(57)【要約】【課題】充電動作の直前に交流電力電圧を何周期かモニタしてそのモニタ結果に基づいて自動判定を行い、次のような制御パラメータを自動的に切り替える充電回路とその制御方法を提供する。【解決手段】交流電力源から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号として出力する電圧モニタ回路と、スイッチング素子がブリッジ接続された整流回路と、充電開始前に、交流電圧モニタ信号に基づいて交流電力のピーク電圧値と周期を算出し、充電回路に接続された交流電力系統を判定し、予めメモリに設定された交流電力系統ごとの制御パラメータを選択し、選択された制御パラメータに基づきスイッチング素子の制御をする制御回路とを具備する充電回路である。【選択図】      図１
2008263683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力源から入力される交流電力を直流電力に変換してバッテリに充電をする充電回路であって、
前記交流電力源から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号として出力する電圧モニタ回路と、
スイッチング素子がブリッジ接続された整流回路と、
充電開始前に、前記交流電圧モニタ信号に基づいて前記交流電力のピーク電圧値と周期を算出し、前記充電回路に接続された交流電力系統を判定し、予めメモリに設定された前記交流電力系統ごとの制御パラメータを選択し、選択された前記制御パラメータに基づき前記スイッチング素子の制御をする制御回路と、
を具備することを特徴とする充電回路。
【請求項２】
前記充電回路に前記交流電力源から供給される交流電力の交流電流をモニタし、モニタした結果を交流電流モニタ信号として出力する電流モニタ回路を備え、
前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記交流電流モニタ信号に基づいて前記充電回路の電流制限を行うための電流リミット値と、前記交流電圧モニタ信号に基づいて過電圧から前記充電回路を保護するための過電圧保護リミット値と、前記交流電圧モニタ信号に基づいて低電圧時に前記充電回路を保護するための低電圧保護リミット値とを設定することを特徴とする請求項１に記載の充電回路。
【請求項３】
前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記整流回路の後段に設けられたコンデンサに流れる電流の変位を制限する電流変位リミット値を設定することを特徴とする請求項２に記載の充電回路。
【請求項４】
前記制御回路は力率制御部を備え、
前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記力率制御部の制御に用いる力率制御用パラメータを設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の充電回路。
【請求項５】
請求項４に記載した前記充電回路を備えた双方向絶縁型インバータ装置。
【請求項６】
交流電力源から入力される交流電力を直流電力に変換してバッテリに充電をする充電回路の制御方法であって、
前記交流電力源から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号とし、
充電開始前に、前記電圧モニタ信号に基づいて前記交流電力のピーク電圧値と周期を算出し、前記充電回路に接続された交流電力系統を判定し、予めメモリに設定された前記交流電力系統ごとにブリッジ構成された整流回路の制御を最適にする制御パラメータを選択し、
前記選択した前記制御パラメータに基づいて前記充電回路に設けられた前記整流回路のスイッチング素子の制御をすることを特徴とする充電回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ充電時の充電回路の制御方法に関し、特に、充電前の制御パラメータの設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、充電装置を使用する場合には、交流電力系統側の電圧として日本や北米などではＡＣ１００Ｖ系が用いられ、欧州などではＡＣ２００Ｖ系が用いられているため、地域によって充電装置の定格が異なっている。
【０００３】
このように充電装置の定格が異なるため、地域ごとに交流電力系統を利用者が認識して使用しないと、保護機能が正しく動作しないときや、最適な電気特性が得られなくなるといった不具合が発生することがある。また、交流電力系統に正しい充電装置が使用されていない場合、最適な制御パラメータが設定されないため誤動作を起こすことがある。
【０００４】
このような問題を解決するためには、利用者自ら充電装置などに設けられた交流電力系統を切り替えるスイッチを用いて切り替えを行うか、他の装置を用いることにより交流電力源を判定して、その地域に適した交流電力を供給できるようにするなどの切り替え操作や設定を行っている。また、交流電力系統電圧を判定せず保護機能は自己保護のみを行う方法も考えられている。
【０００５】
特許文献１によれば、据え置電源装置には、商用電源ＡＣ２００Ｖを整流して整流電力を出力するようにしておく一方、携帯充電装置には、商用電源ＡＣ１００Ｖを整流して整流電力を出力する。ここで、据え置電源装置と携帯充電装置との合体時に、電子スイッチでいずれか一方の整流電力を選択し、選択された整流電力を高周波インバータで電磁エネルギーに変換して電気自動車に供給する。ここで、据え置電源装置と携帯充電装置との合体時の勘合状態を勘合検出部で検出し、この結合信号の有無に基づいて動作モードを判断し、この動作モードに応じた整流電力を選択するように制御部で制御する提案がされている。
【０００６】
特許文献２によれば、外部から入力される入力電力に電圧変換の処理を施すことによって所望の電圧の直流電力を生成し、生成された直流電力を蓄電池に供給する電圧変換手段と、電圧変換手段に、蓄電池に供給される直流電力が与えられた最大値以下となる電圧特性を設定する電圧特性設定手段と、外部から与えられる指示をうけて、その指示に対応付けて予め決められた最大値を電圧特性設定手段に与える最大値付与手段とを備えた電気自動車に蓄電池と共に搭載され、コンセントなどの配線器具の定格に柔軟に適応する充電装置が提案されている。
【０００７】
しかしながら、上記に示した交流系統電圧を判定せずに保護機能は自己保護のためだけにしてしまうと、交流電力系統から取り出せる電力がミニマム設計となり大きな容量を取り出すことができない。逆に、自己保護範囲内でマックス設計すればＡＣ１００Ｖでブレーカを落としてしまう可能性がある。
【０００８】
また、電源事情が悪いような環境で電圧降下が起きはじめるとさらに電流を検出してブレーカが落ちてしまうため電流制限をかける必要があるが、交流電力系統電圧を判定しないとこの閾値が決められず使用勝手が悪いものになってしまう。
【０００９】
また、特許文献１、２では、充電装置の充電動作を行う前に交流電力源から供給される交流電圧波形に基づいて、交流電力系統を自動判定し昇圧と力率改善を制御する制御部の制御パラメータを自動的に切り替えるものではない。例えば、ＡＣ１００Ｖ系かＡＣ２００Ｖ系かをピーク値で自動判定を行い、制御パラメータを自動的に切り替えるようなことは記載されていない。
【特許文献１】特開２０００−００４５４２号公報
【特許文献２】特開平１０−２８５８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、充電動作の直前に交流電力電圧を何周期かモニタしてそのモニタ結果に基づいて交流電力系統の自動判定を行い、充電に最適な制御パラメータを自動的に切り替える充電回路とその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様のひとつである交流電力源から入力される交流電力を直流電力に変換してバッテリに充電をする充電回路であって、前記交流電力源から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号として出力する電圧モニタ回路と、スイッチング素子がブリッジ接続された整流回路と、充電開始前に、前記交流電圧モニタ信号に基づいて前記交流電力のピーク電圧値と周期を算出し、前記充電回路に接続された交流電力系統を判定し、予めメモリに設定された前記交流電力系統ごとの制御パラメータを選択し、選択された前記制御パラメータに基づき前記スイッチング素子の制御をする制御回路と、を具備する構成である。
【００１２】
上記構成により交流電力系統電圧を自動判定するため、例えば、工場内や急速充電ができるスタンドにおいて、ＡＣ１００ＶとＡＣ２００Ｖを供給するような混在する環境で利用者が適切な交流電力系統に設定する煩わしさや設定間違いによる誤動作や効率の悪さをなくすことができる。
【００１３】
好ましくは、前記充電回路に前記交流電力源から供給される交流電力の交流電流をモニタし、モニタした結果を交流電流モニタ信号として出力する電流モニタ回路を備え、前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記交流電流モニタ信号に基づいて前記充電回路の電流制限を行うための電流リミット値と、前記交流電圧モニタ信号に基づいて過電圧から前記充電回路を保護するための過電圧保護リミット値と、前記交流電圧モニタ信号に基づいて低電圧時に前記充電回路を保護するための低電圧保護リミット値とを設定してもよい。
【００１４】
好ましくは、前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記整流回路の後段に設けられたコンデンサに流れる電流の変位を制限する電流変位リミット値を設定してもよい。
【００１５】
好ましくは、前記制御回路は力率制御部を備え、前記交流電力系統ごとに前記制御パラメータとして前記制御回路の前記メモリに、前記力率制御部の制御に用いる力率制御用パラメータを設定してもよい。
【００１６】
また、上記充電回路を双方向絶縁型インバータ装置に設けてもよい。
本発明は、交流電力源から入力される交流電力を直流電力に変換してバッテリに充電をする充電回路の制御方法であって、前記交流電力源から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号とし、充電開始前に、前記電圧モニタ信号に基づいて前記交流電力のピーク電圧値と周期を算出し、前記充電回路に接続された交流電力系統を判定し、予めメモリに設定された前記交流電力系統ごとにブリッジ構成された整流回路の制御を最適にする制御パラメータを選択し、前記選択した前記制御パラメータに基づいて前記充電回路に設けられた前記整流回路のスイッチング素子の制御をする充電回路の制御方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、充電動作の直前に交流電力電圧を何周期かモニタしてそのモニタ結果に基づいて交流電力系統の自動判定を行い、充電に最適な制御パラメータを自動的に切り替えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
本発明の充電回路は、充電動作の直前にＡＣ電圧を何周期かモニタし、充電回路に接続された交流電力系統（例えば、ＡＣ１００Ｖ系かＡＣ２００Ｖ系）の特定をモニタした電圧のピーク値に基づいて自動判定を行い、交流電力系統ごとに制御パラメータを自動的に切り替え、充電回路を適切に制御する。
【００１９】
（実施例１）
図１は充電回路を示す図である。図１に示す充電回路１は、バッテリ２、平滑回路３、整流回路４、プラグ５、電流モニタ回路６、電圧モニタ回路７、制御部８、メモリ９、コンデンサＣ２、コイルＬ２、Ｌ３、コンデンサＣ３とから構成される。
【００２０】
充電回路１は、交流電力源１１からコンセント１０を介して入力される交流電力を整流回路４により直流電力に変換してバッテリ２に充電をする回路である。
平滑回路３は、コイルＬ１とコンデンサＣ１から構成され、整流回路４の出力電圧を平滑する回路である。
【００２１】
整流回路４は、４個のダイオードＤ１〜Ｄ４によりブリッジ回路を構成する。ダイオードＤ２には第１スイッチング素子Ｑ１が並列に接続されている。第１スイッチング素子Ｑ１はそのコレクタ端子がダイオードＤ２のカソードに接続され、エミッタ端子がダイオードＤ２のアノードに接続されている。また、ダイオードＤ４には、第２スイッチング素子Ｑ２が並列に接続されている。第２スイッチング素子Ｑ２はそのコレクタ端子がダイオードＤ４のカソードに接続され、エミッタ端子がダイオードＤ４のアノードに接続されている。
【００２２】
電流モニタ回路６は、充電回路１に交流電力源１１から供給される交流電力の交流電流をモニタし、モニタした結果を交流電流モニタ信号として出力する。
電圧モニタ回路７は、交流電力源１１から供給される交流電力の交流電圧をモニタし、モニタした結果を交流電圧モニタ信号として出力する。
【００２３】
制御部８は、バッテリ２の端子電圧が所定電圧になってから上限の電圧になるまでの期間、整流回路４への入力電圧がバッテリ２の端子電圧よりも常に所定値だけ高い電圧となるように、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の各デューティを可変する。
【００２４】
コイルＬ２、Ｌ３とコンデンサＣ３から構成されるフィルタに入力される交流電力が正のとき、スイッチング素子Ｑ１がオンしスイッチング素子Ｑ２がオフすると、コイルＬ２にエネルギーが蓄積する。次に、スイッチング素子Ｑ１がオフしスイッチング素子Ｑ２がオンすると、コイルＬ２に蓄積されていたエネルギーがダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２に蓄積される。また、フィルタに入力される交流電力が負のとき、スイッチング素子Ｑ１がオフしスイッチング素子Ｑ２がオンすると、コイルＬ３にエネルギーが蓄積する。次に、スイッチング素子Ｑ１がオンしスイッチング素子Ｑ２がオフすると、コイルＬ３に蓄積されていたエネルギーがダイオードＤ３を介してコンデンサＣ２に蓄積される。従って、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の各デューティを大きくすると、コンデンサＣ２の両端ｅ−ｆ間の電圧値が高くなる。また、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の各デューティを小さくすると、コンデンサＣ２の両端ｅ−ｆ間の電圧値が低くなる。
【００２５】
なお、バッテリ２の充電時のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の各デューティは、バッテリ２の端子電圧および端子電圧よりも常に所定値だけ高い電圧に基づいて求めてもよいし、バッテリ２に流れる電流に基づいて求めてもよい。
【００２６】
また、バッテリ２の充電時、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を同時にオン、オフさせてもよい。例えば、コイルＬ２、Ｌ３とコンデンサＣ３から構成されるフィルタに入力される交流電力が正のとき、スイッチング素子スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が同時にオンすると、ブリッジ回路２は短絡状態となり、Ｌ２、Ｌ３にエネルギーが蓄積される。その状態で、スイッチング素子Ｑ１をオフさせると、Ｌ２、Ｌ３に蓄積されたエネルギーがダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２に蓄積される。
【００２７】
また、バッテリ２の充電時、フィルタに入力される交流電圧および交流電流に基づいて、整流回路４への入力電圧波形の位相と整流回路４への入力電流波形の位相とが一致するようにスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動させてもよい。
【００２８】
また、制御回路８は、上記のような動作を制御する論理回路またはＣＰＵなどを備えた回路であり、メモリ９も備える。制御回路８には充電開始前に、電圧モニタ信号に基づいて交流電力のピーク電圧値と周期を算出する回路が設けられており、充電回路１に接続された交流電力系統を判定する。そして、予めメモリ９に設定された交流電力系統ごとの制御パラメータを選択し、選択された制御パラメータに基づきスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の制御をする。交流電力系統とは交流電力源１１の交流電力のピーク電圧値と周期を示すものであり、例えば、ＡＣ１００Ｖ、５０ＨｚやＡＣ２００Ｖ、６０Ｈｚなどを示すものである。
【００２９】
次に、交流電力系統を特定する動作と整流回路４のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を制御するための制御パラメータの設定について説明する。
図２はＡＣ１００Ｖの交流電力系統であるかＡＣ２００Ｖの交流電力系統であるかを判定するための動作を示すためのフロー図である。ここでは、２種類の交流電力系統を判定しているが特に限定するものではない。
【００３０】
ステップＳ２１では、起動時に交流電力系統の電圧を電圧モニタ回路７により数周期モニタする。電圧モニタ回路７のモニタ結果を交流電圧モニタ信号として制御回路８に転送して交流電圧の最大値と最小値を検出して交流電力系統を決める。実施例１の場合は制御回路８に交流電圧モニタ信号を取り込むためにＡ／Ｄ変換をし、変換された交流電圧モニタ信号の示す数値が、予め設定されたＡＣ９０Ｖ〜ＡＣ１６０Ｖに対応する数値範囲内かを判定する。範囲内であれＡＣ１００Ｖの交流電力系統と判定してステップＳ２２に移行する。範囲外であればステップＳ２３に移行する。ここで、交流信号であることを判定するためにゼロクロスを検出して周期も算出している。
【００３１】
ステップＳ２２ではＡＣ１００Ｖの交流電力系統のメモリ９に格納される制御パラメータを設定するために予め用意した変数設定領域に、ＡＣ１００Ｖ系の制御パラメータを設定する。
【００３２】
ステップＳ２３では、Ｓ２１と同様に交流電力系統の電圧を電圧モニタ回路７により数周期モニタする。電圧モニタ回路７のモニタ結果を交流電圧モニタ信号として制御回路８に転送して交流電圧の最大値と最小値を検出して交流電力系統を決める。Ａ／Ｄ変換された交流電圧モニタ信号の示す数値が、予め設定されたＡＣ１８０Ｖ〜ＡＣ２６４Ｖに対応する数値範囲内かを判定する。範囲内であればＡＣ２００Ｖの交流電力系統と判定してステップＳ２４に移行する。範囲外であればステップＳ２１に移行して再度判定を行う。ここで、交流信号であることを判定するためにゼロクロスを検出して周期も算出している。
【００３３】
ステップＳ２４ではＡＣ２００Ｖの交流電力系統のメモリ９に格納される制御パラメータを設定するために予め用意した変数設定領域に、ＡＣ２００Ｖ系の制御パラメータを設定する。
【００３４】
交流電力系統が選択され制御パラメータの設定が完了すると充電動作を開始する。また、交流電圧の最大値、最小値、周期が適正でなければ動作を開始しないようにしておくことも可能である。
【００３５】
また、交流電圧の判定には最大値、最小値のホールド以外に、最大値だけもしくは最小値だけから判定することも可能である。他にも１周期分の測定値の二乗和から演算する方式もある。
【００３６】
次に、制御パラメータについて説明する。
制御パラメータは予めメモリ９に設定され、交流電力系統ごとに整流回路４の制御を最適にする。制御パラメータは各交流電力系統から取り出せる電流リミット値、電流の変位リミット値、交流電力系統側の過電圧保護、低電圧保護のリミット値、力率制御部（Power Factor Controller）で必要な各力率制御係数を設定する。
【００３７】
電流リミット値は、制御回路８に入力される交流電流モニタ信号に基づいて充電回路１の電流制限を行うためのパラメータである。過電圧保護リミット値は、交流電流モニタ信号に基づいて過電圧から充電回路１を保護するためのパラメータである。低電圧保護リミット値は、交流電圧モニタ信号に基づいて停電時（低電圧時）などに充電回路１を保護するために設定するパラメータである。電流変位リミット値は、コンデンサＣ２に流れる電流の変位を制限する。ここで、整流回路４の出力端子ｅ−ｆ間には図示しないが直流電圧モニタ回路が接続されている。この直流電圧モニタ回路はバッテリ２に印加される充電のための直流電圧（中間電圧信号）を検出する。
【００３８】
図３に制御部に設けられる力率制御部の構成を示す。力率制御部の制御に力率制御用パラメータが用いられている。
電圧モニタ信号（瞬時値）を電圧モニタ回路７からＡ／Ｄ変換して取得し、Ａ／Ｄ変換された電圧モニタ信号の絶対値を求めた電圧絶対値信号を乗算部３１に入力する。乗算部３１では、入力された電圧絶対値信号を要求される電流に変換するために要求電流変換係数を乗算して参照電流信号を生成する。
【００３９】
次に、加算部３２では電流モニタ回路６からＡ／Ｄ変換して取得し、Ａ／Ｄ変換された電流モニタ信号の絶対値を求めた電流絶対値信号と参照電流信号との差を算出する。その算出した差信号を、力率改善用ＰＩＤ制御を行うために設けたＰＦＣ比例部３３、ＰＦＣ積分部３４、ＰＦＣ微分部３５に入力する。
【００４０】
上記ＰＦＣ比例部３３、ＰＦＣ積分部３４、ＰＦＣ微分部３５の制御パラメータを設定する領域に、交流電力系統ごとにメモリ９に格納されている力率制御用パラメータ（制御パラメータである）を読み出して設定する。例えば、ＡＣ１００Ｖ系の交流電力源であることが判定されれば、ＡＣ１００Ｖ系の力率制御用パラメータが設定される。
【００４１】
ＰＦＣ比例部３３には比例用の力率制御用パラメータが設定される。ＰＦＣ積分部３４には積分用の力率制御用パラメータが設定される。ＰＦＣ微分部３５には、微分用の力率制御用パラメータが設定される。ここで、上記ＰＩＤ制御はＰＦＣ比例部３３、ＰＦＣ積分部３４だけで制御してもよい。
【００４２】
加算部３６では、上記ＰＦＣ比例部３３、ＰＦＣ積分部３４、ＰＦＣ微分部３５の演算処理結果を加算して出力する。
一方、除算部３１０では予め設定されメモリ９に記録されている目標中間電圧信号（ディジタル値）により上記電圧絶対値信号を除算する。その後、加算部３１１ではデューティ１００％信号と除算部３１０の出力との差を算出して昇圧率を算出する。乗算部３１２では昇圧率を示す数値と、ＰＦＣ増幅部３１３に設定する力率制御用パラメータ（制御パラメータ）である増幅率を乗算して出力する。
【００４３】
次に、加算部３７では上記加算部３６と乗算部３１２の出力を加算して整流回路４のスイッチング素子Ｑ１のベースに入力される。また、スイッチング素子Ｑ２にも同様にスイッチング素子Ｑ２用の力率制御部が設けられている。
【００４４】
また、加算部３７の後段には出力の振幅を抑制するためにリミッタ部３８が設けられている。ここで、上記図３に示した制御は交流電力の周期より早い処理を行う。例えば７５μｓｅｃで動作させる。
【００４５】
図４に中間電圧を制御するブロック図を示す。整流回路４の出力端子ｅ−ｆ間に接続されている直流電圧モニタ回路から出力される中間電圧信号と、メモリ９に予め設定した目標中間電圧信号（ディジタル値）との差を加算部４１により算出する。加算部４１の出力信号を示した中間電圧比例部４２により処理され、変位リミット部４３により一定期間内における変位制限処理が行われる。その後、要求電流振幅になるように変位リミット部４３の出力に、加算部４４、要求電流振幅部４５、電流リミット部４６から構成されるループにより振幅制御を行い出力される。
【００４６】
上記電流リミット部４６に設定される電流制限用の制御パラメータが電流リミット値である。また、変位リミット部４３に設定される制御パラメータが変位リミット値である。
上記図４に示した制御は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの周期で動作する。
【００４７】
上記構成により充電動作の直前に交流電圧を数周期モニタし、例えばＡＣ１００Ｖ系かＡＣ２００Ｖ系か自動判断を行う。その後、系統から取り出せる電流のリミット値、系統から取り出される電流の変位リミット値、系統側の過電圧保護、低電圧保護のリミット値、中間電圧の低電圧保護、ＰＦＣ動作の各制御係数を自動的に切り替える。
【００４８】
（実施例２）
図５に示す双方向絶縁型ＤＣ／ＡＣインバータは、実施例１で用いた充電回路１にブリッジ回路１２、１３を追加した回路である。なお、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付している。
【００４９】
図５に示す双方向絶縁型ＤＣ／ＡＣインバータは、フィルタ（Ｌ２、Ｌ３、Ｃ３）と、ブリッジ回路１４（第１のブリッジ回路）と、コンデンサＣ２と、ブリッジ回路１３（第２のブリッジ回路）と、トランスＴ１と、ブリッジ回路１２（第３のブリッジ回路）と、コンデンサＣ１と、コイルＬ１と、バッテリ２の充電時にスイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２およびスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を駆動し、双方向絶縁型ＤＣ／ＡＣインバータの交流電力出力時にスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４およびスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８を駆動する制御回路８と、交流電力からフィルタに入力される交流電圧をモニタする電圧モニタ回路７と、ブリッジ回路１３への入力電圧をモニタする直流電圧モニタ回路（図示しない）と、フィルタに入力される交流電流をモニタする電流モニタ回路６とを備えて構成されている。
【００５０】
第１の電力変換は、バッテリ２の充電時、ブリッジ回路１４およびコンデンサＣ２により構成され、双方向絶縁型ＤＣ／ＡＣインバータの交流電力出力時、ブリッジ回路１４により行われる。
【００５１】
また、第２の電力変換は、バッテリ２の充電時、ブリッジ回路１３により構成され、双方向絶縁型ＤＣ／ＡＣインバータの交流電力出力時、ブリッジ回路１３およびコンデンサＣ２により行われる。
【００５２】
また、第３の電力変換は、バッテリ２の充電時、ブリッジ回路１２およびコンデンサＣ１により構成され、双方向絶縁型ＤＣ／ＡＣインバータの交流電力出力時、ブリッジ回路１２により行われる。
【００５３】
ここで、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８およびスイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２は、ダイオードが並列に接続されるＦＥＴ（Field Effect Transistor）により構成されてもよい。また、ブリッジ回路１４、ブリッジ回路１３、またはブリッジ回路１２は、２つのスイッチング素子を備えるハーフブリッジ型のブリッジ回路により構成されてもよい。
【００５４】
４つのスイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２により構成されブリッジ回路１４にコンデンサＣ２を介して接続されるブリッジ回路１３と、４つのスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８により構成されブリッジ回路１３にトランスＴ１を介して接続されるブリッジ回路１２と、ブリッジ回路１２とバッテリ２との間に設けられるコンデンサＣ１およびコイルＬ１とを備えて構成されている。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２、およびスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であり、各スイッチング素子にはダイオードが並列接続される。
【００５５】
上記双方向絶縁型ＤＣ／ＡＣインバータは、バッテリ２を充電する場合、ブリッジ回路１３のスイッチング素子Ｑ９、Ｑ１２とスイッチング素子Ｑ１０、Ｑ１１とを交互にオン、オフさせる。すなわち、バッテリ２が充電される場合、外部からフィルタを介してブリッジ回路１４に入力される交流電力は、ブリッジ回路１４のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に並列接続されるダイオードにより整流されると共にコンデンサＣ２により平滑され直流電力に変換される。
【００５６】
次に、その直流電力は、ブリッジ回路１３により交流電力に変換されトランスＴ１を介してブリッジ回路１２に出力される。次に、その交流電力は、ブリッジ回路１２のスイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８に並列接続されるダイオードＤ５〜Ｄ８により整流されると共にコンデンサＣ１により平滑され直流電力に変換される。そして、その直流電力は、コイルＬ１を介してバッテリ２に供給される。
【００５７】
また、外部に交流電力を出力する場合、ブリッジ回路１２のスイッチング素子Ｑ５、Ｑ８とスイッチング素子Ｑ６、Ｑ７とを交互にオン、オフさせるとともに、ブリッジ回路１４のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ４とスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３とを交互にオン、オフさせる。すなわち、交流電力が出力される場合、バッテリ２から得られる直流電力は、ブリッジ回路１２により交流電力に変換されトランスＴ１を介してブリッジ回路１３に出力される。次に、その交流電力は、ブリッジ回路１３のスイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１２に並列接続されるダイオードＤ９〜Ｄ１２により整流されるとともにコンデンサＣ２により平滑され直流電力に変換される。そして、その直流電力は、ブリッジ回路１４により交流電力に変換されフィルタを介して外部に出力される。
【００５８】
ここで、充電開始時のバッテリ２の端子電圧は十分低くなっているものとする。なお、本例ではトランスＴ１の１次側コイルと２次側コイルの巻き線比を１：１とする。
上記のように構成された双方向絶縁型ＤＣ／ＡＣインバータの充電回路においても、実施例１同様に充電動作の直前に交流電圧を数周期モニタし、例えばＡＣ１００Ｖ系かＡＣ２００Ｖ系か自動判断を行い、系統から取り出せる電流のリミット値、系統から取り出される電流の変位リミット値、系統側の過電圧保護、低電圧保護のリミット値、中間電圧の低電圧保護、ＰＦＣ動作の各制御係数を自動に切り替えることができる。
【００５９】
交流電力系統電圧を自動判定するため、例えば、工場内や急速充電ができるスタンドにおいて、ＡＣ１００ＶとＡＣ２００Ｖを供給するような混在する環境で利用者が適切な系統電圧に設定する煩わしさや設定間違いによる誤動作や効率の悪さをなくすことができる。
【００６０】
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施例１に示す充電回路の構成を示す回路図である。
【図２】交流電力系統を判定するためのフロー図である。
【図３】制御部に設けられる力率制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】制御部に設けられる中間電圧を制御するブロック図を示す
【図５】実施例１で用いた充電回路を備えた双方向絶縁型ＤＣ／ＡＣインバータの回路図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  充電回路、２  バッテリ、３  平滑回路、４  整流回路、５  プラグ、
６  電流モニタ回路、７  電圧モニタ回路、８  制御回路（制御部）、
９  メモリ、１０  コンセント、１１  交流電力源、
１２  第３のブリッジ回路、１３  第２のブリッジ回路、１４  第１のブリッジ回路、
Ｃ２  コンデンサ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  コイル、Ｃ１、Ｃ３  コンデンサ、
３１  乗算部、３２  加算部、
３３  ＰＦＣ比例部、３４  ＰＦＣ積分部、３５  ＰＦＣ微分部、
３６  加算部、３７  加算部、３８  リミッタ部、３１０  除算部、３１１  加算部、
３１２  乗算部、３１３  ＰＦＣ増幅部、
４１  加算部、４２  中間電圧比例部、４３  変位リミット部、４４  加算部、
４５  要求電流振幅部、４６  電流リミット部、
【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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