特許ウォッチ

公開番号2025165433
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2024069448
出願日2024-04-23
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 3/28 20060101AFI20251028BHJP(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いて、バッテリの充電時における商用電源側に入力されるノイズを低減する。
【解決手段】単相三線式の電力供給時、バッテリBから供給される直流電力を交流電力に変換しホット側の入出力端子T1及び中性端子Tnを介して負荷Loαに出力する双方向電力変換回路PC1と、単相三線式の電力供給時、バッテリBから供給される直流電力を交流電力に変換して入出力端子T2及び中性端子Tnを介して負荷Loβに出力する双方向電力変換回路PC2とを備えて双方向充電器Chを構成し、双方向電力変換回路PC1、PC2は、それぞれ、複数のアームのうちの一部のアームのみにインダクタを有するトーテムポール型の双方向インバータ回路INVと、双方向DCDCコンバータ回路CNVとを備える。
【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、
前記第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、
第１スイッチと、
第２スイッチと、
前記第１入出力端子及び前記第１スイッチの一端に接続される第１双方向インバータ回路と、
前記第２入出力端子及び前記第２スイッチの一端に接続される第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、前記第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御する制御部と、
を備え、
前記第１スイッチの他端は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に接続され、
前記第２スイッチの他端は前記中性端子に接続されるか前記第１入出力端子に接続されるかを切り替え可能に接続され、
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、
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入出力端子と前記第１スイッチの一端とのいずれか一方に接続される第１コイルと、
を備え、
前記第１アーム、前記第２アームは並列接続されるとともに、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子の接続点は、前記第１入出力端子と前記第１スイッチの一端とのいずれかの他方に接続され、
前記第２双方向インバータ回路は、
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、
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、
一端が前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子との接続点に接続され、他端が前記第２入出力端子と前記第２スイッチの一端とのいずれか一方に接続される第２コイルと、
を備え、
前記第３アーム、前記第４アームは並列接続されるとともに、前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子の接続点は、前記第２入出力端子と前記第２スイッチの一端とのいずれか他方に接続される
ことを特徴とする双方向充電器。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
請求項１に記載の双方向充電器であって、
前記制御部は、単相三線式の電力供給時、前記第１双方向インバータ回路の前記第１コイルが前記第１入出力端子に接続されるとともに、前記第２双方向インバータ回路の前記第２コイルが前記中性端子に接続されるように制御する双方向充電器。
【請求項３】
請求項１に記載の双方向充電器であって、
前記制御部は、単相三線式の電力供給時、前記第１双方向インバータ回路の前記第１コイルが前記中性端子に接続されるとともに、前記第２双方向インバータ回路の前記第２コイルが前記中性端子に接続されるように制御する双方向充電器。
【請求項４】
請求項１に記載の双方向充電器であって、
前記制御部は、単相三線式の電力供給時、前記第１双方向インバータ回路の前記第１コイルが前記第１入出力端子に接続されるとともに、前記第２双方向インバータ回路の前記第２コイルが前記第２入出力端子に接続されるように制御する双方向充電器。
【請求項５】
請求項１～４の何れか１項に記載の双方向充電器であって、
前記第１双方向インバータ回路は、前記第１アーム及び前記第２アームに並列接続され第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３コイルを有し、
前記第３コイルは、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入出力端子と前記第１スイッチの一端とのいずれか一方に接続され、
前記第２双方向インバータ回路は、前記第３アーム及び前記第４アームに並列接続され第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アームと第４コイルを有し、
前記第４コイルは、一端が前記第１１スイッチング素子と前記第１２スイッチング素子との接続点に接続され、他端が前記第２入出力端子と前記第２スイッチの一端とのいずれか一方に接続される
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 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
双方向充電器として、２つの双方向電力変換回路を備えるものがある。バッテリの充電時、各双方向電力変換回路は、商用電源からホット側の電圧線及びコールド側の電圧線を介して供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリに出力する。単相三線式の電力供給時、一方の双方向電力変換回路は、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換してホット側の電圧線及びグランド側の中性線を介して一方の負荷に出力し、他方の双方向電力変換回路は、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換してコールド側の電圧線及び中性線を介して他方の負荷に出力する。関連する技術として、特許文献１がある。
【０００３】
ところで、双方向電力変換回路として双方向インバータ回路と双方向ＤＣＤＣコンバータ回路とを備える場合で、かつ、双方向インバータ回路の各アームにインダクタを有する場合では、双方向インバータ回路内のスイッチング素子のスイッチングによって各インダクタにノイズが生じてしまうという懸念がある。
【０００４】
上記双方向充電器において、各双方向電力変換回路のそれぞれの双方向インバータ回路が各アームにインダクタを有する場合では、ホット側の電圧線、コールド側の電圧線、及び中性線にそれぞれインダクタが接続される。充電動作時に力率改善動作をすると、スイッチング素子がスイッチングする際に各インダクタのスイッチング素子側電位が変動するため、比較的大きなノイズが生じ、そのノイズがバッテリの充電時の商用電源側に入力されるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００２－７８３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、バッテリの充電時における商用電源側に入力されるノイズを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記第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、第１スイッチと、第２スイッチと、前記第１入出力端子及び前記第１スイッチの一端に接続される第１双方向インバータ回路と、前記第２入出力端子及び前記第２スイッチの一端に接続される第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、前記第２双方向ＤＣＤＣコンバータ回路、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御する制御部と、を備え、前記第１スイッチの他端は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に接続され、前記第２スイッチの他端は前記中性端子に接続されるか前記第１入出力端子に接続されるかを切り替え可能に接続され、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、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入出力端子と前記第１スイッチの一端とのいずれか一方に接続される第１コイルを備え、前記第１アーム、前記第２アームは並列接続されるとともに、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子の接続点は、前記第１入出力端子と前記第１スイッチの一端とのいずれかの他方に接続され、前記第２双方向インバータ回路は、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、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、一端が前記第５スイッチング素子と前記第６スイッチング素子との接続点に接続され、他端が前記第２入出力端子と前記第２スイッチの一端とのいずれか一方に接続される第２コイルを備え、前記第３アーム、前記第４アームは並列接続されるとともに、前記第７スイッチング素子と前記第８スイッチング素子の接続点は、前記第２入出力端子と前記第２スイッチの一端とのいずれか他方に接続される。
【０００８】
これにより、第１及び第２双方向電力変換回路が備える各双方向インバータ回路をトーテムポール型の双方向インバータ回路として構成することができるため、ホット側の電圧線、コールド側の電圧線、及び中性線に接続されるインダクタの数を低減することができる。そのため、バッテリの充電時において双方向インバータ回路内のスイッチング素子のスイッチングにより各インダクタに生じるノイズを低減することができ、バッテリの充電時における商用電源側に入力されるノイズを低減することができる。
【０００９】
また、前記制御部は、単相三線式の電力供給時、前記第１双方向インバータ回路の前記第１コイルが前記第１入出力端子に接続されるとともに、前記第２双方向インバータ回路の前記第２コイルが前記中性端子に接続されるように制御するように構成してもよい。
【００１０】
また、前記制御部は、単相三線式の電力供給時、前記第１双方向インバータ回路の前記第１コイルが前記中性端子に接続されるとともに、前記第２双方向インバータ回路の前記第２コイルが前記中性端子に接続されるように制御す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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