CN111130193B - 电力变换设备 - Google Patents

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Abstract

一种电力变换设备(100)，包括：DC连接器(103)，该DC连接器(103)能够连接到车辆的DC电力入口；AC入口(102)，该AC入口(102)能够连接到AC电力电缆的连接器；以及整流电路(115)，该整流电路(115)位于AC入口(102)与DC连接器(103)之间。整流电路(115)被配置成将从AC入口(102)侧输入的AC电力变换为DC电力并将该DC电力输出到DC连接器(103)侧。

Description

电力变换设备
本非临时申请基于2018年10月29日向日本专利局提交的第2018-202859号日本专利申请，该日本专利申请的全部内容通过引用被并入本文。
技术领域
本公开涉及电力变换设备。
背景技术
近年来，从环境保护的观点来看，主要由电力提供动力的电力驱动车辆(例如，电动车辆或插电式混合动力车辆)倾向于增加。这些车辆包括入口，该入口被配置成接收从馈电设施供应的电力，并且这些车辆用由入口接收的电力对车载电池充电。当馈电设施的充电电缆的连接器连接到车辆的入口时，能够将电力经由充电电缆从馈电设施供应到车辆的入口。
AC电力供应方法(下文中也被称为“AC方法”)和DC电力供应方法(下文中也被称为“DC方法”)作为主要馈电方法为人所知。普通充电器和快速充电器作为主要馈电设施为人所知。AC方法用于普通充电器中，并且DC方法用于快速充电器中。例如，第2010-239827号日本专利特开公开了一种车辆，该车辆包括快速充电器和DC电力入口(下文中也被称为“DC入口”)。当连接到快速充电器的DC电力电缆(下文中也被称为“DC电缆”)连接到车辆的DC入口时，能够由快速充电器执行车载电池的快速充电。
发明内容
通常，普通充电器被视为是用于包括AC电力入口(下文中也被称为“AC入口”)的车辆的馈电设施。因此，在不包括AC入口的车辆的情况下，由普通充电器进行车载电池的充电是困难的。然而，未来期待的是仅包括DC入口的车辆(下文中也被称为“DC专用车辆”)的广泛使用。在此情况下，如果无法将普通充电器用于DC专用车辆中，则不仅DC专用车辆的用户的便利性会丧失，而且现有普通充电器(充电基础设施)的有效使用也可能变得不可行。
已经做出了本公开以解决上述问题，并且本公开的目标是提供一种电力变换设备，该电力变换设备被配置成允许仅包括DC入口的车辆被供应来自用于AC方法的馈电设施的电力。
根据本公开的电力变换设备包括：DC连接器，该DC连接器能够连接到车辆的DC电力入口；AC入口，该AC入口能够连接到AC电力电缆的连接器；以及第一电力变换电路，该第一电力变换电路位于AC入口与DC连接器之间。第一电力变换电路被配置成将从AC入口侧输入的AC电力变换为DC电力并将该DC电力输出到DC连接器侧。
通过使用电力变换设备，能够将从用于AC方法的馈电设施供应的AC电力变换为DC电力，并且能够将该DC电力供应到车辆。因此，根据电力变换设备，仅包括DC入口的车辆能够被供应来自用于AC方法的馈电设施的电力。
电力变换设备还可以包括：绝缘电路，该绝缘电路位于AC入口与DC连接器之间；以及断续器，该断续器被配置成：当断续器检测到AC入口与DC连接器之间的电流的异常时，该断续器中断AC入口与DC连接器之间的电流。
根据上述配置，当发生电流的异常(例如，漏电或过电流)时，能够由断续器中断电流，从而保护在电力接收侧的电路。
在电力变换设备中，第一电力变换电路可以相对于绝缘电路位于DC连接器侧。断续器可以包括：第一开关，该第一开关被配置成切换绝缘电路与DC连接器之间的电流的传导和切断；第一电流传感器，该第一电流传感器被配置成检测在第一电力变换电路与DC连接器之间流动的电流；以及第一控制器，该第一控制器被配置成控制第一开关。第一控制器可以被配置成：当在正将电力输入到AC入口的同时由第一电流传感器检测到电流的异常时，第一控制器使第一开关处于断开状态，从而切断电流。
在电力变换设备中，在AC入口侧的电路和在DC连接器侧的电路通过绝缘电路电绝缘。因此，即使当在相对于绝缘电路在AC入口侧的电路中发生过电流时，该过电流也不会流动到相对于绝缘电路在DC连接器侧的电路中。此外，当在正将电力输入到AC入口的同时由第一电流传感器检测到电流的异常时，断续器的第一控制器使第一开关处于断开状态，从而切断电流。因此，根据断续器，当在正将电力输入到AC入口的同时(例如，在正将电力从用于AC方法的馈电设施经由电力变换设备供应到车辆时)发生电流的异常时，能够适当地保护在电力接收侧的电路(例如，车辆的电子电路)。
电力变换设备还可以包括第二电力变换电路，该第二电力变换电路被配置成执行指定电力变换。第二电力变换电路可以位于AC入口与绝缘电路之间。断续器可以包括：第二开关，该第二开关被配置成切换AC入口与绝缘电路之间的电流的传导和切断；第二电流传感器，该第二电流传感器被配置成检测在第二电力变换电路与AC入口之间流动的电流；第二控制器，该第二控制器被配置成控制第二开关。第二控制器可以被配置成：当在正将电力输入到DC连接器的同时由第二电流传感器检测到电流的异常时，第二控制器使第二开关处于断开状态，从而切断电流。
在电力变换设备中，在AC入口侧的电路和在DC连接器侧的电路通过绝缘电路电绝缘。因此，即使当在相对于绝缘电路在DC连接器侧的电路中发生过电流时，该过电流也不会流动到相对于绝缘电路在AC入口侧的电路中。此外，当在正将电力输入到DC连接器的同时由第二电流传感器检测到电流的异常时，断续器的第二控制器使第二开关处于断开状态，从而切断电流。因此，根据断续器，当在正将电力输入到DC连接器的同时(例如，在正将电力从车辆经由电力变换设备供应到车辆的外部时)发生电流的异常时，能够适当地保护在电力接收侧的电路(例如，车辆外部的接收从车辆馈送的电力的电负载)。
绝缘电路可以是绝缘变压器，该绝缘变压器包括第一线圈和第二线圈，该第二线圈相对于第一线圈位于AC入口侧。断续器可以包括：开关，该开关被配置成切换流经第一线圈或第二线圈的电流的传导和切断；以及控制器，该控制器被配置成控制开关。开关可以串联连接到第一线圈或第二线圈。控制器可以被配置成：当由断续器检测到电流的异常时，控制器使开关处于断开状态，从而切断电流。
根据断续器，当检测到电流的异常时，可以在绝缘电路的附近切断电流。由绝缘电路与开关执行绝缘，并且因此，较可靠地保护了在电力接收侧的电路。
断续器可以包括：第一开关，该第一开关串联连接到第一线圈；以及第一控制器，该第一控制器被配置成控制第一开关。断续器可以包括：第二开关，该第二开关串联连接到第二线圈；以及第二控制器，该第二控制器被配置成控制第二开关。断续器可以包括：第一开关；第二开关；第一控制器，该第一控制器被配置成控制第一开关；以及第二控制器，该第二控制器被配置成控制第二开关。在断续器中，被配置成控制第一开关的第一控制器和被配置成控制第二开关的第二控制器可以是两个分开的控制单元，或者可以是共同的控制单元(即，是被配置成控制第一开关与第二开关的单个控制单元)。
在电力变换设备中，连接到AC入口的AC电力电缆可以是馈电设施的充电电缆，该馈电设施被配置成将用于对车载电池充电的电力供应到车辆。AC入口可以包括：电力端子，该电力端子能够连接到充电电缆的电力线路；CPLT信号端子，该CPLT信号端子能够连接到充电电缆的CPLT信号线路；以及接地端子，该接地端子能够连接到充电电缆的接地线路。根据电力变换设备，车载电池能够被适当地充电。
第一电力变换电路可以被配置成将从DC连接器侧输入的DC电力变换为AC电力并将该AC电力输出到AC入口侧。
第一电力变换电路能够执行双向电力变换。根据包括上述第一电力变换电路的电力变换设备，不仅能够将DC电力从用于AC方法的馈电设施经由电力变换设备供应到车辆，而且能够将AC电力从车辆经由电力变换设备供应到车辆的外部。
电力变换设备还可以包括电出口，该电出口被配置成输出经由第一电力变换电路从输入到DC连接器的DC电力产生的AC电力。
根据电出口，能够将车辆的电力供应到包括插头的电负载。通过提供上述电出口，也能够将车辆的电力供应到不能连接到AC入口的电负载。
根据以下结合附图进行的对本公开的详细描述，本公开的上述和其它的目标、特征、方面和优点将变得更显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的第一实施例的馈电系统的整体配置图。
图2示出了图1中所示的馈电系统中所使用的充电电缆的外观。
图3示出了根据本公开的第一实施例的电力变换设备的配置。
图4示出了图3中所示的电力变换设备的AC入口的连接表面。
图5示出了图3中所示的电力变换设备的DC连接器的连接表面。
图6示出了图3中所示的电力变换电路的细节。
图7示出了根据本公开的第二实施例的电力变换设备的配置。
图8示出了图7中所示的电力变换电路的细节。
图9示出了图7中所示的电力变换设备的配置的变型。
具体实施方式
将参照附图来详细描述本公开的实施例，其中相同或相当的部分由相同的附图标记表示，并且将不再重复其描述。下文中，电子控制单元将被称为“ECU”。
[第一实施例]
图1是根据本公开的第一实施例的馈电系统的整体配置图。参照图1，根据本实施例的馈电系统包括电力变换设备100、车辆200和馈电设施300。电力变换设备100被配置成在车辆200与馈电设施300之间执行电力变换。
车辆200是DC专用车辆。也就是说，车辆200不包括AC入口。车辆200包括DC电力入口(DC入口)210、电池240(车载电池)和车辆ECU 250。DC入口210具有端子T51至T53以及端子群T54。端子T51和T52是电力端子，并且端子T53是接地端子。端子群T54包括多个信号端子。端子群T54中所包括的每一信号端子经由信号线路而连接到车辆ECU 250。
外部电源(例如，系统电源311)的电力经由电力变换设备100而输入到DC入口210的端子T51和T52。输入到DC入口210的电力被供应到电池240。DC入口210还包括如下电路(例如，未示出的滤波器电路)，该电路被配置成对输入电力执行指定过程。由该电路进行的过程的结果是，适合于对电池240充电的电力从DC入口210输出到电池240。车辆200可以是能够仅使用存储在电池240中的电力来行驶的电动车辆，或者可以是能够使用存储在电池240中的电力和发动机(未示出)的输出来行驶的混合动力车辆。
馈电设施300是用于AC方法的馈电设施。馈电设施300包括电源装置310和充电电缆320。电源装置310包括系统电源311和电出口312。系统电源311是被供应来自电网(例如，由电力公司提供的电网)的电力的AC电力供应器(例如，具有100V或200V的电压的单相AC电力供应器)。在介置有未示出的布线断路器的情况下，系统电源311连接到电出口312。布线断路器被配置成当异常电流由于过载、短路或任何其它因素而流动时中断电力路径，并强制性停止从系统电源311到电出口312(进一步地到充电电缆320)的电力供应。电源装置310可以是普通的电出口型的充电器。电出口312可以是设置在房屋的外墙上的电出口(例如，室外电出口盒)。
充电电缆320是AC电力电缆(AC电缆)，并且例如是根据AC方法的馈电中所使用的一般充电电缆。图2示出了充电电缆320的外观。参照图2，充电电缆320包括CCID(充电电路中断装置)盒321、插头322和AC连接器323。
再次参照图1，插头322具有端子T11至T13。当插头322连接到电出口312(插座)(例如，插入到电出口312中)时，插头322的端子T11、T12和T13分别电连接到系统电源311的火线端、零线端和接地。
继电器31a和31b、控制器32以及CPLT电路33被建置到CCID盒321中，所述控制器32被配置成控制继电器31a和31b。AC连接器323具有端子T21至T25。端子T21、T22和T23分别经由电线而连接到端子T11、T12和T13。然而，继电器31a被设置在将端子T11和T21连接的电线中，并且继电器31b被设置在将端子T12和T22连接的电线中。将端子T13和端子T23连接的电线对应于接地线路，并且端子T23对应于接地端子。CPLT电路33经由信号线路而连接到端子T24。将CPLT电路33和端子T24连接的信号线路对应于PISW信号线路，并且端子T24对应于PISW信号端子。此外，控制器32经由信号线路而连接到端子T25。将控制器32和端子T25连接的信号线路对应于CPLT信号线路，并且端子T25对应于CPLT信号端子。CPLT信号(控制导频信号)和PISW信号(电缆连接信号)是根据“SAE电动车辆传导充电耦合器”的标准的信号。
在AC连接器323连接到AC入口(例如，电力变换设备100的AC入口)的状态下，控制器32被配置成根据CPLT信号而与另一个控制器(例如，电力变换设备100的控制器)通信。例如，使用CPLT信号时，控制器32能够提供关于充电的信息，例如，充电电缆320的连接状态和充电电缆320的电流容量。此外，使用CPLT信号时，控制器32能够从另一个控制器接收关于充电的信息(例如，指示电力供应是否可能的通知)。控制器32将继电器31a和31b初始设定在断开状态。当允许电力供应时，控制器32使继电器31a和31b处于闭合状态。
CPLT电路33被配置使得信号电路的阻抗在AC连接器323连接到AC入口(例如，电力变换设备100的AC入口)的状态与AC连接器323未连接到AC入口的状态之间变化。CPLT电路33将使用此阻抗变化而产生的PISW信号(即，指示是否连接了充电电缆320的信号)输出到控制器32。控制器32能够基于从CPLT电路33输入的PISW信号来确定充电电缆320的连接状态(连接/断开)。
通过下述配置，电力变换设备100允许仅包括DC入口的车辆(DC专用车辆)被供应来自用于AC方法的馈电设施的电力。图3示出了根据本公开的第一实施例的电力变换设备100的配置。
参照图3，电力变换设备100包括主体部101、AC入口102和DC连接器103。主体部101包括控制器111、AC侧传感器112、电力变换电路PC1、DC侧传感器116和电源电路120。电力变换电路PC1包括功率因数校正(PFC)电路113、绝缘电路114、整流电路115以及切断开关131和132。AC入口102具有端子T31至T35，并且被配置成能够连接到充电电缆320的AC连接器323(图1)。DC连接器103具有端子T41至T43以及端子群T44，并且被配置成能够连接到车辆200的DC入口210(图1)。
图4示出了AC入口102的连接表面。参照图4和图3，AC入口102的端子T31和T32是被输入AC电力的电力端子(火线端子和/或零线端子)。端子T33是接地端子，并且电连接到主体部101中的接地线路。端子T33是PISW信号端子，并且经由主体部101中的PISW信号线路而连接到控制器111。端子T35是CPLT信号端子，并且经由主体部101中的CPLT信号线路而连接到控制器111。
参照图1和图3，AC入口102的端子T31至T35分别与充电电缆320的AC连接器323的端子T21至T25对应。在AC入口102连接到AC连接器323的状态(装配状态)下，AC入口102的端子T31至T35分别连接到AC连接器323的端子T21至T25。当端子T21和T22电连接到端子T31和T32时，能够将AC电力经由充电电缆320从系统电源311供应到AC入口102。当端子T23电连接到端子T33时，充电电缆320的接地线路电连接到主体部101中的接地线路。当端子T24电连接到端子T34时，从充电电缆320的CPLT电路33输出的PISW信号输入到电力变换设备100的控制器111。当端子T25电连接到端子T35时，能够根据CPLT信号而在充电电缆320的控制器32与电力变换设备100的控制器111之间执行通信。AC入口102可以具有如下电路(未示出)，该电路被配置成变换从充电电缆320接收的PISW信号和CPLT信号，使得控制器111能够处理(或识别)PISW信号和CPLT信号。
图5示出了DC连接器103的连接表面。虽然图5以示例方式示出了用于CHAdeMO方法的DC连接器，但本公开的技术也适用于其它方法(例如，CCS(组合充电系统)方法或GB/T方法)的连接器。
参照图5和图3，DC连接器103的端子T41和T42是输出DC电力的电力端子(P(正极)端子和/或N(负极)端子)。端子T43是接地端子，并且电连接到主体部101中的接地线路。端子群T44包括多个信号端子。端子群T44包括CAN(控制器区域网络)信号端子以及CNCT信号端子(用于检测连接器的连接的端子)。
参照图1和图3，DC连接器103的端子T41至T43以及端子群T44分别与车辆200的DC入口210的端子T51至T53以及端子群T54对应。在DC连接器103连接到DC入口210的状态(装配状态)下，DC连接器103的端子T41至T43分别连接到DC入口210的端子T51至T53。端子群T44中所包括的每一个端子也连接到端子群T54的对应端子。当DC连接器103连接到DC入口210时，电力变换设备100的控制器111以及车辆200的车辆ECU 250被连接成能够彼此通信。
再次参照图3，电力变换设备100被配置成执行从AC入口102输入的AC电力的AC/DC变换(从AC到DC的变换)，并将DC电力输出到DC连接器103。输入到AC入口102的端子T31和T32的AC电力经由AC侧传感器112、电力变换电路PC1(PFC电路113、绝缘电路114、切断开关131和132以及整流电路115)以及DC侧传感器116而输出到DC连接器103的端子T41和T42。
AC侧传感器112被布置在AC入口102的端子T31和T32与PFC电路113之间。AC侧传感器112包括：电压传感器，该电压传感器被配置成检测输入到AC入口102的电力的电压；以及电流传感器，该电流传感器被配置成检测在AC入口102与PFC电路113之间流动的电流。
PFC电路113被配置成将从AC入口102侧输入的AC电压变换为DC电压，并进一步将该DC电压变换为高频AC电压。此电力变换的结果是，电流波形变得接近于具有与电压波形相同的相位的正弦波形，并且功率因数得以提高。可以使用已知的PFC电路作为PFC电路113。下文将描述PFC电路113的配置的具体示例(参见图6)。
绝缘电路114位于PFC电路113与整流电路115之间。绝缘电路114被配置成将在AC入口102侧的电路与在DC连接器103侧的电路电绝缘。可以使用已知的绝缘电路作为绝缘电路114。在本实施例中，使用绝缘变压器作为绝缘电路114。使用电压而不是电流来执行电力在绝缘电路114中的传输。下文将描述绝缘电路114的配置的具体示例(参见图6)。
绝缘电路114将从AC入口102侧输入的AC电压升压，并将升压了的AC电压施加到在DC连接器103侧的电路。施加该电压的结果是，电流流经相对于绝缘电路114位于DC连接器103侧的电路。从绝缘电路114输出到DC连接器103侧的AC电力经由切断开关131和132而被供应到整流电路115。
切断开关131和132被布置在绝缘电路114与整流电路115之间。切断开关131和132被配置成切换绝缘电路114与整流电路115之间的电流的传导和切断。切断开关131和132的状态(闭合状态/断开状态)由控制器111控制。当切断开关131和132处于闭合状态(传导状态)时，允许电流从绝缘电路114流动到整流电路115。当切断开关131和132处于断开状态(切断状态)时，禁止电流从绝缘电路114流动到整流电路115。根据本实施例的切断开关131和132对应于根据本公开的“第一开关”的一个示例。
整流电路115相对于绝缘电路114位于DC连接器103侧，并且被配置成将从绝缘电路114供应的AC电力变换为DC电力。可以使用已知的整流电路作为整流电路115。下文将描述整流电路115的配置的具体示例(参见图6)。
DC侧传感器116被布置在整流电路115与DC连接器103的端子T41和T42之间。DC侧传感器116包括：电压传感器，该电压传感器被配置成检测输出到DC连接器103的电力的电压；以及电流传感器，该电流传感器被配置成检测在整流电路115与DC连接器103之间的电流。根据本实施例的整流电路115以及DC侧传感器116的电流传感器分别对应于根据本公开的“第一电力变换电路”以及“第一电流传感器”的一个示例。
图6示出了电力变换电路PC1的细节。参照图6和图3，PFC电路113包括整流电路113a和逆变器113b。绝缘电路114是包括第一线圈114a和第二线圈114b的绝缘变压器。
整流电路113a被配置成将输入AC电力整流和升压。更具体来说，整流电路113a包括两对上臂和下臂、两个电抗器和一个平滑电容器。在每一对上臂和下臂中，上臂包括二极管，并且下臂包括开关元件。下臂的开关元件由控制器111控制。整流电路113a中所包括的每一个开关元件由控制器111控制，并且因此，整流电路113a充当升压斩波器电路。
逆变器113b是包括四个开关元件的全桥电路。每一个开关元件由控制器111控制。逆变器113b中所包括的每一个开关元件由控制器111控制，并且从整流电路113a输入到逆变器113b的DC电力因此被变换为高频AC电力。
在绝缘电路114中，第二线圈114b相对于第一线圈114a位于AC入口102侧(PFC电路113侧)。在介置有切断开关131和132的情况下，整流电路115连接到绝缘电路114的第一线圈114a，并且PFC电路113经由电线而连接到绝缘电路114的第二线圈114b。第一线圈114a和第二线圈114b彼此电绝缘。相对于第二线圈114b在AC入口102侧(PFC电路113侧)的电力路径以及相对于第一线圈114a在DC连接器103侧(整流电路115侧)的电力路径通过绝缘电路114彼此电绝缘。绝缘电路114将施加到第二线圈114b的AC电压升压，并将升压了的AC电压输出到第一线圈114a。
切断开关131和132中的每一个串联连接到第一线圈114a，并且被配置成切换流经第一线圈114a的电流的传导和切断。可以使用例如电磁机械继电器作为切断开关131和132。然而，可以使用也被称为“SSR(固态继电器)”的半导体继电器作为切断开关131和132。半导体继电器的示例包括由晶闸管、三端双向可控硅开关或晶体管(例如，IGBT、MOSFET或双极晶体管)形成的继电器。
整流电路115是包括四个二极管的二极管桥电路。整流电路115被配置成将从绝缘电路114的第一线圈114a供应的AC电力变换为DC电力。
再次参照图3，当将AC电力输入到电力变换设备100中的AC入口102的端子T31和T32时，由电力变换电路PC1产生DC电力，并且所产生的DC电力被输出到DC连接器103的端子T41和T42。此时，由AC侧传感器112检测在AC入口102与PFC电路113之间流动的电流，并且由DC侧传感器116检测在整流电路115与DC连接器103之间流动的电流。由AC侧传感器112和DC侧传感器116中的每一个进行的检测的结果被输入到控制器111。
控制器111包括处理器、存储器装置和输入/输出端口(都未示出)。可以使用例如CPU(中央处理单元)作为处理器。存储器装置包括被配置成暂时存储数据的RAM(随机存取存储器)以及被配置成保存各种类型的信息的存储装置(例如，ROM(只读存储器)和可重写非易失性存储器)。除了各种类型的控制中所使用的程序之外，还将程序中所使用的各种参数也预先存储在存储装置中。处理器执行存储在存储器装置中的程序，并且因此执行各种类型的控制。可以不仅由软件来处理而且还由专用硬件(电子电路)来处理各种类型的控制。
电源电路120被配置成使用从指定电源供应的电力来产生控制器111的驱动电力(例如，用于操作控制器111的电力)并将所产生的驱动电力供应到控制器111。电源电路120可以使用主体部101中的二次电池(未示出)的电力来产生控制器111的驱动电力，或者可以使用在AC入口102与DC连接器103之间(更特别是在端子T31和T32与端子T41和T42之间)流动的电力来产生控制器111的驱动电力。
根据本实施例的控制器111包括充电控制单元11和切断控制单元12。充电控制单元11和切断控制单元12例如由处理器以及处理器所执行的程序来实施。在本实施例中，切断开关131和132、DC侧传感器116的电流传感器以及控制器111形成根据本公开的“断续器”的一个示例。
充电控制单元11被配置成控制电池240(车载电池)的充电电力。更具体来说，充电控制单元11被配置成基于由AC侧传感器112和DC侧传感器116中的每一个进行的检测的结果来控制PFC电路113，从而控制电力变换设备100的输出电力(并且进一步控制电池240的充电电力)。
切断控制单元12被配置成当在AC入口102与DC连接器103之间检测到电流的异常时切断AC入口102与DC连接器103之间的电流。更具体来说，切断控制单元12被配置成：当在正将电力输入到AC入口102的同时(例如，在正将电力从馈电设施300经由电力变换设备100供应到车辆200的同时)由DC侧传感器116的电流传感器检测到电流的异常(例如，漏电或过电流)时，切断控制单元12使切断开关131和132处于断开状态，从而切断电流。当流经端子T41和T42(P端子和N端子)的电流的平衡状态受到干扰时，切断控制单元12可以确定发生了电流的异常(更特别是漏电)。可替代地，当在端子T41和T42(P端子和N端子)中的一个中检测到过量电流时，切断控制单元12可以确定发生了电流的异常(更特别是过电流)。
如上所述，根据本实施例的电力变换设备100包括：DC连接器103，该DC连接器103能够连接到车辆200的DC入口210(DC电力入口)；AC入口102，该AC入口102能够连接到充电电缆320(AC电力电缆)；以及整流电路115(第一电力变换电路)，该整流电路115位于AC入口102与DC连接器103之间(参见图1和图3)。整流电路115被配置成将从AC入口102侧输入的AC电力变换为DC电力并将该DC电力输出到DC连接器103侧。通过使用如上所述而配置的电力变换设备100，能够将从用于AC方法的馈电设施300供应的AC电力变换为DC电力，并且能够将该DC电力供应到车辆200。因此，根据上述电力变换设备100，仅包括DC入口的车辆200能够被供应来自馈电设施300的电力。
根据本实施例的电力变换设备100包括绝缘电路114，该绝缘电路114位于AC入口102与DC连接器103之间。控制器111被配置成：当在正将电力输入到AC入口102的同时由DC侧传感器116检测到电流的异常时，控制器111使切断开关131和132处于断开状态，从而切断电流。在如上所述而配置的电力变换设备100中，由绝缘电路114使在AC入口102侧的电路和在DC连接器103侧的电路电绝缘。因此，即使当在相对于绝缘电路114在AC入口102侧的电路中发生过电流时，该过电流也不会流动到相对于绝缘电路114在DC连接器103侧的电路中。此外，当检测到电流的异常时，控制器111使切断开关131和132切断电流。因此，即使当在电池240的充电期间发生电流的异常时，例如，也能够适当地保护在电力接收侧的电路(例如，车辆200的电子电路)。
在根据本实施例的电力变换设备100中，切断开关131和132中的每一个串联连接到绝缘电路114(更特别是绝缘变压器)的第一线圈114a，并且被配置成切换流经第一线圈114a的电流的传导和切断(参见图6)。在上述电力变换设备100中，当检测到异常电流时，能够在绝缘电路114的附近切断电流。由绝缘电路114以及切断开关131和132执行绝缘，并且因此，较可靠地保护了在电力接收侧的电路。
根据本实施例的电力变换设备100的AC入口102包括：端子T31和T32(电力端子)，该端子T31和T32能够连接到充电电缆320的电力线路；端子T35(CPLT信号端子)，该端子T35能够连接到充电电缆320的CPLT信号线路；以及端子T33(接地端子)，该端子T33能够连接到充电电缆320的接地线路。根据上述电力变换设备100，电池240能够被适当地充电。
[第二实施例]
将描述根据本公开的第二实施例的电力变换设备。根据第二实施例的电力变换设备也适用于例如图1中所示的馈电系统。因为在第一实施例与第二实施例之间存在许多共同特征，所以将主要描述差异，并且将不重复共同特征的描述，
图7示出了根据本公开的第二实施例的电力变换设备的配置。参照图7，根据第二实施例的电力变换设备100A基本上具有与根据第一实施例的电力变换设备100(参见图3)的配置等同的配置。然而，电力变换设备100A包括主体部101A来代替主体部101。主体部101A包括电力变换电路PC2和控制器111A来代替主体部101中的电力变换电路PC1和控制器111。主体部101A还包括开关171和172、电流传感器173以及电出口180。
电力变换设备100A被配置成当AC电力被输入到AC入口102时执行输入AC电力的AC/DC变换(从AC到DC的变换)并将该DC电力输出到DC连接器103。电力变换设备100A还被配置成当DC电力被输入到DC连接器103时执行输入DC电力的DC/AC变换(从DC到AC的变换)并将该AC电力输出到AC入口102。电力变换设备100A中的电力变换电路PC2被配置成执行双向电力变换。
电力变换电路PC2包括逆变器143、切断开关151和152、绝缘电路144、切断开关161和162以及逆变器145。电力变换电路PC2充当双向变换器。下文将描述电力变换电路PC2的配置的具体示例(参见图8)。在电力变换设备100A中，AC侧传感器112被设置在电力变换电路PC2的AC入口102侧，并且DC侧传感器116被设置在电力变换电路PC2的DC连接器103侧。AC侧传感器112和DC侧传感器116的配置例如与第一实施例相同。根据本实施例的逆变器145以及DC侧传感器116的电流传感器分别对应于根据本公开的“第一电力变换电路”以及“第一电流传感器”的一个示例。此外，根据本实施例的逆变器143以及AC侧传感器112的电流传感器分别对应于根据本公开的“第二电力变换电路”以及“第二电流传感器”的一个示例。
切断开关151和152被布置在逆变器143与绝缘电路144之间。切断开关151和152被配置成切换逆变器143与绝缘电路144之间的电流的传导和切断。切断开关151和152的状态(闭合状态/断开状态)由控制器111A控制。当切断开关151和152处于闭合状态(传导状态)时，连接了将逆变器143与绝缘电路144连接的电流路径。当切断开关151和152处于断开状态(切断状态)时，切断了将逆变器143与绝缘电路144连接的电流路径。根据本实施例的切断开关151和152对应于根据本公开的“第二开关”的一个示例。
切断开关161和162被布置在绝缘电路144与逆变器145之间。切断开关161和162被配置成切换绝缘电路144与逆变器145之间的电流的传导和切断。切断开关161和162的状态(闭合状态/断开状态)由控制器111A控制。当切断开关161和162处于闭合状态(传导状态)时，连接了将绝缘电路144与逆变器145连接的电流路径。当切断开关161和162处于断开状态(切断状态)时，切断了将绝缘电路144与逆变器145连接的电流路径。根据本实施例的切断开关161和162对应于根据本公开的“第一开关”的一个示例。
图8示出了电力变换电路PC2的细节。参照图8和图7，逆变器143包括第一逆变器143a和第二逆变器143b。第一逆变器143a包括全桥电路，该全桥电路包括四个开关元件、两个电抗器和一个平滑电容器。第二逆变器143b是包括四个开关元件的全桥电路。逆变器145也是包括四个开关元件的全桥电路。逆变器143和145中所包括的开关元件中的每一个由控制器111A控制。
绝缘电路144是包括第一线圈144a和第二线圈144b的绝缘变压器。第二线圈144b相对于第一线圈144a位于AC入口102侧(PFC电路113侧)。在介置有切断开关151和152的情况下，逆变器143连接到绝缘电路144的第二线圈144b，并且在介置有切断开关161和162的情况下，逆变器145连接到绝缘电路144的第一线圈144a。第一线圈144a和第二线圈144b彼此电绝缘。相对于第二线圈144b在AC入口102侧(逆变器143侧)的电力路径以及相对于第一线圈144a在DC连接器103侧(逆变器145侧)的电力路径通过绝缘电路144彼此电绝缘。
切断开关151和152中的每一个串联连接到第二线圈144b，并且被配置成切换流经第二线圈114b的电流的传导和切断。切断开关161和162中的每一个串联连接到第一线圈144a，并且被配置成切换流经第一线圈144a的电流的传导和切断。可以使用例如电磁机械继电器作为切断开关151、152、161和162。然而，切断开关151、152、161和162不限于此，并且也可以使用半导体继电器作为切断开关151、152、161和162。
再次参照图7，电出口180是被配置成电出口，其输出经由电力变换电路PC2从被输入到DC连接器103的DC电力产生的AC电力。在介置有开关171和172的情况下，电出口180连接到端子T31和T32。开关171和172的状态(闭合状态/断开状态)由控制器111A控制。电流传感器173被设置在端子T31与开关171之间。电流传感器173被配置成测量电出口180的电流。由电流传感器173进行的检测的结果被输出到控制器111A。当上述开关171和172处于闭合状态(传导状态)时，与输出到端子T31和T32的电力相同的电力被输出到电出口180。当开关171和172处于断开状态(切断状态)时，电力未被输出到电出口180。在图7的示例中，电流传感器173相对于分支点D1被设置在开关171侧。然而，电流传感器173可以相对于分支点D1被设置在端子T31侧。
控制器111A具有与第一实施例中的控制器111的硬件配置相同的硬件配置。也就是说，控制器111A也包括处理器和存储器装置(均未示出)。然而，与控制器111的程序不同的程序被存储在控制器111A的存储器装置中，并且控制器111A被配置成执行与控制器111的程序不同的程序。控制器111A包括充电控制单元11A、切断控制单元12A和馈电控制单元13A。充电控制单元11A、切断控制单元12A和馈电控制单元13A例如由处理器以及处理器所执行的程序来实施。在本实施例中，切断开关151、152、161和162、AC侧传感器112的电流传感器、DC侧传感器116的电流传感器以及控制器111A形成根据本公开的“断续器”的一个示例。
充电控制单元11A被配置成控制例如图1中所示的电池240(车载电池)的充电电力。当将电力输入到AC入口102时(例如，当将电力从馈电设施300经由电力变换设备100A供应到图1中所示的馈电系统中的车辆200时)，图8中所示的电力变换电路PC2以如下方式操作。
参照图8和图7，第一逆变器143a将从AC入口102输入的AC电流整流，并将整流过的AC电力输出到第二逆变器143b，并且第二逆变器143b将从第一逆变器143a接收的DC电力变换为高频AC电力。绝缘电路144将第二逆变器143b的输出(AC电力)传输到逆变器145，并且逆变器145将从绝缘电路144接收的AC电力整流，并将整流过的AC电力输出到DC连接器103。充电控制单元11A被配置成基于由AC侧传感器112和DC侧传感器116中的每一个进行的检测的结果来控制逆变器143和145，从而控制电力变换设备100A的输出电力(并且进一步控制电池240的充电电力)。
再次参照图7，切断控制单元12A被配置成：当在正将电力如上所述地输入到AC入口102的同时由DC侧传感器116的电流传感器检测到电流的异常(例如，漏电或过电流)时，切断控制单元12A使切断开关161和162处于断开状态。因此，当发生电流的异常时，能够保护在电力接收侧的电路(例如，车辆200的电子电路)。
馈电控制单元13A被配置成：当图1中所示的车辆200的电力(例如，车载电池中所存储的电能或车辆200中所产生的电力)被例如馈送到车辆的外部时，馈电控制单元13A控制所馈送的电力。馈电控制单元13A被配置成：当开始将电力馈送到车辆的外部时(例如，当满足指定开始条件时)，馈电控制单元13A使开关171和172处于闭合状态，并且当结束将电力馈送到车辆的外部时(例如，当满足指定结束条件时)，馈电控制单元13A使开关171和172返回到断开状态。当将电力输入到DC连接器103时(例如，当将电力从车辆200经由电力变换设备100A供应到图1中所示的馈电系统中的车辆的外部时)，图8中所示的电力变换电路PC2以如下方式操作。
参照图8和图7，逆变器145将从DC连接器103输入的DC电力变换为高频AC电力，并且将该高频AC电力输出到绝缘电路144。绝缘电路144将逆变器145的输出(AC电力)传输到第二逆变器143b，并且第二逆变器143b将从绝缘电路144接收的AC电力整流，并将整流过的AC电力输出到第一逆变器143a。第一逆变器143a将从第二逆变器143b接收的DC电力变换为AC电力，并且将该AC电力输出到AC入口102和电出口180。结果是，从AC入口102和电出口180输出的电力能够被供应到电负载(未示出)。当将连接到电负载的插头连接到电出口180时或当将连接到电负载的AC连接器连接到AC入口102时，能够将车辆200的电力供应到电负载。电负载的示例包括V2H(车辆到家庭)支架、电器(例如，室外使用的厨具和照明设备)以及另一个车辆的蓄电装置。
再次参照图7，切断控制单元12A被配置成：当在正将电力如上所述地输入到DC连接器103的同时由AC侧传感器112的电流传感器检测到电流的异常(例如，漏电或过电流)时，切断控制单元12A使切断开关151和152处于断开状态。因此，当发生电流的异常时，能够保护在电力接收侧的电路(例如，电负载的电子电路)。
如上所述，在根据本实施例的电力变换设备100A中，从用于AC方法的馈电设施供应的AC电力能够被变换为DC电力，并且该DC电力能够被供应到车辆。此外，在根据本实施例的电力变换设备100A中，也能够将AC电力从车辆经由电力变换设备100A供应到车辆的外部。
[其它实施例]
电力变换设备的配置不限于图3和图7中所示的配置，并且可以视需要而改变，只要该电力变换设备被配置成将从AC入口102侧输入的AC电力变换为DC电力并将该DC电力输出到DC连接器103侧即可。
在根据第二实施例的电力变换设备100A(图7)中，可以省去切断开关151和152或切断开关161和162。例如，可以以下述方式变型根据第二实施例的电力变换设备100A(图7)。
图9示出了电力变换设备的配置的变型。参照图9,电力变换设备100B包括主体部101B来代替主体部101A。主体部101B包括电力变换电路PC3和控制器111B来代替主体部101A中的电力变换电路PC2和控制器111A。电力变换电路PC3具有与电力变换电路PC2的配置相同的配置，不同之处在于省去了切断开关161和162。在电力变换电路PC3中，绝缘电路144直接连接到逆变器145。
控制器111B具有与根据第二实施例的控制器111A的硬件配置相同的硬件配置。也就是说，控制器111B也包括处理器和存储器装置(均未示出)。控制器111B在将电力从AC入口102供应到DC连接器103时不切断电流，并且仅在将电力从DC连接器103供应到AC入口102时切断电流。也就是说，控制器111B被配置成：当在正将电力输入到DC连接器103的同时由AC侧传感器112的电流传感器检测到电流的异常(例如，漏电或过电流)时，控制器111B使切断开关151和152处于断开状态。在本变型中，切断开关151和152、AC侧传感器112的电流传感器以及控制器111B形成根据本公开的“断续器”的一个示例。
可以省去主体部101A和101B中的开关171和172以及电出口180，并且可以仅由AC入口102执行将电力馈送到外部。
虽然已经描述了本公开的实施例，但应理解，本文中所公开的实施例在每一方面都是说明性且非限制性的。本公开的范围由各项权利要求所限定，并且旨在包括在与各项权利要求等同的范围和含义内的所有变型。

Claims (6)

1.一种电力变换设备，包括：
DC连接器，所述DC连接器能够连接到车辆的DC电力入口；
AC入口，所述AC入口能够连接到AC电力电缆的连接器；以及
第一电力变换电路，所述第一电力变换电路位于所述AC入口与所述DC连接器之间，并且被配置成将从AC入口侧输入的AC电力变换为DC电力并将所述DC电力输出到DC连接器侧，
绝缘电路，所述绝缘电路在从所述AC入口到所述DC连接器的电流的流动方向上位于所述AC入口与所述DC连接器之间；
第二电力变换电路，所述第二电力变换电路位于所述AC入口与所述绝缘电路之间；以及
断续器，所述断续器被配置成：当所述断续器检测到所述AC入口与所述DC连接器之间的电流的异常时，中断所述AC入口与所述DC连接器之间的所述电流，其中
所述第一电力变换电路相对于所述绝缘电路位于所述DC连接器侧，
所述绝缘电路是绝缘变压器，所述绝缘变压器包括第一线圈和第二线圈，所述第二线圈相对于所述第一线圈位于所述AC入口侧，
所述第二电力变换电路包括：
第一电路，所述第一电路被配置成将从所述AC入口输入的AC电力进行整流；和
第二电路，所述第二电路被配置成将从所述第一电路接收到的DC电力变换为AC电力；
所述断续器包括：
开关，所述开关被配置成切换流经所述第一线圈或所述第二线圈的电流的传导和切断；以及
控制器，所述控制器被配置成控制所述开关，并且
所述开关被串联连接到所述第一线圈或所述第二线圈，并且
所述控制器被配置成：当由所述断续器检测到所述电流的异常时，使所述开关处于断开状态从而切断所述电流。
2.根据权利要求1所述的电力变换设备，其中
所述断续器包括：
第一开关，所述第一开关被配置成切换所述绝缘电路与所述DC连接器之间的电流的传导和切断；
第一电流传感器，所述第一电流传感器被配置成检测在所述第一电力变换电路与所述DC连接器之间流动的电流；以及
第一控制器，所述第一控制器被配置成控制所述第一开关，并且
所述第一控制器被配置成：当在正将电力输入到所述AC入口的同时由所述第一电流传感器检测到电流的异常时，使所述第一开关处于断开状态，从而切断所述电流。
3.根据权利要求1或2所述的电力变换设备，其中
所述断续器包括：
第二开关，所述第二开关被配置成切换所述AC入口与所述绝缘电路之间的电流的传导和切断；
第二电流传感器，所述第二电流传感器被配置成检测在所述第二电力变换电路与所述AC入口之间流动的电流；以及
第二控制器，所述第二控制器被配置成控制所述第二开关，并且
所述第二控制器被配置成：当在正将电力输入到所述DC连接器的同时由所述第二电流传感器检测到电流的异常时，使所述第二开关处于断开状态，从而切断所述电流。
4.根据权利要求1或2所述的电力变换设备，其中
所述AC电力电缆是馈电设施的充电电缆，所述馈电设施被配置成将用于对车载电池充电的电力供应到所述车辆，并且
所述AC入口包括：
电力端子，所述电力端子能够连接到所述充电电缆的电力线路；
CPLT信号端子，所述CPLT信号端子能够连接到所述充电电缆的CPLT信号线路；以及
接地端子，所述接地端子能够连接到所述充电电缆的接地线路。
5.根据权利要求1或2所述的电力变换设备，其中
所述第一电力变换电路被配置成将从所述DC连接器侧输入的DC电力变换为AC电力并将所述AC电力输出到所述AC入口侧。
6.根据权利要求5所述的电力变换设备，还包括：
电出口，所述电出口被配置成输出从被输入到所述DC连接器的DC电力通过所述第一电力变换电路产生的AC电力。
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