[发明专利]功率因数改善电路的控制装置、充电装置

说明书

技术领域

本发明涉及使输入电流的波形接近输入电压的波形来改善功率因数的功率因数改善电路的控制技术。

背景技术

在电动汽车或混合动力汽车中，安装有作为行驶用电机的驱动源的高压电池，设置有用于对该电池充电的充电装置（例如，参照专利文献1、2）。在这样的充电装置中，通常具有功率因数改善电路（以下，记作PFC（Power Factor Correction）电路）。

图18示出PFC电路的一例。PFC电路60是由电感器L3、二极管D5、电容器C1和开关元件Q3构成的公知的电路。开关元件Q3例如由MOS-FET构成，根据控制部70的脉冲信号进行导通/断开而进行开关动作。通过该开关动作，生成与电压波形（正弦波）为相似形状的电流波形，通过使电流波形接近正弦波来改善功率因数。此外，此时，通过电感器L3和二极管D5，进行电压的升压（或降压）和交流-直流转换。

在上述PFC电路60中，控制部70控制开关元件Q3的导通/断开，以输出预定的电压。因此，控制部70通过电压检测电路（省略图示）和电流检测电路（省略图示）分别检测PFC电路60的输入电压和输入电流，并根据这些检测值控制开关元件Q3。此处，PFC电路60的输入侧例如为100～200V的高电压，与此相对，控制部70侧例如为5V的低电压。因此，为了不使高电压侧的电流错误地流到控制部70侧，需要使检测输入电压的电压检测电路与控制部70之间电绝缘。因此，需要绝缘放大器等部件，进而还需要确保绝缘距离，因而妨碍了小型化/低成本化。

专利文献1：日本特开2009-247101号公报

专利文献2：日本特开2010-88150号公报

发明内容

本发明的课题在于提供如下功率因数改善电路的控制装置：即使不设置检测输入电压的电压检测电路，也能够进行期望的动作。

本发明的功率因数改善电路的控制装置具有：功率因数改善电路，其与交流电源连接，通过开关元件的导通/断开动作，使来自交流电源的输入电流的波形接近正弦波来进行功率因数的改善；以及控制部，其控制功率因数改善电路的动作。功率因数改善电路具有检测输入电流的电流检测电路和检测该功率因数改善电路的输出电压的电压检测电路。控制部在功率因数改善电路启动时，使开关元件固定为导通状态，在该状态下，根据电流检测电路的输出，分析从交流电源流过开关元件的输入电流的波形，并根据其分析结果进行确定功率因数改善电路的输入电压的初始化处理。此外，在执行了初始化处理后，控制部根据所确定的输入电压、由电流检测电路检测出的输入电流和由电压检测电路检测出的输出电压，控制开关元件的导通/断开动作。

在本发明中，在功率因数改善电路启动时，控制部进行输入电流的波形分析，根据该分析结果确定输入电压，并根据该输入电压进行功率因数改善电路的控制。因此，即使不设置检测输入电压的电压检测电路，也能够利用原本具有的输入电流检测电路来确定输入电压，进行期望的功率因数改善动作。因此，不需要确保以往那样的绝缘放大器等部件和绝缘距离。

在本发明中，也可以是，控制部在进行输入电流的波形分析时，针对输入电压，确定电压电平、频率以及与正弦波同步的基准定时。并且，除此以外，还可以确定与正弦波的正负同步的符号判定基准。

在本发明中，也可以是，控制部在确定基准定时的时候，在确定了商用频率之后，确定正弦波的开始时刻。

在本发明中，也可以是，控制部构成为具有：电压相位补偿部，其将功率因数改善电路的当前输出电压与目标电压进行比较，根据其偏差进行电压的相位补偿；乘法器，其根据该电压相位补偿部的输出和输入电压，进行正弦波的成形；电流相位补偿部，其将功率因数改善电路的当前输入电流与乘法器的输出进行比较，根据其偏差进行电流的相位补偿；以及脉冲调制器，其生成具有与该电流相位补偿部的输出对应的占空比的PWM信号，并将该PWM信号输出到开关元件。

在本发明中，控制部可以在一定条件下更新确定出的基准定时。例如，可以根据电流检测电路的输出，监视输入电流的波形，在该电流波形存在相位超前或相位滞后的情况下，通过校正相位偏差来更新基准定时。

在本发明中，也可以是，替代根据输入电流波形的分析结果来确定输入电压，控制部根据输出电压波形的分析结果来确定输入电压。

本发明的充电装置由上述功率因数改善电路的控制装置、以及对从功率因数改善电路输出的电压进行直流-直流转换而生成充电用的直流电压的直流-直流转换器构成。