JP2019170124A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部電源から供給される電力より高い充電電力を要求する車両と外部電源から供給される電力以下の充電電力を要求する車両とが混在しても一の充電装置によってそれらの車両の蓄電装置を急速充電できること。【解決手段】車両３に搭載されている車両側バッテリを充電する充電装置１であって、商用電源２から供給される交流電力を直流電力に変換する変換器２２と、直流電力を供給する蓄電装置１２と、充電情報を取得する取得部（充電コネクタ１３、及び、第１の充電器１０の制御部２３の通信部）と、制御部２３（第１の充電器１０の制御部２３）と、を備え、変換器２２と蓄電装置１２とが接続形態を切り替え可能に接続されており、制御部２３は、取得部によって取得された充電情報に応じて変換器２２と蓄電装置１２との接続形態を切り替えることにより、充電装置１の出力電力を商用電源２から供給される電力以下の出力電力又は商用電源２から供給される電力より高い出力電力に切り替える。【選択図】図１

Description

本明細書で開示する技術は、車両に搭載されている車両駆動用の蓄電装置を充電する充電装置に関する。

電気自動車やプラグインハイブリッド自動車などの車両に搭載されている車両駆動用の電気モータに電力を供給する蓄電装置（以下、車両駆動用の蓄電装置という）は長距離走行を可能にするために大容量化が求められている。このため、車両駆動用の蓄電装置を充電する充電装置も大容量化した蓄電装置を急速充電するために高い出力電力が求められている。

充電装置の出力電力を高くする方法としては、充電装置に電力を供給する商用電源（外部電源）の契約形態を変更してより大きな電力を受電（高圧受電）する方法が考えられる。しかしながら、そのようにすると契約料金が上昇する上、大きな電力を受電するための設備（インフラ）が必要であり、コストの面で難しい。

このため、従来、内部に蓄電装置（以下、内部電源という）を備え、充電器と内部電源とを直列に接続することによってコストの上昇を抑制しつつ急速充電する充電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
具体的には、特許文献１に記載の急速充電装置は、第１直流電源器、第２直流電源器、及び、設備用蓄電装置を備えている（同文献の実施の形態３）。当該急速充電装置は電気自動車に搭載されている動力用蓄電装置を充電しないときに第１直流電源器によって設備用蓄電装置を充電し、動力用蓄電装置を充電するときは第２直流電源器と設備用蓄電池とを直列に接続することによって急速充電する。

特開２０１２−３９８６４号公報

将来的には多くの車両が高い充電電力（商用電源から供給される電力より高い充電電力）を要求すると予想されるが、今後しばらくの間は高い充電電力を要求する車両と高い充電電力を要求しない車両とが混在することが考えられる。しかしながら、従来はこれらの車両が混在することについて十分に検討されていなかった。

本明細書では、外部電源から供給される電力より高い充電電力を要求する車両と外部電源から供給される電力以下の充電電力を要求する車両とが混在しても一の充電装置によってそれらの車両の蓄電装置を急速充電できる技術を開示する。

車両に搭載されている車両駆動用の蓄電装置を充電する充電装置は、外部電源から供給される交流電力を直流電力に変換する変換器と、直流電力を供給する内部電源と、前記蓄電装置の充電電力に関する情報を取得する取得部と、制御部と、を備え、前記変換器と前記内部電源とが接続形態を切り替え可能に接続されており、前記制御部は、前記取得部によって取得された前記情報に応じて前記変換器と前記内部電源との接続形態を切り替えることにより、当該充電装置の出力電力を前記外部電源から供給される電力以下の出力電力又は前記外部電源から供給される電力より高い出力電力に切り替える。

外部電源から供給される電力より高い充電電力を要求する車両と外部電源から供給される電力以下の充電電力を要求する車両とが混在しても、一つの充電装置によってそれらの車両の蓄電装置を急速充電できる。

実施形態に係る充電装置の電気的構成を示すブロック図（第１の接続形態） 第１の充電器の電気的構成を示すブロック図 蓄電装置の電気的構成を示すブロック図 （Ａ）は第１の変換器及び第２の変換器の電流と電圧との関係を示すグラフ、（Ｂ）は蓄電装置の容量と電圧との関係を示すグラフ 第１の接続形態の模式図 充電装置の電気的構成を示すブロック図（第２の接続形態） 第２の接続形態の模式図 充電装置の電気的構成を示すブロック図（第３の接続形態） 第３の接続形態の模式図

（本実施形態の概要）
車両に搭載されている車両駆動用の蓄電装置を充電する充電装置は、外部電源から供給される交流電力を直流電力に変換する変換器と、直流電力を供給する内部電源と、前記蓄電装置の充電電力に関する情報を取得する取得部と、制御部と、を備え、前記変換器と前記内部電源とが接続形態を切り替え可能に接続されており、前記制御部は、前記取得部によって取得された前記情報に応じて前記変換器と前記内部電源との接続形態を切り替えることにより、当該充電装置の出力電力を前記外部電源から供給される電力以下の出力電力又は前記外部電源から供給される電力より高い出力電力に切り替える。

上記の充電装置によると、外部電源から供給される電力より高い充電電力を要求する車両と外部電源から供給される電力以下の充電電力を要求する車両とが混在しても一の充電装置によってそれらの車両の蓄電装置を急速充電できる。このため、車両が要求する充電電力毎に充電装置を用意する場合に比べて充電装置のコストや設置スペースを低減できる。
商用電源などの外部電源から大きな電力を受電することはコストの面で将来的にも難しいと考えられるが、車両が要求する充電電力は車種、時代、あるいは世の中の流れの変化によって高くなっていくことが予想される。すなわち、充電装置への入力電力は変化せず、充電装置の出力電力だけが変化していくことが考えられる。上記の充電装置によると、蓄電装置の数を変更することによって出力電力を変更することが可能であるので、充電装置への入力電力はそのままで出力電力の変化に対応できる。
家庭では事業所などに比べて受電電力が小さい契約形態が一般である。上記の充電装置によると、入力された電力以上の電力を出力できるので、家庭においても従来に比べて容量の大きい蓄電装置を急速充電できる。このため家庭で車両を充電する場合の利便性が向上する。

前記変換器は出力電圧及び出力電流が可変であり、前記制御部は前記情報に応じて前記変換器の出力電圧及び出力電流を制御してもよい。

充電電力が同じであっても車両によって充電電圧や充電電流が異なることがある。上記の充電装置によると、蓄電装置の充電電力に関する情報に応じて変換器の出力電圧及び出力電流を制御するので、車両ごとに適切な電圧値及び電流値の充電電力を供給できる。

当該充電装置は前記変換器として第１の変換器と第２の変換器とを備えており、前記変換器と前記内部電源との接続形態には、前記第２の変換器と前記内部電源とが並列に接続され、それらに対して前記第１の変換器が充電電流の流れ方向の上流側に直列に接続される第１の接続形態と、前記第１の変換器と前記第２の変換器とが並列に接続され、それらに対して前記内部電源が充電電流の流れ方向の下流側に直列に接続される第２の接続形態とがあり、前記制御部は、前記車両が要求する充電電力が前記外部電源から供給される電力以下の場合は前記第１の接続形態に切り替え、前記外部電源から供給される電力より高い場合は前記第２の接続形態に切り替えてもよい。

上記の充電装置によると、車両が要求する充電電力が外部電源から供給される電力以下の場合は第１の接続形態に切り替えることによって車両が要求する充電電力を供給できる。一方、車両が要求する充電電力が外部電源から供給される電力より高い場合は第２の接続形態に切り替えることによって車両が要求する充電電力を供給できる。

前記内部電源は蓄電装置であってもよい。

上記の充電装置によると、内部電源が蓄電装置であるので、第１の接続形態に切り替えられているときに第２の変換器によって内部電源が充電される。このため、第２の接続形態に切り替えたときに内部電源の電圧が低いことによって車両の蓄電装置を急速充電できない可能性を低減できる。

前記制御部は、前記第１の接続形態では、前記第２の変換器の出力電圧及び出力電流を一定に制御し、当該充電装置の出力電圧及び出力電流が前記情報に応じた出力電圧及び出力電流となるよう、前記第２の変換器から前記内部電源に流れる電流の変化に応じて前記第１の変換器を制御してもよい。

内部電源の充電が進行すると第２の変換器から内部電源に流れる電流が徐々に減少する。すなわち、第２の変換器の出力電圧及び出力電流を一定にしても、第２の変換器から内部電源に流れる電流は充電の進行に伴って変化する。上記の充電装置によると、第２の変換器から内部電源に流れる電流が変化しても第１の変換器を制御することにより車両に一定の出力電圧及び出力電流を供給できる。

前記制御部は、前記第２の接続形態では、当該充電装置の出力電圧及び出力電流が前記情報に応じた出力電圧及び出力電流となるよう、前記内部電源の電圧の変化に応じて前記第１の変換器及び前記第２の変換器を制御してもよい。

第２の接続形態では内部電源が車両の蓄電装置の充電に用いられるので、内部電源の電圧が放電に伴って徐々に降下する。上記の充電装置によると、内部電源の電圧が変化しても車両に一定の出力電圧及び出力電流を供給できる。

前記変換器と前記内部電源との接続形態には、更に、前記第１の変換器と前記第２の変換器とが並列に接続され、前記内部電源が切り離される第３の接続形態があり、前記制御部は、前記車両が要求する充電電力が前記外部電源から供給される電力以下である場合に、前記車両が要求する充電電圧が前記内部電源の電圧より高い場合は前記第１の接続形態に切り替え、前記内部電源の電圧より低い場合は前記第３の接続形態に切り替えてもよい。

上記の充電装置によると、車両が要求する充電電力が外部電源から供給される電力以下であり、且つ、車両が要求する充電電圧が内部電源の電圧より低い場合は第３の接続形態に切り替えることによって内部電源を切り離すので、内部電源から車両の蓄電装置に放電されることを防止できる。このため、その後に第２の接続形態に切り替えたときに内部電源の電圧が低いことによって車両の蓄電装置を急速充電できない可能性を低減できる。

本明細書によって開示される技術は、装置、方法、これらの装置または方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の種々の態様で実現できる。

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図９によって説明する。

（１）充電装置の構成
図１を参照して、実施形態に係る充電装置１の構成について説明する。充電装置１は例えば充電スタンドや事業所などに備えられ、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車などの車両３に搭載されている図示しない車両駆動用の蓄電装置（以下、車両側バッテリという）を急速充電する。

充電装置１は車両３のＥＣＵから車両側バッテリの充電電力に関する情報（以下、充電情報という）を受信（取得の一例）し、商用電源２（外部電源の一例）から供給される交流電力を充電情報に応じた直流の出力電圧及び出力電流に変換して車両３に出力する。充電情報は、具体的には例えば車両３が要求する充電電圧値及び充電電流値である。充電情報には車両３が要求する充電電力を表す情報が含まれてもよい。

本実施形態では商用電源２の契約形態は３相、２００Ｖ、５０Ｈｚ、５０ｋＷ未満であるとする。車両側バッテリを充電する規格として現在広く普及している規格は充電電力が５０ｋＷ未満であるが、将来的には車両３が５０ｋＷ以上の充電電力を要求することが予想される。このため充電装置１は蓄電装置１２（内部電源の一例）を備えており、商用電源２の契約形態が５０ｋＷ未満であっても蓄電装置１２を用いることによって５０ｋＷ以上の電力を出力できる。上述した契約形態は一例である。契約形態は上述した形態に限定されるものではない。

ただし、今後しばらくの間は５０ｋＷ未満の充電電力を要求する車両３と５０ｋＷ以上の充電電力を要求する車両３とが混在することが考えられる。このため、充電装置１は充電電力が５０ｋＷ未満の車両３と５０ｋＷ以上の車両３との両方を充電可能に構成されている。

図１に示すように、充電装置１は第１の充電器１０、第２の充電器１１、蓄電装置１２、充電コネクタ１３、第１の切替スイッチ１４、第２の切替スイッチ１５、スイッチ１６、及び、ダイオード１７を備えており、これらが電力線２０ａ〜２０ｆによって接続されている。

第１の充電器１０の正極は電力線２０ａを介して蓄電装置１２の負極に接続されており、負極は電力線２０ｂを介して充電コネクタ１３に接続されている。詳しくは後述するが、第１の充電器１０は制御部２３（図２参照）を備えている。第１の充電器１０の制御部２３は通信線２１ａ〜２１ｃを介して充電コネクタ１３、蓄電装置１２及び第２の充電器１１の制御部２３と通信可能に接続されている。

第１の充電器１０の出力電圧、出力電流及び最大出力は以下の通りである。
出力電圧（直流電圧）：４８〜３００Ｖ
出力電流（直流電流）：０〜１２５Ａ
最大出力：２５ｋＷ
上述した出力電圧、出力電流及び最大出力は一例である。第１の充電器１０の出力電圧、出力電流及び最大出力は適宜に決定できる。

第２の充電器１１は第１の充電器１０と同一構成である。第２の充電器１１の負極には第１の切替スイッチ１４が接続されており、正極には第２の切替スイッチ１５が接続されている。

第１の切替スイッチ１４の接点Ａは第１の充電器１０の負極と充電コネクタ１３とを接続している電力線２０ｂから分岐する電力線２０ｃに接続されている。第１の切替スイッチ１４の接点Ｂ及び第２の切替スイッチ１５の接点Ｃは電力線２０ｄと電力線２０ｅとを介して電力線２０ａに接続されている。第２の切替スイッチ１５の接点Ｄは電力線２０ｆを介して充電コネクタ１３に接続されている。

ダイオード１７は電力線２０ｄと電力線２０ｆとを接続している電力線２０ｇに設けられている。ダイオード１７は後述する第１の接続形態において電流が逆流することを防止するために設けられている。
蓄電装置１２は５０ｋＷ以上１００ｋＷ未満の充電電力を要求する車両３が接続された場合に不足する電圧を補うためのものである。蓄電装置１２の負極は電力線２０ａを介して第１の充電器１０の正極に接続されており、正極はスイッチ１６を介して電力線２０ｆに接続されている。

蓄電装置１２の最大電圧、容量及び放電電力は以下の通りである。
最大電圧：２５０Ｖ
容量：２００Ａｈ
放電電力：５０ｋＷ
上述した最大電圧、容量及び放電電力は一例である。蓄電装置１２の最大電圧、容量及び放電電力は適宜に決定できる。

充電コネクタ１３は車両３に設けられている図示しない充電インレットに接続されるものである。充電コネクタ１３が充電インレットに接続されることによって充電装置１が車両側バッテリに電気的に接続されるとともに、第１の充電器１０の制御部２３が車両３のＥＣＵと通信可能に接続される。

（１−１）第１の充電器及び第２の充電器の電気的構成
図２を参照して、第１の充電器１０及び第２の充電器１１の電気的構成について説明する。第１の充電器１０と第２の充電器１１とは同一構成であるのでここでは第１の充電器１０を例に説明する。第１の充電器１０は商用電源２から供給される交流電力を直流電力に変換する変換器２２、及び、変換器２２を制御する制御部２３を備えている。

変換器２２は出力電圧及び出力電流が可変であり、商用電源２から供給される交流電力を制御部２３から指示された電圧値及び電流値の直流電力に変換する。変換器２２は交流電力を指示された電圧値及び電流値の直流電力に変換可能な構成であれば任意の構成であってよい。第１の充電器１０の変換器２２は第１の変換器の一例であり、第２の充電器１１の変換器２２は第２の変換器の一例である。

制御部２３はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信部などを備えている。前述した充電コネクタ１３と通信部とは充電情報を取得する取得部の一例である。制御部２３はＣＰＵに替えて、あるいはＣＰＵに加えてＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などを備えていてもよい。

本実施形態では第１の充電器１０の制御部２３が主、第２の充電器１１の制御部２３が従の関係にあり、第１の充電器１０の制御部２３が充電装置１全体を制御する。第２の充電器１１の制御部２３が主、第１の充電器１０の制御部２３が従であってもよい。

（１−２）蓄電装置の電気的構成
図３に示すように、蓄電装置１２は組電池３０及び電池管理装置３１（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を備えている。組電池３０は複数の電池セル３２が直列接続されたものである。各電池セル３２は繰り返し充電可能な二次電池であり、具体的には例えばリチウムイオン電池である。複数の電池セル３２は並列接続されてもよいし、直列と並列とを組み合わせて接続されてもよい。

ＢＭＳ３１は電流センサ３３、電圧センサ３４及び管理部３５を備えている。電流センサ３３は組電池３０と直列に接続されており、組電池３０に流れる電流の電流値Ｉ［Ａ］を計測して管理部３５に出力する。電圧センサ３４は各電池セル３２に並列に接続されており、各電池セル３２の端子電圧である電圧値Ｖ［Ｖ］を計測して管理部３５に出力する。

管理部３５は組電池３０から供給される電力によって動作するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信部などを備えている。ＣＰＵは通信部を介して第１の充電器１０の制御部２３に組電池３０の電流値Ｉや電圧値Ｖを出力する。管理部３５はＣＰＵに替えて、あるいはＣＰＵに加えてＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などを備えていてもよい。

（２）充電器の電流と電圧との関係、及び、蓄電装置の容量と電圧との関係
図４（Ａ）を参照して、第１の充電器１０及び第２の充電器１１の電流と電圧との関係について説明する。ここでは第１の充電器１０を例に説明する。図４（Ａ）において実線４０は出力電圧が２５ｋＷとなる出力電圧及び出力電流を示している。第１の充電器１０の出力電圧及び出力電流の組み合わせが取り得る範囲は実線４０の内側となる。

図４（Ｂ）を参照して、蓄電装置１２の容量と電圧との関係について説明する。蓄電装置１２の電圧は充電に伴って上昇し、放電に伴って下降する。詳しくは後述するが、第１の充電器１０の制御部２３は、充電装置１の出力電力が、車両３が要求する充電電力となるように制御する。より具体的には、第１の充電器１０の制御部２３は、蓄電装置１２に流れる電流の変化や蓄電装置１２の電圧の変化に応じて図４（Ａ）の実線４０の内側となる範囲で第１の充電器１０及び第２の充電器１１の出力電圧及び出力電流を制御する。

（３）複数の充電器と蓄電装置との接続形態
第１の充電器１０、第２の充電器１１及び蓄電装置１２の接続形態には、図１に示す第１の接続形態（高圧、小電流に対応する接続形態）、図６に示す第２の接続形態（高圧、大電流に対応する接続形態）、及び、図８に示す第３の接続形態（低圧、大電流に対応する接続形態）の３つがある。これらの接続形態の切り替えは第１の充電器１０の制御部２３が第１の切替スイッチ１４、第２の切替スイッチ１５及びスイッチ１６を切り替えることによって行われる。

（３−１）第１の接続形態
図１に示すように、第１の接続形態では第１の切替スイッチ１４が接点Ｂに接続され、第２の切替スイッチ１５が接点Ｄに接続され、スイッチ１６がオンにされる。すなわち、図５に模式的に示すように、第１の接続形態では第２の充電器１１と蓄電装置１２とが並列に接続され、それらに対して充電電流の流れ方向（図中において矢印４１で示す方向）の上流側に第１の充電器１０が直列に接続される。第１の充電器１０は第２の充電器１１と蓄電装置１２とに対して充電電流の流れ方向の下流側に直列に接続されてもよい。

図１に示すように、充電装置１は以下のような充電電圧、充電電流及び充電電力を要求する車両３が接続された場合に第１の接続形態に切り替えられる。
充電電圧：５００Ｖ未満
充電電流：１２５Ａ未満
充電電力：５０ｋＷ未満
５００Ｖ未満の具体的な充電電圧値や１２５Ａ未満の具体的な充電電流値は車種によって異なる。具体的な充電電圧値や充電電流値は前述した充電情報として車両３から充電装置１に送信される。車両が要求する具体的な充電電力は充電電圧値と充電電流値との積として特定できる。

この場合、充電装置１の最大出力電圧、最大出力電流及び最大出力電力は以下のように制御される。
最大出力電圧：５００Ｖ未満
最大出力電流：１２５Ａ未満
最大出力電力：５０ｋＷ未満

図１に示す例では車両３が要求する充電電圧が５００Ｖ未満である。第１の充電器１０及び第２の充電器１１の最大出力電圧は３００Ｖであるので、仮にこれらを並列に接続したとすると電圧が３００Ｖのままとなり、車両３が要求する充電電圧を供給できない。これに対し、これらを直列に接続すると最大出力電圧が６００Ｖになるので、車両３が要求する充電電圧を供給できる。

前述したように第１の充電器１０及び第２の充電器１１の最大出力電流は１２５Ａである。第１の充電器１０と第２の充電器１１とを直列に接続しても出力電流は１２５Ａのままであるが、車両３が要求する充電電流が１２５Ａ未満であるので、車両３が要求する充電電圧を供給するためにこれらを直列に接続しても車両３が要求する充電電流を供給できる。

図１に示す例では蓄電装置１２を用いなくても充電装置１の出力電圧が５００Ｖ以上になる。このため蓄電装置１２は車両側バッテリの充電には用いられず、車両側バッテリの充電中に第２の充電器１１によって充電される。
具体的には、第１の接続形態では第２の充電器１１の出力電圧及び出力電流が例えば２９５．２Ｖ、１２５Ａに固定される。蓄電装置１２の最大電圧は２５０Ｖであるので、第２の充電器１１の出力電圧を２９５．２Ｖに固定すると第２の充電器１１の電圧の方が蓄電装置１２の電圧より高くなる。このため第２の充電器１１によって蓄電装置１２が充電される。第２の充電器１１が蓄電装置１２を充電する充電電流は１２５Ａから車両３が要求する充電電流を減じた電流となる。例えば車両３が要求する充電電流が１００Ａであるとすると、蓄電装置１２には２５Ａ（＝１２５Ａ−１００Ａ）の電流が供給される。

第２の充電器１１による蓄電装置１２の充電が進行すると、第２の充電器１１から蓄電装置１２に流れる電流が徐々に減少する。このため、第１の充電器１０の制御部２３は蓄電装置１２に流れる電流の減少を考慮して充電装置１の出力電圧及び出力電流を制御する。
具体的には、第１の充電器１０の制御部２３は蓄電装置１２に流れる電流の電流値を蓄電装置１２のＢＭＳ３１から所定の時間間隔で受信し、第１の充電器１０と第２の充電器１１とを合わせた出力電圧及び出力電流が、車両３が要求する充電電圧及び充電電流となるように第１の充電器１０の変換器２２を動的に制御する。

すなわち、第１の充電器１０の制御部２３は、充電装置１の出力電圧及び出力電流が充電情報に応じた出力電圧及び出力電流となるよう、第２の充電器１１から蓄電装置１２に流れる電流の変化に応じて第１の充電器１０の変換器２２を制御する。このため、第２の充電器１１から蓄電装置１２に流れる電流が変化しても車両３に一定の出力電圧及び出力電流を供給できる。

（３−２）第２の接続形態
図６に示すように、第２の接続形態では第１の切替スイッチ１４が接点Ａに接続され、第２の切替スイッチ１５が接点Ｃに接続され、スイッチ１６がオンにされる。すなわち、図７に模式的に示すように、第２の接続形態では第１の充電器１０と第２の充電器１１とが並列に接続され、それらの充電器に対して充電電流の流れ方向（図中において矢印４２で示す方向）の下流側に蓄電装置１２が直列に接続される。蓄電装置１２はそれらの充電器に対して充電電流の流れ方向の上流側に直列に接続されてもよい。

図６に示すように、充電装置１は以下のような充電電圧、充電電流及び充電電力を要求する車両３が接続された場合に第２の接続形態に切り替えられる。
充電電圧：５００Ｖ未満
充電電流：２００Ａ未満
充電電力：５０ｋＷ以上１００ｋＷ未満

この場合、充電装置１の最大出力電圧、最大出力電流及び最大出力電力は以下のように制御される。
最大出力電圧：５００Ｖ未満
最大出力電流：２００Ａ未満
最大出力電力：１００ｋＷ未満

図６に示す例では車両３が要求する充電電流が２００Ａ未満である。第１の充電器１０及び第２の充電器１１の最大出力電流は１２５Ａであるので、仮にこれらを直列に接続したとすると最大出力電流が１２５Ａのままとなり、車両３が要求する充電電流を供給できない。これに対し、これらを並列に接続すると最大出力電流は２５０Ａになるので、車両３が要求する充電電流を供給できる。

図６に示す例では車両３が要求する充電電圧が５００Ｖ未満である。第１の充電器１０及び第２の充電器１１の最大出力電圧は３００Ｖであるので、車両３が要求する充電電流を供給するために第１の充電器１０と第２の充電器１１とを並列に接続すると出力電圧は３００Ｖのままとなり、電圧が不足する。このため、この場合はこれらの充電器に蓄電装置１２が直列に接続されることによって不足する電圧が補われる。前述したように蓄電装置１２の最大電圧は２５０Ｖであるので、蓄電装置１２を直列に接続すると最大出力電圧は５５０Ｖになり、車両３が要求する充電電圧を供給できる。

第２の接続形態では蓄電装置１２が放電動作となるので、蓄電装置１２の電圧が徐々に低下する。このため、第１の充電器１０の制御部２３は蓄電装置１２の電圧の低下を考慮して充電装置１の出力電圧及び出力電流を制御する。
具体的には、第１の充電器１０の制御部２３は蓄電装置１２のＢＭＳ３１から蓄電装置１２の電圧値を所定の時間間隔で受信する。そして、第１の充電器１０の制御部２３は、第１の充電器１０と第２の充電器１１とが同じ出力電圧及び同じ出力電流の電力を出力するという条件の下で、第１の充電器１０、第２の充電器１１及び蓄電装置１２を合わせた出力電圧及び出力電流が、車両３から要求された充電電圧及び充電電流となるよう第１の充電器１０及び第２の充電器１１の出力電圧及び出力電流を動的に決定する。
そして、第１の充電器１０の制御部２３は決定した出力電圧及び出力電流となるよう第１の充電器１０の変換器２２を動的に制御し、第２の充電器１１の制御部２３も第１の充電器１０の制御部２３に同調して第２の充電器１１の変換器２２を動的に制御する。

すなわち、第１の充電器１０の制御部２３は、充電装置１の出力電圧及び出力電流が充電情報に応じた出力電圧及び出力電流となるよう、蓄電装置１２の電圧の変化に応じて第１の充電器１０の変換器２２及び第２の充電器１１の変換器２２を制御する。このため、蓄電装置１２の電圧が変化しても車両３に一定の出力電圧及び出力電流を供給できる。

（３−３）第３の接続形態
図８に示すように、第３の接続形態では第１の切替スイッチ１４が接点Ａに接続され、第２の切替スイッチ１５が接点Ｃに接続され、スイッチ１６がオフにされる。すなわち、図９に模式的に示すように、第３の接続形態では第１の充電器１０と第２の充電器１１とが並列に接続され、蓄電装置１２は切り離される。

図８に示すように、充電装置１は以下のような充電電圧、充電電流及び充電電力を要求する車両３が接続された場合に第３の接続形態に切り替えられる。
充電電圧：２５０Ｖ未満
充電電流：２００Ａ未満
充電電力：５０ｋＷ未満

この場合、充電装置１の最大出力電圧、最大出力電流及び最大出力電力は以下のように制御される。
最大出力電圧：２５０Ｖ未満
最大出力電流：２００Ａ未満
最大出力電力：５０ｋＷ未満

図８に示す例では車両３が要求する充電電流が２００Ａ未満である。第１の充電器１０及び第２の充電器１１の最大出力電流は１２５Ａであるので、仮にこれらを直列に接続したとすると最大出力電流が１２５Ａのままとなり、車両３が要求する充電電圧を供給できない。これに対し、これらを並列に接続すると最大電流は２５０Ａとなるので、車両３が要求する充電電流を供給できる。

図８に示す例では車両３が要求する充電電圧が２５０Ｖ未満である。第１の充電器１０及び第２の充電器１１の最大出力電圧は３００Ｖであるので、車両３が要求する充電電流を供給するためにこれらを並列に接続しても車両３が要求する充電電圧を供給できる。

第３の接続形態では車両の充電電圧が２５０Ｖ未満であり、蓄電装置１２の最大電圧が２５０Ｖであるので、蓄電装置１２の充電状態によっては蓄電装置１２の電圧の方が充電電圧より高くなる。このため、スイッチ１６が閉じていると蓄電装置１２から車両側バッテリに電流が流れる可能性がある。すなわち蓄電装置１２が放電される可能性がある。蓄電装置１２が放電されると、その直後に５０ｋＷ以上の充電電力を要求する車両３が接続された場合に、第２の接続形態に切り替えても蓄電装置１２の電圧が足りずに車両３の蓄電装置を急速充電できない可能性がある。このため、第３の接続形態ではスイッチ１６が開かれて蓄電装置１２が切り離される。これにより蓄電装置１２の放電が防止される。

（４）接続形態の切り換え
第１の充電器１０の制御部２３は、充電コネクタ１３が車両３に接続されると、車両３のＥＣＵから充電情報（充電電圧値及び充電電流値）を受信する。第１の充電器１０の制御部２３は受信した充電情報から車両３が要求する充電電力を特定し、車両３が要求する充電電力が５０ｋＷ以上の場合は充電装置１を第２の接続形態に切り替える。

車両３が要求する充電電力が５０ｋＷ未満の場合は、第１の充電器１０の制御部２３は車両３が要求する充電電圧が蓄電装置１２の電圧（２５０Ｖ）より高いか低いかを判断し、高い場合は第２の充電器１１によって蓄電装置１２を充電するために第１の接続形態に切り替える。一方、車両３が要求する充電電圧が蓄電装置１２の電圧より低い場合は、第１の充電器１０の制御部２３は蓄電装置１２を切り離すために第３の接続形態に切り替える。車両３が要求する充電電圧と蓄電装置１２の電圧とが同じである場合は第１の接続形態に切り替えてもよいし、第２の接続形態に切り替えてもよい。

（５）実施形態の効果
充電装置１によると、車両３のＥＣＵから充電情報を受信し、受信した充電情報に応じて充電装置１の出力電力を５０ｋＷ未満（外部電源から供給される電力以下の出力電力）又は５０ｋＷ以上（外部電源から供給される電力より高い出力電力）に切り替えるので、５０ｋＷ未満の充電電力を要求する車両３と５０ｋＷ以上の充電電力を要求する車両３とが混在しても一の充電装置１によってそれらの車両３の車両側バッテリを急速充電できる。このため、車両３が要求する充電電力毎に充電装置１を用意する場合に比べて充電装置１のコストや設置スペースを低減できる。
充電装置１によると、蓄電装置１２の数を変更することによって出力電力を変更することが可能であるので、充電装置１への入力電力はそのままで、求められる出力電力の変化に対応できる。
充電装置１によると、入力された電力以上の電力を出力できるので、家庭においても従来に比べて容量の大きい蓄電装置を急速充電できる。このため家庭で車両３を充電する場合の利便性も向上する。

充電装置１によると、充電情報に応じて第１の充電器１０及び第２の充電器１１の出力電圧及び出力電流を制御するので、車両３ごとに適切な電圧値及び電流値の充電電力を供給できる。

充電装置１によると、車両３が要求する充電電力が５０ｋＷ未満の場合は第１の接続形態に切り替えることによって車両３が要求する充電電力を供給できる。一方、車両３が要求する充電電力が５０ｋＷ以上の場合は第２の接続形態に切り替えることによって車両３が要求する充電電力を供給できる。

充電装置１によると、内部電源は蓄電装置１２であり、第１の接続形態に切り替えられているときに第２の充電器１１によって蓄電装置１２が充電される。このため、第２の接続形態に切り替えたときに蓄電装置１２の電圧が低いことによって車両側バッテリを急速充電できない可能性を低減できる。

充電装置１によると、第１の接続形態では、第２の充電器１１の出力電圧及び出力電流を一定に制御し、充電装置１の出力電圧及び出力電流が充電情報に応じた出力電圧及び出力電流となるよう、第２の充電器１１から蓄電装置１２に流れる電流の変化に応じて第１の充電器１０を制御するので、第２の充電器１１から蓄電装置１２に流れる電流が変化しても車両３に一定の出力電圧及び出力電流を供給できる。

充電装置１によると、第２の接続形態では、充電装置１の出力電圧及び出力電流が充電情報に応じた出力電圧及び出力電流となるよう、蓄電装置１２の電圧の変化に応じて第１の充電器１０及び第２の充電器１１を制御するので、蓄電装置１２の電圧が変化しても車両３に一定の出力電圧及び出力電流を供給できる。

充電装置１によると、車両３が要求する充電電力が５０ｋＷ未満であり、且つ、車両３が要求する充電電圧が蓄電装置１２の電圧より低い場合は第３の接続形態に切り替えることによって蓄電装置１２を切り離すので、蓄電装置１２から車両側バッテリに放電されることを防止できる。このため、その後に第２の接続形態に切り替えたときに蓄電装置１２の電圧が低いことによって車両側バッテリを急速充電できない可能性を低減できる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の態様も含まれる。

（１）上記実施形態では充電器として第１の充電器１０と第２の充電器１１との２つを備えている場合を例に説明したが、充電器の数はこれに限られない。例えば充電器は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。充電器が１つの場合あるいは３つ以上の場合に充電器と蓄電装置１２とをどのような接続形態に切り替え可能にするかは適宜に決定できる。例えば充電器が１つの場合、充電器と蓄電装置１２とが直列に接続される接続形態、充電器と蓄電装置１２とが並列に接続される接続形態、蓄電装置１２が切り離される接続形態などに切り替えてもよい。

（２）上記実施形態では第１の充電器１０及び第２の充電器１１がそれぞれ制御部２３を備えているが、制御部２３を一つだけ備え、その制御部２３が第１の充電器１０及び第２の充電器１１を制御してもよい。

（３）上記実施形態では蓄電装置１２としてリチウムイオン電池を例に説明したが、蓄電装置１２は鉛蓄電池であってもよい。

（４）上記実施形態では内部電源として蓄電装置１２を例に説明したが、内部電源はキャパシタであってもよいし、太陽電池でもよい。

（５）上記実施形態では充電装置１が蓄電装置１２を一つだけ備えている場合を例に説明したが、複数の蓄電装置１２を備えていてもよい。例えば、充電装置１はリチウムイオン電池と鉛蓄電池とを並列に備えていてもよい。そして、急速充電が必要な車両３の場合はリチウムイオン電池を用いて充電し、急速充電が不要な車両３の場合は鉛蓄電池を用いて充電してもよい。

（６）上記実施形態では充電装置１が車両３のＥＣＵから充電コネクタ１３を介して有線で充電情報を受信する場合を例に説明したが、無線で受信してもよい。
上記実施形態では充電情報として充電電圧値及び充電電流値を受信する場合を例に説明したが、充電情報は車両３が要求する充電電圧値及び充電電流値を特定可能な情報であればこれに限られない。例えば車種によって充電電圧値及び充電電流値が決まっている場合は、車種を表す情報を充電情報として受信してもよい。
上記実施形態では充電装置１が通信によって充電情報を取得する場合を例に説明したが、充電情報の取得は通信に限定されない。例えば充電装置１に操作部を備え、オペレータが操作部を操作して充電情報を入力することによって充電情報を取得してもよい。

１…充電装置、２…商用電源（外部電源の一例）、３…車両、１２…蓄電装置（内部電源の一例）、１３…充電コネクタ（取得部の一例）、２２…変換器、２３…制御部

Claims (7)

1. 車両に搭載されている車両駆動用の蓄電装置を充電する充電装置であって、
   外部電源から供給される交流電力を直流電力に変換する変換器と、
   直流電力を供給する内部電源と、
   前記蓄電装置の充電電力に関する情報を取得する取得部と、
   制御部と、
   を備え、
   前記変換器と前記内部電源とが接続形態を切り替え可能に接続されており、
   前記制御部は、前記取得部によって取得された前記情報に応じて前記変換器と前記内部電源との接続形態を切り替えることにより、当該充電装置の出力電力を前記外部電源から供給される電力以下の出力電力又は前記外部電源から供給される電力より高い出力電力に切り替える、充電装置。
2. 請求項１に記載の充電装置であって、
   前記変換器は出力電圧及び出力電流が可変であり、
   前記制御部は前記情報に応じて前記変換器の出力電圧及び出力電流を制御する、充電装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の充電装置であって、
   当該充電装置は前記変換器として第１の変換器と第２の変換器とを備えており、
   前記変換器と前記内部電源との接続形態には、
   前記第２の変換器と前記内部電源とが並列に接続され、それらに対して前記第１の変換器が充電電流の流れ方向の上流側に直列に接続される第１の接続形態と、
   前記第１の変換器と前記第２の変換器とが並列に接続され、それらに対して前記内部電源が充電電流の流れ方向の下流側に直列に接続される第２の接続形態とがあり、
   前記制御部は、前記車両が要求する充電電力が前記外部電源から供給される電力以下の場合は前記第１の接続形態に切り替え、前記外部電源から供給される電力より高い場合は前記第２の接続形態に切り替える、充電装置。
4. 請求項３に記載の充電装置であって、
   前記内部電源は蓄電装置である、充電装置。
5. 請求項４に記載の充電装置であって、
   前記制御部は、前記第１の接続形態では、前記第２の変換器の出力電圧及び出力電流を一定に制御し、当該充電装置の出力電圧及び出力電流が前記情報に応じた出力電圧及び出力電流となるよう、前記第２の変換器から前記内部電源に流れる電流の変化に応じて前記第１の変換器を制御する、充電装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載の充電装置であって、
   前記制御部は、前記第２の接続形態では、当該充電装置の出力電圧及び出力電流が前記情報に応じた出力電圧及び出力電流となるよう、前記内部電源の電圧の変化に応じて前記第１の変換器及び前記第２の変換器を制御する、充電装置。
7. 請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の充電装置であって、
   前記変換器と前記内部電源との接続形態には、更に、前記第１の変換器と前記第２の変換器とが並列に接続され、前記内部電源が切り離される第３の接続形態があり、
   前記制御部は、前記車両が要求する充電電力が前記外部電源から供給される電力以下である場合に、前記車両が要求する充電電圧が前記内部電源の電圧より高い場合は前記第１の接続形態に切り替え、前記内部電源の電圧より低い場合は前記第３の接続形態に切り替える、充電装置。

Images