特開 2022-110111 自動車両に搭載された電圧コンバータおよび関連する充電器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022110111

(43)【公開日】2022-07-28

(54)【発明の名称】自動車両に搭載された電圧コンバータおよび関連する充電器

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20220721BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 W

【審査請求】有

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022081899

(22)【出願日】2022-05-18

(62)【分割の表示】P 2020514583の分割

【原出願日】2018-09-11

(31)【優先権主張番号】1758387

(32)【優先日】2017-09-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(71)【出願人】

【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】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(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

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA15

5H730AS04

5H730AS05

5H730AS08

5H730AS17

5H730BB13

5H730BB15

5H730BB57

5H730BB82

5H730BB88

5H730DD04

5H730FG01

5H730FG10

5H730XC09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電気自動車両又はハイブリッド自動車両に搭載され、第１の電圧を第１の電圧とは異なる第２の電圧に変換する、コストとサイズを最小限に抑えた電圧コンバータを提供する。
【解決手段】電圧コンバータ２００は、各々が第２の電圧を生成するためのチョッパとして制御されるトランジスタアームＴ３、Ｔ４を含む複数のセルＣと、少なくとも１つの分離トランジスタＫ３－Ｒと、トランジスタを制御するための回路２１０と、を備える。制御回路２１０は、複数のセルＣから１つのセルを分離し、第３の出力電圧を供給するためにセルのアームＫ５、Ｋ６を使用するために、少なくとも１つの分離トランジスタＫ３－Ｒを選択的に開いたままにする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車両に搭載され、第１の電圧を前記第１の電圧とは異なる第２の電圧に変換するための電圧コンバータ（２００）であって、前記電圧コンバータは、
各々が前記第２の電圧を生成するためのチョッパとして制御されるトランジスタアーム（Ｔ３、Ｔ４）を含む複数のセル（Ｃ）と、
少なくとも１つの分離トランジスタ（Ｋ３－Ｒ）と、
前記トランジスタを制御するための回路（２１０）と、を備え、
前記制御回路（２１０）は、前記複数のセルから１つのセルを分離し、第３の電圧を供給するために前記セルの前記アーム（Ｋ５、Ｋ６）を使用するために、前記少なくとも１つの分離トランジスタ（Ｋ３－Ｒ）を選択的に開いたままにできるように構成される、電圧コンバータ。

【請求項2】

前記少なくとも１つの分離トランジスタは、前記複数のセルの前記セルのうちの１つに属する、請求項１に記載のコンバータ。

【請求項3】

前記コンバータの前記セルの出力に接続されたキャパシタンス（Ｃ１）を備える、請求項１または２に記載のコンバータ。

【請求項4】

前記コンバータの前記セルの出力に接続された前記キャパシタンス（Ｃ１）は無電解である、請求項３に記載のコンバータ。

【請求項5】

前記複数のセルのうちの１つまたは複数のセルに関連する少なくとも１つの分離トランジスタ（ＴＲ）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のコンバータ。

【請求項6】

前記少なくとも１つの分離トランジスタ（ＴＲ）と前記第２の電圧の出力との間に安全トランジスタ（ＴＳ）をさらに備える、請求項５に記載のコンバータ。

【請求項7】

前記第３の電圧の出力のすぐ上流に配置された追加の分離トランジスタ（Ｋ４－Ｒ）をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のコンバータ。

【請求項8】

端子の一方を介して前記追加の分離トランジスタ（Ｋ４－Ｒ）に接続されたキャパシタンス（Ｃ３）をさらに備える、請求項７に記載のコンバータ。

【請求項9】

前記追加の分離トランジスタ（Ｋ４－Ｒ）の上流に追加の安全トランジスタ（Ｋ１－Ｓ）をさらに備える、請求項７または８に記載のコンバータ。

【請求項10】

分離することができる前記セルの前記アーム（Ｋ５、Ｋ６）は、前記第３の出力電圧を供給するための降圧チョッパとして制御される、請求項１から９のいずれか一項に記載のコンバータ。

【請求項11】

前記追加の安全トランジスタ（Ｋ１－Ｓ）と共に、昇圧チョッパとして制御されるトランジスタアーム（Ｋ１－Ｓ、Ｋ２）を形成するトランジスタ（Ｋ２）を備え、前記トランジスタアーム（Ｋ１－Ｓ、Ｋ２）は、分離することができる前記セルの前記アーム（Ｋ５、Ｋ６）と共に、「バックブースト」回路を形成する、請求項９または請求項９に従属する請求項１０に記載のコンバータ。

【請求項12】

プリチャージトランジスタ（Ｋ７）を備え、前記制御回路（２１０）は、前記プリチャージトランジスタ（Ｋ７）が開いているときに、前記第２の電圧および／または前記第３の電圧が供給されることを可能にし、前記プリチャージトランジスタ（Ｋ７）が閉じているときに、チョッパとして制御される前記セルの前記アームが、前記第１の電圧を供給する電気システムの出力キャパシタンス、前記コンバータの前記セルの出力に接続されたキャパシタンス（Ｃ１）、または、端子の一方を介して前記第３の電圧の出力のすぐ上流に配置された追加の分離トランジスタ（Ｋ４－Ｒ）に接続されたキャパシタンス（Ｃ３）にプリチャージ電流を供給するための単純な電流導体として使用されることを可能にするように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコンバータ。

【請求項13】

請求項１から１２のいずれか一項に記載のコンバータを用いてバッテリに電力を供給するための方法であって、前記コンバータは、チョッパとして複数のセルＣを制御することにより、第１の電圧が前記第１の電圧とは異なる第２の電圧に変換されることを可能にし、前記セルＣの各々が前記第２の電圧を生成するためのトランジスタアームＴ３、Ｔ４を備え、前記供給方法は、前記セルを分離して、前記バッテリに供給される第３の出力電圧を供給するためのチョッパとして制御される前記セルの前記アーム（Ｋ５、Ｋ６）を使用するために、少なくとも１つの分離トランジスタ（Ｋ３－Ｒ）が選択的に開いたままにされるステップを含む、方法。

【請求項14】

請求項１から１２のいずれか一項に記載のコンバータ（２００）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を使用する装置または機器のバッテリの充電に関する。

【0002】

本発明は、特に、電気充電器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電圧コンバータに関する。

【背景技術】

【0003】

公知の方法では、自動車両は、例えば４８Ｖの第１の入力電圧を、例えば１２Ｖの第２の出力電圧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。

【0004】

さらに、自動車両は、公知の方法では、装置または機器のバッテリを第２の電圧とは異なる第３の出力電圧で充電できるバッテリ充電器を備えることができ、ここで、前記第３の電圧は例えば４８Ｖ、２４Ｖまたは１２Ｖであってもよい。

【0005】

公知の自動車両では、ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータとバッテリ充電器の機能は、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】

【課題を解決するための手段】

【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。本発明は、この必要性を満たすことを目的とし、その態様の１つによれば、自動車両に搭載され、第１の電圧を第１の電圧とは異なる第２の電圧に変換するための電圧コンバータであって、電圧コンバータは、
各々が第２の電圧を生成するためのチョッパとして制御されるトランジスタアームを含む複数のセルと、
少なくとも１つの分離トランジスタと、
トランジスタを制御するための回路と、を備え、
制御回路は、複数のセルから１つのセルを分離し、第３の出力電圧を供給するために前記セルのアームを使用するために、前記少なくとも１つの分離トランジスタＫ３－Ｒを選択的に開いたままにできるように構成される。

【0007】

分離トランジスタは、第２の電圧の極性が反転した場合の保護を可能にする。

【0008】

言い換えれば、分離トランジスタＫ３－Ｒは、開く（スイッチをオフにする）または閉じる（スイッチをオンにする）電子スイッチとして使用される。

【0009】

第１の電圧は、例えばバッテリであってもよい電気供給システムによって供給される。

【0010】

分離トランジスタＫ３－Ｒの開放により、前記セルのアームを他のセルから分離することができ、これにより第２の電圧を供給することが可能になる。

【0011】

本発明の特定の一実施形態では、前記少なくとも１つの分離トランジスタは、前記複数のセルのうちの１つのセルに属する。

【0012】

本発明の特定の一実施形態では、前記少なくとも１つの分離トランジスタは、インダクタを介して、前記少なくとも１つの分離トランジスタを備えるセルのトランジスタアームの中間点に接続される。したがって、前記少なくとも１つの分離トランジスタを備えるセルは、インダクタも備える。

【0013】

本発明の特定の一実施形態では、コンバータのセルは並列に配置される。言い換えれば、コンバータのセルは電気的に並列に接続されている。

【0014】

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、これにより、製造コストと共に全体のサイズを削減することが可能になる。

【0015】

さらに、冷却回路と制御回路は同じであってもよく、これは製造コストと共にサイズの削減にさらに貢献する。

【0016】

第３の出力電圧は、第１の電圧と等しくても等しくなくてもよい。

【0017】

第３の電圧は、バッテリ、例えば電動自転車のバッテリなどの自動車両の外部の装置または機器のバッテリを充電するために使用されてもよい。

【0018】

一実施形態では、第３の電圧は第１の電圧に等しく、両方とも例えば４８Ｖである。その後に、コンバータは充電器として使用される。

【0019】

一変形実施形態では、第３の電圧は第１の電圧とは異なる。この場合、コンバータはデュアル出力コンバータであり、その第２の出力が充電器として使用される。第１の電圧は４８Ｖであってもよい。第３の電圧は１２Ｖまたは２４Ｖであってもよい。

【0020】

一実施形態では、本発明によるコンバータは、車両のバッテリによって供給される電圧から開始して第２の電圧および／または第３の電圧を供給するために使用される。

【0021】

第２の電圧は、例えば車両に搭載されたオートラジオまたは他の機器の使用を可能にするために、自動車両の車載電気システムが給電されることを可能にすることができる。

【0022】

第３の電圧は、車両が駆動されている間または静止しているときに、バッテリ、例えば車両で充電することが望まれる電動自転車のバッテリが給電されることを可能にすることができる。

【0023】

第３の出力電圧は、６０Ｖ未満、またはより良くは４８Ｖ以下であってもよい。一実施形態では、第３の出力電圧は、４８Ｖまたは２４Ｖまたは１２Ｖである。

【0024】

特定の一実施形態では、第３の出力電圧は、好ましくは６０Ｖ未満、または４８Ｖ以下のＤＣ電圧である。特定の一実施形態では、第３の出力ＤＣ電圧は４８Ｖである。特定の一実施形態では、第３の出力ＤＣ電圧は２４Ｖである。特定の一実施形態では、第３の出力ＤＣ電圧は１２Ｖである。

【0025】

第２の出力電圧は、６０Ｖ未満、またはより良くは４８Ｖ以下であってもよい。一実施形態では、第２の出力電圧は１２Ｖまたは２４Ｖである。

【0026】

特定の一実施形態では、第２の出力電圧は、好ましくは６０Ｖ未満、または４８Ｖ以下のＤＣ電圧である。一実施形態では、第２の出力ＤＣ電圧は１２Ｖまたは２４Ｖである。

【0027】

本発明によれば、前述の分離トランジスタは、前記セルを分離して、第３の出力電圧を供給するチョッパとして制御される前記セルのアームを使用するために開かれる。この場合、コンバータは、第２および第３の出力電圧を同時にまたは別の方法で供給するように構成される。また、それは障害の場合にも開かれ、アイソレータとしての役割を果たす。それが閉じられると、対応するセルは従来技術によるＤＣ／ＤＣ電圧コンバータのセルとして使用され、コンバータのすべてのセルは第２の電圧のみが供給されることを可能にする。

【0028】

コンバータのセルは並列に配置されている。コンバータは、いくつかのセル、例えば２、３、４、５、または６個のセルを備えてもよい。

【0029】

用途に応じて、コンバータは、第２の電圧を供給するために複数のセルのうちの１つまたは複数のセルのみを必要とし、複数のセルの他のセルは未使用である。その場合、車両が運転されているときと静止しているときの両方で、未使用のセルのアームを使用して第３の電圧を供給することが有利である。

【0030】

例示的な一実施形態では、並列に配置された４つのセルがある。各セルの分離トランジスタは、インダクタを介して各セルのトランジスタアームの中間点に接続されてもよい。

【0031】

セルのトランジスタは、従来技術によるＤＣ／ＤＣ電圧コンバータと同じ方法で、同じ動作サイクルで制御される。セルのアームのトランジスタの一方が開いて、他方が導通し、逆も同様である。様々なセルのトランジスタの開閉コマンド間にＴ／ｘの位相シフトがあり、ここで、ｘは第２の電圧を供給するアクティブセルの数、Ｔは動作サイクルの期間である。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、トランジスタのコマンドは１つのセルから別のセルへＴ／ｘだけ位相シフトされる。位相シフトは、例えば、分離トランジスタＫ３－Ｒの開状態または閉状態に応じて、Ｔ／４またはＴ／３であってもよい。

【0032】

本発明では、チョッパとして制御されるセルのアームを使用して、充電器機能、特に４８Ｖ、２４Ｖまたは１２Ｖ、およびＤＣ／ＤＣ電圧コンバータの機能を実行する複数のセルの他のセルを実施することが理解されよう。

【0033】

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、コンバータのセルの出力に接続されたキャパシタンスＣ１を備えてもよい。アームがチョッパとして制御されるセルの分離トランジスタの場合、アームがチョッパとして制御されるセルを除くコンバータのセルの出力にキャパシタンスＣ１が接続される。この分離トランジスタが閉じている場合、そのセルはコンバータで使用されて第２の電圧を供給し、キャパシタンスＣ１はコンバータのすべてのセルの出力に接続される。

【0034】

コンバータのセルの出力に接続された前記キャパシタンスＣ１は、無電解であってもよい。特にセラミックキャパシタであってもよい。

【0035】

さらに、コンバータのセル数が少ない場合には、キャパシタンスの値を大きくする必要がある。例えば、２つのセルを備えたコンバータの場合、キャパシタンスは４つのセルを備えたコンバータに必要なキャパシタンスの２倍でなければならない。

【0036】

本発明の特定の一実施形態では、少なくとも１つの分離トランジスタＴＲは、複数のセルのうちの１つまたは複数のセルに関連付けられている。これらのトランジスタは、第２の電圧の極性の反転に対する保護を提供する。

【0037】

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、前記少なくとも１つの分離トランジスタＴＲと第２の電圧の出力との間に安全トランジスタＴＳをさらに備えることができる。これらの安全トランジスタは、第１の電圧を供給する電気システムの電圧の変動に対する保護を提供する。コンバータは、コンバータのセルごとに１つの安全トランジスタＴＳを備えてもよい。コンバータは、１つまたは複数の分離トランジスタ、例えば、１、２、３、４、５または６個の分離トランジスタを備えてもよい。多数の分離トランジスタにより、アセンブリ全体の電力を向上させることができる。例示的な一実施形態では、各々がセルの出力に接続された並列に配置された４つの分離トランジスタがある。

【0038】

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、第３の電圧の出力のすぐ上流に配置された追加の分離トランジスタＫ４－Ｒをさらに備えてもよい。

【0039】

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、その端子の１つを介して追加の分離トランジスタＫ４－Ｒに接続されたキャパシタンスＣ３をさらに備えてもよい。キャパシタンスＣ３は、前述の安全トランジスタＴＳと追加の分離トランジスタＫ４－Ｒとの間に接続されてもよい。

【0040】

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、追加の分離トランジスタＫ４－Ｒの上流に追加の安全トランジスタＫ１－Ｓをさらに備えてもよい。

【0041】

本発明の特定の一実施形態では、分離することができる前記セルのアームＫ５、Ｋ６は、第３の出力電圧を供給するための降圧チョッパとして制御される。

【0042】

本発明の特定の一実施形態では、コンバータは、追加の安全トランジスタＫ１－Ｓと共に、昇圧チョッパとして制御されるトランジスタアームＫ１－Ｓ、Ｋ２を形成するトランジスタＫ２をさらに備えてもよく、このトランジスタアームＫ１－Ｓ、Ｋ２は、分離することができる前記セルのアームＫ５、Ｋ６と共に、バックブースト回路を形成する。

【0043】

特定の一実施形態では、前記追加の安全トランジスタＫ１－Ｓは、アームがチョッパとして制御される前記セルの出力に直接配置される。この場合、第３の電圧は１２Ｖまたは２４Ｖであってもよい。コンバータの電子部品が故障した場合には、負荷が切断されてもよい。

【0044】

特定の一実施形態では、コンバータは、プリチャージトランジスタＫ７をさらに備えてもよく、制御回路は、プリチャージトランジスタＫ７が開いているときに、第２の電圧および／または第３の電圧が供給されることを可能にし、プリチャージトランジスタＫ７が閉じているときに、チョッパとして制御される前記セルのアームが、第１の電圧を供給する電気システムのキャパシタンス、またはコンバータの１つまたは複数のキャパシタンスにプリチャージ電流を供給するために単純な電流導体として使用されることを可能にするように構成される。

【0045】

このプリチャージの場合、分離トランジスタＫ３－Ｒと追加の分離トランジスタＫ４－Ｒは開いたままになるが、プリチャージトランジスタＫ７は閉じたままになる。

【0046】

プリチャージがない場合には、プリチャージトランジスタＫ７は開いたままになる。

【0047】

本発明の別の主題は、前述の主題から独立しているか、またはそれと組み合わせて、上記のようなコンバータを備えた自動車両である。自動車両は電気自動車両またはハイブリッド自動車両のいずれであってもよい。

【0048】

本発明のさらに別の主題は、本発明によるコンバータによってバッテリに電力を供給するための方法であり、このコンバータは、チョッパとして複数のセルＣを制御することにより、第１の電圧が第１の電圧とは異なる第２の電圧に変換されることを可能にし、セルＣの各々が第２の電圧を生成するためのトランジスタアームＴ３、Ｔ４を備える。そのような方法によれば、セルを分離して、前記バッテリに供給される第３の出力電圧を供給するためのチョッパとして制御される前記セルのアームＫ５、Ｋ６を使用するために、少なくとも１つの分離トランジスタＫ３－Ｒが選択的に開いたままにされる。

【0049】

この目的のために、コンバータは、上述のように、トランジスタを制御するための回路（２１０）を備える。

【0050】

本方法は、上記の本発明の特徴の全部または一部を含むことができる。

【0051】

本発明は、後者の非限定的な例示的実施形態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、より良く理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0052】

【図1】ＤＣ／ＤＣコンバータの電気回路を示す図である。

【図2】本発明によるコンバータ電気回路の変形実施形態を示す図である。

【図3】本発明によるコンバータ電気回路の変形実施形態を示す図である。

【図4】本発明によるコンバータ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】

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

出力キャパシタＣ２は無電解である。

【0058】

各セルＣは、第１のトランジスタＴ１、第２のトランジスタＴ２、およびインダクタＬ１を備える。

【0059】

ここで説明する例では、トランジスタＴ１とＴ２はＭＯＳＦＥＴである。

【0060】

そのようなコンバータ１００の動作は、トランジスタＴ１の状態に応じて２つの構成に分割することができる。

【0061】

導通状態では、トランジスタＴ１が閉じられ、インダクタＬ１を流れる電流が増加する。第２のトランジスタＴ２の端子間の電圧は負であるため、電流は流れない。

【0062】

非導通状態では、トランジスタＴ１は開いている。第２のトランジスタＴ２は、インダクタＬ１におけ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Ｌ１を流れる電流は減少する。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

デュアル出力コンバータ
次に、第１の電圧を第１の電圧とは異なる第２の電圧に変換するための、本発明による車両に搭載される電圧コンバータについて説明する。

【0071】

図２は、各々が第２の電圧を生成するためのチョッパとして制御されるトランジスタアームＴ３、Ｔ４と、トランジスタを制御する回路２１０と、を備える複数のセルＣを備える、車両に搭載される電圧コンバータ２００を示す。

【0072】

記載された例では、コンバータは、並列に配置された４つのセルＣを備え、セルＣの各々は少なくとも１つの分離トランジスタＴＲも備える。

【0073】

変形例として、セルＣの１つまたは複数のみが少なくとも１つの分離トランジスタＴＲも備える。

【0074】

各セルの分離トランジスタＴＲは、インダクタＬ２を介して各セルのトランジスタアームＴ３、Ｔ４の中間点に接続されてもよい。

【0075】

セルのトランジスタＴ３、Ｔ４は、単純なコンバータと同じ方法で制御回路２１０によって制御され、位相シフトされ、同じ動作サイクルで制御される（つまり、デューティサイクルが同じである）。セルのアームのトランジスタの一方が開いて、他方が導通し、逆も同様である。

【0076】

さらに、制御回路２１０は、複数のセルのうちの１つのセルの分離トランジスタＫ３－Ｒを開いた状態または閉じた状態に保持するように構成される。

【0077】

分離トランジスタＫ３－Ｒが閉じられると、制御回路２１０によって制御されるコンバータのすべてのセルが、第２の電圧の供給を可能にする。その後に、様々なセルのコマンド間にＴ／４の位相シフトがある。

【0078】

分離トランジスタＫ３－Ｒが開いているとき、前記セルの分離があり、チョッパとして制御される前記セルのアームは、図２で説明されている例では１２Ｖである、第３の出力電圧を供給するために使用される。言い換えれば、切断されたセルのアームにより、降圧回路を形成することができる。特に、このセルのトランジスタアームＴ３、Ｔ４の中間点がインダクタＬ２に接続されている場合、降圧回路は「バック」と呼ばれるタイプである。

【0079】

制御回路２１０は、複数のセルの他のセルのトランジスタＴ３およびＴ４を（例えば、それらを開くことにより）無効にすることができ、第２の電圧はもはや利用できなくなる。

【0080】

変形例として、制御回路２１０は、記載された例では１２Ｖである第２の電圧を供給するように、複数のセルの他のセルＣを制御する。この例では、第２の電圧を供給する３つの異なるセル間でＴ／３の位相シフトがある。

【0081】

記載された例では、それに応じて、様々なセルのコマンド間にＴ／ｘの位相シフトがあり、ここで、ｘは第２の電圧を供給するアクティブセルの数である。位相シフトは、例えば、分離トランジスタＫ３－Ｒの開状態または閉状態に応じて、Ｔ／４またはＴ／３であってもよい。Ｔは、制御サイクルの期間に対応する。

【0082】

コンバータ２００は、コンバータのセルＣの出力に接続されたキャパシタンスＣ１を備える。チョッパとしてアームを制御できるセルの分離トランジスタＫ３－Ｒが開いている場合、キャパシタンスＣ１はコンバータの他のセルの出力に接続される。この分離トランジスタＫ３－Ｒが閉じている場合、前記セルは第２の電圧を供給するためにコンバータで使用され、キャパシタンスＣ１はコンバータのすべてのセルの出力に接続される。

【0083】

コンバータは、分離トランジスタＴＲと第２の電圧の出力との間に安全トランジスタＴＳをさらに備える。コンバータは、コンバータのセルごとに１つの安全トランジスタＴＳを備える。並列に配置された４つの安全トランジスタＴＳがあり、各々がセルＣの出力に接続されている。

【0084】

コンバータは、第３の電圧の出力のすぐ上流に配置された追加の分離トランジスタＫ４－Ｒをさらに備える。

【0085】

最後に、コンバータは、追加の分離トランジスタＫ４－Ｒのすぐ上流に、かつ分離されたセルの出力に直接に、追加の安全トランジスタＫ１－Ｓを備える。

【0086】

分離トランジスタＴＲ、安全トランジスタＴＳ、追加の分離トランジスタＫ４－Ｒおよび追加の安全トランジスタＫ１－Ｓは、開く（スイッチを切る）または閉じる（スイッチを入れる）ことができる電子スイッチとして使用される。

【0087】

トランジスタＫ１－ＳとＫ４－Ｒは直列に接続されている。これらの安全トランジスタＫ１－ＳおよびＫ４－Ｒにより、閉じたときに第３の出力電圧を供給し、開いたときに分離したセルを保護することができる。

【0088】

したがって、コンバータの電子部品に障害が発生した場合に、負荷を分離することができる。

【0089】

コンバータは、追加の分離トランジスタＫ４－Ｒの入力に接続されたキャパシタンスＣ３も備える。キャパシタンスＣ３は、前述の追加の安全トランジスタＫ１－Ｓと追加の分離トランジスタＫ４－Ｒとの間に接続される。

【0090】

図３に示す一変形実施形態では、コンバータは追加のトランジスタアームも備え、このアームは、追加の分離トランジスタＫ４－Ｒの上流に配置された追加の安全トランジスタＫ１－Ｓと追加のトランジスタＫ２によって形成される。この追加のトランジスタアームの中間点は、トランジスタＫ３－Ｒによって分離することができるセルの出力にさらに接続される。

【0091】

言い換えれば、分離されたセルのインダクタＬ２と追加のトランジスタアームにより、「ブースト」タイプと呼ばれる昇圧回路を形成することができる。

【0092】

したがって、第３の電圧が第１の電圧より低いレベル（例えば、１２Ｖまたは２４Ｖ）である場合には、制御回路２１０は、分離されたセルが降圧回路機能を実行するようにトランジスタＫ３およびＫ５を制御する。同時に、制御回路２１０は追加のトランジスタＫ２を開き、追加の安全トランジスタＫ１－Ｓを閉じる。

【0093】

第３の電圧が第１の電圧と同じレベルである場合には、制御回路２１０は、第１の電圧から第３の電圧を供給する「バックブースト」回路を形成するようにスイッチＫ３、Ｋ５、Ｋ２およびＫ１－Ｓを制御する。

【0094】

一実施形態では、追加の分離トランジスタＫ４－Ｒは、前記昇圧回路の出力と第３の電圧の出力との間に配置される。コンバータの電子部品に障害が発生した場合に、負荷を分離することができる。

【0095】

図４に示す一変形実施形態では、コンバータはプリチャージ機能をさらに提供する。後者は、プリチャージ機能と充電器機能の両方を同じＤＣ／ＤＣコンバータ内に統合できる追加のプリチャージトランジスタＫ７によって実現される。

【0096】

制御回路２１０は、プリチャージトランジスタＫ７が閉じている間に分離トランジスタＫ３－Ｒおよび追加の分離トランジスタＫ４－Ｒが同時に開かれると、第１の電圧を供給する電気システムの１つまたは複数のキャパシタンス、またはコンバータのキャパシタンス、特にキャパシタンスＣ２にプリチャージ電流を供給するために、分離されたセルのアームが単純な電流導体として使用される（つまり、トランジスタＫ５が閉じ、トランジスタＫ６が開く）ことを可能にするように構成される。

【0097】

同様に、制御回路２１０は、追加の分離トランジスタＫ４－Ｒが閉じている間に、分離トランジスタＫ３－ＲとプリチャージトランジスタＫ７が同時に開かれると、分離されたセルのアームが第３の電圧を供給する充電回路を形成するために電圧コンバータ回路として使用されることを可能にするように構成される。
言うまでもなく、本発明は説明した例に限定されない。特に、セルの数は異なってもよい。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2022-05-26

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車両に搭載され、第１の電圧を前記第１の電圧とは異なる第２の電圧に変換するための電圧コンバータ（２００）であって、前記電圧コンバータは、
各々が前記第２の電圧を生成するためのチョッパとして制御されるトランジスタアーム（Ｔ３、Ｔ４）を含む複数のセル（Ｃ）と、
少なくとも１つの分離トランジスタ（Ｋ３－Ｒ）と、
前記トランジスタを制御するための回路（２１０）と、
プリチャージトランジスタ（Ｋ７）と、を備え、
前記制御回路（２１０）は、前記複数のセルから１つのセルを分離し、第３の電圧を供給するために前記セルの前記アーム（Ｋ５、Ｋ６）を使用するために、前記少なくとも１つの分離トランジスタ（Ｋ３－Ｒ）を選択的に開いたままにできるように構成され、
前記制御回路（２１０）は、さらに、前記プリチャージトランジスタ（Ｋ７）が開いているときに、前記第２の電圧および／または前記第３の電圧が供給されることを可能にし、前記プリチャージトランジスタ（Ｋ７）が閉じているときに、チョッパとして制御される前記セルの前記アームが、前記第１の電圧を供給する電気システムの出力キャパシタンス、前記コンバータの前記セルの出力に接続されたキャパシタンス（Ｃ１）、または、端子の一方を介して前記第３の電圧の出力のすぐ上流に配置された追加の分離トランジスタ（Ｋ４－Ｒ）に接続されたキャパシタンス（Ｃ３）にプリチャージ電流を供給するための単純な電流導体として使用されることを可能にするように構成される、
電圧コンバータ。

【請求項2】

前記少なくとも１つの分離トランジスタは、前記複数のセルの前記セルのうちの１つに属する、請求項１に記載のコンバータ。

【請求項3】

前記コンバータの前記セルの出力に接続されたキャパシタンス（Ｃ１）を備える、請求項１または２に記載のコンバータ。

【請求項4】

前記コンバータの前記セルの出力に接続された前記キャパシタンス（Ｃ１）は無電解である、請求項３に記載のコンバータ。

【請求項5】

前記複数のセルのうちの１つまたは複数のセルに関連する少なくとも１つの分離トランジスタ（ＴＲ）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のコンバータ。

【請求項6】

前記少なくとも１つの分離トランジスタ（ＴＲ）と前記第２の電圧の出力との間に安全トランジスタ（ＴＳ）をさらに備える、請求項５に記載のコンバータ。

【請求項7】

前記第３の電圧の出力のすぐ上流に配置された追加の分離トランジスタ（Ｋ４－Ｒ）をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のコンバータ。

【請求項8】

端子の一方を介して前記追加の分離トランジスタ（Ｋ４－Ｒ）に接続されたキャパシタンス（Ｃ３）をさらに備える、請求項７に記載のコンバータ。

【請求項9】

前記追加の分離トランジスタ（Ｋ４－Ｒ）の上流に追加の安全トランジスタ（Ｋ１－Ｓ）をさらに備える、請求項７または８に記載のコンバータ。

【請求項10】

分離することができる前記セルの前記アーム（Ｋ５、Ｋ６）は、前記第３の出力電圧を供給するための降圧チョッパとして制御される、請求項１から９のいずれか一項に記載のコンバータ。

【請求項11】

前記追加の安全トランジスタ（Ｋ１－Ｓ）と共に、昇圧チョッパとして制御されるトランジスタアーム（Ｋ１－Ｓ、Ｋ２）を形成するトランジスタ（Ｋ２）を備え、前記トランジスタアーム（Ｋ１－Ｓ、Ｋ２）は、分離することができる前記セルの前記アーム（Ｋ５、Ｋ６）と共に、「バックブースト」回路を形成する、請求項９または請求項９に従属する請求項１０に記載のコンバータ。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載のコンバータを用いてバッテリに電力を供給するための方法であって、前記コンバータは、チョッパとして複数のセルＣを制御することにより、第１の電圧が前記第１の電圧とは異なる第２の電圧に変換されることを可能にし、前記セルＣの各々が前記第２の電圧を生成するためのトランジスタアームＴ３、Ｔ４を備え、前記供給方法は、前記セルを分離して、前記バッテリに供給される第３の出力電圧を供給するためのチョッパとして制御される前記セルの前記アーム（Ｋ５、Ｋ６）を使用するために、少なくとも１つの分離トランジスタ（Ｋ３－Ｒ）が選択的に開いたままにされるステップを含む、方法。

【請求項13】

請求項１から１１のいずれか一項に記載のコンバータ（２００）を備えた自動車両。