JP6060883B2 - 交流電源切替装置 - Google Patents

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Description

本発明は、交流電源切替装置に関するものである。
近年、化石燃料を用いた従来型の車両から環境負荷の少ない電動車両の開発が進んでいる。しかし、電動車両において従来型の車両と同等の性能を得ようとすると、高コストの二次電池を使用せざるを得ず、それが普及の遅れにつながっていた。
従来技術より、電動車両の二次電池を家庭用の電力として有効に使用して、実質コストを下げて普及を促進するためのシステムを提供するものがある(例えば、特許文献1参照)。
このシステムでは、給電電力系統および二次電池のうちいずれか一方を家屋の負荷に接続し、他方と家屋の負荷との間を開放するための切替部を備える。そして、切替部によって、家屋の負荷に対して給電電力系統からの電力を供給する第1状態、および家屋の負荷に対して二次電池から放電して供給する第2状態のうちいずれか一方を実施することができる。
特開2002−315193号公報
本発明者は、図24に示すように、給電電力系統および負荷3の間に配置されている給電電力系統側のスイッチ11aと、二次電池2aおよび負荷3の間に配置されている二次電池側のスイッチ12aとから構成される切替部10Aを制御部60Aによって制御することついて検討した。
例えば、給電電力系統に負荷を接続された第1状態から、二次電池2aに負荷3を接続した第2状態に切り替える場合、給電電力系統側からの電力と二次電池2a側からの電力が衝突しないように、制御部60Aがスイッチ11aをオフした後、スイッチ11aが実際にオフしたことを確認してから、スイッチ12aをオンさせる必要がある。これに加えて、負荷3への電力供給が停止される瞬停が生じることを避けるために、第1状態から第2状態への切り替えを短時間で実施することが必要になる。
そこで、スイッチ11aが実際にオフしたか否かを確認するために、スイッチ11a、12aおよび負荷3との間の負荷ラインに流れる負荷電流や負荷ラインの相間電圧の電圧波形に基づいて、スイッチ11aが実際にオフしたか否かを判定することが考えられる。しかし、スイッチ11aがオフした直後の電圧波形や負荷電流の波形は負荷3によって様々となる。このため、例えば、スイッチ11aがオフしているのにオフしていないと誤判定したり、またオン故障がスイッチ11aに生じている場合にはスイッチ11aがオフしていないのに、オフしていると誤判定してしまう可能性がある。オン故障は、スイッチ11aがオン状態からオフ状態に移行しなくなる故障である。
本発明は上記点に鑑みて、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷に接続した状態から、給電電力系統および二次電池のうち他方を負荷に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることを可能にした交流電源切替装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、切替制御手段は、給電電力系統に負荷が接続された状態から二次電池側に負荷が接続された状態に切り替える際に、第1スイッチをオフする第1制御手段(101)と、第1制御手段が第1スイッチをオフさせた後、第1スイッチが実際にオフしたか否かを判定する第1判定手段(103、131)と、第1スイッチが実際にオフしたと第1判定手段が判定したときには、第2スイッチをオンする第2制御手段(106)と、を備え、第1スイッチが実際にはオフしていないと第1判定手段が判定したときには、第1制御手段および第1判定手段をそれぞれ再び実行し、および/または、切替制御手段は、二次電池側に負荷が接続された状態から給電電力系統に負荷が接続された状態に切り替える際に、第2スイッチをオフさせる第3制御手段(101)と、第3制御手段が第2スイッチをオフさせた後、第2スイッチが実際にオフしたか否かを判定する第2判定手段(103、131)と、第2スイッチが実際にオフしたと第2判定手段が判定したときには、第1のスイッチをオンする第4制御手段(106)と、を備え、第2スイッチが実際にはオフしていないと第2判定手段が判定したときには、第3制御手段および第2判定手段をそれぞれ再び実行することを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、切替制御手段は、給電電力系統に負荷が接続された状態から二次電池側に負荷が接続された状態に切り替える際に、第1スイッチが実際にはオフしていないと第1判定手段が判定したときには、第1制御手段および第1判定手段のうち少なくとも一方の手段を再び実行する。これにより、第1スイッチがオフしてから第2スイッチがオンするまでの時間を短くすることが可能になる。よって、給電電力系統に負荷が接続された状態から二次電池側に負荷が接続された状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。さらに、切替制御手段は、二次電池側に負荷が接続された状態から給電電力系統に負荷が接続された状態に切り替える際に、第2スイッチが実際にはオフしていないと第2判定手段が判定したときには、第3制御手段および第2判定手段のうち少なくとも一方の手段を再び実行する。これにより、第2スイッチがオフしてから第1スイッチがオンするまでの時間を短くすることが可能になる。よって、二次電池側に負荷が接続された状態から給電電力系統に負荷が接続された状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
以上により、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷に接続した状態から、他方を負荷に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
請求項3に記載の発明では、切替制御手段は、第1制御手段および第1判定手段を再び実行する際に、前回、第1制御手段および第1判定手段を実行した場合に比べて、第1スイッチをオフしてから第1判定手段が判定するまでの期間(T)を長くすることを特徴とする。したがって、第1制御手段および第1判定手段を再び実行する場合には、第1スイッチが実際にオフしたと第1判定手段が判定する確率をより高めることができる。さらに、請求項3に記載の発明では、切替制御手段は、第3制御手段および第2判定手段を再び実行する場合には、前回、第3制御手段および第2判定手段を実行した場合に比べて、第2スイッチをオフしてから第2判定手段で判定するまでの期間(T)を長くすることを特徴とする。したがって、第3制御手段および第2判定手段を再び実行する場合には、第2スイッチが実際にオフしたと第2の判定手段が判定する可能性をより一層、高めることができる。
請求項4に記載の発明では、第1、第2のスイッチおよび負荷の間に接続されている負荷ライン(4)の相間電圧をモニタする電圧検出手段(20)を備え、
第1制御手段が第1スイッチをオフさせた後、電圧検出手段によって負荷ライン(4)の相間電圧をモニタし、第1判定手段は、電圧検出手段のモニタ結果に基づいて負荷ラインに相間電圧として交流電圧が発生していないと判定したとき、第1スイッチが実際にオフしたと判定し、第3制御手段が第1スイッチをオフさせた後、電圧検出手段によって負荷ライン(4)の相間電圧をモニタし、第2判定手段は、電圧検出手段のモニタ結果に基づいて負荷ラインに相間電圧として交流電圧が発生していないと判定したとき、第2スイッチが実際にオフしたと判定することを特徴とする。
したがって、第1判定手段は、負荷ラインに交流電圧が発生していないか否かを判定することにより、第1スイッチが実際にオフした否かを判定する。よって、第1スイッチが実際にオフした否かを高い精度で判定することができる。さらに、第2判定手段は、負荷ラインに交流電圧が発生していないか否かを判定することにより、第2スイッチが実際にオフした否かを判定する。よって、第2スイッチが実際にオフした否かを高い精度で判定することができる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の第1実施形態の交流電源切替装置の電気的構成を示す図である。 第1実施形態の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 第1実施形態の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 第1実施形態の第1変形例の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 第1実施形態の第1変形例の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 第1実施形態の第2変形例の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 第1実施形態の第2変形例の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 本発明の第2実施形態の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 第3実施形態の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 第3実施形態の第1変形例の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 第3実施形態の第1変形例の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 第3実施形態の第2変形例の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 第3実施形態の第2変形例の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 第3実施形態の第3変形例の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 第3実施形態の第3変形例の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 第3実施形態の第4変形例の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 第3実施形態の第4変形例の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 第3実施形態の第5変形例の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 第3実施形態の第5変形例の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 本発明の第4実施形態の制御部の切替処理を示すフローチャートである。 本発明の第5実施形態の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 第5実施形態の第1変形例の制御部の切替処理を示すタイミングチャートである。 本発明の比較例における交流電源切替装置の電気的構成を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
図1に本発明の交流電源切替装置1の第1実施形態の回路構成を示す。交流電源切替装置1は、図1に示すように、切替部10、負荷状態検出部20、表示部30、給電電力系統状態検出部40、放電電力状態検出部50、および制御部60を備える。
切替部10は、給電電力系統および電動車両2の交直流変換部2bのうちいずれか一方を負荷3に接続するためのもので、スイッチ11、12を備える。負荷3は、家屋に配置されている家電製品等の電気機器である。本実施形態の電気機器としては、例えばインバータ回路等を有してインピーダンスが変化する非線形負荷を構成するものである。給電電力系統は、一般家庭や施設などに50Hz、または60Hzの2相の交流電力を供給する商用の電力系統である。
スイッチ11は、給電電力系統と負荷3との間に配置されている。スイッチ11は、オン状態で給電電力系統および負荷3の間を接続し、オフ状態で給電電力系統および負荷3の間を開放する。スイッチ12は、電動車両2の交直流変換部2bと負荷3との間に配置されている。スイッチ12は、オン状態で交直流変換部2bおよび負荷3の間を接続し、オフ状態で交直流変換部2bおよび負荷3の間を開放する。二次電池2aは、主に走行用電動機に電力を供給するために採用されたもので、例えば、リチウムイオン電池などが用いられる。本実施形態のスイッチ11、12としては、トライアック等の交流用半導体スイッチ、或いは、固定接点および可動接点を有する有接点リレースイッチなどが用いられる。電動車両2は、二次電池2aおよび交直流変換部2bを備える。交直流変換部2bは、二次電池2aから出力される直流電力を二相の交流電力に変換する。
負荷状態検出部20は、スイッチ11、12および負荷3の間の負荷ライン4に流れる負荷電流をモニタする電流検出回路、および負荷ライン4の相間電圧をモニタする電圧検出回路を備える。表示部30は、各種情報を外部に通知するための表示パネルである。給電電力系統状態検出部40は、給電電力系統から負荷3側に供給される交流電力をモニタする。放電電力状態検出部50は、二次電池2aから交直流変換部2bを通して負荷3側に放電される交流電力をモニタする。なお、本実施形態では、給電電力系統から負荷3側に供給される交流電力と、交直流変換部2bから負荷3側に放電される交流電力とが同期している。以下、説明の便宜上、給電電力系統から負荷3側に供給される交流電力を給電電力とし、二次電池2aから交直流変換部2bを通して負荷3側に放電される交流電力を放電電力とする。
制御部60は、マイクロコンピュータやメモリ等から構成され、スイッチ11、12を制御する切替処理を実行する。切替処理は、給電電力系統に負荷3が接続された状態から、二次電池2a側に負荷3が接続された状態に切り替える処理と、二次電池2a側に負荷3が接続された状態から給電電力系統に負荷3が接続されている状態に切り替える処理とから構成されている。以下、説明の便宜上、給電電力系統に負荷3が接続された状態から、二次電池2a側に負荷3が接続された状態に切り替える切替処理を、第1の切替処理という。二次電池2a側に負荷3が接続された状態から給電電力系統に負荷3が接続されている状態に切り替える切替処理を、第2の切替処理という。
次に、本実施形態の制御部60の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図2は第1の切替処理を示すフローチャートである。図3(a)、(g)は給電電力、(b)、(h)は放電電力、(c)、(i)は負荷電流、(d)、(j)はスイッチ11のオン/オフ、(e)、(k)はスイッチ12のオン/オフ、(f)、(m)は負荷電力を示すタイミングチャートである。図3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)はスイッチ11のオフタイミングを変える前のタイミングチャートである。図3(g)〜(m)はスイッチ11のオフタイミングを変えた後のタイミングチャートである。
制御部60は、図2のフローチャートにしたがって、第1の切替処理を実行する。
まず、ステップ100において、スイッチ11をオフすべきタイミング(以下、オフタイミングという)に現時刻が到達したか否かを判定する。初回のステップ100の判定で用いるオフタイミングは、給電電力において予め決められた位相となるタイミングである。予め決められた位相となるタイミングとは、交流電力の瞬時値が予め決められた値になるタイミングのことである。
上記ステップ100において、スイッチ11のオフタイミングに現時刻が到達していないとき、NOと判定して、ステップ100に戻る。このため、スイッチ11のオフタイミングに現時刻が到達しない限り、ステップ100のNOを繰り返す。その後、スイッチ11のオフタイミングに現時刻が到達すると、ステップ100でYESと判定して、次のステップ101で、スイッチ11をオフする。
次に、ステップ102において、負荷ライン4の相間電圧をモニタすべきタイミング(以下、モニタタイミングという)に現時刻が到達したか否かを判定する。本実施形態のモニタタイミングは、放電電力において予め決められた位相となるタイミングである。このとき、モニタタイミングに現時刻が到達していないときには、ステップ102でNOと判定して、ステップ102に戻る。このため、モニタタイミングに現時刻が到達しない限り、ステップ102のNOを繰り返す。その後、モニタタイミングに現時刻が到達すると、ステップ102でYESと判定する。これに伴い、次のステップ103では、負荷状態検出部20によって負荷ライン4の相間電圧をモニタし、このモニタした結果に基づいて負荷ライン4において相間電圧としての交流電圧が発生しているか否かを判定する。
例えば、負荷3のインピーダンスが高い状態では、負荷ライン4および負荷3等の寄生容量による微少電流と負荷3の残存電荷とによって交流電圧が負荷ライン4に発生する。この場合、負荷ライン4に交流電圧が発生しているとして、ステップ103でNOと判定する。つまり、スイッチ11が実際にはオフしていないと判定する。
その後、ステップ104でスイッチ11をオンして、次のステップ105において、スイッチ11のオフタイミングを変更する。この変更後のオフタイミングは、スイッチ11の前回のオフタイミングと異なる位相となるタイミングである。つまり、変更後のオフタイミングは、スイッチ11の前回のオフタイミングと異なる交流電力の瞬時値になるタイミングである。
次に、ステップ100に戻り、上記変更後のオフタイミングに現時刻が到達したか否かを判定する。そして、上記変更後のオフタイミングに現時刻が到達するまでステップ100のNO判定を繰り返す。その後、上記変更後のオフタイミングに現時刻が到達するとステップ100でYESと判定する。これに伴い、次のステップ101で、スイッチ11をオフする。次に、ステップ102において、負荷ライン4の相間電圧のモニタタイミングに現時刻が到達したか否かを判定する。そして、負荷ライン4の相間電圧のモニタタイミングに現時刻が到達するまで、ステップ102のNOを繰り返す。その後、モニタタイミングに現時刻が到達すると、ステップ102のYESと判定する。
次に、負荷状態検出部20で負荷ライン4の相間電圧をモニタして、このモニタした結果に基づいて、負荷ライン4において相間電圧としての交流電圧が発生しているとしてステップ103でNOと判定する。これに伴い、ステップ104で、スイッチ11をオンして、次のステップ105において、スイッチ11のオフタイミングを再び変更する。この変更後のオフタイミングは、スイッチ11の前回のオフタイミングと異なる位相となるタイミングである。その後、負荷ライン4に交流電圧が発生している状態が継続する限り、ステップ100、101、102、およびステップ103のNO、ステップ104、105を繰り返す。
このとき、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaは、N回目のステップ101のオフタイミングtaと異なる位相のタイミングになる。(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbは、N回目のステップ103のモニタタイミングtbと同一位相のタイミングである。ステップ101のオフタイミングtaは、ステップ101でスイッチ11をオフするタイミングである。ステップ103のモニタタイミングは、ステップ103で負荷ライン4の相間電圧をモニタするタイミングである。そして、N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tよりも、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tの方が長くなる(図3参照)。
その後、負荷3のインピーダンスが低くなり、負荷ライン4に負荷電流が流れると、負荷ライン4に交流電圧が発生しなくなる。これに伴い、ステップ103において、スイッチ11が実際にオフしたとして、YESと判定する。つまり、スイッチ11が実際にオフしたことを確認することができる。これに伴い、次のステップ106において、スイッチ12をオンする。これにより、第1の切替処理が完了することになる。
(第2の切替処理)
制御部60は、図2のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、第1の切替処理と実質的に同等である。そこで、以下、第2の切替処理の概略を説明する。
すなわち、第2の切替処理において、図2のステップ100では、スイッチ12をオフすべきオフタイミングに現時刻が到達したか否かを判定する。ステップ101では、スイッチ12をオフする。ステップ102では、負荷ライン4の相間電圧をモニタすべきモニタタイミングに現時刻が到達したか否かを判定する。ステップ103では、負荷ライン4に交流電圧が発生しているか否かを判定する。ステップ104では、スイッチ12をオンする。ステップ105では、スイッチ12のオフタイミングを変更する。ステップ106では、スイッチ11をオンする。
このような第2の切替処理では、上記第1の切替処理と同様、負荷ライン4に交流電圧が発生している状態が継続する限り、ステップ100、101、102、およびステップ103のNO、ステップ104、105を繰り返す。このとき、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaは、N回目のステップ101のオフタイミングtaと異なる位相のタイミングになる。(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbは、N回目のステップ103のモニタタイミングtbと同一位相のタイミングである。N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tよりも、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tの方が長くなる。
以上説明した本実施形態によれば、スイッチ11(12)をオフさせた後、負荷状態検出部20で負荷ライン4の相間電圧をモニタし、このモニタした結果に基づいてスイッチ11(12)が実際にはオフしていないと判定したときには、ステップ100以降の各処理の実行をリトライする。これにより、スイッチ11(12)をオフしてからスイッチ12(11)をオンするまでの時間を短くすることが可能になる。よって、給電電力系統および二次電池2a側のうち一方に負荷3が接続された状態から他方に負荷3が接続された状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
本実施形態では、制御部60は、N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tよりも、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tの方を長くする。したがって、スイッチ11(12)が実際にオフしていないと判定すると、時間Tの間において負荷ライン4の交流電圧がなくなる確率が高くなる。したがって、スイッチ11(12)が実際にオフしたと判定する確率をより一層高めることができる。
本実施形態では、制御部60は、ステップ101でスイッチ11(12)をオフさせた後、負荷状態検出部20によって負荷ライン4の相間電圧をモニタし、このモニタ結果に基づいて負荷ライン4に相間電圧として交流電圧が発生していないか否かを判定して、スイッチ11(12)が実際にオフしたか否かを判定する。したがって、スイッチ11(12)が実際にオフした否かを高い精度で判定することができる。
(第1実施形態の第1変形例)
上記第1実施形態では、ステップ101の実行毎に、位相が異なるオフタイミングでスイッチ11(12)をオフした例について説明したが、これに代えて、本第1変形例では、ステップ103の実行毎に、異なる位相になるモニタタイミングで負荷ライン4の相間電圧をモニタする例について説明する。
以下、本第1変形例の制御部60の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図4は第1の切替処理を示すフローチャートである。図5(a)〜(m)は、図3(a)〜(m)に対応するものであって、給電電力、放電電力、負荷電流、スイッチ11、12のオン/オフ、および負荷電力を示すタイミングチャートである。
図4のフローチャートは、図2中において、ステップ100に代わるステップ100aと、ステップ105に代わるステップ105aとを備える。
ステップ100aは、スイッチ11のオフタイミングに現時刻が到達したか否かを判定するステップである。ステップ100aのオフタイミングは、ステップ100aの実行毎に、給電電力において同一位相となるタイミングである。ステップ105aは、負荷ライン4の相間電圧をモニタするモニタタイミングを変更するステップである。変更後のモニタタイミングは、前回、ステップ103で負荷電圧をモニタするモニタタイミングと異なる位相となるタイミングである。つまり、変更後のモニタタイミングは、前回のオフタイミングと異なる交流電力の瞬時値となるタイミングである。
このため、負荷ライン4に交流電圧が発生している状態が継続する限り、ステップ100a、101、102、およびステップ103のNO、ステップ104、105aを繰り返す。このとき、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaは、N回目のステップ101のオフタイミングtaと同一位相となるタイミングになる。(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbは、N回目のステップ103のモニタタイミングtbと異なる位相となるタイミングである。N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tよりも、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tの方が長くなる(図5参照)。
(第2の切替処理)
制御部60は、図4のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、第1の切替処理と実質的に同等である。このため、第2の切替処理の説明を省略する。
以上説明した本実施形態によれば、制御部60は、負荷状態検出部20で負荷ライン4の相間電圧をモニタし、このモニタした結果に基づいてスイッチ11(12)が実際にはオフしていないと判定したときには、ステップ100a以降の各処理の実行をリトライする。これにより、上記第1実施形態と同様、給電電力系統および二次電池2a側のうち一方に負荷3が接続された状態から他方に負荷3が接続された状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
(第1実施形態の第2変形例)
第1実施形態の第2変形例では、上記第1実施形態と上記第1変形例とを組み合わせて、ステップ101の実行毎に、位相が異なるオフタイミングでスイッチ11(12)をオフし、かつステップ103の実行毎に、異なる位相になるモニタタイミングで負荷ライン4の相間電圧をモニタする例について説明する。
以下、本第2変形例の制御部60の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図6は本第2変形例の第1の切替処理を示すフローチャートである。図7は第1の切替処理を示すタイミングチャートである。図7(a)〜(m)は、図3(a)〜(m)に対応するものであって、給電電力、放電電力、負荷電流、スイッチ11、12のオン/オフ、および負荷電力を示すタイミングチャートである。
図6のフローチャートは、図2において、ステップ102に代わるステップ102aと、ステップ105aとを備える。
ステップ102aは、モニタタイミングに現時刻が到達したか否かを判定するステップである。ステップ105aは、ステップ105でオフタイミングを変更後にて、ステップ102aで用いるモニタタイミングを変更するステップである。
変更後のモニタタイミングは、上記第1変形例と同様に、前回のステップ103で負荷電圧をモニタしたモニタタイミングと異なる位相となるタイミングである。
このため、負荷ライン4に交流電圧が発生している状態が継続する限り、ステップ100、101、102a、およびステップ103のNO、ステップ104、105、105aを繰り返す。このとき、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaは、N回目のステップ101のオフタイミングtaと異なる位相となるタイミングになる。(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbは、N回目のステップ103のモニタタイミングtbと異なる位相となるタイミングである。
本第2変形例では、N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tと、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tとが同一になる(図7参照)。
(第2の切替処理)
制御部60は、図6のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、第1の切替処理と実質的に同等である。そこで、第2の切替処理の説明を省略する。
(第2実施形態)
本実施形態では、上記第1実施形態において、スイッチ11をオフする回数を制限した例について説明する。
以下、本実施形態の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
制御部60は、図8のフローチャートにしたがって、第1の切替処理を実行する。図8のフローチャートは、図2のフローチャートに、ステップ107、108、109を追加したものである。ステップ107は、ステップ100以降の各処理をリトライする回数(以下、リトライ回数という)が所定値以下であるか否かを判定する。リトライ回数は、ステップ107の実行回数を示す回数であって、ステップ101の実行回数Nから1回を引いた回数(N−1)である。つまり、ステップ107は、ステップ103でNOと判定した回数が所定値以下であるか否かを判定する。ステップ108は、第1の切替処理を中止するステップである。ステップ109は、第1の切替処理を中止する旨を表示部30で表示するステップである。このため、ステップ100、101、102およびステップ103のNO、ステップ104の処理を実行後、ステップ107でリトライ回数が所定値以下であるか否かを判定する。所定値は、リトライ回数の最大回数である。そして、リトライ回数が所定値以下であるときには、ステップ107でYESと判定してステップ105の処理を実行する。その後、負荷ライン4に交流電圧が発生している状態が継続し、かつリトライ回数が所定値以下である場合には、ステップ100、101、102、およびステップ103のNO、ステップ104、ステップ107のYES、ステップ105を繰り返す。その後、リトライ回数が所定値よりも大きくなると、ステップ107でNOと判定して、ステップ108で第1の切替処理を中止して、第1の切替処理を中止した旨を表示部30で表示する。このことにより、第1の切替処理を中止した旨を外部に通知することができる。また、リトライ回数が所定値以下であるときに、負荷ライン4に交流電圧がなくなると、ステップ103でYESと判定して、ステップ106で、スイッチ16をオンする。
(第2の切替処理)
制御部60は、図8のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、上記第1の切替処理と実質的に同等であるので、本第2の切替処理の説明を省略する。
以上説明した本実施形態によれば、制御部60は、スイッチ11(12)が実際にはオフしていないと判定すると、ステップ100以降の各処理の実行をリトライする。したがって、上記第1実施形態と同様、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷3に接続した状態から、他方に負荷3に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、ステップ101の実行毎に異なる位相になるオフタイミングでスイッチ11(12)をオフした例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、負荷電流に基づいて予測したオフタイミングでスイッチ11(12)をオフした例について説明する。
以下、本実施形態の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図9は、制御部60の第1の切替処理を示すフローチャートである。図10(a)は給電電力、(b)は放電電力、(c)は負荷電流、(d)負荷状態検出、(e)はスイッチ11のオン/オフ、(f)スイッチ12のオン/オフ、(g)は負荷電力を示すタイミングチャートである。
図9のフローチャートは、図2のフローチャートにおいて、ステップ100、105に代わるステップ120、121、100bを備えるものである。
ステップ120は、負荷ライン3に流れる電流(以下、負荷電流という)を負荷状態検出部20でモニタし、負荷電流のパターン(すなわち、負荷電流の波形)を取得するステップである。
ステップ121は、負荷電流のパターンに基づいて、スイッチ11のオフタイミングを予測する。具体的には、給電電力のうち立ち上がり時に電力の瞬時値がゼロになるタイミングをtcとし、負荷電流の電流波形の立ち上がり時に電流値がゼロになるタイミングをtdとしたとき、タイミングtcとタイミングtdとの間の期間を期間TPとする。立ち上がり時とは、時間の経過に伴って電力の瞬時値(或いは、電流値)が増加するタイミングである。そして、タイミングtc後において給電電力のうち立ち上がり時に電力の瞬時値がゼロになるタイミングteから期間TPaを経過したタイミングをオフタイミングtfとして決める。このとき、本実施形態では、期間TPaを期間TPと同一時間とする。つまり、オフタイミングtfを期間TPによって決める。ステップ100bは、ステップ121で予測したオフタイミングに現時刻が到達したか否かを判定する。
そこで、本実施形態の第1の切替処理では、ステップ120、121を経て、上記ステップ121で予測したオフタイミングに現時刻が到達したとして、ステップ100aでYESと判定した後に、スイッチ11をオフする(ステップ101)。その後、モニタタイミングに現時刻が到達したとしてステップ102でYESと判定する。すると、次のステップ103では、負荷状態検出部20によって負荷ライン4の相間電圧をモニタし、このモニタした結果に基づいて負荷ライン4に交流電圧が発生しているとして、NOと判定する。これに伴い、ステップ104で、スイッチ11をオンする。その後、負荷ライン4に交流電圧が発生している状態が継続すると、ステップ120、121、ステップ100b、101、102、およびステップ103のNO、ステップ104を繰り返す。その後、負荷ライン4に交流電圧がなくなると、ステップ103でYESと判定して、ステップ106でスイッチ12をオンする。
(第2の切替処理)
制御部60は、図9のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、第1の切替処理と実質的に同等である。このため、第2の切替処理の説明を省略する。
以上説明した本実施形態によれば、第1、第2の切替処理において、ステップ103でスイッチ11(12)が実際にオフしていないと判定すると、ステップ120以降の処理の実行をリトライする。このため、上記第1実施形態と同様、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷3に接続した状態から、他方に負荷3に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
(第3実施形態の第1変形例)
上記第1実施形態の第1変形例では、ステップ103の実行毎に、異なる位相になるモニタタイミングで負荷ライン4の相間電圧をモニタする例について説明したが、これに代えて、本第1変形例では、負荷電流に基づいて予測したモニタタイミングで負荷ライン4の相間電圧をモニタする例について説明する。
以下、本第1変形例の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図11は第1の切替処理を示すフローチャートである。図12(a)は給電電力、(b)は放電電力、(c)は負荷電流、(d)負荷状態検出、(e)はスイッチ11のオン/オフ、(f)スイッチ12のオン/オフ、(g)は負荷電力を示すタイミングチャートである。
図11のフローチャートは、図4のフローチャートにおいて、ステップ102、105aに代わるステップ120、122、102bを備える。
ステップ120は、負荷ライン3に流れる負荷電流を負荷状態検出部20でモニタし、負荷電流のパターン(すなわち、負荷電流の波形)を取得するステップである。
ステップ122は、負荷電流のパターンに基づいて、ステップ103のモニタタイミングを予測する。具体的には、給電電力のうち立ち上がり時に電力の瞬時値がゼロになるタイミングをtcとし、負荷電流の電流波形の立ち下がり時に電力の瞬時値がゼロになるタイミングをtgとしたとき、タイミングtcとタイミングtgとの間の期間を期間TRとする。立ち下がり時とは、時間の経過に伴って電力の瞬時値(或いは、電流値)が低下するタイミングである。そして、タイミングtc後において給電電力のうち立ち上がり時に電力の瞬時値がゼロになるタイミングteから期間TRaを経過したタイミングをモニタタイミングthとして決める。このとき、本実施形態では、期間TRaを期間TRと同一とする。つまり、モニタタイミングthを期間TRによって決める。ステップ102bは、ステップ122で予測したモニタタイミングに現時刻が到達したか否かを判定する。
そこで、本第1変形例の第1の切替処理では、ステップ120、122を経て、オフタイミングに現時刻が到達したとして、ステップ100aでYESと判定した後に、スイッチ11をオフする(ステップ101)。その後、モニタタイミングに現時刻が到達したとしてステップ102bでYESと判定する。すると、次のステップ103では、負荷状態検出部20によって負荷ライン4の相間電圧をモニタし、このモニタした結果に基づいて負荷ライン4に交流電圧が発生しているとして、NOと判定する。これに伴い、ステップ104で、スイッチ11をオンする。その後、負荷ライン4に交流電圧が発生している状態が継続すると、ステップ120、122、ステップ100a、101、102、およびステップ103のNO、ステップ104を繰り返す。その後、負荷ライン4に交流電圧がなくなると、ステップ103でYESと判定して、ステップ106でスイッチ12をオンする。
(第2の切替処理)
制御部60は、図11のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、第1の切替処理と実質的に同等である。このため、第2の切替処理の説明を省略する。
以上説明した本実施形態によれば、スイッチ11(12)が実際にオフしていないと判定すると、ステップ120以降の処理の実行をリトライする。このため、上記第1実施形態と同様、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷3に接続した状態から、他方に負荷3に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
(第3実施形態の第2変形例)
第3実施形態の第2変形例では、上記第3実施形態と上記第3実施形態の第1変形例とを組み合わせて、負荷電流のパターンに基づいて予測したオフタイミングでスイッチ11(12)をオフし、かつ負荷電流のパターンに基づいて予測したモニタタイミングで負荷ライン4の相間電圧をモニタする例について説明する。
以下、本実施形態の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図13は、制御部60の第1の切替処理を示すフローチャートである。図14(a)は給電電力、(b)は放電電力、(c)は負荷電流、(d)負荷状態検出、(e)はスイッチ11のオン/オフ、(f)スイッチ12のオン/オフ、(g)は負荷電力を示すタイミングチャートである。
図13のフローチャートは、図9のフローチャートにおいて、ステップ121に代わるステップ123と、ステップ102に代わるステップ102bとを備える。ステップ123は、負荷電流のパターン基づいて、オフタイミングおよびモニタタイミングを予測する。オフタイミングを予測する処理は、図9のステップ121の処理と同様である。モニタタイミングを予測する処理は、図11の第1変形例のステップ122の処理と同様である。ステップ102bは、予測したモニタタイミングに現時刻が到達した否かを判定するステップである。
以上により、ステップ123において、負荷電流のパターンに基づいてスイッチ11のオフタイミングおよびモニタタイミングを予測する。そして、この予測したオフタイミングでスイッチ11をオフする(ステップ101)。さらに、負荷電流のパターンに基づいて予測したモニタタイミングで負荷状態検出部20にて負荷ライン4の相間電圧をモニタする(ステップ103)。
(第2の切替処理)
制御部60は、図13のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、第1の切替処理と実質的に同等である。このため、第2の切替処理の説明を省略する。
以上説明した本実施形態によれば、スイッチ11(12)が実際にオフしていないと判定すると、ステップ120以降の処理の実行をリトライする。このため、上記第1実施形態と同様、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷3に接続した状態から、他方に負荷3に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
(第3実施形態の第3変形例)
上記第1実施形態では、ステップ101の実行毎に、異なる位相となるオフタイミングでスイッチ11(12)をオフした例について説明したが、これに代えて、第3変形例では、負荷電流に基づいてスイッチ11(12)のオフタイミングを決める例について説明する。
以下、本実施形態の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図15は、制御部60の第1の切替処理を示すフローチャートである。図16(a)は給電電力、(b)は放電電力、(c)は負荷電流、(d)負荷状態検出、(e)はスイッチ11のオン/オフ、(f)スイッチ12のオン/オフ、(g)は負荷電力を示すタイミングチャートである。
図15のフローチャートは、図2のフローチャートにおいて、ステップ100、105に代わるステップ130を備える。ステップ130は、負荷状態検出部20のモニタ結果に基づいて負荷電流が所定値以上であるか否かを判定するステップである。このため、ステップ130において、負荷状態検出部20のモニタ結果に基づいて負荷電流が所定値以上であるとして、YESと判定すると、ステップ101でスイッチ11をオフする。これに伴い、ステップ102でモニタタイミングに現時刻が到達したとしてYESと判定する。その後、負荷ライン3に交流電圧が発生しているとしてNOと判定する。すると、ステップ104でスイッチ11をオンする。その後、ステップ130以降の処理を繰り返す。その後、負荷状態検出部20が負荷ライン4の相間電圧をモニタした結果に基づいて負荷ライン4において相間電圧としての交流電圧が発生していないとして、ステップ103でYESと判定する。すると、次のステップ106にてスイッチ12をオンする。
(第2の切替処理)
制御部60は、図15のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。
第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、第1の切替処理と実質的に同等である。このため、第2の切替処理の説明を省略する。
以上説明した本実施形態によれば、負荷状態検出部20の負荷電流のモニタ結果に基づいて、スイッチ11(12)のオフタイミングを決め、この決められたオフタイミングでスイッチ11(12)をオフする。ステップ103でスイッチ11(12)が実際にオフしていないと判定すると、ステップ104でスイッチ11(12)をオンして、ステップ120以降の処理の実行をリトライする。このため、上記第1実施形態と同様、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷3に接続した状態から、他方に負荷3に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
(第3実施形態の第4変形例)
上記第1実施形態では、負荷ライン3に交流電圧の有無でスイッチ12(11)をオンするか否かを決める例について説明したが、これに代えて、本第4変形例では、負荷ライン3の相間電圧(以下、負荷電圧という)のレベルに応じてスイッチ12(11)をオンするか否かを決める例について説明する。
以下、本実施形態の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図17は、制御部60の第1の切替処理を示すフローチャートである。図18(a)は給電電力、(b)は放電電力、(c)は負荷電流、(d)負荷状態検出(負荷電圧検出)、(e)はスイッチ11のオン/オフ、(f)スイッチ12のオン/オフ、(g)は負荷電力を示すタイミングチャートである。図17のフローチャートは、図4のフローチャートにおいて、ステップ103に代わるステップ131、132を備える。
ステップ131は、負荷状態検出部20の負荷電圧のモニタ結果に基づいて、負荷電圧の絶対値が所定値以下であるか否かを判定するステップである。ステップ132は、最初にステップ131でNOと判定してから経過した経過時間が所定時間以上であるか否かを判定するステップである。
そこで、第1の切替処理では、ステップ100aでオフタイミングに現時刻が到達したとしてYESと判定すると、ステップ101でスイッチ11をオフする。その後、ステップ131において、負荷状態検出部20のモニタ結果に基づいて負荷電圧の絶対値が所定値よりも大きいとして、NOと判定する。その後、最初にステップ131でNOと判定してから経過した経過時間が所定時間以上であるか否かを判定する(ステップ132)。このとき、経過時間が所定時間未満であるときには、ステップ132でNOと判定してステップ131に戻る。このため、負荷電圧の絶対値が所定値よりも大きく、かつ経過時間が所定時間未満である限り、ステップ131のNO判定とステップ132のNO判定を繰り返す。その後、経過時間が所定時間以上になると、ステップ132でYESと判定する。次に、ステップ104でスイッチ11をオンして、ステップ100a以降の処理を繰り返す。その後、負荷電圧の絶対値が所定値よりも小さくなると、ステップ131でYESと判定して、スイッチ12をオンする(ステップ106)。つまり、負荷状態検出部20の負荷電圧のモニタ結果に基づいてスイッチ12をオンするタイミングを決め、この決めたタイミングでスイッチ12をオンする。
(第2の切替処理)
制御部60は、図17のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、第1の切替処理と実質的に同等である。このため、第2の切替処理の説明を省略する。
以上説明した本実施形態によれば、スイッチ11(12)が実際にオフしていないと判定すると、ステップ100a以降の処理の実行をリトライする。このため、上記第1実施形態と同様、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷3に接続した状態から、他方に負荷3に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
(第3実施形態の第5変形例)
本第5変形例では、第3変形例と第4変形例とを組み合わせて、負荷電流に基づいてスイッチ11(12)のオフタイミングを決め、かつ負荷電圧に応じてスイッチ11(12)をオンする例について説明する。
以下、本実施形態の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図19は、制御部60の第1の切替処理を示すフローチャートである。図20(a)は給電電力、(b)は放電電力、(c)は負荷電流、(d)は負荷状態検出(負荷電流検出)、(e)は負荷状態検出(負荷電圧検出)(f)はスイッチ11のオン/オフ、(g)スイッチ12のオン/オフ、(h)は負荷電力を示すタイミングチャートである。
図19のフローチャートは、図15のフローチャートにおいて、ステップ102、103に代わるステップ131、132を備える。ステップ131、132は、上記第4変形例のステップ131、132と同様である。つまり、負荷状態検出部20の負荷電流のモニタ結果に基づいて、スイッチ11のオフタイミングを決め、この決められたオフタイミングでスイッチ11をオフする。負荷状態検出部20の負荷電圧のモニタ結果に基づいてスイッチ12をオンするタイミングを決め、この決めたタイミングでスイッチ12をオンする。
(第2の切替処理)
制御部60は、図19のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、上記第1の切替処理と実質的に同等である。このため、第2の切替処理の説明を省略する。
以上説明した本実施形態によれば、スイッチ11(12)が実際にオフしていないと判定すると、ステップ130以降の処理の実行をリトライする。このため、上記第1実施形態と同様、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷3に接続した状態から、他方に負荷3に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
(第4実施形態)
本実施形態では、上記第1実施形態において、故障が生じたときに、ステップ100、101等の処理の実行をリトライすることを中止する例について説明する。
以下、本実施形態の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
制御部60は、図21のフローチャートにしたがって、第1の切替処理を実行する。図21のフローチャートは、図2のフローチャートに、ステップ140、141、142を追加したものである。ステップ140は、ステップ101でスイッチ11をオフしたタイミングにおいて、負荷状態検出部20のモニタ結果に基づいて負荷ライン4に負荷電流が流れているか否かを判定するステップである。つまり、本実施形態では、ステップ101でスイッチ11のオフタイミングで、負荷ライン3に流れる負荷電流を負荷状態検出部20によってモニタさせることになる。ステップ141は、ステップ100以降の各処理の実行をリトライすることを中止するステップである。ステップ142は、ステップ100以降の各処理の実行をリトライすることを中止する旨を表示部30で表示するステップである。
そこで、第1の切替処理では、ステップ100でYESと判定した後、ステップ101でスイッチ11をオフする。このオフタイミングで、負荷ライン3に流れる負荷電流を負荷状態検出部20によってモニタさせる。その後、ステップ102、およびステップ103のNO、ステップ104の各処理を実行後、ステップ140において、負荷状態検出部20によって負荷ライン4をモニタした結果に基づいて、スイッチ11のオフタイミングで負荷ライン4に負荷電流が流れていないとしてYESと判定する。このとき、切替部10や負荷3等が正常であると判定したことになる。これに伴い、ステップ105の処理を実行する。一方、ステップ140において、負荷状態検出部20によって負荷ライン4をモニタした結果に基づいて、スイッチ11のオフタイミングで負荷ライン4に負荷電流が流れるとしてNOと判定する。このとき、切替部10や負荷3等が異常であると判定したことになる。これに伴い、ステップ141において、ステップ100以降の各処理の実行をリトライすることを中止する。次のステップ142において、ステップ100以降の各処理の実行をリトライすることを中止する旨を表示部30で表示する。
(第2の切替処理)
制御部60は、図21のフローチャートにしたがって、第2の切替処理を実行する。第2の切替処理では、ステップ101でオフするスイッチをスイッチ12とし、ステップ106でオンするスイッチをスイッチ11とし、ステップ104でオンするスイッチをスイッチ12とすること以外の処理は、第1の切替処理と実質的に同等である。そこで、第2の切替処理の説明を省略する。
以上説明した本実施形態によれば、制御部60は、スイッチ11(12)が実際にはオフしていないと判定したときには、ステップ100以降の各処理の実行をリトライする。よって、上記第1実施形態と同様、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷3に接続した状態から、他方に負荷3に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
本実施形態では、スイッチ11のオフタイミングで負荷ライン4に負荷電流が流れ、かつスイッチ11をオフした後、負荷ライン3に交流電圧が発生していると判定したときには、第1の切替処理の実行を中止する。本実施形態では、スイッチ12のオフタイミングで負荷ライン4に負荷電流が流れ、かつスイッチ12をオフした後、負荷ライン3に交流電圧が発生していると判定したときには、第2の切替処理の実行を中止する。以上により、切替部10や負荷3等に異常が生じたときには、第1、第2の切替処理を中止することができる。
(第5実施形態)
本第5実施形態では、上記第1実施形態において、モニタタイミングを交流電力のゼロクロスになるタイミングとする例について説明する。
以下、本実施形態の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図22(a)〜(m)は、図3(a)〜(m)に対応するものであって、給電電力、放電電力、負荷電流、スイッチ11、12のオン/オフ、および負荷電力を示すタイミングチャートである。
本実施形態と上記第1実施形態とでは、図2中のステップ103におけるモニタタイミングが相違する。本実施形態のモニタタイミングは、ステップ103の実行毎に、同一位相となるタイミングで、かつ放電電力のゼロクロスになるゼロクロスタイミングである。放電電力のゼロクロスタイミングとは、放電電力の絶対値が所定値以下になるタイミングである。このため、ステップ103では、ゼロクロスタイミングで負荷状態検出部20がモニタし、このモニタ結果に基づいて、負荷ライン4において相間電圧としての交流電圧が発生しているか否かを判定する。これにより、スイッチ11が実際にオフしたか否かを判定することになる。その後、負荷ライン4において相間電圧としての交流電圧が発生していなく、スイッチ11が実際にオフしたとしてYESと判定する。すると、ゼロクロスタイミングでスイッチ12をオンする(ステップ106)。本実施形態と上記第1実施形態とでは、ステップ102、103、106以外の処理は同一である。
(第2の切替処理)
本実施形態と上記第1実施形態とでは、図2中のステップ103におけるモニタタイミングが相違する。本実施形態のモニタタイミングは、ステップ103の実行毎に、同一位相となるタイミングで、かつ給電電力のゼロクロスになるゼロクロスタイミングである。給電電力のゼロクロスタイミングとは、給電電力の絶対値が所定値以下になるタイミングである。本実施形態と上記第1実施形態とでは、ステップ103以外の処理は同一である。
以上説明した本実施形態によれば、制御部60は、スイッチ11(12)が実際にはオフしていないと判定したときには、ステップ100以降の各処理をリトライする。よって、上記第1実施形態と同様、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷3に接続した状態から、他方に負荷3に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
本実施形態では、モニタタイミングを、放電電力(給電電力)のゼロクロスタイミングとする。このため、ステップ106でスイッチ12(11)をオンするタイミングが放電電力(給電電力)のゼロクロスタイミングになる。このため、スイッチ12(11)をオンすることにより、給電電力系統、負荷3等に悪影響を与えることを抑制することができる。
(第5実施形態の第1変形例)
本第1変形例では、上記第1実施形態の第1変形例において、スイッチ11(12)のオフタイミングを交流電力のゼロクロスになるタイミングとする例について説明する。
以下、本実施形態の第1、第2切替処理について別々に説明する。
(第1の切替処理)
図23(a)〜(m)は、図5(a)〜(m)に対応するものであって、給電電力、放電電力、負荷電流、スイッチ11、12のオン/オフ、および負荷電力を示すタイミングチャートである。
本実施形態と上記第1実施形態の第1変形例とでは、図4中のステップ101におけるスイッチ11のオフタイミングが相違する。本実施形態のスイッチ11のオフタイミングは、ステップ101の実行毎に、同一位相となるタイミングで、かつ給電電力のゼロクロスになるゼロクロスタイミングである。給電電力のゼロクロスタイミングとは、給電電力の絶対値が所定値以下になるタイミングである。本実施形態と上記第1実施形態の第1変形例とでは、スイッチ11のオフするステップ101以外の処理は同一である。
(第2の切替処理)
本実施形態と上記第1実施形態の第1変形例とでは、図4中のステップ101におけるスイッチ12のオフタイミングが相違する。本実施形態のスイッチ12のオフタイミングは、ステップ101の実行毎に、同一位相となるタイミングで、かつ放電電力のゼロクロスになるゼロクロスタイミングである。放電電力のゼロクロスタイミングとは、放電電力の絶対値が所定値以下になるタイミングである。
本実施形態と上記第1実施形態の第1変形例とでは、スイッチ12のオフするステップ101以外の処理は同一である。
以上説明した本実施形態によれば、制御部60は、スイッチ11(12)が実際にはオフしていないと判定したときには、ステップ100以降の処理を再び実行する。よって、上記第1実施形態の第1変形例と同様、給電電力系統および二次電池のうち一方を負荷3に接続した状態から、他方に負荷3に接続した状態に切り替えるのに要する時間を短くすることが可能になる。
本実施形態では、スイッチ11(12)のオフタイミングを給電電力(放電電力)のゼロクロスになるタイミングとする。このため、スイッチ11(12)をオフすることにより、給電電力系統、負荷3等に悪影響を与えることを抑制することができる。
(他の実施形態)
上記第1〜第5の実施形態では、負荷ライン3に交流電圧が無いか有るかを判定することにより、スイッチ11(12)が実際にオフしているか否かを判定した例について説明したが、これに代えて、負荷ライン3に交流電圧の絶対値が所定値未満であるか否かを判定することにより、スイッチ11(12)が実際にオフしているか否かを判定してもよい。
上記第1実施形態では、N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tよりも、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tを長くなるようにした例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
すなわち、N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tと、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tとを同一にしてもよい。
同様に、上記第1実施形態の第1変形例においても、N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tと、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tとを同一にしてもよい。
上記第1実施形態の第2変形例では、N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tと、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tとを同一にした例について説明したが、これに代えて、次のようにしてもよい。
すなわち、N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tよりも、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tを長くなるようにしてもよい。
上記第1〜第5実施形態では、電動車両に搭載される二次電池を本発明の二次電池2aとした例について説明したが、これに限らず、設置型の二次電池を本発明の二次電池2aとしてもよい。
上記第1〜第5実施形態では、給電電力系統や交直流変換部2bから出力される交流電力を2相の交流電力とした例について説明したが、これに代えて、給電電力系統や交直流変換部2bから出力される交流電力を3相以上の交流電力としてもよい。
上記第1〜第5実施形態では、制御部60が第1、第2切替処理をそれぞれ実行した例について説明したが、これに代えて、制御部60が第1、第2切替処理のうちいずれか一方を実行してもよい。
上記第1〜第5実施形態では、給電電力系統から供給される給電電力と交直流変換部2bから放電される放電電力とが同期している例について説明したが、これに限らず、給電電力系統から供給される給電電力と交直流変換部2bから放電される放電電力とが同期していなくてもよい。
上記第5実施形態では、モニタタイミングをゼロクロスタイミングとし、上記第5実施形態の第1変形例では、スイッチ11(12)のオフタイミングをゼロクロスタイミングとした例について説明したが、これに代えて、モニタタイミングをゼロクロスタイミングとし、かつスイッチ11(12)のオフタイミングをゼロクロスタイミングとしてもよい。この場合、上記第1実施形態と同様、N回目のステップ101のオフタイミングtaとN回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tよりも、(N+1)回目のステップ101のオフタイミングtaと(N+1)回目のステップ103のモニタタイミングtbとの間の時間Tの方が長くなるようにしてもよい。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記第1〜5実施形態および各変形例は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
以上説明した第1〜第5の実施形態において、次のように特許請求の範囲を表現してもよい。
交流電源切替装置(1)は、交流電力として給電電力を供給するための給電電力系統と負荷(3)との間に配置されている第1スイッチ(11)と、二次電池の出力電力を交流電力に変換する交直流変換部(2b)と前記負荷との間に配置されている第2スイッチ(12)と、前記第1、第2のスイッチを制御する切替制御手段(60)と、を備え、
前記切替制御手段は、
前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態から前記二次電池側に前記負荷が接続された状態に切り替える際に、前記第1スイッチをオフする第1制御手段(101)と、前記第1制御手段が前記第1スイッチをオフさせた後、前記第1スイッチが実際にオフしたか否かを判定する第1判定手段(103、131)と、前記第1スイッチが実際にオフしたと前記第1判定手段が判定したときには、前記第2スイッチをオンする第2制御手段(106)と、を備え、前記第1スイッチが実際にはオフしていないと前記第1判定手段が判定したときには、前記第1制御手段および前記第1判定手段のうち少なくとも一方の手段を再び実行する第1の切替手段と、
前記二次電池側に前記負荷が接続された状態から前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態に切り替える際に、前記第2スイッチをオフさせる第3制御手段(101)と、前記第3制御手段が前記第2スイッチをオフさせた後、前記第2スイッチが実際にオフしたか否かを判定する第2判定手段(103、131)と、前記第2スイッチが実際にオフしたと前記第2判定手段が判定したときには、前記第1のスイッチをオンする第4制御手段(106)と、を備え、前記第2スイッチが実際にはオフしていないと前記第2判定手段が判定したときには、前記第3制御手段および前記第2判定手段のうち少なくとも一方の手段を再び実行する第2の切替手段とのうち、少なくとも一方の切替手段を実行することを特徴とする。
なお、第1の切替手段は、上記第1〜第5実施形態の第1切替処理に対応し、第2の切替手段は、上記第1〜第5実施形態の第2切替処理に対応している。
次に、上記各実施形態および各変形例と特許請求の範囲との関係について説明する。すなわち、スイッチ11が第1スイッチに対応し、スイッチ12が第2スイッチに対応する。ステップ101が第1、第3制御手段に対応し、ステップ103、131が第1、第2の判定手段に対応する。ステップ106が第2、第4の制御手段に対応する。ステップ100が第3制御手段に対応し、ステップ109が第1、第2の通知手段に対応し、ステップ121、122、123が第1、第2の決定手段を構成する。ステップ142が第3、第4の通知手段に対応する。
1 交流電源切替装置
3 負荷
2a 二次電池
2b 交直流変換部
4 負荷ライン
10 切替部
20 負荷状態検出部(電圧検出手段、電流検出手段)
40 給電電力系統状態検出部(給電電力系統検出部)
50 放電電力状態検出部(放電電力検出部)
60 制御部(切替制御手段)

Claims (15)

  1. 交流電力として給電電力を供給するための給電電力系統と負荷(3)との間に配置されている第1スイッチ(11)と、二次電池の出力電力を交流電力に変換する交直流変換部(2b)と前記負荷との間に配置されている第2スイッチ(12)と、前記第1、第2のスイッチを制御する切替制御手段(60)と、を備え、
    前記切替制御手段は、前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態から前記二次電池側に前記負荷が接続された状態に切り替える際に、前記第1スイッチをオフする第1制御手段(101)と、前記第1制御手段が前記第1スイッチをオフさせた後、前記第1スイッチが実際にオフしたか否かを判定する第1判定手段(103、131)と、前記第1スイッチが実際にオフしたと前記第1判定手段が判定したときには、前記第2スイッチをオンする第2制御手段(106)と、を備え、前記第1スイッチが実際にはオフしていないと前記第1判定手段が判定したときには、前記第1制御手段および前記第1判定手段をそれぞれ再び実行し、
    および/または、前記切替制御手段は、前記二次電池側に前記負荷が接続された状態から前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態に切り替える際に、前記第2スイッチをオフさせる第3制御手段(101)と、前記第3制御手段が前記第2スイッチをオフさせた後、前記第2スイッチが実際にオフしたか否かを判定する第2判定手段(103、131)と、前記第2スイッチが実際にオフしたと前記第2判定手段が判定したときには、前記第1のスイッチをオンする第4制御手段(106)と、を備え、前記第2スイッチが実際にはオフしていないと前記第2判定手段が判定したときには、前記第3制御手段および前記第2判定手段をそれぞれ再び実行することを特徴とする交流電源切替装置。
  2. 前記切替制御手段は、前記第1スイッチが実際にはオフしていないと前記第1判定手段が判定したときには、前記第1制御手段および前記第1判定手段のうち少なくとも一方の手段を前回、実行したタイミングと異なる位相になるタイミングで前記それぞれの手段を再び実行し、
    および/または、前記切替制御手段は、前記第2スイッチが実際にはオフしていないと前記第2判定手段が判定したときには、前記第3制御手段および前記第2判定手段のうち少なくとも一方の手段を前回、実行したタイミングと異なる位相になるタイミングで前記それぞれの手段を再び実行することを特徴とする請求項1に記載の交流電源切替装置。
  3. 前記切替制御手段は、前記第1制御手段および前記第1判定手段を再び実行する際に、前回、前記第1制御手段および前記第1判定手段を実行した場合に比べて、前記第1スイッチをオフしてから前記第1判定手段が判定するまでの期間(T)を長くし、
    および/または、前記切替制御手段は、前記第3制御手段および前記第2判定手段を再び実行する場合には、前回、前記第3制御手段および前記第2判定手段を実行した場合に比べて、前記第2スイッチをオフしてから前記第2判定手段で判定するまでの期間(T)を長くすることを特徴とする請求項1または2に記載の交流電源切替装置。
  4. 前記第1、第2のスイッチおよび前記負荷の間に接続されている負荷ライン(4)の相間電圧をモニタする電圧検出手段(20)を備え、
    前記第1制御手段が前記第1スイッチをオフさせた後、前記電圧検出手段によって前記負荷ラインの相間電圧をモニタし、
    前記第1判定手段は、前記電圧検出手段のモニタ結果に基づいて前記負荷ラインに前記相間電圧として交流電圧が発生していないと判定したとき、前記第1スイッチが実際にオフしたと判定し、
    前記第3制御手段が前記第2スイッチをオフさせた後、前記電圧検出手段によって前記負荷ラインの相間電圧をモニタし、
    前記第2判定手段は、前記電圧検出手段のモニタ結果に基づいて前記負荷ラインに前記相間電圧として交流電圧が発生していないと判定したとき、前記第2スイッチが実際にオフしたと判定することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の交流電源切替装置。
  5. 前記切替制御手段は、前記第1スイッチが実際にはオフしていないと前記第1判定手段が判定する限り、前記第1スイッチが実際にはオフしていないと前記第1判定手段が判定した回数が所定値よりも大きいと判定するまで、前記第1制御手段および前記第1判定手段をそれぞれ繰り返し実行し、
    および/または、前記切替制御手段は、前記第2スイッチが実際にはオフしていないと前記第2判定手段が判定する限り、前記第2スイッチが実際にはオフしていないと前記第2判定手段が判定した回数が所定値よりも大きいと判定するまで、前記第3制御手段および前記第2判定手段をそれぞれ繰り返し実行することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の交流電源切替装置。
  6. 前記切替制御手段は、前記第1スイッチが実際にはオフしていないと前記第1判定手段が判定した回数が前記所定値よりも大きいと判定したとき、前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態から前記二次電池側に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止し、
    および/または、前記切替制御手段は、前記第2スイッチが実際にはオフしていないと前記第2判定手段が判定した回数が所定値よりも大きいと判定したとき、前記二次電池側に前記負荷が接続された状態から前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止することを特徴とする請求項5に記載の交流電源切替装置。
  7. 前記切替制御手段は、前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態から前記二次電池側に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止したとき、前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態から前記二次電池側に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止した旨を外部に通知する第1通知手段(S109)を備え
    および/または、前記切替制御手段は、前記二次電池側に前記負荷が接続された状態から前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止したとき、前記二次電池側に前記負荷が接続された状態から前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止した旨を外部に通知する第2通知手段(S109)を備えることを特徴とする請求項6に記載の交流電源切替装置。
  8. 前記切替制御手段は、前記負荷ラインに流れる負荷電流のパターンを取得して、この取得される負荷電流のパターンに基づいて前記第1の制御手段および前記第1判定手段のうち少なくとも一方の手段を実行するべきタイミングを決める第1の決定手段(S121、S122、S123)を備え、前記第1の決定手段に決められたタイミングで前記一方の手段を実行し、
    および/または、前記切替制御手段は、前記負荷ラインに流れる負荷電流のパターンを取得して、この取得される負荷電流のパターンに基づいて、前記第3の制御手段および前記第2判定手段のうち少なくとも一方の手段を実行するべきタイミングを決める第2の決定手段(S121、S122、S123)を備え、前記第2の決定手段に決められたタイミングで前記一方の手段を実行することを特徴とする請求項4に記載の交流電源切替装置。
  9. 前記切替制御手段は、前記負荷ラインに流れる負荷電流をモニタする電流検出手段(20)のモニタ結果に基づいて前記前記第1スイッチをオフするべきタイミングを決めるとともにこの決められたタイミングで前記第1制御手段を実行し、
    および/または、前記切替制御手段は、前記電流検出手段のモニタ結果に基づいて前記第2スイッチをオフするべきタイミングを決めるとともにこの決められたタイミングで前記第3制御手段を実行することを特徴とする請求項4に記載の交流電源切替装置。
  10. 前記切替制御手段は、前記負荷ラインの相間電圧をモニタする電圧検出手段(20)のモニタ結果に基づいて前記第2スイッチをオンするべきタイミングを決めるとともにこの決められたタイミングで前記第2制御手段を実行し、
    および/または、前記切替制御手段は、前記電圧検出手段のモニタ結果に基づいて前記第1スイッチをオンするべきタイミングを決めるとともにこの決められたタイミングで前記第4制御手段を実行することを特徴とする請求項に記載の交流電源切替装置。
  11. 前記切替制御手段は、前記第1制御手段が前記第1スイッチをオフさせた際に、前記負荷ラインに負荷電流が流れ、かつ前記負荷ラインに相間電圧として交流電圧が発生したと判定したとき、異常が生じたとして、前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態から前記二次電池側に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止し、
    および/または、前記切替制御手段は、前記第3制御手段が前記第2スイッチをオフさせた際に、前記負荷ラインに負荷電流が流れ、かつ前記負荷ラインに相間電圧として交流電圧が発生したと判定したとき、異常が生じたとして、前記二次電池側に前記負荷が接続された状態から前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止することを特徴とする請求項10に記載の交流電源切替装置。
  12. 前記切替制御手段は、前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態から前記二次電池側に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止した場合、前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態から前記二次電池側に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止した旨を外部に通知する第3通知手段(S142)を備え、
    および/または、前記二次電池側に前記負荷が接続された状態から前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止した場合、前記二次電池側に前記負荷が接続された状態から前記給電電力系統に前記負荷が接続された状態に切り替えることを中止した旨を外部に通知する第4通知手段(S142)を備えることを特徴とする請求項11に記載の交流電源切替装置。
  13. 前記給電電力系統から供給される給電電力をモニタする給電電力系統検出部(40)、および/または、前記二次電池側から放電される放電電力をモニタする放電電力検出部(50)を備えることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の交流電源切替装置。
  14. 前記切替制御手段は、前記第1スイッチが実際にはオフしていないと前記第1判定手段が判定したときには、前記第1制御手段および前記第1判定手段を再び実行し、この実行の際、前記第1制御手段を前回、実行したタイミングと異なる位相になるタイミングで前記第1制御手段を再び実行し、前記第1スイッチが実際にはオフしたと前記第1判定手段が判定したときには、前記放電電力検出部のモニタ結果に基づいて前記放電電力がゼロクロスとなるタイミングで前記第2制御手段によって前記第2スイッチをオンし、
    および/または、前記切替制御手段は、前記第2スイッチが実際にはオフしていないと前記第2判定手段が判定したときには、前記第3制御手段および前記第2判定手段を再び実行し、この実行の際、前記第3制御手段を前回、実行したタイミングと異なる位相になるタイミングで前記第3制御手段を再び実行し、前記第2スイッチが実際にはオフしたと前記第2判定手段が判定したときには、前記給電電力系統検出部のモニタ結果に基づいて前記給電電力がゼロクロスとなるタイミングで前記第4制御手段によって前記第1スイッチをオンすることを特徴とする請求項13に記載の交流電源切替装置。
  15. 前記切替制御手段は、前記給電電力系統検出部のモニタ結果に基づいて、前記給電電力がゼロクロスとなるタイミングで前記第1制御手段によって前記第1スイッチをオフした場合に、前記第1スイッチが実際にはオフしていないと前記第1判定手段が判定したときには、前回、前記第1判定手段を実行したタイミングと異なる位相となるタイミングで、前記第1判定手段を再び実行し、
    および/または、前記切替制御手段は、前記放電電力検出部のモニタ結果に基づいて前記放電電力がゼロクロスとなるタイミングで前記第3制御手段によって前記第2スイッチをオフした場合に、前記第2スイッチが実際にはオフしていないと前記第2判定手段が判定したときには、前回、前記第2判定手段を実行したタイミングと異なる位相となるタイミングで、前記第2判定手段を再び実行することを特徴とする請求項13に記載の交流電源切替装置。
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