JP6991178B2

JP6991178B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP6991178B2
Application number: JP2019097789A
Authority: JP
Inventors: 克弘市橋; 祐一半田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-05-24
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2022-01-12
Anticipated expiration: 2039-05-24
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Description

本発明は、電力変換装置に関する。

特許文献１には、３つの電圧部と接続されるマルチ出力電源装置に用いられるトランスが開示されている。前記トランスは、電圧部としての交流電源から電力が供給される入力側の一次コイルと、一次コイルに磁気結合された出力側の二次コイル及び三次コイルと、を備える。二次コイル及び三次コイルのそれぞれは、互いに別の電圧部に接続される。

特開２００４－２０１４５８号公報

しかしながら、前記トランスにおいては、二次コイルに接続される電圧部の消費電力と、三次コイルに接続される電圧部の消費電力が異なる場合等において、一次コイルと、二次コイル及び三次コイルとの間の電力伝達を効率的に行うことに関して改善の余地がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、３つ以上のコイルを有するトランスを備えた電力変換装置において、コイル間の電力伝達を効率的に行うことができる電力変換装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、３つ以上の電圧部（２）と接続される電力変換装置（１）であって、
３つ以上の前記電圧部にそれぞれ接続される、３つ以上の電力変換用回路部（３）と、
３つ以上の前記電力変換用回路部にそれぞれ接続される３つ以上のコイル（５）を有するトランス（４）と、を備え、
３つ以上の前記コイルは、互いに磁気結合されているとともに、コイル軸方向（Ｚ）に並んで配されており、
前記電圧部の少なくとも１つは、高圧バッテリ（２１）であり、
前記高圧バッテリに接続される前記コイルを高圧バッテリ側コイル（５１）としたとき、前記高圧バッテリ側コイル以外の前記コイルのうち、流れる電力値が最も大きい前記コイルは、前記高圧バッテリ側コイルと隣り合う位置に配されている、電力変換装置にある。

前記態様の電力変換装置において、高圧バッテリ側コイル以外のコイルのうち、流れる電力値が最も大きいコイルは、高圧バッテリ側コイルと隣り合う位置に配されている。ここで、高圧バッテリ側コイルに近いコイルほど、高圧バッテリ側コイルとの磁気結合を強くすることができる。それゆえ、かかる配置を採用することで、高圧バッテリ側コイルとの間で大電力の伝達を行うコイルを高圧バッテリ側コイルに近付けることができ、効率的に電力の伝達を行うことができる。

以上のごとく、前記態様によれば、３つ以上のコイルを有するトランスを備えた電力変換装置において、コイル間の電力伝達を効率的に行うことができる電力変換装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、トランスの模式的な断面図。実施形態１における、電力変換装置の回路構成図。実施形態１における、トランスと３つの電力変換用回路部の一例を示す回路構成図。実施形態２における、トランスの模式的な断面図。実施形態２における、電力変換装置の回路構成図。実施形態３における、トランスの模式的な断面図。実施形態３、４における、電力変換装置の回路構成図。実施形態４における、トランスの模式的な断面図。実施形態５における、トランスの模式的な断面図。実施形態５、６における、電力変換装置の回路構成図。実施形態６における、トランスの模式的な断面図。実施形態７における、トランスの模式的な断面図。実施形態７における、電力変換装置の回路構成図。実施形態８における、トランスの模式的な断面図。実施形態８における、電力変換装置の回路構成図。実施形態９における、トランスの模式的な断面図。実施形態９における、電力変換装置の回路構成図。実施形態１０における、トランスの模式的な断面図。実施形態１０における、電力変換装置の回路構成図。実施形態１１における、トランスの模式的な断面図。実施形態１１における、電力変換装置の回路構成図。実施形態１２における、トランスの模式的な断面図。

（実施形態１）
電力変換装置の実施形態につき、図１～図３を用いて説明する。
本形態の電力変換装置１は、図２に示すごとく、高圧バッテリ２１、交流電源２２、及び蓄電装置としての１２Ｖ系蓄電装置２３の３つの電圧部２と接続されて用いられる。

電力変換装置１は、３つの電力変換用回路部３とトランス４とを備える。３つの電力変換用回路部３は、それぞれ互いに異なる電圧部２に接続される。トランス４は、３つのコイル５を有する。３つのコイル５は、互いに異なる電力変換用回路部３に接続されている。３つのコイル５は、高圧バッテリ側コイル５１と交流電源側コイル５２と１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３とである。

高圧バッテリ側コイル５１は、電力変換用回路部３を介して高圧バッテリ２１に電気的に接続されるコイル５である。交流電源側コイル５２は、電力変換用回路部３を介して交流電源２２に電気的に接続されるコイル５である。１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３は、電力変換用回路部３を介して１２Ｖ系蓄電装置２３に電気的に接続されるコイル５である。

３つのコイル５は、互いに磁気結合されている。図１に示すごとく、３つのコイル５は、コイル軸方向Ｚに並んで配されている。高圧バッテリ側コイル５１以外のコイル５のうち、流れる電力値が最も大きいコイル５は、交流電源側コイル５２である。そして、交流電源側コイル５２は、高圧バッテリ側コイル５１に隣り合う位置に配されている。
以後、本形態につき説明する。

電力変換装置１は、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車両に搭載される。図２に示すごとく、本形態において、電力変換装置１に電気接続される３つの電圧部２は、高圧バッテリ２１と交流電源２２と１２Ｖ系蓄電装置２３とである。

高圧バッテリ２１は、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両に搭載され、車両の駆動用の電力を蓄え、出力することができる車両駆動用バッテリである。高圧バッテリ２１は、例えば、定格電圧が２００Ｖ以上のバッテリとすることができる。

交流電源２２は、高圧バッテリ２１に車両の外部から電力供給するための電源供給部の一種である。すなわち、交流電源２２としては、例えば、給電ステーション等の交流式充電器が想定される。

また、図示を省略するが、交流電源２２は、交流出力ポートが並列接続されているものとすることができる。交流電源２２および交流出力ポートは、例えば、実効電圧１００Ｖの交流電力を、入力及び出力できるよう構成されている。また、交流出力ポートには、通電、遮断を切り替え可能なリレーを設けることができる。以後、交流電源２２というときは、特に示さない限り、交流出力ポートも含めた構成を意味するものとする。

蓄電装置は、定格電圧６０Ｖ以下（例えば１２Ｖ、４８Ｖ等）とすることができる。そして、蓄電装置としての１２Ｖ系蓄電装置２３は、車両に搭載された補機用バッテリとすることができる。１２Ｖ系蓄電装置２３は、定格電圧１２Ｖのバッテリである。

各電圧部２（すなわち、高圧バッテリ２１、交流電源２２、及び１２Ｖ系蓄電装置２３）のそれぞれは、互いに別の電力変換用回路部３に接続されている。

図３に示すごとく、各電力変換用回路部３は、複数の電力変換用素子を備えたものとすることができる。電力変換用素子としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタの略）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタの略）、或いは、スイッチング機能を有するダイオード等の、スイッチング素子を用いることができるが、これに限られるものではない。

各電力変換用回路部３は、接続されるコイル５側から入力される矩形波電流を直流電流に変換して当該コイル５と反対側に出力する。さらに、各電力変換用回路部３は、接続される電圧部２側から入力される直流電流を矩形波電流に変換してコイル５側に出力することもできるようにも構成されている。

電力変換用回路部３は、それぞれブリッジ回路構成を有する。すなわち、本形態の電力変換装置１は、トランス４と、３つの電力変換用回路部３とによって、ＭＡＢ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｔｉｖｅＢｒｉｄｇｅの略）を構成している。

図３に示すごとく、例えば、少なくとも１つの電力変換用回路部３は、フルブリッジ回路構成を有するものとすることができる。これに限られず、少なくとも１つの電力変換用回路部３を、ハーフブリッジ回路構成を有するものとすることもできる。前述のごとく、３つの電力変換用回路部３は、互いに別のコイル５に接続されている。

本形態において、高圧バッテリ２１に流れる電力値と交流電源２２に流れる電力値とは、略同等である。そして、１２Ｖ系蓄電装置２３に流れる電力値は、高圧バッテリ２１に流れる電力値と交流電源２２に流れる電力値とのそれぞれよりも小さい。

そして、高圧バッテリ側コイル５１に流れる電力値と交流電源側コイル５２に流れる電力値とは、略同等である。そして、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３に流れる電力値は、高圧バッテリ側コイル５１に流れる電力値と交流電源側コイル５２に流れる電力値とのそれぞれよりも小さい。コイル５において、印加される電圧はそのコイル５の巻き数と相関があり、流れる電流はコイル５の線径と相関があり、コイル５に流れる電力値は、そのコイル５の巻き数と線径との積に基づいて評価することができる。

図１に示すごとく、複数（本形態では３つ）のコイル５は、コイル軸方向Ｚに並んで配されている。複数（本形態では３つ）のコイル５は、互いに同軸状に形成されている。なお、コイル軸方向Ｚとは、高圧バッテリ側コイル５１の巻回軸が延在する方向である。

図１に示すごとく、３つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、高圧バッテリ側コイル５１、交流電源側コイル５２、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順に配されている。すなわち、交流電源側コイル５２、及び１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３は、高圧バッテリ側コイル５１に近い側から、交流電源側コイル５２、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順で配されている。そして、トランス４は、各コイル５の周囲に配され、閉磁路を形成するコア４１を備える。

コア４１は、フェライト等の磁性体をからなる。図１に示すごとく、コア４１は、コイル軸方向Ｚの両側にそれぞれ配される一対の分割コア４１０を組み合わせてなる。本形態において、一対の分割コア４１０は、互いに同様の形状を有する。分割コア４１０は、基部４１１と、基部４１１から延設される内脚部４１２及び一対の外脚部４１３とを有する。

図１に示すごとく、基部４１１は、コイル軸方向Ｚに直交する面上に形成されている。基部４１１は、コイル軸方向Ｚに直交する方向に長尺であり、コイル軸方向Ｚに厚みを有する長方形板状に形成されている。一対の分割コア４１０は、それぞれの基部４１１を互いにコイル軸方向Ｚに対向させている。

図１に示すごとく、各分割コア４１０の内脚部４１２及び一対の外脚部４１３は、各分割コア４１０の基部４１１から、コイル軸方向Ｚにおける相手方の分割コア４１０側に向かって突出している。

図１に示すごとく、２つの分割コア４１０の内脚部４１２は、コイル径方向における３つのコイル５の内周側に挿入されている。一対の外脚部４１３は、基部４１１の長手方向における基部４１１の両端に形成されている。一対の外脚部４１３は、基部４１１の長手方向における３つのコイル５の両外側に形成されている。

次に、本形態の作用効果につき説明する。
本形態の電力変換装置１において、高圧バッテリ側コイル５１以外のコイル５のうち、流れる電力値が最も大きいコイル５は、高圧バッテリ側コイル５１と隣り合う位置に配されている。ここで、高圧バッテリ側コイル５１に近いコイル５ほど、高圧バッテリ側コイル５１との磁気結合を強くすることができる。それゆえ、かかる配置を採用することで、高圧バッテリ側コイル５１との間で大電力の伝達を行うコイル５を高圧バッテリ側コイル５１に近付けることができ、効率的に電力の伝達を行うことができる。

また、高圧バッテリ側コイル５１の一方側には、複数のコイル５がコイル軸方向Ｚに並んでおり、当該複数のコイル５は、流れる電力値が大きいものほど、高圧バッテリ側コイル５１に近い側に配されている。それゆえ、高圧バッテリ側コイル５１との間で伝達される電力が多いコイルは、高圧バッテリ側コイル５１に近い位置に配されて高圧バッテリ側コイル５１との磁気結合が強くなる。一方、高圧バッテリ側コイル５１との間で伝達される電力が比較的小さくなるコイル５は、高圧バッテリ側コイル５１から離して配置することにより、漏れインダクタンスを確保することができ、リアクトルとしての機能を確保することができる。そのため、前述のようにコイル５を配置することで、高圧バッテリ側コイル５１からその他の各コイル５への電磁誘導による電力伝達を効率的に行うことができる。

本形態において、交流電源側コイル５２に流れる電力値は、高圧バッテリ側コイル５１と同等であり、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３に流れる電力値は、比較的小さい。そこで、本形態において、交流電源側コイル５２、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３は、高圧バッテリ側コイル５１に近い側から、交流電源側コイル５２、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順で配されている。それゆえ、流れる電力値が大きい交流電源側コイル５２と、高圧バッテリ側コイル５１との間の大電力の伝達を行いやすい。そして、流れる電力値が比較的小さい１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３においては、高圧バッテリ側コイル５１から離れることで漏れインダクタンスが確保される。

以上のごとく、本形態によれば、３つ以上のコイルを有するトランスを備えた電力変換装置において、コイル間の電力伝達を効率的に行うことができる電力変換装置を提供することができる。

（実施形態２）
本形態は、図４、図５に示すごとく、高圧バッテリ２１と交流電源２２と直流電源２４との３つの電圧部２に接続される電力変換装置１である。

直流電源２４は、高圧バッテリ２１に車両の外部から電力供給するための電源供給部の一種である。直流電源２４は、直流電力にて充電することができる充電用電源とすることができる。直流電源２４としては、例えば、給電ステーション等の直流式充電器が想定される。そして、電力変換用回路部３を介して直流電源２４に電気的に接続されるコイル５を、直流電源側コイル５４という。

本形態において、高圧バッテリ２１、交流電源２２、及び直流電源２４のそれぞれに流れる電力値は、互いに略同等である。また、高圧バッテリ側コイル５１、交流電源側コイル５２、及び直流電源側コイル５４のそれぞれに流れる電力値は、互いに略同等である。

図４に示すごとく、３つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、直流電源側コイル５４、高圧バッテリ側コイル５１、交流電源側コイル５２の順に配されている。すなわち、交流電源側コイル５２、及び直流電源側コイル５４は、コイル軸方向Ｚにおける高圧バッテリ側コイル５１の両側に隣り合うよう配されている。

その他は、実施形態１と同様である。
なお、実施形態２以降において用いた構成要素の名称や符号のうち、既出の実施形態において用いた構成要素の名称や符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。

本形態において、交流電源側コイル５２及び直流電源側コイル５４のそれぞれに流れる電力値は、高圧バッテリ側コイル５１と同等である。そして、交流電源側コイル５２及び直流電源側コイル５４は、コイル軸方向Ｚにおける高圧バッテリ側コイル５１の両側に隣り合うよう配されている。それゆえ、流れる電力値が大きい交流電源側コイル５２と直流電源側コイル５４との双方と、高圧バッテリ側コイル５１との間の大電力の伝達を行いやすい。それゆえ、複数のコイル５間の電力伝達を効率的に行うことができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態３）
本形態は、図６、図７に示すごとく、高圧バッテリ２１と１２Ｖ系蓄電装置２３と蓄電装置としての第二蓄電装置２５とヒータ２６との４つの電圧部２に接続される電力変換装置１である。

第二蓄電装置２５は、１２Ｖ系蓄電装置２３よりも電圧が高い蓄電装置である。第二蓄電装置２５は、定格電圧６０Ｖ以下のバッテリとすることができる。以後、電力変換用回路部３を介して第二蓄電装置２５に電気的に接続されるコイル５を第二蓄電装置側コイル５５という。

ヒータ２６は、例えば、ハイブリッド自動車等における排気系に設けた電気加熱式触媒を加熱するためのヒータを採用できる。また、ヒータ２６としては、座席等を暖めるためのヒータや、高圧バッテリ２１等の電池を加温するためのヒータ等を採用し得る。或いは、ヒータ２６として、高電圧電池の冷却水を温める水加熱ヒータを採用してもよい。以後、電力変換用回路部３を介してヒータ２６に電気的に接続されるコイル５をヒータ側コイル５６という。

本形態において、４つの電圧部２のそれぞれに流れる電力値は、ヒータ２６が最も大きく、１２Ｖ系蓄電装置２３が最も小さい。高圧バッテリ２１に流れる電力値は、第二蓄電装置２５の電力値と同等である。本形態において、高圧バッテリ２１と第二蓄電装置２５との間の電力値の差の絶対値は、高圧バッテリ２１とヒータ２６との間の電力値の差の絶対値と同等である。

４つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、ヒータ側コイル５６が最も大きく、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が最も小さい。高圧バッテリ側コイル５１に流れる電力値は、第二蓄電装置側コイル５５に流れる電力値と同等である。また、高圧バッテリ側コイル５１と第二蓄電装置側コイル５５との間の電力値の差の絶対値は、高圧バッテリ側コイル５１とヒータ側コイル５６との間の電力値の差の絶対値と同等である。

図６に示すごとく、４つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、ヒータ側コイル５６、高圧バッテリ側コイル５１、第二蓄電装置側コイル５５、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順に配されている。すなわち、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置にヒータ側コイル５６が配されており、他方側に隣り合う位置に第二蓄電装置側コイル５５が配されている。そして、高圧バッテリ側コイル５１から最も離れた位置に、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が配されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、高圧バッテリ２１と第二蓄電装置２５との間の電力値の差の絶対値は、高圧バッテリ２１とヒータ２６との間の電力値の差の絶対値と同等である。そして、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置にヒータ側コイル５６が配されており、他方側に隣り合う位置に第二蓄電装置２５が配されている。それゆえ、流れる電力値が大きい、ヒータ側コイル５６及び第二蓄電装置２５との双方と、高圧バッテリ側コイル５１との間の大電力の伝達を行いやすい。一方、流れる電力値が比較的小さい１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３は、高圧バッテリ側コイル５１から離すことで漏れインダクタンスが確保される。それゆえ、複数のコイル５間の電力伝達を効率的に行うことができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

なお、本形態において、コイル軸方向Ｚにおけるヒータ側コイル５６と第二蓄電装置側コイル５５との配置を入れ替えてもよい。この場合においても、前述の効果が得られる。

（実施形態４）
本形態は、実施形態３と回路構成を同じくする一方で、第二蓄電装置２５に流れる電力値が、高圧バッテリ２１に流れる電力値よりも小さい実施形態である。本形態の電力変換装置１の回路構成は、図７で示すものと同様である。

４つの電圧部２は、それぞれに流れる電力値が大きい順から、ヒータ２６、高圧バッテリ２１、第二蓄電装置２５、１２Ｖ系蓄電装置２３の順である。また、高圧バッテリ２１と第二蓄電装置２５との間の電力値の差の絶対値は、高圧バッテリ２１とヒータ２６との間の電力値の差の絶対値よりも大きい。

４つのコイル５は、それぞれに流れる電力値が大きい側から、ヒータ側コイル５６、高圧バッテリ側コイル５１、第二蓄電装置側コイル５５、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順である。また、高圧バッテリ側コイル５１と第二蓄電装置側コイル５５との間の電力値の差の絶対値は、高圧バッテリ側コイル５１とヒータ側コイル５６との間の電力値の差の絶対値よりも大きい。

図８に示すごとく、４つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、高圧バッテリ側コイル５１、ヒータ側コイル５６、第二蓄電装置側コイル５５、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順に配されている。
その他は、実施形態３と同様である。

本形態においても、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態５）
本形態は、図９、図１０に示すごとく、高圧バッテリ２１と１２Ｖ系蓄電装置２３と第二蓄電装置２５と太陽光電源２７との４つの電圧部２に接続される電力変換装置１である。

太陽光電源２７は、高圧バッテリ２１に車両の外部から電力供給するための電源供給部の一種である。例えば車両の天井等に配置された太陽光パネルを含む太陽光発電機とすることができる。太陽光電源２７は、ＭＰＰＴ（最大電力点追従機能）を備えた太陽光発電装置とすることができる。また、太陽光電源２７は、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御機能を備えた太陽光発電装置とすることもできる。

なお、太陽光電源２７は、時間帯や天候等、使用可能な条件が限られていることから、かかる電源は、他の電源等と併用することが多い。それゆえ、太陽光電源２７を、１つのトランス４を介して他の複数の電圧部２と接続可能とすることで、車両電源システム等、システム全体として、部品点数や体格の低減を図ることができる。電力変換用回路部３を介して太陽光電源２７に電気的に接続されるコイル５を、太陽光電源側コイル５７という。

本形態において、４つの電圧部２のそれぞれに流れる電力値は、大きいものから、太陽光電源２７、高圧バッテリ２１、第二蓄電装置２５、１２Ｖ系蓄電装置２３の順である。４つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、大きいものから、太陽光電源側コイル５７、高圧バッテリ側コイル５１、第二蓄電装置側コイル５５、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順である。

図９に示すごとく、４つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、太陽光電源側コイル５７、高圧バッテリ側コイル５１、第二蓄電装置側コイル５５、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順に配されている。すなわち、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置に太陽光電源側コイル５７が配されており、他方側に隣り合う位置に第二蓄電装置２５が配されている。そして、高圧バッテリ側コイル５１から最も離れた位置に、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が配されている。
その他は、実施形態１と同様である。

（実施形態６）
本形態は、実施形態５と回路構成を同じくする一方で、第二蓄電装置２５に流れる電力値が、高圧バッテリ２１に流れる電力値と同等である実施形態である。本形態の電力変換装置１の回路構成は、図１０で示すものと同様である。

４つの電圧部２のそれぞれに流れる電力値は、太陽光電源２７が最も大きく、１２Ｖ系蓄電装置２３が最も小さい。そして、４つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、太陽光電源側コイル５７が最も大きく、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が最も小さい。高圧バッテリ側コイル５１に流れる電力値は、第二蓄電装置側コイル５５の電力値と同等である。

図１１に示すごとく、４つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、高圧バッテリ側コイル５１、太陽光電源側コイル５７、第二蓄電装置側コイル５５、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順に配されている。
その他は、実施形態５と同様である。

（実施形態７）
本形態は、図１２、図１３に示すごとく、高圧バッテリ２１と１２Ｖ系蓄電装置２３と直流電源２４と太陽光電源２７との４つの電圧部２に接続される電力変換装置１である。

本形態において、４つの電圧部２のそれぞれに流れる電力値は、高圧バッテリ２１、直流電源２４、太陽光電源２７が同等であり、１２Ｖ系蓄電装置２３が最も小さい。４つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、高圧バッテリ側コイル５１、直流電源側コイル５４、太陽光電源側コイル５７が同等であり、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が最も小さい。つまり、高圧バッテリ側コイル５１以外のコイル５のうち、最も流れる電力値が大きくなるコイル５は、直流電源側コイル５４及び太陽光電源側コイル５７の少なくとも一方である。

図１２に示すごとく、４つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、太陽光電源側コイル５７、高圧バッテリ側コイル５１、直流電源側コイル５４、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順に配されている。すなわち、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置に太陽光電源側コイル５７が配されており、他方側に隣り合う位置に直流電源側コイル５４が配されている。そして、高圧バッテリ側コイル５１から最も離れた位置に、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が配されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態において、４つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、高圧バッテリ側コイル５１、直流電源側コイル５４、太陽光電源側コイル５７が同等であり、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が最も小さい。ここで、主に、太陽光電源側コイル５７及び直流電源側コイル５４は送電側のコイルとして、高圧バッテリ側コイル５１は受電側のコイルとして使用される。

そこで、本形態においては、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置に太陽光電源側コイル５７が配されており、他方側に隣り合う位置に直流電源側コイル５４が配されている。それゆえ、送電側の太陽光電源側コイル５７及び直流電源側コイル５４の双方と、受電側の高圧バッテリ側コイル５１との間の大電力の伝達を行いやすい。そして、流れる電力値が比較的小さい１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３は、高圧バッテリ側コイル５１から離れることで漏れインダクタンスが確保される。それゆえ、複数のコイル５間の電力伝達を効率的に行うことができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

なお、本形態において、コイル軸方向Ｚにおける太陽光電源側コイル５７と直流電源側コイル５４との配置を入れ替えてもよい。この場合においても、前述の効果が得られる。

（実施形態８）
本形態は、図１４、図１５に示すごとく、高圧バッテリ２１と１２Ｖ系蓄電装置２３と交流電源２２と太陽光電源２７との４つの電圧部２に接続される電力変換装置１である。

本形態において、４つの電圧部２のそれぞれに流れる電力値は、高圧バッテリ２１、交流電源２２、太陽光電源２７が同等であり、１２Ｖ系蓄電装置２３が最も小さい。４つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、高圧バッテリ側コイル５１、交流電源側コイル５２、太陽光電源側コイル５７が同等であり、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が最も小さい。つまり、高圧バッテリ側コイル５１以外のコイル５のうち、最も流れる電力値が大きくなるコイル５は、交流電源側コイル５２、太陽光電源側コイル５７の少なくとも一方である。

図１４に示すごとく、４つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、太陽光電源側コイル５７、高圧バッテリ側コイル５１、交流電源側コイル５２、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順に配されている。すなわち、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置に太陽光電源側コイル５７が配されており、他方側に隣り合う位置に交流電源側コイル５２が配されている。そして、高圧バッテリ側コイル５１から最も離れた位置に、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が配されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、４つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、高圧バッテリ側コイル５１、交流電源側コイル５２、太陽光電源側コイル５７が同等であり、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が最も小さい。ここで、主に、太陽光電源側コイル５７及び交流電源側コイル５２は送電側のコイルとして、高圧バッテリ側コイル５１は受電側のコイルとして使用される。

そこで、本形態においては、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置に太陽光電源側コイル５７が配されており、他方側に隣り合う位置に交流電源側コイル５２が配されている。それゆえ、送電側の太陽光電源側コイル５７及び交流電源側コイル５２の双方と、高圧バッテリ側コイル５１との間の大電力の伝達を行いやすい。流れる電力値が比較的小さい１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３は、高圧バッテリ側コイル５１から離れることで漏れインダクタンスが確保される。それゆえ、複数のコイル５間の電力伝達を効率的に行うことができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

なお、本形態において、コイル軸方向Ｚにおける太陽光電源側コイル５７と交流電源側コイル５２との配置を入れ替えてもよい。この場合においても、前述の効果が得られる。

（実施形態９）
本形態は、図１６、図１７に示すごとく、高圧バッテリ２１とヒータ２６と交流電源２２と１２Ｖ系蓄電装置２３との４つの電圧部２に接続される電力変換装置１である。

本形態において、４つの電圧部２のそれぞれに流れる電力値は、ヒータ２６が最も大きく、１２Ｖ系蓄電装置２３が最も小さい。高圧バッテリ２１に流れる電力値は、交流電源２２の電力値と同等である。

４つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、ヒータ側コイル５６が最も大きく、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が最も小さい。高圧バッテリ側コイル５１に流れる電力値は、交流電源側コイル５２の電力値と同等である。

図１６に示すごとく、４つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、ヒータ側コイル５６、高圧バッテリ側コイル５１、交流電源側コイル５２、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順に配されている。すなわち、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置にヒータ側コイル５６が配されており、他方側に隣り合う位置に交流電源側コイル５２が配されている。そして、高圧バッテリ側コイル５１から最も離れた位置に、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が配されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態においては、４つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、ヒータ側コイル５６が最も大きく、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が最も小さい。そして、高圧バッテリ側コイル５１に流れる電力値は、交流電源２２の電力値と同等である。さらに、一般に、電力の移動経路は、交流電源２２から高圧バッテリ２１へ向かう経路と、高圧バッテリ２１からヒータ２６へ向かう経路であることが多い。

そこで、本形態においては、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置にヒータ側コイル５６が配されており、他方側に隣り合う位置に交流電源側コイル５２が配されている。それゆえ、ヒータ側コイル５６及び交流電源側コイル５２の双方と、高圧バッテリ側コイル５１との間の大電力の伝達を行いやすい。一方、流れる電力値が比較的小さい１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３は、高圧バッテリ側コイル５１から離すことで漏れインダクタンスが確保される。それゆえ、複数のコイル５間の電力伝達を効率的に行うことができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

なお、本形態において、コイル軸方向Ｚにおけるヒータ側コイル５６と交流電源側コイル５２との配置を入れ替えてもよい。この場合においても、前述の効果が得られる。

（実施形態１０）
本形態は、図１８、図１９に示すごとく、高圧バッテリ２１と直流電源２４と交流電源２２と太陽光電源２７と１２Ｖ系蓄電装置２３との５つの電圧部２に接続される電力変換装置１である。

本形態において、５つの電圧部２のそれぞれに流れる電力値は、１２Ｖ系蓄電装置２３が最も小さく、次に太陽光電源２７が小さい。一方、高圧バッテリ２１と直流電源２４と交流電源２２とのそれぞれに流れる電力値は、種々のものを採用し得る。

５つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が最も小さく、その次に太陽光電源側コイル５７が小さい。つまり、高圧バッテリ側コイル５１以外のコイル５のうち、最も流れる電力値が大きくなるコイル５は、直流電源側コイル５４及び交流電源側コイル５２の少なくとも一方である。高圧バッテリ側コイル５１、直流電源側コイル５４及び交流電源側コイル５２のそれぞれに流れる電力値は、各コイル５に接続される電圧部２に伴って決まる。

図１８に示すごとく、５つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、直流電源側コイル５４、高圧バッテリ側コイル５１、交流電源側コイル５２、太陽光電源側コイル５７、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順に配されている。すなわち、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置に直流電源側コイル５４が配されており、他方側に隣り合う位置に交流電源側コイル５２が配されている。そして、高圧バッテリ側コイル５１から最も離れた位置に、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が配されている。
その他は、実施形態１と同様である。

高圧バッテリ２１と直流電源２４及び交流電源２２との双方との間の電力の伝達が頻繁に行われる。そこで、本形態においては、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置に直流電源側コイル５４が配されており、他方側に隣り合う位置に交流電源側コイル５２が配されている。それゆえ、電力の伝達の頻度が高い、高圧バッテリ側コイル５１と直流電源側コイル５４及び交流電源側コイル５２とを近い位置に配することができ、これらの間の大電力の伝達を行いやすい。

また、太陽光電源２７は、主に日中に利用されるものであり、高圧バッテリ２１との間の電力の伝達が少ない。それゆえ、太陽光電源側コイル５７を直流電源側コイル５４及び交流電源側コイル５２よりも、高圧バッテリ側コイル５１から遠い側に配している。さらに、流れる電力値が比較的小さい１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３は、高圧バッテリ側コイル５１から最も離れることで漏れインダクタンスが確保される。それゆえ、複数のコイル５間の電力伝達を効率的に行うことができる。
本形態においても、実施形態１と同様の作用効果を有する。

なお、本形態において、コイル軸方向Ｚにおける直流電源側コイル５４と交流電源側コイル５２との配置を入れ替えてもよい。この場合においても、前述の効果が得られる。

（実施形態１１）
本形態は、図２０、図２１に示すごとく、高圧バッテリ２１と直流電源２４と交流電源２２と第二蓄電装置２５と１２Ｖ系蓄電装置２３との５つの電圧部２に接続される電力変換装置１である。

本形態において、５つの電圧部２のそれぞれに流れる電力値は、１２Ｖ系蓄電装置２３が最も小さく、その次に第二蓄電装置２５が小さい。高圧バッテリ２１と直流電源２４と交流電源２２とのそれぞれに流れる電力値は、第二蓄電装置２５に流れる電力値よりも大きく、種々のものを採用し得る。

５つのコイル５のそれぞれに流れる電力値は、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が最も小さく、その次に第二蓄電装置側コイル５５が小さい。高圧バッテリ側コイル５１と直流電源側コイル５４と交流電源側コイル５２とのそれぞれに流れる電力値は、第二蓄電装置側コイル５５に流れる電力値よりも大きく、接続される電圧部２に伴って決まる。つまり、高圧バッテリ側コイル５１以外のコイル５のうち、最も流れる電力値が大きくなるコイル５は、直流電源側コイル５４及び交流電源側コイル５２の少なくとも一方である。

図２０に示すごとく、５つのコイル５は、コイル軸方向Ｚの一方側から、直流電源側コイル５４、高圧バッテリ側コイル５１、交流電源側コイル５２、第二蓄電装置側コイル５５、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３の順に配されている。すなわち、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置に直流電源側コイル５４が配されており、他方側に隣り合う位置に交流電源側コイル５２が配されている。そして、高圧バッテリ側コイル５１から最も離れた位置に、１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３が配されている。
その他は、実施形態１と同様である。

本形態において、高圧バッテリ２１と直流電源２４と交流電源２２とのそれぞれに流れる電力値は、種々のものを採用し得る。ここで、本形態における５つの電圧部２のうち、高圧バッテリ２１と直流電源２４及び交流電源２２との双方との間の電力の伝達が頻繁に行われる。

そこで、本形態においては、高圧バッテリ側コイル５１のコイル軸方向Ｚの一方側に隣り合う位置に直流電源側コイル５４が配されており、他方側に隣り合う位置に交流電源側コイル５２が配されている。それゆえ、電力の伝達の頻度が高い、高圧バッテリ側コイル５１と直流電源側コイル５４及び交流電源側コイル５２とを近い位置に配することができ、これらの間の大電力の伝達を行いやすい。そして、流れる電力値が比較的小さい１２Ｖ系蓄電装置側コイル５３は、高圧バッテリ側コイル５１から離れることで漏れインダクタンスが確保される。それゆえ、複数のコイル５間の電力伝達を効率的に行うことができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を有する。

（実施形態１２）
本形態は、図２２に示すごとく、実施形態１に対して、コア４１の形状を変更した実施形態である。

コア４１は、矩形環状に形成されている。そして、矩形環状のコア４１を構成する一辺４１４が、複数のコイル５の内周側に挿入されている。コア４１は、コイル軸方向Ｚの略中央位置で２分割されている。すなわち、コア４１は、互いに向かい合う側に開口するＵ字状の分割コア４１０を組み合わせてなる。
その他は、実施形態１と同様である。

本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、電圧部は、その他の種々の電源や負荷等を採用することが可能である。

１電力変換装置
２電圧部
２１高圧バッテリ
３電力変換用回路部
４トランス
５コイル
５１高圧バッテリ側コイル
Ｚコイル軸方向

Claims

３つ以上の電圧部（２）と接続される電力変換装置（１）であって、
３つ以上の前記電圧部にそれぞれ接続される、３つ以上の電力変換用回路部（３）と、
３つ以上の前記電力変換用回路部にそれぞれ接続される３つ以上のコイル（５）を有するトランス（４）と、を備え、
３つ以上の前記コイルは、互いに磁気結合されているとともに、コイル軸方向（Ｚ）に並んで配されており、
前記電圧部の少なくとも１つは、高圧バッテリ（２１）であり、
前記高圧バッテリに接続される前記コイルを高圧バッテリ側コイル（５１）としたとき、前記高圧バッテリ側コイル以外の前記コイルのうち、流れる電力値が最も大きい前記コイルは、前記高圧バッテリ側コイルと隣り合う位置に配されている、電力変換装置。
前記高圧バッテリ側コイルの一方側には、複数の前記コイルがコイル軸方向に並んでおり、当該複数のコイルは、流れる電力値が大きいものほど、前記高圧バッテリ側コイルに近い側に配されている、請求項１に記載の電力変換装置。
少なくとも３つの前記電圧部は、前記高圧バッテリと、交流電源（２２）と、蓄電装置（２３）とであり、
前記交流電源に接続される前記コイルである交流電源側コイル（５２）、及び前記蓄電装置に接続される蓄電装置側コイル（５３）は、前記高圧バッテリ側コイルの一方側に並んで配されているとともに、前記高圧バッテリ側コイルに近い側から、前記交流電源側コイル、前記蓄電装置側コイルの順で配されている、請求項２に記載の電力変換装置。
少なくとも３つの前記電圧部は、前記高圧バッテリと、交流電源（２２）と、直流電源（２４）とであり、
前記交流電源に接続される前記コイルである交流電源側コイル（５２）、及び前記直流電源に接続される前記コイルである直流電源側コイル（５４）は、コイル軸方向における前記高圧バッテリ側コイルの両側に隣り合うよう配されている、請求項１に記載の電力変換装置。
少なくとも４つの前記電圧部は、前記高圧バッテリと、ヒータ（２６）と、蓄電装置（２３）と、交流電源（２２）とであり、
前記ヒータに接続される前記コイルであるヒータ側コイル（５６）、及び前記交流電源に接続される前記コイルである交流電源側コイル（５２）は、コイル軸方向における前記高圧バッテリ側コイルの両側に隣り合うよう配されている、請求項２に記載の電力変換装置。