特許 6953634 ＤＣ／ＤＣコンバータを備える車両充電器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6953634

(24)【登録日】2021年10月1日

(45)【発行日】2021年10月27日

(54)【発明の名称】ＤＣ／ＤＣコンバータを備える車両充電器

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20211018BHJP

   H02M 3/28 20060101ALI20211018BHJP

   B60L 53/22 20190101ALI20211018BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 P

   H02M3/28 V

   B60L53/22

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-535314(P2020-535314)

(86)(22)【出願日】2018年9月12日

(65)【公表番号】特表2020-533945(P2020-533945A)

(43)【公表日】2020年11月19日

(86)【国際出願番号】FR2018052231

(87)【国際公開番号】WO2019053369

(87)【国際公開日】20190321

【審査請求日】2020年4月30日

(31)【優先権主張番号】1758460

(32)【優先日】2017年9月12日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】508021716

【氏名又は名称】ヴァレオ システム ドゥ コントロール モトゥール

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100202429

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 信人

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ、ボードソン

【審査官】 下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／１３１３４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−１５３５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４３８１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００ − ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ − ７／３６

Ｈ０２Ｍ ３／００ − ３／４４

Ｂ６０Ｌ １／００ − ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ − １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ − ５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載されたバッテリ充電器（４００）であって、前記バッテリ充電器は、
主電圧コンバータであって、
少なくとも１つの一次側および少なくとも１つの二次側を備える少なくとも１つの変圧器（ＴＦ）と、
前記変圧器（ＴＦ）の前記一次側に給電する被駆動トランジスタの少なくとも１つの上流ブリッジ（ＰＲ２）と、
前記変圧器の前記二次側により給電される被駆動トランジスタの少なくとも１つの下流ブリッジ（ＰＲ３）であって、電流および／または電圧により駆動されたときに、充電されるバッテリに給電するための第１の電圧を生成することを可能にし、少なくとも２つのレッグ（Ｌｅｇ１、Ｌｅｇ２）を備える少なくとも１つの下流ブリッジ（ＰＲ３）と、を備える主電圧コンバータと、
直接またはインダクタ（Ｌ５）を介して前記下流ブリッジの第１のレッグ（Ｌｅｇ１）の中間点（Ｔ１）に接続された少なくとも１つの分離スイッチ（ＴＲ）であって、開いているときに前記下流ブリッジを使用して前記第１の電圧を供給し、閉じているときに前記下流ブリッジの少なくとも前記第１のレッグを使用して、前記バッテリによって給電される前記下流ブリッジの前記トランジスタのすべてまたは一部を駆動することによって、前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を生成することを可能にする少なくとも１つの分離スイッチ（ＴＲ）と、
前記トランジスタのための制御回路（４１０）と、
を備えるバッテリ充電器。

【請求項2】

前記第２の電圧はＤＣ電圧である、請求項１に記載の充電器。

【請求項3】

前記下流ブリッジ（ＰＲ３）の低電位の出力と前記少なくとも１つの分離スイッチ（ＴＲ）との間に配置されたキャパシタ（Ｃ５）をさらに備える、請求項１または２に記載の充電器。

【請求項4】

前記キャパシタ（Ｃ５）は極性化されていない、請求項３に記載の充電器。

【請求項5】

前記少なくとも１つの分離スイッチ（ＴＲ）に接続される、少なくとも１つの安全スイッチ（ＴＳ）をさらに備え、
前記少なくとも１つの安全スイッチ（ＴＳ）を介して、前記第２の電圧を出力する、請求項１から４のいずれか一項に記載の充電器。

【請求項6】

前記分離スイッチ（ＴＲ）は、インダクタ（Ｌ５）を介して前記下流ブリッジの前記第１のレッグ（Ｌｅｇ１）の前記中間点（Ｔ１）に接続されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の充電器。

【請求項7】

前記主電圧コンバータは、前記変圧器（ＴＦ）の前記二次側と前記下流ブリッジの前記レッグのうちの１つの前記中間点（Ｔ１）との間に配置された少なくとも１つのスイッチ（Ｋ１）をさらに備える、請求項６に記載の充電器。

【請求項8】

前記制御回路は、前記変圧器（ＴＦ）の前記二次側の電流を実質的にゼロに維持するために、前記上流ブリッジ（ＰＲ２）の各レッグの前記トランジスタの開放を駆動し、前記少なくとも１つの下流ブリッジ（ＰＲ３）の前記少なくとも２つのレッグ（Ｌｅｇ１、Ｌｅｇ２）の前記トランジスタを同相で駆動するように構成される、請求項６に記載の充電器。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の充電器を使用してバッテリを充電する方法であって、前記下流ブリッジの少なくとも前記第１のレッグを使用して、前記バッテリによって給電される前記下流ブリッジの前記トランジスタのすべてまたは一部を駆動することによって、前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を生成するために、直接またはインダクタ（Ｌ５）を介して、前記充電器の前記下流ブリッジの第１のレッグ（Ｌｅｇ１）の中間点（Ｔ１）に接続された前記分離スイッチ（ＴＲ）が選択的に閉じられる、方法。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか一項に記載の充電器を備えた自動車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気自動車両またはハイブリッド自動車両の充電に関する。

【0002】

本発明は、特に、ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータの追加機能を実行するように構成された電気自動車両またはハイブリッド自動車両に搭載されたバッテリ充電器に関する。

【背景技術】

【0003】

公知の方法では、自動車両は、入力電圧、例えば４８Ｖを第１の出力電圧、例えば１２Ｖに変換するように構成されたＤＣ／ＤＣ電圧コンバータを備えている。ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータは、例えば、バッテリ、例えば１２Ｖのバッテリに給電するために、充電するために、またはカーラジオなどの電気機器に給電するために使用される。

【0004】

さらに、自動車両には、公知の方法で、例えば４８Ｖのバッテリなどの車両バッテリを充電できる車載充電器（ＯＢＣ）が装備されている。

【0005】

公知の自動車両では、ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータと車載充電器（ＯＢＣ）機能は、２つの別個の電子モジュールによって実行される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ハイブリッド自動車両または電気自動車両をさらに改善し、車載充電器と電子システムのコストとサイズを最小限に抑える必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、この必要性を満たすことを目的としており、したがって、その主題は、その態様の１つによれば、車両に搭載されたバッテリ充電器であって、バッテリ充電器は、
主電圧コンバータであって、
少なくとも１つの一次側および少なくとも１つの二次側を備える少なくとも１つの変圧器と、
変圧器の一次側に給電する被駆動トランジスタの少なくとも１つの上流ブリッジと、
変圧器の二次側により給電される被駆動トランジスタの少なくとも１つの下流ブリッジであって、電流および／または電圧により駆動されたときに、充電されるバッテリに給電するための第１の電圧を生成することを可能にし、少なくとも２つのレッグを備える少なくとも１つの下流ブリッジと、を備える主電圧コンバータと、
直接またはインダクタを介して下流ブリッジの第１のレッグの中間点に接続された少なくとも１つの分離スイッチであって、開いているときに下流ブリッジを使用して第１の電圧を供給し、閉じているときに下流ブリッジの少なくとも前記第１のレッグを使用して、前記バッテリによって給電される下流ブリッジのトランジスタのすべてまたは一部を駆動することによって、第１の電圧とは異なる第２の電圧を生成することを可能にする少なくとも１つの分離スイッチと、
トランジスタのための制御回路と、を備える。

【0008】

本発明の特定の実施形態では、第２の電圧はＤＣ電圧である。

【0009】

本発明の特定の実施形態では、第１の電圧はＤＣ電圧である。

【0010】

本発明の特定の実施形態では、第１および第２の電圧はＤＣ電圧である。

【0011】

本発明の特定の実施形態では、第１の電圧は、下流ブリッジが変圧器の二次側によって給電され、かつ分離スイッチが開いているときに供給される。

【0012】

本発明により、公知の方法で別個の構成要素によって実行された電子機能が組み合わされ、それにより、全体のサイズおよび製造コストを削減することが可能になる。

【0013】

さらに、冷却装置とトランジスタ制御回路を共有できるため、全体のサイズと製造コストをさらに向上させることができる。

【0014】

主電圧コンバータは、１つまたは複数の上流ブリッジ、特に１つまたは複数の変圧器を含むことができる。同じ上流ブリッジは、１つまたは複数の変圧器を提供することができる。

【0015】

さらに、主電圧コンバータは、１つまたは複数の下流ブリッジ、特に多くの変圧器を含むことができる。

【0016】

充電器に分離された主電圧コンバータが含まれている限り、１つまたは複数の変圧器が存在すると有用である。

【0017】

トランジスタの上流ブリッジは、トランジスタの少なくとも１つのレッグを含むことができる。

【0018】

本発明では、充電器のブリッジがＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ機能を実行するために使用されることが理解される。コンバータの下流ブリッジは、分離スイッチが開いているときに第１の電圧を供給するために使用され（充電器機能）、分離スイッチが閉じているとき、前記バッテリによって給電される下流ブリッジのトランジスタのすべてまたは一部を制御することによって、第１の電圧とは異なる第２の電圧を生成するために、下流ブリッジの少なくとも１つのレッグが使用される（コンバータ機能）。

【0019】

このような構成は、一般に、充電器とコンバータの機能が同時に使用されないという事実によって可能になる。充電器機能は、車両が停止しているときに使用され、コンバータ機能は車両が走行しているときに使用される。

【0020】

本発明によれば、充電器がいくつかの同一の並列アームを含む場合には、充電器とコンバータの両方の機能を同時に使用することができる。その場合、充電器とコンバータの各機能に少なくとも１つのアームを割り当てることができる。

【0021】

第２の電圧を使用して自動車両の車載ネットワークに給電し、例えば携帯電話を車載で充電できるようにすることができる。

【0022】

第１および第２の出力電圧は、有利には共通の接地に接続されている。

【0023】

第１の出力電圧は、６０Ｖ未満、好ましくは４８Ｖ以下とすることができる。一実施形態では、第１の出力電圧は４８Ｖである。

【0024】

第２の出力電圧は、６０Ｖ未満、好ましくは４８Ｖ以下とすることができる。一実施形態では、第２の出力電圧は１２Ｖまたは２４Ｖである。

【0025】

本発明の特定の実施形態では、充電器はさらに、下流ブリッジの低電位の出力と前記少なくとも１つの分離スイッチとの間に配置されたキャパシタをさらに備えることができる。本発明の特定の実施形態では、充電器は、下流ブリッジの低電位の出力と、下流ブリッジの第１のレッグの中間点に接続されていない前記少なくとも１つの分離スイッチの端子との間に配置されるキャパシタをさらに備えることができる。別の言い方をすれば、キャパシタは、端子の一方が下流ブリッジの低電位の出力に、端子の他方が分離スイッチが閉じている場合にのみ、下流ブリッジの第１のレッグの中間点に電気的に接続される。

【0026】

本発明の特定の実施形態では、前記キャパシタンスは無極性であり得る。

【0027】

充電器は、１つまたは複数の分離スイッチ、例えば１つ、２つ、３つ、４つ、５つまたは６つを含むことができる。多数の分離スイッチにより、アセンブリの電力を向上させることができる。一例として示す実施形態では、４つの分離スイッチが並列に、それぞれは、２つの下流ブリッジの一方の２つのアームのうち一方の中間点に接続されるように配置される。

【0028】

充電器は、前記少なくとも１つの分離スイッチと第２の電圧出力との間に少なくとも１つの安全スイッチをさらに含むことができる。１つまたは複数の分離スイッチが開いているときに、１つまたは複数の安全スイッチが開くことができる。

【0029】

充電器は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、または６つなど、１つまたは複数の安全スイッチを含むことができる。多数の安全スイッチにより、アセンブリの電力を向上させることができる。原則として、分離スイッチと安全スイッチの数は同じである。一例として示す実施形態では、並列に配置された４つの安全スイッチを備える。

【0030】

本発明の特定の実施形態では、分離スイッチＴＲは、インダクタを介して下流ブリッジの第１のレッグの中間点、インダクタおよび下流ブリッジの第１のレッグに接続され、したがって「バック」型の降圧コンバータを形成する。

【0031】

本発明の特定の実施形態では、主電圧コンバータは、変圧器の二次側と下流ブリッジのレッグうちの１つの中間点との間、例えば二次側と下流ブリッジの第１のレッグの中間点との間に配置された少なくとも１つのスイッチをさらに備える。前記少なくとも１つのスイッチは、単純なスイッチ、インバータ、トランジスタ、サイリスタまたは同等のものから選択することができる。

【0032】

本発明の特定の実施形態では、制御回路は、変圧器の二次側の電流を実質的にゼロに維持するために、上流ブリッジの各レッグのトランジスタの開放を駆動し、前記少なくとも１つの下流ブリッジの少なくとも２つのレッグのトランジスタを同相で駆動するように構成される。

【0033】

この実施形態では、１つの同じ変圧器の下流ブリッジのトランジスタは、同期方式で駆動され、同じ動作サイクルで制御される。下流ブリッジのレッグのトランジスタのうちの１つが開いていているときに、他の１つはオンであり、その逆も同様である。前記下流ブリッジの２つのレッグの中間点Ｔ１およびＴ２は同じ電位である。さらに、上流ブリッジのトランジスタは開いている。変圧器の二次側には電流がない。発振がより大きいコンバータの出力で電流を取得する。

【0034】

この実施形態では、変圧器の二次側と下流ブリッジのレッグのうちの１つの中間点Ｔ１との間にスイッチＫ１を追加する必要はなく、主電圧コンバータはそのようなスイッチＫ１を欠くことができる。

【0035】

本発明の別の主題は、独立して、または先行するものと組み合わせされ、上述の充電器を備えた自動車両である。自動車両は全電気式またはハイブリッドである。

【0036】

本発明のさらなる主題は、本発明による充電器を使用して自動車両のバッテリを充電する方法である。そのような方法によれば、下流ブリッジの少なくとも前記第１のレッグを使用して、前記バッテリによって給電される下流ブリッジのトランジスタのすべてまたは一部を駆動することによって、第１の電圧とは異なる第２の電圧を生成するために、直接またはインダクタを介して、充電器の下流ブリッジの第１のレッグの中間点に接続された分離スイッチが選択的に閉じられる。

【0037】

本方法は、上記の本発明の特徴のすべてまたは一部を含むことができる。

【0038】

本発明は、本発明の非限定的な実施例の以下の詳細な説明を読み、添付の図面を検討することにより、より良く理解することができよう。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】公知のＤＣ／ＤＣコンバータの電気回路を示す図である。

【図2a】車載充電器の電気回路の公知の変形実施形態を示す図である。

【図2b】車載充電器の電気回路の公知の変形実施形態を示す図である。

【図2c】車載充電器の電気回路の公知の変形実施形態を示す図である。

【図3】本発明による充電器の電気回路の変形実施形態を示す図である。

【図4】本発明による充電器の電気回路の変形実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

ＤＣ／ＤＣ主電圧コンバータ
図１には、第１の入力電圧、例えば４８Ｖを第２の出力電圧、例えば１２Ｖに変換するように構成された主ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ１００が示されている。

【0041】

主電圧コンバータ１００は、それ自体公知の方法で、チョッパとして動作するブリッジを含む。このようなコンバータは降圧コンバータと呼ばれ、ＤＣ電圧をより低い値の別のＤＣ電圧に変換する。例示的な実施形態では、これは、例えば、４８Ｖの電圧を１２Ｖの電圧に変換する場合であり得る。

【0042】

図１の例示的な実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、並列に配置された４つのセルＣを含む。もちろん、本発明の範囲から逸脱することなく、セルＣの数は異なっていてもよい。例えば、２〜１２個のセル、例えば２個、３個、４個、５個、または６個のセルがあってもよい。

【0043】

複数のセルを使用すると、半導体へのストレスを低減することができる。したがって、コンバータのセルはすべて、連続する各セルのトランジスタの制御間でＴ／４の位相差を有する同じ出力キャパシタＣ２につながるため、インターリーブコンバータが参照され、ここで、Ｔはコンバータの動作サイクルの周期である。言い換えると、各セル内のデューティサイクルは同じであるが、トランジスタの制御は１つのセルから別のセルへＴ／４だけ位相シフトされる。

【0044】

ここで説明する例では、この出力キャパシタＣ２は無極性である。

【0045】

各セルＣは、第１のトランジスタＴ８、第２のトランジスタＴ９、およびインダクタンスＬ１を含む。

【0046】

ここで説明する例では、トランジスタＴ８およびＴ９はＭＯＳＦＥＴである。

【0047】

そのようなコンバータ１００の動作は、トランジスタＴ８の状態に従って２つの構成に分割することができる。

【0048】

導通状態では、トランジスタＴ８は閉じられ、インダクタンスＬ１を流れる電流は直線的に増加する。第２のトランジスタＴ９の端子間の電圧は負であるため、電流は流れない。

【0049】

遮断状態では、トランジスタＴ８は開いている。第２のトランジスタＴ９は、インダクタンスＬ１を通る電流の連続性を確保するために導通状態になる。インダクタンスＬ１を流れる電流は減少する。

【0050】

さらに、コンバータ１００は、１つまたは複数のセルＣの出力に直接接続され、閉じているときに出力電圧を供給し、開いているときに１つまたは複数のセルＣを保護する分離スイッチＴＲを含む。

【0051】

コンバータ１００は、安全スイッチＴＳも含み、安全スイッチＴＳはそれぞれ、対応する分離スイッチＴＲと直列に取り付けられている。これらの安全スイッチＴＳは、閉じているときに出力電圧を供給し、開いているときに１つまたは複数のセルＣを保護する。

【0052】

このような構成は、両方向の電流の流れを防止する。ＤＣ／ＤＣコンバータのハードウェアの故障、例えばトランジスタの故障の場合と同様に、入力または出力でネットワークの１つに低電圧または過電圧が現れると、分離スイッチおよび安全スイッチが（オープンスイッチとして）作動する。

【0053】

分離スイッチおよび安全スイッチの各対は、他の対と並列に取り付けられている。

【0054】

記載された例では、コンバータは４対の分離スイッチおよび安全スイッチを含み、それによりアセンブリの電力を改善するが、それらの数が異なる場合、例えば、１、２、３、５または６である場合でも、本発明の範囲から逸脱することはない。原則として、分離スイッチおよび安全スイッチの数は、コンバータのセルの数に等しくなる。

【0055】

説明した例では、分離スイッチと安全スイッチは、例えばＭＯＳＦＥＴタイプのトランジスタである。

【0056】

コンバータ１００のすべてのトランジスタおよびスイッチは、コンバータ１００のコントローラ１１０によって制御される。

【0057】

バッテリ充電器（ＯＢＣ）
車載充電器（ＯＢＣ）は、例えば４８Ｖとすることができる、第２の出力電圧を供給することにより、車両のバッテリを充電する。

【0058】

従来技術で知られているバッテリ充電器は、図２ａ〜図２ｃの例示的な実施形態に示されているように、２つのステージ、すなわち、力率補正（ＰＦＣ）コンバータ２００によって形成される第１のステージ、およびＬＬＣ ＤＣ／ＤＣコンバータ３００によって、またはデュアルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータによって形成される第２のステージを含むことができる。

【0059】

力率補正（ＰＦＣ）コンバータ
第１のステージに関して、力率補正コンバータＰＦＣ２００の主な目的は、力率補正機能において、正弦波であり、ネットワーク上の電圧と同相である電流を、電流歪み率が５％未満の電流を引き込むことであり、つまり、ＰＦＣはネットワーク、この特定の場合では、主に単相２２０Ｖ電気ネットワーク上で有効電力のみを引き込む。

【0060】

力率補正コンバータＰＦＣ２００は、図２ａの実施形態において、ＡＣ／ＤＣコンバータ、すなわち整流器ブリッジＰ_Ｒ１、ならびにトランジスタＴ１０、ダイオードＤ、およびインダクタンスＬ２を含む昇圧ブーストコンバータを含む。さらに、力率補正コンバータＰＦＣ２００の下流およびＬＬＣ ＤＣ／ＤＣ３００またはデュアルブリッジＤＣ／ＤＣの上流に、フィルタリングキャパシタンスＣ２が配置される。

【0061】

コンバータ２００のすべてのトランジスタ、すなわち、開くことができる（遮断スイッチ）または閉じることができる（導通スイッチ）スイッチは、コンバータ２００のコントローラ２１０によって制御される。

【0062】

ＬＬＣ ＤＣ／ＤＣコンバータ
第２のステージに関しては、これはＬＬＣ ＤＣ／ＤＣコンバータ３００、すなわち少なくとも１つの整流器ブリッジＰ_Ｒ２を含み、その後に２つのインダクタンスＬ３、Ｌ４およびキャパシタンスＣ３を有する共振回路が続き、一次側および二次側を含む変圧器ＴＦが続き、次に整流器ブリッジＰ_Ｒ３が続くコンバータである。

【0063】

図２ａに示す例では、ＬＬＣ ＤＣ／ＤＣコンバータ３００は、２つの同一かつ並列のレッグを含み、したがって２つの整流器ブリッジＰ_Ｒ２があり、それぞれに２つのインダクタンスＬ３、Ｌ４およびキャパシタンスＣ３を有する共振回路が続き、一次側および二次側を含む変圧器ＴＦが続き、次に整流器ブリッジＰ_Ｒ３が続くコンバータである。したがって、２つの変圧器ＴＦがあり、２つの整流器ブリッジＰ_Ｒ３がある。

【0064】

そのような実施形態は、例えば、７ｋＷまたは３．５ｋＷの電力での動作を可能にする。

【0065】

説明した例では、整流器ブリッジはトランジスタを含む。コンバータ３００のすべてのトランジスタ（スイッチ）は、コンバータ３００のコントローラ３１０によって制御される。

【0066】

図２ａの例では、バッテリ充電器ＯＢＣは可逆的ではない。

【0067】

求められる電力に応じて、他のバッテリ充電器の構成も可能である。

【0068】

図２ｂに示す変形実施形態では、バッテリ充電器は可逆的である。このため、図２ａに示したものとは、整流器ブリッジＰＲ１の形式が異なり（「アクティブフロントエンド整流器」と呼ばれる）、これは、２つの第１のアームを形成するトランジスタと、整流器ブリッジＰＲ１の２つの第１のアームの１つの中間点にそれぞれ接続された２つのインダクタンスＬ２を含む。

【0069】

最後に、およびオプションとして、力率補正コンバータＰＦＣ２００は、電磁適合性（ＥＭＣ）を改善するためのトランジスタの第３のアームを含む。

【0070】

この実施形態はまた、ＬＬＣ ＤＣ／ＤＣコンバータ３００が２つの変圧器ＴＦの上流にただ１つの整流器ブリッジＰ_Ｒ２を含むという事実によって以前のものと異なり、それにより電子部品の数、したがってコストおよびサイズを削減する。

【0071】

図２ｃの実施形態では、バッテリ充電器も可逆的であり、ＬＬＣ ＤＣ／ＤＣコンバータ３００は３つの同一のレッグ、したがって３つの整流器ブリッジＰ_Ｒ２を含み、それぞれに２つのインダクタンスＬ３、Ｌ４とキャパシタンスＣ３を備えた共振回路が続き、その後に、一次側および二次側を含む変圧器ＴＦが続き、次に整流器ブリッジＰ_Ｒ３が続く。したがって、３つの変圧器ＴＦがあり、３つの整流器ブリッジＰ_Ｒ３がある。

【0072】

そのような実施形態は、例えば、７ｋＷまたは１１ｋＷのより高い電力での動作を可能にする。

【0073】

最後に、力率補正コンバータＰＦＣ２００は、図２ａおよび図２ｂの例のように、単相ではなく三相にすることができる。

【0074】

デュアルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータを備えたバッテリ充電器（ＯＢＣ）
さらに、前の例のＬＬＣ ＤＣ／ＤＣコンバータをデュアルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータに置き換えることができるバッテリ充電器が公知である。そのようなデュアルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは、第１の一次ブリッジＰＲ１、第２の二次ブリッジＰＲ２、および２つのブリッジ間の変圧器を含む。つまり、デュアルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータは共振ステージを備えていない（インダクタンスＬ３もキャパシタンスＣ３もない）。デュアルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータを使用するバッテリ充電器の第１のステージは、当業者に公知であり、ここでは説明しない。

【0075】

統合コンバータを備えたバッテリ充電器
次に、本発明による車載バッテリ充電器について説明する。

【0076】

図３に示されているのは、主電圧コンバータを備える、車両に搭載されたバッテリ充電器が示されおり、主電圧コンバータは、
少なくとも１つの一次側および少なくとも１つの二次側を備える少なくとも１つの変圧器ＴＦ、特に説明されている例では２つの変圧器ＴＦと、
変圧器の一次側に給電する被駆動トランジスタの少なくとも１つの上流ブリッジと、を備えるが、これは図３には表されていない。この上流部分は、例えば、図２ａから図２ｂを参照して説明されたものに類似してもよく、変圧器の二次側により給電される被駆動トランジスタの少なくとも１つの下流ブリッジＰＲ３は、電流および／または電圧により駆動されたときに、充電されるバッテリに給電するための第１の電圧を生成することを可能にし、この下流ブリッジは少なくとも２つのレッグを備える。説明した例では、２つの同一の下流ブリッジＰＲ３があり、各下流ブリッジＰＲ３は２つのレッグ（Ｌｅｇ１とＬｅｇ２、Ｌｅｇ３とＬｅｇ４）を含むＨブリッジであり、充電されるバッテリは４８Ｖのバッテリである。

【0077】

さらに、充電器は、インダクタＬ５を介して下流ブリッジＰＲ３の第１のＬｅｇ１の中間点に接続された少なくとも１つの分離スイッチＴＲ（または「逆方向」）を備え、開いているときに下流のブリッジＰＲ３を使用して第１の電圧を供給し、閉じているときに下流ブリッジの少なくとも１つのレッグ、つまり第１のＬｅｇ１を使用して、前記バッテリによって給電される下流ブリッジのトランジスタのすべてまたは一部を駆動することによって、第１の電圧とは異なる第２の電圧を生成することを可能にする。説明した例では、４つの分離スイッチＴＲと、２つの下流ブリッジＰＲ３の４つのレッグＬｅｇ１、Ｌｅｇ２、Ｌｅｇ３、Ｌｅｇ４の点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４に接続された４つのインダクタＬ５がある。

【0078】

充電器はさらに、下流ブリッジの低電位の出力と分離スイッチＴＲとの間に配置されたキャパシタＣ５を備える。ここで説明する例では、キャパシタＣ５は極性がない。

【0079】

充電器はさらに、４つの安全スイッチＴＳを並列に備えている。これら４つの安全スイッチＴＳは、分離トランジスタＴＲのインダクタＬ５に接続されていない出力と第２の電圧の出力との間に配置されている。

【0080】

充電器はまた、トランジスタおよびスイッチのための制御回路４１０も備えている。

【0081】

充電器が車両のバッテリに第１の充電電圧を供給することにより、車載バッテリ充電器ＯＢＣの機能を果たすときに、分離スイッチＴＲが開く。したがって、下流ブリッジＰＲ３のアームを使用して、ＬＬＣ ＤＣＤＣコンバータが生成される。下流ブリッジＰＲ３のトランジスタは、図２ａから図２ｂに関連して前述したように駆動される。充電器が電圧コンバータ機能を果たすと、第２の電圧を供給するために、分離スイッチＴＲが閉じられる。この構成では、下流ブリッジＰＲ３の各アームは、インダクタＬ５と共に、「バック」型の降圧コンバータと呼ばれるＤＣ／ＤＣコンバータのセルＣを形成する。

【0082】

これに関連して、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力または出力でネットワークの１つに低電圧または過電圧（外乱）が発生した場合、ならびにＤＣ／ＤＣのハードウェアの故障（例えば、スイッチの破損）の場合には、分離スイッチＴＲおよび安全スイッチＴＳも開かれる。

【0083】

説明した例では、分離スイッチおよび安全スイッチはトランジスタ、例えばＭＯＳＦＥＴトランジスタである。これらの分離スイッチおよび安全スイッチも制御回路４１０によって制御される。別の言い方をすれば、トランジスタは、開いている（トランジスタがオフ）または閉じている（トランジスタがオン）電子スイッチとして使用される。

【0084】

したがって、有利な方法では、ＬＬＣ ＤＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣ電圧コンバータを選択的に制御するための単一のコントローラがある。

【0085】

この実施形態では、分離スイッチが閉じられると、同一の変圧器の二次側によって給電される被駆動トランジスタの同一の下流ブリッジＰＲ３に属するセルＣの各々が、前記セルＣの各々が同じ動作サイクル（「デューティサイクル」）で位相シフトなしで動作するように（制御回路４１０によって）制御される。このようにして、アームＬｅｇ１およびＬｅｇ２は、同じ動作サイクルで位相シフトなしで動作する。別の言い方をすれば、デューティサイクルは同一であり、トランジスタの駆動コマンドが一方のアームから他方のアームに位相シフトされない。制御回路４１０は、アームＬｅｇ３およびＬｅｇ４を同様に駆動する。さらに、制御回路４１０は、１つまたは複数の上流ブリッジの各レッグの開放を駆動する。その結果、変圧器ＴＲの二次側の電流は実質的にゼロであり、点Ｔ１およびＴ２は同じ電位にある。同じことが点Ｔ３とＴ４にも当てはまる。さらに、アームＬｅｇ１およびＬｅｇ２を含むセルのスイッチの駆動コマンドは、アームＬｅｇ３およびＬｅｇ４を含むセルに対してＴ／２だけ位相シフトされる。

【0086】

図４に示されているのは本発明の変形実施形態であり、主電圧コンバータ４００はスイッチＫ１およびスイッチＫ２をさらに備え、スイッチＫ１およびスイッチＫ２の各々が変圧器ＴＦの二次側と２つの下流ブリッジＰＲ３の各々のレッグの１つの中間点Ｔ１、Ｔ３との間にそれぞれ配置される。

【0087】

スイッチＫ１およびＫ２が閉じられると、分離スイッチＴＲが開かれ、充電器が車両のバッテリに第１の充電電圧を供給することによりその充電器機能を果たす。

【0088】

スイッチＫ１およびＫ２が開くと、分離スイッチＴＲが閉じられ、充電器が第２の電圧を提供するためにその電圧変換機能を果たす。各下流ブリッジは、図１に関連して説明したように、同じデューティサイクルで、さまざまなレッグのトランジスタを開閉するための駆動コマンド間でＴ／４（この例では）の位相シフトで駆動される。

【0089】

この変形実施形態では、コンバータの出力の電流がより小さな振幅の発振を示すため、キャパシタＣ５は図３に示す変形実施形態のサイズの半分になり得ることに留意されたい。

【0090】

もちろん、充電器は、点Ｔ１とＴ２にそれぞれ接続された２つの分離スイッチと２つの安全スイッチを備えた、単一の下流ブリッジと単一のスイッチＫ１のみを備える。この場合、下流ブリッジの２つのレッグの間にＴ／２の位相シフトがある。

【0091】

説明した例では、分離スイッチおよび安全スイッチはトランジスタ、例えばＭＯＳＦＥＴトランジスタである。すべてのトランジスタとスイッチは、コントローラ４１０によって制御される。

【0092】

もちろん、本発明は、説明した例に限定されない。特に、ブリッジのレッグの数は異なってもよい。さらに、充電器のアームの数と変圧器の数は異なってもよい。それは例えば、１、２、３、または４であってもよい。最後に、本発明は、デュアルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータを使用する充電器にも適用される。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】