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公開番号2025103781
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-09
出願番号2023221407
出願日2023-12-27
発明の名称チャージポンプ回路
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H02M 3/07 20060101AFI20250702BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】昇圧比を連続的に、かつ低損失で変更することができるチャージポンプ回路を提供すること。
【解決手段】チャージポンプ回路は、充電スタンドと、電池と、第一コンデンサと、互いに直列接続され、充電スタンドと並列接続されたリアクトルおよび第二コンデンサと、第一FET、第二FET、第五FET、第六FETと、互いに直列接続され、かつ充電スタンドと並列接続された第三FETおよび第四FETと、互いに直列接続され、かつ充電スタンドと並列接続された第三コンデンサおよび第四コンデンサと、制御部と、を備え、制御部が、昇圧比1倍モードと昇圧比2倍モードとを所定の順序で実施することにより、昇圧比1.5倍モードを実施し、昇圧比1.5倍モードと昇圧比1倍モードとを所定の順序で実施する、または昇圧比1.5倍モードと昇圧比2倍モードとを所定の順序で実施することにより、昇圧比1～2倍の間で任意の昇圧を実施する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
充電スタンドと、
前記充電スタンドと直列接続された電池と、
前記充電スタンドと並列接続された第一コンデンサと、
互いに直列接続され、かつ前記充電スタンドと並列接続されたリアクトルおよび第二コンデンサと、
前記充電スタンドに接続された第一ＦＥＴ、第二ＦＥＴ、第五ＦＥＴおよび第六ＦＥＴと、
互いに直列接続され、かつ前記充電スタンドと並列接続された第三ＦＥＴおよび第四ＦＥＴと、
互いに直列接続され、かつ前記充電スタンドと並列接続された第三コンデンサおよび第四コンデンサと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
昇圧比１倍モードと昇圧比２倍モードとを所定の順序で実施することにより、昇圧比１．５倍モードを実施し、
前記昇圧比１．５倍モードと前記昇圧比１倍モードとを所定の順序で実施する、または前記昇圧比１．５倍モードと前記昇圧比２倍モードとを所定の順序で実施することにより、昇圧比１～２倍の間で任意の昇圧を実施する、
チャージポンプ回路。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記第一ＦＥＴは、前記充電スタンドに対して逆方向に直列接続され、
前記第二ＦＥＴ、前記第五ＦＥＴおよび前記第六ＦＥＴは、前記充電スタンドに対して順方向に直列接続されている、
請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項３】
前記制御部は、前記第一ＦＥＴをオンとし、前記充電スタンドからの直流電流を、前記第一ＦＥＴ、前記第五ＦＥＴ、前記電池、前記第六ＦＥＴ、前記第二ＦＥＴに流すことにより、前記昇圧比１倍モードを実施する請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第一ＦＥＴをオンとし、前記充電スタンドから前記第一コンデンサにチャージされた電荷を、前記第二コンデンサに遷移させるモードＡと、
前記第一ＦＥＴをオフとし、前記第二コンデンサにチャージされた電荷を、前記第三コンデンサおよび前記第四コンデンサに遷移させるモードＤとを、
所定の順序で実施することにより、前記昇圧比１倍モードを実施する、
請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第一ＦＥＴをオンとし、前記充電スタンドから前記第一コンデンサにチャージされた電荷を、前記第二コンデンサに遷移させるモードＡと、
前記第一ＦＥＴをオフ、かつ前記第三ＦＥＴをオンとし、前記第二コンデンサにチャージされた電荷を、前記第四コンデンサに遷移させるモードＢと、
前記第一ＦＥＴをオン、かつ前記第三ＦＥＴをオフとし、前記充電スタンドから前記第一コンデンサにチャージされた電荷を、前記第二コンデンサに遷移させるモードＡと、
前記第一ＦＥＴをオフ、かつ前記第四ＦＥＴをオンとし、前記第二コンデンサにチャージされた電荷を、前記第三コンデンサに遷移させるモードＣと、
所定の順序で実施することにより、前記昇圧比２倍モードを実施する、
請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項６】
前記制御部は、
前記第一ＦＥＴをオンとし、前記充電スタンドから前記第一コンデンサにチャージされた電荷を、前記第二コンデンサに遷移させるモードＡと、
前記第一ＦＥＴをオフ、かつ前記第三ＦＥＴをオンとし、前記第二コンデンサにチャージされた電荷を、前記第四コンデンサに遷移させるモードＢと、
前記第一ＦＥＴをオン、かつ前記第三ＦＥＴをオフとし、前記充電スタンドから前記第一コンデンサにチャージされた電荷を、前記第二コンデンサに遷移させるモードＡと、
前記第一ＦＥＴをオフとし、前記第二コンデンサにチャージされた電荷を、前記第三コンデンサおよび前記第四コンデンサに遷移させるモードＤと、
前記第一ＦＥＴをオンとし、前記充電スタンドから前記第一コンデンサにチャージされた電荷を、前記第二コンデンサに遷移させるモードＡと、
前記第一ＦＥＴをオフ、かつ前記第四ＦＥＴをオンとし、前記第二コンデンサにチャージされた電荷を、前記第三コンデンサに遷移させるモードＣと、
前記第一ＦＥＴをオン、かつ前記第四ＦＥＴをオフとし、前記充電スタンドから前記第一コンデンサにチャージされた電荷を、前記第二コンデンサに遷移させるモードＡと、
前記第一ＦＥＴをオフとし、前記第二コンデンサにチャージされた電荷を、前記第三コンデンサおよび前記第四コンデンサに遷移させるモードＤと、
所定の順序で実施することにより、前記昇圧比１．５倍モードを実施する、
請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項７】
前記制御部は、前記昇圧比１．５倍モードと前記昇圧比１倍モードとを所定の順序で実施することにより、昇圧比１～１．５の間で任意の昇圧を実施する請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項８】
前記制御部は、前記昇圧比１．５倍モードと前記昇圧比２倍モードとを所定の順序で実施することにより、昇圧比１．５～２倍の間で任意の昇圧を実施する請求項１に記載のチャージポンプ回路。
【請求項９】
前記制御部は、前記リアクトルおよび前記第二コンデンサによって構成されるＬＣ共振器の共振周波数に伴う周期において、前記第二コンデンサの電流が０のときに、各モードを切り替える請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のチャージポンプ回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、チャージポンプ回路に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、入力電圧を昇圧して出力する複数の昇圧セル群に切替手段を設けることにより、各昇圧セル群を直列、並列または直並列の接続構成に変えることができる昇圧回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０００－３５０４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で開示された技術では、例えば昇圧比１．５倍のような昇圧比２倍未満の昇圧を実現することができず、また逆方向の降圧を行うこともできない。また、例えば複数の昇圧比を選択するような技術も存在するが、昇圧比を連続的に変更（可変させる）することは困難である。
【０００５】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、昇圧比を連続的に、かつ低損失で変更することができるチャージポンプ回路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】
本開示に係るチャージポンプ回路は、充電スタンドと、前記充電スタンドと直列接続された電池と、前記充電スタンドと並列接続された第一コンデンサと、互いに直列接続され、かつ前記充電スタンドと並列接続されたリアクトルおよび第二コンデンサと、前記充電スタンドに接続された第一ＦＥＴ、第二ＦＥＴ、第五ＦＥＴおよび第六ＦＥＴと、互いに直列接続され、かつ前記充電スタンドと並列接続された第三ＦＥＴおよび第四ＦＥＴと、互いに直列接続され、かつ前記充電スタンドと並列接続された第三コンデンサおよび第四コンデンサと、制御部と、を備え、前記制御部が、昇圧比１倍モードと昇圧比２倍モードとを所定の順序で実施することにより、昇圧比１．５倍モードを実施し、前記昇圧比１．５倍モードと前記昇圧比１倍モードとを所定の順序で実施する、または前記昇圧比１．５倍モードと前記昇圧比２倍モードとを所定の順序で実施することにより、昇圧比１～２倍の間で任意の昇圧を実施する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、昇圧比を連続的に、かつ低損失で変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態に係るチャージポンプ回路の回路構成の一例を示す図である。
図２は、実施形態に係るチャージポンプ回路において、昇圧比１倍の実現方法１を説明するための図である。
図３は、実施形態に係るチャージポンプ回路において、昇圧比１倍の実現方法２を説明するための図である。
図４は、実施形態に係るチャージポンプ回路において、昇圧比１倍の実現方法２におけるモードの切り替えタイミングを説明するための図である。
図５は、実施形態に係るチャージポンプ回路において、昇圧比２倍の実現方法を説明するための図である。
図６は、実施形態に係るチャージポンプ回路において、昇圧比２倍の実現方法におけるモードの切り替えタイミングを説明するための図である。
図７は、実施形態に係るチャージポンプ回路において、昇圧比１．５倍の実現方法を説明するための図である。
図８は、実施形態に係るチャージポンプ回路において、昇圧比１～１．５倍、昇圧比１．５～２倍の実現方法を説明するための図である。
図９は、実施形態に係るチャージポンプ回路において、降圧比０．５倍の実現方法を説明するための図である。
図１０は、実施形態に係るチャージポンプ回路を、充電専用回路として構成した場合の回路構成の一例を示す図である。
図１１は、実施形態に係るチャージポンプ回路を、給電専用回路として構成した場合の回路構成の一例を示す図である。
図１２は、実施形態に係るチャージポンプ回路において、電池を二つ設けた場合の回路構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の実施形態に係るチャージポンプ回路について、図面を参照しながら説明する。なお、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１０】
（回路構成）
実施形態に係るチャージポンプ回路の構成について、図１、図２、図３および図５を参照しながら説明する。実施形態に係るチャージポンプ回路は、チャージポンプ式の昇降圧回路である。実施形態に係るチャージポンプ回路は、例えば電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）や燃料電池自動車（ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle）に搭載される大電力ＤＣＤＣコンバータ等に適用される。
（【００１１】以降は省略されています）

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