JP6096828B2 - Power supply system - Google Patents
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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。 The present invention relates to a power supply system including a bidirectional power conversion unit that converts DC power supplied from a DC power source into AC power and outputs the power, and converts AC power supplied from the system into DC power and outputs the power. .
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(Electronic Control Unit)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。
The non-contact power receiving device shown in
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。
The conventional technique represented by
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。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the electric power supply system which can suppress further the consumption of the electric power stored in DC power supply.
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、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と、を備え、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。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the power supply system of the present invention converts DC power supplied from a DC power source into AC power and outputs it, and converts AC power supplied from the system to DC power. A bi-directional power conversion unit that converts and outputs the power, a rectification unit that outputs DC power for a control power source using AC power output from the bi-directional power conversion unit or the system, and power output from the rectification unit A control power generation unit that generates a control power by the cooling unit that operates with power supplied from the control power generation unit and cools at least one of the bidirectional power conversion unit and the control power generation unit, both As the current detection value of the alternating current output from the bidirectional power conversion unit or the current detection value of the alternating current input to the bidirectional power conversion unit decreases, the control power supply generation unit supplies the cooling means. Comprising cooling means controller for reducing the power to be fed, and a current sensor for detecting the alternating current supplied to the home load from the bidirectional power conversion unit, the current sensor of the bidirectional power conversion unit an output stage, Ru is located between the input stage of the control power generation unit.
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。 According to the present invention, it is possible to further reduce the consumption of electric power stored in a DC power source.
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。 Hereinafter, a power supply system according to an embodiment of 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(Electric Vehicle)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。
FIG. 1 is a configuration diagram of a power supply system according to the first embodiment. A
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。
2 is a diagram showing a configuration of a circuit arranged on the circuit board shown in FIG. 1 in the power supply system according to the first embodiment. The
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。
The bidirectional power converter 5 has both a converter and an inverter function. For example, when supplying the electric power stored in the EV battery to the
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。
The
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。
A
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。
Next, the operation of the
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。 FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the cooling fan control unit in the power supply system according to the first embodiment.
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。
In FIG. 3A, the horizontal axis represents the detected current value detected by the current sensor 2, and the vertical axis represents the fan air volume. In the example of FIG. 3A, the cooling
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。
In FIG. 3B, the horizontal axis represents the detected current value detected by the current sensor 2, and the vertical axis represents the fan air volume. b is a threshold value for determining the current detection value. a1 is the air volume setting value of the cooling
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。
In FIG. 3C, the horizontal axis represents the current detection value detected by the current sensor 2, and the vertical axis represents the fan drive number setting value. On the vertical axis, the fan drive number setting value “1” when the current detection value is less than the threshold value b1, and the fan drive number setting value “2” when the current detection value is greater than or equal to the threshold value b1 and less than the threshold value b2. The fan drive number setting value “3” when the current detection value is equal to or greater than the threshold value b2 is shown. b1 and b2 are threshold values for determining the current detection value, and the threshold value b2 is higher than the threshold value b1. The threshold values b1 and b2 and the fan drive number set value may be set in the cooling
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。
In FIG. 3D, the horizontal axis represents the detected current value detected by the current sensor 2, and the vertical axis represents the fan drive time. b1 and b2 are threshold values for determining the current detection value. The threshold value b2 is higher than the threshold value b1. t1 is the fan drive time when the current detection value is less than the threshold value b1, t2 is the fan drive time when the current detection value is the threshold value b1 or more and less than the threshold value b2, and t3 is the current detection value is the threshold value b2 or more. Is the fan drive time. The fan drive time t2 is a value greater than the fan drive time t1, and the fan drive time t3 is a value greater than the fan drive time t2. For example, when the cooling
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。
FIG. 4 is a flowchart when control is performed so that the number of rotations of the cooling fan decreases as the current detection value decreases in the power supply system according to the first embodiment. When the
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。
FIG. 5 is a flowchart when the air volume of the cooling fan is changed stepwise in accordance with the detected current value in the power supply system according to the first embodiment. When the
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。
FIG. 6 is a flowchart when the fan drive number setting value is changed in accordance with the current detection value in the power supply system according to the first embodiment. When the
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。
FIG. 7 is a flowchart when the fan drive time is changed in accordance with the detected current value in the power supply system according to the first embodiment. When the
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。
As described above, in the
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。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the operation example in the case where the electric power stored in the EV battery is supplied to the in-
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。
According to the
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。
FIG. 8 is a configuration diagram of a power supply system according to the third embodiment. In the
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(State Of Charge: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。
FIG. 9 is a configuration diagram of a power supply system according to the fourth embodiment. In the
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。
The operation of the
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。
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the power supply system according to the fourth embodiment. The horizontal axis represents the voltage detection value detected by the voltage sensor 20, and the vertical axis represents the fan air volume. b is a threshold value for determining the voltage detection value. a1 is the air volume setting value of the cooling
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。
A specific example will be described below. When the output voltage of the EV battery is 400 V, which is higher than the threshold value b, the SOC can be regarded as 100%, for example. When the output voltage of the EV battery is sufficient, the capacity of the EV battery is sufficient, so the bidirectional power converter 5 supplies power to the
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。
When the output voltage of the EV battery is 360 V, which is lower than the threshold value b, the SOC can be regarded as 20%, for example. Since the capacity of the EV battery is small at the output voltage of the EV battery, the bidirectional power conversion unit 5 sets an upper limit value of the output power so that, for example, only up to 2,000 W can be supplied to the
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。
FIG. 11 is a flowchart for changing the output power of the bidirectional power conversion unit and the air flow rate of the cooling fan in accordance with the voltage detection value in the power supply system according to the fourth embodiment. When the
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。
As described above, the
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。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 12 is a configuration diagram of a power supply system according to the fifth embodiment. In the
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。
The operation of the
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。
FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the power supply system according to the fifth embodiment. The horizontal axis represents the temperature detection value detected by the temperature sensor 30, and the vertical axis represents the fan air volume. d is a threshold value for determining the temperature detection value. a1 is the air volume setting value of the cooling
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。
A specific example will be described below. As the power consumption of the
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)。
FIG. 14 is a flowchart when changing the air volume of the cooling fan in accordance with the detected temperature value in the power supply system according to the fifth embodiment. When the
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。
As described above, in
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。
In the first to fifth embodiments, the cooling
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。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
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、200 EV、300 宅内負荷、400 系統。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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、
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と、
を備え、
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電力供給システム。 A bi-directional power converter that converts and outputs DC power supplied from a DC power supply to AC power, converts AC power supplied from the system to DC power, and outputs;
A rectifying unit that outputs DC power for a control power source by AC power output from the bidirectional power converter or the system;
A control power source generating unit that generates a control power source using the power output from the rectifying unit;
A cooling means that operates with power supplied from the control power generation unit and cools at least one of the bidirectional power conversion unit and the control power generation unit;
As the current detection value of the alternating current output from the bidirectional power conversion unit or the current detection value of the alternating current input to the bidirectional power conversion unit decreases, the control power generation unit supplies the current to the cooling unit. A cooling means control unit for reducing power,
A current sensor for detecting an alternating current supplied from the bidirectional power converter to a residential load;
Equipped with a,
It said current sensor, said output stage of the bidirectional power conversion unit, a power supply system that will be disposed between the input stage of the control power generation unit.
前記冷却手段制御部は、当該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。 A current sensor for detecting an alternating current supplied from the system to the bidirectional power converter;
The cooling means control unit, a power supply system according to claim 1 for controlling the cooling means in response to a current detection value detected by the current sensor.
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