本公开涉及一种具有功率因数改进部和电力变换部的电力变换装置。
背景技术：
在以往的电动汽车中，如图1所示那样搭载有具有功率因数改进部210、dc/dc变换部220以及电力变换部230的电力变换装置200。功率因数改进部210和dc/dc变换部220具有将从商用电源v1输出的交流电力变换为直流电力来对电池v2进行充电的功能。另外，电力变换部230具有将从电池v2供给的直流电力变换为用于驱动电机的交流电力的功能。
功率因数改进部210、dc/dc变换部220以及电力变换部230被设置为相独立的电路。在功率因数改进部210与dc/dc变换部220之间、dc/dc变换部220与电池v2之间、以及电池v2与电力变换部230之间分别设置有用于将所供给的电力平滑化的电容器c1、c2、c3，因此电力变换装置200整体上容易大型化。
例如，日本特开平9-9417号公报(以下，记为专利文献1)中公开了一种将dc/dc变换部的输出电容器与电力变换部的输入电容器共用化了的电力变换装置。由此，削减dc/dc变换部的输出电容器来使装置整体上小型化。
技术实现要素：
本公开提供一种装置整体上能够进一步小型化的电力变换装置。
本公开所涉及的电力变换装置具有功率因数改进部、电容器、dc/dc变换部以及电力变换部。功率因数改进部将所输入的电力的功率因数改进并输出。电容器与功率因数改进部的输出侧连接，将从功率因数改进部输出的电力平滑化。dc/dc变换部与电容器连接，将所输入的电力进行电力变换并输出。电力变换部以与dc/dc变换部并联的方式被连接于电容器，将所输入的电力进行电力变换并输出。
根据本公开，能够使装置整体上更加小型。
附图说明
图1是表示以往的电力变换装置的框图。
图2是表示本公开的实施方式所涉及的电力变换装置的电路图。
图3是表示图2所示的电力变换装置中对切换部进行了切换的状态的电路图。
图4是表示本公开的实施方式的变形例a所涉及的电力变换装置的电路图。
图5是表示图4所示的电力变换装置中对切换部进行了切换的状态的电路图。
图6是表示本公开的实施方式的变形例b所涉及的电力变换装置的电路图。
具体实施方式
在说明本公开的实施方式之前，简单地说明图1所示的电力变换装置200中的问题点。dc/dc变换部220的输出使用于电池v2的充电。因此，能够使与dc/dc变换部220的输出侧连接的电容器c2的容量比较小。即，电容器c2的容量能够比使功率因数改进部210的脉动平滑的电容器c1的容量和使电力变换部230的脉动平滑的电容器c3的容量小。这样，只能削减电容器c2的容量，从使装置整体小型化的观点出发存在一定的限制。
以下，参照附图来说明本公开的实施方式。图2和图3是表示本实施方式所涉及的电力变换装置1的电路图。
电力变换装置1具有对从外部电源10供给的电力进行电力变换来对电池11进行充电的功能和将所充电的电力进行电力变换后供给到电机12的功能。电力变换装置1具有整流部20、功率因数改进部30、控制部40、浪涌电流防止部50、电容器60、dc/dc变换部70、切换部80以及电力变换部90。控制部40由对功率因数改进部30、浪涌电流防止部50、dc/dc变换部70、切换部80以及电力变换部90进行控制的cpu等构成。此外，控制部40也可以由多个cpu等构成。
整流部20具有由二极管21a、21b、21c、21d构成的二极管桥式电路。整流部20将从外部电源10接收到的交流电力进行全波整流后变换为直流电力，并输出到功率因数改进部30。
功率因数改进部30是具有对输入的电力的功率因数进行改进的功能和将输入的电力升压的功能的电路，具有扼流线圈31、开关晶体管32以及二极管33。
在功率因数改进部30中，由控制部40对开关晶体管32进行导通截止控制。通过该控制来改进从整流部20输入的直流电力的功率因数，并且将该直流电力升压。
浪涌电流防止部50是用于防止浪涌电流的电路，与功率因数改进部30的输出连接并且与电容器60连接。在电力变换装置1开始动作时，电容器60中尚未充入电荷，因此当从功率因数改进部30输出直流电力时，流通过大的电流(浪涌电流)。但是，通过浪涌电流防止部50与功率因数改进部30的输出连接，来防止功率因数改进部30开始动作时以及电力变换部90开始动作时的浪涌电流流向后级的电路。
电容器60经由浪涌电流防止部50而与功率因数改进部30的输出侧连接，将功率因数改进部30所输出的直流电力平滑化。该直流电力通过功率因数改进部30而被升压，因此作为电容器60而应用了容量比较大的电容器。
dc/dc变换部70是通过控制部40的控制来将功率因数改进部30的输出变换为能够对电池11充电的电力的电路，经由浪涌电流防止部50和电容器60而与功率因数改进部30的输出连接。
dc/dc变换部70具有开关晶体管71a、71b、71c、71d、变压器初级绕组72、变压器次级绕组73、二极管74a、74b、74c、74d、线圈75以及电容器76。
从控制部40向开关晶体管71a、71b、71c、71d分别输入控制信号。开关晶体管71a、71b、71c、71d根据这些控制信号选择性地进行导通截止动作。通过这些开关晶体管的导通截止动作，从功率因数改进部30输出的直流电力被变换为交流电力后被输入到变压器初级绕组72。
变压器初级绕组72将由开关晶体管71a、71b、71c、71d输出的交流电力传输到变压器次级绕组73。变压器次级绕组73将由变压器初级绕组72传输来的交流电力输出到二极管74a、74b、74c、74d。
二极管74a、74b、74c、74d构成二极管桥式电路，将从变压器次级绕组73输入的交流电力整流为直流电力。从二极管74a、74b、74c、74d输出的直流电力经由线圈75和电容器76而被输出到电池11。由此，电池11被充电。
电池11经由切换部80而与功率因数改进部30的输出连接。具体地说，电池11的正极侧经由第一开关81而与功率因数改进部30的正极侧的输出连接，电池11的负极侧经由第二开关82而与功率因数改进部30的负极侧的输出连接。即，切换部80包括第一开关81和第二开关82。
切换部80通过控制部40的控制将电池11即dc/dc变换部70的输出与功率因数改进部30的输出切换为连接状态(参照图3)或者非连接状态(参照图2)。
具体地说，在对电池11进行充电的情况下，在将切换部80断开的状态下驱动功率因数改进部30和dc/dc变换部70。在该状态下，电流沿着图2的箭头的路径流动来对电池11进行充电。此时，功率因数改进部30的输出与电池11为非连接状态，因此功率因数改进部30的输出不会不经由dc/dc变换部70就被供给到电池11。
另外，如图3所示，在向电机12供给电池11的电力的情况下，通过使切换部80接通，电池11与功率因数改进部30的输出(经由浪涌电流防止部50后与电容器60)转变为连接状态。此时，由于功率因数改进部30的二极管33，不向功率因数改进部30供给电池11的电力。
另外，电力变换部90经由浪涌电流防止部50和电容器60而与功率因数改进部30的输出连接。换言之，电力变换部90以与dc/dc变换部70并联的方式连接于电容器60。
电力变换部90将从电池11输出且被电容器60进行平滑化后的直流电力变换为交流电力后输出到电机12。电力变换部90是三相桥式逆变器电路。
电力变换部90例如具有构成u相臂的开关晶体管91a、91b、构成v相臂的开关晶体管91c、91d以及构成w相臂的开关晶体管91e、91f。
向开关晶体管91a～91f分别输入控制部40的控制信号，开关晶体管91a～91f通过这些控制信号来选择性地进行导通截止动作。由此，电流沿着图3的箭头的路径流动，三相交流电力被输入到电机12。
通过像这样控制切换部80，能够在将从功率因数改进部30输出的电力进行平滑化的情况和将要输入到电力变换部90的电力进行平滑化的情况之间进行切换地使用电容器60。即，电容器60兼作功率因数改进部30的输出用电容器和电力变换部90的输入用电容器，因此能够削减部件数量，进而能够使装置整体小型化。
另外，在专利文献1所记载的结构中，为兼用dc/dc变换部的输出用电容器和电力变换部的输入电容器的结构。然而，如前述的那样，在该结构中能够削减的是容量比较小的dc/dc变换部的输出用电容器。更具体地说，在将一个电容器兼用作两个用途的情况下，该电容器的容量需要与兼用电容器的两个用途中的大的容量相匹配。因此，只能削减容量比较小的dc/dc变换部的输出用电容器。另一方面，功率因数改进部具有将输出的电力升压的功能。因此，需要使该输出电容器的容量比较大。另外，根据电机的驱动范围，需要使电力变换部的输入电容器的容量比较大。因此，在专利文献1所记载的结构中，从装置整体的小型化的观点出发，存在一定的限制。
与此相对，在本实施方式中，电容器60兼作功率因数改进部30的输出电容器和电力变换部90的输入电容器。也就是说，通过使具有比dc/dc变换部70的电容器76的容量大的容量的功率因数改进部30的输出电容器兼用作电力变换部90的输入电容器，能够显著地削减电力变换装置1整体的容量值，装置整体上能够进一步小型化。
另外，dc/dc变换部70和电力变换部90以并联的方式连接于电容器60。因此，在如图2所示那样将切换部80设为非连接状态的情况下，功率因数改进部30的输出电力也被供给到电力变换部90。另外，在如图3所示那样将切换部80设为连接状态的情况下，电池11的输出电力也可能被供给到dc/dc变换部70。
因此，控制部40在将切换部80设为非连接状态的情况下，将dc/dc变换部70设为工作状态，并且将电力变换部90设为非工作状态。另外，控制部40在将切换部80设为连接状态的情况下，将dc/dc变换部70设为非工作状态，并且将电力变换部90设为工作状态。
此外，dc/dc变换部70的非工作状态是指使开关晶体管71a～71d截止了的状态。另外，电力变换部90的非工作状态是指使开关晶体管91a～91f截止了的状态。
通过像这样进行控制，在将切换部80设为非连接状态的情况下，仅应用从外部电源10对电池11充电的箭头的路径(参照图2)。另一方面，在将切换部80设为连接状态的情况下，仅应用从电池11向电机12供给电力的路径(参照图3)。因此，能够提高向电池11进行充电的充电效率和向电机12进行供给的电力供给效率。
另外，在从电池11向电机12供给电力的情况下，也能够兼用浪涌电流防止部50，因此能够提高部件数量的削减效果，进而装置整体上能够进一步小型化。
接着，对变形例进行说明。图4和图5是表示变形例a所涉及的电力变换装置1的图。
在图2、图3所示的结构中，电池11经由切换部80而与功率因数改进部30的输出侧连接，但在变形例a中，如图4所示，电池11经由切换部80而与功率因数改进部30的输入侧连接。
具体地说，电池11的正极侧经由第一开关81而与功率因数改进部30的正极侧的输入侧连接，电池11的负极侧经由第二开关82而与功率因数改进部30的负极侧的输入侧连接。
通过该结构，在将切换部80设为非连接状态的情况下，仅使用从外部电源10对电池11充电的箭头的路径(参照图4)。另一方面，在将切换部80设为连接状态的情况下，仅使用从电池11向电机12供给电力的路径(参照图5)。因此，在变形例a中也能够提高向电池11充电的充电效率和向电机12进行供给的电力供给效率。
另外，由于电池11经由切换部80而与功率因数改进部30的输入连接，因此能够通过功率因数改进部30使从电池11供给的电压升压。即，在变形例a中，功率因数改进部30兼用作为了扩大电机12的驱动范围而需设置的升压部。因此，无需另行设置升压部，因此能够进一步提高削减部件数量的效果，进而装置整体上能够进一步小型化。
在图2、图3所示的结构中，二极管33的阳极与输入侧连接，阴极与输出侧连接，因此在功率因数改进部30中成为仅能够向从切换部80朝向电容器60的方向供给电力的结构。
另一方面，在图4、图5所示的结构中，代替二极管33而设置有开关晶体管34和再生二极管35。因此，功率因数改进部30构成为能够向从切换部80朝向电容器60的方向和从电容器60朝向切换部80的方向这两个方向供给电力。
因此，在车辆的再生时，通过使电机12作为发电机进行动作，能够向图5中的箭头的反方向从电机12朝向电池11供给电力。
此外，在图3、图5所示的结构中，经由切换部80保证了从电池11向电机12的供给路径，但本公开不限定于此。例如，也可以是如图6所示那样不具有设置切换部80的布线的结构。图6是表示变形例b所涉及的电力变换装置1的电路图。
通过这样的结构，能够将来自外部电源10的电力供给到dc/dc变换部70和电力变换部90这双方。
另外，图6中的dc/dc变换部70具有由二极管74a～74d构成的二极管桥式电路。因此，仅能够从dc/dc变换部70的开关晶体管71a～71d向电池11单向地供给电力。
通过将该二极管桥式电路更换为能够双向地供给电力的电路，能够设为从电池11朝向电机12供给电力的结构。双向意味着从开关晶体管71a～71d朝向电池11的方向和从电池11朝向开关晶体管71a～71d的方向。
此外，在图2～图6的结构中示出的电路结构是一例，也可以更换为能够实现各部的功能的其它的电路结构。
此外，上述实施方式均只是示出了实施本公开时的具体化的一例，本公开的技术的范围不被这些实施方式限定性地解释。即，关于本公开，只要不脱离其主旨或者其主要的特征，就能够以各种方式实施。
如以上那样，本公开的电力变换装置在装置整体上能够进一步小型化，是有用的。