知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-04
(45)【発行日】2024-04-12
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/00 20060101AFI20240405BHJP
【ＦＩ】
H02M3/00 C
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020113382
(22)【出願日】2020-06-30
(65)【公開番号】P2022011948
(43)【公開日】2022-01-17
【審査請求日】2022-02-17
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100123102
【弁理士】
【氏名又は名称】宗田 悟志
(72)【発明者】
【氏名】白川 隆史
(72)【発明者】
【氏名】藤井 裕之
【審査官】白井 孝治
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／０７７９５８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－１７３５６９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ３／００～ ３／４４
Ｈ０２Ｊ ７／００～ ７／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
蓄電装置のプラス端子に接続されたプラス端子と、前記蓄電装置のマイナス端子に接続されたマイナス端子とを有する電力変換部と、前記蓄電装置のプラス端子と前記電力変換部のプラス端子との間、または、前記蓄電装置のマイナス端子と前記電力変換部のマイナス端子との間に挿入された第１スイッチと、
前記第１スイッチの両端間に直列接続された第２スイッチと抵抗とを有する突入電流防止回路と、
前記第１スイッチと前記第２スイッチをオフ状態に制御したとき、前記蓄電装置と前記電力変換部のいずれかに電圧を印加させ、前記蓄電装置のプラス端子とマイナス端子の間の第１電圧および前記電力変換部のプラス端子とマイナス端子の間の第２電圧の第１比較結果にもとづいて、前記第１スイッチまたは前記突入電流防止回路の故障を検出する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記電力変換部に電圧を印加させた場合、前記第１比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より低ければ、前記第２スイッチをターンオンさせ、前記第１電圧と前記第２電圧の第２比較結果にもとづいて前記突入電流防止回路の故障を検出する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記第１比較結果において前記第１電圧と前記第２電圧が同等であれば、前記第１スイッチまたは前記突入電流防止回路の短絡故障を示す情報を出力する、ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記第２比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より低ければ、前記突入電流防止回路の開放故障を示す情報を出力する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記第２比較結果において前記第１電圧と前記第２電圧が同等であれば、前記第１スイッチをターンオンさせ、前記第２スイッチをターンオフさせ、前記電力変換部に前記蓄電装置を充電させる、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記電力変換部のプラス端子とマイナス端子の間に接続されたコンデンサと、前記蓄電装置のプラス端子とマイナス端子の地絡を検出する地絡検出回路と、
をさらに備え、
前記電力変換部は、電圧を印加する場合、出力電流を所定電流値以下に制限し、
前記制御部は、前記第２スイッチをターンオンさせたときに前記地絡検出回路に地絡を検出させる、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記電力変換部のプラス端子とマイナス端子の間に接続されたコンデンサをさらに備え、前記制御部は、前記蓄電装置に電圧を印加させた場合、前記第１比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より高ければ、前記第２スイッチをターンオンさせ、前記第１電圧と前記第２電圧の第３比較結果にもとづいて前記突入電流防止回路の故障を検出する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記第３比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より高ければ、前記突入電流防止回路の開放故障を示す情報を出力する、ことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記第３比較結果において前記第１電圧と前記第２電圧が同等であれば、前記第１スイッチをターンオンさせ、前記第２スイッチをターンオフさせ、前記蓄電装置から供給された電力を前記電力変換部に変換させる、ことを特徴とする請求項６または７に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記第１スイッチまたは前記突入電流防止回路の故障が検出された場合、前記制御部は、前記蓄電装置と前記電力変換部に電圧印加を停止させる、ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記第２スイッチは、直列接続された第１スイッチング素子と第２スイッチング素子とを含み、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子は、ソース同士が接続されている、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか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、突入電流防止回路を備えた電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車（以下、電気自動車という）の普及に伴い、電気自動車の蓄電池に蓄えた電力を住宅内の電気製品などに供給するＶ２Ｈ（Vehicle-to-Home)機器への関心が高まっている。Ｖ２Ｈ機器は、家庭用の商用電源から供給された交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力で電気自動車の蓄電池を充電することもできる。
【0003】
電気自動車とＶ２Ｈ機器はケーブルで接続され、蓄電池の充電時または放電時、突入電流を抑制するために突入電流防止回路をターンオンさせてからリレーをターンオンさせる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１５－１５８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
Ｖ２Ｈ機器において、電流経路上のリレーや突入電流防止回路の故障を検出することが望まれる。
【0006】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電流経路上の部品の故障を検出できる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力変換装置は、蓄電装置のプラス端子に接続されたプラス端子と、蓄電装置のマイナス端子に接続されたマイナス端子とを有する電力変換部と、蓄電装置のプラス端子と電力変換部のプラス端子との間、または、蓄電装置のマイナス端子と電力変換部のマイナス端子との間に挿入された第１スイッチと、第１スイッチの両端間に直列接続された第２スイッチと抵抗とを有する突入電流防止回路と、第１スイッチと第２スイッチがオフ状態のとき、蓄電装置と電力変換部のいずれかに電圧を印加させ、蓄電装置のプラス端子とマイナス端子の間の第１電圧および電力変換部のプラス端子とマイナス端子の間の第２電圧の第１比較結果にもとづいて、第１スイッチまたは突入電流防止回路の故障を検出する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、電流経路上の部品の故障を検出できる電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態に係る電力変換システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図１は、実施の形態に係る電力変換システム１の構成を示す。電力変換システム１は、Ｖ２Ｈシステムであり、蓄電装置１０と電力変換装置３０を備える。蓄電装置１０は、例えば電気自動車などの動力源として車両に搭載できる。蓄電装置１０と電力変換装置３０は、充放電ケーブル６０で電気的に接続できる。
【0011】
電力変換装置３０は、ＥＶＰＳ（Electric Vehicle Power System）とも呼ばれ、住宅などに設置できる。電力変換装置３０は、蓄電装置１０に蓄えられた電力を住宅内の電気製品などに供給すること、および、家庭用の商用電源の電力を用いて蓄電装置１０を充電することができる。
【0012】
蓄電装置１０は、蓄電池１２、第３スイッチＲＹ１ａ、第３スイッチＲＹ１ｂ、および、突入電流防止回路１４を有する。
【0013】
蓄電池１２は、例えば、充放電可能な二次電池である直列接続された複数の電池セルを有する。蓄電池１２の電圧は、たとえば１００～４００Ｖであってよい。
【0014】
第３スイッチＲＹ１ａは、コンタクタであり、蓄電池１２のプラス端子１８ａと蓄電装置１０のプラス端子２０ａの間に接続され、これらのプラス端子間をオン状態で導通させ、オフ状態で非導通にさせる。
【0015】
第３スイッチＲＹ１ｂは、コンタクタであり、蓄電池１２のマイナス端子１８ｂと蓄電装置１０のマイナス端子２０ｂの間に接続され、これらのマイナス端子間をオン状態で導通させ、オフ状態で非導通にさせる。
【0016】
第３スイッチＲＹ１ａと第３スイッチＲＹ１ｂは、制御信号Ｓ１に応じてそれぞれ独立してオン状態またはオフ状態に制御される。
【0017】
突入電流防止回路１４は、第３スイッチＲＹ１ｂの両端間に接続される。突入電流防止回路１４は、直列接続された第４スイッチ１６と抵抗Ｒ２を有する。
【0018】
第４スイッチ１６は、第３スイッチＲＹ１ｂの両端間をオン状態で導通させ、オフ状態で非導通にさせる。第４スイッチ１６は、制御信号Ｓ３に応じてオン状態またはオフ状態に制御される。
【0019】
第４スイッチ１６は、直列接続されたスイッチング素子ＳＷ３とスイッチング素子ＳＷ４を含む。スイッチング素子ＳＷ３とスイッチング素子ＳＷ４は、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。これにより、数アンペアの電流を流すことができる第４スイッチ１６を安価に構成できる。
【0020】
スイッチング素子ＳＷ３のドレインは蓄電池１２のマイナス端子１８ｂに接続され、スイッチング素子ＳＷ３のソースはスイッチング素子ＳＷ４のソースに接続される。スイッチング素子ＳＷ４のドレインは抵抗Ｒ２に接続される。ソース同士が接続されるため、スイッチング素子ＳＷ３とスイッチング素子ＳＷ４は、共通の制御信号Ｓ３によりオン状態またはオフ状態に制御できる。
【0021】
スイッチング素子ＳＷ３には、ソースからドレイン方向を順方向とする寄生のダイオードＤ３が並列に形成される。スイッチング素子ＳＷ４には、ソースからドレイン方向を順方向とする寄生のダイオードＤ４が並列に形成される。
【0022】
抵抗Ｒ２は、突入電流を抑制できる値を有する。
【0023】
電力変換装置３０は、第１スイッチＲＹ２、突入電流防止回路３２、放電回路３５、電力変換部３６、地絡検出回路３８、コンデンサＣ２、電圧検出部ＶＴ１、電圧検出部ＶＴ２、および、制御部４０を備える。
【0024】
充放電ケーブル６０により、電力変換装置３０のプラス端子４２ａは蓄電装置１０のプラス端子２０ａに接続され、電力変換装置３０のマイナス端子４２ｂは蓄電装置１０のマイナス端子２０ｂに接続される。充放電ケーブル６０は、２本のケーブル間の寄生成分である浮遊容量Ｃ１を有する。浮遊容量Ｃ１の容量値は、コンデンサＣ２の容量値より小さい。
【0025】
電力変換装置３０のプラス端子４２ａは、電力変換部３６のプラス端子４４ａに接続される。
【0026】
第１スイッチＲＹ２は、コンタクタであり、電力変換装置３０のマイナス端子４２ｂと電力変換部３６のマイナス端子４４ｂの間に接続され、これらのマイナス端子間をオン状態で導通させ、オフ状態で非導通にさせる。第１スイッチＲＹ２は、制御信号Ｓ２に応じてオン状態またはオフ状態に制御される。
【0027】
突入電流防止回路３２は、第１スイッチＲＹ２の両端間に直列接続された第２スイッチ３４と抵抗Ｒ１とを有する。
【0028】
第２スイッチ３４は、第１スイッチＲＹ２の両端間をオン状態で導通させ、オフ状態で非導通にさせる。第２スイッチ３４は、制御信号Ｓ４に応じてオン状態またはオフ状態に制御される。
【0029】
第２スイッチ３４は、直列接続されたスイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２を含む。スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２もＮ型ＭＯＳＦＥＴである。これにより、数アンペアの電流を流すことができる第２スイッチ３４を安価に構成できる。
【0030】
スイッチング素子ＳＷ１のドレインはマイナス端子４２ｂに接続され、スイッチング素子ＳＷ１のソースはスイッチング素子ＳＷ２のソースに接続される。スイッチング素子ＳＷ２のドレインは抵抗Ｒ１に接続される。ソース同士が接続されるため、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２は、共通の制御信号Ｓ４によりオン状態またはオフ状態に制御できる。
【0031】
スイッチング素子ＳＷ１には、ソースからドレイン方向を順方向とする寄生のダイオードＤ１が並列に形成される。スイッチング素子ＳＷ２には、ソースからドレイン方向を順方向とする寄生のダイオードＤ２が並列に形成される。
【0032】
抵抗Ｒ１は、突入電流を抑制できる値を有する。
【0033】
コンデンサＣ２は、電力変換部３６のプラス端子４４ａとマイナス端子４４ｂの間に接続される。コンデンサＣ２は、比較的大きな電力を瞬間的に電力変換部３６に供給できるように、例えば数百μＦ程度の静電容量を有してよい。
【0034】
放電回路３５は、電力変換部３６のプラス端子４４ａとマイナス端子４４ｂの間に接続される。放電回路３５は、プラス端子４４ａとマイナス端子４４ｂの間に直列接続された電流制限用の抵抗とスイッチング素子を有する。スイッチング素子はＮ型ＭＯＳＦＥＴなどである。制御部４０によりスイッチング素子が一時的にオン状態に制御されることで、コンデンサＣ２の電荷は放電回路３５を介して放電される。スイッチング素子がオフ状態の場合、放電回路３５の両端間は非導通である。
【0035】
電力変換部３６は、双方向絶縁ＤＣ／ＤＣコンバータである。電力変換部３６は、蓄電装置１０の放電時、蓄電装置１０およびコンデンサＣ２からプラス端子４４ａとマイナス端子４４ｂ間に供給された直流電圧を異なる値の直流電圧に変換し、変換された直流電圧を双方向インバータ（図示せず）などに供給する。双方向インバータは、電力変換部３６から供給された直流電力を交流電力に変換し、変換された交流電力を住宅内の電気製品などに供給する。
【0036】
双方向インバータは、蓄電装置１０の充電時、商用電源の交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を電力変換部３６に供給する。電力変換部３６は、蓄電装置１０の充電時、双方向インバータから供給された直流電圧を異なる値の直流電圧に変換し、変換された直流電圧をプラス端子４４ａとマイナス端子４４ｂ間から蓄電装置１０に供給する。
【0037】
蓄電池１２と電力変換部３６の間の電流経路は、大地から絶縁されている。
【0038】
地絡検出回路３８は、電力変換装置３０のプラス端子４２ａとマイナス端子４２ｂの間に接続され、プラス端子４２ａとマイナス端子４２ｂから大地に流れる電流を検出することで、プラス端子４２ａとマイナス端子４２ｂの地絡を検出する。これは、地絡検出回路３８が蓄電装置１０のプラス端子２０ａとマイナス端子２０ｂの地絡を検出することに相当する。地絡検出回路３８には、周知の回路を利用できる。
【0039】
電圧検出部ＶＴ１は、電力変換装置３０のプラス端子４２ａとマイナス端子４２ｂの間の第１電圧ＶＡを検出し、検出した第１電圧ＶＡを制御部４０に供給する。電圧検出部ＶＴ２は、電力変換部３６のプラス端子４２ａとマイナス端子４２ｂの間の第２電圧ＶＢを検出し、検出した第２電圧ＶＢを制御部４０に供給する。
【0040】
制御部４０は、蓄電装置１０と電力変換装置３０の各部の動作を制御するとともに、第１電圧ＶＡと第２電圧ＶＢの比較結果にもとづいて第１スイッチＲＹ２または突入電流防止回路３２の故障を検出する。
【0041】
制御部４０は、第３スイッチＲＹ１ａと第３スイッチＲＹ１ｂに制御信号Ｓ１を供給し、第１スイッチＲＹ２に制御信号Ｓ２を供給し、突入電流防止回路１４に制御信号Ｓ３を供給し、突入電流防止回路３２に制御信号Ｓ４を供給する。具体的な制御は後述する。
【0042】
制御部４０の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
【0043】
次に、電力変換システム１の動作を説明する。
図２は、充電指令を受けた場合の図１の電力変換装置３０の動作を示すフローチャートである。ユーザにより蓄電装置１０と電力変換装置３０が充放電ケーブル６０により接続され、充電指令が制御部４０に入力されると、制御部４０は、このフローチャートの処理を開始する。
図２は、充電指令を受けた場合の図１の電力変換装置３０の動作を示すフローチャートである。ユーザにより蓄電装置１０と電力変換装置３０が充放電ケーブル６０により接続され、充電指令が制御部４０に入力されると、制御部４０は、このフローチャートの処理を開始する。
【0044】
最初、制御部４０は、第３スイッチＲＹ１ａ、第３スイッチＲＹ１ｂ、第１スイッチＲＹ２、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４をオフ状態に制御する。制御部４０は、電力変換部３６にプラス端子４４ａとマイナス端子４４ｂから所定電圧を印加させる（Ｓ１０）。所定電圧は、地絡検出を行うことができる直流電圧であり、蓄電池１２の電圧より高いことが好ましく、たとえば５００Ｖであってよい。電力変換部３６は、電圧を印加する場合、出力電流を所定電流値以下に制限する。これにより、コンデンサＣ２に流れる電流が所定電流値以下になるため、突入電流を防止できる。
【0045】
制御部４０は、第１電圧ＶＡと第２電圧ＶＢを比較し（Ｓ１２）、得られた第１比較結果において第１電圧ＶＡと第２電圧ＶＢが同等であれば、エラー発報する（Ｓ１４）。同等とは、誤差の範囲で等しいことをいう。制御部４０は、エラーとして、第１スイッチＲＹ２または突入電流防止回路３２の短絡故障を示す情報を出力する。よって、第１スイッチＲＹ２または突入電流防止回路３２の短絡故障を特定できる。この情報は、第１スイッチＲＹ２の溶着故障またはスイッチング素子ＳＷ１の短絡故障が発生したことを示す情報を含んでもよい。制御部４０は、電力変換部３６に所定電圧の印加を停止させ（Ｓ１６）、処理を終了する。所定電圧の印加が停止することで、安全性を高めることができる。Ｓ１６において、放電回路３５によりコンデンサＣ２に蓄えられた電荷を放電してもよい。これにより、さらに安全性を高めることができる。
【0046】
図３は、図２のＳ１２で第１電圧ＶＡ＝第２電圧ＶＢの場合の状態を示す。電力変換部３６のプラス端子４４ａ、浮遊容量Ｃ１、短絡故障したスイッチング素子ＳＷ１、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ１、マイナス端子４４ｂの経路、または、プラス端子４４ａ、浮遊容量Ｃ１、溶着故障した第１スイッチＲＹ２、マイナス端子４４ｂの経路で電流が流れる。そのため、浮遊容量Ｃ１の両端間の電圧、すなわち第１電圧ＶＡは所定電圧になる。第１スイッチＲＹ２が溶着していても、電力変換部３６が出力電流を制限するため、浮遊容量Ｃ１に突入電流が流れない。
【0047】
図２に戻る。Ｓ１２で第１比較結果において第１電圧ＶＡが第２電圧ＶＢより低ければ、制御部４０は、地絡検出回路３８に地絡検出を開始させ（Ｓ１８）、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をターンオンさせる（Ｓ２０）。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２がターンオンすると、抵抗Ｒ１で電流が制限されることで突入電流が防止されつつ、浮遊容量Ｃ１が所定電圧に充電される。地絡検出回路３８の両端間の電圧がゼロから所定電圧に立ち上がったとき、地絡検出回路３８は地絡を検出できる。浮遊容量Ｃ１の充電時間は、コンデンサＣ２の充電時間より大幅に短いため、電力変換部３６が浮遊容量Ｃ１とコンデンサＣ２を同時に充電する場合と比較して、より急峻な立ち上がりの電圧にもとづいて地絡を検出できる。図示は省略するが、地絡が検出された場合、Ｓ１６に移る。地絡が検出されなければ、Ｓ２２に移る。
【0048】
図４は、図２のＳ１２で第１電圧ＶＡ＜第２電圧ＶＢの場合の状態を示す。第１スイッチＲＹ２とスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態であるため、電力変換部３６から浮遊容量Ｃ１に電流が流れず、第１電圧ＶＡはほぼゼロである。
【0049】
図２に戻る。制御部４０は、第１電圧ＶＡと第２電圧ＶＢを比較し（Ｓ２２）、得られた第２比較結果において第１電圧ＶＡが第２電圧ＶＢより低ければ、エラー発報し（Ｓ２４）、Ｓ１６に移る。制御部４０は、エラーとして、突入電流防止回路３２の開放故障を示す情報を出力する。よって、突入電流防止回路３２の開放故障を特定できる。この情報は、スイッチング素子ＳＷ１の開放故障を示す情報を含んでもよい。
【0050】
図５は、図２のＳ２２で第１電圧ＶＡ＜第２電圧ＶＢの場合の状態を示す。第１スイッチＲＹ２がオフ状態であり、スイッチング素子ＳＷ１が開放故障しているため、電力変換部３６から浮遊容量Ｃ１に電流が流れず、第１電圧ＶＡはほぼゼロである。
【0051】
図２に戻る。Ｓ２２で第２比較結果において第１電圧ＶＡと第２電圧ＶＢが同等であれば、制御部４０は、第１スイッチＲＹ２をターンオンさせ、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をターンオフさせ（Ｓ２６）、電力変換部３６に所定電圧の印加を停止させ、放電回路３５によりコンデンサＣ２に蓄えられた電荷を放電する（Ｓ２８）。制御部４０は、電力変換部３６に充電モードで運転開始させ（Ｓ３０）、蓄電装置１０を充電させる。このとき、電力変換部３６が出力電流を制限して浮遊容量Ｃ１とコンデンサＣ２を充電してから、制御部４０が第３スイッチＲＹ１ａ，ＲＹ１ｂをターンオンさせ、突入電流を防止する。このように、突入電流防止回路３２が故障していないことを特定でき、蓄電装置１０を充電できる。
【0052】
【0053】
図７は、放電指令を受けた場合の図１の電力変換装置３０の動作を示すフローチャートである。ユーザにより蓄電装置１０と電力変換装置３０が充放電ケーブル６０により接続され、放電指令が制御部４０に入力されると、制御部４０は、このフローチャートの処理を開始する。
【0054】
制御部４０は、第３スイッチＲＹ１ａ、スイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４をターンオンして、蓄電装置１０に電圧を印加させる（Ｓ４０）。このとき制御部４０は、第３スイッチＲＹ１ｂ、第１スイッチＲＹ２、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をオフ状態に制御する。抵抗Ｒ２で電流が制限されることで突入電流が防止されつつ、浮遊容量Ｃ１が蓄電池１２の出力電圧に充電される。
【0055】
制御部４０は、第１電圧ＶＡと第２電圧ＶＢを比較し（Ｓ４２）、得られた第１比較結果において第１電圧ＶＡと第２電圧ＶＢが同等であれば、エラー発報する（Ｓ４４）。制御部４０は、エラーとして、第１スイッチＲＹ２または突入電流防止回路３２の短絡故障を示す情報を出力する。よって、第１スイッチＲＹ２または突入電流防止回路３２の短絡故障を特定できる。この情報は、第１スイッチＲＹ２の溶着故障またはスイッチング素子ＳＷ２の短絡故障が発生したことを示す情報を含んでもよい。制御部４０は、第３スイッチＲＹ１ａとスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４をターンオフして蓄電装置１０に電圧印加を停止させ（Ｓ４６）、処理を終了する。
【0056】
図８は、図７のＳ４２で第１電圧ＶＡ＝第２電圧ＶＢの場合の状態を示す。蓄電池１２のプラス端子１８ａ、第３スイッチＲＹ１ａ、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ１、短絡故障したスイッチング素子ＳＷ２、ダイオードＤ１、突入電流防止回路１４、マイナス端子１８ｂの経路、または、プラス端子１８ａ、第３スイッチＲＹ１ａ、コンデンサＣ２、溶着故障した第１スイッチＲＹ２、突入電流防止回路１４、マイナス端子１８ｂの経路で電流が流れる。そのため、コンデンサＣ２の両端間の電圧、すなわち第２電圧ＶＢは蓄電池１２の電圧になる。抵抗Ｒ２が電流を制限するため、浮遊容量Ｃ１とコンデンサＣ２に突入電流が流れない。
【0057】
図７に戻る。Ｓ４２で第１比較結果において第１電圧ＶＡが第２電圧ＶＢより高ければ、制御部４０は、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２をターンオンさせる（Ｓ５０）。スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２がターンオンすると、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で電流が制限されることで突入電流が防止されつつ、コンデンサＣ２が蓄電池１２の電圧に充電される。
【0058】
図９は、図７のＳ４２で第１電圧ＶＡ＞第２電圧ＶＢの場合の状態を示す。第１スイッチＲＹ２とスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２がオフ状態であるため、蓄電池１２からコンデンサＣ２に電流が流れず、第２電圧ＶＢはほぼゼロである。
【0059】
図７に戻る。制御部４０は、第１電圧ＶＡと第２電圧ＶＢを比較し（Ｓ５２）、得られた第２比較結果において第１電圧ＶＡが第２電圧ＶＢより高ければ、エラー発報し（Ｓ５４）、Ｓ４６に移る。制御部４０は、エラーとして、突入電流防止回路３２の開放故障を示す情報を出力する。よって、突入電流防止回路３２の開放故障を特定できる。この情報は、スイッチング素子ＳＷ２の開放故障を示す情報を含んでもよい。
【0060】
図１０は、図７のＳ５２で第１電圧ＶＡ＞第２電圧ＶＢの場合の状態を示す。第１スイッチＲＹ２がオフ状態であり、スイッチング素子ＳＷ２が開放故障しているため、蓄電池１２からコンデンサＣ２に電流が流れず、第２電圧ＶＢはほぼゼロである。
【0061】
図７に戻る。Ｓ５２で第２比較結果において第１電圧ＶＡと第２電圧ＶＢが同等であれば、制御部４０は、第３スイッチＲＹ１ｂと第１スイッチＲＹ２をターンオンさせ、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ４をターンオフさせ（Ｓ５６）、電力変換部３６に放電モードで運転開始させ（Ｓ６０）、蓄電装置１０を放電させる。このように、突入電流防止回路３２が故障していないことを特定でき、蓄電装置１０を放電できる。浮遊容量Ｃ１とコンデンサＣ２は蓄電池１２の電圧に充電されているので、第３スイッチＲＹ１ｂと第１スイッチＲＹ２がターンオンしたときの突入電流を防止できる。
【0062】
【0063】
本実施の形態によれば、蓄電装置１０への充電開始前と蓄電装置１０の放電開始前に、電力変換装置３０の電流経路上の部品の故障を検出できる。
【0064】
以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【0065】
たとえば、突入電流防止回路３２において、第２スイッチ３４と抵抗Ｒ１の接続位置を入れ替えてもよい。つまり、電力変換装置３０のマイナス端子４２ｂから電力変換部３６のマイナス端子４４ｂの方向に、抵抗Ｒ１、スイッチング素子ＳＷ１、スイッチング素子ＳＷ２の順に接続されてもよい。突入電流防止回路１４においても同様に、第４スイッチ１６と抵抗Ｒ２の接続位置を入れ替えてもよい。
【0066】
突入電流防止回路３２において、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ２の間に抵抗Ｒ１を接続してもよい。突入電流防止回路１４において、スイッチング素子ＳＷ３とスイッチング素子ＳＷ４の間に抵抗Ｒ２を接続してもよい。
【0067】
電力変換装置３０のプラス端子４２ａと電力変換部３６のプラス端子４４ａとの間に別のスイッチを挿入してもよい。第１スイッチＲＹ２は、電力変換装置３０のマイナス端子４２ｂと電力変換部３６のマイナス端子４４ｂとの間に替えて、電力変換装置３０のプラス端子４２ａと電力変換部３６のプラス端子４４ａとの間に挿入されてもよい。この場合にも、マイナス端子４２ｂとマイナス端子４４ｂとの間に別のスイッチを挿入してもよい。
【0068】
第２スイッチ３４と第４スイッチ１６は、それぞれＩＧＢＴなどの半導体素子またはコンタクタで構成されてもよい。
これらの変形例では、電力変換システム１の構成の自由度を向上できる。
これらの変形例では、電力変換システム１の構成の自由度を向上できる。
【0069】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【0070】
［項目１］
蓄電装置（１０）のプラス端子に接続されたプラス端子と、前記蓄電装置（１０）のマイナス端子に接続されたマイナス端子とを有する電力変換部（３６）と、
前記蓄電装置（１０）のプラス端子と前記電力変換部（３６）のプラス端子との間、または、前記蓄電装置（１０）のマイナス端子と前記電力変換部（３６）のマイナス端子との間に挿入された第１スイッチ（ＲＹ２）と、
前記第１スイッチ（ＲＹ２）の両端間に直列接続された第２スイッチ（３４）と抵抗（Ｒ１）とを有する突入電流防止回路（３２）と、
前記第１スイッチ（ＲＹ２）と前記第２スイッチ（３４）がオフ状態のとき、前記蓄電装置（１０）と前記電力変換部（３６）のいずれかに電圧を印加させ、前記蓄電装置（１０）のプラス端子とマイナス端子の間の第１電圧および前記電力変換部（３６）のプラス端子とマイナス端子の間の第２電圧の第１比較結果にもとづいて、前記第１スイッチ（ＲＹ２）または前記突入電流防止回路（３２）の故障を検出する制御部（４０）と、
を備えることを特徴とする電力変換装置（３０）。
［項目２］
前記制御部（４０）は、前記第１比較結果において前記第１電圧と前記第２電圧が同等であれば、前記第１スイッチ（ＲＹ１）または前記突入電流防止回路（３２）の短絡故障を示す情報を出力する、
ことを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（３０）。
［項目３］
前記制御部（４０）は、前記電力変換部（３６）に電圧を印加させた場合、前記第１比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より低ければ、前記第２スイッチ（３４）をターンオンさせ、前記第１電圧と前記第２電圧の第２比較結果にもとづいて前記突入電流防止回路（３２）の故障を検出する、
ことを特徴とする項目１または２に記載の電力変換装置（３０）。
［項目４］
前記制御部（４０）は、前記第２比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より低ければ、前記突入電流防止回路（３２）の開放故障を示す情報を出力する、
ことを特徴とする項目３に記載の電力変換装置（３０）。
［項目５］
前記制御部（４０）は、前記第２比較結果において前記第１電圧と前記第２電圧が同等であれば、前記第１スイッチ（ＲＹ１）をターンオンさせ、前記第２スイッチ（３４）をターンオフさせ、前記電力変換部（３６）に前記蓄電装置（１０）を充電させる、
ことを特徴とする項目３または４に記載の電力変換装置（３０）。
［項目６］
前記電力変換部（２６）のプラス端子とマイナス端子の間に接続されたコンデンサ（Ｃ２）と、
前記蓄電装置（１０）のプラス端子とマイナス端子の地絡を検出する地絡検出回路（３８）と、
をさらに備え、
前記電力変換部（３６）は、電圧を印加する場合、出力電流を所定電流値以下に制限し、
前記制御部（４０）は、前記第２スイッチ（３４）をターンオンさせたときに前記地絡検出回路（３８）に地絡を検出させる、
ことを特徴とする項目３から５のいずれかに記載の電力変換装置（３０）。
［項目７］
前記電力変換部（３６）のプラス端子とマイナス端子の間に接続されたコンデンサ（Ｃ２）をさらに備え、
前記制御部（４０）は、前記蓄電装置（１０）に電圧を印加させた場合、前記第１比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より高ければ、前記第２スイッチ（３４）をターンオンさせ、前記第１電圧と前記第２電圧の第２比較結果にもとづいて前記突入電流防止回路（３２）の故障を検出する、
ことを特徴とする項目１または２に記載の電力変換装置（３０）。
［項目８］
前記制御部（４０）は、前記第２比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より高ければ、前記突入電流防止回路（３２）の開放故障を示す情報を出力する、
ことを特徴とする項目７に記載の電力変換装置（３０）。
［項目９］
前記制御部（４０）は、前記第２比較結果において前記第１電圧と前記第２電圧が同等であれば、前記第１スイッチ（ＲＹ２）をターンオンさせ、前記第２スイッチ（３４）をターンオフさせ、前記蓄電装置（１０）から供給された電力を前記電力変換部（３６）に変換させる、
ことを特徴とする項目７または８に記載の電力変換装置（３０）。
［項目１０］
故障が検出された場合、前記制御部（４０）は、前記蓄電装置（１０）と前記電力変換部（３６）に電圧印加を停止させる、
ことを特徴とする項目１から９のいずれかに記載の電力変換装置（３０）。
［項目１１］
前記第２スイッチ（３４）は、
直列接続された第１スイッチング素子（ＳＷ１）と第２スイッチング素子（ＳＷ２）とを含み、
前記第１スイッチング素子（ＳＷ１）と前記第２スイッチング素子（ＳＷ２）は、ソース同士が接続されている、
ことを特徴とする項目１から１０のいずれかに記載の電力変換装置（３０）。
蓄電装置（１０）のプラス端子に接続されたプラス端子と、前記蓄電装置（１０）のマイナス端子に接続されたマイナス端子とを有する電力変換部（３６）と、
前記蓄電装置（１０）のプラス端子と前記電力変換部（３６）のプラス端子との間、または、前記蓄電装置（１０）のマイナス端子と前記電力変換部（３６）のマイナス端子との間に挿入された第１スイッチ（ＲＹ２）と、
前記第１スイッチ（ＲＹ２）の両端間に直列接続された第２スイッチ（３４）と抵抗（Ｒ１）とを有する突入電流防止回路（３２）と、
前記第１スイッチ（ＲＹ２）と前記第２スイッチ（３４）がオフ状態のとき、前記蓄電装置（１０）と前記電力変換部（３６）のいずれかに電圧を印加させ、前記蓄電装置（１０）のプラス端子とマイナス端子の間の第１電圧および前記電力変換部（３６）のプラス端子とマイナス端子の間の第２電圧の第１比較結果にもとづいて、前記第１スイッチ（ＲＹ２）または前記突入電流防止回路（３２）の故障を検出する制御部（４０）と、
を備えることを特徴とする電力変換装置（３０）。
［項目２］
前記制御部（４０）は、前記第１比較結果において前記第１電圧と前記第２電圧が同等であれば、前記第１スイッチ（ＲＹ１）または前記突入電流防止回路（３２）の短絡故障を示す情報を出力する、
ことを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（３０）。
［項目３］
前記制御部（４０）は、前記電力変換部（３６）に電圧を印加させた場合、前記第１比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より低ければ、前記第２スイッチ（３４）をターンオンさせ、前記第１電圧と前記第２電圧の第２比較結果にもとづいて前記突入電流防止回路（３２）の故障を検出する、
ことを特徴とする項目１または２に記載の電力変換装置（３０）。
［項目４］
前記制御部（４０）は、前記第２比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より低ければ、前記突入電流防止回路（３２）の開放故障を示す情報を出力する、
ことを特徴とする項目３に記載の電力変換装置（３０）。
［項目５］
前記制御部（４０）は、前記第２比較結果において前記第１電圧と前記第２電圧が同等であれば、前記第１スイッチ（ＲＹ１）をターンオンさせ、前記第２スイッチ（３４）をターンオフさせ、前記電力変換部（３６）に前記蓄電装置（１０）を充電させる、
ことを特徴とする項目３または４に記載の電力変換装置（３０）。
［項目６］
前記電力変換部（２６）のプラス端子とマイナス端子の間に接続されたコンデンサ（Ｃ２）と、
前記蓄電装置（１０）のプラス端子とマイナス端子の地絡を検出する地絡検出回路（３８）と、
をさらに備え、
前記電力変換部（３６）は、電圧を印加する場合、出力電流を所定電流値以下に制限し、
前記制御部（４０）は、前記第２スイッチ（３４）をターンオンさせたときに前記地絡検出回路（３８）に地絡を検出させる、
ことを特徴とする項目３から５のいずれかに記載の電力変換装置（３０）。
［項目７］
前記電力変換部（３６）のプラス端子とマイナス端子の間に接続されたコンデンサ（Ｃ２）をさらに備え、
前記制御部（４０）は、前記蓄電装置（１０）に電圧を印加させた場合、前記第１比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より高ければ、前記第２スイッチ（３４）をターンオンさせ、前記第１電圧と前記第２電圧の第２比較結果にもとづいて前記突入電流防止回路（３２）の故障を検出する、
ことを特徴とする項目１または２に記載の電力変換装置（３０）。
［項目８］
前記制御部（４０）は、前記第２比較結果において前記第１電圧が前記第２電圧より高ければ、前記突入電流防止回路（３２）の開放故障を示す情報を出力する、
ことを特徴とする項目７に記載の電力変換装置（３０）。
［項目９］
前記制御部（４０）は、前記第２比較結果において前記第１電圧と前記第２電圧が同等であれば、前記第１スイッチ（ＲＹ２）をターンオンさせ、前記第２スイッチ（３４）をターンオフさせ、前記蓄電装置（１０）から供給された電力を前記電力変換部（３６）に変換させる、
ことを特徴とする項目７または８に記載の電力変換装置（３０）。
［項目１０］
故障が検出された場合、前記制御部（４０）は、前記蓄電装置（１０）と前記電力変換部（３６）に電圧印加を停止させる、
ことを特徴とする項目１から９のいずれかに記載の電力変換装置（３０）。
［項目１１］
前記第２スイッチ（３４）は、
直列接続された第１スイッチング素子（ＳＷ１）と第２スイッチング素子（ＳＷ２）とを含み、
前記第１スイッチング素子（ＳＷ１）と前記第２スイッチング素子（ＳＷ２）は、ソース同士が接続されている、
ことを特徴とする項目１から１０のいずれかに記載の電力変換装置（３０）。
【符号の説明】
【0071】
Ｃ１…浮遊容量、Ｃ２…コンデンサ、Ｒ１，Ｒ２…抵抗、ＲＹ１ａ，ＲＹ１ｂ…第３スイッチ、ＳＷ１～ＳＷ４…スイッチング素子、ＲＹ２…第１スイッチ、１０…蓄電装置、１２…蓄電池、１４…突入電流防止回路、１６…第４スイッチ、１８ａ…プラス端子、１８ｂ…マイナス端子、２０ａ…プラス端子、２０ｂ…マイナス端子、３０…電力変換装置、３２…突入電流防止回路、３４…第２スイッチ、３６…電力変換部、３８…地絡検出回路、４０…制御部、４２ａ…プラス端子、４２ｂ…マイナス端子、４４ａ…プラス端子、４４ｂ…マイナス端子、６０…充放電ケーブル。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】