JP2021015929A - 電力変換装置用トランスおよび電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トランスの巻線間の結合を十分にすると共に、電力損失を抑制する電力変換装置用トランス及び電力変換装置を提供する。【解決手段】トランス１において、第１導体３４は、中央縦コア１０Ｍから横コア１０Ｔを経て右縦コア１０Ｒに至る区間に囲まれ、中央縦コア２０Ｍから横コア２０Ｔを経て右縦コア２０Ｒに至る区間に囲まれた右側窓領域１４Ｒを貫通している。第２導体３６は、中央縦コア１０Ｍから横コア１０Ｔを経て左縦コア１０Ｌに至る区間に囲まれ、中央縦コア２０Ｍから横コア２０Ｔを経て左縦コア２０Ｌに至る区間に囲まれた左側窓領域１４Ｌを貫通している。第１外側導体は天板５６を有し、第１導体の一端から横コア１０Ｔの外側を通って第２導体の他端に至る。第２外側導体は天板５８を有し、第２導体の一端から横コア１０Ｔの外側を通って第１導体の他端に至る。第１外側導体の天板は、絶縁体６０を介して第２外側導体の天板に対向する。【選択図】図７

Description

本発明は、電力変換装置用トランスおよび電力変換装置に関し、特に、Ｅ型コアを用いたトランスの構造に関する。

複数のスイッチング回路をトランスによって結合した電力変換装置が広く用いられている。例えば、２つのスイッチング回路を備える電力変換装置では、第１のスイッチング回路によって直流電力が交流電力に変換され、トランスを介してその交流電力が第２のスイッチング回路に伝送される。第２のスイッチング回路は、トランスを介して伝送された交流電力を直流電力に変換し出力する。

一般に、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動自動車には、このような電力変換装置が搭載されている。電動自動車には、モータジェネレータに電力を供給すると共に、モータジェネレータの回生電力によって充電される主機バッテリと、アクセサリ機器に電力を供給する補機バッテリが搭載されている。主機バッテリは第１のスイッチング回路に接続され、補機バッテリは第２のスイッチング回路に接続される。第１のスイッチング回路および第２のスイッチング回路のスイッチングによって、主機バッテリから補機バッテリに電力が供給され、補機バッテリが充電される。

以下の特許文献１には、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＡＣコンバータ等のスイッチング回路に使用されるトランスが記載されている。このトランスでは、長手方向を揃えて並べられた２本のコアの両方を束ねるように１次側コイルが巻き付けられ、これら２本のコアのそれぞれに２次側コイルが巻き付けられている。各２次側コイルに鎖交する磁束は、１次側コイルに鎖交する磁束の半分である。そのため、１次側コイルの巻き数をＮとし２次側コイルのそれぞれの巻き数を１とした場合、各２次側コイルに発生する電圧は、１次側コイルに現れている電圧の２Ｎ分の１となる。

特開２００２−５７０４５号公報 特開２０１８−１８２８１５号公報

プライマリ巻線（１次側コイル）に印加されている電圧に対し、セカンダリ巻線（２次側コイル）に現れる電圧を小さくする場合には、セカンダリ巻線の巻き数に対しプライマリ巻線の巻き数を大きくすることが考えられる。しかし、プライマリ巻線の巻き数を大きくすると、その抵抗値が大きくなり、電力損失が増加する。また、プライマリ巻線およびセカンダリ巻線の構造によっては、プライマリ巻線およびセカンダリ巻線の結合度が低下することがある。

本発明は、トランスの巻線間の結合を十分にすると共に、電力損失を抑制することを目的とする。

本発明は、第１棒状コアと、前記第１棒状コアの中途点から前記第１棒状コアに交わる方向に突出した第２棒状コアと、前記第１棒状コアの一端から前記第２棒状コアと突出方向を揃えて突出した第３棒状コアと、前記第１棒状コアの他端から前記第２棒状コアと突出方向を揃えて突出した第４棒状コアと、を備えるＥ型コアと、前記第２棒状コアから前記第１棒状コアを経て前記第３棒状コアに至る区間に囲まれた第１領域を貫通する第１導体と、前記第２棒状コアから前記第１棒状コアを経て前記第４棒状コアに至る区間に囲まれた第２領域を貫通する第２導体と、第１平板区間を有し、前記第１導体の一端から前記第１棒状コアの外側を通って前記第２導体の他端に至る第１外側導体と、第２平板区間を有し、前記第２導体の一端から前記第１棒状コアの外側を通って前記第１導体の他端に至る第２外側導体と、前記第１領域および前記第２領域を通って前記第２棒状コアを周回するプライマリ巻線と、を備え、前記第１平板区間と前記第２平板区間とが対向しており、前記第１外側導体および前記第２導体によって形成された導体区間と、前記第２外側導体および前記第１導体によって形成された導体区間によって、前記第１導体の一端および前記第２導体の一端を両端とするセカンダリ巻線が形成されていることを特徴とする。

望ましくは、前記第１平板区間および前記第２平板区間は、前記第１棒状コアの外側に、前記第２棒状コアの延伸方向に対して交わる姿勢で配置されている。

望ましくは、前記第１外側導体は、前記第１導体の一端から前記第１平板区間に向かって幅が広がる第１拡大・平板区間と、前記第１平板区間から前記第２導体の他端に向かって幅が狭まる第１縮小・平板区間と、前記第２導体の一端から前記第２平板区間に向かって幅が広がる第２拡大・平板区間と、前記第２平板区間から前記第１導体の他端に向かって幅が狭まる第２縮小・平板区間と、を備え、前記第２平板区間は、前記第１平板区間の外側または内側に位置し、前記第２拡大・平板区間は、前記第１拡大・平板区間の外側または内側に位置し、前記第２縮小・平板区間は、前記第１縮小・平板区間の外側または内側に位置している。

望ましくは、前記第１領域および前記第２領域を通って前記第２棒状コアの周囲を周回する第２プライマリ巻線を備える。

本発明に係る電力変換装置は、前記電力変換装置用トランスと、前記プライマリ巻線の両端に接続された第１スイッチング回路と、前記セカンダリ巻線の両端に接続された第２スイッチング回路と、を備え、前記第１スイッチング回路は、車両搭載用の主機バッテリとの間で電力を授受し、前記第２スイッチング回路は、車両搭載用の補機バッテリとの間で電力を授受する。

また、本発明に係る電力変換装置は、前記電力変換装置用トランスと、前記プライマリ巻線の両端に接続された第１スイッチング回路と、前記セカンダリ巻線の両端に接続された第２スイッチング回路と、前記第２プライマリ巻線の両端に接続された第３スイッチング回路と、を備え、前記第１スイッチング回路は、車両搭載用の主機バッテリとの間で電力を授受し、前記第２スイッチング回路は、車両搭載用の補機バッテリとの間で電力を授受し、前記第３スイッチング回路は、前記第１スイッチング回路および前記第２スイッチング回路のうち少なくとも一方に、外部の電力源から電力を供給する。

本発明によれば、トランスの巻線間の結合を十分にすると共に、電力損失を抑制することができる。

トランスの構造を模式的に示す図である。 トランスの水平方向断面を模式的に示す図である。 トランスの背面図である。 トランスの正面図である。 トランスの側面図である。 トランスの上面図である。 トランスの電磁気的な作用を説明する図である。 電力変換装置の構成を示す図である。 交流電圧源が取り外された状態の電力変換装置の構成を示す図である。 電力変換装置の構成例を示す図である。

図１には、本発明の実施形態に係るトランス１の構造が模式的に示されている。図１には、描画面から手前側に向かう方向を正とするｘ軸、図面の右方向を正とするｙ軸、図面の上方向を正とするｚ軸が定義されている。本願明細書では、ｘ軸負方向をトランス１の前方向、ｙ軸正方向をトランス１の右方向、ｚ軸正方向をトランス１の上方向とする。このように定義されたトランス１の上下左右前後の方向は説明の便宜上のものであり、トランス１を設置するときの姿勢を限定するものではない。また、複数の図面に示されている同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。

トランス１は、上Ｅ型コア１０、下Ｅ型コア２０、第１プライマリ巻線３０、第２プライマリ巻線３２およびセカンダリ巻線２を備えている。上Ｅ型コア１０は、横方向に伸びる横コア１０Ｔ、横コア１０Ｔの中央から下方に伸びる中央縦コア１０Ｍ、横コア１０Ｔの右端から下方に伸びる右縦コア１０Ｒ、および横コア１０Ｔの左端から下方に伸びる左縦コア１０Ｌから構成されている。下Ｅ型コア２０は、横方向に伸びる横コア２０Ｔ、横コア２０Ｔの中央から上方に伸びる中央縦コア２０Ｍ、横コア２０Ｔの右端から上方に伸びる右縦コア２０Ｒ、および横コア２０Ｔの左端から上方に伸びる左縦コア２０Ｌから構成されている。上Ｅ型コア１０、および下Ｅ型コア２０を構成する各コア（棒状コア）は、角柱または円柱の棒状に形成されている。各コアの断面形状は多角形、円形、円形を楕円状に変形した形状等であってよい。

上Ｅ型コア１０の中央縦コア１０Ｍの先端、上Ｅ型コア１０の右縦コア１０Ｒの先端、および上Ｅ型コア１０の左縦コア１０Ｌの先端は、それぞれ、下Ｅ型コア２０の中央縦コア２０Ｍの先端、下Ｅ型コア２０の右縦コア２０Ｒの先端、および下Ｅ型コア２０の左縦コア２０Ｌの先端に接触している。上Ｅ型コア１０の構造と、下Ｅ型コア２０の構造は上下対称であっても上下非対称であってもよい。

以下の説明では、上Ｅ型コア１０の中央縦コア１０Ｍおよび下Ｅ型コア２０の中央縦コア２０Ｍを併せたものを中央コア１２Ｍという。また、上Ｅ型コア１０の右縦コア１０Ｒおよび下Ｅ型コア２０の右縦コア２０Ｒを併せたものを右コア１２Ｒといい、上Ｅ型コア１０の左縦コア１０Ｌおよび下Ｅ型コア２０の左縦コア２０Ｌを併せたものを左コア１２Ｌという。

中央コア１２Ｍの周囲には、第１プライマリ巻線３０を構成する導線と第２プライマリ巻線３２を構成する導線が巻かれている。第１プライマリ巻線３０は第２プライマリ巻線３２の上側に配置されている。図１に示されている例では、第１プライマリ巻線３０を構成する導線が中央縦コア１０Ｍの周囲に巻かれ、第２プライマリ巻線３２を構成する導線が中央縦コア２０Ｍの周囲に巻かれている。

セカンダリ巻線２は、第１導体３４、第２導体３６、第１外側導体３８および第２外側導体４０から構成されている。第１導体３４は、右コア１２Ｒ、横コア１０Ｔ、中央コア１２Ｍおよび横コア２０Ｔに囲まれた右側窓領域１４Ｒを前後方向に貫通している。第２導体３６は、左コア１２Ｌ、横コア１０Ｔ、中央コア１２Ｍおよび横コア２０Ｔに囲まれた左側窓領域１４Ｌを前後方向に貫通している。

第１外側導体３８は、第１導体３４の後端と第２導体３６の前端との間を接続する。すなわち、第１外側導体３８は、第１導体３４の後端から横コア１０Ｔの上側を通って前方に回り、第２導体３６の前端に至る。

第２外側導体４０は、第２導体３６の後端と第１導体３４の前端との間を接続する。すなわち、第２外側導体４０は、第２導体３６の後端から横コア１０Ｔの上側を通って前方に回り、第１導体３４の前端に至る。

第１導体３４の後端は第１セカンダリ端子４２に接続され、第２導体３６の後端は、第２セカンダリ端子４４に接続されている。

第１外側導体３８および第２導体３６によって形成された導体区間と、第２外側導体４０および第１導体３４によって形成された導体区間は並列に接続されており、両端が第１セカンダリ端子４２および第２セカンダリ端子４４に接続されたセカンダリ巻線２を構成する。

第１プライマリ巻線３０に交流電流が流れることによって、上Ｅ型コア１０および下Ｅ型コア２０には、ある時刻において次のような磁束が発生する。すなわち、中央コア１２Ｍを下方に向かって下Ｅ型コア２０の横コア２０Ｔの右半分を右方向に向かい、右コア１２Ｒを上方向に向かって横コア１０Ｔの右半分を左方向に向かって中央コア１２Ｍに戻る磁束Φ１と、中央コア１２Ｍを下方に向かって下Ｅ型コア２０の横コア２０Ｔの左半分を左方向に向かい、左コア１２Ｌを上方向に向かって横コア１０Ｔの左半分を右方向に向かって中央コア１２Ｍに戻る磁束Φ２が発生する。磁束Φ１および磁束Φ２によって、第２プライマリ巻線３２に誘導起電力が発生し、第２プライマリ巻線３２に接続された負荷回路に電流が流れる。

図２には、図１のＡＡ線から下方向を見たときの断面図（水平方向断面図）が模式的に示されている。第１プライマリ巻線３０の一端には第１プライマリ端子４６が接続され、第１プライマリ巻線３０の他端には第２プライマリ端子４８が接続されている。第１プライマリ巻線３０を構成する導線は、中央コア１２Ｍの周囲に、トランス１を上から眺めて時計回りに巻かれている。第１プライマリ端子４６および第２プライマリ端子４８に交流電圧が印加されることで、第１プライマリ巻線３０には交流電流が流れる。ある時刻において第１プライマリ端子４６から流入し、第２プライマリ端子４８から流出する電流によって、右コア１２Ｒおよび左コア１２Ｌには、それぞれ、上方向に向かって上述の磁束Φ１および磁束Φ２が発生する。中央コア１２Ｍには下方向に向かって磁束Φが発生する。磁束Φは、磁束Φ１およびΦ２を併せた磁束である。

磁束Φ１によって第１導体３４には誘導起電力ｅ１が発生し、第１導体３４に前方に向かう電流Ｉ１が流れる。第１導体３４に流れた電流Ｉ１は、第２外側導体４０を流れて第２セカンダリ端子４４に至る。磁束Φ２によって、第２導体３６に誘導起電力ｅ２が発生し、第２導体３６には後方に向かう電流Ｉ２が流れ第２セカンダリ端子４４に至る。第２導体３６に流れる電流Ｉ２は、第１セカンダリ端子４２から流入し、第１外側導体３８を流れて第２導体３６に流入する電流である。したがって、電流Ｉ１およびＩ２を併せた電流Ｉ３＝Ｉ１＋Ｉ２が、ある時刻に第１セカンダリ端子４２に流入し、第２セカンダリ端子４４から流出する。

第１プライマリ巻線３０に流れる電流は交流であるため、磁束Φ１および磁束Φ２は、時間経過と共に方向の反転を繰り返し、第１セカンダリ端子４２および第２セカンダリ端子４４に流れる電流は交流電流となる。これによって、第１セカンダリ端子４２および第２セカンダリ端子４４に接続された負荷回路に交流電流が流れる。

後述するように、第１外側導体３８および第２外側導体４０は、右側窓領域１４Ｒおよび左側窓領域１４Ｌの外側に配置され、一方に流れる電流による磁束が、他方に流れる電流による磁束を抑制するような構造を有している。これによって、第１外側導体３８および第２外側導体４０の漏れインダクタンスが抑制され、第１プライマリ巻線３０とセカンダリ巻線２の結合係数、および第２プライマリ巻線３２とセカンダリ巻線２の結合係数が大きくなる。

図３〜図６には、トランス１の構造が示されている。図３および図４には、それぞれ、トランス１の背面図および正面図が示されている。図５および図６には、それぞれ、トランス１の側面図および上面図が示されている。図３（背面図）、図４（正面図）および図５（側面図）に示されているように、第１導体３４および第２導体３６は、前後方向に伸びる帯形状を有しており、それぞれ、右側窓領域１４Ｒおよび左側窓領域１４Ｌを貫通している。第１導体３４および第２導体３６のｙｚ平面内の断面は横方向に長い長方形であってよい。

図３〜図６に示されているように、第１導体３４の後端と第２導体３６の前端との間を接続する第１外側導体３８は次のような構造を有している。すなわち、第１外側導体３８は、ｘ軸方向に縦辺が伸び、ｙ軸方向に横辺が伸びた長方形状の天板５６、天板５６の前方の横辺から下方に降りる前方板６２、および、天板５６の後方の横辺から下方に降りる後方板５２を備えている。

同様に、第２導体３６の後端と第１導体３４の前端との間を接続する第２外側導体４０は次のような構造を有している。すなわち、第２外側導体４０は、ｘ軸方向に縦辺が伸び、ｙ軸方向に横辺が伸びた長方形状の天板５８、天板５８の前方の横辺から下方に降りる前方板６４、および、天板５８の後方の横辺から下方に降りる後方板５４を備えている。

図５（側面図）に示されているように、第１外側導体３８および第２外側導体４０のそれぞれは、下方が開放されたＵ字形状（コの字型形状）を有している。第２外側導体４０は、第１外側導体３８との間に絶縁体６０を挟んで重ねられている。絶縁体６０は、電気的な絶縁性のある磁性材料で形成されてもよい。

図３（背面図）に示されているように、第１外側導体３８の後方板５２は、上底が下底よりも長い台形形状を有している。第１外側導体３８の後方板５２の右側の辺はｚ軸方向に伸びており、左側の辺は、下底の左端から天板５６の後方の横辺の中途点に向けて左斜め上方向に伸びている。第１外側導体３８の後方板５２の下底からは後方にフランジ５０１が伸びており、そのフランジ５０１の下面が第１導体３４に接合されている。

第２外側導体４０の後方板５４もまた、上底が下底よりも長い台形形状を有している。第２外側導体４０の後方板５４の左側の辺はｚ軸方向に伸びており、右側の辺は、下底の右端から天板５８の後方の横辺の中途点に向けて右斜め上方向に伸びている。第２外側導体４０の後方板５４の下底からは後方にフランジ５０２が伸びており、そのフランジ５０２の下面が第２導体３６に接合されている。

図３〜図５に示されているように、第２外側導体４０の天板５８は、絶縁体６０を挟んで第１外側導体３８の天板５６の上側に配置されている。すなわち、第１外側導体３８の天板５６の上面と、第２外側導体４０の天板５８の下面は、絶縁体６０を挟んで対向している。

図４（正面図）に示されているように第１外側導体３８の前方板６２は、上底が下底よりも長い台形形状を有している。第１外側導体３８の前方板６２の左側の辺はｚ軸方向に伸びており、右側の辺は、下底の右端から天板５６の前方の横辺の中途点に向けて右斜め上方向に伸びている。第１外側導体３８の前方板６２の下底からは前方にフランジ５０４が伸びており、そのフランジ５０４の下面が第２導体３６に接合されている。

第２外側導体４０の前方板６４もまた、上底が下底よりも長い台形形状を有している。第２外側導体４０の前方板６４の右側の辺はｚ軸方向に伸びており、左側の辺は、下底の左端から天板５８の前方の横辺の中途点に向けて左斜め上方向に伸びている。第２外側導体４０の前方板６４の下底からは前方にフランジ５０３が伸びており、そのフランジ５０３の下面が第１導体３４に接合されている。

このようにトランス１は、上Ｅ型コア１０および下Ｅ型２０コアを備えている。各Ｅ型コアは第１棒状コアとしての横コア（１０Ｔ，２０Ｔ）、第２棒状コアとしての中央縦コア（１０Ｍ，２０Ｍ）、第３棒状コアとしての右縦コア（１０Ｒ，２０Ｒ）、および第４棒状コアとしての左縦コア（２０Ｌ，２０Ｌ）を備えている。上Ｅ型コア１０および下Ｅ型コア２０のそれぞれにおける中央縦コア（１０Ｍ，２０Ｍ）は、横コア（１０Ｔ，２０Ｔ）の中途点または中点から横コア（１０Ｔ，２０Ｔ）に交わる方向に突出している。上Ｅ型コア１０および下Ｅ型コア２０のそれぞれにおける右縦コア（１０Ｒ，２０Ｒ）は、横コア（１０Ｔ，２０Ｔ）の右端（一端）から中央縦コア（１０Ｍ，２０Ｍ）と突出方向を揃えて突出している。上Ｅ型コア１０および下Ｅ型コア２０のそれぞれにおける左縦コア（１０Ｌ，２０Ｌ）は、横コア（１０Ｔ，２０Ｔ）の左端（他端）から中央縦コア（１０Ｍ，２０Ｍ）と突出方向を揃えて突出している。

第１導体３４は、中央縦コア１０Ｍから横コア１０Ｔを経て右縦コア１０Ｒに至る区間に囲まれ、中央縦コア２０Ｍから横コア２０Ｔを経て右縦コア２０Ｒに至る区間に囲まれた右側窓領域１４Ｒ（第１領域）を貫通している。第２導体３６は、中央縦コア１０Ｍから横コア１０Ｔを経て左縦コア１０Ｌに至る区間に囲まれ、中央縦コア２０Ｍから横コア２０Ｔを経て左縦コア２０Ｌに至る区間に囲まれた左側窓領域１４Ｌ（第２領域）を貫通している。

第１外側導体３８は、第１平板区間としての天板５６を有し、第１導体３４の一端から横コア１０Ｔの外側を通って第２導体３６の他端に至っている。第２外側導体４０は、第２平板区間としての天板５８を有し、第２導体３６の一端から横コア１０Ｔの外側を通って第１導体３４の他端に至っている。第１外側導体３８の天板５６は、絶縁体６０を介して、第２外側導体４０の天板５８に対向している。また、天板５６および５８は、横コア１０Ｔの外側に、中央コア１２Ｍの延伸方向に対して交わる姿勢で配置されている。

第１外側導体３８における後方板５２は、第１導体３４の後端から天板５６に向かって幅が広がる第１拡大・平板区間をなし、第１外側導体３８における前方板６２は、天板５６から第２導体３６の前端に向かって幅が狭まる第１縮小・平板区間をなしている。

第２外側導体４０における後方板５４は、第２導体３６の後端から天板５８に向かって幅が広がる第２拡大・平板区間をなし、第２外側導体４０における前方板６４は、天板５８から第１導体３４の前端に向かって幅が狭まる第２縮小・平板区間をなしている。第２拡大・平板区間としての後方板５４は、第１拡大・平板区間としての後方板５２の外側に位置し、第２縮小・平板区間としての前方板６４は、第１縮小・平板区間としての前方板６２の外側に位置している。

図１および図２に示されているように、第１プライマリ巻線３０を構成する導線は、第１導体３４および第２導体３６よりも上方で、中央コア１２Ｍの回りに巻かれている。すなわち、第１プライマリ巻線３０を構成する巻線は、前方から右側窓領域１４Ｒを通ってトランス１の後方に向かう。そして、中央コア１２Ｍの後方を回った後に左側窓領域１４Ｌを通ってトランス１の前方に向かい、再び前方から右側窓領域１４Ｒを通ってトランス１の後方に向かうというように、右側窓領域１４Ｒおよび左側窓領域１４Ｌを貫通しながら中央コア１２Ｍの回りを周回する。あるいは、第１プライマリ巻線３０を構成する巻線は、前方から左側窓領域１４Ｌを通ってトランス１の後方に向かう。そして、中央コア１２Ｍの後方を回った後に右側窓領域１４Ｒを通ってトランス１の前方に向かい、再び前方から左側窓領域１４Ｌを通ってトランス１の後方に向かうというように、左側窓領域１４Ｌおよび右側窓領域１４Ｒを貫通しながら中央コア１２Ｍの回りを周回する。第２プライマリ巻線３２を構成する導線は、第１導体３４および第２導体３６よりも下方で、第１プライマリ巻線３０を構成する導線と同様に中央コア１２Ｍの回りに巻かれている。

このように、第１プライマリ巻線３０および第２プライマリ巻線３２を構成する導線は、右側窓領域１４Ｒおよび左側窓領域１４Ｌを通って中央コア１２Ｍを周回する。また、第１外側導体３８および第２導体３６によって形成された導体区間と、第２外側導体４０および第１導体３４によって形成された導体区間によって、第１導体３４の一端および第２導体３６の一端を両端とするセカンダリ巻線２が形成されている。

トランス１の電磁気的な作用について、トランス１の背面を模式的に示した図７を参照して説明する。ここでは、第１プライマリ巻線３０に交流電圧が印加され、第２プライマリ巻線３２およびセカンダリ巻線２のそれぞれに負荷回路が接続されているものとする。また、図７では、第１導体３４、第２導体３６、第１外側導体３８の天板５６および第２外側導体４０の天板５８については断面が示されている。

第１プライマリ巻線３０に交流電圧が印加され、交流電流が流れることによって、上Ｅ型コア１０および下Ｅ型コア２０には、ある時刻において上述したような磁束Φ１およびΦ２が発生する。図７には、上から見て時計回りの電流が第１プライマリ巻線３０に流れたときに、中央コア１２Ｍに下方向の磁束Φが発生することが示されている。また、後方から見て反時計回りの磁束Φ１が右側窓領域１４Ｒの周りに発生し、後方から見て時計回りの磁束Φ２が左側窓領域１４Ｌの回りに発生することが示されている。

第２プライマリ巻線３２には誘導起電力が発生し、第２プライマリ巻線３２に接続された負荷回路に電流が流れる。第１導体３４には前方に向かう電流が流れ、第２導体３６には後方に向かう電流が流れる。また、第１外側導体３８の天板５６には前方に向かう電流が流れ、第２外側導体４０の天板５８には、後方に向かう電流が流れる。天板５６の上面と天板５８の下面は絶縁体６０を挟んで対向している。そのため、天板５６に流れる電流が発生する磁束と、天板５８に流れる電流が発生する磁束は互いに逆向きとなり、天板５６および天板５８の回りに発生する磁束が抑制される。

これによって、セカンダリ巻線２の漏れインダクタンスが抑制され、第１プライマリ巻線３０とセカンダリ巻線２との結合係数、および第２プライマリ巻線３２とセカンダリ巻線２との結合係数が大きくなる。なお、２つの巻線の結合係数は、一方の巻線のインダクタンスが、他方の巻線との間の相互インダクタンスに寄与する比率として定義される係数であってよい。

したがって、必ずしも第１プライマリ巻線３０の巻き数を増加させなくとも、セカンダリ巻線２の端子間電圧に対する第１プライマリ巻線３０の端子間電圧の比率（端子間電圧比）を大きくすることができ、第１プライマリ巻線３０における損失が抑制される。同様に、必ずしも第２プライマリ巻線３２の巻き数を増加させなくとも、セカンダリ巻線２に対する第２プライマリ巻線３２の端子間電圧比を大きくすることができ、第２プライマリ巻線３２における損失が抑制される。

セカンダリ巻線２の漏れインダクタは、第１外側導体３８と第２外側導体４０との間の隙間を変化させることで調整してよい。また、第１外側導体３８と第２外側導体４０との間に設けられる絶縁体６０に用いられる材料を変更することでセカンダリ巻線２の漏れインダクタを調整してもよい。例えば、絶縁体６０を透磁率が異なる材料に変更することで、セカンダリ巻線２の漏れインダクタを調整してもよい。

ここでは、第１プライマリ巻線３０に交流電圧が印加され、第２プライマリ巻線３２およびセカンダリ巻線２のそれぞれに負荷回路が接続された場合について説明した。第２プライマリ巻線３２に交流電圧が印加され、第１プライマリ巻線３０およびセカンダリ巻線２のそれぞれに負荷回路が接続された場合における電磁気的な作用も同様である。この場合、交流電圧が印加されたことに応じた電流が第２プライマリ巻線３２に流れ、第１プライマリ巻線３０およびセカンダリ巻線２に誘導起電力に応じた電流が流れる。

また、上記では、第１プライマリ巻線３０を構成する導線、および第２プライマリ巻線３２を構成する導線が中央コア１２Ｍの周囲において上下に配置された構造について説明した。第１プライマリ巻線３０を構成する導線、および第２プライマリ巻線３２を構成する導線のうち一方は、他方の外側に巻かれてもよい。

上記では、上Ｅ型コア１０が下Ｅ型コア２０に接触した構造について説明した。上Ｅ型コア１０の中央縦コア１０Ｍの先端、上Ｅ型コア１０の右縦コア１０Ｒの先端、および上Ｅ型コア１０の左縦コア１０Ｌの先端は、それぞれ、下Ｅ型コア２０の中央縦コア２０Ｍの先端、下Ｅ型コア２０の右縦コア２０Ｒの先端、および下Ｅ型コア２０の左縦コア２０Ｌの先端との間でギャップを形成してもよい。

また、上Ｅ型コア１０の右縦コア１０Ｒ、中央縦コア１０Ｍ、および左縦コア１０Ｌを長くし、下Ｅ型コア２０が横コア２０Ｔのみに置き換えられてもよい。同様に、下Ｅ型コア２０の右縦コア２０Ｒ、中央縦コア２０Ｍ、および左縦コア２０Ｌを長くし、上Ｅ型コア１０が、横コア１０Ｔのみに置き換えられてもよい。

上記では、第２外側導体４０が、第１外側導体３８の外側に設けられた構造について説明した。第２外側導体４０は、第１外側導体３８の内側に設けられてもよい。

図８には、トランス１を用いた電力変換装置３の構成が示されている。電力変換装置３は、力率改善スイッチング回路８４、リレースイッチ８６、トランス１、主機バッテリスイッチング回路８８、および補機バッテリスイッチング回路９２を備えている。主機バッテリスイッチング回路８８は、トランス１の第１プライマリ巻線３０に接続されている。補機バッテリスイッチング回路９２は、トランス１のセカンダリ巻線２に接続されている。力率改善スイッチング回路８４は、リレースイッチ８６を介してトランス１の第２プライマリ巻線３２に接続されている。リレースイッチ８６がオンのときに力率改善スイッチング回路８４は、第２プライマリ巻線３２に接続され、リレースイッチ８６がオフのときに力率改善スイッチング回路８４は、第２プライマリ巻線３２から切り離される。第２プライマリ巻線３２の中途点にはタップが設けられている。図８では、第２プライマリ巻線３２が形成するインダクタ（第１プライマリ巻線３０およびセカンダリ巻線２を仮に取り除いた場合のインダクタ）がインダクタＬ１およびＬ２として明記されている。インダクタＬ１およびＬ２は結合していてもよい。主機バッテリスイッチング回路８８には主機バッテリ９０が接続され、補機バッテリスイッチング回路９２には補機バッテリ９４が接続されている。

電力変換装置３は電動自動車に搭載されてよい。この場合、主機バッテリ９０は、駆動用のモータジェネレータに電力を供給すると共に、モータジェネレータの回生電力によって充電される。補機バッテリ９４はアクセサリ機器に電力を供給する。

電力変換装置３は、外部充電モードおよびバッテリ間電力変換モードのいずれかのモードで動作する。外部充電モードは、電力変換装置３とは別に設けられた交流電圧源８０によって、停車時に主機バッテリ９０および補機バッテリ９４を充電する動作モードである。交流電圧源８０は、例えば、電力供給事業者が提供する電力システムや、自動車のサービスステーションに設置された外部充電装置であってよい。バッテリ間電力変換モードは、主機バッテリ９０から補機バッテリ９４に電力を供給する動作モードである。

外部充電モードでは、図８に示されているように力率改善スイッチング回路８４に交流電圧源８０が接続される。この際、交流電圧源８０の一端は、第２プライマリ巻線３２のタップに接続され、他端は力率改善スイッチング回路８４に接続される。また、リレースイッチ８６がオンになって力率改善スイッチング回路８４が第２プライマリ巻線３２に接続される。力率改善スイッチング回路８４は、交流電圧源８０から出力された交流電力をトランス１を介して主機バッテリスイッチング回路８８および補機バッテリスイッチング回路９２に伝送する。主機バッテリスイッチング回路８８および補機バッテリスイッチング回路９２は、力率改善スイッチング回路８４からトランス１を介して取得された電力を、それぞれ、主機バッテリ９０および補機バッテリ９４に供給し、これらのバッテリを充電する。

力率改善スイッチング回路８４には、例えば、特許文献２に示されている力率改善回路が用いられる。また、主機バッテリスイッチング回路８８および補機バッテリスイッチング回路９２には、例えば、特許文献２に示されている電圧コンバータ回路が用いられる。力率改善スイッチング回路８４は、交流電圧源８０が出力する交流電力を直流電力に変換して自らの中間コンデンサ８２に供給し、中間コンデンサ８２を充電する。これと共に中間コンデンサ８２の出力電圧を交流電圧に変換し、トランス１を介して主機バッテリスイッチング回路８８および補機バッテリスイッチング回路９２に電力を供給する。力率改善スイッチング回路８４は、交流電圧源８０から力率改善スイッチング回路８４に流れる電流の時間波形をスイッチングによって制御し、交流電圧源８０から出力される交流電力の力率を向上させる。また、力率改善スイッチング回路８４をスイッチングする位相と、主機バッテリスイッチング回路８８をスイッチングする位相との差を調整することで、力率改善スイッチング回路８４から主機バッテリスイッチング回路８８に伝送される電力が調整される。同様に、力率改善スイッチング回路８４をスイッチングする位相と、補機バッテリスイッチング回路９２をスイッチングする位相との差を調整することで、力率改善スイッチング回路８４から補機バッテリスイッチング回路９２に伝送される電力が調整される。

このように、電力変換装置３は、第１プライマリ巻線３０の両端に接続された第１スイッチング回路としての主機バッテリスイッチング回路８８と、セカンダリ巻線２の両端に接続された第２スイッチング回路としての補機バッテリスイッチング回路９２を備えている。電力変換装置３は、さらに、第２プライマリ巻線３２の両端に接続された第３スイッチング回路としての力率改善スイッチング回路８４を備えている。主機バッテリスイッチング回路８８は、車両搭載用の主機バッテリ９０との間で電力を授受する。補機バッテリスイッチング回路９２は、車両搭載用の補機バッテリ９４との間で電力を授受する。力率改善スイッチング回路８４は、主機バッテリスイッチング回路８８および補機バッテリスイッチング回路９２の少なくとも一方に、外部の電力源である交流電圧源８０から電力を供給する。

バッテリ間電力変換モードでは、図９に示されているように力率改善スイッチング回路８４から交流電圧源８０が取り外され、リレースイッチ８６がオフになって力率改善スイッチング回路８４が第２プライマリ巻線３２から切り離される。力率改善スイッチング回路８４のスイッチングは停止される。バッテリ間電力変換モードでは、主機バッテリスイッチング回路８８は主機バッテリ９０との間で電力を授受し、補機バッテリスイッチング回路９２は補機バッテリ９４との間で電力を授受する。

電力変換装置３は、主機バッテリスイッチング回路８８および補機バッテリスイッチング回路９２のスイッチングによって、主機バッテリ９０から補機バッテリ９４に電力を供給する。また、主機バッテリスイッチング回路８８をスイッチングする位相と、補機バッテリスイッチング回路９２をスイッチングする位相との差を調整することで、主機バッテリスイッチング回路８８から補機バッテリスイッチング回路９２に伝送される電力が調整される。

一般に、電動自動車では、主機バッテリの出力電圧の方が、補機バッテリの出力電圧よりも大きい。また、中間コンデンサに充電される電圧の方が、補機バッテリの出力電圧よりも大きい。そのため、第１プライマリ巻線３０の端子間電圧および第２プライマリ巻線３２の端子間電圧の方が、セカンダリ巻線２の端子間電圧よりも大きくなるように設計される。このような設計の下で、トランス１を用いることで、第１プライマリ巻線３０および第２プライマリ巻線３２の巻き数を増加させることなく、必要な端子間電圧比を得ることができる。これによって、第１プライマリ巻線３０および第２プライマリ巻線３２における損失が抑制される。

トランス１については試作が行われた。第１プライマリ巻線３０、第２プライマリ巻線３２およびセカンダリ巻線２のうちの１つの巻線の漏れインダクタンスは、他の２つの巻線のそれぞれの端子間を短絡したときにおける、その１つの巻線の端子間に現れるインダクンスとして定義される。第１プライマリ巻線３０、第２プライマリ巻線３２およびセカンダリ巻線２のうちの１つの巻線の自己インダクタンスは、他の２つの巻線のそれぞれの端子間を開放したときにおける、その１つの巻線の端子間に現れるインダクンスとして定義される。試作品では、各巻線の自己インダクタンスは、漏れインダクタンスの１００倍程度であることが確かめられた。

図１０には、電力変換装置３の構成例が示されている。力率改善スイッチング回路８４は、フィルタコンデンサＣｆ、ハーフブリッジＵ、ハーフブリッジＶ、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２および中間コンデンサ８２を備えている。ハーフブリッジＵは、スイッチング素子Ｓ１の一端と、スイッチング素子Ｓ２の一端とを共通に接続したものである。スイッチング素子Ｓ１の両端には、スイッチング素子Ｓ２との接続点の側をアノードとしてダイオードが接続されている。スイッチング素子Ｓ２の両端には、スイッチング素子Ｓ１との接続点の側をカソードとしてダイオードが接続されている。スイッチング素子Ｓ１およびＳ２としては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が用いられる。この場合、スイッチング素子Ｓ１としてのＩＧＢＴのエミッタと、スイッチング素子Ｓ２としてのＩＧＢＴのコレクタとが接続される。

同様に、ハーフブリッジＶは、スイッチング素子Ｓ３の一端と、スイッチング素子Ｓ４の一端とを共通に接続したものである。スイッチング素子Ｓ３の両端には、スイッチング素子Ｓ４との接続点の側をアノードとしてダイオードが接続されている。スイッチング素子Ｓ４の両端には、スイッチング素子Ｓ３との接続点の側をカソードとしてダイオードが接続されている。スイッチング素子Ｓ３およびＳ４としては、例えば、ＩＧＢＴが用いられる。この場合、スイッチング素子Ｓ３としてのＩＧＢＴのエミッタと、スイッチング素子Ｓ４としてのＩＧＢＴのコレクタとが接続される。

スイッチング素子Ｓ１およびＳ２の接続点と、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４の接続点との間には、リレースイッチ８６を介して第２プライマリ巻線３２が接続されている。第２プライマリ巻線３２のセンタータップは電源入力端子７０−２に接続されている。

ハーフブリッジＵおよびＶは並列接続され、フルブリッジを構成している。すなわち、スイッチング素子Ｓ１のスイッチング素子Ｓ２側とは反対側の端子（図の上側の端子）と、スイッチング素子Ｓ３のスイッチング素子Ｓ４側とは反対側の端子（図の上側の端子）とが接続されている。また、スイッチング素子Ｓ２のスイッチング素子Ｓ１側とは反対側の端子（図の下側の端子）と、スイッチング素子Ｓ４のスイッチング素子Ｓ３側とは反対側の端子（図の下側の端子）とが接続されている。

ダイオードＤ１のアノードはダイオードＤ２のカソードに接続されている。ダイオードＤ１のカソードは、ハーフブリッジＵおよびＶの上側の端子に接続され、ダイオードＤ２のアノードは、ハーフブリッジＵおよびＶの下側の端子に接続されている。ダイオードＤ１およびＤ２の接続点は、電源入力端子７０−１に接続されている。

スイッチング素子Ｓ１、スイッチング素子Ｓ３、およびダイオードＤ１の接続点と、スイッチング素子Ｓ２、スイッチング素子Ｓ４、およびダイオードＤ２の接続点との間には、中間コンデンサ８２が接続されている。

第２プライマリ巻線３２は、自己インダクタとしての第１インダクタＬ１、自己インダクタとしての第２インダクタＬ２、および相互インダクタＭを直列接続したもので表される。相互インダクタＭの一端とスイッチング素子Ｓ１およびＳ２の接続点との間には第１インダクタＬ１が接続され、相互インダクタＭの他端とスイッチング素子Ｓ３およびＳ４の接続点との間には第２インダクタＬ２が接続されている。第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２は磁気的に結合してもよい。また、電源入力端子７０−２とタップｍとの間にもインダクタ（リアクトル）が接続されてもよい。

電源入力端子７０−１と電源入力端子７０−２との間には、フィルタコンデンサＣｆが接続されている。また、電源入力端子７０−１と電源入力端子７０−２との間には交流電圧源８０が接続されている。交流電圧源８０が商用電源である場合には、電源入力端子７０−１および７０−２は商用電源用のコネクタに接続される。また、電源入力端子７０−１および７０−２にはケーブルを介して電源用プラグが接続され、その電源用プラグがＡＣアウトレットに差し込まれてもよい。

外部充電モードにおける力率改善スイッチング回路８４の動作について説明する。交流電圧源８０は、電源入力端子７０−１および７０−２に入力交流電圧Ｖａｃを出力する。フィルタコンデンサＣｆは、力率改善スイッチング回路８４で発生し、交流電圧源８０側に流出する高周波電流を抑制する。

制御部７６は、制御信号Ｃｎ１〜Ｃｎ４をそれぞれスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に出力し、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をオンオフ制御する。制御信号Ｃｎｉがハイであるときは、スイッチング素子Ｓｉはオンとなり、制御信号Ｃｎｉがローであるときは、スイッチング素子Ｓｉはオフとなる。ただし、ｉは１〜４のうちいずれかの整数である。制御信号Ｃｎ２は制御信号Ｃｎ１に対してハイおよびローを反転したものであり、制御信号Ｃｎ４は、制御信号Ｃｎ３に対してハイおよびローを反転したものである。また、制御信号Ｃｎ３およびＣｎ４は、それぞれ、制御信号Ｃｎ１およびＣｎ２に対して位相が１８０°遅れている。

これによって、スイッチング素子Ｓ１およびスイッチング素子Ｓ２は、交互にオンオフする。すなわち、スイッチング素子Ｓ１がオフからオンになったときは、スイッチング素子Ｓ２はオンからオフになり、スイッチング素子Ｓ１がオンからオフになったときは、スイッチング素子Ｓ２は、オフからオンになる。同様に、スイッチング素子Ｓ３およびスイッチング素子Ｓ４は交互にオンオフする。スイッチング素子Ｓ１およびＳ２のオンオフの位相に対し、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４のオンオフの位相は１８０°遅れる。

制御部７６は、中間コンデンサ８２の端子間電圧とその目標値との差異、交流電圧源８０と電源入力端子７０−２との間の経路を流れる入力電流ｉＬ、および交流電圧源８０が出力する入力交流電圧Ｖａｃに応じて、制御信号Ｃｎ１〜Ｃｎ４のデューティ比（時比率）を変化させる。これによって、電源入力端子７０−１および７０−２に流れる電流の時間波形を入力交流電圧Ｖａｃの時間波形に近似させ、または一致させると共に、電源入力端子７０−１および７０−２に流れる電流の位相を入力交流電圧Ｖａｃの位相に近似させ、または一致させる。

次に、主機バッテリスイッチング回路８８および補機バッテリスイッチング回路９２の構成について説明する。主機バッテリスイッチング回路８８は、ハーフブリッジＷ、ハーフブリッジＸ、およびコンデンサＣ１を備えている。ハーフブリッジＷは、スイッチング素子Ｓ５の一端と、スイッチング素子Ｓ６一端とを接続したものである。スイッチング素子Ｓ５の両端には、スイッチング素子Ｓ６との接続点の側をアノードとしてダイオードが接続されている。スイッチング素子Ｓ６の両端には、スイッチング素子Ｓ５との接続点の側をカソードとしてダイオードが接続されている。スイッチング素子Ｓ５およびＳ６としては、例えば、ＩＧＢＴが用いられる。この場合、スイッチング素子Ｓ５としてのＩＧＢＴのエミッタと、スイッチング素子Ｓ６としてのＩＧＢＴのコレクタとが接続される。

同様に、ハーフブリッジＸは、スイッチング素子Ｓ７の一端と、スイッチング素子Ｓ８の一端とを接続したものである。スイッチング素子Ｓ７の両端には、スイッチング素子Ｓ８との接続点の側をアノードとしてダイオードが接続されている。スイッチング素子Ｓ８の両端には、スイッチング素子Ｓ７との接続点の側をカソードとしてダイオードが接続されている。スイッチング素子Ｓ７およびＳ８としては、例えば、ＩＧＢＴが用いられる。この場合、スイッチング素子Ｓ７としてのＩＧＢＴのエミッタと、スイッチング素子Ｓ８としてのＩＧＢＴのコレクタとが接続される。

スイッチング素子Ｓ５およびＳ６の接続点と、スイッチング素子Ｓ７およびＳ８の接続点との間には第１プライマリ巻線３０が接続されている。

ハーフブリッジＷおよびＸは並列接続され、フルブリッジを構成している。すなわち、スイッチング素子Ｓ５の上側の端子とスイッチング素子Ｓ６の上側の端子とが接続され、スイッチング素子Ｓ７の下側の端子とスイッチング素子Ｓ８の下側の端子とが接続されている。ハーフブリッジＷおよびＸの上側の端子と、ハーフブリッジＷおよびＸの下側の端子との間には、コンデンサＣ１が接続されている。また、ハーフブリッジＷおよびＸの上側の端子には正極端子７２Ｐが接続され、ハーフブリッジＷおよびＸの下側の端子には負極端子７２Ｎが接続されている。さらに、正極端子７２Ｐと負極端子７２Ｎとの間には主機バッテリ９０が接続されている。

補機バッテリスイッチング回路９２は、主機バッテリスイッチング回路８８と同様の構成を有している。補機バッテリスイッチング回路９２は、ハーフブリッジα、ハーフブリッジβ、およびコンデンサＣ２を備えている。補機バッテリスイッチング回路９２におけるハーフブリッジα、ハーフブリッジβ、およびコンデンサＣ２は、それぞれ、主機バッテリスイッチング回路８８における、ハーフブリッジＷ、ハーフブリッジＸ、およびコンデンサＣ１に対応する。ハーフブリッジαが備えるスイッチング素子Ｓ９およびＳ１０は、それぞれ、ハーフブリッジＷが備えるスイッチング素子Ｓ５およびＳ６に対応する。ハーフブリッジβが備えるスイッチング素子Ｓ１１およびＳ１２は、それぞれ、ハーフブリッジＸが備えるスイッチング素子Ｓ７およびＳ８に対応する。

スイッチング素子Ｓ９およびＳ１０の接続点と、スイッチング素子Ｓ１１およびＳ１２の接続点との間にはセカンダリ巻線２が接続されている。また、ハーフブリッジαおよびβの上側の端子には正極端子７４Ｐが接続され、ハーフブリッジαおよびβの下側の端子には負極端子７４Ｎが接続されている。さらに、正極端子７４Ｐと負極端子７４Ｎとの間には補機バッテリ９４が接続されている。

外部充電モードにおける主機バッテリスイッチング回路８８の動作について説明する。力率改善スイッチング回路８４から第２プライマリ巻線３２に印加された電圧に応じて第１プライマリ巻線３０に電圧が発生し、第１プライマリ巻線３０に発生した電圧がスイッチング素子Ｓ５およびＳ６の接続点と、スイッチング素子Ｓ７およびＳ８の接続点との間に印加される。

制御部７６は、制御信号Ｃｎ５〜Ｃｎ８をそれぞれスイッチング素子Ｓ５〜Ｓ８に出力し、スイッチング素子Ｓ５〜Ｓ８をオンオフ制御する。制御信号Ｃｎｉがハイであるときは、スイッチング素子Ｓｉはオンとなり、制御信号Ｃｎｉがローであるときは、スイッチング素子Ｓｉはオフとなる。ただし、ｉは５〜８のうちいずれかの整数である。制御信号Ｃｎ６は制御信号Ｃｎ５に対してハイおよびローを反転させたものであり、制御信号Ｃｎ８は、制御信号Ｃｎ７に対してハイおよびローを反転させたものである。また、制御信号Ｃｎ７およびＣｎ８は、それぞれ、制御信号Ｃｎ５およびＣｎ６に対して位相が１８０°遅れている。

これによってスイッチング素子Ｓ５およびＳ６は交互にオンオフし、スイッチング素子Ｓ７およびＳ８は交互にオンオフする。スイッチング素子Ｓ５およびＳ６のオンオフの位相に対し、スイッチング素子Ｓ７およびＳ８のオンオフの位相は１８０°遅れる。制御部７６は、電圧コンバータ回路１４におけるデューティ比を、力率改善スイッチング回路８４におけるデューティ比に一致させる。

制御部７６は、コンデンサＣ１の端子間電圧とその目標値との差異に応じて、主機バッテリスイッチング回路８８をスイッチングする位相と、力率改善スイッチング回路８４をスイッチングする位相との差異を調整する。

外部充電モードにおける補機バッテリスイッチング回路９２の動作は、主機バッテリスイッチング回路８８の動作と同様である。力率改善スイッチング回路８４から第２プライマリ巻線３２に印加された電圧に応じてセカンダリ巻線２に電圧が発生し、セカンダリ巻線２に発生した電圧がスイッチング素子Ｓ９およびＳ１０の接続点と、スイッチング素子Ｓ１１およびＳ１２の接続点との間に印加される。

制御部７６は、制御信号Ｃｎ９〜Ｃｎ１２をそれぞれスイッチング素子Ｓ９〜Ｓ１２に出力し、スイッチング素子Ｓ９〜Ｓ１２をオンオフ制御する。制御部７６は、コンデンサＣ２の端子間電圧とその目標値との差異に応じて、補機バッテリスイッチング回路９２をスイッチングする位相と、力率改善スイッチング回路８４をスイッチングする位相との差異を調整する。

バッテリ間電力変換モードでは、リレースイッチ８６がオフになって力率改善スイッチング回路８４が第２プライマリ巻線３２から切り離される。力率改善スイッチング回路８４のスイッチングは停止される。電力変換装置３は、主機バッテリスイッチング回路８８および補機バッテリスイッチング回路９２のスイッチングによって、主機バッテリ９０から補機バッテリ９４に電力を供給する。例えば制御部７６は、コンデンサＣ２の端子間電圧と、その目標値との差異に応じて、主機バッテリスイッチング回路８８をスイッチングする位相と、補機バッテリスイッチング回路９２をスイッチングする位相との差を調整する。

電力変換装置３では、セカンダリ巻線２に対する第１プライマリ巻線３０の巻線比と、補機バッテリ９４に対する主機バッテリ９０の出力電圧比を同一としてよい。このような設計の下で、バッテリ間電力変換モードにおいて、主機バッテリスイッチング回路８８および補機バッテリスイッチング回路９２が備える各スイッチング素子のデューティ比を０．５とすることで、スイッチング損失等に起因する電力損失が抑制される。上記のように、電動自動車では主機バッテリ９０の出力電圧の方が、補機バッテリ９４の出力電圧よりも大きい。本実施形態に係る電力変換装置３によれば、必ずしも第１プライマリ巻線３０の巻き数を増加させなくとも、セカンダリ巻線２に対する第１プライマリ巻線３０の端子間電圧比を大きくすることができる。これによって、第１プライマリ巻線３０における損失が抑制されると共に、主機バッテリスイッチング回路８８から補機バッテリスイッチング回路９２に電力が伝送される際の損失が抑制される。

１ トランス、２ セカンダリ巻線、３ 電力変換装置、１０ 上Ｅ型コア、１０Ｒ,２０Ｒ 右縦コア、１０Ｍ，２０Ｍ 中央縦コア、１０Ｌ，２０Ｌ 左縦コア、１０Ｔ，２０Ｔ 横コア、１２Ｒ 右コア、１２Ｍ 中央コア、１２Ｌ 左コア、１４Ｒ 右側窓領域、１４Ｌ 左側窓領域、２０ 下Ｅ型コア、３０ 第１プライマリ巻線、３２ 第２プライマリ巻線、３４ 第１導体、３６ 第２導体、３８ 第１外側導体、４０ 第２外側導体、４２ 第１セカンダリ端子、４４ 第２セカンダリ端子、４６ 第１プライマリ端子、４８ 第２プライマリ端子、５０１〜５０４ フランジ、５２，５４ 後方板、５６，５８ 天板、６０ 絶縁体、６２，６４ 前方板、７０−１，７０−２ 電源入力端子、７２Ｐ，７４Ｐ 正極端子、７２Ｎ，７４Ｎ 負極端子、７６ 制御部、８０ 交流電圧源、８２ 中間コンデンサ、８４ 力率改善スイッチング回路、８６ リレースイッチ、８８ 主機バッテリスイッチング回路、９０ 主機バッテリ、９２ 補機バッテリスイッチング回路、９４ 補機バッテリ、Ｓ１〜Ｓ１２ スイッチング素子、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，α，β ハーフブリッジ，Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ，Ｃｆ フィルタコンデンサ，Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ インダクタ。

Claims (6)

1. 第１棒状コアと、
   前記第１棒状コアの中途点から前記第１棒状コアに交わる方向に突出した第２棒状コアと、
   前記第１棒状コアの一端から前記第２棒状コアと突出方向を揃えて突出した第３棒状コアと、
   前記第１棒状コアの他端から前記第２棒状コアと突出方向を揃えて突出した第４棒状コアと、を備えるＥ型コアと、
   前記第２棒状コアから前記第１棒状コアを経て前記第３棒状コアに至る区間に囲まれた第１領域を貫通する第１導体と、
   前記第２棒状コアから前記第１棒状コアを経て前記第４棒状コアに至る区間に囲まれた第２領域を貫通する第２導体と、
   第１平板区間を有し、前記第１導体の一端から前記第１棒状コアの外側を通って前記第２導体の他端に至る第１外側導体と、
   第２平板区間を有し、前記第２導体の一端から前記第１棒状コアの外側を通って前記第１導体の他端に至る第２外側導体と、
   前記第１領域および前記第２領域を通って前記第２棒状コアを周回するプライマリ巻線と、を備え、
   前記第１平板区間と前記第２平板区間とが対向しており、
   前記第１外側導体および前記第２導体によって形成された導体区間と、前記第２外側導体および前記第１導体によって形成された導体区間によって、前記第１導体の一端および前記第２導体の一端を両端とするセカンダリ巻線が形成されていることを特徴とする電力変換装置用トランス。
2. 請求項１に記載の電力変換装置用トランスにおいて、
   前記第１平板区間および前記第２平板区間は、
   前記第１棒状コアの外側に、前記第２棒状コアの延伸方向に対して交わる姿勢で配置されていることを特徴とする電力変換装置用トランス。
3. 請求項２に記載の電力変換装置用トランスにおいて、
   前記第１外側導体は、
   前記第１導体の一端から前記第１平板区間に向かって幅が広がる第１拡大・平板区間と、
   前記第１平板区間から前記第２導体の他端に向かって幅が狭まる第１縮小・平板区間と、
   前記第２導体の一端から前記第２平板区間に向かって幅が広がる第２拡大・平板区間と、
   前記第２平板区間から前記第１導体の他端に向かって幅が狭まる第２縮小・平板区間と、を備え、
   前記第２平板区間は、前記第１平板区間の外側または内側に位置し、
   前記第２拡大・平板区間は、前記第１拡大・平板区間の外側または内側に位置し、
   前記第２縮小・平板区間は、前記第１縮小・平板区間の外側または内側に位置していることを特徴とする電力変換装置用トランス。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置用トランスにおいて、
   前記第１領域および前記第２領域を通って前記第２棒状コアの周囲を周回する第２プライマリ巻線を備えることを特徴とする電力変換装置用トランス。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置用トランスと、
   前記プライマリ巻線の両端に接続された第１スイッチング回路と、
   前記セカンダリ巻線の両端に接続された第２スイッチング回路と、を備え、
   前記第１スイッチング回路は、車両搭載用の主機バッテリとの間で電力を授受し、
   前記第２スイッチング回路は、車両搭載用の補機バッテリとの間で電力を授受することを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項４に記載の電力変換装置用トランスと、
   前記プライマリ巻線の両端に接続された第１スイッチング回路と、
   前記セカンダリ巻線の両端に接続された第２スイッチング回路と、
   前記第２プライマリ巻線の両端に接続された第３スイッチング回路と、を備え、
   前記第１スイッチング回路は、車両搭載用の主機バッテリとの間で電力を授受し、
   前記第２スイッチング回路は、車両搭載用の補機バッテリとの間で電力を授受し、
   前記第３スイッチング回路は、前記第１スイッチング回路および前記第２スイッチング回路のうち少なくとも一方に、外部の電力源から電力を供給することを特徴とする電力変換装置。