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公開番号2025152980
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024055201
出願日2024-03-29
発明の名称電力変換器、充電装置及び車両
出願人株式会社GSユアサ
代理人個人,個人
主分類H02M 3/28 20060101AFI20251002BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】大電力化を実現できるマルチフェーズ型の電力変換器を提供する。
【解決手段】N個のLLC回路10_nを備える。LLC回路10_nは、共振インダクタLra、Lrb、トランスTの一次巻線Pa、Pb及び共振キャパシタCrを含む直列共振回路が第1スイッチングレッグの出力点と第2スイッチングレッグの出力点との間に接続される。N個のLLC回路10_nを360°/Nの位相差を有するN相のマルチフェーズで動作させる制御部20を備える。LLC回路10_nは、共振キャパシタCrの一端に接続された相間接続用の共振キャパシタCrxと、共振キャパシタCrの他端に接続された相間接続用の共振キャパシタCryとを備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直列に接続された上スイッチ素子及び下スイッチ素子をそれぞれ含む第１スイッチングレッグと第２スイッチングレッグとを有し、直流電圧の正極と負極との間に、前記第１スイッチングレッグと前記第２スイッチングレッグとが接続され、共振インダクタ、トランスの一次巻線及び第１共振キャパシタを含む直列共振回路が前記第１スイッチングレッグの出力点と前記第２スイッチングレッグの出力点との間に接続された、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）のフルブリッジＬＬＣコンバータと、
Ｎ個の前記フルブリッジＬＬＣコンバータを３６０°/Ｎの位相差を有するＮ相のマルチフェーズで動作させる制御部と、を備え、
前記フルブリッジＬＬＣコンバータは、前記第１共振キャパシタの一端に接続された相間接続用の第２共振キャパシタと、
前記第１共振キャパシタの他端に接続された相間接続用の第３共振キャパシタと、を備える電力変換器。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１共振キャパシタの一端は、前記第２共振キャパシタを介して第１中性点に接続され、
前記第１共振キャパシタの他端は、前記第３共振キャパシタを介して第２中性点に接続される請求項１記載の電力変換器。
【請求項３】
前記第１中性点に一端が接続された第１相異常検知キャパシタと、
前記第２中性点に一端が接続された第２相異常検知キャパシタと、
互いに接続された前記第１相異常検知キャパシタ及び前記第２相異常検知キャパシタの他端と共通電位との間に接続された相異常検知抵抗と、を含む相異常検知回路を備える請求項２記載の電力変換器。
【請求項４】
前記第２共振キャパシタは、他の相の前記第２共振キャパシタとΔ結線され、
前記第３共振キャパシタは、他の相の前記第３共振キャパシタとΔ結線される請求項１記載の電力変換器。
【請求項５】
Δ結線された前記第２共振キャパシタとΔ結線された前記第３共振キャパシタとの少なくともいずれか一方の各辺のそれぞれに一端が接続された相異常検知キャパシタと、
互いに接続された前記相異常検知キャパシタの他端と共通電位との間に接続された相異常検知抵抗と、を含む相異常検知回路を備える請求項４記載の電力変換器。
【請求項６】
各相の前記トランスの二次巻線の一端にそれぞれ接続され、前記二次巻線に誘起される交流を整流してダイオードブリッジ回路と、
前記ダイオードブリッジ回路の正側出力端子と負側出力端子との間に接続される出力キャパシタと、
互いに接続された各相の前記二次巻線の他端と前記ダイオードブリッジ回路の前記負側出力端子との間に直列に接続された倍電圧用キャパシタ及び切替スイッチと、を含む整流平滑回路を備える請求項１記載の電力変換器。
【請求項７】
３６０°/Ｎの位相差を有するＮ相のマルチフェーズで動作するＮ個の前記フルブリッジＬＬＣコンバータをＭ段（Ｍは２以上の自然数）構成とし、
同一相の前記トランスの二次巻線は、直列に接続される請求項１記載の電力変換器。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１スイッチングレッグ及び前記第２スイッチングレッグにおける前記上スイッチ素子と前記下スイッチ素子とのいずれか一方を常時オン状態とし、他方を常時オフ状態とする常時オン動作で、１以上の段の前記フルブリッジＬＬＣコンバータを駆動させる請求項７記載の電力変換器。
【請求項９】
蓄電池を充電する充電装置であって、
前記直流電圧を、前記蓄電池を充電する出力電圧に変換する請求項１に記載の電力変換器を備える充電装置。
【請求項１０】
蓄電池が搭載された車両であって、
車外からの供給電力を、前記蓄電池を充電する出力電圧に変換する請求項１に記載の電力変換器を備える車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧を所望の出力電圧に変換する電力変換器に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電気自動車等に搭載された蓄電池（バッテリー）を充電する充電装置は、大電力化が求められている。大電力化を実現する電力変換器は、相数（動作フェーズ数）を複数にし、位相をずらして各相を駆動するマルチフェーズ型の電力変換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６６９６６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さらなる大電力化を実現するためには、相数を増やすことが考えられる。しかしながら、相数が増えるほど、用意する相補スイッチの駆動信号（相補ゲートドライブ信号）も増加する。従って、相数の増加に伴う制御も複雑となり、制御に関わる回路が大規模化するなど、多相化による電力拡張は容易にできなかった。
【０００５】
本発明の一態様は、駆動信号を増やすことなく、大電力化を実現できるマルチフェーズ型の電力変換器、充電装置及び車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る電力変換器は、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）のフルブリッジＬＬＣコンバータを備える。フルブリッジＬＬＣコンバータは、直列に接続された上スイッチ素子及び下スイッチ素子をそれぞれ含む第１スイッチングレッグと第２スイッチングレッグとを有する。フルブリッジＬＬＣコンバータは、直流電圧の正極と負極との間に、第１スイッチングレッグと第２スイッチングレッグとが接続される。フルブリッジＬＬＣコンバータは、共振インダクタ、トランスの一次巻線及び第１共振キャパシタを含む直列共振回路が第１スイッチングレッグの出力点と第２スイッチングレッグの出力点との間に接続される。電力変換器は、Ｎ個のフルブリッジＬＬＣコンバータを３６０°/Ｎの位相差を有するＮ相のマルチフェーズで動作させる制御部を備える。フルブリッジＬＬＣコンバータは、第１共振キャパシタの一端に接続された相間接続用の第２共振キャパシタと、第１共振キャパシタの他端に接続された相間接続用の第３共振キャパシタとを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、駆動信号を増やすことなく、大電力化を実現できる。フルブリッジＬＬＣコンバータは、ハーフブリッジＬＬＣコンバータに対して、同じ電力であれば、トランスＴの１次側に流れる電流を１／２にでき、大電力化、高圧入力化に適する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
電力変換器の充電装置としての使用例を示す図である。
電力変換器の構成例を示す図である。
制御部が出力する駆動信号を示す図である。
ＬＬＣ回路の他の構成例を示す図である。
ＨＶＤＣ入力対応のフルブリッジ回路の構成例を示す図である。
相異常検知回路を備えた電力変換器の他の構成例を示す図である。
共振キャパシタの接続を変更した電力変換器の他の構成例を示す図である。
相異常検知回路の他の構成例を示す図である。
二次側回路の他の構成例を示す図である。
二次側回路の切替動作を示す図である。
３相／１相動作切替時の駆動信号を示す図である。
１相／３相動作の切り替えによる共振周波数変化を示す図である。
３次高調波の１次側共振電流を示す図である。
Ｍ段構成の電力変換器の構成例を示す図である。
常時オン動作時の電力変換器を示す図である。
インピーダンスの変化を示す図である。
各駆動モードの出力特性例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下の実施の形態において、同様の機能を示す構成には、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００１０】
本実施の形態の電力変換器１は、図１を参照すると、電気自動車等の車両２に搭載された蓄電池３（バッテリー）を充電する充電装置として用いられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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