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公開番号2024121159
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-06
出願番号2023028107
出願日2023-02-27
発明の名称充電器
出願人矢崎総業株式会社,長岡パワーエレクトロニクス株式会社,国立大学法人東京海洋大学
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20240830BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力の脈動を吸収することが可能な小型で高効率な充電器を提供する。
【解決手段】DC/DCコンバータ120のスイッチングの制御が、DC/DCコンバータ120のスイッチS21～S28のうちの少なくとも1つのスイッチがオンであり、DC/DCコンバータ120のスイッチS21～S28のうちの少なくとも1つのスイッチがオフであり、かつ、電力脈動吸収回路130の第1のスイッチS31がオフである第1のモードと、第1のモードにおいてオフであるDC/DCコンバータ120のスイッチがオンであり、かつ、電力脈動吸収回路130の第1のスイッチS31がオンである第2のモードと、を含むならば、第1のモードから第2のモードに切り替える際に、当該2つのモードの間にデッドタイムを設け、当該デッドタイムが開始されてから所定の時間が経過するまでの間において、電力脈動吸収回路130の第1のスイッチS31をオフに制御する。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
交流電源に接続するための２つの入力端子とカソード端子とアノード端子を有する整流器と、
前記整流器のカソード端子に第１のラインを介して接続する第１の端子と、前記整流器のアノード端子に第２のラインを介して接続する第２の端子と、バッテリに接続するための２つの出力端子と、を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、
第１のダイオードと、第２のダイオードと、第３のダイオードと、インダクタと、コンデンサと、第１のスイッチと、第２のスイッチと、を有する電力脈動吸収回路と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチと前記第１のスイッチと前記第２のスイッチのスイッチングを制御する制御部と、を有し、
前記第１のダイオードは、前記電力脈動吸収回路のインダクタと前記整流器の２つの入力端子の一方との間に接続され、前記第２のダイオードは、前記インダクタと前記整流器の２つの入力端子の他方との間に接続され、
前記コンデンサと前記第１のスイッチは、前記第１のラインと前記第２のラインの間に、直列に接続され、前記コンデンサは、前記第２のライン側に配置され、
前記第３のダイオードは、前記コンデンサと前記第１のスイッチを接続するラインと前記電力脈動吸収回路のインダクタとの間に接続され、
前記第２のスイッチは、前記電力脈動吸収回路のインダクタと前記第３のダイオードを接続するラインと前記第２のラインとの間に接続され、
前記制御部による前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングの制御が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチのうちの少なくとも１つのスイッチがオンであり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチのうちの少なくとも１つのスイッチがオフであり、かつ前記電力脈動吸収回路の第１のスイッチがオフである第１のモードと、前記第１のモードにおいてオフであるＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチがオンであり、かつ前記電力脈動吸収回路の第１のスイッチがオンである第２のモードと、を含むならば、前記制御部は、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替える際に、当該２つのモードの間にデッドタイムを設け、当該デッドタイムが開始されてから所定の時間が経過するまでの間において、前記電力脈動吸収回路の第１のスイッチをオフに制御する、充電器。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、１次側に、第１のスイッチと第２のスイッチを含むレグを有し、
前記第１のモードは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの第１のスイッチがオンであり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの第２のスイッチおよび前記電力脈動吸収回路の第１のスイッチがオフであるモードであり、
前記第２のモードは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの第１のスイッチがオフであり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの第２のスイッチおよび前記電力脈動吸収回路の第１のスイッチがオンであるモードである、請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、１次側に、第１のスイッチと第２のスイッチを含むレグと、第３のスイッチと第４のスイッチを含むレグと、を有し、
前記第１のモードは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの第１のスイッチおよび第４のスイッチがオンであり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの第２のスイッチおよび第３のスイッチ、および前記電力脈動吸収回路の第１のスイッチがオフであるモードであり、
前記第２のモードは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの第１のスイッチおよび第４のスイッチがオフであり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの第２のスイッチおよび第３のスイッチ、および前記電力脈動吸収回路の第１のスイッチがオンであるモードである、請求項１に記載の充電器。
【請求項４】
制御部は、前記交流電源から入力される交流電圧の一周期のすべてにおいて、連続電流モードにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチと前記第１のスイッチを制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載の充電器。
【請求項５】
前記制御部は、前記連続電流モードにおいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチと前記第１のスイッチのスイッチング周波数を変化させる、請求項４に記載の充電器。
【請求項６】
前記制御部は、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータのインダクタの動作波形が方形波形により近似可能な動作波形になるように、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチと前記第１のスイッチのスイッチングを制御し、
前記スイッチング周波数の最小値が第１の周波数値になるように、前記方形波形の波高値の指定値を制御する、請求項５に記載の充電器。
【請求項７】
制御部は、前記交流電源から入力される交流電圧の一周期のすべてにおいて、不連続電流モードにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチと前記第１のスイッチを制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載の充電器。
【請求項８】
前記制御部は、前記不連続電流モードにおいて、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチと前記第１のスイッチのスイッチング周波数を変化させない、請求項７に記載の充電器。
【請求項９】
前記制御部は、前記交流電源から入力される交流電圧の一周期のうちの第１の期間に、前記連続電流モードにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチと前記第１のスイッチを制御し、前記交流電圧の一周期のうちの前記第１の期間以外の期間に、前記不連続電流モードにより、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチと前記第１のスイッチのスイッチングを制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載の充電器。
【請求項１０】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、ＤＡＢ（ＤｕａｌＡｃｔｉｖｅＢｒｉｄｇｅ）コンバータである、請求項１に記載の充電器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電器に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電気自動車向け充電器として，種々の絶縁形単相ＡＣ／ＤＣコンバータが検討されている。一般的には、電気自動車向け充電器として、力率改善（ＰｏｗｅｒｆａｃｔｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ＰＦＣ））回路付きのダイオード整流器、直流リンク部の大容量コンデンサ、高周波絶縁形ＤＣ／ＤＣコンバータからなる回路構成が用いられる。直流リンク部の大容量コンデンサは単相交流電源による電力の脈動を吸収するだけの容量が必要であり、このような回路構成では、小型化が困難であった。
【０００３】
電力の脈動を吸収することが可能な小型の充電器として、特許文献１、非特許文献１には、Ｄｕａｌ－Ａｃｔｉｖｅ－Ｂｒｉｄｇｅ（ＤＡＢ）コンバータに電力脈動吸収用のアクティブバッファを備えた電力脈動吸収回路を付加した充電器とその制御が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－３４８２０号公報
【非特許文献】
【０００５】
米田昇平, 大沼喜也, 「アクティブバッファを有するDual Active Bridge AC-DCコンバータの検討」, 半導体電力変換研究会資料, 2021, SPC-21-003, pp. 13-18
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、非特許文献１に開示された充電器では、ＤＡＢコンバータのスイッチと電力脈動吸収回路の第１のスイッチを連動してスイッチングすることで、ＤＡＢコンバータのインダクタを流れる電流の波形を方形波形により近似可能な波形にし、スイッチングの制御則を求めることを容易にしている。
【０００７】
ＤＡＢコンバータは、１次側と２次側の両方に、フルブリッジ回路を含んでいる。一般的に、フルブリッジ回路を含んだ回路では、スイッチをオフからオンに切り替える前に、切り替わるスイッチを含むレグのすべてのスイッチがオフになるデッドタイムが設けられる。このデッドタイムが設けられるモード切替時に、電力脈動吸収回路の第１のスイッチのオフからオンに切り替えるタイミングによっては、ハードスイッチングになってしまい、効率が落ちてしまうことがある。
【０００８】
そこで、本発明は、電力の脈動を吸収することが可能な小型で高効率な充電器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る一実施形態に係る充電器は、交流電源に接続するための２つの入力端子とカソード端子とアノード端子を有する整流器と、前記整流器のカソード端子に第１のラインを介して接続する第１の端子と、前記整流器のアノード端子に第２のラインを介して接続する第２の端子と、バッテリに接続するための２つの出力端子と、を有するＤＣ／ＤＣコンバータと、第１のダイオードと、第２のダイオードと、第３のダイオードと、インダクタと、コンデンサと、第１のスイッチと、第２のスイッチと、を有する電力脈動吸収回路と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチと前記第１のスイッチと前記第２のスイッチのスイッチングを制御する制御部と、を有し、前記第１のダイオードは、前記電力脈動吸収回路のインダクタと前記整流器の２つの入力端子の一方との間に接続され、前記第２のダイオードは、前記インダクタと前記整流器の２つの入力端子の他方との間に接続され、前記コンデンサと前記第１のスイッチは、前記第１のラインと前記第２のラインの間に、直列に接続され、前記コンデンサは、前記第２のライン側に配置され、前記第３のダイオードは、前記コンデンサと前記第１のスイッチを接続するラインと前記電力脈動吸収回路のインダクタとの間に接続され、前記第２のスイッチは、前記電力脈動吸収回路のインダクタと前記第３のダイオードを接続するラインと前記第２のラインとの間に接続され、前記制御部による前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングの制御が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチのうちの少なくとも１つのスイッチがオンであり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチのうちの少なくとも１つのスイッチがオフであり、かつ前記電力脈動吸収回路の第１のスイッチがオフである第１のモードと、前記第１のモードにおいてオフであるＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチがオンであり、かつ前記電力脈動吸収回路の第１のスイッチがオンである第２のモードと、を含むならば、前記制御部は、前記第１のモードから前記第２のモードに切り替える際に、当該２つのモードの間にデッドタイムを設け、当該デッドタイムが開始されてから所定の時間が経過するまでの間において、前記電力脈動吸収回路の第１のスイッチをオフに制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力の脈動を吸収することが可能な小型で高効率な充電器を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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