JP2021027653A - 充電装置および充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的かつ短時間で複数の蓄電池の充電を完了でき、かつ、蓄電池の良好な状態を維持することができる充電装置および充電方法を提供する。【解決手段】上記課題は、電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器があり、かつ、ＤＣ／ＤＣ変換器から供給している電流の総量が電流閾値以下である場合には、電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器と、充電を開始する蓄電池に接続されたコネクタとの接続を切り替えて、充電電流の供給を開始するプロセスを繰り返し、該充電電流の電流量は電力変換器から供給可能な最大電流量から所定の電流量を減じた電流量であり、該所定の電流量は電流閾値以上である充電方法および装置により、解決することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電池の充電装置および充電方法に関し、特に定電流定電圧法による蓄電池の充電装置および充電方法に関する。

電気自動車（ＥＶ）の普及により、出発地と目的地間を移動中の充電、すなわち経路充電の機会が増え、経路充電に使用する充電装置の普及が進められている。経路充電では蓄電池の充電にかかる時間の短縮が強く求められる。充電にかかる時間を短縮するために、個々のＥＶの蓄電池の充電時間を短くする充電方法で充電を行うことが考えられる。ただし、蓄電池に過度な負担がかかる充電方法は、電池状態を急激に劣化させるため望ましくない。

蓄電池への負担が少なく比較的短時間で充電を行う方法として、定電流充電後に定電圧充電に移行して充電を行う定電流定電圧法による急速充電がある。図７に定電流定電圧法で充電を行ったときの充電電流と蓄電池の充電率の時間的変化の例を示す。横軸は充電時間、縦軸は電流値または蓄電池の充電率であり、曲線１０１、１０２、１０３は、充電開始時（ｔ_０）の充電率がそれぞれ２５％、３５％および５０％の蓄電池を充電したときの充電電流の変化を示した充電電流を示す。また、曲線１０５、１０６、１０７は、充電開始時（ｔ_０）の充電率がそれぞれ２５％、３５％および５０％の蓄電池を充電したときの充電率の変化を示す。

充電開始時（ｔ_０）の充電率が２５％の蓄電池の充電電流曲線１０１を例にとって急速充電方式の説明を行う。まず、充電開始（ｔ_０）から移行時点（ｔ_２）まで、一定の電流値Ｉ_ｍａｘで充電を行う。電流値Ｉ_ｍａｘは任意に設定可能であるが、効率の観点から充電装置の定格出力電流値に設定されることが一般的である。また同時に、蓄電池の受入可能電流の最大定格を超えないようにする。

移行時点（ｔ_２）で定電流充電から定電圧充電に移行して充電終了時（ｔ_５）まで充電を行う。定電圧充電とは蓄電池の端子間電圧が一定となるように充電電流を制御して充電を行う方法である。充電電流１０１は、充電率１０５の上昇とともに、次第に小さくなっていく。定電流充電から定電圧充電に移行するタイミングは、充電率や蓄電池の特性などを勘案して決定することが一般的である。図７の例では、初期充電率に応じて移行のタイミングを設定しており、このため３５％の蓄電池（充電電流曲線１０２）の蓄電池の充電では、より短いｔ_１で定電圧充電に移行している。ただし、定電圧充電に切り替えたときに電流値Ｉ_ｍａｘを超える充電電流が流れないようにしなければならない。

充電終了時（ｔ_５）も任意設定可能であるが、一般的には所定の充電率に達した時点で充電終了とすることが多い。図７の例では、充電率が８０％に達した時点で充電を終了している。充電率が１００％に近い状態まで充電を行うと、かえって蓄電池の寿命が短くなってしまうからである。充電終了（ｔ_５）により、充電電流値１０１は０になる。

定電流定電圧法による急速充電を行うことにより、ＥＶの蓄電池個々の充電時間を短くすることができるが、充電スポットに十分な数の充電装置がない場合、充電を始めるまでに一定の充電待ち時間が生じる。例えば、充電スポットに１台の充電装置しかない場合、複数のＥＶの蓄電池を充電するためには、１台ずつ充電することになる。図８は１台の充電装置で時系列的に続けて２台のＥＶの蓄電池の充電を行うときの充電電流の時間的変化を示した図である。図８で横軸は充電時間、縦軸は充電装置の定格出力電流で正規化した充電電流値である。まず、ｔ₀からｔ_１まで１台目のＥＶの蓄電池を定電流定電圧法によって充電する（充電電流曲線１１０）。ｔ_１時点で１台目のＥＶの蓄電池の充電が完了すると、引き続いてｔ_１からｔ_２まで２台目のＥＶの蓄電池を定電流定電圧法によって充電を行う（充電電流曲線１１１）。図から明らかなように、すべての蓄電池の充電を完了するまでに、ＥＶの台数分の時間がかかる。充電待ち時間を短くするためには、充電装置の台数を増やせばよいが、設置場所や系統からＥＶ充電装置に供給可能な受電電力の制約などから、ＥＶ充電装置を無制限に増やすことは現実的でない。そこで、個々の充電装置でいかに効率よく複数台のＥＶの蓄電池を充電するかが課題となる。

この課題への解決策として、特許文献１、特許文献２に記載されたような発明が提案されている。特許文献１は、ＥＶ充電装置により充電可能な第１のバッテリに定電流定電圧法による充電を行っている際に、第１のバッテリに対する充電を定電圧充電に切り替えた後において、第１のバッテリとは異なるバッテリであり、ＥＶ充電装置により充電可能な第２のバッテリが検出された場合には、第１のバッテリに定電圧充電を行いながら、第２のバッテリへの充電を開始する発明である。

特許文献２は、複数の直流安定化電源回路の中から電力供給可能な直流安定化電源回路を選択し、選択された直流安定化電源回路と個々の二次電池まで供給する電力の供給回線構成及び選択された直流安定化電源回路の出力を調整することで、複数台の二次電池を個別の回線を構成し並行して充電を行う発明である。

いずれの文献に記載の発明も、充電装置で供給可能な電流を複数の蓄電池でシェアしながら充電を行う技術である。図９に、２台の蓄電池を１台の充電装置で電流をシェアしながら充電したときの、充電電流の時間的変化を示す。横軸は充電時間、縦軸は充電電流を示す。曲線１３０、１３１は、それぞれ１台目と２台目のＥＶの蓄電池の充電電流の変化である。まず、１台目のＥＶの蓄電池を定電流定電圧法によって充電する。すなわち、ｔ₀からｔ_１まで、充電装置の定格出力電流値Ｉ_ｍａｘで定電流充電する。このとき、充電装置の全ての充電電流は、１台目のＥＶの蓄電池の充電のために使用される。

ｔ_１時点で１台目のＥＶの蓄電池の充電を定電圧充電に移行する。すると、充電電流１３０は次第に減っていくため、定格出力電流値Ｉ_ｍａｘから実際の充電に使用されている電流を差し引いた余剰分が生ずる。この余剰分で２台目のＥＶの蓄電池の充電を行う。１台目のＥＶの蓄電池の充電電流１３０の減少にしたがって余剰分は増加するため、２台目のＥＶの蓄電池の充電電流１３１は増加する。ｔ_２時点で１台目のＥＶの蓄電池の充電が完了すると、充電装置の全ての充電電流が２台目のＥＶの蓄電池の充電のために使用される。この状態でｔ_２からｔ_３まで、充電装置の定格出力電流値Ｉ_ｍａｘで２台目のＥＶの蓄電池を定電流充電する。

ｔ_３時点で２台目のＥＶの蓄電池の充電を定電圧充電に移行する。充電電流は次第に減少していき、ｔ_４時点で２台目のＥＶの蓄電池の充電を完了する。

図から明らかなように、ｔ_１からｔ_２まで２つの蓄電池に並行して充電を行っていることから、図８のように時系列的に続けて２つの充電を行う場合と比べて短時間で充電を完了できることがわかる。すなわち、充電装置により供給可能な電流を複数の蓄電池でシェアしながら充電することにより、すべての蓄電池の充電を完了するまでに要する時間を短縮することが可能となる。

特開２０１５−１３６２０３号公報 特開２００８−１９９７５２号公報

しかしながら、図９から明らかなように、１台目のＥＶの蓄電池は定電流定電圧法で充電しているが、２台目のＥＶの蓄電池は、充電の開始直後のｔ_１からｔ_２までの期間は定電流充電となっていない。これは、良好な電池状態を長く維持する観点から好ましくない。

このため、充電装置の最大出力定格電力を超過せず、効率的かつ短時間で複数の蓄電池の充電を完了でき、かつ、蓄電池の急速充電特性に準じて充電して蓄電池の劣化を防ぎ、蓄電池の良好な状態を維持することができる充電装置および充電方法が求められてきた。

上記課題は、外部の電力系統に接続可能な少なくとも１つの電力変換器と、電力変換器に接続されたＤＣバスと、ＤＣバスに接続された複数のＤＣ／ＤＣ変換器と、蓄電池に接続可能な複数のコネクタと、複数のＤＣ／ＤＣ変換器のそれぞれに接続され、対応するＤＣ／ＤＣ変換器とコネクタとの接続を切り替える複数の切替器と、電力変換器、ＤＣ／ＤＣ変換器、および切替器を制御する制御部とを備え、制御部は、複数のＤＣ／ＤＣ変換器のうちで電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器があり、かつ、複数のＤＣ／ＤＣ変換器から供給している電流の総量が電流閾値以下であるか否かを判定し、電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器があり、かつ、電流の総量が電流閾値以下である場合には、電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器と、充電を開始する蓄電池に接続されたコネクタとの接続を、切替器により切り替え、電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器から、充電を開始する蓄電池に、充電電流の供給を開始し、判定、切り替えおよび充電電流の供給開始を繰り返して、複数のコネクタのそれぞれに接続された蓄電池を順次充電するように構成され、充電電流の電流量は、電力変換器から供給可能な最大電流量から所定の電流量を減じた電流量であり、所定の電流量は、電流閾値以上である、充電装置および当該装置を用いた充電方法により、解決することができる。

定電流充電の設定電流値を、電力変換器から供給可能な最大電流量から所定の電流量を減じた電流量とし、かつ、ＤＣ／ＤＣ変換器から供給している電流の総量が、所定の電流量と同じかこれより小さな電流閾値以下になったときに、次の蓄電池に対する定電流充電を開始することにより、複数の蓄電池を並行して充電しつつ、後続して充電する蓄電池も充電当初から定電流充電することできる。このため、複数の蓄電池の充電完了までの時間の短縮を図りつつ、蓄電池の良好な状態を維持することが可能となる。

ここで、「電力変換器」とは、充電装置外部の電力系統の電力とＤＣバスの直流電力との変換を行う変換器である。外部の電力系統が交流電力系統である場合には、ＡＣ／ＤＣ変換器であり、外部の電力系統が直流電力系統である場合には、ＤＣ／ＤＣ変換器となる。電力系統からＤＣバスへの単方向の電力変換器であってもよいし、双方向の電力変換を行う電力変換器であってもよい。

「切替器」が行う切替は、ＤＣ／ＤＣ変換器とコネクタとの接続／非接続の切替と、ＤＣ／ＤＣ変換器と接続するコネクタを別のコネクタに変更する切替のいずれであってもよい。また、「電力変換器から供給可能な最大電流量」とは、ＤＣバスに接続された１つまたは複数の電力変換器から供給可能な電流量の合計値である。ＤＣバスに太陽光パネルや蓄電池などの電流源が電力変換器を介して接続されている場合には、それぞれの電流源から供給可能な最大電流量または該電流源に接続された電力変換器の定格電流量のうちの小さい方を合計した値となる。また、ＤＣバスに直流負荷として機能するデバイス（例えば、蓄電池）が電力変換器を介して接続されている場合には、直流負荷により消費される電流量を合計値から差し引いた値が「電力変換器から供給可能な最大電流量」となる。さらに、「所定の電流量」や「電流閾値」は、絶対的な電流量であってもよいし、「電力変換器から供給可能な最大電流量」に所定の割合を乗じた電流量や、充電率などの条件に基づいて求められる電流量であってもよい。

また、充電装置は、制御部に接続され、蓄電池の充電開始を指示する操作部と、制御部とコネクタとに接続された通信部とを備えることが望ましい。充電装置の使用者とのコミュニケーションが容易になり、またコネクタに接続されたデバイス（例えば、蓄電池を搭載し、電池監視機能を有するＥＶなど）から通信部を介して、蓄電池の急速充電特性や電池状態を入手することにより、より適切な定電流充電の電流量の設定が可能となる。

また、蓄電池は、ＥＶに搭載された蓄電池であってもよい。すなわち、ＥＶ充電装置であってもよい。ＥＶの経路充電で使用するＥＶ充電装置では、特に効率的かつ短期間充電への要請が大きいためである。蓄電池が搭載されたＥＶはコネクタに接続され、制御部は、蓄電池が搭載されたＥＶと、コネクタおよび通信部を介して、蓄電池の急速充電特性や電池状態を入手することができる。

また、蓄電池の充電を定電流充電で開始し、充電率の上昇に合わせて充電電流量を垂下させるように制御を行うことが望ましい。充電率の上昇に合わせて電流量を垂下することにより、次の蓄電池の充電が可能となる。ここで、「電流量を垂下させるように制御を行う」とは、電流量を直接制御して垂下させる制御だけでなく、定電圧充電へ移行することによって結果的に電流量が垂下するような制御も含む。

また、充電装置が、２つのＤＣ／ＤＣ変換器しか備えていない場合には、電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器がある場合のみ、ＤＣ／ＤＣ変換器から供給している電流の総量が電流閾値以下であるか否かを判定することが望ましい。このような場合には、電流の総量は、充電中の蓄電池に供給している充電電流量と同じとなるため、充電電流の総量を常時計算して求める必要がない。このため、制御部の構成を簡素化することができる。

また、充電装置がＤＣ／ＤＣ変換器の数よりも多くのコネクタを備え、切替器は、対応するＤＣ／ＤＣ変換器を複数のコネクタのうちの１つに選択的に接続可能であることが望ましい。切替器を、充電が完了した蓄電池が接続されているコネクタとは異なる、新たに充電を行う蓄電池が接続されている別のコネクタに接続できるように構成することにより、蓄電池の交換を待たずに新たな充電が可能となる。このため、さらに効率的な充電が可能となり、複数の蓄電池の充電完了までの時間を短縮することができる。

また、電力変換器は、交流電力系統の交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器および直流電力系統に接続されたＤＣ／ＤＣ変換器の少なくとも一方を含むことが望ましい。外部からの電流供給が可能となるためである。ここで、「直流電力系統」とはＤＣグリッドのような直流電力線であってもよいし、太陽光パネルや蓄電池などの電力源や負荷を含む直流電力系統であってもよい。

また、電力変換器は、双方向電力変換器を含むことが望ましい。電力系統が停電した場合など、必要に応じて、ＥＶの蓄電池から電力系統への電力供給が可能となるためである。

本発明の一実施例である充電装置の概略構成図である。 本発明の一実施例である充電方法のフローチャートである。 ２台の蓄電池を充電するときの充電電流の時間的変化を示す図である。 ３台の蓄電池を充電するときの充電電流の時間的変化を示す図である。 本発明の別の実施例である充電装置の概略構成図である。 本発明の別の実施例である充電装置の概略構成図である。 本発明の別の実施例である充電装置の概略構成図である。 本発明のさらに別の実施例である充電装置の概略構成図である。 定電流定電圧法による充電の説明図である。 時系列的に続けて２台のＥＶの蓄電池の充電する従来例の説明図である。 余剰分を用いて２台のＥＶの蓄電池の充電する従来例の説明図である。

実施例１
本発明の一実施例である充電装置１の概略構成図を図１に示す。
充電装置１は、外部の交流電力系統１０に接続可能で、交流電力系統１０から入力される交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣ／ＤＣ変換器１１と、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の出力に接続されたＤＣバス１９と、ＤＣバス１９に接続され、ＤＣバス１９から入力される直流電力を蓄電池の充電電圧に変換して出力する複数のＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎを備える。各ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎの出力は、対応する接続される複数の切替器１３ａ・・・１３ｎを介して、対応するコネクタ１４ａ・・・１４ｎと接続されている。切替器１３ａ・・・１３ｎは、対応するＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎとコネクタ１４ａ・・・１４ｎとの接続（接続状態または非接続状態）を切り替える。切替器１３ａ・・・１３ｎの初期状態はすべて「非接続」となっている。各コネクタ１４ａ・・・１４ｎは、充電を行うＥＶに搭載された蓄電池１５ａ・・・１５ｎと着脱自在に接続可能である。

さらに、充電装置１は、制御部１６と、制御部１６に接続された操作部１７と通信部１８とを備える。制御部１６は、ＭＰＵと、ＭＰＵに接続されたメモリおよび通信インターフェイスを備え、ＤＩＯやイーサネット（登録商標）などのネットワークを介して、ＡＣ／ＤＣ変換器１１、各ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎおよび各切替器１３ａ・・・１３ｎと接続され、制御を行う。通信部１８は、制御部１６と各コネクタ１４ａ・・・１４ｎとに接続され、コネクタ１４ａ・・・１４ｎに接続される蓄電池１５ａ・・・１５ｎを搭載したＥＶ１・・・ＥＶｎと通信（例えばＣＡＮ通信）を行うことができる。ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎは、切替器１３ａ・・・１３ｎを介してコネクタ１４ａ・・・１４ｎに接続されているため、切替器１３ａ・・・１３ｎによりコネクタ１４ａ・・・１４ｎと接続が切断されることがあるが、通信部１８は、切替器１３ａ・・・１３ｎを介さずに各コネクタ１４ａ・・・１４ｎに接続されているため、切替器１３ａ・・・１３ｎの切替の影響を受けずに常時通信可能である。

各ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎの定格出力電流は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流以上でなければならない。本実施例の充電装置１は、各ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎの定格出力電流は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流と同一とした。

操作部１７は、充電装置１の外面に配置され、入出力手段を兼ねた液晶タッチパネルを備える。キーボードやマウスなどの入力手段と、ディスプレイなどの出力手段とにより構成してもよい。操作部１７は、充電装置１の使用者からの入力（例えば、蓄電池の充電開始の指示）を制御部１６に伝え、また制御部１６からの情報をディスプレイなどの出力手段により使用者に提供するユーザ・インターフェイスを含む。

通信部１８は、コネクタ１４ａ・・・１４ｎとＥＶの蓄電池１５ａ・・・１５ｎとの接続状態を検出し、蓄電池１５ａ・・・１５ｎの電池状態を監視して制御部１６に提供し、また制御部１６からの情報をコネクタ１４ａ・・・１４ｎを介して蓄電池１５ａ・・・１５ｎを搭載したＥＶ１・・・ＥＶｎに提供する通信インターフェイスである。

制御部１６は、メモリに格納されたプログラム命令をＭＰＵで実行することにより、充電プロセスを実行する。充電プロセスの詳細は後述する。制御部１６は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１から定格出力電力などのデバイス情報を受け取り、また入出力電流、入出力電圧および入出力電力を監視して制御を行う。また、制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎの入出力電流、入出力電圧および入出力電力を監視および制御する。例えば、定電流充電時の充電電流量は、制御部１６がＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎの出力電流量を制御することによって供給する。また、定電圧充電時には、制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎの出力電圧を制御し、またＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎから供給している電流量を取得する。さらに、制御部１６は切替器１３ａ・・・１３ｎの接続を制御することができる。

次に、本発明に係る充電方法の一実施例である充電装置１の動作について、図２のフローチャート２０を参照しながら説明する。説明の簡略化のため、充電装置１に、３台のＥＶが接続されたときの動作について、図２および図４を参照しながら説明を行う。図４において、横軸は充電時間を、縦軸はＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流で正規化した充電電流量である。実線４０は、コネクタ１４ａに接続される１台目のＥＶ１に搭載された蓄電池１５ａの充電電流量を、実線４１は、コネクタ１４ｂに接続される２台目に搭載されたＥＶ２の蓄電池１５ｂの充電電流量を、実線４２は、コネクタ１４ｃに接続される３台目に搭載されたＥＶ２の蓄電池１５ｃの充電電流量を、それぞれ示している。また、破線４３は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流から充電電流の総量を差し引いた余剰分を示す。

充電装置１の使用者が充電装置１の設置場所に１台目のＥＶ１を停車させ、コネクタ１４ａにＥＶ１の蓄電池１５ａを接続し、操作部１７からＥＶ１の充電開始を充電装置１に要求する。制御部１６は、操作部１７から充電開始の指示を受け取り、通信部１８から蓄電池１５ａの接続が確認されると、充電プロセスを開始する（ステップ２１）。この時点で、２台目のＥＶ２の蓄電池１５ｂや３台目のＥＶ２の蓄電池１５ｃは、コネクタ１４ｂ、１４ｃに接続されている必要はない。蓄電池１５ｂ、１５ｃは、充電装置１が充電を行っている間、いつでも接続可能である。通信部１８によって蓄電池１５ｂ、１５ｃの接続状態が確認され、操作部１７が蓄電池１５ｂ、１５ｃの充電開始要求を受け取ると、これらの情報は直ちに制御部１６に提供される。

次に、制御部１６は、充電中の蓄電池について充電条件の変更が必要か否かを判定（ステップ２２）する。ｔ_０時点では充電中の蓄電池はないので、ステップ２４に進む。なお、充電条件の変更とは、充電中の充電池に対する、定電流充電から定電圧充電への移行、充電電流の供給停止（充電完了）などの充電する条件を変更することをいう。定電流充電から定電圧充電へ移行する条件は、制御部１６が、充電率や蓄電池の特性、充電状態などを勘案して決定する。ただし、定電圧充電に切り替えたときにＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流を超える電流が流れないように制御する必要がある。このため、定電流充電時に蓄電池端子間電圧を監視し、定電圧充電の設定電圧以下となったときに、移行するようにしてもよい。また、充電電流の供給停止も、充電率や蓄電池の特性、充電状態などを勘案して決定することになる。本実施例の充電装置１では、充電率が８０％に達した時点で充電完了と判断して、充電電流の供給を停止しているが、これに加えて、あるいはこれに代えて、充電電流が予め定めた電流値（例えば、後述する電流閾値Ｈ_１）以下となったときに充電電流の供給を停止するように設定してもよい。

次に、制御部１６は、充電を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎの有無を判定する（ステップ２４）。この判定により、後続する充電に使用するＤＣ／ＤＣ変換器を特定することが可能となる。ｔ_０時点では充電に使用しているＤＣ／ＤＣ変換器はないので、全てのＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎが未使用と判断されてステップ２５に進む。

次に、制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎから、各ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎが供給している電流量を受け取り、供給している電流の総量が電流閾値Ｈ_１以下であるか否かを判定する（ステップ２５）。ｔ_０時点では充電中の蓄電池は無く、充電電流の総量は０であるため、ステップ２６に進む。なお、この判定は、後続する充電（２台目のＥＶ２の蓄電池１５ｂや３台目のＥＶ３の蓄電池１５ｃ）の充電開始可否の判定となることから、蓄電池１５ｂ開始後に充電電流がＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流を超えることが無いように、電流閾値Ｈ_１を設定する必要がある。詳細は後述するステップ２８において説明を行う。本実施例の充電装置１では、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流の２０％に設定されている。

次に、制御部１６は、充電開始要求があった全ての蓄電池の充電が完了したか否かを判定する（ステップ２６）。ｔ_０時点では充電開始要求があったＥＶ１の蓄電池１５ａの充電は完了していないので、ステップ２７に進む。なお、充電プロセス実行中に、別の蓄電池（ＥＶ２の蓄電池１５ｂ、ＥＶ３の蓄電池１５ｃなど）の充電開始要求があると、これら全ての蓄電池１５ａ、１５ｂ、１５ｃの充電が完了するまで、充電プロセスは継続する。

次に、制御部１６は、切替器を制御して、充電を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器と新たに充電を開始する蓄電池に接続されたコネクタとの接続を切り替える（ステップ２７）。より具体的には、まず、充電を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎのうち、充電を開始する蓄電池に充電電流を供給可能なＤＣ／ＤＣ変換器が選択される。ｔ_０時点では、全てのＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ・・・１２ｎが未使用であるが、充電開始要求があった蓄電池１５ａに電流供給可能なＤＣ／ＤＣ変換器は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａなので、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａが選択される。そして、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａと、蓄電池１５ａが接続されたコネクタ１４ａとに接続されている切替器１３ａを「非接続」から「接続」に切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａから、コネクタ１４ａに接続されたＥＶ１の蓄電池１５ａに充電電流の供給が可能となる。

次に、制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａから、充電を開始する蓄電池１５ａへ、定電流充電による充電電流の供給を開始する（ステップ２８）。このときの設定電流量は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流から所定の電流量Ｈ_２を減じた電流量である。すなわち、充電装置１では、ＤＣ１９バスへの電流供給はＡＣ／ＤＣ変換器１１のみから行っているため、「電力変換器から供給可能な最大電流量」は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流となる。制御部１６は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１から定格出力電流を受け取り、所定の電流量Ｈ_２を減じた一定の電流量で充電を行うようにＤＣ／ＤＣ変換器１２ａを制御する。所定の電流量Ｈ_２は任意設定可能であるが、後続する充電を開始したときに、充電装置１から供給する電流の総量がＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流を超えることが無いように設定する必要がある。充電開始時には、電流の総量が定電流充電の分だけ増加することから、所定の電流量Ｈ_２はステップ２４の電流閾値Ｈ_１以上でなければならない。本実施例の充電装置１では、所定の電流量Ｈ_２は、電流閾値Ｈ_１と同じくＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流の２０％に設定されている。

以上により、ｔ_０時点でＥＶ１の蓄電池１５ａに対する充電が開始される。その後、制御部１６はステップ２２〜２８を全ての蓄電池に対する充電が完了するまで繰り返し実行する。蓄電池１５ａが定電流充電から定電圧充電へ移行するｔ_１までの期間（ｔ_０〜ｔ_１）は、充電条件の変更はなく、また電流の総量が電流閾値以下となることもないので、ステップ２２、２４、２５を繰り返し実行することになる。

ｔ_１時点で、蓄電池１５ａが定電流充電から定電圧充電への移行条件を満たす（ステップ２２）と、充電条件を変更するためにステップ２３が実行される。制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａからの出力電圧が一定となるように制御を行う。これにより、蓄電池１５ａの充電率の上昇に合わせて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａから供給する充電電流量４０を垂下させることができる。逆に余剰分４３は増加する。その後、充電電流量４０が電流閾値Ｈ_１以下となるｔ_２時点まで、再び、ステップ２２、２４、２５が繰り返し実行される。

ｔ_２時点でＤＣ／ＤＣ変換器１２ａから供給している充電電流量４０が電流閾値Ｈ_１以下となると、ステップ２６が実行される。ｔ_２時点では蓄電池１５ａ、１５ｂ、１５ｃのいずれの充電も完了していないので、ステップ２７に進む。

ステップ２７では、充電を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂ・・・１２ｎのうち、充電開始要求がありかつ充電を開始していないＥＶ２の蓄電池１５ｂに電流供給可能なＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂが、新たに充電を開始するＤＣ／ＤＣ変換器となる。ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂと、充電を開始する蓄電池１５ｂが接続されているコネクタ１４ｂとの接続を変更するため、切替器１３ｂを「非接続」から「接続」に切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂから、コネクタ１４ｂに接続されたＥＶ２の蓄電池１５ｂに充電電流の供給が可能となる。

その後、制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂから、充電を開始する蓄電池１５ｂへ、定電流充電により充電電流の供給を開始する。このときの電流量は、蓄電池１５ａへの充電開始時と同じ電流量、すなわち、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流から所定の電流量Ｈ_２を減じた電流量である。蓄電池１５ｂの充電の開始により、充電装置１から供給する電流の総量が定電流充電の分だけ増加するが、ステップ２５でｔ_２時点における電流総量が電流閾値Ｈ_１以下であることが判明しており、かつ、電流閾値Ｈ_１と所定の電流量Ｈ_２とが同じ値に設定されているため、蓄電池１５ｂの充電の開始により、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂから供給する電流の総量がＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流を超えることはない。

その後、蓄電池１５ｂが定電流充電から定電圧充電へ移行するｔ_３までの期間（ｔ_２〜ｔ_３）は、充電条件の変更はなく、制御部１６は、ステップ２２、２４、２５を繰り返し実行する。このとき、ステップ２５における、電流の総量は、この期間に充電を行っている、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂからの供給電流の和となる。したがって、制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂのそれぞれから取得した供給電流量の和が、電流閾値Ｈ_１以下であるか否かを判定する。蓄電池１５ｂは定電流充電であり、また蓄電池１５ａは、充電率の上昇に合わせて充電電流量４０が単調減少するため、供給電流の総量がＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流を超えることはない。

ｔ_３時点で、蓄電池１５ｂが定電流充電から定電圧充電への移行条件を満たす（ステップ２２）と、充電条件を変更するためにステップ２３が実行される。制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂからの出力電圧が一定となるように制御する。これにより、蓄電池１５ｂの充電率の上昇に合わせて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂから供給する電流量４１を垂下させることができる。逆に余剰分４３は増加する。その後、制御部１６は、蓄電池１５ａの充電が完了するｔ_４時点まで、ステップ２２、２４および２５を繰り返し実行し、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂは、蓄電池１５ａ、１５ｂに対して定電圧充電を行う。

ｔ_４時点で、蓄電池１５ａの充電率が８０％となり充電電流供給停止条件を満たすと（ステップ２２）、充電条件を変更するためにステップ２３が実行される。制御部１６は、切替器１３ａを「接続」から「非接続」に切り替えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａからの充電電流の供給を停止する。また、操作部１７の液晶タッチパネル画面にＥＶ１の充電完了の旨を表示し、使用者に充電完了を通知する。ＥＶ１の使用者は、ＥＶ１をコネクタ１４ａから外して、ＥＶ１を移動することができる。

ｔ_４時点で蓄電池１５ｂの充電電流量４１は電流閾値Ｈ_１以下であるため、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａからの充電電流供給停止により、供給電流の総量も電流閾値Ｈ_１以下となる（ステップ２５）。ステップ２６が実行され、ｔ_４時点では、まだ蓄電池１５ｂ、１５ｃの充電が完了していないので、ステップ２７に進む。なお、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａからの充電電流供給停止前に、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂからの供給電流の総量が電流閾値Ｈ_１以下となった場合には、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａからの充電電流供給停止を待たずにステップ２６、２７が実行される。

ステップ２７では、充電を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器１２ｃ・・・１２ｎのうち、充電開始要求がありかつ充電を開始していないＥＶ３の蓄電池１５ｃに電流供給可能なＤＣ／ＤＣ変換器１２ｃが、新たに充電を開始するＤＣ／ＤＣ変換器となる。ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｃと、蓄電池１５ｃが接続されているコネクタ１４ｃとの接続を変更するため、切替器１３ｃを「非接続」から「接続」に切り替える。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｃから、コネクタ１４ｃに接続されたＥＶ３の蓄電池１５ｃに充電電流の供給が可能となる。

その後、制御部１６は、充電を開始する蓄電池１５ｃへ定電流充電により充電電流の供給を開始する。このときの電流量は、蓄電池１５ａへの充電開始時と同じ電流量、すなわち、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流から所定の電流量Ｈ_２を減じた電流量である。蓄電池１５ｃの充電の開始により、充電装置１から供給する電流の総量が定電流充電の分だけ増加するが、ステップ２５でｔ_２時点における電流の総量が電流閾値Ｈ_１以下であることが判明しており、かつ、電流閾値Ｈ_１と所定の電流量Ｈ_２とが同じ値に設定されているため、蓄電池１５ｃの充電の開始により、供給電流の総量がＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流を超えることはない。

その後、蓄電池１５ｃが定電流充電から定電圧充電へ移行するｔ₅までの期間（ｔ_４〜ｔ_５）は、充電条件の変更はなく、制御部１６は、ステップ２２、２４、２５を繰り返し実行する。このとき、ステップ２５における電流の総量は、この期間に充電を行っている、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂ、１２ｃからの供給電流の和となる。したがって、制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂ、１２ｃのそれぞれから取得した供給電流量の和が、電流閾値Ｈ_１以下であるか否かを判定する。蓄電池１５ｃは定電流充電であり、蓄電池１５ｂは、充電率の上昇により充電電流量４１が単調減少するため、供給電流の総量がＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流を超えることはない。

ｔ_５時点で、蓄電池１５ｃが定電流充電から定電圧充電への移行条件を満たす（ステップ２２）と、充電条件を変更するためにステップ２３が実行される。制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｃからの出力電圧が一定となるように制御する。これにより、蓄電池１５ｃの充電率の上昇に合わせて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｃから供給する電流量４２を垂下させることができる。逆に余剰分４３は増加する。その後、制御部１６は、蓄電池１５ｂの充電が完了するｔ_６時点まで、ステップ２２、２４および２５を繰り返し実行し、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂ、１２ｃは、蓄電池１５ｂ、１５ｃに対して定電圧充電を行う。

ｔ_６時点で、蓄電池１５ｂの充電率が８０％となり充電電流供給停止条件を満たすと（ステップ２２）、充電条件を変更するためにステップ２３が実行される。制御部１６は、切替器１３ｂを「接続」から「非接続」に切り替えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂからの充電電流の供給を停止する。また、操作部１７の液晶タッチパネル画面にＥＶ２の充電完了の旨を表示し、使用者に充電完了を通知する。ＥＶ２の使用者は、ＥＶ２をコネクタ１４ｂから外して、ＥＶ２を移動することができる。この時点では、充電開始要求があった充電待ちのＥＶの蓄電池が存在しないため、新たな充電が開始されることはない。

その後、ｔ_７時点で、蓄電池１５ｃの充電率が８０％となり充電電流供給停止条件を満たすと（ステップ２２）、充電条件を変更するためにステップ２３が実行される。制御部１６は、切替器１３ｃを「接続」から「非接続」に切り替えて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｃからの充電電流供給を停止する。また、操作部１７の液晶タッチパネル画面にＥＶ３の充電完了の旨を表示し、使用者に充電完了を通知する。ＥＶ３の使用者は、ＥＶ３をコネクタ１４ｃから外して、ＥＶ３を移動することができる。この時点で全ての蓄電池１５ａ、１５ｂ、１５ｃの充電が完了したため（ステップ２６）、充電プロセスが終了する。

以上により、充電装置１のコネクタ１４ａに接続されたＥＶ１の蓄電池１５ａと、コネクタ１４ｂに接続されたＥＶ２の蓄電池１５ｂと、コネクタ１４ｃに接続されたＥＶ３の蓄電池１５ｃとを順次充電することができる。定電流充電時の電流量を、ＡＣ／ＤＣ変換器１１から所定の電流量Ｈ_２を減じた電流量とし、かつ、電流の総量が電流閾値Ｈ_１以下になったときに、後続する蓄電池に対する定電流充電を開始するようにすることにより、全充電期間ｔ_０〜ｔ_７を通じてＤＣ／ＤＣ変換器から供給する電流の総量がＡＣ／ＤＣ変換器１１の最大出力定格電力を超過することがない。すなわち、
ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流≧ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａの供給電流（蓄電池１５ａの充電電流）＋ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂからの供給電流（蓄電池１５ｂの充電電流）＋ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｃからの供給電流（蓄電池１５ｃの充電電流）
の関係を満たす。

また、充電期間ｔ_２〜ｔ_６で２つの蓄電池１５ａ＆１５ｂまたは１５ｂ＆１５ｃに並行して電流供給を行っているため、（図８の従来例のように）複数の蓄電池を時系列的に続けて充電するよりも、少ない充電時間で蓄電池の充電を完了することができる。さらに、蓄電池１５ａ、１５ｂ、１５ｃのいずれの充電も定電流定電圧充電法で充電を行うため、蓄電池の劣化を防ぎ、蓄電池の良好な状態を維持することができる。

なお、本実施例では、ＥＶ２の蓄電池１５ｂの充電開始をＥＶ１の蓄電池１５ａの充電電流量４０で判定しているが、操作部１７に充電時間の設定や充電を中断する機能を設けて、使用者の判断により、充電電流量４０が電流閾値Ｈ_１に到達する前に、ＥＶ１の蓄電池１５ａの充電を中断できるようにしてもよい。この場合、ＥＶ１の蓄電池１５ａの充電が中断された時点で、充電電流の総量が電流閾値Ｈ_１以下となるため（ステップ２５）、ＥＶ２の蓄電池１５ｂの充電は、中断後ただちに開始することになる。また、充電電流量４０が電流閾値Ｈ_１に到達する前に、ＥＶ１の蓄電池１５ａの充電率を指標としてＥＶ１の蓄電池１５ａの充電を中断することもできる。

実施例２
ところで、図２のフローチャートから明らかなように、充電装置１の制御部１６は、電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器がある場合（ステップ２４）のみ、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から供給している電流の総量が電流閾値以下であるか否かを（ステップ２５）判断している。このような順序で判断を行うことは、充電装置１のＤＣ／ＤＣ変換器が２つしかない場合に特に有利である。なぜなら、２つのＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂが並行して充電している場合には、そもそも新たな充電を開始することができないため、電流の総量の評価は不要であるし、また一方の蓄電池が充電中で他方が充電電流を供給していない状態である場合には、ＤＣ／ＤＣ変換器から供給される電流の総量は、充電中の蓄電池の充電電流量であるため、供給電流の合計の計算が不要となるためである。このように充電中の蓄電池に供給している電流量のみに着目して、後続の充電開始可否を判断するようにすることにより、充電電流の総量を常時計算する必要がなくなるため、制御部の構成を簡素化することができる。また、同様の理由で、充電電流供給停止の判定を、充電率に加えて、あるいは充電率に代えて、充電電流値に基づいて行ってもよい。本実施例では、充電率が８０％に達した時点で充電完了と判断して、充電電流の供給を停止しているが、これに加えて、あるいはこれに代えて、充電電流が予め定めた電流値（例えば、後述する電流閾値Ｈ_１）以下となったときに充電電流の供給を停止するように設定してもよい。

図２および図３を参照しながら、より具体的に説明を行う。図３において、横軸は充電時間を、縦軸はＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流で正規化した充電電流値である。実線３０は、コネクタ１４ａに接続される１台目のＥＶ１に搭載された蓄電池１５ａの充電電流量を、実線３１は、コネクタ１４ｂに接続される２台目のＥＶ２に搭載された蓄電池１５ｂの充電電流量を示す。また、破線３２は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流から蓄電池１５ａ、１５ｂの充電電流量を差し引いた余剰分を示す。なお、説明の簡素化のため、以下の説明では、実施例１と同様な動作の説明は省略する。

充電装置１の使用者が充電装置１の設置場所に１台目のＥＶ１を停車させ、コネクタ１４ａにＥＶ１の蓄電池１５ａを接続し、操作部１７からＥＶ１の充電開始を充電装置１に要求する。制御部１６は、操作部１７から充電開始の指示を受け取り、通信部１８から蓄電池１５ａの接続確認を受け取ると、充電プロセスを開始する（ステップ２１）。ｔ_０時点では充電中の蓄電池はないので、実施例１と同様にステップ２２、２４〜２８と順次進み、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａから蓄電池１５ａに定電流充電による充電電流の供給が開始される。ｔ_０〜ｔ_１の期間は、ステップ２２、２４および２５を繰り返し実行することになる。この期間では、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａのみで充電しているので、供給電流の総量は蓄電池１５ａの充電電流量３０となる。このため、ステップ２５において、制御部１６は、充電中のＤＣ／ＤＣ変換器１２ａの供給電流量を電流の総量として、電流閾値Ｈ_１と比較を行う。

ｔ_１時点で、蓄電池１５ａが定電流充電から定電圧充電への移行条件を満たすと（ステップ２２）、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａによる充電が定電圧充電に変更される（ステップ２３）。これにより、蓄電池１５ａの充電率の上昇に合わせて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａから供給する充電電流量３０を垂下させることができる。逆に余剰分３２は増加する。その後、充電電流量３０が電流閾値Ｈ_１以下となるｔ_２時点まで、再び、ステップ２２、２４、２５を繰り返し実行する。

ｔ_２時点で充電電流量３０が電流閾値Ｈ_１以下となると、実施例１と同様にステップ２６〜２８が実行され、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂから蓄電池１５ｂへ、定電流充電による充電電流の供給が開始される。その後、ｔ_２〜ｔ_３の期間は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂの両方で並行して充電を行っているため、ステップ２２とステップ２４とが繰り返し実行され、ステップ２５（供給電流総量と電流閾値Ｈ_１との比較）は実行されない。

ｔ_３時点で、蓄電池１５ｂの充電が定電流充電から定電圧充電へ移行する。これにより、蓄電池１５ｂの充電率の上昇に合わせて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂから供給する充電電流量３１を垂下させることができる。逆に余剰分３２は増加する。この期間においても、制御部１６は、ステップ２２とステップ２４とを繰り返し実行し、ステップ２５（供給電流総量と電流閾値Ｈ_１との比較）は実行されない。充電電流量３０、３１が垂下した結果、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂから供給している電流の総量が電流閾値Ｈ_１以下となる可能性があるが、充電装置１のＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂは全て使用中で、新たな充電を開始することはできないので、ステップ２５を実行する必要がない。したがって、制御部１５は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂから供給される電流量の総量を求めるための計算を行うことはない。

ｔ_４時点で、蓄電池１５ａの充電率が８０％となり充電電流供給停止条件を満たすと（ステップ２２）、ステップ２３が実行され、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａからの充電電流の供給が停止される。また、操作部１７の液晶タッチパネル画面に充電完了の旨を表示し、使用者に充電完了を通知する。ＥＶ１の使用者は、ＥＶ１をコネクタ１４ａから外して、ＥＶ１を移動することができる。その後、蓄電池１５ｂへの充電が完了するｔ_５時点まで、制御部１６はステップ２２、２４および２５を繰り返し実行する。この期間では、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂのみが充電電流を供給しているので、電流の総量は蓄電池１５ｂの充電電流量３１と同じとなる。このため、ステップ２５において、制御部１６は、充電中のＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂからの供給電流量を電流の総量として、電流閾値Ｈ_１と比較を行う。

ｔ_５時点で、蓄電池１５ｂの充電率が８０％となり充電電流供給停止条件を満たすと（ステップ２２）、ステップ２３が実行され、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂからの充電電流供給が停止する。また、操作部１７の液晶タッチパネル画面に充電完了の旨を表示し、使用者に充電完了を通知する。ＥＶ２の使用者は、ＥＶ２をコネクタ１４ｂから外して、ＥＶ２を移動することができる。この時点で全ての蓄電池１５ａ、１５ｂの充電が完了したため（ステップ２６）、充電プロセスを終了する。

以上により、充電装置１のコネクタ１４ａに接続されたＥＶ１の蓄電池１５ａと、コネクタ１４ｂに接続されたＥＶ２の蓄電池１５ｂを順次充電することができる。充電装置１のＤＣ／ＤＣ変換器が２つの場合には、
ＡＣ／ＤＣ変換器１１の定格出力電流≧ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａの供給電流（蓄電池１５ａの充電電流）＋ＤＣ／ＤＣ変換器１２ｂからの供給電流（蓄電池１５ｂの充電電流）
の関係となる。このため、制御部１６を、電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器がある場合（ステップ２４）のみ、電流の総量が電流閾値以下であるか否かを判定する（ステップ２５）ように構成することにより、充電プロセスの全期間ｔ_０〜ｔ_５を通して、操作部１６は、供給電流の総量を求めるために常時計算する必要がない。このため、制御部１６の構成を簡素化することができる。

実施例３
図５Ａに、本発明に係る別の実施例である充電装置２の概略構成を示す。実施例１や実施例２で説明した充電装置１は、装置構成を簡素化するためにＤＣ／ＤＣ変換器の数を減らすと、同時にコネクタの数も減ってしまうため、充電装置に接続可能なＥＶの蓄電池も減ってしまう。これに対して、本実施例の充電装置２は、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂの数より多くのコネクタ５４ａ〜５４ｅを備える。以下に、充電装置２の構成の概略を説明する。

充電装置２は、外部の交流電力系統５０に着脱自在に接続可能で、交流電力系統５０から入力される交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣ／ＤＣ変換器５１と、ＡＣ／ＤＣ変換器５１の出力に接続されたＤＣバス５９と、ＤＣバス５９に接続され、ＤＣバス５９から入力される直流電力を蓄電池の電圧に変換して出力する２つのＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂを備える。各ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂの出力は、対応する２つの切替器５３ａ、５３ｂのそれぞれに接続される。各切替器５３ａ、５３ｂは、５つのコネクタ５４ａ・・・５４ｅのうちの一つに選択的に接続可能である。コネクタ５４ａ・・・５４ｅは、充電を行うＥＶの蓄電池５５ａ・・・５５ｅとのそれぞれと着脱自在に接続可能である。よって、切替器５３ａ、５３ｂの接続切替により、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂから供給される充電電流のそれぞれを、５つのコネクタ５４ａ・・・５４ｅに接続された蓄電池５５ａ・・・５５ｅのいずれかに選択的に供給することができる。

さらに、充電装置２は、制御部５６と、制御部５６に接続された操作部５７と通信部５８を備える。制御部５６は、ＭＰＵと、ＭＰＵに接続されたメモリおよび通信インターフェイスを備え、ＤＩＯやイーサネット（登録商標）などのネットワークを介して、ＡＣ／ＤＣ変換器５１、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂおよび切替器５３ａ、５３ｂと接続されている。通信部５８は、コネクタ５４ａ・・・５４ｅに接続され、コネクタ５４ａ・・・５４ｅに接続される蓄電池５５ａ・・・５５ｅを搭載したＥＶ１・・・ＥＶ５と通信（例えばＣＡＮ通信）を行うことができる。通信部５８は、切替器５３ａ、５３ｂを介さずに各コネクタ５４ａ・・・５４ｅに接続されているため、切替器５３ａ、５３ｂによる切替の影響を受けずに常時通信可能である。

ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂの定格出力電流は、ＡＣ／ＤＣ変換器５１の定格出力電流以上でなければならない。本実施例の充電装置２は、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂの定格出力電流は、ＡＣ／ＤＣ変換器５１の定格出力電流と同一とした。

操作部５７および通信部５８の機能は、充電装置１の操作部１７および通信部１８の機能と同一であるために説明を省略する。制御部５６は、メモリに格納されたプログラム命令を、ＭＰＵで実行することにより、充電プロセスを実行する。充電プロセスの詳細は後述する。制御部５６は、ＡＣ／ＤＣ変換器５１から定格出力電力などのデバイス情報を受け取り、また入出力電流、入出力電圧および入出力電力を監視して制御を行う。また、制御部５６は、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂの入出力電流、入出力電圧および入出力電力を監視および制御を行う。定電流充電時には、制御部５６が、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂから供給される電流量を制御することによって、一定の電流量を蓄電池５５ａ・・・５５ｅに供給する。また、定電圧充電時には、制御部１６は、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂの出力電圧を制御するとともに、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂから供給している電流量を受け取る。さらに、制御部１６は切替器５３ａ、５３ｂが接続するコネクタ５４ａ・・・５４ｅを制御することができる。

次に、本発明に係る充電方法の一実施例である充電装置２の動作について、図２、図４および図５Ａ〜Ｃを参照しながら説明する。説明を簡素化するため、実施例１と同様に、３台のＥＶが接続されたときの動作について説明を行う。また、実施例１と同様な動作については、説明を省く。

充電装置２の使用者が充電装置２の設置場所に１台目のＥＶ１を停車させ、コネクタ５４ａにＥＶ１の蓄電池５５ａを接続し、操作部５７からＥＶ１の充電開始を充電装置２に要求する。制御部５６は、操作部５７から充電開始の指示を受け取り、通信部５８から蓄電池５５ａの接続確認を受け取ると、充電プロセスを開始する（ステップ２１）。この時点で、２台目のＥＶ２の蓄電池５５ｂや３台目のＥＶ２の蓄電池５５ｃは、コネクタ５４ｂ、５４ｃに接続されている必要はない。蓄電池５５ｂ、５５ｃは、充電装置２が充電を行っている間、いつでも接続可能であり、通信部５８によって蓄電池５５ｂ、５５ｃの接続状態が確認され、操作部５７が蓄電池５５ｂ、５５ｃの充電開始要求を受け取ると、これらの情報は直ちに制御部５６に提供される。

ｔ_０時点では充電中の蓄電池はないので、ステップ２２、２４〜２７と順次進む。ステップ２７では、制御部５６は、切替器を制御して充電を開始するＤＣ／ＤＣ変換器とコネクタとの接続を切り替える。充電を開始するＤＣ／ＤＣ変換器は、充電を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂのいずれでもよい。本実施例では、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａが選択される。そして、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａに接続されている切替器５３ａを、蓄電池５５ａが接続されているコネクタ５４ａに接続する。この状態を図５Ａに示す。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａから、コネクタ５４ａに接続されたＥＶ１の蓄電池５５ａに充電電流の供給が可能となる。そして、制御部５６は、充電を開始する蓄電池５５ａへ定電流充電による充電電流の供給を開始する（ステップ２８）。

その後、制御部５６は、全ての蓄電池に対する充電が完了するまでステップ２２〜２８を繰り返し実施する。ｔ_０〜ｔ_１の期間は、ステップ２２、２４および２５を繰り返し実行する。この期間では、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａのみが充電電流を供給しているので、供給電流の総量は、蓄電池１５ａの充電電流量４０と同じである。このため、ステップ２５において、制御部１６は、充電中のＤＣ／ＤＣ変換器１２ａの供給電流量を電流の総量として、電流閾値Ｈ_１と比較を行う。

ｔ_１時点で、蓄電池１５ａが定電流充電から定電圧充電へ移行する（ステップ２３）。これにより、蓄電池１５ａの充電率の上昇に合わせて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａから供給する充電電流量４０を垂下させることができる。逆に余剰分４３は増加する。その後、充電電流量４０が電流閾値Ｈ_１以下となるｔ_２時点まで、再び、ステップ２２、２４、２５を繰り返し実行する。

ｔ_２時点で充電電流量４０が電流閾値Ｈ_１以下となると、再びステップ２６〜２８が実行される。ステップ２７では、制御部５６は、充電を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器５２ｂと、充電開始要求があり且つ充電を開始していないＥＶ２の蓄電池５５ｂに接続されているコネクタ５４ｂとの接続を変更する。より具体的には、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ｂに接続されている切替器５３ｂをコネクタ５４ｂに接続する。この状態を図５Ｂに示す。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ｂから、コネクタ５４ｂに接続されたＥＶ２の蓄電池５５ｂに充電電流の供給が可能となる。そして、制御部５６は、充電を開始する蓄電池５５ｂへ定電流充電による充電電流の供給を開始する。

その後、ｔ_２〜ｔ_４の期間は、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂの両方で並行して充電を行っているため、ステップ２２とステップ２４とが繰り返し実行され、ステップ２５（供給電流総量と電流閾値Ｈ_１との比較）は実行されない。

ｔ_４時点で、蓄電池５５ａの充電率が８０％となり充電電流供給停止条件を満たすと（ステップ２２）、ステップ２３が実行され、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａからの充電電流の供給が停止される。また、操作部５７の液晶タッチパネル画面に充電完了の旨を表示し、使用者に充電完了を通知する。ＥＶ１の使用者は、ＥＶ１をコネクタ５４ａから外して、ＥＶ１を移動することができる。

ｔ_４時点で蓄電池５５ｂの充電電流量４１は電流閾値Ｈ_１以下であるため、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａからの充電電流供給停止により、供給電流の総量は電流閾値Ｈ_１以下となる。このため、ステップ２６〜２８が実行される。ステップ２７では、充電を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器５２ａと、充電開始要求がありかつ充電を開始していないＥＶ３の蓄電池５５ｃに接続されているコネクタ５４ｃとの接続を変更する。より具体的には、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａに接続されている切替器５３ａをコネクタ５４ｃに接続する。この状態を図５Ｃに示す。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａから、コネクタ５４ｃに接続されたＥＶ３の蓄電池５５ｃに充電電流の供給が可能となる。そして、制御部５６は、充電を開始する蓄電池５５ｃへ定電流充電による充電電流の供給を開始する。このように、切替器５３ａを、コネクタ５４ａからコネクタ５４ｃへと接続を切り替えることにより、ＥＶ１の移動を待つことなく、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａから新たなＥＶの充電を開始することが可能となる。

その後、ｔ_４〜ｔ_６の期間は、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂの両方で並行して充電を行っているため、ステップ２２とステップ２４とが繰り返し実行され、ステップ２５（供給電流総量と電流閾値Ｈ_１との比較）は実行されない。

ｔ_６時点で、蓄電池５５ｂの充電率が８０％となり充電電流供給停止条件を満たすと（ステップ２２）、ステップ２３が実行され、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ｂからの充電電流供給が停止される。また、操作部１７の液晶タッチパネル画面に充電完了の旨を表示し、使用者に充電完了を通知する。ＥＶ２の使用者は、ＥＶ２をコネクタ５４ｂから外して、ＥＶ２を移動することができる。その後、蓄電池５５ｃへの充電が完了するｔ_７時点まで、制御部５６はステップ２２、２４および２５を繰り返し実行する。この期間では、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａのみで充電しているので、供給電流の総量は蓄電池５５ｃの充電電流量４２と同じである。よって、ステップ２５において、制御部１６は、充電中のＤＣ／ＤＣ変換器１２ａが供給している充電電流量を電流の総量として、電流閾値Ｈ_１と比較を行う。

ｔ_７時点で、蓄電池１５ｃの充電率が８０％となり充電電流供給停止条件を満たすと（ステップ２２）、ステップ２３が実行され、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａからの充電電流供給が停止する。また、操作部５７の液晶タッチパネル画面に充電完了の旨を表示し、使用者に充電完了を通知する。ＥＶ３の使用者は、ＥＶ３をコネクタ５４ｃから外して、ＥＶ３を移動することができる。この時点で全ての蓄電池５５ａ、５５ｂ、５５ｃの充電が完了したため（ステップ２６）、充電プロセスを終了する。

以上の例から明らかなように、対応するＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂを複数のコネクタ５４ａ・・・５４ｅのうちの１つに選択的に接続可能な切替器５３ａ、５３ｂを備える充電装置２を用いることにより、ＤＣ／ＤＣ変換器５２ａ、５２ｂの数よりも多い蓄電池５５ａ〜５５ｃの充電を効率的に行うことが可能となり、充電完了までの時間の増加を抑えつつ、充電装置の構成を簡素化することが可能となる。上述した動作説明では、３台分のＥＶの蓄電池５５ａ〜５５ｃを充電する説明を行ったが、４台以上のＥＶの充電を行う場合も、同様なプロセスで充電を行うことが可能である。また、本実施例では説明を簡素化するために、ＤＣ／ＤＣ変換器の数が２つ、コネクタの数が５つの充電装置２の説明を行ったが、さらに多くのＤＣ／ＤＣ変換器とコネクタを備えてもよい。

実施例４
図６に本発明に係るさらに別の実施例である充電装置３の概略構成を示す。実施例１〜３で説明した充電装置１および充電装置２では、ＤＣバス１９、５９にＤＣ電力を供給する電力変換器が、ＡＣ／ＤＣ変換器１１、５１のみであった。これに対して、充電装置３のＤＣバス６９には、外部の直流電力系統６０（ＤＣグリッドなど）に接続可能なＤＣ／ＤＣ変換器６１ａと、太陽光パネル７０などの外部の直流電力源に接続可能なＤＣ／ＤＣ変換器６１ｂと、蓄電池７１に接続されたＤＣ／ＤＣ変換器６１ｃとが接続され、これらのＤＣ／ＤＣ変換器６１ａ、６１ｂ、６１ｃから直流電力の供給を受けることが可能な構成となっている。このため、実施例４の充電装置３では、「電力変換器から供給可能な最大電流量」は、ＤＣ／ＤＣ変換器６１ａ、６１ｂ、６１ｃから供給可能な最大電流量の合計値となる。

ＤＣバス６９、ＤＣ／ＤＣ変換器６２ａ、６２ｂ、切替器６３ａ、６３ｂおよびコネクタ６４ａ、６４ｂの接続関係は、実施例１のＤＣバス１９、ＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂ、切替器１３ａ、１３ｂおよびコネクタ１４ａ、１４ｂの接続関係と同様である。

蓄電池７１は、充電装置３の補助電力源であり、一時に多くのＥＶ蓄電池への電流供給が必要になった場合に、ＤＣバス６９に電流を供給し、逆に供給電流量に余裕がある場合には、ＤＣバス６９から電力を受け取って充電する。このため、ＤＣバス６９と蓄電池７１との間に接続されたＤＣ／ＤＣ変換器６１ｃは、双方向に電力変換が可能な双方向電力変換器である。また、蓄電池７１は、太陽光パネル７０のＤＣ／ＤＣ変換器６１ｂと同様に、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３（６１ｃ）が蓄電池７１の状態を監視する機能も担う。

また、外部の直流電力系統６０に接続されたＤＣ／ＤＣ変換器６１ａや、コネクタ１４ａ、１４ｂを介してＥＶの蓄電池６５ａ、６５ｂに接続されるＤＣ／ＤＣ変換器６２ａ、６２ｂも、双方向電力変換器で構成されている。これにより、直流電力系統６０が停電したり、一時的に多くの電力が必要になった場合に、ＥＶの蓄電池６５ａ、６５ｂや太陽光パネル７０、蓄電池７１から外部の直流電力系統６０に電力を供給することが可能である。

上述した点を除き、ＤＣ／ＤＣ変換器６２ａ、６２ｂ、切替器６３ａ、６３ｂ、コネクタ６４ａ、６４ｂ、制御部６６、操作部６７および通信部６８の機能や動作は、充電装置１のＤＣ／ＤＣ変換器１２ａ、１２ｂ、切替器１３ａ、１３、コネクタ１４ａ、１４ｂ、制御部１６、操作部１７および通信部１８と同様である。

充電装置を本実施例のように構成することにより、系統電力の使用を削減し、再生可能エネルギーを利用したＥＶの蓄電池の充電が可能となる。また、直流電力系統が停電したり、一時的に多くの電力が必要になった場合に外部の系統電力へ電力を供給することが可能となり、電力を有効に利用することが可能となる。

以上、本願発明にかかる蓄電池の充電装置および充電方法に関する説明を行ったが、本発明は上記の実施の形態に係る充電装置および充電方法に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。例えば、本発明の係る充電装置や充電方法は、家庭用や業務用の蓄電池などＥＶ以外の蓄電池の充電にも適用することが可能である。

１、２、３ 充電装置
１０、５０ 交流電力系統
１１、５１ 電力変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器）
１２ａ、１２ｂ、１２ｎ、５２ａ、５２ｂ、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６２ａ、６２ｂ ＤＣ／ＤＣ変換器
１３ａ、１３ｂ、１３ｎ、５３ａ、５３ｂ、６３ａ、６３ｂ 切替器
１４ａ、１４ｂ、１４ｎ、５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、６４ａ、６４ｂ コネクタ
１５ａ、１５ｂ、１５ｎ、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ、５５ｅ、６５ａ、６５ｂ、７１ 蓄電池
１６、５６、６６ 制御部
１７、５７、６７ 操作部
１８、５８、６８ 通信部
１９、５９、６９ ＤＣバス
３０、３１、４０、４１、４２、１０１、１０２、１０３、１１０、１１１、１３０、１３１ 充電電流曲線
３２、４３ 余剰分（余剰電流量曲線）
６０ 直流電力系統
６１ 電力変換器（ＤＣ／ＤＣ変換器）
７０ 太陽光パネル
１０５、１０６、１０７ 充電率曲線

Claims (11)

1. 外部の電力系統に接続可能な少なくとも１つの電力変換器と、
   前記電力変換器に接続されたＤＣバスと、
   前記ＤＣバスに接続された複数のＤＣ／ＤＣ変換器と、
   蓄電池に接続可能な複数のコネクタと、
   前記複数のＤＣ／ＤＣ変換器のそれぞれに接続され、対応するＤＣ／ＤＣ変換器と前記コネクタとの接続を切り替える複数の切替器と、
   前記電力変換器、前記ＤＣ／ＤＣ変換器、および前記切替器を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記複数のＤＣ／ＤＣ変換器のうちで電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器があり、かつ、前記複数のＤＣ／ＤＣ変換器から供給している電流の総量が電流閾値以下であるか否かを判定し、
   前記電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器があり、かつ、前記電流の総量が前記電流閾値以下である場合には、前記電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器と、充電を開始する蓄電池に接続された前記コネクタとの接続を、前記切替器により切り替え、
   前記電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器から、前記充電を開始する蓄電池に、充電電流の供給を開始し、
   前記判定、前記切り替えおよび前記充電電流の供給開始を繰り返して、前記複数のコネクタのそれぞれに接続された蓄電池を順次充電する
   ように構成され、
   前記充電電流の電流量は、前記電力変換器から供給可能な最大電流量から所定の電流量を減じた電流量であり、
   前記所定の電流量は、前記電流閾値以上である、
   充電装置。
2. 前記制御部に接続され、前記蓄電池の充電開始を指示する操作部と、
   前記制御部と前記コネクタとに接続された通信部と、
   をさらに備える、請求項１に記載の充電装置。
3. 前記蓄電池は、電気自動車（ＥＶ）に搭載された蓄電池である、請求項１または２に記載の充電装置。
4. 前記制御部は、前記蓄電池の充電を定電流充電で開始し、充電率の上昇に合わせて前記充電電流の電流量を垂下させるように構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の充電装置。
5. ２つの前記ＤＣ／ＤＣ変換器を備え、
   前記制御部は、前記２つの前記ＤＣ／ＤＣ変換器のうちで電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器がある場合のみ、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から供給している電流の総量が電流閾値以下であるか否かを判定する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の充電装置。
6. 前記ＤＣ／ＤＣ変換器の数より多くの前記コネクタを備え、
   前記切替器は、前記対応するＤＣ／ＤＣ変換器を前記複数のコネクタのうちの１つに選択的に接続可能な、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の充電装置。
7. 前記少なくとも１つの電力変換器は、交流電力系統の交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器および直流電力系統に接続されたＤＣ／ＤＣ変換器の少なくとも一方を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の充電装置。
8. 前記少なくとも１つの電力変換器は、双方向電力変換器を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の充電装置。
9. 外部の電力系統に接続可能な少なくとも１つの電力変換器と、
   前記電力変換器に接続されたＤＣバスと、
   前記ＤＣバスに接続された複数のＤＣ／ＤＣ変換器と、
   蓄電池に接続可能な複数のコネクタと、
   を備える充電装置により、複数の蓄電池を充電する方法であって、
   前記複数のＤＣ／ＤＣ変換器のうちで電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器があり、かつ、前記複数のＤＣ／ＤＣ変換器から供給している電流の総量が電流閾値以下であるか否かを判定するステップと、
   前記電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器があり、かつ、前記電流の総量が前記電流閾値以下である場合には、前記電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器と、充電を開始する蓄電池に接続された前記コネクタとの接続を切り替えるステップと、
   前記電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器から、前記充電を開始する蓄電池に、充電電流の供給を開始するステップと、
   前記判定するステップ、前記切り替えるステップおよび前記充電電流の供給を開始するステップを繰り返して、前記複数のコネクタのそれぞれに接続された蓄電池を順次充電するステップと、
   を含み、
   前記充電電流の電流量は、前記電力変換器から供給可能な最大電流量から所定の電流量を減じた電流量であり、
   前記所定の電流量は、前記電流閾値以上である、
   充電方法。
10. 前記充電を開始するステップは、前記蓄電池を定電流充電で充電を開始するステップを含み、
    前記方法はさらに、前記蓄電池の充電率の上昇に合わせて、前記充電電流の電流量を垂下させるステップを含む、
    請求項９に記載の充電方法。
11. 前記充電装置は、２つのＤＣ／ＤＣ変換器を備え、
    前記判定するステップは、前記２つのＤＣ／ＤＣ変換器のうちで電流の供給を行っていないＤＣ／ＤＣ変換器がある場合のみ、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から供給している電流の総量が電流閾値以下であるか否かを判定するステップを含む、
    請求項９または１０に記載の充電方法。

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