WO2024106382A1 - 電源装置 - Google Patents

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WO2024106382A1
WO2024106382A1 PCT/JP2023/040788 JP2023040788W WO2024106382A1 WO 2024106382 A1 WO2024106382 A1 WO 2024106382A1 JP 2023040788 W JP2023040788 W JP 2023040788W WO 2024106382 A1 WO2024106382 A1 WO 2024106382A1
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leg
switching element
power
inverter
terminal
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Inventor
山下貢
▲高▼橋亮平
高橋充
小笠原知裕
江崎徳人
岩田伊万里
野村将彦
竹本敬介
大沼喜也
宅間春介
Original Assignee
株式会社アイシン
長岡パワーエレクトロニクス株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
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    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device that charges and discharges a battery installed in a vehicle.
  • Patent Document 1 describes a charger that charges a battery.
  • This charger includes a power factor correction circuit that is connected to AC power, a DC conversion circuit that has one end connected to the power factor correction circuit and the other end connected to a battery, and an AC conversion circuit that receives power as input and outputs AC power.
  • the power factor correction circuit, the DC conversion circuit, and the AC conversion circuit are each configured as separate entities.
  • the charger described in Patent Document 1 has a power factor correction circuit, a DC conversion circuit, and an AC conversion circuit that are each configured separately, which leads to an increase in size and costs.
  • the power supply device has a first leg in which a high-side switching element and a low-side switching element are connected in series, and a second leg in which a high-side switching element and a low-side switching element are connected in series, which are arranged in parallel with each other; an inverter that converts AC power to DC power; a converter that converts the DC power from the inverter into DC power that can charge a battery; and a first reactor coil having one terminal connected to a first node between the two switching elements in the first leg, and the AC power is supplied between the other terminal of the first reactor coil and a second node between the two switching elements in the second leg; the inverter is arranged in parallel with the first leg and the second leg, and has a third leg in which a high-side switching element and a low-side switching element are connected in series, and a second reactor coil is provided between the second node of the second leg and a third node between the two switching elements in the third leg.
  • the high-side switching element and the low-side switching element of the second leg can be shared for the conversion of AC power to DC power by the inverter and for energizing the second reactor coil.
  • This makes it possible to convert AC power input to the inverter into DC power based on the high-side switching element and the low-side switching element of the first leg and the high-side switching element and the low-side switching element of the second leg, and to energize the second reactor coil based on the high-side switching element and the low-side switching element of the third leg and the high-side switching element and the low-side switching element of the second leg. Therefore, when converting AC power to DC power by the inverter and energizing the second reactor coil, the size of the power supply device can be reduced and it can be realized at a low cost compared to when the second leg is not shared (when provided separately).
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a power supply device.
  • 4 is a diagram showing driving of a switching element.
  • the power supply device is configured to output DC power for charging a battery mounted on a vehicle, and also to output AC power different from the AC power supplied to the power supply device.
  • the power supply device 1 of this embodiment will be described below.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of the power supply device 1.
  • the power supply device 1 is configured with an inverter 10, a converter 20, a first reactor coil 30, a second reactor coil 40, and a control unit 50.
  • Each functional unit is constructed with hardware or software, or both, with a CPU as the core component, in order to perform the processes related to the output of the DC power and AC power described above.
  • the inverter 10 converts AC power into DC power.
  • AC power refers to power composed of an AC voltage whose voltage value oscillates at a predetermined cycle. Specifically, the AC voltage oscillates at a commercial frequency (e.g., 50 Hz or 60 Hz) and corresponds to an AC voltage of 200 V (effective value) taken from a commercial power source supplied in a single-phase three-wire system.
  • DC power refers to power composed of a DC voltage that has a constant voltage value (excluding ripple voltage) relative to a reference voltage.
  • the inverter 10 converts this AC power composed of AC voltage into DC power composed of DC voltage.
  • the inverter 10 is provided with a pair of output units 10A, 10B, and outputs the converted DC power to the converter 20 described later via this pair of output units 10A, 10B.
  • the inverter 10 has a first leg 11, a second leg 12, and a third leg 13.
  • the first leg 11, the second leg 12, and the third leg 13 are arranged in parallel with each other with respect to the output units 10A and 10B.
  • one end 11A of the first leg 11, one end 12A of the second leg 12, and one end 13A of the third leg 13 are connected to the output unit 10A
  • the other end 11B of the first leg 11, the other end 12B of the second leg 12, and the other end 13B of the third leg 13 are connected to the output unit 10B.
  • the first leg 11 has a high-side switching element 11H and a low-side switching element 11L connected in series.
  • n-type MOS-FETs metal-oxide-semiconductor field-effect transistors
  • the drain terminal of the switching element 11H is connected to the end 11A
  • the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 11L.
  • the source terminal of the switching element 11L is connected to the end 11B.
  • the gate terminals of the switching elements 11H and 11L are connected to the control unit 50.
  • diodes 11HD and 11LD are provided between the source terminals and drain terminals of the switching elements 11H and 11L, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the second leg 12 also has a high-side switching element 12H and a low-side switching element 12L connected in series.
  • n-type MOS-FETs are used for the switching elements 12H and 12L.
  • the drain terminal of the switching element 12H is connected to the end 12A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 12L.
  • the source terminal of the switching element 12L is connected to the end 12B.
  • the gate terminals of the switching elements 12H and 12L are connected to the control unit 50.
  • Diodes 12HD and 12LD are provided between the source terminals and drain terminals of the switching elements 12H and 12L, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the third leg 13 has a high-side switching element 13H and a low-side switching element 13L connected in series.
  • n-type MOS-FETs are also used for the switching elements 13H and 13L.
  • the drain terminal of the switching element 13H is connected to the end 13A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 13L.
  • the source terminal of the switching element 13L is connected to the end 13B.
  • the gate terminals of the switching elements 13H and 13L are connected to the control unit 50.
  • diodes 13HD and 13LD are provided between the source terminals and drain terminals of the switching elements 13H and 13L, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • a capacitor 15 is provided across output section 10A and output section 10B of inverter 10. Capacitor 15 smoothes the DC voltage converted by inverter 10.
  • the first reactor coil 30 has one terminal 30B connected to a first node 11N between two switching elements (switching element 11H and switching element 11L) in the first leg 11.
  • the first node 11N between the two switching elements in the first leg 11 is a line (e.g., a wiring pattern on a board or a cable such as a harness) connecting the source terminal of switching element 11H and the drain terminal of switching element 11L.
  • a line e.g., a wiring pattern on a board or a cable such as a harness
  • the first reactor coil 30 has two terminals 30A, 30B, and the terminal 30B is connected to the first node 11N.
  • the second node 12N between the two switching elements in the second leg 12 is a line (e.g., a wiring pattern on a board or a cable such as a harness) connecting the source terminal of the switching element 12H and the drain terminal of the switching element 12L. Of course, it may be the source terminal of the switching element 12H or the drain terminal of the switching element 12L.
  • the terminal 30A of the first reactor coil 30 is connected to one terminal of the supply unit 2 to which AC power is supplied, and the other terminal of the supply unit 2 is connected to the second node 12N. Therefore, the inverter 10 converts AC power into DC power by the switching element 11H and switching element 11L of the first leg 11 and the switching element 12H and switching element 12L of the second leg 12.
  • the converter 20 converts the DC power from the inverter 10 into DC power that can charge the battery 3.
  • the DC power from the inverter 10 is the DC power output from the output sections 10A and 10B of the inverter 10.
  • the battery 3 is a battery mounted on the vehicle that is charged by the power supply device 1, and is charged based on the DC power from the converter 20.
  • the battery 3 is charged with a DC voltage of an arbitrary voltage value, but the voltage value of the DC voltage that constitutes the DC power output from the inverter 10 is an arbitrary value.
  • the converter 20 converts the voltage value of the DC voltage output from the inverter 10 into the arbitrary DC voltage required to charge the battery 3.
  • the converter 20 of this embodiment has a first conversion unit 21, a second conversion unit 22, a third conversion unit 23, and a transformer 24.
  • the transformer 24 is an insulated multi-port transformer having a primary winding 24A, a secondary winding 24B, and a tertiary winding 24C.
  • the first conversion unit 21 amplifies the DC power from the inverter 10 at a predetermined period and inputs it to the primary winding 24A.
  • the first conversion unit 21 has a fourth leg 211 and a fifth leg 212, which are provided in parallel with each other with respect to the output units 10A and 10B. Therefore, one end 211A of the fourth leg 211 and one end 212A of the fifth leg 212 are connected to the output unit 10A, and the other end 211B of the fourth leg 211 and the other end 212B of the fifth leg 212 are connected to the output unit 10B.
  • the fourth leg 211 has a high-side switching element 211H and a low-side switching element 211L connected in series.
  • the switching elements 211H and 211L are n-type MOS-FETs.
  • the drain terminal of the switching element 211H is connected to the end 211A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 211L.
  • the source terminal of the switching element 211L is connected to the end 211B.
  • the gate terminals of the switching elements 211H and 211L are connected to the control unit 50.
  • diodes 211HD and 211LD are provided, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the fifth leg 212 has a high-side switching element 212H and a low-side switching element 212L connected in series.
  • the switching elements 212H and 212L are n-type MOS-FETs.
  • the drain terminal of the switching element 212H is connected to the end 212A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 212L.
  • the source terminal of the switching element 212L is connected to the end 212B.
  • the gate terminals of the switching elements 212H and 212L are connected to the control unit 50.
  • diodes 212HD and 212LD are provided, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the primary winding 24A is provided across a fourth node 211N between the two switching elements (switching element 211H and switching element 211L) in the fourth leg 211 and a fifth node 212N between the two switching elements (switching element 212H and switching element 212L) in the fifth leg 212.
  • the winding start end of the primary winding 24A is connected to the fourth node 211N
  • the winding end end of the primary winding 24A is connected to the fifth node 212N.
  • the second conversion unit 22 rectifies the voltage (alternating voltage) generated in the secondary winding 24B.
  • the second conversion unit 22 has a sixth leg 221 and a seventh leg 222, and the sixth leg 221 and the seventh leg 222 are provided in parallel with each other with respect to the output units 20A and 20B of the converter 20.
  • one end 221A of the sixth leg 221 and one end 222A of the seventh leg 222 are connected to the output unit 20A, and the other end 221B of the sixth leg 221 and the other end 222B of the seventh leg 222 are connected to the output unit 20B.
  • the sixth leg 221 has a high-side switching element 221H and a low-side switching element 221L connected in series.
  • the switching elements 221H and 221L are n-type MOS-FETs.
  • the drain terminal of the switching element 221H is connected to the end 221A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 221L.
  • the source terminal of the switching element 221L is connected to the end 221B.
  • the gate terminals of the switching elements 221H and 221L are connected to the control unit 50.
  • diodes 221HD and 221LD are provided, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the seventh leg 222 has a high-side switching element 222H and a low-side switching element 222L connected in series.
  • the switching elements 222H and 222L are n-type MOS-FETs.
  • the drain terminal of the switching element 222H is connected to the end 222A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 222L.
  • the source terminal of the switching element 222L is connected to the end 222B.
  • the gate terminals of the switching elements 222H and 222L are connected to the control unit 50.
  • diodes 222HD and 222LD are provided, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the secondary winding 24B described above is provided across a sixth node 221N between the two switching elements (switching element 221H and switching element 221L) in the sixth leg 221 and a seventh node 222N between the two switching elements (switching element 222H and switching element 222L) in the seventh leg 222.
  • the winding start end of the secondary winding 24B is connected to the sixth node 221N
  • the winding end end of the secondary winding 24B is connected to the seventh node 222N.
  • a capacitor 25 is provided across output section 20A and output section 20B of converter 20. Capacitor 25 smoothes the DC voltage converted by converter 20.
  • the third conversion unit 23 rectifies the voltage (alternating voltage) generated in the tertiary winding 24C.
  • the tertiary winding 24C has a first tertiary winding 24CA and a second tertiary winding 24CB.
  • the first tertiary winding 24CA and the second tertiary winding 24CB are provided by connecting the end of the first tertiary winding 24CA to the beginning of the second tertiary winding 24CB.
  • the anode terminal of the diode 23D1 is connected to the beginning of the first tertiary winding 24CA.
  • the cathode terminal of the diode 23D1 is connected to one terminal of the third reactor coil 23L.
  • the other terminal of the third reactor coil 23L is connected to the output section 23A of the third conversion section 23.
  • the anode terminal of the diode 23D2 is connected to the end of the second tertiary winding 24CB.
  • the cathode terminal of the diode 23D2 is connected to one terminal of the third reactor coil 23L.
  • the winding end of the first tertiary winding 24CA and the winding start of the second tertiary winding 24CB are connected to the output section 23B of the third conversion section 23.
  • a capacitor 23C is provided across the output section 23A and the output section 23B.
  • the second reactor coil 40 is provided across the second node 12N of the second leg 12 and the third node 13N between the two switching elements (switching element 13H and switching element 13L) in the third leg 13.
  • the third node 13N between the two switching elements in the third leg 13 is a line (e.g., a wiring pattern on a board or a cable such as a harness) connecting the source terminal of the switching element 13H and the drain terminal of the switching element 13L. Of course, it may be the source terminal of the switching element 13H or the drain terminal of the switching element 13L.
  • the terminal 40A of the second reactor coil 40 is connected to one terminal of the outlet 4 capable of outputting AC power, and the other terminal of the outlet 4 is connected to the second node 12N.
  • the terminal 40B of the second reactor coil 40 is connected to the third node 13N. Therefore, it is possible to extract AC power consisting of an AC voltage of a predetermined voltage value (e.g., 100 V (effective value)) from the outlet 4.
  • the control unit 50 alternately drives the switching elements 11H and 11L of the first leg 11, and alternately drives the switching elements 12H and 12L of the second leg 12 at the system frequency (see FIG. 2). This enables the inverter 10 to convert AC power into DC power based on the driving of the switching elements of the first leg 11 and the second leg 12.
  • control unit 50 alternately drives the switching element 221H of the sixth leg 221 and the switching element 222L of the seventh leg 222, and the switching element 221L of the sixth leg 221 and the switching element 222H of the seventh leg 222. This makes it possible to convert the AC power generated in the secondary winding 24B into DC power.
  • the tertiary winding 24C generates an AC voltage according to the turns ratio between the primary winding 24A and the tertiary winding 24C, which is rectified by the diodes 23D1, 23D2, the third reactor coil 23L, and the capacitor 23C, and DC power consisting of a DC voltage of a predetermined voltage value is output from the output section 23A and the output section 23B.
  • this voltage value For example, by setting this voltage value to 12V, it becomes possible not only to charge the battery 3 using the power supply device 1, but also to charge a 12V battery installed in a vehicle other than the battery 3.
  • the power supply device 1 is also configured to output the AC power supplied to the supply unit 2 as another AC power from the outlet 4. Specifically, it is configured to convert the 200V AC voltage supplied from the supply unit 2 and output a 100V AC voltage from the outlet 4.
  • the control unit 50 alternately drives the switching elements 13H and 13L of the third leg 13, and the second leg 12 alternately drives the switching elements 12H and 12L at the system frequency (see FIG. 2).
  • This allows the inverter 10 to convert the AC power input to the inverter 10 into a different AC power based on the driving of the switching elements of the second leg 12 and the third leg 13. That is, when charging the battery 3, an AC voltage of 200V is applied to the inverter 10, but it is possible to output an AC voltage of 100V from the outlet 4.
  • control unit 50 drives each switching element as described above, it controls the phase of the signal that drives the switching element in the third leg 13 to be the same as the phase of the AC power input and output to the first leg 11 and the second leg 12.
  • 2A shows the voltage waveform of the AC voltage (200V) constituting the AC power supplied to the supply unit 2.
  • 2B shows the signal input to the gate terminal of the switching element 11H of the first leg 11
  • 2C shows the signal input to the gate terminal of the switching element 11L of the first leg 11.
  • 2D shows the signal input to the gate terminal of the switching element 12H of the second leg 12
  • 2E shows the signal input to the gate terminal of the switching element 12L of the second leg 12.
  • 2F shows the signal input to the gate terminal of the switching element 13H of the third leg 13
  • 2G shows the signal input to the gate terminal of the switching element 13L of the third leg 13.
  • 2H shows the voltage waveform of the AC voltage (100V) constituting the AC power output from the outlet 4.
  • the control unit 50 drives the switching elements of the second leg 12 at the same frequency (e.g., 50 Hz or 60 Hz) as the frequency of the AC power supplied to the supply unit 2 and the AC power output from the outlet 4, and drives the switching elements 11H, 11L of the first leg 11 and the switching elements 13H, 13L of the third leg 13 by PWM control at a control frequency (e.g., several hundred kHz) that enables the power supply device 1 to convert DC power to charge the battery 3 and output AC power that can be used by electrical appliances via the outlet 4, as shown in Fig. 2B, 2C, 2F, and 2G.
  • This allows the power supply device 1 to charge the battery 3 and at the same time to output an AC voltage (such as the voltage shown in Fig. 2H) from the outlet 4 that has a voltage value different from the voltage value of the AC voltage input to the supply unit 2 as shown in Fig. 2A.
  • the on-duty ratios of the signal input to the gate terminal of switching element 13H of third leg 13 shown in FIG. 2(F) and the signal input to the gate terminal of switching element 13L of third leg 13 shown in FIG. 2(G) may be changed according to the AC power output from outlet 4.
  • the switching elements of the inverter 10 and the converter 20 are described as n-type MOS-FETs.
  • the switching elements may be p-type MOS-FETs or switching elements other than FETs (e.g., IGBTs or bipolar transistors).
  • the third conversion unit 23 includes the diodes 23D1 and 23D2, but instead of the diodes 23D1 and 23D2, for example, MOS-FETs may be used.
  • the inverter 10 converts AC power into DC power based on the driving of the switching elements in the first leg 11 and the second leg 12, and converts the AC power input to the inverter 10 into another AC power based on the driving of the switching elements in the second leg 12 and the third leg 13.
  • the inverter 10 may be configured to output from the outlet 4 the same AC power as the AC power input to the inverter 10 when the switching elements in the second leg 12 and the third leg 13 are driven.
  • phase of the signal that drives the switching element in the third leg 13 is described as being the same as the phase of the AC power input and output to the first leg 11 and the second leg 12, but the phase of the signal that drives the switching element in the third leg 13 may differ from the phase of the AC power input and output to the first leg 11 and the second leg 12 within a predetermined range. Also, although the rising and falling edges of each signal are shown to match each other, they do not have to match.
  • the characteristic configuration of the power supply device 1 is that a first leg 11 in which a high-side switching element 11H and a low-side switching element 11L are connected in series and a second leg 12 in which a high-side switching element 12H and a low-side switching element 12L are connected in series are provided in parallel with each other, an inverter 10 that converts AC power into DC power, a converter 20 that converts the DC power from the inverter 10 into DC power that can charge the battery 3, and a first rear end 11b having one terminal connected to a first node 11N between the two switching elements 11H, 11L in the first leg 11.
  • the inverter 10 is provided in parallel with the first leg 11 and the second leg 12, and has a third leg 13 in which a high-side switching element 13H and a low-side switching element 13L are connected in series, and a second reactor coil 40 is provided between the second node 12N of the second leg 12 and a third node 13N between two switching elements 13H, 13L in the third leg 13.
  • the high-side switching element 12H and the low-side switching element 12L of the second leg 12 can be shared for the conversion of AC power to DC power by the inverter 10 and for energizing the second reactor coil 40.
  • This makes it possible to convert the AC power input to the inverter 10 into DC power based on the high-side switching element 11H and the low-side switching element 11L of the first leg 11 and the high-side switching element 12H and the low-side switching element 12L of the second leg 12, and to energize the second reactor coil 40 based on the high-side switching element 13H and the low-side switching element 13L of the third leg 13 and the high-side switching element 12H and the low-side switching element 12L of the second leg 12.
  • the size of the power supply device 1 can be reduced and it can be realized at a low cost compared to when the second leg 12 is not shared (when it is provided separately).
  • the inverter 10 converts AC power into DC power based on the driving of the switching elements 11H, 11L, 12H, and 12L of the first leg 11 and the second leg 12, and converts the AC power into AC power different from the DC power based on the driving of the switching elements 12H, 12L, 13H, and 13L of the second leg 12 and the third leg 13.
  • the battery 3 mounted on the vehicle can be charged based on the AC power input to the inverter 10, and AC power can be generated based on the energy stored in the second reactor coil 40. Furthermore, for example, by setting the voltage value of the AC voltage constituting the AC power generated from the energy stored in the second reactor coil 40 to a voltage value suitable for use with electrical appliances, it is possible to charge the battery 3 and supply power to the electrical appliances, thereby improving convenience.
  • phase of the signal that drives the switching elements 13H and 13L of the third leg 13 is the same as the phase of the AC power input and output to the first leg 11 and the second leg 12.
  • the present invention can be used in power supply devices installed in vehicles.

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Abstract

電源装置は、スイッチング素子及びスイッチング素子が直列に接続された第１レグとスイッチング素子及びスイッチング素子が直列に接続された第２レグとが設けられ、交流電力を直流電力に変換するインバータと、インバータからの直流電力を、直流電力に変換するコンバータと、第１レグの第１ノードに一方の端子が接続される第１リアクトルコイルと、を備え、交流電力が、第１リアクトルコイルの他方の端子と第２レグの第２ノードとに亘って供給され、インバータが、スイッチング素子及びスイッチング素子が直列に接続された第３レグを有し、第２レグの第２ノードと第３レグの第３ノードとに亘って第２リアクトルコイルが設けられている。

Description

電源装置
　本発明は、車両に搭載されるバッテリを充放電する電源装置に関する。
　従来、電気エネルギーによって走行する車両（例えば、ハイブリッド車両や電動車両）が利用されている。このような車両にはバッテリが搭載されており、バッテリは外部電源から充電できるように構成されている。このようなバッテリを充電している際に、バッテリの充電に用いる交流電圧の電圧値とは異なる電圧値の交流電圧を使用したいこともある。このような場合に利用可能な技術として、例えば下記に出典を示す特許文献１に記載のものがある。
　特許文献１には、バッテリを充電する充電器について記載されている。この充電器は、交流電力に接続される力率改善回路と、当該力率改善回路に一端が接続され、バッテリに他端が接続される直流変換回路と、電力が入力されて交流電力を出力する交流変換回路とを備えている。力率改善回路と直流変換回路と交流変換回路とは、夫々、別体で構成されている。
特開２０１７－１５８３２２号公報
　上述したように、特許文献１に記載の充電器は力率改善回路と直流変換回路と交流変換回路とが、夫々、別体で構成されているため、サイズの大型化や、コストアップの要因となる。
　そこで、小型で、且つ、低コストで構成可能な電源装置が求められる。
　本発明に係る電源装置の特徴構成は、ハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子が直列に接続された第１レグとハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子が直列に接続された第２レグとが互いに並列に設けられ、交流電力を直流電力に変換するインバータと、前記インバータからの前記直流電力を、バッテリを充電可能な直流電力に変換するコンバータと、前記第１レグにおける２つの前記スイッチング素子の間の第１ノードに一方の端子が接続される第１リアクトルコイルと、を備え、前記交流電力が、前記第１リアクトルコイルの他方の端子と前記第２レグにおける２つの前記スイッチング素子の間の第２ノードとに亘って供給され、前記インバータが、前記第１レグ及び前記第２レグと並列に設けられ、ハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子が直列に接続された第３レグを有し、前記第２レグの前記第２ノードと前記第３レグにおける２つの前記スイッチング素子の間の第３ノードとに亘って第２リアクトルコイルが設けられている点にある。
　このような特徴構成とすれば、インバータによる交流電力から直流電力への変換と、第２リアクトルコイルへの通電とにおいて、第２レグが有するハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子を共用することができる。これにより、第１レグが有するハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子と、第２レグが有するハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子とに基づいて、インバータに入力された交流電力を直流電力に変換し、第３レグが有するハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子と、第２レグが有するハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子とに基づいて、第２リアクトルコイルへ通電することが可能となる。したがって、インバータによる交流電力から直流電力への変換と、第２リアクトルコイルへの通電とを行うにあたり、第２レグを共用しない場合（別々に設ける場合）に比べて、電源装置のサイズを小型化できると共に、低コストで実現することが可能となる。
は、電源装置の構成を示す回路図である。 は、スイッチング素子の駆動について示す図である。
　本発明に係る電源装置は、車両に搭載されるバッテリを充電する直流電力を出力すると共に、電源装置に供給される交流電力とは異なる交流電力を出力することができるように構成される。以下、本実施形態の電源装置１について説明する。
　図１は、電源装置１の回路図である。図１に示されるように、電源装置１は、インバータ１０、コンバータ２０、第１リアクトルコイル３０、第２リアクトルコイル４０、及び制御部５０を備えて構成される。各機能部は、上述した直流電力及び交流電力の出力に係る処理を行うために、ＣＰＵを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。
　インバータ１０は、交流電力を直流電力に変換する。本実施形態では、交流電力とは、電圧値が所定の周期で振幅する交流電圧から構成される電力をいう。具体的には、交流電圧は、商用周波数（例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚ）で振幅し、単相三線式で供給される商用電源から取り出した２００Ｖ（実行値）の交流電圧が相当する。直流電力とは、基準電圧に対して一定の電圧値（リップル電圧は除く）となる直流電圧で構成される電力をいう。インバータ１０は、このような交流電圧で構成される交流電力を、直流電圧で構成される直流電力に変換する。インバータ１０は、一対の出力部１０Ａ,１０Ｂが設けられており、変換した直流電力をこの一対の出力部１０Ａ,１０Ｂを介して後述するコンバータ２０に出力する。
　インバータ１０は、第１レグ１１と第２レグ１２と第３レグ１３とを有する。第１レグ１１、第２レグ１２、及び第３レグ１３は、出力部１０Ａ,１０Ｂに対して互いに並列に設けられる。これにより、第１レグ１１の一方の端部１１Ａと、第２レグ１２の一方の端部１２Ａと、第３レグ１３の一方の端部１３Ａとが、出力部１０Ａに接続され、第１レグ１１の他方の端部１１Ｂと、第２レグ１２の他方の端部１２Ｂと、第３レグ１３の他方の端部１３Ｂとが、出力部１０Ｂに接続される。
　第１レグ１１は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子１１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１１Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）が用いられる。スイッチング素子１１Ｈは、ドレーン端子が端部１１Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子１１Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子１１Ｌのソース端子は端部１１Ｂに接続される。スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード１１ＨＤ,１１ＬＤが設けられる。
　また、第２レグ１２は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子１２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１２Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌも、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子１２Ｈは、ドレーン端子が端部１２Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子１２Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子１２Ｌのソース端子は端部１２Ｂに接続される。スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード１２ＨＤ,１２ＬＤが設けられる。
　更に、第３レグ１３は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子１３Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１３Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子１３Ｈ及びスイッチング素子１３Ｌも、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子１３Ｈは、ドレーン端子が端部１３Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子１３Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子１３Ｌのソース端子は端部１３Ｂに接続される。スイッチング素子１３Ｈ及びスイッチング素子１３Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子１３Ｈ及びスイッチング素子１３Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード１３ＨＤ,１３ＬＤが設けられる。
　インバータ１０の出力部１０Ａと出力部１０Ｂとに亘ってコンデンサ１５が設けられる。コンデンサ１５は、インバータ１０により変換された直流電圧を平滑する。
　第１リアクトルコイル３０は、第１レグ１１における２つのスイッチング素子（スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌ）の間の第１ノード１１Ｎに一方の端子３０Ｂが接続される。第１レグ１１における２つのスイッチング素子の間の第１ノード１１Ｎとは、スイッチング素子１１Ｈのソース端子とスイッチング素子１１Ｌのドレーン端子とを接続する線（例えば基板の配線パターンや、ハーネス等のケーブル）である。もちろん、スイッチング素子１１Ｈのソース端子や、スイッチング素子１１Ｌのドレーン端子であってもよい。第１リアクトルコイル３０は２つの端子３０Ａ,３０Ｂを有しており、端子３０Ｂが第１ノード１１Ｎに接続される。
　第１リアクトルコイル３０の他方の端子３０Ａと第２レグ１２における２つのスイッチング素子（スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌ）の間の第２ノード１２Ｎとに亘って、交流電力が供給される。第２レグ１２における２つのスイッチング素子の間の第２ノード１２Ｎとは、スイッチング素子１２Ｈのソース端子とスイッチング素子１２Ｌのドレーン端子とを接続する線（例えば基板の配線パターンや、ハーネス等のケーブル）である。もちろん、スイッチング素子１２Ｈのソース端子や、スイッチング素子１２Ｌのドレーン端子であってもよい。第１リアクトルコイル３０の端子３０Ａは交流電力が供給される供給部２の一方の端子に接続され、供給部２の他方の端子は第２ノード１２Ｎに接続される。したがって、インバータ１０は、第１レグ１１が有するスイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌと、第２レグ１２が有するスイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌとにより、交流電力を直流電力に変換する。
　コンバータ２０は、インバータ１０からの直流電力を、バッテリ３を充電可能な直流電力に変換する。インバータ１０からの直流電力とは、インバータ１０の出力部１０Ａ,１０Ｂから出力される直流電力である。バッテリ３とは、電源装置１が充電する車両に搭載されるバッテリであって、コンバータ２０からの直流電力に基づいて充電される。バッテリ３の充電は、任意の電圧値の直流電圧で行われるが、インバータ１０から出力される直流電力を構成する直流電圧の電圧値は、任意の値である。コンバータ２０は、インバータ１０から出力される直流電圧の電圧値を、バッテリ３の充電に必要な任意の直流電圧に変換する。
　本実施形態のコンバータ２０は、第１変換部２１、第２変換部２２、第３変換部２３、及びトランス２４を有する。本実施形態では、トランス２４は一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂと三次巻線２４Ｃとを有する、絶縁型のマルチポートトランスが用いられる。
　第１変換部２１は、インバータ１０からの直流電力を、所定の周期で振幅させて一次巻線２４Ａに入力する。第１変換部２１は、第４レグ２１１及び第５レグ２１２を有し、第４レグ２１１と第５レグ２１２とは、出力部１０Ａ,１０Ｂに対して互いに並列に設けられる。したがって、第４レグ２１１の一方の端部２１１Ａと、第５レグ２１２の一方の端部２１２Ａとが、出力部１０Ａに接続され、第４レグ２１１の他方の端部２１１Ｂと、第５レグ２１２の他方の端部２１２Ｂとが、出力部１０Ｂに接続される。
　第４レグ２１１は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２１１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２１１Ｌを有する。スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２１１Ｈは、ドレーン端子が端部２１１Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２１１Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２１１Ｌのソース端子は端部２１１Ｂに接続される。スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２１１ＨＤ,２１１ＬＤが設けられる。
　第５レグ２１２は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２１２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２１２Ｌを有する。スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２１２Ｈは、ドレーン端子が端部２１２Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２１２Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２１２Ｌのソース端子は端部２１２Ｂに接続される。スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２１２ＨＤ,２１２ＬＤが設けられる。
　一次巻線２４Ａは、第４レグ２１１における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌ）の間の第４ノード２１１Ｎと、第５レグ２１２における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌ）の間の第５ノード２１２Ｎとに亘って設けられる。本実施形態では、一次巻線２４Ａの巻き始め端が第４ノード２１１Ｎに接続され、一次巻線２４Ａの巻き終わり端が第５ノード２１２Ｎに接続される。
　二次巻線２４Ｂには、一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた電流（交番電流）が流れ、また、一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた電圧（交番電圧）が生じる。第２変換部２２は、二次巻線２４Ｂに生じる電圧(交番電圧)を、整流する。第２変換部２２は、第６レグ２２１及び第７レグ２２２を有し、第６レグ２２１と第７レグ２２２とは、コンバータ２０の出力部２０Ａ,２０Ｂに対して互いに並列に設けられる。したがって、第６レグ２２１の一方の端部２２１Ａと、第７レグ２２２の一方の端部２２２Ａとが、出力部２０Ａに接続され、第６レグ２２１の他方の端部２２１Ｂと、第７レグ２２２の他方の端部２２２Ｂとが、出力部２０Ｂに接続される。
　第６レグ２２１は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２２１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２２１Ｌを有する。スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２２１Ｈは、ドレーン端子が端部２２１Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２２１Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２２１Ｌのソース端子は端部２２１Ｂに接続される。スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２２１ＨＤ,２２１ＬＤが設けられる。
　第７レグ２２２は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２２２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２２２Ｌを有する。スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２２２Ｈは、ドレーン端子が端部２２２Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２２２Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２２２Ｌのソース端子は端部２２２Ｂに接続される。スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２２２ＨＤ,２２２ＬＤが設けられる。
　上述した二次巻線２４Ｂは、第６レグ２２１における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌ）の間の第６ノード２２１Ｎと、第７レグ２２２における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌ）の間の第７ノード２２２Ｎとに亘って設けられる。本実施形態では、二次巻線２４Ｂの巻き始め端が第６ノード２２１Ｎに接続され、二次巻線２４Ｂの巻き終わり端が第７ノード２２２Ｎに接続される。
　コンバータ２０の出力部２０Ａと出力部２０Ｂとに亘ってコンデンサ２５が設けられる。コンデンサ２５は、コンバータ２０により変換された直流電圧を平滑する。
　三次巻線２４Ｃには、一次巻線２４Ａと三次巻線２４Ｃとの巻数比に応じた電流（交番電流）が流れ、また、一次巻線２４Ａと三次巻線２４Ｃとの巻数比に応じた電圧（交番電圧）が生じる。第３変換部２３は、三次巻線２４Ｃに生じる電圧(交番電圧)を、整流する。
　本実施形態では、三次巻線２４Ｃは、第１三次巻線２４ＣＡと第２三次巻線２４ＣＢとを有する。第１三次巻線２４ＣＡと第２三次巻線２４ＣＢとは、第１三次巻線２４ＣＡの巻き終わり端と第２三次巻線２４ＣＢの巻き始め端とが接続して設けられる。第１三次巻線２４ＣＡの巻き始め端には、ダイオード２３Ｄ１のアノード端子が接続される。ダイオード２３Ｄ１のカソード端子は第３リアクトルコイル２３Ｌの一方の端子に接続される。第３リアクトルコイル２３Ｌの他方の端子は、第３変換部２３の出力部２３Ａに接続される。第２三次巻線２４ＣＢの巻き終わり端には、ダイオード２３Ｄ２のアノード端子が接続される。ダイオード２３Ｄ２のカソード端子は第３リアクトルコイル２３Ｌの一方の端子に接続される。第１三次巻線２４ＣＡの巻き終わり端及び第２三次巻線２４ＣＢの巻き始め端は、第３変換部２３の出力部２３Ｂに接続される。出力部２３Ａ及び出力部２３Ｂに亘って、コンデンサ２３Ｃが設けられる。
　第２リアクトルコイル４０は、第２レグ１２の第２ノード１２Ｎと第３レグ１３における２つのスイッチング素子（スイッチング素子１３Ｈ及びスイッチング素子１３Ｌ）の間の第３ノード１３Ｎとに亘って設けられる。第３レグ１３における２つのスイッチング素子の間の第３ノード１３Ｎとは、スイッチング素子１３Ｈのソース端子とスイッチング素子１３Ｌのドレーン端子とを接続する線（例えば基板の配線パターンや、ハーネス等のケーブル）である。もちろん、スイッチング素子１３Ｈのソース端子や、スイッチング素子１３Ｌのドレーン端子であってもよい。本実施形態では、第２リアクトルコイル４０の端子４０Ａは交流電力を出力可能なコンセント４の一方の端子に接続され、コンセント４の他方の端子は第２ノード１２Ｎに接続される。第２リアクトルコイル４０の端子４０Ｂは第３ノード１３Ｎに接続される。したがって、コンセント４から、所定の電圧値（例えば１００Ｖ（実効値））の交流電圧で構成される交流電力を取り出すことが可能である。
　制御部５０は、第１レグ１１のスイッチング素子１１Ｈとスイッチング素子１１Ｌとを交互に駆動して、第２レグ１２は系統周波数でスイッチング素子１２Ｈとスイッチング素子１２Ｌとを交互に駆動する（図２参照）。これにより、インバータ１０が第１レグ１１及び第２レグ１２が有するスイッチング素子の駆動に基づいて交流電力を直流電力に変換することが可能となる。
　また、制御部５０は、第４レグ２１１のスイッチング素子２１１Ｈ及び第５レグ２１２のスイッチング素子２１２Ｌと、第４レグ２１１のスイッチング素子２１１Ｌ及び第５レグ２１２のスイッチング素子２１２Ｈとを交互に駆動する。これにより、インバータ１０からの直流電力が、振幅されて一次巻線２４Ａに入力され、二次巻線２４Ｂに一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた交流電力を生じさせることが可能となる。
　更に、制御部５０は、第６レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｈ及び第７レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｌと、第６レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｌ及び第７レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｈとを交互に駆動する。これにより、二次巻線２４Ｂに生じた交流電力を直流電力に変換することが可能となる。
　一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比を、一次巻線２４Ａに印加される交流電圧の電圧値とバッテリ３の充電に利用する直流電圧の電圧値との比に応じたものとすることで、出力部２０Ａ及び出力部２０Ｂにバッテリ３の充電に適した直流電力を生じさせ、バッテリ３を充電することが可能となる。
　三次巻線２４Ｃには、一次巻線２４Ａと三次巻線２４Ｃとの巻数比に応じた交流電圧が生じるが、ダイオード２３Ｄ１,２３Ｄ２、第３リアクトルコイル２３Ｌ、及びコンデンサ２３Ｃにより整流されて、出力部２３Ａ及び出力部２３Ｂから所定の電圧値の直流電圧で構成される直流電力が出力される。例えば、この電圧値を１２Ｖとすることで、電源装置１によりバッテリ３を充電するだけでなく、当該バッテリ３とは異なる車両に搭載される１２Ｖ用のバッテリを充電することが可能となる。
　また、電源装置１は、供給部２に供給されている交流電力を、コンセント４から他の交流電力として出力するように構成される。具体的には、供給部２から供給されている２００Ｖの交流電圧を変換して、コンセント４から１００Ｖの交流電圧を出力することができるように構成される。この場合には、制御部５０は、第３レグ１３のスイッチング素子１３Ｈとスイッチング素子１３Ｌとを交互に駆動して、第２レグ１２は系統周波数でスイッチング素子１２Ｈとスイッチング素子１２Ｌとを交互に駆動する（図２参照）。これにより、インバータ１０が第２レグ１２及び第３レグ１３が有するスイッチング素子の駆動に基づいてインバータ１０に入力される交流電力とは異なる交流電力に変換することが可能となる。すなわち、バッテリ３を充電する際にインバータ１０には、２００Ｖの交流電圧が印加されるが、コンセント４から１００Ｖの交流電圧を出力することが可能となる。
　制御部５０は、上述したように夫々のスイッチング素子を駆動する場合、第３レグ１３が有するスイッチング素子を駆動する信号の位相が、第１レグ１１及び第２レグ１２に入出力される交流電力の位相と同じ位相で制御する。
　図２の（Ａ）には、供給部２に供給される交流電力を構成する交流電圧（２００Ｖ）の電圧波形が示される。図２の（Ｂ）には、第１レグ１１のスイッチング素子１１Ｈのゲート端子に入力される信号が示され、図２の（Ｃ）には、第１レグ１１のスイッチング素子１１Ｌのゲート端子に入力される信号が示される。図２の（Ｄ）には、第２レグ１２のスイッチング素子１２Ｈのゲート端子に入力される信号が示され、図２の（Ｅ）には、第２レグ１２のスイッチング素子１２Ｌのゲート端子に入力される信号が示される。図２の（Ｆ）には、第３レグ１３のスイッチング素子１３Ｈのゲート端子に入力される信号が示され、図２の（Ｇ）には、第３レグ１３のスイッチング素子１３Ｌのゲート端子に入力される信号が示される。図２の（Ｈ）には、コンセント４から出力される交流電力を構成する交流電圧（１００Ｖ）の電圧波形が示される。
　制御部５０は、図２の（Ｄ）及び（Ｅ）に示されるように、第２レグ１２のスイッチング素子を、供給部２に供給される交流電力及びコンセント４から出力される交流電力の周波数と同じ周波数（例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚ）で駆動し、図２の（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｆ）、及び（Ｇ）に示されるように、第１レグ１１のスイッチング素子１１Ｈ,１１Ｌ及び第３レグ１３のスイッチング素子１３Ｈ,１３Ｌを、電源装置１がバッテリ３の充電を行える直流電力の変換やコンセント４を介して電化製品を使用可能な交流電力の出力を行うことが可能となる制御の制御周波数（例えば数百ｋＨｚ）でＰＷＭ制御により駆動するとよい。これにより、電源装置１により、バッテリ３を充電することができると同時に、コンセント４から、図２の（Ａ）で示されるような供給部２に入力される交流電圧の電圧値とは異なる電圧値の交流電圧（図２の（Ｈ）で示されるような電圧）を出力することが可能となる。
　なお、図２の（Ｆ）に示される第３レグ１３のスイッチング素子１３Ｈのゲート端子に入力される信号、及び図２の（Ｇ）に示される第３レグ１３のスイッチング素子１３Ｌのゲート端子に入力される信号の夫々のオンＤＵＴＹ比は、コンセント４から出力する交流電力に応じて変更するとよい。
〔その他の実施形態〕
　上記実施形態では、インバータ１０及びコンバータ２０が有するスイッチング素子が、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴであるとして説明したが、スイッチング素子はｐ型ＭＯＳ－ＦＥＴでもよいし、ＦＥＴとは異なるスイッチング素子（例えばＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ）であってもよい。
　上記実施形態では、第３変換部２３がダイオード２３Ｄ１及びダイオード２３Ｄ２を備えている場合の例を挙げて説明したが、ダイオード２３Ｄ１及びダイオード２３Ｄ２に代えて、例えばＭＯＳ－ＦＥＴを用いてもよい。
　上記実施形態では、インバータ１０が第１レグ１１及び第２レグ１２が有するスイッチング素子の駆動に基づいて交流電力を直流電力に変換し、第２レグ１２及び第３レグ１３が有するスイッチング素子の駆動に基づいてインバータ１０に入力される交流電力を、他の交流電力に変換するとして説明したが、インバータ１０は、第２レグ１２及び第３レグ１３が有するスイッチング素子が駆動された場合に、インバータ１０に入力される交流電力と同じ交流電力をコンセント４から出力するように構成してもよい。
　上記実施形態では、第３レグ１３が有するスイッチング素子を駆動する信号の位相が、第１レグ１１及び第２レグ１２に入出力される交流電力の位相と同じであるとして説明したが、第３レグ１３が有するスイッチング素子を駆動する信号の位相が、第１レグ１１及び第２レグ１２に入出力される交流電力の位相と所定範囲内で差異があってもよい。また、夫々の信号は、立上がり及び立下がりが互いに一致するように示したが、一致していなくてもよい。
〔上記実施形態の概要〕
　以下、上記において説明した電源装置１の概要について説明する。
（１）本発明に係る電源装置１の特徴構成は、ハイサイドのスイッチング素子１１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１１Ｌが直列に接続された第１レグ１１とハイサイドのスイッチング素子１２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１２Ｌが直列に接続された第２レグ１２とが互いに並列に設けられ、交流電力を直流電力に変換するインバータ１０と、インバータ１０からの直流電力を、バッテリ３を充電可能な直流電力に変換するコンバータ２０と、第１レグ１１における２つのスイッチング素子１１Ｈ，１１Ｌの間の第１ノード１１Ｎに一方の端子が接続される第１リアクトルコイル３０と、を備え、交流電力が、第１リアクトルコイル３０の他方の端子と第２レグ１２における２つのスイッチング素子１２Ｈ，１２Ｌの間の第２ノード１２Ｎとに亘って供給され、インバータ１０が、第１レグ１１及び第２レグ１２と並列に設けられ、ハイサイドのスイッチング素子１３Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１３Ｌが直列に接続された第３レグ１３を有し、第２レグ１２の第２ノード１２Ｎと第３レグ１３における２つのスイッチング素子１３Ｈ,１３Ｌの間の第３ノード１３Ｎとに亘って第２リアクトルコイル４０が設けられている点にある。
　本特徴構成によれば、インバータ１０による交流電力から直流電力への変換と、第２リアクトルコイル４０への通電とにおいて、第２レグ１２が有するハイサイドのスイッチング素子１２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１２Ｌを共用することができる。これにより、第１レグ１１が有するハイサイドのスイッチング素子１１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１１Ｌと、第２レグ１２が有するハイサイドのスイッチング素子１２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１２Ｌとに基づいて、インバータ１０に入力された交流電力を直流電力に変換し、第３レグ１３が有するハイサイドのスイッチング素子１３Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１３Ｌと、第２レグ１２が有するハイサイドのスイッチング素子１２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１２Ｌとに基づいて、第２リアクトルコイル４０へ通電することが可能となる。したがって、インバータ１０による交流電力から直流電力への変換と、第２リアクトルコイル４０への通電とを行うにあたり、第２レグ１２を共用しない場合（別々に設ける場合）に比べて、電源装置１のサイズを小型化できると共に、低コストで実現することが可能となる。
（２）（１）に記載の電源装置１において、インバータ１０は、第１レグ１１及び第２レグ１２が有するスイッチング素子１１Ｈ，１１Ｌ，１２Ｈ，１２Ｌの駆動に基づいて交流電力を直流電力に変換し、第２レグ１２及び第３レグ１３が有するスイッチング素子１２Ｈ，１２Ｌ，１３Ｈ，１３Ｌの駆動に基づいて交流電力を当該交流電力とは異なる交流電力に変換すると好適である。
　本構成によれば、インバータ１０に入力される交流電力に基づいて車両に搭載されるバッテリ３を充電できると共に、第２リアクトルコイル４０に蓄えられたエネルギーに基づいて、交流電力を生成することが可能となる。また、例えば、第２リアクトルコイル４０に蓄えられたエネルギーから生成される交流電力を構成する交流電圧の電圧値を、例えば電化製品の使用に適した電圧値にすることにより、バッテリ３の充電と電化製品への電力供給とを行うことができるので、利便性を向上することが可能となる。
（３）（１）又は（２）に記載の電源装置１において、第３レグ１３が有するスイッチング素子１３Ｈ，１３Ｌを駆動する信号の位相が、第１レグ１１及び第２レグ１２に入出力される交流電力の位相と同じであると好適である。
　本構成によれば、インバータ１０に入力される交流電力に基づいて、車両に搭載されるバッテリ３を充電可能な直流電力の出力と、バッテリ３とは異なる他の電化製品を利用することが可能な交流電力の出力とを同時に行うことが可能となる。したがって、バッテリ３を充電しながら、電化製品を使用できるので、更に利便性を向上することが可能となる。
　本発明は、車両に搭載される電源装置に用いることが可能である。
　１：電源装置、３：バッテリ、１０：インバータ、１１：第１レグ、１１Ｈ：スイッチング素子、１１Ｌ：スイッチング素子、１１Ｎ：第１ノード、１２：第２レグ、１２Ｈ：スイッチング素子、１２Ｌ：スイッチング素子、１２Ｎ：第２ノード、１３：第３レグ、１３Ｈ：スイッチング素子、１３Ｌ：スイッチング素子、１３Ｎ：第３ノード、２０：コンバータ、３０：第１リアクトルコイル、３０Ａ：端子、３０Ｂ：端子、４０：第２リアクトルコイル

Claims (3)

  1. 　ハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子が直列に接続された第１レグとハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子が直列に接続された第２レグとが互いに並列に設けられ、交流電力を直流電力に変換するインバータと、
    　前記インバータからの前記直流電力を、バッテリを充電可能な直流電力に変換するコンバータと、
    　前記第１レグにおける２つの前記スイッチング素子の間の第１ノードに一方の端子が接続される第１リアクトルコイルと、を備え、
    　前記交流電力が、前記第１リアクトルコイルの他方の端子と前記第２レグにおける２つの前記スイッチング素子の間の第２ノードとに亘って供給され、
    　前記インバータが、前記第１レグ及び前記第２レグと並列に設けられ、ハイサイドのスイッチング素子及びローサイドのスイッチング素子が直列に接続された第３レグを有し、前記第２レグの前記第２ノードと前記第３レグにおける２つの前記スイッチング素子の間の第３ノードとに亘って第２リアクトルコイルが設けられている電源装置。
  2. 　前記インバータは、前記第１レグ及び前記第２レグが有する前記スイッチング素子の駆動に基づいて前記交流電力を前記直流電力に変換し、前記第２レグ及び前記第３レグが有する前記スイッチング素子の駆動に基づいて前記交流電力を当該交流電力とは異なる交流電力に変換する請求項１に記載の電源装置。
  3. 　前記第３レグが有する前記スイッチング素子を駆動する信号の位相が、前記第１レグ及び前記第２レグに入出力される交流電力の位相と同じである請求項１又は２に記載の電源装置。
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