充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供與外插充電方式和非接觸充電方式兩充電方式對應、且電氣構(gòu)成簡單、能夠小型輕量化的充電系統(tǒng)。具備：通過經(jīng)由外插連接器(PC1)被提供來自第一電源(2)的電力的變壓器(Tr12)的第一/第二繞組(N1/N2)而被充電的二次電池(4)；以及與被提供來自第二電源(3)的電力的變壓器的第二繞組(N2)之間的相對位置可變，并通過第二繞組相接近能夠與第二繞組磁耦合的第三繞組(N3)，在從上述第一電源(2)對二次電池(4)充電的情況下，經(jīng)由上述第一/第二繞組(N1/N2)間的磁耦合對二次電池(4)進行充電，在從第二電源(3)對二次電池(4)充電的情況下，經(jīng)由上述第三繞組(N3)和上述第二繞組(N2)的磁耦合對二次電池(4)進行充電。
【專利說明】充電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在電動汽車等以二次電池或電容器作為驅(qū)動源的設(shè)備中，進行該二次電池或電容器的充電的充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，例如用于對電動汽車的二次電池進行充電的充電系統(tǒng)，開發(fā)有各種系統(tǒng)。其中，作為代表性的充電系統(tǒng)，有設(shè)置在車上，使用插頭與電源連接進行充電的充電方式。以下，將該充電方式稱為外插(Plug in)充電方式。外插充電方式根據(jù)電源容量分為通常充電裝置和電源容量比通常充電更大的急速充電裝置。
[0003]在專利文獻I中，通過在通常充電用電路和急速充電用電路中共用絕緣變壓器的次級側(cè)鐵芯和繞組、整流電路，從而一面與通常充電和急速充電這兩種方式相對應，一面實現(xiàn)充電裝置的小型化、低成本化。在該外插充電方式的情況下，只要是具備電源的場所不管在哪里都能夠充電，但是在進行充電時，作業(yè)者需要進行插頭和電源的連接，所以存在作業(yè)繁雜這樣的問題。特別是在專利文獻I中，需要以下作業(yè)，即，在通常充電時，在裝卸變壓器部安裝虛擬鐵芯(du_y core)，在急速充電時，取下虛擬鐵芯，安裝急速充電用槳(具備初級側(cè)線圈和裝卸用鐵芯)。
[0004]相對于此，近年，提出有在進行充電時不需要插頭和電源的連接，按照非接觸方式來進行充電的充電方式。以下，將該充電方式稱為非接觸充電方式。但是，非接觸充電方式的裝置繁雜，需要專用的充電裝置，所以與外插充電方式相比，存在充電場所受到限制這樣的問題。
[0005]作為解決該問題的充電系統(tǒng)，公開了專利文獻2。在該充電系統(tǒng)中，在其圖1所示的實施方式I中，公開了與外插充電方式和非接觸充電方式這兩種方式相對應的充電系統(tǒng)。在專利文獻2的圖2的實施方式中，2種方式均為非接觸充電，在圖3?圖5的實施方式種，2種方式均為外插充電。根據(jù)專利文獻2的圖1所示的實施方式1，具備外插充電電路和非接觸充電電路，實現(xiàn)了不管從哪一種充電裝置都能充電的便利性提高。
[0006]在先技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻I JP特開2010-213535號公報
[0009]專利文獻2 JP特開平11-252810號公報
[0010]發(fā)明的概要
[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]在專利文獻I記載的技術(shù)中，與通常充電和急速充電這兩種充電方式相對應,并且實現(xiàn)充電裝置的小型化、低成本化。但是，專利文獻I的充電系統(tǒng)不與非接觸充電方式相對應，在進行充電時，存在以下問題，即，作業(yè)者不僅需要進行插頭和電源的連接，還需要進行裝卸變壓器部的更換這樣的繁雜作業(yè)。
[0013]在專利文獻2的第一實施方式中記載的技術(shù)中，能夠與外插充電方式和非接觸充電方式這兩種方式相對應，但是除了在外插充電電路和非接觸充電電路的每一個中需要變壓器以外，2種方式的電路獨立構(gòu)成，存在充電裝置大型、高成本這樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于，在外插充電方式和非接觸充電方式這兩種充電方式的無論哪一種充電方式都能夠進行充電的充電系統(tǒng)中，提高利用者的便利性。
[0015]在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式中，目的在于，在2種充電方式間，通過實現(xiàn)電氣電路的共用來簡化構(gòu)成，實現(xiàn)裝置的小型化、低成本化。
[0016]用于解決課題的手段
[0017]本發(fā)明在其一個方面中，特征在于，具備:通過經(jīng)由有線(外插)連接器而被提供來自第一電源的電力的變壓器的第一/第二繞組來充電的二次電池或電容器；以及被提供來自第二電源的電力，與上述變壓器的上述第二繞組之間的相對位置可變，并通過上述第二繞組接近，能夠與上述第二繞組進行磁耦合的第三繞組；在從上述第一電源對上述二次電池或電容器進行充電的情況下，經(jīng)由上述第一 /第二繞組間的磁耦合來向上述二次電池或電容器提供充電電力，在從上述第二電源對上述二次電池進行充電的情況下，經(jīng)由上述第三繞組和上述第二繞組的磁耦合來向上述二次電池提供充電電力。
[0018]在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，具備在上述第一電源和上述變壓器的第一繞組之間連接的AC-AC轉(zhuǎn)換器，按照能夠?qū)ι鲜龅谝浑娫春蜕鲜鯝C-AC轉(zhuǎn)換器之間進行連接、切斷的方式來配置上述有線連接器。
[0019]此外，在本發(fā)明的具體的實施方式中，包含上述第一以及第二繞組在內(nèi)的上述變壓器和上述二次電池或電容器搭載于車輛上，向上述第一繞組提供電力的上述第一電源配置在地上的第一充電站處，上述第二電源和上述第三繞組配置在地上的第二充電站處，在上述車輛停止于上述第一充電站的規(guī)定的位置時，使用上述有線連接器能夠?qū)ι鲜龅谝浑娫春蜕鲜龅谝焕@組間進行連接，在上述車輛停止于上述第二充電站的規(guī)定的位置時，上述第三繞組和上述第二繞組能夠進行磁耦合。
[0020]發(fā)明效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，通過使具備二次電池或電容器的設(shè)備移動至規(guī)定的2個位置，能夠分別構(gòu)成外插充電電路和非接觸充電電路，能夠構(gòu)建提高了利用者的便利性的充電系統(tǒng)。
[0022]此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在外插充電電路和非接觸充電電路中，能夠共用變壓器的次級側(cè)以后的電路，能夠?qū)崿F(xiàn)充電系統(tǒng)的小型化、低成本化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的實施例1的充電系統(tǒng)的概略電路構(gòu)成圖。
[0024]圖2是用于說明本發(fā)明中能夠采用的絕緣變壓器的第一實施方式的構(gòu)成的分解立體圖。
[0025]圖3是用于說明相同的絕緣變壓器的第一實施方式的線圈構(gòu)成的剖面圖。
[0026]圖4是用于說明本發(fā)明中能夠采用的絕緣變壓器的第二實施方式的分解立體圖。
[0027]圖5是用于說明相同絕緣變壓器的第二實施方式的線圈構(gòu)成的剖面圖。[0028]圖6是用于說明本發(fā)明中能夠采用的絕緣變壓器的第三實施方式的構(gòu)成的分解立體圖。
[0029]圖7是用于說明相同絕緣變壓器的第三實施方式的線圈構(gòu)成的剖面圖。
[0030]圖8是本發(fā)明的實施例2的充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。
[0031]圖9是說明本發(fā)明的實施例2的外插充電動作的圖。
[0032]圖10是用于說明本發(fā)明的實施例2的非接觸充電動作的圖。
[0033]圖11是本發(fā)明的實施例3的充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。
[0034]圖12是本發(fā)明的實施例4的充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。
[0035]圖13是本發(fā)明的實施例5的充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。
[0036]圖14是本發(fā)明的實施例6的充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。
[0037]圖15是本發(fā)明的實施例7的充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。
[0038]圖16是將本發(fā)明應用于電動汽車的充電系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖。
[0039]圖17是將本發(fā)明應用于電氣掃除機的充電系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖。
【具體實施方式】
[0040]以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。
[0041]實施例1
[0042]使用圖1?圖3說明本發(fā)明的實施例1。圖1是本發(fā)明的實施例1的充電系統(tǒng)的概略電路構(gòu)成圖。該充電裝置I連接在電源2以及電源3、和與負載5連接的二次電池4之間，能夠通過從電源2進行外插充電，從電源3進行非接觸充電，來分別對二次電池4進行充電。以下，一面例示電動汽車的車載二次電池的充電系統(tǒng)一面推進說明。
[0043]充電裝置I為了進行第一充電站CSl的外插充電,而具備外插充電一次電路6、開關(guān)SW11、SW12、絕緣變壓器Trl2 (繞組N1、N2)、充電二次電路7、以及平滑電容器C22，并且具備控制單元9、10以及通信機12。絕緣變壓器Tr 12通過鐵芯Tl，將繞組NI和N2進行磁耦合。在電動汽車的情況下，這些電路和二次電池4以及負載5載于車上。
[0044]通過外插連接器PCl,能夠?qū)?gòu)成第一充電站CSl的電源2、和外插充電一次電路6之間進行連接、切斷。其中，外插連接器可以配置在圖示的符號PC2的位置。外插充電一次電路6和開關(guān)SW11、SW12由控制單元9和控制單元10控制。
[0045]另一方面，為了進行非接觸充電，存在第二充電站CS2，在該第二充電站CS2中，具備非接觸充電一次電路8、開關(guān)SW31、SW32、絕緣變壓器Tr23的一部分(鐵芯T2、繞組N3)、控制單元11、以及通信機13。非接觸充電一次電路8和開關(guān)SW31、SW32由控制單元控制?？刂茊卧?0和控制單元11通過車載的通信機12和第二充電站CS2的通信機13按照無線方式連接。
[0046]電動汽車在第二充電站CS2的規(guī)定的位置停車后，絕緣變壓器Tr23通過鐵芯Tl、T2將充電站CS2的繞組N3和車載的繞組N2進行磁耦合，能夠從繞組N3向繞組N2傳輸非接觸充電用的電力。
[0047]在一般的應用中，電源2和電源3可以作為同一電源,但是在電動汽車的充電系統(tǒng)中應用的情況下，第一充電站CSl的電源2和包括第二電源在內(nèi)的第二充電站CS2多設(shè)置在分離的場所。[0048]此外，在本實施例1中，雖然作為在充電裝置I和負載5之間連接二次電池4的構(gòu)成，但是也可以作為在充電裝置I和負載5之間連接電雙層電容器和鋰離子電容器等電容器的構(gòu)成。
[0049]接著，說明圖2、圖3的構(gòu)成。圖2、圖3是表示本發(fā)明的實施例1中的絕緣變壓器Trl2和非接觸充電用變壓器Tr23的第一實施方式的構(gòu)成的分解立體圖和剖面圖。
[0050]鐵芯14是角型的鐵素體鐵芯，在中心部具有棱柱狀的腳，并且在邊緣部也具有腳，設(shè)為從開口部觀察時內(nèi)側(cè)凹陷為圓環(huán)型的形狀。繞組NI在以鐵芯14的中央的腳為中心的凹陷的部分卷繞為螺旋狀，形成變壓器Trl2的初級部。繞組N2與繞組NI重疊而卷繞在鐵芯14上，形成絕緣變壓器Trl2的次級部和非接觸充電用變壓器Tr23的次級部。在繞組NI和繞組N2之間為了保證繞組間的絕緣而插入絕緣材料15，在鐵芯14的中心的腳處為了提高繞組NI和繞組N2的磁耦合而設(shè)置鐵芯頭(core head) 16。
[0051]鐵芯17是角型的鐵素體鐵芯，設(shè)為僅在鐵芯的邊緣部具有腳的形狀。繞組N3在鐵芯17的凹陷的部分卷繞為螺旋狀，形成非接觸充電變壓器Tr23的初級部。
[0052]另外，雖然未圖示，但是在卷繞繞組NI?N3而固定于鐵芯時，可以使用線軸。在繞組NI?N3中使用漆色線(單線)，但是也可以使用絞合線。此外，在本實施例1中，將鐵芯14、17和繞組NI?N3的形狀設(shè)為角型，但是也可以設(shè)為圓形或三角形。針對鐵芯材料，可以使用無定形或硅鋼板等其他的磁性體。此外，在本實施例1中，將鐵芯14、鐵芯17設(shè)為不同的形狀，但是也可以設(shè)為相同的形狀。
[0053](動作說明)
[0054]說明以上構(gòu)成的充電裝置I的充電動作。
[0055]在本說明書中，將從電源2經(jīng)由外插充電一次電路6、絕緣變壓器Tr2、和充電二次電路7對二次電池4進行充電的動作稱為外插充電。此外，將從電源3經(jīng)由非接觸充電一次電路8、非接觸充電變壓器Tr23、和充電二次電路7對二次電池4進行充電的動作稱為非接觸充電。
[0056](外插充電動作)
[0057]說明實施例1的充電裝置I的外插充電動作。
[0058]在外插充電時，將開關(guān)SW11、SW12保持為接通裝置，將開關(guān)SW31、SW32保持為斷開狀態(tài)。通過將開關(guān)SW31、SW32設(shè)為斷開狀態(tài)，消除對非接觸充電一次電路8的影響。
[0059]另外，在應用于電動汽車等充電系統(tǒng)的情況下，將汽車停車于第一充電站CSl的規(guī)定的位置，通過外插連接器PC1，對地上的電源2和車載的外插充電一次電路6之間進行連接。在該情況下，第二充電站CS2不存在于附近。
[0060]控制單元10檢測二次電池和負載5的狀態(tài)，決定外插充電一次電路6的指令值，并將指令值發(fā)送至控制單元9?？刂茊卧?根據(jù)從控制單元10接受到的指令值，使外插充電一次電路6進行開關(guān)動作，對繞組NI施加交流電壓。充電二次電路7對繞組N2中產(chǎn)生的感應電壓進行整流，采用平滑電容器C22平滑后對二次電池4進行充電。
[0061](非接觸充電動作)
[0062]接著，說明實施例1的充電裝置I的非接觸充電動作。
[0063]在電動汽車等的非接觸充電時，首先，通過將汽車停車于作為第二充電站的非接觸充電站CS2的規(guī)定的位置，使絕緣變壓器Trl2的鐵芯Tl和繞組N2與第二充電站CS2內(nèi)的鐵芯T2和繞組Ν3接近，使繞組Ν3和繞組Ν2進行磁耦合。
[0064]并且，在非接觸充電時，將開關(guān)SW11、SW12保持為斷開狀態(tài)，將開關(guān)SW31、SW32設(shè)為接通狀態(tài)。通過將SW11、Sff12設(shè)為斷開狀態(tài)，消除對外插充電一次電路6的影響。
[0065]控制單元10檢測二次電池4和負載5的狀態(tài)，決定對非接觸充電一次電路8的指令值，并經(jīng)由通信機12和通信機13將指令值發(fā)送至控制單元11?？刂茊卧?1根據(jù)從控制單元10接受到的指令值，使非接觸充電一次電路8進行開關(guān)動作，對絕緣變壓器Tr23的初級側(cè)繞組N3施加交流電壓。充電二次電路7對次級側(cè)繞組N2中產(chǎn)生的電壓進行整流，經(jīng)由平滑電容器C22對二次電池4進行充電。此時，通過控制單元10，來決定非接觸充電一次電路8和該開關(guān)動作的指令值。
[0066]在該實施例1中，在外插充電一次電路6和繞組NI之間具備開關(guān)SW11、SW12，在非接觸充電一次電路8和繞組N2之間具備開關(guān)SW31、SW32，但是也可以省略這些開關(guān)。此夕卜，通信機12、13能夠具備以下功能，即，檢測非接觸充電用的絕緣變壓器Tr23的初級/次級間的位置，對成為正常的磁耦合狀態(tài)的情況進行通信。
[0067]根據(jù)本實施例1，通過使具備二次電池4的電動汽車和設(shè)備向規(guī)定的2個位置移動，能夠分別構(gòu)成外插充電電路和非接觸充電電路，能夠提高利用者的便利性。
[0068]此外，在外插充電電路和非接觸充電電路中，能夠共用絕緣變壓器的次級側(cè)以后的電路，即絕緣變壓器的鐵芯Tl、次級側(cè)繞組N2、充電二次電路7、平滑電容器C22、以及控制單元10，能夠使二次電池充電系統(tǒng)小型化、低成本化。
[0069]接著，使用圖4、圖5說明本發(fā)明的絕緣變壓器的第二實施方式。圖4、圖5是用于說明本發(fā)明的絕緣變壓器的第二實施方式的構(gòu)成的分解立體圖以及用于說明線圈構(gòu)成的剖面圖。
[0070]鐵芯114是角型的鐵素體鐵芯，在中央部具有棱柱狀的腳，并且在邊緣部具有腳，設(shè)為從開口部觀察時內(nèi)側(cè)凹陷為圓環(huán)型的形狀。中央部的腳的中心設(shè)為凹陷的形狀。繞組NI和繞組N2在鐵芯114的中央部的腳和邊緣的腳之間的凹陷的部分重疊并卷繞為螺旋狀，繞組NI形成絕緣變壓器Trl2的初級部，繞組N2形成絕緣變壓器I的次級部和非接觸充電用的變壓器Tr23的次級部。
[0071]鐵芯117是角型的平板鐵素體鐵芯。繞組N3在鐵芯117的一面卷繞為螺旋狀，形成非接觸充電變壓器Tr23的初級部。
[0072]將通信機設(shè)置在鐵芯114的中央部的腳的凹陷處，將通信機113設(shè)置在鐵芯117的中心部。根據(jù)絕緣變壓器的本實施方式，由于能夠?qū)㈣F芯和通信機設(shè)為一體構(gòu)成，所以能夠?qū)崿F(xiàn)充電裝置的小型化。
[0073]接著，使用圖6、圖7說明說明本發(fā)明中能夠采用的絕緣變壓器的第三實施方式。圖6是用于說明本發(fā)明的絕緣變壓器的第三實施方式的構(gòu)成的分解立體圖。鐵芯214和鐵芯217都是角型的平板鐵素體鐵芯，繞組NI和繞組N2捆扎卷繞在鐵芯214上，繞組NI形成絕緣變壓器Tr 12的初級部，繞組N2形成絕緣變壓器Tr 12的次級部和非接觸充電變壓器Tr23的次級部。繞組N3卷繞在鐵芯217上，形成非接觸充電變壓器Tr23的初級部。
[0074]圖7是能夠應用在相同的本發(fā)明中的上述第三實施方式的絕緣變壓器Trl2和非接觸充電變壓器Tr23的剖面圖。繞組N1、繞組N2、以及繞組N3的表面由絕緣體215覆蓋，確保絕緣變壓器Trl2的初級/次級間的絕緣。針對初級/次級間的寄生電容，能夠通過使用低介電常數(shù)的絕緣體來予以降低。另外，在繞組N1、繞組N2中流過的電流有較大不同的情況下，通過僅增厚小電流側(cè)的絕緣體215a的厚度，并減薄大電流側(cè)的繞組的絕緣體215b的厚度，能夠一面確保絕緣變壓器I的初級/次級間的絕緣一面提高繞組的散熱性。
[0075]另外，鐵芯Tl和T2也可以使用大小不同的2個鐵芯。
[0076]根據(jù)本實施方式，由于能夠采用簡單的構(gòu)造來構(gòu)成絕緣變壓器，所以能夠?qū)崿F(xiàn)充電裝置的低成本化。
[0077]實施例2
[0078]圖8是本發(fā)明的實施例2的二次電池充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。充電裝置101連接在交流電源2以及交流電源3、和二次電池4之間，能夠通過從交流電源2進行外插充電，以及從交流電源3進行非接觸充電，來分別對二次電池4進行充電。
[0079]該充電裝置101基本上與圖1的實施例相同，但是針對各電路進行更具體的圖示。針對與圖1中的說明重復的部分省略說明。
[0080]充電裝置101為了進行第一充電站CSl的外插充電，而具備外插充電一次電路106、開關(guān)SW11、SW12、絕緣變壓器Trl2(繞組N1、N2)、充電二次電路107、以及平滑電容器C22，并且具備控制單元109、110以及通信機12。在電動汽車的情況下，這些電路和二次電池4以及負載5載于車上。
[0081]通過外插連接器PCl能夠?qū)?gòu)成第一充電站CSl的電源2、和外插充電一次電路106之間進行連接、切斷。其中，與實施例1同樣地，可以在第一充電站CSl中具備外插充電一次電路106，并且將外插連接器配置在圖示的符號PC2的位置。外插充電一次電路106和開關(guān)SW11、SW12通過控制單元109和控制單元110的協(xié)作而被控制。
[0082]另一方面，為了進行非接觸充電，存在第二充電站CS2，在該第二充電站CS2中，具備第二電源3、非接觸充電一次電路108、開關(guān)SW31、SW32、絕緣變壓器Tr23的一部分(鐵芯T2、繞組N3)、控制單元111、以及通信機13。
[0083]外插充電一次電路106具備:通過外插連接器PCl而輸入交流電源2的電力，并且輸出直流的鏈電壓的AC(交流)-DC(直流)轉(zhuǎn)換器21 ;和從該鏈電壓向繞組NI提供交流電流的DC-AC逆變器22。
[0084]在AC-DC轉(zhuǎn)換器21中，由橋式連接的整流二極管Dl?D4對交流電源2的電壓進行全波整流。該全波整流后的電壓輸入至由升壓電感器L1、升壓開關(guān)元件Ql、升壓二極管D10、和直流鏈電容器Cll構(gòu)成的升壓斷路器。
[0085]DC-AC逆變器22具備:全橋連接的開關(guān)元件Sll?S14、與繞組NI串聯(lián)連接的諧振電容器Crl、和諧振電感器Lrl。對開關(guān)元件Sll?S14分別連接逆并聯(lián)二極管Dll?D14。由控制單元109和控制單元110對開關(guān)元件Q1、開關(guān)元件Sll?S14、和開關(guān)SW11、SWl2進行控制。將檢測輸入電壓的電壓傳感器31、檢測鏈電壓的電壓傳感器32、檢測來自交流電源2的輸入電流的電流傳感器33、和控制單元110與控制單元109連接。
[0086]充電二次電路107具備:與補償繞組N2的漏電感的繞組N2并聯(lián)連接的諧振電容器Cr2、使諧振電容器Cr2分離的開關(guān)SW21、橋式連接的二極管D21?D24、和平滑電容器C22。并且，由橋式連接的二極管D21?D24對在繞組N2中感應出的電流進行整流，對平滑電容器C22以及二次電池4進行充電。
[0087]諧振電容器Cr2在外插充電動作時通過將開關(guān)SW21斷開而從繞組N2分離，在非接觸充電時通過將開關(guān)S21接通而與繞組N2并聯(lián)連接。
[0088]非接觸充電一次電路108具備:輸入第二交流電源3的電力并輸出直流的鏈電壓的AC-DC轉(zhuǎn)換器23 ;從該鏈電壓向繞組N3提供交流電流的DC-AC逆變器24。
[0089]在AC-DC轉(zhuǎn)換器23中，由橋式連接的整流二極管D6?D9對交流電源3的電壓進行全波整流。該全波整流后的電壓輸入至由升壓電感器L3、升壓開關(guān)元件Q3、升壓二極管D30、和直流鏈電容器C31構(gòu)成的升壓斷路器。
[0090]DC-AC逆變器24具備:全橋連接的開關(guān)元件S31?S34、與繞組N3串聯(lián)連接并用來補償繞組N3的漏電感的諧振電容器Cr3、和諧振電感器Lr3。對開關(guān)元件S31?S34分別連接逆并聯(lián)二極管D31?D34。
[0091]對控制單元109連接檢測二次電池4的電壓即輸出電壓的電壓傳感器34、檢測向二次電池4的輸出電流的電流傳感器35、和通信機12。
[0092]非接觸充電一次電路108內(nèi)的開關(guān)元件Q3、開關(guān)元件S31?S34、和開關(guān)SW31、SW32通過控制單元110和控制單元111的協(xié)作而被控制。對控制單元111連接檢測輸入電壓的電壓傳感器36、檢測鏈電壓的電壓傳感器37、檢測來自交流電源3的輸入電流的電流傳感器38、和通信機13。
[0093]另外，在本實施例2中，將電源2、3作為交流電源，但是也可以作為直流電源。在將電源2、3作為直流電源的情況下，可以不經(jīng)由外插充電一次電路106的AC-DC轉(zhuǎn)換器21、非接觸充電一次電路108的AC-DC轉(zhuǎn)換器23，而是從直流電源經(jīng)由直流鏈電容器C11、C31，來連接DC-AC逆變器22、24。
[0094]AC-DC轉(zhuǎn)換器21、23內(nèi)的升壓斷路器使用PWM控制進行控制，DC-AC逆變器22、24使用PWM控制、相位偏移控制、或者頻率控制來進行控制。
[0095]作為開關(guān)元件Sll?S14、S31?S34，在使用MOSFET的情況下，能夠利用MOSFET的寄生二極管作為逆并聯(lián)二極管。
[0096](電路動作說明)
[0097]以下，說明實施例2的充電裝置101的電路動作。
[0098](外插充電動作)
[0099]圖9是用于說明實施例2的充電裝置101的外插充電動作的電路圖。在圖9中，將圖8的第一交流電源2和AC-DC轉(zhuǎn)換器21表示為直流電源VI。以下，參照該圖9詳細說明外插充電動作。其中，圖9的(a)?(d)表不模式a?d。
[0100](模式a)
[0101]首先，在模式a中，開關(guān)元件S11、S14為接通狀態(tài)。從電源Vl開始在繞組NI中流過諧振電容器Crl和諧振電感器Lrl產(chǎn)生的諧振電流。此時，在繞組N2中，在二極管D24、繞組N2、二極管D21的環(huán)路中流過電流，對平滑電容器C22和二次電池4進行充電。
[0102](模式b)
[0103]在模式a的狀態(tài)下，諧振電容器Crl的充電完成，諧振電容器Crl和諧振電感器Lrl的諧振電流流動結(jié)束，成為模式b的狀態(tài)。在模式b的狀態(tài)下，在繞組NI中僅僅流過變壓器的勵磁電流。繞組N2的電壓由于比平滑電容器C22的電壓低，所以在繞組N2中沒有電流流過。
[0104](模式c)[0105]在模式b的狀態(tài)下，開啟開關(guān)元件Sll、S14，則成為模式c的狀態(tài)。在模式c中，流過開關(guān)元件的電流在二極管中流動，并流向電源VI。此時，開關(guān)元件S12、S13接通。繞組N2的電壓由于比平滑電容器C22的電壓低，所以在繞組N2中沒有電流流過。
[0106](模式d)
[0107]如果繞組N2的電流反轉(zhuǎn)，則成為模式d的狀態(tài)。該模式d是模式a的對稱動作。以后，在模式b、模式c的對稱動作之后返回模式a。
[0108](非接觸充電動作)
[0109]圖10是用于說明實施例2的充電裝置101的非接觸充電動作的電路圖。在圖10中，將圖8的交流電源3和AC-DC轉(zhuǎn)換器23表示為直流電源V3。以下，一面參照該圖10 —面詳細說明非接觸充電動作。其中，圖10的(a)?(h)表示模式a?h。
[0110](模式a)
[0111]首先，在模式a中，開關(guān)元件S31?S34為斷開狀態(tài)，在二極管D34、諧振電容器Cr3、繞組N3、諧振電感器Lr3的環(huán)路中流過電流。此時，繞組N2中感應出的電流經(jīng)由二極管D22、D23對平滑電容器C22和二次電池4進行充電。
[0112](模式b)
[0113]在模式b中，繞組N3的電流在與模式a相同的環(huán)路中流動。繞組N2的電流由于繞組N2的電感與諧振電容器Cr2的諧振現(xiàn)象，而僅僅在繞組N2的諧振電容器Cr2的環(huán)路中流動。
[0114](模式c)
[0115]在模式b中，如果在繞組N3中流動的諧振電流反轉(zhuǎn)，則成為模式c的狀態(tài)。在模式c中，從電源V3開始在開關(guān)元件S31、諧振電感器Lr3、繞組N3、諧振電容器Cr3、開關(guān)元件34的環(huán)路中流過電流。此時，繞組N2的電流與模式c同樣地僅僅在繞組N2和諧振電容器Cr2的環(huán)路中流動。
[0116](模式d)
[0117]在模式c的狀態(tài)下，如果諧振電容器Cr2的電壓達到平滑電容器C22的電壓，則向模式d轉(zhuǎn)移。此時，繞組N3的電流在與模式c相同的環(huán)路中流動。繞組N2中感應出的電流經(jīng)由二極管D21、D24對平滑電容器C22和二次電池4進行充電。
[0118](模式e)
[0119]在模式d的狀態(tài)下，關(guān)掉開關(guān)元件S31、S34，則在開關(guān)元件S31、S34中流動的電流經(jīng)由二極管D32、D33流向電源3。繞組N2中感應出的電流與模式d同樣地，經(jīng)由二極管D2UD24對平滑電容器C22和二次電池4進行充電。
[0120](模式f)
[0121]在模式f中，繞組N3的電流在與模式e相同的環(huán)路中流動。繞組N2的電流由于繞組N2的電感和諧振電容器Cr2的諧振現(xiàn)象，而僅僅在繞組N2和諧振電容器Cr2的環(huán)路中流動。在該期間，將開關(guān)元件S32、S33設(shè)為接通狀態(tài)。
[0122](模式g)
[0123]在模式f的狀態(tài)下，如果繞組N3的電流反轉(zhuǎn)，則成為模式g。在模式g中，從電源V3開始在開關(guān)元件S33、諧振電容器Cr3、繞組N3、諧振電感器Lr3、開關(guān)元件S32的環(huán)路中流過電流。此時，繞組N2的電流與模式f同樣地僅僅在繞組N2和諧振電容器Cr2的環(huán)路中流動。
[0124](模式h)
[0125]在模式g中，如果諧振電容器Cr21的電壓達到平滑電容器C22的電壓，則向模式h轉(zhuǎn)移。在模式h中，從電源V3開始在開關(guān)元件S33、諧振電感器Lr3、繞組N3、諧振電容器Cr3、開關(guān)元件S32的環(huán)路中流過電流。此時，繞組N2中感應的電流經(jīng)由二極管D32、D33流向負載。
[0126]在模式h的狀態(tài)下，關(guān)掉開關(guān)元件S33、S32，向模式a轉(zhuǎn)移。
[0127]如以上，說明了本發(fā)明的實施例2的充電裝置101的外插充電動作和非接觸充電動作的動作模式，但是也有時根據(jù)開關(guān)元件的動作頻率、負載條件不同，在外插充電動作時和非接觸充電動作時，模式不同。
[0128]在本實施例2的充電裝置101中，將諧振電感器Lrl、Lr3與繞組N1、N3串聯(lián)地連接起來而構(gòu)成，但是也可以利用繞組N1、N3的漏電感。
[0129]此外，將諧振電容器Crl串聯(lián)地與繞組NI連接，但是也可以并聯(lián)地與繞組NI連接。另外，在將諧振電容器Crl與繞組NI并聯(lián)連接的情況下，為了防止直流鏈電容器Cll和諧振電容器Crl之間的短路，構(gòu)成為在比諧振電容器Crl更靠開關(guān)元件側(cè)將諧振電感器Lrl與繞組NI串聯(lián)地連接。
[0130]此外，為了補償繞組N3的漏電感，將諧振電容器Cr3串聯(lián)地與繞組N3連接，為了補償繞組N2的漏電感，將諧振電容器Cr2并聯(lián)地與繞組N2連接，但是在將諧振電容器Cr3并聯(lián)地與繞組N3連接、將諧振電容器Cr2串聯(lián)地與繞組N2連接的情況下，也同樣地具有補償漏電感的效果。
[0131]根據(jù)本實施例2，通過將DC-AC逆變器22、24設(shè)為全橋電路、將充電二次電路107設(shè)為橋式整流電路，能夠成為適于電動汽車等高電壓系統(tǒng)的電路構(gòu)成。
[0132]實施例3
[0133]圖11是本發(fā)明的實施例3的二次電池充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。充電裝置201連接在交流電源2以及交流電源3、和二次電池4之間，能夠通過從交流電源2進行外插充電，以及從交流電源3進行非接觸充電，來分別對二次電池4進行充電。
[0134]該充電裝置201基本上與圖8的實施例2相同，針對與圖8中的說明重復的部分省略說明。為了進行第一充電站CSl的外插充電，而具備外插充電一次電路206、開關(guān)SW13、SW14、絕緣變壓器Trl2 (繞組N1、N2)、充電二次電路207、以及平滑電容器C22，并且具備控制單元209、210以及通信機12。在電動汽車的情況下，這些電路和二次電池4以及負載5載于車上。
[0135]通過外插連接器PCl能夠?qū)?gòu)成第一充電站CSl的電源2、和外插充電一次電路206之間進行連接、切斷。其中，與實施例1、2同樣地，可以在第一充電站CSl中具備外插充電一次電路206，并且將外插連接器配置在圖示的符號PC2的位置。外插充電一次電路206和開關(guān)SW13、SW14通過控制單元209和控制單元210的協(xié)作而被控制。
[0136]另一方面，為了進行非接觸充電，存在第二充電站CS2，在該第二充電站CS2中，具備第二電源3、非接觸充電一次電路208、開關(guān)SW31、SW32、絕緣變壓器Tr23的一部分(鐵芯T2、繞組N3)、控制單元211、以及通信機13。
[0137]該充電裝置201與實施例2(圖8)的充電裝置101相比，對開關(guān)SW11、SW12進行切換并置換為開關(guān)SW13、SW14，能夠?qū)⒗@組N1、繞組N2并聯(lián)連接，這一點是不同的點，其他與實施例2相同。
[0138]在非接觸充電動作時，對開關(guān)SW13、SW14進行切換，將繞組NI從DC-AC逆變器22分離，并聯(lián)連接繞組NI和繞組N2，由此能夠?qū)⒗@組NI作為非接觸充電變壓器Tr23的次級繞組來使用。
[0139]由此，充電裝置201在非接觸充電動作時，采用繞組NI和繞組N2來分割流過繞組N2的電流，能夠降低繞組N2的電流，因此能夠?qū)崿F(xiàn)導體損耗的降低。
[0140]根據(jù)本實施例3，在非接觸充電動作時，通過對繞組NI的連接進行切換，能夠?qū)崿F(xiàn)充電效率的提高。
[0141]實施例4
[0142]圖12是本發(fā)明的實施例4的二次電池充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。充電裝置301連接在交流電源2以及交流電源3、與二次電池4之間，能夠通過從交流電源2進行外插充電，以及從交流電源3進行非接觸充電，來分別對二次電池4進行充電。
[0143]該充電裝置301基本上與圖8的實施例2相同，針對與圖8中的說明重復的部分省略說明。為了進行第一充電站CSl的外插充電，而具備外插充電一次電路306、開關(guān)SW13、SW14、絕緣變壓器Trl2 (繞組N1、N2)、開關(guān)SW22、SW23、充電二次電路307、以及平滑電容器C22，并且具備控制單元309、310以及通信機12。在電動汽車的情況下，這些電路和二次電池4以及負載5載于車上。
[0144]通過外插連接器PCl能夠?qū)?gòu)成第一充電站CSl的電源2、和外插充電一次電路306之間進行連接、切斷。其中，與實施例1?3同樣地，可以在第一充電站CSl中具備外插充電一次電路306，并且將外插連接器配置在圖示的符號PC2的位置。外插充電一次電路306和開關(guān)SW13、Sff14通過控制單元209和控制單元210的協(xié)作而被控制。
[0145]另一方面，為了進行非接觸充電，存在第二充電站CS2，在該第二充電站CS2中，具備第二電源3、非接觸充電一次電路308、開關(guān)SW31、SW32、絕緣變壓器Tr23的一部分(鐵芯T2、繞組N3)、控制單元309?311、以及通信機13。
[0146]該充電裝置301與實施例3(圖11)的充電裝置201相比，在繞組N2和充電二次電路307之間重新設(shè)置切換開關(guān)SW22、SW23，這一點是不同的點。
[0147]根據(jù)本實施例，在非接觸充電動作時，對開關(guān)SW13、SW14進行切換，將繞組NI從DC-AC逆變器22分離，對開關(guān)SW22、SW23進行切換，來串聯(lián)連接繞組NI和繞組N2。由此，能夠?qū)⒎墙佑|充電變壓器Tr23的匝數(shù)比設(shè)為可變，通過按照充電狀態(tài)來最佳化非接觸充電變壓器的匝數(shù)比，能夠?qū)崿F(xiàn)充電效率的提高。
[0148]實施例5
[0149]圖13是本發(fā)明的實施例5的二次電池充電系統(tǒng)的電路構(gòu)成圖。充電裝置401連接在交流電源2以及交流電源3、和二次電池4之間，能夠通過從交流電源2進行外插充電，以及從交流電源3進行非接觸充電，來分別對二次電池4進行充電。
[0150]該充電裝置401基本上與圖8的實施例2相同，針對與圖8中的說明重復的部分省略說明。為了進行第一充電站CSl的外插充電,而具備外插充電一次電路406、開關(guān)SW11、SW12、絕緣變壓器Trl2 (繞組N1、N2)、充電二次電路407、以及平滑電容器C22，并且具備控制單元409、410以及通信機12。在電動汽車的情況下，這些電路和二次電池4以及負載5載于車上。
[0151]通過外插連接器PCl能夠?qū)?gòu)成第一充電站CSl的電源2、和外插充電一次電路406之間進行連接、切斷。其中，與實施例1?4同樣地，可以在第一充電站CSl中具備外插充電一次電路406，并且將外插連接器配置在圖示的符號PC2的位置。外插充電一次電路406和開關(guān)SW11、SW12通過控制單元409和控制單元410的協(xié)作而被控制。
[0152]另一方面，為了進行非接觸充電，存在第二充電站CS2，在該第二充電站CS2中，具備第二電源3、非接觸充電一次電路408、開關(guān)SW31、SW32、絕緣變壓器Tr23的一部分(鐵芯T2、繞組N3)、控制單元411、以及通信機13。
[0153]該充電裝置401與實施例2(圖8)的充電裝置101相比，在外插充電一次電路406的AC-DC轉(zhuǎn)換器21和DC-AC逆變器22的連接端子間設(shè)置切換開關(guān)SW15、SW16，這一點是不同的點。
[0154]在本實施例5的充電裝置401中，也能夠進行將非接觸充電時沒有使用的繞組NI和DC-AC逆變器22作為充電二次電路使用的急速充電動作。以下，說明該非接觸充電的急速充電時的動作。
[0155](急速充電動作)
[0156]在非接觸充電的急速充電動作時，將開關(guān)SW11、SW12和開關(guān)SW31、SW32保持在接通狀態(tài)。對開關(guān)SW15、SW16進行切換，將繞組NI和DC-AC逆變器22從AC-DC轉(zhuǎn)換器21分離，并聯(lián)連接至與二次電池并聯(lián)的平滑電容器C22。
[0157]控制單元410基于從控制單元411接受的信息，使非接觸充電一次電路408進行開關(guān)動作，將交流電壓施加至繞組N3。由此，在繞組NI中產(chǎn)生的感應電壓由DC-AC逆變器22的二極管Dll?D14進行整流，向二次電池4提供電力。同時，在繞組N2中產(chǎn)生的感應電壓也由充電二次電路407進行整流，向二次電池4提供電力。
[0158]以上，在本實施例5的充電裝置401中，在非接觸充電時，除了充電二次電路407之外，還將DC-AC逆變器22作為充電二次電路來使用，能夠?qū)碜越涣麟娫?的電力提供至二次電池4。
[0159]由此，能夠使充電二次電路的變換器容量大容量化，通過使非接觸充電一次電路408的變換器容量大容量化，能夠?qū)崿F(xiàn)充電時間的縮短。
[0160]另外，在繞組NI和N2的匝數(shù)比α (Ν1/Ν2)為α < I的情況下，使DC-AC逆變器22的開關(guān)元件SWll?SW14進行開關(guān)，使其作為升壓斷路器工作，由此將DC-AC逆變器22和充電二次電路407作為整流電路來使用，能夠?qū)碜越涣麟娫吹碾娏μ峁┲炼坞姵?。
[0161]根據(jù)實施例5，能夠成為能將外插充電電路作為普通充電裝置來使用、且將非接觸充電電路作為急速充電裝置來使用的充電系統(tǒng)。
[0162]實施例6
[0163]圖14是本發(fā)明的實施例6的二次電池充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。充電裝置501與實施例2 (圖8)的充電裝置101同樣地，連接在交流電源2以及交流電源3、和二次電池4之間，能夠通過從交流電源2進行外插充電，以及從交流電源3進行非接觸充電，來分別對二次電池4進行充電。
[0164]該充電裝置501基本上與圖8的實施例2相同，針對與圖8中的說明重復的部分省略說明。為了進行第一充電站CSl的外插充電,而具備外插充電一次電路506、開關(guān)SW11、SW12、絕緣變壓器Trl2(繞組N1、N21、N22)、充電二次電路507、以及平滑電容器C22，并且具備控制單元509、510以及通信機12。在電動汽車的情況下，這些電路和二次電池4以及負載5載于車上。
[0165]通過外插連接器PCl能夠?qū)?gòu)成第一充電站CSl的電源2、和外插充電一次電路406之間進行連接、切斷。其中，與實施例1?5同樣地，可以在第一充電站CSl中具備外插充電一次電路506，并且將外插連接器配置在圖示的符號PC2的位置。外插充電一次電路506和開關(guān)SW11、SW12通過控制單元509和控制單元510的協(xié)作而被控制。
[0166]另一方面，為了進行非接觸充電，存在第二充電站CS2，在該第二充電站CS2中，具備第二電源3、非接觸充電一次電路508、開關(guān)SW31、SW32、絕緣變壓器Tr23的一部分(鐵芯T2、繞組N3)、控制單元511、以及通信機13。
[0167]DC-AC逆變器522與實施例2 (圖8)的DC-AC逆變器22相比，將諧振電容器Crl替換為諧振電容器C12、C13。此外，將全橋連接的開關(guān)元件Sll?S14僅僅置換為I個臂的開關(guān)元件S15、S16(帶有二極管D15、D16)而成為半橋電路，這一點不同。
[0168]在充電二次電路507中，與實施例2(圖8)的充電二次電路107相比，將繞組N2置換為繞組N21和N22，將橋式連接的二極管D21?D24置換為二極管D25、D26，這一點不同。將該充電二次電路507稱為中心抽頭整流電路。在中心抽頭整流電路中，將繞組N21的一端和繞組N22的一端連接，將繞組N21的另一端與二極管D25的一端連接，將繞組N22的另一端與二極管D26的一端連接。將二極管D25的另一端和二極管D26的另一端與平滑電容器C22的一端連接。繞組N21、N22的連接點與平滑電容器C22的另一端連接。
[0169]非接觸充電一次電路508與外插充電一次電路506同樣地，將DC-AC逆變器524作為半橋構(gòu)成。
[0170]根據(jù)本實施例6，對AC-AC轉(zhuǎn)換器一次電路506、508采用半橋電路，對充電二次電路507采用中心抽頭整流電路，能夠削減開關(guān)元件和二極管的部件數(shù)。
[0171]實施例7
[0172]圖15是本發(fā)明的實施例7的二次電池充電系統(tǒng)的具體的電路構(gòu)成圖。充電裝置601與實施例4(圖12)的充電裝置301同樣地，能夠通過從交流電源2進行外插充電，以及從交流電源3進行非接觸充電，來分別對二次電池4進行充電。
[0173]該充電裝置601除了非接觸充電一次電路608內(nèi)的電路構(gòu)成以外，與圖13的實施例5相同，針對與圖13中的說明重復的部分省略說明。為了進行第一充電站CSl的外插充電，而具備外插充電一次電路606、開關(guān)SWl1、SW12、絕緣變壓器Trl2(繞組N1、N2)、開關(guān)Sff24, SW25、充電二次電路607、以及平滑電容器C22，并且具備控制單元609、610以及通信機12。在電動汽車的情況下，這些電路和二次電池4以及負載5載于車上。
[0174]通過外插連接器PCl能夠?qū)?gòu)成第一充電站CSl的電源2、和外插充電一次電路606之間進行連接、切斷。其中，與實施例1?6同樣地，可以在第一充電站CSl中具備外插充電一次電路606，并且將外插連接器配置在圖示的符號PC2的位置。外插充電一次電路606和開關(guān)SW11、SW12通過控制單元609和控制單元610的協(xié)作而被控制。
[0175]另一方面，為了進行非接觸充電，存在第二充電站CS2，在該第二充電站CS2中，具備非接觸充電一次電路608、開關(guān)SW31、SW32、絕緣變壓器Tr23的一部分(鐵芯T2、繞組N3)、控制單元611、以及通信機13。[0176]在該充電裝置601中，將實施例5(圖13)的非接觸充電一次電路408內(nèi)的AC-DC轉(zhuǎn)換器23置換為由升壓電感器L4、開關(guān)元件S41?S44、直流鏈電容器C32構(gòu)成的PWM轉(zhuǎn)換器623。此外，在充電二次電路607和繞組N2之間設(shè)置開關(guān)SW24、SW25，這一點不同。對PWM轉(zhuǎn)換器623內(nèi)的開關(guān)元件S41?S44分別連接逆并聯(lián)二極管D41?D44。開關(guān)元件S41?S44通過控制單元610和控制單元611的協(xié)作而被控制，開關(guān)SW24、SW25通過控制單元610而被控制。
[0177]對控制單元611連接:檢測輸入電壓的電壓傳感器40、檢測鏈電壓的電壓傳感器41、檢測來自交流電源的輸入電流的電流傳感器42、以及通信機13。
[0178]在本實施例7中，使非接觸充電一次電路608內(nèi)的PWM轉(zhuǎn)換器623和DC-AC逆變器624進行開關(guān)動作，使充電裝置601進行雙向動作，由此能夠向交流電源3提供二次電池4的電力。以下，將該動作稱為逆功率流(Reverse Power Flow)動作，說明該逆功率流動作。
[0179](逆功率流動作)
[0180]在逆功率流動作時，將開關(guān)SW11、Sff12和開關(guān)SW31、SW32保持為接通狀態(tài)，將開關(guān)SW24、SW25保持為斷開狀態(tài)。此外，對開關(guān)SW15、SW16進行切換，將繞組NI和DC-AC逆變器22從交流電源2和AC-DC轉(zhuǎn)換器21分離，并聯(lián)連接在平滑電容器C22的兩端。通過控制單元610和控制單元611使DC-AC逆變器22進行開關(guān)動作，向繞組NI施加交流電壓。DC-AC逆變器624的二極管D31?D34對在繞組N2中產(chǎn)生的感應電壓進行整流，提供給直流鏈電容器C32。通過控制單元611使PWM轉(zhuǎn)換器623進行開關(guān)動作，將直流鏈電容器C32的電力提供給交流電源3。
[0181]盡管在本實施例7中，將充電裝置的輸入設(shè)為了單相，但也可以通過將PWM轉(zhuǎn)換器三相化而應用于三相輸入。
[0182]這樣，根據(jù)本實施例7，能夠?qū)⒊潆娤到y(tǒng)作為使二次電池4的電力向交流電源3進行逆功率流的系統(tǒng)。
[0183]實施例8
[0184]圖16是采用了本發(fā)明的充電系統(tǒng)的電動汽車700的充電系統(tǒng)的概要構(gòu)成圖。
[0185]電動汽車700通過逆變器752將二次電池704的電力變換為可變電壓/可變頻率的三相交流，提供給動力用電動機751。需要對該二次電池704進行充電，為了進行具備第一電源2的第一充電站CSl的外插充電，而具備與外插連接器PCl連接的外插充電一次電路706、絕緣變壓器Trl2 (繞組N1、N2)、以及充電二次電路707，并且具備控制單元709、710、以及通信機12。
[0186]另一方面，為了進行非接觸充電，存在第二充電站CS2，在該第二充電站CS2中，具備第二電源3、非接觸充電一次電路708、絕緣變壓器Tr23的一部分(鐵芯T2、繞組N3)、控制單元711、以及通信機13。
[0187]非接觸充電一次電路708由控制單元711控制?？刂茊卧?10和控制單元711通過車載的通信機12和第二充電站CS2的通信機13而無線連接。
[0188]電動汽車700如果停車于第二充電站CS2的規(guī)定的位置，則絕緣變壓器Tr23通過鐵芯Tl、T2使充電站CS2側(cè)的繞組N3和車載側(cè)的繞組N2磁耦合，能夠?qū)⒎墙佑|充電用的電力從繞組N3傳輸至繞組N2。[0189]根據(jù)本實施例，能夠通過I個絕緣變壓器而與外插充電和非接觸充電相對應，能夠?qū)^緣變壓器的次級側(cè)以后進行共用，因此能夠?qū)崿F(xiàn)充電裝置的小型輕量化。
[0190]當然，本發(fā)明的充電裝置I也能夠應用于混合動力汽車中。
[0191]實施例9
[0192]圖17是采用了本發(fā)明的充電系統(tǒng)的電氣掃除機800的充電系統(tǒng)的概要構(gòu)成圖。充電裝置801與向驅(qū)動動力用電動機851的逆變器852進行電力供給的二次電池804、外插充電連接器853、交流電源802連接。在外插充電時，經(jīng)由外插充電一次電路806、絕緣變壓器Trl2(繞組N1、繞組N2)、充電二次電路807，將與外插充電連接器853連接的交流電源802的電力提供給二次電池804。
[0193]在非接觸充電動作時，從交流電源802經(jīng)由非接觸充電一次電路808、絕緣變壓器Tr23(鐵芯2、繞組吧、吧)、充電二次電路807向二次電池804提供。
[0194]根據(jù)本實施例，通過I個絕緣變壓器而能夠與外插充電和非接觸充電相對應，能夠?qū)^緣變壓器的次級側(cè)以后進行共用，因此能夠?qū)崿F(xiàn)充電裝置的小型輕量化。
[0195]當然，本發(fā)明的充電系統(tǒng)也能夠應用于電視機、個人電腦等固定放置型設(shè)備、或便攜式電話等便攜式設(shè)備中。
[0196]工業(yè)實用性
[0197]本發(fā)明能夠應用于在電動汽車中使用的電系統(tǒng)、工廠的搬運裝置的充電裝置、便攜式設(shè)備中使用的充電裝置等。
[0198]符號說明
[0199]1、101、201、301、401、501、601、801 充電裝置
[0200]2、3、702、802 電源
[0201]4 二次電池
[0202]5 負載
[0203]6、106、206、306、406、506、606、706、806 外插充電一次電路
[0204]7、107、207、307、407、507、607、707、807 充電二次電路
[0205]8、108、208、308、408、508、608、708、808 非接觸充電一次電路
[0206]9、10、11、109、110、111、209、210、211、309、310、311、409、410、411、509、510、511、609、610、611、709、710、711、809、810、811 控制單元
[0207]12、13 通信機
[0208]14、16、17磁性體鐵芯
[0209]15絕緣體
[0210]21、23、623AC-DC 轉(zhuǎn)換器
[0211]22、24、522、524DC-AC 逆變器
[0212]751、851 電動機
[0213]752、852 逆變器
[0214]PC1、PC2外插連接器
[0215]N1、N2、N3絕緣變壓器的繞組
[0216]Tl、T2絕緣變壓器的磁性體鐵芯
[0217]Trl2外插充電用絕緣變壓器[0218]Tr23非接觸充電用絕緣變壓器
【權(quán)利要求】
1.一種充電系統(tǒng)，其特征在于，具備: 經(jīng)由有線連接器被提供來自第一電源的電力的變壓器的第一繞組； 與上述第一繞組磁耦合的上述變壓器的第二繞組； 通過提供給上述第二繞組的電力而被充電的二次電池或電容器；以及被提供來自第二電源的電力，并且與上述第二繞組之間的相對位置可變，通過上述第二繞組相接近，而能夠與上述第二繞組磁耦合的第三繞組， 在從上述第一電源對上述二次電池或電容器進行充電的情況下，經(jīng)由上述第一繞組和上述第二繞組的磁耦合來向上述二次電池或電容器提供充電電力， 在從上述第二電源對上述二次電池或電容器進行充電的情況下，經(jīng)由上述第三繞組和上述第二繞組的磁耦合來向上述二次電池或電容器提供充電電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 該充電系統(tǒng)具備在上述第一電源和上述變壓器的第一繞組之間連接的AC-AC轉(zhuǎn)換器，按照能夠?qū)ι鲜龅谝浑娫春蜕鲜鯝C-AC轉(zhuǎn)換器之間進行連接、切斷的方式來配置上述有線連接器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 該充電系統(tǒng)具備在上述第一電源和上述變壓器的第一繞組之間連接的AC-AC轉(zhuǎn)換器，按照能夠?qū)ι鲜鯝C-AC轉(zhuǎn)換器和上述第一繞組之間進行連接、切斷的方式來配置上述有線連接器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項所述的充電系統(tǒng),其特征在于， 在上述第二電源和上述第三繞組之間連接AC-AC轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2~4中任一項所述的充電系統(tǒng),其特征在于， 上述AC-AC轉(zhuǎn)換器具備:整流電路、斷路器電路、以及逆變器電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 包含上述第一繞組以及第二繞組在內(nèi)的上述變壓器和上述二次電池或電容器搭載于車輛上， 向上述第一繞組提供電力的上述第一電源配置在地上的第一充電站處， 上述第二電源和上述第三繞組配置在地上的第二充電站處， 所述充電系統(tǒng)構(gòu)成為:在上述車輛停止于上述第一充電站的規(guī)定的位置時，使用上述有線連接器能夠?qū)ι鲜龅谝浑娫春蜕鲜龅谝焕@組間進行連接，在上述車輛停止于上述第二充電站的規(guī)定的位置時，上述第三繞組和上述第二繞組能夠進行磁耦合。
7.一種充電系統(tǒng)，其特征在于，具備: 與第一電源連接的第一電路； 與上述第一電路連接的變壓器的第一繞組； 與上述第一繞組磁耦合的上述變壓器的第二繞組； 為了對二次電池或電容器進行充電而提供被提供給上述第二繞組的電力的第二電路； 與第二電源連接的第三電路；以及 從第二電源經(jīng)由上述第三電路被提供電力，并且與上述第二繞組之間的相對位置可變，通過上述第二繞組相接近，而能夠與上述第二繞組磁耦合的第三繞組，在從上述第一電源對上述二次電池或電容器進行充電的情況下，從上述第一電路經(jīng)由上述第一繞組及上述第二繞組、以及上述第二電路向上述二次電池或電容器提供充電電力， 在從上述第二電源對上述二次電池或電容器進行充電的情況下，從上述第三電路經(jīng)由上述第三繞組及上述第二繞組、以及上述第二電路向上述二次電池或電容器提供充電電力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 該充電系統(tǒng)具備在上述第一電路和上述第一繞組之間使上述第一繞組從上述第一電路分離而與上述第二繞組并聯(lián)連接的開關(guān)， 在從上述第二電源對上述二次電池進行充電的情況下，通過上述開關(guān)將上述第一繞組和上述第二繞組并聯(lián)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 該充電系統(tǒng)具備: 在上述第一電路和上述第一繞組之間使上述第一繞組從上述第一電路分離的開關(guān)；以及 在上述第二繞組和上述第二電路之間將上述第一繞組和上述第二繞組串聯(lián)連接的開關(guān)， 在從上述第二電源向上述負載提供電力的情況下，將上述第一繞組和上述第二繞組串聯(lián)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 上述第一電路和/或第三電路是包含整流電路、斷路器電路、以及逆變器電路在內(nèi)的AC-AC轉(zhuǎn)換器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 上述斷路器電路具備: 連接在直流端子間的升壓電感器和升壓開關(guān)元件的串聯(lián)電路；以及 連接在上述升壓開關(guān)元件的兩端間的升壓二極管和輸出電容器的串聯(lián)電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 上述第一電路或第三電路具備: 與上述第一電源或第二電源連接的升壓電感器； 將并聯(lián)連接了二極管的開關(guān)元件橋式連接的PWM轉(zhuǎn)換器電路；以及 對上述PWM轉(zhuǎn)換器的輸出進行平滑的電容器。
13.根據(jù)權(quán)利要求7~12中任一項所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 上述逆變器電路作為將并聯(lián)連接了二極管的開關(guān)元件進行了橋式連接的全橋逆變器電路， 上述第二電路作為將二極管進行了橋式連接的橋式整流電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求7~13中任一項所述的充電系統(tǒng),其特征在于， 上述第二電路具備第一通信機， 上述第三電路具備與上述第一通信機通信的第二通信機， 上述第一通信機向上述第二通信機發(fā)送基于上述二次電池的充電狀態(tài)來控制上述第三電路的控制指令。
15.根據(jù)權(quán)利要求1~14中任一項所述的充電系統(tǒng),其特征在于， 上述變壓器具備: 在中心部具有柱狀的腳，在邊緣部具有腳，卷繞上述第一繞組以及第二繞組，并且設(shè)為從開口部觀察時內(nèi)側(cè)凹陷為圓環(huán)型的形狀的第一磁性體鐵芯；以及卷繞上述第三繞組，并且在邊緣部具有腳的第二磁性體鐵芯。
16.根據(jù)權(quán)利要求1~14中任一項所述的充電系統(tǒng),其特征在于， 上述變壓器具備: 在中心部具有呈柱狀且中心凹陷的腳，在邊緣部具有腳，卷繞上述第一繞組以及第二繞組，并且設(shè)為從開口部觀察時內(nèi)側(cè)凹陷為圓環(huán)型的形狀的第一磁性體鐵芯；以及卷繞上述第三繞組的平板狀的第二磁性體鐵芯。
17.根據(jù)權(quán)利要求1~14中任一項所述的充電系統(tǒng),其特征在于， 上述變壓器具備: 卷繞上述第一繞組以及第二繞組的平板狀的第一磁性體鐵芯；以及 卷繞上述第三繞組的平板狀的第二磁性體鐵芯。
18.根據(jù)權(quán)利要求15~17中任一項所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 該充電系統(tǒng)具備: 設(shè)置于上述第一磁性體鐵芯的上述第一通信機；以及 設(shè)置于上述第二磁性體鐵芯的第二通信機， 上述第一通信機向上述第二通信機發(fā)送基于上述二次電池的充電狀態(tài)來控制上述第三電路的控制指令。
19.根據(jù)權(quán)利要求15~17中任一項所述的充電系統(tǒng)，其特征在于， 覆蓋上述第一繞組和第二繞組的絕緣體的厚度在上述第一繞組和第二繞組中不同。
20.一種汽車，其特征在于， 搭載有權(quán)利要求7中的上述變壓器的上述第一繞組、上述第二繞組、上述第二電路、以及上述二次電池或電容器。
21.—種地上非接觸充電站，其特征在于， 設(shè)置有權(quán)利要求7中的上述第二電源、上述第三電路、以及上述第三繞組。
22.一種電氣掃除機，其特征在于， 具備權(quán)利要求7中的上述第一電路、上述變壓器的上述第一繞組、上述第二繞組、上述第二電路、以及上述二次電池和/或上述電容器。
【文檔編號】B60L5/00GK103548231SQ201180070972
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月25日
【發(fā)明者】河口祐樹, 島田尊衛(wèi), 淺野哲, 葉田玲彥 申請人:株式會社日立制作所