特開 2023-123261 充電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023123261

(43)【公開日】2023-09-05

(54)【発明の名称】充電システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20230829BHJP

   H02M 7/06 20060101ALI20230829BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 H

H02M7/06 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022027241

(22)【出願日】2022-02-24

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】細井 浩行

(72)【発明者】

【氏名】関 淳志

【テーマコード（参考）】

5H006

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H006AA02

5H006CA02

5H006CA07

5H006CB01

5H006DA02

5H006DB01

5H006DC02

5H006DC05

5H730AA14

5H730AA18

5H730AS04

5H730AS05

5H730BB27

5H730BB37

5H730BB88

5H730CC04

5H730DD04

5H730EE04

5H730EE57

5H730EE59

5H730FD01

5H730FD11

5H730FD31

5H730FD61

5H730FG05

(57)【要約】

【課題】本開示は、電力損失を抑制できる充電システムを提供する。
【解決手段】本開示に係る充電システムは、ＡＣＤＣコンバータとＤＣＤＣコンバータと制御回路とを有する。ＡＣＤＣコンバータは、入力ノードと中間ノードとの間に接続される。ＡＣＤＣコンバータは、入力ノードを介して電源に接続可能である。ＤＣＤＣコンバータは、中間ノードと出力ノードとの間に接続される。ＤＣＤＣコンバータは、出力ノードを介して電池に接続可能である。制御回路は、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータとに応じて、ＡＣＤＣコンバータの損失とＤＣＤＣコンバータの損失との和が小さくなるように中間ノードの電圧を制御する。第１のパラメータは、ＡＣＤＣコンバータの入力電力に関連したパラメータである。第２のパラメータは、ＤＣＤＣコンバータの出力電力に関連したパラメータである。第３のパラメータは、環境温度に関連したパラメータである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力ノードと中間ノードとの間に接続され、前記入力ノードを介して電源に接続可能であるＡＣＤＣコンバータと、
前記中間ノードと出力ノードとの間に接続され、前記出力ノードを介して電池に接続可能であるＤＣＤＣコンバータと、
前記ＡＣＤＣコンバータの入力電力に関連した第１のパラメータと前記ＤＣＤＣコンバータの出力電力に関連した第２のパラメータと環境温度に関連した第３のパラメータとに応じて、前記ＡＣＤＣコンバータの損失と前記ＤＣＤＣコンバータの損失との和が小さくなるように前記中間ノードの電圧を制御する制御回路と、
を備えた充電システム。

【請求項2】

前記制御回路は、前記ＡＣＤＣコンバータの損失と前記ＤＣＤＣコンバータの損失との和が小さくなるように前記中間ノードの電圧の目標値を決定し、前記中間ノードの電圧が前記目標値になるように前記ＡＣＤＣコンバータにおけるスイッチング素子の動作条件を制御する
請求項１に記載の充電システム。

【請求項3】

前記制御回路は、前記第１のパラメータと前記第２のパラメータと前記第３のパラメータと前記和と前記中間ノードの電圧とが前記中間ノードの複数の電圧値について対応付けられた対応情報を有し、
前記制御回路は、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、前記第３のパラメータを取得し、前記対応情報における前記取得された第１のパラメータと前記取得された第２のパラメータと前記取得された第３のパラメータとに対応する前記和が複数の存在する場合、前記複数の和のうち前記ＡＣＤＣコンバータの損失と前記ＤＣＤＣコンバータの損失との和が小さくなる和を目標値として決定し、
前記制御回路は、前記中間ノードの電圧が前記目標値になるように前記ＡＣＤＣコンバータにおけるスイッチング素子を制御する
請求項１に記載の充電システム。

【請求項4】

入力ノードと中間ノードとの間に接続され、前記入力ノードを介して電源に接続可能であるＡＣＤＣコンバータと、
前記中間ノードと出力ノードとの間に接続され、前記出力ノードを介して電池に接続可能であるＤＣＤＣコンバータと、
前記ＡＣＤＣコンバータの入力電力に関連した第１のパラメータと前記ＤＣＤＣコンバータの出力電力に関連した第２のパラメータとに応じて電力効率を求め、求められる電力効率が高くなる方向に前記中間ノードの電圧を制御する制御回路と、
を備えた充電システム。

【請求項5】

前記制御回路は、第１のタイミングで求められる電力効率と第２のタイミングで求められる電力効率とを比較し、比較結果に応じて電力効率が高くなる方向を判定し、判定された方向に前記中間ノードの電圧を制御する
請求項４に記載の充電システム。

【請求項6】

前記制御回路は、前記求められる電力効率が高くなる方向に前記ＡＣＤＣコンバータにおけるスイッチング素子の動作条件を制御する
請求項４に記載の充電システム。

【請求項7】

前記制御回路は、山登り法により、前記求められる電力効率が高くなる方向に前記ＡＣＤＣコンバータにおけるスイッチング素子の動作条件を制御する
請求項６に記載の充電システム。

【請求項8】

前記制御回路は、前記ＡＣＤＣコンバータの入力電力に関連した第１のパラメータと前記ＤＣＤＣコンバータの出力電力に関連した第２のパラメータとに応じて電力効率を求め、環境温度に関連した第３のパラメータを考慮しながら、求められる電力効率が高くなる方向に前記中間ノードの電圧を制御する
請求項４に記載の充電システム。

【請求項9】

前記制御回路は、前記求められる電力効率が高くなる方向に前記ＡＣＤＣコンバータにおけるスイッチング素子の動作条件を制御する
請求項８に記載の充電システム。

【請求項10】

前記制御回路は、山登り法により、前記求められる電力効率が高くなる方向に前記ＡＣＤＣコンバータにおけるスイッチング素子の動作条件を制御する
請求項９に記載の充電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、充電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

交流電源及び電池の間に接続される充電システムは、交流電源から受ける交流電力を直流電力に変換し、その直流電力で電池を充電する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６０２４２０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

充電システムでは、交流電力を直流電力に変換する際、及び／又は直流電力を他の直流電力に変換する際に、電力損失が発生することがある。

【0005】

本開示は、電力損失を抑制できる充電システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る充電システムは、ＡＣＤＣコンバータとＤＣＤＣコンバータと制御回路とを有する。ＡＣＤＣコンバータは、入力ノードと中間ノードとの間に接続される。ＡＣＤＣコンバータは、入力ノードを介して電源に接続可能である。ＤＣＤＣコンバータは、中間ノードと出力ノードとの間に接続される。ＤＣＤＣコンバータは、出力ノードを介して電池に接続可能である。制御回路は、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータとに応じて、ＡＣＤＣコンバータの損失とＤＣＤＣコンバータの損失との和が小さくなるように中間ノードの電圧を制御する。第１のパラメータは、ＡＣＤＣコンバータの入力電力に関連したパラメータである。第２のパラメータは、ＤＣＤＣコンバータの出力電力に関連したパラメータである。第３のパラメータは、環境温度に関連したパラメータである。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係る充電システムによれば、電力損失を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る充電システムの構成を示す回路図。

【図2】実施形態におけるスイッチング素子のオン抵抗の温度依存性を示す図。

【図3】実施形態における制御回路の機能構成を示す図。

【図4】実施形態における対応情報のデータ構造を示す図。

【図5】実施形態における整流素子の電圧電流特性の温度依存性を示す図。

【図6】実施形態における絶縁トランスのコア損失の温度依存性を示す図。

【図7】実施形態の第１の変形例に係る充電システムの構成を示す回路図。

【図8】実施形態の第２の変形例に係る充電システムの構成を示す回路図。

【図9】実施形態の第２の変形例における制御回路の機能構成を示す図。

【図10】実施形態の第２の変形例における制御回路の動作を示す図。

【図11】実施形態の第３の変形例における制御回路の機能構成を示す図。

【図12】実施形態の第３の変形例における制御回路の動作を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本開示に係る充電システムの実施形態について説明する。

【0010】

（実施形態）
実施形態に係る充電システムは、交流電源及び電池の間に接続され、交流電源からの交流電力を直流電力に変換しさらに他の直流電力に変換して電池に充電するが、それらの変換の際の電力損失を抑制するための工夫が施される。例えば、充電システム１は、図１に示すように構成され得る。図１は、充電システム１の構成を示す回路図である。

【0011】

充電システム１は、交流電源ＰＳと電池ＢＴとの間に接続される。充電システム１は、ＡＣＤＣコンバータ１０、ＤＣＤＣコンバータ２０、及び制御回路３０を有する。ＤＣＤＣコンバータ２０は、ＬＬＣコンバータであってもよい。充電システム１は、制御回路３０による制御のもと、交流電源ＰＳからの交流電圧ＶｉｎをＡＣＤＣコンバータ１０で昇圧しながら直流電圧Ｖｓｕｂに変換し、変換後の直流電圧ＶｓｕｂをＤＣＤＣコンバータ２０で昇降圧しながら充電用の直流電圧Ｖｏｕｔに変換し電池ＢＴに充電する。例えば、充電システム１は電気自動車又はハイブリッド車に搭載される車載充電器であってもよく、交流電源ＰＳは家庭又は充電スタンドにおける電力系統であってもよく、電池ＢＴは車載電池であってもよい。交流電圧Ｖｉｎのレベルは、充電システム１の仕向け地によって変わり得る。直流電圧Ｖｏｕｔのレベルは、電池ＢＴの充電状態によって変わり得る。

【0012】

充電システム１は、入力ノードＮｉｎ１が交流電源ＰＳの一端に接続され、入力ノードＮｉｎ２が交流電源ＰＳの他端に接続される。充電システム１は、出力ノードＮｏｕｔ１が電池ＢＴの正極に接続され、出力ノードＮｏｕｔ２が電池ＢＴの負極に接続される。

【0013】

充電システム１は、その電力損失が温度に依存して変化し得る。このため、制御回路３０は、ＡＣＤＣコンバータ１０の入力電力とＤＣＤＣコンバータ２０の出力電力と環境温度とに基づいて、ＡＣＤＣコンバータ１０の損失とＤＣＤＣコンバータ２０の損失との和が現在の損失の和より小さくなるような制御を行う。これにより、充電システム１は、電力損失を抑制でき、交流電力から直流電力への変換と直流電力から他の直流電力への変換とを効率よく行うことができる。

【0014】

充電システム１は、ＡＣＤＣコンバータ１０、ＤＣＤＣコンバータ２０、及び制御回路３０に加えて、ＡＣフィルタ２、容量素子Ｃ１、ＤＣフィルタ３、電圧センサＶＳ１～ＶＳ３、電流センサＣＳ１，ＣＳ２、温度センサＴＳ１を有する。

【0015】

ＡＣフィルタ２は、入力ノードＮｉｎ１，Ｎｉｎ２とＡＣＤＣコンバータ１０との間に接続される。ＡＣフィルタ２は、一端が入力ノードＮｉｎ１とＡＣＤＣコンバータ１０の入力ノード１０ａとの間に接続され、他端が入力ノードＮｉｎ２とＡＣＤＣコンバータ１０の入力ノード１０ｂとの間に接続される。ＡＣフィルタ２は、ＡＣＤＣコンバータ１０側からノイズ成分が流出する場合、ノイズ成分に対してフィルタ処理を施し減衰させる。これにより、ＡＣフィルタ２は、ＡＣＤＣコンバータ１０側からノイズ成分が交流電源ＰＳへ流出することを防止できる。

【0016】

ＡＣＤＣコンバータ１０は、入力ノードＮｉｎ１，Ｎｉｎ２と中間ノードＮｍｉｄ１，Ｎｍｉｄ２との間に接続される。ＡＣＤＣコンバータ１０は、入力ノードＮｉｎ１，Ｎｉｎ２を介して交流電源ＰＳに接続可能である。ＡＣＤＣコンバータ１０は、ＡＣフィルタ２と中間ノードＮｍｉｄ１，Ｎｍｉｄ２との間に接続される。ＡＣＤＣコンバータ１０は、交流電力の力率改善を行いつつ直流電力に変換するために、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路が用いられる。

【0017】

ＡＣＤＣコンバータ１０は、例えばＰＦＣ回路として、複数の整流素子Ｄ１～Ｄ６、複数の誘導素子Ｌ１，Ｌ２、複数のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を有する。整流素子Ｄ１～Ｄ４がブリッジ接続されてブリッジ回路が構成される。この構成では、ブリッジ回路にて交流電圧を全波整流した後、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２のスイッチング動作で誘導素子Ｌ１，Ｌ２へのエネルギーの蓄積と放出とが繰り返され、それに応じて、整流素子Ｄ５，Ｄ６を介した容量素子Ｃ１に対する電流の停止と注入とが繰り返される。これにより、ＡＣＤＣコンバータ１０は、交流電流の位相を交流電圧の位相に近づけながら直流出力電圧Ｖｓｕｂを生成でき、力率改善を図ることができる。

【0018】

整流素子Ｄ１は、入力ノード１０ａから出力ノード１０ｃに向かう方向に整流する。整流素子Ｄ１は、例えばダイオードであり、アノードが入力ノード１０ａに接続され、カソードが誘導素子Ｌ１及び整流素子Ｄ５を介して出力ノード１０ｃに接続される。

【0019】

整流素子Ｄ２は、入力ノード１０ｂから出力ノード１０ｃに向かう方向に整流する。整流素子Ｄ２は、例えばダイオードであり、アノードが入力ノード１０ｂに接続され、カソードが誘導素子Ｌ１及び整流素子Ｄ５を介して出力ノード１０ｃに接続される。

【0020】

整流素子Ｄ３は、入力ノード１０ａから出力ノード１０ｄに向かう方向に整流する。整流素子Ｄ３は、例えばダイオードであり、アノードが入力ノード１０ａに接続され、カソードが出力ノード１０ｄに接続される。

【0021】

整流素子Ｄ４は、入力ノード１０ｂから出力ノード１０ｄに向かう方向に整流する。整流素子Ｄ４は、例えばダイオードであり、アノードが入力ノード１０ｂに接続され、カソードが出力ノード１０ｄに接続される。

【0022】

整流素子Ｄ１，Ｄ２と出力ノード１０ｃとの間には、誘導素子Ｌ１及び整流素子Ｄ５の直列接続と誘導素子Ｌ２及び整流素子Ｄ６の直列接続とが並列に接続される。誘導素子Ｌ１及び整流素子Ｄ５の間のノード１０ｅと出力ノード１０ｄとの間には、スイッチング素子ＳＷ１が接続される。誘導素子Ｌ２及び整流素子Ｄ６の間のノード１０ｆと出力ノード１０ｄとの間には、スイッチング素子ＳＷ２が接続される。

【0023】

誘導素子Ｌ１は、整流素子Ｄ１，Ｄ２とノード１０ｅとの間に接続される。誘導素子Ｌ１は、例えばコイルであり、一端が整流素子Ｄ１，Ｄ２に接続され、他端がノード１０ｅに接続される。誘導素子Ｌ１は、電磁エネルギーの蓄積・放出を行うことでＡＣＤＣコンバータ１０の力率改善に寄与し得る。

【0024】

整流素子Ｄ５は、ノード１０ｅから出力ノード１０ｃに向かう方向に整流する。整流素子Ｄ５は、例えばダイオードであり、アノードがノード１０ｅに接続され、カソードが出力ノード１０ｃに接続される。

【0025】

誘導素子Ｌ２は、整流素子Ｄ１，Ｄ２とノード１０ｅとの間に接続される。誘導素子Ｌ２は、例えばコイルであり、一端が整流素子Ｄ１，Ｄ２に接続され、他端がノード１０ｆに接続される。誘導素子Ｌ２は、電磁エネルギーの蓄積・放出を行うことでＡＣＤＣコンバータ１０の力率改善に寄与し得る。

【0026】

整流素子Ｄ６は、ノード１０ｆから出力ノード１０ｃに向かう方向に整流する。整流素子Ｄ６は、例えばダイオードであり、アノードがノード１０ｆに接続され、カソードが出力ノード１０ｃに接続される。

【0027】

スイッチング素子ＳＷ１は、ノード１０ｅと整流素子Ｄ３，Ｄ４との間に接続される。スイッチング素子ＳＷ１は、制御回路３０からの制御信号に応じて、ノード１０ｅと整流素子Ｄ３，Ｄ４との間を電気的に接続・遮断させる。スイッチング素子ＳＷ１は、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタであり、ソースが整流素子Ｄ３，Ｄ４に接続され、ドレインがノード１０ｅに接続され、ゲートが制御回路３０に接続される。

【0028】

スイッチング素子ＳＷ１は、制御回路３０からアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオンしてノード１０ｅと整流素子Ｄ３，Ｄ４とを電気的に接続する。スイッチング素子ＳＷ１は、制御回路３０からノンアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオフしてノード１０ｅと整流素子Ｄ３，Ｄ４とを電気的に遮断する。

【0029】

スイッチング素子ＳＷ２は、ノード１０ｆと整流素子Ｄ３，Ｄ４との間に接続される。スイッチング素子ＳＷ２は、制御回路３０からの制御信号に応じて、ノード１０ｆと整流素子Ｄ３，Ｄ４との間を電気的に接続・遮断させる。スイッチング素子ＳＷ２は、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタであり、ソースが整流素子Ｄ３，Ｄ４に接続され、ドレインがノード１０ｆに接続され、ゲートが制御回路３０に接続される。

【0030】

スイッチング素子ＳＷ２は、制御回路３０からアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオンしてノード１０ｆと整流素子Ｄ３，Ｄ４とを電気的に接続する。スイッチング素子ＳＷ２は、制御回路３０からノンアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオフしてノード１０ｆと整流素子Ｄ３，Ｄ４とを電気的に遮断する。

【0031】

容量素子Ｃ１は、ＡＣＤＣコンバータ１０とＤＣＤＣコンバータ２０との間に接続される。容量素子Ｃ１は、例えばアルミ電解コンデンサやフィルムコンデンサ、セラミックコンデンサなどの平滑コンデンサであり、一端が中間ノードＮｍｉｄ１に接続され、他端が中間ノードＮｍｉｄ２に接続される。容量素子Ｃ１は、電荷の放電・充電を行うことで、ＡＣＤＣコンバータ１０の力率改善に寄与でき、直流電圧Ｖｓｕｂを生成できる。

【0032】

ＤＣＤＣコンバータ２０は、例えばＬＬＣコンバータである。ＤＣＤＣコンバータ２０は、中間ノードＮｍｉｄ１，Ｎｍｉｄ２と出力ノードＮｏｕｔ１，Ｎｏｕｔ２との間に接続される。ＤＣＤＣコンバータ２０は、出力ノードＮｏｕｔ１，Ｎｏｕｔ２を介して電池ＢＴに接続可能である。ＤＣＤＣコンバータ２０は、中間ノードＮｍｉｄ１，Ｎｍｉｄ２とＤＣフィルタ３との間に接続される。ＤＣＤＣコンバータ２０は、入力側（１次側）と出力側（２次側）との絶縁分離を行いつつ直流電力を充電用の直流電力に変換するために、絶縁トランスＴＲが用いられる。

【0033】

ＤＣＤＣコンバータ２０は、例えば、１次側回路２１、絶縁トランスＴＲ、２次側回路２２を有する。１次側回路２１は、複数のスイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４及び容量素子Ｃ１１を含む。絶縁トランスＴＲは、１次巻線Ｌ１１、２次巻線Ｌ１２、コアＣＲ１を含む。２次側回路２２は、複数の整流素子Ｄ１１～Ｄ１４を含む。

【0034】

スイッチング素子ＳＷ１１は、入力ノード２０ａとノード２０ｅとの間に接続される。スイッチング素子ＳＷ１１は、制御回路３０からの制御信号に応じて、入力ノード２０ａとノード２０ｅの間を電気的に接続・遮断させる。スイッチング素子ＳＷ１１は、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタであり、ソースがノード２０ｅに接続され、ドレインが入力ノード２０ａに接続され、ゲートが制御回路３０に接続される。

【0035】

スイッチング素子ＳＷ１１は、制御回路３０からアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオンして入力ノード２０ａとノード２０ｅを電気的に接続する。スイッチング素子ＳＷ１１は、制御回路３０からノンアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオフして入力ノード２０ａとノード２０ｅとを電気的に遮断する。

【0036】

スイッチング素子ＳＷ１２は、入力ノード２０ａとノード２０ｆとの間に接続される。スイッチング素子ＳＷ１２は、制御回路３０からの制御信号に応じて、入力ノード２０ａとノード２０ｆの間を電気的に接続・遮断させる。スイッチング素子ＳＷ１２は、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタであり、ソースがノード２０ｆに接続され、ドレインが入力ノード２０ａに接続され、ゲートが制御回路３０に接続される。

【0037】

スイッチング素子ＳＷ１２は、制御回路３０からアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオンして入力ノード２０ａとノード２０ｆを電気的に接続する。スイッチング素子ＳＷ１２は、制御回路３０からノンアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオフして入力ノード２０ａとノード２０ｆとを電気的に遮断する。

【0038】

スイッチング素子ＳＷ１３は、ノード２０ｅと入力ノード２０ｂとの間に接続される。スイッチング素子ＳＷ１３は、制御回路３０からの制御信号に応じて、ノード２０ｅと入力ノード２０ｂとの間を電気的に接続・遮断させる。スイッチング素子ＳＷ１３は、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタであり、ソースが入力ノード２０ｂに接続され、ドレインがノード２０ｅに接続され、ゲートが制御回路３０に接続される。

【0039】

スイッチング素子ＳＷ１３は、制御回路３０からアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオンしてノード２０ｅと入力ノード２０ｂとを電気的に接続する。スイッチング素子ＳＷ１３は、制御回路３０からノンアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオフしてノード２０ｅと入力ノード２０ｂとを電気的に遮断する。

【0040】

スイッチング素子ＳＷ１４は、ノード２０ｆと入力ノード２０ｂとの間に接続される。スイッチング素子ＳＷ１４は、制御回路３０からの制御信号に応じて、ノード２０ｆと入力ノード２０ｂとの間を電気的に接続・遮断させる。スイッチング素子ＳＷ１４は、例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ型のトランジスタであり、ソースが入力ノード２０ｂに接続され、ドレインがノード２０ｆに接続され、ゲートが制御回路３０に接続される。

【0041】

スイッチング素子ＳＷ１４は、制御回路３０からアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオンしてノード２０ｆと入力ノード２０ｂとを電気的に接続する。スイッチング素子ＳＷ１４は、制御回路３０からノンアクティブレベルの制御信号をゲートで受けた際にオフしてノード２０ｆと入力ノード２０ｂとを電気的に遮断する。

【0042】

なお、各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４がＮチャネルＭＯＳＦＥＴであることを前提にトランジスタの電極をドレイン、ゲート、ソースと記載しているが、各スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４がＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）の場合は、ドレインをコレクタ、ソースをエミッタと読み替えることができる。

【0043】

容量素子Ｃ１１は、ノード２０ｅと１次巻線Ｌ１１との間に接続される。容量素子Ｃ１１は、一端がノード２０ｅに接続され、他端が１次巻線Ｌ１１の一端に接続される。容量素子Ｃ１１は、１次巻線Ｌ１１とともに共振動作を行うことで、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４によるスイッチング損失を低減できる。

【0044】

絶縁トランスＴＲにおいて、１次巻線Ｌ１１は、２次巻線Ｌ１２から電気的に絶縁され、コアＣＲ１を介して２次巻線Ｌ１２に磁気的に結合される。絶縁トランスＴＲは、フライバック型で構成され得る。図１に●で示すように、コアＣＲ１内の磁力線が通る経路に対して、１次巻線Ｌ１１と２次巻線Ｌ１２とは、互いに逆方向に巻き回されている。絶縁トランスＴＲは、１次巻線Ｌ１１は、２次巻線Ｌ１２が互いに磁気的に結合されていれば、コアＣＲ１が省略された構成であってもよい。

【0045】

１次巻線Ｌ１１は、一端が容量素子Ｃ１１を介してノード２０ｅに接続され、他端がノード２０ｆに接続される。２次巻線Ｌ１２は、一端がノード２０ｇに接続され、他端がノード２０ｈに接続される。

【0046】

整流素子Ｄ１１は、ノード２０ｇから出力ノード２０ｃに向かう方向に整流する。整流素子Ｄ１１は、例えばダイオードであり、アノードがノード２０ｇに接続され、カソードが出力ノード２０ｃに接続される。

【0047】

整流素子Ｄ１２は、ノード２０ｆから出力ノード２０ｃに向かう方向に整流する。整流素子Ｄ１２は、例えばダイオードであり、アノードがノード２０ｆに接続され、カソードが出力ノード２０ｃに接続される。

【0048】

整流素子Ｄ１３は、出力ノード２０ｄからノード２０ｇに向かう方向に整流する。整流素子Ｄ１３は、例えばダイオードであり、アノードが出力ノード１０ｄに接続され、カソードがノード２０ｇに接続される。

【0049】

整流素子Ｄ１４は、出力ノード２０ｄからノード２０ｈに向かう方向に整流する。整流素子Ｄ１４は、例えばダイオードであり、アノードが出力ノード２０ｄに接続され、カソードがノード２０ｈに接続される。

【0050】

ＤＣフィルタ３は、ＤＣＤＣコンバータ２０と出力ノードＮｏｕｔ１，Ｎｏｕｔ２との間に接続される。ＤＣフィルタ３は、一端がＤＣＤＣコンバータ２０と出力ノードＮｏｕｔ１との間に接続され、他端がＤＣＤＣコンバータ２０と出力ノードＮｏｕｔ２との間に接続される。ＤＣフィルタ３２は、ＤＣフィルタ３から供給された直流電力に対してフィルタ処理を施して電池ＢＴへ供給する。これにより、ＤＣフィルタ３は、直流電力に含まれるノイズを低減して電池ＢＴへ供給することができる。

【0051】

電圧センサＶＳ１は、充電システム１の入力電圧Ｖｉｎを検知する。電圧センサＶＳ１は、入力ノード１０ａ及び入力ノード１０ｂの間の電圧を入力電圧Ｖｉｎとして検知する。電圧センサＶＳ１は、検知された入力電圧Ｖｉｎを制御回路３０へ供給する。

【0052】

電圧センサＶＳ２は、充電システム１の出力電圧Ｖｏｕｔを検知する。電圧センサＶＳ２は、出力ノード２０ｃ及び出力ノード２０ｄの間の電圧を出力電圧Ｖｏｕｔとして検知する。電圧センサＶＳ２は、検知された出力電圧Ｖｏｕｔを制御回路３０へ供給する。

【0053】

電圧センサＶＳ３は、充電システム１の中間電圧Ｖｓｕｂを検知する。電圧センサＶＳ３は、中間ノードＮｍｉｄ１及び中間ノードＮｍｉｄ２の間の電圧を中間電圧Ｖｓｕｂとして検知する。電圧センサＶＳ３は、検知された中間電圧Ｖｓｕｂを制御回路３０へ供給する。

【0054】

電流センサＣＳ１は、充電システム１の入力電流Ｉｉｎを検知する。電流センサＣＳ１は、入力ノードＮｉｎ１及び入力ノード１０ａの間に流れる電流を入力電流Ｉｉｎとして検知する。電流センサＣＳ１は、検知された入力電流Ｉｉｎを制御回路３０へ供給する。

【0055】

電流センサＣＳ２は、充電システム１の出力電流Ｉｏｕｔを検知する。電流センサＣＳ２は、出力ノード２０ｃ及び出力ノードＮｏｕｔ１の間に流れる電流を出力電流Ｉｏｕｔとして検知する。電流センサＣＳ２は、検知された出力電流Ｉｏｕｔを制御回路３０へ供給する。

【0056】

ここで、各スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４は、電力損失に関連した特性が温度依存性を有する。例えば、各スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４のオン抵抗は、図２に示すように環境温度に応じて変化し得る。図２は、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４のオン抵抗の温度依存性を示す図である。図２では、各スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４のオン抵抗の温度依存性として、環境温度が高くなるほどオン抵抗が高くなる傾向が例示されている。

【0057】

そのため、温度センサＴＳ１は、充電システム１の環境温度を検知する。温度センサＴＳ１は、充電システム１の環境温度として、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４の付近の温度を検知してもよい。例えば、温度センサＴＳ１は、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４が実装される基板に搭載されてもよいし、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４がパッケージで封止される場合にそのパッケージの表面に貼付されてもよい。

【0058】

温度センサＴＳ１は、１つでもよいし、複数でもよい。例えば、１つの温度センサＴＳ１は、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４が実装される基板に搭載されてもよいし、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４のいずれかのパッケージの表面に貼付されてもよい。複数の温度センサＴＳ１は、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４が実装される基板の複数個所に分散配置されてもよいし、複数のスイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４のそれぞれの表面に貼付されてもよい。

【0059】

制御回路３０は、ＡＣＤＣコンバータ１０の入力電力に関連した第１のパラメータとＤＣＤＣコンバータ２０の出力電力に関連した第２のパラメータとに加えて、環境温度に関連した第３のパラメータを取得する。充電システム１は、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータとに応じて、ＡＣＤＣコンバータ１０の損失とＤＣＤＣコンバータ２０の損失との和が現在の損失の和より小さくなるように中間ノードＮｍｉｄ１，Ｎｍｉｄ２の電圧Ｖｓｕｂを制御する。すなわち、制御回路３０は、中間ノードＮｍｉｄ１，Ｎｍｉｄ２の電圧Ｖｓｕｂの目標値を求める。充電システム１は、中間ノードＮｍｉｄ１，Ｎｍｉｄ２の電圧Ｖｓｕｂがその求められた目標値になるようにＡＣＤＣコンバータ１０におけるスイッチング素子を制御する。これにより、充電システム１は、電力損失を抑制でき、交流電力から直流電力への変換と直流電力から他の直流電力への変換とを効率よく行うことができる。

【0060】

例えば、制御回路３０は、図３に示すように構成され得る。図３は、制御回路３０の機能構成を示す図である。図３に示す各機能構成は、ソフトウェア的に実装されてもよいし、ハードウェア的に実装されてもよいし、一部がソフトウェア的に実装され残りがハードウェア的に実装されてもよい。

【0061】

制御回路３０は、第１のパラメータ取得部３１、第２のパラメータ取得部３２、第３のパラメータ取得部３３、目標電圧決定部３５、第１の制御部３６、及び第２の制御部３７を有する。

【0062】

第１のパラメータ取得部３１は、第１のパラメータを取得する。第１のパラメータは、ＡＣＤＣコンバータ１０の入力電力に関連したパラメータである。第１のパラメータは、ＡＣＤＣコンバータ１０の入力電圧Ｖｉｎでもよいし、ＡＣＤＣコンバータ１０の入力電流Ｉｉｎでもよいし、ＡＣＤＣコンバータ１０の入力電力（＝Ｖｉｎの実効値×Ｉｉｎの実効値）でもよい。

【0063】

第２のパラメータ取得部３２は、第２のパラメータを取得する。第２のパラメータは、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電力に関連したパラメータである。第２のパラメータは、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖｏｕｔでもよいし、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電流Ｉｏｕｔでもよいし、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電力（＝Ｖｏｕｔの実効値×Ｉｏｕｔの実効値）でもよい。

【0064】

第３のパラメータ取得部３３は、第３のパラメータを取得する。第３のパラメータは、環境温度に関連したパラメータである。第３のパラメータは、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４付近の温度でもよい。

【0065】

記憶部３４は、対応情報３４１を記憶する。対応情報３４１は、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータと損失の和と中間ノードの電圧Ｖｓｕｂとが中間ノードの複数の電圧値について対応付けられている。対応情報３４１は、テーブル形式で実装されてもよいし、数式の形式で実装されてもよい。

【0066】

例えば、記憶部３４は、図４に示すような対応情報３４１を有してもよい。図４は、対応情報３４１のデータ構造を示す図である。図４では、第１のパラメータがＡＣＤＣコンバータ１０の入力電圧Ｖｉｎであり、第２のパラメータがＤＣＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖｏｕｔであり、第３のパラメータがスイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４付近の温度Ｔである場合が例示される。図４では、対応情報３４１が階層構造を有する情報として例示される。すなわち、同じ温度Ｔの情報が行方向に並ぶとともに異なる複数の温度Ｔについて列方向に配列される。同じ電圧Ｖｓｕｂの電圧値の情報が列方向に並ぶとともに異なる複数の電圧値について行方向に配列される。温度Ｔ及び電圧Ｖｓｕｂの組み合わせで特定される四角で囲われた領域では、同じ入力電圧Ｖｉｎに対応する電力損失の情報が行方向に並ぶとともに異なる複数の入力電圧Ｖｉｎについて列方向に配列される。同じ出力電圧Ｖｏｕｔに対応する電力損失の情報が列方向に並ぶとともに異なる複数の出力電圧Ｖｏｕｔについて行方向に配列される。電力損失の情報は、予め、各条件について、ＡＣＤＣコンバータ１０の電力損失とＤＣＤＣコンバータ２０の電力損失との和が実験的に求められ記録されたものである。

【0067】

なお、対応情報３４１のデータ構造は図４に示す構造に限定されず、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータと損失の和と中間ノードの電圧Ｖｓｕｂとが中間ノードの複数の電圧値について対応付けられた構造であれば他のデータ構造であってもよい。

【0068】

目標電圧決定部３５は、第１のパラメータを第１のパラメータ取得部３１から受け、第２のパラメータを第２のパラメータ取得部３２から受け、第３のパラメータを第３のパラメータ取得部３３から受ける。目標電圧決定部３５は、第１のパラメータと第２のパラメータと第３のパラメータとに応じて、ＡＣＤＣコンバータ１０の損失とＤＣＤＣコンバータ２０の損失との和が現在の損失の和より小さく（例えば、最小に）なるように中間ノードＮｍｉｄ１，Ｎｍｉｄ２の電圧Ｖｓｕｂの目標値を決定する。

【0069】

目標電圧決定部３５は、記憶部３４にアクセスし、対応情報３４１を参照することで、現在におけるＡＣＤＣコンバータ１０の損失とＤＣＤＣコンバータ２０の損失との和（現在の損失の和）を求める。目標電圧決定部３５は、ＡＣＤＣコンバータ１０の損失とＤＣＤＣコンバータ２０の損失との和が現在の損失の和より小さく（例えば、最小に）なるように中間ノードＮｍｉｄ１，Ｎｍｉｄ２の電圧Ｖｓｕｂの目標値を決定してもよい。目標電圧決定部３５は、対応情報３４１における取得された第１のパラメータと取得された第２のパラメータと取得された第３のパラメータとに対応する損失の和が複数存在する場合、複数の損失の和のうち現在の損失の和より小さい（例えば、最小の）損失の和を特定する。目標電圧決定部３５は、特定された損失の和に対応する中間ノードの電圧値を電圧Ｖｓｕｂの目標値として決定する。

【0070】

例えば、入力電圧Ｖｉｎ＝２００Ｖ、出力電圧Ｖｏｕｔ＝３００Ｖ、温度Ｔ＝８０℃である場合、図４に示す対応情報３４１を参照することにより、それぞれ、電圧Ｖｓｕｂ＝４００Ｖ，４１０Ｖ，４２０Ｖに対応する損失の和ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３が特定されるとする。このとき、目標電圧決定部３５は、損失の和ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３の大小を比較する。目標電圧決定部３５は、その比較結果が
ＰＬ１＜ＰＬ２＜ＰＬ３
であり、現在の電圧Ｖｓｕｂ＝４１０Ｖであれば、現在の損失の和がＰＬ２である。この場合、ＰＬ２より小さくなるのがＰＬ１であるので、電圧Ｖｓｕｂの目標値を、損失の和ＰＬ１に対応する４００Ｖに決定する。あるいは、現在の電圧Ｖｓｕｂ＝４２０Ｖであれば、現在の損失の和がＰＬ３である。この場合、ＰＬ３より小さくなるのがＰＬ１，ＰＬ２であるので、電圧Ｖｓｕｂの目標値を、損失の和ＰＬ１に対応する４００Ｖに決定してもよいし、損失の和ＰＬ２に対応する４１０Ｖに決定してもよい。

【0071】

図３に戻り、目標電圧決定部３５は、電圧Ｖｓｕｂの目標値を第１の制御部３６と第２の制御部３７とへそれぞれ供給する。

【0072】

第１の制御部３６は、電圧Ｖｓｕｂの目標値（例えば、４００Ｖ）を目標電圧決定部３５から受ける。第１の制御部３６は、電圧Ｖｓｕｂの目標値に応じてＡＣＤＣコンバータ１０のスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を制御する。第１の制御部３６は、電圧Ｖｓｕｂの目標値に応じた周波数及び／又はパルス幅で変調することなどにより調整されたゲート信号でスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をスイッチング動作させる。これにより、制御回路３０は、ＡＣＤＣコンバータ１０が交流電圧Ｖｉｎを受けて目標値に応じたレベルの直流電圧Ｖｓｕｂを出力するように制御できる。

【0073】

第２の制御部３７は、電圧Ｖｓｕｂの目標値（例えば、４００Ｖ）を目標電圧決定部３５から受ける。第２の制御部３７は、電圧Ｖｓｕｂの目標値に応じてＤＣＤＣコンバータ２０のスイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４を制御する。第２の制御部３７は、電圧Ｖｓｕｂの目標値に応じた周波数及び／又はパルス幅で変調することなどにより調整されたゲート信号でスイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４をスイッチング動作させる。これにより、制御回路３０は、ＤＣＤＣコンバータ２０が目標値に応じたレベルの直流電圧Ｖｓｕｂを受けて充電用の直流電圧Ｖｏｕｔを出力するように制御できる。

【0074】

以上のように、充電システム１において、制御回路３０は、入力電力Ｖｉｎに関連した第１のパラメータと出力電力Ｖｏｕｔに関連した第２のパラメータと環境温度Ｔに関連した第３のパラメータとに応じて、ＡＣＤＣコンバータ１０の損失とＤＣＤＣコンバータ２０の損失との和が現在の損失の和より小さく（例えば、最小に）なるように中間ノードの電圧Ｖｓｕｂを制御する。すなわち、制御回路３０は、中間ノードの電圧Ｖｓｕｂの目標値を決定する。制御回路３０は、中間ノードの電圧Ｖｓｕｂがその目標値になるようにＡＣＤＣコンバータ１０におけるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２を制御する。これにより、充電システム１は、電力損失を抑制でき、交流電力から直流電力への変換と直流電力から他の直流電力への変換とを効率よく行うことができる。したがって、充電システム１における放熱部材を減らすことができ、充電システム１を低コスト化・小型化できる。

【0075】

なお、基本的にパラメータは多い方が高精度になることを考慮し、制御回路３０は、第１のパラメータとして、ＡＣＤＣコンバータ１０の入力電力、入力電圧、入力電流の内の２以上を取得してもよい。制御回路３０は、第２のパラメータとして、ＤＣＤＣコンバータ２０の出力電力、出力電圧、出力電流の内の２以上を取得してもよい。これに応じて、対応情報３４１をさらに階層化してもよい。あるいは、パラメータが増大するとテーブルが大きくなり制御回路３０の容量が不足する場合、これらデータを用いた近似式を制御回路３０に与え、観測値を使った演算で電圧Ｖｂｕｓを導いても良い。

【0076】

また、温度センサＴＳ１は、充電システム１の環境温度として、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４の付近の温度に代えて、又は、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４の付近の温度に加えて、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２付近の温度を検知してもよい。

【0077】

あるいは、充電システム１ｉの環境温度として、電力損失に関連した特性が温度依存性を有する他の素子付近の温度がさらに考慮されてもよい。

【0078】

例えば、整流素子Ｄ５，Ｄ６の電圧電流特性は、図５に示すように環境温度に応じて変化し得る。図５は、整流素子Ｄ１～Ｄ４の電圧電流特性の温度依存性を示す図である。図５では、温度がＴ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４と高くなるにしたがって、整流素子Ｄ１～Ｄ４の順方向電圧・順方向電流の特性が図５中の左上にシフトしていく傾向が例示されている。すなわち、温度がＴ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４と高くなるにしたがって、整流素子Ｄ１～Ｄ４の「オン抵抗」＝「順方向電圧」／「順方向電流」が低くなっていき且つ順方向電圧が小さくなっていく傾向が例示されている。

【0079】

絶縁トランスＴＲのコアＣＲ１の損失は、図６に示すように環境温度に応じて変化し得る。図６は、絶縁トランスＴＲのコア損失の温度依存性を示す図である。絶縁トランスＴＲは、１次巻線Ｌ１１で電気エネルギーを磁気エネルギーに変換し、磁気エネルギーをコアＣＲ１経由で２次巻線Ｌ１２へ伝達し、２次巻線Ｌ１２で磁気エネルギーから電気エネルギーに変換する。磁気エネルギーがコアＣＲ１内を伝達される際にエネルギーの損失が発生する。図６では、複数の異なるコア材について温度依存性が示されている。ピッチの大きい点線で示されるコア材では、温度が高くなるにしたがってコア損失が小さくなっていく傾向が例示されている。ピッチの小さい点線、一点鎖線、二点鎖線で示されるコア材では、それぞれ、温度が高くなるにしたがって、コア損失がいったん小さくなっていくが途中から大きくなっていく傾向が例示されている。複数の異なるコア材の間で、コア損失が極小となる温度が互に異なっている。なお、各コア材の損失は、１次巻線Ｌ１１に印加される電圧を下げることで抑えることができる。

【0080】

実施形態の第１の変形例として、図２、図５、図６に示す温度依存性を考慮し、図７に示すように、充電システム１ｉは、温度センサＴＳ２，ＴＳ３をさらに有してもよい。図７は、実施形態の第１の変形例に係る充電システム１ｉの構成を示す回路図である。温度センサＴＳ２は、充電システム１ｉの環境温度として、整流素子Ｄ５，Ｄ６付近の温度を検知してもよい。温度センサＴＳ３は、充電システム１ｉの環境温度として、絶縁トランスＴＲのコアＣＲ１付近の温度を検知してもよい。

【0081】

このとき、制御回路３０ｉにおける第３のパラメータ取得部３３は、各温度センサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３で検知された温度を重みづけ平均して環境温度を求めてもよい。例えば、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４付近の温度の電力損失への影響度をＷ１とし、整流素子Ｄ１～Ｄ４付近の温度の電力損失への影響度をＷ２とし、絶縁トランスＴＲのコアＣＲ１付近の温度の電力損失への影響度をＷ３とする。温度センサＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３で検知された温度を、それぞれ、ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３とすると、第３のパラメータ取得部３３は、次の数式１で環境温度Ｔを第３のパラメータとして求めることができる。
Ｔ＝（Ｗ１×ＴＳ１＋Ｗ２×ＴＳ２＋Ｗ３×ＴＳ３）／（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）・・・数式１

【0082】

このように、制御回路３０ｉは、複数の素子付近の温度を考慮して、ＡＣＤＣコンバータ１０の損失とＤＣＤＣコンバータ２０の損失との和が現在の損失の和より小さく（例えば、最小に）なるように中間ノードＮｍｉｄ１，Ｎｍｉｄ２の電圧Ｖｓｕｂを制御することができる。これにより、ＡＣＤＣコンバータ１０の損失とＤＣＤＣコンバータ２０の損失との和が現在の損失の和より小さく（例えば、最小に）なるような電圧Ｖｓｕｂの制御をさらに高精度に実行できる。

【0083】

なお、温度センサＴＳ１は、充電システム１ｉの環境温度として、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４の付近の温度に代えて、又は、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４の付近の温度に加えて、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２付近の温度を検知してもよい。温度センサＴＳ２は、充電システム１ｉの環境温度として、整流素子Ｄ５，Ｄ６付近の温度に代えて、又は、整流素子Ｄ５，Ｄ６付近の温度に加えて、整流素子Ｄ１～Ｄ４，Ｄ１１～Ｄ１４付近の温度を検知してもよい。

【0084】

あるいは、実施形態の第２の変形例として、充電システム１ｊは、第１のパラメータと第２のパラメータとを監視してシステム効率を演算し、動的に、効率が最大となるよう電圧Ｖｂｕｓを制御してもよい。すなわち、回路状態により、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０の動作（主にデューティ比制御）を調整して電圧Ｖｂｕｓを制御してもよい。

【0085】

例えば、ＡＣＤＣコンバータ１０の後段のＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、Ｖｂｕｓと出力の蓄電池ＢＴの電圧、充電したい出力電流（負荷条件）により、一意に動作条件（周波数又はデューティ比）が決まる。このため、山登り法のように、直前の効率と次のタイミングの効率とを比較し、その大小関係により最大効率に近づいている状態か否かを判定し、効率が高くなる方向へスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の動作条件（例えば、周波数又はデューティ比）を調整してもよい。

【0086】

充電システム１ｊは、図８に示すように、充電システム１（図１参照）に対して温度センサＴＳ１が省略されている。図８は、実施形態の第２の変形例に係る充電システム１ｊの構成を示す回路図である。制御回路３０ｊは、第１のパラメータと第２のパラメータとに応じて電力効率を求め、求められる電力効率が高くなる方向にＡＣＤＣコンバータ１０の動作を制御する。制御回路３０ｊは、第１のタイミングで求められる電力効率と第２のタイミングで求められる電力効率とを比較する。制御回路３０ｊは、比較結果に応じて電力効率が高くなる方向を判定する。制御回路３０ｊは、判定された方向に電圧Ｖｂｕｓを制御する。すなわち、制御回路３０ｊは、求められる電力効率が高くなる方向にＡＣＤＣコンバータ１０におけるスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の動作条件（例えば、周波数又はパルス幅）を制御する。

【0087】

制御回路３０ｊは、図９に示すように構成され得る。図９は、実施形態の第２の変形例における制御回路３０ｊの機能構成を示す図である。制御回路３０ｊは、記憶部３４及び目標電圧決定部３５（図３参照）に代えて、システム効率演算部４１ｊ、記憶部４２ｊ、判定部４３ｊを有し、第３のパラメータ取得部３３が省略される。

【0088】

第１のパラメータ取得部３１は、電流センサＣＳ１から入力電流Ｉｉｎを取得し、電圧センサＶＳ１から入力電圧Ｖｉｎを取得する。第１のパラメータ取得部３１は、第１のパラメータとして、入力電力ＰＷｉｎを次の数式２により求めることができる。
ＰＷｉｎ＝Ｉｉｎ×Ｖｉｎ・・・数式２

【0089】

第２のパラメータ取得部３２は、電流センサＣＳ２から出力電流Ｉｏｕｔを取得し、電圧センサＶＳ２から出力電圧Ｖｏｕｔを取得する。第２のパラメータ取得部３２は、第２のパラメータとして、出力電力ＰＷｏｕｔを次の数式３により求めることができる。
ＰＷｏｕｔ＝Ｉｏｕｔ×Ｖｏｕｔ・・・数式３

【0090】

数式２、数式３で第１のパラメータ、第２のパラメータがそれぞれ求められると、システム効率演算部４１ｊは、充電システム１ｊの電力効率Ｒを次の数式４により求めることができる。
Ｒ＝（ＰＷｏｕｔ）／（ＰＷｉｎ）・・・数式４

【0091】

記憶部４２ｊは、求められた電力効率Ｒをそのタイミングと関連付けて格納する。判定部４３ｊは、第１のタイミングで求められる電力効率と第２のタイミングで求められる電力効率とを比較する。判定部４３ｊは、比較結果に応じて、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の動作条件（例えば、周波数又はパルス幅）とスイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件（例えば、周波数又はパルス幅）とのそれぞれについて、電力効率が高くなる方向を判定する。判定部４３ｊは、判定結果を第１の制御部３６と第２の制御部３７とへそれぞれ供給する。これに応じて、第１の制御部３６は、電力効率が高くなる方向へ動作条件を調整して、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をスイッチング動作させる。第２の制御部３７は、電力効率が高くなる方向へ動作条件を調整して、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４をスイッチング動作させる。

【0092】

例えば、制御回路３０ｊは、図１０に示すように、山登り法で、電力効率Ｒの最大点を探索してもよい。図１０は、実施形態の第２の変形例における制御回路３０ｊの動作を示す図である。

【0093】

タイミングｔ１において、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４が動作条件Ｃ１で動作している状態でシステム効率演算部４１ｊにより電力効率Ｒ１が求められ、これらの組み合わせＰ１（Ｃ１，Ｒ１）が記憶部４２ｊに格納される。電力効率Ｒの最大点を探索するために、第１の制御部３６及び第２の制御部３７は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件（例えば、周波数Ｆｓｗ）をＣ１からＣ２に増加する。

【0094】

タイミングｔ２において、スイッチング素子が動作条件Ｃ２で動作している状態でシステム効率演算部４１ｊにより電力効率Ｒ２が求められ、これらの組み合わせＰ２（Ｃ２，Ｒ２）が記憶部４２ｊに格納される。判定部４３ｊは、電力効率Ｒ１，Ｒ２を比較する。比較結果が
Ｒ１＜Ｒ２
であれば、判定部４３ｊは、動作条件の増加方向の変更Ｃ１→Ｃ２が電力効率の高くなる方向の変更であると判定する。これに応じて、第１の制御部３６及び第２の制御部３７は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件をＣ２からＣ３に増加する。

【0095】

タイミングｔ３において、スイッチング素子が動作条件Ｃ３で動作している状態でシステム効率演算部４１ｊにより電力効率Ｒ３が求められ、これらの組み合わせＰ３（Ｃ３，Ｒ３）が記憶部４２ｊに格納される。判定部４３ｊは、電力効率Ｒ２，Ｒ３を比較する。比較結果が
Ｒ２＜Ｒ３
であれば、判定部４３ｊは、動作条件の増加方向の変更Ｃ２→Ｃ３が電力効率の高くなる方向の変更であると判定する。これに応じて、第１の制御部３６及び第２の制御部３７は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件をＣ３からＣ４に増加する。

【0096】

タイミングｔ４において、スイッチング素子が動作条件Ｃ４で動作している状態でシステム効率演算部４１ｊにより電力効率Ｒ４が求められ、これらの組み合わせＰ４（Ｃ４，Ｒ４）が記憶部４２ｊに格納される。判定部４３ｊは、電力効率Ｒ３，Ｒ４を比較する。比較結果が
Ｒ３＞Ｒ４
であれば、判定部４３ｊは、動作条件の増加方向の変更Ｃ３→Ｃ４が電力効率の低くなる方向の変更であると判定する。これに応じて、第１の制御部３６及び第２の制御部３７は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件をＣ４からＣ３に戻す。これに応じて、第１の制御部３６及び第２の制御部３７は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件をＣ４からＣ３に戻す。これにより、制御回路３０ｊは、動作条件Ｃ３を最大電力効率付近の動作条件であるとして、探索を終了する。

【0097】

このように、制御回路３０ｊは、第１のパラメータ及び第２のパラメータに応じて逐次的に電力効率を求め、電力効率が大きく（例えば、最大に）なるように探索しながら電圧Ｖｂｕｓの制御を行う。これにより、動的な変化に対応でき、リアルタイム的に電力効率を向上できる。

【0098】

なお、制御回路３０ｊは、回路動作中も逐次（例えば、所定周期ごとに）電力効率を計算し、探索を行ってもよい。

【0099】

また、電力効率を大きく（例えば、最大に）する範囲は、充電システム１ｊ全体に限定されない。例えば、制御回路３０ｊは、ＤＣＤＣコンバータ２０の効率が大きく（例えば、最大に）なるよう、山登り法等による探索を行ってもよい。

【0100】

あるいは、実施形態の第３の変形例として、充電システム１ｋは、第１のパラメータ及び第２のパラメータを監視してシステム効率を演算し、第３のパラメータを考慮しながら、動的に、効率が大きく（例えば、最大と）なるよう電圧Ｖｂｕｓを制御してもよい。この場合、制御回路３０ｋは、図１１に示すように構成され得る。図１１は、実施形態の第３の変形例における制御回路３０ｋの機能構成を示す図である。制御回路３０ｋは、記憶部３４及び目標電圧決定部３５（図３参照）に代えて、システム効率演算部４１ｊ、記憶部４２ｊ、判定部４３ｊを有する。

【0101】

システム効率演算部４１ｊの動作は、制御回路３０ｋのシステム効率演算部４１ｊの動作と同様である。記憶部４２ｊは、電力効率Ｒ及び環境温度Ｔをそのタイミングと関連付けて格納する。判定部４３ｊは、第１のタイミングで求められる電力効率と第２のタイミングで求められる電力効率とを比較する。判定部４３ｊは、比較結果と第３のパラメータとに応じて、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２の動作条件（例えば、周波数又はパルス幅）とスイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件（例えば、周波数又はパルス幅）とのそれぞれについて、電力効率が高くなる方向を判定する。判定部４３ｊは、判定結果を第１の制御部３６と第２の制御部３７とへそれぞれ供給する。これに応じて、第１の制御部３６は、電力効率が高くなる方向へ動作条件を調整して、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をスイッチング動作させる。第２の制御部３７は、電力効率が高くなる方向へ動作条件を調整して、スイッチング素子ＳＷ１１～ＳＷ１４をスイッチング動作させる。

【0102】

例えば、制御回路３０ｋは、図１２に示すように、山登り法で、電力効率Ｒの最大点を探索してもよい。図１２は、実施形態の第３の変形例における制御回路３０ｋの動作を示す図である。

【0103】

タイミングｔ１１において、環境温度Ｔ１１のもと、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４が動作条件Ｃ１１で動作している状態でシステム効率演算部４１ｊにより電力効率Ｒ１１が求められ、これらの組み合わせＰ１１（Ｔ１１，Ｃ１１，Ｒ１１）が記憶部４２ｊに格納される。電力効率Ｒの最大点を探索するために、第１の制御部３６及び第２の制御部３７は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件（例えば、周波数Ｆｓｗ）をＣ１１からＣ１２に増加する。

【0104】

タイミングｔ１２において、スイッチング素子が動作条件Ｃ１２で動作している状態でシステム効率演算部４１ｊにより電力効率Ｒ１２が求められ、これらの組み合わせＰ１２（Ｔ１２，Ｃ１２，Ｒ１２）が記憶部４２ｊに格納される。判定部４３ｊは、電力効率Ｒ１１，Ｒ１２を比較する。比較結果が
Ｒ１１＜Ｒ１２
であれば、判定部４３ｊは、環境温度Ｔ１１を考慮しながら、動作条件の増加方向の変更Ｃ１１→Ｃ１２が電力効率の高くなる方向の変更であると判定する。これに応じて、第１の制御部３６及び第２の制御部３７は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件をＣ１２からＣ１３に増加する。

【0105】

タイミングｔ１３において、スイッチング素子が動作条件Ｃ１３で動作している状態でシステム効率演算部４１ｊにより電力効率Ｒ１３が求められ、これらの組み合わせＰ１３（Ｔ１３，Ｃ１３，Ｒ１３）が記憶部４２ｊに格納される。判定部４３ｊは、電力効率Ｒ１２，Ｒ１３を比較する。比較結果が
Ｒ１２＜Ｒ１３
であれば、判定部４３ｊは、環境温度Ｔ１１を考慮しながら、動作条件の増加方向の変更Ｃ１２→Ｃ１３が電力効率の高くなる方向の変更であると判定する。これに応じて、第１の制御部３６及び第２の制御部３７は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件をＣ１３からＣ１４に増加する。

【0106】

タイミングｔ１４において、スイッチング素子が動作条件Ｃ１４で動作している状態でシステム効率演算部４１ｊにより電力効率Ｒ１４が求められ、これらの組み合わせＰ１４（Ｔ１４，Ｃ１４，Ｒ１４）が記憶部４２ｊに格納される。判定部４３ｊは、電力効率Ｒ１３，Ｒ１４を比較する。比較結果が
Ｒ１３＞Ｒ１４
であれば、判定部４３ｊは、動作条件の増加方向の変更Ｃ１３→Ｃ１４が電力効率の低くなる方向の変更であると判定する。これに応じて、第１の制御部３６及び第２の制御部３７は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件をＣ１４からＣ１３に戻す。これに応じて、第１の制御部３６及び第２の制御部３７は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ１１～ＳＷ１４の動作条件をＣ１４からＣ１３に戻す。これにより、制御回路３０ｋは、動作条件Ｃ１３を最大電力効率付近の動作条件であるとして、探索を終了する。

【0107】

このように、制御回路３０ｋは、第１のパラメータ及び第２のパラメータに加えて第３のパラメータに応じて逐次的に電力効率を求め、電力効率が大きく（例えば、最大に）なるように探索しながら電圧Ｖｂｕｓの制御を行う。これにより、動的な変化にさらに適切に対応でき、リアルタイム的に電力効率をさらに向上できる。

【0108】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0109】

１，１ｉ，１ｊ，１ｋ 充電システム
１０ ＡＣＤＣコンバータ
２０ ＤＣＤＣコンバータ
３０，３０ｉ，３０ｊ，３０ｋ 制御回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】