电力变换装置的制作方法

1.本公开涉及一种电力变换装置、电力变换装置的控制方法以及充电系统。


背景技术：

2.电动汽车和插电混合动力汽车具备将从商用交流电源获取到的交流电力变换为直流电力的车载的电力变换装置，以对车载的充电电池进行充电。例如，专利文献1公开了一种能够应用于电动汽车或混合动力汽车的充电装置的开关电源装置。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本专利第6643678号公报
6.专利文献2：日本专利第6509472号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.在电力变换装置中，存在构成为具备变压器的绝缘型的电路的装置。在这样的电力变换装置中，变压器的芯体的温度随着电力变换装置持续动作而逐渐增大。当变压器的芯体的温度过度增大时，由于变压器的部件(骨架及灌封胶等)的热膨胀而对芯体施加外力，另外，由于芯体的不平衡的温度分布而在芯体产生应力。像这样产生外力和应力的结果有可能使芯体破损。
9.例如，专利文献2公开了一种具备冷却用的水路的变压器。即使如专利文献2那样使用冷却水来对变压器进行冷却，也会根据流过变压器的电流的大小而产生超过变压器的冷却性能的热，也会使芯体破损。
10.本公开的目的在于提供一种具备变压器的绝缘型的电力变换装置，该电力变换装置与以往相比难以产生由变压器的过热引起的芯体的破损。本公开的目的还在于提供一种这样的电力变换装置的控制方法。本公开的目的还在于提供一种具备这样的电力变换装置的充电系统。
11.用于解决问题的方案
12.根据本公开的一个方式所涉及的电力变换装置，该电力变换装置具备：
13.多个电力变换电路，所述多个电力变换电路分别具备变压器，分别向共同的负载装置供给直流电力；
14.控制电路，其对各所述电力变换电路进行控制；以及
15.冷却装置，其对各所述电力变换电路进行冷却，
16.其中，所述冷却装置具备供冷却液用的至少一个流路，所述至少一个流路与各所述电力变换电路的变压器进行了热接触，
17.所述控制电路在所述负载装置的负载电压变为预先决定的阈值以上时，使所述多个电力变换电路中的、具备与所述流路进行了热接触的区域的面积最大的变压器的电力变
换电路进行动作，并使其它电力变换电路的动作停止。
18.发明的效果
19.根据本公开的一个方式所涉及的电力变换装置，能够使得与以往相比难以产生由变压器的过热引起的芯体的破损。
附图说明
20.图1是示出具备第一实施方式所涉及的电力变换装置2的充电系统的结构的框图。
21.图2是示出图1的电力变换电路12-1～12-3的例示性结构的电路图。
22.图3是示出图1的变压器22-1～22-3的例示性结构的截面图。
23.图4是用于说明图1的电力变换装置2的冷却装置的、壳体41的纵截面图。
24.图5是用于说明图1的电力变换装置2的冷却装置的、壳体41的横截面图。
25.图6是示出对图1的充电电池3进行充电时的负载电力和负载电压的例示性变化的曲线图。
26.图7是示出图1的变压器22-1～22-3的芯体52的铁损的温度特性的曲线图。
27.图8是示出图1的变压器22-1～22-3彼此进行了热接触时的变压器22-1～22-3之间的热传导的图。
28.图9是示出具备第一实施方式的变形例所涉及的电力变换装置2a的充电系统的结构的框图。
29.图10是用于说明图9的电力变换装置2a的冷却装置的、壳体41的纵截面图。
30.图11是用于说明图9的电力变换装置2a的冷却装置的、壳体41的横截面图。
31.图12是概要性地示出将图1的电力变换装置2从重负载动作切换为轻负载动作时的变压器22-1～22-3的芯体52的温度随时间的变化的曲线图。
32.图13是示出由第二实施方式所涉及的电力变换装置2的控制电路13执行的充电控制处理的流程图。
33.图14是示出执行图13的充电控制处理时的电力变换电路12-1～12-3的动作的时序图。
34.图15是示出具备第二实施方式的第一变形例所涉及的电力变换装置2b的充电系统的结构的框图。
35.图16是示出由图15的电力变换装置2b的控制电路13b执行的充电控制处理的流程图。
36.图17是概要性地示出执行图16的充电控制处理时的变压器22-1～22-3的芯体52的温度随时间的变化的曲线图。
37.图18是示出执行图16的充电控制处理时的电力变换电路12-1～12-3的动作的时序图。
38.图19是示出具备第二实施方式的第二变形例所涉及的电力变换装置2c的充电系统的结构的框图。
39.图20是示出由图19的电力变换装置2c的控制电路13c执行的充电控制处理的流程图。
40.图21是示出具备第二实施方式的第三变形例所涉及的电力变换装置2d的充电系
统的结构的框图。
41.图22是示出由图21的电力变换装置2d的控制电路13d执行的充电控制处理的流程图。
具体实施方式
42.下面，参照附图来说明本公开所涉及的实施方式。但是，下面说明的结构只是本公开的一例，本公开并不限定于下述的实施方式，即使是这些实施方式以外的方式也同样，只要在不脱离本公开所涉及的技术思想的范围内，就能够根据设计等进行各种变更。
43.[第一实施方式]
[0044]
在本公开的各实施方式中，对具备多个电力变换电路的电力变换装置进行说明，多个电力变换电路分别具备变压器，分别向共同的负载装置供给直流电力。在第一实施方式中，对下面的电力变换装置进行说明：在仅使多个电力变换电路中的一个电力变换电路进行动作时，为了防止变压器过热，而使具备具有最高的冷却性能的变压器的电力变换电路进行动作。
[0045]
[第一实施方式的结构]
[0046]
图1是示出具备第一实施方式所涉及的电力变换装置2的充电系统的结构的框图。图1的充电系统具备电力变换装置2和充电电池3。电力变换装置2将从商用交流电源等交流电源1供给的交流电力变换为直流电力，并向充电电池3供给以进行充电。图1的充电系统例如搭载于电动汽车或插电混合动力汽车。
[0047]
电力变换装置2具备分配器11、开关sw-1～sw-3、电力变换电路12-1～12-3以及控制电路13。另外，电力变换装置2如参照图4和图5在后面记述的那样还具备壳体41、散热器45以及泵46。
[0048]
分配器11将从交流电源1供给的100v或200v的交流电力分配为ln1相、ln2相以及ln3相的交流电力，并将分配后的交流电力经由开关sw-1～sw-3分别向电力变换电路12-1～12-3供给。交流电源1例如是三相交流电源，ln1相、ln2相以及ln3相例如是三相交流电力的各相的交流电力。
[0049]
开关sw-1使从分配器11向电力变换电路12-1供给的ln1相的交流电力通过或对该交流电力进行阻止。开关sw-2使从分配器11向电力变换电路12-2供给的ln2相的交流电力通过或对该交流电力进行阻止。开关sw-3使从分配器11向电力变换电路12-3供给的ln3相的交流电力通过或对该交流电力进行阻止。
[0050]
开关sw-1～sw-3例如是机械继电器等。
[0051]
电力变换电路12-1将ln1相的交流电力变换为直流电力，电力变换电路12-2将ln2相的交流电力变换为直流电力，电力变换电路12-3将ln3相的交流电力变换为直流电力。电力变换电路12-1～12-3分别向共同的负载装置即充电电池3供给直流电力。电力变换电路12-1～12-3产生与对充电电池3进行充电所要求的负载电压相等的输出电压。电力变换电路12-1具备初级侧电路21-1、变压器22-1以及次级侧电路23-1。另外，电力变换电路12-2具备初级侧电路21-2、变压器22-2以及次级侧电路23-2。另外，电力变换电路12-3具备初级侧电路21-3、变压器22-3以及次级侧电路23-3。像这样，电力变换电路12-1构成为具备变压器22-1的绝缘型的电路，电力变换电路12-2构成为具备变压器22-2的绝缘型的电路，电力变
换电路12-3构成为具备变压器22-3的绝缘型的电路。电力变换电路12-1～12-3的输出端子与充电电池3并联连接。
[0052]
控制电路13从充电电池3接收表示对充电电池3进行充电所要求的负载电流和负载电压的大小的控制信号。控制电路13按照所要求的负载电流和负载电压的大小对开关sw-1～sw-3和电力变换电路12-1～12-3进行控制，以使电力变换电路12-1～12-3中的一个电力变换电路、两个电力变换电路、或三个电力变换电路进行动作。控制电路13在使电力变换电路12-1～12-3中的任一个电力变换电路进行动作时，将与该电力变换电路对应的开关sw-1～sw-3接通，另外，使该电力变换电路的开关元件q1～q4(参照图2在后面记述)以规定的周期进行开关动作。另一方面，控制电路13在使电力变换电路12-1～12-3中的任一个电力变换电路的动作停止时，将与该电力变换电路对应的开关sw-1～sw-3断开，另外，使该电力变换电路的开关元件q1～q4的开关动作停止。控制电路13例如由具备cpu和存储器的微计算机等构成。
[0053]
在本说明书中，也将开关sw-1～sw-3统称为“开关sw”。另外，在本说明书中，也将电力变换电路12-1～12-3统称为“电力变换电路12”。另外，在本说明书中，也将初级侧电路21-1～21-3统称为“初级侧电路21”。另外，在本说明书中，也将变压器22-1～22-3统称为“变压器22”。另外，在本说明书中，也将次级侧电路23-1～23-3统称为“次级侧电路23”。
[0054]
图2是示出图1的电力变换电路12-1～12-3的例示性结构的电路图。
[0055]
当参照图2时，初级侧电路21具备二极管d1～d4、电容器c1～c2、功率因数改善电路31以及开关元件q1～q4。二极管d1～d4对经由开关sw-1～sw-3中的任一个开关输入的ln1相、ln2相或ln3相的交流电力进行整流。电容器c1使由二极管d1～d4整流后的电力平滑化。功率因数改善电路31抑制整流和平滑化后的直流电力的高次谐波来改善其功率因数。开关元件q1～q4构成全桥型逆变器电路，将从功率因数改善电路31输出的直流电力变换为交流电力。开关元件q1～q4例如是n沟道mosfet。开关元件q1～q4按照从控制电路13对其栅极施加的控制信号来进行接通/断开。电容器c2连接于开关元件q1～q4与变压器22的初级绕组l1之间。
[0056]
另外，当参照图2时，变压器22具备初级绕组l1和次级绕组l2。初级绕组l1和次级绕组l2分别具有励磁电感。变压器22还具有漏电感l3。关于变压器22的结构，将参照图3更详细地进行记述。
[0057]
另外，当参照图2时，次级侧电路23具备二极管d5～d8和电容器c3。二极管d5～d8对在变压器22的次级绕组l2中产生的交流电力进行整流。电容器c3使由二极管d5～d8整流后的电力平滑化。将整流和平滑化后的直流电力向充电电池3供给。
[0058]
电容器c2、变压器22的漏电感l3以及初级绕组l1的励磁电感构成llc谐振电路。因而，初级侧电路21的开关元件q1～q4及电容器c2、变压器22以及次级侧电路23构成llc谐振型dc/dc转换器电路。llc谐振型dc/dc转换器电路广泛地使用于工业用开关电源装置、车载充电装置、功率转换器等高效率的电源装置中。控制电路13一边监视对充电电池3进行充电所要求的负载电压，一边利用使开关元件q1～q4的开关频率变化的频率调制方式控制电力变换电路12-1～12-3以使电力变换电路12-1～12-3的输出电压接近负载电压。电力变换电路12-1～12-3通过使开关元件q1～q4以零电压开关方式进行动作，能够降低开关损耗。另外，电力变换电路12-1～12-3能够通过产生接近正弦波的开关电流，来降低浪涌电流及电
压，并减少噪声。
[0059]
图3是示出图1的变压器22-1～22-3的例示性结构的截面图。变压器22如上述那样具备初级绕组l1和次级绕组l2，还具备骨架(bobbin)51、芯体(core)52以及灌封胶(potting)53。初级绕组l1和次级绕组l2卷绕于骨架51。芯体52由芯体部分52a、52b构成，芯体部分52a、52b夹持卷绕有初级绕组l1和次级绕组l2的骨架51。芯体52例如由铁氧体构成。芯体52埋设于由硅橡胶等构成的灌封胶53中。在初级绕组l1和次级绕组l2产生铜损，在芯体52产生铁损，由于这些损耗而使初级绕组l1、次级绕组l2以及芯体52的温度上升。初级绕组l1、次级绕组l2以及芯体52的热经由灌封胶53而被放出到外部。另外，通过在芯体部分52a、52b之间相互传导热，能够降低芯体部分52a、52b的温度差。一般而言，灌封胶53所使用的材料的热传导率为1w/(m
·
k)～2w/(m
·
k)左右，对于此，芯体52所使用的铁氧体的热传导率为5w/(m
·
k)，具有高散热性。芯体52的周围的灌封胶53的厚度可以是固定的，也可以根据场所的不同而不同。在图3的例子中，为了易于从芯体52向外部的热传导体(例如，图4的腔室44的壁部44b等)散热，使变压器22的底部的灌封胶53比其它部分的灌封胶53更薄。
[0060]
图4是用于说明图1的电力变换装置2的冷却装置的、壳体41的纵截面图。图5是用于说明图1的电力变换装置2的冷却装置的、壳体41的横截面图。图5示出图4的a-a’线处的截面。如图4和图5所示，电力变换装置2还具备壳体41、散热器45以及泵46。
[0061]
壳体41保护其内部的构成要素免受水、灰尘、噪声等影响。壳体41是将由铝压铸件等形成的多个部件彼此嵌合而构成的。壳体41具备腔室42～44。腔室42、43收容图1所示的电力变换装置2的各构成要素。冷却液44a、例如冷却水或被称为llc(long life coolant：长效冷却液)的防冻液在腔室44的内部循环。冷却液44a经由腔室44的壁部44b、44c而与电力变换装置2的各构成要素进行热接触。腔室44经由流入口44d和流出口44e来与壳体41的外部的散热器45及泵46连结。冷却液44a通过泵46而循环于腔室44、散热器45以及泵46。由电力变换装置2的发热部件(初级侧电路21、变压器22以及次级侧电路23等)产生的热经由壁部44b、44c移动至冷却液44a，冷却液44a的热从散热器45被放出。腔室44也可以具备一个或多个翅片44f，以提高冷却性能。
[0062]
在图4和图5中，为了进行说明，仅示出图1所示的电力变换装置2的各结构要素中的、电力变换电路12的初级侧电路21、变压器22以及次级侧电路23，省略其它构成要素。
[0063]
另外，图5概要性地示出电力变换电路12的初级侧电路21、变压器22以及次级侧电路23的覆盖区。在图5的例子中，示出如下的情况：各电力变换电路12-1～12-3具有彼此相同的结构，因而，初级侧电路21-1～21-3具有彼此相同的尺寸，变压器22-1～22-3具有彼此相同的尺寸，次级侧电路23-1～23-3具有彼此相同的尺寸。
[0064]
如图5所示，腔室44包括用于冷却液44a流动的流路f1～f3，流路f1～f3至少分别与变压器22-1～22-3进行了热接触。流路f1也可以还与初级侧电路21-1及次级侧电路23-1进行热接触，流路f2也可以还与初级侧电路21-2及次级侧电路23-2进行热接触，流路f3也可以还与初级侧电路21-3及次级侧电路23-3进行热接触。初级侧电路21-1～21-3、变压器22-1～22-3以及次级侧电路23-1～23-3经由腔室44的壁部44b(参照图4)来与流路f1～f3进行热接触。另外，在图5的例子中，流路f1～f3也可以至少部分地彼此连结。
[0065]
壳体41、散热器45以及泵46构成电力变换装置2的冷却装置，对电力变换装置2的发热部件进行冷却。
[0066]
[第一实施方式的动作]
[0067]
对充电电池3进行充电所要求的负载电压的大小根据充电电池3的充电状态、即已充电的电压(下面称为“充电电池3的电压”)而从充电电池3的下限电压变化到满充电的电压。对充电电池3进行充电所要求的负载电流和负载电力的大小也根据充电电池3的充电状态而变化。电力变换装置2根据对充电电池3进行充电所要求的负载电流或负载电力的大小，使进行动作的电力变换电路12-1～12-3的个数变化。一般而言，电力变换装置2在为了对充电电池3进行充电而要求大电流或大电力的重负载状态下，使全部的电力变换电路12-1～12-3进行动作，在为了对充电电池3进行充电而要求小电流或小电力的轻负载状态下，仅使电力变换电路12-1～12-3中的一个电力变换电路进行动作。在本说明书中，将使全部的电力变换电路12-1～12-3进行动作时的电力变换装置2的动作称为“重负载动作”，将仅使电力变换电路12-1～12-3中的一个电力变换电路进行动作时的电力变换装置2的动作称为“轻负载动作”。
[0068]
图6是示出对图1的充电电池3进行充电时的负载电力和负载电压的例示性变化的曲线图。电力变换装置2在开始对充电电池3充电时，首先使全部的电力变换电路12-1～12-3进行动作(重负载动作)。但是，在时刻t0～t1的期间，在充电电池3的电压低时，电力变换装置2为了防止充电电池3的劣化，虽然使电力变换电路12-1～12-3全部进行动作，但是以小电力对充电电池3进行充电。此时，电力变换装置2以恒定电流对充电电池3进行充电，负载电力与负载电压的上升相应地逐渐增大。继续对充电电池3充电，在时刻t1，对充电电池3进行充电所要求的负载电压达到了比充电电池3的下限电压高的规定的阈值th0，此时，电力变换装置2使电力变换电路12-1～12-3的输出电力增大，以恒定的大电力对充电电池3进行充电。当充电电池3的电压进一步增大而接近满充电的电压th时，由充电电池3的内阻和电流引起的电压降的量叠加于负载电压中，从而对充电电池3施加过大的电压，有可能使充电电池3损伤而使其寿命变短。因而，在时刻t2，在负载电压达到了满充电的电压th时，电力变换装置2仅使电力变换电路12-1～12-3中的一个电力变换电路进行动作，并使其它电力变换电路的动作停止(轻负载动作)。由于减少进行动作的电力变换电路12-1～12-3的个数来使输出电流减少，因此充电电池3的电压降减少，其结果是负载电压暂时下降。此后，正在进行动作的电力变换电路逐渐地降低流向充电电池3的电流。由于降低流向充电电池3的电流，从而充电电池3的电压降也进一步减少，充电电池3的电压接近满充电的电压th。
[0069]
如上所述，对充电电池3进行充电所要求的负载电压、负载电流以及负载电力的大小均根据充电电池3的充电状态而变化。因而，负载电流及负载电力的变化与负载电压的变化具有相关性。在本公开的实施方式中，代替负载电流或负载电力的大小，电力变换装置2根据负载电压的大小，来使进行动作的电力变换电路12-1～12-3的个数变化。
[0070]
图7是示出图1的变压器22-1～22-3的芯体52的铁损的温度特性的曲线图。在变压器22中，由于电流在初级绕组l1和次级绕组l2中流动而产生铜损，另外，由于磁通在芯体52中流动而产生铁损。由于励磁电流在初级绕组l1中流动而产生磁通，因此当励磁电流变大时磁通增大，铁损增大。另外，输出电压越高则励磁电流越增大，输出电流越小则励磁电流越增大，因此与充电电池3的电压接近满充电而降低电力变换电路12的输出电流相伴随地，铁损增大，芯体52的发热增大。一般而言，变压器22的芯体52所使用的铁氧体等材料具有图4所示那样的铁损的温度特性。在80℃～90℃时铁损最小。在电力变换电路12动作时，当芯
体52的温度超过80℃～90℃时铁损增大，芯体52的温度进一步上升。当芯体52的温度上升时铁损增大。由于重复该循环而产生热失控，有可能使变压器22的芯体52破损。为了降低变压器22的热失控也同样，对由变压器22产生的热进行降低或管理是重要的。
[0071]
在电力变换电路12动作时，变压器22的初级侧电流包括有助于磁通产生的电流成分(即励磁电流)以及有助于次级侧电流产生的电流成分。在重负载动作中，后者的电流成分占主导，电力变换电路12高效率地进行动作。另一方面，在轻负载动作中，输出电力和输出电流下降，谐振电流下降，无助于次级侧电流产生的励磁电流成为主导，电力变换电路12的效率下降。因此，在轻负载动作中，通过不使电力变换电路12-1～12-3全部进行动作而仅使一个电力变换电路进行动作，能够削减正在进行动作的电力变换电路的输出电流的下降量，从而缓和效率的下降。
[0072]
如下面说明的那样，第一实施方式所涉及的电力变换装置2在轻负载动作中仅使多个电力变换电路12中的一个电力变换电路进行动作时，使具备具有最高的冷却性能的变压器22的电力变换电路12进行动作。
[0073]
如图4所示，变压器22的底面经由腔室44的壁部44b来与流路f1～f3进行热接触。另外，当参照图5时，变压器22-2的整个底面面向流路f2，与此相对，变压器22-1、22-3的底面的一部分面向流路f1、f3。因而，变压器22-2与流路f2进行热接触的面积比变压器22-1、22-3分别与流路f1、f3进行热接触的面积大。由此，变压器22-2的冷却性能比变压器22-1、22-3的冷却性能高。在电力变换装置2进行轻负载动作时、即充电电池3的负载电压变为预先决定的阈值th以上时，控制电路13使多个电力变换电路12中的、具备与流路f1～f3进行了热接触的区域的面积最大的变压器22的电力变换电路12进行动作，并使其它电力变换电路12的动作停止。因而，在图5的例子中，在电力变换装置2进行轻负载动作时，控制电路13仅使电力变换电路12-2进行动作，并使电力变换电路12-1、12-3的动作停止。像这样，通过使具备与流路f1～f3进行了热接触的区域的面积最大的变压器22的电力变换电路12进行动作，从而具备具有最高的冷却性能的变压器22的电力变换电路12进行动作，能够使得与以往相比难以产生由变压器22的过热引起的芯体52的破损。
[0074]
图8是示出图1的变压器22-1～22-3彼此进行了热接触时的变压器22-1～22-3之间的热传导的图。动作停止了的电力变换电路12的变压器22在较短时间内接近冷却液44a的温度。因而，通过将各电力变换电路12的各变压器22配置为彼此进行热接触，能够从正在进行动作的电力变换电路12的变压器22向处于停止状态的电力变换电路12的变压器22散热。特别是，相较于使一个处于停止状态的电力变换电路12的变压器22与正在进行动作的电力变换电路12的变压器22接触的情况而言，通过使多个处于停止状态的电力变换电路12的变压器22与正在进行动作的电力变换电路12的变压器22接触，冷却性能提高。在电力变换装置2进行轻负载动作时，控制电路13使多个电力变换电路12中的、具备与至少两个其它变压器22进行热接触的变压器22的一个电力变换电路12进行动作，并使其它电力变换电路12的动作停止。因而，在图8的例子中，在电力变换装置2进行轻负载动作时，控制电路13仅使具备变压器22-2的电力变换电路12-2进行动作，并使具备变压器22-1、22-3的电力变换电路12-1、12-3的动作停止。像这样，通过使具备与至少两个其它变压器22进行热接触的变压器22的一个电力变换电路12进行动作，从而具备具有最高的冷却性能的变压器22的电力变换电路12进行动作，能够使得与以往相比难以产生由变压器22的过热引起的芯体52的破
损。
[0075]
通过将各电力变换电路12的各变压器22配置为彼此进行热接触，由此即使在各变压器22与流路f1～f3进行了热接触的区域的面积没有差别的情况下，也能够使具备具有最高的冷却性能的变压器22的电力变换电路12进行动作。另外，通过以使与流路f1～f3进行了热接触的区域的面积最大的变压器22同至少两个其它变压器22进行热接触的方式配置各变压器22，能够使变压器22的冷却性能进一步提高。
[0076]
[第一实施方式的变形例]
[0077]
图9是示出具备第一实施方式的变形例所涉及的电力变换装置2a的充电系统的结构的框图。电力变换装置2a具备控制电路13a来替代图1的控制电路13，并且具备阀47-1～47-3。如参照图10和图11在后面记述的那样，阀47-1～47-3使向流路f1～f3流动的冷却液44a通过或对该冷却液44a进行阻止。阀47-1～47-3例如是电磁阀。控制电路13a与图1的控制电路13同样地对开关sw-1～sw-3和电力变换电路12-1～12-3进行控制，并且对阀47-1～47-3的开闭进行控制。
[0078]
在本说明书中，也将阀47-1～47-3统称为“阀47”。
[0079]
图10是用于说明图9的电力变换装置2a的冷却装置的、壳体41的纵截面图。图11是用于说明图9的电力变换装置2a的冷却装置的、壳体41的横截面图。图11示出图10的b-b’线处的截面。腔室44具备将流路f1～f3相互分离的隔板44g。阀47-1～47-3分别设置于流路f1～f3，来使向流路f1～f3流动的冷却液44a通过或对该冷却液44a进行阻止。
[0080]
相较于将阀47-1～47-3全部开启时而言，通过将阀47-1～47-3中的任一者关闭，使设置有开启的阀47的流路的流速增大，因而，与该流路进行了热接触的变压器22的冷却性能提高。在电力变换装置2a进行轻负载动作时，控制电路13a如上述那样使多个电力变换电路12中的一个电力变换电路12进行动作，并使其它电力变换电路12的动作停止。并且，在电力变换装置2a进行轻负载动作时，控制电路13a将设置于与正在进行动作的电力变换电路12的变压器22进行了热接触的流路f1～f3的阀开启，并将设置于与处于停止状态的电力变换电路12的变压器22进行了热接触的流路f1～f3的阀关闭。图11的例子示出仅将阀47-2开启、将阀47-1、47-3关闭的情况。像这样，通过使与正在进行动作的电力变换电路12的变压器22进行了热接触的流路f1～f3的流速增大，能够提高正在进行动作的电力变换电路12的变压器22的冷却性能，使得与以往相比难以产生由变压器22的过热引起的芯体52的破损。
[0081]
作为一例，本发明人等确认到：在使芯体52的铁损最大化时，通过使流速从4升/分钟增大到6升/分钟，芯体52的温度下降20℃。
[0082]
在图10和图11的例子中，将阀47设置于比变压器22靠上游的位置，但是阀47也可以设置于沿着流路f1～f3的任意的场所、例如变压器22的下游。
[0083]
此外，阀47不需要完全堵住流路f1～f3，能够通过使得局部难以流动，来使开放的流路的流速增大。
[0084]
通过使用阀47，由此即使在变压器22与流路f1～f3进行了热接触的区域的面积没有差别的情况下，也能够良好地对正在进行动作的电力变换电路12的变压器22进行冷却。另外，控制电路13a也可以在使具备与流路f1～f3进行了热接触的区域的面积最大的变压器22的电力变换电路12进行动作并使其它电力变换电路12的动作停止时，将设置于与正在
进行动作的电力变换电路12的变压器22进行了热接触的流路f1～f3的阀47开启，并将设置于与处于停止状态的电力变换电路12的变压器22进行了热接触的流路f1～f3的阀47关闭。由此，能够使变压器22的冷却性能进一步提高。
[0085]
通过使用阀47，由此即使在各电力变换电路12的各变压器22彼此没有进行热接触的情况下，也能够良好地对正在进行动作的电力变换电路12的变压器22进行冷却。另外，控制电路13a也可以在使具备与至少两个其它变压器22进行热接触的变压器22的一个电力变换电路12进行动作并使其它电力变换电路12的动作停止时，将设置于与正在进行动作的电力变换电路12的变压器22进行了热接触的流路f1～f3的阀47开启，并将设置于与处于停止状态的电力变换电路12的变压器22进行了热接触的流路f1～f3的阀47关闭。由此，能够使变压器22的冷却性能进一步提高。
[0086]
[第一实施方式的效果]
[0087]
如上面说明的那样，根据第一实施方式所涉及的电力变换装置2、2a，能够在仅使多个电力变换电路12中的一个电力变换电路进行动作时，使具备具有最高的冷却性能的变压器22的电力变换电路12进行动作。由此，能够使得与以往相比难以产生由变压器22的过热引起的芯体52的破损，从而能够提高电力变换装置2、2a的可靠性。
[0088]
[第二实施方式]
[0089]
在第二实施方式中，说明为了防止变压器过热而选择性地且逐次地使多个电力变换电路进行动作的电力变换装置。
[0090]
图12是概要性地示出将图1的电力变换装置2从重负载动作切换为轻负载动作时的变压器22-1～22-3的芯体52的温度随时间的变化的曲线图。图12示出图1的电力变换装置2的变压器22-1～22-3不具有充足的冷却性能的情况。在电力变换装置2进行重负载动作时、即全部的电力变换电路12-1～12-3进行动作时，变压器22-1～22-3的芯体52的温度彼此相等。另一方面，在电力变换装置2进行轻负载动作时，在图12的例子中，在仅电力变换电路12-1进行动作且电力变换电路12-2、12-3的动作停止时，变压器22-1的芯体52的温度以大约0.01℃/秒的速度大致直线地上升，变压器22-2、22-3的芯体52的温度以大约0.1℃/秒的速度直线地下降。当使图12的动作继续时，变压器22-1的芯体52有可能过热而破损。因此，在第二实施方式中，在电力变换装置2进行轻负载动作时、即充电电池3的负载电压变为阈值th以上时，控制电路13以使多个电力变换电路12中的一个电力变换电路12进行动作且使其它电力变换电路12的动作停止的方式选择性地且逐次地使多个电力变换电路12进行动作。
[0091]
首先，说明第二实施方式所涉及的电力变换装置具有与图1的电力变换装置2同样的结构的情况。
[0092]
图13是示出由第二实施方式所涉及的电力变换装置2的控制电路13执行的充电控制处理的流程图。
[0093]
在步骤s1中，控制电路13判断对充电电池3进行充电所要求的负载电压的大小是否为预先决定的阈值th以上，在“是”时进入步骤s3，在“否”时进入步骤s2。阈值th例如参照图6所说明的那样被设定为充电电池3的满充电的电压。
[0094]
在步骤s2中，控制电路13使全部的电力变换电路12-1～12-3接通并进行动作(重负载动作)，之后定期地返回步骤s1。
[0095]
在步骤s3中，控制电路13使全部的电力变换电路12-1～12-3的动作停止。
[0096]
在步骤s4中，控制电路13选择电力变换电路12-1～12-3中的一个电力变换电路。
[0097]
在步骤s5中，控制电路13使所选择的电力变换电路12接通并进行动作(轻负载动作)，开始向充电电池3供给电力。
[0098]
在步骤s6中，控制电路13开始对所选择的电力变换电路12的动作时间进行计时。
[0099]
在步骤s7中，控制电路13判断充电电池3是否达到了满充电，在“是”时进入步骤s10，在“否”时进入步骤s8。
[0100]
在步骤s8中，控制电路13判断用于所选择的电力变换电路12的动作时间、即对所选择的电力变换电路12预先决定的时间期间是否届满，在“是”时进入步骤s9，在“否”时返回步骤s7。
[0101]
在步骤s9中，控制电路13以预先决定的顺序选择电力变换电路12-1～12-3中的下一个电力变换电路12，并返回步骤s5。通过重复步骤s5～s9，例如，在电力变换电路12-1之后使电力变换电路12-2进行动作，在电力变换电路12-2之后使电力变换电路12-3进行动作，在电力变换电路12-3之后使电力变换电路12-1进行动作，以后同样，来选择性地且逐次地使电力变换电路12-1～12-3进行动作。
[0102]
在步骤s10中，控制电路13使全部的电力变换电路12-1～12-3的动作停止。
[0103]
图14是示出执行图13的充电控制处理时的电力变换电路12-1～12-3的动作的时序图。在图13的步骤s2中，电力变换装置2进行重负载动作，在图13的步骤s3～s9中，电力变换装置2进行轻负载动作。在电力变换装置2进行轻负载动作时，控制电路13每当经过预先决定的时间期间时切换电力变换电路12-1～12-3中的进行动作的电力变换电路12。由此，在电力变换装置2进行轻负载动作时，电力变换电路12-1～12-3例如以相同的时间期间进行动作。在电力变换装置2进行轻负载动作的时间期间整体之中，电力变换电路12-1～12-3分别在1/3的时间期间进行动作，在剩下的2/3的时间期间停止其动作。根据参照图12所说明的例子，处于停止状态的电力变换电路12中的变压器22的芯体52的温度下降速度是正在进行动作的电力变换电路12中的变压器22的芯体52的温度上升速度的10倍。因而，如图14所示，在电力变换装置2进行轻负载动作时，通过切换进行动作的电力变换电路12，由此芯体52的温度在实际效果上未上升。
[0104]
此外，图13的步骤s8的时间期间是基于芯体52的温度上升速度、芯体52的温度下降速度、不发生热失控的温度的上限值等而决定的。图13的步骤s8的时间期间也可以为了使温度上升的芯体52分散而被设定为例如1分钟或2分钟。
[0105]
图13的步骤s8的时间期间对于多个电力变换电路12可以相同也可以不同。在后者的情况下，在电力变换装置2进行轻负载动作时，控制电路13也可以以使规定的长期的时间期间内的各电力变换电路12的各合计动作时长彼此相等的方式选择性地且逐次地使多个电力变换电路12进行动作。另外，在电力变换装置2进行轻负载动作时，控制电路13也可以以对具备具有更高的冷却性能的变压器22的电力变换电路12分配更长的动作时长的方式选择性地且逐次地使多个电力变换电路12进行动作。例如，如上所述，以更大的面积与流路f1～f3进行了热接触的变压器22具有更高的冷却性能，另外，与更多的变压器22进行了热接触的变压器22具有更高的冷却性能。
[0106]
像这样，通过基于电力变换电路12的动作时间来选择性地且逐次地使多个电力变
换电路12进行动作，能够使得与以往相比难以产生由变压器22的过热引起的芯体52的破损。通过选择性地且逐次地使多个电力变换电路12进行动作，能够使由于长时间持续使用而引起的电路及装置的劣化分散，有助于产品的长寿命化。
[0107]
[第二实施方式的第一变形例]
[0108]
图15是示出具备第二实施方式的第一变形例所涉及的电力变换装置2b的充电系统的结构的框图。电力变换装置2b具备控制电路13b来替代图1的控制电路13，并且具备温度传感器14-1～14-3。温度传感器14-1～14-3分别测定变压器22-1～22-3的芯体52的温度。控制电路13b基于由温度传感器14-1～14-3测定出的芯体52的温度，来执行参照图16说明的充电控制处理。
[0109]
图16是示出由图15的电力变换装置2b的控制电路13b执行的充电控制处理的流程图。图16的充电控制处理包括步骤s21～s22，来替代图13的步骤s6和s8。控制电路13b在步骤s5之后进入步骤s7，在步骤s7为“否”时，进入步骤s21。
[0110]
在步骤s21中，控制电路13b测定所选择的电力变换电路12中的变压器22的芯体52的温度temp。
[0111]
在步骤s22中，控制电路13b判断温度temp是否为预先决定的阈值tha以上，在“是”时进入步骤s9，在“否”时返回步骤s7。阈值tha例如也可以被设定为图7所示的芯体52的铁损为最小的温度、即作为芯体52的铁损开始增大的温度的80℃～90℃。
[0112]
通过执行图16的充电控制处理，在电力变换装置2b进行轻负载动作时，控制电路13b每当正在进行动作的电力变换电路12的变压器22的温度变为阈值tha以上时切换进行动作的电力变换电路12。
[0113]
图17是概要性地示出执行图16的充电控制处理时的变压器22-1～22-3的芯体52的温度随时间的变化的曲线图。图18是示出执行图16的充电控制处理时的电力变换电路12-1～12-3的动作的时序图。在图16的步骤s2中，电力变换装置2b进行重负载动作，在图16的步骤s3～s5、s7、s21、s22、s9中，电力变换装置2b进行轻负载动作。在图18的例子中，在开始轻负载动作时，最初使电力变换电路12-1进行动作。变压器22-1的芯体52的温度由于芯体52的铁损等而上升。控制电路13b监视变压器22-1的芯体52的温度，在芯体52的温度变为阈值tha以上时，使电力变换电路12-1的动作停止，并使电力变换电路12-2开始动作。由此，停止了的电力变换电路12-1的变压器22-1的芯体52的温度转为减少，并迅速地接近冷却液44a的温度。电力变换电路12-2的变压器22-2的芯体52在电力变换电路12-2开始动作之前是冷却的，但是通过电力变换电路12-2开始了动作而逐渐上升。控制电路13b监视变压器22-2的芯体52的温度，在芯体52的温度变为阈值tha以上时，使电力变换电路12-2的动作停止，并使电力变换电路12-3开始动作。在电力变换装置2b进行轻负载动作时，芯体52的铁损显著增加，但是未产生芯体52的不平衡的温度分布，由此难以产生芯体52的破损，从而能够得到具有高可靠性的电力变换装置2b。
[0114]
另外，在变压器22的芯体52的铁损具有如图7所示那样的温度特性的情况下，控制电路13b也可以以使得在铁损为最小的80℃～90℃的前后、例如70℃～100℃的范围内进行动作的方式切换进行动作的电力变换电路12。由此，电力变换装置2b即使在一般而言效率下降的轻负载动作时，也能够高效率地进行动作。
[0115]
像这样，通过基于电力变换电路12的变压器22的温度来选择性地且逐次地使多个
电力变换电路12进行动作，能够使得与以往相比难以产生由变压器22的过热引起的芯体52的破损。
[0116]
[第二实施方式的第二变形例]
[0117]
图19是示出具备第二实施方式的第二变形例所涉及的电力变换装置2c的充电系统的结构的框图。电力变换装置2c具备控制电路13c来替代图1的控制电路13，并且具备电流传感器15。电流传感器15测定各电力变换电路12的输入电流。控制电路13c基于由电流传感器15测定出的输入电流，来执行参照图20说明的充电控制处理。
[0118]
图20是示出由图19的电力变换装置2c的控制电路13c执行的充电控制处理的流程图。图20的充电控制处理包括步骤s31～s33，来替代图16的步骤s21～s22。控制电路13c在步骤s7为“否”时进入步骤s31。
[0119]
在步骤s31中，控制电路13c测定所选择的电力变换电路12的输入电流iin。
[0120]
在步骤s32中，控制电路13c基于对充电电池3进行充电所要求的负载电流的大小，来设定输入电流的阈值thb。
[0121]
在步骤s33中，控制电路13c判断输入电流iin是否为阈值thb以上，在“是”时进入步骤s9，在“否”时返回步骤s7。
[0122]
通过执行图20的充电控制处理，由此在电力变换装置2c进行轻负载动作时，控制电路13c每当正在进行动作的电力变换电路12的输入电流变为基于充电电池3的负载电流决定出的阈值thb以上时切换进行动作的电力变换电路12。
[0123]
一般而言，电力变换电路12的输出电流是基于对充电电池3进行充电所要求的负载电流的大小来控制的。然而，当变压器22的芯体52的铁损增大而电力变换电路12的效率下降时，如果不使输入电流增加则无法达成期望的输出电流。因此，控制电路13c测定变压器22的初级侧电路21的输入电流iin，在输入电流iin变为规定的阈值thb以上时，切换进行动作的电力变换电路12。另外，如参照图6所说明的那样，在轻负载动作时，对充电电池3进行充电所要求的负载电流逐渐减少，因此控制电路13c在负载电流变化时重新计算阈值thb。像这样，通过基于电力变换电路12的输入电流iin来选择性地且逐次地使多个电力变换电路12进行动作，能够使得与以往相比难以产生由变压器22的过热引起的芯体52的破损。
[0124]
另外，在电力变换装置2c进行轻负载动作时，仅使电力变换电路12-1～12-3中的一个电力变换电路进行动作，因此能够使用如图19所示那样设置于分配器11的上游的一个电流传感器15来测定各电力变换电路12-1～12-3的输入电流。取而代之地，也可以针对电力变换电路12-1～12-3的每一个电力变换电路设置用于测定各电力变换电路12-1～12-3的输入电流的电流传感器。
[0125]
[第二实施方式的第三变形例]
[0126]
图21是示出具备第二实施方式的第三变形例所涉及的电力变换装置2d的充电系统的结构的框图。电力变换装置2d具备控制电路13d来替代图1的控制电路13，并且具备电力传感器16。电力传感器16测定各电力变换电路12的输入电力。电力传感器16可以是单一的传感器，也可以是电流传感器和电压传感器的组合。控制电路13d基于由电力传感器16测定出的输入电力，来执行参照图22说明的充电控制处理。
[0127]
图22是示出由图21的电力变换装置2d的控制电路13d执行的充电控制处理的流程
图。图22的充电控制处理包括步骤s41～s43，来替代图16的步骤s21～s22。控制电路13d在步骤s7为“否”时进入步骤s41。
[0128]
在步骤s41中，控制电路13d测定所选择的电力变换电路12的输入电力pin。
[0129]
在步骤s42中，控制电路13d基于输入电力pin以及对充电电池3进行充电所要求的负载电力pout，来计算所选择的电力变换电路12的效率eff＝pout/pin。控制电路13d也可以从充电电池3接收表示对充电电池3进行充电所要求的负载电流和负载电压的大小的控制信号，基于负载电流和负载电压来计算负载电力pout。另外，控制电路13d也可以从充电电池3接收表示负载电力pout的大小的控制信号。
[0130]
在步骤s43中，控制电路13d判断效率eff是否为预先决定的阈值thc以下，在“是”时进入步骤s9，在“否”时返回步骤s7。
[0131]
通过执行图22的充电控制处理，由此在电力变换装置2d进行轻负载动作时，控制电路13d基于正在进行动作的电力变换电路12的输入电力和充电电池3的负载电力来计算正在进行动作的电力变换电路12的效率，每当效率变为阈值thc以下时切换进行动作的电力变换电路12。
[0132]
像这样，通过基于电力变换电路12的效率eff来选择性地且逐次地使使多个电力变换电路12进行动作，能够使得与以往相比难以产生由变压器22的过热引起的芯体52的破损。
[0133]
另外，在电力变换装置2d进行轻负载动作时，仅使电力变换电路12-1～12-3中的一个电力变换电路进行动作，因此能够使用如图21那样设置于分配器11的上游的一个电力传感器16，来测定各电力变换电路12-1～12-3的输入电力。取而代之地，也可以针对电力变换电路12-1～12-3的每一个电力变换电路设置用于测定各电力变换电路12-1～12-3的输入电力的电力传感器。
[0134]
[第二实施方式的效果]
[0135]
根据第二实施方式所涉及的电力变换装置2、2b～2d，通过选择性地且逐次地使多个电力变换电路12进行动作，能够使得与以往相比难以产生由变压器22的过热引起的芯体52的破损，从而能够提高其可靠性。
[0136]
根据第二实施方式所涉及的电力变换装置2、2b～2d，即使不具备如图4和图5所示那样的冷却装置，也通过选择性地且逐次地使多个电力变换电路12进行动作而使得变压器22的芯体52的温度与以往相比难以上升。
[0137]
即使在例如专利文献2那样变压器具备冷却用的水路的情况下，也有可能由于仅冷却芯体的一部分而使芯体产生大的温度差，由于该温度差而在芯体产生应力，从而使芯体破损。另一方面，根据第二实施方式所涉及的电力变换装置2、2b～2d，通过选择性地且逐次地使多个电力变换电路12进行动作，使得变压器22的芯体52的温度难以上升，因而，也难以产生大的温度差。由此，能够使得与以往相比难以产生芯体52的破损。
[0138]
[其它变形例]
[0139]
也可以将参照图9～图11所说明的阀47应用于第二实施方式所涉及的电力变换装置2、2b～2d。在该情况下，控制电路13、13b～13d将设置于与正在进行动作的电力变换电路12的变压器22进行了热接触的流路f1～f3的阀开启，并将设置于与处于停止状态的电力变换电路12的变压器22进行了热接触的流路f1～f3的阀关闭。由此，能够使变压器22的冷却
性能进一步提高。
[0140]
在上面的说明中，说明了在对充电电池3进行充电所要求的负载电压达到了充电电池3的满充电的电压th时电力变换装置2从重负载动作转变为轻负载动作的情况，但是不限定于此。电力变换装置2也可以在负载电压变为预先决定的比满充电的电压th低的阈值以上时，从重负载动作转变未轻负载动作。
[0141]
在上面的说明中，说明了电力变换装置2基于对充电电池3进行充电所要求的负载电压而从重负载动作转变为轻负载动作的情况，但是不限定于此。电力变换装置2也可以基于对充电电池3进行充电所要求的负载电流或负载电力而从重负载动作转变为轻负载动作。
[0142]
在上面的说明中，主要说明了使得难以产生变压器22的过热的情况，但是本公开的实施方式所涉及的电力变换装置也可以构成为难以产生初级侧电路21、次级侧电路23、和/或其它发热部件的过热。
[0143]
在图1等中，说明了电力变换装置2从例如三相的交流电源1接受三相的交流电力供给的情况，但是本公开的实施方式所涉及的电力变换装置也可以构成为从一个或多个单相交流电源接受电力供给，还可以构成为从一个二相交流电源接受电力供给。在电力变换装置从一个单相交流电源接受电力供给的情况下，分配器11也可以向三个电力变换电路12供给相同的交流电力。另外，在电力变换装置从两个单相交流电源接受电力供给的情况下，分配器11也可以向一个电力变换电路12供给一方的交流电源的交流电力，向另一个电力变换电路12供给另一方的交流电源的交流电力。在该情况下，控制电路13使剩余的一个电力变换电路12的动作停止。另外，在电力变换装置从三个单相交流电源接受电力供给的情况下，分配器11也可以以一一对应的方式向各电力变换电路12供给各交流电源的交流电力。另外，在电力变换装置从二相交流电源接受电力供给的情况下，分配器11也可以向一个电力变换电路12供给某个相的交流电力，向另一个电力变换电路12供给另一相的交流电力。在该情况下，控制电路13使剩余的一个电力变换电路12的动作停止。
[0144]
本公开的实施方式所涉及的电力变换装置也可以构成为从一个或多个直流电源接受电力供给。在该情况下，分配器11与从一个或多个单相交流电源接受电力供给的情况同样地向三个电力变换电路12供给电力，另外，省略各电力变换电路12的初级侧电路21的二极管d1～d4和功率因数改善电路31。
[0145]
本公开的实施方式所涉及的电力变换装置也可以具备两个或四个以上的电力变换电路。
[0146]
本公开的实施方式所涉及的电力变换装置也可以具备分别包括变压器的任意的电力变换电路，而不限于包括llc谐振型dc/dc转换器电路的电力变换电路12。
[0147]
本公开的实施方式所涉及的电力变换装置也可以构成为向负载电压的大小变化的任意的负载装置供给直流电力，而不限于充电电池3。
[0148]
产业上的可利用性
[0149]
本公开的一个方式所涉及的电力变换装置例如能够应用于用于电动汽车或插电混合动力汽车的车载充电系统。
[0150]
附图标记说明
[0151]
1：交流电源；2、2a～2d：电力变换装置；3：充电电池；11：分配器；12-1～12-3：电力
变换电路；13、13a～13d：控制电路；14-1～14-3：温度传感器；15：电流传感器；16：电力传感器；21-1～21-3：初级侧电路；22-1～22-3：变压器；23-1～23-3：次级侧电路；31：功率因数改善电路；41：壳体；42、43、44：腔室；44a：冷却液；44b、44c：壁部；44d：流入口；44e：流出口；44f：翅片；44g：隔板；45：散热器；46：泵；47-1～47-3：阀；51：骨架；52：芯体；53：灌封胶；c1～c3：电容器；d1～d8：二极管；l1：初级绕组；l2：次级绕组；l3：漏电感；q1～q4：开关元件；sw-1～sw-3：开关。