JP2016208803A

JP2016208803A - 電力供給システム

Info

Publication number: JP2016208803A
Application number: JP2015091990A
Authority: JP
Inventors: 文屋　潤; Jun Fumiya; 潤文屋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: JP6096828B2

Abstract

【課題】直流電源に蓄えられた電力の消費量をより一層抑制することが可能な電力供給システムを得ること。【解決手段】ＥＶ２００から供給される直流電力を交流電力に変換して出力し、系統４００から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する双方向電力変換部５と、双方向電力変換部５から出力される電力により制御電源を生成する制御電源生成部７と、制御電源生成部７から供給される電力で動作し、双方向電力変換部５および制御電源生成部７の少なくとも一方を冷却する冷却ファン３と、双方向電力変換部５から出力される交流電流の電流検出値または双方向電力変換部５に入力される交流電流の電流検出値が低下するほど制御電源生成部７から冷却ファン３へ供給される電力を低下させる冷却ファン制御部４と、を備える電力供給システム１００Ａ。【選択図】図８

Description

本発明は、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力し、系統から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する双方向電力変換部を備えた電力供給システムに関する。

特許文献１に示す非接触受電装置は、非接触で受電を行なうことが可能に構成された受電部と、受電部の受電効率に関連するパラメータに基づいて受電部に接続された電気機器の温度を推定する車両ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）とを備え、車両ＥＣＵは、受電効率に関連するパラメータに基づいて冷却ファンを制御する。

特開２０１３−１３５５７２号公報

特許文献１に代表される従来技術は、双方向電力変換部を備えた電力供給システムに接続される直流電源に蓄えられた電力の消費量を抑制可能に構成されたものではなく、直流電源に蓄えられた電力の消費量をより一層抑制するというニーズに対応することができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、直流電源に蓄えられた電力の消費量をより一層抑制することが可能な電力供給システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電力供給システムは、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力し、系統から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する双方向電力変換部と、前記双方向電力変換部から出力される電力により制御電源を生成する制御電源生成部と、前記制御電源生成部から供給される電力で動作し、前記双方向電力変換部および前記制御電源生成部の少なくとも一方を冷却する冷却手段と、前記双方向電力変換部から出力される交流電流の電流検出値または前記双方向電力変換部に入力される交流電流の電流検出値が低下するほど前記制御電源生成部から前記冷却手段へ供給される電力を低下させる冷却手段制御部と、を備える。

本発明によれば、直流電源に蓄えられた電力の消費量をより一層抑制することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る電力供給システムの構成図実施の形態１に係る電力供給システムにおいて図１に示す回路基板に配置される回路の構成を表す図実施の形態１に係る電力供給システムにおける冷却ファン制御部の動作を説明するための図実施の形態１に係る電力供給システムにおいて電流検出値が低下するに従い冷却ファンの回転数が低下するように制御するときのフローチャート実施の形態１に係る電力供給システムにおいて電流検出値に応じて冷却ファンの風量を段階的に変化させるときのフローチャート実施の形態１に係る電力供給システムにおいて電流検出値に応じてファン駆動個数設定値を変化させるときのフローチャート実施の形態１に係る電力供給システムにおいて電流検出値に応じてファン駆動時間を変化させるときのフローチャート実施の形態３に係る電力供給システムの構成図実施の形態４に係る電力供給システムの構成図実施の形態４に係る電力供給システムの動作を説明するための図実施の形態４に係る電力供給システムにおいて電圧検出値に応じて双方向電力変換部の出力電力を変化させると共に冷却ファンの風量を変化させるときのフローチャート実施の形態５に係る電力供給システムの構成図実施の形態５に係る電力供給システムの動作を説明するための図実施の形態５に係る電力供給システムにおいて温度検出値に応じて冷却ファンの風量を変化させるときのフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる電力供給システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電力供給システムの構成図である。図１に示す電力供給システム１００は、直流電源であるＥＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）２００に搭載されたバッテリーから供給される直流電力を交流電力に変換し、または系統４００から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する機能を有すると共に、電力供給システム１００の制御電源を生成する機能とを有する回路が配置された回路基板１と、回路基板１に配置された回路から宅内負荷３００に流れる交流電流、または系統４００から回路基板１に配置された回路に流れる交流電流を検出し、検出した電流検出値を出力する電流センサ２と、回路基板１の制御電源から供給される電力で駆動する冷却ファン３を、電流センサ２から出力された電流検出値に応じて制御する冷却ファン制御部４とを有する。冷却手段である冷却ファン３で発生した風は風路３ａを介して回路基板１に供給される。宅内負荷３００はＩＨクッキングヒータ、冷蔵庫、または照明といった家電機器である。宅内負荷３００には、回路基板１に配置された回路から出力される交流電力または系統４００から出力される交流電力が供給される。なお以下の説明ではＥＶ２００に搭載されたバッテリーを単にＥＶバッテリーと称する。

図２は実施の形態１に係る電力供給システムにおいて図１に示す回路基板に配置される回路の構成を表す図である。回路基板１は、ＥＶ２００から供給される直流電力を交流電力に変換して出力すると共に、系統４００から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する双方向の電力変換機能を有する双方向電力変換部５と、双方向電力変換部５から出力される交流電力または系統４００から出力される交流電力を整流して制御電源用の直流電力を出力する整流部６と、整流部６から出力される直流電力から制御電源を生成する制御電源生成部７と、整流部６から出力される直流電力をバックアップ電池に充電するバックアップ電池充電部８と、カソードが制御電源生成部７の出力段に接続されアノードがバックアップ電池充電部８の出力段に接続される逆流防止用ダイオード９とを有する。

双方向電力変換部５はコンバータとインバータの機能を併せ持ち、例えばＥＶバッテリーに蓄えられた電力を宅内負荷３００へ供給する場合、コンバータはＥＶバッテリーから供給される直流電力の電圧を昇圧または降圧して出力し、インバータはコンバータの出力電力である直流電力を５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力に変換して出力する。また系統４００から供給される電力でＥＶバッテリーを充電する場合、インバータは５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力を直流電力に変換し、インバータの出力電力である直流電力を昇圧または降圧して出力する。系統４００が正常な場合、すなわち非停電時には系統４００から宅内負荷３００へ電力供給が行われるが、停電時にはＥＶバッテリーから供給される直流電力が双方向電力変換部５で交流電力に変換され、変換された交流電力が宅内負荷３００へ供給される。例えば宅内負荷３００の合計の消費電力が１，０００Ｗである場合、双方向電力変換部５の出力電圧はＡＣ２００Ｖであるため、双方向電力変換部５から出力される交流電流は５Ａである。また宅内負荷３００が６，０００Ｗの場合、双方向電力変換部５から出力される交流電流は３０Ａである。

整流部６は双方向電力変換部５の出力段に接続される。整流部６の出力段に接続された制御電源生成部７は、電力供給システム１００に搭載される各種機器の動作に必要な制御電源を生成する。制御電源の種類としては、例えば冷却ファン制御部４の駆動用電源、冷却ファン３の駆動用電源、双方向電力変換部５を構成する主回路のゲート駆動用電源、電力供給システム１００に搭載される図示しない操作パネル用電源である。

制御電源生成部７の出力段およびバックアップ電池充電部８の出力段にはスイッチ１０を介してバックアップ電池１１が接続される。電力供給システム１００の起動時は、スイッチ１０が手動等によってオンされることにより、バックアップ電池１１の電源が双方向電力変換部５に供給される。次にＥＶ２００から供給される直流電力が双方向電力変換部５で交流電力に変換されて整流部６へ供給され、整流部６で整流された直流電力の供給を受けて制御電源生成部７が起動する。制御電源生成部７が起動することにより、バックアップ電池１１に代わり、制御電源生成部７から出力される電力が双方向電力変換部５と冷却ファン制御部４に供給される。冷却ファン制御部４は、電流センサ２で検出された検出値に応じて冷却ファン３の回転数を制御することにより、冷却ファン３へ供給する電力量、すなわち制御電源生成部７から冷却ファン３へ供給される電力量を調整する。なお図２に示す双方向電力変換部５と制御電源生成部７は、図１に示される冷却ファン３から風路３ａを介して供給される風で冷却される。

次に図３から図７を用いて実施の形態１に係る電力供給システム１００の動作を具体的に説明する。

図３は実施の形態１に係る電力供給システムにおける冷却ファン制御部の動作を説明するための図である。

図３（Ａ）の横軸は電流センサ２で検出された電流検出値、縦軸はファン風量である。図３（Ａ）の例では電流センサ２で検出された電流検出値が低下するに従い冷却ファン３の風量、すなわち冷却ファン３の回転数が低下するように冷却ファン３が制御される。

図３（Ｂ）の横軸は電流センサ２で検出された電流検出値、縦軸はファン風量である。ｂは電流検出値を判別するための閾値である。ａ１は電流検出値が閾値ｂ未満であるときにおける冷却ファン３の風量設定値であり、ａ２は電流検出値が閾値ｂ以上であるときにおける冷却ファン３の風量設定値である。風量設定値ａ２は風量設定値ａ１よりも高い値である。閾値ｂと風量設定値ａ１，ａ２は予め冷却ファン制御部４に設定したものでもよいし、電力供給システム１００に外部から入力してもよい。図３（Ｂ）の例では、電流検出値が閾値ｂ以上であるときには冷却ファン３の風量が風量設定値ａ２となるように冷却ファン３が制御され、電流検出値が閾値ｂ未満であるときには冷却ファン３の風量が風量設定値ａ１となるように冷却ファン３が制御される。すなわち、電流検出値が低下するに従い冷却ファン３の風量が段階的に低下するように制御される。

図３（Ｃ）の横軸は電流センサ２で検出された電流検出値、縦軸はファン駆動個数設定値である。縦軸には、電流検出値が閾値ｂ１未満であるときのファン駆動個数設定値「１」と、電流検出値が閾値ｂ１以上であり閾値ｂ２未満であるときのファン駆動個数設定値「２」と、電流検出値が閾値ｂ２以上であるときのファン駆動個数設定値「３」とが示される。ｂ１，ｂ２は電流検出値を判別するための閾値であり、閾値ｂ２は閾値ｂ１よりも高い値である。閾値ｂ１，ｂ２とファン駆動個数設定値は予め冷却ファン制御部４に設定したものでもよいし、電力供給システム１００に外部から入力してもよい。図３（Ｃ）の例では、例えば３台の冷却ファン３が用いられている場合において、電流検出値が閾値ｂ２以上であるときには３台の冷却ファン３が駆動され、電流検出値が閾値ｂ１以上であり閾値ｂ２未満であるときには２台の冷却ファン３が駆動され、電流検出値が閾値ｂ１未満であるときには１台の冷却ファン３が駆動される。すなわち、電流検出値が低下するに従いファン駆動個数が段階的に低下するように制御される。

図３（Ｄ）の横軸は電流センサ２で検出された電流検出値、縦軸はファン駆動時間である。ｂ１，ｂ２は電流検出値を判別するための閾値である。閾値ｂ２は閾値ｂ１よりも高い値である。ｔ１は電流検出値が閾値ｂ１未満であるときのファン駆動時間、ｔ２は電流検出値が閾値ｂ１以上であり閾値ｂ２未満であるときファン駆動時間、ｔ３は電流検出値が閾値ｂ２以上であるときのファン駆動時間である。ファン駆動時間ｔ２はファン駆動時間ｔ１よりも大きい値であり、ファン駆動時間ｔ３はファン駆動時間ｔ２よりも大きい値である。例えば冷却ファン制御部４が冷却ファン３に内蔵される電動機をＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）制御する場合、図３（Ｄ）の上側に示すように電動機を駆動する複数のスイッチングパルスの各々のオン時間幅がファン駆動時間となる。図３（Ｄ）の例では、電流検出値が閾値ｂ２以上であるときにはファン駆動時間がｔ３となるようにスイッチングパルスのオン時間が制御される。電流検出値が閾値ｂ１以上であり閾値ｂ２未満であるときにはファン駆動時間がｔ２となるようにスイッチングパルスのオン時間が制御される。電流検出値が閾値ｂ１未満であるときにはファン駆動時間がｔ１となるようにスイッチングパルスのオン時間が制御される。例えばファン駆動時間ｔ１に対応するオンデューティは３０％、ファン駆動時間ｔ２に対応するオンデューティは５０％、ファン駆動時間ｔ３に対応するオンデューティは１００％である。このように図３（Ｄ）の例では、電流検出値が低下するに従いスイッチングパルスのオンデューティが小さくなるように制御される。

図４は実施の形態１に係る電力供給システムにおいて電流検出値が低下するに従い冷却ファンの回転数が低下するように制御するときのフローチャートである。電力供給システム１００が起動した場合、電流センサ２が双方向電力変換部５の出力電流を検出し（ステップＳ１）、冷却ファン制御部４は、図３（Ａ）に示すように、電流センサ２で検出された電流検出値が低下するに従い冷却ファン３の回転数が低下するように冷却ファン３を制御する（ステップＳ２）。この動作により、電流検出値が低下するに従い冷却ファン３の消費電力が抑制され、ＥＶバッテリーに蓄えられた電力の消費量を抑制可能である。

図５は実施の形態１に係る電力供給システムにおいて電流検出値に応じて冷却ファンの風量を段階的に変化させるときのフローチャートである。電力供給システム１００が起動した場合、電流センサ２が双方向電力変換部５の出力電流を検出し（ステップＳ１１）、電流センサ２で検出された電流検出値が閾値ｂ未満である場合（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、冷却ファン制御部４は、図３（Ｂ）に示すように、冷却ファン３の風量が風量設定値ａ１となるように冷却ファン３を制御する（ステップＳ１３）。電流検出値が閾値ｂ未満でない場合（ステップＳ１２，Ｎｏ）、冷却ファン制御部４は、冷却ファン３の風量が風量設定値ａ２となるように冷却ファン３を制御する（ステップＳ１４）。この動作により、電流検出値が低下するほど冷却ファン３の消費電力が抑制され、ＥＶバッテリーに蓄えられた電力の消費量をより一層抑制可能である。

図６は実施の形態１に係る電力供給システムにおいて電流検出値に応じてファン駆動個数設定値を変化させるときのフローチャートである。電力供給システム１００が起動した場合、電流センサ２が双方向電力変換部５の出力電流を検出し（ステップＳ２１）、電流センサ２で検出された電流検出値が閾値ｂ１未満である場合（ステップＳ２２，Ｙｅｓ）、冷却ファン制御部４は１台の冷却ファン３を駆動し（ステップＳ２３）、電流検出値が閾値ｂ１未満ではない場合（ステップＳ２２，Ｎｏ）、電流検出値が閾値ｂ２未満であるか否かを判断する。電流検出値が閾値ｂ２未満である場合（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、冷却ファン制御部４は２台の冷却ファン３を駆動し（ステップＳ２５）、電流検出値が閾値ｂ２未満ではない場合（ステップＳ２４，Ｎｏ）、冷却ファン制御部４は３台の冷却ファン３を駆動する（ステップＳ２６）。この動作により、電流検出値が低下するほど冷却ファン３の駆動個数が低下し、冷却ファン３の消費電力が抑制され、ＥＶバッテリーに蓄えられた電力の消費量を抑制可能であると共に、冷却ファン３の駆動回数および駆動時間が低減され、冷却ファン３の長期使用が可能である。

図７は実施の形態１に係る電力供給システムにおいて電流検出値に応じてファン駆動時間を変化させるときのフローチャートである。電力供給システム１００が起動した場合、電流センサ２が双方向電力変換部５の出力電流を検出し（ステップＳ３１）、電流センサ２で検出された電流検出値が閾値ｂ１未満である場合（ステップＳ３２，Ｙｅｓ）、冷却ファン制御部４はファン駆動時間がｔ１となるように冷却ファン３を制御する（ステップＳ３３）。電流検出値が閾値ｂ１未満ではない場合（ステップＳ３２，Ｎｏ）、冷却ファン制御部４は電流検出値が閾値ｂ２未満であるか否かを判断する。電流検出値が閾値ｂ２未満である場合（ステップＳ３４，Ｙｅｓ）、冷却ファン制御部４はファン駆動時間がｔ２となるように冷却ファン３を制御する（ステップＳ３５）。電流検出値が閾値ｂ２未満ではない場合（ステップＳ３４，Ｎｏ）、冷却ファン制御部４はファン駆動時間がｔ３となるように冷却ファン３を制御する（ステップＳ３６）。この動作により、ＰＷＭ制御で冷却ファン３を制御する場合における冷却ファン３の消費電力を抑えることが可能となりＥＶバッテリーに蓄えられた電力の消費量を抑制可能である。

以上のように実施の形態１の電力供給システム１００では、電流検出値が低下するに従い冷却ファン３の風量が低下することにより、冷却ファン３の消費電力が抑制され、ＥＶバッテリーに蓄えられた電力の消費量を抑制可能である。また冷却ファン３の風量が低下することにより静音化を図ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では系統４００が正常時においてＥＶバッテリーに蓄えられた電力を宅内負荷３００へ供給する場合の動作例を説明したが、ＥＶバッテリーを充電する場合、系統４００から供給される交流電力が双方向電力変換部５で直流電力に変換され、双方向電力変換部５で変換された直流電力がＥＶバッテリーに充電される。例えば１ｋＷの充電を行なう場合と６ｋＷの急速充電を行なう場合では、双方向電力変換部５へ流入する交流電流の電流量が異なる。そのため、ＥＶバッテリーの充電量が低下するほど双方向電力変換部５を構成する主回路のスイッチング素子で発生する発熱量が低下する。実施の形態２の電力供給システム１００では、双方向電力変換部５に流入する電流量を電流センサ２が検出し、冷却ファン制御部４は、電流センサ２で検出された電流検出値が低下するほど冷却ファン３の冷却能力を低下させるように制御する。冷却ファン３の制御方法は図３から図７に示す動作例と同様である。

実施の形態２の電力供給システム１００によれば、ＥＶバッテリーへの充電量が少ないときには電力供給システム１００の内部で発生する電力消費が抑えられ、系統４００から供給される電力の消費量を抑えることで電気代削減の効果を得ることができる。また冷却ファンの風量が低下することにより静音化を図ることができる。

実施の形態３．
図８は実施の形態３に係る電力供給システムの構成図である。実施の形態３の電力供給システム１００Ａでは、電流センサ２が双方向電力変換部５の出力段と整流部６の入力段との間に配置される。電流センサ２の位置が変更された以外は実施の形態１と同様である。なお図８では図１に示す回路基板１の図示が省略され、図２に示すバックアップ電池充電部８、スイッチ１０、逆流防止用ダイオード９、およびバックアップ電池１１の図示が省略される。図８に示すように電流センサ２を配置することにより、ＥＶバッテリーから供給される直流電力は双方向電力変換部５で交流電力に変換され、双方向電力変換部５で変換された交流電力は、宅内負荷３００へ供給されると共に、整流部６を介して制御電源生成部７へ供給される。従って電流センサ２では、宅内負荷３００と整流部６の双方に供給される交流電流の電流値が検出される。例えば、宅内負荷３００に供給される電力が５ｋＷ、制御電源生成部７に供給される電力が２００Ｗである場合、双方向電力変換部５の出力電圧はＡＣ２００Ｖであるため、電流センサ２では２６Ａ、すなわち宅内負荷３００および制御電源生成部７に供給される電流の総和を検出することができる。その結果、実施の形態１と同様の効果に加えて、より正確に冷却ファン３の制御を行なうことが可能となる。

実施の形態４．
図９は実施の形態４に係る電力供給システムの構成図である。実施の形態４の電力供給システム１００Ｂでは、実施の形態１の電流センサ２の代わりに、ＥＶバッテリーから双方向電力変換部５に印加される電圧を検出する電圧センサ２０が用いられている。冷却ファン制御部４は、電圧センサ２０で検出された電圧の検出値に応じて冷却ファン３を制御する。図９では、図１に示す回路基板１の図示が省略され、また図２に示すバックアップ電池充電部８、スイッチ１０、逆流防止用ダイオード９、およびバックアップ電池１１の図示が省略される。停電時にＥＶバッテリーから宅内負荷３００に対する電力供給を続けた場合、バッテリーの容量、すなわちバッテリーの充電状態（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）が時間の経過と共に低下しＥＶバッテリーの出力電圧も低下する。実施の形態４ではＥＶバッテリーの出力電圧を監視し、図１０における閾値ｂに対する電圧検出値に応じて双方向電力変換部５の出力電力の上限値を変化させると共に、冷却ファン制御部４の制御により冷却ファン３の消費電力を低減させる。

図１０，１１を用いて実施の形態４に係る電力供給システム１００Ｂの動作を具体的に説明する。

図１０は実施の形態４に係る電力供給システムの動作を説明するための図である。横軸は電圧センサ２０で検出された電圧検出値、縦軸はファン風量である。ｂは電圧検出値を判別するための閾値である。ａ１は電圧検出値が閾値ｂ未満であるときにおける冷却ファン３の風量設定値であり、ａ２は電圧検出値が閾値ｂ以上であるときにおける冷却ファン３の風量設定値である。風量設定値ａ２は風量設定値ａ１よりも高い値である。閾値ｂ、風量設定値ａ１，ａ２は予め冷却ファン制御部４に設定したものでもよいし、電力供給システム１００Ｂに外部から入力してもよい。図１０の例では、電圧検出値が閾値ｂ未満であるときには冷却ファン３の風量が風量設定値ａ１となるように冷却ファン３が制御される。電圧検出値が閾値ｂ以上であるときには冷却ファン３の風量が風量設定値ａ２となるように冷却ファン３が制御される。

以下、具体例で説明する。ＥＶバッテリーの出力電圧が閾値ｂよりも高い４００Ｖのとき、ＳＯＣは例えば１００％とみなすことができる。このＥＶバッテリーの出力電圧のとき、ＥＶバッテリーの容量に余裕があるため、双方向電力変換部５は出力電力の上限値を設定することなく宅内負荷３００に電力を供給する。例えば宅内負荷３００が６，０００Ｗである場合、双方向電力変換部５は宅内負荷３００に対して６，０００Ｗまで供給することが可能であるが、双方向電力変換部５の発熱量が高い状態であるため、冷却ファン３の風量を高める必要がある。そこで冷却ファン制御部４は、ＥＶバッテリーの出力電圧が閾値ｂよりも高い４００Ｖのとき、冷却ファン３の風量が最大となるように風量設定値ａ２で冷却ファン３を制御する。

ＥＶバッテリーの出力電圧が閾値ｂよりも低い３６０Ｖのとき、ＳＯＣは例えば２０％とみなすことができる。このＥＶバッテリーの出力電圧のとき、ＥＶバッテリーの容量が少ないため、双方向電力変換部５は、出力電力の上限値を設定し、例えば宅内負荷３００に対して２，０００Ｗまでしか供給できないようにする。宅内負荷３００へ供給可能な出力電力量を制限することにより双方向電力変換部５の発熱量が抑制される。この場合、双方向電力変換部５の発熱量が低い状態であるため、双方向電力変換部５に対する冷却風の風量を低下させても、発熱による双方向電力変換部５への影響はない。また冷却ファン３の風量を低下させることにより制御電源生成部７の発熱量も低下するため、制御電源生成部７に対する冷却風の風量も低下させることができる。そこで冷却ファン制御部４は、ＥＶバッテリーの出力電圧が閾値ｂよりも低い３６０Ｖのとき、冷却ファン３の風量を低下させるため風量設定値ａ１で冷却ファン３を制御する。

図１１は実施の形態４に係る電力供給システムにおいて電圧検出値に応じて双方向電力変換部の出力電力を変化させると共に冷却ファンの風量を変化させるときのフローチャートである。電力供給システム１００Ｂが起動した場合、電圧センサ２０が双方向電力変換部５の出力電圧を検出し（ステップＳ４１）、電圧センサ２０で検出された電圧検出値が閾値ｂ未満である場合（ステップＳ４２，Ｙｅｓ）、双方向電力変換部５は出力電力を制限し（ステップＳ４３）、冷却ファン制御部４は図１０に示すように、冷却ファン３の風量が風量設定値ａ１となるように冷却ファン３を制御する（ステップＳ４４）。電圧検出値が閾値ｂ未満でない場合（ステップＳ４２，Ｎｏ）、双方向電力変換部５は出力電力を制限せず（ステップＳ４５）、冷却ファン制御部４は、冷却ファン３の風量が風量設定値ａ２となるように冷却ファン３を制御する（ステップＳ４６）。なお実施の形態４の冷却ファン制御部４は、ＥＶバッテリーから双方向電力変換部５に印加される電圧の電圧検出値に基づいてＥＶバッテリーの残量を推定し、推定された残量が低下するに従って冷却ファン３へ供給される電力を低下させるように構成してもよい。また実施の形態４の電力供給システム１００Ｂは、電圧センサ２０の代わりにＥＶバッテリーの残量を検出部する残量検出部を用いて、残量検出部で検出された残量検出値が低下するに従って冷却ファン３へ供給される電力を低下させるように構成してもよい。

以上のように実施の形態４の電力供給システム１００Ｂは、ＥＶバッテリーのＳＯＣの値が低下するに従い、双方向電力変換部５の出力電力の上限値を低下させることで双方向電力変換部５で発生する発熱量を抑制し、またＥＶバッテリーのＳＯＣの値が低下するに従い、冷却ファン３の風量を低下させることにより、制御電源生成部７から冷却ファン３へ供給される電力を低下させて冷却ファン３の消費電力を抑制する。この構成により、ＥＶバッテリーの容量が低下して電力供給不能の状態に近づくに従って、ＥＶバッテリーに蓄えられた電力の消費量が低下し、ＥＶバッテリーを長持ちさせることができる。また冷却ファン３の風量が低下することにより静音化を図ることができる。

実施の形態５．
図１２は実施の形態５に係る電力供給システムの構成図である。実施の形態５の電力供給システム１００Ｃでは、実施の形態１の電流センサ２の代わりに、双方向電力変換部５で発生した熱を検出する温度センサ３０が用いられている。冷却ファン制御部４は、温度センサ３０で検出された温度検出値に応じて冷却ファン３を制御する。図１２では、図１に示す回路基板１の図示が省略され、また図２に示すバックアップ電池充電部８、スイッチ１０、逆流防止用ダイオード９、およびバックアップ電池１１の図示が省略される。

図１３，１４を用いて実施の形態５に係る電力供給システム１００Ｃの動作を具体的に説明する。

図１３は実施の形態５に係る電力供給システムの動作を説明するための図である。横軸は温度センサ３０で検出された温度検出値、縦軸はファン風量である。ｄは温度検出値を判別するための閾値である。ａ１は温度検出値が閾値ｄ未満であるときにおける冷却ファン３の風量設定値であり、ａ２は温度検出値が閾値ｄ以上であるときにおける冷却ファン３の風量設定値である。風量設定値ａ２は風量設定値ａ１よりも高い値である。閾値ｄと風量設定値ａ１，ａ２は予め冷却ファン制御部４に設定したものでもよいし、電力供給システム１００Ｃに外部から入力してもよい。図１３の例では、温度検出値が閾値ｄ未満であるときには冷却ファン３の風量が風量設定値ａ１となるように冷却ファン３が制御される。温度検出値が閾値ｄ以上であるときには冷却ファン３の風量が風量設定値ａ２となるように冷却ファン３が制御される。

以下、具体例で説明する。宅内負荷３００の消費電力が大きくなるほど双方向電力変換部５の出力電流量が大きくなるため双方向電力変換部５の発熱量も上昇するが、冷却ファン制御部４は温度センサ３０で検出される温度検出値が閾値ｄを超えるまではファン風量を抑制するために風量設定値ａ１で冷却ファン３を駆動する。これにより、双方向電力変換部５と制御電源生成部７は、風量設定値ａ１で駆動される冷却ファン３から送られる風で冷却される。温度検出値が閾値ｄを超えた場合、冷却ファン制御部４は冷却ファン３を最大風量で動作させるため、風量設定値ａ２で冷却ファン３を駆動する。これにより、双方向電力変換部５と制御電源生成部７は、風量設定値ａ２で駆動される冷却ファン３から送られる風で冷却される。

図１４は実施の形態５に係る電力供給システムにおいて温度検出値に応じて冷却ファンの風量を変化させるときのフローチャートである。電力供給システム１００Ｃが起動した場合、温度センサ３０が双方向電力変換部５の温度を検出し（ステップＳ５１）、温度センサ３０で検出された温度検出値が閾値ｄ未満である場合（ステップＳ５２，Ｙｅｓ）、冷却ファン制御部４は図１３に示すように、冷却ファン３の風量が風量設定値ａ１となるように冷却ファン３を制御する（ステップＳ５３）。温度検出値が閾値ｄ未満でない場合（ステップＳ５２，Ｎｏ）、冷却ファン制御部４は、冷却ファン３の風量が風量設定値ａ２となるように冷却ファン３を制御する（ステップＳ５４）。

以上のように実施の形態５の電力供給システム１００Ｃでは、双方向電力変換部５の温度を監視して双方向電力変換部５の温度の値が低下するほど冷却ファン３の風量を低下させるように冷却ファン３を制御する。この構成により、双方向電力変換部５の発熱量が小さいとき、すなわち双方向電力変換部５の出力電流量が小さいときには冷却ファン３の消費電力を抑えることができ、ＥＶバッテリーに蓄えられた電力の消費量を抑制可能である。また冷却ファン３の風量が低下することにより静音化を図ることができる。

なお実施の形態１から５では、双方向電力変換部５と制御電源生成部７の冷却手段として冷却ファン３が使用され、冷却ファン制御部４により冷却ファン３で発生する風量を可変する実施例を述べたが、双方向電力変換部５および制御電源生成部７の冷却方法は空冷方式に限定されるものではなく、水冷方式でもよい。水冷方式による冷却方法を用いた場合、実施の形態１から５の電力供給システムでは、冷却ファン３の代わりに例えば冷却手段である水冷ポンプが使用され、冷却ファン制御部４の代わりに水冷ポンプ制御部が使用される。この場合、水冷ポンプは液体の冷媒が通流する流路に配置され、当該流路は双方向電力変換部５および制御電源生成部７で発生する熱を吸熱可能に配置されているものとする。電流センサ２を用いた電力供給システムでは、実施の形態１，２，３と同様に、水冷ポンプ制御部が電流検出値が低下するほど水冷ポンプの回転数が低下するように制御される。すなわち電流検出値が小さいときには水冷ポンプへ電力を供給する制御電源生成部７で生じる損失を下げることができ、無駄な電力損失を低減することができる。また電圧センサ２０を用いた電力供給システムでは、実施の形態４と同様に、水冷ポンプ制御部が電圧検出値が低下するほど水冷ポンプの回転数が低下するように制御され、無駄な電力損失を低減することができる。また温度センサ３０を用いた電力供給システムでは、実施の形態５と同様に、水冷ポンプ制御部が温度検出値が低下するほど水冷ポンプの回転数が低下するように制御され、無駄な電力損失を低減することができる。また、実施の形態１から５の電力供給システムには直流電源であるＥＶバッテリーが接続されているが、直流電源はＥＶバッテリーに限定されず、太陽電池、住宅に設置される定置型蓄電池といった直流電源であってもよく、これらの蓄電池を用いた場合でも同様の効果を得ることができる。また、これらの蓄電池は電力供給システムの外部に設けられたものに限定されず、電力供給システムの内部に設けられたものでもよい。また実施の形態１から５の電力供給システムには整流部６と制御電源生成部７が用いられているが、整流部６と制御電源生成部７を用いる代わりに、整流部６と同様の機能を内蔵した制御電源生成手段を制御電源生成部７として用いてもよい。また実施の形態１，２，３では冷却ファン制御部４の外部に設けられた電流センサで交流電流を検出しているが、冷却ファン制御部４の内部に設けられた電流検出手段で交流電流を検出する構成でもよい。また実施の形態４では冷却ファン制御部４の外部に設けられた電圧センサで双方向電力変換部に印加される電圧を検出しているが、冷却ファン制御部４の内部に設けられた電圧検出手段で双方向電力変換部に印加される電圧を検出する構成でもよい。また実施の形態５では冷却ファン制御部４の外部に設けられた温度センサで双方向電力変換部の温度を検出しているが、冷却ファン制御部４の内部に設けられた温度検出手段で双方向電力変換部の温度を検出する構成でもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１回路基板、２電流センサ、３冷却ファン、３ａ風路、４冷却ファン制御部、５双方向電力変換部、６整流部、７制御電源生成部、８バックアップ電池充電部、９逆流防止用ダイオード、１０スイッチ、１１バックアップ電池、２０電圧センサ、３０温度センサ、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ電力供給システム、２００ＥＶ、３００宅内負荷、４００系統。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電力供給システムは、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力し、系統から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する双方向電力変換部と、前記双方向電力変換部または前記系統から出力される交流電力により制御電源用の直流電力を出力する整流部と、前記整流部から出力される電力により制御電源を生成する制御電源生成部と、前記制御電源生成部から供給される電力で動作し、前記双方向電力変換部および前記制御電源生成部の少なくとも一方を冷却する冷却手段と、前記双方向電力変換部から出力される交流電流の電流検出値または前記双方向電力変換部に入力される交流電流の電流検出値が低下するほど前記制御電源生成部から前記冷却手段へ供給される電力を低下させる冷却手段制御部と、を備える。

Claims

直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力し、系統から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する双方向電力変換部と、
前記双方向電力変換部から出力される電力により制御電源を生成する制御電源生成部と、
前記制御電源生成部から供給される電力で動作し、前記双方向電力変換部および前記制御電源生成部の少なくとも一方を冷却する冷却手段と、
前記双方向電力変換部から出力される交流電流の電流検出値または前記双方向電力変換部に入力される交流電流の電流検出値が低下するほど前記制御電源生成部から前記冷却手段へ供給される電力を低下させる冷却手段制御部と、
を備える電力供給システム。
系統から前記双方向電力変換部へ供給される交流電流を検出する電流センサを備え、
冷却手段制御部は、前記電流センサで検出された電流検出値に応じて前記冷却手段を制御する請求項１に記載の電力供給システム。
前記双方向電力変換部から宅内負荷に供給される交流電流を検出する電流センサを備え、
冷却手段制御部は、前記電流センサで検出された電流検出値に応じて前記冷却手段を制御する請求項１に記載の電力供給システム。
前記電流センサは、前記双方向電力変換部の出力段と、前記制御電源生成部の入力段との間に配置される請求項３に記載の電力供給システム。
直流電源であるバッテリーから供給される直流電力を交流電力に変換して出力し、系統から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する双方向電力変換部と、
前記双方向電力変換部から出力される電力により制御電源を生成する制御電源生成部と、
前記制御電源生成部から供給される電力で動作し、前記双方向電力変換部および前記制御電源生成部の少なくとも一方を冷却する冷却手段と、
前記バッテリーの残量が低下するほど前記制御電源生成部から前記冷却手段へ供給される電力を低下させる冷却手段制御部と、
を備える電力供給システム。
前記冷却手段制御部は、前記バッテリーから前記双方向電力変換部に印加される電圧の電圧検出値に基づいて前記バッテリーの残量を推定し、推定された残量が低下するほど前記制御電源生成部から前記冷却手段へ供給される電力を低下させる請求項５に記載の電力供給システム。
直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力し、系統から供給される交流電力を直流電力に変換して出力する双方向電力変換部と、
前記双方向電力変換部から出力される電力により制御電源を生成する制御電源生成部と、
前記制御電源生成部から供給される電力で動作し、前記双方向電力変換部および前記制御電源生成部の少なくとも一方を冷却する冷却手段と、
前記双方向電力変換部で発生する温度の温度検出値が低下するほど前記制御電源生成部から前記冷却手段へ供給される電力を低下させる冷却手段制御部と、
を備える電力供給システム。