JP2017011952A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び軽量化を図ることができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１０は、１次側と２次側との間で電力変換を行い、２次側に接続される蓄電装置２０の充電または放電を行う電力変換部１１と、電力変換に伴い電力変換部１１に発生する熱を放出する放熱装置１６と、電力変換部１１による電力変換を制御する充放電電流制御部１５と、を備える。充放電電流制御部１５は、２次側電圧Ｖｒに基づき電力変換部１１の変換効率を導出し、導出した変換効率を用いて電力変換により発生する電力変換ロスを算出し、算出した電力変換ロスが放熱装置１６の放熱能力を超える場合、電力変換ロスが放熱能力以下になるように電力変換を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）などの電動車両や、家庭用蓄電池の充電または放電を行う充放電装置は、一般家庭の軒先や駐車場などの限られたスペースに主に設置されるため、小型・軽量にする必要がある。一般的に、このような装置は、１次側と２次側との間で電力の変換を行う電力変換装置を備えるが、大電力の充放電を行うと電力変換装置が発熱するため、放熱の為のフィンやファン等の放熱装置を搭載する必要がある。したがって、充放電装置を小型・軽量にするためには、電力変換装置に搭載される放熱装置をできる限り縮小できることが望ましい。例えば特許文献１には、住宅の電源と接続されて電動自動車に搭載された蓄電装置を充電する充電装置において、家庭内の電力消費状態を基に充電可能電力量を求めるとともに、電池の充電量によって変化する電池電圧から電力変換装置（蓄電池）の変換効率を算出し、電力損失が大きい場合には充電させないようにする構成が記載されている。この構成により、充電時の電力損失を最小にした充電が可能となるので、放熱装置による放熱を低減させ、放熱装置及び電力変換装置の小型化及び軽量化を図ることができる。

また、特許文献２には、電池を充電する充電装置において、電池や電力変換装置（電源回路）の温度を測定するとともに、温度及び温度上昇に対する充電可能な電流容量を記憶したマップを参照することにより、充電動作を停止させることなく、効率的に充電を行う構成が記載されている。

特許第５４９２９８７号公報 特許第３９３６２８６号公報

しかしながら、特許文献１，２などに記載される従来の構成では、電力変換装置の小型化及び軽量化の点でさらなる改善の余地があった。特許文献１に記載の構成は、電力変換装置の変換効率を考慮し、変換効率が悪い状況では充電させないようにしているが、ユーザからの要請などにより優先して充電が必要な場合には、変換効率が悪い状況（すなわち発熱が増える状況）でも充電装置を動作させる必要がある。このため、変換効率が悪い状態での発熱を考慮した放熱の為のフィンやファンを搭載する必要があり（すなわち放熱装置を大型化する必要があり）、電力変換装置を小型・軽量にするために制約があった。同様に、特許文献２に記載の構成は、効率的な充電のために電池や電力変換装置の温度及び温度上昇にのみ注目しており、電力変換装置の変換効率を考慮していないため、変換効率が悪い状況での発熱を考慮する必要があり、電力変換装置を小型・軽量にするために制約があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化及び軽量化を図ることができる電力変換装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置（１０）は、１次側と２次側との間で電力変換を行い、前記２次側に接続される蓄電装置（２０）の充電または放電を行う電力変換部（１１）と、前記電力変換に伴い前記電力変換部に発生する熱を放出する放熱部（１６）と、前記電力変換部による前記電力変換を制御する電力変換制御部（１５）と、を備え、前記電力変換制御部は、前記２次側の電圧値である２次側電圧（Ｖｒ）に基づき前記電力変換部の変換効率を導出し、導出した前記変換効率を用いて前記電力変換により発生する電力変換ロスを算出し、算出した前記電力変換ロスが前記放熱部の放熱能力を超える場合、前記電力変換ロスが前記放熱能力以下になるように前記電力変換を制御することを特徴とする。

この構成により、搭載する放熱部の能力に応じて電力変換量の指令値を設定できるので、電力変換ロスに伴い発生する熱量が放熱部の放熱許容量を著しく超えないように制御することが可能となる。これにより、放熱部の能力を最大限活用できるので、搭載する放熱部を小型化でき、この結果、当該電力変換装置の小型化及び軽量化を図ることができる。

本発明によれば、小型化及び軽量化を図ることができる電力変換装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、充電時におけるバッテリ電圧（２次側電圧）と電力変換部の変換効率とに関する特性例を示す図である。 図３は、放電時におけるバッテリ電圧（２次側電圧）と電力変換部の変換効率とに関する特性例を示す図である。 図４は、充放電電流制御部による充放電電流制御の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

（実施形態）
図１を参照して、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１０の構成について説明する。本実施形態の電力変換装置１０は、家庭用蓄電池やＥＶ／ＰＨＶなど電動車両に搭載された蓄電池を２次側に接続して、これを充放電するためのものである。図１には、これらの家庭用蓄電池や電動車両内の蓄電池を纏めて、「蓄電装置２０」として図示している。電力変換装置１０の１次側には、例えばＤＣ３８０Ｖの電力系統（図示せず）が接続され、この電力系統から供給される電力によって電力変換装置１０の２次側に接続されている蓄電装置２０が充電される。また、蓄電装置２０が放電されるときには、電力変換装置１０の１次側に例えば住宅内の電化製品や車両内のモータなどの負荷（図示せず）が接続され、これらの負荷に蓄電装置２０から電力が供給される。

図１に示すように、電力変換装置１０は、電力変換部１１と、電圧検出部１２と、記憶部１３と、制御部１４と、充放電電流制御部１５（電力変換制御部）と、放熱装置１６（放熱部）と、を備える。

電力変換部１１は、１次側と２次側との間で電力変換を行う。電力変換部１１は、１次側または２次側の一方の入力電力から、充放電電流制御部１５から入力された指令値に基づいて、１次側または２次側の他方の出力電力を生成する。電力変換部１１は、蓄電装置２０に充電する時には、充放電電流制御部１５から指令された電力を１次側から２次側へ供給し、一方、蓄電装置２０から放電する時には、充放電電流制御部１５から指令された電力を２次側から１次側へ供給する。蓄電装置２０の充電時には電力変換部１１の１次側が入力側、２次側が出力側となり、放電時には電力変換部１１の２次側が入力側、１次側が出力側となる。本実施形態では、電力変換部１１は、入力電力の直流電圧を他の直流電圧に変換して出力電力を生成するＤＣ／ＤＣコンバータである。以下では、電力変換部１１の１次側の電圧値を１次側電圧Ｖｓと表記し、電力変換部１１の２次側の電圧値を２次側電圧Ｖｒと表記する。本実施形態では、電力変換部１１の１次側にはＤＣ３８０Ｖの電力系統が接続されているため、１次側電圧Ｖｓは３８０Ｖである。

電圧検出部１２は、電力変換部１１の２次側電圧Ｖｒを測定し、測定した２次側電圧Ｖｒを充放電電流制御部１５に出力する。この２次側電圧Ｖｒは、基本的には、電力変換部１１の２次側に接続され充放電する蓄電装置２０の電池電圧となる。蓄電装置２０の電池電圧は、蓄電装置２０の蓄電量（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）によって変化し、例えば放電状態（ＳＯＣ＝０％）ではＤＣ２００Ｖに、満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）ではＤＣ４００Ｖになり、ＳＯＣに応じてこの範囲で電圧が変化する。したがって本実施形態では、電力変換部１１の２次側電圧Ｖｒは、蓄電装置２０の蓄電量に応じて所定の電圧範囲ＤＣ２００〜４００Ｖで変動する電池電圧である。以下では、この電圧範囲の最小値をＶｌ、最大値をＶｈとも表記する。２次側電圧Ｖｒと電圧範囲Ｖｌ〜Ｖｈの関係はＶｌ＜Ｖｒ＜Ｖｈとなる。また、本実施形態では、１次側電圧Ｖｓも電圧範囲Ｖｌ〜Ｖｈ内に設定され、Ｖｌ＜Ｖｓ＜Ｖｈの関係となる。

ここで、電力変換部１１は、図２，３に示すように、電池電圧（２次側電圧Ｖｒ）により電力変換時の変換効率が変化する特性を有し、かつ、蓄電装置２０の充電時と放電時とでその特性が異なる。図２には、電力変換部１１の１次側が入力側となり２次側が出力側となる充電時における、２次側電圧Ｖｒと変換効率との関係の特性例Ａが図示されており、図３には、電力変換部１１の２次側が入力側となり１次側が出力側となる放電時における、２次側電圧Ｖｒと変換効率との関係の特性例Ｂが図示されている。図２，３の縦軸は、電力変換部１１の変換効率[％]を示し、図中では「ＤＣ−ＤＣコンバータ部効率」と表記されている。図２，３の横軸は、電力変換部１１の２次側電圧Ｖｒ[Ｖ]を示し、図２では、充電時の特性であるため「バッテリ電圧（出力）」と表記し、図３では、放電時の特性であるため「バッテリ電圧（入力）」と表記されている。また、図２，３の横軸の最小値及び最大値はそれぞれ電池電圧の電圧範囲の最小値Ｖｌ及び最大値Ｖｈである。

一般的に、電力変換部１１が最も効率よく電力変換できる１次側電圧Ｖｓｃと２次側電圧Ｖｒｃは設計で設定することができ、１次側電圧ＶｓとＶｓｃ及び２次側電圧ＶｒとＶｒｃとの差が大きいほど電力変換ロスは大きく（変換効率が低く）、かつ、変換前の電圧より高い電圧に変換する時の電力変換ロスの方が逆の電力変換ロスより大きくなることが知られている。図２，３の特性例Ａ，Ｂは、１次側電圧および２次側電圧が、１次側に接続されている電力系統の電圧であるＤＣ３８０Ｖの時に最も効率良く電力変換できる設定となっており、Ｖｓｃ＝Ｖｒｃ＝Ｖｓの場合の特性例である。そして、２次側電圧Ｖｒが１次側電圧Ｖｓから離れ、両者の差が大きいほど変換効率が低くなっている。また、図２の特性例Ａに示すように、充電時には、変換前の１次側電圧Ｖｓより低い２次側電圧Ｖｒに変換する時（Ｖｒ＜Ｖｓの領域）の方が、変換前の１次側電圧Ｖｓより高い２次側電圧Ｖｒに変換する時（Ｖｒ＞Ｖｓの領域）よりも変換効率の変化率が小さく、電力変換ロスが小さい。また、図３の特性例Ｂに示すように、放電時には、変換前の２次側電圧Ｖｒより低い１次側電圧Ｖｓに変換する時（Ｖｒ＞Ｖｓの領域）の方が、変換前の２次側電圧Ｖｒより高い１次側電圧Ｖｓに変換する時（Ｖｒ＜Ｖｓの領域）よりも変換効率の変化率が小さく、電力変換ロスが小さく。

記憶部１３には、このような電力変換部１１の変換効率がマップ１９ａ，１９ｂとして記憶されている。つまり、記憶部１３は、図２に示す充電時における２次側電圧Ｖｒと変換効率との関係の特性例Ａに従って、２次側電圧Ｖｒと変換効率とを関連付けて作成された充電時マップ１９ａを有し、また、図３に示す放電時における２次側電圧Ｖｒと変換効率との関係の特性例Ｂに従って、２次側電圧Ｖｒと変換効率とを関連付けて作成された放電時マップ１９ｂを有する。

なお、本実施形態では、電力変換部１１の１次側にはＤＣ３８０Ｖ一定の電力系統が接続される構成を例示しているが、１次側にも蓄電池が接続される構成とすることもできる。この構成の場合には、電力変換部の１次側及び２次側の両方の電圧がそれぞれに接続される蓄電池のＳＯＣに応じて個別に変化するため、記憶部１３に記憶されるマップ１９ａ，１９ｂは、例えば１次側電圧も含む３次元マップなど、さらに複雑なマップとなる。また、充電時マップ１９ａと放電時マップ１９ｂとを平均化して単一のマップに纏め、充電時及び放電時に同一のマップを用いることもできる。

制御部１４は、各種センサや外部通信により取得する各種情報に基づいて、電力変換部１１に蓄電装置２０の充電、放電、停止をさせると共に、充放電電流制御部１５に電力変換量を例えば１次側電流量指令値Ｉｓｄとして指令する。図１には、制御部１４に情報を入力するセンサの一例として、放熱装置１６の本体温度を計測する本体温度センサ１７と、放熱装置１６の周囲温度を計測する周囲温度センサ１８を備える構成が例示されている。

充放電電流制御部１５は、電力変換部１１による電力変換を制御する。充放電電流制御部は、制御部１４から入力される１次側電流量指令値Ｉｓｄと、電圧検出部１２で計測された２次側電圧Ｖｒと、記憶部１３に記憶された電力変換効率の情報とに基づいて、電力変換部１１へ指令する１次側電流量指令値Ｉｓｄ（充放電電流）を決定する。より詳細には、充放電電流制御部１５は、電圧検出部１２で計測された２次側電圧Ｖｒを用いて、記憶部１３のマップ１９ａ、１９ｂから、この２次側電圧Ｖｒに関連付けられた変換効率の情報を取得する。次に、取得した変換効率を用いて電力変換部１１の電力変換により発生する電力変換ロスを算出する。そして、算出した電力変換ロスが放熱装置１６の放熱能力を超える場合、電力変換ロスが放熱能力以下になるように電力変換を制御する。つまり、電力変換部１１へ指令する１次側電流量指令値Ｉｓｄを減少させる。

放熱装置１６は、電力変換装置１０において電力変換部１１を中心に発生する熱を外部に放出する。放熱装置１６は、例えば電力変換部１１に隣接して設置され、当該電力変換部１１の熱量を伝達するフィンと、このフィンに風を当てて放熱を促進させるファンとを有する構成とすることができる。放熱装置１６は、その構成に依存して放熱能力、すなわち放熱許容量が一意に決まるものであり、典型的には、サイズを大型化するほど熱を外部に放出する表面の面積が増大でき、これにより放熱許容量を増大できる。

次に、図４のフローチャートを参照して、充放電電流制御部１５により実施される充放電電流制御の手順を説明する。本処理は電力変換装置１０全体の全体制御により必要なタイミングで実施される。充放電動作により蓄電装置２０の蓄電量は刻々と変化するため、２次側電圧Ｖｒ及び変換効率も変わっていく。例えば一定間隔毎に本処理を実施することにより、上記変化に対応し精度よく電力変換部１１に指令を与えることができる。

ステップＳ０１では、制御部１４から１次側変換電流量及び変換方向（充放電の別）が受信される。１次側変換電流量とは、制御部１４において各種情報に基づいて導出された１次側電流量指令値Ｉｓｄである（以下では「１次側変換電流量」も１次側電流量指令値と同一の符号を用いる）。変換方向とは、本実施形態では充電時には１次側から２次側への方向となり、放電時には２次側から１次側への方向となる。ステップＳ０１の処理が完了するとステップＳ０２に進む。

ステップＳ０２では、電圧検出部１２から２次側電圧Ｖｒが受信される。ステップＳ０２の処理が完了するとステップＳ０３に進む。

ステップＳ０３では、記憶部１３から変換効率の情報が取得される。より詳細には、充放電電流制御部１５は、電圧検出部１２から入力された現在の２次側電圧Ｖｒの情報を用いて、充電時には記憶部１３の充電時マップ１９ａから、または、放電時には記憶部１３の放電時マップ１９ｂから、この２次側電圧Ｖｒに関連付けられた変換効率の情報を取得する。ステップＳ０３の処理が完了するとステップＳ０４に進む。

ステップＳ０４では、ステップＳ０３にて取得した変換効率を用いて電力変換ロスが算出される。本実施形態では、充電時の電力変換ロスＬは、変換効率をηとし、１次側電流量指令値Ｉｓｄ、所定の１次側電圧Ｖｓを用いて、下記の（１）式を用いて算出される。
Ｌ＝Ｖｓ×Ｉｓｄ×（１−η） ・・・（１）
ステップＳ０４の処理が完了するとステップＳ０５に進む。

ステップＳ０５では、ステップＳ０４にて算出した電力変換ロスが放熱装置１６の能力以上であるか否かが判定される。本実施形態では、充放電電流制御部１５は、ステップＳ０４にて算出した電力変換ロスと、放熱装置１６の放熱許容量に基づき設定した閾値とを比較する。この閾値は、例えば放熱許容量そのものを設定することもできるし、放熱許容量にある程度のバッファを持たせて設定することもできる。電力変換ロスが閾値以上の場合には、現在の１次側電流量指令値Ｉｓｄを用いて電力変換を行ったときに発生する熱量が放熱装置１６の放熱許容量を上回り、放熱装置１６が放熱を充分に行うことができないと考えられるので、電力変換ロスが放熱装置１６の能力以上であると判定する。一方、電力変換ロスが閾値以下の場合には、現在の１次側電流量指令値Ｉｓｄを用いて電力変換を行ったときに発生する熱量が放熱装置１６の放熱許容量の範囲内に収まり、放熱装置１６が放熱を充分に行うことができると考えられるので、電力変換ロスが放熱装置１６の能力以下であると判定する。ステップＳ０５の判定の結果、電力変換ロスが放熱装置１６の能力以上の場合（ステップＳ０５のＹｅｓ）にはステップＳ０６に進み、電力変換ロスが放熱装置１６の能力以下と判定された場合（ステップＳ０５のＮｏ）には、ステップＳ０６を実施せずにステップＳ０７に進む。

ステップＳ０６では、ステップＳ０５の判定の結果、現在の１次側電流量指令値Ｉｓｄを用いた場合には電力変換ロスが放熱装置１６の能力以上となるため、放熱装置１６の能力以下となる１次側変換電流量（補正済１次側電流量指令値Ｉｓｄ´）を算出する。本実施形態では、放熱装置１６の放熱許容量をＷａと表すと、下記の（２）式を用いて算出される。
Ｉｓｄ´＝Ｗａ／（Ｖｓ×（１−η）） ・・・（２）
この１次側電流量指令値Ｉｓｄ´は、電力変換ロスが放熱装置１６の放熱許容量Ｗａ以内に収まるように、ステップＳ０１で受信した１次側電流量指令値Ｉｓｄから減少され制限された値である。ステップＳ０６の処理が完了するとステップＳ０７に進む。

ステップＳ０７では、電力変換部１１に１次側変換電流量Ｉｓｄが指令される。ステップＳ０５において、制御部１４から受信した１次側電流量指令値Ｉｓｄを用いた場合には電力変換ロスが放熱装置１６の能力以上となると判定された場合には、ステップＳ０６にて算出した補正済１次側電流量指令値Ｉｓｄ´が、電力変換部１１に指令値として出力される。一方、ステップＳ０５において、制御部１４から受信した１次側電流量指令値Ｉｓｄを用いた場合でも電力変換ロスが放熱装置１６の能力以下となると判定された場合には、制御部１４から受信した１次側電流量指令値Ｉｓｄがそのまま指令値として電力変換部１１に出力される。ステップＳ０７の処理が完了すると本制御フローを終了する。

ここで、上述のフローチャートの処理について具体的な数値を挙げてさらに説明する。第一に、１次側電流量１０Ａでの充電が制御部１４から指令され（すなわち１次側電流量指令値Ｉｓｄが１０Ａ）、電圧検出部１２の電圧（２次側電圧Ｖｒ）が３５０Ｖである場合を考える。この場合、図２の充電時マップ１９ａを参照すれば、２次側電圧Ｖｒ＝３５０Ｖに関連付けられている、記憶部１３に記憶された電力変換部１１の変換効率は９４．２％である。この時の電力変換は、１次側入力は１次側電圧ＶｓがＤＣ３８０Ｖ、１次側電流量が１０Ａとなり、上記（１）式より３８０×１０×（１−０．９４２）＝２２０．４Ｗの電力変換ロスが発生し、２次側出力は、２次側電圧Ｖｒが３５０Ｖ、２次側電流量は３８０×１０×０．９４２／３５０＝１０．２３Ａとなる。

ここで発生した電力変換ロスは熱となり、電力変換部１１を中心に装置全体の温度が上昇することになる。このためファン，フィンといった放熱装置１６を設け、電力変換ロス分の熱量を放熱する必要がある。例えば本装置では装置の小型・軽量化を実現するために２５０Ｗ相当の熱量を放熱させることが可能な放熱装置１６を搭載していたとすると、前述の変換では２２０．４Ｗの放熱量であるため、この電力変換を連続動作させたとしても許容範囲内の温度上昇に抑えられ動作し続けることができる。

したがって、第一の例の場合、図４のフローチャートでは、ステップＳ０５において電力変換ロスが放熱装置１６の能力以下となると判定され（ステップＳ０５のＮｏ）、ステップＳ０７において制御部１４から受信した１次側電流量指令値Ｉｓｄ＝１０Ａがそのまま指令値として電力変換部１１に出力される。

第二に、１次側電流量１０Ａでの充電が制御部から指令され、電圧検出部１２の電圧が２５０Ｖである場合を考える。この場合、図２の充電時マップ１９ａを参照すれば、２次側電圧Ｖｒ＝２５０Ｖに関連付けられている、記憶部１３に記憶された電力変換部１１の変換効率は約９２．８％である。この時の電力変換は、１次側入力は１次側電圧ＶｓがＤＣ３８０Ｖ、１次側電流量が１０Ａとなり、上記（１）式より３８０×１０×（１−０．９２８）＝２７３．６Ｗの電力変換ロスが発生し、２次側出力は、２次側電圧Ｖｒが２５０Ｖ、２次側電流量は３８０×１０×０．９２８／２５０＝１４．１１Ａとなる。この時発生する熱量２７３．６Ｗは搭載された放熱装置１６では処理しきれないため、このまま連続動作させると次第に温度が上昇し、温度異常により動作を停止させなければならなくなる。そこで、充放電電流制御部１５では、電力変換ロスが２５０Ｗ以内に納まるよう、上記（２）式より２５０／３８０／（１−０．９２８）＝９．１４Ａに制限し、電力変換部１１に指令する。

したがって、第二の例の場合、図４のフローチャートでは、ステップＳ０５において電力変換ロスが放熱装置１６の能力以上となると判定され（ステップＳ０５のＹｅｓ）、ステップＳ０６において、放熱装置１６の能力以下となる補正済１次側電流量指令値Ｉｓｄ´（＝９．１４Ａ）が算出される。そして、ステップＳ０７において、補正済１次側電流量指令値Ｉｓｄ´が、電力変換部１１に指令値として出力される。

このように、本実施形態の電力変換装置１０は、搭載する放熱装置１６の能力に応じて電力変換量の指令値（本実施形態では１次側電流量指令値Ｉｓｄ）を設定できるので、電力変換ロスに伴い発生する熱量が放熱装置１６の放熱可能量を著しく超えないように制御することが可能となる。これにより、放熱装置１６の能力を最大限活用できるので、搭載する放熱装置１６を小型化でき、この結果、当該電力変換装置１０の小型化及び軽量化を図ることができる。

また、本実施形態の電力変換装置１０は、２次側電圧Ｖｒと変換効率とを関連付けるマップ１９ａ，１９ｂを記憶する記憶部１３を備え、充放電電流制御部１５は、記憶部１３のマップ１９ａ，１９ｂから、２次側電圧Ｖｒに関連付けられた変換効率を取得し、この取得した変換効率を用いて電力変換ロスを算出する。この構成により、電圧検出部１２により検出された２次側電圧Ｖｒに基づき電力変換部１１の現時点の変換効率を迅速に把握できるので、電力変換ロスの算出速度及び精度を向上できる。

（変形例）
次に実施形態の変形例について説明する。
上記実施形態では、放熱装置１６の放熱能力がその構成に依存して基本的に一定に決まるものとして説明した。しかし、放熱装置１６の放熱能力は、厳密には放熱装置１６の周囲温度および放熱装置１６の本体温度により変化するとの知見がある。例えば、周囲温度と本体温度の温度差が小さくなると、放熱装置１６から外部に熱で放出されにくくなるので、放熱装置１６の放熱能力は低下し、一方、両者の温度差が大きくなると、放熱装置１６から外部に熱で放出されやすくなるので、放熱装置１６の放熱能力は向上する傾向がある。

そこで、電力変換装置１０の充放電電流制御部１５が、本体温度センサ１７により計測された放熱装置１６の本体温度と、周囲温度センサ１８により計測された放熱装置１６の周囲温度との温度差に基づき、放熱装置１６の放熱能力を補正した上で、電力変換ロスが放熱能力以下になるように電力変換を制御する構成としてもよい。ここで、「放熱装置１６の放熱能力を補正すること」とは、例えば、図４のフローチャートのステップＳ０５で用いている、放熱装置１６の放熱許容量に基づき設定した閾値を、放熱装置１６の本体温度と周囲温度の温度差が相対的に小さい場合に減少させ、温度差が相対的に大きい場合に増加させる処理を適用することができる。また、ステップＳ０６において補正済１次側電流量指令値Ｉｓｄ´の算出に用いられる、放熱装置１６の放熱許容量Ｗａを、放熱装置１６の本体温度と周囲温度の温度差が相対的に小さい場合に減少させ、温度差が相対的に大きい場合に増加させる処理も適用することができる。

この構成により、外環境に応じた放熱装置１６の実際の放熱能力を精度良く推定できるので、電力変換ロスに伴い発生する熱量が放熱装置１６の放熱可能量を超えないように適切に抑制でき、より効率良く電力変換が可能となり、ひいては電力変換装置１０のより一層の小型化及び軽量化が実現できる。

また、上記実施形態では、２次側電圧Ｖｒの電圧範囲（Ｖｌ〜Ｖｈ）（蓄電装置２０の電池電圧の電圧範囲）がＤＣ２００〜４００Ｖであり、１次側電圧ＶｓがＤＣ３８０Ｖである構成を例示したが、１次側電圧Ｖｓが電池電圧の電圧範囲の中心領域に設定されるように構成することもできる。「電圧範囲の中心領域」とは、例えば、電圧範囲の最大値Ｖｈ及び最小値Ｖｌの中点、または、その近傍領域である。上記の例では、１次側電圧ＶｓをＤＣ３００Ｖの近傍に設定することによってこの構成を実現できる。

上述のとおり、一般的に、電力変換部１１の１次側電圧Ｖｓと２次側電圧Ｖｒの差が大きいほど電力変換ロスは大きく、かつ、変換前の電圧より高い電圧に変換する時の電力変換ロスの方が逆の電力変換ロスより大きくなることが知られている。従って、１次側電圧Ｖｓを２次側電圧Ｖｒの電圧範囲Ｖｌ〜Ｖｈの中間付近に設定することで、上記実施形態の図４に示した充放電電流制御により、「充電時は蓄電装置２０のＳＯＣが大きくなるに従って充電容量を減らし、給電時（放電時）はＳＯＣが小さくなるに従って放電容量を減らす」ことになり、実際のユーザニーズに合った使い方にすることができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

上記実施形態では、電力変換部１１の具体的な構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータを例示したが、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＡＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータを適用することもできる。

上記実施形態では、充放電電流制御部１５が、電力変換ロスが放熱装置１６の放熱能力を超える場合に、電力変換ロスが放熱能力以下となるように制御する指令値として１次側電流量Ｉｓｄを制御する構成を例示したが、例えば２次側電流量など他の指令値を用いてもよい。

上記実施形態では、充放電電流制御部１５が、記憶部１３の充電時マップ１９ａまたは放電時マップ１９ｂから、２次側電圧Ｖｒに関連付けられた変換効率を取得し、この取得した変換効率を用いて電力変換ロスを算出する構成を例示したが、上記のマップ１９ａ，１９ｂとは異なる情報を含むマップを用いて変換効率を取得する構成とすることもできるし、変換効率を数式等を用いた演算により取得する構成とすることもできる。

１０：電力変換装置
１１：電力変換部
１３：記憶部
１５：充放電電流制御部（電力変換制御部）
１６：放熱装置（放熱部）
１９ａ：充電時マップ
１９ｂ：放電時マップ
２０：蓄電装置
Ｖｓ：１次側電圧
Ｖｒ：２次側電圧
Ｖｌ〜Ｖｈ：電池電圧の電圧範囲

Claims (4)

1. １次側と２次側との間で電力変換を行い、前記２次側に接続される蓄電装置（２０）の充電または放電を行う電力変換部（１１）と、
   前記電力変換に伴い前記電力変換部に発生する熱を放出する放熱部（１６）と、
   前記電力変換部による前記電力変換を制御する電力変換制御部（１５）と、
   を備え、
   前記電力変換制御部は、
   前記２次側の電圧値である２次側電圧（Ｖｒ）に基づき前記電力変換部の変換効率を導出し、
   導出した前記変換効率を用いて前記電力変換により発生する電力変換ロスを算出し、
   算出した前記電力変換ロスが前記放熱部の放熱能力を超える場合、前記電力変換ロスが前記放熱能力以下になるように前記電力変換を制御する、
   ことを特徴とする電力変換装置（１０）。
2. 前記２次側電圧と前記変換効率とを関連付けるマップ（１９ａ，１９ｂ）を記憶する記憶部（１３）を備え、
   前記電力変換制御部は、前記記憶部の前記マップから、前記２次側電圧に関連付けられた前記変換効率を取得し、取得した前記変換効率を用いて前記電力変換ロスを算出する、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記電力変換制御部は、前記放熱部の本体温度と、前記放熱部の周囲温度との温度差に基づき、前記放熱部の前記放熱能力を補正する、
   請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記電力変換部が、直流電圧を他の直流電圧に変化するＤＣ／ＤＣコンバータであり、
   前記２次側電圧が、前記蓄電装置の蓄電量に応じて所定の電圧範囲（Ｖｌ〜Ｖｈ）で変動する電池電圧であり、
   前記１次側の電圧値（Ｖｓ）が、前記電池電圧の前記電圧範囲の中心領域に設定される、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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