(57)【要約】      （修正有）【課題】構成の複雑化及び装置の大型化を回避し、予備充電の電圧出力範囲を拡大することができる充電装置を提供する。【解決手段】充電装置は、バッテリ２５を充電するためのＬＬＣ回路と、前記ＬＬＣ回路に分岐・接続された降圧型ＤＣ／ＤＣ回路３１と、前記ＬＬＣ回路に設けられ、通常充電出力と降圧型ＤＣ／ＤＣ回路３１による予備充電出力を切り替える切替回路４５と、バッテリ２５の出力電圧と予め設定された基準電圧を比較して通常充電か予備充電かを判定する予備充電判定回路４３と、を備える。予備充電判定回路４３によって予備充電であると判別された場合には、切替回路４５により前記ＬＬＣ回路による通常充電出力から降圧型ＤＣ／ＤＣ回路３１による予備充電出力に切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを充電するためのＬＬＣ回路と、
上記ＬＬＣ回路に分岐・接続された降圧型ＤＣ／ＤＣ回路と、
上記ＬＬＣ回路に設けられ上記ＬＬＣ回路による通常充電出力と上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路による予備充電出力を切り替える切替回路と、
上記バッテリの出力電圧と予め設定された基準電圧を比較して通常充電か予備充電かを判定する予備充電判定回路と、
を具備し、
上記予備充電判定回路によって予備充電であると判別された場合に上記切替回路により上記ＬＬＣ回路による通常充電出力から上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路による予備充電出力に切り替えるようにしたことを特徴とする充電装置。
【請求項２】
請求項１記載の充電装置において、
上記切替回路は上記バッテリの出力電圧が予め設定された基準電圧より低くなったときに上記ＬＬＣ回路による通常充電出力から上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路による予備充電出力に切り替えるようにしたことを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、各種電動車両のバッテリに充電する車載充電装置等の充電装置に係り、特に、構成の複雑化及び装置の大型化を来すことなく予備充電の電圧出力範囲を拡大することができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
充電装置は、例えば、図４に示すような構成になっている。まず、入力電源（ＤＣｉｎ）１０１があり、この入力電源（ＤＣｉｎ）１０１にはスイッチ（Ｍ１）１０３、スイッチ（Ｍ２）１０５が直列・接続されている。上記スイッチ（Ｍ２）１０５にはコイル（Ｌｒ）１０７とトランス１０９の一次コイル（Ｎｐ）１１１と共振コンデンサ（Ｃｒ）１１３とからなる直列回路が並列・接続されている。
【０００３】
又、上記トランス１０９の二次コイル（Ｎｓ１１）１１５と二次コイル（Ｎｓ１２）１１７にはダイオード（Ｄ１）１１９、ダイオード（Ｄ２）１２１が直列・接続されている。又、上記二次コイル（Ｎｓ１１）１１５と二次コイル（Ｎｓ１２）１１７の間、上記ダイオード（Ｄ１）１１９とダイオード（Ｄ２）１２１の間には、コンデンサ（Ｃ１）１２３とバッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）１２５とからなる直列回路が並列・接続されている。
【０００４】
上記構成をなす充電装置では、予備充電、すなわち、バッテリ電圧低下時に規定電圧より低い電圧で充電することができないという問題があった。この点について図５を参照して説明する。
尚、図５は後述する特許文献１に掲載されている図である。
図５は横軸にスイッチング周波数（ｆｓｗ）をとり縦軸に充電出力電圧（Ｖｏ）をとりその変化を示した図である。図５から明らかなように、スイッチング周波数（ｆｓｗ）を高くしていくと充電出力電圧（Ｖｏ）は略線形に低下していく。ところが、ある電圧（Ｖ２）を過ぎるとその低下率は小さくなっていきやがて漸近状態となり、結局、予備充電電圧（Ｖ１）に至ることはにない。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載されているような充電装置が提案されている。特許文献１に記載されている充電装置の構成を図６に示す。すなわち、図４に示した充電装置に別の一組の巻線・平滑回路１３１を追加した構成になっている。この巻線・平滑回路１３１は次のような構成になっている。まず、追加巻線としての二次コイル（Ｎｓ２１）１３３、二次コイル（Ｎｓ２２）１３５があり、これら二次コイル（Ｎｓ２１）１３３、二次コイル（Ｎｓ２２）１３５にはダイオード（Ｄ３）１３７、ダイオード（Ｄ４）１３９が直列・接続されている。
【０００６】
又、上記二次コイル（Ｎｓ２１）１３３と二次コイル（Ｎｓ２２）１３５の間、上記ダイオード（Ｄ３）１３７とダイオード（Ｄ４）１３９の間には、コンデンサ（Ｃ２）１４１が並列・接続されている。このような構成をなす巻線・平滑回路１３１が上記コンデンサ（Ｃ１）１２３とバッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）１２５との間に並列・接続されている。
さらに、スイッチ素子１４３、予備充電判定回路１４５が設けられている。
【０００７】
上記追加された巻線・平滑回路１３１によって決定される電圧・電流値まで出力範囲を拡大するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１３５８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、特許文献１に開示されている充電装置の場合には、予備充電を実現するために、新たに二次コイル（Ｎｓ２１）１３１と二次コイル（Ｎｓ２２）１３３を設けなければならず、トランス１０９における巻線が増加して構成の複雑化、装置の大型化を来してしまうという問題があった。
又、当然のことながらコストも上昇してしまう。
又、拡大される出力範囲は一次コイル（Ｎｐ）１１１と二次コイル（Ｎｓ２１）１３１、１３３との巻数比で限定されるため、充電範囲が特定範囲に制限されてしまうという問題もあった。この点を図７を参照して説明する。
図７は横軸に充電出力電流（Ｉｏ）をとり縦軸に充電出力電圧（Ｖｏ）をとり両者の関係を示した特性図である。図７中上の四角領域の部分は図４に示した元々のＬＬＣ回路の構成により実現できる出力範囲であり、図7中下の四角領域の部分は新たに追加した巻線・平滑回路１３１により実現される出力範囲である。このように、充電範囲が特定範囲に制限されてしまう。
又、予備充電領域の出力電圧仕様が変更された場合には、トランス１０９の仕様が変更されることになり、その結果、トランス１０９の再設計が必要になってしまうという問題もあった。
【００１０】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、構成の複雑化及び装置の大型化を来すことなく予備充電の電圧出力範囲を拡大することができる充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するべく本願発明の請求項１による充電装置は、バッテリを充電するためのＬＬＣ回路と、上記ＬＬＣ回路に分岐・接続された降圧型ＤＣ／ＤＣ回路と、上記ＬＬＣ回路に設けられ上記ＬＬＣ回路による通常充電出力と上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路による予備充電出力を切り替える切替回路と、上記バッテリの出力電圧と予め設定された基準電圧を比較して通常充電か予備充電かを判定する予備充電判定回路と、を具備し、上記予備充電判定回路によって予備充電であると判別された場合に上記切替回路により上記ＬＬＣ回路による通常充電出力から上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路による予備充電出力に切り替えるようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項２による充電装置は、請求項１記載の充電装置において、上記切替回路は上記バッテリの出力電圧が予め設定された基準電圧より低くなったときに上記ＬＬＣ回路による通常充電出力から上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路による予備充電出力に切り替えるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上述べたように本願発明の請求項１による充電装置によると、バッテリを充電するためのＬＬＣ回路と、上記ＬＬＣ回路に分岐・接続された降圧型ＤＣ／ＤＣ回路と、上記ＬＬＣ回路に設けられ上記ＬＬＣ回路による通常充電出力と上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路による予備充電出力を切り替える切替回路と、上記バッテリの出力電圧と予め設定された基準電圧を比較して通常充電か予備充電かを判定する予備充電判定回路と、を具備し、上記予備充電判定回路によって予備充電であると判別された場合に上記切替回路により上記ＬＬＣ回路による通常充電出力から上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路による予備充電出力に切り替えるようにしたので、構成の複雑化及び装置の大型化を来すことなく予備充電の電圧出力範囲を拡大することができるようになった。
又、請求項２による充電装置によると、請求項１記載の充電装置において、上記切替回路は上記バッテリの出力電圧が予め設定された基準電圧より低くなったときに上記ＬＬＣ回路による通常充電出力から上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路による予備充電出力に切り替えるようにしたので、簡単な構成により予備充電に入るか否かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図で、充電装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す図で、予備充電判定回路の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の一実施の形態を示す図で、横軸に充電出力電流（Ｉｏ）をとり縦軸に充電出力電圧（Ｖｏ）をとり両者の関係を示す特性図である。
【図４】従来例を示す図で、充電装置の構成を示す回路図である。
【図５】従来例を示す図で、横軸にスイッチング電源（Ｆｓｗ）の周波数をとり縦軸に充電出力電圧（Ｖｏ）をとり両者の関係を示す特性図である。
【図６】従来例を示す図で、別の充電装置の構成を示す回路図である。
【図７】従来例を示す図で、横軸に充電出力電流（Ｉｏ）をとり縦軸に充電出力電圧（Ｖｏ）をとり両者の関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による充電装置の構成を示す回路図であり、まず、入力電源（ＤＣｉｎ）１があり、この入力電源（ＤＣｉｎ）１にはスイッチ（Ｍ１）３、スイッチ（Ｍ２）５が直列・接続されている。上記スイッチ（Ｍ２）５にはコイル（Ｌｒ）７とトランス９の一次コイル（Ｎｐ）１１と共振コンデンサ（Ｃｒ）１３とからなる直列回路が並列・接続されている。
【００１５】
又、上記トランス９の二次コイル（Ｎｓ１１）１５と二次コイル（Ｎｓ１２）１７にはダイオード（Ｄ１）１９、ダイオード（Ｄ２）２１が直列・接続されている。又、上記二次コイル（Ｎｓ１１）１５と二次コイル（Ｎｓ１２）１７の間、上記ダイオード（Ｄ１）１９とダイオード（Ｄ２）２１の間には、コンデンサ（Ｃ１）２３とバッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）２５とからなる直列回路が並列・接続されている。
【００１６】
又、上記、コンデンサ（Ｃ１）２３とバッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）２５との間には、降圧型ＤＣ／ＤＣ回路３１が分岐接続されている。上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路３１は、スイッチ（Ｍ３）３３と、コイル（Ｌ１）３５と、ダイオード（Ｄ６）３７と、コンデンサ（Ｃ３）３９と、制御回路４１と、から構成されていて、入力された電圧を分割、平滑することにより低い電圧に変換する。すなわち、スイッチ（Ｍ３）３３がＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによりそれ以降に伝達されるエネルギーをある一定の値に制御（抑制）し、それをコイル（Ｌ１）３５、ダイオード（Ｄ６）３７、コンデンサ（Ｃ３）３９によって分割、平滑して直流に戻す。
【００１７】
又、予備充電判定回路４３とスイッチ素子４５が設置されている。上記予備充電判定回路４３は、図２に示すように、比較回路４７を備えていて、この比較回路４７には、上記バッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）電圧（Ｖｂａｔ）を示す信号が入力されるとともに、予め設定されている基準電圧（Ｖｒｅ）を示す信号が入力される。上記比較回路４５はこれら充電出力電圧信号と基準電圧信号とを比較して通常充電か予備充電かを判定して上記スイッチ素子４３に制御信号を出力する。バッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）電圧（Ｖｂａｔ）が基準電圧（Ｖｒｅ）より大きい場合には通常充電、バッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）電圧（Ｖｂａｔ）が基準電圧（Ｖｒｅ）より小さい場合には予備充電となる。
【００１８】
以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、予備充電判定回路４３によって通常充電／予備充電の判定が行われる。すなわち、バッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）電圧（Ｖｂａｔ）が基準電圧（Ｖｒｅ）より大きい場合には通常充電と判定され、バッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）電圧（Ｖｂａｔ）が基準電圧（Ｖｒｅ）より小さい場合には予備充電と判定される。
通常充電と判定された場合は、基本ＬＬＣ回路による通常充電が実行され、予備充電と判定された場合には、降圧型ＤＣ／ＤＣ回路３１による予備充電に切り替えられる。
図３に充電出力電流（Ｉｏ）と充電出力電圧（Ｖｏ）の関係を示す。図３は横軸に充電出力電流（Ｉｏ）をとり縦軸に充電出力電圧（Ｖｏ）をとり両者の関係を示した図である。図３中上の四角領域の部分は元々のＬＬＣ回路の構成により実現できる出力範囲であり、図４中下の四角領域の部分は新たに追加した降圧型ＤＣ／ＤＣ回路３１により実現される出力範囲である。降圧型ＤＣ／ＤＣ回路３１の場合にはスイッチ（Ｍ３）３３のＯＮ／ＯＦＦの比率を変えることにより任意に降圧可能である。
尚、充電開始後は充電出力電圧（Ｖｏ）＝バッテリ（Ｂａｔｔｅｒｙ）電圧（Ｖｂａｔ）となる。
【００１９】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することかできる。
まず、構成の複雑化及び装置の大型化を来すことなく予備充電の電圧出力範囲を拡大することができる。これは、従来のＬＬＣ回路に降圧型ＤＣ／ＤＣ回路３１を追加して、予備充電判定回路４５により通常充電／予備充電を判定し、予備充電であると判定した場合には、上記降圧型ＤＣ／ＤＣ回路３１を使用して予備充電を行うように構成したからである。
又、二次コイルを増設するわけではないので、構成の複雑化、装置の大型化、コストの上昇を来すことはない。
又、二次コイルを増設するわけではないので、巻数により出力範囲が制限されてしまうこともない。
又、トランス１０９の再設計が必要になることもない。
【００２０】
尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、基本ＬＬＣ回路の構成は図示したものに限定されず様々な回路構成が考えられる。
又、降圧型ＤＣ／ＤＣ回路の構成についても図示した構成に限定されない。
その他、図示した構成はあくまで一例である。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、充電装置に係り、特に、構成の複雑化及び装置の大型化を来すことなく予備充電の電圧出力範囲を拡大することができるように工夫したものに関し、例えば、各種電動車両のバッテリに充電する車載充電装置に好適である。
【符号の説明】
【００２２】
１  入力電源
３  スイッチ
５  スイッチ
７  コイル
９  トランス
１１  一次コイル
１３  共振コンデンサ
１５  二次コイル
１７  二次コイル
１９  ダイオード
２１  ダイオード
２３  コンデンサ
２５  バッテリ
３１  降圧型ＤＣ／ＤＣ回路
４３  予備充電判定回路
４５  スイッチ素子（切替回路）
【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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【図６】
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【図７】
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