JPH0946913A - Charger for electric vehicle - Google Patents

Charger for electric vehicle

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JPH0946913A
JPH0946913A JP19381795A JP19381795A JPH0946913A JP H0946913 A JPH0946913 A JP H0946913A JP 19381795 A JP19381795 A JP 19381795A JP 19381795 A JP19381795 A JP 19381795A JP H0946913 A JPH0946913 A JP H0946913A
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JP
Japan
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output
switching element
power source
converter
reactor
Prior art date
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Application number
JP19381795A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Matsumae
博 松前
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the setting of the timing of controlling the switching operation of a switching element constituting, especially, a DC-AC converter. SOLUTION: On the output side of a rectifier circuit 3 is a series circuit consisting of a reactor 70 and a switching element 45 connected in parallel. A DC/AC converter 4 is connected in parallel to the switching element 45. A control circuit 15 controls the switching element 45 and the DC/AC converter 4 so that it may accumulate energy in the reactor 70 by turning on the switching element 45, and that it may supply the DC/AC converter with the output where the output of a rectifier circuit 8 and the output of the reactor 70 are added, by turning off the switching element, when charging a main battery 20 and an auxiliary battery 20 with the AC power source 1 as a power source.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車用充電
装置、詳しくは、メインバッテリ用充電器と補機バッテ
リ用充電器との構成部品を一体化、共有化した電気自動
車用充電装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging device for an electric vehicle, and more particularly to a charging device for an electric vehicle in which components of a main battery charger and an auxiliary battery charger are integrated and shared. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術として、実開昭63−3333
7号公報に、車両駆動用のメインバッテリ専用の充電器
と、補機系負荷駆動用の補機バッテリ専用の充電器とを
一体化した電気自動車用充電装置が示されている。これ
は、各々の充電器のDC/ACコンバータ及びトランス
を共有し、メインバッテリ用充電器と補機バッテリ用充
電器とを選択的に切り替える切替スイッチをメインバッ
テリ側に設けることにより、小型、軽量、低コスト化を
図ったものである。
2. Description of the Related Art As a conventional technique, the Japanese Utility Model Publication No. 63-3333
Japanese Unexamined Patent Publication 7 discloses an electric vehicle charging device in which a charger dedicated to a main battery for driving a vehicle and a charger dedicated to an auxiliary battery for driving an auxiliary system load are integrated. This is small and lightweight by sharing the DC / AC converter and the transformer of each charger and providing a changeover switch on the main battery side for selectively switching between the main battery charger and the auxiliary battery charger. It is intended to reduce the cost.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電気自動車用充電装置には、メインバッテリ側に設
けられた切替スイッチとして、メインバッテリに流れる
電流に合わせた大容量の切替スイッチが2個必要にな
り、体格が大きくなるという問題がある。
However, the above-mentioned conventional charging device for an electric vehicle requires two changeover switches provided on the main battery side, which have a large capacity according to the current flowing through the main battery. There is a problem that the physique becomes big.

【0004】そこで、本発明者らは、上記切替スイッチ
を不要にした充電装置として、平成6年特許願第158
773号に記載の充電装置を提案した。この先願に係る
充電装置は、メインバッテリ用の充電器と補機バッテリ
用の充電器のDC/ACコンバータ及びトランスを共有
する構造の充電装置において、トランスの出力巻線の一
部の出力電圧を整流してメインバッテリに出力する第1
出力部に、一対の双方向通電素子を使用し、これらの双
方向性通電素子に、上記整流作用の他、メインバッテリ
を電源として補機バッテリを充電する際に、メインバッ
テリの直流電力を高周波交流変換して上記出力巻線に供
給する作用を行わせるよう構成されている。
Therefore, the inventors of the present invention have proposed a patent application No. 158 of 1994 as a charging device which does not require the changeover switch.
The charging device described in No. 773 was proposed. In the charging device according to the prior application, in a charging device having a structure in which a DC / AC converter and a transformer for a main battery charger and an auxiliary battery charger are shared, a part of the output voltage of the output winding of the transformer is The first to rectify and output to the main battery
A pair of bidirectional energization elements are used for the output section. In addition to the above-mentioned rectification function, these bidirectional energization elements use high frequency DC power of the main battery when charging the auxiliary battery using the main battery as a power source. It is configured to perform AC conversion and supply to the output winding.

【0005】しかしながら、上記先願に係る充電装置に
おいては、第1出力部に整流出力を平滑化してメインバ
ッテリに供給するためのリアクトルを設け、さらに、メ
インバッテリを電源として補機バッテリを充電する際、
このリアクトルに逆起電力が発生して双方向性通電素子
に過大電圧が加わるなどの不具合が生じないよう、メイ
ンバッテリを電源として補機バッテリを充電する時に、
上記リアクトルを短絡するスイッチ回路を設けている。
このため、第1出力部の回路が大型化するという問題が
ある。
However, in the charging device according to the above-mentioned prior application, a reactor for smoothing the rectified output and supplying the same to the main battery is provided in the first output section, and the auxiliary battery is charged using the main battery as a power source. When
When charging the auxiliary battery with the main battery as the power source, in order to prevent problems such as back electromotive force being generated in this reactor and excessive voltage being applied to the bidirectional energization element,
A switch circuit that short-circuits the reactor is provided.
Therefore, there is a problem that the circuit of the first output section becomes large.

【0006】そこで、本発明者らは、第1出力部におけ
るリアクトル及びスイッチ回路を不要にした充電装置と
して、平成7年特許願第118742号に記載の充電装
置を提案した。この先願に係る充電装置は、交流電源か
らの電力を整流する整流回路の出力側に平滑用のリアク
トルを接続する構成をとっている。
Therefore, the present inventors have proposed a charging device described in Japanese Patent Application No. 118742 of 1995 as a charging device that does not require a reactor and a switch circuit in the first output section. The charging device according to this prior application has a configuration in which a smoothing reactor is connected to the output side of a rectifying circuit that rectifies the electric power from an AC power source.

【0007】しかしながら、上記先願に係る充電装置に
おいては、DC/ACコンバータを構成するフルブリッ
ジ接続された4個のスイッチング素子を各々独立したタ
イミングでスイッチング動作させることにより、リアク
トルにエネルギーを周期的に蓄積、放出させる構成をと
っているため、これらのスイッチング素子のスイッチン
グ動作を制御するタイミングの設定に困難が伴うという
問題がある。
However, in the charging device according to the above-mentioned prior application, the full bridge-connected four switching elements forming the DC / AC converter are switched at independent timings to cyclically supply energy to the reactor. Since it is configured to accumulate and release the light, there is a problem that it is difficult to set the timing for controlling the switching operation of these switching elements.

【0008】本発明は、上記問題点にかんがみ、交流電
源からの電力を整流する整流回路の出力側に平滑用のリ
アクトルを接続する構成をとる充電装置において、DC
/ACコンバータを構成するスイッチング素子のスイッ
チング動作を制御するタイミングの設定を容易にするこ
とができる充電装置を提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention provides a charging device having a structure in which a smoothing reactor is connected to the output side of a rectifying circuit for rectifying electric power from an AC power source.
It is an object of the present invention to provide a charging device capable of facilitating the setting of the timing for controlling the switching operation of the switching element forming the / AC converter.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1では、外部の交
流電源を電源として車両駆動用のメインバッテリ及び補
機系負荷駆動用の補機バッテリを充電するとともに、前
記交流電源の非接続時、前記メインバッテリを電源とし
て前記補機バッテリを充電する電気自動車用充電装置で
あって、前記交流電源からの電力を整流する整流回路
と、リアクトル及びスイッチング素子からなる直列回路
であって、前記整流回路の出力側に並列接続された直列
回路と、前記スイッチング素子に並列接続されたDC/
ACコンバータと、前記DC/ACコンバータの出力を
昇降圧するトランスと、双方向性通電素子を備え、前記
トランスの出力巻線の一部の出力電圧を整流して前記メ
インバッテリに出力するとともに、前記メインバッテリ
を電源として前記補機バッテリを充電するとき、前記双
方向性通電素子により高周波交流変換して前記出力巻線
の一部に出力する第1出力部と、前記トランスの出力巻
線の他部の出力電圧を整流して前記補機バッテリに出力
する第2出力部と、前記交流電源を電源として前記メイ
ンバッテリ及び補機バッテリを充電するとき、前記スイ
ッチング素子をオンして前記リアクトルにエネルギーを
蓄積するとともに、前記スイッチング素子をオフして前
記整流回路の出力と前記リアクトルの出力とを加算した
出力を前記DC/ACコンバータに供給するよう、前記
スイッチング素子及び前記DC/ACコンバータを制御
する制御回路とを備えることを特徴とする電気自動車用
充電装置を採用する。
According to a first aspect of the present invention, a main battery for driving a vehicle and an auxiliary battery for driving an auxiliary system load are charged using an external AC power source as a power source, and the AC power source is not connected. A charging device for an electric vehicle that charges the auxiliary battery using the main battery as a power source, which is a series circuit including a rectifier circuit that rectifies electric power from the AC power source and a reactor and a switching element, A series circuit connected in parallel to the output side of the circuit and a DC / DC connected in parallel to the switching element.
An AC converter, a transformer that steps up and down the output of the DC / AC converter, and a bidirectional current-carrying element are provided, and a part of the output voltage of the output winding of the transformer is rectified and output to the main battery. When charging the auxiliary battery by using the main battery as a power source, a first output unit that performs high-frequency AC conversion by the bidirectional energization element and outputs the converted output to a part of the output winding; A second output unit that rectifies the output voltage of the unit and outputs the rectified output voltage to the auxiliary battery, and when charging the main battery and the auxiliary battery using the AC power supply as a power source, the switching element is turned on to store energy in the reactor. Is stored, the switching element is turned off, and an output obtained by adding the output of the rectifier circuit and the output of the reactor is added to the DC / To supply to C converter, employing a charging device for an electric vehicle, characterized in that it comprises a control circuit for controlling the switching element and the DC / AC converter.

【0010】請求項2では、前記制御回路は、前記整流
回路の出力波形及び電流波形を検出し、前記リアクトル
の出力側の電流波形が前記交流電源の電圧波形に対応し
た電流波形となるよう前記スイッチング素子及び前記D
C/ACコンバータのスイッチングデューティ比を制御
することを特徴とする請求項1に記載の電気自動車用充
電装置を採用する。
According to a second aspect of the present invention, the control circuit detects the output waveform and the current waveform of the rectifier circuit, and the current waveform on the output side of the reactor becomes a current waveform corresponding to the voltage waveform of the AC power supply. Switching element and D
The charging device for an electric vehicle according to claim 1, wherein the switching duty ratio of the C / AC converter is controlled.

【0011】[0011]

【発明の作用効果】請求項1に係る電気自動車用充電装
置において、交流電源を電源としてメインバッテリ及び
補機バッテリを充電する場合、交流電源からの電力は整
流回路で整流される。この整流回路の出力は、スイッチ
ング素子がオンしている期間には、リアクトルに流れ、
リアクトルにエネルギーが蓄積され、一方、スイッチン
グ素子がオフしている期間には、整流回路の出力にリア
クトルの出力を加算した出力がDC/ACコンバータに
供給され、DC/ACコンバータは、トランスの入力巻
線に高周波交流電流を流す。トランスの出力巻線の一部
には、入力巻線に流れる高周波交流電流に応じた昇圧さ
れた高周波交流電圧が誘起されるともに、出力巻線の他
部には、降圧された高周波交流電圧が誘起される。出力
巻線の一部に発生した交流電力は、第1出力部において
双方向性通電素子により整流されてメインバッテリを充
電する。一方、出力巻線の他部に発生した交流電力は、
第2出力部において整流されて補機バッテリを充電す
る。
In the charging device for an electric vehicle according to the first aspect of the present invention, when the main battery and the auxiliary battery are charged with the AC power source as the power source, the power from the AC power source is rectified by the rectifier circuit. The output of this rectifier circuit flows to the reactor while the switching element is on,
While energy is stored in the reactor and the switching element is off, the output obtained by adding the output of the reactor to the output of the rectifier circuit is supplied to the DC / AC converter. Apply high-frequency alternating current to the winding. A boosted high-frequency AC voltage corresponding to the high-frequency AC current flowing in the input winding is induced in a part of the output winding of the transformer, and a reduced high-frequency AC voltage is induced in the other part of the output winding. Induced. The AC power generated in a part of the output winding is rectified by the bidirectional energization element in the first output section to charge the main battery. On the other hand, the AC power generated in the other part of the output winding is
It is rectified at the second output portion to charge the auxiliary battery.

【0012】一方、メインバッテリを電源として補機バ
ッテリを充電する時には、メインバッテリからの電力は
第1出力部における双方向性通電素子により高周波交流
変換されてトランスの出力巻線の一部に出力され、出力
巻線の他部に上記出力巻線の一部に流れる電流に基づく
降圧された交流電圧が誘起され、この交流電力は第2出
力部において整流されて補機バッテリを充電する。
On the other hand, when the auxiliary battery is charged with the main battery as the power source, the electric power from the main battery is converted into a high frequency AC by the bidirectional energization element in the first output section and output to a part of the output winding of the transformer. Then, a reduced AC voltage based on the current flowing through a part of the output winding is induced in the other portion of the output winding, and this AC power is rectified in the second output portion to charge the auxiliary battery.

【0013】このように、請求項1に係る電気自動車用
充電装置は、双方向性通電素子を使用し、これらの双方
向性通電素子に、メインバッテリ充電のための整流作用
の他、メインバッテリを電源として補機バッテリを充電
する際に、メインバッテリの直流電力を高周波交流変換
して出力巻線の一部に供給する作用を行わせる構成とし
ているため、大容量の2個の切替スイッチが不要とな
り、装置の小型化を図ることができる。
As described above, the charging device for an electric vehicle according to the first aspect uses the bidirectional energization elements, and these bidirectional energization elements have a rectifying function for charging the main battery and a main battery. When the auxiliary battery is charged by using the power source as a power source, the DC power of the main battery is converted into a high frequency AC power and supplied to a part of the output winding. It is not necessary and the device can be downsized.

【0014】また、第1出力部に平滑用のリアクトル及
びスイッチ回路を設けていないため、第1出力部の大型
化を招くことがない。
Further, since the smoothing reactor and the switch circuit are not provided in the first output section, the first output section does not become large.

【0015】また、DC/ACコンバータにスイッチン
グ素子を並列接続したことにより、DC/ACコンバー
タのスイッチング動作をスイッチング素子のスイッチン
グ動作に合わせたタイミングで制御することでリアクト
ルに周期的なエネルギーの蓄積、放出をさせることがで
きるようになり、このため、先願(平成7年特許願第1
18742号)と比べDC/ACコンバータのスイッチ
ング動作を制御するタイミングの設定が容易になる。
Further, since the switching element is connected in parallel to the DC / AC converter, the switching operation of the DC / AC converter is controlled at a timing matched with the switching operation of the switching element, whereby periodic energy is accumulated in the reactor. It is now possible to release it. Therefore, the prior application (Patent application No. 1 of 1995)
18742), it becomes easier to set the timing for controlling the switching operation of the DC / AC converter.

【0016】請求項2に係る電気自動車用充電装置によ
ると、制御回路は、整流回路の出力波形及び電流波形を
検出し、リアクトルの出力側の電流波形が交流電源の電
圧波形に対応した電流波形となるようスイッチング素子
及び前記DC/ACコンバータのスイッチングデューテ
ィ比を制御するよう構成されるため、交流電源の電圧波
形と電流波形を近似的に同相の相似波形にすることが可
能となり、交流電源の力率を改善することができる。
According to the electric vehicle charging apparatus of the second aspect, the control circuit detects the output waveform and the current waveform of the rectifier circuit, and the current waveform on the output side of the reactor corresponds to the voltage waveform of the AC power supply. Since it is configured to control the switching element and the switching duty ratio of the DC / AC converter so that the voltage waveform and the current waveform of the AC power supply can be approximately in-phase and similar waveforms, Power factor can be improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は、一実施形態に係る電気自動車用充
電装置の構成図を示している。
FIG. 1 shows a block diagram of a charging device for an electric vehicle according to an embodiment.

【0019】図1において、本実施形態に係る電気自動
車用充電装置100は、商用交流電源1に接続され、電
気自動車の走行用すなわち駆動用のメインバッテリ20
と補機系負荷駆動用の補機バッテリ21とを充電するも
のであり、走行時においても、メインバッテリ20の電
力により補機バッテリ21を充電可能にするものであ
る。
In FIG. 1, a charging device 100 for an electric vehicle according to the present embodiment is connected to a commercial AC power supply 1 and a main battery 20 for running or driving the electric vehicle.
And the auxiliary battery 21 for driving the auxiliary system load, and the auxiliary battery 21 can be charged by the electric power of the main battery 20 even during traveling.

【0020】充電装置100は、コネクタ2と、トラン
スT1 と、1次側回路130と、2次側の第1出力部
と、2次側の第2出力部120と、制御回路15とから
構成される。
The charging device 100 comprises a connector 2, a transformer T1, a primary side circuit 130, a secondary side first output section, a secondary side second output section 120, and a control circuit 15. To be done.

【0021】コネクタ2は、商用交流電源1に充電装置
100を接続するためのものである。
The connector 2 is for connecting the charging device 100 to the commercial AC power supply 1.

【0022】トランスT1 は、入力巻線M1 と、出力巻
線の一部M2 及び出力巻線の他部M3 からなる出力巻線
とを有する。
The transformer T1 has an input winding M1 and an output winding consisting of a part M2 of the output winding and another part M3 of the output winding.

【0023】1次側回路130は、商用交流電源1とト
ランスT1 の入力巻線M1 との間に設けられている。1
次側回路130は、商用交流電源1から入力された交流
電力を全波整流する整流回路3と、整流回路3の出力側
に並列接続されたリアクトル70及びスイッチング素子
45からなる直列回路と、4個のスイッチング素子41
〜44からなり入力側がスイッチング素子45に並列接
続されるとともに出力側がトランスT1 の入力巻線M1
に接続されたDC/ACコンバータ4とから構成され
る。スイッチング素子45及びDC/ACコンバータ4
は、それぞれ制御信号線B’及び制御信号線Bを介して
制御回路15と接続され、後述するように制御回路15
からのデューティ比制御信号に従ってスイッチング動作
され、トランスT1 の入力巻線M1 に高周波交流電流を
流す。なお、スイッチング素子41〜45は、メカニカ
ルリレーやトランジスタ、IGBT、MOSFET、サ
イリスタなどの半導体素子により構成できるが、図示し
たようなMOSFETが好ましく、また、DC/ACコ
ンバータ4は、図示のようなフルブリッジ回路、あるい
は、プッシュプル回路が最も好ましい。
The primary side circuit 130 is provided between the commercial AC power supply 1 and the input winding M1 of the transformer T1. 1
The secondary circuit 130 includes a rectifier circuit 3 for full-wave rectifying the AC power input from the commercial AC power supply 1, a series circuit including a reactor 70 and a switching element 45 connected in parallel to the output side of the rectifier circuit 3, and 4 Switching elements 41
The input side is connected in parallel to the switching element 45 and the output side is the input winding M1 of the transformer T1.
And a DC / AC converter 4 connected to the. Switching element 45 and DC / AC converter 4
Are connected to the control circuit 15 via the control signal line B ′ and the control signal line B, respectively, and are connected to the control circuit 15 as described later.
The switching operation is performed in accordance with the duty ratio control signal from the device, and a high frequency alternating current is passed through the input winding M1 of the transformer T1. The switching elements 41 to 45 can be constituted by semiconductor elements such as mechanical relays, transistors, IGBTs, MOSFETs, and thyristors, but the MOSFETs shown in the figure are preferable, and the DC / AC converter 4 is a full-scale element shown in the figure. A bridge circuit or a push-pull circuit is the most preferable.

【0024】第1出力部110は、トランスT1 の出力
巻線の一部M2 とメインバッテリ20との間に設けられ
ている。
The first output section 110 is provided between a part M2 of the output winding of the transformer T1 and the main battery 20.

【0025】第1出力部110は、メインバッテリ20
に充電装置100を接続するための出力端子111、1
12を備える。
The first output section 110 is connected to the main battery 20.
Output terminals 111, 1 for connecting the charging device 100 to the
12 is provided.

【0026】また、第1出力部110は、商用交流電源
1によるメインバッテリ充電時に、トランスT1 の出力
巻線の一部M2 に誘起された高周波交流電圧により発生
する高周波交流電流を全波整流してメインバッテリ20
側に流す機能と、メインバッテリ20による補機バッテ
リ充電時に、メインバッテリ20の電力を高周波数交流
変換して出力巻線の一部M2 に流す機能を併せ持つ切替
回路5を備える。
Further, the first output section 110 full-wave rectifies the high frequency AC current generated by the high frequency AC voltage induced in a part M2 of the output winding of the transformer T1 when the main battery is charged by the commercial AC power supply 1. Main battery 20
The switching circuit 5 has both the function of flowing to the side and the function of converting the electric power of the main battery 20 into a high frequency alternating current and flowing to a part M2 of the output winding when the auxiliary battery is charged by the main battery 20.

【0027】切替回路5は、制御信号線Cによって制御
回路15と接続されおり、制御回路15から制御信号線
Cを介して入力されてくる指示信号に従って動作を行う
2つの双方向性通電素子例えばMOSFET55、56
をプッシュプル接続して構成される。すなわち、切替回
路5は、商用交流電源1によるメインバッテリ充電時に
は、制御回路15からの指示信号によってMOSFET
55と56が共にオフ状態に維持され、出力巻線の一部
M2 に誘起された高周波交流電圧により発生する高周波
交流電流をMOSFET55、56の各寄生ダイオード
に通すことによって全波整流するよう構成され、一方、
メインバッテリ20による補機バッテリ充電時には、制
御回路15からの指示信号に従ってMOSFET55と
56が交互に高周波スイッチング動作を行い、メインバ
ッテリ20の電力を高周波数交流変換して出力巻線の一
部M2 に流すよう構成されている。
The switching circuit 5 is connected to the control circuit 15 by a control signal line C, and has two bidirectional energizing elements which operate according to an instruction signal input from the control circuit 15 via the control signal line C, for example. MOSFET 55, 56
Is configured by push-pull connection. That is, the switching circuit 5 uses the instruction signal from the control circuit 15 to charge the MOSFET when the main battery is charged by the commercial AC power supply 1.
Both 55 and 56 are maintained in an off state, and are configured to perform full-wave rectification by passing a high frequency AC current generated by a high frequency AC voltage induced in a part M2 of the output winding through each parasitic diode of the MOSFETs 55 and 56. ,on the other hand,
When the auxiliary battery is charged by the main battery 20, the MOSFETs 55 and 56 alternately perform a high frequency switching operation according to an instruction signal from the control circuit 15 to convert the electric power of the main battery 20 into a high frequency AC and form a part M2 of the output winding. It is configured to flush.

【0028】さらに、第1出力部110は、商用交流電
源1によるメインバッテリ充電時に切替回路5により全
波整流された電圧を平滑化する平滑用コンデンサ7を備
える。
Further, the first output section 110 includes a smoothing capacitor 7 that smoothes the full-wave rectified voltage by the switching circuit 5 when the main battery is charged by the commercial AC power supply 1.

【0029】また、第1出力部110は、メインバッテ
リ20の充電電圧を検出し、メインバッテリ電圧検出信
号を制御回路15に入力するための信号線Fによって制
御回路15と接続されている。
The first output section 110 is connected to the control circuit 15 by a signal line F for detecting the charging voltage of the main battery 20 and inputting a main battery voltage detection signal to the control circuit 15.

【0030】第2出力部120は、トランスT1 の出力
巻線の他部M3 と補機バッテリ21との間に設けられて
いる。
The second output section 120 is provided between the other section M3 of the output winding of the transformer T1 and the auxiliary battery 21.

【0031】第2出力部120は、補機バッテリ21に
充電装置100を接続するための出力端子121、12
2を備える。
The second output section 120 has output terminals 121, 12 for connecting the charging device 100 to the auxiliary battery 21.
2 is provided.

【0032】また、第2出力部120は、商用交流電源
1による補機バッテリ充電時及びメインバッテリ20に
よる補機バッテリ充電時に、トランスT1 の出力巻線の
他部M3 に誘起された高周波交流電圧により発生する高
周波交流電流を全波整流して補機バッテリ21側に流す
整流回路9を備える。整流回路9は、一対の整流素子9
1、92により構成される。
The second output section 120 is a high-frequency AC voltage induced in the other section M3 of the output winding of the transformer T1 when the auxiliary battery is charged by the commercial AC power source 1 and when the auxiliary battery is charged by the main battery 20. The rectifier circuit 9 is configured to perform full-wave rectification of the high-frequency alternating current generated by the above, and to flow to the auxiliary battery 21 side. The rectifying circuit 9 includes a pair of rectifying elements 9
1 and 92.

【0033】また、第2出力部120は、補機バッテリ
21の充電電圧を検出し、補機バッテリ電圧検出信号を
制御回路15に入力させるための信号線Eによって制御
回路15と接続されている。
The second output section 120 is connected to the control circuit 15 by a signal line E for detecting the charging voltage of the auxiliary battery 21 and inputting the auxiliary battery voltage detection signal to the control circuit 15. .

【0034】また、第2出力部120は、補機バッテリ
充電時に整流回路9により全波整流された電流、電圧を
平滑化する平滑用リアクトル10及び平滑用コンデンサ
11を備える。
The second output section 120 also includes a smoothing reactor 10 and a smoothing capacitor 11 for smoothing the current and voltage that are full-wave rectified by the rectifier circuit 9 when the auxiliary battery is charged.

【0035】次に、上記のように構成された充電装置1
00の主な動作を説明する。
Next, the charging device 1 configured as described above.
The main operation of 00 will be described.

【0036】(1) 商用交流電源1を電源としてメインバ
ッテリ20及び補機バッテリ21を充電する場合 コネクタ2が商用交流電源1に接続されると、商用交流
電源1の交流電力は整流回路3により全波整流される。
(1) When the main battery 20 and the auxiliary battery 21 are charged with the commercial AC power source 1 as the power source When the connector 2 is connected to the commercial AC power source 1, the AC power of the commercial AC power source 1 is rectified by the rectifier circuit 3. Full wave rectified.

【0037】一方、コネクタ2が商用交流電源1に接続
されると、信号線Aを介して、コネクタ2が商用交流電
源1に接続された旨が制御回路15に通知される。この
旨を受けた制御回路15は、信号線Fを介してメインバ
ッテリ20の充電電圧を検知し、メインバッテリ20の
充電電圧を設定電圧に制御すべく、スイッチング素子4
5及びDC/ACコンバータ4の各スイッチング素子4
1〜44のスイッチング動作を決定するデューティ比
(オン・オフ比)を決定し、デューティ比制御信号を制
御信号線B’及びBを介してスイッチング素子45及び
DC/ACコンバータ4に出力する。
On the other hand, when the connector 2 is connected to the commercial AC power supply 1, the control circuit 15 is notified via the signal line A that the connector 2 is connected to the commercial AC power supply 1. In response to this, the control circuit 15 detects the charging voltage of the main battery 20 via the signal line F, and controls the switching voltage of the main battery 20 to the set voltage in order to control the charging voltage of the main battery 20.
5 and each switching element 4 of the DC / AC converter 4
The duty ratio (ON / OFF ratio) that determines the switching operation of 1 to 44 is determined, and the duty ratio control signal is output to the switching element 45 and the DC / AC converter 4 via the control signal lines B ′ and B.

【0038】ここで、スイッチング素子41〜45の各
スイッチング動作は、図2に示すように、1サイクルに
おける最初の1/4周期でスイッチング素子45のみが
オンし、次の1/4周期でスイッチング素子41と44
のみがオンし、次の1/4周期で再びスイッチング素子
45のみがオンし、最後の1/4周期でスイッチング素
子42と43のみがオンするように制御される。
Here, in each switching operation of the switching elements 41 to 45, as shown in FIG. 2, only the switching element 45 is turned on in the first ¼ cycle in one cycle and the switching is performed in the next ¼ cycle. Elements 41 and 44
Only the switching element 45 is turned on again in the next quarter cycle, and only the switching elements 42 and 43 are turned on in the last quarter cycle.

【0039】図3は、このようなスイッチング素子41
〜45の1サイクル分のスイッチング動作を摸式的に表
しており、図示〜は1サイクル分の動作順序を表
し、また、〜に表示されていないスイッチング素子
はオフ状態にあるものとしている。
FIG. 3 shows such a switching element 41.
~ 45 is a schematic representation of the switching operation for one cycle, ~ in the figure shows the operation sequence for one cycle, and the switching elements not shown in ~ are assumed to be in the off state.

【0040】まず、に示すように、スイッチング素子
45がオンすると、リアクトル70を介して入力電源す
なわち整流回路3の出力はスイッチング素子45を介し
て短絡され、リアクトル70にエネルギーが蓄積され
る。次に、に示すように、スイッチング素子41と4
4がオンすると、整流回路3の出力とリアクトル70の
出力とが加算されてトランスT1 の入力巻線M1 に伝達
され、その結果、トランスT1 の出力巻線の一部M2 及
び他部M3 に電圧が誘起される。次に、に示すよう
に、再びスイッチング素子45がオンすると、再び整流
回路3の出力はスイッチング素子45を介して短絡さ
れ、リアクトル70にエネルギーが蓄積される。次に、
に示すように、スイッチング素子42と43がオンす
ると、整流回路3の出力とリアクトル70の出力とが加
算されてトランスT1 の入力巻線M1 に伝達され、その
結果、トランスT1 の出力巻線の一部M2 及び他部M3
に電圧が誘起される。ここで、において出力巻線の一
部M2 及び他部M3 に誘起される電圧の極性は、入力巻
線M1 に流れる電流の向きがの場合とは反対の向きで
あることから、の場合に誘起される電圧の極性とは逆
であることはいうまでもない。
First, as shown in (1), when the switching element 45 is turned on, the input power source, that is, the output of the rectifying circuit 3 is short-circuited via the reactor 70, and energy is accumulated in the reactor 70. Next, as shown in, switching elements 41 and 4
When 4 is turned on, the output of the rectifier circuit 3 and the output of the reactor 70 are added and transmitted to the input winding M1 of the transformer T1, and as a result, the voltage is applied to a part M2 and another portion M3 of the output winding of the transformer T1. Is induced. Next, as shown in, when the switching element 45 is turned on again, the output of the rectifier circuit 3 is short-circuited again via the switching element 45, and energy is stored in the reactor 70. next,
As shown in FIG. 4, when the switching elements 42 and 43 are turned on, the output of the rectifier circuit 3 and the output of the reactor 70 are added and transmitted to the input winding M1 of the transformer T1. As a result, the output winding of the transformer T1 Part M2 and other part M3
A voltage is induced at. In this case, the polarity of the voltage induced in the part M2 and the other part M3 of the output winding in the case of is because the direction of the current flowing in the input winding M1 is opposite to that of the case. It goes without saying that the polarity is opposite to that of the applied voltage.

【0041】スイッチング素子41〜45は上記のよう
に1サイクル分のスイッチング動作を繰り返し行うよう
に構成されているため、リアクトル70の電流及び電気
エネルギーは図2に示すようになるとともに、トランス
T1 の出力巻線の一部M2 及び他部M3 にそれぞれ高周
波交流電圧が発生する。
Since the switching elements 41 to 45 are configured to repeat the switching operation for one cycle as described above, the current and electric energy of the reactor 70 are as shown in FIG. A high frequency AC voltage is generated in each of the part M2 and the other part M3 of the output winding.

【0042】なお、制御回路15は、整流回路3の出力
波形を信号線Gを介して検出するとともに整流回路3の
電流波形を電流センサ45により信号線Hを介して検出
し、リアクトル70の出力側の電流波形が商用交流電源
1の電圧波形に対応した電流波形となるようスイッチン
グ素子45及び前記DC/ACコンバータ4のスイッチ
ングデューティ比を制御することにより、図4に示すよ
うに、商用交流電源1の電圧波形と電流波形を近似的に
同相の相似波形にすることが可能となり、商用交流電源
1の力率を改善することができる。
The control circuit 15 detects the output waveform of the rectifier circuit 3 through the signal line G and the current waveform of the rectifier circuit 3 through the signal line H by the current sensor 45, and outputs the output of the reactor 70. By controlling the switching duty ratio of the switching element 45 and the DC / AC converter 4 so that the current waveform on the side becomes a current waveform corresponding to the voltage waveform of the commercial AC power supply 1, as shown in FIG. The voltage waveform and the current waveform of No. 1 can be approximately in-phase similar waveforms, and the power factor of the commercial AC power supply 1 can be improved.

【0043】出力巻線の一部M2 に誘起された高周波交
流電圧により発生した高周波交流電流は、切替回路5に
入力される。切替回路5においては、制御回路15から
制御信号線Cを介して入力されてくる指示信号に従って
MOSFET55と56が共にオフ状態に維持される。
このため、上記のように出力巻線の一部M2 に誘起され
た高周波交流電圧により発生した高周波交流電流は、M
OSFET55、56の各寄生ダイオードにより全波整
流される。さらに、全波整流された電圧は平滑用コンデ
ンサ7によって平滑化され、メインバッテリ20に印加
され、メインバッテリ20が充電される。
The high frequency alternating current generated by the high frequency alternating voltage induced in the part M2 of the output winding is input to the switching circuit 5. In the switching circuit 5, both MOSFETs 55 and 56 are maintained in the off state according to the instruction signal input from the control circuit 15 via the control signal line C.
Therefore, the high-frequency AC current generated by the high-frequency AC voltage induced in the part M2 of the output winding as described above is M
Full-wave rectification is performed by the parasitic diodes of the OSFETs 55 and 56. Further, the full-wave rectified voltage is smoothed by the smoothing capacitor 7, is applied to the main battery 20, and the main battery 20 is charged.

【0044】一方、出力巻線の他部M3 に誘起された高
周波交流電圧により発生した高周波交流電流は、整流回
路9により全波整流され、この全波整流された電流及び
電圧は平滑用リアクトル10及び平滑用コンデンサ11
により平滑化され、平滑化された電圧が補機バッテリ2
1に印加され、補機バッテリ21は充電される。
On the other hand, the high-frequency AC current generated by the high-frequency AC voltage induced in the other portion M3 of the output winding is full-wave rectified by the rectifying circuit 9, and the full-wave rectified current and voltage are smoothed by the smoothing reactor 10. And smoothing capacitor 11
And the smoothed voltage is smoothed by the auxiliary battery 2
1 and the auxiliary battery 21 is charged.

【0045】(2) メインバッテリ20を電源として補機
バッテリ21を充電する場合 コネクタ2を商用交流電源1に対し非接続状態とし、メ
インバッテリ20を電源として補機バッテリ21を充電
する場合、制御回路15は、補機バッテリ21の充電電
圧を設定電圧に制御すべく、信号線Eを介して検知され
た充電電圧に基づくデューティ比で切替回路5のMOS
FET55、56を高周波スイッチング動作させる。こ
れにより、トランスT1 の出力巻線の一部M2 に高周波
交流電流が流れ、出力巻線の他部M3 に高周波交流電圧
が誘起される。この高周波交流電圧により発生する高周
波交流電流は、整流回路9により全波整流され、さらに
平滑用リアクトル10及び平滑用コンデンサ11で平滑
化されて補機バッテリ21に供給され、補機バッテリ2
1が充電される。
(2) When the auxiliary battery 21 is charged with the main battery 20 as the power source When the connector 2 is disconnected from the commercial AC power source 1 and the auxiliary battery 21 is charged with the main battery 20 as the power source, control is performed. The circuit 15 controls the MOS of the switching circuit 5 with a duty ratio based on the charging voltage detected via the signal line E so as to control the charging voltage of the auxiliary battery 21 to the set voltage.
The FETs 55 and 56 are operated by high frequency switching. As a result, a high-frequency AC current flows in a part M2 of the output winding of the transformer T1, and a high-frequency AC voltage is induced in the other part M3 of the output winding. The high-frequency AC current generated by this high-frequency AC voltage is full-wave rectified by the rectifier circuit 9, further smoothed by the smoothing reactor 10 and the smoothing capacitor 11, and supplied to the auxiliary battery 21, and the auxiliary battery 2
1 is charged.

【0046】以上説明したように、本実施形態に係る電
気自動車用充電装置は、MOSFET(双方向性通電素
子)55、56を使用し、これらの双方向性通電素子5
5、56に、メインバッテリ充電のための整流作用の
他、メインバッテリ20を電源として補機バッテリ21
を充電する際に、メインバッテリ20の直流電力を高周
波交流変換して出力巻線の一部M2 に供給する作用を行
わせる構成としているため、大容量の2個の切替スイッ
チが不要となり、装置の小型化を図ることができる。
As described above, the charging device for an electric vehicle according to this embodiment uses MOSFETs (bidirectional energization elements) 55 and 56, and these bidirectional energization elements 5 are used.
In addition to the rectifying function for charging the main battery, the auxiliary battery 21 and the auxiliary battery 21,
When charging the battery, the DC power of the main battery 20 is converted to high frequency AC and supplied to a part M2 of the output winding. Can be miniaturized.

【0047】また、第1出力部110に平滑用のリアク
トル及びスイッチ回路を設けていないため、第1出力部
110の小型化を図ることができる。
Further, since the smoothing reactor and the switch circuit are not provided in the first output section 110, the size of the first output section 110 can be reduced.

【0048】また、DC/ACコンバータ4にスイッチ
ング素子45を並列接続したことにより、スイッチング
素子45のスイッチング動作のタイミングに合わせて、
DC/ACコンバータ4のスイッチング素子41と44
のスイッチング動作の各々のタイミングを同一に設定で
きるとともに、スイッチング素子42と43のスイッチ
ング動作の各々のタイミングを同一に設定できるように
なり、このため、先願(平成7年特許願第118742
号)と比べDC/ACコンバータ4のスイッチング動作
を制御するタイミングの設定が容易になる。
Further, since the switching element 45 is connected in parallel to the DC / AC converter 4, the timing of the switching operation of the switching element 45 can be adjusted.
Switching elements 41 and 44 of the DC / AC converter 4
It becomes possible to set the respective timings of the switching operations of the switching elements 42 and 43 to be the same and the timings of the switching operations of the switching elements 42 and 43 to be set to the same. Therefore, the prior application (1995 patent application No. 118742)
No.) makes it easier to set the timing for controlling the switching operation of the DC / AC converter 4.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】一実施形態に係る電気自動車用充電装置の構成
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric vehicle charging device according to an embodiment.

【図2】スイッチング素子41〜45の動作タイミング
等を表したタイミングチャート
FIG. 2 is a timing chart showing operation timings of switching elements 41 to 45, etc.

【図3】スイッチング素子41〜45の1サイクル分の
スイッチング動作を摸式的に表した動作説明図
FIG. 3 is an operation explanatory diagram schematically showing a switching operation of switching elements 41 to 45 for one cycle.

【図4】1次側回路130の各部の電圧及び電流波形を
表した説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing voltage and current waveforms of each part of the primary circuit 130.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 交流電源 20 メインバッテリ 21 補機バッテリ 100 充電装置 3 整流回路 4 DC/ACコンバータ 15 制御回路 45 スイッチング素子 70 リアクトル T1 トランス M2 出力巻線の一部 M3 出力巻線の他部 110 第1出力部 55、56 MOSFET(双方向性通電素子) 120 第2出力部 1 AC Power Supply 20 Main Battery 21 Auxiliary Battery 100 Charging Device 3 Rectifier Circuit 4 DC / AC Converter 15 Control Circuit 45 Switching Element 70 Reactor T1 Transformer M2 Part of Output Winding Other M3 Output Winding 110 First Output 55, 56 MOSFET (bidirectional conduction element) 120 Second output section

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部の交流電源を電源として車両駆動用
のメインバッテリ及び補機系負荷駆動用の補機バッテリ
を充電するとともに、前記交流電源の非接続時、前記メ
インバッテリを電源として前記補機バッテリを充電する
電気自動車用充電装置であって、 前記交流電源からの電力を整流する整流回路と、 リアクトル及びスイッチング素子からなる直列回路であ
って、前記整流回路の出力側に並列接続された直列回路
と、 前記スイッチング素子に並列接続されたDC/ACコン
バータと、 前記DC/ACコンバータの出力を昇降圧するトランス
と、 双方向性通電素子を備え、前記トランスの出力巻線の一
部の出力電圧を整流して前記メインバッテリに出力する
とともに、前記メインバッテリを電源として前記補機バ
ッテリを充電するとき、前記双方向性通電素子により高
周波交流変換して前記出力巻線の一部に出力する第1出
力部と、 前記トランスの出力巻線の他部の出力電圧を整流して前
記補機バッテリに出力する第2出力部と、 前記交流電源を電源として前記メインバッテリ及び補機
バッテリを充電するとき、前記スイッチング素子をオン
して前記リアクトルにエネルギーを蓄積するとともに、
前記スイッチング素子をオフして前記整流回路の出力と
前記リアクトルの出力とを加算した出力を前記DC/A
Cコンバータに供給するよう、前記スイッチング素子及
び前記DC/ACコンバータを制御する制御回路とを備
えることを特徴とする電気自動車用充電装置。
1. A main battery for driving a vehicle and an auxiliary battery for driving an auxiliary system load are charged using an external AC power source as a power source, and the auxiliary battery is used as a power source when the AC power source is disconnected. A charging device for an electric vehicle, which charges a battery for an electric vehicle, comprising a rectifier circuit for rectifying electric power from the AC power supply, a series circuit including a reactor and a switching element, and being connected in parallel to an output side of the rectifier circuit. A series circuit, a DC / AC converter connected in parallel to the switching element, a transformer for stepping up / down the output of the DC / AC converter, and a bidirectional current-carrying element, and an output of a part of the output winding of the transformer. While rectifying the voltage and outputting it to the main battery, when charging the auxiliary battery using the main battery as a power source, The first output part for performing high-frequency alternating current conversion by a bidirectional energization element and outputting to a part of the output winding, and the output voltage of the other part of the output winding of the transformer are rectified and output to the auxiliary battery. When the main battery and the auxiliary battery are charged with the second output section that does, and the AC power source as a power source, the switching element is turned on to store energy in the reactor,
The DC / A output is obtained by adding the output of the rectifier circuit and the output of the reactor by turning off the switching element.
A charging device for an electric vehicle, comprising: a control circuit that controls the switching element and the DC / AC converter so as to be supplied to a C converter.
【請求項2】 前記制御回路は、前記整流回路の出力波
形及び電流波形を検出し、前記リアクトルの出力側の電
流波形が前記交流電源の電圧波形に対応した電流波形と
なるよう前記スイッチング素子及び前記DC/ACコン
バータのスイッチングデューティ比を制御することを特
徴とする請求項1に記載の電気自動車用充電装置。
2. The control circuit detects an output waveform and a current waveform of the rectifier circuit, and the switching element and the switching element so that the current waveform on the output side of the reactor becomes a current waveform corresponding to the voltage waveform of the AC power supply. The charging device for an electric vehicle according to claim 1, wherein a switching duty ratio of the DC / AC converter is controlled.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012139089A (en) * 2010-12-10 2012-07-19 Nichicon Corp Charging control device
JPWO2013073173A1 (en) * 2011-11-14 2015-04-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Battery charger
CN105226784A (en) * 2014-06-24 2016-01-06 南通华为电力设备有限公司 A kind of electric automobile three-phase alternating current charging pile equivalent electric circuit

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