JP7757996B2 - 充電回路 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、電源とバッテリの間に接続され、電源の電力でバッテリを充電する際に用いる充電回路に関する。

電気自動車の普及に伴い、充電ステーションの数も増加している。古い充電ステーションは低電圧の電力を供給することしかできないが、新しい充電ステーションは高電圧の電力を供給することができる。「低電圧」の一例は３００－６００ボルトであり、「高電圧」の一例は６００－１２００ボルトである。なお、「低電圧」／「高電圧」との用語は、２個の電源の出力電圧の違いを相対的に表すものであり、本明細書が開示する技術はこれらの電圧に限定されるものではない。

電気自動車は、２種類の電源（低電圧の電源と高電圧の電源）のいずれからでも充電できることが望ましい。特許文献１、２に、２種類の電源に対応した充電回路が開示されている。特許文献１、２の充電回路は、電気自動車（またはハイブリッド車）に搭載される。電気自動車（またはハイブリッド車）は２個のバッテリを搭載している。充電回路は、低電圧電源と高電圧電源のいずれでも２個のバッテリを充電することができる。低電圧電源を用いる場合、充電回路は２個のバッテリを並列に接続する。高電圧電源を用いる場合、充電回路は２個のバッテリを直列に接続する。

特開２０１９－０４７６７７号公報 米国特許第１１３３６１０１号公報

本明細書は、１個の電源で２個のバッテリを充電することのできる充電回路を提供する。特に、２個のバッテリを充電するのに要する時間を短縮することのできる充電回路を提供する。なお、本明細書は、さらに、充電のときに用いることができるとともにバッテリから電気デバイスへの給電にも用いることができる回路も提供する。

本明細書が開示する充電回路は、電源と、２個のバッテリの間に接続される。充電回路は、高電圧端子、中電圧端子、低電圧端子、第１／第２／第３／第４コンデンサ、コイル、第１／第２／第３スイッチ、コントローラを備える。高電圧端子には第１バッテリの正極が接続される。中電圧端子には第１バッテリの負極と第２バッテリの正極が接続される。低電圧端子には第２バッテリの負極が接続される。第１コンデンサは、高電圧端子と中電圧端子の間に接続されている。第２コンデンサは、中電圧端子と低電圧端子の間に接続されている。コイルと第３コンデンサは直列に接続されている。コイルと第３コンデンサの直列接続回路を以下では単に直列回路と称する。第４コンデンサは、電源と並列に接続されている。第１スイッチは、直列回路を高電圧端子と中電圧端子の間に接続する。第２スイッチは、直列回路を中電圧端子と低電圧端子の間に接続する。第３スイッチは直列回路を電源および第４コンデンサに接続する。コントローラは、第１スイッチと第２スイッチと第３スイッチを制御する。コントローラは、次の３つのモードを切り替えることができる。第１モード：第１スイッチを閉じ、第２スイッチと第３スイッチを開く。第２モード：第２スイッチを閉じ、第１スイッチと第３スイッチを開く。第３モード：第３スイッチを閉じ、第１スイッチと第２スイッチを開く。コントローラは、第３モード、第１モード、第３モード、第２モードの順でモードを繰り返すように第１／第２／第３スイッチを制御する。

第１コンデンサの電圧は第１バッテリの電圧に等しくなり、第２コンデンサの電圧は第２バッテリの電圧に等しくなり、第４コンデンサの電圧は、電源の電圧と等しくなる。第３モードのとき、第４コンデンサと第３コンデンサが接続され、第４コンデンサから第３コンデンサへ電流が流れる。コントローラが第３モードから第１モードに切り替えると、第３コンデンサと第１コンデンサが接続され、第３コンデンサから第１コンデンサへ電流が流れる。その結果、第１コンデンサと第２コンデンサの合計電圧が上昇し、第１コンデンサと第２コンデンサから第１バッテリと第２バッテリに向かって電流が流れる。すなわち、第１バッテリと第２バッテリが充電される。なお、第１コンデンサは、第１バッテリへ流れ込む電流の脈動を抑え、第１バッテリの両端電圧を安定させる役割を担う。

コントローラが第１モードから第３モードに切り替えると、直列回路に再び電気エネルギが蓄えられる。

コントローラが第３モードから第２モードに切り替えると、第３コンデンサと第２コンデンサが接続され、第３コンデンサから第２コンデンサへ電流が流れる。その結果、第１コンデンサと第２コンデンサの合計電圧が上昇し、第１コンデンサと第２コンデンサから第１バッテリと第２バッテリに向かって電流が流れる。すなわち、第１バッテリと第２バッテリが充電される。なお、第２コンデンサは、第２バッテリへ流れ込む電流の脈動を抑え、第２バッテリの両端電圧を安定させる役割を担う。

コントローラがモードを切り替える毎に電源から第４コンデンサへ、次いで第４コンデンサから第１コンデンサ（または第２コンデンサ）へ電流が流れる。第１コンデンサと第２コンデンサの合計電圧が上昇し、第１バッテリと第２バッテリが充電される。この充電回路を用いると第１バッテリと第２バッテリへ電流が流れるため、充電に要する時間を短縮することができる。

なお、充電回路を使って１個のバッテリを充電する場合、バッテリの正極と負極をそれぞれ高電圧端子と低電圧端子に接続すればよい。コントローラが上記の通りに３個のスイッチを制御すれば、１個のバッテリを充電することができる。

コントローラは、コイルと第３コンデンサで構成される共振回路の共振周期の半分の時間間隔で前述した３種のモードが切り替わるように第１／第２／第３スイッチを制御するとよい。上記したタイミングでスイッチを制御すると、スイッチ切り替え時にそのスイッチに流れる電流が小さくなる（理論上はゼロになる）。それゆえ、上記したタイミングでスイッチを制御すると、スイッチング損失を抑えることができる。

第１／第２スイッチの一例は次の通りである。第１スイッチは、中電圧端子と、直列回路の低電圧側の間に接続されている。第２スイッチは、直列回路の高電圧側と、中電圧端子の間に接続されている。この場合、次の第１／第２ダイオードを備えるとよい。第１ダイオードは、直列回路の高電圧側にアノードが接続され、高電圧端子にカソードが接続される。第２ダイオードは、低電圧端子にアノードが接続され、直列回路の低電圧側にカソードが接続される。そのようなスイッチとダイオードの配置は、シンプルな回路を提供する。具体的な回路構成は、実施例にて説明する。

次のスイッチ構成を備えると、充電回路は、バッテリ充電と、バッテリから電気デバイスへの給電の両方に使える。第１スイッチは第１Ａスイッチと第１Ｂスイッチを含んでいる。第２スイッチは第２Ａスイッチと第２Ｂスイッチを含んでいる。第１Ａスイッチは中電圧端子と、直列回路の低電圧側の間に接続される。第１Ｂスイッチは、直列回路の高電圧側と、高電圧端子の間に接続される。第２Ａスイッチは、直列回路の高電圧側と中電圧端子の間に接続される。第２Ｂスイッチは、直列回路の低電圧端子と低電圧側の間に接続される。この充電回路は、先の充電回路と同様に、バッテリを充電することができる。電源の代わりに電気デバイスを接続する。前述したように第１／第２／第３モードを切り替えると、充電回路は、バッテリから電気デバイスへ電力を供給することができる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

第１実施例の充電回路の回路図である（第３モード）。 充電回路の回路図である（第１モード）。 充電回路の回路図である（第２モード）。 スイッチを切り替えたときのコイルの電圧と電流のグラフと、直列回路に蓄えられる電気エネルギのグラフである。 スイッチの状態と電流の流れのタイムチャートである。 図６（Ａ）は、電流Ｉｃａｐ３１の経路を示す図である。図６（Ｂ）は、電流Ｉｃａｐ３２の経路を示す図である。 充電回路の回路図である（１個のバッテリを充電／第１モード）。 充電回路の回路図である（１個のバッテリを充電／第２モード）。 第２実施例の充電回路の回路図である（第１モード）。 第２実施例の充電回路の回路図である（第３モード）。 第２実施例の充電回路の回路図である（第２モード）。 充電の例を示す図である。 給電の例を示す図である。

（第１実施例）図面を参照して第１実施例の充電回路１０を説明する。図１に、充電回路１０の回路図を示す。充電回路１０は、直流電源９０と２個のバッテリ（第１バッテリ９１、第２バッテリ９２）の間に接続される。充電回路１０は、直流電源９０の電力で２個のバッテリ９１、９２を充電することができる。２個のバッテリ９１、９２は、例えば電気自動車に搭載されている。直流電源９０は例えば充電ステーションに備えられている。充電回路１０は充電ステーションに備えられていてもよいし、電気自動車に備えられていてもよい。

充電回路１０の回路を説明する。充電回路１０は、２個の入力端子１７ｄ、１７ｅと、３個の出力端子を備える。正極入力端子１７ｄに直流電源９０の正極が接続され、負極入力端子１７ｅに直流電源９０の負極が接続される。

３個の出力端子をそれぞれ高電圧端子１７ａ、中電圧端子１７ｂ、低電圧端子１７ｃと称する。高電圧端子１７ａと中電圧端子１７ｂの間に第１バッテリ９１が接続される。高電圧端子１７ａに第１バッテリ９１の正極が接続され、中電圧端子１７ｂに第１バッテリ９１の負極が接続される。中電圧端子１７ｂと低電圧端子１７ｃの間に第２バッテリ９２が接続される。中電圧端子１７ｂに第２バッテリ９２の正極が接続され、低電圧端子１７ｃに第２バッテリ９２の負極が接続される。

充電回路１０は、４個のコンデンサ（第１コンデンサ１１、第２コンデンサ１２、第３コンデンサ１３、第４コンデンサ１４）を備える。第１コンデンサ１１は、高電圧端子１７ａと中電圧端子１７ｂの間に接続されている。第２コンデンサ１２は、中電圧端子１７ｂと低電圧端子１７ｃの間に接続されている。第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２は、直列に接続されることになる。

第３コンデンサ１３はコイル１５と直列に接続されている。第３コンデンサ１３とコイル１５の直列接続回路を便宜上、直列回路１６と称する。直列回路１６はスイッチを介して高電圧端子１７ａと低電圧端子１７ｃの間に接続される。直列回路１６は別のスイッチを介して入力端子１７ｄ、１７ｅの間にも接続される。

第４コンデンサ１４は、正極入力端子１７ｄと負極入力端子１７ｅの間に接続されている。すなわち、第４コンデンサ１４は、電源９０に並列に接続される。別言すれば、第４コンデンサ１４は、直列回路１６と並列に接続される。ただし、第４コンデンサ１４と直列回路１６の間には、第３スイッチ２３が接続されている。次に、スイッチについて説明する。

充電回路１０は、３個のスイッチ（第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３）を備える。第１スイッチ２１は中電圧端子１７ｂと、直列回路１６の低電圧側１６ｂの間に接続されている。第２スイッチ２２は直列回路１６の高電圧側１６ａと、中電圧端子１７ｂの間に接続されている。第３スイッチ２３は、正極入力端子１７ｄと高電圧側１６ａの間に接続されている。スイッチ２１には逆流を防止するダイオード３４が接続されている。スイッチ２２には逆流を防止するダイオード３５が接続されており、スイッチ２３には逆流を防止するダイオード３６が接続されている。

また、充電回路１０は、３個のダイオード（第１ダイオード３１、第２ダイオード３２、第３ダイオード３３）を備える。第１ダイオード３１は、高電圧側１６ａと高電圧端子１７ａの間に接続されている。第１ダイオード３１のアノードが高電圧側１６ａに接続されており、カソードが高電圧端子１７ａに接続されている。

第２ダイオード３２は、低電圧端子１７ｃと低電圧側１６ｂの間に接続されている。第２ダイオード３２のアノードが低電圧端子１７ｃに接続されており、カソードが低電圧側１６ｂに接続されている。第３ダイオード３３は、低電圧側１６ｂと負極入力端子１７ｅの間に接続されている。第３ダイオード３３のアノードが低電圧側１６ｂに接続されており、カソードが負極入力端子１７ｅに接続されている。ダイオード３１、３２、３３は、電流の逆流防止のために備えられている。

スイッチ２１、２２、２３は、コントローラ２４によって制御される。別言すれば、コントローラ２４は、スイッチ２１、２２、２３のそれぞれを開いたり閉じたりする。なお、ここで、「スイッチを閉じる」とは、スイッチの両端を接続することを意味し、「スイッチを開く」とは、スイッチの一端と他端の間を遮断することを意味する。スイッチ２１、２２、２３は、半導体スイッチであるため、「スイッチを閉じる」ことは、「スイッチをオンする」と表現してもよく、「スイッチを開く」ことは、「スイッチをオフする」と表現してもよい。

第１スイッチ２１を閉じると直列回路１６が第１コンデンサ１１に接続される。第１スイッチ２１を開くと直列回路１６が第１コンデンサ１１から遮断される。

第２スイッチ２２を閉じると直列回路１６が第２コンデンサ１２に接続される。第２スイッチ２２を開くと直列回路１６が第２コンデンサ１２から遮断される。第２コンデンサ１２の両端に第２バッテリ９２が接続されているので、第２スイッチ２２を閉じると直列回路１６が第２バッテリ９２に接続され、第２スイッチ２２を開くと直列回路１６が第２バッテリ９２から遮断される。

第３スイッチ２３を閉じると直列回路１６が電源９０（および第４コンデンサ１４）に接続される。第３スイッチ２３を開くと直列回路１６が電源９０（および第４コンデンサ１４）から遮断される。

コントローラ２４がスイッチ２１、２２、２３を制御する。コントローラ２４は、第３スイッチ２３を閉じ、第１スイッチ２１と第２スイッチ２２を開く。このときの状態を第３モードと称する。図１の下側に第３モードにおける各スイッチの状態を表に示してある。表における記号ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は、それぞれ、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３を意味する。

コントローラ２４は、第１スイッチ２１を閉じ、第２スイッチ２２と第３スイッチ２３を開く。このときの状態を第１モードと称する。コントローラ２４は、第２スイッチ２２を閉じ、第１スイッチ２１と第３スイッチ２３を開く。このときの状態を第２モードと称する。コントローラ２４は、スイッチ２１、２２、２３を制御し、第１／第２／第３モードのいずれかを実現する。コントローラ２４は、第３モード、第１モード、第３モード、第２モードの順にモードが繰り返されるように、スイッチ２１、２２、２３を制御する。このようにスイッチ２１、２２、２３を切り替えると、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２に電流が流れる。第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２は直列に接続されており、第１コンデンサ１１と第２コンデンサの合計の電圧が上昇する。その結果、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２から第１バッテリ９１と第２バッテリ９２に電流が流れ、これらのバッテリが充電される。

各モードにおける電流の流れを説明する。図１における太い矢印線（実線矢印線と破線矢印線）は、第３モードのときの電流の流れを示している。太い実線矢印線は、直流電流の経路を示しており、太い破線矢印線は、正弦波形状の電流が流れる経路を示している。正弦波形状の電流は、直列回路１６（コイル１５と第３コイル１３で構成されるＬＣ共振回路）の共振により生じる。

コントローラ２４は、第３スイッチ２３を閉じ、第１スイッチ２１と第２スイッチ２２を開く。第３モードでは、第３スイッチ２３と第３ダイオード３３を通じて直列回路１６が直流電源９０と第４コンデンサ１４に接続される。第１スイッチ２１と第２スイッチ２２は開かれているので、直列回路１６は第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２から遮断される。直流電源９０と第４コンデンサ１４は並列に接続されており、直流電源９０から第４コンデンサ１４へ直流電流が流れる。第４コンデンサ１４が充電される。

第３スイッチ２３を閉じると同時に第４コンデンサ１４から直列回路１６へ電流が流れ始める。直列回路１６はＬＣ共振回路であるので、第４コンデンサ１４から直列回路１６へ流れる電流は徐々に増加する。直列回路１６の第３コンデンサ１３が充電されると、第４コンデンサ１４から直列回路１６へ流れる電流が徐々に減少する。こうして、第４コンデンサ１４から直列回路１６へ正弦波形状の電流が流れる。

図２に、第１モードのときの電流の流れを示す。図２の太い矢印線（実線矢印線と破線矢印線）が第１モードにおける電流の流れを示している。図２でも、太い実線矢印線は、直流電流の経路を示しており、太い破線矢印線は、正弦波形状の電流が流れる経路を示している。以降の回路図でも同様であり、太い実線矢印線は直流電流の経路を示し、太い破線矢印線は正弦波形状の電流が流れる経路を示す。いずれの回路図においても、正弦波形状の電流は、直列回路１６（コイル１５と第３コイル１３で構成されるＬＣ共振回路）の共振により生じる。

第１モードでは、コントローラ２４は第１スイッチ２１を閉じ、第２スイッチ２２と第３スイッチ２３を開く。第１モードでは、直列回路１６は第１スイッチ２１と第１ダイオード３１を通じて第１コンデンサ１１に接続される。第２スイッチ２２と第３スイッチ２３を開くことで、直列回路１６は直流電源９０と第４コンデンサ１４と第２コンデンサ１２から遮断される。

コントローラ２４は、スイッチ２１、２２、２３を制御し、第３モードから第１モードへ切り替える。第１モードに切り替わる直前、第３コンデンサ１３に電気エネルギが蓄えられている。第１モードでは直流電源９０と第４コンデンサ１４が直列回路１６から切り離される。一方、第１スイッチ２１を閉じると同時に直列回路１６から第１コンデンサ１１に電流が流れ始める。直列回路１６はＬＣ共振回路であるので、直列回路１６から第１コンデンサ１１へ流れる電流は徐々に増加する。直列回路１６の第３コンデンサ１３が放電すると、直列回路１６から第１コンデンサ１１へ流れる電流が徐々に減少する。こうして、直列回路１６から第１コンデンサ１１へ正弦波形状の電流が流れる。

第１コンデンサ１１の両端電圧が上昇すると、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の合計電圧が上昇する。その結果、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の直列接続回路から第１バッテリ９１と第２バッテリ９２の直列接続回路へ電流が流れる。すなわち、第１バッテリ９１と第２バッテリ９２が充電される。

コントローラ２４は、第１モードから第３モードへ切り替える。直列回路１６は再び直流電源９０に接続され、直列回路１６は第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２から遮断される。第１モードにて放電した第３コンデンサ１３に再び電気エネルギが蓄えられる。

続いてコントローラ２４は、第３モードから第２モードへ切り替える。図３に、第２モードのときの電流の流れを示す。図３の太い矢印線が第２モードにおける電流の流れを示している。実線矢印線は直流電流の経路を示し、破線矢印線は正弦波形状の電流の経路を示す。第２モードでは、コントローラ２４は第２スイッチ２２を閉じ、第１スイッチ２１と第３スイッチ２３を開く。第２モードでは、直列回路１６は第２スイッチ２２と第２ダイオード３２を通じて第２コンデンサ１２に接続される。第１スイッチ２１と第３スイッチ２３を開くことで、直列回路１６は直流電源９０と第４コンデンサ１４と第１コンデンサ１１から遮断される。

第２モードに切り替わる直前、第３コンデンサ１３に電気エネルギが蓄えられている。第２モードでは直流電源９０と第４コンデンサ１４が直列回路１６から切り離される。一方、第２スイッチ２２を閉じると同時に直列回路１６から第２コンデンサ１２に電流が流れ始める。第１モードのときと同じ理由により、直列回路１６から第２コンデンサ１２へ正弦波形状の電流が流れる。第２コンデンサ１２の両端電圧が上昇し、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の合計電圧が上昇する。その結果、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の直列接続回路から第１バッテリ９１と第２バッテリ９２の直列接続回路へ電流が流れる。すなわち、第１バッテリ９１と第２バッテリ９２が充電される。

コントローラ２４は、第２モードから第３モードへ切り替える。直列回路１６は再び直流電源９０と第４コンデンサ１４に接続され、直列回路１６は第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２から遮断される。第２モードにて放電した第３コンデンサ１３に再び電気エネルギが蓄えられる。

コントローラ２４は、第３モード／第１モード／第３モード／第２モードと、繰り返しモードを切り替える。コントローラ２４が第３モードから第１モードまたは第２モードへ切り替える毎に第１バッテリ９１と第２バッテリ９２が少しずつ充電される。コントローラ２４が「第３モード／第１モード／第３モード／第２モード」のサイクルを繰り返す毎に第１バッテリ９１と第２バッテリ９２が少しずつ充電される。

モード切替の好ましい時間間隔について説明する。充電回路１０は、第３コンデンサ１３とコイル１５の共振回路を含んでいる。第３コンデンサ１３の容量を記号「Ｃ」で表し、コイル１５のリアクタンスを記号「Ｌ」で表す。共振回路の共振周波数ｆｒは、ｆｒ＝１／（２×ＰＡＩ×Ｒｏｏｔ（ＬＣ））である。ここで、「ＰＡＩ」は円周率を表し、Ｒｏｏｔ（Ｘ）はＸの平方根を表す。共振周期Ｔｒは共振周波数の逆数で表され、Ｔｒ＝１／ｆｒ＝２×ＰＡＩ×Ｒｏｏｔ（ＬＣ）である。

コントローラ２４は、コイル１５と第３コンデンサ１３で構成される共振回路の周期（共振周期）の半分に相当する時間間隔（＝Ｔｒ／２）でモードが切り替わるようにスイッチ２１、２２、２３を制御する。この処理の利点を、図４と図５を参照して説明する。なお、以下では、共振回路の周期（共振周期）の半分に相当する時間間隔（＝Ｔｒ／２）を共振半周期（Ｔｒ／２）と称することがある。また、以下では、説明を簡単にするために、コンデンサ１１、１２、１４の影響は無視した。

図４は、第３モードから第１モード（第２モード）に切り替える前後のタイムチャートである。上のグラフはコイル１５の両端電圧Ｖｃとコイル１５に流れる電流Ｉｃを示しており、下のグラフは直列回路１６（すなわち、コイル１５と第４コンデンサ１４）に蓄えられる電気エネルギのグラフである。コイル１５のリアクタンスＬの影響により、コイル１５の電流変化と電圧変化の間にはＴｒ／４の位相差がある。電流Ｉｃのグラフの正値は、コイル１５から第３コンデンサ１３に向かう電流を表している。

時刻ゼロから時刻Ｔｒ／２までが第３モードであり、時刻Ｔｒ／２から時刻Ｔｒまでが第１モード（第２モード）である。時刻ゼロに第１モード（または第２モード）から第３モードに切り替わる。第４コンデンサ１４から第３コンデンサ１３（直列回路１６）へ向けて電流Ｉｃが流れる。コイル１５のリアクタンスＬの影響により、第３コンデンサ１３に流れ込む電流Ｉｃは正弦波を描く。時刻Ｔｒ／２に電流Ｉｃがゼロになる。このとき、第３コンデンサ１３に蓄えられるエネルギＥｃａｐが最大となる。なお、このとき、コイル１５に蓄えられるエネルギＥｃｏｉｌは最小となる。よく知られているように、コイルとコンデンサの直列回路は、共振状態において、コイルのエネルギＥｃｏｉｌとコンデンサのエネルギＥｃａｐの和は常に一定である。時刻ゼロと時刻Ｔｒ／２にコンデンサのエネルギＥｃａｐは最大となる。時刻ゼロでは、第３コンデンサ１３の両端電圧が最小となる。時刻Ｔｒ／２では、第３コンデンサ１３の両端電圧が最大となる。

時刻Ｔｒ／２に第３モードから第１モード（または第２モード）に切り替わる。今度は第３コンデンサ１３から第１コンデンサ１１（または第２コンデンサ１２）へ向けて電流Ｉｃが流れる。このときもコイル１５のリアクタンスＬの影響により、第３コンデンサ１３から出ていく電流Ｉｃは正弦波を描く。時刻Ｔｒに電流Ｉｃがゼロになる。このとき、第３コンデンサ１３に蓄えられるエネルギＥｃａｐは最大となる。時刻Ｔｒでは、時刻ゼロの場合と同様に、第３コンデンサ１３の両端電圧が最小となる。

第３コンデンサ１３に蓄えられるエネルギＥｃａｐが最大となるのは、第３コンデンサ１３の両端電圧が最大となるときと、最小となるときである。それゆえ、エネルギＥｃａｐの変化周期は、第３コンデンサ１３の両端電圧の変化周期（すなわち、コイル１５の電圧Ｖｃの変化周期）の半分になる。別言すると、第３コンデンサ１３の両端電圧の変化の１周期（すなわち、コイル１５の電圧Ｖｃの変化の１周期）には、第３コンデンサ１３の両端電圧が最大となるように電気エネルギが蓄えられる工程と、両端電圧が最小となるように電気エネルギが蓄えられる工程が含まれる。

このように、共振半周期（Ｔｒ／２）でモードを切り替えることで、第３コンデンサ１３は充電と放電を繰り返す。充電のときは第４コンデンサ１４から第３コンデンサ１３へ電流Ｉｃが流れる。放電のときは第３コンデンサ１３から第１コンデンサ１１（または第２コンデンサ１２）へ電流Ｉｃが流れる。

図５は、スイッチを順次に切り替えたときの各スイッチの状態と、電流のタイムチャートを示す。図４において、記号「ＳＷ１」、「ＳＷ２」、「ＳＷ３」は、それぞれ、第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３を表す。図５（１）は、ＳＷ３（第３スイッチ２３）の動作のタイムチャートである。図５（２）はＳＷ１（第１スイッチ２１）の動作のタイムチャートである。図５（３）はＳＷ２（第２スイッチ２２）の動作のタイムチャートである。スイッチ２１、２２、２３は半導体スイッチであり、図５の「ＯＮ」はスイッチを閉じることを意味し、「ＯＦＦ」はスイッチを開くことを意味する。

図５（４）は、直流電源９０から流れ出す電流Ｉｐｓのタイムチャートである。図５（５）は第３コンデンサ１３に流れる電流Ｉｃａｐ３のタームチャートである。図５（５）でも、正値は第３コンデンサ１３へ流れ込む電流を示し、負値は、第３コンデンサ１３から流れ出す電流を示す。

図５（６）は、第３コンデンサ１３から第１コンデンサ１１へ向かって流れる電流Ｉｃａｐ３１のタイムチャートであり、図５（７）は第３コンデンサ１３から第１コンデンサ１１へ向かって流れる電流Ｉｃａｐ３２のタイムチャートである。図６（Ａ）に、電流Ｉｃａｐ３１の経路を示し、図６（Ｂ）に、電流Ｉｃａｐ３２の経路を示す。電流Ｉｃａｐ３１は、第３コンデンサ１３から、コイル１５とダイオード３１を通って第１コンデンサ１１へと流れる。電流Ｉｃａｐ３１は、さらに、第１コンデンサ１１から、中電圧端子１７ｂと第１スイッチ２１を通って第３コンデンサ１３に戻る。電流Ｉｃａｐ３２は、第３コンデンサ１３から、コイル１５と第２スイッチ２２と中電圧端子１７ｂを通って第２コンデンサ１２へと流れる。電流Ｉｃａｐ３２は、さらに、第２コンデンサ１２から、低電圧端子１７ｃとダイオード３２を通って第３コンデンサ１３に戻る。

図５（８）は、バッテリ（第１バッテリ９１と第２バッテリ９２）に流れ込む電流Ｉｂｔのタイムチャートである。

時刻Ｔ１からＴ２の間、コントローラ２４は第３スイッチ２３を閉じ、第１スイッチ２１と第２スイッチ２２を開く。第４コンデンサ１４から第３コンデンサ１３へ電流が流れる。図４を用いて説明したように、この間に第３コンデンサ１３に電気エネルギが蓄えられる。時刻Ｔ１からＴ２までの区間が共振半周期（Ｔｒ／２）に相当する。共振回路は共振半周期ごとに電流がゼロになる。時刻Ｔ１からＴ２までの時間が共振半周期（Ｔｒ／２）に相当するから、第３コンデンサ１３に流れる電流は時刻Ｔ１とＴ２にてゼロになる。

コントローラ２４は時刻Ｔ２でスイッチ２１、２２、２３を制御し、第３モードから第１モードに切り替える。時刻Ｔ２においてコントローラ２４はＳＷ１（第１スイッチ２１）を閉じ、ＳＷ２（第２スイッチ２２）とＳＷ３（第３スイッチ２３）を開く。時刻Ｔ２からＴ３の間、第３コンデンサ１３から第１コンデンサ１１へ電流が流れる。図５にて矢印Ａが示す箇所が、第３コンデンサ１３から第１コンデンサ１１へ電流が流れたことを示している。時刻Ｔ２からＴ３までの時間間隔も共振半周期（Ｔｒ／２）であるから、時刻Ｔ３においても電流はゼロになる。

時刻Ｔ２からＴ３までの間、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の合計の電圧が上昇する。それゆえ、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の直列接続回路から第１バッテリ９１と第２バッテリ９２の直列接続回路へ電流が流れる。すなわち、第１バッテリ９１と第２バッテリ９２が充電される。図５（８）が第１バッテリ９１と第２バッテリ９２に流れ込む電流のタイムチャートを示している。第１バッテリ９１と第２バッテリ９２には、一定の電流が流れ込む。

コントローラ２４は時刻Ｔ３にスイッチ２１、２２、２３を制御し、第１モードから第３モードに切り替える。第３モードでは再び第３コンデンサ１３が充電される。コントローラ２４は時刻Ｔ４にスイッチ２１、２２、２３を第３モードから第２モードに切り替える。時刻Ｔ４からＴ５の間、第３コンデンサ１３から第２コンデンサ１２へ電流が流れる。図５にて矢印Ｂが示す箇所が、第３コンデンサ１３から第２コンデンサ１２へ電流が流れたことを示している。時刻Ｔ４からＴ５までの時間間隔も共振半周期（Ｔｒ／２）に相当するから、時刻Ｔ４とＴ５においても電流はゼロになる。時刻Ｔ５以降も同様のモード切替シーケンスが繰り返される。

コントローラ２４は常に共振半周期（Ｔｒ／２）の時間間隔でスイッチ２１、２２、２３を切り替える。図４、５のグラフに示されているように、スイッチの切り替えタイミングで各スイッチに流れる電流はほぼゼロである。電流がゼロのときにスイッチが切り替えられるので、電力のスイッチング損失が小さくなる。充電回路１０は、共振半周期（Ｔｒ／２）でスイッチ２１、２２、２３を切り替えることで、スイッチング損失を抑えることができる。

図１－３では、充電回路１０が２個のバッテリ（第１バッテリ９１と第２バッテリ９２）を同時に充電する場合を説明した。充電回路１０は、１個のバッテリだけを充電することもできる。コントローラ２４は、２個のバッテリを充電する場合と同じモード切替シーケンスで１個のバッテリを充電することができる。ここで、モード切替シーケンスとは、第３モード／第１モード／第３モード／第２モードの順にモードが切り替わるように、コントローラ２４がスイッチ２１、２２、２３を制御することを意味する。

図７、８を参照して１個のバッテリ（第３バッテリ９３）を充電する場合を説明する。第３バッテリ９３は、高電圧端子１７ａと低電圧端子１７ｃの間に接続される。第３バッテリ９３の正極が高電圧端子１７ａに接続され、負極が低電圧端子１７ｃに接続される。

第３モードは図１を参照して既に説明した。コントローラ２４は第３モードから第１モードに切り替える。第１モードでは、コントローラ２４は、第１スイッチ２１を閉じ、第２スイッチ２２と第３スイッチ２３を開く。図７の太い矢印線が第１モードにおける電流の流れを示している。太い実線矢印線は、直流電流の経路を示しており、太い破線矢印線は、正弦波形状の電流が流れる経路を示している。正弦波形状の電流は、直列回路１６（コイル１５と第３コイル１３で構成されるＬＣ共振回路）の共振により生じる。

電流は直列回路から第１ダイオード３１と高電圧端子１７ａを通じて第１コンデンサ１１へ流れ込む。第１コンデンサ１１の負極は中電圧端子１７ｂと第１スイッチ２１を通じて直列回路１６と導通する。第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の合計の電圧が上昇する。第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の直列回路から第３バッテリ９３へ電流が流れる。すなわち、第３バッテリ９３が充電される。

コントローラ２４はスイッチ２１、２２、２３を制御し、モードを第１モードから第３モードへ切り替える。第３モードは図１を参照して説明した。第３モードにて第３コンデンサ１３を充電する。続いてコントローラ２４は、スイッチ２１、２２、２３を制御し、モードを第３モードから第２モードへ切り替える。第２モードでは、コントローラ２４は、第２スイッチ２２を閉じ、第１スイッチ２１と第３スイッチ２３を開く。図８の太い矢印線が第２モードにおける電流の流れを示している。図８においても、太い実線矢印線は直流電流の経路を示しており、太い破線矢印線は正弦波形状の電流が流れる経路を示している。正弦波形状の電流は、直列回路１６（コイル１５と第３コイル１３で構成されるＬＣ共振回路）の共振により生じる。

電流は第３コンデンサ１３から第２スイッチ２２、中電圧端子１７ｂを通じて第２コンデンサ１２へ流れ込む。第２コンデンサ１２の負極は低電圧端子１７ｃと第２ダイオード３２を通じて第３コンデンサ１３と導通する。第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の合計の電圧が上昇する。第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２の直列回路から第３バッテリ９３へ電流が流れる。第２モードにおいても第３バッテリ９３が充電される。

このように、充電回路１０は、２個のバッテリを充電するときと同じモード切替シーケンスで１個のバッテリを充電することができる。

（第２実施例）図９－１１を参照して第２実施例の充電回路１０ａを説明する。第２実施例の充電回路１０ａは、第１実施例の充電回路１０と同様にバッテリを充電することができる。加えて、充電回路１０ａは、バッテリから電気デバイスへ電力を供給することができる。図９－１１では、図１の電源９０に変えて電気デバイス９５が充電回路１０ａに接続されている。

図９－１１に、充電回路１０ａの回路図を示す。充電回路１０ａは、第１実施例の充電回路１０の回路に、スイッチ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂが加えられている。なお、図１のスイッチ２１、２２、２３のそれぞれに対して、図９－１１では、符号２１ａ、２２ａ、２３ａを与えてある。充電回路１０ａでは、図１の第１スイッチ２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３をそれぞれ、第１Ａスイッチ２１ａ、第２Ａスイッチ２２ａ、第３Ａスイッチ２３ａと称する。また、新たに加えたスイッチ２１ｂ、２２ｂ、２３ｂをそれぞれ、第１Ｂスイッチ２１ｂ、第２Ｂスイッチ２２ｂ、第３Ｂスイッチ２３ｂと称する。

第１Ｂスイッチ２１ｂは、第１ダイオード３１と並列に接続されている。すなわち、第１Ｂスイッチ２１ｂは、直列回路１６の高電圧側１６ａと高電圧端子１７ａの間に接続されている。第２Ｂスイッチ２２ｂは、第２ダイオード３２と並列に接続されている。すなわち、第２Ｂスイッチ２２ｂは、低電圧端子１７ｃと、直列回路１６の低電圧側１６ｂの間に接続されている。第３Ｂスイッチ２３ｂは、第３ダイオード３３と並列に接続されている。すなわち、第３Ｂスイッチ２３ｂは、低電圧側１６ｂと負極入力端子１７ｅの間に接続されている。

コントローラ２４は、第１Ａスイッチ２１ａと第１Ｂスイッチ２１ｂを同時に開き、あるいは同時に閉じる。それゆえ、第１Ａスイッチ２１ａと第１Ｂスイッチ２１ｂをまとめて第１スイッチ２１と称する。コントローラ２４は、第２Ａスイッチ２２ａと第２Ｂスイッチ２２ｂを同時に開き、あるいは同時に閉じる。それゆえ、第２Ａスイッチ２２ａと第２Ｂスイッチ２２ｂをまとめて第２スイッチ２２と称する。コントローラ２４は、第３Ａスイッチ２３ａと第３Ｂスイッチ２３ｂを同時に開き、あるいは同時に閉じる。それゆえ、第３Ａスイッチ２３ａと第３Ｂスイッチ２３ｂをまとめて第３スイッチ２３と称する。

第１実施例の場合と同様に、コントローラ２４が第１スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）を閉じ、第２スイッチ２２（２２ａ、２２ｂ）と第３スイッチ２３（２３ａ、２３ｂ）を開いた状態を第１モードと称する。コントローラ２４が第２スイッチ２２（２２ａ、２２ｂ）を閉じ、第１スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）と第３スイッチ２３（２３ａ、２３ｂ）を開いた状態を第２モードと称する。コントローラ２４が第３スイッチ２３（２３ａ、２３ｂ）を閉じ、第１スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）と第２スイッチ２２（２２ａ、２２ｂ）を開いた状態を第３モードと称する。

第１モード：コントローラ２４が第１スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）を閉じ、第２スイッチ２２（２２ａ、２２ｂ）と第３スイッチ２３（２３ａ、２３ｂ）を開くと、第１コンデンサ１１（すなわち第１バッテリ９１）が直列回路１６に接続され、第２コンデンサ１２（すなわち第２バッテリ９２）と電気デバイス９５が直列回路１６から遮断される。

第２モード：コントローラ２４が第２スイッチ２２（２２ａ、２２ｂ）を閉じ、第１スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）と第３スイッチ２３（２３ａ、２３ｂ）を開くと、第２コンデンサ１２（すなわち第２バッテリ９２）が直列回路１６に接続され、第１コンデンサ１１（すなわち第１バッテリ９１）と電気デバイス９５が直列回路１６から遮断される。

第３モード：コントローラ２４が第３スイッチ２３（２３ａ、２３ｂ）を閉じ、第１スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）と第２スイッチ２２（２２ａ、２２ｂ）を開くと、電気デバイス９５が直列回路１６に接続され、第１コンデンサ１１（すなわち第１バッテリ９１）と第２コンデンサ１２（すなわち第２バッテリ９２）が直列回路１６から遮断される。

電気デバイス９５の代わりに電源９０を充電回路１０ａに接続し、コントローラ２４が第１実施例の場合と同様にモード切替シーケンスを実行すると、電源９０の電力によってバッテリ９１、９２が充電される。

充電回路１０ａに電気デバイス９５を接続し、第１実施例の場合と同様のモード切替シーケンスを実行すると、バッテリ９１、９２から電気デバイス９５へ電力を供給することができる。

図９は、第１モード（給電）のときの電流の流れを示している。図９の太い矢印線が第１モード（給電）における電流の流れを示している。図９においても、太い実線矢印線は直流電流の経路を示しており、太い破線矢印線は正弦波形状の電流が流れる経路を示している。正弦波形状の電流は、直列回路１６（コイル１５と第３コイル１３で構成されるＬＣ共振回路）の共振により生じる。

第１モードでは、直列回路１６は第１スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）を通じて第１コンデンサ１１（すなわち第１バッテリ９１）に接続される。第２スイッチ２２（２２ａ、２２ｂ）と第３スイッチ２３（２３ａ、２３ｂ）を開くことで、直列回路１６は電気デバイス９５と第２コンデンサ１２から遮断される。第１モードに切り替わる前、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２は第１バッテリ９１と第２バッテリ９２により充電されている。

第１スイッチ２１を閉じると同時に第１コンデンサ１１から直列回路１６へ電流が流れ始める。バッテリの充電のときと同様に、第３コンデンサ１３とコイル１５の共振により、電流は緩やかに増加し、緩やかに減少する。こうして、第１コンデンサ１１から第３コンデンサ１３へ正弦波形状の電流が流れる（図９の破線矢印線）。第１スイッチ２１を閉じてから共振半周期（Ｔｒ／２）が経過すると、電流はゼロに戻り、第３コンデンサ１３に蓄えられる電気エネルギが最大となる。

なお、第１Ａスイッチ２１ａでは、ダイオード３４を通じても電流が流れる。それゆえ、給電時の第１モードでは、第１Ａスイッチ２１ａはオフ（オープン）であってもよい。ただし、第１モードでは、第１Ａスイッチ２１ａの一方の端子から他方の端子へ（ダイオード３４を通じて）電流が流れるので、回路理論上、第１Ａスイッチ２１ａはオン状態（クローズ状態）と等価な状態である。

コントローラ２４は、モードを第１モードから第３モードに切り替える。図１０は、第３モード（給電）のときの電流の流れを示している。図１０の太い矢印線が第３モード（給電）における電流の流れを示している。これまでの回路図同様に、太い実線矢印線は直流電流の経路を示しており、太い破線矢印線は正弦波形状の電流が流れる経路を示している。正弦波形状の電流は、直列回路１６（コイル１５と第３コイル１３で構成されるＬＣ共振回路）の共振により生じる。

第３モードでは、直列回路１６は第３スイッチ２３（２３ａ、２３ｂ）を通じて電気デバイス９５に接続される。第１スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）と第２スイッチ２２（２２ａ、２２ｂ）を開くことで、直列回路１６は第１コンデンサ１１（第１バッテリ９１）と第２コンデンサ１２（第２バッテリ９２）から遮断される。

第３スイッチ２３を閉じると同時に第３コンデンサ１３から第４コンデンサ１４へ電流が流れ始める。バッテリの充電のときと同様に、第３コンデンサ１３とコイル１５の共振により、第３コンデンサ１３から第４コンデンサ１４へ正弦波形状の電流が流れる（図１０の破線矢印線）。第３スイッチ２３を閉じてから共振半周期（Ｔｒ／２）が経過すると、電流はゼロに戻り、第３コンデンサ１３に蓄えられた全ての電気エネルギは第４コンデンサ１４へ移る。この電気エネルギにより、第４コンデンサ１４から電気デバイス９５へ電力が供給される。

なお、第３Ａスイッチ２３ａでは、ダイオード３６を通じても電流が流れる。それゆえ、給電時の第３モードでは、第３Ａスイッチ２３ａはオフ（オープン）であってもよい。ただし、第３モードでは、第３Ａスイッチ２３ａの一方の端子から他方の端子へ（ダイオード３６を通じて）電流が流れるので、回路理論上、第３Ａスイッチ２３ａはオン状態（クローズ状態）と等価な状態である。

図１１は、第２モード（給電）のときの電流の流れを示している。図１１の太い矢印線が第２モード（給電）における電流の流れを示している。図１１においても、太い実線矢印線は直流電流の経路を示しており、太い破線矢印線は正弦波形状の電流が流れる経路を示している。正弦波形状の電流は、直列回路１６（コイル１５と第３コイル１３で構成されるＬＣ共振回路）の共振により生じる。

第２モードでは、直列回路１６は第２スイッチ２２（２２ａ、２２ｂ）を通じて第２コンデンサ１２（すなわち第２バッテリ９２）に接続される。第１スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）と第３スイッチ２３（２３ａ、２３ｂ）を開くことで、直列回路１６は電気デバイス９５と第１コンデンサ１１から遮断される。第２モードに切り替わる前、第１コンデンサ１１と第２コンデンサ１２は第１バッテリ９１と第２バッテリ９２により充電されている。

第２スイッチ２２を閉じると同時に第２コンデンサ１２から第３コンデンサ１３へ電流が流れ始める。第３コンデンサ１３とコイル１５の共振により、第２コンデンサ１２から第３コンデンサ１３へ、正弦波形状の電流が流れる（図１１の破線矢印線）。第２スイッチ２２を閉じてから共振半周期（Ｔｒ／２）が経過すると、電流はゼロに戻り、第３コンデンサ１３に蓄えられる電気エネルギが最大となる。

コントローラ２４がモードを第２モードから第３モードに切り替えると、第１モードから第３モードへの切り替えのときと同様に、第３コンデンサ１３から第４コンデンサ１４へ電流が流れ、第４コンデンサ１４に電力が蓄積される。第４コンデンサ１４から電気デバイス９５へ電力が供給される。

第２Ａスイッチ２２ａでは、ダイオード３５を通じても電流が流れる。それゆえ、給電時の第２モードでは、第２Ａスイッチ２２ａはオフ（オープン）であってもよい。ただし、第２モードでは、第２Ａスイッチ２２ａの一方の端子から他方の端子へ（ダイオード３５を通じて）電流が流れるので、回路理論上、第２Ａスイッチ２２ａはオン状態（クローズ状態）と等価な状態である。

コントローラ２４は、第１モード／第３モード／第２モード／第３モードと、モードが切り替わるように、スイッチ２１（２１ａ、２１ｂ）、２２（２２ａ、２２ｂ）、２３（２３ａ、２３ｂ）を制御する。なお、コントローラ２４は、モードが繰り返し切り替わるように、スイッチを制御する。それゆえ、「第１モード／第３モード／第２モード／第３モードの順に切り替える」という処理は、「第３モード／第１モード／第３モード／第２モードの順に切り替える」という処理と等価である。

このように、第２実施例の充電回路１０ａは、電源をつなぐことでバッテリを充電することができ、電気デバイスをつなぐことで、バッテリから電気デバイスへ電力を供給することができる。コントローラ２４は、同じモード切替シーケンスで充電時と給電時の両方を実現することができる。

充電の際の電源とバッテリの関係の一例を図１２に示す。図１２（Ａ）は、２個のバッテリ（第１バッテリ９１、第２バッテリ９２）を充電する例である。図１２（Ａ）は、３６０［Ｖ］の第１バッテリ９１を高電圧端子１７ａと中電圧端子１７ｂの間に接続し、３６０［Ｖ］の第２バッテリ９２を中電圧端子１７ｂと低電圧端子１７ｃの間に接続した例である。電源９０は、４００［Ａ］の一定電流を供給することができる。コントローラ２４が前述したモード切替シーケンスを実行すると、第１バッテリ９１と第２バッテリ９２は、ともに４００［Ｖ］まで充電される。なお、「前述したモード切替シーケンス」とは、第３モード／第１モード／第３モード／第２モードがこの順で繰り返されるように、コントローラ２４がスイッチ２１、２２、２３を制御することである。

図１２（Ｂ）は、１個のバッテリ（第３バッテリ９３）を充電する例である。図１２（Ｂ）は、７８０［Ｖ］の第３バッテリ９３を高電圧端子１７ａと低電圧端子１７ｃの間に接続した例である。電源９０は、４００［Ａ］の一定電流を供給することができる。コントローラ２４が前述したモード切替シーケンスを実行すると、第３バッテリ９３は、８００［Ｖ］まで充電される。

図１２の例は、充電回路１０を充電回路１０ａに置き換えても成立する。

給電の際の電源とバッテリの関係の一例を図１３に示す。図１３（Ａ）は、２個のバッテリ（第１バッテリ９１と第２バッテリ９２）を用いて電気デバイス９５に給電する例である。給電の場合は第２実施例の充電回路１０ａが用いられる。４００［Ｖ］の第１バッテリ９１が充電回路１０ａの高電圧端子１７ａと中電圧端子１７ｂの間に接続され、４００［Ｖ］の第２バッテリ９２が中電圧端子１７ｂと低電圧端子１７ｃの間に接続される。コントローラ２４が前述したモード切替シーケンスを実行すると、充電回路１０ａから電気デバイス９５へ１００［Ａ］の一定電流が供給される。

図１３（Ｂ）は、１個のバッテリ（第３バッテリ９３）を用いて電気デバイス９５に給電する例である。８００［Ｖ］の第３バッテリ９３が充電回路１０ａの高電圧端子１７ａと低電圧端子１７ｃの間に接続される。コントローラ２４が前述したモード切替シーケンスを実行すると、充電回路１０ａから電気デバイス９５へ１００［Ａ］の一定電流が供給される。

以上説明したように、充電回路１０、１０ａは、第１バッテリ９１と第２バッテリ９２を同時に充電することができる。特に、充電回路１０、１０ａは、第３コンデンサ１３に蓄えられる電気エネルギを使ってバッテリに電流（電力）を押し込むので、充電時間を短くすることができる。また、充電回路１０ａは、バッテリ９１、９２から電気デバイス９５へ電力を供給することができる。電力供給時のモード切替シーケンスは、充電のときのモード切替シーケンスと同じでよい。

コントローラ２４は、コイル１５と第３コンデンサ１３で構成される共振回路（直列回路１６）の共振半周期（Ｔｒ／２）に相当する時間間隔でモードが切り替わるようにスイッチ２１、２２、２３を制御する。共振半周期（Ｔｒ／２）ごとにモードを切り替える（スイッチを切り替える）ことで、スイッチング損失を抑えることができる。

直流電源９０の電圧とバッテリ電圧の好ましい関係を述べる。２個のバッテリ（第１バッテリ９１と第２バッテリ９２）を充電するとき、直流電源９０の電圧は、それぞれのバッテリの電圧と同じであることが望ましい。直流電源９０の電圧は、それぞれのバッテリの電圧の２倍であってもよい。

１個のバッテリ（第３バッテリ９３）を充電するとき、直流電源９０の電圧は、１個のバッテリの半分であることが望ましい。直流電源９０の電圧は、１個のバッテリの電圧と同じであってもよい。充電回路１０は、第３コンデンサ１３に蓄えられた電気エネルギを利用してバッテリに電流（電力）を押し込むので、直流電源の電圧がバッテリの電圧よりも低くてもよい。

第２実施例の充電回路１０ａにおいて、第３Ｂスイッチ２３ｂはなくてもよい。図１－３の第１スイッチ２１の配置は一例であって、第１スイッチ２１は図１－３の構成に限られない。第１スイッチ２１は、直列回路１６を第１コンデンサ１１に接続し、また、両者の間を切断できるスイッチであればよい。

同様に、図１－３の第２スイッチ２２、第３スイッチ２３の配置も一例である。第２スイッチ２２は、直列回路１６を第２コンデンサ１２に接続し、また、両者の間を切断できるスイッチであればよい。第３スイッチ２３は、直列回路１６を直流電源９０に接続し、また、両者の間を切断できるスイッチであればよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０、１０ａ：充電回路 １１－１４：コンデンサ １５：コイル １６：直列回路 １７ａ：高電圧端子 １７ｂ：中電圧端子 １７ｃ：低電圧端子 ２１－２３：スイッチ ２４：コントローラ ３１－３４：ダイオード ９０：直流電源 ９１－９３：バッテリ ９５：電気デバイス

Claims (4)

1. 第１バッテリの正極が接続される高電圧端子と、
   前記第１バッテリの負極と第２バッテリの正極が接続される中電圧端子と、
   前記第２バッテリの負極が接続される低電圧端子と、
   前記高電圧端子と前記中電圧端子の間に接続されている第１コンデンサと、
   前記中電圧端子と前記低電圧端子の間に接続されている第２コンデンサと、
   コイルと第３コンデンサが直列に接続されている直列回路と、
   電源に並列に接続されている第４コンデンサと、
   前記直列回路を前記高電圧端子と前記中電圧端子の間に接続する第１スイッチと、
   前記直列回路を前記中電圧端子と前記低電圧端子の間に接続する第２スイッチと、
   前記直列回路を前記電源および前記第４コンデンサに接続する第３スイッチと、
   前記第１スイッチと前記第２スイッチと前記第３スイッチを制御するコントローラと、
   を備えており、
   前記コントローラは、
   前記第１スイッチを閉じ前記第２スイッチと前記第３スイッチを開く第１モードと、
   前記第２スイッチを閉じ前記第１スイッチと前記第３スイッチを開く第２モードと、
   前記第３スイッチを閉じ前記第１スイッチと前記第２スイッチを開く第３モードと、
   を切り替え可能であり、前記第３モード、前記第１モード、前記第３モード、前記第２モードの順でモードを繰り返すように前記第１／第２／第３スイッチを制御する、充電回路。
2. 前記コントローラは、前記コイルと前記第３コンデンサで構成される共振回路の共振周期の半分の時間間隔で前記第１／第２／第３モードが順次切り替わるように前記第１／第２／第３スイッチを制御する、請求項１に記載の充電回路。
3. 前記直列回路の高電圧側にアノードが接続されており前記高電圧端子にカソードが接続されている第１ダイオードと、
   前記低電圧端子にアノードが接続されており前記直列回路の低電圧側にカソードが接続されている第２ダイオードと、
   をさらに備えており、
   前記第１スイッチは、前記中電圧端子と、前記低電圧側の間に接続されており、
   前記第２スイッチは、前記高電圧側と、前記中電圧端子の間に接続されている、
   請求項１または２に記載の充電回路。
4. 前記第１スイッチは第１Ａスイッチと第１Ｂスイッチを含んでおり、
   前記第２スイッチは第２Ａスイッチと第２Ｂスイッチを含んでおり、
   前記第１Ａスイッチは前記中電圧端子と、前記直列回路の低電圧側の間に接続されており、
   前記第１Ｂスイッチは前記直列回路の高電圧側と、前記高電圧端子の間に接続されており、
   前記第２Ａスイッチは前記高電圧側と前記中電圧端子の間に接続されており、
   前記第２Ｂスイッチは前記低電圧端子と前記低電圧側の間に接続されている、
   請求項１または２に記載の充電回路。