技术领域
背景技术
[0002] 以往，已知一种将来自多相交流电源的交流电
力转换为直流电力的电源装置(例如参照
专利文献1)。
[0003] 专利文献1：日本特开2012-10507号
公报发明内容
[0004] 本发明提供一种能够降低成本并能够使装置小型化的开关电源装置。
[0005] 本发明的一个方式所涉及的开关电源装置包括多个电源
电路、切换电路、冲击
电流防止电路以及控制电路。多个电源电路包括第一电源电路和第二电源电路，多个电源电路分别与多相交流电源的多个相对应。切换电路构成为能够将与第二电源电路连接的相切换为与第一电源电路对应的相或者与第二电源电路对应的相。冲击电流防止电路设置在多相交流电源的负极侧的电源线上且比分别连接多个电源电路的连接点靠多相交流电源侧的
位置，用于防止冲击电流。控制电路对切换电路和冲击电流防止电路进行控制。控制电路对切换电路进行控制以将与第二电源电路连接的相切换为与第一电源电路对应的相，并且使冲击电流防止电路发挥功能，从而对各个电源电路所具有的电容器进行初始充电。控制电路在电容器的初始充电完成的情况下，对切换电路进行控制以将与第二电源电路连接的相切换为与第二电源电路对应的相，并且使冲击电流防止电路断开。
[0006] 根据本发明，能够提供一种能够降低成本并能够使装置小型化的开关电源装置。
附图说明
[0007] 图1是表示本发明的实施方式1所涉及的开关电源装置与单相交流电源连接的情况的电路图。
[0008] 图2是表示本发明的实施方式1所涉及的开关电源装置的动作例的
流程图。
[0009] 图3是表示本发明的实施方式1所涉及的开关电源装置与二相交流电源连接的情况的电路图。
[0010] 图4是表示本发明的实施方式1所涉及的开关电源装置与二相交流电源连接的情况的电路图。
[0011] 图5是表示在本发明的实施方式1中说明的比较例所涉及的开关电源装置的结构例的电路图。
[0012] 图6是表示本发明的实施方式2所涉及的开关电源装置与单相交流电源连接的情况的电路图。
[0013] 图7是表示本发明的实施方式2所涉及的开关电源装置与二相交流电源连接的情况的电路图。
[0014] 图8是表示本发明的实施方式2所涉及的开关电源装置与二相交流电源连接的情况的电路图。
[0015] 图9是表示本发明的实施方式2所涉及的开关电源装置与三相交流电源连接的情况的电路图。
[0016] 图10是表示本发明的实施方式2所涉及的开关电源装置与三相交流电源连接的情况的电路图。
[0017] 图11是表示在本发明的实施方式2中说明的比较例所涉及的开关电源装置的结构例的电路图。
具体实施方式
[0018] 在说明本发明的实施方式之前，简单地说明
现有技术中的问题点。在能够从多相交流电源输入交流电力的电源装置中，在针对各相设置用于保护电路免受冲击电流影响的冲击电流防止电路的情况下，存在成本增加、电源装置大型化的问题。
[0019] 以下，参照附图详细地说明本发明的各实施方式。
[0020] (实施方式1)
[0021] 首先，使用图1说明本实施方式的开关电源装置100的结构的一例。图1是表示开关电源装置100的结构例的电路图。开关电源装置100例如既可以使用于车辆(例如电动
汽车或混合动力汽车)的充电装置，也可以使用于其它的装置。
[0022] 开关电源装置100是将来自交流电源的交流电力转换为直流并输出到强电
电池20的装置。在图1中，作为例子，图示了单相交流电源10a，但是也可以是二相交流电源10b(参照图3、图4)。强电电池20例如是驱动车辆的
电动机用的电池。作为强电电池20，例如能够列举出
锂离子电池。
[0023] 开关电源装置100具有电源电路1a、电源电路1b、切换电路7、冲击电流防止电路12以及控制电路17。开关电源装置100是具有两个电源电路(1a、1b)以与二相交流电源对应的结构。
[0024] 电源电路1a和电源电路1b各自具有电源
滤波器2、AC/DC转换器3、DC/DC转换器6。
[0025] 从单相交流电源10a或二相交流电源10b向电源滤波器2输入交流电力。电源滤波器2防止来自电源线的噪声侵入和噪声向电源线流出。
[0026] AC/DC转换器3设置于电源滤波器2的后级。AC/DC转换器3将来自电源滤波器2的交流电力转换为直流电力，并输出到DC/DC转换器6。
[0027] 另外，AC/DC转换器3具有被进行初始充电(预充电)的
电解电容器4和测量电解电容器4的
电压的电压计5。由电压计5测量出的电压值被输出到控制电路17。
[0028] DC/DC转换器6设置于AC/DC转换器3的后级。DC/DC转换器6将来自AC/DC转换器3的直流电压变压为不同的直流电压，并输出到强电电池20。
[0029] 切换电路7是用于切换第一模式和第二模式的电路，其中，第一模式是在交流电源为单相交流电源10a的情况下仅驱动电源电路1a的模式，第二模式是在交流电源为二相交流电源10b的情况下驱动电源电路1a和电源电路1b的模式。换言之，切换电路7能够将多个电源电路1a、1b中的不与多相交流电源(例如10b)的任意一相(例如L1)对应的电源电路(例如1b)所连接的相在多相交流电源的任意一相和该电源电路所对应的相(例如L2)之间进行切换。
[0030] 切换电路7具有切换继电器8、线圈9、驱动电路11。驱动电路11根据来自控制电路17的控制
信号对切换继电器8的闭合/断开进行切换。该
控制信号是表示使切换继电器8闭合的意思或者使切换继电器8断开的意思中的任一种意思的信号。
[0031] 切换继电器8断开是指如图1所示那样将切换继电器8与在分
支点n2处分支的一个电源线L1连接的状态。另一方面，切换继电器8闭合是指如图4所示那样将切换继电器8与电源线L2连接的状态。此外，分支点n2是正极侧的电源线L1(第一相)上的点(位置)。
[0032] 冲击电流防止电路12设置于比电源电路1a的负极侧线与电源电路1b的负极侧线的合流点(连接点)n3靠单相交流电源10a侧的位置，用于限制冲击电流。合流点n3是负极侧的电源线N上的点(位置)。
[0033] 冲击电流防止电路12具有包括熔断器和冲击电流限制
电阻的冲击电流限制电路13、冲击防止继电器14、线圈15、驱动电路16。驱动电路16根据来自控制电路17的控制信号来对冲击防止继电器14的闭合/断开进行切换。该控制信号是表示使冲击防止继电器14闭合的意思或者使冲击防止继电器14断开的意思中的任一种意思的信号。此外，在图1中，作为例子，示出了冲击防止继电器14断开的情况。在图4中，作为例子，示出了冲击防止继电器
14闭合的情况。
[0034] 控制电路17例如由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(Read Only Memory：只读
存储器)、RAM(Random Access Memory：
随机存取存储器)等构成。
[0035] 例如，控制电路17控制切换电路7以将不与任意的一相(例如L1)对应的电源电路(例如1b)所连接的相切换为任意的一相，并且使冲击电流防止电路12发挥功能(使冲击防止继电器14断开)，从而对电源电路(例如1a、1b)所具有的电解电容器4进行初始充电。然后，在电解电容器4的初始充电完成的情况下，控制电路17控制切换电路7以将不与任意的一相对应的电源电路所连接的相切换为该电源电路所对应的相(例如L2)，并且使冲击电流防止电路12断开(使冲击防止继电器14闭合)。此外，在后面使用图2记述控制电路17的控制处理的详细内容。
[0036] 以上，对开关电源装置100的结构的一例进行了说明。
[0037] 接着，使用图2说明开关电源装置100的动作的一例。图2是表示开关电源装置100的动作例的流程图。以下说明的动作例如在交流电源接通时开始。此时，切换继电器8和冲击防止继电器14均为断开。
[0038] 首先，控制电路17判定所连接的交流电源的规格(步骤S100)。具体地说，控制电路17判定交流电源是单相交流电源10a还是二相交流电源10b。
[0039] 接着，控制电路17根据判定出的交流电源的规格进行控制，以对AC/DC转换器3的电解电容器4进行充电(初始充电)(步骤S101)。
[0040] 具体地说，在交流电源的规格为单相交流电源10a的情况下，控制电路17控制为对电源电路1a的AC/DC转换器3的电解电容器4进行初始充电。此时的切换继电器8和冲击防止继电器14如图1所示那样是断开的。
[0041] 此时，由于冲击防止继电器14是断开的，因此从单相交流电源10a供给的电力经由电源线L1供给到电源电路1a，并且供给到冲击电流限制电路13的冲击电流限制电阻。由此，能够在防止冲击电流流向电源电路1a的同时对电源电路1a的电解电容器4进行充电(初始充电)。
[0042] 另一方面，在交流电源的规格为二相交流电源10b的情况下，控制电路17控制为对电源电路1a和电源电路1b各自的AC/DC转换器3的电解电容器4进行初始充电。此时的切换继电器8和冲击防止继电器14如图3所示那样是断开的。此外，在图3中，n1为
中性点。
[0043] 此时，由于切换继电器8和冲击防止继电器14是断开的，因此从二相交流电源10b供给的电力经由电源线L1供给到电源电路1a和电源电路1b，并且供给到冲击电流限制电路13的冲击电流限制电阻。换言之，成为将电源电路1a、电源电路1b以及冲击电流限制电路13连接于二相交流电源10b的中性点n1与第一相(L1)之间的电路结构。而且，能够在利用冲击电流限制电路13的冲击电流限制电阻防止冲击电流流向电源电路1a和电源电路1b的同时对电源电路1a和电源电路1b的电解电容器4进行充电(初始充电)。
[0044] 在上述控制之后，控制电路17接收由各个电压计5测定出的电解电容器4的电压值。
[0045] 接着，控制电路17通过将从电压计5接收到的电压值与预先设定的
阈值进行比较，来判定各个电解电容器4的初始充电是否完成(步骤S102)。
[0046] 例如，在来自电压计5的电压值中的一个以上的电压值没有达到阈值的情况下，控制电路17判定为初始充电没有完成(步骤S102：否(NO))。在该情况下，流程返回到步骤S102。
[0047] 另一方面，例如在来自所有的电压计5的电压值达到了阈值的情况下，控制电路17判定为初始充电完成(步骤S102：是(YES))。在该情况下，流程进入步骤S103。
[0048] 在此，在步骤S100中判定出的交流电源的规格为单相交流电源10a的情况下(步骤S103：单相)，控制电路17将冲击防止继电器14控制为闭合(步骤S105)。此时，切换继电器8仍被控制为断开。然后，仅驱动电源电路1a，进行强电电池20的充电(第一模式)。
[0049] 另一方面，在步骤S100中判定出的交流电源的规格为多相(例如二相交流电源10b)的情况下(步骤S103：多相)，控制电路17如图4所示那样将切换继电器8控制为闭合(步骤S104)。由此，成为电源电路1a和电源电路1b分别与各相对应的电路结构。换言之，成为将电源电路1a连接于二相交流电源10b的中性点n1与第一相(L1)之间、将电源电路1b连接于中性点n1与第二相(L2)之间的电路结构。
[0050] 然后，控制电路17将冲击防止继电器14控制为闭合(步骤S105)。由此，驱动电源电路1a、1b这两方，进行强电电池20的充电(第二模式)。
[0051] 以上，对开关电源装置100的动作的一例进行了说明。
[0052] 在此，在图5中示出作为本实施方式1的比较例的开关电源装置101的结构例。此外，在图5中，对与图1、图3、图4相同的结构要素标注相同的标记并省略它们的说明。
[0053] 如图5所示，在开关电源装置101中，在电源电路1a和电源电路1b中均设置了冲击电流防止电路12。在这样的结构中，由于需要多个冲击电流防止电路12，因此存在成本增加、开关电源装置101大型化的问题。
[0054] 与此相对，在本实施方式的开关电源装置100中，设为如下的结构：在比合流点n3靠下游侧的位置设置一个冲击电流防止电路12，在交流电源为单相交流电源10a的情况或者交流电源为二相交流电源10b的情况中的任一种情况下都使用一个冲击电流防止电路12。因而，能够降低成本，能够使开关电源装置100小型化。
[0055] (实施方式2)
[0056] 接着，使用图6说明本实施方式的开关电源装置200的结构的一例。图6是表示开关电源装置200的结构例的电路图。在开关电源装置200中，为具有三个电源电路(1a～1c)以与三相交流电源对应的结构。此外，在图6中，对与图1相同的结构要素标注相同的标记并省略它们的说明。
[0057] 开关电源装置200例如既可以使用于车辆(例如电动汽车或混合动力汽车)的充电装置，也可以使用于其它的装置。
[0058] 与图1所示的开关电源装置100相比，开关电源装置200的不同之处在于追加了电源电路1c和切换电路7a。电源电路1c的结构与电源电路1a、1b相同。另外，切换电路7a的结构与切换电路7相同，由控制电路17控制切换继电器8的闭合/断开。
[0059] 在切换电路7a的切换继电器8为断开状态下，切换继电器8与在分支点n2处分支的一个电源线L1连接。另一方面，在切换电路7a的切换继电器8为闭合状态下，如图10所示那样切换继电器8与电源线L3连接。
[0060] 另外，在图6中，作为例子，图示了开关电源装置200与单相交流电源10a连接的情况，但是也可以与二相交流电源10b(参照图7、图8)连接，还可以与三相交流电源10c(参照图9、图10)连接。
[0061] 冲击电流防止电路12设置于比电源电路1a的负极侧线、电源电路1b的负极侧线以及电源电路1c的负极侧线的合流点(连接点)n3靠交流电源侧的位置，用于限制冲击电流。
[0062] 此外，在图6中，在一个合流点(连接点)n3连接了电源电路1a～1c的负极侧线，但是例如电源电路1a的负极侧线与电源电路1b的负极侧线连接的第一连接点也可以不同于电源电路1b的负极侧线与电源电路1c的负极侧线连接的第二连接点。在该情况下，冲击电流防止电路12设置于比第一连接点及第二连接点靠交流电源侧的位置。
[0063] 在本实施方式中，利用切换电路7、7a切换为在实施方式1中说明的第一模式及第二模式、和第三模式，其中，第三模式是在交流电源为三相交流电源10c的情况下驱动电源电路1a、1b及1c的模式。
[0064] 以上，对开关电源装置200的结构的一例进行了说明。
[0065] 接着，使用图2说明本实施方式的开关电源装置200的动作的一例。以下说明的动作例如在交流电源接通时开始。此时，切换电路7的切换继电器8、切换电路7a的切换继电器8以及冲击防止继电器14是断开的。
[0066] 首先，控制电路17判定所连接的交流电源的规格(步骤S100)。具体地说，控制电路17判定交流电源是单相交流电源10a、二相交流电源10b还是三相交流电源10c。
[0067] 接着，控制电路17根据判定出的交流电源的规格进行控制，以对AC/DC转换器3的电解电容器4进行充电(初始充电)(步骤S101)。
[0068] 具体地说，在交流电源的规格为单相交流电源10a的情况下，控制电路17控制为对电源电路1a的AC/DC转换器3的电解电容器4进行初始充电。此时，切换电路7的切换继电器8、切换电路7a的切换继电器8以及冲击防止继电器14如图6那样是断开的。
[0069] 此时，由于冲击防止继电器14是断开的，因此从单相交流电源10a供给的电力经由电源线L1供给到电源电路1a，并且供给到冲击电流限制电路13的冲击电流限制电阻。由此，能够在防止冲击电流流向电源电路1a的同时对电源电路1a的电解电容器4进行充电(初始充电)。
[0070] 另外，在交流电源的规格为二相交流电源10b的情况下，控制电路17控制为对电源电路1a和电源电路1b各自的AC/DC转换器3的电解电容器4进行初始充电。此时，切换电路7的切换继电器8、切换电路7a的切换继电器8以及冲击防止继电器14如图7所示那样是断开的。
[0071] 此时，由于切换电路7的切换继电器8和冲击防止继电器14是断开的，因此从二相交流电源10b供给的电力经由电源线L1供给到电源电路1a和电源电路1b，并且供给到冲击电流限制电路13的冲击电流限制电阻。由此，能够在防止冲击电流流向电源电路1a和电源电路1b的同时对电源电路1a和电源电路1b的电解电容器4进行充电(初始充电)。
[0072] 另外，在交流电源的规格为三相交流电源10c的情况下，控制电路17控制为对电源电路1a、电源电路1b以及电源电路1c各自的AC/DC转换器3的电解电容器4进行初始充电。此时，切换电路7的切换继电器8、切换电路7a的切换继电器8以及冲击防止继电器14如图9所示那样是断开的。
[0073] 此时，由于切换电路7的切换继电器8、切换电路7a的切换继电器8以及冲击防止继电器14是断开的，因此从三相交流电源10c供给的电力经由电源线L1供给到电源电路1a、电源电路1b以及电源电路1c，并且供给到冲击电流限制电路13的冲击电流限制电阻。换言之，成为将电源电路1a、电源电路1b、电源电路1c以及冲击电流限制电路13连接于三相交流电源10c的中性点n1与第一相(L1)之间的电路结构。而且，能够在利用冲击电流限制电路13的冲击电流限制电阻防止冲击电流流向电源电路1a、电源电路1b以及电源电路1c的同时对电源电路1a、电源电路1b以及电源电路1c的电解电容器4进行充电(初始充电)。
[0074] 在上述控制之后，控制电路17接收由各个电压计5测定出的电解电容器4的电压值。
[0075] 步骤S102的动作与上述实施方式1相同，因此省略此处的说明。
[0076] 在此，在步骤S100中判定出的交流电源的规格为单相交流电源10a的情况下(步骤S103：单相)，控制电路17将冲击防止继电器14控制为闭合(步骤S105)。此时，切换电路7的切换继电器8和切换电路7a的切换继电器8都仍被控制为断开。然后，仅驱动电源电路1a，进行强电电池20的充电(第一模式)。
[0077] 在步骤S100中判定出的交流电源的规格例如为二相交流电源10b的情况下(步骤S103：多相)，控制电路17如图8所示那样将切换电路7的切换继电器8控制为闭合(步骤S104)，将冲击防止继电器14控制为闭合(步骤S105)。此外，此时，如图8所示那样，切换电路7a的切换继电器8仍被控制为断开。由此，驱动电源电路1a、1b这两方，进行强电电池20的充电(第二模式)。
[0078] 在步骤S100中判定出的交流电源的规格例如为三相交流电源10c的情况下(步骤S103：多相)，控制电路17如图10所示那样将切换电路7的切换继电器8和切换电路7a的切换继电器8都控制为闭合(步骤S104)。由此，成为电源电路1a、电源电路1b以及电源电路1c分别与各相对应的电路结构。换言之，成为将电源电路1a连接于三相交流电源10c的中性点n1与第一相(L1)之间、将电源电路1b连接于中性点n1与第二相(L2)之间、将电源电路1c连接于中性点n1与第三相(L3)之间的电路结构。
[0079] 然后，控制电路17将冲击防止继电器14控制为闭合(步骤S105)。由此，驱动所有电源电路1a、1b、1c，进行强电电池20的充电(第三模式)。
[0080] 以上，对开关电源装置200的动作的一例进行了说明。
[0081] 在此，在图11中示出作为本实施方式2的比较例的开关电源装置201的结构例。此外，在图11中，对与图6～图10相同的结构要素附加相同的标记并省略它们的说明。
[0082] 如图11所示，在开关电源装置201中，在电源电路1a、电源电路1b以及电源电路1c中分别设置了冲击电流防止电路12。在这样的结构中，由于需要多个冲击电流防止电路12，因此存在成本增加、开关电源装置201大型化的问题。
[0083] 与此相对，在本实施方式的开关电源装置200中，设为如下的结构：在比合流点n3靠下游侧的位置设置一个冲击电流防止电路12，在交流电源为单相交流电源10a的情况、交流电源为二相交流电源10b的情况、交流电源为三相交流电源10c的情况中的任一种情况下，都使用一个冲击电流防止电路12。因而，能够降低成本，能够使开关电源装置200小型化。
[0084] 以上，对本发明的各实施方式进行了说明，但是本发明不限定于上述各实施方式，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种变更。
[0085] 例如，在上述实施方式中，例示在进行电容器的初始充电时将电源电路1a、电源电路1b及电源电路1c与L1(第一相)连接的情况来进行了说明，但是不限于此，也可以构成为在进行电容器的初始充电时将电源电路1a、电源电路1b及电源电路1c与L2(第二相)或L3(第三相)连接。即，只要是在进行电容器的初始充电时将多个电源电路(1a～1c)连接于任意的一相与中性点n1之间的结构即可。
[0086] 产业上的可利用性
[0087] 本发明能够应用于将来自交流电源的交流电力转换为直流电力的电源装置。
[0088] 附图标记说明
[0089] 1a、1b、1c：电源电路；2：电源滤波器；3：AC/DC转换器；4：电解电容器；5：电压计；6：DC/DC转换器；7、7a：切换电路；8：切换继电器；9、15：线圈；10a：单相交流电源；10b：二相交流电源；10c：三相交流电源；11、16：驱动电路；12：冲击电流防止电路；13：冲击电流限制电路；14：冲击防止继电器；17：控制电路；20：强电电池；100、101、200、201：开关电源装置。
