特許 6160773 バッテリ充電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6160773

(24)【登録日】2017年6月23日

(45)【発行日】2017年7月12日

(54)【発明の名称】バッテリ充電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20170703BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20170703BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20170703BHJP

   H02M 3/00 20060101ALI20170703BHJP

   H02J 1/10 20060101ALI20170703BHJP

【ＦＩ】

   H02J1/00 306K

   H02J1/00 306F

   H02J1/00 306G

   H02J7/10 H

   H02J7/10 B

   H02J7/04 C

   H02M3/00 W

   H02J1/00 306B

   H02J1/10

【請求項の数】4

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-522974(P2016-522974)

(86)(22)【出願日】2014年5月27日

(86)【国際出願番号】JP2014002794

(87)【国際公開番号】WO2015181847

(87)【国際公開日】20151203

【審査請求日】2016年6月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(72)【発明者】

【氏名】鷁頭 政和

【審査官】 小池 堂夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１７６９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−２４５４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２９４８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ １／００

Ｈ０２Ｊ １／１０

Ｈ０２Ｊ ７／０４

Ｈ０２Ｊ ７／１０

Ｈ０２Ｍ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源から供給される電力を電力変換してバッテリに供給する複数の電力変換部と、
充電電流を一定に保つ定電流充電動作、充電電力を一定に保つ定電力充電動作、及び充電電圧を一定に保つ定電圧充電動作のうち、少なくとも前記定電圧充電動作を含む２種類以上の充電動作を前記電力変換部に実施させて前記バッテリを充電する充電制御部と、を備え、
前記充電制御部は、前記定電流充電動作及び前記定電力充電動作のうち前記２種類以上の充電動作に含まれる充電動作の実施時は、前記複数の電力変換部を並列動作させ、前記定電圧充電動作の実施時は、前記複数の電力変換部のうちの１つの電力変換部を単独動作させるとともに、充電開始から完了までの１回の充電期間における前記定電圧充電動作の実施期間において、前記単独動作させる電力変換部を、予め設定した設定時間が経過する毎に他の電力変換部へと順番に入れ替えることを特徴とするバッテリ充電装置。

【請求項2】

電源から供給される電力を電力変換してバッテリに供給する複数の電力変換部と、
充電電流を一定に保つ定電流充電動作、充電電力を一定に保つ定電力充電動作、及び充電電圧を一定に保つ定電圧充電動作のうち、少なくとも前記定電圧充電動作を含む２種類以上の充電動作を前記電力変換部に実施させて前記バッテリを充電する充電制御部と、を備え、
前記充電制御部は、前記定電流充電動作及び前記定電力充電動作のうち前記２種類以上の充電動作に含まれる充電動作の実施時は、前記複数の電力変換部を並列動作させ、前記定電圧充電動作の実施時は、前記複数の電力変換部のうちの１つの電力変換部を単独動作させるとともに、前記単独動作させる電力変換部を、充電開始から完了までの１回の充電期間が完了する毎に他の電力変換部へと順番に入れ替えることを特徴とするバッテリ充電装置。

【請求項3】

前記充電制御部は、前記定電流充電動作に対応する電流指令値、前記定電力充電動作に対応する電力指令値、及び前記定電圧充電動作に対応する電圧指令値のうち、前記２種類以上の充電動作に対応する指令値を前記電力変換部に出力することで前記複数の電力変換部の充電動作を制御し、
前記複数の電力変換部のそれぞれは、前記充電制御部からの前記電流指令値と自己の出力電流値とに基づき前記出力電流値が前記電流指令値に一致するように充電動作を制御する定電流制御部、前記充電制御部からの前記電力指令値と自己の出力電流値及び出力電圧値とに基づき自己の出力電力値が前記電力指令値に一致するように充電動作を制御する定電力制御部、及び前記充電制御部からの前記電圧指令値と自己の出力電圧値とに基づき前記出力電圧値が前記電圧指令値に一致するように充電動作を制御する定電圧制御部のうち、前記２種類以上の充電動作に対応する制御部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリ充電装置。

【請求項5】

前記バッテリは、リチウムイオンバッテリであり、
前記充電制御部は、前記定電流充電動作、前記定電圧充電動作の順、又は前記定電流充電動作、前記定電力充電動作、前記定電圧充電動作の順で前記電力変換部を動作させて前記バッテリを充電することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバッテリ充電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリ充電装置の制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の電力変換装置を並列動作させて負荷に電力を供給する技術として、例えば、特許文献１に記載された技術がある。この技術は、並列動作させる複数の電源回路のうち特定の電源回路への電流集中を抑えるために、出力電流がバランスするように各電源回路を制御している。
また、従来、電力変換装置を用いて、リチウムイオンバッテリ等のバッテリを充電する場合、電力変換装置を、例えば、定電流充電動作→定電圧充電動作の順に動作させている（例えば、特許文献２参照）。あるいは、定電流充電動作→定電力充電動作→定電圧充電動作の順で動作させている（例えば、特許文献３参照）。

【0003】

ここで、図１０に示すように、定電流充電動作は、充電電流Ｉotを一定に保った状態で充電を行う動作であり、定電力充電動作は、充電電力（Ｐout＝Ｖout×Iot）を一定に保った状態で充電を行う動作である。また、定電圧充電動作は、充電電圧Ｖoutを一定に保った状態で充電を行う動作である。すなわち、充電開始後に定電流充電動作→定電力充電動作の順で充電動作を実施することで効率よく充電を行い、充電終期において定電圧充電動作を実施することで、過充電を回避しつつバッテリ容量の限度値直前まで充電を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２４４８６６号公報

【特許文献2】特開２０１２−１５７２０１号公報

【特許文献3】特開２０１０−２１３４９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、複数の電力変換装置を定電圧動作させてバッテリを充電する場合に、これら電力変換装置の出力電流をバランスさせるためには、上記従来技術のように、各電源回路の電流検出結果ＣＴ１〜ＣＴｎとこれらの合計電流の検出結果ＣＴ０とを取得する制御線と、これら電流検出結果を比較するための制御回路及び制御線とが必要となる。
また、上記従来技術では、電流をバランスさせる際の電流指令値の生成から各電源回路を駆動するための制御信号の生成までを１台の制御装置で集中制御している。
しかしながら、複数の電力変換装置を並列動作させてバッテリを充電する場合、例えば、図１１に示すように、制御装置（不図示）から、電流指令値Iｒｅｆ、電力指令値Ｐｒｅｆ及び電圧指令値Ｖｒｅｆを受けて、各電力変換装置が、各自の出力電流検出結果Ｉｏ１〜Ｉｏ３及び出力電圧検出結果Ｖｏｕｔから制御信号の生成を行う構成もある。

【0006】

かかる構成において、定電圧充電動作を実施しかつ出力電流をバランスさせるためには、図１１に示すように、例えば、各電力変換装置ＳＭＰＳ１〜ＳＭＰＳ３に、各電力変換装置の電流検出結果を比較する制御回路を含む電流バランス制御部ＣＢＣ１〜ＣＢＣ３が必要になると共に、各電力変換装置に、これらの出力電流検出結果Ｉｏ１〜Ｉｏ３を供給する制御線が必要となる。
本発明者らは、特に図１１に示す従来構成において、定電流充電動作及び定電力充電動作を実施する場合に、各電力変換装置が、制御装置からの電流指令値（電力指令値）に対して、各自の出力電流検出結果から自己の出力電流を各指令値に一致するように制御できることから、出力電流のバランス制御を行う必要が無い点に着目した。加えて、定電圧充電動作を実施する場合、定電流充電動作及び定電力充電動作と比較してバッテリの充電に必要な電力が小さくて済み、１台の電力変換装置だけで充電に必要な電力を賄える点に着目した。

【0007】

そして、これら着目点から、出力電流がバランスしない定電圧充電動作では、複数台の電力変換装置のうちの１台の電力変換装置のみを単独動作することで、出力電流のバランス制御自体を不要とすることが可能であることを見いだした。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、複数の電力変換装置を用いて充電を行う際の定電圧充電動作を実施時の出力電流のバランス制御を不要とすることが可能なバッテリ充電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

〔形態１〕 上記目的を達成するために、形態１のバッテリ充電装置は、電源から供給される電力を電力変換してバッテリに供給する複数の電力変換部と、充電電流を一定に保つ定電流充電動作、充電電力を一定に保つ定電力充電動作、及び充電電圧を一定に保つ定電圧充電動作のうち、少なくとも定電圧充電動作を含む２種類以上の充電動作を電力変換部に実施させてバッテリを充電する充電制御部と、を備える。そして、充電制御部は、定電流充電動作及び定電力充電動作のうち２種類以上の充電動作に含まれる充電動作の実施時は、複数の電力変換部を並列動作させ、定電圧充電動作の実施時は、複数の電力変換部のうちの１つの電力変換部を単独動作させることを特徴とする。
このような構成であれば、比較的大きい供給電力が必要な定電流充電動作及び定電力充電動作の実施時に、複数の電力変換部を並列動作させることが可能となる。加えて、供給電力が比較的小さくて済む定電圧充電動作の実施時は、複数の電力変換部のうちの１つの電力変換部を単独動作させることが可能となる。

【0009】

〔形態２〕 さらに、形態２のバッテリ充電装置は、形態１の構成に対して、充電制御部は、定電流充電動作に対応する電流指令値、定電力充電動作に対応する電力指令値、及び定電圧充電動作に対応する電圧指令値のうち、上記２種類以上の充電動作に対応する指令値を電力変換部に出力することで複数の電力変換部の充電動作を制御する。また、複数の電力変換部のそれぞれは、充電制御部からの電流指令値と自己の出力電流値とに基づき出力電流値が電流指令値に一致するように充電動作を制御する定電流制御部、充電制御部からの電力指令値と自己の出力電流値及び出力電圧値とに基づき自己の出力電力値が電力指令値に一致するように充電動作を制御する定電力制御部、及び充電制御部からの電圧指令値と自己の出力電圧値とに基づき出力電圧値が電圧指令値に一致するように充電動作を制御する定電圧制御部のうち、上記２種類以上の充電動作に対応する制御部を備える。

【0010】

このような構成であれば、複数の電力変換部は、充電制御部からの電流指令値、電力指令値及び電圧指令値のうちいずれか１つの指令値の入力を受ける。そして、定電流制御部、定電力制御部及び定電圧制御部のうち、入力を受けた指令値に対応するいずれか１つの制御部によって、定電流充電動作、定電力充電動作及び定電圧充電動作のうちいずれか１つの充電動作を実施することが可能となる。
すなわち、複数の電力変換部のそれぞれは、定電流充電動作について、自己の出力電流値が電流指令値と一致するように充電動作を制御することが可能となる。また、定電力充電動作について、自己の出力電流値及び出力電圧値とから求まる自己の出力電力値が電力指令値と一致するように充電動作を制御することが可能となる。ここで、出力電圧値（充電電圧値）は各電圧変換部で共通となることから、定電力充電動作では、充電電圧値の変化に応じて、各電圧変換部が、各自の出力電力値が電力指令値と一致する共通の出力電流値を出力するように制御することが可能である。そのため、定電流充電動作及び定電力充電動作については、複数の電力変換部の出力電流をバランスする必要が無い。

【0011】

〔形態３〕 さらに、形態３のバッテリ充電装置は、形態１又は２の構成に対して、充電制御部は、充電開始から完了までの１回の充電期間における定電圧充電動作の実施期間において、単独動作させる電力変換部を、予め設定した設定時間が経過する毎に他の電力変換部へと順番に入れ替えることを特徴とする。
このような構成であれば、定電圧充電動作の実施時に単独動作させる電力変換部を、設定時間が経過する毎に、他の電力変換部へと順番に入れ替えることが可能となる。

【0012】

〔形態４〕 さらに、形態４のバッテリ充電装置は、形態１又は２の構成に対して、充電制御部は、単独動作させる電力変換部を、充電開始から完了までの１回の充電期間が完了する毎に他の電力変換部へと順番に入れ替えることを特徴とする。
このような構成であれば、定電圧動作の実施時に単独動作させる電力変換部を、１回の充電期間が完了する毎に、他の電力変換部へと順番に入れ替えることが可能となる。

【0013】

〔形態５〕 さらに、形態５のバッテリ充電装置は、形態１乃至４のいずれか１の構成に対して、バッテリは、リチウムイオンバッテリであり、充電制御部は、定電流充電動作、定電圧充電動作の順、又は定電流充電動作、定電力充電動作、定電圧充電動作の順で電力変換部を動作させてバッテリを充電することを特徴とする。
このような構成であれば、リチウムイオンバッテリに対して、定電流充電動作、定電圧充電動作の順、又は定電流充電動作、定電力充電動作及び定電圧充電動作の順で充電を行うことが可能となる。加えて、定電圧充電動作の実施時に、複数の電力変換部のうちの１つの電力変換部を単独動作させることが可能である。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、比較的大きい充電電力が必要な定電流充電動作及び定電力充電動作の実施時に、複数の電力変換部を並列動作させ、充電電力が比較的小さくて済む定電圧充電動作の実施時に、複数の電力変換部のうちの１つの電力変換部を単独動作させる。これにより、複数の電力変換部を並列動作させた場合に出力電流がバランスしなくなる定電圧充電動作を実施時の出力電流のバランス制御を不要とすることが可能となる。
これにより、定電圧充電動作の実施時に電流バランス制御を行うのに必要な専用の制御回路や制御線を不要とすることが可能となり、かかる電流バランス制御のためのコストアップを抑えることができるという効果が得られる。加えて、定電圧充電動作を実施時の電力損失を複数動作時と比較して低減することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態のバッテリ充電装置の全体構成を示すブロック図である。

【図2】（ａ）は、電力変換装置の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は、演算制御装置の詳細な構成を示すブロック図である。

【図3】充電制御装置の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【図4】充電動作制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図5】第１実施形態の定電圧充電動作制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態の定電圧充電動作を実施時の単独動作する電力変換装置の動作時間と動作順番の一例を示す図である。

【図7】第２実施形態の充電制御装置の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

【図8】第２実施形態の定電圧充電動作制御処理の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図9】第２実施形態の定電圧充電動作を実施時の単独動作する電力変換装置の動作順番の一例を示す図である。

【図10】定電流充電動作、定電力充電動作及び定電圧充電動作の順で充電を実施時の充電電圧と充電電流との関係の一例を示す図である。

【図11】従来の複数の電力変換装置を備えたバッテリ充電装置の構成の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（第１実施形態）
（構成）
図１に示すように、第１実施形態のバッテリ充電装置１は、並列接続された第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎ（ｎは２以上の自然数）と、充電制御装置２０と、第１〜第ｎ電流検出回路ＣＳ１〜ＣＳｎと、充電電流検出回路ＣｔＳと、電圧検出回路ＶｃＳとを含んで構成される。なお、図１の例では、電力変換装置が３台以上となる構成としているが、第１〜第２電力変換装置１０＿１〜１０＿２の２台構成としてもよい。このバッテリ充電装置１は、充電制御装置２０によって、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎの充電動作を制御して、出力端子に接続されたバッテリ１００を充電する。また、図示省略しているが、入力端子Ｔｉｎには、電源が接続される。また、第１実施形態において、バッテリ１００は、リチウムイオンバッテリである。

【0017】

第１〜第ｎ電流検出回路ＣＳ１〜ＣＳｎは、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎと、これらの出力線の他の電力変換装置の出力線との合流部との間に介挿され、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎの出力電流Ｉｏ１〜Ｉｏｎを検出する回路である。
例えば、第１電流検出回路ＣＳ１であれば、第１電力変換装置１０＿１と、この出力線の第２〜第ｎ電力変換装置１０＿２〜１０＿ｎの出力線との合流部との間に介挿される。
また、第１〜第ｎ電流検出回路ＣＳ１〜ＣＳｎは、例えば、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎと、これらの出力線の合流部との間に個別に介挿された微小抵抗値のシャント抵抗と、このシャント抵抗の両端にかかる電圧を計測して各電力変換装置の出力電流を検出する電流検出回路とから構成される。また、シャント抵抗を用いる構成に限らず、例えば、ＤＣカレント・トランス（ＤＣＣＴ）等のホール素子を用いる構成等、他の構成としてもよい。

【0018】

充電電流検出回路ＣｔＳは、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎの出力線の合流部とバッテリ１００との間に介挿され、バッテリ１００の充電電流Ｉｏｔ（Ｉｏｔ＝Ｉｏ１＋Ｉｏ２＋・・・＋Ｉｏｎ）を検出する回路である。
充電電流検出回路ＣｔＳは、例えば、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎの出力線の合流部とバッテリ１００との間に介挿された微小抵抗値のシャント抵抗と、このシャント抵抗の両端にかかる電圧を計測して充電電流を検出する電流検出回路とから構成される。また、シャント抵抗を用いる構成に限らず、例えば、ＤＣカレント・トランス（ＤＣＣＴ）等のホール素子を用いる構成等、他の構成としてもよい。

【0019】

電圧検出回路ＶｃＳは、充電電流検出回路ＣｔＳと、バッテリ１００との間に介挿され、各電力変換装置の出力電圧（充電電圧）Ｖｏｕｔを検出する回路である。
第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎは、入力端子Ｔｉｎを介して電源から入力される電源電力を電力変換する電力変換回路を含んで構成される。この電力変換回路は、入力端子Ｔｉｎに接続される電源の種別に応じて構成が異なる。例えば、電源が交流電源であれば、交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータから構成され、電源が直流電源であれば直流電力を直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータから構成される。

【0020】

第１実施形態では、電源は交流電源（例えば、商用電源）であり、電力変換回路はＡＣ／ＤＣコンバータであることとする。
また、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎは、充電制御装置２０からの電流指令値Ｉｒｅｆ、電力指令値Ｐｒｅｆ、電圧指令値Ｖｒｅｆ、及び駆動指令値ｆｄに基づき、定電流充電動作、定電力充電動作及び定電圧充電動作を実施して、バッテリ１００を充電する。
充電制御装置２０は、電圧検出回路ＶｃＳで検出される出力電圧Ｖｏｕｔを監視し、出力電圧Ｖｏｕｔの大きさに応じて充電動作の種類を適宜切り換えることで、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎによるバッテリ１００の充電動作を制御する。

【0021】

第１実施形態において、充電制御装置２０は、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎに、定電流充電動作、定電力充電動作及び定電圧充電動作の３種類の充電動作を実施させるようになっている。
そのため、充電制御装置２０は、定電流充電動作の実施時は電流指令値Ｉｒｅｆを、定電力充電動作の実施時は電力指令値Ｐｒｅｆを、定電圧充電動作の実施時は電圧指令値Ｖｒｅｆを、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのうち予め設定した電力変換装置に出力する。

【0022】

また、充電制御装置２０は、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎの駆動状態を制御するための駆動指令値ｆｄを、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎに出力する。
ここで、駆動指令値ｆｄは、「０」のときに電力変換装置を駆動させ、「１」のときに電力変換装置の駆動を停止するように設定された指令値である。
すなわち、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎは、値「０」の駆動指令値ｆｄが入力されたときは、駆動状態となって指令値に応じた充電動作を実施し、値「１」の駆動指令値ｆｄが入力されたときは、停止状態となって充電動作を休止する。

【0023】

（電力変換装置の構成）
次に、図２（ａ）及び（ｂ）に基づき、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎの具体的な構成を説明する。
以下、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎを、区別する必要が無い場合に、単に「電力変換装置１０」と称する場合がある。同様に、第１〜第ｎ電流検出回路ＣＳ１〜ＣＳｎを「電流検出回路ＣＳ」と称する場合がある。同様に、第１〜第ｎ電流検出回路ＣＳ１〜ＣＳｎの検出電流Ｉｏ１〜Ｉｏｎを「出力電流Ｉｏ」と称する場合がある。
電力変換装置１０は、図２（ａ）に示すように、演算制御装置１１と、電力変換回路１２と、出力遮断回路１３とを含んで構成される。
演算制御装置１１は、充電制御装置２０から入力された、電流指令値Ｉｒｅｆ、電力指令値Ｐｒｅｆ及び電圧指令値Ｖｒｅｆのうちいずれか１つと、駆動指令値ｆｄとに基づき、電力変換回路１２を、定電流充電動作、定電力充電動作又は定電圧充電動作させるための駆動信号を生成する。そして、生成した駆動信号を、電力変換回路１２に出力する。

【0024】

また、演算制御装置１１は、充電制御装置２０からの駆動指令値ｆｄに基づき、駆動指令値ｆｄが「０」であれば、電力変換回路１２に対して各充電動作に応じた駆動信号を出力する。一方、駆動指令値ｆｄが「１」であれば、電力変換回路１２に対して、その駆動を停止する駆動信号を出力する。
第１実施形態の電力変換回路１２は、ＡＣ／ＤＣコンバータを含んで構成される。このＡＣ／ＤＣコンバータは、入力端子Ｔｉｎに接続された交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換する整流回路と、整流回路からの直流入力を電力変換して直流出力を得る例えば絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータとを備えている。このＤＣ／ＤＣコンバータは、例えば、フルブリッジのインバータ回路と、このインバータ回路の交流出力が入力されるトランスと、このトランスの交流出力を整流する整流回路とを含んで構成される。

【0025】

かかる構成によって、電力変換回路１２は、演算制御装置１１からの駆動信号によって、インバータ回路を構成するスイッチング素子（例えば、電界効果トランジスタ）が駆動制御される。これにより、入力側の整流回路から供給される直流電力を、駆動信号に基づく駆動内容に応じた交流電力へと変換し、この交流電力を出力側の整流回路で整流してバッテリ１００の充電電力（直流電力）へと変換する。すなわち、電力変換回路１２は、演算制御装置１１からの駆動信号によって駆動制御され、定電流充電動作、定電力充電動作又は定電圧充電動作の動作条件を満たす直流電力を出力する。

【0026】

出力遮断回路１３は、電力変換回路１２と出力端子Ｔｏｕｔとの間に介挿され、遮断動作時に電力変換回路１２と出力端子Ｔｏｕｔに接続されたバッテリ１００との電気的な接続を遮断する。また、出力遮断回路１３は、例えば、電界効果トランジスタから構成される。なお、出力遮断回路１３は、電界効果トランジスタを用いた半導体リレーに限らず、他の半導体素子を用いた構成としてもよいし、半導体リレーに限らず、機械式リレー、ハイブリッドリレー等から構成してもよい。

【0027】

演算制御装置１１は、図２（ｂ）に示すように、マイクロコンピュータ１１ａ（以下、「マイコン１１ａ」と称す）と、駆動回路１１ｂとを含んで構成される。
マイコン１１ａは、図示省略するが、Ａ／Ｄ変換器と、プロセッサと、各種データを格納するメモリとを含んで構成され、各種センサからのアナログ入力信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号へと変換し、このデジタル信号の示すデジタル値をプロセッサで演算処理して各種制御指令値を算出する。そして、算出した制御指令値を、駆動回路１１ｂに出力する。
具体的に、マイコン１１ａには、充電制御装置２０からのデジタル信号である電流指令値Ｉｒｅｆ、電力指令値Ｐｒｅｆ、電圧指令値Ｖｒｅｆ及び駆動指令値ｆｄが入力される。加えて、電流検出回路ＣＳからのアナログ信号である出力電流Ｉｏと、電圧検出回路ＶｃＳからのアナログ信号である出力電圧Ｖｏｕｔとが入力される。

【0028】

マイコン１１ａは、アナログの出力電流値Ｉｏ及び出力電圧値Ｖｏｕｔを、Ａ／Ｄ変換器を介して、デジタルの出力電流値Ｉｏ及び出力電圧値Ｖｏｕｔへと変換する。そして、これら出力電流値Ｉｏ及び出力電圧値Ｖｏｕｔと、充電制御装置２０からの電流指令値Ｉｒｅｆ、電力指令値Ｐｒｅｆ、電圧指令値Ｐｒｅｆ及び駆動指令値ｆｄとに基づき、各種充電動作に対応する制御指令値を演算する。
また、マイコン１１ａは、各種充電動作に対応する制御指令値を生成するための機能構成部として、図２（ｂ）に示すように、定電流制御部１１０と、定電力制御部１１１と、定電圧制御部１１２と、駆動制御部１１３とを備える。ここで、これら機能構成部の各機能は、プロセッサにおいて、予めメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。

【0029】

すなわち、マイコン１１ａは、電流指令値Ｉｒｅｆの入力に応じて、定電流制御部１１０の処理を実行し、電力指令値Ｐｒｅｆの入力に応じて、定電力制御部１１１の処理を実行し、電圧指令値Ｖｒｅｆの入力に応じて、定電圧制御部１１２の処理を実行する。また、駆動指令値ｆｄの入力に応じて、駆動制御部１１３の処理を実行する。
定電流制御部１１０は、電流指令値Ｉｒｅｆ及び出力電流値Ｉｏに基づき、例えばＰＩ制御演算又はＰＩＤ制御演算を行って、電力変換回路１２の出力電流値Ｉｏが電流指令値Ｉｒｅｆに一致するように電力変換回路１２を駆動制御するための制御指令値Ｉ^*を演算する。そして、演算した制御指令値Ｉ^＊を駆動回路１１ｂに出力する。

【0030】

定電力制御部１１１は、まず、出力電圧値Ｖｏｕｔと出力電流値Ｉｏとを乗算して出力電力値Ｐｏｕｔを演算する。次に、この出力電力値Ｐｏｕｔ及び電力指令値Ｐｒｅｆに基づき、例えばＰＩ制御演算又はＰＩＤ制御演算を行って、電力変換回路１２の出力電力Ｐｏｕｔが、電力指令値Ｐｒｅｆに一致するように電力変換回路１２を駆動制御するための制御指令値Ｐ^*を演算する。そして、演算した制御指令値Ｐ^＊を駆動回路１１ｂに出力する。
定電圧制御部１１２は、電圧指令値Ｖｒｅｆ及び出力電圧値Ｖｏｕｔに基づき、例えばＰＩ制御演算又はＰＩＤ制御演算を行って、電力変換回路１２の出力電圧値Ｖｏｕｔが電圧指令値Ｖｒｅｆに一致するように電力変換回路１２を駆動制御するための制御指令値Ｖ^*を演算する。そして、演算した制御指令値Ｖ^＊を駆動回路１１ｂに出力する。
駆動制御部１１３は、入力された駆動指令値ｆｄが「０」であると判定すると、電力変換回路１２を通常制御させるための制御指令値Ｄ^＊を駆動回路１１ｂに出力する。一方、入力された駆動指令値ｆｄが「１」であると判定すると、電力変換回路１２を停止させるための制御指令値Ｄ^＊を駆動回路１１ｂに出力する。

【0031】

ここで、第１実施形態において、電力変換回路１２のインバータ回路を構成するスイッチング素子は、電界効果トランジスタであり、フルブリッジ構成のインバータ回路は、直列接続された２つの電界効果トランジスタからなるスイッチングアームを２つ並列に接続した構成である。そして、このような構成のインバータ回路を、例えば、位相シフト方式やパルス幅変調（ＰＷＭ）方式等の予め設定した駆動方式に対応するゲート駆動信号によって駆動する。
また、制御指令値Ｉ^＊、Ｐ^＊、Ｖ^＊及びＤ^＊は、いずれもキャリア信号からゲート駆動信号を形成するための電圧指令値となる。

【0032】

駆動回路１１ｂは、図示省略するが、三角波のキャリア信号を発生する信号発生回路と、制御指令値とキャリア信号とに基づきインバータ回路および出力遮断回路１３のゲート駆動信号を形成する駆動信号形成回路とを備える。
駆動回路１１ｂは、制御指令値Ｉ^*、Ｐ^＊及びＶ^＊のうちいずれか１つと、制御指令値Ｄ^＊とが入力されると、制御指令値Ｄ^＊が通常制御させるための値（例えば「０」）である場合に、通常制御時の駆動信号を形成する。
具体的に、駆動信号形成回路において、入力された制御指令値Ｉ^*、Ｐ^＊及びＶ^＊のうちいずれか１つとキャリア信号とをもとに４つのゲート駆動信号を形成する。そして、形成した４つのゲート駆動信号を、電力変換回路１２のインバータ回路に出力する。更に、値「０」の制御指令値Ｄ^＊の入力に応じて、駆動信号形成回路において、出力遮断回路１３を通電状態とする１つのゲート駆動信号（ハイレベルのゲート駆動信号）を形成する。そして、形成した１つのハイレベルのゲート駆動信号を出力遮断回路１３に出力する。

【0033】

一方、駆動回路１１ｂは、電力変換回路１２を停止させるための値（例えば「１」）が設定された制御指令値Ｄ^＊が入力された場合、他の制御指令値の入力に関係なく、駆動信号形成回路において、ローレベルの４つのゲート駆動信号を形成し、形成した４つのローレベルのゲート駆動信号をインバータ回路に出力する。更に、駆動信号形成回路において、出力遮断回路１３を遮断状態とする１つのゲート駆動信号（ローレベルのゲート駆動信号）を形成する。そして、形成した１つのローレベルのゲート駆動信号を出力遮断回路１３に出力する。これにより、インバータ回路の駆動を停止すると共に、電力変換回路１２とバッテリ１００との電気的な接続を遮断する。

【0034】

（充電制御装置の構成）
次に、図３に基づき、充電制御装置２０の具体的な構成を説明する。
充電制御装置２０は、図３に示すように、充電制御部２１と、メモリ２２と、タイマ２３とを含んで構成される。
充電制御部２１は、マイクロコンピュータを含んで構成され、電圧検出回路ＶｃＳからの出力電圧Ｖｏｕｔと、充電電流検出回路ＣｔＳからの充電電流Ｉｏｔとに基づき、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎによるバッテリ１００の充電動作を制御する。
なお、充電制御部２１は、Ａ／Ｄ変換器を備えており、アナログの出力電圧値Ｖｏｕｔ及び充電電流値Ｉｏｔを、デジタルの出力電圧値Ｖｏｕｔ及び充電電流値Ｉｏｔへと変換する。そして、変換後のデジタル値に基づき充電動作制御処理を実行する。

【0035】

具体的に、充電制御部２１は、充電初期は、比較的大きな充電電流（例えば、供給可能な最大電流）で充電を行うため、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎを、定電流充電動作で並列動作させる。更に、充電中期からは、比較的大きな充電電力（例えば、供給可能な最大電力）で充電を行うため、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎを定電力充電動作で並列動作させる。更に、充電終期は、必要な充電電力が小さくて済むため、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのうちのいずれか１台を定電圧充電動作で単独動作させる。

【0036】

また、充電制御部２１は、定電流充電動作の実施時は、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎに対して、電流指令値Ｉｒｅｆを出力すると共に、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎに対して、値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する。また、定電力充電動作の実施時は、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎに対して電力指令値Ｐｒｅｆを出力すると共に、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎに対して、値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する。
ここで、充電制御装置２０は、定電流充電動作及び定電力充電動作の実施時に、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎを並列動作させる際、バッテリ１００への充電電流の供給を、各電力変換装置に均等に負担させるようになっている。そのため、例えば、定電流充電動作であれば、目標とする定充電電流値Ｉｔの１／ｎとなる電流指令値Ｉｒｅｆ（＝Ｉｔ／ｎ）を第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎに出力する。同様に、定電力充電動作であれば、目標とする定充電電力値Ｐｔの１／ｎとなる電力指令値Ｐｒｅｆ（＝Ｐｔ／ｎ）を第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎに出力する。

【0037】

一方、充電制御装置２０は、定電圧充電動作の実施時は、バッテリ１００への充電電流の供給を、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのうちのいずれか１台の電力変換装置を単独動作させることで、この単独動作させた電力変換装置のみに負担させる。
すなわち、単独動作させる電力変換装置に対して目標とする定電圧値である電圧指令値Ｖｒｅｆを出力すると共に、この電力変換装置に対して値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する。加えて、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのうち、単独動作させる電力変換装置を除く残りの電力変換装置に対して値「１」の駆動指令値ｆｄを出力する。

【0038】

また、第１実施形態の充電制御装置２０は、充電開始から充電完了（満充電）までの１回の充電期間における定電圧充電動作期間Ｔｖにおいて、タイマ２３によって、単独動作している電力変換装置の動作時間Ｔｄを計測する。そして、この動作時間Ｔｄが、予め設定した設定時間Ｔｓ以上になると、現在単独動作している電力変換装置の定電圧充電動作を、他の電力変換装置に交代させる。
すなわち、現在単独動作している電力変換装置に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力し、次の順番に該当する電力変換装置に対して、電圧指令値Ｖｒｅｆを出力すると共に、この電力変換装置に対して値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する。

【0039】

なお、第１実施形態では、１回の定電圧充電動作期間Ｔｖにおいて、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎを、予め設定した交代順で順番に単独動作させる。
この交代する順番は、順番情報として、各電力変換装置の識別情報に対応付けて予め設定されており、この順番情報は、メモリ２２に記憶されている。
また、定電圧充電動作の実施時は、駆動中の電力変換装置の情報もメモリに記憶し、交代する毎に、駆動中の電力変換装置の情報を更新する。なお、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎが一巡するまでは、一度単独動作した電力変換装置が再び選択されないように通し順番が設定されている。

【0040】

また、充電制御部２１は、出力電圧値Ｖｏｕｔに基づき、バッテリ１００の電圧（以下、「バッテリ電圧」と称す）が異常であるか否かを判定する。そして、バッテリ電圧が異常であると判定すると、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎの全てに対して値「１」の駆動指令値ｆｄを出力する。
メモリ２２は、充電制御部２１で実行する充電制御処理に必要なプログラム及びデータが記憶されたＲＯＭと、プログラムの実行に必要な各種データを一時記憶する不揮発性のメモリとから構成される。
具体的に、ＲＯＭには、充電動作制御処理のためのプログラム、電流指令値Ｉｒｅｆ、電力指令値Ｐｒｅｆ、電圧指令値Ｖｒｅｆ、順番情報、設定時間Ｔｓ等が記憶されている。
また、不揮発性のメモリには、ＲＯＭに記憶された各種データを読み出して一時記憶すると共に、単独動作している電力変換装置の情報（動作情報）を記憶する。

【0041】

（充電動作制御処理）
次に、図４に基づき、充電制御装置２０で実行される充電動作制御処理の処理手順を説明する。
充電制御部２１において、充電動作制御処理が実行されると、図４に示すように、まず、ステップＳ１００に移行する。
ステップＳ１００では、充電制御部２１において、定電流充電動作制御処理を実施して、ステップＳ１０２に移行する。
ここで、定電流充電動作制御処理は、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎに対して、電流指令値Ｉｒｅｆ及び値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する処理となる。これにより、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎが定電流充電動作を実施する。

【0042】

ステップＳ１０２では、充電制御部２１において、定電力充電動作制御処理を実施して、ステップＳ１０４に移行する。
ここで、定電力充電動作制御処理は、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎに対して、電力指令値Ｐｒｅｆ及び値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する処理となる。これにより、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎが定電力充電動作を実施する。
ステップＳ１０４では、充電制御部２１において、定電圧充電動作制御処理を実施して、ステップＳ１０６に移行する。

【0043】

ステップＳ１０６では、充電制御部２１において、充電が終了したか否かを判定する。そして、充電が終了したと判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０８に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、充電が終了するまで判定処理を繰り返す。
ステップＳ１０８に移行した場合は、充電制御部２１において、充電終了処理を実施して、一連の処理を終了する。
具体的に、充電終了処理は、定電圧充電動作を実施している電力変換装置に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力し、その他の電力変換装置に対する値「１」の駆動指令値ｆｄの出力を継続する処理となる。

【0044】

（定電圧充電動作制御処理）
次に、図５に基づき、ステップＳ１０４で実行される定電圧充電動作制御処理の処理手順を説明する。
ステップＳ１０４において、定電圧充電動作制御処理が実行されると、図５に示すように、まず、ステップＳ２００に移行する。
ステップＳ２００では、充電制御部２１において、第１〜第ｎの電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのうちのいずれか１台が、定電圧充電動作で単独動作中であるか否かを判定する。そして、単独動作中であると判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０２に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２０４に移行する。
ステップＳ２０２に移行した場合は、充電制御部２１において、タイマ２３のカウント値に基づき、定電圧充電動作の動作時間Ｔｄが設定時間Ｔｓ以上になったか否かを判定する。そして、設定時間Ｔｓ以上になったと判定した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０４に移行し、そうでないと判定した場合（Ｎｏ）は、一連の処理を終了して元の処理に復帰する。

【0045】

ステップＳ２０４に移行した場合は、充電制御部２１において、メモリ２２から順番情報及び動作情報を読み出して、ステップＳ２０６に移行する。
ステップＳ２０６では、充電制御部２１において、ステップＳ２０４で取得した順番情報及び動作情報に基づき、第１〜第ｎの電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎの中から、単独動作させる電力変換装置を決定する。そして、決定した１台の電力変換装置に対して、電圧指令値Ｖｒｅｆ及び値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する。また、現在単独動作中の電力変換装置がある場合、この電力変換装置に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力する。その後、ステップＳ２０８に移行する。

【0046】

ここで、充電制御部２１は、順番情報で決められた順番における、動作情報の示す電力変換装置の次の順番の電力変換装置を、単独動作させる電力変換装置に決定する。
ステップＳ２０８では、充電制御部２１において、第１〜第ｎの電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのうち、ステップＳ２０６で決定した単独動作させる電力変換装置以外の残りの電力変換装置に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力する。その後、ステップＳ２１０に移行する。
ステップＳ２１０では、充電制御部２１において、メモリ２２に記憶された単独動作中の電力変換装置の識別情報を更新し、更に、タイマ２３による時間計測を開始（タイマ２３をリセット）して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。

【0047】

（動作）
以下、図１〜図５及び図１０を参照しつつ、図６に基づき、第１実施形態のバッテリ充電装置１の動作を説明する。
ここで、バッテリ１００は車載用リチウムイオンバッテリであり、電源は家庭用の交流電源であるとする。車載用リチウムイオンバッテリは、リチウムイオンバッテリセル（例えば起電力約３．７［Ｖ］）を、例えば、数十個並列に接続したバッテリブロックを、更に複数個（数十〜百個程度）直列に接続する等して構成される。
また、ここでは、電力変換装置の台数を第１〜第３電力変換装置１０＿１〜１０＿３の３台とする。
いま、入力端子Ｔｉｎに、交流電源が接続されると、充電制御装置２０において、充電動作制御処理が開始される。充電制御装置２０は、まず、定電流充電動作制御処理を実施する（ステップＳ１００）。

【0048】

ここで、目標とする定充電電流を３０［Ａ］として、充電制御装置２０は、電流指令値Ｉｒｅｆ（３０［Ａ］／３台＝１０［Ａ］）及び値「０」の駆動指令値ｆｄを、第１〜第３電力変換装置１０＿１〜１０＿３に出力する。
これにより、第１〜第３電力変換装置１０＿１〜１０＿３は、各自の出力電流Ｉｏ１〜Ｉｏ３が、電流指令値Ｉｒｅｆ（１０［Ａ］）と一致するように電力変換回路１２のインバータ回路を駆動制御する。すなわち、３台の電力変換装置の並列動作による定電流充電動作を実施する。従って、図１０の定電流充電動作期間に示すように、バッテリ１００が、一定の電流値（３０［Ａ］）で充電される。なお、第１〜第３電力変換装置１０＿１〜１０＿３は、各自が共通の出力電流（１０［Ａ］）を出力するように駆動制御されるため、出力電流がバランスする。

【0049】

このようにして定電流充電動作が実施されると、図１０に示すように、充電電流を一定（３０［Ａ］）に保ったまま充電が行われ、出力電圧Ｖｏｕｔが時間の経過に伴って上昇していく。そして、充電制御装置２０は、定電流充電動作制御処理が終了すると、次に、定電力充電動作制御処理を実施する（ステップＳ１０２）。
ここで、目標とする定充電電力を３［ｋＷ］として、充電制御装置２０は、電力指令値Ｐｒｅｆ（＝３［ｋＷ］／３台＝１［ｋＷ］）及び値「０」の駆動指令値ｆｄを、第１〜第３電力変換装置１０＿１〜１０＿３に出力する。

【0050】

これにより、第１〜第３電力変換装置１０＿１〜１０＿３は、各自の出力電力Ｐｏ１〜Ｐｏ３が、電力指令値Ｐｒｅｆ（１［ｋＷ］）と一致するように電力変換回路１２のインバータ回路を駆動制御する。すなわち、３台の電力変換装置の並列動作による定電力充電動作を実施する。
具体的に、第１〜第３電力変換装置１０＿１〜１０＿３は、各自の出力電力Ｐｏが電力指令値Ｐｒｅｆと一致するように、出力電圧Ｖｏｕｔの上昇に応じて、各自の出力電流Ｉｏ１〜Ｉｏ３を制御する。これにより、バッテリ１００が、一定の充電電力（３［ｋＷ］）で充電される。なお、第１〜第３電力変換装置１０＿１〜１０＿３は、各自が共通の出力電圧Ｖｏｕｔに対して共通の電力指令値Ｐｒｅｆとなるように出力電流を制御するため、出力電流がバランスする。

【0051】

このようにして定電力充電動作が実施されると、充電電力を一定に保ったまま充電が行われ、図１０に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔが時間の経過に伴って上昇していくと共に、充電電流Ｉｏｔが出力電圧Ｖｏｕｔの上昇に伴って下降していく。そして、充電制御装置２０は、定電力充電動作制御処理が終了すると、次に、定電圧充電動作制御処理を実施する（ステップＳ１０４）。
充電制御装置２０は、定電圧充電動作制御処理が開始されると、現在は定電圧充電動作で単独動作している電力変換装置がないため（ステップＳ２００のＮｏ）、メモリ２２から、順番情報及び動作情報を読み出す（ステップＳ２０４）。充電制御装置２０は、動作情報から前回定電圧充電動作を行った電力変換装置を判別し、順番情報から、今回単独動作させる電力変換装置を決定する。ここで、順番情報は、図６に示すように、１回の定電圧充電動作期間Ｔｖを三等分して、最初の期間ｔｖ１を第１電力変換装置１０＿１が、次の期間ｔｖ２を第２電力変換装置１０＿２が、最後の期間ｔｖ３を第３電力変換装置１０＿３が単独動作を担当するように予め設定されている。

【0052】

ここでは、定電圧充電動作期間Ｔｖを三等分したため、設定時間Ｔｓは、「Ｔｓ＝ｔｖ１＝ｔｖ２＝ｔｖ３」となる。また、定電圧充電動作期間Ｔｖは、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔやバッテリ１００から得られる他の情報等から予測して設定する。なお、定電圧充電動作期間Ｔｖが等分できないような場合は、いずれか１台のみ設定時間を短く又は長くする。例えば、「Ｔｓ＝ｔｖ１＝ｔｖ２」として、ｔｖ３は、充電が完了するまでの時間とする。このような場合に、例えば、動作時間の異なる１台に対しても順番にローテーションするように動作順番を設定する構成としてもよい。

【0053】

今回の単独動作は、定電圧充電動作期間Ｔｖの最初の１回目となるため、充電制御装置２０は、第１電力変換装置１０＿１を今回単独動作させる装置に決定する。そして、第１電力変換装置１０＿１に対して、電圧指令値Ｖｒｅｆ（例えば、１００［Ｖ］）及び値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する（ステップＳ２０６）。加えて、第２及び第３電力変換装置１０＿２及び１０＿３に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力する（ステップＳ２０８）。
また、充電制御装置２０は、第１電力変換装置１０＿１の動作時間Ｔｄの計測を開始すると共に、現在の動作情報（ここでは、単独動作中の電力変換装置の識別情報）を、第１電力変換装置１０＿１の識別情報へと更新する。

【0054】

これにより、第１電力変換装置１０＿１は、出力電圧Ｖｏｕｔが、電圧指令値Ｖｒｅｆ（１００［Ｖ］）と一致するように電力変換回路１２のインバータ回路を駆動制御する。
一方、第２及び第３電力変換装置１０＿２及び１０＿３は、値「１」の駆動指令値ｆｄが入力されたことに応じて、ローレベルのゲート駆動信号を電力変換回路１２のインバータ回路の全ての電界効果トランジスタに対して出力して、インバータ回路の駆動を停止する。加えて、ローレベルのゲート駆動信号を出力遮断回路１３に対して出力して、電力変換回路１２とバッテリ１００との電気的接続を遮断する。
以上の駆動制御によって、第１電力変換装置１０＿１が、単独で定電圧充電動作を実施して、バッテリ１００を充電する。

【0055】

これにより、図１０に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保ったままバッテリ１００が充電され、充電電流Ｉｏｔが時間の経過に伴って下降していく。
引き続き、充電制御装置２０は、第１電力変換装置１０＿１の動作時間Ｔｄを監視し（ステップＳ２００のＹｅｓ）、動作時間Ｔｄが、予め設定した設定時間Ｔｓ以上になったか否かを判定する（ステップＳ２０２）。そして、動作時間Ｔｄが設定時間Ｔｓ以上になったと判定すると（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、メモリ２２に記憶された順番情報及び動作情報に基づき、次に単独動作させる電力変換装置を決定する。

【0056】

充電制御装置２０は、読み出した動作情報から、現在、第１電力変換装置１０＿１が単独動作していることが解るため、図６に示す順番情報から、第２電力変換装置１０＿２を単独動作させる装置に決定する。そして、第２電力変換装置１０＿２に対して、電圧指令値Ｖｒｅｆ（例えば、１００［Ｖ］）及び値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する（ステップＳ２０６）。加えて、第１及び第３電力変換装置１０＿１及び１０＿３に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力する（ステップＳ２０８）。
すなわち、充電制御装置２０は、新たに、第１電力変換装置１０＿１に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力し、第３電力変換装置１０＿３に対する、値「１」の駆動指令値ｆｄの出力を継続する。

【0057】

また、充電制御装置２０は、第２電力変換装置１０＿２の動作時間Ｔｄの計測を開始すると共に、現在の動作情報（識別情報）を、第２電力変換装置１０＿２の識別情報へと更新する。
これにより、第２電力変換装置１０＿２は、出力電圧Ｖｏｕｔが、電圧指令値Ｖｒｅｆ（１００［Ｖ］）と一致するように電力変換回路１２のインバータ回路を駆動制御する。
一方、第１電力変換装置１０＿１は、値「１」の駆動指令値ｆｄが入力されたことに応じて、ローレベルのゲート駆動信号を電力変換回路１２のインバータ回路の全ての電界効果トランジスタに対して出力して、インバータ回路の駆動を停止する。加えて、ローレベルのゲート駆動信号を出力遮断回路１３に対して出力して、電力変換回路１２とバッテリ１００との電気的接続を遮断する。また、第３電力変換装置１０＿３は、値「１」の駆動指令値ｆｄが継続して入力されることによって、ローレベルのゲート駆動信号を継続してインバータ回路の全ての電界効果トランジスタ及び出力遮断回路１３に対して出力する。

【0058】

これにより、第２電力変換装置１０＿２によって定電圧充電動作が引き継がれ、引き続き出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保ったまま充電が行われ、充電電流Ｉｏｔが時間の経過に伴って下降していく。
引き続き、充電制御装置２０は、第２電力変換装置１０＿２の動作時間Ｔｄを監視し（ステップＳ２００のＹｅｓ）、動作時間Ｔｄが、予め設定した設定時間Ｔｓ以上になったか否かを判定する（ステップＳ２０２）。そして、動作時間Ｔｄが設定時間Ｔｓ以上になったと判定すると（ステップＳ２０２のＹｅｓ）、充電制御装置２０は、メモリ２２に記憶された順番情報及び動作情報に基づき、次に単独動作させる電力変換装置を決定する。

【0059】

充電制御装置２０は、読み出した動作情報から、現在、第２電力変換装置１０＿２が単独動作していることが解るため、図６に示す順番情報から、第３電力変換装置１０＿３を単独動作させる装置に決定する。
そして、第３電力変換装置１０＿３に対して、電圧指令値Ｖｒｅｆ（１００［Ｖ］）及び値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する（ステップＳ２０６）。加えて、第１及び第２電力変換装置１０＿１及び１０＿２に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力する（ステップＳ２０８）。

【0060】

すなわち、新たに、第２電力変換装置１０＿２に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力し、第１電力変換装置１０＿１に対する値「１」の駆動指令値ｆｄの出力を継続する。
また、充電制御装置２０は、第３電力変換装置１０＿３が、単独動作させる最後の１台であることから、動作時間の計測は行わずに、現在の動作情報を、第３電力変換装置１０＿２の識別情報へと更新する。
これにより、第３電力変換装置１０＿３によって定電圧充電動作が引き継がれ、引き続き出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保ったまま充電が行われ、充電電流Ｉｏｔが時間の経過に伴って下降していく。そして、充電制御装置２０は、定電圧充電制御処理が終了すると（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、充電終了処理を実施する（ステップＳ１０８）。

【0061】

具体的に、充電制御装置２０は、第３電力変換装置１０＿３に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力し、第１及び第２電力変換装置１０＿１及び１０＿２に対する、値「１」の駆動指令値ｆｄの出力を継続する。
以上、第１実施形態のバッテリ充電装置１は、定電流充電動作及び定電力充電動作の実施時は、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎを並列動作させ、定電圧充電動作の実施時は、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのうち１台の電力変換装置を単独動作させることが可能である。

【0062】

これにより、複数台を並列動作させる構成と比較して、定電圧充電動作を実施時の電力損失を低減することが可能であると共に、定電圧充電動作を実施時の出力電流のバランス制御を不要とすることが可能となる。
また、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのそれぞれが、出力電流値Ｉｏが電流指令値Ｉｒｅｆに一致するように充電動作を制御する定電流制御部１１０、出力電力値Ｐｏが電力指令値Ｐｒｅｆに一致するように充電動作を制御する定電力制御部１１１を備える構成とした。

【0063】

これにより、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎは、定電流充電動作及び定電力充電動作の実施時に、各自が他の出力電流値の比較等をすることなく出力電流Ｉｏ１〜Ｉｏｎをバランスすることが可能となる。
加えて、上記したように定電圧充電動作を実施時の出力電流のバランス制御が不要であるため、定電圧充電動作の実施時に出力電流をバランスするための専用の制御回路や専用の制御線を不要とすることが可能となり、コストアップの発生を抑えることが可能となる。

【0064】

また、１回の充電期間における定電圧充電動作の実施期間Ｔｖにおいて、単独動作させる電力変換装置を、予め設定した設定時間Ｔｓが経過する毎に他の電力変換装置へと順番に入れ替えることが可能である。
これにより、特定の電力変換装置にのみ負荷がかかるような事態を回避することが可能となり、装置劣化の不均一による電力損失等の発生を低減することが可能となる。
第１実施形態において、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎが、複数の電力変換部に対応し、充電制御装置２０が、充電制御部に対応する。

【0065】

（第２実施形態）
（構成）
第２実施形態は、定電圧充電動作を実施時に単独動作させる電力変換装置の動作制御内容が上記第１実施形態と異なる。また、第２実施形態では、定電圧充電動作を実施時の電力変換装置の動作時間Ｔｄを計測しないため、充電制御装置２０がタイマ２３を備えていない点も上記第１実施形態と異なる。これら以外の構成は、上記第１実施形態と同様となる。
以下、上記第１実施形態と同様の構成部については同じ符号を付して適宜説明を省略し、異なる部分を詳細に説明する。

【0066】

（充電制御装置２０の構成）
第２実施形態の充電制御装置２０は、図７に示すように、上記第１実施形態の充電制御装置２０からタイマ２３を除去した構成となる。
第２実施形態の充電制御部２１は、充電開始から充電完了（満充電）までの１回の充電期間毎に、定電圧充電動作期間Ｔｖで単独動作させる電力変換装置を、予め設定した順番で他の電力変換装置と交代させる。すなわち、第２実施形態では、１回の充電期間毎における定電圧充電動作期間Ｔｖの全期間を同じ電力変換装置に単独動作させる。

【0067】

なお、交代する順番は、順番情報として、各電力変換装置の識別情報に対応付けて予め設定されており、この順番情報は、メモリ２２に記憶されている。
また、第２実施形態では、定電圧充電動作の実施時は、定電圧充電動作期間Ｔｖ毎に単独動作した電力変換装置の情報を動作履歴情報として、メモリ２２の不揮発性のメモリに記憶する。なお、動作履歴情報は、交代する毎に更新してもよいし、時刻情報を付して過去の情報に追加で記憶するようにしてもよい。なお、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎが一巡するまでは、一度単独動作した電力変換装置が再び選択されないように通し順番が設定されている。

【0068】

第２実施形態のメモリ２２は、充電制御部２１で実行する充電制御処理に必要なプログラム及びデータが記憶されたＲＯＭと、プログラムの実行に必要な各種データを一時記憶する不揮発性のメモリとから構成される。
具体的に、ＲＯＭには、充電動作制御処理のためのプログラム、電流指令値Ｉｒｅｆ、電力指令値Ｐｒｅｆ、電圧指令値Ｖｒｅｆ、順番情報等が記憶される。
また、第２実施形態の不揮発性のメモリには、ＲＯＭに記憶された各種データを読み出して一時記憶すると共に、単独動作させた電力変換装置の情報（動作履歴情報）を記憶する。

【0069】

（定電圧充電動作制御処理）
次に、図８に基づき、第２実施形態の定電圧充電動作制御処理の処理手順を説明する。
充電制御部２１において、定電圧充電動作制御処理が実行されると、図８に示すように、まず、ステップＳ３００に移行する。
ステップＳ３００では、充電制御部２１において、メモリ２２から順番情報及び動作履歴情報を読み出して、ステップＳ３０２に移行する。
ステップＳ３０２では、充電制御部２１において、ステップＳ３００で取得した順番情報及び動作履歴情報に基づき、第１〜第ｎの電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎの中から、単独動作させる電力変換装置を決定する。そして、決定した１台の電力変換装置に対して、電圧指令値Ｖｒｅｆ及び値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する。その後、ステップＳ３０４に移行する。

【0070】

ここで、充電制御部２１は、順番情報で決められた順番における、動作履歴情報の示す電力変換装置の次の順番の電力変換装置を、単独動作させる電力変換装置に決定する。
ステップＳ３０４では、充電制御部２１において、第１〜第ｎの電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのうち、ステップＳ３０２で決定した単独動作させる電力変換装置以外の残りの電力変換装置に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力する。その後、ステップＳ３０６に移行する。
ステップＳ３０６では、充電制御部２１において、メモリ２２に記憶された動作履歴情報を今回単独動作させた電力変換装置の識別情報に更新して、一連の処理を終了し元の処理に復帰する。

【0071】

（動作）
次に、図７〜図８及び図１０を参照しつつ、図９に基づき、第２実施形態のバッテリ充電装置１の動作を説明する。
以下、定電圧充電動作制御処理の動作から説明する。
充電制御装置２０は、定電圧充電動作制御処理が開始されると、メモリ２２から、順番情報及び動作履歴情報を読み出す（ステップＳ３００）。充電制御装置２０は、動作履歴情報から前回定電圧充電動作を行った電力変換装置を認識し、順番情報から、今回単独動作させる電力変換装置を決定する。ここで、順番情報は、図９に示すように、第１電力変換装置１０＿１→第２電力変換装置１０＿２→第３電力変換装置１０＿３の順番に設定されており、第３電力変換装置１０＿３の次は、再び第１電力変換装置１０＿１からの順番となる。

【0072】

ここで、動作履歴情報が、前回単独動作した電力変換装置の識別情報として、第１電力変換装置１０＿１の識別情報を含んでいるとする。この場合、充電制御装置２０は、図９の順番情報から、第２電力変換装置１０＿２を今回単独動作させる装置に決定する。そして、第２電力変換装置１０＿２に対して、電圧指令値Ｖｒｅｆ（例えば、１００［Ｖ］）及び値「０」の駆動指令値ｆｄを出力する（ステップＳ３０２）。加えて、第１及び第３電力変換装置１０＿１及び１０＿３に対して、値「１」の駆動指令値ｆｄを出力する（ステップＳ３０４）。
これにより、第２電力変換装置１０＿２は、出力電圧Ｖｏｕｔが、電圧指令値Ｖｒｅｆ（１００［Ｖ］）と一致するように電力変換回路１２のインバータ回路を駆動制御する。

【0073】

一方、第１及び第３電力変換装置１０＿１及び１０＿３は、値「１」の駆動指令値ｆｄが入力されたことに応じて、ローレベルのゲート駆動信号を電力変換回路１２のインバータ回路の全ての電界効果トランジスタに対して出力して、インバータ回路の駆動を停止する。加えて、ローレベルのゲート駆動信号を出力遮断回路１３に対して出力して、電力変換回路１２とバッテリ１００との電気的接続を遮断する。
以上の駆動制御によって、第２電力変換装置１０＿２が、単独で定電圧充電動作を実施して、バッテリ１００を充電する。

【0074】

これにより、図１０に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔを一定に保ったままバッテリ１００が充電され、充電電流Ｉｏｔが時間の経過に伴って下降していく。そして、充電制御装置２０は、定電圧充電制御処理が終了すると（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、充電終了処理を実施する（ステップＳ１０８）。
以降は、新たな定電圧充電動作が実施される毎に、第３電力変換装置１０＿３→第１電力変換装置１０＿１→第２電力変換装置１０＿２→・・・の順番で単独動作させる電力変換装置を交代し、上記同様の動作制御を実施する。

【0075】

以上、第２実施形態のバッテリ充電装置１は、定電流充電動作及び定電力充電動作の実施時は、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎを並列動作させ、定電圧充電動作の実施時は、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのうち１台の電力変換装置を単独動作させることが可能である。
これにより、複数台を並列動作させる構成と比較して、定電圧充電動作を実施時の電力損失を低減することが可能であると共に、定電圧充電動作を実施時の出力電流のバランス制御を不要とすることが可能となる。

【0076】

また、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎのそれぞれが、出力電流値Ｉｏが電流指令値Ｉｒｅｆに一致するように充電動作を制御する定電流制御部１１０、出力電力値Ｐｏが電力指令値Ｐｒｅｆに一致するように充電動作を制御する定電力制御部１１１を備える構成とした。
これにより、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎは、定電流充電動作及び定電力充電動作の実施時に、各自が他の出力電流値の比較等をすることなく出力電流Ｉｏ１〜Ｉｏｎをバランスすることが可能となる。

【0077】

加えて、上記したように定電圧充電動作を実施時の出力電流のバランス制御が不要であるため、定電圧充電動作の実施時に出力電流をバランスするための専用の制御回路や専用の制御線を不要とすることが可能となり、コストアップの発生を抑えることが可能となる。
また、１回の充電期間毎に、単独動作させる電力変換装置を、他の電力変換装置へと順番に入れ替えることが可能である。
これにより、特定の電力変換装置にのみ負荷がかかるような事態を回避することが可能となり、装置劣化の不均一による電力損失等の発生を低減することが可能となる。
第２実施形態において、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎが、複数の電力変換部に対応し、充電制御装置２０が、充電制御部に対応する。

【0078】

（変形例）
（１）上記第１実施形態では、１回の定電力充電期間Ｔｖにおいて、第１〜第ｎ電力変換装置１０＿１〜１０＿ｎを、予め設定した設定時間Ｔｓ毎に、単独動作させる電力変換装置を、順番に交代する構成とした。また、上記第２実施形態では、定電力充電期間毎に、単独動作させる電力変換装置を、順番に交代する構成とした。これらの構成に限らず、特定の電力変換装置に単独動作をさせる構成、劣化状態に応じて動作時間を代える構成、電力変換装置の台数が多い場合に、複数のグループに分けて、１回の定電力充電期間において、グループ毎に順番に交代する構成とするなど他の構成としてもよい。

【0079】

（２）上記各実施形態では、充電動作として、定電流充電動作、定電力充電動作及び定電圧充電動作の３種類の充電動作を実施する構成としたが、この構成に限らない。例えば、定電流充電動作及び定電圧充電動作の２種類の充電動作を実施する構成や、定電流充電動作の前に、突入電流を防ぐためにソフトスタート充電動作（例えば、比較的小さな定電流で充電する動作）を実施する構成など他の構成としてもよい。
（３）上記各実施形態では、充電対象のバッテリ１００をリチウムイオンバッテリとしたが、この構成に限らず、少なくとも定電流充電動作及び定電圧充電動作を実施して充電を行うことが可能なバッテリであれば、他の種類のバッテリにも本発明を適用可能である。

【0080】

（４）上記各実施形態では、電力変換回路１２とバッテリ１００との電気的接続を遮断するための出力遮断回路１３を備える構成としたが、この構成に限らず、電源と電力変換回路１２との電気的接続を遮断する電源遮断回路を備える構成としてもよい。
（５）上記各実施形態では、電力変換装置の駆動を停止する際に、電力変換回路１２のインバータ回路の駆動を停止すると共に、出力遮断回路１３を遮断する構成としたが、この構成に限らない。例えば、出力遮断回路１３のみを遮断動作させる構成としてもよいし、出力遮断回路１３に加えて電源遮断回路を備えている場合は、出力遮断回路１３と電源遮断回路のみを遮断する構成としてもよい。

【0081】

（６）上記各実施形態では、電力変換装置の駆動を停止する際に、電力変換回路１２のインバータ回路の駆動を停止すると共に、出力遮断回路１３によって、電力変換装置とバッテリ１００との電気的接続を遮断する構成としたが、この構成に限らない。例えば、電力変換回路１２のインバータ回路の駆動を停止するのみの構成として、出力遮断回路１３を不要とする構成としてもよい。
（７）上記各実施形態では、演算制御装置１１がマイコンを含み、プロセッサによってプログラムを実行することで各種演算処理を行う構成としたが、この構成に限らない。例えば、マイコンを含まず、各機能構成部を電子回路で構成するなど、他の構成としてもよい。

【0082】

また、上記実施形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、上記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、上記の説明で用いる図面は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、均等物等は本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0083】

１…バッテリ充電装置、１０＿１〜１０＿ｎ…第１〜第ｎ電力変換装置、１１…演算制御装置、１１ａ…マイクロコンピュータ、１１ｂ…駆動回路、１２…電力変換回路、１３…出力遮断回路、２０…充電制御装置、２１…充電制御部、２２…メモリ、２３…タイマ、１００…バッテリ、ＣＳ１〜ＣＳｎ…電流検出回路、ＣｔＳ…充電電流検出回路、ＶｃＳ…電圧検出回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】