CN107852095B - 充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够防止启动时过大的电流流至电流谐振型转换器(3)中包含的逆变电路(Q1‑Q4、D1‑D4)和谐振元件(Cr1、Lr1)等、产生的损耗较少、高效率且小型的充电装置(1)。本发明的充电装置(1)具备：电流谐振型转换器(3)，其具有逆变电路(Q1‑Q4、D1‑D4)、变压器(Tr1)、谐振元件(Cr1、Lr1)、整流电路(D11‑D14)、以及连接在整流电路(D11‑D14)的输出端子间的平滑电容器(C3)；以及DC‑DC转换器(4、5)，它们连接在所述平滑电容器(C3)与蓄电池(7、8)之间，控制部(9)在开始所述电流谐振型转换器(3)的开关动作之前，使所述DC‑DC转换器(4)进行升压动作而将所述平滑电容器(C3)的电压控制为比所述蓄电池(7)的电压高的规定电压。

Description

充电装置
技术领域
本发明涉及一种充电装置。
背景技术
近年来，电动汽车、插电式混合动力汽车普及开来。这些车辆中搭载有用以在车辆行驶时对马达供电的蓄电池。在从商用的交流电源对该蓄电池进行充电时，使用的是配备转换效率高、具有将交流电源与蓄电池绝缘的功能的电流谐振型转换器的充电装置。通常，电流谐振型转换器能够容易地实现高效率，但难以兼顾充电装置的启动时的低电压且低电流下的恒流特性与正常动作时的恒流特性。例如，专利文献1揭示了如下方法：追加将辅助绕组电路与主电路断开的开关，由此改善启动时的低电压且低电流的恒流特性与正常动作时的恒流特性的并存性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2014-135847号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，专利文献1记载的技术有充电装置产生的损耗较大的缺点。
解决问题的技术手段
本发明的充电装置具备：电流谐振型转换器，其具有逆变电路、变压器、谐振电容器及谐振电感器、整流电路以及平滑电容器，所述逆变电路输入直流电压而生成矩形波电压，所述变压器连接在逆变电路的输出端子间，将1次绕组与2次绕组磁耦合，所述谐振电容器及谐振电感器与1次绕组及/或2次绕组串联，所述整流电路对输出至2次绕组的交流电流进行整流而输出，所述平滑电容器连接在整流电路的输出端子间；DC-DC转换器，其连接在平滑电容器与蓄电池之间；以及控制部，其控制电流谐振型转换器及DC-DC转换器，控制部在开始电流谐振型转换器的开关动作之前，使DC-DC转换器进行升压动作而将平滑电容器的电压控制为比蓄电池的电压高的规定电压。
发明的效果
根据本发明，能够减少产生的损耗，提供一种高效率且小型的充电装置。
附图说明
图1为第1实施方式的充电装置的电路构成图。
图2为第1实施方式的电流谐振型转换器的开关频率和输出电流的特性图。
图3为表示第1实施方式的充电装置的启动次序的流程图。
图4为第2实施方式的充电装置的电路构成图。
图5为表示第2实施方式的充电装置的启动次序的流程图。
图6为第3实施方式的充电装置的电路构成图。
图7为表示第3实施方式的充电装置的启动次序的流程图。
具体实施方式
(第1实施方式)
下面，参考图1～图3，对本发明的第1实施方式进行说明。图1为第1实施方式中的充电装置1的电路构成图。充电装置1从交流电源6对端子T1-T2间输入交流电，对端子T7-T8间及端子T9-T10间输出直流电，从而对蓄电池7及蓄电池8进行充电。进而，充电装置1在不连接交流电源6的情况下，在蓄电池7与蓄电池8之间进行电力转换，从蓄电池7对蓄电池8进行充电。此处，蓄电池7是连接多个锂离子电池等而构成的高电压电池，蓄电池8是铅电池等低电压电池，但蓄电池的种类、电压电平等也可不一样。此外，交流电源6为商用电源，但也可为发电装置。
充电装置1具备AC-DC转换器2和电流谐振型转换器3，所述AC-DC转换器2输入交流电压而转换为直流电压，所述电流谐振型转换器3输入直流电压而对端子T5-T6间输出直流电压。此处，将端子T5-T6间的电压称为链路电压Vo。充电装置1还具备DC-DC转换器4和DC-DC转换器5，所述DC-DC转换器4双向地进行链路电压Vo与蓄电池7的电力转换，所述DC-DC转换器5输入链路电压Vo而对蓄电池8进行充电。充电装置1还具备控制AC-DC转换器2、电流谐振型转换器3以及DC-DC转换器4、5的控制部9。
AC-DC转换器2具备桥接在一起的二极管D15～D18，对输入至端子T1-T2间的交流电压进行全波整流而转换为直流电压。在本实施方式中，二极管D15与D16、二极管D17与D18分别串联，串联在一起的二极管分别并联，由此桥接在一起。经全波整流后的电压被输入至与直流端子连接在一起的由扼流圈L1、开关元件Q11、升压二极管D30及由平滑电容器C1构成的升压斩波电路。在该升压斩波电路中，使开关元件Q11进行ON/OFF开关动作，将经全波整流后的电压作为升压并平滑化之后的直流电压输出至T3-T4间。再者，开关元件Q11的开关动作信号是从控制部9输出。AC-DC转换器2进而进行使交流电源6的电压波形与输入至端子T1-T2间的电流波形接近相似波形的功率因数改善控制。
电流谐振型转换器3将经全波整流后的直流电压转换为绝缘后的直流电压。电流谐振型转换器3具备由开关元件Q1～Q4及反并联二极管D1～D4构成的矩形波逆变电路。开关元件Q1、Q2串联而构成第1臂，开关元件Q3、Q4串联而构成第2臂，各臂并联，从而桥接在一起。进一步地，电流谐振型转换器3在开关元件Q1与开关元件Q2的连接点具有与谐振电感器Lr1和谐振电容器Cr1串联的1次侧绕组N1，具备由该1次侧绕组N1和与1次侧绕组N1磁耦合的2次侧绕组N2构成的变压器Tr1。在变压器Tr1的2次侧绕组N2设置有由桥接在一起的二极管D11～D14构成的整流电路。将二极管D11、D12的串联点与二极管D13、D14的串联点之间设为交流端子间而连接至2次侧绕组N2。
如此构成的电流谐振型转换器3为所谓的全桥型LLC电流谐振型转换器。在矩形波逆变电路中，通过控制部9的控制来交替导通/断开全桥连接的开关元件Q1～Q4中的Q1和Q4这一组、Q2和Q3这一组，由此利用平滑电容器C2的电压生成矩形波交流电压。此处，开关元件Q1～Q4的导通占空比以50％为基本，Q1和Q4同时导通/断开，Q2和Q3同时导通/断开。生成的矩形波交流电压被施加至连接在开关元件Q1和Q2的连接点与开关元件Q3和Q4的连接点之间的谐振电容器Cr1、谐振电感器Lr1及绕组N1这一串联体的两端。由此，引起谐振电容器Cr1与谐振电感器Lr1的谐振，从而对绕组N1流通谐振电流。流至绕组N1的谐振电流使绕组N2中产生交流的感应电流。交流的感应电流由将整流二极管D11～D14全桥连接而成的整流电路进行全波整流，并通过平滑电容器C3在端子T5-T6间生成平滑后的直流的链路电压Vo。
再者，在电流谐振型转换器3中，矩形波逆变电路不限于全桥构成，只要是能够对谐振电容器Cr1、谐振电感器Lr1及绕组N1这一串联体流通谐振电流的构成即可。此外，整流电路不限于整流二极管的全桥连接，只要是能够对绕组N2中感应出的交流电流进行整流而转换为直流的构成即可。进而，虽然是以与绕组N1串联的方式连接谐振电容器Cr1及谐振电感器Lr1，但也能以与绕组N2串联的方式连接谐振电容器Cr1及谐振电感器Lr1。进而，也可对绕组N1和绕组N2各方串联谐振电容器Cr1及谐振电感器Lr1，也可利用变压器Tr1的漏电感等而省略谐振电感器Lr1。
此外，虽然对开关元件Q1～Q4连接有反并联二极管D1～D4，但在使用MOSFET作为开关元件Q1～Q4的情况下，也可利用MOSFET的寄生二极管。
DC-DC转换器4是具备开关元件Q9、Q10以及与开关元件Q9、Q10各方反并联的反并联二极管D9、D10、扼流圈L2、平滑电容器C4、C5的双向斩波器。DC-DC转换器4通过开关元件Q9、开关元件Q10的反并联二极管D10以及扼流圈L2而构成降压斩波电路，通过导通/断开开关元件Q9而从链路电压Vo降压、对蓄电池7进行充电。进而，通过开关元件Q10、开关元件Q9的反并联二极管D9以及扼流圈L2而构成升压斩波电路，通过导通/断开开关元件Q10从蓄电池7将升压后的电压供给至链路电压Vo。
再者，当开关元件Q9及Q10使用MOSFET时，可以使用Q9及Q10的寄生二极管作为反并联二极管，但MOSFET的寄生二极管恢复特性较差，会导致损耗增加。因而，作为开关元件Q9、Q10以及D9、D10，宜使用带恢复特性较佳的反并联二极管的IGBT或SiC-MOSFET等。
DC-DC转换器5是具备由开关元件Q5～Q8及反并联二极管D5～D8构成的脉冲波生成电路、谐振电容器Cr2、谐振电感器Lr2、将绕组N3与绕组N4磁耦合的变压器Tr2、由整流二极管D19～D20及扼流圈L3、L4构成的电流倍增整流电路、以及平滑电容器C6、C7的降压型相移DC-DC转换器。在脉冲波生成电路中，以使开关元件Q5和Q8这一组与开关元件Q6和Q7这一组之间具有相位差的方式进行开关，由此生成交流脉冲电压波形。此处，开关元件Q5～Q8的导通占空比以50％为基本，开关元件Q5和Q8同时导通/断开，开关元件Q6和Q7同时导通/断开。将生成的脉冲电压波形施加至连接在开关元件Q5和Q6的连接点与开关元件Q7和Q8的连接点之间的谐振电容器Cr2、谐振电感器Lr2及绕组N3这一串联体的两端，对绕组N4流通电流，从而使绕组N4产生感应电流。绕组N4的感应电流被电流倍增整流电路及平滑电容器C7整流、平滑为直流电压，对蓄电池8进行充电。
再者，也可以利用变压器Tr2的漏电感等而省略谐振电感器Lr2。此外，电流倍增整流电路不限于此，只要是能够对绕组N4中感应出的交流电流进行整流而转换为直流的构成即可。虽然对开关元件Q5～Q8连接有反并联二极管D5～D8，但在使用MOSFET作为开关元件Q5～Q8的情况下，也可利用MOSFET的寄生二极管。
控制部9进行AC-DC转换器2、电流谐振型转换器3、DC-DC转换器4及DC-DC转换器5所具备的开关元件Q1～Q11的控制。检测全波整流后的直流电压的电压传感器21、检测AC-DC转换器2的输出电压的电压传感器22、检测扼流圈L1的电流的电流传感器11、检测电流谐振型转换器3的输出电流的电流传感器12、检测链路电压Vo的电压传感器23、检测蓄电池7的电压的电压传感器24、检测蓄电池7的电流的电流传感器13、检测蓄电池8的电压的电压传感器25、检测蓄电池8的电流的电流传感器14连接至控制部9。
电流谐振型转换器3由控制部9控制，通过开关元件Q1～Q4的开关频率的变化来控制输出电流或输出电压。具体而言，当降低开关频率时，谐振电容器Cr1、谐振电感器Lr1及绕组N1这一串联体的阻抗降低，因此谐振电流及输出电流增加。另一方面，当提高开关频率时，谐振电容器Cr1、谐振电感器Lr1及绕组N1这一串联体的阻抗增加，因此，谐振电流及输出电流降低。控制部9例如对由电压传感器23检测到的链路电压Vo与目标电压进行比较，或者对由电流传感器12检测到的输出电流与目标电流进行比较。继而，根据各比较结果或者两种比较结果，以在比较结果低于目标值的情况下降低开关频率、在比较结果为目标值以上的情况下提高开关频率的方式控制电流谐振型转换器3。
图2为表示图1所示的充电装置1所具备的电流谐振型转换器3的开关频率和输出电流的特性例的图。图2的横轴表示图1中的电流谐振型转换器3的开关元件Q1～Q4的开关频率，纵轴表示输出电流。曲线CV1为输出电压即链路电压Vo较低的情况下的特性曲线，曲线CV2为链路电压Vo较高的情况下的特性曲线。如曲线CV1所示，在链路电压Vo较低的情况下，即便增加开关频率也无法降低输出电流，例如，即便在最大开关频率fmax下，也会流通最低电流I1。因此，例如在链路电压Vo较低的条件下启动电流谐振型转换器3的情况下，过大的电流会流至开关元件Q1～Q4、谐振电容器Cr1、谐振电感器Lr1、整流二极管D1～D4等。虽然可以通过增大谐振电感器Lr1、谐振电容器Cr1等谐振元件的常数等来减轻该过大的电流，但有如下缺点，即这些谐振元件会大型化、电路设计上会产生限制、启动时以外的正常动作时的损耗会增加等。
因此，在本实施方式中，在电流谐振型转换器3的矩形波逆变电路开始开关动作之前，使DC-DC转换器4进行升压动作而将平滑电容器C4的电压(链路电压Vo)控制为比蓄电池7的电压高的电压。继而，在将链路电压Vo设为比蓄电池7的电压高的电压之后，启动电流谐振型转换器3。图3为表示本实施方式中的充电装置1的启动次序的流程图。下面，使用图3进行说明。
在图3的步骤S100中，控制部9启动AC-DC转换器2。AC-DC转换器2通过开关元件Q11的开关动作将使经全波整流后的电压升压并平滑化之后直流电压输出至T3-T4间。
接着，在步骤S101中，控制部9通过电压传感器23来检测链路电压Vo。继而，在步骤S102中，控制部9通过电压传感器22来检测平滑电容器C2的电压。
接着，在步骤S103中，控制部9判定链路电压Vo是否为规定值Va以上。此处，规定值Va相当于图2的曲线CV2所示的电压，是预先设定好的值。在链路电压Vo为规定值Va以上的情况下，无须使链路电压Vo升压，转移至步骤S107的处理。在规定值不到Va的情况下，转移至步骤S104的处理。在步骤S104中，控制部9以升压动作启动DC-DC转换器4。即，通过导通/断开开关元件Q10从蓄电池7升压而供给至链路电压Vo。继而，在步骤S105中，控制部9判定链路电压Vo是否为规定值Va以上。在不到规定值Va的情况下，在步骤S105中继续动作。在DC-DC转换器4的升压动作使得链路电压Vo上升而达到规定值Va以上的情况下，即在链路电压Vo已高于蓄电池7的电压的情况下，从步骤S105转移至步骤S106的处理。
在步骤S106中，控制部9停止DC-DC转换器4的升压动作。继而，在步骤S107中，软启动电流谐振型转换器3。所谓软启动，是从最大开关频率开始控制开关元件Q1～Q4并逐渐降低开关频率的动作。当软启动完成时，转移至步骤S108的处理。
在步骤S108中，控制部9以降压动作启动DC-DC转换器4。即，通过导通/断开开关元件Q9使链路电压Vo降压而对蓄电池7进行充电。
在步骤S109中，控制部9启动DC-DC转换器5。即，对施加有链路电压Vo的开关元件Q5～Q8进行开关控制，通过电流倍增整流电路及平滑电容器C7而整流、平滑化为直流电压，对蓄电池8进行充电。之后，通过步骤S108、S109中启动了的DC-DC转换器4、5而作为正常动作中的充电装置1发挥功能，对蓄电池7、8进行充电。
如上所述，谐振型转换器3的开关频率和输出电流特性可以采取图2中的CV2的特性。因而，能够防止启动时流通过大的电流，所以无须使谐振元件等大型化。
(第2实施方式)
接着，参考图4～图5，对本发明的第2实施方式进行说明。图4为第2实施方式的充电装置1的电路构成图。图4与图1所示的充电装置1相比，DC-DC转换器4'的构成、DC-DC转换器5'的构成不一样。对与图1所示的充电装置1相同的部分标注同一符号并省略说明。
图4中的充电装置1的DC-DC转换器5'是能够从蓄电池7对蓄电池8进行充电或者从蓄电池8对蓄电池7进行充电的双向绝缘型DC-DC转换器。DC-DC转换器5'是将图1中的DC-DC转换器5中记载的整流电路的二极管D19、D20替换为开关元件Q23、Q24及反并联二极管D23、D24的构成。该DC-DC转换器5'中，利用平滑电容器C6的电压对蓄电池8进行充电的动作与第1实施方式相同。但是，此时的整流电路中，电流是流至反并联二极管D23、D24而不是图1中的整流二极管D19、D20。再者，在能够降低损耗的情况下，也可通过在与开关元件Q5～Q8同步的规定时刻导通/断开开关元件Q23、Q24来进行同步整流。
在DC-DC转换器5'中，在从蓄电池8对蓄电池7进行充电的情况下，导通开关元件Q23、Q24两者，由此将蓄电池8的能量以磁能的形式积蓄在扼流圈L3、L4中。另一方面，通过断开开关元件Q23、Q24中的某一方来释放扼流圈L3、L4中积蓄的能量，对变压器Tr2的绕组N4流通电流。断开开关元件Q23时流至绕组N4的电流与断开开关元件Q24时流至绕组N4的电流的方向相反，因此流至绕组N4的电流成为交流电流，变压器Tr2的绕组N3中也会感应出交流电流。绕组N3中感应出的交流电流由桥接在一起的反并联二极管D5～D8加以整流，由平滑电容器C6加以平滑。再者，在能够降低损耗的情况下，也可通过在与开关元件Q23、Q24同步的规定时刻导通/断开开关元件Q5～Q8来进行同步整流。
DC-DC转换器4'是利用链路电压Vo对蓄电池7进行充电的单向降压斩波器。DC-DC转换器4'具备开关元件Q9、二极管D22、扼流圈L2以及平滑电容器C4、C5。此处，设为开关元件Q9使用MOSFET、二极管D22使用恢复特性较佳的快恢复二极管等的构成。通过设为该构成，与第1实施方式的DC-DC转换器4相比，有降低DC-DC转换器4'的损耗、从而能够降低交流电源6到蓄电池7的充电损耗的优点。进一步地，DC-DC转换器4'还在端子T5与端子T7之间具备二极管D25。该二极管D25与开关元件Q25并联。在链路电压Vo与蓄电池7的电压相等的情况下，通过导通开关元件Q25，能够旁通扼流圈L2和开关元件Q9的导通电流，因此能够降低损耗。
对第2实施方式中的电流谐振型转换器3的启动动作进行说明。在本实施方式中，通过DC-DC转换器5'使链路电压Vo升压。此外，控制部9根据电流谐振型转换器3的输入电压与输出电压之比来决定是否需要升压。
图5为表示本实施方式中的充电装置1的启动次序的流程图。下面，使用图5进行说明。
在图5的步骤S200中，控制部9启动AC-DC转换器2。AC-DC转换器2的开关元件Q11进行开关动作，将使经全波整流后的电压升压并平滑化之后的直流电压输出至端子T3-T4间。
接着，在步骤S201中，控制部9通过电压传感器23来检测链路电压Vo。继而，在步骤S202中，控制部9通过电压传感器22来检测平滑电容器C2的电压。
在步骤S203中，控制部9运算链路电压Vo与平滑电容器C2的电压Vc之比。具体而言，运算N×Vo÷Vc。此处，N为变压器Tr1的匝数比。在步骤S204中，控制部9判定链路电压Vo与平滑电容器C2的电压之比(N×Vo÷Vc)是否为规定值A以上。
此处，规定值A是决定是否进行DC-DC转换器5'的升压动作的阈值，是用以将电流谐振型转换器3的输出电流限制在期望电流值以下的、对应于变压器变压比(变压器Tr1的匝数比N)与输入输出电压比(输出电压(链路电压Vo)与输入电压(平滑电容器C2的电压)之比)的积的值。该规定值A是根据希望将输出电流限制在几安培而预先规定好的。
例如，在链路电压Vo较低的情况下，当将变压器Tr1的匝数比设为N、将平滑电容器C2的电压设为Vc时，N×Vo存在比Vc低和比Vc高的情况。在N×Vo比Vc低的情况下，电流谐振型转换器3以升压模式进行动作，在N×Vo比Vc高的情况下，电流谐振型转换器3以降压模式进行动作。在降压模式中，电流谐振型转换器3的变压器变压比与输入输出电压的积(N×Vo÷Vc)越小，输出电流越难以限制。因此，在电流谐振型转换器3启动前，通过DC-DC转换器5'的升压动作使链路电压Vo上升，提高电流谐振型转换器3的变压器变压比与输入输出电压的积。
规定值A的一例的展示如下。例如，在希望将电流限制在5安培以下的情况下，设定规定值A＝0.7，在0.7＜N×Vo÷Vc时，以升压模式使DC-DC转换器5'动作。在希望将电流限制在1安培以下的情况下，设定规定值A＝0.9，在0.9＜N×Vo÷Vc时，以升压模式使DC-DC转换器5'动作。
在步骤S204中，在判定链路电压Vo与平滑电容器C2的电压Vc之比为规定值A以上的情况下，转移至步骤S209的处理。另一方面，在判定链路电压Vo与平滑电容器C2的电压Vc之比(N×Vo÷Vc)不到规定值A的情况下，转移至步骤S205的处理。
在步骤S205中，控制部9根据规定值A和平滑电容器C2的电压来运算目标链路电压。具体而言，通过目标链路电压＝规定值A×(平滑电容器C2的电压)÷(变压器Tr1的匝数比N)来求得。
在步骤S206中，控制部9以升压动作启动DC-DC转换器5'。即，导通开关元件Q23、Q24两者，由此将蓄电池8的能量以磁能的形式积蓄在扼流圈L3、L4中。继而，绕组N3中感应出的交流电流由桥接在一起的反并联二极管D5～D8加以整流，由平滑电容器C6加以平滑，并被供给至链路电压Vo。
在步骤S207中，控制部9判定链路电压Vo是否为目标链路电压以上。在为目标链路电压以上的情况下，转移至步骤S208的处理。在不到目标链路电压的情况下，重复步骤S207的动作。
在步骤S208中，控制部9停止DC-DC转换器5'的升压动作。继而，在步骤S209中，软启动电流谐振型转换器3。在软启动中，从最大开关频率开始控制开关元件Q1～Q4并逐渐降低开关频率。当软启动完成时，转移至步骤S210的处理。
在步骤S210中，控制部9以降压动作启动DC-DC转换器4'。即，通过导通/断开开关元件Q9从链路电压Vo降压而对蓄电池7进行充电。
接着，在步骤S211中，控制部9以降压动作启动DC-DC转换器5'。即，对开关元件Q5～Q8进行开关控制，通过整流电路及平滑电容器C7而整流、平滑化为直流电压，对蓄电池8进行充电。之后，通过步骤S210、S211中启动了的DC-DC转换器4'、5'而作为正常动作中的充电装置1发挥功能，对蓄电池7、8进行充电。
在第2实施方式中，根据电流谐振型转换器3的输入电压与输出电压之比使DC-DC转换器5'进行升压动作而将链路电压Vo控制为比蓄电池7的电压高的电压。但是，也可在链路电压Vo为与第1实施方式同样的规定值Va以上的情况下使DC-DC转换器5'进行升压动作而将链路电压Vo控制为比蓄电池7的电压高的电压。
如上所述，能够防止启动时流通过大的电流，因此无须使谐振元件等大型化。
(第3实施方式)
接着，参考图6～图7，对本发明的第3实施方式进行说明。
图6为第3实施方式的充电装置1的电路构成图。图6与图1所示的充电装置1相比，DC-DC转换器5'的构成不一样。但DC-DC转换器5'的构成与图4所示的第2实施方式中的DC-DC转换器5'相同。对与图1、图4所示的充电装置1相同的部分标注同一符号并省略说明。
图6中的DC-DC转换器4及DC-DC转换器5'都是能利用蓄电池7或蓄电池8使链路电压Vo升压的双向转换器。在该第3实施方式中，能够择一性地选择使链路电压Vo升压的DC-DC转换器4或DC-DC转换器5'。
图7为表示本实施方式中的充电装置1的启动次序的流程图。下面，使用图7进行说明。在图7的步骤S300中，控制部9启动AC-DC转换器2。AC-DC转换器2的开关元件Q11进行开关动作，将使经全波整流后的电压升压并平滑化之后的直流电压输出至T3-T4间。接着，在步骤S301中，控制部9通过电压传感器23来检测链路电压Vo。继而，在步骤S302中，控制部9通过电压传感器22来检测平滑电容器C2的电压。
在步骤S303中，控制部9运算链路电压Vo与平滑电容器C2的电压Vc之比(N×Vo÷Vc)。在步骤S304中，控制部9判定链路电压Vo与平滑电容器C2的电压Vc之比(N×Vo÷Vc)是否为规定值A以上。此处，规定值A与第2实施方式的步骤S203中叙述过的相同，从而省略其说明。
在步骤S304中，在判定链路电压Vo与平滑电容器C2的电压Vc之比(N×Vo÷Vc)为规定值A以上的情况下，转移至步骤S314的处理。另一方面，在判定链路电压Vo与平滑电容器C2的电压Vc之比(N×Vo÷Vc)不到规定值A的情况下，转移至步骤S306的处理。
在步骤S306中，控制部9根据规定值A和平滑电容器C2的电压Vc来运算目标链路电压。具体而言，通过目标链路电压＝规定值A×(平滑电容器C2的电压)÷(变压器Tr1的匝数比N)来求得。
在步骤S307中，控制部9通过电压检测器24来检测蓄电池7的电压，通过电压检测器25来检测蓄电池8的电压。继而，在下一步骤S308中，控制部9运算步骤S306中运算出的目标链路电压与蓄电池7的电压比、以及目标链路电压与蓄电池8的电压比。
在下一步骤S309中，控制部9判定目标链路电压与蓄电池7的电压比是否为目标链路电压与蓄电池8的电压比以下。若目标链路电压与蓄电池7的电压比为目标链路电压与蓄电池8的电压比以下，则转移至步骤S310的处理。再者，在步骤S309的处理中，也可判定蓄电池7的电压是否为蓄电池8的电压以上。
在步骤S310中，控制部9以升压动作启动DC-DC转换器4。即，通过导通/断开开关元件Q10使蓄电池7的电压升压而供给至链路电压Vo。即，在蓄电池7的电压为蓄电池8的电压以上的情况下，使DC-DC转换器4进行升压动作。
另一方面，在步骤S309中，若目标链路电压与蓄电池7的电压比不在目标链路电压与蓄电池8的电压比以下，则转移至步骤S311的处理。在步骤S311中，控制部9以升压动作启动DC-DC转换器5'。DC-DC转换器5'导通开关元件Q23、Q24两者，由此将蓄电池8的能量以磁能的形式积蓄在扼流圈L3、L4中。继而，变压器Tr2的绕组N3中感应出的交流电流由桥接在一起的反并联二极管D5～D8加以整流，由平滑电容器C6加以平滑，并被供给至链路电压Vo。
在步骤S310、S311的处理后，转移至步骤S312的处理。在步骤S312中，控制部9判定链路电压Vo是否为目标链路电压以上。在为目标链路电压以上的情况下，转移至步骤S313的处理。在不到目标链路电压的情况下，重复步骤S312的动作。
在步骤S313中，控制部9停止正在进行升压动作的DC-DC转换器4或DC-DC转换器5'的动作。继而，在步骤S314中，软启动电流谐振型转换器3。软启动是从最大开关频率开始控制开关元件Q1～Q4并逐渐降低开关频率。当软启动完成时，转移至步骤S315的处理。
在步骤S315中，控制部9以降压动作启动DC-DC转换器4。即，通过导通/断开开关元件Q9使链路电压Vo降压而对蓄电池7进行充电。
接着，在步骤S316中，控制部9以降压动作启动DC-DC转换器5'。即，对施加有链路电压Vo的开关元件Q5～Q8进行开关控制，通过整流电路及平滑电容器C7而整流、平滑化为直流电压，对蓄电池8进行充电。之后，通过步骤S315、S316中启动了的DC-DC转换器4、5'而作为正常动作中的充电装置1发挥功能，对蓄电池7、8进行充电。
如此，通过优先使用蓄电池7、8中电压较高一方的蓄电池，能够防止蓄电池的过放电。此外，通过求目标链路电压与蓄电池7、8的电压之比即蓄电池7、8的升压比来优先使用升压比较低一方的DC-DC转换器4或DC-DC转换器5'，由此能够降低DC-DC转换器4或DC-DC转换器5'的升压时的损耗。
如上所述，能够防止启动时流通过大的电流，因此无须使电流谐振型转换器3的谐振元件等大型化。此外，无须考虑启动时的低电压且低电流下的恒流特性，从而能够提供一种对于启动时以外的正常动作时的恒流特性最佳化的小型且高效率的电流谐振型转换器及充电装置。
根据以上说明过的实施方式，获得以下作用效果。
(1)充电装置1具备：电流谐振型转换器3，其具有矩形波逆变电路、变压器Tr1、谐振电容器Cr1及谐振电感器Lr1、整流电路以及平滑电容器C3，所述矩形波逆变电路输入直流电压而生成矩形波电压，所述变压器Tr1连接在矩形波逆变电路的输出端子间，将1次绕组N1与2次绕组N2磁耦合，所述谐振电容器Cr1及谐振电感器Lr1与1次绕组N1及/或2次绕组N2串联，所述整流电路对输出至2次绕组N2的交流电流进行整流而输出，所述平滑电容器C3连接在整流电路的输出端子间；DC-DC转换器4，其连接在平滑电容器C3与蓄电池7之间；以及控制部9，其控制电流谐振型转换器3及DC-DC转换器4，控制部9在开始电流谐振型转换器3的开关动作之前，使DC-DC转换器4进行升压动作而将平滑电容器C3的电压(链路电压Vo)控制为比蓄电池7的电压高的规定电压。由此，能够减少产生的损耗、提供一种高效率且小型的充电装置。
(2)蓄电池具有第1蓄电池7和第2蓄电池8，DC-DC转换器具有连接在平滑电容器C3与第1蓄电池7之间的DC-DC转换器4和连接在平滑电容器C3与第2蓄电池8之间的DC-DC转换器5，控制部9在开始电流谐振型转换器3的开关动作之前，使DC-DC转换器4进行升压动作而将平滑电容器C3的电压(链路电压Vo)控制为规定电压(步骤S104)。通过使DC-DC转换器4进行升压动作，能够减少产生的损耗、提供一种高效率且小型的充电装置。
(3)蓄电池具有第1蓄电池7和第2蓄电池8，DC-DC转换器具有连接在平滑电容器C3与第1蓄电池7之间的DC-DC转换器4和连接在平滑电容器C3与第2蓄电池8之间的DC-DC转换器5，控制部9在开始电流谐振型转换器3的开关动作之前，使DC-DC转换器5进行升压动作而将平滑电容器C3的电压(链路电压Vo)控制为规定电压。通过使DC-DC转换器5进行升压动作，能够减少产生的损耗、提供一种高效率且小型的充电装置。
(4)控制部9择一性地选择控制为规定电压的DC-DC转换器4或DC-DC转换器5。由此，能够酌情选择将平滑电容器C3的电压(链路电压Vo)控制为规定电压的DC-DC转换器。
(5)具有检测第1蓄电池7及第2蓄电池8的电压的电压传感器24、25，控制部9对第1蓄电池7的电压与第2蓄电池8的电压进行比较，根据比较过的电压来选择DC-DC转换器4或DC-DC转换器5。由此，能够根据比较过的电压而使最佳的DC-DC转换器进行动作。
(6)具有检测平滑电容器C3的电压以及直流电压的电压传感器22、23，控制部9根据平滑电容器C3的电压以及直流电压之比是否为规定值以上(步骤S204、S304)来决定是否在开始电流谐振型转换器3的开关之前控制为规定电压。由此，即便平滑电容器C3的电压较低，也能在直流电压的电压较低的情况下省略DC-DC转换器的升压动作。
(7)具有检测直流电压(平滑电容器C2的电压)的电压传感器22，控制部9根据直流电压来运算规定电压(步骤S204、S308)。由此，能够设定并控制与输入的直流电压相应的规定电压。
(8)具备输入来自交流电源6的交流电压而进行功率因数改善控制并输出直流电压的AC-DC转换器2。由此，能够提供一种与交流电源6的输入相对应的充电装置。
本发明不限定于上述实施方式，只要无损本发明的特征，则在本发明的技术思想的范围内想到的其他形态也包含在本发明的范围内。
符号说明
1 充电装置
2 AC-DC转换器
3 电流谐振型转换器
4、5 DC-DC转换器
6 交流电源
7、8 蓄电池
9 控制部
11～14 电流传感器
21～25 电压传感器
C1～C7 平滑电容器
Cr1、Cr2 谐振电容器
D1～D10、D23～D25 反并联二极管
L1～L4 扼流圈
Lr1、Lr2 谐振电感器
N1～N4…变压器绕组
Q1～Q11、Q23～Q25 开关元件
T1～T10 端子
Tr1、Tr2 变压器。

Claims (8)

1.一种充电装置，其特征在于，具备：
电流谐振型转换器，其具有逆变电路、变压器、谐振电容器及谐振电感器、整流电路以及平滑电容器，所述逆变电路输入直流电压而生成矩形波电压，所述变压器连接在所述逆变电路的输出端子间，将1次绕组与2次绕组磁耦合，所述谐振电容器及谐振电感器与所述1次绕组和所述2次绕组中的某一方串联，或者对所述1次绕组和所述2次绕组各方串联所述谐振电容器及谐振电感器，所述整流电路对输出至所述2次绕组的交流电流进行整流而输出，所述平滑电容器连接在所述整流电路的输出端子间；
DC-DC转换器，其连接在所述平滑电容器与蓄电池之间；以及
控制部，其控制所述电流谐振型转换器及所述DC-DC转换器，
所述控制部在开始所述电流谐振型转换器的开关动作之前，使所述DC-DC转换器进行升压动作而将所述平滑电容器的电压控制为比所述蓄电池的电压高的规定电压。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，
所述蓄电池具有第1蓄电池和第2蓄电池，
所述DC-DC转换器具有连接在所述平滑电容器与所述第1蓄电池之间的第1转换器和连接在所述平滑电容器与所述第2蓄电池之间的第2转换器，
所述控制部在开始所述电流谐振型转换器的开关动作之前，使所述第1转换器进行升压动作而将所述平滑电容器的电压控制为所述规定电压。
3.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，
所述蓄电池具有第1蓄电池和第2蓄电池，
所述DC-DC转换器具有连接在所述平滑电容器与所述第1蓄电池之间的第1转换器和连接在所述平滑电容器与所述第2蓄电池之间的第2转换器，
所述控制部在开始所述电流谐振型转换器的开关动作之前，使所述第2转换器进行升压动作而将所述平滑电容器的电压控制为所述规定电压。
4.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，
所述蓄电池具有第1蓄电池和第2蓄电池，
所述DC-DC转换器具有连接在所述平滑电容器与所述第1蓄电池之间的第1转换器和连接在所述平滑电容器与所述第2蓄电池之间的第2转换器，
所述控制部在开始所述电流谐振型转换器的开关动作之前，择一性地选择所述第1转换器或所述第2转换器，使所选择的所述第1转换器或所述第2转换器进行升压动作而将所述平滑电容器的电压控制为所述规定电压。
5.根据权利要求4所述的充电装置，其特征在于，
具有检测所述第1蓄电池及所述第2蓄电池的电压的蓄电池检测部，
所述控制部对所述第1蓄电池的电压与所述第2蓄电池的电压进行比较，根据比较过的电压来选择所述第1转换器或所述第2转换器。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的充电装置，其特征在于，
具有检测所述平滑电容器的电压以及所述直流电压的电压检测部，
所述控制部根据所述平滑电容器的电压以及所述直流电压之比是否为规定值以上,来决定是否在开始所述电流谐振型转换器的开关之前将所述平滑电容器的电压控制为所述规定电压。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的充电装置，其特征在于，
具有检测所述直流电压的电压检测部，
所述控制部根据所述直流电压来运算所述规定电压。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的充电装置，其特征在于，
具备AC-DC转换器，所述AC-DC转换器输入交流电压而进行功率因数改善控制并输出所述直流电压。
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