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(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】P2022148716
(43)【公開日】2022-10-06
(54)【発明の名称】給電装置
(51)【国際特許分類】
   H02M 7/48 20070101AFI20220929BHJP
【FI】
H02M7/48 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021050505
(22)【出願日】2021-03-24
(71)【出願人】
【識別番号】000004606
【氏名又は名称】ニチコン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000475
【氏名又は名称】特許業務法人みのり特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大隈 重男
(72)【発明者】
【氏名】圓岡 義也
【テーマコード(参考)】
5H770
【Fターム(参考)】
5H770AA05
5H770CA06
5H770DA01
5H770DA22
5H770DA26
5H770DA30
5H770FA06
5H770HA02W
5H770HA05W
5H770LA01W
5H770LB09
(57)【要約】
【課題】装置全体の大型化を招くことなく、比較的簡易な制御でリプルを低減することが可能な給電装置を提供する。
【解決手段】直流電圧が入力される直流入力部2,3,5と、直流電圧を第1の交流電圧に変換して出力する第1電力変換部8と、直流電圧を第2の交流電圧に変換して出力する第2電力変換部9と、第1電力変換部8および第2電力変換部9を制御する制御部13Aと、を備える給電装置1Aであって、第1電力変換部8および/または第2電力変換部9で生じたリプルを検出するための検出手段10をさらに備え、制御部13Aは、リプルが所定の閾値を超えた場合に、第1電力変換部8の出力を停止させることなく、第2電力変換部9の出力を停止させる停止処理を実行することを特徴とする。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電圧が入力される直流入力部と、
前記直流電圧を第1の交流電圧に変換して出力する第1電力変換部と、
前記直流電圧を第2の交流電圧に変換して出力する第2電力変換部と、
前記直流入力部と前記第1電力変換部および前記第2電力変換部とを接続する直流電圧ラインと、
前記第1電力変換部および前記第2電力変換部を制御する制御部と、
を備える給電装置であって、
前記第1電力変換部および/または前記第2電力変換部で生じて前記直流電圧ラインを伝搬するリプルを検出するための検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記リプルが所定の閾値を超えた場合に、前記第1電力変換部の出力を停止させることなく、前記第2電力変換部の出力を停止させる停止処理を実行する
ことを特徴とする給電装置。
【請求項2】
オン状態のときに前記第2電力変換部への電源電圧の供給を可能にし、オフ状態のときに前記電源電圧の供給を停止させる電源スイッチ部を備え、
前記制御部は、
前記リプルが前記閾値を超えた場合に、前記電源スイッチ部をオフ状態にして前記電源電圧の供給を停止させることで、前記第2電力変換部の出力を停止させる
ことを特徴とする請求項1に記載の給電装置。
【請求項3】
前記第2電力変換部は、複数の第2電力変換ユニットを含み、
前記複数の第2電力変換ユニットは、それぞれが前記直流電圧を前記第2の交流電圧に変換して出力し、
前記電源スイッチ部は、前記複数の第2電力変換ユニットに対応して、複数の電源スイッチを含み、
前記制御部は、前記リプルが前記閾値を超えた場合に、前記複数の電源スイッチを予め設定された優先順位に従って順次オフ状態にする
ことを特徴とする請求項2に記載の給電装置。
【請求項4】
前記直流電圧ラインは、
一端が前記直流入力部に接続される合流ラインと、
前記合流ラインの他端から分岐して前記第1電力変換部および前記第2電力変換部に接続される分岐ラインと、
を含み、
前記検出手段は、前記リプルのうちリプル電流を検出するために、前記合流ラインに設けられた電流検出手段である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の給電装置。
【請求項5】
前記制御部は、
前記電流検出手段の検出値から前記リプル電流の交流信号を抽出する抽出部と、
前記交流信号がゼロになるゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部と、
前記第2電力変換部の出力を再開させるタイミングを決定するタイミング決定部と、
を備え、
前記抽出部は、前記停止処理の実行中に、前記リプル電流のうち前記第1電力変換部で生じる第1リプル電流の第1交流信号を抽出し、
前記ゼロクロス検出部は、前記停止処理の実行中に、前記第1交流信号のゼロクロスタイミングを検出し、
前記タイミング決定部は、前記第2電力変換部の出力を再開させたときに、前記リプル電流のうち前記第2電力変換部で生じる第2リプル電流の位相が前記第1交流信号の位相に対してシフトした状態となるタイミングを決定する
ことを特徴とする請求項4に記載の給電装置。
【請求項6】
前記第2電力変換部は、複数の第2電力変換ユニットを含み、
前記複数の第2電力変換ユニットは、それぞれが前記直流電圧を前記第2の交流電圧に変換して出力し、
前記タイミング決定部は、前記複数の第2電力変換ユニットの出力を再開させたときに、前記複数の第2電力変換ユニットのうち一部のユニットで生じるリプル電流の位相が前記第1交流信号の位相に対して第1位相角だけシフトした状態となり、かつ前記複数の第2電力変換ユニットのうち残りのユニットで生じるリプル電流の位相が前記第1交流信号の位相に対して前記第1位相角と異なる第2位相角だけシフトした状態となるタイミングを決定する
ことを特徴とする請求項5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】
電気自動車やプラグインハイブリッド車等の電動車に搭載されているバッテリは、電化製品等の負荷を駆動させるための直流電源となる。例えば、特許文献1に記載の給電装置は、バッテリを放電させて得た直流電圧を、負荷が必要とする交流電圧(例えば、AC100[V])に変換して出力することで、負荷を駆動させる。
【0003】
図5に、特許文献1に記載の給電装置の構成を簡略化した給電装置1Eを示す。給電装置1Eは、放電コネクタ2と、放電ケーブル3と、本体4とで構成される。
【0004】
放電コネクタ2の一方側は、バッテリ21を搭載した電動車20のインレット22に接続され、放電コネクタ2の他方側は、放電ケーブル3を介して本体4に接続される。本体4は、ケーブルコネクタ5と、第1コンセント6と、第2コンセント7と、第1DC/AC変換ユニット8と、第2DC/AC変換ユニット9と、制御部13Eとを備え、バッテリ21を放電させて得た直流電圧を交流電圧に変換して負荷30に出力する。
【0005】
第1DC/AC変換ユニット8および第2DC/AC変換ユニット9は、所定の出力周波数(50[Hz]または60[Hz])の交流電圧を出力する。その際、第1DC/AC変換ユニット8の入力側(直流側)および第2DC/AC変換ユニット9の入力側(直流側)には、出力周波数の倍の周波数(100[Hz]または120[Hz])のリプル(リプル電流および/またはリプル電圧)が発生する。第1DC/AC変換ユニット8で生じたリプルと第2DC/AC変換ユニット9で生じたリプルは、互いに干渉して電動車20側に伝搬する。
【0006】
第1DC/AC変換ユニット8の出力周波数と第2DC/AC変換ユニット9の出力周波数は、製造バラツキ等に起因して、わずかに異なり、第1DC/AC変換ユニット8で生じるリプルの周波数と第2DC/AC変換ユニット9で生じるリプルの周波数もわずかに異なる場合がある。この場合、互いに干渉したリプルは、非常に低周波のビート周波数を有するため、リプルを低減するための対策が必要となる。
【0007】
図6に、リプル低減対策を行った給電装置1E’を示す。給電装置1E’は、図5に示した給電装置1EにLCフィルタ回路14を追加したものである。この構成によれば、LCフィルタ回路14により、ビート周波数を有するリプルを低減することができる。
【0008】
しかしながら、リプルは給電装置1E’の使用環境によって変動し、電動車20に対するリプルの影響も、小~大(電動車20のフェールセーフ作動による放電停止~電動車20の破損)と変動する。通常、リプル低減対策を行うときは、電動車20に対するリプルの影響が大の場合を考慮して行う。
【0009】
リプルの影響が大の場合を考慮すると、給電装置1E’では、大規模なLCフィルタ回路14が必要になるため、装置全体が大型化してしまうという問題がある。
【0010】
なお、大規模なLCフィルタ回路14を追加する代わりに、第1DC/AC変換ユニット8および第2DC/AC変換ユニット9の一方をマスター機、他方をスレーブ機として、マスター・スレーブ制御を行いつつ、双方の出力周波数を180°異ならせる出力周波数逆位相制御を行うことで、リプルを低減することができる。しかしながら、この対策は、制御が極めて複雑になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2019-9896号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、装置全体の大型化を招くことなく、比較的簡易な制御でリプルを低減することが可能な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】
【0013】
上記課題を解決するために、本発明に係る給電装置は、
直流電圧が入力される直流入力部と、
前記直流電圧を第1の交流電圧に変換して出力する第1電力変換部と、
前記直流電圧を第2の交流電圧に変換して出力する第2電力変換部と、
前記直流入力部と前記第1電力変換部および前記第2電力変換部とを接続する直流電圧ラインと、
前記第1電力変換部および前記第2電力変換部を制御する制御部と、
を備える給電装置であって、
前記第1電力変換部および/または前記第2電力変換部で生じて前記直流電圧ラインを伝搬するリプルを検出するための検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記リプルが所定の閾値を超えた場合に、前記第1電力変換部の出力を停止させることなく、前記第2電力変換部の出力を停止させる停止処理を実行する
ことを特徴とする。
【0014】
この構成によれば、リプルが所定の閾値を超えた場合に第2電力変換部の出力を停止させるので、装置全体の大型化を招くことなく、比較的簡易な制御でリプルを低減することができる。さらに、この構成によれば、停止処理の実行中に、第1電力変換部の出力を停止させないので、第1電力変換部の接続先の負荷に対しては、継続した電力供給が可能となる。
【0015】
前記給電装置は、
オン状態のときに前記第2電力変換部への電源電圧の供給を可能にし、オフ状態のときに前記電源電圧の供給を停止させる電源スイッチ部を備え、
前記制御部は、
前記リプルが前記閾値を超えた場合に、前記電源スイッチ部をオフ状態にして前記電源電圧の供給を停止させることで、前記第2電力変換部の出力を停止させるよう構成できる。
【0016】
前記給電装置において、
前記第2電力変換部は、複数の第2電力変換ユニットを含み、
前記複数の第2電力変換ユニットは、それぞれが前記直流電圧を前記第2の交流電圧に変換して出力し、
前記電源スイッチ部は、前記複数の第2電力変換ユニットに対応して、複数の電源スイッチを含み、
前記制御部は、前記リプルが前記閾値を超えた場合に、前記複数の電源スイッチを予め設定された優先順位に従って順次オフ状態にするよう構成できる。
【0017】
前記給電装置において、
前記直流電圧ラインは、
一端が前記直流入力部に接続される合流ラインと、
前記合流ラインの他端から分岐して前記第1電力変換部および前記第2電力変換部に接続される分岐ラインと、
を含み、
前記検出手段は、前記リプルのうちリプル電流を検出するために、前記合流ラインに設けられた電流検出手段であってもよい。
【0018】
前記給電装置において、
前記制御部は、
前記電流検出手段の検出値から前記リプル電流の交流信号を抽出する抽出部と、
前記交流信号がゼロになるゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部と、
前記第2電力変換部の出力を再開させるタイミングを決定するタイミング決定部と、
を備え、
前記抽出部は、前記停止処理の実行中に、前記リプル電流のうち前記第1電力変換部で生じる第1リプル電流の第1交流信号を抽出し、
前記ゼロクロス検出部は、前記停止処理の実行中に、前記第1交流信号のゼロクロスタイミングを検出し、
前記タイミング決定部は、前記第2電力変換部の出力を再開させたときに、前記リプル電流のうち前記第2電力変換部で生じる第2リプル電流の位相が前記第1交流信号の位相に対してシフトした状態となるタイミングを決定するよう構成できる。
【0019】
前記給電装置において、
前記第2電力変換部は、複数の第2電力変換ユニットを含み、
前記複数の第2電力変換ユニットは、それぞれが前記直流電圧を前記第2の交流電圧に変換して出力し、
前記タイミング決定部は、前記複数の第2電力変換ユニットの出力を再開させたときに、前記複数の第2電力変換ユニットのうち一部のユニットで生じるリプル電流の位相が前記第1交流信号の位相に対して第1位相角だけシフトした状態となり、かつ前記複数の第2電力変換ユニットのうち残りのユニットで生じるリプル電流の位相が前記第1交流信号の位相に対して前記第1位相角と異なる第2位相角だけシフトした状態となるタイミングを決定するよう構成できる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、装置全体の大型化を招くことなく、比較的簡易な制御でリプルを低減することが可能な給電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】第1実施形態に係る給電装置のブロック図である。
図2】第2実施形態に係る給電装置のブロック図である。
図3】第3実施形態に係る給電装置のブロック図である。
図4】第4実施形態に係る給電装置のブロック図である。
図5】従来の給電装置(リプル低減対策なし)のブロック図である。
図6】従来の給電装置(リプル低減対策あり)のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る給電装置の実施形態について説明する。
【0023】
[第1実施形態]
図1に、本発明の第1実施形態に係る給電装置1Aを示す。給電装置1Aは、放電コネクタ2と、放電ケーブル3と、本体4とで構成される。
【0024】
給電装置1Aは、本体4に設けられた「開始ボタン」(図示せず)が押されると給電動作を開始し、本体4に設けられた「停止ボタン」(図示せず)が押されると給電動作を停止する。給電動作時の給電装置1Aは、電動車20に搭載されたバッテリ21から直流電力を取り出し、交流電力に変換して第1負荷31および第2負荷32に供給する。
【0025】
放電コネクタ2は、電動車20のインレット22に抜き差しできるよう構成されている。放電ケーブル3は、放電コネクタ2と本体4とを接続するケーブルである。バッテリ21の放電電力は、インレット22、放電コネクタ2、放電ケーブル3を介して本体4に供給される。
【0026】
本体4は、ケーブルコネクタ5と、第1コンセント6と、第2コンセント7と、第1DC/AC変換ユニット8と、第2DC/AC変換ユニット9と、検出手段10と、第1電源スイッチ11と、第2電源スイッチ12と、制御部13Aとを備える。
【0027】
ケーブルコネクタ5は、放電ケーブル3と本体4とを接続し、放電ケーブル3内の直流電圧ラインと本体4内の直流電圧ラインとを接続する。ケーブルコネクタ5は、放電コネクタ2および放電ケーブル3とともに、本発明の「直流入力部」に相当する。
【0028】
第1コンセント6および第2コンセント7は、電化製品等の負荷のプラグを抜き差しできるよう構成されている。本実施形態では、第1コンセント6には、第1負荷31のプラグが差し込まれており、第2コンセント7には、第2負荷32のプラグが差し込まれている。第1コンセント6は、第2コンセント7よりも優先的に電力供給が可能となるコンセントである。
【0029】
第1DC/AC変換ユニット8は、本発明の「第1電力変換部」および「第1電力変換ユニット」に相当し、DC/AC変換動作を行うインバータ回路およびインバータ制御回路を含む。第1DC/AC変換ユニット8のインバータ回路は、直流側(入力側)が直流電圧ラインを介してケーブルコネクタ5に接続され、交流側(出力側)が交流電圧ラインを介して第1コンセント6に接続される。第1DC/AC変換ユニット8のインバータ回路は、入力された直流電圧を第1の交流電圧(例えば、AC100[V])に変換して出力する。
【0030】
第1DC/AC変換ユニット8のインバータ制御回路は、第1電源ラインL1を介して制御部13Aに接続されており、制御部13Aから第1電源ラインL1を介して電源電圧の供給を受ける。第1DC/AC変換ユニット8のインバータ制御回路は、電源電圧の供給が停止すると、インバータ回路の制御を停止させる。その結果、第1DC/AC変換ユニット8のインバータ回路では、第1の交流電圧の出力が停止する。
【0031】
第2DC/AC変換ユニット9は、本発明の「第2電力変換部」および「第2電力変換ユニット」に相当し、DC/AC変換動作を行うインバータ回路およびインバータ制御回路を含む。第2DC/AC変換ユニット9のインバータ回路は、直流側(入力側)が直流電圧ラインを介してケーブルコネクタ5に接続され、交流側(出力側)が交流電圧ラインを介して第2コンセント7に接続される。第2DC/AC変換ユニット9のインバータ回路は、入力された直流電圧を第2の交流電圧(例えば、AC100[V])に変換して出力する。
【0032】
第2DC/AC変換ユニット9のインバータ制御回路は、第2電源ラインL2を介して制御部13Aに接続されており、制御部13Aから第2電源ラインL2を介して電源電圧の供給を受ける。第2DC/AC変換ユニット9のインバータ制御回路は、電源電圧の供給が停止すると、インバータ回路の制御を停止させる。その結果、第2DC/AC変換ユニット9のインバータ回路では、第2の交流電圧の出力が停止する。
【0033】
第1DC/AC変換ユニット8および第2DC/AC変換ユニット9が所定の出力周波数(例えば、50[Hz]または60[Hz])を有する第1および第2の交流電圧を出力した際、第1DC/AC変換ユニット8の入力側(直流側)および第2DC/AC変換ユニット9の入力側(直流側)には、出力周波数の倍の周波数(例えば、100[Hz]または120[Hz])のリプル(リプル電流および/またはリプル電圧)が発生する。第1DC/AC変換ユニット8で生じた第1リプルと第2DC/AC変換ユニット9で生じた第2リプルは、互いに干渉して電動車20側に伝搬する。
【0034】
検出手段10は、本体4内の直流電圧ラインに設けられ、第1DC/AC変換ユニット8で生じた第1リプルおよび/または第2DC/AC変換ユニット9で生じた第2リプルを検出する。本実施形態では、検出手段10として、リプル電流を検出するためのカレントセンサ(本発明の「電流検出手段」に相当)を用いる。
【0035】
本体4内の直流電圧ラインは、一端がケーブルコネクタ5に接続される合流ラインと、合流ラインの他端から分岐して第1DC/AC変換ユニット8および第2DC/AC変換ユニット9に接続される分岐ラインとを含む。検出手段10は、合流ラインに設けられ、合流ラインを流れる直流電流と、第1DC/AC変換ユニット8で生じた第1リプル電流と、第2DC/AC変換ユニット9で生じた第2リプル電流とを検出する。検出手段10は、検出結果を制御部13Aに出力する。
【0036】
第1電源スイッチ11は、制御部13Aの制御下で、オン状態とオフ状態が切り替わるよう構成されている。第1電源スイッチ11は、第1電源ラインL1に介装され、オン状態のときに第1DC/AC変換ユニット8のインバータ制御回路への電源電圧の供給を可能にし、オフ状態のときに上記電源電圧の供給を遮断する。第1電源スイッチ11として、例えば、リレーを用いる。なお、第1電源スイッチ11は、省略することができる。
【0037】
第2電源スイッチ12は、制御部13Aの制御下で、オン状態とオフ状態が切り替わるよう構成されている。第2電源スイッチ12は、第2電源ラインL2に介装され、オン状態のときに第2DC/AC変換ユニット9のインバータ制御回路への電源電圧の供給を可能にし、オフ状態のときに上記電源電圧の供給を遮断する。第2電源スイッチ12として、例えば、リレーを用いる。
【0038】
制御部13Aは、例えば、マイコンで構成される。制御部13Aは、第1DC/AC変換ユニット8および第2DC/AC変換ユニット9に電源電圧を供給するとともに、電動車20と通信を行ったり、第1DC/AC変換ユニット8および第2DC/AC変換ユニット9の制御を行ったりする。
【0039】
制御部13Aは、第1電源スイッチ11および第2電源スイッチ12のオン状態とオフ状態とを切り替える。例えば、制御部13Aは、電動車20と通信により電動車20の異常に関する情報を取得した場合、第1電源スイッチ11および第2電源スイッチ12の双方をオフ状態にして、第1DC/AC変換ユニット8および第2DC/AC変換ユニット9への電源電圧の供給を停止させる。これにより、第1DC/AC変換ユニット8および第2DC/AC変換ユニット9のDC/AC変換動作が停止する。
【0040】
なお、第1電源スイッチ11がない場合は、制御部13Aから第1DC/AC変換ユニット8に停止信号を出力して、第1DC/AC変換ユニット8の側でDC/AC変換動作を停止させるか、制御部13Aの内部で第1電源スイッチ11への電源電圧の供給を停止させてもよい。
【0041】
制御部13Aは、リプル(本実施形態では、リプル電流)が所定の閾値を超えた場合に、第1DC/AC変換ユニット8のDC/AC変換動作を停止させることなく、第2DC/AC変換ユニット9のDC/AC変換動作を停止させる停止処理を実行する。
【0042】
具体的には、制御部13Aは、検出手段10の検出値が所定の閾値を超えた場合、第1電源スイッチ11をオン状態に維持したまま、第2電源スイッチ12をオン状態からオフ状態に切り替える。
【0043】
第1電源スイッチ11はオン状態に維持されるので、第1DC/AC変換ユニット8への電源電圧の供給は継続される。すなわち、第1DC/AC変換ユニット8のDC/AC変換動作(第1の交流電圧の出力)は継続されるので、第1DC/AC変換ユニット8の接続先の第1負荷31に対して、継続した電力供給が可能となる。
【0044】
一方で、第2電源スイッチ12はオン状態からオフ状態に切り替わるので、第2DC/AC変換ユニット9への電源電圧の供給は停止される。これにより、第2DC/AC変換ユニット9のDC/AC変換動作(第2の交流電圧の出力)は停止し、第2DC/AC変換ユニット9の入力側には第2リプル電流が生じなくなる。なお、制御部13Aは、一定時間経過後に第2電源スイッチ12をオン状態に切り替えてもよいし、現在実行中の給電動作が終了するまで第2電源スイッチ12のオフ状態を維持してもよい。
【0045】
本実施形態に係る給電装置1Aによれば、装置全体の大型化を招くことなく、比較的簡易な制御でリプルを低減することができる。
【0046】
[第2実施形態]
図2に、本発明の第2実施形態に係る給電装置1Bを示す。給電装置1Bは、放電コネクタ2と、放電ケーブル3と、本体4とで構成される。放電コネクタ2および放電ケーブル3は、第1実施形態と同じである。
【0047】
本体4は、ケーブルコネクタ5と、2つの第1コンセント6(6-1,6-2)と、3つの第2コンセント7(7-1~7-3)と、2つの第1DC/AC変換ユニット8(8-1,8-2)と、3つの第2DC/AC変換ユニット9(9-1~9-3)と、検出手段10と、2つの第1電源スイッチ11(11-1,11-2)と、3つの第2電源スイッチ12(12-1~12-3)と、制御部13Bとを備える。
【0048】
ケーブルコネクタ5および検出手段10は、第1実施形態と同じである。
【0049】
第1コンセント6(6-1,6-2)および第2コンセント7(7-1~7-3)は、第1実施形態と同様に、第1負荷31および第2負荷32のプラグを抜き差しできるよう構成されている。本実施形態では、図2に示すとおり、第1コンセント6-1,6-2にそれぞれ第1負荷31-1,31-2のプラグが差し込まれており、第2コンセント7-1~7-3には、それぞれ第2負荷32-1~32-3のプラグが差し込まれている。
【0050】
第1DC/AC変換ユニット8-1,8-2のそれぞれは、本発明の「第1電力変換ユニット」に相当し、第1実施形態と同様に、DC/AC変換動作を行うインバータ回路およびインバータ制御回路を含む。第1DC/AC変換ユニット8-1,8-2の各インバータ回路は、入力された直流電圧を第1の交流電圧(例えば、AC100[V])に変換して出力する。
【0051】
第1DC/AC変換ユニット8-1,8-2の各インバータ制御回路は、第1電源ラインL1(L1-1,L1-2)を介して制御部13Bに接続されており、制御部13Bから第1電源ラインL1(L1-1,L1-2)を介して電源電圧の供給を受ける。第1DC/AC変換ユニット8-1,8-2の各インバータ制御回路は、電源電圧の供給が停止すると、インバータ回路の制御を停止させる。その結果、第1DC/AC変換ユニット8-1,8-2の各インバータ回路では、第1の交流電圧の出力が停止する。
【0052】
第2DC/AC変換ユニット9-1~9-3のそれぞれは、本発明の「第2電力変換ユニット」に相当し、第1実施形態と同様に、DC/AC変換動作を行うインバータ回路およびインバータ制御回路を含む。第2DC/AC変換ユニット9-1~9-3の各インバータ回路は、入力された直流電圧を第2の交流電圧(例えば、AC100[V])に変換して出力する。
【0053】
第2DC/AC変換ユニット9-1~9-3の各インバータ制御回路は、第2電源ラインL2(L2-1~L2-3)を介して制御部13Bに接続されており、制御部13Bから第2電源ラインL2(L2-1~L2-3)を介して電源電圧の供給を受ける。第2DC/AC変換ユニット9-1~9-3の各インバータ制御回路は、電源電圧の供給が停止すると、インバータ回路の制御を停止させる。その結果、第2DC/AC変換ユニット9-1~9-3の各インバータ回路では、第2の交流電圧の出力が停止する。
【0054】
第1電源スイッチ11(11-1,11-2)は、第1実施形態と同様に、制御部13Bの制御下でオン状態とオフ状態が切り替わるよう構成されている。第1電源スイッチ11-1は第1電源ラインL1-1に介装され、第1電源スイッチ11-2は第1電源ラインL1-2に介装されている。
【0055】
第2電源スイッチ12(12-1~12-3)は、第1実施形態と同様に、制御部13Bの制御下でオン状態とオフ状態が切り替わるよう構成されている。第2電源スイッチ12-1は第2電源ラインL2-1に介装され、第2電源スイッチ12-2は第2電源ラインL2-2に介装され、第2電源スイッチ12-3は第2電源ラインL2-3に介装されている。
【0056】
制御部13Bは、第1実施形態の制御部13Aと共通の機能を有し、さらに、リプル(本実施形態では、リプル電流)が所定の閾値を超えた場合に、第2電源スイッチ12(12-1~12-3)を予め設定された優先順位に従って順次オフ状態にする機能を有する。
【0057】
例えば、予め設定された優先順位が、第2電源スイッチ12-1、第2電源スイッチ12-2、第2電源スイッチ12-3の場合、制御部13Bは、優先順位の低いものから順にオフ状態にする。すなわち、制御部13Bは、リプル電流が所定の閾値を超えたときに、第2電源スイッチ12-3をオフ状態に切り替え、まだリプル電流が所定の閾値を超えているときは、第2電源スイッチ12-2をオフ状態に切り替え、それでもリプル電流が所定の閾値を超えているときは、第2電源スイッチ12-1をオフ状態に切り替える。
【0058】
本実施形態に係る給電装置1Bでは、第1電源スイッチ11(11-1,11-2)はオン状態に維持されるので、第1DC/AC変換ユニット8(8-1,8-2)への電源電圧の供給は継続される。さらに、第2電源スイッチ12(12-1~12-3)を予め設定された優先順位に従って順次オフ状態にするので、リプル電流の大きさに応じて、第2DC/AC変換ユニット9(9-1~9-3)への電源電圧の供給が段階的に継続される。
【0059】
したがって、本実施形態に係る給電装置1Bによれば、リプルを低減することができるとともに、第1負荷31-1,31-2に対して継続した電力供給が可能となり、さらに第2負荷32-1~32-3に対してリプル電流に応じた段階的な電力供給が可能となる。
【0060】
[第3実施形態]
図3に、本発明の第3実施形態に係る給電装置1Cを示す。給電装置1Cは、制御部13Cの構成を除いて、第1実施形態と共通する。
【0061】
制御部13Cは、例えば、マイコンで構成される。制御部13Cは、DC/AC変換制御部13cと、スイッチ制御部13cと、抽出部13cと、ゼロクロス検出部13cと、タイミング決定部13cとを備える。
【0062】
DC/AC変換制御部13cは、第1DC/AC変換ユニット8および第2DC/AC変換ユニット9に電源電圧を供給するとともに、電動車20と通信を行ったり、第1DC/AC変換ユニット8および第2DC/AC変換ユニット9の制御を行ったりする。
【0063】
スイッチ制御部13cは、第1電源スイッチ11および第2電源スイッチ12のオン状態とオフ状態とを切り替える。例えば、スイッチ制御部13cは、リプル(本実施形態では、リプル電流)が所定の閾値を超えた場合に、第1電源スイッチ11をオン状態に維持したまま、第2電源スイッチ12をオン状態からオフ状態に切り替える。
【0064】
上記のとおり、DC/AC変換制御部13cおよびスイッチ制御部13cの機能は、第1実施形態に係る制御部13Aの機能と共通する。
【0065】
抽出部13cは、検出手段10の検出値から交流信号(例えば、100[Hz]または120[Hz]の交流成分)を抽出する。抽出した交流信号は、リプル電流に相当する。例えば、抽出部13cは、停止処理の実行中に、検出手段10の検出値から直流電流の成分を差し引くことで、第1DC/AC変換ユニット8で生じた第1交流信号(第1リプル電流)を抽出する。
【0066】
ゼロクロス検出部13cは、抽出部13cで抽出した第1交流信号がゼロになるゼロクロスタイミングを検出する。例えば、ゼロクロス検出部13cは、第1交流信号の最大値と最小値との平均値をとり、当該平均値をゼロ点と認識し、第1交流信号が当該平均値になるタイミングをゼロクロスタイミングと認識する。
【0067】
タイミング決定部13cは、第2DC/AC変換ユニット9の出力を再開させるタイミング、言い換えれば、第2電源スイッチ12をオフ状態からオン状態に切り替えるタイミングを決定する。例えば、タイミング決定部13cは、ゼロクロスタイミングから、第2電源スイッチ12をオン状態に切り替えるまでの時間(切り替え時間)を予め記憶していてもよい。切り替え時間は、第2電源スイッチ12がオン状態に切り替わったときに、第2DC/AC変換ユニット9で生じる第2リプル電流(第2交流信号)の位相が、第1交流信号の位相に対して所定の位相角(例えば、180°)だけシフトした状態となる時間に設定される。これにより、第2電源スイッチ12がオン状態に切り替わったときに、第1リプル電流と第2リプル電流とが互いに打ち消し合うので、全体のリプル電流は低減する。
【0068】
スイッチ制御部13cは、ゼロクロス検出部13cで検出したゼロクロスタイミングと、タイミング決定部13cで決定したタイミング(切り替え時間)とに基づいて、第2電源スイッチ12をオフ状態からオン状態に切り替える。
【0069】
本実施形態に係る給電装置1Cによれば、第2DC/AC変換ユニット9で生じる第2リプル電流の位相をシフトさせることで、第2DC/AC変換ユニット9の出力を再開させたときにも、リプルを低減することができる。
【0070】
[第4実施形態]
図4に、本発明の第4実施形態に係る給電装置1Dを示す。給電装置1Dは、制御部13Dの構成を除いて、第2実施形態と共通する。
【0071】
制御部13Dは、例えば、マイコンで構成される。制御部13Dは、DC/AC変換制御部13dと、スイッチ制御部13dと、抽出部13dと、ゼロクロス検出部13dと、タイミング決定部13dとを備える。
【0072】
DC/AC変換制御部13dおよびスイッチ制御部13dは、第3実施形態のDC/AC変換制御部13cおよびスイッチ制御部13cと同じ構成であり、その機能は、第2実施形態に係る制御部13Bの機能と共通する。
【0073】
抽出部13dは、第3実施形態の抽出部13cと同様に、検出手段10の検出値から交流信号(例えば、100[Hz]または120[Hz]の交流成分)を抽出する。ゼロクロス検出部13dは、第3実施形態のゼロクロス検出部13cと同様に、抽出部13dで抽出した交流信号がゼロになるゼロクロスタイミングを検出する。
【0074】
タイミング決定部13dは、第2DC/AC変換ユニット9-1~9-3のうち停止中のユニットの出力を再開させるタイミング、言い換えれば、第2電源スイッチ12-1~12-3のうちオフ状態のスイッチをオン状態に切り替えるタイミングを決定する。
【0075】
停止処理中において、第2電源スイッチ12-1~12-3のうちオフ状態のスイッチが1つの場合、タイミング決定部13dは、第3実施形態と同様にして、タイミング(切り替え時間)を決定する。
【0076】
停止処理中において、第2電源スイッチ12-1~12-3のうちオフ状態のスイッチが2つ以上の場合、タイミング決定部13dは、2つのタイミング(2つの切り替え時間)を決定する。例えば、タイミング決定部13cは、ゼロクロスタイミングから、第2電源スイッチ12-1~12-3のうちのオフ状態のスイッチをオン状態に切り替えるまでの2パターンの時間(2つの切り替え時間)を予め記憶していてもよい。
【0077】
2つの切り替え時間は、第2電源スイッチ12-1~12-3がオン状態に切り替わったときに、第2DC/AC変換ユニット9-1~9-3のうち一部のユニットで生じるリプル電流(第1の第2交流信号)の位相が第1交流信号の位相から第1位相角(例えば、120°)だけシフトするとともに、第2DC/AC変換ユニット9-1~9-3のうち残りのユニットで生じるリプル電流(第2の第2交流信号)の位相が第1交流信号の位相から第2位相角(例えば、240°)だけシフトした状態となるように、適宜設定される。
【0078】
例えば、停止処理中に第2DC/AC変換ユニット9-1~9-3がすべて停止状態であり、かつ停止処理の直前に第2DC/AC変換ユニット9-1が最大出力状態であった場合、出力再開時には、第2DC/AC変換ユニット9-1で生じるリプル電流(第1の第2交流信号)の位相が第1交流信号の位相に対して120°シフトし、第2DC/AC変換ユニット9-2,9-3で生じるリプル電流(第2の第2交流信号)の位相はさらに120°シフトした状態となる。これにより、第2電源スイッチ12-1~12-3がオン状態に切り替わったときに、第1交流信号と、第1の第2交流信号と、第2の第2交流信号とが互いに弱め合うので、全体としてリプル電流が低減する。
【0079】
スイッチ制御部13dは、ゼロクロス検出部13dで検出したゼロクロスタイミングと、タイミング決定部13dで決定したタイミング(切り替え時間)とに基づいて、第2電源スイッチ12-1~12-3のうちオフ状態のスイッチをオン状態に切り替える。
【0080】
したがって、本実施形態に係る給電装置1Dによれば、第2DC/AC変換ユニット9-1~9-3の出力を再開させたときにも、リプルを低減することができる。
【0081】
[変形例]
以上、本発明に係る給電装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【0082】
本発明に係る給電装置は、直流電圧が入力される直流入力部と、直流電圧を第1の交流電圧に変換して出力する第1電力変換部と、直流電圧を第2の交流電圧に変換して出力する第2電力変換部と、直流入力部と第1電力変換部および第2電力変換部とを接続する直流電圧ラインと、第1電力変換部および第2電力変換部を制御する制御部と、を備える給電装置であって、第1電力変換部および/または第2電力変換部で生じて直流電圧ラインを伝搬するリプルを検出するための検出手段をさらに備え、制御部は、リプルが所定の閾値を超えた場合に、第1電力変換部の出力を停止させることなく、第2電力変換部の出力を停止させる停止処理を実行するのであれば、適宜構成を変更できる。
【0083】
例えば、第1実施形態では、停止処理において、制御部13Aから第2DC/AC変換ユニット9に停止信号を出力して第2DC/AC変換ユニット9の側でDC/AC変換動作を停止させるか、または制御部13Aの内部で第2電源スイッチ12への電源電圧の供給を停止させてもよい。このような場合、第2電源スイッチ12は省略できる。
【0084】
第3実施形態や第4実施形態において、第1交流信号の位相に対して第2交流信号の位相をシフトさせる角度(位相角)は、リプルを低減できるのであれば、任意の角度に設定することができる。
【符号の説明】
【0085】
1A~1D 給電装置
2 放電コネクタ
3 放電ケーブル
4 本体
5 ケーブルコネクタ
6 第1コンセント
7 第2コンセント
8 第1DC/AC変換ユニット
9 第2DC/AC変換ユニット
10 検出手段
11 第1電源スイッチ
12 第2電源スイッチ(電源スイッチ部)
13A~13D 制御部
13c,13d DC/AC変換制御部
13c,13d スイッチ制御部
13c,13d 抽出部
13c,13d ゼロクロス検出部
13c,13d タイミング決定部
20 電動車
21 バッテリ
22 インレット
31 第1負荷
32 第2負荷
図1
図2
図3
図4
図5
図6