特許ウォッチ

公開番号2025158405
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-17
出願番号2024060909
出願日2024-04-04
発明の名称双方向充電器
出願人株式会社豊田自動織機
代理人インフォート弁理士法人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20251009BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】バッテリの充電または単相三線式の電力供給が可能な双方向充電器における単相接続時に対して、単相三線式の電力供給時の能力低下を抑制する。
【解決手段】入出力端子T1、T2に接続される双方向インバータ回路INV1と、入出力端子T1及び中性端子Tnに接続される双方向インバータ回路INV2と、双方向インバータ回路INV1からの電力をバッテリBに出力するとともにバッテリBからの電力を双方向インバータ回路INV1に出力する双方向DCDCコンバータ回路CNV1と、双方向インバータ回路INV2からの電力をバッテリBに出力するとともにバッテリBからの電力を双方向インバータ回路INV2に出力する双方向DCDCコンバータ回路CNV2と、双方向インバータ回路INV1、INV2及び双方向DCDCコンバータ回路CNV1、CNV2を制御する制御部CNTとを備えて双方向充電器Chを構成する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１負荷に接続される第１入出力端子と、
第１負荷と直列接続される第２負荷に接続される第２入出力端子と、
前記第１負荷と前記第２負荷との接続点に接続されるとともに接地される中性端子と、前記第１入出力端子及び前記第２入出力端子に接続される第１双方向インバータ回路と、
前記第１入出力端子及び前記中性端子に接続される第２双方向インバータ回路と、
前記第１双方向インバータ回路から供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換してバッテリに出力するとともに、バッテリから供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して前記第１双方向インバータ回路に出力する第１双方向ＤＣＤＣコンバータ回路と、
前記第２双方向インバータ回路から供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換してバッテリに出力するとともに、バッテリから供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して前記第２双方向インバータ回路に出力する第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路と、
前記第１双方向インバータ回路、前記第２双方向インバータ回路、前記第１双方向ＤＣＤＣコンバータ回路及び前記第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路を制御する制御部と、
を備える双方向充電器。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
第１負荷に接続される第１入出力端子と、
第１負荷と直列接続される第２負荷に接続される第２入出力端子と、
前記第１負荷と前記第２負荷との接続点に接続されるとともに接地される中性端子と、
前記第１入出力端子及び前記第２入出力端子に接続される第１双方向インバータ回路と、
前記第１入出力端子に接続される第２双方向インバータ回路と、
一端が前記第２双方向インバータ回路に接続され、他端が前記中性端子に接続されるか前記第２入出力端子に接続されるかを切り替え可能なスイッチと、
前記第１双方向インバータ回路から供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換してバッテリに出力するとともに、バッテリから供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して前記第１双方向インバータ回路に出力する第１双方向ＤＣＤＣコンバータ回路と、
前記第２双方向インバータ回路から供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換してバッテリに出力するとともに、バッテリから供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して前記第２双方向インバータ回路に出力する第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路と、
前記第１双方向インバータ回路、前記第２双方向インバータ回路、前記第１双方向ＤＣＤＣコンバータ回路及び前記第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路を制御する制御部と、
を備える双方向充電器。
【請求項３】
前記第１双方向インバータ回路は、
第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが直列接続された第１アームと、
第３スイッチング素子と第４スイッチング素子とが直列接続された第２アームと、
第５スイッチング素子と第６スイッチング素子とが直列接続された第３アームと、
一端が前記第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に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第１コイルと、
一端が前記第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に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第２コイルと、を備え、
前記第１アーム、前記第２アーム及び前記第３アームは並列接続されるとともに、前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子の接続点は、前記第２入出力端子に接続され、
前記第２双方向インバータ回路は、第７スイッチング素子と第８スイッチング素子とが直列接続された第４アームと、
第９スイッチング素子と第１０スイッチング素子とが直列接続された第５アームと、
第１１スイッチング素子と第１２スイッチング素子とが直列接続された第６アームと、
一端が前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子との接続点に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第３コイルと、
一端が前記第９スイッチング素子と前記第１０スイッチング素子との接続点に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第４コイルと、を備え、
前記第４アーム、前記第５アーム及び前記第６アームは並列接続されるとともに前記第１１スイッチング素子と前記第１２スイッチング素子の接続点は、前記中性端子に接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の双方向充電器。
【請求項４】
前記第１双方向インバータ回路は、
第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが直列接続された第１アームと、
第３スイッチング素子と第４スイッチング素子とが直列接続された第２アームと、
第５スイッチング素子と第６スイッチング素子とが直列接続された第３アームと、
一端が前記第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に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第１コイルと、
一端が前記第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に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第２コイルと、
を備え、
前記第１アーム、前記第２アーム及び前記第３アームは並列接続されるとともに、前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子の接続点は、前記第２入出力端子に接続され、
前記第２双方向インバータ回路は、
第７スイッチング素子と第８スイッチング素子が直列接続された第４アームと、
第９スイッチング素子と第１０スイッチング素子が直列接続された第５アームと、
第１１スイッチング素子と第１２スイッチング素子が直列接続された第６アームと、
一端が前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子との接続点に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第３コイルと、
一端が前記第９スイッチング素子と前記第１０スイッチング素子との接続点に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第４コイルと、
を備え、
前記第４アーム、前記第５アーム及び前記第６アームは並列接続されるともに、前記第１１スイッチング素子と前記第１２スイッチング素子の接続点は、前記スイッチの前記一端に接続される
ことを特徴とする請求項２に記載の双方向充電器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向充電器に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
双方向充電器として、バッテリの充電時、商用電源から供給される交流電力を双方向インバータ回路により直流電力に変換し、その直流電力を双方向ＤＣＤＣコンバータ回路により所定の直流電力に変換してバッテリに出力し、単相二線式の電力供給時、バッテリから供給される直流電力を双方向ＤＣＤＣコンバータ回路により所定の直流電力に変換し、その所定の直流電力を双方向インバータ回路により交流電力に変換して負荷に出力するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の図５の様に三相負荷への給電の開示はあるが、単相三線の給電方法は明確に記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－１６４５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一側面に係る目的は、バッテリの充電または単相三線式の電力供給が可能な双方向充電器において、単相三線式の電力供給時、負荷の消費電力のアンバランスに対応することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一つの形態である双方向充電器は、第１負荷に接続される第１入出力端子と、第１負荷と直列接続される第２負荷に接続される第２入出力端子と、前記第１負荷と前記第２負荷との接続点に接続されるとともに接地される中性端子と、前記第１入出力端子及び前記第２入出力端子に接続される第１双方向インバータ回路と、前記第１入出力端子及び前記中性端子に接続される第２双方向インバータ回路と、前記第１双方向インバータ回路から供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換してバッテリに出力するとともに、バッテリから供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して前記第１双方向インバータ回路に出力する第１双方向ＤＣＤＣコンバータ回路と、前記第２双方向インバータ回路から供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換してバッテリに出力するとともに、バッテリから供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して前記第２双方向インバータ回路に出力する第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路と、前記第１双方向インバータ回路、前記第２双方向インバータ回路、前記第１双方向ＤＣＤＣコンバータ回路及び前記第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路を制御する制御部とを備える。
【０００７】
これにより、第１双方向インバータ回路、第２双方向インバータ回路、第１双方向ＤＣＤＣコンバータ回路及び第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路を同時に制御することで、第１負荷で消費される電力が第２負荷で消費される電力よりも大きい場合、第２双方向ＤＣＤＣコンバータ及び第２双方向インバータ回路を介して、第１負荷で消費される電力から第２負荷で消費される電力を引いた電力を第１負荷に供給することができる。また、第２負荷で消費される電力が第１負荷で消費される電力よりも大きい場合、第２双方向インバータ回路及び第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路を介して、第２負荷で消費される電力から第１負荷で消費される電力を引いた電力をバッテリに回生させることができる。
【０００８】
また、本発明に係る一つの形態である双方向充電器は、第１負荷に接続される第１入出力端子と、第１負荷と直列接続される第２負荷に接続される第２入出力端子と、前記第１負荷と前記第２負荷との接続点に接続されるとともに接地される中性端子と、前記第１入出力端子及び前記第２入出力端子に接続される第１双方向インバータ回路と、前記第１入出力端子に接続される第２双方向インバータ回路と、一端が前記第２双方向インバータ回路に接続され、他端が前記中性端子に接続されるか前記第２入出力端子に接続されるかを切り替え可能なスイッチと、前記第１双方向インバータ回路から供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換してバッテリに出力するとともに、バッテリから供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して前記第１双方向インバータ回路に出力する第１双方向ＤＣＤＣコンバータ回路と、前記第２双方向インバータ回路から供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換してバッテリに出力するとともに、バッテリから供給される直流電力を異なる電圧の直流電力に変換して前記第２双方向インバータ回路に出力する第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路と、前記第１双方向インバータ回路、前記第２双方向インバータ回路、前記第１双方向ＤＣＤＣコンバータ回路及び前記第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路を制御する制御部とを備える。
【０００９】
これにより、第１入出力端子及び第２入出力端子に外部交流電源が接続され、スイッチの他端が第２入出力端子に接続された場合、第１双方向インバータ回路及び第１双方向ＤＣＤＣコンバータ回路を介してバッテリに直流電力を供給するのに加え、第２双方向インバータ回路及び第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路を介してバッテリに直流電力を供給することができる。
【００１０】
また、前記第１双方向インバータ回路は、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とが直列接続された第１アームと、第３スイッチング素子と第４スイッチング素子とが直列接続された第２アームと、第５スイッチング素子と第６スイッチング素子とが直列接続された第３アームと、一端が前記第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に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第１コイルと、一端が前記第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に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第２コイルと、を備え、前記第１アーム、前記第２アーム及び前記第３アームは並列接続されるとともに、前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子の接続点は、前記第２入出力端子に接続され、前記第２双方向インバータ回路は、第７スイッチング素子と第８スイッチング素子とが直列接続された第４アームと、第９スイッチング素子と第１０スイッチング素子とが直列接続された第５アームと、第１１スイッチング素子と第１２スイッチング素子とが直列接続された第６アームと、一端が前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子との接続点に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第３コイルと、一端が前記第９スイッチング素子と前記第１０スイッチング素子との接続点に接続され、他端が前記第１入出力端子に接続される第４コイルと、を備え、前記第４アーム、前記第５アーム及び前記第６アームは並列接続されるとともに前記第１１スイッチング素子と前記第１２スイッチング素子の接続点は、前記中性端子に接続されるように構成してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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