JP2012029386A

JP2012029386A - 充電器

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Publication number: JP2012029386A
Application number: JP2010163517A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kasashima; 吉亮笠島
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-21
Also published as: JP5419290B2

Abstract

【課題】常に最大の出力電力で充電を行い、短時間で充電を終了させることができる充電器を提供する。
【解決手段】バッテリーに供給される出力電流を制御するドライブ回路６１と、ドライブ回路６１にドライブ信号を送信するＭＰＵ部９とを備えた充電器であって、ＭＰＵ部９は、バッテリーに入力できる許容電流等に基づいて算出した複数の最大出力電流の候補値のうち、最小値を目標出力電流値として設定し（ＳＴ７）、目標出力電流値と出力センサ７３により検出された出力電流とのフィードバック演算を行い、目標出力電流値と出力電流との差分がゼロになるように出力電流を増減させるドライブ信号を生成する（ＳＴ９）ことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、充電器に関し、特に、電気自動車等の電動車に搭載されたバッテリーを充電する充電器に関する。

従来の充電器として、スイッチングレギュレータを備えたものが知られている（例えば、特許文献１または２参照）。
これらの充電器では、交流電源から供給された交流の入力電流が、スイッチングレギュレータにより直流の出力電流に整流されてバッテリーに供給される。
なお、これらの充電器では、短時間で充電を終了させるために最大の出力電流をバッテリーに供給しようとしているが、スイッチングレギュレータに入力できる入力電流には上限（許容入力電流）があるため、入力電流がこの許容入力電流を超えないように、出力電圧の増加に応じて出力電流を低減させている。

また、他の充電器として、電子制御ユニットから受信した電流指令値に基づいてバッテリーを充電する充電器（例えば、特許文献３参照）が知られている。
この充電器では、交流の入力電流を整流した出力電流が、バッテリーの状態等に応じて決定された電流指令値と一致するように制御されてバッテリーに供給されている。

特開２００７−２２１９９３号公報特開２００７−２２１９９２号公報特開平７−２３５３５号公報

しかしながら、上記特許文献１ないし３に記載の充電器は、いずれも充電器に設けられた素子等の耐性や、バッテリーの状態等に応じて一義的に決まる出力電流でバッテリーの充電が行われるものにすぎなかった。
そのため、充電中の周囲環境の影響や充電器の状態により必要以上に出力電流が低下してしまい、バッテリーに供給できる最大の出力電力で充電を行うことができなくなり、短時間で充電を終了させることができないという問題が生じていた。

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、常にバッテリーに供給できる最大の出力電力で充電を行い、短時間で充電を終了させることが可能な充電器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る充電器は、電動車を制御する電子制御ユニットからのＣＡＮ信号によって制御され、交流の入力電力に基づいて直流の出力電力を生成し、該出力電力を用いて電動車に搭載されたバッテリーを充電する充電器であって、
パワー部とパワー部を制御する制御部とを備え、
パワー部は、入力電力を整流して直流電力を生成する第１整流部と、フルブリッジ回路、および該フルブリッジ回路を駆動するドライブ回路から構成され、直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、交流電力を整流してバッテリーに供給される出力電力を生成する第２整流部と、第１整流部に入力された入力電流および入力電圧を検出する入力センサと、第２整流部から出力された出力電流および出力電圧を検出する出力センサとを有し、
制御部は、電子制御ユニットからＣＡＮ信号を受信するとともに、ドライブ回路にドライブ信号を送信するように構成され、出力電流の目標値の候補として、ＣＡＮ信号に含まれる出力電流の指令値を第１候補値、パワー部に入力できる許容入力電流に基づいて算出した出力電流値を第２候補値、パワー部が出力できる許容出力電力に基づいて算出した出力電流値を第３候補値とし、これら候補値を含む複数の候補値から出力電流値が最小となる候補値を目標出力電流値として設定する目標出力電流値設定部と、目標出力電流値と出力センサにより検出された出力電流との差分がゼロになるようにドライブ信号を生成するドライブ信号生成部とを有することを特徴とする。

この構成によれば、充電中の充電器を含む充電器の状態等が考慮された第１〜第３候補値を含む候補値の中から目標出力電流値が設定され、この目標出力電流値に一致する出力電流でバッテリーの充電が行われるので、常にバッテリーに供給できる最大の出力電力で充電を行うことができ、短時間で充電を終了させることができる。

上記第２候補値は、パワー部に入力できる許容入力電流と入力センサにより検出された入力電圧とパワー部の効率との乗算値を、出力センサにより検出された出力電圧で除算した値に基づいて算出された出力電流値とし、上記第３候補値は、パワー部が出力できる許容出力電力を出力センサにより検出された出力電圧で除算した値とすることができる。

上記構成における複数の候補値には、パワー部が出力できる許容出力電流値である第４候補値が含まれていることが好ましい。

また、上記構成における複数の候補値には、入力電圧と入力電流との関係を示す入力電流関数に基づいて算出された出力電流値である第５候補値が含まれていることが好ましい。

さらに、上記構成における複数の候補値には、第１整流部、インバータ部、第２整流部のうちの少なくとも１つの温度を検出する温度センサにより検出された温度と出力電流との関係を示す温度テーブルに基づいて算出される出力電流値である第６候補値が含まれていることが好ましい。

これらの構成によれば、目標出力電流値となる複数の候補値に、パワー部が出力できる許容出力電流値（第４候補値）、入力電圧に応じて入力電流の上限が規定された入力電流関数に基づく出力電流値（第５候補値）、パワー部の温度に応じて出力電流の上限が規定された温度テーブルに基づく出力電流値（第６候補値）がさらに含まれる。
このため、入力電圧の低下により入力電流が過大となって充電が停止したり、温度上昇により充電器が損傷したりするのを防ぐことができる。

また、上記構成における制御部は、ＣＡＮ信号に含まれる出力電圧の電圧指令値と出力センサにより検出された出力電圧とを比較して、出力センサにより検出された出力電圧が電圧指令値よりも高い場合に、ドライブ信号の生成を停止させる充電条件判定部をさらに有してもよい。

さらに、上記構成における制御部は、入力センサにより検出された入力電流または入力電圧、出力センサにより検出された出力電流または出力電圧、温度センサにより検出された温度のうちの少なくとも１つの異常を検知して、バッテリーの充電を停止させるための信号を電子制御ユニットに出力するフェイルセーフ部をさらに有してもよい。

この構成によれば、フェイルセーフ部により充電器の過電流、過電圧、過温度等の異常が検知されると、バッテリーの充電が停止されるので、充電器やバッテリーが損傷するのを防ぐことができる。

なお、本明細書における「パワー部に入力できる許容入力電流」とは、パワー部の種類や性能等、例えば、パワー部内に設けられたインバータ部等の仕様によって決まる、パワー部に入力できる最大の電流のことをいう。
このため、許容入力電流を超える電流がパワー部に入力されると、パワー部内部の素子が損傷したり、充電器の効率が極端に低下したりする。
また、本明細書における「パワー部が出力できる許容出力電流」や「パワー部が出力できる許容出力電力」等も同様のこととする。

一方、本明細書における「最大の出力電力」、「最大の出力電流」等とは、パワー部の種類や性能等により決まるものをいうが、パワー部の状態や、周囲環境の影響により、刻一刻と変わるものである。

本発明によれば、常にバッテリーに供給できる最大の出力電力で充電を行うことができ、短時間で充電を終了させることが可能な充電器を提供することができる。

本発明に係る充電器の構成を示すブロック図である。本発明における第１整流部の構成を示す回路図である。本発明におけるインバータ部および第２整流部の構成を示す回路図である。本発明におけるＭＰＵ部の構成を示すブロック図である。本発明に係る充電器の充電制御アルゴリズムを示すブロック図である。本発明における入力電流関数（ＡＣ１００Ｖ系の場合）を示す図である。本発明における入力電流関数（ＡＣ２００Ｖ系の場合）を示す図である。本発明における温度テーブルを示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る充電器の好ましい実施形態について説明する。

［充電器を用いた充電システム全体の構成］
図１に示すように、本発明に係る充電器３を用いた充電システム１は、電子制御ユニット（ＥＶ−ＥＣＵ）２と相互に通信可能な充電器３を備え、１００Ｖ／２００Ｖ系の商用交流電源から供給された交流の入力電力に基づいて直流の出力電力を生成し、その出力電力を用いて電気自動車に搭載されたバッテリー４を充電するシステムである。

充電器３は、第１整流部５、インバータ部６および第２整流部７を含むパワー部８と、ＭＰＵ部９を含む制御部１０から構成されている。
商用交流電源から供給された交流の入力電力は、第１整流部５で直流電力に整流されてインバータ部６に供給され、インバータ部６に設けられたフルブリッジ回路６２により交流電力に変換される。
そして、変換された交流電力はトランスからなる昇圧回路（不図示）で昇圧されて第２整流部７に供給された後に、第２整流部７で整流および平滑されて直流の出力電力としてバッテリー４に供給される。

図２に示すように、第１整流部５は、ノイズフィルタ５１と、ダイオードブリッジ回路Ｄ_１と、アクティブフィルタ５２と、電解コンデンサＣ_１から構成されている。
第１整流部５では、商用交流電源から供給された交流の入力電力が、ノイズフィルタ５１を経由してダイオードブリッジ回路Ｄ_１で直流電力に整流された後、アクティブフィルタ５２に供給されて昇圧される。
そして、昇圧された直流電力が、電解コンデンサＣ_１で平滑されてインバータ部６に供給される。

また、第１整流部５は、力率改善用ＩＣおよび周辺回路からなる力率改善部５３と、ダイオードブリッジ回路Ｄ_１で整流された後の入力電流および入力電圧を検出する入力センサ５４と、温度検出用のサーミスタからなる温度センサ５５と、入力電力の受電信号を検出する受電信号検出回路５６と、起動スイッチＳ_１を有している。

図３に示すように、インバータ部６は、パルストランス等で構成されたドライブ回路６１と、４個のＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のスイッチ素子がフルブリッジ接続されたフルブリッジ回路６２と、温度検出用のサーミスタからなる温度センサ６３と、微小抵抗Ｒ_１に流れるフルブリッジ回路の過電流を検出する過電流保護回路６４を有している。
インバータ部６では、第１整流部５から供給された直流電力が、フルブリッジ回路６２で交流電力に変換された後、トランスＴ_１からなる昇圧回路で昇圧されて第２整流部７に供給される。ドライブ回路６１は、ＭＰＵ部９で生成されたドライブ信号に基づいて、フルブリッジ回路６２の各スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦさせる。

第２整流部７は、ダイオードブリッジ回路Ｄ_２と、ＬＣフィルタ７１と、ノイズフィルタ７２から構成されている。第２整流部７では、インバータ部６から供給された交流電力が、ダイオードブリッジ回路Ｄ_２で再び直流電力に変換される。そして、この直流電力は、ＬＣフィルタ７１で平滑された後にノイズフィルタ７２を経由し、直流の出力電力としてバッテリー４に供給される。

また、第２整流部７は、ノイズフィルタ７２を経由した出力電流および出力電圧を検出する出力センサ７３と、温度検出用のサーミスタからなる温度センサ７４と、出力電圧の過電圧を検出する過電圧保護回路７５と、微小抵抗Ｒ_２に流れる出力電流の過電流を検出する過電流保護回路７６とを有している。

なお、入力センサ５４、出力センサ７３および温度センサ５５、６３、７４により検出された入力電流等の情報は、ＭＰＵ部９に送信されるとともに、ＭＰＵ部９の周辺に設けられたＥＥＰＲＯＭに監視情報として保存される。

［ＭＰＵ部の構成］
図４に示すように、ＭＰＵ部９は、充電制御部９１と、フェイルセーフ部９２と、ドライブ信号生成部９３と、ＣＡＮ信号受信部９４と、ＣＡＮ信号送信部９５と、アナログ入力部９６と、デジタル入力部９７と、デジタル出力部９８と、力率制御部９９を有している。

アナログ入力部９６には、入力センサ５４により検出された入力電流および入力電圧、出力センサ７３により検出された出力電流および出力電圧、温度センサ５５、６３、７４により検出されたパワー部８の各モジュール（第１整流部５、インバータ部６および第２整流部７）の温度等のアナログ信号が入力される。
デジタル入力部９７には、受電信号検出回路５６により検出された受電信号、過電圧保護回路７５や過電流保護回路６４、７６により検出された過電圧、過電流等に関するデジタル信号が入力される。また、ＣＡＮ信号受信部９４には、電子制御ユニット２から送信された出力電流の電流指令値、出力電圧の電圧指令値を含むＣＡＮ信号が入力される。
なお、アナログ入力部９６、デジタル入力部９７およびＣＡＮ信号受信部９４では、アナログ信号、デジタル信号およびＣＡＮ信号が、それぞれ対応する物理量をもった内部信号に変換されるが、説明の便宜上、以下、アナログ信号、デジタル信号およびＣＡＮ信号のまま説明する。

充電制御部９１は、目標出力電流値設定部９１Ａと充電条件判定部９１Ｂから構成されている。充電制御部９１には、アナログ入力部９６を経由したアナログ信号と、ＣＡＮ信号受信部９４を経由したＣＡＮ信号が入力される。

目標出力電流値設定部９１Ａでは、上記アナログ信号およびＣＡＮ信号に基づいて各種演算が行われ、目標出力電流値が設定される。
目標出力電流値には、６つの出力電流候補値、すなわち、ＣＡＮ信号に含まれる出力電流の電流指令値（第１候補値）と、パワー部８に入力できる許容入力電流に基づいて算出した出力電流値（第２候補値）と、パワー部８が出力できる許容出力電力に基づいて算出した出力電流値（第３候補値）と、パワー部８が出力できる許容出力電流値（第４候補値）と、入力電圧と入力電流との関係を示す入力電流関数に基づいて算出された出力電流値（第５候補値）と、温度センサ５５、６３、７４により検出された温度の最大値と出力電流との関係を示す温度テーブルに基づいて算出された出力電流値（第６候補値）のうちの最小値が設定される。
なお、第１候補値ないし第６候補値の具体的な算出方法については、後段の充電制御アルゴリズムのところで詳しく説明する。

充電条件判定部９１Ｂでは、上記アナログ信号およびＣＡＮ信号に基づいて充電の開始（または継続）および停止が判定される。具体的には、ＣＡＮ信号に含まれる出力電圧の電圧指令値と出力センサ７３により検出された実際の出力電圧との比較が行われ、出力センサ７３により検出された出力電圧が電圧指令値よりも高い場合に、後述するドライブ信号生成部９３でドライブ信号が生成されるのを停止させる。
一方、出力センサ７３により検出された出力電圧が電圧指令値よりも低い場合には、目標出力電流値設定部９１Ａで設定された目標出力電流値がドライブ信号生成部９３に出力される。
なお、充電を開始する場合には、充電条件判定部９１Ｂで生成された充電起動信号が、デジタル出力部９８を経由して第１整流部５に入力されることにより、起動スイッチＳ_１がＯＮされる。

ドライブ信号生成部９３では、目標出力電流値設定部９１Ａで設定された目標出力電流値と出力センサ７３により検出された出力電流とのフィードバック演算（ＰＩＤ演算）によるフィードバック制御が行われ（図５のＳＴ９参照）、目標出力電流値と出力センサ７３により検出された出力電流との差分がゼロになるように出力電流を増減させるドライブ信号が生成される。生成されたドライブ信号は、インバータ部６のドライブ回路６１に出力される。

フェイルセーフ部９２は、故障診断部９２Ａと、冷却要求制御部９２Ｂから構成されている。
故障診断部９２Ａでは、アナログ入力部９６を経由したアナログ信号と、デジタル入力部９７を経由したデジタル信号と、ＣＡＮ信号受信部９４を経由したＣＡＮ信号に基づいて、入力センサ５４、出力センサ７３および温度センサ５５、６３、７４等の故障状態が検知されたり、パワー部８の各モジュールの異常電圧等が検知されたりする。
故障診断部９２Ａで検知された故障状態や、異常電圧等の情報は、ＭＰＵ部９の周辺に設けられたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭに記憶される。また、故障診断部９２Ａで各モジュールの温度上昇が検知された場合は、冷却要求制御部９２Ｂから各モジュールの温度上昇を抑えるための冷却要求が、ＣＡＮ信号送信部９５に出力される。

力率制御部９９では、力率を高めるために、出力センサ７３により検出された出力電圧と、入力センサ５４により検出された入力電圧に基づいて第１整流部５の力率改善部５３に出力されるドライブ信号が生成される。
なお、力率改善部５３では、そのドライブ信号に基づいてアクティブフィルタ５２を構成するスイッチ素子がＯＮ／ＯＦＦされることで、アクティブフィルタ５２から出力される直流電圧が増幅されて力率が改善される。

上記のように、充電器３では、充電中のパワー部８の状態等が考慮された複数の候補値の中から目標出力電流値を設定し、ドライブ信号生成部９３で生成されたドライブ信号に基づいて、インバータ部６で出力電流と目標出力電流値を一致させることができるので、常にバッテリー４に供給できる最大の出力電力で充電を行うことができ、短時間で充電を終了させることができる。

［充電制御アルゴリズム］
次に、図５を参照して、本発明に係る充電器３を用いた充電システム１の充電制御アルゴリズムについて説明する。充電システム１では、バッテリー４に供給する出力電力の制御が、下記のステップで行われる。

まず、目標出力電流値設定部９１ＡにＣＡＮ信号に含まれる出力電流の指令値が目標出力電流値の第１候補値として設定される。また、目標出力電流値設定部９１Ａで、アナログ入力部９６を経由したアナログ信号に基づいて、目標出力電流値の第２候補値ないし第６候補値が算出される（ＳＴ２〜ＳＴ６）。

第２候補値は、パワー部８に入力できる許容入力電流に基づいて算出される。具体的には、入力センサ５４により検出された入力電圧と、パワー部８に入力できる許容入力電流（本実施形態では、１４．３Ａ）と、パワー部８の効率から出力電力が算出され（ＳＴ１）、この出力電力と、出力センサ７３により検出された出力電圧と、パワー部８の効率のバラツキ等を補正するＫ値から第１候補値が算出される（ＳＴ２）。
本実施形態におけるパワー部８の効率は、１００Ｖ系の商用交流電源を用いた場合８５％となり、２００Ｖ系の商用交流電源を用いた場合８８％となる。
また、本実施形態におけるＫ値は、入力センサ５４により検出された入力電流に応じて０．９〜１．１の間で設定される可変値である。
なお、本実施形態では、パワー部８の効率とＫ値を分けて演算しているが、ＳＴ１でＫ値を含めたパワー部８の効率を用いて演算してもよい。

第３候補値は、パワー部８が出力できる許容出力電力と、出力センサ７３により検出された出力電圧から算出され（ＳＴ３）、第４候補値は、パワー部８が出力できる許容出力電流から算出される（ＳＴ４）。

第５候補値は、入力センサ５４により検出された入力電圧と、入力電流関数に基づいて算出された入力電流の上限値と、パワー部８の効率と、出力センサ７３により検出された出力電圧から算出される（ＳＴ５）。

パワー部８には、外部環境の変化等により入力電圧が低下した場合に、入力電流が過大となってブレーカーが作動し、充電が停止してしまうのを防ぐために、入力電圧を変数とし、この入力電圧に応じて入力電流の上限値が設定される電圧リミットモードが設けられている。
入力電流関数は、この電圧リミットモードを考慮した入力電圧と入力電流の関係を示す関数である。

図６に１００Ｖ系の商用交流電源を用いた場合の入力電流関数の一例を示す。
同図に示すように、入力電流関数に基づいて算出される入力電流は、入力電圧が９５Ｖ以上の場合、パワー部８に入力できる許容入力電流（最大電流）となり、入力電圧が９５Ｖより小さく、かつ８５Ｖ以上の場合、電圧リミットモードにより制限された電流となり、入力電圧が８５Ｖより小さい場合、ゼロ（充電停止）となる。

また、図７に２００Ｖ系の商用交流電源を用いた場合の入力電流関数の一例を示す。
同図に示すように、この場合の入力電流は、入力電圧が１８２Ｖ以上の場合、パワー部８に入力できる許容入力電流（最大電流）となり、入力電圧が１８２Ｖより小さく、かつ１７２Ｖ以上の場合、電圧リミットモードにより制限された電流となり、入力電圧が１７２Ｖより小さい場合、ゼロ（充電停止）となる。

第６候補値は、温度センサ５５、６３、７４により検出された温度と出力電流との関係を示す温度テーブルに基づいて算出される（ＳＴ６）。
パワー部８には、各モジュール（第１整流部５、インバータ部６および第２整流部７）の温度が上昇した場合に、出力電流を直線的または段階的に減少させていく温度リミットモードが設けられており、これにより、パワー部８の内部損失（発熱量）が減っていくため、各モジュールの温度上昇を防ぎながらバッテリー４の充電を安全に継続することができる。

温度テーブルでは、この温度リミットモードが考慮されている。
図８に示すように、温度テーブルにおける出力電流は、温度センサ５５、６３、７４により検出された温度の最大値があらかじめ設定された温度（９５℃）以下の場合、パワー部８が出力できる許容出力電流（最大電流）となり、９５℃より大きく、かつ充電停止温度（１０５℃）より小さい場合、温度リミットモードにより制限された負の傾きをもつ電流となり、充電停止温度（１０５℃）以上の場合、ゼロ（充電停止）となる。

なお、上記第５候補値および第６候補値は、第１候補値ないし第４候補値に基づく出力電流をさらに制限したものであり、外部環境の変化等により入力電圧が低下した場合や、温度が上昇した場合にバッテリー４に供給できる最大の出力電流である。

ＳＴ１〜ＳＴ６で各候補値が算出されると、目標出力電流値設定部９１Ａで、ＣＡＮ信号受信部９４に入力されたＣＡＮ信号に含まれる電流指令値（第１候補値）と、第２候補値ないし第６候補値が比較される。
第１候補値ないし第６候補値からなる６つの候補値は、それぞれ異なる条件下で算出されたバッテリー４に供給できる最大の出力電流値であり、バッテリー４に供給される出力電流がこれら６つの候補値のいずれかの値を超えると、パワー部８やバッテリー４に負担がかかってしまうおそれがある。このため、目標出力電流値設定部９１Ａでは、これら６つの候補値のうち、最小値が目標出力電流値（目標値Ａ）として設定される（ＳＴ７）。

続いて、充電条件判定部９１Ｂでは、ＣＡＮ信号に含まれる出力電圧の電圧指令値と出力センサ７３により検出された実際の出力電圧との比較が行われ、充電の開始（継続）および停止が判定される（ＳＴ８）。
具体的には、出力センサ７３により検出された出力電圧が電圧指令値よりも高い場合は、充電停止と判定され、ドライブ信号生成部９３におけるドライブ信号の生成が停止させられる。
一方、出力センサ７３により検出された出力電圧が電圧指令値よりも低い場合は、充電継続と判定され、目標出力電流値設定部９１Ａで設定された目標出力電流値がドライブ信号生成部９３に出力される。

充電継続と判定されると、ドライブ信号生成部９３では、目標出力電流値設定部９１Ａで設定された目標出力電流値と出力センサ７３により検出された出力電流のフィードバック演算（ＰＩＤ演算）によるフィードバック制御が行われ、目標出力電流値と出力センサ７３により検出された出力電流との差分がゼロになるように出力電流を増減させるドライブ信号が生成される（ＳＴ９）。
具体的には、目標出力電流値設定部９１Ａで設定された目標出力電流値と出力センサ７３により検出された出力電流との差分から得られるエラー値に対して、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）の演算が行われ、それぞれ加算される。
そして、この加算された値を用いて、ドライブ信号生成部９３に設けられたマルチファンクションタイマーユニット（ＭＴＵ）により２相のドライブ信号が生成される。

なお、故障診断部９２Ａで、入力センサ５４、出力センサ７３および温度センサ５５、６３、７４の故障が検知されたり、パワー部８の各モジュールの電圧異常等が検知されたりした場合、ドライブ信号生成部９３では、目標出力電流値設定部９１Ａで設定された目標出力電流値および出力センサ７３により検出された出力電流が更新されず、故障や異常が検知される前の目標出力電流値および出力電流を用いてフィードバック制御が行われる。

上記のように、本発明に係る充電器３を用いた充電システム１によれば、第１候補値ないし第４候補値に基づいて目標出力電流値を設定することで、充電中のパワー部８の状態等を考慮して出力電流を最大にすることができる。
また、上記候補値に第５候補値および第６候補値を含めて目標出力電流値を設定することで、第１候補値ないし第４候補値で設定された出力電流を制限して安全にバッテリー４を充電することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態に係る充電器３では、目標出力電流値の候補値として、第１候補値ないし第６候補値の６つが含まれているが、少なくとも第１候補値ないし第３候補値が含まれていれば、常にバッテリーに供給できる最大の出力電力で充電を行うことができ、短時間で充電を終了させることができる。ただし、充電器３をより安全に動作させるためには第４候補値ないし第６候補値も必要になる。

また、上記実施形態に係る充電器３では、ドライブ信号生成部９３で生成されたドライブ信号がドライブ回路６１に直接入力されているが、故障診断部９２Ａでパワー部８の各モジュールの故障や異常が検知された場合に動作するラッチ回路を経由させて、ドライブ信号生成部９３から出力されるドライブ信号をブロック可能としてもよい。

１充電システム
２電子制御ユニット
３充電器
４バッテリー
５第１整流部
６インバータ部
７第２整流部
８パワー部
９ＭＰＵ部
１０制御部
５４入力センサ
５５温度センサ
６１ドライブ回路
６２フルブリッジ回路
６３温度センサ
７３出力センサ
７４温度センサ
９１充電制御部
９１Ａ目標出力電流値設定部
９１Ｂ充電条件判定部
９２フェイルセーフ部
９２Ａ故障診断部
９２Ｂ冷却要求制御部
９３ドライブ信号生成部
９４ＣＡＮ信号受信部
９５ＣＡＮ信号送信部
９６アナログ入力部
９７デジタル入力部
９８デジタル出力部
９９力率制御部

Claims

電動車を制御する電子制御ユニットからのＣＡＮ信号によって制御され、交流の入力電力に基づいて直流の出力電力を生成し、該出力電力を用いて前記電動車に搭載されたバッテリーを充電する充電器であって、
パワー部と前記パワー部を制御する制御部とを備え、
前記パワー部は、
前記入力電力を整流して直流電力を生成する第１整流部と、
フルブリッジ回路、および該フルブリッジ回路を駆動するドライブ回路から構成され、前記直流電力を交流電力に変換するインバータ部と、
前記交流電力を整流して前記バッテリーに供給される前記出力電力を生成する第２整流部と、
前記第１整流部に入力された入力電流および入力電圧を検出する入力センサと、前記第２整流部から出力された出力電流および出力電圧を検出する出力センサとを有し、
前記制御部は、前記電子制御ユニットから前記ＣＡＮ信号を受信するとともに、前記ドライブ回路にドライブ信号を送信するように構成され、
前記出力電流の目標値の候補として、前記ＣＡＮ信号に含まれる前記出力電流の指令値を第１候補値、
前記パワー部に入力できる許容入力電流に基づいて算出した出力電流値を第２候補値、
前記パワー部が出力できる許容出力電力に基づいて算出した出力電流値を第３候補値とし、
これら候補値を含む複数の候補値から出力電流値が最小となる候補値を目標出力電流値として設定する目標出力電流値設定部と、
前記目標出力電流値と前記出力センサにより検出された出力電流との差分がゼロになるように前記ドライブ信号を生成するドライブ信号生成部とを有することを特徴とする充電器。
前記第２候補値は、前記パワー部に入力できる許容入力電流と前記入力センサにより検出された入力電圧と前記パワー部の効率との乗算値を、前記出力センサにより検出された出力電圧で除算した値に基づいて算出された出力電流値であり、
前記第３候補値は、前記パワー部が出力できる許容出力電力を前記出力センサにより検出された出力電圧で除算した値であることを特徴とする請求項１に記載の充電器。
前記パワー部が出力できる許容出力電流値を第４候補値とし、前記複数の候補値に前記第４候補値が含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の充電器。
前記入力電圧と前記入力電流との関係を示す入力電流関数に基づいて算出された出力電流値を第５候補値とし、前記複数の候補値に前記第５候補値が含まれることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の充電器。
前記パワー部は、前記第１整流部、前記インバータ部、前記第２整流部のうちの少なくとも１つの温度を検出する温度センサをさらに含み、
前記温度センサにより検出された温度と前記出力電流との関係を示す温度テーブルに基づいて算出される出力電流値を第６候補値とし、前記複数の候補値に前記第６候補値が含まれることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の充電器。
前記制御部は、前記ＣＡＮ信号に含まれる前記出力電圧の電圧指令値と前記出力センサにより検出された出力電圧とを比較して、前記出力センサにより検出された出力電圧が前記電圧指令値よりも高い場合に、前記ドライブ信号の生成を停止させる充電条件判定部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の充電器。
前記制御部は、前記入力センサにより検出された入力電流または入力電圧、前記出力センサにより検出された出力電流または出力電圧、前記温度センサにより検出された温度のうちの少なくとも１つの異常を検知して、前記バッテリーの充電を停止させるための信号を前記電子制御ユニットに出力するフェイルセーフ部をさらに有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の充電器。