WO2022149526A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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power
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transformer
load
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岳彦 山川
啓 松本
進 中村
豊 宮本
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter

Definitions

  • This disclosure relates to a power conversion device, a control method of the power conversion device, and a charging system.
  • Patent Document 1 discloses a switching power supply device applicable to a charging device of an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • Some power conversion devices are configured as an isolated circuit equipped with a transformer.
  • the temperature of the transformer core gradually increases as the power converter continues to operate.
  • external force is applied to the core due to the thermal expansion of the transformer parts (bobbins, potting, etc.), and stress is applied to the core due to the unbalanced temperature distribution of the core. Occurs. As a result of such external force and stress, the core may be damaged.
  • Patent Document 2 discloses a transformer provided with a water channel for cooling. Even if the transformer is cooled using cooling water as in Patent Document 2, heat exceeding the cooling performance of the transformer may be generated depending on the magnitude of the current flowing through the transformer, and the core may be damaged.
  • An object of the present disclosure is to provide an isolated power conversion device equipped with a transformer, which is less likely to cause core damage due to overheating of the transformer. Further, an object of the present disclosure is to provide a control method for such a power conversion device. It is also an object of the present disclosure to provide a charging system with such a power conversion device.
  • Multiple power conversion circuits that each have a transformer and supply DC power to a common load device, It is equipped with a control circuit that controls each of the power conversion circuits.
  • the control circuit when the load voltage of the load device becomes equal to or higher than the first threshold value, one of the plurality of power conversion circuits operates the power conversion circuit and the other power conversion circuit operates.
  • the plurality of power conversion circuits are selectively and sequentially operated so as to stop.
  • the power conversion device According to the power conversion device according to one aspect of the present disclosure, it is possible to make it less likely that the core is damaged due to overheating of the transformer.
  • FIG. 16 is a graph which shows the time change of the temperature of the core 52 of the transformers 22-1 to 22-3 when the charge control process of FIG. 16 is executed.
  • 16 is a timing chart showing the operation of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 when the charge control process of FIG. 16 is executed.
  • It is a block diagram which shows the structure of the charging system provided with the power conversion apparatus 2C which concerns on the 2nd modification of 2nd Embodiment.
  • It is a flowchart which shows the charge control process executed by the control circuit 13C of the power conversion apparatus 2C of FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a charge control process executed by the control circuit 13D of the power conversion device 2D of FIG. 21.
  • a power conversion device including a transformer and a plurality of power conversion circuits for supplying DC power to a common load device will be described.
  • a power conversion circuit having a transformer having the highest cooling performance is operated in order to prevent the transformer from overheating. The device will be described.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a charging system including the power conversion device 2 according to the first embodiment.
  • the charging system of FIG. 1 includes a power conversion device 2 and a rechargeable battery 3.
  • the power conversion device 2 converts the AC power supplied from the AC power source 1 such as a commercial AC power source into DC power and supplies the AC power to the rechargeable battery 3 for charging.
  • the charging system of FIG. 1 is mounted on, for example, an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle.
  • the power conversion device 2 includes a distributor 11, switches SW-1 to SW-3, power conversion circuits 12-1 to 12-3, and a control circuit 13. Further, the power conversion device 2 further includes a housing 41, a radiator 45, and a pump 46, as will be described later with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the distributor 11 distributes the 100V or 200V AC power supplied from the AC power supply 1 to the AC power of the LN1 phase, the LN2 phase, and the LN3 phase, and distributes the distributed AC power to the switches SW-1 to SW-. It is supplied to the power conversion circuits 12-1 to 12-3 via 3.
  • the AC power supply 1 is, for example, a three-phase AC power supply, and the LN1 phase, the LN2 phase, and the LN3 phase are, for example, AC power of each phase of the three-phase AC power.
  • the switch SW-1 passes or blocks the AC power of the LN1 phase supplied from the distributor 11 to the power conversion circuit 12-1.
  • the switch SW-2 passes or blocks the LN2 phase AC power supplied from the distributor 11 to the power conversion circuit 12-2.
  • the switch SW-3 passes or blocks the AC power of the LN3 phase supplied from the distributor 11 to the power conversion circuit 12-3.
  • the switches SW-1 to SW-3 are, for example, mechanical relays and the like.
  • the power conversion circuit 12-1 converts LN1 phase AC power into DC power
  • the power conversion circuit 12-2 converts LN2 phase AC power into DC power
  • the power conversion circuit 12-3 converts LN3 phase AC power.
  • the power conversion circuits 12-1 to 12-3 each supply DC power to the rechargeable battery 3 which is a common load device.
  • the power conversion circuits 12-1 to 12-3 generate an output voltage equal to the load voltage required for charging the rechargeable battery 3.
  • the power conversion circuit 12-1 includes a primary side circuit 21-1, a transformer 22-1, and a secondary side circuit 23-1.
  • the power conversion circuit 12-2 includes a primary side circuit 21-2, a transformer 22-2, and a secondary side circuit 23-2.
  • the power conversion circuit 12-3 includes a primary side circuit 21-3, a transformer 22-3, and a secondary side circuit 23-3. As described above, the power conversion circuits 12-1 to 12-3 are configured as isolated circuits including transformers 22-1 to 22-3, respectively. The output terminals of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 are connected in parallel to the rechargeable battery 3.
  • the control circuit 13 receives from the rechargeable battery 3 a control signal indicating the magnitude of the load current and the load voltage required for charging the rechargeable battery 3.
  • the control circuit 13 operates the switch SW-1 so as to operate one, two, or three of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 according to the required load current and the magnitude of the load voltage. -SW-3 and power conversion circuits 12-1 to 12-3 are controlled.
  • the control circuit 13 turns on the switches SW-1 to SW-3 corresponding to the power conversion circuit, and also switches the power conversion circuit.
  • the elements Q1 to Q4 (described later with reference to FIG. 2) are switched in a predetermined cycle.
  • control circuit 13 turns off the switches SW-1 to SW-3 corresponding to the power conversion circuit, and also turns off the power.
  • the switching operation of the switching elements Q1 to Q4 of the conversion circuit is stopped.
  • the control circuit 13 is composed of, for example, a microcomputer including a CPU and a memory.
  • switches SW-1 to SW-3 are collectively referred to as “switch SW”.
  • the power conversion circuits 12-1 to 12-3 are collectively referred to as “power conversion circuit 12".
  • the primary side circuits 21-1 to 21-3 are collectively referred to as “primary side circuit 21”.
  • transformers 22-1 to 22-3 are collectively referred to as “trans 22”.
  • the secondary side circuits 23-1 to 23-3 are also collectively referred to as "secondary side circuit 23".
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an exemplary configuration of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 of FIG.
  • the primary side circuit 21 includes diodes D1 to D4, capacitors C1 to C2, a power factor improving circuit 31, and switching elements Q1 to Q4.
  • the diodes D1 to D4 rectify the AC power of the LN1 phase, the LN2 phase, or the LN3 phase input via any of the switches SW-1 to SW-3.
  • the capacitor C1 smoothes the power rectified by the diodes D1 to D4.
  • the power factor improving circuit 31 improves the power factor by suppressing the harmonics of the rectified and smoothed DC power.
  • the switching elements Q1 to Q4 form a full-bridge type inverter circuit, and convert the DC power output from the power factor improving circuit 31 into AC power.
  • the switching elements Q1 to Q4 are, for example, N-channel MOSFETs.
  • the switching elements Q1 to Q4 are turned on / off according to a control signal applied to the gate from the control circuit 13.
  • the capacitor C2 is connected between the switching elements Q1 to Q4 and the primary winding L1 of the transformer 22.
  • the transformer 22 includes a primary winding L1 and a secondary winding L2.
  • the primary winding L1 and the secondary winding L2 each have an exciting inductance.
  • the transformer 22 further has a leakage inductance L3. The configuration of the transformer 22 will be described in more detail with reference to FIG.
  • the secondary circuit 23 includes diodes D5 to D8 and a capacitor C3.
  • the diodes D5 to D8 rectify the AC power generated in the secondary winding L2 of the transformer 22.
  • the capacitor C3 smoothes the power rectified by the diodes D5 to D8.
  • the rectified and smoothed DC power is supplied to the rechargeable battery 3.
  • the exciting inductance of the primary winding L1 of the transformer 22, the leakage inductance L3, and the capacitor C2 form an LLC resonance circuit. Therefore, the switching elements Q1 to Q4 of the primary circuit 21, the capacitors C2, the transformer 22, and the secondary circuit 23 form an LLC resonance type DC / DC converter circuit.
  • the LLC resonant DC / DC converter circuit is widely used in high-efficiency power supply devices such as industrial switching power supply devices, in-vehicle charging devices, and power converters.
  • the control circuit 13 uses a frequency modulation method that changes the switching frequency of the switching elements Q1 to Q4 while monitoring the load voltage required to charge the rechargeable battery 3, and the power conversion circuits 12-1 to 12-3.
  • the power conversion circuits 12-1 to 12-3 are controlled so that the output voltage of the above is close to the load voltage.
  • the power conversion circuits 12-1 to 12-3 can reduce the switching loss by operating the switching elements Q1 to Q4 with zero voltage switching. Further, the power conversion circuits 12-1 to 12-3 can reduce the surge current and the voltage and reduce the noise by generating a switching current close to a sine wave.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an exemplary configuration of the transformers 22-1 to 22-3 of FIG.
  • the transformer 22 includes a primary winding L1 and a secondary winding L2 as described above, and further includes a bobbin 51, a core 52, and a potting 53.
  • the primary winding L1 and the secondary winding L2 are wound around the bobbin 51.
  • the core 52 is composed of core portions 52a and 52b, and the core portions 52a and 52b sandwich a bobbin 51 around which the primary winding L1 and the secondary winding L2 are wound.
  • the core 52 is made of, for example, ferrite.
  • the core 52 is embedded in a potting 53 made of silicone rubber or the like.
  • Copper loss occurs in the primary winding L1 and the secondary winding L2, iron loss occurs in the core 52, and the temperatures of the primary winding L1, the secondary winding L2, and the core 52 rise due to these losses. do.
  • the heat of the primary winding L1, the secondary winding L2, and the core 52 is released to the outside through the potting 53. Further, by conducting heat to each other between the core portions 52a and 52b, the temperature difference between the core portions 52a and 52b can be reduced.
  • the thermal conductivity of the material used for the potting 53 is about 1 to 2 W / (m ⁇ K), whereas the thermal conductivity of the ferrite used for the core 52 is 5 W / (m ⁇ K). ), And has high heat dissipation.
  • the thickness of the potting 53 around the core 52 may be constant or may vary from place to place.
  • the potting 53 at the bottom of the transformer 22 is more than any other portion. Is also getting thinner.
  • FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a housing 41 for explaining the cooling device of the power conversion device 2 of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the housing 41 for explaining the cooling device of the power conversion device 2 of FIG.
  • FIG. 5 shows a cross section taken along the line AA'of FIG.
  • the power conversion device 2 further includes a housing 41, a radiator 45, and a pump 46.
  • the housing 41 protects its internal components from water, dust, noise, and the like.
  • the housing 41 is configured by fitting a plurality of parts formed by die-casting aluminum or the like to each other.
  • the housing 41 includes chambers 42 to 44. Chambers 42, 43 accommodate each component of the power converter 2 shown in FIG.
  • a cooling liquid 44a for example, cooling water or an antifreeze liquid called LLC (Long Life Coolant) circulates inside the chamber 44.
  • the coolant 44a is in thermal contact with each component of the power converter 2 via the walls 44b, 44c of the chamber 44.
  • the chamber 44 is connected to the radiator 45 and the pump 46 outside the housing 41 via the inlet 44d and the outlet 44e.
  • the coolant 44a circulates in the chamber 44, the radiator 45, and the pump 46 by the pump 46.
  • the heat generated by the heat generating components of the power conversion device 2 (primary side circuit 21, transformer 22, secondary side circuit 23, etc.) is transferred to the coolant 44a via the wall portions 44b, 44c, and is transferred to the coolant 44a.
  • the heat is released from the radiator 45.
  • the chamber 44 may include one or more fins 44f to improve cooling performance.
  • FIG. 5 schematically shows the footprints of the primary side circuit 21, the transformer 22, and the secondary side circuit 23 of the power conversion circuit 12.
  • the power conversion circuits 12-1 to 12-3 have the same configuration as each other, and therefore the primary side circuits 21-1 to 21-3 have the same dimensions as each other, and the transformers 22-1 to 22-1 to The case where 22-3 has the same size as each other and the secondary side circuits 23-1 to 23-3 have the same size as each other is shown.
  • the chamber 44 is a flow path F1 to F3 for flowing the coolant 44a, and includes at least the flow paths F1 to F3 in thermal contact with the transformers 22-1 to 22-3, respectively. ..
  • the flow paths F1 to F3 may further be in thermal contact with the primary side circuits 21-1 to 21-3 and the secondary side circuits 23-1 to 23-3, respectively.
  • the primary side circuits 21-1 to 21-3, the transformers 22-1 to 22-3, and the secondary side circuits 23-1 to 23-3 pass through the wall portion 44b (see FIG. 4) of the chamber 44. It is in thermal contact with the flow paths F1 to F3.
  • the flow paths F1 to F3 may be connected to each other at least partially.
  • the housing 41, the radiator 45, and the pump 46 constitute a cooling device for the power conversion device 2, and cool the heat-generating components of the power conversion device 2.
  • the magnitude of the load voltage required to charge the rechargeable battery 3 depends on the charging state of the rechargeable battery 3, that is, the charged voltage (hereinafter referred to as "voltage of the rechargeable battery 3"). It changes from the lower limit voltage to the fully charged voltage.
  • the load current and the magnitude of the load power required for charging the rechargeable battery 3 also change depending on the charging state of the rechargeable battery 3.
  • the power conversion device 2 changes the number of operating power conversion circuits 12-1 to 12-3 according to the load current or the magnitude of the load power required for charging the rechargeable battery 3.
  • the power conversion device 2 operates all the power conversion circuits 12-1 to 12-3 in a heavy load state where a large current or a large power is required to charge the rechargeable battery 3, and the rechargeable battery 3 is charged. In a light load state where a small current or a small power is required for charging, only one of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 is operated.
  • the operation of the power conversion device 2 when operating all the power conversion circuits 12-1 to 12-3 is referred to as "heavy load operation", and among the power conversion circuits 12-1 to 12-3.
  • the operation of the power conversion device 2 when only one is operated is called "light load operation".
  • FIG. 6 is a graph showing exemplary changes in load power and load voltage when the rechargeable battery 3 in FIG. 1 is charged.
  • the power conversion device 2 starts charging the rechargeable battery 3
  • the power conversion device 2 first operates all of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 (heavy load operation).
  • the power conversion device 2 operates all of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 in order to prevent deterioration of the rechargeable battery 3.
  • the rechargeable battery 3 is charged with a small amount of power.
  • the power conversion device 2 charges the rechargeable battery 3 with a constant current, and the load power gradually increases as the load voltage rises.
  • the power conversion device 2 Increases the output power of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 and charges the rechargeable battery 3 with a constant high power.
  • Th the voltage of the rechargeable battery 3 further increases and approaches the fully charged voltage Th
  • an excessive voltage is applied to the rechargeable battery 3 by superimposing the voltage drop due to the internal resistance of the rechargeable battery 3 and the current on the load voltage. , The rechargeable battery 3 may be damaged and its life may be shortened.
  • the power conversion device 2 operates only one of the power conversion circuits 12-1 to 12-3, and of the other power conversion circuits. Stop the operation (light load operation). Since the number of operating power conversion circuits 12-1 to 12-3 is reduced and the output current is reduced, the voltage drop of the rechargeable battery 3 is reduced, and as a result, the load voltage is temporarily lowered. After that, the operating power conversion circuit gradually reduces the current flowing through the rechargeable battery 3. By reducing the current flowing through the rechargeable battery 3, the voltage drop of the rechargeable battery 3 is further reduced, and the voltage of the rechargeable battery 3 approaches the fully charged voltage Th.
  • the power conversion device 2 changes the number of operating power conversion circuits 12-1 to 12-3 according to the magnitude of the load voltage instead of the magnitude of the load current or the load power. Let me.
  • FIG. 7 is a graph showing the temperature characteristics of the iron loss of the cores 52 of the transformers 22-1 to 22-3 of FIG.
  • copper loss occurs due to the current flowing through the primary winding L1 and the secondary winding L2
  • iron loss occurs due to the magnetic flux flowing through the core 52. Since a magnetic flux is generated by the exciting current flowing through the primary winding L1, the magnetic flux increases as the exciting current increases, and the iron loss increases. Further, the higher the output voltage, the higher the exciting current, and the smaller the output current, the higher the exciting current. Therefore, as the voltage of the rechargeable battery 3 approaches full charge and the output current of the power conversion circuit 12 is reduced, iron loss occurs. The amount of heat generated by the core 52 increases.
  • Materials such as ferrite, which are generally used for the core 52 of the transformer 22, have the temperature characteristics of iron loss as shown in FIG. Iron loss is minimized at 80-90 ° C. When the temperature of the core 52 exceeds 80 to 90 ° C. during the operation of the power conversion circuit 12, the iron loss increases and the temperature of the core 52 further rises. As the temperature of the core 52 rises, the iron loss also increases. By repeating this cycle, thermal runaway may occur and the core 52 of the transformer 22 may be damaged. In order to reduce the thermal runaway of the transformer 22, it is important to reduce or manage the heat generated by the transformer 22.
  • the primary side current of the transformer 22 includes a current component (that is, an exciting current) that contributes to the generation of magnetic flux and a current component that contributes to the generation of secondary side current.
  • a current component that is, an exciting current
  • the latter current component is dominant, and the power conversion circuit 12 operates with high efficiency.
  • the output power and the output current decrease, the resonance current decreases, the exciting current that does not contribute to the generation of the secondary side current becomes dominant, and the efficiency of the power conversion circuit 12 decreases. Therefore, in the light load operation, by operating only one power conversion circuit without operating all of the power conversion circuits 12-1 to 12-3, the amount of decrease in the output current of the operating power conversion circuit is reduced. Can be reduced and the decrease in efficiency can be mitigated.
  • the power conversion device 2 has a transformer 22 having the highest cooling performance when operating only one of a plurality of power conversion circuits 12 in a light load operation.
  • the provided power conversion circuit 12 is operated.
  • the bottom surface of the transformer 22 thermally contacts the flow paths F1 to F3 via the wall portion 44b of the chamber 44.
  • the entire bottom surface thereof faces the flow path F2
  • the transformers 22-1 and 22-3 a part of the bottom surface thereof flows. It faces the roads F1 and F3. Therefore, the area where the transformer 22-2 is in thermal contact with the flow path F2 is larger than the area where the transformers 22-1 and 22-3 are in thermal contact with the flow paths F1 and F3, respectively.
  • the cooling performance of the transformer 22-2 becomes higher than the cooling performance of the transformers 22-1, 22-3.
  • the control circuit 13 has a flow path among the plurality of power conversion circuits 12 when the power conversion device 2 operates with a light load, that is, when the load voltage of the rechargeable battery 3 becomes equal to or higher than a predetermined threshold value Th.
  • the power conversion circuit 12 including the transformer 22 having the largest area of the region in thermal contact with F1 to F3 is operated, and the operation of the other power conversion circuits 12 is stopped. Therefore, in the example of FIG. 5, when the power conversion device 2 operates with a light load, the control circuit 13 operates only the power conversion circuit 12-2 and stops the operation of the power conversion circuits 12-1 and 12-3. ..
  • the power conversion circuit 12 including the transformer 22 having the highest cooling performance can be operated. It operates and can make the core 52 less likely to be damaged due to overheating of the transformer 22 than before.
  • FIG. 8 is a diagram showing heat conduction between transformers 22-1 to 22-3 when the transformers 22-1 to 22-3 of FIG. 1 are in thermal contact with each other.
  • the transformer 22 of the power conversion circuit 12 that has stopped operating approaches the temperature of the coolant 44a in a relatively short time. Therefore, by arranging the transformers 22 of each power conversion circuit 12 so as to be in thermal contact with each other, heat is dissipated from the transformer 22 of the operating power conversion circuit 12 to the transformer 22 of the stopped power conversion circuit 12. Can be done. In particular, by contacting the transformer 22 of the power conversion circuit 12 in operation with the transformers 22 of the plurality of stopped power conversion circuits 12, the transformer 22 of one stopped power conversion circuit 12 is brought into contact with the transformer 22. Cooling performance is improved.
  • the control circuit 13 operates one power conversion circuit 12 including a transformer 22 that is in thermal contact with at least two other transformers 22 among the plurality of power conversion circuits 12 when the power conversion device 2 operates with a light load.
  • the operation of the other power conversion circuit 12 is stopped. Therefore, in the example of FIG. 8, the control circuit 13 operates only the power conversion circuit 12-2 including the transformer 22-2 when the power conversion device 2 operates with a light load, and the transformers 22-1 and 22-3 are operated.
  • the operation of the power conversion circuits 12-1 and 12-3 provided is stopped. In this way, by operating one power conversion circuit 12 including a transformer 22 that is in thermal contact with at least two other transformers 22, the power conversion circuit 12 including the transformer 22 having the highest cooling performance operates. ,
  • the damage of the core 52 due to the overheating of the transformer 22 can be made less likely to occur than before.
  • each power conversion circuit 12 By arranging the transformers 22 of each power conversion circuit 12 so as to be in thermal contact with each other, even if there is no difference in the area of the region where the transformers 22 are in thermal contact with the flow paths F1 to F3. , The power conversion circuit 12 provided with the transformer 22 having the highest cooling performance can be operated. Further, by arranging each transformer 22 so that the transformer 22 having the largest area of the region in thermal contact with the flow paths F1 to F3 is in thermal contact with at least two other transformers 22, the transformer 22 is cooled. Performance can be further improved.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a charging system including a power conversion device 2A according to a modification of the first embodiment.
  • the power conversion device 2A includes a control circuit 13A instead of the control circuit 13 of FIG. 1, and further includes valves 47-1 to 47-3.
  • the valves 47-1 to 47-3 pass or block the coolant 44a flowing through the flow paths F1 to F3, as will be described later with reference to FIGS. 10 and 11.
  • the valves 47-1 to 47-3 are, for example, solenoid valves.
  • the control circuit 13A controls the switches SW-1 to SW-3 and the power conversion circuits 12-1 to 12-3 in the same manner as the control circuit 13 of FIG. 1, and further opens and closes the valves 47-1 to 47-3. Control.
  • valve 47 In this specification, valves 47-1 to 47-3 are collectively referred to as "valve 47".
  • FIG. 10 is a vertical sectional view of a housing 41 for explaining the cooling device of the power conversion device 2A of FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the housing 41 for explaining the cooling device of the power conversion device 2A of FIG.
  • FIG. 11 shows a cross section taken along the line BB'of FIG.
  • the chamber 44 includes a partition plate 44g that separates the flow paths F1 to F3 from each other.
  • the valves 47-1 to 47-3 are provided in the flow paths F1 to F3, respectively, and pass or block the coolant 44a flowing in the flow paths F1 to F3.
  • the control circuit 13A operates the power conversion circuit 12 of one of the plurality of power conversion circuits 12 and stops the operation of the other power conversion circuits 12 as described above. do. Further, the control circuit 13A opens the valves provided in the flow paths F1 to F3 that are in thermal contact with the transformer 22 of the operating power conversion circuit 12 when the power conversion device 2A operates with a light load, and is stopped.
  • FIG. 11 shows a case where only the valve 47-2 is opened and the valves 47-1 and 47-3 are closed. In this way, by increasing the flow velocity of the flow paths F1 to F3 that are in thermal contact with the transformer 22 of the operating power conversion circuit 12, the cooling performance of the transformer 22 of the operating power conversion circuit 12 is improved. Damage to the core 52 due to overheating of the transformer 22 can be made less likely to occur than in the past.
  • the present inventors have confirmed that when the iron loss of the core 52 is maximized, the temperature of the core 52 is lowered by 20 ° C. by increasing the flow rate from 4 liters / minute to 6 liters / minute. ..
  • valve 47 is provided upstream of the transformer 22, but the valve 47 may be provided at any location along the flow paths F1 to F3, for example, downstream of the transformer 22. ..
  • the valve 47 does not need to completely block the flow paths F1 to F3, and the flow velocity of the open flow path can be increased by partially making the flow path difficult.
  • the valve 47 By using the valve 47, even when there is no difference in the area of the region where the transformer 22 is in thermal contact with the flow paths F1 to F3, the transformer 22 of the operating power conversion circuit 12 can be cooled satisfactorily. Can be done. Further, the control circuit 13A operates when the power conversion circuit 12 including the transformer 22 having the largest area in the region thermally contacted with the flow paths F1 to F3 is operated and the operation of the other power conversion circuits 12 is stopped. The valves 47 provided in the flow paths F1 to F3 that are in thermal contact with the transformer 22 of the power conversion circuit 12 inside are opened, and the flow paths F1 to F3 that are in thermal contact with the transformer 22 of the stopped power conversion circuit 12 are opened. The valve 47 provided in may be closed. Thereby, the cooling performance of the transformer 22 can be further improved.
  • the transformer 22 of the operating power conversion circuit 12 can be satisfactorily cooled even when the transformers 22 of each power conversion circuit 12 are not in thermal contact with each other.
  • the control circuit 13A is in operation when operating one power conversion circuit 12 including a transformer 22 that is in thermal contact with at least two other transformers 22 and stopping the operation of the other power conversion circuit 12.
  • the valves 47 provided in the flow paths F1 to F3 that are in thermal contact with the transformer 22 of the power conversion circuit 12 are opened, and are provided in the flow paths F1 to F3 that are in thermal contact with the transformer 22 of the stopped power conversion circuit 12.
  • the closed valve 47 may be closed. Thereby, the cooling performance of the transformer 22 can be further improved.
  • the transformer 22 having the highest cooling performance when operating only one of the plurality of power conversion circuits 12 is provided.
  • the power conversion circuit 12 can be operated.
  • the core 52 can be less likely to be damaged due to overheating of the transformer 22, and the reliability of the power conversion device 2.2A can be improved.
  • FIG. 12 is a graph schematically showing the temporal change in the temperature of the core 52 of the transformers 22-1 to 22-3 when the power conversion device 2 of FIG. 1 is switched from the heavy load operation to the light load operation.
  • FIG. 12 shows a case where the transformers 22-1 to 22-3 of the power conversion device 2 of FIG. 1 do not have sufficient cooling performance.
  • the temperatures of the cores 52 of the transformers 22-1 to 22-3 are equal to each other.
  • the power conversion device 2 operates with a light load, in the example of FIG.
  • the transformer 22- when only the power conversion circuit 12-1 operates and the operations of the power conversion circuits 12-2 and 12-3 stop, the transformer 22-
  • the temperature of the core 52 of 1 rises substantially linearly at a rate of about 0.01 ° C./sec, and the temperature of the core 52 of the transformers 22-2 and 22-3 linearly rises at a rate of about 0.1 ° C./sec. Decreases to. If the operation shown in FIG. 12 is continued, the core 52 of the transformer 22-1 may overheat and be damaged. Therefore, in the second embodiment, the control circuit 13 has a plurality of power conversion circuits when the power conversion device 2 operates with a light load, that is, when the load voltage of the rechargeable battery 3 becomes equal to or higher than the threshold value Th. A plurality of power conversion circuits 12 are selectively and sequentially operated so that one of the power conversion circuits 12 operates and the operation of the other power conversion circuit 12 stops.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a charge control process executed by the control circuit 13 of the power conversion device 2 according to the second embodiment.
  • step S1 the control circuit 13 determines whether or not the magnitude of the load voltage required for charging the rechargeable battery 3 is equal to or greater than a predetermined threshold value Th, and if YES, step S3. If NO, proceed to step S2.
  • the threshold value Th is set to the fully charged voltage of the rechargeable battery 3, for example, as described with reference to FIG.
  • step S2 the control circuit 13 turns on and operates all the power conversion circuits 12-1 to 12-3 (heavy load operation), and then periodically returns to step S1.
  • step S3 the control circuit 13 stops the operation of all the power conversion circuits 12-1 to 12-3.
  • step S4 the control circuit 13 selects one of the power conversion circuits 12-1 to 12-3.
  • step S5 the control circuit 13 turns on and operates the selected power conversion circuit 12 (light load operation), and starts supplying power to the rechargeable battery 3.
  • step S6 the control circuit 13 starts timing the operation time of the selected power conversion circuit 12.
  • step S7 the control circuit 13 determines whether or not the rechargeable battery 3 has reached full charge, and if YES, the process proceeds to step S10, and if NO, the process proceeds to step S8.
  • step S8 the control circuit 13 determines whether or not the operating time for the selected power conversion circuit 12, that is, the predetermined time period for the selected power conversion circuit 12 has expired, and YES. When, the process proceeds to step S9, and when NO, the process returns to step S7.
  • step S9 the control circuit 13 selects the next power conversion circuit 12 from the power conversion circuits 12-1 to 12-3 in a predetermined order, and returns to step S5.
  • the power conversion circuit 12-2 operates next to the power conversion circuit 12-1
  • the power conversion circuit 12-3 operates next to the power conversion circuit 12-2, and the power is generated.
  • the power conversion circuit 12-1 operates next to the conversion circuit 12-3, and thereafter, the power conversion circuits 12-1 to 12-3 operate selectively and sequentially.
  • step S10 the control circuit 13 stops the operation of all the power conversion circuits 12-1 to 12-3.
  • FIG. 14 is a timing chart showing the operation of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 when the charge control process of FIG. 13 is executed.
  • the power conversion device 2 operates with a heavy load
  • steps S3 to S9 of FIG. 13 the power conversion device 2 operates with a light load.
  • the control circuit 13 switches the operating power conversion circuit 12 among the power conversion circuits 12-1 to 12-3 every time a predetermined time period elapses.
  • the power conversion circuits 12-1 to 12-3 operate, for example, for the same period of time.
  • each of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 operates during a 1/3 time period, and operates during the remaining 2/3 time period. Stop.
  • the temperature decrease rate of the core 52 of the transformer 22 in the stopped power conversion circuit 12 is the temperature increase rate of the core 52 of the transformer 22 in the operating power conversion circuit 12. It is 10 times. Therefore, as shown in FIG. 14, when the power conversion device 2 operates with a light load, the temperature of the core 52 does not rise effectively by switching the operating power conversion circuit 12.
  • the time period of step S8 in FIG. 13 is determined based on the temperature rise rate of the core 52, the temperature decrease rate of the core 52, the upper limit of the temperature at which thermal runaway does not occur, and the like.
  • the time period of step S8 in FIG. 13 may be set to, for example, 1 minute or 2 minutes in order to disperse the core 52 that rises in temperature.
  • the time period of step S8 in FIG. 13 may be the same or different for the plurality of power conversion circuits 12.
  • the control circuit 13 is a plurality of power conversion circuits so that when the power conversion device 2 operates under a light load, the total operating time lengths of the power conversion circuits 12 over a predetermined long time period are equal to each other. 12 may be operated selectively and sequentially. Further, the control circuit 13 selects a plurality of power conversion circuits 12 so as to allocate a longer operating time to the power conversion circuit 12 including the transformer 22 having higher cooling performance when the power conversion device 2 operates with a light load. It may be operated in a targeted and sequential manner. For example, as described above, the transformer 22 that is in thermal contact with the flow paths F1 to F3 in a larger area has higher cooling performance, and the transformer 22 that is in thermal contact with more transformers 22 has higher cooling performance. , Has higher cooling performance.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a charging system including a power conversion device 2B according to a first modification of the second embodiment.
  • the power conversion device 2B includes a control circuit 13B instead of the control circuit 13 of FIG. 1, and further includes temperature sensors 14-1 to 14-3.
  • the temperature sensors 14-1 to 14-3 measure the temperature of the core 52 of the transformers 22-1 to 22-3, respectively.
  • the control circuit 13B executes the charge control process described with reference to FIG. 16 based on the temperature of the core 52 measured by the temperature sensors 14-1 to 14-3.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a charge control process executed by the control circuit 13B of the power conversion device 2B of FIG.
  • the charge control process of FIG. 16 includes steps S21 to S22 instead of steps S6 and S8 of FIG.
  • the control circuit 13B proceeds to step S7 after step S5, and when step S7 is NO, proceeds to step S21.
  • step S21 the control circuit 13B measures the temperature Temp of the core 52 of the transformer 22 in the selected power conversion circuit 12.
  • step S22 the control circuit 13B determines whether or not the temperature Temp is equal to or higher than the predetermined threshold value ThA. If YES, the process proceeds to step S9, and if NO, the process returns to step S7.
  • the threshold value ThA may be set to, for example, a temperature at which the iron loss of the core 52 shown in FIG. 7 is minimized, that is, a temperature at which the iron loss of the core 52 begins to increase, which is 80 ° C. to 90 ° C.
  • the control circuit 13B receives each time the temperature of the transformer 22 of the operating power conversion circuit 12 becomes equal to or higher than the threshold value ThA when the power conversion device 2B operates with a light load. , The operating power conversion circuit 12 is switched.
  • FIG. 17 is a graph schematically showing the temporal change in the temperature of the core 52 of the transformers 22-1 to 22-3 when the charge control process of FIG. 16 is executed.
  • FIG. 18 is a timing chart showing the operation of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 when the charge control process of FIG. 16 is executed.
  • step S2 of FIG. 16 the power conversion device 2B operates with a heavy load
  • steps S3 to S5, S7, S21, S22, and S9 of FIG. 16 the power conversion device 2B operates with a light load.
  • the power conversion circuit 12-1 when the light load operation is started, the power conversion circuit 12-1 operates first.
  • the temperature of the core 52 of the transformer 22-1 rises due to iron loss of the core 52 and the like.
  • the control circuit 13B monitors the temperature of the core 52 of the transformer 22-1, and when the temperature of the core 52 exceeds the threshold value ThA, the operation of the power conversion circuit 12-1 is stopped, and the power conversion circuit 12- The operation of 2 is started. As a result, the temperature of the core 52 of the transformer 22-1 of the stopped power conversion circuit 12-1 starts to decrease and quickly approaches the temperature of the coolant 44a.
  • the core 52 of the transformer 22-2 of the power conversion circuit 12-2 is cooled before the power conversion circuit 12-2 starts operation, but gradually rises as the power conversion circuit 12-2 starts operation. do.
  • the control circuit 13B monitors the temperature of the core 52 of the transformer 22-2, and when the temperature of the core 52 exceeds the threshold value ThA, the operation of the power conversion circuit 12-2 is stopped, and the power conversion circuit 12- The operation of 3 is started.
  • the power converter 2B operates under a light load, the iron loss of the core 52 increases remarkably, but the unbalanced temperature distribution of the core 52 does not occur, which makes it difficult for the core 52 to be damaged and provides high reliability.
  • the power conversion device 2B having the power conversion device 2B is obtained.
  • the control circuit 13B operates in the range of around 80 to 90 ° C., for example, 70 to 100 ° C., where the iron loss is minimized. As such, the operating power conversion circuit 12 may be switched. As a result, the power conversion device 2B can operate with high efficiency even during a light load operation in which efficiency generally decreases.
  • FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a charging system including a power conversion device 2C according to a second modification of the second embodiment.
  • the power conversion device 2C includes a control circuit 13C instead of the control circuit 13 of FIG. 1, and further includes a current sensor 15.
  • the current sensor 15 measures the input current of each power conversion circuit 12.
  • the control circuit 13C executes the charge control process described with reference to FIG. 20 based on the input current measured by the current sensor 15.
  • FIG. 20 is a flowchart showing a charge control process executed by the control circuit 13C of the power conversion device 2C of FIG.
  • the charge control process of FIG. 20 includes steps S31 to S33 instead of steps S21 to S22 of FIG.
  • the control circuit 13C proceeds to step S31 when step S7 is NO.
  • step S31 the control circuit 13C measures the input current Iin of the selected power conversion circuit 12.
  • step S32 the control circuit 13C sets the threshold value ThB of the input current based on the magnitude of the load current required for charging the rechargeable battery 3.
  • step S33 the control circuit 13C determines whether or not the input current Iin is equal to or higher than the threshold value ThB. If YES, the process proceeds to step S9, and if NO, the process returns to step S7.
  • the control circuit 13C determines the input current of the power conversion circuit 12 during operation based on the load current of the rechargeable battery 3 when the power conversion device 2C operates with a light load.
  • the operating power conversion circuit 12 is switched each time the threshold value ThB or higher is reached.
  • the output current of the power conversion circuit 12 is controlled based on the magnitude of the load current required to charge the rechargeable battery 3.
  • the control circuit 13C measures the input current Iin of the primary circuit 21 of the transformer 22, and switches the operating power conversion circuit 12 when the input current Iin becomes equal to or higher than a predetermined threshold value ThB.
  • ThB the threshold value
  • the control circuit 13C can be used when the load current changes. Recalculate the threshold ThB. In this way, by selectively and sequentially operating the plurality of power conversion circuits 12 based on the input current Iin, it is possible to make it less likely that the core 52 is damaged due to overheating of the transformer 22.
  • each power conversion circuit 12-1 to 12-3 when the power conversion device 2C operates with a light load, only one of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 operates. Therefore, as shown in FIG. 19, 1 provided upstream of the distributor 11.
  • the input current of each power conversion circuit 12-1 to 12-3 can be measured by using one current sensor 15. Instead, a current sensor for measuring the input current of each power conversion circuit 12-1 to 12-3 may be provided for each power conversion circuit 12-1 to 12-3.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a charging system including a power conversion device 2D according to a third modification of the second embodiment.
  • the power conversion device 2D includes a control circuit 13D instead of the control circuit 13 of FIG. 1, and further includes a power sensor 16.
  • the power sensor 16 measures the input power of each power conversion circuit 12.
  • the power sensor 16 may be a single sensor or a combination of a current sensor and a voltage sensor.
  • the control circuit 13D executes the charge control process described with reference to FIG. 22 based on the input power measured by the power sensor 16.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a charge control process executed by the control circuit 13D of the power conversion device 2D of FIG. 21.
  • the charge control process of FIG. 22 includes steps S41 to S43 instead of steps S21 to S22 of FIG.
  • the control circuit 13D proceeds to step S41 when step S7 is NO.
  • step S41 the control circuit 13D measures the input power Pin of the selected power conversion circuit 12.
  • the control circuit 13D receives from the rechargeable battery 3 a control signal indicating the magnitude of the load current and the load voltage required for charging the rechargeable battery 3, and calculates the load power Pout based on the load current and the load voltage. You may. Further, the control circuit 13D may receive a control signal indicating the magnitude of the load power Pout from the rechargeable battery 3.
  • step S43 the control circuit 13D determines whether or not the efficiency Eff is equal to or less than the predetermined threshold value ThC. If YES, the process proceeds to step S9, and if NO, the process returns to step S7.
  • the control circuit 13D is operating based on the input power of the operating power conversion circuit 12 and the load power of the rechargeable battery 3 when the power conversion device 2D operates with a light load.
  • the efficiency of the power conversion circuit 12 is calculated, and the operating power conversion circuit 12 is switched every time the efficiency becomes equal to or less than the threshold value ThC.
  • the power conversion device 2D operates with a light load, only one of the power conversion circuits 12-1 to 12-3 operates. Therefore, as shown in FIG. 21, 1 provided upstream of the distributor 11. Using one power sensor 16, the input power of each power conversion circuit 12-1 to 12-3 can be measured. Instead, a power sensor for measuring the input power of each power conversion circuit 12-1 to 12-3 may be provided for each power conversion circuit 12-1 to 12-3.
  • the plurality of power conversion circuits 12 are selectively and sequentially operated even if the cooling device as shown in FIGS. 4 and 5 is not provided. By doing so, the temperature of the core 52 of the transformer 22 is less likely to rise than before.
  • the valve 47 described with reference to FIGS. 9 to 11 may be applied to the power conversion devices 2, 2B to 2D according to the second embodiment.
  • the control circuits 13, 13B to 13D open the valves provided in the flow paths F1 to F3 that are in thermal contact with the transformer 22 of the power conversion circuit 12 in operation, and the transformer of the power conversion circuit 12 that is stopped is stopped. Close the valves provided in the flow paths F1 to F3 that are in thermal contact with 22. Thereby, the cooling performance of the transformer 22 can be further improved.
  • the power conversion device 2 transitions from the heavy load operation to the light load operation.
  • the power conversion device 2 may transition from the heavy load operation to the light load operation when the load voltage becomes equal to or higher than a predetermined threshold value lower than the fully charged voltage Th.
  • the power conversion device 2 may transition from a heavy load operation to a light load operation based on the load current or load power required to charge the rechargeable battery 3.
  • the power conversion device includes the primary side circuit 21, the secondary side circuit 23, and / or other heat generation. It may be configured to prevent overheating of the component.
  • the power conversion device 2 receives, for example, a three-phase AC power supply from a three-phase AC power supply 1
  • the power conversion device according to the embodiment of the present disclosure is a single or a plurality of single-phase power conversion devices. It may be configured to receive power from a phase AC power source or may be configured to receive power from one two-phase AC power source.
  • the distributor 11 may supply the same AC power to the three power conversion circuits 12. Further, when the power conversion device receives power from two single-phase AC power supplies, the distributor 11 supplies the AC power of one AC power supply to one power conversion circuit 12, and supplies the AC power of the other AC power supply.
  • the control circuit 13 stops the operation of the remaining one power conversion circuit 12.
  • the distributor 11 may supply the AC power of each AC power supply to each power conversion circuit 12 on a one-to-one basis.
  • the distributor 11 supplies AC power of one phase to one power conversion circuit 12, and converts AC power of another phase into another power. It may be supplied to the circuit 12. In this case, the control circuit 13 stops the operation of the remaining one power conversion circuit 12.
  • the power conversion device may be configured to receive power from one or more DC power sources.
  • the distributor 11 supplies power to the three power conversion circuits 12 as in the case of receiving power from one or a plurality of single-phase AC power supplies, and the primary side circuit 21 of each power conversion circuit 12.
  • the diodes D1 to D4 and the power factor improving circuit 31 of the above are omitted.
  • the power conversion device may include two or four or more power conversion circuits.
  • the power conversion device is not limited to the power conversion circuit 12 including the LLC resonance type DC / DC converter circuit, and may include any power conversion circuit including a transformer.
  • the power conversion device is not limited to the rechargeable battery 3, and may be configured to supply DC power to any load device in which the magnitude of the load voltage changes.
  • the power conversion device is applicable to, for example, an in-vehicle charging system for an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

電力変換装置（２）は、トランス（２２）をそれぞれ備え、共通の充電池（３）に直流電力をそれぞれ供給する複数の電力変換回路（１２）と、各電力変換回路（１２）を制御する制御回路（１３）とを備える。制御回路（１３）は、充電池３の負荷電圧が予め決められたしきい値以上になったとき、複数の電力変換回路（１２）のうちの１つの電力変換回路（１２）が動作しかつ他の電力変換回路（１２）の動作が停止するように、複数の電力変換回路（１２）を選択的かつ逐次に動作させる。

Description

電力変換装置
　本開示は、電力変換装置、電力変換装置の制御方法、及び充電システムに関する。
　電気自動車及びプラグインハイブリッド自動車は、車載の充電池を充電するために、商用交流電源から取得した交流電力を直流電力に変換する車載の電力変換装置を備える。例えば、特許文献１は、電気自動車又はハイブリッド自動車の充電装置に適用可能なスイッチング電源装置を開示している。
特許第６６４３６７８号公報 特許第６５０９４７２号公報
　電力変換装置には、トランスを備えた絶縁型の回路として構成されたものがある。このような電力変換装置において、トランスのコアの温度は、電力変換装置の動作が継続するにつれて次第に増大する。トランスのコアの温度が過度に増大すると、トランスの部品（ボビン及びポッティングなど）の熱膨張に起因してコアに外力がかかり、また、コアの不平衡な温度分布に起因してコアに応力が生じる。このような外力及び応力が生じる結果、コアが破損するおそれがある。
　例えば、特許文献２は、冷却用の水路を備えたトランスを開示している。特許文献２のように冷却水を用いてトランスを冷却しても、トランスに流れる電流の大きさによってはトランスの冷却性能を超える熱が発生することがあり、コアが破損することがある。
　本開示の目的は、トランスを備えた絶縁型の電力変換装置であって、トランスの過熱によるコアの破損が従来よりも生じにくい電力変換装置を提供することにある。また、本開示の目的は、そのような電力変換装置の制御方法を提供することにある。また、本開示の目的は、そのような電力変換装置を備えた充電システムを提供することにある。
　本開示の一態様に係る電力変換装置によれば、
　トランスをそれぞれ備え、共通の負荷装置に直流電力をそれぞれ供給する複数の電力変換回路と、
　前記各電力変換回路を制御する制御回路とを備え、
　前記制御回路は、前記負荷装置の負荷電圧が第１のしきい値以上になったとき、前記複数の電力変換回路のうちの１つの電力変換回路が動作しかつ他の電力変換回路の動作が停止するように、前記複数の電力変換回路を選択的かつ逐次に動作させる。
　本開示の一態様に係る電力変換装置によれば、トランスの過熱によるコアの破損を従来よりも生じにくくすることができる。
第１の実施形態に係る電力変換装置２を備えた充電システムの構成を示すブロック図である。 図１の電力変換回路１２－１～１２－３の例示的な構成を示す回路図である。 図１のトランス２２－１～２２－３の例示的な構成を示す断面図である。 図１の電力変換装置２の冷却装置を説明するための筐体４１の縦断面図である。 図１の電力変換装置２の冷却装置を説明するための筐体４１の横断面図である。 図１の充電池３に充電するときの負荷電力及び負荷電圧の例示的な変化を示すグラフである。 図１のトランス２２－１～２２－３のコア５２の鉄損の温度特性を示すグラフである。 図１のトランス２２－１～２２－３が互いに熱的に接触しているときのトランス２２－１～２２－３間における熱の伝導を示す図である。 第１の実施形態の変形例に係る電力変換装置２Ａを備えた充電システムの構成を示すブロック図である。 図９の電力変換装置２Ａの冷却装置を説明するための筐体４１の縦断面図である。 図９の電力変換装置２Ａの冷却装置を説明するための筐体４１の横断面図である。 図１の電力変換装置２を重負荷動作から軽負荷動作に切り換えたときのトランス２２－１～２２－３のコア５２の温度の時間的変化を概略的に示すグラフである。 第２の実施形態に係る電力変換装置２の制御回路１３によって実行される充電制御処理を示すフローチャートである。 図１３の充電制御処理を実行するときにおける電力変換回路１２－１～１２－３の動作を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態の第１の変形例に係る電力変換装置２Ｂを備えた充電システムの構成を示すブロック図である。 図１５の電力変換装置２Ｂの制御回路１３Ｂによって実行される充電制御処理を示すフローチャートである。 図１６の充電制御処理を実行するときにおけるトランス２２－１～２２－３のコア５２の温度の時間的変化を概略的に示すグラフである。 図１６の充電制御処理を実行するときにおける電力変換回路１２－１～１２－３の動作を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態の第２の変形例に係る電力変換装置２Ｃを備えた充電システムの構成を示すブロック図である。 図１９の電力変換装置２Ｃの制御回路１３Ｃによって実行される充電制御処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態の第３の変形例に係る電力変換装置２Ｄを備えた充電システムの構成を示すブロック図である。 図２１の電力変換装置２Ｄの制御回路１３Ｄによって実行される充電制御処理を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して、本開示に係る実施形態について説明する。ただし、以下に説明する構成は、本開示の一例に過ぎず、本開示は下記の実施形態に限定されることはなく、これら実施形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
［第１の実施形態］
　本開示の各実施形態では、トランスをそれぞれ備え、共通の負荷装置に直流電力をそれぞれ供給する複数の電力変換回路を備えた電力変換装置について説明する。第１の実施形態では、複数の電力変換回路のうちの１つのみを動作させるとき、トランスの過熱を防止するために、最も高い冷却性能を有するトランスを備えた電力変換回路を動作させる電力変換装置について説明する。
［第１の実施形態の構成］
　図１は、第１の実施形態に係る電力変換装置２を備えた充電システムの構成を示すブロック図である。図１の充電システムは、電力変換装置２及び充電池３を備える。電力変換装置２は、商用交流電源などの交流電源１から供給された交流電力を直流電力に変換し、充電のために充電池３に供給する。図１の充電システムは、例えば、電気自動車又はプラグインハイブリッド自動車に搭載される。
　電力変換装置２は、分配器１１、スイッチＳＷ－１～ＳＷ－３、電力変換回路１２－１～１２－３、及び制御回路１３を備える。また、電力変換装置２は、図４及び図５を参照して後述するように、筐体４１、放熱器４５、及びポンプ４６をさらに備える。
　分配器１１は、交流電源１から供給された１００Ｖ又は２００Ｖの交流電力を、ＬＮ１相、ＬＮ２相、及びＬＮ３相の交流電力に分配し、分配された交流電力を、スイッチＳＷ－１～ＳＷ－３を介して電力変換回路１２－１～１２－３にそれぞれ供給する。交流電源１は、例えば三相交流電源であり、ＬＮ１相、ＬＮ２相、及びＬＮ３相は、例えば、三相交流電力の各相の交流電力である。
　スイッチＳＷ－１は、分配器１１から電力変換回路１２－１に供給されるＬＮ１相の交流電力を通過又は阻止する。スイッチＳＷ－２は、分配器１１から電力変換回路１２－２に供給されるＬＮ２相の交流電力を通過又は阻止する。スイッチＳＷ－３は、分配器１１から電力変換回路１２－３に供給されるＬＮ３相の交流電力を通過又は阻止する。
スイッチＳＷ－１～ＳＷ－３は、例えば、メカニカルリレーなどである。
　電力変換回路１２－１はＬＮ１相の交流電力を直流電力に変換し、電力変換回路１２－２はＬＮ２相の交流電力を直流電力に変換し、電力変換回路１２－３はＬＮ３相の交流電力を直流電力に変換する。電力変換回路１２－１～１２－３は、共通の負荷装置である充電池３に直流電力をそれぞれ供給する。電力変換回路１２－１～１２－３は、充電池３を充電するために要求される負荷電圧に等しい出力電圧を発生する。電力変換回路１２－１は、一次側回路２１－１、トランス２２－１、及び二次側回路２３－１を備える。また、電力変換回路１２－２は、一次側回路２１－２、トランス２２－２、及び二次側回路２３－２を備える。また、電力変換回路１２－３は、一次側回路２１－３、トランス２２－３、及び二次側回路２３－３を備える。このように、電力変換回路１２－１～１２－３は、トランス２２－１～２２－３をそれぞれ備えた絶縁型の回路として構成される。電力変換回路１２－１～１２－３の出力端子は、充電池３に並列に接続される。
　制御回路１３は、充電池３から、充電池３を充電するために要求される負荷電流及び負荷電圧の大きさを示す制御信号を受信する。制御回路１３は、要求される負荷電流及び負荷電圧の大きさに従って、電力変換回路１２－１～１２－３のうちの１つ、２つ、又は３つを動作させるように、スイッチＳＷ－１～ＳＷ－３及び電力変換回路１２－１～１２－３を制御する。制御回路１３は、電力変換回路１２－１～１２－３のいずれかを動作させるとき、その電力変換回路に対応するスイッチＳＷ－１～ＳＷ－３をオンし、また、その電力変換回路のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４（図２を参照して後述）を所定の周期でスイッチング動作させる。一方、制御回路１３は、電力変換回路１２－１～１２－３のいずれかの動作を停止するとき、その電力変換回路に対応するスイッチＳＷ－１～ＳＷ－３をオフし、また、その電力変換回路のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のスイッチング動作を停止する。制御回路１３は、例えば、ＣＰＵ及びメモリを備えるマイクロコンピュータなどで構成される。
　本明細書では、スイッチＳＷ－１～ＳＷ－３を総称して「スイッチＳＷ」とも呼ぶ。また、本明細書では、電力変換回路１２－１～１２－３を総称して「電力変換回路１２」とも呼ぶ。また、本明細書では、一次側回路２１－１～２１－３を総称して「一次側回路２１」とも呼ぶ。また、本明細書では、トランス２２－１～２２－３を総称して「トランス２２」とも呼ぶ。また、本明細書では、二次側回路２３－１～２３－３を総称して「二次側回路２３」とも呼ぶ。
　図２は、図１の電力変換回路１２－１～１２－３の例示的な構成を示す回路図である。
　図２を参照すると、一次側回路２１は、ダイオードＤ１～Ｄ４、キャパシタＣ１～Ｃ２、力率改善回路３１、及びスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を備える。ダイオードＤ１～Ｄ４は、スイッチＳＷ－１～ＳＷ－３のいずれかを介して入力されたＬＮ１相、ＬＮ２相、又はＬＮ３相の交流電力を整流する。キャパシタＣ１は、ダイオードＤ１～Ｄ４によって整流された電力を平滑化する。力率改善回路３１は、整流及び平滑化された直流電力の高調波を抑制してその力率を改善する。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、フルブリッジ型のインバータ回路を構成し、力率改善回路３１から出力された直流電力を交流電力に変換する。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４は、そのゲートに制御回路１３から印加される制御信号に従ってオン／オフする。キャパシタＣ２は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４とトランス２２の一次巻線Ｌ１との間に接続される。
　また、図２を参照すると、トランス２２は一次巻線Ｌ１及び二次巻線Ｌ２を備える。一次巻線Ｌ１及び二次巻線Ｌ２は、励磁インダクタンスをそれぞれ有する。トランス２２は、漏れインダクタンスＬ３をさらに有する。トランス２２の構成については、図３を参照してさらに詳述する。
　また、図２を参照すると、二次側回路２３は、ダイオードＤ５～Ｄ８及びキャパシタＣ３を備える。ダイオードＤ５～Ｄ８は、トランス２２の二次巻線Ｌ２に生じた交流電力を整流する。キャパシタＣ３は、ダイオードＤ５～Ｄ８によって整流された電力を平滑化する。整流及び平滑化された直流電力は、充電池３に供給される。
　トランス２２の一次巻線Ｌ１の励磁インダクタンスと、漏れインダクタンスＬ３と、キャパシタＣ２とは、ＬＬＣ共振回路を構成する。従って、一次側回路２１のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４及びキャパシタＣ２、トランス２２、及び二次側回路２３は、ＬＬＣ共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を構成する。ＬＬＣ共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、産業用のスイッチング電源装置、車載充電装置、パワーコンバータなど、高効率の電源装置において広く用いられている。制御回路１３は、充電池３を充電するために要求される負荷電圧をモニタリングしながら、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のスイッチング周波数を変化させる周波数変調方式を用いて電力変換回路１２－１～１２－３の出力電圧を負荷電圧に近づけるように、電力変換回路１２－１～１２－３を制御する。電力変換回路１２－１～１２－３は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４をゼロ電圧スイッチングで動作させることにより、スイッチング損失を低減することができる。また、電力変換回路１２－１～１２－３は、正弦波に近いスイッチング電流を発生することにより、サージ電流及び電圧を低減し、ノイズを低減することができる。
　図３は、図１のトランス２２－１～２２－３の例示的な構成を示す断面図である。トランス２２は、前述したように一次巻線Ｌ１及び二次巻線Ｌ２を備え、さらに、ボビン５１、コア５２、及びポッティング５３を備える。一次巻線Ｌ１及び二次巻線Ｌ２は、ボビン５１に巻回される。コア５２はコア部分５２ａ，５２ｂからなり、コア部分５２ａ，５２ｂは、一次巻線Ｌ１及び二次巻線Ｌ２が巻回されたボビン５１を挟持する。コア５２は、例えばフェライトからなる。コア５２は、シリコーンゴムなどからなるポッティング５３に埋設される。一次巻線Ｌ１及び二次巻線Ｌ２には銅損が発生し、コア５２には鉄損が発生し、これらの損失により一次巻線Ｌ１、二次巻線Ｌ２、及びコア５２の温度は上昇する。一次巻線Ｌ１、二次巻線Ｌ２、及びコア５２の熱は、ポッティング５３を介して外部に放出される。また、コア部分５２ａ，５２ｂの間で相互に熱を伝導することにより、コア部分５２ａ，５２ｂの温度差を低減することができる。一般的にポッティング５３に使用される材料の熱伝導率は１～２Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であるのに対して、コア５２に使用されるフェライトの熱伝導率は５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、高い放熱性を有する。コア５２の周りのポッティング５３の厚さは、一定であってもよく、場所によって異なっていてもよい。図３の例では、コア５２から外部の熱伝導体（例えば、図４のチャンバ４４の壁部４４ｂなど）への放熱を容易化するために、トランス２２の底部のポッティング５３は他の部分よりも薄くなっている。
　図４は、図１の電力変換装置２の冷却装置を説明するための筐体４１の縦断面図である。図５は、図１の電力変換装置２の冷却装置を説明するための筐体４１の横断面図である。図５は、図４のＡ－Ａ’線における断面を示す。電力変換装置２は、図４及び図５に示すように、筐体４１、放熱器４５、及びポンプ４６をさらに備える。
　筐体４１は、その内部の構成要素を、水、塵、ノイズなどに対して保護する。筐体４１は、アルミダイキャストなどにより形成された複数の部品を互いに嵌合させて構成される。筐体４１は、チャンバ４２～４４を備える。チャンバ４２，４３は、図１に示す電力変換装置２の各構成要素を収容する。チャンバ４４の内部には、冷却液４４ａ、例えば、冷却水又はＬＬＣ（Ｌｏｎｇ　Ｌｉｆｅ　Ｃｏｏｌａｎｔ）と呼ばれる不凍液が循環する。冷却液４４ａは、チャンバ４４の壁部４４ｂ，４４ｃを介して、電力変換装置２の各構成要素に熱的に接触する。チャンバ４４は、流入口４４ｄ及び流出口４４ｅを介して、筐体４１の外部の放熱器４５及びポンプ４６に連結される。冷却液４４ａは、ポンプ４６によって、チャンバ４４、放熱器４５、及びポンプ４６を循環する。電力変換装置２の発熱部品（一次側回路２１、トランス２２、及び二次側回路２３など）によって発生された熱は、壁部４４ｂ，４４ｃを介して冷却液４４ａに移動し、冷却液４４ａの熱は放熱器４５から放出される。チャンバ４４は、冷却性能を向上させるために、１つ又は複数のフィン４４ｆを備えてもよい。
　図４及び図５では、説明のため、図１に示す電力変換装置２の各構成要素のうち、電力変換回路１２の一次側回路２１、トランス２２、及び二次側回路２３のみを示し、他の構成要素を省略する。
　また、図５は、電力変換回路１２の一次側回路２１、トランス２２、及び二次側回路２３のフットプリントを概略的に示す。図５の例では、各電力変換回路１２－１～１２－３が互いに同じ構成を有し、従って、一次側回路２１－１～２１－３が互いに同じ寸法を有し、トランス２２－１～２２－３が互いに同じ寸法を有し、二次側回路２３－１～２３－３が互いに同じ寸法を有する場合を示す。
　図５に示すように、チャンバ４４は、冷却液４４ａを流すための流路Ｆ１～Ｆ３であって、少なくともトランス２２－１～２２－３にそれぞれ熱的に接触した流路Ｆ１～Ｆ３を含む。流路Ｆ１～Ｆ３はさらに、一次側回路２１－１～２１－３及び二次側回路２３－１～２３－３にそれぞれ熱的に接触してもよい。一次側回路２１－１～２１－３、トランス２２－１～２２－３、及び二次側回路２３－１～２３－３は、チャンバ４４の壁部４４ｂ（図４を参照）を介して、流路Ｆ１～Ｆ３に熱的に接触する。また、図５の例では、流路Ｆ１～Ｆ３は、少なくとも部分的に互いに連結していてもよい。
　筐体４１、放熱器４５、及びポンプ４６は、電力変換装置２の冷却装置を構成し、電力変換装置２の発熱部品を冷却する。
［第１の実施形態の動作］
　充電池３を充電するために要求される負荷電圧の大きさは、充電池３の充電状態、すなわち充電された電圧（以下、「充電池３の電圧」という）に応じて、充電池３の下限電圧から満充電の電圧まで変化する。充電池３を充電するために要求される負荷電流及び負荷電力の大きさもまた、充電池３の充電状態に応じて変化する。電力変換装置２は、充電池３を充電するために要求される負荷電流又は負荷電力の大きさに応じて、動作する電力変換回路１２－１～１２－３の個数を変化させる。概して、電力変換装置２は、充電池３を充電するために大電流又は大電力が要求される重負荷状態では、すべての電力変換回路１２－１～１２－３を動作させ、充電池３を充電するために小電流又は小電力が要求される軽負荷状態では、電力変換回路１２－１～１２－３のうちの１つのみを動作させる。本明細書では、すべての電力変換回路１２－１～１２－３を動作させるときの電力変換装置２の動作を「重負荷動作」と呼び、電力変換回路１２－１～１２－３のうちの１つのみを動作させるときの電力変換装置２の動作を「軽負荷動作」と呼ぶ。
　図６は、図１の充電池３に充電するときの負荷電力及び負荷電圧の例示的な変化を示すグラフである。電力変換装置２は、充電池３の充電を開始するとき、まず、電力変換回路１２－１～１２－３のすべてを動作させる（重負荷動作）。ただし、時刻ｔ０～ｔ１の期間において、充電池３の電圧が低いとき、電力変換装置２は、充電池３の劣化を防止するため、電力変換回路１２－１～１２－３のすべてを動作させるものの、小電力で充電池３に充電する。このとき、電力変換装置２は定電流で充電池３に充電し、負荷電力は負荷電圧の上昇に応じて次第に増大する。充電池３の充電を継続し、時刻ｔ１において、充電池３を充電するために要求される負荷電圧が充電池３の下限電圧より高い所定のしきい値Ｔｈ０に達したとき、電力変換装置２は、電力変換回路１２－１～１２－３の出力電力を増大させ、一定の大電力で充電池３に充電する。充電池３の電圧がさらに増大して満充電の電圧Ｔｈに近づくと、充電池３の内部抵抗と電流による電圧降下分が負荷電圧に重畳されることにより充電池３に過大な電圧が印加され、充電池３が損傷してその寿命が短くなるおそれがある。従って、時刻ｔ２において負荷電圧が満充電の電圧Ｔｈに達したとき、電力変換装置２は、電力変換回路１２－１～１２－３のうちの１つのみを動作させ、他の電力変換回路の動作を停止する（軽負荷動作）。動作する電力変換回路１２－１～１２－３の個数を減らし、出力電流を減少させるので、充電池３の電圧降下が減少し、その結果、負荷電圧が一時的に低下する。その後、動作中の電力変換回路は、充電池３に流れる電流を次第に低減させる。充電池３に流れる電流を低減させることにより、充電池３の電圧降下もさらに減少し、充電池３の電圧は満充電の電圧Ｔｈに近づく。
　前述したように、充電池３を充電するために要求される負荷電圧、負荷電流、及び負荷電力の大きさはいずれも、充電池３の充電状態に応じて変化する。従って、負荷電流及び負荷電力の変化は、負荷電圧の変化に対して相関性を有する。本開示の実施形態では、電力変換装置２は、負荷電流又は負荷電力の大きさに代えて、負荷電圧の大きさに応じて、動作する電力変換回路１２－１～１２－３の個数を変化させる。
　図７は、図１のトランス２２－１～２２－３のコア５２の鉄損の温度特性を示すグラフである。トランス２２では、一次巻線Ｌ１及び二次巻線Ｌ２に電流が流れることにより銅損が発生し、また、コア５２に磁束が流れることにより鉄損が発生する。一次巻線Ｌ１に励磁電流が流れることにより磁束が発生するので、励磁電流が大きくなると磁束が増大し、鉄損が増大する。また、出力電圧が高いほど励磁電流が増大し、出力電流が小さいほど励磁電流が増大するので、充電池３の電圧が満充電に近づいて電力変換回路１２の出力電流を低減するにつれて鉄損が増大し、コア５２の発熱が増大する。一般的にトランス２２のコア５２に使用されるフェライトなどの材料は、図４に示すような鉄損の温度特性を有する。８０～９０℃において鉄損が最小になる。電力変換回路１２の動作時に、コア５２の温度が８０～９０℃を超えると鉄損が増大し、コア５２の温度がさらに上昇する。コア５２の温度が上昇するとまた鉄損が増大する。このサイクルを繰り返すことにより熱暴走が発生し、トランス２２のコア５２が破損するおそれがある。トランス２２の熱暴走を低減するためにも、トランス２２によって発生する熱を低減又は管理することが重要である。
　電力変換回路１２の動作時において、トランス２２の一次側電流は、磁束の発生に寄与する電流成分（すなわち励磁電流）と、二次側電流の発生に寄与する電流成分とを含む。重負荷動作では、後者の電流成分が支配的であり、電力変換回路１２は高効率で動作する。一方、軽負荷動作では、出力電力及び出力電流が低下し、共振電流が低下し、二次側電流の発生に寄与しない励磁電流が支配的となり、電力変換回路１２の効率は低下する。このため、軽負荷動作において、電力変換回路１２－１～１２－３のすべてを動作させることなく、１つの電力変換回路のみを動作させることにより、動作中の電力変換回路の出力電流の低下量を削減し、効率の低下を緩和することができる。
　第１の実施形態に係る電力変換装置２は、以下に説明するように、軽負荷動作において複数の電力変換回路１２のうちの１つのみを動作させるとき、最も高い冷却性能を有するトランス２２を備えた電力変換回路１２を動作させる。
　図４に示すように、トランス２２の底面は、チャンバ４４の壁部４４ｂを介して流路Ｆ１～Ｆ３に熱的に接触する。また、図５を参照すると、トランス２２－２は、その底面の全体が流路Ｆ２に面しているのに対して、トランス２２－１，２２－３は、それらの底面の一部が流路Ｆ１，Ｆ３に面している。従って、トランス２２－２が流路Ｆ２に熱的に接触する面積は、トランス２２－１，２２－３が流路Ｆ１，Ｆ３にそれぞれ熱的に接触する面積よりも大きい。これにより、トランス２２－２の冷却性能は、トランス２２－１，２２－３の冷却性能よりも高くなる。制御回路１３は、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、すなわち、充電池３の負荷電圧が予め決められたしきい値Ｔｈ以上になったとき、複数の電力変換回路１２のうち、流路Ｆ１～Ｆ３に熱的に接触した領域の面積が最も大きいトランス２２を備える電力変換回路１２を動作させ、他の電力変換回路１２の動作を停止する。従って、図５の例では、制御回路１３は、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、電力変換回路１２－２のみを動作させ、電力変換回路１２－１，１２－３の動作を停止する。このように、流路Ｆ１～Ｆ３に熱的に接触した領域の面積が最も大きいトランス２２を備える電力変換回路１２を動作させることにより、最も高い冷却性能を有するトランス２２を備える電力変換回路１２が動作し、トランス２２の過熱によるコア５２の破損を従来よりも生じにくくすることができる。
　図８は、図１のトランス２２－１～２２－３が互いに熱的に接触しているときのトランス２２－１～２２－３間における熱の伝導を示す図である。動作を停止した電力変換回路１２のトランス２２は、比較的に短時間で冷却液４４ａの温度に近づく。従って、各電力変換回路１２の各トランス２２を互いに熱的に接触するように配置することにより、動作中の電力変換回路１２のトランス２２から停止中の電力変換回路１２のトランス２２に放熱することができる。特に、動作中の電力変換回路１２のトランス２２に、複数の停止中の電力変換回路１２のトランス２２を接触させることにより、１つの停止中の電力変換回路１２のトランス２２を接触させる場合よりも冷却性能が向上する。制御回路１３は、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、複数の電力変換回路１２のうち、少なくとも２つの他のトランス２２と熱的に接触するトランス２２を備える１つの電力変換回路１２を動作させ、他の電力変換回路１２の動作を停止する。従って、図８の例では、制御回路１３は、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、トランス２２－２を備える電力変換回路１２－２のみを動作させ、トランス２２－１，２２－３を備える電力変換回路１２－１，１２－３の動作を停止する。このように、少なくとも２つの他のトランス２２と熱的に接触するトランス２２を備える１つの電力変換回路１２を動作させることにより、最も高い冷却性能を有するトランス２２を備える電力変換回路１２が動作し、トランス２２の過熱によるコア５２の破損を従来よりも生じにくくすることができる。
　各電力変換回路１２の各トランス２２を互いに熱的に接触するように配置することにより、各トランス２２が流路Ｆ１～Ｆ３に熱的に接触した領域の面積に違いがない場合であっても、最も高い冷却性能を有するトランス２２を備えた電力変換回路１２を動作させることができる。また、流路Ｆ１～Ｆ３に熱的に接触した領域の面積が最も大きいトランス２２が少なくとも２つの他のトランス２２と熱的に接触するように各トランス２２を配置することにより、トランス２２の冷却性能をさらに向上させることができる。
［第１の実施形態の変形例］
　図９は、第１の実施形態の変形例に係る電力変換装置２Ａを備えた充電システムの構成を示すブロック図である。電力変換装置２Ａは、図１の制御回路１３に代えて制御回路１３Ａを備え、さらに、バルブ４７－１～４７－３を備える。バルブ４７－１～４７－３は、図１０及び図１１を参照して後述するように、流路Ｆ１～Ｆ３に流れる冷却液４４ａを通過又は阻止する。バルブ４７－１～４７－３は、例えば電磁弁である。制御回路１３Ａは、図１の制御回路１３と同様にスイッチＳＷ－１～ＳＷ－３及び電力変換回路１２－１～１２－３を制御し、さらに、バルブ４７－１～４７－３の開閉を制御する。
　本明細書では、バルブ４７－１～４７－３を総称して「バルブ４７」とも呼ぶ。
　図１０は、図９の電力変換装置２Ａの冷却装置を説明するための筐体４１の縦断面図である。図１１は、図９の電力変換装置２Ａの冷却装置を説明するための筐体４１の横断面図である。図１１は、図１０のＢ－Ｂ’線における断面を示す。チャンバ４４は、流路Ｆ１～Ｆ３を互いに分離する仕切り板４４ｇを備える。バルブ４７－１～４７－３は、流路Ｆ１～Ｆ３にそれぞれ設けられ、流路Ｆ１～Ｆ３に流れる冷却液４４ａを通過又は阻止する。
　バルブ４７－１～４７－３のいずれかを閉じることにより、すべてのバルブ４７－１～４７－３を開いているときよりも、開いたバルブ４７が設けられた流路の流速は増大し、従って、この流路に熱的に接触したトランス２２の冷却性能は向上する。制御回路１３Ａは、電力変換装置２Ａが軽負荷動作するとき、前述したように、複数の電力変換回路１２のうちの１つの電力変換回路１２を動作させ、他の電力変換回路１２の動作を停止する。さらに、制御回路１３Ａは、電力変換装置２Ａが軽負荷動作するとき、動作中の電力変換回路１２のトランス２２に熱的に接触した流路Ｆ１～Ｆ３に設けられたバルブを開き、停止中の電力変換回路１２のトランス２２に熱的に接触した流路Ｆ１～Ｆ３に設けられたバルブを閉じる。図１１の例は、バルブ４７－２のみを開き、バルブ４７－１，４７－３を閉じた場合を示す。このように、動作中の電力変換回路１２のトランス２２に熱的に接触した流路Ｆ１～Ｆ３の流速を増大させることにより、動作中の電力変換回路１２のトランス２２の冷却性能が向上し、トランス２２の過熱によるコア５２の破損を従来よりも生じにくくすることができる。
　一例として、本発明者らは、コア５２の鉄損が最大化されるとき、流速を４リットル／分から６リットル／分に増大させることにより、コア５２の温度が２０℃低下することを確認した。
　図１０及び図１１の例では、バルブ４７をトランス２２よりも上流に設けているが、バルブ４７は、流路Ｆ１～Ｆ３に沿った任意の場所、例えばトランス２２の下流に設けられてもよい。
　なお、バルブ４７は、流路Ｆ１～Ｆ３を完全に塞ぐ必要はなく、部分的に流れにくくすることにより、開いた流路の流速を増大させることができる。
　バルブ４７を用いることにより、トランス２２が流路Ｆ１～Ｆ３に熱的に接触した領域の面積に違いがない場合であっても、動作中の電力変換回路１２のトランス２２を良好に冷却することができる。また、制御回路１３Ａは、流路Ｆ１～Ｆ３に熱的に接触した領域の面積が最も大きいトランス２２を備える電力変換回路１２を動作させ、他の電力変換回路１２の動作を停止するとき、動作中の電力変換回路１２のトランス２２に熱的に接触した流路Ｆ１～Ｆ３に設けられたバルブ４７を開き、停止中の電力変換回路１２のトランス２２に熱的に接触した流路Ｆ１～Ｆ３に設けられたバルブ４７を閉じてもよい。これにより、トランス２２の冷却性能をさらに向上させることができる。
　バルブ４７を用いることにより、各電力変換回路１２の各トランス２２が互いに熱的に接触していない場合であっても、動作中の電力変換回路１２のトランス２２を良好に冷却することができる。また、制御回路１３Ａは、少なくとも２つの他のトランス２２と熱的に接触するトランス２２を備える１つの電力変換回路１２を動作させ、他の電力変換回路１２の動作を停止するとき、動作中の電力変換回路１２のトランス２２に熱的に接触した流路Ｆ１～Ｆ３に設けられたバルブ４７を開き、停止中の電力変換回路１２のトランス２２に熱的に接触した流路Ｆ１～Ｆ３に設けられたバルブ４７を閉じてもよい。これにより、トランス２２の冷却性能をさらに向上させることができる。
［第１の実施形態の効果］
　以上説明したように、第１の実施形態に係る電力変換装置２，２Ａによれば、複数の電力変換回路１２のうちの１つのみを動作させるとき、最も高い冷却性能を有するトランス２２を備えた電力変換回路１２を動作させることができる。これにより、トランス２２の過熱によるコア５２の破損を従来よりも生じにくくすることができ、電力変換装置２．２Ａの信頼性を向上することができる。
［第２の実施形態］
　第２の実施形態では、トランスの過熱を防止するために、複数の電力変換回路を選択的かつ逐次に動作させる電力変換装置について説明する。
　図１２は、図１の電力変換装置２を重負荷動作から軽負荷動作に切り換えたときのトランス２２－１～２２－３のコア５２の温度の時間的変化を概略的に示すグラフである。図１２は、図１の電力変換装置２のトランス２２－１～２２－３が十分な冷却性能を有していない場合を示す。電力変換装置２が重負荷動作するとき、すなわち、すべての電力変換回路１２－１～１２－３が動作するとき、トランス２２－１～２２－３のコア５２の温度は互いに等しい。一方、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、図１２の例では、電力変換回路１２－１のみが動作し、電力変換回路１２－２，１２－３の動作が停止するとき、トランス２２－１のコア５２の温度は約０．０１℃／秒の速度で概ね直線的に上昇し、トランス２２－２，２２－３のコア５２の温度は約０．１℃／秒の速度で直線的に低下する。図１２の動作を継続すると、トランス２２－１のコア５２が過熱して破損するおそれがある。このため、第２の実施形態では、制御回路１３は、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、すなわち、充電池３の負荷電圧がしきい値Ｔｈ以上になったとき、複数の電力変換回路１２のうちの１つの電力変換回路１２が動作しかつ他の電力変換回路１２の動作が停止するように、複数の電力変換回路１２を選択的かつ逐次に動作させる。
　まず、第２の実施形態に係る電力変換装置が、図１の電力変換装置２と同様の構成を有する場合について説明する。
　図１３は、第２の実施形態に係る電力変換装置２の制御回路１３によって実行される充電制御処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ１において、制御回路１３は、充電池３を充電するために要求される負荷電圧の大きさが予め決められたしきい値Ｔｈ以上であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３に進み、ＮＯのときはステップＳ２に進む。しきい値Ｔｈは、例えば、図６を参照して説明したように、充電池３の満充電の電圧に設定される。
　ステップＳ２において、制御回路１３は、すべての電力変換回路１２－１～１２－３をオンして動作させ（重負荷動作）、その後、定期的にステップＳ１に戻る。
　ステップＳ３において、制御回路１３は、すべての電力変換回路１２－１～１２－３の動作を停止する。
　ステップＳ４において、制御回路１３は、電力変換回路１２－１～１２－３のうちの１つを選択する。
　ステップＳ５において、制御回路１３は、選択された電力変換回路１２をオンして動作させ（軽負荷動作）、充電池３への電力供給を開始する。
　ステップＳ６において、制御回路１３は、選択された電力変換回路１２について、その動作時間の計時を開始する。
　ステップＳ７において、制御回路１３は、充電池３が満充電に達したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１０に進み、ＮＯのときはステップＳ８に進む。
　ステップＳ８において、制御回路１３は、選択された電力変換回路１２のための動作時間、すなわち、選択された電力変換回路１２について予め決められた時間期間が満了したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ９に進み、ＮＯのときはステップＳ７に戻る。
　ステップＳ９において、制御回路１３は、電力変換回路１２－１～１２－３のうち、予め決められた順序で次の電力変換回路１２を選択し、ステップＳ５に戻る。ステップＳ５～Ｓ９を繰り返すことにより、例えば、電力変換回路１２－１の次に電力変換回路１２－２が動作し、電力変換回路１２－２の次に電力変換回路１２－３が動作し、電力変換回路１２－３の次に電力変換回路１２－１が動作し、以後同様に、電力変換回路１２－１～１２－３が選択的かつ逐次に動作する。
　ステップＳ１０において、制御回路１３は、すべての電力変換回路１２－１～１２－３の動作を停止する。
　図１４は、図１３の充電制御処理を実行するときにおける電力変換回路１２－１～１２－３の動作を示すタイミングチャートである。図１３のステップＳ２では、電力変換装置２は重負荷動作し、図１３のステップＳ３～Ｓ９では、電力変換装置２は軽負荷動作する。制御回路１３は、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、予め決められた時間期間が経過するごとに、電力変換回路１２－１～１２－３のうち、動作する電力変換回路１２を切り換える。これにより、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、電力変換回路１２－１～１２－３は、例えば同じ時間期間ずつ動作する。電力変換装置２が軽負荷動作する時間期間全体のうち、電力変換回路１２－１～１２－３のそれぞれは１／３の時間期間に動作し、残りの２／３の時間期間にその動作を停止する。図１２を参照して説明した例によれば、停止中の電力変換回路１２におけるトランス２２のコア５２の温度低下速度は、動作中の電力変換回路１２におけるトランス２２のコア５２の温度上昇速度の１０倍である。従って、図１４に示すように、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、動作する電力変換回路１２を切り換えることにより、コア５２の温度は実効的に上昇しない。
　なお、図１３のステップＳ８の時間期間は、コア５２の温度上昇速度、コア５２の温度低下速度、熱暴走しない温度の上限値、などに基づいて決定される。図１３のステップＳ８の時間期間は、温度上昇するコア５２を分散させるために、例えば１分又は２分に設定されてもよい。
　図１３のステップＳ８の時間期間は、複数の電力変換回路１２について同じであってもよく、異なっていてもよい。後者の場合、制御回路１３は、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、所定の長期の時間期間にわたる各電力変換回路１２の各合計動作時間長が互いに等しくなるように、複数の電力変換回路１２を選択的かつ逐次に動作させてもよい。また、制御回路１３は、電力変換装置２が軽負荷動作するとき、より高い冷却性能を有するトランス２２を備える電力変換回路１２により長い動作時間長を割り当てるように、複数の電力変換回路１２を選択的かつ逐次に動作させてもよい。例えば、前述したように、より大きな面積で流路Ｆ１～Ｆ３に熱的に接触したトランス２２は、より高い冷却性能を有し、また、より多くのトランス２２と熱的に接触したトランス２２は、より高い冷却性能を有する。
　このように、複数の電力変換回路１２をその動作時間に基づいて選択的かつ逐次に動作させることにより、トランス２２の過熱によるコア５２の破損を従来よりも生じにくくすることができる。複数の電力変換回路１２を選択的かつ逐次に動作させることにより、長時間にわたって使用し続けることによる回路及び装置の劣化を分散することができ、製品の長寿命化に寄与する。
［第２の実施形態の第１の変形例］
　図１５は、第２の実施形態の第１の変形例に係る電力変換装置２Ｂを備えた充電システムの構成を示すブロック図である。電力変換装置２Ｂは、図１の制御回路１３に代えて制御回路１３Ｂを備え、さらに、温度センサ１４－１～１４－３を備える。温度センサ１４－１～１４－３は、トランス２２－１～２２－３のコア５２の温度をそれぞれ測定する。制御回路１３Ｂは、温度センサ１４－１～１４－３によって測定されたコア５２の温度に基づいて、図１６を参照して説明する充電制御処理を実行する。
　図１６は、図１５の電力変換装置２Ｂの制御回路１３Ｂによって実行される充電制御処理を示すフローチャートである。図１６の充電制御処理は、図１３のステップＳ６及びＳ８に代えて、ステップＳ２１～Ｓ２２を含む。制御回路１３Ｂは、ステップＳ５の次にステップＳ７に進み、ステップＳ７がＮＯのとき、ステップＳ２１に進む。
　ステップＳ２１において、制御回路１３Ｂは、選択された電力変換回路１２におけるトランス２２のコア５２の温度Ｔｅｍｐを測定する。
　ステップＳ２２において、制御回路１３Ｂは、温度Ｔｅｍｐが予め決められたしきい値ＴｈＡ以上であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ９に進み、ＮＯのときはステップＳ７に戻る。しきい値ＴｈＡは、例えば、図７に示すコア５２の鉄損が最小になる温度、すなわち、コア５２の鉄損が増大し始める温度である８０℃～９０℃に設定されてもよい。
　図１６の充電制御処理を実行することにより、制御回路１３Ｂは、電力変換装置２Ｂが軽負荷動作するとき、動作中の電力変換回路１２のトランス２２の温度がしきい値ＴｈＡ以上になるごとに、動作する電力変換回路１２を切り換える。
　図１７は、図１６の充電制御処理を実行するときにおけるトランス２２－１～２２－３のコア５２の温度の時間的変化を概略的に示すグラフである。図１８は、図１６の充電制御処理を実行するときにおける電力変換回路１２－１～１２－３の動作を示すタイミングチャートである。図１６のステップＳ２では、電力変換装置２Ｂは重負荷動作し、図１６のステップＳ３～Ｓ５，Ｓ７，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ９では、電力変換装置２Ｂは軽負荷動作する。図１８の例では、軽負荷動作を開始するとき、最初に電力変換回路１２－１が動作する。トランス２２－１のコア５２の温度は、コア５２の鉄損などに起因して上昇する。制御回路１３Ｂは、トランス２２－１のコア５２の温度をモニタリングし、コア５２の温度がしきい値ＴｈＡ以上になったとき、電力変換回路１２－１の動作を停止し、電力変換回路１２－２の動作を開始する。これにより、停止した電力変換回路１２－１のトランス２２－１のコア５２の温度は減少に転じ、冷却液４４ａの温度に速やかに近づく。電力変換回路１２－２のトランス２２－２のコア５２は、電力変換回路１２－２が動作を開始する前に冷却されているが、電力変換回路１２－２が動作を開始したことにより次第に上昇する。制御回路１３Ｂは、トランス２２－２のコア５２の温度をモニタリングし、コア５２の温度がしきい値ＴｈＡ以上になったとき、電力変換回路１２－２の動作を停止し、電力変換回路１２－３の動作を開始する。電力変換装置２Ｂが軽負荷動作するとき、コア５２の鉄損は著しく増加するが、コア５２の不平衡な温度分布は発生せず、これによりコア５２の破損は生じにくくなり、高い信頼性を有する電力変換装置２Ｂが得られる。
　また、トランス２２のコア５２の鉄損が図７に示すような温度特性を有する場合、制御回路１３Ｂは、鉄損が最小となる８０～９０℃の前後、例えば７０～１００℃の範囲で動作するように、動作する電力変換回路１２を切り換えてもよい。これにより、電力変換装置２Ｂは、一般的に効率が低下する軽負荷動作時であっても、高効率に動作可能である。
　このように、複数の電力変換回路１２をそのトランス２２の温度に基づいて選択的かつ逐次に動作させることにより、トランス２２の過熱によるコア５２の破損を従来よりも生じにくくすることができる。
［第２の実施形態の第２の変形例］
　図１９は、第２の実施形態の第２の変形例に係る電力変換装置２Ｃを備えた充電システムの構成を示すブロック図である。電力変換装置２Ｃは、図１の制御回路１３に代えて制御回路１３Ｃを備え、さらに、電流センサ１５を備える。電流センサ１５は、各電力変換回路１２の入力電流を測定する。制御回路１３Ｃは、電流センサ１５によって測定された入力電流に基づいて、図２０を参照して説明する充電制御処理を実行する。
　図２０は、図１９の電力変換装置２Ｃの制御回路１３Ｃによって実行される充電制御処理を示すフローチャートである。図２０の充電制御処理は、図１６のステップＳ２１～Ｓ２２に代えて、ステップＳ３１～Ｓ３３を含む。制御回路１３Ｃは、ステップＳ７がＮＯのとき、ステップＳ３１に進む。
　ステップＳ３１において、制御回路１３Ｃは、選択された電力変換回路１２の入力電流Ｉｉｎを測定する。
　ステップＳ３２において、制御回路１３Ｃは、充電池３を充電するために要求される負荷電流の大きさに基づいて、入力電流のしきい値ＴｈＢを設定する。
　ステップＳ３３において、制御回路１３Ｃは、入力電流Ｉｉｎがしきい値ＴｈＢ以上であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ９に進み、ＮＯのときはステップＳ７に戻る。
　図２０の充電制御処理を実行することにより、制御回路１３Ｃは、電力変換装置２Ｃが軽負荷動作するとき、動作中の電力変換回路１２の入力電流が、充電池３の負荷電流に基づいて決定されたしきい値ＴｈＢ以上になるごとに、動作する電力変換回路１２を切り換える。
　一般に、電力変換回路１２の出力電流は、充電池３を充電するために要求される負荷電流の大きさに基づいて制御される。しかしながら、トランス２２のコア５２の鉄損が増大して電力変換回路１２の効率が低下すると、入力電流を増加させなければ所望の出力電流を達成できなくなる。このため、制御回路１３Ｃは、トランス２２の一次側回路２１の入力電流Ｉｉｎを測定し、入力電流Ｉｉｎが所定のしきい値ＴｈＢ以上になったとき、動作する電力変換回路１２を切り換える。また、図６を参照して説明したように、軽負荷動作時において、充電池３を充電するために要求される負荷電流は次第に減少するので、制御回路１３Ｃは、負荷電流が変化したとき、しきい値ＴｈＢを再計算する。このように、複数の電力変換回路１２をその入力電流Ｉｉｎに基づいて選択的かつ逐次に動作させることにより、トランス２２の過熱によるコア５２の破損を従来よりも生じにくくすることができる。
　また、電力変換装置２Ｃが軽負荷動作するとき、電力変換回路１２－１～１２－３のうちの１つのみが動作するので、図１９に示すように分配器１１の上流に設けられた１つの電流センサ１５を用いて、各電力変換回路１２－１～１２－３の入力電流を測定することができる。それに代わって、各電力変換回路１２－１～１２－３の入力電流を測定するための電流センサを、電力変換回路１２－１～１２－３ごとに設けてもよい。
［第２の実施形態の第３の変形例］
　図２１は、第２の実施形態の第３の変形例に係る電力変換装置２Ｄを備えた充電システムの構成を示すブロック図である。電力変換装置２Ｄは、図１の制御回路１３に代えて制御回路１３Ｄを備え、さらに、電力センサ１６を備える。電力センサ１６は、各電力変換回路１２の入力電力を測定する。電力センサ１６は、単一のセンサであってもよく、電流センサ及び電圧センサの組み合わせであってもよい。制御回路１３Ｄは、電力センサ１６によって測定された入力電力に基づいて、図２２を参照して説明する充電制御処理を実行する。
　図２２は、図２１の電力変換装置２Ｄの制御回路１３Ｄによって実行される充電制御処理を示すフローチャートである。図２２の充電制御処理は、図１６のステップＳ２１～Ｓ２２に代えて、ステップＳ４１～Ｓ４３を含む。制御回路１３Ｄは、ステップＳ７がＮＯのとき、ステップＳ４１に進む。
　ステップＳ４１において、制御回路１３Ｄは、選択された電力変換回路１２の入力電力Ｐｉｎを測定する。
　ステップＳ４２において、制御回路１３Ｄは、入力電力Ｐｉｎと、充電池３を充電するために要求される負荷電力Ｐｏｕｔとに基づいて、選択された電力変換回路１２の効率Ｅｆｆ＝Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎを計算する。制御回路１３Ｄは、充電池３から、充電池３を充電するために要求される負荷電流及び負荷電圧の大きさを示す制御信号を受信し、負荷電流及び負荷電圧に基づいて負荷電力Ｐｏｕｔを計算してもよい。また、制御回路１３Ｄは、充電池３から負荷電力Ｐｏｕｔの大きさを示す制御信号を受信してもよい。
　ステップＳ４３において、制御回路１３Ｄは、効率Ｅｆｆが予め決められたしきい値ＴｈＣ以下であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ９に進み、ＮＯのときはステップＳ７に戻る。
　図２２の充電制御処理を実行することにより、制御回路１３Ｄは、電力変換装置２Ｄが軽負荷動作するとき、動作中の電力変換回路１２の入力電力及び充電池３の負荷電力に基づいて動作中の電力変換回路１２の効率を計算し、効率がしきい値ＴｈＣ以下になるごとに、動作する電力変換回路１２を切り換える。
　このように、複数の電力変換回路１２をその効率Ｅｆｆに基づいて選択的かつ逐次に動作させることにより、トランス２２の過熱によるコア５２の破損を従来よりも生じにくくすることができる。
　また、電力変換装置２Ｄが軽負荷動作するとき、電力変換回路１２－１～１２－３のうちの１つのみが動作するので、図２１に示すように分配器１１の上流に設けられた１つの電力センサ１６を用いて、各電力変換回路１２－１～１２－３の入力電力を測定することができる。それに代わって、各電力変換回路１２－１～１２－３の入力電力を測定するための電力センサを、電力変換回路１２－１～１２－３ごとに設けてもよい。
［第２の実施形態の効果］
　第２の実施形態に係る電力変換装置２，２Ｂ～２Ｄによれば、複数の電力変換回路１２を選択的かつ逐次に動作させることにより、トランス２２の過熱によるコア５２の破損を従来よりも生じにくくすることができ、その信頼性を向上することができる。
　第２の実施形態に係る電力変換装置２，２Ｂ～２Ｄによれば、図４及び図５に示すような冷却装置を備えていなくても、複数の電力変換回路１２を選択的かつ逐次に動作させることにより、トランス２２のコア５２の温度が従来よりも上昇しにくくなる。
　例えば特許文献２のようにトランスが冷却用の水路を備える場合であっても、コアの一部のみが冷却されることによりコアに大きな温度差が生じ、この温度差に起因してコアに応力が生じてコアが破損するおそれがある。一方、第２の実施形態に係る電力変換装置２，２Ｂ～２Ｄによれば、複数の電力変換回路１２を選択的かつ逐次に動作させることにより、トランス２２のコア５２の温度が上昇しにくくなり、従って、大きな温度差も生じにくくなる。これにより、コア５２の破損を従来よりも生じにくくすることができる。
［他の変形例］
　図９～図１１を参照して説明したバルブ４７を第２の実施形態に係る電力変換装置２，２Ｂ～２Ｄに適用してもよい。この場合、制御回路１３，１３Ｂ～１３Ｄは、動作中の電力変換回路１２のトランス２２に熱的に接触した流路Ｆ１～Ｆ３に設けられたバルブを開き、停止中の電力変換回路１２のトランス２２に熱的に接触した流路Ｆ１～Ｆ３に設けられたバルブを閉じる。これにより、トランス２２の冷却性能をさらに向上させることができる。
　以上の説明では、充電池３を充電するために要求される負荷電圧が充電池３の満充電の電圧Ｔｈに達したときに、電力変換装置２が重負荷動作から軽負荷動作に遷移する場合について説明したが、これに限定されない。電力変換装置２は、負荷電圧が満充電の電圧Ｔｈよりも低い予め決められたしきい値以上になったとき、重負荷動作から軽負荷動作に遷移してもよい。
　以上の説明では、充電池３を充電するために要求される負荷電圧に基づいて電力変換装置２が重負荷動作から軽負荷動作に遷移する場合について説明したが、これに限定されない。電力変換装置２は、充電池３を充電するために要求される負荷電流又は負荷電力に基づいて、重負荷動作から軽負荷動作に遷移してもよい。
　以上の説明では、主にトランス２２の過熱を生じにくくする場合について説明したが、本開示の実施形態に係る電力変換装置は、一次側回路２１、二次側回路２３、及び／又は他の発熱部品の過熱を生じにくくするように構成されてもよい。
　図１等では、電力変換装置２が例えば三相の交流電源１から三相の交流電力供給を受ける場合について説明したが、本開示の実施形態に係る電力変換装置は、１つ又は複数の単相交流電源から電力供給を受けるように構成されてもよく、１つの二相交流電源から電力供給を受けるように構成されてもよい。電力変換装置が１つの単相交流電源から電力供給を受ける場合、分配器１１は、３つの電力変換回路１２に同じ交流電力を供給してもよい。また、電力変換装置が２つの単相交流電源から電力供給を受ける場合、分配器１１は、一方の交流電源の交流電力を１つの電力変換回路１２に供給し、他方の交流電源の交流電力を他の１つの電力変換回路１２に供給してもよい。この場合、制御回路１３は、残りの１つの電力変換回路１２の動作を停止する。また、電力変換装置が３つの単相交流電源から電力供給を受ける場合、分配器１１は、各交流電源の交流電力を各電力変換回路１２に１対１に供給してもよい。また、電力変換装置が二相交流電源から電力供給を受ける場合、分配器１１は、ある相の交流電力を１つの電力変換回路１２に供給し、他相の交流電力を他の１つの電力変換回路１２に供給してもよい。この場合、制御回路１３は、残りの１つの電力変換回路１２の動作を停止する。
　本開示の実施形態に係る電力変換装置は、１つ又は複数の直流電源から電力供給を受けるように構成されてもよい。この場合、分配器１１は、１つ又は複数の単相交流電源から電力供給を受ける場合と同様に３つの電力変換回路１２に電力を供給し、また、各電力変換回路１２の一次側回路２１のダイオードＤ１～Ｄ４及び力率改善回路３１は省略される。
　本開示の実施形態に係る電力変換装置は、２つ又は４つ以上の電力変換回路を備えてもよい。
　本開示の実施形態に係る電力変換装置は、ＬＬＣ共振型ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を含む電力変換回路１２に限らず、トランスをそれぞれ含む任意の電力変換回路を備えてもよい。
　本開示の実施形態に係る電力変換装置は、充電池３に限らず、負荷電圧の大きさが変化する任意の負荷装置に直流電力を供給するように構成されてもよい。
　本開示の一態様に係る電力変換装置は、例えば、電気自動車又はプラグインハイブリッド自動車のための車載充電システムに適用可能である。
１　交流電源
２，２Ａ～２Ｄ　電力変換装置
３　充電池
１１　分配器
１２－１～１２－３　電力変換回路
１３，１３Ａ～１３Ｄ　制御回路
１４－１～１４－３　温度センサ
１５　電流センサ
１６　電力センサ
２１－１～２１－３　一次側回路
２２－１～２２－３　トランス
２３－１～２３－３　二次側回路
３１　力率改善回路
４１　筐体
４２，４３，４４　チャンバ
４４ａ　冷却液
４４ｂ，４４ｃ　壁部
４４ｄ　流入口
４４ｅ　流出口
４４ｆ　フィン
４４ｇ　仕切り板
４５　放熱器
４６　ポンプ
４７－１～４７－３　バルブ
５１　ボビン
５２　コア
５３　ポッティング
Ｃ１～Ｃ３　キャパシタ
Ｄ１～Ｄ８　ダイオード
Ｌ１　一次巻線
Ｌ２　二次巻線
Ｌ３　漏れインダクタンス
Ｑ１～Ｑ４　スイッチング素子
ＳＷ－１～ＳＷ－３　スイッチ

Claims (12)

  1. 　トランスをそれぞれ備え、共通の負荷装置に直流電力をそれぞれ供給する複数の電力変換回路と、
    　前記各電力変換回路を制御する制御回路とを備え、
    　前記制御回路は、前記負荷装置の負荷電圧が第１のしきい値以上になったとき、前記複数の電力変換回路のうちの１つの電力変換回路が動作しかつ他の電力変換回路の動作が停止するように、前記複数の電力変換回路を選択的かつ逐次に動作させる、
    電力変換装置。
  2. 　前記制御回路は、前記負荷装置の負荷電圧が前記第１のしきい値以上になったとき、第１の時間期間が経過するごとに、動作する電力変換回路を切り換える、
    請求項１記載の電力変換装置。
  3. 　前記制御回路は、前記負荷装置の負荷電圧が前記第１のしきい値以上になったとき、第２の時間期間にわたる前記各電力変換回路の各合計動作時間長が互いに等しくなるように、前記複数の電力変換回路を選択的かつ逐次に動作させる、
    請求項１記載の電力変換装置。
  4. 　前記制御回路は、前記負荷装置の負荷電圧が前記第１のしきい値以上になったとき、より高い冷却性能を有するトランスを備える電力変換回路により長い動作時間長を割り当てるように、前記複数の電力変換回路を選択的かつ逐次に動作させる、
    請求項１記載の電力変換装置。
  5. 　前記電力変換装置は、前記各電力変換回路の前記各トランスの温度をそれぞれ測定する複数の温度センサをさらに備え、
    　前記制御回路は、前記負荷装置の負荷電圧が前記第１のしきい値以上になったとき、前記動作中の電力変換回路のトランスの温度が第２のしきい値以上になるごとに、動作する電力変換回路を切り換える、
    請求項１記載の電力変換装置。
  6. 　前記電力変換装置は、前記各電力変換回路の入力電流を測定する少なくとも１つの電流センサをさらに備え、
    　前記制御回路は、前記負荷装置の負荷電圧が前記第１のしきい値以上になったとき、前記動作中の電力変換回路の入力電流が、前記負荷装置の負荷電流に基づいて決定された第３のしきい値以上になるごとに、動作する電力変換回路を切り換える、
    請求項１記載の電力変換装置。
  7. 　前記電力変換装置は、前記各電力変換回路の入力電力を測定する少なくとも１つの電力センサをさらに備え、
    　前記制御回路は、前記負荷装置の負荷電圧が前記第１のしきい値以上になったとき、前記動作中の電力変換回路の入力電力及び前記負荷装置の負荷電力に基づいて前記動作中の電力変換回路の効率を計算し、前記効率が第４のしきい値以下になるごとに、動作する電力変換回路を切り換える、
    請求項１記載の電力変換装置。
  8. 　前記電力変換装置は３つの電力変換回路を備え、
    　前記３つの電力変換回路は、三相交流電源から供給された三相交流電力の各相の交流電力を直流電力にそれぞれ変換する、
    請求項１～７のうちの１つに記載の電力変換装置。
  9. 　前記電力変換装置は、冷却液のための少なくとも１つの流路であって、前記各電力変換回路のトランスに熱的に接触した少なくとも１つの流路を備える冷却装置をさらに備える、
    請求項１～８のうちの１つに記載の電力変換装置。
  10. 　前記冷却装置は、前記冷却液のための複数の流路と、前記複数の流路にそれぞれ設けられた複数のバルブとをさらに備え、
    　前記制御回路は、前記動作中の電力変換回路のトランスに熱的に接触した流路に設けられたバルブを開き、前記停止中の電力変換回路のトランスに熱的に接触した流路に設けられたバルブを閉じる、
    請求項９記載の電力変換装置。
  11. 　請求項１～１０のうちの１つに記載の電力変換装置と、
    　前記電力変換装置の前記複数の電力変換回路に共通の負荷装置として、前記複数の電力変換回路から直流電力の供給を受けて充電される充電池とを含む、
    充電システム。
  12. 　トランスをそれぞれ備え、共通の負荷装置に直流電力をそれぞれ供給する複数の電力変換回路を備えた電力変換装置の制御方法であって、
    　前記制御方法は、前記負荷装置の負荷電圧が第１のしきい値以上になったとき、前記複数の電力変換回路のうちの１つの電力変換回路が動作しかつ他の電力変換回路の動作が停止するように、前記複数の電力変換回路を選択的かつ逐次に動作させる、
    電力変換装置の制御方法。
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