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公開番号2025021580
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023125373
出願日2023-08-01
発明の名称車載充電装置
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人R&C
主分類H02M 7/12 20060101AFI20250206BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】車両用駆動装置も利用し、外部交流電源により車載の直流電源を充電すると共に直流電源から交流電力を出力可能な車載充電装置を提供する。
【解決手段】外部交流電源4の側の交流電力と第1の直流電力との間で電力を変換する交流直流変換器1と、第1の直流電力と直流電源3の側の第2の直流電力との間で電力を変換する直流直流変換器2とを備え、交流直流変換器1は、力率改善機能を有する電流源アクティブ整流器17を備え、直流直流変換器2は、交流直流変換器1の側に配置されたリアクトルと、直流電源3の側に配置されたハーフブリッジ回路と、を備えたチョッパ回路を備え、リアクトルが、複数のコイル7を用いて構成され、ハーフブリッジ回路が、インバータ5を用いて構成され、電流源アクティブ整流器17が、双方向型スイッチング素子を用いて構成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
中性点で互いに接続された複数相のコイルを備え、車輪の駆動力源となる回転電機と、直流と複数相の交流との間で電力を変換するインバータと、前記インバータを介して前記回転電機に接続される直流電源と、を備えた車両に搭載され、外部交流電源から供給される電力によって前記直流電源を充電する車載充電装置であって、
前記外部交流電源の側の交流電力と第１の直流電力との間で電力を変換する交流直流変換器と、
前記第１の直流電力と前記直流電源の側の第２の直流電力との間で電力を変換する直流直流変換器と、を備え、
前記交流直流変換器は、力率改善機能を有する電流源アクティブ整流器を備え、
前記直流直流変換器は、前記交流直流変換器の側に配置されたリアクトルと、前記直流電源の側に配置されたハーフブリッジ回路と、を備えたチョッパ回路を備え、
前記リアクトルが、複数の前記コイルを用いて構成され、
前記ハーフブリッジ回路が、前記インバータを用いて構成され、
前記電流源アクティブ整流器が、双方向型スイッチング素子を用いて構成されている、車載充電装置。
続きを表示（約 280 文字）【請求項２】
前記リアクトルが、並列接続された複数の前記コイルと、複数の前記コイルの前記中性点に接続されたインダクタとの直列回路により構成されている、請求項１に記載の車載充電装置。
【請求項３】
前記リアクトルが、電気的接続を断接するコンタクタを介して、前記交流直流変換器と前記インバータとの間に配置されている、請求項１に記載の車載充電装置。
【請求項４】
単相交流を供給する前記外部交流電源と、複数相の交流を供給する前記外部交流電源と、が選択的に接続可能である、請求項１から３の何れか一項に記載の車載充電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載充電装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
Christelle Saberらは、電気自動車用のバッテリ（直流電源）を充電するための車載充電装置についての論文を発表している。Saberらは、車載充電装置に、車両用駆動装置（traction power train）の部品を使用することでコストが低減された車載充電器における力率改善（PFC：Power Factor Correct）について考察している。Saberらが、考察の対象としている車載充電装置は、図１６に示すように、外部交流電源４からの入力段（交流直流変換器１）に、降圧機能を有する一方向の電流源アクティブ整流器１７（CSAR：Current Source Active Rectifier）を備え、ＣＳＡＲに続いて、直流電源３への出力段（直流直流変換器２）に昇圧コンバータ（boost converter）を備えている。即ち、外部交流電源４から直流電源３に向かって、交流直流降圧変換器、直流直流昇圧変換器の順に配置された車載充電装置が開示されている。
【０００３】
Saberらは、当該論文において、単相の外部交流電源４から電力を供給される車載充電装置を考察の対象としている。特表２０１１－５２６７７５号公報（ファミリー：米国特許出願公開第２０１２／０２８６７４０号明細書）には、図１７に示すように、３相の外部交流電源４から電力を供給される車載充電装置の例が開示されている。この車載充電装置も、外部交流電源４から直流電源３に向かって、交流直流降圧変換器、直流直流昇圧変換器順に配置された構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特表２０１１－５２６７７５号公報
【非特許文献】
【０００５】
Christelle Saber, Denis Labrousse, Bertrand Revol, and Alain Gascher “Challenges Facing PFC of a Single-Phase On-Board Charger for Electric Vehicles Based on a Current Source Active Rectifier Input Stage”、IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, Vol.31, No.9, September 2016, P.6192-6202
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、災害時等において電動車両やハイブリッド車両の直流電源を非常用の交流電源として用いることが提唱されている。しかし、図１６、図１７を参照して上述した車載充電装置は、外部交流電源から直流電源への一方向の電力供給にしか対応していない。
【０００７】
上記背景に鑑みて、車両用駆動装置も利用し、外部交流電源により車載の直流電源を充電すると共に直流電源から交流電力を出力可能な車載充電装置を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記に鑑みた車載充電装置は、中性点で互いに接続された複数相のコイルを備え、車輪の駆動力源となる回転電機と、直流と複数相の交流との間で電力を変換するインバータと、前記インバータを介して前記回転電機に接続される直流電源と、を備えた車両に搭載され、外部交流電源から供給される電力によって前記直流電源を充電する車載充電装置であって、前記外部交流電源の側の交流電力と第１の直流電力との間で電力を変換する交流直流変換器と、前記第１の直流電力と前記直流電源の側の第２の直流電力との間で電力を変換する直流直流変換器と、を備え、前記交流直流変換器は、力率改善機能を有する電流源アクティブ整流器を備え、前記直流直流変換器は、前記交流直流変換器の側に配置されたリアクトルと、前記直流電源の側に配置されたハーフブリッジ回路と、を備えたチョッパ回路を備え、前記リアクトルが、複数の前記コイルを用いて構成され、前記ハーフブリッジ回路が、前記インバータを用いて構成され、前記電流源アクティブ整流器が、双方向型スイッチング素子を用いて構成されている。
【０００９】
この構成によれば、交流直流変換器において力率改善機能を有する電流源アクティブ整流器が、双方向型スイッチング素子により構成されている。即ち、電流源アクティブ整流器は、スイッチング素子として双方向型スイッチング素子を用いて構成されている。双方向型スイッチング素子は、双方向に電流を流すことのできる素子であり、素子に対して正負両極性の電圧に対して同等の耐圧を有する。このため、電流制御型のアクティブ整流回路を備えた交流直流変換器を構築し易い。電圧制御型の交流直流変換器では、大容量のキャパシタが必要となるが、電流制御型の交流直流変換器とすることで、大容量のキャパシタが不要となり、部品コストの低減や装置の大規模化の抑制を図ることができる。また、双方向型スイッチング素子を用いて構成された電流源アクティブ整流器は、双方向に電力変換が可能な電流源アクティブ整流器である。従って、交流から直流への電力変換だけではなく、直流から交流への電力変換も可能である。よって、電動車両やハイブリッド車両の直流電源を非常用の交流電源として用いることも可能である。このように、本構成によれば、車両用駆動装置も利用し、外部交流電源により車載の直流電源を充電すると共に直流電源から交流電力を出力可能な車載充電装置を提供することができる。
【００１０】
車載充電装置のさらなる特徴と利点は、図面を参照して説明する例示的且つ非限定的な実施形態についての以下の記載から明確となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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