[发明专利]电力供给装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于电池的充电的充电装置等电力供给装置，尤其涉及具有功率因数改善电路和DC-DC转换器的电力供给装置。

背景技术

在电动汽车和混合动力车辆中搭载有作为行驶用电动机的驱动源的高电压电池，并设有用于对该电池进行充电的充电装置。这种充电装置通常具有改善由交流电源供给的电力的功率因数的功率因数改善电路(以下称之为PFC(Power Factor Correction：功率因数校正)电路)、使PFC电路的输出电压升压或降压的DC-DC转换器、以及控制PFC电路和DC-DC转换器的控制部。

充电装置连接于交流电源，在控制部的控制之下开始了充电时，PFC电路和DC-DC转换器进行工作，利用从DC-DC转换器输出的直流电压来对电池充电。在电池的充电过程中，控制部监视输出电压，以使得输出电压的值成为目标值的方式，对PFC电路和DC-DC转换器进行反馈控制。此外，也有些情况下监视输出电流，以使得输出电流的值成为目标值的方式，进行反馈控制。在电池的充电结束后，控制部停止PFC电路和DC-DC转换器的工作，此外，使设置于DC-DC转换器的输出侧的输出电容器的残余电荷进行放电。通过输出电容器的放电，防止残余电荷导致的感电。

通常，DC-DC转换器具有单个或多个开关元件。此外，作为这些开关元件的驱动信号，一般使用PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号。存在如下控制方法，在开始了DC-DC转换器的工作时，通过逐渐增大施加给开关元件的PWM信号的占空比，或者逐渐移动PWM信号的相位，从而逐渐增加DC-DC转换器的输出。在本说明书中将该控制方法称作“软起动控制”。关于软起动控制，例如在专利文献1中进行了描述。

此外，还存在如下控制方法，在停止DC-DC转换器的工作时，通过逐渐降低施加给开关元件的PWM信号的占空比，或者逐渐移动PWM信号的相位，从而逐渐降低DC-DC转换器的输出。在本说明书中将该控制方法称作“软停机控制”。关于软停机控制，例如在专利文献2中进行了描述。

在专利文献3、4中描述了关于DC-DC转换器的停止控制的技术。作为专利文献3，在同步整流方式的DC-DC转换器中，停止了对于负载的电力供给时，将蓄积于输出电容器中的电荷通过同步整流电路的开关元件放电至地面。作为专利文献4，在同步整流方式的DC-DC转换器中，停止了对于负载的电力供给时，将蓄积于输出电容器中的电荷经由电感和FET(场效应晶体管)而在输入电源侧再生。

在专利文献5～7中描述了电力供给装置的停电措施。作为专利文献5、6，通过在DC-DC转换器的前级设置前置转换器，从而在停电时不会产生输入电压的急剧降低。作为专利文献7，在母线电压为基准电压以下的情况下，停止直流负载的工作，从而抑制母线电压的降低，此外，通过电流限制电阻抑制恢复供电时的浪涌电流。

另外，PFC电路具有电感和电容器。因此，在电池的充电完成后，如果立即断开DC-DC转换器的开关元件，停止DC-DC转换器的工作，则会对PFC电路的电容器施加过电压，可能破坏电容器。其原因在于，通过DC-DC转换器的工作停止而使得PFC电路的输出侧成为无负载状态，因而蓄积于电感中的电能未被DC-DC转换器消耗，而作为高电压被施加供电容器所致。

此外，在电池的充电过程中有时会发生停电。此时，DC-DC转换器未立刻成为停止状态，而是凭借PFC电路的电容器的充电电压，在一定时间内继续工作。然而，在此期间内，电容器的电荷会经由DC-DC转换器的开关元件而放电。因此，如果由于该放电而使得电容器的电压降低，则DC-DC转换器的输出电压也会降低，因而反馈控制以提升该输出电压的方式工作。其结果，伴随电容器的放电，施加给DC-DC转换器的开关元件的PWM信号的占空比不断增大，如果电容器的电压小于一定值，则占空比为100％。

因此，如果在该状态下解除(恢复电源)了停电，则会从DC-DC转换器中输出对应于占空比100％的过大电压，可能损伤负载。此外，在PFC电路的电容器中不存在电荷的状态下，电源电压会急剧施加于电容器，因此较大的浪涌电流会流过电容器，PFC电路的元件可能被破坏。进而，在停电解除时，必须将放电后的电容器从最初状态起进行充电，直到电容器的电压成为一定电平为止DC-DC转换器都不会工作，因此无法迅速重新开始对于负载的电力供给。

专利文献1 国际公开WO2011/129185

专利文献2 日本特开平4-69051号公报

专利文献3 日本特开2008-160967号公报