知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特許7521017双方向ＤＣコンバータ及びその制御方法、制御モジュール、記憶媒体
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-12
(45)【発行日】2024-07-23
(54)【発明の名称】双方向ＤＣコンバータ及びその制御方法、制御モジュール、記憶媒体
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20240716BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 H
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022581495
(86)(22)【出願日】2021-06-28
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-08-07
(86)【国際出願番号】 CN2021102783
(87)【国際公開番号】W WO2022001966
(87)【国際公開日】2022-01-06
【審査請求日】2022-12-28
(31)【優先権主張番号】202010605231.0
(32)【優先日】2020-06-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】511151662
【氏名又は名称】中興通訊股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＺＴＥ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【住所又は居所原語表記】ＺＴＥ Ｐｌａｚａ，Ｋｅｊｉ Ｒｏａｄ Ｓｏｕｔｈ，Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ，Ｎａｎｓｈａｎ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１８０５７ Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100112656
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 英毅
(74)【代理人】
【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
(74)【代理人】
【識別番号】110000914
【氏名又は名称】弁理士法人ＷｉｓｅＰｌｕｓ
(72)【発明者】
【氏名】周建平
(72)【発明者】
【氏名】王恰
(72)【発明者】
【氏名】劉明明
(72)【発明者】
【氏名】林国仙
(72)【発明者】
【氏名】鄂本
(72)【発明者】
【氏名】崔玉龍
【審査官】柳下 勝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２６８２５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】Neng Zhang, Guidong Zhang, Khay Wai See，Systematic Derivation of Dead-Zone Elimination Strategies for the Noninverting Synchronous Buck Boost Converter，IEEE Transactions on Power Electronics，米国，IEEE，2017年05月16日，Volume 33, Issue 4，pages 3497-3508，https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=7929418，DOI: 10.1109/TPEL.2017.2704597
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ３／１５５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
双方向ＤＣコンバータの制御方法であって、前記双方向ＤＣコンバータは、少なくとも１つの電力変換ユニットを含み、前記電力変換ユニットは、第１ブリッジアームと、第２ブリッジアームと、インダクタとを含み、前記第１ブリッジアームは、第１スイッチトランジスタ及び第２スイッチトランジスタを含み、前記第１スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の正極に電気的に接続され、前記第１スイッチトランジスタの第２極は、前記第２スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第２スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の負極に電気的に接続され、前記第２ブリッジアームは、第３スイッチトランジスタ及び第４スイッチトランジスタを含み、前記第３スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の負極に電気的に接続され、前記第３スイッチトランジスタの第２極は、前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第４スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の正極に電気的に接続され、前記インダクタの第１端は、前記第１スイッチトランジスタの第２極に電気的に接続され、前記インダクタの第２端は前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、
前記制御方法は、
入力電圧及び出力電圧に基づいて前記双方向ＤＣコンバータの動作モードを確定するステップと、
前記双方向ＤＣコンバータの動作モードに応じてそれぞれ前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルを確定するステップと、
確定された第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第１スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第２スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第３スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第４スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給するステップとを含み、
ここでは、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルと前記双方向ＤＣコンバータの動作モードとは、
前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータが昇圧Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最小値が第２デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルが一定値であるという関係を満たし、
前記第１デューティサイクル閾値と前記一定値との差が所定の差を超えず、且つ、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、
１－Ｄ１１／Ｋ１＜Ｄ２＜１－Ｄ１１／Ｋ２を満たし、ここでは、
Ｄ１１は前記一定値であり、
Ｋ１は前記双方向ＤＣコンバータの降圧係数であり、０．９≦Ｋ１＜１であり、
Ｋ２は前記双方向ＤＣコンバータの昇圧係数であり、１＜Ｋ２＜１．１であり、
入力電圧及び出力電圧に基づいて前記双方向ＤＣコンバータの動作モードを確定するステップは、
入力電圧Ｖｉｎ及び出力電圧Ｖｏをそれぞれサンプリングするステップと、
サンプリングして得られた入力電圧とサンプリングして得られた出力電圧とを比較するステップと、
Ｖｏ≦Ｋ１×Ｖｉｎである場合、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードであると判定し、
Ｋ１×Ｖｉｎ≦Ｖｏ≦Ｋ２×Ｖｉｎである場合、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードであると判定し、
Ｋ２×Ｖｉｎ≦Ｖｏである場合、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｏｏｓｔモードであると判定するステップとを含み、
入力電圧及び出力電圧に基づいて前記双方向ＤＣコンバータの動作モードを確定するステップにおいて、
双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替えられる場合、Ｖｏ＜Ｋ１’×Ｖｉｎのとき、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードであると判定し、ここでは、Ｋ１’が第１ヒステリシスループ判定係数であり、０＜Ｋ１’＜Ｋ１であり、
双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｏｏｓｔモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替えられる場合、Ｖｏ＜Ｋ２’×Ｖｉｎのとき、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードであると判定し、Ｋ２’が第２ヒステリシスループ判定係数であり、１＜Ｋ２’＜Ｋ２である、
双方向ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項2】
前記所定の差は、０＜Δ≦０．０５という関係を満たし、
Δは前記所定の差である、請求項１に記載の制御方法。
【請求項3】
前記第１デューティサイクル閾値はＫ１と同じであり、前記第２デューティサイクル閾値は、Ｄ２ｍｉｎ＝１－１／Ｋ２という関係を満たし、
ここで、Ｄ２ｍｉｎは前記第２デューティサイクル閾値である、請求項１または２に記載の制御方法。
【請求項4】
前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、Ｖｏ＝（Ｄ１１×Ｖｉｎ）／（１－Ｄ２）という式を満たし、ここで、Ｄ２は第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルであり、Ｄ１１は前記一定値である、請求項１または２に記載の制御方法。
【請求項5】
双方向ＤＣコンバータに用いられる制御モジュールであって、前記双方向ＤＣコンバータは、少なくとも１つの電力変換ユニットを含み、前記電力変換ユニットは、第１ブリッジアームと、第２ブリッジアームと、インダクタとを含み、前記第１ブリッジアームは、第１スイッチトランジスタ及び第２スイッチトランジスタを含み、前記第１スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の正極に電気的に接続され、前記第１スイッチトランジスタの第２極は、前記第２スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第２スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の負極に電気的に接続され、前記第２ブリッジアームは、第３スイッチトランジスタ及び第４スイッチトランジスタを含み、前記第３スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の負極に電気的に接続され、前記第３スイッチトランジスタの第２極は、前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第４スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の正極に電気的に接続され、前記インダクタの第１端は、前記第１スイッチトランジスタの第２極に電気的に接続され、前記インダクタの第２端は前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、
前記制御モジュールは、
入力電圧Ｖｉｎ及び出力電圧Ｖｏに基づいて前記双方向ＤＣコンバータの動作モードを確定し、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードに応じて、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルをそれぞれ確定するように構成される信号処理ユニットであって、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルと前記双方向ＤＣコンバータの動作モードとは、
前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータが昇圧Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最小値が第２デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルが一定値であるという関係を満たし、
前記第１デューティサイクル閾値と前記一定値との差が所定の差を超えず、且つ、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、
１－Ｄ１１／Ｋ１＜Ｄ２＜１－Ｄ１１／Ｋ２を満たし、ここでは、
Ｄ１１は前記一定値であり、
Ｋ１は前記双方向ＤＣコンバータの降圧係数であり、０．９≦Ｋ１＜１であり、
Ｋ２は前記双方向ＤＣコンバータの昇圧係数であり、１＜Ｋ２＜１．１である信号処理ユニットと、
少なくとも１つの出力端群を有し、各出力端群はいずれも前記第１スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第１出力端と、前記第２スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第２出力端と、前記第３スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第３出力端と、前記第４スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第４出力端とを含む駆動ユニットであって、前記駆動ユニットは、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて前記第１出力端から第１スイッチトランジスタの駆動信号を出力し、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第２出力端から第２スイッチトランジスタの駆動信号を出力し、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第３出力端から第３スイッチトランジスタの駆動信号を出力し、前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第４出力端から第４スイッチトランジスタの駆動信号を出力するように構成される駆動ユニットとを含み、
Ｖｏ≦Ｋ１×Ｖｉｎである場合、前記信号処理ユニットは、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードであると判定し、
Ｋ１×Ｖｉｎ≦Ｖｏ≦Ｋ２×Ｖｉｎである場合、前記信号処理ユニットは、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードであると判定し、
Ｋ２×Ｖｉｎ≦Ｖｏである場合、前記信号処理ユニットは、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｏｏｓｔモードであると判定し、
双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替えられる場合、Ｖｏ＜Ｋ１’×Ｖｉｎのとき、前記信号処理ユニットは、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードであると判定し、ここでは、Ｋ１’は第１ヒステリシスループ判定係数であり、０＜Ｋ１’＜Ｋ１であり、
双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｏｏｓｔモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替えられる場合、Ｖｏ＜Ｋ２’×Ｖｉｎのとき、前記信号処理ユニットは、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードであると判定し、Ｋ２’は第２ヒステリシスループ判定係数であり、１＜Ｋ２’＜Ｋ２である、
双方向ＤＣコンバータに用いられる制御モジュール。
【請求項6】
前記双方向ＤＣコンバータは、前記双方向ＤＣコンバータの入力電圧を収集するように構成される入力電圧サンプリングユニットと、
前記双方向ＤＣコンバータの出力電圧を収集するように構成される出力電圧サンプリングユニットとをさらに含む、請求項５に記載の制御モジュール。
【請求項7】
前記所定の差は、０＜Δ≦０．０５という関係を満たし、
ここで、Δは前記所定の差である、請求項５に記載の制御モジュール。
【請求項8】
前記第１デューティサイクル閾値はＫ１と同じであり、前記第２デューティサイクル閾値は、Ｄ２ｍｉｎ＝１－１／Ｋ２という関係を満たし、
ここで、Ｄ２ｍｉｎは前記第２デューティサイクル閾値である、請求項５～７のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項9】
前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、Ｖｏ＝（Ｄ１１×Ｖｉｎ）／（１－Ｄ２）という式を満たし、ここで、Ｄ２は第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルであり、Ｄ１１は前記一定値である、請求項５～７のいずれか一項に記載の制御モジュール。
【請求項10】
双方向ＤＣコンバータであって、少なくとも１つの電力変換ユニットであって、前記電力変換ユニットは、第１ブリッジアームと、第２ブリッジアームと、インダクタとを含み、前記第１ブリッジアームは、第１スイッチトランジスタ及び第２スイッチトランジスタを含み、前記第１スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の正極に電気的に接続され、前記第１スイッチトランジスタの第２極は、前記第２スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第２スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の負極に電気的に接続され、前記第２ブリッジアームは、第３スイッチトランジスタ及び第４スイッチトランジスタを含み、前記第３スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の負極に電気的に接続され、前記第３スイッチトランジスタの第２極は、前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第４スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の正極に電気的に接続され、前記インダクタの第１端は、前記第１スイッチトランジスタの第２極に電気的に接続され、前記インダクタの第２端は前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続される電力変換ユニットと、
請求項５～９のいずれか一項に記載の制御モジュールとを含む、双方向ＤＣコンバータ。
【請求項11】
実行可能なプログラムを記憶したコンピュータ可読記録媒体であって、前記実行可能なプログラムが呼び出されると、請求項１～４のいずれか一項に記載の制御方法を実現することができる、コンピュータ可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、出願番号が２０２０１０６０５２３１．０で、出願日が２０２０年６月２９日の中国特許出願に基づいて提出され、当該中国特許出願の優先権を主張し、当該中国特許出願の全内容はここに参考として本出願に組み込まれる。
【0002】
本出願は電子機器の分野に関し、具体的には、双方向ＤＣコンバータの制御方法、双方向ＤＣコンバータの制御モジュール、双方向ＤＣコンバータ及びコンピュータ可読記憶媒体に関する。
【背景技術】
【0003】
ＤＣ／ＤＣコンバータは、ある直流電圧を別の直流電圧に変換するパワーデバイスであり、ここでは、双方向ＤＣコンバータは、ある直流電圧を別の直流電圧に変換するほかに、双方向ＤＣコンバータの入力側と出力側との間でエネルギーを双方向に流すことを実現することもできる。
【0004】
図１に一般的な４スイッチ双方向ＤＣコンバータが示されており、具体的には、該４スイッチ双方向ＤＣコンバータは第１ブリッジアームと、第２ブリッジアームと、第１ブリッジアームと第２ブリッジアームとの間に接続されるインダクタＬ１とを含む。
【0005】
前記第１ブリッジアームは第１スイッチトランジスタＶＴ１及び第２スイッチトランジスタＶＴ２を含み、前記第１スイッチトランジスタＶＴ１の第１極は前記双方向ＤＣコンバータの入力端の正極に電気的に接続され、第１スイッチトランジスタＶＴ１の第２極は第２スイッチトランジスタＶＴ２の第１極に電気的に接続され、第２スイッチトランジスタＶＴ２の第２極は前記双方向ＤＣコンバータの入力端の負極に電気的に接続される。前記第２ブリッジアームは、第３スイッチトランジスタＶＴ３及び第４スイッチトランジスタＶＴ４を含む。第３スイッチトランジスタＶＴ３の第１極は前記双方向ＤＣコンバータの出力端の負極に電気的に接続され、第３スイッチトランジスタＶＴ３の第２極は第４スイッチトランジスタＶＴ４の第１極に電気的に接続され、第４スイッチトランジスタＶＴ４の第２極は前記双方向ＤＣコンバータの出力端の正極に電気的に接続される。
【0006】
インダクタＬ１の第１端は、前記第１スイッチトランジスタＶＴ１の第１極に電気的に接続され、インダクタＬ１の第２端は、第４スイッチトランジスタＶＴ４の第１極に電気的に接続される。
【0007】
双方向ＤＣコンバータの動作モードは、バック（Ｂｕｃｋ）モード、ブースト（Ｂｏｏｓｔ）モード、及びＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードを含む。
【0008】
Ｂｕｃｋモードでは、第１ブリッジアームは動作し、第１スイッチトランジスタＶＴ１と第２スイッチトランジスタＶＴ２は交互にオンにし、第２ブリッジアームにおける第３スイッチトランジスタＶＴ３は常時オフにし、第２ブリッジアームにおける第４スイッチトランジスタＶＴ４は常時オンにする。
【0009】
Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでは、第１ブリッジアームと第２ブリッジアームは同時に動作し、第１スイッチトランジスタＶＴ１と第３スイッチトランジスタＶＴ３は同期してオンオフにし、第２スイッチトランジスタＶＴ２と第４スイッチトランジスタＶＴ４は同期してオンオフにする。第１スイッチトランジスタＶＴ１と第２スイッチトランジスタＶＴ２は交互にオンオフにし、第３スイッチトランジスタＶＴ３と第４スイッチトランジスタＶＴ４は交互にオンオフにする。
【0010】
Ｂｏｏｓｔモードでは、第２ブリッジアームは動作し、第３スイッチトランジスタＶＴ３と第４スイッチトランジスタＶＴ４は交互にオンにし、第１ブリッジアームにおける第１スイッチトランジスタＶＴ１は常時オンにし、第２スイッチトランジスタＶＴ２は常時オフにする。
【0011】
３モード動作方式では、特に、ＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードへの移行、またはＢｕｃｋ／ＢｏｏｓｔモードからＢｏｏｓｔモードへの移行における従来の制御方法においては、電圧脱調の問題が存在するものがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本開示の目的は、双方向ＤＣコンバータの制御方法、双方向ＤＣコンバータの制御モジュール、双方向ＤＣコンバータ及びコンピュータ可読記憶媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本開示の第１態様として、双方向ＤＣコンバータの制御方法を提供し、前記双方向ＤＣコンバータは、少なくとも１つの電力変換ユニットを含み、前記電力変換ユニットは、第１ブリッジアームと、第２ブリッジアームと、インダクタとを含み、前記第１ブリッジアームは、第１スイッチトランジスタ及び第２スイッチトランジスタを含み、前記第１スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の正極に電気的に接続され、前記第１スイッチトランジスタの第２極は、前記第２スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第２スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の負極に電気的に接続され、前記第２ブリッジアームは、第３スイッチトランジスタ及び第４スイッチトランジスタを含み、前記第３スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の負極に電気的に接続され、前記第３スイッチトランジスタの第２極は、前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第４スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の正極に電気的に接続され、前記インダクタの第１端は、前記第１スイッチトランジスタの第２極に電気的に接続され、前記インダクタの第２端は前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記制御方法は、入力電圧及び出力電圧に基づいて前記双方向ＤＣコンバータの動作モードを確定するステップと、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードに応じてそれぞれ前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルを確定するステップと、確定された第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第１スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第２スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第３スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第４スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給するステップとを含み、ここでは、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルと前記双方向ＤＣコンバータの動作モードとは、前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、前記双方向ＤＣコンバータが昇圧Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最小値が第２デューティサイクル閾値であるという関係、前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルが一定値であるという関係を満たし、前記第１デューティサイクル閾値と前記一定値との差が所定の差を超えず、且つ、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、１－Ｄ１１／Ｋ１＜Ｄ２＜１－Ｄ１１／Ｋ２を満たし、ここでは、Ｄ１１は前記一定値であり、Ｋ１は前記双方向ＤＣコンバータの降圧係数であり、０．９≦Ｋ１＜１であり、Ｋ２は前記双方向ＤＣコンバータの昇圧係数であり、１＜Ｋ２＜１．１である。
【0014】
本開示の第２態様として、双方向ＤＣコンバータに用いられる制御モジュールを提供し、前記双方向ＤＣコンバータは、少なくとも１つの電力変換ユニットを含み、前記電力変換ユニットは、第１ブリッジアームと、第２ブリッジアームと、インダクタとを含み、前記第１ブリッジアームは、第１スイッチトランジスタ及び第２スイッチトランジスタを含み、前記第１スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の正極に電気的に接続され、前記第１スイッチトランジスタの第２極は、前記第２スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第２スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の負極に電気的に接続され、前記第２ブリッジアームは、第３スイッチトランジスタ及び第４スイッチトランジスタを含み、前記第３スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の負極に電気的に接続され、前記第３スイッチトランジスタの第２極は、前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第４スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の正極に電気的に接続され、前記インダクタの第１端は、前記第１スイッチトランジスタの第２極に電気的に接続され、前記インダクタの第２端は前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記制御モジュールは、
入力電圧及び出力電圧に基づいて前記双方向ＤＣコンバータの動作モードを確定し、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードに応じて、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルをそれぞれ確定するように構成される信号処理ユニットであって、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルと前記双方向ＤＣコンバータの動作モードとは、前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、前記双方向ＤＣコンバータが昇圧Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最小値が第２デューティサイクル閾値であるという関係、前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルが一定値であるという関係を満たし、前記第１デューティサイクル閾値と前記一定値との差が所定の差を超えず、且つ、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、１－Ｄ１１／Ｋ１＜Ｄ２＜１－Ｄ１１／Ｋ２を満たし、ここでは、Ｄ１１は前記一定値であり、Ｋ１は前記双方向ＤＣコンバータの降圧係数であり、０．９≦Ｋ１＜１であり、Ｋ２は前記双方向ＤＣコンバータの昇圧係数であり、１＜Ｋ２＜１．１である信号処理ユニットと、
少なくとも１つの出力端群を有し、各出力端群はいずれも前記第１スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第１出力端と、前記第２スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第２出力端と、前記第３スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第３出力端と、前記第４スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第４出力端とを含む駆動ユニットであって、前記駆動ユニットは、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて前記第１出力端から第１スイッチトランジスタの駆動信号を出力し、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第２出力端から第２スイッチトランジスタの駆動信号を出力し、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第３出力端から第３スイッチトランジスタの駆動信号を出力し、前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第４出力端から第４スイッチトランジスタの駆動信号を出力するように構成される駆動ユニットとを含む。
入力電圧及び出力電圧に基づいて前記双方向ＤＣコンバータの動作モードを確定し、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードに応じて、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルをそれぞれ確定するように構成される信号処理ユニットであって、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルと前記双方向ＤＣコンバータの動作モードとは、前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、前記双方向ＤＣコンバータが昇圧Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最小値が第２デューティサイクル閾値であるという関係、前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルが一定値であるという関係を満たし、前記第１デューティサイクル閾値と前記一定値との差が所定の差を超えず、且つ、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、１－Ｄ１１／Ｋ１＜Ｄ２＜１－Ｄ１１／Ｋ２を満たし、ここでは、Ｄ１１は前記一定値であり、Ｋ１は前記双方向ＤＣコンバータの降圧係数であり、０．９≦Ｋ１＜１であり、Ｋ２は前記双方向ＤＣコンバータの昇圧係数であり、１＜Ｋ２＜１．１である信号処理ユニットと、
少なくとも１つの出力端群を有し、各出力端群はいずれも前記第１スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第１出力端と、前記第２スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第２出力端と、前記第３スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第３出力端と、前記第４スイッチトランジスタのゲートに電気的に接続される第４出力端とを含む駆動ユニットであって、前記駆動ユニットは、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて前記第１出力端から第１スイッチトランジスタの駆動信号を出力し、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第２出力端から第２スイッチトランジスタの駆動信号を出力し、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第３出力端から第３スイッチトランジスタの駆動信号を出力し、前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第４出力端から第４スイッチトランジスタの駆動信号を出力するように構成される駆動ユニットとを含む。
【0015】
本開示の第３態様として、双方向ＤＣコンバータを提供し、前記双方向ＤＣコンバータは、少なくとも１つの電力変換ユニットであって、前記電力変換ユニットは、第１ブリッジアームと、第２ブリッジアームと、インダクタとを含み、前記第１ブリッジアームは、第１スイッチトランジスタ及び第２スイッチトランジスタを含み、前記第１スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の正極に電気的に接続され、前記第１スイッチトランジスタの第２極は、前記第２スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第２スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの入力端の負極に電気的に接続され、前記第２ブリッジアームは、第３スイッチトランジスタ及び第４スイッチトランジスタを含み、前記第３スイッチトランジスタの第１極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の負極に電気的に接続され、前記第３スイッチトランジスタの第２極は、前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第４スイッチトランジスタの第２極は、前記双方向ＤＣコンバータの出力端の正極に電気的に接続され、前記インダクタの第１端は、前記第１スイッチトランジスタの第２極に電気的に接続され、前記インダクタの第２端は前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続される電力変換ユニットと、本開示の第２態様に記載の制御モジュールとを含む。
【0016】
本開示の第４態様として、コンピュータ可読記憶媒体を提供し、前記コンピュータ可読記憶媒体に実行可能なプログラムが記憶され、前記実行可能なプログラムが呼び出されると、本開示によって提供される上記制御方法を実現することができる。
【0017】
図面は本出願の更なる理解を提供するために用いられ、明細書の一部を構成し、以下の具体的な実施形態とともに本出願を説明するために用いられるが、本出願を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】当分野におけるいくつかの状況における双方向ＤＣコンバータの回路概略図である。
【図2】本出願によって提供される双方向ＤＣコンバータの一実施形態の概略構成図である。
【図3】本出願に係る双方向ＤＣコンバータの３つの動作モードの動作範囲の概略図である。
【図4】本出願の第１態様によって提供される制御方法の一実施形態のフローチャートである。
【図5】実施例１における３モード切替のそれぞれの駆動波形図である。
【図6】実施例２における３モード切替のヒステリシスループ制御区間の区分図である。
【図7】実施例２における３モード切替のそれぞれの駆動波形図である。
【図8】実施例４における２つの電力変換ユニットの回路構成図である。
【図9】ステップＳ１１０のフローチャートの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで説明する具体的な実施形態は、本発明への説明及び解釈のみを目的としたものであり、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【0020】
当分野におけるいくつかの状況において、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する双方向ＤＣコンバータについて、制御方法は主にシングルキャリアの二重変調波とシングルキャリアの単一変調波の２つの方法がある。シングルキャリアの二重変調波制御方法において、２つの変調波はそれぞれ左の第２ブリッジアームにおけるスイッチトランジスタのオン／オフを制御し、存在している問題としては、スイッチトランジスタ駆動信号のデューティサイクルが無限に１に近づくか、または無限に０に近づく場合があり、デューティサイクルが無限に１に近づくか、または無限に０に近づくと、電圧脱調の問題がある。もう一つの問題としては、ＢｕｃｋとＢｏｏｓｔモードでシングルキャリアの二重変調波を使用してから、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに入った後にシングルキャリアの単一変調波に切り替えると、スイッチトランジスタ駆動信号のデューティサイクルが急変する場合があり、これにより、インダクタ電流が急変し、出力電圧指標が悪くなるという問題がある。
【0021】
そこで、本開示の第１態様として、双方向ＤＣコンバータの制御方法を提供する。
【0022】
図２に示すように、本開示において、前記双方向ＤＣコンバータは、少なくとも１つの電力変換ユニット１００を含み、該電力変換ユニット１００は第１ブリッジアーム、第２ブリッジアーム、及びインダクタＬ１を含む。前記第１ブリッジアームは第１スイッチトランジスタＶＴ１及び第２スイッチトランジスタＶＴ２を含み、第１スイッチトランジスタＶＴ１の第１極は前記双方向ＤＣコンバータの入力端の正極Ｖｉｎ＋に電気的に接続され、第１スイッチトランジスタＶＴ１の第２極は第２スイッチトランジスタＶＴ２の第１極に電気的に接続され、第２スイッチトランジスタＶＴ２の第２極は前記双方向ＤＣコンバータの入力端の負極Ｖｉｎ－に電気的に接続される。
【0023】
前記第２ブリッジアームは第３スイッチトランジスタＶＴ３及び第４スイッチトランジスタＶＴ４を含み、第３スイッチトランジスタＶＴ３の第１極は前記双方向ＤＣコンバータの出力端の負極Ｖｏ－－に電気的に接続され、前記第３スイッチトランジスタの第２極は前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第４スイッチトランジスタの第２極は前記双方向ＤＣコンバータの出力端の正極Ｖｏ＋に電気的に接続される。
【0024】
インダクタＬ１の第１端は、第１スイッチトランジスタＶＴ１の第２極に電気的に接続され、インダクタＬ１の第２端は、第４スイッチトランジスタＶＴ４の第１極に電気的に接続される。
【0025】
図４に示すように、前記制御方法は、
入力電圧及び出力電圧に基づいて前記双方向ＤＣコンバータの動作モードを確定するステップＳ１１０と、
前記双方向ＤＣコンバータの動作モードに応じてそれぞれ前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルを確定するステップＳ１２０と、
確定された第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第１スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第２スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第３スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第４スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給するステップＳ１３０とを含む。
入力電圧及び出力電圧に基づいて前記双方向ＤＣコンバータの動作モードを確定するステップＳ１１０と、
前記双方向ＤＣコンバータの動作モードに応じてそれぞれ前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルを確定するステップＳ１２０と、
確定された第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第１スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第２スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第３スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給し、確定された第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルに応じて第４スイッチトランジスタのゲートに駆動信号を供給するステップＳ１３０とを含む。
【0026】
ここでは、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第２スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクル及び前記第４スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルと前記双方向ＤＣコンバータの動作モードとは、
前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータが昇圧Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最小値が第２デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルが一定値であるという関係を満たし、
且つ、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルを調整してＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでの前記双方向ＤＣコンバータの出力を実現し、前記第１デューティサイクル閾値と前記一定値との差は所定の差Δを超えない。また、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、
１－Ｄ１１／Ｋ１＜Ｄ２＜１－Ｄ１１／Ｋ２を満たし、ここでは、
Ｄ１１は前記一定値であり、
Ｋ１は前記双方向ＤＣコンバータの降圧係数であり、０．９≦Ｋ１＜１であり、
Ｋ２は前記双方向ＤＣコンバータの昇圧係数であり、１＜Ｋ２＜１．１である。
前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータが昇圧Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最小値が第２デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルが一定値であるという関係を満たし、
且つ、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルを調整してＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでの前記双方向ＤＣコンバータの出力を実現し、前記第１デューティサイクル閾値と前記一定値との差は所定の差Δを超えない。また、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、
１－Ｄ１１／Ｋ１＜Ｄ２＜１－Ｄ１１／Ｋ２を満たし、ここでは、
Ｄ１１は前記一定値であり、
Ｋ１は前記双方向ＤＣコンバータの降圧係数であり、０．９≦Ｋ１＜１であり、
Ｋ２は前記双方向ＤＣコンバータの昇圧係数であり、１＜Ｋ２＜１．１である。
【0027】
異なる双方向ＤＣコンバータのスイッチトランジスタのスイッチング周波数設定が異なり、且つスイッチトランジスタの型番、各駆動信号を生成する駆動回路のパラメータなどは互いに異なり、各スイッチトランジスタの駆動信号はいずれも一つの最小デューティサイクル要件を満たす必要があり、さもないと駆動信号を生成する駆動回路の遅延及び寄生容量などの要素の影響を受け、最終的にスイッチトランジスタに供給される駆動信号のデューティサイクルの縮小をもたらし、スイッチトランジスタを完全にオンさせることができない。各ＤＣコンバータにとって、前記降圧係数Ｋ１、前記昇圧係数Ｋ２の数値はいずれも固定不変であり、これにより、ＤＣコンバータの正常動作の要求を満たす。
【0028】
本開示により提供される制御方法では、前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋモードで動作する場合、出力電圧Ｖｏと入力電圧Ｖｉｎとの関係は、
Ｖｏ＝Ｄ１×Ｖｉｎである。
Ｖｏ＝Ｄ１×Ｖｉｎである。
【0029】
ここで、Ｄ１は、第１スイッチトランジスタＶＴ１のゲートに供給される駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルである。Ｂｕｃｋモードでは、出力電圧Ｖｏが上昇するにつれて、第１スイッチトランジスタＶＴ１のゲートに供給される駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルも上昇し、上述したように、デューティサイクルＤ１は、Ｂｕｃｋモードでは最大値（すなわち、Ｄ１ｍａｘで示される前記第１デューティサイクル閾値）がある。
【0030】
Ｋ１は、降圧係数であり、前記双方向ＤＣコンバータがバックモードで動作する場合、出力電圧Ｖｏと入力電圧Ｖｉｎとはさらに、
Ｖｏ≦Ｋ１×Ｖｉｎという関係を満たす。
Ｖｏ≦Ｋ１×Ｖｉｎという関係を満たす。
【0031】
双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔに切り替わると、第１スイッチトランジスタＶＴ１のゲートに供給される駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルＤ１が、前記一定値（Ｄ１１で示される）であるため、第３スイッチトランジスタＶＴ３のゲートに供給される制御信号ＶＧ３のデューティサイクルＤ２を調整することによって、出力電圧を調整することができる。Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏの関係は、
Ｖｏ＝（Ｄ１１×Ｖｉｎ）／（１－Ｄ２）である。
Ｖｏ＝（Ｄ１１×Ｖｉｎ）／（１－Ｄ２）である。
【0032】
前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、出力電圧Ｖｏと入力電圧Ｖｉｎとは、また、
Ｋ１×Ｖｉｎ＜Ｖｏ＜Ｋ２×Ｖｉｎという関係を満たす。
Ｋ１×Ｖｉｎ＜Ｖｏ＜Ｋ２×Ｖｉｎという関係を満たす。
【0033】
上記の不等式から分かるように、前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、出力電圧Ｖｏは入力電圧Ｖｉｎに比較的近い。
【0034】
Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに入った後、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルはＤ１１のままであるので、第３スイッチトランジスタＶＧ３のデューティサイクルＤ２を調整することにより、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでの双方向ＤＣコンバータの正常出力を満たすように出力電圧を調整することができる。
【0035】
前記ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに入った後、第１スイッチＶＴ１の駆動信号ＶＧ１デューティサイクルＤ１１を、第１スイッチＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のＢｕｃｋモードでの最大デューティサイクルＤ１ｍａｘに近づけるように保つことにより、第１スイッチＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルがＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに移行する過程において大きな急変が発生しないことを確保し、且つ各スイッチトランジスタの有効なオン及びオフを確保することができる。第１スイッチトランジスタＶＴ１と第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号は相補的に動作するため、ＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードへの切り替え過程にも第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号ＶＧ２のデューティサイクルが大きく急変しない。
【0036】
前記双方向ＤＣコンバータは、Ｂｕｃｋモードでは、第４スイッチトランジスタＶＴ４が常時オン状態を維持し、この時、第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号ＶＧ４は、ハイレベル状態を維持する。Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに入った後、第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号ＶＧ４は、第１スイッチトランジスタＶＴ１と同じスイッチング周波数で動作し始める。
【0037】
Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでの入力出力電圧の関係から、第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルサイクルが前述した「１－Ｄ１１／Ｋ１＜Ｄ２＜１－Ｄ１１／Ｋ２」という不等式を満たすことが得られ、これから分かるように、第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルは、０より少し大きいとともに、第３スイッチトランジスタＶＴ３の有効なオンが保証され、これにより、双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替える過程において、０から少し増大し、デューティサイクルサイクルの大きな急変が起こらないことが保証される。第３スイッチトランジスタＶＴ３と第４スイッチトランジスタＶＴ４は相補的に動作するため、双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替える過程において、第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号ＶＧ４のデューティサイクルは１から少し減少し、デューティサイクルの大きな急変は生じない。
【0038】
双方向ＤＣコンバータがＢｏｏｓｔモードで動作する場合、第１スイッチトランジスタＶＴ１は常時オン状態で動作し、この時、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルは１であり、第２スイッチトランジスタＶＴ２は常時オフ状態であり、この時、第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号ＶＧ２のデューティサイクルは０である。Ｂｏｏｓｔモードでは、入力電圧と出力電圧との関係式はＶｏ＝Ｖｉｎ／（１－Ｄ２）であり、Ｂｏｏｓｔモードに入った後、第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号のデューティサイクルは出力電圧の上昇に従って次第に増大し、Ｂｏｏｓｔモードに入ったばかりのとき、第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ２のデューティサイクルＤ２は０より少し大きく、双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／ＢｏｏｓｔモードからＢｏｏｓｔモードに切り替わる時、第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルが大きく急変しないことを保証し、同様に、第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号のデューティサイクルサイクルも大きく急変しない。
【0039】
４スイッチの双方向ＤＣコンバータは、エネルギーの双方向での流れを実現できるため、双方向ＤＣコンバータのどのポートが電力入力端であっても、ハードウェア回路を追加せず、回路構成を変更することなく、本開示によって提供される制御方法を利用して、異なるモードのスムーズな切り替えを実現することができる。
【0040】
なお、本開示におけるΔの具体的な数値は、特に限定されるものではないが、いくつかの例において、前記所定の差は、
０＜Δ≦０．０５という関係を満たす。
０＜Δ≦０．０５という関係を満たす。
【0041】
いくつかの例では、前記第１デューティサイクル閾値は０．９５であってもよく、前記一定値は０．９２であってもよい。
【0042】
Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに入った段階では、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号のデューティサイクルＶＧ１が、Ｂｕｃｋモードでの駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルサイクル最大値０．９５に非常近い０．９２に維持され、これにより、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに移行した後、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号のデューティサイクルサイクルが大きく急変しないことが保証される。第１スイッチトランジスタＶＴ１と第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号は相補的に動作するため、第２スイッチＶＴ２の駆動信号ＶＧ２のデューティサイクルサイクルは、Ｂｕｃｋモードでの１－Ｄ１ｍａｘ＝０．０５からＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでの１－Ｄ１１＝０．８に切り替える過程においても大きく変化しない。
【0043】
本開示において、入力電圧及び出力電圧に基づいて前記双方向ＤＣコンバータを確定するステップＳ１１０は、特に限定されず、いくつかの例では、図９に示すように、ステップＳ１１０は、
入力電圧及び出力電圧をそれぞれサンプリングするステップＳ１１１と、
サンプリングして得られた入力電圧とサンプリングして得られた出力電圧とを比較するステップＳ１１２と、
Ｖｏ≦Ｋ１×Ｖｉｎである場合、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードであると判定し、Ｋ１×Ｖｉｎ≦Ｖｏ≦Ｋ２×Ｖｉｎである場合、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードであると判定し、Ｋ２×Ｖｉｎ≦Ｖｏである場合、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｏｏｓｔモードであると判定するステップＳ１１３とを含んでもよい。
入力電圧及び出力電圧をそれぞれサンプリングするステップＳ１１１と、
サンプリングして得られた入力電圧とサンプリングして得られた出力電圧とを比較するステップＳ１１２と、
Ｖｏ≦Ｋ１×Ｖｉｎである場合、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードであると判定し、Ｋ１×Ｖｉｎ≦Ｖｏ≦Ｋ２×Ｖｉｎである場合、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードであると判定し、Ｋ２×Ｖｉｎ≦Ｖｏである場合、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｏｏｓｔモードであると判定するステップＳ１１３とを含んでもよい。
【0044】
個々の動作モードの切り替え時にモードの頻繁な切り替えが生じないことを保証するために、いくつかの例において、各切り替え点においてヒステリシスループ判定を追加してもよい。具体的には、ステップＳ１１３において、
双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替えられる場合、Ｖｏ＜Ｋ１’×Ｖｉｎのとき、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードであると判定し、ここでは、Ｋ１’が第１ヒステリシスループ判定係数であり、０＜Ｋ１’＜Ｋ１である。
双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替えられる場合、Ｖｏ＜Ｋ１’×Ｖｉｎのとき、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードであると判定し、ここでは、Ｋ１’が第１ヒステリシスループ判定係数であり、０＜Ｋ１’＜Ｋ１である。
【0045】
双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｏｏｓｔモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替えられる場合、Ｖｏ＜Ｋ２’×Ｖｉｎのとき、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードであると判定し、Ｋ２’が第２ヒステリシスループ判定係数であり、１＜Ｋ２’＜Ｋ２である。
【0046】
なお、第１ヒステリシス判定係数Ｋ１’及び降圧係数Ｋ１は、近接しているべきであり、いくつかの例では、両者の差が０．０５を超えない。例えば、Ｋ１が０．９５である場合、Ｋ１’は０．９２であり得る。
【0047】
また、第２ヒステリシスループ判定係数Ｋ２’と昇圧係数Ｋ１も近接しているべきであり、いくつかの例では、両者の差が０．０５を超えない。例えば、Ｋ２が１．０５である場合、Ｋ２’は１．０２であり得る。
【0048】
いくつかの例では、前記第１デューティサイクル閾値Ｄ１ｍａｘは、Ｋ１と同じである。例えば、Ｋ１とＤ１ｍａｘはいずれも０．９５である。
【0049】
いくつかの例では、前記第２デューティサイクル閾値は、
Ｄ２ｍｉｎ＝１－１／Ｋ２という関係を満たし、
ここで、Ｄ２ｍｉｎは前記第２デューティサイクル閾値である。
Ｄ２ｍｉｎ＝１－１／Ｋ２という関係を満たし、
ここで、Ｄ２ｍｉｎは前記第２デューティサイクル閾値である。
【0050】
本開示の第２態様として、双方向ＤＣコンバータに用いられる制御モジュール２００を提供する。図２に示すように、制御モジュール２００は、信号処理ユニット２１０及び駆動ユニット２２０を含む。
【0051】
信号処理ユニット２１０は、入力電圧及び出力電圧に基づいて前記双方向ＤＣコンバータの動作モードを確定し、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードに応じて、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクル、第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号ＶＧ２のデューティサイクル、第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクル、及び第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号ＶＧ４のデューティサイクルをそれぞれ確定するように構成される。
【0052】
第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクル、第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号ＶＧ２のデューティサイクル、第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクル、及び第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号ＶＧ４のデューティサイクルは、
前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータが昇圧Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最小値が第２デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルが一定値であるという関係を満たし、
前記第１デューティサイクル閾値と前記一定値との差が所定の差を超えず、且つ、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、
１－Ｄ１１／Ｋ１＜Ｄ２＜１－Ｄ１１／Ｋ２を満たし、ここでは、
Ｄ１１は前記一定値であり、
Ｋ１は前記双方向ＤＣコンバータの降圧係数であり、０．９≦Ｋ１＜１であり、
Ｋ２は前記双方向ＤＣコンバータの昇圧係数であり、１＜Ｋ２＜１．１である。
駆動ユニット２２０は、少なくとも１つの出力端群を有し、各出力端群はいずれも第１スイッチトランジスタＶＴ１のゲートに電気的に接続される第１出力端と、第２スイッチトランジスタＶＴ２のゲートに電気的に接続される第２出力端と、第３スイッチトランジスタＶＴ３のゲートに電気的に接続される第３出力端と、第４スイッチトランジスタＶＴ４のゲートに電気的に接続される第４出力端とを含む。
前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータが降圧Ｂｕｃｋモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最大値が第１デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータが昇圧Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルの最小値が第２デューティサイクル閾値であるという関係、
前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第１スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルが一定値であるという関係を満たし、
前記第１デューティサイクル閾値と前記一定値との差が所定の差を超えず、且つ、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、
１－Ｄ１１／Ｋ１＜Ｄ２＜１－Ｄ１１／Ｋ２を満たし、ここでは、
Ｄ１１は前記一定値であり、
Ｋ１は前記双方向ＤＣコンバータの降圧係数であり、０．９≦Ｋ１＜１であり、
Ｋ２は前記双方向ＤＣコンバータの昇圧係数であり、１＜Ｋ２＜１．１である。
駆動ユニット２２０は、少なくとも１つの出力端群を有し、各出力端群はいずれも第１スイッチトランジスタＶＴ１のゲートに電気的に接続される第１出力端と、第２スイッチトランジスタＶＴ２のゲートに電気的に接続される第２出力端と、第３スイッチトランジスタＶＴ３のゲートに電気的に接続される第３出力端と、第４スイッチトランジスタＶＴ４のゲートに電気的に接続される第４出力端とを含む。
【0053】
駆動ユニット２２０は、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルに応じて前記第１出力端から第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１を出力し、第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第２出力端から第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号ＶＧ２を出力し、前記第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第３出力端から第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３を出力し、第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号のデューティサイクルサイクルに応じて前記第４出力端から第４スイッチトランジスタの駆動信号ＶＧ４を出力するように構成される。
【0054】
制御モジュール２００は、本開示によって提供される上述の制御方法を実行するように構成され、その原理及び効果は、上記で詳細に説明され、ここではこれ以上説明されない。
【0055】
前記双方向ＤＣコンバータの動作モードの確定を容易にするため、いくつかの例では、図２に示すように、前記制御モジュールは、
前記双方向ＤＣコンバータの入力電圧を収集するように構成される入力電圧サンプリングユニット２３０と、
前記双方向ＤＣコンバータの出力電圧を収集するように構成される出力電圧サンプリングユニット２４０とをさらに含む。
前記双方向ＤＣコンバータの入力電圧を収集するように構成される入力電圧サンプリングユニット２３０と、
前記双方向ＤＣコンバータの出力電圧を収集するように構成される出力電圧サンプリングユニット２４０とをさらに含む。
【0056】
いくつかの例では、前記所定の差は、
０＜Δ≦０．０５を満たし、
ここで、Δは前記所定の差である。
０＜Δ≦０．０５を満たし、
ここで、Δは前記所定の差である。
【0057】
Ｖｏ≦Ｋ１×Ｖｉｎである場合、信号処理ユニット２１０は、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードであると判定する。
【0058】
Ｋ１×Ｖｉｎ≦Ｖｏ≦Ｋ２×Ｖｉｎである場合、信号処理ユニット２１０は、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードであると判定する。
【0059】
Ｋ２×Ｖｉｎ≦Ｖｏである場合、信号処理ユニット２３０は、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｏｏｓｔモードであると判定する。
【0060】
双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替えられる場合、Ｖｏ＜Ｋ１’×Ｖｉｎのとき、信号処理ユニット２１０は、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋモードであると判定し、ここでは、Ｋ１’は第１ヒステリシスループ判定係数であり、０＜Ｋ１’＜Ｋ１である。
【0061】
双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｏｏｓｔモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替えられる場合、Ｖｏ＜Ｋ２’×Ｖｉｎのとき、信号処理ユニット２１０は、前記双方向ＤＣコンバータの動作モードがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードであると判定し、Ｋ２’は第２ヒステリシスループ判定係数であり、１＜Ｋ２’＜Ｋ２である。
【0062】
前記第１デューティサイクル閾値はＫ１と同じであり、前記第２デューティサイクル閾値は、
Ｄ２ｍｉｎ＝１－１／Ｋ２を満たし、
ここで、Ｄ２ｍｉｎは前記第２デューティサイクル閾値である。
Ｄ２ｍｉｎ＝１－１／Ｋ２を満たし、
ここで、Ｄ２ｍｉｎは前記第２デューティサイクル閾値である。
【0063】
前記双方向ＤＣコンバータがＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードで動作する場合、前記第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルは、
Ｖｏ＝（Ｄ１１×Ｖｉｎ）／（１－Ｄ２）という式を満たし、ここで、Ｄ２は第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルであり、Ｄ１１は前記一定値である。
Ｖｏ＝（Ｄ１１×Ｖｉｎ）／（１－Ｄ２）という式を満たし、ここで、Ｄ２は第３スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルであり、Ｄ１１は前記一定値である。
【0064】
本開示の第３態様として、図２に示すように、少なくとも１つの電力変換ユニット１００と、本開示によって提供される上記制御モジュール２００とを含む双方向ＤＣコンバータを提供する。
【0065】
具体的には、電力変換ユニット１００は、第１ブリッジアーム、第２ブリッジアーム及びインダクタＬ１を含む。前記第１ブリッジアームは第１スイッチトランジスタＶＴ１及び第２スイッチトランジスタＶＴ２を含み、第１スイッチトランジスタＶＴ１の第１極は前記双方向ＤＣコンバータの入力端の正極Ｖｉｎ＋に電気的に接続され、第１スイッチトランジスタＶＴ１の第２極は第２スイッチトランジスタＶＴ２の第１極に電気的に接続され、第２スイッチトランジスタＶＴ２の第２極は前記双方向ＤＣコンバータの入力端の負極Ｖｉｎ－に電気的に接続される。
【0066】
前記第２ブリッジアームは第３スイッチトランジスタＶＴ３及び第４スイッチトランジスタＶＴ４を含み、第３スイッチトランジスタＶＴ３の第１極は前記双方向ＤＣコンバータの出力端の負極Ｖｔ－に電気的に接続され、前記第３スイッチトランジスタの第２極は前記第４スイッチトランジスタの第１極に電気的に接続され、前記第４スイッチトランジスタの第２極は前記双方向ＤＣコンバータの出力端の正極Ｖ＋に電気的に接続される。
【0067】
インダクタＬ１の第１端は、第１スイッチトランジスタＶＴ１の第２極に電気的に接続され、インダクタＬ１の第２端は、第４スイッチトランジスタＶＴ４の第１極に電気的に接続される。
【0068】
本開示において、電力出力ユニット１００の数は特に限定されない。例えば、図８に示す実施形態では、双方向ＤＣコンバータは、並列に接続される２つの電力出力ユニット１００を含む。
【0069】
いくつかの例では、双方向ＤＣコンバータの入力端の正極と入力端の負極との間に入力フィルタコンデンサＣｉｎが接続されてもよく、ＤＣコンバータの出力端の正極と出力端の負極との間に出力フィルタコンデンサＣｏが接続されてもよい。
【0070】
以下、具体的な実施形態を参照して本開示によって提供される双方向ＤＣコンバータの動作原理を詳細に説明する。
【0071】
実施例１
本実施例では、第１ブリッジアームと第２ブリッジアームのスイッチング周波数は共に２５ＫＨｚであるとする。降圧係数Ｋ１は０．９５であり、昇圧係数Ｋ２は１．０５である。
本実施例では、第１ブリッジアームと第２ブリッジアームのスイッチング周波数は共に２５ＫＨｚであるとする。降圧係数Ｋ１は０．９５であり、昇圧係数Ｋ２は１．０５である。
【0072】
入力電圧サンプリングユニット２３０は、入力電圧信号をサンプリングした後、信号処理ユニット２１０に送り、出力電圧サンプリングユニット２４０は、出力電圧信号をサンプリングした後、信号処理ユニット２１０に送り、信号処理ユニット２１０は、入力出力電圧サンプリング信号を受信した後、比較判定を行い、Ｖｏ≦Ｋ１×Ｖｉｎのとき、システムは、Ｖｏ＜Ｖｉｎであると判定し、電力変換ユニット１００は、Ｂｕｃｋモードで動作し、スイッチトランジスタＶＴ１のデューティサイクルをＤ１に設定し、Ｂｕｃｋモードでは、Ｖｏ＝Ｄ１×Ｖｉｎであり、出力電圧Ｖｏの上昇に伴って、Ｄ１値が上昇し、デューティサイクルＤ１はＢｕｃｋモードで最大値Ｄ１ｍａｘ＝０．９５が存在する。
【0073】
信号処理ユニット２１０が０．９５×Ｖｉｎ＜Ｖｏ＜Ｋ２×Ｖｉｎと検出すると、信号処理ユニット２１０は出力電圧と入力電圧が比較的近いと判定し、さらに電力変換ユニット１００がＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードにあると判定し、このモードでは第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルを固定してＤ１１＝０．９２に設定し、このモードで第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号ＶＧ２のデューティサイクルをＤ２２に設定し、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでの入力電圧と出力電圧及び各デューティサイクルの関係式はＶｏ＝（０．９２×Ｖｉｎ）／（１－Ｄ２２）であり、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに入ってからＤ１１をそのまま維持し、第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルＤ２を調整して出力電圧を調整するため、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでは０．０３２＜Ｄ２２＜０．１２４であり、第３スイッチトランジスタＶＴ３のオン時間は１．２８μＳ＜Ｔ＜４．９６μＳである。
【0074】
Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに入る段階では、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルＤ１１＝０．９２に維持し、Ｂｕｃｋモードでの最大デューティサイクルＤ１ｍａｘ＝０．９５に非常近く、これにより、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルサイクルが、ＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに移行する過程において大きな急変が発生しないことが保証される。第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１と第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号ＶＧ２は相補的に動作するため、第２スイッチトランジスタＶＴ２のデューティサイクルサイクルがＢｕｃｋモードの１－Ｄ１ｍａｘ＝０．０５からＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに切り替わる過程における１－Ｄ１１＝０．０８に切り替えても大きな急変は生じない。
【0075】
Ｂｕｃｋモードで第３スイッチトランジスタＶＴ３は常時オフにし、第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルはＤ２＝０で、第４スイッチトランジスタＶＴ４は常時オン状態を維持し、この時、第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号ＶＧ４のデューティサイクルは１－Ｄ２＝１であり、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに入った後、第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号ＶＧ４は第１スイッチトランジスタＶＴ１と同じスイッチング周波数で動作し始め、且つ第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動ハイレベル信号は第１スイッチトランジスタＶＴ１のハイレベル信号と中心対称である。具体的な各駆動信号の各モードでの波形模式図は図５に示す。
【0076】
本実施例では、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでの入力出力電圧の関係式から、このモードでの第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号のデューティサイクルは１－Ｄ１１／０．９５＜Ｄ２２＜１－Ｄ１１／１．０５であることが得られ、ここでは、Ｄ１１＝０．９２であり、これにより、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでの第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号のデューティサイクル範囲が０．０３２＜Ｄ２２＜０．１２４であることが得られる。このように設定して第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルが、ＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードへの切り替え過程においては０から、０．０３２～０．１２４の範囲に増大することが保証され、デューティサイクルの大きな急変は発生しない。第３スイッチトランジスタＶＴ３及び第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号は相補的に動作するため、第４スイッチトランジスタＶＴ４の駆動信号ＶＧ４のデューティサイクル（１－Ｄ２２）は、ＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードへの切り替え過程においては、駆動信号ＶＧ４のデューティサイクルが大きく急変しないように、１から、０．９６８～０．８７６の範囲に縮小される。
【0077】
信号処理ユニット２１０が、１．０５×Ｖｉｎ≦Ｖｏを検出すると、信号処理ユニット２１０は、出力電圧が入力電圧より大きいと考え、電力出力ユニット１００がＢｏｏｓｔモードで動作していると判定し、第１スイッチトランジスタＶＴ１を常時オン状態で動作させるように設定し、この時、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１のデューティサイクルは１であり、第２スイッチトランジスタＶＴ２を常時オフ状態に設定し、この時、第２スイッチトランジスタＶＴ２の駆動信号ＶＧ２のデューティサイクルは０であり、Ｂｏｏｓｔモードで入力電圧と出力電圧との関係式はＶｏ＝Ｖｉｎ／（１－Ｄ２３）である。Ｂｏｏｓｔモードに入った後、第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルはＤ２３＝１－１／１．０５＝０．０４８から出力電圧の上昇に従って徐々に増大するので、Ｂｏｏｓｔモードに入ったばかりの第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルＤ２３＝０．０４８であり、このように駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルはＢｕｃｋ／ＢｏｏｓｔモードからＢｏｏｓｔモードに入るときは０．１２４から０．０４８に変化し、駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルはＢｕｃｋ／ＢｏｏｓｔモードからＢｏｏｓｔモードに切り替わるときに大きな急変が発生しないようにし、同様に駆動信号ＶＧ４のデューティサイクルはＢｕｃｋ／ＢｏｏｓｔモードからＢｏｏｓｔモードに切り替わるときは、０．８７６から０．９５２に変化し、大きな急変も生じない。
【0078】
本実施例では、以上の記載は、入力電圧が変わらず、出力電圧が徐々に上昇する過程における各スイッチトランジスタのデューティサイクルの変化過程の記載であり、入力電圧が不変に保たれ、出力電圧が高電圧から徐々に降下する過程は上記過程の逆の過程であり、各スイッチトランジスタのデューティサイクルの変化は逆方向の変化であり、スムーズに移行し大きな突発が現れない。ここでは詳述しない。また、各モードの切り替え時にモードの頻繁な切り替えが発生しないように保証するために、各切り替え点にヒステリシスループ判定を追加することができる。ヒステリシスループの設定は図６に示すように、図中、入力電圧が変わらず、出力電圧が０．９５Ｖｉｎ以上に上昇する時、回路はＢｕｃｋモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに入り、出力電圧が０．９２Ｖｉｎより低い場合こそ、回路はＢｕｃｋ／ＢｏｏｓｔモードからＢｕｃｋモードに入り、同様に、出力電圧が１．０５Ｖｉｎ以上に上昇すると、回路はＢｕｃｋ／ＢｏｏｓｔモードからＢｏｏｓｔモードに入り、出力電圧が１．０２Ｖｉｎを下回る場合こそ、回路はＢｏｏｓｔモードからＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードに入る。
【0079】
実施例２
実施例１と異なって、本実施例における第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３の立ち上がりエッジは、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１の立ち上がりエッジと同時に発生する。実施例２における各駆動信号の各モードでの波形模式図を図７に示す。
実施例１と異なって、本実施例における第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３の立ち上がりエッジは、第１スイッチトランジスタＶＴ１の駆動信号ＶＧ１の立ち上がりエッジと同時に発生する。実施例２における各駆動信号の各モードでの波形模式図を図７に示す。
【0080】
電力出力ユニット１００が異なる動作モード間で切り替わるとき、各駆動信号のデューティサイクルが大きく変化しないことが分かる。
【0081】
実施例３
実施例１と異なって、本実施例が採用する駆動信号周波数が５０ＫＨｚであり、設定されるＤ１１の値がＤ１１＝０．８８であり、この実施例における第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルの、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでのデューティサイクル範囲は、
１－Ｄ１１／０．９５＜Ｄ２２＜１－Ｄ１１／１．０５であり、即ち０．０７４＜Ｄ２２＜０．１６２である。
第３スイッチトランジスタＶＴ３のＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでのオン時間は、１．４８μＳ＜Ｔ＜３．２４μＳである。
実施例１と異なって、本実施例が採用する駆動信号周波数が５０ＫＨｚであり、設定されるＤ１１の値がＤ１１＝０．８８であり、この実施例における第３スイッチトランジスタＶＴ３の駆動信号ＶＧ３のデューティサイクルの、Ｂｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでのデューティサイクル範囲は、
１－Ｄ１１／０．９５＜Ｄ２２＜１－Ｄ１１／１．０５であり、即ち０．０７４＜Ｄ２２＜０．１６２である。
第３スイッチトランジスタＶＴ３のＢｕｃｋ／Ｂｏｏｓｔモードでのオン時間は、１．４８μＳ＜Ｔ＜３．２４μＳである。
【0082】
実施例４
実施例１と異なって、図８に示すように、本実施例における双方向ＤＣコンバータは、２つの独立した電力出力ユニット１００を含み、２経路の電力入力ユニットの入力端は並列に接続され、出力端は並列に接続され、第２経路と第１経路との間は位相が１８０°ずらされて動作する。
実施例１と異なって、図８に示すように、本実施例における双方向ＤＣコンバータは、２つの独立した電力出力ユニット１００を含み、２経路の電力入力ユニットの入力端は並列に接続され、出力端は並列に接続され、第２経路と第１経路との間は位相が１８０°ずらされて動作する。
【0083】
本開示の第４態様として、コンピュータ可読記憶媒体を提供し、前記コンピュータ可読記憶媒体に実行可能なプログラムが記憶され、前記実行可能なプログラムが呼び出されると、本開示によって提供される上記制御方法を実現することができる。
【0084】
本開示によって提供される制御方法を利用して本開示によって提供される双方向ＤＣコンバータを制御する場合、動作モード間に切り替えが発生する時、各スイッチトランジスタの駆動信号のデューティサイクルが大きく変化することを回避し、それにより電圧脱調現象を回避する。
【0085】
当業者であれば、上記に開示した方法におけるステップの全て又は一部、システム、装置における機能モジュール／ユニットを、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、及びそれらの適切な組み合わせとして実装できることを理解するであろう。ハードウェアの実施形態において、上記の説明で言及した機能モジュール／ユニット間の区分は、必ずしも物理コンポーネントの区分に対応するものではない。例えば、１つの物理コンポーネントは、複数の機能を有してもよく、または１つの機能またはステップは、複数の物理コンポーネントによって協働して実行されてもよい。いくつかの又は全ての物理コンポーネントは、中央プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、又はマイクロプロセッサのようなプロセッサによって実行されるソフトウェアとして、又はハードウェアとして、又は特定用途向け集積回路のような集積回路として実装することができる。そのようなソフトウェアは、コンピュータ記憶媒体（又は非一時的媒体）及び通信媒体（又は一時的媒体）を含むことができるコンピュータ可読媒体上に分散することができる。当業者に知られているように、コンピュータ記憶媒体という用語は、情報（コンピュータ可読命令、データ構成、プログラムモジュール、又は他のデータなど）を記憶するための任意の方法又は技術において実施される、揮発性及び不揮発性、リムーバブル及び非リムーバブル媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリもしくは他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もしくは他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、又は所望の情報を記憶するために用いられ、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を含むが、これらに限定されない。さらに、通信媒体が通常、コンピュータ可読命令、データ構成、プログラムモジュール、又は搬送波又は他の伝送機構などの変調データ信号中の他のデータを含み、任意の情報配信媒体を含むことができることは、当業者に周知である。
【0086】
なお、上述した実施形態は、本発明の原理を説明するための例示的なものに過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではないことを理解されたい。当業者であれば、本発明の精神及び趣旨から逸脱することなく、様々な変形及び改良を行うことができ、それらの変形及び改良も本発明の保護範囲と見なされる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】