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WO2017022477A1 - 充電装置 - Google Patents

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WO2017022477A1
WO2017022477A1 PCT/JP2016/071200 JP2016071200W WO2017022477A1 WO 2017022477 A1 WO2017022477 A1 WO 2017022477A1 JP 2016071200 W JP2016071200 W JP 2016071200W WO 2017022477 A1 WO2017022477 A1 WO 2017022477A1
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WO
WIPO (PCT)
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voltage
converter
storage battery
smoothing capacitor
charging device
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2016/071200
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高橋　直也
庄司　浩幸
尊衛 嶋田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority to US15/749,589 priority Critical patent/US10333398B2/en
Priority to DE112016003586.1T priority patent/DE112016003586T5/de
Priority to CN201680043592.2A priority patent/CN107852095B/zh
Priority to JP2017532477A priority patent/JP6364553B2/ja
Publication of WO2017022477A1 publication Critical patent/WO2017022477A1/ja
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a charging device.
  • Patent Document 1 discloses a method for improving compatibility between a constant current characteristic of low voltage and low current at start-up and a constant current characteristic at normal operation by adding a switch for separating the auxiliary winding circuit and the main circuit. Is disclosed.
  • Patent Document 1 has a drawback in that loss generated in the charging device is increased.
  • a charging device includes an inverter circuit that inputs a DC voltage to generate a rectangular wave voltage, a transformer that magnetically couples a primary winding and a secondary winding connected between output terminals of the inverter circuit, A resonance capacitor and a resonance inductor connected in series with the primary winding and / or the secondary winding, a rectification circuit that rectifies and outputs an alternating current output to the secondary winding, and an output terminal of the rectification circuit
  • a current resonance type converter having a smoothing capacitor connected to the power supply, a DC-DC converter connected between the smoothing capacitor and the storage battery, and a control unit for controlling the current resonance type converter and the DC-DC converter, Before starting the switching operation of the current resonant converter, the control unit boosts the DC-DC converter so that the voltage of the smoothing capacitor is higher than the voltage of the storage battery. Controlled to a constant voltage.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the charging device 1 according to the first embodiment.
  • the charging device 1 inputs AC power from the AC power source 6 between the terminals T1 and T2, outputs DC power between the terminals T7 and T8, and between the terminals T9 and T10, and charges the storage battery 7 and the storage battery 8. . Further, when the AC power supply 6 is not connected, the charging device 1 performs power conversion between the storage battery 7 and the storage battery 8 and charges the storage battery 8 from the storage battery 7.
  • the storage battery 7 is a high voltage battery configured by connecting a plurality of lithium ion batteries or the like
  • the storage battery 8 is a low voltage battery such as a lead battery, but the type of storage battery, voltage level, and the like may be different.
  • the AC power supply 6 is a commercial power supply, but may be a power generator.
  • the charging device 1 includes an AC-DC converter 2 that receives an AC voltage and converts it into a DC voltage, and a current resonance type converter 3 that receives the DC voltage and outputs a DC voltage between terminals T5 and T6.
  • the voltage between the terminals T5 and T6 is referred to as a link voltage Vo.
  • the charging device 1 further includes a DC-DC converter 4 that performs bidirectional power conversion between the link voltage Vo and the storage battery 7, and a DC-DC converter 5 that inputs the link voltage Vo and charges the storage battery 8.
  • the charging device 1 further includes a control unit 9 that controls the AC-DC converter 2, the current resonance type converter 3, and the DC-DC converters 4, 5.
  • the AC-DC converter 2 includes bridge-connected diodes D15 to D18, and full-wave rectifies the AC voltage input between the terminals T1 and T2 to convert it into a DC voltage.
  • the diodes D15 and D16 and the diodes D17 and D18 are connected in series, and the diodes connected in series are connected in parallel to form a bridge connection.
  • the full-wave rectified voltage is input to a boost chopper circuit configured by a reactor L1 connected to a DC terminal, a switching element Q11, a boost diode D30, and a smoothing capacitor C1.
  • This boost chopper circuit performs ON / OFF switching operation of the switching element Q11, boosts the full-wave rectified voltage, and outputs it as a smoothed DC voltage between T3 and T4.
  • the switching operation signal of the switching element Q11 is output from the control unit 9.
  • the AC-DC converter 2 further performs power factor correction control to bring the voltage waveform of the AC power supply 6 and the current waveform input between the terminals T1 and T2 close to a similar waveform.
  • the current resonance type converter 3 converts the full-wave rectified DC voltage into an insulated DC voltage.
  • the current resonance type converter 3 includes a rectangular wave inverter circuit composed of switching elements Q1 to Q4 and antiparallel diodes D1 to D4.
  • the switching elements Q1 and Q2 are connected in series to form a first arm, and the switching elements Q3 and Q4 are connected in series to form a second arm.
  • the arms are connected in parallel to form a bridge connection.
  • the current resonance type converter 3 has a primary side winding N1 in which a resonance inductor Lr1 and a resonance capacitor Cr1 are connected in series at a connection point between the switching element Q1 and the switching element Q2, and this primary side winding.
  • a transformer Tr1 including a secondary winding N2 that is magnetically coupled to N1 is provided.
  • the secondary winding N2 of the transformer Tr1 is provided with a rectifier circuit composed of diodes D11 to D14 that are bridge-connected. Between the series connection point of the diodes D11 and D12 and the series connection point of the diodes D13 and D14 is connected between the AC terminals and connected to the secondary winding N2.
  • the current resonance type converter 3 configured as described above is a so-called full bridge type LLC current resonance type converter.
  • a set of Q1 and Q4 and Q2 and Q3 are alternately turned on / off under the control of the control unit 9, thereby generating a rectangular wave from the voltage of the smoothing capacitor C2.
  • Generate alternating voltage the on-duty of the switching elements Q1 to Q4 is basically 50%, and Q1 and Q4 are simultaneously turned on and Q2 and Q3 are simultaneously turned on and off.
  • the generated rectangular wave AC voltage is applied to both ends of the series connection body of the resonance capacitor Cr1, the resonance inductor Lr1, and the winding N1 connected between the connection point of the switching elements Q1 and Q2 and the connection point of the switching elements Q3 and Q4. Is done.
  • This causes resonance between the resonance capacitor Cr1 and the resonance inductor Lr1, and a resonance current is caused to flow through the winding N1.
  • the resonance current flowing through the winding N1 generates an AC induced current in the winding N2.
  • the AC induced current is full-wave rectified by a rectifier circuit in which rectifier diodes D11 to D14 are connected in a full bridge, and a DC link voltage Vo smoothed between terminals T5 and T6 by a smoothing capacitor C3 is generated.
  • the rectangular wave inverter circuit is not limited to a full bridge configuration, and may be any configuration that allows a resonance current to flow through a series connection body of the resonance capacitor Cr 1, the resonance inductor Lr 1, and the winding N 1.
  • the rectifier circuit is not limited to a full-bridge connection of rectifier diodes, and may be any configuration that can rectify an alternating current induced in the winding N2 and convert it into a direct current.
  • the resonance capacitor Cr1 and the resonance inductor Lr1 are connected in series with the winding N1, the resonance capacitor Cr1 and the resonance inductor Lr1 may be connected in series with the winding N2.
  • a resonance capacitor Cr1 and a resonance inductor Lr1 may be connected in series to the winding N1 and the winding N2, respectively, and the resonance inductor Lr1 may be omitted by using a leakage inductance of the transformer Tr1.
  • antiparallel diodes D1 to D4 are connected to the switching elements Q1 to Q4, when a MOSFET is used as the switching elements Q1 to Q4, a parasitic diode of the MOSFET may be used.
  • the DC-DC converter 4 is a bidirectional chopper including switching elements Q9 and Q10, and antiparallel diodes D9 and D10 connected in antiparallel to the switching elements Q9 and Q10, choke coil L2, and smoothing capacitors C4 and C5.
  • a step-down chopper circuit is configured by the switching element Q9, the antiparallel diode D10 of the switching element Q10, and the choke coil L2, and the switching element Q9 is turned on / off to step down from the link voltage Vo.
  • the storage battery 7 is charged.
  • the switching element Q10, the antiparallel diode D9 of the switching element Q9, and the choke coil L2 form a boost chopper circuit, and the switching element Q10 is turned on / off to supply the boosted voltage from the storage battery 7 to the link voltage Vo. To do.
  • the parasitic diodes Q9 and Q10 can be used as antiparallel diodes.
  • the parasitic diode of the MOSFET has poor recovery characteristics, leading to an increase in loss. Therefore, it is preferable to use IGBTs, SiC-MOSFETs, or the like with antiparallel diodes having good recovery characteristics as the switching elements Q9, Q10, and D9, D10.
  • the DC-DC converter 5 magnetically couples a pulse wave generation circuit composed of switching elements Q5 to Q8 and antiparallel diodes D5 to D8, a resonance capacitor Cr2, a resonance inductor Lr2, a winding N3 and a winding N4.
  • This is a step-down phase shift DC-DC converter provided with a current doubler rectifier circuit composed of a transformer Tr2, rectifier diodes D19 to D20, and choke coils L3 and L4, and smoothing capacitors C6 and C7.
  • the pulse wave generation circuit generates an AC pulse voltage waveform by switching with a phase difference between the group of switching elements Q5 and Q8 and the group of switching elements Q6 and Q7.
  • the on-duty of the switching elements Q5 to Q8 is basically 50%, and the switching elements Q5 and Q8 are simultaneously turned on and the switching elements Q6 and Q7 are simultaneously turned on / off.
  • the generated pulse voltage waveform is applied to both ends of the series connection body of the resonance capacitor Cr2, the resonance inductor Lr2, and the winding N3 connected between the connection point of the switching elements Q5 and Q6 and the connection point of the switching elements Q7 and Q8. Then, a current is passed through the winding N4, and an induced current is generated in the winding N4.
  • the induced current in winding N4 is rectified and smoothed to a DC voltage by a current doubler rectifier circuit and a smoothing capacitor C7, and charges storage battery 8.
  • the resonant inductor Lr2 can be omitted by using the leakage inductance of the transformer Tr2.
  • the current doubler rectifier circuit is not limited to this, and may be any configuration that can rectify an alternating current induced in the winding N4 and convert it into a direct current.
  • antiparallel diodes D5 to D8 are connected to switching elements Q5 to Q8, when a MOSFET is used as switching elements Q5 to Q8, a parasitic diode of the MOSFET may be used.
  • the control unit 9 controls the switching elements Q1 to Q11 included in the AC-DC converter 2, the current resonance converter 3, the DC-DC converter 4, and the DC-DC converter 5.
  • the control unit 9 includes a voltage sensor 21 that detects a full-wave rectified DC voltage, a voltage sensor 22 that detects the output voltage of the AC-DC converter 2, a current sensor 11 that detects the current of the choke coil L1, and a current resonance converter.
  • Current sensor 12 for detecting the output current 3
  • voltage sensor 23 for detecting the link voltage Vo
  • voltage sensor 24 for detecting the voltage of the storage battery 7
  • current sensor 13 for detecting the current of the storage battery 7, and the voltage of the storage battery 8.
  • the voltage sensor 25 and the current sensor 14 for detecting the current of the storage battery 8 are connected.
  • the current resonance type converter 3 is controlled by the control unit 9, and controls the output current or the output voltage by changing the switching frequency of the switching elements Q1 to Q4. Specifically, when the switching frequency is lowered, the impedance of the series connection body of the resonance capacitor Cr1, the resonance inductor Lr1, and the winding N1 is lowered, so that the resonance current and the output current are increased. On the other hand, when the switching frequency is increased, the impedance of the series connection body of the resonance capacitor Cr1, the resonance inductor Lr1, and the winding N1 increases, so that the resonance current and the output current decrease.
  • the control unit 9 compares the link voltage Vo detected by the voltage sensor 23 with the target voltage, or compares the output current detected by the current sensor 12 with the target current. Then, based on each comparison result or both comparison results, the current resonance converter 3 is set so that the switching frequency is lowered when the comparison result is less than the target value, and is raised when the comparison result is equal to or higher than the target value. Control.
  • FIG. 2 is a diagram showing a characteristic example of the switching frequency and output current of the current resonance type converter 3 provided in the charging device 1 shown in FIG. 2 represents the switching frequency of the switching elements Q1 to Q4 of the current resonant converter 3 in FIG. 1, and the vertical axis represents the output current.
  • a curve CV1 is a characteristic curve when the output voltage, that is, the link voltage Vo is low
  • a curve CV2 is a characteristic curve when the link voltage Vo is high.
  • the curve CV1 when the link voltage Vo is low, the output current cannot be lowered even if the switching frequency is increased. For example, the minimum current I1 flows even at the maximum switching frequency fmax.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a startup procedure of the charging device 1 in the present embodiment.
  • a description will be given with reference to FIG.
  • step S100 of FIG. 3 the control unit 9 activates the AC-DC converter 2.
  • the AC-DC converter 2 outputs a DC voltage obtained by boosting and smoothing the full-wave rectified voltage between T3 and T4 by the switching operation of the switching element Q11.
  • step S ⁇ b> 101 the control unit 9 detects the link voltage Vo by the voltage sensor 23.
  • step S102 the control unit 9 detects the voltage of the smoothing capacitor C2 by the voltage sensor 22.
  • step S103 the control unit 9 determines whether or not the link voltage Vo is equal to or higher than a predetermined value Va.
  • the predetermined value Va corresponds to the voltage indicated by the curve CV2 in FIG. 2, and is a preset value. If the link voltage Vo is equal to or higher than the predetermined value Va, it is not necessary to boost the link voltage Vo, and the process proceeds to step S107. If it is less than the predetermined value Va, the process proceeds to step S104.
  • step S104 the control unit 9 starts up the DC-DC converter 4 in a step-up operation. That is, the switching element Q10 is turned on / off to boost the voltage from the storage battery 7 and supply it to the link voltage Vo.
  • step S105 the control unit 9 determines whether or not the link voltage Vo is equal to or higher than a predetermined value Va. If it is less than the predetermined value Va, the operation is continued in step S105.
  • the link voltage Vo increases by the boost operation of the DC-DC converter 4 and becomes equal to or higher than the predetermined value Va, that is, when the link voltage Vo becomes higher than the voltage of the storage battery 7, the processing from step S105 to step S106 is performed. Move.
  • step S106 the control unit 9 stops the step-up operation of the DC-DC converter 4.
  • step S107 the current resonance converter 3 is soft-started.
  • Soft start is an operation of starting the switching elements Q1 to Q4 from the maximum switching frequency and gradually lowering the switching frequency. When the soft start is completed, the process proceeds to step S108.
  • step S108 the control unit 9 starts up the DC-DC converter 4 in a step-down operation. That is, by turning on / off the switching element Q9, the link voltage Vo is stepped down to charge the storage battery 7.
  • step S109 the control unit 9 activates the DC-DC converter 5. That is, the switching elements Q5 to Q8 to which the link voltage Vo is applied are subjected to switching control, rectified and smoothed to a DC voltage by the current doubler rectifier circuit and the smoothing capacitor C7, and the storage battery 8 is charged. Thereafter, the DC-DC converters 4 and 5 activated in steps S108 and S109 function as the charging device 1 in the normal operation to charge the storage batteries 7 and 8.
  • the switching frequency and output current characteristics of the resonant converter 3 can take the characteristics of CV2 in FIG. Therefore, it is possible to prevent an excessive current from flowing at the time of startup, and it is not necessary to increase the size of the resonance element or the like.
  • FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the charging device 1 according to the second embodiment. 4 differs from the charging device 1 shown in FIG. 1 in the configuration of the DC-DC converter 4 ′ and the configuration of the DC-DC converter 5 ′. The same parts as those of the charging device 1 shown in FIG.
  • the DC-DC converter 5 is a bidirectional insulated DC-DC converter that can charge the storage battery 8 from the storage battery 7 or the storage battery 7 from the storage battery 8.
  • the DC-DC converter 5 ' has a configuration in which the diodes D19 and D20 of the rectifier circuit described in the DC-DC converter 5 in FIG. 1 are replaced with switching elements Q23 and Q24 and antiparallel diodes D23 and D24.
  • the operation of charging the storage battery 8 from the voltage of the smoothing capacitor C6 is the same as that of the first embodiment.
  • this rectifier circuit current flows through the antiparallel diodes D23 and D24 instead of the rectifier diodes D19 and D20 in FIG. If the loss can be reduced, synchronous rectification may be performed by turning on and off switching elements Q23 and Q24 at a predetermined timing synchronized with switching elements Q5 to Q8.
  • the energy of the storage battery 8 is stored as magnetic energy in the choke coils L3 and L4 by turning on both of the switching elements Q23 and Q24.
  • the energy accumulated in the choke coils L3 and L4 is released, and a current flows through the winding N4 of the transformer Tr2. Since the direction of the current flowing through the winding N4 when the switching element Q23 is turned off and the direction of the current flowing through the winding N4 when the switching element Q24 is turned off are reversed, the current flowing through the winding N4 becomes an alternating current, An alternating current is also induced in the winding N3 of the transformer Tr2.
  • the alternating current induced in the winding N3 is rectified by the bridge-connected antiparallel diodes D5 to D8 and smoothed by the smoothing capacitor C6. If the loss can be reduced, synchronous rectification may be performed by turning on / off switching elements Q5 to Q8 at a predetermined timing synchronized with switching elements Q23 and Q24.
  • the DC-DC converter 4 ' is a unidirectional step-down chopper that charges the storage battery 7 from the link voltage Vo.
  • the DC-DC converter 4 ' includes a switching element Q9, a diode D22, a choke coil L2, and smoothing capacitors C4 and C5.
  • the switching element Q9 is configured using a MOSFET
  • the diode D22 is configured using a fast recovery diode having good recovery characteristics.
  • the DC-DC converter 4 includes a diode D25 between the terminal T5 and the terminal T7.
  • the diode D25 is connected in parallel with the switching element Q25.
  • the link voltage Vo is boosted by the DC-DC converter 5 '. Further, the control unit 9 determines whether or not boosting is necessary according to the ratio between the input voltage and the output voltage of the current resonance type converter 3.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a starting procedure of the charging apparatus 1 in the present embodiment.
  • the control unit 9 activates the AC-DC converter 2.
  • the switching element Q11 is switched, and the DC voltage obtained by boosting and smoothing the full-wave rectified voltage is output between the terminals T3 and T4.
  • step S ⁇ b> 201 the control unit 9 detects the link voltage Vo by the voltage sensor 23.
  • step S ⁇ b> 202 the control unit 9 detects the voltage of the smoothing capacitor C ⁇ b> 2 using the voltage sensor 22.
  • step S203 the control unit 9 calculates a ratio between the link voltage Vo and the voltage Vc of the smoothing capacitor C2. Specifically, N ⁇ Vo ⁇ Vc is calculated.
  • N is the turn ratio of the transformer Tr1.
  • step S204 the control unit 9 determines whether or not the ratio (N ⁇ Vo ⁇ Vc) between the link voltage Vo and the voltage of the smoothing capacitor C2 is equal to or greater than a predetermined value A.
  • the predetermined value A is a threshold value that determines whether or not the step-up operation of the DC-DC converter 5 ′ is performed, and a transformer transformation ratio (for limiting the output current of the current resonance type converter 3 to a desired current value or less). This is a value corresponding to the product of the turn ratio N of the transformer Tr1 and the input / output voltage ratio (ratio of the output voltage (link voltage Vo) and the input voltage (voltage of the smoothing capacitor C2)).
  • the predetermined value A is determined in advance depending on how many amperes the output current is to be limited.
  • N ⁇ Vo may be lower or higher than Vc, where N is the turns ratio of the transformer Tr1 and Vc is the voltage of the smoothing capacitor C2.
  • the current resonance type converter 3 operates in the step-up mode when N ⁇ Vo is lower than Vc, and operates in the step-down mode when N ⁇ Vo is higher.
  • step S204 If it is determined in step S204 that the ratio between the link voltage Vo and the voltage Vc of the smoothing capacitor C2 is equal to or greater than the predetermined value A, the process proceeds to step S209. On the other hand, if it is determined that the ratio (N ⁇ Vo ⁇ Vc) between the link voltage Vo and the voltage Vc of the smoothing capacitor C2 is less than the predetermined value A, the process proceeds to step S205.
  • step S205 the control unit 9 calculates the target link voltage from the predetermined value A and the voltage of the smoothing capacitor C2. Specifically, the target link voltage is obtained by a predetermined value A ⁇ (voltage of the smoothing capacitor C2) / (turn ratio N of the transformer Tr1).
  • step S206 the control unit 9 starts up the DC-DC converter 5 'by a boosting operation. That is, by turning on both of the switching elements Q23 and Q24, the energy of the storage battery 8 is stored as magnetic energy in the choke coils L3 and L4.
  • the alternating current induced in the winding N3 is rectified by the bridge-connected antiparallel diodes D5 to D8, smoothed by the smoothing capacitor C6, and supplied to the link voltage Vo.
  • step S207 the control unit 9 determines whether or not the link voltage Vo is equal to or higher than the target link voltage. If it is equal to or higher than the target link voltage, the process proceeds to step S208. If it is less than the target link voltage, the operation of step S207 is repeated.
  • step S208 the control unit 9 stops the step-up operation of the DC-DC converter 5 '.
  • step S209 the current resonance type converter 3 is soft-started. In the soft start, the switching elements Q1 to Q4 are started from the maximum switching frequency, and the switching frequency is gradually lowered. When the soft start is completed, the process proceeds to step S210.
  • step S210 the control unit 9 activates the DC-DC converter 4 'in a step-down operation. That is, by turning on / off the switching element Q9, the storage battery 7 is charged by stepping down from the link voltage Vo.
  • step S211 the control unit 9 starts up the DC-DC converter 5 'in a step-down operation. That is, the switching elements Q5 to Q8 are subjected to switching control, rectified and smoothed to a DC voltage by the rectifier circuit and the smoothing capacitor C7, and the storage battery 8 is charged. Thereafter, the DC-DC converters 4 ′ and 5 ′ activated in steps S ⁇ b> 210 and S ⁇ b> 211 function as the charging device 1 in the normal operation and charge the storage batteries 7 and 8.
  • the DC-DC converter 5 ′ is boosted according to the ratio between the input voltage and the output voltage of the current resonance type converter 3, and the link voltage Vo is controlled to a voltage higher than the voltage of the storage battery 7. .
  • the link voltage Vo is equal to or higher than the predetermined value Va as in the first embodiment
  • the DC-DC converter 5 ′ is boosted to control the link voltage Vo to a voltage higher than the voltage of the storage battery 7. Also good.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the charging device 1 according to the third embodiment. 6 differs from the charging device 1 shown in FIG. 1 in the configuration of a DC-DC converter 5 ′. However, the configuration of the DC-DC converter 5 ′ is the same as that of the DC-DC converter 5 ′ in the second embodiment shown in FIG. The same parts as those of the charging device 1 shown in FIG. 1 and FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a starting procedure of the charging apparatus 1 in the present embodiment.
  • the control unit 9 activates the AC-DC converter 2.
  • the switching element Q11 is switched, and the DC voltage obtained by boosting and smoothing the full-wave rectified voltage is output between T3 and T4.
  • step S ⁇ b> 301 the control unit 9 detects the link voltage Vo by the voltage sensor 23.
  • step S ⁇ b> 302 the control unit 9 detects the voltage of the smoothing capacitor C ⁇ b> 2 by the voltage sensor 22.
  • step S303 the control unit 9 calculates a ratio (N ⁇ Vo ⁇ Vc) between the link voltage Vo and the voltage Vc of the smoothing capacitor C2.
  • step S304 the control unit 9 determines whether the ratio (N ⁇ Vo ⁇ Vc) between the link voltage Vo and the voltage Vc of the smoothing capacitor C2 is equal to or greater than a predetermined value A.
  • the predetermined value A is the same as that described in step S203 of the second embodiment, and the description thereof is omitted.
  • step S304 When it is determined in step S304 that the ratio (N ⁇ Vo ⁇ Vc) between the link voltage Vo and the voltage Vc of the smoothing capacitor C2 is equal to or greater than the predetermined value A, the process proceeds to step S314. On the other hand, if the ratio (N ⁇ Vo ⁇ Vc) between the link voltage Vo and the voltage Vc of the smoothing capacitor C2 is determined to be less than the predetermined value A, the process proceeds to step S306.
  • step S306 the control unit 9 calculates a target link voltage from the predetermined value A and the voltage Vc of the smoothing capacitor C2. Specifically, the target link voltage is obtained by a predetermined value A ⁇ (voltage of the smoothing capacitor C2) / (turn ratio N of the transformer Tr1).
  • step S307 the control unit 9 detects the voltage of the storage battery 7 with the voltage detector 24 and the voltage of the storage battery 8 with the voltage detector 25. Then, in the next step S308, the control unit 9 calculates the voltage ratio between the target link voltage and the storage battery 7 calculated in step S306 and the voltage ratio between the target link voltage and the storage battery 8.
  • step S309 the control unit 9 determines whether the voltage ratio between the target link voltage and the storage battery 7 is equal to or less than the voltage ratio between the target link voltage and the storage battery 8. If the voltage ratio between the target link voltage and the storage battery 7 is equal to or less than the voltage ratio between the target link voltage and the storage battery 8, the process proceeds to step S310. In addition, in the process of step S309, you may make it determine whether the voltage of the storage battery 7 is more than the voltage of the storage battery 8. FIG.
  • step S310 the control unit 9 starts up the DC-DC converter 4 in a step-up operation. That is, by turning on / off the switching element Q10, the voltage of the storage battery 7 is boosted and supplied to the link voltage Vo. That is, when the voltage of the storage battery 7 is equal to or higher than the voltage of the storage battery 8, the DC-DC converter 4 is boosted.
  • step S311 the control unit 9 starts up the DC-DC converter 5 'by a boost operation.
  • the DC-DC converter 5 turns on both the switching elements Q23 and Q24 to store the energy of the storage battery 8 as magnetic energy in the choke coils L3 and L4.
  • the alternating current induced in the winding N3 of the transformer Tr2 is rectified by the bridge-connected antiparallel diodes D5 to D8, smoothed by the smoothing capacitor C6, and supplied to the link voltage Vo.
  • step S312 the control unit 9 determines whether or not the link voltage Vo is equal to or higher than the target link voltage. If it is equal to or higher than the target link voltage, the process proceeds to step S313. If it is less than the target link voltage, the operation in step S312 is repeated.
  • step S313 the control unit 9 stops the operation of the DC-DC converter 4 or the DC-DC converter 5 'performing the boosting operation.
  • step S314 the current resonance type converter 3 is soft-started. Soft start starts the switching elements Q1 to Q4 from the maximum switching frequency and gradually lowers the switching frequency. When the soft start is completed, the process proceeds to step S315.
  • step S315 the control unit 9 starts up the DC-DC converter 4 in a step-down operation. That is, by turning on / off the switching element Q9, the link voltage Vo is stepped down to charge the storage battery 7.
  • step S316 the control unit 9 starts up the DC-DC converter 5 'in a step-down operation. That is, the switching elements Q5 to Q8 to which the link voltage Vo is applied are subjected to switching control, rectified and smoothed to a DC voltage by the rectifier circuit and the smoothing capacitor C7, and the storage battery 8 is charged. Thereafter, the DC-DC converters 4 and 5 ′ activated in steps S ⁇ b> 315 and S ⁇ b> 316 function as the charging device 1 in the normal operation to charge the storage batteries 7 and 8.
  • the DC-DC converter 4 or the DC-DC converter 5 ′ having the lower boost ratio is prioritized by obtaining the ratio between the target link voltage and the voltage of the storage batteries 7, 8, that is, the boost ratio of the storage batteries 7, 8. By using them, it is possible to reduce the loss at the time of step-up of the DC-DC converter 4 or the DC-DC converter 5 ′.
  • the charging device 1 includes a rectangular wave inverter circuit that generates a rectangular wave voltage by inputting a DC voltage, and a primary winding N1 and a secondary winding N2 that are connected between output terminals of the rectangular wave inverter circuit. Rectifies the alternating current output to the secondary winding N2 and the transformer Tr1 that magnetically couples, the resonance capacitor Cr1 and the resonance inductor Lr1 connected in series with the primary winding N1 and / or the secondary winding N2.
  • a current resonance type converter 3 having a rectifier circuit that outputs and a smoothing capacitor C3 connected between output terminals of the rectifier circuit, a DC-DC converter 4 connected between the smoothing capacitor C3 and the storage battery 7,
  • a control unit 9 that controls the current resonance type converter 3 and the DC-DC converter 4, and the control unit 9 starts the DC-DC converter before starting the switching operation of the current resonance type converter 3.
  • the converter 4 boosts operating control voltage of the smoothing capacitor C3 (link voltage Vo) to a higher predetermined voltage than the voltage of the battery 7. Thereby, the loss which generate
  • the storage battery includes a first storage battery 7 and a second storage battery 8 and the DC-DC converter includes a DC-DC converter 4 connected between the smoothing capacitor C3 and the first storage battery 7, and a smoothing capacitor.
  • a DC-DC converter 5 connected between C3 and the second storage battery 8, and the controller 9 boosts the DC-DC converter 4 before starting the switching operation of the current resonance type converter 3.
  • the voltage of the smoothing capacitor C3 (link voltage Vo) is controlled to a predetermined voltage (step S104).
  • the storage battery includes a first storage battery 7 and a second storage battery 8, and the DC-DC converter includes a DC-DC converter 4 connected between the smoothing capacitor C3 and the first storage battery 7, and a smoothing capacitor.
  • a DC-DC converter 5 connected between C3 and the second storage battery 8, and the control unit 9 boosts the DC-DC converter 5 before starting the switching operation of the current resonance type converter 3.
  • the voltage of the smoothing capacitor C3 (link voltage Vo) is controlled to a predetermined voltage.
  • the control unit 9 alternatively selects the DC-DC converter 4 or the DC-DC converter 5 to be controlled to a predetermined voltage. Thereby, a DC-DC converter that controls the voltage of the smoothing capacitor C3 (link voltage Vo) to a predetermined voltage can be appropriately selected.
  • step S204, S304 it has voltage sensors 22 and 23 for detecting the voltage of the smoothing capacitor C3 and the DC voltage, and the controller 9 determines whether the ratio of the voltage of the smoothing capacitor C3 and the DC voltage is equal to or higher than a predetermined value (step S204, S304), before starting switching of the current resonance type converter 3, it is determined whether to control to a predetermined voltage. Thereby, even if the voltage of the smoothing capacitor C3 is low, the step-up operation by the DC-DC converter can be omitted if the DC voltage is low.
  • the AC-DC converter 2 is provided which inputs AC voltage from the AC power source 6 and performs power factor correction control and outputs DC voltage. Thereby, the charging device corresponding to the input of AC power supply 6 can be provided.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are not impaired. .

Landscapes

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Abstract

起動時に電流共振型コンバータ（３）に含まれるインバータ回路（Ｑ１－Ｑ４，Ｄ１－Ｄ４）や共振素子（Ｃｒ１，Ｌｒ１）等に過大な電流が流れることを防止でき、発生する損失が少なく、高効率かつ小型の充電装置（１）を提供する。 インバータ回路（Ｑ１－Ｑ４，Ｄ１－Ｄ４）と、トランス（Ｔｒ１）と、共振素子（Ｃｒ１，Ｌｒ１）と、整流回路（Ｄ１１－Ｄ１４）と、整流回路（Ｄ１１－Ｄ１４）の出力端子間に接続される平滑コンデンサ（Ｃ３）とを有する電流共振型コンバータ（３）と、前記平滑コンデンサ（Ｃ３）と蓄電池（７，８）との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータ（４，５）とを備えた充電装置（１）であって、制御部（９）は、前記電流共振型コンバータ（３）のスイッチング動作を開始する前に、前記ＤＣ－ＤＣコンバータ（４）を昇圧動作させて前記平滑コンデンサ（Ｃ３）の電圧を前記蓄電池（７）の電圧よりも高い所定電圧に制御する。

Description

充電装置
　本発明は、充電装置に関する。
　近年、電気自動車やプラグインハイブリッド車が普及している。これらの車両には、車両の走行時にモータへ電力を供給するための蓄電池が搭載されている。この蓄電池を商用の交流電源から充電するときは、変換効率が高く、交流電源と蓄電池とを絶縁する機能を有する電流共振型コンバータを備えた充電装置が用いられている。一般的に、電流共振型コンバータは高効率を容易に実現することが可能であるが、充電装置の起動時における低電圧かつ低電流における定電流特性と通常動作時における定電流特性を両立することが困難である。例えば、特許文献１には補助巻線回路と主回路を切り離すスイッチを追加することで、起動時における低電圧かつ低電流の定電流特性と通常動作時の定電流特性の両立性を改善する方法が開示されている。
特開２０１４－１３５８４７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、充電装置に発生する損失が大きくなる欠点があった。
　本発明による充電装置は、直流電圧を入力して矩形波電圧を生成するインバータ回路と、インバータ回路の出力端子間に接続された１次巻線と２次巻線とを磁気結合するトランスと、１次巻線および／または２次巻線と直列に接続される共振コンデンサおよび共振インダクタと、２次巻線に出力される交流電流を整流して出力する整流回路と、整流回路の出力端子間に接続される平滑コンデンサとを有する電流共振型コンバータと、平滑コンデンサと蓄電池との間に接続されたＤＣ-ＤＣコンバータと、電流共振型コンバータおよびＤＣ-ＤＣコンバータを制御する制御部とを備え、制御部は、電流共振型コンバータのスイッチング動作を開始する前に、ＤＣ-ＤＣコンバータを昇圧動作させて平滑コンデンサの電圧を蓄電池の電圧よりも高い所定電圧に制御する。
　本発明によれば、発生する損失を少なくして、高効率かつ小型の充電装置を提供することができる。
第１の実施形態の充電装置の回路構成図である。 第１の実施形態の電流共振型コンバータのスイッチング周波数と出力電流の特性図である。 第１の実施形態の充電装置の起動手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態の充電装置の回路構成図である。 第２の実施形態の充電装置の起動手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態の充電装置の回路構成図である。 第３の実施形態の充電装置の起動手順を示すフローチャートである。
（第１の実施形態）
　以下、本発明の第１の実施形態について図１～図３を参照して説明する。図１は、第１の実施形態における充電装置１の回路構成図である。充電装置１は、交流電源６から端子Ｔ１－Ｔ２間に交流電力を入力して、端子Ｔ７－Ｔ８間、および端子Ｔ９－Ｔ１０間に直流電力を出力し、蓄電池７、および蓄電池８を充電する。さらに、充電装置１は交流電源６が接続されない場合には、蓄電池７と蓄電池８との間で電力変換を行い、蓄電池７から蓄電池８を充電する。ここで、蓄電池７はリチウムイオン電池等を複数接続して構成される高電圧バッテリ、蓄電池８は鉛電池等の低電圧バッテリであるが、蓄電池の種類、電圧レベル等は異なってもよい。また、交流電源６は商用電源であるが、発電装置であってもよい。
　充電装置１は、交流電圧を入力して直流電圧に変換するＡＣ－ＤＣコンバータ２、直流電圧を入力して端子Ｔ５－Ｔ６間に直流電圧を出力する電流共振型コンバータ３を備える。ここで、端子Ｔ５－Ｔ６間の電圧をリンク電圧Ｖｏと称する。さらに充電装置１は、リンク電圧Ｖｏと蓄電池７との電力変換を双方向に行うＤＣ－ＤＣコンバータ４、リンク電圧Ｖｏを入力して蓄電池８を充電するＤＣ－ＤＣコンバータ５を備える。更に、充電装置１は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２、電流共振型コンバータ３、ＤＣ－ＤＣコンバータ４、５を制御する制御部９を備える。
　ＡＣ－ＤＣコンバータ２は、ブリッジ接続したダイオードＤ１５～Ｄ１８を備え、端子Ｔ１－Ｔ２間に入力される交流電圧を全波整流し、直流電圧に変換する。本実施形態ではダイオードＤ１５とＤ１６、ダイオードＤ１７とＤ１８がそれぞれ直列に接続され、直列に接続されたダイオードがそれぞれ並列に接続されることでブリッジ接続されている。全波整流された電圧は、直流端子に接続されたリアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１１と、昇圧ダイオードＤ３０と、平滑コンデンサＣ１により構成された昇圧チョッパ回路へ入力される。この昇圧チョッパ回路でスイッチング素子Ｑ１１をＯＮ/ＯＦＦスイッチング動作させ、全波整流された電圧を昇圧し平滑化した直流電圧としてＴ３－Ｔ４間に出力する。なお、スイッチング素子Ｑ１１のスイッチング動作信号は制御部９より出力される。ＡＣ－ＤＣコンバータ２は、さらに、交流電源６の電圧波形と端子Ｔ１－Ｔ２間に入力される電流波形とを相似波形に近づける力率改善制御を行う。
　電流共振型コンバータ３は、全波整流された直流電圧を、絶縁した直流電圧に変換する。電流共振型コンバータ３は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４、および逆並列ダイオードＤ１～Ｄ４から構成される矩形波インバータ回路を備えている。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は直列接続されて第１アームを、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４は直列接続されて第２アームを構成し、各アームを並列に接続してブリッジ接続されている。更に、電流共振型コンバータ３は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２の接続点に、共振インダクタＬｒ１と共振コンデンサＣｒ１とが直列接続された１次側巻線Ｎ１を有し、この１次側巻線Ｎ１と磁気結合する２次側巻線Ｎ２よりなるトランスＴｒ１を備えている。トランスＴｒ１の２次側巻線Ｎ２にはブリッジ接続されたダイオードＤ１１～Ｄ１４によって構成される整流回路が設けられている。ダイオードＤ１１、Ｄ１２の直列接続点とダイオードＤ１３、Ｄ１４の直列接続点との間を交流端子間として２次側巻線Ｎ２に接続している。
　このように構成される電流共振型コンバータ３は、いわゆるフルブリッジ型のＬＬＣ電流共振型コンバータである。矩形波インバータ回路ではフルブリッジ接続したスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のうち、Ｑ１とＱ４、Ｑ２とＱ３の組を制御部９の制御により交互にオン・オフすることで、平滑コンデンサＣ２の電圧から矩形波交流電圧を生成する。ここで、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のオン・デューティは５０％を基本とし、Ｑ１とＱ４が同時に、Ｑ２とＱ３が同時にオン・オフする。生成した矩形波交流電圧はスイッチング素子Ｑ１とＱ２の接続点とスイッチング素子Ｑ３とＱ４の接続点の間に接続される共振コンデンサＣｒ1と共振インダクタＬｒ１と巻線Ｎ１との直列接続体の両端に印加される。これにより、共振コンデンサＣｒ１と共振インダクタＬｒ１の共振を引き起こし、巻線Ｎ１に共振電流を流す。巻線Ｎ１に流れる共振電流は、巻線Ｎ２に交流の誘導電流を生じる。交流の誘導電流は、整流ダイオードＤ１１～Ｄ１４をフルブリッジ接続した整流回路によって全波整流し、平滑コンデンサＣ３によって端子Ｔ５－Ｔ６間に平滑された直流のリンク電圧Ｖｏを生成する。
　なお、電流共振型コンバータ３において、矩形波インバータ回路は、フルブリッジ構成に限らず、共振コンデンサＣｒ１と共振インダクタＬｒ１と巻線Ｎ１の直列接続体に共振電流を流し得る構成であればよい。また、整流回路は、整流ダイオードのフルブリッジ接続に限らず、巻線Ｎ２に誘導される交流電流を整流して直流に変換し得る構成であればよい。さらに、巻線Ｎ１と直列に共振コンデンサＣｒ１、および共振インダクタＬｒ１を接続しているが、巻線Ｎ２と直列に共振コンデンサＣｒ１、および共振インダクタＬｒ１を接続してもよい。さらに、巻線Ｎ１と巻線Ｎ２それぞれに共振コンデンサＣｒ１、および共振インダクタＬｒ１を直列に接続してもよく、共振インダクタＬｒ１はトランスＴｒ１の漏れインダクタンス等を利用して省略してもよい。
　また、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４には逆並列ダイオードＤ１～Ｄ４が接続されているが、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合には、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを利用するようにしてもよい。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ４は、スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０、およびスイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０それぞれに逆並列接続される逆並列ダイオードＤ９、Ｄ１０、チョークコイルＬ２、平滑コンデンサＣ４、Ｃ５を備える双方向チョッパである。ＤＣ－ＤＣコンバータ４は、スイッチング素子Ｑ９、スイッチング素子Ｑ１０の逆並列ダイオードＤ１０、およびチョークコイルＬ２によって降圧チョッパ回路を構成し、スイッチング素子Ｑ９をオン・オフすることで、リンク電圧Ｖｏから降圧して蓄電池７を充電する。さらに、スイッチング素子Ｑ１０、スイッチング素子Ｑ９の逆並列ダイオードＤ９、およびチョークコイルＬ２によって昇圧チョッパ回路を構成し、スイッチング素子Ｑ１０をオン・オフすることで、蓄電池７から昇圧した電圧をリンク電圧Ｖｏに供給する。
　なお、スイッチング素子Ｑ９、およびＱ１０にＭＯＳＦＥＴを用いると、逆並列ダイオードとして、Ｑ９、およびＱ１０の寄生ダイオードを用いることができるが、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードはリカバリ特性が悪く、損失増加につながってしまう。したがって、スイッチング素子Ｑ９、Ｑ１０、およびＤ９、Ｄ１０として、リカバリ特性の良い逆並列ダイオードを付したＩＧＢＴやＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ等を使用するのがよい。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ５は、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８、および逆並列ダイオードＤ５～Ｄ８から構成されるパルス波生成回路、共振コンデンサＣｒ２、共振インダクタＬｒ２、巻線Ｎ３と巻線Ｎ４を磁気的に結合するトランスＴｒ２、整流ダイオードＤ１９～Ｄ２０、およびチョークコイルＬ３、Ｌ４で構成されるカレントダブラ整流回路、および平滑コンデンサＣ６、Ｃ７を備えた降圧型の位相シフトＤＣ－ＤＣコンバータである。パルス波生成回路では、スイッチング素子Ｑ５とＱ８の組とスイッチング素子Ｑ６とＱ７の組の間に位相差を持たせてスイッチングすることで交流パルス電圧波形を生成する。ここで、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８のオン・デューティは５０％を基本とし、スイッチング素子Ｑ５とＱ８が同時に、スイッチング素子Ｑ６とＱ７が同時にオン・オフする。生成したパルス電圧波形をスイッチング素子Ｑ５とＱ６の接続点とスイッチング素子Ｑ７とＱ８の接続点の間に接続される共振コンデンサＣｒ２と共振インダクタＬｒ２と巻線Ｎ３との直列接続体の両端に印加し、巻線Ｎ４に電流を流し、巻線Ｎ４に誘導電流を生じる。巻線Ｎ４の誘導電流は、カレントダブラ整流回路、および平滑コンデンサＣ７によって直流電圧に整流されて平滑され、蓄電池８を充電する。
　なお、共振インダクタＬｒ２はトランスＴｒ２の漏れインダクタンス等を利用して、省略することもできる。また、カレントダブラ整流回路は、これに限らず、巻線Ｎ４に誘導される交流電流を整流して直流に変換し得る構成であればよい。スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８には逆並列ダイオードＤ５～Ｄ８が接続されているが、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合には、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを利用してもよい。
　制御部９は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２、電流共振型コンバータ３、ＤＣ－ＤＣコンバータ４、およびＤＣ－ＤＣコンバータ５が備えるスイッチング素子Ｑ１～Ｑ１１の制御を行う。制御部９には、全波整流した直流電圧を検出する電圧センサ２１、ＡＣ－ＤＣコンバータ２の出力電圧を検出する電圧センサ２２、チョークコイルＬ１の電流を検出する電流センサ１１、電流共振型コンバータ３の出力電流を検出する電流センサ１２、リンク電圧Ｖｏを検出する電圧センサ２３、蓄電池７の電圧を検出する電圧センサ２４、蓄電池７の電流を検出する電流センサ１３、蓄電池８の電圧を検出する電圧センサ２５、蓄電池８の電流を検出する電流センサ１４が接続される。
　電流共振型コンバータ３は、制御部９によって制御され、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のスイッチング周波数が変化することで、出力電流または出力電圧を制御する。具体的には、スイッチング周波数を下げると、共振コンデンサＣｒ１と共振インダクタＬｒ１と巻線Ｎ１との直列接続体のインピーダンスが低下するため、共振電流、および出力電流が増加する。一方、スイッチング周波数を上げると、共振コンデンサＣｒ１と共振インダクタＬｒ１と巻線Ｎ１との直列接続体のインピーダンスが増加するため、共振電流、および出力電流が低下する。制御部９は、例えば、電圧センサ２３によって検出したリンク電圧Ｖｏと目標電圧を比較し、または電流センサ１２によって検出した出力電流と目標電流を比較する。そして、各比較結果、または両者の比較結果に基づいて、比較結果が目標値に満たない場合にはスイッチング周波数を下げ、目標値以上の場合にはスイッチング周波数を上げるように電流共振型コンバータ３を制御する。
　図２は、図１に示す充電装置１が備える電流共振型コンバータ３のスイッチング周波数と出力電流の特性例を示す図である。図２の横軸は、図１における電流共振型コンバータ３のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ４のスイッチング周波数、縦軸は出力電流を表す。曲線ＣＶ１は出力電圧すなわちリンク電圧Ｖｏが低い場合の特性曲線であり、曲線ＣＶ２はリンク電圧Ｖｏが高い場合の特性曲線である。曲線ＣＶ１に示すように、リンク電圧Ｖｏが低い場合には、スイッチング周波数を増やしても出力電流を下げることができず、例えば最大スイッチング周波数fmaxにおいても、最低電流Ｉ1が流れてしまう。このため、例えばリンク電圧Ｖｏが低い条件で電流共振型コンバータ３が起動された場合には、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４や共振コンデンサＣｒ１、共振インダクタＬｒ１、整流ダイオードＤ１～Ｄ４等に過大な電流が流れてしまう。この過大な電流は、共振インダクタＬｒ１や共振コンデンサＣｒ１等の共振素子の定数を大きくする等で軽減できるが、これらの共振素子が大型化する、回路設計に制限が生じる、起動時以外の通常動作時の損失が増加する等の欠点がある。
　そこで、本実施形態では、電流共振型コンバータ３の矩形波インバータ回路がスイッチング動作を開始する前に、ＤＣ-ＤＣコンバータ４を昇圧動作させて平滑コンデンサＣ４の電圧（リンク電圧Ｖｏ）を蓄電池７の電圧よりも高い電圧に制御する。そして、リンク電圧Ｖｏを蓄電池７の電圧よりも高い電圧にした後に、電流共振型コンバータ3を起動する。図３は、本実施形態における充電装置１の起動手順を示すフローチャートである。以下、図３を用いて説明する。
　図３のステップＳ１００で、制御部９はＡＣ－ＤＣコンバータ２を起動する。ＡＣ－ＤＣコンバータ２は、スイッチング素子Ｑ１１のスイッチング動作により、全波整流された電圧を昇圧し平滑化した直流電圧をＴ３－Ｔ４間に出力する。
 次に、ステップＳ１０１で、制御部９は電圧センサ２３によりリンク電圧Ｖｏを検出する。そして、ステップＳ１０２で、制御部９は電圧センサ２２により平滑コンデンサＣ２の電圧を検出する。
　次に、ステップＳ１０３で、制御部９はリンク電圧Ｖｏが所定値Ｖａ以上であるか否かを判定する。ここで、所定値Ｖａは、図２の曲線ＣＶ２に示す電圧に相当するもので、予め設定した値である。リンク電圧Ｖｏが所定値Ｖａ以上である場合には、リンク電圧Ｖｏを昇圧する必要は無く、ステップＳ１０７の処理に移る。所定値Ｖａ未満である場合には、ステップＳ１０４の処理に移る。ステップＳ１０４で、制御部９はＤＣ－ＤＣコンバータ４を昇圧動作で起動する。すなわち、スイッチング素子Ｑ１０をオン・オフすることで、蓄電池７から昇圧してリンク電圧Ｖｏに供給する。そして、ステップＳ１０５で、制御部９はリンク電圧Ｖｏが所定値Ｖａ以上か否かを判定する。所定値Ｖａ未満の場合には、ステップＳ１０５で動作を継続する。ＤＣ－ＤＣコンバータ４の昇圧動作でリンク電圧Ｖｏが上昇して、所定値Ｖａ以上になった場合、すなわちリンク電圧Ｖｏが蓄電池７の電圧よりも高くなった場合、ステップＳ１０５からステップＳ１０６の処理に移る。
　ステップＳ１０６では、制御部９はＤＣ－ＤＣコンバータ４の昇圧動作を停止する。そして、ステップＳ１０７で、電流共振型コンバータ３をソフトスタートする。ソフトスタートとは、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を最大スイッチング周波数から開始し、徐々にスイッチング周波数を下げていく動作である。ソフトスタートが完了したら、ステップＳ１０８の処理へ移る。
　ステップＳ１０８で、制御部９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４を降圧動作で起動する。すなわち、スイッチング素子Ｑ９をオン・オフすることにより、リンク電圧Ｖｏを降圧して蓄電池７を充電する。
　ステップＳ１０９で、制御部９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５を起動する。すなわち、リンク電圧Ｖｏが印加されたスイッチング素子Ｑ５～Ｑ８をスイッチング制御し、カレントダブラ整流回路、および平滑コンデンサＣ７によって直流電圧に整流して平滑化し、蓄電池８を充電する。以後、ステップＳ１０８、Ｓ１０９で起動されたＤＣ－ＤＣコンバータ４、５により、通常動作における充電装置１として機能し、蓄電池７、８を充電する。
　以上のように、共振型コンバータ３のスイッチング周波数と出力電流特性は、図２におけるＣＶ２の特性をとることができる。したがって、起動時に過大な電流が流れることを防止できるので共振素子等を大型にする必要がなくなる。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態について図４～図５を参照して説明する。図４は、第２の実施形態の充電装置１の回路構成図である。図４は、図１に示した充電装置１と比較して、ＤＣ－ＤＣコンバータ４’の構成、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’の構成が異なる。図１に示した充電装置１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
　図４における充電装置１のＤＣ－ＤＣコンバータ５’は、蓄電池７から蓄電池８を充電、または蓄電池８から蓄電池７を充電することができる双方向絶縁型ＤＣ－ＤＣコンバータである。ＤＣ－ＤＣコンバータ５’は、図１におけるＤＣ－ＤＣコンバータ５に記載の整流回路のダイオードＤ１９、Ｄ２０をスイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４、および逆並列ダイオードＤ２３、Ｄ２４に置き換えた構成である。このＤＣ－ＤＣコンバータ５’は、平滑コンデンサＣ６の電圧から蓄電池８を充電する動作は、第１の実施形態と同様である。しかし、この時の整流回路は、図１における整流ダイオードＤ１９、Ｄ２０の代わりに逆並列ダイオードＤ２３、Ｄ２４に電流が流れる。なお、損失が低減できる場合には、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８と同期した所定のタイミングでスイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４をオン・オフすることで、同期整流してもよい。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ５’において、蓄電池８から蓄電池７を充電する場合には、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４の両者をオンすることで、蓄電池８のエネルギーをチョークコイルＬ３、Ｌ４に磁気エネルギーとして蓄積する。一方、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４のどちらかをオフすることで、チョークコイルＬ３、Ｌ４に蓄積されたエネルギーを放出し、トランスＴｒ２の巻線Ｎ４に電流を流す。スイッチング素子Ｑ２３をオフした際に巻線Ｎ４に流れる電流と、スイッチング素子Ｑ２４をオフした際に巻き線Ｎ４に流れる電流の向きは逆向きとなるため、巻線Ｎ４に流れる電流は交流電流となり、トランスＴｒ２の巻線Ｎ３にも交流電流が誘導される。巻線Ｎ３に誘導された交流電流は、ブリッジ接続された逆並列ダイオードＤ５～Ｄ８によって整流され、平滑コンデンサＣ６によって平滑される。なお、損失が低減できる場合には、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４と同期した所定のタイミングでスイッチング素子Ｑ５～Ｑ８をオン・オフすることで、同期整流してもよい。
　ＤＣ－ＤＣコンバータ４’は、リンク電圧Ｖｏから蓄電池７を充電する単方向の降圧チョッパである。ＤＣ－ＤＣコンバータ４’は、スイッチング素子Ｑ９、ダイオードＤ２２、およびチョークコイルＬ２、および平滑コンデンサＣ４、Ｃ５を備える。ここでは、スイッチング素子Ｑ９をＭＯＳＦＥＴ、ダイオードＤ２２をリカバリ特性の良いファストリカバリダイオード等を用いた構成とする。この構成とすることにより、第１の実施形態のＤＣ－ＤＣコンバータ４に比較して、ＤＣ－ＤＣコンバータ４’の損失を低減し、交流電源６から蓄電池７の充電損失を低減できる利点がある。さらに、ＤＣ－ＤＣコンバータ４’は、端子Ｔ５と端子Ｔ７の間にダイオードＤ２５を備える。このダイオードＤ２５は、スイッチング素子Ｑ２５と並列に接続される。リンク電圧Ｖｏと蓄電池７の電圧が等しい場合には、スイッチング素子Ｑ２５をオンすることで、チョークコイルＬ２とスイッチング素子Ｑ９の導通電流をバイパスすることができるため、損失を低減できる。
　第２の実施形態における電流共振型コンバータ３の起動動作について説明する。本実施形態では、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’によってリンク電圧Ｖｏを昇圧させる。また、制御部９は、電流共振型コンバータ３の入力電圧と出力電圧の比に応じて昇圧要否を決定する。
　図５は、本実施形態における充電装置１の起動手順を示すフローチャートである。以下、図５を用いて説明する。
　図５のステップＳ２００で、制御部９はＡＣ－ＤＣコンバータ２を起動する。ＡＣ－ＤＣコンバータ２は、スイッチング素子Ｑ１１がスイッチング動作され、全波整流された電圧を昇圧し平滑化した直流電圧を端子Ｔ３－Ｔ４間に出力する。
 次に、ステップＳ２０１で、制御部９は電圧センサ２３によりリンク電圧Ｖｏを検出する。そして、ステップＳ２０２で、制御部９は電圧センサ２２により平滑コンデンサＣ２の電圧を検出する。
　ステップＳ２０３で、制御部９は、リンク電圧Ｖｏと平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖｃとの比を演算する。具体的には、Ｎ×Ｖｏ÷Ｖｃを演算する。ここで、ＮはトランスＴｒ１の巻数比である。ステップＳ２０４で、制御部９は、リンク電圧Ｖｏと平滑コンデンサＣ２の電圧との比（Ｎ×Ｖｏ÷Ｖｃ）が所定値Ａ以上であるか否かを判定する。
　ここで、所定値Ａは、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’の昇圧動作を行うかを決める閾値であり、電流共振型コンバータ３の出力電流を所望の電流値以下に制限するための、トランス変圧比（トランスＴｒ１の巻数比Ｎ）と入出力電圧比（出力電圧（リンク電圧Ｖｏ）と入力電圧（平滑コンデンサＣ２の電圧）との比）の積に対応する値である。この所定値Ａは、出力電流を何アンペアに制限したいかによって予め定めておく。
　例えば、リンク電圧Ｖｏが低い場合に、トランスＴｒ１の巻数比をＮ、平滑コンデンサＣ２の電圧をＶｃとすると、Ｎ×Ｖｏは、Ｖｃよりも低い場合と高い場合がある。電流共振型コンバータ３は、Ｎ×ＶｏがＶｃよりも低い場合には、昇圧モードで動作し、高い場合は、降圧モードで動作する。降圧モードにおいて、電流共振型コンバータ３のトランス変圧比と入出力電圧の積（Ｎ×Ｖｏ÷Ｖｃ）が小さくなるほど、出力電流が制限しにくくなる。そのために、電流共振型コンバータ３の起動前に、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’の昇圧動作によってリンク電圧Ｖｏを上昇させ、電流共振型コンバータ３のトランス変圧比と入出力電圧の積を高くする。
　所定値Ａの一例を示すと以下のようになる。例えば、電流を５アンペア以下に制限したい場合は、所定値Ａ＝0.7とし、0.7＜Ｎ×Ｖｏ÷ＶｃのときＤＣ－ＤＣコンバータ５’を昇圧モードで動作する。電流を１アンペア以下に制限したい場合は、所定値Ａ＝0.9とし、　0.9＜Ｎ×Ｖｏ÷ＶｃのときＤＣ－ＤＣコンバータ５’を昇圧モードで動作する。
　ステップＳ２０４で、リンク電圧Ｖｏと平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖｃとの比が所定値Ａ以上であると判定された場合は、ステップＳ２０９の処理へ移る。一方、リンク電圧Ｖｏと平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖｃとの比（Ｎ×Ｖｏ÷Ｖｃ）が所定値Ａ未満と判定された場合は、ステップＳ２０５の処理へ移る。
　ステップＳ２０５で、制御部９は、所定値Ａと平滑コンデンサＣ２の電圧から目標リンク電圧を演算する。具体的には、目標リンク電圧＝所定値Ａ×（平滑コンデンサＣ２の電圧）÷（トランスＴｒ１の巻数比Ｎ）によって求める。
　ステップＳ２０６で、制御部９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’を昇圧動作で起動する。すなわち、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４の両者をオンすることで、蓄電池８のエネルギーをチョークコイルＬ３、Ｌ４に磁気エネルギーとして蓄積する。そして、巻線Ｎ３に誘導された交流電流は、ブリッジ接続された逆並列ダイオードＤ５～Ｄ８によって整流され、平滑コンデンサＣ６によって平滑され、リンク電圧Ｖｏへ供給される。
　ステップＳ２０７で、制御部９は、リンク電圧Ｖｏが目標リンク電圧以上であるか否かを判定する。目標リンク電圧以上である場合はステップＳ２０８の処理に移る。目標リンク電圧未満の場合はステップＳ２０７の動作を繰り返す。
　ステップＳ２０８では、制御部９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’の昇圧動作を停止する。そして、ステップＳ２０９で、電流共振型コンバータ３をソフトスタートする。ソフトスタートでは、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を最大スイッチング周波数から開始し、徐々にスイッチング周波数を下げていく。ソフトスタートが完了したら、ステップＳ２１０の処理へ移る。
　ステップＳ２１０で、制御部９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４’を降圧動作で起動する。すなわち、スイッチング素子Ｑ９をオン・オフすることで、リンク電圧Ｖｏから降圧して蓄電池７を充電する。
　次に、ステップＳ２１１で、制御部９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’を降圧動作で起動する。すなわち、　スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８をスイッチング制御し、整流回路、および平滑コンデンサＣ７によって直流電圧に整流して平滑化し、蓄電池８を充電する。以後、ステップＳ２１０、Ｓ２１１で起動されたＤＣ－ＤＣコンバータ４’、５’により、通常動作における充電装置１として機能し、蓄電池７、８を充電する。
　第２の実施形態では、電流共振型コンバータ３の入力電圧と出力電圧の比に応じて、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’を昇圧動作させてリンク電圧Ｖｏを蓄電池７の電圧よりも高い電圧に制御した。しかし、リンク電圧Ｖｏが第１の実施形態と同様の所定値Ｖａ以上である場合に、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’を昇圧動作させてリンク電圧Ｖｏを蓄電池７の電圧よりも高い電圧に制御してもよい。
　以上のように、起動時に過大な電流が流れることを防止できるので共振素子等を大型にする必要がなくなる。
（第３の実施形態）
　次に、本発明の第３の実施形態について図６～図７を参照して説明する。
　図６は、第３の実施形態の充電装置１の回路構成図である。図６は、図１に示した充電装置１と比較して、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’の構成が異なる。但し、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’の構成は、図４に示した第２の実施形態におけるＤＣ－ＤＣコンバータ５’と同一である。図１、図４に示した充電装置１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
　図６におけるＤＣ－ＤＣコンバータ４、およびＤＣ－ＤＣコンバータ５’のいずれも、蓄電池７または蓄電池８からリンク電圧Ｖｏを昇圧することができる双方向コンバータである。この第３の実施形態では、リンク電圧Ｖｏを昇圧するＤＣ－ＤＣコンバータ４、またはＤＣ－ＤＣコンバータ５’を択一的に選択することができる。
　図７は、本実施形態における充電装置１の起動手順を示すフローチャートである。以下、図７を用いて説明する。図７のステップＳ３００で、制御部９はＡＣ－ＤＣコンバータ２を起動する。ＡＣ－ＤＣコンバータ２は、スイッチング素子Ｑ１１がスイッチング動作され、全波整流された電圧を昇圧し平滑化した直流電圧をＴ３－Ｔ４間に出力する。 次に、ステップＳ３０１で、制御部９は電圧センサ２３によりリンク電圧Ｖｏを検出する。そして、ステップＳ３０２で、制御部９は電圧センサ２２により平滑コンデンサＣ２の電圧を検出する。
　ステップＳ３０３で、制御部９はリンク電圧Ｖｏと平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖｃとの比（Ｎ×Ｖｏ÷Ｖｃ）を演算する。ステップＳ３０４で、制御部９はリンク電圧Ｖｏと平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖｃとの比（Ｎ×Ｖｏ÷Ｖｃ）が所定値Ａ以上であるか否かを判定する。ここで、所定値Ａは、第２の実施形態のステップＳ２０３で述べたものと同様であり、その説明を省略する。
　ステップＳ３０４で、リンク電圧Ｖｏと平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖｃとの比（Ｎ×Ｖｏ÷Ｖｃ）が所定値Ａ以上であると判定された場合は、ステップＳ３１４の処理へ移る。一方、リンク電圧Ｖｏと平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖｃの比（Ｎ×Ｖｏ÷Ｖｃ）が所定値Ａ未満と判定された場合は、ステップＳ３０６の処理へ移る。
　ステップＳ３０６で、制御部９は、所定値Ａと平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖｃから目標リンク電圧を演算する。具体的には、目標リンク電圧＝所定値Ａ×（平滑コンデンサＣ２の電圧）÷（トランスＴｒ１の巻数比Ｎ）によって求める。
　ステップＳ３０７で、制御部９は、蓄電池７の電圧を電圧検出器２４により、蓄電池８の電圧を電圧検出器２５により検出する。そして、次のステップＳ３０８で、制御部９は、ステップＳ３０６で演算した目標リンク電圧と蓄電池７との電圧比、および目標リンク電圧と蓄電池８との電圧比を演算する。
　次のステップＳ３０９で、制御部９は、目標リンク電圧と蓄電池７との電圧比が目標リンク電圧と蓄電池８との電圧比以下であるかを判定する。目標リンク電圧と蓄電池７との電圧比が目標リンク電圧と蓄電池８との電圧比以下であれば、ステップＳ３１０の処理に移る。なお、ステップＳ３０９の処理において、蓄電池７の電圧が蓄電池８の電圧以上であるかを判定するようにしてもよい。
　ステップＳ３１０で、制御部９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４を昇圧動作で起動する。すなわち、スイッチング素子Ｑ１０をオン・オフすることで、蓄電池７の電圧を昇圧してリンク電圧Ｖｏに供給する。すなわち、蓄電池７の電圧が蓄電池８の電圧以上の場合は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４を昇圧動作する。
　一方、ステップＳ３０９で、目標リンク電圧と蓄電池７との電圧比が目標リンク電圧と蓄電池８との電圧比以下でなければ、ステップＳ３１１の処理に移る。ステップＳ３１１で、制御部９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’を昇圧動作で起動する。ＤＣ－ＤＣコンバータ５’は、スイッチング素子Ｑ２３、Ｑ２４の両者をオンすることで、蓄電池８のエネルギーをチョークコイルＬ３、Ｌ４に磁気エネルギーとして蓄積する。そして、トランスＴｒ２の巻線Ｎ３に誘導された交流電流は、ブリッジ接続された逆並列ダイオードＤ５～Ｄ８によって整流され、平滑コンデンサＣ６によって平滑され、リンク電圧Ｖｏへ供給される。
　ステップＳ３１０、Ｓ３１１の処理の後、ステップＳ３１２の処理に移る。ステップＳ３１２で、制御部９は、リンク電圧Ｖｏが目標リンク電圧以上であるか否かを判定する。目標リンク電圧以上である場合はステップＳ３１３の処理に移る。目標リンク電圧未満の場合はステップＳ３１２の動作を繰り返す。
　ステップＳ３１３では、制御部９は、昇圧動作を行っているＤＣ－ＤＣコンバータ４、またはＤＣ－ＤＣコンバータ５’の動作を停止する。そして、ステップＳ３１４で、電流共振型コンバータ３をソフトスタートする。ソフトスタートは、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ４を最大スイッチング周波数から開始し、徐々にスイッチング周波数を下げていく。ソフトスタートが完了したら、ステップＳ３１５の処理へ移る。
　ステップＳ３１５で、制御部９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４を降圧動作で起動する。すなわち、スイッチング素子Ｑ９をオン・オフすることで、リンク電圧Ｖｏを降圧して蓄電池７を充電する。
　次に、ステップＳ３１６で、制御部９は、ＤＣ－ＤＣコンバータ５’を降圧動作で起動する。すなわち、リンク電圧Ｖｏが印加されたスイッチング素子Ｑ５～Ｑ８をスイッチング制御し、整流回路、および平滑コンデンサＣ７によって直流電圧に整流して平滑化し、蓄電池８を充電する。以後、ステップＳ３１５、Ｓ３１６で起動されたＤＣ－ＤＣコンバータ４、５’により、通常動作における充電装置１として機能し、蓄電池７、８を充電する。
　このように、蓄電池７、８のうち、電圧が高い方の蓄電池を優先的に使用することで、蓄電池の過放電を防止することができる。また、目標リンク電圧と蓄電池７、８の電圧の比、すなわち、蓄電池７、８の昇圧比を求めることにより、昇圧比が低い方のＤＣ－ＤＣコンバータ４またはＤＣ－ＤＣコンバータ５’を優先して使用することで、ＤＣ－ＤＣコンバータ４またはＤＣ－ＤＣコンバータ５’の昇圧時の損失を低減することができる。
　以上のように、起動時に過大な電流が流れることを防止できるので電流共振型コンバータ３の共振素子等を大型にする必要がなくなる。また、起動時の低電圧かつ低電流における定電流特性を考慮する必要がなく、起動時以外の通常動作時の定電流特性に最適化した小型かつ高効率の電流共振型コンバータ、および充電装置を提供することができる。
　以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）充電装置１は、直流電圧を入力して矩形波電圧を生成する矩形波インバータ回路と、矩形波インバータ回路の出力端子間に接続された１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２とを磁気結合するトランスＴｒ１と、１次巻線Ｎ１および／または２次巻線Ｎ２と直列に接続される共振コンデンサＣｒ１および共振インダクタＬｒ１と、２次巻線Ｎ２に出力される交流電流を整流して出力する整流回路と、整流回路の出力端子間に接続される平滑コンデンサＣ３とを有する電流共振型コンバータ３と、平滑コンデンサＣ３と蓄電池７との間に接続されたＤＣ-ＤＣコンバータ４と、電流共振型コンバータ３およびＤＣ-ＤＣコンバータ４を制御する制御部９とを備え、制御部９は、電流共振型コンバータ３のスイッチング動作を開始する前に、ＤＣ-ＤＣコンバータ４を昇圧動作させて平滑コンデンサＣ３の電圧（リンク電圧Ｖｏ）を蓄電池７の電圧よりも高い所定電圧に制御する。これにより、発生する損失を少なくして、高効率かつ小型の充電装置を提供することができる。
（２）蓄電池は、第１蓄電池７と第２蓄電池８とを有し、ＤＣ-ＤＣコンバータは、平滑コンデンサＣ３と第１蓄電池７との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータ４と、平滑コンデンサＣ３と第２蓄電池８との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータ５とを有し、制御部９は、電流共振型コンバータ３のスイッチング動作を開始する前に、ＤＣ－ＤＣコンバータ４を昇圧動作させて平滑コンデンサＣ３の電圧（リンク電圧Ｖｏ）を所定電圧に制御する（ステップＳ１０４）。ＤＣ－ＤＣコンバータ４を昇圧動作させることにより、発生する損失を少なくして、高効率かつ小型の充電装置を提供することができる。
（３）蓄電池は、第１蓄電池７と第２蓄電池８とを有し、ＤＣ-ＤＣコンバータは、平滑コンデンサＣ３と第１蓄電池７との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータ４と、平滑コンデンサＣ３と第２蓄電池８との間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータ５とを有し、制御部９は、電流共振型コンバータ３のスイッチング動作を開始する前に、ＤＣ－ＤＣコンバータ５を昇圧動作させて平滑コンデンサＣ３の電圧（リンク電圧Ｖｏ）を所定電圧に制御する。ＤＣ－ＤＣコンバータ５を昇圧動作させることにより、発生する損失を少なくして、高効率かつ小型の充電装置を提供することができる。
（４）制御部９は、所定電圧に制御するＤＣ－ＤＣコンバータ４またはＤＣ－ＤＣコンバータ５を択一的に選択する。これにより、平滑コンデンサＣ３の電圧（リンク電圧Ｖｏ）を所定電圧に制御するＤＣ－ＤＣコンバータを適宜選択することができる。
（５）第１蓄電池７および第２蓄電池８の電圧を検出する電圧センサ２４、２５を有し、　制御部９は、第１蓄電池７の電圧と第２蓄電池８の電圧とを比較し、比較した電圧に応じてＤＣ－ＤＣコンバータ４またはＤＣ－ＤＣコンバータ５を選択する。これにより、比較した電圧に応じて最適なＤＣ－ＤＣコンバータを動作させることができる。
（６）平滑コンデンサＣ３の電圧および直流電圧を検出する電圧センサ２２、２３を有し、　制御部９は、平滑コンデンサＣ３の電圧および直流電圧の比が所定値以上か否かに応じて（ステップＳ２０４、Ｓ３０４）、電流共振型コンバータ３のスイッチングを開始する前に所定電圧に制御するか否かを決定する。これにより、平滑コンデンサＣ３の電圧が低くても、直流電圧の電圧が低い場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータによる昇圧動作を省略することができる。
（７）直流電圧（平滑コンデンサＣ２の電圧）を検出する電圧センサ２２を有し、制御部９は、直流電圧に基づいて所定電圧を演算する（ステップＳ２０４、Ｓ３０８）。これにより、入力された直流電圧に応じた所定電圧を設定して制御することができる。
（８）交流電源６からの交流電圧を入力して力率改善制御を行うとともに直流電圧を出力するＡＣ－ＤＣコンバータ２を備える。これにより、交流電源６の入力に対応した充電装置を提供することができる。
　本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
１　充電装置
２　ＡＣ－ＤＣコンバータ
３　電流共振型コンバータ
４、５　ＤＣ－ＤＣコンバータ
６　交流電源
７、８　蓄電池
９　制御部
１１～１４　電流センサ
２１～２５　電圧センサ
Ｃ１～Ｃ７　平滑コンデンサ
Ｃｒ１、Ｃｒ２　共振コンデンサ
Ｄ１～Ｄ１０、Ｄ２３～Ｄ２５　逆並列ダイオード
Ｌ１～Ｌ４　チョークコイル
Ｌｒ１、Ｌｒ２　共振インダクタ
Ｎ１～Ｎ４…トランス巻線
Ｑ１～Ｑ１１、Ｑ２３～Ｑ２５　スイッチング素子
Ｔ１～Ｔ１０　端子
Ｔｒ１、Ｔｒ２　トランス

Claims (8)

  1. 　直流電圧を入力して矩形波電圧を生成するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力端子間に接続された１次巻線と２次巻線とを磁気結合するトランスと、前記１次巻線および／または前記２次巻線と直列に接続される共振コンデンサおよび共振インダクタと、前記２次巻線に出力される交流電流を整流して出力する整流回路と、前記整流回路の出力端子間に接続される平滑コンデンサとを有する電流共振型コンバータと、
    　前記平滑コンデンサと蓄電池との間に接続されたＤＣ-ＤＣコンバータと、
    　前記電流共振型コンバータおよび前記ＤＣ-ＤＣコンバータを制御する制御部とを備え、
    　前記制御部は、前記電流共振型コンバータのスイッチング動作を開始する前に、前記ＤＣ-ＤＣコンバータを昇圧動作させて前記平滑コンデンサの電圧を前記蓄電池の電圧よりも高い所定電圧に制御する充電装置。
  2. 　請求項１に記載の充電装置において、
    　前記蓄電池は、第１蓄電池と第２蓄電池とを有し、
    　前記ＤＣ-ＤＣコンバータは、前記平滑コンデンサと前記第１蓄電池との間に接続された第１コンバータと、前記平滑コンデンサと前記第２蓄電池との間に接続された第２コンバータとを有し、
    　前記制御部は、前記電流共振型コンバータのスイッチング動作を開始する前に、前記第１コンバータを昇圧動作させて前記平滑コンデンサの電圧を前記所定電圧に制御する充電装置。
  3. 　請求項１に記載の充電装置において、
    　前記蓄電池は、第１蓄電池と第２蓄電池とを有し、
    　前記ＤＣ-ＤＣコンバータは、前記平滑コンデンサと前記第１蓄電池との間に接続された第１コンバータと、前記平滑コンデンサと前記第２蓄電池との間に接続された第２コンバータとを有し、
    　前記制御部は、前記電流共振型コンバータのスイッチング動作を開始する前に、前記第２コンバータを昇圧動作させて前記平滑コンデンサの電圧を前記所定電圧に制御する充電装置。
  4. 　請求項１に記載の充電装置において、
    　前記蓄電池は、第１蓄電池と第２蓄電池とを有し、
    　前記ＤＣ-ＤＣコンバータは、前記平滑コンデンサと前記第１蓄電池との間に接続された第１コンバータと、前記平滑コンデンサと前記第２蓄電池との間に接続された第２コンバータとを有し、
    　前記制御部は、前記電流共振型コンバータのスイッチング動作を開始する前に、前記第１コンバータまたは前記第２コンバータを択一的に選択し、選択した前記第１コンバータまたは前記第２コンバータを昇圧動作させて前記平滑コンデンサの電圧を前記所定電圧に制御する充電装置。　
  5. 　請求項４に記載の充電装置において、
    　前記第１蓄電池および前記第２蓄電池の電圧を検出する蓄電池検出部を有し、
    　前記制御部は、前記第１蓄電池の電圧と前記第２蓄電池の電圧とを比較し、比較した電圧に応じて前記第１コンバータまたは前記第２コンバータを選択する充電装置。
  6. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の充電装置において、
    　前記平滑コンデンサの電圧および前記直流電圧を検出する電圧検出部を有し、
    　前記制御部は、前記平滑コンデンサの電圧および前記直流電圧の比が所定値以上か否かに応じて、前記電流共振型コンバータのスイッチングを開始する前に前記平滑コンデンサの電圧を前記所定電圧に制御するか否かを決定する充電装置。
  7. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の充電装置において、
    　前記直流電圧を検出する電圧検出部を有し、
    　前記制御部は、前記直流電圧に基づいて前記所定電圧を演算する充電装置。
  8. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の充電装置において、
    　交流電圧を入力して力率改善制御を行うとともに前記直流電圧を出力するＡＣ－ＤＣコンバータを備える充電装置。
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