(57)【要約】  バッテリの充電を高効率に維持しながら、充電装置の信頼性を向上させる。バッテリ電圧Ｖbattが余剰電力Ｐdumpを発生するＶbattＬ未満の時、第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１outが点線で示す状態から実線で示す状態になるように第１コンバータ１０７への電力指令値を制御する。これにより第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１outは第２コンバータ１０８が出力する電力Ｐ２outに追従する。その結果、リンク電圧Ｖlinkを点線で示す状態から実線で示す状態になるように上昇を抑制することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された電力を直流電圧へ変換して出力する第１コンバータと、
前記第１コンバータへ指令値を出力して、前記第１コンバータの出力側の電力を制御する制御部と、
前記第１コンバータの出力側の直流電圧を降圧してバッテリへ供給する第２コンバータと、を備え、
前記制御部は、前記第１コンバータの出力側の電圧が所定電圧まで下がるように、前記指令値を出力して前記第１コンバータを制御する充電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充電装置において、
前記制御部は、前記第１コンバータが出力する電力が、前記第２コンバータが出力する電力に追従するように、前記指令値を出力して前記第１コンバータを制御する充電装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の充電装置において、
前記制御部は、前記第２コンバータから出力される電流が所定の充電電流制限値であり、かつ前記第２コンバータから出力される電圧が所定の出力電圧以下であるときに、前記第１コンバータの出力側の電圧が前記所定電圧まで下がるように、前記指令値を出力して前記第１コンバータを制御する充電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の充電装置において、
前記第１コンバータは、前記指令値に基づいて、前記第１コンバータを構成するスイッチング素子のスイッチング期間のデューティ比を変更して出力側の電圧を前記所定電圧まで下げる充電装置。
【請求項５】
請求項３に記載の充電装置において、
前記第１コンバータは、ブリッジ接続されたスイッチング素子よりなる第１アームと第２アームより構成され、前記指令値に基づいて、前記第１アーム及び前記第２アームの位相差を変更して出力側の電圧を前記所定電圧まで下げる充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やプラグインハイブリッド車が普及している。これらの車両には、車両の走行時にモータへ電力を供給するためのバッテリが搭載されている。このバッテリを商用の交流電源から充電するときは、より少ない電力で安全に充電するために、変換効率が高く、交流電源とバッテリとを絶縁する機能を備えた充電装置が必要になる。特許文献１には、ＡＣ−ＤＣコンバータと共振形ＤＣ−ＤＣコンバータを備え、バッテリ電圧の上昇に伴い共振形ＤＣ−ＤＣコンバータの入力電圧を上昇させて変換効率の向上を狙った充電装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８５３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バッテリ電圧が低い時、入力された電力を直流電圧へ変換して出力する第1コンバータと、第１コンバータの出力側の直流電圧を降圧してバッテリへ供給する第2コンバータと、の出力電力差により、第１コンバータと第２コンバータ間の電圧が上昇し、第1コンバータと第2コンバータの信頼性が低下する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による充電装置は、入力された電力を直流電圧へ変換して出力する第１コンバータと、第１コンバータへ指令値を出力して、第１コンバータの出力側の電力を制御する制御部と、第１コンバータの出力側の直流電圧を降圧してバッテリへ供給する第２コンバータと、を備え、制御部は、第１コンバータの出力側の電圧が所定電圧まで下がるように、指令値を出力して第１コンバータを制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、バッテリの充電を高効率に維持しながら、充電装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】充電装置を電動車両に適用したシステム構成図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、リンク電圧が上昇する要因を示すグラフである。
【図３（ａ）】リンク電圧の上昇の抑制を示すグラフである。
【図３（ｂ）】リンク電圧の上昇の抑制を示すグラフである。
【図４】充電制御装置の制御を示す図である。
【図５】第２の実施形態におけるシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態における充電装置１０４を電動車両１０１に適用したシステム構成図である。
充電装置１０４は、交流電源１００より交流電力が供給される。交流電源１００は、充電スタンドや家庭に設けられている電源である。充電装置１０４は、交流電源１００を電源として、交流電力を直流電力に変換し、バッテリ１０２の充電を行う。
【０００９】
電動車両１０１は、バッテリ１０２を電力源にした車両である。図示省略するが、バッテリ１０２の電力はインバータ装置に供給され、インバータ装置はバッテリ１０２の電力を直流から交流に変換してモータに供給する。電動車両１０１は、このモータを動力源にして走行する。
【００１０】
車両ＥＣＵ１０３は、電動車両１０１内に搭載され、電動車両の動作を制御する装置である。車両ＥＣＵ１０３は、充電装置１０４内の充電制御装置１０５に対して充電電力指令値Ｐchg* 、充電電流制限値Ｉchglim*、および充電電圧指令値Ｖchg*等の動作指令値を送る。
【００１１】
充電制御装置１０５は、充電装置１０４の制御を行う装置で、車両ＥＣＵ１０３から受けた指令値に基づいて、充電装置１０４を構成するＡＣ−ＤＣ変換器１０６、第１コンバータ１０７、第２コンバータ１０８の制御を行う。
【００１２】
ＡＣ−ＤＣ変換器１０６は、交流電力を直流電力に変換する電力変換器である。交流電源１００より供給された交流電圧をブリッジ接続されたダイオードＤ１１〜Ｄ１４により全波整流を行う。本実施形態ではダイオードＤ１１とＤ１２、ダイオードＤ１３とＤ１４がそれぞれ直列に接続され、直列に接続されたダイオードがそれぞれ並列に接続されることでブリッジ接続されている。直列接続されたダイオードＤ１１とＤ１２の間の接続点と直列接続されたダイオードＤ１３とＤ１４の間の接続点が交流端子となっている。交流電源１００はこの交流端子に接続されている。直列接続されたダイオードＤ１１とＤ１２及び直列接続されたダイオードＤ１３とＤ１４の両端部の接続点が直流端子となっている。全波整流された電圧は、直流端子に接続されたリアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１０と、ダイオードＤ１０と、コンデンサＣ１により構成された昇圧回路に入力されている。この昇圧回路でスイッチング素子Ｑ１０をＯＮ/ＯＦＦスイッチング動作させ、全波整流された電圧を昇圧し平滑化した直流電圧として出力する。なお、スイッチング素子Ｑ１０のスイッチング動作信号は充電制御装置１０５より出力される。
【００１３】
第１コンバータ１０７は、全波整流された電圧を昇圧し平滑化した直流電圧を、絶縁した直流電圧に変換する電力変換器である。第１コンバータ１０７は、ブリッジ接続されたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を備えている。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を直列接続した第１アームと、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４を直列接続した第２アームを並列に接続してブリッジ接続されている。そして、第１アームの両端間を直流電圧の端子間とし、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列接続点とスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の直列接続点との間を交流電圧端子間としている。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４には、それぞれ逆並列ダイオードＤ１〜Ｄ４が接続されている。
【００１４】
更に、第１コンバータ１０７は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２の接続点に、共振コンデンサＣｒ１と共振リアクトルＬｒ１が直列接続された１次側巻線を有し、この１次側巻線と磁気結合する２次側巻線よりなるトランスＴ１を備えている。トランスＴ１の２次側巻線にはブリッジ接続されたダイオードＤ２１〜Ｄ２４が設けられている。ダイオードＤ２１、Ｄ２２の直列接続点とダイオードＤ２３、Ｄ２４の直列接続点との間を交流端子間として２次側巻線に接続している。
【００１５】
ダイオードＤ２１〜Ｄ２４で構成される整流回路は、ダイオードＤ２１、Ｄ２２を直列接続した第１のダイオードレッグと、ダイオードＤ２３、Ｄ２４を直列接続した第２のダイオードレッグを並列に接続している。そして、並列接続した第１及び第２のダイオードレッグの両端子間に電圧検出器ＶＴ１とリンクコンデンサＣlinkが並列に接続されている。電圧検出器ＶＴ１は、ダイオードＤ２１〜Ｄ２４で構成される整流回路の出力電圧を検出し、検出した電圧値を充電制御装置１０５へ出力する。
【００１６】
このように構成される第１コンバータ１０７は、ＡＣ−ＤＣ変換器１０６の出力電圧を受け、ブリッジ接続されたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を約５０％のＯＮ/ＯＦＦ比でスイッチング動作させ、共振リアクトルＬｒ１、共振コンデンサＣｒ１、トランスＴ１の１次側に共振電流を流す。トランスＴ１の１次側に電流を流すことで、トランスＴ１の２次側に発生する電流を、ブリッジ接続されたダイオードＤ２１〜Ｄ２４により全波整流し、リンクコンデンサＣlinkで平滑化を行い、直流電圧Ｖlinkを出力する。すなわち、第１コンバータ１０７は、絶縁型共振コンバータであり、第１コンバータ１０７は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に与えるゲート信号のデューティ比を約５０％に固定し、スイッチング周波数を変化させて出力電圧の制御を行う。具体的には、充電制御装置１０５は、後述の充電電力指令値Ｐchg1*に基づいてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御することにより、充電電力指令値Ｐchg1*に対応した電力を出力する。なお、ダイオードＤ２１〜Ｄ２４により全波整流された電流を検出する電流検出器ＣＴ１が設けられている。電流検出器ＣＴ１は、検出した電流値を充電制御装置１０５へ出力する。
【００１７】
第２コンバータ１０８は、第１コンバータ１０７から出力された直流電圧Ｖlinkを降圧して直流電圧を出力する電力変換器である。直流電圧Ｖlinkは、直列接続されたスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６に印加される。スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６は、充電制御装置１０５からの制御信号によりＯＮ/ＯＦＦ制御される。なお、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６には、それぞれ逆並列ダイオードＤ４、Ｄ５が接続されている。スイッチング素子Ｑ５とスイッチング素子Ｑ６の接続点に、リアクトルＬ２,コンデンサＣ２が接続され、スイッチング素子Ｑ５,Ｑ６と合わせて降圧回路を構成している。降圧回路の出力電圧によってバッテリ１０２が充電される。電圧検出器ＶＴ２は、バッテリ１０２の電圧Ｖbattを検出し、検出した電圧値を充電制御装置１０５へ出力する。また、バッテリ１０２の電流を検出する電流検出器ＣＴ２が設けられている。電流検出器ＣＴ２は、検出した電流値を充電制御装置１０５へ出力する。
【００１８】
このように構成される第２コンバータ１０８は、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６をＯＮ/ＯＦＦ制御してスイッチング動作させ、第１コンバータ１０７の出力電圧を矩形波状にする。矩形波状にした電圧をリアクトルＬ２、コンデンサＣ２で平滑化し直流電圧を出力する。またスイッチング素子Ｑ５をＯＮ固定、スイッチング素子Ｑ６をＯＦＦ固定とすることで第２コンバータ１０８の入力電圧と、第２コンバータ１０８の出力電圧を概ね等しくすることができる。
【００１９】
充電制御装置１０５は、車両ＥＣＵ１０３より充電電力指令値Ｐchg* 、充電電流制限値Ｉchglim*、および充電電圧指令値Ｖchg*を受けとり、第１コンバータ１０７と第２コンバータ１０８を動作させる。ここで充電電力指令値Ｐchg* 、充電電圧指令値Ｖchg*は、充電装置１０４をこれらの値になるように追従させる目標となる指令値であり、充電電流制限値Ｉchglim*はバッテリ１０２やリレー等の保護の観点から流すことのできる最大電流値を意味する。
【００２０】
以上のように、充電装置１０４は、交流電源１００から入力された交流電力をＡＣ−ＤＣ変換器１０６で直流電力に変換を行い、ＡＣ−ＤＣ変換器１０６の出力を第１コンバータ１０７で直流電力に変換を行う。そして第１コンバータ１０７の出力を第２コンバータ１０８により直流電力に変換を行い、バッテリ１０２の充電を行う。第１コンバータ１０７は充電電力の定電力制御とバッテリ電圧Ｖbattの定電圧制御を行い、第２コンバータ１０８は充電電流の定電流制御とリンク電圧Ｖlinkの定電圧制御を行う。
【００２１】
図２ （ａ）（ｂ）は、リンク電圧が上昇する要因を示すグラフである。図２ （ａ）は、横軸のバッテリ電圧Ｖbattに対して、縦軸は電力である。図２ （ａ）で、実線は第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１out、破線は第２コンバータ１０８が出力する電力Ｐ２outを示す。
【００２２】
第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１outは、充電電力指令値Ｐchg*に追従するように一定であるのに対して、第２コンバータ１０８が出力する電力Ｐ２outは、バッテリ電圧Ｖbattと充電電流制限値Ｉchglim*の積により決定する。言い換えると第２コンバータ１０８が出力する電力Ｐ２outは現在のバッテリ電圧Ｖbattに対して最大に流せる充電電流により決定する。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、バッテリ電圧ＶbattがＶbattＬよりも低い時は、破線である第２コンバータ１０８が出力する電力Ｐ２outも低くなり、実線である第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１outとの間に電力差ΔＰが発生する。ここで電力差ΔＰが発生する最大のバッテリ電圧ＶbattＬは、充電電力指令値Ｐchg*を充電電流制限値Ｉchglim*で除した値となる。この電力差ΔＰは第２コンバータ１０８の出力に対する第１コンバータ１０７の出力の余剰電力Ｐdumpとなり、第１コンバータ１０７の出力のリンク電圧Ｖlinkを上昇させる。
【００２４】
図２（ｂ）は、横軸にバッテリ電圧Ｖbattを示し、縦軸にリンク電圧Ｖlinkを示す。余剰電力Ｐdumpによるリンク電圧Ｖlinkの上昇電圧Ｖraiseは以下の式（１）にて表される。
【数１】
2017022601.tif 000003
この式で、Ｃlinkは、リンクコンデンサＣlinkの容量、ｔは時間を表す。
【００２５】
式（１）から分かるように、余剰電力Ｐdumpの発生時に、リンク電圧Ｖlinkは時間ｔと余剰電力Ｐdumpの積の平方根に比例して上昇するため、過電圧となり、第１コンバータ１０７の出力側や、第２コンバータ１０８の入力側に接続される部品の故障を発生させる問題がある。
【００２６】
なお、第１コンバータ１０７がリンク電圧Ｖlinkの定電圧制御を行い、第２コンバータ１０８が充電電力の定電力制御を行えば上述の問題は発生しない。しかし、本実施形態では高効率化のため、バッテリ電圧が低い範囲では第２コンバータ１０８のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６をスイッチング動作させ、第１コンバータ１０７の出力であるリンク電圧Ｖlinkを降圧してバッテリ１０２の充電を行う。また、バッテリ電圧が高い範囲では第２コンバータ１０８のスイッチング素子Ｑ５をオンに固定し、スイッチング素子Ｑ６をオフに固定して第１コンバータ１０７の出力をスルーで通し、バッテリ１０２の充電を行う。このバッテリ電圧が高い範囲での動作があるため第１コンバータ１０７にて充電電力の定電力制御を行う必要がある。
【００２７】
図３（ａ）（ｂ）は、リンク電圧の上昇が抑制されることを示すグラフである。図３（ａ）は、横軸にバッテリ電圧Ｖbattを示し、縦軸に電力を示す。図３ （ａ）で、実線は第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１out、破線は第２コンバータ１０８が出力する電力Ｐ２outを示す。図３（ｂ）は、横軸にバッテリ電圧Ｖbattを示し、縦軸にリンク電圧Ｖlinkを示す。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、バッテリ電圧ＶbattがＶbattＬ以下の時には、電力差ΔＰ（余剰電力Ｐdump）が発生しないように、第１コンバータの電力Ｐ１outを、点線で示した元の図２（ａ）の値から実線で示すように低減させ、破線で示す第２コンバータの電力Ｐ２outに追従させる。こうして余剰電力Ｐdumpが抑制されることで、図３（ｂ）に示すように、リンク電圧Ｖlinkの上昇を抑え、リンク電圧Ｖlinkを、点線で示した元の図２（ｂ）の状態から実線で示すように低減させ、リンク電圧Ｖlink*に追従させることができる。これにより、充電装置１０４を安全に継続動作させることができる。
【００２９】
このように、リンク電圧Ｖlinkの上昇を防ぐためには余剰電力Ｐdumpを低減する必要がある。余剰電力Ｐdumpを低減するためには、第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１outを所定電力まで低減させるか、第２コンバータ１０８が出力する電力Ｐ２outを所定電力まで増加させる必要がある。第２コンバータ１０８が出力する電力Ｐ２outを増加させるにはバッテリ電圧Ｖbatt、充電電流制限値Ｉchglim*を増加させる必要があるが、バッテリ電圧Ｖbattを充電中に急に上げることは不可能であり、また充電電流制限値Ｉchglim*も保護の観点から上げることはできない。よって本実施形態では、第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１outを低減することで余剰電力Ｐdumpを低減する。
【００３０】
本実施形態では、図３（ａ）に示すように、バッテリ電圧Ｖbattが余剰電力Ｐdumpを発生するＶbattＬ未満の時、第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１outが点線で示す状態から実線で示す状態になるように、充電制御装置１０５が第１コンバータ１０７への電力指令値を制御する。これにより第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１outは第２コンバータ１０８が出力する電力Ｐ２outに追従する。その結果、図３（ｂ）に示すように、リンク電圧Ｖlinkを点線で示す状態から実線で示す状態になるように上昇を抑制することができる。
【００３１】
次に図４を用いてリンク電圧Ｖlinkを所定のリンク電圧Ｖlink*に追従させるリンク電圧抑制制御の具体的な方法について述べる。
図４は、充電制御装置１０５の制御を機能ブロックにより示す図である。
【００３２】
リンク電圧抑制制御部３０１は、ＦＦ制御部３０２とＦＢ制御部３０３を有している。ＦＦ制御部３０２は、第１コンバータ１０７が出力可能な電力相当となる第２コンバータ１０８の出力可能な電力を演算する。第２コンバータ１０８の出力可能な電力は、電圧検出器ＶＴ２（図１参照）により検出されたバッテリ電圧Ｖbattと充電電流制限値Ｉchglim*を積算器３０４で積算して、その値Pchglink__ffより求める。
【００３３】
ＦＢ制御部３０３は、リンク電圧Ｖlinkの上昇に対して、低減すべき第１コンバータ１０７の電力を求める。リンク電圧指令値Ｖlink*と電圧検出器ＶＴ１（図１参照）により検出されたリンク電圧Ｖlinkの偏差を加減算器３０６にて求める。この偏差をＰＩ調節器３０７にて演算し、低減すべき電力量に換算して、低減すべき電力Plink_fbを求める。
【００３４】
ＦＦ制御部３０２で求めた出力可能な電力Pchglink_ffから、ＦＢ制御部３０２で求めた低減すべき電力Plink_fbを加減算器３０５で減ずることにより、リンク電圧抑制制御量Pchglinkを求める。
【００３５】
電力補正制御部３１１は、車両ＥＣＵ１０３から与えられる充電電力指令値Ｐchg*に対して、充電装置１０４が出力する充電電力Ｐchgの不足分を補う電力の演算を行う。充電装置１０４が出力する充電電力Ｐchgは、電圧検出器ＶＴ２（図１参照）により検出されたバッテリ電圧Ｖbattと、電流検出器ＣＴ２（図１参照）により検出された充電電流Ｉchgとの積より求める。
【００３６】
次に、車両ＥＣＵ１０３から与えられる充電電力指令値Ｐchg*から充電電力Ｐchgを加減算器３１３にて減算して偏差を求める。求めた偏差をＰＩ調節器３１４で電力に換算し、上下限リミッタ３１５にて、第２コンバータ１０８の最大電力損失で上限リミットを、０で下限リミットを行い、電力補正量Ｐcompを求める。充電電力指令値Ｐchg*に電力補正量Ｐcompを加減算器３１６を用いて加算することで充電電力指令値Ｐchg2*を求める。そして、上下限リミッタ３０８にて、リンク電圧抑制制御部３０１で求めたリンク電圧抑制制御量Pchglinkにより、充電電力指令値Ｐchg2*を上限リミットし、最終的な充電電力指令値Ｐchg1*を求める。
【００３７】
リンク電圧抑制を行った充電電力指令値Ｐchg1*は、リンク電圧抑制制御が働かない時、つまりバッテリ電圧Ｖbattと充電電流制限値Ｉchglim*が車両ＥＣＵ１０３から与えられる充電電力指令値Ｐchg*以上の時は、車両ＥＣＵ１０３から与えられる充電電力指令値Ｐchg*となる。一方、バッテリ電圧Ｖbattと充電電流制限値Ｉchglim*が車両ＥＣＵ１０３から与えられる充電電力指令値Ｐchg*未満の時は、リンク電圧抑制を行った充電電力指令値Ｐchg1*は、リンク電圧抑制制御部３０１で求めた値Ｐchg1*となる。
【００３８】
充電制御装置１０５は、充電電力指令値Ｐchg1*に基づいて第１コンバータ１０７のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御する。これにより、第１コンバータ１０７は、充電電力指令値Ｐchg1*に対応した電力を出力する。その結果、図３（ａ）に示すように、バッテリ電圧Ｖbattが余剰電力Ｐdumpを発生するＶbattＬ未満の時、第１コンバータ１０７が出力する電力Ｐ１outが点線で示す状態から実線で示す状態になるように第１コンバータ１０７への電力指令値を制御する。そして、図３（ｂ）に示すように、リンク電圧Ｖlinkを点線で示す状態から実線で示す状態になるように上昇を抑制することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図５は第２の実施形態におけるシステム構成図である。図１で示した第１コンバータ１０７に替えて、第１コンバータ１０７ａを示し、その他の構成は図１と同様であり図示を省略する。
【００４０】
以下、図５を参照して、第１コンバータ１０７ａについて説明する。第１コンバータ１０７ａは、スイッチング素子Ｑ１ａとＱ２ａで構成された第１アームＬｅｇ１とスイッチング素子Ｑ３ａとＱ４ａで構成された第２アームＬｅｇ２の位相を制御することで、直流電圧を絶縁した直流電圧に変換する。スイッチング素子Ｑ１ａ〜Ｑ４ａのＯＮ/ＯＦＦの比率は約５０％であり、スイッチング素子Ｑ１ａとＱ２ａ、Ｑ３ａとＱ４ａのスイッチのＯＮ/ＯＦＦ状態は相補関係にある。スイッチング素子Ｑ１ａとＱ４ａ、スイッチング素子Ｑ２ａとＱ３ａが同時にＯＮになる時間を長くすることで第１コンバータ１０７ａの出力を大きくし、ＯＮになる時間を短くすることで第１コンバータ１０７ａの出力を小さくする。
【００４１】
すなわち、第１コンバータ１０７ａは、入力電圧Ｖｉｎに対して、スイッチング素子Ｑ１ａ〜Ｑ４ａをスイッチングすることでトランスＴ１ａの１次側に電流を流し、Ｔ１ａの２次側に電流を発生させる。そして、トランスＴ１ａの２次側に発生した電流をブリッジ接続されたダイオードＤ２１ａ〜Ｄ２４ａにより全波整流を行い、リアクトルＬ１ａ、コンデンサＣlinkａにより平滑化し出力電圧Ｖoutを発生させる。
【００４２】
図１に示した第１の実施形態における第１コンバータ１０７は、スイッチング周波数と第１コンバータ１０７の入出力比との関係が非線形であるため制御特性が悪い場合がある。例えば軽負荷時に出力電圧を低下させる時などがこれにあたる。これに対して図５に示した第２の実施形態における第１コンバータ１０７ａは、スイッチング素子Ｑ１ａ〜Ｑ４ａに与えるゲート信号のスイッチング周波数を任意の周波数に固定し、スイッチング素子のスイッチング期間のデューティ比を変化させることで出力の制御を行う。このデューティ制御ではデューティ比と第１コンバータ１０７ａの入出力比との関係は線形であるため、制御特性は良好となる。
【００４３】
また、スイッチング素子Ｑ１ａ〜Ｑ４ａに与えるゲート信号のスイッチング周波数を任意の周波数に固定し、デューティ比も５０％に固定し、相補スイッチを行うＬｅｇ１とＬｅｇ２の位相差を変化させ出力の制御を行うこともできる。位相差制御では位相差と入出力比の関係は線形であるため、制御特性は良好となる。
【００４４】
以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）充電装置１０４は、入力された電力を直流電圧へ変換して出力する第１コンバータ１０７と、第１コンバータ１０７へ指令値を出力して、第１コンバータ１０７の出力側の電力を制御する充電制御装置１０５と、第１コンバータ１０７の出力側の直流電圧を降圧してバッテリ１０２へ供給する第２コンバータ１０８と、を備え、充電制御装置１０５は、第１コンバータ１０７の出力側の電圧が所定電圧まで下がるように、指令値を出力して第１コンバータ１０７を制御する。これにより、高効率に充電を行う充電装置を提供することができる。
【００４５】
（２）充電制御装置１０５は、第１コンバータ１０７が出力する電力が、第２コンバータ１０８が出力する電力に追従するように、指令値を出力して第１コンバータ１０７を制御する。これにより、第１コンバータ１０７が出力する電圧の上昇を抑制することができる。
【００４６】
（３）充電制御装置１０５は、第２コンバータから出力される電流が所定の充電電流制限値であり、かつ第２コンバータ１０８から出力される電圧が所定の出力電圧以下であるときに、第１コンバータ１０７の出力側の電圧が所定電圧まで下がるように、指令値を出力して第１コンバータ１０７を制御する。これにより、バッテリ電圧が低い時に第１コンバータ１０７が出力する電圧の上昇を抑制することができる。
【００４７】
（４）第１コンバータ１０７ａは、指令値に基づいて、第１コンバータ１０７aを構成するスイッチング素子のスイッチング期間のデューティ比を変更して出力側の電圧を所定電圧まで下げる。これにより、第１コンバータ１０７ａが出力する電圧を制御することができる。
【００４８】
（５）第１コンバータ１０７ａは、ブリッジ接続されたスイッチング素子よりなる第１アームLeg１と第２アームLeg２より構成され、指令値に基づいて、第１アームLeg１及び第２アームLeg２の位相差を変更して出力側の電圧を所定電圧まで下げる。これにより、第１コンバータ１０７aが出力する電圧を制御することができる。
【００４９】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１００  交流電源
１０１  電動車両
１０２  バッテリ
１０３  車両ＥＣＵ
１０４  充電装置
１０５  充電制御装置
１０６  ＡＣ−ＤＣ変換器
１０７  第１コンバータ
１０８  第２コンバータ
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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