JP5071519B2 - Power conversion device and vehicle equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置およびそれを搭載する車両に関し、より特定的には、多出力の電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a vehicle on which the power conversion device is mounted, and more specifically to a multi-output power conversion device.
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置(たとえば二次電池やキャパシタなど)を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する電動車両が注目されている。この電動車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの電動車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。 2. Description of the Related Art In recent years, as an environmentally friendly vehicle, an electric vehicle that is mounted with a power storage device (for example, a secondary battery or a capacitor) and travels using a driving force generated from electric power stored in the power storage device has attracted attention. Examples of the electric vehicle include an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle. And the technique of charging the electrical storage apparatus mounted in these electric vehicles with a commercial power source with high electric power generation efficiency is proposed.
ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源(以下、単に「外部電源」とも称する。)から車載の蓄電装置に充電(以下、単に「外部充電」とも称する。)が可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。これにより、ハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。 In a hybrid vehicle as well as an electric vehicle, a vehicle capable of charging a power storage device mounted on a vehicle (hereinafter also simply referred to as “external charging”) from a power source outside the vehicle (hereinafter also simply referred to as “external power”). It has been known. For example, a so-called “plug-in hybrid vehicle” is known, in which a power storage device can be charged from a general household power source by connecting a power outlet provided in a house and a charging port provided in the vehicle with a charging cable. ing. This can be expected to increase the fuel consumption efficiency of the hybrid vehicle.
また、このような電動車両には、車両を駆動するための電力を蓄える主蓄電装置の他に、車両に搭載された補機に電力を供給するための補機バッテリが一般的に備えられる。そして、車両が、外部充電時に、外部電源からの電力を用いて主蓄電装置に加えて、補機バッテリも充電することができる構成を有する場合がある。 Such an electric vehicle is generally provided with an auxiliary battery for supplying electric power to an auxiliary machine mounted on the vehicle, in addition to a main power storage device that stores electric power for driving the vehicle. In some cases, the vehicle can be configured to charge the auxiliary battery in addition to the main power storage device using the power from the external power source during external charging.
特開2006−211832号公報(特許文献1)は、トランスの複数の二次巻線を備え、かつ第2以降の二次巻線にのみ磁気増幅器を接続した多出力共振型DC/DCコンバータにおいて、各二次巻線から出力整流回路を介して安定した複数の直流出力を取出す構成を開示する。 Japanese Patent Laying-Open No. 2006-211832 (Patent Document 1) is a multi-output resonance type DC / DC converter having a plurality of secondary windings of a transformer and having a magnetic amplifier connected only to second and subsequent secondary windings. A configuration in which a plurality of stable DC outputs are taken out from each secondary winding via an output rectifier circuit is disclosed.
特開2006−211832号公報(特許文献1)によるDC/DCコンバータによれば、第2以降の二次巻線の磁気増幅器のリセット電流を制御することにより、第2以降の二次巻線からそれぞれ安定した直流出力を得ることができる。 According to the DC / DC converter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-211832 (Patent Document 1), by controlling the reset current of the magnetic amplifier of the second and subsequent secondary windings, the second and subsequent secondary windings are controlled. A stable DC output can be obtained.
上述のような、外部電源からの電力によって主蓄電装置および補機バッテリの充電が可能な車両において、特開2006−211832号公報(特許文献1)に記載の多出力のDC/DCコンバータを用いた場合、複数の二次巻線に接続された回路について、その回路が使用されていない場合であっても対応する二次巻線に常に励磁電流が流れる。この励磁電流による損失によって、DC/DCコンバータ全体としての電力変換効率が低下するおそれがある。 In a vehicle capable of charging the main power storage device and the auxiliary battery with electric power from an external power source as described above, the multi-output DC / DC converter described in JP-A-2006-211832 (Patent Document 1) is used. If the circuit is connected to a plurality of secondary windings, an exciting current always flows through the corresponding secondary winding even if the circuit is not used. Due to the loss due to this exciting current, the power conversion efficiency of the entire DC / DC converter may be reduced.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電力変換効率が改善された多出力の電力変換装置を提供することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a multi-output power conversion device with improved power conversion efficiency.
本発明による電力変換装置は、外部電源から供給される交流電力と出力とを磁気的に絶縁可能なトランスを備え、複数の出力が可能である。トランスは、入力巻線と、第1および第2の出力巻線とを含む。電力変換装置は、入力回路と、第1および第2の出力回路とをさらに備える。入力回路は、外部電源からの電力を入力巻線に供給する。第1の出力回路は、第1の出力巻線からの電力を変換して第1の電気機器に電力を供給する。第2の出力回路は、第2の出力巻線からの電力を変換して第2の電気機器に電力を供給する。また、電力変換装置は、外部電源と入力巻線とを結ぶ経路に設けられ外部電源と入力巻線とを電気的に切り離すことが可能な第1のスイッチ、第1の出力巻線と第1の電気機器とを結ぶ経路に設けられ第1の出力巻線と第1の電気機器とを電気的に切り離すことが可能な第2のスイッチ、および、第2の出力巻線と第2の電気機器とを結ぶ経路に設けられ第2の出力巻線と第2の電気機器とを電気的に切り離すことが可能な第3のスイッチのうちの少なくとも1つのスイッチをさらに備える。 The power conversion device according to the present invention includes a transformer capable of magnetically isolating AC power supplied from an external power source and an output, and can output a plurality of outputs. The transformer includes an input winding and first and second output windings. The power conversion device further includes an input circuit and first and second output circuits. The input circuit supplies power from an external power source to the input winding. The first output circuit converts power from the first output winding and supplies power to the first electrical device. The second output circuit converts power from the second output winding and supplies power to the second electric device. The power conversion device is provided in a path connecting the external power supply and the input winding, and is capable of electrically disconnecting the external power supply and the input winding, the first output winding, and the first output winding. A second switch provided in a path connecting the first electrical device and the first output winding and the first electrical device, and a second switch capable of electrically disconnecting the first output winding and the second electrical device. It further includes at least one switch of a third switch provided in a path connecting the devices and capable of electrically disconnecting the second output winding and the second electrical device.
好ましくは、電力変換装置は、スイッチを制御するための制御装置をさらに備える。制御装置は、入力回路が使用されない場合は第1のスイッチを電気的に切り離し、第1の出力回路が使用されない場合は第2のスイッチを電気的に切り離し、第2の出力回路が使用されない場合は第3のスイッチを電気的に切り離す。 Preferably, the power conversion device further includes a control device for controlling the switch. The control device electrically disconnects the first switch when the input circuit is not used, electrically disconnects the second switch when the first output circuit is not used, and the second output circuit is not used Electrically disconnects the third switch.
好ましくは、第1のスイッチは、入力回路と入力巻線との間に設けられる。
好ましくは、入力回路は、外部電源からの交流電力を直流電力に変換するように構成された整流回路と、整流回路によって変換された直流電力を高周波の交流電力に変換し、入力巻線へ供給するように構成されたインバータとを含む。
Preferably, the first switch is provided between the input circuit and the input winding.
Preferably, the input circuit converts the AC power from the external power source into DC power, converts the DC power converted by the rectifier circuit into high-frequency AC power, and supplies it to the input winding And an inverter configured to.
好ましくは、第1のスイッチは、整流回路とインバータとの間に設けられる。
好ましくは、第2のスイッチは、第1の出力巻線と第1の出力回路との間に設けられる。
Preferably, the first switch is provided between the rectifier circuit and the inverter.
Preferably, the second switch is provided between the first output winding and the first output circuit.
好ましくは、第1の出力回路は、第1の出力巻線からの交流電力を直流電力に変換するように構成されたAC/DCコンバータと、AC/DCコンバータの直流側端子に並列に接続されたコンデンサとを含む。そして、第2のスイッチは、AC/DCコンバータとコンデンサとの間に設けられる。 Preferably, the first output circuit is connected in parallel to an AC / DC converter configured to convert AC power from the first output winding into DC power, and a DC side terminal of the AC / DC converter. Capacitors. The second switch is provided between the AC / DC converter and the capacitor.
好ましくは、第3のスイッチは、第2の出力巻線と第2の出力回路との間に設けられる。 Preferably, the third switch is provided between the second output winding and the second output circuit.
好ましくは、第2の出力回路は、第2の出力巻線からの交流電力を直流電力に変換するように構成された整流回路と、整流回路からの出力電圧を電圧変換するためのDC/DCコンバータとを含む。そして、第3のスイッチは、整流回路とDC/DCコンバータとの間に設けられる。 Preferably, the second output circuit includes a rectifier circuit configured to convert AC power from the second output winding into DC power, and DC / DC for converting the output voltage from the rectifier circuit into a voltage. Including converters. The third switch is provided between the rectifier circuit and the DC / DC converter.
好ましくは、第1の電気機器は第1の蓄電装置であり、第2の電気機器は第2の蓄電装置である。 Preferably, the first electrical device is a first power storage device, and the second electrical device is a second power storage device.
好ましくは、制御装置は、第2の蓄電装置の充電状態についての第1のしきい値、第2のしきい値および第3のしきい値を有し、第2のしきい値は第1のしきい値よりも大きく、第3のしきい値は第2のしきい値よりも大きく設定される。そして、制御装置は、第1の蓄電装置を充電する場合に、充電状態が第1のしきい値まで低下したときは充電状態が第3のしきい値に到達するまで第1の蓄電装置の充電を中断するとともに第2の蓄電装置の充電を実行し、充電状態が第2のしきい値まで低下したときは充電状態が第3のしきい値に到達するまで第1の蓄電装置の充電および第2の蓄電装置の充電を並行して実行し、充電状態が第3のしきい値に到達したときは第1の蓄電装置の充電を実行するとともに第2の蓄電装置の充電を停止する。 Preferably, the control device has a first threshold value, a second threshold value, and a third threshold value for the state of charge of the second power storage device, and the second threshold value is the first threshold value. The third threshold value is set to be larger than the second threshold value. When the control device charges the first power storage device, and the charge state decreases to the first threshold value, the control device sets the first power storage device until the charge state reaches the third threshold value. Charging is interrupted and the second power storage device is charged. When the state of charge drops to the second threshold value, the first power storage device is charged until the state of charge reaches the third threshold value. And charging the second power storage device in parallel, and when the state of charge reaches the third threshold, charging the first power storage device and stopping charging the second power storage device .
好ましくは、第1の出力回路は、第1の蓄電装置からの電力を変換して、トランスへ電力を供給することができるように構成される。 Preferably, the first output circuit is configured to convert power from the first power storage device and supply power to the transformer.
好ましくは、トランスは、第3の出力巻線をさらに含む。そして、電力変換装置は、第3の出力巻線からの電力を変換して第3の電気機器に電力を供給するように構成された第3の出力回路をさらに備える。 Preferably, the transformer further includes a third output winding. The power converter further includes a third output circuit configured to convert power from the third output winding and supply power to the third electrical device.
好ましくは、第3の出力巻線と第3の電気機器とを結ぶ経路に設けられ、第3の出力巻線と第3の電気機器とを電気的に切り離すことが可能な第4のスイッチをさらに備える。 Preferably, a fourth switch provided in a path connecting the third output winding and the third electrical device, and capable of electrically disconnecting the third output winding and the third electrical device is provided. Further prepare.
本発明による車両は、充電が可能な第1の蓄電装置および第2の蓄電装置と、駆動装置と、複数の出力が可能な電力変換装置とを備え、外部電源からの電力を用いて充電が可能である。駆動装置は、第1の蓄電装置からの電力を用いて車両を走行するための駆動力を発生させる。電力変換装置は、外部電源から供給される交流電力と出力とを磁気的に絶縁可能なトランスを含む。トランスは、入力巻線と、第1および第2の出力巻線とを有する。電力変換装置は、入力回路と、第1および第2の出力回路とを含む。入力回路は、外部電源からの電力を入力巻線に供給する。第1の出力回路は、第1の出力巻線からの電力を変換して第1の蓄電装置に電力を供給する。第2の出力巻線からの電力を変換して第2の蓄電装置に電力を供給する。電力変換装置は、外部電源と入力巻線とを結ぶ経路に設けられ外部電源と入力巻線とを電気的に切り離すことが可能な第1のスイッチ、第1の出力巻線と第1の蓄電装置とを結ぶ経路に設けられ第1の出力巻線と第1の蓄電装置とを電気的に切り離すことが可能な第2のスイッチ、および、第2の出力巻線と第2の蓄電装置とを結ぶ経路に設けられ第2の出力巻線と第2の蓄電装置とを電気的に切り離すことが可能な第3のスイッチのうちの少なくとも1つのスイッチとをさらに含む。 A vehicle according to the present invention includes a first power storage device and a second power storage device that can be charged, a drive device, and a power conversion device that can output a plurality of outputs, and can be charged using power from an external power source. Is possible. The driving device generates driving force for traveling the vehicle using electric power from the first power storage device. The power conversion device includes a transformer capable of magnetically isolating AC power supplied from an external power source and output. The transformer has an input winding and first and second output windings. The power conversion device includes an input circuit and first and second output circuits. The input circuit supplies power from an external power source to the input winding. The first output circuit converts power from the first output winding and supplies power to the first power storage device. The electric power from the second output winding is converted to supply electric power to the second power storage device. The power converter is provided in a path connecting the external power source and the input winding, and is capable of electrically disconnecting the external power source and the input winding, the first output winding, and the first power storage. A second switch provided in a path connecting the devices and capable of electrically disconnecting the first output winding and the first power storage device; and a second output winding and the second power storage device; And at least one switch among the third switches provided in a path connecting the second output winding and the second output winding and the second power storage device.
本発明によれば、多出力の電力変換装置において、電力変換効率を改善することができる。 According to the present invention, power conversion efficiency can be improved in a multi-output power conversion device.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態に従う電力変換装置を搭載した車両100の全体ブロック図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an overall block diagram of a
図1を参照して、車両100は、蓄電装置110と、システムメインリレー(以下、SMR(System Main Relay)とも称する。)115と、PCU(Power Control Unit)120と、モータジェネレータ130と、動力伝達ギア140と、駆動輪150と、制御装置(以下、ECU(Electronic Control Unit)とも称する。)300とを備える。なお、PCU120、モータジェネレータ130、動力伝達ギア140および駆動輪150により、本発明における「駆動装置」が形成される。
Referring to FIG. 1,
蓄電装置110は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置110は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
The
蓄電装置110は、SMR115を介してモータジェネレータ130を駆動するためのPCU120に接続される。そして、蓄電装置110は、車両100の駆動力を発生させるための電力をPCU120に供給する。また、蓄電装置110は、モータジェネレータ130で発電された電力を蓄電する。蓄電装置110の出力は、たとえば200Vである。
SMR115に含まれるリレーの一方端は、蓄電装置110の正極端子および負極端子にそれぞれ接続される。SMR115に含まれるリレーの他方端は、PCU120に接続された電力線PL1および接地線NL1にそれぞれ接続される。そして、SMR115は、ECU300からの制御信号SE1に基づいて、蓄電装置110とPCU120との間での電力の供給と遮断とを切替える。SMR115は、車両走行時、および空調機160やDC/DCコンバータ170を駆動する場合に閉成される。
One end of the relay included in
図2は、PCU120の内部構成の一例を示す図である。
図2を参照して、PCU120は、コンバータ121と、インバータ122と、コンデンサC1,C2とを含む。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the internal configuration of the
Referring to FIG. 2,
コンバータ121は、ECU300からの制御信号PWCに基づいて、電力線PL1および接地線NL1と電力線HPLおよび接地線NL1との間で電力変換を行なう。
インバータ122は、電力線HPLおよび接地線NL1に接続される。インバータ122は、ECU300からの制御信号PWIに基づいて、コンバータ121から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータジェネレータ130を駆動する。なお、本実施の形態においては、モータジェネレータおよびインバータの対が1つ設けられる構成を一例として示すが、モータジェネレータおよびインバータの対を複数備える構成としてもよい。
コンデンサC1は、電力線PL1および接地線NL1の間に設けられ、電力線PL1および接地線NL1間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサC2は、電力線HPLおよび接地線NL1の間に設けられ、電力線HPLおよび接地線NL1間の電圧変動を減少させる。 Capacitor C1 is provided between power line PL1 and ground line NL1, and reduces voltage fluctuation between power line PL1 and ground line NL1. Capacitor C2 is provided between power line HPL and ground line NL1, and reduces voltage fluctuation between power line HPL and ground line NL1.
再び図1を参照して、モータジェネレータ130は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
Referring to FIG. 1 again,
モータジェネレータ130の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギア140を介して駆動輪150に伝達されて、車両100を走行させる。モータジェネレータ130は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪150の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、PCU120によって蓄電装置110の充電電力に変換される。
The output torque of
また、モータジェネレータ130の他にエンジン(図示せず)が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ130を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置110を充電することも可能である。
In a hybrid vehicle equipped with an engine (not shown) in addition to
すなわち、本実施の形態における車両100は、車両駆動力を発生するための電動機を搭載する車両を示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車、ならびにエンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池自動車などを含む。
In other words,
車両100は、さらに低電圧系(補機系)の構成として、空調機160と、DC/DCコンバータ170と、補機バッテリ180と、補機負荷190とを含む。
空調機160は、電力線PL1および接地線NL1に接続され、車両100の室内を空調する。
DC/DCコンバータ170は、電力線PL1および接地線NL1に接続され、ECU300からの制御信号PWDに基づいて、蓄電装置110から供給される直流電圧を降圧する。そして、DC/DCコンバータ170は、電力線PL5を介して補機バッテリ180、補機負荷190およびECU300などの車両全体の低電圧系に電力を供給する。
DC /
補機バッテリ180は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ180の出力電圧は、蓄電装置110の出力電圧よりも低く、たとえば12V程度である。
補機負荷190には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどが含まれる。
The
ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含む。ECU300は、イグニッションがオンにされたこと、または充電ケーブル400が車両100に接続されたことにより起動され、各センサ等からの信号の入力および各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両100および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
ECU300は、蓄電装置110に含まれるセンサ(図示せず)からの電圧VB1および電流IB1の検出値を受ける。ECU300は、電圧VB1および電流IB1に基づいて、蓄電装置110の充電状態SOC(State of Charge)1を演算する。また、ECU300は、補機バッテリ180に含まれるセンサ(図示せず)からの電圧VB2および/または電流IB2の検出値を受ける。ECU300は、電圧VB2および/または電流IB2に基づいて、補機バッテリ180の充電状態SOC2を演算する。
車両100は、外部電源500からの電力によって蓄電装置110を充電するための構成として、トランス200と、入力回路201と、出力回路202,203と、電圧センサ230と、充電リレーCHR250と、接続部280と、スイッチSW1〜SW3とを含む。なお、トランス200、入力回路201、出力回路202,203およびスイッチSW1〜SW3によって、本発明における「電力変換回路」が形成される。
As a configuration for charging
接続部280は、外部電源500からの交流電力を受けるために、車両100のボディに設けられる。接続部280には、充電ケーブル400の充電コネクタ430が接続される。そして、充電ケーブル400のプラグ410が、(たとえば、商用電源のような)外部電源500のコンセント510に接続されることによって、外部電源500からの交流電力が、充電ケーブル400の電線部420を介して車両100に伝達される。充電ケーブル400の電線部420には、外部電源500から車両100への電力の供給と遮断とを切替えるための、充電回路遮断装置(以下「CCID(Charging Circuit Interrupt Device)」とも称する。)440が介挿される。
トランス200は、入力巻線N1と、出力巻線N2,N3とを含む。入力巻線N1および出力巻線N2,N3は共通のコアに巻回される。そして、トランス200は、外部電源500から供給される交流電力とトランス500の出力とが磁気的に絶縁されるように構成される。入力巻線N1から入力される交流電圧は、巻線比に応じた交流電圧に変換されて出力巻線N2,N3から出力される。
入力回路201は、外部電源500から伝達された商用電力を高周波の交流電力に変換して、トランス200へ供給するための回路である。
The
入力回路201は、インバータ210と、力率改善回路(以下、PFC(Power Factor Correction)とも称する。)220とを含む。
PFC220は、電力線ACL1,ACL2により接続部280に接続される。PFC220は、外部電源500から伝達された交流電力を直流電力に変換して電力線PL3および接地線NL3へ出力する。
The
図3および図4は、PFC220の内部構成の例を示す図である。
図3に示すPFC220Aは、リアクトルL41〜L43と、ダイオードD41〜D44を含んで構成されるダイオードブリッジと、スイッチング素子Q41およびダイオードD45とを含む。
3 and 4 are diagrams showing examples of the internal configuration of the
直列接続されたダイオードD41,D42は、直列接続されたダイオードD43,D44と並列に接続される。 The diodes D41 and D42 connected in series are connected in parallel with the diodes D43 and D44 connected in series.
リアクトルL43の一方端はダイオードD41,D43のカソードに接続され、リアクトルL43の他方端は電力線PL3に接続される。ダイオードD42,D44のアノードは、接地線NL3に接続される。 Reactor L43 has one end connected to the cathodes of diodes D41 and D43, and reactor L43 has the other end connected to power line PL3. The anodes of the diodes D42 and D44 are connected to the ground line NL3.
スイッチング素子Q41は、電力線PL3と接地線NL3との間に接続される。また、ダイオードD45は、接地線NL3から電力線PL3に向かう方向を順方向として、スイッチング素子Q41に逆並列に接続される。 Switching element Q41 is connected between power line PL3 and ground line NL3. Diode D45 is connected in antiparallel to switching element Q41 with the direction from ground line NL3 toward power line PL3 as the forward direction.
リアクトルL41の一方端は電力線ACL1に接続され、リアクトルL41の他方端はダイオードD41およびダイオードD42の接続ノードに接続される。また、リアクトルL42の一方端は電力線ACL2に接続され、リアクトルL42の他方端はダイオードD43およびダイオードD44の接続ノードに接続される。 Reactor L41 has one end connected to power line ACL1, and reactor L41 has the other end connected to a connection node of diode D41 and diode D42. Reactor L42 has one end connected to power line ACL2 and the other end connected to a connection node of diode D43 and diode D44.
そして、スイッチング素子Q41は、ECU300からの制御信号PWHによって駆動され、外部電源500から伝達される交流電力が直流電力に変換される。
Switching element Q41 is driven by a control signal PWH from
図4に示すPFC220Bは、リアクトルL51,L52と、スイッチング素子Q51〜Q54と、ダイオードD51〜D54と、コンデンサC50とを含み、いわゆるフルブリッジ型のコンバータを形成する。
直列接続されたスイッチング素子Q51,Q52、および直列接続されたスイッチング素子Q53,Q54は、電力線PL3と接地線NL3との間に並列に接続される。スイッチング素子Q51〜Q54には、ダイオードD51〜D54がそれぞれ逆並列に接続される。コンデンサC50は、電力線PL3と接地線NL3との間に接続される。 Switching elements Q51 and Q52 connected in series and switching elements Q53 and Q54 connected in series are connected in parallel between power line PL3 and ground line NL3. Diodes D51-D54 are connected in antiparallel to switching elements Q51-Q54, respectively. Capacitor C50 is connected between power line PL3 and ground line NL3.
リアクトルL51の一方端は電力線ACL1に接続され、リアクトルL51の他方端はスイッチング素子Q51およびスイッチング素子Q52の接続ノードに接続される。また、リアクトルL52の一方端は電力線ACL2に接続され、リアクトルL52の他方端はスイッチング素子Q53およびスイッチング素子Q54の接続ノードに接続される。 Reactor L51 has one end connected to power line ACL1, and reactor L51 has the other end connected to a connection node of switching element Q51 and switching element Q52. Reactor L52 has one end connected to power line ACL2 and the other end connected to switching element Q53 and a connection node of switching element Q54.
そして、スイッチング素子Q51〜Q54は、ECU300からの制御信号PWHによって駆動され、外部電源500から伝達される交流電力が直流電力に変換される。
Switching elements Q51 to Q54 are driven by a control signal PWH from
なお、PFC220の構成は、図3および図4の構成には限らない。
再び図1を参照して、インバータ210は、スイッチング素子Q11〜Q14およびダイオードD11〜D14を含む。
Note that the configuration of the
Referring to FIG. 1 again,
直列接続されたスイッチング素子Q11,Q12、および直列接続されたスイッチング素子Q13,Q14は、電力線PL3と接地線NL3との間に並列に接続される。スイッチング素子Q11〜Q14には、ダイオードD11〜D14がそれぞれ逆並列に接続される。 Switching elements Q11 and Q12 connected in series and switching elements Q13 and Q14 connected in series are connected in parallel between power line PL3 and ground line NL3. Diodes D11-D14 are connected in antiparallel to switching elements Q11-Q14, respectively.
スイッチング素子Q11およびスイッチング素子Q12の接続ノードには、入力巻線N1の一方端が接続され、スイッチング素子Q13およびスイッチング素子Q14の接続ノードには、入力巻線N1の他方端が接続される。 One end of the input winding N1 is connected to the connection node of the switching element Q11 and the switching element Q12, and the other end of the input winding N1 is connected to the connection node of the switching element Q13 and the switching element Q14.
そして、スイッチング素子Q11〜Q14は、ECU300からの制御信号PWFによって駆動され、PFC220からの直流電力を高周波の交流電力に変換してトランス200の入力巻線N1に供給する。
Switching elements Q11 to Q14 are driven by a control signal PWF from
また、インバータ210と入力巻線N1とを結ぶ経路上には、ECU300からの制御信号SE3によって制御されるスイッチSW1が設けられる。このスイッチSW1によって、入力回路201を入力巻線N1から電気的に切り離すことができる。
A switch SW1 controlled by a control signal SE3 from
出力回路202は、出力巻線N2から供給される交流電力を、蓄電装置110の充電電力に変換するための回路である。
The
出力回路202は、スイッチング素子Q1〜Q4およびダイオードD1〜D4を含むAC/DCコンバータ240と、コンデンサC3とを含む。
直列接続されたスイッチング素子Q1,Q2、および直列接続されたスイッチング素子Q3,Q4は、電力線PL2と接地線NL2との間に並列に接続される。スイッチング素子Q1〜Q4には、ダイオードD1〜D4がそれぞれ逆並列に接続される。 Switching elements Q1, Q2 connected in series and switching elements Q3, Q4 connected in series are connected in parallel between power line PL2 and ground line NL2. Diodes D1-D4 are connected in antiparallel to switching elements Q1-Q4, respectively.
スイッチング素子Q1およびスイッチング素子Q2の接続ノードには、出力巻線N2の一方端が接続され、スイッチング素子Q3およびスイッチング素子Q4の接続ノードには、出力巻線N2の他方端が接続される。 One end of output winding N2 is connected to the connection node of switching element Q1 and switching element Q2, and the other end of output winding N2 is connected to the connection node of switching element Q3 and switching element Q4.
そして、スイッチング素子Q1〜Q4は、ECU300からの制御信号PWEによって駆動され、出力巻線N2から供給される交流電力を直流電力に変換して電力線PL2および接地線NL2に出力する。
Switching elements Q1-Q4 are driven by a control signal PWE from
また、出力回路202は、蓄電装置101からの直流電力を交流電力に変換して、出力巻線N2を介してトランス200に供給することも可能である。
The
コンデンサC3は電力線PL2と接地線NL2との間に接続され、電力線PL2と接地線NL2との間の電圧変動を低減する。 Capacitor C3 is connected between power line PL2 and ground line NL2, and reduces voltage fluctuation between power line PL2 and ground line NL2.
CHR250に含まれるリレーの一方端は、電力線PL2および接地線NL2にそれぞれ接続される。また、CHR250に含まれるリレーの他方端は、蓄電装置110の正極端および負極端にそれぞれ接続される。
One end of the relay included in
CHR250は、ECU300からの制御信号SE2に基づいて、蓄電装置110と出力回路202との間での電力の供給と遮断とを切替える。CHR250は、出力回路202からの電力を用いて蓄電装置110を充電する場合に閉成される。
また、AC/DCコンバータ240と出力巻線N2とを結ぶ経路上には、ECU300からの制御信号SE4によって制御されるスイッチSW2が設けられる。このスイッチSW2によって、出力回路202を出力巻線N2から電気的に切り離すことができる。
A switch SW2 controlled by a control signal SE4 from
出力回路203は、外部充電時に、出力巻線N3から供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を補機系の電力線PL5に供給するための回路である。
The
出力回路203は、ダイオードD21〜D24を含むダイオードブリッジ260と、DC/DCコンバータ270とを含む。
The
直列接続されたダイオードD21,D22は、直列接続されたダイオードD23,D24と並列に接続される。ダイオードD21およびD23のカソード、ならびに、ダイオードD22およびD24のアノードは、DC/DCコンバータ270へ接続される。
The diodes D21 and D22 connected in series are connected in parallel with the diodes D23 and D24 connected in series. The cathodes of diodes D21 and D23 and the anodes of diodes D22 and D24 are connected to DC /
ダイオードD21およびダイオードD22の接続ノードには、出力巻線N3の一方端が接続され、ダイオードD23およびダイオードD24の接続ノードには、出力巻線N3の他方端が接続される。 One end of the output winding N3 is connected to the connection node of the diode D21 and the diode D22, and the other end of the output winding N3 is connected to the connection node of the diode D23 and the diode D24.
そして、ダイオードブリッジ260は、出力巻線N3から供給される交流電力を整流してDC/DCコンバータ270へ供給する。
The
DC/DCコンバータ270は、たとえばチョッパ回路を含んで構成され、ECU300からの制御信号PWGによって制御されることによって、ダイオードブリッジ260で整流された直流電圧を所定の電圧に昇圧または降圧して電力線PL4に出力する。電力線PL4は、補機系の電力線PL5に接続される。ここで、DC/DCコンバータ270を昇圧回路とするか降圧回路とするかは、入力巻線N1と出力巻線N3との巻線比に依存する。なお、DC/DCコンバータ270は、DC/DCコンバータ170と比較して小容量のものが採用される。また、出力回路203は、出力回路202のような、フルブリッジ型のAC/DCコンバータとしてもよい。
DC /
ダイオードブリッジ260と出力巻線N3とを結ぶ経路上には、ECU300からの制御信号SE5によって制御されるスイッチSW3が設けられる。このスイッチSW3によって、出力回路203を出力巻線N3から電気的に切り離すことができる。
A switch SW3 controlled by a control signal SE5 from the
電圧センサ230は、電力線ACL1とACL2との間に接続される。電圧センサ230は、外部電源500から伝達された交流電圧VACを検出し、その検出値をECU300へ出力する。
車両100において、通常の車両走行時には、上述のようにDC/DCコンバータ170によって、補機系に電力が供給される。このDC/DCコンバータ170は、車両走行時に補機負荷190を駆動する必要があるので、比較的大容量のものが備えられる場合が多い。ところが、外部充電中には補機負荷190による消費電力は車両走行時に比べて非常に少ないため、このように必要電力が少ないときに大容量のDC/DCコンバータ170を使用すると、運転効率が悪くなるおそれがある。
When the
そのため、図1のように、多出力が可能なトランス200の出力巻線N3に接続された、小容量のDC/DCコンバータ270を含む出力回路203からの電力を用いて補機系に電力を供給する構成とすることで、外部充電時に、大容量のDC/DCコンバータ170を駆動することなく、ECU300の駆動および補機バッテリ180の充電を行なうことができる。
Therefore, as shown in FIG. 1, power is supplied to the auxiliary system using the power from the
このような、多出力の電力変換装置を用いて、外部充電時に蓄電装置110および補機バッテリ180の充電が可能な構成とすることで、蓄電装置110および補機バッテリ180にそれぞれ対応する充電装置を有する構成の場合と比較して、部品の共有化によるコスト低減や、機器の小型化による省スペース化が期待できる。
By using such a multi-output power conversion device so that the
しかしながら、トランス200において各巻線が磁気的に結合されているため、使用されていない回路においても巻線を通して励磁電流が流れてしまう。その結果、この励磁電流によって回路内で損失が生じてしまい、外部充電時における充電効率が低下する要因になるおそれがある。
However, since each winding is magnetically coupled in the
そこで本実施の形態においては、上述のように入力回路および出力回路と、それに対応する巻線との間にスイッチを設け、外部充電時に使用されていない回路については、このスイッチを開放するような制御を行なう。このようにすることによって、不要な励磁電流を低減することが期待できる。 Therefore, in the present embodiment, as described above, a switch is provided between the input circuit and the output circuit and the corresponding winding, and this switch is opened for a circuit that is not used during external charging. Take control. By doing so, it can be expected to reduce unnecessary excitation current.
図5は、本実施の形態における、外部充電制御の概要を説明するための図である。図5においては、横軸に時間が示され、縦軸には、蓄電装置110の充電状態SOC1、補機バッテリ180の充電状態SOC2、およびスイッチSW1〜SW3の動作状態が示される。なお、補機バッテリ180の充電状態SOC2に代えて、補機バッテリ180の電圧VB2としてもよい。
FIG. 5 is a diagram for explaining the outline of the external charging control in the present embodiment. In FIG. 5, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the charging state SOC1 of
図5を参照して、外部充電が行なわれる前の蓄電装置110および補機バッテリ180の各充電状態が、それぞれ図5中のS10(β1<S10<β2)およびS20(α2<S20<α3)であったとする。ここで、β1およびβ2は、蓄電装置110のSOC1の上下限値を示すしきい値である。また、α1およびα3は、補機バッテリ180のSOC2の上下限値を示すしきい値であり、α2は補機バッテリ180の充電が必要か否かを判定するためのしきい値である。
Referring to FIG. 5, the charged states of
時刻t1において外部充電が開始されるが、補機バッテリ180のSOC2は、上述のようにしきい値α2よりも大きいのでこの時点では充電が開始されず、蓄電装置110のみの充電が開始される。そのため、スイッチSW1,SW2が閉成(オン)され、スイッチSW3は開放されたままとされる。以下、このような状態を「メインバッテリ充電モード」と称する(図5中の状態(1))。
Although external charging is started at time t1, since SOC2 of
これによって、蓄電装置110の充電が開始される。その一方で、ECU300の駆動およびその他の補機負荷190による電力消費によって、補機バッテリ180のSOC2は低下する。
Thereby, charging of
そして、時刻t2において、SOC2がしきい値α2まで低下すると、スイッチSW3がさらに閉成されて、外部電源500からの電力によって、蓄電装置110および補機バッテリ180の両方が充電される。以下、このような状態を「同時充電モード」と称する(図5中の状態(2))。なお、このときは、蓄電装置110が優先的に充電されるように、出力回路202,203への電力分配が行なわれる。
When SOC2 decreases to threshold value α2 at time t2, switch SW3 is further closed, and both
時刻t3において、SOC2が満充電を示す上限のしきい値α3に到達すると、スイッチSW3が開放されて、再び蓄電装置110のみを充電する「メインバッテリ充電モード」となる。
When the SOC2 reaches the upper limit threshold value α3 indicating full charge at time t3, the switch SW3 is opened, and the “main battery charging mode” in which only the
時刻t3から時刻t4の間においては、補機バッテリ180に蓄えられた電力が消費されるが、たとえば、ユーザがオーディオなどを使用することによって補機負荷190の消費電力が増加したような場合は、SOC2の時間当たりの低下率が増加する。そのため、時刻t4でSOC2がしきい値α2まで低下して再び「同時充電モード」となっても、出力回路203から供給される電力が補機負荷190によって消費され、補機バッテリ180が充電されない場合が発生し得る。
Between time t3 and time t4, power stored in
そして、SOC2がさらに低下して、時刻t5にて下限を示すしきい値α1まで低下すると、補機バッテリ180を優先的に充電するために、スイッチSW2を開放して蓄電装置110の充電を中断する。以下、このような状態を「補機バッテリ充電モード」と称する(図5中の状態(3))。これによって、補機バッテリ180に対して、出力回路203から定格出力に近い電力を供給することが可能となるので、補機バッテリ180を短時間で充電することができる。
When SOC2 further decreases to a threshold value α1 indicating the lower limit at time t5, the switch SW2 is opened and charging of the
時刻t6において、補機バッテリ180のSOC2がしきい値α3に到達すると、再び「メインバッテリ充電モード」が再開される。そして、時刻t7において蓄電装置110が満充電となったところで充電が終了し、スイッチSW1〜SW3のすべてが開放される。
When SOC2 of
図6は、本実施の形態1において、ECU300で実行される外部充電制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図6に示されるフローチャートは、ECU300に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部または全部のステップを、専用のハードウェア(電子回路)で処理を実現することも可能である。
FIG. 6 is a flowchart for illustrating the details of the external charging control process executed by
図1および図6を参照して、充電ケーブル400が接続部280へ接続されて外部電源500からの電力を用いて外部充電の準備が完了すると、ECU300は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、蓄電装置110および補機バッテリ180の少なくともいずれか一方からの充電要求があるか否かを判定する。
Referring to FIGS. 1 and 6, when charging
蓄電装置110および補機バッテリ180のいずれからも充電要求がない場合(S100にてNO)は、処理がS210に進められ、ECU300は、充電動作が必要ないと判断してスイッチSW1〜SW3のすべてをオフ(すなわち、開放)とする。その後、メインルーチンに処理が戻される。
If there is no charge request from either
蓄電装置110および補機バッテリ180の少なくともいずれか一方からの充電要求がある場合(S100にてYES)は、ECU300は、S110にて、まずスイッチSW1を閉成し、入力回路201と入力巻線N1とを電気的に接続する。
When there is a charge request from at least one of
次に、ECU300は、S120にて、補機バッテリ180のSOC2が、満充電を示すしきい値α3より大きいか否かを判定する。
Next, in S120,
SOC2がしきい値α3より大きい場合(S120にてYES)は、処理がS140に進められる。ECU300は、補機バッテリ180の充電は不要であり、メインバッテリである蓄電装置110のみを充電するためにスイッチSW2を閉成する。そして、ECU300は、S150にて、メインバッテリ充電モードを選択して、入力回路201および出力回路202を制御することによって、蓄電装置110の充電を実行する。
If SOC2 is greater than threshold value α3 (YES in S120), the process proceeds to S140. The
一方、SOC2がしきい値α3以下の場合(S120にてNO)は、ECU300は、S130にて、SOC2がしきい値α2より大きいか否かを判定する。
On the other hand, when SOC2 is equal to or smaller than threshold value α3 (NO in S120),
SOC2がしきい値α2より大きい場合(S130にてYES)は、処理がS140に進められ、上述のように蓄電装置110のみの充電が実行される。
If SOC2 is greater than threshold value α2 (YES in S130), the process proceeds to S140, and only
SOC2がしきい値α2以下の場合(S130にてNO)は、処理がS160に進められる。ECU300は、この場合、補機バッテリ180の充電が必要であると判断するが、S160にて、さらにSOC2が下限を示すしきい値α1(α2>α1)より大きいか否かを判定する。
If SOC2 is equal to or less than threshold value α2 (NO in S130), the process proceeds to S160. In this case,
SOC2がしきい値α1より大きい場合(S160にてYES)は、S170に処理が進められ、ECU300は、スイッチSW2,SW3の両方を閉成する。そして、ECU300は、S180にて、蓄電装置110および補機バッテリ180の同時充電モードを選択する。そして、ECU300は、入力回路201および出力回路202,203を制御することによって、蓄電装置110および補機バッテリ180の充電を実行する。なお、この同時充電モードにおいては、蓄電装置110の充電が補機バッテリ180よりも優先され、入力回路201から供給される電力のうち、できるだけ多くの電力が出力回路202から取出されるように、出力回路202,203のデューティが制御される。
If SOC2 is greater than threshold value α1 (YES in S160), the process proceeds to S170, and
一方、SOC2がしきい値α1以下の場合(S160にてNO)は、処理がS190に進められる。ECU300は、この場合、補機バッテリ180の充電が急務であると判断する。ECU300は、補機バッテリ180の充電を優先的に実行するために、S190にてスイッチSW2を開放するとともに、スイッチSW3を閉成するように制御する。そして、ECU300は、S200にて、補機バッテリ充電モードを選択して、入力回路201および出力回路203を制御することによって、補機バッテリ180を充電する。このとき、ECU300は、できるだけ短時間で補機バッテリ180を充電するために、出力回路203がその定格出力に近い電力を出力するように出力回路203を制御する。
On the other hand, when SOC2 is equal to or smaller than threshold value α1 (NO in S160), the process proceeds to S190. In this case,
なお、図6では、SOC2がしきい値α1以下の場合(S160にてNO)に、スイッチSW2を開放して蓄電装置110の充電を停止するようにしたが、入力回路201から供給される電力が出力回路203の定格出力電力よりも大きいときには、これに代えて、S170のようにスイッチSW2,SW3の両方を閉成して蓄電装置110および補機バッテリ180の同時充電を実行しつつ、補機バッテリ180へ供給される電力の割合を増加させるようにしてもよい。このようにすることによって、補機バッテリ180の充電中も蓄電装置110の充電ができるので、蓄電装置110の充電時間をさらに短縮することが可能となる。
In FIG. 6, when SOC2 is equal to or less than threshold value α1 (NO in S160), switch SW2 is opened to stop charging
また、充電ケーブル400が車両100に接続されていないときに、補機バッテリ180の充電が必要となった場合には、出力回路202を用いてトランス200へ蓄電装置110の電力を供給し、出力回路203によって補機バッテリ180を充電することも可能である。この場合は、スイッチSW1が開放され、スイッチSW2、SW3が閉成される。
When charging of
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、多出力の電力変換装置を用いた外部充電時において、補機バッテリの充電状態に応じて、蓄電装置110および補機バッテリの充電を切替えることができる。そして、この切替えの際に、入力回路および出力回路のうち使用されない回路のスイッチを開放することによって、対応する巻線に生じる励磁電流を削減することが可能となる。その結果、外部充電時に、蓄電装置および補機バッテリの充電状態を適切に管理しつつ、外部充電の充電効率を改善することが可能となる。
By performing control according to the above-described processing, charging of
なお、入力巻線および出力巻線に対応するスイッチが少なくとも1つ設けられる構成であれば、トランスの励磁電流を低減する効果は得ることができる。しかしながら、図1に示すように、入力巻線および出力巻線にそれぞれ対応するスイッチを設けることがより好ましい。 If at least one switch corresponding to the input winding and the output winding is provided, the effect of reducing the excitation current of the transformer can be obtained. However, as shown in FIG. 1, it is more preferable to provide switches corresponding to the input winding and the output winding, respectively.
[実施の形態1の変形例]
上述の図1においては、スイッチSW1〜SW3は、入力回路201および出力回路202,203と、トランス200のそれぞれに対応する巻線との間に設けられる構成について説明した。
[Modification of Embodiment 1]
In FIG. 1 described above, the switches SW <b> 1 to SW <b> 3 have been described with respect to the configuration provided between the
実施の形態1の変形例においては、スイッチSW1〜SW3が他の位置に設けられる構成について説明する。 In the modification of the first embodiment, a configuration in which the switches SW1 to SW3 are provided at other positions will be described.
図7は、本実施の形態1の変形例に従う電力変換装置を備えた車両100Aの全体ブロック図である。図7では、スイッチSW1〜SW3が、入力回路201A、出力回路202A,203Aにそれぞれ含まれる構成となっている。図7において、図1と重複する要素の説明は繰り返さない。
FIG. 7 is an overall block diagram of a
スイッチSW1は、入力回路201AにおけるPFC220とインバータ210とを結ぶ電力線PL3に介挿される。また、スイッチSW2は、出力回路202Aにおける、AC/DCコンバータ240と電力線PL2のコンデンサC3の接続ノードとの間に設けられる。さらに、スイッチSW3は、出力回路203Aにおける、ダイオードブリッジ260とDC/DCコンバータ270との間に設けられる。
Switch SW1 is inserted in power line
このような構成とすると、インバータ210、AC/DCコンバータ240およびダイオードブリッジ260が対応する巻線と電気的に接続された状態となるので、実施の形態1に比べると各巻線の励磁電流が多少増加する可能性もある。しかし、一方で、たとえばスイッチSW1〜SW3を入力回路の基板などに予め組み込んだ設計とすることができる。これによって、機器全体の小型化、結線部分の削減による製造過程における作業の簡略化、および/または故障発生の抑制などの効果を得ることができる。
With such a configuration, the
[実施の形態2]
実施の形態1およびその変形例においては、トランスの2つの出力を有する場合について説明したが、トランスの出力数は2つに限らず、より多くの出力を有するようにしてもよい。
[Embodiment 2]
In the first embodiment and the modification thereof, the case of having two outputs of the transformer has been described. However, the number of outputs of the transformer is not limited to two, and more outputs may be provided.
図8は、本実施の形態2に従う電力変換装置を備えた車両100Bの全体ブロック図である。図8では、図1のトランス200が、出力巻線N2〜N4を有する3出力のトランス200Aに置き換わるとともに、出力巻線N4からの交流電力を直流電力に変換するための出力回路204が追加されたものとなっている。また、出力巻線N4と出力回路204との間には、スイッチSW4が設けられる。図8において、図1と重複する要素の説明は繰り返さない。
FIG. 8 is an overall block diagram of a
トランス200Aの入力巻線N1には、スイッチSW1を介して入力回路201が接続される。トランス200Aの出力巻線N2には、スイッチSW2を介して出力回路202が接続される。トランス200Aの出力巻線N3には、スイッチSW3を介して出力回路203が接続される。そして、トランス200Aの出力巻線N4には、スイッチSW4を介して出力回路204が接続される。
The
出力回路204は、ダイオードD31〜D34を含むダイオードブリッジ260Aと、DC/DCコンバータ270Aとを含む。ダイオードブリッジ260AおよびDC/DCコンバータ270Aは、出力回路203のダイオードブリッジ260およびDC/DCコンバータ270と基本的な構成は同じであり、詳細な説明は繰り返さない。
出力回路204の出力は、外部充電時に使用される他の電気機器、たとえば空調機160などに接続される。このようにすることによって、外部充電中に空調を行なういわゆるプレ空調の場合に、SMR115を閉成する必要がなくなる。これによって、PCU120などの寄生容量による漏れ電流を抑制することができるので、プレ空調を行なう場合でも、充電効率の低下を防止することができる。
The output of the
なお、本実施の形態における「出力巻線N2」および「出力巻線N3」は、それぞれ本発明における「第1の出力巻線」および「第2の出力巻線」の一例である。本実施の形態における「蓄電装置110」および「補機バッテリ180」は、それぞれ本発明における「第1の蓄電装置」および「第2の蓄電装置」の一例である。
The “output winding N2” and “output winding N3” in the present embodiment are examples of the “first output winding” and the “second output winding” in the present invention, respectively. “
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
110 蓄電装置、115 SMR、121 コンバータ、122,210 インバータ、130 モータジェネレータ、140 動力伝達ギア、150 駆動輪、160 空調機、170,270,270A DC/DCコンバータ、180 補機バッテリ、190 補機負荷、200,200A トランス、201,201A 入力回路、202,203,202A,203A,204 出力回路、220 PFC、230 電圧センサ、240 AC/DCコンバータ、250 CHR、260,260A ダイオードブリッジ、280 接続部、300 ECU、400 充電ケーブル、410 プラグ、420 電線部、430 充電コネクタ、440 CCID、500 外部電源、510 コンセント、ACL1,ACL2,HPL 電力線、C1〜C3,C50 コンデンサ、D1〜D4,D11〜D14,D21〜D24,D31〜D34,D41〜D45,D51〜D54 ダイオード、L41〜L43,L51,L52 リアクトル、N1 入力巻線、N2〜N4 出力巻線、NL1〜NL3 接地線、PL1〜PL5 電力線、Q1〜Q4,Q11〜Q14,Q41,Q51〜Q54 スイッチング素子、SW1〜SW4 スイッチ。 110 power storage device, 115 SMR, 121 converter, 122, 210 inverter, 130 motor generator, 140 power transmission gear, 150 driving wheel, 160 air conditioner, 170, 270, 270A DC / DC converter, 180 auxiliary battery, 190 auxiliary machine Load, 200, 200A transformer, 201, 201A input circuit, 202, 203, 202A, 203A, 204 output circuit, 220 PFC, 230 voltage sensor, 240 AC / DC converter, 250 CHR, 260, 260A diode bridge, 280 connection , 300 ECU, 400 charging cable, 410 plug, 420 electric wire part, 430 charging connector, 440 CCID, 500 external power supply, 510 outlet, ACL1, ACL2, HPL power line, C1 ~ C3, C50 capacitor, D1 ~ D4, D11 ~ D14, D21 ~ D24, D31 ~ D34, D41 ~ D45, D51 ~ D54 diode, L41 ~ L43, L51, L52 reactor, N1 input winding, N2 ~ N4 output winding Line, NL1-NL3 ground line, PL1-PL5 power line, Q1-Q4, Q11-Q14, Q41, Q51-Q54 switching element, SW1-SW4 switch.
Claims (14)
外部電源から供給される交流電力と前記出力とを磁気的に絶縁可能なトランスを備え、
前記トランスは、
入力巻線と、
第1および第2の出力巻線とを含み、
前記電力変換装置は、
前記外部電源からの電力を前記入力巻線に供給するための入力回路と、
前記第1の出力巻線からの電力を変換して第1の電気機器に電力を供給するように構成された第1の出力回路と、
前記第2の出力巻線からの電力を変換して第2の電気機器に電力を供給するように構成された第2の出力回路と、
前記外部電源と前記入力巻線とを結ぶ経路に設けられ、前記外部電源と前記入力巻線とを電気的に切り離すことが可能な第1のスイッチと、
前記第1の出力巻線と前記第1の電気機器とを結ぶ経路に設けられ、前記第1の出力巻線と前記第1の電気機器とを電気的に切り離すことが可能な第2のスイッチと、
前記第2の出力巻線と前記第2の電気機器とを結ぶ経路に設けられ、前記第2の出力巻線と前記第2の電気機器とを電気的に切り離すことが可能な第3のスイッチと、
前記第1、第2および第3のスイッチを制御するための制御装置とをさらに備え、
前記制御装置は、前記入力回路が使用されない場合は前記第1のスイッチを電気的に切り離し、前記第1の出力回路が使用されない場合は前記第2のスイッチを電気的に切り離し、前記第2の出力回路が使用されない場合は前記第3のスイッチを電気的に切り離す、電力変換装置。 A power conversion device capable of multiple outputs,
A transformer capable of magnetically isolating AC power supplied from an external power source and the output,
The transformer is
An input winding;
First and second output windings;
The power converter is
An input circuit for supplying power from the external power source to the input winding;
A first output circuit configured to convert power from the first output winding to supply power to the first electrical device;
A second output circuit configured to convert power from the second output winding to supply power to a second electrical device;
Wherein provided on a path connecting the external power supply and with said input winding, and said external power supply and the input winding and first switch capable of disconnecting electrically the,
A second switch provided on a path connecting the first output winding and the first electric device, and capable of electrically disconnecting the first output winding and the first electric device. When,
A third switch provided in a path connecting the second output winding and the second electric device, and capable of electrically disconnecting the second output winding and the second electric device When,
A control device for controlling the first, second and third switches;
The control device electrically disconnects the first switch when the input circuit is not used, and electrically disconnects the second switch when the first output circuit is not used. A power conversion device for electrically disconnecting the third switch when an output circuit is not used .
前記外部電源からの交流電力を直流電力に変換するように構成された整流回路と、
前記整流回路によって変換された直流電力を高周波の交流電力に変換し、前記入力巻線へ供給するように構成されたインバータとを含む、請求項1に記載の電力変換装置。 The input circuit is
A rectifier circuit configured to convert AC power from the external power source into DC power;
2. The power conversion device according to claim 1 , further comprising: an inverter configured to convert DC power converted by the rectifier circuit into high-frequency AC power and supply the DC power to the input winding.
前記第1の出力巻線からの交流電力を直流電力に変換するように構成されたAC/DCコンバータと、
前記AC/DCコンバータの直流側端子に並列に接続されたコンデンサとを含み、
前記第2のスイッチは、前記AC/DCコンバータと前記コンデンサとの間に設けられる、請求項1に記載の電力変換装置。 The first output circuit includes:
An AC / DC converter configured to convert AC power from the first output winding to DC power;
A capacitor connected in parallel to the DC side terminal of the AC / DC converter,
The power converter according to claim 1 , wherein the second switch is provided between the AC / DC converter and the capacitor.
前記第2の出力巻線からの交流電力を直流電力に変換するように構成された整流回路と、
前記整流回路からの出力電圧を電圧変換するためのDC/DCコンバータとを含み、
前記第3のスイッチは、前記整流回路と前記DC/DCコンバータとの間に設けられる、請求項1に記載の電力変換装置。 The second output circuit includes:
A rectifier circuit configured to convert AC power from the second output winding to DC power;
A DC / DC converter for converting the output voltage from the rectifier circuit,
The power converter according to claim 1 , wherein the third switch is provided between the rectifier circuit and the DC / DC converter.
前記制御装置は、前記第1の蓄電装置を充電する場合に、前記充電状態が前記第1のしきい値まで低下したときは前記充電状態が前記第3のしきい値に到達するまで前記第1の蓄電装置の充電を中断するとともに前記第2の蓄電装置の充電を実行し、前記充電状態が前記第2のしきい値まで低下したときは前記充電状態が前記第3のしきい値に到達するまで前記第1の蓄電装置の充電および前記第2の蓄電装置の充電を並行して実行し、前記充電状態が前記第3のしきい値に到達したときは前記第1の蓄電装置の充電を実行するとともに前記第2の蓄電装置の充電を停止する、請求項9に記載の電力変換装置。 The control device has a first threshold value, a second threshold value, and a third threshold value for a charging state of the second power storage device, and the second threshold value is the second threshold value. Greater than a threshold of 1, the third threshold is set greater than the second threshold;
When charging the first power storage device, the control device, when the state of charge falls to the first threshold value, until the state of charge reaches the third threshold value. Charging of the first power storage device is interrupted and charging of the second power storage device is executed, and when the state of charge drops to the second threshold value, the state of charge becomes the third threshold value. The first power storage device and the second power storage device are charged in parallel until the first power storage device is reached, and when the state of charge reaches the third threshold value, the first power storage device The power conversion device according to claim 9 , wherein charging is performed and charging of the second power storage device is stopped.
第3の出力巻線をさらに含み、
前記電力変換装置は、
前記第3の出力巻線からの電力を変換して第3の電気機器に電力を供給するように構成された第3の出力回路をさらに備える、請求項1に記載の電力変換装置。 The transformer is
A third output winding;
The power converter is
The power conversion device according to claim 1, further comprising a third output circuit configured to convert power from the third output winding to supply power to a third electrical device.
充電が可能な第1の蓄電装置および第2の蓄電装置と、
前記第1の蓄電装置からの電力を用いて前記車両を走行するための駆動力を発生させるように構成された駆動装置と、
複数の出力が可能な電力変換装置とを備え、
前記電力変換装置は、
前記外部電源から供給される交流電力と前記出力とを磁気的に絶縁可能なトランスを含み、
前記トランスは、
入力巻線と、
第1および第2の出力巻線とを有し、
前記電力変換装置は、
前記外部電源からの電力を前記入力巻線に供給するための入力回路と、
前記第1の出力巻線からの電力を変換して前記第1の蓄電装置に電力を供給するように構成された第1の出力回路と、
前記第2の出力巻線からの電力を変換して前記第2の蓄電装置に電力を供給するように構成された第2の出力回路と、
前記外部電源と前記入力巻線とを結ぶ経路に設けられ、前記外部電源と前記入力巻線とを電気的に切り離すことが可能な第1のスイッチと、
前記第1の出力巻線と前記第1の蓄電装置とを結ぶ経路に設けられ、前記第1の出力巻線と前記第1の蓄電装置とを電気的に切り離すことが可能な第2のスイッチと、
前記第2の出力巻線と前記第2の蓄電装置とを結ぶ経路に設けられ、前記第2の出力巻線と前記第2の蓄電装置とを電気的に切り離すことが可能な第3のスイッチと、
前記第1、第2および第3のスイッチを制御するための制御装置とをさらに含み、
前記制御装置は、前記入力回路が使用されない場合は前記第1のスイッチを電気的に切り離し、前記第1の出力回路が使用されない場合は前記第2のスイッチを電気的に切り離し、前記第2の出力回路が使用されない場合は前記第3のスイッチを電気的に切り離す、車両。 A vehicle that can be charged using electric power from an external power source,
A first power storage device and a second power storage device capable of charging;
A driving device configured to generate a driving force for traveling the vehicle using electric power from the first power storage device;
With a power converter capable of multiple outputs,
The power converter is
Including a transformer capable of magnetically insulating the AC power supplied from the external power source and the output;
The transformer is
An input winding;
First and second output windings;
The power converter is
An input circuit for supplying power from the external power source to the input winding;
A first output circuit configured to convert power from the first output winding and supply power to the first power storage device;
A second output circuit configured to convert power from the second output winding to supply power to the second power storage device;
Wherein provided on a path connecting the external power supply and with said input winding, and said external power supply and the input winding and first switch capable of disconnecting electrically the,
A second switch provided on a path connecting the first output winding and the first power storage device, and capable of electrically disconnecting the first output winding and the first power storage device When,
A third switch provided in a path connecting the second output winding and the second power storage device, and capable of electrically disconnecting the second output winding and the second power storage device When,
A control device for controlling the first, second and third switches;
The control device electrically disconnects the first switch when the input circuit is not used, and electrically disconnects the second switch when the first output circuit is not used. The vehicle, wherein the third switch is electrically disconnected when the output circuit is not used .
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