[发明专利]DC-DC转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种在变压器的一次侧对输入电压进行开关并对在变压器的二次侧产生的交流电压进行整流而输出的DC-DC转换器。 

背景技术

例如，在电动汽车或混合动力汽车中，安装有用于驱动行驶用电动机的高电压电池，并且安装有对该电池的电压进行降压而提供给各种车载部件的电源装置。作为该电源装置，一般使用如下DC-DC转换器，该DC-DC转换器具有：开关电路，其通过基于PWM（Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制）信号的开关动作将直流电压转换为交流电压；整流电路，其对交流电压进行整流；变压器，其设置在开关电路与整流电路之间；以及平滑电路，其使整流电路整流后的电压平滑。专利文献1中记载了典型的DC-DC转换器。 

在DC-DC转换器中，为了始终监视电路的状态，需要检测输入电压、输入电流、输出电压以及输出电流。输入电流可以通过电流传感器或电流变换器（current transformer）等直接进行检测。输出电流可按照与输入电流同样的方式直接进行检测，但也可以是使用输入电流的值通过计算求出。专利文献2中记载了通过计算求出输出电流的方法。 

输出电压可通过分压电阻直接进行检测。该情况下，由于变压器的二次侧的电压为低电压，因此分压电阻为容许功率值较小的电阻即可。另一方面，关于输入电压，如果想通过分压电阻直接对其进行检测，则由于变压器的一次侧的电压为高电压，因此需要容许功率值较大的电阻。因此，导致成本上升，并且阻碍小型化。因此，如专利文献2～4中记载的那样，公知有根据驱动开关电路的脉冲信号（PWM信号）的占空比来估计输入电压的方法。 

图11示出电动汽车或混合动力汽车中安装的以往的DC-DC转换器的一例。DC-DC转换器50对高电压电池52的直流电压进行开关，转换为低电压的直流，对 低电压电池64进行充电。 

高电压电池52的直流电压经由滤波器电路51被提供给开关电路53。开关电路53具有利用从驱动电路60提供的PWM信号进行导通/截止动作的开关元件。开关电路53的输出被提供给变压器54的一次侧。变压器54的二次侧连接有由二极管D1、D2构成的整流电路55。整流电路55的输出侧连接有由线圈L和电容器C构成的平滑电路56。平滑电路56的输出是降压后的直流电压，由该直流电压对低电压电池64进行充电。 

在开关电路53的输入侧设置有辅助电源57和输入电流检测电路58。辅助电源57是控制部59的驱动用电源。输入电流检测电路58通过电流传感器63检测输入电流Ii。该检测值被提供给控制部59。温度检测电路62是为了温度补偿而设置的，其检测值被提供给控制部59。 

平滑电路56的输出侧设置有输出电压检测电路61。该输出电压检测电路61检测平滑电路56的输出电压Vo。该检测值被提供给控制部59以用于反馈控制。 

控制部59由微型计算机构成。控制部59将从输出电压检测电路61反馈的输出电压Vo的检测值与目标值进行比较，根据检测值与目标值的偏差，生成用于使输出电压Vo成为目标值的指令值。该指令值被提供给驱动电路60。 

驱动电路60生成具有与来自控制部59的指令值对应的占空比的PWM信号，通过该PWM信号驱动开关电路53的开关元件。此外，驱动电路60还将生成的PWM信号输出到控制部59。 

控制部59对从驱动电路60输入的PWM信号进行解析，计算该信号的占空比。占空比是PWM信号的1个周期中的导通时间的比率。而且，使用计算出的占空比D和输出电压Vo，根据下式求出输入电压Vi。 

Vi=Vo·（N1/N2）/D       …（1） 

此处，N1是变压器54的一次侧线圈的匝数，N2是变压器54的二次侧线圈的匝数。 

进而，控制部59使用由输入电流检测电路58检测出的输入电流Ii，根据下式求出输出电流Io。 

Io=Ii·（N1/N2）         …（2） 

如上所述，分别通过输入电流检测电路58和输出电压检测电路61直接检测输入 电流Ii和输出电压Vo。此外，使用输出电压Vo和PWM信号的占空比D，根据式（1）通过计算求出输入电压Vi，使用输入电流Ii，根据式（2）通过计算求出输出电流Io。 

然而，在上述现有技术中，存在由于占空比D随着输出电流Io变动而无法正确计算输入电压Vi这样的问题。下面，参照图12对此进行说明。