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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】P2024073182
(43)【公開日】2024-05-29
(54)【発明の名称】電力伝送システム、及び電力伝送プログラム
(51)【国際特許分類】
H02J 50/50 20160101AFI20240522BHJP
H02M 3/28 20060101ALI20240522BHJP
H02J 50/10 20160101ALI20240522BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240522BHJP
【ＦＩ】
H02J50/50
H02M3/28 H
H02J50/10
H02J7/00 301D
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022184257
(22)【出願日】2022-11-17
(71)【出願人】
【識別番号】000004695
【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】100121821
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 強
(74)【代理人】
【識別番号】100139480
【弁理士】
【氏名又は名称】日野 京子
(74)【代理人】
【識別番号】100125575
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100175134
【弁理士】
【氏名又は名称】北 裕介
(74)【代理人】
【識別番号】100207859
【弁理士】
【氏名又は名称】塩谷 尚人
(72)【発明者】
【氏名】小林 尚斗
(72)【発明者】
【氏名】半田 祐一
(72)【発明者】
【氏名】筒 雄樹
【テーマコード（参考）】
5G503
5H730
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503AA04
5G503AA07
5G503BA01
5G503BB01
5G503GB08
5H730AA15
5H730AS08
5H730BB27
5H730BB81
5H730BB88
5H730DD04
5H730EE04
5H730EE07
5H730EE72
(57)【要約】
【課題】電磁気的に結合された複数の電力変換装置を備える電力伝送システムにおいて、互いに離れた２つの電力変換装置間で伝送可能な最大電力を増加させる。
【解決手段】電力伝送システム（１００）は、３以上の電力変換装置（１０，２０，３０）と、３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１）と、３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５）と３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、を備える。伝送部が磁路（７１，７２）により互いに電磁気的に結合されている。制御部は、３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０）との間で電力を伝送する際に、第１伝送部（１５）と第２伝送部（３５）との間に配置された中間伝送部（２５）に接続された中間電力変換装置（２０）の少なくとも１つを動作状態に制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】電力伝送システム（１００）は、３以上の電力変換装置（１０，２０，３０）と、３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１）と、３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５）と３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、を備える。伝送部が磁路（７１，７２）により互いに電磁気的に結合されている。制御部は、３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０）との間で電力を伝送する際に、第１伝送部（１５）と第２伝送部（３５）との間に配置された中間伝送部（２５）に接続された中間電力変換装置（２０）の少なくとも１つを動作状態に制御する。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
３以上の電力変換装置（１０，２０，３０，４０，５０）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１，４１，５１）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５，４５，５５）と、
前記３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、
を備え、前記伝送部が磁路（７１，７２，７３，７４）により互いに電磁気的に結合されている電力伝送システム（１００，２００，３００）であって、
前記制御部は、前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０，５０）との間で電力を伝送する際に、前記第１電力変換装置に接続された前記伝送部である第１伝送部（１５）と、前記第２電力変換装置に接続された前記伝送部である第２伝送部（３５，５５）との間に配置された前記伝送部である中間伝送部（２５，３５，４５）に接続された前記電力変換装置である中間電力変換装置（２０，３０，４０）の少なくとも１つを動作状態に制御する、電力伝送システム。
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１，４１，５１）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５，４５，５５）と、
前記３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、
を備え、前記伝送部が磁路（７１，７２，７３，７４）により互いに電磁気的に結合されている電力伝送システム（１００，２００，３００）であって、
前記制御部は、前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０，５０）との間で電力を伝送する際に、前記第１電力変換装置に接続された前記伝送部である第１伝送部（１５）と、前記第２電力変換装置に接続された前記伝送部である第２伝送部（３５，５５）との間に配置された前記伝送部である中間伝送部（２５，３５，４５）に接続された前記電力変換装置である中間電力変換装置（２０，３０，４０）の少なくとも１つを動作状態に制御する、電力伝送システム。
【請求項2】
３以上の前記伝送部は、互いに着脱可能な前記伝送部である着脱伝送部（１５，２５）を少なくとも２つ含み、
互いに別個の前記着脱伝送部にそれぞれ接続された前記電力変換装置（１０，２０）は、自身に接続された前記着脱伝送部及び前記入出力部（１１，２１）と共に互いに別個の筐体（８１，８２）にそれぞれ収納されている、請求項１に記載の電力伝送システム。
互いに別個の前記着脱伝送部にそれぞれ接続された前記電力変換装置（１０，２０）は、自身に接続された前記着脱伝送部及び前記入出力部（１１，２１）と共に互いに別個の筐体（８１，８２）にそれぞれ収納されている、請求項１に記載の電力伝送システム。
【請求項3】
前記制御部は、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が大きいほど、動作状態に制御する前記中間電力変換装置の数を多くする、請求項１又は２に記載の電力伝送システム。
【請求項4】
前記制御部は、前記第１電力変換装置と前記第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、動作状態に制御する前記中間電力変換装置（３０）に接続された前記伝送部である中継伝送部（３５）が、動作状態に制御しない複数の前記中間電力変換装置（２０，４０）にそれぞれ接続された前記伝送部である非中継伝送部（２５，４５）を、最も均等に近い数の連続する前記非中継伝送部のグループに分けるように、動作状態に制御する前記中間電力変換装置を選択する、請求項１又は２に記載の電力伝送システム。
【請求項5】
前記制御部は、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が大きいほど、定格電力が大きい前記中間電力変換装置を動作状態に制御する、請求項１又は２に記載の電力伝送システム。
【請求項6】
前記制御部は、前記第１電力変換装置と前記第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、動作状態に制御する前記中間電力変換装置に接続された前記入出力部が出力する電力が０になるように、動作状態に制御する前記中間電力変換装置を制御する、請求項１又は２に記載の電力伝送システム。
【請求項7】
前記伝送部は、前記電力変換装置に接続されたコイル（１６，２６，３６，４６，５６）と、前記コイルが巻回されて前記磁路に接続された磁性体コア（１７，２７，３７，４７，５７）とを含む、請求項１又は２に記載の電力伝送システム。
【請求項8】
３以上の電力変換装置（１０，２０，３０，４０，５０）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１，４１，５１）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５，４５，５５）と、
前記３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、
を備え、前記伝送部が磁路（７１，７２，７３，７４）により互いに電磁気的に結合されている電力伝送システム（１００，２００，３００）、に適用される電力伝送プログラムであって、
前記制御部に、
前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０，５０）との間で電力を伝送させる際に、前記第１電力変換装置に接続された前記伝送部である第１伝送部（１５）と、前記第２電力変換装置に接続された前記伝送部である第２伝送部（３５，５５）との間に配置された前記伝送部である中間伝送部（２５，３５，４５）に接続された前記電力変換装置である中間電力変換装置（２０，３０，４０）の少なくとも１つを動作状態に制御させる、電力伝送プログラム。
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１，４１，５１）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５，４５，５５）と、
前記３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、
を備え、前記伝送部が磁路（７１，７２，７３，７４）により互いに電磁気的に結合されている電力伝送システム（１００，２００，３００）、に適用される電力伝送プログラムであって、
前記制御部に、
前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０，５０）との間で電力を伝送させる際に、前記第１電力変換装置に接続された前記伝送部である第１伝送部（１５）と、前記第２電力変換装置に接続された前記伝送部である第２伝送部（３５，５５）との間に配置された前記伝送部である中間伝送部（２５，３５，４５）に接続された前記電力変換装置である中間電力変換装置（２０，３０，４０）の少なくとも１つを動作状態に制御させる、電力伝送プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電磁気的に結合された複数の電力変換装置を備える電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、複数の電源ユニット（電力変換装置）を備える電源装置が記載されている。この電源装置では、複数の電源ユニットは、電源ユニットとは別に設けられた配線用バックボードを介して互いに電気的に接続されており、配線用バックボードを介して電力の授受を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００１－２６８８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、電力を伝送する構成として、複数の電力変換装置を電気的に接続する構成の他に、磁路を介して複数の電力変換装置を電磁気的に結合する構成が考えられる。こうした構成によれば、２つの電力変換装置間を電気的に絶縁した状態で電力を伝送することができる。しかし、電力変換装置の数が増えるほど、互いに離れた２つの電力変換装置間の磁路長が長くなり、２つの電力変換装置間の漏れインダンクタンスが大きくなる。このため、互いに離れた２つの電力変換装置間で伝送可能な最大電力が減少することとなる。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、電磁気的に結合された複数の電力変換装置を備える電力伝送システムにおいて、互いに離れた２つの電力変換装置間で伝送可能な最大電力を増加させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するための第１の手段は、
３以上の電力変換装置（１０，２０，３０，４０，５０）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１，４１，５１）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５，４５，５５）と、
前記３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、
を備え、前記伝送部が磁路（７１，７２，７３，７４）により互いに電磁気的に結合されている電力伝送システム（１００，２００，３００）であって、
前記制御部は、前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０，５０）との間で電力を伝送する際に、前記第１電力変換装置に接続された前記伝送部である第１伝送部（１５）と、前記第２電力変換装置に接続された前記伝送部である第２伝送部（３５，５５）との間に配置された前記伝送部である中間伝送部（２５，３５，４５）に接続された前記電力変換装置である中間電力変換装置（２０，３０，４０）の少なくとも１つを動作状態に制御する。
３以上の電力変換装置（１０，２０，３０，４０，５０）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１，４１，５１）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５，４５，５５）と、
前記３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、
を備え、前記伝送部が磁路（７１，７２，７３，７４）により互いに電磁気的に結合されている電力伝送システム（１００，２００，３００）であって、
前記制御部は、前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０，５０）との間で電力を伝送する際に、前記第１電力変換装置に接続された前記伝送部である第１伝送部（１５）と、前記第２電力変換装置に接続された前記伝送部である第２伝送部（３５，５５）との間に配置された前記伝送部である中間伝送部（２５，３５，４５）に接続された前記電力変換装置である中間電力変換装置（２０，３０，４０）の少なくとも１つを動作状態に制御する。
【0007】
上記構成によれば、入出力部は、前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する。伝送部は、前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する。このため、制御部が前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置を制御することにより、第１電力変換装置に接続された入出力部から入力した電力を、第１電力変換装置に接続された第１伝送部へ出力することができる。第１伝送部と、前記３以上の電力変換装置のうちの第２電力変換装置に接続された第２伝送部とが磁路により電磁気的に結合されている。このため、制御部が第２電力変換装置を制御することにより、第１伝送部から第２伝送部へ電力を電気的に絶縁した状態で伝送し、第２電力変換装置に接続された入出力部から電力を出力することができる。
【0008】
ここで、第１電力変換装置と第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、第１伝送部と第２伝送部との間に配置された中間伝送部に接続された中間電力変換装置が停止状態である場合は、第１伝送部から磁路を介して第２伝送部へ直接電力が伝送される。この場合、第１伝送部から第２伝送部までの磁路長が長くなり、第１伝送部と第２伝送部との間の漏れインダクタンスが大きくなる。その結果、第１伝送部と第２伝送部との間で伝送可能な最大電力が減少することとなる。
【0009】
これに対して、前記制御部は、第１電力変換装置と第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、中間伝送部に接続された中間電力変換装置の少なくとも１つを動作状態に制御する。この場合、第１伝送部から磁路及び中間伝送部を介して第２伝送部へ電力を伝送する、すなわち第１伝送部から磁路を介して中間伝送部へ電力を伝送し、中間伝送部から磁路を介して第２伝送部へ電力を伝送することができる。このため、第１伝送部から第２伝送部までの磁路長よりも、第１伝送部から中間伝送部までの磁路長、及び中間伝送部から第２伝送部までの磁路長をそれぞれ短くすることができる。したがって、第１伝送部と第２伝送部との間の漏れインダクタンスよりも、第１伝送部と中間伝送部との間の漏れインダクタンス、及び中間伝送部と第２伝送部との間の漏れインダクタンスを小さくすることができる。その結果、中間電力変換装置が停止状態である場合に第１伝送部と第２伝送部との間で伝送可能な最大電力よりも、中間電力変換装置が動作状態である場合に、第１伝送部と中間伝送部との間で伝送可能な最大電力、及び中間伝送部と第２伝送部との間で伝送可能な最大電力を大きくすることができ、ひいては第１伝送部と第２伝送部との間で伝送可能な最大電力を増加させることができる。
【0010】
第２の手段では、３以上の前記伝送部は、互いに着脱可能な前記伝送部である着脱伝送部（１５，２５）を少なくとも２つ含み、互いに別個の前記着脱伝送部にそれぞれ接続された前記電力変換装置（１０，２０）は、自身に接続された前記着脱伝送部及び前記入出力部（１１，２１）と共に互いに別個の筐体（８１，８２）にそれぞれ収納されている。こうした構成によれば、電力変換装置、着脱伝送部、及び入出力部を、筐体ごと着脱することができ、ユーザの要望に合わせて電力伝送システムの編成を容易に変更することができる。
【0011】
動作状態に制御する前記中間電力変換装置（以下、「中間動作装置」という）の数が多いほど、中間動作装置に接続されて電力の伝送を中継する中間伝送部（以下、「中継伝送部」という）の数を多くすることができる。このため、第１伝送部から中継伝送部までの磁路長、中継伝送部同士の間の磁路長、及び中継伝送部から第２伝送部までの磁路長を短くすることができる。したがって、中間電力変換装置が動作状態である場合に、第１伝送部と第２伝送部との間で伝送可能な最大電力を増加させることができる。一方、電力変換装置を動作状態に制御する際には、電力変換装置に含まれるスイッチング素子等において損失が生じる。このため、中間動作装置の数が多くなるほど、電力伝送システム全体での損失が増加する。
【0012】
この点、第３の手段では、前記制御部は、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が大きいほど、動作状態に制御する前記中間電力変換装置の数を多くする。したがって、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が大きいほど、第１伝送部と第２伝送部との間で伝送可能な最大電力を増加させることができ、目標値の電力を伝送しやすくなる。一方、前記制御部は、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が小さいほど、中間動作装置の数を少なくする。したがって、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が小さくなるほど、電力伝送システム全体での損失を減少させることができる。
【0013】
動作状態に制御しない前記中間電力変換装置に接続された前記伝送部である非中継伝送部が連続する数が多くなると、その部分において磁路長が長くなり、伝送可能な最大電力が減少する。
【0014】
この点、第４の手段では、前記制御部は、前記第１電力変換装置と前記第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、動作状態に制御する前記中間電力変換装置（３０）に接続された前記伝送部である中継伝送部（３５）が、動作状態に制御しない複数の前記中間電力変換装置（２０，４０）にそれぞれ接続された前記伝送部である非中継伝送部（２５，４５）を、最も均等に近い数の連続する前記非中継伝送部のグループに分けるように、動作状態に制御する前記中間電力変換装置を選択する。こうした構成によれば、非中継伝送部が連続する数が多くなることを抑制することができ、磁路長が長い部分が生じることを抑制することができる。したがって、中間電力変換装置を動作状態に制御する数あたりの伝送可能な最大電力を最大化することができ、中間動作装置の数を減少させることができる。その結果、より少ない中間動作装置により効率的に電力を伝送することができ、中間電力変換装置を動作状態に制御することに伴う損失を低減することができる。
【0015】
前記第１電力変換装置と前記第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、中間動作装置に供給される電力が定格電力を超えると、中間動作装置の動作が停止されるおそれがある。
【0016】
この点、第５の手段では、前記制御部は、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が大きいほど、定格電力が大きい前記中間電力変換装置を動作状態に制御する。こうした構成によれば、中間動作装置に供給される電力が定格電力を超えることを抑制することができ、第１伝送部と第２伝送部との間で伝送可能な最大電力が制限されることを抑制することができる。
【0017】
第６の手段では、前記制御部は、前記第１電力変換装置と前記第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、動作状態に制御する前記中間電力変換装置に接続された前記入出力部が出力する電力が０になるように、動作状態に制御する前記中間電力変換装置を制御する。こうした構成によれば、動作状態に制御する前記中間電力変換装置に接続された前記入出力部が出力する電力の目標値が０である場合でも、中間電力変換装置を動作状態に制御することができ、第１伝送部と第２伝送部との間で伝送可能な最大電力を増加させることができる。
【0018】
具体的には、第７の手段のように、前記伝送部は、前記電力変換装置に接続されたコイル（１６，２６，３６，４６，５６）と、前記コイルが巻回されて前記磁路に接続された磁性体コア（１７，２７，３７，４７，５７）とを含む、といった構成を採用することができる。
【0019】
第８の手段は、
３以上の電力変換装置（１０，２０，３０，４０，５０）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１，４１，５１）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５，４５，５５）と、
前記３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、
を備え、前記伝送部が磁路（７１，７２，７３，７４）により互いに電磁気的に結合されている電力伝送システム（１００，２００，３００）、に適用される電力伝送プログラムであって、
前記制御部に、
前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０，５０）との間で電力を伝送させる際に、前記第１電力変換装置に接続された前記伝送部である第１伝送部（１５）と、前記第２電力変換装置に接続された前記伝送部である第２伝送部（３５，５５）との間に配置された前記伝送部である中間伝送部（２５，３５，４５）に接続された前記電力変換装置である中間電力変換装置（２０，３０，４０）の少なくとも１つを動作状態に制御させる。
３以上の電力変換装置（１０，２０，３０，４０，５０）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１，４１，５１）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５，４５，５５）と、
前記３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、
を備え、前記伝送部が磁路（７１，７２，７３，７４）により互いに電磁気的に結合されている電力伝送システム（１００，２００，３００）、に適用される電力伝送プログラムであって、
前記制御部に、
前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０，５０）との間で電力を伝送させる際に、前記第１電力変換装置に接続された前記伝送部である第１伝送部（１５）と、前記第２電力変換装置に接続された前記伝送部である第２伝送部（３５，５５）との間に配置された前記伝送部である中間伝送部（２５，３５，４５）に接続された前記電力変換装置である中間電力変換装置（２０，３０，４０）の少なくとも１つを動作状態に制御させる。
【0020】
上記構成によれば、電力伝送システムに適用される電力伝送プログラムにより、第１の手段と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】第１実施形態の電力伝送システムの回路図。
【図2】中間伝送部の数と漏れインダクタンスとの関係を示すグラフ。
【図3】中間伝送部の数と伝送可能な最大電力との関係を示すグラフ。
【図4】第１実施形態の各電力変換装置のスイッチング素子のオンオフ状態、各コイルにそれぞれ流れる電流、各入出力部がそれぞれ入力する平均電力を示すグラフ。
【図5】第２実施形態の電力伝送システムの回路図。
【図6】第３実施形態の電力伝送システムの回路図。
【図7】第３実施形態の各電力変換装置のスイッチング素子のオンオフ状態、各コイルにそれぞれ流れる電流、各入出力部がそれぞれ入力する平均電力を示すグラフ。
【図9】第４実施形態の各電力変換装置のスイッチング素子のオンオフ状態、各コイルにそれぞれ流れる電流、各入出力部がそれぞれ入力する平均電力を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0022】
（第１実施形態）
以下、移動販売車等のＭａａＳ（Mobility as a Service）に搭載される電力伝送システムに具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。電力伝送システムは、多様な外部機器に接続可能であり、接続された外部機器から入力される多様な電圧の直流電力又は交流電力を伝送して、接続された外部機器に対して適切な電圧の直流電力又は交流電力を出力する。
以下、移動販売車等のＭａａＳ（Mobility as a Service）に搭載される電力伝送システムに具現化した第１実施形態について、図面を参照して説明する。電力伝送システムは、多様な外部機器に接続可能であり、接続された外部機器から入力される多様な電圧の直流電力又は交流電力を伝送して、接続された外部機器に対して適切な電圧の直流電力又は交流電力を出力する。
【0023】
図１に示すように、電力伝送システム１００は、入出力部１１，２１，３１、電力変換装置１０，２０，３０、コンデンサ１２，２２，３２、及び電力伝送部１５，２５，３５等を備えている。
【0024】
入出力部１１，２１，３１には、それぞれ外部機器が接続される。外部機器は、系統電源、蓄電装置、発電機、又は太陽電池等の外部電源と、電気機器、蓄電装置等の電気負荷とを含んでいる。入出力部１１，２１，３１は、外部から電力を入力する入力状態と、外部へ電力を出力する出力状態と、電力を入出力しない停止状態とに変化し得る。
【0025】
電力変換装置１０，２０，３０は、例えば４つのスイッチング素子を備えるフルブリッジ回路により構成されている。電力変換装置１０，２０，３０には、それぞれ入出力部１１，２１，３１が接続されている。入出力部１１，２１，３１は、上側スイッチング素子の正極端子と下側スイッチング素子の負極端子とに接続されている。入出力部１１，２１，３１と電力変換装置１０，２０，３０との間には、それぞれコンデンサ１２，２２，３２が並列に接続されている。
【0026】
電力変換装置１０，２０，３０の上側スイッチング素子と下側スイッチング素子との接続点には、電力伝送部１５，２５，３５が接続されている。電力伝送部１５，２５，３５（伝送部）は、それぞれコイル１６，２６，３６を備えている。コイル１６，２６，３６の両端は、それぞれのレグにおいて上側スイッチング素子と下側スイッチング素子との接続点に接続されている。電力伝送部１５，２５，３５は、それぞれ磁性体コア１７，２７，３７を備えている。磁性体コア１７，２７，３７（磁路）は、例えばフェライトからなる部材である。磁性体コア１７，２７，３７には、それぞれコイル１６，２６，３６が巻回されている。
【0027】
磁性体コア１７と磁性体コア２７とは、磁性体コア７１（磁路）により接続されている。これにより、コイル１６とコイル２６とは、磁性体コア１７，７１，２７により電磁気的に結合されている。磁性体コア２７と磁性体コア３７とは、磁性体コア７２（磁路）により接続されている。これにより、コイル２６とコイル３６とは、磁性体コア２７，７２，３７により電磁気的に結合されている。磁性体コア７１，７２は、例えばフェライトからなる部材である。コイル１６，２６，３６は、磁性体コア１７，７１，２７，７２，３７により互いに電磁気的に結合されている。すなわち、電力伝送部１５，２５，３５は、磁性体コア７１，７２により互いに電磁気的に結合されている。コイル１６，２６，３６の巻数は、同一でもよいし、入出力部１１，２１、３１に入出力する電圧の高さに応じて異ならせてもよい。電力伝送部１５，２５，３５は、電力変換装置１０，２０，３０の制御に基づいて、互いに電力を伝送する。電力伝送部１５，２５，３５及び電力変換装置１０，２０，３０により、ＤＡＢ（Dual Active Bridge）回路が構成されている。
【0028】
制御部９０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、駆動回路、及び入出力インターフェース等を備えるコンピュータを主体として構成されている。制御部９０は、電力変換装置１０，２０，３０を制御する。詳しくは、制御部９０は、電力変換装置１０，２０，３０の各スイッチング素子Ｑ１～Ｑ１２のオンオフ状態を制御する。なお、上記の各構成は、１つの筐体に全て収納されている。
【0029】
そして、制御部９０は、各電力変換装置１０，２０，３０のスイッチング素子をオンにする位相（以下、「オン位相」という）を制御することにより、各電力伝送部１５，２５，３５の間で電力を伝送する。具体的には、一方の電力変換装置のオン位相を他方の電力変換装置のオン位相よりも進めるほど、一方の電力変換装置に接続された入出力部から他方の電力変換装置に接続された入出力部へ伝送される電力が大きくなる。一方の電力変換装置のオン位相を他方の電力変換装置のオン位相よりも遅らせるほど、他方の電力変換装置に接続された入出力部から一方の電力変換装置に接続された入出力部へ伝送される電力が大きくなる。このため、各電力変換装置のオン位相を調整することにより、各入出力部に必要な電力（各入出力部が出力する電力の目標値）を実現することができる。
【0030】
なお、上記動作は、２つの電力変換装置が電磁気的に結合された構成ではオン位相が±９０ｄｅｇの範囲内で成立し、３以上の電力変換装置が電磁気的に結合された構成ではオン位相が±９０ｄｅｇよりも広い範囲でも成立する。しかし、以降の説明を簡単にするため、３以上の電力変換装置が電磁気的に結合された構成においても、オン位相を最大でも±９０ｄｅｇの範囲内とする。また、停止状態は、電力変換装置のスイッチング素子をオフとする、又はリレー等により入出力部を切り離す等により実現可能である。
【0031】
ここで、電力伝送システム１００が備える電力変換装置の数が増えるほど、互いに離れた２つの電力変換装置間の磁路長が長くなり、２つの電力変換装置間の漏れインダンクタンスが大きくなる。例えば、電力変換装置１０と電力変換装置３０との間で電力を伝送する際に、電力伝送部１５と電力伝送部３５との間に配置された電力伝送部（中間伝送部）の数が増えるほど、電力変換装置１０と電力変換装置３０との間の磁路長が長くなる。その結果、電力変換装置１０と電力変換装置３０との間の漏れインダクタンスが大きくなる。図２は、中間伝送部の数と漏れインダクタンスとの関係を示すグラフである。同図に示すように、中間伝送部の数が増えるほど、その両側に配置された電力伝送部にそれぞれ接続された電力変換装置の間の漏れインダクタンスが大きくなる。
【0032】
図３は、中間伝送部の数と伝送可能な最大電力との関係を示すグラフである。同図に示すように、中間伝送部の数が増えるほど、その両側に配置された電力伝送部にそれぞれ接続された電力変換装置の間で伝送可能な最大電力が減少する。
【0033】
そこで、制御部９０は、電力変換装置１０(第１電力変換装置)と電力変換装置３０（第２電力変換装置）との間で電力を伝送する際に、電力伝送部１５（第１伝送部）と電力伝送部３５（第２伝送部）との間に配置された電力伝送部２５（中間伝送部）に接続された電力変換装置２０（中間電力変換装置の少なくとも１つ）を動作状態に制御する（停止状態にしない）。電力変換装置１０，２０，３０を動作状態に制御する（駆動する）際には、一方のレグにおいて上側のスイッチング素子をオンにして下側のスイッチング素子をオフにし、且つ他方のレグにおいて上側のスイッチング素子をオフにして下側のスイッチング素子をオンにする。例えば、電力変換装置１０を動作状態に制御する際には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオンにし且つスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフにした状態と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオフにし且つスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオンにした状態とを交互に繰り返す。なお、電力変換装置２０を動作状態に制御すると、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ８をオンオフする際にスイッチング損失が生じる。このため、入出力部２１から電力の入出力を行わない場合は、電力変換装置２０を停止状態にする（動作状態にしない）ことが通常である。
【0034】
図４は、各電力変換装置１０，２０，３０のスイッチング素子のオンオフ状態、コイル１６，２６，３６にそれぞれ流れる電流Ｉｔｒ１，Ｉｔｒ２，Ｉｔｒ３、入出力部１１，２１，３１がそれぞれ入力する平均電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を示すグラフである。平均電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、正の値の場合に入力となり、負の値の場合に出力となる。電力変換装置１０のスイッチング素子Ｑ１（Ｑ４）のオン位相は、電力変換装置３０のスイッチング素子Ｑ９（Ｑ１２）のオン位相よりも９０ｄｅｇ進んでいる。なお、同図では、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ５，Ｑ９のオンオフ状態を見やすくするために、オン状態でのグラフの高さを異ならせている。
【0035】
図４（ａ）は、電力変換装置２０（中間電力変換装置）を停止状態に制御した場合である。この場合、電力変換装置２０のスイッチング素子Ｑ５～Ｑ８はオフで維持されている。このため、電流Ｉｔｒ２は０であり、平均電力Ｐ２は０である。
【0036】
図４（ｂ）は、電力変換装置２０を動作状態に制御した場合である。この場合、電力変換装置２０のスイッチング素子Ｑ５（Ｑ８）は、スイッチング素子Ｑ１がオンにされてからスイッチング素子Ｑ９（Ｑ１２）がオンにされるまでの間にオンにされている。すなわち、電力変換装置２０のスイッチング素子Ｑ５のオン位相は、電力変換装置１０のスイッチング素子Ｑ１のオン位相よりも遅れており、電力変換装置３０のスイッチング素子Ｑ９のオン位相よりも進んでいる。このため、電流Ｉｔｒ１の減少に伴って電流Ｉｔｒ２が増加し、電流Ｉｔｒ２の減少に伴って電流Ｉｔｒ３が増加している。図４（ｂ）における電流Ｉｔｒ２の傾きは、図４（ａ）における電流Ｉｔｒ２の傾きよりも大きくなっている。その結果、図４（ｂ）において入出力部１１から入出力部３１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ３）は、図４（ａ）において入出力部１１から入出力部３１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ３）よりも増加している。そして、図４（ａ）の平均電力Ｐ１（Ｐ３）が伝送可能な最大電力である場合、図４（ｂ）で伝送される平均電力Ｐ１（Ｐ３）、すなわち伝送可能な最大電力を増加させることができる。なお、図４（ｂ）は、平均電力Ｐ２を０にした場合を示しているが、平均電力Ｐ２が正の値で入力の場合、及び平均電力Ｐ２が負の値で出力の場合も、平均電力Ｐ２の値によらず、伝送される平均電力Ｐ１（Ｐ３）が増加する効果が得られる。
【0037】
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
【0038】
・入出力部１１，２１，３１は、電力変換装置１０，２０，３０にそれぞれ接続されて電力を入出力する。電力伝送部１５，２５，３５は、電力変換装置１０，２０，３０にそれぞれ接続されて電力を伝送する。このため、制御部９０が電力変換装置１０，２０，３０のうちの電力変換装置１０を制御することにより、電力変換装置１０に接続された入出力部１１から入力した電力を、電力変換装置１０に接続された電力伝送部１５へ出力することができる。電力伝送部１５と、電力変換装置１０，２０，３０のうちの電力変換装置３０に接続された電力伝送部３５とが磁性体コア７１，２７，７２により電磁気的に結合されている。このため、制御部９０が電力変換装置３０を制御することにより、電力伝送部１５から電力伝送部３５へ電力を電気的に絶縁した状態で伝送し、電力変換装置３０に接続された入出力部３１から電力を出力することができる。
【0039】
・制御部９０は、電力変換装置１０と電力変換装置３０との間で電力を伝送する際に、電力伝送部２５に接続された電力変換装置２０を動作状態に制御する。この場合、電力伝送部１５から磁性体コア７１，７２及び電力伝送部２５を介して電力伝送部３５へ電力を伝送する、すなわち電力伝送部１５から磁性体コア７１を介して電力伝送部２５へ電力を伝送し、電力伝送部２５から磁性体コア７２を介して電力伝送部３５へ電力を伝送することができる。このため、電力伝送部１５から電力伝送部３５までの磁路長よりも、電力伝送部１５から電力伝送部２５までの磁路長、及び電力伝送部２５から電力伝送部３５までの磁路長をそれぞれ短くすることができる。したがって、電力伝送部１５と電力伝送部３５との間の漏れインダクタンスよりも、電力伝送部１５と電力伝送部２５との間の漏れインダクタンス、及び電力伝送部２５と電力伝送部３５との間の漏れインダクタンスを小さくすることができる。その結果、電力変換装置２０が停止状態である場合に電力伝送部１５と電力伝送部３５との間で伝送可能な最大電力よりも、電力変換装置２０が動作状態である場合に、電力伝送部１５と電力伝送部２５との間で伝送可能な最大電力、及び電力伝送部２５と電力伝送部３５との間で伝送可能な最大電力を大きくすることができ、ひいては電力伝送部１５と電力伝送部３５との間で伝送可能な最大電力を増加させることができる。
【0040】
・制御部９０は、電力変換装置１０と電力変換装置３０との間で電力を伝送する際に、動作状態に制御する電力変換装置２０に接続された入出力部２１が出力する電力が０になるように、電力変換装置２０を制御する。こうした構成によれば、動作状態に制御する電力変換装置２０に接続された入出力部２１が出力する電力の目標値が０である場合でも、電力変換装置２０を動作状態に制御することができ、電力伝送部１５と電力伝送部３５との間で伝送可能な最大電力を増加させることができる。
【0041】
・図４（ｂ）における電流Ｉｔｒ２の傾きを、図４（ａ）における電流Ｉｔｒ２の傾きよりも大きくすることができる。その結果、図４（ｂ）において入出力部１１から入出力部３１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ３）を、図４（ａ）において入出力部１１から入出力部３１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ３）よりも増加させることができる。
【0042】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。図５に示すように、本実施形態では電力伝送システム２００が、電力変換装置１０等を収納した筐体８１と、電力変換装置２０，３０等を収納した筐体８２とを備える点で、第１実施形態と異なる。
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。図５に示すように、本実施形態では電力伝送システム２００が、電力変換装置１０等を収納した筐体８１と、電力変換装置２０，３０等を収納した筐体８２とを備える点で、第１実施形態と異なる。
【0043】
筐体８１は、入出力部１１、コンデンサ１２、電力変換装置１０、及び電力伝送部１５を収納している。電力伝送部１５は、接合部１８を備えている。筐体８２は、入出力部２１，３１、コンデンサ２２，３２、電力変換装置２０，３０、磁性体コア７２、電力伝送部２５，３５、及び制御部９０を収納している。なお、制御部９０は、筐体８２ではなく、筐体８１に収納されていてもよい。また、制御部９０は、電力変換装置１０，２０，３０をそれぞれ高速で制御する副制御部と、副制御部を統括して制御する主制御部とにより構成されていてもよい。その場合、各副制御部は、各電力変換装置１０，２０，３０を収納する各筐体に収納されていてもよい。電力伝送部２５は、接合部２８を備えている。接合部１８と接合部２８とは、着脱可能に接合している。これにより、電力伝送部１５（着脱伝送部）と電力伝送部２５（着脱伝送部）とが着脱可能になっており、ひいては筐体８１と筐体８２とが着脱可能になっている。接合部１８と接合部２８とが接合している状態において、磁性体コア１７と磁性体コア２７とが接続されており、コイル１６とコイル２６とが磁性体コア１７，２７により電磁気的に結合されている。
【0044】
すなわち、電力伝送部１５，２５，３５は、互いに着脱可能な電力伝送部１５，２５（着脱電力伝送部）を含み、互いに別個の電力伝送部１５，２５にそれぞれ接続された電力変換装置１０，２０は、自身に接続された電力伝送部１５，２５及び入出力部１１，２１と共に互いに別個の筐体８１，８２にそれぞれ収納されている。
【0045】
上記構成によれば、電力変換装置１０、電力伝送部１５、及び入出力部１１と、電力変換装置２０，３０、電力伝送部２５，３５、及び入出力部２１，３１とを、筐体８１，８２ごと着脱することができ、ユーザの要望に合わせて電力伝送システム２００の編成を容易に変更することができる。
【0046】
なお、電力変換装置２０と電力変換装置３０とが別個の筐体にそれぞれ収納されていてもよい。この場合、電力伝送部２５が備える接合部と、電力伝送部３５が備える接合部とが、上記接合部１８，２８と同様に着脱可能に接合していればよい。そして、磁性体コア２７と磁性体コア３７とが接続されており、コイル２６とコイル３６とが磁性体コア２７，３７により電磁気的に結合されていればよい。
【0047】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。図６に示すように、本実施形態では電力伝送システム３００が、電力変換装置１０，２０，３０，４０，５０と、電力変換装置１０，２０，３０，４０，５０にそれぞれ接続された入出力部１１，２１，３１，４１，５１、コンデンサ１２，２２，３２，４２，５２、及び電力伝送部１５，２５，３５，４５，５５と、磁性体コア７１，７２，７３，７４と、を備える点で、第１実施形態と異なる。
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。図６に示すように、本実施形態では電力伝送システム３００が、電力変換装置１０，２０，３０，４０，５０と、電力変換装置１０，２０，３０，４０，５０にそれぞれ接続された入出力部１１，２１，３１，４１，５１、コンデンサ１２，２２，３２，４２，５２、及び電力伝送部１５，２５，３５，４５，５５と、磁性体コア７１，７２，７３，７４と、を備える点で、第１実施形態と異なる。
【0048】
ここで、入出力部１１から入出力部５１へ電力を伝送する場合、電力変換装置２０，３０，４０のうち動作状態に制御する電力変換装置（中間動作装置）の数が多いほど、中間動作装置に接続されて電力の伝送を中継する電力伝送部（中継電力伝送部）の数を多くすることができる。このため、電力伝送部１５から中継電力伝送部までの磁路長、中継電力伝送部同士の間の磁路長、及び中継電力伝送部から電力伝送部５５までの磁路長を短くすることができる。したがって、電力変換装置２０，３０，４０（中間電力変換装置）の少なくとも１つを動作状態に制御する場合に、電力伝送部１５と電力伝送部５５との間で伝送可能な最大電力を増加させることができる。一方、電力変換装置２０，３０，４０を動作状態に制御する際には、電力変換装置２０，３０，４０に含まれるスイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６等において損失が生じる。詳しくは、スイッチング素子Ｑ５～Ｑ１６をオンオフする際には、スイッチング損失が生じる。このため、中間動作装置の数が多くなるほど、電力伝送システム３００全体での損失が増加する。
【0049】
そこで、制御部９０は、電力伝送部１５から電力伝送部５５へ伝送する電力の目標値が大きいほど、中間動作装置の数を多くする。伝送する電力の目標値と中間動作装置の数との関係は、予めシミュレーションや実験等に基づいて設定しておくことができる。
【0050】
図７は、各電力変換装置１０，２０，３０，４０，５０のスイッチング素子のオンオフ状態、コイル１６，２６，３６，４６，５６にそれぞれ流れる電流Ｉｔｒ１，Ｉｔｒ２，Ｉｔｒ３，Ｉｔｒ４，Ｉｔｒ５、入出力部１１，２１，３１，４１，５１がそれぞれ入力する平均電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４、Ｐ５を示すグラフである。電力変換装置１０のスイッチング素子Ｑ１（Ｑ４）のオン位相は、電力変換装置５０のスイッチング素子Ｑ１７（Ｑ２０）のオン位相よりも９０ｄｅｇ進んでいる。
【0051】
図７（ａ）は、電力変換装置２０，３０，４０（中間電力変換装置）を停止状態に制御した場合である。この場合、電力変換装置２０，３０，４０のスイッチング素子Ｑ５Ｑ１６はオフで維持されている。このため、電流Ｉｔｒ２，Ｉｔｒ３，Ｉｔｒ４は０であり、平均電力Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は０である。
【0052】
図７（ｂ）は、電力変換装置２０を動作状態に制御した場合である。この場合、電力変換装置２０のスイッチング素子Ｑ５（Ｑ８）は、スイッチング素子Ｑ１がオンにされてからスイッチング素子Ｑ１７（Ｑ２０）がオンにされるまでの間にオンにされている。すなわち、電力変換装置２０のスイッチング素子Ｑ５のオン位相は、電力変換装置１０のスイッチング素子Ｑ１のオン位相よりも遅れており、電力変換装置５０のスイッチング素子Ｑ１７のオン位相よりも進んでいる。その結果、図７（ｂ）において入出力部１１から入出力部５１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ５）は、図７（ａ）において入出力部１１から入出力部５１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ５）よりも増加している。そして、図７（ａ）の平均電力Ｐ１（Ｐ５）が伝送可能な最大電力である場合、図７（ｂ）で伝送される平均電力Ｐ１（Ｐ５）、すなわち伝送可能な最大電力を増加させることができる。なお、図７（ｂ）は、平均電力Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を０にした場合を示しているが、平均電力Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が正の値で入力の場合、及び平均電力Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が負の値で出力の場合も、平均電力Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の値によらず、伝送される平均電力Ｐ１（Ｐ５）が増加する効果が得られる。この点は、以降の図７（ｃ），（ｄ）でも同様である。
【0053】
図７（ｃ）は、電力変換装置２０，３０を動作状態に制御した場合である。この場合、電力変換装置２０，３０のスイッチング素子Ｑ５（Ｑ８），Ｑ９（Ｑ１２）は、スイッチング素子Ｑ１がオンにされてからスイッチング素子Ｑ１７（Ｑ２０）がオンにされるまでの間に順にオンにされている。すなわち、電力変換装置２０，３０のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ９のオン位相は、電力変換装置１０のスイッチング素子Ｑ１のオン位相よりも遅れており、電力変換装置５０のスイッチング素子Ｑ１７のオン位相よりも進んでいる。その結果、図７（ｃ）において入出力部１１から入出力部５１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ５）は、図７（ｂ）において入出力部１１から入出力部５１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ５）よりも増加している。そして、図７（ｂ）の平均電力Ｐ１（Ｐ５）が伝送可能な最大電力である場合、図７（ｃ）で伝送される平均電力Ｐ１（Ｐ５）、すなわち伝送可能な最大電力をさらに増加させることができる。
【0054】
図７（ｄ）は、電力変換装置２０，３０，４０を動作状態に制御した場合である。この場合、電力変換装置２０，３０，４０のスイッチング素子Ｑ５（Ｑ８），Ｑ９（Ｑ１２），Ｑ１３（Ｑ１６）は、スイッチング素子Ｑ１がオンにされてからスイッチング素子Ｑ１７（Ｑ２０）がオンにされるまでの間に順にオンにされている。すなわち、電力変換装置２０，３０，４０のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ９，Ｑ１３のオン位相は、電力変換装置１０のスイッチング素子Ｑ１のオン位相よりも遅れており、電力変換装置５０のスイッチング素子Ｑ１７のオン位相よりも進んでいる。その結果、図７（ｄ）において入出力部１１から入出力部５１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ５）は、図７（ｃ）において入出力部１１から入出力部５１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ５）よりも増加している。そして、図７（ｃ）の平均電力Ｐ１（Ｐ５）が伝送可能な最大電力である場合、図７（ｄ）で伝送される平均電力Ｐ１（Ｐ５）、すなわち伝送可能な最大電力をさらに増加させることができる。
【0055】
【0056】
したがって、電力伝送部１５から電力伝送部５５へ伝送する電力の目標値が大きいほど、電力伝送部１５と電力伝送部５５との間で伝送可能な最大電力を増加させることができ、目標値の電力を伝送しやすくなる。一方、制御部９０は、電力伝送部１５から電力伝送部５５へ伝送する電力の目標値が小さいほど、中間動作装置の数を少なくする。したがって、電力伝送部１５から電力伝送部５５へ伝送する電力の目標値が小さくなるほど、電力伝送システム３００全体での損失を減少させることができる。
【0057】
（第４実施形態）
以下、第４実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。図６に示すように、本実施形態の電力伝送システム３００の構成は、第３実施形態の電力伝送システム３００の構成と同一である。本実施形態では、中間動作装置を選択する方法が第３実施形態と異なっている。
以下、第４実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。図６に示すように、本実施形態の電力伝送システム３００の構成は、第３実施形態の電力伝送システム３００の構成と同一である。本実施形態では、中間動作装置を選択する方法が第３実施形態と異なっている。
【0058】
ここで、動作状態に制御しない電力変換装置に接続された電力伝送部（非中継電力伝送部）が連続する数が多くなると、その部分において磁路長が長くなり、伝送可能な最大電力が減少する。例えば、電力変換装置１０（入出力部１１）から電力変換装置５０（入出力部５１）へ電力を伝送する際に、電力変換装置２０，３０，４０のいずれか１つを動作状態に制御する場合について考える。電力変換装置２０を動作状態に制御する場合、動作状態に制御しない電力変換装置３０，４０にそれぞれ接続された電力伝送部３５，４５が連続する。これに対して、電力変換装置３０を動作状態に制御する場合、動作状態に制御しない電力変換装置２０，４０にそれぞれ接続された電力伝送部２５，４５は連続しない。このため、電力変換装置２０を動作状態に制御する場合の電力伝送部２５から電力伝送部５５までの磁路長は、電力変換装置３０を動作状態に制御する場合の電力伝送部１５から電力伝送部３５までの磁路長及び電力伝送部３５から電力伝送部５５までの磁路長よりも長くなる。したがって、電力変換装置２０を動作状態に制御する場合に伝送可能な最大電力は、電力変換装置３０を動作状態に制御する場合に伝送可能な最大電力よりも減少する。
【0059】
そこで、制御部９０は、互いに離れた２つの電力変換装置の間で電力を伝送する際に、中間動作装置に接続された中継電力伝送部が、動作状態に制御しない複数の電力変換装置にそれぞれ接続された非中継電力伝送部を、最も均等に近い（概ね等しい）数の連続する非中継電力伝送部のクループに分けるように、中間動作装置を選択する。
【0060】
例えば、電力変換装置１０と電力変換装置５０との間電力を伝送する際は、動作状態に制御する電力変換装置３０に接続された電力伝送部３５が、動作状態に制御しない電力変換装置２０，４０にそれぞれ接続された電力伝送部２５，４５を、１つの電力伝送部２５のグループと１つの電力伝送部４５のクループとに分けるように、動作状態に制御する電力変換装置を選択する。すなわち、制御部９０は、電力を電送（中継）する電力伝送部に挟まれた非中継電力伝送部の数が最も均等に近く（概ね等しく）なるように、中間動作装置を選択する。なお、電力変換装置２０を動作状態に制御する場合、電力変換装置２０に接続された電力伝送部２５が、動作状態に制御しない電力変換装置３０，４０にそれぞれ接続された電力伝送部３５，４５を、０の電力伝送部のグループと２つの電力伝送部３５，４５のクループとに分けている。また、電力を電送（中継）する電力伝送部１５，２５，５５に挟まれた非中継電力伝送部の数が、それぞれ０と２になっている。
【0061】
【0062】
図９（ｂ）は、電力変換装置３０を動作状態に制御した場合である。図９（ｂ）において入出力部１１から入出力部５１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ５）は、図９（ａ）において入出力部１１から入出力部５１へ伝送された平均電力Ｐ１（Ｐ５）よりも増加している。そして、図９（ａ）の平均電力Ｐ１（Ｐ５）が伝送可能な最大電力である場合、図９（ｂ）で伝送される平均電力Ｐ１（Ｐ５）、すなわち伝送可能な最大電力を増加させることができる。なお、図９（ａ），（ｂ）は、平均電力Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を０にした場合を示しているが、平均電力Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が正の値で入力の場合、及び平均電力Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が負の値で出力の場合も、平均電力Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の値によらず、伝送される平均電力Ｐ１（Ｐ５）が増加する効果が得られる。
【0063】
【0064】
上記構成によれば、非中継電力伝送部が連続する数が多くなることを抑制することができ、磁路長が長い部分が生じることを抑制することができる。したがって、互いに電力を伝送する２つの電力変換装置１０，５０の間において、電力変換装置を動作状態に制御する数（上記では１）あたりの伝送可能な最大電力を最大化することができ、中間動作装置の数を減少させることができる。その結果、より少ない中間動作装置により効率的に電力を伝送することができ、電力変換装置を動作状態に制御することに伴う損失を低減することができる。
【0065】
なお、電力伝送システムが６以上の電力変換装置を備え、互いに離れた２つの電力変換装置の間で電力を伝送する際に、複数の中間電力変換装置を動作状態に制御する場合も同様の作用効果を奏することができる。
【0066】
（第５実施形態）
以下、第５実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。図６に示すように、本実施形態の電力伝送システム３００の構成は、第３実施形態の電力伝送システム３００の構成と同一である。本実施形態では、中間動作装置を選択する方法が第３，第４実施形態と異なっている。
以下、第５実施形態について、第３実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。図６に示すように、本実施形態の電力伝送システム３００の構成は、第３実施形態の電力伝送システム３００の構成と同一である。本実施形態では、中間動作装置を選択する方法が第３，第４実施形態と異なっている。
【0067】
ここで、電力変換装置１０と電力変換装置５０との間で電力を伝送する際に、中間動作装置に供給される電力が定格電力を超えると、中間動作装置の動作が停止されるおそれがある。例えば、中間動作装置のコイルやスイッチング素子に流れる電流が上限値を超えた場合は、中間動作装置が強制的に停止されることがある。
【0068】
そこで、制御部９０は、電力伝送部１５から電力伝送部５５へ伝送する電力の目標値が大きいほど、定格電力が大きい中間電力変換装置を動作状態に制御する。各電力変換装置１０，２０，３０，４０，５０の各定格電力は予め決まっており、制御部９０は各電力変換装置１０，２０，３０，４０，５０の各定格電力を予め取得している。そして、制御部９０は、伝送する電力の目標値と各電力変換装置１０，２０，３０，４０，５０の各定格電力とに基づいて、中間動作装置を選択する。
【0069】
上記構成によれば、中間動作装置に供給される電力が定格電力を超えることを抑制することができ、電力伝送部１５と電力伝送部５５との間で伝送可能な最大電力が制限されることを抑制することができる。
【0070】
なお、電力伝送システムが６以上の電力変換装置を備え、互いに離れた２つの電力変換装置の間で電力を伝送する際に、複数の中間電力変換装置を動作状態に制御する場合も同様の作用効果を奏することができる。
【0071】
また、電力伝送部１５から電力伝送部５５へ伝送する電力の目標値が所定目標値よりも大きい場合に、定格電力が所定電力よりも大きい中間電力変換装置を動作状態に制御してもよい。また、電力伝送部１５から電力伝送部５５へ伝送する電力の目標値が大きいほど、定格電力が大きい中間動作装置の割合を大きくしてもよい。
【0072】
なお、第１～第５実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。
【0073】
・各入出力部と各電力変換装置との間に、ＤＣ／ＡＣコンバータを設けることもできる。
【0074】
・各電力変換装置を、２つのスイッチング素子と２つのコンデンサとを備えるハーフブリッジ回路により構成することもできる。
【0075】
・本開示に記載の制御部９０及びその手法は、コンピュータプログラム（電力伝送プログラム）により具体化された一つ乃至は複数の機能（命令）を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部９０及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部９０及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【0076】
・以下、上述した各実施形態及び変更例から抽出される特徴的な構成を記載する。
［構成１］
３以上の電力変換装置（１０，２０，３０，４０，５０）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１，４１，５１）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５，４５，５５）と、
前記３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、
を備え、前記伝送部が磁路（７１，７２，７３，７４）により互いに電磁気的に結合されている電力伝送システム（１００，２００，３００）であって、
前記制御部は、前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０，５０）との間で電力を伝送する際に、前記第１電力変換装置に接続された前記伝送部である第１伝送部（１５）と、前記第２電力変換装置に接続された前記伝送部である第２伝送部（３５，５５）との間に配置された前記伝送部である中間伝送部（２５，３５，４５）に接続された前記電力変換装置である中間電力変換装置（２０，３０，４０）の少なくとも１つを動作状態に制御する、電力伝送システム。
［構成２］
３以上の前記伝送部は、互いに着脱可能な前記伝送部である着脱伝送部（１５，２５）を少なくとも２つ含み、
互いに別個の前記着脱伝送部にそれぞれ接続された前記電力変換装置（１０，２０）は、自身に接続された前記着脱伝送部及び前記入出力部（１１，２１）と共に互いに別個の筐体（８１，８２）にそれぞれ収納されている、構成１に記載の電力伝送システム。
［構成３］
前記制御部は、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が大きいほど、動作状態に制御する前記中間電力変換装置の数を多くする、構成１又は２に記載の電力伝送システム。
［構成４］
前記制御部は、前記第１電力変換装置と前記第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、動作状態に制御する前記中間電力変換装置（３０）に接続された前記伝送部である中継伝送部（３５）が、動作状態に制御しない複数の前記中間電力変換装置（２０，４０）にそれぞれ接続された前記伝送部である非中継伝送部（２５，４５）を、最も均等に近い数の連続する前記非中継伝送部のグループに分けるように、動作状態に制御する前記中間電力変換装置を選択する、構成１～３のいずれか１つに記載の電力伝送システム。
［構成５］
前記制御部は、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が大きいほど、定格電力が大きい前記中間電力変換装置を動作状態に制御する、構成１～３のいずれか１つに記載の電力伝送システム。
［構成６］
前記制御部は、前記第１電力変換装置と前記第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、動作状態に制御する前記中間電力変換装置に接続された前記入出力部が出力する電力が０になるように、動作状態に制御する前記中間電力変換装置を制御する、構成１～５のいずれか１つに記載の電力伝送システム。
［構成７］
前記伝送部は、前記電力変換装置に接続されたコイル（１６，２６，３６，４６，５６）と、前記コイルが巻回されて前記磁路に接続された磁性体コア（１７，２７，３７，４７，５７）とを含む、構成１～６のいずれか１つに記載の電力伝送システム。
［構成１］
３以上の電力変換装置（１０，２０，３０，４０，５０）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を入出力する入出力部（１１，２１，３１，４１，５１）と、
前記３以上の電力変換装置にそれぞれ接続されて電力を伝送する伝送部（１５，２５，３５，４５，５５）と、
前記３以上の電力変換装置を制御する制御部（９０）と、
を備え、前記伝送部が磁路（７１，７２，７３，７４）により互いに電磁気的に結合されている電力伝送システム（１００，２００，３００）であって、
前記制御部は、前記３以上の電力変換装置のうちの第１電力変換装置（１０）と第２電力変換装置（３０，５０）との間で電力を伝送する際に、前記第１電力変換装置に接続された前記伝送部である第１伝送部（１５）と、前記第２電力変換装置に接続された前記伝送部である第２伝送部（３５，５５）との間に配置された前記伝送部である中間伝送部（２５，３５，４５）に接続された前記電力変換装置である中間電力変換装置（２０，３０，４０）の少なくとも１つを動作状態に制御する、電力伝送システム。
［構成２］
３以上の前記伝送部は、互いに着脱可能な前記伝送部である着脱伝送部（１５，２５）を少なくとも２つ含み、
互いに別個の前記着脱伝送部にそれぞれ接続された前記電力変換装置（１０，２０）は、自身に接続された前記着脱伝送部及び前記入出力部（１１，２１）と共に互いに別個の筐体（８１，８２）にそれぞれ収納されている、構成１に記載の電力伝送システム。
［構成３］
前記制御部は、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が大きいほど、動作状態に制御する前記中間電力変換装置の数を多くする、構成１又は２に記載の電力伝送システム。
［構成４］
前記制御部は、前記第１電力変換装置と前記第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、動作状態に制御する前記中間電力変換装置（３０）に接続された前記伝送部である中継伝送部（３５）が、動作状態に制御しない複数の前記中間電力変換装置（２０，４０）にそれぞれ接続された前記伝送部である非中継伝送部（２５，４５）を、最も均等に近い数の連続する前記非中継伝送部のグループに分けるように、動作状態に制御する前記中間電力変換装置を選択する、構成１～３のいずれか１つに記載の電力伝送システム。
［構成５］
前記制御部は、前記第１伝送部から前記第２伝送部へ伝送する電力の目標値が大きいほど、定格電力が大きい前記中間電力変換装置を動作状態に制御する、構成１～３のいずれか１つに記載の電力伝送システム。
［構成６］
前記制御部は、前記第１電力変換装置と前記第２電力変換装置との間で電力を伝送する際に、動作状態に制御する前記中間電力変換装置に接続された前記入出力部が出力する電力が０になるように、動作状態に制御する前記中間電力変換装置を制御する、構成１～５のいずれか１つに記載の電力伝送システム。
［構成７］
前記伝送部は、前記電力変換装置に接続されたコイル（１６，２６，３６，４６，５６）と、前記コイルが巻回されて前記磁路に接続された磁性体コア（１７，２７，３７，４７，５７）とを含む、構成１～６のいずれか１つに記載の電力伝送システム。
【符号の説明】
【0077】
１０…電力変換装置、１１…入出力部、１５…電力伝送部、２０…電力変換装置、２１…入出力部、２５…電力伝送部、３０…電力変換装置、３１…入出力部、３５…電力伝送部、４０…電力変換装置、４１…入出力部、４２…筐体、４５…電力伝送部、５０…電力変換装置、５１…入出力部、５５…電力伝送部、７１…磁性体コア、７２…磁性体コア、７３…磁性体コア、７４…磁性体コア、９０…制御部、１００…電力伝送システム、２００…電力伝送システム、３００…電力伝送システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】