CN114747126A - 电力转换装置、包含该电力转换装置的车辆以及控制方法 - Google Patents

电力转换装置、包含该电力转换装置的车辆以及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114747126A
CN114747126A CN201980102389.1A CN201980102389A CN114747126A CN 114747126 A CN114747126 A CN 114747126A CN 201980102389 A CN201980102389 A CN 201980102389A CN 114747126 A CN114747126 A CN 114747126A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switching
switching element
power conversion
frequency
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980102389.1A
Other languages
English (en)
Inventor
田代圭司
高桥成治
立崎真辅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of CN114747126A publication Critical patent/CN114747126A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0043—Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/285—Single converters with a plurality of output stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0064—Magnetic structures combining different functions, e.g. storage, filtering or transformation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

电力转换装置包含：开关电路，其包含多个开关元件；以及控制部，其在向开关电路的输入端子输入有直流电压的状态下，以预定的开关频率对开关电路所包含的多个开关元件分别进行切换控制，开关电路对输入到输入端子的直流电压进行转换，并输出转换后的电流，开关频率被设定为开关频率和在电流中出现的纹波的频率主分量处于在车载接收器所进行的通信中使用的频率范围外。

Description

电力转换装置、包含该电力转换装置的车辆以及控制方法
技术领域
本公开涉及电力转换装置、包含该电力转换装置的车辆以及控制方法。
背景技术
在以车辆为首的各种电气装置以及电气设备中，利用电力转换装置。例如，在PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle：插电式混合动力汽车)或EV(Electric Vehicle：电动汽车)等车辆中，通过电力转换装置将电池的输出电压转换为适当的电压，并供给至车辆内部的各设备。在DC/DC转换器等电力转换装置中，采用使用半导体的开关元件而构成的开关电路。若使开关电路以高频进行开关动作，则与之相伴地会产生噪声。
在下述专利文献1中，公开了为了降低通过使DC/DC转换器中的开关电路以高频进行开关动作而产生的辐射噪声而改善噪声滤波器特性的内容。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-17970号公报
非专利文献
非专利文献1：佐藤智典、“CISPR 25的概要(ed.2)”、[online]、[令和1年10月31日检索]、互联网<URL：https://www.emc-ohtama.jp/emc/doc/cispr25-explained.pdf>
发明内容
本公开的一个方面所涉及的电力转换装置包含：开关电路，其包含多个开关元件；以及控制部，其在向开关电路的输入端子输入有直流电压的状态下，以预定的开关频率对开关电路所包含的多个开关元件分别进行切换控制，开关电路对输入到输入端子的直流电压进行转换，并输出转换后的电流，开关频率被设定为开关频率和在电流中出现的纹波的频率主分量处于在车载接收器所进行的通信中使用的频率范围外。
本公开的另一方面所涉及的车辆搭载有上述的电力转换装置。
本公开的又一方面所涉及的控制方法是包含由多个开关元件构成的开关电路的电力转换装置的控制方法，其中，所述控制方法包含：向开关电路的输入端子输入直流电压的步骤；以及在向输入端子输入有直流电压的状态下，以预定的开关频率对开关电路所包含的多个开关元件分别进行切换控制，由此对输入到输入端子的直流电压进行转换，并输出转换后的电流的步骤，开关频率为开关频率和在电流中出现的纹波的频率主分量处于在车载接收器所进行的通信中使用的频率范围外。
附图说明
图1是表示在CISPR标准中对噪声的限度值进行了规定的频带的例子的图。
图2是以表形式表示CISPR标准中的传导干扰的限度值的例子(电压法)的图。
图3是以表形式表示CISPR标准中的辐射干扰的限度值的例子(ALSE法)的图。
图4是表示本公开的实施方式所涉及的电力转换装置的电路图。
图5是表示本公开的实施方式所涉及的车辆的示意图。
图6是表示图4所示的电路的控制时机的波形图。
图7是表示第一变形例所涉及的电力转换装置的电路图。
图8是表示图7所示的电路的控制时机的波形图。
图9是表示第二变形例所涉及的电力转换装置的电路图。
图10是表示图9所示的电路的控制时机的波形图。
图11是表示第三变形例所涉及的电力转换装置的电路图。
图12是表示图11所示的电路的控制时机的波形图。
图13是表示第四变形例所涉及的电力转换装置的电路图。
图14是表示在电力转换装置中使用的扼流线圈的一个例子的立体图。
图15是表示在电力转换装置中使用的扼流线圈的另一个例子的三视图。
图16是表示在电力转换装置中使用的扼流线圈的又一个例子的三视图。
图17是表示在电路基板上形成扼流线圈的例子的立体图。
图18是表示磁耦合的扼流线圈的例子的三视图。
图19是表示在电力转换装置中使用的变压器的主视图。
图20是表示在电力转换装置中使用的低损耗的变压器的主视图。
具体实施方式
[本公开所要解决的问题]
为了使搭载于车辆的DC/DC转换器等电力转换装置变得小型，考虑通过使对构成电路的开关元件进行接通/断开的开关频率高频化，从而使磁性构件变得小型。但是，若使开关频率高频化，则产生由于从电力转换装置辐射的噪声而干扰周边设备中的通信的可能性。
作为用于保护车载接收器免受因车辆内产生的传导以及辐射发射而产生的干扰的国际标准，已知有由CISPR(国际无线电干扰特别委员会，Comite internationalSpecial des Perturbations Radioelectriques)制定的CISPR 25(参照非专利文献1)。在CISPR 25中，例如，参照图1，关于150kHz～300kHz的长波(以下，称为LW)、530kHz～1800kHz的中波(以下，称为MW)、以及5900kHz～6200kHz的短波(以下，称为SW)的频带，对与传导噪声以及辐射噪声相关的限度值进行了规定。具体而言，如图2以及图3所示，在CISPR 25：2016中对限度值进行了规定。在图2中，关于由服务/频段表示的各频带，示出了传导噪声的限度值。在图3中，关于由服务/频段表示的各频带，示出了辐射噪声的限度值。在图2以及图3中，在粗线的框内示出了与图1所示的LM、MW以及SW相关的限度值。
搭载于车辆的电力转换装置需要满足CISPR 25所规定的限度值。为此，需要在电力转换装置中追加噪声对策部件，其结果是，存在即使使开关频率高频化，作为电力转换装置整体也无法小型化的问题。
因而，本公开的目的在于，提供一种不会对周围的设备中的通信造成干扰而能够以高频进行开关动作的电力转换装置、包含该电力转换装置的车辆以及控制方法。
[本公开的效果]
根据本公开，能够使电力转换装置以高频进行开关动作，因此能够实现小型化以及轻量化，向车辆的搭载变得容易。
[本公开的实施方式的说明]
列举本公开的实施方式的内容进行说明。也可以将以下记载的实施方式的至少一部分任意地组合。
(1)本公开的第一方面所涉及的电力转换装置包含：开关电路，其包含多个开关元件；以及控制部，其在向开关电路的输入端子输入有直流电压的状态下，以预定的开关频率对开关电路所包含的多个开关元件分别进行切换控制，开关电路对输入到输入端子的直流电压进行转换，并输出转换后的电流，开关频率被设定为开关频率和在电流中出现的纹波的频率主分量处于在车载接收器所进行的通信中使用的频率范围外。由此，能够使电力转换装置以高频进行开关动作，因此能够使电力转换装置小型化以及轻量化。例如，开关频率以及纹波的频率主分量能够设定为处于没有在作为国际标准的CISPR 25中对噪声的限定值进行规定的频率范围内。
(2)优选地，开关频率大于300kHz且小于530kHz，纹波的频率主分量大于1800kHz且小于5900kHz。由此，能够在不追加噪声对策部件的情况下满足CISPR 25。
(3)更优选地，开关频率大于450kHz且小于530kHz。由此，能够更可靠地满足CISPR25。
(4)进一步优选地，开关电路包含由多个开关元件构成且并联连接的多个子电路，多个子电路分别被输入从输入端子输入的直流电压，并输出对输入到该子电路的直流电压进行转换而生成的信号，构成多个子电路的各个子电路的开关元件由控制部进行切换控制，以使从多个子电路的各个子电路输出的信号相互具有预定的相位差，相位差是基于预定角度和多个子电路的数量的值。由此，能够使叠加于输出电流的纹波的频率主分量高于开关频率，能够将开关频率以及纹波的频率主分量都设定为处于没有在CISPR 25中对噪声的限定值进行规定的频率范围内的值。
例如，相位差可以设定为将180度或360度除以多个子电路的数量而得到的值。
(5)优选地，多个子电路分别包含由该子电路所包含的开关元件构成的全桥电路，或者，多个子电路分别包含由该子电路所包含的开关元件构成的斩波电路。由此，能够使叠加于输出电流的纹波的频率主分量高于开关频率，能够将开关频率以及纹波的频率主分量都设定为处于没有在CISPR 25中对噪声的限定值进行规定的频率范围内的值。
(6)进一步优选地，多个子电路分别还包含电感器，所述电感器用于使从该子电路输出的信号平滑而输出平滑信号，电感器是包含线状的导电性构件和在导电性构件的周围配置的磁性构件的钳位型结构，导电性构件不形成将磁通包围的闭环，导电性构件形成为不包围在电流流过该导电性构件的情况下形成的磁通的形状。由此，与绕组结构的线圈相比，制造更容易。
(7)优选地，导电性构件包含多个线状构件，电感器还包含配置于多个线状构件中的各个线状构件之间的绝缘构件，多个线状构件以及绝缘构件形成层叠结构，多个线状构件中的各个线状构件的相互接近的一方的端部相互连接，多个线状构件中的各个线状构件的相互接近的另一方的端部相互连接。由此，能够使电力转换装置小型化，制造变得更容易。
(8)更优选地，开关电路包含偶数的子电路，偶数的子电路中的各个子电路还包含电感器，所述电感器用于使从该子电路输出的信号平滑而输出平滑信号，偶数的电感器中的至少一对磁耦合。由此，能够使扼流线圈小型化，能够使电力转换装置进一步小型化。
(9)进一步优选地，多个子电路分别包含：全桥电路，其由该子电路所包含的开关元件构成；以及变压器，变压器包含：一次绕组，其是将一根或并联连接的多根第一导电性构件卷绕多次而形成的；以及二次绕组，其是将一根或并联连接的多根第二导电性构件卷绕多次而形成的，一次绕组以及二次绕组中的一方的至少一个卷绕部分配置于一次绕组以及二次绕组中的另一方的相邻的卷绕部分之间。由此，能够抑制以高频使用变压器的情况下成为问题的涡流损耗，能够抑制铁损。
(10)优选地，多个开关元件分别使用宽带隙半导体而形成。由此，开关速度变快，即使提高开关频率也能够抑制损耗。
(11)更优选地，电力转换装置还包含容纳部，所述容纳部由导电性构件形成以将开关电路覆盖。由此，能够抑制在电力转换装置内部产生的噪声向外部辐射。
(12)进一步优选地，从开关电路输出的电流为50A以上。由此，能够将电力转换装置搭载于车辆而供给低电压。
(13)本公开的第二方面所涉及的车辆是搭载有上述电力转换装置的车辆。由此，电力转换装置小型且轻量，因此电力转换装置向车辆的搭载变得容易。
(14)本公开的第三方面所涉及的控制方法是包含由多个开关元件构成的开关电路的电力转换装置的控制方法，其中，所述控制方法包含：向开关电路的输入端子输入直流电压的步骤；以及在向输入端子输入有直流电压的状态下，以预定的开关频率对开关电路所包含的多个开关元件分别进行切换控制，由此对输入到输入端子的直流电压进行转换，并输出转换后的电流的步骤，开关频率为开关频率和在电流中出现的纹波的频率主分量处于在车载接收器所进行的通信中使用的频率范围外。由此，能够使电力转换装置以高频进行开关动作，能够实现电力转换装置的小型化以及轻量化。
[本公开的实施方式的详细内容]
在以下的实施方式中，对相同的部件标注相同的附图标记。它们的名称以及功能也相同。因而，不重复对它们的详细说明。
(电路结构)
参考图4，本公开的实施方式所涉及的电力转换装置100包含全桥电路102以及全桥电路112、变压器104以及变压器114、整流电路106以及整流电路116、控制电路108、电容器C1以及电容器C2、输入端子T1以及输入端子T2、输出端子T3以及输出端子T4。如后所述，全桥电路102以及全桥电路112和整流电路106以及整流电路116包含开关元件。全桥电路102以及全桥电路112、变压器104以及变压器114、整流电路106以及整流电路116作为整体而构成一个开关电路。如后所述，全桥电路102、变压器104以及整流电路106是具有电力转换功能而构成开关电路的子电路。同样地，全桥电路112、变压器114以及整流电路116也是具有电力转换功能而构成开关电路的子电路。控制电路108对构成全桥电路102以及全桥电路112和整流电路106以及整流电路116的各开关元件进行切换控制(以下，也称为接通/断开控制)。控制电路108只要接受来自外部的触发并在预先设定的时机输出控制信号即可，可以通过ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)等来实现。控制电路108也可以构成为使用了CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等的控制部(控制装置)，通过计算机程序来进行开关电路的各开关元件的切换控制。
全桥电路102包含开关元件Q11、开关元件Q12、开关元件Q13以及开关元件Q14。开关元件Q11、开关元件Q12、开关元件Q13以及开关元件Q14被桥接而构成全桥电路102。开关元件Q11、开关元件Q12、开关元件Q13以及开关元件Q14例如由FET(Field EffectTransistor：场效应晶体管)构成。图4示出了形成于FET内部的寄生二极管(体二极管)。需要说明的是，开关元件也可以是FET以外的半导体元件，例如IGBT(Insulated GateBipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等半导体元件。
从电力转换装置100的外部的电源(未图示)向输入端子T1以及输入端子T2输入直流电压。在输入端子T1以及输入端子T2连接有电容器C1。输入端子T1以及输入端子T2也是全桥电路102的输入端子，输入端子T1以及输入端子T2之间的直流电压被输入到全桥电路102。在全桥电路102的输出侧连接有变压器104的一次绕组。通过控制电路108对开关元件Q11、开关元件Q12、开关元件Q13以及开关元件Q14分别进行接通/断开控制，由此全桥电路102将输入到输入端子T1以及输入端子T2之间的直流电压转换为交流电压并输出到变压器104的一次绕组。
变压器104包含一次绕组、二次绕组以及强磁性的芯(铁芯等)。变压器104的二次绕组是两个线圈串联连接、其连接节点承担输出端子的一个的中心抽头的线圈。
整流电路106包含开关元件Q101以及开关元件Q102、电感器L1。开关元件Q101以及开关元件Q102例如由FET构成。整流电路106的输入侧与变压器104的二次绕组的两端子连接。通过由控制电路108对开关元件Q101以及开关元件Q102分别进行接通/断开控制，整流电路106对在变压器104的二次绕组中产生的交流电压进行整流。电感器L1作为扼流线圈而发挥功能，使整流后的电流平滑而生成电流i1。即，全桥电路102、变压器104以及整流电路106用作DC/DC转换器而发挥功能。电流i1与后述的电流i2叠加而形成电流i10，通过连接在输出端子T3以及输出端子T4之间的电容器C2而被平滑。其结果是，从输出端子T3以及输出端子T4输出的电流i11成为纹波(例如，直流电流所包含的进行脉动的分量)较小的直流电流。
全桥电路112以及整流电路116分别与全桥电路102以及整流电路106同样地构成。由全桥电路112、变压器114以及整流电路116构成的电路在输入端子T1以及输入端子T2与输出端子T3以及输出端子T4之间，与由全桥电路102、变压器104以及整流电路106构成的电路并联连接。
全桥电路112包含开关元件Q21、开关元件Q22、开关元件Q23以及开关元件Q24。开关元件Q21、开关元件Q22、开关元件Q23以及开关元件Q24被桥接而构成全桥电路112。开关元件Q21、开关元件Q22、开关元件Q23以及开关元件Q24例如由FET构成。输入端子T1以及输入端子T2之间的直流电压也被输入到全桥电路112。在全桥电路112的输出侧连接有变压器114的一次绕组。通过控制电路108对开关元件Q21、开关元件Q22、开关元件Q23以及开关元件Q24分别进行接通/断开控制，由此全桥电路112将输入到输入端子T1以及输入端子T2之间的直流电压转换为交流电压并输出到变压器114的一次绕组。
变压器114与变压器104同样地构成，包含一次绕组、二次绕组以及强磁性的芯(铁芯等)。变压器114的二次绕组是两个线圈串联连接、其连接节点承担输出端子的一个的中心抽头的线圈。
整流电路116包含开关元件Q201以及开关元件Q202、电感器L2。开关元件Q201以及开关元件Q202例如由FET构成。整流电路116的输入侧与变压器114的二次绕组的两端子连接。通过由控制电路108对开关元件Q201以及开关元件Q202分别进行接通/断开控制，整流电路116对在变压器114的二次绕组中产生的交流电压进行整流。电感器L2作为扼流线圈而发挥功能，使整流后的电流平滑而生成电流i2。即，全桥电路112、变压器114以及整流电路116作为DC/DC转换器而发挥功能。电流i2如上述那样与电流i1叠加而形成电流i10，通过电容器C2而被平滑，成为纹波较小的电流i11，从输出端子T3以及输出端子T4输出。
控制电路108例如由半导体元件(PLD、FPGA、ASIC等)来实现。控制电路108也可以通过CPU和存储有CPU所执行的程序的存储器来实现。由此，如后所述，对开关元件Q11、开关元件Q12、开关元件Q13、开关元件Q14、开关元件Q21、开关元件Q22、开关元件Q23、开关元件Q24、开关元件Q101、开关元件Q102、开关元件Q201以及开关元件Q202进行接通/断开控制。
参照图5，电力转换装置100例如能够搭载于PHEV或EV等车辆200。搭载于车辆200的电力转换装置100与高压电池230以及低压电池240等一起构成电源部。高压电池230的输出电力(直流)通过逆变器220转换为交流电力，用于对马达210进行驱动。电力转换装置100用于在高压电池230与低压电池240或辅机系统负载250之间转换电压。电力转换装置100将高压电池230的输出电压转换为低电压并供给至低压电池240以及辅机系统负载250。由此，对低压电池240进行充电，并使辅机系统负载250进行工作。
另外，电力转换装置100还用于利用从外部的交流电源供给的交流电力对高压电池230以及低压电池240进行充电，向高压电池230以及低压电池240供给适当的充电电压。需要说明的是，辅机系统负载250是使发动机以及马达等运转所需的附属设备，主要包含启动马达、交流发电机、散热器冷却风扇等。辅机系统负载250也可以包含照明、刮水器驱动部、导航装置、空调、加热器等。
(动作)
参照图6，对电力转换装置100的动作进行说明。在图6中，标注了开关元件Q11～开关元件Q14以及开关元件Q21～开关元件Q24的各波形是表示对各开关元件进行接通/断开控制的信号(控制电路108的输出信号)的变化的时序图。横轴表示时间，纵轴表示电压，例如FET的栅极电压(使FET接通的高电平或使FET断开的低电平)。
在图6中，在下层示出了由控制信号生成的电流i1、电流i2、电流i10以及电流i11。横轴表示时间，纵轴表示电流值。全部的时间轴相同。即，上下方向的虚线表示相同的时机(同时刻)。在图6中示出了与开关频率f0对应的开关周期T0。
开关元件Q21～开关元件Q24的控制信号分别相对于开关元件Q11～开关元件Q14的控制信号而具有一定的时间差(相位差)。在此，相位差为90度。即，图6所示的控制是使用两种相位的控制信号的控制(以下，称为两相控制)。
此时，开关元件Q101以及开关元件Q102可以不由控制电路108控制，也可以根据需要以同步整流方式进行控制。开关元件Q101以及开关元件Q102在以同步整流方式进行控制的情况下，栅极电压被控制而交替地接通。开关元件Q101例如至少在开关元件Q11接通的期间接通，开关元件Q102例如至少在开关元件Q12接通的期间接通。同样地，开关元件Q201以及开关元件Q202交替地接通。开关元件Q201例如至少在开关元件Q21接通的期间接通，开关元件Q202例如至少在开关元件Q22接通的期间接通。
通过如图6所示那样对开关元件Q11～开关元件Q14进行控制，使得从整流电路106输出的电流i1如图6所示那样变化。同样地，通过如图6所示那样对开关元件Q21～开关元件Q24进行控制，使得从整流电路116输出的电流i2如图6所示那样变化。电流i1以及电流i2均以周期T0的1/2的周期(频率为f0的2倍)变化。但是，相位相差90度。其结果是，将电流i1以及电流i2合成而生成的电流i10、以及使电流i10平滑而从输出端子T3以及输出端子T4输出的电流i11成为包含以周期T0的1/4的周期(频率为f0的4倍)为主分量的纹波的电流。在此，主分量是指信号所包含的频率分量中振幅最大的频率。
在此，开关频率f0优选设定为大于450kHz且小于530kHz的值。该频段存在于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带(参照图1所示的第一未规定区域)。在该情况下，如上所述，电流i11所包含的纹波的频率的主分量(f0的4倍)为大于1800kHz且小于2120kHz的值。该频段也存在于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带(参照图1所示的第二未规定区域)。通过使电力转换装置100进行开关动作而从电力转换装置100辐射的噪声的频率主要是开关频率和与连接于输出端子T3以及输出端子T4的输出电缆叠加的纹波频率。通过如上述那样对开关频率f0进行设定，使得从电力转换装置100辐射的噪声的主要的频率存在于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带。因而，电力转换装置100即使不具备噪声对策部件，也能够抑制电力转换装置100所产生的噪声对周边设备中的通信造成干扰。
即使将开关频率设定为比1800kHz高的频率，也不易产生噪声的问题，但器件的发热等损耗增大。通过将开关频率f0设定为大于450kHz且小于530kHz的值，能够在不增大损耗的情况下有效且安全地使用当前普及的半导体器件。
开关频率f0不限于大于450kHz且小于530kHz的值。开关频率f0只要是没有在CISPR25中对限度值进行规定的频带即可。通过像这样设定开关频率f0，即使不具备噪声对策部件，也能够抑制开关所引起的噪声对周边设备中的通信造成干扰。另外，更优选将开关频率f0设定为使得比开关频率f0高的纹波频率属于没有在CISPR 25中对限度值进行规定的频带。
(第一变形例)
在上述中，对由并联连接的两个子电路构成电力转换装置的情况进行了说明，但并不限定于此。如图7所示，也可以由三个子电路构成电力转换装置。
参照图7，第一变形例所涉及的电力转换装置130是在上述的电力转换装置100中追加了开关元件Q31、开关元件Q32、开关元件Q33、开关元件Q34、开关元件Q301以及开关元件Q302、变压器Tr3以及电感器L3的电力转换装置。在图7中，为了方便，分别用变压器Tr1以及变压器Tr2来表示图4的变压器104以及变压器114。以下，不重复进行重复说明，主要对与电力转换装置100的不同点进行说明。需要说明的是，电力转换装置130与电力转换装置100同样地，包含对各开关元件进行接通/断开控制的控制电路108(在图7中未图示)。
开关元件Q31、开关元件Q32、开关元件Q33以及开关元件Q34与全桥电路102同样地构成全桥电路，其输出端子与变压器Tr3的一次绕组连接。变压器Tr3与图4所示的变压器104同样地构成。开关元件Q301以及开关元件Q302和电感器L3与整流电路106同样地构成整流电路，其输入端子与变压器Tr3的二次侧绕组连接。
开关元件Q31、开关元件Q32、开关元件Q33、开关元件Q34、开关元件Q301以及开关元件Q302通过由控制电路108进行接通/断开控制，与变压器Tr3以及电感器L3一起作为DC/DC转换器而发挥功能。因而，电流i3与电流i1以及电流i2叠加而形成电流i20，通过电容器C2而被平滑，成为纹波较小的直流的电流i21，从输出端子T3以及输出端子T4输出。
参照图8，对电力转换装置130的动作进行说明。图8与图6同样地，是表示对图7所示的开关元件Q11～开关元件Q14、开关元件Q21～开关元件Q24以及开关元件Q31～开关元件Q34进行接通/断开控制的信号的变化的时序图。在图8中，在下层示出了由控制信号生成的电流i1、电流i2、电流i3、电流i20以及电流i21。图8表示与开关频率f0对应的开关周期T0。
开关元件Q11～开关元件Q14的控制信号、开关元件Q21～开关元件Q24的控制信号以及开关元件Q31～开关元件Q34的控制信号具有一定的时间差(相位差)。在此，相位差为60度。即，开关元件Q21～开关元件Q24的控制信号分别是相对于开关元件Q11～开关元件Q14的控制信号而相位差为60度的信号(延迟了60度的信号)。开关元件Q31～开关元件Q34的控制信号分别是相对于开关元件Q21～开关元件Q24的控制信号而相位差为60度的信号(延迟了60度的信号)。即，开关元件Q31～开关元件Q34的控制信号分别是相对于开关元件Q11～开关元件Q14的控制信号而相位差为120度的信号(延迟了120度的信号)。图8所示的控制是使用三种相位的控制信号的控制(以下，称为三相控制)。
此时，开关元件Q301以及开关元件Q302与开关元件Q101以及开关元件Q302同样地交替接通。开关元件Q301例如至少在开关元件Q31接通的期间接通，开关元件Q302例如至少在开关元件Q32接通的期间接通。
通过如图8所示那样对开关元件Q11～开关元件Q14、开关元件Q21～开关元件Q24以及开关元件Q31～开关元件Q34进行控制，从而使电流i1、电流i2以及电流i3如图8所示那样均以周期T0的1/2的周期(频率为f0的2倍)变化。但是，相位相互相差60度。其结果是，电流i1、电流i2以及电流i3被合成而生成的电流i20、以及电流i20被平滑而从输出端子T3以及输出端子T4输出的电流i21成为包含以周期T0的1/6的周期(频率为f0的6倍)变化的纹波的电流。
在此，优选将开关频率f0设定为大于300kHz且小于530kHz的值。该频段存在于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带(参照图1所示的第一未规定区域)。在该情况下，如上所述，电流i11所包含的纹波的频率的主分量(f0的6倍)成为大于1800kHz且小于3180kHz的值。该频段也存在于没有对CISPR25中的噪声限度值进行规定的频带(参照图1所示的第二未规定区域)。通过使电力转换装置130进行开关动作而从电力转换装置130辐射的噪声的频率主要是开关频率、和与连接于输出端子T3以及输出端子T4的输出电缆叠加的纹波频率。通过如上述那样设定开关频率f0，从电力转换装置130辐射的噪声的主要的频率存在于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带。因而，电力转换装置130即使不具备噪声对策部件，也能够抑制电力转换装置130所产生的噪声对周边设备中的通信造成干扰。另外，通过将开关频率f0设定为大于300kHz且小于530kHz的值，能够在不增大损耗的情况下有效且安全地使用当前普及的半导体器件。
需要说明的是，分别作为DC/DC转换器而发挥功能且并联连接的子电路也可以为四个以上。在构成电力转换装置的、作为DC/DC转换器而发挥功能的子电路的数量为n(2以上的整数)的情况下，进行使用n种相位的控制信号的控制(以下，称为n相控制)即可。即，在作为DC/DC转换器而发挥功能的各子电路中，对应的开关元件的控制信号只要是相位相互错开180度/n的控制信号即可。
在该情况下，与从电力转换装置输出的电流叠加的纹波的频率的主分量为开关频率的2n倍。因而，优选将开关频率设定为开关频率及其2n倍的频率均属于没有对CISPR 25的噪声限度值进行规定的频带。由此，即使不具备噪声对策部件，也能够抑制电力转换装置所产生的噪声对周边设备中的通信造成干扰。
(第二变形例)
在上述中，对将多个包含全桥电路的子电路并联连接而构成电力转换装置的情况进行了说明，但并不限定于此。如图9所示，也可以将多个不使用变压器的非绝缘的斩波电路并联连接而构成电力转换装置。
参照图9，第二变形例所涉及的电力转换装置140包含斩波电路142、斩波电路144、斩波电路146以及斩波电路148、电容器C1以及电容器C2、输入端子T1以及输入端子T2、输出端子T3以及输出端子T4。如后所述，斩波电路142、斩波电路144、斩波电路146以及斩波电路148包含开关元件，作为整体构成一个开关电路。斩波电路142、斩波电路144、斩波电路146以及斩波电路148分别是具有电力转换功能而构成开关电路的子电路。电力转换装置140与电力转换装置100同样地，包含对各开关元件进行切换控制的控制电路108(在图9中未图示)。
斩波电路142包含开关元件Q41以及开关元件Q42和电感器L1。开关元件Q41的源极与开关元件Q42的漏极连接。开关元件Q41以及开关元件Q42的连接节点与电感器L1的一端连接。同样地，斩波电路144包含开关元件Q43以及开关元件Q44和电感器L2。开关元件Q43的源极与开关元件Q44的漏极连接。开关元件Q43以及开关元件Q44的连接节点与电感器L2的一端连接。斩波电路146包含开关元件Q45以及开关元件Q46和电感器L3。开关元件Q45的源极与开关元件Q46的漏极连接。开关元件Q45以及开关元件Q46的连接节点与电感器L3的一端连接。斩波电路148包含开关元件Q47以及开关元件Q48和电感器L4。开关元件Q47的源极与开关元件Q48的漏极连接。开关元件Q47以及开关元件Q48的连接节点与电感器L4的一端连接。
斩波电路142、斩波电路144、斩波电路146以及斩波电路148并联连接在输入端子T1以及输入端子T2与输出端子T3以及输出端子T4之间，分别作为DC/DC转换器而发挥功能。即，开关元件Q41、开关元件Q43、开关元件Q45以及开关元件Q47各自的漏极均与输入端子T1连接。开关元件Q42、开关元件Q44、开关元件Q46以及开关元件Q48各自的源极均与输入端子T2以及输出端子T4连接。电感器L1、电感器L2、电感器L3以及电感器L4各自的另一端均与输出端子T3连接。
从电力转换装置140的外部的电源向输入端子T1以及输入端子T2输入直流电压。在输入端子T1以及输入端子T2连接有电容器C1。输入端子T1以及输入端子T2也是斩波电路142的输入端子，输入端子T1以及输入端子T2之间的直流电压被输入到斩波电路142。斩波电路142通过如后述那样对开关元件Q41以及开关元件Q42进行接通/断开控制，对输入的直流电压进行转换(降压)并输出。斩波电路144、斩波电路146以及斩波电路148也通过如后述那样对构成各自的开关元件进行接通/断开控制，与斩波电路142同样地对输入到各自的直流电压进行转换(降压)并输出。
参照图10，对电力转换装置140的动作进行说明。图10与图6同样地，是表示对图9所示的开关元件Q41、开关元件Q43、开关元件Q45以及开关元件Q47进行接通/断开控制的信号的变化的时序图。在图10中，在下层示出了由上层所示的控制信号生成的电流i1、电流i2、电流i3、电流i4、电流i30以及电流i31。图10表示与开关频率f0对应的开关周期T0。
开关元件Q41、开关元件Q43、开关元件Q45以及开关元件Q47的控制信号相互具有一定的时间差(相位差)。在此，相位差为90度。即，开关元件Q43的控制信号是相对于开关元件Q41的控制信号而相位差为90度的信号(延迟了90度的信号)。开关元件Q45的控制信号是相对于开关元件Q43的控制信号而相位差为90度的信号(延迟了90度的信号)。即，开关元件Q45的控制信号是相对于开关元件Q41的控制信号而相位差为180度的信号(延迟了180度的信号)。开关元件Q47的控制信号是相对于开关元件Q45的控制信号而相位差为90度的信号(延迟了90度的信号)。即，开关元件Q47的控制信号是相对于开关元件Q41的控制信号而相位差为270度的信号(延迟了270度的信号)。图10所示的控制是使用四种相位的四相控制。
此时，开关元件Q42、开关元件Q44、开关元件Q46以及开关元件Q48也可以始终断开。另外，开关元件Q42、开关元件Q44、开关元件Q46以及开关元件Q48也可以通过同步整流式进行接通/断开控制(在对应的开关元件断开时接通(例如，在开关元件Q41断开时，开关元件Q42接通))。
通过如图10所示那样对开关元件Q41、开关元件Q43、开关元件Q45以及开关元件Q47进行控制，电流i1、电流i2、电流i3以及电流i4如图10所示那样均以周期T0(频率f0)变化。但是，相位相互相差90度。其结果是，电流i1、电流i2、电流i3以及电流i4被合成而生成的电流i30、以及电流i30被平滑而从输出端子T3以及输出端子T4输出的电流i31成为包含以周期T0的1/4的周期(频率为f0的4倍)为主分量的纹波的电流。
在此，开关频率f0如关于图6所述的那样，优选设定为大于450kHz且小于530kHz的值。该频段存在于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带(参照图1所示的第一未规定区域)。在该情况下，电流i31所包含的纹波的频率的主分量(f0的4倍)为大于1800kHz且小于2120kHz的值。该频段也存在于没有对CISPR 25的噪声限度值进行规定的频带(参照图1所示的第二未规定区域)。通过使电力转换装置140进行开关动作而从电力转换装置140辐射的噪声的频率主要是开关频率和与连接于输出端子T3以及输出端子T4的输出电缆叠加的纹波频率。通过如上述那样设定开关频率f0，从电力转换装置140辐射的噪声的主要的频率存在于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带。因而，电力转换装置140即使不具备噪声对策部件，也能够抑制电力转换装置140所产生的噪声对周边设备中的通信造成干扰。另外，能够在不增大损耗的情况下有效且安全地使用当前普及的半导体器件。
(第三变形例)
在上述中，对由并联连接的四个斩波电路构成电力转换装置的情况进行了说明，但并不限定于此。如图11所示，也可以由六个斩波电路构成电力转换装置。
参照图11，第三变形例所涉及的电力转换装置150是在上述电力转换装置130中追加了开关元件Q49、开关元件Q50、开关元件Q51以及开关元件Q52和电感器L5以及电感器L6的电力转换装置。以下，不重复进行重复说明，主要对与电力转换装置140的不同点进行说明。需要说明的是，电力转换装置150与电力转换装置100同样地，包含对各开关元件进行接通/断开控制的控制电路108(在图11中未图示)。
开关元件Q49以及开关元件Q50和电感器L5构成斩波电路。开关元件Q49的源极与开关元件Q50的漏极连接。开关元件Q49以及开关元件Q50的连接节点与电感器L5的一端连接。同样地，开关元件Q51以及开关元件Q52和电感器L6构成斩波电路。开关元件Q51的源极与开关元件Q52的漏极连接。开关元件Q51以及开关元件Q52的连接节点与电感器L6的一端连接。
图11所示的六个斩波电路并联连接在输入端子T1以及输入端子T2与输出端子T3以及输出端子T4之间，分别作为DC/DC转换器而发挥功能。即，从电力转换装置150的外部的电源输入到输入端子T1以及输入端子T2的直流电压被输入到六个斩波电路的每一个，构成各斩波电路的开关元件如后述那样被进行接通/断开控制，由此输入的直流电压被转换(降压)并被输出。
参照图12，对电力转换装置150的动作进行说明。图12与图6同样地，是表示对图11所示的开关元件Q41、开关元件Q43、开关元件Q45、开关元件Q47、开关元件Q49以及开关元件Q51进行接通/断开控制的信号的变化的时序图。在图12中，在下层示出了由上层所示的控制信号生成的电流i1、电流i2、电流i3、电流i4、电流i5、电流i6、电流i40以及电流i41。图12表示与开关频率f0对应的开关周期T0。
开关元件Q41、开关元件Q43、开关元件Q45、开关元件Q47、开关元件Q49以及开关元件Q51的控制信号相互具有一定的时间差(相位差)。在此，相位差为60度。即，开关元件Q43的控制信号是相对于开关元件Q41的控制信号而相位差为60度的信号(延迟了60度的信号)。开关元件Q45的控制信号是相对于开关元件Q43的控制信号而相位差为60度的信号(延迟了60度的信号)。即，开关元件Q45的控制信号是相对于开关元件Q41的控制信号而相位差为120度的信号(延迟了120度的信号)。开关元件Q47的控制信号是相对于开关元件Q45的控制信号而相位差为60度的信号(延迟了60度的信号)。即，开关元件Q47的控制信号是相对于开关元件Q41的控制信号而相位差为180度的信号(延迟了180度的信号)。开关元件Q49的控制信号是相对于开关元件Q47的控制信号而相位差为60度的信号(延迟了60度的信号)。即，开关元件Q49的控制信号是相对于开关元件Q41的控制信号而相位差为240度的信号(延迟了240度的信号)。开关元件Q51的控制信号是相对于开关元件Q49的控制信号而相位差为60度的信号(延迟了60度的信号)。即，开关元件Q51的控制信号是相对于开关元件Q41的控制信号而相位差300度的信号(延迟了300度的信号)。图12所示的控制是使用六种相位的六相控制。
此时，开关元件Q42、开关元件Q44、开关元件Q46、开关元件Q48、开关元件Q50以及开关元件Q52也可以始终断开。另外，开关元件Q42、开关元件Q44、开关元件Q46、开关元件Q48、开关元件Q50以及开关元件Q52也可以通过同步整流式进行接通/断开控制。
通过如图12所示那样对开关元件Q41、开关元件Q43、开关元件Q45、开关元件Q47、开关元件Q49以及开关元件Q51进行控制，使电流i1、电流i2、电流i3、电流i4、电流i5以及电流i6如图12所示那样均以周期T0(频率f0)变化。但是，相位相互相差60度。其结果是，电流i1、电流i2、电流i3、电流i4、电流i5以及电流i6被合成而生成的电流i40、以及电流i40被平滑而从输出端子T3以及输出端子T4输出的电流i41成为包含以周期T0的1/6的周期(频率为f0的6倍)为主分量的纹波的电流。
在此，开关频率f0如关于图8所述的那样，优选设定为大于300kHz且小于530kHz的值。该频段存在于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带(参照图1所示的第一未规定区域)。在该情况下，电流i41所包含的纹波的频率(f0的6倍)为大于1800kHz且小于3180kHz的值。该频段也存在于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带(参照图1所示的第二未规定区域)。关于通过使电力转换装置150进行开关动作而从电力转换装置150辐射的噪声的频率，主要是开关频率和与连接于输出端子T3以及输出端子T4的输出电缆叠加的纹波频率。因而，通过如上述那样设定开关频率f0，从电力转换装置150辐射的噪声的主要的频率存在于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带。因而，电力转换装置150即使不具备噪声对策部件，也能够抑制电力转换装置150所产生的噪声对周边设备中的通信造成干扰。另外，能够在不增大损耗的情况下有效且安全地使用当前普及的半导体器件。
需要说明的是，各自作为DC/DC转换器而发挥功能且并联连接的斩波电路为两个以上即可。在构成电力转换装置的、作为DC/DC转换器而发挥功能的子电路的数量为m(2以上的整数)的情况下，进行使用m种相位的控制信号的m相控制即可。即，在作为DC/DC转换器而发挥功能的各斩波电路中，对应的开关元件的控制信号只要是相位相互错开360度/m的控制信号即可。
在该情况下，与从电力转换装置输出的电流叠加的纹波的频率为开关频率的m倍。因而，优选将开关频率设定为使得开关频率及其m倍的频率均属于没有对CISPR 25中的噪声限度值进行规定的频带。由此，即使不具备噪声对策部件，也能够抑制电力转换装置所产生的噪声对周边设备中的通信造成干扰。
(第四变形例)
也可以使在构成电力转换装置的斩波电路中使用的扼流线圈磁耦合。在第四变形例所涉及的电力转换装置中，使用磁耦合的扼流线圈。
参照图13，第四变形例所涉及的电力转换装置160包含磁耦合型扼流线圈162以及磁耦合型扼流线圈164。电力转换装置160是在图9所示的电力转换装置140中使电感器L1以及电感器L2磁耦合、使电感器L3以及电感器L4磁耦合而成的。构成磁耦合型扼流线圈162的电感器L1以及电感器L2的绕组以消除由在各个绕组中流动的电流i1以及电流i2形成的磁通的方式卷绕于强磁性的芯(铁芯等)。即，电感器L1以及电感器L2反极性地耦合。同样地，构成磁耦合型扼流线圈164的电感器L3以及电感器L4反极性地耦合。
构成电力转换装置160的开关元件的控制信号以及由此生成的电流波形与图10相同。因而，与第二变形例同样地，通过对开关频率f0进行设置，即使电力转换装置160不具备噪声对策部件，也能够抑制电力转换装置160所产生的噪声对周边设备中的通信造成干扰。另外，能够在不增大损耗的情况下有效且安全地使用当前普及的半导体器件。
通过设为磁耦合型的，能够使扼流线圈小型化。因而，电力转换装置160具有能够形成为比图9所示的电力转换装置140更小型的优点。需要说明的是，也可以不如图13所示那样使所有的电感器成对地磁耦合。只要至少一对电感器磁耦合即可。
在上述中，对构成电力转换装置的开关元件为N型的FET的情况进行了说明，但并不限定于此。也可以使用P型的FET来构成构成电力转换装置的全桥电路、整流电路以及斩波电路。
上述的开关元件优选为SiC、GaN等所谓的宽带隙半导体元件，但也可以是使用当前广泛普及的Si半导体而形成的FET。宽带隙半导体元件能够使用于确保耐压的半导体的厚度比Si半导体元件薄。因而，开关速度变快，即使提高开关频率也能够抑制损耗。
作为扼流线圈而发挥功能的电感器L1、电感器L2等也可以是通常的绕组结构，但优选为钳位型结构。钳位型结构是指，在不形成将磁通包围的闭环的线状的导电性构件的周围，沿着其延伸方向组合装配有多个磁性体的芯(铁氧体等)的结构。钳位型结构的一个例子如图14～图17所示。
图14是在被电绝缘地包覆的配线用构件300的周围装配有截面呈コ状的磁性构件302和平板状的磁性构件304的结构。图15是在使用平板的导电性构件形成为俯视呈曲柄状的导电性构件310的周围装配有截面呈E状的磁性构件312和平板状的磁性构件314的结构。在导电性构件310的表面形成(例如树脂涂覆)有电绝缘包覆。图16是在将与图15同样的曲柄状的多个(在图16中为三个)导电性构件320在相互间夹着绝缘构件326而绝缘地层叠而成的结构的周围，装配有E状的磁性构件322和平板状的磁性构件324的结构。多个导电性构件320的一方的端部相互连接，多个导电性构件320的另一方的端部相互连接。在导电性构件320的露出的面(不与绝缘构件326接触的面)形成有绝缘包覆。
图15所示的导电性构件310例如能够通过预定厚度的铜板的冲裁加工来制造。同样地，图16所示的导电性构件320以及绝缘构件326例如能够通过预定厚度的覆铜层叠板的冲裁加工来制造。因而，图15以及图16所示的钳位型结构的线圈与绕组结构的线圈相比容易制造。通过使用钳位型结构的线圈，容易制造并联连接有多个作为DC/DC转换器而发挥功能的电路的电力转换装置。
另外，图15以及图16所示的线圈能够形成在安装开关元件的印刷基板(一层或多层)上。图17表示在基板332的表面，在通过蚀刻等形成的导电性构件330的周围形成有多个贯通孔334的状态。只要从基板332的上侧将截面呈E型的磁性构件(例如磁性构件322)插入于多个贯通孔334，并从基板332的背侧配置平板状的磁性构件(例如磁性构件324)，就能够制造图15以及图16所示的线圈。因而，能够使并联连接有多个作为DC/DC转换器而发挥功能的电路的电力转换装置小型化，制造变得更容易。
如上所述，通过使开关频率高于300kHz，扼流线圈所要求的电感比使用100kHz左右的通常使用的开关频率的情况下小。因而，能够在电力转换装置中采用钳位型结构的线圈，由此能够使电力转换装置小型化，电力转换装置的制造变得容易。需要说明的是，磁性构件不是不可缺少的。根据开关频率，所需的电感的值比较小，有时能够仅通过导电性构件来实现。在这样的情况下，不需要磁性构件。
钳位型结构的线圈也可以如图13所示那样磁耦合。例如，使用图14所示的钳位型结构的电感器，能够形成图13所示的磁耦合的电感器L1以及电感器L2。如图18所示，在由截面呈コ状的磁性构件302和平板状的磁性构件304形成的筒状体的内部，使被绝缘包覆的导体306以及导体308相邻配置，使电流i1以及电流i2相互向相反方向流动即可。
在图4以及图7所示的电路中使用的变压器可以是图19所示那样的分开配置有一次绕组以及二次绕组的结构的变压器，但优选是图20所示那样的交替配置有一次绕组和二次绕组的结构的变压器。在图19所示的变压器中，一次绕组340和二次绕组342分离并卷绕于芯344。左右方向的箭头表示流过一次绕组340以及二次绕组342的电流的方向。在图20所示的变压器中，一次绕组350和二次绕组352交替配置并卷绕于芯354。以左右方向的箭头表示流过一次绕组350以及二次绕组352的电流的方向。这样，使一次绕组以及二次绕组交替地相邻配置，在一次绕组以及二次绕组中流过相反方向的电流，由此能够抵消一次绕组以及二次绕组所形成的磁通。因而，能够抑制在以高频使用变压器的情况下成为问题的涡流损耗，能够抑制铁损。如果图19的变压器的损耗比例如为1.0，则图20所示的变压器的损耗比例如变小至0.2。
需要说明的是，一次绕组以及二次绕组中的一方的至少一个卷绕部分配置在一次绕组以及二次绕组中的另一方的相邻的卷绕部分之间即可。也可以将一次绕组以及二次绕组以每隔一匝地相邻的方式进行卷绕。在该情况下，一匝为一个卷绕部分。另外，也可以将一次绕组以及二次绕组以每隔多匝地相邻的方式进行卷绕。在该情况下，多匝构成一个卷绕部分。另外，并不限定于将一根导电线卷绕而分别形成一次绕组以及二次绕组的情况。一次绕组以及二次绕组分别也可以是如双线绕组或三线绕组等那样将多个导电线卷绕而形成的绕组(多个导电线并联连接)。在该情况下，也能够形成为一次绕组以及二次绕组相邻。
另外，优选上述电力转换装置被导电性构件(金属等)覆盖。能够如上述那样抑制与从电力转换装置的输出端子T3以及输出端子T4经由输出电缆等输出的电流叠加的纹波(开关频率的整数倍的频率)所引起的噪声对周围设备的通信造成干扰。但是，在电力转换装置的内部，也生成开关频率与纹波的频率之间的频率的信号，由此产生的辐射噪声有可能对周围设备的通信造成干扰。除了电力转换装置的输入部以及输出部以外，通过用导电性构件(容纳部)将电力转换装置覆盖，由此能够抑制在电力转换装置内部产生的噪声向外部辐射。
电力转换装置的供给电力是任意的，但在将电力转换装置100搭载于车辆的情况下，例如优选为1kW以上。另外，来自输出端子T3以及输出端子T4的输出电流是任意的，在将电力转换装置100搭载于车辆的情况下(例如用于低电压(例如12V、48V)的供给的情况下)，例如优选为50A以上。
在上述中，对将开关频率f0设定为没有在CISPR 25中对噪声限度值进行规定的频带的情况进行了说明，但并不限定于此。为了使电力转换装置的开关动作不对车载接收器所进行的通信造成干扰，至少将开关频率f0设定为处于车载接收器所进行的通信中使用的频率范围外即可。电力转换装置的输出电流的纹波的频率主分量也优选在车载接收器所进行的通信中使用的频率范围外。即，优选根据在电力转换装置中使用的开关电路来设定开关频率f0，以便能够实现该设定。
以上，通过对实施方式进行说明而对本公开进行了说明，但上述的实施方式是示例，本公开并不仅限于上述的实施方式。本公开的范围在参考发明的详细的说明的记载的基础上，由权利要求书的各权利要求表示，包含与在此记载的语句等同的意思以及范围内的全部变更。
附图标记说明
100、130、140、150、160：电力转换装置；
102、112：全桥电路；
104、114、Tr1、Tr2、Tr3：变压器；
106、116：整流电路；
108：控制电路；
142、144、146、148：斩波电路；
162、164：磁耦合型扼流线圈；
200：车辆；
210：马达；
220：逆变器；
230：高压电池；
240：低压电池；
250：辅机系统负载；
300：配线用构件；
306、308、310、320、330：导电性构件；
302、304、312、314、322、324：磁性构件；
326：绝缘构件；
334：贯通孔；
332：基板；
340、350：一次绕组；
342、352：二次绕组；
344、354：芯；
C1、C2：电容器；
i1、i2、i3、i4、i5、i6、i10、i11、i20、i21、i30、i31、i40、i41：电流；
L1、L2、L3、L4、L5、L6：电感器；
Q11、Q12、Q13、Q14、Q21、Q22、Q23、Q24、Q31、Q32、Q33、Q34、Q41、Q42、Q43、Q44、Q45、Q46、Q47、Q48、Q49、Q50、Q51、Q52、Q101、Q102、Q201、Q202、Q301、Q302：开关元件；
T1、T2：输入端子；
T3、T4：输出端子。

Claims (14)

1.一种电力转换装置，其特征在于，
所述电力转换装置包含：
开关电路，其包含多个开关元件；以及
控制部，其在向所述开关电路的输入端子输入有直流电压的状态下，以预定的开关频率对所述开关电路所包含的所述多个开关元件分别进行切换控制，
所述开关电路对输入到所述输入端子的所述直流电压进行转换，并输出转换后的电流，
所述开关频率被设定为所述开关频率和在所述电流中出现的纹波的频率主分量处于在车载接收器所进行的通信中使用的频率范围外。
2.根据权利要求1所述的电力转换装置，其特征在于，
所述开关频率大于300kHz且小于530kHz，
所述纹波的频率主分量大于1800kHz且小于5900kHz。
3.根据权利要求2所述的电力转换装置，其特征在于，
所述开关频率大于450kHz且小于530kHz。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述开关电路包含由所述多个开关元件构成且并联连接的多个子电路，
所述多个子电路分别被输入从所述输入端子输入的所述直流电压，并输出对输入到该子电路的所述直流电压进行转换而生成的信号，
构成所述多个子电路中的各个子电路的开关元件由所述控制部进行切换控制，以使从所述多个子电路中的各个子电路输出的所述信号相互具有预定的相位差，
所述相位差是基于预定角度和所述多个子电路的数量的值。
5.根据权利要求4所述的电力转换装置，其特征在于，
所述多个子电路分别包含由该子电路所包含的开关元件构成的全桥电路，或者，
所述多个子电路分别包含由该子电路所包含的开关元件构成的斩波电路。
6.根据权利要求4或5所述的电力转换装置，其特征在于，
所述多个子电路分别还包含电感器，所述电感器用于使从该子电路输出的所述信号平滑而输出平滑信号，
所述电感器是包含线状的导电性构件和在所述导电性构件的周围配置的磁性构件的钳位型结构，所述导电性构件不形成将磁通包围的闭环，
所述导电性构件形成为不包围在电流流过该导电性构件的情况下形成的磁通的形状。
7.根据权利要求6所述的电力转换装置，其特征在于，
所述导电性构件包含多个线状构件，
所述电感器还包含配置于所述多个线状构件中的各个线状构件之间的绝缘构件，
所述多个线状构件以及所述绝缘构件形成层叠结构，
所述多个线状构件中的各个线状构件的相互接近的一方的端部相互连接，
所述多个线状构件中的各个线状构件的相互接近的另一方的端部相互连接。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述开关电路包含偶数的子电路，
所述偶数的子电路中的各个子电路还包含电感器，所述电感器用于使从该子电路输出的所述信号平滑而输出平滑信号，
偶数的所述电感器中的至少一对磁耦合。
9.根据权利要求4或5所述的电力转换装置，其特征在于，
所述多个子电路分别包含：
全桥电路，其由该子电路所包含的开关元件构成；以及
变压器，
所述变压器包含：一次绕组，其是将一根或并联连接的多根第一导电性构件卷绕多次而形成的；以及二次绕组，其是将一根或并联连接的多根第二导电性构件卷绕多次而形成的，
所述一次绕组以及所述二次绕组中的一方的至少一个卷绕部分配置于所述一次绕组以及所述二次绕组中的另一方的相邻的卷绕部分之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述多个开关元件分别使用宽带隙半导体而形成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
所述电力转换装置还包含容纳部，所述容纳部由导电性构件形成以将所述开关电路覆盖。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电力转换装置，其特征在于，
从所述开关电路输出的所述电流为50A以上。
13.一种车辆，其是搭载有权利要求1至12中任一项所述的电力转换装置的车辆。
14.一种控制方法，其是包含由多个开关元件构成的开关电路的电力转换装置的控制方法，其特征在于，
所述控制方法包含：
向所述开关电路的输入端子输入直流电压的步骤；以及
在向所述输入端子输入有所述直流电压的状态下，以预定的开关频率对所述开关电路所包含的所述多个开关元件分别进行切换控制，由此对输入到所述输入端子的所述直流电压进行转换，并输出转换后的电流的步骤，
所述开关频率为所述开关频率和在所述电流中出现的纹波的频率主分量处于在车载接收器所进行的通信中使用的频率范围外。
CN201980102389.1A 2019-12-04 2019-12-04 电力转换装置、包含该电力转换装置的车辆以及控制方法 Pending CN114747126A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/047430 WO2021111547A1 (ja) 2019-12-04 2019-12-04 電力変換装置、それを含む車両及び制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114747126A true CN114747126A (zh) 2022-07-12

Family

ID=76222499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980102389.1A Pending CN114747126A (zh) 2019-12-04 2019-12-04 电力转换装置、包含该电力转换装置的车辆以及控制方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220410738A1 (zh)
JP (1) JP6912005B1 (zh)
CN (1) CN114747126A (zh)
DE (1) DE112019007935T5 (zh)
WO (1) WO2021111547A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7361310B2 (ja) * 2020-02-13 2023-10-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換システム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6545450B1 (en) * 1999-07-02 2003-04-08 Advanced Energy Industries, Inc. Multiple power converter system using combining transformers
JP2008079386A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Mitsubishi Electric Corp 自動車用電源装置
JP5715991B2 (ja) 2012-07-09 2015-05-13 株式会社デンソー 電力変換装置
JP6160378B2 (ja) * 2013-09-10 2017-07-12 株式会社デンソー Ｄｃ−ｄｃコンバータ装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021111547A1 (ja) 2021-06-10
JP6912005B1 (ja) 2021-07-28
JPWO2021111547A1 (ja) 2021-12-02
DE112019007935T5 (de) 2022-10-20
US20220410738A1 (en) 2022-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7542316B2 (en) Switching power supply unit
US20170309395A1 (en) Dual-mode choke coil and high-frequency filter using same, and on-board motor integrated electric power steering and on-board charging device
US20190089243A1 (en) On-vehicle power conversion apparatus
CN107852093B (zh) 电力转换装置
KR101018625B1 (ko) 맞춤형 트랜스포머 및 인덕터
CN106849714B (zh) 功率转换装置
US9318253B2 (en) Hybrid planar common-mode choke
KR20210018598A (ko) 차량용 전력 변환 시스템 및 그 제어 방법
JP6912005B1 (ja) 電力変換装置、それを含む車両及び制御方法
CN114123810A (zh) 电力转换装置
CN111033993A (zh) 电源装置
WO2018078734A1 (ja) 電力変換装置
JP2002165453A (ja) 二バッテリ搭載型車両用降圧型ｄｃ−ｄｃコンバータ装置
CN115133771A (zh) 电力转换装置的控制装置
JP2013188010A (ja) 絶縁型スイッチング電源装置
CN211151828U (zh) 电源装置
JP5721772B2 (ja) 電力変換装置
KR101934719B1 (ko) 출력 전압 가변형 온보드 충전장치 및 그 충전방법
WO2023276797A1 (ja) スイッチング電源装置
JPH07222443A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP2005124262A (ja) リアクトルユニット及び電力変換装置
JP2005027401A (ja) 非接触受電装置及び移動体
US20240136925A1 (en) Switching power supply device
WO2022190988A1 (ja) 電力変換装置
US11728735B2 (en) Converter using planar transformer

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination