特開 2024-171540 電力変換装置、その制御方法、及び電力変換システム

(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】P2024171540

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】電力変換装置、その制御方法、及び電力変換システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20241205BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088605

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】早川 峰洋

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 敏祐

(72)【発明者】

【氏名】荒井 拓実

(72)【発明者】

【氏名】ロビソン ジョルジョ

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA15

5H730BB27

5H730BB57

5H730BB82

5H730BB83

5H730DD03

5H730DD04

5H730EE02

5H730EE03

5H730EE08

5H730EE59

5H730EE61

5H730FD01

5H730FD11

5H730FG01

(57)【要約】

【課題】電力変換装置１０を小型化する。
【解決手段】電力変換装置１０は、第１回路１１と、トランス１２と、リアクトル１５と、第２回路１３と、第３回路１４とを備える。トランス１２は、第１回路１１から電力が入力され、第２コイル１２２及び第３コイル１２３へ変換後の電圧を出力する。リアクトル１５は、第１回路１１とトランス１２の間に接続されている。第２回路１３は、トランス１２から出力される電力を整流する。第３回路１４は、トランス１２から出力される電力を整流する第２整流器１４１と、整流された電力を変換するＤＣＡＣ変換部１４３と、第２整流器１４１とＤＣＡＣ変換部１４３の間に接続されたコンデンサ１４２とを有する。リアクトル１５は、そのインダクタンス値が調整可能な可変リアクトルである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力される電力を変換する第１スイッチを有する第１回路と、
前記第１回路により変換された電力が入力される第１コイルと、前記第１コイルに入力される電圧を変換して出力する第２コイルと、前記第１コイルに入力される電圧を変換して出力する第３コイルとを有するトランスと、
前記第１回路と前記第１コイルの間に接続されたリアクトルと、
前記第２コイルから出力される電力を整流する第１整流器を有する第２回路と、
前記第３コイルから出力される電力を整流する第２整流器と、前記第２整流器により整流された電力を変換するＤＣＡＣ変換部と、前記第２整流器と前記ＤＣＡＣ変換部の間に接続されたコンデンサと、を有する第３回路と、を備え、
前記リアクトルは、そのインダクタンス値が調整可能な可変リアクトルである
電力変換装置。

【請求項2】

制御部が請求項１に記載の電力変換装置を制御する方法であって、
前記制御部は、
前記第３回路から出力される電力を消費する負荷が前記第３回路に接続されていない場合、前記インダクタンス値を第１規定値に設定し、
前記負荷が前記第３回路に接続されている場合、前記インダクタンス値を前記第１規定値以下の第２規定値に設定する
電力変換装置の制御方法。

【請求項3】

請求項２に記載の電力変換装置の制御方法であって、
前記制御部は、
前記負荷が前記第３回路に接続されている場合、前記第１回路に入力される第１電圧と、前記負荷の消費電力の少なくともいずれかに応じて、前記インダクタンス値を変化させる
電力変換装置の制御方法。

【請求項4】

請求項３に記載の電力変換装置の制御方法であって、
前記制御部は、
前記負荷が前記第３回路に接続されている場合、前記第１電圧の低下に応じて、前記インダクタンス値を低下させる
電力変換装置の制御方法。

【請求項5】

請求項３に記載の電力変換装置の制御方法であって、
前記制御部は、
前記負荷が前記第３回路に接続されている場合、前記第１電圧が第１閾値以下になった場合に、前記インダクタンス値を低下させる
電力変換装置の制御方法。

【請求項6】

請求項３～５のいずれか一項に記載の電力変換装置の制御方法であって、
前記制御部は、
前記負荷が接続されている場合、前記負荷の消費電力の増加に応じて、前記インダクタンス値を低下させる
電力変換装置の制御方法。

【請求項7】

請求項３～５のいずれか一項に記載の電力変換装置の制御方法であって、
前記制御部は、
前記負荷が接続されている場合、前記負荷の消費電力が第２閾値以上になった場合に、前記インダクタンス値を低下させる
電力変換装置の制御方法。

【請求項8】

入力される電力を変換する第１スイッチを有する第１回路と、
前記第１回路により変換された電力が入力される第１コイルと、前記第１コイルに入力される電圧を変換して出力する第２コイルと、前記第１コイルに入力される電圧を変換して出力する第３コイルとを有するトランスと、
前記第１回路と前記第１コイルの間に接続されたリアクトルと、
前記第２コイルから出力される電力を変換する第１整流器を有する第２回路と、
前記第３コイルから出力される電力を変換する第２整流器と、前記第２整流器により変換された電力を変換するＤＣＡＣ変換部と、前記第２整流器と前記ＤＣＡＣ変換部の間に接続されたコンデンサと、を有する第３回路と、
制御部と、を備え、
前記リアクトルは、そのインダクタンス値が調整可能な可変リアクトルである
電力変換システムであって、
前記制御部は、
前記第３回路から出力される電力を消費する負荷が前記第３回路に接続されていない場合、前記インダクタンス値を第１規定値に設定し、
前記負荷が前記第３回路に接続されている場合、前記インダクタンス値を前記第１規定値以下の第２規定値に設定する、
電力変換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置、その制御方法、及び電力変換システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、電気自動車に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＡＣインバータとを統合することで、電源装置全体の設置スペースを小さくするスイッチング電源装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１０９７５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のＤＣ／ＡＣインバータは、整流回路により整流された電圧を平滑化するためのコンデンサを備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＡＣインバータとを統合することにより、コンデンサの静電容量が統合前と比べて大きくなることで、電源装置の小型化を妨げることになる。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、電力変換装置を小型化することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、電力変換装置である。電力変換装置は、第１回路と、トランスと、リアクトルと、第２回路と、第３回路と、を備える。第１回路は、入力される電力を変換する。トランスは、第１回路により変換された電力が入力される第１コイルと、第１コイルに入力される電圧を変換して出力する第２コイルと、第１コイルに入力される電圧を変換して出力する第３コイルとを有する。リアクトルは、第１回路と第１コイルの間に接続されている。第２回路は、第２コイルから出力される電力を整流する。第３回路は、第３コイルから出力される電力を整流する第２整流器と、第２整流器により整流された電力を変換するＤＣＡＣ変換部と、第２整流器とＤＣＡＣ変換部の間に接続されたコンデンサと、を有する。リアクトルは、そのインダクタンス値が調整可能な可変リアクトルである。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、電力変換装置を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係わる電力変換装置１０を含む電力変換システム１、及び電力変換装置１０に接続された周辺機器２～４を示すブロック図である。

【図2】図２は、図１の電力変換装置１０の詳細な回路構成の一例を示す回路図である。

【図3】図３は、第２負荷４が第３回路１４に接続されている場合及び接続されていない場合における、可変リアクトル１５のインダクタンス値の制御の一例を示すグラフである。

【図4】図４は、第２負荷４が第３回路１４に接続され、且つ可変リアクトル１５のインダクタンス値を小さな値（１μＨ）に設定した時の第３電圧Ｖ３の時間変化（実線）と、第２負荷４が第３回路１４に接続され、且つ可変リアクトル１５のインダクタンス値を大きな値（１０μＨ）に設定した時の第３電圧Ｖ３の時間変化（破線）とを示すグラフである。

【図5】図５は、第２負荷４の接続の有無、及び第１電圧Ｖ１の時間変化に応じた、可変リアクトル１５のインダクタンス値の制御の一例を示すグラフである。

【図6】図６は、直流電圧源２の一例であるリチウムイオン電池の充電状態（ＳｏＣ）と第３電圧Ｖ３との関係、及び第３電圧Ｖ３の時間変化（６Ａ、６Ｂ）を示すグラフである。

【図7】図７は、第２実施形態に係る、図１の電力変換装置１０の詳細な回路構成の例を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図面を参照して、実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【0010】

（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態に係わる電力変換装置１０を含む電力変換システム１、及び電力変換装置１０に接続された周辺機器２～４を説明する。電力変換システム１は、１つの入力と２つの出力を有する電力変換装置１０と、電力変換装置１０を制御する制御部２０とを備える。周辺機器２～４は、直流電圧源２と、第１負荷３と、第２負荷４である。電力変換装置１０は、第１回路１１と、トランス１２と、リアクトル１５と、第２回路１３と、第３回路１４と、を備える。第１回路１１は、入力される電力を変換する第１スイッチＳＳを有する。トランス１２は、第１回路１１により変換された電力が入力される第１コイル１２１と、第１コイル１２１に入力される電圧を変換して出力する第２コイル１２２と、第１コイル１２１に入力される電圧を変換して出力する第３コイル１２３とを有する。リアクトル１５は、第１回路１１と第１コイル１２１の間に接続されている。第２回路１３は、第２コイル１２２から出力される電力を整流する第１整流器１３１を有する。第３回路１４は、第３コイル１２３から出力される電力を整流する第２整流器１４１と、第２整流器１４１により整流された電力を変換するＤＣＡＣ変換部１４３と、第２整流器１４１とＤＣＡＣ変換部１４３の間に接続されたコンデンサ１４２と、を有する。コンデンサ１４２は、ＤＣリンク１４２と呼ぶ場合がある。リアクトル１５は、そのインダクタンス値が調整可能な可変リアクトルである。以後、実施形態において、可変リアクトル１５と呼ぶ。

【0011】

電力変換装置１０によれば、第１回路１１、トランス１２及び第２回路１３を経由して電力を変換するＤＣＤＣコンバータと、第１回路１１、トランス１２及び第３回路１４を経由して電力を変換するＤＣＡＣインバータとを１つの回路に統合することが出来る。

【0012】

ＤＣＤＣコンバータは、効率向上のために、トランス１２の一次側にリアクトルを備えている。一方、第３回路１４は、第２整流器１４１により整流された電力を平滑化するためのＤＣリンク１４２を備えている。ＤＣＤＣコンバータとＤＣＡＣインバータとを統合することにより、第１回路１１に電力を入力する直流電圧源２とＤＣリンク１４２との間にリアクトルが挿入されることになる。これにより、リアクトルの慣性が働きＤＣリンク１４２への即時充電が難しくなり、ＤＣリンク１４２の電圧が大きく振動してしまう。よって、電圧安定化のために大容量のＤＣリンク１４２が必要となってしまう。

【0013】

そこで、実施形態では、上記したリアクトルとして、そのインダクタンス値が調整可能な可変リアクトル１５を用いる。これにより、ＤＣＡＣインバータの使用状況に応じて、可変リアクトル１５のインダクタンス値を変化させることができるので、ＤＣリンク１４２の静電容量を増加することなくＤＣリンク１４２の電圧振動を抑えることが可能となる。

【0014】

電力変換装置１０によれば、第２整流器１４１とＤＣＡＣ変換部１４３の間に接続されたＤＣリンク１４２の静電容量を増加させることなく、ＤＣＡＣインバータとＤＣＤＣコンバータを統合することが出来る。よって、電力変換装置１０を小型化することが出来る。ＤＣＡＣインバータ使用時、リアクトル１５のインダクタンス値を小さくすれば、第２整流器１４１の出力を安定化することが出来る。

【0015】

第１実施形態において、第１回路１１は、第１スイッチＳＳを動作させることにより、直流電圧源２から出力された直流電力を交流電力に変換して第１コイル１２１へ出力する。トランス１２は、第１コイル１２１と第２コイル１２２の巻線比に応じて、第１コイル１２１への入力電圧を第２コイル１２２の出力電圧へ変換する。トランス１２は、第１コイル１２１と第３コイル１２３の巻線比に応じて、第１コイル１２１への入力電圧を第３コイル１２３の出力電圧へ変換する。第２回路１３は、第２コイル１２２から出力された交流電力を直流電力へ変換して第１負荷３へ出力する。ＤＣＡＣ変換部１４３は、第２整流器１４１により整流されＤＣリンク１４２により平滑化された直流電力を交流電力に変換する。第３回路１４は、第３コイル１２３から出力された交流電力を周波数などが異なる他の交流電力へ変換して第２負荷４へ出力する。第１整流器１３１及び第２整流器１４１の回路構成は、特に問わず、ダイオードを用いた整流回路であってもよいし、第２スイッチを用いた整流回路でも構わない。ダイオードを用いた整流回路は、図２を参照して説明し、第２スイッチを用いた整流回路は、図７を参照して説明する。

【0016】

制御部２０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備えるマイクロコンピュータを用いて実現可能である。マイクロコンピュータを制御部２０として機能させるためのコンピュータプログラム（制御プログラム）を、マイクロコンピュータにインストールして実行する。これにより、マイクロコンピュータは、制御部２０が備える複数の情報処理部として機能する。なお、ここでは、ソフトウェアによって制御部２０を実現する例を示すが、もちろん、各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、制御部２０を構成することも可能である。制御部２０は、車両にかかわる他の制御に用いる電子制御ユニット（ＥＣＵ）と兼用してもよい。

【0017】

図２を参照して、図１の電力変換装置１０の詳細な回路構成の一例を説明する。第１回路１１は、第１スイッチＳＳの一例として、第１スイッチ素子Ｓ１～Ｓ４を有する。第２回路１３は、第１整流器１３１の一例として、２つのダイオードＵ１、Ｕ２を用いた第１整流回路１３１１を有する。第３回路１４は、第２整流器１４１の一例として、４つのダイオードＵ３～Ｕ６を用いた第２整流回路１４１１を有する。第１コイル１２１、第２コイル１２２及び第３コイル１２３は、コア（鉄心）１２４により磁気的に結合されている。

【0018】

第１回路１１は、４つの第１スイッチ素子Ｓ１～Ｓ４を備えるＨブリッジ回路を有する。つまり、高電圧側ラインと低電圧側ラインの間には、第１レグと第２レグが並列に接続されている。Ｈブリッジ回路を構成する第１スイッチ素子Ｓ１～Ｓ４は、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）及びＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）を含む半導体デバイスで構成することが出来る。ＭＯＳＦＥＴのゲート電極にオン信号又はオフ信号を与えることにより、スイッチの導通状態（オン）及び遮断状態（オフ）を制御できる。

【0019】

第１回路１１の第１レグ上に第１スイッチ素子Ｓ１及びＳ２が直列に接続され、第１回路１１の第２レグ上に第１スイッチ素子Ｓ３及びＳ４が直列に接続されている。可変リアクトル１５の一方の端子は、第１スイッチ素子Ｓ１及びＳ２の間に接続され、第１コイル１２１の一方の端子は、第１スイッチ素子Ｓ３及びＳ４の間に接続されている。可変リアクトル１５の他方の端子と第１コイル１２１の他方の端子は接続されている。第１回路１１は、第１レグ及び第２レグに並列接続された平滑コンデンサ１１１を有していてもよい。第１回路１１は、直流電圧源２と第１スイッチ素子Ｓ１～Ｓ４の間に配置された電圧検出部１１２を有していてもよい。電圧検出部１１２は、第１回路１１に入力される第１電圧Ｖ１を検出して第１電圧Ｖ１を示す信号を制御部２０へ送信する。電圧検出部１１２の回路構成は問わず、既知の技術を用いればよい。制御部２０は、第１スイッチ素子Ｓ１～Ｓ４のオン／オフを制御することにより、第１回路１１に入力される電力を制御する。

【0020】

第１整流回路１３１１は、２つのダイオードＵ１、Ｕ２を有するセンタータップ方式の整流回路を形成している。ダイオードＵ１、Ｕ２のアノードが共通し、ダイオードＵ１、Ｕ２のカソードが、第２コイル１２２の両端子に接続されている。第１整流回路１３１１は、ダイオードＵ１、Ｕ２のアノードの電位及び第２コイル１２２の途中の電位を出力する。第２回路１３は、第１整流回路１３１１の出力側に、インダクタンス１３４１及びキャパシタ１３４２からなる平滑回路１３４を有していてもよい。第２回路１３は、平滑回路１３４と第１負荷３との間に配置された電圧検出部１３５を有していてもよい。電圧検出部１３５は、第１整流回路１３１１で整流され平滑回路１３４で平滑された電圧Ｖ２を検出し、検出した第２電圧Ｖ２を示す信号を制御部２０へ送信する。電圧検出部１３５の回路構成は問わず、既知の技術を用いればよい。

【0021】

第２整流回路１４１１は、４つのダイオードＵ３～Ｕ６を有する全波整流回路（ダイオードブリッジ回路）を形成している。第３回路１４の高電圧側ラインと低電圧側ラインの間に、２つのダイオードＵ３、Ｕ４が直列に接続され、２つのダイオードＵ５、Ｕ６が直列に接続されている。ダイオードＵ３のアノード及びダイオードＵ４のカソードには第３コイル１２３の一方の端子が接続され、ダイオードＵ５のアノード及びダイオードＵ６のカソードには第３コイル１２３の他方の端子が接続されている。ＤＣリンク１４２は、第２整流回路１４１１の後段において、高電圧側ラインと低電圧側ラインの間に接続されている。第３回路１４は、４つのダイオードＵ３～Ｕ６で整流され且つＤＣリンク１４２で平滑化された第３電圧Ｖ３を検出する電圧検出部１４４を有していてもよい。電圧検出部１４４は、検出した第３電圧Ｖ３を検示す信号を制御部２０へ送信する。電圧検出部１４４の回路構成は問わず、既知の技術を用いればよい。

【0022】

ＤＣＡＣ変換部１４３は、４つのスイッチ素子Ｙ１～Ｙ４を備えるＨブリッジ回路を形成している。つまり、高電圧側ラインと低電圧側ラインの間には、第１レグと第２レグが並列に接続されている。Ｈブリッジ回路を構成するスイッチ素子Ｙ１～Ｙ４は、例えば、ＩＧＢＴ及びＭＯＳＦＥＴを含む半導体デバイスで構成することが出来る。ＤＣＡＣ変換部１４３は、直流電圧を交流電圧に変換して、第２負荷４に出力する。ＤＣＡＣ変換部１４３は、例えば、日本国内の商用電源電圧（ＡＣ１００Ｖ）に変換して出力してもよい。制御部２０は、スイッチ素子Ｙ１～Ｙ４のオン／オフを制御することにより、ＤＣＡＣ変換部１４３が変換する電力を制御する。第３回路１４は、ＤＣＡＣ変換部１４３の出力側に、インダクタンス１４５１及びキャパシタ１４５２からなる平滑回路１４５を備えていてもよい。

【0023】

可変リアクトル１５は、その一例として、インダクタンス値が異なる複数のリアクトルと、各リアクトルと対を成すリレーとを有する。対を成すリアクトルとリレーはそれぞれ直列に列属され、リアクトルとリレーの対は並列に接続されている。図２の例では、可変リアクトル１５は、複数のリアクトルの一例として、インダクタンス値が１０μＨ、５μＨ、１μＨの３つのリアクトルと、４つのリレーとを有している。４つ目のリレーは、リアクトルと対を形成せずに、複数のリアクトルをバイパスして、第１回路１１と第１コイル１２１を接続するためのリレーである。制御部２０は、４つのリレーのオン（導通状態）／オフ（遮断状態）をそれぞれ切り替えることにより、可変リアクトル１５のインダクタンス値を制御する。

【0024】

図２に示す電力変換装置１０は、電動車両に搭載してもよい。直流電圧源２は、電動車両を駆動するための高電圧（３６０Ｖ）の駆動電力源又は強電バッテリとすることができる。例えば、制御部２０は、電力変換装置１０と車路間通信を行うことにより、電動車両の外部に配置することが出来る。制御部２０は、当該電動車両に搭載され、ＣＡＮ（Controller Area Network）配線などの有線を介して電力変換装置１０と通信を行っても構わない。第１負荷３には、ナビゲーション、パワーウインドウ、ブレーキ、ワイパー、ヘッドランプ、ドアロックなどの車載補機が含まれる。第１負荷３は、車載補機の代わりに、車載補機へ電力を供給するための補機用バッテリ（１４Ｖバッテリ）であってもよい。電力変換装置１０は、高電圧（３６０Ｖ）を低電圧（１４Ｖ）へ降圧して車載補機などに出力する。

【0025】

第３回路１４の出力側端子として電動車両の車室内にコンセントを設けてもよい。コンセントに、第２負荷の一例としての電化製品を接続することにより、第２回路１３が車載補機へ直流電力（１４Ｖ）を供給しつつ、第３回路１４が車室内外で電化製品へ交流電力（ＡＣ１００Ｖ）を供給することが出来る。電動車両に個別に搭載されていた、車載補機用のＤＣＤＣコンバータと、コンセント用のＤＣＡＣインバータとを統合することが出来る。換言すれば、入力側回路（第１回路１１）及びトランス１２を統合して、２つの出力側回路（第２回路１３、第３回路１４）からそれぞれ電力を出力することが出来る。

【0026】

図３を参照して、第２負荷が第３回路１４に接続されている場合及び接続されていない場合における、可変リアクトル１５のインダクタンス値の制御方法の一例を説明する。制御部２０は、第３回路１４から出力される電力を消費する負荷、すなわち第２負荷４が第３回路１４に接続されていない場合、可変リアクトル１５のインダクタンス値を第１規定値に設定する。制御部２０は、第１規定値の一例として、可変リアクトル１５のインダクタンス値を１０μＨに設定する。その後、時刻ｔ１において、第２負荷４が第３回路１４に接続される。制御部２０は、第２負荷４が第３回路１４に接続されている場合、可変リアクトル１５のインダクタンス値を第１規定値（１０μＨ）以下の第２規定値に設定する。制御部２０は、第２規定値の一例として、可変リアクトル１５のインダクタンス値を１μＨに設定する。制御部２０は、時刻ｔ１において、第２負荷４が第３回路１４に接続されていない状態から接続された状態に変化したことに応じて、図２の可変リアクトル１５のリレーのオン／オフを切り替えることにより、可変リアクトル１５のインダクタンス値を、第１規定値から第２規定値へ減少させる。逆に、制御部２０は、時刻ｔ２において、第２負荷４が第３回路１４に接続されている状態から接続されていない状態に変化したことに応じて、図２の可変リアクトル１５のリレーのオン／オフを切り替えることにより、可変リアクトル１５のインダクタンス値を、第２規定値から第１規定値へ増大させる。なお、図３の例では、第２規定値の例として、ゼロでない有限の値（１μＨ）を示したが、これに限定されない。例えば、制御部２０は、第２負荷が第３回路１４に接続されている場合、可変リアクトル１５が備える全てのリアクトルをバイパスして、インダクタンス値をゼロに設定しても構わない。第２負荷４の接続の有無は、例えば、第２負荷４へ流れる負荷電流の有無によって判断すればよい。

【0027】

第２負荷４が第３回路１４に接続されていない場合、第３回路１４から電力は出力されない。よって、ＤＣＤＣコンバータのソフトスイッチングを担保して効率向上のために可変リアクトル１５のインダクタンス値を大きな値（第１規定値）に設定することが出来る。一方、大きなインダクタンス値は、ＤＣＡＣインバータの使用時にＤＣリンク１４２の電圧Ｖ３が大きく振動してしまう要因となる。なぜなら、例えば５０Ｈｚの交流電流がＤＣリンク１４２から第２負荷４へ供給される一方、コイル（可変リアクトル１５）の慣性により直流電圧源２から十分な電流がＤＣリンク１４２に供給されないためである。そこで、第２負荷４が第３回路１４に接続されている場合、可変リアクトル１５のインダクタンス値を小さな値（第２規定値）に設定する。これにより、直流電圧源２から即座に電流が補充されＤＣリンク１４２が充電される。よって、図４に示すように、ＤＣリンク１４２の電圧、即ち第３電圧Ｖ３の振動を抑えることができる。図４は、第２負荷４が第３回路１４に接続され、且つ可変リアクトル１５のインダクタンス値を小さな値（１μＨ）に設定した時の第３電圧Ｖ３の時間変化と、第２負荷４が第３回路１４に接続され、且つ可変リアクトル１５のインダクタンス値を大きな値（１０μＨ）に設定した時の第３電圧Ｖ３の時間変化とを示す。可変リアクトル１５のインダクタンス値を小さな値（１μＨ）に設定することにより、ＤＣリンク１４２の電圧、即ち第３電圧Ｖ３の振動を抑えることができる。

【0028】

また、可変リアクトル１５のインダクタンス低減によって、ＤＣリンク１４２の小型化に加えて、ＤＣＡＣインバータ使用時のＤＣＤＣコンバータの出力を維持する効果も生じる。第２負荷４へ電流が流れる場合、可変リアクトル１５での電圧降下が増大する。したがって、ＤＣＡＣインバータの使用時は、可変リアクトル１５での電圧降下に、ＤＣＡＣインバータの負荷に由来した電圧降下が重畳することで、ＤＣＤＣコンバータから取り出せる最大電圧（電力）が低下してしまう。そこで、ＤＣＡＣインバータ使用時に可変リアクトル１５のインダクタンス値を低減することで、可変リアクトル１５での電圧降下を低減することができるので、ＤＣＤＣコンバータの出力を維持することができる。

【0029】

可変リアクトル１５は、ＤＣＤＣコンバータの効率向上の観点で備えられている。電力変換装置１０が電動車両に搭載された場合、車両が起動している間、ＤＣＤＣコンバータは、車載補機（第１負荷３）へ常時、電力を供給している。一方、ＤＣＡＣインバータはユーザが車室内外で電化製品（第２負荷４）を使用する時だけ稼働する。ＤＣＤＣコンバータが単体として動作する頻度は、ＤＣＤＣコンバータとＤＣＡＣインバータとが同時に使用される頻度よりも十分に高い。したがって、ＤＣＡＣインバータの使用時のみ、インダクタンス値を低減することで、インダクタンス値が小さいことによるＤＣＤＣコンバータの効率の低下を最小限に抑えることができる。

【0030】

制御部２０は、第２負荷４が第３回路１４に接続されている場合に、第１回路１１に入力される第１電圧Ｖ１と、第２負荷４の消費電力の少なくともいずれかに応じて、可変リアクトル１５のインダクタンス値を変化させてもよい。ＤＣリンク１４２の静電容量を増加することなくＤＣリンク１４２の電圧振動を抑えることが可能となる。

【0031】

第２負荷４の接続の有無、及び第１電圧Ｖ１の時間変化に応じた、可変リアクトル１５のインダクタンス値の制御の一例を説明する。第１電圧Ｖ１の増減に応じて第３電圧Ｖ３も変化する。そこで、制御部２０は、第２負荷４が第３回路１４に接続されている場合、第１電圧Ｖ１の低下に応じて、可変リアクトル１５のインダクタンス値を低下させる。第１電圧Ｖ１の低下に応じて、第３電圧Ｖ３も低下して第３電圧Ｖ３の振動又はリップルが大きくなる。そこで、可変リアクトル１５のインダクタンス値を低下させることにより、第３電圧Ｖ３の振動又はリップルを抑制する。ＤＣリンク１４２の静電容量が低下してＤＣリンク１４２を小型化しつつ、可変リアクトル１５のインダクタンス値の低下を最小限に抑えることができる。

【0032】

図５及び図６を参照して、第２負荷４の接続の有無、及び第１電圧Ｖ１の時間変化に応じた、可変リアクトル１５のインダクタンス値の制御の一例を説明する。図５は、第１電圧Ｖ１、すなわち直流電圧源２の電圧が一定の変化幅（２４０Ｖ～３６０Ｖ）を有する場合の切り替えシーケンスの例を示す。図６は、直流電圧源２の一例であるリチウムイオン電池の充電状態（ＳｏＣ）と第３電圧Ｖ３との関係、及び第３電圧Ｖ３の時間変化を示す。図６において、リチウムイオン電池の満充電状態を１００％とし、完全放電状態を０％とする。リチウムイオン電池の充電状態に応じて、第１電圧Ｖ１は、２４０Ｖ～３６０Ｖで変化する。直流電圧源２の電圧の変化幅（２４０Ｖ～３６０Ｖ）に応じて、第３電圧Ｖ３は、図６に示すように、２４０Ｖ～４１０Ｖの範囲で変化する。

【0033】

例えば、第３電圧Ｖ３が３４０Ｖである時（Ｒ１）の電圧振動を抑制するためのＤＣリンク１４２の静電容量は、第３電圧Ｖ３が２４０Ｖである時の電圧振動を抑制するためのＤＣリンク１４２の静電容量よりも大幅に小さくすることが出来る。

【0034】

図６に示すように、第３電圧Ｖ３が３４０Ｖを下回る領域（Ｒ２）は、リチウムイオン電池の充電状態が低下した、極わずかな領域に限られる。そこで、ＤＣリンク１４２の静電容量を、第３電圧Ｖ３が３４０Ｖである時の第３電圧Ｖ３の振動又はリップルを抑制することができる静電容量に設計する。これにより、第３電圧Ｖ３が３４０Ｖ以上である時に、図６の６Ａに示すように、可変リアクトル１５のインダクタンス値を低減しなくても、第３電圧Ｖ３の振動又はリップルを抑制することが出来る。０％～１００％の充電状態（ＳｏＣ）の範囲のうち、領域（Ｒ２）を除いた広い領域において、可変リアクトル１５のインダクタンス値を低減しなくても、第３電圧Ｖ３の振動又はリップルを抑制することが出来る。

【0035】

図６の６Ｂに示すように、第３電圧Ｖ３が３４０Ｖ未満（例えばＶ３＝２４０Ｖ）の時、可変リアクトル１５のインダクタンス値が第１規定値のままでは第３電圧Ｖ３が振動してしまう。そこで、図５に示すように、制御部２０は、第２負荷４が第３回路１４に接続されている場合、第１電圧Ｖ１が第１閾値（図５の３４０Ｖ）以下になった場合に、可変リアクトル１５のインダクタンス値を低下させる。ＤＣリンク１４２の静電容量が低下してＤＣリンク１４２を小型化しつつ、可変リアクトル１５のインダクタンス値の低下を最小限に抑えることができる。図５の時刻ｔ３に、第１電圧Ｖ１が３６０Ｖから低下し始めても、第３電圧Ｖ３が３４０Ｖ以上であれば、制御部２０は、インダクタンス値が第１規定値（１０μＨ）のままに制御する。時刻ｔ４に、第１電圧Ｖ１が３４０Ｖ未満になった時点で、制御部２０は、インダクタンス値を第１規定値（１０μＨ）から第２規定値（１μＨ）へ切り替える。

【0036】

なお、図５の例は、第１電圧Ｖ１と第１閾値（図５の３４０Ｖ）とを比較して、可変リアクトル１５のインダクタンス値を制御した。本発明はこれに限定されない。例えば、第１回路１１に入力される第１電圧Ｖ１の代わりに、第２負荷４の消費電力に応じて可変リアクトル１５のインダクタンス値を制御してもよい。すなわち、制御部２０は、第２負荷４が接続されている場合、第２負荷４の消費電力の増加に応じて、可変リアクトル１５のインダクタンス値を低下させても構わない。第２負荷４の消費電力の増加に応じて、第３電圧Ｖ３も低下して第３電圧Ｖ３の振動又はリップルが大きくなる。そこで、可変リアクトル１５のインダクタンス値を低下させることにより、第３電圧Ｖ３の振動又はリップルを抑制する。ＤＣリンク１４２の静電容量が低下してＤＣリンク１４２を小型化しつつ、可変リアクトル１５のインダクタンス値の低下を最小限に抑えることができる。

【0037】

制御部２０は、第２負荷４が第３回路１４に接続されている場合、第２負荷４の消費電力が第２閾値以上になった場合に、可変リアクトル１５のインダクタンス値を低下させる。ＤＣリンク１４２の静電容量が低下してＤＣリンク１４２を小型化しつつ、可変リアクトル１５のインダクタンス値の低下を最小限に抑えることができる。第２閾値は、想定される第２負荷４の消費電力の範囲及びその頻度、及び第３電圧Ｖ３の振動又はリップルを抑制することができるＤＣリンク１４２の静電容量に基づいて設計すればよい。

【0038】

また、制御部２０は、第１電圧Ｖ１と第２負荷４の消費電力の双方に基づいて、インダクタンス値を制御してもよい。具体的には、制御部２０は、第１電圧Ｖ１が第１閾値（図５の３４０Ｖ）以下になり、且つ第２負荷４の消費電力が第２閾値以上になった場合に、可変リアクトル１５のインダクタンス値を低下させてもよい。或いは、制御部２０は、第１電圧Ｖ１が第１閾値（図５の３４０Ｖ）以下になるか、若しくは、第２負荷４の消費電力が第２閾値以上になった場合に、可変リアクトル１５のインダクタンス値を低下させてもよい。

【0039】

（第２実施形態）
図７を参照して、第２実施形態に係わる電力変換装置１０及び電力変換装置１０に接続された周辺機器２～４を説明する。図７は、図１の電力変換装置１０の詳細な回路構成の例に相当する。図７に示す例は、図２の例に比べて、第３回路１４が、第２整流器１４１の他の例として、４つの第２スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４を用いた第２整流回路１４１２を有し、第２スイッチ素子Ｑ１～Ｑ４の動作を制御して整流を行うアクティブブリッジ整流器とする点で異なっている。

【0040】

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

【符号の説明】

【0041】

１ 電力変換システム
２ 直流電圧源
３ 第１負荷
４ 第２負荷
１０ 電力変換装置
１１ 第１回路
１２ トランス
１３ 第２回路
１４ 第３回路
１５ 可変リアクトル（リアクトル）
２０ 制御部
１１１ 平滑コンデンサ
１１２ 電圧検出部
１２１ 第１コイル
１２２ 第２コイル
１２３ 第３コイル
１３１ 第１整流器
１４１ 第２整流器
１４２ ＤＣリンク（コンデンサ）
１４３ ＤＣＡＣ変換部
Ｑ１～Ｑ４ 第２スイッチ素子
Ｓ１～Ｓ４ 第１スイッチ素子
ＳＳ 第１スイッチ
Ｕ１～Ｕ６ ダイオード
Ｖ１ 第１電圧
Ｖ２ 第２電圧
Ｖ３ 第３電圧
Ｙ１～Ｙ４ スイッチ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】