JP6038499B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の蓄電池の充電を行う機能を有する充電装置に関するものである。

従来、電気自動車に搭載された蓄電池を充電する充電装置が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、１台の充放電ターミナルと、この充放電ターミナルに接続された複数の充放電器とを備え、これら複数の充放電器のうちの１つに接続された電気自動車の蓄電池から電力を取り出し、当該電力を他の充放電器に接続された他の電気自動車の充電に用いることが記載されている。また、特許文献１には、充放電ターミナルに商用電源を接続し、電力供給側の電気自動車の電力供給能力が不足している場合に不足電力を商用電源から供給することが記載されている。

特開２００７−２５２１１８号公報

ところで、自動車用急速充電規格であるＣＨＡｄｅＭＯ規格では、系統電源（商用電源）と電気自動車との間を絶縁することが義務付けられている。

このため、上記特許文献１の技術において商用電源からの供給電力を利用可能な構成にする場合、上記規格に適合させるためには、接続される電気自動車の数に応じて備えられる充放電器にそれぞれ設けられているＤＣ／ＤＣコンバータを、一次側と二次側とが絶縁された絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータにする必要がある。また、それら各絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの容量を、充放電ターミナルから出力され得る最大電力に応じた容量にする必要がある。

したがって、上記特許文献１の技術において商用電源からの供給電力を利用可能な構成にする場合には、大容量の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを、接続される電気自動車の数に応じた数だけ設ける必要があるので、充電装置の製造コストが増大するという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部電源から供給される電力を用いて複数の蓄電池の充電を行う機能を有する充電装置において、製造コストを低減することにある。

本発明の充電装置は、複数の外部蓄電池の充電を行う充電装置であって、一次側に接続された外部電源から供給される電力を電圧変換して二次側から出力する、一次側と二次側とが絶縁された絶縁電圧変換器と、一端側が上記絶縁電圧変換器の二次側に互いに並列に接続され、上記一端側から供給される電力を電圧変換して他端側に接続される上記外部蓄電池に出力する、一端側と他端側とが絶縁されていない複数の非絶縁電圧変換器とを備えており、上記非絶縁電圧変換器は、当該非絶縁電圧変換器に接続された外部蓄電池から放電される電力を充電対象の外部蓄電池が接続された他の上記非絶縁電圧変換器に対して上記絶縁電圧変換器を介さずに出力する機能を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、接続される外部蓄電池の数に応じた複数の非絶縁電圧変換器を備えるとともに、これら各非絶縁電圧変換器を共通の絶縁電圧変換器に接続することにより、外部電源と外部蓄電池との間を適切に絶縁することができる。また、外部電源と外部蓄電池との間を複数の外部蓄電池について共通の絶縁電圧変換器で絶縁することができる。したがって、絶縁電圧変換器に比べて比較的安価な非絶縁電圧変換器を接続する外部蓄電池の数に応じた数だけ備え、絶縁電圧変換器については１つ（または複数の非絶縁電圧変換器について１つ）備えるだけでよいので、接続される外部蓄電池の数に応じた絶縁電圧変換器を備える場合に比べて充電装置の製造コストを低減することができる。

上記の構成によれば、外部蓄電池から放電される電力を用いて他の外部蓄電池を充電する場合の電力利用効率を向上させることができる。すなわち、一般に、非絶縁電圧変換器の電圧変換効率は絶縁電圧変換器の電圧変換器よりも高いので、外部蓄電池から放電される電力を絶縁電圧変換器を介さずに他の外部蓄電池に供給する構成とすることで、電力利用効率を向上させることができる。

また、上記非絶縁電圧変換器は、当該非絶縁電圧変換器に接続された外部蓄電池から当該非絶縁電圧変換器に放電される電力を電圧変換して充電対象の外部蓄電池が接続された他の非絶縁電圧変換器に出力する構成としてもよい。

上記の構成によれば、外部蓄電池から放電された電力を電圧変換して充電対象の外部蓄電池が接続された非絶縁電圧変換器に出力できるので、充電対象の外部蓄電池を適切に充電することができる。

また、本発明の充電装置は、複数の外部蓄電池の充電を行う充電装置であって、一次側に接続された外部電源から供給される電力を電圧変換して二次側から出力する、一次側と二次側とが絶縁された絶縁電圧変換器と、一端側が上記絶縁電圧変換器の二次側に互いに並列に接続され、上記一端側から供給される電力を電圧変換して他端側に接続される上記外部蓄電池に出力する、一端側と他端側とが絶縁されていない複数の非絶縁電圧変換器とを備えており、上記絶縁電圧変換器の二次側と複数の上記非絶縁電圧変換器との間に接続された内部蓄電池を備えている構成としてもよい。

上記の構成によれば、各非絶縁電圧変換器の一端側に対する供給電圧を安定化させることができる。

また、本発明の充電装置は、複数の外部蓄電池の充電を行う充電装置であって、一次側に接続された外部電源から供給される電力を電圧変換して二次側から出力する、一次側と二次側とが絶縁された絶縁電圧変換器と、一端側が上記絶縁電圧変換器の二次側に互いに並列に接続され、上記一端側から供給される電力を電圧変換して他端側に接続される上記外部蓄電池に出力する、一端側と他端側とが絶縁されていない複数の非絶縁電圧変換器とを備えており、上記各非絶縁電圧変換器は電圧変換を行う電圧変換部を備え、かつ、上記各非絶縁電圧変換器における上記電圧変換部の上記他端側が、導通状態と遮断状態とに切り替えられるスイッチを介して互いに接続されている構成としてもよい。

上記の構成によれば、非絶縁電圧変換器の一端側に供給された電力を電圧変換して他の非絶縁電圧変換器に出力したり、非絶縁電圧変換器の他端側に接続された外部蓄電池から放電される電力を電圧変換部を介さずに他の非絶縁電圧変換器に出力したりすることができる。

また、外部蓄電池が接続されていないか、あるいは接続された外部蓄電池の充電および放電を行っていない非絶縁電圧変換器である第１電圧変換器と充電対象の外部蓄電池が接続された非絶縁電圧変換器である第２電圧変換器とを接続する上記スイッチを導通状態にすることにより、上記絶縁電圧変換器から上記第１電圧変換器に供給されて当該第１電圧変換器で電圧変換された電力および上記絶縁電圧変換器から上記第２電圧変換器に供給されて当該第２電圧変換器で電圧変換された電力が上記第２電圧変換器に接続された充電対象の上記外部蓄電池に出力される構成としてもよい。

上記の構成によれば、絶縁電圧変換器から第１電圧変換器に供給されて当該第１電圧変換器で電圧変換された電力および絶縁電圧変換器から第２電圧変換器に供給されて当該第２電圧変換器で電圧変換された電力を用いて第２電圧変換器に接続された充電対象の外部蓄電池を充電することができる。これにより、充電対象の外部蓄電池を迅速に充電することができる。

また、上記絶縁電圧変換器は一次側に接続された上記外部電源から供給される最大電力に応じた容量を有し、上記各非絶縁電圧変換器の容量の総和が上記絶縁電圧変換器の容量と等しい構成としてもよい。

上記の構成によれば、絶縁電圧変換器の出力を各非絶縁電圧変換器に分散させて各非絶縁電圧変換器に電圧変換させることができる。

また、上記非絶縁電圧変換器は、当該非絶縁電圧変換器に接続された外部蓄電池から放電される電力を充電対象の外部蓄電池が接続された他の上記非絶縁電圧変換器に対して上記絶縁電圧変換器を介さずに出力する機能を備えており、放電させる外部蓄電池が接続された非絶縁電圧変換器である放電側変換器と充電対象の外部蓄電池が接続された非絶縁電圧変換器である充電側変換器とを接続する上記スイッチを導通状態にすることにより、放電させる上記外部蓄電池から放電された電力が上記放電側変換器および上記充電側変換器の電圧変換部を介さずに充電対象の上記外部蓄電池に出力される構成としてもよい。

上記の構成によれば、外部蓄電池から放電された電力を放電側変換器の電圧変換部および充電側変換器の電圧変換部を介さずに充電対象の外部蓄電池に出力できるので、これら各電圧変換部を介して出力する場合に比べて、電力利用効率を向上させることができる。

また、上記スイッチの動作を制御する制御部を備え、上記制御部は、放電させる上記外部蓄電池の電圧と充電対象の上記外部蓄電池の電圧との電圧差が所定値以上である場合には上記スイッチを遮断状態とし、放電させる上記外部蓄電池から上記放電側変換器に放電される電力を当該放電側変換器および上記充電側変換器の少なくとも一方で電圧変換させて充電対象の上記外部蓄電池に出力させ、上記電圧差が所定値未満である場合には上記スイッチを導通状態とし、放電させる上記外部蓄電池から放電される電力を上記放電側変換器の電圧変換部および上記充電側変換器の電圧変換部を介さずに充電対象の上記外部蓄電池に出力させる構成としてもよい。

上記の構成によれば、電圧変換が不要な場合には放電側の外部蓄電池から放電される電力を電力変換部を介さずに充電対象の外部蓄電池に出力できるので、電力利用効率を向上させることができる。また、上記電圧差に応じて、放電側の外部蓄電池から放電される電力を電圧変換する必要がある場合には電圧変換してから充電対象の外部蓄電池に出力できるので、充電対象の外部蓄電池を適切に充電することができる。

以上のように、本発明の充電装置によれば、外部電源と外部蓄電池との間を適切に絶縁するとともに、充電装置の製造コストを低減することができる。

本発明の一実施形態にかかる充電装置の概略構成を示す説明図である。 図１に示した充電装置に備えられる絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成例を示す説明図である。 図１に示した充電装置に備えられる非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す説明図である。 図１に示した充電装置における処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態にかかる充電装置における主要部の構成を示す説明図である。 本発明のさらに他の実施形態にかかる充電装置における主要部の構成を示す説明図である。 図６に示した充電装置において、ある電気自動車から放電された電力を用いて他の電気自動車の充電を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態にかかる充電装置における主要部の構成を示す説明図である。

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について説明する。

（１−１．充電装置１０の全体構成）
図１は、本実施形態にかかる充電装置１０の概略構成を示す説明図である。この図に示すように、充電装置１０は、受電処理部１１、充電処理部１２、および制御部１３を備えている。

制御部１３は、充電装置１０の各部の動作を制御する充電装置１０の制御手段である。制御部１３は、例えば、ＣＰＵや専用プロセッサなどの演算処理部、および、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤなどの記憶部（いずれも図示せず）などにより構成されるコンピュータ装置からなり、上記記憶部に記憶されている各種情報および各種制御を実施するためのプログラムを読み出して実行することで充電装置１０の各部の機能を制御する。あるいは、制御部１３は、ハードウェアロジックによって構成されるものであってもよく、処理の一部を行うハードウェアと当該ハードウェアの制御や残余の処理を行うソフトウェアを実行する演算手段とを組み合わせたものであってもよい。

受電処理部１１は、外部電源から供給される電力を所定の電圧値の直流電力に変換し、ＤＣバス（直流バスライン）１８を介して充電処理部１２に出力する。

具体的には、受電処理部１１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４とＤＣ／ＤＣコンバータ１５とを備えている。そして、受電処理部１１は、商用電力供給源（外部電源）２１から供給される商用電力（交流電力）をＡＣ／ＤＣコンバータ１４により所定電圧値の直流電力に変換し、ＤＣバス１８を介して充電処理部１２に出力する。また、受電処理部１１は、太陽光発電装置（外部電源）２２から供給される直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１５によって所定電圧値の直流電力に変換し、ＤＣバス１８を介して充電処理部１２に出力する。また、受電処理部１１は、蓄電池（外部電源）２３から供給される直流電力をＤＣバス１８を介して充電処理部１２に出力する。なお、蓄電池２３から供給される直流電力を所定電圧値の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を備え、このＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力をＤＣバス１８を介して充電処理部１２に出力するようにしてもよい。

なお、商用電力供給源２１、太陽光発電装置２２、および蓄電池２３のいずれから供給される電力を用いるかは、制御部１３の制御によって切り替えられる。また、後述するように、充電処理部１２に接続された電気自動車から供給される電力のみを用いて他の電気自動車の充電を行う場合、制御部１３は、受電処理部１１から充電装置１０への電力供給を遮断する。

充電処理部１２は、図１に示したように、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（絶縁電圧変換器）１６、および非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（非絶縁電圧変換器）１７ａ，１７ｂを備えている。なお、図１では非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを２台備えた構成例を示しているが、これに限らず、充電装置１０に接続可能とする電気自動車の数に応じた数の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを備えればよい。

絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、一端側（一次側）がＤＣバス１８に接続され、他端側（二次側）が各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂに接続されており、一端側と他端側とを絶縁するとともに、一端側の電圧Ｖ４および他端側の電圧Ｖ３を所定電圧値（本実施形態ではＶ４＝３８０Ｖ、Ｖ３＝３６０Ｖ）にするように双方向に動作する。また、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の容量は、ＤＣバス１８が供給可能な最大電力に応じた容量（上記最大電力と同じ、または上記最大電力よりもわずかに多い容量）に設定されている。なお、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の構成は、上記の各機能を有するものであれば特に限定されるものではないが、本実施形態ではフルブリッジ型の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを用いた。絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の詳細については後述する。

非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂは、一端側が絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６に接続され、他端側には電気自動車（外部蓄電池）ＥＶ１，ＥＶ２の充電コネクタ（図示せず）が着脱可能に接続される。また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂは、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６から供給される直流電力を必要に応じて昇圧または降圧して当該非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに接続された電気自動車に供給する。また、当該非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに接続された電気自動車から供給される直流電力を絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電圧と同電圧になるように昇圧または降圧して他の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに出力する。

なお、各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの容量は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の容量よりも少なく設定されている。これにより、本実施形態では、従来のように商用電源から供給可能な最大電力に応じた容量の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを接続される電気自動車の数と同数備える場合よりも、充電装置の製造コストを低減している。

また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂは、当該非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂに接続された電気自動車の蓄電池の充電を行う場合、当該蓄電池の電圧がＤＣバス１８の電圧よりも低いときには降圧動作を行い、逆であれば昇圧動作を行う。また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂは、当該非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂに接続された電気自動車の蓄電池の放電を行う場合、当該蓄電池の電圧がＤＣバス１８の電圧よりも低いときには昇圧動作を行い、逆であれば降圧動作を行う。

これにより、充電装置１０では、外部電源（商用電力供給源２１、太陽光発電装置２２、または蓄電池２３）、充電対象の電気自動車とは異なる電気自動車、またはその両方から供給される電力を用いて充電対象の電気自動車の蓄電池を充電できるようになっている。なお、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの詳細については後述する。

（１−２．絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の構成）
図２は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の構成を示す説明図である。この図に示すように、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は、第１接続部１０１、平滑コンデンサＣａ、第１変換部１０３、絶縁トランス１０５、第２変換部１０４、平滑コンデンサＣｂ、および第２接続部１０６を備えている。

第１接続部１０１（絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の一次側）にはＤＣバス１８が接続され、第２接続部１０６（絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の二次側）には各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂが接続される。

絶縁トランス１０５は、環状の磁路１０５ａと、磁路１０５ａに巻回された１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２とを備えている。

第１変換部１０３は、第１接続部１０１と絶縁トランス１０５との間に接続されており、第１接続部１０１から供給される直流電流を交流電流に変換して絶縁トランス１０５の１次巻線Ｌ１に出力する機能と、絶縁トランス１０５の１次巻線Ｌ１から誘導される交流電流を直流電流に変換して第１接続部１０１に出力する機能とを有している。

より詳細には、第１変換部１０３は、制御部１３によりオンオフ制御される４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を備えている。これら各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の構成は特に限定されるものではないが、例えば、ＭＯＳＦＥＴを用いることができる。

スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３のドレインは互いに接続されると共に第１接続部１０１に接続されている。スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４のソースは互いに接続されるとともに低電位源（例えば接地点）Ａに接続されている。また、スイッチング素子Ｓ１のソースとスイッチング素子Ｓ２のドレインとが接続され、その接続点は絶縁トランス１０５の１次巻線Ｌ１の一端側に接続されている。また、スイッチング素子Ｓ３のソースとスイッチング素子Ｓ４のドレインとが接続され、その接続点は絶縁トランス１０５の１次巻線Ｌ１の他端側に接続されている。また、第１接続部１０１とスイッチング素子Ｓ１，Ｓ３のドレインとの間には平滑コンデンサＣａの一端側が接続され、低電位源Ａとスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４のソースとの間には平滑コンデンサＣａの他端側が接続されている。

また、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のドレインとソースとの間には、ソース側からドレイン側へ電流が流れるダイオードＤ１〜Ｄ４が接続されている。また、スイッチング素子Ｓ１のドレインとソースとの間には、直列接続された抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とがスイッチング素子Ｓ１に対して並列に接続されている。同様に、スイッチング素子Ｓ２のドレインとソースとの間には直列接続された抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２とがスイッチング素子Ｓ２に対して並列に接続され、スイッチング素子Ｓ３のドレインとソースとの間には直列接続された抵抗Ｒ３とコンデンサＣ３とがスイッチング素子Ｓ３に対して並列に接続され、スイッチング素子Ｓ４のドレインとソースとの間には直列接続された抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４とがスイッチング素子Ｓ４に対して並列に接続されている。

第１変換部１０３では、第１接続部１０１からの直流電流を交流電流に変換して絶縁トランス１０５に出力する場合、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３をオンにしてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４をオフにする動作と、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３をオフにしてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４をオンにする動作とが交互に繰り返される。これにより、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオンされてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオフされたときには第１接続部１０１からの直流電流が、絶縁トランス１０５の１次巻線Ｌ１の巻始側から巻終側（紙面上、下から上）に流れる。また、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフされてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンされると、第１接続部１０１からの直流電流が、１次巻線Ｌ１の巻終側から巻始側（紙面上、上から下）に流れる。これが繰り返されることで、第１接続部１０１からの直流電流が第１変換部１０３によって交流電流に変換されて絶縁トランス１０５に出力される。

また、第１変換部１０３は、絶縁トランス１０５の１次巻線Ｌ１に誘導される交流電流を直流電流に変換して第１接続部１０１に出力する場合、各スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、１次巻線Ｌ１の巻始側から巻終側（紙面上、上から下）に電流が流れる時にはスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンされてスイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフされる。また、１次巻線Ｌ１の巻終側から巻始側（紙面上、下から上）に電流が流れる時には、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオンされてスイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオフされる。これが繰り返されることで、絶縁トランス１０５の１次巻線Ｌ１に誘導される交流電流が第１変換部１０３によって直流電流に変換されて第１接続部１０１から出力される。

第２変換部１０４は、絶縁トランス１０５と第２接続部１０６との間に接続されており、絶縁トランス１０５の２次巻線Ｌ２から誘導される交流電流を直流電流に変換して第２接続部１０６に出力する機能と、第２接続部１０６から供給される直流電流を交流電流に変換して絶縁トランス１０５の２次巻線Ｌ２に出力する機能とを有している。

より詳細には、第２変換部１０４は、制御部１３によりオンオフ制御される４つのスイッチング素子Ｓ５〜Ｓ８を備えている。これら各スイッチング素子Ｓ５〜Ｓ８の構成は特に限定されるものではないが、例えば、ＭＯＳＦＥＴを用いることができる。

スイッチング素子Ｓ５，Ｓ７のドレインは互いに接続されると共に第２接続部（プラス端子）１０６に接続されている。スイッチング素子Ｓ６，Ｓ８のソースは互いに接続されるとともに低電位源Ａに接続されている。また、スイッチング素子Ｓ５のソースとスイッチング素子Ｓ６のドレインとが接続され、その接続点は絶縁トランス１０５の２次巻線Ｌ２の一端側に接続されている。また、スイッチング素子Ｓ７のソースとスイッチング素子Ｓ８のドレインとが接続され、その接続点は絶縁トランス１０５の２次巻線Ｌ２の他端側に接続されている。また、第２接続部１０６とスイッチング素子Ｓ５，Ｓ７のドレインとの間には平滑コンデンサＣｂの一端側が接続され、第２接続部１０６とスイッチング素子Ｓ６，Ｓ８のソースとの間には平滑コンデンサＣｂの他端側が接続されている。

また、各スイッチング素子Ｓ５〜Ｓ８のドレインとソースとの間には、ソース側からドレイン側へ電流が流れるダイオードＤ５〜Ｄ８が接続されている。また、スイッチング素子Ｓ５のドレインとソースとの間には、直列接続された抵抗Ｒ５とコンデンサＣ５とがスイッチング素子Ｓ５に対して並列に接続されている。同様に、スイッチング素子Ｓ６のドレインとソースとの間には直列接続された抵抗Ｒ６とコンデンサＣ６とがスイッチング素子Ｓ６に対して並列に接続され、スイッチング素子Ｓ７のドレインとソースとの間には直列接続された抵抗Ｒ７とコンデンサＣ７とがスイッチング素子Ｓ７に対して並列に接続され、スイッチング素子Ｓ８のドレインとソースとの間には直列接続された抵抗Ｒ８とコンデンサＣ８とがスイッチング素子Ｓ８に対して並列に接続されている。

第２変換部１０４では、第２接続部１０６からの直流電流を交流電流に変換して絶縁トランス１０５に出力する場合、各スイッチング素子Ｓ５〜Ｓ８は、スイッチング素子Ｓ６，Ｓ７をオンにしてスイッチング素子Ｓ５，Ｓ８をオフにする動作と、スイッチング素子Ｓ６，Ｓ７をオフにしてスイッチング素子Ｓ５，Ｓ８をオンにする動作とが交互に繰り返される。これにより、スイッチング素子Ｓ６，Ｓ７がオンされてスイッチング素子Ｓ５，Ｓ８がオフされたときには第２接続部１０６からの直流電流が、絶縁トランス１０５の２次巻線Ｌ２の巻始側から巻終側（紙面上、上から下）に流れる。また、スイッチング素子Ｓ６，Ｓ７がオフされてスイッチング素子Ｓ５，Ｓ８がオンされると、第２接続部１０６からの直流電流が、２次巻線Ｌ２の巻終側から巻始側（紙面上、下から上）に流れる。これが繰り返されることで、第２接続部１０６からの直流電流が第２変換部１０４によって交流電流に変換されて絶縁トランス１０５に出力される。

また、第２変換部１０４は、絶縁トランス１０５の２次巻線Ｌ２に誘導される交流電流を直流電流に変換して第２接続部１０６に出力する場合、各スイッチング素子Ｓ５〜Ｓ８は、２次巻線Ｌ２の巻始側から巻終側（紙面上、上から下）に電流が流れる時にはスイッチング素子Ｓ５，Ｓ８がオンされてスイッチング素子Ｓ６，Ｓ７がオフされる。また、２次巻線Ｌ２の巻終側から巻始側（紙面上、下から上）に電流が流れる時には、スイッチング素子Ｓ６，Ｓ７がオンされてスイッチング素子Ｓ５，Ｓ８がオフされる。これが繰り返されることで、絶縁トランス１０５の２次巻線Ｌ２に誘導される交流電流が第２変換部１０４によって直流電流に変換されて第２接続部１０６から出力される。

なお、第１接続部１０１および第２接続部１０６には、電流センサおよび電圧センサ（いずれも図示せず）が備えられており、これら各センサの検出結果は制御部１３に伝達される。これにより、制御部１３は、各センサの検出結果に基づいて、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の一端側（第１接続部１０１）の電圧Ｖ４および他端側（第２接続部１０６）の電圧Ｖ３が所定電圧値になり、かつ所望の方向に電流が流れるように各部の動作を制御する。

（１−３．非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの構成）
図３は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの構成を示す説明図である。

図３に示すように、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａは、第１接続部１１１ａと、スイッチング素子Ｓ１１ａ，Ｓ１２ａ、およびダイオードＤ１１ａ，Ｄ１２ａによって構成される電圧変換部と、コイルＬ１１ａと、第２接続部１１２ａとを備えている。各スイッチング素子Ｓ１１ａ、Ｓ１２ａのゲートは制御部１３に接続されており、制御部１３によりオンオフ制御される。

第１接続部１１１ａ（非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａの一端側）は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の第２接続部１０６に接続されている。なお、各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの第１接続部１１１ａ，１１１ｂは、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の第２接続部１０６に並列に接続されている。

スイッチング素子Ｓ１１ａのドレインは第１接続部１１１ａに接続されており、ソースはコイルＬ１１ａの一端側およびスイッチング素子Ｓ１２ａのドレインに接続されている。また、スイッチング素子Ｓ１１ａのドレインとソースとの間には、ソース側からドレイン側へ電流が流れるダイオードＤ１１ａが接続されている。

スイッチング素子Ｓ１２ａのドレインはスイッチング素子Ｓ１１ａのソースとコイルＬ１１ａの一端側との間に接続されており、ソースは低電位源Ａに接続されている。また、スイッチング素子Ｓ１２ａのドレインとソースとの間には、ソース側からドレイン側へ電流が流れるダイオードＤ１２ａが接続されている。

また、コイルＬ１１ａの他端側は第２接続部１１２ａに接続されており、この第２接続部１１２ａ（非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａの他端側）に電気自動車ＥＶ１の充電コネクタが着脱可能に接続されるようになっている。

非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂは、第１接続部１１１ｂと、スイッチング素子Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂ、およびダイオードＤ１１ｂ，Ｄ１２ｂによって構成される電圧変化部と、コイルＬ１１ｂと、第２接続部１１２ｂとを備えている。各スイッチング素子Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂのゲートは制御部１３に接続されており、制御部１３によりオンオフ制御される。なお、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂの構成は非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａと同様なので、ここではその説明を省略する。

（１−４．非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの動作）
図４は、充電装置１０における処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、充電対象の電気自動車が非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａに接続された電気自動車ＥＶ１であり、放電対象の電気自動車が非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂに接続された電気自動車ＥＶ２である場合の例について説明する。

図４に示したように、充電装置１０は、充電対象の電気自動車の蓄電池を外部電源から供給される電力のみを用いて充電する個別充電モード（通常充電モード）と、充電電力量に余裕のある電気自動車の蓄電池から放電させ、その放電電流を用いて充電対象の電気自動車の蓄電池を充電する連携充電モード（急速充電モード）とを備えている。なお、連携充電モードでは、放電側の電気自動車から放電された電力は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介すことなく、当該電気自動車が接続された非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータおよび充電対象の電気自動車が接続された非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを介して充電対象の電気自動車に供給される。

制御部１３は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａに接続された電気自動車に対する充電指示を受け付けると、連携充電モードであるか否かを判断する（Ｓ１）。

なお、上記充電指示は、例えば、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａの第２接続部１１２ａに電気自動車ＥＶ１の充電コネクタが接続されたときに充電指示が行われたとみなすようにしてもよく、充電コネクタが接続された後、ユーザが図示しない操作入力手段（例えば操作ボタン、リモコン等）を介して充電指示を入力するようにしてもよい。

また、連携充電モードであるか個別充電モードであるかは、例えば、電気自動車ＥＶ１のユーザが図示しない操作入力手段を介して指定するようにしてもよく、放電を希望する電気自動車（ここでは電気自動車ＥＶ２）のユーザが図示しない操作入力手段を介して指定するようにしてもよく、充電装置１０の管理者が図示しない操作入力手段を介して設定するようにしてもよい。

Ｓ２において連携充電モードであると判断した場合、制御部１３は、放電対象の電気自動車ＥＶ２が放電可能な状態であるか否か（電気自動車ＥＶ２の蓄電池の充電量が所定値以上であるか否か）を判断する（Ｓ３）。

Ｓ３において電気自動車ＥＶ２が放電可能ではないと判断した場合、制御部１３は、外部電源から供給される電力（絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６から出力される電力）のみを用いて電気自動車ＥＶ１の充電を行う（Ｓ４）。

具体的には、制御部１３は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａのスイッチング素子Ｓ１２ａをオフにするとともに、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａの第１接続部１１１ａの電圧Ｖ３を低下させ、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａのコイルＬ１１ａを流れる充電電流ｉ１が予め設定される適正範囲の値になるように非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａのスイッチング素子Ｓ１１ａのオン／オフを制御する。

一方、Ｓ３において電気自動車ＥＶ２が放電可能な状態であると判断した場合、制御部１３は、外部電源から供給される電力（絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６から出力される電力）と、電気自動車ＥＶ２から放電される電力とを用いて電気自動車ＥＶ１の充電を行う（Ｓ５）。

具体的には、制御部１３は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａのスイッチング素子Ｓ１２ａをオフにするとともに、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａの第１接続部１１１ａの電圧Ｖ３を低下させ、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａのコイルＬ１１ａを流れる充電電流ｉ１が予め設定される適正範囲の値になるように非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａのスイッチング素子Ｓ１１ａのオン／オフを制御する。また、制御部１３は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂのスイッチング素子Ｓ１１ｂをオフさせ、電気自動車ＥＶ２の蓄電池からの放電電圧を昇圧させるとともにコイルＬ１１ｂを流れる放電電流ｉ２が予め設定される適正範囲の値になるようにスイッチング素子Ｓ１２ｂのオン／オフを制御する。

Ｓ４またはＳ５において電気自動車ＥＶ１の充電を開始した後、制御部１３は、電気自動車ＥＶ１の充電が完了したか否かを判断する（Ｓ６）。例えば、各電気自動車に蓄電池の充電状態を検出する図示しない検出手段（電流センサ、電圧センサ、あるいはその両方）を設け、充電が完了したときに電気自動車が充電装置１０に充電完了通知を送信する構成とし、制御部１３が充電完了通知の有無に応じて充電が完了したか否かを判断するようにしてもよい。

そして、制御部１３は、Ｓ６において充電が完了していないと判断した場合にはＳ３の処理に戻り、充電が完了したと判断した場合には電気自動車ＥＶ１に対する充電を終了する。

また、Ｓ２において連携充電モードではないと判断した場合、制御部１３は、Ｓ４と同様の処理により、外部電源から供給される電力（絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６から出力される電力）のみを用いて電気自動車ＥＶ１の充電を行う（Ｓ７）。

その後、制御部１３は、電気自動車ＥＶ１の充電が完了したか否かを判断する（Ｓ８）。そして、Ｓ８において充電が完了していないと判断した場合にはＳ７の処理を継続し、充電が完了したと判断した場合には電気自動車ＥＶ１に対する充電を終了する。

以上のように、本実施形態にかかる充電装置１０は、外部電源（商用電力供給源２１、太陽光発電装置２２、あるいは蓄電池２３）からＤＣバス１８を介して供給される電力を電圧変換して出力する絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６と、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６に対して並列に接続された複数の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂとを備えている。

これにより、外部電源と電気自動車との間を複数の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータについて共通の絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて適切に絶縁することができる。また、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータに比べて比較的安価な非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを充電装置１０に接続可能とする電気自動車の数に応じた数だけ備え、絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータについては１つ（または複数の非絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータについて１つ）備えるだけでよいので、従来のように接続される電気自動車の数に応じた絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータを備える場合に比べて充電装置の製造コストを低減することができる。

また、本実施形態にかかる充電装置１０は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａあるいは１７ｂに接続された電気自動車の蓄電池から放電される電力を、充電対象の電気自動車が接続された他の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに対して絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介さずに出力する機能を備えている。

これにより、充電電力量に余裕のある電気自動車の蓄電池から放電される電力を用いて他の電気自動車の蓄電池の充電を行う場合の電力利用効率を向上させることができる。すなわち、一般に、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率は９０％〜９５％程度であり、従来のように接続される電気自動車の数に応じた数の絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを設ける場合には、２つの絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを介する必要があるので変換効率は８１〜９０％程度に低下する。これに対して、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率は一般に９８％程度なので、２つの非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを介する場合であっても変換効率を９６％程度に保つことができる。したがって、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを介さずに放電側の電気自動車から充電対象の電気自動車に電力を供給することで、電力利用効率を向上させることができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図５は、本実施形態にかかる充電装置１０の主要部の構成を示す説明図である。この図に示すように、本実施形態にかかる充電装置１０は、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６と複数の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂとの間に蓄電池（内部蓄電池）１９が接続されている点が実施形態１にかかる充電装置１０と異なっており、その他の点は実施形態にかかる充電装置１０と同様である。

絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６では、絶縁トランス１０５の出力電流（交流電流）を第２変換部１０４によって直流電流に変換しているので、第２変換部１０４は常時オンオフ作動される。このため、第２接続部１０６の電圧が不安定になり、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂに供給される充電電流が不安定になる場合がある。また、それに伴い、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂに備えられる各スイッチング素子を精度良く制御することが困難になったり、電気自動車の蓄電池が略満充電になった時にリップル電流が流れたりしてしまう場合がある。

そこで、本実施形態では、上記の蓄電池１９を備えることにより、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６から各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂへの出力電圧を安定化させる。

蓄電池１９は、一端側が各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの第１接続部１１１ａ，１１１ｂ同士の接続点Ｂと絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６とを接続する配線に接続点Ｃで接続されている。また、蓄電池１９の他端側は低電位源Ａに接続されている。

電気自動車の蓄電池に対する充電処理を行っていない期間中、制御部１３は、各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂのスイッチング素子Ｓ１１ａ，Ｓ１２ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂをオフとし、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の出力電力を蓄電池１９に供給して蓄電池１９を充電する。

なお、電気自動車の蓄電池に対する充電処理を行っていない期間中であって、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａあるいは１７ｂに接続された電気自動車の中に放電を希望する電気自動車がある場合に、当該電気自動車の蓄電池から放電される放電電力を用いて蓄電池１９を充電するようにしてもよい。例えば、制御部１３は、放電させる電気自動車が非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂに接続された電気自動車である場合、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂのスイッチング素子Ｓ１１ｂをオフさせ、電気自動車ＥＶ２の蓄電池からの放電電圧を昇圧させるとともにコイルＬ１１ｂを流れる放電電流ｉ２が予め設定される適正範囲の値になるようにスイッチング素子Ｓ１２ｂのオン／オフを制御する。また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａのスイッチング素子Ｓ１１ａ，Ｓ１２ａをオフにする。これにより、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂに接続された電気自動車の蓄電池から放電される電力を蓄電池１９に供給して蓄電池１９を充電する。

また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａあるいは１７ｂに接続された電気自動車の充電を行う場合には、制御部１３は、上述した実施形態１と同様の処理を行う。これにより、（ｉ）外部電源から絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して供給される電力、および蓄電池１９から放電される電力、あるいは、（ｉｉ）外部電源から絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して供給される電力、蓄電池１９から放電される電力、および充電電力量に余裕のある電気自動車の蓄電池から放電される電力を用いて電気自動車の充電を行うことができる。

このように、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６と各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂとの間に蓄電池１９を接続し、充電対象の電気自動車が接続された非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに対して絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６からの出力電力と蓄電池１９の放電電力とを供給することにより、充電対象の電気自動車が接続された非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに対して供給される電力を安定させることができ、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を精度良く制御することができる。

なお、各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの接続点Ｂと絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６とを接続する配線に対する蓄電池１９の接続点Ｃと蓄電池１９との間に、制御部１３によって導通／非道通が制御されるスイッチ(図示せず)を設けてもよい。この場合、制御部１３は、図示しない各種センサによって検出される、外部電源からの電力供給状態（例えばＤＣバス１８の電圧が所定値以上であるか否か）、蓄電池１９の充電量、充電対象の電気自動車の蓄電池に対する充電電流などの条件に応じて、上記スイッチの動作を制御する。

例えば、制御部１３は、電気自動車の充電を行う場合であって蓄電池１９の充電量が所定値以下の場合には、上記スイッチを遮断し、絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６からの出力電力を用いて充電対象の電気自動車を充電する。

あるいは、電気自動車の充電を行う場合であって蓄電池１９の充電量が所定値以下の場合に、制御部１３は、まず、各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂのスイッチング素子Ｓ１１ａ，Ｓ１２ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂをオフにし、上記スイッチを導通させて蓄電池１９を充電させる。そして、蓄電池１９の充電量が所定値に達したときに、制御部１３は、充電対象の電気自動車が接続された非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（１７ａあるいは１７ｂ）のスイッチング素子Ｓ１２（Ｓ１２ａあるいはＳ１２ｂ）をオフにするとともに、当該電気自動車の蓄電池に対する充電電流が予め設定される適正範囲の値になるように上記非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子Ｓ１１（Ｓ１１ａあるいはＳ１１ｂ）のオン／オフを制御することにより、充電対象の電気自動車に絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６からの出力電力と蓄電池１９からの放電電力とを供給して当該電気自動車の蓄電池を充電させる。

また、制御部１３は、電気自動車の充電を行わない場合であって蓄電池１９の充電量が所定値に達している場合は、上記スイッチを遮断し、蓄電池１９の過充電を防止する。

〔実施形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態で説明した部材と同様の機能を有する部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図６は、本実施形態にかかる充電装置１０の主要部の構成を示す説明図である。この図に示すように、本実施形態にかかる充電装置１０は、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａにおけるコイルＬ１１ａの一端側（スイッチング素子Ｓ１１ａ，Ｓ１２ａが接続される側）と、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂにおけるコイルＬ１１ｂの一端側（スイッチング素子Ｓ１１ｂ，Ｓ１２ｂが接続される側）との間がスイッチＳＷ１を介して接続されている。また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａにおけるコイルＬ１１ａの他端側（第２接続部１１２ａ側）と、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂにおけるコイルＬ１１ｂの他端側（第２接続部１１２ｂ側）との間がスイッチＳＷ２を介して接続されている。これら各スイッチＳＷ１，ＳＷ２の動作は制御部１３によって制御される。

なお、各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの容量は絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の容量よりも少なく、かつ、これら各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの容量の総和が絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の容量と同じになるように設定されている。ただし、これに限らず、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの容量の総和が絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の容量よりも大きくてもよい。

図４に示したＳ４またはＳ７の処理において外部電源から供給される電力で電気自動車ＥＶ１の蓄電池を充電する場合、制御部１３は、スイッチＳＷ１をオフ（遮断状態）にし、スイッチＳＷ２をオン（導通状態）にする。また、制御部１３は、スイッチング素子Ｓ１２ａ，Ｓ１２ｂをオフにし、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａのコイルＬ１１ａを流れる充電電流ｉ１、および非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂのコイルＬ１１ｂを流れる充電電流ｉ２がそれぞれ予め設定される適正範囲の値になるようにスイッチング素子Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂのオン／オフを制御する。

これにより、外部電源から絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介して出力される電力が、充電対象の電気自動車ＥＶ１が接続される非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２電圧変換器）１７ａ、および充電および放電を行わない電気自動車が接続されている（あるいは電気自動車が接続されていない）非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１電圧変換器）１７ｂを介して電気自動車ＥＶ１の蓄電池に充電される。すなわち、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａの出力および非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂの出力の総和が１台の電気自動車ＥＶ１に供給される。

なお、本実施形態では、充電対象の電気自動車が１台のみの場合にはその電気自動車に対して絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の最大容量で充電する。また、外部電源を用いて充電する電気自動車が複数台の場合、制御部１３は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をオフにし、それぞれの電気自動車が接続された非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される電力量の和が絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６の最大容量になるように各電気自動車の充電を並行して行う。

図７は、本実施形態にかかる充電装置１０において、図４に示したＳ５の処理、すなわち外部電源から供給される電力と電気自動車ＥＶ２から放電される放電電力とを用いて電気自動車ＥＶ１の蓄電池を充電する処理を行う場合の処理の流れを示すフローチャートである。

図７に示すように、制御部１３は、まず、ステップＳ１１において、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２をオフにし、充電対象の電気自動車ＥＶ１が接続される非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（充電側電圧変換器）１７ａのスイッチング素子Ｓ１２ａをオフにし、コイルＬ１１ａを流れる充電電流ｉ１が予め設定される適正範囲の値になるようにスイッチング素子Ｓ１１ａのオン／オフを制御する。また、制御部１３は、放電側の電気自動車ＥＶ２が接続される非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（放電側電圧変換器）１７ｂのスイッチング素子Ｓ１１ｂをオフにし、コイルＬ１１ｂを流れる放電電流ｉ２が予め設定される適正範囲の値になるようにスイッチング素子Ｓ１２ｂのオン／オフを制御する。

その後、制御部１３は、図示しない電圧センサによってそれぞれ検出される、電気自動車ＥＶ１の蓄電池の充電電圧Ｖ１と電気自動車ＥＶ２の蓄電池の充電電圧Ｖ２との電圧差（電位差）が予め設定される閾値Ｖｔｈ（例えば５Ｖ）未満であるか否かを判断する（Ｓ１２）。

Ｓ１２において上記電圧差が閾値Ｖｔｈ未満ではない（閾値Ｖｔｈ以上である）と判断した場合、制御部１３は、Ｓ１１の処理を継続する。

一方、Ｓ１２において上記電圧差が閾値Ｖｔｈ未満であると判断した場合、制御部１３は、ステップＳ１３において、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフにし、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ｂのスイッチング素子Ｓ１１ｂおよびＳ１２ｂをオフにする。また、非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａのスイッチング素子Ｓ１２ａをオフにし、コイルＬ１１ａを流れる充電電流ｉ１が予め設定される適正範囲の値になるようにスイッチング素子Ｓ１１ａのオン／オフを制御する。

その後、制御部１３は、図示しない電流センサによって検出されるコイルＬ１１ｂを流れる放電電流ｉ２の電流値が所定の閾値ｉｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ１４）。

Ｓ１４において放電電流ｉ２が閾値ｉｔｈ以上であると判断した場合、制御部１３は、上述した閾値Ｖｔｈを前回の閾値Ｖｔｈよりも所定値ΔＶだけ低い値に設定し（Ｓ１５）、Ｓ１１の処理に戻る。

一方、Ｓ１４において放電電流ｉ２が閾値ｉｔｈ未満であると判断した場合、制御部１３は、電気自動車ＥＶ１の蓄電池の充電が完了したか否かを判断する（Ｓ１６）。そして、充電が完了していないと判断した場合にはＳ１３の処理に戻り、充電が完了したと判断した場合には充電処理を終了する。

以上のように、本実施形態にかかる充電装置１０は、外部電源から供給される電力を用いて１台の電気自動車の蓄電池を充電する場合に、複数の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを介して１台の電気自動車ＥＶ１に電力を供給する。

これにより、単独の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータのみを用いて電気自動車の蓄電池を充電する場合に比べて、充電に要する時間を短縮することができる。

また、各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの容量を、単独の非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータのみを用いて電気自動車の蓄電池を充電する構成や従来の充電システムのように接続される電気自動車の数に応じた絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータを備える構成に比べて小さくすることができるので、コストダウンを図ることができる。すなわち、従来の充電システムでは、接続される電気自動車の数に応じた絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータが備えられており、それら各絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータの容量を全てＤＣバスが供給可能な最大電力に応じた容量にする必要があるので、コストの増大を招いていた。これに対して、本実施形態にかかる充電装置１０では、ＤＣバス１８が供給可能な最大電力に応じた容量にする必要のある絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は１台のみであり、接続される電気自動車の数だけ設けられる各非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１７ａ，１７ｂの容量についてはＤＣバス１８が供給可能な最大電力に応じた容量よりも小さい容量にすることができる。したがって、上記の従来の充電システムよりもコストダウンを図ることができる。

また、電気自動車ＥＶ２から電気自動車ＥＶ１に電力を供給する場合であって、電気自動車ＥＶ２からの放電電圧を電圧変換する必要がない場合にはスイッチＳＷ１を導通させて電気自動車ＥＶ２からの放電電力の電圧変換を行うことなく電気自動車ＥＶ１に供給する。これにより、電気自動車ＥＶ２からの放電電力をより高効率で電気自動車ＥＶ１に供給することができる。

〔実施形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した実施形態で説明した部材と同様の機能を有する部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図８は、本実施形態にかかる充電装置１０の主要部の構成を示す説明図である。この図に示すように、本実施形態にかかる充電装置１０は、実施形態２に示した蓄電池１９と、実施形態３に示したスイッチＳＷ１，ＳＷ２とを備えている。これら各部の動作は実施形態２，３で説明した動作と同様であるので、ここではその説明を省略する。

このように、蓄電池１９およびスイッチＳＷ１，ＳＷ２を備えることにより、上述した実施形態２，３に示した各効果を得ることができる。

なお、上記各実施形態では、電気自動車ＥＶ２から電気自動車ＥＶ１に電力を供給する場合に、電気自動車ＥＶ２からの放電電力と外部電源から供給される電力とを電気自動車ＥＶ１に供給するものとしたが、これに限るものではない。例えば、電気自動車ＥＶ２から電気自動車ＥＶ１に電力を供給する場合であって、電気自動車ＥＶ２が電気自動車ＥＶ１の蓄電池を充電するのに十分な充電量を有している場合に、外部電源から電気自動車ＥＶ１への電力供給を遮断し、電気自動車ＥＶ２から電気自動車ＥＶ１に供給される電力のみを用いて電気自動車ＥＶ１の蓄電池を充電するようにしてもよい。

また、上記各実施形態において、充電電力量に余裕のある電気自動車の蓄電池から放電させた放電電力を非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータおよび絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ１６を介してＤＣバス１８に出力し、電力会社に売電したり、ＤＣバス１８に接続された他の装置（例えば各種電気機器や蓄電装置など）に供給したりするようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、本発明を電気自動車に対する充電を行う充電装置に適用する場合について説明したが、本発明の適用対象はこれに限るものではなく、外部から入力される電力を用いて充電される複数の蓄電池、あるいは上記蓄電池を備えた複数の乗物や装置等に充電を行う構成であれば適用できる。例えば、電動バイク、電動自転車、電動車椅子、電動カートなどに備えられる蓄電池の充電を行う充電装置に適用することもできる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、複数の蓄電池の充電を行う機能を有する充電装置に適用できる。

１０ 充電装置
１１ 受電処理部
１２ 充電処理部
１３ 制御部
１６ 絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（絶縁電圧変換器）
１７ａ，１７ｂ 非絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータ（非絶縁電圧変換器）
１８ ＤＣバス（直流バスライン）
１９ 蓄電池（内部蓄電池）
２１ 商用電力供給源（外部電源）
２２ 太陽光発電装置（外部電源）
２３ 蓄電池（外部電源）
１０１ 第１接続部（一次側）
１０３ 第１変換部
１０４ 第２変換部
１０５ 絶縁トランス
１０６ 第２接続部（二次側）
１１１ａ，１１１ｂ 第１接続部（一端側）
１１２ａ，１１２ｂ 第２接続部（他端側）
Ａ 低電位源
ＥＶ１，ＥＶ２ 電気自動車（外部蓄電池）
Ｌ１１ａ コイル
Ｌ１１ｂ コイル
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ

Claims (8)

1. 複数の外部蓄電池の充電を行う充電装置であって、
   一次側に接続された外部電源から供給される電力を電圧変換して二次側から出力する、一次側と二次側とが絶縁された絶縁電圧変換器と、
   一端側が上記絶縁電圧変換器の二次側に互いに並列に接続され、上記一端側から供給される電力を電圧変換して他端側に接続される上記外部蓄電池に出力する、一端側と他端側とが絶縁されていない複数の非絶縁電圧変換器とを備えており、
   上記非絶縁電圧変換器は、当該非絶縁電圧変換器に接続された外部蓄電池から放電される電力を充電対象の外部蓄電池が接続された他の上記非絶縁電圧変換器に対して上記絶縁電圧変換器を介さずに出力する機能を備えていることを特徴とする充電装置。
2. 上記非絶縁電圧変換器は、
   当該非絶縁電圧変換器に接続された外部蓄電池から当該非絶縁電圧変換器に放電される電力を電圧変換して充電対象の外部蓄電池が接続された他の非絶縁電圧変換器に出力することを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 複数の外部蓄電池の充電を行う充電装置であって、
   一次側に接続された外部電源から供給される電力を電圧変換して二次側から出力する、一次側と二次側とが絶縁された絶縁電圧変換器と、
   一端側が上記絶縁電圧変換器の二次側に互いに並列に接続され、上記一端側から供給される電力を電圧変換して他端側に接続される上記外部蓄電池に出力する、一端側と他端側とが絶縁されていない複数の非絶縁電圧変換器とを備えており、
   上記絶縁電圧変換器の二次側と複数の上記非絶縁電圧変換器との間に接続された内部蓄電池を備えていることを特徴とする充電装置。
4. 複数の外部蓄電池の充電を行う充電装置であって、
   一次側に接続された外部電源から供給される電力を電圧変換して二次側から出力する、一次側と二次側とが絶縁された絶縁電圧変換器と、
   一端側が上記絶縁電圧変換器の二次側に互いに並列に接続され、上記一端側から供給される電力を電圧変換して他端側に接続される上記外部蓄電池に出力する、一端側と他端側とが絶縁されていない複数の非絶縁電圧変換器とを備えており、
   上記各非絶縁電圧変換器は電圧変換を行う電圧変換部を備え、かつ、上記各非絶縁電圧変換器における上記電圧変換部の上記他端側が、導通状態と遮断状態とに切り替えられるスイッチを介して互いに接続されていることを特徴とする充電装置。
5. 外部蓄電池が接続されていないか、あるいは接続された外部蓄電池の充電および放電を行っていない非絶縁電圧変換器である第１電圧変換器と充電対象の外部蓄電池が接続された非絶縁電圧変換器である第２電圧変換器とを接続する上記スイッチを導通状態にすることにより、上記絶縁電圧変換器から上記第１電圧変換器に供給されて当該第１電圧変換器で電圧変換された電力および上記絶縁電圧変換器から上記第２電圧変換器に供給されて当該第２電圧変換器で電圧変換された電力が上記第２電圧変換器に接続された充電対象の上記外部蓄電池に出力されることを特徴とする請求項４に記載の充電装置。
6. 上記絶縁電圧変換器は一次側に接続された上記外部電源から供給される最大電力に応じた容量を有し、
   上記各非絶縁電圧変換器の容量の総和が上記絶縁電圧変換器の容量と等しいことを特徴とする請求項５に記載の充電装置。
7. 上記非絶縁電圧変換器は、当該非絶縁電圧変換器に接続された外部蓄電池から放電される電力を充電対象の外部蓄電池が接続された他の上記非絶縁電圧変換器に対して上記絶縁電圧変換器を介さずに出力する機能を備えており、
   放電させる外部蓄電池が接続された非絶縁電圧変換器である放電側変換器と充電対象の外部蓄電池が接続された非絶縁電圧変換器である充電側変換器とを接続する上記スイッチを導通状態にすることにより、放電させる上記外部蓄電池から放電された電力が上記放電側変換器の電圧変換部および上記充電側変換器の電圧変換部を介さずに充電対象の上記外部蓄電池に出力されることを特徴とする請求項４に記載の充電装置。
8. 上記スイッチの動作を制御する制御部を備え、
   上記制御部は、
   放電させる上記外部蓄電池の電圧と充電対象の上記外部蓄電池の電圧との電圧差が所定値以上である場合には上記スイッチを遮断状態とし、放電させる上記外部蓄電池から上記放電側変換器に放電される電力を当該放電側変換器および上記充電側変換器の少なくとも一方で電圧変換させて充電対象の上記外部蓄電池に出力させ、
   上記電圧差が所定値未満である場合には上記スイッチを導通状態とし、放電させる上記外部蓄電池から放電される電力を上記放電側変換器の電圧変換部および上記充電側変換器の電圧変換部を介さずに充電対象の上記外部蓄電池に出力させることを特徴とする請求項７に記載の充電装置。
   

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