特許ウォッチ

公開番号2025091076
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-18
出願番号2023206064
出願日2023-12-06
発明の名称車載電力変換器
出願人株式会社豊田自動織機
代理人インフォート弁理士法人
主分類H02J 1/00 20060101AFI20250611BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】外部電源から車載電力変換器に電力が供給される際に平滑コンデンサに比較的大きい突入電流が流れることを抑制しつつ、車載電力変換器の製造コストの増加を抑制する。
【解決手段】外部電源装置Chから出力される電力が入力されるコネクタCL、CNと、ACDC電力変換回路2と、平滑コンデンサCsと、双方向DCDC電力変換回路3と、スイッチSW1、SW2と、制御部4とを備えて車載電力変換器1を構成し、制御部4は、車載電力変換器1が外部電源装置Chを介して外部電源と接続されると判断された場合、スイッチSW1、SW2によってコネクタCL、CNと平滑コンデンサCsを遮断状態に保ったまま双方向DCDC電力変換回路3の動作を制御することでバッテリBから出力される電力を平滑コンデンサCsに供給させた後、スイッチSW1、SW2を遮断状態から導通状態に遷移させる。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
車両に搭載される車載電力変換器であって、
外部電源から出力される電力が入力されるコネクタと、
前記コネクタに入力される交流電力を整流するＡＣＤＣ電力変換回路と、
前記ＡＣＤＣ電力変換回路により整流された電力を平滑する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサにより平滑された直流電力を目標直流電力に変換して前記車両に搭載されるバッテリに供給する双方向ＤＣＤＣ電力変換回路と、
前記コネクタと前記平滑コンデンサとの間に設けられるスイッチと、
前記ＡＣＤＣ電力変換回路、前記双方向ＤＣＤＣ電力変換回路、及び前記スイッチのそれぞれの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記車載電力変換器が前記外部電源と接続されると判断された場合、バッテリ充電準備動作を実行し、
前記バッテリ充電準備動作は、前記スイッチによって前記コネクタと前記平滑コンデンサを遮断状態に保ったまま前記双方向ＤＣＤＣ電力変換回路の動作を制御することで前記バッテリから出力される電力を前記平滑コンデンサに供給させた後、前記スイッチを遮断状態から導通状態に遷移させる
車載電力変換器。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載の車載電力変換器であって、
前記制御部は、前記バッテリ充電準備動作において、前記バッテリから前記平滑コンデンサへの電力供給が開始されてから所定時間が経過すると、前記スイッチを遮断状態から導通状態に遷移させ、
前記所定時間は、前記平滑コンデンサの電圧値が、前記スイッチが導通状態に遷移された場合に前記ＡＣＤＣ電力変換回路から流れ込む電流値が前記平滑コンデンサの許容する電流値以下になる様な電圧値に達した時間以上であり、前記外部電源から入力される交流電力の波高値または前記ＡＣＤＣ電力変換回路から供給される直流電力の電圧値と等しい電圧値に達する時間以下である
車載電力変換器。
【請求項３】
請求項１に記載の車載電力変換器であって、
車室内に交流電力を供給する車室内給電部を備え、
前記ＡＣＤＣ電力変換回路は前記平滑コンデンサ側の直流電力を前記コネクタ側へ交流出力可能な双方向回路であり、
前記スイッチは、前記コネクタと前記ＡＣＤＣ電力変換回路との間に配置され、前記ＡＣＤＣ電力変換回路を前記コネクタと接続させる、または、前記ＡＣＤＣ電力変換回路を前記車室内給電部に接続させる
車載電力変換器。
【請求項４】
請求項１に記載の車載電力変換器であって、
前記コネクタと前記ＡＣＤＣ電力変換回路との間に設けられる前記スイッチと、前記コネクタとの間に設けられる第１電圧センサと、
前記スイッチと前記ＡＣＤＣ電力変換回路との間に設けられる第２電圧センサと、
を備え、
前記制御部は、前記スイッチによって前記コネクタと前記平滑コンデンサを遮断状態にしているとき、前記第１電圧センサにより検出される第１電圧が第１電圧閾値以上である場合で、かつ、前記第２電圧センサにより検出される第２電圧が第２電圧閾値以上である場合、前記スイッチが溶着していると判断する
車載電力変換器。
【請求項５】
請求項１に記載の車載電力変換器であって、
前記ＡＣＤＣ電力変換回路と前記平滑コンデンサとの間に設けられる前記スイッチと、前記ＡＣＤＣ電力変換回路との間に設けられる第１電圧センサと、
前記スイッチと前記双方向ＤＣＤＣ電力変換回路との間に設けられる第２電圧センサと、
を備え、
前記制御部は、前記スイッチによって前記コネクタと前記平滑コンデンサを遮断状態にしているとき、前記第１電圧センサにより検出される第１電圧が第１電圧閾値以上である場合で、かつ、前記第２電圧センサにより検出される第２電圧が第２電圧閾値以上である場合、前記スイッチが溶着していると判断する
車載電力変換器。
【請求項６】
請求項２に記載の車載電力変換器であって、
前記コネクタと前記スイッチとの間に設けられる電圧センサを備え、
前記制御部は、前記電圧センサにより検出される電圧が低いほど前記所定時間を短くする
車載電力変換器。
【請求項７】
請求項１に記載の車載電力変換器であって、
前記スイッチは、前記コネクタと前記ＡＣＤＣ電力変換回路との間に配置され、
前記スイッチと前記ＡＣＤＣ電力変換回路との間に設けられる母線と、グランドとの間に設けられるコンデンサを備え、
前記コンデンサが接続される母線すべてに前記スイッチが配置されている
車載電力変換器。
【請求項８】
請求項１に記載の車載電力変換器であって、
前記制御部は、前記コネクタに入力される電力が交流である場合、前記バッテリ充電準備動作を実行し、前記コネクタに入力される電力が直流である場合、前記バッテリ充電準備動作を実行せず前記スイッチを遮断状態に保つ
車載電力変換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載電力変換器に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
車載電力変換器として、充電スタンドなどの外部電源装置から出力される交流電力をＡＣＤＣ電力変換回路により整流するとともに平滑コンデンサにより平滑することで直流電力に変換し、その直流電力を双方向ＤＣＤＣ電力変換回路により目標直流電力に変換し、その目標直流電力を車両に搭載されるバッテリに供給するものがある。また、この車載電力変換器では、外部電源装置から車載電力変換器に電力が出力される前にバッテリから出力される電力を用いて平滑コンデンサを充電することで、外部電源から車載電力変換器に電力が出力されたときに平滑コンデンサに比較的大きい突入電流が流れることを防止している。関連する技術として、特許文献１がある。
【０００３】
ところで、電力出力タイミングを制御する機能を外部電源装置が有していない場合、外部電源装置と車載電力変換器とが互いに接続すなわち充電スタンドのコネクタが車両に挿入された時点で外部電源装置から車載電力変換器に電力が出力される可能性があり、平滑コンデンサを事前に充電しておくことができないおそれがある。
【０００４】
そこで、他の車載電力変換器として、平滑コンデンサの前段に抵抗とスイッチが並列接続される回路を備え、外部電源装置から平滑コンデンサに流れる突入電流を抵抗により制限し、平滑コンデンサが充電された後、スイッチをオフ状態からオン状態に遷移させるものがある。
【０００５】
しかしながら、他の車載電力変換器では、平滑コンデンサに流れる突入電流を制限するために抵抗やスイッチを備える必要があるため、製造コストの増加が懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２２－５４６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一側面に係る目的は、外部電源から車載電力変換器に電力が供給される際に平滑コンデンサに比較的大きい突入電流が流れることを抑制しつつ、車載電力変換器の製造コストの増加を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る一つの形態である車載電力変換器は、車両に搭載される車載電力変換器であって、外部電源から出力される電力が入力されるコネクタと、前記コネクタに入力される交流電力を整流するＡＣＤＣ電力変換回路と、前記ＡＣＤＣ電力変換回路により整流された電力を平滑する平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサにより平滑された直流電力を目標直流電力に変換して前記車両に搭載されるバッテリに供給する双方向ＤＣＤＣ電力変換回路と、前記コネクタと前記平滑コンデンサとの間に設けられるスイッチと、前記ＡＣＤＣ電力変換回路、前記双方向ＤＣＤＣ電力変換回路、及び前記スイッチのそれぞれの動作を制御する制御部とを備える。
【０００９】
前記制御部は、前記車載電力変換器が前記外部電源と接続されると判断された場合、バッテリ充電準備動作を実行し、前記バッテリ充電準備動作は、前記スイッチによって前記コネクタと前記平滑コンデンサを遮断状態に保ったまま前記双方向ＤＣＤＣ電力変換回路の動作を制御することで前記バッテリから出力される電力を前記平滑コンデンサに供給させた後、前記スイッチを遮断状態から導通状態に遷移させる。
【００１０】
これにより、外部電源から車載電力変換器に電力が供給される際、例えば外部電源装置を介して外部電源と接続されるときであって電力出力タイミングを制御する機能を外部電源装置が有していない場合などであっても、平滑コンデンサが十分に充電される前に外部電源から平滑コンデンサに電力が供給されることを防止することができるため、平滑コンデンサに比較的大きい突入電流が流れることを抑制することができる。また、平滑コンデンサに流れる突入電流を制限するために抵抗を備える必要がないため、その分、車載電力変換器の製造コストの増加を抑制することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許