JP5712584B2

JP5712584B2 - 電源装置

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Publication number: JP5712584B2
Application number: JP2010270146A
Authority: JP
Inventors: 友春谷川; 忠義可知; 典尚榊原; 鈴木　隆弘; 隆弘鈴木
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Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2015-05-07
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Description

本発明は、交流電源から供給される電力によりバッテリを充電する電源装置に関する。

交流電源から供給される電力によりバッテリを充電する電源装置として、例えば、交流電源から供給される電力を、スイッチング素子をオン、オフさせることにより整流するとともにコンデンサにより平滑してバッテリに供給するものがある（例えば、特許文献１参照）。

このように構成される電源装置では、交流電源から供給される電力の周波数成分（例えば、商用電源に流れる５０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚの電流の影響）によって、図７に示すように、コンデンサにかかる電圧Ｖｃに変動Ｖｐ−ｐが発生する。この変動Ｖｐ−ｐは、コンデンサの容量や入力電力に依存しており、コンデンサの容量が低いほど大きくなり、入力電力が大きいほど大きくなる。また、コンデンサの容量は、図８に示すように、コンデンサの温度が低くなるほど減少する。図８に示すコンデンサの温度−容量増減度特性においては、−４０℃のときのコンデンサの容量が２０℃のときと比べて１５％減少する。すなわち、低温時において、入力電力が最大になるように電源装置を動作させると、コンデンサにかかる電圧Ｖｃの変動Ｖｐ−ｐが大きくなる。そのため、その変動Ｖｐ−ｐの最大値がスイッチング素子の耐圧Ｖｍａｘを超えないようにコンデンサの容量を大きくする必要があり、その分コストが増大するという問題がある。

特開２０００−３５０４５６号公報

本発明は、電圧平滑用のコンデンサにかかる電圧の変動を抑えることが可能な電源装置を提供することを目的とする。

本発明の電源装置は、トランスと、交流電源に接続される第１の電力変換回路と、前記第１の電力変換回路と前記トランスの一次側巻線との間に設けられる第２の電力変換回路と、バッテリと前記トランスの二次側巻線との間に設けられる第３の電力変換回路と、前記第１の電力変換回路と前記第２の電力変換回路との間に設けられるコンデンサと、前記コンデンサの近傍に設けられる温度検出手段と、前記交流電源から供給される電力により前記バッテリを充電する場合、前記第１の電力変換回路に備えられる複数のスイッチング素子をオン、オフさせて前記コンデンサにかかる電圧を制御するとともに、前記第２の電力変換回路に備えられる複数のスイッチング素子をオン、オフさせて前記交流電源から前記コンデンサを介して前記第２の電力変換回路へ流れる電流を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記バッテリの充電時、前記温度検出手段により検出される温度が第１の閾値よりも低いとき、前記温度が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上になるまで、前記温度検出手段により検出される温度及び前記バッテリにかかる電圧により求められるデューティで、前記第１及び第２の電力変換回路の各スッチング素子を駆動し、前記温度検出手段により検出される温度が前記第２の閾値以上になると、最大電力が出力されるように、前記第１及び第２の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動する。

これにより、コンデンサにかかる電圧の変動を抑えてバッテリの充電を行うことができる。

本発明によれば、交流電源からの電力によりバッテリを充電するための電源装置において、電圧平滑用のコンデンサにかかる電圧の変動を抑えることができる。

本発明の実施形態の電源装置を示す図である。バッテリ充電時の制御回路の動作を示すフローチャートである。（ａ）はコンデンサ温度とコンデンサ容量との関係を示す図である。（ｂ）はコンデンサ容量と入力電力との関係を示す図である。交流電源への電力供給時の制御回路の動作を示すフローチャートである。バッテリ充電時の制御回路の他の動作を示すフローチャートである。交流電源への電力供給時の制御回路の他の動作を示すフローチャートである。電解コンデンサにかかる電圧の変動を示す図である。電解コンデンサの温度−容量増減度特性の一例を示す図である。

図１は、本発明の実施形態の電源装置を示す図である。
図１に示す電源装置１は、交流電源（商用電源）２から供給される電力によりバッテリ３を充電したりバッテリ３から供給される電力により交流電源２側に電力供給したりする双方向の充電器であって、フィルタ４と、コイル５〜７と、Ｈブリッジ回路８（第１の電力変換回路）と、Ｈブリッジ回路９（第２の電力変換回路）と、Ｈブリッジ回路１０（第３の電力変換回路）と、電解コンデンサ１１（コンデンサ）と、電解コンデンサ１２と、トランス１３と、サーミスタ１４（温度検出手段）と、制御回路（マイコン）１５とを備える。なお、本実施形態の電源装置１は、例えば、交流電源２から供給される電力により電気自動車などの車両に搭載されるバッテリ３を充電するための充電器として使用されてもよい。

コイル５の一方端はフィルタ４を介して交流電源２の一方端に接続され、コイル６の一方端はフィルタ４を介して交流電源２の他方端に接続されている。
Ｈブリッジ回路８は、いわゆるＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路であって、ＭＯＳＦＥＴ１６〜１９を備え、ＭＯＳＦＥＴ１６、１７の接続点がコイル５の他方端に接続され、ＭＯＳＦＥＴ１８、１９の接続点がコイル６の他方端に接続されている。

電解コンデンサ１１は、Ｈブリッジ回路８とＨブリッジ回路９との間に設けられている。
サーミスタ１４は、常時一定電圧がかかっており、電解コンデンサ１１の近傍に設けられている。

Ｈブリッジ回路９は、ＭＯＳＦＥＴ２０〜２３備え、ＭＯＳＦＥＴ２０、２１の接続点がトランス１３の一次側巻線の一方端に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２２、２３の接続点がトランス１３の一次側巻線の他方端に接続されている。

Ｈブリッジ回路１０は、ＭＯＳＦＥＴ２４〜２７を備え、ＭＯＳＦＥＴ２４、２５の接続点がトランス１３の二次側巻線の一方端に接続され、ＭＯＳＦＥＴ２６、２７の接続点がトランス１３の二次側巻線の他方端に接続されている。

コイル７及び電解コンデンサ１２は、Ｈブリッジ回路１０とバッテリ３との間に設けられている。
交流電源２から供給される電力によりバッテリ３を充電する場合、制御回路１５は、Ｈブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６、１９とＭＯＳＦＥＴ１７、１８とを交互にオン、オフさせる。これにより、交流電源２からフィルタ４及びコイル５、６を介して供給される電力が整流されるとともに、電解コンデンサ１１にかかる電圧Ｖｃが制御される。また、制御回路１５は、Ｈブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０、２３とＭＯＳＦＥＴ２１、２２とを交互にオン、オフさせる。これにより、Ｈブリッジ回路９に入力される電力が交流に変換されトランス１３の一次側巻線に伝えられる。そして、トランス１３の一次側巻線から二次側巻線に伝わる電力はＨブリッジ回路１０のＭＯＳＦＥＴ２４〜２７のそれぞれのボディダイオード、コイル７、及び電解コンデンサ１２により整流及び平滑されてバッテリ３に供給される。すなわち、バッテリ３の充電時、Ｈブリッジ回路８は電解コンデンサ１１にかかる電圧を制御し、Ｈブリッジ回路９は電解コンデンサ１１を介してＨブリッジ回路９に入力される電流を制御する。

バッテリ３から供給される電力により交流電源２側に電力供給する場合、制御回路１５は、Ｈブリッジ回路１０のＭＯＳＦＥＴ２４、２７とＭＯＳＦＥＴ２５、２６とを交互にオン、オフさせる。これにより、電解コンデンサ１２及びコイル７を介してバッテリ３から供給される電力が交流に変換されトランス１３の二次側巻線に伝えられる。トランス１３の二次側巻線から一次側巻線に伝わる電力はＨブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０〜２３のそれぞれのボディダイオード及び電解コンデンサ１１により整流及び平滑されてＨブリッジ回路８に伝えられる。また、制御回路１５は、Ｈブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６、１９とＭＯＳＦＥＴ１７、１８とを交互にオン、オフさせる。これにより、Ｈブリッジ回路８に入力される電力が交流に変換されコイル５、６及びフィルタ４を介して交流電源２に供給される。すなわち、交流電源２側に電力供給時、Ｈブリッジ回路１０は電解コンデンサ１１にかかる電圧を制御し、Ｈブリッジ回路８は電解コンデンサ１１を介してＨブリッジ回路８へ入力される電流を制御する。

図２は、本実施形態の電源装置１におけるバッテリ３の充電開始時の制御回路１５の動作を示すフローチャートである。
まず、制御回路１５は、サーミスタ１４にかかる電圧に基づいて電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔを求める（ステップＳ１１）。例えば、制御回路１５は、サーミスタ１４にかかる電圧と温度との関係を示すマップを使用して、サーミスタ１４にかかる電圧に対応する周囲温度Ｔを求めるようにしてもよい。

次に、制御回路１５は、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１（第１の閾値）（例えば、−４０℃）より小さいか否かを判断する（ステップＳ１２）。なお、閾値Ｔｔｈ１は、電解コンデンサ１１へ最大電力が入力されている場合において、電解コンデンサ１１にかかる電圧の変動の最大値がＨブリッジ回路８の１６〜１９やＨブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０〜２３の耐圧を超えてしまうおそれがあるときの電解コンデンサ１１の温度とする。

周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１より大きいと判断した場合（ステップＳ１２がＮｏ）、制御回路１５は、電源装置１からバッテリ３へ最大電力が供給されるようにＨブリッジ回路８、９を駆動させてバッテリ３を充電する（ステップＳ１３）（通常状態）。

一方、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１より小さいと判断した場合（ステップＳ１２がＹｅｓ）、制御回路１５は、周囲温度Ｔ及びバッテリ３にかかる電圧ＶｂによりＨブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０〜２３のそれぞれのデューティを求める（ステップＳ１４）。制御回路１５は、例えば、図３（ａ）に示すような電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔと電解コンデンサ１１の容量Ｃとの関係を示す温度−容量マップを使用して、周囲温度Ｔのときの電解コンデンサ１１の容量Ｃを求める。次に、制御回路１５は、例えば、図３（ｂ）に示すような電解コンデンサ１１の容量Ｃと入力電力Ｐｉｎ（電解コンデンサ１１にかかる電圧Ｖｃの変動の最大値がＭＯＳＦＥＴの耐圧を超えることなく電解コンデンサ１１に入力することが可能な電力）との関係を示す容量−入力電力マップを使用して、温度−容量マップにより求めた電解コンデンサ１１の容量Ｃに対応する入力電力Ｐｉｎを求める。次に、制御回路１５は、その求めた入力電力Ｐｉｎが交流電源２から電源装置１へ入力されるように、電源装置１の出力電流Ｉｏｕｔを求める。次に、制御回路１５は、その求めた出力電流Ｉｏｕｔが電源装置１から出力されるように、バッテリ３にかかる電圧Ｖｂに基づいて電源装置１の出力電圧Ｖｏｕｔを求める。そして、制御回路１５は、その求めた出力電圧Ｖｏｕｔが電源装置１から出力されるようにＨブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０〜２３のそれぞれのデューティを求める。

次に、制御回路１５は、電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２（第２の閾値）（例えば、２０℃）以上になるまで、ステップＳ１４で求めたデューティに基づいてＨブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０、２３とＭＯＳＦＥＴ２１、２２とを交互にオン、オフさせるとともに、Ｈブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０〜２３のオン、オフのタイミングや入力電力などに基づいて、Ｈブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６、１９とＭＯＳＦＥＴ１７、１８とを交互にオン、オフさせる（ステップＳ１５〜Ｓ１７）（パワーセーブ状態）。なお、閾値Ｔｔｈ２は、電解コンデンサ１１へ最大電力が入力されていても、電解コンデンサ１１にかかる電圧の変動の最大値がＨブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６〜１９やＨブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０〜２３の耐圧を超えてしまうおそれがないときの電解コンデンサ１１の温度とする。

そして、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上になると（ステップＳ１７がＹｅｓ）、制御回路１５は、電源装置１からバッテリ３へ最大電力が出力されるようにＨブリッジ回路８、９を駆動させてバッテリ３を充電する（ステップＳ１３）（通常状態）。

これにより、バッテリ３の充電開始時において、電解コンデンサ１１にかかる電圧の変動Ｖｐ−ｐの最大値がＭＯＳＦＥＴの耐圧を超えてしまいそうな温度まで電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔが低下していても、変動Ｖｐ−ｐの最大値がＭＯＳＦＥＴの耐圧を超えないようにＨブリッジ回路８、９を駆動させてバッテリ３を充電することができる。

図４は、本実施形態の電源装置１における交流電源２側への電力供給開始時の制御回路１５の動作を示すフローチャートである。
まず、制御回路１５は、サーミスタ１４にかかる電圧に基づいて電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔを求める（ステップＳ２１）。

次に、制御回路１５は、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２２）。
周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１よりも大きいと判断した場合（ステップＳ２２がＮｏ）、制御回路１５は、電源装置１から交流電源２へ最大電力が供給されるようにＨブリッジ回路８、１０を駆動させて交流電源２側に電力供給する（ステップＳ２３）（通常状態）。

一方、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１よりも小さいと判断した場合（ステップＳ２２がＹｅｓ）、制御回路１５は、周囲温度Ｔ及びフィルタ４にかかる電圧ＶｆによりＨブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６〜１９のそれぞれのデューティを求める（ステップＳ２４）。制御回路１５は、例えば、図３（ａ）に示すような電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔと電解コンデンサ１１の容量Ｃとの関係を示す温度−容量マップを使用して、周囲温度Ｔのときの電解コンデンサ１１の容量Ｃを求める。次に、制御回路１５は、例えば、図３（ｂ）に示すような電解コンデンサ１１の容量Ｃと入力電力Ｐｉｎ（電解コンデンサ１１にかかる電圧Ｖｃの変動の最大値がＭＯＳＦＥＴの耐圧を超えることなく電解コンデンサ１１に入力することが可能な電力）との関係を示す容量−入力電力マップを使用して、温度−容量マップにより求めた電解コンデンサ１１の容量Ｃに対応する入力電力Ｐｉｎを求める。次に、制御回路１５は、その求めた入力電力Ｐｉｎがバッテリ３から電源装置１へ入力されるように、電源装置１の出力電流Ｉｏｕｔを求める。次に、制御回路１５は、その求めた出力電流Ｉｏｕｔが電源装置１から出力されるように、フィルタ４にかかる電圧Ｖｆに基づいて電源装置１の出力電圧Ｖｏｕｔを求める。そして、制御回路１５は、その求めた出力電圧Ｖｏｕｔが電源装置１から出力されるようにＨブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６〜１９のそれぞれのデューティを求める。

次に、制御回路１５は、電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上になるまで、ステップＳ２４で求めたデューティによりＨブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６、１９とＭＯＳＦＥＴ１７、１８とを交互にオン、オフさせるとともに、Ｈブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６〜１９のオン、オフのタイミングなどに基づいて、Ｈブリッジ回路１０のＭＯＳＦＥＴ２４、２７とＭＯＳＦＥＴ２５、２６とを交互にオン、オフさせる（ステップＳ２５〜Ｓ２７）（パワーセーブ状態）。

そして、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上になると（ステップＳ２７がＹｅｓ）、制御回路１５は、電源装置１から交流電源２へ最大電力が出力されるようにＨブリッジ回路８、１０を駆動させて交流電源２側に電力供給する（ステップＳ２３）（通常状態）。

これにより、交流電源２への電力供給開始時において、電解コンデンサ１１にかかる電圧の変動Ｖｐ−ｐの最大値がＭＯＳＦＥＴの耐圧を超えてしまいそうな温度まで電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔが低下していても、変動Ｖｐ−ｐの最大値がＭＯＳＦＥＴの耐圧を超えないようにＨブリッジ回路８、１０を駆動させて交流電源２へ電力を供給することができる。

図５は、本実施形態の電源装置１におけるバッテリ３の充電開始時の制御回路１５の他の動作を示すフローチャートである。
まず、制御回路１５は、サーミスタ１４にかかる電圧に基づいて電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔを求める（ステップＳ３１）。

次に、制御回路１５は、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ３２）。
周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１よりも大きいと判断した場合（ステップＳ３２がＮｏ）、制御回路１５は、電源装置１からバッテリ３へ最大電力が供給されるようにＨブリッジ回路８、９を駆動させてバッテリ３を充電する（ステップＳ３３）（通常状態）。

一方、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１よりも小さいと判断した場合（ステップＳ３２がＹｅｓ）、制御回路１５は、周囲温度Ｔ及びバッテリ３にかかる電圧ＶｂによりＨブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０〜２３のそれぞれのデューティを求める（ステップＳ３４）。このときのデューティの求め方は、上述のデューティの求め方と同様である。

次に、制御回路１５は、ステップＳ３４で求めたデューティによりＨブリッジ回路９を駆動させるとともに、Ｈブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０〜２３のオン、オフのタイミングや入力電力などに基づいて、Ｈブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６、１９とＭＯＳＦＥＴ１７、１８とを交互にオン、オフさせる（ステップＳ３５）。

次に、制御回路１５は、サーミスタ１４にかかる電圧に基づいて電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔを求める（ステップＳ３６）。
次に、制御回路１５は、電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ３７）。

周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上でないと判断した場合（ステップＳ３７がＮｏ）、制御回路１５は、ステップＳ３４に戻る。
一方、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上であると判断した場合（ステップＳ３７がＹｅｓ）、制御回路１５は、電源装置１からバッテリ３へ最大電力が供給されるようにＨブリッジ回路８、９を駆動させてバッテリ３を充電する（ステップＳ３３）（通常状態）。

また、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上でない場合、繰り返し、周囲温度Ｔ及びバッテリ３にかかる電圧ＶｂによりＨブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０〜２３のそれぞれのデューティを求めてＨブリッジ回路８、９を駆動する構成であるため、電解コンデンサ１１の温度上昇とともに電解コンデンサ１１を介してＨブリッジ回路９に入力可能な電流も増加させることができる。そのため、図２に示すフローチャートのように、電解コンデンサ１１を介してＨブリッジ回路９に入力される電流が一定の場合に比べて、電解コンデンサ１１の温度を早く閾値Ｔｔｈ２まで上昇させることができるので、バッテリ３の充電時間の短縮を図ることができる。

図６は、本実施形態の電源装置１における交流電源２側への電力供給開始時の制御回路１５の他の動作を示すフローチャートである。
まず、制御回路１５は、サーミスタ１４にかかる電圧に基づいて電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔを求める（ステップＳ４１）。

次に、制御回路１５は、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ４２）。
周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１よりも大きいと判断した場合（ステップＳ４２がＮｏ）、制御回路１５は、電源装置１から交流電源２へ最大電力が供給されるようにＨブリッジ回路８、９を駆動させて交流電源２側に電力供給する（ステップＳ４３）（通常状態）。

一方、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ１よりも小さいと判断した場合（ステップＳ４２がＹｅｓ）、制御回路１５は、周囲温度Ｔ及びフィルタ４にかかる電圧ＶｆによりＨブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６〜１９のそれぞれのデューティを求める（ステップＳ４４）。このときのデューティの求め方は、上述のデューティの求め方と同様である。

次に、制御回路１５は、ステップＳ４４で求めたデューティで求めたデューティによりＨブリッジ回路８を駆動させるとともに、Ｈブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６〜１９のオン、オフのタイミングなどに基づいて、Ｈブリッジ回路１０のＭＯＳＦＥＴ２４、２７とＭＯＳＦＥＴ２５、２６とを交互にオン、オフさせる（ステップＳ４５）。

次に、制御回路１５は、サーミスタ１４にかかる電圧に基づいて電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔを求める（ステップＳ４６）。
次に、制御回路１５は、電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ４７）。

周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上でないと判断した場合（ステップＳ４７がＮｏ）、制御回路１５は、ステップＳ４４に戻る。
一方、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上であると判断した場合（ステップＳ４７がＹｅｓ）、制御回路１５は、電源装置１から交流電源２へ最大電力が供給されるようにＨブリッジ回路８、１０を駆動させて交流電源２へ電力を供給する（ステップＳ４３）（通常状態）。

これにより、交流電源２側への電力供給開始時において、電解コンデンサ１１にかかる電圧の変動Ｖｐ−ｐの最大値がＭＯＳＦＥＴの耐圧を超えてしまいそうな温度まで電解コンデンサ１１の周囲温度Ｔが低下していても、変動Ｖｐ−ｐの最大値がＭＯＳＦＥＴの耐圧を超えないようにＨブリッジ回路８、１０を駆動させて交流電源２側に電力供給することができる。

また、周囲温度Ｔが閾値Ｔｔｈ２以上でない場合、繰り返し、周囲温度Ｔ及びフィルタ４にかかる電圧ＶｆによりＨブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６〜１９のそれぞれのデューティを求めてＨブリッジ回路８、１０を駆動する構成であるため、電解コンデンサ１１の温度上昇とともに電解コンデンサ１１を介してＨブリッジ回路８に入力可能な電流も増加させることができる。そのため、図４に示すフローチャートのように、電解コンデンサ１１を介してＨブリッジ回路８に入力される電流が一定の場合に比べて、電解コンデンサ１１の温度を早く閾値Ｔｔｈ２まで上昇させることができるので、交流電源２への電力供給時間の短縮を図ることができる。

このように、本実施形態の電源装置１では、電解コンデンサ１１の周囲温度が閾値Ｔｔｈ１よりも小さいとき、そのときの電解コンデンサ１１の容量において電解コンデンサ１１にかかる電圧Ｖｃの変動Ｖｐ−ｐの最大値がＭＯＳＦＥＴの耐圧を超えない電力が電解コンデンサ１１を介してＨブリッジ回路８やＨブリッジ回路９に流れるように、Ｈブリッジ回路８、９を駆動してバッテリ３を充電したり、Ｈブリッジ回路８、１０を駆動して交流電源２側に電力供給したりする。そのため、電解コンデンサ１１にかかる電圧Ｖｃの変動Ｖｐ−ｐを抑えてバッテリ３の充電や交流電源２への電力供給を行うことができるので、電解コンデンサ１１の容量を大きくする必要がなく、体格やコストの増大を抑えることができる。

なお、上記実施形態では、交流電源２から得られる電力によりバッテリ３を充電したり、バッテリ３から得られる電力により交流電源２側に電力供給したりする構成であるが、交流電源２から得られる電力によりバッテリ３を充電する構成のみにしてもよい。このように構成する場合は、Ｈブリッジ回路８のＭＯＳＦＥＴ１６、１８やＨブリッジ回路１０のＭＯＳＦＥＴ２４〜２７をダイオードに置き換えることができる。バッテリ３から得られる電力により交流電源２側に電力供給する構成のみにしてもよい。このような構成にする場合は、Ｈブリッジ回路９のＭＯＳＦＥＴ２０〜２３をダイオードに置き換えることができる。

また、上記実施形態では、Ｈブリッジ回路８〜１０に備えられる各スイッチング素子として全てＭＯＳＦＥＴを使用しているが、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタにダイオードを並列接続させたものを使用してもよい。

また、上記実施形態では、バッテリ３の充電や交流電源２への電力供給開始時に、上述の各フローチャートの動作を実行する構成であるが、バッテリ３の充電中や交流電源２への電力供給中の任意のタイミングに、上述の各フローチャートの動作を実行するように構成してもよい。

１電源装置
２交流電源
３バッテリ
４フィルタ
５〜７コイル
８〜１０ブリッジ回路
１１、１２電解コンデンサ
１３トランス
１４サーミスタ
１５制御回路

Claims

トランスと、
交流電源に接続される第１の電力変換回路と、
前記第１の電力変換回路と前記トランスの一次側巻線との間に設けられる第２の電力変換回路と、
バッテリと前記トランスの二次側巻線との間に設けられる第３の電力変換回路と、
前記第１の電力変換回路と前記第２の電力変換回路との間に設けられるコンデンサと、
前記コンデンサの近傍に設けられる温度検出手段と、
前記交流電源から供給される電力により前記バッテリを充電する場合、前記第１の電力変換回路に備えられる複数のスイッチング素子をオン、オフさせて前記コンデンサにかかる電圧を制御するとともに、前記第２の電力変換回路に備えられる複数のスイッチング素子をオン、オフさせて前記交流電源から前記コンデンサを介して前記第２の電力変換回路へ流れる電流を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記バッテリの充電時、前記温度検出手段により検出される温度が第１の閾値よりも低いとき、前記温度が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上になるまで、前記温度検出手段により検出される温度及び前記バッテリにかかる電圧により求められるデューティで、前記第１及び第２の電力変換回路の各スッチング素子を駆動し、前記温度検出手段により検出される温度が前記第２の閾値以上になると、最大電力が出力されるように、前記第１及び第２の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする電源装置。
トランスと、
交流電源にフィルタを介して接続される第１の電力変換回路と、
前記第１の電力変換回路と前記トランスの一次側巻線との間に設けられる第２の電力変換回路と、
バッテリと前記トランスの二次側巻線との間に設けられる第３の電力変換回路と、
前記第１の電力変換回路と前記第２の電力変換回路との間に設けられるコンデンサと、
前記コンデンサの近傍に設けられる温度検出手段と、
前記バッテリから供給される電力により前記交流電源側に電力供給する場合、前記第３の電力変換回路に備えられる複数のスイッチング素子をオン、オフさせて前記コンデンサにかかる電圧を制御するとともに、前記第１の電力変換回路に備えられる複数のスイッチング素子をオン、オフさせて前記バッテリから前記コンデンサを介して前記第１の電力変換回路へ流れる電流を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記交流電源側に電力供給する時、前記温度検出手段により検出される温度が第１の閾値よりも低いとき、前記温度が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上になるまで、前記温度検出手段により検出される温度及び前記フィルタにかかる電圧により求められるデューティで、前記第１及び第３の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動し、前記温度検出手段により検出される温度が前記第２の閾値以上になると、最大電力が出力されるように、前記第１及び第３の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする電源装置。
トランスと、
交流電源にフィルタを介して接続される第１の電力変換回路と、
前記第１の電力変換回路と前記トランスの一次側巻線との間に設けられる第２の電力変換回路と、
バッテリと前記トランスの二次側巻線との間に設けられる第３の電力変換回路と、
前記第１の電力変換回路と前記第２の電力変換回路との間に設けられるコンデンサと、
前記コンデンサの近傍に設けられる温度検出手段と、
前記交流電源から供給される電力により前記バッテリを充電する場合、前記第１の電力変換回路に備えられる複数のスイッチング素子をオン、オフさせて前記コンデンサにかかる電圧を制御するとともに、前記第２の電力変換回路に備えられる複数のスイッチング素子をオン、オフさせて前記交流電源から前記コンデンサを介して前記第２の電力変換回路へ流れる電流を制御し、前記バッテリから供給される電力により前記交流電源側に電力供給する場合、前記第３の電力変換回路に備えられる複数のスイッチング素子をオン、オフさせて前記コンデンサにかかる電圧を制御するとともに、前記第１の電力変換回路に備えられる複数のスイッチング素子をオン、オフさせて前記バッテリから前記コンデンサを介して前記第１の電力変換回路へ流れる電流を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記バッテリの充電時、前記温度検出手段により検出される温度が第１の閾値よりも低いとき、前記温度が前記第１の閾値よりも高い第２の閾値以上になるまで、前記温度検出手段により検出される温度及び前記バッテリにかかる電圧により求められるデューティで、前記第１及び第２の電力変換回路の各スッチング素子を駆動し、前記温度検出手段により検出される温度が前記第２の閾値以上になると、最大電力が出力されるように、前記第１及び第２の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動し、前記交流電源側に電力供給する時、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも低いとき、前記温度が前記第１の閾値よりも高い前記第２の閾値以上になるまで、前記温度検出手段により検出される温度及び前記フィルタにかかる電圧により求められるデューティで、前記第１及び第３の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動し、前記温度検出手段により検出される温度が前記第２の閾値以上になると、最大電力が出力されるように、前記第１及び第３の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする電源装置。
請求項１または３の何れか１項に記載の電源装置であって、
前記制御回路は、前記バッテリの充電時、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいとき、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも高い前記第２の閾値以上になるまで、前記コンデンサにかかる電圧の変動の最大値が前記スイッチング素子の耐圧を超えない一定の電流が前記コンデンサを介して前記第２の電力変換回路に流れるように、前記第２の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする電源装置。
請求項２または３の何れか１項に記載の電源装置であって、
前記制御回路は、前記交流電源側に電力供給する時、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいとき、前記温度検出手段により検出される温度が前記第２の閾値以上になるまで、前記コンデンサにかかる電圧の変動の最大値が前記スイッチング素子の耐圧を超えない一定の電流が前記コンデンサを介して前記第１の電力変換回路に流れるように、前記第１の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする電源装置。
請求項３に記載の電源装置であって、
前記制御回路は、前記バッテリの充電時、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいとき、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも高い前記第２の閾値以上になるまで、前記コンデンサにかかる電圧の変動の最大値が前記スイッチング素子の耐圧を超えない一定の電流が前記コンデンサを介して前記第２の電力変換回路に流れるように、前記第２の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動し、前記交流電源側に電力供給する時、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいとき、前記温度検出手段により検出される温度が前記第２の閾値以上になるまで、前記コンデンサにかかる電圧の変動の最大値が前記スイッチング素子の耐圧を超えない一定の電流が前記コンデンサを介して前記第１の電力変換回路に流れるように、前記第１の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする電源装置。
請求項１または３または４または６の何れか１項に記載の電源装置であって、
前記制御回路は、前記バッテリの充電時、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいとき、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも高い前記第２の閾値以上になるまで、前記コンデンサにかかる電圧の変動の最大値が前記スイッチング素子の耐圧を超えずに徐々に増加する電流が前記コンデンサを介して前記第２の電力変換回路に流れるように、前記第２の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする電源装置。
請求項２または３または５または６の何れか１項に記載の電源装置であって、
前記制御回路は、前記交流電源側に電力供給する時、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいとき、前記温度検出手段により検出される温度が前記第２の閾値以上になるまで、前記コンデンサにかかる電圧の変動の最大値が前記スイッチング素子の耐圧を超えずに徐々に増加する電流が前記コンデンサを介して前記第１の電力変換回路に流れるように、前記第１の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする電源装置。
請求項３または６の何れか１項に記載の電源装置であって、
前記制御回路は、前記バッテリの充電時、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいとき、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも高い前記第２の閾値以上になるまで、前記コンデンサにかかる電圧の変動の最大値が前記スイッチング素子の耐圧を超えずに徐々に増加する電流が前記コンデンサを介して前記第２の電力変換回路に流れるように、前記第２の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動し、前記交流電源側に電力供給する時、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいとき、前記温度検出手段により検出される温度が前記第２の閾値以上になるまで、前記コンデンサにかかる電圧の変動の最大値が前記スイッチング素子の耐圧を超えずに徐々に増加する電流が前記コンデンサを介して前記第１の電力変換回路に流れるように、前記第１の電力変換回路の各スイッチング素子を駆動する
ことを特徴とする電源装置。
請求項１または３または４または６または７または９の何れか１項に記載の電源装置であって、
前記制御回路は、前記バッテリの充電開始時において、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいか否かを判断する
ことを特徴とする電源装置。
請求項２または３または５または６または８または９の何れか１項に記載の電源装置であって、
前記交流電源側の電力供給開始時において、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいか否かを判断する
ことを特徴とする電源装置。
請求項３または６または９の何れか１項に記載の電源装置であって、
前記制御回路は、前記バッテリの充電開始時において、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいか否かを判断するとともに、前記交流電源側の電力供給開始時において、前記温度検出手段により検出される温度が前記第１の閾値よりも小さいか否かを判断する
ことを特徴とする電源装置。