(57)【要約】  外部電源ＡＣから主バッテリＭＢＡと副バッテリＳＢＡを充電する第１動作と、主バッテリＭＢＡから副バッテリＳＢＡを充電する第２動作とを選択的に行うバッテリ充電装置１０００であって、電源回路１、トランス３、第１動作を行う第１期間には巻線３０２に誘起した電圧を整流して主バッテリＭＢＡに供給し、第２動作を行う第２期間には主バッテリＭＢＡからの直流電圧を交流電圧に変換して巻線３０２に供給する２次側回路４、導通角調整回路７、制御回路１０を備え、２次側回路４は、互いに並列に接続されたスイッチ手段と整流手段からなる並列接続体が複数直列に接続されてなるアームが、複数個並列接続されてなるフルブリッジ回路である。
2013073173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源から主バッテリと副バッテリを充電する第１動作と、前記主バッテリから前記副バッテリを充電する第２動作とを選択的に行うバッテリ充電装置であって、
前記外部電源に接続され、交流電圧を発生させる電源回路と、
１次巻線と、第１および第２の２次巻線とを有し、前記１次巻線が前記電源回路に接続されたトランスと、
前記第１の２次巻線と前記主バッテリとを結ぶ電力供給路に挿入され、前記第１動作を行う第１期間には、前記第１の２次巻線に誘起した交流電圧を整流して前記主バッテリに供給する動作を行い、前記第２動作を行う第２期間には、前記主バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換して前記第１の２次巻線に供給する動作を行う２次側回路と、
前記第２の２次巻線と前記副バッテリとを結ぶ電力供給路に挿入され、前記第２の２次巻線に誘起される交流電圧の導通角を調整する導通角調整回路と、
前記電源回路、前記２次側回路および前記導通角調整回路を制御する制御回路と、を備え、
前記２次側回路は、互いに並列に接続されたスイッチ手段と整流手段からなる並列接続体が複数直列に接続されてなるアームが、複数個並列接続されてなるフルブリッジ回路である、
バッテリ充電装置。
【請求項２】
前記第１期間において、
前記電源回路は、前記主バッテリを充電するように前記外部電源から供給される交流電圧を昇圧し、
前記２次側回路は、前記第１の２次巻線に誘起される交流電圧を整流し、
前記導通角調整回路は、前記副バッテリを充電するように前記第２の２次巻線に誘起される交流電圧の導通角を調整し、
前記第２期間において、
前記電源回路は停止状態であり、
前記２次側回路は、前記副バッテリを充電するように前記主バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換し、
前記導通角調整回路は、前記副バッテリに供給するための交流電圧が得られるように、前記第２の２次巻線に誘起される交流電圧の導通角を調整する、
請求項１に記載のバッテリ充電装置。
【請求項３】
前記第１期間における前記１次巻線に電圧が印加されるタイミングでは、
前記導通角調整回路が導通状態である、
請求項１に記載のバッテリ充電装置。
【請求項４】
前記２次側回路は、
前記第１の２次巻線の一端に接続され、第１のハイサイド並列接続体および第１のローサイド並列接続体からなる第１アームと、
前記第１の２次巻線の他端に接続され、第２のハイサイド並列接続体および第２のローサイド並列接続体からなる第２アームと、が並列接続されてなり、
各並列接続体は、チャネル領域を前記スイッチ手段、ボディダイオードを前記整流手段とする電界効果トランジスタである、
請求項２に記載のバッテリ充電装置。
【請求項５】
前記第１期間において、
前記第１の２次巻線から前記２次側回路を構成する前記並列接続体に流れる電流に同期して、各並列接続体のスイッチング動作を行うことにより、各並列接続体のスイッチ手段に電流が流れるようにする、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。
【請求項６】
前記第１期間において、
前記第１の２次巻線に誘起される電圧が０Ｖではない正の有限値である期間には、前記第１のハイサイド並列接続体のスイッチ手段と前記第２のローサイド並列接続体のスイッチ手段をオン、前記第１のローサイド並列接続体のスイッチ手段と前記第２のハイサイド並列接続体のスイッチ手段をオフとし、
前記第１の２次巻線に誘起される電圧が０Ｖではない負の有限値である期間には、前記第１のローサイド並列接続体のスイッチ手段と前記第２のハイサイド並列接続体のスイッチ手段をオン、前記第１のハイサイド並列接続体のスイッチ手段と前記第２のローサイド並列接続体のスイッチ手段をオフとする、
請求項５に記載のバッテリ充電装置。
【請求項７】
さらに、前記導通角調整回路と前記副バッテリとを結ぶ電力供給路に挿入された整流回路を備え、
前記整流回路には、前記第２の２次巻線の一端に接続された第１の電界効果トランジスタと、前記第２の２次巻線の他端に接続された第２の電界効果トランジスタと、が整流素子として含まれ、
前記整流回路の各電界効果トランジスタに流れる電流に同期して、各電界効果トランジスタのスイッチング動作を行うことにより、各電界効果トランジスタのチャネル領域に電流が流れるようにする、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。
【請求項８】
前記導通角調整回路の出力電圧が０Ｖではない正の有限値である期間に、前記第１の電界効果トランジスタをオフ、前記第２の電界効果トランジスタをオンとし、
前記導通角調整回路の出力電圧が０Ｖではない負の有限値である期間に、前記第１の電界効果トランジスタをオン、前記第２の電界効果トランジスタをオフとし、
前記導通角調整回路の出力電圧が０Ｖである期間に、前記第１および第２の電界効果トランジスタをともにオンとする、
請求項７に記載のバッテリ充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ充電装置に関し、特に外部電源から主バッテリおよび副バッテリを充電する充電回路と、主バッテリから副バッテリを充電する電圧変換回路を備えるバッテリ充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、走行用モータに給電するための高電圧の主バッテリと、前照灯、ワイパー、各種電子機器などの補機類に給電するための低電圧の副バッテリを備えている。主バッテリは商用の外部電源から充電回路を介して充電され、副バッテリは主バッテリから電圧変換回路を介して充電される構成が一般的である。充電回路および電圧変換回路は、入出力の電圧仕様が異なるものの、機能的・構成的に類似する点がある。そのため、小型化、低コスト化の観点から、両回路の機能を融合したバッテリ充電装置が開発されている（例えば、特許文献１，２）。【０００３】
図７は特許文献１に係るバッテリ充電装置の全体構成を示す回路図である。このバッテリ充電装置は、外部電源１００１に接続された電源回路１００２、１次巻線１００３ａが電源回路１００２に接続されたトランス１００３、２次巻線１００３ｂに接続された２次側回路１００４、２次側回路１００４と主バッテリ１００５の間に挿入された平滑回路１００６、２次巻線１００３ｃに接続された導通角調整回路１００７、導通角調整回路１００７と副バッテリ１００９の間に挿入された整流平滑回路１００８を備える。【０００４】
充電回路として動作させる期間には、リレー１０１０をコンデンサ１０１１側に接続し、電源回路１００２、トランス１００３、２次側回路１００４、平滑回路１００６の経路で主バッテリ１００５を充電する。この間、２次側回路１００４は、電界効果トランジスタ１００４ａ，１００４ｂのボディダイオードを利用し、２次巻線１００３ｂに誘起した交流電圧を整流する動作を行う。また、導通角調整回路１００７が、２次巻線１００３ｃに誘起される交流電圧を整流平滑回路１００８に供給するように導通角を調整することで、副バッテリ１００９も充電される。【０００５】
一方、電圧変換回路として動作させる期間（車両運行時）には、リレー１０１０をチョークコイル１０１２側に接続し、平滑回路１００６内のチョークコイル１０１２とコンデンサ１０１１との直列回路を無効にする。そして、主バッテリ１００５、平滑回路１００６、２次側回路１００４、トランス１００３、導通角調整回路１００７、整流平滑回路１００８の経路で副バッテリ１００９を充電する。電圧変換回路動作時には、２次側回路１００４は、主バッテリ１００５からの直流電圧を交流電圧に変換する動作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１５４３１１号公報
【特許文献２】実開昭６３−３３３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に係るバッテリ充電装置においては、トランス１００３の２次巻線１００３ｂ，１００３ｃが、それぞれセンタータップ１０１３ａ、１０１３ｂを含む構成となっている。そのため、トランス１００３から引き出される端子数が６本に増え、バッテリ充電装置が大型化するという問題を有する。特に、電流量は小さいものの電圧が高い主バッテリ１００５への電力供給路に相当する２次巻線１００３ｂにおいては、絶縁の観点から当該２次巻線１００３ｂから引き出される３本の端子同士の距離を長くする必要があるため、２次巻線１００３ｂはより大型化する。【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、小型化を図ることが可能なバッテリ充電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書において開示されるバッテリ充電装置は、外部電源から主バッテリと副バッテリを充電する第１動作と、前記主バッテリから前記副バッテリを充電する第２動作とを選択的に行うバッテリ充電装置であって、前記外部電源に接続され、交流電圧を発生させる電源回路と、１次巻線と、第１および第２の２次巻線とを有し、前記１次巻線が前記電源回路に接続されたトランスと、前記第１の２次巻線と前記主バッテリとを結ぶ電力供給路に挿入され、前記第１動作を行う第１期間には、前記第１の２次巻線に誘起した交流電圧を整流して前記主バッテリに供給する動作を行い、前記第２動作を行う第２期間には、前記主バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換して前記第１の２次巻線に供給する動作を行う２次側回路と、前記第２の２次巻線と前記副バッテリとを結ぶ電力供給路に挿入され、前記第２の２次巻線に誘起される交流電圧の導通角を調整する導通角調整回路と、前記電源回路、前記２次側回路および前記導通角調整回路を制御する制御回路と、を備え、前記２次側回路は、互いに並列に接続されたスイッチ手段と整流手段からなる並列接続体が複数直列に接続されてなるアームが、複数個並列接続されてなるフルブリッジ回路である。
【発明の効果】
【００１０】
本明細書において開示されるバッテリ充電装置によれば、トランスを小型化することにより、バッテリ充電装置全体の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係るバッテリ充電装置１０００の全体構成を示す回路図である。
【図２】第１の実施形態に係る第１期間のタイミングチャートを示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る第２期間のタイミングチャートを示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る第１期間のタイミングチャートを示す図である。
【図５】第３の実施形態に係るバッテリ充電装置の一部構成を示す回路図である。
【図６】第３の実施形態に係るタイミングチャートを示す図である。
【図７】特許文献１に係るバッテリ充電装置の全体構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書において開示されるバッテリ充電装置によれば、２次側回路を、互いに並列に接続されたスイッチ手段と整流手段からなる並列接続体が複数直列に接続されてなるアームが、複数個並列接続されてなるフルブリッジ回路としている。フルブリッジ回路とすることで、２次側回路は主バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換し、第１の２次巻線に供給することができる。
【００１３】
また、フルブリッジ回路で構成される２次側回路の入力側端子は２本であるため、トランスの第１の２次巻線から引き出される端子も２本で足りることになる。したがって、本明細書において開示されるバッテリ充電装置によれば、特許文献１に係るバッテリ充電装置が有する、主バッテリと副バッテリへの同時充電機能、および主バッテリから副バッテリへの充電機能をそのままに、第１の２次巻線がセンタータップを含まない構成とすることができる。第１の２次巻線から引き出される端子数を削減することができる結果、トランスを小型化することが可能である。さらに、トランスはバッテリ充電装置を構成する部品の中では大型な部品であるため、トランスを小型化することで、バッテリ充電装置全体の大幅な小型化が期待できる。
【００１４】
なお、２次側回路をフルブリッジ回路とすることで２次側回路に含まれる並列接続体の数が増えるが、並列接続体はバッテリ充電装置を構成する部品の中では小型な部品であるため、バッテリ充電装置の大きさに与える影響は小さい。
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
≪第１の実施形態≫
［バッテリ充電装置の構成］
図１は、第１の実施形態に係るバッテリ充電装置１０００の全体構成を示す回路図である。
【００１７】
バッテリ充電装置１０００は、第１期間には外部電源ＡＣから主バッテリＭＢＡと副バッテリＳＢＡを充電し、第２期間には主バッテリＭＢＡから副バッテリＳＢＡを充電するバッテリ充電装置である。バッテリ充電装置１０００は、力率改善回路１、ＤＣ／ＡＣインバータ２、トランス３、２次側回路４、第１の平滑回路５、チョークコイル短絡回路６、導通角調整回路７、整流回路８、第２の平滑回路９、制御回路１０を備える。
【００１８】
＜外部電源ＡＣ＞
外部電源ＡＣは、例えば、住宅等に設置されているＡＣ１００［Ｖ］の商用電源である。
【００１９】
＜主バッテリＭＢＡ＞
主バッテリＭＢＡは、例えば、多数のＬｉイオンバッテリセルを接続して構成されており、自身の充電状態に応じて、例えば２５０〜３５０［Ｖ］の電圧を発生する。第１期間において、主バッテリＭＢＡは、例えば３５０［Ｖ］まで充電される。
【００２０】
＜副バッテリＳＢＡ＞
副バッテリＳＢＡは、例えば、定格１２［Ｖ］の鉛バッテリである。副バッテリＳＢＡは、第１期間においては外部電源ＡＣから、第２期間においては主バッテリＭＢＡから充電される。
【００２１】
＜力率改善回路１＞
力率改善回路１は外部電源ＡＣに接続されており、ダイオードブリッジ１０１、チョークコイル１０２、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＦＥＴと記載する。）１０３、ダイオード１０４、コンデンサ１０５で構成される。力率改善回路１は一般的な力率改善回路である。
【００２２】
力率改善回路１は、第１期間には、制御回路１０からの信号に基づきＦＥＴ１０３をオンオフすることで、外部電源ＡＣから供給される交流電圧を例えば３８０［Ｖ］の直流電圧に変換する。第２期間には、交流電圧を直流電圧に変換する動作を行わない、停止状態とする。
【００２３】
＜ＤＣ／ＡＣインバータ２＞
ＤＣ／ＡＣインバータ２は、直列に接続されたＦＥＴ２０１，２０２からなるアームと、直列に接続されたＦＥＴ２０３，２０４からなるアームが並列接続されてなるフルブリッジ回路である。ＦＥＴ２０１〜２０４の各々には還流ダイオードが並列に接続されている。力率改善回路１とＤＣ／ＡＣインバータ２とで、外部電源に接続され、交流電圧を発生させる電源回路を構成している。電源回路は、主バッテリＭＢＡを充電するように外部電源ＡＣから供給される交流電圧を昇圧する。
【００２４】
ＦＥＴ２０１〜２０４として用いる電界効果トランジスタとしては、例えば、金属−絶縁体−半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＭＩＳＦＥＴ）、金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＭＯＳＦＥＴ）、金属−半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＭＥＳＦＥＴ）、接合型電界効果トランジスタ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＪＦＥＴ）等が挙げられる。
【００２５】
ＤＣ／ＡＣインバータ２は、第１期間には、制御回路１０からの信号に基づき、ＦＥＴ２０１，２０４がオンでありＦＥＴ２０２，２０３がオフである期間と、ＦＥＴ２０１，２０４がオフでありＦＥＴ２０２，２０３がオンである期間とを、例えば１００［ｋＨｚ］の周波数で交互に繰り返す。これにより、力率改善回路１から供給される直流電圧が、例えば１００［ｋＨｚ］の交流電圧に変換される。
【００２６】
第２期間は、制御回路１０からの信号に基づき、ＦＥＴ２０１，２０２，２０３，２０４の全てをオフとし、直流電圧を交流電圧に変換する動作を行わない、停止状態とする。
【００２７】
＜トランス３＞
１次巻線３０１、第１の２次巻線３０２、第２の２次巻線３０３を有し、１次巻線３０１がＤＣ／ＡＣインバータ２に接続されている。
【００２８】
１次巻線３０１の両端は、ＦＥＴ２０１とＦＥＴ２０２との接続点およびＦＥＴ２０３とＦＥＴ２０４との接続点にそれぞれ接続される。
【００２９】
第１の２次巻線３０２の両端は、ＦＥＴ４０１とＦＥＴ４０２との接続点およびＦＥＴ４０３とＦＥＴ４０４との接続点にそれぞれ接続される。第２の２次巻線３０３の両端は、導通角調整回路７を構成するＦＥＴ７０１，７０２のドレイン端子にそれぞれ接続される。本実施形態においては、１次巻線３０１、第１の２次巻線３０２、第２の２次巻線３０３の巻数比は、５：５：１であるとする。
【００３０】
トランス３は、第１期間には１次巻線３０１に誘起された電圧を、第１の２次巻線３０２および第２の２次巻線３０３に伝達する。第２期間には、第１の２次巻線３０２に誘起された電圧を、第２の２次巻線３０３に伝達する。
【００３１】
＜２次側回路４＞
２次側回路４は、第１の２次巻線３０２と主バッテリとを結ぶ電力供給路に挿入される。２次側回路４は、直列に接続されたＦＥＴ４０１，４０２からなるアームと、直列に接続されたＦＥＴ４０３，４０４からなるアームが並列接続されてなるフルブリッジ回路である。ＦＥＴ４０１，４０２，４０３，４０４には、それぞれ、還流ダイオードが並列接続されている。ＦＥＴ４０１とこれに並列接続された還流ダイオードとで第１のハイサイド並列接続体が構成され，ＦＥＴ４０２とこれに並列接続された還流ダイオードとで第１のローサイド並列接続体が構成され，ＦＥＴ４０３とこれに並列接続された還流ダイオードとで第２のハイサイド並列接続体が構成され，ＦＥＴ４０４とこれに並列接続された還流ダイオードとで第２のローサイド並列接続体が構成される。
【００３２】
ＦＥＴ４０１，４０２からなるアームは、第１の２次巻線３０２の一端に接続されており、ＦＥＴ４０３，４０４からなるアームは、第１の２次巻線３０２の他端に接続されている。
【００３３】
ＦＥＴ４０１〜４０４の各々には、ＦＥＴ２０１〜２０４と同様に、還流ダイオードが並列に接続されている。ここで、本実施形態においては、ＦＥＴ２０１〜２０４，４０１〜４０４に接続されている還流ダイオードとして、各ＦＥＴに内蔵されているボディダイオードを用いることとしている。したがって、ＦＥＴ２０１〜２０４，４０１〜４０４では、電界効果トランジスタのチャネル領域に相当するスイッチ手段と、電界効果トランジスタのボディダイオードに相当する整流手段の両方が、電界効果トランジスタという単一の素子に含まれていることになる。
【００３４】
２次側回路４は、第１期間には、制御回路１０からの信号に基づき、ＦＥＴ４０１〜４０４の全てをオフとする。これにより、第１の２次巻線３０２に誘起した交流電圧を各ＦＥＴのボディダイオードを使って整流し、第１の平滑回路５に供給する。
【００３５】
第２期間には、制御回路１０からの信号に基づき、ＦＥＴ４０１，４０４がオンでありＦＥＴ４０２，４０３がオフである期間と、ＦＥＴ４０１，４０４がオフでありＦＥＴ４０２，４０３がオンである期間とを、例えば１００［ｋＨｚ］の周波数で交互に繰り返す。これにより、副バッテリＳＢＡを充電するように、主バッテリＭＢＡからの直流電圧を１００［ｋＨｚ］の交流電圧に変換して、第１の２次巻線３０２に供給する。
【００３６】
＜第１の平滑回路５、チョークコイル短絡回路６＞
平滑回路５は、チョークコイル５０１とコンデンサ５０２との直列回路で構成される。チョークコイル短絡回路６はリレーで構成される。
【００３７】
第１期間には、制御回路１０からの信号に基づき、チョークコイル短絡回路６は開放動作を行う。この結果、平滑回路５は、チョークコイル５０１とコンデンサ５０２とのフィルタ回路として作用し、コンデンサ５０２に所定の直流電圧が発生する。
【００３８】
第２期間には、制御回路１０からの信号に基づき、チョークコイル短絡回路６は短絡動作を行う。これにより、チョークコイル５０１がチョークコイル短絡回路６に短絡され、平滑回路５は単なるコンデンサとして機能する。
【００３９】
＜導通角調整回路７＞
導通角調整回路７は、第２の２次巻線３０３と副バッテリＳＢＡとを結ぶ電力供給路に挿入され、ＦＥＴ７０１，７０２で構成される。ＦＥＴ７０１，７０２それぞれのドレイン端子は、第２の２次巻線３０３の両端に接続される。
【００４０】
導通角調整回路７は、第１期間には、制御回路１０からの信号に基づきＦＥＴ７０１，７０２のオンオフ動作を行い、副バッテリＳＢＡを充電するように、第２の２次巻線３０３に誘起される交流電圧の導通角を調整する。
【００４１】
第２期間には、制御回路１０からの信号に基づき、副バッテリＳＢＡに供給するための交流電圧が得られるように、第２の２次巻線３０３に誘起される交流電圧の導通角を調整する。具体的には、ＦＥＴ７０１，７０２をオンとし、第２の２次巻線３０３に誘起される交流電圧をそのまま整流回路８に供給する。
【００４２】
＜整流回路８＞
整流回路８は、ダイオード８０１，ダイオード８０２のそれぞれのアノード端子が互いに接続された直列回路である。ダイオード８０１のカソード端子がＦＥＴ７０１のソース端子に、ダイオード８０２のカソード端子がＦＥＴ７０２のソース端子に接続されている。
【００４３】
整流回路８は、第１期間、第２期間によらず、導通角調整回路７からの交流電圧を整流し第２の平滑回路９に供給する。
【００４４】
＜第２の平滑回路９＞
第２の平滑回路９は、チョークコイル９０１，９０２、コンデンサ９０３とで構成される。チョークコイル９０１とチョークコイル９０２の一端は互いに接続されており、それぞれの他端がＦＥＴ７０１とダイオード８０１との接続点、ＦＥＴ７０２とダイオード８０２との接続点に接続される。コンデンサ９０３は、チョークコイル９０１，９０２の接続点と、ダイオード８０１，８０２の接続点に接続される。
【００４５】
第２の平滑回路９は、第１期間、第２期間によらず、第２の２次巻線３０３に誘起される交流電圧の極性に応じて、チョークコイル９０１とコンデンサ９０３とで構成されるフィルタ回路、およびチョークコイル９０２とコンデンサ９０３とで構成されるフィルタ回路として作用し、コンデンサ９０３の両端に所定の直流電圧を発生させる。
【００４６】
＜制御回路１０＞
制御回路１０は、力率改善回路１、ＤＣ／ＡＣインバータ２、２次側回路４、チョークコイル短絡回路６、導通角調整回路７の動作を制御する。
【００４７】
制御回路１０は、例えば、マイコン（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ（ＭＣＵ））等のデジタル回路と、バッテリ充電装置１０００に含まれる各ＦＥＴを駆動する駆動回路とで構成される。また、制御回路１０は、コンデンサ１０５、コンデンサ５０２およびコンデンサ９０３の両端電圧を読み取る手段も備える。
【００４８】
第１期間には、コンデンサ１０５の両端電圧が３８０［Ｖ］になるように力率改善回路１のＦＥＴ１０３のオンオフ動作を制御する。また、コンデンサ５０２の両端電圧が主バッテリの充電状態に応じた電圧になるように、ＤＣ／ＡＣインバータ２のＦＥＴ２０１〜２０４のオンオフ動作を制御する。さらに、コンデンサ９０３の両端電圧が例えば１４［Ｖ］になるように、導通角調整回路７のＦＥＴ７０１，７０２を制御する。チョークコイル短絡回路６は開放状態とする。２次側回路４はボディダイオードを使った整流動作を行うように、ＦＥＴ４０１〜４０４を全てオフとする。
【００４９】
第２期間には、コンデンサ９０３の両端電圧が例えば１４［Ｖ］になるように、２次側回路４のＦＥＴ４０１〜４０４のオンオフ動作を制御する。また、力率改善回路１およびＤＣ／ＡＣインバータ２を停止状態にするように、ＦＥＴ１０３，２０１〜２０４をオフとする。チョークコイル短絡回路６は短絡状態とし、第２の２次巻線３０３に誘起される交流電圧が副バッテリＳＢＡに供給されるように、導通角調整回路７のＦＥＴ７０１，７０２をオンとする。
【００５０】
［バッテリ充電装置の動作］
（第１期間）
図２は、第１の実施形態に係る第１期間のタイミングチャートを示す図である。
【００５１】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ、制御回路１０から出力されるＦＥＴ２０１，２０２，２０３，２０４に対する制御信号の波形を示すものである。図２（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）はそれぞれ、制御回路１０から出力されるＦＥＴ４０１，４０２，４０３，４０４に対する制御信号の波形を示すものである。図２（ｉ）は、チョークコイル短絡回路６に対する制御信号の波形を示すものである。図２（ｊ），（ｋ）はそれぞれ、ＦＥＴ７０１，７０２に対する制御信号の波形を示すものである。図２（ｌ），（ｍ），（ｎ），（ｏ）はそれぞれ、１次巻線３０１の両端電圧（１次巻線３０１に誘起される電圧）Ｖ１、第１の２次巻線３０２の両端電圧（第１の２次巻線３０２に誘起される電圧）Ｖ２、第２の２次巻線３０３の両端電圧（第２の２次巻線３０３に誘起される電圧）Ｖ３、導通角調整回路７通過後の電圧Ｖ４の変化を示すものである。なお、この電圧Ｖ１〜Ｖ４は、図１にも図示している。
【００５２】
図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、制御回路１０は、コンデンサ５０２の両端電圧が主バッテリの充電状態に応じた電圧となるように、ＦＥＴ２０１〜２０４のオンデューティーを制御する。これにより１次巻線３０１には図２（ｌ）に示す波形が印加される。１次巻線３０１の両端電圧Ｖ１の波高値は力率改善回路１の出力電圧に依存し、ここでは３８０［Ｖ］であるとする。
【００５３】
第１期間においては、２次側回路４はボディダイオードを使った整流動作を行う。したがって、図２（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）に示すように、ＦＥＴ４０１〜４０４を全てオフとする。また、第１期間においては、チョークコイル短絡回路６を開放状態とするため、図２（ｉ）に示すようにチョークコイル短絡回路はオフである。
【００５４】
第１の２次巻線３０２、第２の２次巻線３０３には、それぞれ図２（ｍ）、（ｎ）に示す波形の電圧が誘起される。第１の２次巻線３０２の両端電圧Ｖ２の波高値は、１次巻線３０１と第１の２次巻線３０２との巻数比に依存する。上述したように、本実施形態においては１次巻線３０１と第１の２次巻線３０２の巻数比を５：５としているため、第１の２次巻線３０２の両端電圧Ｖ２の波高値は、１次巻線３０１の両端電圧Ｖ１と同じく３８０［Ｖ］となる。
【００５５】
第２の２次巻線３０３の両端電圧Ｖ３の波高値は、１次巻線３０１と第２の２次巻線３０３との巻数比に依存する。上述したように、１次巻線３０１と第２の２次巻線３０３の巻数比は５：１であるため、第２の２次巻線３０３の両端電圧Ｖ３の波高値は、３８０/５＝７６［Ｖ］となる。
【００５６】
また、図２（ｊ），（ｋ）に示すように、制御回路１０は、コンデンサ９０３の両端電圧が１４［Ｖ］となるように、ＦＥＴ７０１，７０２のオンデューティーを制御する。図２（ｏ）に示すように、導通角調整回路７を通過後の電圧Ｖ４の波高値は、第２の２次巻線３０３の両端電圧Ｖ３と同じであるが、導通角を絞られた波形となる。
【００５７】
さらに、第１期間において、導通角調整回路７が導通状態に移行するタイミングは、１次巻線３０１に電圧が印加されるタイミングと同時である。すなわち、第１期間における１次巻線３０１に電圧が印加されるタイミングでは、導通角調整回路７が導通状態である。ここで、１次巻線３０１に電圧が印加されるタイミングとは、図２（ｌ）に示す電圧Ｖ１の電圧波形において、０［Ｖ］から３８０［Ｖ］に遷移するタイミング、および０［Ｖ］から−３８０［Ｖ］に遷移するタイミングに相当する。具体的には、図２（ｊ），（ｋ）に示すように、図２（ａ），（ｄ）におけるＦＥＴ２０１，２０４がオン状態となるタイミングで、導通角調整回路７のＦＥＴ７０１をオン状態とする。また、ＦＥＴ２０２，２０３がオン状態となるタイミングで、導通角調整回路７ＦＥＴ７０２をオン状態とする。
【００５８】
このようにすることで、トランス３に含まれる漏れインダクタンス（図示せず）に蓄えられ、熱となって消費されていた電力が、導通角調整回路７、整流回路８、第２の平滑回路９を通して、副バッテリＳＢＡに伝達される。その結果、トランス３での消費電力が抑制される。
【００５９】
ここでは、導通角調整回路７が導通状態に移行するタイミング、すなわちＦＥＴ７０１またはＦＥＴ７０２がオン状態となるタイミングが、１次巻線３０１に電圧が印加されるタイミングと同時になるようにしている。しかしながら、このような場合だけでなく、導通角調整回路７が導通状態に移行するタイミングが、１次巻線３０１に電圧が印加されるタイミングより早い場合であっても、上記説明と同様の効果を得ることが可能である。
【００６０】
逆に、導通角調整回路７が導通状態に移行するタイミングを、１次巻線３０１に電圧が印加されるタイミングよりも遅くすることは望ましくない。これは、導通角調整回路７が第２の２次巻線３０３からの電圧を遮断している間に、トランス３に含まれる漏れインダクタンスに蓄えられた電力を内部で消費してしまうためである。したがって、第１期間において、導通角調整回路７が導通状態である状態において、１次巻線３０１に電圧が印加されることが好ましい。
【００６１】
（第２期間）
図３は、第１の実施形態に係る第２期間のタイミングチャートを示す図である。図３（ａ）〜（ｋ）に示す波形はそれぞれ、制御回路１０から出力されるＦＥＴ２０１，２０２，２０３，２０４，４０１，４０２，４０３，４０４，チョークコイル短絡回路６，ＦＥＴ７０１，７０２に対する制御信号の波形を示すものである。図３（ｌ）〜（ｏ）に示す波形はそれぞれ、１次巻線３０１の両端電圧Ｖ１、第１の２次巻線３０２の両端電圧Ｖ２、第２の２次巻線３０３の両端電圧Ｖ３、導通角調整回路７通過後の電圧Ｖ４の変化を示すものである。
【００６２】
第２期間においてはＤＣ／ＡＣインバータ２を停止状態とするため、図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すようにＦＥＴ２０１〜２０４はオフとする。また、チョークコイル短絡回路６を短絡状態とするため、図３（ｉ）に示すようにチョークコイル短絡回路６はオンである。
【００６３】
図３（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）に示すように、制御回路１０は、コンデンサ９０３の両端電圧が１４［Ｖ］となるように、ＦＥＴ４０１，４０２，４０３，４０４のオンデューティーを制御する。これにより第１の２次巻線３０２には、図３（ｍ）に示す波形の電圧が誘起される。第１の２次巻線３０２の両端電圧Ｖ２の波高値は、主バッテリＭＢＡの出力電圧に依存し、充電状態に応じて２５０〜３５０［Ｖ］の範囲で変化する。なお、１次巻線３０１には図３（ｌ）に示す波形の電圧が誘起され、ＦＥＴ２０１，２０２，２０３，２０４のボディダイオードを介してコンデンサ１０５を充電するが、この電力は非常に小さいため無視するものとする。そのため、図３（ｌ）において、１次巻線３０１の両端電圧Ｖ１の波高値は特に記載していない。
【００６４】
第２の２次巻線３０３には、図３（ｎ）に示す波形の電圧が誘起される。第２の２次巻線３０３の両端電圧Ｖ３の波高値は、第１の２次巻線３０２と第２の２次巻線３０３と巻数に依存し、５０（＝２５０／５）〜７０（＝３５０／５）［Ｖ］となる。
【００６５】
図３（ｊ），（ｋ）に示すように、第２期間においてはＦＥＴ７０１，７０２がオンであるため、図３（ｏ）に示す導通角調整回路７を通過後の電圧Ｖ４は、第２の２次巻線３０３の両端電圧Ｖ３と同じになる。
【００６６】
［まとめ］
本実施形態に係るバッテリ充電装置１０００の２次側回路４は、主バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換し、第１の２次巻線に供給することができる点は特許文献１に係る２次側回路と同様である。しかしながら、本実施形態では、２次側回路４の構成をフルブリッジ回路としている。特許文献１に係るバッテリ充電装置の回路構成では、トランスの２次巻線１００３ｂから３本の端子が引き出される必要があるが、フルブリッジ回路の入力側端子は２本であるため、トランス３の第１の２次巻線３０２から引き出される端子も２本で足りることになる。このように、本実施形態では、第１の２次巻線から引き出される端子数を削減することができる結果、トランスを小型化することが可能である。
【００６７】
さらに、本実施形態によれば、整流回路８および第２の平滑回路９を図１に示すような回路構成とすることで、第２の２次巻線３０３のセンタータップも無くすことができる。すなわち、特許文献１と比較して、本実施形態ではトランスから引き出される端子数を２本削減することが可能になる。したがって、バッテリ充電装置のさらなる小型化を図ることが可能である。
【００６８】
≪第２の実施形態≫
本実施形態と第１の実施形態との相違点は、第１期間におけるタイミングチャートのみであり、バッテリ充電装置の構成は第１の実施形態（図１）と同様である。以下、図１，
４を参照しながら本実施形態について説明する。
【００６９】
図４は、第２の実施形態に係る第１期間のタイミングチャートを示す図である。図２に示す第１期間のタイミングチャートと異なる点は、２次側回路４におけるＦＥＴ４０１〜４０４の制御のみである。大まかには、第１の２次巻線３０２から２次側回路４を構成するＦＥＴ４０１〜４０４に流れる電流に同期して、ＦＥＴ４０１〜４０４のスイッチング動作を行うことにより、ＦＥＴ４０１〜４０４のチャネル領域に電流が流れるようにする。以下、詳細を説明する。
【００７０】
図４（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）に示すように、制御回路１０は、第１の２次巻線３０２の両端電圧Ｖ２（図４（ｍ））が０［Ｖ］ではない正の有限値（ここでは３８０［Ｖ］）である期間には、ＦＥＴ４０１，４０４がオン、ＦＥＴ４０２，４０３をオフとなるように制御する。このように制御することで、第１の２次巻線３０２の両端電圧Ｖ２が０［Ｖ］ではない正の有限値である期間は、第１の２次巻線３０２、ＦＥＴ４０１、チョークコイル５０１、コンデンサ５０２、ＦＥＴ４０４の経路で電流が流れる。このとき、本実施形態においては、ＦＥＴ４０１，４０４のドレイン端子−ソース端子間電圧を逆バイアスとした上で、ＦＥＴ４０１，４０４をオンとすることにより、ボディダイオードではなく、チャネル領域に電流が流れることになる。
【００７１】
また、第１の２次巻線３０２の両端電圧Ｖ２が０［Ｖ］ではない負の有限値（ここでは−３８０［Ｖ］）である期間には、ＦＥＴ４０２，４０３がオン、ＦＥＴ４０１，４０４がオフとなるように制御する。これにより、第１の２次巻線３０２、ＦＥＴ４０３、チョークコイル５０１、コンデンサ５０２、ＦＥＴ４０２の経路で電流が流れることになる。この期間においても、ＦＥＴ４０２，４０３のドレイン端子−ソース端子間電圧を逆バイアスとした上で、ＦＥＴ４０２，４０３をオンとすることにより、ボディダイオードではなくチャネル領域に電流が流れることになる。
【００７２】
２次側回路４が整流動作を行う第１期間においては、第１の実施形態の場合には本実施形態とは異なり、ＦＥＴ４０１〜４０４がオフであるため、ＦＥＴ４０１〜４０４のチャネル領域ではなくボディダイオードに電流が流れる。一般的に、ＦＥＴに内蔵されるボディダイオードは順方向の電圧降下が高いため、各ＦＥＴでの電力損失は比較的大きくなる。しかしながら、本実施形態によれば、ＦＥＴのボディダイオードよりも順方向の電圧降下が低い、チャネル領域に電流を流すようにしている。したがって、第１の実施形態と比較して、各ＦＥＴでの電力損失を小さくすることが可能である。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、小型化に加え、２次側回路における電力損失も低減することが可能なバッテリ充電装置を提供することができる。
【００７４】
≪第３の実施形態≫
本実施形態と第１の実施形態との相違点は、整流回路の回路構成、および第１期間、第２期間におけるタイミングチャートである。バッテリ充電装置における整流回路以外の構成は第１の実施形態（図１）と同様である。以下、図１，５，６を参照しながら本実施形態について説明する。
【００７５】
図５は、第３の実施形態に係るバッテリ充電装置の一部構成を示す回路図である。
【００７６】
本実施形態に係る整流回路８０は、第１の実施形態におけるダイオード８０１，８０２に代えて、ＦＥＴ８０３，８０４が整流素子として含まれている。ＦＥＴ８０３は第２の２次巻線３０３の一端に接続されており、ＦＥＴ８０４は第２の２次巻線３０３の他端に接続されている。ＦＥＴ８０３，８０４の各々には、ＦＥＴ２０１〜２０４，４０１〜４０４と同様に、還流ダイオードが並列に接続されている。本実施形態においても、各ＦＥＴに内蔵されているボディダイオードを還流ダイオードとして用いている。
【００７７】
整流回路８０は、第１期間、第２期間によらず、導通角調整回路７からの交流電圧を整流し第２の平滑回路９に供給する。
【００７８】
図６は、第３の実施形態に係るタイミングチャートを示す図である。図６（ａ）は導通角調整回路７通過後の電圧（導通角調整回路の出力電圧）Ｖ５を示している。なお、この電圧Ｖ５は図５にも図示している。図６（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、制御回路１０から出力されるＦＥＴ８０３，８０４に対する制御信号の波形を示すものである。上述したように、整流回路８０は第１期間、第２期間によらず整流動作を行う。したがって、図６に示すタイミングチャートは、第１期間、第２期間で共通のものである。大まかには、整流回路８０の各ＦＥＴ８０３，８０４に流れる電流に同期して、各ＦＥＴのスイッチング動作を行うことにより、各ＦＥＴのチャネル領域に電流が流れるようにする。以下、詳細を説明する。
【００７９】
図６（ａ）に示す導通角調整回路７通過後の電圧Ｖ５が、０［Ｖ］ではない正の有限値である期間には、図６（ｂ），（ｃ）に示すようにＦＥＴ８０３をオフ、ＦＥＴ８０４をオンとする。ここで、図６において、導通角調整回路７通過後の電圧Ｖ５の波高値は特に記載していないが、図２，３で説明したように、第１期間においては７６［Ｖ］、第２期間においては５０〜７０［Ｖ］である。
【００８０】
導通角調整回路７通過後の電圧Ｖ５が０［Ｖ］ではない正の有限値である期間には、導通角調整回路７、チョークコイル９０１、コンデンサ９０３、ＦＥＴ８０４の経路で電流が流れるとともに、チョークコイル９０２に蓄積されたエネルギーを放出するように、チョークコイル９０２、コンデンサ９０３、ＦＥＴ８０４の経路で電流が流れる。この期間、本実施形態においては、ＦＥＴ８０４のドレイン端子−ソース端子間電圧を逆バイアスとした上でＦＥＴ８０４をオンとすることにより、ＦＥＴ８０４のボディダイオードではなく、チャネル領域に電流が流れることになる。
【００８１】
図６（ａ）に示す導通角調整回路７通過後の電圧Ｖ５が、０［Ｖ］ではない負の有限値である期間には、図６（ｂ），（ｃ）に示すようにＦＥＴ８０３をオン、ＦＥＴ８０４をオフとする。この期間には、導通角調整回路７、チョークコイル９０２、コンデンサ９０３、ＦＥＴ８０３の経路で電流が流れるとともに、チョークコイル９０１に蓄積されたエネルギーを放出するように、チョークコイル９０１、コンデンサ９０３、ＦＥＴ８０３の経路で電流が流れる。この期間においても、ＦＥＴ８０３のドレイン端子−ソース端子間電圧を逆バイアスとした上でＦＥＴ８０３をオンとすることにより、ＦＥＴ８０３のボディダイオードではなく、チャネル領域に電流が流れることになる。
【００８２】
図６（ａ）に示す導通角調整回路７通過後の電圧Ｖ５が、０［Ｖ］である期間には、図６（ｂ），（ｃ）に示すようにＦＥＴ８０３，８０４をともにオンとする。この期間には、チョークコイル９０１、コンデンサ９０３、ＦＥＴ８０３の経路、およびチョークコイル９０２、コンデンサ９０３、ＦＥＴ８０４の経路で電流が流れる。このときも、ＦＥＴ８０３およびＦＥＴ８０４のドレイン端子−ソース端子間電圧を逆バイアスとした上で、ＦＥＴ８０３，８０４をともにオンとすることにより、ＦＥＴ８０３，８０４のボディダイオードではなく、チャネル領域に電流が流れることになる。
【００８３】
第１の実施形態における整流回路８で用いていたダイオード８０１，８０２はバイポーラ型のダイオード素子であるため、比較的、順方向の電圧降下が高い。一方、本実施形態においては、ＦＥＴのユニポーラ型のチャネル領域に順方向の電流を流すこととしている。一般的に、バイポーラ型のダイオード素子と比較して、ユニポーラ型のチャネル領域は順方向の電圧降下が低い。したがって、本実施形態においては第１の実施形態と比較して、整流回路における電力損失が低減される。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態によれば、バッテリ充電措置の小型化に加え、整流回路における電力損失も低減することが可能である。さらに、本実施形態においては、第１の実施形態に変更を加える形で説明したが、本実施形態と第２の実施形態とを組み合わせることで、さらに電力損失を低減することができる。
【００８５】
［変形例］
以上、第１〜第３の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。例えば、以下のような変形例等が考えられる。
【００８６】
（１）上記の実施形態において、力率改善回路１を力率改善回路構成としたが、本発明はこれに限定されない。商用の交流電圧を直流電圧に変換できる構成であればよく、例えば、ダイオードブリッジとコンデンサによる平滑整流回路であってもよい。ただし、力率改善回路１を力率改善回路構成とした方が、ワールドワイドの交流電圧に対応できるほか、高調波電流対策を別途施す必要がない点で有利である。
【００８７】
（２）上記の実施形態で挙げた電圧値、スイッチング周波数は単なる一例であり、実施形態で挙げた以外の数値であってもよい。例えば、第１の実施形態では力率改善回路１の出力電圧を３８０［Ｖ］としたが、これを例えば３９０［Ｖ］としてもよい。また、ＤＣ／ＡＣインバータ２におけるスイッチング周波数を１００［ｋＨｚ］としたが、これを例えば１５０［ｋＨｚ］としてもよい。
【００８８】
（３）第１の実施形態において、力率改善回路１，ＤＣ／ＡＣインバータ２，２次側回路４，導通角調整回路７のスイッチ手段および整流手段を、一体としてＦＥＴにより構成することとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、スイッチ手段を絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）、静電誘導型トランジスタ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＳＩＴ）、ゲート注入トランジスタ（Ｇａｔｅ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＧＩＴ）、Ｓｉ系のバイポーラトランジスタ等で構成することとしてもよい。ボディダイオードを内蔵しないトランジスタを用いる場合、整流手段として例えばダイオードを別途並列に接続すればよい。
【００８９】
すなわち、本発明における並列接続体は、スイッチ手段と整流手段とが一体化されたものであってもよいし、別体のダイオード素子を還流ダイオードとして用いる場合のように、スイッチ手段と整流手段とが別々の素子からなることとしてもよい。
【００９０】
また、第２の実施形態においては、２次側回路４を構成するＦＥＴに逆方向に電流を流す必要があるため、２次側回路４を構成するスイッチ手段には、順方向と逆方向の両方向に電流を流すことが可能なトランジスタを使用することが好ましい。同様に、第３の実施形態における整流回路８０を構成するスイッチ手段にも、両方向に電流を流すことが可能なトランジスタを使用することが好ましい。
【００９１】
（４）上記の実施形態において、トランス３の１次巻線３０１、第１の２次巻線３０２および第２の２次巻線３０３巻数比を５：５：１としたが、これは単なる一例である。言うまでもなく、力率改善回路１の出力電圧、主バッテリＭＢＡの出力電圧仕様、副バッテリＳＢＡの出力電圧仕様により巻数は変化する。
【００９２】
（５）外部電源ＡＣは、上記で挙げた商用電源のほか、住宅の屋根などに設置された太陽電池パネルによる発電電力等であってもよい。
【００９３】
（６）上記の実施形態において、チョークコイル短絡回路６をリレーで構成することしたが、本発明はこれに限定されない。上記で挙げたトランジスタ等のスイッチング素子で構成することとしてもよい。ただし、ＦＥＴ、ＩＧＢＴ等はボディダイオードを内蔵しているため、これらの素子を用いる場合には、双方向の開放状態を実現するために逆２直列で構成、すなわち２つのＦＥＴ、ＩＧＢＴ等を互いに逆にして直列で接続するなどの工夫をすればよい。
【００９４】
（７）上記の実施形態において、制御回路１０は単純なデューティー制御によりＤＣ／ＡＣインバータおよび２次側回路を制御することとしたが、本発明はこれに限定されない。第１期間において図２（ｌ），（ｍ）に示すような波形の電圧を印加できる制御であれば、いわゆるフェーズシフト制御等であってもよい。
【００９５】
（８）上記の実施形態においては、第１の２次巻線側と第２の２次巻線側の両方でセンタータップをなくす構成としたが、最低限、第１の２次巻線側のセンタータップをなくす構成となっていれば、特許文献１に係るバッテリ充電装置と比較して、小型化を図ることが可能である。
【００９６】
（９）各図は、本発明が理解できる程度に配置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は図示例に限定されるものではない。また、図を分かり易くするために、一部省略した部分がある。
【００９７】
（１０）上記の実施形態および変形例は単なる好適例に過ぎず、何らこれに限定されない。また、これらの実施形態および変形例に挙げた構成を適宜好適に組み合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、例えば、小型化が要求されるハイブリッド電気自動車、電気自動車、電動コンプレッサ、電動パワーステアリング、エレベータ、風力発電システム等に搭載されるバッテリ充電に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００９９】
１  力率改善回路
２  ＤＣ／ＡＣインバータ
３  トランス
４  ２次側回路
５  第１の平滑回路
６  チョークコイル短絡回路
７  導通角調整回路
８、８０  整流回路
９  第２の平滑回路
１０  制御回路
１０１  ダイオードブリッジ
１０２  チョークコイル
１０３  ＦＥＴ
１０４  ダイオード
１０５  コンデンサ
２０１、２０２、２０３、２０４  ＦＥＴ
３０１  １次巻線
３０２  第１の２次巻線
３０３  第２の２次巻線
４０１、４０２、４０３、４０４  ＦＥＴ
５０１  チョークコイル
５０２  コンデンサ
７０１、７０２  ＦＥＴ
８０１、８０２  ダイオード
８０３、８０４  ＦＥＴ
９０１、９０２  チョークコイル
９０３  コンデンサ
１０００  バッテリ充電装置
ＡＣ  外部電源
ＭＢＡ  主バッテリ
ＳＢＡ  副バッテリ
【図１】
2013073173.tif 000003
【図２】
2013073173.tif 000004
【図３】
2013073173.tif 000005
【図４】
2013073173.tif 000006
【図５】
2013073173.tif 000007
【図６】
2013073173.tif 000008
【図７】
2013073173.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月31日(2013.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源から主バッテリと副バッテリを充電する第１動作と、前記主バッテリから前記副バッテリを充電する第２動作とを選択的に行うバッテリ充電装置であって、
前記外部電源に接続され、交流電圧を発生させる電源回路と、
１次巻線と、第１および第２の２次巻線とを有し、前記１次巻線が前記電源回路に接続されたトランスと、
前記第１の２次巻線と前記主バッテリとを結ぶ電力供給路に挿入され、前記第１動作を行う第１期間には、前記第１の２次巻線に誘起した交流電圧を整流して前記主バッテリに供給する動作を行い、前記第２動作を行う第２期間には、前記主バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換して前記第１の２次巻線に供給する動作を行う２次側回路と、
前記第２の２次巻線と前記副バッテリとを結ぶ電力供給路に挿入され、前記第２の２次巻線に誘起される交流電圧の導通角を調整する導通角調整回路と、
前記電源回路、前記２次側回路および前記導通角調整回路を制御する制御回路と、を備え、
前記２次側回路は、互いに並列に接続されたスイッチ手段と整流手段からなる並列接続体が複数直列に接続されてなるアームが、複数個並列接続されてなるフルブリッジ回路であり、
前記第１期間において、前記制御回路は、前記１次巻線に０Ｖではない正または負の有限値の電圧が誘起されるタイミングにて前記導通角調整回路が導通状態であるように、当該導通角調整回路を制御する、
バッテリ充電装置。
【請求項２】
前記第１期間において、
前記電源回路は、前記主バッテリを充電するように前記外部電源から供給される交流電圧を昇圧し、
前記２次側回路は、前記第１の２次巻線に誘起される交流電圧を整流し、
前記導通角調整回路は、前記副バッテリを充電するように前記第２の２次巻線に誘起される交流電圧の導通角を調整し、
前記第２期間において、
前記電源回路は停止状態であり、
前記２次側回路は、前記副バッテリを充電するように前記主バッテリからの直流電圧を交流電圧に変換し、
前記導通角調整回路は、前記副バッテリに供給するための交流電圧が得られるように、前記第２の２次巻線に誘起される交流電圧の導通角を調整する、
請求項１に記載のバッテリ充電装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記２次側回路は、
前記第１の２次巻線の一端に接続され、第１のハイサイド並列接続体および第１のローサイド並列接続体からなる第１アームと、
前記第１の２次巻線の他端に接続され、第２のハイサイド並列接続体および第２のローサイド並列接続体からなる第２アームと、が並列接続されてなり、
各並列接続体は、チャネル領域を前記スイッチ手段、ボディダイオードを前記整流手段とする電界効果トランジスタである、
請求項２に記載のバッテリ充電装置。
【請求項５】
前記第１期間において、
前記第１の２次巻線から前記２次側回路を構成する前記並列接続体に流れる電流に同期して、各並列接続体のスイッチング動作を行うことにより、各並列接続体のスイッチ手段に電流が流れるようにする、
請求項１、２または４のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。
【請求項６】
前記第１期間において、
前記第１の２次巻線に誘起される電圧が０Ｖではない正の有限値である期間には、前記第１のハイサイド並列接続体のスイッチ手段と前記第２のローサイド並列接続体のスイッチ手段をオン、前記第１のローサイド並列接続体のスイッチ手段と前記第２のハイサイド並列接続体のスイッチ手段をオフとし、
前記第１の２次巻線に誘起される電圧が０Ｖではない負の有限値である期間には、前記第１のローサイド並列接続体のスイッチ手段と前記第２のハイサイド並列接続体のスイッチ手段をオン、前記第１のハイサイド並列接続体のスイッチ手段と前記第２のローサイド並列接続体のスイッチ手段をオフとする、
請求項５に記載のバッテリ充電装置。
【請求項７】
さらに、前記導通角調整回路と前記副バッテリとを結ぶ電力供給路に挿入された整流回路を備え、
前記整流回路には、前記第２の２次巻線の一端に接続された第１の電界効果トランジスタと、前記第２の２次巻線の他端に接続された第２の電界効果トランジスタと、が整流素子として含まれ、
前記整流回路の各電界効果トランジスタに流れる電流に同期して、各電界効果トランジスタのスイッチング動作を行うことにより、各電界効果トランジスタのチャネル領域に電流が流れるようにする、
請求項１、２または４のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。
【請求項８】
前記導通角調整回路の出力電圧が０Ｖではない正の有限値である期間に、前記第１の電界効果トランジスタをオフ、前記第２の電界効果トランジスタをオンとし、
前記導通角調整回路の出力電圧が０Ｖではない負の有限値である期間に、前記第１の電界効果トランジスタをオン、前記第２の電界効果トランジスタをオフとし、
前記導通角調整回路の出力電圧が０Ｖである期間に、前記第１および第２の電界効果トランジスタをともにオンとする、
請求項７に記載のバッテリ充電装置。
【国際調査報告】
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2013073173.tif 000011
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