(57)【要約】【課題】電圧の異なる複数の電力を適正に供給できる電力変換装置を提供する。【解決手段】メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、三相交流を入出力可能な第１三相回路４１と、三相交流を入出力可能な第２三相回路４２と、絶縁トランス４３とを含んで構成される。サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、絶縁トランス４３から分岐し、第１三相回路４１又は第２三相回路４２を介して供給される電力の電圧を変圧する。絶縁トランス４３は、第１三相回路４１と第２三相回路４２との間に設けられ、第１三相回路４１又は第２三相回路４２を介して供給される電力の電圧を変圧する。絶縁トランス４３は、３つのコイルユニット４３ａ〜４３ｃを含んで構成される。コイルユニット４３ａは、１次巻線Ｌ１ａと、メイン２次巻線Ｌ２ａと、サブ２次巻線Ｌ３ａとを有する。コイルユニット４３ａ〜４３ｃの各々は、三相それぞれに少なくとも１つずつ設けられる。【選択図】図１
2020108236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、三相交流を入出力可能な第１三相回路、三相交流を入出力可能な第２三相回路、及び、前記第１三相回路と前記第２三相回路との間に設けられ前記第１三相回路又は前記第２三相回路を介して供給される電力の電圧を変圧する絶縁トランスを含んで構成されるメインＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記絶縁トランスから分岐し前記第１三相回路又は前記第２三相回路を介して供給される電力の電圧を変圧するサブＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、
前記絶縁トランスは、前記第１三相回路の各相の一相に接続される１次巻線と、前記１次巻線に電磁結合され前記第２三相回路の各相の前記一相に接続されるメイン２次巻線と、前記１次巻線又は前記メイン２次巻線に電磁結合され前記サブＤＣ／ＤＣコンバータに接続されるサブ２次巻線と、を有するコイルユニットを３つ含んで構成され、
前記コイルユニットは、三相それぞれに少なくとも１つずつ設けられることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
交流電源から供給される交流電力を変換した直流電力を前記メインＤＣ／ＤＣコンバータに出力するＡＣ／ＤＣ回路と、
前記メインＤＣ／ＤＣコンバータにより変圧された直流電力を蓄電する蓄電部と、を備える請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
直流電力を蓄電し前記メインＤＣ／ＤＣコンバータに直流電力を供給する蓄電部と、
前記メインＤＣ／ＤＣコンバータにより変圧された直流電力を変換した交流電力を負荷部に出力するインバータ回路と、を備える請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記インバータ回路及び前記サブＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記インバータ回路から前記負荷部に出力する出力電力の最大値、及び、前記サブＤＣ／ＤＣコンバータの出力値に基づいて、前記出力電力を制限する請求項３に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置として、例えば、特許文献１には、車載用電源装置が開示されている。この車載用電源装置は、交流電力を出力する１次側のブリッジ回路と、１次側のブリッジ回路から出力された交流電力を変圧するトランスと、トランスにより変圧された交流電力を直流電力に変換する２次側のブリッジ回路と、トランスにより変圧された交流電力の電圧を調整する２次側の電圧調整回路とを備える。トランスは、１次側のブリッジ回路に接続される一次巻線と、２次側のブリッジ回路に接続される第１の二次巻線と、２次側の電圧調整回路に接続される第２の二次巻線とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５７７９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の特許文献１に記載の車載用電源装置は、例えば、電圧の異なる２つの電力を供給しているが、第２の二次巻線を介して２次側の電圧調整回路に供給する電力にリップルが発生するおそれがあり、この点で更なる改善の余地がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電圧の異なる複数の電力を適正に供給できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電力変換装置は、車両に搭載され、三相交流を入出力可能な第１三相回路、三相交流を入出力可能な第２三相回路、及び、前記第１三相回路と前記第２三相回路との間に設けられ前記第１三相回路又は前記第２三相回路を介して供給される電力の電圧を変圧する絶縁トランスを含んで構成されるメインＤＣ／ＤＣコンバータと、前記絶縁トランスから分岐し前記第１三相回路又は前記第２三相回路を介して供給される電力の電圧を変圧するサブＤＣ／ＤＣコンバータと、を備え、前記絶縁トランスは、前記第１三相回路の各相の一相に接続される１次巻線と、前記１次巻線に電磁結合され前記第２三相回路の各相の前記一相に接続されるメイン２次巻線と、前記１次巻線又は前記メイン２次巻線に電磁結合され前記サブＤＣ／ＤＣコンバータに接続されるサブ２次巻線と、を有するコイルユニットを３つ含んで構成され、前記コイルユニットは、三相それぞれに少なくとも１つずつ設けられることを特徴とする。
【０００７】
上記電力変換装置において、交流電源から供給される交流電力を変換した直流電力を前記メインＤＣ／ＤＣコンバータに出力するＡＣ／ＤＣ回路と、前記メインＤＣ／ＤＣコンバータにより変圧された直流電力を蓄電する蓄電部と、を備えることが好ましい。
【０００８】
上記電力変換装置において、直流電力を蓄電し前記メインＤＣ／ＤＣコンバータに直流電力を供給する蓄電部と、前記メインＤＣ／ＤＣコンバータにより変圧された直流電力を変換した交流電力を負荷部に出力するインバータ回路と、を備えることが好ましい。
【０００９】
上記電力変換装置において、前記インバータ回路及び前記サブＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記変換回路から前記負荷部に出力する出力電力の最大値、及び、前記サブＤＣ／ＤＣコンバータの出力値に基づいて、前記出力電力を制限することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電力変換装置は、三相交流を入出力可能なメインＤＣ／ＤＣコンバータの絶縁トランスから分岐するサブＤＣ／ＤＣコンバータを備えるので、当該サブＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電力のリップルを抑制することができ、電圧の異なる複数の電力を適正に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。
【図２】図２は、実施形態に係る電力変換装置の充電例を示す回路図である。
【図３】図３は、実施形態に係る電力変換装置のＡＣ給電例を示す回路図である。
【図４】図４は、実施形態に係るＡＣ給電時の電力制限例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施形態の変形例に係るＡＣ給電時の電力制限例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施形態の変形例に係る絶縁トランス（その１）を示す回路図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例に係る絶縁トランス（その２）を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１３】
〔実施形態〕
図面を参照しながら実施形態に係る電力変換装置１について説明する。図１は、実施形態に係る電力変換装置１の構成例を示す回路図である。電力変換装置１は、車両に搭載され、電力を変換する装置である。電力変換装置１は、例えば、電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリット自動車（ＰＨＶ）等の車両に搭載され、交流電源２から供給される交流電力を変換した直流電力を高圧バッテリ５０及び低圧バッテリ７０に充電するものである（充電処理）。また、電力変換装置１は、高圧バッテリ５０から供給される直流電力を変換した交流電力を負荷部３に供給するものである（ＡＣ給電処理）。
【００１４】
電力変換装置１は、図１に示すように、フィルタ１０と、検出部２０と、ＡＣ／ＤＣ回路及びインバータ回路としての変換回路３０と、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０と、蓄電部としての高圧バッテリ５０と、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０と、低圧バッテリ７０と、制御部８０とを備える。
【００１５】
フィルタ１０は、ノイズを除去するものである。フィルタ１０は、交流電源２（図２参照）に接続され、充電時に当該交流電源２から供給される交流電力のノイズを除去する。フィルタ１０は、コイルＬ７ｄを介して変換回路３０に接続され、ノイズを除去した交流電力を変換回路３０に出力する。また、フィルタ１０は、ＡＣ給電時に変換回路３０から出力される交流電力のノイズを除去する。そして、フィルタ１０は、ノイズを除去した交流電力を負荷部３に出力する。
【００１６】
検出部２０は、電流及び電圧を検出するものである。検出部２０は、電流センサ２１ａ〜２１ｄと、電圧センサ２２ａ〜２２ｃとを有する。電流センサ２１ｄは、フィルタ１０と変換回路３０のスイッチング回路３１との間に設けられ、フィルタ１０と変換回路３０のスイッチング回路３１との間に流れる電流を検出する。電流センサ２１ｄは、制御部８０に接続され、検出した電流を制御部８０に出力する。
【００１７】
電流センサ２１ａは、変換回路３０のスイッチング回路３１とメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０との間に設けられている。電流センサ２１ａは、変換回路３０のスイッチング回路３１とメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０と間に流れる電流を検出する。電流センサ２１ａは、制御部８０に接続され、検出した電流を制御部８０に出力する。
【００１８】
電圧センサ２２ａは、変換回路３０のスイッチング回路３１とメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０との間に設けられている。電圧センサ２２ａは、変換回路３０のスイッチング回路３１とメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０と間に印加される電圧を検出する。電圧センサ２２ａは、制御部８０に接続され、検出した電圧を制御部８０に出力する。
【００１９】
電流センサ２１ｂは、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０の第２三相回路４２と高圧バッテリ５０との間に設けられている。電流センサ２１ｂは、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０の第２三相回路４２と高圧バッテリ５０との間に流れる電流を検出する。電流センサ２１ｂは、制御部８０に接続され、検出した電流を制御部８０に出力する。
【００２０】
電圧センサ２２ｂは、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０の第２三相回路４２と高圧バッテリ５０との間に設けられている。電圧センサ２２ｂは、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０の第２三相回路４２と高圧バッテリ５０との間に印加される電圧を検出する。電圧センサ２２ｂは、制御部８０に接続され、検出した電圧を制御部８０に出力する。
【００２１】
電流センサ２１ｃは、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の降圧回路６２と低圧バッテリ７０との間に設けられている。電流センサ２１ｃは、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の降圧回路６２と低圧バッテリ７０との間に流れる電流を検出する。電流センサ２１ｃは、制御部８０に接続され、検出した電流を制御部８０に出力する。
【００２２】
電圧センサ２２ｃは、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の降圧回路６２と低圧バッテリ７０との間に設けられている。電圧センサ２２ｃは、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の降圧回路６２と低圧バッテリ７０との間に印加される電圧を検出する。電圧センサ２２ｃは、制御部８０に接続され、検出した電圧を制御部８０に出力する。このように、電力変換装置１は、電流センサ２１ａ〜２１ｄ及び電圧センサ２２ａ〜２２ｃを備えることで、電流値や電圧値、電力値を所定の範囲内に制御することができ、広い電力範囲で動作することができる。
【００２３】
変換回路３０は、充電時にはＡＣ／ＤＣ回路（ＰＦＣ回路；Ｐｏｗｅｒ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ回路）として機能し、ＡＣ給電時にはインバータ回路として機能するものである。つまり、ＡＣ／ＤＣ回路及びインバータ回路は、同じ変換回路３０により兼用される。変換回路３０は、スイッチング回路３１と、コンデンサＣ１ａとを有する。スイッチング回路３１は、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｑ１ａ〜Ｑ４ａを有する。スイッチング回路３１は、ＦＥＴＱ１ａ及びＦＥＴＱ２ａが直列に接続された第１直列回路を形成し、ＦＥＴＱ３ａ及びＦＥＴＱ４ａが直列に接続された第２直列回路を形成している。そして、スイッチング回路３１は、第１直列回路がフィルタ１０側に設けられ第２直列回路がメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０側に設けられ、第１直列回路及び第２直列回路が並列に接続されている。スイッチング回路３１は、ＦＥＴＱ１ａとＦＥＴＱ２ａとの間にはフィルタ１０の一方側の端子が接続され、ＦＥＴＱ３ａとＦＥＴＱ４ａとの間にはフィルタ１０の他方側の端子が接続されている。
【００２４】
スイッチング回路３１は、制御部８０に接続され、当該制御部８０によりＦＥＴＱ１ａ〜Ｑ４ａがオンオフ制御される。スイッチング回路３１は、充電時にはフィルタ１０を介して供給される交流電力を直流電力に変換し当該直流電力をメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０に出力する。一方、スイッチング回路３１は、ＡＣ給電時にはメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０から出力される直流電力を交流電力に変換し当該交流電力をフィルタ１０に出力する。
【００２５】
コンデンサＣ１ａは、直流電力を平滑化するものである。コンデンサＣ１ａは、スイッチング回路３１に並列に接続され、充電時に当該スイッチング回路３１から出力される直流電力を平滑化する。また、コンデンサＣ１ａは、ＡＣ給電時にスイッチング回路３１に入力される直流電力を平滑化する。
【００２６】
メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、直流電力の電圧を変換するものである。メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、第１三相回路４１と、第２三相回路４２と、絶縁トランス４３と、共振用のコンデンサＣ１ｂ〜Ｃ６ｂと、共振用のコイルＬ１ｄ〜Ｌ６ｄとを有する。
【００２７】
第１三相回路４１は、三相交流を入出力可能なハーフブリッジ回路である。ここで、三相交流とは、電流又は電圧の位相を互いに１２０°ずらした３つの交流を組み合わせたものである。第１三相回路４１は、ＦＥＴＱ１ｂ〜ＦＥＴＱ６ｂを有する。第１三相回路４１は、ＦＥＴＱ１ｂ及びＦＥＴＱ２ｂが直列に接続された第１直列回路を形成し、ＦＥＴＱ３ｂ及びＦＥＴＱ４ｂが直列に接続された第２直列回路を形成し、ＦＥＴＱ５ｂ及びＦＥＴＱ６ｂが直列に接続された第３直列回路を形成している。そして、第１三相回路４１は、第１直列回路が変換回路３０側に設けられ、第３直列回路が絶縁トランス４３側に設けられ、第２直列回路が第１直列回路と第３直列回路との間に設けられ、これらの第１直列回路、第２直列回路、及び、第３直列回路が並列に接続されている。
【００２８】
第１三相回路４１は、変換回路３０、絶縁トランス４３、及び、制御部８０に接続される。第１三相回路４１は、制御部８０によりＦＥＴＱ１ｂ〜ＦＥＴＱ６ｂがオンオフ制御される。第１三相回路４１は、充電時には変換回路３０を介して供給される直流電力を交流電力に変換し当該交流電力を絶縁トランス４３に出力する。一方、第１三相回路４１は、ＡＣ給電時には絶縁トランス４３から出力される交流電力を直流電力に変換し当該直流電力を変換回路３０に出力する。
【００２９】
第２三相回路４２は、三相交流を入出力可能なハーフブリッジ回路である。第２三相回路４２は、ＦＥＴＱ１ｃ〜ＦＥＴＱ６ｃを有する。第２三相回路４２は、ＦＥＴＱ１ｃ及びＦＥＴＱ２ｃが直列に接続された第１直列回路を形成し、ＦＥＴＱ３ｃ及びＦＥＴＱ４ｃが直列に接続された第２直列回路を形成し、ＦＥＴＱ５ｃ及びＦＥＴＱ６ｃが直列に接続された第３直列回路を形成している。そして、第２三相回路４２は、第１直列回路が絶縁トランス４３側に設けられ、第３直列回路が高圧バッテリ５０側に設けられ、第２直列回路が第１直列回路と第３直列回路との間に設けられ、これらの第１直列回路、第２直列回路、及び、第３直列回路が並列に接続されている。
【００３０】
第２三相回路４２は、絶縁トランス４３、高圧バッテリ５０、及び、制御部８０に接続される。第２三相回路４２は、制御部８０によりＦＥＴＱ１ｃ〜ＦＥＴＱ６ｃがオンオフ制御される。第２三相回路４２は、充電時には絶縁トランス４３を介して供給される交流電力を直流電力に変換し当該直流電力を高圧バッテリ５０に出力する。一方、第２三相回路４２は、ＡＣ給電時には高圧バッテリ５０から出力される直流電力を交流電力に変換し当該交流電力を絶縁トランス４３に出力する。
【００３１】
絶縁トランス４３は、電圧を変換するものである。絶縁トランス４３は、第１三相回路４１と第２三相回路４２との間に設けられ、第１三相回路４１又は第２三相回路４２を介して供給される電力の電圧を変圧する。絶縁トランス４３は、３つのコイルユニット４３ａ〜４３ｃを有する。コイルユニット４３ａは、１次巻線Ｌ１ａと、メイン２次巻線Ｌ２ａと、サブ２次巻線Ｌ３ａとを有する。１次巻線Ｌ１ａは、第１三相回路４１の各相の一相に接続される。１次巻線Ｌ１ａは、例えば、一端がコイルＬ１ｄを介して第１三相回路４１のＦＥＴＱ１ｂとＦＥＴＱ２ｂとの間（第一相）に接続され、他端がコンデンサＣ１ｄを介して１次巻線Ｌ１ｂの他端に接続され且つコンデンサＣ３ｄを介して１次巻線Ｌ１ｃの他端に接続される。
【００３２】
メイン２次巻線Ｌ２ａは、１次巻線Ｌ１ａに電磁結合され、第２三相回路４２の各相の一相に接続される。メイン２次巻線Ｌ２ａは、例えば、一端がコイルＬ４ｄを介して第２三相回路４２のＦＥＴＱ１ｃとＱ２ｃとの間（第一相）に接続され、他端がコンデンサＣ４ｄを介してメイン２次巻線Ｌ２ｂの他端に接続され且つコンデンサＣ６ｄを介してメイン２次巻線Ｌ２ｃの他端に接続される。
【００３３】
サブ２次巻線Ｌ３ａは、１次巻線Ｌ１ａ及びメイン２次巻線Ｌ２ａに電磁結合され、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０に接続される。サブ２次巻線Ｌ３ａは、例えば、一端が後述する整流回路６１のダイオードＤ１とダイオードＤ２との間に接続され、他端がダイオードＤ３とダイオードＤ４との間に接続される。
【００３４】
同様に、コイルユニット４３ｂは、１次巻線Ｌ１ｂと、メイン２次巻線Ｌ２ｂと、サブ２次巻線Ｌ３ｂとを有する。１次巻線Ｌ１ｂは、第１三相回路４１の各相の一相に接続される。１次巻線Ｌ１ｂは、例えば、一端がコイルＬ２ｄを介して第１三相回路４１のＦＥＴＱ３ｂとＦＥＴＱ４ｂとの間（第二相）に接続され、他端がコンデンサＣ１ｄを介して１次巻線Ｌ１ａの他端に接続され且つコンデンサＣ２ｄを介して１次巻線Ｌ１ｃの他端に接続される。
【００３５】
メイン２次巻線Ｌ２ｂは、１次巻線Ｌ１ｂに電磁結合され、第２三相回路４２の各相の一相に接続される。メイン２次巻線Ｌ２ｂは、例えば、一端がコイルＬ５ｄを介して第２三相回路４２のＦＥＴＱ３ｃとＱ４ｃとの間（第二相）に接続され、他端がコンデンサＣ４ｄを介してメイン２次巻線Ｌ２ａの他端に接続され且つコンデンサＣ５ｄを介してメイン２次巻線Ｌ２ｃの他端に接続される。
【００３６】
サブ２次巻線Ｌ３ｂは、１次巻線Ｌ１ｂ及びメイン２次巻線Ｌ２ｂに電磁結合され、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０に接続される。サブ２次巻線Ｌ３ｂは、例えば、一端が整流回路６１のダイオードＤ３とダイオードＤ４との間に接続され、他端がダイオードＤ５とダイオードＤ６との間に接続される。
【００３７】
同様に、コイルユニット４３ｃは、１次巻線Ｌ１ｃと、メイン２次巻線Ｌ２ｃと、サブ２次巻線Ｌ３ｃとを有する。１次巻線Ｌ１ｃは、第１三相回路４１の各相の一相に接続される。１次巻線Ｌ１ｃは、例えば、一端がコイルＬ３ｄを介して第１三相回路４１のＦＥＴＱ５ｃとＦＥＴＱ６ｃとの間（第三相）に接続され、他端がコンデンサＣ２ｄを介して１次巻線Ｌ１ｂの他端に接続され且つコンデンサＣ３ｄを介して１次巻線Ｌ１ａの他端に接続される。
【００３８】
メイン２次巻線Ｌ２ｃは、１次巻線Ｌ１ｃに電磁結合され、第２三相回路４２の各相の一相に接続される。メイン２次巻線Ｌ２ｃは、例えば、一端がコイルＬ６ｄを介して第２三相回路４２のＦＥＴＱ５ｃとＱ６ｃとの間（第三相）に接続され、他端がコンデンサＣ５ｄを介してメイン２次巻線Ｌ２ｂの他端に接続され且つコンデンサＣ６ｄを介してメイン２次巻線Ｌ２ａの他端に接続される。
【００３９】
サブ２次巻線Ｌ３ｃは、１次巻線Ｌ１ｃ及びメイン２次巻線Ｌ２ｃに電磁結合され、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０に接続される。サブ２次巻線Ｌ３ｃは、例えば、一端が整流回路６１のダイオードＤ５とダイオードＤ６との間（第三相）に接続され、他端がダイオードＤ１とダイオードＤ２との間に接続される。
【００４０】
絶縁トランス４３は、充電時には第１三相回路４１から出力される交流電力の電圧を昇圧し、昇圧した交流電力を第２三相回路４２に出力する。一方、絶縁トランス４３は、ＡＣ給電時には第２三相回路４２から出力される交流電力の電圧を降圧し、降圧した交流電力を第１三相回路４１に出力する。
【００４１】
高圧バッテリ５０は、直流電力を蓄電可能な蓄電池である。高圧バッテリ５０は、複数の電池セルを有する。各電池セルは、それぞれが充放電可能な二次電池で構成され、例えば、リチウムイオン電池で構成されている。各電池セルは、それぞれが並んで配置され、隣に位置する電池セルと互いに直列に接続されている。高圧バッテリ５０は、例えば、２００Ｖ〜５００Ｖ程度の電圧である。高圧バッテリ５０は、充電時にはメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０により変圧された直流電力を蓄電し、ＡＣ給電時にはメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０に直流電力を供給する。高圧バッテリ５０は、インバータやモータジェネレータ等を含む高圧電源システムに電力を供給する。
【００４２】
サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、直流電力の電圧を変換するものである。サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、絶縁トランス４３から分岐し、第１三相回路４１又は第２三相回路４２を介して供給される三相交流電力の電圧を変圧する。サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、整流回路６１と、降圧回路６２とを有する。整流回路６１は、三相交流電力を直流電力に整流するものである。整流回路６１は、ダイオードＤ１〜Ｄ６を有する。整流回路６１は、ダイオードＤ１及びダイオードＤ２が順方向に沿って直列に接続された第１直列回路を形成し、ダイオードＤ３及びダイオードＤ４が順方向に沿って直列に接続された第２直列回路を形成し、ダイオードＤ５及びダイオードＤ６が順方向に沿って直列に接続された第３直列回路を形成している。そして、整流回路６１は、第１直列回路が絶縁トランス４３側に設けられ、第３直列回路が降圧回路６２側に設けられ、第２直列回路が第１直列回路と第３直列回路との間に設けられ、これらの第１直列回路、第２直列回路、及び、第３直列回路が並列に接続されている。整流回路６１は、上述のように、絶縁トランス４３のサブ２次巻線Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃに接続されている。整流回路６１は、当該サブ２次巻線Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃから出力される三相交流電力を直流電力に整流する。このように、整流回路６１は、リップルが相殺された三相交流電力を入力するので、安定した電力に対して整流処理を行うことができる。整流回路６１は、降圧回路６２に接続され、整流した直流電力を降圧回路６２に出力する。なお、整流回路６１は、ダイオードＤ１〜Ｄ６を用いた整流の代わりに、スイッチング素子を用いた同期整流でもよい。整流回路６１と降圧回路６２との間には、平滑用のコンデンサＣ１ｃが設けられている。
【００４３】
降圧回路６２は、電圧を降圧する降圧チョッパ回路である。降圧回路６２は、電流を通電又は遮断する３つのスイッチング素子を有するスイッチング回路６２ａと、３つのダイオードを有するダイオード部６２ｂと、スイッチング回路６２ａの動作に応じてダイオード部６２ｂを介して電流を出力する３つのコイルを有するコイル部６２ｃとを含んで構成される。降圧回路６２は、整流回路６１により整流された直流電力を降圧し、降圧した直流電力を低圧バッテリ７０に出力する。なお、降圧回路６２と低圧バッテリ７０との間には、平滑用のコンデンサＣ２ｃが設けられている。
【００４４】
低圧バッテリ７０は、直流電力を蓄電可能な蓄電池である。低圧バッテリ７０は、例えば、リチウムイオン電池で構成されている。低圧バッテリ７０は、例えば、１２Ｖ〜４８Ｖ程度の電圧である。低圧バッテリ７０は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０により降圧された直流電力を蓄電する。低圧バッテリ７０は、高圧電源システムよりも電圧が低い１２Ｖ電源システムに電力を供給する。
【００４５】
制御部８０は、変換回路３０、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０、及び、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０を制御するものである。制御部８０は、例えば、電流センサ２１ａ、電圧センサ２２ａ、及び、変換回路３０のスイッチング回路３１に接続され、電流センサ２１ａ及び電圧センサ２２ａの検出結果に基づいて、変換回路３０のスイッチング回路３１を制御する。制御部８０は、電流センサ２１ｂ、電圧センサ２２ｂ、並びに、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０の第１三相回路４１及び第２三相回路４２に接続され、電流センサ２１ｂ及び電圧センサ２２ｂの検出結果に基づいて、第１三相回路４１及び第２三相回路４２をインターリーブ制御する。ここで、インターリーブ制御とは、電流又は電圧の位相を互いに１２０°ずらした三相交流によりリップルを相殺してノイズを低減する制御である。制御部８０は、電流センサ２１ｃ、電圧センサ２２ｃ、並びに、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の降圧回路６２に接続され、電流センサ２１ｃ及び電圧センサ２２ｃの検出結果に基づいて降圧回路６２を制御する。
【００４６】
次に、電力変換装置１の動作例について説明する。図２は、実施形態に係る電力変換装置１の充電例を示す回路図である。電力変換装置１の変換回路３０は、例えば、図２に示すように、充電時には交流電源２から供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力をメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０に出力する。メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、変換回路３０から出力された直流電力を昇圧し、昇圧した直流電力を高圧バッテリ５０に出力する。また、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、充電時には絶縁トランス４３で分岐したサブＤＣ／ＤＣコンバータ６０に三相交流電力を出力する。サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０から出力された三相交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を降圧する。そして、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、降圧した直流電力を低圧バッテリ７０に出力する。
【００４７】
図３は、実施形態に係る電力変換装置１のＡＣ給電例を示す回路図である。電力変換装置１のメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、例えば、図３に示すように、ＡＣ給電時には高圧バッテリ５０から供給される直流電力の電圧を降圧し、降圧した直流電力を変換回路３０に出力する。変換回路３０は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０から出力された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力をフィルタ１０を介して負荷部３に出力する。また、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、ＡＣ給電時には絶縁トランス４３で分岐したサブＤＣ／ＤＣコンバータ６０に三相交流電力を出力する。サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０から出力された三相交流電力を直流電力に整流し、整流した直流電力を降圧する。そして、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、降圧した直流電力を低圧バッテリ７０に出力する。
【００４８】
次に、ＡＣ給電時における出力電力制限例について説明する。図４は、実施形態に係るＡＣ給電時の電力制限例を示すフローチャートである。電力変換装置１の制御部８０は、図４に示すように、電流センサ２１ｃ及び電圧センサ２２ｃからサブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電流及び出力電圧を取得する（ステップＳ１）。次に、制御部８０は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０が動作しているか否かを判定する（ステップＳ２）。制御部８０は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０が動作している場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電力を求める（ステップＳ３）。制御部８０は、例えば、上記ステップＳ１で取得したサブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電流及び出力電圧に基づいて、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電力を求める。
【００４９】
次に、制御部８０は、予め定められた変換回路（ＡＣインバータ）３０の出力電力の最大値、及び、上記ステップＳ３で求めたサブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電力の値に基づいて変換回路３０の電力制限値を求める（ステップＳ４）。制御部８０は、例えば、変換回路３０の出力電力の最大値から上記ステップＳ３で求めたサブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電力の値を減算して変換回路３０の電力制限値を求める。そして、制御部８０は、変換回路３０の電力制限値を上記ステップＳ４で求めた電力制限値に変更する（ステップＳ５）。制御部８０は、ＡＣ給電時において、変更した電力制限値に基づいて変換回路３０を制御し、当該変換回路３０から出力される交流電力を電力制限値の電力に制限する。なお、上記ステップＳ２において、制御部８０は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０が動作していない場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、変換回路（ＡＣインバータ）３０の電力制限値を変換回路（ＡＣインバータ）３０の出力電力の最大値に変更する（ステップＳ６）。
【００５０】
以上のように、実施形態に係る電力変換装置１は、車両に搭載され、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０と、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０とを備える。メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、三相交流を入出力可能な第１三相回路４１と、三相交流を入出力可能な第２三相回路４２と、絶縁トランス４３とを含んで構成される。サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、絶縁トランス４３から分岐し、第１三相回路４１又は第２三相回路４２を介して供給される電力の電圧を変圧する。絶縁トランス４３は、第１三相回路４１と第２三相回路４２との間に設けられ、第１三相回路４１又は第２三相回路４２を介して供給される電力の電圧を変圧する。絶縁トランス４３は、３つのコイルユニット４３ａ〜４３ｃを含んで構成される。コイルユニット４３ａ（４３ｂ、４３ｃ）は、１次巻線Ｌ１ａ（Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ）と、メイン２次巻線Ｌ２ａ（Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ）と、サブ２次巻線Ｌ３ａ（Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ）とを有する。１次巻線Ｌ１ａ（Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ）は、第１三相回路４１の各相の一相に接続される。メイン２次巻線Ｌ２ａ（Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ）は、１次巻線Ｌ１ａ（Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ）に電磁結合され、第２三相回路４２の各相の一相に接続される。サブ２次巻線Ｌ３ａ（Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ）は、１次巻線Ｌ１ａ（Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ）又はメイン２次巻線Ｌ２ａ（Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ）に電磁結合され、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０に接続される。コイルユニット４３ａ〜４３ｃの各々は、三相それぞれに少なくとも１つずつ設けられる。
【００５１】
この構成により、電力変換装置１は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０の第１三相回路４１及び第２三相回路４２をインターリーブ制御することにより、三相交流のリップルを相殺してノイズを低減することができる。これにより、電力変換装置１は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０に入力されるリップルを抑制でき、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０から低圧バッテリ７０に安定した電力を供給することができる。また、電力変換装置１において、絶縁トランス４３は、車載充電器、ＤＣ／ＤＣコンバータ、及び、ＡＣインバータの変圧器として用いることができる。これにより、電力変換装置１は、装置の大型化を抑制することができ、製造コストを削減することができる。また、電力変換装置１は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０を備えることにより、充電時及びＡＣ給電時に低圧バッテリ７０の充電量の低下を抑制することができる。電力変換装置１は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０がサブ２次巻線Ｌ３ａ（Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ）により絶縁トランス４３から分岐するので、切替リレーなどを不要とすることができ、部品点数を削減できる。この結果、電力変換装置１は、電圧の異なる複数の電力を適正に供給することができる。
【００５２】
上記電力変換装置１は、変換回路３０と、高圧バッテリ５０とを備える。変換回路３０は、交流電源２から供給された交流電力を変換した直流電力をメインＤＣ／ＤＣコンバータ４０に出力する。高圧バッテリ５０は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０により変圧された直流電力を蓄電する。この構成により、電力変換装置１は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０により高圧バッテリ５０を充電し、且つ、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０により低圧バッテリ７０を充電することができる。
【００５３】
上記電力変換装置１において、高圧バッテリ５０は、ＡＣ給電時に、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０に直流電力を供給する。変換回路３０は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０により変圧された直流電力を変換した交流電力を負荷部３に出力する。この構成により、電力変換装置１は、メインＤＣ／ＤＣコンバータ４０及び変換回路３０により負荷部３に交流電力を供給し、且つ、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０により低圧バッテリ７０を充電することができる。
【００５４】
上記電力変換装置１は、変換回路３０及びサブＤＣ／ＤＣコンバータ６０を制御する制御部８０を備える。制御部８０は、変換回路３０から負荷部３に出力する出力電力の最大値、及び、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０から実際に出力される出力電力に基づいて、変換回路３０から負荷部３に出力する出力電力を制限する。この構成により、電力変換装置１は、低圧バッテリ７０への充電電力に応じて負荷部３にＡＣ給電することができる。電力変換装置１は、例えば、低圧バッテリ７０への充電電力が相対的に大きい場合、負荷部３にＡＣ給電する電力を相対的に小さくし、一方、低圧バッテリ７０への充電電力が相対的に小さい場合、負荷部３にＡＣ給電する電力を相対的に大きくする。これにより、電力変換装置１は、低圧バッテリ７０への充電電力を確保しつつ、負荷部３に電力を適正に供給することができる。
【００５５】
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。図５は、実施形態の変形例に係るＡＣ給電時の電力制限例を示すフローチャートである。図５に示す例では、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電力の最大値に基づいて電力制限値を求める点で実施形態と異なる。電力変換装置１の制御部８０は、図５に示すように、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０が動作しているか否かを判定する（ステップＴ１）。制御部８０は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０が動作している場合（ステップＴ１；Ｙｅｓ）、予め定められた変換回路（ＡＣインバータ）３０の出力電力の最大値、及び、予め定められたサブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電力の最大値に基づいて電力制限値を求める（ステップＴ２）。制御部８０は、例えば、変換回路３０の出力電力の最大値からサブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電力の最大値を減算して変換回路３０の電力制限値を求める。そして、変換回路（ＡＣインバータ）３０の電力制限値を上記ステップＴ２で求めた電力制限値に変更する（ステップＴ３）。制御部８０は、ＡＣ給電時において、変更した電力制限値に基づいて変換回路３０を制御し、当該変換回路３０から出力される交流電力を電力制限値の電力に制限する。なお、上記ステップＴ１において、制御部８０は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０が動作していない場合（ステップＴ１；Ｎｏ）、変換回路（ＡＣインバータ）３０の電力制限値を変換回路（ＡＣインバータ）３０の出力電力の最大値に変更する。
【００５６】
以上のように、上記電力変換装置１において、制御部８０は、変換回路３０から負荷部３に出力する電力である出力電力の最大値、及び、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電力の最大値に基づいて、変換回路３０から負荷部３に出力する出力電力を制限する。この構成により、電力変換装置１は、低圧バッテリ７０への充電電力の最大値を確保した上で負荷部３にＡＣ給電することができる。これにより、電力変換装置１は、例えば、負荷部３にＡＣ給電時に低圧バッテリ７０への充電電力が最大に到達しても、負荷部３に安定してＡＣ給電しつつ、低圧バッテリ７０を充電することができる。
【００５７】
図６は、実施形態の変形例に係る絶縁トランス４３Ａを示す回路図である。絶縁トランス４３Ａは、１次巻線Ｌ１ａ〜Ｌ１ｃ及び共振回路の接続が実施形態に係る絶縁トランス４３とは異なる。絶縁トランス４３Ａでは、１次巻線Ｌ１ａは、例えば、図６に示すように、一端が共振用のコイルＬ１ｄを介して第１三相回路４１のＦＥＴＱ１ｂとＦＥＴＱ２ｂとの間に接続され、他端が共振用のコンデンサＣ１ｄを介してグランドに接続される。１次巻線Ｌ１ｂは、一端が共振用のコイルＬ２ｄを介して第１三相回路４１のＦＥＴＱ３ｂとＦＥＴＱ４ｂとの間に接続され、他端が共振用のコンデンサＣ２ｄを介してグランドに接続される。１次巻線Ｌ１ｃは、一端が共振用のコイルＬ３ｄを介して第１三相回路４１のＦＥＴＱ５ｃとＦＥＴＱ６ｃとの間に接続され、他端が共振用のコンデンサＣ３ｄを介してグランドに接続される。このように、絶縁トランス４３Ａは、１次巻線Ｌ１ａ〜Ｌ１ｃが共振回路に接続される。
【００５８】
図７は、実施形態の変形例に係る絶縁トランス４３Ｂを示す回路図である。絶縁トランス４３Ｂは、１次巻線Ｌ１ａ〜Ｌ１ｃ及び共振回路の接続が実施形態に係る絶縁トランス４３とは異なる。絶縁トランス４３Ｂでは、１次巻線Ｌ１ａは、例えば、図７に示すように、一端が共振用のコイルＬ１ｄを介して第１三相回路４１のＦＥＴＱ１ｂとＦＥＴＱ２ｂとの間に接続され、他端が共振用のコンデンサＣ１ｄを介して１次巻線Ｌ１ｂの他端及び１次巻線Ｌ１ｃの他端に接続される。１次巻線Ｌ１ｂは、一端が共振用のコイルＬ２ｄを介して第１三相回路４１のＦＥＴＱ３ｂとＦＥＴＱ４ｂとの間に接続され、他端が共振用のコンデンサＣ２ｄを介して１次巻線Ｌ１ａの他端及び１次巻線Ｌ１ｃの他端に接続される。１次巻線Ｌ１ｃは、一端が共振用のコイルＬ３ｄを介して第１三相回路４１のＦＥＴＱ５ｃとＦＥＴＱ６ｃとの間に接続され、他端が共振用のコンデンサＣ３ｄを介して１次巻線Ｌ１ａの他端及び１次巻線Ｌ１ｂの他端に接続される。このように、絶縁トランス４３Ｂは、１次巻線Ｌ１ａ〜Ｌ１ｃが共振回路に接続される。
【００５９】
なお、上記説明において、電力変換装置１は、ＡＣ／ＤＣ回路及びインバータ回路が同じ変換回路３０により構成される例について説明したが、これに限定されない。電力変換装置１は、ＡＣ／ＤＣ回路とインバータ回路とがそれぞれ別の回路により構成されてもよい。
【００６０】
電力変換装置１は、充電及びＡＣ給電の両方が可能である例について説明したが、これに限定されない。電力変換装置１は、例えば、充電又はＡＣ給電のいずれか一方を行うものであってもよい。
【００６１】
電力変換装置１は、充電時に高圧バッテリ５０及び低圧バッテリ７０の両方を充電する例について説明したが、これに限定されない。電力変換装置１は、例えば、充電時に高圧バッテリ５０を充電し且つ低圧バッテリ７０を充電しなくてもよい。
【００６２】
電力変換装置１は、ＡＣ給電時に負荷部３に電力を供給し且つ低圧バッテリ７０を充電する例について説明したが、これに限定されない。電力変換装置１は、例えば、ＡＣ給電時に負荷部３に電力を供給し且つ低圧バッテリ７０を充電しなくてもよい。
【００６３】
電力変換装置１は、充電時及びＡＣ給電時以外の時に、高圧バッテリ５０から供給する電力により低圧バッテリ７０を充電してもよい。
【００６４】
電力変換装置１は、変換回路３０及び高圧バッテリ５０を備える例について説明したが、これに限定されず、変換回路３０及び高圧バッテリ５０を備えていなくてもよい。
【００６５】
電力変換装置１は、変換回路３０から負荷部３に出力する出力電力を制限する例について説明したが、これに限定されず、変換回路３０から負荷部３に出力する出力電力を制限しなくてもよい。
【００６６】
サブＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、降圧回路６２を備える例について説明したが、これに限定されず、降圧回路６２の代わりに昇圧回路や昇降圧回路を備えてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  電力変換装置
２  交流電源
３  負荷部
３０  変換回路（ＡＣ／ＤＣ回路、インバータ回路）
４０  メインＤＣ／ＤＣコンバータ
４１  第１三相回路
４２  第２三相回路
４３、４３Ａ、４３Ｂ  絶縁トランス
４３ａ〜４３ｃ  コイルユニット
５０  高圧バッテリ（蓄電部）
６０  サブＤＣ／ＤＣコンバータ
８０  制御部
Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ  １次巻線
Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ  メイン２次巻線
Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃ  サブ２次巻線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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