JP2014128162A

JP2014128162A - 充電器

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Publication number: JP2014128162A
Application number: JP2012284944A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Imai; 克憲今井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2014-07-07
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: JP6032002B2

Abstract

【課題】接触充電器と非接触充電器で共用を行い、電源の高調波規制を満足し、且つ、廉価で小型、軽量となる充電器を提供する。
【解決手段】非接触給電機能部１２と接触給電機能部１１を共用し、商用交流電圧源１０からの交流電圧は接触給電機能部１１で処理して充電させ、２次受電コイル６からの交流電圧は非接触給電機能部１２を介して接触給電機能部１１で処理し充電する。特に、非接触給電機能部１２の非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータと第２の制御装置は除去され、その代わりに、接触給電機能部１１の、力率改善回路７、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第１の制御装置１８を利用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用をはじめとする充電器の非接触充電部と接触充電部の共用に関するものである。

従来の化石燃料を内燃機関で動力に変える自動車に加え、内燃機関と電気の両方で走るハイブリッド自動車が生産されている。昨今、内燃機関と電気によるハイブリッドではなく、純粋に電気で走ることのできるプラグインハイブリッド車や電気自動車の生産が始まっている。しかし、家庭での充電や、出先での急速充電スタンド等はどちらも接触給電で行われているのが一般的である。

特許文献１には、電気自動車用の高電圧充電システムとして、接触型の給電について開示されている。この高電圧充電システムには、整流回路、力率補正回路、非絶縁ＤＣ−ＤＣ変換回路を含むとされている。

特許文献２には、電気自動車などの移動体に、非接触で給電する非接触給電システムの開示がある。これによると、給電の総合効率を高くするために、高力率昇圧型整流器を用いて、交流入力電圧を直流出力電圧に変換するとともに、交流入力電圧を正弦波形に整形できるため、高調波の問題が回避できるとある。

しかしながら、非接触給電システムでは、給電側である電源側と、受電側である負荷側の、それぞれに給電コイルと受電コイルが必要で、少なくとも車両側に受電コイル、電源側に給電コイルが必要になる。故に、非接触充電器を利用するためには、前記２つのコイルが備えられていることが必須であり、将来的に全ての給電システムが非接触充電器を利用するとは限らないため、接触充電器と非接触充電器の両方に対応できるようにしておくことが必要である。また、電気自動車は、１回の充電で走行できる航続距離を伸ばすために、車両重量をできるだけ軽くする必要があり、車載用充電器をできるだけ軽くすることが必要となる。

特許文献３には、電気自動車の外部の充電器を用いて車載バッテリの充電を行う際に、インダクティブチャージである非接触充電と、コンダクティブチャージである接触給電を、制御装置により、２つの充電方式を択一的に選択可能とする充電システムが開示されている。

特許文献４には、電動車両に関し外部電源により充電可能に構成された電動車両について、制御装置は、給電装置や受電装置が非接触給電されているかを電流センサで検知した電流に基づいて判定し、非接触給電されない場合には接触給電に切換えるシステムが開示されている。

特開２０１１−１６０６４９号公報特開２０１２−１５２０４１号公報特開２００８−２２０１３０号公報特開２０１１−０１５５４８号公報

非接触充電と従来の接触充電を行う場合、従来は、非接触充電器と接触充電器を各々個別に搭載していた。車載用充電器に限らず、インフラ交流ラインに接続される照明機器を除く有効入力電力が７５Ｗ以下の機器は、一部の例外を除いて高調波電流規制を満足させる必要がある。一般的に、電流の波形には、基本波より高い、基本波の整数倍の周波数成分が含まれており、これらの基本波の整数倍の周波数成分を高調波と呼んでいる。高調波規制を満足できないと、インフラ側に高調波電流が流れる為に、インフラ側の設備を増強する等の問題が生じてしまう。

従って、高調波電流の対策がされていない電源装置では、インフラ側の電源ラインに悪影響を及ぼす恐れがあり、高調波電流を規制する必要がある。その為に、電源機器内部に力率改善回路を搭載することが必須であり、力率改善回路が入力電流を正弦波状に制御することによって、高調波電流規制値を満足させることが一般的である。特許文献３や特許文献４のように、機能を共有することで小型化する提案がいくつかなされているが、実際に動作させるにあたり、回路共有したときに、特許文献３の例では力率改善回路が構成上存在せず、特許文献４の例では非接触給電側からの入力電流が高周波である為に力率改善回路が機能できず電源の高調波規制を満足できないものとなっていた。

また、接触給電の商用周波数と非接触給電の交流周波数の違いから、力率改善回路を簡単な並列接続するだけでは動作できない為に、特許文献３や特許文献４に開示されている方法では機能の実現が事実上難しかった。この為、従来は、物理的に、別々に接触給電と非接触給電の２つの充電器を、例えば、車両に搭載する必要があり、コスト、形状、重量のすべてにおいて、高価で大きく重い構成となっていた。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであって、蓄電システムに対して充電を行う充電器の、一部あるいはすべてを、接触充電器と非接触充電器で共用を行い、電源の高調波規制を満足し、且つ、廉価で小型、軽量となる充電器を提供することを目的とする。

本発明は、商用交流電圧源と、接触給電機能部と、非接触給電機能部と、蓄電装置を備えた充電器であって、前記接触給電機能部は、第１の整流器と、力率改善回路と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、第１の制御装置がこの順で接続されており、前記非接触給電機能部は、給電用の１次給電コイルと、前記１次給電コイルとは非接触である受電用の２次受電コイルと、第２の整流器と、平滑回路がこの順で接続されており、前記充電器が、非接触充電器として動作する場合、前記非接触給電機能部から出力された直流電圧が、前記接触給電機能部の前記第１の整流器の前か後のいずれかに入力されて、前記第１の制御装置からの指示により、前記絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータを経て、前記蓄電装置により充電されることを特徴とする充電器である。

本発明によれば、部品点数が少ないので、廉価で小型、軽量となり、さらに、回路共有した際、共通の力率改善回路を有する為に、電源の高調波規制を満足させることが可能である。また、コントロールユニットである車両ＥＣＵからの指示を利用することで、車両への搭載が可能である。

本発明により、蓄電システムに対して充電を行う充電器の、一部あるいはすべてを、接触充電器と非接触充電器で共用を行い、電源の高調波規制を満足し、且つ、廉価で小型、軽量となる充電器を提供することが可能となった。

実施形態１の共用型充電器の構成回路図である。実施形態１の力率改善回路の回路図である。従来の非接触充電器の構成回路図である。従来の共用型充電器の構成回路図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

実施形態１の説明の前に、基本構造となる従来構造について実施形態を理解する上で必要なため説明しておく。図３は、従来の充電器の回路構成図である。図３における、従来の充電器２０は非接触型である。充電器２０は、給電用の１次給電コイル５、受電用の２次受電コイル６、整流器１６、平滑回路１７、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、蓄電装置８、制御装置１８から構成されている。１次給電コイル５、２次受電コイル６はコイル方式に依らない。コイル方式には、電磁誘導方式、磁気共鳴方式等があるが、前記充電器はこの方法によって縛られるものではない。

図３において、充電器２０は、非接触給電機能部１２を有しており、給電側の１次側回路を構成する１次給電コイル５から、電磁誘導あるいは、磁気共鳴等で伝送された交流電力を受電側の２次側回路を構成する２次受電コイル６で受電する。２次受電コイル６で受電した交流電圧は、整流器１６、平滑回路１７によって、整流平滑され直流電圧となって絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に入力される。ところで、非接触給電機能部１２に用いる１次給電コイル５は給電側が持ち、２次受電コイル６は、例えば、電気自動車等の車両側が持っている。１次給電コイル５と２次受電コイル６については、標準化がなされていない為、１次給電コイル５と２次受電コイル６との間に無限の組み合わせが存在することとなる。

図３において、非接触給電機能部１２に用いる１次給電コイル５と２次受電コイル６の駆動方法については、電磁誘導を用いたもの、磁気共鳴を用いたもの、各社から様々なものが提案されており、完全な互換性はない。また、仮に電磁誘導システムか磁気共鳴システムかを判別できたとしても、１次給電コイル５と２次受電コイル６の、それぞれの、磁性体コア形状や巻線形状等の物理的構成、巻線数、巻数比、磁性体コア材料、１次給電コイル５と２次受電コイル６の間の距離、給電側の印加電圧、印加波形、駆動周波数、共振周波数、物理的な方向のずれの違いにより、１次給電コイル５と２次受電コイル６が、良好な結合状態を維持できるとは限らない。故に、１次給電コイル５と２次受電コイル６を限定して設計されているのが一般的である。その為、既存の非接触給電機能部１２は、例えば、車両からの蓄電装置８への電力、電圧、電流指示の要求に応える為に、１次側回路の給電側と、２次側回路の車両側である受電側で通信して、給電側の電力制御を行うことができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流電圧を自由自在に変えることができる回路であり、その直流を所望の電圧に調整する。図３において、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、制御装置１８を有し、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３への入力電圧、入力電力、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３からの出力電圧、出力電流と絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の内部の半導体スイッチ電流を、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３で検出し、例えば、車両バッテリーの状況をバッテリマネジメントシステムで判断して、その情報がコントロールユニットである車両ＥＣＵ９にいき、車両ＥＣＵ９から制御装置１８への通信手段指示が行われ制御装置１８によって制御される。

通信手段は、ＵＡＲＴ、ＣＡＮ、ＬＩＮなどが知られているが、特にこの構成を制限するものではない。この結果、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧が蓄電装置８に接続され、充電器として動作する。このように従来技術では、非接触給電専用の充電器を搭載する必要があった。ちなみに、車両ＥＣＵとは、エンジンコントロールユニット（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）と呼ばれ、エンジンの運転における制御を電子制御された補助装置を用いて行う際に、それらを総合的に制御するマイクロコントローラ、コントロールユニットのことである。

図４は、接触給電機能部１１と非接触給電機能部１２を共用した従来例を示している。しかしながら、特許文献３、４で開示されているように、共用とはいえ、接触給電機能部１１と非接触給電機能部１２は実質的には独立して設置されており、それぞれ別の専用の制御回路を有している。

図４より、従来例の共用型充電器１における接触給電機能部１１は、第１の整流器１５、力率改善回路７、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第１の制御装置１８から構成されている。商用交流電源１０からの交流電圧を第１の整流器１５に入力して整流し半波交流電圧を得る。この半波正弦波を力率改善回路７に入力する。力率改善回路７は、第１の制御装置１８にて制御されるが、力率改善回路７から出力された交流電流を正弦波状にできるため、電力伝送に関わる有効電力と電力伝送に関わらない無効電力のうち無効電力が削減されるため、力率を改善し高調波電流規制値を満足させる。その後、力率改善された交流電圧を、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に入力すると、内部で一旦直流に変換し、その直流を所望の電圧に調整し、その直流電圧により蓄電装置８で充電することが可能になる。

図４より、従来例の共用型充電器１における、もう一方の、非接触給電機能部１２については、１次給電コイル５、２次受電コイル６、第２の整流器１６、平滑回路１７、非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１４、非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１４の、第２の制御装置１９から構成されている。、非接触給電された２次受電コイル６からの交流電圧を、第２の整流器１６と平滑回路１７によって平滑して直流電圧にし、この平滑された直流電圧を非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１４に入力して、第２の制御装置１９で制御され電圧を調整され出てきた直流電圧により蓄電装置８で充電することが可能になる。

図４の、従来例のように機能を共有することで小型化する提案はされているが、物理的に、別々に、接触給電と非接触給電の２つの充電器を、例えば、車両に搭載するため、コスト、形状、重量のすべてにおいて、高価で大きく重い構成となってしまう。また、実際に動作させるにあたり、回路共有した際、共通の力率改善回路が構成上存在しない為に、電源の高調波規制を満足できない問題があることは既に述べた。

（実施形態１）
実施形態１について説明する。図１は、実施形態１の充電器２の回路構成図である。充電器２は、商用交流電圧源１０および、非接触給電機能部１２で、接触給電機能部１１を共用する構成になっている。接触給電機能部１１は、第１の整流器１５、力率改善回路７、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第１の制御装置１８から構成されている。実施形態１には、１次給電コイル５の駆動回路や、入力電源、制御回路が含まれていないが、実施形態１は、非接触である充電器１の、２次受電コイル６を有する受電側の２次側回路の構成に関するものであるから、何ら１次給電コイル５を有する給電側の１次側回路の制約を受けるものではない。

図１において、実施形態１の特徴は、非接触給電機能部１２と接触給電機能部１１を共用し、商用交流電圧源１０からの交流電圧は、接触給電機能部１１で処理して充電させ、２次受電コイル６からの交流電圧は、非接触給電機能部１２を介して接触給電機能部１１で処理し充電する。特に、非接触給電機能部１２の、従来例の図２における、非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と第２の制御装置１９は除去され、その代わりに、接触給電機能部１１の、力率改善回路７、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、第１の制御装置１８を利用している点にある。力率改善回路７は昇圧回路の機能を有していることは従来から知られている。

実施形態１の構成にすることで、図４の従来例よりも、部品点数が少ないので、廉価で小型、軽量となり、さらに、回路共有した際、力率改善回路７は、接触給電機能部１１側からは力率改善回路として、非接触給電機能部１２側からは昇圧回路として、機能させる為に、電源の高調波規制を満足させることが可能である。また、非接触給電機能部１２側から接触給電機能部１１側に入力された電圧によって、昇圧コンバータ、降圧コンバータ、昇降圧コンバータの何れかが必要になるが、例えば、車両用の場合は、蓄電装置８には高い電圧が必要な為に昇圧コンバータが利用される。実施形態１においては、図１の力率改善回路７は、非接触給電機能部１２側から見た場合、昇圧回路、すなわち、昇圧コンバータとして機能するので回路を共有することができる。

ここで、力率改善回路７について、詳細に説明しておく。図２は、実施形態１の力率改善回路７の回路図である。チョークコイル２１は、もっぱら直流や、目的の周波数より低い周波数の電力や信号などの電流を通し、目的の周波数より高い電流を阻止するためのインダクタである。半導体スイッチング素子２２は、降圧、昇圧、昇降圧という役割があり、電力を変換・調整するための手段として、オン・オフ時間比率であるデューティ比を用いる。出力電圧の制御は、デューティサイクルの制御としてパルス幅変調（ＰＷＭ制御）によって行われる。整流ダイオード２３は、リカバリ、すなわち、逆流防止用のダイオードである。

実施形態１において、充電器２が接触給電として動作する場合、交流入力電源は、商用電源１０となり、第１の整流器１５を介して力率改善回路７に接続され、図２にあるような昇圧回路によって制御される。制御信号により、入力電圧と入力電流を、その位相と電力値からＰＷＭ制御幅を常時変化させて、半導体スイッチング素子２２をＰＷＭ制御して入力電流を正弦波に近づけるようにする。このように、ＰＷＭ制御により高調波電流の発生を抑制する。駆動回路２４は、半導体スイッチング素子２２を駆動する為に制御回路２５の出力信号を低インピーダンスで駆動できるための回路であって、制御出力で駆動できない大型の素子を使用する場合によく用いられる手法である。

制御回路２５については、色々な方法が提案されているが、実施形態１では、制御回路２５は、交流の入力電流と出力電圧の両方を制御し、出力電圧は前記入力電流の平均振幅を変更することによって制御される。制御回路２５は、乗算器を内部に持っており、入力交流電圧を整流した交流全波整流電圧を、前記出力電圧を制御している電圧誤差増幅器出力と乗算して、入力電流平均振幅信号を生成し、この信号を使って駆動回路２４を制御する。前記の電圧誤差増幅信号は、交流全波整流入力電圧信号と乗算される前に、交流平均入力電圧の２乗で除算される。ちなみに、図１の制御回路１８は、図２の駆動回路２４と制御回路２５を１つにしたものである。

実施形態１では、半導体スイッチング素子２２にドレイン電流が常時流れている連続モードの例を示しているが、電流が常に０から始まる臨界モードや、電流が０になる期間がスイッチサイクル毎に存在する断続モードなど、力率改善回路の回路構成にとらわれることはない。

一方、実施形態１において、充電器２が非接触給電として動作する場合、図１に示すように、入力電源は、２次受電コイル６となる。一般的に、非接触給電システムに使われている周波数は、数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚと商用周波数５０／６０Ｈｚに比べて高く、一般的な力率改善回路の動作周波数に近い。もし、２次受電コイル６の受電交流電圧を、そのまま直接、すなわち、第１の整流器１５の後に、力率改善回路に接続した場合、力率改善回路７が動作しないだけではなく、制御が不安定となってしまう可能性がある。この為、２次受電コイル６の交流出力電圧を回路１６、１７で整流平滑させて直流電圧として、力率改善回路７にこの直流電圧を入力して動作させる必要がある。

力率改善回路７に直流電圧が印加された場合、力率改善回路７は昇圧回路として動作する。駆動回路２４は、半導体スイッチング素子２２を駆動する為に、制御回路２５の出力信号を低インピーダンスで駆動できるための回路であって、実施形態１は、制御出力で駆動できない大型の素子を使用する場合によく用いられる手法である。

制御回路２５は、直流の入力電流と出力電圧の両方を制御し、出力電圧は前記入力電流の直流平均振幅を変更することによって制御される。制御回路２５は、乗算器を内部に持っており、入力直流電圧と前記出力電圧を制御している電圧誤差増幅器出力とを乗算して、直流入力電流平均振幅信号を生成しこの信号を使って駆動回路２４を制御する。前記の電圧誤差増幅信号は、直流入力電圧と乗算される前に、直流平均入力電圧の２乗で除算される。図１の、制御回路１９は、図２の駆動回路２４と制御回路２５を１つにしたものである。

すなわち、力率改善回路７への入力電圧と入力電流は直流の為ほとんど変化せず、結果として通常の昇圧コンバータと同じ動作モードを得ることになる。図１において、第２の整流器１６、平滑回路１７の後段に逆流防止用の整流ダイオード２３を付加しているが、接触給電回路動作と非接触給電回路動作時に接続を切り替える必要はない。また、非接触給電として動作する場合、第２の整流器１６と平滑回路１７の出力を第１の整流器１５の前に印加する場合でも上記と同様に動作する。

図１において、実施形態１では、非接触給電機能部１２の２次受電コイル６からの交流出力を、第２の整流器１６と平滑回路１７によって平滑した直流出力を、接触給電機能部１１の入力として、第１の整流器１５の前、あるいは、後のいずれかに印加させる
。この構成によれば、非接触給電機能部１２からの蓄電装置８への電力、電圧、電流指示および、制御を、制御回路１８が行う。非接触給電機能部１２は、接触給電機能部１１の入力電圧範囲の直流電圧を出力できれば良い。接触給電機能部１１は、非接触給電機能部１２の平滑回路１７からの入力直流電圧を制御回路１８が監視することで、非接触給電機能部１２の２次側回路の給電側の状況を把握する。

図１において、実施形態１の回路構成について詳細に説明する。充電器２が接触充電器として動作する場合、商用交流電源１０を第１の整流器１５に入力して整流し商用周波数の２倍の半波交流電圧を得る。商用交流電圧が５０Ｈｚの場合は１００Ｈｚ、６０Ｈｚの場合は１２０Ｈｚの半波正弦波となる。この半波正弦波を力率改善回路７に入力し力率改善回路７から出力された絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１３への入力電圧を得る。力率改善回路７は、第１の制御装置１８にて制御されるが、力率改善回路７から出力された電流を正弦波状にできるため過大なパルス状の電流を避けることができて、力率改善回路７から出力された電流は正弦波状の電流波形となり、電力伝送に関わる有効電力と電力伝送に関わらない無効電力のうち無効電力が削減されるため力率が改善され、結果として、高調波電流を削減できる。

ところで、力率改善回路７からの出力を中間電圧と呼び、この中間電圧を絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に入力する。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、第１の制御装置１８を持ち、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３からの出力電圧、出力電流と絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ内部の半導体スイッチに流れるスイッチ電流と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３へ入力する中間電圧と、力率改善回路７への入力電圧、入力電流、入力周波数と、力率改善回路内部に設けられた半導体スイッチに流れるスイッチ電流とを、第１の制御装置１８で検出し、さらに、コントロールユニットである車両ＥＣＵ９からバッテリマネジメントシステムで判断された車両バッテリーの状況についての情報を、第１の制御装置１８への通信手段により指示を行い、第１の制御装置１８によって蓄電装置８を充電させるように制御する。この結果、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３からの出力電圧が蓄電装置８に接続され充電器として動作する。

一方、充電器２が非接触充電器として動作する場合、商用交流入力電源１０ではなく、１次給電コイル５を給電コイルとし、２次受電コイル６を受電コイルとして受電する。２次受電コイル６で受電された交流電圧は、第２の整流器１６で整流され平滑回路１７で整流平滑し直流電圧になったものを、接触給電機能部１１の、第１の整流器１５の前、あるいは、後のいずれかに入力し、その出力を力率改善回路７に入力し力率改善回路７から出力された絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータ１３への入力電圧を得る。

前述した、整流平滑された直流電圧を第１の整流器１５の前に入力した場合、既存の接触給電機能部１１に何も手を加えることなく、接触給電機能部１１と非接触給電機能部１２を共有することが可能で最もコスト低減効果が高い。一方、整流平滑された直流電圧を第１の整流器１５の後に入力する場合、接触給電機能部１１側に非接触給電機能部１２用の入力端子を付加する必要がある。しかし、非接触給電機能部１２側から見ると第２の整流器１６と第１の整流器１５を各１回ずつ、計２回通らずに、第２の整流器１６のみを通る為、効率がダイオードの順方向電圧降下×順方向電流分改善するメリットがある。例えば、ダイオードの順方向電圧降下が０．６Ｖで順方向電流が１５Ａ流れるとすると、整流器では２個のダイオードを通るので、整流器で発生する損失は０．６Ｖ×１５Ａ×２＝１８Ｗとなり、また、整流器を２回通る場合は１８Ｗ×２＝３６Ｗの損失を発生することになる。

図１の実施形態１において、充電器２が非接触充電器として動作する場合は、充電器２が接触充電器として動作する場合に比べて、第２の整流器１６と第１の整流器１５を１回ずつ計２回通るので、整流器の順方向電圧降下ＶＦによりＶＦ×入力電流で決まる導通損失が多少増えるが、既存の接触充電器をそのまま使うことができるという利点がある。

課題で述べたように、既存の非接触充電器を搭載した、例えば、車両に接触充電器を搭載した場合、２つの充電器を搭載しなければならないのであるが、実施形態１によれば、非接触給電機能部１２の出力部と商用交流電源１０の入力部を共通にすることによって、殆どの部分を接触給電機能部１１が担うことになり、接触充電器と非接触充電器を別々に用意した場合に比べ、装置の小型化、軽量化、低コスト化に寄与できる。

実施形態１では、既存の接触充電器に対して、数点の部品を追加することで非接触充電器と接触充電器が共用できる。また、既存の接触充電器と非接触充電器を別々に、例えば、車載に搭載せずに、一部またはすべてを共用するようにしてあるため、装置の小型軽量化、低コスト化、高効率化に寄与できる。また、力率改善回路７を適用したため、高調波電流を削減できる。

なお、本発明は、車載用充電器として、接触充電と非接触充電の両方を利用する場合に最も効力を発揮することができる。

１、２、２０充電器
５１次給電コイル
６２次受電コイル
７力率改善回路
８蓄電装置
９コントロールユニット（車載ＥＣＵ）
１０商用交流電源
１１接触給電部
１２非接触給電部
１３絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ
１５第１の整流器
１６第２の整流器
１７平滑回路
１８第１の制御装置
１９第２の制御装置
２１チョークコイル
２２半導体スイッチング素子
２３整流ダイオード
２４駆動回路
２５制御回路

Claims

商用交流電圧源と、接触給電機能部と、非接触給電機能部と、蓄電装置を備えた充電器であって、
前記接触給電機能部は、第１の整流器と、力率改善回路と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、第１の制御装置がこの順で接続されており、
前記非接触給電機能部は、給電用の１次給電コイルと、前記１次給電コイルとは非接触である受電用の２次受電コイルと、第２の整流器と、平滑回路がこの順で接続されており、
前記充電器が、非接触充電器として動作する場合、前記非接触給電機能部から出力された直流電圧が、前記接触給電機能部の前記第１の整流器の前か後のいずれかに入力されて、前記第１の制御装置からの指示により、前記絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータを経て、前記蓄電装置により充電されることを特徴とする充電器。
前記力率改善回路からの出力である中間電圧が前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに入力されて、
前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１の制御装置を有しており、
前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力電圧と出力電流と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ内部に設けられた半導体スイッチに流れるスイッチ電流と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータへ入力される前記中間電圧と、前記力率改善回路への入力電圧と入力電流と入力周波数と、前記力率改善回路内部に設けられた前記半導体スイッチに流れる前記スイッチ電流が、前記第１の制御装置で検出されて、
さらに、
コントロールユニットである車両ＥＣＵから、バッテリマネジメントシステムで判断された車両バッテリーの状況についての情報を、前記第１の制御装置への通信手段により指示されることにより、
前記第１の制御装置によって、前記蓄電装置を充電させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の充電器。
請求項２に記載の充電器を搭載した車両。