特開 2023-179911 電力供給システム

(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】P2023179911

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】電力供給システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/06 20060101AFI20231213BHJP

【ＦＩ】

H02J9/06 110

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022092836

(22)【出願日】2022-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134832

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧野 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100165308

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 俊明

(74)【代理人】

【識別番号】100115048

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 康弘

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 聡

【テーマコード（参考）】

5G015

【Ｆターム（参考）】

5G015FA12

5G015GB05

5G015HA02

5G015HA15

5G015HA16

5G015JA52

5G015JA60

(57)【要約】

【課題】電力供給が冗長化された電力供給システムを簡易なシステム構成により提供する。
【解決手段】電力供給システムが、入力された電力を第１の電圧の直流電力に変換し、当該第１の電圧の直流電力を出力する電力変換器と、前記電力変換器と第１の負荷との間に接続された第１の電力供給線と、第２の負荷に接続された第２の電力供給線と、前記第１の電力供給線と前記第２の電力供給線との間に接続され、前記第１の電力供給線の電圧と前記第２の電力供給線の電圧との間の比を一定に保つ変圧器と、前記第２の電力供給線に接続されたバッテリと、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力された電力を第１の電圧の直流電力に変換し、当該第１の電圧の直流電力を出力する電力変換器と、
前記電力変換器と第１の負荷との間に接続された第１の電力供給線と、
第２の負荷に接続された第２の電力供給線と、
前記第１の電力供給線と前記第２の電力供給線との間に接続され、前記第１の電力供給線の電圧と前記第２の電力供給線の電圧との間の比を一定に保つ変圧器と、
前記第２の電力供給線に接続されたバッテリと、を有する電力供給システム。

【請求項2】

前記電力変換器は、前記電力供給源に異常が発生したときに、動作を停止する、請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項3】

前記電力変換器は、前記電力変換器に異常が発生したときに、動作を停止する、請求項２に記載の電力供給システム。

【請求項4】

第１の負荷は、電力の消費および供給を行う負荷である、請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項5】

前記第１の電力供給線に接続されたコンデンサをさらに有する、請求項４に記載の電力供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、高圧バッテリからの電力を、高圧バッテリと４２ボルト系電源ラインとの間に接続された第１のコンバータと、４２ボルト系電源ラインと１４ボルト系電源ラインとの間に接続された第２のコンバータと、を用い、４２ボルト系電源ラインに接続された大電力負荷２３と、１４ボルト系電源ラインに接続された１４ボルト負荷と、に供給する電源装置が開示されている。

【0003】

特許文献１に開示された電源装置は、高圧バッテリに異常が発生したときのために、４２ボルト系電源ラインに接続された第１の蓄電装置と、１４ボルト系電源ラインに接続された第２の蓄電装置と、を有している。

【0004】

また、特許文献１に開示された電源装置の第２のコンバータは、双方向コンバータであり、高圧バッテリに異常が発生した際に、第１の蓄電装置における端子間電圧が規定値以下であるならば、１４ボルトから４８ボルトに変換する動作を行うように制御され、第２の蓄電装置２２における端子間電圧が規定値以下であるならば、４８ボルトから１４ボルトに変換する動作を行うように制御される。これにより、特許文献１に開示された電源装置では、第１の蓄電装置と第２の蓄電装置のうちのいずれかの蓄電装置の充電状態が低下したときに、充電状態が低下した蓄電装置を低下していない蓄電装置がバックアップすることを可能にしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１－３０３６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示された電源装置は、上述した冗長性を得るために、高圧バッテリ２０における端子間電圧、第１の蓄電装置における端子間電圧、第２の蓄電装置における端子間電圧を監視し、これらの端子間電圧に基づいて、第２のコンバータを制御するコントローラを有するという複雑なシステム構成をしている。また、特許文献１に開示された電源装置では、コントローラにより第２のコンバータの変換方向の切替制御が行われている。このため、この切替制御による遅延が、第２のコンバータの変換方向の切り替え時に生じる。

【0007】

そこで、本発明は、電力供給が冗長化された電力供給システムを簡易なシステム構成により提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明に係る一実施形態に係る電力供給システムは、入力された電力を第１の電圧の直流電力に変換し、当該第１の電圧の直流電力を出力する電力変換器と、前記電力変換器と第１の負荷との間に接続された第１の電力供給線と、第２の負荷に接続された第２の電力供給線と、前記第１の電力供給線と前記第２の電力供給線との間に接続され、前記第１の電力供給線の電圧と前記第２の電力供給線の電圧との間の比を一定に保つ変圧器と、前記第２の電力供給線に接続されたバッテリと、を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、電力供給が冗長化された電力供給システムを簡易なシステム構成により提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る電力供給システム１００を示す図である。

【図2】本発明の他の実施形態に係る電力供給システム１００を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜電力供給システム１００＞
図１は、本発明の一実施形態に係る電力供給システム１００を示す図である。電力供給システム１００は、電力変換器１１０と、第１の電力供給線１２０と、第２の電力供給線１３０と、変圧器１４０と、バッテリ１５０と、を有する。

【0012】

電力供給システム１００は、電力供給源２００から供給された電力を、第１の電力供給線１２０に接続された第１の負荷３００や、第２の電力供給線１３０に接続された第２の負荷４００に供給する。電力供給源２００は、例えば、電力を蓄えたバッテリや、電力を発電する発電機を含む。

【0013】

図１に示した例では、第１の電力供給線１２０に１つの第１の負荷３００が接続されているが、第１の電力供給線１２０には、複数の第１の負荷３００が接続されていても良い。また、図１に示した例では、第２の電力供給線１３０に１つの第２の負荷４００が接続されているが、第２の電力供給線１３０には、複数の第２の負荷４００が接続されていても良い。

【0014】

電力変換器１１０は、電力供給源２００と第１の電力供給線１２０との間に接続され、電力供給源２００から供給された電力の入力を受け、この入力された電力を、第１の電圧の直流電力に変換し、この第１の電圧の直流電力を第１の電力供給線１２０に出力する。

【0015】

第１の電力供給線１２０は、電力変換器１１０と第１の負荷３００との間に接続され、電力変換器１１０から出力された直流電力を第１の負荷３００に供給する。

【0016】

このため、本実施形態では、電力供給源２００、電力変換器１１０が正常に動作しているとき、つまり、電力変換器１１０から第１の電圧の直流電力が出力されているときに、第１の電力供給線１２０の電圧は、第１の電圧に保たれ、第１の負荷３００に、第１の電圧の直流電力が供給される。

【0017】

電力変換器１１０は、電力供給源２００に異常が発生したとき（例えば、電力供給源２００の出力電圧が所定の値以下になったとき）、および電力変換器１１０に異常が発生したとき（例えば、電力変換器１１０の出力電圧が所定の値以下になったとき）に、動作を停止する。つまり、本実施形態では、電力供給源２００または電力変換器１１０に異常が発生したとき、電力変換器１１０から第１の電力供給線１２０に直流電力が出力されない。

【0018】

電力供給源２００から供給される電力が直流電力であるならば、電力変換器１１０は、直流電力を直流電力に変換するＤＣＤＣコンバータであり、電力供給源２００から供給される電力が交流電力であるならば、電力変換器１１０は、直流電力を直流電力に変換するＡＣＤＣコンバータである。図１に示した例では、電力供給源２００は、直流電力を供給する電力供給源であり、電力変換器１１０は、ＤＣＤＣコンバータである。

【0019】

第２の電力供給線１３０は、第２の負荷４００に接続され、第２の負荷４００に電力を供給する。

【0020】

変圧器１４０は、第１の電力供給線１２０と第２の電力供給線１３０との間に接続され、第１の電力供給線１２０と第２の電力供給線１３０との間での直流電流の伝送を行い、第１の電力供給線１２０の電圧と第２の電力供給線１３０の電圧との間の比を一定の比ａ：ｂに保つ。変圧器１４０は、いわゆるＤＣＤＣ変圧器であり、例えば、ソリッドステート変圧器である。

【0021】

このため、本実施形態では、電力変換器１１０から第１の電圧の直流電力が出力されているときに、変圧器１４０が正常に動作しているならば、第１の電力供給線１２０と第２の電力供給線１３０との間での変圧器１４０を介した直流電流の伝送が生じ、第２の電力供給線１３０の電圧が、第１の電圧の（ｂ／ａ）倍の第２の電圧に保たれ（（第２の電圧）＝（ｂ／ａ）・（第１の電圧））、第２の負荷４００に、第２の電圧の直流電力が供給される。

【0022】

つまり、電力変換器１１０から第１の電圧の直流電力が出力され、変圧器１４０が正常に動作しているとき、本実施形態では、第１の負荷３００には、第１の電圧の直流電力が供給され、第２の負荷４００には、第２の電圧の直流電力が供給される。

【0023】

一方、変圧器１４０に異常が発生し、変圧器１４０が動作していないとき、変圧器１４０を介した直流電力の伝送がなくなる。そこで、本実施形態は、バッテリ１５０が第２の電力供給線１３０に接続されている。電力変換器１１０から第１の電圧の直流電力が出力されているが、変圧器１４０が動作していないとき、本実施形態では、電力変換器１１０から、第１の負荷３００に電力が供給され、バッテリ１５０から、第２の負荷４００に電力に供給される。

【0024】

また、本実施形態では、電力供給源２００または電力変換器１１０に異常が発生するなどの原因により、電力変換器１１０が動作していないとき、つまり、電力変換器１１０から第１の電圧の直流電力が出力されていないとき、変圧器１４０では、第１の電力供給線１２０の電圧と第２の電力供給線１３０の電圧との間の比を一定の比ａ：ｂに保つように、第２の電力供給線１３０から第１の電力供給線１２０へ直流電力の伝送が生じる。つよって、電力変換器１１０から第１の電圧の直流電力が出力されなくなったときに、本実施形態では、バッテリ１５０から、第１の負荷３００、第２の負荷４００に電力が供給される。

【0025】

以上のように、本実施形態では、電力供給源２００、電力変換器１１０の状態に応じた制御を変圧器１４０に対して行うことなく、電力供給源２００、電力変換器１１０の状態に関わらず、第１の負荷３００、第２の負荷４００に電力を供給することが可能である。このため、本実施形態では、電力供給源２００、電力変換器１１０の状態の監視し、電力供給源２００、電力変換器１１０の状態に応じて変圧器１４０を制御するコントローラを備える必要がなく、簡素なシステム構成で、電力供給の冗長化が可能である。つまり、本実施形態では、電力供給が冗長化された電力供給システムを簡易なシステム構成により提供することが可能である。

【0026】

また、本実施形態では、上述したように、変圧器１４０が、第１の電力供給線１２０の電圧と第２の電力供給線１３０の電圧との間の比を一定の比ａ：ｂに保つように、第１の電力供給線１２０と第２の電力供給線１３０との間での直流電流の伝送方向の切り替えを行う。このため、本実施形態では、切替制御による遅延が生じない。

【0027】

また、本実施形態では、電力変換器１１０から第１の電圧の直流電力が出力され、変圧器１４０が正常に動作しているときに、バッテリ１５０に異常が生じ、バッテリ１５０からの電力の供給がなくなったならば、変圧器１４０では、第１の電力供給線１２０の電圧と第２の電力供給線１３０の電圧との間の比を一定の比ａ：ｂに保つように、第１の電力供給線１２０から第２の電力供給線１３０への直流電流の伝送が生じる。

【0028】

＜第１の負荷３００からの電力＞
第１の負荷３００は、電力の消費に加え、電力の供給も行う負荷であっても良い。第１の負荷３００は、例えば、回生電力を発生させる電動モータであっても良い。このとき、１の負荷３００は、発生した回生電力を第１の電力供給線１２０に出力する。

【0029】

第１の負荷３００が電力を発電するとき、本実施形態では、変圧器１４０において、第１の電力供給線１２０の電圧と第２の電力供給線１３０の電圧との間の比を一定の比ａ：ｂに保つように、第１の電力供給線１２０から第２の電力供給線１３０への電力の伝送が生じる。

【0030】

このとき、電力供給システム１００は、図２に示すように、第１の電力供給線１２０に接続するコンデンサ１６０をさらに有するようにしても良い。このようにすることで、第１の負荷３００から出力される電力による第１の電力供給線１２０から第２の電力供給線１３０への電力の伝送量の増加を緩和することが可能になり、第２の電力供給線１３０における電圧変動を緩和することが可能になる。

【0031】

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に記載した本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。

【符号の説明】

【0032】

１００ 電力供給システム
１１０ 電力変換器
１２０ 第１の電力供給線
１３０ 第２の電力供給線
１４０ 変圧器
１５０ バッテリ
１６０ コンデンサ
２００ 電力供給源
３００ 第１の負荷
４００ 第２の負荷

【図1】

【図2】