特許ウォッチ

公開番号2025122471
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-21
出願番号2024017987
出願日2024-02-08
発明の名称電力変換装置
出願人本田技研工業株式会社,学校法人東京理科大学
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250814BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】複数種類の電圧レベルに対応させる場合において、より単純な構成で高効率に電力変換することができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】第1機器と第2機器との間での電力変換を行う電力変換装置は、一次側コイルおよび二次側コイルを有する変圧器と、第1回路と、第2回路と、を備え、前記第2回路は、2つの二次側スイッチ素子が直列接続されて成る二次側レグと、前記二次側レグに並列接続された第1キャパシタと、第2キャパシタとを有し、前記二次側コイルは、前記第2キャパシタを介して前記2つの二次側スイッチ素子のうち1つと並列接続されており、前記第2回路は、前記第2機器を前記第1キャパシタに並列接続させる第1接続状態と、前記第2機器を前記第2キャパシタに並列接続させる第2接続状態とを選択的に切り替えるための切替機構を更に有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１機器と第２機器との間での電力変換を行う電力変換装置であって、
コアに巻かれた一次側コイルおよび二次側コイルを有する変圧器と、
前記一次側コイルと前記第１機器との間で電力を伝送する第１回路と、
前記二次側コイルと前記第２機器との間で電力を伝送する第２回路と、
を備え、
前記第２回路は、２つの二次側スイッチ素子が直列接続されて成る二次側レグと、前記二次側レグに並列接続された第１キャパシタと、第２キャパシタとを有し、
前記二次側コイルは、前記第２キャパシタを介して前記２つの二次側スイッチ素子のうち１つと並列接続されており、
前記第２回路は、前記第２機器を前記第１キャパシタに並列接続させる第１接続状態と、前記第２機器を前記第２キャパシタに並列接続させる第２接続状態とを選択的に切り替えるための切替機構を更に有する、ことを特徴とする電力変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記二次側レグにおける前記２つの二次側スイッチ素子は、第１接点を介して直列接続されており、
前記二次側コイルの一端が前記第１接点に接続され、前記二次側コイルの他端が前記第２キャパシタに接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記二次側レグおよび前記第１キャパシタの各々は、第１ラインと第２ラインとの間に接続されており、
前記第２キャパシタは、第２接点を介して前記二次側コイルと直列接続されるとともに、前記第２接点と前記第２ラインとの間に接続されており、
前記第１接続状態は、前記第１ラインと前記第２ラインとの間に前記第２機器を接続させる状態であり、
前記第２接続状態は、前記第２接点と前記第２ラインとの間に前記第２機器を接続させる状態である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１回路は、２つの一次側スイッチ素子が直列接続されて成る一次側レグを有し、
前記一次側コイルは、前記第１機器を介して前記２つの一次側スイッチ素子のうち１つと並列接続されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１回路は、前記一次側レグに並列接続されたキャパシタを更に有する、ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記一次側レグにおける前記２つの一次側スイッチ素子は、第３接点を介して直列接続されており、
前記一次側コイルの一端が前記第３接点に接続され、前記一次側コイルの他端が前記第１機器に接続されている、ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記電力変換装置は、複数の前記変圧器を備え、
前記第１回路は、複数の前記変圧器をそれぞれ動作させる複数の前記一次側レグを有し、
前記第２回路は、複数の前記変圧器をそれぞれ動作させる複数の前記二次側レグを有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項８】
複数の前記変圧器は、前記一次側コイルと前記二次側コイルとの巻数比が互いに異なる、ことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記切替機構は、三端子を有する機械式スイッチである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第１機器は、バッテリであり、
前記第２機器は、前記第１機器から電力が供給される負荷、または、前記第１機器に電力を供給する電源である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
（【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、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。リチウムイオンバッテリなどの固定式や可搬式の二次電池を複数種類の電圧レベル（例えば１００Ｖ系、２００Ｖ系）の電源として使用する場合、当該電源の電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換装置）が必要となる。そして、このようなコンバータには、広い入出力電圧比で高効率に電力変換することが求められる。非特許文献１には、非対称な巻数比を有する三相変圧器を用いたCurrent-fed Dual Active Bridgeコンバータが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
陳一宇、太田涼介、星伸一著、「非対称な三相変圧器を用いたCurrent-fed Dual Active Bridgeコンバータ」、電気学会研究会資料、2022.12.1-2、EDD-22-046、SPC-22-186、p.87-92
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に提案されているコンバータでは、複数種類の電圧レベルに対応させる場合に各相の巻数比の差を大きくする必要がある。そのため、より単純な構成で高効率に電力変換することができるコンバータが望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は、複数種類の電圧レベルに対応させる場合において、より単純な構成で高効率に電力変換することができる電力変換装置を提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギー効率の改善に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての電力変換装置は、第１機器と第２機器との間での電力変換を行う電力変換装置であって、コアに巻かれた一次側コイルおよび二次側コイルを有する変圧器と、前記一次側コイルと前記第１機器との間で電力を伝送する第１回路と、前記二次側コイルと前記第２機器との間で電力を伝送する第２回路と、を備え、前記第２回路は、２つの二次側スイッチ素子が直列接続されて成る二次側レグと、前記二次側レグに並列接続された第１キャパシタと、第２キャパシタとを有し、前記二次側コイルは、前記第２キャパシタを介して前記２つの二次側スイッチ素子のうち１つと並列接続されており、前記第２回路は、前記第２機器を前記第１キャパシタに並列接続させる第１接続状態と、前記第２機器を前記第２キャパシタに並列接続させる第２接続状態とを選択的に切り替えるための切替機構を更に有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、複数種類の電圧レベルに対応させる場合において、より単純な構成で高効率に電力変換することができる電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態の電力変換装置の構成例を示す回路図
第１接続状態および第２接続状態を説明するための図
第２実施形態の電力変換装置の構成例を示す回路図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内での構成の変更や変形も含む。また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明に必須のものとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態の電力変換装置１００Ａについて説明する。本実施形態の電力変換装置１００Ａは、第１機器Ｄ１と第２機器Ｄ２との間で電力を伝送（供給）するための電力変換を行う絶縁コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）であり、第１機器Ｄ１と第２機器Ｄ２との間で双方向に電力を伝送可能な双方向絶縁コンバータとして構成されうる。つまり、電力変換装置１００Ａは、第１機器Ｄ１から第２機器Ｄ２への電力の伝送（供給）と、第２機器Ｄ２から第１機器Ｄ１への電力の伝送（供給）とを実行可能に構成されている。第１機器Ｄ１は、例えばリチウムイオンバッテリなどの充放電可能なバッテリでありうる。第２機器Ｄ２は、第１機器Ｄ１としてのバッテリから電力が供給される負荷、あるいは、第１機器Ｄ１としてのバッテリに電力を供給する電源（例えば充電器）でありうる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許