(57)【要約】  高速かつ長寿命であり、強制停止信号に応じて、電力変換用のインバータを誤動作させることなく確実に停止させることができる充電器を提供する。パルス１０１〜１０６は、インバータ４を構成するスイッチング素子４１〜４６に各々対応している。制御回路７は、パルストランス１０１〜１０６の各１次巻線を各々含む各１次側回路に対して、スイッチング素子４１〜４６のオン／オフ切り換えを行うためのゲート信号ｇ１〜ｇ６を各々出力する。ゲート駆動回路１１１〜１１６は、パルストランス１０１〜１０６の２次巻線に発生する電圧に基づいてスイッチング素子４１〜４６のオン／オフ切り換えを行う。パルストランス１０１〜１０６の各１次側回路には、遮断制御用スイッチング素子としてのトランジスタ９１〜９６が介挿されている。これらのトランジスタは、強制停止信号に応じて遮断され、これによりインバータ４の動作が停止する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータにより交流電圧を発生し、この交流電圧を整流することにより蓄電池を充電するための直流電圧を生成する充電器において、
前記インバータを構成する複数のスイッチング素子に各々対応した複数のトランスと、
前記複数のトランスの各１次巻線を各々含む複数の１次側回路に対して、前記インバータの複数のスイッチング素子のオン／オフ切り換えを行うための複数のゲート信号を各々出力する制御回路と、
前記複数のトランスの２次巻線に発生する電圧に基づいて前記インバータの複数のスイッチング素子のオン／オフ切り換えを行う複数のゲート駆動回路と、
前記複数のトランスの各１次側回路の開閉を行う遮断制御用スイッチング素子とを具備し、
強制停止信号に応じて前記遮断制御用スイッチング素子を遮断し、前記複数のトランスの各１次側回路を開状態とすることを特徴とする充電器。
【請求項２】
前記複数の１次側回路の各々は、前記複数のトランスの１つのトランスの１次巻線と、前記制御回路と、前記遮断制御用スイッチング素子とを直流電源に対して直列接続してなる回路であることを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
前記インバータの複数のスイッチング素子は、電界効果トランジスタを各々含み、
前記複数のゲート駆動回路の各々は、前記複数のトランスの１つのトランスの１次巻線に発生する交流電圧を整流することにより得られる直流電圧を前記インバータの１つのスイッチング素子の電界効果トランジスタのゲートおよびソース間に出力することを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項４】
前記複数の１次側回路の各々について前記遮断制御用スイッチング素子を個別に設けたことを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項５】
前記複数の１次側回路を複数のグループに分け、グループ毎に共用の遮断制御用スイッチング素子を設けたことを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項６】
前記インバータの複数のスイッチング素子は、高電位電源線に接続された複数の上アームスイッチング素子と低電位電源線に接続された複数の下アームスイッチング素子とを含み、
前記充電器は、第１の強制停止信号に応じて、前記複数の上アームスイッチング素子に対応した各トランスの各１次側回路の開閉を行う遮断制御用スイッチング素子をオフとし、第２の強制停止信号に応じて、前記複数の下アームスイッチング素子に対応した各トランスの各１次側回路の開閉を行う遮断制御用スイッチング素子をオフとすることを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項７】
前記強制停止信号が前記充電装置の外部から与えられることを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項８】
複数種類の事象のいずれかの発生により前記強制停止信号が発生することを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車載用充電器等として好適な充電器に関する。
【背景技術】
【０００２】
車載用充電器として、インバータにより交流電圧を発生し、この交流電圧を整流することにより車両内の蓄電池を充電するための直流電圧を発生するものがある。周知の通り、インバータは、複数のスイッチング素子がスイッチング動作することにより直流電圧を交流電圧に変換する回路である。この種のインバータを搭載した充電器は、インバータの各スイッチング素子に供給するゲート信号のパルス幅を制御することにより出力電流を調整することができるので、蓄電池の充電状況に応じて充電電流を容易に制御することができるという利点がある。【０００３】
さて、充電器による蓄電池の充電中に例えば感電事故等の防止のために充電動作を緊急停止する必要が生じる場合がある。ここで、充電器が電力変換手段としてインバータを備えている場合、このインバータの出力を停止させることにより充電動作を停止させることが可能である。【０００４】
従来、インバータの出力を停止させるための技術として、論理回路を利用する技術があった。この技術では、インバータの各スイッチング素子に対して、例えばＡＮＤゲートを介してゲート信号を供給するように構成する。そして、インバータの出力を停止させる旨の強制停止信号が発生した場合には、ゲート信号のＡＮＤゲートの通過をこの強制停止信号によって阻止し、インバータの出力を停止させるのである。なお、以下では、この技術を第１の従来技術という。【０００５】
インバータの出力を停止させる他の技術として、特許文献１に開示された技術がある。この特許文献１では、制御回路の発生するゲート信号がフォトカプラを介してインバータの各スイッチング素子に供給される。そして、特許文献１では、強制停止信号に応じて、フォトカプラのフォトトランジスタにバイアス電流を供給する電源を遮断することにより、制御回路からインバータの各スイッチング素子へのゲート信号の供給を遮断し、インバータの出力を停止させる。なお、以下では、この技術を第２の従来技術という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２８４０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記第１の従来技術を利用する場合、ゲート信号の通過／遮断を切り換えるための論理回路が搭載されたＩＣを充電器に追加する必要があるので、充電器の故障発生率が高くなる問題がある。【０００８】
また、上記第２の従来技術を利用して充電器のインバータの出力停止を行わせるとすると、次の問題が発生する。まず、フォトカプラは、応答速度が遅い。従って、フォトカプラを介してゲート信号をインバータに供給すると、インバータに高速スイッチングを行わせるのが困難になるという問題がある。また、フォトカプラは、寿命が短い。従って、フォトカプラを充電器に使用した場合、耐用年数の経過に伴うフォトカプラの交換等、メンテナンスの負担が大きくなる問題がある。また、インバータには、フォトカプラを介して供給されるゲート信号を適切なレベルに増幅して各スイッチング素子に供給するゲート駆動回路が設けられている。このゲート駆動回路がフォトカプラとは異なる電源を有していると、強制停止信号に応じて、フォトカプラを介したゲート信号の伝達を遮断した場合、ゲート駆動回路が回路故障によりインバータの各スイッチング素子を誤ってオンさせる可能性がある。【０００９】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、高速かつ長寿命であり、強制停止信号に応じて、電力変換用のインバータを誤動作させることなく確実に停止させることができる充電器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、インバータにより交流電圧を発生し、この交流電圧を整流することにより蓄電池を充電するための直流電圧を生成する充電器において、前記インバータを構成する複数のスイッチング素子に各々対応した複数のトランスと、前記複数のトランスの各１次巻線を各々含む複数の１次側回路に対して、前記インバータの複数のスイッチング素子のオン／オフ切り換えを行うための複数のゲート信号を各々出力する制御回路と、前記複数のトランスの２次巻線に発生する電圧に基づいて前記インバータの複数のスイッチング素子のオン／オフ切り換えを行う複数のゲート駆動回路と、前記複数のトランスの各１次側回路に各々介挿された複数の遮断制御用スイッチング素子とを具備し、強制停止信号に応じて前記複数の遮断制御用スイッチング素子を遮断し、前記複数のトランスの各１次側回路を開状態とすることを特徴とする充電器を提供する。【００１１】
この充電器において、制御回路が複数のゲート信号を出力すると、複数のトランスの２次巻線に各ゲート信号に応じた電圧が発生する。複数のゲート駆動回路は、各２次巻線に発生する電圧に基づいて、インバータを構成する各スイッチング素子のオン／オフ切り換えを行う。この結果、インバータから交流電圧が出力される。強制停止信号が発生すると、遮断制御用スイッチング素子が遮断され、複数のトランスの１次側回路が開状態となる。この結果、各トランスの２次巻線から電圧が出力されなくなり、複数のゲート駆動回路による複数のスイッチング素子のオン／オフ切り換えが停止され、インバータによる交流電圧の出力が停止される。これにより蓄電池の充電が停止される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ゲート信号の伝達手段として、トランスを使用しているので、インバータの高速化、長寿命化を実現することができる。また、この発明によれば、強制停止信号が発生すると、複数のトランスの２次巻線からの電圧出力が停止され、複数のゲート駆動回路に対する電力供給が途絶える。従って、強制停止信号に応じて、インバータの誤駆動を発生させることなく、インバータの動作を確実に停止させ、充電を停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の第１実施形態である車載用充電器の構成を示すブロック図である。
【図２】同車載用充電器のインバータ等の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】この発明の第２実施形態である車載用充電器の構成を示すブロック図である。
【図４】同車載用充電器のインバータ等の詳細な構成を示す回路図である。
【図５】この発明の第１実施形態である車載用充電器の変形例のインバータ等の詳細な構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本願発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である車載用充電器１の構成を示すブロック図である。この車載用充電器１は、コンバータ３と、インバータ４と、トランス５と、整流部６と、制御回路７と、電源８と、トランジスタ９１〜９６と、パルストランス１０１〜１０６と、ゲート駆動回路１１１〜１１６とを有している。
【００１５】
コンバータ３は、車両外の交流電源２から出力された交流電圧を直流電圧に変換してインバータ４に出力する回路である。このコンバータ３は、ダイオードなどの整流素子によって構成されている。
【００１６】
インバータ４は、コンバータ３が出力する直流電圧のスイッチングを行うことによりパルス波状の３相の交流電圧を発生する装置である。トランス５は、互いに磁気結合された３相の１次巻線と３相の２次巻線とを有している。トランス５の３相の１次巻線には、インバータ４が出力するパルス波状の３相の交流電圧が印加される。これによりトランス５は、略正弦波状の３相の交流電圧を２次巻線から整流部６に出力する。整流部６は、整流ダイオードや平滑コンデンサから構成されており、トランス５の３相の２次巻線から得られる３相の交流電圧を整流して直流電圧を発生する。充電対象である車両内の蓄電池は、この整流部６が出力する直流電圧に基づき充電される。
【００１７】
図２は、図１におけるインバータ４、制御回路７、電源８、トランジスタ９１〜９６、パルストランス１０１〜１０６、ゲート駆動回路１１１〜１１６の詳細な構成を示している。この図２に示す回路は、図１におけるインバータ４を構成するスイッチング素子のオン／オフ切り換えの制御を行う手段を構成している。なお、図２では、インバータ４の機能の理解を容易にするため、その前段のコンバータ３が併せて図示されている。
【００１８】
図２において、コンバータ３は、高電位電源線Ｐおよび低電位電源線Ｎ間に直流電圧を出力する。インバータ４は、上アームスイッチング素子４１〜４３と、下アームスイッチング素子４４〜４６とにより構成されている。これらの上アームスイッチング素子４１〜４３と下アームスイッチング素子４４〜４６の各々は、互いに逆並列接続されたＮチャネルＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）と還流ダイオードとから構成されている。上アームスイッチング素子４１〜４３における各ＮチャネルＦＥＴのドレインは高電位電源線Ｐに接続されており、下アームスイッチング素子４４〜４６における各ＮチャネルＦＥＴのソースは低電位電源線Ｎに接続されている。そして、上アームスイッチング素子４１〜４３における各ＮチャネルＦＥＴのソースは、下アームスイッチング素子４４〜４６における各ＮチャネルＦＥＴのドレインと各々接続されており、これらの各接続点がトランス５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各１次巻線に接続されている。
【００１９】
制御回路７は、上アームスイッチング素子４１〜４３と下アームスイッチング素子４４〜４６の各ＦＥＴのゲートに供給されるゲート信号Ｇ１〜Ｇ６の基となるゲート信号ｇ１〜ｇ６を発生する回路である。この制御回路７は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）回路を内蔵しており、このＰＷＭ回路により、電圧指令値に基づいてパルス幅変調されたゲート信号ｇ１〜ｇ６を出力する。
【００２０】
パルストランス１０１〜１０６の各１次巻線を各々含む各１次側回路には、制御回路７によって制御信号ｇ１〜ｇ６が各々入力される。さらに詳述すると、パルストランス１０１〜１０６の１次巻線の各一端は、制御回路７におけるゲート信号ｇ１〜ｇ６の各出力端に接続されている。また、パルストランス１０１〜１０６の１次巻線の各他端は、トランジスタ（この例ではＮＰＮトランジスタ）９１〜９６の各エミッタに接続されている。そして、トランジスタ９１〜９６のコレクタは電源８に接続されている。また、トランジスタ９１〜９３のベースには強制停止信号ＤＩＳ１が入力され、トランジスタ９４〜９６のベースには強制停止信号ＤＩＳ２が入力される。ここで、トランジスタ９１〜９３（９４〜９６）は、強制停止信号ＤＩＳ１（ＤＩＳ２）が非アクティブレベル（この例ではＨレベル）であるときにオンとなって電源８をパルストランス１０１〜１０３（１０４〜１０６）の１次巻線に接続する。また、トランジスタ９１〜９３（９４〜９６）は、強制停止信号ＤＩＳ１（ＤＩＳ２）がアクティブレベル（この例ではＬレベル）であるときにオフとなって電源８をパルストランス１０１〜１０３（１０４〜１０６）の１次巻線の各一端から切り離す。このようにトランジスタ９１〜９６は、遮断制御用スイッチング素子として機能する。
【００２１】
好ましい態様において、強制停止信号ＤＩＳ１およびＤＩＳ２は、例えば車両外部の充電ステーションに設けられた操作子の操作等に応じて発生される。他の好ましい態様において、強制停止信号ＤＩＳ１およびＤＩＳ２は、車両または車両の補機等の故障が検知されたとき、その際に発生する故障検知信号に基づいて発生される。２種類の強制停止信号ＤＩＳ１およびＤＩＳ２を発生するのは、インバータの出力停止のための手段を２重化し、安全性を高めるためである。
【００２２】
ゲート駆動回路１１１〜１１６は、パルストランス１０１〜１０６の各２次巻線に発生する交流電圧を各々整流し、この結果得られるゲート信号Ｇ１〜Ｇ６をインバータ４のスイッチング素子４１〜４６の各ＮチャネルＦＥＴのゲートおよびソース間に出力する回路である。
以上が本実施形態による車載用充電器１の構成の詳細である。
【００２３】
次に本実施形態の動作を説明する。強制停止信号ＤＩＳ１およびＤＩＳ２の両方が非アクティブレベル（この例ではＨレベル）であるとき、トランジスタ９１〜９６は各々オンとなる。この状態では、制御回路７が出力するゲート信号ｇ１〜ｇ６に応じた各電圧がパルストランス１０１〜１０６の各一次巻線に印加され、パルストランス１０１〜１０６の各２次巻線からゲート信号ｇ１〜ｇ６に応じた各電圧が出力される。ゲート駆動回路１１１〜１１６は、この各２次巻線から出力される電圧を整流し、この結果得られるゲート信号Ｇ１〜Ｇ６をインバータ４のスイッチング素子４１〜４６の各ＮチャネルＦＥＴのゲートおよびソース間に出力する。これによりインバータ４のスイッチング素子４１〜４６のオン／オフ切り換えが行われ、インバータ４から３相の交流電圧が出力される。この３相の交流電圧はトランス５を介して整流部６に供給され、整流部６により直流電圧に変換される。そして、この直流電圧に基づいて、図示しない蓄電池の充電が行われる。
【００２４】
強制停止信号ＤＩＳ１（ＤＩＳ２）がアクティブレベルになると、トランジスタ９１〜９３（９４〜９６）が各々オフとなり、電源８がパルストランス１０１〜１０３（１０４〜１０６）の１次巻線から切り離される。そのため、パルストランス１０１〜１０３（１０４〜１０６）の２次巻線からの電圧出力が停止され、ゲート駆動回路１１１〜１１３（１１４〜１１６）からのゲート信号Ｇ１〜Ｇ３（Ｇ４〜Ｇ６）の出力が停止される。これによりインバータ４の全ての上アームスイッチング素子４１〜４３（全ての下アームスイッチング素子４４〜４６）がオフとなり、インバータ４による交流電圧の出力が停止される。この結果、蓄電池の充電が停止される。
以上が本実施形態による車載用充電器１の詳細である。
【００２５】
本実施形態によれば、次の効果が得られる。
まず、上述した第１の従来技術では、ゲート信号の通過／遮断を切り換えるための論理回路が搭載されたＩＣを充電器に追加する必要があるので、充電器の故障発生率が高くなる問題がある。
【００２６】
これに対し、本実施形態では、ゲート信号の伝達手段としてトランスを使用するので、そのような論理回路の搭載されたＩＣを充電器に設ける必要がない。従って、充電器の故障発生率を低くすることができる。
【００２７】
また、上述した第２の従来技術では、ゲート信号の伝達手段として、応答速度が遅く、かつ、寿命が短いフォトカプラを使用していたので、インバータに高速スイッチングを行わせるのが困難であるとともに、耐用年数の経過に伴うフォトカプラの交換等、メンテナンスの負担が大きくなる問題があった。
【００２８】
これに対し、本実施形態では、ゲート信号の伝達手段として、応答速度が速く、かつ、長寿命のトランスを使用するので、この第２の従来技術のような問題は発生しない。
【００２９】
また、上述した第２の従来技術では、強制停止信号に応じてフォトカプラを介したゲート信号の伝達が遮断されると、ゲート駆動回路に電源が接続されたままであるので、入力が不安定となってゲート駆動回路が発振し、インバータの各スイッチング素子が誤駆動される可能性がある。
【００３０】
これに対し、本実施形態では、強制停止信号に応じて、パルストランス１０１〜１０６を介したゲート駆動回路１１１〜１１６への電力供給が断たれるので、ゲート駆動回路１１１〜１１６によるスイッチング素子４１〜４６のオン／オフ切り換えを停止させることができる。従って、強制停止信号に応じて、誤駆動を招くことなく、インバータ４を停止させることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、操作子の操作または車両の故障検出等に応じて、２つの強制停止信号ＤＩＳ１およびＤＩＳ２を発生させ、強制停止信号ＤＩＳ１の発生によりインバータ４の全ての上アームスイッチング素子４１〜４３をオフさせ、強制停止信号ＤＩＳ２の発生によりインバータ４の全ての下アームスイッチング素子４４〜４６をオフさせる。ここで、インバータ４からの交流電圧の出力を停止させるためには、全ての上アームスイッチング素子４１〜４３か、全ての下アームスイッチング素子４４〜４６の少なくとも一方をオフさせれば足りる。しかしながら、強制停止信号ＤＩＳ１またはＤＩＳ２の一方のみを発生させる構成とした場合、強制停止信号を発生する回路の故障等により発生すべき強制停止信号が発生しなかった場合や、発生した強制停止信号に基づいてスイッチング素子をオフさせる回路に故障が生じた場合に、インバータを停止させることができない。そこで、本実施形態では、２つの強制停止信号ＤＩＳ１およびＤＩＳ２を発生させ、各々に応じて全ての上アームスイッチング素子４１〜４３、全ての下アームスイッチング素子４４〜４６を各々オフさせるようにしている。従って、本実施形態によれば、少なくとも一方の強制停止信号が発生され、その強制停止信号により全ての上アームスイッチング素子４１〜４３または全ての下アームスイッチング素子４４〜４６の少なくとも一方がオフされればインバータ４の出力を停止させることができる。このように本実施形態によれば、強制停止信号に基づいてインバータ４を停止させる手段が２重に設けられているので、高い安全性を実現することができる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図３はこの発明の第２実施形態である車載用充電器１ａの構成を示すブロック図である。本実施形態における車載用充電器１ａでは、上記第１実施形態の車載用充電器１において３相の交流電圧を発生するインバータ４が単相の交流電圧を発生するインバータ４ａに、３相の交流電圧を伝達するトランス５が単相の交流電圧を伝達するトランス５ａに、３相の交流電圧を整流する整流部６が単相の交流電圧を整流する整流部６ａに置き換えられている。また、これに伴い、本実施形態では、上記第１実施形態における制御回路７、トランジスタ９１〜９６、パルストランス１０１〜１０６、ゲート駆動回路１１１〜１１６が、トランス５ａ、整流部６ａ、制御回路７ａ、トランジスタ９１ａ〜９２ａ、パルストランス１０１ａ〜１０４ａ、ゲート駆動回路１１１ａ〜１１４ａに置き換えられている。
【００３３】
図４は、図３におけるインバータ４ａ、制御回路７ａ、電源８ａ、トランジスタ９１ａ〜９２ａ、パルストランス１０１ａ〜１０４ａおよびゲート駆動回路１１１ａ〜１１４ａの構成を示す回路図である。なお、図４では、インバータ４ａの前段のコンバータ３ａの図示は省略している。
【００３４】
図３に示すコンバータ３は、図４に示す高電位電源線Ｐａおよび低電位電源線Ｎａ間に直流電圧を出力する。図４において、インバータ４ａは、上アームスイッチング素子４１ａ〜４２ａと下アームスイッチング素子４３ａ〜４４ａとにより構成されている。これらの上アームスイッチング素子４１ａ〜４２ａと下アームスイッチング素子４３ａ〜４４ａの各々は、互いに逆並列接続されたＮチャンネルＦＥＴと還流ダイオードとから構成されている。上アームスイッチング素子４１ａ〜４２ａにおける各Ｎチャンネルのドレインは高電位電源線Ｐａに接続されており、下アームスイッチング素子４３ａ〜４４ａにおける各ＮチャネルＦＥＴのソースは低電位電源線Ｎａに接続されている。そして、上アームスイッチング素子４１ａ〜４２ａにおける各ＮチャネルＦＥＴのソースは、下アームスイッチング素子４３ａ〜４４ａにおける各ＮチャネルＦＥＴのドレインと各々接続されており、これらの各接続点がトランス５ａの単相の各１次巻線に接続されている。
【００３５】
制御回路７ａは、上アームスイッチング素子４１ａ〜４２ａと下アームスイッチング素子４３ａ〜４４ａの各ＦＥＴのゲートに供給されるゲート信号Ｇ１ａ〜Ｇ４ａの基となるゲート信号ｇ１ａ〜ｇ４ａを発生する回路である。
【００３６】
パルストランス１０１ａ〜１０４ａの各１次巻線を各々含む各１次側回路には、制御回路７ａによって制御信号ｇ１ａ〜ｇ４ａが各々入力される。さらに詳述すると、パルストランス１０１ａ〜１０４ａの１次巻線の各一端は、制御回路７ａにおけるゲート信号ｇ１ａ〜ｇ４ａの各出力端に接続されている。また、パルストランス１０１ａおよび１０２ａの１次巻線の各他端は、ＮＰＮトランジスタ９１ａのエミッタに接続され、パルストランス１０３ａおよび１０４ａの１次巻線の各他端は、ＮＰＮトランジスタ９２ａのエミッタに接続されている。そして、トランジスタ９１ａおよび９２ａのコレクタは電源８に接続されている。また、トランジスタ９１ａのベースには強制停止信号ＤＩＳ１ａが入力され、トランジスタ９２ａのベースには強制停止信号ＤＩＳ２ａが入力される。ここで、トランジスタ９１ａ（９２ａ）は、強制停止信号ＤＩＳ１ａ（ＤＩＳ２ａ）が非アクティブレベル（この例ではＨレベル）であるときにオンとなって電源８をパルストランス１０１ａ〜１０２ａ（１０３ａ〜１０４ａ）の１次巻線に接続する。また、トランジスタ９１ａ（９２ａ）は、強制停止信号ＤＩＳ１ａ（ＤＩＳ２ａ）がアクティブレベル（この例ではＬレベル）であるときにオフとなって電源８をパルストランス１０１ａ〜１０２ａ（１０３ａ〜１０４ａ）の１次巻線の各一端から切り離す。このようにトランジスタ９１ａ〜９２ａは、遮断制御用スイッチング素子として機能する。
【００３７】
ゲート駆動回路１１１ａ〜１１４ａは、パルストランス１０１ａ〜１０４ａの各２次巻線に発生する交流電圧を各々整流し、この結果得られるゲート信号Ｇ１ａ〜Ｇ４ａをインバータ４ａのスイッチング素子４１ａ〜４４ａの各ＮチャネルＦＥＴのゲートおよびソース間に出力する回路である。
以上が本実施形態による車載用充電器１ａの構成の詳細である。
【００３８】
本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態では、上アームスイッチング素子４１ａおよび４２ａに対応したパルストランス１０１ａおよび１０２ａについて共用のトランジスタ９１ａを設け、下アームスイッチング素子４３ａおよび４４ａに対応したパルストランス１０３ａおよび１０３ａについて共用のトランジスタ９２ａを設けることで、トランス１０１ａ〜１０４ａの１次側回路の開閉を行うためのトランジスタ数を減らしている。従って、上記第１実施形態に比べて、回路の小規模化を図ることができ、かつ、故障発生率を低下させることができる。
【００３９】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の第１および第２実施形態を説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
【００４０】
（１）上記第１および第２実施形態において、複数種類の異なった事象のいずれかが発生した場合に、強制停止信号ＤＩＳ１およびＤＩＳ２を発生するように構成してもよい。
【００４１】
（２）上記第１および第２実施形態では、この発明を車載用充電器に適用したが、この発明は、車載用のみならず、鉄道車両搭載用や航空機搭載用の充電器にも適用可能である。
【００４２】
（３）図５は、この発明の第１実施形態である車載用充電器の変形例のインバータ等の詳細な構成を示す回路図である。図５に示すように、パルストランス１０１〜１０３を共通のトランジスタ９１を介して電源８に接続し、また、パルストランス１０４〜１０６を共通のトランジスタ９４を介して電源８に接続してもよい。この態様によれば、トランジスタ９１をオフさせることにより、上アームスイッチング素子４１〜４３を一括オフとし、トランジスタ９４をオフさせることにより、下アームスイッチング素子４１〜４６を一括オフとすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１，１ａ……車載用充電器、２……交流電源、３……コンバータ、４，４ａ……インバータ、４１〜４３，４１ａ，４２ａ……上アームスイッチング素子、４４〜４６，４３ａ，４４ａ……下アームスイッチング素子、５，５ａ……トランス、６，６ａ……整流部、７，７ａ……制御回路、８……電源、９１〜９６，９１ａ，９２ａ……トランジスタ、１０１〜１０６，１０１ａ〜１０４ａ……パルストランス、１１１〜１１６，１１１ａ〜１１４ａ……ゲート駆動回路、Ｐ，Ｐａ……高電位電源線、Ｎ，Ｎａ……低電位電源線、ｇ１〜ｇ６，ｇ１ａ〜ｇ４ａ，Ｇ１〜Ｇ６，Ｇ１ａ〜Ｇ４ａ……ゲート信号、ＤＩＳ１〜ＤＩＳ２，ＤＩＳ１ａ〜ＤＩＳ２ａ……強制停止信号。
【図１】
2015181920.tif 000003
【図２】
2015181920.tif 000004
【図３】
2015181920.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月6日(2016.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
パルストランス１０１〜１０６の各１次巻線を各々含む各１次側回路には、制御回路７によってゲート信号ｇ１〜ｇ６が各々入力される。さらに詳述すると、パルストランス１０１〜１０６の１次巻線の各一端は、制御回路７におけるゲート信号ｇ１〜ｇ６の各出力端に接続されている。また、パルストランス１０１〜１０６の１次巻線の各他端は、トランジスタ（この例ではＮＰＮトランジスタ）９１〜９６の各エミッタに接続されている。そして、トランジスタ９１〜９６のコレクタは電源８に接続されている。また、トランジスタ９１〜９３のベースには強制停止信号ＤＩＳ１が入力され、トランジスタ９４〜９６のベースには強制停止信号ＤＩＳ２が入力される。ここで、トランジスタ９１〜９３（９４〜９６）は、強制停止信号ＤＩＳ１（ＤＩＳ２）が非アクティブレベル（この例ではＨレベル）であるときにオンとなって電源８をパルストランス１０１〜１０３（１０４〜１０６）の１次巻線に接続する。また、トランジスタ９１〜９３（９４〜９６）は、強制停止信号ＤＩＳ１（ＤＩＳ２）がアクティブレベル（この例ではＬレベル）であるときにオフとなって電源８をパルストランス１０１〜１０３（１０４〜１０６）の１次巻線の各一端から切り離す。このようにトランジスタ９１〜９６は、遮断制御用スイッチング素子として機能する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
強制停止信号ＤＩＳ１（ＤＩＳ２）がアクティブレベルになると、トランジスタ９１〜９３（９４〜９６）が各々オフとなり、電源８がパルストランス１０１〜１０３（１０４〜１０６）の１次巻線から切り離される。そのため、パルストランス１０１〜１０３（１０４〜１０６）の２次巻線からの電圧出力が停止され、ゲート駆動回路１１１〜１１３（１１４〜１１６）からのゲート信号Ｇ１〜Ｇ３（Ｇ４〜Ｇ６）の出力が停止される。これによりインバータ４の全ての上アームスイッチング素子４１〜４３（全ての下アームスイッチング素子４４〜４６）がオフとなり、インバータ４による交流電圧の出力が停止される。この結果、蓄電池の充電が停止される。
以上が本実施形態による車載用充電器１の動作の詳細である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図４は、図３におけるインバータ４ａ、制御回路７ａ、電源８ａ、トランジスタ９１ａ〜９２ａ、パルストランス１０１ａ〜１０４ａおよびゲート駆動回路１１１ａ〜１１４ａの構成を示す回路図である。なお、図４では、インバータ４ａの前段のコンバータ３の図示は省略している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図３に示すコンバータ３は、図４に示す高電位電源線Ｐａおよび低電位電源線Ｎａ間に直流電圧を出力する。図４において、インバータ４ａは、上アームスイッチング素子４１ａ〜４２ａと下アームスイッチング素子４３ａ〜４４ａとにより構成されている。これらの上アームスイッチング素子４１ａ〜４２ａと下アームスイッチング素子４３ａ〜４４ａの各々は、互いに逆並列接続されたＮチャンネルＦＥＴと還流ダイオードとから構成されている。上アームスイッチング素子４１ａ〜４２ａにおける各ＮチャンネルＦＥＴのドレインは高電位電源線Ｐａに接続されており、下アームスイッチング素子４３ａ〜４４ａにおける各ＮチャネルＦＥＴのソースは低電位電源線Ｎａに接続されている。そして、上アームスイッチング素子４１ａ〜４２ａにおける各ＮチャネルＦＥＴのソースは、下アームスイッチング素子４３ａ〜４４ａにおける各ＮチャネルＦＥＴのドレインと各々接続されており、これらの各接続点がトランス５ａの単相の各１次巻線に接続されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
パルストランス１０１ａ〜１０４ａの各１次巻線を各々含む各１次側回路には、制御回路７ａによってゲート信号ｇ１ａ〜ｇ４ａが各々入力される。さらに詳述すると、パルストランス１０１ａ〜１０４ａの１次巻線の各一端は、制御回路７ａにおけるゲート信号ｇ１ａ〜ｇ４ａの各出力端に接続されている。また、パルストランス１０１ａおよび１０２ａの１次巻線の各他端は、ＮＰＮトランジスタ９１ａのエミッタに接続され、パルストランス１０３ａおよび１０４ａの１次巻線の各他端は、ＮＰＮトランジスタ９２ａのエミッタに接続されている。そして、トランジスタ９１ａおよび９２ａのコレクタは電源８に接続されている。また、トランジスタ９１ａのベースには強制停止信号ＤＩＳ１ａが入力され、トランジスタ９２ａのベースには強制停止信号ＤＩＳ２ａが入力される。ここで、トランジスタ９１ａ（９２ａ）は、強制停止信号ＤＩＳ１ａ（ＤＩＳ２ａ）が非アクティブレベル（この例ではＨレベル）であるときにオンとなって電源８をパルストランス１０１ａ〜１０２ａ（１０３ａ〜１０４ａ）の１次巻線に接続する。また、トランジスタ９１ａ（９２ａ）は、強制停止信号ＤＩＳ１ａ（ＤＩＳ２ａ）がアクティブレベル（この例ではＬレベル）であるときにオフとなって電源８をパルストランス１０１ａ〜１０２ａ（１０３ａ〜１０４ａ）の１次巻線の各一端から切り離す。このようにトランジスタ９１ａ〜９２ａは、遮断制御用スイッチング素子として機能する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態では、上アームスイッチング素子４１ａおよび４２ａに対応したパルストランス１０１ａおよび１０２ａについて共用のトランジスタ９１ａを設け、下アームスイッチング素子４３ａおよび４４ａに対応したパルストランス１０３ａおよび１０４ａについて共用のトランジスタ９２ａを設けることで、トランス１０１ａ〜１０４ａの１次側回路の開閉を行うためのトランジスタ数を減らしている。従って、上記第１実施形態に比べて、回路の小規模化を図ることができ、かつ、故障発生率を低下させることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
（３）図５は、この発明の第１実施形態である車載用充電器の変形例のインバータ等の詳細な構成を示す回路図である。図５に示すように、パルストランス１０１〜１０３を共通のトランジスタ９１を介して電源８に接続し、また、パルストランス１０４〜１０６を共通のトランジスタ９４を介して電源８に接続してもよい。この態様によれば、トランジスタ９１をオフさせることにより、上アームスイッチング素子４１〜４３を一括オフとし、トランジスタ９４をオフさせることにより、下アームスイッチング素子４４〜４６を一括オフとすることができる。
【手続補正８】
【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】
インバータにより交流電圧を発生し、この交流電圧を整流することにより蓄電池を充電するための直流電圧を生成する充電器において、
前記インバータを構成する複数のスイッチング素子に各々対応した複数のトランスと、
前記複数のトランスの各１次巻線を各々含む複数の１次側回路に対して、前記インバータの複数のスイッチング素子のオン／オフ切り換えを行うための複数のゲート信号を各々出力する制御回路と、
前記複数のトランスの２次巻線に発生する電圧に基づいて前記インバータの複数のスイッチング素子のオン／オフ切り換えを行う複数のゲート駆動回路と、
前記複数のトランスの各１次側回路の開閉を行う遮断制御用スイッチング素子とを具備し、
強制停止信号に応じて前記遮断制御用スイッチング素子を遮断し、前記複数のトランスの各１次側回路を開状態とすることを特徴とする充電器。
【請求項２】
前記複数の１次側回路の各々は、前記複数のトランスの１つのトランスの１次巻線と、前記制御回路と、前記遮断制御用スイッチング素子とを直流電源に対して直列接続してなる回路であることを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項３】
前記インバータの複数のスイッチング素子は、電界効果トランジスタを各々含み、
前記複数のゲート駆動回路の各々は、前記複数のトランスの１つのトランスの２次巻線に発生する交流電圧を整流することにより得られる直流電圧を前記インバータの１つのスイッチング素子の電界効果トランジスタのゲートおよびソース間に出力することを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項４】
前記複数の１次側回路の各々について前記遮断制御用スイッチング素子を個別に設けたことを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項５】
前記複数の１次側回路を複数のグループに分け、グループ毎に共用の遮断制御用スイッチング素子を設けたことを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項６】
前記インバータの複数のスイッチング素子は、高電位電源線に接続された複数の上アームスイッチング素子と低電位電源線に接続された複数の下アームスイッチング素子とを含み、
前記充電器は、第１の強制停止信号に応じて、前記複数の上アームスイッチング素子に対応した各トランスの各１次側回路の開閉を行う遮断制御用スイッチング素子をオフとし、第２の強制停止信号に応じて、前記複数の下アームスイッチング素子に対応した各トランスの各１次側回路の開閉を行う遮断制御用スイッチング素子をオフとすることを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項７】
前記強制停止信号が前記充電器の外部から与えられることを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【請求項８】
複数種類の事象のいずれかの発生により前記強制停止信号が発生することを特徴とする請求項１に記載の充電器。
【国際調査報告】
2015181920.tif 000008
2015181920.tif 000009