JP2024011034A - Switching power supply device and control method - Google Patents

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靖理 大元
Yasumichi Omoto
正寛 山上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To be capable of stable recharging while suppressing the deterioration of a rechargeable battery through a simple configuration.
SOLUTION: A switching power supply device (1) is for supplying DC power to charge a rechargeable battery (5). The switching power supply device (1) includes a capacitor (13) for rectifying AC power supplied to an own device. The switching power supply unit (1) starts charging the rechargeable battery (5) when a predetermined condition regarding the equivalent series resistance of the capacitor (13) is met.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、スイッチング電源装置及び制御方法に関する。 The present disclosure relates to a switching power supply device and a control method.

特許文献１では、平滑用コンデンサの劣化の予兆を捉えて電源装置の劣化を検知できる劣化検知装置が開示されている。特許文献２では、電解コンデンサの劣化を容易に判別することができる電解コンデンサの劣化検出回路が開示されている。 Patent Document 1 discloses a deterioration detection device that can detect deterioration of a power supply device by detecting signs of deterioration of a smoothing capacitor. Patent Document 2 discloses an electrolytic capacitor deterioration detection circuit that can easily determine deterioration of an electrolytic capacitor.

特開２０１６－２０１９３４号公報JP2016-201934A 特開昭６３－１６５７７０号公報Japanese Patent Application Publication No. 165770/1983

しかしながら、前述のような従来技術は、コンデンサのＥＳＲ（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）が高い状態で充電池の充電を開始すると、充電池に印加される電圧の変動幅がリプルの影響によって大きくなり、充電の停止や、充電池の劣化が生じるという問題がある。また、ＥＳＲ又はリプルを減少させるためにコンデンサを追加した場合には、充電池を充電する装置の製造コストが嵩む要因となるという問題がある。 However, with the above-mentioned conventional technology, when charging of a rechargeable battery is started in a state where the ESR (Equivalent Series Resistance) of the capacitor is high, the fluctuation range of the voltage applied to the rechargeable battery becomes large due to the influence of ripple. This causes problems such as stopping charging and deterioration of the rechargeable battery. Furthermore, when a capacitor is added to reduce ESR or ripple, there is a problem in that the manufacturing cost of the device for charging the rechargeable battery increases.

本開示の一態様は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によって、充電池の劣化を抑制しつつ、安定した充電を可能とすることを目的とする。 One aspect of the present disclosure has been made in view of the above problem, and aims to enable stable charging while suppressing deterioration of a rechargeable battery with a simple configuration.

前記の課題を解決するために、本開示の態様１に係るスイッチング電源装置は、充電池を充電する直流電力を供給するスイッチング電源装置であって、自装置に供給された交流電力を整流するためのコンデンサを備え、前記コンデンサの等価直列抵抗に関する所定条件が満たされた場合に、前記充電池への充電を開始する。 In order to solve the above problems, a switching power supply device according to aspect 1 of the present disclosure is a switching power supply device that supplies DC power for charging a rechargeable battery, and includes a switching power supply device for rectifying AC power supplied to the device itself. The rechargeable battery starts charging when a predetermined condition regarding the equivalent series resistance of the capacitor is satisfied.

前記の構成によれば、簡易な構成によって、充電池の劣化を抑制しつつ、安定した充電が可能となる。 According to the above configuration, the simple configuration enables stable charging while suppressing deterioration of the rechargeable battery.

本開示の態様２に係るスイッチング電源装置は、前記の態様１において、前記コンデンサの電極間におけるリプル電圧の値が所定値未満である場合に前記所定条件が満たされたと判定し、前記充電池への充電を開始する構成としてもよい。 In the switching power supply device according to aspect 2 of the present disclosure, in the aspect 1, it is determined that the predetermined condition is satisfied when the value of ripple voltage between the electrodes of the capacitor is less than a predetermined value, and the switching power supply device It may also be configured to start charging.

前記の構成によれば、リプル電圧の値に基づいて前記所定条件を判定し、充電池の劣化を抑制しつつ、安定した充電が可能となる。 According to the above configuration, the predetermined condition is determined based on the value of the ripple voltage, and stable charging is possible while suppressing deterioration of the rechargeable battery.

本開示の態様３に係るスイッチング電源装置は、前記の態様１又は２において、前記充電池への充電を開始する前に、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電する処理を１回以上行う構成としてもよい。 A switching power supply device according to an aspect 3 of the present disclosure, in the aspect 1 or 2, is configured to perform a process of discharging the charge stored in the capacitor one or more times before starting charging the rechargeable battery. Good too.

前記の構成によれば、コンデンサを充電及び放電することによって、コンデンサの等価直列抵抗を減少させることができる。 According to the above configuration, the equivalent series resistance of the capacitor can be reduced by charging and discharging the capacitor.

本開示の態様４に係るスイッチング電源装置は、前記の態様３において、前記コンデンサに接続された第１回路と、前記充電池に接続された第２回路と、前記第１回路から前記第２回路に電力を伝えるトランスとを備え、前記第１回路は、前記充電池を充電するための電流が前記第２回路上を流れない範囲の電圧で、前記トランスに電流が流れるように制御することによって前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電する構成としてもよい。 A switching power supply device according to an aspect 4 of the present disclosure, in the aspect 3 described above, includes a first circuit connected to the capacitor, a second circuit connected to the rechargeable battery, and a second circuit from the first circuit to the second circuit. and a transformer for transmitting power to the transformer, and the first circuit controls the current to flow through the transformer at a voltage within a range in which a current for charging the rechargeable battery does not flow through the second circuit. A configuration may be adopted in which the charge stored in the capacitor is discharged.

前記の構成によれば、トランスにかかる電圧を制御することによって、充電池の充電を行う状態と行わない状態とを切り替えることができる。 According to the above configuration, by controlling the voltage applied to the transformer, it is possible to switch between a charging state and a non-charging state of the rechargeable battery.

本開示の態様５に係るスイッチング電源装置は、前記の態様４において、前記第１回路は、スイッチング素子を用いて、前記トランスに電流が流れる時間の割合を制御することによって、前記トランスにかかる電圧を制御する構成としてもよい。 In the switching power supply device according to Aspect 5 of the present disclosure, in Aspect 4, the first circuit controls the voltage applied to the transformer by controlling the proportion of time during which current flows through the transformer using a switching element. It may also be configured to control.

前記の構成によれば、スイッチング素子を用いた制御によって、充電池の充電を行う状態と行わない状態とを切り替えることができる。 According to the above configuration, the state in which the rechargeable battery is charged and the state in which it is not charged can be switched by control using the switching element.

本開示の態様６に係るスイッチング電源装置は、前記の態様４において、前記コンデンサ、前記第１回路、前記第２回路及び前記トランスは、単一の回路基板上に配置されている構成としてもよい。 A switching power supply device according to an aspect 6 of the present disclosure may have a configuration in which the capacitor, the first circuit, the second circuit, and the transformer are arranged on a single circuit board in the fourth aspect. .

前記の構成によれば、スイッチング電源装置の製造工程を簡略化すること、及び堅牢さを向上させることに寄与する。 The above configuration contributes to simplifying the manufacturing process of the switching power supply device and improving its robustness.

本開示の態様７に係るスイッチング電源装置は、前記の態様１において、前記コンデンサの温度を計測する温度計測部を更に備え、前記温度計測部が計測した温度が所定値以上である場合に、前記所定条件が満たされたと判定し、前記充電池への充電を開始する構成としてもよい。 The switching power supply device according to aspect 7 of the present disclosure is the same as in aspect 1, further comprising a temperature measurement unit that measures the temperature of the capacitor, and when the temperature measured by the temperature measurement unit is equal to or higher than a predetermined value, It may be configured to determine that a predetermined condition is satisfied and start charging the rechargeable battery.

前記の構成によれば、コンデンサの温度に基づいて前記所定条件を判定し、充電池の劣化を抑制しつつ、安定した充電が可能となる。 According to the above configuration, the predetermined condition is determined based on the temperature of the capacitor, and stable charging is possible while suppressing deterioration of the rechargeable battery.

本開示の態様８に係る制御方法は、充電池を充電する直流電力を供給するスイッチング電源装置を制御する方法であって、前記スイッチング電源装置は、自装置に供給された交流電力を整流するためのコンデンサを備え、前記コンデンサの等価直列抵抗に関する所定条件が満たされた場合に、前記充電池への充電を開始させる、制御方法。 A control method according to aspect 8 of the present disclosure is a method for controlling a switching power supply device that supplies DC power for charging a rechargeable battery, wherein the switching power supply device rectifies AC power supplied to the device itself. A control method comprising: a capacitor; the method comprises: starting charging of the rechargeable battery when a predetermined condition regarding the equivalent series resistance of the capacitor is satisfied;

前記の方法によれば、充電池の劣化を抑制しつつ、安定した充電が可能となる。 According to the method described above, stable charging is possible while suppressing deterioration of the rechargeable battery.

本開示の各態様に係るスイッチング電源装置が備える制御装置（制御機構）は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記制御装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記制御装置をコンピュータにて実現させる制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本開示の範疇に入る。 The control device (control mechanism) included in the switching power supply device according to each aspect of the present disclosure may be realized by a computer, and in this case, by operating the computer as each part (software element) included in the control device. A control program for a control device that implements the control device in a computer, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded also fall within the scope of the present disclosure.

本開示の一態様によれば、簡易な構成によって、充電池の劣化を抑制しつつ、安定した充電が可能となる。 According to one aspect of the present disclosure, a simple configuration enables stable charging while suppressing deterioration of a rechargeable battery.

スイッチング電源装置の構成を示すブロック図の一例である。1 is an example of a block diagram showing the configuration of a switching power supply device. ＰＦＣ及びＤＣ／ＤＣコンバータの回路図の一例である。It is an example of the circuit diagram of PFC and a DC/DC converter. 各スイッチング素子の両端における電圧値、及びトランスに流れる電流の電流値の一例を示している。An example of the voltage value at both ends of each switching element and the current value of the current flowing through the transformer is shown. スイッチング電源装置が実行する処理の流れを示すシーケンス図の一例である。FIG. 2 is an example of a sequence diagram showing the flow of processing executed by the switching power supply device. バス電圧と充電池に印加される充電電圧との関係を示すグラフの一例、及び電解コンデンサの温度とＥＳＲとの関係を示すグラフの一例である。They are an example of a graph showing the relationship between the bus voltage and the charging voltage applied to the rechargeable battery, and an example of a graph showing the relationship between the temperature of the electrolytic capacitor and ESR. スイッチング電源装置が有する回路を模したシミュレーション回路の一例である。This is an example of a simulation circuit that imitates a circuit included in a switching power supply device. 図６のシミュレーション回路の各所における電流値及び電圧値を示す波形図の一例である。7 is an example of a waveform diagram showing current values and voltage values at various locations in the simulation circuit of FIG. 6. FIG. 図６のシミュレーション回路の各所における電流値及び電圧値を示す波形図の一例である。7 is an example of a waveform diagram showing current values and voltage values at various locations in the simulation circuit of FIG. 6. FIG.

以下、本開示の一実施形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be described in detail.

〔１．スイッチング電源装置１の構成〕
図１は、本実施形態に係るスイッチング電源装置１の構成を示すブロック図の一例である。スイッチング電源装置１は、ＥＶ（Electric Vehicle）バッテリー等の充電池を充電するＯＢＣ（On Board Charger）等の充電装置である。スイッチング電源装置１は、スイッチング電源装置１に供給された交流電力を整流し、充電池に対して充電用の直流電力を供給する装置である。 [1. Configuration of switching power supply device 1]
FIG. 1 is an example of a block diagram showing the configuration of a switching power supply device 1 according to the present embodiment. The switching power supply device 1 is a charging device such as an OBC (On Board Charger) that charges a rechargeable battery such as an EV (Electric Vehicle) battery. The switching power supply device 1 is a device that rectifies the AC power supplied to the switching power supply device 1 and supplies DC power for charging to the rechargeable battery.

図１において、Ｇｒｉｄ３は、交流電力の供給源であって、例えばコンセントである。また、充電池５は、スイッチング電源装置１に接続されたＥＶバッテリーである。 In FIG. 1, Grid 3 is a supply source of AC power, and is, for example, an outlet. Further, the rechargeable battery 5 is an EV battery connected to the switching power supply device 1.

スイッチング電源装置１は、制御部（制御装置）１１、ＰＦＣ（Power Factor Correction：力率補正回路）１２、電解コンデンサ１３、インバータ１４、トランス１５、整流部１６、ＡＣフィルタ１７、ＤＣフィルタ１８及び温度計測部１９を備えている。一態様において、スイッチング電源装置１が備える制御部１１等の前記部材は、単一の回路基板上に配置されている。但し、本開示は、制御部１１等の前記部材が単一の回路基板上に配置されている構成を必須とするものではない。 The switching power supply device 1 includes a control unit (control device) 11, a PFC (Power Factor Correction) 12, an electrolytic capacitor 13, an inverter 14, a transformer 15, a rectifier 16, an AC filter 17, a DC filter 18, and a temperature control unit. A measuring section 19 is provided. In one embodiment, the members such as the control unit 11 included in the switching power supply device 1 are arranged on a single circuit board. However, the present disclosure does not necessarily require a configuration in which the members such as the control unit 11 are arranged on a single circuit board.

制御部１１は、インバータ１４におけるスイッチング制御、並びにＰＦＣ１２、インバータ１４及び整流部１６の各所における電流値及び電圧値の検知等を行う。詳細は後述するが、上述のスイッチング制御とは、インバータ１４が、トランス１５側に流れる直流電流の方向を交互に逆転させる制御を意味する。 The control unit 11 performs switching control in the inverter 14 and detects current values and voltage values at various locations in the PFC 12, the inverter 14, and the rectifier 16. Although details will be described later, the above-mentioned switching control means control in which the inverter 14 alternately reverses the direction of the direct current flowing to the transformer 15 side.

ＰＦＣ１２は、供給された交流電力に対して、電流と電圧との位相を合わせる力率補正等を行う。また、後述するように、ＰＦＣ１２は、インバータ１４側に流れる電流が一方向となるように制御を行う回路を有している。本開示においては、電流を一方向とする前記の制御を「ダイオード制御」とも呼称する。 The PFC 12 performs power factor correction to match the phases of current and voltage on the supplied AC power. Furthermore, as will be described later, the PFC 12 includes a circuit that controls the current flowing to the inverter 14 in one direction. In the present disclosure, the above-described control in which the current is unidirectional is also referred to as "diode control."

電解コンデンサ１３は、スイッチング電源装置１に供給された交流電力を整流及び平滑化するために設けられたコンデンサである。本開示においては、電解コンデンサ１３の電極間における電圧Ｖｂｕｓを「バス電圧」とも呼称する。リプルの影響が無いと仮定した場合、後述する充電前処理中において電解コンデンサ１３が充電されたときのバス電圧の値は、Ｇｒｉｄ３が供給する電圧の実効値に√２を乗じた値となる。なお、電解コンデンサが用いられる構成は必須ではなく、他の種類のコンデンサが用いられる構成であってもよい。 The electrolytic capacitor 13 is a capacitor provided to rectify and smooth the alternating current power supplied to the switching power supply device 1 . In this disclosure, the voltage V bus between the electrodes of the electrolytic capacitor 13 is also referred to as "bus voltage." Assuming that there is no influence of ripple, the value of the bus voltage when the electrolytic capacitor 13 is charged during the pre-charging process described below will be the value obtained by multiplying the effective value of the voltage supplied by the Grid 3 by √2. Note that the configuration in which an electrolytic capacitor is used is not essential, and a configuration in which other types of capacitors are used may be used.

インバータ１４は、制御部１１による制御に基づいてスイッチング制御を繰り返す。また、インバータ１４は、制御部１１による制御に基づいて、ＰＦＣ１２側から供給された電力を変圧する。 The inverter 14 repeats switching control based on the control by the control unit 11. Further, the inverter 14 transforms the power supplied from the PFC 12 side based on the control by the control unit 11.

トランス１５は、インバータ１４と整流部１６とを絶縁し、トランス１５にかかる電圧が充電池５の電池電圧以下である場合に、整流部１６側において電流が流れないように機能する。換言すると、トランス１５にかかる電圧が充電池５の電池電圧を超える場合に、整流部１６において電流が流れることによって充電池５の充電が行われる。 The transformer 15 insulates the inverter 14 and the rectifier 16, and functions to prevent current from flowing on the rectifier 16 side when the voltage applied to the transformer 15 is lower than the battery voltage of the rechargeable battery 5. In other words, when the voltage applied to the transformer 15 exceeds the battery voltage of the rechargeable battery 5, the rechargeable battery 5 is charged by current flowing in the rectifier 16.

インバータ１４及びトランス１５の前述した構成によって、スイッチング電源装置１は、自装置に接続された充電池５を充電する状態と、充電しない状態とを切り替えることができる。 The above-described configuration of the inverter 14 and the transformer 15 allows the switching power supply device 1 to switch between a state in which the rechargeable battery 5 connected to itself is charged and a state in which it is not charged.

整流部１６は、トランス１５側から流れてきた電流が一方向となるようにダイオード制御を行う回路を有している。当該ダイード制御により、充電池５に対しては一方向の電流が流れることとなる。 The rectifier 16 has a circuit that performs diode control so that the current flowing from the transformer 15 side flows in one direction. Due to the diode control, a unidirectional current flows through the rechargeable battery 5.

ＡＣフィルタ１７は、ＰＦＣ１２等において生じ得るスイッチングノイズをＧｒｉｄ３側に伝送させないために設けられたフィルタである。ＤＣフィルタ１８は、整流部１６等において生じ得るスイッチングノイズを充電池５側に伝送させないために設けられたフィルタである。 The AC filter 17 is a filter provided to prevent switching noise that may occur in the PFC 12 or the like from being transmitted to the Grid 3 side. The DC filter 18 is a filter provided to prevent switching noise that may occur in the rectifier 16 and the like from being transmitted to the rechargeable battery 5 side.

一態様において、ＡＣフィルタ１７及びＤＣフィルタ１８は、ノイズとなる電気的な高周波成分を減衰させるハイカットフィルタである。ＡＣフィルタ１７及びＤＣフィルタ１８は、例えばスイッチング電源装置１が車両に搭載される場合に、スイッチングノイズの影響によって車両のハーネスがアンテナとして機能して電波を発してしまうことを抑制する。なお、ＡＣフィルタ１７及びＤＣフィルタ１８は無くても良い。 In one embodiment, the AC filter 17 and the DC filter 18 are high-cut filters that attenuate electrical high frequency components that become noise. For example, when the switching power supply device 1 is mounted on a vehicle, the AC filter 17 and the DC filter 18 suppress the harness of the vehicle from functioning as an antenna and emitting radio waves due to the influence of switching noise. Note that the AC filter 17 and the DC filter 18 may be omitted.

温度計測部１９は、制御部１１の制御に基づいて電解コンデンサ１３の温度を計測する。なお、スイッチング電源装置１は、温度計測部１９を必ずしも備えておらずともよい。スイッチング電源装置１が温度計測部１９の計測温度を用いる態様については、「４．変形例」において後述する。 The temperature measurement section 19 measures the temperature of the electrolytic capacitor 13 based on the control of the control section 11 . Note that the switching power supply device 1 does not necessarily need to include the temperature measurement section 19. The manner in which the switching power supply device 1 uses the temperature measured by the temperature measurement section 19 will be described later in "4. Modification".

続いて、前述したダイオード制御及びスイッチング制御について説明する。図２は、ＰＦＣ１２及びＤＣ／ＤＣコンバータ２０の回路図の一例である。なお、図２においては、インバータ１４、トランス１５及び整流部１６を、単一の部材であるＤＣ／ＤＣコンバータ２０としてまとめて図示している。図２の回路図７ａと回路図７ｂとは、互いに異なる時点における同一の回路を示しており、回路上における電流の流れが相違する。回路図７ａ及び回路図７ｂにおいて、回路の配線に沿った矢印は、電流の流れを示している。 Next, the diode control and switching control described above will be explained. FIG. 2 is an example of a circuit diagram of the PFC 12 and the DC/DC converter 20. Note that in FIG. 2, the inverter 14, transformer 15, and rectifier 16 are collectively illustrated as a single member, the DC/DC converter 20. The circuit diagram 7a and the circuit diagram 7b in FIG. 2 show the same circuit at different times, and the current flows in the circuits are different. In circuit diagrams 7a and 7b, arrows along the circuit wiring indicate the flow of current.

以下、回路図７ａが示す回路に含まれる回路１２１ａと、回路図７ｂが示す回路に含まれる回路１２１ｂとを特に区別しない場合、その一方又は双方を単に回路１２１と呼称する。回路２０１ａ及び２０１ｂ、並びに回路２０２ａ及び回路２０２ｂについても同様である。また、回路２０１は、インバータ１４が備える回路であって、本開示における第１回路の一例である。回路２０２は、整流部１６が備える回路であって、本開示における第２回路の一例である。 Hereinafter, when the circuit 121a included in the circuit shown in the circuit diagram 7a and the circuit 121b included in the circuit shown in the circuit diagram 7b are not particularly distinguished, one or both of them will be simply referred to as the circuit 121. The same applies to circuits 201a and 201b, and circuit 202a and circuit 202b. Further, the circuit 201 is a circuit included in the inverter 14, and is an example of a first circuit in the present disclosure. The circuit 202 is a circuit included in the rectifier 16 and is an example of a second circuit in the present disclosure.

ＰＦＣ１２が備える回路１２１、及びＤＣ／ＤＣコンバータ２０が備える回路２０２においては、ダイオード制御が行われ、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０が備える回路２０１においては、スイッチング制御が行われる。また、図２においては、ダイオード制御又はスイッチング制御に関与しない部分の回路については記載を省略している。 Diode control is performed in the circuit 121 provided in the PFC 12 and the circuit 202 provided in the DC/DC converter 20, and switching control is performed in the circuit 201 provided in the DC/DC converter 20. Further, in FIG. 2, descriptions of circuits that are not involved in diode control or switching control are omitted.

回路１２１には、電流を一方向にのみ流すダイオードＡ～Ｄが配置されている。交流電力を供給するＧｒｉｄ３から第１の方向に電流が流れた場合には、回路１２１ａに示すようにダイオードＡ及びＤに電流が流れてダイオードＢ及びＣには電流が流れず、Ｇｒｉｄ３から第２の方向に電流が流れた場合には、回路１２１ｂに示すようにダイオードＢ及びＣに電流が流れてダイオードＡ及びＤには電流が流れない。これにより、ＰＦＣ１２側とＤＣ／ＤＣコンバータ２０側との間においては、常に矢印１２３及び１２４に示す方向に電流が流れる。 The circuit 121 includes diodes A to D that allow current to flow in only one direction. When current flows in the first direction from Grid 3 that supplies AC power, as shown in circuit 121a, current flows through diodes A and D, but no current flows through diodes B and C, and current flows from Grid 3 to the second direction. When current flows in the direction shown in circuit 121b, current flows through diodes B and C and no current flows through diodes A and D, as shown in circuit 121b. As a result, current always flows in the directions shown by arrows 123 and 124 between the PFC 12 side and the DC/DC converter 20 side.

また、回路２０２においても、回路１２１と同様に説明される。即ち、回路２０２においては、回路２０２ａに示すようにダイオードＩ及びＬに電流が流れてダイオードＪ及びＫに電流が流れない状態と、回路２０２ｂに示すようにダイオードＪ及びＫに電流が流れてダイオードＩ及びＬに電流が流れない状態とが交互に切り替わる。これにより、回路２０２と、回路２０２の右方に隣接する回路との間においては、常に一方向に電流が流れる。回路１２１及び２０２においては、制御部１１がスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ、即ち接続された状態と切断された状態とを切り替えるスイッチング制御を要しない。 Further, the circuit 202 will be explained in the same manner as the circuit 121. That is, in the circuit 202, as shown in circuit 202a, current flows through diodes I and L and no current flows through diodes J and K, and as shown in circuit 202b, current flows through diodes J and K and no current flows through diodes J and K. The state in which no current flows through I and L alternates. As a result, current always flows in one direction between the circuit 202 and the circuit adjacent to the right side of the circuit 202. In the circuits 121 and 202, the control unit 11 does not require switching control to turn on/off the switching elements, that is, to switch between a connected state and a disconnected state.

回路２０１には、スイッチング素子Ｅ～Ｈが配置されている。スイッチング素子Ｅ～Ｈは、制御部１１による制御にしたがって、それぞれＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。具体的には、制御部１１は、回路２０１ａに示すようにスイッチング素子Ｅ及びＨをＯＮにしてスイッチング素子Ｆ及びＧをＯＦＦにする状態と、回路２０１ｂに示すようにスイッチング素子Ｆ及びＧをＯＮにしてスイッチング素子Ｅ及びＨをＯＦＦにする状態とを交互に切り替える。これにより、トランス１５上を流れる直流電流の向きが交互に切り替わる。 In the circuit 201, switching elements E to H are arranged. The switching elements E to H are turned on and off, respectively, under the control of the control section 11. Specifically, the control unit 11 turns on switching elements E and H and turns off switching elements F and G, as shown in a circuit 201a, and turns on switching elements F and G, as shown in a circuit 201b. The state in which the switching elements E and H are turned off is alternately switched. As a result, the direction of the direct current flowing on the transformer 15 is alternately switched.

図３は、各スイッチング素子の両端における電圧値、及びトランス１５に流れる電流Ｉｍの電流値の一例を示している。具体的には、波形図３１～３４は、スイッチング素子Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの両端における電圧値をそれぞれ示しており、波形図３５は、トランス１５に流れる電流Ｉｍの電流値を示している。 FIG. 3 shows an example of the voltage value at both ends of each switching element and the current value of the current Im flowing through the transformer 15. Specifically, waveform diagrams 31 to 34 show the voltage values at both ends of the switching elements E, F, G, and H, respectively, and waveform diagram 35 shows the current value of the current Im flowing through the transformer 15. .

各電圧値は、スイッチング素子が閉じているときには、当該スイッチング素子の両端における電圧値は０Ｖとなり、スイッチング素子が開いているときには、当該スイッチング素子の両端における電圧値は約４００Ｖとなっている。図３に示すように、スイッチング素子Ｅとスイッチング素子Ｈとの電圧値は同位相であり、スイッチング素子Ｆ及びＧの電圧値は同位相となっている。また、電流Ｉｍの値は、各スイッチング素子が切り替えられる度に、逆方向に電流が流れていることを示している。 Regarding each voltage value, when the switching element is closed, the voltage value across the switching element is 0V, and when the switching element is open, the voltage value across the switching element is approximately 400V. As shown in FIG. 3, the voltage values of switching element E and switching element H are in the same phase, and the voltage values of switching elements F and G are in phase. Furthermore, the value of the current Im indicates that the current flows in the opposite direction every time each switching element is switched.

なお、回路２０１においてスイッチング制御を行う理由は、トランス１５を飽和させないためと、電解コンデンサ１３を放電させるためである。回路２０１のスイッチング制御によって、電解コンデンサ１３においては、充電と放電とが繰返される。 Note that the reason for performing switching control in the circuit 201 is to prevent the transformer 15 from becoming saturated and to discharge the electrolytic capacitor 13. By the switching control of the circuit 201, the electrolytic capacitor 13 is repeatedly charged and discharged.

なお、Ｇｒｉｄ３からの交流電流の向きが逆転する周期と、回路２０１において制御部１１がスイッチング素子を切り替える周期とは、一致していることを要しない。換言すると、制御部１１は、Ｇｒｉｄ３からの交流電流の向きが逆転するタイミングとは無関係なタイミングで、スイッチング素子Ｅ～ＨのＯＮ／ＯＦＦを切り替えてもよい。 Note that the cycle in which the direction of the alternating current from Grid 3 is reversed and the cycle in which the control unit 11 switches the switching elements in the circuit 201 do not need to match. In other words, the control unit 11 may switch ON/OFF of the switching elements E to H at a timing unrelated to the timing at which the direction of the alternating current from the Grid 3 is reversed.

以上、スイッチング電源装置１の構成例について説明した。加えて、スイッチング電源装置１の各部は、以降に説明する処理を行う機能を有する。 The configuration example of the switching power supply device 1 has been described above. In addition, each part of the switching power supply device 1 has a function to perform processing described below.

〔２．スイッチング電源装置１の処理〕
続いて、スイッチング電源装置１が実行する処理の流れの一例について説明する。図４は、スイッチング電源装置１が実行する処理の流れを示すシーケンス図の一例である。図４に示す処理は、Ｇｒｉｄ３からスイッチング電源装置１への電力供給が開始されたときに開始される。 [2. Processing of switching power supply device 1]
Next, an example of the flow of processing executed by the switching power supply device 1 will be described. FIG. 4 is an example of a sequence diagram showing the flow of processing executed by the switching power supply device 1. The process shown in FIG. 4 is started when power supply from Grid 3 to switching power supply device 1 is started.

Ｓ１０１において、ＰＦＣ１２は、Ｇｒｉｄ３から電解コンデンサ１３に向けて流れる突入電流の大きさを一定範囲に制限する制御を行う。また、制御部１１は、インバータ１４に対して、トランス１５にかかる電圧が充電池５の電池電圧以下である状態を維持しながらスイッチング制御を繰り返す充電前処理の開始を指示する。 In S101, the PFC 12 performs control to limit the magnitude of the rush current flowing from the Grid 3 toward the electrolytic capacitor 13 to a certain range. Further, the control unit 11 instructs the inverter 14 to start a pre-charging process in which switching control is repeated while maintaining a state in which the voltage applied to the transformer 15 is equal to or lower than the battery voltage of the rechargeable battery 5.

Ｓ１０２において、整流部１６は、スイッチング電源装置１に接続された充電池５の電池電圧の値を検出する。 In S102, the rectifier 16 detects the value of the battery voltage of the rechargeable battery 5 connected to the switching power supply device 1.

Ｓ１０３において、インバータ１４は、充電前処理を開始する。充電前処理中においては、整流部１６内では電流は流れていない状態である。充電前処理によって、電解コンデンサ１３において充電と放電とが繰返されて、電解コンデンサ１３の温度が上昇する。つまり、スイッチング電源装置１は、充電前処理において、電解コンデンサ１３に蓄えられた電荷を放電する処理を１回以上行い、電解コンデンサ１３の温度を上昇させる。 In S103, the inverter 14 starts charging pre-processing. During the pre-charging process, no current is flowing in the rectifier 16. Due to the charging pretreatment, charging and discharging are repeated in the electrolytic capacitor 13, and the temperature of the electrolytic capacitor 13 increases. That is, in the pre-charging process, the switching power supply device 1 performs a process of discharging the electric charge stored in the electrolytic capacitor 13 one or more times, and increases the temperature of the electrolytic capacitor 13.

Ｓ１０４において、制御部１１は、バス電圧の値の検知を開始する。 In S104, the control unit 11 starts detecting the value of the bus voltage.

Ｓ１０５において、制御部１１は、電解コンデンサ１３の電極間に生じるリプル電圧の値が、所定値未満であるか否かを判定する。リプル電圧の増大は、バス電圧の変動幅が増大する要因であり、リプル電圧の値は、バス電圧の変動幅から求められる。 In S105, the control unit 11 determines whether the value of the ripple voltage generated between the electrodes of the electrolytic capacitor 13 is less than a predetermined value. An increase in ripple voltage is a factor in increasing the fluctuation width of the bus voltage, and the value of the ripple voltage is determined from the fluctuation width of the bus voltage.

図５のグラフ群４１は、バス電圧と充電池５に印加される充電電圧との関係を例示しており、グラフ４３は、電解コンデンサ１３の温度とＥＳＲ（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）との関係を例示している。グラフ群４１において、グラフ４１１及び４１２は、ＥＳＲが小さい場合におけるバス電圧と充電電圧とをそれぞれ示しており、グラフ４１３及び４１４は、ＥＳＲが大きい場合におけるバス電圧と充電電圧とをそれぞれ示している。グラフ群４１の各グラフに示すように、バス電圧と充電電圧とには相関がある。 A graph group 41 in FIG. 5 illustrates the relationship between the bus voltage and the charging voltage applied to the rechargeable battery 5, and a graph 43 illustrates the relationship between the temperature of the electrolytic capacitor 13 and ESR (Equivalent Series Resistance). exemplifies the relationship between In graph group 41, graphs 411 and 412 show the bus voltage and charging voltage, respectively, when ESR is small, and graphs 413 and 414 show the bus voltage and charging voltage, respectively, when ESR is large. . As shown in each graph of the graph group 41, there is a correlation between the bus voltage and the charging voltage.

充電電圧は、電池電圧である下限値と、所定の上限値との間の値であることが望ましい。電解コンデンサ１３のＥＳＲが大きい場合、バス電圧及び充電電圧の変動幅が大きくなることによって、充電電圧が上限値を超えて過剰となる場合があり、充電の停止あるいはは充電池５の劣化の要因となる。 The charging voltage is preferably a value between a lower limit value, which is the battery voltage, and a predetermined upper limit value. When the ESR of the electrolytic capacitor 13 is large, the fluctuation range of the bus voltage and charging voltage becomes large, which may cause the charging voltage to exceed the upper limit and become excessive, which may cause charging to stop or the rechargeable battery 5 to deteriorate. becomes.

また、グラフ４３は、電解コンデンサ１３の温度が上昇するほど、ＥＳＲが低下することを例示している。より詳細には、ＥＳＲは、一定温度までは急峻に低下し、一定温度からは緩やかに低下する。Ｓ１０５の判定に用いられる所定値は、この一定温度に応じて設定される構成であってもよい。 Further, the graph 43 illustrates that the ESR decreases as the temperature of the electrolytic capacitor 13 increases. More specifically, the ESR decreases sharply up to a certain temperature, and gradually decreases from the constant temperature. The predetermined value used for the determination in S105 may be set according to this constant temperature.

以上を踏まえると、Ｓ１０５の判定は、充電電圧が安定するように電解コンデンサ１３が温まってＥＳＲが十分に低減したか否かの判定であるとも換言できる。 Based on the above, the determination in S105 can also be said to be a determination as to whether the electrolytic capacitor 13 has been warmed up and the ESR has been sufficiently reduced so that the charging voltage is stabilized.

Ｓ１０５において、制御部１１は、リプル電圧の値が所定値未満であると判定した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、インバータ１４に対して、充電前処理の停止を指示する。ここで、リプル電圧の値が所定値未満であることは、電解コンデンサ１３のＥＳＲに関する所定条件が満たされることの一例である。 In S105, if the control unit 11 determines that the value of the ripple voltage is less than the predetermined value (S105: YES), it instructs the inverter 14 to stop the pre-charging process. Here, the fact that the value of the ripple voltage is less than the predetermined value is an example of the fact that the predetermined condition regarding the ESR of the electrolytic capacitor 13 is satisfied.

一方で、制御部１１は、リプル電圧の値が所定値以上であると判定した場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、リプル電圧の値が所定値未満になるまで、Ｓ１０５の判定を継続する。 On the other hand, when the control unit 11 determines that the value of the ripple voltage is greater than or equal to the predetermined value (S105: NO), the control unit 11 continues the determination in S105 until the value of the ripple voltage becomes less than the predetermined value.

Ｓ１０６において、インバータ１４は、充電前処理を停止する。 In S106, the inverter 14 stops the pre-charging process.

Ｓ１０７において、制御部１１は、インバータ１４に対して、充電池５に対する充電処理の開始を指示する。 In S107, the control unit 11 instructs the inverter 14 to start charging the rechargeable battery 5.

Ｓ１０８において、インバータ１４は、トランス１５にかかる電圧が充電池５の電池電圧を超えるように制御して充電処理を開始する。換言すると、インバータ１４は、後述するデューティー比が所定値を超えるようにスイッチング制御を行い、充電処理を開始する。これにより、整流部１６において電流が流れることによって充電池５の充電が開始される。Ｓ１０５～Ｓ１０８の処理は、電解コンデンサ１３のＥＳＲに関する所定条件が満たされた場合に、充電池５への充電を開始する制御が行われることを示している。また、充電処理は、通常、充電池５が満タンになった場合に終了する。 In S108, the inverter 14 controls the voltage applied to the transformer 15 to exceed the battery voltage of the rechargeable battery 5, and starts the charging process. In other words, the inverter 14 performs switching control so that the duty ratio, which will be described later, exceeds a predetermined value, and starts the charging process. As a result, a current flows in the rectifier 16 and charging of the rechargeable battery 5 is started. The processing in S105 to S108 indicates that control is performed to start charging the rechargeable battery 5 when a predetermined condition regarding the ESR of the electrolytic capacitor 13 is satisfied. Further, the charging process normally ends when the rechargeable battery 5 becomes full.

スイッチング電源装置１によれば、ＥＳＲ又はリプルを減少させるための電解コンデンサを追加することなく、簡易な構成によって、充電池の劣化を抑制しつつ、安定した充電が可能となるという効果を奏する。また、低温時に特に高いＥＳＲを有する、性能が良くない電解コンデンサであっても、前記効果に寄与することが可能となる。 According to the switching power supply device 1, it is possible to perform stable charging while suppressing deterioration of the rechargeable battery with a simple configuration without adding an electrolytic capacitor for reducing ESR or ripple. Moreover, even an electrolytic capacitor with poor performance, which has particularly high ESR at low temperatures, can contribute to the above effect.

〔３．スイッチング電源装置１における電流および電圧〕
続いて、スイッチング電源装置１上の各所における電流及び電圧、並びに充電前処理等について補足する。図６は、スイッチング電源装置１が有する回路を模したシミュレーション回路の一例である。図７は、図６のシミュレーション回路の各所における電流値及び電圧値を示す波形図の一例である。 [3. Current and voltage in switching power supply 1]
Next, currents and voltages at various locations on the switching power supply device 1, charging pre-processing, etc. will be supplemented. FIG. 6 is an example of a simulation circuit simulating a circuit included in the switching power supply device 1. FIG. 7 is an example of a waveform diagram showing current values and voltage values at various locations in the simulation circuit of FIG. 6.

図６及び図７において「Ｖａｃ」は、Ｇｒｉｄ３に対応する交流電源Ｖａｃ、又は当該交流電源Ｖａｃから供給される電力の電圧値を示している。「Ｖｂａｔ」は、充電池５に対応する「高電圧バッテリー」の電池電圧を示している。「Ｄｕｔｙ」は、トランス１５に対応するトランスＴｒに電流が流れる時間の割合を示すデューティー比を示している。「Ｃｂｕｓ」は、電解コンデンサ１３に対応する電解コンデンサＣｂｕｓを示している。図７に示すように、波形図群５１に対応するデータと、波形図群５２に対応するデータとでは、Ｖｂａｔの電池電圧、及びデューティー比が互いに異なる。 In FIGS. 6 and 7, "V ac " indicates the AC power supply V ac corresponding to Grid 3 or the voltage value of the power supplied from the AC power supply V ac . “V bat ” indicates the battery voltage of the “high voltage battery” corresponding to the rechargeable battery 5. “Duty” indicates a duty ratio indicating the proportion of time during which current flows through the transformer Tr corresponding to the transformer 15. "C bus " indicates an electrolytic capacitor C bus corresponding to the electrolytic capacitor 13. As shown in FIG. 7, the data corresponding to the waveform diagram group 51 and the data corresponding to the waveform diagram group 52 are different in the battery voltage of V bat and the duty ratio.

また、波形図群５１及び５２において、波形図５１１及び５２１は、各スイッチング素子に対応するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）の信号波形を示している。具体的には、波形図５１１及び５２１の波形は、上から順にスイッチング素子Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈにそれぞれ対応するＰＷＭの信号波形を示している。 Furthermore, in the waveform diagram groups 51 and 52, waveform diagrams 511 and 521 show PWM (Pulse Width Modulation) signal waveforms corresponding to each switching element. Specifically, the waveforms in waveform diagrams 511 and 521 show PWM signal waveforms corresponding to switching elements E, F, G, and H, respectively, from the top.

波形図５１１と波形図５２１とを比較すると、（１）スイッチング素子Ｅに対応する上から１番目の波形と、スイッチング素子Ｈに対応する４番目の波形との位相差、及び（２）スイッチング素子Ｆに対応する２番目の波形と、スイッチング素子Ｇに対応する３番目の波形との位相差が、波形図５１１の方が小さい。これは、波形図５１１に対応するＰＷＭを用いた制御の方が、波形図５２１に対応するＰＷＭを用いた制御よりも、トランスＴｒに電流が流れる時間が長く、デューティー比が大きい値となることに対応する。 Comparing the waveform diagram 511 and the waveform diagram 521 reveals that (1) the phase difference between the first waveform from the top corresponding to switching element E and the fourth waveform from the top corresponding to switching element H, and (2) the switching element The phase difference between the second waveform corresponding to F and the third waveform corresponding to switching element G is smaller in waveform diagram 511. This is because the control using PWM corresponding to waveform diagram 511 has a longer time for current to flow through the transformer Tr than the control using PWM corresponding to waveform diagram 521, and the duty ratio has a larger value. corresponds to

波形図５１２及び５２２は、電解コンデンサＣｂｕｓに流れる電流の電流値を示している。前記電流値の変動に示すように、電解コンデンサＣｂｕｓは、充電と放電とを繰り返すことによって温度が上昇する。波形図５１３及び５２３は、バス電圧の電圧値であって、電圧計４５によって計測された電圧値を示している。波形図５１４及び５２４は、高電圧バッテリーの電池電圧を示している。波形図５１５及び５２５は、トランスＴｒに流れる電流の電流値であって、電流計４６によって計測された電流値を示している。 Waveform diagrams 512 and 522 show the current value of the current flowing through the electrolytic capacitor C bus . As shown in the variation in the current value, the temperature of the electrolytic capacitor C bus increases as it is repeatedly charged and discharged. Waveform diagrams 513 and 523 show voltage values of the bus voltage, which are measured by the voltmeter 45. Waveform diagrams 514 and 524 show the battery voltage of the high voltage battery. Waveform diagrams 515 and 525 show the current values of the current flowing through the transformer Tr, which are measured by the ammeter 46.

電解コンデンサＣｂｕｓに流れる電流の電流値、バス電圧の電圧値、トランスＴｒを流れる電流の電流値、及びトランスＴｒにかかる電圧の電圧値は、デューティー比に応じた値となる。即ちこれらの各値は、インバータ１４に相当する回路が、前述した位相差をどのようにしてスイッチング制御を行うのかに依存する。つまり、インバータ１４は、スイッチング素子を用いて、トランス１５に電流が流れる時間の割合を制御することによってトランス１５にかかる電圧等を制御する。 The current value of the current flowing through the electrolytic capacitor C bus , the voltage value of the bus voltage, the current value of the current flowing through the transformer Tr, and the voltage value of the voltage applied to the transformer Tr have values according to the duty ratio. That is, each of these values depends on how the circuit corresponding to the inverter 14 performs switching control of the above-mentioned phase difference. That is, the inverter 14 controls the voltage applied to the transformer 15 by controlling the proportion of time during which current flows through the transformer 15 using a switching element.

波形図５１６及び５２６は、整流部１６に相当する回路上を流れる、電流計４７によって計測された電流値であって、高電圧バッテリーを充電するための電流の電流値を示している。前記電流値は０Ａである。別の側面から言えば、波形図群５１及び５２に対応するデータが、充電処理中のデータではなく、充電前処理中のデータであることを意味している。 Waveform diagrams 516 and 526 show the current values measured by the ammeter 47 flowing on the circuit corresponding to the rectifier 16, and are the current values of the current for charging the high voltage battery. The current value is 0A. From another aspect, this means that the data corresponding to the waveform diagram groups 51 and 52 is not data during charging processing but data during pre-charging processing.

また、スイッチング電源装置１は、充電前処理中においては、トランス１５にかかる電圧が充電池５の電池電圧以下である状態を維持するように、つまりデューティー比が所定値以下なるようにスイッチング制御を行う。 Furthermore, during the pre-charging process, the switching power supply device 1 performs switching control so that the voltage applied to the transformer 15 remains equal to or less than the battery voltage of the rechargeable battery 5, that is, the duty ratio is equal to or less than a predetermined value. conduct.

図２を参照して説明したように、スイッチング電源装置１は、電解コンデンサ１３に接続された回路２０１と、充電池５に接続された回路２０２と、回路２０１から回路２０２に電力を伝えるトランス１５とを備えている。充電前処理中において、回路２０１は、充電池５を充電するための電流が回路２０２上を流れない範囲の電圧で、トランス１５に電流が流れるように制御することによって電解コンデンサ１３に蓄えられた電荷を放電する。一方で、スイッチング電源装置１は、充電処理中においては、トランス１５にかかる電圧が充電池５の電池電圧を超える状態を維持するように、つまりデューティー比が所定値を超えるようにスイッチング制御を行う。 As described with reference to FIG. 2, the switching power supply device 1 includes a circuit 201 connected to the electrolytic capacitor 13, a circuit 202 connected to the rechargeable battery 5, and a transformer 15 that transmits power from the circuit 201 to the circuit 202. It is equipped with During the pre-charging process, the circuit 201 controls the current to flow through the transformer 15 at a voltage within a range where the current for charging the rechargeable battery 5 does not flow through the circuit 202 so that the current stored in the electrolytic capacitor 13 is controlled. Discharge the charge. On the other hand, during the charging process, the switching power supply device 1 performs switching control so that the voltage applied to the transformer 15 remains higher than the battery voltage of the rechargeable battery 5, that is, the duty ratio exceeds a predetermined value. .

図８は、図７と同様に、図６のシミュレーション回路の各所における電流値及び電圧値を示す波形図の一例である。ただし、図７のデータが、電解コンデンサＣｂｕｓのＥＳＲが１．０Ωであるときのデータであることに対して、図８のデータは、電解コンデンサＣｂｕｓのＥＳＲが０．１Ωであるときのデータである。換言すると、図８は、図７のデータと比較して、電解コンデンサＣｂｕｓの温度が十分に高い場合における電流値及び電圧値のデータを示している。 Similar to FIG. 7, FIG. 8 is an example of a waveform diagram showing current values and voltage values at various locations in the simulation circuit of FIG. However, while the data in Figure 7 is data when the ESR of electrolytic capacitor C bus is 1.0Ω, the data in Figure 8 is data when ESR of electrolytic capacitor C bus is 0.1Ω. It is data. In other words, FIG. 8 shows data on current values and voltage values when the temperature of the electrolytic capacitor C bus is sufficiently high compared to the data in FIG. 7 .

図８の波形図５１３ａ及び５２３ａに示す波形の変動幅は、図７の波形図５１３及び５２３に示す波形の変動幅よりも大幅に小さいものとなっている。これは、前述した通り、ＥＳＲの値とリプル電圧の値との間には、相関があるためである。 The waveform fluctuation widths shown in waveform diagrams 513a and 523a in FIG. 8 are significantly smaller than the waveform fluctuation widths shown in waveform diagrams 513 and 523 in FIG. This is because, as described above, there is a correlation between the ESR value and the ripple voltage value.

一例として、図７及び図８に示すデータを、前述したＳ１０５の判定に適用するものとすると、バス電圧が波形図５１３又は５２３に示す電圧値である場合、Ｓ１０５において「ＮＯ」の判定が行われる。一方で、バス電圧が波形図５１３ａ又は５２３ａに示す電圧値である場合、Ｓ１０５において「ＹＥＳ」の判定が行われる。Ｓ１０５において「ＹＥＳ」の判定が行われた場合、インバータ１４は、デューティー比が所定値以上となるようにスイッチング制御を行い、充電処理を開始する。 As an example, if the data shown in FIGS. 7 and 8 are applied to the determination in S105 described above, if the bus voltage has the voltage value shown in the waveform diagram 513 or 523, a "NO" determination is made in S105. be exposed. On the other hand, if the bus voltage has the voltage value shown in the waveform diagram 513a or 523a, a "YES" determination is made in S105. If "YES" is determined in S105, the inverter 14 performs switching control so that the duty ratio is equal to or higher than a predetermined value, and starts the charging process.

また、充電前処理中と充電処理中とのそれぞれのデューティー比は、交流電源と電池電圧との各電圧値に応じて、制御部１１が、図示しない記憶部に格納されたテーブル等を参照して設定する構成であってもよい。或いは制御部１１が、インバータ１４と整流部１６とを流れる電流のそれぞれの電流値を参照してデューティー比を設定するフィードバック制御を行う構成であってもよい。 Further, the duty ratios during charging pre-processing and during charging processing are determined by the control unit 11 with reference to a table or the like stored in a storage unit (not shown) according to each voltage value of the AC power source and the battery voltage. It may also be configured to be set. Alternatively, the control unit 11 may perform feedback control to set the duty ratio by referring to the respective current values of the currents flowing through the inverter 14 and the rectifier 16.

なお、ＰＦＣ１２、インバータ１４及び整流部１６の各回路構成は、図２及び図６に示す構成に限定されない。例えば、スイッチング電源装置１は、ダイオードブリッジＰＦＣ或いはハーフブリッジコンバータを備える構成であってもよい。また、バス電圧を変圧する制御は、前述したスイッチング制御に限定されず、周波数制御或いはＰＷＭ制御を用いる構成であってもよい。 Note that the circuit configurations of the PFC 12, the inverter 14, and the rectifier 16 are not limited to the configurations shown in FIGS. 2 and 6. For example, the switching power supply device 1 may be configured to include a diode bridge PFC or a half bridge converter. Moreover, the control for transforming the bus voltage is not limited to the switching control described above, and may be configured to use frequency control or PWM control.

〔４．変形例〕
続いて、スイッチング電源装置１の変形例について説明する。「２．スイッチング電源装置１の処理」においては、電解コンデンサ１３のＥＳＲに関する所定条件の判定においてリプル電圧を用いる構成について説明したが、電解コンデンサ１３の計測温度に基づいて所定条件の判定を行う構成であってもよい。なお、電解コンデンサ１３の周辺の計測温度に基づいて所定条件の判定を行う場合も前記構成と同等である。 [4. Modified example]
Next, a modification of the switching power supply device 1 will be described. In "2. Processing of the switching power supply device 1", a configuration in which ripple voltage is used to determine the predetermined condition regarding the ESR of the electrolytic capacitor 13 has been described, but a configuration in which the predetermined condition is determined based on the measured temperature of the electrolytic capacitor 13 has been described. It may be. Note that the configuration is also equivalent to the above-described configuration when the predetermined condition is determined based on the measured temperature around the electrolytic capacitor 13.

本変形例の構成では、図４のＳ１０５に相当する処理において、温度計測部１９が計測した温度が所定値以上である場合に、制御部１１が、所定条件が満たされたと判定し、続いてＳ１０６からの処理が実行されて充電池５への充電が開始される。 In the configuration of this modified example, in the process corresponding to S105 in FIG. The processing from S106 is executed and charging of the rechargeable battery 5 is started.

本変形例の構成によれば、電解コンデンサ１３の温度に基づいて所定条件を判定し、充電池の劣化を抑制しつつ、安定した充電が可能となる。 According to the configuration of this modification, a predetermined condition is determined based on the temperature of the electrolytic capacitor 13, and stable charging is possible while suppressing deterioration of the rechargeable battery.

〔５．ソフトウェアによる実現例〕
スイッチング電源装置１の制御部１１（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロックとしてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。 [5. Example of implementation using software]
The function of the control unit 11 (hereinafter referred to as "device") of the switching power supply 1 is a program for making a computer function as the device, and a program for making the computer function as each control block of the device. It can be realized.

この場合、前記装置は、前記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により前記プログラムを実行することにより、前記各実施形態で説明した各機能が実現される。 In this case, the device includes a computer having at least one control device (for example, a processor) and at least one storage device (for example, a memory) as hardware for executing the program. By executing the program using the control device and the storage device, each function described in each of the embodiments is realized.

前記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、前記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、前記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して前記装置に供給されてもよい。 The program may be recorded on one or more computer-readable recording media instead of temporary. This recording medium may or may not be included in the device. In the latter case, the program may be provided to the device via any transmission medium, wired or wireless.

また、前記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、前記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本開示の範疇に含まれる。 Further, part or all of the functions of each of the control blocks can be realized by a logic circuit. For example, an integrated circuit in which a logic circuit functioning as each of the control blocks is formed is also included in the scope of the present disclosure.

本開示は前述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and various changes can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. are also included within the technical scope of the present disclosure.

１ スイッチング電源装置
５ 充電池
１１ 制御部
１２ ＰＦＣ
１３、Ｃｂｕｓ 電解コンデンサ
１４ インバータ
１５、Ｔｒ トランス
１６ 整流部
１７ ＡＣフィルタ
１８ ＤＣフィルタ
１９ 温度計測部
２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ 1 Switching power supply device 5 Rechargeable battery 11 Control unit 12 PFC
13, C bus electrolytic capacitor 14 Inverter 15, Tr transformer 16 Rectifier 17 AC filter 18 DC filter 19 Temperature measurement unit 20 DC/DC converter

Claims (8)

充電池を充電する直流電力を供給するスイッチング電源装置であって、
自装置に供給された交流電力を整流するためのコンデンサを備え、
前記コンデンサの等価直列抵抗に関する所定条件が満たされた場合に、前記充電池への充電を開始する、スイッチング電源装置。 A switching power supply device that supplies DC power to charge a rechargeable battery,
Equipped with a capacitor to rectify the AC power supplied to the device,
A switching power supply device that starts charging the rechargeable battery when a predetermined condition regarding the equivalent series resistance of the capacitor is satisfied. 前記スイッチング電源装置は、
前記コンデンサの電極間におけるリプル電圧の値が所定値未満である場合に前記所定条件が満たされたと判定し、前記充電池への充電を開始する、請求項１に記載のスイッチング電源装置。 The switching power supply device includes:
The switching power supply device according to claim 1, wherein when the value of the ripple voltage between the electrodes of the capacitor is less than a predetermined value, it is determined that the predetermined condition is satisfied, and charging of the rechargeable battery is started. 前記スイッチング電源装置は、
前記充電池への充電を開始する前に、前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電する処理を１回以上行う、請求項１又は２に記載のスイッチング電源装置。 The switching power supply device includes:
The switching power supply device according to claim 1 or 2, wherein before starting charging of the rechargeable battery, a process of discharging the charge stored in the capacitor is performed at least once. 前記スイッチング電源装置は、
前記コンデンサに接続された第１回路と、
前記充電池に接続された第２回路と、
前記第１回路から前記第２回路に電力を伝えるトランスとを備え、
前記第１回路は、
前記充電池を充電するための電流が前記第２回路上を流れない範囲の電圧で、前記トランスに電流が流れるように制御することによって前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電する、請求項３に記載のスイッチング電源装置。 The switching power supply device includes:
a first circuit connected to the capacitor;
a second circuit connected to the rechargeable battery;
a transformer that transmits power from the first circuit to the second circuit,
The first circuit is
According to claim 3, the electric charge stored in the capacitor is discharged by controlling a current to flow through the transformer at a voltage within a range in which a current for charging the rechargeable battery does not flow on the second circuit. Switching power supply as described. 前記第１回路は、
スイッチング素子を用いて、前記トランスに電流が流れる時間の割合を制御することによって、前記トランスにかかる電圧を制御する、請求項４に記載のスイッチング電源装置。 The first circuit is
5. The switching power supply device according to claim 4, wherein the voltage applied to the transformer is controlled by controlling the proportion of time during which current flows through the transformer using a switching element. 前記コンデンサ、前記第１回路、前記第２回路及び前記トランスは、単一の回路基板上に配置されている、請求項４に記載のスイッチング電源装置。 The switching power supply device according to claim 4, wherein the capacitor, the first circuit, the second circuit, and the transformer are arranged on a single circuit board. 前記スイッチング電源装置は、
前記コンデンサの温度を計測する温度計測部を更に備え、
前記温度計測部が計測した温度が所定値以上である場合に、前記所定条件が満たされたと判定し、前記充電池への充電を開始する、請求項１に記載のスイッチング電源装置。 The switching power supply device includes:
further comprising a temperature measurement unit that measures the temperature of the capacitor,
The switching power supply device according to claim 1, wherein when the temperature measured by the temperature measurement unit is equal to or higher than a predetermined value, it is determined that the predetermined condition is satisfied and charging of the rechargeable battery is started. 充電池を充電する直流電力を供給するスイッチング電源装置を制御する方法であって、
前記スイッチング電源装置は、自装置に供給された交流電力を整流するためのコンデンサを備え、
前記コンデンサの等価直列抵抗に関する所定条件が満たされた場合に、前記充電池への充電を開始させる、制御方法。 A method for controlling a switching power supply device that supplies DC power for charging a rechargeable battery, the method comprising:
The switching power supply device includes a capacitor for rectifying AC power supplied to the switching power supply device,
A control method that starts charging the rechargeable battery when a predetermined condition regarding the equivalent series resistance of the capacitor is satisfied.
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