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(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】
(24)【登録日】2022-10-31
(45)【発行日】2022-11-09
(54)【発明の名称】電力変換回路
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20221101BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 H
H02M3/28 V
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019016751
(22)【出願日】2019-02-01
(65)【公開番号】P2020127251
(43)【公開日】2020-08-20
【審査請求日】2021-11-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000003609
【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所
(73)【特許権者】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼木 健一
(72)【発明者】
【氏名】石垣 将紀
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 広雄
(72)【発明者】
【氏名】津田 晋佑
(72)【発明者】
【氏名】村山 陽一
【審査官】佐藤 匡
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１６／００１６４７９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－１１９５９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／１５２７４５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－０１４７９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２２／０１２３６６１（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ３／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
直列接続された２つのスイッチング素子からなるアームを２つ有し、外部からの交流電力を入力源として交流電力を出力する系統側ブリッジ回路と、第１ポートに系統側ブリッジ回路が接続される３ポートトランスと、
直列接続された２つのスイッチング素子からなるアームを２つ有し、３ポートトランスの第２ポートに接続されるとともに主機電池に充電電力を供給する主機側ブリッジ回路と、
直列接続された２つのスイッチング素子からなるアームを２つ有し、３ポートトランスの第３ポートに接続されるとともに補機電池に充電電力を供給する補機側ブリッジ回路と、
を含み、
補機側ブリッジ回路においてインダクタンスを増加させ、補機電池を充電するために必要な系統側ブリッジ回路おける交流に対する補機側ブリッジ回路における交流の必要位相差を、主機電池を充電するために必要な系統側ブリッジ回路における交流に対する主機側ブリッジ回路における交流についての必要位相差に近づける、
電力変換回路。
【請求項2】
請求項１に記載の電力変換回路において、補機側ブリッジ回路においてインダクタンスを増加させ、系統側ブリッジ回路おける交流に対する補機側ブリッジ回路における交流の必要位相差を系統側ブリッジ回路における交流に対する主機側ブリッジ回路における交流についての必要位相差と同等にする、
電力変換回路。
【請求項3】
請求項１または２に記載の電力変換回路において、補機側ブリッジ回路において、追加のインダクタを設けること、または第３ポートにおける漏れインダクタンスを増加することで、補機側ブリッジ回路においてインダクタンスを増加させる、
電力変換回路。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１つに記載の電力変換回路であって、電力変換回路は車載されており、
系統側ブリッジ回路と３ポートトランスの第１ポートとの間に設けられ、両者の接続または切り離しを制御するリレーを有し、
走行時に、リレーにより系統側ブリッジ回路と３ポートトランスの第１ポートを切り離し、主機側ブリッジ回路と、補機側ブリッジ回路との間で電力を伝送し、
停車時に、リレーにより系統側ブリッジ回路と３ポートトランスの第１ポートを接続し、系統側ブリッジ回路から、主機側ブリッジ回路および補機側ブリッジ回路に電力を伝送する、
電力変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、外部からの交流電力により主機電池および補機電池を充電するための電力変換回路に関する。
【背景技術】
【0002】
ＰＨＶ（プラグインハイブリッド自動車）や、ＥＶ（電気自動車）等においては、外部交流電源の電力（例えば、電力会社からの電力系統）を用いて車載電池を充電することができる。
【0003】
特許文献１では、３ポートのトランスを用いる、系統と主機電池および補機電池との間の電力変換において、電池ＳＯＣ（State of charge：充電状態）変動による効率低下を抑制するため、直流電圧を電池ＳＯＣに合わせて変動させることが示されている。
【0004】
また、特許文献２では、系統と主機電池の電力交換を行うトランスと、主機電池と補機電池の電力交換を行うトランスを設け、各トランスの両側の位相差を制御することで各トランスでの電力交換を制御することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１５－１１９５９８号公報
【文献】特開２０１８－１４７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、通常、主機電池は補機電池に比べ、高電圧・大容量であり、系統からの充電電力も大きい。このため、トランスでの電力交換において、系統側ブリッジ回路：主機電池側ブリッジ回路間の位相差が系統側ブリッジ回路：補機電池側ブリッジ回路間の位相差より大きく設定される。従って、主機電池と補機電池を同時に充電する場合、主機電池側ブリッジ回路：補機電池側ブリッジ回路の位相差に基づき、系統側ブリッジ回路からの電力が補機電池側ブリッジ回路を経由して主機電池側ブリッジ回路に供給される電力迂回が生じ、補機電池側ブリッジ回路による損失が大きくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る電力変換回路は、直列接続された２つのスイッチング素子からなるアームを２つ有し、外部からの交流電力を入力源として交流電力を出力する系統側ブリッジ回路と、第１ポートに系統側ブリッジ回路が接続される３ポートトランスと、直列接続された２つのスイッチング素子からなるアームを２つ有し、３ポートトランスの第２ポートに接続されるとともに主機電池に充電電力を供給する主機側ブリッジ回路と、直列接続された２つのスイッチング素子からなるアームを２つ有し、３ポートトランスの第３ポートに接続されるとともに補機電池に充電電力を供給する補機側ブリッジ回路と、を含み、補機側ブリッジ回路においてインダクタンスを増加させ、補機電池を充電するために必要な系統側ブリッジ回路おける交流に対する補機側ブリッジ回路における交流の必要位相差を、主機電池を充電するために必要な系統側ブリッジ回路における交流に対する主機側ブリッジ回路における交流についての必要位相差に近づける。
【0008】
また、補機側ブリッジ回路においてインダクタンスを増加させ、系統側ブリッジ回路おける交流に対する補機側ブリッジ回路における交流の必要位相差を系統側ブリッジ回路における交流に対する主機側ブリッジ回路における交流についての必要位相差と同等にするとよい。
【0009】
また、補機側ブリッジ回路において、追加のインダクタを設けること、または第３ポートにおける漏れインダクタンスを増加することで、補機側ブリッジ回路においてインダクタンスを増加させるとよい。
【0010】
また、電力変換回路は車載されており、系統側ブリッジ回路と３ポートトランスの第１ポートとの間に設けられ、両者の接続または切り離しを制御するリレーを有し、走行時に、リレーにより系統側ブリッジ回路と３ポートトランスの第１ポートを切り離し、主機側ブリッジ回路と、補機側ブリッジ回路との間で電力を伝送し、停車時に、リレーにより系統側ブリッジ回路と３ポートトランスの第１ポートを接続し、系統側ブリッジ回路から、主機側ブリッジ回路および補機側ブリッジ回路に電力を伝送するとよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、主機電池と補機電池の同時充電の際の電力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施形態に係る電力変換回路を用いたシステムの構成を示す図である。
【図2】停車時および走行時における回路動作を説明する図であり、（ａ）は停車時、（ｂ）が走行時を示す。
【図3】３ポートトランスの等価回路を示す図であり、（ａ）は、結合率を１とした理想的な３ポートトランスの等価回路、（ｂ）はＹ結線トランス等価回路である。
【図4】ＹΔ変換後の３ポートトランス等価回路を示す図である。
【図5】回路シミュレータによる、あるｄｕｔｙ値における電力迂回発生時のトランス巻線ＬＬ３の電流ｉｙの波形と、その電流実効値ｉｙｒｍｓの演算結果を示す図である。
【図6】停車充電時にφ１＝φ２となるよう補機側インダクタンスＬ３ｒを設定した際のトランス巻線ＬＬ２，ＬＬ３の電流波形を示す図である。
【図7】走行中の定格１００Ａ出力での動作波形を示す図であり、（ａ）は主機電池側、（ｂ）は補機電池側を示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
【0014】
図１は、一実施形態に係る電力変換回路を用いたシステムの構成を示す図である。
【0015】
まず、３ポートトランスＴＲの第１トランス巻線ＬＬ１に第１ポートを介し接続される力率改善機能を有する系統側ブリッジ回路Ａについて説明する。
【0016】
例えば、交流１００Ｖの商用電源などの外部交流電源１０には、コンデンサＣ０が並列接続されており、外部交流電源１０の一端は、整流回路を構成する同一方向を向く２つのダイオードＤ１，Ｄ２の直列接続の中点に接続される。外部交流電源１０は、電力会社から供給されるものであり、適宜係合と呼ぶ。また、ダイオードＤ１，Ｄ２の直列接続のアノード側が正側母線、カソード側が負側母線となり、負側母線はグランドに接続されている。正側負側母線間には、平滑コンデンサＣ１が接続されているとともに、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の直列接続からなるアームと、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の直列接続からなるアームを含むフルブリッジＢＲ１が接続されている。
【0017】
スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の中点と、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の中点はリレーＲＬを介し、３ポートトランスＴＲの第１トランス巻線ＬＬ１の両端である第１ポートに接続される。また、第１トランス巻線ＬＬ１の中間ポートには、外部交流電源１０の他端に接続されている。
【0018】
従って、外部交流電源１０のからの交流成分は、ダイオードＤ１，Ｄ２の中点と、３ポートトランスＴＲの第１トランス巻線ＬＬ１の中間ポートの間に印加される。整流ダイオードＤ１，Ｄ２で整流され平滑コンデンサＣ１で平滑された直流電圧ＶＣ１は、正側負側母線間に印加され、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４のスイッチングによって、トランスＴＲの第１トランス巻線ＬＬ１に所定の交流電圧Ｖｕｖが印加される。ここで、ライン周期（例えば、５０Ｈｚ）で変動する外部交流電源の出力（系統電圧）に合わせて、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４からなるフルブリッジＢＲ１のスイッチングを制御することで、第１トランス巻線ＬＬ１における電圧電流の位相を制御して損失を低減することができる。
【0019】
３ポートトランスＴＲの第２トランス巻線ＬＬ２の両端である、第２のポートには主機側ブリッジ回路Ｂが接続され、第３トランス巻線ＬＬ３の両端である第３ポートには補機側ブリッジ回路Ｃが接続される。このように、系統側ブリッジ回路Ａ、主機側ブリッジ回路Ｂおよび補機側ブリッジ回路Ｃはトランスコアを共有している。
【0020】
主機側ブリッジ回路Ｂは、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６の直列接続からなるアームと、スイッチング素子Ｓ７，Ｓ８の直列接続からなるアームを含むフルブリッジＢＲ２を有しており、スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６の中点と、スイッチング素子Ｓ７，Ｓ８の中点が、３ポートトランスＴＲの第２ポート、すなわち第２トランス巻線ＬＬ２の両端に接続されている。このフルブリッジＢＲ２には、平滑コンデンサＣ２と主機電池１２が並列接続されている。従って、スイッチング素子Ｓ５～Ｓ８のスイッチングを制御することで、３ポートトランスの第２ポートへの印加電圧Ｖｗｘを制御することができ、トランス巻線ＬＬ２の電圧を制御することができる。
【0021】
補機側ブリッジ回路Ｃは、上述した主機側ブリッジ回路Ｂと同様の構成を有しており、スイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０の直列接続からなるアームと、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２の直列接続からなるアームを含むフルブリッジＢＲ３を有しており、スイッチング素子Ｓ９，Ｓ１０の中点と、スイッチング素子Ｓ１１，Ｓ１２の中点が、３ポートトランスＴＲの第３ポート、すなわちトランス巻線ＬＬ３の両端に接続されている。フルブリッジＢＲ３には、平滑コンデンサＣ３と補機電池１４が並列接続されている。従って、スイッチング素子Ｓ９～Ｓ１２のスイッチングを制御することで、３ポートトランスの第３ポートへの印加電圧Ｖｙｚを制御することができ、トランス巻線ＬＬ３の電圧を制御することができる。
【0022】
なお、各スイッチング素子Ｓ１～Ｓ１２は、逆流防止ダイオードがそれぞれ並列接続されている。
【0023】
ここで、３ポートトランスＴＲの各トランス巻線ＬＬ１，ＬＬ２，ＬＬ３の巻線数の比によって各ポート間の電圧比を決定することができる。また、系統側ブリッジ回路Ａ：主機側ブリッジ回路Ｂ：補機側ブリッジ回路Ｃの位相差を制御することで、電力伝送量を制御することができる。すなわち、回路間の伝送電力量は、回路間の位相差に比例し、回路間のインダクタンスに反比例する。なお、位相は、例えばブリッジ回路におけるスイッチング周期の位相としてよい。
【0024】
系統側ブリッジ回路Ａと主機側ブリッジ回路Ｂ、補機側ブリッジ回路Ｃにおいては、フルブリッジＢＲ１，ＢＲ２，ＢＲ３におけるスイッチング素子をＰＷＭ（パルス幅変調）制御して、対応するポートへの波形を制御する。特に、系統側ブリッジ回路Ａでは、力率改善（ＰＦＣ）機能を有しており、時比率(duty)を変調することで、入力電流高調波を抑制して、所定の位相で３ポートトランスＴＲの一次側に電力を供給する。また、主機側ブリッジ回路Ｂ、補機側ブリッジ回路Ｃでは、フルブリッジＢＲ２，ＢＲ３のスイッチングを制御して、系統側ブリッジ回路Ａとの位相差を制御するとともに、各回路間のインダクタンスを適切に設定することで、各回路間で伝送される電力量を制御する。
【0025】
【0026】
図２（ａ）は停車時の状態を示し、リレーＲＬがオンし、外部交流電源１０から主機電池１２への充電（例えば３０００Ｗ程度）が行われる。また、停車充電時であっても、電池監視ユニットなど複数の補機系部品が動作する。このため、補機電池１４が枯渇しないように、３ポートトランスＴＲを介し、数百Ｗ程度の小電力を補機電池１４へ供給する。
【0027】
図２（ｂ）は走行時の状態を示し、リレーＲＬをオフし、系統側ブリッジ回路Ａを第１ポートから切り離す。そして、この状態で、必要に応じて、主機電池１２から補機電池１４へ給電する。このとき、ＰＦＣ機能は不要のため、ｄｕｔｙ値は固定値、例えば変換効率が最大となるｄｕｔｙ＝５０％近傍で動作させる。このように、動作シーン毎に、リレーＲＬのオンオフおよび回路動作を切り替えることで、車載充電およびＤＣ／ＤＣ変換の機能を統合することができる。
【0028】
なお、図２（ａ）に示した停車充電時に、ライン周期でｄｕｔｙが変動することを除けば、２ポートの絶縁型コンバータを拡張した絶縁型３ポートＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。
【0029】
図３は３ポートトランスＴＲの等価回路を示す図であり、（ａ）は、結合率を１とした理想的な３ポートトランスの等価回路、（ｂ）はＹ結線トランス等価回路である。
【0030】
図３（ａ）のｎｔｒ１，ｎｔｒ２，ｎｔｒ３は，それぞれ系統側ブリッジ回路Ａ、主機側ブリッジ回路Ｂ、および補機側ブリッジ回路Ｃが接続されるトランス巻線ＬＬ１，ＬＬ２，ＬＬ３の巻数であり，Ｌｍは励磁インダクタンス、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は各巻線に外付けされたインダクタンス値である。このとき、巻数比を、Ｎ１２＝ｎｔｒ１／ｎｔｒ２，Ｎ１３＝ｎｔｒ１／ｎｔｒ３とし、Ｖｗｘ’＝Ｎ１２・Ｖｗｘ，Ｖｙｚ’＝Ｎ１３・Ｖｙｚすると、３つのフルブリッジＢＲ１，ＢＲ２，ＢＲ３をパルス電圧源としたＹ結線トランス等価回路は、図３（ｂ）のように書き直せる。
【0031】
各フルブリッジＢＲ１，ＢＲ２，ＢＲ３間の伝送電力を導出するには，図３（ｂ）のＹ結線等価回路を、Δ結線等価回路へ変換する必要がある。
【0032】
図４は、ＹΔ変換後の３ポートトランス等価回路を示す図である。このとき、パルス電圧源間のインダクタンス値Ｌ１２ｒ，Ｌ１３ｒおよびＬ２３ｒは，それぞれＬ１２ｒ＝Ｌｋ／Ｌ３ｒ，Ｌ１３ｒ＝Ｌｋ／Ｌ２ｒ，Ｌ２３ｒ＝Ｌｋ／Ｌ１ｒで与えられる。ここで、Ｌｋは、Ｙ－Δ変換時に現れる分母項で、Ｌｋ＝Ｌ１ｒ・Ｌ２ｒ＋Ｌ１ｒ・Ｌ３ｒ＋Ｌ２ｒ・Ｌ３ｒで与えられる。
【0033】
図４に示されるΔ結線等価回路において、外部交流電源１０から主機電池１２への伝送電力をＰ１２、外部交流電源１０から補機電池１４への伝送電力をＰ１３、および主機電池１２から補機電池１４への伝送電力をＰ２３とすると、Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ２３はそれぞれ式（１）の関係で与えられる。
【0034】
【数1】
【0035】
ここで、δ（＝２πｄｕｔｙ）は，フルブリッジＢＲ１，ＢＲ２，ＢＲ３の時比率であり、本実施形態では、停車充電時においてすべてのブリッジ回路で、δを同期させている。また、Ｖｕｖ（アッパーバー），Ｖｗｘ（アッパーバー），Ｖｙｚ（アッパーバー）は、各パルス電圧源の振幅である。式（１）より、φ１＞φ２となる動作条件では、Ｐ１２およびＰ１３が正であり、系統側ブリッジ回路Ａから主機側ブリッジ回路Ｂおよび補機側ブリッジ回路Ｃへ電力が伝送される。ここで、Ｐ２３が負であり、補機側ブリッジ回路Ｃから主機側ブリッジ回路Ｂへ電力が伝送される。これは、補機電池１４の負荷が必要としている電力以上の電力が、系統側ブリッジ回路Ａから補機側ブリッジ回路Ｃへ伝送され、残りの電力が補機側ブリッジ回路Ｃを迂回して主機側ブリッジ回路Ｂへ伝送されることを示している。
【0036】
図５は、回路シミュレータによる、あるｄｕｔｙ値における電力迂回発生時のトランス巻線ＬＬ３の電流ｉｙの波形と、その電流実効値ｉｙｒｍｓの演算結果を示す図である。ここで、補機負荷は１６Ａである。このように、補機負荷の要求電流が１６Ａであるのに対し、トランス巻線ＬＬ３の電流の実効値ｉｙｒｍｓは３０Ａであり、迂回電力により補機側ブリッジ回路Ｃにおける電流ストレスが増大することが分かる。
【0037】
電圧の低い補機側ブリッジ回路Ｃ側では、数百Ｗの迂回電力で電流実効値が顕著に増大するため、同時充電時の高効率を維持するためには、補機側ブリッジ回路Ｃへの迂回電力を抑制する必要がある。
【0038】
上述の式（１）より、補機側ブリッジ回路Ｃを迂回する電力Ｐ２３をゼロに抑制するためには、位相差φ１とφ２を等しくするか、位相差φ２をφ１より大きくすればよい。一方で、位相差φ１，φ２は、それぞれ主機電池１２および補機電池１４への充電電力に比例して増加させる必要があり、充電電力が大きい、系統側ブリッジ回路Ａ：主機側ブリッジ回路Ｂ間の位相差φ１は、φ２に比べて必然的に大きくなる。
【0039】
これに対し、図２（ａ）における補機側インダクタンスＬ３ｒを増大させ、系統側ブリッジ回路Ａ：補機側ブリッジ回路Ｃの必要位相差φ２を増やすことで、補機側ブリッジ回路Ｃを介し主機側ブリッジ回路Ｂへ迂回する電力を抑制することができる。なお、主機側ブリッジ回路Ｂを迂回して補機側ブリッジ回路Ｃに電力を伝送する場合、主機側ブリッジ回路Ｂの伝送量に比べて、迂回電力量が小さくほとんど問題にならない。
【0040】
図６は、停車充電時にφ１＝φ２となるよう補機側インダクタンスＬ３ｒを設定した際のトランス巻線ＬＬ２，ＬＬ３の電流波形を示す図である。電流実効値ｉｙｒｍｓは、負荷電流１６Ａと等価となり、補機側ブリッジ回路への迂回電力が抑制できていることが分かる。
【0041】
このとき、式（１）において、Ｖｕｖ（アッパーバー）＝Ｖｗｘ（アッパーバー）＝Ｖｙｚ（アッパーバー）とすると、迂回電力抑制に必要なインダクタンス値Ｌ３ｒは下式で与えられる。必要なインダクタンスＬ３ｒを得る手段は、３ポートトランスＴＲの補機側ブリッジ回路Ｃが接続されるトランス巻線ＬＬ３への固定インダクタの追加か、もしくはトランス構造設計による漏れＬ成分の調整により実施可能である。図１においては、追加の固定インダクタＬＬ３＋を点線で示してある。
【0042】
【数2】
【0043】
図７は、式（２）で与えられたインダクタンス設計条件下における、走行中（図２（ｂ））の定格１００Ａ出力での動作波形を示す図であり、（ａ）は主機電池側、（ｂ）は補機電池側を示す。走行時は、力率改善の必要がなく、式（１）におけるδを０．５に固定して動作させることで、伝送可能な電力を大きくすることができる。また、迂回抑制のため、補機側ブリッジ回路ＣのインダクタンスＬ３ｒを大きくしたことにより、Δ結線における主機側ブリッジ回路Ｂ：補機側ブリッジ回路Ｃ間のインダクタンスＬ２３ｒが大きくなった回路条件においても、走行時に必要な電力を伝送可能である。すなわち、図２（ｂ）に示すように、１００Ａでの補機電池１４の充電が行える。
【0044】
「実施形態の効果」
本実施形態によれば、リレーＲＬを設け、走行時には系統側ブリッジ回路Ａを３ポートトランスＴＲから切り離す。従って、３ポートトランスＴＲ、主機側ブリッジ回路Ｂ、補機側ブリッジ回路Ｃを主機電池１２と補機電池１４との間のＤＣ／ＤＣコンバータとして使用することができ、効率的な電力伝送が行える。
本実施形態によれば、リレーＲＬを設け、走行時には系統側ブリッジ回路Ａを３ポートトランスＴＲから切り離す。従って、３ポートトランスＴＲ、主機側ブリッジ回路Ｂ、補機側ブリッジ回路Ｃを主機電池１２と補機電池１４との間のＤＣ／ＤＣコンバータとして使用することができ、効率的な電力伝送が行える。
【0045】
また、停車時の外部交流電源１０からの充電時においては、３ポートトランスＴＲに接続された系統側ブリッジ回路Ａ、主機側ブリッジ回路Ｂおよび補機側ブリッジ回路Ｃにおいて、位相差変調による電力伝送が行える。ここで、このような位相差変調による電力伝送を行う際、系統側ブリッジ回路Ａ、主機側ブリッジ回路Ｂおよび補機側ブリッジ回路Ｃの負荷状態によっては、電力迂回が生じる。特に、主機電池１２と補機電池１４のように、電圧差が大きい負荷（電池）に対し同時充電する場合、電圧の低い補機側ブリッジ回路Ｃを迂回した主機側ブリッジ回路Ｂへの電力伝送が生じると、巻線や半導体スイッチへの電流ストレスが大きく効率悪化が懸念される。本実施形態では、同時充電時において、系統側ブリッジ回路Ａ：主機側ブリッジ回路Ｂ間の必要位相差と、系統側ブリッジ回路Ａ：補機側ブリッジ回路Ｃ間の必要位相差が等しくなるように、系統：補機側ブリッジ回路間の等価インダクタンス値を設定して、迂回電力を抑制することができる。このとき、系統側ブリッジ回路Ａ：補機側ブリッジ回路Ｃ間の等価インダクタンス値は、補機側ブリッジ回路Ｃに接続されるトランス巻線ＬＬ３上のインダクタンス値で調整することができる。
【0046】
また、回路間の伝送電力量は、回路間位相差に比例し、回路間等価インダクタンス値に反比例する。停車充電時は、一定電力での動作期間（定常期間）が充電期間のほとんどを占めるため、定常期間で電力迂回が発生しないように、予め回路間等価インダクタンス値を設計すれば、迂回電力を抑制するよう系統側ブリッジ回路Ａ：主機側ブリッジ回路Ｂ間の必要位相差と、系統側ブリッジ回路Ａ：補機側ブリッジ回路Ｃ間の必要位相差を等しくすることができる。
【0047】
このように、同時充電定常期間における必要位相差を、インダクタンス値の設計で等しく保つことで、効率悪化要因である迂回電力を抑制することができる。
【符号の説明】
【0048】
１０ 外部交流電源、１２ 主機電池、１４ 補機電池、Ａ 系統側ブリッジ回路、Ｂ 主機側ブリッジ回路、Ｃ 補機側ブリッジ回路、ＢＲ１，ＢＲ２，ＢＲ３ フルブリッジ、Ｃ０～Ｃ３ コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２ ダイオード、ＬＬ１，ＬＬ２，ＬＬ３ トランス巻線、ＲＬ リレー、Ｓ１～Ｓ１２ スイッチング素子、ＴＲ ３ポートトランス。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
