WO2012160904A1 - 充電器 - Google Patents

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WO2012160904A1
WO2012160904A1 PCT/JP2012/060323 JP2012060323W WO2012160904A1 WO 2012160904 A1 WO2012160904 A1 WO 2012160904A1 JP 2012060323 W JP2012060323 W JP 2012060323W WO 2012160904 A1 WO2012160904 A1 WO 2012160904A1
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power
charging
regenerative
charger
transistors
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PCT/JP2012/060323
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English (en)
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Inventor
森　正樹
藤田　敏之
全良 尾崎
Original Assignee
シャープ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a charger for charging a storage battery provided in a vehicle (hereinafter referred to as an electric vehicle) driven using electric power obtained by discharging the storage battery.
  • Patent Document 1 after charging of the high-voltage battery is stopped, the power charged in the capacitor in the circuit is charged into the low-voltage battery, and the power that could not be charged into the low-voltage battery is used using an element such as a resistor.
  • Consuming chargers have been proposed. According to this charger, since the electric power charged in the circuit can be recovered after charging the storage battery, the electric power can be used efficiently. In addition, by consuming electric power charged in the circuit, an electric shock or the like can be prevented, so that safety is high.
  • an object of the present invention is to provide a battery charger that can efficiently use power, has high safety, and has a simple configuration.
  • the present invention is a charger for performing a charging operation for generating charging power for charging a storage battery using supply power supplied via a power supply line, A capacitor element connected in parallel with the storage battery during the charging operation, A regenerative operation for generating regenerative power to be supplied to the power supply line is performed using capacitive power obtained by discharging the capacitive element in a state where the storage battery is not electrically connected to the charger.
  • the charger having the above characteristics generates a primary charge power using the supplied power during the charging operation, and generates the regenerative power using a regenerative secondary power during the regenerative operation.
  • a second power generation unit that includes the capacitive element, generates the charging power using charging secondary power during the charging operation, and generates regenerative primary power using the capacitive power during the regenerating operation;
  • a power converter that generates the charging secondary power using the charging primary power during the charging operation, and generates the regenerative secondary power using the regenerative primary power during the regenerating operation; Is preferable.
  • each of the supplied power, the charging power, the capacity power, and the regenerative power is DC power
  • Each of the charging primary power, the charging secondary power, the regenerative primary power and the regenerative secondary power is AC power
  • the first power generation unit switches the supplied power to generate the charging primary power, and rectifies the regenerative secondary power to generate the regenerative power.
  • the second power generation unit generates the charging power by smoothing the charging secondary power after rectification by the capacitive element, and generates the regenerative primary power by switching the capacitive power.
  • the power conversion unit transforms the charging primary power to generate the charging secondary power and transforms the regenerative primary power to generate the regenerative secondary power.
  • each of the charging power and the capacity power is DC power
  • Each of the supply power, the charging primary power, the charging secondary power, the regenerative primary power, the regenerative secondary power, and the regenerative power is AC power
  • the first power generation unit switches the supplied power after rectification to generate the charging primary power, and switches the regenerative secondary power after rectification to generate the regenerative power.
  • the second power generation unit generates the charging power by smoothing the charging secondary power after rectification by the capacitive element, and generates the regenerative primary power by switching the capacitive power.
  • the power conversion unit transforms the charging primary power to generate the charging secondary power and transforms the regenerative primary power to generate the regenerative secondary power.
  • the charger having the above characteristics further includes a detection unit that detects the magnitude of the voltage of the power supply line, It is preferable to perform the regenerative operation so that the voltage detected by the detection unit is equal to or less than a predetermined magnitude.
  • the charging power is generated using the supply power supplied from the power supply line, and the capacity power charged in the capacitor element when the charging power is generated is used for the power supply line. Generate regenerative power to be supplied. For this reason, it is possible to suppress the unnecessary use of the capacitive power charged in the capacitive element, prevent the heat generated inside the charger due to the consumption of the capacitive power, the risk of electric shock, etc. and consume the capacitive power. Therefore, it is possible to eliminate the need to provide a separate element. Therefore, it is possible to realize a battery charger that can efficiently use electric power and has a high safety and a simple configuration.
  • the block diagram which shows an example of the utilization aspect of the charger which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • the block diagram which shows an example of a structure of the charger which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • the circuit diagram which shows an example of a structure of the electric power generation part with which the charger shown in FIG. 2 is provided.
  • the flowchart which shows an example of operation
  • 2 is a timing chart illustrating an example of the operation of the power generation unit illustrated in FIG. 3 when the charger illustrated in FIG. 2 performs a regenerative operation.
  • FIG. 9 is a timing chart illustrating an example of the operation of the power generation unit illustrated in FIG. 9 when the charger illustrated in FIG. 8 performs the charging operation.
  • FIG. 9 is a timing chart illustrating an example of the operation of the power generation unit illustrated in FIG. 9 when the charger illustrated in FIG. 8 performs a regenerative operation.
  • the charger according to the first embodiment and the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the chargers according to the first embodiment and the second embodiment of the present invention will be exemplified for the case of charging a storage battery provided in an electric vehicle.
  • the invention can also be applied to other chargers.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a usage mode of the charger according to the first embodiment of the present invention.
  • DC power obtained by converting AC power (system power) supplied from a power system 30 by an AC / DC converter 31 or DC power obtained by discharging a stationary storage battery 40 is DC / DC.
  • the line D is connected to the charger 1 according to the present embodiment.
  • the charger 1 uses the direct current power supplied from the direct current power supply line D to generate charging power for charging a storage battery (not shown in FIG. 1) provided in the electric vehicle.
  • the charger 1 has a capacitive element (not shown in FIG. 1) connected in parallel with the storage battery when generating charging power. Therefore, when the charger 1 generates charging power, the capacitive element is charged.
  • the charger 1 According to the present embodiment generates DC regenerative power to be supplied to the DC power supply line D using the capacitive power obtained by discharging the capacitive element. Details of a specific operation for generating charging power (hereinafter referred to as a charging operation) and a specific operation for generating regenerative power (hereinafter referred to as a regenerating operation) by the charger 1 will be described later.
  • the load 60 which is a home electric device or the like, consumes DC power supplied via the DC power supply line D.
  • the DC power consumed by the load 60 may include regenerative power supplied by the charger 1.
  • some devices constituting the charger 1 for example, a device that performs control such as a power generation operation control unit and a general operation control unit described later, a device that performs temperature adjustment such as a fan, and the like)
  • a device connected directly to the charger 1 without using the DC power supply line D may consume the regenerative power generated by the charger 1.
  • the charger 1 suppresses unnecessary consumption of the capacitive power charged in the capacitive element by the charging operation, and the charger 1 inside the charger 1 due to the consumption of the capacitive power. It is possible to prevent dangers such as heat generation and electric shock and to eliminate the need to separately provide an element for consuming the capacity power. Therefore, it is possible to realize the charger 1 that can efficiently use electric power and has a high safety and a simple configuration.
  • the DC / DC converters 41 and 51 may not be provided, and direct-current power obtained by power generation or discharge may be directly supplied to the direct-current power supply line D. Further, the DC / DC converters 41 and 51 may be shared. Further, the power system 30 and the AC / DC converter 31, the stationary storage battery 40 and the DC / DC converter 41, the photovoltaic power generation unit 50, and the DC / DC converter 51 may be configured not to include at least one set. However, it is assumed that there is at least one device (one set) for supplying DC power to the DC power supply line D.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the charger according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a power generation unit included in the charger illustrated in FIG. 2.
  • the DC power supply line D which is simply indicated by one line in FIG. 1, is indicated by two lines (Da is a high voltage side and Db is a low voltage side).
  • the charger 1 includes a power generation unit 10 that generates charging power and regenerative power, a power generation operation control unit 11 that controls the operation of the power generation unit 10, and a power generation unit 10 that is charged with power.
  • Side detection unit 13 charging connector 14 that can be electrically connected to storage battery EVB provided in electric vehicle EV and physically connected to electric vehicle EV, and supply power supplied from DC power supply lines Da and Db Power supply lines 15a and 15b (15a is on the high voltage side and 15b is on the low voltage side), and power supply lines 15a and 15
  • the regeneration side detection unit 16 that detects the magnitude of the voltage applied to the power supply and notifies the power generation operation control unit 11 and whether to electrically connect the charging wires 12a and 12b and the charging connector 14 are switched.
  • Conductor unit 17 a user (specifically, for example, a user of the electric vehicle EV, the same applies hereinafter), an operation unit 18 that receives an instruction from the user, and a user that is input to the operation unit 18 And a general operation control unit 19 that controls the operation of the charging connector 14 and the conductor unit 17 according to the instruction.
  • the power supply lines 15a and 15b in the charger 1 according to the present embodiment can be interpreted as part of the DC power supply lines Da and Db.
  • the power generation unit 10 includes a first power generation unit 10A including one capacitor C1 and four transistors T1 to T4 that form a bridge circuit, and one capacitor C2 (the above-described capacitance). Corresponding to the element) and four transistors T5 to T8 constituting a bridge circuit, and two coils L1 and L2 constituting a transformer, and the electric power generated by the first power generator 10A.
  • a power conversion unit 10C that converts and supplies power to the second power generation unit 10B and converts power generated by the second power generation unit 10B to supply to the first power generation unit 10A.
  • the transistors T1 to T8 are N-channel MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is illustrated.
  • the capacitor C1 has one end connected to the power supply line 15a and the other end connected to the power supply line 15b.
  • the drain of the transistor T1 is connected to the power supply line 15a.
  • the transistor T2 has a drain connected to the drain of the transistor T1 and a connection node of the power supply line 15a.
  • the transistor T3 has a drain connected to the source of the transistor T2 and a source connected to the power supply line 15b.
  • the transistor T4 has a drain connected to the source of the transistor T1, and a source connected to the source of the transistor T3 and a connection node of the power supply line 15b. Further, the gate voltage applied to the gates of the transistors T1 to T4 is controlled by the power generation operation control unit 11.
  • the capacitor C2 has one end connected to the charging line 12a and the other end connected to the charging line 12b.
  • the drain of the transistor T5 is connected to the charging line 12a.
  • the drain of the transistor T6 is connected to the connection node of the drain of the transistor T5 and the charging line 12a.
  • the transistor T7 has a drain connected to the source of the transistor T6 and a source connected to the charging line 12b.
  • the transistor T8 has a drain connected to the source of the transistor T5, and a source connected to the source of the transistor T7 and a connection node of the charging line 12b. Further, the gate voltage applied to the gates of the transistors T5 to T8 is controlled by the power generation operation control unit 11.
  • the coil L1 has one end L1a connected to the connection node between the source of the transistor T2 and the drain of the transistor T3, and the other end L1b connected to the connection node between the source of the transistor T1 and the drain of the transistor T4.
  • the coil L2 has one end L2a connected to the connection node between the source of the transistor T6 and the drain of the transistor T7, and the other end L2b connected to the connection node between the source of the transistor T5 and the drain of the transistor T8.
  • the coils L1 and L2 are arranged to face each other so that one end L1a and L2a and the other end L1b and L2b are on the same side.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the charger according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a timing chart showing an example of the operation of the power generation unit shown in FIG. 3 when the charger shown in FIG. 2 performs a charging operation.
  • 6 is a timing chart illustrating an example of the operation of the power generation unit illustrated in FIG. 3 when the charger illustrated in FIG. 2 performs a regenerative operation. Note that the gate voltage H shown in FIGS.
  • 5 and 6 indicates a voltage for turning on the transistors T1 to T8 (the drain and the source are in a conductive state, the same applies hereinafter), and the gate voltage L indicates the transistors T1 to T8.
  • a voltage for turning OFF (the drain and the source are non-conductive state, the same applies hereinafter) is shown.
  • the user physically connects the charging connector 14 to the electric vehicle EV.
  • the charging connector 14 and the storage battery EVB are electrically connected, and the charger 1 is in a state in which the storage battery EVB can be charged.
  • it waits until a user operates the operation part 18 and inputs the instruction
  • the general operation control unit 19 controls the conductor part 17 to electrically connect the charging wires 12a and 12b and the charging connector 14 (step # 2).
  • the general operation control unit 19 controls the charging connector 14 so that the physical connection state between the charging connector 14 and the electric vehicle EV is not released (specifically, for example, charging inserted in the electric vehicle EV).
  • a state in which the user cannot pull out the connector 14 (hereinafter referred to as a locked state) is realized. Thereby, it is possible to prevent an electric shock through the charging connector 14 during the charging operation.
  • the configuration for realizing the locked state of the charging connector 14 may be any configuration.
  • the general operation control unit 19 inputs an instruction to start the charging operation to the power generation operation control unit 11. Thereby, the power generation operation control unit 11 starts controlling the charging operation of the power generation unit 10 (step # 3).
  • the charging operation of the power generation unit 11 will be described with reference to FIGS. 3 and 5.
  • the gate voltage of H or L is applied to the gates of the transistors T1 and T3 at the same timing.
  • an H or L gate voltage is applied to the gates of the transistors T2 and T4 at the same timing.
  • a gate voltage of H is applied to the gates of the transistors T1 and T3
  • a gate voltage of L is applied to the gates of the transistors T2 and T4 (hereinafter referred to as a first charging state).
  • a gate voltage of L is applied to the gates of the transistors T1 and T3
  • a gate voltage of H is applied to the gates of the transistors T2 and T4 (hereinafter referred to as a charging second state).
  • a gate voltage of L is applied to the gates of the transistors T5 to T8.
  • the power generation operation control unit 11 controls the gate voltage applied to the gates of the transistors T1 to T8 so that the first charging state and the second charging state are alternately repeated. Thereby, the electric power generation part 10 produces
  • each of the transistors T1 and T3 is turned on.
  • the body diodes (parasitic diodes) of the transistors T2 and T4 are reverse-biased and thus are substantially OFF.
  • a current flows from the other end L1b of the coil L1 toward the one end L1a.
  • a current flows from one end L2a of the opposing coil L2 toward the other end L2b.
  • the body diodes of the transistors T5 and T7 are forward-biased, current flows from each source toward the drain.
  • the body diodes of the transistors T6 and T8 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • the capacitor C2 smoothes the power supplied to the charging lines 12a and 12b.
  • each of the transistors T2 and T4 is turned on.
  • the body diodes of the transistors T1 and T3 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • a current flows from one end L1a to the other end L1b of the coil L1.
  • a current flows from the other end L2b of the opposing coil L2 toward the one end L2a.
  • the body diodes of the transistors T6 and T8 are forward biased, current flows from the source to the drain.
  • the body diodes of the transistors T5 and T7 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • the capacitor C2 smoothes the power supplied to the charging lines 12a and 12b.
  • the first power generation unit 10A switches the DC supply power, and the coil L1 has AC power (hereinafter referred to as charging primary power). Will occur.
  • the power conversion unit 10C causes the coil L2 to generate AC power obtained by transforming the charging primary power (hereinafter referred to as charging secondary power).
  • the second power generation unit 10B generates DC charging power by rectifying and smoothing the charging secondary power (full wave). However, the capacitor C2 is charged by this smoothing.
  • the timing chart shown in FIG. 5 shows that the respective times of the charging first state and the charging second state do not fluctuate, but these may fluctuate during the charging operation.
  • the power generation operation control unit 11 confirms the magnitude of the voltage of the charging power detected by the charging side detection unit 13 so that the voltage of the charging power generated by the power generation unit 10 approaches the target voltage. The time of the charge first state and the charge second state is controlled.
  • the power generation operation control unit 11 continues the above-described charging operation until the charging operation end condition is achieved (step # 4, NO).
  • the charging operation end condition is achieved when, for example, the storage battery EVB provided in the electric vehicle EV is sufficiently close to full charge (for example, the voltage of the storage battery EVB becomes larger than a predetermined level, or the storage battery
  • the general operation control unit 19 confirms that the current charged to the EVB becomes smaller than a predetermined magnitude) or that the user inputs an instruction to end the charging operation by operating the operation unit 18. It is to be.
  • step # 4 When the charging operation end condition is achieved (step # 4, YES), the general operation control unit 19 inputs an instruction to end the charging operation to the power generation operation control unit 11. Thereby, the power generation operation control unit 11 ends the control of the charging operation of the power generation unit 10 (step # 5). Further, the general operation control unit 19 controls the conductor unit 17 to release the electrical connection between the charging wires 12a and 12b and the charging connector 14 (step # 6).
  • the general operation control unit 19 inputs an instruction to start the regenerative operation to the power generation operation control unit 11. Thereby, the power generation operation control unit 11 starts control of the regenerative operation of the power generation unit 10 (step # 7).
  • the gate voltage of H or L is applied to the gates of the transistors T5 and T7 at the same timing. Further, an H or L gate voltage is applied to the gates of the transistors T6 and T8 at the same timing. In particular, when a gate voltage of H is applied to the gates of the transistors T5 and T7, a gate voltage of L is applied to the gates of the transistors T6 and T8 (hereinafter referred to as a regenerative first state).
  • a gate voltage of L is applied to the gates of the transistors T5 and T7
  • a gate voltage of H is applied to the gates of the transistors T6 and T8 (hereinafter referred to as a regenerative second state).
  • an L gate voltage is applied to the gates of the transistors T1 to T4.
  • the power generation operation control unit 11 controls the gate voltage applied to the gates of the transistors T1 to T8 so that the regeneration first state and the regeneration second state are alternately repeated. Thereby, as will be described below, the power generation unit 10 generates regenerative power using the capacitive power obtained by discharging the capacitor C2.
  • each of the transistors T5 and T7 is turned on.
  • the body diodes of the transistors T6 and T8 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • a current flows from the other end L2b of the coil L2 toward the one end L2a.
  • a current flows from one end L1a of the opposing coil L1 toward the other end L1b.
  • the body diodes of the transistors T1 and T3 are forward-biased, current flows from each source toward the drain.
  • the body diodes of the transistors T6 and T8 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • the capacitor C1 smoothes the power supplied to the power supply lines 15a and 15b.
  • each of the transistors T6 and T8 is turned on.
  • the body diodes of the transistors T5 and T7 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • a current flows from one end L2a of the coil L2 toward the other end L2b.
  • a current flows from the other end L1b of the opposing coil L1 toward the one end L1a.
  • the body diodes of the transistors T2 and T4 are forward-biased, current flows from the source to the drain.
  • the body diodes of the transistors T1 and T3 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • the capacitor C1 smoothes the power supplied to the power supply lines 15a and 15b.
  • the second power generation unit 10B switches the DC capacitive power, and the coil L2 has an AC power (hereinafter referred to as a regenerative primary power). Will occur.
  • the power conversion unit 10C causes the coil L1 to generate AC power (hereinafter, referred to as regenerative secondary power) obtained by transforming the regenerated primary power.
  • the respective times of the regeneration first state and the regeneration second state are illustrated so as not to vary, but these may vary during the regeneration operation.
  • the power generation operation control unit 11 confirms the magnitude of the voltage of the regenerative power detected by the regeneration side detection unit 16, and the voltage applied to the power supply lines 15a and 15b has a predetermined magnitude (for example, power
  • the times of the first regeneration state and the second regeneration state are controlled so as to be equal to or lower than the rated voltages of the supply lines 15a and 15b.
  • the power generation operation control unit 11 continues the above-described regenerative operation until the regenerative operation end condition is achieved (step # 8, NO).
  • the condition that the regenerative operation end condition is achieved specifically means that, for example, the capacitor C2 is sufficiently discharged (for example, the voltage discharged by the capacitor C2 is smaller than a predetermined magnitude), etc.
  • the part 19 is to confirm.
  • step # 8 When the regenerative operation end condition is achieved (step # 8, YES), the general operation control unit 19 inputs an instruction to end the regenerative operation to the power generation operation control unit 11. Thereby, the power generation operation control unit 11 ends the control of the regenerative operation of the power generation unit 10 (step # 9).
  • the general operation control unit 19 controls the charging connector 14 to release the locked state of the charging connector 14 and the electric vehicle EV, so that the battery 1 provided with the charger 1 according to this embodiment is provided in the electric vehicle EV.
  • a series of operations for charging EVB is completed.
  • the lock state of the charging connector 14 and the electric vehicle EV may be released after step # 6, but by performing after step # 9, the electric shock through the charging connector 14 during the regenerative operation can be further improved. It becomes possible to prevent reliably.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a usage mode of the charger according to the second embodiment of the present invention.
  • AC power (system power) supplied from the power system 130 AC power obtained by converting DC power obtained by discharging the stationary storage battery 140 by the DC / AC converter 141, solar power
  • Charger 101 generates charging power for charging a storage battery (not shown in FIG. 1) provided in the electric vehicle using AC power supplied from AC power supply line A.
  • the charger 101 has a capacitive element (not shown in FIG. 7) connected in parallel with the storage battery when generating charging power. Therefore, when the charger 101 generates charging power, the capacitive element is charged.
  • the charger 101 generates AC regenerative power to be supplied to the AC power supply line A using the capacitive power obtained by discharging the capacitive element.
  • the details of the specific generation operation (charging operation) and the specific generation operation (regeneration operation) of regenerative power by the charger 101 will be described later.
  • the load 160 which is a home electric device or the like, consumes AC power supplied via the AC power supply line A.
  • the AC power consumed by the load 160 may include regenerative power supplied by the charger 101.
  • some devices constituting the charger 101 for example, a device that performs control such as a power generation operation control unit and a general operation control unit described later, and a device that performs temperature adjustment such as a fan) ) Or a device or the like directly connected to the charger 101 without using the AC power supply line A may consume the regenerative power generated by the charger 101.
  • the charger 101 suppresses unnecessary consumption of the capacitive power charged in the capacitive element by the charging operation, and the charger 101 inside the charger 101 accompanying the consumption of the capacitive power. It is possible to prevent dangers such as heat generation and electric shock and to eliminate the need to separately provide an element for consuming the capacity power. Therefore, it is possible to realize the charger 101 that can efficiently use electric power and has a high safety and a simple configuration.
  • An AC / AC converter that converts AC power obtained from the power system 130 may be further provided, and AC power obtained from the AC / AC converter may be supplied to the AC power supply line A.
  • the DC / AC converters 141 and 151 may be shared.
  • the power system 130, the stationary storage battery 140, the DC / AC converter 141, the solar power generation unit 150, and the DC / AC converter 151 may be configured not to include at least one set. However, it is assumed that there is at least one device (one set) for supplying AC power to the AC power supply line A.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of the charger according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a power generation unit included in the charger illustrated in FIG. 8.
  • the AC power supply line A which is simply shown by one line in FIG. 7, is shown by two lines (Aa, Ab).
  • the charger 101 includes a power generation unit 110 that generates charging power and regenerative power, a power generation operation control unit 111 that controls the operation of the power generation unit 110, and the power generation unit 110 that is charged power.
  • a general operation control unit 119 that controls the operation of the conductor unit 117.
  • the 1st electric power supply line 115a, 115b in the charger 101 which concerns on this embodiment can be interpreted also as a part of alternating current electric power supply line Aa, Ab.
  • the power generation unit 110 includes two capacitors C11 and C21, four transistors T11 to T14 that form a bridge circuit, four transistors T21 to T24 that form a bridge circuit, and two coils L21. , L22, a first power generation unit 110B including one capacitor C12 (corresponding to the above-described capacitance element) and four transistors T15 to T18 constituting a bridge circuit, and a transformer.
  • Two coils L11 and L12 that constitute the first power generation unit 110A are converted and supplied to the second power generation unit 110B.
  • the first power generation unit 110B converts the power generated by the first power generation unit 110B.
  • a power converter 110C that supplies power to the power generator 110A.
  • the capacitor C11 has one end connected to the second power supply line 115c and the other end connected to the second power supply line 115d (115c is on the high voltage side and 112d is on the low voltage side).
  • the drain of the transistor T11 is connected to the second power supply line 115c.
  • the drain of the transistor T12 is connected to the connection node of the drain of the transistor T11 and the second power supply line 115c.
  • the transistor T13 has a drain connected to the source of the transistor T12 and a source connected to the second power supply line 115d.
  • the transistor T14 has a drain connected to the source of the transistor T11, and a source connected to the source of the transistor T13 and a connection node of the second power supply line 115d.
  • the gate voltage applied to the gates of the transistors T11 to T14 is controlled by the power generation operation control unit 111.
  • the drain of the transistor T21 is connected to the second power supply line 115c.
  • the drain of the transistor T22 is connected to the connection node of the drain of the transistor T21 and the second power supply line 115c.
  • the transistor T23 has a drain connected to the source of the transistor T22 and a source connected to the second power supply line 115d.
  • the transistor T24 has a drain connected to the source of the transistor T21, and a source connected to the source of the transistor T23 and a connection node of the second power supply line 115d.
  • the gate voltage applied to the gates of the transistors T21 to T24 is controlled by the power generation operation control unit 111.
  • the capacitor C21 has one end connected to the first power supply line 115a and the other end connected to the first power supply line 115b.
  • the coil L21 has one end connected to the first power supply line 115a and the other end connected to a connection node between the source of the transistor T22 and the drain of the transistor T23.
  • the coil L22 has one end connected to the first power supply line 115b and the other end connected to a connection node between the source of the transistor T21 and the drain of the transistor T24.
  • the capacitor C12 has one end connected to the charging line 112a and the other end connected to the charging line 112b.
  • the drain of the transistor T15 is connected to the charging line 112a.
  • the drain of the transistor T16 is connected to the connection node of the drain of the transistor T15 and the charging line 112a.
  • the transistor T17 has a drain connected to the source of the transistor T16 and a source connected to the charging line 112b.
  • the transistor T18 has a drain connected to the source of the transistor T15, and a source connected to the source of the transistor T17 and a connection node of the charging line 112b. Further, the gate voltage applied to the gates of the transistors T15 to T18 is controlled by the power generation operation control unit 111.
  • the coil L11 has one end L11a connected to the connection node between the source of the transistor T12 and the drain of the transistor T13, and the other end L11b connected to the connection node between the source of the transistor T11 and the drain of the transistor T14.
  • the coil L12 has one end L12a connected to the connection node between the source of the transistor T16 and the drain of the transistor T17, and the other end L12b connected to the connection node between the source of the transistor T15 and the drain of the transistor T18.
  • the coils L11 and L12 are arranged to face each other so that one end L11a and L12a and the other end L11b and L12b are on the same side.
  • FIG. 10 is a timing chart showing an example of the operation of the power generation unit shown in FIG. 9 when the charger shown in FIG. 8 performs the charging operation.
  • FIG. 11 is a timing chart illustrating an example of the operation of the power generation unit illustrated in FIG. 9 when the charger illustrated in FIG. 8 performs a regenerative operation.
  • the gate voltage H shown in FIG. 10 is a voltage for turning on the transistors T11 to T18 and T21 to T24
  • the gate voltage L is a voltage for turning off the transistors T11 to T18 and T21 to T24. Indicates.
  • the gate voltage of H or L is applied to the gates of the transistors T11 and T13 at the same timing. Further, an H or L gate voltage is applied to the gates of the transistors T12 and T14 at the same timing. In particular, when an H gate voltage is applied to the gates of the transistors T11 and T13, an L gate voltage is applied to the gates of the transistors T12 and T14 (charging first state). On the other hand, when an L gate voltage is applied to the gates of the transistors T11 and T13, an H gate voltage is applied to the gates of the transistors T12 and T14 (charging second state). In both the first charging state and the second charging state, a gate voltage of L is applied to each gate of the transistors T15 to T18.
  • an L gate voltage is applied to the gates of the transistors T21 to T24.
  • the power generation operation control unit 111 controls the gate voltage applied to the gates of the transistors T11 to T18 so that the first charging state and the second charging state are alternately repeated. Furthermore, the power generation operation control unit 111 controls the gate voltage applied to the gates of the transistors T21 to T24 regardless of the first charging state and the second charging state. Thereby, as will be described below, the power generation unit 110 generates charging power using the supply power supplied via the first power supply lines 115a and 115b.
  • AC supply power is supplied to the first power supply lines 115a and 115b.
  • the body diodes of the transistors T22 and T24 are forward biased, so that current flows from the source to the drain. Further, since the body diodes of the transistors T6 and T8 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • the voltage of the first power supply line 115b is higher than the voltage of the first power supply line 115a, the body diodes of the transistors T21 and T23 are forward-biased, so that current flows from each source toward the drain.
  • the capacitor C11 smoothes the power supplied to the second power supply lines 115c and 115d. Therefore, DC power obtained by rectifying and smoothing the supplied power (full wave) is supplied to the second power supply lines 115c and 115d. As described above, the second power supply line 115c is on the high voltage side, and the second power supply line 115d is on the low voltage side.
  • each of the transistors T11 and T13 is turned on.
  • the body diodes of the transistors T12 and T14 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • a current flows from the other end L11b of the coil L11 toward the one end L11a.
  • a current flows from one end L12a of the opposing coil L12 toward the other end L12b.
  • the body diodes of the transistors T15 and T17 are forward-biased, current flows from the source to the drain.
  • the body diodes of the transistors T16 and T18 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • the capacitor C12 smoothes the power supplied to the charging lines 112a and 112b.
  • each of the transistors T12 and T14 is turned on.
  • the body diodes of the transistors T11 and T13 are reverse-biased and thus are substantially OFF.
  • a current flows from one end L11a to the other end L11b of the coil L11.
  • a current flows from the other end L12b of the opposing coil L12 toward the one end L12a.
  • the body diodes of the transistors T16 and T18 are forward-biased, current flows from the source to the drain.
  • the body diodes of the transistors T15 and T17 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • the capacitor C12 smoothes the power supplied to the charging lines 112a and 112b.
  • the first power generation unit 110A switches the DC power obtained by rectifying and smoothing the AC supply power (full wave).
  • AC power (charging primary power) is generated in the coil L11.
  • the power converter 110C causes the coil L12 to generate AC power (charging secondary power) obtained by transforming the charging primary power.
  • the second power generation unit 110B generates DC charging power by rectifying and smoothing the charging secondary power (full wave).
  • the capacitor C12 is charged by this smoothing.
  • the timing chart shown in FIG. 10 shows that the respective times of the charging first state and the charging second state do not fluctuate, but these may fluctuate during the charging operation.
  • the power generation operation control unit 111 confirms the magnitude of the charging power voltage detected by the charging-side detection unit 113 so that the charging power voltage generated by the power generation unit 110 approaches the target voltage. The time of the charge first state and the charge second state is controlled.
  • an H or L gate voltage is applied to the gates of the transistors T15 and T17 at the same timing. Further, an H or L gate voltage is applied to the gates of the transistors T16 and T18 at the same timing. In particular, when an H gate voltage is applied to the gates of the transistors T15 and T17, an L gate voltage is applied to the gates of the transistors T16 and T18 (regeneration first state). On the other hand, when an L gate voltage is applied to the gates of the transistors T15 and T17, an H gate voltage is applied to the gates of the transistors T16 and T18 (regeneration second state). In both the regeneration first state and the regeneration second state, an L gate voltage is applied to the gates of the transistors T11 to T14.
  • the gate voltage of H or L is applied to the gates of the transistors T21 and T23 at the same timing. Further, an H or L gate voltage is applied to the gates of the transistors T22 and T24 at the same timing. In particular, when an H gate voltage is applied to the gates of the transistors T21 and T23, an L gate voltage is applied to the gates of the transistors T22 and T24. On the other hand, when an L gate voltage is applied to the gates of the transistors T21 and T23, an H gate voltage is applied to the gates of the transistors T22 and T24. Note that the timing chart shown in FIG.
  • the cycle in which the gate voltages of the transistors T21 to T24 fluctuate is longer than the cycle in which the gate voltages of the transistors T11 to T18 fluctuate. Absent. That is, the cycle in which the gate voltages of the transistors T21 to T24 vary may be equal to or less than the cycle in which the gate voltages of the transistors T11 to T18 vary.
  • the power generation operation control unit 111 controls the gate voltage applied to the gates of the transistors T11 to T18 so that the first regeneration state and the second regeneration state are alternately repeated. Furthermore, the power generation operation control unit 111 controls the gate voltage applied to the gates of the transistors T21 to T24 regardless of the first charging state and the second charging state. Thereby, as will be described below, the power generation unit 110 generates regenerative power using the capacitive power obtained by discharging the capacitor C2.
  • each of the transistors T15 and T17 is turned on.
  • the body diodes of the transistors T16 and T18 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • a current flows from the other end L12b of the coil L12 toward the one end L12a.
  • a current flows from one end L11a of the opposing coil L11 toward the other end L11b.
  • the body diodes of the transistors T11 and T13 are forward biased, current flows from the source to the drain.
  • the body diodes of the transistors T16 and T18 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • the capacitor C11 smoothes the power supplied to the second power supply lines 115c and 115d.
  • each of the transistors T16 and T18 is turned on.
  • the body diodes of the transistors T15 and T17 are reverse-biased, they are substantially OFF.
  • a current flows from one end L12a of the coil L12 toward the other end L12b.
  • a current flows from the other end L11b of the opposing coil L11 toward the one end L11a.
  • the body diodes of the transistors T12 and T14 are forward-biased, current flows from the source to the drain.
  • the body diodes of the transistors T11 and T13 are reverse-biased and thus are substantially OFF.
  • the capacitor C11 smoothes the power supplied to the second power supply lines 115c and 115d.
  • the second power generation unit 110B switches the DC capacitive power, and AC power (regenerative primary power) is generated in the coil L12.
  • the power converter 110C causes the coil L11 to generate AC power (regenerated secondary power) obtained by transforming the regenerated primary power.
  • the transistors T11 to T14 and the capacitor C11 of the first power generation unit 110A supply DC power to the second power supply lines 115c and 115d by rectifying and smoothing the regenerated secondary power (full wave). .
  • the second power supply line 115c is on the high voltage side and the second power supply line 115d is on the low voltage side during the regenerative operation as in the charging operation.
  • the transistors T21 and T23 and the transistors T22 and T24 are alternately turned on.
  • the body diodes of the transistors T22 and T24 are reverse-biased, and thus are substantially turned off.
  • the transistors T22 and T24 are turned on, the body diodes of the transistors T21 and T23 are reverse-biased, and thus are substantially turned off. That is, the transistors T21 to T24 of the first power generation unit 110A generate AC power by switching the second power supply lines 115c and 115d.
  • the AC power generated by the transistors T21 to T24 of the first power generation unit 110A is a square wave. Therefore, the waveform is shaped using the coils L21 and L22 and the capacitor C21. As a result, regenerative power that is sinusoidal AC power is generated and supplied to the first power supply lines 115a and 115b.
  • the power generation operation control unit 111 confirms the magnitude of the voltage of the regenerative power detected by the regeneration side detection unit 116, and the voltage applied to the first power supply lines 115a and 115b has a predetermined magnitude (for example, The rated time of the first power supply lines 115a and 115b) is controlled to be equal to or lower than the time of the first regeneration state and the second regeneration state.
  • the timing at which the gate voltage applied to the gates of the transistors T21 to T24 varies is the timing at which the first regeneration state and the second regeneration state vary (that is, the gate voltage applied to the gates of the transistors T11 to T18 varies).
  • the timing may be (synchronized) according to the timing at which the first regeneration state and the second regeneration state fluctuate.
  • FIGS. 3 and 9 are merely examples, and various modifications may be made as long as the same operations as the above-described charging operation and regenerative operation are performed.
  • at least one of the above-described transistors T1 to T8, T11 to T18, and T21 to T24 is a P-channel MOSFET (a transistor in which the gate voltage is turned off at the above-mentioned H and the gate voltage is turned on at the above-mentioned L). It is also good.
  • P-channel MOSFET a transistor in which the gate voltage is turned off at the above-mentioned H and the gate voltage is turned on at the above-mentioned L.
  • the power generation operation control units 11 and 111 and the general operation control units 19 and 119 are illustrated as separate bodies, but they may be integrated. Similarly, the conductor portion 14 and the charging connector 17 may be integrated.
  • the charger 101 according to the second embodiment may be configured to consume DC regenerative power instead of (or in addition to) AC regenerative power.
  • the DC power applied to the second power supply lines 115c and 115d may be consumed as DC regenerative power.
  • some devices of the load 160 and the charger 101 may consume DC regenerative power instead of (or in addition to) AC regenerative power.
  • the regeneration side detection unit 116 instead of (or in addition to) the regeneration side detection unit 116, the regeneration side detection that detects the magnitude of the voltage applied to the second power supply lines 115c and 115d and notifies the power generation operation control unit 111 of the magnitude. A part may be provided.
  • the power generation operation control unit 111 performs the power generation operation of the charger 1 according to the first embodiment in accordance with the voltage level of the second power supply lines 115c and 115d detected by the regeneration side detection unit. Similarly to the control unit 11 (see FIG. 2), the operation of the power generation unit 110 may be controlled.
  • the charger (the charger 1 according to the first embodiment and the charger 101 according to the second embodiment) that is a separate body from the electric vehicle EV has been described.
  • the charger of the invention can also be applied to a built-in charger provided in the electric vehicle EV. In this case, the charging connectors 14 and 114 may be unnecessary.
  • the present invention can be used for a charger for charging a storage battery provided in an electric vehicle or the like.

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Abstract

　電力供給線を介して供給される供給電力を用いて、蓄電池に充電する充電電力を生成する充電動作を行う充電器であって、充電動作時に蓄電池と並列に接続される容量素子を備え、蓄電池が充電器と電気的に接続されない状態で、容量素子を放電して得られる容量電力を用いて、電力供給線に供給する回生電力を生成する回生動作を行うことを特徴とする充電器。

Description

充電器
　本発明は、蓄電池の放電により得られる電力を用いて駆動する車両（以下、電動車両とする）等に備えられる蓄電池を充電する充電器に関する。
　近年、二酸化炭素の削減や省エネルギー化を図るべく、電動車両が普及してきている。そのような中で、効率良く電力を利用するとともに安全性が高い充電器が、求められている。
　例えば、特許文献１では、高電圧バッテリの充電停止後に、回路内のコンデンサに充電されている電力を低電圧バッテリに充電し、低電圧バッテリに充電できなかった電力を抵抗等の素子を用いて消費する充電器が、提案されている。この充電器によれば、蓄電池を充電した後、回路に充電されている電力を回収することができるため、効率良く電力を利用することができる。また、当該回路に充電されている電力を消費することで、感電などを防止することができるため、安全性が高い。
特開２０１０－２１３５００号公報
　しかしながら、上記の充電器では、低電圧バッテリに充電できなかった電力が、抵抗等の素子を用いて大量に消費される場合がある。このような場合、電力の利用効率が悪くなるともに、充電器内部の発熱など感電以外の危険も生じるため、問題となる。また、電力を消費するための素子を回路内に別途設ける必要があることから、回路構成が複雑化するため、問題となる。
　本発明は、上記の問題点に鑑み、電力を効率良く利用可能であり、安全性が高く簡素な構成の充電器を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は、電力供給線を介して供給される供給電力を用いて、蓄電池に充電する充電電力を生成する充電動作を行う充電器であって、
　前記充電動作時に前記蓄電池と並列に接続される容量素子を備え、
　前記蓄電池が前記充電器と電気的に接続されない状態で、前記容量素子を放電して得られる容量電力を用いて、前記電力供給線に供給する回生電力を生成する回生動作を行うことを特徴とする充電器を提供する。
　さらに、上記特徴の充電器は、前記充電動作時に、前記供給電力を用いて充電一次電力を生成し、前記回生動作時に、回生二次電力を用いて前記回生電力を生成する第１電力生成部と、
　前記容量素子を備え、前記充電動作時に、充電二次電力を用いて前記充電電力を生成し、前記回生動作時に、前記容量電力を用いて回生一次電力を生成する第２電力生成部と、
　前記充電動作時に、前記充電一次電力を用いて前記充電二次電力を生成し、前記回生動作時に、前記回生一次電力を用いて前記回生二次電力を生成する電力変換部と、
　を備えると、好ましい。
　さらに、上記特徴の充電器は、前記供給電力、前記充電電力、前記容量電力及び前記回生電力のそれぞれが直流電力であり、
　前記充電一次電力、前記充電二次電力、前記回生一次電力及び前記回生二次電力のそれぞれが交流電力であり、
　前記第１電力生成部が、前記供給電力をスイッチングして前記充電一次電力を生成するとともに、前記回生二次電力を整流して前記回生電力を生成するものであり、
　前記第２電力生成部が、前記充電二次電力を整流後に前記容量素子で平滑化することにより前記充電電力を生成するとともに、前記容量電力をスイッチングして前記回生一次電力を生成するものであり、
　前記電力変換部が、前記充電一次電力を変圧して前記充電二次電力を生成するとともに、前記回生一次電力を変圧して前記回生二次電力を生成するものであると、好ましい。
　さらに、上記特徴の充電器は、前記充電電力及び前記容量電力のそれぞれが直流電力であり、
　前記供給電力、前記充電一次電力、前記充電二次電力、前記回生一次電力、前記回生二次電力及び前記回生電力のそれぞれが交流電力であり、
　前記第１電力生成部が、前記供給電力を整流後にスイッチングして前記充電一次電力を生成するとともに、前記回生二次電力を整流後にスイッチングして前記回生電力を生成するものであり、
　前記第２電力生成部が、前記充電二次電力を整流後に前記容量素子で平滑化することにより前記充電電力を生成するとともに、前記容量電力をスイッチングして前記回生一次電力を生成するものであり、
　前記電力変換部が、前記充電一次電力を変圧して前記充電二次電力を生成するとともに、前記回生一次電力を変圧して前記回生二次電力を生成するものであると、好ましい。
　さらに、上記特徴の充電器は、前記電力供給線の電圧の大きさを検出する検出部をさらに備え、
　前記検出部で検出される電圧が所定の大きさ以下になるように、前記回生動作を行うと、好ましい。
　上記特徴の充電器では、電力供給線から供給される供給電力を用いて充電電力を生成するとともに、当該充電電力を生成する際に容量素子に充電された容量電力を用いて、電力供給線に供給する回生電力を生成する。そのため、容量素子に充電された容量電力が無用に消費されることを抑制するとともに、当該容量電力の消費に伴う充電器内部の発熱や、感電等の危険を防止し、かつ当該容量電力を消費するための素子を別途設ける必要を無くすことができる。したがって、電力を効率良く利用可能であり、安全性が高く簡素な構成の充電器を、実現することができる。
本発明の第１実施形態に係る充電器の利用態様の一例を示すブロック図 本発明の第１実施形態に係る充電器の構成の一例を示すブロック図 図２に示す充電器が備える電力生成部の構成の一例を示す回路図 本発明の第１実施形態に係る充電器の動作の一例を示すフローチャート 図２に示す充電器が充電動作を行う場合における図３に示す電力生成部の動作の一例を示すタイミングチャート 図２に示す充電器が回生動作を行う場合における図３に示す電力生成部の動作の一例を示すタイミングチャート 本発明の第２実施形態に係る充電器の利用態様の一例を示すブロック図 本発明の第２実施形態に係る充電器の構成の一例を示すブロック図 図８に示す充電器が備える電力生成部の構成の一例を示す回路図 図８に示す充電器が充電動作を行う場合における図９に示す電力生成部の動作の一例を示すタイミングチャート 図８に示す充電器が回生動作を行う場合における図９に示す電力生成部の動作の一例を示すタイミングチャート
　以下、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る充電器について、図面を参照して説明する。なお、以下では説明の具体化のため、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る充電器のそれぞれが、電動車両に備えられる蓄電池を充電するものである場合について例示するが、本発明はこれ以外の充電器にも適用可能である。
＜第１実施形態＞
　最初に、本発明の第１実施形態に係る充電器の利用態様の一例について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る充電器の利用態様の一例を示すブロック図である。
　図１に示すように、例えば電力系統３０から供給される交流電力（系統電力）をＡＣ／ＤＣコンバータ３１により変換して得られる直流電力や、定置蓄電池４０の放電により得られる直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４１により変換して得られる直流電力や、太陽光発電部（ソーラーパネル）５０の発電により得られる直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ５１により変換して得られる直流電力が供給される直流電力供給線Ｄが、本実施形態に係る充電器１に接続されている。
　充電器１は、直流電力供給線Ｄから供給される直流電力を用いて、電動車両に備えられる蓄電池（図１では不図示）を充電する充電電力を生成する。充電器１は、充電電力を生成する際に蓄電池と並列に接続される容量素子（図１では不図示）を有する。そのため、充電器１が充電電力を生成すると、この容量素子が充電される。
　そこで、本実施形態に係る充電器１は、この容量素子を放電して得られる容量電力を用いて、直流電力供給線Ｄに供給する直流の回生電力を生成する。なお、充電器１による、充電電力の具体的な生成動作（以下、充電動作とする）及び回生電力の具体的な生成動作（以下、回生動作とする）の詳細については、後述する。
　そして、例えば家庭の電気機器等である負荷６０は、直流電力供給線Ｄを介して供給される直流電力を消費する。負荷６０が消費する直流電力の中には、充電器１が供給する回生電力が含まれ得る。なお、負荷６０の他に、充電器１を構成する一部の機器（例えば、後述する電力生成動作制御部や一般動作制御部などの制御を行う機器や、ファンなどの温度調整を行う機器等）や、直流電力供給線Ｄを介さずに充電器１に直接的に接続する機器等が、充電器１が生成する回生電力を消費しても良い。
　以上のように、本実施形態に係る充電器１は、充電動作によって容量素子に充電された容量電力が無用に消費されることを抑制するとともに、当該容量電力の消費に伴う充電器１内部の発熱や、感電等の危険を防止し、かつ当該容量電力の消費を行うための素子を別途設ける必要を無くすことができる。したがって、電力を効率良く利用可能であり、安全性が高く簡素な構成の充電器１を、実現することができる。
　なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１，５１の少なくとも一方を設けず、発電や放電により得られた直流電力が、直流電力供給線Ｄに対して直接的に供給される構成としても良い。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１，５１を、共通化しても良い。また、電力系統３０及びＡＣ／ＤＣコンバータ３１、定置蓄電池４０及びＤＣ／ＤＣコンバータ４１、太陽光発電部５０及びＤＣ／ＤＣコンバータ５１の、少なくとも１組を備えない構成としても良い。ただし、直流電力供給線Ｄに直流電力を供給する装置が、少なくとも１つ（１組）存在するものとする。
　次に、本発明の第１実施形態に係る充電器の構成の一例について、図面を参照して説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る充電器の構成の一例を示すブロック図である。図３は、図２に示す充電器が備える電力生成部の構成の一例を示す回路図である。なお、図２では、図１において１本の線で簡略的に示していた直流電力供給線Ｄを、２本の線（Ｄａが高電圧側、Ｄｂが低電圧側）で示している。
　図２に示すように、充電器１は、充電電力及び回生電力を生成する電力生成部１０と、電力生成部１０の動作を制御する電力生成動作制御部１１と、電力生成部１０が充電電力を供給する充電線１２ａ，１２ｂ（１２ａが高電圧側、１２ｂが低電圧側）と、充電線１２ａ，１２ｂに印加される電圧の大きさを検出して電力生成動作制御部１１に通知する充電側検出部１３と、電動車両ＥＶに備えられる蓄電池ＥＶＢと電気的に接続し得るとともに電動車両ＥＶと物理的に接続し得る充電コネクタ１４と、直流電力供給線Ｄａ，Ｄｂから供給される供給電力を電力生成部１０に供給するとともに電力生成部１０が生成する回生電力が供給される電力供給線１５ａ，１５ｂ（１５ａが高電圧側、１５ｂが低電圧側）と、電力供給線１５ａ，１５ｂに印加される電圧の大きさを検出して電力生成動作制御部１１に通知する回生側検出部１６と、充電線１２ａ，１２ｂと充電コネクタ１４とを電気的に接続するか否かを切替制御するコンダクタ部１７と、ユーザ（具体的に例えば、電動車両ＥＶの使用者、以下同じ）に操作されることで当該ユーザの指示が入力される操作部１８と、操作部１８に入力されるユーザの指示に応じて電力生成動作制御部１１と充電コネクタ１４とコンダクタ部１７との動作を制御する一般動作制御部１９と、を備える。なお、本実施形態に係る充電器１における電力供給線１５ａ，１５ｂは、直流電力供給線Ｄａ，Ｄｂの一部としても解釈され得る。
　また、図３に示すように、電力生成部１０は、１つのコンデンサＣ１とブリッジ回路を構成する４つのトランジスタＴ１～Ｔ４とを備える第１電力生成部１０Ａと、１つのコンデンサＣ２（上述の容量素子に相当）とブリッジ回路を構成する４つのトランジスタＴ５～Ｔ８とを備える第２電力生成部１０Ｂと、トランスを構成する２つのコイルＬ１，Ｌ２を備え第１電力生成部１０Ａが生成する電力を変換して第２電力生成部１０Ｂに供給するとともに第２電力生成部１０Ｂが生成する電力を変換して第１電力生成部１０Ａに供給する電力変換部１０Ｃと、を備える。なお、以下では説明の具体化のため、トランジスタＴ１～Ｔ８が、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である場合について例示する。
　コンデンサＣ１は、一端が電力供給線１５ａに接続され、他端が電力供給線１５ｂに接続される。トランジスタＴ１は、ドレインが電力供給線１５ａに接続される。トランジスタＴ２は、ドレインがトランジスタＴ１のドレイン及び電力供給線１５ａの接続ノードに接続される。トランジスタＴ３は、ドレインがトランジスタＴ２のソースに接続され、ソースが電力供給線１５ｂに接続される。トランジスタＴ４は、ドレインがトランジスタＴ１のソースに接続され、ソースがトランジスタＴ３のソース及び電力供給線１５ｂの接続ノードに接続される。また、トランジスタＴ１～Ｔ４のゲートに印加されるゲート電圧は、電力生成動作制御部１１によって制御される。
　コンデンサＣ２は、一端が充電線１２ａに接続され、他端が充電線１２ｂに接続される。トランジスタＴ５は、ドレインが充電線１２ａに接続される。トランジスタＴ６は、ドレインがトランジスタＴ５のドレイン及び充電線１２ａの接続ノードに接続される。トランジスタＴ７は、ドレインがトランジスタＴ６のソースに接続され、ソースが充電線１２ｂに接続される。トランジスタＴ８は、ドレインがトランジスタＴ５のソースに接続され、ソースがトランジスタＴ７のソース及び充電線１２ｂの接続ノードに接続される。また、トランジスタＴ５～Ｔ８のゲートに印加されるゲート電圧は、電力生成動作制御部１１によって制御される。
　コイルＬ１は、一端Ｌ１ａがトランジスタＴ２のソース及びトランジスタＴ３のドレインの接続ノードに接続され、他端Ｌ１ｂがトランジスタＴ１のソース及びトランジスタＴ４のドレインの接続ノードに接続される。コイルＬ２は、一端Ｌ２ａがトランジスタＴ６のソース及びトランジスタＴ７のドレインの接続ノードに接続され、他端Ｌ２ｂがトランジスタＴ５のソース及びトランジスタＴ８のドレインの接続ノードに接続される。また、コイルＬ１，Ｌ２は、一端Ｌ１ａ，Ｌ２ａ及び他端Ｌ１ｂ，Ｌ２ｂのそれぞれが同じ側になるように、対向して配置される。
　次に、本実施形態に係る充電器１が電動車両ＥＶに備えられる蓄電池ＥＶＢを充電する一連の動作の一例について、図面を参照して説明する。図４は、本発明の第１実施形態に係る充電器の動作の一例を示すフローチャートである。図５は、図２に示す充電器が充電動作を行う場合における図３に示す電力生成部の動作の一例を示すタイミングチャートである。図６は、図２に示す充電器が回生動作を行う場合における図３に示す電力生成部の動作の一例を示すタイミングチャートである。なお、図５及び図６に示すゲート電圧のＨは、トランジスタＴ１～Ｔ８をＯＮ（ドレイン及びソース間が導通状態、以下同じ）にする電圧を示し、ゲート電圧のＬは、トランジスタＴ１～Ｔ８をＯＦＦ（ドレイン及びソース間が非導通状態、以下同じ）にする電圧を示す。
　図４に示す一連の動作が行われる前に、ユーザは、電動車両ＥＶに充電コネクタ１４を物理的に接続する。これにより、充電コネクタ１４と蓄電池ＥＶＢとが電気的に接続され、充電器１が蓄電池ＥＶＢを充電可能な状態になる。そして、図４に示すように、ユーザが、操作部１８を操作して、充電器１に対して充電を行う旨の指示を入力するまで、待機する（ステップ＃１、ＮＯ）。
　ユーザが、操作部１８を操作して、充電器１に対して充電を行う旨の指示を入力し（ステップ＃１、ＹＥＳ）、当該指示を一般動作制御部１９が確認すると、一般動作制御部１９は、コンダクタ部１７を制御して充電線１２ａ，１２ｂ及び充電コネクタ１４を電気的に接続する（ステップ＃２）。
　このとき、一般動作制御部１９は、充電コネクタ１４を制御して、充電コネクタ１４及び電動車両ＥＶの物理的な接続状態が解除されない状態（具体的に例えば、電動車両ＥＶに挿入されている充電コネクタ１４を、ユーザが引き抜くことができない状態。以下、ロック状態とする。）を実現する。これにより、充電動作中における充電コネクタ１４を介した感電を、防止することが可能になる。なお、充電コネクタ１４がロック状態を実現するための構成は、どのようなものであっても良い。
　次に、一般動作制御部１９は、充電動作を開始する旨の指示を電力生成動作制御部１１に入力する。これにより、電力生成動作制御部１１が、電力生成部１０の充電動作の制御を開始する（ステップ＃３）。
　電力生成部１１の充電動作について、図３及び図５を参照して説明する。図５に示すように、電力生成部１１の充電動作では、トランジスタＴ１，Ｔ３のゲートに、同じタイミングでＨまたはＬのゲート電圧が印加される。また、トランジスタＴ２，Ｔ４のゲートに、同じタイミングでＨまたはＬのゲート電圧が印加される。特に、トランジスタＴ１，Ｔ３のゲートにＨのゲート電圧が印加されるとき、トランジスタＴ２，Ｔ４のゲートにはＬのゲート電圧が印加される（以下、充電第１状態とする）。一方、トランジスタＴ１，Ｔ３のゲートにＬのゲート電圧が印加されるとき、トランジスタＴ２，Ｔ４のゲートにはＨのゲート電圧が印加される（以下、充電第２状態とする）。また、充電第１状態及び充電第２状態の双方において、トランジスタＴ５～Ｔ８のそれぞれのゲートには、Ｌのゲート電圧が印加される。
　電力生成動作制御部１１は、充電第１状態及び充電第２状態が交互に繰り返されるように、トランジスタＴ１～Ｔ８のゲートに印加されるゲート電圧を制御する。これにより、以下説明するように、電力生成部１０が、電力供給線１５ａ，１５ｂを介して供給される供給電力を用いて、充電電力を生成する。
　充電第１状態では、トランジスタＴ１，Ｔ３のそれぞれがＯＮになる。一方、トランジスタＴ２，Ｔ４のボディダイオード（寄生ダイオード）は逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。その結果、コイルＬ１の他端Ｌ１ｂから一端Ｌ１ａに向かって、電流が流れる。すると、対向するコイルＬ２の一端Ｌ２ａから他端Ｌ２ｂに向かって、電流が流れる。このとき、トランジスタＴ５，Ｔ７のボディダイオードは順バイアスになるため、それぞれのソースからドレインに向かって電流が流れる。一方、トランジスタＴ６，Ｔ８のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。さらにこのとき、コンデンサＣ２は、充電線１２ａ，１２ｂに供給する電力を平滑化する。
　充電第２状態では、トランジスタＴ２，Ｔ４のそれぞれがＯＮになる。一方、トランジスタＴ１，Ｔ３のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。その結果、コイルＬ１の一端Ｌ１ａから他端Ｌ１ｂに向かって、電流が流れる。すると、対向するコイルＬ２の他端Ｌ２ｂから一端Ｌ２ａに向かって、電流が流れる。このとき、トランジスタＴ６，Ｔ８のボディダイオードは順バイアスになるため、それぞれのソースからドレインに向かって電流が流れる。一方、トランジスタＴ５，Ｔ７のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。さらにこのとき、コンデンサＣ２は、充電線１２ａ，１２ｂに供給する電力を平滑化する。
　上記の充電第１状態及び充電第２状態を交互に繰り返すと、第１電力生成部１０Ａが直流の供給電力をスイッチングすることになり、コイルＬ１に交流の電力（以下、充電一次電力とする）が発生する。また、電力変換部１０Ｃは、コイルＬ２に、充電一次電力を変圧して得られる交流の電力（以下、充電二次電力とする）を発生させる。さらに、第２電力生成部１０Ｂは、充電二次電力を（全波）整流及び平滑化することで、直流の充電電力を生成する。ただし、この平滑化により、コンデンサＣ２が充電される。
　なお、説明の簡略化のため、図５に示すタイミングチャートでは、充電第１状態及び充電第２状態のそれぞれの時間が変動しないように図示しているが、これらは充電動作中に変動し得る。例えば、電力生成動作制御部１１は、充電側検出部１３が検出する充電電力の電圧の大きさを確認して、電力生成部１０が生成する充電電力の電圧が目標とする電圧に近づくように、充電第１状態及び充電第２状態の時間を制御する。
　電力生成動作制御部１１は、充電動作終了条件が達成されるまで、上述の充電動作を継続する（ステップ＃４、ＮＯ）。充電動作終了条件が達成されるとは、具体的に例えば、電動車両ＥＶに備えられる蓄電池ＥＶＢが満充電に十分近づいたこと（例えば、蓄電池ＥＶＢの電圧が所定の大きさよりも大きくなったり、蓄電池ＥＶＢに充電する電流が所定の大きさよりも小さくなったりすること）や、ユーザが操作部１８を操作して充電動作を終了する旨の指示を入力したことなどを、一般動作制御部１９が確認することである。
　充電動作終了条件が達成されると（ステップ＃４、ＹＥＳ）、一般動作制御部１９は、充電動作を終了する旨の指示を電力生成動作制御部１１に入力する。これにより、電力生成動作制御部１１が、電力生成部１０の充電動作の制御を終了する（ステップ＃５）。また、一般動作制御部１９は、コンダクタ部１７を制御して、充電線１２ａ，１２ｂ及び充電コネクタ１４の電気的な接続を解除する（ステップ＃６）。
　次に、一般動作制御部１９は、回生動作を開始する旨の指示を電力生成動作制御部１１に入力する。これにより、電力生成動作制御部１１が、電力生成部１０の回生動作の制御を開始する（ステップ＃７）。
　電力生成部１１の回生動作について、図３及び図６を参照して説明する。図６に示すように、電力生成部１１の回生動作では、トランジスタＴ５，Ｔ７のゲートに、同じタイミングでＨまたはＬのゲート電圧が印加される。また、トランジスタＴ６，Ｔ８のゲートに、同じタイミングでＨまたはＬのゲート電圧が印加される。特に、トランジスタＴ５，Ｔ７のゲートにＨのゲート電圧が印加されるとき、トランジスタＴ６，Ｔ８のゲートにはＬのゲート電圧が印加される（以下、回生第１状態とする）。一方、トランジスタＴ５，Ｔ７のゲートにＬのゲート電圧が印加されるとき、トランジスタＴ６，Ｔ８のゲートにはＨのゲート電圧が印加される（以下、回生第２状態とする）。また、回生第１状態及び回生第２状態の双方において、トランジスタＴ１～Ｔ４のそれぞれのゲートには、Ｌのゲート電圧が印加される。
　電力生成動作制御部１１は、回生第１状態及び回生第２状態が交互に繰り返されるように、トランジスタＴ１～Ｔ８のゲートに印加されるゲート電圧を制御する。これにより、以下説明するように、電力生成部１０が、コンデンサＣ２を放電して得られる容量電力を用いて、回生電力を生成する。
　回生第１状態では、トランジスタＴ５，Ｔ７のそれぞれがＯＮになる。一方、トランジスタＴ６，Ｔ８のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。その結果、コイルＬ２の他端Ｌ２ｂから一端Ｌ２ａに向かって、電流が流れる。すると、対向するコイルＬ１の一端Ｌ１ａから他端Ｌ１ｂに向かって、電流が流れる。このとき、トランジスタＴ１，Ｔ３のボディダイオードは順バイアスになるため、それぞれのソースからドレインに向かって電流が流れる。一方、トランジスタＴ６，Ｔ８のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。さらにこのとき、コンデンサＣ１は、電力供給線１５ａ，１５ｂに供給する電力を平滑化する。
　回生第２状態では、トランジスタＴ６，Ｔ８のそれぞれがＯＮになる。一方、トランジスタＴ５，Ｔ７のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。その結果、コイルＬ２の一端Ｌ２ａから他端Ｌ２ｂに向かって、電流が流れる。すると、対向するコイルＬ１の他端Ｌ１ｂから一端Ｌ１ａに向かって、電流が流れる。このとき、トランジスタＴ２，Ｔ４のボディダイオードは順バイアスになるため、それぞれのソースからドレインに向かって電流が流れる。一方、トランジスタＴ１，Ｔ３のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。さらにこのとき、コンデンサＣ１は、電力供給線１５ａ，１５ｂに供給する電力を平滑化する。
　上記の回生第１状態及び回生第２状態を交互に繰り返すと、第２電力生成部１０Ｂが直流の容量電力をスイッチングすることになり、コイルＬ２に交流の電力（以下、回生一次電力とする）が発生する。また、電力変換部１０Ｃは、コイルＬ１に、回生一次電力を変圧して得られる交流の電力（以下、回生二次電力とする）を発生させる。さらに、第１電力生成部１０Ａは、回生二次電力を（全波）整流及び平滑化することで、直流の充電電力を生成する。
　なお、説明の簡略化のため、図６に示すタイミングチャートでは、回生第１状態及び回生第２状態のそれぞれの時間が変動しないように図示しているが、これらは回生動作中に変動し得る。例えば、電力生成動作制御部１１は、回生側検出部１６が検出する回生電力の電圧の大きさを確認して、電力供給線１５ａ，１５ｂに印加される電圧が所定の大きさ（例えば、電力供給線１５ａ，１５ｂの定格電圧）以下になるように、回生第１状態及び回生第２状態の時間を制御する。これにより、電力供給線１５ａ，１５ｂに印加される電圧が過度に大きくなることが抑制されるため、充電器１の安全性を高くすることができる。
　電力生成動作制御部１１は、回生動作終了条件が達成されるまで、上述の回生動作を継続する（ステップ＃８、ＮＯ）。回生動作終了条件が達成されるとは、具体的に例えば、コンデンサＣ２が十分に放電したこと（例えば、コンデンサＣ２が放電する電圧が所定の大きさよりも小さくなったこと）などを、一般動作制御部１９が確認することである。
　回生動作終了条件が達成されると（ステップ＃８、ＹＥＳ）、一般動作制御部１９は、回生動作を終了する旨の指示を電力生成動作制御部１１に入力する。これにより、電力生成動作制御部１１が、電力生成部１０の回生動作の制御を終了する（ステップ＃９）。
　さらにこの後、一般動作制御部１９が、充電コネクタ１４を制御して充電コネクタ１４及び電動車両ＥＶのロック状態を解除することで、本実施形態に係る充電器１が電動車両ＥＶに備えられる蓄電池ＥＶＢを充電する一連の動作が終了する。なお、充電コネクタ１４及び電動車両ＥＶのロック状態の解除は、ステップ＃６の後に行っても良いが、ステップ＃９の後に行うことで、回生動作中における充電コネクタ１４を介した感電を、より確実に防止することが可能になる。
＜第２実施形態＞
　次に、本発明の第２実施形態に係る充電器の利用態様の一例について、図面を参照して説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る充電器の利用態様の一例を示すブロック図である。
　図７に示すように、例えば電力系統１３０から供給される交流電力（系統電力）や、定置蓄電池１４０の放電により得られる直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータ１４１により変換して得られる交流電力や、太陽光発電部（ソーラーパネル）１５０の発電により得られる直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータ１５１により変換して得られる交流電力が供給される交流電力供給線Ａが、本実施形態に係る充電器１０１に接続されている。
　充電器１０１は、交流電力供給線Ａから供給される交流電力を用いて、電動車両に備えられる蓄電池（図１では不図示）を充電する充電電力を生成する。充電器１０１は、充電電力を生成する際に蓄電池と並列に接続される容量素子（図７では不図示）を有する。そのため、充電器１０１が充電電力を生成すると、この容量素子が充電される。
　そこで、本実施形態に係る充電器１０１は、この容量素子を放電して得られる容量電力を用いて、交流電力供給線Ａに供給する交流の回生電力を生成する。なお、充電器１０１による、充電電力の具体的な生成動作（充電動作）及び回生電力の具体的な生成動作（回生動作）の詳細については、後述する。
　そして、例えば家庭の電気機器等である負荷１６０は、交流電力供給線Ａを介して供給される交流電力を消費する。負荷１６０が消費する交流電力の中には、充電器１０１が供給する回生電力が含まれ得る。なお、負荷１６０の他に、充電器１０１を構成する一部の機器（例えば、後述する電力生成動作制御部や一般動作制御部などの制御を行う機器や、ファンなどの温度調整を行う機器など）や、交流電力供給線Ａを介さずに充電器１０１に直接的に接続する機器等が、充電器１０１が生成する回生電力を消費しても良い。
　以上のように、本実施形態に係る充電器１０１は、充電動作によって容量素子に充電された容量電力が無用に消費されることを抑制するとともに、当該容量電力の消費に伴う充電器１０１内部の発熱や、感電等の危険を防止し、かつ当該容量電力の消費を行うための素子を別途設ける必要を無くすことができる。したがって、電力を効率良く利用可能であり、安全性が高く簡素な構成の充電器１０１を、実現することができる。
　なお、電力系統１３０から得られる交流電力を変換するＡＣ／ＡＣコンバータをさらに設け、当該ＡＣ／ＡＣコンバータから得られる交流電力が、交流電力供給線Ａに対して供給される構成としても良い。また、ＤＣ／ＡＣコンバータ１４１，１５１を、共通化しても良い。また、電力系統１３０、定置蓄電池１４０及びＤＣ／ＡＣコンバータ１４１、太陽光発電部１５０及びＤＣ／ＡＣコンバータ１５１の、少なくとも１組を備えない構成としても良い。ただし、交流電力供給線Ａに交流電力を供給する装置が、少なくとも１つ（１組）存在するものとする。
　次に、本発明の第２実施形態に係る充電器の構成の一例について、図面を参照して説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る充電器の構成の一例を示すブロック図である。図９は、図８に示す充電器が備える電力生成部の構成の一例を示す回路図である。なお、図８では、図７において１本の線で簡略的に示していた交流電力供給線Ａを、２本の線（Ａａ，Ａｂ）で示している。
　図８に示すように、充電器１０１は、充電電力及び回生電力を生成する電力生成部１１０と、電力生成部１１０の動作を制御する電力生成動作制御部１１１と、電力生成部１１０が充電電力を供給する充電線１１２ａ，１１２ｂ（１１２ａが高電圧側、１１２ｂが低電圧側）と、充電線１１２ａ，１１２ｂに印加される電圧の大きさを検出して電力生成動作制御部１１１に通知する充電側検出部１１３と、電動車両ＥＶに備えられる蓄電池ＥＶＢと電気的に接続し得るとともに電動車両ＥＶと物理的に接続し得る充電コネクタ１１４と、交流電力供給線Ａａ，Ａｂから供給される供給電力を電力生成部１０に供給するとともに電力生成部１０が生成する回生電力が供給される第１電力供給線１１５ａ，１１５ｂと、第１電力供給線１１５ａ，１１５ｂに印加される電圧の大きさを検出して電力生成動作制御部１１１に通知する回生側検出部１１６と、充電線１１２ａ，１１２ｂと充電コネクタ１１４とを電気的に接続するか否かを切替制御するコンダクタ部１１７と、ユーザに操作されることで当該ユーザの指示が入力される操作部１１８と、操作部１１８に入力されるユーザの指示に応じて電力生成動作制御部１１１と充電コネクタ１１４とコンダクタ部１１７との動作を制御する一般動作制御部１１９と、を備える。なお、本実施形態に係る充電器１０１における第１電力供給線１１５ａ，１１５ｂは、交流電力供給線Ａａ，Ａｂの一部としても解釈され得る。
　また、図９に示すように、電力生成部１１０は、２つのコンデンサＣ１１，Ｃ２１とブリッジ回路を構成する４つのトランジスタＴ１１～Ｔ１４とブリッジ回路を構成する４つのトランジスタＴ２１～Ｔ２４と２つのコイルＬ２１，Ｌ２２とを備える第１電力生成部１１０Ａと、１つのコンデンサＣ１２（上述の容量素子に相当）とブリッジ回路を構成する４つのトランジスタＴ１５～Ｔ１８とを備える第２電力生成部１１０Ｂと、トランスを構成する２つのコイルＬ１１，Ｌ１２を備え第１電力生成部１１０Ａが生成する電力を変換して第２電力生成部１１０Ｂに供給するとともに第２電力生成部１１０Ｂが生成する電力を変換して第１電力生成部１１０Ａに供給する電力変換部１１０Ｃと、を備える。なお、以下では説明の具体化のため、トランジスタＴ１１～Ｔ１８，Ｔ２１～Ｔ２４が、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴである場合について例示する。
　コンデンサＣ１１は、一端が第２電力供給線１１５ｃに接続され、他端が第２電力供給線１１５ｄに接続される（１１５ｃが高電圧側、１１２ｄが低電圧側）。トランジスタＴ１１は、ドレインが第２電力供給線１１５ｃに接続される。トランジスタＴ１２は、ドレインがトランジスタＴ１１のドレイン及び第２電力供給線１１５ｃの接続ノードに接続される。トランジスタＴ１３は、ドレインがトランジスタＴ１２のソースに接続され、ソースが第２電力供給線１１５ｄに接続される。トランジスタＴ１４は、ドレインがトランジスタＴ１１のソースに接続され、ソースがトランジスタＴ１３のソース及び第２電力供給線１１５ｄの接続ノードに接続される。また、トランジスタＴ１１～Ｔ１４のゲートに印加されるゲート電圧は、電力生成動作制御部１１１によって制御される。
　トランジスタＴ２１は、ドレインが第２電力供給線１１５ｃに接続される。トランジスタＴ２２は、ドレインがトランジスタＴ２１のドレイン及び第２電力供給線１１５ｃの接続ノードに接続される。トランジスタＴ２３は、ドレインがトランジスタＴ２２のソースに接続され、ソースが第２電力供給線１１５ｄに接続される。トランジスタＴ２４は、ドレインがトランジスタＴ２１のソースに接続され、ソースがトランジスタＴ２３のソース及び第２電力供給線１１５ｄの接続ノードに接続される。また、トランジスタＴ２１～Ｔ２４のゲートに印加されるゲート電圧は、電力生成動作制御部１１１によって制御される。
　コンデンサＣ２１は、一端が第１電力供給線１１５ａに接続され、他端が第１電力供給線１１５ｂに接続される。コイルＬ２１は、一端が第１電力供給線１１５ａに接続され、他端がトランジスタＴ２２のソース及びトランジスタＴ２３のドレインの接続ノードに接続される。コイルＬ２２は、一端が第１電力供給線１１５ｂに接続され、他端がトランジスタＴ２１のソース及びトランジスタＴ２４のドレインの接続ノードに接続される。
　コンデンサＣ１２は、一端が充電線１１２ａに接続され、他端が充電線１１２ｂに接続される。トランジスタＴ１５は、ドレインが充電線１１２ａに接続される。トランジスタＴ１６は、ドレインがトランジスタＴ１５のドレイン及び充電線１１２ａの接続ノードに接続される。トランジスタＴ１７は、ドレインがトランジスタＴ１６のソースに接続され、ソースが充電線１１２ｂに接続される。トランジスタＴ１８は、ドレインがトランジスタＴ１５のソースに接続され、ソースがトランジスタＴ１７のソース及び充電線１１２ｂの接続ノードに接続される。また、トランジスタＴ１５～Ｔ１８のゲートに印加されるゲート電圧は、電力生成動作制御部１１１によって制御される。
　コイルＬ１１は、一端Ｌ１１ａがトランジスタＴ１２のソース及びトランジスタＴ１３のドレインの接続ノードに接続され、他端Ｌ１１ｂがトランジスタＴ１１のソース及びトランジスタＴ１４のドレインの接続ノードに接続される。コイルＬ１２は、一端Ｌ１２ａがトランジスタＴ１６のソース及びトランジスタＴ１７のドレインの接続ノードに接続され、他端Ｌ１２ｂがトランジスタＴ１５のソース及びトランジスタＴ１８のドレインの接続ノードに接続される。また、コイルＬ１１，Ｌ１２は、一端Ｌ１１ａ，Ｌ１２ａ及び他端Ｌ１１ｂ，Ｌ１２ｂのそれぞれが同じ側になるように、対向して配置される。
　次に、本実施形態に係る充電器１０１が電動車両ＥＶに備えられる蓄電池ＥＶＢを充電する一連の動作の一例について、説明する。ただし、充電動作及び回生動作を除く全体的な動作については、第１実施形態に係る充電器１の動作例（図４参照）と同様であっても良いため、第１実施形態に係る充電器１の動作例の説明を適宜参酌するものとして、説明を省略する。したがって、以下では、本実施形態に係る充電器１０１（特に、電力生成部１１０）の充電動作及び回生動作について、それぞれ図面を参照して説明する。
　図１０は、図８に示す充電器が充電動作を行う場合における図９に示す電力生成部の動作の一例を示すタイミングチャートである。図１１は、図８に示す充電器が回生動作を行う場合における図９に示す電力生成部の動作の一例を示すタイミングチャートである。なお、図１０及び図１１に示すゲート電圧のＨは、トランジスタＴ１１～Ｔ１８，Ｔ２１～Ｔ２４をＯＮにする電圧を示し、ゲート電圧のＬは、トランジスタＴ１１～Ｔ１８，Ｔ２１～Ｔ２４をＯＦＦにする電圧を示す。
　電力生成部１１０の充電動作について、図９及び図１０を参照して説明する。図１０に示すように、電力生成部１１０の充電動作では、トランジスタＴ１１，Ｔ１３のゲートに、同じタイミングでＨまたはＬのゲート電圧が印加される。また、トランジスタＴ１２，Ｔ１４のゲートに、同じタイミングでＨまたはＬのゲート電圧が印加される。特に、トランジスタＴ１１，Ｔ１３のゲートにＨのゲート電圧が印加されるとき、トランジスタＴ１２，Ｔ１４のゲートにはＬのゲート電圧が印加される（充電第１状態）。一方、トランジスタＴ１１，Ｔ１３のゲートにＬのゲート電圧が印加されるとき、トランジスタＴ１２，Ｔ１４のゲートにはＨのゲート電圧が印加される（充電第２状態）。また、充電第１状態及び充電第２状態の双方において、トランジスタＴ１５～Ｔ１８のそれぞれのゲートには、Ｌのゲート電圧が印加される。
　また、充電第１状態及び充電第２状態に関係なく、トランジスタＴ２１～Ｔ２４のそれぞれのゲートには、Ｌのゲート電圧が印加される。
　電力生成動作制御部１１１は、充電第１状態及び充電第２状態が交互に繰り返されるように、トランジスタＴ１１～Ｔ１８のゲートに印加されるゲート電圧を制御する。さらに、電力生成動作制御部１１１は、充電第１状態及び充電第２状態に関係なく、トランジスタＴ２１～Ｔ２４のゲートに印加されるゲート電圧を制御する。これにより、以下説明するように、電力生成部１１０が、第１電力供給線１１５ａ，１１５ｂを介して供給される供給電力を用いて、充電電力を生成する。
　充電第１状態及び充電第２状態に関係なく、第１電力供給線１１５ａ，１１５ｂには、交流の供給電力が供給される。第１電力供給線１１５ａの電圧が第１電力供給線１１５ｂの電圧よりも大きいとき、トランジスタＴ２２，Ｔ２４のボディダイオードは順バイアスになるため、それぞれのソースからドレインに向かって電流が流れる。さらに、トランジスタＴ６，Ｔ８のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。一方、第１電力供給線１１５ｂの電圧が第１電力供給線１１５ａの電圧よりも大きいとき、トランジスタＴ２１，Ｔ２３のボディダイオードは順バイアスになるため、それぞれのソースからドレインに向かって電流が流れる。さらに、トランジスタＴ２２，Ｔ２４のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。さらにこのとき、コンデンサＣ１１は、第２電力供給線１１５ｃ，１１５ｄに供給する電力を平滑化する。したがって、第２電力供給線１１５ｃ，１１５ｄには、供給電力を（全波）整流及び平滑化して得られる直流電力が、供給される。なお、上述のように、第２電力供給線１１５ｃが高電圧側であり、第２電力供給線１１５ｄが低電圧側である。
　充電第１状態では、トランジスタＴ１１，Ｔ１３のそれぞれがＯＮになる。一方、トランジスタＴ１２，Ｔ１４のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。その結果、コイルＬ１１の他端Ｌ１１ｂから一端Ｌ１１ａに向かって、電流が流れる。すると、対向するコイルＬ１２の一端Ｌ１２ａから他端Ｌ１２ｂに向かって、電流が流れる。このとき、トランジスタＴ１５，Ｔ１７のボディダイオードは順バイアスになるため、それぞれのソースからドレインに向かって電流が流れる。一方、トランジスタＴ１６，Ｔ１８のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。さらにこのとき、コンデンサＣ１２は、充電線１１２ａ，１１２ｂに供給する電力を平滑化する。
　充電第２状態では、トランジスタＴ１２，Ｔ１４のそれぞれがＯＮになる。一方、トランジスタＴ１１，Ｔ１３のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。その結果、コイルＬ１１の一端Ｌ１１ａから他端Ｌ１１ｂに向かって、電流が流れる。すると、対向するコイルＬ１２の他端Ｌ１２ｂから一端Ｌ１２ａに向かって、電流が流れる。このとき、トランジスタＴ１６，Ｔ１８のボディダイオードは順バイアスになるため、それぞれのソースからドレインに向かって電流が流れる。一方、トランジスタＴ１５，Ｔ１７のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。さらにこのとき、コンデンサＣ１２は、充電線１１２ａ，１１２ｂに供給する電力を平滑化する。
　上記の充電第１状態及び充電第２状態を交互に繰り返すと、第１電力生成部１１０Ａが、交流の供給電力を（全波）整流及び平滑化して得られる直流の電力をスイッチングすることになり、コイルＬ１１に交流の電力（充電一次電力）が発生する。また、電力変換部１１０Ｃは、コイルＬ１２に、充電一次電力を変圧して得られる交流の電力（充電二次電力）を発生させる。さらに、第２電力生成部１１０Ｂは、充電二次電力を（全波）整流及び平滑化することで、直流の充電電力を生成する。ただし、この平滑化により、コンデンサＣ１２が充電される。
　なお、説明の簡略化のため、図１０に示すタイミングチャートでは、充電第１状態及び充電第２状態のそれぞれの時間が変動しないように図示しているが、これらは充電動作中に変動し得る。例えば、電力生成動作制御部１１１は、充電側検出部１１３が検出する充電電力の電圧の大きさを確認して、電力生成部１１０が生成する充電電力の電圧が目標とする電圧に近づくように、充電第１状態及び充電第２状態の時間を制御する。
　電力生成部１１１の回生動作について、図９及び図１１を参照して説明する。図１１に示すように、電力生成部１１の回生動作では、トランジスタＴ１５，Ｔ１７のゲートに、同じタイミングでＨまたはＬのゲート電圧が印加される。また、トランジスタＴ１６，Ｔ１８のゲートに、同じタイミングでＨまたはＬのゲート電圧が印加される。特に、トランジスタＴ１５，Ｔ１７のゲートにＨのゲート電圧が印加されるとき、トランジスタＴ１６，Ｔ１８のゲートにはＬのゲート電圧が印加される（回生第１状態）。一方、トランジスタＴ１５，Ｔ１７のゲートにＬのゲート電圧が印加されるとき、トランジスタＴ１６，Ｔ１８のゲートにはＨのゲート電圧が印加される（回生第２状態）。また、回生第１状態及び回生第２状態の双方において、トランジスタＴ１１～Ｔ１４のそれぞれのゲートには、Ｌのゲート電圧が印加される。
　また、回生第１状態及び回生第２状態に関係なく、トランジスタＴ２１，Ｔ２３のゲートに、同じタイミングでＨまたはＬのゲート電圧が印加される。また、トランジスタＴ２２，Ｔ２４のゲートに、同じタイミングでＨまたはＬのゲート電圧が印加される。特に、トランジスタＴ２１，Ｔ２３のゲートにＨのゲート電圧が印加されるとき、トランジスタＴ２２，Ｔ２４のゲートにはＬのゲート電圧が印加される。一方、トランジスタＴ２１，Ｔ２３のゲートにＬのゲート電圧が印加されるとき、トランジスタＴ２２，Ｔ２４のゲートにはＨのゲート電圧が印加される。なお、図１１に示すタイミングチャートでは、トランジスタＴ２１～Ｔ２４のゲート電圧が変動する周期が、トランジスタＴ１１～Ｔ１８のゲート電圧が変動する周期より長くなる場合を図示しているが、これは例示に過ぎない。即ち、トランジスタＴ２１～Ｔ２４のゲート電圧が変動する周期が、トランジスタＴ１１～Ｔ１８のゲート電圧が変動する周期以下となっても良い。
　電力生成動作制御部１１１は、回生第１状態及び回生第２状態が交互に繰り返されるように、トランジスタＴ１１～Ｔ１８のゲートに印加されるゲート電圧を制御する。さらに、電力生成動作制御部１１１は、充電第１状態及び充電第２状態に関係なく、トランジスタＴ２１～Ｔ２４のゲートに印加されるゲート電圧を制御する。これにより、以下説明するように、電力生成部１１０が、コンデンサＣ２を放電して得られる容量電力を用いて、回生電力を生成する。
　回生第１状態では、トランジスタＴ１５，Ｔ１７のそれぞれがＯＮになる。一方、トランジスタＴ１６，Ｔ１８のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。その結果、コイルＬ１２の他端Ｌ１２ｂから一端Ｌ１２ａに向かって、電流が流れる。すると、対向するコイルＬ１１の一端Ｌ１１ａから他端Ｌ１１ｂに向かって、電流が流れる。このとき、トランジスタＴ１１，Ｔ１３のボディダイオードは順バイアスになるため、それぞれのソースからドレインに向かって電流が流れる。一方、トランジスタＴ１６，Ｔ１８のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。さらにこのとき、コンデンサＣ１１は、第２電力供給線１１５ｃ，１１５ｄに供給する電力を平滑化する。
　回生第２状態では、トランジスタＴ１６，Ｔ１８のそれぞれがＯＮになる。一方、トランジスタＴ１５，Ｔ１７のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。その結果、コイルＬ１２の一端Ｌ１２ａから他端Ｌ１２ｂに向かって、電流が流れる。すると、対向するコイルＬ１１の他端Ｌ１１ｂから一端Ｌ１１ａに向かって、電流が流れる。このとき、トランジスタＴ１２，Ｔ１４のボディダイオードは順バイアスになるため、それぞれのソースからドレインに向かって電流が流れる。一方、トランジスタＴ１１，Ｔ１３のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。さらにこのとき、コンデンサＣ１１は、第２電力供給線１１５ｃ，１１５ｄに供給する電力を平滑化する。
　上記の回生第１状態及び回生第２状態を交互に繰り返すと、第２電力生成部１１０Ｂが直流の容量電力をスイッチングすることになり、コイルＬ１２に交流の電力（回生一次電力）が発生する。また、電力変換部１１０Ｃは、コイルＬ１１に、回生一次電力を変圧して得られる交流の電力（回生二次電力）を発生させる。さらに、第１電力生成部１１０ＡのトランジスタＴ１１～Ｔ１４及びコンデンサＣ１１は、回生二次電力を（全波）整流及び平滑化することで、第２電力供給線１１５ｃ，１１５ｄに直流の電力を供給する。なお、充電動作時と同様に回生動作時も、第２電力供給線１１５ｃが高電圧側であり、第２電力供給線１１５ｄが低電圧側である。
　また、回生第１状態及び回生第２状態に関係なく、トランジスタＴ２１，Ｔ２３のそれぞれと、トランジスタＴ２２，Ｔ２４のそれぞれと、が交互にＯＮになる。トランジスタＴ２１，Ｔ２３がＯＮになる場合、トランジスタＴ２２，Ｔ２４のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。また、トランジスタＴ２２，Ｔ２４がＯＮになる場合、トランジスタＴ２１，Ｔ２３のボディダイオードは逆バイアスになるため、略ＯＦＦとなる。即ち、第１電力生成部１１０ＡのトランジスタＴ２１～Ｔ２４は、第２電力供給線１１５ｃ，１１５ｄをスイッチングすることで、交流の電力を生成する。
　第１電力生成部１１０ＡのトランジスタＴ２１～Ｔ２４が生成する上記の交流の電力は、方形波である。そこで、コイルＬ２１，Ｌ２２及びコンデンサＣ２１を用いて波形を整形する。これにより、正弦波の交流電力である回生電力が生成され、第１電力供給線１１５ａ，１１５ｂに供給される。
　なお、説明の簡略化のため、図１１に示すタイミングチャートでは、回生第１状態及び回生第２状態のそれぞれの時間が変動しないように図示しているが、これらは回生動作中に変動し得る。例えば、電力生成動作制御部１１１は、回生側検出部１１６が検出する回生電力の電圧の大きさを確認して、第１電力供給線１１５ａ，１１５ｂに印加される電圧が所定の大きさ（例えば、第１電力供給線１１５ａ，１１５ｂの定格電圧）以下になるように、回生第１状態及び回生第２状態の時間を制御する。これにより、第１電力供給線１１５ａ，１１５ｂに印加される電圧が過度に大きくなることが抑制されるため、充電器１０１の安全性を高くすることができる。
　また、トランジスタＴ２１～Ｔ２４のゲートに印加されるゲート電圧が変動するタイミングが、回生第１状態及び回生第２状態が変動するタイミング（即ち、トランジスタＴ１１～Ｔ１８のゲートに印加されるゲート電圧が変動するタイミング）に関係ないと説明したが、回生第１状態及び回生第２状態が変動するタイミングに応じた（同期した）タイミングとしても良い。
＜＜変形例＞＞
　［１］　図３及び図９に示す回路図は一例に過ぎず、上述した充電動作及び回生動作と同様の動作が行われる限り、種々の変更を加えても良い。例えば、上述のトランジスタＴ１～Ｔ８，Ｔ１１～Ｔ１８，Ｔ２１～Ｔ２４の少なくとも一つを、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ（ゲート電圧が上述のＨでＯＦＦになり、ゲート電圧が上述のＬでＯＮになるトランジスタ）としても良い。この場合、図５、図６、図１０及び図１１に示すゲート電圧のＨ及びＬを逆にすることで、上述した充電動作及び回生動作と同様の動作が行われ得る。
　［２］　図２及び図８において、電力生成動作制御部１１，１１１及び一般動作制御部１９，１１９を別体のように図示したが、これらは一体であっても良い。また同様に、コンダクタ部１４及び充電コネクタ１７が、一体であっても良い。
　［３］　第２実施形態に係る充電器１０１において、交流の回生電力に代えて（または加えて）、直流の回生電力が消費される構成にしても良い。具体的に例えば、第２電力供給線１１５ｃ，１１５ｄに印加される直流電力が、直流の回生電力として消費される構成にしても良い。この場合、負荷１６０や充電器１０１の一部の機器が、交流の回生電力に代えて（または加えて）、直流の回生電力を消費しても良い。またこの場合、回生側検出部１１６に代えて（または加えて）、第２電力供給線１１５ｃ，１１５ｄに印加される電圧の大きさを検出して電力生成動作制御部１１１に通知する回生側検出部を設けても良い。さらにこの場合、電力生成動作制御部１１１が、この回生側検出部が検出する第２電力供給線１１５ｃ，１１５ｄの電圧の大きさに応じて、第１実施形態に係る充電器１の電力生成動作制御部１１（図２参照）と同様に、電力生成部１１０の動作を制御しても良い。
　［４］　本発明に係る充電器の一例として、電動車両ＥＶと別体である充電器（第１実施形態に係る充電器１及び第２実施形態に係る充電器１０１）について説明したが、本発明の充電器は、電量車両ＥＶに備えられる内蔵の充電器にも適用可能である。この場合、充電コネクタ１４，１１４を不要としても良い。
　本発明は、電動車両等に備えられる蓄電池を充電する充電器に利用可能である。
　１，１０１　：　充電器
　１０，１１０　：　電力生成部
　１０Ａ，１１０Ａ　：　第１電力生成部
　１０Ｂ，１１０Ｂ　：　第２電力生成部
　１０Ｃ，１１０Ｃ　：　電力変換部
　１１，１１１　：　電力生成動作制御部
　１２ａ，１２ｂ，１１２ａ，１１２ｂ　：　充電線
　１３，１１３　：　充電側検出部
　１４，１１４　：　充電コネクタ
　１５ａ，１５ｂ　：　電力供給線
　１１５ａ，１１５ｂ　：　第１電力供給線
　１１５ｃ，１１５ｄ　：　第２電力供給線
　１６，１１６　：　回生側検出部
　１７，１１７　：　コンダクタ部
　１８，１１８　：　操作部
　１９，１１９　：　一般動作制御部

Claims (5)

  1. 　電力供給線を介して供給される供給電力を用いて、蓄電池に充電する充電電力を生成する充電動作を行う充電器であって、
    　前記充電動作時に前記蓄電池と並列に接続される容量素子を備え、
    　前記蓄電池が前記充電器と電気的に接続されない状態で、前記容量素子を放電して得られる容量電力を用いて、前記電力供給線に供給する回生電力を生成する回生動作を行うことを特徴とする充電器。
  2. 　前記充電動作時に、前記供給電力を用いて充電一次電力を生成し、前記回生動作時に、回生二次電力を用いて前記回生電力を生成する第１電力生成部と、
    　前記容量素子を備え、前記充電動作時に、充電二次電力を用いて前記充電電力を生成し、前記回生動作時に、前記容量電力を用いて回生一次電力を生成する第２電力生成部と、
    　前記充電動作時に、前記充電一次電力を用いて前記充電二次電力を生成し、前記回生動作時に、前記回生一次電力を用いて前記回生二次電力を生成する電力変換部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の充電器。
  3. 　前記供給電力、前記充電電力、前記容量電力及び前記回生電力のそれぞれが直流電力であり、
    　前記充電一次電力、前記充電二次電力、前記回生一次電力及び前記回生二次電力のそれぞれが交流電力であり、
    　前記第１電力生成部が、前記供給電力をスイッチングして前記充電一次電力を生成するとともに、前記回生二次電力を整流して前記回生電力を生成するものであり、
    　前記第２電力生成部が、前記充電二次電力を整流後に前記容量素子で平滑化することにより前記充電電力を生成するとともに、前記容量電力をスイッチングして前記回生一次電力を生成するものであり、
    　前記電力変換部が、前記充電一次電力を変圧して前記充電二次電力を生成するとともに、前記回生一次電力を変圧して前記回生二次電力を生成するものである
    　ことを特徴とする請求項２に記載の充電器。
  4. 　前記充電電力及び前記容量電力のそれぞれが直流電力であり、
    　前記供給電力、前記充電一次電力、前記充電二次電力、前記回生一次電力、前記回生二次電力及び前記回生電力のそれぞれが交流電力であり、
    　前記第１電力生成部が、前記供給電力を整流後にスイッチングして前記充電一次電力を生成するとともに、前記回生二次電力を整流後にスイッチングして前記回生電力を生成するものであり、
    　前記第２電力生成部が、前記充電二次電力を整流後に前記容量素子で平滑化することにより前記充電電力を生成するとともに、前記容量電力をスイッチングして前記回生一次電力を生成するものであり、
    　前記電力変換部が、前記充電一次電力を変圧して前記充電二次電力を生成するとともに、前記回生一次電力を変圧して前記回生二次電力を生成するものである
    　ことを特徴とする請求項２に記載の充電器。
  5. 　前記電力供給線の電圧の大きさを検出する検出部をさらに備え、
    　前記検出部で検出される電圧が所定の大きさ以下になるように、前記回生動作を行うことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の充電器。
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