JP6773937B1 - パワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

パワーコンディショナ（１）は、車両（２）の駆動用バッテリ（２１）から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１変換部（１１）と、第１変換部（１１）によって得られた第２の直流電圧を交流電圧に変換する第２変換部（１２）と、第２変換部（１２）と電力系統（３）とが接続される状態と接続されない状態とを切り替える連系リレー（１３）と、第２変換部（１２）と負荷（４）とが接続される状態と接続されない状態とを切り替える自立リレー（１４）と、第１変換部（１１）、第２変換部（１２）、連系リレー（１３）及び自立リレー（１４）を制御する制御部（１５）と、第１変換部（１１）によって得られた第２の直流電圧をもとに電源を生成して制御部（１５）に電源を供給する電源部（１６）とを有する。

Description

本発明は、車両の駆動用バッテリから供給される直流電圧を交流電圧に変換するパワーコンディショナに関する。

Ｖ２Ｈ（Vehicle to Home）システムに代表される電気自動車充放電システムにおけるパワーコンディショナは、電力系統において停電が発生した場合、動作を停止する。そのため、停電時に車両の駆動用バッテリの電力を住宅の負荷に供給するためには、パワーコンディショナを起動させる電源が必要である。従来、車両に駆動用バッテリと共に補機用バッテリを設けておき、停電時に補機用バッテリをパワーコンディショナに接続してパワーコンディショナを起動させるために補機用バッテリを用いる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１４３７１０号公報

従来の技術では、停電時に、ユーザが例えばアクセサリーソケットを用いて離れた場所に位置する補機用バッテリとパワーコンディショナとを接続する必要があり、補機用バッテリとパワーコンディショナとを接続することはユーザにとって利便性が悪い。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力系統に異常が発生してもユーザの利便性を低下させることなく動作するパワーコンディショナを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車両の駆動用バッテリから供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１変換部と、第１変換部によって得られた第２の直流電圧を交流電圧に変換する第２変換部と、第２変換部と電力系統とが接続される状態と接続されない状態とを切り替える連系リレーと、第２変換部と負荷とが接続される状態と接続されない状態とを切り替える自立リレーと、第１変換部、第２変換部、連系リレー及び自立リレーを制御する制御部と、第２の直流電圧と電力系統の交流電圧との一方又は双方をもとに電源を生成して制御部に電源を供給する電源部とを有する。駆動用バッテリから供給される第１の直流電圧は、車両と制御部間の通信により、車両が駆動用バッテリを接続することで供給される。制御部は、電力系統に異常が生じる可能性を示す情報を受け取った場合、又は電力系統の異常に備えて制御を行うよう指示された場合、第１変換部と車両の駆動用バッテリとが接続され、第１変換部が動作して、電源部が第１変換部によって得られた第２の直流電圧をもとに電源を生成する状態で制御を行う。

本発明は、電力系統に異常が発生してもユーザの利便性を低下させることなく動作することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかるパワーコンディショナの構成を示す図 実施の形態１にかかるパワーコンディショナに関連する状況の変化を示す図 実施の形態２にかかるパワーコンディショナの構成を示す図 実施の形態２にかかるパワーコンディショナの動作の手順の例を示すフローチャート 実施の形態３にかかるパワーコンディショナの構成を示す図 異常が発生した場合の実施の形態１から３にかかる各パワーコンディショナ及び車両における複数の構成要素の各々の動作の可否を示す図 実施の形態１にかかるパワーコンディショナが有する制御部、検出部及びインターフェース部の一部の機能がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図 実施の形態１にかかるパワーコンディショナが有する制御部、検出部及びインターフェース部の一部又は全部が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるパワーコンディショナを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
まず、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１の構成を説明する。図１は、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１の構成を示す図である。パワーコンディショナ１は、車両２の駆動用バッテリ２１に接続されて駆動用バッテリ２１から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１変換部１１を有する。図１には、電力を生み出す機能を持つ駆動用バッテリ２１を有する車両２も示されている。図１において、実線は電力が伝達する線を示しており、破線は信号が伝達する線を示している。実線における矢印は、電力が伝達する向きを示しており、破線における矢印は、信号が伝達する向きを示している。

パワーコンディショナ１は、第１変換部１１によって得られた第２の直流電圧を交流電圧に変換する第２変換部１２と、第２変換部１２と電力系統３とが接続される状態と接続されない状態とを切り替える連系リレー１３とを更に有する。図１には、電力系統３も示されている。第２変換部１２は、電力系統３から供給される交流電圧を直流電圧に変換する機能も有する。

パワーコンディショナ１は、第２変換部１２と負荷４とが接続される状態と接続されない状態とを切り替える自立リレー１４を更に有する。図１には、負荷４も示されている。負荷４は、電力を消費する機器である。パワーコンディショナ１は、第１変換部１１、第２変換部１２、連系リレー１３及び自立リレー１４を制御する制御部１５を更に有する。制御部１５は、車両２に含まれている車両側制御部２２に接続される。車両側制御部２２は、駆動用バッテリ２１の接続を制御する。制御部１５及び車両側制御部２２はいずれも、相手方に制御信号を送信し、相手方から送信された制御信号を受信する。

パワーコンディショナ１は、電力系統３の交流電圧、又は第１変換部１１によって得られた第２の直流電圧をもとに電源を生成して制御部１５に電源を供給する電源部１６を更に有する。電源部１６は、第１変換部１１、第２変換部１２、制御部１５及び電力系統３に接続されている。パワーコンディショナ１は、電力系統３に異常が生じた場合の当該異常を検出する検出部１７を更に有する。異常のひとつの例は、停電である。異常の別の例は、電力系統３が供給する交流電圧の電圧値が正常であると定められている値を超えることである。異常の更に別の例は、電力系統３が供給する交流電圧の周波数の値が正常であると定められている値を超えることである。以下では、異常は停電であると仮定する。パワーコンディショナ１は、ユーザから指示を受け付けるインターフェース部１８を更に有する。

例えば、インターフェース部１８は、電力系統３からパワーコンディショナ１に供給される交流電力を用いることなくパワーコンディショナ１を運転させる自立運転と、電力系統３からパワーコンディショナ１に供給される交流電力をもとにパワーコンディショナ１を運転させる連系運転とのうちのいずれかの運転をパワーコンディショナ１に行わせるための指示をユーザから受け付ける。つまり、インターフェース部１８は、自立運転と連系運転との切り替えについての指示をユーザから受け付ける。インターフェース部１８は、受け取った指示を制御部１５に出力する。制御部１５は、インターフェース部１８から出力された指示をもとに制御を行う。自立運転及び連系運転については、後にも説明する。

上述の通り電源部１６が電力系統３に接続されているので、制御部１５は、電力系統３に停電が生じる前、電力系統３からパワーコンディショナ１に供給される交流電力をもとに動作する。電力系統３に停電が生じると、電力系統３からパワーコンディショナ１に供給される交流電圧は０Ｖになる。

制御部１５は、第１変換部１１と車両２の駆動用バッテリ２１とが接続されていて第２変換部１２と電力系統３とが連系リレー１３を介して接続されている状態で電力系統３に停電が生じたことが検出部１７によって検出された場合、電力系統３に停電が生じたこと示す検出結果を検出部１７から取得し、電源部１６が第２の直流電圧をもとに電源を生成する状態で制御を行う。第１変換部１１と車両２の駆動用バッテリ２１とが接続されていて第２変換部１２と電力系統３とが連系リレー１３を介して接続されている状態は、電力系統３に停電が生じる前において連系運転が行われている状態を含む。

従来の技術では、電力系統３の交流電圧、又は車両２の補機用バッテリの直流電圧をもとに電源が生成される。そのため、従来の技術では、図１において、第１変換部１１及び第２変換部１２と電源部１６とを接続する線は存在せず、車両２の補機用バッテリと、補機用バッテリと電源部１６とを接続する線とが必要になる。図１には、補機用バッテリは記載されていない。

次に、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１の動作を説明する。図２は、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１に関連する状況の変化を示す図である。具体的には、図２は、電力系統３が正常であって第２変換部１２と電力系統３とが連系リレー１３を介して接続されている状態で電力系統３に停電が発生した場合のパワーコンディショナ１に関連する状況の変化を示している。

更に言うと、図２は、電力系統３の状態と、パワーコンディショナ１の運転の状態と、第１変換部１１の動作の状態と、第２変換部１２の動作の状態と、連系リレー１３の状態と、自立リレー１４の状態と、電力系統３からパワーコンディショナ１に供給される交流電圧と、第２の直流電圧と、電源部１６との各々が時間の経過と共に変化する又は変化しない状況を示している。図２の「運転状態」は、パワーコンディショナ１の運転の状態を意味している。図２では、上記の交流電圧の値は実効値で示されており、交流電圧及び第２の直流電圧の値は、パワーコンディショナ１が停止するレベルの値と比較して示されている。

図２に示す通り、パワーコンディショナ１は、電力系統３に停電が発生するまで連系運転を行う。図２の例では、停電が発生する前、第２変換部１２と負荷４とは接続されていない。停電が発生すると、パワーコンディショナ１の運転の状態は、連系運転の状態から待機の状態に移行する。連系運転は、パワーコンディショナ１が電力系統３から供給される交流電力をもとに、車両２の駆動用バッテリ２１からパワーコンディショナ１に供給される電力を電力系統３に供給、又は電力系統３からパワーコンディショナ１に供給される電力を車両２の駆動用バッテリ２１に供給する運転である。待機の状態は、パワーコンディショナ１が連系運転を行っていた状態から自立運転を行うまでの移行期の状態であり、車両２の駆動用バッテリ２１からパワーコンディショナ１に供給される電力を電源部１６に供給する状態である。自立運転は、パワーコンディショナ１が電力系統３から供給される交流電力を用いることなく行う運転である。具体的には、自立運転は、パワーコンディショナ１が車両２の駆動用バッテリ２１からパワーコンディショナ１に供給される電力を負荷４に供給する運転である。

電力系統３に停電が発生すると、電力系統３からパワーコンディショナ１に供給される交流電圧は、パワーコンディショナ１が停止するレベルより高い値から０Ｖに低下する。電力系統３に停電が発生しても、第１の直流電圧が車両２の駆動用バッテリ２１から第１変換部１１に供給される。第１変換部１１は、第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する。そのため、第２の直流電圧の値はパワーコンディショナ１が停止するレベルの値より高い値で維持される。

電源部１６は、電力系統３に停電が発生しても、第２の直流電圧をもとに電源を生成して制御部１５に電源を供給する。制御部１５は、電源部１６から供給される電源をもとに第１変換部１１を動作させ続け、第２変換部１２を停止させ、連系リレー１３に対して第２変換部１２と電力系統３とを接続させない制御を行う。パワーコンディショナ１が自立運転を開始すると、制御部１５は、自立リレー１４に対して第２変換部１２と負荷４とを接続させると共に、第２変換部１２を動作させる。図２において、「ＯＮ」はリレーが閉じている状態を示しており、「ＯＦＦ」はリレーが開いている状態を示している。

上述の通り、電源部１６は、電力系統３に停電が発生した場合、第２の直流電圧をもとに電源を生成して制御部１５に電源を供給する。そのため、電力系統３に停電が発生しても、制御部１５は動作することができる。その結果、パワーコンディショナ１は自立運転を行うことができる。なお、パワーコンディショナ１の自立運転は、ユーザがインターフェース部１８に指示を与えることによって開始されてもよいし、制御部１５の判断によって開始されてもよい。ユーザは、インターフェース部１８に指示を与える場合、図面に示されていないリモートコントローラを用いてもよい。ユーザがリモートコントローラを用いてインターフェース部１８に指示を与えることは、ユーザの利便性を向上させる。

制御部１５は、第１変換部１１と車両２の駆動用バッテリ２１とが接続されて電源部１６が第２の直流電圧をもとに電源を生成する状態で駆動用バッテリ２１から供給される電力を負荷４へ供給することが指示された場合、駆動用バッテリ２１と第１変換部１１とを接続させた状態で、自立リレー１４に対して第２変換部１２と負荷４とを接続させる制御を開始する。加えて、制御部１５は、第２変換部１２に対して第１変換部１１によって得られる第２の直流電圧を交流電圧に変換させて得られる交流電圧を負荷４に供給させる制御を開始する。

上述の通り、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１は、車両２の駆動用バッテリ２１から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１変換部１１と、第１変換部１１によって得られた第２の直流電圧をもとに電源を生成して制御部１５に電源を供給する電源部１６とを有する。電源部１６は、電力系統３に停電が発生した場合、電源を制御部１５に供給することができる。制御部１５は、電源部１６から供給される電源をもとに動作することができる。そのため、第１変換部１１は、制御部１５が行う制御にしたがって動作を継続することができる。

従来の技術では、電力系統３の交流電圧、又は車両２の補機用バッテリの直流電圧をもとに電源が生成されるため、図２において、電力系統３に停電が発生すると、車両２の補機用バッテリとパワーコンディショナ１とが接続されていない場合、電源部１６が停止する。第１変換部１１は、制御部１５が行う制御にしたがって動作し、制御部１５は、電源部１６から供給される電源をもとに動作するため、電源部１６が停止する前に、第１変換部１１を停止する必要がある。更に、パワーコンディショナ１が自立運転を開始する前に、車両２の補機用バッテリの直流電圧をもとに電源を生成して電源部１６を動作させるため、ユーザが車両２の補機用バッテリとパワーコンディショナ１とを接続する必要がある。

具体的には、従来の技術では、電力系統３に停電が生じると、パワーコンディショナ１に自立運転を行わせるために、ユーザはアクセサリーソケットを用いて離れた場所に位置する車両の補機用バッテリとパワーコンディショナとを接続する必要がある。しかしながら、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１は、電力系統３に停電が発生しても、ユーザにアクセサリーソケットを用いて補機用バッテリとパワーコンディショナとを接続させることなく、電源部１６によって電源を制御部１５に供給することができる。すなわち、パワーコンディショナ１は、電力系統３に停電が発生してもユーザの利便性を低下させることなく動作することができる。

更に言うと、パワーコンディショナ１は、電力系統３に停電が発生しても、補機用バッテリを必要とすることなく動作することができる。加えて、パワーコンディショナ１は、電力系統３に停電が発生しても、電力系統３に停電が発生した場合の電力を確保するためのバッテリを有することなく動作することができる。更に、パワーコンディショナ１は、ユーザに補機用バッテリとパワーコンディショナとを接続させる場合に比べて、パワーコンディショナ１の筐体の一部が開閉される回数を抑制することができ、ひいては筐体の当該一部の劣化を遅らせることができる。

更に、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１では、制御部１５は、車両２の駆動用バッテリ２１から供給される電力を負荷４へ供給することが指示された場合、自立リレー１４に対して第２変換部１２と負荷４とを接続させる制御を開始し、第２変換部１２に対して第１変換部１１によって得られる第２の直流電圧を交流電圧に変換させて得られる交流電圧を負荷４に供給させる制御を開始する。したがって、パワーコンディショナ１は、電力系統３に停電が発生した後に自立運転を行うことができる。

なお、実施の形態１では、パワーコンディショナ１は、電力系統３に停電が生じた場合の当該停電を検出する検出部１７を有する。しかしながら、検出部１７は、パワーコンディショナ１の外部に配置されてもよい。その場合においても、制御部１５は、電力系統３に停電が生じたこと示す検出結果を検出部１７から取得する。

パワーコンディショナ１は、自立運転を行っているときに第２変換部１２に異常が発生した場合、自立運転の状態から電力系統３が正常に戻るまで待機してもよい。

なお、上述の通り、停電は異常のひとつの例である。電力系統３に停電以外の異常が発生した場合でも、停電が発生した場合と同様に、第２変換部１２を停止させ、連系リレー１３に対して第２変換部１２と電力系統３とを接続させない制御を行う必要がある。停電が発生した場合と同様に、電力系統３の交流電圧をもとに電源を生成できない場合、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１では、第１変換部１１と車両２の駆動用バッテリ２１とが接続されて電源部１６が第２の直流電圧をもとに電源を生成する状態で、電源部１６は電源を制御部１５に供給し、制御部１５は電源部１６から供給される電源をもとに動作する。そのため、第１変換部１１は、制御部１５が行う制御にしたがって動作を継続することができる。すなわち、パワーコンディショナ１は、電力系統３に異常が発生した場合、ユーザの利便性を低下させることなく動作することができる。

実施の形態２．
まず、実施の形態２にかかるパワーコンディショナ１Ａの構成を説明する。図３は、実施の形態２にかかるパワーコンディショナ１Ａの構成を示す図である。パワーコンディショナ１Ａは、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１が有するすべての構成要素のうちの制御部１５以外の構成要素を有する。パワーコンディショナ１Ａは、制御部１５の替わりに、制御部１５Ａを有する。実施の形態２では、実施の形態１との相違点を主に説明する。

パワーコンディショナ１Ａは、インターネット５に接続されている中継装置６に接続されている。例えば、中継装置６はホームエネルギーマネジメントシステムによって実現される。中継装置６は、電力系統３に異常が生じる可能性を示す情報をインターネット５から取得してパワーコンディショナ１Ａに送信する機能を有する。当該情報の例は、気象情報又は地震が発生することを予測する情報である。気象情報の例は、台風についての警報又は比較的強い風が発生することを予測する情報である。

制御部１５Ａは、中継装置６から送信された情報を受け取る機能を有しており、電力系統３に異常が生じる可能性を示す情報を中継装置６から受け取った場合、第１変換部１１と車両２の駆動用バッテリ２１とが接続されて電源部１６が第２の直流電圧をもとに電源を生成する状態で制御を行う。電力系統３に異常が生じる可能性がある場合、電力系統３から供給される電力は不安定になる。そのため、制御部１５Ａは、電力系統３に異常が生じる可能性を示す情報を受け取った場合、車両２の駆動用バッテリ２１から供給される電力をもとに電源を生成する状態で制御を行う。

制御部１５Ａは、電力系統３の異常に備えて待機の状態に制御を行うよう指示された場合においても、第１変換部１１と車両２の駆動用バッテリ２１とが接続されて電源部１６が第２の直流電圧をもとに電源を生成する状態で制御を行う。例えば、電力系統３の異常に備えて待機の状態に制御を行うよう指示された場合とは、ユーザが待機の状態に制御を行うことを要求する指示をインターフェース部１８に入力し、制御部１５Ａが当該指示をインターフェース部１８から受け取った場合である。

次に、実施の形態２にかかるパワーコンディショナ１Ａの動作の例を説明する。図４は、実施の形態２にかかるパワーコンディショナ１Ａの動作の手順の例を示すフローチャートである。制御部１５Ａは、連系運転が行われているか否かを判断する（Ｓ１）。制御部１５Ａは、連系運転が行われていないと判断した場合（Ｓ１でＮｏ）、自立運転が行われているか否かを判断する（Ｓ２）。

制御部１５Ａは、自立運転が行われていないと判断した場合（Ｓ２でＮｏ）、台風についての警報が発表されているか否かを判断する（Ｓ３）。図４では、台風についての警報は「台風警報」と記載されている。制御部１５Ａは、台風についての警報が発表されていると判断した場合（Ｓ３でＹｅｓ）、車両２に異常が発生しているか否かを判断する（Ｓ４）。制御部１５Ａは、車両２に異常が発生していないと判断した場合（Ｓ４でＮｏ）、第１変換部１１に異常が発生しているか否かを判断する（Ｓ５）。

制御部１５Ａは、第１変換部１１に異常が発生していないと判断した場合（Ｓ５でＮｏ）、車両２の駆動用バッテリ２１が放電することが可能であるか否かを判断する（Ｓ６）。制御部１５Ａは、駆動用バッテリ２１が放電することが可能であると判断した場合（Ｓ６でＹｅｓ）、あらかじめ定められた時間が経過したか否かを判断する（Ｓ７）。図４では、ステップＳ７の動作は「一定時間経過？」と記載されている。

制御部１５Ａは、あらかじめ定められた時間が経過していないと判断した場合（Ｓ７でＮｏ）、第１変換部１１を運転させる（Ｓ８）。制御部１５Ａは、ステップＳ８の動作を行った後、車両２の駆動用バッテリ２１と第１変換部１１とを電気的に接続させる制御を開始する（Ｓ９）。図４では、ステップＳ９の動作は「車両接続」と記載されている。

制御部１５Ａは、ステップＳ７において、あらかじめ定められた時間が経過したと判断した場合（Ｓ７でＹｅｓ）、第１変換部１１を停止させる（Ｓ１０）。制御部１５Ａは、ステップＳ１０の動作を行った後、車両２の駆動用バッテリ２１と第１変換部１１とを電気的に接続させることを終了する（Ｓ１１）。図４では、ステップＳ１１の動作は「車両非接続」と記載されている。

制御部１５Ａは、台風についての警報が発表されていないと判断した場合（Ｓ３でＮｏ）、車両２に異常が発生していると判断した場合（Ｓ４でＹｅｓ）、第１変換部１１に異常が発生していると判断した場合（Ｓ５でＹｅｓ）及び駆動用バッテリ２１が放電することが不可能であると判断した場合（Ｓ６でＮｏ）、上述のステップＳ１０の動作を行う。

制御部１５Ａは、ステップＳ２において自立運転が行われていると判断した場合（Ｓ２でＹｅｓ）、第２変換部１２に異常が発生しているか否かを判断する（Ｓ１２）。制御部１５Ａは、第２変換部１２に異常が発生していると判断した場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、第２変換部１２を停止させる（Ｓ１３）。制御部１５Ａは、ステップＳ１３の動作を行った後、自立リレー１４を開いた状態にさせて、第２変換部１２と負荷４とを接続させない状態にする（Ｓ１４）。図４では、ステップＳ１４の動作は「自立リレー解列」と記載されている。

制御部１５Ａは、第２変換部１２に異常が発生していないと判断した場合（Ｓ１２でＮｏ）、第２変換部１２を運転させる（Ｓ１５）。制御部１５Ａは、ステップＳ１５の動作を行った後、自立リレー１４を閉じた状態にさせて、第２変換部１２と負荷４とを接続させる状態にする（Ｓ１６）。図４では、ステップＳ１６の動作は「自立リレー接続」と記載されている。制御部１５Ａは、ステップＳ１６の動作を行った後、第１変換部１１を運転させ（Ｓ１７）、その後、車両２の駆動用バッテリ２１と第１変換部１１とを電気的に接続させる制御を開始する（Ｓ１８）。

制御部１５Ａは、ステップＳ１において連系運転が行われていると判断した場合（Ｓ１でＹｅｓ）、電力系統３に異常が発生しているか否かを判断する（Ｓ１９）。制御部１５Ａは、電力系統３に異常が発生していないと判断した場合（Ｓ１９でＮｏ）、第２変換部１２に異常が発生しているか否かを判断する（Ｓ２０）。

制御部１５Ａは、第２変換部１２に異常が発生していると判断した場合（Ｓ２０でＹｅｓ）、第２変換部１２を停止させる（Ｓ２１）。制御部１５Ａは、電力系統３に異常が発生していると判断した場合（Ｓ１９でＹｅｓ）、ステップＳ２１の動作を行う。制御部１５Ａは、ステップＳ２１の動作を行った後、連系リレー１３を開いた状態にさせて、第２変換部１２と電力系統３とを接続させない状態にする（Ｓ２２）。図４では、ステップＳ２２の動作は「連系リレー解列」と記載されている。

制御部１５Ａは、ステップＳ１４及びステップＳ２２の動作を行った後、車両２に異常が発生しているか否かを判断する（Ｓ２３）。制御部１５Ａは、車両２に異常が発生していないと判断した場合（Ｓ２３でＮｏ）、第１変換部１１に異常が発生しているか否かを判断する（Ｓ２４）。

制御部１５Ａは、第１変換部１１に異常が発生していないと判断した場合（Ｓ２４でＮｏ）、車両２の駆動用バッテリ２１が放電することが可能であるか否かを判断する（Ｓ２５）。制御部１５Ａは、駆動用バッテリ２１が放電することが可能であると判断した場合（Ｓ２５でＹｅｓ）、あらかじめ定められた時間が経過したか否かを判断する（Ｓ２６）。図４では、ステップＳ２６の動作は「一定時間経過？」と記載されている。

制御部１５Ａは、ステップＳ２６において、あらかじめ定められた時間が経過したと判断した場合（Ｓ２６でＹｅｓ）、第１変換部１１を停止させる（Ｓ２７）。制御部１５Ａは、ステップＳ２７の動作を行った後、車両２の駆動用バッテリ２１と第１変換部１１とを電気的に接続させることを終了する（Ｓ２８）。図４では、ステップＳ２８の動作は「車両非接続」と記載されている。

制御部１５Ａは、ステップＳ２６において、あらかじめ定められた時間が経過していないと判断した場合（Ｓ２６でＮｏ）、第１変換部１１を運転させ（Ｓ２９）、その後、車両２の駆動用バッテリ２１と第１変換部１１とを電気的に接続させる制御を開始する（Ｓ３０）。図４では、ステップＳ３０の動作は「車両接続」と記載されている。

制御部１５Ａは、車両２に異常が発生していると判断した場合（Ｓ２３でＹｅｓ）、第１変換部１１に異常が発生していると判断した場合（Ｓ２４でＹｅｓ）及び駆動用バッテリ２１が放電することが不可能であると判断した場合（Ｓ２５でＮｏ）、上述のステップＳ２７の動作を行う。

制御部１５Ａは、第２変換部１２に異常が発生していないと判断した場合（Ｓ２０でＮｏ）、第２変換部１２を運転させ（Ｓ３１）、連系リレー１３を閉じた状態にさせて、第２変換部１２と負荷４とを接続させる状態にする（Ｓ３２）。図４では、ステップＳ３２の動作は「連系リレー接続」と記載されている。制御部１５Ａは、ステップＳ３２の動作を行った後、第１変換部１１を運転させ（Ｓ３３）、その後、車両２の駆動用バッテリ２１と第１変換部１１とを電気的に接続させる制御を開始する（Ｓ３４）。図４では、ステップＳ３４の動作は「車両接続」と記載されている。制御部１５Ａは、ステップＳ９、ステップＳ１１、ステップＳ１８、ステップＳ２８、ステップＳ３０及びステップＳ３４の動作を行うと、スタートに戻って定期的に動作を繰り返す。

上述の通り、実施の形態２にかかるパワーコンディショナ１Ａは、車両２の駆動用バッテリ２１から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１変換部１１と、第１変換部１１によって得られた第２の直流電圧をもとに電源を生成して制御部１５Ａに電源を供給する電源部１６とを有する。電源部１６は、電力系統３に異常が発生しても電源を制御部１５Ａに供給することができる。制御部１５Ａは、電源部１６から供給される電源をもとに動作することができる。したがって、パワーコンディショナ１Ａは、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１と同様に、電力系統３に異常が発生しても、ユーザの利便性を低下させることなく動作することができる。

パワーコンディショナ１Ａは、インターネット５に接続されている中継装置６から送信された情報を受け取る機能を有する制御部１５Ａを有する。そのため、パワーコンディショナ１Ａの自立運転は、ユーザがインターフェース部１８に指示を与えることによって開始されてもよいし、制御部１５の判断によって開始されてもよいし、中継装置６から送信される指示によって開始されてもよい。

また、実施の形態２にかかるパワーコンディショナ１Ａでは、制御部１５Ａは、第１変換部１１と車両２の駆動用バッテリ２１とが接続されて電源部１６が第２の直流電圧をもとに電源を生成する状態があらかじめ決められた時間継続した場合、第１変換部１１と駆動用バッテリ２１との電気的接続を終了させる。これにより、駆動用バッテリ２１が有する電力の消費が抑制される。すなわち、パワーコンディショナ１Ａは、駆動用バッテリ２１が有する電力の消費を抑制することができる。

また、実施の形態２にかかるパワーコンディショナ１Ａでは、制御部１５Ａは、第１変換部１１と車両２の駆動用バッテリ２１とが接続されて電源部１６が第２の直流電圧をもとに電源を生成する状態で駆動用バッテリ２１から放電することができなくなった場合、第１変換部１１と駆動用バッテリ２１との電気的接続を終了させる。これにより、パワーコンディショナ１Ａと車両２とが電気的に切り離されてパワーコンディショナ１Ａと車両２とのうちの一方に電気的な故障が生じた場合の当該故障による影響が他方に伝搬することが抑制される。すなわち、パワーコンディショナ１Ａは、パワーコンディショナ１Ａと車両２とのうちの一方に電気的な故障が生じた場合の当該故障による影響が他方に伝搬することを抑制することができる。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３にかかるパワーコンディショナ１Ｂの構成を示す図である。パワーコンディショナ１Ｂは、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１が有するすべての構成要素のうちの制御部１５及び電源部１６以外の構成要素を有する。パワーコンディショナ１Ｂは、制御部１５の替わりに第１制御部１５Ｂ及び第２制御部１５Ｃを有し、電源部１６の替わりに第１電源部１６Ｂ及び第２電源部１６Ｃを有する。実施の形態３では、実施の形態１との相違点を主に説明する。

第１制御部１５Ｂは第１変換部１１を制御し、第２制御部１５Ｃは第２変換部１２、連系リレー１３及び自立リレー１４を制御する。実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１の制御部１５が有する機能は、第１制御部１５Ｂと第２制御部１５Ｃとによって実現される。第１制御部１５Ｂと第２制御部１５Ｃとは、信号の送受信を行う。

第１電源部１６Ｂは、第２の直流電圧をもとに電源を生成して第１制御部１５Ｂに電源を供給する。第２電源部１６Ｃは、電力系統３の交流電圧又は第２の直流電圧をもとに電源を生成して第２制御部１５Ｃに電源を供給する。

第１制御部１５Ｂは、第２変換部１２と電力系統３とが連系リレー１３を介して接続されている状態で電力系統３に異常が生じたことが検出部１７によって検出された場合、第１変換部１１と車両２の駆動用バッテリ２１とが接続されて第１電源部１６Ｂが第２の直流電圧をもとに電源を生成する状態で制御を行う。

第２制御部１５Ｃは、第２変換部１２と電力系統３とが連系リレー１３を介して接続されている状態で電力系統３に異常が生じたことが検出部１７によって検出された場合、第１変換部１１と車両２の駆動用バッテリ２１とが接続されて第２電源部１６Ｃが第２の直流電圧をもとに電源を生成する状態で制御を行う。

したがって、実施の形態３にかかるパワーコンディショナ１Ｂは、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１と同様に、電力系統３に異常が発生してもユーザの利便性を低下させることなく動作することができる。

上述の通り、実施の形態３にかかるパワーコンディショナ１Ｂは、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１が有する制御部１５の替わりに第１制御部１５Ｂ及び第２制御部１５Ｃを有し、パワーコンディショナ１が有する電源部１６の替わりに第１電源部１６Ｂ及び第２電源部１６Ｃを有する。第１制御部１５Ｂ及び第２制御部１５Ｃの各々は制御部１５より小さく、第１電源部１６Ｂ及び第２電源部１６Ｃの各々は電源部１６より小さい。そのため、パワーコンディショナ１Ｂは、制御部１５及び電源部１６の各々が大型化することを抑制することができる。また、パワーコンディショナ１Ｂによれば、第１変換部１１、第１制御部１５Ｂ及び第１電源部１６Ｂと、第２変換部１２、第２制御部１５Ｃ及び第２電源部１６Ｃとを個別に開発することができ、ひいては開発にかかるコストが増大することを抑制する可能性を生じさせることができる。

なお、実施の形態３にかかるパワーコンディショナ１Ｂは、電力系統３に停電以外の異常が発生した場合、第２電源部１６Ｃが電力系統３の交流電圧をもとに電源を生成できる状態であっても、第１電源部１６Ｂは第２の直流電圧をもとにしか電源を生成できない。そのため、従来の技術では、電力系統３に停電以外の異常が発生した場合でも、第１電源部１６Ｂが停止する。第１変換部１１は、第１制御部１５Ｂが行う制御にしたがって動作し、第１制御部１５Ｂは、第１電源部１６Ｂから供給される電源をもとに動作するため、第１電源部１６Ｂが停止する前に、第１変換部１１を停止する必要がある。

上述した実施の形態１から３では、電力系統３において発生する異常を含む複数の異常について説明した。電力系統３に異常が発生した場合、上述の通り、第１変換部１１は、車両２の駆動用バッテリ２１から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換した状態で待機する。電源部１６、第１電源部１６Ｂ及び第２電源部１６Ｃの各々は、第１変換部１１によって得られた第２の直流電圧をもとに電源を生成し、制御部１５、制御部１５Ａ、第１制御部１５Ｂ及び第２制御部１５Ｃのいずれかに電源を供給する。

車両２に異常が発生した場合、車両２の状態を監視するために、第２変換部１２は、電力系統３から供給される交流電圧をもとに第２の直流電圧を生成する。電源部１６及び第２電源部１６Ｃの各々は、第２変換部１２によって得られた第２の直流電圧をもとに電源を生成し、制御部１５、制御部１５Ａ及び第２制御部１５Ｃのいずれかに電源を供給する。

しかしながら、電力系統３に異常が発生した場合、第１変換部１１にも異常が発生したとき、車両２から供給される第１の直流電圧をもとに電源を生成することはできない。車両２に異常が発生した場合、第２変換部１２にも異常が発生したとき、電力系統３から供給される交流電圧をもとに電源を生成することはできない。以下に、異常が発生した場合の実施の形態１から３の各パワーコンディショナの構成要素が動作することができるか否かを説明する。

図６は、異常が発生した場合の実施の形態１から３にかかる各パワーコンディショナ及び車両２における複数の構成要素の各々の動作の可否を示す図である。図６において、「系統異常」は電力系統３における異常を示しており、「第１変換部異常」は第１変換部１１における異常を示しており、「第２変換部異常」は第２変換部１２における異常を示しており、「車両異常」は車両２における異常を示している。

図６において、「○」の印は異常が発生していることを示しており、「−」の印は異常が発生していないことを示している。連系リレーの列において、「接続可」は連系リレー１３が閉じて連系リレー１３が第２変換部１２と電力系統３とを接続することが可能であることを示しており、「接続不可」は連系リレー１３が開いて連系リレー１３が第２変換部１２と電力系統３とを接続することが不可能であることを示している。

「動作可」は動作することが可能であることを示しており、「動作不可」は動作することが不可能であることを示している。車両側制御部の列において、「接続可」は制御部１５が車両２と各パワーコンディショナとの接続を許可することを示しており、「接続不可」は制御部１５が車両２と各パワーコンディショナとの接続を許可しないことを示している。

例えば、図６は、電力系統３、第１変換部１１、第２変換部１２及び車両２のいずれにおいても異常が発生していない場合、連系リレー１３が第２変換部１２と電力系統３とを接続することが可能であり、第１変換部１１及び第２変換部１２が動作することが可能であることを示している。加えて、図６は、上述の場合、制御部１５が車両２と各パワーコンディショナとの接続を許可することを示している。

例えば、図６は、電力系統３、第１変換部１１、第２変換部１２及び車両２のいずれにおいても異常が発生している場合、連系リレー１３が第２変換部１２と電力系統３とを接続することが不可能であり、第１変換部１１及び第２変換部１２が動作することが不可能であることを示している。加えて、図６は、上述の場合、制御部１５が車両２と各パワーコンディショナとの接続を許可しないことを示している。

図７は、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１が有する制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の一部の機能がプロセッサ７１によって実現される場合のプロセッサ７１を示す図である。つまり、制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の一部の機能は、メモリ７２に格納されるプログラムを実行するプロセッサ７１によって実現されてもよい。プロセッサ７１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。図７には、メモリ７２も示されている。

制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の一部の機能がプロセッサ７１によって実現される場合、当該一部の機能は、プロセッサ７１と、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェア及びファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ７２に格納される。プロセッサ７１は、メモリ７２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の一部の機能を実現する。

制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の一部の機能がプロセッサ７１によって実現される場合、パワーコンディショナ１は、制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の一部によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ７２を有する。メモリ７２に格納されるプログラムは、制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の一部が実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

メモリ７２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等である。

図８は、実施の形態１にかかるパワーコンディショナ１が有する制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の一部又は全部が処理回路８１によって実現される場合の処理回路８１を示す図である。つまり、制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の一部又は全部は、処理回路８１によって実現されてもよい。

処理回路８１は、専用のハードウェアである。処理回路８１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせたものである。制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアであってもよい。

制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、制御部１５、検出部１７及びインターフェース部１８の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。

実施の形態２にかかるパワーコンディショナ１Ａが有する制御部１５Ａ、検出部１７及びインターフェース部１８の一部の機能は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。当該メモリはメモリ７２と同等の機能を有するメモリである。当該プロセッサは、プロセッサ７１と同等の機能を有するプロセッサである。制御部１５Ａ、検出部１７及びインターフェース部１８の一部又は全部は、処理回路によって実現されてもよい。当該処理回路は、処理回路８１と同等の機能を有する処理回路である。

実施の形態３にかかるパワーコンディショナ１Ｂが有する第１制御部１５Ｂ、第２制御部１５Ｃ、検出部１７及びインターフェース部１８の一部の機能は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサによって実現されてもよい。当該メモリはメモリ７２と同等の機能を有するメモリである。当該プロセッサは、プロセッサ７１と同等の機能を有するプロセッサである。第１制御部１５Ｂ、第２制御部１５Ｃ、検出部１７及びインターフェース部１８の一部又は全部は、処理回路によって実現されてもよい。当該処理回路は、処理回路８１と同等の機能を有する処理回路である。

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、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１，１Ａ，１Ｂ パワーコンディショナ、２ 車両、３ 電力系統、４ 負荷、５ インターネット、６ 中継装置、１１ 第１変換部、１２ 第２変換部、１３ 連系リレー、１４ 自立リレー、１５，１５Ａ 制御部、１５Ｂ 第１制御部、１５Ｃ 第２制御部、１６ 電源部、１６Ｂ 第１電源部、１６Ｃ 第２電源部、１７ 検出部、１８ インターフェース部、２１ 駆動用バッテリ、２２ 車両側制御部、７１ プロセッサ、７２ メモリ、８１ 処理回路。

Claims (5)

1. 車両の駆動用バッテリから供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１変換部と、
   前記第１変換部によって得られた第２の直流電圧を交流電圧に変換する第２変換部と、
   前記第２変換部と電力系統とが接続される状態と接続されない状態とを切り替える連系リレーと、
   前記第２変換部と負荷とが接続される状態と接続されない状態とを切り替える自立リレーと、
   前記第１変換部、前記第２変換部、前記連系リレー及び前記自立リレーを制御する制御部と、
   前記第２の直流電圧と前記電力系統の交流電圧との一方又は双方をもとに電源を生成して前記制御部に前記電源を供給する電源部とを備え、
   前記駆動用バッテリから供給される第１の直流電圧は、前記車両と前記制御部間の通信により、前記車両が前記駆動用バッテリを接続することで供給され、
   前記制御部は、前記電力系統に異常が生じる可能性を示す情報を受け取った場合、又は前記電力系統の異常に備えて制御を行うよう指示された場合、前記第１変換部と前記車両の前記駆動用バッテリとが接続され、前記第１変換部が動作して、前記電源部が前記第１変換部によって得られた前記第２の直流電圧をもとに前記電源を生成する状態で制御を行う
   ことを特徴とするパワーコンディショナ。
2. 車両の駆動用バッテリから供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１変換部と、
   前記第１変換部によって得られた第２の直流電圧を交流電圧に変換する第２変換部と、
   前記第２変換部と電力系統とが接続される状態と接続されない状態とを切り替える連系リレーと、
   前記第２変換部と負荷とが接続される状態と接続されない状態とを切り替える自立リレーと、
   前記第１変換部、前記第２変換部、前記連系リレー及び前記自立リレーを制御する制御部と、
   前記第２の直流電圧と前記電力系統の交流電圧との一方又は双方をもとに電源を生成して前記制御部に前記電源を供給する電源部とを備え、
   前記駆動用バッテリから供給される第１の直流電圧は、前記車両と前記制御部間の通信により、前記車両が前記駆動用バッテリを接続することで供給され、
   前記制御部は、前記第１変換部と前記車両の前記駆動用バッテリとが接続され、前記第２変換部と前記電力系統とが前記連系リレーを介して接続され、前記第１変換部が動作している状態で前記電力系統に異常が生じた場合、前記第１変換部と前記車両の前記駆動用バッテリとが接続され、前記第１変換部が動作している状態を継続し、前記電源部が前記第１変換部によって得られた前記第２の直流電圧をもとに前記電源を生成する状態で制御を行い、
   前記制御部は、前記電力系統に異常が生じる可能性を示す情報を受け取った場合、又は前記電力系統の異常に備えて制御を行うよう指示された場合、前記第１変換部と前記車両の前記駆動用バッテリとが接続され、前記第１変換部が動作して、前記電源部が前記第１変換部によって得られた前記第２の直流電圧をもとに前記電源を生成する状態で制御を行う
   ことを特徴とするパワーコンディショナ。
3. 前記制御部は、前記第１変換部と前記車両の前記駆動用バッテリとが接続されて前記電源部が前記第２の直流電圧をもとに前記電源を生成する状態で、前記駆動用バッテリから供給される電力を前記負荷へ供給することが指示された場合、前記駆動用バッテリと前記第１変換部とを接続させた状態で、前記自立リレーに対して前記第２変換部と前記負荷とを接続させる制御を開始し、前記第２変換部に対して前記第１変換部によって得られる前記第２の直流電圧を交流電圧に変換させて得られる前記交流電圧を前記負荷に供給させる制御を開始する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパワーコンディショナ。
4. 前記制御部は、前記第１変換部と前記車両の前記駆動用バッテリとが接続されて前記電源部が前記第２の直流電圧をもとに前記電源を生成する状態があらかじめ決められた時間継続した場合、前記第１変換部と前記駆動用バッテリとの電気的接続を終了させる
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
5. 前記制御部は、前記第１変換部と前記車両の前記駆動用バッテリとが接続されて前記電源部が前記第２の直流電圧をもとに前記電源を生成する状態で前記駆動用バッテリから放電することができなくなった場合、前記第１変換部と前記駆動用バッテリとの電気的接続を終了させる
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。

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