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公開番号2025123867
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-25
出願番号2024019611
出願日2024-02-13
発明の名称電力変換装置
出願人本田技研工業株式会社,学校法人東京理科大学
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H02M 3/28 20060101AFI20250818BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】1つの電源から複数の負荷への電力伝送を、効率低下を抑制しつつ簡素な構成で電力変換する電力変換装置を提供する。
【解決手段】DC/DC変換を行う電力変換装置100は、第1変圧器10aおよび第2変圧器10bを有する変圧器ユニット10を備え、前記変圧器ユニットは、前記第1変圧器の一次側入力を行うための第1入力ポートP_Aと、前記第2変圧器の一次側入力を行うための第2入力ポートP_Bと、前記第1変圧器の二次側出力電圧と前記第2変圧器の二次側出力電圧との和を出力する第1出力ポートP_Cと、前記第1変圧器の二次側出力電圧と前記第2変圧器の二次側出力電圧との差を出力する第2出力ポートP_Dと、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＤＣ／ＤＣ変換を行う電力変換装置であって、
第１変圧器および第２変圧器を有する変圧器ユニットを備え、
前記変圧器ユニットは、
前記第１変圧器の一次側入力を行うための第１入力ポートと、
前記第２変圧器の一次側入力を行うための第２入力ポートと、
前記第１変圧器の二次側出力電圧と前記第２変圧器の二次側出力電圧との和を出力する第１出力ポートと、
前記第１変圧器の二次側出力電圧と前記第２変圧器の二次側出力電圧との差を出力する第２出力ポートと、を有することを特徴とする電力変換装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記変圧器ユニットは、前記第１入力ポートへの入力と前記第２入力ポートへの入力との位相差に応じて、前記第１出力ポートと前記第２出力ポートとの出力比率が変化するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記変圧器ユニットは、前記第１入力ポートおよび前記第２入力ポートへの入力のデューティ比または動作周波数に応じて、前記第１出力ポートおよび前記第２出力ポートからの出力の大きさが変化するように構成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
第１接点を介して２つの第１スイッチ素子が直列接続されて成る第１レグと、第２接点を介して２つの第２スイッチ素子が直列接続されて成る第２レグとを有する一次側回路を更に備え、
前記第１接点からの出力が前記第１入力ポートに入力され、前記第２接点からの出力が前記第２入力ポートに入力される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記第１レグの各第１スイッチ素子および前記第２レグの各第２スイッチ素子の制御により、前記第１出力ポートおよび前記第２出力ポートからの出力が制御される、ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記第１レグの各第１スイッチ素子および前記第２レグの各第２スイッチ素子を制御する制御部を更に備える、ことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第１出力ポートから出力された電力を第１負荷に伝送する第１二次側回路と、
前記第２出力ポートから出力された電力を第２負荷に伝送する第２二次側回路と、
を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記第１二次側回路および前記第２二次側回路の各々は、ダイオードブリッジ回路を有する、ことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第１入力ポートの端子には、前記第１変圧器の一次側巻線が接続されており、
前記第２入力ポートの端子には、前記第２変圧器の一次側巻線が接続されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記第１変圧器および前記第２変圧器の各々は、２つの二次側巻線を有し、
前記第１出力ポートの端子には、前記第１変圧器における２つの二次側巻線の一方と前記第２変圧器における２つの二次側巻線の一方とが互いに同じ極性で直列接続されており、
前記第２出力ポートの端子には、前記第１変圧器における２つの二次側巻線の他方と前記第２変圧器における２つの二次側巻線の他方とが互いに異なる極性で直列接続されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。１つの電源から複数の機器（負荷）に電力伝送を行う場合、複数の機器への電力伝送を制御するために複数のＤＣ／ＤＣコンバータを接続する方法が考えられる。非特許文献１には、各コンバータの出力側（二次側）に複数のアクティブスイッチ素子を設けて各出力ポートの電力制御を行う方法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
L. Wang, H. Wang, B. Xue and M. Zhou,「H5-Bridge-Based Single-Input-Dual-Output LLC Converter With Wide Output Voltage Range」, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 69, no. 7, pp. 7008-7018, July 2022
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に提案されているようにフルブリッジ構成のＬＬＣコンバータを用いると、少なくとも８個のアクティブスイッチ素子（アクティブパワーデバイス）が必要となる。また、蓄電池のような出力電力に制限がある電源を用いる場合、各コンバータの定格を電源の定格に合わせる必要があるため、設備利用率の低下を招きうる。
【０００５】
そこで、本発明は、１つの電源から複数の負荷への電力伝送を、効率低下を抑制しつつ簡素な構成で電力変換することが可能な技術を提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギー効率の改善に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての電力変換装置は、ＤＣ／ＤＣ変換を行う電力変換装置であって、第１変圧器および第２変圧器を有する変圧器ユニットを備え、前記変圧器ユニットは、前記第１変圧器の一次側入力を行うための第１入力ポートと、前記第２変圧器の一次側入力を行うための第２入力ポートと、前記第１変圧器の二次側出力電圧と前記第２変圧器の二次側出力電圧との和を出力する第１出力ポートと、前記第１変圧器の二次側出力電圧と前記第２変圧器の二次側出力電圧との差を出力する第２出力ポートと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、１つの電源から複数の負荷への電力伝送を、効率低下を抑制しつつ簡素な構成で電力変換することが可能な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明に係る一実施形態の電力変換装置の構成例を示す回路図
本発明に係る一実施形態の変圧器ユニットの構成例を示す模式図
変圧器ユニットのコア内に生じる磁束を説明するための図
位相差φ
ＡＢ
を０ｒａｄとした場合における各入力ポートへの入力および各出力ポートからの出力を示す図
位相差φ
ＡＢ
をπｒａｄとした場合における各入力ポートへの入力および各出力ポートからの出力を示す図
電力変換装置の第１動作例を示す図
電力変換装置の第２動作例を示す図
電力変換装置の各ポートの入出力制御を説明するための概念図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内での構成の変更や変形も含む。また、本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明に必須のものとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、その説明を省略する。
【００１０】
本発明に係る一実施形態の電力変換装置１００について説明する。本実施形態の電力変換装置１００は、１つの電源Ｄ１から複数の負荷Ｄ２（機器）に電力を伝送するための電圧変換（ＤＣ／ＤＣ変換）を行う絶縁型コンバータであり、１つの電源Ｄ１から複数の負荷Ｄ２への電力伝送を半独立的に行うことができるように構成される。以下では、複数の負荷Ｄ２として、第１負荷Ｄ２ａおよび第２負荷Ｄ２ｂを例示して説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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