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公開番号2024058665
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2023178462
出願日2023-10-16
発明の名称自動車のバッテリーのDC電圧変換および充電のための電気システムの変圧器
出願人ヴァレオ、イーオートモーティブ、フランス、エスアーエス,Valeo eAutomotive France SAS
代理人個人,個人
主分類H01F 30/10 20060101AFI20240418BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電気システムの1つまたは複数の変圧器が電気システムの他の構成要素と協働することを可能にする変圧器設計を提供する。
【解決手段】磁気コア5を備える変圧器であって、磁気コア5は、一次巻線P1、P2、P3、第1の二次巻線S1、S2、S3及び三次巻線T1a-T1b、T2a-T2b、T3a-T3bが各々巻回された複数の肢部を備え、変圧器20は、前記巻線を備え、磁気コア5は、前記肢部の副肢部51a、52a、53a、51b、52b、53bをそれぞれ備える第1のハーフコア5a及び第2のハーフコア5bを備え、エアギャップ61が、第1のハーフコア5aに近接するか又は第2のハーフコア5bに近接してそれぞれ位置する。変圧器の巻線の一部は、リッツ線であり、また、巻線の一部は、フラット導体である。
【選択図】図13
特許請求の範囲【請求項１】
磁気コア（５）を備える変圧器（２０）であって、前記磁気コア（５）は、一次巻線（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）、第１の二次巻線（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）、および三次巻線（Ｔ１ａ－Ｔ１ｂ、Ｔ２ａ－Ｔ２ｂ、Ｔ３ａ－Ｔ３ｂ、またはＴ１、Ｔ２、Ｔ３）が各々巻回された複数の肢部（５１、５２、５３）を備え、前記変圧器（２０）は、前記巻線を備え、前記磁気コア（５）は、前記肢部（５１、５２、５３）の副肢部（５１ａ、５２ａ、５３ａ、５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ）をそれぞれ備える第１のハーフコア（５ａ）および第２のハーフコア（５ｂ）を備え、前記変圧器（２０）は、
エアギャップ（６１）が、前記第１のハーフコア（５ａ）に近接して、または前記第２のハーフコア（５ｂ）に近接してそれぞれ位置し、
前記変圧器（２０）の前記巻線の一部は、リッツ線であり、前記巻線の一部は、フラット導体である
ことを特徴とする、変圧器（２０）。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
前記一次巻線（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）および前記第１の二次巻線（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）は、リッツ線であり、ならびに／または
前記変圧器（２０）の前記三次巻線は、フラット導体である、
請求項１に記載の変圧器（２０）。
【請求項３】
前記一次巻線（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）および前記第１の二次巻線（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）の前記リッツ線は、複数のターンの間の直列接続で作製され、ならびに／または
前記変圧器（２０）の前記三次巻線は、並列接続されたターンを備えることによってそれぞれ配置される、
請求項２に記載の変圧器（２０）。
【請求項４】
前記エアギャップ（６１）はすべて、前記第１のハーフコア（５ａ）に近接して位置し、または
前記エアギャップ（６１）はすべて、前記第２のハーフコア（５ｂ）に近接して位置し、または
前記中央肢部（５２）における前記エアギャップ（６１）は、前記第１のハーフコア（５ａ）に近接して位置し、前記中央肢部（５２）に隣接する前記肢部（５１または５３）における前記エアギャップ（６１）は、前記第２のハーフコア（５ｂ）に近接して位置し、または
前記中央肢部（５２）における前記エアギャップ（６１）は、前記第２のハーフコア（５ｂ）に近接して位置し、前記中央肢部（５２）に隣接する前記肢部（５１または５３）における前記エアギャップ（６１）は、前記第１のハーフコア（５ａ）に近接して位置する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の変圧器（２０）。
【請求項５】
前記磁気コア（５）の前記肢部の各々について、前記対応する第１の二次巻線は、前記三次巻線の２組のターンの間に挟まれる、請求項１から４のいずれか一項に記載の変圧器（２０）。
【請求項６】
前記変圧器（２０）の前記三次巻線の各々は、前記三次巻線の１組のターンが前記対応する一次巻線の２組のターンの間に挟まれるように、前記一次巻線のうちの１つとインターリーブされ、および／または
前記三次巻線の各々はまた、前記三次巻線の１組のターンが前記対応する第１の二次巻線の２組のターンの間に挟まれるように、前記第１の二次巻線のうちの１つとそれぞれインターリーブされる、
請求項１から５のいずれか一項に記載の変圧器（２０）。
【請求項７】
２つの隣接する肢部の一方にそれぞれ巻回された前記一次巻線は、前記一次巻線の一方が前記第１および前記第２のハーフコアの一方に近接して巻回され、前記他方の一次巻線（Ｐ１、Ｐ３）が前記第１および前記第２のハーフコアの他方に近接して巻回されるように配置され、ならびに／または
２つの隣接する肢部の一方にそれぞれ巻回された前記第１の二次巻線は、前記第１の二次巻線の一方が前記第１および前記第２のハーフコアの一方に近接して巻回され、前記他方の第１の二次巻線が前記第１および前記第２のハーフコアの他方に近接して巻回されるように配置される、
請求項１から６のいずれか一項に記載の変圧器（２０）。
【請求項８】
前記変圧器（２０）の前記三次巻線の各々は、前記三次巻線の少なくとも１組のターンおよび前記対応する第１の二次巻線の１組のターンが前記対応する一次巻線の２組のターンの間に挟まれるように、前記一次巻線のうちの１つとインターリーブされ、ならびに／または
前記三次巻線の各々はまた、前記三次巻線の少なくとも１組のターンおよび前記対応する一次巻線の１組のターンが前記対応する第１の二次巻線の２組のターンの間に挟まれるように、前記第１の二次巻線のうちの１つとインターリーブされる、
請求項１から６のいずれか一項に記載の変圧器（２０）。
【請求項９】
前記三次巻線（Ｔ１ａ－Ｔ１ｂ、Ｔ２ａ－Ｔ２ｂ、Ｔ３ａ－Ｔ３ｂ、またはＴ１、Ｔ２、Ｔ３）は、２つの補助巻線（Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ；Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ；Ｔ３ａ、Ｔ３ｂ）でそれぞれ構成されるか、またはそれぞれ単一の巻線（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）である、請求項１から８のいずれか一項に記載の変圧器（２０）。
【請求項１０】
前記一次巻線（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）および前記二次巻線（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）は、第１の副変圧器を形成するように結合され、前記一次巻線（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）および前記三次巻線（Ｔ１ａ－Ｔ１ｂ、Ｔ２ａ－Ｔ２ｂ、Ｔ３ａ－Ｔ３ｂ、またはＴ１、Ｔ２、Ｔ３）は、第２の副変圧器を形成するように結合され、前記二次巻線（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）および前記三次巻線（Ｔ１ａ－Ｔ１ｂ、Ｔ２ａ－Ｔ２ｂ、Ｔ３ａ－Ｔ３ｂ、またはＴ１、Ｔ２、Ｔ３）は、第３の副変圧器を形成するように結合される、請求項１から９のいずれか一項に記載の変圧器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車（ＥＶ）またはハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）に利用される電気システムの分野に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
本発明は、特に、自動車の２つのバッテリーを充電および放電するように構成された電気システムの変圧器に関し、バッテリーの一方は、他方よりも高い定格電圧を有する。
【背景技術】
【０００３】
既知のように、電気自動車またはハイブリッド自動車両は、車載高電圧電気ネットワークを介して高電圧（ＨＶ）電源バッテリーによって給電される電気駆動システムと、車載低電圧電気ネットワークを介して低電圧（ＬＶ）電源バッテリーによって給電される複数の補助電気機器とを備える。したがって、高電圧バッテリーは、自動車の推進を可能にする電動システムへの電力供給を保証する。低電圧バッテリーは、車載電子制御ユニット（ＥＣＵ）、窓リフトモータ、マルチメディアシステムなどの補助電気機器に給電する。高電圧バッテリーは、典型的には、１００Ｖ～９００Ｖ、好ましくは４００Ｖ～６００Ｖの電圧を送達し、低電圧バッテリーは、典型的には、約１２Ｖ、２４Ｖ、または４８Ｖの電圧を送達する。
【０００４】
一般に、電気／ハイブリッド自動車の電気システムは、異なる電源間のインターフェースとして作用し、高電圧および低電圧バッテリーを充電する２つの電力コンバータを備える。２つの電力コンバータは、車載電気充電器（ＯＢＣ）と、ＤＣ－ＤＣコンバータとを備える。ＯＢＣは、外部電力網（例えば家庭用ＡＣグリッド）から交流（ＡＣ）電圧を収集し、ＡＣ電圧を高直流（ＤＣ）電圧に変換して高電圧バッテリーを充電するために利用される。一方、補助電源（ＡＰＭ）ともみなされるＤＣ－ＤＣコンバータは、高電圧バッテリーからの高電圧を低電圧に変換し、自動車の低電力アクセサリおよび低電圧バッテリーに供給を行うように構成される。
【０００５】
一般に、電気システムのＯＢＣおよびＤＣ－ＤＣコンバータは、２つの完全に独立した装置として自動車に搭載され、各々が個々のケーシングおよび個々の冷却システムを有する。それにもかかわらず、電気システムのコンパクトな設計、例えば自動車に搭載される電気システムの体積および重量の低減、電気システムの構成要素の数の低減に対する要求が高まっている。この目的のために、最近の市場ではいくつかの解決策が提案されている。
【０００６】
解決策の１つは、同じケーシング内に独立したＯＢＣおよびＤＣ－ＤＣコンバータを設置することであり、これによりそれらの両方が同じ冷却システムさらには同じ電磁両立性（ＥＭＣ）フィルタを使用することが可能になる。しかし、そのような電気システムの体積および重量、ならびに構成要素（例えば、半導体、磁気回路、相互接続、およびプリント回路基板（ＰＣＢ））の数は、依然として低減される必要がある。
【０００７】
他の既知の解決策は、電気システムがより少ない構成要素を有することを可能にし得る。しかし、そのような電気システムは、バッテリーに供給される電流中のリップル、電力散逸、電気システムの特定の構成要素間のガルバニック絶縁の欠如、電気システムの構造設計に関するモジュール性の欠如などの重要な欠点を呈する。
【０００８】
これに関連して、本発明の主な目的は、上述の欠点の少なくとも一部を克服しながら自動車の高電圧バッテリーおよび低電圧バッテリーを効率的に充電および放電するために、電気システムの１つまたは複数の変圧器が電気システムの他の構成要素と協働することを可能にする変圧器設計を提供することである。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、磁気コアを備える変圧器であって、磁気コアは、一次巻線、第１の二次巻線、および三次巻線が各々巻回された複数の肢部を備え、変圧器は、前記巻線を備え、磁気コアは、肢部の副肢部（ｓｕｂ－ｌｉｍｂ）をそれぞれ備える第１のハーフコアおよび第２のハーフコアを備え、変圧器は、
【００１０】
エアギャップが、第１のハーフコアに近接して、または第２のハーフコアに近接してそれぞれ位置し、
（【００１１】以降は省略されています）

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