JP7318593B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置に関する。

例えば特許文献１には、電源用蓄電装置としての蓄電池を系統電源としての電力系統に系統連系させた電源装置について記載されている。当該電源装置は、電源用蓄電装置から出力される電力を系統電力に変換して電力系統に出力することにより、電力系統に接続された負荷への電力供給を行う。

特開２０１９－６８６１８号公報

ここで、電源装置としては、例えば効率の観点から、系統電力に変換することなく電源用蓄電装置を用いた負荷への電力供給を行いたい場合がある。また、電源装置としては、例えば系統電力を用いて負荷への電力供給を行ったり、系統電力を用いて電源用蓄電装置への電力供給を行うことにより電源用蓄電装置の充電を行ったりしたい場合がある。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は電源用蓄電装置を用いた負荷への電力供給や、系統電力を用いた電源用蓄電装置又は負荷への電力供給を行うことができる電源装置を提供することである。

上記目的を達成する電源装置は、系統電力を出力する系統電源との接続に用いられる系統端子と、電源用蓄電装置との接続に用いられる電源端子と、負荷との接続に用いられる負荷端子と、前記系統端子に入力される前記系統電力を特定電圧の直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路と、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路に接続され、前記特定電圧の直流電力の電圧変換を行うＤＣ／ＤＣ変換回路と、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路及び前記ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する制御部と、を備え、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路は、第１スイッチング素子、第２スイッチング素子及び第３スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を直列に接続する第１接続線と、前記第２スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子を直列に接続する第２接続線と、前記第１接続線と前記電源端子とを接続する電源線と、前記電源線上に設けられた第１コイルと、前記第２接続線と前記負荷端子とを接続する負荷線と、前記負荷線上に設けられた第２コイルと、を備え、前記制御部は、前記各スイッチング素子を制御するものであることを特徴とする。

かかる構成によれば、各スイッチング素子を制御することにより、系統電力に変換することなく電源用蓄電装置を用いた負荷への電力供給を行うことができる。また、各スイッチング素子を制御することにより、系統電力を用いて、電源用蓄電装置又は負荷への電力供給を行うことができる。特に、本構成によれば、３つのスイッチング素子という比較的簡素な構成によって、これらの電力供給を実現することができる。

上記電源装置は、前記負荷としての対象蓄電装置を充電するものであるとよい。
かかる構成によれば、系統電源又は電源用蓄電装置を用いて対象蓄電装置を充電することができる。これにより、状況に応じて適切な電源を選択しながら対象蓄電装置を充電することを通じて、充電効率の向上や系統電源が逼迫している状況等に対応することができる。

上記電源装置について、前記制御部は、前記特定電圧が、前記電源用蓄電装置の電圧である電源電圧と、前記対象蓄電装置の電圧である負荷電圧との双方よりも高くなるように前記ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御し、且つ、前記特定電圧の直流電力が降圧変換されるように前記各スイッチング素子を制御するとよい。

かかる構成によれば、電源電圧は電源用蓄電装置のＳＯＣに応じて変動し、負荷電圧は対象蓄電装置のＳＯＣに応じて変動する。この場合、特定電圧と、電源電圧及び負荷電圧との大小関係が逆転すると、ＤＣ／ＤＣ変換回路としては、昇圧変換と降圧変換とを切り替える必要が生じ、制御が煩雑なものとなったり、回路構成が複雑になったりするといった不都合が生じ得る。

この点、本構成によれば、特定電圧が電源電圧及び負荷電圧の双方よりも高くなるため、特定電圧と、電源電圧及び負荷電圧との大小関係の逆転が生じない。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換回路の回路構成及び制御の簡素化を図ることができる。

この発明によれば、電源用蓄電装置を用いた負荷への電力供給や、系統電力を用いた電源用蓄電装置又は負荷への電力供給を行うことができる。

電源装置の概要を示す回路図。

以下、電源装置及び当該電源装置を備えた電力システムの一実施形態について説明する。本実施形態では、電源装置は、工場や商業施設などに設置されている。すなわち、本実施形態の電力システムは、家庭用ではなく商業用または産業用である。

図１に示すように、本実施形態の電力システム１０は、車両２０に設けられた対象蓄電装置としての車両用蓄電装置２１への電力供給を行うものであり、系統電源１１とは異なる電源用蓄電装置１２と、電源装置３０と、を備えている。

系統電源１１は、例えば３相の系統電力Ｐ０を出力するものである。系統電源１１が供給可能な系統電力Ｐ０の最大値は、電力会社との契約内容又は他の電力システムの電力使用状況等に応じて変動する。

電源用蓄電装置１２は、例えば二次電池や電気二重層キャパシタなどである。電源用蓄電装置１２の電圧である電源電圧Ｖｐは、電源用蓄電装置１２のＳＯＣ（充電状態）に応じて変動する。一例としては、電源電圧Ｖｐは、電源用蓄電装置１２のＳＯＣが高くなるに従って高くなる。詳細には、電源電圧Ｖｐは、最小電源電圧Ｖｐｍｉｎから最大電源電圧Ｖｐｍａｘまでの範囲内に亘って変動する。

車両用蓄電装置２１は、例えば二次電池や電気二重層キャパシタなどである。本実施形態では、負荷電圧Ｖｒの直流電力が車両用蓄電装置２１に入力されることにより、車両用蓄電装置２１の充電が行われる。このため、負荷電圧Ｖｒは、車両用蓄電装置２１の電圧であり、車両用蓄電装置２１が充電するのに必要な電圧といえる。また、負荷電圧Ｖｒは、負荷の要求電圧ともいえる。

車両用蓄電装置２１の電圧である負荷電圧Ｖｒは、車両用蓄電装置２１の種類やＳＯＣ（充電状態）に応じて変動する。例えば、車両用蓄電装置２１がリチウムイオン電池である場合と鉛蓄電池である場合とで負荷電圧Ｖｒは異なる。また、一般的に、負荷電圧Ｖｒは、車両用蓄電装置２１のＳＯＣが高くなるに従って高くなる。

ここで、本電力システム１０において想定される負荷電圧Ｖｒの最小値を最小負荷電圧Ｖｒｍｉｎといい、負荷電圧Ｖｒの最大値を最大負荷電圧Ｖｒｍａｘという。負荷電圧Ｖｒは、最小負荷電圧Ｖｒｍｉｎから最大負荷電圧Ｖｒｍａｘまでの範囲内に亘って変動する。

本実施形態では、最小電源電圧Ｖｐｍｉｎは最小負荷電圧Ｖｒｍｉｎよりも低く、最大電源電圧Ｖｐｍａｘは最小負荷電圧Ｖｒｍｉｎよりも高い。詳細には、Ｖｐｍｉｎ＜Ｖｒｍｉｎ＜Ｖｐｍａｘとなっている。このため、両蓄電装置１２，２１のＳＯＣに応じて、電源電圧Ｖｐが負荷電圧Ｖｒよりも低くなる場合と、電源電圧Ｖｐが負荷電圧Ｖｒよりも高くなる場合とがある。なお、電源用蓄電装置１２及び車両用蓄電装置２１の具体的な構成は任意である。

本実施形態の最大負荷電圧Ｖｒｍａｘは、最大電源電圧Ｖｐｍａｘよりも高く設定されている（Ｖｒｍａｘ＞Ｖｐｍａｘ）。つまり、本電力システム１０は、負荷電圧Ｖｒが最大電源電圧Ｖｐｍａｘよりも高くなり得る車両用蓄電装置２１を有する車両２０にも適用することができる。これにより、本電力システム１０に適用可能な車両用蓄電装置２１の範囲を広げることができる。したがって、汎用性の向上を図ることができる。

電源装置３０は、系統電源１１との接続に用いられる系統端子３１～３３を備えている。系統電源１１が系統端子３１～３３に接続されることにより、系統電源１１から出力される系統電力Ｐ０が電源装置３０に入力される。系統端子３１～３３は、系統電力Ｐ０が入力される系統入力部ともいえる。

なお、本実施形態では、三相の系統電力に対応させて、系統端子３１～３３は３つである。但し、これに限られず、単相の系統電力Ｐ０に対応させて、系統端子は２つでもよい。すなわち、系統電力Ｐ０は単相でもよいし、三相でもよい。

電源装置３０は、電源用蓄電装置１２との接続に用いられる電源端子３４，３５を備えている。電源端子３４，３５は、電源装置３０と電源用蓄電装置１２とを電気的に接続するためのものであり、電源用蓄電装置１２の正極端子及び負極端子に接続されるものである。詳細には、両電源端子３４，３５のうち正極電源端子３４は電源用蓄電装置１２の正極端子に接続され、負極電源端子３５は電源用蓄電装置１２の負極端子に接続される。電源用蓄電装置１２が電源端子３４，３５に接続されることにより、電源装置３０と電源用蓄電装置１２との間で電力の授受が可能となる。

電源装置３０は、車両２０と電気的に接続するのに用いられる負荷接続部としてのコネクタ４０を有している。コネクタ４０が車両２０に接続されることにより、電源装置３０と車両用蓄電装置２１とが電気的に接続される。コネクタ４０は、負荷と電源装置３０とを接続するための接続部ともいえる。

コネクタ４０は、車両用蓄電装置２１との接続に用いられる負荷端子４１，４２を備えている。負荷端子４１，４２は、電源装置３０と車両用蓄電装置２１とを電気的に接続するためのものである。詳細には、両負荷端子４１，４２のうち正極負荷端子４１は、車両用蓄電装置２１の正極端子に接続されるものであり、負極負荷端子４２は、車両用蓄電装置２１の負極端子に接続されるものである。両負荷端子４１，４２が車両用蓄電装置２１に接続されることにより、電源装置３０と車両用蓄電装置２１とで電力の授受が可能となる。

電源装置３０は、負極電源端子３５と負極負荷端子４２とを接続する負極線ＬＮ０を有している。これにより、電源装置３０を介して、電源用蓄電装置１２と車両用蓄電装置２１との負極同士が電気的に接続される。

本実施形態では、説明の便宜上、コネクタ４０の数は１つとする。ただし、これに限られず、電源装置３０は、互いに並列に接続された複数のコネクタ４０を有しており、複数の車両２０と同時に接続可能となっている構成でもよい。この場合、電源装置３０は、複数の車両２０に対して同時に電力供給を行うことができる。

以上のとおり、電源装置３０は、系統電源１１、電源用蓄電装置１２及び車両２０（詳細には車両用蓄電装置２１）に接続可能に構成されている。そして、本実施形態の電源装置３０は、系統電源１１又は電源用蓄電装置１２を用いて車両用蓄電装置２１への電力供給を行うように構成されている。

電源装置３０について説明する。
図１に示すように、電源装置３０は、系統電力Ｐ０を特定電圧Ｖｍの直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路５０と、ＡＣ／ＤＣ変換回路５０によって変換された特定電圧Ｖｍの直流電力が入力されるＤＣ／ＤＣ変換回路６０と、ＡＣ／ＤＣ変換回路５０とＤＣ／ＤＣ変換回路６０との間に設けられた中間コンデンサ５１と、を備えている。

ＡＣ／ＤＣ変換回路５０は、例えば系統電力Ｐ０を昇圧しつつ整流することにより、系統電力Ｐ０を特定電圧Ｖｍの直流電力に変換する。なお、ＡＣ／ＤＣ変換回路５０の具体的な構成は任意である。例えばＡＣ／ＤＣ変換回路５０は、Dual Active Bridge方式のマトリックスコンバータなどでもよい。

中間コンデンサ５１には、特定電圧Ｖｍの直流電力が入力される。この場合、中間コンデンサ５１によって特定電圧Ｖｍの直流電力に含まれるノイズが低減されるとともに、電圧が安定化されている。つまり、中間コンデンサ５１は、特定電圧Ｖｍを維持するもの、換言すればＡＣ／ＤＣ変換回路５０からの出力電圧が変動するのを抑制するものとして機能している。

ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、中間コンデンサ５１を介してＡＣ／ＤＣ変換回路５０に接続されている。ＤＣ／ＤＣ変換回路６０には、特定電圧Ｖｍの直流電力が入力される。また、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、電源端子３４，３５及び負荷端子４１，４２の双方に接続されている。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、電源用蓄電装置１２及び車両用蓄電装置２１の双方に接続される。換言すれば、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、電源端子３４，３５を介して電源用蓄電装置１２に接続され、負荷端子４１，４２を介して車両用蓄電装置２１に接続される。

ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、第１スイッチング素子Ｑ１と、第２スイッチング素子Ｑ２と、第３スイッチング素子Ｑ３と、第１接続線ＬＮ１と、第２接続線ＬＮ２と、を備えている。

各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴであり、ボディダイオードを有している。ただし、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３の具体的な構成は任意であり、例えばＩＧＢＴなどでもよい。

第１接続線ＬＮ１は、第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２とを直列に接続している。第２接続線ＬＮ２は、第２スイッチング素子Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３とを直列に接続している。各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３は、両接続線ＬＮ１，ＬＮ２によって互いに直列に接続されている。

各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３の直列接続体は、中間コンデンサ５１と並列接続された状態でＡＣ／ＤＣ変換回路５０に接続されている。これにより、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３の直列接続体には、特定電圧Ｖｍの直流電力が入力される。

ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、第１接続線ＬＮ１と電源端子としての正極電源端子３４とを接続する電源線ＬＮ３と、電源線ＬＮ３上に設けられた第１コイル６１と、第２接続線ＬＮ２と負荷端子としての正極負荷端子４１とを接続する負荷線ＬＮ４と、負荷線ＬＮ４上に設けられた第２コイル６２と、を備えている。

また、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３の直列接続体（詳細には第３スイッチング素子Ｑ３）と負極負荷端子４２とを接続するグランド線ＬＮ５を備えている。負極線ＬＮ０は、グランド線ＬＮ５に接続されることにより、負極負荷端子４２に接続される。

ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、電源線ＬＮ３における第１コイル６１と正極電源端子３４とを接続する部分とグランド線ＬＮ５とに接続された第１コンデンサ６３と、電源線ＬＮ３における第２コイル６２と正極負荷端子４１とを接続する部分とグランド線ＬＮ５とに接続された第２コンデンサ６４と、を備えている。

ここで、第２スイッチング素子Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３とを１つのスイッチング素子とみなせば、第１スイッチング素子Ｑ１と、第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３と、第１コイル６１とによって第１昇降圧回路７１が構成されているといえる。第１昇降圧回路７１は、中間コンデンサ５１を介してＡＣ／ＤＣ変換回路５０に接続されているとともに電源端子３４，３５によって電源用蓄電装置１２に接続されており、特定電圧Ｖｍの直流電力を降圧変換して電源用蓄電装置１２に出力する。

同様に、第１スイッチング素子Ｑ１と第２スイッチング素子Ｑ２とを１つのスイッチング素子とみなせば、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２と、第３スイッチング素子Ｑ３と、第２コイル６２とによって第２昇降圧回路７２が構成されているといえる。第２昇降圧回路７２は、中間コンデンサ５１を介してＡＣ／ＤＣ変換回路５０に接続されているとともに負荷端子４１，４２によって車両用蓄電装置２１に接続されている。第２昇降圧回路７２は、特定電圧Ｖｍの直流電力を降圧変換して車両用蓄電装置２１に出力したり、電源用蓄電装置１２の電力を降圧変換して車両用蓄電装置２１に出力したりすることができる。

ちなみに、第１昇降圧回路７１及び第２昇降圧回路７２は、第２スイッチング素子Ｑ２を共有した状態で並列に接続されているといえる。すなわち、本実施形態のＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、電源用蓄電装置１２に接続された第１昇降圧回路７１と、車両用蓄電装置２１に接続され、第１昇降圧回路７１に並列に接続された第２昇降圧回路７２と、を備えているともいえる。

電源装置３０は、電源用蓄電装置１２の電圧である電源電圧Ｖｐを検出する電源電圧センサ８１と、車両用蓄電装置２１の電圧である負荷電圧Ｖｒを検出する負荷電圧センサ８２と、を備えている。

電源電圧センサ８１は、電源線ＬＮ３及び負極線ＬＮ０に接続されており、両電源端子３４，３５間の電圧を検出する。負荷電圧センサ８２は、負荷線ＬＮ４及びグランド線ＬＮ５に接続されており、両負荷端子４１，４２間の電圧を検出する。

電源装置３０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路５０及びＤＣ／ＤＣ変換回路６０を制御する制御部としての制御ＥＣＵ８３を備えている。制御ＥＣＵ８３は、両電圧センサ８１，８２に接続されており、両電圧センサ８１，８２から出力される検出結果を受信することにより、電源電圧Ｖｐ及び負荷電圧Ｖｒを把握する。

制御ＥＣＵ８３は、特定電圧Ｖｍが電源電圧Ｖｐ及び負荷電圧Ｖｒの双方よりも高くなるようにＡＣ／ＤＣ変換回路５０を制御する。なお、特定電圧Ｖｍは、電源電圧Ｖｐ及び負荷電圧Ｖｒに応じて変動する可変値でもよいし、予め定められた固定値でもよい。例えば、特定電圧Ｖｍは、最大電源電圧Ｖｐｍａｘ及び最大負荷電圧Ｖｒｍａｘの双方よりも高くてもよい。

制御ＥＣＵ８３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御することにより、電力制御を行う。
例えば、制御ＥＣＵ８３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御することにより、特定電圧Ｖｍの直流電力を用いて電源用蓄電装置１２を充電することができる。一例としては、制御ＥＣＵ８３は、第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３を同期させた状態で、第１スイッチング素子Ｑ１と、第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、特定電圧Ｖｍの直流電力を電源電圧Ｖｐの直流電力に変換する。この場合、制御ＥＣＵ８３は、第１昇降圧回路７１を降圧動作させているといえる。これにより、電源用蓄電装置１２の充電が行われる。なお、第３スイッチング素子Ｑ３は常時ＯＮ状態でもよい。

例えば、制御ＥＣＵ８３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御することにより、特定電圧Ｖｍの直流電力を用いて車両用蓄電装置２１を充電することができる。一例としては、制御ＥＣＵ８３は、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２を同期させた状態で、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２と、第３スイッチング素子Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、特定電圧Ｖｍの直流電力を負荷電圧Ｖｒの直流電力に変換する。この場合、制御ＥＣＵ８３は、第２昇降圧回路７２を降圧動作させているといえる。これにより、車両用蓄電装置２１への電力供給が行われ、車両用蓄電装置２１の充電が行われる。なお、第１スイッチング素子Ｑ１は常時ＯＮ状態でもよい。

例えば、制御ＥＣＵ８３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御することにより、特定電圧Ｖｍの直流電力を用いて電源用蓄電装置１２及び車両用蓄電装置２１の双方を同時に充電することができる。一例としては、制御ＥＣＵ８３は、まず電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとが一致するように各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御する。詳細には、制御ＥＣＵ８３は、電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとが一致するように、両蓄電装置１２，２１のうちいずれか一方の蓄電装置を充電する。そして、制御ＥＣＵ８３は、電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとが一致したことに基づいて、第２スイッチング素子Ｑ２を常時ＯＮ状態とし、第１スイッチング素子Ｑ１と第３スイッチング素子Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、特定電圧Ｖｍの直流電力を電源電圧Ｖｐ又は負荷電圧Ｖｒの直流電力に変換する。これにより、両蓄電装置１２，２１が同時に充電される。

例えば、制御ＥＣＵ８３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御することにより、系統電力Ｐ０に変換することなく、電源用蓄電装置１２を用いて車両用蓄電装置２１への電力供給を行うことができる。

一例としては、仮に電源電圧Ｖｐが負荷電圧Ｖｒよりも高い場合には、制御ＥＣＵ８３は、第１スイッチング素子Ｑ１を常時ＯＦＦ状態とし、第２スイッチング素子Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより電源電圧Ｖｐの直流電力を負荷電圧Ｖｒの直流電力に変換する。この場合、制御ＥＣＵ８３は、ＡＣ／ＤＣ変換回路５０の変換動作を停止させてもよい。

一方、仮に電源電圧Ｖｐが負荷電圧Ｖｒよりも低い場合、制御ＥＣＵ８３は、電源電圧Ｖｐが負荷電圧Ｖｒよりも十分に高くなるように、特定電圧Ｖｍの直流電力を用いて電源用蓄電装置１２を充電する。そして、制御ＥＣＵ８３は、電源電圧Ｖｐが負荷電圧Ｖｒよりも十分に高くなったことに基づいて、第１スイッチング素子Ｑ１を常時ＯＦＦ状態とし、第２スイッチング素子Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより電源電圧Ｖｐの直流電力を負荷電圧Ｖｒの直流電力に変換する。なお、特定電圧Ｖｍの直流電力を用いた電源用蓄電装置１２の充電は、車両２０がコネクタ４０に接続される前に行われてもよい。

同様に、制御ＥＣＵ８３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御することにより、車両用蓄電装置２１を用いて電源用蓄電装置１２への電力供給を行うことができる。
一例としては、仮に負荷電圧Ｖｒが電源電圧Ｖｐよりも低い場合には、第１スイッチング素子Ｑ１を常時ＯＦＦ状態とし、第２スイッチング素子Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、負荷電圧Ｖｒの直流電力を電源電圧Ｖｐの直流電力に変換する。この場合、制御ＥＣＵ８３は、ＡＣ／ＤＣ変換回路５０の変換動作を停止させてもよい。

次に本実施形態の作用について説明する。
ＡＣ／ＤＣ変換回路５０によって系統電力Ｐ０が特定電圧Ｖｍの直流電力に変換される。そして、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御することにより、特定電圧Ｖｍの直流電力を用いた電源用蓄電装置１２への電力供給や、車両用蓄電装置２１への電力供給が行われる。また、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御することにより、電源用蓄電装置１２から車両用蓄電装置２１への電力供給が行われる。

以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）電源装置３０は、系統電力Ｐ０を出力する系統電源１１との接続に用いられる系統端子３１～３３と、電源用蓄電装置１２との接続に用いられる電源端子３４，３５と、負荷としての車両用蓄電装置２１との接続に用いられる負荷端子４１，４２と、を備えている。

電源装置３０は、系統端子３１～３３に入力される系統電力Ｐ０を特定電圧Ｖｍの直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路５０と、ＡＣ／ＤＣ変換回路５０に接続され、特定電圧Ｖｍの直流電力の電圧変換を行うＤＣ／ＤＣ変換回路６０と、ＡＣ／ＤＣ変換回路５０及びＤＣ／ＤＣ変換回路６０を制御する制御ＥＣＵ８３と、を備えている。

ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、第１スイッチング素子Ｑ１、第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３と、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２を直列に接続する第１接続線ＬＮ１と、第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３を直列に接続する第２接続線ＬＮ２と、を備えている。ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、第１接続線ＬＮ１と電源端子としての正極電源端子３４とを接続する電源線ＬＮ３と、電源線ＬＮ３上に設けられた第１コイル６１と、を備えている。ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、第２接続線ＬＮ２と負荷端子としての正極負荷端子４１とを接続する負荷線ＬＮ４と、負荷線ＬＮ４上に設けられた第２コイル６２と、を備えている。制御ＥＣＵ８３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御するものである。

かかる構成によれば、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御することにより、系統電力Ｐ０に変換することなく電源用蓄電装置１２を用いて車両用蓄電装置２１への電力供給を行うことができる。また、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御することにより、系統電力Ｐ０を用いて、電源用蓄電装置１２又は車両用蓄電装置２１への電力供給を行うことができる。

特に、本構成によれば、３つのスイッチング素子Ｑ１～Ｑ３という比較的簡素な構成によって、これらの電力供給を実現することができる。これにより、構成の簡素化を図ることができる。

（２）電源装置３０は、負荷として対象蓄電装置である車両用蓄電装置２１を充電するものである。
かかる構成によれば、系統電源１１又は電源用蓄電装置１２を用いて車両用蓄電装置２１を充電することができる。これにより、状況に応じて適切な電源を選択しながら車両用蓄電装置２１を充電することを通じて、充電効率の向上や系統電源１１が逼迫している状況等に対応することができる。

（３）制御ＥＣＵ８３は、特定電圧Ｖｍが、電源用蓄電装置１２の電圧である電源電圧Ｖｐと、車両用蓄電装置２１の電圧である負荷電圧Ｖｒとの双方よりも高くなるようにＡＣ／ＤＣ変換回路５０を制御する。そして、制御ＥＣＵ８３は、特定電圧Ｖｍの直流電力が降圧変換されるように各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御する。

かかる構成によれば、電源電圧Ｖｐは電源用蓄電装置１２のＳＯＣに応じて変動し、負荷電圧Ｖｒは車両用蓄電装置２１のＳＯＣに応じて変動する。この場合、特定電圧Ｖｍと、電源電圧Ｖｐ及び負荷電圧Ｖｒとの大小関係が逆転すると、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０としては、昇圧変換と降圧変換とを切り替える必要が生じ、回路構成が複雑になったり、制御が煩雑なものとなったりするといった不都合が生じ得る。

この点、本構成によれば、特定電圧Ｖｍが電源電圧Ｖｐ及び負荷電圧Ｖｒの双方よりも高くなるため、特定電圧Ｖｍと、電源電圧Ｖｐ及び負荷電圧Ｖｒとの大小関係の逆転が生じない。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０の回路構成及び制御の簡素化を図ることができる。

（４）制御ＥＣＵ８３は、電源電圧Ｖｐが負荷電圧Ｖｒよりも高い状況において電源用蓄電装置１２を用いて車両用蓄電装置２１への電力供給を行う場合、第１スイッチング素子Ｑ１を常時ＯＦＦ状態とし且つ両スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、電源電圧Ｖｐの直流電力を負荷電圧Ｖｒの直流電力に変換する。

一方、制御ＥＣＵ８３は、電源電圧Ｖｐが負荷電圧Ｖｒよりも低い状況において電源用蓄電装置１２を用いて車両用蓄電装置２１への電力供給を行う場合、先に系統電力Ｐ０（詳細には系統電力Ｐ０を変換して得られる特定電圧Ｖｍの直流電力）を用いて電源用蓄電装置１２を充電することにより、電源電圧Ｖｐを負荷電圧Ｖｒよりも高くする。その後、制御ＥＣＵ８３は、第１スイッチング素子Ｑ１を常時ＯＦＦ状態とし且つ両スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、電源電圧Ｖｐの直流電力を負荷電圧Ｖｒの直流電力に変換する。

（５）制御ＥＣＵ８３は、系統電源１１を用いて電源用蓄電装置１２への電力供給を行う場合、第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３を同期させた状態で、第１スイッチング素子Ｑ１と両スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、特定電圧Ｖｍの直流電力を電源電圧Ｖｐの直流電力に変換する。

（６）制御ＥＣＵ８３は、系統電源１１を用いて車両用蓄電装置２１への電力供給を行う場合、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２を同期させた状態で、両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、特定電圧Ｖｍの直流電力を負荷電圧Ｖｒの直流電力に変換する。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。また、技術的に矛盾が生じない範囲内で、上記各実施形態と下記別例とを適宜組み合わせてもよい。
○ 電源用蓄電装置１２の数は任意であり、２つ以上であってもよい。すなわち、電源用蓄電装置１２は、１つの場合と複数の場合との双方を含む。この場合、電源装置３０は、複数の電源用蓄電装置１２のうち一部の電源用蓄電装置１２と系統電源１１とを用いて車両用蓄電装置２１への電力供給を行う構成でもよいし、複数の電源用蓄電装置１２の全てと系統電源１１とを用いて車両用蓄電装置２１への電力供給を行う構成でもよい。

○ 電源用蓄電装置１２は電源装置３０の一部でもよい。すなわち、電源装置３０は、電源用蓄電装置１２を備えていなくてもよいし、備えていてもよい。
○ 対象蓄電装置は、車両用蓄電装置２１に限られず任意であり、商業施設や工場に設置された蓄電装置でもよい。

○ 電源装置３０が電力供給を行う負荷は、蓄電装置に限られず任意である。
○ 電源装置３０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路５０を制御する第１制御回路と、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０を制御する第２制御回路と、を別々に有する構成でもよい。この場合、第１制御及び第２制御回路が「制御部」に対応する。

○ ＤＣ／ＤＣ変換回路６０の具体的な制御態様は、実施形態に記載されたものに限られず、任意である。
○ 制御ＥＣＵ８３が電源電圧Ｖｐ及び負荷電圧Ｖｒを把握するための構成は任意であり、例えば車両２０との通信によって負荷電圧Ｖｒを取得する構成でもよい。

○ ＤＣ／ＤＣ変換回路６０は、少なくとも各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３、両コイル６１，６２、接続線ＬＮ１，ＬＮ２、電源線ＬＮ３、及び負荷線ＬＮ４を備えていればよく、その他に他の部品（例えばスイッチング素子）を有していてもよい。

○ 制御ＥＣＵ８３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、特定電圧Ｖｍの直流電力及び電源用蓄電装置１２の電力の双方を用いて車両用蓄電装置２１への電力供給を行ってもよい。

例えば、制御ＥＣＵ８３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３のスイッチングパターンとして、第１パターン、第２パターン及びＯＦＦパターンを有している。第１パターンは、第１スイッチング素子Ｑ１がＯＮ状態であり且つ両スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がＯＦＦ状態であるスイッチングパターンである。第２パターンは、第２スイッチング素子Ｑ２がＯＮ状態であり且つ両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３がＯＦＦ状態であるスイッチングパターンである。ＯＦＦパターンは、全スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３がＯＦＦ状態となるスイッチングパターンである。

制御ＥＣＵ８３は、第１パターン→ＯＦＦパターン→第２パターン→ＯＦＦパターンを１周期とする単位動作が繰り返し行われるようにスイッチングパターンを順次切り替える。これにより、系統電源１１及び電源用蓄電装置１２の双方から車両用蓄電装置２１へ向けて電力供給が行われる。

○ 制御ＥＣＵ８３は、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０において昇圧動作と降圧動作との双方が行われるように各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を個別にＯＮ／ＯＦＦしてもよい。例えば、制御ＥＣＵ８３は、第１昇降圧回路７１及び第２昇降圧回路７２のうち一方において昇圧動作が行われ、他方において降圧動作が行われるように各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を周期的にＯＮ／ＯＦＦさせてもよい。

○ 制御ＥＣＵ８３は、各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、電源用蓄電装置１２の電力又は車両用蓄電装置２１の電力を特定電圧Ｖｍの直流電力に変換してもよい。

例えば、制御ＥＣＵ８３は、第２スイッチング素子Ｑ２及び第３スイッチング素子Ｑ３を同期させた状態で、第１スイッチング素子Ｑ１と両スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、電源電圧Ｖｐの直流電力を、電源電圧Ｖｐよりも高い特定電圧Ｖｍの直流電力に変換してもよい。なお、第３スイッチング素子Ｑ３は常時ＯＮ状態でもよい。

例えば、制御ＥＣＵ８３は、第１スイッチング素子Ｑ１及び第２スイッチング素子Ｑ２を同期させた状態で、両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と第３スイッチング素子Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、負荷電圧Ｖｒの直流電力を負荷電圧Ｖｒよりも高い特定電圧Ｖｍの直流電力に変換してもよい。なお、第２スイッチング素子Ｑ２は常時ＯＮ状態でもよい。

例えば、制御ＥＣＵ８３は、まず電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとが一致するように各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ３を制御してもよい。詳細には、制御ＥＣＵ８３は、電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとが一致するように、両蓄電装置１２，２１のうちいずれか一方の蓄電装置を他方の蓄電装置を用いて充電する。そして、制御ＥＣＵ８３は、電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとが一致したことに基づいて、第２スイッチング素子Ｑ２を常時ＯＮ状態とし、第１スイッチング素子Ｑ１と第３スイッチング素子Ｑ３とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることにより、両蓄電装置１２，２１の電力を特定電圧Ｖｍの直流電力に変換してもよい。

ちなみに、ＡＣ／ＤＣ変換回路５０は、系統電力Ｐ０を特定電圧Ｖｍの直流電力に変換する第１変換動作と、ＤＣ／ＤＣ変換回路６０によって変換された特定電圧Ｖｍの直流電力を系統電力Ｐ０に変換する第２変換動作とを、実行可能な双方向変換回路であるとよい。これにより、両蓄電装置１２，２１の電力を系統電力Ｐ０として系統電源１１に供給することができる。

１０…電力システム、１１…系統電源、１２…電源用蓄電装置、２０…車両、２１…車両用蓄電装置、３０…電源装置、３１～３３…系統端子、３４，３５…電源端子、４０…コネクタ、４１，４２…負荷端子、５０…ＡＣ／ＤＣ変換回路、５１…中間コンデンサ、６０…ＤＣ／ＤＣ変換回路、６１…第１コイル、６２…第２コイル、８０…制御ＥＣＵ、Ｑ１…第１スイッチング素子、Ｑ２…第２スイッチング素子、Ｑ３…第３スイッチング素子、ＬＮ１…第１接続線、ＬＮ２…第２接続線、ＬＮ３…電源線、ＬＮ４…負荷線、Ｐ０…系統電力、Ｖｍ…特定電圧、Ｖｐ…電源電圧（電源用蓄電装置の電圧）、Ｖｒ…負荷電圧（車両用蓄電装置の電圧）。

Claims (3)

1. 系統電力を出力する系統電源との接続に用いられる系統端子と、
   電源用蓄電装置との接続に用いられる電源端子と、
   負荷との接続に用いられる負荷端子と、
   前記系統端子に入力される前記系統電力を特定電圧の直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路と、
   前記ＡＣ／ＤＣ変換回路に接続され、前記特定電圧の直流電力の電圧変換を行うＤＣ／ＤＣ変換回路と、
   前記ＡＣ／ＤＣ変換回路及び前記ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する制御部と、
   を備え、
   前記ＤＣ／ＤＣ変換回路は、
   第１スイッチング素子、第２スイッチング素子及び第３スイッチング素子と、
   前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子を直列に接続する第１接続線と、
   前記第２スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子を直列に接続する第２接続線と、
   前記第１接続線と前記電源端子とを接続する電源線と、
   前記電源線上に設けられた第１コイルと、
   前記第２接続線と前記負荷端子とを接続する負荷線と、
   前記負荷線上に設けられた第２コイルと、
   を備え、
   前記制御部は、前記各スイッチング素子を制御するものであることを特徴とする電源装置。
2. 前記電源装置は、前記負荷としての対象蓄電装置を充電するものである請求項１に記載の電源装置。
3. 前記制御部は、前記特定電圧が、前記電源用蓄電装置の電圧である電源電圧と、前記対象蓄電装置の電圧である負荷電圧との双方よりも高くなるように前記ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御し、且つ、前記特定電圧の直流電力が降圧変換されるように前記各スイッチング素子を制御する請求項２に記載の電源装置。