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JP6642119B2 - 充電器 - Google Patents

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Description

本発明は、充電器に関し、特に直流−交流変換回路の機能を備える充電器に関する。
従来から、交流の外部電源からバッテリへ充電可能な車両において、家電製品等を繋げるコンセントを設けて交流を出力することを可能にする車両の装置が知られている。例えば、特許文献1は、車両に設けられるコンセントに接続される電気機器の使用が、外部電源から電気機器へ供給可能な電力の大きさにより制限されることを抑制できる電源装置等を開示する。この電源装置等は、電力変換装置と、電力変換装置を制御する電子制御ユニットを備える。電力変換装置は、充電インレット、蓄電装置およびコンセントに電気的に接続され、蓄電装置から供給される電力をコンセントへ供給する電力に変換する。電子制御ユニットは、外部電源がコンセントへ供給可能な電力が、コンセントが出力可能な電力よりも小さいときに、電気機器の消費電力に応じて供給電力のコンセントへの出力および蓄電装置に蓄えられた電力のコンセントへの出力を制御する。
また、特許文献2は、系統電源で主バッテリ及び補助バッテリを充電可能で、専用のDC/ACインバータを設けずに、少なくとも主バッテリを電源として家電製品用の電力を出力することができる電源装置を開示する。この電源装置では、主バッテリとトランスとの間に第1のブリッジ回路が接続され、トランスと系統電源用接続部との間に2つのHブリッジ回路を備えた双方向インバータが接続されている。また、主バッテリ側及び系統電源用接続部側にDC/DC変換器を介して補助バッテリが接続可能に設けられている。電源装置は、第1のブリッジ回路及びHブリッジ回路の各スイッチング素子等を制御装置によって制御し、系統電源で主バッテリや補助バッテリを充電したり、主バッテリの電力を系統電源用接続部から交流電圧として出力したりする。
また、特許文献3は、車外の電気機器へ電力を容易且つ安全に供給することができる電動車両の外部給電装置を開示する。この外部給電装置は、駆動用バッテリと、ACインバータと、車内に設けられた車内用コンセントと、ACインバータからの出力をオン又はオフするリレーと、車両の車外に露出された普通充電口と、リレーを制御する車両コントローラを備える。リレーは、ACインバータから見て、車内用コンセントより下流に接続され、普通充電口は、リレーより下流に接続される。車両コントローラは、普通充電口へのアダプタの接続が検知されると、リレーをオン状態として、ACインバータからの出力を普通充電口から供給する。
また、特許文献4は、屋外での用途に適した外部給電装置等を開示する。この外部給電装置等は、長時間の使用を予定される端子を有する外部給電端子部と、高電圧バッテリの電力を端子箱に供給するDC−ACインバータと遮断装置と、これらを制御する制御装置とを備える。この制御装置は、高電圧バッテリの使用下限SOCを設定する使用下限SOC設定部と、給電制御部を有する。使用下限SOC設定部は、長時間用の電気機器の消費電力と使用時間とに基づいて、長時間用の電気機器が使用時間の間に消費する消費電力量を算出して高電圧バッテリの使用下限SOCを設定する。給電制御部は、高電圧バッテリの実測SOCと使用下限SOCとを比較し、その結果に基づいて、高電圧バッテリの残量に関する制御を行う。
また、特許文献5は、低コストを実現する自動車用電源装置を開示する。この自動車用電源装置では、主電池からの直流電圧は、DC/DCコンバータにて昇圧され、昇圧された直流電圧はDC/ACインバータにて交流電源に変換されてコンセントの出力コネクタに供給する。すなわち、主電池にDC/DCコンバータ、DC/ACインバータが直列に接続されている。本文献は、ACインバータの概要を示している。
また、特許文献6は、広いDC入力の電圧範囲に対応できるDC−ACインバータを開示する。このDC−ACインバータは、DC−DC変換部による変換後の電圧に応じてDC−AC変換部のスイッチングデューティを調整してDC−AC変換部から交流電圧を出力する。本文献は、ACインバータの回路構成の一例を示している。
特開2013−240241号公報 特開2008−312395号公報 特開2014−030283号公報 特開2014−064457号公報 特開平09−074666号公報 特開2013−219982号公報
特許文献2に開示された電源装置では、外部電源(系統電源)から充電している最中には車両に設けられたコンセントから家電製品等に交流電力を出力することはできない。また、特許文献1に開示された電源装置では、同じ電圧であれば充電最中にコンセントから出力することはできるが、たとえば交流200Vで充電している最中は、コンセントから充電電圧とは異なる電圧の交流100Vを出力することはできないため、家電製品は使用することができない。
また、特許文献3および特許文献4に開示された外部給電装置では、これらの文献に示される直流変換回路(DC/DCコンバータ)に加え、コンセントに出力する交流変換回路(ACインバータ)への入力電圧に変換する直流変換回路を要することとなり、回路が重複することになる。
本発明は、直流変換回路に相当する回路の重複を小さくするまたは無くし、さらに、交流電力を供給する外部電源から車両のバッテリへ充電している最中に、車両に設けられたコンセントから外部電源とは異なる電圧の交流電力を出力できる充電器を提供するものである。
上記課題を解決するために、バッテリを充電する充電器において、交流電力に接続される力率改善回路と、力率改善回路に一端を、バッテリに他端を接続される直流変換回路と、電力が入力されて交流電力を出力する交流変換回路と、を備える充電器であって、力率改善回路は、直流変換回路に接続される側にコンデンサと、力率改善回路に接続される側に力率制御回路を有し、直流変換回路は、電力が入力される側に直流電圧変換部と、バッテリに接続される側に平滑部を有し、交流変換回路は、流電圧変換部と平滑部の間的に接続される充電器が提供される。
これによれば、交流変換回路が、コンデンサと力率制御回路の間から直流電圧変換部と平滑部の間までの間のいずれかの位置に接続されることで、直流変換回路に相当する回路の重複を小さくするまたは無くした充電器を提供することができる。
さらに、力率改善回路が交流電力に接続されているとき、直流変換回路を動作させ、直流電力を出力すると共に、交流変換回路を動作させ、交流電力を出力することを特徴としてもよい。
これによれば、外部電源からバッテリへ充電している最中に、外部電源の電圧とは異なる交流電力を出力できる。
さらに、力率改善回路が交流電力に接続されていないとき、交流変換回路は、直流変換回路の少なくとも一部を経由してバッテリからの電力を入力されて、交流電力を出力することを特徴としてもよい。
これによれば、外部電源から車両のバッテリへ充電していない場合は、バッテリの電力を用いて交流電力を出力できる。
本発明によれば、直流変換回路に相当する回路の重複を小さくするまたは無くし、さらに、交流電力を供給する外部電源から車両のバッテリへ充電している最中に、外部電源とは異なる電圧の交流電力を出力できる充電器を提供することができる。
本発明に係る第一実施例の充電器の回路図。 本発明に係る第一実施例の充電器における電流の流れを示す説明図。 本発明に係る第二実施例の充電器における交流変換回路の接続場所を説明するブロック図。 本発明に係る第二実施例の充電器における電流の流れを示す説明図。 本発明に係る第三実施例の充電器における交流変換回路の接続場所を説明するブロック図。 本発明に係る第三実施例の充電器における電流の流れを示す説明図。 本発明に係る第四実施例の充電器における交流変換回路の接続場所を説明するブロック図(部分)。 本発明に係る第四実施例の充電器における電流の流れを示す説明図。 従来技術における充電器のブロック図。
以下では、図面を参照しながら、本発明に係る各実施例について説明する。まず、図9を参照し、従来技術における交流出力の機能を備える充電器100Zについて説明する。本図は、先行技術文献における代表的な回路図やブロック図を模式化したものである。
充電器100Zは、外部電源PWRの交流電力から整流回路を有する力率改善回路により整流されて直流電圧を中間的に生成し、そして、その直流電圧を直流電圧変換回路1でバッテリBATに適合する直流電圧に降圧または昇圧して、バッテリBATを充電する。また、充電器100Zは、直流電圧変換回路1が出力したその直流電圧を、直流電圧変換回路2により下流の直流−交流変換回路に適合する直流電圧を中間的に生成し、その直流電圧を直流−交流変換回路で所定の交流電圧に変換して、コンセントOLTに出力する。
たとえば、バッテリBATの電圧が100Vである場合、直流電圧変換回路1は100Vの直流電圧を出力し、直流電圧変換回路2はその100Vの直流電圧の入力を受けて、コンセントから100Vの交流電圧を出力するためには141Vの直流電圧に昇圧する必要がある。このように、交流出力の機能を備える充電器100Zにおいては、直流電圧の電圧変換を行う直流電圧変換回路が重複している。本発明では、このような直流電圧を変換する回路の重複を小さくするまたは無くすることができる。
<第一実施例>
図1および図2を参照し、本実施例における充電器100を説明する。充電器100は、車両Cに設けられ、外部電源PWRの交流電力から電力を供給され、車両CのバッテリBATを充電するように構成されている。充電器100は、交流電力に接続される整流回路11を有する力率改善回路10と、力率改善回路10に一端を、バッテリBATに他端を接続される直流変換回路20と、電力を入力されて交流電力を出力する交流変換回路30とを備える。
力率改善回路10は、高調波電流が外部電源の伝送網に流出することを抑制するための既知の要素である。力率改善回路10は、交流電力に接続され交流を整流する整流回路11と、直流変換回路20に接続される側に力率を改善するためのコンデンサ13(進相コンデンサ)と、整流回路11とコンデンサ13以外の要素であり、整流回路11とコンデンサ13の中間に存する力率制御回路12とを備える。力率制御回路12は、コンデンサ13に対して整流回路11側に配置される。力率制御回路12は、高電位側でコイルとダイオードが直列に接続されて、コイルとダイオードの接続点と低電位側の間に高周波でオンオフされるスイッチが接続される。力率改善回路10は、上述した回路に限定されず、出力側にコンデンサを備える力率を改善する公知の回路でよい。
直流変換回路20は、トランスを含み、スイッチング素子をスイッチングすることにより、力率改善回路10から入力された直流電圧を所定の安定した直流電圧に変換するいわゆる双方向のDC/DCコンバータである。直流変換回路20は、電力を入力される側(本図では、力率改善回路10に接続される側)に直流電圧変換部21と、電力を出力する側(本図では、バッテリBATに接続される側)に平滑部22を有する。直流電圧変換部21は、トランスの両側に配置されたフルブリッジ回路のスイッチング素子をスイッチングすることにより、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換する。平滑部22は、直流電圧変換部21が変換した直流電圧から脈動成分を除去し安定した直流電圧を出力する。典型的には図示するようにコイルとコンデンサから構成される。直流電圧変換部21および平滑部22は、いずれも上述した機能を果たす公知の回路であってよい。
交流変換回路30は、一端を力率改善回路10と直流変換回路20の間に電気的に接続され、他端をコンセントOLTに接続されている。交流変換回路30は、力率改善回路10と直流変換回路20の中間の直流電圧が入力されて、その直流電力を交流電力に変換する、いわゆるACインバータである。交流変換回路30は、フルブリッジ回路のスイッチング素子をスイッチングすることにより、直流電力を交流電力に変換する。交流変換回路30は、図示する回路に限定されず、直流電圧を入力されて所定の交流電圧に変換する公知のACインバータでよい。
充電器100は、本図に示すように、力率改善回路10と直流変換回路20の間の接続点と交流変換回路30との間にスイッチ50を設けてもよい。スイッチ50は、制御部40によりオンオフ制御される。制御部40は、スイッチ50近傍で電流監視を行い、交流変換回路30やコンセントOLTが短絡した場合には、力率改善回路10や直流変換回路20の破壊を回避するため、スイッチ50をオフにする。なお、制御部40は、力率改善回路10、直流変換回路20、交流変換回路30のスイッチのオフオフ制御を行う(本図において制御部40から各スイッチに接続される制御線は省略している)。
図2は、充電器100における電流の流れを示す。点線の矢印は、整流回路11が外部電源PWRに接続されているときにバッテリBATを充電すると共にコンセントOLTへ電力を供給するときの電流の流れを示す。一点鎖線の矢印は、整流回路11が外部電源PWRに接続されていないときにバッテリBATからコンセントOLTへ電力を供給する場合の電流の流れを示す。なお、本図は、電力が、力率改善回路10から直流変換回路20を経由してバッテリBATへ流れる回路配置を示している。直流変換回路20は双方向のDC−DCコンバータなので、電力がバッテリBATから直流変換回路20を経由して交流変換回路30へ流れる場合には、直流電圧変換部21と平滑部22は図視で左右逆に配置されているものとする。
充電器100は、整流回路11が外部電源PWRの交流電力に接続されているとき、力率改善回路10は直流電圧を出力するので、スイッチング素子をスイッチングして直流変換回路20を動作させ、直流電力をバッテリBATへ出力して充電する。また、交流変換回路30は、力率改善回路10の出力側と電気的に接続されているので、スイッチング素子をスイッチングして交流変換回路30を動作させ、コンセントOLTへ交流電力を出力する。したがって、充電器100は、外部電源PWRから車両CのバッテリBATへ充電している最中に、車両Cに設けられたコンセントOLTから家電製品等に交流電力を出力できる。
また、整流回路11が外部電源PWRの交流電力に接続されていないとき、充電器100は、バッテリBATの電力がコンセントOLTに供給されるようにする。この場合、一点鎖線が示すように、交流変換回路30は、直流変換回路20の全体(直流電圧変換部21の全部および平滑部22)を経由してバッテリBATからの電力を入力され、交流電力を出力する。
以上の説明から分かるように、交流変換回路30に入力される、力率改善回路10と直流変換回路20の中間の直流電圧は、外部電源PWRからの電力を受け力率改善回路10が出力した直流電圧、またはバッテリBATからの電力を受け直流変換回路20が出力した直流電圧である。両者は必ずしも同じ直流電圧ではないので、交流変換回路30は、複数の電圧値の直流電圧を入力されて、通常家電等が接続されるコンセントOLTに100Vの交流電圧を出力する。
なお、本実施例の場合、交流変換回路30に入力される、力率改善回路10と直流変換回路20の中間の直流電圧は、コンセントOLTが出力するピーク電圧より大きい。たとえば、コンセントOLTから100Vの交流電圧を出力する場合、そのピーク電圧は141Vとなる。したがって、外部電源PWRからの電力を受け力率改善回路10が出力する直流電圧や、バッテリBATからの電力を受け直流変換回路20が出力する直流電圧は、141V以上である。141V以上であればコンセントOLTに100Vを出力するためには降圧変換だけすればよいので、交流変換回路30が降圧変換すれば足りる。
一方、力率改善回路10と直流変換回路20の中間の直流電圧が上記ピーク電圧未満である場合、昇圧回路が必要になる場合がある。外部電源PWRからの電力を受け力率改善回路10が出力する場合は、外部電源PWRの交流電圧を適宜選定したり力率改善回路10が昇圧することにより、別途昇圧する変換回路が必要となることがないようにする。上述したように、交流変換回路30が力率改善回路10と直流変換回路20の間に電気的に接続されることにより、直流変換回路20に相当する回路の重複を無くした充電器100を提供することができる。また、この直流電位の箇所で接続することにより、後述する実施例に比して安定した電位でロスが少なく、かつ最も低コストで充電器を提供できる。
なお、力率改善回路10と直流変換回路20の中間の直流電圧が上記ピーク電圧未満で、昇圧回路が必要になる場合であっても、直流変換回路20の直流変換と組み合わせて直流変換することで、その昇圧回路は、直流変換する回路の重複を小さくすることができる。
<第二実施例>
図3および図4を参照して、本実施例における充電器100Aを説明する。なお、重複記載を避けるために上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け、異なる部分を中心に説明する。充電器100Aは、外部電源PWRの交流電力に接続される整流回路11を有する力率改善回路10と、力率改善回路10に一端を、バッテリBATに他端を接続される直流変換回路20と、電力を入力されて交流電力を出力する交流変換回路30とを備える。
交流変換回路30は、一端を力率制御回路12とコンデンサ13の間に電気的に接続され、他端をコンセントOLTに接続されている。交流変換回路30は、力率制御回路12とコンデンサ13の中間の直流電圧が入力されて、その直流電力を交流電力に変換する。交流変換回路30は、上記実施例と比べ入力される側の接続箇所が異なるだけで、交流変換回路30自体は上記実施例と同じでよい。
図4は、充電器100Aにおける電流の流れを示す。図4に示すように、充電器100Aは、整流回路11が外部電源PWRに接続されているとき、力率改善回路10は直流電圧を出力するので、スイッチング素子をスイッチングして直流変換回路20を動作させ、直流電力をバッテリBATへ出力して充電する。また、力率制御回路12は直流電圧を出力するので、交流変換回路30は、力率制御回路12の出力側と電気的に接続されているので、直流電位の箇所に接続されている。交流変換回路30は、スイッチング素子をスイッチングして交流変換回路30を動作させ、その直流電力を変換してコンセントOLTへ交流電力を出力する。したがって、充電器100Aは、外部電源PWRから車両CのバッテリBATへ充電している最中に、車両Cに設けられたコンセントOLTから家電製品等に交流電力を出力できる。
また、整流回路11が交流電力に接続されていないとき、充電器100Aは、バッテリBATの電力がコンセントOLTに供給されるようにする。この場合、一点鎖線が示すように、交流変換回路30は、直流変換回路20の全体(直流電圧変換部21の全体および平滑部22)を経由してバッテリBATからの電力を入力され、交流電力を出力する。
以上の説明から分かるように、交流変換回路30に入力される、力率制御回路12とコンデンサ13の中間の直流電圧は、外部電源PWRからの電力を受け力率制御回路12が出力した直流電圧、またはバッテリBATからの電力を受け直流変換回路20が出力した直流電圧である。
なお、本実施例の場合、交流変換回路30に入力される、力率制御回路12とコンデンサ13の中間の直流電圧は、コンセントOLTが出力するピーク電圧より大きい。たとえば、コンセントOLTから100Vの交流電圧を出力する場合、そのピーク電圧は141Vとなる。したがって、外部電源PWRからの電力を受け力率制御回路12が出力する直流電圧は昇圧される。そして、バッテリBATからの電力を受け直流変換回路20が出力する直流電圧は、141V以上に昇圧回路が必要である。141V以上であればコンセントOLTに100Vを出力するためには降圧変換だけすればよいので、交流変換回路30が降圧変換すれば足りる。
一方、力率制御回路12とコンデンサ13の中間の直流電圧がピーク電圧未満である場合、昇圧回路が必要になる場合がある。バッテリBATからの電力を受け直流変換回路20が出力する場合は、直流変換回路20が適宜昇圧して適切な直流電圧とすることができるので、昇圧する変換回路は不要である。外部電源PWRからの電力を受け力率制御回路12が出力する場合は、外部電源PWRの交流電圧を適宜選定したり力率制御回路12が昇圧することにより、別途昇圧する変換回路が必要となることがないようにする。上述したように、交流変換回路30が力率制御回路12とコンデンサ13の間に電気的に接続されることにより、直流変換回路20に相当する回路の重複を無くした充電器100Aを提供することができる。また、充電器100Aは、この直流電位の箇所で接続することにより、後述する第四実施例に比して安定した電位でロスが少ない。
<第三実施例>
図5および図6を参照して、本実施例における充電器100Bを説明する。なお、重複記載を避けるために上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け、異なる部分を中心に説明する。充電器100Bは、外部電源PWRの交流電力に接続される整流回路11を有する力率改善回路10と、力率改善回路10に一端を、バッテリBATに他端を接続される直流変換回路20と、電力を入力されて交流電力を出力する交流変換回路30とを備える。
交流変換回路30は、一端を直流電圧変換部21と平滑部22の間に電気的に接続され、他端をコンセントOLTに接続されている。交流変換回路30は、直流電圧変換部21と平滑部22の中間の直流電圧が入力されて、その直流電力を交流電力に変換する。交流変換回路30は、上記実施例と比べ入力される側の接続箇所が異なるだけで、交流変換回路30自体は上記実施例と同じでよい。また、変換回路30の入力側に平滑のためのコンデンサを設けてもよい。
図6は、充電器100Bにおける電流の流れを示す。図6に示すように、充電器100Bは、整流回路11が外部電源PWRの交流電力に接続されているとき、力率改善回路10は直流電圧を出力し、スイッチング素子をスイッチングして直流変換回路20を動作させ、直流電力をバッテリBATへ出力して充電する。また、直流電圧変換部21はバッテリBATの直流電圧を変換した電圧を出力するので、交流変換回路30は、直流電位の箇所に接続されている。そうすると、充電器100Bは、スイッチング素子をスイッチングして交流変換回路30を動作させ、直流電力を変換してコンセントOLTへ交流電力を出力する。したがって、外部電源PWRから車両CのバッテリBATへ充電している最中に、車両Cに設けられたコンセントOLTから家電製品等に交流電力を出力できる。
また、整流回路11が外部電源PWRの交流電力に接続されていないとき、充電器100Bは、バッテリBATの電力がコンセントOLTに供給されるようにする。この場合、一点鎖線が示すように、交流変換回路30は、直流変換回路20の一部である直流電圧変換部21を経由してバッテリBATからの電力を入力され、交流電力を出力する。
以上の説明から分かるように、交流変換回路30に入力される直流電圧変換部21と平滑部22の中間の直流電圧は、外部電源PWRからの電力を受け力率改善回路10を経由して直流電圧変換部21が出力した直流電圧、またはバッテリBATからの電力を受け直流電圧変換部21が出力した直流電圧である。
なお、本実施例の場合、バッテリBATの最低電圧が、コンセントOLTの出力電圧より大きい場合は、交流変換回路30に入力される、直流電圧変換部21と平滑部22の中間の直流電圧は、コンセントOLTが出力するピーク電圧より大きい。たとえば、コンセントOLTから100Vの交流電圧を出力する場合、そのピーク電圧は141Vとなる。したがって、外部電源PWRからの電力を受け力率改善回路10を経由して直流電圧変換部21が出力する直流電圧や、バッテリBATからの電力を受け直流電圧変換部21が出力する直流電圧が、141V以上であればコンセントOLTに100Vを出力するためには降圧変換だけすればよいので、交流変換回路30が降圧変換すれば足りる。
一方、直流電圧変換部21と平滑部22の中間の直流電圧がピーク電圧未満である場合、昇圧回路が必要になる場合がある。しかし、バッテリBATからの電力を受け直流電圧変換部21が出力する場合は、交流変換回路30が適宜昇圧して交流電流出力する。外部電源PWRからの電力を受け力率改善回路10を経由して直流電圧変換部21が出力する場合は、交流変換回路30が適宜昇圧して交流電流出力する。この直流電位の箇所で接続することにより、後述する第四実施例に比して安定した電位でロスが少ない。
<第四実施例>
図7および図8を参照して、本実施例における充電器100Cを説明する。なお、重複記載を避けるために上記実施例と同じ部分には同じ符号を付け、異なる部分を中心に説明する。充電器100Cは、外部電源PWRの交流電力に接続される整流回路11を有する力率改善回路10と、力率改善回路10に一端を、バッテリBATに他端を接続される直流変換回路20Cと、電力を入力されて交流電力を出力する交流変換回路30Cとを備える。なお、本図では、外部電源PWRや力率改善回路10などを省略している。
直流変換回路20Cは、トランスを含み、スイッチング素子をスイッチングすることにより、力率改善回路10から入力された直流電圧を所定の安定した直流電圧に変換するいわゆる双方向のDC/DCコンバータである。直流変換回路20Cは、電力を入力される側に直流電圧変換部21Cと、電力を出力する側に平滑部22を有する。直流電圧変換部21Cは、トランスの両側に配置されたフルブリッジ回路のスイッチング素子をスイッチングすることにより、入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換する。平滑部22は、直流電圧変換部21Cが変換した直流電圧から脈動成分を除去し安定した直流電圧を出力する。
直流電圧変換部21Cのトランス部分は、後述する交流変換回路30Cのトランス部分と磁気結合可能に構成されている。本図では、直流電圧変換部21Cのトランス部分は、一次側の位置に(図視で左側に)交流変換回路30Cのトランス部分を受け入れ可能な構成となっているが、これに限られず、二次側の位置に(図視で右側に)受け入れ可能な構成となっていてもよい。
交流変換回路30Cは、上述した実施例では電気的に接続されていたが、一端を直流電圧変換部21C内において磁気結合によりトランスとして接続される。すなわち、交流変換回路30Cは、直流電圧変換部21Cのトランスの巻線と磁気結合する巻線を有し、その巻線が直流電圧変換部21C内のトランスに組み込まれることで直流電圧変換部21に磁気的に接続される。なお、一次側の巻線に対する交流変換回路30Cのトランスの巻線比は、昇圧・降圧・同比のいずれであってもよい。交流変換回路30Cは、直流電圧変換部21Cのトランスの電磁誘導により発生する交流電圧が入力されて、それを整流し、フルブリッジ回路のスイッチング素子をスイッチングすることにより、その交流電力をコンセントOLTに適合する交流電力に変換する。
図8は、充電器100Cにおける電流の流れを示す。図8に示すように、整流回路11が外部電源PWRの交流電力に接続されているとき、力率改善回路10は直流電圧を出力するので、スイッチング素子をスイッチングして直流変換回路20Cを動作させ、直流電力をバッテリBATへ出力して充電する。また、直流電圧変換部21Cのトランスでは一次側として電磁誘導を起こすので、交流変換回路30Cのトランスでは起電力が生じて交流変換回路30C内で交流の電力が発生する。その交流の電力を基に、交流変換回路30Cは、スイッチング素子をスイッチングして交流変換回路30Cを動作させ、コンセントOLTに適合した交流電力を出力する。したがって、外部電源PWRから車両CのバッテリBATへ充電している最中に、車両Cに設けられたコンセントOLTから家電製品等に交流電力を出力できる。
また、整流回路11が交流電力に接続されていないとき、充電器100Cは、バッテリBATの電力がコンセントOLTに供給されるようにする。この場合、一点鎖線が示すように、交流変換回路30Cのトランスは、直流電圧変換部21C内のトランスの電磁誘導により、起電力が生じて交流変換回路30C内で交流の電力が発生する。その交流の電力を基に、交流変換回路30Cは、スイッチング素子をスイッチングして交流変換回路30Cを動作させ、コンセントOLTに適合した交流電力を出力する。
以上の説明から分かるように、交流変換回路30Cにトランスを経由して入力される交流電圧は、外部電源PWRからの電力を受け力率改善回路10と直流電圧変換部21内の一次側トランスを経由した交流電圧、またはバッテリBATからの電力を受け直流電圧変換部21内の一次側トランスを経由した交流電圧である。したがって、いずれの場合も、直流電圧変換部21内の一次側トランスを経由した交流電圧であり、また交流変換回路30C内のスイッチング回路が存するので、適宜コンセントOLTに適合した交流電圧を出力する。
交流変換回路30Cは、直流電圧変換部21Cの内部においてトランスとして磁気的に接続(磁気結合)されている。すなわち、交流変換回路30Cは、直流変換回路20の一部(直流電圧変換部21Cの一次側回路)を経由して外部電源PWRまたはバッテリBATからの電力を入力され、交流電力を出力する。これによれば、この交流電位の箇所で接続することにより、上記実施例のように電気的な接続だけでなく、磁気的な接続により接続することができ、柔軟な接続形態を提供することができる。
<まとめ>
上述した第一実施例〜第四実施例の説明から明らかなように、交流変換回路(30、30A〜C)は、力率改善回路10の内部におけるコンデンサ13と力率制御回路12の間から、直流電圧変換部(21、21C)と平滑部22の間までの間のいずれかの位置に電磁気的に接続される。すなわち、第一実施例では、交流変換回路30は、力率改善回路10と直流変換回路20の間に電気的に接続され、第二実施例では、力率改善回路10内のコンデンサ13と力率制御回路12の間に電気的に接続され、第三実施例では、直流変換回路20内の直流電圧変換部21と平滑部22の間に電気的に接続され、第四実施例では、直流電圧変換部21Cの内部においてトランスとして磁気的に接続されている。このような接続をすることで、直流変換回路に相当する回路の重複を小さくするまたは無くした充電器を提供することができる。
また、整流回路11が外部電源PWRの交流電力に接続されていないとき、交流変換回路(30、30A〜C)は、直流変換回路(21、21C)の少なくとも一部を経由してバッテリBATからの電力を入力されて、交流電力を出力している。
なお、本発明は、例示した実施例に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
100 充電器
10 力率改善回路
11 整流回路
12 力率制御回路
13 コンデンサ
20 直流変換回路
21 直流電圧変換部
22 平滑部
30 交流変換回路
40 制御部
50 スイッチ
PWR 外部電源
BAT バッテリ
OLT コンセント
C 車両

Claims (3)

  1. バッテリを充電する充電器において、
    交流電力に接続される力率改善回路と、
    前記力率改善回路に一端を、前記バッテリに他端を接続される直流変換回路と、
    電力が入力されて交流電力を出力する交流変換回路と、
    を備える充電器であって、
    前記力率改善回路は、前記直流変換回路に接続される側にコンデンサと、前記力率改善回路に接続される側に力率制御回路を有し、
    前記直流変換回路は、電力が入力される側に直流電圧変換部と、前記バッテリに接続される側に平滑部を有し、
    前記交流変換回路は、記直流電圧変換部と前記平滑部の間的に接続される、
    充電器。
  2. 前記力率改善回路が交流電力に接続されているとき、前記直流変換回路を動作させ、直流電力を出力すると共に、前記交流変換回路を動作させ、交流電力を出力することを特徴とする請求項1記載の充電器。
  3. 前記力率改善回路が交流電力に接続されていないとき、前記交流変換回路は、前記直流変換回路の少なくとも一部を経由して前記バッテリからの電力を入力されて、交流電力を出力することを特徴とする請求項1記載の充電器。
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