特開 2022-39050 給電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022039050

(43)【公開日】2022-03-10

(54)【発明の名称】給電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20220303BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020143842

(22)【出願日】2020-08-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】中村 浩史

(72)【発明者】

【氏名】ゴー・テックチャン

(72)【発明者】

【氏名】戸村 修二

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA04

5G503BB01

5G503BB02

5G503BB03

5G503CA08

5G503CA11

5G503FA06

(57)【要約】

【課題】構成を簡素化できる給電装置を提供する。
【解決手段】給電装置１２は、系統端子２０と、負荷端子２２と、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５と、電源用蓄電装置２６と、ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御する制御部２９と、を備え、ＡＣ／ＤＣ変換回路は、１次側回路３１と、１次側巻線３３と、２次側巻線３４と、を含むトランス３２と、第１レグ配線４１と、第１上アームスイッチング素子４３と、第１下アームスイッチング素子４４と、第２レグ配線４２と、第２上アームスイッチング素子４５と、第２下アームスイッチング素子４６と、を有する２次側回路４０と、電源用蓄電装置と負荷端子とを接続する第１接続線５１と、２次側巻線の中間タップ３７と第１接続線とを接続する第２接続線５２と、第２接続線上のコイル５３と、２次側回路と第２接続線とに接続された第１中間コンデンサ５４と、２次側回路と第２接続線とに接続された第２中間コンデンサ５５と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

系統電力を出力する系統電源との接続に用いられる系統端子と、
負荷との接続に用いられる負荷端子と、
前記系統端子に入力される前記系統電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路に接続される電源用蓄電装置と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御する制御部と、
を備え、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路は、
前記系統端子に接続される１次側回路と、
前記１次側回路に接続される１次側巻線と、第１端、第２端及び中間タップを有する２次側巻線と、を含むトランスと、
前記２次側巻線の前記第１端に接続された第１レグ配線と、当該第１レグ配線によって互いに直列に接続された第１上アームスイッチング素子及び第１下アームスイッチング素子と、前記２次側巻線の前記第２端に接続された第２レグ配線と、前記第２レグ配線によって互いに直列に接続された第２上アームスイッチング素子及び第２下アームスイッチング素子と、を有する２次側回路と、
前記電源用蓄電装置と前記負荷とが直列に接続されるように、前記電源用蓄電装置と前記負荷端子とを接続する第１接続線と、
前記中間タップと前記第１接続線とを接続する第２接続線と、
前記第２接続線上に設けられるコイルと、
前記２次側回路と前記第２接続線とに接続された第１中間コンデンサと、
前記２次側回路と前記第２接続線とに接続され、前記第１中間コンデンサと直列に接続された第２中間コンデンサと、
を有する給電装置。

【請求項2】

前記給電装置は、前記負荷としての対象蓄電装置を充電する装置である請求項１に記載の給電装置。

【請求項3】

前記ＡＣ／ＤＣ変換回路と前記電源用蓄電装置との接続を切断する電源用リレーを備える請求項１又は請求項２に記載の給電装置。

【請求項4】

前記ＡＣ／ＤＣ変換回路と前記負荷端子との接続を切断する負荷用リレーを備える請求項１から請求項３の何れか一項に記載の給電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、系統電源に接続される給電装置の一例である電力変換設備が記載されている。この電力変換設備は、系統電源からの電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、コンバータを介して電源用蓄電装置の一例である電力源、又は、負荷の一例であるメインバッテリに供給する。電力変換設備は、コンバータを介して電力源から負荷に電力を供給することがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１２／１２７６７３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載される給電装置では、電源用蓄電装置を用いて負荷に給電するために、電力供給電源用蓄電装置用のコンバータと、負荷用のコンバータとが必要である。そのため、給電装置の構成が複雑であった。

【0005】

本発明の目的は、構成を簡素化できる給電装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する給電装置は、系統電力を出力する系統電源との接続に用いられる系統端子と、負荷との接続に用いられる負荷端子と、前記系統端子に入力される前記系統電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路と、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路に接続される電源用蓄電装置と、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路を制御する制御部と、を備え、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路は、前記系統端子に接続される１次側回路と、前記１次側回路に接続される１次側巻線と、第１端、第２端及び中間タップを有する２次側巻線と、を含むトランスと、前記２次側巻線の前記第１端に接続された第１レグ配線と、当該第１レグ配線によって互いに直列に接続された第１上アームスイッチング素子及び第１下アームスイッチング素子と、前記２次側巻線の前記第２端に接続された第２レグ配線と、前記第２レグ配線によって互いに直列に接続された第２上アームスイッチング素子及び第２下アームスイッチング素子と、を有する２次側回路と、前記電源用蓄電装置と前記負荷とが直列に接続されるように、前記電源用蓄電装置と前記負荷端子とを接続する第１接続線と、前記中間タップと前記第１接続線とを接続する第２接続線と、前記第２接続線上に設けられるコイルと、前記２次側回路と前記第２接続線とに接続された第１中間コンデンサと、前記２次側回路と前記第２接続線とに接続され、前記第１中間コンデンサと直列に接続された第２中間コンデンサと、を有する給電装置。

【0007】

負荷が、負荷端子に接続されることによって、電源用蓄電装置と直列に接続される。上記構成によれば、電源用蓄電装置用のコンバータと負荷用のコンバータとを設けることなく、各スイッチング素子を制御することによって、電源用蓄電装置を用いて負荷に給電できる。したがって、給電装置の構成を簡素化できる。

【0008】

上記給電装置は、前記負荷としての対象蓄電装置を充電する装置であってもよい。
上記構成によれば、電源用蓄電装置を用いて対象蓄電装置を充電できる。
上記給電装置は、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路と前記電源用蓄電装置との接続を切断する電源用リレーを備えてもよい。

【0009】

上記構成によれば、ＡＣ／ＤＣ変換回路と電源用蓄電装置との接続を電源用リレーが切断した状態で各スイッチング素子を制御することによって、電源用蓄電装置への給電を行うことなく、系統電源を用いて負荷に給電できる。

【0010】

上記給電装置は、前記ＡＣ／ＤＣ変換回路と前記負荷端子との接続を切断する負荷用リレーを備えてもよい。
上記構成によれば、負荷端子に負荷が接続されている場合でも、ＡＣ／ＤＣ変換回路と負荷端子との接続を負荷用リレーが切断することによって、ＡＣ／ＤＣ変換回路と負荷との接続が切断される。そのため、各スイッチング素子を制御することによって、負荷端子に負荷が接続されている状況において、負荷への給電を行うことなく、系統電源を用いて電源用蓄電装置を充電できる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、給電装置の構成を簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】給電装置を備える電源システムを示す回路図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、給電装置の一実施形態について図を参照しながら説明する。本実施形態の給電装置は、電源システムを構成する装置である。
図１に示すように、電源システム１０は、系統電源１１と、給電装置１２とを備える。電源システム１０は、車両１３に設けられた車両用蓄電装置１４に電力を供給するためのシステムである。

【0014】

系統電源１１は、例えば、３相の系統電力を出力する電源であるが、単相の系統電力を出力する電源でもよい。系統電源１１が供給可能な系統電力の最大値は、電力会社との契約内容又は他の電力システムの使用状況などに応じて変動する。

【0015】

車両用蓄電装置１４は、例えば、二次電池、電気二重層キャパシタなどである。本実施形態では、車両用蓄電装置１４は、負荷の一例であり、対象蓄電装置の一例でもある。
車両用蓄電装置１４の電圧である負荷電圧Ｖｒは、車両用蓄電装置１４の種類、ＳＯＣなどに応じて変動する。例えば、車両用蓄電装置１４がリチウムイオン電池である場合と鉛蓄電池である場合とで、負荷電圧Ｖｒは異なる。負荷電圧Ｖｒは、車両用蓄電装置１４のＳＯＣが高くなるほど、高くなる。車両用蓄電装置１４は、該車両用蓄電装置１４を充電するために必要な電圧の直流電力が入力されることによって充電される。車両用蓄電装置１４を充電するために必要な電圧は、例えば負荷電圧Ｖｒよりも高い。

【0016】

給電装置１２は、負荷に給電する装置である。本実施形態では、給電装置１２は、負荷としての対象蓄電装置を充電する。
給電装置１２は、系統電源１１との接続に用いられる系統端子２０を備える。系統電源１１が系統端子２０に接続されることによって、系統電力が給電装置１２に入力される。

【0017】

本実施形態では、給電装置１２は、３相の系統電力を出力する系統電源１１に対応するために、系統端子２０を３つ備える。給電装置１２は、単相の系統電力を出力する系統電源１１に対応する場合、系統端子２０を２つ備える。

【0018】

給電装置１２は、車両１３との接続に用いられるインレット２１を備える。インレット２１に車両１３が接続されることによって、給電装置１２と車両用蓄電装置１４とが電気的に接続される。

【0019】

インレット２１は、車両用蓄電装置１４との接続に用いられる負荷端子２２を有する。すなわち、給電装置１２は、負荷端子２２を備える。負荷端子２２は、給電装置１２と車両用蓄電装置１４とを電気的に接続するための端子である。

【0020】

負荷端子２２は、正極負荷端子２３と負極負荷端子２４とを含む。正極負荷端子２３は、車両用蓄電装置１４の正極端子に接続される。負極負荷端子２４は、車両用蓄電装置１４の負極端子に接続される。正極負荷端子２３と負極負荷端子２４とが車両用蓄電装置１４に接続されることによって、給電装置１２と車両用蓄電装置１４との間で電力の授受が可能となる。

【0021】

給電装置１２は、系統端子２０に入力される系統電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路２５を備える。ＡＣ／ＤＣ変換回路２５は、例えば、系統電力を昇圧しつつ整流することによって、系統電力を直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換回路２５については、後述する。

【0022】

給電装置１２は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５に接続される電源用蓄電装置２６を備える。電源用蓄電装置２６は、例えば、二次電池、電気二重層キャパシタなどである。電源用蓄電装置２６の電圧である電源電圧Ｖｐは、電源用蓄電装置２６のＳＯＣに応じて変動する。例えば、電源電圧Ｖｐは、電源用蓄電装置２６のＳＯＣが高くなるほど、高くなる。電源用蓄電装置２６は、該電源用蓄電装置２６を充電するために必要な電圧の直流電力が入力されることによって充電される。電源用蓄電装置２６を充電するために必要な電圧は、例えば電源電圧Ｖｐよりも高い。

【0023】

本実施形態では、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とは、同じ種類の蓄電装置であるが、異なる種類の蓄電装置でもよい。本実施形態では、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とは、公称電圧が同じリチウムイオン電池である。このため、本実施形態では、電源電圧Ｖｐは、車両用蓄電装置１４のＳＯＣと電源用蓄電装置２６のＳＯＣとに応じて、負荷電圧Ｖｒよりも高くなったり低くなったりする。

【0024】

給電装置１２は、電源用蓄電装置２６の電圧である電源電圧Ｖｐを検出する電源電圧センサ２７を備える。電源電圧センサ２７は、電源用蓄電装置２６と並列に接続される。
給電装置１２は、車両用蓄電装置１４の電圧である負荷電圧Ｖｒを検出する負荷電圧センサ２８を備える。負荷電圧センサ２８は、負荷端子２２に接続される車両用蓄電装置１４と並列に接続される。

【0025】

給電装置１２は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５を制御する制御部２９を備える。制御部２９は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５を制御することによって、給電装置１２による給電を制御する。制御部２９は、電源電圧センサ２７と負荷電圧センサ２８とに接続され、電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとを取得する。

【0026】

制御部２９は、α：コンピュータプログラムに従って各種処理を実行する１つ以上のプロセッサ、β：各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路等の１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは、γ：それらの組み合わせ、を含む回路として構成される。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる媒体を含む。

【0027】

次に、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５について説明する。
ＡＣ／ＤＣ変換回路２５は、系統端子２０に接続される１次側回路３１を有する。１次側回路３１は、系統端子２０から入力される系統電力を交流電力に電力変換するいわゆるＡＣ／ＡＣ変換を行う。１次側回路３１は、例えば、マトリックスコンバータであるが、これに限定されない。１次側回路３１は、制御部２９によって制御される。制御部２９は、１次側回路３１による電力変換を制御する。

【0028】

ＡＣ／ＤＣ変換回路２５は、トランス３２を有する。トランス３２は、１次側回路３１に接続される１次側巻線３３と、２次側巻線３４とを含む。２次側巻線３４は、第１端３５と、第２端３６と、中間タップ３７とを有する。トランス３２は、例えば、１次側回路３１で変換された交流電力を昇圧する。

【0029】

ＡＣ／ＤＣ変換回路２５は、２次側巻線３４に接続される２次側回路４０を有する。２次側回路４０は、第１レグ配線４１と、第２レグ配線４２と、第１上アームスイッチング素子４３と、第１下アームスイッチング素子４４と、第２上アームスイッチング素子４５と、第２下アームスイッチング素子４６とを有する。本実施形態の２次側回路４０は、さらに、上アーム配線４７と、下アーム配線４８とを有する。

【0030】

第１レグ配線４１は、第１端３５に接続される。第１レグ配線４１は、第１上アームスイッチング素子４３と第１下アームスイッチング素子４４とを直列に接続する。
第２レグ配線４２は、第２端３６に接続される。第２レグ配線４２は、第２上アームスイッチング素子４５と第２下アームスイッチング素子４６とを直列に接続する。

【0031】

各スイッチング素子４３、４４、４５、４６は、例えば、ＭＯＳＦＥＴであり、ボディダイオードを有する。各スイッチング素子４３、４４、４５、４６は、ＭＯＳＦＥＴに限らず、ＩＧＢＴでもよい。各スイッチング素子４３、４４、４５、４６は、制御部２９によって制御される。制御部２９は、各スイッチング素子４３、４４、４５、４６のデューティ比を制御する。

【0032】

上アーム配線４７は、第１上アームスイッチング素子４３と、第２上アームスイッチング素子４５と、電源用蓄電装置２６とに接続される。詳しくは、上アーム配線４７は、電源用蓄電装置２６の正極端子に接続される。

【0033】

下アーム配線４８は、第１下アームスイッチング素子４４と、第２下アームスイッチング素子４６と、負荷端子２２とに接続される。詳しくは、下アーム配線４８は、負荷端子２２の負極負荷端子２４に接続される。

【0034】

ＡＣ／ＤＣ変換回路２５は、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とが直列に接続されるように、電源用蓄電装置２６と負荷端子２２とを接続する第１接続線５１を有する。詳しくは、第１接続線５１は、電源用蓄電装置２６の負極端子と、負荷端子２２の正極負荷端子２３とに接続される。

【0035】

ＡＣ／ＤＣ変換回路２５は、中間タップ３７と第１接続線５１とを接続する第２接続線５２を有する。
ＡＣ／ＤＣ変換回路２５は、第２接続線５２上に設けられるコイル５３を有する。

【0036】

ＡＣ／ＤＣ変換回路２５は、２次側回路４０と第２接続線５２とに接続される第１中間コンデンサ５４を有する。詳しくは、第１中間コンデンサ５４は、上アーム配線４７と第２接続線５２とに接続される。第１中間コンデンサ５４は、第２接続線５２に対し、第１接続線５１と第２接続線５２との接続点と、コイル５３との間に接続される。

【0037】

第１中間コンデンサ５４には、電源用蓄電装置２６を充電するために必要な電圧の直流電力が入力される。この場合、第１中間コンデンサ５４によって、この直流電力に含まれるノイズが低減され、その電圧が安定化される。すなわち、第１中間コンデンサ５４は、電源用蓄電装置２６を充電するために必要な電圧を維持するためのコンデンサであり、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５からの出力電圧が変動することを抑制するコンデンサである。

【0038】

ＡＣ／ＤＣ変換回路２５は、２次側回路４０と第２接続線５２とに接続される第２中間コンデンサ５５を有する。詳しくは、第２中間コンデンサ５５は、下アーム配線４８と第２接続線５２とに接続される。第２中間コンデンサ５５は、第２接続線５２に対し、第１接続線５１と第２接続線５２との接続点と、コイル５３との間に接続される。第２中間コンデンサ５５は、第１中間コンデンサ５４と直列に接続される。

【0039】

第２中間コンデンサ５５には、車両用蓄電装置１４を充電するために必要な電圧の直流電力が入力される。この場合、第２中間コンデンサ５５によって、この直流電力に含まれるノイズが低減され、その電圧が安定化される。すなわち、第２中間コンデンサ５５は、車両用蓄電装置１４を充電するために必要な電圧を維持するためのコンデンサであり、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５からの出力電圧が変動することを抑制するコンデンサである。

【0040】

電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とを１つの蓄電装置とみなし、第１中間コンデンサ５４と第２中間コンデンサ５５とを１つの中間コンデンサとみなすと、第１中間コンデンサ５４と第２中間コンデンサ５５とには、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とを同時に充電するために必要な直流電力が入力される。この場合、第１中間コンデンサ５４と第２中間コンデンサ５５とによって、この直流電力に含まれるノイズが低減され、その電圧が安定化される。第１中間コンデンサ５４と第２中間コンデンサ５５とは、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とを同時に充電するために必要な電圧を維持するためのコンデンサであり、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５からの出力電圧が変動することを抑制するためのコンデンサであるといえる。

【0041】

電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とを同時に充電するために必要な電圧は、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とが直列に接続された直列接続体を充電するために必要な電圧である。直列接続体を充電するために必要な電圧は、直列接続体の電圧よりも高い電圧である。直列接続体の電圧は、電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとを合算した電圧である。そのため、本実施形態では、直列接続体の電圧を、合算電圧Ｖｍという。合算電圧Ｖｍは、電源電圧Ｖｐよりも高い電圧であり、負荷電圧Ｖｒよりも高い電圧である。

【0042】

ＡＣ／ＤＣ変換回路２５は、各スイッチング素子４３、４４、４５、４６を制御することにより、電源用蓄電装置２６の充電に必要な電圧の直流電力を出力したり、車両用蓄電装置１４の充電に必要な電圧の直流電力を出力したり、直列接続体の充電に必要な電圧の直流電力を出力したりする。

【0043】

次に、給電装置１２の動作について、２次側回路４０に注目しながら説明する。
制御部２９は、各スイッチング素子４３、４４、４５、４６を制御することによって、電源用蓄電装置２６に給電、又は、車両用蓄電装置１４に給電、又は、その双方に給電する。制御部２９は、各スイッチング素子４３、４４、４５、４６のデューティ比を制御することによって、電力変換を行う。

【0044】

まず、車両用蓄電装置１４が負荷端子２２に接続されていない場合について考える。
制御部２９は、各スイッチング素子４３、４４、４５、４６を制御することによって、系統電源１１を用いて電源用蓄電装置２６を充電できる。例えば、制御部２９は、第１下アームスイッチング素子４４と第２下アームスイッチング素子４６とをＯＦＦさせた状態で、第１上アームスイッチング素子４３と第２上アームスイッチング素子４５とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることによって、系統電力を電源用蓄電装置２６の充電に必要な電圧の直流電力に変換し、その直流電力を電源用蓄電装置２６に出力する。これにより、電源用蓄電装置２６が充電される。この場合では、制御部２９は、２次側回路４０のうち上アームを駆動させる。

【0045】

次に、車両用蓄電装置１４が負荷端子２２に接続されている場合について考える。
制御部２９は、各スイッチング素子４３、４４、４５、４６を制御することによって、電源用蓄電装置２６を用いて車両用蓄電装置１４を充電できる。例えば、制御部２９は、両下アームスイッチング素子４４、４６をＯＦＦさせた状態で、両上アームスイッチング素子４３、４５を交互にＯＮ／ＯＦＦさせることによって、電源電圧Ｖｐの直流電力を車両用蓄電装置１４の充電に必要な電圧の直流電力に変換し、その直流電力を車両用蓄電装置１４に出力する。これにより、車両用蓄電装置１４が充電される。この場合では、２次側巻線３４において第１端３５と中間タップ３７との間となる部分と、２次側巻線３４において第２端３６と中間タップ３７との間となる部分とは、コイル５３に直列に接続されたコイルとして機能する。制御部２９は、２次側回路４０のうち上アームを駆動させる。

【0046】

制御部２９は、各スイッチング素子４３、４４、４５、４６を制御することによって、系統電源１１を用いて電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４との双方を同時に充電できる。制御部２９は、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とを１つの蓄電装置、すなわち電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４との直列接続体とみなして充電を行う。例えば、制御部２９は、第１上アームスイッチング素子４３及び第２下アームスイッチング素子４６と、第１下アームスイッチング素子４４及び第２上アームスイッチング素子４５とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることによって、系統電力を電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４との直列接続体の充電に必要な電圧の直流電力に変換し、その直流電力を直列接続体に出力する。これにより、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とが同時に充電される。この場合では、制御部２９は、２次側回路４０のうち上アームと下アームとを駆動させる。

【0047】

本実施形態では、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とが、公称電圧が同じである同種の電池である。そのため、電源用蓄電装置２６の電圧である電源電圧Ｖｐと車両用蓄電装置１４の電圧である負荷電圧Ｖｒとを一致させた後に、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４との双方を同時に充電すると、給電装置１２の変換効率がよい。本実施形態では、電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとが一致する場合、合算電圧Ｖｍは、電源電圧Ｖｐのおよそ倍となる電圧であり、負荷電圧Ｖｒのおよそ倍となる電圧である。

【0048】

本実施形態では、電源用蓄電装置２６の電圧である電源電圧Ｖｐが車両用蓄電装置１４の電圧である負荷電圧Ｖｒよりも高い場合、制御部２９は、まず、電源用蓄電装置２６を用いて車両用蓄電装置１４を充電する。この場合、両上アームスイッチング素子４３、４５とコイル５３と第２中間コンデンサ５５とによって降圧回路が構成されているといえる。その後、電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとが一致した段階で、制御部２９は、系統電源１１を用いて電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とを同時に充電する。この場合では、制御部２９は、２次側回路４０のうち上アームを駆動させた後に、上アームと下アームとを駆動させる。

【0049】

本実施形態では、電源用蓄電装置２６の電圧である電源電圧Ｖｐが車両用蓄電装置１４の電圧である負荷電圧Ｖｒよりも低い場合、制御部２９は、系統電源１１を用いて電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とを同時に充電する。この場合では、制御部２９は、２次側回路４０のうち上アームと下アームとを駆動させる。

【0050】

次に、上述した実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）本実施形態の給電装置１２によれば、負荷である車両用蓄電装置１４が、負荷端子２２に接続されることによって、電源用蓄電装置２６と直列に接続される。給電装置１２は、電源用蓄電装置用のコンバータと負荷用のコンバータとを設けることなく、各スイッチング素子４３、４４、４５、４６を制御することによって、電源用蓄電装置２６を用いて車両用蓄電装置１４に給電できる。具体的には、例えば、制御部２９は、第１下アームスイッチング素子４４と第２下アームスイッチング素子４６とをＯＦＦさせた状態で、第１上アームスイッチング素子４３と第２上アームスイッチング素子４５とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることによって、電源用蓄電装置２６を用いて車両用蓄電装置１４に給電できる。したがって、給電装置１２の構成を簡素化できる。また、コンバータを介することなく電源用蓄電装置２６を用いて車両用蓄電装置１４に給電できるため、コンバータの電力変換に伴う損失が発生しない。したがって、変換効率が向上する。

【0051】

（２）給電装置１２は、負荷としての対象蓄電装置の一例である車両用蓄電装置１４を充電する装置である。これによれば、電源用蓄電装置２６を用いて車両用蓄電装置１４を充電できる。すなわち、本実施形態の給電装置１２は、車両用の給電装置として好適に採用できる。

【0052】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○図１に示すように、給電装置１２は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５と電源用蓄電装置２６との接続を切断する電源用リレー６１を備えてもよい。電源用リレー６１は、例えば、第１接続線５１上に設けられるが、これに限らない。この変更例では、電源用リレー６１は、第１接続線５１上において、第１接続線５１と第２接続線５２との接続点と、電源用蓄電装置２６の負極端子との間に設けられる。電源用リレー６１は、制御部２９に制御されることによってＯＮ／ＯＦＦされる。

【0053】

制御部２９は、電源用リレー６１によってＡＣ／ＤＣ変換回路２５と電源用蓄電装置２６との接続を切断することによって、電源用蓄電装置２６を充電することなく、系統電源１１を用いて車両用蓄電装置１４を充電できる。例えば、制御部２９は、第１上アームスイッチング素子４３と第２上アームスイッチング素子４５とをＯＦＦさせた状態で、第１下アームスイッチング素子４４及び第２下アームスイッチング素子４６とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせることによって、系統電力を車両用蓄電装置１４の充電に必要な電圧の直流電力に変換し、その直流電力を車両用蓄電装置１４に出力する。この場合では、制御部２９は、２次側回路４０のうち下アームを駆動させる。これにより、車両用蓄電装置１４が充電される。

【0054】

例えば、制御部２９は、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とを同時に充電する場合と同様に各スイッチング素子４３、４４、４５、４６をＯＮ／ＯＦＦさせることによって、系統電力を車両用蓄電装置１４の充電に必要な電圧の直流電力に変換し、その直流電力を車両用蓄電装置１４に出力する。この場合では、第１端３５と第２端３６との間の電圧が直列接続体の充電に必要な電圧となり、第１端３５と中間タップ３７との間の電圧、及び、第２端３６と中間タップ３７との間の電圧が直列接続体の充電に必要な電圧の半分の電圧となる。これにより、車両用蓄電装置１４が充電される。

【0055】

この変更例によれば、以下の効果が得られる。
（３）ＡＣ／ＤＣ変換回路２５と電源用蓄電装置２６との接続を電源用リレー６１が切断した状態で、各スイッチング素子４３、４４、４５、４６を制御することによって、電源用蓄電装置２６を充電することなく、系統電源１１を用いて車両用蓄電装置１４に給電できる。

【0056】

○図１に示すように、給電装置１２は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５と負荷端子２２との接続を切断する負荷用リレー６２を備えてもよい。負荷用リレー６２は、例えば、第１接続線５１上に設けられるが、これに限らない。この変更例では、負荷用リレー６２は、第１接続線５１上において、第１接続線５１と第２接続線５２との接続点と、負荷端子２２の正極負荷端子２３との間に設けられる。負荷用リレー６２は、制御部２９に制御されることによって、ＯＮ／ＯＦＦする。

【0057】

制御部２９は、負荷用リレー６２によってＡＣ／ＤＣ変換回路２５と負荷端子２２との間を切断することによって、負荷端子２２に車両用蓄電装置１４が接続されている場合でも、系統電源１１を用いて電源用蓄電装置２６を充電できる。給電装置１２において、負荷用リレー６２がＡＣ／ＤＣ変換回路２５と負荷端子２２との接続を切断している状態は、負荷端子２２に負荷が接続されていない状態と同じである。そのため、制御部２９は、負荷端子２２に車両用蓄電装置１４が接続されていない場合と同様に各スイッチング素子４３、４４、４５、４６を制御することによって、系統電源１１を用いて電源用蓄電装置２６を充電できる。

【0058】

この変更例では、電源電圧Ｖｐが負荷電圧Ｖｒよりも低い場合でも、系統電源１１を用いて電源用蓄電装置２６を充電することによって、電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとを一致させることができる。そのため、電源電圧Ｖｐが負荷電圧Ｖｒよりも低い場合でも、電源電圧Ｖｐと負荷電圧Ｖｒとを一致させた後に、電源用蓄電装置２６と車両用蓄電装置１４とを同時に充電できる。

【0059】

この変更例によれば、以下の効果が得られる。
（４）負荷端子２２に負荷である車両用蓄電装置１４が接続されている場合でも、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５と負荷端子２２との接続を負荷用リレー６２が切断することによって、ＡＣ／ＤＣ変換回路２５と車両用蓄電装置１４との接続が切断される。そのため、各スイッチング素子４３、４４、４５、４６を制御することによって、車両用蓄電装置１４への給電を行うことなく、系統電源１１を用いて選択的に電源用蓄電装置２６に充電できる。

【0060】

〇対象蓄電装置は、車両用蓄電装置１４に限らない。負荷端子２２には、車両１３に搭載される車両用蓄電装置１４に限らず、その他の蓄電装置が接続されてよい。
〇負荷は、蓄電装置に限らない。負荷端子２２には、蓄電装置に限らず、負荷として電力を要求する要素が接続されてよい。

【0061】

以下に、上述した実施形態及び変更例から把握される技術的思想及びその作用効果を記載する。
（Ａ）制御部は、負荷端子に負荷が接続されていない場合に、第１下アームスイッチング素子と第２下アームスイッチング素子とをＯＦＦさせた状態で、第１上アームスイッチング素子と第２上アームスイッチング素子とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせる。これによれば、系統電源を用いて電源用蓄電装置に給電できる。

【0062】

（Ｂ）制御部は、負荷端子に負荷が接続されている場合に、第１上アームスイッチング素子及び第２下アームスイッチング素子と、第１下アームスイッチング素子及び前記第２上アームスイッチング素子とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせる。これによれば、系統電源を用いて電源用蓄電装置と負荷とに同時に給電できる。

【0063】

（Ｃ）制御部は、負荷端子に負荷が接続されている場合に、第１下アームスイッチング素子と第２下アームスイッチング素子とをＯＦＦさせた状態で、第１上アームスイッチング素子と第２上アームスイッチング素子とを交互にＯＮ／ＯＦＦさせる。これによれば、電源用蓄電装置を用いて負荷に給電できる。

【符号の説明】

【0064】

１０…電源システム、１１…系統電源、１２…給電装置、１３…車両、１４…負荷の一例及び対象蓄電装置の一例である車両用蓄電装置、２０…系統端子、２１…インレット、２２…負荷端子、２３…正極負荷端子、２４…負極負荷端子、２５…ＡＣ／ＤＣ変換回路、２６…電源用蓄電装置、２７…電源電圧センサ、２８…負荷電圧センサ、２９…制御部、３１…１次側回路、３２…トランス、３３…１次側巻線、３４…２次側巻線、３５…第１端、３６…第２端、３７…中間タップ、４０…２次側回路、４１…第１レグ配線、４２…第２レグ配線、４３…スイッチング素子、４３…第１上アームスイッチング素子、４４…スイッチング素子、４４…第１下アームスイッチング素子、４５…スイッチング素子、４５…第２上アームスイッチング素子、４６…スイッチング素子、４６…第２下アームスイッチング素子、４７…上アーム配線、４８…下アーム配線、５１…第１接続線、５２…第２接続線、５３…コイル、５４…第１中間コンデンサ、５５…第２中間コンデンサ、６１…電源用リレー、６２…負荷用リレー。

【図1】