充電器
【課題】 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。
【解決手段】 充電器１は、電力供給線Ｄ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１は、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る。さらに充電器１は、蓄電池が充電器１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Ｄに供給する回生電力を生成する回生動作を行う。
【解決手段】 充電器１は、電力供給線Ｄ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１は、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る。さらに充電器１は、蓄電池が充電器１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Ｄに供給する回生電力を生成する回生動作を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１３５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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
【図２】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３】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
【図４】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５】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６】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
【図７】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
【図８】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９】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１０】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１１】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
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
＜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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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）。
【００３１】
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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）。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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）。
【００５０】
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。
【００５１】
＜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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
＜＜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。
【００８７】
［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。
【００８８】
［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。
【００８９】
［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。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
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。
【符号の説明】
【００９１】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１３５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】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
【図２】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３】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
【図４】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５】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６】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
【図７】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
【図８】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９】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１０】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１１】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
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
＜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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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）。
【００３１】
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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）。
【００４１】
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）。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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）。
【００５０】
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。
【００５１】
＜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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
＜＜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。
【００８７】
［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。
【００８８】
［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。
【００８９】
［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。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
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。
【符号の説明】
【００９１】
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
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２４４８６８（Ｐ２０１２−２４４８６８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１５５６２（Ｐ２０１１−１１５５６２）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【特許番号】特許第５０６９３６３号（Ｐ５０６９３６３）
【特許公報発行日】平成２４年１１月７日（２０１２．１１．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【特許番号】特許第５０６９３６３号（Ｐ５０６９３６３）
【特許公報発行日】平成２４年１１月７日（２０１２．１１．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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