CN115940121A - 供电系统以及供电方法 - Google Patents
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Abstract
公开供电系统以及供电方法。供电系统构成为对建筑物(100)供给交流电力。供电系统具备构成为能够连接到车辆(200)具备的放电口(210)的放电组件(500、500B、511C)。放电组件(500、500B、511C)具备:第1端部(P51、P51B、P51C),从连接的放电口(210)输入电力;以及第2端部(P52、P52B、P52C),输出交流电力。放电组件(500)的第2端部(P52、P52B、P52C)和建筑物(100)用单相3线式布线(L10)连接。
Description
发明领域
本公开涉及供电系统以及供电方法。
背景技术
在日本专利第5123419号公报中,公开一种识别连接到车辆的插口的连接器是充电用连接器和供电用连接器中的哪一个的技术。
发明内容
近年来,作为建筑物的紧急用电源,车辆(特别是电动车)得到关注。具备V2H(Vehicle to Home)功能的车辆能够针对停电的建筑物供给电力。而且,为了对车辆赋予V2H功能,有时将如放电连接器那样的放电组件连接到车辆的放电口。例如,在日本专利第5123419号公报中,作为放电组件公开供电用连接器。
在建筑物中,使用电压不同的多种交流电力的情形较多。但是,在日本专利第5123419号公报公开的放电组件(供电用连接器)中,从车辆的放电口(插口)取出单一的电力。因此,难以通过从车辆取出的电力,对建筑物供给电压不同的多种交流电力。
本公开是为了解决上述课题而完成的,其目的在于,使用连接到车辆的放电口的放电组件,对建筑物供给电压不同的多种交流电力。
本公开的第1观点所涉及的供电系统构成为对建筑物供给交流电力。该供电系统具备构成为能够连接到车辆具备的放电口的放电组件。放电组件具备:第1端部,从连接的放电口输入电力;以及第2端部,输出交流电力。放电组件的第2端部和建筑物用单相3线式布线连接。
在上述结构中,放电组件的第2端部和建筑物用单相3线式布线连接,所以能够对建筑物供给电压不同的多种交流电力。由此,能够在建筑物中使用不同的电压的交流电力。
作为建筑物的例子,可以举出住宅、工厂、学校、医院、商业设施。
上述供电系统也可以还具备切换装置,该切换装置连接传送从放电组件向建筑物供给的电力的第1电力路径和传送从电力系统向建筑物供给的电力的第2电力路径中的一方,切断另一方。
根据上述结构,在建筑物未从电力系统接受电力的供给的情况下,建筑物易于从车辆经由放电组件接受电力的供给。
也可以在上述建筑物内设置分电盘。切换装置也可以构成为在从电力系统对分电盘供给电力的期间,将第2电力路径维持为连接状态,在未从电力系统对分电盘供给电力时,切断第2电力路径,连接第1电力路径。
根据上述结构,在未从电力系统对分电盘供给电力时,自动地切换电力路径。因此,用户手动地操作切换装置的工夫被减轻。
也可以在上述建筑物内设置从切换装置输入单相交流电力的第1插座以及第2插座。第1插座也可以输出电压95V以上且150V以下的单相交流电力。第2插座也可以输出电压190V以上且300V以下的单相交流电力。
根据上述结构,能够在建筑物内使用驱动电压为单相交流200V附近的电气设备和驱动电压为单相交流100V附近的电气设备。
连接放电组件的第2端部和建筑物的上述单相3线式布线也可以包括第1电压线、第2电压线以及中性线。而且,车辆也可以在第1电压线与中性线之间和第2电压线与中性线之间分别施加单相交流电压。
根据上述结构,易于经由单相3线式布线对建筑物供给不同的电压的单相交流电力。
上述放电组件也可以还具备将单相2线式布线变换为单相3线式布线的变换装置。放电组件的第1端部和变换装置也可以用单相2线式布线连接。变换装置和放电组件的第2端部也可以用单相3线式布线连接。
根据上述结构,易于用单相3线式布线连接放电组件的第2端部和建筑物。
也可以用单相3线式布线从上述放电组件的第1端部连接至第2端部。通过这样的结构,也易于用单相3线式布线连接放电组件的第2端部和建筑物。
上述放电组件也可以是具有上述第1端部以及第2端部的放电连接器。根据这样的结构,放电连接器单体作为放电组件发挥功能,所以易于使放电组件小型化。
或者,上述放电组件也可以还具备:放电连接器;框体,内置与放电连接器电连接的电路;以及电缆,连接放电连接器和框体。而且,放电连接器也可以具有放电组件的第1端部,框体具有放电组件的第2端部。
在上述结构中,经由电缆连接具有第1端部的放电连接器和具有第2端部的框体,所以易于将能够连接到车辆的放电口的放电组件的输入端(第1端部)和连接到建筑物的放电组件的输出端(第2端部)配置到分离的位置。因此,配置的自由度变高。另外,能够将放电电路的一部分收容于框体,所以易于使放电连接器小型化。
放电组件的第1端部也可以具备将表示该放电组件的需求电压值的连接器信号输出到车辆侧的检测端子。根据这样的结构,车辆易于将与放电组件对应的电压(即放电组件需求的电压)施加给放电组件。
上述连接器信号也可以是除了表示上述需求电压值以外还表示放电组件和放电口的状态的电位信号。放电组件也可以还具备根据该放电组件和放电口的状态使检测端子的电位发生变化的检测电路。根据这样的结构,车辆易于辨识放电组件和放电口的状态(例如有无连接),易于在适合的定时对放电组件供给电力。
本公开的第2观点所涉及的供电方法包括:判断构成为对建筑物供给交流电力的供电系统的运转模式是从车辆对建筑物供给交流电力的第1运转模式和从电力系统对建筑物供给交流电力的第2运转模式中的哪一个;判断是否对车辆具备的放电口连接有放电组件;以及在对放电口连接有放电组件、并且判断为供电系统的运转模式是第1运转模式的情况下,从车辆对放电组件供给电力,并且从放电组件经由单相3线式布线对建筑物供给单相交流电力。
通过上述方法,也与上述供电系统同样地,能够使用连接到车辆的放电口的放电组件,对建筑物供给电压不同的多种交流电力。
此外,车辆也可以是电动车(以下还称为“xEV”)。xEV是将电力作为动力源的全部或者一部分而利用的车辆。在xEV中,包括BEV(电动汽车)、PHEV(插电式混合动力汽车)以及FCEV(燃料电池汽车)。
本发明的上述以及其他目的、特征、方面以及优点根据与所附的附图关联地理解的本发明的接下来的详细的说明将变得更加明确。
附图说明
图1是本公开的实施方式所涉及的供电系统的整体结构图。
图2是图1所示的供电系统的电路结构图。
图3是示出图2所示的切换装置周边的结构的图。
图4是示出图1以及图2所示的充放电装置周边的结构的图。
图5是示出图4所示的车载逆变器的电路结构例的图。
图6是示出图4所示的车载充电器的电路结构例的图。
图7是示出本公开的实施方式所涉及的供电系统的、独立运转模式中的车辆、放电组件以及分电盘的连接样式的图。
图8是示出图1以及图2所示的放电组件以及车辆插口的概略性的电路结构的图。
图9是示出图1以及图2所示的放电组件的、独立运转模式中的起动(放电开始)以及停止(放电停止)的序列的时序图。
图10是用于说明能够连接到图1所示的车辆插口的100V连接器的图。
图11是示出图10所示的100V连接器的概略性的电路结构的图。
图12是示出图10所示的100V连接器的起动(放电开始)以及停止(放电停止)的序列的时序图。
图13是用于说明PISW信号(连接器信号)的图。
图14是示出本公开的实施方式所涉及的供电方法的流程图。
图15是示出变形例所涉及的由切换装置执行的处理的流程图。
图16是示出图7所示的结构的变形例的图。
图17是示出图2所示的供电系统的电路结构的变形例的图。
图18是示出图1所示的放电组件的变形例的图。
具体实施方式
参照附图,详细说明本公开的实施方式。此外,在图中对同一或者相当部分附加同一符号而不反复进行其说明。以下,将电子控制单元(Electronic Control Unit)称为“ECU”。将车辆电力系统(Electric Vehicle Power System)称为“EVPS”。将电力控制系统(Power Conditioning System)称为“PCS”。另外,有时将交流称为“AC”,将直流称为“DC”。
图1是该实施方式所涉及的供电系统的整体结构图。参照图1,该实施方式所涉及的供电系统应用于从车辆对室内布线进行供电的V2H(Vehicle to Home)。V2H被大致分类成范畴1~4。在范畴1中,车辆未与电力系统连接(系统联系),对与建筑物具备的室内布线连接的独立专用插座进行电力的供给。独立专用插座是配置于室内的、从电力系统切离的专用插座。例如,在电力系统的停电时,从车辆对独立专用插座供给电力。在范畴2中,车辆和电力系统未直接连接(系统联系),但通过切换装置切换电力系统和车辆,从电力系统或者车辆对建筑物进行电力的供给。在范畴3中,车辆经由电力变换装置而与电力系统连接(系统联系),对建筑物内的布线进行电力的供给。但是,在范畴3中,不进行向电力系统的电力的逆向潮流。在范畴4中,车辆经由电力变换装置而与电力系统连接(系统联系),对建筑物内的布线进行电力的供给。在范畴4中,还进行向电力系统的电力的逆向潮流。此外,电力系统是用于从电力运营商对电力使用者供给电力的送配电网系统(商用电力系统)。停电意味着成为输入电压的范围以下的电源电压的降低。
该实施方式所涉及的供电系统构成为执行范畴2以及4的V2H。具体而言,该实施方式所涉及的供电系统构成为包括车辆200和放电组件500,将从车辆200供给的交流电力经由放电组件500供给到建筑物100。放电组件500相当于放电用连结系统中的与车辆200的插口210连接的部分。放电组件500的结构后述。
在该实施方式中,建筑物100是住宅。建筑物100具备从电力系统PG接受电力的供给的分电盘110。电力负载700构成为能够与分电盘110电连接。详细后述,建筑物100具备用于对电力负载700供给电力的设备。电力负载700包括在建筑物100内使用的电气设备(例如家庭用电气机械器具)。作为电力负载700的例子,可以举出照明器具、空调设备、烹调器具、信息设备、电视机、电冰箱、洗衣机。
作为车辆200,能够采用具备放电的功能的任意的车辆,但在该实施方式中,将不具备发动机(内燃机)的电动汽车(BEV)用作车辆200。车辆200具备插口210(车辆插口)、充放电装置220、蓄电池230以及ECU250。插口210相当于本公开所涉及的“放电口”的一个例子。插口210相当于放电用连结系统中的固定于车辆200内的部分。蓄电池230包括例如二次电池。作为二次电池的例子,可以举出锂离子电池或者镍氢电池。蓄电池230也可以包括从由液系二次电池、全固体二次电池、组电池以及电气双重层电容器构成的群选择的一个以上的蓄电装置。车辆200构成为能够使用积蓄于蓄电池230的电力来行驶。车辆200具备从蓄电池230接受电力的供给的电动马达(未图示),通过由电动马达生成的动力来行驶。蓄电池230相当于驱动用的车载电池。
放电组件500构成为能够连接到车辆200具备的插口210。放电组件500具备:放电连接器511;EVPS箱520(框体),内置与放电连接器511电连接的EVPS电路;以及电缆512,连接放电连接器511和EVPS箱520。放电组件500具有:第1端部P51,构成为能够连接到车辆200的插口210;以及第2端部P52,向建筑物100输出交流电力。在该实施方式所涉及的放电组件500中,放电连接器511具有放电组件500的第1端部P51。从与第1端部P51连接的插口210向第1端部P51输入电力。另外,EVPS箱520具有放电组件500的第2端部P52。详细后述,放电组件500的第2端部P52与建筑物100的室内布线电连接。
EVPS箱520相当于EVPS的本体部。EVPS构成为控制车辆的充电以及放电。充电是指从EVPS对车辆供给电力。充电的电力被供给到驱动用的车载电池和/或车载设备。放电是指从车辆的发电机和/或驱动用的车载电池经由EVPS对电力负载供给电力。EVPS箱520也可以具备显示器。放电组件500构成为包括EVPS和充放电电缆组件。充放电电缆组件是连结车辆和EVPS的电缆组件,包括与车辆连结的充放电连接器。在放电组件500中,放电连接器511作为充放电连接器发挥功能。另外,电缆512作为充放电电缆发挥功能。
放电连接器511还具备闩锁解除按钮511a、放电开始开关511b、模式切换开关511c以及闩锁511d。
闩锁解除按钮511a是具有解除针对插口210的放电连接器511的闩锁、或者使车辆200(例如ECU250)探测放电连接器511和插口210的状态(连接状态/嵌合状态/未嵌合状态)的功能。以下,将放电连接器511和插口210的状态还称为“连接器状态”。闩锁511d构成为与插口210卡合而将放电连接器511固定(锁住)到插口210。例如,通过闩锁511d的前端挂到形成于插口210的凹部,放电连接器511被锁住。闩锁511d与闩锁解除按钮511a连动。在由用户按压闩锁解除按钮511a时,闩锁被解除。
在用户不按压闩锁解除按钮511a而将放电连接器511插入到插口210来使放电连接器511和插口210嵌合时,在放电连接器511和插口210电连接的状态下通过闩锁511d固定。该连接器状态是“连接状态”。在连接状态下,对插口210插入放电连接器511,并且,电连接两者的所有端子,并且,放电连接器511被锁住。当用户在连接状态下按压闩锁解除按钮511a时,利用闩锁511d的固定被解除。该连接器状态是“嵌合状态”。在嵌合状态下,对插口210插入放电连接器511,两者的所有端子电连接,但放电连接器511未被锁住。当用户在嵌合状态下从插口210拔出放电连接器511时,连接器状态成为“未嵌合状态”。未嵌合状态是既不是连接状态也不是嵌合状态的状态。在连接器状态为连接状态或者嵌合状态时,通过ECU250禁止车辆200的行驶。
放电开始开关511b具有通过使PISW信号(端子CS的信号)变化而使车辆200(例如ECU250)探测放电开始的功能。在该实施方式中,PISW信号是电位信号。PISW信号的详细内容后述(参照图13)。
模式切换开关511c具有切换供电系统的运转模式的功能。用户通过操作模式切换开关511c,能够选择期望的运转模式。该实施方式所涉及的供电系统构成为能够以两个运转模式运转,更具体而言,以常用模式和独立运转模式中的、通过模式切换开关511c选出的一个运转模式运转。但是,在未通过后述切换开闭器525(图2)选择正确的电路的情况下,不执行充放电。在该实施方式中,由用户手动操作模式切换开关511c以及切换开闭器525。切换开闭器525也可以与模式切换开关511c连动。但是,不限于此,也可以省略模式切换开关511c,仅通过切换开闭器525切换供电系统的运转模式。另外,也可以对切换开闭器525进行电子控制。例如,也可以在电力系统PG的停电时,通过切换开闭器525自动地连接独立运转模式用放电路。
在常用模式中,通过内置于EVPS箱520的EVPS的能源管理功能,执行车辆200的充放电控制。通过从EVPS箱520向车辆200的、利用CPLT(Control pilot)以及HLC(High LevelCommunication)的通信,执行车辆200的充放电控制。在例如规格“IEC/TS 62763:2013”中定义CPLT。CPLT信号是在车辆与EVPS之间的通信中使用的PWM(Pulse width modulation,脉冲宽度调制)信号。详细后述,通过利用模式切换开关511c切换常用模式和独立运转模式,切换放电连接器511内的电阻值(Proximity detection信号电阻)和CPLT线的连接/非连接。在常用模式时,CPLT线成为连接,在独立运转模式时,CPLT线成为非连接。HLC是在车辆与EVPS之间双向地交换信息的数字通信。在充放电控制中,通过HLC双向地交换与车辆以及EVPS有关的信息。常用模式中的控制信号依照例如规格“IEC61851-1:2010”、“ISO/IEC15118-2:2014”以及“ISO/IEC 15118-3:2015”。EVPS箱520也可以构成为在常用模式中,根据来自外部服务器(未图示)的信息(包括指令)进行能源管理。
在该实施方式中,当用户在通过模式切换开关511c以及切换开闭器525选择常用模式的状态下将放电组件500的放电连接器511连接到插口210时,自动地执行充放电。但是,不限于此,也可以通过由用户对EVPS箱520(例如如显示器那样的操作部)进行手动操作,进行充放电的开始/停止。另外,也可以车辆200针对放电组件500要求充放电的开始/停止。
在独立运转模式中,连接车辆200和放电组件500,车辆200经由放电组件500对建筑物100内的分电盘110供给电力。在独立运转模式中,将放电组件500和电力系统PG不连接(系统联系)。
在该实施方式中,在用户将模式切换开关511c以及切换开闭器525切换到独立运转模式,将放电组件500的放电连接器511连接到插口210,对放电开始开关511b进行预定的操作时,车辆200辨识放电开始,开始放电。在放电开始后,在预定的放电停止条件成立时,车辆200辨识放电停止,停止放电。在放电停止后,用户使模式切换开关511c以及切换开闭器525返回到常用模式。在独立运转模式下停止放电时,EVPS箱520的显示器也可以催促用户使模式切换开关511c以及切换开闭器525返回到常用模式。
图2是该实施方式所涉及的供电系统的电路结构图。与图1一起参照图2,分电盘110具备主干111、切换装置112、过电流切断器113以及114和漏电切断器115。主干111从电力系统PG接受电力的供给,对朝向车辆200的电路(充电路)和朝向切换装置112的电路分配电力。主干111经由单相3线式布线L40A而与切换装置112电连接。
在放电组件500中,设置有连接第1端部P51(插口210)和第2端部P52的充电路。充电路经由单相2线式布线L30而与建筑物100内的分电盘110连接。单相2线式布线L30经由单相2线式布线L40B而与分电盘110内的主干111电连接。在单相2线式布线L40B中配置有漏电切断器115。来自电力系统PG的交流电力经由漏电切断器115输入到充电路。漏电切断器115构成为在检测到漏电时切断充电路的连接。漏电切断器115相当于充电用漏电切断器。在该实施方式中,作为漏电切断器115,采用带过电流保护功能的漏电切断装置。漏电切断器115是高灵敏度高速型的漏电切断器。
EVPS箱520具备开闭装置521、警报装置522、变换装置523、漏电切断器524、切换开闭器525、PCS526、保护装置527、开闭装置531以及控制装置532。
开闭装置531配置于充电路。开闭装置531构成为切换充电路的连接/切断。开闭装置531相当于充电用开闭装置。开闭装置531在开闭装置521连接有放电路的期间(放电中),以不连接(闭路)充电路的方式联锁。
控制装置532构成为在与车辆200的ECU250之间交换控制信号。控制装置532与ECU250进行数据通信(例如CPLT以及HLC)。控制装置532也可以是具备处理器的计算机。控制装置532构成为控制开闭装置531。控制装置532仅在通过与车辆200的通信进行充电的状态成立时,通过开闭装置531连接(闭路)充电路,在其以外的状态下,通过开闭装置531,切断(开路)充电路。另外,在控制信号以及数据通信中的至少一方不正常的情况下,控制装置532通过开闭装置531切断充电路。控制装置532通过与车辆200的通信,不仅执行充电控制,还执行放电控制。
在放电组件500中,设置有连接第1端部P51(插口210)和切换开闭器525的放电路(以下还称为“共同放电路”)。开闭装置521构成为切换共同放电路的连接/切断。开闭装置521相当于放电用开闭装置。开闭装置521在开闭装置531连接充电路的期间(充电中),以不连接(闭路)共同放电路的方式联锁。
警报装置522构成为配置于开闭装置521与变换装置523之间,在检测到车辆200侧的接地时,通过例如异常显示或者警报来通知异常。
变换装置523构成为将与车辆200连接的电路变换为面向建筑物100的室内电路。变换装置523相当于室内电路变换装置。在该实施方式中,变换装置523具备绝缘变压器。使得电路的接地在正常的连接状态的哪个情况下都成为一点接地。在该实施方式中,采用高电阻中性点接地方式。
漏电切断器524构成为配置于变换装置523与切换开闭器525之间,在检测到建筑物100侧的接地以及漏电时,切断共同放电路。漏电切断器524相当于放电用漏电切断器。在该实施方式中,作为漏电切断器524,采用带过电流保护功能的漏电切断装置。漏电切断器524是高灵敏度高速型的漏电切断器。在该实施方式中,变换装置523和漏电切断器524被收容于同一框体。
切换开闭器525构成为切换独立运转模式用放电路(以下还称为“第1放电路”)和常用模式用放电路(以下还称为“第2放电路”)。第1以及第2放电路是用不同的路径连接切换开闭器525和第2端部P52的电路。在该实施方式中,由用户操作切换开闭器525。切换开闭器525仅连接用户选出的放电路(第1放电路和第2放电路中的任意一个)。
第1放电路经由单相3线式布线L10而与建筑物100内的分电盘110直接连接。因此,从车辆200经由变换装置523被供给到室内电路侧的电力原样地被输出到建筑物100侧。
第2放电路经由单相3线式布线L20而与建筑物100内的分电盘110连接。在单相3线式布线L20中设置有PCS526以及保护装置527。在系统联系时,经由PCS526以及保护装置527对分电盘110供给从车辆200供给的交流电力。PCS526具备例如如绝缘变压器那样的电力变换电路。保护装置527具备保护继电器。另外,保护装置527具有逆电力检测功能。
在该实施方式中,放电组件500的第2端部P52和建筑物100用上述单相3线式布线L10、L20以及单相2线式布线L30连接。电力系统PG经由分电盘110对放电组件500的第2端部P52供给充电电力。详细而言,从分电盘110向充电路(单相2线式布线L30)输出交流电力。另外,在放电组件500的第2端部P52中,从第1放电路(单相3线式布线L10)以及第2放电路(单相3线式布线L20)的各个向分电盘110输出交流电力。以下,将从第1放电路输出到分电盘110的交流电力称为“第1AC输出”,将从第2放电路输出到分电盘110的交流电力称为“第2AC输出”。
第1AC输出被输入到分电盘110的切换装置112。进而,对切换装置112经由单相3线式布线L40A输入来自电力系统PG的交流电力。在单相3线式布线L40A中,配置有过电流切断器114。过电流切断器114在检测到过电流时,切断电路。切换装置112构成为切换来自电力系统PG的电力和来自放电组件500的第1AC输出(独立运转的电源)。以防止第1AC输出(独立运转的电源)流入到电力系统PG的方式,切换装置112具有如不同时使两方的接点成为ON那样的物理构造。在该实施方式中,由用户操作切换装置112。
第2AC输出经由分电盘110的过电流切断器113被输入到单相3线式布线L40A。过电流切断器113构成为进行PCS526的输出保护和分电盘110的布线保护。过电流切断器113在检测到过电流时,切断电路。在常用模式下,连接第2放电路。由此,车辆200经由放电组件500以及分电盘110而与电力系统PG连接(系统联系),通过第2AC输出进行能源管理。
图3是示出切换装置112周边的结构的图。与图2一起参照图3,对切换装置112连接单相3线式布线L10和单相3线式布线L40A。单相3线式布线L10包括电压线L11、电压线L12以及中性线L13。电压线L11、电压线L12、中性线L13分别相当于本公开所涉及的“第1电压线”、“第2电压线”、“中性线”的一个例子。单相3线式布线L40A包括电压线L41、电压线L42以及中性线L43。切换装置112经由单相3线式布线L50而与第1~第3插座To1~To3连接。单相3线式布线L50包括电压线L51、电压线L52以及中性线L53。第1~第3插座To1~To3内置于例如建筑物100内。
切换装置112构成为连接将从放电组件500输入的电力(更详细而言从车辆200经由放电组件500输入的电力)传送给电力负载700的第1电力路径和将从电力系统PG输入的电力传送给电力负载700的第2电力路径中的一方,切断另一方。切换装置112仅连接用户选出的电力路径(第1电力路径和第2电力路径中的任意一个)。用户在执行独立运转模式之前,通过切换装置112连接第1电力路径。另外,用户在执行常用模式之前,通过切换装置112连接第2电力路径。在通过模式切换开关511c切换运转模式时,EVPS箱520的显示器也可以对用户催促切换装置112的切换。
切换装置112连接第1电力路径意味着通过切换装置112将单相3线式布线L10和单相3线式布线L50电连接。在切换装置112连接有第1电力路径时,从放电组件500输入到切换装置112的电力从切换装置112输出到第1~第3插座To1~To3。另外,切换装置112连接第2电力路径意味着通过切换装置112将单相3线式布线L40A和单相3线式布线L50电连接。在切换装置112连接有第2电力路径时,从电力系统PG输入到切换装置112的电力从切换装置112输出到第1~第3插座To1~To3。
切换装置112构成为经由电压线L51、L52以及中性线L53输出AC100V以及AC200V的电力。在切换装置112连接第1电力路径或者第2电力路径时,通过从车辆200(放电组件500)或者电力系统PG供给的交流电力在电压线L51与中性线L53之间施加AC100V的电压,在电压线L52与中性线L53之间施加AC100V的电压。
关于第1~第3插座To1~To3,将与电压线L51、电压线L52、中性线L53电连接的插座端子(receptacle terminals)分别记载为“L1”、“L2”、“PE”。如在图3中所示,第1插座To1具备L1(第1电压端子)、L2(第2电压端子)以及PE(地线端子)。第2插座To2具备一个L1(电压端子)和两个PE(地线端子)。第3插座To3具备一个L2(电压端子)和两个PE(地线端子)。第1插座To1在L1以及L2之间输出AC200V。第2插座To2在L1以及PE之间输出AC100V。第3插座To3在L2以及PE之间输出AC100V。第1插座To1也可以是额定电压250V/额定电流20A的单相AC200V用插座。第2插座To2以及第3插座To3的各个也可以是额定电压125V/额定电流15A的单相AC100V用插座。
如上所述,能够通过单相3线式布线L50输出AC100V/AC200V。第1~第3插座To1~To3能够作为图1所示的电力负载700的电源发挥功能。例如,能够使用第1插座To1,将驱动电压200V的电气设备驱动。另外,能够使用第2插座To2或者第3插座To3,将驱动电压100V的电气设备驱动。另外,通过同时使用多个插座,还能够将驱动电压不同的多种电气设备驱动。在该实施方式所涉及的供电系统中,放电组件500的第2端部P52和建筑物100用单相3线式布线L10连接。因此,即使未从电力系统PG对分电盘110供给100V/200V的单相交流电力,第1~第3插座To1~To3也能够从车辆200接受100V/200V的单相交流电力的供给。
再次参照图1,充放电装置220构成为对蓄电池230进行充电。具体而言,充放电装置220构成为将从车辆外部供给到插口210的交流电力变换(AC/DC变换)为直流电力,将直流电力输出到蓄电池230。另外,充放电装置220构成为将蓄电池230的电力向车辆外部放电。具体而言,充放电装置220构成为将从蓄电池230供给的直流电力变换(DC/AC变换)为交流电力,将交流电力输出到插口210。
图4是示出充放电装置220周边的结构的图。参照图4,在充放电装置220与蓄电池230之间设置有SMR(System Main Relay,系统主继电器)231。SMR231构成为将连接充放电装置220和蓄电池230的电路的连接/切断进行切换。在插口210与蓄电池230之间进行电力的授受时,通过ECU250,SMR231成为闭合状态(连接状态)。在蓄电池230中,设置有BMS(Battery Management System,电池管理系统)232。BMS232包括检测蓄电池230的状态的各种传感器,将检测结果输出到ECU250。ECU250能够根据BMS232的输出,取得蓄电池230的状态(例如温度、电流、电压、SOC(State Of Charge,充电状态)以及内部电阻)。
插口210配置于在车体设置的开口部211。以打开和关闭开口部211的方式,设置有盖子212。盖子212构成为能够经由开闭机构213(例如铰链)与车体连结,从而打开和关闭开口部211。插口210在盖子212打开的状态下使用。在盖子212关闭的状态下,盖子212覆盖开口部211(包括插口210),从而禁止插口210的使用。该实施方式所涉及的插口210是AC插口。即,在使用插口210对蓄电池230进行充电时,从车辆外部向插口210输入交流电力。
ECU250构成为控制充放电装置220。ECU250也可以是计算机。ECU250具备处理器251、RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)252、存储装置253以及定时器254。在该实施方式中,通过在ECU250中处理器251执行存储于存储装置253的程序,从而执行车辆200中的各种控制。但是,车辆200中的各种控制不限于通过软件执行,而还能够通过专用的硬件(电子电路)执行。此外,ECU250具备的处理器的数量是任意的,也可以针对预定的每个控制准备处理器。
充放电装置220在插口210与蓄电池230之间具备相互并联地连接的AC逆变器221A、AC逆变器221B以及充电器222。AC逆变器221A以及221B既可以收容于不同的框体,也可以一起收容于相同的框体。
在AC逆变器221A与插口210之间设置有放电继电器223A。放电继电器223A构成为切换从AC逆变器221A向插口210的放电路径的连接/切断。另外,在AC逆变器221B与插口210之间设置有放电继电器223B。放电继电器223B构成为切换从AC逆变器221B向插口210的放电路径的连接/切断。以下,在不区分的情况下,将AC逆变器221A以及221B的各个还称为“AC逆变器221”。
图5是示出AC逆变器221的电路结构例的图。与图4一起参照图5,AC逆变器221包括逆变器11~13和绝缘电路14。逆变器11~13的各个包括包含4个开关元件的全桥电路。逆变器11~13中的位于最靠插口210侧的逆变器13还包括两个电抗器和一个平滑电容器。包含于逆变器11~13的各开关元件由ECU250控制。绝缘电路14是包括第1线圈14a以及第2线圈14b的绝缘变压器。
逆变器11将从蓄电池230侧输入的直流电力变换为高频的交流电力。绝缘电路14使逆变器11的输出(交流电力)以与线圈匝数比对应的比率变压,传递给逆变器12。逆变器12将从绝缘电路14接受的交流电力整流而输出到逆变器13。逆变器13将从逆变器12接受的直流电力变换为预定的频率的交流电力,输出到插口210侧。
如上所述,AC逆变器221构成为将从蓄电池230侧输入的直流电力变换为预定的频率的交流电力而输出到插口210侧。此外,图5所示的电路结构是一个例子,可适当变更。也可以从公知的车载逆变器采用任意的电路结构。车载逆变器是内置于车辆,将驱动用的车载电池的直流电力变换为交流电力,对电气设备供给AC电源的装置。AC逆变器221既可以构成为能够在蓄电池230与插口210之间双向地变换电力,也可以构成为仅能够在一个方向(从蓄电池230向插口210的方向)上变换电力。
再次参照图4,在AC逆变器221A、221B中,分别设置有监视单元224A、224B。监视单元224A、224B分别包括检测AC逆变器221A、221B的状态(例如电压、电流以及温度)的各种传感器,将检测结果输出到ECU250。ECU250根据监视单元224A以及224B的输出,控制AC逆变器221A以及221B。由此,调整从各逆变器向插口210输出的电力(即充放电装置220的放电电力)。ECU250也可以构成为监视AC逆变器221A以及221B各自的电流,针对电流似乎超过预定的容许电流值(例如15A)的逆变器执行电流限制。各逆变器与插口210之间的布线的详细内容后述(参照图7)。
ECU250通过使放电继电器223A、223B成为切断状态,能够将AC逆变器221A、221B从插口210分别切离。在该实施方式中,针对每个逆变器设置有放电继电器。因此,能够将各逆变器从插口210单独地切离。在放电继电器成为切断状态时,禁止从与该放电继电器对应的逆变器向插口210放电。此外,放电继电器的数量是任意的。放电继电器也可以配置成将多个逆变器集中地从插口切离。
AC逆变器221A以及221B的各个也可以构成为以输出在初始(例如出厂时)设定的频率的交流电力的方式,调整交流电力的频率。或者,ECU250也可以以从各逆变器输出针对每个地域适合的频率的交流电力的方式,根据车辆200的位置控制AC逆变器221A以及221B。ECU250也可以构成为能够由用户设定任意的频率。
在充电器222与蓄电池230之间(更特定而言,比SMR231更靠充电器222侧)设置有充电继电器223C。充电继电器223C构成为切换从充电器222向蓄电池230的充电路径的连接/切断。在充电继电器223C成为切断状态时,禁止从插口210经由充电器222对蓄电池230供给电力。
图6是示出充电器222的电路结构例的图。与图4一起参照图6,充电器222包括逆变器21~23和绝缘电路24。逆变器21~23的各个包括包含4个开关元件的全桥电路。逆变器21~23中的位于最靠插口210侧的逆变器21还包括滤波器电路21a和平滑电容器21b。滤波器电路21a去除包含于交流电力的高频噪声。包含于逆变器21~23的各开关元件由ECU250控制。绝缘电路24是包括第1线圈24a以及第2线圈24b的绝缘变压器。
逆变器21将从插口210侧输入的交流电力整流而输出到逆变器22。逆变器22将从逆变器21接受的直流电力变换为高频的交流电力。绝缘电路24使逆变器22的输出(交流电力)以与线圈匝数比对应的比率变压,传递给逆变器23。逆变器23将从绝缘电路24接受的交流电力整流而输出到蓄电池230侧。
如上所述,充电器222构成为将从插口210侧输入的交流电力变换为直流电力而输出到蓄电池230侧。此外,图6所示的电路结构是一个例子,可适当变更。充电器222既可以构成为能够在蓄电池230与插口210之间双向地变换电力,也可以构成为仅能够在一个方向(从插口210向蓄电池230的方向)上变换电力。可双向地变换电力的充电器222可用作放电用的电力变换电路。因此,在充电器222构成为可双向地变换电力的方式中,也可以省略AC逆变器221A和AC逆变器221B中的某一方,替代地使用充电器222。
再次参照图4,在充电器222中设置有监视单元224C。监视单元224C包括检测充电器222的状态(例如电压、电流以及温度)的各种传感器,将检测结果输出到ECU250。ECU250根据监视单元224C的输出,控制充电器222。由此,调整从充电器222向蓄电池230输出的电力(即蓄电池230的充电电力)。
再次参照图1,放电组件500的第1端部P51(放电连接器511的前端部)在端面F1具有连接器端子。第1端部P51的端面F1相当于与车辆200的插口210连接的面(连接面)。设置于端面F1的连接器端子包括端子L1、端子L2、端子PE、端子CS以及端子CP。
端子L1以及L2相当于从车辆200输入交流电力的两个端子。端子L1是HOT侧端子,端子L2是COLD侧端子。以下,将端子L1还记载为“AC1”,将端子L2还记载为“AC2”。端子PE相当于地线端子(以下还记载为“GND”)。端子CS相当于用于连接器状态(连接状态/嵌合状态/未嵌合状态)的检测(Proximity detection)的端子(以下还记载为“PISW”)。端子CS将表示连接器状态的电位信号(以下还称为“PISW信号”)输出到车辆200侧。端子CP相当于用于CPLT的端子(以下还记载为“CPLT”)。
插口210具有与放电连接器511的上述各端子(端子L1、L2、PE、CS、CP)对应的端子。以下,为了使双方的对应关系明确,与放电连接器511的端子L1、L2、PE、CS、CP对应的插口210的端子也称为AC1、AC2、GND、PISW、CPLT。在嵌合放电连接器511和插口210的状态下,放电连接器511的AC1、AC2、GND、PISW、CPLT分别与插口210的AC1、AC2、GND、PISW、CPLT接触,双方的端子被电连接。放电连接器511的端子以及向插口210的嵌合构造也可以依照例如在规格“IEC62196-2:2011”中规定的Type1。
在对插口210连接放电连接器511时,车辆200的单相3线式布线和放电组件500的单相3线式布线被连接。图7是示出独立运转模式中的车辆200、放电组件500以及分电盘110的连接样式的图。
与图1~图4一起参照图7,车辆200具备与插口210的AC1、AC2以及GND连接的单相3线式布线L60(即电压线L61、电压线L62以及中性线L63)。另外,放电组件500具备与第1端部P51(图1所示的放电连接器511的前端部)的AC1、AC2以及GND连接的单相3线式布线L70(即电压线L71、电压线L72以及中性线L73)。在对插口210连接放电连接器511时,车辆200的单相3线式布线L60经由AC1、AC2以及GND而与放电组件500的单相3线式布线L70连接。
在车辆200中,插口210的AC1以及GND分别经由电压线L61以及中性线L63而与AC逆变器221A连接。插口210的AC2以及GND分别经由电压线L62以及中性线L63而与AC逆变器221B连接。另外,插口210的GND经由中性线L63接地到车辆200的车体(车身接地)。对单相3线式布线L60,从AC逆变器221A以及221B供给单相交流电力,供给到单相3线式布线L60的单相交流电力经由AC1、AC2以及GND被传递到单相3线式布线L70。
在放电组件500中,单相3线式布线L70连接第1端部P51(图1所示的放电连接器511的前端部)和变换装置523。变换装置523将与车辆200连接的单相3线式布线L70变换为单相3线式布线L10(室内电路)。单相3线式布线L70和单相3线式布线L10通过变换装置523绝缘。但是,供给到单相3线式布线L70的交流电力经由变换装置523被传递到单相3线式布线L10。在该实施方式中,变换装置523不变压。但是不限于此,变换装置523也可以构成为变压。另外,变换装置523也可以包括滤波器电路。
在独立运转模式中,变换装置523经由单相3线式布线L10电连接到分电盘110内的切换装置112。AC逆变器221A以及221B的各个构成为从蓄电池230(图4)接受直流电力的供给而向插口210侧输出交流电力。在插口210中的AC1与GND之间,从蓄电池230经由AC逆变器221A输出第1交流电力。在插口210中的AC2与GND之间,从蓄电池230经由AC逆变器221B输出第2交流电力。对放电组件500的第1端部P51,从与第1端部P51连接的插口210输入第1交流电力以及第2交流电力。第1交流电力以及第2交流电力从插口210被输入到第1端部P51,经由单相3线式布线L70被传递到变换装置523。进而,第1交流电力以及第2交流电力通过变换装置523被传递到单相3线式布线L10,经由单相3线式布线L10被传递到第2端部P52,进而被传递到切换装置112。在该实施方式所涉及的独立运转模式中,通过第1交流电力在电压线L11与中性线L13之间施加AC100V的电压,并且,通过第2交流电力在电压线L12与中性线L13之间施加AC100V的电压。
图8是示出放电组件500以及插口210的概略性的电路结构的图。与图1~图4一起参照图8,在车辆200中,在车体(地线)与信号线L64之间赋予基准电压,信号线L64与PISW连接。而且,PISW信号(PISW电位)经由信号线L64被输入到ECU250。以在第1端部P51(图1所示的放电连接器511的前端部)和插口210电连接时使PISW和GND经由放电组件500的电路(例如后述检测电路540A或者540B)连接的方式,形成闭合电路(以下还称为“PISW电路”)。由此,PISW的电位变化。即使放电组件500未具有电源,通过PISW电路生成PISW信号。ECU250能够根据PISW信号(PISW电位)判别连接器状态。
放电组件500具备检测电路540A以及540B和开关S3A以及S3B。开关S3A构成为切换控制装置532和CPLT的连接/切断。开关S3B构成为切换检测电路540A和检测电路540B。通过开关S3B,切换与PISW电路连接的检测电路。开关S3A以及S3B与模式切换开关511c连动。开关S3A以及S3B相互连动,一起动作。
在通过模式切换开关511c选择独立运转模式时,开关S3A切断控制装置532和CPLT,开关S3B连接检测电路540A。由此,PISW和GND经由检测电路540A电连接。另一方面,在通过模式切换开关511c选择常用模式时,开关S3A连接控制装置532和CPLT,开关S3B连接检测电路540B。由此,控制装置532和CPLT经由信号线L75电连接,并且与PISW连接的信号线L74经由检测电路540B电连接到中性线L73(GND)。在车辆200中,CPLT经由信号线L65连接到ECU250。在信号线L65中设置有CPLT电路650。CPLT电路650包括由ECU250控制的开关。ECU250能够将由CPLT电路650生成的CPLT信号发送到控制装置532。通过控制装置532和CPLT电连接,能够在控制装置532与ECU250之间进行数据通信(CPLT)。
检测电路540A包括电气电阻R1A、R2A、R3A以及开关S1A、S2A。信号线L74从PISW经由电气电阻R1A分支为两个分支路L741A以及L742A,分支路L741A以及L742A合流而与开关S3B连接。电气电阻R2A配置于分支路L741A,电气电阻R3A以及开关S1A配置于分支路L742A。电气电阻R2A和电气电阻R3A并联地配置。电气电阻R3A和开关S1A串联地配置。另外,开关S2A针对电气电阻R3A并联地配置。
检测电路540B包括电气电阻R1B、R2B以及开关S1B。信号线L74从PISW经由电气电阻R1B分支为两个分支路L741B以及L742B,分支路L741B以及L742B合流而与开关S3B连接。电气电阻R2B配置于分支路L741B,开关S1B配置于分支路L742B。
开关S1A以及S1B的各个与放电组件500的闩锁解除按钮511a(图1)连动地开闭。开关S1A以及S1B的各个在闩锁解除按钮511a未被按压时成为闭合状态(导通状态),在闩锁解除按钮511a被按压时成为打开状态(切断状态)。另外,开关S2A与放电组件500的放电开始开关511b(图1)连动地开闭。开关S2A在放电开始开关511b为OFF时成为闭合状态(导通状态),在放电开始开关511b为ON时成为打开状态(切断状态)。在该实施方式中,在用户按压放电开始开关511b的期间,放电开始开关511b成为ON,在用户放开放电开始开关511b时,放电开始开关511b成为OFF。在用户对闩锁解除按钮511a以及放电开始开关511b中的哪一个都未操作时,开关S1A、S1B以及S2A全部成为闭合状态。即,开关S1A、S1B以及S2A的各个相当于常闭型的开关。
检测电路540A以及540B作为用于判别供电系统的运转模式的电路发挥功能。详细而言,在检测电路540A和检测电路540B中,电阻值(合成电阻)不同。如在图8中所示,在检测电路540A中,电气电阻R1A、R2A、R3A分别具有20Ω、460Ω、20Ω的电阻值。另一方面,检测电路540B中的电气电阻R1B、R2B如在图8中所示分别具有150Ω、330Ω的电阻值。在检测电路540A连接到PISW电路的情况和检测电路540B连接到PISW电路的情况下,PISW的电位不同。因此,ECU250能够根据PISW信号(PISW电位)判别通过模式切换开关511c选择的供电系统的运转模式(独立运转模式/常用模式)。在该实施方式中,使在常用模式下连接的检测电路540B的电阻值与在规格“IEC61851-1:2010AnnexB”中规定的充电连接器内的电阻值相同。通过在能源管理模式下使用共同的电阻值,即使在能源管理模式下切换充电/放电,也不需要用户的手动操作(例如切换充电模式和放电模式的操作),EVPS能够自动地进行能源管理。
检测电路540A以及540B的各个还作为用于判别第1端部P51(图1所示的放电连接器511的前端部)是连接状态/嵌合状态/未嵌合状态中的哪一个状态的电路(Proximitydetection电路)发挥功能。在开关S1A、S1B、S2A成为打开状态时,相比于开关S1A、S1B、S2A为闭合状态时,检测电路540A、540B的电阻值(合成电阻)上升,与其相伴地PISW的电位也上升。ECU250能够根据PISW信号(PISW电位),判别开关S1A、S1B以及S2A的各个的状态(进而,闩锁解除按钮511a以及放电开始开关511b的各个的状态)。
在放电组件500中,闩锁解除按钮511a作为用于停止从车辆200放电的开关发挥功能。另外,在独立运转模式中,放电开始开关511b作为用于开始从车辆200放电的开关发挥功能。
在独立运转模式中,如果在连接器状态为连接状态时用户对放电开始开关511b进行预定的操作,则车辆200(ECU250)辨识放电开始,开始放电。在该实施方式中,通过用户两次使放电开始开关511b成为ON,开始放电。在放电中按压闩锁解除按钮511a,连接器状态成为嵌合状态或者未嵌合状态时,车辆200(ECU250)辨识放电停止,停止放电。
图9是示出独立运转模式中的放电组件500的起动(放电开始)以及停止(放电停止)的序列的时序图。在图9中,线D1表示PISW的电位,线D2表示从插口210输出到放电组件500侧的交流电力。
与图1~图4一起参照图9,如果用户一边按压闩锁解除按钮511a一边将放电连接器511插入到插口210,则连接器状态从未嵌合状态成为嵌合状态,PISW的电位降低。之后,在用户放开闩锁解除按钮511a时,连接器状态从嵌合状态成为连接状态,PISW的电位进一步降低。在从连接器状态成为连接状态起经过预定时间(例如500ms)时,放电开始开关511b的操作成为有效。而且,在用户使放电开始开关511b成为ON状态时,PISW的电位上升。之后,在用户使放电开始开关511b返回到OFF状态时,PISW的电位也返回。在连接器状态为连接状态时,如果用户按照图9所示的顺序,即ON、OFF、ON、OFF的顺序操作放电开始开关511b,则ECU250根据PISW的电位辨识放电开始,开始放电。为了抑制由于噪声引起的误动作,ECU250中的放电开始开关511b的辨识在与ON/OFF操作对应的电压持续预定时间(例如50ms~3000ms)的情况下成为有效。
通过ECU250执行从车辆200的放电。具体而言,ECU250以从插口210向放电组件500侧输出上述第1交流电力以及第2交流电力的方式,控制充放电装置220。另外,在放电中,SMR231(图4)被控制为闭合状态。从放电开始操作至放电开始为止的期间Ts可任意设定。ECU250也可以在期间Ts中执行预定的处理(例如如断线检查那样的放电前检查)。也可以在期间Ts中将SMR231从打开状态切换为闭合状态。
在放电中按压闩锁解除按钮511a时,连接器状态从连接状态成为嵌合状态,PISW的电位上升。在连接器状态成为嵌合状态时,ECU250根据PISW的电位辨识放电停止,停止放电。从放电停止操作至放电停止为止的期间Te也可以是在规格“IEC61851-1”中规定的期间。
再次与图1~图4一起参照图8,PISW信号(PISW电位)除了表示上述连接器状态以及开关状态以外,还表示与插口210电连接的放电连接器的需求电压值。详细而言,插口210构成为能够连接到多种放电连接器。在该实施方式中,除了上述放电组件500以外,以下说明的放电组件500A也可以连接到插口210。在放电组件500和放电组件500A中,需求电压值不同。放电组件500的需求电压值是200V,放电组件500A的需求电压值是100V。以下,将放电组件500、放电组件500A分别还称为“200V连接器”、“100V连接器”。
图10是用于说明100V连接器的图。以下,以与200V连接器的区别点为中心,说明100V连接器。
参照图10,放电组件500A具有放电连接器511(包括第1端部P51A)以及第2端部P52A。第1端部P51A的AC1、AC2分别与电压线L71A、L72A连接。第1端部P51A的GND与地线L73A连接。在对插口210连接放电组件500A的放电连接器511时,车辆200的电压线L61、L62分别与放电组件500A的电压线L71A、L72A连接。在放电组件500A中,电压线L71A以及L72A连接放电连接器511和变换装置523A。变换装置523A将与车辆200连接的电压线L71A以及L72A变换为单相2线式布线L10A(室内电路)。放电组件500A的第2端部P52A和分电盘110A用单相2线式布线L10A连接。
在独立运转模式中,变换装置523A经由单相2线式布线L10A电连接到分电盘110A内的切换装置112A。而且,辨识到放电组件500A连接到插口210的ECU250以在电压线L11A与电压线L12A之间输出100V的单相交流电力的方式,控制AC逆变器221A以及221B。100V的单相交流电力经由单相2线式布线L10A被传递到切换装置112A。切换装置112A向设置于建筑物100内的单相2线用的插座To4输出100V的单相交流电力。关于插座To4,将与电压线L11A、电压线L12A电连接的插座端子分别记载为“L1”、“L2”。插座To4具备L1、L2以及地线端子。插座To4在L1以及L2之间输出100V的单相交流电力。
图11是示出100V连接器的概略性的电路结构的图。参照图11,放电组件500A除了具备检测电路540A(图8)以外,还具备检测电路540C。在对插口210连接放电组件500A,通过模式切换开关511c选择独立运转模式时,对PISW电路连接检测电路540C。检测电路540C包括电气电阻R1C、R2C、R3C以及开关S1C、S2C。开关S1C、S2C分别与闩锁解除按钮511a、放电开始开关511b连动地开闭。检测电路540C具有基本上依照图8所示的检测电路540A的结构,但以下的点与检测电路540A不同。
在检测电路540A和检测电路540C中电阻值不同。如在图11中所示,在检测电路540C中,电气电阻R1C、R2C、R3C分别具有39Ω、430Ω、51Ω的电阻值。与后述电位图M2匹配地设定检测电路540A以及540C的各个中的各电阻值。另外,将包含于检测电路540A以及540C的各电气电阻设定为与在规格“IEC61851-1:2010AnnexB”中规定的充电连接器内的电气电阻不同的电阻值。由此,ECU250能够根据PISW信号(PISW电位)判别充电连接器和放电连接器。
在检测电路540C中,开关S1C是常闭型的开关,开关S2C是常断型的开关。开关S2C在放电开始开关511b为ON时成为闭合状态,在放电开始开关511b为OFF时成为打开状态。
图12是示出100V连接器的起动(放电开始)以及停止(放电停止)的序列的时序图。在图12中,线D1A表示PISW的电位,线D2A表示从插口210输出到放电组件500A侧的交流电力。
与图10以及图11一起参照图12,放电组件500A的序列基本上与图9所示的放电组件500的序列相同。但是,在用户使放电开始开关511b成为ON状态时,PISW的电位下降。在用户使放电开始开关511b返回到OFF状态时,PISW的电位也返回。在连接器状态为连接状态时,如果用户按照图12所示的顺序,即ON、OFF、ON、OFF的顺序操作放电开始开关511b,则ECU250根据PISW的电位辨识放电开始,开始放电。
图13是用于说明PISW信号(PISW电位)的图。参照图13,与PISW电位有关的电位图M1表示在充电规格“IEC61851-1”中规定的每个电位范围的判定值。在0~4.7V的范围中,针对电位范围1.359~1.639V、2.553~2.944V、4.301~4.567V,将如连接状态、嵌合状态、未嵌合状态那样的连接器状态分别定义为判定值。这些以外的电位范围未定义。
与PISW电位有关的电位图M2是在控制中使用的控制图,存储于图4所示的ECU250的存储装置253。在电位图M2中,针对每个电位范围,规定有放电连接器的连接器状态、开关状态以及需求电压值和供电系统的运转模式。在针对插口210电连接了放电连接器时,ECU250通过使用电位图M2,能够从PISW信号取得上述放电连接器的连接器状态、开关状态以及需求电压值和供电系统的运转模式。另外,ECU250能够根据PISW信号,判断是否针对插口210电连接有放电连接器。
在电位图M2中,针对电位范围0.0~1.2V,分配表示在独立运转模式下放电连接器是连接状态的电位范围(以下还称为“第1连接范围”)。针对电位范围1.2~2.0V,分配表示在常用模式下放电连接器是连接状态的电位范围(以下还称为“第2连接范围”)。以下,在不区分的情况下,将第1连接范围以及第2连接范围的各个称为“连接范围”。
针对电位范围2.0~3.5V,分配表示放电连接器是嵌合状态的电位范围(以下还称为“嵌合范围”)。针对电位范围3.5~4.7V,分配表示放电连接器是未嵌合状态的电位范围(以下还称为“未嵌合范围”)。
在电位图M2中,针对在充电规格“IEC61851-1”中未定义的电位范围0.0~1.2V,分配第1连接范围。由此,ECU250易于判别充电连接器和放电连接器。第1连接范围被进一步分割为以下说明的三个电位范围(0.0~0.4V/0.4~0.7V/0.7~1.2V)。
针对电位范围0.0~0.4V,分配表示与插口210连接的放电连接器的需求电压值是200V的电位范围(以下还称为“200V范围”)。PISW电位属于200V范围意味着与插口210连接的放电连接器是200V连接器。针对电位范围0.7~1.2V,分配表示与插口210连接的放电连接器的需求电压值是100V的电位范围(以下还称为“100V范围”)。PISW电位属于100V范围意味着与插口210连接的放电连接器是100V连接器。由于在100V连接器(图11)和200V连接器(图8)中电阻值不同,各连接器连接到插口210时的PISW电位也不同。100V范围以及200V范围的各个除了表示与插口210连接的放电连接器的需求电压值以外,还表示该放电连接器的放电开始开关是OFF状态。
针对电位范围0.4~0.7V,分配表示放电开始开关是ON状态的电位范围(以下还称为“放电开始范围”)。在200V连接器中,与放电开始开关511b连动的开关S2A(图8)是常闭型的开关,所以在放电开始开关511b从OFF状态成为ON状态时,PISW电位上升。在100V连接器中,与放电开始开关511b连动的开关S2C(图11)是常断型的开关,所以在放电开始开关511b从OFF状态成为ON状态时,PISW电位下降。
图14是示出与由ECU250执行的独立运转模式下的放电开始相关的处理的流程图。在车辆200的停车中(但是除了充电中以及放电中以外),反复执行该流程图所示的处理。
与图1~图13一起参照图14,在S101中,ECU250取得PISW信号(PISW电位)。在接着的S102中,ECU250根据PISW信号判断是否对插口210连接了放电连接器。在连接器状态成为连接状态时,在S102中判断为“是”,处理进入到S103。在S103中,ECU250判断供电系统的运转模式是否为独立运转模式。在供电系统的运转模式是常用模式的情况下(在S103中“否”),处理返回到最初的步骤(S101)。另外,即使在S102中判断为“否”的情况下,处理也返回到最初的步骤(S101)。在常用模式中,并不是通过图14所示的处理,而通过上述EVPS的能源管理功能成为主体的处理来执行充放电控制。
在供电系统的运转模式是独立运转模式的情况下(在S103中“是”),处理进入到S104。在S104中,ECU250判断与插口210连接的放电连接器的需求电压值是100V和200V中的哪一个。此外,用户在执行独立运转模式之前,通过切换装置112(图2)连接第1电力路径。因此,在独立运转模式中,将从车辆200经由放电组件500供给到建筑物100(更特定而言单相3线式布线L10)的电力从切换装置112输出到第1~第3插座To1~To3(图3)。
ECU250使用图13所示的电位图M2,从在S101中取得的PISW信号取得插口210的状态(例如连接器状态)、与插口210连接的放电连接器的信息(例如开关状态以及需求电压值)以及供电系统的运转模式(独立运转模式/常用模式)。ECU250能够根据PISW电位属于未嵌合范围、嵌合范围以及连接范围中的哪一个来判别连接器状态(未嵌合状态/嵌合状态/连接状态)。另外,ECU250能够根据PISW电位是否属于放电开始范围来判别是否由用户操作了放电开始开关。进而,ECU250能够根据PISW电位属于100V范围和200V范围中的哪一个来判别放电连接器的需求电压值(100V/200V)。PISW电位属于200V范围意味着与插口210连接的放电连接器是单相3线式连接器(图7所示的200V连接器)。ECU250能够根据PISW电位属于第1连接范围和第2连接范围中的哪一个来判别供电系统的运转模式(独立运转模式/常用模式)。
在S104中判断为放电连接器的需求电压值是200V的情况下,ECU250在S111中判断是否由用户进行了AC200V放电开始操作(图9所示的ON、OFF、ON、OFF的顺序的放电开始开关操作)。而且,在由用户进行了AC200V放电开始操作时(在S111中“是”),ECU250在S112中将200V的单相交流电力从插口210输出到200V连接器侧。
具体而言,以在图7所示的插口210的AC1以及AC2之间输出200V的单相交流电力的方式,ECU250控制AC逆变器221A以及221B。由此,对图3所示的单相3线式布线L10施加100V/200V的单相交流电压。在该实施方式中,通过AC逆变器221A以及221B的各个施加与需求电压值的二分之一相当的交流电压(AC100V),在AC1以及AC2之间施加AC200V。由此,在图3所示的电压线L11(第1电压线)与中性线L13之间和电压线L12(第2电压线)与中性线L13之间分别施加单相交流电压。而且,向建筑物100内的第1插座To1、第2插座To2、第3插座To3分别输出200V、100V、100V的单相交流电力。
在S104中判断为放电连接器的需求电压值是100V的情况下,ECU250在S121中判断是否由用户进行了AC100V放电开始操作(图12所示的ON、OFF、ON、OFF的顺序的放电开始开关操作)。而且,在由用户进行了AC100V放电开始操作时(在S121中“是”),ECU250在S122中将100V的单相交流电力从插口210输出到100V连接器侧。
具体而言,以在图10所示的插口210的AC1以及AC2之间输出100V的单相交流电力的方式,ECU250控制AC逆变器221A以及221B。在该实施方式中,通过ECU250仅用AC逆变器221A在AC1以及AC2之间施加AC100V,使AC逆变器221B成为电压未施加的状态(导通状态),从而在AC1以及AC2之间施加AC100V。由此,向建筑物100内的插座To4输出100V的单相交流电力。但是,不限于此,也可以通过AC逆变器221A以及221B的各个施加与需求电压值的二分之一相当的交流电压(AC50V),在AC1以及AC2之间施加AC100V。
在上述S112或者S122中开始放电时,图14所示的一连串的处理结束。开始的放电在预定的放电停止条件成立时结束。在预定的放电停止条件成立的情况下,ECU250以使从插口210向放电连接器的放电停止的方式,控制AC逆变器221A以及221B。如上所述,在放电中连接器状态成为嵌合状态或者未嵌合状态时,上述放电停止条件成立。另外,即使在蓄电池230的SOC成为预定SOC值以下的情况下,上述放电停止条件也成立。但是不限于此,放电停止条件可任意设定。
如以上说明,该实施方式所涉及的供电方法包括:判断供电系统的运转模式是从车辆200对建筑物100供给交流电力的独立运转模式(第1运转模式)和从电力系统PG对建筑物100供给交流电力的常用模式(第2运转模式)中的哪一个(S103);判断是否对车辆200具备的插口210连接有放电组件500(S102以及S104);以及在对插口210连接放电组件500、并且供电系统的运转模式是第1运转模式的情况下(在S102以及S103这两方中“是”、并且在S104中“200V”),从车辆200对放电组件500供给电力,并且从放电组件500经由单相3线式布线L10对建筑物100供给单相交流电力(S112)。根据这样的供电方法,能够使用与车辆200的插口210连接的放电组件500,对建筑物100供给电压不同的多种交流电力。
在上述实施方式中,由用户操作切换装置112。但是不限于此,切换装置112也可以不依赖于来自用户的指示,而通过自身的判断来进行电力路径的切换。例如,切换装置112也可以构成为在从电力系统PG对分电盘110供给电力的期间,将第2电力路径(即传送从电力系统PG供给到建筑物100的电力的电力路径)维持为连接状态,在未从电力系统PG对分电盘110供给电力时,切断第2电力路径来连接第1电力路径(即传送从放电组件500供给到建筑物100的电力的电力路径)。具体而言,切换装置112也可以具备控制电路和切换电力路径的致动器。而且,也可以通过切换装置112的控制电路执行以下说明的图15所示的处理,控制致动器。
图15是示出变形例所涉及的由切换装置112执行的处理的流程图。参照图15,在S201中,切换装置112判断是否从电力系统PG对分电盘110供给电力。例如,也可以在图2所示的主干111或者单相3线式布线L40A中,设置电力传感器(例如电流传感器或者电压传感器)。而且,切换装置112也可以根据电力传感器的输出,判断是否从电力系统PG对分电盘110供给电力。
在从电力系统PG对分电盘110供给电力的情况下(在S201中“是”),切换装置112在S202中连接第2电力路径。由此,从电力系统PG供给到建筑物100(更特定而言单相3线式布线L40A)的电力从切换装置112被输出到第1~第3插座To1~To3(图3)。另一方面,在未从电力系统PG对分电盘110供给电力的情况下(在S201中“否”),切换装置112在S203中连接第1电力路径。由此,从车辆200经由放电组件500以及单相3线式布线L10供给到建筑物100的电力从切换装置112被输出到第1~第3插座To1~To3(图3)。通过控制电路驱动致动器,进行电力路径的切换(S202以及S203)。切换装置112也可以通过以预定周期反复执行图15所示的处理,监视有无从电力系统PG向分电盘110的电力供给。
在放电连接器的判别中使用的控制图不限于图13所示的电位图M2。例如,ECU250也可以使用0.0~1.2V以外的电位范围,检测放电连接器的需求电压值。更具体而言,也可以对作为在充电规格“IEC61851-1”中未定义的电位范围的1.639~2.553V、2.944~4.301V以及4.567~4.700V中的任意一个分配包括100V范围、200V范围以及放电开始范围的连接范围。
在上述实施方式中,用单相3线式布线(详细而言单相3线式布线L10以及L70),从放电组件500的第1端部P51连接至第2端部P52(参照图7)。在图7所示的放电组件500中,在第1端部P51与第2端部P52之间不存在单相2线式布线。但是不限于此,也可以通过放电组件内的变换装置,将单相2线式布线变换为单相3线式布线。图16是示出图7所示的结构的变形例的图。
参照图16,车辆200B具备插口210B和交流电源220B。交流电源220B构成为在插口210B的AC1以及AC2之间施加交流电压。交流电源220B经由电压线L61B以及L62B电连接到插口210B的AC1以及AC2。插口210B的GND经由地线L63B被接地到车辆200B的车体(车身接地)。交流电源220B构成为包括车载蓄电池(例如图2所示的蓄电池230)和电力变换电路。交流电源220B的电力变换电路既可以是构成为可双向地变换电力的车载充电器(例如图6所示的充电器222),也可以是车载逆变器(例如图5所示的AC逆变器221)。
放电组件500B具备变换装置523B。变换装置523B相当于室内电路变换装置。放电组件500B的第1端部P51B和变换装置523B用单相2线式布线(电压线L71B以及L72B这2线)连接。变换装置523B和放电组件500B的第2端部P52B用单相3线式布线(电压线L11、L12以及中性线L13这3线)连接。变换装置523B构成为将上述单相2线式布线变换为上述单相3线式布线。
在图16所示的例子中,变换装置523B是包括1次线圈TL1、2次线圈TL2a以及2次线圈TL2b的绝缘变压器。变换装置523B的1次侧(第1端部P51B侧)与单相2线式布线(电压线L71B以及L72B)连接。第1端部P51B的AC1、AC2分别与电压线L71B、L72B连接。第1端部P51B的GND与地线L73B连接。在电压线L71B以及L72B之间连接有1次线圈TL1。变换装置523B的2次侧(第2端部P52B侧)与单相3线式布线L10(电压线L11、L12以及中性线L13)连接。而且,单相3线式布线L10从变换装置523B经由放电组件500B的第2端部P52B连接到切换装置112。在电压线L11以及中性线L13之间连接有2次线圈TL2a。在电压线L12以及中性线L13之间连接有2次线圈TL2b。在变换装置523B中,将例如与从插口210B施加到1次线圈TL1的电压的二分之一相当的交流电压被传递到2次线圈TL2a以及TL2b的各个。在图16所示的例子中,对1次线圈TL1施加AC200V,对2次线圈TL2a以及TL2b的各个施加AC100V。
上述实施方式所涉及的供电系统构成为执行范畴2以及4的V2H。但是不限于此,供电系统也可以构成为执行范畴2以及3的V2H。另外,供电系统也可以构成为仅执行范畴1~4中的任意一个V2H。
图17是示出图2所示的供电系统的电路结构的变形例的图。参照图17,在该变形例所涉及的供电系统中,省略第2放电路,仅执行范畴2的V2H。
在上述实施方式中,放电组件的第2端部和室内的分电盘用单相3线式布线连接。但是不限于此,放电组件的第2端部和室内的独立专用插座也可以用单相3线式布线直接连接。也可以在独立运转模式中,车辆经由放电组件对独立专用插座供给电力。
放电连接器单体也可以作为放电组件发挥功能。图18是示出图1所示的放电组件的变形例的图。参照图18,在该变形例中,放电连接器511C具有第1端部P51C以及第2端部P52C。放电连接器511C内置与图2所示的EVPS箱520同样的电路,作为放电组件发挥功能。但是,也可以省略图2所示的功能的一部分而简化电路。放电连接器511C的第2端部P52C和建筑物100(更特定而言室内的分电盘110)用单相3线式布线L10连接。
放电连接器的结构不限于图1所示的结构。例如,放电开始开关511b可省略。放电开始的触发是可任意设定的。例如,也可以在从连接器状态成为连接状态起经过预定时间时,开始放电。另外,也可以在用户操作设置于车辆的开关时,开始放电。
在上述实施方式中,示出用单相3线式布线输出AC100V/AC200V的例子,但用单相3线式布线输出的电压可适当变更。例如,也可以用单相3线式布线输出AC110V/AC220V、AC115V/AC230V、或者AC120V/AC240V。
在上述实施方式中,能够对车辆的插口连接2种电压(100V/200V)的放电连接器,但车辆的插口也可以能够连接到3种以上的电压的放电连接器。另外,在上述实施方式中,从车辆插口向放电连接器输出交流电力。但是不限于此,也可以从车辆插口向放电连接器供给直流电力,在放电连接器中进行DC/AC变换。在上述实施方式以及各变形例中,车辆不限于BEV,也可以是其他xEV(例如PHEV或者FCEV)。
在上述实施方式中,供电系统构成为能够以两个运转模式(常用模式/独立运转模式)运转。但是不限于此,供电系统也可以构成为能够以三个以上的运转模式运转。另外,从供电系统接受供电的建筑物不限于住宅,也可以是住宅以外的建筑物(例如工厂、学校、医院、或者商业设施)。
上述各种变形例可以任意地组合来实施。
说明了本发明的实施方式,但应认为本次公开的实施方式在所有方面仅为例示而不是限制性的。本发明的范围通过权利要求表示,意图包括与权利要求均等的意义以及范围内的所有变更。
Claims (12)
1.一种供电系统,对建筑物供给交流电力,其中,
所述供电系统具备构成为能够连接到车辆具备的放电口的放电组件,
所述放电组件具备:
第1端部,从连接的所述放电口输入电力;以及
第2端部,输出交流电力,
所述放电组件的所述第2端部和所述建筑物用单相3线式布线连接。
2.根据权利要求1所述的供电系统,其中,
所述供电系统还具备切换装置,该切换装置连接传送从所述放电组件向所述建筑物供给的电力的第1电力路径和传送从电力系统向所述建筑物供给的电力的第2电力路径中的一方,切断另一方。
3.根据权利要求2所述的供电系统,其中,
所述建筑物具备分电盘,
所述切换装置在从所述电力系统对所述分电盘供给电力的期间,将所述第2电力路径维持为连接状态,在未从所述电力系统对所述分电盘供给电力时,切断所述第2电力路径,连接所述第1电力路径。
4.根据权利要求2或者3所述的供电系统,其中,
所述建筑物具备从所述切换装置输入单相交流电力的第1插座以及第2插座,
所述第1插座输出电压95V以上且150V以下的单相交流电力,
所述第2插座输出电压190V以上且300V以下的单相交流电力。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的供电系统,其中,
所述单相3线式布线包括第1电压线、第2电压线以及中性线,
所述车辆在所述第1电压线与所述中性线之间和所述第2电压线与所述中性线之间分别施加单相交流电压。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的供电系统,其中,
所述放电组件还具备将单相2线式布线变换为单相3线式布线的变换装置,
所述放电组件的所述第1端部和所述变换装置用单相2线式布线连接,
所述变换装置和所述放电组件的所述第2端部用单相3线式布线连接。
7.根据权利要求1~5中的任意一项所述的供电系统,其中,
用单相3线式布线从所述放电组件的所述第1端部连接至所述第2端部。
8.根据权利要求1~7中的任意一项所述的供电系统,其中,
所述放电组件是具有所述第1端部以及所述第2端部的放电连接器。
9.根据权利要求1~7中的任意一项所述的供电系统,其中,
所述放电组件还具备:
放电连接器;
框体,内置与所述放电连接器电连接的电路;以及
电缆,连接所述放电连接器和所述框体,
所述放电连接器具有所述第1端部,
所述框体具有所述第2端部。
10.根据权利要求1~9中的任意一项所述的供电系统,其中,
所述第1端部具备将表示所述放电组件的需求电压值的连接器信号输出到所述车辆侧的检测端子。
11.根据权利要求10所述的供电系统,其中,
所述连接器信号是除了表示所述需求电压值以外还表示所述放电组件和所述放电口的状态的电位信号,
所述放电组件还具备根据该放电组件和所述放电口的状态使所述检测端子的电位发生变化的检测电路。
12.一种供电方法,包括:
判断构成为对建筑物供给交流电力的供电系统的运转模式是从车辆对所述建筑物供给交流电力的第1运转模式和从电力系统对所述建筑物供给交流电力的第2运转模式中的哪一个;
判断是否对所述车辆具备的放电口连接有放电组件;以及
在判断为对所述放电口连接有所述放电组件、并且所述供电系统的运转模式是所述第1运转模式的情况下,从所述车辆对所述放电组件供给电力,并且从所述放电组件经由单相3线式布线对所述建筑物供给单相交流电力。
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