DE102019216325A1

DE102019216325A1 - Leistungswandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019216325A1
Application number: DE102019216325.4A
Authority: DE
Inventors: Shinji Ichikawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2020-04-30
Also published as: US11273722B2; US20200130520A1; JP7070333B2; JP2020072494A; CN111130193A; CN111130193B

Abstract

Eine Leistungswandlungsvorrichtung (100) enthält: einen DC-Verbinder (103), der mit einem DC-Leistungseingang eines Fahrzeugs verbindbar ist; einen AC-Eingang (102), der mit einem Verbinder eines AC-Stromkabels verbindbar ist; und eine Gleichrichterschaltung (115), die zwischen dem AC-Eingang (102) und dem DC-Verbinder (103) angeordnet ist. Die Gleichrichterschaltung (115) ist ausgelegt, AC-Leistung, die von der Seite des AC-Eingangs (102) eingegeben wird, in DC-Leistung umzuwandeln und die DC-Leistung an die Seite des DC-Verbinder (103) auszugeben.

Description

Diese nicht provisorische Anmeldung basiert auf der am 29. Oktober 2018 beim Japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-202859 , deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist.
Hintergrund
Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungswandlungsvorrichtung.
Beschreibung des Standes der Technik
In den vergangenen Jahren haben sich im Hinblick auf die Erhaltung der Umwelt elektrisch angetriebene Fahrzeuge (beispielsweise Elektrofahrzeuge oder Plug-In-Hybridfahrzeuge), die hauptsächlich durch elektrische Energie bzw. Leistung angetrieben werden, vermehrt. Derartige Fahrzeuge enthalten einen Eingang, der ausgelegt ist, elektrische Leistung bzw. Energie, die von einer Energiespeiseeinrichtung bzw. Leistungsspeiseeinrichtung zugeführt wird, zu empfangen und eine an einem Fahrzeug montierte Batterie mit der elektrischen Leistung, die durch den Eingang empfangen wird, zu laden. Wenn ein Verbinder bzw. Stecker eines Ladekabels der Energiespeiseeinrichtung mit dem Eingang des Fahrzeugs verbunden ist, kann dem Eingang des Fahrzeugs elektrische Leistung bzw. Energie von der Energiespeiseeinrichtung über das Ladekabel zugeführt werden.
Ein AC-Energiezufuhrverfahren (im Folgenden als „AC-Verfahren“ bezeichnet) und ein DC-Energiezufuhrverfahren (im Folgenden als „DC-Verfahren“ bezeichnet) sind als Hauptenergiespeiseverfahren bekannt. Ein normales Ladegerät und ein Schnellladegerät sind als Hauptenergiespeiseeinrichtungen bekannt. Das AC-Verfahren wird in dem normalen Ladegerät verwendet, und das DC-Verfahren wird in dem Schnellladegerät verwendet. Die JP 2010 - 239 827 A offenbart beispielsweise ein Fahrzeug, das ein Schnellladegerät und einen DC-Energieeingang bzw. DC-Stromeingang (im Folgenden als „DC-Eingang“ bezeichnet) enthält. Wenn ein DC-Stromkabel (im Folgenden als „DC-Kabel“ bezeichnet), das mit dem Schnellladegerät verbunden ist, mit dem DC-Eingang des Fahrzeugs verbunden ist, kann ein schnelles Laden einer an einem Fahrzeug montierten Batterie durch das Schnellladegerät durchgeführt werden.
Zusammenfassung
Im Allgemeinen wird das normale Ladegerät als eine Energiespeiseeinrichtung für ein Fahrzeug betrachtet, das einen AC-Energieeingang enthält (im Folgenden als „AC-Eingang“ bezeichnet). Daher ist es in dem Fall, in dem ein Fahrzeug keinen AC-Eingang enthält, schwierig, eine an einem Fahrzeug montierte Batterie mit einem normalen Ladegerät zu laden. Die breite Verwendung eines Fahrzeugs, das einen DC-Eingang (im Folgenden als „DC-gebundenes Fahrzeug“ bezeichnet) enthält, wird in der Zukunft erwartet. Wenn in einem derartigen Fall ein normales Ladegerät in einem DC-gebundenen Fahrzeug nicht verwendet werden kann, geht nicht nur der Komfort für einen Nutzer des DC-gebundenen Fahrzeugs verloren, sondern es kann auch die effektive Nutzung des vorhandenen normalen Ladegerätes (Ladeinfrastruktur) unmöglich werden.
Die vorliegende Erfindung entstand, um das obige Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungswandlungsvorrichtung zu schaffen, die ausgelegt ist, es zu ermöglichen, dass einem Fahrzeug, das nur einen DC-Eingang enthält, elektrische Leistung bzw. Energie von einer Energiespeiseeinrichtung für das AC-Verfahren zugeführt wird.
Eine Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: einen DC-Verbinder, der mit einem DC-Energieeingang eines Fahrzeugs verbindbar ist; einen AC-Eingang, der mit einem Verbinder eines AC-Stromkabels verbindbar ist; und eine erste Leistungswandlungsschaltung, die zwischen dem AC-Eingang und dem DC-Verbinder angeordnet ist. Die erste Leistungswandlungsschaltung ist ausgelegt, AC-Energie bzw. AC-Leistung, die von dem AC-Eingang eingegeben wird, in DC-Leistung bzw. DC-Energie umzuwandeln und die DC-Leistung an den DC-Verbinder auszugeben.
Unter Verwendung der Leistungswandlungsvorrichtung kann die AC-Leistung, die von einer Energiespeiseeinrichtung für das AC-Verfahren zugeführt wird, in die DC-Leistung umgewandelt werden, und die DC-Leistung kann dem Fahrzeug zugeführt werden. Daher kann gemäß der Leistungswandlungsvorrichtung ein Fahrzeug, das nur einen DC-Eingang enthält, elektrische Leistung von einer Energiespeiseeinrichtung für das AC-Verfahren erhalten.
Die Leistungswandlungsvorrichtung kann außerdem enthalten: eine Isolierschaltung, die zwischen dem AC-Eingang und dem DC-Verbinder angeordnet ist; und einen Unterbrecher, der ausgelegt ist, einen Strom zwischen dem AC-Eingang und dem DC-Verbinder zu unterbrechen, wenn der Unterbrecher eine Abnormität des Stromes zwischen dem AC-Eingang und dem DC-Verbinder erfasst.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann, wenn die Abnormität des Stroms (beispielsweise elektrisches Lecken oder Überstrom) auftritt, der Strom durch den Unterbrecher unterbrochen werden, um eine Schaltung auf der Leistungsempfangsseite zu schützen.
In der Leistungswandlungsvorrichtung kann die erste Leistungswandlungsschaltung auf der Seite des DC-Verbinders in Bezug auf die Isolierschaltung angeordnet sein. Der Unterbrecher kann enthalten: einen ersten Schalter, der ausgelegt ist, ein Leiten und Unterbrechen eines Stromes zwischen der Isolierschaltung und dem DC-Verbinder zu schalten; einen ersten Stromsensor, der ausgelegt ist, einen Strom zu erfassen, der zwischen der ersten Leistungswandlungsschaltung und dem DC-Verbinder fließt; und eine erste Steuerung, die ausgelegt ist, den ersten Schalter zu steuern. Die erste Steuerung kann ausgelegt sein, den ersten Schalter in einen geöffneten Zustand zu bringen, um den Strom zu unterbrechen, wenn die Abnormität des Stroms durch den ersten Stromsensor erfasst wird, während elektrische Leistung in den AC-Eingang eingegeben wird.
In der Leistungswandlungsvorrichtung werden eine Schaltung auf der Seite des AC-Eingangs und eine Schaltung auf der Seite des DC-Verbinders durch die Isolierschaltung voneinander elektrisch isoliert. Sogar wenn ein Überstrom in der Schaltung auf der Seite des AC-Eingangs in Bezug auf die Isolierschaltung auftritt, fließt daher kein Überstrom in die Schaltung auf der Seite des DC-Verbinders in Bezug auf die Isolierschaltung. Außerdem bringt die erste Steuerung des Unterbrechers den ersten Schalter in den geöffneten Zustand, um den Strom zu unterbrechen, wenn die Abnormität des Stroms durch den ersten Stromsensor erfasst wird, während die elektrische Leistung in den AC-Eingang eingegeben wird. Wenn gemäß dem Unterbrecher die Abnormität des Stromes auftritt, während die elektrische Leistung in den AC-Eingang eingegeben wird (beispielsweise während dem Fahrzeug die elektrische Leistung von der Energiespeiseeinrichtung für das AC-Verfahren durch die Leistungswandlungsvorrichtung zugeführt wird), kann daher die Schaltung auf der Leistungsempfangsseite (beispielsweise die elektronische Schaltung des Fahrzeugs) geeignet geschützt werden.
Die Leistungswandlungsvorrichtung kann außerdem eine zweite Leistungswandlungsschaltung enthalten, die ausgelegt ist, eine vorgegebene Leistungswandlung durchzuführen. Die zweite Leistungswandlungsschaltung kann zwischen dem AC-Eingang und der Isolierschaltung angeordnet sein. Der Unterbrecher kann enthalten: einen zweiten Schalter, der ausgelegt ist, ein Leiten und Unterbrechen eines Stromes zwischen dem AC-Eingang und der Isolierschaltung zu schalten; einen zweiten Stromsensor, der ausgelegt ist, einen Strom zu erfassen, der zwischen der zweiten Leistungswandlungsschaltung und dem AC-Eingang fließt; und eine zweite Steuerung, die ausgelegt ist, den zweiten Schalter zu steuern. Die zweite Steuerung kann ausgelegt sein, den zweiten Schalter in einen geöffneten Zustand zu bringen, um den Strom zu unterbrechen, wenn die Abnormität des Stroms durch den zweiten Stromsensor erfasst wird, während elektrische Leistung in den DC-Verbinder eingegeben wird.
In der Leistungswandlungsvorrichtung werden die Schaltung auf der Seite des AC-Eingangs und die Schaltung auf der Seite des DC-Verbinders durch die Isolierschaltung elektrisch voneinander isoliert. Sogar wenn ein Überstrom in der Schaltung auf der Seite des DC-Verbinders in Bezug auf die Isolierschaltung auftritt, fließt daher kein Überstrom in die Schaltung auf der Seite des AC-Eingangs in Bezug auf die Isolierschaltung. Außerdem bringt die zweite Steuerung des Unterbrechers den zweiten Schalter in den geöffneten Zustand, um den Strom zu unterbrechen, wenn die Abnormität des Stroms durch den zweiten Stromsensor erfasst wird, während die elektrische Leistung in den DC-Verbinder eingegeben wird. Wenn die Abnormität des Stroms auftritt, während die elektrische Leistung in den DC-Verbinder eingegeben wird (beispielsweise während der Außenseite des Fahrzeugs die elektrische Leistung von dem Fahrzeug durch die Leistungswandlungsvorrichtung zugeführt wird), kann daher gemäß dem Unterbrecher die Schaltung auf der Leistungsempfangsseite (beispielsweise eine elektrische Last außerhalb des Fahrzeugs, die Leistung bzw. Energie, die von dem Fahrzeug gespeist wird, empfängt) geeignet geschützt werden.
Die Isolierschaltung kann ein Isolierwandler bzw. Isoliertransformator sein, der eine erste Spule und eine zweite Spule enthält, die in Bezug auf die erste Spule auf der Seite des AC-Eingangs angeordnet ist. Der Unterbrecher kann enthalten: einen Schalter, der ausgelegt ist, ein Leiten und Unterbrechen eines Stromes, der durch die erste Spule oder die zweite Spule fließt, zu schalten; und eine Steuerung, die ausgelegt ist, den Schalter zu steuern. Der Schalter kann in Serie zu der ersten Spule oder der zweiten Spule geschaltet sein. Die Steuerung kann ausgelegt sein, den Schalter in einen geöffneten Zustand zu bringen, um den Strom zu unterbrechen, wenn die Abnormität des Stroms durch den Unterbrecher erfasst wird.
Wenn die Abnormität des Stroms erfasst wird, kann gemäß dem Unterbrecher der Strom in der Nähe der Isolierschaltung unterbrochen werden. Es wird eine Isolierung durch sowohl die Isolierschaltung als auch den Schalter erzielt, und somit wird die Schaltung auf der Leistungsempfangsseite noch zuverlässiger geschützt.
Der Unterbrecher kann den ersten Schalter, der in Serie zu der ersten Spule geschaltet ist, und die erste Steuerung enthalten, die ausgelegt ist, den ersten Schalter zu steuern. Der Unterbrecher kann den zweiten Schalter, der in Serie zu der zweiten Spule geschaltet ist, und die zweite Steuerung enthalten, die ausgelegt ist, den zweiten Schalter zu steuern. Der Unterbrecher kann den ersten Schalter, den zweiten Schalter, die erste Steuerung, die ausgelegt ist, den ersten Schalter zu steuern, und die zweite Steuerung enthalten, die ausgelegt ist, den zweiten Schalter zu steuern. In dem Unterbrecher können die erste Steuerung, die ausgelegt ist, den ersten Schalter zu steuern, und die zweite Steuerung, die ausgelegt ist, den zweiten Schalter zu steuern, separate Steuerungseinheiten sein oder können eine gemeinsame Steuerungseinheit sein (d.h. eine einzelne Steuerungseinheit, die ausgelegt ist, den ersten Schalter und den zweiten Schalter zu steuern).
In der Leistungswandlungsvorrichtung kann das AC-Stromkabel, das mit dem AC-Eingang verbunden wird, ein Ladekabel einer Energiespeiseeinrichtung sein, die ausgelegt ist, dem Fahrzeug elektrische Energie zum Laden einer an einem Fahrzeug montierten Batterie zuzuführen. Der AC-Eingang kann enthalten: einen Leistungsanschluss, der mit einer Stromleitung des Ladekabels verbindbar ist; einen CPLT-Signalanschluss, der mit einer CPLT-Signalleitung des Ladekabels verbindbar ist; und einen Masseanschluss, der mit der einer Masseleitung des Ladekabels verbindbar ist. Gemäß der Leistungswandlungsvorrichtung kann die an einem Fahrzeug montierte Batterie geeignet geladen werden.
Die erste Leistungswandlungsschaltung kann ausgelegt sein, DC-Leistung, die von der Seite des DC-Verbinders eingegeben wird, in AC-Leistung umzuwandeln und die AC-Leistung an den AC-Eingang auszugeben.
Die erste Leistungswandlungsschaltung kann eine bidirektionale Leistungswandlung durchführen. Gemäß der Leistungswandlungsvorrichtung, die die oben beschriebene erste Leistungswandlungsschaltung enthält, kann dem Fahrzeug die DC-Leistung nicht nur von der Energiespeiseeinrichtung für das AC-Verfahren über die Leistungswandlungsvorrichtung zugeführt werden, sondern es kann der Außenseite des Fahrzeugs die AC-Leistung von dem Fahrzeug über die Leistungswandlungsvorrichtung zugeführt werden.
Die Leistungswandlungsvorrichtung kann einen elektrischen Ausgang enthalten, der ausgelegt ist, AC-Leistung, die durch die erste Leistungswandlungsschaltung aus der DC-Leistung erzeugt wird, die in den DC-Verbinder eingegeben wird, auszugeben.
Gemäß dem elektrischen Ausgang kann die elektrische Leistung des Fahrzeugs einer elektrischen Last einschließlich einem Stecker zugeführt werden. Durch Bereitstellen des oben beschriebenen elektrischen Ausgangs kann die elektrische Leistung des Fahrzeugs einer elektrischen Last zugeführt werden, die nicht mit dem AC-Eingang verbindbar ist.
Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich.
Figurenliste

1 zeigt eine Gesamtkonfiguration eines Energiespeisesystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Erscheinungsbild eines Ladekabels, das in dem Energiespeisesystem der 1 verwendet wird.
3 zeigt eine Konfiguration einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Verbindungsfläche eines AC-Eingangs der Leistungswandlungsvorrichtung der 3.
5 zeigt eine Verbindungsfläche eines DC-Verbinders der Leistungswandlungsvorrichtung der 3.
6 zeigt Details einer Leistungswandlungsschaltung der 3.
7 zeigt eine Konfiguration einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt Details einer Leistungswandlungsschaltung der 7.
9 zeigt eine Modifikation der Konfiguration der Leistungswandlungsvorrichtung der 7.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genauer mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei dieselben oder entsprechenden Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet werden und deren Beschreibung nicht wiederholt wird. Im Folgenden wird eine elektronische Steuerungseinheit als „ECU“ abgekürzt.
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine Gesamtkonfiguration eines Energiespeisesystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 enthält das Energiespeisesystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Leistungswandlungsvorrichtung 100, ein Fahrzeug 200 und eine Energiespeiseeinrichtung 300. Die Leistungswandlungsvorrichtung 100 ist ausgelegt, eine Leistungswandlung zwischen dem Fahrzeug 200 und der Energiespeiseeinrichtung 300 durchzuführen.
Das Fahrzeug 200 ist ein DC-gebundenes Fahrzeug. D.h., das Fahrzeug 200 enthält keinen AC-Eingang. Das Fahrzeug 200 enthält einen DC-Stromeingang bzw. DC-Leistungseingang (DC-Eingang) 210, eine Batterie 240 (an einem Fahrzeug montierte Batterie) und eine Fahrzeug-ECU 250. Der DC-Eingang 210 weist Anschlüsse T51 bis T53 und eine Anschlussgruppe T54 auf. Die Anschlüsse T51 und T52 sind Stromanschlüsse, und der Anschluss T53 ist ein Masseanschluss. Die Anschlussgruppe T54 enthält mehrere Signalanschlüsse. Jeder Signalanschluss, der in der Anschlussgruppe T54 enthalten ist, ist über eine Signalleitung mit der Fahrzeug-ECU 250 verbunden.
Elektrische Leistung bzw. Energie einer externen Energieversorgung bzw. Stromquelle (beispielsweise eine Systemenergieversorgung bzw. Systemstromquelle 311) wird in die Anschlüsse T51 und T52 des DC-Eingangs 210 über die Leistungswandlungsvorrichtung 100 eingegeben. Die elektrische Energie, die in den DC-Eingang 210 eingegeben wird, wird der Batterie 240 zugeführt. Der DC-Eingang 210 enthält außerdem eine Schaltung (eine nicht gezeigte Filterschaltung), die ausgelegt ist, einen vorgegebenen Prozess hinsichtlich der eingegebenen elektrischen Leistung bzw. Energie durchzuführen. Als Ergebnis des Prozesses, der von der Schaltung durchgeführt wird, wird die elektrische Leistung, die zum Laden der Batterie 240 geeignet ist, von dem DC-Eingang 210 an die Batterie 250 ausgegeben. Das Fahrzeug 200 kann ein Elektrofahrzeug sein, das unter Verwendung nur von elektrischer Energie, die in der Batterie 240 gespeichert ist, fahren kann, oder kann ein Hybridfahrzeug sein, das unter Verwendung von elektrischer Energie, die in der Batterie 240 gespeichert ist, und eines Ausgangs eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) fahren kann.
Die Energiespeiseeinrichtung 300 ist eine Energiespeiseeinrichtung für das AC-Verfahren. Die Energiespeiseeinrichtung 300 enthält eine Energiezufuhrvorrichtung 310 und ein Ladekabel 320. Die Energiezufuhrvorrichtung 310 enthält eine Systemenergieversorgung 311 und einen elektrischen Ausgang 312. Die Systemenergieversorgung 311 ist eine AC-Energieversorgung (beispielsweise eine Einphasen-AC-Energieversorgung, die eine Spannung von 100 V oder 200 V aufweist), der elektrische Energie bzw. Leistung von einem Stromnetz (beispielsweise einem Stromnetz, das von einer Stromfirma bereitgestellt wird) zugeführt wird. Die Systemenergieversorgung 311 ist mit dem elektrischen Ausgang 312 verbunden, wobei ein nicht gezeigter Drahtunterbrecher dazwischen angeordnet ist. Der Drahtunterbrecher ist ausgelegt, einen elektrischen Strompfad zu unterbrechen, wenn ein abnormer Strom aufgrund einer Überlast fließt, ein Kurzschluss oder ein anderer Faktor auftritt, und erzwungenermaßen die elektrische Energiezufuhr bzw. Stromzufuhr von der Systemenergieversorgung 311 zu dem elektrischen Ausgang 312 (außerdem das Ladekabel 320) zu stoppen. Die Energieversorgungsvorrichtung 310 kann ein normales Ladegerät mit einem elektrischen Ausgang sein. Der elektrische Ausgang 312 kann ein elektrischer Ausgang (beispielsweise eine elektrische Außenbox) sein, der an einer Außenwand eines Hauses angeordnet ist.
Das Ladekabel 320 ist ein AC-Stromkabel (AC-Kabel) und ist beispielsweise ein allgemeines Ladekabel, das bei einer Energiespeisung entsprechend dem AC-Verfahren verwendet wird. 2 zeigt ein Erscheinungsbild eines Ladekabels 320. In 2 enthält das Ladekabel 320 eine CCID-Box (CCID: Ladeschaltungsunterbrechungsvorrichtung) 321, einen Stecker 322 und einen AC-Verbinder 323.
Gemäß 1 weist der Stecker 322 Anschlüsse T11 bis T13 auf. Wenn der Stecker 322 mit dem elektrischen Ausgang 312 (Steckeraufnahme) verbunden ist (darin eingeführt ist), sind die Anschlüsse T11, T12 und T13 des Steckers 322 mit einem heißen Ende (Stromzufuhrende), einem kalten Ende (Stromabfuhrende) und einer Masse der Systemenergieversorgung 311 jeweils elektrisch verbunden.
Die Relais 31a und 31b, eine Steuerung 32, die ausgelegt ist, die Relais 31a und 31b zu steuern, und eine CPLT-Schaltung 33 sind in die CCID-Box 321 eingebaut. Der AC-Verbinder 323 weist Anschlüsse T21 bis T25 auf. Die Anschlüsse T21, T22 und T23 werden jeweils mit den Anschlüssen T11, T12 und T13 über elektrische Leitungen verbunden. Das Relais 31a ist jedoch in der elektrischen Leitung, die den Anschluss T11 und den Anschluss T21 verbindet, angeordnet, und das Relais 31b ist in der elektrischen Leitung angeordnet, die den Anschluss T12 und den Anschluss T22 verbindet. Die elektrische Leitung, die den Anschluss T13 und den Anschluss T23 verbindet, entspricht einer Erdungsleitung bzw. Masseleitung, und der Anschluss T23 entspricht einem Masseanschluss. Die CPLT-Schaltung 33 ist mit dem Anschluss T24 über eine Signalleitung verbunden. Die Signalleitung, die die CPLT-Schaltung 33 und den Anschluss T24 verbindet, entspricht einer PISW-Signalleitung, und der Anschluss T24 entspricht einem PISW-Signalanschluss. Außerdem ist die Steuerung 32 mit dem Anschluss T25 über eine Signalleitung verbunden. Die Signalleitung, die die Steuerung 32 und den Anschluss T25 verbindet, entspricht einer CPLT-Signalleitung, und der Anschluss T25 entspricht einem CPLT-Signalanschluss. Ein CPLT-Signal (CPLT: Steuerungsprüfsignal) und ein PISW-Signal (PISW: Kabelverbindungssignal) sind Signale gemäß dem Standard von „SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler“.
Die Steuerung 32 ist ausgelegt, mit einer anderen Steuerung (beispielsweise einer Steuerung der Leistungswandlungsvorrichtung 100) gemäß dem CPLT-Signal in einem Zustand zu kommunizieren, in dem der AC-Verbinder 323 mit einem AC-Eingang (beispielsweise einem AC-Eingang der Leistungswandlungsvorrichtung 100) verbunden ist. Die Steuerung 32 kann beispielsweise unter Verwendung des CPLT-Signals Informationen über ein Laden wie beispielsweise einen Verbindungszustand eines Ladekabels 320 und eine Stromkapazität des Ladekabels 320 bereitstellen. Die Steuerung 32 kann außerdem unter Verwendung des CPLT-Signals Informationen über ein Laden (d.h. eine Meldung, die angibt, ob eine elektrische Energiezufuhr möglich ist) von der anderen Steuerung empfangen. Die Steuerung 32 versetzt anfänglich die Relais 31a und 31b in einen geöffneten Zustand. Wenn die elektrische Energiezufuhr erlaubt ist, versetzt die Steuerung 32 die Relais 31a und 31b in einen geschlossenen Zustand.
Die CPLT-Schaltung 33 ist derart ausgebildet, dass eine Impedanz eines Signalpfades zwischen einem Zustand, in dem der AC-Verbinder 323 mit dem AC-Eingang (beispielsweise dem AC-Eingang der Leistungswandlungsvorrichtung 100) verbunden ist, und einem Zustand variiert, in dem der AC-Verbinder 323 nicht mit dem AC-Eingang verbunden ist. Die CPLT-Schaltung 33 gibt das PISW-Signal (d.h. ein Signal, das angibt, ob das Ladekabel 320 verbunden ist), das unter Verwendung einer derartigen Variation der Impedanz erzeugt wird, an die Steuerung 32 aus. Die Steuerung 32 kann einen Verbindungszustand (Verbindung/Trennung) des Ladekabels 320 auf der Grundlage des PISW-Signals bestimmen, das von der CPLT-Schaltung 33 eingegeben wird.
Mit einer im Folgenden beschriebenen Konfiguration ermöglicht es die Leistungswandlungsvorrichtung 100 einem Fahrzeug, das nur einen DC-Eingang enthält (DC-gebundenes Fahrzeug), elektrische Leistung von einer Energiespeiseeinrichtung für das AC-Verfahren zu erhalten. 3 zeigt eine Konfiguration einer Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 3 enthält die Leistungswandlungsvorrichtung 100 einen Hauptkörperabschnitt 101, einen AC-Eingang 102 und einen DC-Verbinder 103. Der Hauptkörperabschnitt 101 enthält eine Steuerung 111, einen AC-seitigen Sensor 112, eine Leistungswandlungsschaltung PC1, einen DC-seitigen Sensor 116 und eine Energiezufuhrschaltung 120. Die Leistungswandlungsschaltung PC1 enthält eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung (PFC-Schaltung) 113, eine Isolierschaltung 114, eine Gleichrichterschaltung 115 und Unterbrechungsschalter 131 und 132. Der AC-Eingang 102 weist Anschlüsse T31 bis T35 auf und ist mit dem AC-Verbinder 323 des Ladekabels 320 verbindbar (1). Der DC-Verbinder 103 weist Anschlüsse T41 bis T43 und eine Anschlussgruppe T44 auf und ist mit dem DC-Eingang 210 des Fahrzeugs 200 verbindbar (1).
4 zeigt eine Verbindungsfläche eines AC-Eingangs 102. Gemäß 4 und 3 sind die Anschlüsse T31 und T32 des AC-Eingangs 102 Stromanschlüsse (ein Heiß-Anschluss und ein Kalt-Anschluss), in die AC-Strom bzw. AC-Leistung eingegeben wird. Der Anschluss T33 ist ein Masseanschluss und ist mit einer Masseleitung in dem Hauptkörperabschnitt 101 elektrisch verbunden. Der Anschluss T34 ist ein PISW-Signalanschluss und ist mit der Steuerung 111 über eine PISW-Signalleitung in dem Hauptkörperabschnitt 101 verbunden. Der Anschluss T35 ist ein CPLT-Signalanschluss und ist mit der Steuerung 111 über eine CPLT-Signalleitung in dem Hauptkörperabschnitt 101 verbunden.
Gemäß den 1 und 3 entsprechen die Anschlüsse T31 bis T35 des AC-Eingangs 102 jeweiligen Anschlüssen T21 bis T25 des AC-Verbinders 323 des Ladekabels 320. In einem Zustand (Anbringungszustand), in dem der AC-Eingang 102 mit dem AC-Verbinder 323 verbunden ist, sind die Anschlüsse T31 bis T35 des AC-Eingangs 102 mit den Anschlüssen T21 bis T25 des AC-Verbinder 323 verbunden. Wenn die Anschlüsse T21 und T22 mit den Anschlüssen T31 und T32 elektrisch verbunden sind, kann dem AC-Eingang 102 die AC-Leistung von der Systemenergieversorgung 311 über das Ladekabel 320 zugeführt werden. Wenn der Anschluss T23 mit dem Anschluss T33 elektrisch verbunden ist, ist die Erdungsleitung bzw. Masseleitung des Ladekabels 320 elektrisch mit der Masseleitung des Hauptkörperabschnitts 101 verbunden. Wenn der Anschluss T24 mit dem Anschluss T34 elektrisch verbunden ist, wird das PISW-Signal, das von der CPLT-Schaltung 33 des Ladekabels 320 ausgegeben wird, in die Steuerung 111 der Leistungswandlungsvorrichtung 100 eingegeben. Wenn der Anschluss T25 elektrisch mit dem Anschluss T35 verbunden ist, kann eine Kommunikation zwischen der Steuerung 32 des Ladekabels 320 und der Steuerung 111 der Leistungswandlungsvorrichtung 100 entsprechend dem CPLT-Signal durchgeführt werden. Der AC-Eingang 102 kann eine Schaltung (nicht gezeigt) aufweisen, die ausgelegt ist, das PISW-Signal und das CPLT-Signal, die von dem Ladekabel 320 empfangen werden, derart umzuwandeln, dass die Steuerung 111 das PISW-Signal und das CPLT-Signal verarbeiten (oder erkennen) kann.
5 zeigt eine Verbindungsfläche des DC-Verbinders 103. Obwohl 5 einen DC-Verbinder für das CHAdeMO-Verfahren beispielhaft zeigt, ist die Technik der vorliegenden Erfindung auch für einen Verbinder für ein anderes Verfahren (beispielsweise ein CCS-Verfahren (CCS: kombiniertes Ladesystem) oder ein GB/T-Verfahren) verwendbar.
Gemäß 5 und 3 sind die Anschlüsse T41 und T42 des DC-Verbinders 103 Stromanschlüsse (ein P-Anschluss bzw. positiver Anschluss und ein N-Anschluss bzw. negativer Anschluss), von denen DC-Leistung ausgegeben wird. Der Anschluss T43 ist ein Masseanschluss und ist mit der Masseleitung in dem Hauptkörperabschnitt 101 elektrisch verbunden. Die Anschlussgruppe T44 enthält mehrere Signalanschlüsse. Die Anschlussgruppe T44 enthält einen CAN-Signalanschluss (CAN: Steuerbereichsnetzwerk) und einen CNCT-Signalanschluss (einen Anschluss zum Überprüfen einer Verbindung eines Verbinders).
Gemäß den 1 und 3 entsprechen die Anschlüsse T41 bis T43 und die Anschlussgruppe T44 des DC-Verbinders 103 den jeweiligen Anschlüssen T51 bis T53 und der Anschlussgruppe T54 des DC-Eingangs 210 des Fahrzeugs 200. In einem Zustand (Anbringungszustand), in dem der DC-Verbinder 103 mit dem DC-Eingang 210 verbunden ist, sind die Anschlüsse T41 bis T43 des DC-Verbinders 103 mit den jeweiligen Anschlüssen T51 bis T53 des DC-Eingangs 210 verbunden. Jeder Anschluss, der in der Anschlussgruppe T44 enthalten ist, ist auch mit dem entsprechenden Anschluss der Anschlussgruppe T54 verbunden. Wenn der DC-Verbinder 103 mit dem DC-Eingang 210 verbunden ist, sind die Steuerung 111 der Leistungswandlungsvorrichtung 100 und die Fahrzeug-ECU 250 des Fahrzeugs 200 kommunizierbar miteinander verbunden.
Gemäß 3 ist die Leistungswandlungsvorrichtung 100 ausgelegt, eine AC/DC-Wandlung (Wandlung von AC nach DC) der AC-Leistung, die von dem AC-Eingang 102 eingegeben wird, durchzuführen und die DC-Leistung an den DC-Verbinder 103 auszugeben. Die AC-Leistung, die in die Anschlüsse T31 und T32 des AC-Eingangs 102 eingegeben wird, wird an die Anschlüsse T41 und T42 des DC-Verbinders 103 über den AC-seitigen Sensor 112, die Leistungswandlungsschaltung PC1 (PFC-Schaltung 113, Isolierschaltung 114, Trennschalter 131 und 132 und Gleichrichterschaltung 115) und den DC-seitigen Sensor 116 ausgegeben.
Der AC-seitige Sensor 112 ist zwischen den Anschlüssen T31 und T32 des AC-Eingangs 102 und der PFC-Schaltung 113 angeordnet. Der AC-seitige Sensor 112 enthält einen Spannungssensor, der ausgelegt ist, eine Spannung der elektrischen Leistung, die in den AC-Eingang 102 eingegeben wird, zu erfassen, und einen Stromsensor, der ausgelegt ist, einen Strom, der zwischen dem AC-Eingang 102 und der PFC-Schaltung 113 fließt, zu erfassen.
Die PFC-Schaltung 113 ist ausgelegt, eine AC-Spannung, die von der Seite des AC-Eingangs 102 eingegeben wird, in eine DC-Spannung umzuwandeln und außerdem die DC-Spannung in eine Hochfrequenz-AC-Spannung umzuwandeln. Als Ergebnis dieser Leistungswandlung bzw. Stromwandlung liegt die Stromwellenform bzw. Stromfunktion nahe bei einer Sinusform mit derselben Phase wie eine Spannungsfunktion, und es wird der Leistungsfaktor verbessert. Es kann eine bekannte PFC-Schaltung als PFC-Schaltung 113 verwendet werden. Ein spezielles Beispiel einer Konfiguration der PFC-Schaltung 113 wird unten beschrieben (siehe 6).
Die Isolierschaltung 114 ist zwischen der PFC-Schaltung 113 und der Gleichrichterschaltung 115 angeordnet. Die Isolierschaltung 114 ist ausgelegt, die Schaltung auf der Seite des AC-Eingangs 102 von der Schaltung auf der Seite des DC-Verbinders 103 elektrisch zu isolieren. Eine bekannte Isolierschaltung kann als Isolierschaltung 114 verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Isoliertransformator als Isolierschaltung 114 verwendet. Eine Übertragung der elektrischen Leistung in der Isolierschaltung 114 wird unter Verwendung einer Spannung und nicht eines Stroms durchgeführt. Ein spezielles Beispiel einer Konfiguration der Isolierschaltung 114 wird unten beschrieben (siehe 6).
Die Isolierschaltung 114 verstärkt die AC-Spannung, die von der Seite des AC-Eingangs 102 eingegeben wird, und legt die verstärkte AC-Spannung an die Schaltung auf der Seite des DC-Verbinders 103 an. Als Ergebnis des Anlegens der Spannung fließt der Strom durch die Schaltung, die auf der Seite des DC-Verbinders 103 in Bezug auf die Isolierschaltung 114 angeordnet ist. Die AC-Leistung, die von der Isolierschaltung 114 an den DC-Verbinder 103 ausgegeben wird, wird der Gleichrichterschaltung 115 über die Trennschalter 131 und 132 zugeführt.
Die Trennschalter 131 und 132 sind zwischen der Isolierschaltung 114 und der Gleichrichterschaltung 115 angeordnet. Die Trennschalter 131 und 132 sind ausgelegt, ein Leiten und Unterbrechen des Stromes zwischen der Isolierschaltung 114 und der Gleichrichterschaltung 115 zu schalten. Ein Zustand (geschlossener Zustand oder geöffneter Zustand) der Trennschalter 131 und 132 wird durch die Steuerung 111 gesteuert. Wenn sich die Trennschalter 131 und 132 in dem geschlossenen Zustand (leitenden Zustand) befinden, wird ein Fließen des Stromes von der Isolierschaltung 114 zu der Gleichrichterschaltung 115 erlaubt. Wenn sich die Trennschalter 131 und 132 in dem geöffneten Zustand (Trennzustand) befinden, wird ein Fließen des Stromes von der Isolierschaltung 114 zu der Gleichrichterschaltung 115 verhindert. Die Trennschalter 131 und 132 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen einem Beispiel eines „ersten Schalters“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Gleichrichterschaltung 115 ist auf der Seite des DC-Verbinders 103 in Bezug auf die Isolierschaltung 114 angeordnet und ist ausgelegt, die AC-Leistung, die von der Isolierschaltung 114 zugeführt wird, in DC-Leistung umzuwandeln. Es kann eine bekannte Gleichrichterschaltung als Gleichrichterschaltung 115 verwendet werden. Ein spezielles Beispiel einer Konfiguration der Gleichrichterschaltung 115 wird unten beschrieben (siehe 6).
Der DC-seitige Sensor 116 ist zwischen der Gleichrichterschaltung 115 und den Anschlüssen T41 und T42 des DC-Verbinders 103 angeordnet. Der DC-seitige Sensor 116 enthält einen Spannungssensor, der ausgelegt ist, eine Spannung der elektrischen Leistung, die an den DC-Verbinder 103 ausgegeben wird, zu erfassen, und einen Stromsensor, der ausgelegt ist, einen Strom zwischen der Gleichrichterschaltung 115 und dem DC-Verbinder 103 zu erfassen. Die Gleichrichterschaltung 115 und der Stromsensor des DC-seitigen Sensors 116 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen jeweils einem Beispiel einer „ersten Leistungswandlungsschaltung“ und eines „ersten Stromsensors“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt Details der Leistungswandlungsschaltung PC1. Gemäß 6 zusammen mit 3 enthält die PFC-Schaltung 113 eine Gleichrichterschaltung 113a und einen Inverter 113b. Die Isolierschaltung 114 ist ein Isoliertransformator, der eine erste Spule 114a und eine zweite Spule 114b enthält.
Die Gleichrichterschaltung 113a ist ausgelegt, die eingegebene AC-Leistung gleichzurichten und zu verstärken. Die Gleichrichterschaltung 113a enthält genauer gesagt zwei Paare aus oberen und unteren Armen, zwei Spulen und einen Glättungskondensator. In jedem Paar der oberen und unteren Arme enthält der obere Arm eine Diode, und der untere Arm enthält ein Schaltelement. Das Schaltelement des unteren Arms wird durch die Steuerung 111 gesteuert. Jedes Schaltelement, das in der Gleichrichterschaltung 113a enthalten ist, wird von der Steuerung 111 gesteuert, und somit dient die Gleichrichterschaltung 113a als eine Verstärkungs-Chopper-Schaltung.
Der Inverter 113b ist eine Vollbrückenschaltung, die vier Schaltelemente enthält. Jedes Schaltelement wird von der Steuerung 111 gesteuert. Jedes Schaltelement, das in dem Inverter 113b enthalten ist, wird von der Steuerung 111 gesteuert, und die DC-Leistung, die von der Gleichrichterschaltung 113a in den Inverter 113b eingegeben wird, wird dadurch in eine Hochfrequenz-AC-Leistung umgewandelt.
In der Isolierschaltung 114 ist die zweite Spule 114b auf der Seite des AC-Eingangs 102 (Seite der PFC-Schaltung 113) in Bezug auf die erste Spule 114a angeordnet. Die Gleichrichterschaltung 115 ist mit der ersten Spule 114a der Isolierschaltung 114 verbunden, wobei die Trennschalter 131 und 132 dazwischen angeordnet sind, und die PFC-Schaltung 113 ist mit der zweiten Spule 114b der Isolierschaltung 114 über eine elektrische Leitung verbunden. Die erste Spule 114a und die zweite Spule 114b sind voneinander elektrisch isoliert. Ein elektrischer Strompfad auf der Seite des AC-Eingangs 102 (Seite der PFC-Schaltung 113) in Bezug auf die zweite Spule 114b und ein elektrischer Strompfad auf der Seite des DC-Verbinders 103 (der Seite der Gleichrichterschaltung 115) in Bezug auf die erste Spule 114a sind durch die Isolierschaltung 114 elektrisch voneinander isoliert. Die Isolierschaltung 114 verstärkt die AC-Spannung, die an der zweiten Spule 114b anliegt, und gibt die verstärkte AC-Spannung an die erste Spule 114a aus.
Jeder der Trennschalter 131 und 132 ist in Serie zu der ersten Spule 114a geschaltet und ist ausgelegt, ein Leiten und Unterbrechen des Stromes, der durch die erste Spule 114a fließt, zu schalten. Es kann beispielsweise jeweils ein elektromagnetisches mechanisches Relais als Trennschalter 131 und 132 verwendet werden. Es kann jedoch auch jeweils ein Halbleiterrelais, das als „SSR (Solid State Relay: Festkörperrelais)“ bezeichnet wird, als Trennschalter 131 und 132 verwendet werden. Beispiele des Halbleiterrelais enthalten ein Relais, das aus einem Thyristor, einem Triac oder einem Transistor ausgebildet ist (beispielsweise ein IGBT, ein MOSFET oder ein Bipolartransistor).
Die Gleichrichterschaltung 115 ist eine Diodenbrückenschaltung, die vier Dioden enthält. Die Gleichrichterschaltung 115 ist ausgelegt, die AC-Leistung, die von der ersten Spule 114a der Isolierschaltung 114 zugeführt wird, in DC-Leistung umzuwandeln.
Wenn AC-Leistung in die Anschlüsse T31 und T32 des AC-Eingangs 102 in der Leistungswandlungsvorrichtung 100 eingegeben wird, wie es in 3 gezeigt ist, wird DC-Leistung durch die Leistungswandlungsschaltung PC1 erzeugt, und die erzeugte DC-Leistung wird an die Anschlüsse T41 und T42 des DC-Verbinders 103 ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Strom, der zwischen dem AC-Eingang 102 und der PFC-Schaltung 113 fließt, durch den AC-seitigen Sensor 112 erfasst, und ein Strom, der zwischen der Gleichrichterschaltung 115 und dem DC-Verbinder 103 fließt, wird durch den DC-seitigen Sensor 116 erfasst. Das Ergebnis der Erfassung durch den AC-seitigen Sensor 112 und den DC-seitigen Sensor 116 wird die Steuerung 111 eingegeben.
Die Steuerung 111 enthält einen Prozessor, eine Speichervorrichtung und einen Eingabe/Ausgabeport (sämtliche sind nicht gezeigt). Eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) kann beispielsweise als Prozessor verwendet werden. Die Speichervorrichtung enthält einen RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), der ausgelegt ist, zeitweilig Daten zu speichern, und einen Speicher (beispielsweise einen ROM (Nur-Lese-Speicher) und einen beschreibbaren nichtflüchtigen Speicher), der ausgelegt ist, verschiedene Arten von Informationen zu sichern. Zusätzlich zu Programmen, die in verschiedenen Arten von Steuerungen verwendet werden, werden verschiedene Parameter, die in den Programmen verwendet werden, ebenfalls in dem Speicher gespeichert. Der Prozessor führt die Programme, die in der Speichervorrichtung gespeichert sind, aus, und dadurch werden die verschiedenen Arten von Steuerungen durchgeführt. Die verschiedenen Arten von Steuerungen können nicht nur mittels Software, sondern auch durch eine zugehörige Hardware (elektronische Schaltung) verarbeitet werden.
Die Energiezufuhrschaltung 120 ist ausgelegt, eine Ansteuerenergie der Steuerung 111 (d.h. elektrische Leistung bzw. Energie zum Betreiben der Steuerung 111) unter Verwendung der elektrischen Energie bzw. Leistung, die von einer vorgegebenen Energieversorgung zugeführt wird, zu erzeugen und der Steuerung 111 die erzeugte Ansteuerenergie zuzuführen. Die Energiezufuhrschaltung 120 kann die Ansteuerleistung der Steuerung 111 unter Verwendung von elektrischer Energie einer Sekundärbatterie (nicht gezeigt) in dem Hauptkörperabschnitt 101 erzeugen oder kann die Ansteuerleistung der Steuerung 111 unter Verwendung von elektrischer Leistung, die zwischen dem AC-Eingang 102 und dem DC-Verbinder 103 (genauer gesagt zwischen den Anschlüssen T31 und T32 und den Anschlüssen T41 und T42) fließt, erzeugen.
Die Steuerung 111 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Ladesteuerungseinheit 11 und eine Trennsteuerungseinheit 12. Die Ladesteuerungseinheit 11 und die Trennsteuerungseinheit 12 werden beispielsweise durch einen Prozessor und ein Programm, das von dem Prozessor ausgeführt wird, verwirklicht. In der vorliegenden Ausführungsform bilden die Trennschalter 131 und 132, der Stromsensor des DC-seitigen Sensors 116 und die Steuerung 111 ein Beispiel eines „Unterbrechers“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Ladesteuerungseinheit 11 ist ausgelegt, die Ladeleistung der Batterie 240 (der an einem Fahrzeug montierten Batterie) zu steuern. Die Ladesteuerungseinheit 11 ist genauer gesagt ausgelegt, die PFC-Schaltung 113 auf der Grundlage des Ergebnisses der Erfassung des AC-seitigen Sensors 112 und DC-seitigen Sensors 116 zu steuern, um dadurch die Ausgangsleistung der Leistungswandlungsvorrichtung 100 (und außerdem die Ladeleistung der Batterie 240) zu steuern.
Die Trennsteuerungseinheit 12 ist ausgelegt, einen Strom zwischen dem AC-Eingang 102 und dem DC-Verbinder 103 zu unterbrechen, wenn eine Abnormität des Stromes zwischen dem AC-Eingang 102 und dem DC-Verbinder 103 erfasst wird. Die Trennsteuerungseinheit 12 ist genauer gesagt ausgelegt, die Trennschalter 131 und 132 in den geöffneten Zustand zu bringen, um dadurch den Strom zu unterbrechen, wenn die Abnormität des Stroms (beispielsweise elektrisches Lecken oder Überstrom) durch den Stromsensor des DC-seitigen Sensors 116 erfasst wird, während die elektrische Leistung in den AC-Eingang 102 eingegeben wird (beispielsweise während dem Fahrzeug 200 die elektrische Leistung von der Energiespeiseeinrichtung 300 über die Leistungswandlungsvorrichtung 100 zugeführt wird). Die Trennsteuerungseinheit 12 kann bestimmen, dass die Abnormität des Stroms (genauer gesagt elektrisches Lecken) auftritt, wenn ein Gleichgewichtszustand des Stromes, der durch die Anschlüsse T41 und T42 (den P-Anschluss und den N-Anschluss) fließt, gestört ist. Alternativ kann die Trennsteuerungseinheit 12 bestimmen, dass die Abnormität des Stroms (genauer gesagt Überstrom) auftritt, wenn ein übermäßiger Strom in einem der Anschlüsse T41 und T42 (dem P-Anschluss und dem N-Anschluss) erfasst wird.
Wie es oben beschrieben wurde, enthält die Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den DC-Verbinder 103, der mit dem DC-Eingang 210 (DC-Leistungseingang) des Fahrzeugs 200 verbindbar ist, den AC-Eingang 102, der mit dem AC-Verbinder 323 des Ladekabels 320 (AC-Stromkabel) verbindbar ist, und die Gleichrichterschaltung 115 (erste Leistungswandlungsschaltung), die zwischen dem AC-Eingang 102 und dem DC-Verbinder 103 angeordnet ist (siehe 1 und 3). Die Gleichrichterschaltung 115 ist ausgelegt, die AC-Leistung, die von dem AC-Eingang 102 eingegeben wird, in die DC-Leistung umzuwandeln und die DC-Leistung an den DC-Verbinder 103 auszugeben. Unter Verwendung der Leistungswandlungsvorrichtung 100, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, kann die AC-Leistung, die von der Energiespeiseeinrichtung 300 für das AC-Verfahren zugeführt wird, in die DC-Leistung umgewandelt werden, und die DC-Leistung kann dem Fahrzeug 200 zugeführt werden. Daher kann gemäß der oben beschriebenen Leistungswandlungsvorrichtung 100 dem Fahrzeug 200, das nur den DC-Eingang enthält, die elektrische Leistung von der Energiespeiseeinrichtung 300 zugeführt werden.
Die Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die Isolierschaltung 114, die zwischen dem AC-Eingang 102 und dem DC-Verbinder 103 angeordnet ist. Die Steuerung 111 ist ausgelegt, die Trennschalter 131 und 132 in den geöffneten Zustand zu bringen, um den Strom zu unterbrechen, wenn eine Abnormität des Stroms durch den DC-seitigen Sensor 116 erfasst wird, während die elektrische Leistung in den AC-Eingang 102 eingegeben wird. In der Leistungswandlungsvorrichtung 100, die wie oben beschrieben ausgebildet ist, werden die Schaltung auf der Seite des AC-Eingangs 102 und die Schaltung auf der Seite des DC-Verbinders 103 durch die Isolierschaltung 114 elektrisch voneinander isoliert. Sogar wenn ein Überstrom in der Schaltung auf der Seite des AC-Eingangs 102 in Bezug auf die Isolierschaltung 114 auftritt, fließt daher der Überstrom nicht in die Schaltung auf der Seite des DC-Verbinders 103 in Bezug auf die Isolierschaltung 114. Wenn die Abnormität des Stroms erfasst wird, bewirkt die Steuerung 111 außerdem, dass die Trennschalter 131 und 132 den Strom unterbrechen. Sogar wenn beispielsweise eine Abnormität des Stromes während eines Ladens der Batterie 240 auftritt, kann daher die Schaltung auf der Leistungsempfangsseite (beispielsweise die elektronische Schaltung des Fahrzeugs 200) geeignet geschützt werden.
In der Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jeder der Trennschalter 131 und 132 in Serie zu der ersten Spule 114a der Isolierschaltung 114 (genauer gesagt einem Isoliertransformator) geschaltet und ist ausgelegt, ein Leiten und Trennen eines Stromes, der durch die erste Spule 114a fließt, zu schalten (siehe 6). In der oben beschriebenen Leistungswandlungsvorrichtung 100 kann der Strom in der Nähe der Isolierschaltung 114 unterbrochen werden, wenn ein abnormer Strom erfasst wird. Die Isolierung wird sowohl durch die Isolierschaltung 114 als auch durch die Trennschalter 131 und 132 erzielt, und somit wird die Schaltung auf der Leistungsempfangsseite noch zuverlässiger geschützt.
Der AC-Eingang 102 der Leistungswandlungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die Anschlüsse T31 und T32 (Stromanschlüsse), die mit einer Stromleitung des Ladekabels 320 verbindbar sind, den Anschluss T35 (CPLT-Signalanschluss), der mit einer CPLT-Signalleitung des Ladekabels 320 verbindbar ist, und den Anschluss T33 (Masseanschluss), der mit einer Masseleitung des Ladekabels 320 verbindbar ist. Gemäß der oben beschriebenen Leistungswandlungsvorrichtung 100 kann die Batterie 240 geeignet geladen werden.
Zweite Ausführungsform
Eine Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben. Die Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist beispielsweise auch für das in 1 gezeigte Energiespeisesystem verwendbar. Da es viele gemeinsame Merkmale zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform gibt, werden hauptsächlich die Unterschiede beschrieben, und die Beschreibung der gemeinsamen Merkmale wird nicht wiederholt.
7 zeigt eine Konfiguration der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß 7 weist eine Leistungswandlungsvorrichtung 100A gemäß der zweiten Ausführungsform grundlegend dieselbe Konfiguration wie die Leistungswandlungsvorrichtung 100 (siehe 3) gemäß der ersten Ausführungsform auf. Die Leistungswandlungsvorrichtung 100A enthält jedoch einen Hauptkörperabschnitt 101A anstelle des Hauptkörperabschnitts 101. Der Hauptkörperabschnitt 101A enthält eine Leistungswandlungsschaltung PC2 und eine Steuerung 111A anstelle der Leistungswandlungsschaltung PC1 und der Steuerung 111 in dem Hauptkörperabschnitt 101. Der Hauptkörperabschnitt 101A enthält außerdem Schalter 171 und 172, einen Stromsensor 173 und einen elektrischen Ausgang 180.
Die Leistungswandlungsvorrichtung 100A ist ausgelegt, wenn AC-Leistung in den AC-Eingang 102 eingegeben wird, eine AC/DC-Wandlung (Wandlung von AC nach DC) der eingegebenen AC-Leistung durchzuführen und die DC-Leistung an den DC-Verbinder 103 auszugeben. Die Leistungswandlungsvorrichtung 100A ist außerdem ausgelegt, wenn DC-Leistung in den DC-Verbinder 103 eingegeben wird, eine DC/AC-Wandlung (Umwandlung von DC nach AC) der eingegebenen DC-Leistung durchzuführen und die AC-Leistung an den AC-Eingang 102 auszugeben. Die Leistungswandlungsschaltung PC2 in der Leistungswandlungsvorrichtung 100A ist ausgelegt, eine bidirektionale Leistungswandlung durchzuführen.
Die Leistungswandlungsschaltung PC2 enthält einen Inverter 143, Trennschalter 151 und 152, eine Isolierschaltung 144, Trennschalter 161 und 162 und einen Inverter 145. Die Leistungswandlungsschaltung PC2 dient als ein bidirektionaler Wandler. Ein spezielles Beispiel einer Konfiguration der Leistungswandlungsschaltung PC2 wird später beschrieben (siehe 8). In der Leistungswandlungsvorrichtung 100A ist ein ACseitiger Sensor 112 auf der Seite des AC-Eingangs 102 der Leistungswandlungsschaltung PC2 angeordnet, und ein DC-seitiger Sensor 116 ist auf der Seite des DC-Verbinders 103 der Leistungswandlungsschaltung PC2 angeordnet. Die Konfigurationen des AC-seitigen Sensors 112 und des DC-seitigen Sensors 116 sind beispielsweise dieselben wie in der ersten Ausführungsform. Der Inverter 145 und der Stromsensor des DC-seitigen Sensors 116 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen jeweils einem Beispiel einer „ersten Leistungswandlungsschaltung“ und eines „ersten Stromsensors“ gemäß der vorliegenden Erfindung. Außerdem entsprechen der Inverter 143 und der Stromsensor des AC-seitigen Sensors 112 gemäß der vorliegenden Ausführungsform jeweils einem Beispiel einer „zweiten Leistungswandlungsschaltung“ und eines „zweiten Stromsensors“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Trennschalter 151 und 152 sind zwischen dem Inverter 143 und der Isolierschaltung 144 angeordnet. Die Trennschalter 151 und 151 sind ausgelegt, ein Leiten und Trennen bzw. Unterbrechen eines Stromes zwischen dem Inverter 143 und der Isolierschaltung 144 zu schalten. Ein Zustand (geschlossener Zustand oder geöffneter Zustand) der Trennschalter 151 und 152 wird durch die Steuerung 111A gesteuert. Wenn sich die Trennschalter 151 und 152 in dem geschlossenen Zustand (leitenden Zustand) befinden, ist ein Strompfad, der den Inverter 142 und die Isolierschaltung 144 verbindet, geschaltet. Wenn sich die Trennschalter 151 und 152 in dem geöffneten Zustand (Trennzustand) befinden, ist der Strompfad, der den Inverter 143 und die Isolierschaltung 144 verbindet, getrennt. Die Trennschalter 151 und 152 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen einem Beispiel eines „zweiten Schalters“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Trennschalter 161 und 162 sind zwischen der Isolierschaltung 144 und dem Inverter 145 angeordnet. Die Trennschalter 161 und 162 sind ausgelegt, ein Leiten und Unterbrechen eines Stromes zwischen der Isolierschaltung 144 und dem Inverter 145 zu schalten. Ein Zustand (geschlossener Zustand oder geöffneter Zustand) der Trennschalter 161 und 162 wird durch die Steuerung 111A gesteuert. Wenn sich die Trennschalter 161 und 162 in dem geschlossenen Zustand (leitenden Zustand) befinden, ist ein Strompfad, der die Isolierschaltung 144 und den Inverter 145 verbindet, geschaltet. Wenn sich die Trennschalter 161 und 162 in dem geöffneten Zustand (Trennzustand) befinden, ist der Strompfad, der die Isolierschaltung 144 und den Inverter 145 verbindet, getrennt. Die Trennschalter 161 und 162 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen einem Beispiel eines „ersten Schalters“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt Details der Leistungswandlungsschaltung PC2. Gemäß 8 zusammen mit 7 enthält der Inverter 143 einen ersten Inverter 143a und einen zweiten Inverter 143b. Der erste Inverter 143a enthält eine Vollbrückenschaltung, die vier Schaltelemente, zwei Spulen und einen Glättungskondensator enthält. Der zweite Inverter 143b ist eine Vollbrückenschaltung, die vier Schaltelemente enthält. Der Inverter 145 ist eine Vollbrückenschaltung, die vier Schaltelemente enthält. Jedes der Schaltelemente, die in den Invertern 143 und 145 enthalten sind, wird durch die Steuerung 111A gesteuert.
Die Isolierschaltung 144 ist ein Isoliertransformator, der eine erste Spule 144a und eine zweite Spule 144b enthält. Die zweite Spule 144b ist auf der in Bezug auf die erste Spule 144a liegenden Seite des AC-Eingangs 102 (Seite des Inverters 143) angeordnet. Der Inverter 143 ist mit der zweiten Spule 144b der Isolierschaltung 144 verbunden, wobei die Trennschalter 151 und 152 dazwischen angeordnet sind, und der Inverter 145 ist mit der ersten Spule 144a der Isolierschaltung 144 verbunden, wobei die Trennschalter 161 und 162 dazwischen angeordnet sind. Die erste Spule 144a und die zweite Spule 144b sind elektrisch voneinander isoliert. Ein elektrischer Strompfad auf der Seite des AC-Eingangs 102 (Seite des Inverters 143) in Bezug auf die zweite Spule 144b und ein elektrischer Strompfad auf der Seite des DC-Verbinders 103 (Seite des Inverters 145) in Bezug auf die erste Spule 144a sind durch die Isolierschaltung 144 voneinander elektrisch isoliert.
Jeder der Trennschalter 151 und 152 ist in Serie zu der zweiten Spule 144b geschaltet, und ist ausgelegt, ein Leiten und Unterbrechen eines Stromes, der durch die zweite Spule 144b fließt, zu schalten. Jeder der Trennschalter 161 und 162 ist in Serie zu der ersten Spule 144a geschaltet und ist ausgelegt, ein Leiten und Unterbrechen eines Stromes, der durch die erste Spule 144a fließt, zu schalten. Es kann beispielsweise ein jeweiliges elektromagnetisches mechanisches Relais als Trennschalter 151, 152, 161 und 162 verwendet werden. Die Trennschalter 151, 152, 161 und 162 sind jedoch nicht darauf beschränkt, und es kann ein jeweiliges Halbleiterrelais als Trennschalter 151, 152, 161 und 162 verwendet werden.
Gemäß 7 ist der elektrische Ausgang 180 ein elektrischer Ausgang, der ausgelegt ist, AC-Leistung, die durch die Leistungswandlungsschaltung PC2 aus der DC-Leistung, die in den DC-Verbinder 103 eingegeben wird, erzeugt wird, auszugeben. Der elektrische Ausgang 180 ist mit den Anschlüssen T31 und T32 verbunden, wobei die Schalter 171 und 172 dazwischen angeordnet sind. Ein Zustand (geschlossener Zustand oder geöffneter Zustand) der Schalter 171 und 172 wird durch die Steuerung 111A gesteuert. Der Stromsensor 173 ist zwischen dem Anschluss T31 und dem Schalter 171 angeordnet. Der Stromsensor 173 ist ausgelegt, einen Strom des elektrischen Ausgangs 180 zu messen. Ein Ergebnis der Erfassung durch den Stromsensor 173 wird an die Steuerung 111A ausgegeben. Wenn sich die oben beschriebenen Schalter 171 und 172 in dem geschlossenen Zustand (leitenden Zustand) befinden, wird elektrische Leistung, die dieselbe wie die elektrische Leistung ist, die an die Anschlüsse T31 und T32 ausgegeben wird, an den elektrischen Ausgang 180 ausgegeben. Wenn sich die Schalter 171 und 172 in dem geöffneten Zustand (Trennzustand) befinden, wird die elektrische Leistung nicht an den elektrischen Ausgang 180 ausgegeben. In dem Beispiel der 7 ist der Stromsensor 173 auf der Seite des Schalters 171 in Bezug auf einen Verzweigungspunkt D1 angeordnet. Der Stromsensor 173 kann jedoch auf der Seite des Anschlusses T31 in Bezug auf den Verzweigungspunkt D1 angeordnet sein.
Die Steuerung 111A weist dieselbe Hardwarekonfiguration wie die Steuerung 111 der ersten Ausführungsform auf. D.h., die Steuerung 111A enthält einen Prozessor und eine Speichervorrichtung (beide sind nicht gezeigt). Es sind jedoch andere Programme als diejenigen der Steuerung 111 in der Speichervorrichtung der Steuerung 111A gespeichert, und die Steuerung 111A ist ausgelegt, einen anderen Prozess als denjenigen der Steuerung 111 durchzuführen. Die Steuerung 111A enthält eine Ladesteuerungseinheit 11A, eine Trennsteuerungseinheit 12A und eine Energiespeisesteuerungseinheit 13A. Die Ladesteuerungseinheit 11A, die Trennsteuerungseinheit 12A und die Energiespeisesteuerungseinheit 13A werden beispielsweise durch einen Prozessor und ein Programm, das von dem Prozessor ausgeführt wird, erzielt. In der vorliegenden Ausführungsform bilden die Trennschalter 151, 152, 161 und 162, der Stromsensor des AC-seitigen Sensors 112, der Stromsensor des DC-seitigen Sensors 116 und die Steuerung 111A ein Beispiel eines „Unterbrechers“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Ladesteuerungseinheit 11A ist beispielsweise ausgelegt, eine Ladeleistung der Batterie 240 (an einem Fahrzeug montierte Batterie), die in 1 gezeigt ist, zu steuern. Wenn elektrische Leistung in den AC-Eingang 102 eingegeben wird (beispielsweise wenn dem Fahrzeug 200 in dem in 1 gezeigten Energiespeisesystem) elektrische Leistung von der Energiespeiseeinrichtung 300 über die Leistungswandlungsvorrichtung 100A zugeführt wird, wird die Leistungswandlungsschaltung PC2, die in 8 gezeigt ist, wie folgt betrieben.
Gemäß 8 zusammen mit 7 richtet der erste Inverter 143a die AC-Leistung, die von dem AC-Eingang 102 eingegeben wird, gleich und gibt die gleichgerichtete AC-Leistung an den zweiten Inverter 143b aus, und der zweite Inverter 143b wandelt die DC-Leistung, die von dem ersten Inverter 143a empfangen wird, in die Hochfrequenz-AC-Leistung um. Die Isolierschaltung 144 überträgt den Ausgang (AC-Leistung) des zweiten Inverters 143b an den Inverter 145, und der Inverter 145 richtet die AC-Leistung, die von der Isolierschaltung 144 empfangen wird, gleich und gibt die gleichgerichtete AC-Leistung an den DC-Verbinder 103 aus. Die Ladesteuerungseinheit 11A ist ausgelegt, die Inverter 143 und 145 auf der Grundlage eines Ergebnisses einer Erfassung durch jeweils den AC-seitigen Sensor 112 und den DC-seitigen Sensor 116 zu steuern, um dadurch die Ausgangsleistung der Leistungswandlungsvorrichtung 100A (und außerdem die Ladeleistung der Batterie 240) zu steuern.
Gemäß 7 ist die Trennsteuerungseinheit 12A ausgelegt, die Trennschalter 161 und 162 in den geöffneten Zustand zu bringen, wenn eine Abnormität des Stroms (beispielsweise elektrisches Lecken oder Überstrom) durch den Stromsensor des DC-seitigen Sensors 116 erfasst wird, während die elektrische Leistung in den AC-Eingang 102 eingegeben wird, wie es oben beschrieben wurde. Daher kann die Schaltung auf der Leistungsempfangsseite (beispielsweise die elektronische Schaltung des Fahrzeugs 200) geschützt werden, wenn eine Abnormität des Stroms auftritt.
Die Energiespeisesteuerungseinheit 13A ist ausgelegt, wenn die elektrische Leistung des Fahrzeugs 200, das in 1 gezeigt ist (beispielsweise die elektrische Leistung, die in der an einem Fahrzeug montierten Batterie gespeichert ist, oder elektrische Leistung, die in dem Fahrzeug 200 erzeugt wird) beispielsweise der Außenseite des Fahrzeugs zugeführt wird, die zugeführte elektrische Leistung zu steuern. Die Energiespeisesteuerungseinheit 13A ist ausgelegt, die Schalter 171 und 172 in den geschlossenen Zustand zu bringen, wenn die Energiespeisung zu der Außenseite des Fahrzeugs startet (beispielsweise wenn eine vorgegebene Startbedingung erfüllt ist), und die Schalter 171 und 172 in den geöffneten Zustand zurückzubringen, wenn die Energiespeisung zu der Außenseite des Fahrzeugs endet (wenn eine vorgegebene Endbedingung erfüllt ist). Wenn die elektrische Energie bzw. Leistung in den DC-Verbinder 103 eingegeben wird (beispielsweise wenn die elektrische Leistung bzw. Energie von dem Fahrzeug 200 über die Leistungswandlungsvorrichtung 100A zu der Außenseite des Fahrzeugs in dem in 1 gezeigten Energiespeisesystem zugeführt wird), wird die Leistungswandlungsschaltung PC2, die in 8 gezeigt ist, wie folgt betrieben.
Gemäß 8 zusammen mit 7 wandelt der Inverter 145 die DC-Leistung, die von dem DC-Verbinder 103 eingegeben wird, in die Hochfrequenz-AC-Leistung um und gibt die Hochfrequenz-AC-Leistung an die Isolierschaltung 144 aus. Isolierschaltung 144 überträgt den Ausgang (AC-Leistung) des Inverters 145 an den zweiten Inverter 143b, und der zweite Inverter 143b richtet die AC-Leistung, die von der Isolierschaltung 144 empfangen wird, gleich und gibt die gleichgerichtete AC-Leistung an den ersten Inverter 143a aus. Der erste Inverter 143a wandelt die DC-Leistung, die von dem zweiten Inverter 143b empfangen wird, in AC-Leistung um und gibt die AC-Leistung an den AC-Eingang 102 und den elektrischen Ausgang 180 aus. Als Ergebnis kann die elektrische Leistung, die von dem AC-Eingang 102 und dem elektrischen Eingang 180 ausgegeben wird, einer elektrischen Last (nicht gezeigt) zugeführt werden. Wenn ein Stecker, der mit der elektrischen Last verbunden ist, mit dem elektrischen Ausgang 180 verbunden ist, oder wenn ein AC-Verbinder, der mit der elektrischen Last verbunden ist, mit dem AC-Eingang 102 verbunden ist, kann der elektrischen Last elektrische Leistung des Fahrzeugs 200 zugeführt werden. Beispiele der elektrischen Last beinhalten einen V2H-Stand (V2H: Fahrzeug zu Hause), eine elektrische Einrichtung (beispielsweise eine Koch- und Beleuchtungsausrüstung, die draußen verwendet wird) und eine Energiespeichervorrichtung eines anderen Fahrzeugs.
Gemäß 7 ist die Trennsteuerungseinheit 12A ausgelegt, die Schalter 151 und 152 in den geöffneten Zustand zu bringen, wenn eine Abnormität des Stroms (beispielsweise ein elektrisches Lecken oder ein Überstrom) durch den Stromsensor des AC-seitigen Sensors 112 erfasst wird, während die elektrische Leistung in den DC-Verbinder 103 eingegeben wird, wie es oben beschrieben wurde. Daher kann die Schaltung auf der Leistungsempfangsseite (beispielsweise die elektronische Schaltung der elektrischen Last) geschützt werden, wenn eine Abnormität des Stroms auftritt.
Wie es oben beschrieben wurde, kann in der Leistungswandlungsvorrichtung 100A gemäß der vorliegenden Ausführungsform die AC-Leistung, die von der Energiespeiseeinrichtung für das AC-Verfahren zugeführt wird, in die DC-Leistung umgewandelt werden, und die DC-Leistung kann dem Fahrzeug zugeführt werden. Außerdem kann der Außenseite des Fahrzeugs die AC-Leistung in der Leistungswandlungsvorrichtung 100A gemäß der vorliegenden Ausführungsform von dem Fahrzeug über die Leistungswandlungsvorrichtung 100A zugeführt werden.
Weitere Ausführungsformen
Die Konfiguration der Leistungswandlungsvorrichtung ist nicht auf die in den 3 und 7 gezeigten Konfigurationen beschränkt und kann geeignet geändert werden, solange wie die Leistungswandlungsvorrichtung ausgelegt ist, AC-Leistung, die von der Seite des AC-Eingangs 102 eingegeben wird, in DC-Leistung umzuwandeln und die DC-Leistung an die Seite des DC-Verbinders 103 auszugeben.
In der Leistungswandlungsvorrichtung 100A (7) gemäß der zweiten Ausführungsform können die Trennschalter 151 und 152 oder die Trennschalter 161 und 162 weggelassen werden. Die Leistungswandlungsvorrichtung 100A (7) gemäß der zweiten Ausführungsform kann beispielsweise wie folgt modifiziert werden.
9 zeigt eine Modifikation der Konfiguration der Leistungswandlungsvorrichtung. Gemäß 9 enthält die Leistungswandlungsvorrichtung 100B einen Hauptkörperabschnitt 101B anstelle des Hauptkörperabschnitts 101A. Der Hauptkörperabschnitt 101B enthält eine Leistungswandlungsschaltung PC3 und eine Steuerung 111B anstelle der Leistungswandlungsschaltung PC2 und der Steuerung 111A in dem Hauptkörperabschnitt 101A. Die Leistungswandlungsschaltung PC3 weist dieselbe Konfiguration wie die Leistungswandlungsschaltung PC2 auf, mit der Ausnahme, dass die Trennschalter 161 und 162 weggelassen sind. In der Leistungswandlungsschaltung PC3 ist die Isolierschaltung 144 direkt mit dem Inverter 145 verbunden.
Die Steuerung 111B weist dieselbe Hardwarekonfiguration wie die Steuerung 111A gemäß der zweiten Ausführungsform auf. D.h., die Steuerung 111B enthält einen Prozessor und eine Speichervorrichtung (beide sind nicht gezeigt). Die Steuerung 111B unterbricht keinen Strom, wenn dem DC-Verbinder 103 elektrische Leistung von dem AC-Eingang 102 zugeführt wird, und unterbricht einen Strom nur dann, wenn dem AC-Eingang 102 elektrische Leistung von dem DC-Verbinder 103 zugeführt wird. D.h., die Steuerung 111B ist ausgelegt, die Schalter 151 und 152 in den geöffneten Zustand zu bringen, wenn eine Abnormität des Stroms (beispielsweise ein elektrisches Lecken oder ein Überstrom) durch den Stromsensor des AC-seitigen Sensors 112 erfasst wird, während die elektrische Leistung in den DC-Verbinder 103 eingegeben wird. In der vorliegenden Modifikation bilden die Trennschalter 151 und 152, der Stromsensor des AC-seitigen Sensors 112 und die Steuerung 111B ein Beispiel eines „Unterbrechers“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Schalter 171 und 172 und der elektrische Ausgang 180 der Hauptkörperabschnitte 101A und 101B können weggelassen werden, und die Energiespeisung zu der Außenseite kann auch nur durch den AC-Eingang 102 durchgeführt werden.
Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist es selbstverständlich, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen nur beispielhaft und nicht beschränkend sind. Der Bereich der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018202859 [0001]
JP 2010239827 A [0004]

Claims

Leistungswandlungsvorrichtung, die aufweist: einen DC-Verbinder (103), der mit einem DC-Leistungseingang (210) eines Fahrzeugs (200) verbindbar ist; einen AC-Eingang (102), der mit einem Verbinder (323) eines AC-Stromkabels (320) verbindbar ist; und eine erste Leistungswandlungsschaltung (115, 145), die zwischen dem AC-Eingang und dem DC-Verbinder angeordnet ist und ausgelegt ist, AC-Leistung, die von der Seite des AC-Eingangs eingegeben wird, in DC-Leistung umzuwandeln und die DC-Leistung an die Seite des DC-Verbinders auszugeben.
Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem aufweist: eine Isolierschaltung (114, 144), die zwischen dem AC-Eingang und dem DC-Verbinder angeordnet ist; und einen Unterbrecher, der ausgelegt ist, einen Strom zwischen dem AC-Eingang und dem DC-Verbinder zu unterbrechen, wenn der Unterbrecher eine Abnormität des Stromes zwischen dem AC-Eingang und dem DC-Verbinder erfasst.
Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Leistungswandlungsschaltung auf der Seite des DC-Verbinders in Bezug auf die Isolierschaltung angeordnet ist, der Unterbrecher enthält: einen ersten Schalter (131, 132, 161, 162), der ausgelegt ist, ein Leiten und Unterbrechen eines Stroms zwischen der Isolierschaltung und dem DC-Verbinder zu schalten; einen ersten Stromsensor (116), der ausgelegt ist, einen Strom zu erfassen, der zwischen der ersten Leistungswandlungsschaltung und dem DC-Verbinder fließt; und eine erste Steuerung (111, 111A, 111B), die ausgelegt ist, den ersten Schalter zu steuern, und die erste Steuerung ausgelegt ist, den ersten Schalter in einen geöffneten Zustand zu bringen, um dadurch den Strom zu unterbrechen, wenn die Abnormität des Stroms durch den ersten Stromsensor erfasst wird, während die elektrische Leistung in den AC-Eingang eingegeben wird.
Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, die außerdem aufweist: eine zweite Leistungswandlungsschaltung (143), die zwischen dem AC-Eingang und der Isolierschaltung angeordnet ist und ausgelegt ist, eine vorgegebene Leistungswandlung durchzuführen, wobei der Unterbrecher enthält: einen zweiten Schalter (151, 152), der ausgelegt ist, ein Leiten und Unterbrechen eines Stromes zwischen dem AC-Eingang und der Isolierschaltung zu schalten; einen zweiten Stromsensor (112) der ausgelegt ist, einen Strom zu erfassen, der zwischen der zweiten Leistungswandlungsschaltung und dem AC-Eingang fließt; und eine zweite Steuerung (111A, 111B), die ausgelegt ist, den zweiten Schalter zu steuern, und die zweite Steuerung ausgelegt ist, den zweiten Schalter in einen geöffneten Zustand zu bringen, um dadurch den Strom zu unterbrechen, wenn die Abnormität des Stroms durch den zweiten Stromsensor erfasst wird, während die elektrische Leistung in den DC-Verbinder eingegeben wird.
Leistungswandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Isolierschaltung ein Isoliertransformator ist, der eine erste Spule (114a, 144a) und eine zweite Spule (114b, 144b) enthält, die auf der Seite des AC-Eingangs in Bezug auf die erste Spule angeordnet ist, der Unterbrecher enthält: einen Schalter (131, 132, 151, 152, 161, 162), der ausgelegt ist, ein Leiten und Unterbrechen eines Stroms, der durch die erste Spule oder die zweite Spule fließt, zu schalten; und eine Steuerung (111, 111A, 111B), die ausgelegt ist, den Schalter zu steuern, der Schalter in Serie zu der ersten Spule oder der zweiten Spule geschaltet ist, und die Steuerung ausgelegt ist, den Schalter in einen geöffneten Zustand zu bringen, um dadurch den Strom zu unterbrechen, wenn die Abnormität des Stroms durch den Unterbrecher erfasst wird.
Leistungswandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das AC-Stromkabel ein Ladekabel einer Energiespeiseeinrichtung (300) ist, die ausgelegt ist, dem Fahrzeug elektrische Leistung zum Laden einer an einem Fahrzeug montierten Batterie zuzuführen, und der AC-Eingang enthält: einen Stromanschluss (T31, T32), der mit einer Stromleitung des Ladekabels verbindbar ist; einen CPLT-Signalanschluss (T35), der mit einer CPLT-Signalleitung des Ladekabels verbindbar ist; und einen Masseanschluss (T33), der mit einer Masseleitung des Ladekabels verbindbar ist.
Leistungswandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Leistungswandlungsschaltung ausgelegt ist, DC-Leistung, die von der Seite des DC-Verbinders eingegeben wird, in AC-Leistung umzuwandeln und die AC-Leistung an die Seite des AC-Eingangs auszugeben.
Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 7, die außerdem aufweist: einen elektrischen Ausgang (180), der ausgelegt ist, AC-Leistung, die durch die erste Leistungswandlungsschaltung aus DC-Leistung, die in den DC-Verbinder eingegeben wird, erzeugt wird, auszugeben.