, schaltet die Steuerungsschaltung 20 dann das Treibersignal der ersten Schalteinrichtung Q4a auf Seiten der positiven Elektrode während des Einschaltzeitraums ein.
  • Die Kurzschluss-Verhinderungszeit td ist als eine Zeit vorgegeben, wenn die Spannung des Kondensators 13, der parallel zu jeder Schalteinrichtung geschaltet ist, auf eine Spannung des ersten Glättungskondensators 4 zunimmt oder auf eine Spannung nahe Null abnimmt, wenn jede Schalteinrichtung des ersten Umrichters 5 eingeschaltet ist. Der Einschaltzeitraum ist auf einen Wert vorgegeben, der erhalten wird, indem ein Wert, der den doppelten Wert der Kurzschluss-Verhinderungszeit td vom Schaltzeitraum Tsw subtrahiert, durch 2 dividiert wird (= (Tsw - 2 × td)/2).
  • Die Steuerungsschaltung 20 führt Folgendes durch: Sie gibt einen Phasenverschiebungswert des Ein-/Aus-Treibersignals der ersten Diagonaleinrichtung QO1 (der zweiten Schalteinrichtung Q3b auf Seiten der negativen Elektrode) zum Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Referenzeinrichtung QB 1 (der ersten Schalteinrichtung Q4a auf Seiten der positiven Elektrode) als einen ersten Phasenverschiebungswert θ1 vor. Sie gibt einen Phasenverschiebungswert des Ein-/Aus-Treibersignals der zweiten Diagonaleinrichtung QO2 zum Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Referenzeinrichtung QB 1 auf einen zweiten Phasenverschiebungswert θ2 vor. Dann ändert die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ1 und den zweiten Phasenverschiebungswert θ2 auf der Basis des Übertragungs-Energiewerts (in diesem Beispiel das Ausgabe-Tastverhältnis). Der erste Phasenverschiebungswert θ1 und der zweite Phasenverschiebungswert θ2 sind Verschiebungswerte in Richtung der vorauseilenden Phase.
  • Für den Fall der Aufwärtswandlungs-Ladung in 4 ist der zweite Phasenverschiebungswert θ2 ein größerer Wert als der erste Phasenverschiebungswert θ1. Für den Fall der Abwärtswandlungs-Ladung gemäß 5 ist der erste Phasenverschiebungswert θ1 der gleiche Wert wie der zweite Phasenverschiebungswert θ2.
  • Nachstehend wird das Verhalten beim Laden ausführlich erläutert. Wie in 4 und 5 gezeigt, gilt Folgendes: Falls der Zeitraum, während dessen die erste Referenzeinrichtung QB1 (die erste Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode) und die erste Diagonaleinrichtung QO1 (die zweite Schalteinrichtung Q3b auf Seiten der negativen Elektrode) gleichzeitig eingeschaltet sind, als eine erste Diagonal-Einschaltzeit t1 definiert wird, verändert sich die erste Diagonal-Einschaltzeit t1 gemäß dem ersten Phasenverschiebungswert θ1. Eine erste Diagonal-Einschaltzeit t1a, während welcher die erste Schalteinrichtung Q4B auf Seiten der negativen Elektrode und die zweite Schalteinrichtung Q3A auf Seiten der positiven Elektrode gleichzeitig eingeschaltet sind, ist ebenfalls gleich der ersten Diagonal-Einschaltzeit t1.
  • Die Ein-/Aus-Treibersignale der ersten Schalteinrichtungen Q4A, Q4B der ersten Brückenschaltung 41 sind als virtuelle Ein-/Aus-Treibersignale der dritten Schalteinrichtungen Q1A, Q1B der dritten Brückenschaltung 43 vorgegeben. Falls dann ein Zeitraum, während dessen das virtuelle Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Referenzeinrichtung QB2 (die dritte Schalteinrichtung Q1a auf Seiten der positiven Elektrode) und das Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Diagonaleinrichtung QO2 (der vierten Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode) gleichzeitig eingeschaltet sind, als die zweite virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t2 definiert wird, verändert sich die zweite virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t2 gemäß dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2. Eine zweite virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t2a, während welcher das virtuelle Ein-/Aus-Treibersignal der dritten Schalteinrichtung Q1B auf Seiten der negativen Elektrode und das Ein-/Aus-Treibersignal der vierten Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode gleichzeitig eingeschaltet sind, ist ebenfalls gleich der zweiten virtuellen Diagonal-Einschaltzeit t2.
  • Da die Strompfade, die jedem Gate-Muster entsprechen, wie in 4 und 5 gezeigt, in der oben genannten PTL 1 erläutert sind, wird die Erläuterung dieser, die von den charakteristischen Gate-Mustern verschieden sind, die die vorliegende Ausführungsform betreffen, weggelassen.
  • Es wird erläutert, dass 4 die Ladung (Aufwärtswandlungs-Ladung) der Batterie 2 mit dem Aufwärtswandlungs-Vorgang der zweiten Spule 10 zeigt. 6 zeigt einen Strompfad, der dem Gate-Muster des Zeitraums B in 4 entspricht. Im Zeitraum B in 4 werden im ersten Umrichter 5 die ersten Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode (die erste Referenzeinrichtung QB1) und die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode (die erste Diagonaleinrichtung QO1) gleichzeitig eingeschaltet, und zwei Diagonaleinrichtungen sind elektrisch leitend verbunden. Über die ersten Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode und die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode wird daher Energie an die erste Spule 9 von Seiten der DC-Energiequelle 1 übertragen, und die erste Spule 9 wird erregt.
  • Im Zeitraum B wird im zweiten Umrichter 8 die vierte Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode eingeschaltet. Demzufolge fließt der Strom zur zweiten Spule 10 über die vierte Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode und die invers-parallele Diode 12 der dritten Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode zurück, und die zweite Spule 10 wird erregt. Daher werden im Zeitraum B die erste Spule 9 und die zweite Spule 10 erregt, und dieser Anregungsvorgang wird als Aufwärtswandlung bezeichnet.
  • 7 zeigt einen Strompfad, der dem Gate-Muster des Zeitraums C in 4 entspricht. Im Zeitraum C in 4 werden - ähnlich wie im Zeitraum B - im ersten Umrichter 5 die erste Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode (die erste Referenzeinrichtung QB1) und die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode (die erste Diagonaleinrichtung QO1) gleichzeitig eingeschaltet, und die erste Spule 9 wird erregt.
  • Im Zeitraum C wiederum wird im zweiten Umrichter 8 die vierte Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode ausgeschaltet, und der Strom fließt auf die Seite der Batterie 2, und zwar über die invers-parallele Diode 12 der dritten Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode und die invers-parallele Diode 12 der vierten Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode. Demzufolge ist der Zeitraum C ein Zeitraum, während dessen die Anregungsenergie der ersten Spule 9 und der zweiten Spule 10 auf die Seite der Batterie 2 übertragen wird. Daher zeigt 4 die Ladung (Aufwärtswandlungs-Ladung) der Batterie 2 mit dem Aufwärtswandlungs-Vorgang der zweiten Spule 10.
  • Es wird als Nächstes erläutert, dass 5 die Ladung (Abwärtswandlungs-Ladung) der Batterie 2 mit dem Aufwärtswandlungs-Vorgang der zweiten Spule 10 zeigt. 8 zeigt einen Strompfad, der dem Gate-Muster des Zeitraums D in 5 entspricht. Im Zeitraum D in 5 werden im ersten Umrichter 5 die erste Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode (die erste Referenzeinrichtung QB1) und die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode (die erste Diagonaleinrichtung QO1) gleichzeitig eingeschaltet. Demzufolge wird Energie an die erste Spule 9 von Seiten der DC-Energiequelle 1 übertragen, und die erste Spule 9 wird erregt.
  • Im Zeitraum D wiederum wird im zweiten Umrichter 8 die vierte Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode eingeschaltet, der Strom fließt auf die Seite der Batterie 2, und zwar über die invers-parallele Diode 12 der dritten Schalteinrichtung Q1 auf Seiten der positiven Elektrode und die vierte Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode oder die invers-parallele Diode 12 der vierten Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode. Daher zeigt 5 die Ladung (Abwärtswandlungs-Ladung) der Batterie 2 mit dem Aufwärtswandlungs-Vorgang der zweiten Spule 10.
  • Grundsätzliches Steuerungsverhalten der zweiten Energieübertragung
  • (Entladung der Batterie 2)
  • 9 und 10 zeigen Zeit-Wellenformen des Treibersignals jeder Schalteinrichtung Q4A, Q4B, Q3A, Q3B, Q2A, Q2B, Q1A, Q1B des ersten Umrichters 5 und des zweiten Umrichters 8, und zwar für den Fall, dass die zweite Energieübertragung (Entladen der Batterie 2) durchgeführt wird, wobei elektrische Energie an die DC-Energiequelle 1 von der Batterie 2 übertragen wird. 9 zeigt ein Beispiel für den Fall einer Entladung mit dem Aufwärtswandlungs-Vorgang der ersten Spule 9 (als Aufwärtswandlungs-Entladung bezeichnet). 10 zeigt ein Beispiel für den Fall einer Entladung ohne den Aufwärtswandlungs-Vorgang der ersten Spule 9 (als Abwärtswandlungs-Entladung bezeichnet).
  • 9 und 10 zeigen jedoch nur Beispiele zum Erläutern des Prinzips der Aufwärtswandlungs-Entladung und der Abwärtswandlungs-Entladung, und sie fallen nicht mit den Vorgabewerten des dritten Phasenverschiebungswerts θ3 und des vierten Phasenverschiebungswerts θ4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zusammen, die unten unter Verwendung von 11 beschrieben sind. In dem Beispiel gemäß 9 und 10 ist der Schaltzeitraum Tsw der dritten Brückenschaltung 43 in 10 Zeiträume von Zeiträumen A bis J unterteilt; und ein Gate-Muster ist für jeden Zeitraum A bis J vorgegeben.
  • Für den Fall, dass die zweite Energieübertragung (Entladung der Batterie 2) durchgeführt wird, bei welcher elektrische Energie an die DC-Energiequelle 1 von der Batterie 2 übertragen wird, schaltet die Steuerungsschaltung 20 die Schalteinrichtungen auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode in jeder von dritter Brückenschaltung 43, vierter Brückenschaltung 44 und zweiter Brückenschaltung 42 einmal jeweils in gleichen Intervallen wechselweise im vorläufig vorgegebenen Schaltzeitraum Tsw ein. Die Steuerungsschaltung 20 schaltet wiederum stets die ersten Schalteinrichtungen Q4A, Q4B auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode der ersten Brückenschaltung 41 aus.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform schaltet - ähnlich wie im Fall der obigen Ladung der Batterie 2 - die Steuerungsschaltung 20 die Schalteinrichtungen auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode mit gleichen Intervallen wechselweise ein, während eine Kurzschluss-Verhinderungszeit td dazwischengefügt ist.
  • Die Steuerungsschaltung 20 führt Folgendes durch: Sie gibt einen Phasenverschiebungswert des Ein-/Aus-Treibersignals der zweiten Diagonaleinrichtung QO2 (der vierten Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode) zum Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Referenzeinrichtung QB2 (der dritten Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode) als einen dritten Phasenverschiebungswert θ3 vor.
  • Sie gibt einen Phasenverschiebungswert des Ein-/Aus-Treibersignals der ersten Diagonaleinrichtung QO1 (der zweiten Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode) zum Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Referenzeinrichtung QB2 (der dritten Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode) als einen vierten Phasenverschiebungswert θ4 vor. Der dritte Phasenverschiebungswert θ3 und der vierte Phasenverschiebungswert θ4 sind Verschiebungswerte in Richtung der vorauseilenden Phase.
  • Für den Fall der Aufwärtswandlungs-Entladung in 9 ist der vierte Phasenverschiebungswert θ4 ein größerer Wert als der dritte Phasenverschiebungswert θ3. Für den Fall der Abwärtswandlungs-Entladung gemäß 10 ist der dritte Phasenverschiebungswert θ3 der gleiche Wert wie der vierte Phasenverschiebungswert θ4.
  • Das Ein-/Aus-Treibersignal jeder Schalteinrichtung der in 9 gezeigten Aufwärtswandlungs-Entladung entspricht einem Signal, das erhalten wird, indem das Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Schalteinrichtungen Q4A, Q4B und das Ein-/Aus-Treibersignal der dritten Schalteinrichtungen Q1A, Q1B in der in 4 gezeigten Aufwärtswandlungs-Ladung ersetzt werden. Es entspricht außerdem einem Signal, das erhalten wird, indem das Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Schalteinrichtung Q3A, Q3B und das Ein-/Aus-Treibersignal der vierten Schalteinrichtung Q2A, Q2B in der in 4 gezeigten Aufwärtswandlungs-Ladung ersetzt werden.
  • In ähnlicher Weise gilt Folgendes: Das Ein-/Aus-Treibersignal jeder Schalteinrichtung der in 10 gezeigten Abwärtswandlungs-Entladung entspricht einem Signal, das erhalten wird, indem das Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Schalteinrichtungen Q4A, Q4B und das Ein-/Aus-Treibersignal der dritten Schalteinrichtungen Q1A, Q1B in der in 5 gezeigten Abwärtswandlungs-Ladung ersetzt werden. Es entspricht außerdem einem Signal, das erhalten wird, indem das Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Schalteinrichtung Q3A, Q3B und das Ein-/Aus-Treibersignal der vierten Schalteinrichtung Q2A, Q2B in der in 5 gezeigten Abwärtswandlungs-Ladung ersetzt werden.
  • Wie in 9 und 10 gezeigt, gilt Folgendes: Falls der Zeitraum, während dessen die zweite Referenzeinrichtung QB2 (die dritte Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode) und die zweite Diagonaleinrichtung QO2 (die vierte Schalteinrichtung Q2b auf Seiten der negativen Elektrode) gleichzeitig eingeschaltet sind, als eine dritte Diagonal-Einschaltzeit t3 definiert wird, verändert sich die dritte Diagonal-Einschaltzeit t3 gemäß dem dritten Phasenverschiebungswert θ3. Eine dritte Diagonal-Einschaltzeit t3a, während welcher die dritte Schalteinrichtung Q1B auf Seiten der negativen Elektrode und die vierte Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode gleichzeitig eingeschaltet sind, ist ebenfalls gleich der dritten Diagonal-Einschaltzeit t3.
  • Die Ein-/Aus-Treibersignale der dritten Schalteinrichtungen Q1A, Q1B der dritten Brückenschaltung 43 sind als virtuelle Ein-/Aus-Treibersignale der ersten Schalteinrichtungen Q4A, Q4B der ersten Brückenschaltung 41 vorgegeben. Falls dann ein Zeitraum, während dessen das virtuelle Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Referenzeinrichtung QB1 (die erste Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode) und das Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Diagonaleinrichtung QO1 (der zweiten Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode) gleichzeitig eingeschaltet sind, als die vierte virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t4 definiert wird, verändert sich die vierte virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t4 gemäß dem vierten Phasenverschiebungswert θ4.
  • Eine vierte virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t4a, während welcher das virtuelle Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Schalteinrichtung Q4B auf Seiten der negativen Elektrode und das Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Schalteinrichtung Q3A auf Seiten der positiven Elektrode gleichzeitig eingeschaltet sind, ist ebenfalls gleich der vierten virtuellen Diagonal-Einschaltzeit t4.
  • Auch bei der Aufwärtswandlungs-Entladung und der Abwärtswandlungs-Entladung wird ein ähnlicher Betrieb verwirklicht, der erhalten wird, indem der Betrieb der Aufwärtswandlungs-Ladung und der Betrieb der Abwärtswandlungs-Entladung ersetzt werden, die oben unter Verwendung von 6, 7 und 8 erwähnt sind, und indem der erste Umrichter 5 und der zweite Umrichter 8 ersetzt werden. Daher ist die ausführliche Erläuterung der Entladung weggelassen.
  • Änderung des Phasenverschiebungswerts auf der Basis des Übertragungs-Energiewerts
  • Als Nächstes wird die Veränderung des Phasenverschiebungswerts auf der Basis des Übertragungs-Energiewerts unter Verwendung von 11 erläutert. Wie in dem Graphen in der oberen Reihe in 11 gezeigt, berechnet die Steuerungsschaltung 20 das Ausgabe-Tastverhältnis auf der Basis des Befehlswerts des Übertragungs-Energiewerts. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden der erste Übertragungs-Energiewert, der an die Batterie 2 von der DC-Energiequelle 1 übertragen wird, und der zweite Übertragungs-Energiewert, der an die DC-Energiequelle 1 von der Batterie 2 übertragen wird, die beide positiv sind, mittels einer Variable des Übertragungs-Energiewerts dargestellt. Genauer gesagt: Für den Fall, dass die erste Energieübertragung (Ladung der Batterie 2) durchgeführt wird, ist der erste Übertragungs-Energiewert direkt als der Übertragungs-Energiewert vorgegeben.
  • Für den Fall, dass die zweite Energieübertragung (Entladung der Batterie 2) durchgeführt wird, ist der positiv/negativ invertierte Wert des zweiten Übertragungs-Energiewerts als der Übertragungs-Energiewert vorgegeben. Das heißt, der Übertragungs-Energiewert nimmt von 0 aus in positiver Richtung zu, wenn der erste Übertragungs-Energiewert von 0 aus zunimmt; und der Übertragungs-Energiewert nimmt von 0 aus in negativer Richtung zu (er nimmt von 0 aus ab), wenn der zweite Übertragungs-Energiewert von 0 aus zunimmt.
  • Das Ausgabe-Tastverhältnis nimmt von 0 aus in positiver Richtung zu, wenn der erste Übertragungs-Energiewert von 0 aus zunimmt; und das Ausgabe-Tastverhältnis nimmt von 0 aus in negativer Richtung zu (es nimmt von 0 aus ab), wenn der zweite Übertragungs-Energiewert von 0 aus zunimmt. Daher befinden sich sowohl bei der ersten Energieübertragung, als auch bei der zweiten Energieübertragung der Übertragungs-Energiewert und das Ausgabe-Tastverhältnis in einem proportionalen Verhältnis.
  • Änderung des Phasenverschiebungswerts der ersten Energieübertragung
  • (Laden der Batterie 2)
  • Zunächst wird der Fall der ersten Energieübertragung (Ladung der Batterie 2) erläutert. Wie in der rechten Hälfte des mittleren Graphen in 11 gezeigt, gilt Folgendes: Wenn der erste Übertragungs-Energiewert (in diesem Beispiel, das Ausgabe-Tastverhältnis) zwischen 0 und einem ersten Referenzpunkt P1 liegt, der vorläufig auf einen größeren Wert als 0 vorgegebene ist (auch als der Fall der Abwärtswandlungs-Ladung bezeichnet), senkt die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ1 und den zweiten Phasenverschiebungswert θ2 um den gleichen Wert, und zwar mit zunehmendem ersten Übertragungs-Energiewert (Ausgabe-Tastverhältnis).
  • Wenn der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) größer ist als der erste Referenzpunkt P1 (auch als der Fall der Aufwärtswandlungs-Ladung bezeichnet), senkt die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ1 und erhöht den zweiten Phasenverschiebungswert θ2 vom ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 aus, wenn der erste Übertragungs-Energiewert beim ersten Referenzpunkt P1 ist, und zwar mit zunehmendem ersten Übertragungs-Energiewert (Ausgabe-Tastverhältnis).
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Referenzpunkt P1 vorläufig als der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) vorgegeben, bei welchem der erste Phasenverschiebungswert θ1 und der zweite Phasenverschiebungswert θ2 zu 25 % der Schaltzeiträume Tsw werden.
  • Wenn der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) zwischen 0 und dem ersten Referenzpunkt P1 liegt, senkt die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ1 und den zweiten Phasenverschiebungswert θ2 vom Maximum (in diesem Beispiel: 45 % der Schaltzeiträume Tsw) auf 25 % der Schaltzeiträume Tsw mit einer konstanten ersten Steigung. Wenn der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) zwischen dem ersten Referenzpunkt P1 und dem doppelten Wert des ersten Referenzpunkts P1 liegt, senkt die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ1 mit der gleichen ersten Steigung von 25 % der Schaltzeiträume Tsw auf den Minimalwert (in diesem Fall 5 % der Schaltzeiträume Tsw), und sie erhöht den zweiten Phasenverschiebungswert θ2 von 25 % der Schaltzeiträume Tsw auf das Maximum mit der gleichen ersten Steigung.
  • Die rechte Hälfte des Graphen in der unteren Reihe in 11 zeigt die Veränderung der ersten Diagonal-Einschaltzeit t1, t1a und der zweiten virtuellen Diagonal-Einschaltzeit t2, t2a zu diesem Zeitpunkt. Wie oben erwähnt, wird die erste Diagonal-Einschaltzeit t1, t1a zu einem Wert, der erhalten wird, indem der erste Phasenverschiebungswert θ1 vom Einschaltzeitraum der ersten Referenzeinrichtung QB1 subtrahiert wird.
  • Die zweite virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t2, t2a wird ein Wert, der erhalten wird, indem der zweite Phasenverschiebungswert θ2 vom Einschaltzeitraum der ersten Referenzeinrichtung QB1 subtrahiert wird. Demzufolge werden in 12 die erste Diagonal-Einschaltzeit t1, t1a und die zweite virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t2, t2a auf den Kopf gestellt, und zwar auf den ersten Phasenverschiebungswert θ1 und den zweiten Phasenverschiebungswert θ2.
  • Die erste Energieübertragung (Ladung der Batterie 2) wird ausführlich erläutert. Ein Zeitraum, während dessen elektrische Energie an die zweite Wicklung 3b von der ersten Wicklung 3a des Transformators 3 übertragen wird und in der zweiten Wicklung 3b eine Spannung erzeugt wird, wird die erste Diagonal-Einschaltzeit t1, während welcher die erste Referenzeinrichtung QB1 (die erste Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode) und die erste Diagonaleinrichtung QO1 (die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode) gleichzeitig eingeschaltet sind, und die erste Diagonal-Einschaltzeit t1a, während welcher die erste Schalteinrichtung Q4B auf Seiten der negativen Elektrode und die zweite Schalteinrichtung Q3A auf Seiten der positiven Elektrode gleichzeitig eingeschaltet sind.
  • Bei der Abwärtswandlungs-Ladung werden die erste Diagonal-Einschaltzeiten t1, t1a eingestellt, indem der erste Phasenverschiebungswert θ1 des ersten Umrichters 5 eingestellt wird, und der Übertragungs-Energiewert wird eingestellt. Indem der zweite Phasenverschiebungswert θ2 des zweiten Umrichters 8 so geändert wird, dass er der gleiche Wert wie der erste Phasenverschiebungswert θ1 wird, fallen die zweiten virtuellen Diagonal-Einschaltzeiten t2, t2a mit den ersten Diagonal-Einschaltzeiten t1, t1a zusammen, und es wird eine Synchrongleichrichtung durchgeführt. Der Variationsbereich des ersten Phasenverschiebungswerts θ1 und des zweiten Phasenverschiebungswerts θ2 bei dieser Abwärtswandlungs-Ladung ist der Bereich vom Maximalwert bis 25 % der Schaltzeiträume Tsw. Der Maximalwert ist auf einen Wert eingestellt, der kleiner als oder gleich groß wie 50 % der Schaltzeiträume Tsw ist, und größer als 25 % des Schaltzeitraums Tsw.
  • Bei der Technologie gemäß PLT 1 gilt bei der Aufwärtswandlungs-Ladung Folgendes: Um sicherzustellen, dass die erste Diagonal-Einschaltzeit t1, t1a so lange wie möglich ist, ungeachtet einer Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses, ist der erste Phasenverschiebungswert θ1 auf den Minimalwert festgelegt, und die ersten Diagonal-Einschaltzeiten t1, t1a sind auf den Maximalwert festgelegt. Dann gilt bei der Technologie gemäß PLT 1 bei der Aufwärtswandlungs-Ladung Folgendes: Mit zunehmendem Ausgabe-Tastverhältnis wird der zweite Phasenverschiebungswert θ2 allmählich vom Minimalwert aus erhöht, und die zweiten virtuellen Diagonal-Einschaltzeiten t2, t2a werden allmählich verringert.
  • Bei der Technologie gemäß PLT 1 ist daher die Veränderung der Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 zu einer Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses klein, und ein Anpassungswert des Übertragungs-Energiewerts wird klein.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform 1, wie oben beschrieben, gilt bei der Aufwärtswandlungs-Ladung andererseits Folgendes: Mit zunehmendem Ausgabe-Tastverhältnis wird der erste Phasenverschiebungswert θ1 allmählich von 25 % der Schaltzeiträume Tsw auf den Minimalwert verringert, und die ersten Diagonal-Einschaltzeiten t1, t1a werden allmählich von einem Wert aus erhöht, der 25 % des Maximalwerts entspricht. Dadurch kann der Anregungszeitraum der ersten Spule 9 allmählich erhöht werden. Wenn das Ausgabe-Tastverhältnis zunimmt, wird der zweite Phasenverschiebungswert θ2 allmählich von 25 % der Schaltzeiträume Tsw aus das Maximum erhöht, und die zweiten virtuellen Diagonal-Einschaltzeiten t2, t2a werden allmählich von einem Wert aus verringert, der 25 % des Minimalwerts entspricht.
  • Dadurch kann der Anregungszeitraum der zweiten Spule 10 während der ersten Diagonal-Einschaltzeit t1, t1a allmählich erhöht werden. Daher kann bei der vorliegenden Ausführungsform 1 bei der Aufwärtswandlungs-Ladung die Änderung der Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 zu einer Änderung des Ausgabe-Tastverhältnisses im Vergleich mit PLT 1 verdoppelt werden, und der Übertragungs-Energiewert kann schnell angepasst werden.
  • 12 zeigt das Verhältnis zwischen dem Ausgabe-Tastverhältnis und dem Strom i. Zum Vergleich sind die Daten auf der Basis der Technologie gemäß PLT 1 ebenfalls gezeigt. Wie in der rechten Hälfte gemäß 12 gezeigt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform in einem Bereich der Aufwärtswandlungs-Ladung erkennbar, dass eine Änderung des Stroms i zu einer Änderung des Ausgabe-Tastverhältnisses groß ist, und dass die elektrische Leistung schnell angepasst werden kann.
  • Selbst verglichen mit der Technologie gemäß PLT 1 gilt Folgendes: Da eine Änderung des Stroms i auf eine Änderung des Ausgabe-Tastverhältnisses groß ist, kann die Wirkung der vorliegenden Ausführungsform verifiziert werden. Wenn das Ausgabe-Tastverhältnis der Horizontalachse 0,2 beträgt, sind der erste und der zweite Phasenverschiebungswert θ1, θ2 25 % der Schaltzeiträume Tsw entsprechend dem ersten Referenzpunkt P1.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform gilt Folgendes: Wenn zwischen der Abwärtswandlungs-Ladung und der Aufwärtswandlungs-Ladung gewechselt wird, kann die elektrische Leistung schnell angepasst werden. Dieses Prinzip wird unter Verwendung von 13 erläutert. 13 zeigt Zeit-Wellenformen des Treibersignals von jeder Schalteinrichtung bei der Aufwärtswandlungs-Ladung.
  • In 13 gilt Folgendes: Da das Ausgabe-Tastverhältnis 0,24 mit einer Erhöhung um 0,04 von 0,2 am ersten Referenzpunkt P1 wird, wird der erste Phasenverschiebungswert θ1 zu 20 % der Schaltzeiträume Tsw, was um 5 % von 25 % bei den ersten Referenzpunkten P1 abgenommen hat, und der zweite Phasenverschiebungswert θ2 wird 30 % der Schaltzeiträume Tsw, was um 5 % von 25 % bei den ersten Referenzpunkten P1 zugenommen hat. Demzufolge wird die Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 zu 10 % der Schaltzeiträume Tsw, und sie ist gleich der Kurzschluss-Verhinderungszeit td.
  • In 13 werden im Zeitraum C im ersten Umrichter 5, unmittelbar nachdem die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode (die erste Diagonaleinrichtung QO1) eingeschaltet wird, die erste Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode (die erste Referenzeinrichtung QB1) und die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode (die erste Diagonaleinrichtung QO1) gleichzeitig eingeschaltet, und die zwei Diagonaleinrichtungen werden elektrisch leitend verbunden. Über die erste Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode und die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode wird daher Energie an die erste Spule 9 von Seiten der DC-Energiequelle 1 übertragen, und die erste Spule 9 wird erregt.
  • Da die Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 gleich der Kurzschluss-Verhinderungszeit td ist, ist im zweiten Umrichter 8 der Zeitraum C die Kurzschluss-Verhinderungszeit td der vierten Schalteinrichtungen Q2A, Q2B, und die vierte Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode wird nicht eingeschaltet. Demzufolge fließt im Zeitraum C der Strom auf die Seite der Batterie 2, und zwar über die invers-parallele Diode 12 der dritten Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode und die invers-parallele Diode 12 der vierten Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode.
  • Demzufolge wird die zweite Spule 10 nicht erregt. Obwohl 13 den Fall der Aufwärtswandlungs-Ladung zeigt, in welchem der erste Übertragungs-Energiewert größer wird als der erste Referenzpunkt P1, gilt daher Folgendes: Da sich die Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 nicht erhöht, bis sie noch die Kurzschluss-Verhinderungszeit td übersteigt, tritt der Aufwärtswandlungs-Vorgang nicht auf.
  • 14 zeigt den Fall, in welchem die Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 größer wird als die Kurzschluss-Verhinderungszeit td, und der Aufwärtswandlungs-Vorgang tritt auf. In 14 gilt Folgendes: Da das Ausgabe-Tastverhältnis 0,32 mit einer Erhöhung um 0,12 von 0,2 am ersten Referenzpunkt P1 wird, wird der erste Phasenverschiebungswert θ1 10 % der Schaltzeiträume Tsw, was um 15 % von 25 % bei den ersten Referenzpunkten P1 abgenommen hat, und der zweite Phasenverschiebungswert θ2 wird 40 % der Schaltzeiträume Tsw, was um 15 % von 25 % bei den ersten Referenzpunkten P1 zugenommen hat. Demzufolge wird die Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 30 % der Schaltzeiträume Tsw, und sie nimmt das Dreifache der Kurzschluss-Verhinderungszeit td an.
  • Im Zeitraum B in 4 werden im ersten Umrichter 5 die ersten Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode (die erste Referenzeinrichtung QB1) und die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode (die erste Diagonaleinrichtung QO1) gleichzeitig eingeschaltet, und zwei Diagonaleinrichtungen sind elektrisch leitend verbunden. Demzufolge wird Energie an die erste Spule 9 von Seiten der DC-Energiequelle 1 übertragen, und die erste Spule 9 wird erregt.
  • In diesem Zeitraum B wird im zweiten Umrichter 8 die vierte Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode eingeschaltet. Demzufolge fließt der Strom zur zweiten Spule 10 über die vierte Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode und die invers-parallele Diode 12 der dritten Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode zurück, und die zweite Spule 10 wird erregt. Daher werden im Zeitraum B die erste Spule 9 und die zweite Spule 10 erregt, und der Aufwärtswandlungs-Vorgang der zweiten Spule 10 tritt auf.
  • Da der Zeitraum C der gleiche Zustand ist wie der Zeitraum B, wird die Anregung der ersten Spule 9 und der zweiten Spule 10 fortgesetzt. Im Zeitraum D gilt Folgendes: Da der erste Umrichter 5 in dem gleichen Zustand ist wie der Zeitraum B und der Zeitraum C, wird die Anregung der ersten Spule 9 fortgesetzt. Andererseits gilt im zweiten Umrichter 8 Folgendes: Da der Zeitraum D der Kurzschluss-Verhinderungszeit td entspricht, wird die vierte Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode ausgeschaltet, und der Strom fließt auf die Seite der Batterie 2 über die invers-parallele Diode 12 der dritten Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode und die invers-parallele Diode 12 der vierten Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode. Demzufolge wird im Zeitraum D die Anregungsenergie der ersten Spule 9 und der zweiten Spule 10 auf die Seite der Batterie 2 übertragen. Daher zeigt 14 die Ladung (Aufwärtswandlungs-Ladung) der Batterie 2 mit dem Aufwärtswandlungs-Vorgang der zweiten Spule 10.
  • Demzufolge wird der Aufwärtswandlungs-Vorgang der zweiten Spule 10 in einem Zeitraum durchgeführt, der erhalten wird, indem die Kurzschluss-Verhinderungszeit td von der Phasendifferenz zwischen dem ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 subtrahiert wird. Eine Veränderung dieser Phasendifferenz ist proportional zum Doppelten der Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses. Daher kann die Änderung zum Aufwärtswandlungs-Vorgang vom Abwärtswandlungs-Vorgang durch die halbe Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses verwirklicht werden, und zwar im Vergleich mit dem Fall aus PTL 1. Wie in 12 gezeigt, wird demzufolge die Veränderung des Stroms zu einer Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses steil.
  • Änderung des Phasenverschiebungswerts der zweiten Energieübertragung
  • (Entladung der Batterie 2)
  • Als Nächstes wird der Fall der zweiten Energieübertragung (Entladung der Batterie 2) erläutert. Wie in 1 gezeigt, gilt Folgendes: Da die Schaltungskonfiguration der Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100 symmetrisch ist, während sie die Spule 11 sandwichartig umgibt, wird der Steuerungsvorgang zwischen der ersten Energieübertragung und der zweiten Energieübertragung symmetrisch, wie in 11 gezeigt.
  • Wie in der linken Hälfte des Graphen in der oberen Reihe in 11 gezeigt, nimmt im Fall der zweiten Energieübertragung, wie oben erwähnt, das Ausgabe-Tastverhältnis in die negative Richtung ab, und zwar bei zunehmendem zweitem Übertragungs-Energiewert. Das heißt, das positive und das negative Vorzeichen wird zwischen dem zweiten Übertragungs-Energiewert und dem Ausgabe-Tastverhältnis umgekehrt.
  • Wie in der linken Hälfte des mittleren Graphen in 11 gezeigt, gilt Folgendes: Wenn der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) zwischen 0 und einem zweiten Referenzpunkt P2 liegt, der vorläufig auf einen größeren Wert als 0 vorgegeben ist (auch als der Fall der Abwärtswandlungs-Entladung bezeichnet), senkt die Steuerungsschaltung 20 den dritten Phasenverschiebungswert θ3 und den vierten Phasenverschiebungswert θ4 um den gleichen Wert, und zwar mit zunehmendem zweiten Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses).
  • Wenn der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) größer ist als der zweite Referenzpunkt P2 (auch als der Fall der Aufwärtswandlungs-Entladung bezeichnet), senkt die Steuerungsschaltung 20 den dritten Phasenverschiebungswert θ3 und erhöht den vierten Phasenverschiebungswert θ4 vom dritten Phasenverschiebungswert θ3 und vierten Phasenverschiebungswert θ4 aus, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert am zweiten Referenzpunkt P2 ist, und zwar mit zunehmendem zweiten Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses).
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Referenzpunkt P2 vorläufig auf den zweiten Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) vorgegeben, bei welchem der dritte Phasenverschiebungswert θ3 und der vierte Phasenverschiebungswert θ4 zu 25 % der Schaltzeiträume Tsw werden.
  • Wenn der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) zwischen 0 und dem zweiten Referenzpunkt P2 ist, senkt die Steuerungsschaltung 20 den dritten Phasenverschiebungswert θ3 und den vierten Phasenverschiebungswert θ4 vom Maximum auf 25 % der Schaltzeiträume Tsw mit einer konstanten zweiten Steigung. Wenn der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) zwischen dem zweiten Referenzpunkt P2 und dem doppelten Wert des zweiten Referenzpunkts P2 liegt, senkt die Steuerungsschaltung 20 den dritten Phasenverschiebungswert θ3 von 25 % des Schaltzeitraums Tsw auf den Minimalwert mit der gleichen zweiten Steigung, und sie senkt den vierten Phasenverschiebungswert θ4 von 25 % der Schaltzeiträume Tsw auf das Maximum mit der gleichen zweiten Steigung.
  • Die linke Hälfte des Graphen in der unteren Reihe in 1 zeigt die Veränderung der dritten Diagonal-Einschaltzeit t3, t3a und der vierten virtuellen Diagonal-Einschaltzeit t4, t4a zu diesem Zeitpunkt. Wie oben erwähnt, werden die dritten Diagonal-Einschaltzeiten t3, t3a zu einem Wert, der erhalten wird, indem der dritte Phasenverschiebungswert θ3 vom Einschaltzeitraum der zweiten Referenzeinrichtung QB2 subtrahiert wird, und die vierten virtuellen Diagonal-Einschaltzeiten t4, t4a werden zu einem Wert, der erhalten wird, indem der vierte Phasenverschiebungswert θ4 vom Einschaltzeitraum der zweiten Referenzeinrichtung QB2 subtrahiert wird. Demzufolge werden die dritte Diagonal-Einschaltzeit t3 t3a und die vierte virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t4, t4a auf den Kopf gestellt, und zwar auf den dritten Phasenverschiebungswert θ3 und den vierten Phasenverschiebungswert θ4.
  • In 11 gilt Folgendes: Da sowohl der erste Phasenverschiebungswert θ1 bei der Ladung, als auch der vierte Phasenverschiebungswert θ4 bei der Entladung ein Phasenverschiebungswert der ersten Diagonaleinrichtung QO1 (der zweiten Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode) sind, sind sie durchgängig mit derselben durchgezogenen Linie gezeichnet. Da sowohl der zweite Phasenverschiebungswert θ2 bei der Ladung, als auch der dritte Phasenverschiebungswert θ3 bei der Entladung ein Phasenverschiebungswert der zweiten Diagonaleinrichtung QO2 (der vierten Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode) sind, sind sie durchgängig mit derselben gepunkteten Linie gezeichnet.
  • Auf ähnliche Weise sind die erste Diagonal-Einschaltzeit t1 und die vierte virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t4 durchgängig mit derselben durchgezogenen Linie gezeichnet, und die zweite virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t2 und die dritte Diagonal-Einschaltzeit t3 sind durchgängig mit derselben gepunkteten Linie gezeichnet.
  • 15 zeigt Zeit-Wellenformen des Treibersignals von jeder Schalteinrichtung bei der Aufwärtswandlungs-Entladung entsprechend 13 bei der Aufwärtswandlungs-Ladung. In 15 gilt Folgendes: Da das Ausgabe-Tastverhältnis -0,24 mit einer Verringerung um 0,04 von -0,2 am zweiten Referenzpunkt P2 wird, wird der dritte Phasenverschiebungswert θ3 20 % der Schaltzeiträume Tsw, was um 5 % von 25 % bei den zweiten Referenzpunkten P2 abgenommen hat, und der vierte Phasenverschiebungswert θ4 wird 30 % der Schaltzeiträume Tsw, was um 5 % von 25 % bei den zweiten Referenzpunkten P2 zugenommen hat. Demzufolge wird die Phasendifferenz zwischen dem dritten Phasenverschiebungswert θ3 und dem vierten Phasenverschiebungswert θ4 10 % der Schaltzeiträume Tsw, und sie ist gleich der Kurzschluss-Verhinderungszeit td.
  • Das Ein-/Aus-Treibersignal jeder Schalteinrichtung der in 15 gezeigten Aufwärtswandlungs-Entladung entspricht einem Signal, das erhalten wird, indem das Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Schalteinrichtungen Q4A, Q4B und das Ein-/Aus-Treibersignal der dritten Schalteinrichtungen Q1A, Q1B in der in 13 gezeigten Aufwärtswandlungs-Ladung ersetzt werden. Es entspricht außerdem einem Signal, das erhalten wird, indem das Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Schalteinrichtung Q3A, Q3B und das Ein-/Aus-Treibersignal der vierten Schalteinrichtung Q2A, Q2B in der in 13 gezeigten Aufwärtswandlungs-Ladung ersetzt werden. Demzufolge zeigt 15 einen ähnlichen Betrieb wie im Fall von 13.
  • Das bedeutet Folgendes: Obwohl 15 den Fall der Aufwärtswandlungs-Entladung zeigt, in welchem der zweite Übertragungs-Energiewert größer wird als der zweite Referenzpunkt P2, gilt Folgendes: Da sich die Phasendifferenz zwischen dem dritten Phasenverschiebungswert θ3 und dem vierten Phasenverschiebungswert θ4 nicht erhöht, bis sie noch die Kurzschluss-Verhinderungszeit td übersteigt, tritt der Aufwärtswandlungs-Vorgang der ersten Spule 9 nicht auf.
  • 16 zeigt Zeit-Wellenformen des Treibersignals von jeder Schalteinrichtung bei der Aufwärtswandlungs-Entladung entsprechend 14 bei der Aufwärtswandlungs-Ladung. In 16 gilt Folgendes: Da das Ausgabe-Tastverhältnis -0,32 mit einer Verringerung um 0.12 von -0.2 am ersten Referenzpunkt P1 wird, wird der dritte Phasenverschiebungswert θ3 10 % der Schaltzeiträume Tsw, was um 15 % von 25 % bei den zweiten Referenzpunkten P2 abgenommen hat, und der vierte Phasenverschiebungswert θ4 wird 40 % der Schaltzeiträume Tsw, was um 15 % von 25 % bei den zweiten Referenzpunkten P2 zugenommen hat. Demzufolge wird die Phasendifferenz zwischen dem dritten Phasenverschiebungswert θ3 und dem vierten Phasenverschiebungswert θ4 zu 30 % der Schaltzeiträume Tsw, und sie ist das Dreifache der Kurzschluss-Verhinderungszeit td.
  • Das Ein-/Aus-Treibersignal jeder Schalteinrichtung der in 16 gezeigten Aufwärtswandlungs-Entladung entspricht einem Signal, das erhalten wird, indem das Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Schalteinrichtungen Q4A, Q4B und das Ein-/Aus-Treibersignal der dritten Schalteinrichtungen Q1A, Q1B in der in 14 gezeigten Aufwärtswandlungs-Ladung ersetzt werden. Es entspricht außerdem einem Signal, das erhalten wird, indem das Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Schalteinrichtung Q3A, Q3B und das Ein-/Aus-Treibersignal der vierten Schalteinrichtung Q2A, Q2B in der in 14 gezeigten Aufwärtswandlungs-Ladung ersetzt werden. Demzufolge zeigt 16 einen ähnlichen Betrieb wie im Fall von 14.
  • Das heißt, in 16 nimmt die Phasendifferenz zwischen dem dritten Phasenverschiebungswert θ3 und dem vierten Phasenverschiebungswert θ4 zu, bis sie die Kurzschluss-Verhinderungszeit td überschreitet, und der Aufwärtswandlungs-Vorgang der ersten Spule 9 tritt auf.
  • Daher wird der Aufwärtswandlungs-Vorgang der ersten Spule 9 in einem Zeitraum durchgeführt, der erhalten wird, indem die Kurzschluss-Verhinderungszeit td von der Phasendifferenz zwischen dem dritten Phasenverschiebungswert θ3 und dem vierten Phasenverschiebungswert θ4 subtrahiert wird. Eine Veränderung dieser Phasendifferenz ist proportional zum Doppelten der Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses. Daher kann auch bei der Entladung die Änderung zum Aufwärtswandlungs-Vorgang vom Abwärtswandlungs-Vorgang durch die halbe Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses verwirklicht werden, und zwar im Vergleich mit dem Fall aus PTL 1. Wie in der linken Hälfte von 12 gezeigt, wird demzufolge auch bei der Entladung die Veränderung des Stroms zu einer Veränderung des Ausgabe-Tastverhältnisses steil, und zwar im Vergleich mit der Technologie aus PTL 1.
  • Wie oben beschrieben, kann die Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Strom i durch eine kleine Änderung des Ausgabe-Tastverhältnisses steuern. Es ist eine Leistungssteuerung mit hoher Bereitschaft möglich, und es ist eine bidirektionale Energieübertragung in einem breiten Spannungsbereich möglich.
  • Ausführungsform 2
  • Als Nächstes wird die Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100 gemäß Ausführungsform 2 erläutert. Die Erläuterung derjenigen Bestandteile, die die gleichen wie in Ausführungsform 1 sind, wird weggelassen. Die grundsätzliche Konfiguration und Verarbeitung der Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie diejenige gemäß Ausführungsform 1. Die Ausführungsform 2 unterscheidet sich jedoch von der Ausführungsform 1 durch die Veränderung des Phasenverschiebungswerts auf der Basis des Übertragungs-Energiewerts.
  • Es wird der Phasenverschiebungswert auf der Basis des Übertragungs-Energiewerts gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Verwendung von 17 erläutert. Da der Graph in der oberen Reihe von 17 der gleiche wie der Graph der oberen Reihe von 11 ist, wird die Erläuterung weggelassen.
  • Änderung des Phasenverschiebungswerts der ersten Energieübertragung
  • (Laden der Batterie 2)
  • Zunächst wird der Fall der ersten Energieübertragung (Ladung der Batterie 2) gemäß der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Wie in der rechten Hälfte des mittleren Graphen in 17 gezeigt, gilt Folgendes: Wenn der erste Übertragungs-Energiewert (in diesem Fall das Ausgabe-Tastverhältnis) zwischen 0 und einem ersten Referenzpunkt P1 liegt, der vorläufig auf einen größeren Wert als 0 vorgegeben ist, senkt die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ1 und den zweiten Phasenverschiebungswert θ2 um den gleichen Wert, und zwar mit zunehmendem ersten Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis).
  • Wenn der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) zwischen dem ersten Referenzpunkt P1 und dem dritten Referenzpunkt P3 ist, der vorläufig auf einen größeren Wert als der erste Referenzpunkt P1 vorgegeben ist, senkt die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ1, und sie erhöht den zweiten Phasenverschiebungswert θ2 vom ersten Phasenverschiebungswert θ1 und dem zweiten Phasenverschiebungswert θ2 aus, wenn der erste Übertragungs-Energiewert beim ersten Referenzpunkt P1 ist, und zwar mit zunehmendem ersten Übertragungs-Energiewert (Ausgabe-Tastverhältni s).
  • Wenn der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) größer ist als der dritte Referenzpunkt P3, erhöht die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ2 vom zweiten Phasenverschiebungswert θ2 aus, wenn der erste Übertragungs-Energiewert beim dritten Referenzpunkt P3 ist, und sie behält den ersten Phasenverschiebungswert θ1 beim ersten Phasenverschiebungswert θ1 bei, wenn der erste Übertragungs-Energiewert beim dritten Referenzpunkt P3 ist, und zwar mit zunehmendem ersten Übertragungs-Energiewert (Ausgabe-Tastverhältnis).
  • Ein Intervall, bei welchem der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) zwischen 0 und dem ersten Referenzpunkt P1 liegt, ist ein Intervall zum Durchführen der Abwärtswandlungs-Ladung. Ein Intervall, bei welchem der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) größer ist als der erste Referenzpunkt P1, ist ein Intervall zum Durchführen der Aufwärtswandlungs-Ladung.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Referenzpunkt P1 vorläufig auf den ersten Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) vorgegeben, bei welchem der erste Phasenverschiebungswert θ1 und der zweite Phasenverschiebungswert θ2 ein vorläufig vorgegebener Wert werden, der kleiner ist als 25 % des Schaltzeitraums Tsw (in diesem Beispiel 20 % der Schaltzeiträume Tsw). Der dritte Referenzpunkt P3 ist vorläufig auf den ersten Übertragungs-Energiewert (Ausgabe-Tastverhältnis) vorgegeben, der 5 % der Schaltzeiträume Tsw wird.
  • Wenn der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) zwischen 0 und dem ersten Referenzpunkt P1, liegt, senkt die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ1 und den zweiten Phasenverschiebungswert θ2 vom Maximum (in diesem Beispiel: 45 % der Schaltzeiträume Tsw) auf 20 % der Schaltzeiträume Tsw mit einer konstanten ersten Steigung. Wenn der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) zwischen dem ersten Referenzpunkt P1 und dem dritten Referenzpunkt P3 liegt, senkt die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ1 mit der gleichen ersten Steigung von 20 % der Schaltzeiträume Tsw auf den Minimalwert (in diesem Fall 5 % der Schaltzeiträume Tsw), und sie erhöht den zweiten Phasenverschiebungswert θ2 von 25 % der Schaltzeiträume Tsw mit der gleichen ersten Steigung.
  • Wenn der erste Übertragungs-Energiewert (das Ausgabe-Tastverhältnis) zwischen dem ersten Referenzpunkt P1 und dem doppelten Wert des dritten Referenzpunkts P3 liegt, fixiert die Steuerungsschaltung 20 den ersten Phasenverschiebungswert θ1 auf den Minimalwert, und sie erhöht kontinuierlich den zweiten Phasenverschiebungswert θ2 auf das Maximum, und zwar mit der gleichen ersten Steigung.
  • Wie in der rechten Hälfte des Graphen in der unteren Reihe in 17 gezeigt, werden die erste Diagonal-Einschaltzeit t1, t1a und die zweite virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t2, t2a auf den Kopf gestellt, und zwar auf den ersten Phasenverschiebungswert θ1 und den zweiten Phasenverschiebungswert θ2.
  • Änderung des Phasenverschiebungswerts der zweiten Energieübertragung
  • (Entladung der Batterie 2)
  • Als Nächstes wird der Fall der zweiten Energieübertragung (Entladung der Batterie 2) erläutert. Wie in der linken Hälfte des mittleren Graphen in 17 gezeigt, gilt Folgendes: Wenn der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) zwischen 0 und einem zweiten Referenzpunkt P2 liegt, der vorläufig auf einen größeren Wert als 0 vorgegeben ist (auch als der Fall der Abwärtswandlungs-Entladung bezeichnet), senkt die Steuerungsschaltung 20 den dritten Phasenverschiebungswert θ3 und den vierten Phasenverschiebungswert θ4 um den gleichen Wert, und zwar mit zunehmendem zweiten Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses).
  • Wenn der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) zwischen dem zweiten Referenzpunkt P2 und dem vierten Referenzpunkt P4 ist, der vorläufig auf einen größeren Wert als der erste Referenzpunkt P2 vorgegeben ist, senkt die Steuerungsschaltung 20 den dritten Phasenverschiebungswert θ3, und sie erhöht den vierten Phasenverschiebungswert θ4 vom dritten Phasenverschiebungswert θ3 und dem vierten Phasenverschiebungswert θ4 aus, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert beim zweiten Referenzpunkt P2 ist, und zwar mit zunehmendem zweiten Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses).
  • Wenn der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) größer ist als der vierte Referenzpunkt P4 erhöht die Steuerungsschaltung 20 den vierten Phasenverschiebungswert θ4 vom vierten Phasenverschiebungswert θ4 aus, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert beim vierten Referenzpunkt P4 ist, und sie behält den dritten Phasenverschiebungswert θ3 beim dritten Phasenverschiebungswert θ3 bei, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert beim vierten Referenzpunkt P4 ist, und zwar mit zunehmendem zweitem Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses).
  • Ein Intervall, bei welchem der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) zwischen 0 und dem zweiten Referenzpunkt P2 liegt, ist ein Intervall zum Durchführen der Abwärtswandlungs-Entladung. Ein Intervall, bei welchem der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) größer ist als der zweite Referenzpunkt P2, ist ein Intervall zum Durchführen der Aufwärtswandlungs-Entladung.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der zweite Referenzpunkt P2 vorläufig auf den zweiten Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) vorgegeben, bei welchem der dritte Phasenverschiebungswert θ3 und der vierte Phasenverschiebungswert θ4 einen vorläufig vorgegebenen Wert kleiner als 25 % des Schaltzeitraums Tsw annehmen (in diesem Beispiel: 20 % der Schaltzeiträume Tsw). Der vierte Referenzpunkt P4 ist vorläufig auf den zweiten Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) vorgegeben, der 5 % der Schaltzeiträume Tsw wird.
  • Wenn der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) zwischen 0 und dem zweiten Referenzpunkt P2 ist, senkt die Steuerungsschaltung 20 den dritten Phasenverschiebungswert θ3 und den vierten Phasenverschiebungswert θ4 mit der konstanten zweiten Steigung vom Maximum (in diesem Beispiel: 45 % der Schaltzeiträume Tsw) auf 20 % der Schaltzeiträume Tsw. Wenn der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) zwischen dem zweiten Referenzpunkt P2 und vierten Referenzpunkt P4 liegt, senkt die Steuerungsschaltung 20 den dritten Phasenverschiebungswert θ3 mit der gleichen zweiten Steigung von 20 % des Schaltzeitraums Tsw auf den Minimalwert (in diesem Beispiel: 5 % der Schaltzeiträume Tsw), und sie erhöht den vierten Phasenverschiebungswert θ4 mit der gleichen zweiten Steigung von 25 % der Schaltzeiträume Tsw.
  • Wenn der zweite Übertragungs-Energiewert (positiv/negativ invertierter Wert des Ausgabe-Tastverhältnisses) zwischen dem vierten Referenzpunkt P4 und dem doppelten Wert des zweiten Referenzpunkts P2 liegt, fixiert die Steuerungsschaltung 20 den dritten Phasenverschiebungswert θ3 auf den Minimalwert, und sie erhöht kontinuierlich den vierten Phasenverschiebungswert θ4 auf das Maximum, und zwar mit der gleichen zweiten Steigung.
  • Wie in der linken Hälfte des Graphen in der unteren Reihe in 17 gezeigt, werden die dritte Diagonal-Einschaltzeit t3, t3a und die zweite vierte virtuelle Diagonal-Einschaltzeit t4, t4a auf den Kopf gestellt, und zwar auf den dritten Phasenverschiebungswert θ3 und den vierten Phasenverschiebungswert θ4.
  • Wie oben erwähnt, gilt bei der vorliegenden Ausführungsform verglichen mit Ausführungsform 1 Folgendes: Ein Bereich des Ausgabe-Tastverhältnisses, der die Abwärtswandlungs-Ladung oder die Abwärtswandlungs-Entladung wird, erweitert sich, und ein Bereich des Ausgabe-Tastverhältnisses, der die Aufwärtswandlungs-Ladung oder die Aufwärtswandlungs-Entladung wird, erweitert sich auf ähnliche Weise.
  • Demzufolge wird ein Steuerungsvorgang jedes Phasenverschiebungswerts θ1 bis θ4 zum Ausgabe-Tastverhältnis ein Steuerungsvorgang mit sowohl der Eigenschaft des Steuerungsvorgangs gemäß Ausführungsform 1, wie in 11 gezeigt, als auch der Eigenschaft des Steuerungsvorgangs aus PTL 1, bei welchem die Diagonal-Einschaltzeiten t1, t1a, t3, t3a der Diagonaleinrichtungen, welche die Übertragungsseite der elektrischen Energie bei der Aufwärtswandlung werden, auf dem Maximalwert fixiert sind.
  • 18 zeigt ein Beispiel des Steuerungsvorgangs jedes Phasenverschiebungswerts θ1 bis θ4 zum Ausgabe-Tastverhältnis bei der vorliegenden Ausführungsform. Am ersten Referenzpunkt P1 ist das Ausgabe-Tastverhältnis auf 0,26 eingestellt, und der erste Phasenverschiebungswert θ1 und der zweite Phasenverschiebungswert θ2 sind auf 0,2 eingestellt. Am zweiten Referenzpunkt P2 ist das Ausgabe-Tastverhältnis auf -0,26 eingestellt, und der dritte Phasenverschiebungswert θ3 und der vierte Phasenverschiebungswert θ4 sind auf 0,2 eingestellt.
  • 19 zeigt das Verhältnis zwischen dem Ausgabe-Tastverhältnis und dem Strom i im Fall von 18. Zum Vergleich sind die Daten auf der Basis der Technologie gemäß PLT 1 und Ausführungsform 1 ebenfalls gezeigt. In 19 wird der Strom i durch Ausführungsform 2 mittels eines in 18 gezeigten Steuerungsvorgangs erhalten. Bei der vorliegenden Ausführungsform - ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 - ist in einem Bereich der Aufwärtswandlungs-Ladung und der Aufwärtswandlungs-Entladung erkennbar, dass eine Änderung des Stroms i zu einer Änderung des Ausgabe-Tastverhältnisses groß ist, und dass die elektrische Leistung schnell angepasst werden kann.
  • Insbesondere gilt verglichen mit der Technologie gemäß PLT 1 Folgendes: Eine Änderung des Stroms i zu einer Änderung des Ausgabe-Tastverhältnisses wird groß. Obwohl dies mit Ausführungsform 1 vergleichbar ist, tritt keine große Differenz auf. Daher ist eine Leistungssteuerung der Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100 mit hoher Bereitschaft auch bei der vorliegenden Ausführungsform möglich.
  • 20 zeigt das Verhältnis zwischen Strom i und dem Schaltungsstrom-Scheitelwert i1. Der Schaltungsstrom-Scheitelwert i1 ist der Maximalwert im halben Zeitraum 0 bis 50 % des Schaltzeitraums Tsw, in dem Strom, der durch die erste Wicklung 3a des Transformators 3 fließt. Da die Stromrichtung zwischen dem Ladevorgang und dem Entladevorgang umgekehrt ist, wird zwischen positiv/negativ unterschieden. Zum Vergleich sind die Daten auf der Basis der Technologie gemäß PLT 1 und Ausführungsform 1 ebenfalls gezeigt. Die Kurvenpunkte sind zum visuellen Verständnis mit der durchgezogenen Linie verbunden.
  • 20 zeigt, wie stark der Schaltungsstrom-Scheitelwert i1 notwendig ist, um einen gewissen Strom i zu erhalten. Wenn ein gewisser Strom i erhalten wird, gilt Folgendes: Je kleiner der Schaltungsstrom-Scheitelwert i1 (Absolutwert) ist, desto kleiner ist die Last auf die Komponenten der Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100. Genauer gesagt: Je größer der Schaltungsstrom-Scheitelwert i1 (Absolutwert) ist, desto mehr neigen die Komponentenverluste, die in jeder Komponente auftreten, wie z. B. dem Transformator 3, den Schalteinrichtungen, den Spulen, zum Zunehmen; und es kann nötig sein, jede Komponente zwecks Verlustverringerung zu vergrößern.
  • Obwohl der Schaltungsstrom-Scheitelwert i1 (Absolutwert) der vorliegenden Ausführungsform größer ist als PLT 1, ist er kleiner als bei der Ausführungsform 1. Daher ist bei der vorliegenden Ausführungsform verglichen mit der Ausführungsform 1 die Last auf die Komponente der Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100 klein. Verglichen mit PLT 1 ist die Leistungssteuerung der Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung 100 mit hoher Bereitschaft möglich.
  • Andere Ausführungsformen
  • Schließlich werden andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Jede der Konfigurationen der Ausführungsformen, die unten beschrieben sind, ist nicht darauf beschränkt, getrennt verwendet zu werden, sondern sie kann auch kombiniert mit den Konfigurationen anderer Ausführungsformen verwendet werden, solange sich keine Widersprüche ergeben.
  • In jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der Fall beschrieben, in welchem die erste Schalteinrichtung Q4A auf Seiten der positiven Elektrode in der ersten Brückenschaltung 41 als die erste Referenzeinrichtung QB1 vorgegeben ist, die zweite Schalteinrichtung Q3B auf Seiten der negativen Elektrode in der zweiten Brückenschaltung 42 als die erste Diagonaleinrichtung QO1 vorgegeben ist, die dritte Schalteinrichtung Q1A auf Seiten der positiven Elektrode in der dritten Brückenschaltung 43 als die zweite Referenzeinrichtung QB2 vorgegeben ist und die vierte Schalteinrichtung Q2B auf Seiten der negativen Elektrode in der vierten Brückenschaltung 44 als die zweite Diagonaleinrichtung QO2 vorgegeben ist.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf den vorgenannten Fall beschränkt. Das bedeutet Folgendes: Die erste Schalteinrichtung Q4B auf Seiten der negativen Elektrode in der ersten Brückenschaltung 41 kann als die erste Referenzeinrichtung QB1 vorgegeben sein. Die zweite Schalteinrichtung Q3A auf Seiten der positiven Elektrode in der zweiten Brückenschaltung 42 kann als die erste Diagonaleinrichtung QO1 vorgegeben sein. Die dritte Schalteinrichtung Q1B auf Seiten der negativen Elektrode in der dritten Brückenschaltung 43 kann als die zweite Referenzeinrichtung QB2 vorgegeben sein. Die vierte Schalteinrichtung Q2A auf Seiten der positiven Elektrode in der vierten Brückenschaltung 44 kann als die zweite Diagonaleinrichtung QO2 vorgegeben sein.
  • Bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der folgende Fall beschrieben: Im ersten Umrichter 5 gemäß 1 ist die Brückenschaltung auf der linken Seite die erste Brückenschaltung 41, wo die erste Referenzeinrichtung QB1 vorgegeben ist, und die Brückenschaltung auf der rechten Seite ist die zweite Brückenschaltung 42, wo die erste Diagonaleinrichtung QO1 vorgegeben ist. Im zweiten Umrichter 8 gemäß 1 ist die Brückenschaltung auf der rechten Seite die dritte Brückenschaltung 43, wo die zweite Referenzeinrichtung QB2 vorgegeben ist, und die Brückenschaltung auf der linken Seite ist die vierte Brückenschaltung 44, wo die zweite Diagonaleinrichtung QO2 vorgegeben ist.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf den vorgenannten Fall beschränkt. Das bedeutet Folgendes: Im ersten Umrichter 5 gemäß 1 kann die Brückenschaltung auf der rechten Seite die erste Brückenschaltung 41 sein, wo die erste Referenzeinrichtung QB1 vorgegeben ist, und die Brückenschaltung auf der linken Seite kann die zweite Brückenschaltung 42 sein, wo die erste Diagonaleinrichtung QO1 vorgegeben ist. Im zweiten Umrichter 8 gemäß 1 kann die Brückenschaltung auf der linken Seite die dritte Brückenschaltung 43 sein, wo die zweite Referenzeinrichtung QB2 vorgegeben ist, und die Brückenschaltung auf der rechten Seite kann die vierte Brückenschaltung 44 sein, wo die zweite Diagonaleinrichtung QO2 vorgegeben ist.
  • Bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der folgende Fall beschrieben: Die zweite DC-Energiequelle 2 ist die Batterie 2. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf den vorgenannten Fall beschränkt. Das bedeutet Folgendes: Die erste DC-Energiequelle 1 und die zweite DC-Energiequelle 2 können jeweils irgendeine DC-Energiequelle sein. Beispielsweise wird als eine DC-Energiequelle eine Batterie, eine elektrische Rotationsmaschine mit der Funktion sowohl eines elektrischen Generators, als auch eines Elektromotors und dergleichen verwendet.
  • Bei jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der folgende Fall beschrieben: In jeder Zeichnung, wie z. B. 4, die die Zeit-Wellenformen des Treibersignals jeder Schalteinrichtung erläutert, ist der Schaltzeitraum Tsw in 10 Zeiträume mit den Zeiträumen A bis J unterteilt. Für jeden Zeitraum A bis J ist ein Gate-Muster vorgegeben, das ein Kombinationsmuster eines Einschalt- oder Ausschalt-Treibersignals jedes Schaltelements ist; und die Kurzschluss-Verhinderungszeit td ist gleich groß wie ein Zeitraum.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf den vorgenannten Fall beschränkt. Das bedeutet Folgendes: Der Schaltzeitraum Tsw kann in eine jegliche Anzahl von Zeiträumen unterteilt sein. Alternativ ist der Schaltzeitraum Tsw nicht in mehrere Zeiträume unterteilt, sondern jeder Phasenverschiebungswert θ1 bis θ4 kann kontinuierlicher verändert werden, und die Kurzschluss-Verhinderungszeit td kann als irgendein Zeitraum vorgegeben sein.
  • Bei der oben erwähnten Ausführungsform 1 ist der folgende Fall beschrieben: Der erste Referenzpunkt P1 ist vorläufig als der erste Übertragungs-Energiewert vorgegeben, bei welchem der erste Phasenverschiebungswert θ1 und der zweite Phasenverschiebungswert θ2 zu 25 % der Schaltzeiträume Tsw werden. Der zweite Referenzpunkt P2 ist vorläufig als der zweite Übertragungs-Energiewert vorgegeben, bei welchem der dritte Phasenverschiebungswert θ3 und der vierte Phasenverschiebungswert θ4 zu 25 % der Schaltzeiträume Tsw werden. Bei der oben erwähnten Ausführungsform 2 ist der folgende Fall beschrieben: Der erste Referenzpunkt P1 ist vorläufig als der erste Übertragungs-Energiewert vorgegeben, bei welchem der erste Phasenverschiebungswert θ1 und der zweite Phasenverschiebungswert θ2 einen vorläufig vorgegebenen Wert kleiner als 25 % des Schaltzeitraums Tsw annehmen.
  • Der zweite Referenzpunkt P2 ist vorläufig als der zweite Übertragungs-Energiewert vorgegeben, bei welchem der dritte Phasenverschiebungswert θ3 und der vierte Phasenverschiebungswert θ4 einen vorläufig vorgegebenen Wert kleiner als 25 % des Schaltzeitraums Tsw annehmen. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf den vorgenannten Fall beschränkt.
  • Das bedeutet Folgendes: Der erste Referenzpunkt P1 kann vorläufig als der erste Übertragungs-Energiewert vorgegeben sein, bei welchem der erste Phasenverschiebungswert θ1 und der zweite Phasenverschiebungswert θ2 jegliche %-Werte von 0 % bis 50 % des Schaltzeitraums Tsw werden.
  • Der zweite Referenzpunkt P2 kann vorläufig als der zweite Übertragungs-Energiewert vorgegeben sein, bei welchem der dritte Phasenverschiebungswert θ3 und der vierte Phasenverschiebungswert θ4 jegliche % -Werte von 0 % bis 50 % des Schaltzeitraums Tsw werden. Der erste Referenzpunkt P1 und der zweite Referenzpunkt P2 können als Übertragungs-Energiewerte entsprechend zueinander verschiedenen Phasenverschiebungswerten vorgegeben sein.
  • In jeder der oben erwähnten Ausführungsformen ist der folgende Fall beschrieben: Jeder Phasenverschiebungswert θ1, θ2, θ3, θ4 nimmt mit der gleichen Steigung zu oder ab wie eine Zunahme oder eine Verringerung des Übertragungs-Energiewerts (des Ausgabe-Tastverhältnisses). Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf den vorgenannten Fall beschränkt. Das bedeutet Folgendes: Die Steigung jedes Phasenverschiebungswerts θ1, θ2, θ3, θ4 kann gemäß dem Betriebspunkt des Übertragungs-Energiewerts (des Ausgabe-Tastverhältnisses) verändert werden.
  • Bei der Aufwärtswandlungs-Ladung können der erste Phasenverschiebungswert θ1 und der zweite Phasenverschiebungswert θ2 mit voneinander verschiedenen Steigungen zunehmen oder abnehmen. Bei der Aufwärtswandlungs-Ladung können der dritte Phasenverschiebungswert θ3 und der vierte Phasenverschiebungswert θ4 mit voneinander verschiedenen Steigungen zunehmen oder abnehmen.
  • Verschiedenartige Modifikationen und Abwandlungen dieser Erfindung sind für Fachleute ersichtlich, ohne dass sie vom Umfang und Geist dieser Erfindung abweichen, und es versteht sich, dass dies nicht auf die hierin beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen beschränkt ist.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann vorzugsweise für einen DC/DC-Umrichter verwendet werden, der eine bidirektionale Energieübertragung zwischen einer ersten DC-Energiequelle und einer zweiten DC-Energiequelle durchführt.
  • Bezugszeichenliste
    • θ1
    erster Phasenverschiebungswert
    θ2
    zweiter Phasenverschiebungswert
    θ3
    dritter Phasenverschiebungswert
    θ4
    vierter Phasenverschiebungswert
    1
    DC-Energiequelle (erste DC-Energiequelle)
    2
    Batterie (zweite DC-Energiequelle)
    3
    Transformator
    3a
    erste Wicklung
    3b
    zweite Wicklung
    5
    erster Umrichter
    8
    zweiter Umrichter
    9
    erste Spule
    10
    zweite Spule
    12
    invers-parallele Diode (Diode)
    13
    Parallelkondensator (Kondensator)
    20
    Steuerungsschaltung
    41
    erste Brückenschaltung
    42
    zweite Brückenschaltung
    43
    dritte Brückenschaltung
    44
    vierte Brückenschaltung
    50
    erster positiver Elektrodenleiter
    51
    erster negativer Elektrodenleiter
    52
    zweiter positiver Elektrodenleiter
    53
    zweiter negativer Elektrodenleiter
    100
    Batterie-Lade- und -Entladeeinrichtung (DC/DC-Umrichter)
    P1
    erster Referenzpunkt
    P2
    zweiter Referenzpunkt
    P3
    dritter Referenzpunkt
    P4
    vierter Referenzpunkt
    Q1A bis Q4B
    Schalteinrichtung
    QB1
    erste Referenzeinrichtung
    QB2
    zweite Referenzeinrichtung
    QO1
    erste Diagonaleinrichtung
    QO2
    zweite Diagonaleinrichtung
    Tsw
    Schaltzeitraum
    t1
    erste Diagonal-Einschaltzeit
    t1a
    erste Diagonal-Einschaltzeit
    t2
    zweite virtuelle Diagonal-Einschaltzeit
    t2a
    zweite virtuelle Diagonal-Einschaltzeit
    t3
    dritte Diagonal-Einschaltzeit
    t3a
    dritte Diagonal-Einschaltzeit
    t4
    vierte virtuelle Diagonal-Einschaltzeit
    t4a
    vierte virtuelle Diagonal-Einschaltzeit
    td
    Kurzschluss-Verhinderungszeitraum.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2015/004825 A1 [0006]

Claims (7)

  1. DC/DC-Umrichter, der eine bidirektionale Energieübertragung zwischen einer ersten DC-Energiequelle und einer zweiten DC-Energiequelle durchführt, wobei der DC/DC-Umrichter Folgendes aufweist: - einen Transformator, der eine Energieumwandlung zwischen einer ersten Wicklung und einer zweiten Wicklung durchführt; - einen ersten Umrichter, der mit einer ersten Brückenschaltung versehen ist, wobei zwei von Schalteinrichtungen, mit welchen jeweils eine Diode umgekehrt parallel verbunden ist, in Reihe zwischen einen ersten positiven Elektrodenleiter und einen ersten negativen Elektrodenleiter geschaltet sind, die mit der ersten DC-Energiequelle verbunden sind, und mit einer zweiten Brückenschaltung, bei welcher zwei der Schalteinrichtungen in Reihe zwischen den ersten positiven Elektrodenleiter und den ersten negativen Elektrodenleiter geschaltet sind; und wobei ein Mittelpunkt der ersten Brückenschaltung und ein Mittelpunkt der zweiten Brückenschaltung jeweils mit den beiden Anschlüssen der ersten Wicklung verbunden sind; - einen zweiten Umrichter, der mit einer dritten Brückenschaltung versehen ist, wobei zwei der Schalteinrichtungen in Reihe zwischen einen zweiten positiven Elektrodenleiter und einen zweiten negativen Elektrodenleiter geschaltet sind, die mit der zweiten DC-Energiequelle verbunden sind, und mit einer vierten Brückenschaltung, bei welcher zwei der Schalteinrichtungen in Reihe zwischen den zweiten positiven Elektrodenleiter und den zweiten negativen Elektrodenleiter geschaltet sind; und wobei ein Mittelpunkt der dritten Brückenschaltung und ein Mittelpunkt der vierten Brückenschaltung jeweils mit den beiden Anschlüssen der zweiten Wicklung verbunden sind; - eine oder beide von einer ersten Spule, die in Reihe in einem Verbindungspfad zwischen dem ersten Umrichter und der ersten Wicklung geschaltet ist, und von einer zweiten Spule, die in Reihe in einem Verbindungspfad zwischen dem zweiten Umrichter und der zweiten Wicklung geschaltet ist; und - eine Steuerungsschaltung, die eine Einschalt-Ausschalt-Treibersteuerung der Schalteinrichtungen des ersten Umrichters und des zweiten Umrichters durchführt, wobei durch das Vorgeben der Schalteinrichtung von einer von der positiven Elektrodenseite und der negativen Elektrodenseite in der ersten Brückenschaltung als eine erste Referenzeinrichtung, das Vorgeben der Schalteinrichtung der Elektrodenseite entgegengesetzt zur ersten Referenzeinrichtung in der zweiten Brückenschaltung als eine erste Diagonaleinrichtung, das Vorgeben der Schalteinrichtung von einer von der positiven Elektrodenseite und der negativen Elektrodenseite in der dritten Brückenschaltung als eine zweite Referenzeinrichtung und das Vorgeben der Schalteinrichtung einer Elektrodenseite entgegengesetzt zur zweiten Referenzeinrichtung in der vierten Brückenschaltung als eine zweite Diagonaleinrichtung Folgendes erfolgt: für den Fall, dass eine erste Energieübertragung durchgeführt wird, die elektrische Energie an die zweite DC-Energiequelle von der ersten DC-Energiequelle überträgt, die Steuerungsschaltung eine Einschalt-Ausschalt-Treibersteuerung der Schalteinrichtungen auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode in jeder von der ersten Brückenschaltung, der zweiten Brückenschaltung und der vierten Brückenschaltung durchführt, und indem ein Phasenverschiebungswert eines Ein-/Aus-Treibersignals der ersten Diagonaleinrichtung zum Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Referenzeinrichtung auf einen ersten Phasenverschiebungswert eingestellt wird und ein Phasenverschiebungswert eines Ein-/Aus-Treibersignals der zweiten Diagonaleinrichtung zum Ein-/Aus-Treibersignal der ersten Referenzeinrichtung auf einen zweiten Phasenverschiebungswert eingestellt wird, wenn der erste Übertragungs-Energiewert größer ist als ein erster Referenzpunkt, der vorläufig auf einen größeren Wert als 0 eingestellt ist, die Steuerungsschaltung den ersten Phasenverschiebungswert verringert und den zweiten Phasenverschiebungswert vergrößert, und zwar von dem ersten Phasenverschiebungswert und dem zweiten Phasenverschiebungswert aus, wenn der erste Übertragungs-Energiewert am ersten Referenzpunkt ist, und zwar bei einem ansteigenden ersten Übertragungs-Energiewert.
  2. DC/DC-Umrichter nach Anspruch 1, wobei für den Fall, dass eine zweite Energieübertragung durchgeführt wird, die elektrische Energie an die erste DC-Energiequelle von der zweiten DC-Energiequelle überträgt, die Steuerungsschaltung eine Einschalt-Ausschalt-Treibersteuerung der Schalteinrichtungen auf Seiten der positiven Elektrode und auf Seiten der negativen Elektrode in jeder von der dritten Brückenschaltung, der vierten Brückenschaltung und der zweiten Brückenschaltung durchführt, und indem ein Phasenverschiebungswert eines Ein-/Aus-Treibersignals der zweiten Diagonaleinrichtung zum Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Referenzeinrichtung auf einen dritten Phasenverschiebungswert eingestellt wird, und indem ein Phasenverschiebungswert eines Ein-/Aus-Treibersignals der ersten Diagonaleinrichtung zum Ein-/Aus-Treibersignal der zweiten Referenzeinrichtung auf einen vierten Phasenverschiebungswert eingestellt wird, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert größer ist als ein zweiter Referenzpunkt, der vorläufig auf einen größeren Wert als 0 eingestellt ist, die Steuerungsschaltung den dritten Phasenverschiebungswert verringert und den vierten Phasenverschiebungswert vergrößert, und zwar von dem dritten Phasenverschiebungswert und dem vierten Phasenverschiebungswert aus, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert am zweiten Referenzpunkt ist, und zwar bei einem ansteigenden zweiten Übertragungs-Energiewert.
  3. DC/DC-Umrichter nach Anspruch 2, wobei für den Fall, dass die erste Energieübertragung durchgeführt wird, wenn der erste Übertragungs-Energiewert zwischen 0 und dem ersten Referenzpunkt ist, die Steuerungsschaltung den ersten Phasenverschiebungswert und den zweiten Phasenverschiebungswert senkt, während sie den ersten Phasenverschiebungswert und den zweiten Phasenverschiebungswert im gleichen Wert beibehält, und zwar bei einem ansteigenden ersten Übertragungs-Energiewert; und für den Fall, dass die zweite Energieübertragung durchgeführt wird, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert zwischen 0 und dem zweiten Referenzpunkt ist, die Steuerungsschaltung den dritten Phasenverschiebungswert und den vierten Phasenverschiebungswert senkt, während sie den dritten Phasenverschiebungswert und den vierten Phasenverschiebungswert im gleichen Wert beibehält, und zwar bei einem ansteigenden zweiten Übertragungs-Energiewert.
  4. DC/DC-Umrichter nach Anspruch 2 oder 3, wobei der erste Referenzpunkt vorläufig als der erste Übertragungs-Energiewert vorgegeben ist, bei welchem der erste Phasenverschiebungswert und der zweite Phasenverschiebungswert 25 % des Schaltzeitraums zum einmaligen Treiben des Einschaltens/Ausschaltens der Schalteinrichtung werden; und wobei der zweite Referenzpunkt vorläufig als der zweite Übertragungs-Energiewert vorgegeben ist, bei welchem der dritte Phasenverschiebungswert und der vierte Phasenverschiebungswert 25 % des Schaltzeitraums Tsw werden.
  5. DC/DC-Umrichter nach Anspruch 2 oder 3, wobei für den Fall, dass die erste Energieübertragung durchgeführt wird, wenn der erste Übertragungs-Energiewert zwischen dem ersten Referenzpunkt und einem dritten Referenzpunkt ist, der vorläufig auf einen Wert vorgegeben ist, der größer ist als der erste Referenzpunkt, die Steuerungsschaltung den ersten Phasenverschiebungswert senkt und den zweiten Phasenverschiebungswert erhöht, und zwar vom ersten Phasenverschiebungswert und dem zweiten Phasenverschiebungswert aus, wenn der erste Übertragungs-Energiewert am ersten Referenzpunkt ist, und zwar bei einem ansteigenden ersten Übertragungs-Energiewert, und wenn der erste Übertragungs-Energiewert größer ist als der dritte Referenzpunkt, die Steuerungsschaltung den zweiten Phasenverschiebungswert vom zweiten Phasenverschiebungswert aus erhöht, wenn der erste Übertragungs-Energiewert am dritten Referenzpunkt ist, und den ersten Phasenverschiebungswert beim ersten Phasenverschiebungswert beibehält, wenn der erste Übertragungs-Energiewert am dritten Referenzpunkt ist, und zwar bei einem ansteigenden ersten Übertragungs-Energiewert; für den Fall, dass die zweite Energieübertragung durchgeführt wird, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert zwischen dem zweiten Referenzpunkt und einem vierten Referenzpunkt ist, der vorläufig auf einen Wert vorgegeben ist, der größer ist als der zweite Referenzpunkt, die Steuerungsschaltung den dritten Phasenverschiebungswert senkt und den vierten Phasenverschiebungswert erhöht, und zwar vom dritten Phasenverschiebungswert und dem vierten Phasenverschiebungswert aus, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert am zweiten Referenzpunkt ist, und zwar bei einem ansteigenden zweiten Übertragungs-Energiewert, und wenn der zweite Übertragungs-Energiewert größer ist als der vierte Referenzpunkt, die Steuerungsschaltung den vierten Phasenverschiebungswert vom vierten Phasenverschiebungswert aus erhöht, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert am vierten Referenzpunkt ist, und den ersten Phasenverschiebungswert beim zweiten Phasenverschiebungswert beibehält, wenn der zweite Übertragungs-Energiewert am vierten Referenzpunkt ist, und zwar bei einem ansteigenden zweiten Übertragungs-Energiewert.
  6. DC/DC-Umrichter nach Anspruch 5, wobei der erste Referenzpunkt vorläufig als der erste Übertragungs-Energiewert vorgegeben ist, bei welchem der erste Phasenverschiebungswert und der zweite Phasenverschiebungswert einen vorläufig vorgegebenen Wert annehmen, der kleiner ist als 25 % des Schaltzeitraums, zum einmaligen Treiben des Einschaltens/Ausschaltens der Schalteinrichtung, und wobei der zweite Referenzpunkt vorläufig als der zweite Übertragungs-Energiewert vorgegeben ist, bei welchem der dritte Phasenverschiebungswert und der vierte Phasenverschiebungswert einen vorläufig vorgegebenen Wert annehmen, der kleiner ist als 25 % des Schaltzeitraums.
  7. DC/DC-Umrichter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Steuerungsschaltung ein Ausgabe-Tastverhältnis auf der Basis des Übertragungs-Energiewerts zwischen der ersten DC-Energiequelle und der zweiten DC-Energiequelle berechnet und den ersten Phasenverschiebungswert, den zweiten Phasenverschiebungswert, den dritten Phasenverschiebungswert und den vierten Phasenverschiebungswert auf der Basis des Ausgabe-Tastverhältnisses ändert.
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