JP2013247817A

JP2013247817A - 充電器制御システム

Info

Publication number: JP2013247817A
Application number: JP2012121477A
Authority: JP
Inventors: Kohei Yoshida; 恒平吉田; Tadayoshi Kachi; 忠義可知
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: JP6024209B2

Abstract

【課題】システム全体としての効率改善に最適な力率改善回路の目標出力電圧を決定する。
【解決手段】力率改善回路３０とＤＣ−ＤＣコンバータ４０を含む充電器制御システムは、充電動作時に、力率改善回路３０の出力側に設けられたコンデンサＣ２の端子間電圧を目標電圧に制御する制御部８０を備え、制御部８０は、その目標電圧を、力率改善回路３０の入力とＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される充電器制御システムに関する。

従来、電気自動車やプラグインハイブリット車等の車両に搭載される充電器制御システムとして、例えば、系統ＡＣ電圧をバッテリーＤＣ電圧に変換してバッテリーを充電する充電器制御システムがある。

このような充電器制御システムでは、例えば、力率改善回路により系統ＡＣ電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）を一時的に昇圧した後、ＤＣ−ＤＣコンバータによりバッテリーＤＣ電圧（例えばＤＣ２４０Ｖ）に降圧してバッテリーを充電する構成が用いられている。ここでは、力率改善回路の出力電圧（ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧でもある）が所定の目標出力電圧（例えばＤＣ３８０Ｖ）になるように制御が行われている。

このような構成の充電器制御システムでは、力率改善回路とＤＣ−ＤＣコンバータの各々の回路損失によって全体としての効率が決定される。力率改善回路とＤＣ−ＤＣコンバータの各々の回路損失は、充電器制御システムの入出力と力率改善回路の出力電圧等の影響を受ける。そこで、充電器制御システムの入出力が決定したときに、その入出力の下での力率改善回路とＤＣ−ＤＣコンバータの回路損失の和が最小になるような、力率改善回路の目標出力電圧を決定するように制御することが望まれる。

なお、回路の損失を低減して全体としての効率改善を図る技術として、次のような技術が知られている。例えば、直流電圧を可変制御するように構成されたコンバータおよびコンバータ出力電圧を交流電圧に変換するインバータを含む電動機駆動制御システムにおいて、システム全体効率を向上させる技術がある。この技術では、直流電源、コンバータ、インバータおよび電動機のそれぞれでの電力損失推定に基づき、システム全体での電力損失の総和が最小値となるような最適電圧に対応させて、かつ、電動機の誘起電圧よりも高い範囲内でコンバータの出力電圧指令値を設定するよう制御が行われる（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−３２５３５１号公報

本発明は、上記実情に鑑み、システム全体としての効率改善に最適な力率改善回路の目標出力電圧を決定することができる充電器制御システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る充電器制御システムは、力率改善回路とＤＣ−ＤＣコンバータを含む充電器制御システムであって、充電動作時に、前記力率改善回路の出力側に設けられたコンデンサの端子間電圧を目標電圧に制御する制御部を備え、前記制御部は、前記目標電圧を、前記力率改善回路の入力と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定することを特徴とする。

本発明の他の一態様に係る充電器制御システムは、力率改善回路とＤＣ−ＤＣコンバータを含む双方向充電器制御システムであって、充電動作時には前記力率改善回路の出力側に設けられたコンデンサの端子間電圧を目標電圧に制御すると共に、回生動作時には前記力率改善回路の入力側に設けられたコンデンサの端子間電圧を目標電圧に制御する制御部を備え、前記制御部は、前記回生動作時に、前記目標電圧を、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力と前記力率改善回路の出力とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定することを特徴とする。

本発明によれば、システム全体としての効率改善に最適な力率改善回路の目標出力電圧を決定することができる。

実施形態１に係る充電器制御システムの構成例を示す図である。充電動作時用のＰＦＣ回路及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの損失特性マップの一例を示す図である。回生動作時用のＰＦＣ回路及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの損失特性マップの一例を示す図である。充電動作時用のＰＦＣ回路及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの損失特性マップの他の一例を示す図である。充電動作時用のＰＦＣ回路及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの損失特性マップの他の一例を示す図である。充電動作時用のＰＦＣ回路及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの損失特性マップの他の一例を示す図である。回生動作時用のＰＦＣ回路及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの損失特性マップの他の一例を示す図である。実施形態２に係る充電器制御システムの構成例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
[実施形態１]
本発明の実施形態１に係る充電器制御システムは、例えば電気自動車やプラグインハイブリット車等の車両に搭載される双方向充電器制御システムであり、外部から入力される系統ＡＣ電圧を車両高圧バッテリーＤＣ電圧に変換して車両高圧バッテリーを充電する充電動作に加え、車両高圧バッテリーＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換して外部に出力する回生動作を行う構成を有する。

図１は、本実施形態に係る充電器制御システムの構成例を示す図である。
図１に示したように、本実施形態に係る充電器制御システムは、ＡＣ入出力部１０と、フィルタ回路２０と、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路（力率改善回路）３０と、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０と、フィルタ回路５０と、リレー回路６０と、車両高圧バッテリー７０と、制御部８０を含む。

ＡＣ入出力部１０は、ＡＣ入力端子１１と、ＡＣ出力端子１２と、スイッチ１３、１４を含む。ＡＣ入力端子１１は、図示しない系統ＡＣ電源のコンセントに接続される。ＡＣ出力端子１２は、図示しない家電製品等の電気器具のプラグに接続される。ＡＣ入力端子１１及びＡＣ出力端子１２は、スイッチ１３、１４を介して、フィルタ回路２０の一方の端子対に接続されている。そして、スイッチ１３、１４の切り替えにより、ＡＣ入力端子１３とフィルタ回路２０の一方の端子対、又は、ＡＣ出力端子１４とフィルタ回路２０の一方の端子対が導通状態となる。

ＰＦＣ回路３０は、コンデンサＣ１と、ＡＣ電流センサ３１と、ＡＣ電圧センサ３２と、コイルＬ１、Ｌ２と、ブリッジ回路３３と、電解コンデンサＣ２と、ＤＣ電圧センサ３４を含む。

コンデンサＣ１の両端子は、フィルタ回路２０の他方の端子対に接続されている。また、コンデンサＣ１の一方の端子は、ＡＣ電流センサ３１を介してコイルＬ１の一方の端子に接続され、コンデンサＣ１の他方の端子は、コイルＬ２の一方の端子に接続されている。さらに、コンデンサＣ１の端子間には、ＡＣ電圧センサ３２が接続されている。コイルＬ１、Ｌ２の各々の他方の端子は、ブリッジ回路３３に接続されている。

ブリッジ回路３３は、８個の半導体スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ８と、４個のダイオードＤ１乃至Ｄ４からなる。半導体スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ４は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であり、その各々のコレクタとエミッタ間に、ダイオードＤ１乃至Ｄ４が、カソードがコレクタにアノードがエミッタに対応する状態で逆並列に接続されている。半導体スイッチング素子Ｓ５乃至Ｓ８は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。なお、ダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴとＭＯＳＦＥＴは双方向半導体スイッチング素子でもあることから、ブリッジ回路３３は、並列接続された２つの双方向半導体スイッチング素子がそれぞれブリッジ接続された回路でもある。

半導体スイッチング素子Ｓ１のエミッタと半導体スイッチング素子Ｓ５のドレインとの中点、及び、半導体スイッチング素子Ｓ２のエミッタと半導体スイッチング素子Ｓ６のドレインとの中点は、コイルＬ１の他方の端子に接続され、半導体スイッチング素子Ｓ３のエミッタと半導体スイッチング素子Ｓ７のドレインとの中点、及び、半導体スイッチング素子Ｓ４のエミッタと半導体スイッチング素子Ｓ８のドレインとの中点は、コイルＬ２の他方の端子に接続されている。半導体スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ４の各々のコレクタは、電解コンデンサＣ２の一方の端子に接続され、半導体スイッチング素子Ｓ５乃至Ｓ８の各々のソースは、電解コンデンサＣ２の他方の端子に接続されている。電解コンデンサＣ２の端子間にはＤＣ電圧センサ３４が接続されている。なお、電解コンデンサＣ２は、充電動作時にはＰＦＣ回路３０の出力側に設けられたコンデンサでもあり、回生動作時にはＰＦＣ回路３０の入力側に設けられたコンデンサでもある。

絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０は、トランス４１と、トランス４１の一次側回路、二次側回路を含む。
トランス４１の一次側回路は、ブリッジ回路４２と、コイルＬ３と、ＡＣ電流センサ４３を含む。

ブリッジ回路４２は、８個の半導体スイッチング素子Ｓ９乃至Ｓ１６と、４個のコンデンサＣ３乃至Ｓ６からなる。８個の半導体スイッチング素子Ｓ９乃至Ｓ１６は、例えばＭＯＳＦＥＴである。また、半導体スイッチング素子Ｓ９とＳ１０の各々のドレインとソース間、Ｓ１１とＳ１２の各々のドレインとソース間、Ｓ１３とＳ１４の各々のドレインとソース間、Ｓ１５とＳ１６の各々のドレインとソース間に、コンデンサＣ３乃至Ｃ６が並列に接続されている。なお、ＭＯＳＦＥＴは双方向半導体スイッチング素子でもあることから、ブリッジ回路４２は、コンデンサが並列接続された２つの双方向半導体スイッチング素子がそれぞれブリッジ接続された回路でもある。

半導体スイッチング素子Ｓ９乃至Ｓ１２の各々のドレインは、ＰＦＣ回路３０の電解コンデンサＣ２の一方の端子に接続され、半導体スイッチング素子Ｓ１３乃至Ｓ１６の各々のソースは、ＰＦＣ回路３０の電解コンデンサＣ２の他方の端子に接続されている。半導体スイッチング素子Ｓ１１のソースと半導体スイッチング素子Ｓ１５のドレインとの中点、及び、半導体スイッチング素子Ｓ１２のソースと半導体スイッチング素子Ｓ１６のドレインとの中点は、コイルＬ３の一方の端子に接続され、コイルＬ３の他方の端子は、トランス４１の一次巻線４１ａの一方の端部に接続されている。半導体スイッチング素子Ｓ９のソースと半導体スイッチング素子Ｓ１３のドレインとの中点、及び、半導体スイッチング素子Ｓ１０のソースと半導体スイッチング素子Ｓ１４のドレインとの中点は、ＡＣ電流センサ４３を介してトランス４１の一次巻線４１ａの他方の端部に接続されている。

トランス４１の二次側回路は、ブリッジ回路４４と、コイルＬ４と、電解コンデンサＣ７と、ＤＣ電圧センサ４５と、ＤＣ電流センサ４６を含む。
ブリッジ回路４４は、４個の半導体スイッチング素子Ｓ１７乃至Ｓ２０と、４個のダイオードＤ５乃至Ｄ８からなる。４個の半導体スイッチング素子Ｓ１７乃至Ｓ２０は、例えばＩＧＢＴであり、その各々のコレクタとエミッタ間に、ダイオードＤ５乃至Ｄ８が、カソードがコレクタにアノードがエミッタに対応する状態で逆並列に接続されている。なお、ダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴは双方向半導体スイッチング素子でもあるので、ブリッジ回路４４は、双方向半導体スイッチング素子がそれぞれブリッジ接続された回路でもある。

半導体スイッチング素子Ｓ１７のエミッタと半導体スイッチング素子Ｓ１９のコレクタとの中点は、トランス４１の二次巻線４１ｂの一方の端部に接続され、半導体スイッチング素子Ｓ１８のエミッタと半導体スイッチング素子Ｓ２０のコレクタとの中点は、トランス４１の二次巻線４１ｂの他方の端部に接続されている。半導体スイッチング素子Ｓ１７、Ｓ１８の各々のコレクタは、コイルＬ４の一方の端子に接続され、コイルＬ４の他方の端子は、電解コンデンサＣ７の一方の端子に接続されていると共に、ＤＣ電流センサ４６を介してフィルタ回路５０の一方の端子対の一方に接続されている。半導体スイッチング素子Ｓ１９、Ｓ２０の各々のエミッタは、電解コンデンサＣ７の他方の端子に接続されていると共に、フィルタ回路５０の一方の端子対の他方に接続されている。電解コンデンサＣ７の端子間には、ＤＣ電圧センサ４５が接続されている。

車両高圧バッテリー７０は、プラス側端子がリレー回路６０を介してフィルタ回路５０の他方の端子対の一方に接続され、マイナス側端子がフィルタ回路５０の他方の端子対の他方に接続されている。そして、リレー回路６０がオンしたときには、車両高圧バッテリー７０のプラス側端子とフィルタ回路５０の他方の端子対の一方とが導通状態（短絡状態）となり、リレー回路６０がオフしたときには、それらが非導通状態（開放状態）となる。

制御部８０は、充電動作時、回生動作時等に、ＡＣ入出力部１０のスイッチ１３、１４と、ＰＦＣ回路３０の半導体スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ８と、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の半導体スイッチング素子Ｓ９乃至Ｓ２０と、リレー回路６０を制御する。

但し、ＰＦＣ回路３０の半導体スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ８の制御において、Ｓ１とＳ２は同一の制御信号により制御され、Ｓ３とＳ４は同一の制御信号により制御され、Ｓ５とＳ６は同一の制御信号により制御され、Ｓ７とＳ８は同一の制御信号により制御される。また、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０におけるブリッジ回路４２の半導体スイッチング素子Ｓ９乃至Ｓ１６の制御において、Ｓ９とＳ１０は同一の制御信号により制御され、Ｓ１１とＳ１２は同一の制御信号により制御され、Ｓ１３とＳ１４は同一の制御信号により制御され、Ｓ１５とＳ１６は同一の制御信号により制御される。

また、制御部８０は、上記の動作時等に、必要に応じて、ＰＦＣ回路３０のＡＣ電流センサ３１、ＡＣ電圧センサ３２、ＤＣ電圧センサ３４と、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０のＡＣ電流センサ４３、ＤＣ電圧センサ４５、ＤＣ電流センサ４６から、検出値（センサー値）を読み出す。

例えば、充電動作時のＰＦＣ回路３０の入力電流及び入力電圧、及び、回生動作時のＰＦＣ回路３０の出力電流及び出力電圧が、ＡＣ電流センサ３１及びＡＣ電圧センサ３２により検出される。また、電解コンデンサＣ２の端子間電圧（ＶＨ電圧，ＶＨ−ＶＨＧＮＤ間電圧）が、ＤＣ電圧センサ３４により検出される。また、トランス４１の一次巻線４１ａを流れる電流が、ＡＣ電流センサ４３により検出される。また、充電動作時の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電圧（電解コンデンサＣ７の端子間電圧（ＰＶ電圧，ＰＶ−ＰＶＧＮＤ間電圧））及び出力電流、及び、回生動作時の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧（電解コンデンサＣ７の端子間電圧）及び入力電流が、ＤＣ電圧センサ４５、ＤＣ電流センサ４６により検出される。

また、制御部８０は、メモリ８１を含む。メモリ８１には、充電動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップと、回生動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップが記憶されている。詳しくは後述するが、制御部８０は、充電動作時においては充電動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップを参照して、目標とする電解コンデンサＣ２の端子間電圧を決定し、回生動作時においては回生動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップを参照して、目標とする電解コンデンサＣ２の端子間電圧を決定する。

図２は、充電動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップの一例を示す図である。
図２において、損失特性マップ８１ａは、充電動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップであり、損失特性マップ８１ｂは、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップである。

図２に示したように、損失特性マップ８１ａは、充電動作時における、ＰＦＣ回路３０の入力電圧値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、ＰＦＣ回路３０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図２では、説明の便宜のため、ＰＦＣ回路３０の回路損失値を省略して示している。

また、損失特性マップ８１ｂは、充電動作時における、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電圧値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図２では、説明の便宜のため、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値も省略して示している。

なお、これらの損失特性マップ８１ａ、８１ｂが有する情報は、例えば実験等によって得られたものである。これらの損失特性マップ８１ａ、８１ｂの使用例については後述する。

図３は、回生動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップの一例を示す図である。
図３において、損失特性マップ８１ｃは、回生動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップであり、損失特性マップ８１ｄは、回生動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップである。

図３に示したように、損失特性マップ８１ｃは、回生動作時における、ＰＦＣ回路３０の出力電圧値の各々と電解コンデンサＣ２の各端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、ＰＦＣ回路３０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図３では、説明の便宜のため、ＰＦＣ回路３０の回路損失値を省略して示している。

また、損失特性マップ８１ｄには、回生動作時における、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、ここでは、説明の便宜のため、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値も省略して示している。

なお、これらの損失特性マップ８１ｃ、８１ｄが有する情報は、例えば実験等によって得られたものである。これらの損失特性マップ８１ｃ、８１ｄの使用例については後述する。

次に、このように構成された本実施形態に係る充電器制御システムの動作について説明する。
はじめに、外部から入力される系統ＡＣ電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）を車両高圧バッテリーＤＣ電圧（例えばＤＣ２４０Ｖ）に変換して車両高圧バッテリー７０を充電する充電動作について説明する。

充電動作では、まず、車両高圧バッテリー７０のプラス側端子とフィルタ回路５０の出力側端子対の一方とが導通（短絡）するように、制御部８０によりリレー回路６０がオンに制御される。そして、ＡＣ入出力部１０において、図示しない系統ＡＣ電源に接続されているＡＣ入力端子１１とフィルタ回路２０の入力側端子対とが導通するように、制御部８０によりスイッチ１３、１４の切り替えが制御される。すると、系統ＡＣ電圧が、ＡＣ入出力部１０とフィルタ回路２０を介して、ＰＦＣ回路３０のブリッジ回路３３に供給される。

ブリッジ回路３３の半導体スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ８は、制御部８０からの制御信号により、供給された系統ＡＣ電圧を目標とするＤＣ電圧に変換するようにスイッチング制御される。その際、半導体スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ８は、例えば電流不連続モード制御方式に従って、２つのコイルＬ１、Ｌ２を昇圧回路のコイルとして機能するように制御されると共に、供給されたＡＣ電流の位相がＡＣ電圧の位相と同じになるように制御される。そして、変換されたＤＣ電圧が絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０のブリッジ回路４２に供給される。

なお、上記の目標とするＤＣ電圧は、ＰＦＣ回路３０の目標出力電圧でもあり、また、目標とする電解コンデンサＣ２の端子間電圧（ＶＨ電圧）でもある。この目標とするＤＣ電圧は、制御部８０により損失特性マップ８１ａ、８１ｂが参照される等して決定されるものであり、その決定方法の詳細については後述する。また、変換されたＤＣ電圧が目標とするＤＣ電圧になっているか否かは、制御部８０により、ＤＣ電圧センサ３４から読み出された検出値（ＰＦＣ回路３０の出力電圧，電解コンデンサＣ２の端子間電圧）に基づいて判断される。

ブリッジ回路４２の半導体スイッチング素子Ｓ９乃至Ｓ１６は、ＰＦＣ回路３０から供給されるＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するように、制御部８０からの制御信号によってスイッチング制御される。その際、半導体スイッチング素子Ｓ９乃至Ｓ１６は、フェーズシフト制御方式（位相シフト制御方式）によりスイッチング制御されると共に、コイルＬ３を、各半導体スイッチング素子のゼロボルトスイッチングを実現するコイルとして機能するように制御される。そして、変換されたＡＣ電圧がトランス４１の一次巻線４１ａに供給されて、トランス４１の二次巻線４１ｂにＡＣ電圧が誘起される。

トランス４１の二次巻線４１ｂに誘起されたＡＣ電圧は、ブリッジ回路４４に供給されてダイオードＤ５乃至Ｄ８により整流され、コイルＬ４及び電解コンデンサＣ７により平滑化されて、フィルタ回路５０を介して車両高圧バッテリー７０に供給される。これにより、ＤＣ電圧が車両高圧バッテリー７０に供給され、車両高圧バッテリー７０が充電される。なお、このときに、半導体スイッチング素子Ｓ１７乃至Ｓ２０は、制御部８０からの制御信号により、オフに制御される。

このような充電動作により、系統ＡＣ電圧が車両高圧バッテリーＤＣ電圧に変換されて車両高圧バッテリー７０の充電が行われる。
続いて、このような充電動作において、上述のＰＦＣ回路３０の半導体スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ８が、制御部８０からの制御信号により、系統ＡＣ電圧を目標とするＤＣ電圧に変換するようにスイッチング制御される際の、その目標とするＤＣ電圧の決定の仕方について説明する。

その目標とするＤＣ電圧は、充電動作中において、制御部８０により、次のようにして決定される。まず、ＡＣ電圧センサ３２の検出値（ＰＦＣ回路３０の入力電圧の検出値）が読み出されると共に、ＤＣ電圧センサ４５の検出値（絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電圧の検出値）が読み出される。続いて、メモリ８１に記憶されている損失特性マップ８１ａ、８１ｂ（図２参照）が参照され、損失特性マップ８１ａから、ＡＣ電圧センサ３２の検出値に対応するＰＦＣ回路３０の入力電圧値に対する各ＶＨにおける回路損失値（ＰＦＣ回路３０の回路損失値）が読み出されると共に、損失特性マップ８１ｂから、ＤＣ電圧センサ４５の検出値に対応する絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電圧値に対する各ＶＨにおける回路損失値（絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値）が読み出される。そして、各ＶＨにおいて、ＰＦＣ回路３０の回路損失値と絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値の和が計算され、その和が最も小さかったＶＨが、目標とするＤＣ電圧に決定される。

例えば、ＡＣ電圧センサ３２の検出値が１２０Ｖ、ＤＣ電圧センサ４５の検出値が２２０Ｖであった場合には、損失特性マップ８１ａから、ＰＦＣ回路３０の入力電圧値１２０Ｖに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出されると共に、損失特性マップ８１ｂから、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電圧値２２０Ｖに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出される。そして、各ＶＨにおいて、ＰＦＣ回路３０の回路損失値と絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値の和が計算され、その和が最も小さかったＶＨ（図２に示した例では３８０Ｖ）が、目標とするＤＣ電圧に決定される。

なお、このような決定方法において、ＡＣ電圧センサ３２の検出値に対応するＰＦＣ回路３０の入力電圧値が特性損失マップ８１ａに含まれていなかった場合や、ＤＣ電圧センサ４５の検出値に対応する絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電圧値が損失特性マップ８１ｂに含まれていなかった場合には、例えば、所定の電圧値（例えば３８０Ｖ）が、目標とするＤＣ電圧に決定される。

次に、車両高圧バッテリーＤＣ電圧（例えばＤＣ２４０Ｖ）をＡＣ電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）に変換して外部に出力する回生動作について説明する。
回生動作では、まず、ＡＣ入出力部１０において、図示しない家電製品等の電気器具のプラグに接続されているＡＣ出力端子１２とフィルタ回路２０の出力側端子対とが導通するように、制御部８０によりスイッチ１３、１４の切り替えが制御される。そして、車両高圧バッテリー７０のプラス側端子とフィルタ回路５０の入力側端子対の一方とが導通（短絡）するように、制御部８０によりリレー回路６０がオンに制御される。すると、車両高圧バッテリーＤＣ電圧が、リレー回路６０とフィルタ回路５０を介して、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０のブリッジ回路４４に供給される。

ブリッジ回路４４の半導体スイッチング素子Ｓ１７乃至Ｓ２０は、制御部８０からの制御信号により、供給された車両高圧バッテリーＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するようにスイッチング制御される。そして、変換されたＡＣ電圧がトランス４１の二次巻線４１ｂに供給され、トランス４１の一次巻線４１ａにＡＣ電圧が誘起されて、ブリッジ回路４２に供給される。

ブリッジ回路４２の半導体スイッチング素子Ｓ９乃至Ｓ１６は、制御部８０からの制御信号により、供給されたＡＣ電圧を目標とするＤＣ電圧に変換するようにスイッチング制御される。そして、変換されたＤＣ電圧がＰＦＣ回路３０のブリッジ回路３３に供給される。

なお、上記の目標とするＤＣ電圧は、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の目標出力電圧でもあり、また、目標とする電解コンデンサＣ２の端子間電圧（ＶＨ電圧）でもある。この目標とするＤＣ電圧は、制御部８０により損失特性マップ８１ｃ、８１ｄが参照される等して決定されるものであり、その決定方法の詳細については後述する。また、変換されたＤＣ電圧が目標とするＤＣ電圧になっているか否かは、制御部８０により、ＤＣ電圧センサ３４から読み出された検出値（絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電圧，電解コンデンサＣ２の端子間電圧）に基づいて判断される。

ブリッジ回路３３の半導体スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ８は、制御部８０からの制御信号により、供給されたＤＣ電圧を目標とするＡＣ電圧に変換するようにスイッチング制御される。そして、変換されたＡＣ電圧がフィルタ回路２０、スイッチ１３、１４、ＡＣ出力端子１２を介して図示しない家電製品等の電気器具のプラグに供給される。

このような回生動作により、車両高圧バッテリーＤＣ電圧がＡＣ電圧に変換されて外部に出力される。
続いて、このような回生動作において、上述の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の半導体スイッチング素子Ｓ９乃至Ｓ２０が、制御部８０からの制御信号により、車両高圧バッテリーＤＣ電圧を目標とするＤＣ電圧に変換するようにスイッチング制御される際の、その目標とするＤＣ電圧の決定の仕方について説明する。

その目標とするＤＣ電圧は、回生動作中において、制御部８０により、次のようにして決定される。まず、ＤＣ電圧センサ４５の検出値（絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧の検出値）が読み出されると共に、ＡＣ電圧センサ３２の検出値（ＰＦＣ回路３０の出力電圧の検出値）が読み出される。続いて、メモリ８１に記憶されている損失特性マップ８１ｃ、８１ｄ（図３参照）が参照され、損失特性マップ８１ｃから、ＡＣ電圧センサ３２の検出値に対応するＰＦＣ回路３０の出力電圧値に対する各ＶＨにおける回路損失値（ＰＦＣ回路３０の回路損失値）が読み出されると共に、損失特性マップ８１ｄから、ＤＣ電圧センサ４５の検出値に対応する絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧値に対する各ＶＨにおける回路損失値（絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値）が読み出される。そして、各ＶＨにおいて、ＰＦＣ回路３０の回路損失値と絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値の和が計算され、その和が最も小さかったＶＨが、目標とするＤＣ電圧に決定される。

例えば、ＡＣ電圧センサ３２の検出値が１２０Ｖ、ＤＣ電圧センサ４５の検出値が２２０Ｖであった場合には、損失特性マップ８１ｃから、ＰＦＣ回路３０の出力電圧値１２０Ｖに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出されると共に、損失特性マップ８１ｄから、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧値２２０Ｖに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出される。そして、各ＶＨにおいて、ＰＦＣ回路３０の回路損失値と絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値の和が計算され、その和が最も小さかったＶＨ（図３に示した例では３８０Ｖ）が、目標とするＤＣ電圧に決定される。

なお、このような決定方法において、ＡＣ電圧センサ３２の検出値に対応するＰＦＣ回路３０の出力電圧値が特性損失マップ８１ｃに含まれていなかった場合や、ＤＣ電圧センサ４５の検出値に対応する絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧値が損失特性マップ８１ｄに含まれていなかった場合には、例えば、所定の電圧値（例えば３８０Ｖ）が、目標とするＤＣ電圧に決定される。

以上のように、本実施形態に係る充電器制御システムによれば、充電動作時には、ＰＦＣ回路３０の目標出力電圧（目標とする電解コンデンサＣ２の端子間電圧）が、ＰＦＣ回路３０の入力電圧及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電圧に基づいて計算された回路損失が最小となる電圧に決定される。従って、充電動作時において、ＰＦＣ回路３０の目標出力電圧を、システム全体としての効率改善に最適な電圧に決定することができる。また、回生動作時には、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の目標出力電圧（目標とする電解コンデンサＣ２の端子間電圧）が、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧及びＰＦＣ回路３０の出力電圧に基づいて計算された回路損失が最小となる電圧に決定される。従って、回生動作時において、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の目標出力電圧を、システム全体としての効率改善に最適な電圧に決定することができる。

なお、本実施形態に係る充電器制御システムでは、次のような変形が可能である。
例えば、ＰＦＣ回路３０は、電流連続モード制御方式、又は、電流臨界モード制御方式に従って制御されるようにすることも可能である。

また、例えば、充電動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップとして、図４、図５、又は図６に示す損失特性マップを用いることも可能である。また、回生動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップとして、図７に示す損失特性マップを用いることも可能である。

図４は、充電動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップの他の一例を示す図である。
図４において、損失特性マップ８１ｅは、充電動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップであり、損失特性マップ８１ｆは、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップである。

図４に示したように、損失特性マップ８１ｅは、充電動作時における、ＰＦＣ回路３０の入力電流値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、ＰＦＣ回路３０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図４では、説明の便宜のため、ＰＦＣ回路３０の入力電流値の一部および回路損失値を省略して示している。

また、損失特性マップ８１ｆは、充電動作時における、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電力値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図４では、説明の便宜のため、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電力値の一部および回路損失値も省略して示している。

なお、これらの損失特性マップ８１ｅ、８１ｆが有する情報は、例えば実験等によって得られたものである。これらの損失特性マップ８１ｅ、８１ｆの使用方法については、図２に示した損失特性マップ８１ａ、８１ｂの使用方法と基本的に同様である。但し、損失特性マップ８１ｅ、８１ｆを使用する場合には、ＰＦＣ回路３０の入力電流値と、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電力値が、例えば、本実施形態に係る充電器制御システムが搭載される図示しない車両の中央制御部から与えられる。或いは、例えば、ＰＦＣ回路３０の入力電流値が、ＡＣ電圧センサ３１の検出値から得られ、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電力値が、ＤＣ電圧センサ４５とＤＣ電流センサ４６の検出値から計算により求められる。

例えば、ＰＦＣ回路３０の入力電流値がＩｐ、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電力値がＷｄであった場合には、損失特性マップ８１ｅから、Ｉｐに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出されると共に、損失特性マップ８１ｆから、Ｗｄに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出される。そして、各ＶＨにおいて、ＰＦＣ回路３０の回路損失値と絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値の和が計算され、その和が最も小さかったＶＨ（図４に示した例では３８０Ｖ）が、目標とするＤＣ電圧に決定される。

図５は、充電動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップの他の一例を示す図である。
図５において、損失特性マップ８１ｇは、充電動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップであり、損失特性マップ８１ｈは、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップである。なお、損失特性マップ８１ｈは、図４に示した損失特性マップ８１ｆでもある。

図５に示したように、損失特性マップ８１ｇは、充電動作時における、ＰＦＣ回路３０の入力電力値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、ＰＦＣ回路３０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図５では、説明の便宜のため、ＰＦＣ回路３０の入力電力値の一部および回路損失値を省略して示している。

また、損失特性マップ８１ｆは、充電動作時における、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電力値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図５では、説明の便宜のため、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電力値の一部および回路損失値も省略して示している。

なお、これらの損失特性マップ８１ｇ、８１ｈが有する情報は、例えば実験等によって得られたものである。これらの損失特性マップ８１ｇ、８１ｈの使用方法についても、図２に示した損失特性マップ８１ａ、８１ｂの使用方法と基本的に同様である。但し、損失特性マップ８１ｇ、８１ｈを使用する場合には、例えば、ＰＦＣ回路３０の入力電力値が、ＡＣ電流センサ３１とＡＣ電圧センサ３２の検出値から計算により求められ、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電力値が、本実施形態に係る充電器制御システムが搭載される図示しない車両の中央制御部から与えられる。或いは、例えば、ＰＦＣ回路３０の入力電力値が、本実施形態に係る充電器制御システムが搭載される図示しない車両の中央制御部から与えられるＰＦＣ回路３０の入力電流値と、ＡＣ電圧センサ３２の検出値から計算により求められ、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電力値が、ＤＣ電圧センサ４５とＤＣ電流センサ４６の検出値から計算により求められる。

例えば、ＰＦＣ回路３０の入力電力値がＷｐ、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電力値がＷｄであった場合には、損失特性マップ８１ｇから、Ｗｐに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出されると共に、損失特性マップ８１ｈから、Ｗｄに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出される。そして、各ＶＨにおいて、ＰＦＣ回路３０の回路損失値と絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値の和が計算され、その和が最も小さかったＶＨ（図５に示した例では３８０Ｖ）が、目標とするＤＣ電圧に決定される。

図６は、充電動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップの他の一例を示す図である。
図６において、損失特性マップ８１ｉは、充電動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップであり、損失特性マップ８１ｊは、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップである。なお、損失特性マップ８１ｉは、図４に示した損失特性マップ８１ｅでもある。

図６に示したように、損失特性マップ８１ｉは、充電動作時における、ＰＦＣ回路３０の入力電流値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、ＰＦＣ回路３０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図６では、説明の便宜のため、ＰＦＣ回路３０の入力電流値の一部および回路損失値を省略して示している。

また、損失特性マップ８１ｊは、充電動作時における、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電流値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図６では、説明の便宜のため、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電流値の一部および回路損失値も省略して示している。

なお、これらの損失特性マップ８１ｉ、８１ｊが有する情報は、例えば実験等によって得られたものである。これらの損失特性マップ８１ｉ、８１ｊの使用方法についても、図２に示した損失特性マップ８１ａ、８１ｂの使用方法と基本的に同様である。但し、損失特性マップ８１ｉ、８１ｊを使用する場合には、例えば、ＰＦＣ回路３０の入力電流値が、本実施形態に係る充電器制御システムが搭載される図示しない車両の中央制御部から与えられ、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電流値が、ＤＣ電流センサ４６の検出値から得られる。或いは、例えば、ＰＦＣ回路３０の入力電流値が、ＡＣ電流センサ３１の検出値から得られる。

例えば、ＰＦＣ回路３０の入力電流値がＩｐ、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の出力電流値がＩｄであった場合には、損失特性マップ８１ｉから、Ｉｐに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出されると共に、損失特性マップ８１ｊから、Ｉｄに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出される。そして、各ＶＨにおいて、ＰＦＣ回路３０の回路損失値と絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値の和が計算され、その和が最も小さかったＶＨ（図６に示した例では３８０Ｖ）が、目標とするＤＣ電圧に決定される。

このように、充電動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップの他の例として、図４、図５、及び図６の損失特性マップを示したが、これら以外にも、例えば、図２、図４、図５、及び図６に示した損失特性マップを組み合わせて使用することも可能である。この場合、充電動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップとして、損失特性マップ８１ａ、８１ｅ、８１ｇ、８１ｉの中の何れか一つと、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップとして、損失特性マップ８１ｂ、８１ｆ、８１ｈ、８１ｊの中の何れか一つとを組み合わせて使用することが可能である。

また、例えば、メモリ８１に、充電動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップを複数記憶させると共に、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップを複数記憶させるように構成し、充電動作開始時点には、ＰＦＣ回路３０の特定の損失特性マップと絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの特定の損失特性マップ（例えば図４に示した損失特性マップ）が使用され、その後の充電動作中には、ＰＦＣ回路３０の他の特定の損失特性マップと絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの他の特定の損失特性マップ（例えば図２に示した損失特性マップ）が使用されるように構成することも可能である。

図７は、回生動作時用のＰＦＣ回路３０及び絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップの他の一例を示す図である。
図７において、損失特性マップ８１ｋは、回生動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップであり、損失特性マップ８１ｌは、回生動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップである。なお、損失特性マップ８１ｌは、図３に示した損失特性マップ８１ｄでもある。

図７に示したように、損失特性マップ８１ｋは、回生動作時における、ＰＦＣ回路３０の出力電流値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、ＰＦＣ回路３０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図７では、説明の便宜のため、ＰＦＣ回路３０の出力電流値の一部および回路損失値を省略して示している。

また、損失特性マップ８１ｌは、回生動作時における、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する。但し、図７では、説明の便宜のため、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値も省略して示している。

なお、これらの損失特性マップ８１ｋ、８１ｌが有する情報は、例えば実験等によって得られたものである。これらの損失特性マップ８１ｋ、８１ｌの使用方法については、図３に示した損失特性マップ８１ｃ、８１ｄの使用方法と基本的に同様である。但し、損失特性マップ８１ｋ、８１ｌを使用する場合には、例えば、ＰＦＣ回路３０の出力電流値が、ＡＣ電流センサ３１の検出値から得られ、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧値が、ＤＣ電圧センサ４５の検出値から得られる。

例えば、ＰＦＣ回路３０の出力電流値がＩｐ、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧値が２２０Ｖであった場合には、損失特性マップ８１ｋから、Ｉｐに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出されると共に、損失特性マップ８１ｌから、２２０Ｖに対する各ＶＨにおける回路損失値が読み出される。そして、各ＶＨにおいて、ＰＦＣ回路３０の回路損失値と絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の回路損失値の和が計算され、その和が最も小さかったＶＨ（図７に示した例では３８０Ｖ）が、目標とするＤＣ電圧に決定される。

なお、本実施形態に係る充電器制御システムでは、回生動作時において、ＰＦＣ回路３０の出力電圧、出力電流、出力電力のうちの１つと絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の入力電圧、入力電流、入力電力のうちの１つとの関係で回路損失が最小となるようにしても良い。
[実施形態２]
本発明の実施形態２に係る充電器制御システムは、実施形態１に係る充電器制御システムにおける絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの出力（充電動作時の出力）を２出力としたものであり、これに伴って、充電動作として、外部から入力される系統ＡＣ電圧を、車両高圧バッテリーＤＣ電圧と車両低圧バッテリーＤＣ電圧に変換して、車両高圧バッテリーと車両低圧バッテリーを充電する充電動作を行う構成を有する。

図８は、本実施形態に係る充電器制御システムの構成例を示す図である。
図８に示したように、本実施形態に係る充電器制御システムは、実施形態１に係る充電器制御システム（図１参照）に対して、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０がトランス４１の三次側回路を更に含むと共に、更に、フィルタ回路９０と車両低圧バッテリー１００を含む。

トランス４１の三次側回路は、３つのダイオードＤ９乃至Ｄ１１と、２つの半導体スイッチング素子Ｓ２１、Ｓ２２と、コイルＬ５と、コンデンサＣ８と、ＤＣ電圧センサ４７と、ＤＣ電流センサ４８を含む。

ダイオードＤ９のアノードは、トランス４１の３次巻線４１ｃの一方の端部に接続され、ダイオードＤ９のカソードは、半導体スイッチング素子Ｓ２１のドレインに接続されている。ダイオードＤ１０のアノードは、トランス４１の３次巻線４１ｃの他方の端部に接続され、ダイオードＤ１０のカソードは、半導体スイッチング素子Ｓ２２のドレインに接続されている。半導体スイッチング素子Ｓ２１、Ｓ２２の各々のソースは、ダイオードＤ１１のカソードとコイルＬ５の一方の端子とに接続されている。コイルＬ５の他方の端子は、ＤＣ電流センサ４８を介してコンデンサＣ８の一方の端子とフィルタ回路９０の一方の端子対の一方とに接続されている。ダイオードＤ１１のアノードは、コンデンサＣ８の他方の端子とフィルタ回路９０の一方の端子対の他方とに接続されている。コンデンサＣ８の両端子間には、ＤＣ電圧センサ４７が接続されている。なお、半導体スイッチング素子Ｓ２１、Ｓ２２は、例えばＭＯＳＦＥＴである。

車両低圧バッテリー１００は、両端子がフィルタ回路９０の他方の端子対に接続されている。
本実施形態に係る充電器制御システムでは、制御部８０が、充電動作時等に、更に、トランス４１の三次側回路の半導体スイッチング素子Ｓ２１及びＳ２２を制御する。また、制御部８０は、充電動作時等に、必要に応じて、更に、トランス４１の三次側回路のＤＣ電圧センサ４７、ＤＣ電流センサ４８から、検出値（センサー値）を読み出す。例えば、充電動作時の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側の出力電圧及び出力電流が、ＤＣ電圧センサ４７、ＤＣ電流センサ４８により検出される。

また、制御部８０において、メモリ８１には、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の損失特性マップとして、２つの損失特性マップが記憶される。一方の損失特性マップは、例えば図２に示した損失特性マップ８１ｂであり、充電動作時における、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側（第１の出力側）の出力電圧値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側に係る回路損失値（単位はワット）の情報を有する。他方の損失特性マップは、充電動作時における、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側（第２の出力側）の出力電圧値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側に係る回路損失値（単位はワット）の情報を有する。そして、制御部８０は、充電動作時においては、充電動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップ（例えば図２に示した損失特性マップ８１ｂ）と、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の２つの損失特性マップとを参照して、目標とする電解コンデンサＣ２の端子間電圧を決定する。

本実施形態に係る充電器制御システムにおける充電動作では、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０において、ブリッジ回路４２により変換されたＡＣ電圧がトランス４１の一次巻線４１ａに供給されると、更に、トランス４１の三次巻線４１ｃにもＡＣ電圧が誘起される。

トランス４１の三次巻線４１ｃに誘起されたＡＣ電圧は、ダイオードＤ９、Ｄ１０と半導体スイッチング素子Ｓ２１、Ｓ２２により整流され、コイルＬ５及びコンデンサＣ８により平滑化されて、フィルタ回路９０を介して車両低圧バッテリー１００に供給される。これにより、ＤＣ電圧が車両低圧バッテリー１００に供給され、車両低圧バッテリー１００が充電される。なお、このときに、半導体スイッチング素子Ｓ２１、Ｓ２２は、制御部８０からの制御信号により、目標とするＤＣ電圧が車両低圧バッテリー１００に供給されるようにスイッチング制御される。

このような充電動作により、系統ＡＣ電圧が、車両高圧バッテリーＤＣ電圧と車両低圧バッテリーＤＣ電圧に変換されて、車両高圧バッテリー７０と車両低圧バッテリー１００の充電が行われる。

また、本実施形態に係る充電器制御システムにおける充電動作では、ＰＦＣ回路３０の半導体スイッチング素子Ｓ１乃至Ｓ８が、制御部８０からの制御信号により、系統ＡＣ電圧を目標とするＤＣ電圧（ＰＦＣ回路３０の出力電圧、電解コンデンサＣ２の端子間電圧）に変換するようにスイッチング制御される際の、その目標とするＤＣ電圧が、制御部８０により、次のようにして決定される。まず、ＡＣ電圧センサ３２の検出値（ＰＦＣ回路３０の入力電圧の検出値）、ＤＣ電圧センサ４５の検出値（絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側の出力電圧の検出値）、ＤＣ電圧センサ４７の検出値（絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側の出力電圧の検出値）が読み出される。続いて、メモリ８１に記憶されている、充電動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップと充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の２つの損失特性マップとが参照され、ＰＦＣ回路３０の損失特性マップから、ＡＣ電圧センサ３２の検出値に対応するＰＦＣ回路３０の入力電圧値に対する各ＶＨにおける回路損失値（ＰＦＣ回路３０の回路損失値）が読み出され、また、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の一方の損失特性マップから、ＤＣ電圧センサ４５の検出値に対応する絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側の出力電圧値に対する各ＶＨにおける回路損失値（絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側に係る回路損失値）が読み出され、さらに、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の他方の損失特性マップから、ＤＣ電圧センサ４７の検出値に対応する絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側の出力電圧値に対する各ＶＨにおける回路損失値（絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側に係る回路損失値）が読み出される。そして、各ＶＨにおいて、ＰＦＣ回路３０の回路損失値と、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側に係る回路損失値と、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側に係る回路損失値の和が計算され、その和が最も小さかったＶＨが、目標とするＤＣ電圧に決定される。

なお、このような決定方法において、ＡＣ電圧センサ３２の検出値に対応するＰＦＣ回路３０の入力電圧値が、ＰＦＣ回路３０の損失特性マップに含まれていなかった場合や、ＤＣ電圧センサ４５の検出値に対応する絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側の出力電圧値が、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の一方の損失特性マップに含まれていなかった場合や、ＤＣ電圧センサ４７の検出値に対応する絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側の出力電圧値が、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の他方の損失特性マップに含まれていなかった場合には、例えば、所定の電圧値（例えば３８０Ｖ）が、目標とするＤＣ電圧に決定される。

以上のように、本実施形態に係る充電器制御システムによれば、充電動作時には、ＰＦＣ回路３０の目標出力電圧（目標とする電解コンデンサＣ２の端子間電圧）が、ＰＦＣ回路３０の入力電圧と、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側の出力電圧と、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側の出力電圧とに基づいて計算された回路損失が最小となる電圧に決定される。従って、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの出力（充電動作時の出力）が２出力である構成を有する充電器制御システムであっても、充電動作時において、ＰＦＣ回路３０の目標出力電圧を、システム全体としての効率改善に最適な電圧に決定することができる。

なお、本実施形態に係る充電器制御システムでは、次のような変形が可能である。
例えば、ＰＦＣ回路３０は、実施形態１と同様に、電流連続モード制御方式、又は、電流臨界モード制御方式に従って制御されるようにすることも可能である。

また、例えば、充電動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップとして、ＰＦＣ回路３０の入力電流値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、ＰＦＣ回路３０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する損失特性マップ（例えば図４に示した損失特性マップ８１ｅ）や、ＰＦＣ回路３０の入力電力値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、ＰＦＣ回路３０の回路損失値（単位はワット）の情報を有する損失特性マップ（例えば図５に示した損失特性マップ８１ｇ）を用いることも可能である。また、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の一方の損失特性マップとして、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側の出力電流値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側に係る回路損失値（単位はワット）の情報を有する損失特性マップ（例えば図６に示した損失特性マップ８１ｊ）や、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側の出力電力値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両高圧バッテリー側に係る回路損失値（単位はワット）の情報を有する損失特性マップ（例えば図４に示した損失特性マップ８１ｆ）を用いることも可能である。また、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の他方の損失特性マップとして、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側の出力電流値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側に係る回路損失値（単位はワット）の情報を有する損失特性マップや、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側の出力電力値の各々と電解コンデンサＣ２の端子間電圧値（ＶＨ）の各々に対する、絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の車両低圧バッテリー側に係る回路損失値（単位はワット）の情報を有する損失特性マップを用いることも可能である。

また、例えば、メモリ８１に、充電動作時用のＰＦＣ回路３０の損失特性マップと、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の一方の損失特性マップと、充電動作時用の絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の他方の損失特性マップとをそれぞれ複数個ずつ記憶させ、充電動作開始時には、特定の組み合わせからなる、ＰＦＣ回路３０の損失特性マップと絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の一方の損失特性マップと絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の他方の損失特性マップとが使用され、その後の充電動作中では、別の組み合わせからなる、ＰＦＣ回路３０の損失特性マップと絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の一方の損失特性マップと絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ４０の他方の損失特性マップとが使用されるように構成することも可能である。

また、実施形態１及び２に係る充電器制御システムにおいて、コンデンサＣ１は、ＰＦＣ回路３０ではなくフィルタ回路２０のコンデンサでも良い。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。

１０ＡＣ入出力部
１１ＡＣ入力端子
１２ＡＣ出力端子
１３、１４スイッチ
２０フィルタ回路
３０ＰＦＣ回路
３１ＡＣ電流センサ
３２ＡＣ電圧センサ
３３ブリッジ回路
３４ＤＣ電圧センサ
４０絶縁型双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ
４１トランス
４２ブリッジ回路
４３ＡＣ電流センサ
４４ブリッジ回路
４５ＤＣ電圧センサ
４６ＤＣ電流センサ
４７ＤＣ電圧センサ
４８ＤＣ電流センサ
５０フィルタ回路
６０リレー回路
７０車両高圧バッテリー
８０制御部
９０フィルタ回路
１００車両低圧バッテリー

Claims

力率改善回路とＤＣ−ＤＣコンバータを含む充電器制御システムであって、
充電動作時に、前記力率改善回路の出力側に設けられたコンデンサの端子間電圧を目標電圧に制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記目標電圧を、前記力率改善回路の入力と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定する
ことを特徴とする充電器制御システム。
前記入力とは入力電流、入力電圧及び入力電力の中の何れか１つであり、前記出力とは出力電流、出力電圧及び出力電力の中の何れか１つである、
ことを特徴とする請求項１記載の充電器制御システム。
前記制御部は、前記目標電圧を、前記力率改善回路の入力電圧と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定する
ことを特徴とする請求項２記載の充電器制御システム。
前記制御部は、前記目標電圧を、前記力率改善回路の入力電流と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定する
ことを特徴とする請求項２記載の充電器制御システム。
前記制御部は、前記目標電圧を、前記力率改善回路の入力電力と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電力とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定する
ことを特徴とする請求項２記載の充電器制御システム。
前記制御部は、前記目標電圧を、前記力率改善回路の入力電流と前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定する
ことを特徴とする請求項２記載の充電器制御システム。
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは２出力であり、
前記制御部は、前記目標電圧を、前記力率改善回路の入力電圧、入力電流、及び入力電力の中の何れか一つと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの第１の出力電圧、第１の出力電流、及び第１の出力電力の中の何れか一つと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの第２の出力電圧、第２の出力電流及び第２の出力電力の中の何れか一つとに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定する
ことを特徴とする請求項１記載の充電器制御システム。
力率改善回路とＤＣ−ＤＣコンバータを含む双方向充電器制御システムであって、
充電動作時には前記力率改善回路の出力側に設けられたコンデンサの端子間電圧を目標電圧に制御すると共に、回生動作時には前記力率改善回路の入力側に設けられたコンデンサの端子間電圧を目標電圧に制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記回生動作時に、前記目標電圧を、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力と前記力率改善回路の出力とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定する
ことを特徴とする双方向充電器制御システム。
前記入力とは入力電流、入力電圧及び入力電力の中の何れか１つであり、前記出力とは出力電流、出力電圧及び出力電力の中の何れか１つである、
ことを特徴とする請求項８記載の双方向充電器制御システム。
前記制御部は、前記回生動作時に、前記目標電圧を、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧と前記力率改善回路の出力電圧とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定する
ことを特徴とする請求項９記載の双方向充電器制御システム。
前記制御部は、前記回生動作時に、前記目標電圧を、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧と前記力率改善回路の出力電流とに基づいて計算された回路損失が最小となる目標電圧に決定する
ことを特徴とする請求項９記載の双方向充電器制御システム。