電力変換装置及びその制御装置
【課題】交流電源と直流電源の両系統に対応した簡単な構成の電力変換装置及びその制御装置を提供すること。
【解決手段】ブリッジ回路を構成する４つのダイオードと、入力側に設定されるブリッジ回路の対角頂点に各カソードが接続された２つのダイオードの各々に並列に接続された２つのスイッチング素子と、を有し、ブリッジ回路の他の対角頂点が出力側に設定されるスイッチング部と、スイッチング部の入力側に設定されるブリッジ回路の対角頂点の一方と入力端子の間に設けられたリアクトルと、スイッチング部と並列に、スイッチング部の出力側に設定されるブリッジ回路の他の対角頂点と接続された平滑コンデンサとを備えた電力変換装置の制御装置は、入力電圧が交流と判定されたとき、２つのスイッチング素子をスイッチング制御し、入力電圧が直流と判定されたとき、２つのスイッチング素子の内、一方をオン状態とし、他方をスイッチング制御する。
【解決手段】ブリッジ回路を構成する４つのダイオードと、入力側に設定されるブリッジ回路の対角頂点に各カソードが接続された２つのダイオードの各々に並列に接続された２つのスイッチング素子と、を有し、ブリッジ回路の他の対角頂点が出力側に設定されるスイッチング部と、スイッチング部の入力側に設定されるブリッジ回路の対角頂点の一方と入力端子の間に設けられたリアクトルと、スイッチング部と並列に、スイッチング部の出力側に設定されるブリッジ回路の他の対角頂点と接続された平滑コンデンサとを備えた電力変換装置の制御装置は、入力電圧が交流と判定されたとき、２つのスイッチング素子をスイッチング制御し、入力電圧が直流と判定されたとき、２つのスイッチング素子の内、一方をオン状態とし、他方をスイッチング制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源と直流電源の両系統に対応した電力変換装置及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、特許文献１の電源装置の回路構成を示す図である。図８に示す電源装置は、災害時の避難場所等に設置される携帯電話機の充電装置として用いられ、ＡＣアダプタがなくても携帯電話機を充電することができる。
【０００３】
図８に示した電源装置は、商用交流電源ＡＣ１００Ｖのコンセントに差し込まれる電源プラグ２１と、直流電源ＤＣ１２Ｖに接続されるコネクタ２２と、電源変換装置２０と、携帯電話機に差し込まれる雄型コネクタ２４とを備える。電源変換装置２０は、ＡＣ／ＤＣ回路２６と、ＤＣ／ＤＣ回路２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ）と、切換スイッチ２５とを有する。
【０００４】
ＡＣ／ＤＣ回路２６は、例えばスイッチングレギュレータ回路を内蔵し、電源プラグ２１より供給される商用交流電源ＡＣ１００Ｖを所定の直流電圧ＤＣ１２Ｖに変換する。ＤＣ／ＤＣ回路２７は、ＤＣ／ＤＣスイッチング電源回路によって構成され、直流電圧ＤＣ１２Ｖを携帯電話機に必要な所定の直流電圧、例えば５Ｖ系（５．６Ｖ、５．８Ｖ等）、３Ｖ系（３．７Ｖ等）の電圧に変換する。切換スイッチ２５は、商用交流電源ＡＣ１００Ｖと直流電源ＤＣ１２Ｖの二系統のいずれかを選択的に用いるためのスイッチである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６４３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の電源装置が備える電源変換装置２０は、商用交流電源ＡＣ１００Ｖと直流電源ＤＣ１２Ｖの二系統に対応するため、図８に示すように、ＡＣ／ＤＣ回路２６及びＤＣ／ＤＣ回路２７の２種類の電力変換回路を備え、さらに切換スイッチ２５も備える。一般的に部品点数が増すと、装置のコストが上がりサイズも大きくなる。したがって、特許文献１の電源装置のコストは高くサイズも大きいと考えられる。
【０００７】
本発明の目的は、交流電源と直流電源の両系統に対応した簡単な構成の電力変換装置及びその制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の電力変換装置は、ブリッジ回路を構成する４つのダイオード（例えば、実施の形態でのダイオードＤ１，Ｄ２及び還流ダイオード）と、入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点に各カソードが接続された２つのダイオードの各々に並列に接続された２つのスイッチング素子（例えば、実施の形態でのトランジスタＳ１，Ｓ２）と、を有し、前記ブリッジ回路の他の対角頂点が出力側に設定されるスイッチング部（例えば、実施の形態でのスイッチング部１００）と、前記スイッチング部の前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の一方と入力端子の間に設けられたリアクトル（例えば、実施の形態でのリアクトルＬ）と、前記スイッチング部と並列に、前記スイッチング部の前記出力側に設定される前記ブリッジ回路の他の対角頂点と接続された平滑コンデンサ（例えば、実施の形態での平滑コンデンサＣ）と、前記スイッチング部の２つのスイッチング素子を制御するスイッチング制御部（例えば、実施の形態でのスイッチング制御部２０３）と、を備え、前記スイッチング制御部は、入力側に直流電圧が印加された際に、前記２つのスイッチング素子の内、一方をオン状態とし、他方をスイッチング制御することを特徴としている。
【０００９】
さらに、請求項２に記載の発明の電力変換装置では、前記スイッチング部の前記出力側に設定される前記ブリッジ回路の他の対角頂点の一方と出力端子の間に設けられたスイッチング素子（例えば、実施の形態でのトランジスタＳ３）を含む電流出力防止部（例えば、実施の形態での電流出力防止部１２１）を備えたことを特徴としている。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の発明の電力変換装置では、前記スイッチング部の出力側に、前記スイッチング部と並列に、スイッチング素子（例えば、実施の形態でのトランジスタＳ３）を含む降圧部（例えば、実施の形態での降圧部１３１）を備えたことを特徴としている。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の発明の制御装置では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置を制御する制御装置（例えば、実施の形態での制御装置２００）であって、前記電力変換装置の入力端子に印加される入力電圧が交流か直流かを判定する入力電圧判定部（例えば、実施の形態での入力電圧判定部２０１）を備え、前記スイッチング制御部は、前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が交流と判定されたとき、前記２つのスイッチング素子をスイッチング制御し、前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が直流と判定されたとき、前記２つのスイッチング素子の内、一方をオン状態とし、他方をスイッチング制御することを特徴としている。
【００１２】
さらに、請求項５に記載の発明の制御装置では、前記入力電圧判定部は、前記入力電圧が直流の場合に当該入力電圧の極性を判定し、前記スイッチング制御部は、前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が直流と判定されたとき、前記電力変換装置のリアクトルが接続された入力端子が正極の場合は、前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の内、前記リアクトルが接続されていない頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をオン状態とし、前記リアクトルが接続された頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をスイッチング制御し、前記リアクトルが接続された入力端子が負極の場合は、前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の内、前記リアクトルが接続された頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をオン状態とし、前記リアクトルが接続されていない頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をスイッチング制御することを特徴としている。
【００１３】
さらに、請求項６に記載の発明の制御装置では、前記スイッチング制御部は、前記入力電圧判定部による前記入力電圧の判定動作中、請求項２に記載の電力変換装置が備えた電流出力防止部が有するスイッチング素子をオフ制御することを特徴としている。
【００１４】
さらに、請求項７に記載の発明の制御装置では、前記スイッチング制御部は、請求項３に記載の電力変換装置が備えた降圧部が有するスイッチング素子をスイッチング制御することを特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項８に記載の発明の制御装置では、前記入力電圧判定部は、前記入力電圧が交流と判定した後、又は、前記入力電圧が直流と判定して前記入力電圧の極性を判定した後、前記入力電圧が前記入力端子に印加されている間は判定を行わない。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜３に記載の発明の電力変換装置及び請求項４〜８に記載の発明の制御装置によれば、電力変換装置が簡単な構成で交流電源と直流電源の両系統に対応することができる。したがって、電力変換装置のコストを低くでき、かつ、サイズダウンも可能である。
また、請求項１〜３に記載の発明の電力変換装置及び請求項５〜８に記載の発明の制御装置によれば、入力電圧の極性の変更に対しても容易に対応可能である。
また、請求項２に記載の発明の電力変換装置及び請求項６に記載の発明の制御装置によれば、入力電圧判定部による入力電圧の判定が終了するまで、出力端子に接続された負荷への電流の出力を防止できる。
また、請求項３に記載の発明の電力変換装置及び請求項７に記載の発明の制御装置によれば、電力変換装置は負荷に応じたレベルの直流電圧を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図
【図２】直流電源の正極が入力端子Ｔ１に接続され負極が入力端子Ｔ２に接続されたため、スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ２を常時オン状態とした際の等価回路図
【図３】直流電源の負極が入力端子Ｔ１に接続され正極が入力端子Ｔ２に接続されたため、スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ１を常時オン状態とした際の等価回路図
【図４】直流電源の負極が入力端子Ｔ１に接続され正極が入力端子Ｔ２に接続されたため、スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ１を常時オン状態とした際の等価回路図
【図５】第１の実施形態の電力変換装置のスイッチング部を制御する制御装置の動作を示すフローチャート
【図６】第２の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図
【図７】第３の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図
【図８】特許文献１の電源装置の回路構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
以下説明する実施形態の電力変換装置では、入力電圧が交流電圧又は直流電圧であり、出力電圧は直流電圧である。電力変換装置の入力側の端子には、例えば、商用交流電圧若しくは電動機又は直流電源が接続される。また、電力変換装置の出力側の端子には、例えば蓄電器が接続される。電力変換装置は、以下説明するように、入力電圧の種類に応じてＡＣ／ＤＣ変換又はＤＣ／ＤＣ変換を行う。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態の電力変換装置は、リアクトルＬと、スイッチング部１００と、平滑コンデンサ（以下、単に「コンデンサ」という）Ｃとを備える。また、当該電力変換装置は、入力電圧Ｖｉｎを検出する電圧センサ１０１と、入力電流Ｉｉｎを検出する電流センサ１０３と、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する電圧センサ１０５とを備える。なお、各センサの検出値を示す信号は、電力変換装置のスイッチング部１００を制御する制御装置２００に入力される。
【００２１】
リアクトルＬは、入力端子の一方に接続されたコイルであって、入力電流Ｉｉｎが流れる。
【００２２】
スイッチング部１００は、還流ダイオードがそれぞれ並列に接続された２つのトランジスタＳ１，Ｓ２と、トランジスタＳ１，Ｓ２とそれぞれ第１接続部（図１に示す点Ａ）、第２接続部（図１に示す点Ｂ）を介して直列に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２とを有する。
なお、各トランジスタのコレクタには還流ダイオードのカソードが接続され、エミッタには還流ダイオードのアノードが接続されている。また、トランジスタＳ１とダイオードＤ１の組とトランジスタＳ２とダイオードＤ２の組は並列に接続されている。
具体的には、ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のカソードとが第３接続部（図１に示す点Ｃ）を介して接続され、トランジスタＳ１のエミッタとトランジスタＳ２のエミッタとが第４接続部（図１に示す点Ｄ）を介して接続されている。
また、トランジスタＳ１とダイオードＤ１の中点（点Ａ）はリアクトルＬを介して入力端子の一方に接続され、トランジスタＳ２とダイオードＤ２の中点（点Ｂ）は入力端子の他方に接続されている。このように、ダイオードＤ１，Ｄ２と各トランジスタと還流ダイオードの組はブリッジ回路を構成している。
したがって、第１接続部（点Ａ）及び第２接続部（点Ｂ）が、スイッチング部１００の入力側に設定されるブリッジ回路の対角頂点となる。また、第３接続部（点Ｃ）及び第４接続部（点Ｄ）が、スイッチング部１００の出力側に設定されるブリッジ回路の他の対角頂点となる。
【００２３】
コンデンサＣは、トランジスタＳ１とダイオードＤ１の組及びトランジスタＳ２とダイオードＤ２の組と並列に接続されている。コンデンサＣは、スイッチング部１００の出力電圧を平滑化する。
【００２４】
制御装置２００は、入力電圧判定部２０１と、スイッチング制御部２０３とを有する。入力電圧判定部２０１は、電圧センサ１０１が検出した入力電圧Ｖｉｎが交流か直流かを判定する。また、入力電圧判定部２０１は、入力電圧Ｖｉｎが直流の場合に、当該入力電圧Ｖｉｎの極性を判定する。
【００２５】
スイッチング制御部２０３は、入力電圧判定部２０１による入力電圧Ｖｉｎの判定結果に応じて、スイッチング部１００のトランジスタＳ１，Ｓ２を制御する。入力電圧判定部２０１によって入力電圧Ｖｉｎが交流と判定されたとき、スイッチング制御部２０３は、各トランジスタのスイッチングを所定のデューティ比でＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御又はＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御する。その結果、本実施形態の電力変換装置は、ＡＣ／ＤＣ変換器として機能し、直流電圧を出力する。
【００２６】
なお、制御装置２００には、本実施形態の電力変換装置が出力する目標電力Ｐ＊及び目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊を示す各値が入力される。制御装置２００は、目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊と電圧センサ１０５が検出した出力電圧Ｖｏｕｔの差、及び目標入力電流（＝目標電力Ｐ＊／入力電圧Ｖｉｎ）と電流センサ１０３が検出した入力電流Ｉｉｎの差に基づいて、スイッチング制御部２０３が行うスイッチング制御のデューティ比を決定する。
【００２７】
一方、入力電圧判定部２０１によって入力電圧Ｖｉｎが直流と判定されたとき、スイッチング制御部２０３は、一方のトランジスタを常時オン状態とし、かつ、他方のトランジスタのスイッチングを所定のデューティ比でＰＷＭ制御する。その結果、スイッチング部１００は、入力電圧Ｖｉｎとは異なるレベルの直流電圧を出力する。なお、入力電圧が直流の場合、スイッチング制御部２０３が２つのトランジスタＳ１，Ｓ２の内のどちらを常時オン状態とするかについては、入力電圧の極性によって異なる。本実施形態では、スイッチング制御部２０３は、直流電圧の負極側の入力端子にコレクタが接続されたトランジスタを常時オン状態とする。
【００２８】
図２は、直流電源の正極が入力端子Ｔ１に接続され負極が入力端子Ｔ２に接続されたため、スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ２を常時オン状態とした際の等価回路図である。図２に示された状態のとき、スイッチング制御部２０３は、トランジスタＳ１のスイッチングを所定のデューティ比でＰＷＭ制御する。トランジスタＳ１がオンのとき、入力電流は、リアクトルＬとトランジスタＳ１を流れる。また、トランジスタＳ１がオフのとき、入力電流は、リアクトルＬと、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ又は出力端子に接続された蓄電器（BATT）等の負荷を流れる。その結果、本実施形態の電力変換装置は、ＤＣ／ＤＣ変換器として機能し、直流電圧Ｖｉｎを正方向に昇圧した直流電圧を出力する。
【００２９】
図３及び図４は、直流電源の負極が入力端子Ｔ１に接続され正極が入力端子Ｔ２に接続されたため、スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ１を常時オン状態とした際の等価回路図である。図３及び図４に示された状態のとき、スイッチング制御部２０３は、トランジスタＳ２のスイッチングを所定のデューティ比でＰＷＭ制御する。トランジスタＳ２がオンのとき、入力電流は、トランジスタＳ２とリアクトルＬを流れる。また、トランジスタＳ２がオフのとき、入力電流は、ダイオードＤ２と、コンデンサＣ又は出力端子に接続された蓄電器（BATT）等の負荷と、リアクトルＬを流れる。その結果、本実施形態の電力変換装置は、ＤＣ／ＤＣ変換器として機能し、直流電圧Ｖｉｎを負方向に昇圧した直流電圧を出力する。
【００３０】
図５は、第１の実施形態の電力変換装置のスイッチング部を制御する制御装置の動作を示すフローチャートである。図５に示すように、制御装置２００の入力電圧判定部２０１は、電圧センサ１０１からの信号に基づいて、入力端子への電圧の入力の有無を検出する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１で電圧の入力が検出されたとき、入力電圧判定部２０１は、当該入力電圧が交流か直流かを判定する（ステップＳ１０３）。入力電圧が交流の場合、スイッチング制御部２０３は、スイッチング部１００のトランジスタＳ１，Ｓ２をスイッチング制御する（ステップＳ１０５）。一方、入力電圧が直流の場合、入力電圧判定部２０１は、当該入力電圧の極性を判定する（ステップＳ１０７）。
【００３１】
入力電圧の極性が正のとき、スイッチング制御部２０３は、スイッチング部１００のトランジスタＳ２を常時オン状態とし、トランジスタＳ１をスイッチング制御する（ステップＳ１０９）。一方、入力電圧の極性が負のとき、スイッチング制御部２０３は、スイッチング部１００のトランジスタＳ１を常時オン状態とし、トランジスタＳ２をスイッチング制御する（ステップＳ１１１）。入力電圧判定部２０１は、入力端子に電圧が入力されなくなるか、出力端子の電圧が所望電圧に達すると、スイッチング制御部２０３によるスイッチング部１００の制御を停止して、トランジスタＳ１，Ｓ２をオフする（ステップＳ１１３）。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の電力変換装置は、制御装置２００の制御に従って、入力電圧が交流のときはＡＣ／ＤＣ変換器として機能し、入力電圧が直流のときはＤＣ／ＤＣ変換器として機能するスイッチング部１００を備える。スイッチング部１００は、それぞれ２つのトランジスタＳ１，Ｓ２、還流ダイオード及びダイオードＤ１，Ｄ２によって構成されている。このように簡単な構成で交流電源と直流電源の両系統に対応することができる。したがって、電力変換装置のコストを低くでき、かつ、サイズダウンも可能である。また、入力電圧が直流のときは、当該入力電圧の極性が正負いずれであっても、スイッチング部１００のトランジスタＳ１，Ｓ２に対する制御内容をそれぞれ逆にすれば良い。このように、入力電圧の極性の変更に対しても容易に対応可能である。
【００３３】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図である。第２の実施形態の電力変換装置が第１の実施形態の電力変換装置と異なる点は、コンデンサＣの出力側に電流出力防止部１２１を備えたことである。この点以外は第１の実施形態と同様であり、図６において、図１と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。このため、第１実施形態の電力変換装置と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００３４】
電流出力防止部１２１は、還流ダイオードが並列に接続されたトランジスタＳ３と、トランジスタＳ３に直列に接続されたダイオードＤ３とを有する。なお、トランジスタＳ３のコレクタには還流ダイオードのカソードが接続され、エミッタには還流ダイオードのアノードが接続されている。また、トランジスタＳ３とダイオードＤ３の中点は出力端子の一方に接続され、ダイオードＤ３のアノードは出力端子の他方に接続されている。
【００３５】
本実施形態の制御装置２００が有するスイッチング制御部２０３は、スイッチング部１００が有するトランジスタＳ１，Ｓ２の制御に加え、電流出力防止部１２１が有するトランジスタＳ３の制御も行う。すなわち、本実施形態のスイッチング制御部２０３は、入力電圧判定部２０１による入力電圧Ｖｉｎの判定動作中はトランジスタＳ３をオフ制御し、当該判定の終了後にトランジスタＳ３を常時オン状態とする。なお、入力電圧Ｖｉｎの判定には、入力電圧Ｖｉｎが交流か直流かの判定と、入力電圧Ｖｉｎが直流の場合に行われる当該入力電圧Ｖｉｎの極性の判定とが含まれる。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、入力電圧判定部２０１による入力電圧Ｖｉｎの判定が終了するまで、出力端子に接続された負荷への電流の出力を防止できる。
【００３７】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図である。第３の実施形態の電力変換装置が第１の実施形態の電力変換装置と異なる点は、コンデンサＣの出力側に降圧部１３１を備えたことである。この点以外は第１の実施形態と同様であり、図７において、図１と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。このため、第１実施形態の電力変換装置と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００３８】
降圧部１３１は、還流ダイオードが並列に接続されたトランジスタＳ３と、トランジスタＳ３に直列に接続されたダイオードＤ３と、リアクトルＬｄと、平滑コンデンサＣｄとを有する。なお、トランジスタＳ３のコレクタには還流ダイオードのカソードが接続され、エミッタには還流ダイオードのアノードが接続されている。また、トランジスタＳ３とダイオードＤ３の中点はリアクトルＬｄを介して出力端子の一方に接続され、ダイオードＤ３のアノードは出力端子の他方に接続されている。平滑コンデンサＣｄは、出力端子に対して並列に接続されている。
【００３９】
本実施形態の制御装置２００が有するスイッチング制御部２０３は、スイッチング部１００が有するトランジスタＳ１，Ｓ２の制御に加え、降圧部１３１が有するトランジスタＳ３の制御も行う。スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ３のスイッチングを所定のデューティ比でＰＷＭ制御することによって、降圧部１３１はスイッチング部１００の出力電圧を降圧する。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、降圧部１３１がスイッチング部１００の出力電圧を降圧する。したがって、特にスイッチング部１００がＡＣ／ＤＣ変換器として機能した際、スイッチング部１００の出力電圧を降圧部１３１が所望のレベルまで降圧することによって、電力変換装置は負荷に応じたレベルの直流電圧を出力できる。
【００４１】
なお、入力電圧判定部２０１による入力電圧Ｖｉｎの判定動作中は、降圧部１３１を構成するトランジスタＳ３及びダイオードＤ３を第２の実施形態の電流出力防止部１２１として利用しても良い。すなわち、制御装置２００のスイッチング制御部２０３は、入力電圧Ｖｉｎの判定動作中、トランジスタＳ３をオフ制御する。
【００４２】
上記第１〜第３の実施形態の制御装置２００は、入力端子に商用交流電源が接続されたとき、入力電圧Ｖｉｎの周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）を判定する電源周波数判定部（図示せず）を有しても良い。また、バイポーラ型のトランジスタＳ１〜Ｓ３の代わりに、ＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されていても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１００ スイッチング部
１０１，１０５ 電圧センサ
１０３ 電流センサ
Ｌ，Ｌｄ リアクトル
Ｃ，Ｃｄ 平滑コンデンサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ トランジスタ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ ダイオード
２００ 制御装置
２０１ 入力電圧判定部
２０３ スイッチング制御部
１２１ 電流出力防止部
１３１ 降圧部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源と直流電源の両系統に対応した電力変換装置及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、特許文献１の電源装置の回路構成を示す図である。図８に示す電源装置は、災害時の避難場所等に設置される携帯電話機の充電装置として用いられ、ＡＣアダプタがなくても携帯電話機を充電することができる。
【０００３】
図８に示した電源装置は、商用交流電源ＡＣ１００Ｖのコンセントに差し込まれる電源プラグ２１と、直流電源ＤＣ１２Ｖに接続されるコネクタ２２と、電源変換装置２０と、携帯電話機に差し込まれる雄型コネクタ２４とを備える。電源変換装置２０は、ＡＣ／ＤＣ回路２６と、ＤＣ／ＤＣ回路２７（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ）と、切換スイッチ２５とを有する。
【０００４】
ＡＣ／ＤＣ回路２６は、例えばスイッチングレギュレータ回路を内蔵し、電源プラグ２１より供給される商用交流電源ＡＣ１００Ｖを所定の直流電圧ＤＣ１２Ｖに変換する。ＤＣ／ＤＣ回路２７は、ＤＣ／ＤＣスイッチング電源回路によって構成され、直流電圧ＤＣ１２Ｖを携帯電話機に必要な所定の直流電圧、例えば５Ｖ系（５．６Ｖ、５．８Ｖ等）、３Ｖ系（３．７Ｖ等）の電圧に変換する。切換スイッチ２５は、商用交流電源ＡＣ１００Ｖと直流電源ＤＣ１２Ｖの二系統のいずれかを選択的に用いるためのスイッチである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６４３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の電源装置が備える電源変換装置２０は、商用交流電源ＡＣ１００Ｖと直流電源ＤＣ１２Ｖの二系統に対応するため、図８に示すように、ＡＣ／ＤＣ回路２６及びＤＣ／ＤＣ回路２７の２種類の電力変換回路を備え、さらに切換スイッチ２５も備える。一般的に部品点数が増すと、装置のコストが上がりサイズも大きくなる。したがって、特許文献１の電源装置のコストは高くサイズも大きいと考えられる。
【０００７】
本発明の目的は、交流電源と直流電源の両系統に対応した簡単な構成の電力変換装置及びその制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の電力変換装置は、ブリッジ回路を構成する４つのダイオード（例えば、実施の形態でのダイオードＤ１，Ｄ２及び還流ダイオード）と、入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点に各カソードが接続された２つのダイオードの各々に並列に接続された２つのスイッチング素子（例えば、実施の形態でのトランジスタＳ１，Ｓ２）と、を有し、前記ブリッジ回路の他の対角頂点が出力側に設定されるスイッチング部（例えば、実施の形態でのスイッチング部１００）と、前記スイッチング部の前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の一方と入力端子の間に設けられたリアクトル（例えば、実施の形態でのリアクトルＬ）と、前記スイッチング部と並列に、前記スイッチング部の前記出力側に設定される前記ブリッジ回路の他の対角頂点と接続された平滑コンデンサ（例えば、実施の形態での平滑コンデンサＣ）と、前記スイッチング部の２つのスイッチング素子を制御するスイッチング制御部（例えば、実施の形態でのスイッチング制御部２０３）と、を備え、前記スイッチング制御部は、入力側に直流電圧が印加された際に、前記２つのスイッチング素子の内、一方をオン状態とし、他方をスイッチング制御することを特徴としている。
【０００９】
さらに、請求項２に記載の発明の電力変換装置では、前記スイッチング部の前記出力側に設定される前記ブリッジ回路の他の対角頂点の一方と出力端子の間に設けられたスイッチング素子（例えば、実施の形態でのトランジスタＳ３）を含む電流出力防止部（例えば、実施の形態での電流出力防止部１２１）を備えたことを特徴としている。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の発明の電力変換装置では、前記スイッチング部の出力側に、前記スイッチング部と並列に、スイッチング素子（例えば、実施の形態でのトランジスタＳ３）を含む降圧部（例えば、実施の形態での降圧部１３１）を備えたことを特徴としている。
【００１１】
さらに、請求項４に記載の発明の制御装置では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置を制御する制御装置（例えば、実施の形態での制御装置２００）であって、前記電力変換装置の入力端子に印加される入力電圧が交流か直流かを判定する入力電圧判定部（例えば、実施の形態での入力電圧判定部２０１）を備え、前記スイッチング制御部は、前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が交流と判定されたとき、前記２つのスイッチング素子をスイッチング制御し、前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が直流と判定されたとき、前記２つのスイッチング素子の内、一方をオン状態とし、他方をスイッチング制御することを特徴としている。
【００１２】
さらに、請求項５に記載の発明の制御装置では、前記入力電圧判定部は、前記入力電圧が直流の場合に当該入力電圧の極性を判定し、前記スイッチング制御部は、前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が直流と判定されたとき、前記電力変換装置のリアクトルが接続された入力端子が正極の場合は、前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の内、前記リアクトルが接続されていない頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をオン状態とし、前記リアクトルが接続された頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をスイッチング制御し、前記リアクトルが接続された入力端子が負極の場合は、前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の内、前記リアクトルが接続された頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をオン状態とし、前記リアクトルが接続されていない頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をスイッチング制御することを特徴としている。
【００１３】
さらに、請求項６に記載の発明の制御装置では、前記スイッチング制御部は、前記入力電圧判定部による前記入力電圧の判定動作中、請求項２に記載の電力変換装置が備えた電流出力防止部が有するスイッチング素子をオフ制御することを特徴としている。
【００１４】
さらに、請求項７に記載の発明の制御装置では、前記スイッチング制御部は、請求項３に記載の電力変換装置が備えた降圧部が有するスイッチング素子をスイッチング制御することを特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項８に記載の発明の制御装置では、前記入力電圧判定部は、前記入力電圧が交流と判定した後、又は、前記入力電圧が直流と判定して前記入力電圧の極性を判定した後、前記入力電圧が前記入力端子に印加されている間は判定を行わない。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１〜３に記載の発明の電力変換装置及び請求項４〜８に記載の発明の制御装置によれば、電力変換装置が簡単な構成で交流電源と直流電源の両系統に対応することができる。したがって、電力変換装置のコストを低くでき、かつ、サイズダウンも可能である。
また、請求項１〜３に記載の発明の電力変換装置及び請求項５〜８に記載の発明の制御装置によれば、入力電圧の極性の変更に対しても容易に対応可能である。
また、請求項２に記載の発明の電力変換装置及び請求項６に記載の発明の制御装置によれば、入力電圧判定部による入力電圧の判定が終了するまで、出力端子に接続された負荷への電流の出力を防止できる。
また、請求項３に記載の発明の電力変換装置及び請求項７に記載の発明の制御装置によれば、電力変換装置は負荷に応じたレベルの直流電圧を出力できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図
【図２】直流電源の正極が入力端子Ｔ１に接続され負極が入力端子Ｔ２に接続されたため、スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ２を常時オン状態とした際の等価回路図
【図３】直流電源の負極が入力端子Ｔ１に接続され正極が入力端子Ｔ２に接続されたため、スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ１を常時オン状態とした際の等価回路図
【図４】直流電源の負極が入力端子Ｔ１に接続され正極が入力端子Ｔ２に接続されたため、スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ１を常時オン状態とした際の等価回路図
【図５】第１の実施形態の電力変換装置のスイッチング部を制御する制御装置の動作を示すフローチャート
【図６】第２の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図
【図７】第３の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図
【図８】特許文献１の電源装置の回路構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
以下説明する実施形態の電力変換装置では、入力電圧が交流電圧又は直流電圧であり、出力電圧は直流電圧である。電力変換装置の入力側の端子には、例えば、商用交流電圧若しくは電動機又は直流電源が接続される。また、電力変換装置の出力側の端子には、例えば蓄電器が接続される。電力変換装置は、以下説明するように、入力電圧の種類に応じてＡＣ／ＤＣ変換又はＤＣ／ＤＣ変換を行う。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態の電力変換装置は、リアクトルＬと、スイッチング部１００と、平滑コンデンサ（以下、単に「コンデンサ」という）Ｃとを備える。また、当該電力変換装置は、入力電圧Ｖｉｎを検出する電圧センサ１０１と、入力電流Ｉｉｎを検出する電流センサ１０３と、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する電圧センサ１０５とを備える。なお、各センサの検出値を示す信号は、電力変換装置のスイッチング部１００を制御する制御装置２００に入力される。
【００２１】
リアクトルＬは、入力端子の一方に接続されたコイルであって、入力電流Ｉｉｎが流れる。
【００２２】
スイッチング部１００は、還流ダイオードがそれぞれ並列に接続された２つのトランジスタＳ１，Ｓ２と、トランジスタＳ１，Ｓ２とそれぞれ第１接続部（図１に示す点Ａ）、第２接続部（図１に示す点Ｂ）を介して直列に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２とを有する。
なお、各トランジスタのコレクタには還流ダイオードのカソードが接続され、エミッタには還流ダイオードのアノードが接続されている。また、トランジスタＳ１とダイオードＤ１の組とトランジスタＳ２とダイオードＤ２の組は並列に接続されている。
具体的には、ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のカソードとが第３接続部（図１に示す点Ｃ）を介して接続され、トランジスタＳ１のエミッタとトランジスタＳ２のエミッタとが第４接続部（図１に示す点Ｄ）を介して接続されている。
また、トランジスタＳ１とダイオードＤ１の中点（点Ａ）はリアクトルＬを介して入力端子の一方に接続され、トランジスタＳ２とダイオードＤ２の中点（点Ｂ）は入力端子の他方に接続されている。このように、ダイオードＤ１，Ｄ２と各トランジスタと還流ダイオードの組はブリッジ回路を構成している。
したがって、第１接続部（点Ａ）及び第２接続部（点Ｂ）が、スイッチング部１００の入力側に設定されるブリッジ回路の対角頂点となる。また、第３接続部（点Ｃ）及び第４接続部（点Ｄ）が、スイッチング部１００の出力側に設定されるブリッジ回路の他の対角頂点となる。
【００２３】
コンデンサＣは、トランジスタＳ１とダイオードＤ１の組及びトランジスタＳ２とダイオードＤ２の組と並列に接続されている。コンデンサＣは、スイッチング部１００の出力電圧を平滑化する。
【００２４】
制御装置２００は、入力電圧判定部２０１と、スイッチング制御部２０３とを有する。入力電圧判定部２０１は、電圧センサ１０１が検出した入力電圧Ｖｉｎが交流か直流かを判定する。また、入力電圧判定部２０１は、入力電圧Ｖｉｎが直流の場合に、当該入力電圧Ｖｉｎの極性を判定する。
【００２５】
スイッチング制御部２０３は、入力電圧判定部２０１による入力電圧Ｖｉｎの判定結果に応じて、スイッチング部１００のトランジスタＳ１，Ｓ２を制御する。入力電圧判定部２０１によって入力電圧Ｖｉｎが交流と判定されたとき、スイッチング制御部２０３は、各トランジスタのスイッチングを所定のデューティ比でＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御又はＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation）制御する。その結果、本実施形態の電力変換装置は、ＡＣ／ＤＣ変換器として機能し、直流電圧を出力する。
【００２６】
なお、制御装置２００には、本実施形態の電力変換装置が出力する目標電力Ｐ＊及び目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊を示す各値が入力される。制御装置２００は、目標出力電圧Ｖｏｕｔ＊と電圧センサ１０５が検出した出力電圧Ｖｏｕｔの差、及び目標入力電流（＝目標電力Ｐ＊／入力電圧Ｖｉｎ）と電流センサ１０３が検出した入力電流Ｉｉｎの差に基づいて、スイッチング制御部２０３が行うスイッチング制御のデューティ比を決定する。
【００２７】
一方、入力電圧判定部２０１によって入力電圧Ｖｉｎが直流と判定されたとき、スイッチング制御部２０３は、一方のトランジスタを常時オン状態とし、かつ、他方のトランジスタのスイッチングを所定のデューティ比でＰＷＭ制御する。その結果、スイッチング部１００は、入力電圧Ｖｉｎとは異なるレベルの直流電圧を出力する。なお、入力電圧が直流の場合、スイッチング制御部２０３が２つのトランジスタＳ１，Ｓ２の内のどちらを常時オン状態とするかについては、入力電圧の極性によって異なる。本実施形態では、スイッチング制御部２０３は、直流電圧の負極側の入力端子にコレクタが接続されたトランジスタを常時オン状態とする。
【００２８】
図２は、直流電源の正極が入力端子Ｔ１に接続され負極が入力端子Ｔ２に接続されたため、スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ２を常時オン状態とした際の等価回路図である。図２に示された状態のとき、スイッチング制御部２０３は、トランジスタＳ１のスイッチングを所定のデューティ比でＰＷＭ制御する。トランジスタＳ１がオンのとき、入力電流は、リアクトルＬとトランジスタＳ１を流れる。また、トランジスタＳ１がオフのとき、入力電流は、リアクトルＬと、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ又は出力端子に接続された蓄電器（BATT）等の負荷を流れる。その結果、本実施形態の電力変換装置は、ＤＣ／ＤＣ変換器として機能し、直流電圧Ｖｉｎを正方向に昇圧した直流電圧を出力する。
【００２９】
図３及び図４は、直流電源の負極が入力端子Ｔ１に接続され正極が入力端子Ｔ２に接続されたため、スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ１を常時オン状態とした際の等価回路図である。図３及び図４に示された状態のとき、スイッチング制御部２０３は、トランジスタＳ２のスイッチングを所定のデューティ比でＰＷＭ制御する。トランジスタＳ２がオンのとき、入力電流は、トランジスタＳ２とリアクトルＬを流れる。また、トランジスタＳ２がオフのとき、入力電流は、ダイオードＤ２と、コンデンサＣ又は出力端子に接続された蓄電器（BATT）等の負荷と、リアクトルＬを流れる。その結果、本実施形態の電力変換装置は、ＤＣ／ＤＣ変換器として機能し、直流電圧Ｖｉｎを負方向に昇圧した直流電圧を出力する。
【００３０】
図５は、第１の実施形態の電力変換装置のスイッチング部を制御する制御装置の動作を示すフローチャートである。図５に示すように、制御装置２００の入力電圧判定部２０１は、電圧センサ１０１からの信号に基づいて、入力端子への電圧の入力の有無を検出する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１で電圧の入力が検出されたとき、入力電圧判定部２０１は、当該入力電圧が交流か直流かを判定する（ステップＳ１０３）。入力電圧が交流の場合、スイッチング制御部２０３は、スイッチング部１００のトランジスタＳ１，Ｓ２をスイッチング制御する（ステップＳ１０５）。一方、入力電圧が直流の場合、入力電圧判定部２０１は、当該入力電圧の極性を判定する（ステップＳ１０７）。
【００３１】
入力電圧の極性が正のとき、スイッチング制御部２０３は、スイッチング部１００のトランジスタＳ２を常時オン状態とし、トランジスタＳ１をスイッチング制御する（ステップＳ１０９）。一方、入力電圧の極性が負のとき、スイッチング制御部２０３は、スイッチング部１００のトランジスタＳ１を常時オン状態とし、トランジスタＳ２をスイッチング制御する（ステップＳ１１１）。入力電圧判定部２０１は、入力端子に電圧が入力されなくなるか、出力端子の電圧が所望電圧に達すると、スイッチング制御部２０３によるスイッチング部１００の制御を停止して、トランジスタＳ１，Ｓ２をオフする（ステップＳ１１３）。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の電力変換装置は、制御装置２００の制御に従って、入力電圧が交流のときはＡＣ／ＤＣ変換器として機能し、入力電圧が直流のときはＤＣ／ＤＣ変換器として機能するスイッチング部１００を備える。スイッチング部１００は、それぞれ２つのトランジスタＳ１，Ｓ２、還流ダイオード及びダイオードＤ１，Ｄ２によって構成されている。このように簡単な構成で交流電源と直流電源の両系統に対応することができる。したがって、電力変換装置のコストを低くでき、かつ、サイズダウンも可能である。また、入力電圧が直流のときは、当該入力電圧の極性が正負いずれであっても、スイッチング部１００のトランジスタＳ１，Ｓ２に対する制御内容をそれぞれ逆にすれば良い。このように、入力電圧の極性の変更に対しても容易に対応可能である。
【００３３】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図である。第２の実施形態の電力変換装置が第１の実施形態の電力変換装置と異なる点は、コンデンサＣの出力側に電流出力防止部１２１を備えたことである。この点以外は第１の実施形態と同様であり、図６において、図１と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。このため、第１実施形態の電力変換装置と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００３４】
電流出力防止部１２１は、還流ダイオードが並列に接続されたトランジスタＳ３と、トランジスタＳ３に直列に接続されたダイオードＤ３とを有する。なお、トランジスタＳ３のコレクタには還流ダイオードのカソードが接続され、エミッタには還流ダイオードのアノードが接続されている。また、トランジスタＳ３とダイオードＤ３の中点は出力端子の一方に接続され、ダイオードＤ３のアノードは出力端子の他方に接続されている。
【００３５】
本実施形態の制御装置２００が有するスイッチング制御部２０３は、スイッチング部１００が有するトランジスタＳ１，Ｓ２の制御に加え、電流出力防止部１２１が有するトランジスタＳ３の制御も行う。すなわち、本実施形態のスイッチング制御部２０３は、入力電圧判定部２０１による入力電圧Ｖｉｎの判定動作中はトランジスタＳ３をオフ制御し、当該判定の終了後にトランジスタＳ３を常時オン状態とする。なお、入力電圧Ｖｉｎの判定には、入力電圧Ｖｉｎが交流か直流かの判定と、入力電圧Ｖｉｎが直流の場合に行われる当該入力電圧Ｖｉｎの極性の判定とが含まれる。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、入力電圧判定部２０１による入力電圧Ｖｉｎの判定が終了するまで、出力端子に接続された負荷への電流の出力を防止できる。
【００３７】
（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態の電力変換装置の回路構成と制御装置を示す図である。第３の実施形態の電力変換装置が第１の実施形態の電力変換装置と異なる点は、コンデンサＣの出力側に降圧部１３１を備えたことである。この点以外は第１の実施形態と同様であり、図７において、図１と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。このため、第１実施形態の電力変換装置と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
【００３８】
降圧部１３１は、還流ダイオードが並列に接続されたトランジスタＳ３と、トランジスタＳ３に直列に接続されたダイオードＤ３と、リアクトルＬｄと、平滑コンデンサＣｄとを有する。なお、トランジスタＳ３のコレクタには還流ダイオードのカソードが接続され、エミッタには還流ダイオードのアノードが接続されている。また、トランジスタＳ３とダイオードＤ３の中点はリアクトルＬｄを介して出力端子の一方に接続され、ダイオードＤ３のアノードは出力端子の他方に接続されている。平滑コンデンサＣｄは、出力端子に対して並列に接続されている。
【００３９】
本実施形態の制御装置２００が有するスイッチング制御部２０３は、スイッチング部１００が有するトランジスタＳ１，Ｓ２の制御に加え、降圧部１３１が有するトランジスタＳ３の制御も行う。スイッチング制御部２０３がトランジスタＳ３のスイッチングを所定のデューティ比でＰＷＭ制御することによって、降圧部１３１はスイッチング部１００の出力電圧を降圧する。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、降圧部１３１がスイッチング部１００の出力電圧を降圧する。したがって、特にスイッチング部１００がＡＣ／ＤＣ変換器として機能した際、スイッチング部１００の出力電圧を降圧部１３１が所望のレベルまで降圧することによって、電力変換装置は負荷に応じたレベルの直流電圧を出力できる。
【００４１】
なお、入力電圧判定部２０１による入力電圧Ｖｉｎの判定動作中は、降圧部１３１を構成するトランジスタＳ３及びダイオードＤ３を第２の実施形態の電流出力防止部１２１として利用しても良い。すなわち、制御装置２００のスイッチング制御部２０３は、入力電圧Ｖｉｎの判定動作中、トランジスタＳ３をオフ制御する。
【００４２】
上記第１〜第３の実施形態の制御装置２００は、入力端子に商用交流電源が接続されたとき、入力電圧Ｖｉｎの周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ）を判定する電源周波数判定部（図示せず）を有しても良い。また、バイポーラ型のトランジスタＳ１〜Ｓ３の代わりに、ＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されていても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１００ スイッチング部
１０１，１０５ 電圧センサ
１０３ 電流センサ
Ｌ，Ｌｄ リアクトル
Ｃ，Ｃｄ 平滑コンデンサ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ トランジスタ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ ダイオード
２００ 制御装置
２０１ 入力電圧判定部
２０３ スイッチング制御部
１２１ 電流出力防止部
１３１ 降圧部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリッジ回路を構成する４つのダイオードと、入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点に各カソードが接続された２つのダイオードの各々に並列に接続された２つのスイッチング素子と、を有し、前記ブリッジ回路の他の対角頂点が出力側に設定されるスイッチング部と、
前記スイッチング部の前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の一方と入力端子の間に設けられたリアクトルと、
前記スイッチング部と並列に、前記スイッチング部の前記出力側に設定される前記ブリッジ回路の他の対角頂点と接続された平滑コンデンサと、
前記スイッチング部の２つのスイッチング素子を制御するスイッチング制御部と、を備え、
前記スイッチング制御部は、入力側に直流電圧が印加された際に、前記２つのスイッチング素子の内、一方をオン状態とし、他方をスイッチング制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記スイッチング部の前記出力側に設定される前記ブリッジ回路の他の対角頂点の一方と出力端子の間に設けられたスイッチング素子を含む電流出力防止部を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力変換装置であって、
前記スイッチング部の出力側に、前記スイッチング部と並列に、スイッチング素子を含む降圧部を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置を制御する制御装置であって、
前記電力変換装置の入力端子に印加される入力電圧が交流か直流かを判定する入力電圧判定部を備え、
前記スイッチング制御部は、
前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が交流と判定されたとき、前記２つのスイッチング素子をスイッチング制御し、
前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が直流と判定されたとき、前記２つのスイッチング素子の内、一方をオン状態とし、他方をスイッチング制御することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の制御装置であって、
前記入力電圧判定部は、前記入力電圧が直流の場合に当該入力電圧の極性を判定し、
前記スイッチング制御部は、
前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が直流と判定されたとき、
前記電力変換装置のリアクトルが接続された入力端子が正極の場合は、前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の内、前記リアクトルが接続されていない頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をオン状態とし、前記リアクトルが接続された頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をスイッチング制御し、
前記リアクトルが接続された入力端子が負極の場合は、前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の内、前記リアクトルが接続された頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をオン状態とし、前記リアクトルが接続されていない頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をスイッチング制御することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の制御装置であって、
前記スイッチング制御部は、前記入力電圧判定部による前記入力電圧の判定動作中、請求項２に記載の電力変換装置が備えた電流出力防止部が有するスイッチング素子をオフ制御することを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記スイッチング制御部は、請求項３に記載の電力変換装置が備えた降圧部が有するスイッチング素子をスイッチング制御することを特徴とする制御装置。
【請求項８】
前記入力電圧判定部は、前記入力電圧が交流と判定した後、又は、前記入力電圧が直流と判定して前記入力電圧の極性を判定した後、
前記入力電圧が前記入力端子に印加されている間は判定を行わないことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１】
ブリッジ回路を構成する４つのダイオードと、入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点に各カソードが接続された２つのダイオードの各々に並列に接続された２つのスイッチング素子と、を有し、前記ブリッジ回路の他の対角頂点が出力側に設定されるスイッチング部と、
前記スイッチング部の前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の一方と入力端子の間に設けられたリアクトルと、
前記スイッチング部と並列に、前記スイッチング部の前記出力側に設定される前記ブリッジ回路の他の対角頂点と接続された平滑コンデンサと、
前記スイッチング部の２つのスイッチング素子を制御するスイッチング制御部と、を備え、
前記スイッチング制御部は、入力側に直流電圧が印加された際に、前記２つのスイッチング素子の内、一方をオン状態とし、他方をスイッチング制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記スイッチング部の前記出力側に設定される前記ブリッジ回路の他の対角頂点の一方と出力端子の間に設けられたスイッチング素子を含む電流出力防止部を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力変換装置であって、
前記スイッチング部の出力側に、前記スイッチング部と並列に、スイッチング素子を含む降圧部を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力変換装置を制御する制御装置であって、
前記電力変換装置の入力端子に印加される入力電圧が交流か直流かを判定する入力電圧判定部を備え、
前記スイッチング制御部は、
前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が交流と判定されたとき、前記２つのスイッチング素子をスイッチング制御し、
前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が直流と判定されたとき、前記２つのスイッチング素子の内、一方をオン状態とし、他方をスイッチング制御することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の制御装置であって、
前記入力電圧判定部は、前記入力電圧が直流の場合に当該入力電圧の極性を判定し、
前記スイッチング制御部は、
前記入力電圧判定部によって前記入力電圧が直流と判定されたとき、
前記電力変換装置のリアクトルが接続された入力端子が正極の場合は、前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の内、前記リアクトルが接続されていない頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をオン状態とし、前記リアクトルが接続された頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をスイッチング制御し、
前記リアクトルが接続された入力端子が負極の場合は、前記入力側に設定される前記ブリッジ回路の対角頂点の内、前記リアクトルが接続された頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をオン状態とし、前記リアクトルが接続されていない頂点にカソードが接続されたダイオードと並列接続されたスイッチング素子をスイッチング制御することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の制御装置であって、
前記スイッチング制御部は、前記入力電圧判定部による前記入力電圧の判定動作中、請求項２に記載の電力変換装置が備えた電流出力防止部が有するスイッチング素子をオフ制御することを特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記スイッチング制御部は、請求項３に記載の電力変換装置が備えた降圧部が有するスイッチング素子をスイッチング制御することを特徴とする制御装置。
【請求項８】
前記入力電圧判定部は、前記入力電圧が交流と判定した後、又は、前記入力電圧が直流と判定して前記入力電圧の極性を判定した後、
前記入力電圧が前記入力端子に印加されている間は判定を行わないことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２５０６６９（Ｐ２０１１−２５０６６９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８４１５８（Ｐ２０１０−１８４１５８）
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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