WO2021085346A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2021085346A1
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薫 纐纈
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株式会社デンソー
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Definitions

  • This disclosure relates to a power conversion device.
  • Patent Document 1 a charging circuit that converts AC power supplied from an external commercial power source or the like into DC power to charge a battery, and an auxiliary machine in a vehicle that transforms the power supply voltage of the battery and the like.
  • a power conversion device including a transformer circuit that outputs to is known. In this power conversion device, a transformer circuit is connected to an electric path connecting the charging circuit and the battery.
  • the charging circuit and the transformer circuit are connected to a common electric path, a part of the DC power generated by the charging circuit is supplied to the transformer circuit when the battery is charged using the charging circuit.
  • the control unit that controls the transformer circuit is activated, and the power consumed by the transformer circuit increases. Since auxiliary equipment in the vehicle is rarely used while the battery is being charged, it is not necessary to start the control unit, and the activation of the control unit consumes unnecessary power in the transformer circuit, extending the battery charging time, etc. Problems occur.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a power conversion device capable of suppressing power consumption of a transformer circuit when charging a battery.
  • the first configuration for solving the above problems is a power conversion device applied to a power supply system including a first battery and a second battery having a rated voltage different from that of the first battery, and is input from an AC power source.
  • a charging circuit that converts the AC power to be generated into DC power and charges the first battery with the DC power, a transformer circuit that transforms the power supply voltage of the first battery and outputs it to the second battery, and the charging. It is provided with a cutoff unit capable of cutting off the supply of the DC power to the transformer circuit when the first battery is charged by the circuit.
  • a charging circuit that converts AC power input from an AC power supply into DC power to charge the first battery, and a transformer circuit that transforms the power supply voltage of the first battery and outputs it to the second battery. Both are connected to the first battery. Then, when the first battery is charged by the charging circuit, the supply of DC power from the charging circuit to the transformer circuit can be cut off by the cutoff unit. Therefore, the rise in the voltage applied to the transformer circuit is suppressed, and the activation of the control unit that controls the transformer circuit is suppressed. As a result, the power consumption of the transformer circuit at the time of charging the first battery can be suppressed.
  • the cutoff portion is provided separately from the charging side connector for connecting the charging circuit and the first battery and the charging side connector, and connects the transformer circuit and the first battery. It is equipped with a transformer side connector.
  • a charging side connector for connecting the charging circuit and the first battery and a transformer side connector for connecting the transformer circuit and the first battery are separately provided. Therefore, in the power converter, the charging path connecting the charging circuit and the first battery and the transformer path connecting the transformer circuit and the first battery can be separated, and the electric power between the charging circuit and the transformer circuit can be separated. The supply can be cut off.
  • the opening / closing part is a first opening / closing part
  • the blocking part includes a second opening / closing part provided on the charging circuit side of the charging path with respect to the connection point.
  • the control unit that controls the charging circuit is activated and unnecessary power is consumed in the charging circuit.
  • the first opening / closing part of the transformer path is provided on the transformer circuit side of the connection point
  • the second opening / closing part of the charging path is provided on the charging circuit side of the connection point. .. Therefore, by turning off the second opening / closing unit when the transformer circuit is transformed, it is possible to prevent the power supply voltage of the first battery from being applied to the charging circuit. As a result, the power consumption of the charging circuit at the time of transformation of the transformer circuit can be suppressed.
  • the second battery has a lower rated voltage than the first battery
  • the transformer circuit is a first transformer circuit that steps down the power supply voltage and outputs it to the second battery.
  • the charging circuit includes a power conversion circuit that converts AC power input from the AC power supply into DC power, and a second transformer circuit that transforms the conversion voltage output from the power conversion circuit and outputs it to the first battery.
  • a third transformer that is connected between the second transformer circuit side of the power conversion circuit and the second battery side of the first transformer circuit, steps down the conversion voltage, and outputs the second transformer.
  • the third transformer circuit includes a circuit, and connects the primary side circuit on the power conversion circuit side, the secondary side circuit on the first transformer circuit side, and the primary side circuit and the secondary side circuit. It has an insulated transformer.
  • the charging circuit includes a power conversion circuit and a second transformer circuit, and a third transformer circuit is connected between the second transformer circuit side of the power conversion circuit and the second battery side of the first transformer circuit. Has been done. Therefore, by using the third transformer circuit, the second battery can be charged by using the AC power input from the AC power source without driving the first transformer circuit.
  • the charging circuit and the first transformer circuit are connected by the third transformer circuit.
  • the third transformer circuit has a configuration in which the primary side circuit on the power conversion circuit side and the secondary side circuit on the first transformer circuit side are connected via an isolated transformer. Even if the three transformer circuits are provided, the insulation between the charging circuit and the first transformer circuit is ensured. Further, the third transformer circuit and the first transformer circuit are both step-down circuits, and the output side, that is, the low-voltage side of these step-down circuits is connected. Therefore, even if the voltage stepped down by the third transformer circuit is applied to the output side of the first transformer circuit, the control unit that controls the first transformer circuit does not start, and the transformer circuit at the time of charging the first battery Power consumption can be suppressed.
  • the first transformer circuit and the third transformer circuit are connected to the second battery via a common filter circuit.
  • the filter circuit in the first transformer circuit and the third transformer circuit is shared, the configuration of the power conversion device can be simplified.
  • the filter circuit is provided in the first transformer circuit, and the filter circuit is provided in the first filter circuit and the second battery side of the first filter circuit.
  • a second filter circuit having a cutoff frequency higher than that of the first filter circuit is provided, and the rated output current of the first transformer circuit is larger than the rated output current of the third transformer circuit. , Is connected to the second battery via the first filter circuit and the second filter circuit provided in the first transformer circuit.
  • a first filter circuit with a low cutoff frequency is used to remove relatively large noise
  • a second filter circuit with a high cutoff frequency is used to remove relatively small noise that cannot be removed by the first filter circuit. ..
  • the rated output current of the first transformer circuit is larger than the rated output current of the third transformer circuit, so that the filter circuit of the first transformer circuit having a large rated output current is shared.
  • the configuration of the power conversion device can be suitably simplified.
  • the first transformer circuit includes the primary side circuit on the first battery side, the secondary side circuit on the second battery side, the primary side circuit, and the secondary side circuit. It has an isolated transformer to be connected, and the secondary side circuit of the first transformer circuit and the secondary side circuit of the third transformer circuit are shared.
  • the configuration of the power conversion device can be suitably simplified.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a power supply system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the power conversion device according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the power supply system according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of the power conversion device according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart of the switching process.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a power conversion device according to another embodiment.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of a power conversion device according to another embodiment.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of a power conversion device according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of a power conversion device according to another embodiment.
  • the power supply system 100 includes a main battery 11 as a first battery and an auxiliary battery 17 as a second battery.
  • the power supply system 100 includes a power supply unit 10, a power conversion device 20, a charger ECU 15, and a DCDC converter (hereinafter, DDC) ECU 16.
  • the power supply system 100 can be connected to the AC power supply 200 via the first and second external terminals TA1 and TA2.
  • the AC power supply 200 is, for example, a commercial power supply.
  • the power supply unit 10 includes a main battery 11.
  • the main battery 11 is connected to the power conversion device 20 via the first and second connection paths LC1 and LC2, and the charge switching unit 12 is provided in the first and second connection paths LC1 and LC2.
  • the charging switching unit 12 includes a first charging switch SC1 provided in the first connection path LC1 and a second charging switch SC2 provided in the second connection path LC2.
  • the main battery 11 is connected to the power conversion device 20 via the third and fourth connection paths LC3 and LC4, and the discharge switching unit 13 is provided in the third and fourth connection paths LC3 and LC4. .
  • the discharge switching unit 13 includes a first discharge switch SD1 provided in the third connection path LC3 and a second discharge switch SD2 provided in the fourth connection path LC4.
  • the power conversion device 20 includes a charger 30 as a charging circuit and a first DDC 40.
  • the charger 30 is connected to the main battery 11 via the fifth and sixth wirings LP5 and LP6 and the first and second connection paths LC1 and LC2. Further, the charger 30 is connected to the first and second external terminals TA1 and TA2 via the first and second AC terminals TB1 and TB2.
  • the charger 30 converts the AC power input from the AC power supply 200 into DC power, and charges the main battery 11 with this DC power. To do.
  • the first DDC 40 is connected to the main battery 11 via the seventh and eighth wirings LP7 and LP8 and the third and fourth connection paths LC3 and LC4. Further, the first DDC 40 is connected to the auxiliary battery 17 via the output terminal TE.
  • the auxiliary battery 17 is a battery having a lower rated voltage than the main battery 11, and the first DDC 40 outputs a reference voltage VK obtained by stepping down the power supply voltage VB of the main battery 11 to the auxiliary battery 17.
  • the first DDC 40 corresponds to the "transformer circuit, the first transformer circuit".
  • ECUs 15 and 16 are control devices equipped with a well-known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • the ECUs 15 and 16 acquire various signals and perform various controls based on the acquired information.
  • the charger ECU 15 controls the charger 30 based on the AC voltage VAC of the AC power supply 200 applied to the charger 30.
  • the DDC ECU 16 controls the first DDC 40 based on the power supply voltage VB applied to the first DDC 40.
  • the charger 30 includes a power conversion circuit 50 and a second DDC 60 as a second transformer circuit.
  • the power conversion circuit 50 is an ACDC converter that converts AC power input from the AC power supply 200 into DC power, and includes a filter circuit 51, a rectifier circuit 52, and a PFC (Power Factor Direction) circuit 53. ..
  • the filter circuit 51 is a circuit that removes noise superimposed on the AC voltage VAC, and includes a common mode filter 51A and a Y capacitor 51B.
  • the Y capacitor is an element in which two capacitors are connected in series and their intermediate points are grounded.
  • the common mode filter 51A and the Y capacitor 51B are connected in parallel between the first wiring LP1 connected to the first AC terminal TB1 and the second wiring LP2 connected to the second AC terminal TB2.
  • the common mode filter 51A is provided on the first and second AC terminals TB1 and TB2 side of the Y capacitor 51B.
  • the rectifier circuit 52 is a diode bridge circuit as a full-wave rectifier circuit including first to fourth diodes D1 to D4 as rectifier elements, and the anode of the first diode D1 and the cathode of the second diode D2 are connected to each other.
  • the first series connector is configured.
  • the anode of the third diode D3 and the cathode of the fourth diode D4 are connected to form a second series connector. Then, the first series connection body and the second series connection body are connected in parallel.
  • the first intermediate point PA1 between the first diode D1 and the second diode D2 in the first series connector is connected to the first wiring LP1.
  • the second intermediate point PA2 between the third diode D3 and the fourth diode D4 in the second series connector is connected to the second wiring LP2.
  • the cathodes of the first and third diodes D1 and D3 are connected to one end of the third wiring LP3, and the anodes of the second and fourth diodes D2 and D4 are connected to one end of the fourth wiring LP4. There is.
  • the PFC circuit 53 is a circuit that improves the power factor by adjusting the phase and frequency of the AC voltage VAC and the AC current IAC input from the AC power supply 200.
  • the PFC circuit 53 includes a reactor 53A, a PFC switch 53B, a diode 53C, and a smoothing capacitor 53D.
  • the reactor 53A and the diode 53C are provided on the third wiring LP3, the cathode of the diode 53C is connected to the second DDC60, and the anode of the diode 53C is connected to the reactor 53A.
  • the PFC switch 53B is a voltage-driven switch, and is an N-channel MOSFET in this embodiment.
  • the PFC switch 53B is connected between the third wiring LP3 and the fourth wiring LP4. Specifically, the drain of the PFC switch 53B is connected to the third wiring LP3 between the reactor 53A and the diode 53C, and the source of the PFC switch 53B is connected to the fourth wiring LP4.
  • the second DDC 60 is a transformer circuit that transforms the conversion voltage Vch output from the power conversion circuit 50 and outputs it to the main battery 11, and is a conversion circuit 61, a transformer 62, a rectifier circuit 63, a smoothing circuit 64, and a filter. It includes a circuit 65.
  • the conversion circuit 61 is a DCAC converter that converts the DC power of the power conversion circuit 50 into AC power in order to transform the conversion voltage Vch output from the power conversion circuit 50.
  • the conversion voltage Vch output from the power conversion circuit 50 can be easily isolated and transformed as compared with the case of transforming the DC power as it is.
  • the conversion circuit 61 includes first to fourth switches Q1 to Q4 which are N-channel MOSFETs, and the source of the first switch Q1 and the drain of the second switch Q2 are connected to form a third series connector. There is. Further, the source of the third switch Q3 and the drain of the fourth switch Q4 are connected to form a fourth series connection body. Then, the third series connection body and the fourth series connection body are connected in parallel.
  • the third intermediate point PA3 between the first switch Q1 and the second switch Q2 in the third series connection body is connected to one end of the primary coil 62A of the transformer 62.
  • the fourth intermediate point PA4 between the third switch Q3 and the fourth switch Q4 in the fourth series connection body is connected to the other end of the primary coil 62A of the transformer 62.
  • the drains of the first and third switches Q1 and Q3 are connected to the other end of the third wiring LP3, and the sources of the second and fourth switches Q2 and Q4 are connected to the other end of the fourth wiring LP4. Has been done.
  • the transformer 62 is an insulated transformer and includes a primary coil 62A and a secondary coil 62B.
  • the rectifier circuit 63 is a diode bridge circuit including fifth to eighth diodes D5 to D8. Since the configuration of the rectifier circuit 63 is substantially the same as the configuration of the rectifier circuit 52, duplicate description will be omitted.
  • the fifth intermediate point PA5 in the fifth series connection body of the fifth diode D5 and the sixth diode D6 is connected to one end of the secondary coil 62B of the transformer 62.
  • the sixth intermediate point PA6 in the sixth series connection of the seventh diode D7 and the eighth diode D8 is connected to the other end of the secondary coil 62B of the transformer 62.
  • Each cathode of the 5th and 7th diodes D5 and D7 is connected to one end of the 5th wiring LP5 as the high voltage side wiring, and each anode of the 6th and 8th diodes D6 and D8 serves as the low voltage side wiring. It is connected to one end of the sixth wiring LP6.
  • the fifth wiring LP5 is connected to the high voltage input side of the main battery 11 via the smoothing circuit 64 and the filter circuit 65
  • the sixth wiring LP6 is connected to the low voltage input side of the main battery 11 via the smoothing circuit 64 and the filter circuit 65. It is connected to the. That is, the fifth and sixth wirings LP5 and LP6 are charging paths that connect the charger 30 and the main battery 11.
  • the conversion circuit 61, the transformer 62, and the rectifier circuit 63 transform the conversion voltage Vch output from the power conversion circuit 50 into a DC voltage VDC. Then, the transformed DC voltage VDC is output to the main battery 11 via the fifth wiring LP5 and the sixth wiring LP6.
  • the smoothing circuit 64 is a circuit that removes noise superimposed on the DC voltage VDC, and is an LC filter including a reactor 64A and a capacitor 64B.
  • the reactor 64A is provided on the fifth wiring LP5, and the cathodes of the fifth and seventh diodes D5 and D7 are connected to one end of the reactor 64A, and one end of the capacitor 64B is connected to the other end of the reactor 64A. .. The other end of the capacitor 64B is connected to the sixth wiring LP6.
  • the filter circuit 65 is a circuit that removes noise superimposed on the DC voltage VDC and cannot be removed by the smoothing circuit 64, and includes a common mode filter 65A, a Y capacitor 65B, and a capacitor 65C.
  • the first DDC 40 includes an input side filter circuit 41, a conversion circuit 42, a transformer 43, a rectifier circuit 44, a smoothing circuit 45 as a first filter circuit, and an output as a second filter circuit. It includes a side filter circuit 46.
  • the input side filter circuit 41 is a circuit that removes noise superimposed on the power supply voltage VB of the main battery 11, and includes a Y capacitor 41A, a common mode filter 41B, and a capacitor 41C.
  • the Y capacitor 41A, the common mode filter 41B, and the capacitor 41C are located between the 7th wiring LP7 connected to the high voltage input side of the main battery 11 and the 8th wiring LP8 connected to the low voltage input side of the main battery 11. They are connected in parallel. That is, the 7th and 8th wirings LP7 and LP8 are transformer paths connecting the 1st DDC 40 and the main battery 11.
  • the Y capacitor 41A is provided on the main battery 11 side of the common mode filter 41B, and the capacitor 41C is provided on the conversion circuit 42 side of the common mode filter 41B.
  • the conversion circuit 42 is a DCAC converter that converts the DC power of the main battery 11 into AC power in order to step down the power supply voltage VB of the main battery 11. By stepping down after converting the DC power into AC power, the power supply voltage VB of the main battery 11 can be easily insulated and stepped down as compared with the case where the DC power is stepped down as it is.
  • the conversion circuit 42 includes fifth to eighth switches Q5 to Q8, which are N-channel MOSFETs. Since the configuration of the conversion circuit 42 is substantially the same as the configuration of the conversion circuit 61, duplicated description will be omitted.
  • the 7th intermediate point PA7 in the 7th series connection body of the 5th switch Q5 and the 6th switch Q6 is connected to one end of the primary coil 43A of the transformer 43.
  • the eighth intermediate point PA8 in the eighth series connection of the seventh switch Q7 and the eighth switch Q8 is connected to the other end of the primary coil 43A of the transformer 43.
  • the drains of the 5th and 7th switches Q5 and Q7 are connected to one end of the 7th wiring LP7, and the sources of the 6th and 8th switches Q6 and Q8 are connected to one end of the 8th wiring LP8. There is.
  • the transformer 43 is an insulated transformer and includes a primary coil 43A and a secondary coil 43B.
  • the secondary coil 43B includes an intermediate tap.
  • the middle tap is connected to the body ground of the vehicle.
  • the rectifier circuit 44 is a DCAC converter that converts AC power output from the secondary coil 43B into DC power by synchronous rectification.
  • the rectifier circuit 44 includes ninth and tenth switches Q9 and Q10.
  • the power supply voltage VB of the main battery 11 is stepped down to the reference voltage VK by the conversion circuit 42, the transformer 43, and the rectifier circuit 44. Then, the reference voltage VK after step-down is output to the auxiliary battery 17 via the ninth wiring LP9 and the output terminal TE.
  • the DC power output from the charger 30 can be blocked from being supplied to the first DDC 40.
  • the other end of the fifth wiring LP5 in the charger 30 is connected to the first DC terminal TC1
  • the other end of the sixth wiring LP6 of the charger 30 is connected to the second DC terminal TC2.
  • the other end of the 7th wiring LP7 in the 1st DDC 40 is connected to the 1st input terminal TD1 different from the 1st DC terminal TC1
  • the other end of the 8th wiring LP8 in the 1st DDC 40 is connected to the 2nd DC terminal TC2. It is connected to a different second input terminal TD2.
  • the first and second DC terminals TC1 and TC2 and the first and second input terminals TD1 and TD2 are connected to different connectors.
  • the first and second DC terminals TC1 and TC2 are connected to the first connector CN1 as the charging side connector.
  • the first connector CN1 connects the charger 30 and the main battery 11.
  • the first and second input terminals TD1 and TD2 are connected to the second connector CN2 as a transformer side connector.
  • the second connector CN2 connects the input side of the first DDC 40 and the main battery 11.
  • the first connector CN1 and the second connector CN2 are separately provided.
  • the first connector CN1 and the second connector CN2 are separately provided.
  • the charger 30 and the first DDC 40 can be separated in the power converter 20, and the power supply between the charger 30 and the first DDC 40 can be cut off.
  • the power consumption of the first DDC 40 when the main battery 11 is charged can be suppressed.
  • the first connector CN1 and the second connector CN2 correspond to the "blocking portion".
  • the charger 30 that converts the AC power input from the AC power supply 200 into DC power to charge the main battery 11 and the power supply voltage VB of the main battery 11 are transformed and output to the auxiliary battery 17.
  • the first DDC 40 and the first DDC 40 are both connected to the main battery 11. Then, when the main battery 11 is charged by the charger 30, it is possible to block the supply of DC power from the charger 30 to the first DDC 40. By blocking the supply of DC power from the charger 30 to the first DDC 40, an increase in the voltage applied to the first DDC 40 is suppressed, and the activation of the DDCECU 16 that controls the first DDC 40 is suppressed. As a result, the power consumption of the first DDC 40 when the main battery 11 is charged can be suppressed.
  • the first connector CN1 that connects the charger 30 and the main battery 11 and the second connector CN2 that connects the first DDC 40 and the main battery 11 are separately provided. Therefore, the charger 30 and the first DDC 40 can be separated in the power conversion device 20. Specifically, the fifth and sixth wirings LP5 and LP6 connecting the charger 30 and the main battery 11 and the seventh and eighth wirings LP7 and LP8 connecting the first DDC 40 and the main battery 11 can be separated. The power supply between the charger 30 and the first DDC 40 can be cut off.
  • FIG. 3 the same configuration as that shown in FIG. 2 above is designated by the same reference number for convenience, and the description thereof will be omitted.
  • the first embodiment is in that the third DDC 70 as the third transformer circuit is connected between the second DDC 60 side of the power conversion circuit 50 in the charger 30 and the auxiliary battery 17 side of the first DDC 40.
  • FIG. 3 shows the configuration of the power conversion device 20 according to the present embodiment.
  • the conversion circuit 71 includes 11th to 14th switches Q11 to Q14, which are N-channel MOSFETs.
  • the transformer 72 is an insulated transformer and includes a primary coil 72A and a secondary coil 72B. Since the configurations of the conversion circuit 71 and the transformer 72 are substantially the same as the configurations of the conversion circuit 42 and the transformer 43, duplicate description will be omitted.
  • the ninth intermediate point PA9 in the ninth series connection body of the eleventh switch Q11 and the twelfth switch Q12 is connected to one end of the primary coil 72A.
  • the tenth intermediate point PA10 in the tenth series connection body of the thirteenth switch Q13 and the fourteenth switch Q14 is connected to the other end of the primary coil 72A.
  • the drains of the 11th and 13th switches Q11 and Q13 are connected to the first connection point PB1 located between the power conversion circuit 50 and the second DDC 60 in the third wiring LP3.
  • the sources of the 12th and 14th switches Q12 and Q14 are connected to the second connection point PB2 located between the power conversion circuit 50 and the second DDC 60 in the fourth wiring LP4.
  • the rectifier circuit 73 is a DCAC converter provided with 9th and 10th diodes D9 and D10 as rectifying elements, and converts AC power output from the secondary coil 72B into DC power.
  • the anode of the ninth diode D9 is connected to one end of the secondary coil 72B, and the source of the tenth diode D10 is connected to the other end of the secondary coil 72B.
  • the cathodes of the ninth and tenth diodes D9 and D10 are connected to one end of the tenth wiring LP10.
  • the tenth wiring LP10 is connected to the third connection point PB3 located between the first DDC 40 and the output terminal TE in the ninth wiring LP9 via the smoothing circuit 74 and the output side filter circuit 75.
  • the conversion circuit 71, the transformer 72, and the rectifier circuit 73 step down the conversion voltage Vch, which is mainly corrected from the power conversion circuit 50, to the reference voltage VK. Then, the reference voltage VK after step-down is output to the auxiliary battery 17 via the 9th and 10th wirings LP9 and LP10.
  • the smoothing circuit 74 is an LC filter including a reactor 74A and a capacitor 74B.
  • the output side filter circuit 75 is an LC filter including a reactor 75A and a capacitor 75B. Since the configurations of the smoothing circuit 74 and the output side filter circuit 75 are substantially the same as the configurations of the smoothing circuit 45 and the output side filter circuit 46, duplicated description will be omitted.
  • the rated output current of the 3rd DDC 70 is set to a value smaller than the rated output current of the 1st DDC 40. Therefore, the permissible currents of the smoothing circuit 74 and the output side filter circuit 75 in the third DDC 70 are set to be smaller than the permissible currents of the smoothing circuit 45 and the output side filter circuit 46 in the first DDC 40.
  • the third DDC 70 is connected between the second DDC 60 side of the power conversion circuit 50 in the charger 30 and the auxiliary battery 17 side of the first DDC 40. Therefore, by using the third DDC 70, the auxiliary battery 17 can be charged using the AC power input from the AC power supply 200 without driving the first DDC 40.
  • the required rated output of the third DDC 70 used when operating the charger 30 is smaller than the required rated output of the first DDC 40 mainly used when the vehicle is running, so that the third DDC 70 is smaller than the first DDC 40.
  • the power required for step-down is small. Therefore, by using the third DDC 70, it is possible to suppress the power consumption at the time of charging the auxiliary battery 17.
  • the third DDC 70 is an isolated transformer in which the primary side circuit on the power conversion circuit 50 side of the primary coil 72A of the transformer 72 and the secondary side circuit on the first DDC 40 side of the secondary coil 72B are It is configured to be connected via a transformer 72 which is. Therefore, even if the third DDC 70 is provided, the insulation between the charger 30 and the first DDC 40 is ensured.
  • the third DDC 70 and the first DDC 40 are both step-down circuits, and the output side, that is, the low-voltage side of these step-down circuits is connected. Therefore, even if the reference voltage VK stepped down by the third DDC 70 is applied to the auxiliary battery 17 side of the first DDC 40, the DDC ECU 16 that controls the first DDC 40 does not start, and the power of the first DDC 40 when the main battery 11 is charged. Consumption can be suppressed.
  • FIG. 4 the same configuration as that shown in FIG. 1 above is designated by the same reference number for convenience, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 5 shows the configuration of the power conversion device 20 according to the present embodiment.
  • the same configuration as that shown in FIG. 3 above is designated by the same reference number for convenience, and the description thereof will be omitted.
  • the first and second charging switches SC1 and SC2 correspond to the "blocking section, the second opening / closing section"
  • the first and second discharge switches SD1 and SD2 correspond to the "blocking section, the opening / closing section, the first Corresponds to "1 opening and closing part”.
  • the charger 30 and the first DDC 40 are connected by the fifth to eighth wirings LP5 to LP8, there is a concern that the power consumption of the first DDC 40 will increase when the main battery 11 is charged.
  • the 1st and 2nd discharge switches SD1 and SD2 are provided on the 1st DDC40 side of the 4th and 5th connection points PB4 and PB5. Therefore, when the main battery 11 is charged, the first and second discharge switches SD1 and SD2 are turned off to suppress the supply of DC power from the charger 30 to the charger 30. It is possible to suppress the power consumption of the first DDC 40 when the main battery 11 is charged.
  • the power supply voltage VB of the main battery 11 is set to the charger when the first DDC 40 is transformed. It is applied to 30.
  • the second DDC 60 of the charger 30 is a transformer circuit, and the power supply voltage VB is applied to the output side of the transformer circuit, that is, the main battery side. Therefore, when the power supply voltage VB exceeds a predetermined threshold value in the second DDC 60, the charger ECU 15 that controls the charger 30 is activated by the power supply voltage VB, and the power consumed by the charger 30 increases.
  • the first and second charging switches SC1 and SC2 are provided on the charger 30 side of the fourth and fifth connection points PB4 and PB5. Therefore, it is possible to suppress the application of the power supply voltage VB of the main battery 11 to the charger 30 by performing the switching process of turning off the first and second charging switches SC1 and SC2 at the time of transforming the first DDC 40. .. As a result, the power consumption of the charger 30 at the time of transformation of the first DDC 40 can be suppressed.
  • FIG. 6 shows a flowchart of the switching process of the present embodiment.
  • the ECUs 15 and 16 repeatedly perform the switching process at predetermined intervals when the main battery 11 is charged by the charger 30 and when the vehicle is started.
  • step S10 it is determined whether or not the main battery 11 is charged. Step S10 is determined by the charger ECU 15 based on the AC voltage VAC. If an affirmative determination is made in step S10, the first and second charging switches SC1 and SC2 are turned on in step S12, and the first and second discharge switches SD1 and SD2 are turned off in the following step S14 to end the switching process.
  • step S16 determines whether or not the first DDC 40 is undergoing transformation.
  • Step S16 is determined by the DDCECU 16 based on the charging state of the auxiliary battery 17. If an affirmative determination is made in step S16, the first and second charging switches SC1 and SC2 are turned off in step S18, and the first and second discharge switches SD1 and SD2 are turned on in the following step S20 to end the switching process.
  • step S16 if a negative determination is made in step S16, the first and second charging switches SC1 and SC2 are turned off in step S22, and the first and second discharge switches SD1 and SD2 are turned off in the following step S24 to end the switching process. To do.
  • the power consumption of the first DDC 40 when the main battery 11 is charged can be suppressed, and the power consumption of the charger 30 when the first DDC 40 is transformed can be suppressed.
  • the first and second charging switches SC1 and SC2 and the first and second discharge switches SD1 and SD2 are provided in the power conversion device 20, but the first and first ones have been shown.
  • the two charge switches SC1 and SC2 do not necessarily have to be provided, and only the first and second discharge switches SD1 and SD2 may be provided.
  • the first DDC 40 and the third DDC 70 are provided separately, but some of these DDCs 40 and 70 may be provided integrally.
  • the first DDC 40 and the third DDC 70 may share the output side filter circuit 46. That is, the first DDC 40 and the third DDC 70 may be connected to the auxiliary battery 17 via a common output side filter circuit 46. As a result, the output side filter circuit 75 of the third DDC 70 becomes unnecessary, and the configuration of the power conversion device 20 can be simplified.
  • the smoothing circuit 45 may be shared in addition to the output side filter circuit 46. That is, the first DDC 40 and the third DDC 70 are connected to the auxiliary battery 17 via a common smoothing circuit 45 and an output side filter circuit 46. Since not only the output side filter circuit 46 but also the smoothing circuit 45 are shared in the first DDC 40 and the third DDC 70, the configuration of the power conversion device 20 can be suitably simplified.
  • the rectifier circuit 44 may be shared in addition to the smoothing circuit 45 and the output side filter circuit 46.
  • the rectifier circuit 44 of the first DDC 40 is configured by using a switch
  • the rectifier circuit 73 of the third DDC 70 is configured by using a diode. This is because the permissible current of the rectifier circuit 44 of the first DDC 40 is made larger than the permissible current of the rectifier circuit 73 of the third DDC 70.
  • the configuration of the power conversion device 20 can be suitably simplified.
  • the first DDC 40 is a primary side circuit on the main battery 11 side of the primary coil 43A of the transformer 43 and a secondary side circuit on the auxiliary battery 17 side of the secondary coil 43B.
  • the secondary side circuit may be shared. That is, the primary side circuit of the first DDC 40 and the primary side circuit of the third DDC 70 may be connected to a common secondary side circuit. This makes it possible to simplify the configuration of the power conversion device 20.

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Abstract

電力変換装置(20)は、第1バッテリ(11)と、第1バッテリと定格電圧が異なる第2バッテリ(17)とを含む電源システム(100)に適用される。電力変換装置(20)は、交流電源(200)から入力される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力で第1バッテリを充電する充電回路(30)と、第1バッテリの電源電圧を変圧して第2バッテリに出力する変圧回路(40)と、充電回路による第1バッテリの充電時に、直流電力が変圧回路に供給されることを遮断可能な遮断部と、を備える。

Description

電力変換装置 関連出願の相互参照
 本出願は、2019年10月30日に出願された日本出願番号2019-197375号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、電力変換装置に関する。
 従来、特許文献1に見られるように、外部の商用電源等から供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリを充電する充電回路と、バッテリの電源電圧を変圧して車内の補機等に出力する変圧回路とを備える電力変換装置が知られている。この電力変換装置では、充電回路とバッテリとを接続する電気経路に変圧回路が接続されている。
特開2016-220345号公報
 充電回路と変圧回路とが共通の電気経路に接続されていると、充電回路を用いてバッテリを充電する際に、充電回路で生成された直流電力の一部が変圧回路に供給される。これにより、変圧回路に印加される電圧が閾値を超えて上昇すると、変圧回路を制御する制御部が起動し、変圧回路で消費される電力が増大する。バッテリの充電中に車内の補機等が使用されることは少ないため、制御部の起動は不要であり、制御部の起動により変圧回路において不要な電力が消費され、バッテリの充電時間が延びる等の不具合が生じる。
 本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリの充電時における変圧回路の電力消費を抑制できる電力変換装置を提供することにある。
 上記課題を解決するための第1の構成は、第1バッテリと、前記第1バッテリと定格電圧が異なる第2バッテリとを含む電源システムに適用される電力変換装置であって、交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力で前記第1バッテリを充電する充電回路と、前記第1バッテリの電源電圧を変圧して前記第2バッテリに出力する変圧回路と、前記充電回路による前記第1バッテリの充電時に、前記直流電力が前記変圧回路に供給されることを遮断可能な遮断部と、を備える。
 上記構成では、交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換して第1バッテリを充電する充電回路と、第1バッテリの電源電圧を変圧して第2バッテリに出力する変圧回路と、がともに第1バッテリに接続されている。そして、充電回路による第1バッテリの充電時に、充電回路からの直流電力が変圧回路に供給されることを遮断部により遮断可能となっている。そのため、変圧回路に印加される電圧の上昇が抑制され、変圧回路を制御する制御部の起動が抑制される。これにより、第1バッテリの充電時における変圧回路の電力消費を抑制できる。
 第2の構成では、前記遮断部は、前記充電回路と前記第1バッテリとを接続する充電側コネクタと、前記充電側コネクタとは別に設けられ、前記変圧回路と前記第1バッテリとを接続する変圧側コネクタと、を備える。
 上記構成では、充電回路と第1バッテリとを接続する充電側コネクタと、変圧回路と第1バッテリとを接続する変圧側コネクタとが、それぞれ別々に設けられている。そのため、電力変換装置内において、充電回路と第1バッテリとを接続する充電経路と、変圧回路と第1バッテリとを接続する変圧経路とを分離でき、充電回路と変圧回路との間における電力の供給を遮断できる。
 第3の構成では、前記充電回路と前記第1バッテリとを接続する充電経路と、前記変圧回路と前記第1バッテリとを接続する変圧経路と、を備え、前記遮断部は、前記変圧経路のうち、前記充電経路と前記変圧経路との接続点よりも前記変圧回路側に設けられた開閉部を備える。
 上記構成では、充電回路と第1バッテリとを接続する充電経路と、変圧回路と第1バッテリとを接続する変圧経路とが、接続点において接続されているため、共通のコネクタを用いて充電回路と変圧回路とを第1バッテリに接続できる。そして、変圧経路のうち、接続点よりも変圧回路側に開閉部が設けられている。そのため、第1バッテリの充電時に、開閉部をオフ状態とすることで、充電回路からの直流電力が変圧回路に供給されることを抑制できる。
 第4の構成では、前記開閉部は、第1開閉部であり、前記遮断部は、前記充電経路のうち、前記接続点よりも前記充電回路側に設けられた第2開閉部を備える。
 変圧回路の変圧時に、第1バッテリの電源電圧が充電回路に印加されると、充電回路を制御する制御部が起動し、充電回路において不要な電力が消費されることが考えられる。上記構成では、変圧経路のうち、接続点よりも変圧回路側に第1開閉部が設けられているとともに、充電経路のうち、接続点よりも充電回路側に第2開閉部が設けられている。そのため、変圧回路の変圧時に、第2開閉部をオフ状態とすることで、第1バッテリの電源電圧が充電回路に印加されることが抑制される。これにより、変圧回路の変圧時における充電回路の電力消費を抑制できる。
 第5の構成では、前記第2バッテリは、前記第1バッテリよりも定格電圧が小さく、前記変圧回路は、前記電源電圧を降圧して前記第2バッテリに出力する第1変圧回路であり、前記充電回路は、前記交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路から出力される変換電圧を変圧して前記第1バッテリに出力する第2変圧回路とを含み、前記電力変換回路の前記第2変圧回路側と前記第1変圧回路の前記第2バッテリ側との間に接続され、前記変換電圧を降圧して前記第2バッテリに出力する第3変圧回路を備え、前記第3変圧回路は、前記電力変換回路側の1次側回路と、前記第1変圧回路側の2次側回路と、前記1次側回路と前記2次側回路とを接続する絶縁型トランスと、を有している。
 上記構成では、充電回路は、電力変換回路と第2変圧回路とを含み、この電力変換回路の第2変圧回路側と第1変圧回路の第2バッテリ側との間に第3変圧回路が接続されている。そのため、第3変圧回路を用いることで、第1変圧回路を駆動することなく、交流電源から入力される交流電力を用いて第2バッテリを充電できる。
 一方、第3変圧回路により、充電回路と第1変圧回路とが接続される。この構成では、第3変圧回路が、電力変換回路側の1次側回路と、第1変圧回路側の2次側回路とが絶縁型トランスを介して接続される構成となっているため、第3変圧回路が設けられていても充電回路と第1変圧回路との絶縁性が確保される。また、第3変圧回路と第1変圧回路とは、ともに降圧回路であり、これらの降圧回路の出力側、つまり低圧側が接続されている。そのため、第3変圧回路で降圧された電圧が第1変圧回路の出力側に印加されても、第1変圧回路を制御する制御部が起動することがなく、第1バッテリの充電時における変圧回路の電力消費を抑制できる。
 第6の構成では、前記第1変圧回路と前記第3変圧回路とは、共通のフィルタ回路を介して前記第2バッテリに接続されている。
 上記構成では、第1変圧回路と第3変圧回路とにおけるフィルタ回路が共通化されているため、電力変換装置の構成を簡略化できる。
 第7の構成では、前記フィルタ回路は、前記第1変圧回路に設けられており、前記フィルタ回路は、第1フィルタ回路と、前記第1フィルタ回路よりも前記第2バッテリ側に設けられ、前記第1フィルタ回路よりもカットオフ周波数が高い第2フィルタ回路と、を備え、前記第1変圧回路の定格出力電流は、前記第3変圧回路の定格出力電流よりも大きく、前記第3変圧回路は、前記第1変圧回路に設けられた前記第1フィルタ回路及び前記第2フィルタ回路を介して前記第2バッテリに接続されている。
 変圧回路における変圧は電圧変動を伴うため、この電圧変動により生じるノイズを抑制する複数のフィルタ回路を用いることがある。例えば、カットオフ周波数が低い第1フィルタ回路を用いて、比較的大きいノイズを除去し、カットオフ周波数が高い第2フィルタ回路を用いて、第1フィルタ回路では除去できない比較的小さいノイズを除去する。
 上記構成では、第1変圧回路の定格出力電流は、第3変圧回路の定格出力電流よりも大きいため、定格出力電流の大きい第1変圧回路のフィルタ回路を共通化する。この場合に、カットオフ周波数の低い第1フィルタ回路だけでなく、カットオフ周波数の高い第2フィルタ回路まで共通化することで、電力変換装置の構成を好適に簡略化できる。
 第8の構成では、前記第1変圧回路は、前記第1バッテリ側の1次側回路と、前記第2バッテリ側の2次側回路と、前記1次側回路と前記2次側回路とを接続する絶縁型トランスと、を有しており、前記第1変圧回路の2次側回路と前記第3変圧回路の2次側回路とは共通化されている。
 上記構成では、第1変圧回路と第3変圧回路とにおける2次側回路が共通化されているため、電力変換装置の構成を好適に簡略化できる。
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図1は、第1実施形態に係る電源システムの構成図であり、 図2は、第1実施形態に係る電力変換装置の構成図であり、 図3は、第2実施形態に係る電力変換装置の構成図であり、 図4は、第3実施形態に係る電源システムの構成図であり、 図5は、第3実施形態に係る電力変換装置の構成図であり、 図6は、切替処理のフローチャートであり、 図7は、その他の実施形態に係る電力変換装置の構成図であり、 図8は、その他の実施形態に係る電力変換装置の構成図であり、 図9は、その他の実施形態に係る電力変換装置の構成図であり、 図10は、その他の実施形態に係る電力変換装置の構成図である。
 (第1実施形態)
 以下、本開示に係る電力変換装置を、車載の電源システム100に適用した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。電源システム100は、第1バッテリとしてのメインバッテリ11と、第2バッテリとしての補機バッテリ17とを含む。
 図1に示すように、電源システム100は、電源部10と、電力変換装置20と、充電器ECU15と、DCDCコンバータ(以下、DDC)ECU16と、を備えている。電源システム100は、第1,第2外部端子TA1,TA2を介して交流電源200に接続可能である。交流電源200は、例えば、商用電源である。
 電源部10は、メインバッテリ11を備えている。メインバッテリ11は、第1,第2接続経路LC1,LC2を介して電力変換装置20と接続されており、第1,第2接続経路LC1,LC2に充電切替部12が設けられている。充電切替部12は、第1接続経路LC1に設けられた第1充電スイッチSC1と、第2接続経路LC2に設けられた第2充電スイッチSC2とを含む。また、メインバッテリ11は、第3,第4接続経路LC3,LC4を介して電力変換装置20と接続されており、第3,第4接続経路LC3,LC4に放電切替部13が設けられている。放電切替部13は、第3接続経路LC3に設けられた第1放電スイッチSD1と、第4接続経路LC4に設けられた第2放電スイッチSD2とを含む。
 電力変換装置20は、充電回路としての充電器30と、第1DDC40と、を備えている。充電器30は、第5,第6配線LP5,LP6と第1,第2接続経路LC1,LC2とを介してメインバッテリ11に接続されている。また、充電器30は、第1,第2交流端子TB1,TB2を介して第1,第2外部端子TA1,TA2に接続されている。充電器30は、第1,第2外部端子TA1,TA2に交流電源200が接続されると、交流電源200から入力される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力でメインバッテリ11を充電する。
 第1DDC40は、第7,第8配線LP7,LP8と第3,第4接続経路LC3,LC4とを介してメインバッテリ11に接続されている。また、第1DDC40は、出力端子TEを介して補機バッテリ17に接続されている。補機バッテリ17は、メインバッテリ11よりも定格電圧が小さいバッテリであり、第1DDC40は、メインバッテリ11の電源電圧VBを降圧した基準電圧VKを補機バッテリ17に出力する。なお、本実施形態において、第1DDC40が「変圧回路、第1変圧回路」に相当する。
 ECU15,16は、CPU、ROM、RAM、フラッシュメモリ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた制御装置である。ECU15,16は、各種信号を取得し、取得した情報に基づき、各種制御を実施する。具体的には、充電器ECU15は、充電器30に印加される交流電源200の交流電圧VACに基づいて、充電器30を制御する。また、DDCECU16は、第1DDC40に印加される電源電圧VBに基づいて、第1DDC40を制御する。
 次に、電力変換装置20の構成について詳しく説明する。まず、充電器30について説明する。図2に示すように、充電器30は、電力変換回路50と、第2変圧回路としての第2DDC60と、を備えている。
 電力変換回路50は、交流電源200から入力される交流電力を直流電力に変換するACDCコンバータであり、フィルタ回路51と、整流回路52と、PFC(Power Factor Correction)回路53と、を備えている。
 フィルタ回路51は、交流電圧VACに重畳するノイズを除去する回路であり、コモンモードフィルタ51Aと、Yコンデンサ51Bと、を含む。ここで、Yコンデンサとは、2つのコンデンサが直列に接続されるとともに、その中間点が接地されている素子である。コモンモードフィルタ51A及びYコンデンサ51Bは、第1交流端子TB1に接続される第1配線LP1と、第2交流端子TB2に接続される第2配線LP2との間に並列に接続されている。コモンモードフィルタ51Aは、Yコンデンサ51Bよりも第1,第2交流端子TB1,TB2側に設けられている。
 整流回路52は、整流素子としての第1~第4ダイオードD1~D4を備える全波整流回路としてのダイオードブリッジ回路であり、第1ダイオードD1のアノードと第2ダイオードD2のカソードとが接続されて、第1直列接続体が構成されている。また、第3ダイオードD3のアノードと第4ダイオードD4のカソードとが接続されて、第2直列接続体が構成されている。そして、第1直列接続体と第2直列接続体とが並列接続されている。
 第1直列接続体における第1ダイオードD1と、第2ダイオードD2との第1中間点PA1が、第1配線LP1に接続されている。第2直列接続体における第3ダイオードD3と第4ダイオードD4との第2中間点PA2が、第2配線LP2に接続されている。第1,第3ダイオードD1,D3の各カソードが、第3配線LP3の一端に接続されており、第2,第4ダイオードD2,D4の各アノードが、第4配線LP4の一端に接続されている。
 PFC回路53は、交流電源200から入力される交流電圧VAC及び交流電流IACの位相と周波数とを調整することで、力率を改善する回路である。PFC回路53は、リアクトル53Aと、PFCスイッチ53Bと、ダイオード53Cと、平滑コンデンサ53Dと、を備えている。リアクトル53Aとダイオード53Cとは、第3配線LP3上に設けられており、ダイオード53Cのカソードが第2DDC60に接続され、ダイオード53Cのアノードがリアクトル53Aに接続されている。
 PFCスイッチ53Bは、電圧駆動型のスイッチであり、本実施形態ではNチャネルMOSFETである。PFCスイッチ53Bは、第3配線LP3と第4配線LP4との間に接続されている。具体的には、PFCスイッチ53Bのドレインが、リアクトル53Aとダイオード53Cとの間の第3配線LP3に接続されており、PFCスイッチ53Bのソースが、第4配線LP4に接続されている。
 平滑コンデンサ53Dは、ダイオード53Cよりも第2DDC60側において、第3配線LP3と第4配線LP4との間に接続されている。平滑コンデンサ53Dは、例えば電解コンデンサである。
 第2DDC60は、電力変換回路50から出力される変換電圧Vchを変圧してメインバッテリ11に出力する変圧回路であり、変換回路61と、トランス62と、整流回路63と、平滑回路64と、フィルタ回路65と、を備えている。
 変換回路61は、電力変換回路50から出力される変換電圧Vchを変圧するために、電力変換回路50の直流電力を交流電力に変換するDCACコンバータである。直流電力を交流電力に変換した後に変圧することで、直流電力のまま変圧する場合に比べて、電力変換回路50から出力される変換電圧Vchを容易に絶縁して変圧できる。
 変換回路61は、NチャネルMOSFETである第1~第4スイッチQ1~Q4を備え、第1スイッチQ1のソースと第2スイッチQ2のドレインとが接続されて、第3直列接続体が構成されている。また、第3スイッチQ3のソースと第4スイッチQ4のドレインとが接続されて、第4直列接続体が構成されている。そして、第3直列接続体と第4直列接続体とが並列接続されている。
 第3直列接続体における第1スイッチQ1と第2スイッチQ2との第3中間点PA3が、トランス62の1次コイル62Aの一端に接続されている。第4直列接続体における第3スイッチQ3と第4スイッチQ4との第4中間点PA4が、トランス62の1次コイル62Aの他端に接続されている。第1,第3スイッチQ1,Q3の各ドレインが、第3配線LP3の他端に接続されており、第2,第4スイッチQ2,Q4の各ソースが、第4配線LP4の他端に接続されている。
 トランス62は絶縁型トランスであり、1次コイル62A及び2次コイル62Bを備えている。整流回路63は、第5~第8ダイオードD5~D8を備えるダイオードブリッジ回路である。なお、整流回路63の構成は、整流回路52の構成と略同一であるため、重複した説明を省略する。
 第5ダイオードD5と第6ダイオードD6との第5直列接続体における第5中間点PA5が、トランス62の2次コイル62Bの一端に接続されている。第7ダイオードD7と第8ダイオードD8との第6直列接続体における第6中間点PA6が、トランス62の2次コイル62Bの他端に接続されている。第5,第7ダイオードD5,D7の各カソードが、高圧側配線としての第5配線LP5の一端に接続されており、第6,第8ダイオードD6,D8の各アノードが、低圧側配線としての第6配線LP6の一端に接続されている。第5配線LP5は、平滑回路64及びフィルタ回路65を介してメインバッテリ11の高圧入力側に接続され、第6配線LP6は、平滑回路64及びフィルタ回路65を介してメインバッテリ11の低圧入力側に接続されている。つまり、第5,第6配線LP5,LP6は、充電器30とメインバッテリ11とを接続する充電経路である。
 変換回路61、トランス62、及び整流回路63によって、電力変換回路50から出力される変換電圧Vchが直流電圧VDCに変圧される。そして、変圧後の直流電圧VDCが、第5配線LP5及び第6配線LP6を介してメインバッテリ11に出力される。
 平滑回路64は、直流電圧VDCに重畳するノイズを除去する回路であり、リアクトル64A及びコンデンサ64Bを備えるLCフィルタである。リアクトル64Aは第5配線LP5上に設けられており、リアクトル64Aの一端に第5,第7ダイオードD5,D7の各カソードが接続され、リアクトル64Aの他端にコンデンサ64Bの一端が接続されている。コンデンサ64Bの他端は、第6配線LP6に接続されている。
 フィルタ回路65は、直流電圧VDCに重畳するノイズであって、平滑回路64では除去できないノイズを除去する回路であり、コモンモードフィルタ65Aと、Yコンデンサ65Bと、コンデンサ65Cと、を含む。
 コモンモードフィルタ65A、Yコンデンサ65B、及びコンデンサ65Cは、第5配線LP5と第6配線LP6との間に並列に接続されている。コモンモードフィルタ65Aは、Yコンデンサ65Bよりも平滑回路64側に設けられており、コンデンサ65Cは、Yコンデンサ65Bよりもメインバッテリ11側に設けられている。
 次に、第1DDC40について説明する。図2に示すように、第1DDC40は、入力側フィルタ回路41と、変換回路42と、トランス43と、整流回路44と、第1フィルタ回路としての平滑回路45と、第2フィルタ回路としての出力側フィルタ回路46と、を備えている。
 入力側フィルタ回路41は、メインバッテリ11の電源電圧VBに重畳するノイズを除去する回路であり、Yコンデンサ41Aと、コモンモードフィルタ41Bと、コンデンサ41Cと、を含む。
 Yコンデンサ41A、コモンモードフィルタ41B、及びコンデンサ41Cは、メインバッテリ11の高圧入力側に接続される第7配線LP7と、メインバッテリ11の低圧入力側に接続される第8配線LP8との間に並列に接続されている。つまり、第7,第8配線LP7,LP8は、第1DDC40とメインバッテリ11とを接続する変圧経路である。Yコンデンサ41Aは、コモンモードフィルタ41Bよりもメインバッテリ11側に設けられており、コンデンサ41Cは、コモンモードフィルタ41Bよりも変換回路42側に設けられている。
 変換回路42は、メインバッテリ11の電源電圧VBを降圧するために、メインバッテリ11の直流電力を交流電力に変換するDCACコンバータである。直流電力を交流電力に変換した後に降圧することで、直流電力のまま降圧する場合に比べて、メインバッテリ11の電源電圧VBを容易に絶縁して降圧できる。
 変換回路42は、NチャネルMOSFETである第5~第8スイッチQ5~Q8を備えている。なお、変換回路42の構成は、変換回路61の構成と略同一であるため、重複した説明を省略する。
 第5スイッチQ5と第6スイッチQ6との第7直列接続体における第7中間点PA7が、トランス43の1次コイル43Aの一端に接続されている。第7スイッチQ7と第8スイッチQ8との第8直列接続体における第8中間点PA8が、トランス43の1次コイル43Aの他端に接続されている。第5,第7スイッチQ5,Q7の各ドレインが、第7配線LP7の一端に接続されており、第6,第8スイッチQ6,Q8の各ソースが、第8配線LP8の一端に接続されている。
 トランス43は絶縁型トランスであり、1次コイル43A及び2次コイル43Bを備えている。本実施形態において、2次コイル43Bは、中間タップを備えている。中間タップは、車両のボディアースに接続されている。
 整流回路44は、同期整流により、2次コイル43Bから出力される交流電力を直流電力に変換するDCACコンバータである。整流回路44は、第9,第10スイッチQ9,Q10を備えている。
 2次コイル43Bの一端には、第9スイッチQ9のソースが接続され、2次コイル43Bの他端には、第10スイッチQ10のソースが接続されている。第9,第10スイッチQ9,Q10のドレインは、第9配線LP9の一端に接続されている。第9配線LP9は、平滑回路45及び出力側フィルタ回路46を介して出力端子TEに接続されている。
 変換回路42、トランス43、及び整流回路44によって、メインバッテリ11の電源電圧VBが基準電圧VKに降圧される。そして、降圧後の基準電圧VKが、第9配線LP9及び出力端子TEを介して補機バッテリ17に出力される。
 平滑回路45は、基準電圧VKに重畳するノイズを除去する回路であり、リアクトル45A及びコンデンサ45Bを備えるLCフィルタである。出力側フィルタ回路46は、基準電圧VKに重畳するノイズを除去する回路であり、ノイズを除去するためのカットオフ周波数が平滑回路45よりも高い値に設定されている。出力側フィルタ回路46は、リアクトル46A及びコンデンサ46Bを備えるLCフィルタであり、平滑回路45よりも補機バッテリ17側に設けられている。なお、平滑回路45及び出力側フィルタ回路46の構成は、平滑回路64の構成と略同一であるため、重複した説明を省略する。
 ところで、電力変換装置20では、充電器30及び第1DDC40は、ともにメインバッテリ11に接続されている。そのため、メインバッテリ11に接続される充電器30の第5,第6配線LP5,LP6と、メインバッテリ11に接続される第1DDC40の第7,第8配線LP7,LP8とが互いに接続されていると、充電器30を用いてメインバッテリ11を充電する際に、充電器30で生成された直流電力の一部が第1DDC40に供給され、第1DDC40に直流電圧VDCが印加される。そして、直流電圧VDCが第1DDC40における所定の閾値を超えている場合には、この直流電圧VDCにより第1DDC40を制御するDDCECU16が起動し、第1DDC40で消費される電力が増大する。メインバッテリ11の充電中に、補機バッテリ17が使用されることは少ないため、DDCECU16の起動は不要であり、DDCECU16の起動により、第1DDC40において不要な電力が消費され、メインバッテリ11の充電時間が延びる等の不具合が生じる。
 そこで、本実施形態では、メインバッテリ11の充電時に、充電器30から出力される直流電力が第1DDC40に供給されることを遮断可能な構成となっている。具体的には、充電器30における第5配線LP5の他端は、第1直流端子TC1に接続されており、充電器30の第6配線LP6の他端は、第2直流端子TC2に接続されている。また、第1DDC40における第7配線LP7の他端は、第1直流端子TC1と異なる第1入力端子TD1に接続されており、第1DDC40における第8配線LP8の他端は、第2直流端子TC2と異なる第2入力端子TD2に接続されている。
 そして、第1,第2直流端子TC1,TC2と第1,第2入力端子TD1,TD2とが、互いに異なるコネクタに接続されている。図1に示すように、第1,第2直流端子TC1,TC2は、充電側コネクタとしての第1コネクタCN1に接続されている。第1コネクタCN1は、充電器30とメインバッテリ11とを接続する。また、第1,第2入力端子TD1,TD2は、変圧側コネクタとしての第2コネクタCN2に接続されている。第2コネクタCN2は、第1DDC40の入力側とメインバッテリ11とを接続する。そして、第1コネクタCN1と第2コネクタCN2とが、別に設けられている。
 本実施形態では、第1コネクタCN1と第2コネクタCN2とが、それぞれ別々に設けられている。これにより、電力変換装置20内において、充電器30と第1DDC40とを分離でき、充電器30と第1DDC40との間における電力の供給を遮断できる。この結果、メインバッテリ11の充電時における第1DDC40の電力消費を抑制できる。なお、本実施形態において、第1コネクタCN1及び第2コネクタCN2が「遮断部」に相当する。
 以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
 ・本実施形態では、交流電源200から入力される交流電力を直流電力に変換してメインバッテリ11を充電する充電器30と、メインバッテリ11の電源電圧VBを変圧して補機バッテリ17に出力する第1DDC40と、がともにメインバッテリ11に接続されている。そして、充電器30によるメインバッテリ11の充電時に、充電器30からの直流電力が第1DDC40に供給されることを遮断可能となっている。充電器30からの直流電力が第1DDC40に供給されることを遮断することにより、第1DDC40に印加される電圧の上昇が抑制され、第1DDC40を制御するDDCECU16の起動が抑制される。これにより、メインバッテリ11の充電時における第1DDC40の電力消費を抑制できる。
 ・具体的には、充電器30とメインバッテリ11とを接続する第1コネクタCN1と、第1DDC40とメインバッテリ11とを接続する第2コネクタCN2とが、それぞれ別々に設けられている。そのため、電力変換装置20内において、充電器30と第1DDC40とを分離できる。詳細には、充電器30とメインバッテリ11とを接続する第5,第6配線LP5,LP6と、第1DDC40とメインバッテリ11とを接続する第7,第8配線LP7,LP8とを分離でき、充電器30と第1DDC40との間における電力の供給を遮断できる。
 (第2実施形態)
 以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図3を参照しつつ説明する。図3において、先の図2に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の図示番号を付して説明を省略する。
 本実施形態では、充電器30における電力変換回路50の第2DDC60側と、第1DDC40の補機バッテリ17側との間に第3変圧回路としての第3DDC70が接続されている点で、第1実施形態と異なる。図3に、本実施形態に係る電力変換装置20の構成を示す。
 第3DDC70は、電力変換回路50から出力される変換電圧Vchを降圧して補機バッテリ17に出力する降圧回路であり、変換回路71と、トランス72と、整流回路73と、平滑回路74と、出力側フィルタ回路75と、を備えている。
 変換回路71は、NチャネルMOSFETである第11~第14スイッチQ11~Q14を備えている。トランス72は絶縁型トランスであり、1次コイル72A及び2次コイル72Bを備えている。なお、変換回路71及びトランス72の構成は、変換回路42及びトランス43の構成と略同一であるため、重複した説明を省略する。
 第11スイッチQ11と第12スイッチQ12との第9直列接続体における第9中間点PA9が、1次コイル72Aの一端に接続されている。第13スイッチQ13と第14スイッチQ14との第10直列接続体における第10中間点PA10が、1次コイル72Aの他端に接続されている。第11,第13スイッチQ11,Q13の各ドレインが、第3配線LP3における電力変換回路50と第2DDC60との間に位置する第1接続点PB1に接続されている。第12,第14スイッチQ12,Q14の各ソースが、第4配線LP4における電力変換回路50と第2DDC60との間に位置する第2接続点PB2に接続されている。
 整流回路73は、整流素子としての第9,第10ダイオードD9,D10を備え、2次コイル72Bから出力される交流電力を直流電力に変換するDCACコンバータである。2次コイル72Bの一端には、第9ダイオードD9のアノードが接続され、2次コイル72Bの他端には、第10ダイオードD10のソースが接続されている。第9,第10ダイオードD9,D10のカソードは、第10配線LP10の一端に接続されている。第10配線LP10は、平滑回路74及び出力側フィルタ回路75を介して、第9配線LP9における第1DDC40と出力端子TEとの間に位置する第3接続点PB3に接続されている。
 変換回路71、トランス72、及び整流回路73によって、電力変換回路50から主直される変換電圧Vchが基準電圧VKに降圧される。そして、降圧後の基準電圧VKが、第9,第10配線LP9,LP10を介して補機バッテリ17に出力される。
 平滑回路74は、リアクトル74A及びコンデンサ74Bを備えるLCフィルタである。出力側フィルタ回路75は、リアクトル75A及びコンデンサ75Bを備えるLCフィルタである。なお、平滑回路74及び出力側フィルタ回路75の構成は、平滑回路45及び出力側フィルタ回路46の構成と略同一であるため、重複した説明を省略する。
 なお、第3DDC70の定格出力電流は、第1DDC40の定格出力電流よりも小さい値に設定されている。そのため、第3DDC70における平滑回路74及び出力側フィルタ回路75の許容電流は、第1DDC40における平滑回路45及び出力側フィルタ回路46の許容電流よりも小さい値に設定されている。
 本実施形態では、充電器30における電力変換回路50の第2DDC60側と、第1DDC40の補機バッテリ17側との間に第3DDC70が接続されている。そのため、第3DDC70を用いることで、第1DDC40を駆動することなく、交流電源200から入力される交流電力を用いて補機バッテリ17を充電できる。
 特に、本実施形態では、充電器30を動作する際に用いる第3DDC70の必要定格出力は、主に車両走行時に用いる第1DDC40の必要定格出力よりも小さいため、第3DDC70は、第1DDC40に比べて降圧に必要な電力が小さい。そのため、第3DDC70を用いることで、補機バッテリ17の充電時における電力消費を抑制できる。
 一方、充電器30と第1DDC40とが第3DDC70により接続されているため、メインバッテリ11の充電時における第1DDC40の電力消費の増大が懸念される。本実施形態では、第3DDC70が、トランス72の1次コイル72Aよりも電力変換回路50側の1次側回路と、2次コイル72Bよりも第1DDC40側の2次側回路とが、絶縁型トランスであるトランス72を介して接続される構成となっている。そのため、第3DDC70が設けられていても、充電器30と第1DDC40との絶縁性が確保される。また、第3DDC70と第1DDC40とは、ともに降圧回路であり、これらの降圧回路の出力側、つまり低圧側が接続されている。そのため、第3DDC70で降圧された基準電圧VKが第1DDC40の補機バッテリ17側に印加されても、第1DDC40を制御するDDCECU16が起動することがなく、メインバッテリ11の充電時における第1DDC40の電力消費を抑制できる。
 (第3実施形態)
 以下、第3実施形態について、第2実施形態との相違点を中心に図4~図6を参照しつつ説明する。図4において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の図示番号を付して説明を省略する。
 本実施形態では、電力変換装置20に第2コネクタCN2が設けられていない点で、第2実施形態と異なる。図4に、本実施形態に係る電力変換装置20の構成を示す。第1DDC40における第7配線LP7の他端は、第4接続点PB4において、充電器30における第5配線LP5に接続されている。また、第1DDC40における第8配線LP8の他端は、第5接続点PB5において、充電器30における第6配線LP6に接続されている。つまり、充電経路としての第5,第6配線LP5,LP6と、変圧経路としての第7,第8配線LP7,LP8とが、第4,第5接続点PB4,PB5において接続されている。なお、本実施形態において、第4,第5接続点PB4,PB5が「接続点」に相当する。
 本実施形態では、充電切替部12及び放電切替部13が、電源部10ではなく電力変換装置20に設けられている点で、第2実施形態と異なる。図5に、本実施形態に係る電力変換装置20の構成を示す。図5において、先の図3に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の図示番号を付して説明を省略する。
 充電切替部12の第1充電スイッチSC1は、第5配線LP5において、第4接続点PB4よりも充電器30側に設けられており、第2充電スイッチSC2は、第6配線LP6において、第5接続点PB5よりも充電器30側に設けられている。また、放電切替部13の第1放電スイッチSD1は、第7配線LP7において、第4接続点PB4よりも第1DDC40側に設けられており、第2放電スイッチSD2は、第8配線LP8において、第5接続点PB5よりも第1DDC40側に設けられている。なお、本実施形態において、第1,第2充電スイッチSC1,SC2が「遮断部、第2開閉部」に相当し、第1,第2放電スイッチSD1,SD2が「遮断部、開閉部、第1開閉部」に相当する。
 本実施形態では、第1DDC40における第7,第8配線LP7,LP8の他端が、第4,第5接続点PB4,PB5において、充電器30における第5,第6配線LP5,LP6に接続されている。そのため、共通の第1コネクタCN1を用いて充電器30と第1DDC40とをメインバッテリ11に接続できる。
 一方、第5~8配線LP5~LP8により、充電器30と第1DDC40とが接続されているため、メインバッテリ11の充電時における第1DDC40の電力消費の増大が懸念される。本実施形態では、第7,第8配線LP7,LP8において、第4,第5接続点PB4,PB5よりも第1DDC40側に、第1,第2放電スイッチSD1,SD2が設けられている。そのため、メインバッテリ11の充電時に、第1,第2放電スイッチSD1,SD2をオフ状態とする切替処理を実施することで、充電器30からの直流電力が充電器30に供給されることを抑制でき、メインバッテリ11の充電時における第1DDC40の電力消費を抑制できる。
 仮に、第1,第2放電スイッチSD1,SD2が設けられ、第1,第2充電スイッチSC1,SC2が設けられていないとすると、第1DDC40の変圧時に、メインバッテリ11の電源電圧VBが充電器30に印加される。本実施形態では、充電器30の第2DDC60は変圧回路であり、この変圧回路の出力側、つまりメインバッテリ側に電源電圧VBが印加される。そのため、電源電圧VBが第2DDC60における所定の閾値を超えている場合には、この電源電圧VBにより充電器30を制御する充電器ECU15が起動し、充電器30で消費される電力が増大する。
 本実施形態では、第5,第6配線LP5,LP6において、第4,第5接続点PB4,PB5よりも充電器30側に、第1,第2充電スイッチSC1,SC2が設けられている。そのため、第1DDC40の変圧時に、第1,第2充電スイッチSC1,SC2をオフ状態とする切替処理を実施することで、メインバッテリ11の電源電圧VBが充電器30に印加されることを抑制できる。この結果、第1DDC40の変圧時における充電器30の電力消費を抑制できる。
 図6に、本実施形態の切替処理のフローチャートを示す。ECU15,16は、充電器30によるメインバッテリ11の充電時及び車両の起動時において、所定期間毎に切替処理を繰り返し実施する。
 切替処理を開始すると、まずステップS10において、メインバッテリ11が充電されているか否かを判定する。ステップS10は、充電器ECU15により交流電圧VACに基づいて判定される。ステップS10で肯定判定すると、ステップS12において、第1,第2充電スイッチSC1,SC2をオンし、続くステップS14において、第1,第2放電スイッチSD1,SD2をオフし、切替処理を終了する。
 一方、ステップS10で否定判定すると、ステップS16において、第1DDC40が変圧中であるか否かを判定する。ステップS16は、DDCECU16により補機バッテリ17の充電状態に基づいて判定される。ステップS16で肯定判定すると、ステップS18において、第1,第2充電スイッチSC1,SC2をオフし、続くステップS20において、第1,第2放電スイッチSD1,SD2をオンし、切替処理を終了する。
 一方、ステップS16で否定判定すると、ステップS22において、第1,第2充電スイッチSC1,SC2をオフし、続くステップS24において、第1,第2放電スイッチSD1,SD2をオフし、切替処理を終了する。この切替処理により、メインバッテリ11の充電時における第1DDC40の電力消費を抑制できるとともに、第1DDC40の変圧時における充電器30の電力消費を抑制できる。
 (その他の実施形態)
 なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
 ・上記実施形態では、補機バッテリ17の定格電圧がメインバッテリ11の定格電圧よりも小さい例を示したが、補機バッテリ17の定格電圧がメインバッテリ11の定格電圧よりも大きくてもよい。この場合、第1DDC40は、昇圧回路となる。
 ・上記第3実施形態では、電力変換装置20に第1,第2充電スイッチSC1,SC2と第1,第2放電スイッチSD1,SD2とが設けられている例を示したが、第1,第2充電スイッチSC1,SC2は必ずしも設けられる必要はなく、第1,第2放電スイッチSD1,SD2のみが設けられてもよい。
 ・上記実施形態では、第1DDC40と第3DDC70とが別々に設けられる例を示したが、これらのDDC40,70の一部が一体化して設けられてもよい。
 例えば図7に示すように、第1DDC40と第3DDC70とが、出力側フィルタ回路46を共有してもよい。つまり、第1DDC40と第3DDC70とは、共通の出力側フィルタ回路46を介して補機バッテリ17に接続されていてもよい。これにより、第3DDC70の出力側フィルタ回路75が不要となり、電力変換装置20の構成を簡略化できる。
 また図8に示すように、出力側フィルタ回路46に加えて平滑回路45を共有してもよい。つまり、第1DDC40と第3DDC70とは、共通の平滑回路45及び出力側フィルタ回路46を介して補機バッテリ17に接続されている。第1DDC40と第3DDC70とにおいて、出力側フィルタ回路46だけでなく平滑回路45まで共通化されているため、電力変換装置20の構成を好適に簡略化できる。
 本実施形態では、第1DDC40は、第3DDC70よりも定格出力電流が大きいため、第1DDC40の平滑回路45の許容電流は、第3DDC70の許容電流よりも大きい。そのため、許容電流の大きい第1DDC40の平滑回路45を共有することで、第1,第3DDC40,70に生じるノイズを抑制しつつ、電力変換装置20の構成を好適に簡略化できる。
 また図9に示すように、平滑回路45及び出力側フィルタ回路46に加えて整流回路44を共有してもよい。本実施形態では、第1DDC40の整流回路44は、スイッチを用いて構成されているのに対して、第3DDC70の整流回路73は、ダイオードを用いて構成されている。これは、第1DDC40の整流回路44の許容電流を、第3DDC70の整流回路73の許容電流よりも大きくするためである。この場合、スイッチを用いて構成されている第1DDC40の整流回路44を共有することが好ましい。スイッチを用いて構成されている第1DDC40の整流回路44を共有することで、電力変換装置20の構成を好適に簡略化できる。
 また例えば、図10に示すように、第1DDC40が、トランス43の1次コイル43Aよりもメインバッテリ11側の1次側回路と、2次コイル43Bよりも補機バッテリ17側の2次側回路とが、絶縁型トランスであるトランス43を介して接続される構成となっている場合には、2次側回路を共通化してもよい。つまり、第1DDC40の1次側回路と第3DDC70の1次側回路とが、共通の2次側回路に接続されていてもよい。これにより、電力変換装置20の構成を簡略化できる。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (8)

  1.  第1バッテリ(11)と、前記第1バッテリと定格電圧が異なる第2バッテリ(17)とを含む電源システム(100)に適用される電力変換装置(20)であって、
     交流電源(200)から入力される交流電力を直流電力に変換し、この直流電力で前記第1バッテリを充電する充電回路(30)と、
     前記第1バッテリの電源電圧を変圧して前記第2バッテリに出力する変圧回路(40)と、
     前記充電回路による前記第1バッテリの充電時に、前記直流電力が前記変圧回路に供給されることを遮断可能な遮断部と、を備える電力変換装置。
  2.  前記遮断部は、
     前記充電回路と前記第1バッテリとを接続する充電側コネクタ(CN1)と、
     前記充電側コネクタとは別に設けられ、前記変圧回路と前記第1バッテリとを接続する変圧側コネクタ(CN2)と、を備える請求項1に記載の電力変換装置。
  3.  前記充電回路と前記第1バッテリとを接続する充電経路(LP5,LP6)と、
     前記変圧回路と前記第1バッテリとを接続する変圧経路(LP7,LP8)と、を備え、
     前記遮断部は、前記変圧経路のうち、前記充電経路と前記変圧経路との接続点(PB4,PB5)よりも前記変圧回路側に設けられた開閉部(SD1,SD2)を備える請求項1に記載の電力変換装置。
  4.  前記開閉部は、第1開閉部(SD1,SD2)であり、
     前記遮断部は、前記充電経路のうち、前記接続点よりも前記充電回路側に設けられた第2開閉部(SC1,SC2)を備える請求項3に記載の電力変換装置。
  5.  前記第2バッテリは、前記第1バッテリよりも定格電圧が小さく、
     前記変圧回路は、前記電源電圧を降圧して前記第2バッテリに出力する第1変圧回路(40)であり、
     前記充電回路は、前記交流電源から入力される交流電力を直流電力に変換する電力変換回路(50)と、前記電力変換回路から出力される変換電圧を変圧して前記第1バッテリに出力する第2変圧回路(60)とを含み、
     前記電力変換回路の前記第2変圧回路側と前記第1変圧回路の前記第2バッテリ側との間に接続され、前記変換電圧を降圧して前記第2バッテリに出力する第3変圧回路(70)を備え、
     前記第3変圧回路は、
     前記電力変換回路側の1次側回路と、
     前記第1変圧回路側の2次側回路と、
     前記1次側回路と前記2次側回路とを接続する絶縁型トランス(72)と、を有している請求項1から4までのいずれか一項に記載の電力変換装置。
  6.  前記第1変圧回路と前記第3変圧回路とは、共通のフィルタ回路を介して前記第2バッテリに接続されている請求項5に記載の電力変換装置。
  7.  前記フィルタ回路は、
     第1フィルタ回路(45)と、
     前記第1フィルタ回路よりも前記第2バッテリ側に設けられ、前記第1フィルタ回路よりもカットオフ周波数が高い第2フィルタ回路(46)と、を備え、
     前記第1変圧回路の定格出力電流は、前記第3変圧回路の定格出力電流よりも大きく、
     前記第3変圧回路は前記第1変圧回路に設けられた前記第1フィルタ回路及び前記第2フィルタ回路を介して前記第2バッテリに接続されている請求項6に記載の電力変換装置。
  8.  前記第1変圧回路は、
     前記第1バッテリ側の1次側回路と、
     前記第2バッテリ側の2次側回路と、
     前記1次側回路と前記2次側回路とを接続する絶縁型トランス(43)と、を有しており、
     前記第1変圧回路の2次側回路と前記第3変圧回路の2次側回路とは共通化されている請求項6又は7に記載の電力変換装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7468497B2 (ja) * 2021-12-03 2024-04-16 株式会社デンソー 制御装置
CN115037011A (zh) * 2022-04-19 2022-09-09 伏达半导体(合肥)有限公司 双电池充电装置、方法及其控制器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011244523A (ja) * 2010-05-14 2011-12-01 Toyota Motor Corp 電力変換装置およびそれを搭載する車両
JP2012016239A (ja) * 2010-07-05 2012-01-19 Nippon Soken Inc 電動車両の充電装置
JP2018083510A (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 トヨタ自動車株式会社 インバータの車載構造
JP2018133946A (ja) * 2017-02-16 2018-08-23 トヨタ自動車株式会社 電気自動車

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011244523A (ja) * 2010-05-14 2011-12-01 Toyota Motor Corp 電力変換装置およびそれを搭載する車両
JP2012016239A (ja) * 2010-07-05 2012-01-19 Nippon Soken Inc 電動車両の充電装置
JP2018083510A (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 トヨタ自動車株式会社 インバータの車載構造
JP2018133946A (ja) * 2017-02-16 2018-08-23 トヨタ自動車株式会社 電気自動車

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