特開 2022-61796 電力変換装置

(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】P2022061796

(43)【公開日】2022-04-19

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20220412BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20220412BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20220412BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 110

H02J7/00 302C

H02J7/34 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020169953

(22)【出願日】2020-10-07

(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】大北 祐司

【テーマコード（参考）】

5G015

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G015GB03

5G015JA56

5G015KA12

5G503AA01

5G503BA03

5G503BB01

5G503DA04

5G503DA05

5G503DA18

5G503FA06

5G503GD04

(57)【要約】

【課題】系統電源が停止しても動作を継続することができる電力変換装置を提供することである。
【解決手段】電力変換装置１０は、電源用蓄電装置１２０及び当該電源用蓄電装置１２０を制御する蓄電制御部１１０を有する蓄電ユニット１００が接続されるものであって、系統電源ＳＰ及び電源用蓄電装置１２０の少なくとも一方を用いて負荷への電力供給を行う電力変換装置１０であって、蓄電制御部１１０と通信を行う通信ユニット５０と、系統電源ＳＰから出力される系統電力を、第１直流電力に変換するメインＡＣ／ＤＣ変換回路と、系統電源ＳＰから出力される系統電力を、第１直流電力よりも低圧の第２直流電力に変換し、変換された第２直流電力を通信ユニット５０に出力するサブＡＣ／ＤＣ変換回路と、サブＡＣ／ＤＣ変換回路から通信ユニット５０への第２直流電力の供給がない場合に通信ユニット５０に電力供給を行う補助電源６０とを備えるものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源用蓄電装置及び当該電源用蓄電装置を制御する蓄電制御部を有する蓄電ユニットが接続されるものであって、系統電源及び前記電源用蓄電装置の少なくとも一方を用いて負荷への電力供給を行う電力変換装置であって、
前記蓄電制御部と通信を行う通信ユニットと、
前記系統電源から出力される系統電力を、第１直流電力に変換するメインＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記系統電源から出力される系統電力を、前記第１直流電力よりも低圧の第２直流電力に変換し、変換された前記第２直流電力を前記通信ユニットに出力するサブＡＣ／ＤＣ変換回路と、
前記サブＡＣ／ＤＣ変換回路から前記通信ユニットへの前記第２直流電力の供給がない場合に前記通信ユニットに電力供給を行う補助電源と、
を備える電力変換装置。

【請求項2】

前記メインＡＣ／ＤＣ変換回路と前記電源用蓄電装置とを接続する配線と、
前記配線に接続され、当該配線に供給される直流電力を前記第２直流電力に変換し、その変換された前記第２直流電力を前記通信ユニットに出力するＤＣ／ＤＣ変換回路と、
前記通信ユニットと前記蓄電制御部との通信が確立されたことに基づいて、前記電源用蓄電装置から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路への電力供給を禁止するＯＦＦ状態から、前記電源用蓄電装置から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路への電力供給を許容するＯＮ状態に移行する切替スイッチと、
を備える請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記補助電源は、前記サブＡＣ／ＤＣ変換回路の出力端に接続され、前記第２直流電力により充電される、
請求項１又は２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記補助電源は、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力端に接続され、前記第２直流電力により充電される、
請求項２に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

系統電源から出力される系統電力を直流電力に変換して負荷に電力を供給する電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の電力変換装置は、例えば系統電源だけでなく、電源蓄電装置を用いて負荷に電力を供給する場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１５／０１５５７０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の技術では、系統電源が停止してしまうと、電力変換装置は、動作を継続することが困難であった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、系統電源が停止しても動作を継続することができる電力変換装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成する電力変換装置は、電源用蓄電装置及び当該電源用蓄電装置を制御する蓄電制御部を有する蓄電ユニットが接続されるものであって、系統電源及び前記電源用蓄電装置の少なくとも一方を用いて負荷への電力供給を行う電力変換装置であって、前記蓄電制御部と通信を行う通信ユニットと、前記系統電源から出力される系統電力を、第１直流電力に変換するメインＡＣ／ＤＣ変換回路と、前記系統電源から出力される系統電力を、前記第１直流電力よりも低圧の第２直流電力に変換し、変換された前記第２直流電力を前記通信ユニットに出力するサブＡＣ／ＤＣ変換回路と、前記サブＡＣ／ＤＣ変換回路から前記通信ユニットへの前記第２直流電力の供給がない場合に前記通信ユニットに電力供給を行う補助電源とを備えるものである。

【0006】

かかる構成によれば、通信ユニットには、系統電源が動作している場合、サブＡＣ／ＤＣ変換回路から第２直流電力が供給され、系統電源が停止している場合、補助電源から電力供給される。これにより、通信ユニットは、系統電源が停止していても、蓄電ユニットと通信することができる。その結果、通信ユニットは、通信によって蓄電ユニットに電源用蓄電装置から電力変換装置に電力供給を行うことを指示することができる。したがって、電力変換装置は、系統電源が停止しても動作を継続することができる。

【0007】

上記電力変換装置について、前記メインＡＣ／ＤＣ変換回路と前記電源用蓄電装置とを接続する配線と、前記配線に接続され、当該配線に供給される直流電力を前記第２直流電力に変換し、その変換された前記第２直流電力を前記通信ユニットに出力するＤＣ／ＤＣ変換回路と、前記通信ユニットと前記蓄電制御部との通信が確立されたことに基づいて、前記電源用蓄電装置から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路への電力供給を禁止するＯＦＦ状態から、前記電源用蓄電装置から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路への電力供給を許容するＯＮ状態に移行する切替スイッチと、を備えるものであってもよい。

【0008】

かかる構成によれば、通信ユニットには、系統電源が停止している場合に、切替スイッチにより電源用蓄電装置からＤＣ／ＤＣ変換回路への電力供給が許容されると、ＤＣ／ＤＣ変換回路から第２直流電力が供給される。これにより、通信ユニットは、系統電源が停止していても、電源用蓄電装置の電力を用いて、蓄電ユニットと通信することができる。この場合、補助電源は、系統電源が停止してから、通信ユニットと蓄電ユニットとの通信が確立するまでの間、通信ユニットに電力を供給すればよく、電力変換装置は、大容量の補助電源を備える必要がない。したがって、電力変換装置は、補助電源を備えることに伴う、設備の大型化を抑制することができる。

【0009】

上記電力変換装置について、前記補助電源は、前記サブＡＣ／ＤＣ変換回路の出力端に接続され、前記第２直流電力により充電されるものであってもよい。
かかる構成によれば、補助電源には、系統電源が動作している場合に、サブＡＣ／ＤＣ変換回路から第２直流電力が供給され、充電される。つまり、補助電源は、別途、充電処理を実行しなくとも、系統電源が動作していれば充電される。したがって、電力変換装置は、系統電源が停止した場合、補助電源の充電不足により通信ユニットと蓄電ユニットとが通信できないことが無いようにすることができる。

【0010】

上記電力変換装置について、前記補助電源は、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力端に接続され、前記第２直流電力により充電されるものであってもよい。
かかる構成によれば、補助電源には、系統電源が停止している場合に、ＤＣ／ＤＣ変換回路から第２直流電力が供給され、充電される。つまり、補助電源は、系統電源が停止している場合であっても、補助電源から供給される電力により充電される。したがって、電力変換装置は、系統電源の動作が復帰した後、補助電源を充電可能な十分な時間が経過するよりも前に系統電源が再度停止した場合であっても、補助電源の充電不足により通信ユニットと蓄電ユニットとが通信できないことが無いようにすることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の一態様によれば、系統電源が停止しても動作を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】電力変換装置１０の構成の一例を示す図。

【図2】第１電力変換部２０、及び第２電力変換部３０の構成の一例を示す図。

【図3】停止状態における電力変換装置１０の動作の一例を示す図（その１）。

【図4】停止状態における電力変換装置１０の動作の一例を示す図（その２）。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明を具体化した一実施形態を説明する。電力変換装置１０は、系統電源ＳＰから供給された交流電力を直流電力に変換し、蓄電ユニット１００や電動車両２００に供給する装置である。なお、電動車両２００とは、充電可能な二次電池を電力源として走行する車両である。電動車両２００としては、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の乗用車、フォークリフトなどの産業車両等どのような種類のものであってもよい。

【0014】

蓄電ユニット１００は、例えば、蓄電制御部１１０と、電源用蓄電装置１２０とを備える。蓄電制御部１１０は、電源用蓄電装置１２０の動作を制御する。蓄電制御部１１０は、例えば、電源用蓄電装置１２０の充電状態に応じて、又は後述する通信ユニット５０の指示に基づいて、電源用蓄電装置１２０を充放電させる。詳しくは、蓄電制御部１１０は、電力変換装置１０から供給される直流電力により、電源用蓄電装置１２０を充電させたり、電源用蓄電装置１２０に電力変換装置１０に対して電力供給を行わせたりする。電源用蓄電装置１２０は、例えば、リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池である。

【0015】

電動車両２００は、例えば、蓄電制御部２１０と、車両用蓄電装置２２０とを備える。蓄電制御部２１０は、車両用蓄電装置２２０の動作を制御する。蓄電制御部２１０は、例えば、車両用蓄電装置２２０の充電状態に応じて、又は後述する通信ユニット５０の指示に基づいて、車両用蓄電装置２２０を充放電させる。車両用蓄電装置２２０は、例えば、リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池である。なお、車両用蓄電装置２２０は、走行モータを駆動するための二次電池でも走行モータ以外の機器を駆動するための二次電池であってもよい。

【0016】

電力変換装置１０は、例えば、第１電力変換部２０と、第２電力変換部３０と、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０と、通信ユニット５０と、補助電源６０と、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０と、切替スイッチ８０と、接続線Ｌ１１～Ｌ１３と、接続線Ｌ２１～Ｌ２４と、接続線Ｌ３ａ，Ｌ３ｂと、接続線Ｌ４ａ，Ｌ４ｂと、接続線Ｌ５ａ，Ｌ５ｂとを備える。

【0017】

第１電力変換部２０は、各相に対応する三つの入力端ｃｔ１１～ｃｔ１３を有する。第１電力変換部２０は、電源用蓄電装置１２０に出力する二つの出力端ｃｔ１４～ｃｔ１５と、車両用蓄電装置２２０に出力する二つの出力端ｃｔ１６～ｃｔ１７を有する。第２電力変換部３０は、各相に対応する三つの入力端ｃｔ２１～ｃｔ２３を有する。第２電力変換部３０は、電源用蓄電装置１２０に出力する二つの出力端ｃｔ２４～ｃｔ２５と、車両用蓄電装置２２０に出力する二つの出力端ｃｔ２６～ｃｔ２７を有する。

【0018】

接続線Ｌ１１～Ｌ１３は、系統電源ＳＰと電力変換装置１０とを接続する。詳しくは、接続線Ｌ１１は、系統電源ＳＰの第１相と入力端ｃｔ１１と入力端ｃｔ２１とを接続する。接続線Ｌ１２は、系統電源ＳＰの第２相と入力端ｃｔ１２と入力端ｃｔ２２を接続する。接続線Ｌ１３は、系統電源ＳＰの第３相と入力端ｃｔ１３と入力端ｃｔ２３とを接続する。

【0019】

接続線Ｌ２１～接続線Ｌ２２は、電力変換装置１０と蓄電ユニット１００とを接続する。詳しくは、接続線Ｌ２１は、出力端ｃｔ１４と、出力端ｃｔ２４と、電源用蓄電装置１２０の正極とを接続し、接続線Ｌ２２は、出力端ｃｔ１５と、出力端ｃｔ２５と、車両用蓄電装置２２０の負極とを接続する。接続線Ｌ２１～Ｌ２２は、「メインＡＣ／ＤＣ変換回路と電源用蓄電装置とを接続する配線」の一例である。

【0020】

接続線Ｌ２３～Ｌ２４は、電力変換装置１０と電動車両２００とを接続する。詳しくは、接続線Ｌ２３は、出力端ｃｔ１６と、出力端ｃｔ２６と、車両用蓄電装置２２０の正極とを接続し、接続線Ｌ２４は、出力端ｃｔ１７と、出力端ｃｔ２７と、車両用蓄電装置２２０の負極とを接続する。

【0021】

第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０は、例えば、複数のスイッチング素子を用いて構成され、スイッチング素子を周期的にオンオフすることにより系統電力を第１直流電力に変換する。

【0022】

図２に示すように、第１電力変換部２０、及び第２電力変換部３０は、それぞれ、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１と、中間コンデンサ２７と、第１変換回路２８と、第２変換回路２９と、正極配線ＬＮ１と、負極配線ＬＮ２とを備える。正極配線ＬＮ１及び負極配線ＬＮ２は、２次側フルブリッジ回路２６と、第１変換回路２８と、第２変換回路２９とを互いに接続している。

【0023】

ＡＣ／ＤＣ変換回路２１は、系統電源ＳＰから出力される系統電力を直流電力に変換するものである。ＡＣ／ＤＣ変換回路２１は、トランス２２と、１次側マトリックスコンバータ２５と、２次側フルブリッジ回路２６とを有する。トランス２２は、１次側巻線２３と、２次側巻線２４とを有する。１次側マトリックスコンバータ２５は、トランス２２に対して１次側に設けられる。２次側フルブリッジ回路２６は、トランス２２に対して２次側に設けられる。

【0024】

第１電力変換部２０の１次側マトリックスコンバータ２５は、第１電力変換部２０の１次側巻線２３に接続されているとともに、入力端ｃｔ１１～ｃｔ１３に接続される。第２電力変換部３０の１次側マトリックスコンバータ２５は、第２電力変換部３０の１次側巻線２３に接続されているとともに、入力端ｃｔ２１～ｃｔ２３に接続されている。これにより、１次側マトリックスコンバータ２５は、接続線Ｌ１１～Ｌ１３によって系統電源ＳＰに接続される。

【0025】

１次側マトリックスコンバータ２５は、交流電力の双方向変換を可能に構成されている。１次側マトリックスコンバータ２５は、１次側スイッチング素子２５１～２５６を備えている。１次側マトリックスコンバータ２５は、１次側スイッチング素子２５１～２５６が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより交流の電力変換を行う。例えば、１次側マトリックスコンバータ２５は、系統電源ＳＰが出力する交流電力を所定電圧の交流電力に変換してトランス２２の１次側巻線２３に向けて出力したり、トランス２２から入力された交流電力を、系統電源ＳＰの交流電力に変換して系統電源ＳＰに出力したりする。

【0026】

１次側スイッチング素子２５１～２５６は、順方向及び逆方向の双方の電圧をＯＮ／ＯＦＦすることができる双方向スイッチング素子である。１次側スイッチング素子２５１～２５６の具体的な構成は任意であるが、例えば互いに並列に接続された複数のＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ及びダイオードを有するとよい。

【0027】

１次側スイッチング素子２５１～２５６は、１次側上アームスイッチング素子２５１～２５３と、１次側上アームスイッチング素子２５１～２５３に１次側接続線２５７～２５９によって直列に接続された１次側下アームスイッチング素子２５４～２５６とによって構成されている。１次側上アームスイッチング素子２５１～２５３と１次側下アームスイッチング素子２５４～２５６との直列接続体は、互いに並列に接続された状態で１次側巻線２３に接続されている。入力端ｃｔ１１（ｃｔ２１）は、１次側接続線２５７に接続され、入力端ｃｔ１２（ｃｔ２２）は、１次側接続線２５８に接続され、入力端ｃｔ１３（ｃｔ２３）は、１次側接続線２５９に接続される。

【0028】

トランス２２は、１次側マトリックスコンバータ２５と２次側フルブリッジ回路２６との間に設けられており、交流電力の電圧変換を行う。なお、変圧比は、１次側巻線２３と２次側巻線２４との巻数比に対応する。

【0029】

２次側フルブリッジ回路２６は、２次側巻線２４及び中間コンデンサ２７に接続されている。２次側フルブリッジ回路２６は、ＡＣ／ＤＣの双方向変換を行うことができるように構成されている。２次側フルブリッジ回路２６は、２次側上アームスイッチング素子２６１～２６２と、２次側接続線２６５～２６６を介して２次側上アームスイッチング素子２６１～２６２に直列接続された２次側下アームスイッチング素子２６３～２６４と、を有している。２次側スイッチング素子２６１～２６４は例えばｎ型のＭＯＳＦＥＴである。ただし、これに限られず、２次側スイッチング素子２６１～２６４の具体的な構成は任意である。

【0030】

２次側巻線２４は、２次側接続線２６５～２６６に接続されている。これにより、トランス２２（詳細には２次側巻線２４）から出力される交流電力は２次側フルブリッジ回路２６に入力される。

【0031】

２次側フルブリッジ回路２６は、２次側スイッチング素子２６１～２６４が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより電力変換を行う。例えば、２次側フルブリッジ回路２６は、トランス２２から入力される交流電力を直流電力に変換したり、中間コンデンサ２７側から入力される直流電力を交流電力に変換したりする。

【0032】

すなわち、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１は、１次側スイッチング素子２５１～２５６及び２次側スイッチング素子２６１～２６４が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより、交流電力及び直流電力間の双方向変換を行う。

【0033】

第１変換回路２８は、例えば、直流電力の双方向変換が可能な双方向コンバータである。第１変換回路２８は、複数のスイッチング素子を備え、複数のスイッチング素子が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより直流電力の双方向変換を行う。第１変換回路２８は、例えば電源用蓄電装置１２０に蓄電された直流電力を昇圧してＡＣ／ＤＣ変換回路２１又は第２変換回路２９に出力したり、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１又は第２変換回路２９から入力される直流電力を降圧して電源用蓄電装置１２０に出力したりする。第１変換回路２８の正極出力端は、出力端ｃｔ１４（ｃｔ２４）に接続され、第１変換回路２８の負極出力端は、出力端ｃｔ１５（ｃｔ２５）に接続される。

【0034】

第２変換回路２９は、例えば、直流電力の電圧変換を行うＤＣ／ＤＣコンバータ回路である。第２変換回路２９は、複数のスイッチング素子を備え、複数のスイッチング素子が周期的にＯＮ／ＯＦＦすることにより直流電力の双方向変換を行う。第２変換回路２９は、例えばＡＣ／ＤＣ変換回路２１から入力される直流電力及び第１変換回路２８から入力される直流電力の少なくとも一方を降圧して車両用蓄電装置２２０に向けて出力する。また、第２変換回路２９は、車両用蓄電装置２２０に蓄電された直流電力を昇圧してＡＣ／ＤＣ変換回路２１又は第１変換回路２８に向けて出力する。第２変換回路２９の正極出力端は、出力端ｃｔ１６（ｃｔ２６）に接続され、第２変換回路２９の負極出力端は、出力端ｃｔ１７（ｃｔ２７）に接続される。

【0035】

中間コンデンサ２７は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１と第２変換回路２９との間に設けられている。詳細には、中間コンデンサ２７は、正極配線ＬＮ１及び負極配線ＬＮ２に接続されている。

【0036】

ここで、既に説明したとおり、第１変換回路２８は正極配線ＬＮ１及び負極配線ＬＮ２に接続されている。このため、中間コンデンサ２７と第１変換回路２８とは、正極配線ＬＮ１及び負極配線ＬＮ２を介して接続されている。

【0037】

なお、本実施形態では、図１に示すように、中間コンデンサ２７は、正極配線ＬＮ１及び負極配線ＬＮ２における第１変換回路２８との接続点よりも第２変換回路２９側に設けられているが、これに限られず、上記接続点よりもＡＣ／ＤＣ変換回路２１側に設けられていてもよい。

【0038】

電力変換装置１０は、例えば、車両用蓄電装置２２０の充電状態などの条件に基づいて、系統電力を変換した直流電力のみを車両用蓄電装置２２０に出力するか、電源用蓄電装置１２０から供給された直流電力のみを車両用蓄電装置２２０に出力するか、系統電力を変換した直流電力と電源用蓄電装置１２０から供給された直流電力とを合わせて車両用蓄電装置２２０に出力するかを決定する。電力変換装置１０は、決定した動作となるように、第１電力変換部２０と、第２電力変換部３０とを制御する。

【0039】

系統電源ＳＰから出力される系統電力のみを車両用蓄電装置２２０に供給する場合、第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０は、系統電力を第１直流電力に変換する。詳細には、第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１にてＡＣ／ＤＣ変換が行われかつ第２変換回路２９にてＤＣ／ＤＣ変換が行われるように制御する一方、第１変換回路２８を動作させない。

【0040】

電源用蓄電装置１２０から出力される直流電力のみを車両用蓄電装置２２０に供給する場合、第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０は、電源用蓄電装置１２０から出力される直流電力を第１直流電力に変換させる。詳細には、第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０は、電源用蓄電装置１２０から出力される直流電力が第１変換回路２８によってＤＣ／ＤＣ変換され、かつ第１変換回路２８によって変換された直流電力が第２変換回路２９によって第１直流電力に変換されるように制御する。この場合、第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１を動作させない。

【0041】

系統電力を変換した直流電力と電源用蓄電装置１２０から供給された直流電力とを合わせて車両用蓄電装置２２０に供給する場合、第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０は、系統電力及び電源用蓄電装置１２０の直流電力の双方を第１直流電力に変換する。詳細には、第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１によってＡＣ／ＤＣ変換が行われ、第１変換回路２８によって電源用蓄電装置１２０の直流電力のＤＣ／ＤＣ変換が行われるように制御する。そして、第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１及び第１変換回路２８によって変換された直流電力が第１直流電力に変換されるように第２変換回路２９を制御する。

【0042】

つまり、本実施形態の電力変換装置１０は、系統電源ＳＰ及び電源用蓄電装置１２０の少なくとも一方を用いて車両用蓄電装置２２０の充電を行う。第１電力変換部２０、又は／及び第２電力変換部３０は、「メインＡＣ／ＤＣ変換回路」の一例である。ちなみに、本実施形態では、第１直流電力は、第１変換回路２８と、第２変換回路２９との少なくとも一方から出力されるものである。

【0043】

なお、第２電力変換部３０は、第１電力変換部２０と並行して動作してもよい。例えば、第１電力変換部２０と、第２電力変換部３０とは、系統電源ＳＰから出力される系統電力を同一電圧の直流電力に変換して、電源用蓄電装置１２０、又は車両用蓄電装置２２０のいずれか一方に出力してもよい。また、第２電力変換部３０は、第１電力変換部２０が停止した際に、動作を開始するものであってもよい。

【0044】

ＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、入力端４１ａ，４１ｂと、出力端４２ａ，４２ｂとを有する。接続線Ｌ３ａは、接続線Ｌ１１と、入力端４１ａとを接続し、接続線Ｌ３ｂは、接続線Ｌ１２と、入力端４１ｂとを接続する。接続線Ｌ４ａは、出力端４２ａと、通信ユニット５０正極端子と、補助電源６０の正極端子と、後述するＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力端７２ａとを接続し、接続線Ｌ４ｂは、出力端４２ｂと、通信ユニット５０の負極端子と、補助電源６０の負極端子と、後述するＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力端７２ｂとを接続する。

【0045】

ＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、系統電源ＳＰから出力される系統電力を、所定電圧の直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換回路４０が変換する直流電力は、第１直流電力よりも低圧の直流電力である。図１に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、系統電源ＳＰが供給する三相交流電力のうち、いずれかの相間に生じる相間電力を、所定電圧の直流電力に変換する。以降の説明において、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０が出力する直流電力を「第２直流電力」と記載する。

【0046】

ＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、例えば、スイッチング素子を用いて構成され、スイッチング素子を周期的にオンオフすることにより系統電源ＳＰから出力される系統電力を、第２直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、スイッチング素子の制御部を備えており、入力端４１に系統電源ＳＰから出力される系統電力が入力されることに応じて、変換動作を開始する回路であってもよい。ＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、変換した第２直流電力を出力端４２から出力する。ＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、「サブＡＣ／ＤＣ変換回路」の一例である。

【0047】

通信ユニット５０は、接続線Ｌ４に接続される。通信ユニット５０は、第２直流電力が供給されることによって動作する。系統電源ＳＰが動作している状態において、通信ユニット５０には、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０から接続線Ｌ４を介して第２直流電力が供給される。以降の説明において、系統電源ＳＰが動作している状態を「通常状態」と記載し、系統電源ＳＰが停止している状態を「停止状態」と記載する。

【0048】

通信ユニット５０と、蓄電ユニット１００の蓄電制御部１１０と、電動車両２００の蓄電制御部２１０とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。通信ユニット５０は、蓄電制御部１１０と通信し、電源用蓄電装置１２０の充電状態に係る情報を受信したり、電源用蓄電装置１２０の充電、又は放電に係る制御の指示を示す情報を送信したりする。また、通信ユニット５０は、蓄電制御部２１０と通信し、車両用蓄電装置２２０の充電状態に係る情報を受信したり、車両用蓄電装置２２０の充電、又は放電に係る制御の指示を示す情報を送信したりする。

【0049】

補助電源６０は、例えば、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０から通信ユニット５０への第２直流電力の供給がない場合に通信ユニット５０に電力供給を行う。ＡＣ／ＤＣ変換回路４０から通信ユニット５０への第２直流電力の供給がない場合とは、例えば、「停止状態」である。補助電源６０は、上述したように、接続線Ｌ４を介してＡＣ／ＤＣ変換回路４０の出力端４２に接続される。このため、補助電源６０は、通常状態において、接続線Ｌ４を介してＡＣ／ＤＣ変換回路４０から供給される第２直流電力によって充電される。補助電源６０は、例えば、リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池である。

【0050】

ここで、補助電源６０の充電容量は、系統電源ＳＰが停止してから、通信ユニットと蓄電ユニットとの通信が確立するまでの間、通信ユニットに電力を供給できる程度の容量であればよい。したがって、補助電源６０の充電容量は、電源用蓄電装置１２０や車両用蓄電装置２２０に比して小さい容量であって、補助電源６０は、電源用蓄電装置１２０や車両用蓄電装置２２０に比して小型の蓄電池により実現される。

【0051】

補助電源６０は、停止状態において接続線Ｌ４を介して第２直流電力が供給されなくなると、接続線Ｌ４を介して通信ユニット５０に蓄電していた電力を出力し、通信ユニット５０に第２直流電力を供給する。補助電源６０は、例えば、停止状態において、接続線Ｌ４の電位が補助電源６０の出力端の電位よりも低くなることに伴い、第２直流電力を出力する。また、補助電源６０は、後述するＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力端７２から接続線Ｌ４に第２直流電力が出力されたことに伴い、第２直流電力の出力を停止する。

【0052】

なお、補助電源６０は、系統電源ＳＰの動作状態を検出する検出部等により、停止状態となったことが検出されたことに伴い、第２直流電力を出力するものであってもよい。
ＤＣ／ＤＣ変換回路７０は、入力端７１ａ，７１ｂと、出力端７２ａ，７２ｂとを有する。入力端７１ａには、接続線Ｌ５ａが接続され、入力端７１ｂには、接続線Ｌ５ｂが接続される。これにより、接続線Ｌ５ａ，Ｌ５ｂは、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０と、電源用蓄電装置１２０とを接続する。上述したように、出力端７２ａには、接続線Ｌ４ａが接続され、出力端７２ｂには、接続線Ｌ４ｂが接続される。これにより、接続線Ｌ４ａ、Ｌ４ｂは、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０の出力端４２ａ，４２ｂと、通信ユニット５０と、補助電源６０とを接続する。

【0053】

ＤＣ／ＤＣ変換回路７０は、電源用蓄電装置１２０から出力され、接続線Ｌ５ａ、Ｌ５ｂに供給される直流電力を第２直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣ変換回路７０は、例えば、スイッチング素子を用いて構成され、スイッチング素子を周期的にオンオフすることにより電源用蓄電装置１２０から出力される直流電力を、第２直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣ変換回路７０は、スイッチング素子の制御部を備えており、入力端７１に電源用蓄電装置１２０から出力される直流電力が入力されることに応じて、変換動作を開始する回路であってもよい。

【0054】

また、補助電源６０は、上述したように、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力端７２に接続線Ｌ４を介して接続される。このため、補助電源６０は、停止状態において、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０から接続線Ｌ４を介して供給される第２直流電力によって充電される。

【0055】

切替スイッチ８０は、接続線Ｌ５ａに設けられる。切替スイッチ８０は、ＯＮ状態において、電源用蓄電装置１２０からＤＣ／ＤＣ変換回路７０への電力供給を許容する。また、切替スイッチ８０は、ＯＦＦ状態において、電源用蓄電装置１２０からＤＣ／ＤＣ変換回路７０への電力供給を禁止する。

【0056】

以下、図面を参照して、電力変換装置１０の各場面の動作の詳細について説明する。
図１に示すように、系統電源ＳＰが動作している状態（つまり、通常状態）において、系統電源ＳＰは、接続線Ｌ１１～Ｌ１３を介して系統電力を第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０に供給する。第１電力変換部２０及び第２電力変換部３０は、供給された系統電力を第１直流電力に変換して車両用蓄電装置２２０を充電する。

【0057】

また、上述したように、通常状態において、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、接続線Ｌ１１から接続線Ｌ３ａ，Ｌ３ｂを介して供給された系統電力を第２直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、変換した第２直流電力を、接続線Ｌ４ａ，Ｌ４ｂを介して、通信ユニット５０と補助電源６０とに供給する。したがって、通信ユニット５０、及び補助電源６０には、通常状態において、接続線Ｌ１１、接続線Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ、及びＡＣ／ＤＣ変換回路４０を介した経路Ｒｕ１により、第２直流電力が供給される。その結果、通信ユニット５０は、通常状態において、蓄電ユニット１００や電動車両２００と各種通信を行うことができる。

【0058】

また、通常状態において、切替スイッチ８０は、ＯＦＦ状態にされ、電源用蓄電装置１２０からＤＣ／ＤＣ変換回路７０への電力供給を禁止する。これにより、第１電力変換部２０は、通常状態において、切替スイッチ８０がＯＦＦ状態になることに伴い、出力端ｃｔ１４や出力端ｃｔ１５に、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０が接続されない。その結果、第１電力変換部２０は、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０の動作によって、変換効率を低下させることなく、系統電力を第１直流電力に変換することができる。

【0059】

図３に示すように、何らかの要因によって系統電源ＳＰが通常状態から停止状態に切り替わると、通信ユニット５０には、経路Ｒｕ１を介して系統電源ＳＰから電力が供給されなくなる。したがって、電力変換装置１０は、停止状態において、動作を停止し、通信ユニット５０は、蓄電ユニット１００と、電動車両２００との通信が切断される。

【0060】

この場合、上述したように、補助電源６０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０から通信ユニット５０への第２直流電力の供給がない場合に通信ユニット５０に電力供給を行う。本実施形態では、補助電源６０は、接続線Ｌ４ａ，Ｌ４ｂを介した経路Ｒｕ２によって通信ユニット５０に電力供給を行う。通信ユニット５０は、停止状態において蓄電ユニット１００と電動車両２００との通信が切断された後、補助電源６０から電力供給を受けて、蓄電ユニット１００と電動車両２００との通信を再接続する。

【0061】

通信ユニット５０は、蓄電制御部１１０との通信が確立されたことに基づいて、電源用蓄電装置１２０に電力を出力させる指示を示す情報を蓄電制御部１１０に送信する。蓄電制御部１１０は、当該情報を受信したことに応じて、電源用蓄電装置１２０に電力を出力させる。また、通信ユニット５０は、蓄電制御部１１０との通信が確立されたことに基づいて、切替スイッチ８０をＯＦＦ状態からＯＮ状態に移行させる。

【0062】

図４に示すように、蓄電制御部１１０は、通信ユニット５０の指示に応じて電源用蓄電装置１２０に電力を出力させる。ＤＣ／ＤＣ変換回路７０は、電源用蓄電装置１２０により出力された電力を第２直流電力に変換し、通信ユニット５０と、補助電源６０とに供給する。つまり、通信ユニット５０には、電源用蓄電装置１２０、接続線Ｌ５ａ，Ｌ５ｂ、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０、及び接続線Ｌ４ａ，Ｌ４ｂを介した経路Ｒｕ３によって電力が供給される。これにより、通信ユニット５０は、停止状態であっても、経路Ｒｕ３によって電力の供給を受けることにより、蓄電ユニット１００や電動車両２００と各種通信を行うことができる。

【0063】

また、補助電源６０には、接続線Ｌ５ａ，Ｌ５ｂ、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０、及び接続線Ｌ４ａ，Ｌ４ｂを介した経路Ｒｕ３によって第２直流電力が供給される。これにより、補助電源６０は、停止状態であっても、経路Ｒｕ３によって直流電力の供給を受けることにより、充電される。

【0064】

電力変換装置１０は、図４に示す停止状態において、系統電源ＳＰが動作を開始した場合には、図１に示す通常状態に移行する。通信ユニット５０は、例えば、系統電源ＳＰが動作を開始したことが検出された場合、切替スイッチ８０をＯＦＦ状態に制御する。系統電源ＳＰが動作を開始したことは、例えば、通信ユニット５０に経路Ｒｕ１によって第１直流電力が供給されることによって検出されてもよく、系統電源ＳＰに設けられた電圧検出部や電流検出部の検出結果に基づいて検出されてもよい。

【0065】

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電力変換装置１０は、電源用蓄電装置１２０及び当該電源用蓄電装置１２０を制御する蓄電制御部１１０を有する蓄電ユニット１００が接続されるものである。また、電力変換装置１０は、系統電源ＳＰ及び電源用蓄電装置１２０の少なくとも一方を用いて負荷（この一例では、車両用蓄電装置２２０）への電力供給を行うものである。また、電力変換装置１０は、通信ユニット５０と、メインＡＣ／ＤＣ変換回路（この一例では、第１電力変換部２０、及び第２電力変換部３０）と、サブＡＣ／ＤＣ変換回路（この一例では、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０）と、補助電源６０とを備える。通信ユニット５０は、蓄電制御部１１０と通信を行う。第１電力変換部２０、及び第２電力変換部３０は、系統電源ＳＰから出力される系統電力を、第１直流電力に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換回路４０は、系統電源ＳＰから出力される系統電力を、第１直流電力よりも低圧の第２直流電力に変換し、変換された第２直流電力を通信ユニット５０に出力する。補助電源６０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０から通信ユニット５０への第２直流電力の供給がない場合に通信ユニット５０に電力供給を行う。

【0066】

かかる構成によれば、通信ユニット５０には、系統電源ＳＰが動作している場合、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０から第２直流電力が供給され、系統電源ＳＰが停止している場合、補助電源６０から電力供給される。これにより、通信ユニット５０は、系統電源ＳＰが停止していても、蓄電ユニット１００と通信することができる。その結果、通信ユニット５０は、通信によって蓄電ユニット１００に電源用蓄電装置１２０から電力変換装置１０に電力供給を行うことを指示することができる。したがって、電力変換装置１０は、系統電源ＳＰが停止しても動作を継続することができる。

【0067】

詳述すると、仮に電力変換装置１０に蓄電ユニット１００が接続されていない場合、系統電源ＳＰが停止中において、車両用蓄電装置２２０に電力を供給することができず、系統電源ＳＰが復帰するまでの間、車両用蓄電装置２２０を充電することができなかった。一方、仮に電力変換装置１０に蓄電ユニット１００が接続されている場合、系統電源ＳＰが停止している状況下でも蓄電ユニット１００を用いて車両用蓄電装置２２０を充電することが考えられる。

【0068】

しかしながら、系統電源ＳＰが停止していることに起因して、通信ユニット５０が通信を行うための電力を確保できないと、通信ユニット５０と蓄電制御部１１０とが通信を確立することができない。となると、仮に、電力変換装置１０が蓄電ユニット１００を用いて車両用蓄電装置２２０を充電するためには通信ユニット５０と蓄電制御部１１０とが通信を確立する必要がある場合には、蓄電ユニット１００を用いた車両用蓄電装置２２０の充電ができないこととなる。

【0069】

これに対して、本実施形態の電力変換装置１０において、通信ユニット５０は、系統電源ＳＰが停止することによって、蓄電ユニット１００と電動車両２００との通信が切断されても、補助電源６０から第２直流電力が供給される。これにより、通信ユニット５０は、系統電源ＳＰが停止しても、蓄電ユニット１００と電動車両２００との通信を確立することができる。そして、通信ユニット５０は、蓄電ユニット１００に対して電源用蓄電装置１２０から電力変換装置１０に電力供給を行うことを指示することができる。その結果、電力変換装置１０は、系統電源ＳＰが停止している間であっても、電源用蓄電装置１２０から供給された電力を、車両用蓄電装置２２０に出力することができる。したがって、電力変換装置１０は、系統電源ＳＰが停止していても、動作を継続することができる。

【0070】

（２）電力変換装置１０は、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０と、切替スイッチ８０とを更に備える。ＤＣ／ＤＣ変換回路７０は、第１電力変換部２０、及び第２電力変換部３０と電源用蓄電装置１２０とを接続する配線（この一例では、接続線Ｌ２１～Ｌ２４）と、接続線Ｌ２１～Ｌ２４に接続され、当該接続線Ｌ２１～Ｌ２４に供給される直流電力を第２直流電力に変換し、その変換された第２直流電力を通信ユニット５０に出力する。切替スイッチ８０は、通信ユニット５０と蓄電制御部１１０との通信が確立されたことに基づいて、電源用蓄電装置１２０からＤＣ／ＤＣ変換回路７０への電力供給を禁止するＯＦＦ状態から、電源用蓄電装置１２０からＤＣ／ＤＣ変換回路７０への電力供給を許容するＯＮ状態に移行する。

【0071】

かかる構成によれば、通信ユニット５０には、系統電源ＳＰが停止している場合に、切替スイッチ８０により電源用蓄電装置１２０からＤＣ／ＤＣ変換回路７０への電力供給が許容されると、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０から第２直流電力が供給される。これにより、通信ユニット５０は、系統電源ＳＰが停止していても、電源用蓄電装置１２０の電力を用いて、蓄電ユニット１００と通信することができる。この場合、補助電源６０は、系統電源ＳＰが停止してから、通信ユニット５０と蓄電ユニット１００との通信が確立するまでの間、通信ユニット５０に電力を供給すればよく、電力変換装置１０は、大容量の補助電源６０を備える必要がない。したがって、電力変換装置１０は、補助電源６０を備えることに伴う、設備の大型化を抑制することができる。

【0072】

（３）補助電源６０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０の出力端４２に接続され、第２直流電力により充電される。かかる構成によれば、補助電源６０には、系統電源ＳＰが動作している場合に、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０から第２直流電力が供給され、充電される。つまり、補助電源６０は、別途、充電処理を実行しなくとも、系統電源ＳＰが動作していれば充電される。したがって、電力変換装置１０は、系統電源ＳＰが停止した場合、補助電源６０の充電不足により通信ユニット５０と蓄電ユニット１００とが通信できないことが無いようにすることができる。

【0073】

（４）補助電源６０は、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力端７２に接続され、第２直流電力により充電される。かかる構成によれば、補助電源６０には、系統電源ＳＰが停止している場合に、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０から第２直流電力が供給され、充電される。つまり、補助電源６０は、系統電源ＳＰが停止している場合であっても、補助電源６０から供給される電力により充電される。したがって、電力変換装置１０は、系統電源ＳＰの動作が復帰した後、補助電源６０を充電可能な十分な時間が経過するよりも前に系統電源ＳＰが再度停止した場合であっても、補助電源６０の充電不足により通信ユニット５０と蓄電ユニット１００とが通信できないといった不都合を抑制できる。

【0074】

上記実施形態は以下のように変更してもよい。なお、上記実施形態及び以下の各別例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせてもよい。
○二次電池の種類は、リチウムイオン二次電池や鉛蓄電池以外であってもよい。例えば、ニッケル水素蓄電池であってもよい。

【0075】

〇電力変換装置１０は、第１電力変換部２０と、第２電力変換部３０とのうち、少なくとも一つを備えるものであってもよい。
〇電力変換装置１０は、切替スイッチ８０を備えていなくてもよい。この場合、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０には、接続線Ｌ２１～Ｌ２２を介して第１直流電力が供給される。そして、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０は、通常状態においても、第１直流電力を第２直流電力に変換し、出力する。

【0076】

〇補助電源６０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０の出力端４２と、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力端７２とのうち、少なくとも一方に接続されるものであってもよい。補助電源６０は、ＡＣ／ＤＣ変換回路４０の出力端４２にのみ接続される場合、通常状態においてＡＣ／ＤＣ変換回路４０から出力される第２直流電力によって充電される。また、補助電源６０は、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力端７２にのみ接続される場合、停止状態においてＤＣ／ＤＣ変換回路７０から出力される第２直流電力によって充電される。

【0077】

〇電力変換装置１０は、蓄電制御部２１０から第２直流電力を出力可能な場合、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０を備えていなくてもよい。この場合、接続線Ｌ４ａ，Ｌ４ｂは、接続線Ｌ２１～Ｌ２２、又は電源用蓄電装置１２０に接続される。

【0078】

〇切替スイッチ８０は、接続線Ｌ５ａに代えて、接続線Ｌ５ｂに設けられていてもよい。
〇上述では、第１電力変換部２０、及び第２電力変換部３０が、トランス２２と、１次側マトリックスコンバータ２５と、２次側フルブリッジ回路２６とを有する場合について説明したが、これに限られない。第１電力変換部２０、及び第２電力変換部３０は、系統電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路と、ＡＣ／ＤＣ変換回路が変換した直流電力を、第１直流電力に変換するＤＣ／ＤＣ変換回路とを有するものであってもよい。

【符号の説明】

【0079】

１０…電力変換装置、２０…第１電力変換部、３０…第２電力変換部、４０…ＡＣ／ＤＣ変換回路、５０…通信ユニット、６０…補助電源、７０…ＤＣ／ＤＣ変換回路、８０…切替スイッチ、１００…蓄電ユニット、１１０…蓄電制御部、１２０…電源用蓄電装置、２００…電動車両、２１０…蓄電制御部、２２０…車両用蓄電装置、ＳＰ…系統電源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】