WO2024202684A1 - 電源装置 - Google Patents

電源装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2024202684A1
WO2024202684A1 PCT/JP2024/005669 JP2024005669W WO2024202684A1 WO 2024202684 A1 WO2024202684 A1 WO 2024202684A1 JP 2024005669 W JP2024005669 W JP 2024005669W WO 2024202684 A1 WO2024202684 A1 WO 2024202684A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
switching element
winding
conversion unit
leg
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2024/005669
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
森本雄太
田口真
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Corp filed Critical Aisin Corp
Priority to CN202480012776.7A priority Critical patent/CN120693780A/zh
Priority to JP2025509918A priority patent/JPWO2024202684A1/ja
Priority to EP24778829.2A priority patent/EP4625799A4/en
Publication of WO2024202684A1 publication Critical patent/WO2024202684A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33561—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having more than one ouput with independent control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/007—Physical arrangements or structures of drive train converters specially adapted for the propulsion motors of electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24—Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/62—Monitoring or controlling charging stations in response to charging parameters, e.g. current, voltage or electrical charge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/337—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in push-pull configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/12—Buck converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B60L2210/14—Boost converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/10—Electrical machine types
    • B60L2220/14—Synchronous machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/54—Windings for different functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/527—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/529—Current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2105/00—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load
    • H02J2105/30—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load the load networks being external to vehicles, i.e. exchanging power with vehicles
    • H02J2105/33—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load the load networks being external to vehicles, i.e. exchanging power with vehicles exchanging power with road vehicles
    • H02J2105/37—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load the load networks being external to vehicles, i.e. exchanging power with vehicles exchanging power with road vehicles exchanging power with electric vehicles [EV] or with hybrid electric vehicles [HEV]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Details of circuit arrangements for charging or discharging batteries or supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device mounted on a vehicle.
  • the control device for a rotating electric machine described in Patent Document 1, cited below, includes an inverter that supplies power to the stator coil of the stator based on the output from a battery mounted on the vehicle, and a field current circuit that supplies power to the field winding based on the output from the battery.
  • the inverter is configured with three legs according to the number of phases of the motor, and the field current circuit is configured with two legs that can change the direction of the current flowing through the field winding.
  • Some batteries installed in vehicles are configured to be rechargeable from external power using a charger such as that described in Patent Document 2.
  • the power supply device is characterized by comprising a motor drive unit including a field winding current supply unit that supplies current to the field winding of a wound field motor using DC power from a battery mounted on a vehicle, and an inverter that supplies current to a stator coil; an AC/DC conversion unit that converts AC power from an external source into DC power; and a converter that converts the DC power converted by the AC/DC conversion unit into DC power capable of charging the battery.
  • the converter has a first conversion unit, a second conversion unit, and a transformer, the first conversion unit inputs the DC power from the AC/DC conversion unit to the primary winding of the transformer, the second conversion unit converts the AC power from the secondary winding of the transformer into DC power capable of charging the battery, and the field winding current supply unit and the second conversion unit are shared.
  • the field winding current-carrying section which uses DC power from the battery to energize the field winding
  • the second conversion section of the converter which converts AC power from the secondary winding of the transformer into DC power
  • the field winding current-carrying section and the second conversion section are configured as the same circuit, sharing the field winding current-carrying section and the second conversion section can simplify the circuit configuration of the power supply device and reduce the number of parts. This makes it possible to make the power supply device lighter and more compact.
  • FIG. 11 is a circuit diagram when the power supply device is used as a charger.
  • FIG. 11 is a circuit diagram when the power supply device is used as an AC power output device.
  • FIG. 1 is a circuit diagram when a wound field motor is driven by a power supply device.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an operating state of a power supply device.
  • the power supply device is configured to drive a wound field motor mounted on a vehicle, charge a battery mounted on the vehicle, and output AC power based on the output of the battery.
  • the power supply device 1 of this embodiment is described below.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of the power supply device 1.
  • the power supply device 1 includes an AC/DC conversion unit 10, a converter 20, a control unit 50, a motor drive unit 60, and a switch 70.
  • Each functional unit is constructed of hardware or software, or both, with a CPU as its core component, in order to perform the processes related to driving the wound field motor M described above, charging the battery 3, and outputting AC power.
  • FIG. 1 shows the batteries 3 and 5 as being included in each functional unit, the batteries 3 and 5 are not included in each functional unit.
  • the AC/DC converter 10 converts AC power from the outside into DC power.
  • the outside is a power source other than the battery 3 and the battery 5 mounted on the vehicle, outside the power supply device 1.
  • the AC power is power composed of an AC voltage whose voltage value oscillates at a predetermined cycle. Specifically, the AC voltage oscillates at a commercial frequency (e.g., 50 Hz or 60 Hz) and corresponds to an AC voltage of 200 V (effective value) taken from a commercial power source supplied in a single-phase three-wire system.
  • the DC power is power composed of a DC voltage that has a constant voltage value (excluding ripple voltage) relative to a reference voltage.
  • the AC/DC converter 10 converts the AC power composed of such an AC voltage into DC power composed of a DC voltage.
  • the AC/DC converter 10 is provided with a pair of output units 10A and 10B, and outputs the converted DC power to the converter 20 described later via the pair of output units 10A and 10B.
  • the AC/DC converter 10 has a first leg 11 and a second leg 12.
  • the first leg 11 and the second leg 12 are arranged in parallel with each other with respect to the output units 10A and 10B.
  • one end 11A of the first leg 11 and one end 12A of the second leg 12 are connected to the output unit 10A
  • the other end 11B of the first leg 11 and the other end 12B of the second leg 12 are connected to the output unit 10B.
  • the first leg 11 has a high-side switching element 11H and a low-side switching element 11L connected in series.
  • n-type MOS-FETs metal-oxide-semiconductor field-effect transistors
  • the drain terminal of the switching element 11H is connected to the end 11A
  • the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 11L.
  • the source terminal of the switching element 11L is connected to the end 11B.
  • the gate terminals of the switching elements 11H and 11L are connected to the control unit 50.
  • diodes 11HD and 11LD are provided between the source terminals and drain terminals of the switching elements 11H and 11L, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the second leg 12 also has a high-side switching element 12H and a low-side switching element 12L connected in series.
  • n-type MOS-FETs are used for the switching elements 12H and 12L.
  • the drain terminal of the switching element 12H is connected to the end 12A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 12L.
  • the source terminal of the switching element 12L is connected to the end 12B.
  • the gate terminals of the switching elements 12H and 12L are connected to the control unit 50.
  • Diodes 12HD and 12LD are provided between the source terminals and drain terminals of the switching elements 12H and 12L, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • a capacitor 15 is provided across output section 10A and output section 10B of AC/DC conversion section 10. Capacitor 15 smoothes the DC voltage converted by AC/DC conversion section 10.
  • the reactor coil 30 has one terminal 30B connected to a first node 11N between two switching elements (switching element 11H and switching element 11L) in the first leg 11.
  • the first node 11N between the two switching elements in the first leg 11 is a line (e.g., a wiring pattern on a board or a cable such as a harness) connecting the source terminal of switching element 11H and the drain terminal of switching element 11L.
  • a line e.g., a wiring pattern on a board or a cable such as a harness
  • the reactor coil 30 has two terminals 30A, 30B, and the terminal 30B is connected to the first node 11N.
  • the converter 20 converts the DC power converted by the AC/DC conversion unit 10 into DC power that can charge the battery 3.
  • the DC power converted by the AC/DC conversion unit 10 is the DC power output from the output units 10A, 10B of the AC/DC conversion unit 10.
  • the battery 3 is a battery mounted on the vehicle that is charged by the power supply device 1, and is charged based on the DC power from the converter 20.
  • the battery 3 is charged with a DC voltage of any voltage value, but the voltage value of the DC voltage that constitutes the DC power output from the AC/DC conversion unit 10 is any value.
  • the converter 20 converts the voltage value of the DC voltage output from the AC/DC conversion unit 10 into any DC voltage required to charge the battery 3.
  • the converter 20 of this embodiment has a first conversion unit 21, a second conversion unit 22, a third conversion unit 23, and a transformer 24.
  • the transformer 24 is an insulated multi-port transformer having a primary winding 24A, a secondary winding 24B, and a tertiary winding 24C.
  • the first conversion unit 21 inputs DC power from the AC/DC conversion unit 10 to the primary winding 24A of the transformer 24.
  • the first conversion unit 21 has a third leg 211 and a fourth leg 212, which are arranged in parallel with each other with respect to the output units 10A and 10B. Therefore, one end 211A of the third leg 211 and one end 212A of the fourth leg 212 are connected to the output unit 10A, and the other end 211B of the third leg 211 and the other end 212B of the fourth leg 212 are connected to the output unit 10B.
  • the third leg 211 has a high-side switching element 211H and a low-side switching element 211L connected in series.
  • the switching elements 211H and 211L are n-type MOS-FETs.
  • the drain terminal of the switching element 211H is connected to the end 211A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 211L.
  • the source terminal of the switching element 211L is connected to the end 211B.
  • the gate terminals of the switching elements 211H and 211L are connected to the control unit 50.
  • diodes 211HD and 211LD are provided, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • diodes 212HD and 212LD are provided, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the primary winding 24A is provided across a third node 211N between the two switching elements (switching element 211H and switching element 211L) in the third leg 211 and a fourth node 212N between the two switching elements (switching element 212H and switching element 212L) in the fourth leg 212.
  • the winding start end of the primary winding 24A is connected to the third node 211N
  • the winding end end of the primary winding 24A is connected to the fourth node 212N.
  • the second conversion unit 22 rectifies the AC power from the secondary winding 24B of the transformer 24 and converts it into DC power that can charge the battery 3.
  • the second conversion unit 22 has a fifth leg 221 and a sixth leg 222, which are arranged in parallel with each other with respect to the output units 20A and 20B of the converter 20. Therefore, one end 221A of the fifth leg 221 and one end 222A of the sixth leg 222 are connected to the output unit 20A, and the other end 221B of the fifth leg 221 and the other end 222B of the sixth leg 222 are connected to the output unit 20B.
  • diodes 221HD and 221LD are provided, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • diodes 222HD and 222LD are provided, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • a capacitor 25 is provided across output section 20A and output section 20B of converter 20. Capacitor 25 smoothes the DC voltage converted by converter 20.
  • the third conversion unit 23 rectifies the voltage (alternating voltage) generated in the tertiary winding 24C and converts it into DC power composed of a DC voltage with a lower voltage value (e.g., 12 V) than the voltage value of the DC voltage output from the second conversion unit 22.
  • the tertiary winding 24C has a first tertiary winding 24CA and a second tertiary winding 24CB.
  • the first tertiary winding 24CA and the second tertiary winding 24CB are provided by connecting the winding start end of the first tertiary winding 24CA and the winding end end of the second tertiary winding 24CB.
  • a switching element S9 having a drain terminal connected thereto is provided at the winding start end of the first tertiary winding 24CA, and a switching element S10 having a drain terminal connected thereto is provided at the winding end end of the second tertiary winding 24CB.
  • the source terminal of the switching element S9 and the source terminal of the switching element S10 are connected to the terminal 20D.
  • the gate terminals of the switching elements S9 and S10 are connected to the control unit 50.
  • diodes S9D and S10D are provided, with the anode terminal connected to the source terminal and the cathode terminal connected to the drain terminal.
  • the winding end of the first tertiary winding 24CA and the winding start of the second tertiary winding 24CB are connected to one terminal of the reactor coil 23L.
  • the other terminal of the reactor coil 23L is connected to the terminal 20C.
  • a capacitor 26 is provided across the terminals 20C and 20D.
  • the third conversion unit 23 converts the AC power generated in the tertiary winding 24C into DC power composed of a DC voltage by synchronous rectification using the switching elements S9 and S10.
  • the switching unit 40 switches the conversion operation of the converter 20.
  • the conversion operation of the converter 20 corresponds to the operation of converting AC power to DC power and the operation of converting DC power to AC power, both of which are performed by the converter 20.
  • the converter 20 is switched from one of a first conversion state and a second conversion state to the other by the switching unit 40.
  • the first conversion state is a state in which the converter 20 converts the DC power from the AC/DC conversion unit 10 into DC power composed of a DC voltage of a predetermined first voltage value, and is a state in which the power supply device 1 is used as a charger.
  • the second conversion state is a state in which the converter 20 converts the DC power from the battery 3 into DC power composed of a DC voltage of a predetermined second voltage value, and is a state in which the power supply device 1 is used as an AC power output device.
  • the switching unit 40 can be configured using, for example, a relay. As shown in FIG. 1, when the switching unit 40 is operated to connect terminals 0 and 1, AC power supplied from the supply unit 2 is input to the AC/DC conversion unit 10 via the reactor coil 30. Also, as shown in FIG. 2, when the switching unit 40 is operated to connect terminals 0 and 3, AC power generated based on DC power from the battery 3 (for example, AC power having a voltage value of 100 V effective) can be taken out from the outlet 4 via the reactor coil 30.
  • AC power generated based on DC power from the battery 3 for example, AC power having a voltage value of 100 V effective
  • the switching unit 40 switches the converter 20 to the first conversion state, and when there is an output request from the AC/DC conversion unit 10 to output DC power composed of a DC voltage of the second voltage value, the switching unit 40 switches the converter 20 to the second conversion state. That is, when an operation is performed to connect terminal 0 and terminal 1 as a charging request to charge the battery 3, the switching unit 40 switches the converter 20 to the first conversion state, and when an operation is performed to connect terminal 0 and terminal 3 as an output request to output DC power from the AC/DC conversion unit 10, the switching unit 40 switches the converter 20 to the second state.
  • the control unit 50 alternately drives the switching elements 11H and 11L of the first leg 11, and alternately drives the switching elements 12H and 12L of the second leg 12 at the system frequency. This enables the AC/DC conversion unit 10 to convert AC power into DC power based on the driving of the switching elements of the first leg 11 and the second leg 12.
  • the control unit 50 also alternately drives the switching element 211H of the third leg 211 and the switching element 212L of the fourth leg 212, and the switching element 211L of the third leg 211 and the switching element 212H of the fourth leg 212. This allows the DC power from the AC/DC conversion unit 10 to be amplified and input to the primary winding 24A, and makes it possible to generate AC power in the secondary winding 24B according to the turns ratio between the primary winding 24A and the secondary winding 24B.
  • control unit 50 alternately drives the switching element 221H of the fifth leg 221 and the switching element 222L of the sixth leg 222, and the switching element 221L of the fifth leg 221 and the switching element 222H of the sixth leg 222. This makes it possible to convert the AC power generated in the secondary winding 24B into DC power.
  • the tertiary winding 24C generates an AC voltage according to the turns ratio between the primary winding 24A and the tertiary winding 24C, which is rectified by switching element S9, switching element S10, reactor coil 23L, and capacitor 26, and DC power consisting of a DC voltage of a predetermined voltage value is output from terminals 20C and 20D.
  • this voltage value For example, by setting this voltage value to 12V, it becomes possible for the power supply device 1 to not only charge the battery 3, but also to charge a 12V battery 5 installed in a vehicle other than the battery 3.
  • the second conversion unit 22 converts the AC power to a voltage value suitable for charging the battery 3
  • the third conversion unit 23 converts the AC power to a voltage value suitable for charging the battery 5.
  • the battery 3 outputs a voltage with a higher voltage value than the battery 5. Therefore, the voltage value of the output voltage of the secondary winding 24B is configured to be higher than the voltage value of the output voltage of the tertiary winding 24C.
  • the control unit 50 alternately drives the switching element 221H of the fifth leg 221 and the switching element 222L of the sixth leg 222, and the switching element 221L of the fifth leg 221 and the switching element 222H of the sixth leg 222.
  • This causes the DC power from the battery 3 to be amplified and input to the secondary winding 24B, making it possible to generate AC power in the primary winding 24A according to the turns ratio between the primary winding 24A and the secondary winding 24B.
  • the control unit 50 alternately drives the switching element 211H of the third leg 211 and the switching element 212L of the fourth leg 212, and the switching element 211L of the third leg 211 and the switching element 212H of the fourth leg 212.
  • This converts the AC voltage generated in the primary winding 24A into a DC voltage.
  • This DC voltage is a voltage obtained by transforming the output voltage of the battery 3 according to the turns ratio between the primary winding 24A and the secondary winding 24B.
  • control unit 50 alternately drives the switching element 11H of the first leg 11 and the switching element 12L of the second leg 12, and the switching element 11L of the first leg 11 and the switching element 12H of the second leg 12.
  • the switching elements of the first leg 11 and the second leg 12 are driven, and the DC voltage from the battery 3 is converted into AC power different from the AC power input to the AC/DC conversion unit 10. That is, when charging the battery 3, an AC voltage of 200 V is applied to the AC/DC conversion unit 10, but it is possible to output an AC voltage of, for example, 100 V from the power (DC power) charged in the battery 3.
  • the motor drive unit 60 drives the wound field motor M based on DC power from the battery 3 mounted on the vehicle.
  • the battery 3 mounted on the vehicle is a battery that is charged based on the DC power converted by the second conversion unit 22 described above.
  • the wound field motor M has a field winding Lf provided on the rotor and a stator coil Ls provided on the stator.
  • the motor drive unit 60 includes a field winding current supply unit 61 and an inverter 62.
  • the field winding current supply unit 61 supplies current to the field winding Lf of the wound field motor M using DC power from the battery 3. In the power supply device 1, this field winding current supply unit 61 is shared with the second conversion unit 22 described above. Therefore, the field winding current supply unit 61 supplies current to the field winding Lf using the fifth leg 221 and sixth leg 222 of the second conversion unit 22 described above.
  • the field winding Lf is provided across a fifth node 221N between the two switching elements (switching element 221H and switching element 221L) in the fifth leg 221 and a sixth node 222N between the two switching elements (switching element 222H and switching element 222L) in the sixth leg 222, via a brush and a slip ring (neither of which are shown).
  • one terminal of the field winding Lf is connected to the fifth node 221N via a switch 70, which will be described later.
  • control unit 50 drives the wound field motor M using the DC power charged in the battery 3, it alternately drives the switching element 221H of the fifth leg 221 and the switching element 222L of the sixth leg 222, and the switching element 221L of the fifth leg 221 and the switching element 222H of the sixth leg 222. This switches the direction of the current flowing through the field winding Lf and energizes it.
  • the inverter 62 passes current through the stator coil Ls.
  • the inverter 62 has a seventh leg 63, an eighth leg 64, and a ninth leg 65.
  • the seventh leg 63, the eighth leg 64, and the ninth leg 65 are arranged in parallel with each other between a first power supply line 62A and a second power supply line 62B connected to a potential lower than the potential of the first power supply line 62A.
  • the first power supply line 62A is connected to the positive terminal of the battery 3, and the second power supply line 62B is connected to the negative terminal of the battery 3.
  • one end 63A of the seventh leg 63, one end 64A of the eighth leg 64, and one end 65A of the ninth leg 65 are connected to the first power supply line 62A, and the other end 63B of the seventh leg 63, the other end 64B of the eighth leg 64, and the other end 65B of the ninth leg 65 are connected to the second power supply line 62B.
  • the seventh leg 63 has a high-side switching element 63H and a low-side switching element 63L connected in series.
  • n-type MOS-FETs are used for the switching elements 63H and 63L.
  • the drain terminal of the switching element 63H is connected to the end 63A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 63L.
  • the source terminal of the switching element 63L is connected to the end 63B.
  • the gate terminals of the switching elements 63H and 63L are connected to the control unit 50.
  • diodes 63HD and 63LD are provided between the source terminals and drain terminals of the switching elements 63H and 63L, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the eighth leg 64 also has a high-side switching element 64H and a low-side switching element 64L connected in series.
  • n-type MOS-FETs are used for the switching elements 64H and 64L.
  • the drain terminal of the switching element 64H is connected to the end 64A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 64L.
  • the source terminal of the switching element 64L is connected to the end 64B.
  • the gate terminals of the switching elements 64H and 64L are connected to the control unit 50.
  • Diodes 64HD and 64LD are provided between the source terminals and drain terminals of the switching elements 64H and 64L, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the ninth leg 65 has a high-side switching element 65H and a low-side switching element 65L connected in series.
  • n-type MOS-FETs are used for the switching elements 65H and 65L.
  • the drain terminal of the switching element 65H is connected to the end 65A, and the source terminal is connected to the drain terminal of the switching element 65L.
  • the source terminal of the switching element 65L is connected to the end 65B.
  • the gate terminals of the switching elements 65H and 65L are connected to the control unit 50.
  • diodes 65HD and 65LD are provided, with the anode terminals connected to the source terminals and the cathode terminals connected to the drain terminals.
  • the source terminal of switching element 63H, the source terminal of switching element 64H, and the source terminal of switching element 65H are each connected to three terminals of the wound field motor M.
  • the control unit 50 closes the high-side switching element of a specific one of the three legs (seventh leg 63, eighth leg 64, and ninth leg 65) and the low-side switching element of one of the other two legs other than the specific leg of the three legs, and passes a current between two of the three terminals of the wound field motor M using PWM control.
  • the three legs are the seventh leg 63, the eighth leg 64, and the ninth leg 65.
  • the above-mentioned "high-side switching element of a specific leg among the three legs (the seventh leg 63, the eighth leg 64, and the ninth leg 65) and the low-side switching element of one of the other two legs other than the specific leg among the three legs" refers to, for example, the high-side switching element of the seventh leg 63 and the low-side switching element of one of the eighth leg 64 and the ninth leg 65. Therefore, when these high-side switching element and low-side switching element are simultaneously closed, the switching element that does not allow so-called through current to flow from the first power supply line 62A to the second power supply line 62B is closed.
  • the three terminals of the wound field motor M are the U-phase terminal, the V-phase terminal, and the W-phase terminal of the wound field motor M.
  • the switching element 63H of the seventh leg 63 and the switching element 64L of the eighth leg 64 are closed, a current flows from the U-phase terminal of the wound field motor M to the V-phase terminal by PWM control.
  • the switching element 64H of the eighth leg 64 and the switching element 63L of the seventh leg 63 are closed, a current flows from the V-phase terminal of the wound field motor M to the U-phase terminal by PWM control.
  • control unit 50 When driving the wound field motor M, the control unit 50 passes current while sequentially switching the stator coils Ls of the wound field motor M. Therefore, while the wound field motor M is being driven, current passes while sequentially switching two of the three terminals of the wound field motor M described above.
  • the PWM signal output from the control unit 50 is input to a driver (not shown), which then improves the driving capability of the PWM signal and inputs it to the inverter 62.
  • the switch 70 is configured to be switchable between a first state and a second state.
  • the switch 70 in the first state, the secondary winding 24B and the second conversion unit 22 are electrically connected, and the field winding Lf and the field winding current-carrying unit 61 are electrically separated.
  • the switch 70 is operated to connect the 0th terminal and the 3rd terminal, and the second conversion unit 22 converts the AC power generated at both ends of the secondary winding 24B into DC power. Therefore, it is possible to charge the battery 3 based on the AC power from the supply unit 2.
  • the switching unit 40 when the switching unit 40 is switched to the state shown in FIG. 2, the second conversion unit 22 converts the DC voltage from the battery 3 into AC voltage. Therefore, it is possible to output AC power from the outlet 4 based on the DC power from the battery 3.
  • the control unit 50 may stop the supply of current to the switching elements of the inverter 62.
  • the secondary winding 24B and the second conversion unit 22 are electrically separated, and the field winding Lf and the field winding current-carrying unit 61 are electrically connected.
  • the switch 70 is operated to connect terminal 0 and terminal 1, and the second conversion unit 22 is separated from the secondary winding 24B. Therefore, the power supply device 1 cannot charge the battery 3 based on the AC power from the supply unit 2, and cannot convert the DC voltage from the battery 3 into an AC voltage.
  • the control unit 50 may stop the supply of current to the switching elements of the AC/DC conversion unit 10, the first conversion unit 21, and the third conversion unit 23.
  • FIG. 4 shows the operating state of the power supply device 1 that is set based on the switching unit 40 and the switch 70.
  • the switching unit 40 when the switching unit 40 is in the first conversion state (terminals 0 and 1 are connected) and the switch 70 is in the first state (terminals 0 and 3 are connected), the power supply device 1 is in a state in which it can charge the battery 3 based on external AC power (#1).
  • the power supply device 1 is in a state in which it can output AC power from the outlet 4 (#2).
  • the power supply device 1 is in a state in which the wound field motor M can be driven by DC power from the battery 3 (#3). Also, when the switching unit 40 is in the second conversion state (terminal 0 and terminal 3 are connected) and the switch 70 is in the second state (terminal 0 and terminal 1 are connected), the power supply device 1 is in a state in which the wound field motor M can be driven by DC power from the battery 3 (#4).
  • the field winding energization section 61 which energizes the field winding Lf with DC power from the battery 3, can be configured as a so-called full bridge circuit, and the second conversion section 22 of the converter 20, which converts AC power from the secondary winding 24B of the transformer 24 into DC power, can also be configured as a full bridge circuit. Therefore, since the field winding energization section 61 and the second conversion section 22 are configured as the same circuit, by sharing the field winding energization section 61 and the second conversion section 22, the circuit configuration of the power supply device 1 can be simplified and the number of parts can be reduced. This makes it possible to reduce the weight and size of the power supply device 1.
  • the switching elements of the AC/DC conversion unit 10 and the converter 20 are described as n-type MOS-FETs, but the switching elements may be p-type MOS-FETs or switching elements other than FETs (e.g., IGBTs or bipolar transistors).
  • the power supply device 1 is described as having the switch 70.
  • the power supply device 1 can also be configured without the switch 70.
  • the 0th terminal and the 1st terminal of the switch 70 are connected, and the 0th terminal and the 3rd terminal are connected.
  • the control unit 50 opens all the switching elements of the inverter 62, and when the power supply device 1 drives the wound field motor M based on DC power from the battery 5, the control unit 50 opens all the switching elements of the AC/DC conversion unit 10 and the first conversion unit 21.
  • the transformer 24 has been described as an insulated multi-port transformer having a primary winding 24A, a secondary winding 24B, and a tertiary winding 24C.
  • the transformer 24 may also have a primary winding 24A and a secondary winding 24B.
  • the power supply device 1 includes a motor drive unit 60 including a field winding current supply unit 61 that supplies current to the field winding Lf of the wound field motor M using DC power from the battery 3 mounted on the vehicle, and an inverter 62 that supplies current to the stator coil Ls, an AC/DC conversion unit 10 that converts external AC power into DC power, and a converter 20 that converts the DC power converted by the AC/DC conversion unit 10 into DC power that can charge the battery 3.
  • the converter 20 includes a first conversion unit 21, a second conversion unit 22, and a transformer 24.
  • the first conversion unit 21 inputs DC power from the AC/DC conversion unit 10 to the primary winding 24A of the transformer 24, and the second conversion unit 22 converts AC power from the secondary winding 24B of the transformer 24 into DC power that can charge the battery 3.
  • the field winding current supply unit 61 and the second conversion unit 22 are shared.
  • the field winding current-carrying section 61 which supplies current to the field winding Lf with DC power from the battery 3, is configured as a so-called full-bridge circuit, and the second conversion section 22 of the converter 20, which converts AC power from the secondary winding 24B of the transformer 24 into DC power, can also be configured as a full-bridge circuit. Therefore, since the field winding current-carrying section 61 and the second conversion section 22 are configured as the same circuit, by sharing the field winding current-carrying section 61 and the second conversion section 22, the circuit configuration of the power supply device 1 can be simplified and the number of parts can be reduced. This makes it possible to reduce the weight and size of the power supply device 1.
  • the power supply device 1 preferably further includes a switch 70 that can be switched between a first state in which the secondary winding 24B and the second conversion unit 22 are electrically connected and the field winding Lf and the field winding current-carrying unit 61 are electrically separated, and a second state in which the secondary winding 24B and the second conversion unit 22 are electrically separated and the field winding Lf and the field winding current-carrying unit 61 are electrically connected.
  • the transformer 24 is an insulated multi-port transformer having a primary winding 24A, a secondary winding 24B, and a tertiary winding 24C, and it is preferable that the voltage value of the output voltage of the secondary winding 24B is higher than the voltage value of the output voltage of the tertiary winding 24C.
  • the power supply device 1 has a second conversion unit 22 having a fifth leg 221 and a sixth leg 222 (two legs) that are arranged in parallel with each other across the positive and negative terminals of the battery 3, and the fifth leg 221 and the sixth leg 222 are each configured with high-side switching elements 221H, 222H and low-side switching elements 221L, 222L that are connected in series.
  • the power supply device 1 is also configured such that, when the switch 70 is in the first state, the second conversion unit 22 supplies AC power from the secondary winding 24B to a fifth node 221N (node) between the high-side switching element 221H and the low-side switching element 221L in the fifth leg 221, and a sixth node 222N (node) between the high-side switching element 222H and the low-side switching element 222L in the sixth leg 222, and when the switch 70 is in the second state, current is passed through the field winding Lf from the fifth node 221N and the sixth node 222N.
  • the technology disclosed herein can be used in power supply devices installed in vehicles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

電源装置は、バッテリからの直流電力に基づいて、巻線界磁モータの界磁巻線に通電する界磁巻線通電部、及びステータコイルに通電するインバータを備えたモータ駆動部と、外部からの交流電力を直流電力に変換する交直変換部と、変換された直流電力を、バッテリを充電可能な直流電力に変換するコンバータと、を備え、コンバータは、第１変換部と第２変換部とトランスとを有し、第１変換部は、交直変換部からの直流電力を、所定の周期で振幅させてトランスの一次巻線に入力し、第２変換部は、トランスの二次巻線からの交流電力を、バッテリを充電可能な電圧値の直流電圧で構成される直流電力に変換し、界磁巻線通電部と第２変換部とが共有されている。

Description

電源装置
　本発明は、車両に搭載される電源装置に関する。
　従来、様々なモータが利用されている。このようなモータとして、例えばロータに界磁巻線が設けられ、ステータにステータコイルを有する巻線界磁モータがある。下記に出典を示す特許文献１に記載の回転電機の制御装置は、車両に搭載されるバッテリからの出力に基づいて、ステータのステータコイルに電力供給を行うインバータと、当該バッテリからの出力に基づいて、界磁巻線に電力供給を行う界磁通電回路とを備えている。インバータは、モータの相数に応じて３つのレグを有して構成され、界磁通電回路は、界磁巻線を流れる電流の方向を変更可能に２つのレグを有して構成されている。
　また、車両に搭載されるバッテリには、特許文献２に記載されるような充電器を用いて外部からの電力に基づいて充電可能に構成されているものがある。
特開２０１９－７１７３３号公報 特開２０１７－１５８３２２号公報
　ここで、特許文献１に記載される、バッテリからの電力に基づいてモータへ通電する制御装置と、特許文献２に記載される、バッテリを充電する充電器と、を車両に搭載すると、制御装置と充電器とが占めるサイズが大きくなり、重量が増大する。一方、車両においては、低燃費の観点から軽量化及び小型化が望まれる。このため、バッテリからの電力に基づいてモータへ通電する制御装置と、バッテリを充電する充電器とを車両に搭載する場合には、改善の余地がある。
　そこで、軽量化及び小型化が可能な電源装置が求められる。
　本発明に係る電源装置の特徴構成は、車両に搭載されるバッテリからの直流電力により、巻線界磁モータの界磁巻線に通電する界磁巻線通電部、及びステータコイルに通電するインバータを備えたモータ駆動部と、外部からの交流電力を直流電力に変換する交直変換部と、前記交直変換部にて変換された前記直流電力を、前記バッテリを充電可能な直流電力に変換するコンバータと、を備え、前記コンバータは、第１変換部と第２変換部とトランスとを有し、前記第１変換部は、前記交直変換部からの前記直流電力を前記トランスの一次巻線に入力し、前記第２変換部は、前記トランスの二次巻線からの交流電力を、前記バッテリを充電可能な直流電力に変換し、前記界磁巻線通電部と前記第２変換部とが共有されている点にある。
　このような構成によれば、バッテリからの直流電力により界磁巻線に通電する界磁巻線通電部は所謂フルブリッジ回路で構成し、トランスの二次巻線からの交流電力を直流電力に変換するコンバータの第２変換部をフルブリッジ回路で構成することができる。したがって、界磁巻線通電部と第２変換部とが互いに同じ回路で構成されるため、界磁巻線通電部と第２変換部とを共有することで、電源装置の回路構成を簡素化でき、部品点数を低減できる。これにより、電源装置を、軽量化及び小型化することが可能となる。
電源装置を充電器として使用する場合の回路図である。 電源装置を交流電力出力器として使用する場合の回路図である。 電源装置で巻線界磁モータを駆動する場合の回路図である。 電源装置の運転状態を示す図である。
　本発明に係る電源装置は、車両に搭載される巻線界磁モータを駆動すると共に、車両に搭載されるバッテリを充電し、且つ、バッテリの出力に基づいて交流電力を出力することができるように構成される。以下、本実施形態の電源装置１について説明する。
　図１は、電源装置１の回路図である。図１に示されるように、電源装置１は、交直変換部１０と、コンバータ２０と、制御部５０と、モータ駆動部６０と、スイッチ７０とを備えている。各機能部は、上述した巻線界磁モータＭの駆動と、バッテリ３の充電及び交流電力の出力とに係る処理を行うために、ＣＰＵを中核部材としてハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。なお、図１では、バッテリ３及びバッテリ５が、各機能部に含まれるように示されているが、バッテリ３及びバッテリ５は各機能部に含まれるものではない。
　交直変換部１０は、外部からの交流電力を直流電力に変換する。外部とは、電源装置１の外部であって、車両に搭載されるバッテリ３及びバッテリ５とは異なる電力源である。また、交流電力とは、電圧値が所定の周期で振幅する交流電圧から構成される電力をいう。具体的には、交流電圧は、商用周波数（例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚ）で振幅し、単相三線式で供給される商用電源から取り出した２００Ｖ（実行値）の交流電圧が相当する。直流電力とは、基準電圧に対して一定の電圧値（リップル電圧は除く）となる直流電圧で構成される電力をいう。交直変換部１０は、このような交流電圧で構成される交流電力を、直流電圧で構成される直流電力に変換する。交直変換部１０は、一対の出力部１０Ａ,１０Ｂが設けられており、変換した直流電力をこの一対の出力部１０Ａ,１０Ｂを介して後述するコンバータ２０に出力する。
　交直変換部１０は、第１レグ１１と第２レグ１２とを有する。第１レグ１１、及び第２レグ１２は、出力部１０Ａ,１０Ｂに対して互いに並列に設けられる。これにより、第１レグ１１の一方の端部１１Ａと、第２レグ１２の一方の端部１２Ａとが、出力部１０Ａに接続され、第１レグ１１の他方の端部１１Ｂと、第２レグ１２の他方の端部１２Ｂとが、出力部１０Ｂに接続される。
　第１レグ１１は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子１１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１１Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）が用いられる。スイッチング素子１１Ｈは、ドレーン端子が端部１１Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子１１Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子１１Ｌのソース端子は端部１１Ｂに接続される。スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード１１ＨＤ,１１ＬＤが設けられる。
　また、第２レグ１２は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子１２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子１２Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌも、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子１２Ｈは、ドレーン端子が端部１２Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子１２Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子１２Ｌのソース端子は端部１２Ｂに接続される。スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード１２ＨＤ,１２ＬＤが設けられる。
　交直変換部１０の出力部１０Ａと出力部１０Ｂとに亘ってコンデンサ１５が設けられる。コンデンサ１５は、交直変換部１０により変換された直流電圧を平滑する。
　リアクトルコイル３０は、第１レグ１１における２つのスイッチング素子（スイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌ）の間の第１ノード１１Ｎに一方の端子３０Ｂが接続される。第１レグ１１における２つのスイッチング素子の間の第１ノード１１Ｎとは、スイッチング素子１１Ｈのソース端子とスイッチング素子１１Ｌのドレーン端子とを接続する線（例えば基板の配線パターンや、ハーネス等のケーブル）である。もちろん、スイッチング素子１１Ｈのソース端子や、スイッチング素子１１Ｌのドレーン端子であってもよい。リアクトルコイル３０は２つの端子３０Ａ,３０Ｂを有しており、端子３０Ｂが第１ノード１１Ｎに接続される。
　リアクトルコイル３０の他方の端子３０Ａと第２レグ１２における２つのスイッチング素子（スイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌ）の間の第２ノード１２Ｎとに亘って、交流電力が供給される。第２レグ１２における２つのスイッチング素子の間の第２ノード１２Ｎとは、スイッチング素子１２Ｈのソース端子とスイッチング素子１２Ｌのドレーン端子とを接続する線（例えば基板の配線パターンや、ハーネス等のケーブル）である。もちろん、スイッチング素子１２Ｈのソース端子や、スイッチング素子１２Ｌのドレーン端子であってもよい。リアクトルコイル３０の端子３０Ａは交流電力が供給される供給部２の一方の端子に接続され、供給部２の他方の端子は第２ノード１２Ｎに接続される。したがって、交直変換部１０は、第１レグ１１が有するスイッチング素子１１Ｈ及びスイッチング素子１１Ｌと、第２レグ１２が有するスイッチング素子１２Ｈ及びスイッチング素子１２Ｌとにより、交流電力を直流電力に変換する。
　コンバータ２０は、交直変換部１０にて変換された直流電力を、バッテリ３を充電可能な直流電力に変換する。交直変換部１０にて変換された直流電力とは、交直変換部１０の出力部１０Ａ,１０Ｂから出力される直流電力である。バッテリ３とは、電源装置１が充電する車両に搭載されるバッテリであって、コンバータ２０からの直流電力に基づいて充電される。バッテリ３の充電は、任意の電圧値の直流電圧で行われるが、交直変換部１０から出力される直流電力を構成する直流電圧の電圧値は、任意の値である。コンバータ２０は、交直変換部１０から出力される直流電圧の電圧値を、バッテリ３の充電に必要な任意の直流電圧に変換する。
　本実施形態のコンバータ２０は、第１変換部２１、第２変換部２２、第３変換部２３、及びトランス２４を有する。本実施形態では、トランス２４は一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂと三次巻線２４Ｃとを有する、絶縁型のマルチポートトランスが用いられる。
　第１変換部２１は、交直変換部１０からの直流電力をトランス２４の一次巻線２４Ａに入力する。第１変換部２１は、第３レグ２１１及び第４レグ２１２を有し、第３レグ２１１と第４レグ２１２とは、出力部１０Ａ,１０Ｂに対して互いに並列に設けられる。したがって、第３レグ２１１の一方の端部２１１Ａと、第４レグ２１２の一方の端部２１２Ａとが、出力部１０Ａに接続され、第３レグ２１１の他方の端部２１１Ｂと、第４レグ２１２の他方の端部２１２Ｂとが、出力部１０Ｂに接続される。
　第３レグ２１１は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２１１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２１１Ｌを有する。スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２１１Ｈは、ドレーン端子が端部２１１Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２１１Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２１１Ｌのソース端子は端部２１１Ｂに接続される。スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２１１ＨＤ,２１１ＬＤが設けられる。
　第４レグ２１２は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２１２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２１２Ｌを有する。スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２１２Ｈは、ドレーン端子が端部２１２Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２１２Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２１２Ｌのソース端子は端部２１２Ｂに接続される。スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２１２ＨＤ,２１２ＬＤが設けられる。
　一次巻線２４Ａは、第３レグ２１１における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２１１Ｈ及びスイッチング素子２１１Ｌ）の間の第３ノード２１１Ｎと、第４レグ２１２における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２１２Ｈ及びスイッチング素子２１２Ｌ）の間の第４ノード２１２Ｎとに亘って設けられる。本実施形態では、一次巻線２４Ａの巻き始め端が第３ノード２１１Ｎに接続され、一次巻線２４Ａの巻き終わり端が第４ノード２１２Ｎに接続される。
　二次巻線２４Ｂには、一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた電流（交番電流）が流れ、また、一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた電圧（交番電圧）が生じる。
　第２変換部２２は、トランス２４の二次巻線２４Ｂからの交流電力を整流し、バッテリ３を充電可能な直流電力に変換する。第２変換部２２は、第５レグ２２１及び第６レグ２２２を有し、第５レグ２２１と第６レグ２２２とは、コンバータ２０の出力部２０Ａ,２０Ｂに対して互いに並列に設けられる。したがって、第５レグ２２１の一方の端部２２１Ａと、第６レグ２２２の一方の端部２２２Ａとが、出力部２０Ａに接続され、第５レグ２２１の他方の端部２２１Ｂと、第６レグ２２２の他方の端部２２２Ｂとが、出力部２０Ｂに接続される。
　第５レグ２２１は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２２１Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２２１Ｌを有する。スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２２１Ｈは、ドレーン端子が端部２２１Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２２１Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２２１Ｌのソース端子は端部２２１Ｂに接続される。スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２２１ＨＤ,２２１ＬＤが設けられる。
　第６レグ２２２は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２２２Ｈ及びローサイドのスイッチング素子２２２Ｌを有する。スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子２２２Ｈは、ドレーン端子が端部２２２Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子２２２Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子２２２Ｌのソース端子は端部２２２Ｂに接続される。スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード２２２ＨＤ,２２２ＬＤが設けられる。
　上述した二次巻線２４Ｂは、第５レグ２２１における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌ）の間の第５ノード２２１Ｎと、第６レグ２２２における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌ）の間の第６ノード２２２Ｎとに亘って設けられる。本実施形態では、二次巻線２４Ｂの巻き始め端が、リアクトルＬを介して第５ノード２２１Ｎに接続され、二次巻線２４Ｂの巻き終わり端が第６ノード２２２Ｎに接続される。
　コンバータ２０の出力部２０Ａと出力部２０Ｂとに亘ってコンデンサ２５が設けられる。コンデンサ２５は、コンバータ２０により変換された直流電圧を平滑する。
　三次巻線２４Ｃには、一次巻線２４Ａと三次巻線２４Ｃとの巻数比に応じた電流（交番電流）が流れ、また、一次巻線２４Ａと三次巻線２４Ｃとの巻数比に応じた電圧（交番電圧）が生じる。第３変換部２３は、三次巻線２４Ｃに生じる電圧(交番電圧)を整流し、第２変換部２２から出力される直流電圧の電圧値よりも低い電圧値（例えば１２Ｖ）の直流電圧で構成される直流電力に変換する。
　本実施形態では、三次巻線２４Ｃは、第１三次巻線２４ＣＡと第２三次巻線２４ＣＢとを有する。第１三次巻線２４ＣＡと第２三次巻線２４ＣＢとは、第１三次巻線２４ＣＡの巻き始め端と第２三次巻線２４ＣＢの巻き終わり端とが接続して設けられる。第１三次巻線２４ＣＡの巻き始め端には、ドレーン端子が接続されたスイッチング素子Ｓ９が設けられ、第２三次巻線２４ＣＢの巻き終わり端には、ドレーン端子が接続されたスイッチング素子Ｓ１０が設けられる。スイッチング素子Ｓ９のソース端子とスイッチング素子Ｓ１０のソース端子とは端子２０Ｄに接続される。スイッチング素子Ｓ９及びスイッチング素子Ｓ１０の夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。なお、スイッチング素子Ｓ９及びスイッチング素子Ｓ１０の夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオードＳ９Ｄ,Ｓ１０Ｄが設けられる。
　第１三次巻線２４ＣＡの巻き終わり端及び第２三次巻線２４ＣＢの巻き始め端は、リアクトルコイル２３Ｌの一方の端子に接続される。リアクトルコイル２３Ｌの他方の端子は、端子２０Ｃに接続される。更に、端子２０Ｃと端子２０Ｄとに亘ってコンデンサ２６が設けられる。第３変換部２３は、三次巻線２４Ｃに生じる交流電力を、スイッチング素子Ｓ９とスイッチング素子Ｓ１０とにより、同期整流により直流電圧で構成される直流電力に変換する。
　切替部４０は、コンバータ２０の変換動作を切り替える。コンバータ２０の変換動作とは、コンバータ２０により行われる、交流電力を直流電力に変換する動作と、直流電力を交流電力に変換する動作とが相当する。
　本実施形態では、コンバータ２０は、切替部４０により、第１変換状態及び第２変換状態の一方から他方に切り替えられる。第１変換状態とは、コンバータ２０が、交直変換部１０からの直流電力を所定の第１電圧値の直流電圧で構成される直流電力に変換する状態であって、電源装置１を充電器として使用する状態である。第２変換状態とは、コンバータ２０が、バッテリ３からの直流電力を所定の第２電圧値の直流電圧で構成される直流電力に変換する状態であって、電源装置１を交流電力出力器として使用する状態である。
　切替部４０は、例えばリレーを用いて構成することが可能である。図１に示されるように、切替部４０は０番端子と１番端子とが接続するよう操作されると、供給部２から供給された交流電力が、リアクトルコイル３０を介して、交直変換部１０に入力される。また、図２に示されるように、切替部４０は０番端子と３番端子とが接続するよう操作されると、バッテリ３からの直流電力に基づき生成した交流電力（例えば実効値が１００Ｖの電圧値からなる交流電力）を、リアクトルコイル３０を介して、コンセント４から取り出すことが可能となる。
　したがって、バッテリ３を充電する充電要求があった場合に、切替部４０はコンバータ２０を第１変換状態に切り替え、交直変換部１０から第２電圧値の直流電圧で構成される直流電力を出力する出力要求があった場合に、切替部４０はコンバータ２０を第２変換状態に切り替える。すなわち、切替部４０は、バッテリ３を充電する充電要求として０番端子と１番端子とが接続するよう操作された場合はコンバータ２０を第１変換状態に切り替え、交直変換部１０から直流電力を出力する出力要求として０番端子と３番端子とが接続するよう操作された場合はコンバータ２０を第２状態に切り替える。
　制御部５０は、第１レグ１１のスイッチング素子１１Ｈとスイッチング素子１１Ｌとを交互に駆動して、第２レグ１２は系統周波数でスイッチング素子１２Ｈとスイッチング素子１２Ｌとを交互に駆動する。これにより、交直変換部１０が第１レグ１１及び第２レグ１２が有するスイッチング素子の駆動に基づいて交流電力を直流電力に変換することが可能となる。
　また、制御部５０は、第３レグ２１１のスイッチング素子２１１Ｈ及び第４レグ２１２のスイッチング素子２１２Ｌと、第３レグ２１１のスイッチング素子２１１Ｌ及び第４レグ２１２のスイッチング素子２１２Ｈとを交互に駆動する。これにより、交直変換部１０からの直流電力が、振幅されて一次巻線２４Ａに入力され、二次巻線２４Ｂに一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた交流電力を生じさせることが可能となる。
　更に、制御部５０は、第５レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｈ及び第６レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｌと、第５レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｌ及び第６レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｈとを交互に駆動する。これにより、二次巻線２４Ｂに生じた交流電力を直流電力に変換することが可能となる。
　一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比を、一次巻線２４Ａに印加される交流電圧の電圧値とバッテリ３の充電に利用する直流電圧の電圧値との比に応じたものとすることで、出力部２０Ａ及び出力部２０Ｂにバッテリ３の充電に適した直流電力（例えば２００Ｖ）を生じさせ、バッテリ３を充電することが可能となる。
　三次巻線２４Ｃには、一次巻線２４Ａと三次巻線２４Ｃとの巻数比に応じた交流電圧が生じるが、スイッチング素子Ｓ９,スイッチング素子Ｓ１０、リアクトルコイル２３Ｌ、及びコンデンサ２６により整流されて、端子２０Ｃ及び端子２０Ｄから所定の電圧値の直流電圧で構成される直流電力が出力される。例えば、この電圧値を１２Ｖとすることで、電源装置１によりバッテリ３を充電するだけでなく、当該バッテリ３とは異なる車両に搭載される１２Ｖ用のバッテリ５を充電することが可能となる。
　以上のように、本実施形態では、第２変換部２２はバッテリ３の充電に適した電圧値の交流電力に変換し、第３変換部２３はバッテリ５の充電に適した電圧値の交流電力に変換する。また、上述したように、バッテリ３は、バッテリ５よりも高い電圧値の電圧を出力する。したがって、二次巻線２４Ｂの出力電圧の電圧値が、三次巻線２４Ｃの出力電圧の電圧値よりも高く構成されている。
　また、バッテリ３に充電されている電力を利用して、コンセント４から交流電力を出力する場合には、制御部５０は、第５レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｈ及び第６レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｌと、第５レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｌ及び第６レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｈとを交互に駆動する。これにより、バッテリ３からの直流電力が、振幅されて二次巻線２４Ｂに入力され、一次巻線２４Ａに一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じた交流電力を生じさせることが可能となる。
　制御部５０は、第３レグ２１１のスイッチング素子２１１Ｈ及び第４レグ２１２のスイッチング素子２１２Ｌと、第３レグ２１１のスイッチング素子２１１Ｌ及び第４レグ２１２のスイッチング素子２１２Ｈとを交互に駆動する。これにより、一次巻線２４Ａに生じた交流電圧が直流電圧に変換される。この直流電圧は、一次巻線２４Ａと二次巻線２４Ｂとの巻数比に応じてバッテリ３の出力電圧が変圧された電圧となる。
　更に、制御部５０は、第１レグ１１のスイッチング素子１１Ｈ及び第２レグ１２のスイッチング素子１２Ｌと、第１レグ１１のスイッチング素子１１Ｌ及び第２レグ１２のスイッチング素子１２Ｈとを交互に駆動する。これにより、第１レグ１１及び第２レグ１２が有するスイッチング素子が駆動されてバッテリ３からの直流電圧が、交直変換部１０に入力される交流電力とは異なる交流電力に変換される。すなわち、バッテリ３を充電する際に交直変換部１０には、２００Ｖの交流電圧が印加されるが、バッテリ３に充電されている電力（直流電力）から一例として１００Ｖの交流電圧を出力することが可能となる。
　モータ駆動部６０は、車両に搭載されるバッテリ３からの直流電力に基づいて、巻線界磁モータＭを駆動する。車両に搭載されるバッテリ３とは、上述した第２変換部２２により変換された直流電力に基づいて充電されるバッテリである。巻線界磁モータＭは、ロータに界磁巻線Ｌｆが設けられ、ステータにステータコイルＬｓが設けられている。
　モータ駆動部６０は、界磁巻線通電部６１、及びインバータ６２を備えている。界磁巻線通電部６１は、バッテリ３からの直流電力により、巻線界磁モータＭの界磁巻線Ｌｆに通電する。電源装置１では、この界磁巻線通電部６１は、上述した第２変換部２２と共有されている。したがって、界磁巻線通電部６１は、上述した第２変換部２２が有する第５レグ２２１及び第６レグ２２２を用いて、界磁巻線Ｌｆに通電する。
　界磁巻線Ｌｆは、ブラシ及びスリップリング（共に図示せず）を介して、第５レグ２２１における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２２１Ｈ及びスイッチング素子２２１Ｌ）の間の第５ノード２２１Ｎと、第６レグ２２２における２つのスイッチング素子（スイッチング素子２２２Ｈ及びスイッチング素子２２２Ｌ）の間の第６ノード２２２Ｎとに亘って設けられる。本実施形態では、界磁巻線Ｌｆの一方の端子は、後述するスイッチ７０を介して第５ノード２２１Ｎに接続される。
　制御部５０は、バッテリ３に充電されている直流電力を利用して、巻線界磁モータＭを駆動する場合には、第５レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｈ及び第６レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｌと、第５レグ２２１のスイッチング素子２２１Ｌ及び第６レグ２２２のスイッチング素子２２２Ｈとを交互に駆動する。これにより、界磁巻線Ｌｆに流れる電流の向きが切り替えられて通電される。
　インバータ６２は、ステータコイルＬｓに通電する。インバータ６２は、第７レグ６３と第８レグ６４と第９レグ６５とを有する。第７レグ６３、第８レグ６４、及び第９レグ６５は、第１の電源ライン６２Ａと当該第１の電源ライン６２Ａの電位よりも低い電位に接続される第２の電源ライン６２Ｂとの間で、互いに並列に設けられる。第１の電源ライン６２Ａはバッテリ３の正端子に接続され、第２の電源ライン６２Ｂはバッテリ３の負端子に接続される。これにより、第７レグ６３の一方の端部６３Ａと、第８レグ６４の一方の端部６４Ａと、第９レグ６５の一方の端部６５Ａとが、第１の電源ライン６２Ａに接続され、第７レグ６３の他方の端部６３Ｂと、第８レグ６４の他方の端部６４Ｂと、第９レグ６５の他方の端部６５Ｂとが、第２の電源ライン６２Ｂに接続される。
　第７レグ６３は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子６３Ｈ及びローサイドのスイッチング素子６３Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子６３Ｈ及びスイッチング素子６３Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子６３Ｈは、ドレーン端子が端部６３Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子６３Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子６３Ｌのソース端子は端部６３Ｂに接続される。スイッチング素子６３Ｈ及びスイッチング素子６３Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子６３Ｈ及びスイッチング素子６３Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード６３ＨＤ,６３ＬＤが設けられる。
　また、第８レグ６４は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子６４Ｈ及びローサイドのスイッチング素子６４Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子６４Ｈ及びスイッチング素子６４Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子６４Ｈは、ドレーン端子が端部６４Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子６４Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子６４Ｌのソース端子は端部６４Ｂに接続される。スイッチング素子６４Ｈ及びスイッチング素子６４Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子６４Ｈ及びスイッチング素子６４Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード６４ＨＤ,６４ＬＤが設けられる。
　更に、第９レグ６５は、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子６５Ｈ及びローサイドのスイッチング素子６５Ｌを有する。本実施形態では、スイッチング素子６５Ｈ及びスイッチング素子６５Ｌは、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴが用いられる。スイッチング素子６５Ｈは、ドレーン端子が端部６５Ａに接続され、ソース端子がスイッチング素子６５Ｌのドレーン端子に接続される。スイッチング素子６５Ｌのソース端子は端部６５Ｂに接続される。スイッチング素子６５Ｈ及びスイッチング素子６５Ｌの夫々のゲート端子は、制御部５０に接続される。また、スイッチング素子６５Ｈ及びスイッチング素子６５Ｌの夫々のソース端子とドレーン端子との間には、アノード端子がソース端子に接続され、カソード端子がドレーン端子に接続されたダイオード６５ＨＤ,６５ＬＤが設けられる。
　スイッチング素子６３Ｈのソース端子、スイッチング素子６４Ｈのソース端子、及びスイッチング素子６５Ｈのソース端子は、夫々、巻線界磁モータＭが有する３つの端子に接続される。
　制御部５０は、３つのレグ（第７レグ６３、第８レグ６４、及び第９レグ６５）のうちの所定のレグが有するハイサイドスイッチング素子、及び、３つのレグにおける前記所定のレグとは異なる他の２つのレグのうちの一方が有するローサイドスイッチング素子を閉状態にして、巻線界磁モータＭが有する３つの端子のうちの２つの端子間にＰＷＭ制御で電流を流す。
　上述したように、３つのレグとは、第７レグ６３、第８レグ６４、及び第９レグ６５である。上述した「３つのレグ（第７レグ６３、第８レグ６４、及び第９レグ６５）のうちの所定のレグが有するハイサイドスイッチング素子、及び、３つのレグにおける前記所定のレグとは異なる他の２つのレグのうちの一方が有するローサイドスイッチング素子」とは、例えば第７レグ６３が有するハイサイドスイッチング素子、及び、第８レグ６４及び第９レグ６５のうちの一方のレグが有するローサイドスイッチング素子である。したがって、これらのハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子を同時に閉状態にした場合に、第１の電源ライン６２Ａから第２の電源ライン６２Ｂに対して、所謂貫通電流が流れないようなスイッチング素子が閉状態とされる。
　巻線界磁モータＭが有する３つの端子とは、巻線界磁モータＭが有するＵ相の端子、Ｖ相の端子、Ｗ相の端子である。例えば、第７レグ６３のスイッチング素子６３Ｈ及び第８レグ６４のスイッチング素子６４Ｌを閉状態にすると、巻線界磁モータＭのＵ相の端子からＶ相の端子に向かってＰＷＭ制御により電流が流れる。また、例えば第８レグ６４のスイッチング素子６４Ｈ及び第７レグ６３のスイッチング素子６３Ｌを閉状態にすると、巻線界磁モータＭのＶ相の端子からＵ相の端子に向かってＰＷＭ制御により電流が流れる。
　巻線界磁モータＭを駆動する場合には、制御部５０は巻線界磁モータＭが有するステータコイルＬｓを順次切り替えながら電流を流す。したがって、巻線界磁モータＭの駆動中は、上述した巻線界磁モータＭが有する３つの端子のうち、２つの端子を順次切り替えながら電流を流す。
　なお、例えば制御部５０から出力されるＰＷＭ信号をドライバ（図示せず）に入力し、ドライバがＰＷＭ信号のドライブ能力を向上させてインバータ６２に入力するように構成することが可能である。
　スイッチ７０は、第１状態と第２状態とに切り替え可能に構成されている。本実施形態では、第１状態では、二次巻線２４Ｂと第２変換部２２とを電気的に接続すると共に、界磁巻線Ｌｆと界磁巻線通電部６１とを電気的に分離する。この場合には、図１及び図２に示されるように、スイッチ７０は０番端子と３番端子とが接続するよう操作され、第２変換部２２が、二次巻線２４Ｂの両端に生じる交流電力を直流電力に変換する。したがって、供給部２からの交流電力に基づいてバッテリ３を充電することが可能となる。また、切替部４０が図２の状態に切り替えられた場合には、第２変換部２２が、バッテリ３からの直流電圧を交流電圧に変換する。したがって、バッテリ３からの直流電力に基づいてコンセント４から交流電力を出力することが可能となる。
　また、スイッチ７０は０番端子と３番端子とが接続されている状態では、界磁巻線通電部６１が巻線界磁モータＭと切り離されているため、バッテリ３からの直流電力が界磁巻線通電部６１に供給されない。したがって、この場合には、巻線界磁モータＭは停止状態となる。この第１状態では、制御部５０はインバータ６２が有するスイッチング素子への通電を停止するとよい。
　第２状態では、二次巻線２４Ｂと第２変換部２２とを電気的に分離すると共に、界磁巻線Ｌｆと界磁巻線通電部６１とを電気的に接続する。この場合には、図３に示されるように、スイッチ７０は０番端子と１番端子とが接続するよう操作され、第２変換部２２が、二次巻線２４Ｂと切り離される。したがって、電源装置１は供給部２からの交流電力に基づいてバッテリ３を充電することができず、また、バッテリ３からの直流電圧を交流電圧に変換することができない状態となる。
　また、スイッチ７０は０番端子と１番端子とが接続されている状態では、界磁巻線通電部６１が巻線界磁モータＭと電気的に接続されているため、バッテリ３からの直流電力が界磁巻線通電部６１に供給される。したがって、この場合には、巻線界磁モータＭが駆動される。この第２状態では、制御部５０は、交直変換部１０、第１変換部２１、及び第３変換部２３の夫々が有するスイッチング素子への通電を停止するとよい。
　図４には、切替部４０及びスイッチ７０に基づいて設定される電源装置１の運転状態が示される。図４に示されるように、切替部４０が第１変換状態（０番端子と１番端子とが接続された状態）で、且つ、スイッチ７０が第１状態（０番端子と３番端子とが接続された状態）である場合には、電源装置１は、外部からの交流電力に基づいてバッテリ３を充電可能な状態とされる（＃１）。
　また、切替部４０が第２変換状態（０番端子と３番端子とが接続された状態）で、且つ、スイッチ７０が第１状態（０番端子と３番端子とが接続された状態）である場合には、電源装置１は、コンセント４から交流電力を出力可能な状態とされる（＃２）。
　更に、切替部４０が第１変換状態（０番端子と１番端子とが接続された状態）で、且つ、スイッチ７０が第２状態（０番端子と１番端子とが接続された状態）である場合には、電源装置１は、巻線界磁モータＭをバッテリ３からの直流電力で駆動可能な状態とされる（＃３）。また、切替部４０が第２変換状態（０番端子と３番端子とが接続された状態）で、且つ、スイッチ７０が第２状態（０番端子と１番端子とが接続された状態）である場合にも、電源装置１は、巻線界磁モータＭをバッテリ３からの直流電力で駆動可能な状態とされる（＃４）。
　以上のように電源装置１を構成することで、バッテリ３からの直流電力により界磁巻線Ｌｆに通電する界磁巻線通電部６１は所謂フルブリッジ回路で構成し、トランス２４の二次巻線２４Ｂからの交流電力を直流電力に変換するコンバータ２０の第２変換部２２をフルブリッジ回路で構成することができる。したがって、界磁巻線通電部６１と第２変換部２２とが互いに同じ回路で構成されるため、界磁巻線通電部６１と第２変換部２２とを共有することで、電源装置１の回路構成を簡素化でき、部品点数を低減できる。これにより、電源装置１を、軽量化及び小型化することが可能となる。
　また、第１状態では界磁巻線Ｌｆに電流が流れないようにでき、第２状態では二次巻線２４Ｂに電流が流れないようにできる。したがって、第１状態及び第２状態の夫々において、不要な部位に電流が流れることを防止できるので、部品の劣化を抑制できる。また、低消費電力化することが可能となる。
　更に、二次巻線２４Ｂを介してバッテリ３を充電し、三次巻線２４Ｃを介してバッテリ３の出力電圧の電圧値よりも低い電圧値の電圧を出力するバッテリ５を充電することができる。また、巻線界磁モータＭを駆動する場合には、より電圧値が高いバッテリ３の出力に基づいて駆動することが可能となる。
　なお、上記実施形態で開示された構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示された構成と組み合わせて適用することも可能である。その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎない。したがって、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。
〔その他の実施形態〕
　上記実施形態では、交直変換部１０及びコンバータ２０が有するスイッチング素子が、ｎ型ＭＯＳ－ＦＥＴであるとして説明したが、スイッチング素子はｐ型ＭＯＳ－ＦＥＴでもよいし、ＦＥＴとは異なるスイッチング素子（例えばＩＧＢＴやバイポーラトランジスタ）であってもよい。
　上記実施形態では、バッテリ３からの直流電力に基づいてコンセント４から交流電力が出力されるとして説明したが、電源装置１はコンセント４を備えなくてもよい。
　上記実施形態では、電源装置１がスイッチ７０を備えているとして説明した。しかしながら、電源装置１はスイッチ７０を備えずに構成することも可能である。この場合には、スイッチ７０の０番端子と１番端子とが接続された状態で、且つ、０番端子と３番端子とが接続された状態となる。このような構成では、電源装置１が、外部からの交流電力に基づいてバッテリ３を充電する場合、及び、コンセント４から交流電力を出力する場合には、制御部５０が、インバータ６２が有する全てのスイッチング素子を開状態にし、電源装置１が、バッテリ５からの直流電力に基づいて巻線界磁モータＭを駆動する場合には、制御部５０が交直変換部１０及び第１変換部２１が有する全てのスイッチング素子を開状態にするとよい。
　上記実施形態では、トランス２４が、一次巻線２４Ａ、二次巻線２４Ｂ、及び三次巻線２４Ｃを有する絶縁型のマルチポートトランスであるとして説明した。しかしながら、トランス２４は、一次巻線２４Ａ、及び二次巻線２４Ｂを有するものであってもよい。
〔上記実施形態の概要〕
　以下、上記において説明した電源装置１の概要について説明する。
　電源装置１は、車両に搭載されるバッテリ３からの直流電力により、巻線界磁モータＭの界磁巻線Ｌｆに通電する界磁巻線通電部６１、及びステータコイルＬｓに通電するインバータ６２を備えたモータ駆動部６０と、外部からの交流電力を直流電力に変換する交直変換部１０と、交直変換部１０にて変換された直流電力を、バッテリ３を充電可能な直流電力に変換するコンバータ２０と、を備え、コンバータ２０は、第１変換部２１と第２変換部２２とトランス２４とを有し、第１変換部２１は、交直変換部１０から直流電力をトランス２４の一次巻線２４Ａに入力し、第２変換部２２は、トランス２４の二次巻線２４Ｂからの交流電力を、バッテリ３を充電可能な直流電力に変換し、界磁巻線通電部６１と第２変換部２２とが共有されている。
　本構成によれば、バッテリ３からの直流電力により界磁巻線Ｌｆに通電する界磁巻線通電部６１は所謂フルブリッジ回路で構成し、トランス２４の二次巻線２４Ｂからの交流電力を直流電力に変換するコンバータ２０の第２変換部２２をフルブリッジ回路で構成することができる。したがって、界磁巻線通電部６１と第２変換部２２とが互いに同じ回路で構成されるため、界磁巻線通電部６１と第２変換部２２とを共有することで、電源装置１の回路構成を簡素化でき、部品点数を低減できる。これにより、電源装置１を、軽量化及び小型化することが可能となる。
　また、電源装置１は、二次巻線２４Ｂと第２変換部２２とを電気的に接続すると共に、界磁巻線Ｌｆと界磁巻線通電部６１とを電気的に分離する第１状態、及び、二次巻線２４Ｂと第２変換部２２とを電気的に分離すると共に、界磁巻線Ｌｆと界磁巻線通電部６１とを電気的に接続する第２状態に切り替え可能なスイッチ７０を更に備えると好適である。
　本構成によれば、第１状態では界磁巻線Ｌｆに電流が流れないようにでき、第２状態では二次巻線２４Ｂに電流が流れないようにできる。したがって、第１状態及び第２状態の夫々において、不要な部位に電流が流れることを防止できるので、部品の劣化を抑制できる。また、低消費電力化することが可能となる。
　また、電源装置１は、トランス２４が、一次巻線２４Ａ、二次巻線２４Ｂ、及び三次巻線２４Ｃを有する絶縁型のマルチポートトランスであって、二次巻線２４Ｂの出力電圧の電圧値が三次巻線２４Ｃの出力電圧の電圧値よりも高いと好適である。
　本構成によれば、二次巻線２４Ｂを介してバッテリ３を充電し、三次巻線２４Ｃを介してバッテリ３の出力電圧の電圧値よりも低い電圧値の電圧を出力するバッテリ５を充電することができる。また、巻線界磁モータＭを駆動する場合には、より電圧値が高いバッテリ３の出力に基づいて駆動することが可能となる。
　また、電源装置１は、第２変換部２２が、バッテリ３の正端子と負端子とに亘って、互いに並列に設けられた第５レグ２２１及び第６レグ２２２（２つのレグ）を有し、第５レグ２２１及び第６レグ２２２は、夫々、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子２２１Ｈ，２２２Ｈとローサイドのスイッチング素子２２１Ｌ，２２２Ｌとを備えて構成される。
　本構成によれば、第５レグ２２１及び第６レグ２２２が備えるハイサイドのスイッチング素子２２１Ｈ，２２２Ｈとローサイドのスイッチング素子２２１Ｌ，２２２Ｌとを駆動することで、交流電力及び直流電力のうちの一方から他方への変換と、交流電力及び直流電力のうちの他方から一方への変換とに利用することが可能となる。
　また、電源装置１は、第２変換部２２が、スイッチ７０が第１状態にある場合は、二次巻線２４Ｂから第５レグ２２１におけるハイサイドのスイッチング素子２２１Ｈとローサイドのスイッチング素子２２１Ｌとの間の第５ノード２２１Ｎ（ノード）と、第６レグ２２２におけるハイサイドのスイッチング素子２２２Ｈとローサイドのスイッチング素子２２２Ｌとの間の第６ノード２２２Ｎ（ノード）とに亘って交流電力が供給され、スイッチ７０が第２状態にある場合は、第５ノード２２１Ｎと第６ノード２２２Ｎとから界磁巻線Ｌｆに通電するように構成されている。
　本構成によれば、スイッチ７０に状態に応じて、バッテリ３の充電と界磁巻線Ｌｆとの通電とを切り替えて、第２変換部２２を界磁巻線通電部６１として利用することが可能となる。
　本開示に係る技術は、車両に搭載される電源装置に利用することができる。
１：電源装置、３：バッテリ、１０：交直変換部、２０：コンバータ、２１：第１変換部、２２：第２変換部、２４：トランス、２４Ａ：一次巻線、２４Ｂ：二次巻線、２４Ｃ：三次巻線、６０：モータ駆動部、６１：界磁巻線通電部、６２：インバータ、７０：スイッチ、２２１：第５レグ（レグ）、２２１Ｈ：スイッチング素子、２２１Ｌ：スイッチング素子、２２１Ｎ：第５ノード（ノード）、２２２：第６レグ（レグ）、２２２Ｈ：スイッチング素子、２２２Ｌ：スイッチング素子、２２２Ｎ：第６ノード（ノード）、Ｌｆ：界磁巻線、Ｌｓ：ステータコイル、Ｍ：巻線界磁モータ

Claims (5)

  1. 　車両に搭載されるバッテリからの直流電力により、巻線界磁モータの界磁巻線に通電する界磁巻線通電部、及びステータコイルに通電するインバータを備えたモータ駆動部と、
    　外部からの交流電力を直流電力に変換する交直変換部と、
    　前記交直変換部にて変換された前記直流電力を、前記バッテリを充電可能な直流電力に変換するコンバータと、を備え、
    　前記コンバータは、第１変換部と第２変換部とトランスとを有し、
    　前記第１変換部は、前記交直変換部からの前記直流電力を前記トランスの一次巻線に入力し、
    　前記第２変換部は、前記トランスの二次巻線からの交流電力を、前記バッテリを充電可能な直流電力に変換し、
    　前記界磁巻線通電部と前記第２変換部とが共有されている電源装置。
  2. 　前記二次巻線と前記第２変換部とを電気的に接続すると共に、前記界磁巻線と前記界磁巻線通電部とを電気的に分離する第１状態、及び、前記二次巻線と前記第２変換部とを電気的に分離すると共に、前記界磁巻線と前記界磁巻線通電部とを電気的に接続する第２状態に切り替え可能なスイッチを更に備える請求項１に記載の電源装置。
  3. 　前記トランスが、前記一次巻線、前記二次巻線、及び三次巻線を有する絶縁型のマルチポートトランスであって、
    　前記二次巻線の出力電圧の電圧値が前記三次巻線の出力電圧の電圧値よりも高い請求項１又は２に記載の電源装置。
  4. 　前記第２変換部は、前記バッテリの正端子と負端子とに亘って、互いに並列に設けられた２つのレグを有し、
    　２つの前記レグは、夫々、直列に接続されたハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子とを備える請求項２に記載の電源装置。
  5. 　前記第２変換部は、
    　前記スイッチが前記第１状態にある場合は、前記二次巻線から２つの前記レグの一方における前記ハイサイドのスイッチング素子と前記ローサイドのスイッチング素子との間のノードと、２つの前記レグの他方における前記ハイサイドのスイッチング素子と前記ローサイドのスイッチング素子との間のノードとに亘って前記交流電力が供給され、
    　前記スイッチが前記第２状態にある場合は、２つの前記ノードから前記界磁巻線に通電する請求項４に記載の電源装置。
PCT/JP2024/005669 2023-03-29 2024-02-19 電源装置 Ceased WO2024202684A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202480012776.7A CN120693780A (zh) 2023-03-29 2024-02-19 电源装置
JP2025509918A JPWO2024202684A1 (ja) 2023-03-29 2024-02-19
EP24778829.2A EP4625799A4 (en) 2023-03-29 2024-02-19 POWER SUPPLY DEVICE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023053442 2023-03-29
JP2023-053442 2023-03-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024202684A1 true WO2024202684A1 (ja) 2024-10-03

Family

ID=92904251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2024/005669 Ceased WO2024202684A1 (ja) 2023-03-29 2024-02-19 電源装置

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4625799A4 (ja)
JP (1) JPWO2024202684A1 (ja)
CN (1) CN120693780A (ja)
WO (1) WO2024202684A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2026009561A1 (ja) * 2024-07-05 2026-01-08 Ａｓｔｅｍｏ株式会社 電力変換装置および電力変換装置の制御方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000278868A (ja) * 1999-03-24 2000-10-06 Densei Lambda Kk モータ駆動用コントローラ主回路を利用したバッテリー充電方法
JP2017158322A (ja) 2016-03-02 2017-09-07 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 充電器
WO2018207829A1 (ja) * 2017-05-12 2018-11-15 株式会社デンソー 回転電機装置の制御装置
JP2019071733A (ja) 2017-10-10 2019-05-09 株式会社デンソー 回転電機の制御装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH662991A5 (en) * 1983-11-08 1987-11-13 Bbc Brown Boveri & Cie Circuit for the auxiliary operating power systems of vehicles
JP3240020B2 (ja) * 1993-09-16 2001-12-17 本田技研工業株式会社 電動車用電源装置
JP5577986B2 (ja) * 2010-09-22 2014-08-27 株式会社豊田自動織機 電源装置および車載用電源装置
CN114312394B (zh) * 2021-02-09 2024-03-01 华为数字能源技术有限公司 与obc集成的电励磁电机驱动系统及电动车辆

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000278868A (ja) * 1999-03-24 2000-10-06 Densei Lambda Kk モータ駆動用コントローラ主回路を利用したバッテリー充電方法
JP2017158322A (ja) 2016-03-02 2017-09-07 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 充電器
WO2018207829A1 (ja) * 2017-05-12 2018-11-15 株式会社デンソー 回転電機装置の制御装置
JP2019071733A (ja) 2017-10-10 2019-05-09 株式会社デンソー 回転電機の制御装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4625799A1

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2026009561A1 (ja) * 2024-07-05 2026-01-08 Ａｓｔｅｍｏ株式会社 電力変換装置および電力変換装置の制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4625799A4 (en) 2026-04-08
JPWO2024202684A1 (ja) 2024-10-03
CN120693780A (zh) 2025-09-23
EP4625799A1 (en) 2025-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113412566B (zh) 包括变压器和多电平功率变换器的集成充电和电机控制系统
US11634039B2 (en) System and method for integrated battery charging and propulsion in plug-in electric vehicles
EP2031749B1 (en) On-vehicle rotary electric machine operating on two modes of rectification
EP2731253A2 (en) System for driving electromagnetic appliance and motor driven vehicle
CN114374335B (zh) 一种能量转换装置、电机、动力系统及车辆
WO2021019608A1 (ja) ３相モータドライブ
JPH09298840A (ja) 電気自動車の充電装置
CN115528766A (zh) 利用马达驱动系统的车辆电池充电系统
EP4108507A1 (en) System for charging vehicle battery using motor driving system
EP3471264B1 (en) Power output device
JP2004336836A (ja) モータ駆動装置
WO2024202684A1 (ja) 電源装置
KR101654755B1 (ko) 교류 모터 또는 직류 모터의 선택적 제어
WO2024106382A1 (ja) 電源装置
JP4459532B2 (ja) モータ制御装置
JP2024141663A (ja) 電源装置
US20240317090A1 (en) Charging system for electric vehicle
JP5629667B2 (ja) マルチフェーズコンバータ
KR101890247B1 (ko) 인버터 기능을 갖는 전력 변환 장치
KR20220158505A (ko) 차량용 양방향 충전 시스템
JP2024079028A (ja) 電源装置
JP7753319B2 (ja) 電動車の充電システム
JP2004112903A (ja) モータ回路およびモータ制御方法
JP7402305B1 (ja) チョッパ型双方向ａｃｄｃコンバータ
JP2000278868A (ja) モータ駆動用コントローラ主回路を利用したバッテリー充電方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24778829

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2025509918

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024778829

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024778829

Country of ref document: EP

Effective date: 20250627

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202480012776.7

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 202480012776.7

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2024778829

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE