JP5661074B2 - Charge / discharge device - Google Patents
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Description
本発明は充放電装置に関する。 The present invention relates to a charge / discharge device.
近年、電気自動車の普及に伴い、電気自動車に搭載された蓄電池への充電を行うと共に蓄電池に蓄えられた電力を宅内負荷(エアコンなど)に供給する充放電装置が注目されており、充放電装置に設けられた充放電用のケーブルが電気自動車に接続されることにより充放電が行われる。ただし、電気自動車の筐体と大地との間にはタイヤが介在しているため、充放電ケーブルが電気自動車に接続された際に充放電装置のアース（対地アース）と電気自動車の筐体アース（車両アース）との電位差が生じる。そのため漏電や雷などが発生した際、使用者が感電する虞がある。このようなことを防止するため下記特許文献１に代表される従来技術は、蓄電池への充電の際、車両アースが充放電ケーブル内の接地線を介して接地されるように構成されている。 In recent years, with the popularization of electric vehicles, charging / discharging devices that charge storage batteries mounted on electric vehicles and supply electric power stored in the storage batteries to residential loads (such as air conditioners) have attracted attention. Charging / discharging is performed by connecting the charging / discharging cable provided to the electric vehicle. However, since tires are interposed between the housing of the electric vehicle and the ground, when the charge / discharge cable is connected to the electric vehicle, the ground of the charging / discharging device (ground to the ground) and the housing ground of the electric vehicle are ground. A potential difference from (vehicle ground) occurs. For this reason, there is a risk that the user may get an electric shock when an electric leakage or lightning occurs. In order to prevent this, the conventional technique represented by Patent Document 1 below is configured such that the vehicle ground is grounded via a ground line in the charge / discharge cable when the storage battery is charged.
上記従来技術は、充放電の対地アースと車両アースとを電気的に接続することによりこれらのアース間における電位差を低減することができるものの、充放電装置内の電力変換部で発生した高周波ノイズが充放電装置の対地アースと充放電ケーブル内の接地線を通じて電気自動車に回り込み、電気自動車内の車両コントローラに影響を与える可能性がある。 Although the above prior art can reduce the potential difference between these grounds by electrically connecting the ground for charging and discharging and the vehicle ground, the high-frequency noise generated in the power converter in the charging / discharging device is reduced. There is a possibility that the electric vehicle may go around through the grounding ground of the charging / discharging device and the grounding wire in the charging / discharging cable and affect the vehicle controller in the electric vehicle.
このように上記従来技術では、充放電装置の対地アースと車両アースとの電位差を低減させながら電気自動車側への高周波ノイズの回り込みを抑制することができず、更なる信頼性の向上を図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。 As described above, in the above prior art, it is impossible to suppress the high-frequency noise from wrapping around the electric vehicle while reducing the potential difference between the ground and the vehicle ground of the charging / discharging device, thereby further improving the reliability. There was a problem that it was not possible to meet the needs.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、更なる信頼性の向上を図ることが可能な充放電装置を得ることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the charging / discharging apparatus which can aim at the further improvement of reliability.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、系統電源と蓄電池との間に介在し前記蓄電池の充放電を行う充放電装置であって、前記蓄電池と前記充放電装置とを電気的に接続する充放電ケーブルと、前記充放電ケーブルと前記系統電源との間に介在し、ＡＣ／ＤＣ変換器またはＤＣ／ＡＣ変換器として動作する電力変換部と、前記電力変換部の動作を制御する制御部を含む制御要素と、前記蓄電池を収納する筐体の基準電位と前記充放電装置の基準電位との間に設けられ、前記蓄電池と前記充放電装置とが充放電ケーブルを介して電気的に接続されたとき、前記各基準電位間の電位差を減少させ、かつ、周波数が高いほど高インピーダンスとなる基準電位接続部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a charge / discharge device that is interposed between a system power supply and a storage battery and charges and discharges the storage battery, and the storage battery, the charge / discharge device, A power converter that electrically connects the power converter, a power converter that is interposed between the charge / discharge cable and the system power supply, and operates as an AC / DC converter or a DC / AC converter; Provided between a control element including a control unit that controls the operation, a reference potential of a housing that houses the storage battery, and a reference potential of the charge / discharge device, and the storage battery and the charge / discharge device serve as a charge / discharge cable. And a reference potential connection portion that reduces a potential difference between the reference potentials and has a higher impedance as the frequency is higher.
この発明によれば、蓄電池が設けられた筐体の基準電位であるアースと充放電装置の筐体の基準電位であるアースとの電位差を減少させると共に、これらのアース間に伝達される高周波ノイズを打ち消すようにしたので、更なる信頼性の向上を図ることができる、という効果を奏する。 According to the present invention, the potential difference between the ground that is the reference potential of the casing provided with the storage battery and the ground that is the reference potential of the casing of the charge / discharge device is reduced, and the high-frequency noise transmitted between these grounds Since this is canceled out, there is an effect that the reliability can be further improved.
以下に、本発明に係る充放電装置の実施の形態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。 Hereinafter, embodiments of a charge / discharge device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る充放電装置３、電気自動車２、および系統電源１の接続関係を模式的に表す図である。系統電源１は、図示しない開閉器を介して宅内負荷（エアコンなど）と電気的に接続されると共に、充放電装置３と電気的に接続される。充放電装置３には、充放電ケーブル５の一端が接続され、充放電ケーブル５の他端には電気自動車２の筐体に設けられたコネクタ接続口（図示せず）に脱着可能な充放電コネクタ４が設けられている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a connection relationship between charging / discharging device 3,
図２は、図１に示される充放電装置３の内部構成を模式的に表す図である。電気自動車２には蓄電池１０や車両コントローラ１１などが搭載されている。また、充放電装置３には、ノイズフィルタ２０、電力変換部（２１、２２）、および制御要素９などが設けられている。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the internal configuration of the charge / discharge device 3 illustrated in FIG. 1. The
蓄電池１０には、リチウムイオン電池が一般的に用いられるが、電池セル１個当たりの電圧が３〜４Ｖ程度であるため、複数の電池セルが直列に接続され、蓄電池１０両端の電圧は高圧化される。電気自動車２の蓄電池１０では、例えば３．７Ｖ／セルの電池セルが９６個直列に接続され、この場合の蓄電池１０の両端の電圧は３５５．２Ｖに達する。なお、蓄電池１０の電池セル数は、車種に応じて走行距離などが異なるため、車種毎に異なり、また１セルあたりの電池もメーカごとに異なるため、蓄電池１０の電圧は２００〜４００Ｖとなる。このように高圧化された蓄電池１０は、電気自動車２の筐体と絶縁された状態、すなわち蓄電池１０の両端が車両アース１５や充放電装置３の対地アース１６に接続されていないフローティング状態となっている。
A lithium ion battery is generally used as the
車両アース１５は電気自動車２の筐体のアースである。ただし、筐体と大地との間にはタイヤが介在するため、電気自動車２はタイヤを介して接地され完全なアースがとれているとは言えないが、タイヤのインピーダンスが雷などの超高圧電位に対して相対的に低い値となるため、雷の電流はタイヤを介して地面に放流される。
The
車両コントローラ１１は、蓄電池１０に関する情報（例えば、電池電圧、充放電電流、電池容量、ＳＯＣ（充電状態：State of Charge）、温度など）を計測して充放電動作の監視を行い、蓄電池１０の充電許容量および放電許容量を超えないよう充放電装置３との間で情報の通信を行うと共に、充放電装置３への動作指令を出力する。
The
また、車両コントローラ１１は、必要に応じて充放電装置３へ蓄電池１０に関する情報を伝達し、充放電装置３からの情報も要求する。車両コントローラ１１の電源としては電気自動車２に内蔵されている補機用バッテリーが使用され、補機用バッテリーは高圧の蓄電池１０から充電される。補機用バッテリーには一般的に端子電圧が１２Ｖや２４Ｖなどのバッテリーが用いられるが、これに限定されるものではない。また、エンジン車ではエンジンが発電機と接続されているため、補機用バッテリーは、エンジン動作中にこの発電機によって充電されるものの、電気自動車には発電機が無いため、高圧の蓄電池１０によって充電される。このとき蓄電池１０と補機用バッテリーの間には絶縁型降圧充電回路が挿入される。
Moreover, the
充放電ケーブル５には少なくとも電源線６、信号線群７、および接地線１２が設けられ、電源線６の一端は第２の電力変換部２２に接続され、その他端は充放電コネクタ４に接続されている。また、接地線１２と信号線群７の一端は充放電装置３内の制御要素９に接続され、それらの他端は充放電コネクタ４に接続されている。なお、充放電コネクタ４には複数の端子が設けられ、例えば電源線６が接続される「給電（−）」端子および「給電（＋）」端子や、信号線群７が接続される「ＣＡＮ−Ｈ」端子、「ＣＡＮ−Ｌ」端子、「充電許可禁止」端子、「ロックアクチュエータ駆動信号」端子、その他のＩ／Ｏ信号を送受信するための端子や、接地線１２が接続される接地端子などが設けられている。
The charge /
充放電装置３内の電力変換部は、第１の電力変換部２１と第２の電力変換部２２とから構成されている。なお、図２には、一例として単相３線式の系統電源１に適用可能な充放電装置３が示されているが、本実施の形態に係る充放電装置３は、単相３線式以外の系統電源１にも適用可能である。
The power conversion unit in the charge / discharge device 3 includes a first
系統電源１と第１の電力変換部２１との間にはノイズフィルタ２０が設けられ、例えばノイズフィルタ２０の中性点が対地アース１６と電気的に接続されている。なお、対地アース１６は、例えば充放電装置３の筐体や充放電装置３内に設けられた接地バーなどである。
A
第１の電力変換部２１は、ＡＣ／ＤＣ変換器またはＤＣ／ＡＣ変換器として動作する。例えば第１の電力変換部２１がＡＣ／ＤＣ変換器として動作するとき、系統電源１からの交流電力が直流電力に変換されて第２の電力変換部２２に出力される。また、第１の電力変換部２１がＤＣ／ＡＣ変換器として動作するとき、第２の電力変換部２２からの直流電力が交流電力に変換されて系統電源１に出力される。
The first
第２の電力変換部２２には絶縁型コンバータが用いられ、第２の電力変換部２２は、双方向に電力潮流が可能なＤＣ／ＤＣ変換器として機能する。第２の電力変換部２２では一次側と二次側とが絶縁され、例えば第１の電力変換部２１からの直流電力が電気自動車２へ供給可能な電圧に変換され、電気自動車２からの直流電力が第１の電力変換部２１に入力可能な電圧に変換される。
An insulating converter is used for the second
制御要素９は、第１の制御部２３と、第２の制御部２４と、制御電源生成部２５と、車両通信処理部２６と、絶縁信号伝達部２７と、車両アース接続部２８とを有して構成されている。
The control element 9 includes a
第１の制御部２３は、第１の電力変換部２１のスイッチング素子（図示せず）を制御する駆動信号を生成され、第２の制御部２４は、第２の電力変換部２２のスイッチング素子（図示せず）を制御する駆動信号が生成される。
The
制御電源生成部２５は、各制御部（２３、２４）と車両通信処理部２６とを絶縁した状態で各制御部（２３、２４）の制御電源２５ａと車両通信処理部２６の制御電源２５ｂとを生成する。すなわち、制御電源生成部２５では、制御電源２５ａを供給する電源線と制御電源２５ｂを供給する電源線とを絶縁した状態で各制御電源（２５ａ、２５ｂ）を生成し、一方の制御電源２５ａを第１の制御部２３と第２の制御部２４に供給し、他方の制御電源２５ｂを車両通信処理部２６に供給する。
The control
車両通信処理部２６は、車両コントローラ１１と制御要素９との間に伝送される信号のインターフェース部である。
The vehicle
絶縁信号伝達部２７は、車両通信処理部２６と第２の制御部２４との間に介在し、車両通信処理部２６と第２の制御部２４とを絶縁した状態で、車両通信処理部２６からの信号を第２の制御部２４へ伝達し、第２の制御部２４からの信号を車両通信処理部２６へ伝達する。
The insulation
このように充放電装置３では、制御電源生成部２５によって制御電源２５ａの電源線と制御電源２５ｂの電源線とが絶縁され、絶縁信号伝達部２７によって車両通信処理部２６と第２の制御部２４とが絶縁されている。そして、絶縁信号伝達部２７と制御電源生成部２５を通る符号Ｃの一点鎖線は、制御要素９の基準電位となるアース（符号Ａのアース）と、車両アース１５と同電位のアース（符号Ｂのアース）との境界を表している。
As described above, in the charging / discharging device 3, the power line of the
符号Ｂのアースは、例えば制御要素９などが実装されている基板上のグランドパターンなどであり、充放電コネクタ４が電気自動車２に接続された際に接地線１２を介して車両アース１５と電気的に接続される。
The ground denoted by B is, for example, a ground pattern on a substrate on which the control element 9 or the like is mounted. When the charge /
車両アース接続部２８は、その一端が符号Ｂのアースに接続され、その他端が対地アース１６に接続されている。また、車両アース接続部２８には、比較的高い周波数帯域（例えば電力変換部２１、２２で生じた高周波ノイズ）に対して高いインピーダンスとなり、かつ、この周波数より低い周波数帯域（系統電源１の周波数など）に対しては低いインピーダンスを示すインピーダンス調整機能（例えばローパスフィルタ）が設定されている。
One end of the vehicle
次に動作を説明すると、充放電コネクタ４が電気自動車２のコネクタ接続口（図示せず）に接続された際、蓄電池１０と電力変換部２１、２２とが電気的に接続され、車両コントローラ１１と制御要素９とが電気的に接続される。さらに車両アース１５との対地アース１６とが電気的に接続される。符号Ｄで示される一点鎖線は、同電位のアースを示しており、車両アース接続部２８を介して車両アース１５と対地アース１６とが電気的に接続され、車両アース１５と対地アース１６との電位差が小さくなる。
Next, the operation will be described. When the charge /
そして、充放電コネクタ４によって接続された制御要素９と車両コントローラ１１との間ではＣＡＮ（Controller Area Network）通信が行われ、例えば車両コントローラ１１において蓄電池１０の状態に応じた充電電流が指定されたとき、車両コントローラ１１からの情報を受信した充放電装置３はこの情報に応じた直流電流の供給を行う。
Then, CAN (Controller Area Network) communication is performed between the control element 9 connected by the charge /
このように実施の形態１に係る充放電装置３では、制御電源２５ａの電源線と制御電源２５ｂの電源線とが絶縁され、かつ、車両通信処理部２６と第２の制御部２４とが絶縁され、さらに車両アース１５と対地アース１６とを電気的に接続すると共に高周波ノイズに対しては高インピーダンスとなる車両アース接続部２８が設けられている。そのため、車両アース１５と対地アース１６との電位差が低減され感電を防ぐことができると共に、電力変換部２１、２２などで生じた高周波ノイズが車両コントローラ１１に回り込むことを防ぐことができる。
Thus, in the charging / discharging device 3 according to Embodiment 1, the power supply line of the
また、前述したように電気自動車２はタイヤを介して接地されているため完全なアースがとれていない。そのため、充放電コネクタ４が接続されたとき、電気自動車２に帯電した静電気が充放電装置３に回り込み、充放電装置３が静電気破壊する虞がある。実施の形態１に係る充放電装置３によれば、車両アース接続部２８がこのような静電気に対して高インピーダンスとなり、静電気のエネルギーが低減される。その結果、充放電装置３が静電気で破壊されるリスクが軽減され、信頼性を向上させることができる。
Further, as described above, since the
なお、実施の形態１では電気自動車２に搭載された蓄電池１０に充放電装置３を接続する場合の構成例を説明したが、充放電装置３の用途は電気自動車２に限定されるものではなく、電気自動車２の蓄電池１０以外の蓄電池にも適用可能であり、例えば、宅内負荷専用の電力蓄電装置などにも適用可能である。この場合、電力蓄電装置の筐体アースが車両アース１５に相当し、車両アース接続部２８は、充放電装置３で発生した高周波ノイズの回り込みを防ぐことができると共に、電力蓄電装置の筐体アースと対地アース１６との間の電位差を低減して感電を防ぐことができる。
In addition, in Embodiment 1, although the structural example in the case of connecting the charging / discharging apparatus 3 to the
以上に説明したように、実施の形態１に係る充放電装置は、系統電源１と蓄電池１０との間に介在し蓄電池１０の充放電を行う充放電装置３であって、蓄電池１０と充放電装置３とを電気的に接続する充放電ケーブル５と、充放電ケーブル５と系統電源１との間に介在し、交流電力が入力された場合にはＡＣ／ＤＣ変換器として動作し、蓄電池１０からの直流電力が入力された場合にはＤＣ／ＡＣ変換器として動作する電力変換部（２１、２２）と、電力変換部の動作を制御する制御部（２３、２４）を含む制御要素９と、蓄電池１０を収納する筐体（例えば電気自動車２の筐体）の基準電位（車両アース１５）と充放電装置３の基準電位（対地アース１６）との間に設けられ、蓄電池１０と充放電装置３とが充放電ケーブル５を介して電気的に接続されたとき、各基準電位間の電位差を減少させ、かつ、周波数が高いほど高インピーダンスとなる基準電位接続部（車両アース接続部２８）と、を備えるように構成されている。電気自動車２が通常に走行している場合には電気自動車２が系統電源１と遮断されるため、車両アース１５を対地アース１６に接地する必要は無いが、電気自動車２に充放電コネクタ４が接続された場合には使用者の安全を確保するため車両アース１５を対地アース１６に接地する必要がある。実施の形態１に係る充放電装置３では、車両アース接続部２８を介して車両アース１５が対地アース１６に接続され、かつ、車両アース接続部２８で高周波ノイズが遮断されるため、感電などを防止しつつ機器の故障などを防ぐことができる。その結果、更なる信頼性の向上を図ることができる。
As described above, the charging / discharging device according to the first embodiment is a charging / discharging device 3 that is interposed between the system power supply 1 and the
また、実施の形態１に係る充放電装置３では、電力変換部（２１、２２）と制御要素９と車両アース接続部２８が、充放電装置３を構成する１つの筐体に設けられているため、後述する実施の形態２のように２つの筐体を製作する必要がなく、製造コストや設置時の作業工数を最小限に抑えることができる。
In the charging / discharging device 3 according to the first embodiment, the power conversion units (21, 22), the control element 9, and the vehicle
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る充放電装置３０、電気自動車２、および系統電源１の接続関係を模式的に表す図である。実施の形態１との相違点は、充放電装置３０が、充放電ケーブル５が接続された第２の筐体であるスタンド３Ａと電力変換機能を有する第１の筐体である本体３Ｂとに分離され、スタンド３Ａと本体３Ｂとがケーブル５Ａで接続されている点である。実施の形態１に係る充放電装置３の筐体の外径寸法は比較的大きいため、電気自動車２が置かれる住宅のガレージ等の大半が充放電装置３で占有されてしまう。実施の形態２に係る充放電装置３０は、筐体が本体３Ｂとスタンド３Ａとに分離して構成され、本体３Ｂよりも小型のスタンド３Ａが住宅のガレージに設置され、本体３Ｂは例えば隣家との隙間に設けられた空きスペースに設置されることが想定される。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a connection relationship between the charging / discharging
図４は、実施の形態２に係る充放電装置３０の第１の構成例を模式的に表す図である。本体３Ｂ１には、第１の電力変換部２１と、第２の電力変換部２２と、ノイズフィルタ２０と、実施の形態１の制御要素９内の一部の機能である第１の制御要素９Ａとが設けられている。スタンド３Ａ１には、実施の形態１の制御要素９内の一部の機能である第２の制御要素９Ｂが設けられ、第２の制御要素９Ｂは、車両通信処理部２６、絶縁信号伝達部２７、車両アース接続部２８、および絶縁型制御電源生成部２９を有して構成されている。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a first configuration example of the charge /
ケーブル５Ａには、第２の電力変換部２２と蓄電池１０とを接続するための電源線や、スタンド３Ａ１内の第２の制御要素９Ｂと第１の制御要素９Ａとが通信可能に設けられた信号線群などが設けられている。
The
第１の制御要素９Ａは、第１の制御部２３、第２の制御部２４、および制御電源生成部２５Ｂを有している。制御電源生成部２５Ｂでは、実施の形態１の制御電源生成部２５の絶縁機能が省かれており、各制御部（２３、２４）の制御電源２５ａが生成される。
The
絶縁型制御電源生成部２９は、実施の形態１の制御電源生成部２５の絶縁機能を有しており、絶縁型制御電源生成部２９では車両通信処理部２６の制御電源２５ｂが生成される。
The insulation type control
このように実施の形態２では本体３Ｂ１とスタンド３Ａ１とに分離されているが、各制御部（２３、２４）と車両通信処理部２６とが絶縁された状態で、各制御部（２３、２４）の制御電源２５ａと車両通信処理部２６の制御電源２５ｂとが生成される。また、実施の形態１と同様に絶縁信号伝達部２７によって車両通信処理部２６と第２の制御部２４とが絶縁されている。なお、絶縁信号伝達部２７と絶縁型制御電源生成部２９を通る符号Ｃの一点鎖線は、第１の制御要素９Ａの基準電位となるアース（符号Ａのアース）と、車両アース１５と同電位のアース（符号Ｂのアース）との境界を表している。
As described above, in the second embodiment, the main body 3B1 and the stand 3A1 are separated. However, the control units (23, 24) are insulated from the control units (23, 24) and the vehicle communication processing unit 26. ) And a
このようにスタンド３Ａ１では、絶縁信号伝達部２７および絶縁型制御電源生成部２９が、制御電源２５ａの電源線と制御電源２５ｂの電源線とを絶縁しつつ、車両通信処理部２６と第２の制御部２４とを絶縁することができる。
As described above, in the stand 3A1, the insulation
以上に説明したように図４に示される構成例では、制御要素９は、電力変換部（２１、２２）の動作を制御する制御部（２３、２４）を含む第１の制御要素９Ａと、充放電装置３０の外部機器（車両コントローラ１１など）と前記制御部との間の通信処理を行う通信処理部（２６）と含む第２の制御要素９Ｂと、から成り、前記電力変換部と前記第１の制御要素は、充放電装置３０を構成する第１の筐体（例えば本体３Ｂ１の筐体）に設けられ、前記第２の制御要素と前記車両アース接続部２８は、前記第１の筐体とは異なる第２の筐体（例えばスタンド３Ａ１の筐体）に設けられている。そのため、スタンド３Ａ１の筐体は、実施の形態１の充放電装置３の筐体に比べて小型化され、美観を損なうことなく住宅のガレージ等に設置することができると共に、ガレージ等の空きスペースを有効活用することができる。
As described above, in the configuration example shown in FIG. 4, the control element 9 includes the first control element 9 </ b> A including the control units (23, 24) that control the operation of the power conversion units (21, 22), A
図５は、実施の形態２に係る充放電装置３０の第２の構成例を模式的に表す図である。図４の構成例との相違点は、本体３Ｂ１とスタンド３Ａ１の代わりに、本体３Ｂ２とスタンド３Ａ２が用いられ、第２の電力変換部２２と第２の制御部２４が、スタンド３Ａ２に設けられている点である。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a second configuration example of the charge /
第１の制御要素９Ａ１は、第１の制御部２３および制御電源生成部２５Ｂを有している。また第２の制御要素９Ｂ１は、車両通信処理部２６、絶縁信号伝達部２７、車両アース接続部２８、絶縁型制御電源生成部２９、および第２の制御部２４を有して構成されている。
The first control element 9A1 includes a
このようにスタンド３Ａ２の内部に第２の電力変換部２２と第２の制御部２４とを設けた場合でも、図４の構成例と同様の効果を得ることができると共に、第２の電力変換部２２がスタンド３Ａ２側に設置されたことにより、図４の第１の構成例よりも充放電ケーブル５の長さを短くすることができる。
Thus, even when the second
図４の構成例では、電気自動車２から本体３Ｂ１までの電源線６が比較的長くなる。電源線６は、フローティング状態で設置された高圧の蓄電池１０に接続されると共に、風雨にさらされる屋外や地中に配線されるため、高い絶縁性能が要求され、浮遊容量が発生しないようにシールド線なども使用される。図５の構成例によれば、車両アース１５と対地アース１６との電位差を小さくすることができると共に、電源線６の長さを短くすることができるため充放電ケーブル５に要求される絶縁性能は、対地に対して直流電圧の中性点の電位分だけでよくなる。従って、経年劣化、特に日光などの紫外線劣化や地中に埋設した際の腐食などの影響を軽減することができる。また、ノイズフィルタ２０のコンデンサが対地アース１６に接続されているため充放電ケーブル５の浮遊容量の問題も無くなる。
In the configuration example of FIG. 4, the power line 6 from the
図６は、実施の形態２に係る充放電装置３０の第３の構成例を模式的に表す図である。図５の構成例との相違点は、スタンド３Ａ２の代わりにスタンド３Ａ３が用いられている点であり、スタンド３Ａ３は、スタンド３Ａ２の一部を変形したものである。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a third configuration example of the charge /
スタンド３Ａ３内の第２の制御要素９Ｂ２では、制御電源生成部２５Ｂと第２の制御部２４との間に絶縁型制御電源生成部２９が設けられ、第１の制御部２３と第２の制御部２４との間における信号伝送線上に絶縁信号伝達部２７が設けられている。
In the second control element 9B2 in the stand 3A3, an insulated control
制御電源生成部２５Ｂでは第１の制御部２３の制御電源２５ａが生成され、絶縁型制御電源生成部２９では、第２の制御部２４および車両通信処理部２６の制御電源２５ｂが生成される。
The control
このように構成した場合、第２の制御部２４の電位を車両通信処理部２６の電位と一致させることができると共に、図５の構成例と同様の効果を得ることができる。
When configured in this manner, the potential of the
以上に説明したように図５、図６に示される構成例では、電力変換部が、交流電力が入力された場合にはＡＣ／ＤＣ変換器として動作し、直流電力が入力された場合にはＤＣ／ＡＣ変換器として動作する第１の電力変換部２３と、第１の電力変換部２３からの直流電力を所望の値の直流電力に変換し、蓄電池１０からの直流電力を所望の値の直流電力に変換する第２の電力変換部２２と、から成り、制御部は、第１の電力変換部２１の動作を制御する第１の制御部２３と、第２の電力変換部２２の動作を制御する第２の制御部２４と、から成り、制御要素は、第１の制御部２３を含む第１の制御要素９Ａ１と、充放電装置３０の外部機器（車両コントローラ１１など）と制御部（２３、２４）との間の通信処理を行う通信処理部（２６）と第２の制御部２４とを含む第２の制御要素（９Ｂ１、９Ｂ２）と、から成り、第１の電力変換部２１と第１の制御要素９Ａ１は、充放電装置３０を構成する第１の筐体に設けられ、第２の電力変換部２２と第２の制御要素（９Ｂ１、９Ｂ２）と車両アース接続部２８は、第１の筐体とは異なる第２の筐体に設けられている。そのため、図４の構成例と同様の効果を得ることができると共に、図４の第１の構成例よりも充放電ケーブル５の長さを短くすることができ、充放電ケーブル５の経年劣化や腐食などの影響を軽減することができる。
As described above, in the configuration examples shown in FIGS. 5 and 6, the power conversion unit operates as an AC / DC converter when AC power is input, and when DC power is input. The first
実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る充放電装置３１、電気自動車２、および系統電源１の接続関係を模式的に表す図であり、実施の形態３は、太陽光発電パネル３５と組み合わされている。実施の形態３は実施の形態２と同様に第２の筐体であるスタンド３Ａと電力変換機能を有する第１の筐体である本体３Ｃとに分離されているが、本体３Ｃに太陽光発電パネル３５が接続され、本体３Ｃにはパワーコンディショナが搭載されている。以下、実施の形態１、２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a connection relationship between the charge /
図８は、実施の形態３に係る充放電装置３１の第１の構成例を模式的に表す図である。実施の形態２との相違点は本体３Ｂの代わりに本体３Ｃ１が用いられている点である。なお、図８には、図６に示される構成例を一部変更したものが示されているが、実施の形態３はこれに限定されるものではなく、実施の形態１、２の各構成例を一部変更したものでもよいことは言うまでも無い。
FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a first configuration example of the charge /
本体３Ｃ１は、太陽光発電パネル３５からの発電電力を系統電源１に連系させるパワーコンディショナ４０と、第１の電力変換部２１と、ノイズフィルタ２０と、第１の制御要素９Ａ１とを有して構成されている。
The main body 3C1 includes a
パワーコンディショナ４０は、太陽光発電パネル３５からの発電電力を昇圧して出力する昇圧チョッパ３６と、昇圧チョッパ３６を制御するチョッパ制御部３２とを備える。昇圧チョッパ３６の入力端は太陽光発電パネル３５に接続され、出力端は第１の電力変換部２１の直流側に接続される。この構成により太陽光発電パネル３５からの電力を系統電源１に系統連系することができる。
The
車両アース接続部２８が設けられていない場合、例えば太陽光発電パネル３５およびパワーコンディショナ４０で生じるコモンモードノイズが対地アース１６を介して車両アース１５に回り込む可能性があるが、図８の本体３Ｃ１およびスタンド３Ａ３では、実施の形態１、２と同様に車両アース接続部２８が設けられているため、コモンモードノイズの回り込みを防ぐことができると共に、電気自動車２側からの静電気等が太陽光発電パネル３５およびパワーコンディショナ４０に回り込むことも抑制される。また実施の形態１、２と同様に、車両アース１５と対地アース１６との電位差が低減され、ユーザーの感電などが抑制される。また、上述のパワーコンディショナ４０を第２の筐体であるスタンド３Ａ３側に設け、昇圧チョッパ３６を図８中に示すＥ点間に接続するようにしても問題ないことは言うまでも無い。
If the
図９は、実施の形態３に係る充放電装置３１の第２の構成例を模式的に表す図である。図８の構成例との相違点は、本体３Ｃ１の代わりに本体３Ｃ２が用いられている点である。
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a second configuration example of the charge /
本体３Ｃ２は、太陽光発電パネル３５からの発電電力を系統電源１に連系させるパワーコンディショナ４１と、第１の電力変換部２１と、ノイズフィルタ２０と、第１の制御要素９Ａ１とを有して構成されている。
The main body 3C2 includes a power conditioner 41 that links the generated power from the photovoltaic
パワーコンディショナ４１は、昇圧チョッパ３６、太陽光用インバータ３３、およびＰＶ制御部３４を有して構成され、パワーコンディショナ４１では、図８に示されるチョッパ制御部３２の代わりに、太陽光用インバータ３３とＰＶ制御部３４が用いられている。
The power conditioner 41 includes a
ＰＶ制御部３４は、太陽光発電パネル３５からの発電電力量に基づいて昇圧チョッパ３６の出力と太陽光用インバータ３３の出力とを制御し、太陽光用インバータ３３は、ＰＶ制御部３４からの制御信号に基づいて昇圧チョッパ３６からの直流電力を交流電力に変換する。昇圧チョッパ３６の入力端は太陽光発電パネル３５に接続され、出力端は太陽光用インバータ３３の入力端に接続される。また、太陽光用インバータ３３の出力端は第１の電力変換部２１の交流側に接続される。この構成により太陽光発電パネル３５からの電力を系統電源１に系統連系することができる。
The
車両アース接続部２８が設けられていない場合、太陽光発電パネル３５およびパワーコンディショナ４１で生じるコモンモードノイズが対地アース１６を介して車両アース１５に回り込む可能性があるが、図９の本体３Ｃ２およびスタンド３Ａ３では、実施の形態１、２と同様に車両アース接続部２８が設けられているためコモンモードノイズの回り込みを防ぐことができると共に、電気自動車２側からの静電気等が太陽光発電パネル３５およびパワーコンディショナ４１に回り込むことも抑制される。また実施の形態１、２と同様に、車両アース１５と対地アース１６との電位差が低減され、ユーザーの感電などが抑制される。
When the vehicle
なお、ＰＶ制御部３４が太陽光発電パネル３５からの発電電力によって昇圧チョッパ３６や太陽光用インバータ３３の制御電源を生成するように構成した場合、例えば電気自動車２から昇圧チョッパ３６などへのノイズの回り込みが防止され、図８よりも耐ノイズ性の高い充放電装置３１を得ることができる。
When the
また、実施の形態３に示されるパワーコンディショナ４０、４１は、実施の形態１の充放電装置３にも適用可能である。
The
以上に説明したように実施の形態３に係る充放電装置３１では、本体３Ｃ１、３Ｃ２の筐体（第１の筐体）およびスタンド３Ａ３の筐体（第２の筐体）の少なくとも一方には、太陽光発電パネル３５からの発電電力を昇圧し、昇圧された電力を系統電源１に系統連系させるパワーコンディショナ４０、４１が設けられているため、太陽光発電パネル３５からの電力を系統電源１に系統連系することができると共に、車両アース接続部２８によりコモンモードノイズ等の回り込みを防ぐことが可能である。
As described above, in the charging / discharging
図１０は、実施の形態１〜３に用いられる充放電コネクタ４に静電気放電パット５０を内蔵した例を表す図である。例えば冬季などにユーザーが帯電して静電気を帯びているときに充放電コネクタ４が扱われた場合、ユーザーに帯電していた静電気が充放電コネクタ４を介して電気自動車２に放電され、ユーザーが不快感を頂く虞がある。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example in which
このようなことを防止するため、図１０に示される充放電コネクタ４には、車両アース接続部２８と電気的に接続される静電気除去機能である静電気放電パット５０が設けられている。この静電気放電パット５０ではユーザーに帯電していた静電気の放電スピードが制限され、その静電気は、接地線１２、車両アース接続部２８、および対地アース１６を介して大地に放電される。これにより静電気によるユーザーの不快感を取り除くことができる。
In order to prevent this, the charge /
また、本発明の実施の形態に係る充放電装置は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる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、一部を省略するなど、変更して構成することも可能であることは無論である。 Moreover, the charging / discharging apparatus which concerns on embodiment of this invention shows an example of the content of this invention, and it is possible to combine with another another well-known technique, and does not deviate from the summary of this invention. Of course, it is possible to change the configuration such as omitting a part of the range.
以上のように、本発明は、主に充放電装置に適用可能であり、特に、更なる信頼性の向上を図ることができる発明として有用である。 As described above, the present invention is mainly applicable to a charge / discharge device, and is particularly useful as an invention capable of further improving the reliability.
１ 系統電源、２ 電気自動車、３，３０，３１ 充放電装置、３Ａ，３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３ スタンド、３Ｂ，３Ｂ１，３Ｂ２，３Ｃ，３Ｃ１，３Ｃ２ 本体、４ 充放電コネクタ、５ 充放電ケーブル、５Ａ ケーブル、６ 電源線、７ 信号線群、９ 制御要素、９Ａ，９Ａ１ 第１の制御要素、９Ｂ，９Ｂ１，９Ｂ２ 第２の制御要素、１０ 蓄電池、１１ 車両コントローラ、１２ 接地線、１５ 車両アース、１６ 対地アース、２０ ノイズフィルタ、２１ 第１の電力変換部、２２ 第２の電力変換部、２３ 第１の制御部、２４ 第２の制御部、２５，２５Ｂ 制御電源生成部、２５ａ，２５ｂ 制御電源、２６ 車両通信処理部、２７ 絶縁信号伝達部、２８ 車両アース接続部、２９ 絶縁型制御電源生成部、３２ チョッパ制御部、３３ 太陽光用インバータ、３４ ＰＶ制御部、３５ 太陽光発電パネル、３６ 昇圧チョッパ、４０，４１ パワーコンディショナ、５０ 静電気放電パット。 1 system power supply, 2 electric vehicle, 3, 30, 31 charge / discharge device, 3A, 3A1, 3A2, 3A3 stand, 3B, 3B1, 3B2, 3C, 3C1, 3C2 main body, 4 charge / discharge connector, 5 charge / discharge cable, 5A Cable, 6 Power line, 7 Signal line group, 9 Control element, 9A, 9A1 1st control element, 9B, 9B1, 9B2 2nd control element, 10 Storage battery, 11 Vehicle controller, 12 Ground line, 15 Vehicle ground, 16 Grounding, 20 Noise filter, 21 First power conversion unit, 22 Second power conversion unit, 23 First control unit, 24 Second control unit, 25, 25B Control power generation unit, 25a, 25b Control Power source, 26 Vehicle communication processing unit, 27 Insulation signal transmission unit, 28 Vehicle ground connection unit, 29 Insulation type control power generation unit, 32 Chopper control unit, 3 Solar inverters, 34 PV controller, 35 solar panels, 36 step-up chopper, and 41 power conditioner, 50 electrostatic discharge pad.
Claims (7)
前記蓄電池と前記充放電装置とを電気的に接続する充放電ケーブルと、
前記充放電ケーブルと前記系統電源との間に介在し、ＡＣ／ＤＣ変換器またはＤＣ／ＡＣ変換器として動作する電力変換部と、
前記電力変換部の動作を制御する制御部を含む制御要素と、
前記蓄電池を収納する筐体の第１の基準電位と前記充放電装置の第２の基準電位との間に設けられ、前記蓄電池と前記充放電装置とが前記充放電ケーブルを介して電気的に接続されたとき、前記第１の基準電位と前記第２の基準電位との間の電位差を減少させ、かつ、周波数が高いほど高インピーダンスとなる基準電位接続部と、
を備え、
前記第１の基準電位と前記第２の基準電位と前記制御要素は、接地線で電気的に接続され、
前記基準電位接続部は、一端が前記制御要素に接続された接地線へ接続され、他端が前記第２の基準電位に接続されていることを特徴とする充放電装置。 A charging / discharging device that interposes between a system power source and a storage battery and charges and discharges the storage battery,
A charge / discharge cable for electrically connecting the storage battery and the charge / discharge device;
A power converter interposed between the charge / discharge cable and the system power supply and operating as an AC / DC converter or a DC / AC converter;
A control element including a control unit for controlling the operation of the power conversion unit;
Wherein the first reference potential of the housing for accommodating the battery is provided between the second reference potential of the charge and discharge device, the storage battery and the rechargeable device and is electrically via the charging and discharging cable A reference potential connecting portion that, when connected, reduces a potential difference between the first reference potential and the second reference potential , and has a higher impedance as the frequency increases;
Equipped with a,
The first reference potential, the second reference potential, and the control element are electrically connected by a ground line,
One end of the reference potential connecting portion is connected to a ground line connected to the control element, and the other end is connected to the second reference potential .
前記電力変換部の動作を制御する制御部を含む第１の制御要素と、
前記充放電装置の外部機器と前記制御部との間の通信処理を行う通信処理部を含む第２の制御要素と、から成り、
前記電力変換部と前記第１の制御要素は、前記充放電装置を構成する第１の筐体に設けられ、
前記第２の制御要素と前記基準電位接続部は、前記第１の筐体とは異なる第２の筐体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の充放電装置。 The control element is
A first control element including a control unit that controls the operation of the power conversion unit;
A second control element including a communication processing unit that performs communication processing between an external device of the charge / discharge device and the control unit,
The power conversion unit and the first control element are provided in a first housing constituting the charge / discharge device,
2. The charge / discharge device according to claim 1, wherein the second control element and the reference potential connection portion are provided in a second casing different from the first casing.
交流電力が入力された場合にはＡＣ／ＤＣ変換器として動作し、直流電力が入力された場合にはＤＣ／ＡＣ変換器として動作する第１の電力変換部と、
前記第１の電力変換部からの直流電力を所望の値の直流電力に変換し、前記蓄電池からの直流電力を所望の値の直流電力に変換する第２の電力変換部と、から成り、
前記制御部は、前記第１の電力変換部の動作を制御する第１の制御部と、前記第２の電力変換部の動作を制御する第２の制御部と、から成り、
前記制御要素は、
前記第１の制御部を含む第１の制御要素と、
前記充放電装置の外部機器と前記制御部との間の通信処理を行う通信処理部と前記第２の制御部とを含む第２の制御要素と、から成り、
前記第１の電力変換部と前記第１の制御要素は、前記充放電装置を構成する第１の筐体に設けられ、
前記第２の電力変換部と前記第２の制御要素と前記基準電位接続部は、前記第１の筐体とは異なる第２の筐体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の充放電装置。 The power converter is
A first power converter that operates as an AC / DC converter when AC power is input, and operates as a DC / AC converter when DC power is input;
A second power converter that converts the DC power from the first power converter to a desired value of DC power, and converts the DC power from the storage battery to a desired value of DC power;
The control unit includes a first control unit that controls the operation of the first power conversion unit, and a second control unit that controls the operation of the second power conversion unit,
The control element is
A first control element including the first control unit;
A second control element including a communication processing unit that performs communication processing between the external device of the charge / discharge device and the control unit, and the second control unit,
The first power conversion unit and the first control element are provided in a first housing constituting the charge / discharge device,
2. The second power conversion unit, the second control element, and the reference potential connection unit are provided in a second casing different from the first casing. The charging / discharging apparatus of description.
前記コネクタには、前記基準電位接続部と電気的に接続される静電気放電機能が設けられていることを特徴とする請求項１から６の何れか１つに記載の充放電装置。 The charging / discharging cable is provided with a connector for electrically connecting the storage battery and the charging / discharging device,
The charge / discharge device according to claim 1, wherein the connector is provided with an electrostatic discharge function that is electrically connected to the reference potential connection portion.
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