(57)【要約】【課題】電流制限素子に耐電流性の高いものを選択しなければならず、電流制限素子自体も大きいものが必要になってしまう。【解決手段】電流検出抵抗105に流れる電流による電圧降下により電流検出回路106でその電流を検知し、電流検出信号130をスイッチ素子制御回路201へ出力して入力電流に応じたスイッチ素子制御信号202をスイッチ素子制御回路201より出力し、スイッチ素子108を徐々にONさせる様に制御する。これにより、図２の点線で示す様に、時間t1から平滑コンデンサ109へ充電電流が流れ始めるが、スイッチ素子108は、電流検出抵抗105で電圧降下により検出した入力電流を元にスイッチ素子制御回路201より出力されるスイッチ素子制御信号202によって制御されるため、いきなり突入電流が流れることはなく適切な電流値とすることが可能となる。【選択図】 図１
2017221033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電源が印加される平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサと直列に接続される電流制限素子と、
前記入力電源の入力電流を検出する電流検出回路と、
前記電流検出回路により検出された入力電流に応じて前記電流制限素子を制御する電流制限素子制御回路とを備えた突入電流抑制回路。
【請求項２】
請求項１に記載の突入電流抑制回路において、
前記入力電源の電圧値を監視し、前記平滑コンデンサが満充電状態になった場合には、前記電流制限素子をオンさせる信号を前記電流制限素子制御回路へ出力する制御回路を備えた突入電流抑制回路。
【請求項３】
請求項１に記載の突入電流抑制回路において、
前記電流制限素子は、前記平滑コンデンサを流れる電流を制御対象とする突入電流抑制回路。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の突入電流抑制回路において、
前記入力電源は、整流ダイオードおよびPFC回路を介して入力された電源である突入電流抑制回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突入電流抑制回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータでは入力回路に容量の大きな平滑用コンデンサが用いられる。その場合、電源の投入時に平滑用コンデンサへ大きな充電電流が突入電流として流れる事が問題となる。
【０００３】
従来では、直流入力電源と平滑用コンデンサとの間に直列に接続された電流検出抵抗及び電流制限素子を設け、電流制限素子は、電流検出抵抗の検出した電圧降下と基準電圧との比較により得られる信号によって、電流検出抵抗に流れる電流を一定電流以下に抑制している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１４６１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先行技術文献に記載の回路では、電流制限素子を回路全体の電流が流れる箇所に設置している。このため、平滑コンデンサのみならず負荷も含めた回路全体の電流が電流制限素子にかかってしまい、電流制限素子に耐電流性の高いものを選択しなければならず、電流制限素子の大きさやコストが上昇してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による突入電流抑制回路は、入力電源が印加される平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサと直列に接続される電流制限素子と、前記入力電源の入力電流を検出する電流検出回路と、前記電流検出回路により検出された入力電流に応じて前記電流制限素子を制御する電流制限素子制御回路とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電流制限素子に耐電流性の低いものを使用することができ、電流制限素子の大きさやコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】充電システムの回路構成図である。
【図２】突入電流抑制回路の入力電流特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は充電システム１の回路構成図である。充電システム１は、商用充電ステーション100と充電器102とバッテリ115とで構成される。商用充電ステーション100は、充電スタンドとして所定地に設置されている。充電器102とバッテリ115とは電気自動車などの車両に搭載されている。充電システム１は、商用充電ステーション100の充電プラグ101を充電器102の充電プラグ接続コネクタ103へ接続し、充電器102のバッテリ接続コネクタ114に接続されたバッテリ115を充電する。
【００１０】
充電器102は、整流ダイオード104を備え、充電プラグ101より入力された交流電圧は整流ダイオード104で直流電圧に変換される。整流ダイオード104にはPFC回路（力率改善回路）107が接続され、PFC回路107は入力電流を正弦波化して力率改善を行う。PFC回路107は、DC/DCコンバータ112に接続される。DC/DCコンバータ112は、制御マイコン113により制御されてバッテリ115を充電する。
【００１１】
充電器102は本実施形態の突入電流抑制回路を構成する。整流ダイオード104とPFC回路107の間には電流検出抵抗105が接続され、電流検出抵抗105に流れる電流を電流検出回路106により検出し、電流検出信号130を制御マイコン113へ出力する。PFC回路107の出力側には、平滑コンデンサ109と電流制限素子としてのスイッチ素子108が直列に接続されている。スイッチ素子108は、スイッチ素子制御回路201によりON状態が制御される。スイッチ素子制御回路201には、電流検出回路106からの電流検出信号130や制御マイコン113からのスイッチ素子ON信号133が入力される。また、制御マイコン113には、整流ダイオード104からの入力電圧信号131やPFC回路107からの出力電圧信号132が入力される。
【００１２】
次に、図１、図２を参照して充電器102（突入電流抑制回路）の動作を説明する。図２は、充電器102の入力電流（実線）及び平滑コンデンサ109に流れる電流（点線）を時間経過で示した入力電流特性図である。
図２の時間t1において、商用充電ステーション100の充電プラグ101を充電器102の充電プラグ接続コネクタ103へ接続すると、整流ダイオード104で交流から直流への変換が行われ、PFC回路107で力率改善が行われる。同時に、入力電圧信号131が制御マイコン113へ入力され、この際の電圧値を判定することで、制御マイコン113は充電プラグ101が接続されたことを認識する。この際に、平滑コンデンサ109と直列接続されているスイッチ素子108は、OFF状態であり、平滑コンデンサ109の負極側はOpen状態と同等となる。そのため、整流ダイオード104及びPFC回路107を介した平滑コンデンサ109への充電による突入電流は流れず、 PFC回路107内やDC/DCコンバータ112内に流れる少量の電流のみとなる。
【００１３】
更に、電流検出抵抗105に流れる電流による電圧降下により電流検出回路106でその電流を検知し、電流検出信号130をスイッチ素子制御回路201へ出力して入力電流に応じたスイッチ素子制御信号202をスイッチ素子制御回路201より出力し、スイッチ素子108を徐々にONさせる様に制御する。これにより、図２の点線で示す様に、時間t1から平滑コンデンサ109へ充電電流が流れ始めるが、スイッチ素子108は、電流検出抵抗105で電圧降下により検出した入力電流を元にスイッチ素子制御回路201より出力されるスイッチ素子制御信号202によって制御されるため、いきなり突入電流が流れることはなく適切な電流値とすることが可能となる。
【００１４】
図２の時間t1の後は、平滑コンデンサ109へ流れる充電電流が次第に増加して行き、電流検出抵抗105で電圧降下により検出した入力電流も増加方向になって行くが、スイッチ素子制御回路201内で設定した所定値までに電流制限をかける。そして、電流検出抵抗105に流れる電流が所定値に達した際には、これ以上の電流が流れない様にスイッチ素子制御回路201でスイッチ素子制御信号202を設定してスイッチ素子108を制御する。これにより、平滑コンデンサ109に流れる充電電流を一定に保つことで充電時に於いても大電流が流れることを防止する。
【００１５】
しかしながら電流を制限することで平滑コンデンサ109が満充電状態になるまでに時間を要してしまうことになり、商用充電ステーション100の充電プラグ101を充電器102の充電プラグ接続コネクタ103へ接続してから、バッテリ115への充電動作が可能になるまでの時間が長くなってしまう。
【００１６】
そこで制御マイコン113で監視しているPFC回路107の出力電圧信号132により、スイッチ素子108をフルONしても整流ダイオード104及びPFC回路107を損傷しない程度の電流となると判断した電圧値に達した際に、すなわち図２の時間t2において、 制御マイコン113よりスイッチ素子ON信号133をスイッチ素子制御回路201へ出力する。このスイッチ素子ON信号133により、スイッチ素子制御回路201は、スイッチ素子108をフルONさせるスイッチ素子制御信号202をスイッチ素子108へ出力する。そして、平滑コンデンサ109には十分な充電電流が流れる。これにより、突入電流を抑制しつつバッテリ115への充電動作が可能になるまでの時間を短縮することが可能となる。
【００１７】
そして、図２の時間t3において、平滑コンデンサ109が満充電状態となる。図２の時間t4において、制御マイコン113がPFC回路107からの出力電圧信号132に基づいて、平滑コンデンサ109が満充電状態となる電圧値に達したと判断した際に、制御マイコン113はDC/DCコンバータ112の制御を開始する。これにより、充電器102のバッテリ接続コネクタ114に接続されたバッテリ115への充電が開始される。
【００１８】
また充電中に於いては、入力電流を検出する電流検出抵抗105からの電流検出信号130、入力電圧信号131、出力電圧信号132を制御マイコン113で常時監視し、それぞれの信号が所定の仕様を外れないかどうかを判断し、異常があった場合にはDC/DCコンバータ112の制御を直ちに停止するなどの処置を行う。
【００１９】
以上の実施形態によれば、平滑コンデンサが満充電となった際にはスイッチ素子108などの電流制限素子をフルONさせる様にし、平滑コンデンサの本来の目的であるリップル成分除去機能を十分に活かすことができる。また平滑コンデンサに的を絞って電流を制限しているので、電流制限素子をフルON時に於いても電流としてはリップル分のみが流れることになり、従来技術での回路全体の電流に対して制御を行う方式と比較し、電流制限素子の耐電流性が低いものを使用することができ、電流制限素子の大きさやコストも低減できる。  
【００２０】
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）突入電流抑制回路は、入力電源が印加される平滑コンデンサ109と、平滑コンデンサ109と直列に接続されるスイッチ素子108と、入力電源の入力電流を検出する電流検出回路106と、電流検出回路106により検出された入力電流に応じてスイッチ素子108を制御するスイッチ素子制御回路201とを備えた。これにより、スイッチ素子108などの電流制限素子に耐電流性の低いものを使用することができ、電流制限素子の大きさやコストも低減できる。
【００２１】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態を次のように変形して実施することができる。
（１）充電器102には、商用充電ステーション100より交流電圧が入力され、整流ダイオード104で直流の入力電源に変換される例で説明したが、入力電源として直流電圧が印加される場合も同様である。この場合は、整流ダイオード104やPFC回路107は不用である。
【００２２】
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。また、上記の実施形態と変形例を組み合わせた構成としてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
100  商用充電ステーション
101  充電プラグ
102  充電器
103  充電プラグ接続コネクタ
104  整流ダイオード
105  電流検出抵抗
106  電流検出回路
107  PFC回路
108  スイッチ素子
109  平滑コンデンサ
112  DC/DCコンバータ
113  制御マイコン
114  バッテリ接続コネクタ
115  バッテリ
130  電流検出信号
131  入力電圧信号
132  出力電圧信号
133  スイッチ素子ON信号
201  スイッチ素子制御回路
202  スイッチ素子制御信号
【図１】
2017221033.tif 000003
【図２】
2017221033.tif 000004