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公開番号2025042568
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-27
出願番号2023207069
出願日2023-12-07
発明の名称電力変換装置
出願人株式会社豊田自動織機,国立大学法人長岡技術科学大学
代理人個人,個人
主分類H02M 7/12 20060101AFI20250319BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】要求する電圧の異なる複数の装置に対して電力を供給すること。
【解決手段】電力変換装置20は、外部電源PSから入力された電力の電力変換を行う第1コンバータ30を備える。第1コンバータ30は、フライングキャパシタ33を備える。電力変換装置20は、フライングキャパシタ33の両端電圧を入力電圧として電力変換を行う第2コンバータ50を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
外部電源が電気的に接続される２つの入力端と、
前記２つの入力端を介して前記外部電源から入力された電力の電力変換を行う第１コンバータと、
前記第１コンバータによって電力変換された電力が出力される２つの第１出力端と、を備える電力変換装置であって、
前記第１コンバータは、
第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子、及び第４スイッチング素子の順に各スイッチング素子を互いに直列接続したスイッチング回路と、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点と前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との接続点とを電気的に接続するフライングキャパシタと、
リアクトルと、を備え、
前記２つの第１出力端の一方は、前記スイッチング回路の一方端に第１出力線を介して電気的に接続され、
前記２つの第１出力端の他方は、前記スイッチング回路の他方端に第２出力線を介して電気的に接続され、
前記２つの入力端の一方は、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子との接続点に第１入力線を介して電気的に接続され、
前記２つの入力端の他方は、前記２つの第１出力端の一方に第２入力線を介して電気的に接続され、
前記リアクトルは、前記第１入力線及び前記第２入力線の少なくとも１つに設けられ、
前記電力変換装置は、
前記フライングキャパシタの両端電圧を入力電圧として電力変換を行う第２コンバータと、
前記フライングキャパシタの両端に電気的に接続される２つの第２コンバータ用入力端と、
前記第２コンバータによって電力変換された電力が出力される２つの第２出力端と、を備え、
前記第２コンバータは、
前記２つの第２コンバータ用入力端を介して入力された電力を第２コンバータ用スイッチング素子のスイッチング動作によって交流電力に変換して出力する１次側回路と、
交流電力を直流電力に変換して前記２つの第２出力端に出力する２次側回路と、を備え、
前記第２コンバータは、前記１次側回路と前記２次側回路とが電気的に絶縁された絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータである、電力変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第２コンバータは、
それぞれの一端が前記１次側回路に接続され、それぞれの他端が前記２次側回路に接続される第１接続線及び第２接続線と、
前記第１接続線に設けられた第１コンデンサと、
前記第２接続線に設けられた第２コンデンサと、を備える、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記２次側回路は、
互いに直列接続される第１コイル及び第１ダイオードを有し、前記第１コイルと前記第１ダイオードとの接続点に前記第１接続線の前記他端が接続される第１レグと、
互いに直列接続される第２コイル及び第２ダイオードを有し、前記第２コイルと前記第２ダイオードとの接続点に前記第２接続線の前記他端が接続される第２レグと、
前記第１コイル及び前記第２コイルを前記２つの第２出力端のうち一方に接続する第１配線と、
前記第１ダイオード及び前記第２ダイオードを前記２つの第２出力端のうち他方に接続する第２配線と、を備え、
前記第１ダイオードと前記第２ダイオードはアノード端子を前記第２出力端の負側、カソード端子を前記第２出力端の正側になるように接続されている、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記外部電源は、前記２つの入力端の一方である第１入力端に電気的に接続される第１端と、前記２つの入力端の他方である第２入力端に電気的に接続される第２端とを備える交流電源であり、
前記第１コンバータは、
前記第２入力線が前記第１出力線へ電気的に接続される正極線及び前記第２入力線が前記第２出力線へ電気的に接続される負極線と、
前記正極線に配置される第１素子と、
前記負極線に配置される第２素子と、を備え、
前記第１素子及び前記第２素子は、前記第１端が正の場合に前記第２素子から前記第２入力線に電流を流すとともに、前記第２端が正の場合に前記第２入力線から前記第１素子に電流を流すように構成される、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１入力端と前記第２入力端はスイッチを介して接続され、
前記第１素子はスイッチング素子である、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電力変換装置は、車両に搭載されるものであり、
前記２つの第１出力端には高圧バッテリが電気的に接続され、
前記２つの第２出力端には低圧バッテリが電気的に接続される、請求項１～請求項５のうちいずれか一項に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示の電力変換装置は、車両に搭載される。車両は、高圧バッテリと、低圧バッテリと、を備える。電力変換装置は、外部電源から供給される電力を電力変換して高圧バッテリに出力する。これにより、高圧バッテリが充電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－３８６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力変換装置には、出力電圧の異なる複数の出力端を備えることが求められる場合がある。例えば、電力変換装置が要求電圧の異なる複数の装置に電力を供給する場合、それぞれの装置に対応して出力端を設けることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する電力変換装置は、外部電源が電気的に接続される２つの入力端と、前記２つの入力端を介して前記外部電源から入力された電力の電力変換を行う第１コンバータと、前記第１コンバータによって電力変換された電力が出力される２つの第１出力端と、を備える電力変換装置であって、前記第１コンバータは、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子、第３スイッチング素子、及び第４スイッチング素子の順に各スイッチング素子を互いに直列接続したスイッチング回路と、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点と前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との接続点とを電気的に接続するフライングキャパシタと、リアクトルと、を備え、前記２つの第１出力端の一方は、前記スイッチング回路の一方端に第１出力線を介して電気的に接続され、前記２つの第１出力端の他方は、前記スイッチング回路の他方端に第２出力線を介して電気的に接続され、前記２つの入力端の一方は、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子との接続点に第１入力線を介して電気的に接続され、前記２つの入力端の他方は、前記２つの第１出力端の一方に第２入力線を介して電気的に接続され、前記リアクトルは、前記第１入力線及び前記第２入力線の少なくとも１つに設けられ、前記電力変換装置は、前記フライングキャパシタの両端電圧を入力電圧として電力変換を行う第２コンバータと、前記フライングキャパシタの両端に電気的に接続される２つの第２コンバータ用入力端と、前記第２コンバータによって電力変換された電力が出力される２つの第２出力端と、を備え、前記第２コンバータは、前記２つの第２コンバータ用入力端を介して入力された電力を第２コンバータ用スイッチング素子のスイッチング動作によって交流電力に変換して出力する１次側回路と、交流電力を直流電力に変換して前記２つの第２出力端に出力する２次側回路と、を備え、前記第２コンバータは、前記１次側回路と前記２次側回路とが電気的に絶縁された絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータである。
【０００６】
第１コンバータは、外部電源から入力された電力の電力変換を行う。第２コンバータは、フライングキャパシタの両端電圧を入力電圧として電力変換を行う。これにより、第１出力端と第２出力端から異なる値の電圧を出力することができる。要求する電圧の異なる複数の装置に対して電力変換装置で電力を供給することができる。
【０００７】
上記電力変換装置について、前記第２コンバータは、それぞれの一端が前記１次側回路に接続され、それぞれの他端が前記２次側回路に接続される第１接続線及び第２接続線と、前記第１接続線に設けられた第１コンデンサと、前記第２接続線に設けられた第２コンデンサと、を備えていてもよい。
【０００８】
上記電力変換装置について、前記２次側回路は、互いに直列接続される第１コイル及び第１ダイオードを有し、前記第１コイルと前記第１ダイオードとの接続点に前記第１接続線の前記他端が接続される第１レグと、互いに直列接続される第２コイル及び第２ダイオードを有し、前記第２コイルと前記第２ダイオードとの接続点に前記第２接続線の前記他端が接続される第２レグと、前記第１コイル及び前記第２コイルを前記２つの第２出力端のうち一方に接続する第１配線と、前記第１ダイオード及び前記第２ダイオードを前記２つの第２出力端のうち他方に接続する第２配線と、を備え、前記第１ダイオードと前記第２ダイオードはアノード端子を前記第２出力端の負側、カソード端子を前記第２出力端の正側になるように接続されていてもよい。
【０００９】
上記電力変換装置について、前記外部電源は、前記２つの入力端の一方である第１入力端に電気的に接続される第１端と、前記２つの入力端の他方である第２入力端に電気的に接続される第２端とを備える交流電源であり、前記第１コンバータは、前記第２入力線が前記第１出力線へ電気的に接続される正極線及び前記第２入力線が前記第２出力線へ電気的に接続される負極線と、前記正極線に配置される第１素子と、前記負極線に配置される第２素子と、を備え、前記第１素子及び前記第２素子は、前記第１端が正の場合に前記第２素子から前記第２入力線に電流を流すとともに、前記第２端が正の場合に前記第２入力線から前記第１素子に電流を流すように構成されていてもよい。
【００１０】
上記電力変換装置について、前記第１入力端と前記第２入力端はスイッチを介して接続され、前記第１素子はスイッチング素子であってもよい。
上記電力変換装置について、前記電力変換装置は、車両に搭載されるものであり、前記２つの第１出力端には高圧バッテリが電気的に接続され、前記２つの第２出力端には低圧バッテリが電気的に接続されてもよい。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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