CN110949154A - 充电装置 - Google Patents

Abstract

充电装置(1)具备具有第一变换器(4)和第二变换器(5)且驱动一个电动机(6)的电源电路(10)，其中，充电口(8)的正极端子(8A)连接于第一蓄电池(2)的正极侧，充电口(8)的负极端子(8B)连接于第二蓄电池(3)的负极侧，在充电器(100)输出第一电力的情况下，在将该第一电力充入各蓄电池(2、3)时，将第一蓄电池(2)与第二蓄电池(3)并联连接，在充电器(100)输出比第一电力大的第二电力的情况下，在将该第二电力充入各蓄电池(2、3)时，将第一蓄电池(2)与第二蓄电池(3)串联连接。

Description

充电装置

技术领域

本发明涉及充电装置。

背景技术

在日本特开2006-238686中，作为搭载于车辆的双端型变换器系统，公开了一种利用两个蓄电池和两个变换器来驱动一个负载的电源电路。

发明内容

在利用来自外部电源的电力对搭载于车辆的蓄电池进行充电时，作为急速充电，将来自外部电源的直流电力向车载的蓄电池供给。而且，在急速充电中，存在与以往相比能够在短时间内完成充电的超急速充电。作为超急速充电标准，例如已知有最大电压为500V且最大电流成为400A的最大输出150kW的超急速充电标准、最大电压为1000V且最大电流成为400A的最大输出350kW的超急速充电标准。

在150kW级的超急速充电标准和350kW级的超急速充电标准中，输出电压的大小不同。在该情况下，若配合150kW级的超急速充电标准的输出电力而将蓄电池的最大电压设计成500V，则即使连接于350kW级的超急速充电标准的充电设备，也会由于电流制约而仅能进行最大电力150kW下的充电。另一方面，若为了与350kW级的超急速充电标准的输出电力对应而将蓄电池的电压设计成1000V，则在150kW级的超急速充电标准的充电设备中，由于电压制约而无法充电。于是，在成为外部电源的充电器侧存在多个超急速充电标准的情况下，希望在包括蓄电池的充电装置侧与各超急速充电标准对应。而且，在超急速充电标准中，由于最大电流值大，所以也希望考虑在充电中在充电装置侧的导线中产生的发热。

本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种能够与多个超急速充电标准对应并且能够抑制由通电引起的发热的充电装置。

本发明的特征在于，具备：电源电路，具有连接于第一蓄电池与负载之间的第一变换器和连接于第二蓄电池与负载之间的第二变换器，驱动一个负载；及充电口，在将来自外部电源的电力充入第一蓄电池及第二蓄电池时与外部电源连接，充电口的正极端子连接于第一蓄电池的正极侧，充电口的负极端子连接于第二蓄电池的负极侧，在从外部电源输出的电力是第一电力的情况下，在将该第一电力充入各蓄电池时，电源电路成为将第一蓄电池与第二蓄电池并联连接的状态，在从外部电源输出的电力是比第一电力大的第二电力的情况下，在将该第二电力充入各蓄电池时，电源电路成为将第一蓄电池与第二蓄电池串联连接的状态。

另外，可以是，第一电力是最大电压为第一值且最大电流成为规定电流值的电力，第二电力是最大电压为比第一值大的第二值且最大电流成为规定电流值的电力。

根据该结构，能够与最大电力的大小不同的第一电力和第二电力对应而将来自外部电源的供给电力充入各蓄电池。由此，能够与输出电压的大小不同的多个超急速充电标准对应。

另外，可以是，第一蓄电池的电压及第二蓄电池的电压被设定为第一值，第一蓄电池的电压与第二蓄电池的电压之和被设定为第二值。

根据该结构，由于第一蓄电池的电压及第二蓄电池的电压被设定为第一值，所以在充入来自输出最大电压成为第一值的第一电力的外部电源的供给电力时通过将第一蓄电池与第二蓄电池并联连接而能够以能够充电的方式对应。另外，由于第一蓄电池的电压与第二蓄电池的电压之和被设定为第二值，所以在充入来自输出最大电压成为第二值的第二电力的外部电源的供给电力时通过将第一蓄电池与第二蓄电池串联连接而能够以能够充电的方式应对。

另外，可以是，负载是由交流电力驱动的三相交流电动机，还具备控制装置，控制装置在将来自外部电源的电力充入各蓄电池时，实施减少在三相交流电动机的三相的绕组中分别产生的发热量之差的均等化控制。

根据该结构，即使在与超急速充电标准对应的大电流向三相交流电动机的绕组流动的情况下，通过控制装置实施均等化控制，也能够抑制三相中的特定的相的绕组集中发热。

另外，可以是，第一变换器及第二变换器分别具有与三相交流电动机的各相对应的开关元件，控制装置作为均等化控制而实施切换开关元件的接通和断开的控制。

根据该结构，由于在充电中控制装置作为均等化控制而实施切换各变换器的开关元件的接通和断开的控制，所以能够抑制三相中的特定的相的绕组集中发热。由此，能够抑制在充电时特定的相的绕组温度持续上升。

另外，可以是，第一变换器及第二变换器分别具有构成各相的上下臂的六个开关元件，在将第一蓄电池与第二蓄电池并联连接并将第一电力充入各蓄电池时，控制装置作为均等化控制而将开关元件的接通和断开控制成在三相中的某一相的绕组中流动的电流的第一电流值比在剩余的两相的绕组中流动的电流的第二电流值大的连接状态。

根据该结构，在将第一蓄电池与第二蓄电池并联连接的状态下进行充电的期间，控制装置以电流在三相的绕组的全部中流动的方式控制开关元件的接通和断开。由此，能够使第一电流值的电流流动的相仅为一相，并且使电流分散地向三相的绕组流动，因此能够减少在三相的绕组中产生的发热量之差。

另外，可以是，控制装置在三相的绕组的温度中的某一相的温度比规定阈值高的情况下，以使第一电流值的电流在三相的绕组中的温度最低的绕组中流动的方式切换开关元件的接通和断开。

根据该结构，由于控制装置基于绕组的温度来切换在各相的绕组中流动的电流的大小，所以能够切换第一电流值的电流流动的相的绕组。由此，能够抑制特定的相的绕组温度持续上升。

另外，可以是，控制装置在三相的绕组的温度中的某一相的温度比规定阈值高的情况下，以使第一电流值的电流依次在U相的绕组、V相的绕组及W相的绕组中流动的方式切换开关元件的接通和断开。

根据该结构，由于基于绕组温度而第一电流值流动的绕组依次切换为U相的绕组、V相的绕组、W相的绕组，所以能够抑制特定的相的绕组温度持续上升。

另外，可以是，控制装置在均等化控制中经过了规定时间的情况下，以使第一电流值的电流在三相的绕组中的温度最低的绕组中流动的方式切换开关元件的接通和断开。

根据该结构，由于控制装置根据充电中的时间经过而以使第一电流值的电流在三相的绕组中的温度最低的绕组中流动的方式切换开关元件的接通和断开，所以能够切换在并联连接状态下进行充电的期间在各相的绕组中流动的电流的大小。

另外，可以是，控制装置在均等化控制中经过了规定时间的情况下，以使第一电流值的电流依次在U相的绕组、V相的绕组及W相的绕组中流动的方式切换开关元件的接通和断开。

根据该结构，由于控制装置根据充电中的时间经过而以使第一电流值的电流依次在U相的绕组、V相的绕组及W相的绕组中流动的方式切换开关元件的接通和断开，所以即使在不知道绕组温度的状态下，也能够根据时间经过而切换在各相的绕组中流动的电流的大小。

另外，可以是，在将第一蓄电池与第二蓄电池串联连接并将第二电力充入各蓄电池时，控制装置作为均等化控制而使包含于第一变换器的开关元件中的三相全部的下臂元件接通，且使包含于第二变换器的开关元件中的三相全部的上臂元件接通。

根据该结构，由于在将第一蓄电池与第二蓄电池串联连接的状态下进行充电的期间，控制装置以使电流流向三相的绕组全部的方式控制各变换器的开关元件，所以相同大小的电流流向各相的绕组，能够减少在各相的绕组中产生的发热量之差。

根据本发明，能够与外部电源中的多个超急速充电标准对应而将来自外部电源的供给电力充入第一蓄电池及第二蓄电池，并且能够抑制由通电引起的发热。

附图说明

本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的意义将会在下面参照附图来描述，在这些附图中，同样的标号表示同样的要素，其中：

图1是示意性地示出第一实施方式的充电装置的图。

图2是示出在将两个蓄电池并联连接的状态下充入从外部电源供给的电力的情况的图。

图3是示出在将两个蓄电池串联连接的状态下充入从外部电源供给的电力的情况的图。

图4是用于说明第二实施方式中的并联连接状态的图。

图5是示出三相的绕组的温度变化的时间图。

图6是示出并联连接状态的切换模式的图。

图7是示出并联连接状态的切换控制流程的流程图。

图8是示出图7所示的控制流程的变形例的流程图。

图9是示出图7所示的控制流程的别的变形例的流程图。

图10是示出图9所示的控制流程的变形例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式中的充电装置进行具体说明。需要说明的是，本发明不限定于以下说明的实施方式。

(第一实施方式)

图1是示意性地示出第一实施方式的充电装置的图。如图1所示，第一实施方式的充电装置1构成为包括利用两个蓄电池2、3和两个变换器4、5来驱动一个电动机6的电源电路10。该电源电路10是双端型变换器系统。另外，充电装置1具备控制两个变换器4、5的控制装置7和与作为外部电源的充电器100连接的充电口8。

电源电路10将从第一蓄电池2输出的直流电力利用第一变换器4变换为交流电力，并将该交流电力从第一变换器4向电动机6供给。电动机6通过该交流电力而驱动。另外，电源电路10将从第二蓄电池3输出的直流电力利用第二变换器5变换为交流电力，并将该交流电力从第二变换器5向电动机6供给。这样，通过从控制装置7向两个变换器4、5输出的指令信号来控制电动机6的驱动。在电源电路10中，通过第一变换器4、电动机6及第二变换器5而将第一蓄电池2与第二蓄电池3连接。

第一蓄电池2由能够进行充电及放电的二次电池构成，经由正极侧线PL1及负极侧线NL1而与第一变换器4电连接。第一蓄电池2放电的电力经由第一变换器4而向电动机6供给。

第二蓄电池3由能够进行充电及放电的二次电池构成，经由正极侧线PL2及负极侧线NL2而与第二变换器5电连接。第二蓄电池3放电的电力经由第二变换器5而向电动机6供给。

第一变换器4及第二变换器5由以能够将三相的电流通入绕组的方式针对各相具备多个开关元件和二极管的变换器电路构成。在各变换器4、5中，能够通过切换开关元件的接通和断开的开关动作来将直流电力变换为交流电力。

在第一变换器4中，具备构成各相(U相、V相、W相)的上下臂41、42、43的六个开关元件41a、41b、42a、42b、43a、43b。在U相的上下臂41中，上臂元件即开关元件41a与下臂元件即开关元件41b串联连接。在V相的上下臂42中，上臂元件即开关元件42a与下臂元件即开关元件42b串联连接。在W相的上下臂43中，上臂元件即开关元件43a与下臂元件即开关元件43b串联连接。各开关元件41a、41b、42a、42b、43a、43b分别由晶体管元件构成。而且，在各开关元件41a、41b、42a、42b、43a、43b上均并联连接有二极管。

在第二变换器5中，具备构成各相(U相、V相、W相)的上下臂51、52、53的六个开关元件51a、51b、52a、52b、53a、53b。在U相的上下臂51中，上臂元件即开关元件51a与下臂元件即开关元件51b串联连接。在V相的上下臂52中，上臂元件即开关元件52a与下臂元件即开关元件52b串联连接。在W相的上下臂53中，上臂元件即开关元件53a与下臂元件即开关元件53b串联连接。各开关元件51a、51b、52a、52b、53a、53b分别由晶体管元件构成。而且，在各开关元件51a、51b、52a、52b、53a、53b上均并联连接有二极管。

电动机6经由第一变换器4而与第一蓄电池2电连接，且经由第二变换器5而与第二蓄电池3电连接。该电动机6由三相交流电动机构成。卷绕于电动机6的定子的三相的绕组(U相的绕组21、V相的绕组22、W相的绕组23)与各变换器4、5电连接。U相的绕组21连接于第一变换器4的U相的上下臂41和第二变换器5的U相的上下臂51。V相的绕组22连接于第一变换器4的V相的上下臂42和第二变换器5的V相的上下臂52。W相的绕组23连接于第一变换器4的W相的上下臂43和第二变换器5的W相的上下臂53。并且，通过电流流向三相的绕组21、22、23而电动机6驱动。该电动机6是连接于电源电路10的负载，在充电装置1搭载于车辆的情况下作为行驶用的动力源而发挥功能。

控制装置7由具备CPU、保存有各种程序等数据的存储部及进行用于驱动控制电动机6的各种运算的运算处理部的电子控制装置(ECU)构成。例如，运算处理部中的运算的结果、用于控制各变换器4、5的指令信号从控制装置7向各变换器4、5输出。在该指令信号中包括用于切换构成两个变换器4、5的多个开关元件中的成为开关动作的控制对象的开关元件的切换指令。

充电口8是在将来自外部电源的电力充入充电装置1的各蓄电池2、3时与作为充电设备的充电器100连接的连接口。充电器100例如由具有电缆及充电插头(均未图示)的充电站构成。充电器100的充电插头连接于充电口8。

另外，在充电装置1中，充电口8与电源电路10电连接。充电口8的正极端子8A连接于第一蓄电池2的正极侧。充电口8的负极端子8B连接于第二蓄电池3的负极侧。

如图1所示，在设置于第一蓄电池2的正极与第一变换器4之间的正极侧线PL1上的第一连接点11上连接有充电口8的正极端子8A。而且，在设置于第二蓄电池3的负极与第二变换器5之间的负极侧线NL2上的第二连接点12上连接有充电口8的负极端子8B。

该充电装置1在将来自充电器100的电力充入各蓄电池2、3时，通过切换将两个蓄电池2、3并联连接的状态(并联连接状态)和将两个蓄电池2、3串联连接的状态(串联连接状态)而能够与不同的充电标准对应。关于急速充电标准，可举出输出直流电力的充电站。并且，作为不同的充电标准，可举出最大输出为150kW级的超急速充电标准、最大输出为350kW级的超急速充电标准。于是，在充电装置1中，为了与多个超急速充电标准对应，经由两个变换器4、5和一个电动机6而将两个蓄电池2、3连接，通过变换器而将蓄电池的连接状态切换为并联和串联。

在此，参照图2及图3，对在将两个蓄电池2、3并联连接的状态下充电的情况和在将两个蓄电池2、3串联连接的状态下充电的情况进行说明。

图2是示出在将两个蓄电池并联连接的状态下充入从外部电源供给的电力的情况的图。在第一蓄电池2与第二蓄电池3并联连接的状态下，在充电装置1的充电口8上连接有充电器100的充电插头。例如，充电器100是能够输出最大电压为500V(第一值)且最大电流成为400A的最大输出150kW的电力(第一电力)的急速充电站。在该情况下，充电装置1使两个蓄电池2、3成为并联连接状态，将来自构成为150kW级的超急速充电标准的充电器100的供给电力充入各蓄电池2、3。在充电装置1侧，第一蓄电池2的电压VB1被设计成500V，第二蓄电池3的电压VB2被设计成500V。也就是说，第一蓄电池2的电压VB1及第二蓄电池3的电压VB2被设定为与构成为150kW级的超急速充电标准的外部电源的最大电压(第一值)相同的值。如图2所示，在第一变换器4中，U相的上臂元件即开关元件41a成为接通，W相的下臂元件即开关元件43b成为接通。除此之外，在第二变换器5中，U相的上臂元件即开关元件51a成为接通，W相的下臂元件即开关元件53b成为接通。在图2所示的并联连接状态下，在第一变换器4和第二变换器5中，V相的开关元件42a、42b、52a、52b均为断开。

当将来自最大输出150kW级的外部电源即充电器100的直流电力向图2所示的并联连接状态的充电装置1供给时，从充电口8的正极端子8A向电源电路10流入400A的电流I1，该电流I1在第一连接点11处被分成第一蓄电池2侧的电流I2和第二蓄电池3侧的电流I3。在第一蓄电池2侧，从第一连接点11向第一电池的正极流入200A的电流I2。并且，从第一蓄电池2的负极侧经由第一变换器4的W相的下臂元件即开关元件43b而在W相的绕组23中流动200A的电流I2。该电流I2从W相的绕组23经由第二变换器5的W相的下臂元件即开关元件53b而到达第二连接点12。另一方面，在第二蓄电池3侧，从第一连接点11向第一变换器4的上臂流入200A的电流I3。并且，经由U相的上臂元件即开关元件41a而在U相的绕组21中流动200A的电流I3。该电流I3从U相的绕组21经由第二变换器5的U相的上臂元件即开关元件51a而流入第二蓄电池3的正极。之后，电流I3从第二蓄电池3的负极侧到达第二连接点12。并且，电流I2和电流I3在第二连接点12处汇合而成为400A的电流I4。该电流I4从第二连接点12向充电口8的负极端子8B流动。

图3是示出在将两个蓄电池串联连接的状态下充入从外部电源供给的电力的情况的图。在第一蓄电池2与第二蓄电池3串联连接的状态下，充电装置1的充电口8连接于充电器100。例如，充电器100是能够输出最大电压为1000V(第二值)且最大电流成为400A的最大输出350kW的电力(第二电力)的急速充电站。在该情况下，充电装置1使两个蓄电池2、3成为串联连接状态，将来自构成为350kW级的超急速充电标准的充电器100的供给电力充入各蓄电池2、3。在该情况下也是，在充电装置1侧，第一蓄电池2的电压VB1被设计成500V，第二蓄电池3的电压VB2被设计成500V。也就是说，第一蓄电池2的电压VB1与第二蓄电池3的电压VB2之和被设定为与构成为350kW级的超急速充电标准的外部电源的最大电压相同的值。如图3所示，在第一变换器4中，构成三相的下臂元件的三个开关元件41b、42b、43b成为接通。除此之外，在第二变换器5中，构成三相的上臂元件的三个开关元件51a、52a、53a成为接通。在图3所示的并联连接状态下，第一变换器4的上臂的各开关元件41a、42a、43a和第二变换器5的下臂的各开关元件51b、52b、53b均为断开。

当将来自最大输出350kW级的外部电源即充电器100的直流电力向图3所示的串联连接状态的充电装置1供给时，从充电口8的正极端子8A流入到电源电路10的第一连接点11的400A的电流I1从第一连接点11向第一蓄电池2的正极流入。并且，从第一蓄电池2的负极侧经由构成第一变换器4的三相的下臂元件的各开关元件41b、42b、43b而在三相的绕组21、22、23中流动电流I5、I6、I7。此时，在经由U相的绕组21的路径的电阻、经由V相的绕组22的路径的电阻及经由W相的绕组23的电阻的电阻是相同的电阻值的情况下，电流I5、电流I6及电流I7成为相同的电流值。电流I5从U相的绕组21经由第二变换器5的U相的上臂元件即开关元件51a而向第二蓄电池3的正极侧线PL2流入。电流I6从V相的绕组22经由第二变换器5的V相的上臂元件即开关元件52a而向第二蓄电池3的正极侧线PL2流入。电流I7从W相的绕组23经由第二变换器5的W相的上臂元件即开关元件53a而向第二蓄电池3的正极侧线PL2流入。在正极侧线PL2中，电流I5、电流I6及电流I7汇合而成为400A的电流I8，该电流I8向第二蓄电池3的正极流入。并且，从第二蓄电池3的负极侧流出到负极侧线NL2的电流I8经由第二连接点12而向充电口8的负极端子8B流动。

通过使充电装置1成为上述的图3所示的串联连接状态来进行充电，能够与输出350kW级的电力的外部电源对应。这样，充电装置1通过切换为将两个蓄电池2、3并联连接的状态和将两个蓄电池2、3串联连接的状态，能够与多个超急速充电标准对应。

如以上说明这样，根据第一实施方式的充电装置1，能够与由电压的大小不同的多个超急速充电标准构成的充电器100对应。由此，具备双端型变换器系统的充电装置1能够与150kW级的超急速充电标准和350kW级的超急速充电标准双方对应。

而且，在将两个蓄电池2、3串联连接的状态下充入来自充电器100的供给电力时，通过使电流向第一蓄电池2的负极侧与第二蓄电池3的正极侧之间的三相的绕组21、22、23的全部流动，能够将在各绕组中产生的发热量均等化。由此，能够在将来自外部的充电器100的电力充入各蓄电池2、3的期间抑制绕组温度的上升。

需要说明的是，在上述的第一实施方式中，虽然对第一蓄电池2的电压VB1和第二蓄电池3的电压VB2分别被设计成500V的情况进行了说明，但各蓄电池2、3的电压值不限定于此。例如，各蓄电池2、3的电压也可以被设计成400V。各蓄电池2、3的电压是至少比与350kW级的超急速充电标准对应的最大电压小的值，是接近于与150kW级的超急速充电标准对应的最大电压的值即可。

另外，也可以是，规定150kW级的超急速充电标准的最大电压被设定为500V，各蓄电池2、3的电压VB1、VB2被设定为400V。而且，规定350kW级的超急速充电标准的最大电压也可以被设定为900V～1000V的范围即第二值。在该情况下，以成为第二值的一半的值的方式设定各蓄电池2、3的电压VB1、VB2即可。需要说明的是，在以往的急速充电标准即50kW级的急速充电标准中，最大电压为500V且最大电流为125A。在此记载的150kW级、350kW级的超急速充电标准意味着最大电流值比以往的50kW级的急速充电标准大的充电标准。

而且，在将第一蓄电池2与第二蓄电池3串联连接的情况下，不限定于如上述的图3所示的串联连接状态那样电流流向三相的绕组21、22、23全部的连接状态。即，在两个蓄电池2、3的连接状态为串联连接的情况下，以使电流在三相的绕组21、22、23中的至少一相的绕组中流动的方式控制开关元件的接通和断开即可。也就是说，也可以从图3所示状态起，将第一变换器4的U相及W相的下臂元件即开关元件41b、43b断开，且将第二变换器5的U相及W相的上臂元件即开关元件51a、53a断开，在电流仅在V相的绕组22中流动的状态下将两个蓄电池2、3串联连接。同样，也能够实施电流仅向U相的绕组21流动的串联连接状态、电流仅向W相的绕组23流动的串联连接状态。

(第二实施方式)

第二实施方式的充电装置1构成为，在将两个蓄电池2、3并联连接的状态下将来自外部电源的电力充入各蓄电池2、3的期间，将在三相的绕组21、22、23中产生的发热量均等化。需要说明的是，在第二实施方式的说明中，关于与第一实施方式同样的结构省略说明，引用其附图标记。

在第二实施方式中，在第一蓄电池2与第二蓄电池3并联连接的状态(并联连接状态)下，以使电流在三相的绕组21、22、23的全部中流动的方式控制各变换器4、5的开关元件的接通和断开。另外，在第二实施方式中，将仅通过一相的绕组将第一蓄电池2与第二蓄电池3之间连接的状态记为单连接。

图4是用于说明第二实施方式中的并联连接状态的图。需要说明的是，在图4中省略了控制装置7和充电器100。另外，在图4中示出了在构成为上述的150kW级的超急速充电标准(最大电压500V、最大电流400A、最大输出150kW)的充电器100上连接有充电装置1的状态下的充电状态。而且，第一蓄电池2的电压VB1被设计成500V，第二蓄电池3的电压VB2被设计成500V。

如图4所示，在第一并联连接状态下，第一变换器4和第二变换器5都是，U相的上臂元件即开关元件41a、51a成为接通，V相的下臂元件即开关元件42b、52b成为接通，W相的下臂元件即开关元件43b、53b成为接通。在该第一并联连接状态下，U相的绕组21成为单连接。

当向第一并联连接状态的充电装置1供给来自最大输出150kW的外部电源即充电器100的直流电力时，从充电口8的正极端子8A向电源电路10流入400A的电流I1。该电流I1在第一连接点11处被分成向第一蓄电池2侧流动的200A的电流I2和向第二蓄电池3侧流动的200A的电流I3。

在第一蓄电池2侧，从第一连接点11向第一蓄电池2的正极流入200A的电流I2。从第一蓄电池2的负极侧向第一变换器4的下臂流动的200A的电流I2被分成通过V相的下臂元件即开关元件42b的100A的电流I4和通过W相的下臂元件即开关元件43b的100A的电流I5。电流I4从V相的下臂元件即开关元件42b向V相的绕组22流动。电流I5从W相的下臂元件即开关元件43b向W相的绕组23流动。也就是说，向V相的绕组22流动100A的电流I4，向W相的绕组23流动100A的电流I5。并且，从V相的绕组22经由第二变换器5的V相的下臂元件即开关元件52b而朝向第二连接点12流动100A的电流I4。而且，从W相的绕组23经由第二变换器5的W相的下臂元件即开关元件53b而朝向第二连接点12流动100A的电流I5。

另一方面，在第二蓄电池3侧，从第一连接点11向第一变换器4的上臂流入200A的电流I3。电流I3通过第一变换器4的U相的上臂元件即开关元件41a而向U相的绕组21流动。也就是说，向U相的绕组21流动200A的电流I3。并且，从U相的绕组21经由第二变换器5的U相的上臂元件即开关元件51a而向第二蓄电池3的正极流入200A的电流I3。之后，电流I3从第二蓄电池3的负极侧到达第二连接点12。而且，200A的电流I3、100A的电流I4及100A的电流I5在第二连接点12处汇合而成为400A的电流I6。该电流I6从第二连接点12向充电口8的负极端子8B流动。

这样，在第二实施方式中，以使200A的电流向三相的绕组21、22、23中的某一相的绕组流动且使100A的电流向剩余的两相的绕组流动的方式切换各变换器4、5的开关元件的接通和断开。也就是说，向成为单连接的绕组流动200A的电流，向成为并联连接的剩余两相的绕组分别流动100A的电流。并且，第二实施方式的控制装置7以将在充电时在各相的绕组21、22、23中产生的发热量均等化的目的来实施切换成为单连接的绕组的控制(均等化控制)。通过控制装置7实施均等化控制，能够减少在U相的绕组21中产生的发热量、在V相的绕组22中产生的发热量及在W相的绕组23中产生的发热量之差。另外，上述的图4所示的并联连接状态示出了通过均等化控制而切换的一个状态。也就是说，控制装置7能够实施均等化控制而例如从第一并联连接状态向第二并联连接状态转变，切换成为单连接的相的绕组。

图5是示出三相的绕组的温度变化的时间图。首先，在时刻t1下，充电装置1开始来自充电器100的充电。在充电开始时间点下，充电装置1成为上述的第一并联连接状态。关于各变换器4、5，U相的上臂元件即开关元件41a、51a成为接通(U相上ON)，V相的下臂元件即开关元件42b、52b成为接通(V相下ON)，W相的下臂元件即开关元件43b、53b成为接通(W相下ON)。在该第一并联连接状态下，U相的绕组21成为单连接而流动200A的电流。向V相的绕组22和W相的绕组23分别流动100A的电流。因而，在时刻t1以后，U相的绕组温度(由图5的虚线表示)变得比其他相的绕组温度高。并且，在时刻t2下，U相的绕组温度达到阈值。

在时刻t2下，关于各变换器4、5对调W相的开关元件的接通状态和断开状态，将成为单连接的绕组从U相切换为V相。在该情况下，将W相的下臂元件即开关元件43b、53b从接通切换为断开，且将W相的上臂元件即开关元件43a、53a从断开切换为接通。由此，连接状态从第一并联连接状态切换为第二并联连接状态。

在时刻t2以后，成为第二并联连接状态，向U相的绕组21流动100A的电流，因此U相的绕组温度下降。取而代之，V相的绕组22成为单连接而流动200A的电流，因此V相的绕组温度(由图5的粗实线表示)变得比其他相的绕组温度高。并且，在时刻t3下，V相的绕组温度达到阈值。

在时刻t3下，关于各变换器4、5对调U相的开关元件的接通状态和断开状态，将成为单连接的绕组从U相切换为V相。在该情况下，将U相的上臂元件即开关元件41a、51a从接通切换为断开，且将U相的下臂元件即开关元件41b、51b从断开切换为接通。由此，连接状态从第二并联连接状态切换为第三并联连接状态。

在时刻t3以后，成为第三并联连接状态，向V相的绕组22流动100A的电流，因此V相的绕组温度下降。取而代之，W相的绕组23成为单连接而流动200A的电流，因此W相的绕组温度(由图5的细实线表示)变得比其他相的绕组温度高。并且，在时刻t4下，W相的绕组温度达到阈值。

在时刻t4下，关于各变换器4、5对调V相的开关元件的接通状态和断开状态，将成为单连接的绕组从W相切换为U相。在该情况下，将V相的下臂元件即开关元件42b、52b从接通切换为断开，且将V相的上臂元件即开关元件42a、52a从断开切换为接通。由此，连接状态从第三并联连接状态切换为第四并联连接状态。

在时刻t4以后，成为第四并联连接状态，向W相的绕组23流动100A的电流，因此W相的绕组温度下降。取而代之，U相的绕组21成为单连接而流动200A的电流，因此U相的绕组温度变得比其他相的绕组温度高。这样，以在收敛为阈值以下的状态下三相的绕组温度依次变高的方式切换开关元件的接通和断开。

另外，在基于温度传感器等而知道三相的绕组21、22、23的温度的情况下，能够如上述的图5所示那样使用绕组温度和阈值来切换成为单连接的相的绕组。相对于此，在不知道三相的绕组21、22、23的温度的情况下，也可以按照U相、V相、W相的顺序规则性地切换我单连接的相的绕组(参照图6)。

图6是示出并联连接状态的切换模式的图。在图6中示出了第一并联连接状态～第六并联连接状态这六个连接状态。需要说明的是，图6所示的第一～第四并联连接状态与上述的图5所示的第一～第四并联连接状态是同样的。

在第一并联连接状态下，U相的绕组21成为单连接，关于各变换器4、5，200A的电流在U相的上臂中流动，100A的电流在V相和W相的下臂中流动。在第二并联连接状态下，V相的绕组22成为单连接，关于各变换器4、5，200A的电流在V相的下臂中流动，100A的电流在U相和W相的上臂中流动。在第三并联连接状态下，W相的绕组23成为单连接，关于各变换器4、5，200A的电流在W相的上臂中流动，100A的电流在U相和V相的下臂中流动。在第四并联连接状态下，U相的绕组21成为单连接，关于各变换器4、5，200A的电流在U相的下臂中流动，100A的电流在V相和W相的上臂中流动。在第五并联连接状态下，V相的绕组22成为单连接，关于各变换器4、5，200A的电流在V相的上臂中流动，100A的电流在U相和W相的下臂中流动。在第六并联连接状态下，W相的绕组23成为单连接，关于各变换器4、5，200A的电流在W相的下臂中流动，100A的电流在U相和V相的上臂中流动。

在从第一并联连接状态切换为第二并联连接状态时，对调W相的开关元件43a、43b、53a、53b的接通状态和断开状态，将成为单连接的绕组从U相切换为V相。在从第二并联连接状态切换为第三并联连接状态时，对调U相的开关元件41a、41b、51a、51b的接通状态和断开状态，将成为单连接的绕组从V相切换为W相。在从第三并联连接状态切换为第四并联连接状态时，对调V相的开关元件42a、42b、52a、52b的接通状态和断开状态，将成为单连接的绕组从W相切换为U相。在从第四并联连接状态切换为第五并联连接状态时，对调W相的开关元件43a、43b、53a、53b的接通状态和断开状态，将成为单连接的绕组从U相切换为V相。在从第五并联连接状态切换为第六并联连接状态时，对调U相的开关元件41a、41b、51a、51b的接通状态和断开状态，将成为单连接的绕组从V相切换为W相。然后，从第六并联连接状态向第一并联连接状态切换，能够进行上述的规则性的切换。需要说明的是，在从第六并联连接状态切换为第一并联连接状态时，对调V相的开关元件42a、42b、52a、52b的接通状态和断开状态，将成为单连接的绕组从W相切换为U相。

图7是示出并联连接状态的切换控制流程的流程图。需要说明的是，图7所示的控制流程由控制装置7在充电中反复执行。另外，图7所示的控制是在将两个蓄电池2、3并联连接的状态且电流流向三相的绕组21、22、23全部的并联连接状态下将来自外部电源的充电器100的供给电力充入各蓄电池2、3的期间实施的均等化控制。

如图7所示，控制装置7判定三相的绕组温度中的最高温的绕组温度(Max值)是否比阈值高(步骤S1)。例如，在从充电口8的正极端子8A向电源电路10流入了400A的电流的情况下，在步骤S1中，判定流动200A的电流的相的绕组温度是否超过阈值。也就是说，判定成为单连接的相的绕组温度是否超过阈值。该阈值例如被设定为能够确保充电装置1中的充电效率的规定温度。

在由于三相的绕组温度中的最高温的绕组温度比阈值高而在步骤S1中作出了肯定判定的情况下(步骤S1：是)，控制装置7以使三相的绕组21、22、23中的温度最低的相的绕组成为单连接的方式切换开关元件的接通和断开(步骤S2)。在步骤S2中，实施上述的图5所示的并联连接状态的切换控制，将成为了高温的单连接的相的绕组切换为并联连接而使绕组温度下降。当实施步骤S2后，该控制例程结束。

在由于三相的绕组温度中的最高温的绕组温度为阈值以下而在步骤S1中作出了否定判定的情况下(步骤S1：否)，该控制例程结束。

图8是示出图7所示的控制流程的变形例的流程图。图8的步骤S1是与图7的步骤S1同样的处理。如图8所示，在步骤S1中作出了肯定判定的情况下(步骤S1：是)，控制装置7以使U相、V相、W相的绕组依次成为单连接的方式切换开关元件的接通和断开(步骤S2A)。在步骤S2A中，实施上述的图6所示的规则性的并联连接状态的切换控制，将成为了高温的单连接的相的绕组切换为并联连接而使绕组温度下降。当实施步骤S2A后，该控制例程结束。

图9是示出图7所示的控制流程的别的变形例的流程图。图9的步骤S2是与图7的步骤S2同样的处理。如图9所示，控制装置7判定从在上述的第一～第六并联连接状态中的任一状态下开始充电起是否经过了一定时间(步骤S1A)。例如，判定从在第一并联连接状态下开始基于充电器100的供给电力的充电起是否经过了一定时间。或者，在步骤S1A中，判定关于第一～第六并联连接状态从自某并联连接状态切换为别的并联连接状态的定时起是否经过了一定时间。该一定时间可以预先确定为规定时间。

在由于经过了一定时间而在步骤S1A作出了肯定判定的情况下(步骤S1A：是)，该控制例程进入步骤S2。另一方面，在由于未经过一定时间而在步骤S1A中作出了否定判定的情况下(步骤S1A：否)，该控制例程结束。

图10是示出图9所示的控制流程的变形例的流程图。图10的步骤S1A是与图9的步骤S1A同样的处理，图10的步骤S2A是与图8的步骤S2A同样的处理。如图10所示，在由于并联连接状态下充入来自外部电源的供给电力的期间经过了一定时间而在步骤S1A中作出了肯定判定的情况下(步骤S1A：是)，该控制例程进入步骤S2A。该图10所示的控制流程是在不知道三相的绕组21、22、23的温度的情况下能够切换成为单连接的相的控制。

如以上说明这样，根据第二实施方式的充电装置1，减少在各相的绕组21、22、23中产生的发热量之差。由此，在将两个蓄电池2、3并联连接的状态下充入从外部的充电器100供给的电力的情况下，能够将在各相的绕组21、22、23中产生的发热量均等化。根据该充电装置1，由于能够在急速充电中将各相的绕组温度均等化，所以能够实现长时间的急速充电。

Claims (11)

1.一种充电装置，其特征在于，具备电源电路和充电口，

所述电源电路包括：

第一蓄电池；

第二蓄电池；

负载；

第一变换器，连接于所述第一蓄电池与所述负载之间；及

第二变换器，连接于所述第二蓄电池与所述负载之间，

所述电源电路构成为驱动一个所述负载，

所述充电口在将来自外部电源的电力充入所述第一蓄电池及所述第二蓄电池时与所述外部电源连接，所述充电口的正极端子连接于所述第一蓄电池的正极侧，所述充电口的负极端子连接于所述第二蓄电池的负极侧，

在从所述外部电源输出的电力是第一电力的情况下，在将所述第一电力充入所述第一蓄电池及所述第二蓄电池时，所述电源电路成为将所述第一蓄电池与所述第二蓄电池并联连接的状态，在从所述外部电源输出的电力是比所述第一电力大的第二电力的情况下，在将所述第二电力充入所述第一蓄电池及所述第二蓄电池时，所述电源电路成为将所述第一蓄电池与所述第二蓄电池串联连接的状态。

2.根据权利要求1所述的充电装置，

所述第一电力是最大电压为第一值且最大电流成为规定电流值的电力，所述第二电力是最大电压为比所述第一值大的第二值且最大电流成为所述规定电流值的电力。

3.根据权利要求2所述的充电装置，

所述第一蓄电池的电压及所述第二蓄电池的电压被设定为所述第一值，所述第一蓄电池的电压与所述第二蓄电池的电压之和被设定为所述第二值。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的充电装置，

所述负载是由交流电力驱动的三相交流电动机，

所述充电装置还具备控制装置，该控制装置构成为，在将来自所述外部电源的电力充入所述第一蓄电池及所述第二蓄电池时，实施减少在所述三相交流电动机的三相的绕组中分别产生的发热量之差的均等化控制。

5.根据权利要求4所述的充电装置，

所述第一变换器及所述第二变换器分别具有与所述三相交流电动机的各相对应的开关元件，

所述控制装置构成为，作为所述均等化控制，实施切换所述开关元件的接通和断开的控制。

6.根据权利要求5所述的充电装置，

所述第一变换器及所述第二变换器分别具有包含于各相的上下臂的六个所述开关元件，

所述控制装置构成为，在将所述第一蓄电池与所述第二蓄电池并联连接并将所述第一电力充入所述第一蓄电池及所述第二蓄电池时，作为所述均等化控制，将所述开关元件的接通和断开控制成在三相中的某一相的绕组中流动的电流的第一电流值比在剩余的两相的绕组中流动的电流的第二电流值大的连接状态。

7.根据权利要求6所述的充电装置，

所述控制装置构成为，在所述三相的绕组的温度中的某一相的温度比规定阈值高的情况下，以使所述第一电流值的电流在所述三相的绕组中的温度最低的绕组中流动的方式切换所述开关元件的接通和断开。

8.根据权利要求6所述的充电装置，

所述控制装置构成为，在所述三相的绕组的温度中的某一相的温度比规定阈值高的情况下，以使所述第一电流值的电流依次在U相的绕组、V相的绕组及W相的绕组中流动的方式切换所述开关元件的接通和断开。

9.根据权利要求6所述的充电装置，

所述控制装置构成为，在所述均等化控制中经过了规定时间的情况下，以使所述第一电流值的电流在所述三相的绕组中的温度最低的绕组中流动的方式切换所述开关元件的接通和断开。

10.根据权利要求6所述的充电装置，

所述控制装置构成为，在所述均等化控制中经过了规定时间的情况下，以使所述第一电流值的电流依次在U相的绕组、V相的绕组及W相的绕组中流动的方式切换所述开关元件的接通和断开。

11.根据权利要求5～10中任一项所述的充电装置，

所述控制装置构成为，在将所述第一蓄电池与所述第二蓄电池串联连接并将所述第二电力充入所述第一蓄电池及所述第二蓄电池时，作为所述均等化控制，使包含于所述第一变换器的开关元件中的三相全部的下臂元件接通，且使包含于所述第二变换器的开关元件中的三相全部的上臂元件接通。

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