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公開番号2025064128
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2023173633
出願日2023-10-05
発明の名称電力変換装置
出願人TDK株式会社
代理人弁理士法人つばさ国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250410BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】効果的に入力電圧を高くすることができる電力変換装置を得る。
【解決手段】本開示の電力変換装置は、第1の接続端子に接続された一端と第1のノードに接続された他端とを有する第1のスイッチと、第1のノードに接続された一端と第2のノードに接続された他端とを有する第2のスイッチと、第2のノードに接続された一端と第3のノードに接続された他端とを有する第3のスイッチと、第3のノードに接続された一端と第2の接続端子に接続された他端とを有する第4のスイッチとを含む第1のスイッチング回路と、第1のノードまたは第3のノードに接続された一端と第4のノードに接続された他端とを有する第3のキャパシタと、第4のノードに接続された一端と第5のノードに接続された他端とを有する第5のスイッチと、第5のノードに接続された一端と第3のノードに接続された他端とを有する第6のスイッチとを含む第2のスイッチング回路とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１の接続端子および第２の接続端子を有する第１の電力端子と、
前記第１の接続端子に接続された一端と第１のノードに接続された他端とを有する第１のスイッチと、前記第１のノードに接続された一端と第２のノードに接続された他端とを有する第２のスイッチと、前記第２のノードに接続された一端と第３のノードに接続された他端とを有する第３のスイッチと、前記第３のノードに接続された一端と前記第２の接続端子に接続された他端とを有する第４のスイッチと、前記第１の接続端子に接続された一端と前記第２のノードに接続された他端とを有する第１のキャパシタと、前記第２のノードに接続された一端と前記第２の接続端子に接続された他端とを有する第２のキャパシタ）とを含む第１のスイッチング回路と、
前記第１のノードまたは前記第３のノードに接続された一端と第４のノードに接続された他端とを有する第３のキャパシタと、前記第４のノードに接続された一端と第５のノードに接続された他端とを有する第５のスイッチと、前記第５のノードに接続された一端と前記第３のノードに接続された他端とを有する第６のスイッチとを含む第２のスイッチング回路と、
前記第１のノードに接続された一端と前記第５のノードに接続された他端とを有する第１の巻線と、第２の巻線とを有するトランスと、
前記第２の巻線に接続された整流回路と、
前記整流回路に接続された平滑回路と、
前記平滑回路に接続された第２の電力端子と、
第１の動作、第２の動作、第３の動作、および第４の動作をこの順に繰り返すことにより、前記第１のスイッチング回路および前記第２のスイッチング回路の動作を制御可能な制御回路と
を備え、
前記第１の動作は、前記第１のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第６のスイッチをオン状態にするとともに、前記第２のスイッチ、前記第４のスイッチ、および前記第５のスイッチをオフ状態にすることを含み、
前記第２の動作は、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第５のスイッチをオン状態にするとともに、前記第１のスイッチ、前記第４のスイッチ、および前記第６のスイッチをオフ状態にすることを含み、
前記第３の動作は、前記第２のスイッチ、前記第４のスイッチ、および前記第６のスイッチをオン状態にするとともに、前記第１のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第５のスイッチをオフ状態にすることを含み、
前記第４の動作は、前記第２のスイッチ、前記第３のスイッチ、および前記第５のスイッチをオン状態にするとともに、前記第１のスイッチ、前記第４のスイッチ、および前記第６のスイッチをオフ状態にすることを含む
電力変換装置。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記制御回路は、
前記第１の動作の開始タイミングにおいて、前記第１のスイッチおよび前記第６のスイッチをオフ状態からオン状態に変化させることが可能であり、
前記第１の動作の終了タイミングにおいて、前記第１のスイッチおよび前記第６のスイッチをオン状態からオフ状態に変化させることが可能であり、
前記第２の動作の開始タイミングにおいて、前記第２のスイッチおよび前記第５のスイッチをオフ状態からオン状態に変化させることが可能であり、
前記第２の動作の終了タイミングにおいて、前記第３のスイッチおよび前記第５のスイッチをオン状態からオフ状態に変化させることが可能であり、
前記第３の動作の開始タイミングにおいて、前記第４のスイッチおよび前記第６のスイッチをオフ状態からオン状態に変化させることが可能であり、
前記第３の動作の終了タイミングにおいて、前記第４のスイッチおよび前記第６のスイッチをオン状態からオフ状態に変化させることが可能であり、
前記第４の動作の開始タイミングにおいて、前記第３のスイッチおよび前記第５のスイッチをオフ状態からオン状態に変化させることが可能であり、
前記第４の動作の終了タイミングにおいて、前記第２のスイッチおよび前記第５のスイッチをオン状態からオフ状態に変化させることが可能である
請求項１に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を変換する電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
電力変換装置には、複数のスイッチング回路を用いた電力変換装置がある。例えば、特許文献１には、多段接続された昇圧チョッパ回路を有する電力変換装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－１８６９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力変換装置では、入力電圧を高くしたい場合がある。この場合には、例えば、スイッチング回路において、高耐圧のトランジスタがしばしば用いられる。しかしながら、高耐圧のトランジスタの使用は、コストが上昇する可能性がある。また、例えば、特許文献１に示したように、コンバータを多段接続した場合には、回路サイズが大きくなってしまう。よって、高耐圧のトランジスタを用いずに、また、コンバータを多段接続せずに、効果的に入力電圧を高くできることが望まれる。
【０００５】
効果的に入力電圧を高くすることができる電力変換装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置は、第１の電力端子と、第１のスイッチング回路と、第２のスイッチング回路と、トランスと、整流回路と、平滑回路と、第２の電力端子と、制御回路とを備えている。第１の電力端子は、第１の接続端子および第２の接続端子を有するものである。第１のスイッチング回路は、第１の接続端子に接続された一端と第１のノードに接続された他端とを有する第１のスイッチと、第１のノードに接続された一端と第２のノードに接続された他端とを有する第２のスイッチと、第２のノードに接続された一端と第３のノードに接続された他端とを有する第３のスイッチと、第３のノードに接続された一端と第２の接続端子に接続された他端とを有する第４のスイッチと、第１の接続端子に接続された一端と第２のノードに接続された他端とを有する第１のキャパシタと、第２のノードに接続された一端と第２の接続端子に接続された他端とを有する第２のキャパシタとを含むものである。第２のスイッチング回路は、第１のノードまたは第３のノードに接続された一端と第４のノードに接続された他端とを有する第３のキャパシタと、第４のノードに接続された一端と第５のノードに接続された他端とを有する第５のスイッチと、第５のノードに接続された一端と第３のノードに接続された他端とを有する第６のスイッチとを含むものである。トランスは、第１のノードに接続された一端と第５のノードに接続された他端とを有する第１の巻線と、第２の巻線とを有するものである。整流回路は、第２の巻線に接続されたものである。平滑回路は、整流回路に接続されたものである。第２の電力端子は、平滑回路に接続されたものである。制御回路は、第１の動作、第２の動作、第３の動作、および第４の動作をこの順に繰り返すことにより、第１のスイッチング回路および第２のスイッチング回路の動作を制御可能なものである。第１の動作は、第１のスイッチ、第３のスイッチ、および第６のスイッチをオン状態にするとともに、第２のスイッチ、第４のスイッチ、および第５のスイッチをオフ状態にすることを含む。第２の動作は、第２のスイッチ、第３のスイッチ、および第５のスイッチをオン状態にするとともに、第１のスイッチ、第４のスイッチ、および第６のスイッチをオフ状態にすることを含む。第３の動作は、第２のスイッチ、第４のスイッチ、および第６のスイッチをオン状態にするとともに、第１のスイッチ、第３のスイッチ、および第５のスイッチをオフ状態にすることを含む。第４の動作は、第２のスイッチ、第３のスイッチ、および第５のスイッチをオン状態にするとともに、第１のスイッチ、第４のスイッチ、および第６のスイッチをオフ状態にすることを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一実施の形態に係る電力変換装置によれば、効果的に入力電圧を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
図２は、図１に示した電力変換装置の一動作例を表すタイミング波形図である。
図３Ａは、図１に示した電力変換装置の一動作状態を表す説明図である。
図３Ｂは、図１に示した電力変換装置の他の一動作状態を表す説明図である。
図３Ｃは、図１に示した電力変換装置の他の一動作状態を表す説明図である。
図３Ｄは、図１に示した電力変換装置の他の一動作状態を表す説明図である。
図４は、図１に示した電力変換装置におけるスイッチング回路の一動作状態を表す説明図である。
図５は、図１に示した電力変換装置におけるスイッチング回路の他の一動作状態を表す説明図である。
図６は、比較例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
図７は、図６に示した電力変換装置におけるスイッチング回路の一動作状態を表す説明図である。
図８は、図６に示した電力変換装置におけるスイッチング回路の他の一動作状態を表す説明図である。
図９は、変形例に係る電力変換装置の一構成例を表す回路図である。
図１０Ａは、図９に示した電力変換装置の一動作状態を表す説明図である。
図１０Ｂは、図９に示した電力変換装置の他の一動作状態を表す説明図である。
図１０Ｃは、図９に示した電力変換装置の他の一動作状態を表す説明図である。
図１０Ｄは、図９に示した電力変換装置の他の一動作状態を表す説明図である。
図１１は、図９に示した電力変換装置におけるスイッチング回路の一動作状態を表す説明図である。
図１２は、図９に示した電力変換装置におけるスイッチング回路の他の一動作状態を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
＜実施の形態＞
［構成例］
図１は、本発明の一実施の形態に係る電力変換装置（電力変換装置１）の一構成例を表すものである。電力変換装置１は、電圧を降圧することにより、バッテリＢＨから供給された電力を変換し、変換された電力をバッテリＢＬに供給するように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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