JP2013034279A - Multi-phase converter circuit - Google Patents

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Hiroo Fuma
弘雄 夫馬
Koji Umeno
孝治 梅野
Shinya Urata
信也 浦田
Sakaki Okamura
賢樹 岡村
Kota Manabe
晃太 真鍋
Wanleng Ang
遠齢 洪
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To downsize a device configuration and allow power transmission/reception between an external power-supply and a secondary battery at a low cost.SOLUTION: A primary-side inductor 103 is added to a step-up reactor in a step-up converter circuit that steps up a DC voltage from a secondary battery 14 and supplies the voltage to a driving circuit 20, and an AC voltage is supplied to the primary-side inductor 103 from an external power-supply via a PFC circuit 106 and a DC/AC conversion circuit 108. By adjusting the phase of the AC voltage, a voltage across an output capacitor C2 is stepped up, and the secondary battery 14 is charged by passing a DC current from the output capacitor C2 to the secondary battery 14. Further, by changing the phase of the AC voltage, power is supplied from the secondary battery 14 to the external power-supply.

Description

本発明は多機能型マルチフェーズコンバータ回路、特に、外部との間で電力を授受するコンバータ回路に関する。   The present invention relates to a multi-function multi-phase converter circuit, and more particularly to a converter circuit that exchanges power with the outside.

電力回路における、回路電圧を昇圧及び降圧する電力変換器(コンバータ回路)が広く使用されており、例えばハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車等の電動車両への搭載が検討されている。そして、このようなコンバータ回路に別の回路を付加し、外部電源との間で絶縁型の充電あるいは発電を可能とする回路構成が提案されている。   2. Description of the Related Art Power converters (converter circuits) that increase and decrease circuit voltage in power circuits are widely used. For example, mounting on electric vehicles such as hybrid vehicles, electric vehicles, and fuel cell vehicles is being studied. Further, a circuit configuration has been proposed in which another circuit is added to such a converter circuit and insulation type charging or power generation can be performed with an external power source.

図14に、このような回路構成の基本例を示す。ハイブリッド自動車等に搭載される二次電池及びコンバータ回路に対し、別付けで双方向PFC回路と絶縁型のDC−DCコンバータから構成され、双方向PFC回路には外部電源が接続される。   FIG. 14 shows a basic example of such a circuit configuration. A secondary battery and a converter circuit mounted on a hybrid vehicle or the like are separately configured from a bidirectional PFC circuit and an insulated DC-DC converter, and an external power source is connected to the bidirectional PFC circuit.

また、下記の特許文献1には、装置規模を小型化することを目的とした、外部充電機能を有する車両搭載用のマルチフェーズコンバータが記載されている。   Patent Document 1 below describes a multi-phase converter mounted on a vehicle having an external charging function for the purpose of downsizing the apparatus scale.

図15及び図16に、この従来技術のマルチフェーズコンバータの構成を示す。図15において、ハイブリッド車両駆動システム10は、切り換え式3相マルチフェーズコンバータ12を備え、商用電源等の外部電源装置から取得した電力に基づいて二次電池14を充電し、または二次電池14の出力電圧を昇圧して駆動回路20に出力する。また、切り換え式3相マルチフェーズコンバータ12と駆動モータ22及び発電モータ24との間で直流交流変換を行い電力の受け渡しを行う駆動回路20、駆動モータ22、発電モータ24を備える。切り換え式3相マルチフェーズコンバータ12は、上下に接続されたスイッチング素子の接続節点にインダクタを接続した構成であり、二次電池14の出力電圧を昇圧する昇圧モード、あるいは外部電源装置から取得した電力に基づいて二次電池14を充電する外部充電モードで動作する。外部充電モードでは、コントローラ28は、リレースイッチRS1〜RS4をオフに制御する。単相電源プラグ26は単相電源コンセントに差し込まれる。単相電源プラグ26の一方の電極は、リレースイッチRS1側のインダクタL1の一端に接続され、単相電源プラグ26の他方の電極は、リレースイッチRS2側のインダクタL2の一端に接続される。   15 and 16 show the configuration of this conventional multiphase converter. In FIG. 15, the hybrid vehicle drive system 10 includes a switchable three-phase multiphase converter 12 and charges the secondary battery 14 based on electric power acquired from an external power supply device such as a commercial power supply. The output voltage is boosted and output to the drive circuit 20. In addition, a drive circuit 20, a drive motor 22, and a power generation motor 24 that perform DC / AC conversion and transfer power between the switchable three-phase multiphase converter 12, the drive motor 22, and the power generation motor 24 are provided. The switchable three-phase multi-phase converter 12 has a configuration in which an inductor is connected to a connection node of switching elements connected up and down, and a power acquired from a boost mode for boosting the output voltage of the secondary battery 14 or an external power supply device. In the external charging mode for charging the secondary battery 14 based on the above. In the external charging mode, the controller 28 controls the relay switches RS1 to RS4 to be off. Single phase power plug 26 is plugged into a single phase power outlet. One electrode of the single-phase power plug 26 is connected to one end of the inductor L1 on the relay switch RS1 side, and the other electrode of the single-phase power plug 26 is connected to one end of the inductor L2 on the relay switch RS2 side.

スイッチング素子S1及びS2の接続節点Aとスイッチング素子S3及びS4の接続節点Bとの間には、単相電源プラグ26からインダクタL1及びL2を介して単相交流電圧が印加される。コントローラ28は、スイッチング素子S1〜S4を単相インバータとして動作させ、スイッチング素子をPWM制御して接続節点の間に交流電圧を整流及び昇圧し、これにより得られる直流電圧を出力コンデンサ18に印加する。次に、スイッチング素子S6をオンとしスイッチング素子S5をオフとすると、インダクタL3を介して二次電池14の正極からスイッチング素子S6に電流が流れる。この状態においてスイッチング素子S6をオフとするとインダクタL3に誘導起電力が発生する。このとき、二次電池14の出力電圧にインダクタL3を加えた電圧が出力コンデンサ18の端子間電圧より小さいときは、スイッチング素子S5をオンとすることにより、出力コンデンサ18からインダクタL3を介して入力コンデンサ16及び二次電池14が充電される。この構成では、昇圧モードにおいて昇圧用のインダクタとして用いられたインダクタL1及びL2を、外部充電モードにおける力率改善用及び昇圧用のインダクタとして用いることができ、昇圧モードにおいて昇圧用のインダクタとして用いられたインダクタL3を、外部充電モードにおける降圧用のインダクタとして用いることができる。   A single-phase AC voltage is applied from the single-phase power plug 26 via the inductors L1 and L2 between the connection node A of the switching elements S1 and S2 and the connection node B of the switching elements S3 and S4. The controller 28 operates the switching elements S1 to S4 as a single-phase inverter, performs PWM control of the switching elements, rectifies and boosts the AC voltage between the connection nodes, and applies the DC voltage obtained thereby to the output capacitor 18. . Next, when switching element S6 is turned on and switching element S5 is turned off, a current flows from the positive electrode of secondary battery 14 to switching element S6 via inductor L3. When the switching element S6 is turned off in this state, an induced electromotive force is generated in the inductor L3. At this time, when the voltage obtained by adding the inductor L3 to the output voltage of the secondary battery 14 is smaller than the voltage across the terminals of the output capacitor 18, the switching element S5 is turned on to input from the output capacitor 18 via the inductor L3. The capacitor 16 and the secondary battery 14 are charged. In this configuration, the inductors L1 and L2 used as boosting inductors in the boosting mode can be used as power factor improving and boosting inductors in the external charging mode, and are used as boosting inductors in the boosting mode. The inductor L3 can be used as a step-down inductor in the external charging mode.

一方、図16において、ハイブリッド車両駆動システム44は、切り換え式6相マルチフェーズコンバータ46を備える。外部充電モードでは、コントローラ48は、リレースイッチSW1〜SW4、SW6及びSW7をオフに制御し、SW5をオンに制御する。単相電源プラグ26は、リレースイッチSW1側のインダクタL1の一端に接続され、単相電源プラグ26の他方の電極は、リレースイッチSW2側のインダクタL2の一端に接続される。コントローラ48は、スイッチング素子S1〜S4を単相インバータとして動作させ、これにより接続節点AとBとの間の交流電圧を整流及び昇圧し、整流及び昇圧後の直流電圧を出力コンデンサ18−1に印加する。スイッチング素子S5及びS6の接続節点Dとスイッチング素子S7及びS8の接続節点Eとの間には、一次側インダクタL3+L4が接続される。スイッチング素子S9及びS10の接続節点Fとスイッチング素子S11及びS12の接続節点Gとの間には、二次側インダクタL5+L6が接続される。   On the other hand, in FIG. 16, the hybrid vehicle drive system 44 includes a switchable six-phase multiphase converter 46. In the external charging mode, the controller 48 controls the relay switches SW1 to SW4, SW6, and SW7 to be off and controls SW5 to be on. The single-phase power plug 26 is connected to one end of the inductor L1 on the relay switch SW1 side, and the other electrode of the single-phase power plug 26 is connected to one end of the inductor L2 on the relay switch SW2 side. The controller 48 operates the switching elements S1 to S4 as a single-phase inverter, thereby rectifying and boosting the AC voltage between the connection nodes A and B, and applying the DC voltage after rectification and boosting to the output capacitor 18-1. Apply. A primary inductor L3 + L4 is connected between a connection node D of the switching elements S5 and S6 and a connection node E of the switching elements S7 and S8. A secondary inductor L5 + L6 is connected between a connection node F of the switching elements S9 and S10 and a connection node G of the switching elements S11 and S12.

コントローラ48は、スイッチング素子S5〜S8を単相インバータとして動作させ、スイッチング素子S5〜S8のPWM制御を行い、出力コンデンサ18−1の端子間電圧を交流電圧に変換し、その交流電圧を一次側インダクタL3+L4に印加する。一次側インダクタL3+L4と二次側インダクタL5+L6との磁気的結合により、二次側L5+L6には交流電圧が発生し、その交流電圧は接続節点FとGとの間に印加される。   The controller 48 operates the switching elements S5 to S8 as a single-phase inverter, performs PWM control of the switching elements S5 to S8, converts the voltage between the terminals of the output capacitor 18-1 into an AC voltage, and converts the AC voltage to the primary side. Applied to inductor L3 + L4. Due to the magnetic coupling between the primary side inductor L3 + L4 and the secondary side inductor L5 + L6, an AC voltage is generated on the secondary side L5 + L6, and the AC voltage is applied between the connection nodes F and G.

コントローラ48は、スイッチング素子S9〜S12を単相インバータとして動作させ、スイッチング素子S9〜S12のPWM制御を行い、二次側インダクタL5+L6から接続節点FとGとの間に印加された交流電圧を整流し、整流後の直流電圧を出力コンデンサ18−2、入力コンデンサ16及び二次電池14に印加し、二次電池14を充電する。   The controller 48 operates the switching elements S9 to S12 as a single-phase inverter, performs PWM control of the switching elements S9 to S12, and rectifies the AC voltage applied between the connection nodes F and G from the secondary inductor L5 + L6. Then, the DC voltage after rectification is applied to the output capacitor 18-2, the input capacitor 16, and the secondary battery 14 to charge the secondary battery 14.

この構成では、前段側と後段側とは一次側インダクタL3+L4及び二次側インダクタL5+L6の磁気的結合に基づいて結合され、電気的に絶縁される。   In this configuration, the front stage side and the rear stage side are coupled and electrically insulated based on the magnetic coupling of the primary side inductor L3 + L4 and the secondary side inductor L5 + L6.

特開2010−220443号公報JP 2010-220443 A

しかしながら、図14に示す基本例では、別付け回路として複数のスイッチング素子、具体的には12個のスイッチング素子と高周波トランスが必要となるため、構成が大型化するとともに、コストも増大する問題がある。   However, the basic example shown in FIG. 14 requires a plurality of switching elements, specifically, twelve switching elements and a high-frequency transformer as an attachment circuit. is there.

また、図15の構成では、昇圧モードにおいて昇圧用のインダクタとして用いられたインダクタを外部充電モードにおける力率改善用及び昇圧用のインダクタとして用いることができるため、この部分においては部品点数を削減することができるものの絶縁性が確保されておらず、図16の構成では絶縁性が確保されてはいるものの、それでも新たに追加するリレーの個数が7個と比較的多く、昇圧回路の相数も6相と多く、低コスト化が困難である。   In the configuration shown in FIG. 15, the inductor used as the boosting inductor in the boosting mode can be used as the power factor improving inductor and the boosting inductor in the external charging mode. Therefore, the number of components is reduced in this portion. Although the insulation property is not ensured and the insulation property is ensured in the configuration of FIG. 16, the number of newly added relays is still relatively large at 7 and the number of phases of the booster circuit is also high. As many as six phases, it is difficult to reduce the cost.

本発明の目的は、外部電源との間で絶縁性を確保しつつ、装置の小型化、低コスト化を図ることができるマルチフェーズコンバータ回路を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a multiphase converter circuit capable of reducing the size and cost of an apparatus while ensuring insulation with an external power supply.

本発明のマルチフェーズコンバータ回路は、二次電池からの直流電圧を昇圧するマルチフェーズ昇圧リアクトルと、前記マルチフェーズ昇圧リアクトルに付加され磁気的に結合するインダクタであって、外部電源からの交流電圧が印加されるインダクタとを備え、前記交流電圧の位相を調整することで前記外部電源と前記二次電池との間で前記マルチフェーズ昇圧リアクトルを介して電力を供給することを特徴とする。   The multi-phase converter circuit of the present invention includes a multi-phase boost reactor that boosts a DC voltage from a secondary battery, and an inductor that is magnetically coupled to the multi-phase boost reactor, and receives an AC voltage from an external power source. And an inductor to be applied, and adjusting the phase of the AC voltage to supply electric power between the external power source and the secondary battery via the multi-phase boost reactor.

本発明の1つの実施形態では、前記二次電池からの直流電圧を昇圧する前記マルチフェーズ昇圧リアクトルの昇圧後の電圧V2に対し、前記外部電源からの交流電圧V1の位相を90度ずらして前記インダクタに供給する。   In one embodiment of the present invention, the phase of the AC voltage V1 from the external power supply is shifted by 90 degrees with respect to the boosted voltage V2 of the multi-phase boost reactor that boosts the DC voltage from the secondary battery. Supply to the inductor.

また、本発明の他の実施形態では、前記二次電池からの直流電圧を昇圧する前記マルチフェーズ昇圧リアクトルの昇圧後の電圧V2に対し、前記外部電源からの交流電圧V1の位相差を90度として前記インダクタに供給することで前記外部電源から前記二次電池に電力を供給し、前記外部電源からの交流電圧V1の位相差を−90度として前記インダクタに供給することで前記二次電池から前記外部電源に電力を供給する。   In another embodiment of the present invention, the phase difference of the AC voltage V1 from the external power supply is 90 degrees with respect to the boosted voltage V2 of the multiphase boost reactor that boosts the DC voltage from the secondary battery. As a result, the power is supplied from the external power source to the secondary battery as the phase difference of the AC voltage V1 from the external power source as -90 degrees. Power is supplied to the external power source.

また、本発明のさらに他の実施形態では、前記インダクタに直列に接続される電流制限用の第2インダクタを備える。   In still another embodiment of the present invention, a second inductor for current limiting connected in series to the inductor is provided.

また、本発明のさらに他の実施形態では、前記マルチフェーズ昇圧リアクトルは、逆結合と順結合の2つの磁気結合リアクトルを直結して構成され、前記インダクタは、前記マルチフェーズ昇圧リアクトルの前記逆結合の磁気結合リアクトルに付加され磁気結合される。   In still another embodiment of the present invention, the multi-phase boost reactor is configured by directly connecting two magnetically coupled reactors of reverse coupling and forward coupling, and the inductor is the reverse coupling of the multi-phase boost reactor. The magnetic coupling reactor is added and magnetically coupled.

また、本発明のさらに他の実施形態では、前記インダクタは中性点を有し、かつ、その一端には第1スイッチング素子が接続されるとともにその他端には第2スイッチング素子が接続され、前記第1スイッチング素子の他端と前記第2スイッチング素子の他端は互いに接続され、前記外部電源からの電力は、前記中性点と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の接続節点との間に供給される。   In still another embodiment of the present invention, the inductor has a neutral point, and a first switching element is connected to one end of the inductor and a second switching element is connected to the other end. The other end of the first switching element and the other end of the second switching element are connected to each other, and the electric power from the external power source is connected to the neutral point and the connection node of the first switching element and the second switching element. Supplied during.

本発明によれば、外部電源との間で絶縁性を確保しつつ、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。特に、本発明によれば、昇圧リアクトルをトランスとして援用できるため、別個のトランスを用いる必要がない。言い換えれば、昇圧リアクトルを外部電源からの充電ユニット、あるいは外部電源への発電ユニットの一部として機能させることができるので、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size and cost of the apparatus while ensuring insulation with an external power source. In particular, according to the present invention, since the step-up reactor can be used as a transformer, it is not necessary to use a separate transformer. In other words, the step-up reactor can function as a charging unit from an external power source or a part of a power generation unit to the external power source, so that the apparatus can be reduced in size and cost.

実施形態の基本回路図である。It is a basic circuit diagram of an embodiment. 図1の等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1. 実施形態のV1、V2、i2の波形及び位相説明図である。It is a waveform of V1, V2, and i2 of embodiment, and phase explanatory drawing. 実施形態の前提となる具体的な基本回路図である。It is a specific basic circuit diagram which is a premise of the embodiment. 実施形態の具体的な回路図である。It is a specific circuit diagram of an embodiment. 図5の等価回路図である。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of FIG. 5. 電流変化のシミュレーション結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the simulation result of an electric current change. 電池電流のシミュレーション結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the simulation result of a battery current. 磁気結合型昇圧リアクトルの構成及び回路図である。It is a structure and circuit diagram of a magnetic coupling type boosting reactor. 実施形態の一次側インダクタを付加した磁気結合型昇圧リアクトルの構成図である。It is a block diagram of the magnetic coupling type | mold boost reactor which added the primary side inductor of embodiment. 図10の磁気結合型昇圧リアクトルを用いた等価回路図である。FIG. 11 is an equivalent circuit diagram using the magnetically coupled boost reactor of FIG. 10. 他の実施形態の回路図である。It is a circuit diagram of other embodiments. 図12に示す回路と図14に示す従来回路との対比説明図であるFIG. 15 is an explanatory diagram for comparing the circuit shown in FIG. 12 with the conventional circuit shown in FIG. 14. 従来技術の回路図である。It is a circuit diagram of a prior art. 従来技術の回路図である。It is a circuit diagram of a prior art. 従来技術の回路図である。It is a circuit diagram of a prior art.

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態のマルチフェーズコンバータ回路は、好適にはハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の電動車両に搭載され、車載の二次電池とモータとの間の電力供給に用いられるが、これに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The multi-phase converter circuit of the present embodiment is preferably mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle, and is used for power supply between the in-vehicle secondary battery and the motor. It is not limited to this.

<基本構成及び基本原理>
まず、本実施形態の基本構成及び基本原理について説明する。
<Basic configuration and basic principle>
First, the basic configuration and basic principle of this embodiment will be described.

図1に、本実施形態におけるマルチフェーズコンバータ回路の回路構成を示す。マルチフェーズコンバータ回路100は、二次電池14の出力電圧を昇圧して駆動回路20に出力する昇圧モードの他に、外部電源から取得した電力に基づいて二次電池14を充電する外部充電モード、さらには外部に対して電力を出力する外部発電モードを備える。   FIG. 1 shows a circuit configuration of a multiphase converter circuit in the present embodiment. The multi-phase converter circuit 100 boosts the output voltage of the secondary battery 14 and outputs the boosted voltage to the drive circuit 20, in addition to an external charging mode for charging the secondary battery 14 based on power acquired from an external power source, Furthermore, an external power generation mode for outputting electric power to the outside is provided.

マルチフェーズコンバータ回路100は、上下に接続されたスイッチング素子の接続節点にインダクタを接続した2相昇圧コンバータを基本構成として有し、この2相昇圧コンバータにさらにインダクタ103を付加して構成される。二次電池14の両端には入力コンデンサC1が並列に接続される。二次電池14の正極には、インダクタ101,102のそれぞれの一端が接続される。インダクタ101の他端は、スイッチング素子S1及びS2の接続節点に接続され、インダクタ102の他端は、スイッチング素子S3及びS4の接続節点に接続される。スイッチング素子S1、S3の他端は出力側コンデンサC2の一端に接続され、スイッチング素子S2、S4の他端は出力側コンデンサC2の他端に接続される。出力側コンデンサC2は駆動回路20に接続される。   The multiphase converter circuit 100 has a basic configuration of a two-phase boost converter in which an inductor is connected to a connection node of switching elements connected vertically, and is configured by further adding an inductor 103 to the two-phase boost converter. An input capacitor C1 is connected in parallel to both ends of the secondary battery 14. One end of each of the inductors 101 and 102 is connected to the positive electrode of the secondary battery 14. The other end of the inductor 101 is connected to the connection node of the switching elements S1 and S2, and the other end of the inductor 102 is connected to the connection node of the switching elements S3 and S4. The other ends of the switching elements S1 and S3 are connected to one end of the output side capacitor C2, and the other ends of the switching elements S2 and S4 are connected to the other end of the output side capacitor C2. The output side capacitor C2 is connected to the drive circuit 20.

スイッチング素子S1〜S4の動作は従来と同様であり、図示しないコントローラ(図15におけるコントローラ28と同様でよい)は、スイッチング素子S1〜S4を単相インバータとして動作させ、スイッチング素子をPWM制御して接続節点の間に交流電圧を整流及び昇圧し、これにより得られる直流電圧を出力コンデンサC2に印加する。   The operation of the switching elements S1 to S4 is the same as the conventional one. A controller (not shown) (which may be the same as the controller 28 in FIG. 15) operates the switching elements S1 to S4 as a single-phase inverter and performs PWM control on the switching elements. The AC voltage is rectified and boosted between the connection nodes, and the DC voltage obtained thereby is applied to the output capacitor C2.

一方、昇圧リアクトルを構成するインダクタ101,102には一次側インダクタ103が結合される。一次側インダクタ103はDC/AC変換回路108に接続される。DC/AC変換回路108は、PFC回路106を介して外部電源プラグ26に接続される。   On the other hand, a primary side inductor 103 is coupled to inductors 101 and 102 constituting the boost reactor. Primary inductor 103 is connected to DC / AC conversion circuit 108. The DC / AC conversion circuit 108 is connected to the external power plug 26 via the PFC circuit 106.

図2に、図1におけるインダクタ101,102,103の等価回路を示す。インダクタ103は一次側であってインダクタL1とし、インダクタ101,102は二次側であってまとめてインダクタL3として示す。また、図1には示されていないが、インダクタL1には電流変動を制限するためのインダクタL2を加えた構成として示す。図1におけるインダクタ101,102,103からなるトランスの結合率kを1とする。   FIG. 2 shows an equivalent circuit of the inductors 101, 102, and 103 in FIG. The inductor 103 is the primary side and is indicated as inductor L1, and the inductors 101 and 102 are indicated as the secondary side and collectively indicated as inductor L3. Although not shown in FIG. 1, the inductor L1 is shown as a configuration in which an inductor L2 for limiting current fluctuation is added. The coupling rate k of the transformer composed of the inductors 101, 102, and 103 in FIG.

図2において、インダクタL1,L2に流れる一次側電流をi1、インダクタL3に流れる二次側電流をi2、一次側電圧をV1、二次側電圧をV2とすると、電流変化率は

Figure 2013034279
Figure 2013034279
であり、相互インダクタンスは、
Figure 2013034279
である。但し、上記のようにkは1とする。 In FIG. 2, when the primary current flowing through the inductors L1 and L2 is i1, the secondary current flowing through the inductor L3 is i2, the primary voltage is V1, and the secondary voltage is V2, the current change rate is
Figure 2013034279
Figure 2013034279
And the mutual inductance is
Figure 2013034279
It is. However, k is 1 as described above.

図1において、スイッチング素子S1〜S4からなる上下のアームを180度位相をずらせてデューティ比約50%で駆動した場合、二次側の電圧V2の波形は図3(a)に示すような矩形波形となる。昇圧リアクトルの昇圧比は2倍となり、スイッチング素子S1〜S4の接続節点の電圧はVbで常に二次電池14の電圧と同じであり、二次電池14への直流電流は生じない。また、V2のみを二次側のインダクタL3に印加した場合、二次側の電流i2と二次側の電圧V2の位相は90度ずれているから電力は発生しない。すなわち、二次側の電流i2と二次側の電圧V2の積分を1周期で行った場合、電力=0となる。   In FIG. 1, when the upper and lower arms composed of the switching elements S1 to S4 are driven at a duty ratio of about 50% by shifting the phase by 180 degrees, the waveform of the secondary side voltage V2 is a rectangle as shown in FIG. It becomes a waveform. The boosting ratio of the boosting reactor is doubled, the voltage at the connection node of the switching elements S1 to S4 is Vb, which is always the same as the voltage of the secondary battery 14, and no direct current to the secondary battery 14 is generated. Further, when only V2 is applied to the secondary side inductor L3, no electric power is generated because the phase of the secondary side current i2 and the secondary side voltage V2 are shifted by 90 degrees. That is, when integration of the secondary current i2 and the secondary voltage V2 is performed in one cycle, power = 0.

これに対し、一次側電圧V1を同様にデューティ比約50%の矩形波形とし、図3(b)に示すようにV2に対して位相差90度で印加した場合には、図3(c)に示すように二次側の電流i2と二次側の電圧V2の位相差が45度となり、電力が発生する。図3(d)は二次側の電流i2とその時間変化di2/dtを示す。一方、V2に対してV1の位相を位相差−90度で印加した場合には、90度の場合と符号が反転した電力が発生する。このことは、V1の位相を−90度から+90度まで変化させることで、充電から発電まで電力量が制御可能であることを意味する。すなわち、図1におけるインダクタL101,102に、インダクタ103を結合させることで、一次側から二次側に(充電)、あるいは二次側から一次側に(発電)電力を移行することができる。   On the other hand, when the primary voltage V1 has a rectangular waveform with a duty ratio of about 50% and is applied with a phase difference of 90 degrees with respect to V2 as shown in FIG. 3B, FIG. As shown, the phase difference between the secondary current i2 and the secondary voltage V2 is 45 degrees, and power is generated. FIG. 3 (d) shows the current i2 on the secondary side and its time change di2 / dt. On the other hand, when the phase of V1 is applied to V2 with a phase difference of −90 degrees, power is generated with the sign reversed from that of 90 degrees. This means that the amount of power can be controlled from charging to power generation by changing the phase of V1 from -90 degrees to +90 degrees. That is, by coupling the inductor 103 to the inductors L101 and 102 in FIG. 1, power can be transferred from the primary side to the secondary side (charging) or from the secondary side to the primary side (generated power).

また、二次側の電力は充電の場合には図1におけるコンデンサC2に蓄積され、コンデンサC2の端子間電圧が昇圧する。すると、昇圧コンバータに二次電池14を充電する直流電流が流れる。電流は振動するが、最終的にはトランスを介して伝達される電力量と、直流による電力量が等しくなった時点で平衡になる。   Further, in the case of charging, the secondary power is stored in the capacitor C2 in FIG. 1, and the voltage between the terminals of the capacitor C2 is boosted. Then, a direct current for charging the secondary battery 14 flows through the boost converter. Although the current oscillates, it finally becomes balanced when the amount of power transmitted through the transformer becomes equal to the amount of power by DC.

<具体的構成>
次に、本実施形態における具体的構成について説明する。
<Specific configuration>
Next, a specific configuration in the present embodiment will be described.

図4に、本実施形態における基本回路構成を示す。マルチフェーズコンバータ回路は、順結合と逆結合の2つの磁気結合リアクトルを直結した構成の磁気結合型である。すなわち、二次電池14の正極側とスイッチング素子S1,S2の接続節点の間には、第1のインダクタ及び第2のインダクタが互いに直列に接続され、また、二次電池14の正極側とスイッチング素子S3,S4の接続節点の間には、第3のインダクタと第4のインダクタが互いに直列に接続される。第1のインダクタと第3のインダクタは逆結合され、第2のインダクタと第4のインダクタは順結合される。逆結合の相互インダクタンスをM1、順結合の相互インダクタンスをM2とすると、昇圧リアクトルのインダクタンスL=M1+M2とする(強結合とし、漏れインダクタンスは無視する)。スイッチング素子S1、S3の他端は出力側コンデンサC2の一端に接続され、スイッチング素子S2、S4の他端は出力側コンデンサC2の他端に接続される。出力側コンデンサC2は駆動回路20に接続される。   FIG. 4 shows a basic circuit configuration in the present embodiment. The multi-phase converter circuit is a magnetic coupling type in which two magnetic coupling reactors of a forward coupling and a reverse coupling are directly coupled. That is, the first inductor and the second inductor are connected in series between the positive electrode side of the secondary battery 14 and the connection node of the switching elements S1 and S2, and the positive electrode side of the secondary battery 14 is switched with the positive electrode side. Between the connection nodes of the elements S3 and S4, the third inductor and the fourth inductor are connected in series with each other. The first inductor and the third inductor are reversely coupled, and the second inductor and the fourth inductor are forward-coupled. Assuming that the mutual inductance of the reverse coupling is M1 and the mutual inductance of the forward coupling is M2, the boost reactor inductance L = M1 + M2 (strong coupling is assumed, and the leakage inductance is ignored). The other ends of the switching elements S1 and S3 are connected to one end of the output side capacitor C2, and the other ends of the switching elements S2 and S4 are connected to the other end of the output side capacitor C2. The output side capacitor C2 is connected to the drive circuit 20.

図5に、本実施形態のマルチフェーズコンバータ回路200の回路構成を示す。図4に示された回路構成において、昇圧リアクトルの逆結合部に一次側インダクタ103を付加し、さらに一次側インダクタ103に電流制限用のインダクタL2を接続する。一次側インダクタ103は、AC/AC変換回路109を介して外部電源プラグ26に接続される。AC/AC変換回路109は、商用交流電力を10kHzの高周波電力に変換する回路である。   FIG. 5 shows a circuit configuration of the multi-phase converter circuit 200 of the present embodiment. In the circuit configuration shown in FIG. 4, a primary inductor 103 is added to the reverse coupling portion of the boost reactor, and a current limiting inductor L <b> 2 is connected to the primary inductor 103. The primary inductor 103 is connected to the external power plug 26 via the AC / AC conversion circuit 109. The AC / AC conversion circuit 109 is a circuit that converts commercial AC power into high-frequency power of 10 kHz.

図6に、AC/AC変換回路109の出力電圧として、400V、10kHzの矩形波を設定した場合を示す。図6において、一次側インダクタ103のインダクタンスは242μH、L2=80μH、逆結合のインダクタンスは242μH、順結合のインダクタンスは94μHである。また、図7に、図6の動作をコンピュータでシミュレーションした結果を示す。なお、二次側には一次側と同様に10kHzの矩形波を印加している。図7において、グラフaは一次電流i1の電流変化であり、上記の(1)、(2)式で計算した電流変化率は9.06A/μSであるのに対し、シミュレーション結果は9.29A/μSである。また、グラフbは二次電流i2の電流変化であり、上記の(1)、(2)式で計算した電流変化率は5.2A/μSであるのに対し、シミュレーション結果は5.24μSである。計算結果とシミュレーション結果がよく一致している。このことは、数(1)、(2)の元となる図2の等価回路が正しいことを意味している。   FIG. 6 shows a case where a rectangular wave of 400 V and 10 kHz is set as the output voltage of the AC / AC conversion circuit 109. In FIG. 6, the inductance of the primary inductor 103 is 242 μH, L2 = 80 μH, the reverse coupling inductance is 242 μH, and the forward coupling inductance is 94 μH. FIG. 7 shows the result of computer simulation of the operation of FIG. Note that a rectangular wave of 10 kHz is applied to the secondary side as in the primary side. In FIG. 7, the graph a shows the current change of the primary current i1, and the current change rate calculated by the above equations (1) and (2) is 9.06 A / μS, whereas the simulation result is 9.29 A. / ΜS. Graph b shows the current change of the secondary current i2. The current change rate calculated by the above equations (1) and (2) is 5.2 A / μS, whereas the simulation result is 5.24 μS. is there. The calculation results and simulation results agree well. This means that the equivalent circuit of FIG. 2 from which the numbers (1) and (2) are based is correct.

なお、交流電力はトランスを介して出力コンデンサC2に伝達される。昇圧コンバータは2倍昇圧とし、この状態で交流電力が供給されると、出力コンデンサC2が二次電池14の電池電圧Vbの2倍より高くなる。端子間電圧が電池電圧Vbの2倍より高くなると、駆動側の平均電圧電池電圧Vbより高くなるため、昇圧リアクトルに電池側への直流電流が発生し、交流電力を直流電力として二次電池14に蓄電する。直流電力量と交流伝達電力量が等しくなったところで平衡に達し、出力コンデンサC2の端子間電圧も電池電圧Vbの2倍で安定する。   The AC power is transmitted to the output capacitor C2 via the transformer. The boost converter is set to double boost, and when AC power is supplied in this state, the output capacitor C2 becomes higher than twice the battery voltage Vb of the secondary battery 14. When the voltage between the terminals becomes higher than twice the battery voltage Vb, the average voltage battery voltage Vb on the driving side becomes higher, so that a direct current to the battery side is generated in the boost reactor, and the secondary battery 14 uses AC power as DC power. To store electricity. When the DC power amount and the AC transmission power amount are equal, equilibrium is reached, and the voltage across the terminals of the output capacitor C2 is also stabilized at twice the battery voltage Vb.

図8に、送電する交流電力を0kWから10kWにステップ的に印加した場合の電池電流の時間変化をコンピュータでシミュレーションした結果を示す。直流電流は振動しながらやがて一定値に収斂していく。シミュレーションにおける平衡状態での電池電流(図において「Sim.」として示す)は32.8Aであり、計算値の33.23Aとよく一致している。   FIG. 8 shows the result of a computer simulation of the change in battery current over time when AC power to be transmitted is applied stepwise from 0 kW to 10 kW. DC current eventually converges to a constant value while vibrating. The battery current (shown as “Sim.” In the figure) in the equilibrium state in the simulation is 32.8A, which is in good agreement with the calculated value of 33.23A.

ここで、入力矩形波電圧の位相を充電状態から180度シフトさせると、充電ではなく発電となることは上述した通りである。発電の場合には充電とは逆方向の電池電流が発生する。   Here, as described above, if the phase of the input rectangular wave voltage is shifted 180 degrees from the charged state, power is generated instead of charging. In the case of power generation, a battery current in the opposite direction to charging is generated.

図4では、逆結合と順結合の昇圧リアクトルにおいて、逆結合リアクトルに一次側インダクタを付加しているが、順結合を独立リアクトルとすることもできる。   In FIG. 4, the primary side inductor is added to the reverse coupling reactor in the reverse coupling and forward coupling boosting reactor, but the forward coupling may be an independent reactor.

図9に、順結合リアクトルを独立リアクトルとした場合の昇圧リアクトルの構成及び回路図を示す。図9(a)は磁気結合リアクトルの構成図であり、図9(b)は回路図である。磁気結合リアクトル300は、断面形状がE字型をなすコア片、すなわち所定間隔だけ離間させて3つの凸部が形成されたコア片300a,300bを互いに凸部が対向するように配置させてコア構造が構成され、コア構造の2つの脚部にインダクタLを形成することで、インダクタLによって生じる独立した磁束と、2つのインダクタが干渉して生じる干渉磁束が存在し、磁気的に結合している。図9(b)において、二次電池14の正極側とスイッチング素子S1,S2の接続節点の間には、第1のインダクタ及び第2のインダクタが互いに直列に接続され、また、二次電池14の正極側とスイッチング素子S3,S4の接続節点の間には、第3のインダクタと第4のインダクタが互いに直列に接続される。第1のインダクタと第3のインダクタは逆結合され、第2のインダクタと第4のインダクタはそれぞれ独立している。   FIG. 9 shows a configuration and a circuit diagram of a step-up reactor when the forward coupling reactor is an independent reactor. FIG. 9A is a configuration diagram of the magnetic coupling reactor, and FIG. 9B is a circuit diagram. The magnetically coupled reactor 300 includes a core piece having an E-shaped cross section, that is, core pieces 300a and 300b formed with three convex portions separated by a predetermined interval so that the convex portions face each other. By forming the inductor L on the two legs of the core structure, there is an independent magnetic flux generated by the inductor L and an interference magnetic flux generated by the interference of the two inductors. Yes. In FIG. 9B, a first inductor and a second inductor are connected in series between the positive electrode side of the secondary battery 14 and the connection node of the switching elements S1, S2, and the secondary battery 14 A third inductor and a fourth inductor are connected in series with each other between the positive electrode side and the connection node of the switching elements S3 and S4. The first inductor and the third inductor are reversely coupled, and the second inductor and the fourth inductor are independent of each other.

図10に、図9の磁気結合リアクトルに一次側インダクタ103を付加した磁気結合リアクトルの構成を示す。磁気結合リアクトル400は、図9(a)に示す磁気結合リアクトル300と同様に、断面形状がE字型をなすコア片、すなわち所定間隔だけ離間させて3つの凸部が形成されたコア片400a,400bを互いに凸部が対向するように配置させてコア構造が構成され、コア構造の2つの脚部にインダクタLを形成する。さらに、インダクタLが形成された2つの脚部であって、インダクタLの内部に、一次側インダクタ103がそれぞれ形成される。これにより、逆結合したインダクタに一次側インダクタ103が結合される構成となり、図5の場合と同様に、入力矩形波電圧の位相を変化させることで、充電及び発電が可能となる。但し、この構成では、独立したインダクタLが一次側ではなく二次側に接続される構成となる。   FIG. 10 shows a configuration of a magnetic coupling reactor in which a primary inductor 103 is added to the magnetic coupling reactor of FIG. Similarly to the magnetically coupled reactor 300 shown in FIG. 9A, the magnetically coupled reactor 400 is a core piece having an E-shaped cross section, that is, a core piece 400a formed with three convex portions separated by a predetermined interval. , 400b are arranged so that the convex portions face each other, and a core structure is formed, and an inductor L is formed on two legs of the core structure. Further, the primary side inductor 103 is formed in each of the two legs where the inductor L is formed. Accordingly, the primary inductor 103 is coupled to the reversely coupled inductor, and charging and power generation are possible by changing the phase of the input rectangular wave voltage as in the case of FIG. However, in this configuration, the independent inductor L is connected to the secondary side instead of the primary side.

図11に、図10の磁気結合リアクトル400を用いた場合の等価回路を示す。図6の場合と比較すると、一次側にインダクタL2が接続されておらず、その代わりに二次側、すなわち逆結合インダクタLrとスイッチング素子S1、S2の接続節点の間、及び逆結合インダクタLrとスイッチング素子S3,S4の接続節点の間に独立インダクタLが接続されていることがわかる。因みに、図6の場合では、一次側にインダクタL2を接続して電流を制限しており、インダクタL2のインダクタンスの値は一次側であるため相対的に小さく設定できることから、図11の場合と比べて多くの電力を処理することが可能である。従って、例えば50kWまでの充放電も可能であり、いわゆる急速充電にも対応可能である。   FIG. 11 shows an equivalent circuit when the magnetically coupled reactor 400 of FIG. 10 is used. Compared to the case of FIG. 6, the inductor L2 is not connected to the primary side, and instead, the secondary side, that is, between the connection node of the reverse coupling inductor Lr and the switching elements S1 and S2, and the reverse coupling inductor Lr It can be seen that the independent inductor L is connected between the connection nodes of the switching elements S3 and S4. Incidentally, in the case of FIG. 6, the inductor L2 is connected to the primary side to limit the current, and since the inductance value of the inductor L2 is on the primary side, it can be set relatively small. Can handle a lot of power. Therefore, for example, charging / discharging up to 50 kW is possible, and so-called rapid charging can be handled.

最後に、図1におけるDC/AC変換回路108について説明する。DC/AC変換回路108としては、図13に示す従来技術のようにフルブリッジ構成の単相インバータを用いることも可能であるが、既述したように多数のスイッチング素子及びトランスが必要となり、トランスを小型化するために100kHz程度の駆動周波数であるためスイッチング素子としてMOSFETを用いる必要がある。MOSFETのオン抵抗は耐圧の上昇とともに著しい増加傾向を示す。   Finally, the DC / AC conversion circuit 108 in FIG. 1 will be described. As the DC / AC conversion circuit 108, a full-bridge single-phase inverter can be used as in the prior art shown in FIG. 13, but as described above, a large number of switching elements and transformers are required. In order to reduce the size, the driving frequency is about 100 kHz, so that it is necessary to use a MOSFET as a switching element. The on-resistance of the MOSFET tends to increase significantly as the breakdown voltage increases.

一方、本実施形態では、図12に示すように、一次側インダクタ103に中性点を設け、その両端に2つのスイッチング素子S10,S11を接続する構成とする。中性点にはPFC回路106が接続される。具体的には、一次側インダクタ103の接続節点を中性点の一端(図中−端子)とし、一次側インダクタ103の一端にはスイッチング素子S10が接続され、一次側インダクタ103の他端にはスイッチング素子S11が接続される。スイッチング素子S10とS11の接続節点を中性点の他端(図中+端子)とし、PFC回路106の出力の正極側を中性点の+側に接続し、PFC回路106の出力の負極側を中性点の−側に接続する。本実施形態では、別付けのトランスを新たに付加することなく、昇圧コンバータの昇圧リアクトルに一次側インダクタを付加する構成であるため、トランスを小型化するために100kHz程度の駆動周波数とする必要がなく、駆動周波数を10kHz程度としても問題ない。この場合、スイッチング素子S10,S11としてMOSFETではなくIGBTを用いることが可能となる。IGBTの耐圧として1200V程度は一般的であり、直流電圧を最大で400Vとした場合にスイッチング素子S10,S11に印加される電圧は800Vのサージ電圧となるため、1200V耐圧のIGBTを用いることが十分可能である。   On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 12, a neutral point is provided in the primary inductor 103, and two switching elements S10 and S11 are connected to both ends thereof. A PFC circuit 106 is connected to the neutral point. Specifically, the connection node of the primary side inductor 103 is one end of the neutral point (-terminal in the figure), the switching element S10 is connected to one end of the primary side inductor 103, and the other end of the primary side inductor 103 is connected to the other end. Switching element S11 is connected. The connection node between the switching elements S10 and S11 is the other end of the neutral point (+ terminal in the figure), the positive side of the output of the PFC circuit 106 is connected to the positive side of the neutral point, and the negative side of the output of the PFC circuit 106 Is connected to the-side of the neutral point. In the present embodiment, since the primary side inductor is added to the boost reactor of the boost converter without newly adding a separate transformer, it is necessary to set the drive frequency to about 100 kHz in order to reduce the size of the transformer. There is no problem even if the drive frequency is about 10 kHz. In this case, it is possible to use IGBTs instead of MOSFETs as the switching elements S10 and S11. The withstand voltage of the IGBT is generally about 1200 V, and when the DC voltage is set to 400 V at the maximum, the voltage applied to the switching elements S10 and S11 becomes a surge voltage of 800 V, so it is sufficient to use an IGBT with a withstand voltage of 1200 V Is possible.

したがって、図14に示す従来の構成と図12に示す本実施形態の構成とを対比すると、従来の回路構成では、MOSFETが12素子、コンデンサ、トランスが必要であるところ、本実施形態では、MOSFETが4素子、IGBTが2素子、コンデンサ、一次側インダクタとなり、スイッチング素子数を12素子から6素子に半減できるとともに、トランスを省くことができる。   Therefore, when the conventional configuration shown in FIG. 14 is compared with the configuration of the present embodiment shown in FIG. 12, the conventional circuit configuration requires 12 MOSFETs, a capacitor, and a transformer. 4 elements, IGBT 2 elements, a capacitor, and a primary inductor, the number of switching elements can be halved from 12 elements to 6 elements, and a transformer can be omitted.

図13に、図12に示す本実施形態の回路構成と、図14に示す従来の回路構成とを対比して示す。従来における外部電源プラグ26及びPFC回路は本実施形態における外部電源プラグ26及びPFC回路と同一であるが、従来におけるDC/AC変換回路は本実施形態における2つのスイッチング素子と一次側インダクタに対応し、従来における2次側回路は本実施形態における昇圧リアクトルを含む昇圧コンバータ回路に対応する。昇圧コンバータの部分は何ら素子を付加しておらず、DC/AC変換回路及びトランスの部分がインダクタ及び2つのスイッチング素子に置換される。従来においては、双方向PFC回路部分、DC/AC変換回路部分、トランス部分の3つの機能ブロックが別付けで必要であるところ、本実施形態では、双方向PFC回路部分及びインダクタとスイッチング素子部分の2つの機能ブロックを付加するだけで済むことが理解されよう。   FIG. 13 shows a comparison between the circuit configuration of the present embodiment shown in FIG. 12 and the conventional circuit configuration shown in FIG. The conventional external power plug 26 and the PFC circuit are the same as the external power plug 26 and the PFC circuit in the present embodiment, but the conventional DC / AC conversion circuit corresponds to the two switching elements and the primary inductor in the present embodiment. The conventional secondary circuit corresponds to the boost converter circuit including the boost reactor in the present embodiment. No elements are added to the step-up converter, and the DC / AC conversion circuit and the transformer are replaced with an inductor and two switching elements. Conventionally, three functional blocks of a bidirectional PFC circuit portion, a DC / AC conversion circuit portion, and a transformer portion are separately attached. In this embodiment, the bidirectional PFC circuit portion, the inductor and the switching element portion It will be appreciated that only two functional blocks need be added.

以上説明したように、本実施形態では、ハイブリッド自動車等の昇圧コンバータの昇圧リアクトルにインダクタを付加し、このインダクタに外部電源から交流電力を供給することで、二次電池14への充電機能あるいは二次電池14からの発電機能を付加することができる。本実施形態では、昇圧コンバータの昇圧リアクトルを援用して外部電源から二次電池14への充電機能あるいは二次電池14から外部電源への発電機能を付加することで、昇圧コンバータを多機能化するものといえる。また、昇圧コンバータの昇圧リアクトルに付加するインダクタは磁気結合しており、絶縁性も確保される。   As described above, in the present embodiment, an inductor is added to a boost reactor of a boost converter of a hybrid vehicle or the like, and AC power is supplied to the inductor from an external power source, thereby charging the secondary battery 14 or A power generation function from the secondary battery 14 can be added. In this embodiment, the boost converter is multi-functionalized by adding a function of charging the secondary battery 14 from the external power source or a function of generating power from the secondary battery 14 to the external power source with the aid of the boost reactor of the boost converter. It can be said that. In addition, the inductor added to the boost reactor of the boost converter is magnetically coupled, and insulation is also ensured.

なお、本実施形態では、外部電源として交流電源を示し、この交流外部電源からPFC回路106、DC/AC変換回路108を介して交流電圧をインダクタ103に供給しているが、外部電源を直流電源とし、この直流電源からDC/AC変換回路108を介して交流電圧をインダクタ103に供給する構成としてもよい。   In this embodiment, an AC power supply is shown as an external power supply, and an AC voltage is supplied from the AC external power supply to the inductor 103 via the PFC circuit 106 and the DC / AC conversion circuit 108. However, the external power supply is a DC power supply. The AC voltage may be supplied to the inductor 103 from the DC power source via the DC / AC conversion circuit 108.

本実施形態におけるマルチフェーズコンバータ回路は、二次電池からの直流電圧を昇圧してモータに供給するとともに、外部電源からの交流電力により当該二次電池を充電するプラグインハイブリッド自動車に特に好適であるが、これに限定されるものではない。   The multi-phase converter circuit according to the present embodiment is particularly suitable for a plug-in hybrid vehicle that boosts a DC voltage from a secondary battery and supplies the boosted DC voltage to a motor and charges the secondary battery with AC power from an external power source. However, the present invention is not limited to this.

14 二次電池、20 駆動回路、26 外部電源プラグ、106 PFC回路、108 DC/AC変換回路、100 マルチフェーズコンバータ回路、101,102 インダクタ、103 一次側インダクタ。   14 secondary battery, 20 drive circuit, 26 external power plug, 106 PFC circuit, 108 DC / AC conversion circuit, 100 multi-phase converter circuit, 101, 102 inductor, 103 primary inductor.

Claims (7)

二次電池からの直流電圧を昇圧するマルチフェーズ昇圧リアクトルと、
前記マルチフェーズ昇圧リアクトルに付加され磁気的に結合するインダクタであって、外部電源からの交流電圧が印加されるインダクタと、
を備え、前記交流電圧の位相を調整することで前記外部電源と前記二次電池との間で前記マルチフェーズ昇圧リアクトルを介して電力を供給することを特徴とするマルチフェーズコンバータ回路。
A multi-phase boost reactor that boosts the DC voltage from the secondary battery;
An inductor that is magnetically coupled to the multi-phase boost reactor, to which an AC voltage from an external power source is applied;
A multi-phase converter circuit comprising: supplying electric power between the external power source and the secondary battery via the multi-phase boost reactor by adjusting a phase of the AC voltage.
請求項1記載のマルチフェーズコンバータ回路において、
前記二次電池からの直流電圧を昇圧する前記マルチフェーズ昇圧リアクトルの昇圧後の電圧V2に対し、前記外部電源からの交流電圧V1の位相を90度ずらして前記インダクタに供給することを特徴とするマルチフェーズコンバータ回路。
The multi-phase converter circuit according to claim 1.
The phase of the AC voltage V1 from the external power supply is shifted by 90 degrees with respect to the boosted voltage V2 of the multi-phase boost reactor that boosts the DC voltage from the secondary battery, and is supplied to the inductor. Multi-phase converter circuit.
請求項2記載のマルチフェーズコンバータ回路において、
前記二次電池からの直流電圧を昇圧する前記マルチフェーズ昇圧リアクトルの昇圧後の電圧V2に対し、前記外部電源からの交流電圧V1の位相差を90度として前記インダクタに供給することで前記外部電源から前記二次電池に電力を供給し、前記外部電源からの交流電圧V1の位相差を−90度として前記インダクタに供給することで前記二次電池から前記外部電源に電力を供給することを特徴とするマルチフェーズコンバータ回路。
The multi-phase converter circuit according to claim 2, wherein
The external power supply is supplied to the inductor by setting the phase difference of the AC voltage V1 from the external power supply to 90 degrees with respect to the boosted voltage V2 of the multiphase boosting reactor that boosts the DC voltage from the secondary battery. Power is supplied from the secondary battery to the external power supply by supplying power to the secondary battery and supplying the inductor with the phase difference of the AC voltage V1 from the external power supply set to -90 degrees. Multi-phase converter circuit.
請求項1記載のマルチフェーズコンバータ回路において、
前記インダクタに直列に接続される電流制限用の第2インダクタと、
を備えることを特徴とするマルチフェーズコンバータ回路。
The multi-phase converter circuit according to claim 1.
A second current limiting inductor connected in series with the inductor;
A multi-phase converter circuit comprising:
請求項1記載のマルチフェーズコンバータ回路において、
前記マルチフェーズ昇圧リアクトルは、逆結合と順結合の2つの磁気結合リアクトルを直結して構成され、
前記インダクタは、前記マルチフェーズ昇圧リアクトルの前記逆結合の磁気結合リアクトルに付加され磁気結合される
ことを特徴とするマルチフェーズコンバータ回路。
The multi-phase converter circuit according to claim 1.
The multi-phase boost reactor is configured by directly connecting two magnetically coupled reactors of reverse coupling and forward coupling,
The multi-phase converter circuit, wherein the inductor is added to and magnetically coupled to the reverse coupling magnetic coupling reactor of the multi-phase boost reactor.
請求項1記載のマルチフェーズコンバータ回路において、
前記インダクタは中性点を有し、かつ、その一端には第1スイッチング素子が接続されるとともにその他端には第2スイッチング素子が接続され、
前記第1スイッチング素子の他端と前記第2スイッチング素子の他端は互いに接続され、
前記外部電源からの電力は、前記中性点と、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の接続節点との間に供給される
ことを特徴とするマルチフェーズコンバータ回路。
The multi-phase converter circuit according to claim 1.
The inductor has a neutral point, and a first switching element is connected to one end of the inductor and a second switching element is connected to the other end.
The other end of the first switching element and the other end of the second switching element are connected to each other,
The electric power from the external power supply is supplied between the neutral point and a connection node of the first switching element and the second switching element.
請求項2,3のいずれかに記載のマルチフェーズコンバータ回路において、
前記マルチフェーズ昇圧リアクトルは2相昇圧リアクトルであってその昇圧比は2倍であり、
前記V1及びV2は同一周波数である
ことを特徴とするマルチフェーズコンバータ回路。
The multi-phase converter circuit according to any one of claims 2 and 3,
The multi-phase boost reactor is a two-phase boost reactor, and its boost ratio is twice.
The multiphase converter circuit, wherein V1 and V2 have the same frequency.
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