(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に磁気結合する三種類以上の巻線を有する第１変圧器と、
相互に磁気結合する三種類以上の巻線を有する第２変圧器と、
第１搭載電源と、
第１搭載電源が接続される第１接続手段と、
第１変圧器内第１巻線・第１接続手段間及び第２変圧器内第１巻線・第１接続手段間に介在する第１変換ユニットと、
第２搭載電源と、
第２搭載電源が接続される第２接続手段と、
第１変圧器内第２巻線・第２接続手段間及び第２変圧器内第２巻線・第２接続手段間に介在する第２変換ユニットと、
第２変換ユニット・第２接続手段間に介在する一群の第２電圧変換器と、
外部と接続される第３接続手段と、
第１変圧器内第３巻線・第３接続手段間及び第２変圧器内第３巻線・第３接続手段間を随時接続する第３変換ユニットと、
第３変換ユニット・第３接続手段間に介在する一群の第３電圧変換器と、
第１及び第３接続手段のうち一方を制御下で第３変換ユニット側に接続する第１切替スイッチと、
を備え、原動機付移動体に搭載される電力分配回路。
【請求項２】
相互に磁気結合する三種類以上の巻線（Ｗ1a〜Ｗ1n；Ｗ2a〜Ｗ2n；Ｗ3a〜Ｗ3n）を有する変圧器と、
自移動体上の第１搭載電源を第１変換器ひいては変圧器内第１巻線（Ｗ1a〜Ｗ1n）側に接続する第１接続手段（Ａ1）と、
自移動体上の第２搭載電源を第２変換器ひいては変圧器内第２巻線（Ｗ2a〜Ｗ2n）側に接続する第２接続手段（Ａ2）と、
移動体外電源を第３変換器ひいては変圧器内第３巻線（Ｗ3a〜Ｗ3n）側に接続する際に使用される第３接続手段（Ａ3）と、
第３変換器を第１接続手段（Ａ1）側に接続する状態ａ及び第３接続手段（Ａ3）側に接続する状態ｂを採りうる第１切替スイッチ（ＵＳ1）と、
を備え、原動機付移動体に搭載される電力分配回路（１）であって、
相互に磁気結合する三種類以上の巻線（Ｗ1a〜Ｗ1n；Ｗ2a〜Ｗ2n；Ｗ3a〜Ｗ3n）をそれぞれ有し上記変圧器を含めｎ個ある変圧器（Ｔ1a〜Ｔ1n）と（但しｎは複数）、
変圧器（Ｔ1a〜Ｔ1n）内第１巻線（Ｗ1a〜Ｗ1n）・第１接続手段（Ａ1）間に介在する第１変換器（ＵＲ1）を上記第１変換器を含めｎ個有する第１変換ユニットと、
変圧器（Ｔ1a〜Ｔ1n）内第２巻線（Ｗ2a〜Ｗ2n）・第２接続手段（Ａ2）間に介在する第２変換器（ＵＲ2a〜ＵＲ2n）を上記第２変換器を含めｎ個有する第２変換ユニットと、
第２変換ユニット内第２変換器（ＵＲ2a〜ＵＲ2n）・第２接続手段（Ａ2）間に介在する一群の第２電圧変換器と、
変圧器（Ｔ1a〜Ｔ1n）内第３巻線（Ｗ3a〜Ｗ3n）・第３接続手段（Ａ3）間に介在する第３変換器（ＵＲ3a〜ＵＲ3n）を上記第３変換器を含めｎ個有する第３変換ユニットと、
第３変換ユニット内第３変換器（ＵＲ3a〜ＵＲ3n）・第３接続手段（Ａ3）間に介在する一群の第３電圧変換器と、
を備え、第１切替スイッチ（ＵＳ1）が、第１接続手段（Ａ1）及び第３接続手段（Ａ3）のうち一方を制御下で第３変換ユニット内第３変換器（ＵＲ3a〜ＵＲ3n）側に接続することを特徴とする電力分配回路。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電力分配回路であって、第１変換ユニットが、
第１変圧器内第１巻線に接続された第１群の第１変換器と、
第２変圧器内第１巻線に接続された第２群の第１変換器と、
を有し、第１群・第２群間で第１変換器同士が並列な電力分配回路。
【請求項４】
請求項１又は２記載の電力分配回路であって、第２変換ユニットが、
第１変圧器内第２巻線に接続された第１群の第２変換器と、
第２変圧器内第２巻線に接続された第２群の第２変換器と、
を有し、第１群・第２群間で第２変換器同士が並列な電力分配回路。
【請求項５】
請求項１又は２記載の電力分配回路であって、第３変換ユニットが、
第１変圧器内第３巻線に接続された第１群の第３変換器と、
第２変圧器内第３巻線に接続された第２群の第３変換器と、
第１群の第３変換器と第２群の第３変換器との接続を制御下で縦続状態・並列状態間で切り替えるスイッチと、
を有する電力分配回路。
【請求項６】
請求項１又は２記載の電力分配回路であって、
第２電圧変換器に対する迂回路を制御下で提供する第２切替スイッチを備えること、
第２電圧変換器が非線形チョークを有すること、並びに
第１切替スイッチが三極スイッチングリレーであること、
のうち１個又は複数個に該当する電力分配回路。
【請求項７】
請求項１又は２記載の電力分配回路であって、
第１切替スイッチ内に第１始動／遮断リレー複数個があり、且つ第３接続手段を制御下で二極交流電圧源に接続する第２始動／遮断リレー２個を備えること、並びに
第１切替スイッチを介し第１接続手段が第３変換ユニット側に接続されているときには第１・第２接続手段間、第３接続手段が第３変換ユニット側に接続されているときには第３・第２接続手段間に関し、配下にある一群の第３電圧変換器を制御し電圧を整合させる制御手段を備えること、
のいずれかに該当する電力分配回路。
【請求項８】
相互に磁気結合する三種類以上の巻線（Ｗ1，Ｗ1a〜Ｗ1n；Ｗ2，Ｗ2a〜Ｗ2n；Ｗ3，Ｗ3a〜Ｗ3n）を有する変圧器（Ｔ1，Ｔ1a〜Ｔ1n）と、
自移動体上の第１搭載電源を第１変換器（ＵＲ1）ひいては変圧器内第１巻線（Ｗ1，Ｗ1a〜Ｗ1n）側に接続する第１接続手段（Ａ1）と、
自移動体上の第２搭載電源を第２変換器（ＵＲ2，ＵＲ2a〜ＵＲ2n）ひいては変圧器内第２巻線（Ｗ2，Ｗ2a〜Ｗ2n）側に接続する第２接続手段（Ａ2）と、
移動体外電源を第３変換器（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）ひいては変圧器内第３巻線（Ｗ3，Ｗ3a〜Ｗ3n）側に接続する際に使用される第３接続手段（Ａ3）と、
第３変換器（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）を第１接続手段（Ａ1）側に接続する状態ａ及び第３接続手段（Ａ3）側に接続する状態ｂを採りうる第１切替スイッチ（ＵＳ1，ＵＳ1’）と、
第１搭載電源と変圧器内第１巻線（Ｗ1，Ｗ1a〜Ｗ1n）との接続を遮断でき、第１変換器（ＵＲ1）に含まれるスイッチと、
を備え、原動機付移動体に搭載される電力分配回路（１，１’）であって、
第１巻線が複数個（Ｗ1，Ｗ1a〜Ｗ1n）、それに接続された第１変換器（ＵＲ1）が複数個あり、第１変換器（ＵＲ1）同士の接続を縦続状態・並列状態間で切替可能な構成ｃ、
第２巻線が複数個（Ｗ2，Ｗ2a〜Ｗ2n）、それに接続された第２変換器が複数個（ＵＲ2，ＵＲ2a〜ＵＲ2n）あり、第２変換器（ＵＲ2，ＵＲ2a〜ＵＲ2n）同士の接続を縦続状態・並列状態間で切替可能な構成ｄ、並びに
第３巻線が複数個（Ｗ3，Ｗ3a〜Ｗ3n）、それに接続された第３変換器が複数個（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）あり、第３変換器（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）同士の接続を縦続状態・並列状態間で切替可能な構成ｅのうち、
１個又は複数個と共に、
第２変換器（ＵＲ2a〜ＵＲ2n）・第２接続手段（Ａ2）ひいては第２搭載電源間に昇圧、降圧又はその双方が可能な電圧変換器（ＳＷ2）があり、そのインダクタンスが状態ａ下では高く、状態ｂ下では低い非線形チョーク（Ｌ）がその電圧変換器（ＳＷ2）内にある構成ｆを、
有する電力分配回路と、
第１及び第２搭載電源と、
が搭載され、
第１搭載電源が第１接続手段（Ａ１）、第２搭載電源が第２接続手段（Ａ２）にそれぞれ接続されたことを特徴とする原動機付移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００９年６月２６日付米国暫定特許出願第６１／２２１０２８号、それに対応する米国特許出願並びに２００９年９月１日付スイス連邦特許出願第０９８２／０９号に基づく優先権の利益を享受する出願である。この参照を以て、それら米国暫定特許出願及びスイス連邦特許出願の全内容をあらゆる趣旨及び目的において本願に繰り入れ、本願中に同様の記載があると見なすことにする。
【０００２】
本発明は、
相互に磁気結合する三種類以上の巻線を有する変圧器と、
自移動体上の第１搭載電源を第１変換器ひいては変圧器内第１巻線側に接続する第１接続手段と、
自移動体上の第２搭載電源を第２変換器ひいては変圧器内第２巻線側に接続する第２接続手段と、
自移動体上の電源を第３変換器ひいては変圧器内第３巻線側に接続する際に使用される第３接続手段と、
第３変換器を第１接続手段側に接続する状態ａ及び第３接続手段側に接続する状態ｂを採りうる第１切替スイッチと、
を備え、電気自動車等の原動機付移動体に搭載される電力分配回路に関する。本発明は、更に、この電力分配回路と共に２個の電源が搭載された原動機付移動体に関する。
【背景技術】
【０００３】
バッテリやアキュムレータで推進される電気自動車はいまや不可欠なものになっている。長きに亘りその用途がニッチな分野、例えばフォークリフト車や鉱石車に限られてきたが、道路交通に大量の電気自動車が導入されるのも目前のことである。それに伴い、電気自動車に課される条件も質的に変貌している。特に、１００ｋＷ以上の原動力が求められることが、電気自動車設計者にとっては難題である。電流値を許容限度下に抑えつつこうした大原動力を発生させるには、車両推進ユニット用の電圧をかなり高めにする必要がある。例えば、ピーク電力が１００ｋＷなら、電流を２５０Ａ以下に抑えるのに車両推進電源を直流４００Ｖ仕様にする必要がある。
【０００４】
他方、原動機付移動体に搭載される装置のなかには、こうした高電圧向けの設計でないものもある。例えば、照明、（電動窓用やシート調節用の）各種アクチュエータ、車上娯楽等のシステムは、従来からの経緯もあり、直流１２Ｖ向けに設計されるのが通例である。そのため、電気自動車ではその電圧値が異なる二種類の電源が使用されることが多い。車載の主電源（及びより低電圧な補助電源）例えばバッテリを充電できるよう、電気自動車には車外電源との接続手段も搭載される。車外電源としては、欧州で一般的な商用２３０Ｖ交流電源や、太陽光発電機を初めとする直流電源が使用されうる。固定的な車外電源に代え、他の電気自動車が車外電源として使用されることもありうる。これまでの説明からご理解頂けるように、こうした電源間のエネルギ輸送については注意を払う必要がある。従来から、そのための回路が幾種類か開発されている。
【０００５】
まず、特許文献７記載の電気自動車用電力分配回路では、車両推進用の主バッテリ、車載補機駆動用の補機バッテリ、並びに交流電源との接続手段が、一次巻線及び二種類の二次巻線を有する変圧器を介し互いに接続されている。充電中には、電力が二種類の二次巻線を介し主バッテリや補機バッテリに分配される。主バッテリでの補機バッテリ充電や補機バッテリでの主バッテリ充電も可能である。
【０００６】
次に、特許文献８記載の電気自動車用回路では、主バッテリ、補機バッテリ、並びに交流電源との接続手段が、三種類の巻線を有する変圧器を介し互いに接続されている。交流電源での主バッテリ充電及び補機バッテリ充電に加え、主バッテリでの補機バッテリ充電も可能である。
【０００７】
更に、特許文献４記載の電気自動車用回路では、交流電圧源との接続手段が単捲変圧器を介し主バッテリに接続されている。その主バッテリで補機バッテリを充電するための付加巻線を、その単捲変圧器のコア上に設けることもできる。
【０００８】
そして、特許文献１記載の充電装置は、電動機駆動用の主バッテリ及び車載補機駆動用の補機バッテリを各１個以上備えるバッテリ推進車両用に構成されている。この充電装置では、制御対象となるチョッパ回路を、あるときには切替装置経由で主バッテリに接続し、またあるときには切替装置及び整流回路経由で車外電源に接続する。そのチョッパ回路の出力は変圧器の一次巻線に印加され、同変圧器の二次巻線出力が補機バッテリ充電に使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９６４６６６６号明細書（Ａ１）
【特許文献２】独国特許出願公開第１９９４１１７０号明細書（Ａ１）
【特許文献３】独国特許出願公開第４４１６６７９号明細書（Ａ１）
【特許文献４】独国特許出願公開第３３０５２２４号明細書（Ａ１）
【特許文献５】欧州特許出願公開第０６７０２３６号明細書（Ａ１）
【特許文献６】欧州特許出願公開第０１１６９２５号明細書（Ａ２）
【特許文献７】米国特許出願公開第２００８／０３１６７７４号明細書（Ａ１）
【特許文献８】米国特許第５６３３５７７号明細書（Ａ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、原動機付移動体又はそれに搭載される電力分配回路の改良、特に回路コストや電力損失の低減にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するため、本願では、請求項１記載の特徴を有する電力分配回路及び請求項１０記載の特徴を有する原動機付移動体を提案する。
【００１２】
即ち、本発明に係る電力分配回路は、技術分野の欄に記載の電力分配回路であって、
第１巻線が複数個、それに接続された第１変換器が複数個あり、第１変換器同士の接続を縦続状態・並列状態間で切替可能な構成ｃ、
第２巻線が複数個、それに接続された第２変換器が複数個あり、第２変換器同士の接続を縦続状態・並列状態間で切替可能な構成ｄ、並びに
第３巻線が複数個、それに接続された第３変換器が複数個あり、第３変換器同士の接続を縦続状態・並列状態間で切替可能な構成ｅのうち、
１個又は複数個を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る原動機付移動体は、本発明に係る電力分配回路と、第１及び第２搭載電源と、が搭載され、第１搭載電源が第１接続手段、第２搭載電源が第２接続手段にそれぞれ接続されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１に、第１・第２搭載電源間エネルギ輸送機能を省くことなく、搭載電源用の変換器を単純な変換器、例えば一方向性の整流器として設計することができる。従って、電力分配回路の回路構成や制御を簡略化することができる。更に、第２搭載電源専用の電圧変換器を設ける必要がないため、輸送中のエネルギ損失を更に抑えることもできる。移動体外電源との接続時を初めとする様々な状況下で、電圧変換器による電圧整合動作を通じ且つ必要に応じ、電圧差を抑えることができる。
【００１５】
本発明によれば、第２に、変換器同士の接続を縦続状態・並列状態間で随時切り替えることでも電圧差を抑えることができる。即ち、電力分配回路に備わる接続手段間の電圧差、ひいては諸電源間の電圧差を抑えるための電圧整合動作を、より単純な形態で実行することができる。
【００１６】
なお、以上及び以下の欄での説明は電気自動車を念頭に置いてのものであるが、本発明は電気推進式でない原動機付移動体にも適用することができる。本願中の語「原動機付移動体」が原動機推進式の移動体全てを包含すること、従って陸上移動体、その一例たる鉄道車両、水上移動体、航空機等も包含することを了解されたい。
【００１７】
同様に、本願中の語「変換器」が整流器、インバータ及び双方向変換器を包含していることも了解されたい。整流器は、例えば、ダイオードや、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴその他のトランジスタや、サイリスタを初め、各種整流素子で又はその組合せで実現することができる。インバータは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴその他のトランジスタや、サイリスタを含め、各種スイッチング素子又はその組合せで実現することができる。従って、受動整流器、能動整流器、能動インバータ等を変換器として使用することができる。
【００１８】
また、本願中の語「バッテリ」が蓄電池、アキュムレータその他の電流蓄蔵媒体を包含することも了解されたい。
【００１９】
更に、本願中の語「切替スイッチ」が、１個又は複数個の回路枝内で電気的な接続を交番的に発生させる装置、という意味であることを了解されたい。例えば、複数個のスイッチング素子を同期して作動させることで、そうした切替スイッチを実現することができる。スイッチング素子としては、切替機能があるもの、ターンオン機能があるもの、ターンオフ機能があるもの、その抵抗値が大きく変化するもの等を使用することができる。これに該当するスイッチング素子としては、トランジスタ、サイリスタ、メカニカルスイッチ、リレー等がある。
【００２０】
そして、本願中の「結合」、「接続」又はこれに類似する語が、２個のユニット、部材乃至回路部品間の直接的又は間接的なつながりを指すに留まらないことも了解されたい。３個以上の回路、ユニット、部材乃至回路部品間のつながりも、それらの概念に包含されるものとする。
【００２１】
本発明は、従属形式請求項、明細書及び図面の記載で明示又は示唆の如く諸形態で有益に実施することができる。
【００２２】
例えば、構成ｃ中の第１巻線を第１変換器、構成ｄ中の第２巻線を第２変換器、構成ｅ中の第３巻線を第３変換器に１対１接続するのが望ましい。こうすれば、個々の巻線乃至変換器を個別に作動させること、例えば電流リップルが小さくなるようその位相をずらして作動させることができる。
【００２３】
電力分配回路内に
状態ａでは第３変換器・第１接続手段間、状態ｂでは第３変換器・第３接続手段間に介在する電圧変換器と、
状態ａでは第１・第２接続手段間、状態ｂでは第３・第２接続手段間に関し、配下にある電圧変換器を制御し電圧を整合させる制御手段と、
を設けてもよい。この構成では、その電圧変換器を複数の形態で使用することことができる。即ち、第１搭載電源から第２搭載電源への給電による駆動と、移動体外電源から移動体への給電による充電とに、その電圧変換器を併用することができる。
【００２４】
本発明に係る電力分配回路に
第２変換器・第２接続手段ひいては第２搭載電源間に介在する電圧変換器と、
電圧変換器に対する迂回路を状態ａ下で提供する第２切替スイッチと、
を設けるのも有益である。この構成では、第２搭載電源が第１搭載電源から給電を受ける状態ａ下で、主に第３変換器前段の電圧変換器を用い第１・第２搭載電源間電圧整合動作を実行すると共に、その動作に必要でない第２搭載電源用の電圧変換器を第２切替スイッチで迂回させることができる。
【００２５】
更に有益なのは、第２変換器・第２接続手段ひいては第２搭載電源間に介在し昇圧、降圧又はその双方が可能な電圧変換器と、その電圧変換器内にありそのインダクタンスが状態ａで高く状態ｂで低い非線形チョークと、を備える構成にすることである。これは、一般に、充電モード下で移動体外電源から第２搭載電源に供給される電力に比べ１０〜２０倍の電力が、駆動モード下で第１搭載電源から第２搭載電源に供給される、という事実に基づいている。チョーク巻線の寸法を駆動モード下の大電流向けに設計する一方、チョーク内磁気回路を、小電流時だけチョークのインダクタンスが増し電圧変換器を機能させうる値になるよう最適化しておけば、大電流時にその磁気回路が飽和に達しチョークのインダクタンスが非常に小さな値まで降下することとなる。こうしたチョークはコンパクト且つ低コストで実現することができる。
【００２６】
本発明は、変圧器の巻線が共通に捲回されるコアを備える構成にするのが望ましい。この構成では、巻線間の良好な磁気結合を低コストで実現することができる。
【００２７】
第２巻線を箔状にするのも有益である。第２搭載電源側電力が第１搭載電源側のそれに比し小さいことが多いからである。この場合、第２巻線を箔状にすることで、スペースや材料を節約することができる。
【００２８】
第１・第２接続手段間で電圧仕様が異なる構成も有益である。搭載電源間変圧器経由結合が効果的なためである。
【００２９】
そして、第１切替スイッチ、第２切替スイッチ及び第３変換器のうち１個又は複数個を制御する制御手段を設けることが有益である。この構成では、その切替に関わる部材が多数ある場合でも、諸作動状態間の切替を容易に行うことができる。場合によっては、特定の作動状態例えば交流電源による充電を適当なセンサで自動検知し、必要な手段を採ることもできる。制御手段自体は、ソフトウェアやハードウェア、例えば本発明を実施するのに必要なコードやパラメタが保存されたメモリを伴う中央処理ユニットで実現することができる。
【００３０】
なお、上述した構成や本発明のその他の諸形態は所望形態で任意に組みあわせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力分配回路を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電力分配回路を示す模式図である。
【図３】本発明に係る電力分配回路での第１搭載電源・第２搭載電源間エネルギ流を示す模式図である。
【図４】本発明に係る電力分配回路での第２搭載電源・移動体外電源間エネルギ流を示す模式図である。
【図５】本発明に係る電力分配回路での第１搭載電源・移動体外電源間エネルギ流を示す模式図である。
【図６】本発明に係る電力分配回路での第１搭載電源・第２搭載電源間エネルギ流の別例を示す模式図である。
【図７】第１切替スイッチの変形例を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係り、第２電圧変換器に第２切替スイッチが付設されている電力分配回路の一部分を示す図である。
【図９】図８のそれに類似しているが第２電圧変換器に第２切替スイッチが付設されていないものの一部分を示す図である。
【図１０】図９のそれに類似しているが第２電圧変換器内のダイオード回路にスイッチがあるものの一部分を示す図である。
【図１１】図８のそれに類似しているが変換器及び変圧器がｎ個あるものの一部分を示す図である。
【図１２】図８のそれに類似しているが第３変換器同士が固定的に縦続接続、第２変換器同士が切替可能に接続されているものの一部分を示す図である。
【図１３】図１２のそれに類似しているが第３変換器同士が固定的に並列接続されているものの一部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、別紙図面を参照し且つその好適な実施形態を例に、本発明に関しより詳細に説明する。
【００３３】
図中、同様乃至類似部材には同様の参照符号が付され、また機能類似部材乃至構成には（明示なき限り）添え字のみが違う類似参照符号が付されている。
【００３４】
図１に、本発明の第１実施形態に係る電力分配回路１を示す。図中、変圧器Ｔ1は、相互に磁気結合する三種類の巻線Ｗ1〜Ｗ3を有している。巻線Ｗ1〜Ｗ3は共通のコアに捲回されている。これは、好適ではあるが一例に過ぎず、他の形態で磁気結合を実現することもできる。また、第１巻線Ｗ1、第２巻線Ｗ2及び第３巻線Ｗ3には順に第１変換器ＵＲ1、第２変換器ＵＲ2及び第３変換器ＵＲ3が接続されている。変換器ＵＲ1は、第１フィルタＦ1を介し、自移動体上の第１搭載電源との接続のための第１接続手段Ａ1に接続されている。変換器ＵＲ2は、第２電圧変換器ＳＷ2及び第２フィルタＦ2を介し、自移動体上の第２搭載電源との接続のための第２接続手段Ａ2に接続されている。そして、変換器ＵＲ3は、第３電圧変換器ＳＷ3及び第３フィルタＦ3を介し、移動体外電源との接続のための第３接続手段Ａ3に接続されている。加えて、この回路１は第１切替スイッチＵＳ1を備えているので、フィルタＦ3及び電圧変換器ＳＷ3を介し変換器ＵＲ3が接続される先を、手段Ａ1・Ａ3間で切り替えることができる。
【００３５】
以下の説明の便宜上、第１搭載電源としては、バッテリ乃至アキュムレータ、推進用のモータ、そのモータ用のレギュレータ等を含め推進機器を駆動する電源、例えば４００Ｖ直流電源を想定する。第２搭載電源としては、各種制御手段（例えば搭載コンピュータ）、照明システム、娯楽システム、補機モータ（例えば電動窓用のものやスライディングルーフ用のもの）等を含め補機を駆動する低電圧の電源、例えば１２Ｖ直流電源を想定する。そして、移動体外電源としては、例えば在来の２３０Ｖ交流電源を想定する。無論、これ以外の構成を採ることもできる。例えば、移動体外電源として太陽光発電機や別の移動体（故障時支援車両や連結先トレーラ）を使用し、そこから直流電力を受け取るようにしてもよい。一般的ではないが、搭載電源を交流電源にすることもできる。
【００３６】
図２に、本発明の第２実施形態に係りその変形が容易な電力分配回路１’を示す。これは、図１に示した電力分配回路１と概ね同一の構成であるが、三種類の巻線Ｗ1〜Ｗ3を有する単一の変圧器Ｔ1に代え、第１巻線Ｗ1及び第３巻線Ｗ3を有する第１変圧器Ｔ1と、第２巻線Ｗ2及び第４巻線Ｗ4を有する第２変圧器Ｔ2とを備えている。
【００３７】
従って、この図に示す実施形態は、
第１巻線Ｗ1及び第２巻線Ｗ3を含め相互に磁気結合する複数種類の巻線を有する第１変圧器Ｔ1と、
第３巻線Ｗ2及び第４巻線Ｗ4を含め相互に磁気結合する複数種類の巻線を有する第２変圧器Ｔ2と、
自移動体上の第１搭載電源を第１変換器ＵＲ1ひいては巻線Ｗ1側に接続する第１接続手段Ａ1と、
自移動体上の第２搭載電源を第２変換器ＵＲ2ひいては巻線Ｗ2側に接続する第２接続手段Ａ2と、
移動体外電源を第３変換器ＵＲ3ひいては巻線Ｗ3，Ｗ4側に接続する際に使用される第３接続手段Ａ3と、
変換器ＵＲ3を手段Ａ1に接続する状態ａ及び手段Ａ3に接続する状態ｂを採りうる第１切替スイッチＵＳ1，ＵＳ1’と、
を備え、原動機付移動体に搭載される電力分配回路１’であって、請求項１に記載の特徴を備える発明の実施形態としても、捉えることができる。
【００３８】
なお、第４巻線を複数個設け、その相互接続を縦続接続・並列接続間で切り替えうる構成にしてもよい。その際には第３変換器と第４巻線を１対１結合させるとよい。
【００３９】
次に、上記実施形態に係る電力分配回路１の機能に関し説明する。まず、図３に示す状態では、第１切替スイッチＵＳ1のポジションが第１接続手段Ａ1側であり、第３変換器ＵＲ3がその手段Ａ1を介し第１搭載電源たる推進用４００Ｖ直流電源に接続されている。図中の矢印付一点鎖線は、第１搭載電源から第２搭載電源に流入するエネルギ流Ｅ1を表している。図中のエネルギ流Ｅ1は手段Ａ1から第２接続手段Ａ2に向かっているが、これとは逆の向きに流すこともできる。
【００４０】
第１搭載電源から供給される電力は、回路フィードバックを抑える第３フィルタＦ3を経て第３電圧変換器ＳＷ3へと輸送され、そこでその電圧値が第２搭載電源側への輸送向けに変換される。具体的には既知構成の降圧型電圧変換器で直流４００Ｖから直流約２３０Ｖへと降圧される。第３変換器ＵＲ3では、この中間回路電圧が交流に変換され、変圧器内の巻線Ｗ3・Ｗ2間誘導結合を介し電力が輸送される。その先にある第２変換器ＵＲ2は整流器等の回路であり、ここでは交流電圧から直流電圧への変換が行われる。その次の段階では、第２電圧変換器ＳＷ2及び第２フィルタＦ2を介し第２接続手段Ａ2、ひいては第２搭載電源へと電力が輸送される。電圧変換器ＳＷ3にて電圧値が相応値に変換されるのであれば、電圧変換器ＳＷ2抜きの構成にしてもよいし、図８に示す如く一時的に電圧変換器ＳＷ2を迂回させる構成にしてもよい。
【００４１】
図４に、第１切替スイッチＵＳ1をもう一つのポジションに切り替え、移動体外電源からの電力を第２搭載電源に輸送しうるようにした状態、即ち矢印線で示すエネルギ流Ｅ2が生じうるようにした状態を示す。この状態では、２３０Ｖ交流電圧が整流されて相応の中間回路電圧になり、更に高周波数スイッチングで交流へと戻される。その電力は、第３巻線Ｗ3から第２巻線Ｗ2へと輸送された後、第２変換器ＵＲ2における整流、第２電圧変換器ＳＷ2における電圧整合動作及び第２フィルタＦ2におけるフィルタリングを経て、第２接続手段Ａ2ひいては第２搭載電源へと輸送される。従って、第２搭載電源が低電圧バッテリである場合、１２Ｖ直流でその付近まで充電することができる。静止中の移動体に対し、固定交流電源や緊急用内燃機関発電機等の可搬交流電源から給電することもできる。これは、その移動体がレクリエーション車両である場合等に役立つ。なお、図示のものとは逆の向き、即ち第２搭載電源から移動体外電源へと向かう向きでエネルギを流すこともできる。
【００４２】
図５に、移動体外電源たる交流電源で第１搭載電源たる推進用バッテリが充電される状態、即ち巻線Ｗ3・Ｗ1間電力輸送で図示の如きエネルギ流Ｅ3が生じる状態を示す。この状態では、図示の通り第１切替スイッチＵＳ1により第３変換器ＵＲ3・第３接続手段Ａ3間が接続されている。第１変換器ＵＲ1が双方向変換器なら、巻線Ｗ3から巻線Ｗ1に向かう方向及びそれとは逆の方向に沿った電力輸送を実現することができる。
【００４３】
また、図示の通り第１変換器ＵＲ1・第１接続手段Ａ1間には電圧変換器が介在していない。この構成では、変圧器内巻線Ｗ1〜Ｗ3の巻数比設定で搭載電源間乃至搭載電源・移動体外電源間電圧差を概ね吸収できるにしても、負荷条件変化で各部電圧値が所要値からずれることはほとんど不可避である。従って、第１搭載電源側への印加電圧を第３電圧変換器ＳＷ3で相応値へと調整、安定化するのが望ましい。この安定化に伴い、第２巻線Ｗ2に現れる電圧も変化するが、第２電圧変換器ＳＷ2の動作でその電圧値を整合させ第２搭載電源向けの値にすることができる。
【００４４】
図６に、第２搭載電源から第１搭載電源（又は移動体外電源）への電力輸送やそれとは逆方向のそれが、前述の形態とは別の形態で実行される状態を示す。このように、第１・第２搭載電源間電力輸送には二種類の経路、即ち図３中のエネルギ流Ｅ1と図６中のエネルギ流Ｅ4を使用することができる。
【００４５】
なお、図２に示した電力分配回路１’の機能は図１に示した電力分配回路１の機能と概ね同様である。例えば、図３を参照しての説明は、第２搭載電源へのエネルギ輸送が別の第２変圧器Ｔ2を経由することを除き、大筋で当てはまる。
【００４６】
また、図１及び図２に示した回路では、移動体内外の電源配置として、よく使用される配置を想定している。従って、第１及び第２搭載電源や移動体外電源の種類によっては、図１及び図２に示した部材のうち幾つかを省略した方がよい場合や、図示のない部材を追加した方がよい場合もある。変圧器と共に昇圧回路や降圧回路を利用する電力輸送は既知であるので、こうした省略乃至追加は、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）がなしうる範囲内のことである。
【００４７】
図７に第１切替スイッチの変形例ＵＳ1’を示す。図１及び２における三極スイッチングリレーに代え、この例では複数個の第１始動／遮断リレーを随時作動させるようにしている。従って、変圧器Ｔ1との高電圧接続を成功裏に遮断することができる。破線で括られた領域内にある６個のリレーは、その第１切替スイッチＵＳ1’を構成するリレーである。この図の構成には、それを介し電力分配回路１又は１’を二極交流電圧源に接続できるよう、更に２個のリレーが付加されている。
【００４８】
図８に、本発明の第３実施形態に係る電力分配回路の一部分を示す。本実施形態には質的に異なる様々な変形が施されている。
【００４９】
例えば、単体の変圧器Ｔ1に代え２個の変圧器Ｔ1a，Ｔ1bが使用されている。変圧器Ｔ1aでは巻線Ｗ1a，Ｗ2a，Ｗ3a、変圧器Ｔ1bでは巻線Ｗ1b，Ｗ2b，Ｗ3bが相互に磁気結合される。第３変換器ＵＲ3a，ＵＲ3bは順に第３巻線Ｗ3a，Ｗ3bに接続されており、双方向変換器として構成されている。変換器ＵＲ3a・ＵＲ3b間の接続は縦続接続・並列接続間で切り替えうるので、それによる電圧整合動作を電圧変換器による電圧整合動作に代え又はそれと共に実行することができる。即ち、この変換器ＵＲ3a・ＵＲ3b間ひいては第３巻線Ｗ3a・Ｗ3b間接続は、例えば固定式２３０Ｖ交流電源に接続されている状況では並列接続にするのが望ましく、４００Ｖ直流電源たる第１搭載電源を使用する際には縦続接続にするのが望ましい。
【００５０】
また、第２搭載電源側につながる第２変換器ＵＲ2a・ＵＲ2b間の接続は固定的並列接続とされている。この個所に接続関係切替機能を組み込むことも可能である。変圧器内第１巻線Ｗ1a，Ｗ1bにつながる第１変換器（この図には示さず）についても同様である。変換器ＵＲ1が１個、第１巻線がＷ1a，Ｗ1bの２個で、巻線Ｗ1a・Ｗ1b間接続を縦続接続・並列接続間で切り替えうる構成や、変換器ＵＲ2が１個、第２巻線がＷ2a，Ｗ2bの２個で、巻線Ｗ2a・Ｗ2b間接続を縦続接続・並列接続間で切り替えうる構成にすることも可能である。そして、三種類以上の巻線間で縦続接続・並列接続間切替を行う構成にすることも勿論可能である。例えば、三種類の巻線間で縦続接続・並列接続間切替を行うことが電圧整合上都合がよい場合もありうる。
【００５１】
更に、この図では固定的に並列接続された第２変換器ＵＲ2a，ＵＲ2bに対し順に第２巻線Ｗ2a，Ｗ2bが接続されている。これについても、縦続接続・並列接続間切替機能の付加や固定的な縦続接続への変形が可能である。
【００５２】
更に、図中の第２電圧変換器ＳＷ2は降圧型である。図４に示す如く移動体外電源から給電を受ける場合、第３電圧変換器ＳＷ3にて第１搭載電源向け電圧値へと調整乃至安定化した後、この電圧変換器ＳＷ2で第２搭載電源向け電圧値に再調整される。他方、図３に示す如く第１搭載電源から第２搭載電源へとエネルギを輸送する場合、専ら電圧変換器ＳＷ3にて第２搭載電源向け電圧値へと調整される。従って、図示の通り、破線内に設けた切替スイッチＵＳ2で電圧変換器ＳＷ2に対する迂回路を随時発生させることで、電力損失の多くを抑えることができる。そのスイッチＵＳ2としては単純な始動／遮断リレーを使用することができる。
【００５３】
図９に、第２切替スイッチＵＳ2を省略し、チョークＬとして非線形チョークを採用した変形例を示す。通例、駆動モード下で第１搭載電源から第２搭載電源に供給される電力は、充電モード下で移動体外電源から第２搭載電源に供給される電力に比し１０〜２０倍大きくなるのが実態である。これに対処するには、チョーク巻線の寸法を駆動モード下の大電流向けに設計する一方、チョークＬの磁気回路を、小電流時（即ち充電モード下）だけインダクタンスが増し電圧変換器を機能させうる値になるよう最適化すればよい。そうした磁気回路は大電流時に飽和に達し、チョークＬのインダクタンスが非常に小さな値まで降下する。こうしたチョークＬはコンパクト且つ低コストで実現することができる。
【００５４】
図１０に、第２電圧変換器ＳＷ2内に低負荷のダイオード回路を設け、そこにスイッチＵＳ3を設けることで、極性反転保護を実現するようにした変形例を示す。そのスイッチＵＳ3は、先に述べたものに倣いＭＯＳＦＥＴで実現することができる。トランジスタ、ＩＧＢＴ、サイリスタ、リレー等、その他の諸スイッチング素子も用いることができる。大電流極性反転保護を実現するには、ＭＯＳＦＥＴを正配線ででターンオフさせる構成を採ればよい。第２電圧変換器ＳＷ2内のスイッチをターンオフさせてもよい。
【００５５】
図１１に、電力分配回路内に設ける第２変換器をＵＲ2a，ＵＲ2b、第３変換器をＵＲ3a，ＵＲ3bの各２個に限定しない変形例を示す。図示の通り、本発明を実施するに当たっては、一般に、ｎ個の第２変換器ＵＲ2a〜ＵＲ2n、ｎ個の第３変換器ＵＲ3a〜ＵＲ3n及びｎ個の変圧器Ｔ1a〜Ｔ1nを使用することができる。
【００５６】
図１２に、第３変換器ＵＲ3a・ＵＲ3b間が固定的に縦続接続される一方、第２変換器ＵＲ2a・ＵＲ2b間の接続を縦続接続・並列接続間で切替可能な変形例を示す。
【００５７】
そして、図１３に、第３変換器ＵＲ3a・ＵＲ3b間が固定的に並列接続される一方、第２変換器ＵＲ2a・ＵＲ2b間の接続を縦続接続・並列接続間で切替可能な変形例を示す。いわゆる当業者には無論自明な通り、図１〜図１３に示した諸構成は様々に組み合わせることができる。
【００５８】
また、それらの諸構成は、本発明に係る電力分配回路１，１’に係る多様な可能性の一部しか示しておらず、本発明の技術的範囲をそれだけで特定しうるものでもないので、その点に留意されたい。いわゆる当業者にとっては、本願記載の思想に基づき、且つ本発明の技術的範囲から逸脱しないで、必要に応じ本発明を変形適用することも容易である。加えて、各図に示した電力分配回路の諸部分が、他の独立した発明の基礎になりうることも、ここで指摘しておこう。
（付記１）
相互に磁気結合する三種類以上の巻線（Ｗ1，Ｗ1a〜Ｗ1n；Ｗ2，Ｗ2a〜Ｗ2n；Ｗ3，Ｗ3a〜Ｗ3n）を有する変圧器（Ｔ1，Ｔ1a〜Ｔ1n）と、
自移動体上の第１搭載電源を第１変換器（ＵＲ1）ひいては変圧器内第１巻線（Ｗ1，Ｗ1a〜Ｗ1n）側に接続する第１接続手段（Ａ1）と、
自移動体上の第２搭載電源を第２変換器（ＵＲ2，ＵＲ2a〜ＵＲ2n）ひいては変圧器内第２巻線（Ｗ2，Ｗ2a〜Ｗ2n）側に接続する第２接続手段（Ａ2）と、
移動体外電源を第３変換器（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）ひいては変圧器内第３巻線（Ｗ3，Ｗ3a〜Ｗ3n）側に接続する際に使用される第３接続手段（Ａ3）と、
第３変換器（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）を第１接続手段（Ａ1）側に接続する状態ａ及び第３接続手段（Ａ3）側に接続する状態ｂを採りうる第１切替スイッチ（ＵＳ1，ＵＳ1’）と、
を備え、原動機付移動体に搭載される電力分配回路（１，１’）であって、
第１巻線が複数個（Ｗ1，Ｗ1a〜Ｗ1n）、それに接続された第１変換器（ＵＲ1）が複数個あり、第１変換器（ＵＲ1）同士の接続を縦続状態・並列状態間で切替可能な構成ｃ、
第２巻線が複数個（Ｗ2，Ｗ2a〜Ｗ2n）、それに接続された第２変換器が複数個（ＵＲ2，ＵＲ2a〜ＵＲ2n）あり、第２変換器（ＵＲ2，ＵＲ2a〜ＵＲ2n）同士の接続を縦続状態・並列状態間で切替可能な構成ｄ、並びに
第３巻線が複数個（Ｗ3，Ｗ3a〜Ｗ3n）、それに接続された第３変換器が複数個（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）あり、第３変換器（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）同士の接続を縦続状態・並列状態間で切替可能な構成ｅのうち、
１個又は複数個と共に、
第２変換器（ＵＲ2a〜ＵＲ2n）・第２接続手段（Ａ2）ひいては第２搭載電源間に昇圧、降圧又はその双方が可能な電圧変換器（ＳＷ2）があり、そのインダクタンスが状態ａ下では高く、状態ｂ下では低い非線形チョーク（Ｌ）がその電圧変換器（ＳＷ2）内にある構成ｆを、
有することを特徴とする電力分配回路。
（付記２）
上記構成を有する電力分配回路（１，１’）であって、
構成ｃ中の第１巻線（Ｗ1，Ｗ1a〜Ｗ1n）が第１変換器（ＵＲ1）に、
構成ｄ中の第２巻線（Ｗ2，Ｗ2a〜Ｗ2n）が第２変換器（ＵＲ2，ＵＲ2a〜ＵＲ2n）に、
構成ｅ中の第３巻線（Ｗ3，Ｗ3a〜Ｗ3n）が第３変換器（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）に、
１対１の関係で接続されたことを特徴とする電力分配回路。
（付記３）
上記構成を有する電力分配回路（１，１’）であって、
状態ａでは第３変換器（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）・第１接続手段（Ａ1）間、状態ｂでは第３変換器（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）・第３接続手段（Ａ3）間に介在する電圧変換器（ＳＷ3）と、
状態ａでは第１接続手段（Ａ1）・第２接続手段（Ａ2）間、状態ｂでは第３接続手段（Ａ3）・第２接続手段（Ａ2）間に関し、配下にある電圧変換器（ＳＷ3）を制御し電圧を整合させる制御手段と、
を備えることを特徴とする電力分配回路。
（付記４）
上記構成を有する電力分配回路（１，１’）であって、変圧器の巻線（Ｗ1，Ｗ1a〜Ｗ1n；Ｗ2，Ｗ2a〜Ｗ2n；Ｗ3，Ｗ3a〜Ｗ3n）が共通に捲回されるコアを備えることを特徴とする電力分配回路。
（付記５）
上記構成を有する電力分配回路（１，１’）であって、第２巻線（Ｗ2，Ｗ2a〜Ｗ2n）が箔状なことを特徴とする電力分配回路。
（付記６）
上記構成を有する電力分配回路であって、第１接続手段（Ａ1）・第２接続手段（Ａ2）間で電圧仕様が異なることを特徴とする電力分配回路。
（付記７）
上記構成を有する電力分配回路であって、第１切替スイッチ（ＵＳ1，ＵＳ1’）、第２切替スイッチ（ＵＳ2）及び第３変換器（ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n）のうち１個又は複数個を制御する制御手段を備えることを特徴とする電力分配回路。
（付記８）
上記構成を有する電力分配回路（１，１’）と、第１及び第２搭載電源と、が搭載され、第１搭載電源が第１接続手段（Ａ１）、第２搭載電源が第２接続手段（Ａ２）にそれぞれ接続されたことを特徴とする原動機付移動体。
【符号の説明】
【００５９】
１，１’  電力分配回路、Ａ1  第１搭載電源との接続手段、Ａ2  第２搭載電源との接続手段、Ａ3  移動体外電源との接続手段、Ｅ1〜Ｅ4  エネルギ流、Ｆ1〜Ｆ3  フィルタ、Ｌ  チョーク、ＳＷ2，ＳＷ3  電圧変換器、Ｔ1，Ｔ2，Ｔ1a〜Ｔ1n  変圧器、ＵＲ1  第１変換器、ＵＲ2，ＵＲ2a〜ＵＲ2n  第２変換器、ＵＲ3，ＵＲ3a〜ＵＲ3n  第３変換器、ＵＳ1，ＵＳ1’  第１切替スイッチ、ＵＳ2  第２切替スイッチ、ＵＳ3  スイッチ、Ｗ1，Ｗ1a〜Ｗ1n  変圧器内第１巻線、Ｗ2，Ｗ2a〜Ｗ2n  変圧器内第２巻線、Ｗ3，Ｗ3a〜Ｗ3n  変圧器内第３巻線、Ｗ4  変圧器内第４巻線。
【図１】
0005645931.tif 000002
【図２】
0005645931.tif 000003
【図３】
0005645931.tif 000004
【図４】
0005645931.tif 000005
【図５】
0005645931.tif 000006
【図６】
0005645931.tif 000007
【図７】
0005645931.tif 000008
【図８】
0005645931.tif 000009
【図９】
0005645931.tif 000010
【図１０】
0005645931.tif 000011
【図１１】
0005645931.tif 000012
【図１２】
0005645931.tif 000013
【図１３】
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