JP7353008B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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上記3つ以上の電圧部にそれぞれ接続される、3つ以上の電力変換用回路部(21、22、23、24、25、26、27)、と、
上記3つ以上の電力変換用回路部に、それぞれ異なるポートにおいて接続されたマルチポートトランス(3)と、を有し、
上記電圧部の少なくとも一つは、負荷(LD)である、電力変換装置にある。
上記3つ以上の電圧部にそれぞれ接続される、3つ以上の電力変換用回路部(21、22、23、24、25、26、27)と、
上記3つ以上の電力変換用回路部に、それぞれ異なるポートにおいて接続されたマルチポートトランス(3)と、を有し、
接続される3つ以上の上記電圧部は、少なくとも、車両駆動用バッテリ(BH)と、該車両駆動用バッテリに車両の外部から電力供給するための複数の電源供給部とを含む、電力変換装置にある。
上記4つ以上の電圧部にそれぞれ接続される、4つ以上の電力変換用回路部(21、22、23、24、25、26、27)と、
上記4つ以上の電力変換用回路部に、それぞれ異なるポートにおいて接続されたマルチポートトランス(3)と、を有する、電力変換装置にある。
一つのマルチポートトランス(3a、3b)と、該マルチポートトランスにおける3つ以上のポートにそれぞれ接続された3つ以上の電力変換用回路部(21a、22a、23a、21b、22b、23b)とをそれぞれ有する複数の電力変換ユニット(1a、1b)と、
各上記電力変換ユニットにおける少なくとも一つの上記電力変換用回路部同士を電気的に並列接続する接続配線部(5)とを有し、
上記電力変換用回路部は、複数のスイッチング素子を備えたスイッチング回路部であり、
上記4つ以上の電圧部は、少なくとも、車両駆動用バッテリ(BH)、蓄電装置(BL)、負荷(LD)、及び太陽光電源(SS)を含み、
複数の上記電力変換ユニットのそれぞれにおける一部の上記電力変換用回路部(21a、21b)が、上記車両駆動用バッテリに並列接続されており、
複数の上記電力変換ユニットにおける複数の上記電力変換用回路部のうち、上記車両駆動用バッテリに接続されたもの以外の電力変換用回路部(22a、23a、22b、23b)のそれぞれに、上記蓄電装置、上記負荷、上記太陽光電源、及び上記接続配線部がそれぞれ接続されており、
上記接続配線部は、上記蓄電装置にも接続されている、電力変換装置にある。
このように、上記第1の参考態様、第2の参考態様、第3の参考態様、本発明の一態様のいずれの電力変換装置においても、その活用の幅を広げることができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
本形態は、図1に示すごとく、3つの電圧部4と接続される電力変換装置100の形態である。
電力変換装置は、3つの電力変換用回路部21、22、23と、マルチポートトランス3とを有する。3つの電力変換用回路部21、22、23は、3つの電圧部4にそれぞれ接続される。マルチポートトランス3は、3つの電力変換用回路部21、22、23に、それぞれ異なるポートにおいて接続されている。
本形態において、3つの電圧部4は、交流電源ACS、蓄電装置BL、車両駆動用バッテリBHである。
蓄電装置BLは、車両に搭載された補機用バッテリとすることができる。蓄電装置BLの電圧は、例えば、12Vとすることができる。ただし、これに限られず、蓄電装置BLの電圧は、例えば、7V、48V等とすることができる。また、蓄電装置BLとしては、キャパシタ等によって構成することもできる。
車両駆動用バッテリBHは、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載され、車両の駆動用の電力を、蓄え、出力することができる。車両駆動用バッテリBHは、蓄電装置BLよりも高電圧のバッテリであり、例えば、200V以上とすることができる。以下において、車両駆動用バッテリBHを、高圧バッテリBHともいう。
交流電源ACSは、高圧バッテリBHに車両の外部から電力供給するための電源供給部の一種である。すなわち、交流電源ACSとしては、例えば、給電ステーション等の交流式充電器が想定される。また、図示を省略するが、交流電源ACSには、交流出力ポートが並列接続されているものとすることができる。交流電源ACSおよび交流出力ポートは、例えば、実効電圧100Vの交流電力を、入力及び出力できるよう構成されている。また、交流出力ポートには、通電、遮断を切り替え可能なリレーを設けることができる。以下の実施形態及び参考形態において、交流電源ACSというときは、特に示さない限り、交流出力ポートも含めた構成を意味するものとする。
そして、上記のような3つの電圧部4の間の電力変換を、コンパクト化した一つのマルチポートトランス3と、小規模のスイッチング回路部21、22、23にて実現することができる。ここで、小規模とは、部品点数の数が少ないことや、全体の体格が小さいことなどを含む。
参考形態1に示した、車両駆動用バッテリBH、交流電源ACS、蓄電装置BL、以外に、電力変換装置に接続される電圧部としては、例えば、以下に示す、直流電源DCS、負荷LD、太陽光電源SS等が考えられる。すなわち、後述の実施形態等に示すように、種々の電圧部3つ以上を、電力変換装置を介して適宜組み合わせて、複数の電圧部間における電力変換を、一つのマルチポートトランスを介して、実現することができる。
太陽光電源SSは、高圧バッテリBHに車両の外部から電力供給するための電源供給部の一種である。例えば車両の天井等に配置された太陽光パネルを含む太陽光発電機とすることができる。太陽光電源SSは、MPPT(最大電力点追従機能)を備えた太陽光発電装置とすることができる。また、太陽光電源SSは、PWM(パルス幅変調)制御機能を備えた太陽光発電装置とすることもできる。
負荷LDは、例えば、車両に搭載されるものとすることができる。負荷LDは、例えば、ヒータとすることができる。ヒータとしては、ハイブリッド自動車等における排気系に設けた電気加熱式触媒を加熱するためのヒータがある。また、ヒータとしては、座席等を暖めるためのヒータや、高圧バッテリBH等の電池を加温するためのヒータ等がある。或いは、ヒータとして、水加熱ヒータと呼ばれる高電圧電池の冷却水を温めるものを採用してもよい。また、ヒータ以外にも、例えば、アクティブボディーコントロール(例えば、エアサスなど)、電気式スーパーチャージャー、エンジンクーリングファン、エアコンコンプレッサー等とすることができる。また、負荷LDの電圧は、蓄電装置BLの電圧よりも高いものとすることができる。また、負荷LDの電圧は、高圧バッテリBHの電圧よりも高いものとすることもできる。
直流電源DCSは、高圧バッテリBHに車両の外部から電力供給するための電源供給部の一種である。直流電源DCSは、直流電力にて充電することができる充電用電源とすることができる。直流電源DCSとしては、例えば、給電ステーション等の直流式充電器が想定される。
本形態の電力変換装置1は、図3に示すごとく、太陽光電源SSと負荷LDと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
なお、実施形態1以降の実施形態及び参考形態において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態もしくは参考形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本形態の電力変換装置1は、図4に示すごとく、蓄電装置BLと負荷LDと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
蓄電装置BLとしては、上述のように、電圧12Vのものに限らず、他の電圧のものとすることもできる。
その他、参考形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置100は、図5に示すごとく、太陽光電源SSと蓄電装置BLと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、例えば、太陽光電源SSから蓄電装置BLと高圧バッテリBHとの双方へ、マルチポートトランス3を介して、電力供給することができる。また、高圧バッテリBHから太陽光電源SS側への電力供給を行うこともできる。
その他、参考形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図6に示すごとく、直流電源DCSと負荷LDと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、例えば、直流電源DCSから負荷LDと高圧バッテリBHとの双方へ、マルチポートトランス3を介して、電力供給することができる。すなわち、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、直流電源DCSから負荷LDへも電力供給が可能となる。これにより、例えば、負荷LDがヒータの場合、早期にヒータ加熱を行うことができる。特に、車両の始動前に、高圧バッテリBHの充電中からヒータを加熱して、触媒等を昇温させておくことができる。
その他、実施形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図7に示すごとく、太陽光電源SSと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
すなわち、本形態の電力変換装置1は、接続される3つの電圧部4が、少なくとも、車両駆動用バッテリ(すなわち高圧バッテリBH)と、該車両駆動用バッテリに車両の外部から電力供給するための複数の電源供給部(すなわち、直流電源DCS及び太陽光電源SS)とを含む。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSからの高圧バッテリBHへ電力供給することができる。これにより、高圧バッテリBHの充電時間を短縮することができる。
その他、実施形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置100は、図8に示すごとく、蓄電装置BLと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、蓄電装置BLから高圧バッテリBHへの充電も可能となる。また、直流電源DCSから、蓄電装置BLと高圧バッテリBHとの双方に、1つのマルチポートトランス3を介して電力供給することができる。
その他、参考形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図9に示すごとく、蓄電装置BLと負荷LDと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、蓄電装置BLを12V系の蓄電装置とすることができる。
その他、実施形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置100は、図10に示すごとく、蓄電装置BLと太陽光電源SSと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、太陽光電源SSから、一つのマルチポートトランス3を介して、高圧バッテリBHと蓄電装置BLとの双方を同時に充電することができる。これにより、太陽光エネルギーの利用率を向上させることができる。また、例えば補機用バッテリとして用いられる蓄電装置BLの劣化を抑制することができる。また、蓄電装置BLからの電力を、ヒータ加熱の制御用電力とすることもできる。
その他、実施形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置100は、図11に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
本形態において、蓄電装置BL1の電圧は、12Vとすることができる。蓄電装置BL2の電圧は、蓄電装置BL1と同じ12Vとしてもよいし、これとは異なる電圧、例えば、7V、48V等としてもよい。
その他、参考形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置100は、図12に示すごとく、蓄電装置BLと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、蓄電装置BLからも高圧バッテリBHへ電力供給を行うことが可能となる。これにより、充電時間を短縮することができる。
また、直流電源DCSから高圧バッテリBH及び蓄電装置BLの双方への電力供給を行うこともできる。
その他、参考形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図13に示すごとく、交流電源ACSと負荷LDと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから、高圧バッテリBHへ電力供給を行うと共に、負荷LDにも電力供給を行うことができる。すなわち、交流電源ACSによる高圧バッテリBHの充電中に、交流電源ACSの電力によってヒータ等の負荷LDを作動させることができる。また、高圧バッテリBHから負荷LD及び交流電源ACSの交流出力ポートへの電力供給を同時に行うことが可能となる。
その他、実施形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図14に示すごとく、交流電源ACSと太陽光電源SSと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSからも高圧バッテリBHへの充電を行うことができる。これにより、高圧バッテリBHの充電時間を短縮することができる。
その他、実施形態4と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図15に示すごとく、交流電源ACSと蓄電装置BLと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
特に、本形態においては、蓄電装置BLとして、12V系以外の蓄電装置を採用することができる。
本形態の電力変換装置1は、図16に示すごとく、交流電源ACSと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの3つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSと直流電源DCSとの双方から、高圧バッテリBHへの充電を行うことができる。これにより、高圧バッテリBHの充電時間を短縮することができる。
その他、実施形態4と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図17に示すごとく、4つの電圧部4と接続される電力変換装置である。
電力変換装置1は、4つの電圧部4にそれぞれ接続される、4つの電力変換用回路部(すなわち、スイッチング回路部21、22、23、24)と、4つのスイッチング回路部21、22、23、24に、それぞれ異なるポートにおいて接続されたマルチポートトランス3と、を有する。本形態においては、マルチポートトランス3は、互いに磁気結合された4つのコイルを有する。
その他、実施形態1と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図18に示すごとく、太陽光電源SSと蓄電装置BLと負荷LDと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、太陽光電源SSから、高圧バッテリBHへの充電を行うと共に、負荷LD及び蓄電装置BLへの電力供給を行うことができる。また、太陽光電源SS、蓄電装置BL、及び高圧バッテリBHの電力を、負荷LDに供給することもできる。これにより、例えば、負荷LDがヒータの場合、ヒータの加熱時間を短縮することができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図19に示すごとく、太陽光電源SSと直流電源DCSと負荷LDと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSから負荷LDへの電力供給を行うことができる。例えば、負荷LDが、高圧バッテリBHを加温するヒータである場合、太陽光電源SSの電力によって、高圧バッテリBHを負荷LDのヒータによって加温しながら、高圧バッテリBHを充電することができる。これにより、充電速度を向上させ、充電時間を短縮することができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図20に示すごとく、蓄電装置BLと直流電源DCSと負荷LDと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、蓄電装置BLから負荷LDへの電力供給を行うことができる。例えば、負荷LDが、高圧バッテリBHを加温するヒータである場合、蓄電装置BLの電力によって、高圧バッテリBHを負荷LDのヒータによって加温しながら、高圧バッテリBHを充電することができる。これにより、充電速度を向上させ、充電時間を短縮することができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図21に示すごとく、蓄電装置BLと直流電源DCSと太陽光電源SSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、蓄電装置BL及び太陽光電源SSからも、高圧バッテリBHへ電力供給を行うことができる。これにより、高圧バッテリBHの充電を短時間にて行うことができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図22に示すごとく、蓄電装置BLと負荷LDと太陽光電源SSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、蓄電装置BLとして、12V系のものを用いることができる。
本形態においては、太陽光電源SSから高圧バッテリBHへの充電をしながら、太陽光電源SSから蓄電装置BL及び負荷LDへの充電を行うことができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図23に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と負荷LDと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、一方の蓄電装置BL1として、12V系のものを用いることができる。また、他方の蓄電装置BLとして、12V系のものを用いてもよいし、他の電圧のものを用いてもよい。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図24に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と太陽光電源SSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、太陽光電源SSから2つの蓄電装置BL1、BL2、及び高圧バッテリBHへの充電が可能となる。すなわち、太陽光電源SSから2つの蓄電装置BL1、BL2と高圧バッテリBHとのすべてへ、同時に電力供給を行うこともできるし、これらの1つまたは2つに、選択的に充電を行うこともできる。また、2つの蓄電装置BL1、BL2、及び太陽光電源SSのうちの少なくとも一つから高圧バッテリBHへの充電を行うことも可能となる。すなわち、電源冗長化を図ることができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図25に示すごとく、蓄電装置BLと負荷LDと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、蓄電装置BLから負荷LDへの電力供給を行うことができる。そして、実施形態11と同様の作用効果を得ることもできる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図26に示すごとく、蓄電装置BLと太陽光電源SSと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSからも高圧バッテリBHへ電力供給を行うことができる。これにより、高圧バッテリBHの充電を短時間にて行うことができる。さらに、蓄電装置BLから高圧バッテリBHへの充電も、同時に行うことができる。これにより、さらに高速にて高圧バッテリBHの充電を行うことができる。
また、高圧バッテリBH、直流電源DCS、及び太陽光電源SSから蓄電装置BLへの充電を行うこともできる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図27に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と直流電源DCSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、2つの蓄電装置BL1、BL2の少なくとも一方から高圧バッテリBHへ電力供給を行うことができる。これにより、高圧バッテリBHの充電を短時間にて行うことができる。また、直流電源DCSからの高圧バッテリBHの充電に代えて、2つの蓄電装置BL1、BL2の少なくとも一方からの高圧バッテリBHの充電を行うこともできる。すなわち、電源冗長化を図ることができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図28に示すごとく、交流電源ACSと負荷LDと太陽光電源SSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSから負荷LDへの電力供給を行うことができる。これにより、実施形態11と同様の作用効果を得ることができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図29に示すごとく、交流電源ACSと負荷LDと蓄電装置BLと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電中に、蓄電装置BLから負荷LDへの電力供給を行うことができる。これにより、実施形態11と同様の作用効果を得ることができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図30に示すごとく、交流電源ACSと太陽光電源SSと蓄電装置BLと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSから高圧バッテリBH及び蓄電装置BLの少なくとも一方への充電も行うことができる。また、交流電源ACS、太陽光電源SS、及び高圧バッテリBHの少なくとも一つから蓄電装置BLへの充電を行うこともできる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図31に示すごとく、交流電源ACSと負荷LDと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSと直流電源DCSとの双方から、高圧バッテリBHへの充電及び負荷LDへの電力供給を行うことができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図32に示すごとく、交流電源ACSと太陽光電源SSと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSと直流電源DCSと太陽光電源SSとから、高圧バッテリBHへの充電を行うことができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図33に示すごとく、交流電源ACSと蓄電装置BLと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、蓄電装置BLを12V系以外の蓄電装置とすることができる。
本形態においては、交流電源ACSと直流電源DCSとの双方から、高圧バッテリBHへの充電及び蓄電装置BLへの充電を行うことができる。また、交流電源ACS、直流電源DCS、及び蓄電装置BLから、高圧バッテリBHへの充電を行うこともできる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図34に示すごとく、交流電源ACSと太陽光電源SSと蓄電装置BLと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSからも高圧バッテリBHへの充電を行うことができる。また、交流電源ACS、太陽光電源SS、及び高圧バッテリBHの少なくとも一つから蓄電装置BLへの充電を行うこともできる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図35に示すごとく、交流電源ACSと2つの蓄電装置BL1、BL2と高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電中に、2つの蓄電装置BL1、BL2の少なくとも一方から高圧バッテリBHへ電力供給を行うことができる。これにより、高圧バッテリBHの充電を短時間にて行うことができる。また、交流電源ACSからの高圧バッテリBHの充電に代えて、2つの蓄電装置BL1、BL2の少なくとも一方からの高圧バッテリBHの充電を行うこともできる。すなわち、電源冗長化を図ることができる。また、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電とともに、蓄電装置BL1、BL2の少なくとも一方への充電も行うことができる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図36に示すごとく、交流電源ACSと蓄電装置BLと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの4つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、蓄電装置BLを12V系の蓄電装置とすることができる。
本形態においては、交流電源ACSと直流電源DCSとの双方から、高圧バッテリBHへの充電及び蓄電装置BLへの充電を行うことができる。また、交流電源ACS、直流電源DCS、及び蓄電装置BLから、高圧バッテリBHへの充電を行うこともできる。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図37に示すごとく、5つの電圧部4と接続される電力変換装置である。
電力変換装置1は、5つの電圧部4にそれぞれ接続される、5つの電力変換用回路部(すなわち、スイッチング回路部21、22、23、24、25)と、5つのスイッチング回路部21、22、23、24、25に、それぞれ異なるポートにおいて接続されたマルチポートトランス3と、を有する。本形態においては、マルチポートトランス3は、互いに磁気結合された5つのコイルを有する。
その他、実施形態9と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図38に示すごとく、直流電源DCSと太陽光電源SSと蓄電装置BLと負荷LDと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SS、蓄電装置BLから負荷LDへの電力供給を行うことができる。これにより、例えば、負荷LDがヒータの場合、ヒータ加熱を早めることができる。また、太陽光電源SS及び蓄電装置BLの電力によって、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電をアシストすることもできる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図39に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と太陽光電源SSと負荷LDと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、太陽光電源SSから2つの蓄電装置BL1、BL2、及び高圧バッテリBHへの充電を行うことができる。そして、太陽光電源SSから負荷LDへの電力供給を行うことができる。さらには、蓄電装置BL1、BL2からも負荷LDへ電力供給を行うことができる。
本形態の電力変換装置1は、図40に示すごとく、蓄電装置BLと太陽光電源SSと直流電源DCSと負荷LDと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSから負荷LDへの電力供給を行うことができる。これにより、例えば負荷LDがヒータの場合、ヒータ加熱時間を短縮することができる。
また、直流電源DCS及び太陽光電源SSから蓄電装置BLへの充電も行うことができる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図41に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と直流電源DCSと負荷LDと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、蓄電装置BL1、BL2から負荷LDへの電力供給を行うことができる。また、直流電源DCSから負荷LDへの電力供給を行うこともできる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図42に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と直流電源DCSと負荷LDと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、直流電源DCSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSからも高圧バッテリBHへの充電を行うことができる。このとき、さらに、蓄電装置BL1、BL2からも、高圧バッテリBHへの充電を行うことができる。また、直流電源DCSおよび太陽光電源SSからの充電に代えて、蓄電装置BL1、BL2の少なくとも一方から、高圧バッテリBHへの充電を行うこともできる。すなわち、電源冗長化を図ることができる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図43に示すごとく、負荷LDと蓄電装置BLと交流電源ACSと太陽光電源SSと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSから負荷LDへの電力供給を行うことができる。これにより、例えば負荷LDがヒータの場合、ヒータ加熱時間を短縮することができる。また、交流電源ACS及び太陽光電源SSから蓄電装置BLへの充電も行うことができる。また、蓄電装置BLの電力によって、高圧バッテリBHへの充電を行うこともできる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図44に示すごとく、負荷LDと直流電源DCSと交流電源ACSと太陽光電源SSと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電中に、直流電源DCSからも、太陽光電源SSからも、高圧バッテリBHへの充電を行うこともできる。或いは、交流電源ACS等から高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSから負荷LDへの電力供給を行うこともできる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図45に示すごとく、負荷LDと直流電源DCSと交流電源ACSと蓄電装置BLと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、蓄電装置BLを12V系以外の蓄電装置とすることができる。
本形態においても、交流電源ACS及び直流電源DCSから、高圧バッテリBHへの充電を行うことができる。この際、蓄電装置BLから負荷LDへの電力供給を行うことができる。また、交流電源ACSと直流電源DCSとの少なくとも一方の電力を、負荷LDに供給することもできる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図46に示すごとく、太陽光電源SSと直流電源DCSと交流電源ACSと蓄電装置BLと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACS、直流電源DCS、及び太陽光電源SSから、高圧バッテリBHへの充電を行うことができる。また、交流電源ACS、直流電源DCS、及び太陽光電源SSの少なくとも一つによって、蓄電装置BLの充電を行うこともできる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図47に示すごとく、太陽光電源SSと蓄電装置BLと交流電源ACSと負荷LDと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電中に、太陽光電源SSから高圧バッテリBHへの充電をも行うことができる。また、交流電源ACSと太陽光電源SSとの少なくとも一方から、負荷LDへの電力供給を行うことができる。また、交流電源ACSと太陽光電源SSとの少なくとも一方から、蓄電装置BLへの充電を行うこともできる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図48に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と交流電源ACSと負荷LDと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、交流電源ACSから高圧バッテリBHへの充電中に、蓄電装置BL1、BL2から負荷LDへの電力供給を行うことができる。また、一方の蓄電装置BL1の電力を、負荷LDの作動を制御する制御用電力として用いることもできる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図49に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と交流電源ACSと太陽光電源SSと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図50に示すごとく、直流電源DCSと蓄電装置BLと交流電源ACSと負荷LDと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
本形態においては、蓄電装置BLを12V系の蓄電装置とすることができる。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図51に示すごとく、直流電源DCSと蓄電装置BLと交流電源ACSと太陽光電源SSと高圧バッテリBHとの5つの電圧部4に接続されている。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図52に示すごとく、6つの電圧部4と接続される電力変換装置である。
電力変換装置1は、6つの電圧部4にそれぞれ接続される、6つの電力変換用回路部(すなわち、スイッチング回路部21、22、23、24、25、26)と、6つのスイッチング回路部21、22、23、24、25、26に、それぞれ異なるポートにおいて接続されたマルチポートトランス3と、を有する。本形態においては、マルチポートトランス3は、互いに磁気結合された6つのコイルを有する。
その他、実施形態29と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図53に示すごとく、直流電源DCSと2つの蓄電装置BL1、BL2と太陽光電源SSと負荷LDと高圧バッテリBHとの6つの電圧部4に接続されている。
その他、実施形態44と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図54に示すごとく、直流電源DCSと負荷LDと太陽光電源SSと蓄電装置BLと交流電源ACSと高圧バッテリBHとの6つの電圧部4に接続されている。
その他、実施形態44と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図55に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と負荷LDと太陽光電源SSと交流電源ACSと高圧バッテリBHとの6つの電圧部4に接続されている。
その他、実施形態44と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図56に示すごとく、蓄電装置BLと負荷LDと太陽光電源SSと交流電源ACSと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの6つの電圧部4に接続されている。
その他、実施形態44と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図57に示すごとく、2つの蓄電装置BL1、BL2と太陽光電源SSと交流電源ACSと直流電源DCSと高圧バッテリBHとの6つの電圧部4に接続されている。
その他、実施形態44と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置1は、図58に示すごとく、7つの電圧部4と接続される電力変換装置である。
電力変換装置1は、7つの電圧部4にそれぞれ接続される、7つの電力変換用回路部(すなわち、スイッチング回路部21、22、23、24、25、26、27)と、7つのスイッチング回路部21、22、23、24、25、26、27に、それぞれ異なるポートにおいて接続されたマルチポートトランス3と、を有する。本形態においては、マルチポートトランス3は、互いに磁気結合された7つのコイルを有する。
その他、実施形態44と同様の構成及び作用効果を有する。
本形態の電力変換装置10は、図59に示すごとく、複数の電力変換ユニット1a、1bと、接続配線部5とを有する。
電力変換ユニット1a、1bは、一つのマルチポートトランス3a、3bと、3つ以上の電力変換用回路部21a、22a、23a、21b、22b、23bとをそれぞれ有する。3つ以上の電力変換用回路部21a、22a、23a、21b、22b、23bは、マルチポートトランス3a、3bにおける3つ以上のポートにそれぞれ接続されている。
接続配線部5は、各電力変換ユニット1a、1bにおける少なくとも一つの電力変換用回路部21a、22a、23a、21b、22b、23b同士を電気的に並列接続する。
各電力変換ユニット1a、1bは、例えば、実施形態1の電力変換装置1と同様のものとすることができる。
具体的には、高圧バッテリBHに、2つの電力変換ユニット1a、1bの電力変換用回路部21a、21bを、並列接続する。また、電力変換ユニット1aの電力変換用回路部22aを蓄電装置BLに接続し、電力変換用回路部23aを負荷LDに接続する。また、電力変換ユニット1bの電力変換用回路部23bを、太陽光電源SSに接続する。そして、電力変換ユニット1bの電力変換用回路部22bは、接続配線部5を介して、電力変換ユニット1aの電力変換用回路部22aに接続されているため、蓄電装置BLにも接続されることとなる。つまり、蓄電装置BLには、2つの電力変換用回路部22a、22bが並列接続された状態となる。
このように、冗長性の高い電力変換装置10を得ることができる。
なお、比較形態として、図61に示すごとく、ポートが2つの一般的なトランス93を2つ設けた形態を示す。この電力変換装置9においては、一方のトランス93aの2つのポートに電力変換用回路部921a、922aが接続され、他方のトランス93bの2つのポートに電力変換用回路部921b、922bが接続されている。そして、電力変換用回路部921a、921bに、高圧バッテリBHが接続され、電力変換用回路部922aに蓄電装置BLが接続され、電力変換用回路部922bに負荷LDが接続されている。かかる形態においては、電力変換用回路部921aに障害が発生すると、高圧バッテリBHから蓄電装置BLへの電力供給ができなくなる。
参考形態として、図62に示すごとく、マルチポートトランス3a、3bが並列的に配置され、接続配線部5が設けられていない電力変換装置90を考える。
この参考形態28の電力変換装置90でも、やはり、電力変換用回路部21aに障害が発生すると、高圧バッテリBHから蓄電装置BLへの電力の供給はできなくなる。したがって、この参考形態28の電力変換装置90に対しても、実施形態51の電力変換装置10は、冗長性を向上させることができる。
本形態は、図63に示すごとく、接続配線部5を、電力変換用回路部22a、22bにおける、マルチポートトランス3a、3b側に接続した形態である。
その他は、実施形態51と同様である。
例えば、図64に示すように電圧部4を接続している場合、本形態においては、以下のような対応が可能となる。つまり、例えば、電力変換用回路部21aに障害が発生したとき、電力変換用回路部21b、マルチポートトランス3b、電力変換用回路部22aを介して、蓄電装置BLへの電力供給を維持することができる。
或いは、高圧バッテリBHから蓄電装置BLへの電力供給が途絶えたときでも、太陽光電源SSから、電力変換用回路部23b、マルチポートトランス3b、接続配線部5、電力変換用回路部22a、を介して、蓄電装置BLへの電力供給を行うことができる。
その他、実施形態51と同様の作用効果を有する。
本形態は、図65に示すごとく、3つのポートを備えたマルチポートトランス3a、3bに、それぞれ、2つの電力変換用回路部21a、23a、21b、23bを接続した形態である。
そして、マルチポートトランス3a、3bにおける、電力変換用回路部が接続されない残りのポート同士が、連結配線部51にて接続されている。つまり、マルチポートトランス3a、3bにおける一つずつの巻線部が、互いに電気的に接続されている。
その他は、実施形態51と同様である。
また、上述の各実施形態及び各参考形態において、それぞれの形態が奏し得る作用効果の一部を説明したが、各実施形態及び各参考形態によって得られる作用効果は、これら以外にも生じ得る。各実施形態及び各参考形態は、本明細書及び図面等の全体から導くことのできる種々の作用効果を奏し得る。
また、スイッチング回路部(すなわち電力変換用回路部)と負荷もしくは蓄電装置との間の正負の配線には、それぞれリレーが介在していてもよい。リレーとしては、例えば、機械式リレー、半導体リレー等とすることができる。或いは、リレーに代えて、これらと同等の機能を有する電力遮断機構を設けてもよい。
21、22、23、24、25、26、27 電力変換用回路部(スイッチング回路部)
3、3a、3b マルチポートトランス
4 電圧部
5 接続配線部
LD 負荷
BH 車両駆動用バッテリ(高圧バッテリ)
Claims (1)
- 車両に搭載されると共に4つ以上の電圧部(4)に接続される電力変換装置(10)であって、
一つのマルチポートトランス(3a、3b)と、該マルチポートトランスにおける3つ以上のポートにそれぞれ接続された3つ以上の電力変換用回路部(21a、22a、23a、21b、22b、23b)とをそれぞれ有する複数の電力変換ユニット(1a、1b)と、
各上記電力変換ユニットにおける少なくとも一つの上記電力変換用回路部同士を電気的に並列接続する接続配線部(5)とを有し、
上記電力変換用回路部は、複数のスイッチング素子を備えたスイッチング回路部であり、
上記4つ以上の電圧部は、少なくとも、車両駆動用バッテリ(BH)、蓄電装置(BL)、負荷(LD)、及び太陽光電源(SS)を含み、
複数の上記電力変換ユニットのそれぞれにおける一部の上記電力変換用回路部(21a、21b)が、上記車両駆動用バッテリに並列接続されており、
複数の上記電力変換ユニットにおける複数の上記電力変換用回路部のうち、上記車両駆動用バッテリに接続されたもの以外の電力変換用回路部(22a、23a、22b、23b)のそれぞれに、上記蓄電装置、上記負荷、上記太陽光電源、及び上記接続配線部がそれぞれ接続されており、
上記接続配線部は、上記蓄電装置にも接続されている、電力変換装置。
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