CN107431375B - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的为提供输入交流电压来对蓄电池充电的高效率的充电装置。一种对直流蓄电池充电的充电装置，其包括输入来自电源的直流电压并对该直流电压进行转换的降压转换部，上述直流蓄电池的电压在比上述直流蓄电池的充电完成电压低的规定的第一电压到上述充电完成电压之间时，随着上述直流蓄电池的充电而从上述第一电压增加到上述充电完成电压的可变电压被输入至上述降压转换部。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及从交流电压向蓄电池充电的电源装置。
背景技术
近年来，保护地球环境的意识得到提高，人们期望电动汽车和混合动力汽车的普及。这些车中搭载了在行驶时向电机供给功率的直流蓄电池。在从工频交流电源向这些直流蓄电池充电时，为了以更少的功率安全地充电，需要转换效率高且具备将工频电源和直流蓄电池绝缘的功能的电源装置。
在专利文献1中，公开了如下的谐振型充电装置，其配备AC-DC转换器和谐振型DC-DC转换器，目的在于使DC-DC转换器的输入电压随蓄电池电压的上升而上升，提高转换效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-085378号公报(嶋田)
发明内容
发明要解决的课题
为了在短时间内完成直流蓄电池的充电，期望以可输入的最大功率来充电。因此，由于在直流蓄电池的电压较低的条件下充电电流较大，因此专利文献1中公开的谐振型充电装置中，谐振型DC-DC转换器的电流容量容易变大。
本发明的目的为提供输入交流电压来对蓄电池充电的高效率的充电装置。
用于解决课题的技术方案
为了达成上述目的，本发明的充电装置包括对直流电压进行转换的第一转换部和连接在上述第一转换部与上述直流蓄电池之间的第二转换部，上述第二转换部具有以一定时间输入比上述直流蓄电池的充电完成电压低的规定的第一电压的第一动作模式、和输入从上述第一电压增加到上述充电完成电压的可变电压的第二动作模式。
发明效果
通过本发明，能够提供对蓄电池充电的高效率的充电装置。
附图说明
图1是第一实施方式的充电装置1a的电路结构图。
图2是表示充电动作中链路电压和蓄电池电压的时间变化的图。
图3(a)是表示DC-DC电路9a的控制模块的图。
图3(b)是表示DC-DC转换器3a的控制模块的图。
图4(a)是表示DC-DC电路9a的控制模块的其它实施例的图。
图4(b)是表示DC-DC转换器3a的控制模块的其它实施例的图。
图5(a)是表示DC-DC电路9a的控制模块的其它实施例的图。
图5(b)是表示DC-DC转换器3a的控制模块的其它实施例的图。
图6是第四实施方式的充电装置1a的电路结构图。
图7是第五实施方式的充电装置1a的电路结构图。
图8是表示DC-DC转换器3a的其它实施例的电路结构图。
图9是将本发明的充电装置应用于汽车上的系统例。
具体实施方式
以下，参考附图针对本发明的功率转换装置的实施方式进行说明。此外，在各图中针对相同要素标记相同记号，并省略重复说明。
(第一实施方式)
图1是第一实施方式的充电装置1a的电路结构图。充电装置1a从交流电源10输入功率，并将功率输出到直流蓄电池5，对直流蓄电池5进行充电。
本实施例的充电装置1a配备绝缘型AC-DC转换器2a、DC-DC转换器3a、和控制它们的控制单元11。绝缘型AC-DC转换器2a、DC-DC转换器3a通过结点Nd1-Nd2连接。绝缘型AC-DC转换器2a从交流电源10输出绝缘后的链路电压(Link Voltage)Vlink。该链路电压Vlink被输入到经由结点Nd1-Nd2连接的DC-DC转换器3a中。
绝缘型AC-DC转换器2a由AC-DC电路8a和DC-DC电路9a构成。AC-DC电路8a对输入的交流电源10的电压进行转换，输出直流电压。AC-DC电路8a输出的直流电压被输入到DC-DC电路9a中。DC-DC电路9a输出链路电压Vlink。
AC-DC电路8a利用桥式连接的二极管D11～D14对交流电源10的电压进行全波整流。该全波整流后的电压被输入到升压斩波电路中。该升压斩波电路由平滑电感L1、开关元件Q10、二极管D10、和平滑电容器C1构成。AC-DC电路8a在平滑电容器C1的两端之间输出直流电压。控制单元11配备功率因数改善控制，将来自交流电源10的输入电流控制为与交流电源10的电压大致相似的正弦波状。
DC-DC电路9a具有将线圈N1与线圈N2磁耦合的变压器T1。线圈N1中，谐振电容器Cr1和谐振电感Lr1串联连接。此外，由于变压器T1的漏电感和布线电感，也存在省略谐振电感Lr1的情况。
DC-DC电路9a在变压器T1的线圈N1侧具有将开关元件Q1～Q4桥式连接的开关电路。该开关电路将从AC-DC电路8a的平滑电容器C1输入的直流电压转换成矩形波状电压。该矩形波状电压施加到谐振电容器Cr1、谐振电感Lr1与线圈N1的串联连接体上。线圈N1中流动谐振电流。
DC-DC电路9a在变压器T1的线圈N2侧具有将二极管D21～D24桥式连接的整流电路。该整流电路将引导到线圈N2中的电流整流。整流后的电流通过平滑电容器C2平滑化。平滑电容器C2的两端电压作为链路电压Vlink输出到结点Nd1-Nd2之间。这样，DC-DC电路9a构成谐振型转换器，基本地通过改变开关元件Q1～Q4的开关频率来控制输出(Vlink)。
本实施方式的DC-DC转换器3a中，在端子Tm1-Tm2之间输入链路电压Vlink，从端子Tm3-Tm4之间输出直流电压。DC-DC转换器3a具备平滑电容器C3、开关元件Q5、二极管D31、平滑电感L2和平滑电容器C4。平滑电容器C3连接在端子Tm1-Tm2之间。开关元件Q5与二极管D31串联连接，该串联连接体连接在端子Tm1-Tm2之间。平滑电感L2和平滑电容器C4串联连接，该串联连接体连接在二极管D31两端之间。平滑电容器C4的两端间电压从端子Tm3-Tm4之间输出。并且，端子Tm3～Tm4之间连接了直流蓄电池5。
开关元件Q1～Q5上分别反向并联连接了二极管D1～D5。在此，使用MOSFET作为开关元件Q1～Q5的情况下，可使用MOSFET寄生二极管作为二极管D1～D5。此外，也存在能够省略并联连接的平滑电容器C2、C3的其中之一的情况。
作为电压传感器，充电装置1a具有检测交流电源10的全波整流电压的电压传感器21、检测AC-DC电路8a输出的直流电压的电压传感器22、检测链路电压Vlink的电压传感器23、和检测平滑电容器C4的电压即直流蓄电池5的电压的电压传感器24。此外，作为电流传感器，充电装置1a具有检测交流电源10的全波整流电流的电流传感器31、检测DC-DC电路9a的输出电流的电流传感器32、检测平滑电感L2的电流即直流蓄电池5的电流的电流传感器33。这些电压传感器、电流传感器的输出被输入到控制单元11中。
如上所述，DC-DC电路9a构成谐振型转换器，基本地通过改变开关元件Q1～Q4的开关频率，来调整流过线圈N1、N2的谐振电流的大小，控制输出。具体地，通过提高开关频率来降低输出电压(减少输出功率)，反之通过降低开关频率来提高输出电压(增加输出功率)。
因此，为了增大输出电压范围，需要扩大开关频率的变化范围。然而，如果使开关频率过高，则开关元件Q1～Q4的关断电流增加，开关损耗增加。此外，如果使开关频率过低，则存在开关元件Q1～Q4和线圈N1、N2中流过的电流的峰值增加、导通损耗增加的情况。这样，如果增大DC-DC电路9a的输出电压范围亦即绝缘型AC-DC转换器2a的输出电压范围，则容易使损耗增加，效率降低。
对此，本实施方式的充电装置1通过配备用作降压转换器的DC-DC转换器3a，能够将链路电压Vlink的电压范围缩小得比直流蓄电池5的电压范围小。DC-DC转换器3a使开关元件Q5进行开关动作，将端子Tm1-Tm2之间输入的功率输出到端子Tm3-Tm4之间。此时，通过控制开关元件Q5的导通时间比例，能够将链路电压Vlink维持在直流蓄电池5以上的范围内自由的电压值，例如维持在大致一定的电压。
此外，如果将开关元件Q5固定在导通状态，则构成直通动作(ThroughOperation)，能够经由平滑电感L2在端子Tm1-Tm2之间与端子Tm3-Tm4之间实质地直流短路。如果实施该直通动作，由于开关元件Q5不进行开关动作，能够在抑制开关损耗和平滑电感L2的磁芯损耗的同时将链路电压Vlink和直流蓄电池5的电压维持在大致相等的电压值。
本实施方式的充电装置1a由于配备通过开关元件Q5的开关动作来使链路电压Vlink降压的DC-DC转换器3a，因此能够使链路电压Vlink的电压范围比直流蓄电池5的电压范围小。由此，能够缩小绝缘型AC-DC转换器2a的输出电压范围，能够抑制绝缘型AC-DC转换器2a中的效率下降。因此，本实施方式的充电装置1a能够高效率地进行从交流电源10到直流蓄电池5的充电。
此外，若使DC-DC转换器3a的开关元件Q5进行开关动作，则由于产生开关损耗和平滑电感L2的磁芯损耗，因此存在要将链路电压Vlink维持在一定电压却反而使效率下降的情况。但即使在这种情况下，在缩小链路电压Vlink的电压范围得到的效率提高(损耗降低)效果比使开关元件Q5进行开关动作导致的效率降低(损耗增大)量小的情况下，进行直通动作即可。
针对使用上述充电装置1a的优选充电动作例，利用图2进行说明。图2是表示充电动作中链路电压Vlink和蓄电池电压Vout的时间变化的图。在图中，实线表示链路电压Vlink，虚线表示蓄电池电压Vout。
如上所述，本实施方式的充电装置1a针对从DC-DC电路9a输出的链路电压Vlink，由DC-DC转换器3a进行降压动作或直通动作，向直流蓄电池5输出Vout。图2的期间A中，通过控制开关元件Q5的导通时间比例，将链路电压Vlink维持在规定的第一电压。
在此，第一电压为比直流蓄电池5的充电完成电压低的电压。具体地在本实施方式中，该第一电压为从AC-DC电路8a输入到DC-DC电路9a的电压。此时，作为DC-DC电路9a的输出电压的Vlink为比作为DC-DC电路9a的输入电压的第一电压高的电压，因此DC-DC电路9a为进行升压动作的升压转换器。DC-DC电路9a作为升压转换器工作时，通过调整变压器T1的线圈N1与N2的匝数比，能够提高DC-DC电路9a部分中的效率。
在图2的期间A中，DC-DC转换器3a将链路电压Vlink降压并向直流蓄电池5输出Vout。然后，随着开关元件Q5的导通时间比例逐渐增加，作为向直流蓄电池5输出的电压的Vout也增大。
当Vout超过第一电压时，开关元件Q5的导通时间比例也达到上限值。之后，变成开关元件Q5固定在导通状态的直通动作。直通动作期间由图2的期间B所示。在期间B中，由于开关元件Q5不进行开关动作，抑制了开关损耗和平滑电感L2的磁芯损耗。此外，在图2的期间B中，为了使Vlink和Vout易于识别，将表示Vlink的实线和表示Vout的虚线不重叠地展示。
然后，当蓄电池电压Vout达到规定的充电完成电压时，充电动作完成。此外，在本实施方式中，作为充电完成电压，使用直流蓄电池5满电的电压。但本发明的充电完成电压并不需要特别地限定于此。例如，在充电到满电状态的95％程度的规定目标电压的场合，可将该目标电压作为充电完成电压。此外，作为本发明的充电完成电压，也可将按照其它条件将充电完成或停止时的蓄电池电压作为充电完成电压。
图3(a)是表示控制单元11用于控制DC-DC电路9a的基本控制模块的图。图3(b)是表示用于控制DC-DC转换器3a的基本控制模块的图。
DC-DC电路9a的控制模块12a针对作为目标的输出电压Vref1，通过基于由电压传感器24检测出的电压Vout的通常的PI反馈控制来获得控制电流Iref1。Iref1被限制在不超过电流上限值Imax的值。然后，针对作为目标的线路电流Iref1，利用控制值duty1在开关信号生成模块中输出各开关元件的控制脉冲，其中控制值duty1通过基于由电流传感器32检测出的电流Ilink的PI反馈控制而得到。
同样地，DC-DC转换器3a的控制模块13a针对作为目标的输出电压Vref2，通过基于由电压传感器23检测出的电压Vlink的通常的PI反馈控制来获得控制电流Iref2。然后，针对线路电流Iref2，利用控制值duty2在开关信号生成模块中输出各开关元件的控制脉冲，其中控制值duty2通过基于由电流传感器33检测出的电流Iout的PI反馈控制而得到。
在此，Vref1设定为蓄电池的充电完成电压。当Vref1达到蓄电池的充电完成电压时，Iref1减少。由此DC-DC电路9a减少输出功率。
此外，Vref2设定为第一电压。在蓄电池电压在比第一电压低的范围(图2的区域A)中，DC-DC转换器3a将链路电压维持在第一电压。在蓄电池电压比第一电压高的范围(图2的区域B)中，DC-DC转换器3a由于开关元件Q5的导通时间比例维持在上限值而转移到直通动作。
Imax由充电器的输出功率指令值Poutref除以电压传感器23检测出的电压Vlink后的值给出，即由Poutref/Vlink给出。在进行固定功率控制的情况下，Poutref输入额定输出功率值。在进行固定电流控制的情况下，Poutref由额定输出电流值与电压传感器24检测出的电压Vout的积给出，即由Ioutref×Vout给出。
通过如上所述地进行控制，在Vout比第一电压低时，向DC-DC转换器3a输入第一电压，在Vout在第一电压至充电完成电压之间时，向DC-DC转换器3a输入按照所述直流蓄电池的充电而从所述第一电压向所述充电完成电压增加的可变电压。
(第二实施方式)
接着针对第二实施方式进行说明。基本结构与图1、图2所说明的第一实施方式相同，但在图3中说明的DC-DC电路9a和DC-DC转换器3a的控制方式不同。在本实施方式中根据Vout切换控制。
图4(a)是表示控制单元11用于控制DC-DC电路9a的基本控制模块的图。在本实施方式中，DC-DC电路9a的控制模块12b具有目标电压生成模块15。DC-DC电路9a的控制模块12b首先在目标电压生成模块15中比较Vout与第一电压。在Vout比第一电压低的情况下，选择电压指令值Vref3，在Vout比第一电压高的情况下，选择电压指令值Vref4。Vref3设定为第一电压，Vref4设定为蓄电池的充电完成电压。
针对在Vout比第一电压低的范围内的DC-DC电路9a的控制模块12b的动作进行说明。这相当于图2中的区域A。首先，针对作为目标的输出电压Vref3，通过基于由电压传感器23检测出的电压Vlink的通常的PI反馈控制来获得控制电流Iref3。针对所获得的控制电流Iref3，通过基于由电流传感器32检测出的电流Ilink的PI反馈控制来获得控制值duty3。利用所获得的控制值duty3，由开关信号生成模块输出各开关元件的控制脉冲。
针对在Vout比第一电压高的范围内的DC-DC电路9a的控制模块12b的动作进行说明。这相当于图2中的区域B。首先，针对作为目标的输出电压Vref4，通过基于由电压传感器23检测出的电压Vlink的通常的PI反馈控制来获得控制电流Iref4。所获得的控制电流Iref4被限制为不超过电流上限值生成模块141b给出的电流上限值Imax的值。然后，针对作为目标的控制电流Iref4，通过基于由电流传感器32检测出的电流Ilink的PI反馈控制来获得控制值duty4。利用所获得的控制值duty4，由开关信号生成模块输出各开关元件的控制脉冲。
图4(b)是表示用于控制DC-DC转换器3a的基本控制模块的图。在本实施方式中，DC-DC转换器3a的控制模块13b具有目标电压生成模块16。DC-DC转换器3a的控制模块13b在目标电压生成模块16中比较Vout与第一电压。
在Vout比第一电压低的范围内，DC-DC转换器3a的控制模块13b针对作为目标的输出电压Vref5，通过基于由电压传感器24检测出的Vout的通常的PI反馈控制来获得控制电流Iref5。在此Vref5设定为蓄电池的充电完成电压。所获得的控制电流Iref5被限制为不超过电流上限值生成模块142b给出的电流上限值Imax的值。然后，针对作为目标的控制电流Iref5，通过基于由电流传感器33检测出的电流Iout的PI反馈控制来获得控制值duty5。利用所获得的控制值duty5，由开关信号生成模块输出各开关元件的控制脉冲。
在Vout比第一电压高的范围内，DC-DC转换器3a的控制模块13b不进行控制，以使开关元件Q5固定在导通状态的方式来生成duty6。
Imax根据将充电器的输出功率指令值Poutref除以电压传感器24检测出的电压Vout的值亦即Poutref/Vout而给出。在进行固定功率控制的情况下，Poutref输入额定输出功率值，在进行固定电流控制的情况下，Poutref由额定输出电流指令值与电压传感器24检测出的电压Vout的积亦即Ioutref×Vout给出。
通过如上所述地进行控制，在Vout比第一电压低的范围内，DC-DC电路9a控制使得链路电压固定在第一电压，DC-DC转换器3a控制输出功率。在Vout比第一电压高的范围内，DC-DC电路9a控制输出功率，DC-DC转换器3a停止开关。通过根据直流蓄电池的电压值切换目标电压值，能够实现DC-DC转换器3a的直通动作。
在本实施方式中根据蓄电池电压切换控制，存在以确保稳定动作为目的而在切换时减少输出功率的情况。作为具体的方法，在控制切换动作时，将输出功率指令值Poutref设定为比充电器额定输出功率值小的值，在控制上切换后，将Poutref重新设定为充电器额定输出功率值。由此，由于减少了控制切换时流过电路的电流，因此在实现DC-DC转换器3a的动作稳定上是有效的。
(第三实施方式)
接着针对第三实施方式进行说明。基本结构与图1、图2中说明的第一实施方式相同，但图3中说明的DC-DC电路9a和DC-DC转换器3a的控制方式不同。在本实施方式中，使输出功率指令值根据Vout可变。
图5(a)是表示控制单元11用于控制DC-DC电路9a的基本控制模块的图。在本实施方式中，DC-DC电路9a的控制模块12c具有目标功率生成模块17。目标功率生成模块17在Vout比第一电压低的情况下选择Poutref2，在Vout比第一电压高的情况下选择Poutref3。Poutref2设定为比充电器额定输出功率大的值，Poutref3设定为充电器额定输出功率值。
针对Vout比第一电压低的范围内的DC-DC电路9a的控制模块12c的动作进行说明。首先，针对作为目标的输出电压Vref6，通过基于由电压传感器23检测出的电压Vlink的通常的PI反馈控制来获得控制电流Iref6。所获得的控制电流Iref6被限制为不超过电流上限值生成模块141c给出的电流上限值Imax的值。此时，电流上限值Imax由Poutref2/Vlink获得。然后，针对作为目标的输出电流Iref6，通过基于由电流传感器32检测出的电流Ilink的PI反馈控制获得控制值duty7。利用所获得的控制值duty7在开关信号生成模块中输出各开关元件的控制脉冲。
在Vout比第一电压高的范围内，令目标功率生成模块17的输出为Poutref3。电流上限值Imax由Poutref3/Vlink给出。除此之外与Vout在比第一电压低的范围内的控制相同。
图5(b)是表示用于控制DC-DC转换器3a的基本控制模块的图。在本实施方式中，DC-DC转换器3a的控制模块13c具有目标功率生成模块18。DC-DC转换器3a的控制模块13c在目标功率生成模块18中比较Vout与第一电压。
针对在Vout比第一电压低的范围内的DC-DC转换器3a的控制模块13c的动作进行说明。首先，针对作为目标的输出电压Vref7，通过基于由电压传感器24检测出的电压Vout的通常的PI反馈控制来获得控制电流Iref7。所获得的控制电流Iref7被限制为不超过电流上限值生成模块142c给出的电流上限值Imax的值。此时，Poutref4被设定为充电器额定输出功率。Imax由Poutref4/Vout获得。然后，针对作为目标的输出电流Iref7，通过基于由电流传感器33检测出的电流Iout的PI反馈控制获得控制值duty8。利用所获得的控制值duty8在开关信号生成模块中输出各开关元件的控制脉冲。
在Vout比第一电压高的范围内，DC-DC转换器3a的控制模块13c不进行控制，以使开关元件Q5固定在开启状态的方式来生成duty9。
通过如上所述地进行控制，在Vout比第一电压低的范围内，DC-DC电路9a控制使得链路电压固定在第一电压，DC-DC转换器3a控制输出功率。DC-DC电路9a虽然通过Poutref2进行输出限制，但由于DC-DC转换器3a的输出功率限制工作，因此不进行动作。在Vout比第一电压高的范围内，DC-DC电路9a控制输出功率，DC-DC转换器3a停止开关。通过根据直流蓄电池的电压值切换目标功率值，能够实现DC-DC转换器3a的直通动作。
此外，在本实施方式中也能够与第二实施方式同样地根据蓄电池电压来切换控制，存在以确保稳定动作为目的而在切换时减少输出功率的情况。作为具体的方法，在控制切换动作时，将输出功率指令值Poutref设定为比充电器额定输出功率值小的值，在控制上切换后，将Poutref重新设定为充电器额定输出功率值。由此，由于减少了控制切换时流过电路的电流，因此在实现DC-DC转换器3a的动作稳定上是有效的。
(第四实施方式)
图6是第四实施方式的充电装置1b的电路结构图。该充电装置1b与图1所示的第一实施方式的充电装置1a不同的点为在DC-DC转换器3a部分以将Tm1-Tm3之间旁通的方式连接开关元件Q6的点。
在Vout比第一电压低的情况下，DC-DC转换器3b内的开关元件Q5基于图3～图5所示的任一控制进行开关，开关元件Q6为关断状态。在Vout比第一电压高的情况下，在上述实施方式中将开关元件Q5固定在导通状态，而在本实施方式中，将开关元件Q5固定在关断状态，将开关元件Q6固定在导通状态。
在本实施方式中，通过设置开关元件Q6，在直通动作时使开关元件Q6导通，能够减少导通动作时的平滑电感L2的绕组损耗。因此，与图1的结构相比，具有效率高的优点。
(第五实施方式)
图7是第五实施方式的充电装置1c的电路结构图。本实施方式的充电装置1c配备绝缘型AC-DC转换器2c和DC-DC转换器3c。绝缘型AC-DC转换器2c与DC-DC转换器3c经由结点Nd11-Nd12连接。此外，控制单元11以及与控制单元11连接的各种传感器和信号线在图中省略。
绝缘型AC-DC转换器2c由AC-DC电路8c和DC-DC电路9c构成。
本实施方式的AC-DC电路8c具有串联连接的二极管D15与开关元件Q11和串联连接的二极管D16与开关元件Q12。这些串联连接的二极管和开关元件并联连接在平滑电容器C1两端之间。二极管15和开关元件Q11的连接点上连接了平滑电感L11的一端。二极管16和开关元件Q12的连接点上连接了平滑电感L12的一端。交流电源10连接在平滑电感L11的另一端与平滑电感L12的另一端之间。开关元件Q11、Q12上分别并联连接了二极管DQ11、DQ12。
这样，AC-DC电路8c构成输入来自交流电源10的电源并向平滑电容器C1的两端之间输出直流电压的无桥电路。该无桥电路AC-DC电路8c与图1的AC-DC电路8a相比具有效率高的优点。
本实施方式的DC-DC电路9c中，图1中连接在变压器T1的绕组N1侧的开关电路和连接在变压器T1的绕组N2侧的整流电路的结构不同。
连接在变压器T1的绕组N1侧的开关电路具有串联连接开关元件Q1与Q2的半桥电路。开关元件Q1与Q2的连接点经由谐振电感Lr1连接在绕组N1的一端。此外，与平滑电容器C1两端之间并联地具有串联连接的谐振电容器Cr11、Cr12。谐振电容器Cr11与Cr12的连接点连接在绕组N1的另一端。连接在变压器T1的绕组N2侧的整流电路为将图1中的二极管D23、D24分别替换成平滑电容器C21、C22的结构。
DC-DC电路9c将链路电压Vlink输出到结点Nd11-Nd12之间。与图1采用全桥电路的DC-DC电路9a相比，该DC-DC电路9c易于简化电路。
DC-DC转换器3c在端子Tm1-Tm2之间输入链路电压Vlink，从端子Tm3-Tm4之间输出直流电压。DC-DC转换器3c配备平滑电容器C3、开关元件Q5、Q7、二极管D31、D32、平滑电感L21和平滑电容器C4。平滑电容器C3连接在端子Tm1-Tm2之间。开关元件Q5与二极管D31串联连接，该串联连接体连接在端子Tm1-Tm2之间。二极管D31的两端之间并联连接了串联的平滑电感L21与开关元件Q7。开关元件Q7的两端之间并联连接了串联的二极管D32与平滑电容器C4。平滑电容器C4的两端之间的电压从端子Tm3-Tm4之间输出。并且在端子Tm3-Tm4之间连接了直流蓄电池5。
开关元件Q1、Q2、Q5、Q7上分别反向并联连接了二极管D1、D2、D5、D7。
此外，在直流蓄电池5的电压始终比链路电压Vlink高的情况下，能够将DC-DC转换器3c替换成图8所示的DC-DC转换器3d。DC-DC转换器3d具有连接在端子Tm1-Tm2之间的平滑电容器C3。在平滑电容器C3的两端之间并联连接了串联的平滑电感L22与开关元件Q8。在开关元件Q8的两端之间并联连接了串联的二极管D33和平滑电容器C4。平滑电容器C4的两端之间的电压从端子Tm3-Tm4之间输出。
与DC-DC转换器3c相比，该DC-DC转换器3d得到简化并且能够对应高的直流蓄电池5的电压。当然，如果将开关元件Q8固定在关断状态，则能够实施直通动作。
上述实施方式的充电装置在根据输出电压进行控制的直流的链路电压与直流蓄电池之间配备DC-DC转换器，生成电压范围比直流蓄电池窄的链路电压，向直流蓄电池供给功率。
(第六实施方式)
图9以配备上述实施方式的充电装置的系统为例，表示将充电装置1应用到EV(电动汽车)的例子。
对于车辆上安装的电机，通过逆变器将存储在HV蓄电池中的直流功率转换成交流功率进行驱动。反之，由电机产生的再生功率通过逆变器存储在HV蓄电池中。存储在HV蓄电池中的功率(例如170～450V)通过DC-DC转换器降压(例如12～14V)后输出到LV蓄电池，作为辅机的驱动功率使用。
本实施方式的充电装置与外部交流电源连接。并且，通过第一～第五实施方式中说明的控制对HV蓄电池进行充电。
附图记号说明
1a、1b、1c…充电装置
2a、2b、2c…绝缘性AC-DC转换器
3a、3b、3c、3d…DC-DC转换器
8a、8b、8c…AC-DC电路
9a、9b、9c…DC-DC电路
5…直流蓄电池
10…交流电源
11…控制单元
12a、12b、12c…DC-DC电路控制模块
13a、13b、13c…DC-DC转换器控制模块
14a、141b、142b、141c、142c…电流上限值生成模块
15、16…目标电压生成模块
17、18…目标功率生成模块
21、22、23、24…电压传感器
31、32、33…电流传感器
Vlink…链路电压
Vout…蓄电池电压
Q1～Q8、Q10～Q12…开关元件
D1～D8、D10～D16、D21～D24、DQ11、DQ12…二极管
C1～C4、C21、C22…平滑电容器
L1、L2、L11、L12、L21、L22…平滑电感
Cr1、Cr11、Cr12…谐振电容器
Lr1…谐振电感
T1…变压器
N1、N2…绕组
Tm1～Tm4…端子
Nd1、Nd2、Nd11、Nd12…结点。

Claims (8)

1.一种对直流蓄电池进行充电的充电装置，其特征在于，包括：
输入来自电源的直流电压并对该直流电压进行转换的升压转换部；和
输入由所述升压转换部转换得到的直流电压，将该直流电压转换为所述直流蓄电池的电压输出到所述直流蓄电池的降压转换部，
当所述直流蓄电池的电压低于比该直流蓄电池的充电完成电压低的规定的第一电压时，对所述降压转换部进行电压控制，使得对所述降压转换部的输入电压成为所述第一电压，
当所述直流蓄电池的电压在所述第一电压到所述充电完成电压之间时，随着所述直流蓄电池的充电而从所述第一电压增加到所述充电完成电压的可变电压被输入至所述降压转换部。
2.如权利要求1所述的充电装置，其特征在于：
所述第一电压被输入至所述升压转换部。
3.如权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于：
当所述直流蓄电池的电压在所述第一电压到所述充电完成电压之间时，对所述降压转换部进行电压控制，使得对该降压转换部的输入电压成为所述直流蓄电池的电压。
4.如权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于：
对所述升压转换部进行控制，使得对所述直流蓄电池的供给功率成为固定功率。
5.如权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于：
当所述直流蓄电池的电压在所述充电完成电压以上时，对所述升压转换部进行固定功率控制，使得对所述直流蓄电池的供给电压固定。
6.如权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于：
包括将交流电压转换成直流电压的AC-DC转换部，
所述AC-DC转换部转换得到的直流电压被输入至所述升压转换部。
7.如权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于：
所述降压转换部具有将该降压转换部的输入侧与输出侧直流短路的动作模式。
8.一种充电系统，其特征在于，包括：
直流蓄电池；和
对所述直流蓄电池进行充电的如权利要求1至7中任一项所述的充电装置。
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