(57)【要約】【課題】専用の突入電流防止回路を有さずにスイッチング電源起動時における突入電流の流入を抑制する車載用電源装置を提供する。【解決手段】車両用ＥＣＵ５００およびスイッチング電源用ＥＣＵ４００によって切替スイッチ回路１０１〜１０４を走行時の状態に設定し、車両高圧バッテリ５１１による直流電力をＰＦＣ回路１１０に導く。その上でＤＳＰ３００はチョッパ動作、ＤＣ／ＤＣ動作を適宜実施して、ＰＦＣ回路１１０の出力部における平滑コンデンサ１１７の両端電圧が目標電圧になるよう制御し、目標電圧に略一致したら切替スイッチ回路１０１〜１０４を充電時の状態に設定して、ＡＣ電源１０の交流電力をＰＦＣ回路１１０、絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０に導いて充電を開始させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電時にトランス１次側からトランス２次側に接続される第１のバッテリを充電するとともにトランス１次側からトランス３次側に接続される第２のバッテリを充電するように電力変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、
充電時に前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータにおける入力の力率改善動作および昇圧動作するための力率改善回路と、
前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと前記力率改善回路との間に設けられる平滑コンデンサと、
充電時に前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータから前記第１のバッテリに電力伝送可能であるとともに、走行時に前記第１のバッテリから前記力率改善回路への入力に電力伝送可能に設けられた切替スイッチ回路とを有する車載用スイッチング電源装置であって、
充電開始前において、前記切替スイッチ回路を走行時における状態に設定し、前記力率改善回路を用いて前記平滑コンデンサの電圧を目標電圧まで昇圧させる昇圧動作を行う制御部を有することを特徴とする車載用電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記昇圧動作後において、前記平滑コンデンサの電圧と前記目標電圧とを比較する比較動作を行い、前記比較動作後において前記平滑コンデンサの電圧が前記目標電圧より低い場合は再び前記力率改善回路を用いて前記平滑コンデンサの電圧を前記目標電圧まで昇圧させ、前記比較動作後において前記平滑コンデンサの電圧が前記目標電圧より高い場合は前記絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて充電動作を行うことによって前記平滑コンデンサの電圧を降圧させ、前記比較動作後において前記平滑コンデンサの電圧が前記目標電圧と等しい場合は前記切替スイッチ回路を充電時における状態に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の車載用電源装置。
【請求項３】
前記平滑コンデンサは走行後に放電されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載用電源装置。
【請求項４】
充電時にトランス１次側からトランス２次側に接続される第１のバッテリを充電するとともにトランス１次側からトランス３次側に接続される第２のバッテリを充電するように電力変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、充電時に前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータにおける入力の力率改善動作および昇圧動作するための力率改善回路と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと前記力率改善回路との間に設けられる平滑コンデンサと、充電時に前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータから前記第１のバッテリに電力伝送可能であるとともに、走行時に前記第１のバッテリから前記力率改善回路への入力に電力伝送可能に設けられた切替スイッチ回路とを有する車載用スイッチング電源装置であって、該車載用スイッチング電源装置は、前記切替スイッチ回路を走行時における状態に設定し、前記力率改善回路を用いて前記平滑コンデンサの電圧を目標電圧まで昇圧させる昇圧動作を行う制御部を有し、該制御部は、
前記切替スイッチ回路を走行時における状態に設定する過程、
該走行時における状態設定の後、前記力率改善回路を用いて前記平滑コンデンサの電圧を目標電圧まで上昇させる昇圧動作を実施する過程、
該昇圧動作を実施したのち、前記平滑コンデンサの電圧が目標電圧より低いか、高いか、略一致かのいずれであるかを判定する過程、
該判定で前記平滑コンデンサの電圧が目標電圧より低い場合には、前記力率改善回路による昇圧動作を実行し、該実行後に前記平滑コンデンサの電圧が目標電圧より低いか、高いか、略一致かのいずれであるかを再判定する過程、
前記平滑コンデンサの電圧が目標電圧より高い場合には、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて充電動作を行って、前記平滑コンデンサの電圧を降下させ、該降下の後、前記平滑コンデンサの電圧が目標電圧より低いか、高いか、略一致かのいずれであるかを再び判定する過程、
前記平滑コンデンサの電圧が目標電圧と略一致する場合には、前記切替スイッチ回路を充電時における状態に設定する過程、
を含む車載用電源装置の突入電流抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用電源装置および該装置における突入電流抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ)、プラグインハイブリット（ＰＨＥＶ)などのＡＣ系統から充電する自動車において車載充電器は必要な電源である。
その場合、車載充電器の入力部には充電時に突入電流を防止するための突入防止回路が備え付けられている。通常、突入防止回路は、抵抗器、リレー、リレー駆動回路などによって構成されており、該リレー、該リレー駆動回路を制御する制御回路を必要とするものである。
【０００３】
また下記特許文献１には、外部充電モード時における充電制御システムの動作を制御する制御装置が備えられ、該制御装置は、充電前昇圧部と、電圧均衡条件決定部と、充電制御部とを備え、充電前昇圧部は、開閉装置を開放した状態で、充電電力変換装置が交流電圧を変換して電力線に出力する最高電圧よりも高い所定電圧に目標電圧を設定し、電圧均衡条件決定部は、充電前昇圧部によって電力線が所定電圧に設定された後、開閉装置を閉成し、さらに、目標電圧を徐々に低下させながら電流検出器による検出電流を監視することによって、充電電力変換装置の出力電圧が電力線上の電圧と同等となるときの目標電圧である均衡電圧を決定し、充電制御部は、均衡電圧以下に目標電圧を設定するとともに、蓄電機構（バッテリ）の充電指令に従って充電電力変換装置の動作を制御することによって蓄電機構（バッテリ）を充電する技術が開示されている。
【０００４】
こうすることにより特許文献１では、予め充電前昇圧動作を行なうことによって、開閉装置の閉成時に外部電源からの突入電流が生じることを確実に防止するとともに、過電流を発生させることなく安定的に充電動作を開始させている。さらに、電力線の電圧を充電前昇圧動作時から徐々に低下させて、外部電源の出力電圧の過大な昇圧が不要となる電圧レベルとした状態で充電動作を実行させている。この結果、外部電源の出力電圧を正確に検知できなくても、充電時の効率を低下させずに過大電流の発生を確実に防止して充電制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０７１８９８号公報（図３、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような状況から本発明には、車載用スイッチング電源装置における充電開始時において、突入電流の流入を防止することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、
請求項１記載の発明は、充電時にトランス１次側からトランス２次側に接続される第１のバッテリを充電するとともにトランス１次側からトランス３次側に接続される第２のバッテリを充電するように電力変換する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと、充電時に前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータにおける入力の力率改善動作および昇圧動作するための力率改善回路と、前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータと前記力率改善回路との間に設けられる平滑コンデンサと、充電時に前記絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータから前記第１のバッテリに電力伝送可能であるとともに、走行時に前記第１のバッテリから前記力率改善回路への入力に電力伝送可能に設けられた切替スイッチ回路とを有する車載用スイッチング電源装置であって、充電開始前において、前記切替スイッチ回路を走行時における状態に設定し、前記力率改善回路を用いて前記平滑コンデンサの電圧を目標電圧まで昇圧させる昇圧動作を行う制御部を有する、ことを特徴とする。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、上記において、前記制御部は、前記昇圧動作後において、前記平滑コンデンサの電圧と前記目標電圧とを比較する比較動作を行い、前記比較動作後において前記平滑コンデンサの電圧が前記目標電圧より低い場合は再び前記力率改善回路を用いて前記平滑コンデンサの電圧を前記目標電圧まで昇圧させ、前記比較動作後において前記平滑コンデンサの電圧が前記目標電圧より高い場合は前記絶縁ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて充電動作を行うことによって前記平滑コンデンサの電圧を降圧させ、前記比較動作後において前記平滑コンデンサの電圧が前記目標電圧と等しい場合は前記切替スイッチ回路を充電時における状態に設定する、ことを特徴とする。
【０００９】
また請求項３記載の発明は、上記において、前記平滑コンデンサは走行後に放電されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車載用スイッチング電源装置における充電開始時において、突入電流の流入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る車載用電源装置の構成を示す図（その１）である。
【図２】本発明の実施形態に係る車載用電源装置の構成を示す図（その２）である。
【図３】本発明の実施形態に係る車載用電源装置の構成を示す図（その３）である。
【図４】本発明の実施形態に係る車載用電源装置の構成を示す図（その４）である。
【図５】本発明の実施形態に係る車載用電源装置で実行される突入電流抑制ための制御フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車載用電源装置の基本構成を示す図であり、本発明の実施形態に係る車載用電源装置は、充電時にトランス１３２の１次側からトランス１３２の２次側に接続される車両高圧バッテリ５１１（第１のバッテリ）を充電するとともにトランス１３２の１次側からトランス１３２の３次側に接続される車両低圧バッテリ１６０（第２のバッテリ）を充電するように電力変換する絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０（絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ）を備える。
【００１３】
また充電時に、絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０における入力の力率改善動作および昇圧動作するためにＰＦＣ回路（力率改善回路）１１０を備える。
また、絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０とＰＦＣ回路１１０との間には、平滑コンデンサ１１１７が設けられる。
【００１４】
さらに、本発明の実施形態に係る車載用電源装置は、充電時に絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０から車両高圧バッテリ５１１に電力伝送可能であるとともに、走行時に車両高圧バッテリ５１１からＰＦＣ回路１１０への入力に電力伝送可能であるようにするための切替スイッチ回路１０１〜１０４が設けられている。
【００１５】
また車載用電源装置は、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)３００、スイッチング電源用ＥＣＵ４００、および、車両用ＥＣＵ５００の各制御装置を備えている。
ＤＳＰ３００は、ＰＦＣ回路１１０の半導体スイッチング素子１１５のオン／オフ制御、絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０の半導体スイッチング素子１２１〜１２４のオン／オフ制御、トランス１３２の３次巻線に誘起される交流を整流するダイオード１４３,１４４にそれぞれ接続された半導体スイッチング素子１４５,１４６のオン／オフ制御を第１のドライバ３２０，第２のドライバ３３０,第３のドライバ３４０及び第４のドライバ３５０を介してそれぞれ実施する。
【００１６】
スイッチング電源用ＥＣＵ４００は、切替スイッチ回路１０１ないし１０４に対して端子４０２〜４０６を介して指示を与えてそれぞれの接点位置を制御する。
車両用ＥＣＵ５００は、車両高圧バッテリ５１１に設けられたスイッチ５１２を端子５０２を介してオン／オフ制御し、また車両高圧バッテリ５１１に設けられたスイッチ５１３を端子５０３を介してオン／オフ制御し、車両高圧バッテリ５１１に設けられたスイッチ５１４を端子５０４を介してオン／オフ制御する。
【００１７】
そして車両用ＥＣＵ５００とスイッチング電源用ＥＣＵ４００は端子５０１及び端子４０１を介して接続され、相互の制御状態を確認する。またスイッチング電源用ＥＣＵ４００とＤＳＰ３００は端子４０４及び端子３０８を介して接続され、相互に制御状態を確認する。
【００１８】
ＰＦＣ回路１１０は、ダイオードブリッジ１１１と、コンデンサ１１２、リアクトル１１３、ダイオード１１４及び半導体スイッチング素子１１５より構成される昇圧回路とで構成されている。
【００１９】
そして、ダイオードブリッジ１１１を構成する、２つの直列接続されたダイオードのカソードおよびアノード間が並列接続されるとともに並列接続された２つの直列接続されたダイオードのカソードおよびアノード間にコンデンサ１１２が接続される。またダイオードブリッジ１１１を構成する、並列接続された２つの直列接続されたダイオードのカソードにリアクトル１１３の一端が接続される。リアクトル１１３の他端はダイオード１１４のアノードに接続される。さらに、リアクトル１１３の他端は、半導体スイッチング素子１１５のドレインに接続される。半導体スイッチング素子１１５のソースはグランドに接続される。半導体スイッチング素子１１５のソースと、並列接続された２つの直列接続されたダイオードのアノードとの間に電流検出用抵抗１１６が設けられる。
【００２０】
コンデンサ１１２の両端電圧を測定するために電圧検知器１０５が設けられ、検出されたコンデンサ１１２の両端電圧はＤＳＰ３００の端子３０１を経てＤＳＰ３００に入力される。コンデンサ１１２の両端間の電圧は車両高圧バッテリ５１１とほぼ同じ電位を呈するようにされる。また電流検出用抵抗１１６に流れる電流は電圧値に変換されてＤＳＰ３００の端子３０２を経てＤＳＰ３００に入力される。
【００２１】
一方、ＰＦＣ回路１１０と後述する絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０の間に接続された平滑コンデンサ１１７の両端間の電圧は、電圧検知器１０６により検知されＤＳＰ３００に設けられた端子３０４を経てＤＳＰ３００に入力される。なお、平滑コンデンサ１１７は、ダイオードブリッジ１１１における整流作用で直流にされた電圧を平滑する。
【００２２】
絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０は、平滑コンデンサ１１７の両端間の電圧を受けるＨブリッジ接続されたスイッチング回路１２１〜１２４を備えている。スイッチング回路１２１〜１２４は、例えばＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)で構成され、各半導体スイッチング素子のドレイン−ソース間にはソフトスイッチングを行わせるためのスナバコンデンサ１２５〜１２８が設けられる。
【００２３】
そして半導体スイッチング素子１２１と半導体スイッチング素子１２２は直列に接続され、半導体スイッチング素子１２３と半導体スイッチング素子１２４は直列に接続される。ＩＧＢＴの各々のコレクタとエミッタ間では、ダイオードのカソードをコレクタに、ダイオードのアノードをエミッタに各接続するダイオードを逆並列接続する。
【００２４】
直列接続された半導体スイッチング素子１２１のソースと半導体スイッチング素子１２２のドレイン間には電流検知手段(センサ)１０７が接続され、電流検知手段１０７を介してリアクトル１３１の一端が接続される。
【００２５】
リアクトル１３１の他端はトランス１３２の１次巻線の一端に接続され、トランス１３２の１次巻線の他端は、直列接続された半導体スイッチング素子１２３のソースと半導体スイッチング素子１２４のドレイン間に接続される。
【００２６】
半導体スイッチング素子１２１と半導体スイッチング素子１２３のドレインは並列接続され平滑コンデンサ１１７のプラス（高圧）側に接続され、また半導体スイッチング素子１２２と半導体スイッチング素子１２４のソースは平滑コンデンサ１１７のマイナス（グランド）側に接続される。
【００２７】
リアクトル１３１に流れる電流は電流検知手段１０７により検知されＤＳＰ３００に設けられた端子３０７を経てＤＳＰ３００に入力される。
トランス１３２の２次巻線の一端は、直列接続されたダイオード１３３のアノードとダイオード１３４のカソードとの間に接続され、トランス１３２の２次巻線の他端は、直列接続されたダイオード１３５のアノードとダイオード１３６のカソードの間に接続される。
【００２８】
ダイオード１３３ないし１３６はダイオードブリッジを構成し、トランス１３２の２次巻線に誘起される交流を整流する。ダイオード１３３とダイオード１３５のカソードは並列接続され、リアクトル１３７の一端に接続される。またダイオード１３４とダイオード１３６のアノードは並列接続され、ボディアースに接続されるとともの切替スイッチ回路１０４の上側接点に接続される。切替スイッチ回路１０４の下側接点は、上記した電流検出抵抗１１６を経てグランドに接続される。
【００２９】
リアクトル１３７の他端は、電流検知手段(センサ)１０８を介して平滑コンデンサ１３８の一端(プラス側)に接続される。電流検知手段１０８により検知された電流は、ＤＳＰ３００に設けられた端子３１０を経てＤＳＰ３００に入力される。
【００３０】
平滑コンデンサ１３８の一端(プラス側)は切替スイッチ回路１０１の下側接点に接続される。また平滑コンデンサ１３８は、直列接続されたダイオード１３３とダイオード１３４、および、直列接続されたダイオード１３５とダイオード１３６に並列接続される。そして平滑コンデンサ１３８の他端(マイナス側)はボディアースに接続される。なお、平滑コンデンサ１３８は、ダイオード１３３ないし１３６により構成されるダイオードブリッジにおける整流作用で直流にされた電圧を平滑する。
【００３１】
切替スイッチ回路１０１の車両側の接点は並列に接続され、コンデンサ１３９の一端(プラス側)に接続される。また切替スイッチ回路１０４の車両側の接点は並列に接続され、コンデンサ１３９の他端(マイナス側)に接続される。
【００３２】
コンデンサ１３９の両端間の電圧を検知するために、電圧検知器１０９が設けられており、電圧検知器１０９で検知された電圧はＤＳＰ３００に設けられた端子３１２を経てＤＳＰ３００に入力される。
【００３３】
コンデンサ１３９の一端(プラス側)は、ＤＣ入力フィルタ１４０を経て車両高圧バッテリ５１１側に設けられたスイッチ５１２を介して車両高圧バッテリ５１１の陽極に接続される。
【００３４】
コンデンサ１３９の他端(マイナス側)は、ＤＣ入力フィルタ１４０を介して車両高圧バッテリ５１１側に設けられ、並列接続されたスイッチ５１３およびスイッチ５１４を経て車両高圧バッテリ５１１の陰極に接続される。
【００３５】
トランス１３２の３次巻線の補助巻線１４１の一端は、整流ダイオード１４３のアノードに接続され、ダイオード１４３のカソードは半導体スイッチング素子１４５のドレインに接続される。そして補助巻線１４１の他端は、グランドに接続される。
【００３６】
またトランス１３２の３次巻線の補助巻線１４２の一端は、グランドに接続されるとともに補助巻線１４２の他端は、整流ダイオード１４４のアノードに接続され、整流ダイオード１４４のカソードは半導体スイッチング素子１４６のドレインに接続される。
【００３７】
半導体スイッチング素子１４５と半導体スイッチング素子１４６のソースは並列接続され、リアクトル１４８の一端とダイオード１４７のカソードに接続される。リアクトル１４８の他端は平滑コンデンサ１４９の一端(プラス側)に接続され、平滑コンデンサ１４９の他端(マイナス側)はグランドに接続される。
【００３８】
またリアクトル１４８の他端はリアクトル１５０の一端に接続され、リアクトル１５０の他端は出力コンデンサ１５１の一端(プラス側)に接続される。出力コンデンサ１５１の他端(マイナス側)はグランドに接続される。出力コンデンサ１５１は車両低圧バッテリ１６０の電力源となる。
【００３９】
半導体スイッチング素子１４５と半導体スイッチング素子１４６のゲートは、第４のドライバ３５０により駆動され、第４のドライバ３５０はＤＳＰ３００に設けられた端子３０９を介してＤＳＰ３００により制御される。
【００４０】
次に、本発明の実施形態に係る車載用電源装置が、車載用電源装置が停止している状態から充電開始時の突入電流を抑制する状態に至るまでの動作を図１ないし図３に示す車載用電源装置の動作シーケンスに即して説明する。
【００４１】
図１は、車載用電源装置が停止しているときの状態を示すものであり、また図２は、車載用電源装置が停止の状態から車両プリチャージ動作に移行したときの状態を示すものであり、また図３は、車載用電源装置の前段にあるＰＦＣ回路の出力部に置かれた平滑コンデンサの電圧が目標電圧に略一致し充電開始に移行したときの状態を示すものである。
【００４２】
図１において車載用電源装置が停止の状態に置かれている場合には、スイッチング電源用ＥＣＵ４００は、切替スイッチ回路１０１及び切替スイッチ回路１０４の各接点位置を図１に示すように‘開’状態に置き、また切替スイッチ回路１０２及び切替スイッチ回路１０３の接点位置を図１に示すように上側接点に接続する。
【００４３】
また車両用ＥＣＵ５００の端子５０２〜５０４を介して車両高圧バッテリ５１１の接点５１２〜５１４はそれぞれ‘開’状態に置かれ、車両高圧バッテリ５１１の直流電流が車載用電源装置に供給されない状態に置かれる。
【００４４】
そして切替スイッチ回路１０１〜１０４及び車両高圧バッテリ５１１の接点５１２〜５１４の制御状態(接点位置)はＤＳＰ３００、スイッチング電源用ＥＣＵ４００および車両用ＥＣＵ５００間の上述したそれぞれの制御状態を確認するための端子を介してＤＳＰ３００、スイッチング電源用ＥＣＵ４００および車両用ＥＣＵ５００間で共有される。
【００４５】
また図１において平滑コンデンサ１１７は走行後における状態と同じで平滑コンデンサ１１７のチャージ電圧は放電された状態にある。この状態にあるときに、切替スイッチ回路１０１の‘開’状態に置かれている下側接点を閉じ、また切替スイッチ回路１０４の‘開’状態に置かれている上側接点を閉じるとともに切替スイッチ回路１０２及び切替スイッチ回路１０３の接点位置を図１に示すような上側に接続する。
【００４６】
こうすることで、切替スイッチ回路１０１〜１０４は図示の走行時における状態に設定され、車両高圧バッテリ５１１からの直流電流がＰＦＣ回路１１０に導かれ、ＰＦＣ回路１１０と絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０との間に設けられる平滑コンデンサ１１７に流れて電荷が蓄積されるようにする。
【００４７】
車載用電源装置のＤＳＰ３００は、ＰＦＣ回路１１０に対してチョッパ動作を実施して昇圧し、ＰＦＣ回路１１０の出力部における平滑コンデンサ１１７の両端電圧を目標電圧になるように制御する。
【００４８】
具体的には、ＰＦＣ回路１１０における、ダイオードブリッジ１１１と、コンデンサ１１２、リアクトル１１３、ダイオード１１４及び半導体スイッチング素子１１５より構成される昇圧回路とを用いて、平滑コンデンサ１１７の電圧を目標電圧まで昇圧させる昇圧動作を実施する。昇圧により平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧になっているかどうかを平滑コンデンサ１１７の両端間電圧を電圧検知器１０６で検知して端子３０４を介してＤＳＰ３００に引き込み、予め設定した目標電圧に一致しているかを比較して調べる。これについては後述する。
【００４９】
なお切替スイッチ回路１０２及び切替スイッチ回路１０３の接点位置が図示のように上側接点に接続されているため、ＡＣ電源１０の交流電力はＰＦＣ回路１１０のダイオードブリッジ１１１に未供給の状態に置かれる。
【００５０】
またＰＦＣ回路１１０を昇圧動作させる際にＤＳＰ３００は、半導体スイッチング素子１１５のゲートを第１のドライバ３２０により駆動し、昇圧した電圧をダイオード１１４を介して平滑コンデンサ１１７に導く。そして平滑コンデンサ１１７の両端間の電圧は、ＤＳＰ３００がダイオードブリッジ１１１およびリアクトル１１３、ダイオード１１４を含む昇圧回路を制御することにより車両高圧バッテリ５１１より高いほぼ一定の電圧、例えば４００Ｖに設定される。
【００５１】
図２は、車載用電源装置が停止の状態から車両プリチャージ動作に移行したときの状態を示すもので、車両プリチャージ電流IPRIは図示の太線に沿って車両高圧バッテリ５１１の陽極から車載用電源装置の入力側を経て陰極に還流するように流れる。すなわち、車両プリチャージ電流IPRIは車両高圧バッテリ５１１に設けられたスイッチ５１２を経てＤＣ入力フィルタ１４０を、さらに切替スイッチ回路１０１の上側接点を経て車載用電源装置の入力側に設けられている、切替スイッチ回路１０２の上側接点及び切替スイッチ回路１０３の上側接点を経てダイオードブリッジ１１１における各直列ダイオード接続のアノードとカソードの結合点に流れる。そして昇圧回路を構成するリアクトル１１３、ダイオード１１４を経て平滑コンデンサ１１７に流れる。これにより平滑コンデンサ１１７の充電が開始される。
【００５２】
次に、車両プリチャージ電流IPRIは、電流検出抵抗１１６を通過し、切替スイッチ回路１０４の下側接点を経てＤＣ入力フィルタ１４０に流れ、さらに車両高圧バッテリ５１１に設けられたスイッチ５１３と突入電流を防止する抵抗５１５とを流れて車両高圧バッテリ５１１の陰極に還流する。なお車両高圧バッテリ５１１に設けられたスイッチ５１３に直列接続された突入電流を防止する抵抗５１５は、車両用ＥＣＵ５００の制御により動作されるモータインバータ(図示せず)への電力供給時の突入電流防止のために使用されるものを兼用することができる。
【００５３】
これにより平滑コンデンサ１１７の両端間の電圧１１８は車両高圧バッテリ５１１の電圧ＶHVにほぼ等しい電圧に向かって充電されていくことになる。そして平滑コンデンサ１１７の両端間の電圧１１８もしくは車両プリチャージ電流IPRIが規定値に達したらプリチャージ動作を終了する。このとき平滑コンデンサ１１７の両端間の電圧１１８は車両高圧バッテリ５１１の電圧ＶHV相当になる。
【００５４】
なお、車両高圧バッテリ５１１に設けられたスイッチ５１３は車両高圧バッテリ５１１に設けられたスイッチ５１４とトレードオフの関係にあり、この動作シーケンスでは、スイッチ５１４の接点は閉じられることはない。またこの動作シーケンスではＤＳＰ３００は制御に直接関与しない。
【００５５】
一方、スイッチング電源用ＥＣＵ４００は切替スイッチ回路１０１ないし１０４に対して動作制御を行って接点を必要な位置に設定する。さらに車両低圧バッテリ１６０への充電動作に係る説明もこの動作シーケンスでは直接関係しないので詳しい説明を省くが、車両走行時の車両高圧バッテリ５１１から車両低圧バッテリ１６０への充電動作において、ＤＳＰ３００が第４のドライバ３５０を介して半導体スイッチング素子１４５，１４６を制御して、車両低圧バッテリ１６０への充電電圧が適切な値になるようにする。
【００５６】
図３は、本発明の実施形態に係る車載用電源装置の構成を示す図（その３）であって、車載用電源装置の前段にあるＰＦＣ回路の出力部における平滑コンデンサ１１７の電圧１１８が目標電圧に略一致した後に充電開始に移行するために切替スイッチ回路を充電時の状態に設定する場合のものである。
【００５７】
図３においては、車載用電源装置の前段にあるＰＦＣ回路１１０の出力部における平滑コンデンサ１１７の電圧１１８が目標電圧に略一致したものになると、ＡＣ電源１０からの交流電力（ＡＣ）をＡＣ入力フィルタ２０を介して車載用電源装置の入力側に導いて車載用電源装置の充電を開始する。
【００５８】
すなわち、ＰＦＣ回路１１０の出力部における平滑コンデンサ１１７の電圧１１８が目標電圧に略一致した状態になると、スイッチング電源用ＥＣＵ４００により図２に示したＰＦＣ回路１１０の前段に置かれた切替スイッチ回路１０２，１０３および車両高圧バッテリ５１１側に置かれた切替スイッチ回路１０１，１０４の接点位置が図示の如くすべて切り替えられ、ＡＣ電源１０の交流電力に基づく充電が行えるようにする。
【００５９】
その結果、切替スイッチ回路１０２では下側接点位置に切り替えられ、切替スイッチ回路１０３では下側接点位置に切り替えられ、入力されたＡＣ電源１０の交流電力は、ＰＦＣ回路１１０におけるダイオードブリッジ１１１により整流され、整流により得られたＤＣに変換された電圧が平滑コンデンサ１１７に蓄えられるとともに絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０の入力段に設けられているＨブリッジ接続されたスイッチング回路１２１〜１２４に印加される。
【００６０】
絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０では当業者に良く知られているようにＤＣをＡＣに変換してトランス１３２の１次巻線を介してトランス巻線比に応じてトランス１３２の２次巻線にＡＣを誘起する。
【００６１】
２次巻線に誘起されたＡＣは、ダイオード１３３〜１３６により構成されたダイオードブリッジを介してＤＣに整流する。整流により得られたＤＣに変換された電圧はリアクトル１３７を介して平滑コンデンサ１３８に蓄積される。
【００６２】
それと同時に、切替スイッチ回路１０１では下側接点が、また切替スイッチ回路１０４では上側接点がそれぞれ閉じられているので、整流により得られたＤＣに変換された電圧がコンデンサ１３９にも蓄積される。
【００６３】
コンデンサ１３９に蓄積されたＤＣに変換された電圧はＤＣ入力フィルタ１４０、車両高圧バッテリ５１１のスイッチ５１２，５１４を介して車両高圧バッテリ５１１の充電に利用される。なお、この動作シーケンスでは、スイッチ５１３の接点は閉じられない。
【００６４】
上記においてＤＣからＡＣに変換する場合には、ＤＳＰ３００は、Ｈブリッジ接続されたスイッチング回路１２１〜１２４のそれぞれペアリングしたゲートを第２のドライバ３３０および第３のドライバ３４０を介してＰＷＭ制御し、スイッチング回路１２１〜１２４のドレイン−ソース間に接続されたスナバコンデンサ１２５〜１２８によってソフトスイッチングを実行する。より具体的には、第２のドライバ３３０は半導体スイッチング素子１２１と半導体スイッチング素子１２４のゲートを駆動し、また第３のドライバ３４０は半導体スイッチング素子１２２と半導体スイッチング素子１２３のゲートを駆動する。その際、ＤＳＰ３００によりＰＷＭ制御されるとともに、スナバコンデンサ１２５，１２８、並びにスナバコンデンサ１２６，１２７との協働によってソフトスイッチングが行われる。
【００６５】
トランス１３２の１次巻線に流れる電流は電流検知手段１０７により検知されＤＳＰ３００に設けられた端子３０７を経てＤＳＰ３００に入力される。ＤＳＰ３００は検知された電流検知手段１０７の値に基づいてＨブリッジ接続されたスイッチング回路１２１〜１２４のそれぞれペアリングしたゲートを第２のドライバ３３０および第３のドライバ３４０を介してＰＷＭ制御する。
【００６６】
図４は、本発明の実施形態に係る車載用電源装置の構成を示す図（その４）であって、車載用電源装置の前段にあるＰＦＣ回路の構成としてブリッジレスＰＦＣ回路を用いるようにしたものである。それ以外の構成は図１の構成と変わりがない。
【００６７】
図４においてブリッジレスＰＦＣ回路１１０は、リアクトル２０５、ダイオード２１２及びスイッチング素子２１４からなる第１の昇圧チョッパと、リアクトル２０６、ダイオード２１３及びスイッチング素子２１５からなる第２の昇圧チョッパとで構成され、ダイオード２１２及びダイオード２１３の各カソードは並列に接続され、該並列の接続点とグランドとの間に平滑コンデンサ１１７が接続される。
【００６８】
また第１の昇圧チョッパにおいては、コイル２０５の一端が切替スイッチ回路１０２の固定接点に接続され、コイル２０５の他端がダイオード２１２のアノードに接続されるとともにスイッチング素子２１４のドレインに接続される。そしてスイッチング素子２１４のソースはグランドに接続され、またスイッチング素子２１４のゲートはＤＳＰ３００により制御される第１のドライバ３２０に接続され、ＤＳＰ３００によりチョッパ制御される。
【００６９】
また第２の昇圧チョッパにおいては、コイル２０６の一端が切替スイッチ回路１０３の固定接点に接続され、コイル２０６の他端がダイオード２１３のアノードに接続されるとともにスイッチング素子２１５のドレインに接続される。そしてスイッチング素子２１５のソースはグランドに接続され、またスイッチング素子２１５のゲートはＤＳＰ３００により制御される第１のドライバ３２０に接続され、ＤＳＰ３００によりチョッパ制御される。
【００７０】
またコイル２０５とダイオード２１２のアノード間に電流検知手段(センサ)２０７が接続され、電流検知手段２０７で検知された電流値がＤＳＰ３００の端子４０１を経てＤＳＰ３００に入力される。
【００７１】
同じくコイル２０６とダイオード２１３のアノード間に電流検知手段(センサ)２０８が接続され、電流検知手段２０８で検知された電流値がＤＳＰ３００の端子４０２を経てＤＳＰ３００に入力される。
【００７２】
また平滑コンデンサ１１７の両端間には電圧検知器１０６が接続され、電圧検知器１０６で検知された電圧値がＤＳＰ３００の端子３０４を経てＤＳＰ３００に入力される。
上記において電流検知手段２０７はコイル２０５とダイオード２１２のアノード間に接続される例について記載したが、コイル２０５と切替スイッチ回路１０２の固定接点の間に接続されるように構成し、そこで電流を検知してＤＳＰ３００に与えてもよい。また上記において電流検知手段２０８はコイル２０６とダイオード２１３のアノード間に接続される例について記載したが、コイル２０６と切替スイッチ回路１０３の固定接点の間に接続されるように構成し、そこで電流を検知してＤＳＰ３００に与えてもよい。
【００７３】
ＤＳＰ３００は、上述した電流検知手段２０７，２０８により検知される、各入力された電流値、電圧検知器１０６により検知された電圧値を基に所定の演算を実行することで所定の制御信号を生成してスイッチング素子２１４，２１５のゲート、および、Ｈブリッジ接続されたスイッチング回路１２１〜１２４のゲートを第２のドライバ３３０及び第３のドライバ３４０を介してスイッチング制御する。
【００７４】
図４に記載した構成の動作シーケンス以外の動作シーケンスは、上記した図２及び図３にて説明した動作シーケンスと同じなのでその説明を省略することにする。
図５は、本発明の実施形態に係る車載用電源装置で実行される突入電流抑制ための制御フローを示す図である。図５の制御フローにおいて、車載用電源装置内に設けられているＤＳＰ３００が、力率改善回路（ＰＦＣ回路）１１０を用いて平滑コンデンサ１１７の電圧を目標電圧まで上昇させる昇圧動作を実施する（ステップ２０１）。なお、図５ではステップを‘Ｓ’と略記している。
【００７５】
次いでステップ２０２において、平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧より低いか、高いか、略一致かのいずれであるかを、ＤＳＰ３００による比較動作にて判定する。つまり平滑コンデンサ１１７の電圧が、電圧検知器１０６により検知され端子３０４を経てＤＳＰ３００に入力され、ＤＳＰ３００にて予め設定されている目標電圧、例えば４００Ｖ、と比較して、低いか、高いか、略一致のいずれであるかが判定される。
【００７６】
平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧より低い場合には、力率改善回路１１０による昇圧動作が実行される（ステップ２０３）。その後、ステップ２０２に戻され、再び平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧より低いか、高いか、略一致かのいずれであるかが判定される。
【００７７】
平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧より高い場合には、充電動作を行って、平滑コンデンサ１１７の電圧を降下させる処理を実行する（ステップ２０４）。その後で、ステップ２０２に戻され、再び平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧より低いか、高いか、略一致かのいずれであるかが判定される。
【００７８】
ここで平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧より高い場合における充電動作について補足すると、切替スイッチ回路１０１〜１０４の接点位置は走行時の状態に設定されているので、ＤＳＰ３００が絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０における半導体素子１２１〜１２４のゲートを適宜のタイミングでスイッチング制御してトランス１３２の３次巻線を介する車両低圧バッテリ１６０の充電動作を実施することで、ＰＦＣ回路１１０の出力部における平滑コンデンサ１１７の両端電圧を降圧させる。
【００７９】
平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧と略一致する場合には、ステップ２０５に移行して、ステップ２０５において切替スイッチ回路１０１〜１０４を充電時における状態に設定し、ＡＣ電源１０からの交流電力をＰＦＣ回路１１０、絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０に導いて充電を開始することで充電開始時における突入電流を抑制(防止)できるようにして制御フローを終了する。切替スイッチ回路の充電時におけるスイッチ位置の設定は、図３に示した動作シーケンスのものとなることは云うまでもない。
【００８０】
以上における記載を纏めると、本発明の実施形態に係るＤＳＰ３００は、昇圧動作後において、平滑コンデンサ１１７の電圧と目標電圧とを比較する比較動作を行い、この比較動作後において平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧より低い場合は、再び力率改善回路１１０を用いて平滑コンデンサ１１７の電圧を目標電圧まで昇圧させる。一方、上記比較動作後において平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧より高い場合は、絶縁ＤＣ／ＤＣ回路１２０を用いて充電動作を行うことによって、平滑コンデンサ１１７の電圧を降圧させる。さらに、上記比較動作後において平滑コンデンサ１１７の電圧が目標電圧と等しい場合は、切替スイッチ回路１０１〜１０４を充電時における状態に設定する。
【００８１】
最後に、車載電源装置の実使用にあたっては、平滑コンデンサ１１７にチャージが残留した状態で誤って充電開始状態に設定すると、平滑コンデンサ１１７に突入電流が流れ込む惧れがあるが、平滑コンデンサ１１７が充電開始前に放電されていれば、制御の上のトラブルを未然に回避することができるので、平滑コンデンサ１１７は走行後に放電されている状態にすることが望ましい。
【符号の説明】
【００８２】
１０  ＡＣ電源
２０  ＡＣ入力フィルタ
１０１〜１０４  切替スイッチ回路
１１０  ＰＦＣ回路(昇圧回路)
１１７  平滑コンデンサ
１２０  絶縁ＤＣ／ＤＣ回路(コンバータ)
３００  ＤＳＰ(デジタルシグナルプロセッサ)
３２０  第１のドライバ
３３０  第２のドライバ
３４０  第３のドライバ
４００  スイッチング電源用ＥＣＵ
５００  車両用ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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