CN102421627B - 车辆用充电装置 - Google Patents
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Abstract
车辆(1)包含:受电端子(34),充电器(32),非接触受电部(36)。受电端子(34),构成为能够电连接于交流电源(50)。充电器(32)构成为将从受电端子(34)输入的交流电力变换为预定的直流电压。非接触受电部(36)构成为通过与交流电源(52)的送电部磁耦合而从交流电源(52)以非接触方式受电。此处,非接触受电部(36)连接于充电器(32)的电力变换电路。
Description
技术领域
本发明关于车辆用充电装置,更特定的是关于用于从车辆外部的交流电源向车辆搭载的蓄电装置充电的车辆用充电装置。
背景技术
特开2008-220130号公报(特许文献1),公开了能够从车辆外部的电源向二次电池或者电双层电容等的蓄电部充电的车辆用电源系统。此车辆用电源系统,包含:通过在车辆外部的电源和电源系统电连接了的状态下进行电力的授受对蓄电部进行充电(传导式充电)的导通充电单元;通过在车辆外部的电源和电源系统磁耦合的状态下进行电力的授受对蓄电部进行充电(感应式充电)的感应充电单元;和对导通充电单元和感应充电单元进行择一的选择的充电控制装置。
根据此车辆用电源系统,因为能够选择使用导通充电单元的传导式充电和使用感应充电单元的感应式充电,因此能够扩大蓄电部的能够充电的范围(参照特许文献1)。
现有技术文献
特许文献
特许文献1:特开2008-220130号公报
特许文献2:特开2003-47163号公报
发明内容
上述的特开2008-220130号公报中公开的车辆用电源系统,在能够扩大蓄电部的能够充电的范围的点上有用。但是,在车辆分别设置传导式充电方式(所谓的插入式充电)的充电器和感应式充电方式(非接触充电) 的充电器使得车辆的成本增加,存在如何在此系统中抑制成本增加的问题。
如此,本发明的目的是,提供能够进行传导式充电(插入式充电)和感应式充电(非接触充电)双方并且能够抑制成本增加的车辆用充电装置。
根据本发明,车辆用充电装置,用于从车辆外部的交流电源对在车辆搭载的蓄电装置充电,包括:受电端子,充电器,和非接触受电部。受电端子构成为能够电连接于所述交流电源。充电器构成为将从受电端子输入的交流电力变换为预定的直流电压。非接触受电部构成为通过与交流电源的送电部磁耦合而从交流电源以非接触方式受电。此处,非接触受电部连接于充电器的电力变换电路。
优选的,充电器,包含:第一整流部以及第二整流部,变换器,隔离变压器。第一整流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力的。变换器连接到第一整流部。隔离变压器连接到变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出。然后,非接触受电部,连接于第一整流部以及第二整流部中的任一个。
进一步优选的,第一整流部以及第二整流部的一方的整流部,包含:比构成另一方的整流部的整流元件高频整流特性优良的整流元件。然后,非接触受电部连接于一方的整流部。
并且,进一步优选的,非接触受电部连接于第二整流部。车辆用充电装置,进一步包含:电压转换器。电压转换器在非接触受电部和第二整流部之间设置。
优选的,充电器,包含:第一整流部以及第二整流部,变换器,隔离变压器。第一整流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力。变换器连接于第一整流部。隔离变压器连接到变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出。非接触受电部,包含:受电线圈,第三整流部。受电线圈构成为与在送电部设置的送电线圈磁耦合。第三整流部构成为整流受电线圈的输出。然后,在第一整流部和变换器之间连接第三整流部。
并且,优选的,充电器,包含:第一整流部以及第二整流部,变换器,隔离变压器。第一整流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力。变 换器连接于第一整流部。隔离变压器连接于变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出的。非接触受电部,包含:受电线圈和第三整流部。受电线圈构成为与在送电部设置的送电线圈磁耦合。第三整流部构成为整流受电线圈的输出。第二整流部,包含:第一上下臂以及第二上下臂。第一上下臂以及第二上下臂在充电器的正极输出线和负极输出线之间并联连接。第一上下臂的各臂包含开关元件。隔离变压器的次级线圈连接在第一上下臂的中间点和第二上下臂的中间点之间。充电器进一步包含电抗器。电抗器在第一上下臂的中间点和正极输出线之间连接。然后,第三整流部连接于充电器的正极输出线以及负极输出线。
并且,优选的,充电器,包含:第一整流部以及第二整流部,变换器,隔离变压器。第一整流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力。变换器连接于第一整流部。隔离变压器连接于变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出。非接触受电部,包含:受电线圈,第三整流部。受电线圈构成为与在送电部设置的送电线圈磁耦合。第三整流部构成为整流受电线圈的输出。第二整流部,包含:第一上下臂以及第二上下臂。第一上下臂以及第二上下臂在充电器的正极输出线和负极输出线之间并联连接。第一上下臂的各臂包含开关元件。隔离变压器的次级线圈连接在第一上下臂的中间点和第二上下臂的中间点之间。充电器进一步包含电抗器。电抗器在第三整流部的一方的输出端和第一上下臂的中间点之间连接。然后,第三整流部的另一方的输出端连接于充电器的负极输出线。
并且,优选的,充电器,包含:第一整流部以及第二整流部变换器,变换器,隔离变压器。第一整流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力。变换器连接于第一整流部。隔离变压器连接于变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出。非接触受电部,包含:受电线圈,第三整流部。受电线圈与在送电部设置的送电线圈磁耦合。第三整流部构成为整流受电线圈的输出。第二整流部,包含第一上下臂以及第二上下臂。第一上下臂以及第二上下臂在充电器的正极输出线和负极输出线之间并联连接。第一上下臂的各臂包含开关元件。隔离变压器的次级线圈,连接在第 一上下臂的中间点和第二上下臂的中间点之间。第三整流部连接于充电器的正极输出线以及负极输出线。充电器进一步包含切换装置。切换装置在使用非接触受电部充电时,用于切断隔离变压器的次级线圈和第二上下臂的中间点的电连接,将次级线圈电连接于正极输出线。
并且,优选的,充电器,包含:第一整流部以及第二整流部,变换器,和隔离变压器。第一整流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力。变换器连接于第一整流部。隔离变压器连接于变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出。非接触受电部,包含:受电线圈,第三整流部。受电线圈构成为与在送电部设置的送电线圈磁耦合。第三整流部构成为整流受电线圈的输出。第二整流部,包含第一上下臂以及第二上下臂。第一上下臂以及第二上下臂在充电器的正极输出线和负极输出线之间并联连接。第一上下臂的各臂包含开关元件。隔离变压器的次级线圈连接在第一上下臂的中间点和第二上下臂的中间点。充电器进一步包含切换装置。切换装置在使用非接触受电部充电时,用于切断隔离变压器的次级线圈和第二上下臂的中间点的电连接,将次级线圈电连接于第三整流部的一方的输出端。第三整流部的另一方的输出端连接于充电器的负极输出线。
优选的,非接触受电部,进一步的包含电磁屏蔽件。电磁屏蔽件用于将受电线圈以及第三整流部一体的电磁屏蔽。
在此车辆用充电装置中,能够进行通过受电端子接受来自车辆外部的交流电源供给的交流电力的传导式充电和通过非接触受电部受电的感应式充电。此处,非接触受电部,因为是连接到充电器的电力变换电路,至少一部分的构成电力变换电路的功率元件在传导式充电和感应式充电中共用。如此,相比于传导式充电用的充电器和感应式充电用的充电器完全分别设计的情况,能够削减部件数。
如此,根据此车辆用充电装置,能够进行传导式充电(插入式充电),和感应式充电(非接触充电)双方,并且抑制成本增加。
附图说明
图1是适用本发明实施方式一的车辆用充电装置的车辆的全体的结构图;
图2是详细的表示图1所示的充电器的结构的图;
图3是用于说明作为通过非接触充电部受电的形式的一个例子的共振法的图;
图4是表示实施方式2中的充电器的结构的图;
图5是表示实施方式3中的充电器的结构的图;
图6是表示实施例4中非接触受电部以及充电器的结构的图;
图7是表示实施方式5中的充电器的结构的图;
图8是表示由上下臂以及电抗器形成的降压型的斩波电路的图;
图9是表示实施方式6中的充电器的结构的图;
图10是表示由上下臂以及电抗器形成的升压型的斩波电路的图;
图11是表示实施方式7中的充电器的结构的图;
图12是表示实施方式8中的充电器的结构的图;
图13是表示实施方式9中的充电器的结构的图;
图14是表示实施方式10中的充电器的结构的图;
图15是表示没有转换器的车辆的全体结构图。
用于实施发明的方式
以下,关于本发明的实施方式,参照附图的同时详细说明。并且,关于图中的同一或者相当部分,给予同一符号,不再反复说明。
【实施方式一】
图1是适用本发明实施方式一的车辆用充电装置的车辆的全体的结构图。参照图1,车辆1包含:发动机10,和电动发电机12,14,和动力分配装置16,和驱动轮18。并且,车辆1进一步包含:变换器20,22,和转换器24,和蓄电装置26,和系统主继电器(SMR)28,和MG-ECU(Electronic Control Unit)(电子控制单元)30。进一步的,车辆1,包含:充电器32,和受电端子34,和非接触受电部36,和充电ECU40。并且, 进一步的,车辆1进一步包含:DC/DC转换器42,和辅助设备44。
发动机10构成为可以将通过燃料的燃烧得到的热能变换为活塞或者转子等等的运动子的运动能量,向动力分配装置16输出。动力分配装置16,能够分配发动机10产生的运动能到电动发电机12和驱动轮18。例如,能够使用包含:太阳轮、行星轮以及齿圈的3个旋转轴的行星齿轮机构作为动力分配装置16,此3个旋转轴分别连接到电动发电机12的旋转轴,发动机10的曲轴以及车辆的驱动轴(驱动轮18)。
电动发电机12,14是交流电动机,例如是在转子中埋设了永磁体的三相交流同步电动机。电动发电机12,连接旋转轴到动力分配装置16,通过变换器20驱动。然后,电动发电机12,从动力分配装置16接受由发动机10生成的运动能,变换为电能,输出到变换器20。并且,电动发电机12,也通过来自变换器20接受的三相交流电力产生驱动力,也进行发动机10的启动。
电动发电机14,连接旋转轴到车辆的驱动轴(驱动轮18)。然后,电动发电机14,由变换器22驱动,通过来自变换器22接受的三相交流电力产生车辆的驱动转矩。并且,电动发电机14,在车辆的制动时或者下坡斜面上加速度减低时,从驱动轮18接受车辆储存的作为运动能或者位置能的力学的能量,变换为电气能量(再生发电),输出到变换器22。
发动机10,作为驱动驱动轮18并且驱动电动发电机12的动力源安装到车辆1。电动发电机12,作为由发动机10驱动的发电机动作,并且,作为能够进行发动机10的启动的电动机动作,安装到车辆1。然后,电动发电机14,作为驱动驱动轮18的电动机动作,并且,作为能够使用车辆储存的力学的能量再生发电的发电机动作,安装到车辆1。
变换器20,基于来自MG-ECU30的信号PWI1驱动电动发电机12。变换器22,基于来自MG-ECU30的信号PWI2驱动电动发电机14。变换器20,22,连接到主正母线MPL以及主负母线MNL,变换器20,22,各自包含:例如三相桥电路。
变换器20,基于信号PWI1以再生模式驱动电动发电机12,将由电动 发电机12发电的电力变换为直流电力,输出到主正母线MPL以及主负母线MNL。并且,变换器20,在发动机启动时,基于信号PWI1以动力运转模式驱动电动发电机12,将来自主正母线MPL以及主负母线MNL供给的直流电力变换为交流电力输出到电动发电机12。
变换器22,基于PWI2以动力运转模式驱动电动发电机14,将来自主正母线MPL以及主负母线MNL供给的直流电力变换为交流电力输出到电动发电机14。并且,变换器22,在车辆的制动或者下坡斜面上加速度减低时,基于信号PWI2以再生模式驱动电动发电机14,将由电动发电机14发电的电力变换为直流电力,输出到主正母线MPL以及主负母线MNL。
转换器24,连接在正极线PL以及负极线NL和主正母线MPL以及主负母线MNL之间。然后,转换器24,基于来自MG-ECU30的信号PWC,将主正母线MPL以及主负母线MNL之间的电压升压到正极线PL以及负极线NL之间的电压以上。转换器24,包含:例如升压斩波电路。
蓄电装置26是能够再充电的直流电源,例如,包含:锂离子电池或者镍氢电池等的二次电池。蓄电装置26,通过系统主继电器28电连接到正极线PL以及负极线NL,向正极线PL以及负极线NL输出电力。并且,蓄电装置26,能够从转换器24接受电动发电机12,14中至少一方发电的电力充电。进一步的,蓄电装置26,从充电器32接受来自车辆外部的交流电源50或者52供给的电力充电。并且,作为蓄电装置26,可以采用大容量的电容器。
系统主继电器28,设置在蓄电装置26和正极线PL以及负极线NL之间,在车辆系统启动时或从交流电源50(或52)对蓄电装置充电时导通。
充电器32连接于正极线PL以及负极线NL。而且充电器32,从受电端子34接受来自交流电源50供给的交流电源,基于来自充电ECU40的控制信号,变换从受电端子34输入的交流电力为蓄电装置26的电压水平,输出到正极线PL以及负极线NL。
此处,在充电器32上连接非接触受电部36(后述)。然后,在使用非接触受电部36的蓄电装置26的充电时,充电器32,从非接触受电部36 接受由非接触受电部36从交流电源52受电的交流电力,基于来自充电ECU40的控制信号,变换从非接触受电部36接受的交流电力为蓄电装置26的电压水平,输出到正极线PL以及负极线NL。此充电器32的结构,在后面详细的说明。
受电端子34是用于从车辆外部的交流电源50进行传导式充电的电力接口。受电端子34构成为能够电连接到交流电源50的电源插座等(未图示)。
非接触受电部36是用于从车辆外部的交流电源52进行感应式充电(非接触充电)的电力接口。非接触受电部36,包含:能够与交流电源52的送电线圈54磁耦合的受电线圈38。受电线圈38,通过与交流电源52的送电线圈54磁耦合,从交流电源52非接触的受电。并且,受电线圈38和送电线圈54的磁耦合,是电磁感应也可以,是通过磁场使受电线圈38和送电线圈54共振的共振法也可以。
充电ECU40,在从交流电源50或者52进行蓄电装置26的充电的时候,控制充电器32的动作。并且,此实施方式一中,不能同时进行来自交流电源50的传导式充电和来自交流电源52的感应式充电,充电ECU40,进行传导式充电和感应式充电的切换控制。
DC/DC转换器42,连接到正极线PL以及负极线NL。DC/DC转换器42,将由正极线PL以及负极线NL接受的电力降压到辅助设备44的工作电压,输出到辅助设备44。辅助设备44,概括的表示此车辆1的各个辅助设备,接受来自DC/DC转换器42的电力的供给。
图2是详细的表示图1所示的充电器的结构的图。参照图2,充电器32,包含:整流部102,变换器104,隔离变压器106,整流部108,和继电器RY1,RY2。
整流部102,包含并联的2个上下臂,各上下臂,包含串联的2个整流元件(二极管)。然后,在各上下臂的中间点(节点N1,N2)连接受电端子34,整流部102整流来自受电端子34输入的交流电力。并且,在各上下臂的下臂,设置开关元件,进一步的在受电端子34和节点N1,N2 之间的电力线上设置电抗器。如此,整流部102与电抗器构成升压斩波电路电路,能够整流来自受电端子34输入的电力的同时升压。
变换器104,连接到整流器102,将来自整流部102的输出变换为交流。变换器104,包含例如全桥电路。隔离变压器106,连接到变换器104和整流部108之间,使连接了整流部108的车辆1的电气系统和连接了受电端子34的交流电源50电绝缘。
整流部108,包含在正极线PL以及负极线NL并联的2个上下臂,各上下臂,包含串联的2个整流元件(二极管)。然后,隔离变压器106的二次线圈连接到各上下臂的中间节点,整流部108,整流隔离变压器106的输出,输出到正极线PL以及负极线NL。
此处,整流部102,包含:比构成整流部108的整流元件高频整流特性更优良的整流元件。公知的是碳化硅(SiC)或者氮化镓(GaN)等等,在高频整流特性上比一般的硅(Si)优良,例如,整流部102的整流元件包含SiC,整流部108的整流元件包含一般的Si。
然后,此实施方式一中,非接触受电部36,连接到整流部102。也就是说,非接触受电部36的受电线圈38连接到整流部102的节点N1,N2。然后,通过非接触受电部36的接受充电电力的感应受电时,由非接触受电部36受电的电力由整流部102整流。
作为在整流部102连接非接触受电部36的结构,因为由非接触受电部36受电的交流电力的频率高(特别是,共振法中,受电的交流电力的频率数位1M~10数MHz),所以,利用包含高频整流特性优良的整流元件的整流部102作为感应式充电时的整流器。
继电器RY1,设置在整流部102的节点N1和非接触受电部36之间。继电器RY2,设置在整流部102的节点N1和受电端子34之间。然后,继电器RY1,RY2,根据来自充电ECU40(图1)的信号而接通/断开(ON/OFF)。
此充电器32中,进行来自交流电源50的传导式充电的时候,分别对继电器RY1,RY2断开(OFF),接通(ON)。然后,整流部102,整流 来自受电端子34输入的电力(交流),向变换器104输出,变换器104,变换由整流部102输出的电力(直流)为交流。隔离变压器106,将变换器104的输出(交流)向整流部108传达,整流部108,整流由隔离变压器106接受的电力(交流)输出到正极线PL以及负极线NL。
并且,进行来自交流电源52的感应式充电的时候,分别对继电器RY1,RY2接通(ON),断开(OFF)。然后,整流部102,整流来自非接触受电部36受电的电力(交流),向变换器104输出。并且,之后,关于变换器104,隔离变压器106以及整流部108,如上所述。
如此,在此实施方式一中,连接非接触受电部36到进行传导式充电的充电器32的整流部102。然后,在进行使用非接触受电部36的感应式充电的时候,使用充电器32的整流部102,变换器104,隔离变压器106以及整流部108。也就是说,充电器32的整流部102,变换器104,隔离变压器106以及整流部108,是在传导式充电和感应式充电中共用。
图3是用于说明作为通过非接触充电部受电的形式的一个例子的共振法的图。参照图3,共振法中,和2个音叉共振同样的,通过具有相同的固有振动频率的2个的LC共振线圈在电磁场(接近场)中共振,通过电磁场从一方的线圈到另一方的线圈传送电力。
例如,初级线圈54-2连接到交流电源52,通过电磁感应向与初级线圈54-2磁耦合的初级自谐振线圈54-1供给1M~10数MHz的高频率电力。初级自谐振线圈54-1是,通过线圈自身的电抗和寄生电容成为的LC共振器,通过电磁场(接近场)和与初级自谐振线圈线圈54-1具有相同的固有振动频率的次级自谐振线圈38-1共振。如此,通过电磁场,能量(电力)从初级自谐振线圈线圈54-1向次级自谐振线圈38-1移动。向次级自谐振线圈38-1移动的能量(电力),通过由电磁感应和次级自谐振线圈38-1磁耦合的次级线圈38-2取出,供给到负载56。并且,通过共振法的送电,在表示初级自谐振线圈线圈54-1和次级自谐振线圈38-1的共振强度的Q值比例如比100大的时候能够实现。
并且,次级自谐振线圈38-1以及次级线圈38-2,构成图2的受电线圈, 初级自谐振线圈54-1以及初级线圈54-2,构成图1的送电线圈54。
并且,如上所述,可以使用电磁感应从交流电源52的送电线圈54到非接触受电部36的受电线圈送电。
如上所述,此实施方式一中,能够进行通过受电端子34接受来自车辆外部的交流电源50供给的交流电力的传导式充电,和通过非接触受电部36受电的感应式充电。此处,非接触受电部36,因为是连接到充电器32的整流部102,所以充电器32的整流部102,变换器104,隔离变压器106以及整流部108,在传导式充电和感应式充电中共用。如此,没有另外设置感应式充电用的充电器的必要。如此,根据此实施方式一,能够进行传导式充电(插入式充电)和感应式充电(非接触充电)双方,并且抑制成本增加。
并且,此实施例一中,因为连接非接触受电部36到充电器32的整流部102,108中包含高频整流特性优良的整流元件的整流部102,能够充分的抑制感应式充电时的纹波。
【实施方式二】
图4是表示实施方式二中的充电器32A的结构的图。参照图4,充电器32A,在图2所示的实施方式一中充电器的结构中,替代整流部102,108,分别包含整流部102A,108A,代替继电器RY2,包含继电器RY3。
整流部108A,包含:比构成整流部102A的整流元件高频整流特性更优良的整流元件。例如,整流部108A的整流元件包含SiC或者GaN,整流部102A的整流元件包含一般的Si。并且,整流部102A,108A的电路结构分别和整流部102,108相同。
然后,此实施方式二中,非接触受电部36连接到整流部108A。也就是说,非接触受电部36的受电线圈38连接到整流部108A的节点N3,N4。然后,通过非接触受电部36的接受充电电力的感应受电时,由非接触受电部36受电的电力由整流部108A整流。
作为非接触受电部36连接到整流部108A而不是整流部102A的结构,因为如上所述,由非接触受电部36受电的交流电力的频率高,所以利用包 含高频整流特性优良的整流元件的整流部108A作为感应式充电时的整流器。
此实施方式二中,继电器RY1,设置在整流部108A的节点N3和非接触受电部36之间。继电器RY3,设置在整流部108A的节点N3和隔离变压器106的次级线圈之间。然后,继电器RY1,RY3,分别根据来自充电ECU40(图1)的信号而接通/断开(ON/OFF)。
此充电器32A中,进行来自交流电源52的感应式充电的时候,分别对继电器RY1,RY3接通(ON),断开(OFF)。然后,整流部108A,整流由非接触受电部36受电的电力(交流),输出到正极线PL以及负极线NL。并且,进行来自交流电源50的传导式充电的时候,分别对继电器RY1,RY3断开(OFF),接通(ON)。
如上所述,在此实施方式二中,连接非接触受电部36到充电器32A的整流部108A,充电器32A的整流部108A,是在传导式充电和感应式充电中共用。如此,根据此实施方式二也能够进行传导式充电(插入式充电),和感应式充电(非接触充电)双方,并且抑制成本增加。
并且,此实施例二中,因为连接非接触受电部36到充电器32A的整流部102A,108A中包含高频整流特性优良的整流元件的整流部108A,能够充分的抑制感应式充电时的纹波。
【实施方式三】
图5是表示实施方式三中的充电器32B的结构的图。参照图5,充电器32B是,在图4所示的实施方式二中充电器32A的结构中,进一步包含变压器109。
变压器109,在非接触受电36和整流部108A之间设置。变压器109,是可变绕组型也可以,固定绕组型也可以。然后,变压器109,变换由非接触受电部36受电的交流电力到预定的电压。此预定电压是,根据向正极线PL以及负极线NL输出的电压的目标决定。
并且,充电器32B的其它的结构,与图4中表示的实施方式二中充电器32A相同。
根据此实施方式三,通过仅仅追加变压器109,能够高效率和低成本的实现感应式充电时的电压变换功能。
【实施方式四】
此实施方式四中,对非接触受电部设置整流部。图6是表示实施例四中非接触受电部32A以及充电器32C的结构的图。参照图6,非接触受电部36A,包含:受电线圈38,整流部110,电磁屏蔽件112。
整流部110连接到受电线圈38,整流由受电线圈38受电的交流电力,向充电器32C输出。例如,整流部110与上述充电器内的整流部同样的,包含并联连接的2个上下臂。各上下臂包含串联连接的2个整流元件(二极管)。然后,连接受电线圈38到各上下臂的中间点。
并且,如上述的整流部102,108A,整流部110,理想的是,由SiC或者GaN等高频整流特性优良的整流元件构成。
电磁屏蔽件112屏蔽随着受电线圈38的受电在受电线圈38以及整流部110的周围发生的高频的电磁波(在共振法的情况下,频率数会达到1M~10数MHz)。也就是说,高频电磁波也向整流由受电线圈38受电的交流电力的整流部110传播,电磁屏蔽件112一体地屏蔽受电线圈以及整流部110。如此,能够防止随着感应式充电产生的高频的电磁波向周围扩散。并且,作为电磁屏蔽件112,可以采用电磁屏蔽效果好的铁等的金属制部件,或者,有电磁波屏蔽效果的布等等。
充电器32C包含:整流部102A,变换器104,隔离变压器106,和整流部108。关于整流部102A,变换器104,隔离变压器106,和整流部108的各个,因为已经说明了,所以不再重复说明。
然后,非接触受电部36A连接到整流部102A和变换器104之间的直流链中的接点N5,N6。
并且,此实施方式四中,因为在非接触受电部36A设置了整流部110,在传导式充电时,电力不会从充电器32C向非接触受电部36A的受电线圈38流动。如此,此实施方式四中,不需要实施方式一~三那样的继电器RY1~RY3。
此实施方式四中,进行来自交流电源52的感应式充电的时候,由整流部110整流由受电线圈38受电的电力,向充电器32C输出。然后,从非接触受电部36A向充电器32C输出的电力,由充电器32C的变换器104,隔离变压器106以及整流部108进行电压变换为预定的电压,输出到正极线PL以及负极线NL。
并且,此实施方式四中,由于在非接触受电部36A设置了整流部110,来自受电端子34输入的电力不会向非接触受电部36A的受电线圈38流动,并且,由于充电器32C的整流部102A,由非接触受电部36A的受电线圈38受电的电力也不会向受电端子34流动。如此,此实施方式四中,能够同时实行在受电端子34接受充电电力的传导式充电以及在受电线圈38接受充电电力的感应式充电。
如上,根据此实施方式四,能够通过追加少的部件使得可以进行传导式充电和感应式充电双方。并且,根据此实施方式四,能够一体地电磁屏蔽受电线圈38和整流部110,屏蔽的结构也变得简单。进一步的,根据此实施方式四,能够同时进行传导式充电和感应式充电,也能够有充电时间的缩短。
【实施方式五】
此实施方式五中,表示了在非接触受电部是包含上述的非接触受电部36A的情况下,具有电压变换功能的结构。
图7是,表示实施方式五中充电器32D的结构的图。参照图7,充电器32D是,在如图6所示的实施方式四的充电器32C的结构中,代替整流部108包含108B,进一步包含电抗器L1以及继电器RY3~RY5。
整流部108B是,在整流部108的结构中,包含在一方的上下臂的各臂上设置的开关元件(设置开关元件的一方的上下臂也称为“上下臂ARM”)。
继电器RY3是,在上下臂ARM的中间节点N3和隔离变压器106的二次线圈之间配设。继电器RY4是,在上下臂ARM的正极侧的节点N7和正极线PL上的节点N10之间配设。继电器RY5和电抗器L1串联连接 在节点N3和节点N10之间。然后,连接非接触受电部36A到节点N7,N8。
此充电器32D中,进行从受电端子34输入充电电力的传导式充电时,对应于来自充电ECU40(图1)的信号,接通(ON)继电器RY3,RY4,断开(OFF)继电器RY5。如此,通过整流部102A,变换器104,隔离变压器106,和整流部108B,电压变换来自受电端子34输入的交流电力,向正极线PL和负极线NL输出。
并且,由非接触受电部36A进行感应式充电时,对应于来自充电ECU40的信号,断开(OFF)继电器RY3,RY4,接通(ON)继电器RY5。如此,隔离变压器106和整流部108B之间电切断,在上下臂ARM的中间节点和正极线PL之间电连接电抗器L1。如此,如图8所示,由上下臂ARM和电抗器L1,形成降压型的斩波电路,将来自非接触受电部36A输出的直流电力变换到预定的电压,向正极线PL和负极线NL输出。
如上所述,根据此实施方式五,加上与实施方式四同样的效果,能够高效率并且低成本的实现感应式充电时的电压变换功能(降压型)。
【实施方式六】
实施方式五中,使用整流部108B形成降压型的斩波电路,在此实施方式六中,使用整流部108B形成升压型的斩波电路。
图9是,表示实施方式六中的充电器32E的结构的图。参照图9,充电器32E是,在如图6所示的实施方式四的充电器32C的结构中,代替整流部108包含108B,进一步包含电抗器L2以及继电器RY3。连接非接触受电部36A到上下臂ARM的中间节点N3和上下臂ARM的负极侧的节点N8,节点N3和非接触受电部36A之间的电力线上配设电抗器L2。并且,其它的结构,因为已经说明了,不再重复说明。
此充电器32E中,进行从受电端子34输入充电电力的传导式充电时,接通(ON)继电器RY3。如此,通过整流部102A,变换器104,隔离变压器106,和整流部108B,电压变换来自受电端子34输入的交流电力,向正极线PL和负极线NL输出。并且,因为向非接触受电部36A设置了 整流部110,在传导式充电时,电力不会从充电器32E向受电线圈38流动。
并且,由非接触受电部36A进行感应式充电时,断开(OFF)继电器RY3。如此,隔离变压器106和整流部108B之间电切断。如此,如图10所示,由上下臂ARM和电抗器L2,形成升压型的斩波电路,将来自非接触受电部36A输出的直流电力变换到预定的电压,向正极线PL和负极线NL输出。
如上所述,根据此实施方式六,加上与实施方式四同样的效果,能够高效率并且低成本的实现感应式充电时的电压变换功能(升压型)。
【实施方式七】
实施方式五中,通过另外设置电抗器L1在感应充电时形成降压型的斩波电路,在此实施方式七中,不另外设置电抗器L1,使用隔离变压器106的次级线圈作为斩波电路的电抗器。
图11是表示实施方式七中的充电器32F的结构的图。参照图11,充电器32F是,在图7所示的实施方式五中充电器32D的构成中,不包含电抗器L1,代替继电器RY3,RY5,包含继电器RY6,RY7。
继电器RY6是,在与整流部108B的上下臂ARM不同的一方的上下臂的中间节点N4和隔离变压器106的次级线圈之间配设。继电器RY7是,在作为隔离变压器106的二次线圈和继电器6的连接点的节点N9和正极线PL上的节点N10之间配设。并且,充电器32F的其它的结构,和充电器32D相同。
此充电器32F中,进行从受电端子34输入充电电力的传导式充电时,对应于来自充电ECU40(图1)的信号,接通(ON)继电器RY4,RY6,断开(OFF)继电器RY7。如此,通过整流部102A,变换器104,隔离变压器106,和整流部108B,电压变换来自受电端子34输入的交流电力,向正极线PL和负极线NL输出。
并且,由非接触受电部36A进行感应式充电时,对应于来自充电ECU40的信号,断开(OFF)继电器RY4,RY6,接通(ON)继电器RY7。如此,由上下臂ARM和隔离变压器106的次级线圈,形成降压型的斩波 电路,将来自非接触受电部36A输出的直流电力变换到预定的电压,向正极线PL和负极线NL输出。
如上所述,根据此实施方式七,不另外设置电抗器,能够高效率并且低成本的实现感应式充电时的电压变换功能(降压型)。
【实施方式八】
实施方式六中,通过另外设置电抗器L2,形成感应充电时升压型的斩波电路,在此实施方式八中,不另外设置电抗器L2,使用隔离变压器106的次级线圈作为斩波电路的电抗器。
图12是表示实施方式八中的充电器32G的结构的图。参照图12,充电器32G是,在图9所示的实施方式六中充电器32E的构成中,不包含电抗器L2,代替继电器RY3,包含继电器RY6。然后,连接非接触受电部36A到节点N8,N9。并且,充电器32G的其它的结构,和充电器32E相同。
此充电器32G中,进行从受电端子34输入充电电力的传导式充电时,对应于来自充电ECU40(图1)的信号,接通(ON)继电器RY6。如此,通过整流部102A,变换器104,隔离变压器106,和整流部108B,电压变换来自受电端子34输入的交流电力,向正极线PL和负极线NL输出。
另一方面,由非接触受电部36A进行感应式充电时,对应于来自充电ECU40的信号,断开(OFF)继电器RY6。如此,由上下臂ARM和隔离变压器106的次级线圈,形成升压型的斩波电路,将来自非接触受电部36A输出的直流电力变换到预定的电压,向正极线PL和负极线NL输出。
如上所述,根据此实施方式八,不另外设置电抗器,能够高效率并且低成本的实现感应式充电时的电压变换功能(升压型)。
【实施方式九】
图13是表示实施方式九中的充电器32H的结构的图。参照图13,充电器32H是,在图7中表示的实施方式五中充电器32D的结构中,代替整流部102A,108B,包含变换器102B,108C。
变换器102B,108C,和变换器104同样包含全桥电路。然后,变换 器102B,根据来自充电ECU40(图1)的信号,能够将来自受电端子34输入的交流电力变换为直流,向变换器104输出,并且,能够将来自变换器104接受的直流电力变换为交流向受电端子34输出。
变换器108C也是,根据来自充电ECU40的信号,能够将来自隔离变压器106输入的交流电力变换为直流,向正极线PL和负极线NL输出,并且,能够将来自正极线PL和负极线NL接受的直流电力变换为交流向隔离变压器106输出。
也就是说,此充电器32H是,能够在受电端子34和正极线PL以及负极线NL之间双方向的进行电力变换,能够进行来自受电端子34输入充电电力的传导式充电和使用来自非接触受电部36A的感应式充电(降压型),并且能够从受电端子34向车辆外部的电负载供电。
根据此实施方式九,加上与实施方式四同样的效果,能够高效率并且低成本的实现感应式充电时的电压变换功能(降压型),进一步的,能够从受电端子34向车辆外部的电负载供电。
【实施方式十】
图14是表示实施方式十中的充电器32I的结构的图。参照图14,充电器32I是,在图9中表示的实施方式六中充电器32E的结构中,代替整流部102A,108B,包含变换器102B,108C。关于变换器102B,108C,已经进行了说明。
此充电器32I也是,能够在受电端子34和正极线PL以及负极线NL之间双方向的进行电力变换,能够进行来自受电端子34输入充电电力的传导式充电和使用来自非接触受电部36A的感应式充电(升压型),并且能够从受电端子34向车辆外部的电负载供电。
根据此实施方式十,加上与实施方式四同样的效果,能够高效率并且低成本的实现感应式充电时的电压变换功能(升压型),进一步的,能够从受电端子34向车辆外部的电负载供电。
并且,上述的各实施方式中,虽然车辆1,包含:转换器24,在转换器24和系统主继电器(SMR)28之间连接充电器32(32A~32I)以及DC/DC 转换器42,但是如图15所示,关于不包含转换器24的车辆1A,本发明能够适用。
并且,上述中,作为非接触受电部36,36A的受电形式的一个例子,在图3中说明了共振法,但是,此发明,非接触受电部36,36A的受电形式没有仅仅限定于共振法,例如电磁感应也是可以的。
进一步,除了实施方式四的各实施方式,连接非接触受电部36(或者36A)到充电器中包含的2个整流部中高频整流特性好的一方,但是,此发明是,对充电器中包含的2个的整流部中高频整流特性没有差别的充电器也能够适用。
并且,能够从受电端子34向车辆外部的电负载供电的实施方式九,十,分别对应于实施方式五,六,但是,关于其他的实施方式也可以设为能够通过将充电器的整流部置换为变换器,从受电端子34向车辆外部的电负载供电。
并且,上述的各实施方式中,充电器连接到正极线PL以及负极线NL,但是,连接到主母线MPL以及主负母线MNL也是可以的。
并且,上述各实施方式中,作为车辆1(或者1A),虽然关于能够通过动力分配装置16分配发动机10的动力向驱动轮18和电动发电机12传达的串联/并联型的混合动力车辆,进行了说明,但是,此发明,也能够适用于其他形式的混合动力车辆。也就是说,例如,仅为了驱动电动发电机12使用发动机10,仅仅通过电动发电机14产生车辆的驱动力,也就是串联型的混合动力车辆,或者,仅仅将发动机10生成的运动能量中的再生能量作为电能量回收的混合动力车辆,以发动机作为主动力根据需要以马达作为辅助的马达辅助型的混合动力车辆等等,也可以使用本发明。
并且,本发明,也能够适用于没有发动机10,仅仅通过电力行车的电动车,作为直流电源除了蓄电装置26进一步包含燃料电池的燃料电池车辆。
并且,上述中,整流部102,102A,102B,对应于本发明中“第一整流部”,整流部108,108A~108C,对应于本发明中“第二整流部”。并且, 变压器109,对应于本发明中“电压转换器”,整流部110,对应于本发明中“第三整流部”。
此处展示的实施例,所有的点均为示例,绝对不能认为是对本发明的限制。本发明的范围,不是由上述的实施例中的说明,而是根据权利要求的范围展示,与权利要求的范围均等的意义以及范围内的所有变更均包含其中。
符号的说明
1,1A 车辆、10 发动机、12,14 电动发电机、16 动力分配装置、18 驱动轮、20,22 变换器、24 转换器、26 蓄电装置、28 系统主继电器、30 MG-ECU、32,32A~32I 充电器、34 受电端子、36,36A 非接触受电部、38 受电线圈、38-1 次级自谐振线圈、38-2 次级线圈、40 充电ECU、42 DC/DC转换器、44 辅助设备、50,52 交流电源、54 送电线圈、54-1 初级自谐振线圈、54-2 初级线圈、56 负载、102,102A,108,108A,108B,110 整流部、104,102B,108C 变换器、106 隔离变压器、109 变压器,112 电磁屏蔽件、PL 正极线、NL 负极线、MPL 主正母线、MNL 主负母线、RY1~RY7 继电器、N1~N11 节点、ARM 上下臂、L1,L2 电抗器。
Claims (9)
1.一种车辆用充电装置,用于从车辆外部的交流电源对在车辆搭载的蓄电装置(26)充电,包括:
构成为能够电连接于所述交流电源的受电端子(34);
构成为将从所述受电端子输入的交流电力变换为预定的直流电压的充电器(32,32A~32I);以及
构成为通过与所述交流电源的送电部磁耦合而从所述交流电源以非接触方式受电的非接触受电部(36,36A),
所述非接触受电部连接于所述充电器的电力变换电路,
所述充电器(32,32A),包含:
构成为能够整流从所述受电端子输入的交流电力的第一整流部(102,102A);
连接到所述第一整流部的变换器(104);
连接到所述变换器的隔离变压器(106);以及
构成为整流所述隔离变压器的输出的第二整流部(108,108A),
所述非接触受电部(36),连接于所述第一整流部以及所述第二整流部中的任一个。
2.如权利要求1所述的车辆用充电装置,其中,
所述第一整流部以及所述第二整流部的一方的整流部,包含:比构成另一方的整流部的整流元件高频整流特性优良的整流元件,
所述非接触受电部连接于所述一方的整流部。
3.如权利要求1所述的车辆用充电装置,其中,
所述非接触受电部连接于所述第二整流部,
所述车辆用充电装置,进一步包含:在所述非接触受电部和所述第二整流部之间设置的电压转换器(109)。
4.一种车辆用充电装置,用于从车辆外部的交流电源对在车辆搭载的蓄电装置(26)充电,包括:
构成为能够电连接于所述交流电源的受电端子(34);
构成为将从所述受电端子输入的交流电力变换为预定的直流电压的充电器(32,32A~32I);以及
构成为通过与所述交流电源的送电部磁耦合而从所述交流电源以非接触方式受电的非接触受电部(36,36A),
所述非接触受电部连接于所述充电器的电力变换电路,
所述充电器(32C),包含:
构成为能够整流从所述受电端子输入的交流电力的第一整流部(102A);
连接于所述第一整流部的变换器(104);
连接到所述变换器的隔离变压器(106);以及
构成为整流所述隔离变压器的输出的第二整流部(108),
所述非接触受电部(36A),包含:
构成为与在所述送电部设置的送电线圈磁耦合的受电线圈(38);以及
构成为整流所述受电线圈的输出的第三整流部(110),
在所述第一整流部和所述变换器之间连接所述第三整流部。
5.一种车辆用充电装置,用于从车辆外部的交流电源对在车辆搭载的蓄电装置(26)充电,包括:
构成为能够电连接于所述交流电源的受电端子(34);
构成为将从所述受电端子输入的交流电力变换为预定的直流电压的充电器(32,32A~32I);以及
构成为通过与所述交流电源的送电部磁耦合而从所述交流电源以非接触方式受电的非接触受电部(36,36A),
所述非接触受电部连接于所述充电器的电力变换电路,
所述充电器(32D),包含:
构成为能够整流从所述受电端子输入的交流电力的第一整流部(102A);
连接于所述第一整流部的变换器(104);
连接于所述变换器的隔离变压器(106);以及
构成为整流所述隔离变压器的输出的第二整流部(108B),
所述非接触受电部(36A),包含:
构成为与在所述送电部设置的送电线圈磁耦合的受电线圈(38);以及
构成为整流所述受电线圈的输出的第三整流部(110),
所述第二整流部,包含:在所述充电器的正极输出线(PL)和负极输出线(NL)之间并联连接的第一上下臂以及第二上下臂,
所述第一上下臂(ARM)的各臂包含开关元件,
所述隔离变压器的次级线圈连接在所述第一上下臂的中间点和所述第二上下臂的中间点之间,
所述充电器进一步包含:在所述第一上下臂的中间点和所述正极输出线之间连接的电抗器(L1),
所述第三整流部连接于所述充电器的正极输出线以及负极输出线。
6.一种车辆用充电装置,用于从车辆外部的交流电源对在车辆搭载的蓄电装置(26)充电,包括:
构成为能够电连接于所述交流电源的受电端子(34);
构成为将从所述受电端子输入的交流电力变换为预定的直流电压的充电器(32,32A~32I);以及
构成为通过与所述交流电源的送电部磁耦合而从所述交流电源以非接触方式受电的非接触受电部(36,36A),
所述非接触受电部连接于所述充电器的电力变换电路,
所述充电器(32E),包含:
构成为能够整流从所述受电端子输入的交流电力的第一整流部(102A);
连接于所述第一整流部的变换器(104);
连接于所述变换器的隔离变压器(106);以及
构成为整流所述隔离变压器的输出的第二整流部(108B),
所述非接触受电部(36A),包含:
构成为与在所述送电部设置的送电线圈磁耦合的受电线圈(38);以及
构成为整流所述受电线圈的输出的第三整流部(110),
所述第二整流部,包含:在所述充电器的正极输出线(PL)和负极输出线(NL)之间并联连接的第一上下臂以及第二上下臂,
所述第一上下臂(ARM)的各臂包含开关元件,
所述隔离变压器的次级线圈连接在所述第一上下臂的中间点和所述第二上下臂的中间点之间,
所述充电器进一步包含:在所述第三整流部的一方的输出端和所述第一上下臂的中间点之间连接的电抗器(L2),
所述第三整流部的另一方的输出端连接于所述充电器的负极输出线。
7.一种车辆用充电装置,用于从车辆外部的交流电源对在车辆搭载的蓄电装置(26)充电,包括:
构成为能够电连接于所述交流电源的受电端子(34);
构成为将从所述受电端子输入的交流电力变换为预定的直流电压的充电器(32,32A~32I);以及
构成为通过与所述交流电源的送电部磁耦合而从所述交流电源以非接触方式受电的非接触受电部(36,36A),
所述非接触受电部连接于所述充电器的电力变换电路,
所述充电器(32F),包含:
构成为能够整流从所述受电端子输入的交流电力的第一整流部(102A);
连接于所述第一整流部的变换器(104);
连接于所述变换器的隔离变压器(106);以及
构成为整流所述隔离变压器的输出的第二整流部(108B),
所述非接触受电部(36A),包含:
与在所述送电部设置的送电线圈磁耦合的受电线圈(38);以及
构成为整流所述受电线圈的输出的第三整流部(110),
所述第二整流部,包含:在所述充电器的正极输出线(PL)和负极输出线(NL)之间并联连接的第一上下臂以及第二上下臂,
所述第一上下臂(ARM)的各臂包含开关元件,
所述隔离变压器的次级线圈,连接在所述第一上下臂的中间点和所述第二上下臂的中间点之间,
所述第三整流部连接于所述充电器的正极输出线以及负极输出线,
所述充电器进一步包含:在使用所述非接触受电部充电时,用于切断所述隔离变压器的次级线圈和所述第二上下臂的中间点的电连接,将所述次级线圈电连接于所述正极输出线的切换装置(RY6,RY7)。
8.一种车辆用充电装置,用于从车辆外部的交流电源对在车辆搭载的蓄电装置(26)充电,包括:
构成为能够电连接于所述交流电源的受电端子(34);
构成为将从所述受电端子输入的交流电力变换为预定的直流电压的充电器(32,32A~32I);以及
构成为通过与所述交流电源的送电部磁耦合而从所述交流电源以非接触方式受电的非接触受电部(36,36A),
所述非接触受电部连接于所述充电器的电力变换电路,
所述充电器(32G),包含:
构成为能够整流从所述受电端子输入的交流电力的第一整流部(102A);
连接于所述第一整流部的变换器(104);
连接于所述变换器的隔离变压器(106);以及
构成为整流所述隔离变压器的输出的第二整流部(108B),
所述非接触受电部(36A),包含:
构成为与在所述送电部设置的送电线圈磁耦合的受电线圈(38);以及
构成为整流所述受电线圈的输出的第三整流部(110),
所述第二整流部,包含:在所述充电器的正极输出线(PL)和负极输出线(NL)之间并联连接的第一上下臂以及第二上下臂,
所述第一上下臂(ARM)的各臂包含开关元件,
所述隔离变压器的次级线圈连接在所述第一上下臂的中间点和所述第二上下臂的中间点,
所述充电器进一步包含:在使用所述非接触受电部充电时,用于切断所述隔离变压器的次级线圈和所述第二上下臂的中间点的电连接,将所述次级线圈电连接于所述第三整流部的一方的输出端的切换装置(RY6),
所述第三整流部的另一方的输出端连接于所述充电器的负极输出线。
9.如权利要求4至8中任一项所述的车辆用充电装置,其中,
所述非接触受电部(36A)进一步包含:用于将所述受电线圈以及所述第三整流部一体地电磁屏蔽的电磁屏蔽件(112)。
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