(57)【要約】  本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータ（１００）に関する。前記コンバータは：インダクタ（１２、２２）を相互接続する第２磁気回路（１１２）から独立した第１磁気回路（１１１）によって相互接続されたインダクタ（１１、２１）を有する絶縁回路（１２０）を備える。前記電気絶縁バリア（１２２）の第１面は、前記磁気回路（１１１）に接続されるとともに、前記磁気回路（１１２）に接続されたインダクタ（１２）と直列接続したインダクタ（１１）を有する電気分岐（Ａ）を備える。前記電気絶縁バリアの第２面は、前記磁気回路（１１１）に接続された第１インダクタ（２１）と、前記磁気回路（１１２）に接続された第２インダクタ（２２）を備える。前記電気絶縁バリアの前記第２面はさらに、第３インダクタ（２３）と第４インダクタ（２４）を備える。前記第２面の前記第３および第４インダクタは、それぞれ磁気回路（１１３、１１４）によって、前記絶縁バリアの前記第１面に配置された少なくとも１つのインダクタ（１１’、１２’）と接続されている。【選択図】図１
2020512804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ装置（１００）であって、前記ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ装置は、車両に搭載するように構成されており、前記ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ装置は、
・電気絶縁バリア（１２２）を備える絶縁回路（１２０）、および、第１磁気回路（１１１）によって相互接続された複数のインダクタ（１１、１３、２１）を備え、前記第１磁気回路は、前記複数のインダクタ（１２、１４、２２）を相互接続する第２磁気回路（１１２）から独立しており、
・前記電気絶縁バリア（１２２）の第１面は：前記第１磁気回路（１１１）に接続されかつ前記第２磁気回路（１１２）と接続されたインダクタ（１２、１４）と直列接続されたたインダクタ（１１、１３）を含む少なくとも１つの電気分岐（Ａ，Ｂ）；第１面スイッチとして、前記電気分岐（Ａ、Ｂ）を前記装置の第１（１３１）および第２端子（１３２）の間に接続するように構成された複数のスイッチ（Ｍ１２、Ｍ１２）；を備え、前記複数のスイッチは第１アーム（１）を形成するスイッチ（Ｍ１２、Ｍ１２）を有し、前記第１（１３１）および第２端子（１３２）は前記車両の第１電気ネットワークへ接続されるように構成されており、
・前記電気絶縁バリア（１２２）の第２面は：前記第１磁気回路（１１１）に接続された少なくとも１つの第１インダクタ（２１）、前記第２磁気回路（１１２）に接続された少なくとも１つの第２インダクタ（２２）、前記装置の第３端子（１３３）を形成する前記絶縁バリアの前記第２面の第１（２１）および第２インダクタ（２２）の間の接続点；第２面スイッチとして、前記第２面の前記第１インダクタ（２１）と前記第２インダクタ（２２）を前記装置の前記第３端子（１３３）と第４端子（１３４）との間に接続するように構成された複数のスイッチ（Ｑ１、Ｑ２）；を備え、前記第３端子（１３３）と前記第４端子（１３４）は、前記車両の第２電気ネットワークと接続されるように構成されており、
・前記電気絶縁バリア（１２２）の前記第２面はさらに：第３インダクタ（２３）と第４インダクタ（２４）；前記装置の第５端子（１３５）を形成する前記絶縁バリアの前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と前記第４インダクタ（２４）との間の接続点；前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と前記第４インダクタ（２４）を前記装置の前記第５端子（１３５）と第６端子（１３６）との間に接続するように構成された複数のスイッチ（Ｑ３、Ｑ４）；を有し、前記第５端子（１３５）と前記第６端子（１３６）は、前記車両の第３電気ネットワークに接続されるように構成されており、
前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と前記第４インダクタ（２４）は、それぞれの磁気回路（１１３、１１４）によって、前記絶縁バリア（１２２）の前記第１面上に配置された少なくとも１つのインダクタと接続されるとともに、前記第１面のスイッチ（Ｍ１１、Ｍ１２）と電気接続される
ことを特徴とする電圧コンバータ装置。
【請求項２】
前記電気絶縁バリア（１２２）の前記第１面はさらに：
・第３磁気回路（１１３）によって前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と接続された少なくとも１つのインダクタ（１１’、１３’）、
・第４磁気回路（１１４）によって前記第２面の前記第４インダクタ（２４）と接続された少なくとも１つのインダクタ（１２’、１４’）であって、前記第３磁気回路（１１３）と前記第４磁気回路（１１４）は互いに独立している、インダクタ、
を備え、
前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と接続されている前記インダクタ（１１’、１３’）と、前記第２面の前記第４インダクタ（２４）と接続されている前記インダクタ（１２’、１４’）は、直列接続されており、かつ前記第１面スイッチ（Ｍ１１、Ｍ１２）と電気接続されている
ことを特徴とする請求項１記載の電圧コンバータ装置。
【請求項３】
前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と接続されている前記インダクタ（１１’、１３’）と、前記第２面の前記第４インダクタ（２４）と接続されている前記インダクタ（１２’、１４’）は、前記電気分岐（Ａ、Ｂ）に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の電圧コンバータ装置。
【請求項４】
前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と接続されている前記インダクタ（１１’、１３’）と、前記第２面の前記第４インダクタ（２４）と接続されている前記インダクタ（１２’、１４’）は、前記電気分岐（Ａ、Ｂ）と並列接続された別の電気分岐（Ａ’、Ｂ’）に配置されている
ことを特徴とする請求項２記載の電圧コンバータ装置。
【請求項５】
前記電圧コンバータ装置（１００）は、前記第２面の前記第３インダクタ（２３）に接続された前記インダクタ（１１’、１３’）と、前記第２面の前記第４インダクタ（２４）に接続された前記インダクタ（１２’、１４’）を、選択的に中性化するように構成された中性スイッチとしてのスイッチ（１４８、１５２）を備える
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の電圧コンバータ装置。
【請求項６】
前記中性スイッチ（１４８、１５２）は、前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と接続された前記インダクタ（１１’、１３’）および前記第２面の前記第４インダクタ（２４）と接続された前記インダクタ（１２’、１４’）を選択的に短絡するように構成されている
ことを特徴とする請求項３または５記載の電圧コンバータ装置。
【請求項７】
前記中性スイッチ（１４８、１５２）は、前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と接続された前記インダクタ（１１’、１３’）および前記第２面の前記第４インダクタ（２４）に接続された前記インダクタ（１２’、１４’）を含む前記電気分岐（Ａ’、Ｂ’）に備えられており、前記中性スイッチ（１４８、１５２）は、その電気分岐（Ａ’、Ｂ’）を選択的に開くように構成されている
ことを特徴とする請求項４または５記載の電圧コンバータ装置。
【請求項８】
前記電気絶縁バリア（１２２）の前記第１面上の前記絶縁回路（１２０）は：
・前記第１磁気回路（１１１）に接続されるとともに、前記第２磁気回路（１１２）に接続された第２インダクタ（１２）と直列接続された、第１インダクタ（１１）を有する第１電気分岐（Ａ）、
・前記第１磁気回路（１１１）に接続されるとともに、前記第２磁気回路（１１２）に接続された第４インダクタ（１４）と直列接続された、第３インダクタ（１３）を有する第２電気分岐（Ｂ）、
を備え、
前記第１面スイッチ（Ｍ１１、Ｍ１２）は、前記第１（Ａ）および第２電気分岐（Ｂ）を前記装置の前記第１（１３１）および第２端子（１３２）の間に接続するように構成されており、
前記絶縁回路（１２０）において、
・前記第１面スイッチは、前記２つのスイッチ（Ｍ１１、Ｍ１２）間に接続された第１キャパシタ（１５０）とともに前記第１アーム（１）を形成する第１スイッチ（Ｍ１１）と第２スイッチ（Ｍ１２）を備え、
・前記第２電気分岐（Ｂ）は、前記アーム（Ａ）の第１外部端子（１ａ）と前記接続点（第２接続点Ｐ２）との間、前記アーム（１）の前記第２スイッチ（Ｍ１２）と前記第１キャパシタ（１５０）との間に接続されており、前記アーム（Ａ）の前記第１外部端子は前記第１キャパシタ（１５０）に接続されていない前記第１スイッチ（Ｍ１１）の端子に対応し、
・前記第１電気分岐（Ａ）は、前記第１アーム（１）の第２外部端子（１ｂ）と前記接続点（第１接続点Ｐ１）との間、前記第１スイッチ（Ｍ１１）と前記第１キャパシタ（１５０）との間に接続されており、前記アーム（Ａ）の前記第２外部端子（１ｂ）は前記第１キャパシタ８１５０）に接続されていない前記第２スイッチ（Ｍ１２）の端子に対応する
ことを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の電圧コンバータ装置。
【請求項９】
前記電気絶縁バリア（１２２）の前記第１面上における前記絶縁回路（１２０）は：
・前記第３磁気回路（１１３）によって前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と接続された第５インダクタ（１１’）、および、前記第４磁気回路（１１４）によって前記第２面の前記第４インダクタ（２４）と接続された第６インダクタ（１２’）を備え、前記第５（１１’）および第６インダクタ（１２’）は直列接続され、かつ前記第１面スイッチ（Ｍ１１、Ｍ１２）と電気接続されており、
・前記第３磁気回路（１１３）によって前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と接続された第７インダクタ（１３’）、および、前記第４磁気回路（１１４）によって前記第２面の前記第４インダクタ（２４）と接続された第８インダクタ（１４’）を備え、前記第７（１３’）および第８インダクタ（１４’）は直列接続され、かつ前記第１面スイッチと電気接続されており、
・前記第５（１１’）および第６インダクタ（１２’）は前記第１電気分岐（Ａ）と接続されており、前記第７インダクタ（１３’）と前記第８インダクタ（１４’）は前記第２電気分岐（Ｂ）と接続されている
ことを特徴とする請求項８または２記載の電圧コンバータ装置。
【請求項１０】
前記第５（１１’）および第６インダクタ（１２’）は、前記第１（１１）および第２インダクタ（１２）と直列接続で前記第１電気分岐（Ａ）に配置されており、前記第７（１３’）および第８インダクタ（１４’）は、前記第３（１３）および第４インダクタ（１４）と直列接続で前記第２電気分岐（Ｂ）に配置されている
ことを特徴とする請求項９または３記載の電圧コンバータ装置。
【請求項１１】
前記第５（１１’）および第６インダクタ（１２’）は、前記第１電気分岐（Ａ）と並列の電気分岐（Ａ’）に配置されており、前記第７（１３’）および第８インダクタ（１４’）は、前記第２電気分岐（Ｂ）と並列の電気分岐（Ｂ’）に配置されている
ことを特徴とする請求項９または４記載の電圧コンバータ装置。
【請求項１２】
自動車に搭載されるように構成された電気システムであって、
・請求項１から１１いずれか１項記載の電圧コンバータ、
・前記電圧コンバータ装置（１００）の前記第１（１３１）および第２端子（１３２）の間に接続された、特に高電圧バッテリなどの第１充電可能エネルギー源（１４０）、
・前記電圧コンバータ装置（１００）の前記第３（１３３）および第４端子（１３４）の間に接続された、特に低電圧バッテリなどの第２充電可能エネルギー源（１４２）、
を備える
ことを特徴とする電気システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の電気システムを制御する方法であって、
・前記電圧コンバータ装置（１００）の前記第５（１３５）および第６端子（１３６）の間において外部電気エネルギー源を前記電気システムに対して接続するステップ、
・前記第１面スイッチ（Ｍ１１、Ｍ１２）、前記第２面スイッチ（Ｑ１、Ｑ２）、および、前記第２面の前記第３（２３）および第４インダクタ（２４）を前記装置の前記第５（１３５）および第６端子（１３６）の間に接続するように構成された前記スイッチ（Ｑ３、Ｑ４）を制御することにより、前記外部電気エネルギー源と前記第１充電可能エネルギー源（１４０）、および／または、前記第２充電可能エネルギー源（１４２）との間で前記電気エネルギーが巡回するようにする、ステップ、
を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記システムは、請求項５記載の電圧コンバータ装置（１００）を備えており、
前記方法は、前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と接続するように前記インダクタ（１１’、１３’）を動作させる状態にするとともに、前記第２面の前記第４インダクタと接続するように前記インダクタ（１２’、１４’）を動作させる状態にするように、前記中性スイッチ（１４８、１５２）をセットするステップ（２００）を有する
ことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の電気システムを制御する方法であって、
前記システムは、請求項５記載の電圧コンバータ装置（１００）を備えており、
前記方法は、
・前記第２面の前記第３インダクタ（２３）と接続された前記インダクタ（１１’、１３’）を中性化するとともに、前記第２面の前記第４インダクタと接続されたインダクタ（１２’、１４’）を中性化する状態になるように、前記中性スイッチ（１４８、１５２）をセットするステップ、
・前記第１面スイッチ（Ｍ１１、Ｍ１２）と前記第２面スイッチ（Ｑ１、Ｑ２）を制御することにより、前記第１充電可能エネルギー源（１４０）と前記第２充電可能エネルギー源（１４２）との間で、特に前記第１充電可能エネルギー源から前記第２充電可能エネルギー源まで、電気エネルギーが巡回するようにする、ステップ、
を有する
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ装置に関するとともに、前記電圧コンバータ装置を備える電気システムに関する。具体的には、前記電気システムは、自動車に搭載されるように構成されている。本発明はさらに、本発明に係る前記電気システムを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願の範囲内において、高電圧は６０Ｖ超の電圧を意味し、例えば１００Ｖオーダまたは数百Ｖオーダのものである。低電圧は６０Ｖ未満の電圧を意味し、例えば１２Ｖオーダまたは数十Ｖオーダのものである。
【０００３】
電気絶縁バリアを備えるＤＣ／ＤＣ（直流／直流）コンバータは一般に、自動車用途において、電圧レベルを調整し、自動車の高電圧ネットワークと低電圧ネットワークとの間のガルバニック絶縁を確保するものである。分離したＤＣ／ＤＣコンバータは例えばＵＳ５７５４４１３に記載されている。コンバータは、アームを構成する２つのスイッチを備え、これらスイッチは２つの直列変圧器の分岐中点レベルに接続されている。コンバータはハーフブリッジ構成である。スイッチは変圧器を介したエネルギー伝搬を制御して、コンバータに対する入力電圧を出力電圧へ変換する。変圧器の２次側に接続されたダイオードにより、出力信号を整流できる。出力電圧は、スイッチのデューティサイクルを制御することによって得られる。目標出力電圧値に到達するようにデューティサイクルを変化させることにより、目標出力電圧値に到達するようにコンバータのゲインを調整する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車はさらに、車載充電器を備える。車載充電器は、車外電気ネットワークからの高電圧バッテリを再充電できる。車載電子部品のサイズとコストを抑制するため、ＤＣ／ＤＣコンバータと充電器を同じパッケージに統合することが知られている。しかし電圧コンバータと充電器の電圧充電変換機能は、２つの異なる電気回路によって実施される。電圧コンバータと充電器の機能をプールすることにより、車載電子部品のサイズをさらに改善することができる。
【０００５】
したがって、特に自動車において、電圧変換および／または充電において用いる電気回路をプールすることが模索される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明はＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ装置に関する。前記ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ装置は、車両に搭載するように構成されており、
・電気絶縁バリアを備える絶縁回路、および、第１磁気回路によって相互接続された複数のインダクタを備え、前記第１磁気回路は、前記複数のインダクタを相互接続する第２磁気回路から独立しており、
・前記電気絶縁バリアの第１面は：前記第１磁気回路に接続されかつ前記第２磁気回路と接続されたインダクタと直列接続されたたインダクタを含む少なくとも１つの電気分岐（Ａ，Ｂ）；第１面スイッチとして、前記電気分岐を前記装置の第１および第２端子の間に接続するように構成された複数のスイッチ；を備え、前記複数のスイッチは第１アームを形成するスイッチを有し、前記第１および第２端子は前記車両の第１電気ネットワークへ接続されるように構成されており、
・前記電気絶縁バリアの第２面は：前記第１磁気回路に接続された少なくとも１つの第１インダクタ、前記第２磁気回路に接続された少なくとも１つの第２インダクタ、前記装置の第３端子を形成する前記絶縁バリアの前記第２面の第１および第２インダクタの間の接続点；第２面スイッチとして、前記第２面の前記第１インダクタと前記第２インダクタを前記装置の前記第３端子と第４端子との間に接続するように構成された複数のスイッチ；を備え、前記第３端子と前記第４端子は、前記車両の第２電気ネットワークと接続されるように構成されており、
・前記電気絶縁バリアの前記第２面はさらに：第３インダクタと第４インダクタ；前記装置の第５端子を形成する前記絶縁バリアの前記第２面の前記第３インダクタと前記第４インダクタとの間の接続点；前記第２面の前記第３インダクタと前記第４インダクタを前記装置の前記第５端子と第６端子との間に接続するように構成された複数のスイッチ；を有し、前記第５端子と前記第６端子は、前記車両の第３電気ネットワークに接続されるように構成されており、
前記第２面の前記第３インダクタと前記第４インダクタは、それぞれの磁気回路によって、前記絶縁バリアの前記第１面上に配置された少なくとも１つのインダクタと接続されるとともに、前記第１面のスイッチと電気接続される。
【０００７】
従来技術と比較すると、本発明に係る前記ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ装置は、前記装置に対して絶縁入力を追加できる前記第３インダクタと前記第４インダクタを備え、これを介して前記第３電気ネットワークが接続される。したがって本発明に係る前記装置は、前記電気分岐と前記第２面の前記第１および第２インダクタによって、前記第１電気ネットワークと前記第２電気ネットワークとの間で電圧変換を実施できる。さらに本発明に係る前記装置は、前記第２面の前記第３および第４インダクタとこれに接続された前記第１面インダクタによって、前記第１電気ネットワークと前記第３電気ネットワークとの間で電圧変換を実施できる。したがって前記電圧コンバータ装置は、前記車両の前記第１電気ネットワーク（例えば第１端子と第２端子との間に接続された高電圧ネットワーク）と前記車両の前記第２電気ネットワーク（例えば第３端子と第４端子との間に接続された低電圧ネットワーク）との間で電圧を変換できる。さらに前記電圧コンバータ装置は、前記第５端子と前記第６端子との間に接続された前記車両の外部電気ネットワークと、前記第１および／または前記第２電気ネットワークとの間で、電圧を変換できる。
【０００８】
前記装置の前記第１および第２端子は、前記第１電気ネットワークが供給する電圧を調整するレギュレータ回路を介して、前記第１電気ネットワークへ接続されるように構成されており、これにより前記第１面スイッチは定デューティサイクルで動作する。
【０００９】
本発明によれば、前記電気絶縁バリアの前記第１面はさらに：
・第３磁気回路によって前記第２面の前記第３インダクタと接続された少なくとも１つのインダクタ、
・第４磁気回路によって前記第２面の前記第４インダクタと接続された少なくとも１つのインダクタであって、前記第３磁気回路と前記第４磁気回路は互いに独立している、インダクタ、
を備え、
前記第２面の前記第３インダクタと接続されている前記インダクタと、前記第２面の前記第４インダクタと接続されている前記インダクタは、直列接続されており、かつ前記第１面スイッチと電気接続されている。
【００１０】
別実施形態において、前記第２面の前記第３インダクタと接続されている前記インダクタと、前記第２面の前記第４インダクタと接続されている前記インダクタは、前記電気分岐に配置されている。
【００１１】
別実施形態において、前記第２面の前記第３インダクタと接続されている前記インダクタと、前記第２面の前記第４インダクタと接続されている前記インダクタは、前記電気分岐と並列接続された別の電気分岐に配置されている。
【００１２】
別実施形態において、前記電圧コンバータ装置は、前記第２面の前記第３インダクタに接続されたインダクタと、前記第２面の前記第４インダクタに接続された前記インダクタを、選択的に中性化するように構成された中性スイッチとしてのスイッチを備える。
【００１３】
別実施形態において、前記中性スイッチは、前記第２面の前記第３インダクタと接続された前記インダクタおよび前記第２面の前記第４インダクタと接続された前記インダクタを選択的に短絡するように構成されている。
【００１４】
別実施形態において、前記中性スイッチは、前記第２面の前記第３インダクタと接続された前記インダクタおよび前記第２面の前記第４インダクタと接続された前記インダクタを含む前記電気分岐に備えられており、前記中性スイッチは、その電気分岐を選択的に開くように構成されている。
【００１５】
１実施形態において、前記電気絶縁バリアの前記第１面上の前記絶縁回路は：
・前記第１磁気回路に接続されるとともに、前記第２磁気回路に接続された第２インダクタと直列接続された、第１インダクタを有する第１電気分岐、
・前記第１磁気回路に接続されるとともに、前記第２磁気回路に接続された第４インダクタと直列接続された、第３インダクタを有する第２電気分岐、
を備え、
前記第１面スイッチは、前記第１および第２電気分岐を前記装置の前記第１および第２端子の間に接続するように構成されており、
前記絶縁回路において、
・前記第１面スイッチは、前記２つのスイッチ間に接続された第１キャパシタとともに前記第１アームを形成する第１スイッチと第２スイッチを備え、
・前記第２電気分岐は、前記アームの第１外部端子と前記接続点（第２接続点）との間、前記アームの前記第２スイッチと前記第１キャパシタとの間に接続されており、前記アームの前記第１外部端子は前記第１キャパシタに接続されていない前記第１スイッチの端子に対応し、
・前記第１電気分岐は、前記第１アームの第２外部端子と前記接続点（第１接続点）との間、前記第１スイッチと前記第１キャパシタとの間に接続されており、前記アームの前記第２外部端子は前記第１キャパシタに接続されていない前記第２スイッチの端子に対応する。
【００１６】
別実施形態において、前記電気絶縁バリアの前記第１面上における前記絶縁回路は：
・前記第３磁気回路によって前記第２面の前記第３インダクタと接続された第５インダクタ、および、前記第４磁気回路によって前記第２面の前記第４インダクタと接続された第６インダクタを備え、前記第５および第６インダクタは直列接続され、かつ前記第１面スイッチと電気接続されており、
・前記第３磁気回路によって前記第２面の前記第３インダクタと接続された第７インダクタ、および、前記第４磁気回路によって前記第２面の前記第４インダクタと接続された第８インダクタを備え、前記第７および第８インダクタは直列接続され、かつ前記第１面スイッチと電気接続されており、
・前記第５および第６インダクタは前記第１電気分岐と接続されており、前記第７インダクタと前記第８インダクタは前記第２電気分岐と接続されている。
【００１７】
別実施形態において、前記第５および第６インダクタは、前記第１および第２インダクタと直列接続で前記第１電気分岐に配置されており、前記第７および第８インダクタは、前記第３および第４インダクタと直列接続で前記第２電気分岐に配置されている。
【００１８】
別実施形態において、前記第５および第６インダクタは、前記第１電気分岐と並列の電気分岐に配置されており、前記第７および第８インダクタは、前記第２電気分岐と並列の電気分岐に配置されている。
【００１９】
本発明はさらに、自動車に搭載されるように構成された電気システムに関する。前記電気システムは：
・本発明に係る電圧コンバータ、
・前記電圧コンバータ装置の前記第１および第２端子の間に接続された、特に高電圧バッテリなどの第１充電可能エネルギー源、
・前記電圧コンバータ装置の前記第３および第４端子の間に接続された、特に低電圧バッテリなどの第２充電可能エネルギー源、
を備える。
【００２０】
本発明は、本発明に係る電気システムを制御する方法に関する。前記方法は：
・前記電圧コンバータ装置の前記第５および第６端子の間において外部電気エネルギー源を前記電気システムに対して接続するステップ、
・前記第１面スイッチ、前記第２面スイッチ、および、前記第２面の前記第３および第４インダクタを前記装置の前記第５および第６端子の間に接続するように構成された前記スイッチを制御することにより、前記外部電気エネルギー源と前記第１充電可能エネルギー源および／または前記第２充電可能エネルギー源との間で前記電気エネルギーが巡回するようにする、ステップ、
を有する。
【００２１】
１実施形態において、前記方法は、前記第２面の前記第３インダクタと接続するように前記インダクタを動作させる状態にするとともに、および前記第２面の前記第４インダクタと接続するように前記インダクタを動作させる状態にするように、前記中性スイッチをセットするステップを有する。
【００２２】
１実施形態において、前記方法は、
・前記第２面の前記第３インダクタと接続された前記インダクタを中性化するとともに、前記第２面の前記第４インダクタと接続された前記インダクタを中性化する状態に、前記中性スイッチをセットするステップ、
・前記第１面スイッチと前記第２面スイッチを制御することにより、前記第１充電可能エネルギー源と前記第２充電可能エネルギー源との間で、特に前記第１充電可能エネルギー源から前記第２充電可能エネルギー源まで、電気エネルギーが巡回するようにする、ステップ、
を有する。
【００２３】
本発明は、以下の図面を参照することにより、さらに理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る装置の例を表す。
【図２】本発明に係る装置の動作例を示す。
【図３】図１に示す例の別形態を示す。
【図４】図１に示す例の別形態を示す。
【図５】図１に示す例の別形態を示す。
【図６】本発明の実施形態に係る装置の例を示す。
【図７】図６に示す例の別形態を示す。
【図８】図６に示す例の別形態を示す。
【図９】本発明に係る装置を制御する方法の例を示す。
【図１０】本発明に係る装置を制御する方法の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ装置１００の第１例を示す。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ装置１００は、絶縁回路１２０を備える。絶縁回路１２０は、電気絶縁バリア１２２を備える。第１磁気回路１１１と第２磁気回路１１２は、それぞれインダクタと接続されている。これら２つの磁気回路１１１と１１２は互いに独立している。したがって第１磁気回路１１１はインダクタ１１、２１と接続し、第２磁気回路１１２はインダクタ１２、２２と接続している。
【００２７】
電気絶縁バリア１２２の第１面は、電気分岐Ａを備える。電気分岐Ａは、第１磁気回路と接続されたインダクタ１１、第２磁気回路と接続されたインダクタ１２、を有する。インダクタ１１と１２は、直列接続されている。具体的にはこれらインダクタ１１と１２は共通端子を有する。電気絶縁バリア１２２の第１面はさらに、スイッチＭ１１とＭ１２を備える。これらを第１面スイッチと呼ぶ。第１面スイッチＭ１１とＭ１２は、後述するレギュレータ回路１２１を介して直接的または間接的に、装置の第１端子１３１と第２端子１３２との間に電気分岐Ａを接続するように構成されている。具体的には、２つの第１面スイッチＭ１１とＭ１２は、第１アーム１を形成する。電気分岐Ａは、第１アーム１のスイッチＭ１１とＭ１２との間の中間点において、第１アーム１上に接続されている。電気分岐Ａは、電気キャパシタ１４７を有する。これにより絶縁回路１２０において、特に電気分岐Ａにおいて、ゼロ平均電流を得ることができる。
【００２８】
電気絶縁バリア１２２の第２面は、第１磁気回路１１１と接続された第１インダクタ２１、第２磁気回路１１２と接続された第２インダクタ２２、を備える。インダクタ２１と２２は、絶縁バリア１２２の第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２との間の接続点が装置１００の第３端子１３３を形成するように、構成されている。第２面はさらに、スイッチＱ１とＱ２を備える。これらを第２面スイッチと呼ぶ。第２面スイッチＱ１とＱ２は、第２面の第１インダクタ２１と第２面の第２インダクタ２２を、装置１００の第３端子１３３と第４端子１３４との間に接続するように構成されている。
【００２９】
電気絶縁バリアの第２面はさらに、第３インダクタ２３と第４インダクタ２４を備える。第３インダクタ２３と第４インダクタ２４は、絶縁バリア１２２の第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４との間の接続点が、装置１００の第５端子１３５を形成するように構成されている。第２面はさらに、スイッチＱ３とＱ４を備える。スイッチＱ３とＱ４は、第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４を、装置１００の第５端子１３５と第６端子１３６との間に接続するように構成されている。具体的には、第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４は、第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２から電気絶縁されている。
【００３０】
第２面の第３インダクタ２３は、磁気回路１１３によって、第１面インダクタ１１’と接続されている。第１面インダクタ１１’は、第１面スイッチと電気接続されている。第２面の第４インダクタ２４は、磁気回路１１４によって、第１面インダクタ１２’と電気接続されている。第１面インダクタ１２’は第１面スイッチと電気接続されている。したがって磁気エネルギーの交換は、第３インダクタ２３および第４インダクタ２４の側と電気分岐Ａの側との間において発生する。
【００３１】
電圧コンバータ装置１００の動作時、装置１００の第１端子１３１と第２端子１３２は第１電気ネットワークと接続され、第３端子１３３と第４端子１３４は第２電気ネットワークと接続される。および／または、第５端子１３５と第６端子１３６は第３電気ネットワークに接続される。
【００３２】
第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２、第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４、第１面インダクタ１１、１２、１１’、１２’は、直接的または間接的に、磁気エネルギーを相互交換する。これは、第１端子１３１と第２端子１３２の間、または第３端子１３３と第４端子１３４の間、または第５端子１３５と第６端子１３６の間における２つの電圧間の変換時において、第１面スイッチＭ１１とＭ１２、および第２面スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の開閉状態の機能として生じる。
【００３３】
第１面インダクタ１１と接続された第２面の第１インダクタ２１、および、第１面インダクタ１２と接続された第２面の第２インダクタ２２により、第１ネットワークと第２ネットワークとの間で第１ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータの動作を可能とする。これは、第１面スイッチＭ１１、Ｍ１２と第２面スイッチＱ１、Ｑ２の開閉状態の機能として生じる。第１コンバータＩの動作時、第３電気ネットワークは装置１００の第５端子１３５と第６端子１３６から切断される。これは例えば、第５端子１３５または第６端子１３６と第３電気ネットワークとの間に配置されたスイッチを開くことによる。したがって、第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４によるエネルギー損失はない。
【００３４】
第１面インダクタ１１’と接続された第２面の第３インダクタ２３、および、第１面インダクタ１２’と接続された第２面の第４インダクタ２４により、第１ネットワークと第３ネットワークとの間で第２ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータＩＩの動作を可能とする。これは、第１面スイッチＭ１１とＭ１２、および、第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４に接続されたスイッチＱ３とＱ４、の開閉状態の機能として生じる。第２コンバータＩＩの動作時、第２電気ネットワークは装置１００の第３端子１３３と第４端子１３４から切断される。これは例えば、第３端子１３３または第４端子１３４と第２電気ネットワークとの間に配置されたスイッチを開くことによる。したがって、第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２によるエネルギー消費はない。
【００３５】
さらに、片側において第１面インダクタ１１、１２と第２面の第１インダクタ２１、第２インダクタ２２との間の磁気結合があり、別側において第１面インダクタ１１’、１２’と第２面の第３インダクタ２３、第４インダクタ２４との間の磁気結合があり、これにより装置１００は、第２ネットワークと第３ネットワークとの間で第３ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータＩＩＩの動作を可能とする。第２ネットワークと第３ネットワークとの間のエネルギー交換は、第１面スイッチＭ１１とＭ１２、第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２に接続されたスイッチＱ１とＱ２、第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４に接続されたスイッチＱ３とＱ４、の開閉状態の機能による。したがってこの電圧コンバータ装置は、３つの電圧コンバータを含む。具体的には、１動作モードにおいて装置１００は、第２電圧コンバータＩＩと第３電圧コンバータＩＩＩの動作を組み合わせる。第３コンバータＩＩＩは第２コンバータＩＩと同時に動作する。具体的には、第１面スイッチＭ１１とＭ１２、第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２に接続されたスイッチＱ１とＱ２、第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４に接続されたスイッチＱ３とＱ４、の開閉状態は、第１ネットワークと第３ネットワークとの間でエネルギー交換するとき、所与の出力および／またはゲインを得るように決定される。第１ネットワークと第３ネットワークとの間の変換は、スイッチによって制御される。第２ネットワークと交換するエネルギーは、第２電気ネットワーク上の電圧に依拠し、特定の制御によるものではない。
【００３６】
第１電圧コンバータＩにおいて、第１磁気回路１１１によって接続された第１面インダクタ１１と第２面の第１インダクタ２１、および、第２磁気回路１１２によって接続された第１面インダクタ１２と第２インダクタ２２は、磁気部品を形成する。第１面は磁気部品の１次回路を形成し、第２面は磁気部品の２次回路を形成する。第１面の第１インダクタ１１と第２インダクタ１２は、１次回路の第１部分と第２部分をそれぞれ形成する。第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２は、２次回路の第１部分と第２部分をそれぞれ形成する。磁気部品は、第１コンバータＩの入力電圧から出力電圧への変換時において、１次回路から２次回路への変圧器であるかのように動作し、１次回路のレベルにおいてエネルギーを蓄積するインピーダンスとして動作する。
【００３７】
具体的には、磁気部品は、１次回路から２次回路への変圧器のように動作するとともに、コンバータの同じ動作期間において１次回路のレベルでエネルギーを蓄積するインピーダンスのように動作する。具体的には、第１アーム１はパルス幅変調制御され、同じ変調期間において、磁気部品は１次回路から２次回路への変圧器のように動作するとともに、１次回路のレベルでエネルギーを蓄積するインピーダンスのように動作する。したがって、第１コンバータＩの動作期間の第１部分において、１次回路の第１部分１１は２次回路の第１部分２１に対してエネルギーを伝搬し、１次回路の第２部分１２はインダクタがエネルギーを蓄積する。動作期間の第２部分において、１次回路の第２部分１２は２次回路の第２部分２２に対してエネルギーを伝搬し、１次回路の第１部分１１はインダクタがエネルギーを蓄積する。動作期間の第１部分は変調期間の第１部分に対応し、動作期間の第２部分は変調期間の第２部分に対応する。これら第１および第２部分は、第１アーム１のデューティサイクルによって決定される。
【００３８】
第２電圧コンバータＩＩは、１次回路の第１部分を形成する第１面インダクタ１１’と１次回路の第２部分を形成する第１面インダクタ１２’により、第１電圧コンバータＩと同様の動作をする。第２面の第３インダクタ２３は２次回路の第１部分を形成し、第２面の第４インダクタ２４は２次回路の第２部分を形成する。絶縁回路１２０は反転可能であり、エネルギー交換は１次側から２次側へまたは２次側から１次側へ生じる。
【００３９】
電圧コンバータ装置１００は例えば車載されている。第１ネットワークは例えば車両の第１電気ネットワークである。第２ネットワークは例えば車両の第２電気ネットワークである。例えば第１電気ネットワークは、第２電気ネットワークよりも大きい公称電圧を有する。具体的には、第１ネットワークは高電圧ネットワークであり、充電可能エネルギー源１４０を備える。例えば車載バッテリその他の車載高電圧消費部品である。具体的には、第２電気ネットワークは低電圧ネットワークであり、充電可能エネルギー源１４２その他の低電圧電力消費部品を備える。第３ネットワークは例えば車外の電気ネットワークである。例えば第３ネットワークは、他車両の電気ネットワーク、または住居配電ネットワーク、または充電端末である。電気ネットワークはそれぞれ、アースＧＮＤ１、ＧＮＤ２、ＧＮＤ３を備える。
【００４０】
したがって図２に示すように、装置１００により、同じ電気回路において、高電圧ネットワークと低電圧ネットワークとの間において第１ＤＣ／ＤＣコンバータＩを生成するとともに、車両の車載充電器ＩＶ上に備えられる第２ＤＣ／ＤＣコンバータＩＩを生成することができる。第２ＤＣ／ＤＣコンバータＩＩは、電流と電圧を第３電気ネットワークと交換するＰＦＣ（力率改善回路）１４４、および、第３電気ネットワークのＡＣ電圧と第２電圧コンバータＩＩの端子におけるＤＣ電圧との間で変換を実施する整流器１４６、と関連する。ＰＦＣ１４４と整流器１４６は同じ回路で生成することができ、これらは装置１００の第５端子１３５と第６端子１３６に接続される。
【００４１】
装置１００のスイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、電圧コンバータ装置１００の反転動作を可能とする。すなわち、電気絶縁バリア１２２を介した双方向のエネルギー交換である。具体的には、磁気エネルギーは、第１面インダクタ１１、１２の側と、第２面の第１インダクタ２１および第２インダクタ２２の側との間で巡回することができ、および／または、磁気エネルギーは、第１面インダクタ１１’、１２’の側と、第２面の第３インダクタ２３および第４インダクタ２４の側との間で巡回することができる。
【００４２】
第１スイッチＱ１は、装置１００の第２面の第１インダクタ２１の端子と第４端子１３４との間に接続される。第２スイッチＱ２は、第２面の第２インダクタ２２の端子と第４端子１３４との間に接続される。スイッチＱ１、Ｑ２は、第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２を、装置１００の端子１３３と端子１３４との間に接続するように構成されており、インダクタ２１、２２の端子と装置１００の第３端子１３３および第４端子１３４との間でＡＣ／ＤＣ変換を実施する。具体的には図１に示すように、電気絶縁バリア１２２の第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２は、装置１００の第３端子１３３を形成する共通電気端子を有する。ただし、第２面の第１インダクタ２１の端子と装置１００の第３端子１３３との間にスイッチを配置することもできる。第２面の第２インダクタ２２の端子と装置１００の第３端子１３３との間に別スイッチを配置することもできる。
【００４３】
第３スイッチＱ３は、第２面の第３インダクタ２３の端子と装置１００の第６端子１３６との間に接続される。第４スイッチＱ４は、第２面の第４インダクタ２４の端子と第６端子１３６との間に接続される。スイッチＱ３とＱ４は、第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４を第５端子１３５と第６端子１３６の間に接続するように構成されており、インダクタ２３と２４の端子と、装置１００の第５端子１３５および第６端子１３６との間で、ＡＣ／ＤＣ変換を実施する。具体的には図１に示すように、電気絶縁バリア１２２の第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４は、装置１００の第５端子１３５を形成する共通電気端子を有する。ただし、第２面の第３インダクタ２３の端子と装置１００の第５端子１３５との間にスイッチを配置することもできる。第２面の第４インダクタ２４の端子と装置１００の第５端子１３５との間に別スイッチを配置することもできる。
【００４４】
図１に示す例において、第２面の第３インダクタ２３は、第１磁気回路１１１と接続した第１面インダクタ１１とは別のインダクタ１１’と接続されている。インダクタ１１’は第１面スイッチＭ１１、Ｍ１２と電気接続されており、第３磁気回路１１３を介して第２面の第３インダクタ２３と接続されている、第２面の第４インダクタ２４は、第２磁気回路１１２と接続した第１面インダクタ１２とは別のインダクタ１２’と接続されている。インダクタ１２’は、第３インダクタ２３と接続したインダクタ１１’に対して直列接続されている。第２面の第４インダクタ２４と接続した第１面インダクタ１２’の端子は、第３磁気回路１１３と接続した第１面インダクタ１１’の端子と接続されている。インダクタ１２’は、第１面スイッチＭ１１、Ｍ１２と電気接続されており、第４磁気回路１１４によって第２面の第４インダクタ２４と接続されている。第４磁気回路１１４は第３磁気回路１１３から独立している。
【００４５】
したがって、第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２の側と、第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４の側は、電気エネルギーを直接交換しない。第３磁気回路１１３と第４磁気回路１１４は、第１磁気回路１１１および第２磁気回路１１２とは独立している。磁気エネルギーは、第１面インダクタ１１、１２、１１’、１２’における電気エネルギーへの変換を介して、第２面の第１インダクタ２１と第２インダクタ２２の側と、第２面の第３インダクタ２３と第４インダクタ２４の側との間で、巡回することができる。
【００４６】
具体的には図１に示すように、第１形態において、第２面の第３インダクタ２３に接続された第１面インダクタ１１’と、第２面の第４インダクタ２４に接続された第１面インダクタ１２’は、電気分岐Ａに配置されている。第１面インダクタ１１、１２、１１’、１２’は、第１電気分岐Ａに沿ってこの順で配置されている。ただし第２別形態において、例えば図３に示すように、第２面の第３インダクタ２３に接続された第１面インダクタ１１’と、第２面の第４インダクタ２４に接続された第２面インダクタ１２’は、第１電気分岐Ａに対して並列接続された第２電気分岐Ａ’に配置することもできる。第１形態は、第１インダクタ２１と第２インダクタ２２を介した第２電気ネットワークとのエネルギー交換をよりよく制御できる。第２別形態において、第１分岐Ａと第２分岐Ａ’との間の電流分布は、制御できないからである。
【００４７】
装置１００は、第２面の第３インダクタ２３に接続された第１面インダクタ１１’と、第４インダクタ２４に接続された第１面インダクタ１２’を、選択的に中性化するように構成されたスイッチ１４８を備える。中性スイッチ１４８は、開状態または閉状態をとることができる。中性スイッチ１４８は、一方の状態において、第３インダクタ２３に接続された第１面インダクタ１１’と第４インダクタ２４に接続された第１面インダクタ１２’が装置１００の動作に参加しないように構成されており、他方の状態において、インダクタ１１’と１２’を装置１００の動作に参加させるように構成されている。中性スイッチ１４８により、必要時において第１ネットワークと第２ネットワークとの間で第１コンバータＩのみを実装することができる。例えば損失を最小化しつつ、第１ネットワークと第２ネットワークとの間でエネルギー生成および交換したいときである。
【００４８】
具体的には、図１に示す第１別形態において、中性スイッチ１４８はインダクタ１１’、１２’に対して並列接続されている。中性スイッチ１４８が閉じたとき、第３インダクタ２３に接続されたインダクタ１１’と第４インダクタ２４に接続されたインダクタ１２’を短絡する。図３に示す第２別形態において、中性スイッチ１４８はインダクタ１１’、１２’と直列接続されている。中性スイッチ１４８が開いているとき、第３インダクタ２３に接続されたインダクタ１１’と第４インダクタ２４に接続されたインダクタ１２’を含む電気分岐Ａ’を、切断する。
【００４９】
例えば装置１００外の電気エネルギー源を、電圧コンバータ装置の第５端子１３５と第６端子１３６との間に接続することができる（例えば図２の整流器１４６とＰＦＣ１４４を介して）。電圧コンバータ装置１００は、図９のように制御することができる。ステップ２００において中性スイッチ１４８は、第３インダクタ２３に接続されたインダクタ１１’と第４インダクタ２４に接続されたインダクタ１２’の動作を可能とする状態となる。ステップ２０２において、第１面のスイッチＭ１１とＭ１２が制御され、第２面のスイッチＱ１とＱ２および／またはスイッチＱ３とＱ４は第３インダクタ２３と第４インダクタ２４を装置の第５端子１３５と第６端子１３６の間に接続するように構成され、これにより電気エネルギーは、外部電気エネルギー源の側と、第１充電可能エネルギー源１４０および／または第２充電可能エネルギー源１４２の側との間で巡回する。したがって、充電可能エネルギー源１４０と１４２のうち一方が充電され、あるいは両方が同時に充電される。
【００５０】
電圧コンバータ装置１００は、図１０に示すように制御することができる。ステップ２０４において、中性スイッチ１４８は、第３インダクタ２３に接続されたインダクタ１１’と、第４インダクタ２４に接続されたインダクタ１２’を、中性化する状態となる。したがって第３インダクタ２３と第４インダクタ２４は、装置１００の動作に寄与しない。ステップ２０６において、第１面スイッチＭ１１、Ｍ１２と第２面スイッチＱ１、Ｑ２は、第１充電可能エネルギー源１４０と第２充電可能エネルギー源１４２との間で電気エネルギーが巡回するように制御される。具体的には、電気エネルギーは、第１充電可能エネルギー源１４０から第２充電可能エネルギー源１４２へ巡回する。装置１００は、電気エネルギーが第３インダクタ２３と第４インダクタ２４において巡回しない状態となる。これは、装置１００の第５端子１３５と第６端子１３６との間に電気エネルギー源が接続されていないケースである。
【００５１】
第１面インダクタ１１から第１インダクタ２１への変換率Ｎ１は例えば、第１面インダクタ１２から第２インダクタ２２への変換率Ｎ２に等しい。ただし変換率Ｎ１とＮ２は、別の値であってもよい。以下ではこれら変換率は第１値Ｎであるとする。変換率が異なるケースも想定できる。第１面インダクタ１１’から第３インダクタ２３への変換率Ｎ３は例えば、第１面インダクタ１２’から第４インダクタ２４への変換率Ｎ４に等しい。ただし変換率Ｎ３とＮ４は別の値であってもよい。以下では変換率Ｎ３とＮ４は第２値Ｎ’であるとする。変換率が異なるケースも想定できる。
【００５２】
第１変換率Ｎと第２変換率Ｎ’は、異なっていてもよい。第１変換率Ｎと第２変換率Ｎ’との間の差分により、電気ネットワーク上で所望電力を調整できる。
【００５３】
コンバータ装置１００は、第１面の第１アーム１のスイッチＭ１１、Ｍ１２と、第１端子１３１および第２端子１３２の間に、レギュレータ回路１２１を備える。レギュレータ回路１２１は、第１アーム１のスイッチＭ１１、Ｍ１２の端子において、スイッチＭ１１、Ｍ１２の略一定のデューティサイクルによって、パラメータＵ、Ｉをレギュレートするように構成されている。キャパシタ１４９は、第１アーム１の第１外部端子と第１アーム１の第２外部端子との間に接続されており、これにより第１アーム１の端子電圧を一定に維持する。
【００５４】
レギュレータ回路１２１は例えば、第１アーム１のスイッチＭ１１、Ｍ１２の端子電圧Ｕを、第１面スイッチＭ１１、Ｍ１２の略一定を維持するデューティサイクルによってレギュレートするように構成されている。レギュレータ回路１２１は、例えば図１に示すように、第１アーム１の外部端子に接続される。レギュレータ回路１２１は例えば、ブーストコンバータ、ステップダウンコンバータ、ブースト／ステップダウンコンバータ、その他タイプのコンバータである。
【００５５】
図１の例は、例えば図４や図５に示す例のようにしてもよい。レギュレータ回路１２１は、第１面の第１アーム１に供給される電流Ｉを、第１アーム１のスイッチＭ１１、Ｍ１２の略一定のデューティサイクルによってレギュレートするように構成されている。レギュレータ回路１２１は、図４に示すように第１アーム１に接続される。すなわち、第１アーム１の外部端子と第１アーム１の中点との間に接続される。レギュレータ回路１２１は、図５のようにしてもよい。このレギュレータ回路１２１は、第１端子１３１と第２端子１３２に接続された第２アーム２を備える。第２アーム２は、第１スイッチＺＭ２１と第２電子素子Ｍ２２を備える。第２電子素子は例えば、第２スイッチＭ２２またはダイオードである。インダクタＬ１は、第１アーム１と第２アーム２の中点間に接続されている。
【００５６】
図６と図７は、絶縁回路１２０を除いて図１、図３と同様の装置１００の例を示す。
【００５７】
図６と図７に示す実施形態において、電気絶縁バリア１２２の第１面上の第２電気分岐Ｂは、磁気回路１１１に接続した第３インダクタ１３と、第３インダクタに直列接続され第２磁気回路１１２に接続した第４インダクタ１４を有する。第１面スイッチＭ１１とＭ１２は、第１電気分岐Ａと第２電気分岐Ｂを、装置１００の第１端子１３１と第２端子１３２との間に接続するように構成されている。キャパシタ１５０は、第１アーム１のスイッチＭ１１とＭ１２との間に配置されている。キャパシタ１５０は、スイッチＭ１１とＭ１２の間に接続されている。キャパシタ１５０は、接続点Ｐ１において第１スイッチＭ１１に接続した第１端子と、第２接続点Ｐ２において第２スイッチＭ１２に接続した第２端子とを備える。第１キャパシタ１５０は、第１スイッチＭ１１のソース電極のレベルで第１スイッチＭ１１に接続されており、第２スイッチＭ１２のドレイン電極のレベルで第２スイッチＭ１２に接続されている。第２電気分岐Ｂは、アーム１の第１外部端子と第２接続点Ｐ２との間に接続されている。アーム１の第１外部端子は、第１キャパシタ１５０と接続されていない第１スイッチＭ１１の端子に対応する。第１電気分岐Ａは、第１アーム１の第２外部端子１ｂと第１接続点Ｐ１との間に接続されている。アーム１の第２外部端子１ｂは、第１キャパシタ１５０に接続されていない第２スイッチＭ１２の端子に対応する。
【００５８】
図１と図３に示す例と同様に、図７に示す装置１００は、電気絶縁バリア１２２の第２面上に第３インダクタ２３と第４インダクタ２４を備える。この別実施形態において装置１００は、図１と図３に示す例と同様に、インダクタ１１’、１２’、１３’、１４’を備える。絶縁回路１２０は、電気絶縁バリア１２２の第１面上において、第３磁気回路１１３によって第３インダクタ２３に接続された第５インダクタ１１’；第４磁気回路１１４によって第４インダクタ２４に接続された第６インダクタ１２’；を備える。第５インダクタ１１’と第６インダクタ１２’は、直列接続されており、第１面スイッチＭ１１、Ｍ１２と電気接続されている。第５インダクタ１１’と第６インダクタ１２’は、第１電気分岐Ａに接続されている。絶縁回路１２０は、第３磁気回路１１３によって第３インダクタ２３と接続された第７インダクタ１３’；第４磁気回路１１４によって第４インダクタ２４と接続された第８インダクタ１４’；を備える。第７インダクタ１３’と第８インダクタ１４’は、直列接続されており、第１面スイッチＭ１１、Ｍ１２と電気接続されている。第７インダクタ１３’と第８インダクタ１４’は、第２電気分岐Ｂに接続されている。
【００５９】
具体的には、図６に示す例において、第５インダクタ１１’と第６インダクタ１２’は、第１インダクタ１１と第２インダクタ１２に対して直列の第１電気分岐Ａに配置されている。第１インダクタ１１、第２インダクタ１２、第５インダクタ１１’、第６インダクタ１２’は、第１電気分岐Ａに沿ってこの順で配置されている。第７インダクタ１３’と第８インダクタ１４’は、第３インダクタ１３と第４インダクタ１４に対して直列に、第２電気分岐Ｂに配置されている。第３インダクタ１３、第４インダクタ１４、第７インダクタ１３’、第８インダクタ１４’は、第２電気分岐Ｂに沿ってこの順で配置されている。
【００６０】
具体的には、図７に示す例において、第５インダクタ１１’と第６インダクタ１２’は、第１電気分岐Ａに対して並列の電気分岐Ａ’に配置されている。第７インダクタ１３’と第８インダクタ１４’は、第２電気分岐Ｂに対して並列の電気分岐Ｂ’に配置されている。
【００６１】
図６と図７に示す例は、先述と同様にレギュレータ回路１２１を備える。ただし図６と図７の例におけるレギュレータ回路１２１は先述のものとは異なり、図８に示すものである。レギュレータ回路１２１は、図５に示すものと同様だが、第２アーム２にキャパシタＣ３を備え、インダクタＬ２が第１アーム１と第２アーム２の間に接続されている。キャパシタＣ３は、第２アーム２の第１スイッチＭ２１と第２アーム２の第２スイッチＭ２２との間に接続されている。したがってキャパシタＣ３は、第２アーム２の第１スイッチＭ２１と第２スイッチＭ２２との間に直列接続されている。レギュレータ回路１２１の第１インダクタＬ１は、キャパシタＣ３と第２スイッチＭ２２との間の接続点Ｐ３に接続されている。レギュレータ回路１２１の第２インダクタＬ２は、第１アーム１の第１接続点Ｐ１と、第１スイッチＭ２１〜キャパシタＣ３間の第４接続点Ｐ４との間に接続されている。キャパシタＣ３とインダクタＬ２を追加することにより、電圧コンバータ装置１００がと到達可能な電圧レンジは、図５に示すレギュレータ回路１２１を備えるコンバータ装置よりも増加する。このレギュレータ回路１２１は、スイッチＭ２１、Ｍ２２、Ｍ１１、Ｍ１２と並列のダイオードとキャパシタを省略できる。
【００６２】
図６と図７に示す例において、絶縁回路１２０は、図１と図３に示す絶縁回路と同様に動作する。第１電圧コンバータＩにおいて、第１面の第１インダクタ１１と第３インダクタ１３は１次回路の第１部分を形成し、第１面の第２インダクタ１２と第４インダクタ１４は１次回路の第２部分を形成する。第２面の第１インダクタ２１と第３インダクタ２３は、２次回路の第１部分と第２部分をそれぞれ形成する。第２電圧コンバータＩＩにおいて、第１面の第５インダクタ１１’と第７インダクタ１３’は１次回路の第１部分を形成し、第１面の第６インダクタ１２’と第８インダクタ１４’は１次回路の第２部分を形成する。
【００６３】
本発明に係るＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ装置１００の例は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車などの車載用途において、異なる電圧を有する第１車載ネットワークと第２車載ネットワークとの間で電圧変換する際に、および外部電気ネットワークから車載バッテリを充電する際に、特に適している。ただし本発明は、説明した例に限られるものではなく、第３電気ネットワークが更新可能エネルギー源である住宅電気設備にも適用できる。例えば風力タービンや太陽電池パネルである。さらに、スイッチは例えば、ＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴ、その他のトランジスタであってもよい。回路は例えばシリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、その他半導体材料から作成できる。
【図１】
2020512804.tif 000003
【図２】
2020512804.tif 000004
【図３】
2020512804.tif 000005
【図４】
2020512804.tif 000006
【図５】
2020512804.tif 000007
【図６】
2020512804.tif 000008
【図７】
2020512804.tif 000009
【図８】
2020512804.tif 000010
【図９】
2020512804.tif 000011
【図１０】
2020512804.tif 000012
【国際調査報告】
2020512804.tif 000013
2020512804.tif 000014
2020512804.tif 000015
2020512804.tif 000016