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JPH0865904A - 電気自動車用充電装置 - Google Patents

電気自動車用充電装置

Info

Publication number
JPH0865904A
JPH0865904A JP6158773A JP15877394A JPH0865904A JP H0865904 A JPH0865904 A JP H0865904A JP 6158773 A JP6158773 A JP 6158773A JP 15877394 A JP15877394 A JP 15877394A JP H0865904 A JPH0865904 A JP H0865904A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
charging device
battery
electric vehicle
main battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6158773A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Matsumae
博 松前
Yoshihiko Oyama
佳彦 大山
Keiichiro Tomoari
慶一郎 伴在
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
Priority to JP6158773A priority Critical patent/JPH0865904A/ja
Priority to US08/467,999 priority patent/US5633577A/en
Publication of JPH0865904A publication Critical patent/JPH0865904A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 メインバッテリの充電器と補機バッテリの充
電器とを共有した充電装置において、大容量の切り換え
スイッチを不要にした小型な充電装置を提供する。 【構成】 充電器１００は、主に、１次側回路１３０
と、トランスＴ１と、２次側の第１出力部１１０と、２
次側の第２出力部１２０と、制御回路１５とから構成さ
れ、メインバッテリ２０及び補機バッテリ２１を充電す
る。２次側の第１出力部１１０は、切り換え回路５と、
平滑回路８とから構成され、切り換え回路５は、ＭＯＳ
ＦＥＴ５５、５６により構成されている。メインバッテ
リ２０の電力にて補機バッテリ２１を充電するときに
は、ＭＯＳＦＥＴ５５、５６をオン・オフして、トラン
スＴ１に電力を供給して、トランスＴ１により２次側巻
線Ｍ３を誘起して補機バッテリ２１を充電する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車用充電装置
に関し、特に、メインバッテリ用充電器と補機バッテリ
用充電器の構成部品を一体、共用化するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術として、実開昭６３−３３３３
７号公報には、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
を一体化したものが示されている。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用し、メイ
ンバッテリ充電器と補機バッテリ充電器とを選択的に切
り換える切換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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の充電装置においては、メインバッテリ側に設
けられた切換スイッチとして、メインバッテリに流れる
電流に合わせた大容量の切り換えスイッチが２個必要と
なり、体格が大きくなるという問題がある。そこで、本
発明は、メインバッテリの充電器と補機バッテリの充電
器とを共有した充電装置において、大容量の切り換えス
イッチを不要にした小型な充電装置を提供するものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の本発明は、商用交流電源からの電力
を整流する整流回路と、この整流回路にて整流された出
力を高周波交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータと、こ
のＤＣ／ＡＣコンバータの出力を昇降圧するトランス
と、双方向に電流を流せる素子にて構成され、前記商用
交流電源から電力が供給されている時には、前記素子に
より前記トランスの出力巻線の一部の出力電圧を整流し
て車両駆動用のメインバッテリに出力すると共に、前記
メインバッテリの電力を入力として前記補機バッテリを
充電する時には、前記素子にて高周波交流変換する第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
整流して補機系負荷駆動用の補機バッテリに出力する第
２出力部と、を備えることを要旨とする。
【０００５】また、請求項２記載の本発明は、１次コイ
ルと２次コイルとを分離可能に設けられ、この１次コイ
ルに供給された電圧を昇降圧して２次コイル側に出力す
る誘導型結合器と、双方向に電流を流せる素子にて構成
され、前記誘導型結合器の１次コイルに電力が供給され
ている時には、前記素子により前記誘導型結合器の２次
コイルの一部の出力電圧を整流して車両駆動用のメイン
バッテリに出力すると共に、前記メインバッテリの電力
を入力として前記補機バッテリを充電する時には、前記
素子にて高周波交流変換する第１出力部と、前記誘導型
結合器の２次コイルの他部の出力電圧を整流して補機系
負荷駆動用の補機バッテリに出力する第２出力部と、を
備えることを要旨とする。
【０００６】また、請求項３記載の本発明によれば、請
求項１もしくは請求項２記載の電気自動車用充電装置に
おいて、前記第１出力部の素子を、ＭＯＳＦＥＴにより
構成したことを要旨とする。また、請求項４記載の本発
明によれば、請求項１もしくは請求項２記載の電気自動
車用充電装置において、前記第１出力部の素子は、整流
素子とスイッチング素子との並列接続にて構成され、前
記メインバッテリの電力を入力として前記補機バッテリ
を充電する時には、前記スイッチング素子をスイッチン
グして高周波交流変換することを要旨とする。
【０００７】また、請求項５記載の本発明によれば、請
求項４記載の電気自動車用充電装置において、前記スイ
ッチング素子が前記ＤＣ／ＡＣコンバータのスイッチン
グと同期してスイッチングし、前記整流素子と共に前記
トランスの出力巻線の一部の出力電圧を整流することを
要旨とする。また、請求項６記載の本発明によれば、請
求項１乃至請求項５記載の電気自動車用充電装置におい
て、前記第１出力部と前記メインバッテリとの間に配さ
れると共に平滑コイルと平滑コンデンサにて構成され、
前記第１出力部にて整流された整流電圧を平滑化して前
記メインバッテリに出力する平滑回路を備えることを要
旨とする。
【０００８】また、請求項７記載の本発明によれば、請
求項６記載の電気自動車用充電装置において、前記平滑
回路の平滑コイルと並列接続して設けられ、前記メイン
バッテリの電力を入力として前記補機バッテリを充電す
る時には、前記平滑コイルを短絡する第１のスイッチン
グ手段を備えることを要旨とする。また、請求項８記載
の本発明によれば、請求項６記載の電気自動車用充電装
置において、前記メインバッテリの電力を入力として前
記補機バッテリを充電する時には、前記平滑コンデンサ
を第１出力部側に切り換える第２のスイッチング手段を
備えることを要旨とする。
【０００９】また、請求項９記載の本発明によれば、請
求項１乃至請求項８記載の電気自動車用充電装置におい
て、前記第２出力部は、第１の整流素子と、第２の整流
素子と、各々の整流素子の出力端子間の接続を開閉する
スイッチとを備えることを要旨とする。また、請求項１
０記載の本発明によれば、請求項９記載の電気自動車用
充電装置において、前記トランスもしくは前記誘導型結
合器の第１出力部用巻線数Ｔ２と第２出力部用巻線数Ｔ
３の比を、前記補機バッテリを構成するバッテリ数を１
とした場合のメインバッテリを構成するバッテリ数ｍに
対して、Ｔ２：Ｔ３≒ｍ：２としたことを要旨とする。
【００１０】また、請求項１１記載の本発明によれば、
請求項２記載の電気自動車用充電装置において、前記誘
導型結合器は、前記１次コイルが、絶縁部材により絶縁
が施されているハウジングと、ハウジング内に配置され
る１次コイル巻線と１次コイル巻線に接続されて外部電
源からの電力を結合する電気ケ−ブルとから構成され、
前記２次コイルが、互いに結合可能な第１の磁気コア
部、第２の磁気コア部及び、第１、第２の磁気コア部間
に設けられた第３の磁気コア部とから構成されると共
に、第１の磁気コア部と第３の磁気コア部との間及び第
２の磁気コア部と第３の磁気コア部との間に前記１次コ
イルを挿入可能にする凹部を備え、前記１次コイルと前
記２次コイルとの結合時には、前記１次コイルと前記２
次コイルにて変成器を形成するように構成され、前記１
次コイルと前記２次コイルとの分離時には、前記第１の
２次コイルを１次コイルとして動作させ、変成器を形成
することを要旨とする。
【００１１】また、請求項１２記載の本発明は、請求項
１１記載の電気自動車用充電装置において、前記誘導型
結合器は、前記第１、第２及び第３の磁気コア部を開閉
するための開閉手段を備えていることを要旨とする。ま
た、請求項１３記載の本発明は、請求項１２記載の電気
自動車用充電装置において、前記開閉手段が、上方の第
１の磁気コア部を取り付けた可動部材と、第２の磁気コ
ア部を取り付けた可動部材とにより、第３の磁気コア部
を上下から挟み込むように移動させて、第１、第２およ
び第３の磁気コア部を開位置および閉位置に位置させる
手段と、前記第１、第２及び第３の磁気コア部が閉位置
において結合された時、それらを結合状態で保持するた
めに可動部材に結合されたスプリング手段と、を備える
ことを要旨とする。
【００１２】また、請求項１４記載の本発明によれば、
請求項１１乃至請求項１３記載の電気自動車用充電装置
において、前記１次コイルと前記２次コイルとの分離時
において、前記凹部に挿入される磁性体を備えることを
要旨とする。また、請求項１５記載の本発明は、請求項
１４記載の電気自動車用充電装置において、前記磁性体
が高周波用フェライトにより形成される事を要旨とす
る。
【００１３】
【作用及び発明の効果】上記構成よりなる請求項１記載
の本発明によれば、商用交流電源からの電力が供給され
ると、整流回路にてこの電力を整流し、この整流された
出力をＤＣ／ＡＣコンバータにて高周波交流に変換す
る。この高周波交流はトランスにより昇降圧され、出力
電圧が誘起される。
【００１４】この出力巻線の一部の出力電圧は第１出力
部の素子により整流されてメインバッテリに供給され、
メインバッテリが充電される。また、出力巻線の他部の
出力電圧は、第２出力部にて整流されて補機バッテリに
供給され、補機バッテリが充電される。一方、メインバ
ッテリの電力を入力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出力部の素子に
て高周波交流に変換してトランスに出力され、トランス
はこの出力を昇降圧する。そして、このトランスの出力
を得て、第２出力部が補機バッテリを充電する。
【００１５】つまり、商用交流電源からの電力が供給さ
れている時には、第１出力部の双方向に電流が流れる素
子の一方向に電流を流すことでメインバッテリが充電さ
れ、同時に、第２出力部を介して補機バッテリが充電さ
れると共に、メインバッテリの電力を入力として補機バ
ッテリを充電する時には、第１出力部の素子の他方向に
電流を流すことで第２出力部により補機バッテリが充電
される。
【００１６】従って、従来技術の如く、メインバッテリ
に流れる大電流に合わせた大容量の切り換えスイッチを
必要とすることなく、商用交流電源からの電力をメイン
バッテリ及び補機バッテリに充電すると共に、メインバ
ッテリからの電力を補機バッテリに充電することができ
る。また、請求項２記載の本発明によれば、誘導型結合
器にて１次コイルと２次コイルとを分離可能に設けてい
るため、１次コイルの結合時においては、上記請求項１
と同様にして、メインバッテリ及び補機バッテリを充電
することができ、一方、１次コイルを結合していない時
には、メインバッテリにて補機バッテリを充電すること
ができる。
【００１７】また、請求項３記載の本発明によれば、第
１出力部の素子をＭＯＳＦＥＴにて構成することで、メ
インバッテリの電力を入力として補機バッテリを充電す
る時には、ＭＯＳＦＥＴをスイッチングして高周波交流
に変換すると共に、ＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを用
いてトランスからの出力電圧を整流することができ、一
つの部品にて構成でき、小型化することができる。
【００１８】また、請求項４記載の本発明によれば、第
１出力部の素子が、整流素子とスイッチング素子との並
列接続にて構成されるため、メインバッテリの電力を入
力として補機バッテリを充電する時には、スイッチング
素子をスイッチングして高周波交流変換することがで
き、かつ、商用交流電源からの電力が供給されている時
には、整流素子にて整流し、この出力電圧によりメイン
バッテリが充電される。このようにして、第１出力部の
素子を整流素子とスイッチング素子との並列接続にて構
成しても、従来技術の如く、メインバッテリに流れる大
電流に合わせた大容量の切り換えスイッチを必要とする
ことなく、商用交流電源からの電力をメインバッテリ及
び補機バッテリに充電すると共に、メインバッテリから
の電力を補機バッテリに充電することができる。
【００１９】また、請求項５記載の本発明によれば、第
１出力部のスイッチング素子をＤＣ／ＡＣコンバータの
スイッチングと同期してスイッチングして、整流素子と
共にトランスの出力巻線の一部の出力電圧を整流するた
め、第１出力部において、出力巻線の出力電圧を整流す
る際の整流部の損失が低減し、効率を向上させることが
できる。
【００２０】また、請求項６記載の本発明によれば、平
滑コイルと平滑コンデンサにて構成された平滑回路を設
けることで、第１出力部の出力電流が滑らかになり、メ
インバッテリに与える出力電圧の変動が小さくなるとい
う効果がある。また、請求項７記載の本発明によれば、
平滑コイルと並列して設けられた第１のスイッチング手
段が、メインバッテリの電力を入力として補機バッテリ
を充電する時には平滑コイルを短絡するため、この平滑
コイルによる逆起電力による過大電圧の発生を防止し、
この平滑コイルによる電力損失が無くなるという効果が
ある。
【００２１】また、請求項８記載の本発明によれば、第
２のスイッチング手段が、メインバッテリの電力を入力
として補機バッテリを充電する時には、平滑コンデンサ
を第１出力部側に切り換えるため、メインバッテリの電
圧が、まず、コンデンサに蓄積され、このコンデンサに
蓄積された電圧によりトランスの出力巻線が誘起され
て、第２出力部により補機バッテリが充電される。よっ
て、この平滑コイルによる逆起電力による過大電圧発生
を防止し、また、平滑コイルでの電力損失を少なくする
ことができる。
【００２２】また、請求項９記載の本発明によれば、第
２出力部を、第１の整流素子と、第２の整流素子と、そ
の出力端子間を接続するスイッチとから構成され、例え
ば、商用交流電源からメインバッテリ及び補機バッテリ
を充電する際には、半波整流するためにスイッチを「オ
フ」とし、メインバッテリにて補機バッテリを充電する
際には全波整流とすることができる。
【００２３】また、請求項１０記載の本発明によれば、
トランスもしくは誘導型結合器の第１出力部用巻線数Ｔ
２と第２出力部用巻線数Ｔ３の比を、補機バッテリを構
成するバッテリ数を１とした場合のメインバッテリを構
成するバッテリ数ｍに対して、Ｔ２：Ｔ３≒ｍ：２とし
ている。メインバッテリへの走行エネルギー回生時等を
除き、メインバッテリは放電状態、補機バッテリは充電
状態になる為、メインバッテリを構成するバッテリ１ケ
当たりの電圧は補機バッテリ電圧より低くなるが、補機
バッテリ用出力巻線数を２倍にし、又、第２出力部を全
波整流にて作動させるようにした為、補機バッテリを充
電可能な電圧に制御することができる。
【００２４】また、請求項１１記載の本発明によれば、
誘導型結合器を、第１、第２、第３の磁気コア部にて形
成し、これらの間には１次コイルを挿入可能に設けられ
た凹部を備える。そして、商用交流電源にてバッテリを
充電すべく、１次コイルと２次コイルとを結合した時に
は、凹部に１次コイルが嵌まるように変成器を形成し、
一方、メインバッテリにて補機バッテリを充電すべく、
１次コイルと２次コイルとを分離している時には、２次
コイルのみにて変成器を形成する。従って、商用交流電
源によりメインバッテリ及び補機バッテリを充電するこ
と、及び、メインバッテリにて補機バッテリを充電する
ことができる。
【００２５】また、請求項１２記載の本発明によれば、
第１、第２、第３の磁気コア部材開閉するための開閉手
段を備えることで、１次コイルと２次コイルとを確実に
結合することができる。また、請求項１３記載の本発明
によれば、第１、第２、第３の磁気コア部を開位置及び
閉位置に位置させ、かつ結合状態を保持するスプリング
を備えているため、より確実に１次コイルと２次コイル
とを結合することができる。
【００２６】また、請求項１４記載の本発明によれば、
１次コイルと２次コイルとを分離している時には、２次
コイルの凹部に対して磁性体を挿入するため、第１、第
２、第３のコア部材間におけるギャップを無くすことが
でき、凹部における損失を無くすとともに、結合力の高
い変成器を形成することができる。また、請求項１５記
載の本発明によれば、磁性体を高周波用フェライトによ
り形成するため、更に、凹部における損失を低減するこ
とができる。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面に基
づき説明する。 ［第１実施例］図１に示すように、本発明の電気自動車
用の充電器１００は、商用交流電源１に接続され、電気
自動車の走行用のメインバッテリ２０と補機用バッテリ
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２１の電圧を利用して補機バッテリ２１を充
電するものである。
【００２８】次に、図１に示す充電器１００の構成を説
明すると、充電器１００は、主に、１次側回路１３０
と、トランスＴ１と、２次側の第１出力部１１０と、２
次側の第２出力部１２０と、制御回路１５とから構成さ
れている。１次側回路１３０は、商用交流電源１と充電
器１００とを接続するコネクタ２と、商用交流電源１か
ら入力された交流電源を全波整流する整流素子３と、オ
ンオフすることで、全波整流された電流をトランスＴ１
の１次巻線Ｍ１に流すスイッチング回路４とで構成され
る。スイッチング回路４は、トランジスタ、ＩＧＢＴ、
ＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子により構成できるが、好
ましくは、ＭＯＳＦＥＴがよい。
【００２９】トランスＴ１は、１次側回路１３０にて高
周波スイッチングされた直流電圧が供給され、２次巻線
Ｍ２、Ｍ３に電圧を誘起するものである。２次側の第１
出力部１１０は、トランスＴ１の２次巻線Ｍ２に誘起さ
れた電圧により発生する電流を整流する機能とメインバ
ッテリ２０の電源をスイッチングする機能を持ち合わせ
た切り換え回路５と、出力平滑用のリアクトル６、コン
デンサ７と、メインバッテリ２０から補機バッテリ２１
を充電する際に制御回路１５からの信号に基づき切り換
えられる切り換えスイッチ８により構成され、その出力
端子１１１、１１２がメインバッテリ２０に接続されて
いる。
【００３０】第２出力部１２０は、トランスＴ１の２次
巻線Ｍ３に誘起された電圧により発生する電流を整流す
る整流回路９と、出力平滑用のリアクトル１０、コンデ
ンサ１１により構成され、その出力端子１２１、１２２
が補機用バッテリ２１に接続されている。また、制御回
路１５は、コネクタ２とスイッチング回路４と切り換え
回路５と切り換えスイッチ８と出力端子１１１と、及び
出力端子１２１とに、それぞれ信号線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、Ｆにより接続され、信号線Ａ、Ｅ、Ｆからの信号に
基づき、スイッチング回路４と切り換え回路５と切り換
えスイッチ８とを制御するものである。
【００３１】次に、上記構成による充電装置の作動を図
４に基づき説明する。 ［商用交流電源による充電時］まず、図４に示すフロー
チャートにおいて、ステップ７１０の如く制御回路１５
が信号線Ａからの信号を受け取り、ステップ７２０にて
コネクタ２が商用交流電源１に接続されていると判断さ
れてステップ７３０に移行し、商用交流電源１により、
メインバッテリ２０及び補機用バッテリ２１を充電する
際について説明する。
【００３２】制御回路１５は、充電器１００のコネクタ
２が商用交流電源１に接続されたことを信号線Ａを介し
て検知すると、ステップ７３０にて信号線Ｄを介してレ
ベル「０」を出力して、ステップ７４０の如く切り換え
スイッチ８を端子３０側に接続し、コンデンサ７がメイ
ンバッテリ２０と並列接続となるようにする。一方、商
用交流電源１から供給された交流電流は、整流回路３で
全波整流され、直流に整流される。そして、ステップ７
５０に示すように、信号線Ｂ、Ｃを介してレベル「１」
を出力することで、ステップ７６０の如く、スイッチン
グ回路４は、制御回路１５からの信号によるフルブリッ
ジ方式にてスイッチングし、整流回路３にて整流された
電流をトランスＴ１の１次巻線Ｍ１に流し、トランスＴ
１の２次巻線Ｍ２を誘起する。この時、ＭＯＳＦＥＴ５
５、５６は、スイッチング回路４に同期してオン・オフ
動作される。また、誘起された電圧により発生する２次
側の電流は、切り換え回路５のＭＯＳＦＥＴ５５、５６
と、寄生ダイオードとの並列回路で全波整流され、リア
クトル６、コンデンサ７により平滑され、ステップ７７
０の如くメインバッテリ２０に充電される。
【００３３】また、スイッチング回路４のスイッチング
により、トランスＴ１の２次巻線Ｍ３も誘起されてお
り、誘起された電圧により発生する電流は、第２出力部
１２０の整流ダイオード９により全波整流され、リアク
トル１０、コンデンサ１１により平滑され、補機バッテ
リー２１に充電される。なお、制御回路１５は、ステッ
プ７８０の如く、メインバッテリ２０の充電電圧を、信
号線Ｅを介してモニタし、スイッチング回路４でスイッ
チングのデューティ比を可変することにより充電電圧を
一定に保持している。この時、ステップ７９０の如く、
制御回路１５は、メインバッテリ２０の電圧が所定電圧
に達すると充電完了と判断し、充電動作を終了させる。
【００３４】［商用交流電源を切り離した時］電気自動
車の充電が完了し、充電器１００とコネクタ２が分離さ
れると、制御回路１５は、ステップ８１０の如く、信号
線Ｄを介してレベル「１」を出力し、ステップ８２０の
如く切り換えスイッチ８を端子４０側に接続し、リアク
トル６を短絡すると共にコンデンサ７を開放状態に切り
換える。
【００３５】この状態にて、メインバッテリ２０から供
給される電源は、制御回路１５が信号線Ｃを介してレベ
ル「１」を出力することで、切り換え回路５がプッシュ
プル方式にてスイッチング動作し、トランスＴ１の２次
巻線Ｍ２が１次巻線Ｍ２’となり、トランスＴ１の２次
巻線Ｍ３が誘起される。誘起された電圧により発生する
電流は、整流ダイオード９により全波整流され、リアク
トル１０、コンデンサ１１により平滑され、補機バッテ
リー２１に充電される。
【００３６】なお、制御回路１５は、スイッチング８５
０の如く、信号線Ｆを介して補機バッテリー２１の充電
電圧をモニタし、スイッチング８６０の如くスイッチン
グ回路４でスイッチングのデューティ比を可変すること
により充電電圧を一定に保持している。従って、商用交
流電源が接続されてメインバッテリ２０及び補機バッテ
リ２１を充電している時と、商用交流電源が接続されて
おらず、メインバッテリ２０から補機バッテリ２１を充
電する時との何れの場合においても、従来技術の如くの
大容量の切り換えスイッチを必要としない。よって、こ
の切り換えスイッチを廃止することができ、小型、軽
量、低コストな電気自動車用充電器を提供することがで
きる。
【００３７】なお、上記実施例に対して、リアクトル６
とコンデンサ７及び端子８を取り除き、直接端子１１１
と切換回路５とを接続する構成にしても良い。 ［第２実施例］上記第１の実施例では、切り換え回路５
がＭＯＳＦＥＴにより構成されているが、図２に示すよ
うに、トランジスタ５１１、５１３と整流ダイオード５
１２、５１４の組合せ、または、ＩＧＢＴと整流ダイオ
ードの組合せによっても同様の効果を得ることができ
る。
【００３８】［第３実施例］上記第１実施例に対して、
第１出力部の切換スイッチ８を変形したものを図３に示
す。図３に示すように、リアクトル６及びコンデンサ７
からなる平滑回路に対して、第１実施例とは異なる切換
スイッチ８１を設けたものである。
【００３９】この切換スイッチ８１は、リアクトル６の
図示左側とコンデンサ７とを接続する端子８３と、リア
クトル６の図示右側とコンデンサ７とを接続する端子８
２とを備えている。以下、その作動を説明する。コネク
タ２が商用交流電源１に接続されてメインバッテリ２０
及び補機バッテリ２１を充電するときには、切換スイッ
チ８１が端子８２側に接続され、第１実施例と同様に平
滑回路として動作する。
【００４０】一方、コネクタ２が商用交流電源１に接続
されておらず、メインバッテリ２０から補機バッテリ２
１を充電するときには、切換スイッチ８１が端子８３側
に接続される。そして、メインバッテリ２０の電圧がコ
ンデンサ７に蓄積され、このコンデンサ７に蓄積された
電圧は、制御回路１５により駆動されるプッシュプル方
式の切り換え回路５によりスイッチングされ、トランス
Ｔ１の２次巻線Ｍ２が１次巻線Ｍ２’となり、トランス
Ｔ１の２次巻線Ｍ３が誘起され、第１実施例と同様にし
て充電される。
【００４１】［第４実施例］次に、本発明の第４実施例
について、図５に基づき説明する。本実施例について、
まず、図１に示す第１実施例との構成上の相違点を説明
する。本実施例は、図５に示すように、第１実施例に対
して、第２出力部１２０の整流ダイオード９の出力側に
スイッチ７１とダイオード７２とを設けてあり、また、
このスイッチ７１に対して制御回路１５から信号を送信
する信号線Ｇが設けてある。
【００４２】また、トランスＴ１の第１出力部用の２次
巻線Ｍ２の巻線数Ｔ２と、第２出力部用の２次巻線Ｍ３
の巻線数Ｔ３の比を、補機バッテリ２１を構成するバッ
テリ数を１とした場合のメインバッテリを構成するバッ
テリ数ｍに対し、Ｔ２：Ｔ３≒ｍ：２とする。そして、
本実施例の作動について図６に基づき説明する。
【００４３】図６のフローチャートに示されるように、
その作動は、図４に示す第１実施例の作動と比較する
と、ステップ７３０及びステップ７４０を、ステップ７
３５、ステップ７４５に変更し、かつ、ステップ８１０
及びステップ８２０を、ステップ８１５、ステップ８２
５に変更している点で異なる。第１実施例と相違する作
動についてのみ説明する。
【００４４】まず、ステップ７２０にてコネクタ２が商
用交流電源１に接続されていることを検知してステップ
７３５に移行すると（商用交流電源による充電時）、信
号線Ｄ及び信号線Ｇを介してレベル「０」を出力して、
ステップ７４５の如く、切り換えスイッチ８を端子３０
側に接続し、コンデンサ７がメインバッテリ２０と並列
接続となるようにすると共に、切り換えスイッチ７１を
オフとする。
【００４５】従って、第２出力部１２０においては、一
方の整流ダイオード９１により半波整流され、リアクト
ル１０、コンデンサ１１により平滑され、補機バッテリ
２１に充電される。一方、ステップ７２０にてコネクタ
２が商用交流電源１に接続されていないことを検知して
ステップ８１５に移行すると（商用交流電源を切り離し
た時）、信号線Ｄ及び信号線Ｇを介してレベル「１」を
出力する。すると、ステップ８２５の如く、切り換えス
イッチ８を端子４０側に接続し、リアクトル６を短絡す
ると共にコンデンサ７を開放状態に切り換える。又、信
号線Ｇからの信号によりスイッチ７１を端子６１側に接
続し、整流ダイオード９を両方のダイオード９１、９２
による全波整流状態に切り換える。
【００４６】その他の作動は、上記第１実施例と同様で
ある。なお、ダイオード７２を設けることで、整流素子
９１がオフの時に、リアクトル１０に誘起された電圧を
還流させることができる。即ち、フライホイールダイオ
ードとして動作する。また、メインバッテリ２０から補
機バッテリ２１を充電する時は、第２出力部１２０を全
波整流にて作動するように構成している。
【００４７】従って、補機バッテリ２１の充電電圧Ｖa
（Ｖ）は、メインバッテリ２０の電圧をＶm （Ｖ）、第
１出力部１１０の素子のオン、オフデューティ比をＤと
すると、下記数式１、数式２の如く表される。
【００４８】
【数１】
【００４９】
【数２】 この場合、メインバッテリへの走行エネルギー回生時等
を除き、メインバッテリは放電状態、補機バッテリは充
電状態になる為、メインバッテリを構成するバッテリ１
ケ 当たりの電圧は補機バッテリ電圧より低くなるが、補
機バッテリ用出力巻線数を２倍にし、又、第２出力部を
全波整流にて作動させるようにした為、補機バッテリを
充電可能な電圧に制御することができる。
【００５０】［第５実施例］図７に示すように、本発明
の電気自動車用の充電器１００は、商用交流電源１に接
続され、電気自動車の走行用のメインバッテリ２０と補
機用バッテリ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２１の電圧を利用して補機バッ
テリ２１を充電するものである。
【００５１】次に、図５に示す充電器１００の構成を説
明すると、充電器１００は、主に、１次側回路１３０
と、分離可能な誘導型結合器Ｔ２と、２次側の第１出力
部１１０と、２次側の第２出力部１２０と、１次側回路
１３０の制御を行う制御回路１４と２次側回路１２０、
１３０の制御を行う制御回路１５から構成されている。
充電器１００の主構成は、第１実施例と同様であり、同
一の番号を付して説明を省略する。
【００５２】なお、１次側回路１３０、及び、誘導型結
合器Ｔ２の１次側巻線Ｍ１及び制御回路１４は、充電用
スタンドに設けられ、一方、誘導型結合器Ｔ２の２次側
巻線Ｍ２、Ｍ３、第１出力部１１０、第２出力部１２０
及び制御回路１５等は電気自動車内に設けられている。
ところで、制御回路１４はコネクタ２とスイッチング回
路４と出力端子１１１に、それぞれ信号線Ａ、Ｂ、Ｃに
より接続され信号線Ａ、Ｃからの信号に基づきスイッチ
ング回路４を制御するものである。
【００５３】また、制御回路１５は、誘導型結合器Ｔ２
の結合部と切り換え回路５と切り換えスイッチ８と出力
端子１２１に、それぞれ信号線Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇにより接
続され、信号線Ｄ、Ｅからの信号に基づき、切り換え回
路５と切り換えスイッチ８とを制御するものである。誘
導型結合器Ｔ２は、図８、図９に示すように、巻線巻数
２ターンからなる１次巻線Ｍ１が第１のコア部材２００
と第２のコア部材２０１及び１次巻線Ｍ１を固定するた
めのガイド２０４を備えた第１の２次巻線Ｍ２及び第２
の２次巻線Ｍ３を含む第３のコア部材２０２にて構成さ
れている。
【００５４】次に、上記構成による充電装置の作動を図
４に基づき説明する。 ［商用交流電源による充電時（誘導型結合器Ｔ２の連結
時）］まず、図１１に示すフローチャートにおいて、ス
テップ８１０の如く制御回路１５が信号線Ｅからの信号
を受け取り、ステップ８２０にて誘導型結合器Ｔ２の１
次巻線Ｍ１が、２次巻線Ｍ２，Ｍ３に結合されていると
判断されてステップ８３０に移行し、また、ステップ７
１０のごとくスイッチ２が投入されており、制御回路１
４がステップ７２０に移行して、商用交流電源１によ
り、メインバッテリ２０及び補機用バッテリ２１を充電
する際について説明する。
【００５５】なお、誘導型結合器Ｔ２は、第１、第２の
コア部材２００、２０１によって第３のコア部材２０２
を上下から挟み込むことで、１次巻線Ｍ１と２次巻線Ｍ
２、Ｍ３がサンドイッチ構造となり非常に結合力の高い
変成器を形成する。制御回路１５は、１次巻線Ｍ１が、
２次巻線Ｍ２、Ｍ３に結合されたことを信号線Ｅを介し
て検知すると、ステップ８３０にて信号線Ｇを介してレ
ベル「０」を出力して、ステップ８４０の如く切り換え
スイッチ８を端子３０側に接続し、コンデンサ７がメイ
ンバッテリ２０と並列接続となるようにする。また、信
号線Ｆを介してレベル「０」を出力してパワ−ＭＯＳＦ
ＥＴを動作させず、切り換え回路５を整流回路として動
作させる。
【００５６】一方、商用交流電源１から供給された交流
電流は、整流回路３で全波整流され、直流に整流され
る。そして充電を行おうとする者がコネクタ２によるス
イッチを投入するとステップ７２０に示すように信号線
Ｂを介してレベル「１」を出力することで、ステップ７
３０の如く、スイッチング回路４は、制御回路１４から
の信号によるフルブリッジ方式にてスイッチングし、整
流回路３にて整流された電流を誘導型結合器Ｔ２の１次
巻線Ｍ１に流し、誘導型結合器Ｔ２の２次巻線Ｍ２を誘
起する。
【００５７】また、誘起された電圧により発生する２次
側の電流は、切り換え回路５のＭＯＳＦＥＴ５１、５２
の、寄生ダイオードで全波整流され、リアクトル６、コ
ンデンサ７により平滑され、ステップ７４０の如くメイ
ンバッテリ２０に充電される。また、スイッチング回路
４のスイッチングにより、誘導型結合器Ｔ２の２次巻線
Ｍ３も誘起されており、誘起された電圧により発生する
電流は、第２出力部１２０の整流ダイオード９により全
波整流され、リアクトル１０、コンデンサ１１により平
滑され、補機バッテリー２１に充電される。
【００５８】なお、制御回路１４は、ステップ７５０の
如く、メインバッテリ２０の充電電圧を、信号線Ｃを介
してモニタし、スイッチング回路４でスイッチングのデ
ューティ比を可変することにより充電電圧を一定に保持
している。この時、ステップ７６０の如く、制御回路１
４及び１５は、メインバッテリ２０の電圧が所定電圧に
達すると充電完了と判断し、充電動作を終了させる。
【００５９】［商用交流電源（誘導型結合器Ｔ２）を切
り離した時］電気自動車の充電が完了すると、誘導型結
合器Ｔ２の１次巻線Ｍ１は、第１のコア部材２００と第
２のコア部材２０１が、第１、第２の２次巻線を含む第
３のコア部材２０２とそれぞれ開位置を取ることで、そ
れらから分離され再び第１のコア部材２００と第２のコ
ア部材２０１で第３のコア部材２０２を挟み込むように
して閉位置を形成することで空隙は最小とされ、第１出
力部１１０の２次巻線Ｍ２と第２出力部１２０の２次巻
線Ｍ３は結合に至り、変成器を形成する。
【００６０】この時、誘導型結合器Ｔ２が結合されてい
ないため、ステップ８２０にて「ＮＯ」と判定され、ス
テップ８７０に移行する。制御回路１５は、ステップ８
７０の如く、信号線Ｇを介してレベル「１」を出力し、
ステップ８８０の如く切り換えスイッチ８を端子４０側
に接続し、リアクトル６を短絡すると共にコンデンサ７
を開放状態に切り換える。
【００６１】この状態にて、メインバッテリ２０から供
給される電源は、制御回路１５が信号線Ｆを介してレベ
ル「１」を出力することで、切り換え回路５がプッシュ
プル方式にてスイッチング動作し誘導型結合器Ｔ２の２
次巻線Ｍ２が１次巻線Ｍ２’となり、誘導型結合器Ｔ２
の２次巻線Ｍ３が誘起される。誘起された電圧により発
生する電流は、整流ダイオード９により全波整流され、
リアクトル１０、コンデンサ１１により平滑され、補機
バッテリー２１に充電される。
【００６２】なお、制御回路１５は、ステップ９２０の
如く、信号線Ｄを介して補機バッテリー２１の充電電圧
をモニタし、ステップ９００の如くスイッチング回路５
でスイッチングのデューティ比を可変することにより充
電電圧を一定に保持している。従って、分離可能な誘導
型結合器を設けることで、商用交流電源が接続されてメ
インバッテリ２０及び補機バッテリ２１を充電している
時、即ち電気自動車充電時と、商用交流電源が接続され
ておらずメインバッテリ２０から補機バッテリ２１を充
電する時、即ち電気自動車走行時との何れの場合におい
ても、充電動作する事が可能となる。従って、従来技術
の如くの電気自動車充電時のみだけの誘導型結合器の動
作という利用率の低さは改善され、誘導型結合器の効率
のよい動作手段を提供する事ができる。
【００６３】なお、上記実施例に対して、リアクトル６
とコンデンサ７及び端子８を取り除き、直接端子１１１
と切換回路５とを接続する構成にしても良い。 ［第６実施例］上記第５の実施例では、切り換え回路５
がＭＯＳＦＥＴにより構成されているが、第２実施例と
同様にして、図２に示すように、トランジスタ５１１、
５１３と整流ダイオード５１２、５１４の組合せ、また
は、ＩＧＢＴと整流ダイオードの組合せによっても同様
の効果を得ることができる。
【００６４】［第７実施例］上記第５実施例に対して、
上記第３実施例と同様にして、図３に示すように、第１
出力部の切換スイッチ８を変形しても良い。図３に示す
ように、リアクトル６及びコンデンサ７からなる平滑回
路に対して、第１実施例とは異なる切換スイッチ８１を
設けたものである。
【００６５】この切換スイッチ８１は、リアクトル６の
図示左側とコンデンサ７とを接続する端子８３と、リア
クトル６の図示右側とコンデンサ７とを接続する端子８
２とを備えている。以下、その作動を説明する。誘導型
結合器Ｔ２の１次巻線Ｍ１が２次巻線Ｍ２，Ｍ３と結合
されてメインバッテリ２０及び補機バッテリ２１を充電
するときには、切換スイッチ８１が端子８２側に接続さ
れ、第１実施例と同様に平滑回路として動作する。
【００６６】一方、誘導型結合器Ｔ２の１次巻線Ｍ１が
２次巻線Ｍ２，Ｍ３と分離され、２次巻線Ｍ２とＭ３を
結合し、メインバッテリ２０から補機バッテリ２１を充
電するときには、切換スイッチ８１が端子８３側に接続
される。そして、メインバッテリ２０の電圧がコンデン
サ７に蓄積され、このコンデンサ７に蓄積された電圧
は、制御回路１５により駆動されるプッシュプル方式の
切り換え回路５によりスイッチングされ、誘導型結合器
Ｔ２の２次巻線Ｍ２が１次巻線Ｍ２’となり、トランス
Ｔ２の２次巻線Ｍ３が誘起され、第５実施例と同様にし
て充電される。
【００６７】［第８実施例］上記第５実施例において、
図１０に示すように誘導結合器Ｔ２の２次巻線Ｍ２，Ｍ
３と磁気コア部分双方を含む第１、第２のコア部分を、
１次巻線Ｍ１が２次巻線Ｍ２，Ｍ３と結合される時、
又、１次巻線Ｍ１が２次巻線Ｍ２，Ｍ３と分離され再び
２次巻線Ｍ２とＭ３が結合される時、それぞれにおいて
結合状態を保持するために可動部材に結合されたスプリ
ング手段により空隙を最小にし、変成器を構成する事で
第５実施例と同様にして充電が行われる。
【００６８】［第９実施例］上記第５実施例において、
誘導型結合器Ｔ２の１次巻線Ｍ１が２次巻線Ｍ２、Ｍ３
から分離されると、第１のコア部材２００と第３のコア
部材２０２との間、第２のコア部材２０１と第３のコア
部材との間にそれぞれギャップが存在するがそのギャッ
プにフェライト等の磁性体ＭＣ（図１０（ｃ）参照）を
挿入する事で、それらの間の空隙を最小にし第１出力部
１１０の２次巻線Ｍ２と第２出力部１２０の２次巻線Ｍ
３を結合せしめ、結合力の高い変成器を形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例の充電装置の作動を示すフ
ローチャートである。
【図５】本発明の第４実施例を示す構成図である。
【図６】本発明の第４実施例の充電装置の作動を示すフ
ローチャートである。
【図７】本発明の第５実施例を示す構成図である。
【図８】誘導型結合器を示す斜視図である。
【図９】誘導型結合器を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は、誘導型結合器を示す側面図であ
る。（ｂ）は、１次コイルを示す斜視図である。（ｃ）
は、磁性体ＭＣを示す図である。
【図１１】本発明の第５実施例の充電装置の作動を示す
フローチャートである。
【図１２】本発明の第５実施例の充電装置の作動を示す
フローチャートである。
【符号の説明】
１ 商用交流電源 １５ 制御回路 ２０ メインバッテリ ２１ 補機用バッテリ １００ 充電器 １１０ ２次側の第１出力部 １２０ ２次側の第２出力部 １３０ １次側回路 ２００ 第１のコア部材 ２０１ 第２のコア部材 ２０２ 第３のコア部材 ３００ スプリング ３０１ 可動カム Ｔ１ トランス Ｔ２ 誘導型結合器（トランス）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｊ 7/02 Ｆ 7/10 Ｐ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 商用交流電源からの電力を整流する整流
    回路と、 この整流回路にて整流された出力を高周波交流に変換す
    るＤＣ／ＡＣコンバータと、 このＤＣ／ＡＣコンバータの出力を昇降圧するトランス
    と、 双方向に電流を流せる素子にて構成され、前記商用交流
    電源から電力が供給されている時には、前記素子により
    前記トランスの出力巻線の一部の出力電圧を整流して車
    両駆動用のメインバッテリに出力すると共に、前記メイ
    ンバッテリの電力を入力として前記補機バッテリを充電
    する時には、前記素子にて高周波交流変換する第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補
    機系負荷駆動用の補機バッテリに出力する第２出力部
    と、 を備える電気自動車用充電装置。
  2. 【請求項２】 １次コイルと２次コイルとを分離可能に
    設けられ、この１次コイルに供給された電圧を昇降圧し
    て２次コイル側に出力する誘導型結合器と、 双方向に電流を流せる素子にて構成され、前記誘導型結
    合器の１次コイルに電力が供給されている時には、前記
    素子により前記誘導型結合器の２次コイルの一部の出力
    電圧を整流して車両駆動用のメインバッテリに出力する
    と共に、前記メインバッテリの電力を入力として前記補
    機バッテリを充電する時には、前記素子にて高周波交流
    変換する第１出力部と、 前記誘導型結合器の２次コイルの他部の出力電圧を整流
    して補機系負荷駆動用の補機バッテリに出力する第２出
    力部と、 を備える電気自動車用充電装置。
  3. 【請求項３】 前記第１出力部の素子を、ＭＯＳＦＥＴ
    により構成したことを特徴とする請求項１もしくは請求
    項２記載の電気自動車用充電装置。
  4. 【請求項４】 前記第１出力部の素子は、整流素子とス
    イッチング素子との並列接続にて構成され、前記メイン
    バッテリの電力を入力として前記補機バッテリを充電す
    る時には、前記スイッチング素子をスイッチングして高
    周波交流変換する請求項１もしくは請求項２記載の電気
    自動車用充電装置。
  5. 【請求項５】 前記スイッチング素子を前記ＤＣ／ＡＣ
    コンバータのスイッチングと同期してスイッチングし、
    前記整流素子と共に前記トランスの出力巻線の一部の出
    力電圧を整流する請求項４記載の電気自動車用充電装
    置。
  6. 【請求項６】 前記第１出力部と前記メインバッテリと
    の間に配されると共に平滑コイルと平滑コンデンサにて
    構成され、前記第１出力部にて整流された整流電圧を平
    滑化して前記メインバッテリに出力する平滑回路を備え
    る請求項１乃至請求項５記載の電気自動車用充電装置。
  7. 【請求項７】 前記平滑回路の平滑コイルと並列接続し
    て設けられ、前記メインバッテリの電力を入力として前
    記補機バッテリを充電する時には、前記平滑コイルを短
    絡する第１のスイッチング手段を備える請求項６記載の
    電気自動車用充電装置。
  8. 【請求項８】 前記メインバッテリの電力を入力として
    前記補機バッテリを充電する時には、前記平滑コンデン
    サを第１出力部側に切り換える第２のスイッチング手段
    を備える請求項６記載の電気自動車用充電装置。
  9. 【請求項９】 前記第２出力部は、第１の整流素子と、
    第２の整流素子と、各々の整流素子の出力端子間の接続
    を開閉するスイッチとを備える請求項１乃至請求項８記
    載の電気自動車用充電装置。
  10. 【請求項１０】 前記トランスもしくは前記誘導型結合
    器の第１出力部用巻線数Ｔ２と第２出力部用巻線数Ｔ３
    の比を、前記補機バッテリを構成するバッテリ数を１と
    した場合のメインバッテリを構成するバッテリ数ｍに対
    して、Ｔ２：Ｔ３≒ｍ：２としたことを特徴とする請求
    項９記載の電気自動車用充電装置。
  11. 【請求項１１】 前記誘導型結合器は、前記１次コイル
    が、絶縁部材により絶縁が施されているハウジングと、
    ハウジング内に配置される１次コイル巻線と１次コイル
    巻線に接続されて外部電源からの電力を結合する電気ケ
    −ブルとから構成され、 前記２次コイルが、互いに結合可能な第１の磁気コア
    部、第２の磁気コア部及び、第１、第２の磁気コア部間
    に設けられた第３の磁気コア部とから構成されると共
    に、第１の磁気コア部と第３の磁気コア部との間及び第
    ２の磁気コア部と第３の磁気コア部との間に前記１次コ
    イルを挿入可能にする凹部を備え、 前記１次コイルと前記２次コイルとの結合時には、前記
    １次コイルと前記２次コイルにて変成器を形成するよう
    に構成され、 前記１次コイルと前記２次コイルとの分離時には、前記
    第１の２次コイルを１次コイルとして動作させ、変成器
    を形成することを特徴とする請求項２記載の電気自動車
    用充電装置。
  12. 【請求項１２】 前記誘導型結合器は、前記第１、第２
    及び第３の磁気コア部を開閉するための開閉手段を備え
    ていることを特徴とする請求項１１記載の電気自動車用
    充電装置。
  13. 【請求項１３】 前記開閉手段が、上方の第１の磁気コ
    ア部を取り付けた可動部材と、第２の磁気コア部を取り
    付けた可動部材とにより、第３の磁気コア部を上下から
    挟み込むように移動させて、第１、第２および第３の磁
    気コア部を開位置および閉位置に位置させる手段と、 前記第１、第２及び第３の磁気コア部が閉位置において
    結合された時、それらを結合状態で保持するために可動
    部材に結合されたスプリング手段と、 を備える請求項１２記載の電気自動車用充電装置。
  14. 【請求項１４】 前記１次コイルと前記２次コイルとの
    分離時において、前記凹部に挿入される磁性体を備える
    ことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３記載の電気
    自動車用充電装置。
  15. 【請求項１５】 前記磁性体が高周波用フェライトによ
    り形成される事を特徴とする請求項１４記載の電気自動
    車用充電装置。
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