JP7122875B2 - charging device - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電池などの蓄電装置に充電電力を供給する充電装置に関する。 The present invention relates to a charging device that supplies charging power to a power storage device such as a storage battery.

近年、環境問題やエネルギ資源問題が注目される中、電気自動車やハイブリッド車やプラグインハイブリッド車(以下、「電気自動車」と総称する)のように、蓄電池の電力を駆動源として走行する自動車が普及しつつある。 In recent years, while environmental problems and energy resource problems have been attracting attention, vehicles such as electric vehicles, hybrid vehicles, and plug-in hybrid vehicles (hereinafter collectively referred to as "electric vehicles") that run using power from storage batteries as a driving source are becoming popular. It is becoming popular.

電気自動車の普及に伴い、充電装置について、充電時間の短縮、設置場所の確保、稼働率の向上などが課題となっている。特に、都市部では設置場所の確保が難しい。例えば、設置場所として既設の駐車場が考えられるが、充電装置の設置スペースおよび作業スペースを含めた充電スペースとして利用できるスペースは制限される。 With the spread of electric vehicles, there are issues with charging equipment, such as shortening charging time, securing installation sites, and improving operating rates. In particular, it is difficult to secure installation sites in urban areas. For example, an existing parking lot can be considered as the installation location, but the space that can be used as a charging space, including the installation space for the charging device and the work space, is limited.

これに対し、特許文献1に記載される従来技術が知られている。本従来技術では、複数台の整流装置(AC/DC変換器)と複数台の充電スタンドの間に切替器が設けられる。この切替器によって、各充電スタンドに、充電メニュー(休息・中速・低速)に応じた台数の整流装置が接続される。これにより、充電装置の大型化を抑えつつ、稼働率を向上できる。 On the other hand, a conventional technique described in Patent Document 1 is known. In this prior art, a switch is provided between a plurality of rectifiers (AC/DC converters) and a plurality of charging stations. With this switch, each charging station is connected to the number of rectifiers corresponding to the charging menu (rest, medium speed, low speed). As a result, it is possible to improve the operation rate while suppressing an increase in the size of the charging device.

特開2012-70479号公報JP 2012-70479 A

上記従来技術においては、切替器の構成および動作については必ずしも十分な配慮がなされていない。例えば、切替動作中に、切替器の端子に大きな電位差がかかる恐れや、大きな突入電流が流れる怖れがあり、充電装置として、実用上十分な信頼性を得ることが難しい。 In the prior art described above, sufficient consideration is not always given to the configuration and operation of the switch. For example, during the switching operation, there is a risk that a large potential difference will be applied to the terminals of the switch or that a large rush current will flow, making it difficult to obtain practically sufficient reliability as a charging device.

そこで、本発明は、信頼性の向上が可能な充電装置を提供する。 Accordingly, the present invention provides a charging device capable of improving reliability.

上記課題を解決するために、本発明による充電装置は、複数の電気自動車の複数の蓄電装置を充電するものであって、直流電力を出力する複数のコンバータセルと、複数のコンバータセルの複数の出力が接続される複数の入力ポートと複数の蓄電装置が接続される複数の出力ポートとを有する切替器と、切替器が、複数の入力ポートのいずれかを、複数の出力ポートのいずれかに接続するとき、複数の出力ポートのいずれかに接続される蓄電装置の電圧に応じて、複数の入力ポートのいずれかに接続されるコンバータセルの出力電圧を調整する制御装置と、複数の電気自動車に接続されるとともに、複数の中継器を介して、切替器の複数の出力ポートに接続される複数の充電コネクタと、を備え、切替器は、複数の入力ポートの各々と複数の出力ポートとの間に接続される複数の開閉器からなる切替器部を有し、切替器部は、投入時に、複数の開閉器の内のいずれか一つが閉じられるとともに、他は開放され、コンバータセルは、高周波トランスと、高周波トランスの1次側に接続される1次側電力変換器と、高周波トランスの2次側に接続され、出力ポートに出力が接続される2次側電力変換器と、を備え、中継器は、電気自動車と制御装置との間で、信号線を中継し、中継器は、充電スタンドを構成し、制御装置は、信号線を介して電気自動車から送信される情報に基づいてコンバータセルを制御し、信号線を介して充電スタンドから送信される要求に基づいて切替器を制御し、切替器は、コンバータセルの一対の2次側端子の内、高電位側が接続される第1の切替器と、コンバータセルの一対の2次側端子の内、低電位側が接続される第2の切替器と、を有し、数のコンバータセルおよび切替器は、並設される複数の中継器の上方に設置されているIn order to solve the above problems, a charging device according to the present invention charges a plurality of power storage devices of a plurality of electric vehicles, and includes a plurality of converter cells that output DC power, and a plurality of power storage devices of the plurality of converter cells. a switch having a plurality of input ports to which outputs are connected and a plurality of output ports to which a plurality of power storage devices are connected; A control device that, when connected, adjusts the output voltage of a converter cell connected to one of a plurality of input ports according to the voltage of a power storage device that is connected to one of the plurality of output ports; and a plurality of electric vehicles. and a plurality of charging connectors connected to the plurality of output ports of the switch via a plurality of repeaters, wherein the switch includes each of the plurality of input ports and the plurality of output ports. has a switch part consisting of a plurality of switches connected between the , a high frequency transformer, a primary side power converter connected to the primary side of the high frequency transformer, and a secondary side power converter connected to the secondary side of the high frequency transformer and having an output connected to an output port. The repeater relays a signal line between the electric vehicle and the control device, the repeater constitutes a charging station, and the control device is based on information transmitted from the electric vehicle via the signal line controls the converter cell, controls the switch based on a request sent from the charging station via the signal line, and the switch is connected to the high potential side of the pair of secondary terminals of the converter cell. a first switch and a second switch to which the low potential side of the pair of secondary terminals of the converter cell is connected; It is installed above the repeater of

本発明によれば、充電装置の信頼性を向上できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reliability of a charging device can be improved.

本発明の実施形態である充電装置の概略構成を示す。1 shows a schematic configuration of a charging device that is an embodiment of the present invention; 図1の充電装置における切替器の切替動作の一例を示す。2 shows an example of a switching operation of a switch in the charging device of FIG. 1; 切替器の構成を示す回路図である。4 is a circuit diagram showing the configuration of a switch; FIG. 切替器における開閉器の動作状態を示す。4 shows the operating state of the switch in the switch. 切替器における開閉器の動作状態を示す。4 shows the operating state of the switch in the switch. 切替器における開閉器の動作状態を示す。4 shows the operating state of the switch in the switch. 切替器の変形例の構成を示す。4 shows a configuration of a modification of the switch. 中央コントローラの演算部における処理動作を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing processing operations in the arithmetic unit of the central controller; 図6におけるコンバータ電圧処理の一例を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing an example of converter voltage processing in FIG. 6; 中央コントローラの構成を示す機能ブロック図である。3 is a functional block diagram showing the configuration of a central controller; FIG. 充電装置の回路構成の一例を示す。1 shows an example of a circuit configuration of a charging device; 充電装置の回路構成の他の例を示す。3 shows another example of the circuit configuration of the charging device. 切替器と中継器の接続構成を示す。The connection configuration of a switch and a repeater is shown. 切替器と中継器の接続構成を示す。The connection configuration of a switch and a repeater is shown. 本実施形態の充電装置の設置形態の一例を示す。An example of the installation form of the charging device of this embodiment is shown. コンバータセルにおける交直変換器の回路構成の変形例を示す。4 shows a modification of the circuit configuration of the AC/DC converter in the converter cell. DC/DCコンバータ部の回路構成の変形例を示す。4 shows a modification of the circuit configuration of the DC/DC converter section. DC/DCコンバータ部の回路構成の変形例を示す。4 shows a modification of the circuit configuration of the DC/DC converter section. DC/DCコンバータ部の回路構成の変形例を示す。4 shows a modification of the circuit configuration of the DC/DC converter section.

以下、本発明の実施形態について、図面を用いながら説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same reference numbers denote the same components or components with similar functions.

図1は、本発明の一実施形態である充電装置の概略構成を示す。なお、本実施形態の充電装置は、電気自動車に対して、蓄電池の蓄電エネルギを補充するための電力を供給する。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a charging device that is one embodiment of the present invention. Note that the charging device of the present embodiment supplies electric power to the electric vehicle to replenish the energy stored in the storage battery.

図1に示すように、充電装置は、交流または直流の電源系統23から受電する電力を、電力変換回路を介して、電気自動車に搭載される蓄電池に充電する。ここで、電力変換回路は、受電電力を充電用の直流電力に変換するコンバータセル20-1~20-M(M:自然数)と、切替器21と、中継器30-1~30-Mと、充電コネクタ31-1~31-Mで構成される。コンバータセル20-1~20-Mの電力変換動作、並びに切替器21の切替動作は、中央コントローラ22によって制御される。 As shown in FIG. 1, the charging device charges a storage battery mounted on an electric vehicle with electric power received from an AC or DC power supply system 23 via a power conversion circuit. Here, the power conversion circuit includes converter cells 20-1 to 20-M (M: natural number) for converting received power into DC power for charging, a switch 21, and repeaters 30-1 to 30-M. , charging connectors 31-1 to 31-M. The power conversion operations of converter cells 20-1 to 20-M and the switching operations of switch 21 are controlled by central controller 22. FIG.

切替器21は、各コンバータセルを、中継器30-1~30-Mの内の任意の中継器に接続する。図1において、切替器21は、コンバータセル20-1~20-Mと中継器30-1~30-Mとを、一対一で接続している。この場合、充電装置は、最大でM台の電気自動車32-1~32-Mを同時に充電することができる。 Switch 21 connects each converter cell to an arbitrary repeater among repeaters 30-1 to 30-M. In FIG. 1, the switch 21 connects the converter cells 20-1 to 20-M and the repeaters 30-1 to 30-M on a one-to-one basis. In this case, the charging device can simultaneously charge up to M electric vehicles 32-1 to 32-M.

充電コネクタ31-1~31-Mは、それぞれ電気自動車32-1~32-Mの充電口に接続される。また、充電コネクタ31-1~31-Mは、それぞれ、充電用ケーブルを介して中継器30-1~30-Mに接続される。 Charging connectors 31-1 to 31-M are connected to charging ports of electric vehicles 32-1 to 32-M, respectively. Also, charging connectors 31-1 to 31-M are connected to repeaters 30-1 to 30-M via charging cables, respectively.

複数台(M台)のコンバータセル20-1~20-Mの電源系統23側入力が互いに直列接続される。これにより、コンバータセル20-1~20-Mは、変圧器を介することなく、高電圧(例えば、6.6kVや11kVなど)の電源系統23に直接、接続される。このように、充電装置の受電部において変圧器が用いられないので、受電部を含む充電装置を小型化できる。また、後述するように(図9、図10)、各コンバータセルは、半導体スイッチング素子と高周波トランスを備える電力変換回路(例えば、SST(Solid State Transformer))を備える。これにより、各コンバータセルを小型化できる。 The power system 23 side inputs of a plurality of (M) converter cells 20-1 to 20-M are connected in series with each other. As a result, the converter cells 20-1 to 20-M are directly connected to the high voltage (for example, 6.6 kV, 11 kV, etc.) power supply system 23 without a transformer. Since no transformer is used in the power receiving unit of the charging device in this way, the size of the charging device including the power receiving unit can be reduced. Further, as will be described later (FIGS. 9 and 10), each converter cell includes a power conversion circuit (for example, SST (Solid State Transformer)) including a semiconductor switching element and a high frequency transformer. Thereby, each converter cell can be miniaturized.

なお、電源系統23としては、例えば、商用交流電源、太陽光発電システム、風力発電システム、直流配電系統などが用いられる。 As the power supply system 23, for example, a commercial AC power supply, a photovoltaic power generation system, a wind power generation system, a DC power distribution system, or the like is used.

電源系統23からの電力は、M台のコンバータセル20-1~20-Mで受電される。前述のように、コンバータセル20-1~20-Mの電源系統23側入力が互いに直列接続されているので、電源系統の電圧は各コンバータセルで分圧される。このため、電源系統23からの電力が各コンバータセルで分担される。コンバータセル20-1~20-Mで分担される電力は、コンバータセル20-1~20-Mを介して、切替器21に入力される。 Electric power from power supply system 23 is received by M converter cells 20-1 to 20-M. As described above, since the inputs of the power supply system 23 side of the converter cells 20-1 to 20-M are connected in series, the voltage of the power supply system is divided by each converter cell. Therefore, power from power supply system 23 is shared by each converter cell. Electric power shared by converter cells 20-1 to 20-M is input to switch 21 via converter cells 20-1 to 20-M.

切替器21は、コンバータセル20-1~20-Mが出力する充電用直流電力がそれぞれ入力される、M個の入力ポート21-x1~21-xMを有する。また、切替器21は、入力ポート21-x1~21-xMに入力される電力を出力するM個の出力ポート21-y1~21-yMを有する。切替器21を操作することによって、入力ポート21-x1~21-xMの各々は、出力ポート21-y1~21-yMの内の任意の出力ポートに接続される。すなわち、入力ポート21-x1~21-xMに入力される各電力は、出力ポート21-y1~21-yMの内の任意の出力ポートから出力することができる。なお、切替器21の内部構成については後述する(図3~5)。 Switch 21 has M input ports 21-x1 to 21-xM to which the charging DC power output from converter cells 20-1 to 20-M are input, respectively. Further, the switch 21 has M output ports 21-y1 to 21-yM for outputting power input to the input ports 21-x1 to 21-xM. By operating the switch 21, each of the input ports 21-x1 to 21-xM is connected to an arbitrary output port among the output ports 21-y1 to 21-yM. That is, each power input to the input ports 21-x1 to 21-xM can be output from any of the output ports 21-y1 to 21-yM. The internal configuration of the switch 21 will be described later (FIGS. 3-5).

出力ポート21-y1~21-yMから出力される充電用電力は、それぞれ中継器30-1~30-Mを介して、電気自動車32-1~32-Mに供給される。中継器30-1~30-Mは、切替器21と電気自動車32-1~32-Mとの間で、充電用電力供給用の電力線を中継する。従って、充電コネクタ31-1~31-Mは、それぞれ、中継器30-1~30-Mを介して、電力線によって、それぞれ、切替器21の出力ポート21-y1~21-yMに接続される。また、中継器30-1~30-Mは、中央コントローラ22と電気自動車32-1~32-Mとの間で、車両通信路信号線33を中継する。 The charging power output from the output ports 21-y1 to 21-yM is supplied to electric vehicles 32-1 to 32-M via repeaters 30-1 to 30-M, respectively. Relays 30-1 to 30-M relay power lines for supplying power for charging between switch 21 and electric vehicles 32-1 to 32-M. Therefore, the charging connectors 31-1 to 31-M are connected to the output ports 21-y1 to 21-yM of the switch 21 by the power lines via the repeaters 30-1 to 30-M, respectively. . Further, repeaters 30-1 to 30-M relay vehicle communication line signal lines 33 between central controller 22 and electric vehicles 32-1 to 32-M.

中継器30-1~30-Mの各々は、いわゆる充電スタンドを構成する。なお、図示してはいないが、中継器の30-1~30-Mの各々は、充電スタンドとして利用者もしくは操作者の利便性を向上するために、充電時間、充電料金、蓄電池の残容量などの情報を表示するインジケータを備えてもよい。 Each of repeaters 30-1 to 30-M constitutes a so-called charging station. Although not shown, each of the relays 30-1 to 30-M has a charging time, a charging fee, and a remaining capacity of the storage battery in order to improve the convenience of the user or operator as a charging stand. You may provide the indicator which displays information, such as.

中継器30-1~30-Mには、それぞれ充電コネクタ31-1~31-Mが接続される。電気自動車に搭載される蓄電池を充電する場合、充電コネクタ31-1~31-Mは、それぞれ電気自動車32-1~32-Mの充電口に接続される。 Charging connectors 31-1 to 31-M are connected to the repeaters 30-1 to 30-M, respectively. When charging storage batteries mounted on electric vehicles, the charging connectors 31-1 to 31-M are connected to charging ports of the electric vehicles 32-1 to 32-M, respectively.

電気自動車32-1~32-Mは、充電コネクタ31-1~31-Mを介して充電装置から電力を受電する。また、電気自動車32-1~32-Mは、車両通信路信号線33を介して、充電装置における中央コントローラ22との間で、種々の情報を送受信する。例えば、車両通信路信号線33を介して、電気自動車に搭載される蓄電池の充電状態、並びに、充電電圧、充電電力、充電電流などの充電制御指令情報が、電気自動車から中央コントローラ22へ送信される。また、車両通信路信号線33を介して、充電装置側の要求が、中央コントローラ22から電気自動車に送信される。 The electric vehicles 32-1 to 32-M receive electric power from charging devices via charging connectors 31-1 to 31-M. Also, the electric vehicles 32-1 to 32-M transmit and receive various information to and from the central controller 22 in the charging device via the vehicle communication line signal line 33. FIG. For example, via the vehicle communication line signal line 33, charging control command information such as the state of charge of the storage battery mounted on the electric vehicle, charging voltage, charging power, and charging current is transmitted from the electric vehicle to the central controller 22. be. Also, a request from the charging device side is transmitted from the central controller 22 to the electric vehicle via the vehicle communication line signal line 33 .

中央コントローラ22は、車両通信路信号線33を介して取得される各種情報、コンバータ制御信号線35を介して取得される各コンバータセルの動作状態に関する情報、センサ信号線36を介して取得される電源系統23からの入力電圧および入力電流に関する情報に基づいて、各コンバータセルや切替器21および各中継器に対する制御指令を作成する。各コンバータセル、切替器および各中継器に対する制御指令は、それぞれ、コンバータ制御信号線35、切替制御信号線34および車両通信路信号線33を介して、送信される。 The central controller 22 receives various information obtained via the vehicle communication line signal line 33, information regarding the operating state of each converter cell obtained via the converter control signal line 35, and information obtained via the sensor signal line 36. Based on the information about the input voltage and input current from the power supply system 23, a control command for each converter cell, switch 21 and each repeater is created. Control commands for each converter cell, switch and repeater are transmitted via converter control signal line 35, switch control signal line 34 and vehicle communication line signal line 33, respectively.

なお、電源系統23からの入力電圧および入力電流は、それぞれ電圧センサ24aおよび電流センサ24bによって検出される。 The input voltage and input current from power supply system 23 are detected by voltage sensor 24a and current sensor 24b, respectively.

図2は、図1の充電装置における切替器21の切替動作の一例を示す。なお、切替器21の状態は、図1の状態から図2の状態に遷移したとする。 FIG. 2 shows an example of the switching operation of the switching device 21 in the charging device of FIG. It is assumed that the state of the switch 21 has changed from the state shown in FIG. 1 to the state shown in FIG.

図2に示すように、コンバータセル20-2が接続される中継器30-2を用いた電気自動車32-2の充電が完了し、中継器30-2は使用されていない。ここで、電気自動車32-1については、急速充電が要求されているため、切替器21は、コンバータセル20-2が接続されている入力ポート21-x2の接続先を、電気自動車32-1に搭載される蓄電池の充電に使用する中継器30-1に接続される出力ポート21-1に切り替える。これにより、電気自動車32-1に搭載される蓄電池は2台のコンバータセル(20-1および20-2)によって充電されるので、充電時間が短縮される。 As shown in FIG. 2, charging of electric vehicle 32-2 using repeater 30-2 to which converter cell 20-2 is connected is completed, and repeater 30-2 is not used. Here, since quick charging is requested for the electric vehicle 32-1, the switch 21 changes the connection destination of the input port 21-x2 to which the converter cell 20-2 is connected to the electric vehicle 32-1. switch to the output port 21-1 connected to the repeater 30-1 used for charging the storage battery mounted on the . As a result, the storage battery mounted on the electric vehicle 32-1 is charged by the two converter cells (20-1 and 20-2), thereby shortening the charging time.

なお、急速充電時のほか、各コンバータセルの負荷平準化のために、切替器21を動作させてもよい。 Switch 21 may be operated for load leveling of each converter cell in addition to rapid charging.

次に、切替器21の構成および動作について具体的に説明する。 Next, the configuration and operation of the switch 21 will be specifically described.

図3は、切替器21の構成を示す回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the switch 21. As shown in FIG.

図3に示すように、切替器21は、M台(M:2以上の自然数)のコンバータセルが接続される接続端子となるM個の入力ポート21-x1~21-xMと、M台の中継器が接続される接続端子となるM個の出力ポート21-y1~21-yMを有する。なお、本実施形態では、コンバータセル20-1~20-M(図1)は、それぞれ入力ポート21-x1~21-xMに接続され、中継器30-1~30-M(図1)は、それぞれ出力ポート21-y1~21-yMに接続される。すなわち、M台のコンバータセルは、M個の入力ポートに一対一で接続され、M台の中継器は、M個の出力ポートに一対一で接続される。 As shown in FIG. 3, the switch 21 includes M input ports 21-x1 to 21-xM serving as connection terminals to which M (M: a natural number equal to or greater than 2) converter cells are connected, and M input ports 21-x1 to 21-xM. It has M output ports 21-y1 to 21-yM serving as connection terminals to which repeaters are connected. In this embodiment, the converter cells 20-1 to 20-M (FIG. 1) are connected to the input ports 21-x1 to 21-xM, respectively, and the repeaters 30-1 to 30-M (FIG. 1) , are connected to output ports 21-y1 to 21-yM, respectively. That is, M converter cells are connected to M input ports one-to-one, and M repeaters are connected to M output ports one-to-one.

さらに、切替器21は、入力ポート21-x1~21-xMと、出力ポート21-y1~21-yMとの間に、いわばM行M列のマトリクス状に接続されるM個の開閉器21-s11~21-sMMを有する。これにより、入力ポート21-x1~21-xMの内の任意の入力ポートから、出力ポート21-y1~21-yMの内の任意の出力ポートに、入力ポートに接続されるコンバータセルの出力電力を送ることができる。すなわち、コンバータセル20-1~20-M(図1)の内の任意のコンバータセルの出力電力を、中継器30-1~30-M(図1)の内の任意の中継器に送ることができる。 Further, the switch 21 includes M 2 switches connected in a matrix of M rows and M columns between the input ports 21-x1 to 21-xM and the output ports 21-y1 to 21-yM. 21-s11 to 21-sMM. As a result, the output power of the converter cell connected to the input port is transferred from an arbitrary input port among the input ports 21-x1 to 21-xM to an arbitrary output port among the output ports 21-y1 to 21-yM. can send That is, the output power of any one of the converter cells 20-1 to 20-M (FIG. 1) can be sent to any one of the repeaters 30-1 to 30-M (FIG. 1). can be done.

なお、各開閉器は、機械式開閉器および電子式開閉器のいずれでもよい。たとえば開閉器として、メカニカルリレー、半導体リレー、半導体バルブ、半導体スイッチなどが適用できる。また、各開閉器は、開閉動作に伴うサージを吸収するスナバ回路などを内蔵していてもよい。 Each switch may be either a mechanical switch or an electronic switch. For example, mechanical relays, semiconductor relays, semiconductor valves, semiconductor switches, etc. can be applied as switches. Moreover, each switch may incorporate a snubber circuit or the like that absorbs a surge accompanying the switching operation.

図4a、図4bおよび図4cは、切替器21における開閉器21-s11~21-sMMの動作状態を示す。 4a, 4b and 4c show the operating states of the switches 21-s11 to 21-sMM in the switch 21. FIG.

図4aに示す開閉器21-s11~21-sMMの動作状態は、図1における切替器21の動作状態に相当する。 The operating state of the switches 21-s11 to 21-sMM shown in FIG. 4a corresponds to the operating state of the switch 21 in FIG.

図4aに示すように、開閉器21-s11~21-sMMの内、開閉器21-skk(k=1~M)が投入され、他の開閉器は開放されている。これにより、前述の図1に示すように、入力ポート21-x1~21-xMが、それぞれ出力ポート21-y1~21-yMに接続される。 As shown in FIG. 4a, among the switches 21-s11 to 21-sMM, the switches 21-skk (k=1 to M) are closed and the other switches are opened. As a result, as shown in FIG. 1, the input ports 21-x1 to 21-xM are connected to the output ports 21-y1 to 21-yM, respectively.

図4bに示す開閉器21-s11~21-sMMの動作状態は、図1における切替器21の動作状態から図2における切替器21の動作状態への遷移状態に相当する。 The operating state of the switches 21-s11 to 21-sMM shown in FIG. 4b corresponds to the transition state from the operating state of the switch 21 in FIG. 1 to the operating state of the switch 21 in FIG.

図4bに示すように、電気自動車32-2に搭載される蓄電池の充電を終了するために、入力ポート21-x2と出力ポート21-y2の間に接続される開閉器21-s22が開放される。 As shown in FIG. 4b, the switch 21-s22 connected between the input port 21-x2 and the output port 21-y2 is opened to finish charging the storage battery mounted on the electric vehicle 32-2. be.

図4cに示す開閉器21-s11~21-sMMの動作状態は、図2における切替器21の動作状態に相当する。 The operating state of the switches 21-s11 to 21-sMM shown in FIG. 4c corresponds to the operating state of the switch 21 in FIG.

図4cに示すように、急速充電の要求に応じて入力ポート21-x2を出力ポート21-y1に接続するように、入力ポート21-x2と出力ポート21-y1の間に接続される開閉器21-s21が投入される。 As shown in FIG. 4c, a switch connected between the input port 21-x2 and the output port 21-y1 so as to connect the input port 21-x2 to the output port 21-y1 according to the demand for fast charging. 21-s21 is turned on.

図5は、本実施形態における切替器の変形例の構成を示す。 FIG. 5 shows a configuration of a modification of the switch in this embodiment.

図5に示すように、本変形例においては、入力ポートの個数と出力ポートの個数が異なっている。このため、切替器21は、入力ポート21-x1~21-xMと、出力ポート21-y1~21-yNとの間に(M,N:2以上の自然数、M≠N)、いわばM行N列のマトリクス状に接続されるM×N個の開閉器21-s11~21-sMNを有する。本変形例は、例えば、コンバータセルの台数(M)を中継器の台数(N)よりも大きくして、コンバータセルの台数に冗長性を持たせて、充電装置の信頼性を向上する場合に適用される。 As shown in FIG. 5, in this modification, the number of input ports differs from the number of output ports. For this reason, the switch 21 is arranged between the input ports 21-x1 to 21-xM and the output ports 21-y1 to 21-yN (M, N: a natural number of 2 or more, M≠N), so to speak, M rows. It has M×N switches 21-s11 to 21-sMN connected in a matrix of N columns. This modification is used, for example, when the number of converter cells (M) is made larger than the number of repeaters (N) to give redundancy to the number of converter cells and improve the reliability of the charging device. Applies.

上述の切替器における各開閉器は、切替制御信号線34(図1)を介して中央コントローラ22(図1)から送信される制御指令によって、投入および開放が制御される。そこで、以下、中央コントローラ22の構成および動作について説明する。 Each switch in the switch described above is controlled to be closed and opened by a control command transmitted from the central controller 22 (FIG. 1) via the switching control signal line 34 (FIG. 1). Therefore, the configuration and operation of the central controller 22 will be described below.

図8は、中央コントローラ22の構成を示す機能ブロック図である。 FIG. 8 is a functional block diagram showing the configuration of the central controller 22. As shown in FIG.

図8に示すように、中央コントローラ22は、所定のプログラムを実行することによりコンバータセル20-1~20-Mや切替器21などに対する制御指令を作成する演算部22eと、外部装置との通信インターフェース(33~36)と、を備える。通信インターフェースである、コンバータ通信送受信端22a、切替指令送信端22b、車両通信送受信端22cおよびセンサ信号受信端22dには、それぞれ、コンバータ制御信号線35、切替制御信号線34、車両通信信号線33およびセンサ信号線36が接続される。なお、演算部22eは、マイクロコンピュータ、FPGA、ASICなどの演算処理装置によって構成される。 As shown in FIG. 8, the central controller 22 executes a predetermined program to create a control command for the converter cells 20-1 to 20-M, the switch 21, etc., and a communication unit 22e with an external device. and interfaces (33-36). A converter control signal line 35, a switching control signal line 34, and a vehicle communication signal line 33 are connected to the converter communication transmitting/receiving end 22a, the switching command transmitting end 22b, the vehicle communication transmitting/receiving end 22c, and the sensor signal receiving end 22d, which are communication interfaces, respectively. and sensor signal line 36 are connected. Note that the arithmetic unit 22e is configured by an arithmetic processing device such as a microcomputer, FPGA, or ASIC.

演算部22eは、各コンバータセルからコンバータ制御信号線35を介して送信される各コンバータセルの動作状態に関する情報を、コンバータ通信送受信端22aを介して取得する。また、演算部22eは、電気自動車から車両通信信号線33を介して送信される蓄電池およびその充電状態に関する情報(電圧、電力、電流、容量)や電気自動車側で算出される充電制御指令情報(充電電圧、充電電力、充電電流)、並びに、電気自動車もしくは中継器(充電スタンド)から車両通信信号線33を介して送信される急速充電の要求を、車両通信送受信端22cを介して取得する。さらに、演算部22eは、電圧センサ24aおよび電流センサ24b(図1)からセンサ信号線36を介して送信される電源系統からの入力電圧および入力電流に関する情報を、センサ信号受信端22dを介して取得する。 Arithmetic unit 22e acquires, via converter communication transmitting/receiving end 22a, information about the operating state of each converter cell, which is transmitted from each converter cell via converter control signal line 35. FIG. The computing unit 22e also receives information (voltage, power, current, capacity) about the storage battery and its charging state transmitted from the electric vehicle via the vehicle communication signal line 33, and charging control command information ( charging voltage, charging power, charging current), and a request for quick charging transmitted from the electric vehicle or relay (charging station) via the vehicle communication signal line 33 is obtained via the vehicle communication transmitting/receiving end 22c. Further, the computing unit 22e receives information about the input voltage and input current from the power supply system transmitted from the voltage sensor 24a and the current sensor 24b (FIG. 1) via the sensor signal line 36 via the sensor signal receiving end 22d. get.

演算部22eは、取得された情報に基づいて、切替器21に対する制御指令を作成して、切替指令送信端22bを介して、切替制御信号線34へ送出する。また、演算部22eは、取得された情報に基づいて、各コンバータセルに対する制御指令を作成して、コンバータ通信送受信端22aを介して、コンバータ制御信号線35へ送出する。 The calculation unit 22e creates a control command for the switch 21 based on the acquired information, and sends it to the switching control signal line 34 via the switching command transmission end 22b. Based on the acquired information, the calculation unit 22e also creates a control command for each converter cell and sends it to the converter control signal line 35 via the converter communication transmitting/receiving end 22a.

図6は、中央コントローラ22の演算部22eにおける処理動作を示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flow chart showing the processing operation in the computing section 22e of the central controller 22. As shown in FIG.

演算部22eは、処理を開始すると(ステップF0)、まず、取得される情報、例えば、急速充電の要求、充電完了情報、コンバータセルの負荷均等化の要求などに基づいて、切替器の開閉状態を変更するかを判定する(ステップF1)。変更する場合(ステップF1のYES)、ステップF2に進み、変更しない場合(ステップF1のNO)、ステップF1が再度実行される。 When the processing unit 22e starts processing (step F0), first, based on acquired information such as a request for quick charging, information on completion of charging, and a request for load equalization of the converter cells, the open/close state of the switch is determined. is changed (step F1). If changed (YES in step F1), the process proceeds to step F2, and if not changed (NO in step F1), step F1 is executed again.

なお、ステップF1において、演算部22eは、切替器の開閉状態を変更すると判定する場合に、さらに、充電装置の性能仕様や動作状態に基づいて、急速充電などの要求に応じられるか否かを判定してもよい。応じられる場合、ステップF2に進み、応じられない場合、ステップF1が再度実行される。 In step F1, when determining to change the open/closed state of the switch, the computing unit 22e further determines whether or not a request such as quick charging can be met based on the performance specifications and operating state of the charging device. You can judge. If yes, go to step F2, otherwise step F1 is executed again.

ステップF2において、演算部22eは、取得される情報に基づいて、開放する切替器が有るかを判定する。ここで、開放する切替器とは、切替器21において各入力ポートに接続される切替器部の内、いずれの出力ポートにも接続されずに、開放されている切替器部を意味する。すなわち、本実施形態では、開放する切替器は、一つの入力ポートに接続される複数個の開閉器(例えば、図3における開閉器21-s11~21-s1M)からなる切替部であって、複数の開閉器が全て開放されている切替器部である。判定の結果、開放する切替器が有る場合(ステップF2のYES)、次にステップF3が実行され、開放する切替器が無い場合(ステップF2のNO)、次にステップF4が実行される。 In step F2, the calculation unit 22e determines whether there is a switch to be opened based on the acquired information. Here, an open switcher means a switcher section that is not connected to any output port and is open among the switcher sections connected to each input port in the switcher 21 . That is, in the present embodiment, the switching unit to be opened is a switching unit composed of a plurality of switches (for example, switches 21-s11 to 21-s1M in FIG. 3) connected to one input port, It is a switch part in which all the switches are open. As a result of the determination, if there is a switch to be opened (YES in step F2), then step F3 is executed, and if there is no switch to be opened (NO in step F2), then step F4 is executed.

ステップF3において、演算部22eは、開放すると判定された切替器部を開放する制御指令を作成して、切替器21へ送信する。これにより、切替器部の開放が実行される。ステップF3実行後、次に、ステップF4が実行される。 In step F3, the calculation unit 22e creates a control command to open the switch unit determined to be opened, and transmits the control command to the switch unit 21. FIG. As a result, the switching section is opened. After executing step F3, next step F4 is executed.

ステップF4において、演算部22eは、取得される情報に基づいて、投入する切替器が有るかを判定する。ここで、投入する切替器とは、切替器21において各入力ポートに接続される切替器部の内、いずれかの出力ポートに接続される切替器部を意味する。すなわち、本実施形態では、投入する切替器は、一つの入力ポートに接続される複数個の開閉器(例えば、図3における開閉器21-s11~21-s1M)からなる切替部であって、いずれか一つの開閉器が開じている切替器部である。判定の結果、投入する切替器が有る場合(ステップF4のYES)、次にステップF6が実行され、投入する切替器が無い場合(ステップF4のNO)、演算部22eは処理を終了する(ステップF8)。 In step F4, the calculation unit 22e determines whether there is a switch to be turned on based on the acquired information. Here, the switching unit to be turned on means a switching unit connected to one of the output ports among the switching units connected to the respective input ports in the switching unit 21 . That is, in the present embodiment, the switching unit to be turned on is a switching unit composed of a plurality of switches (for example, switches 21-s11 to 21-s1M in FIG. 3) connected to one input port, It is a switch part in which any one of the switches is open. As a result of the determination, if there is a switch to be turned on (YES in step F4), then step F6 is executed, and if there is no switch to be turned on (NO in step F4), the calculation unit 22e ends the process (step F8).

ステップF6において、演算部22eは、取得される情報に基づいて、ステップF4で投入すると判定された切替器部の開閉器の入力側電圧と出力側電圧の差が所定値以内かを判定する。判定の結果、所定値以内である場合(ステップF6のYES)、次にステップF7が実行され、所定値を超えている場合(ステップF6のNO)、次にステップF5が実行される。なお、開閉器の入力側の電圧に関する情報は、例えば、コンバータ制御信号線35を介してコンバータセルから送信されるコンバータセルの出力電圧に関する情報に基づいて取得される。また、開閉器の出力側の電圧に関する情報は、例えば、車両通信信号線33を介して電気自動車32-2から送信される蓄電池の電圧に関する情報に基づいて取得される。 In step F6, the calculation unit 22e determines whether the difference between the input-side voltage and the output-side voltage of the switch of the switching unit determined to be turned on in step F4 is within a predetermined value, based on the acquired information. As a result of the determination, if it is within the predetermined value (YES in step F6), then step F7 is executed, and if it exceeds the predetermined value (NO in step F6), then step F5 is executed. Information about the voltage on the input side of the switch is acquired based on information about the output voltage of the converter cell transmitted from the converter cell via the converter control signal line 35, for example. Information about the voltage on the output side of the switch is acquired based on information about the voltage of the storage battery transmitted from the electric vehicle 32-2 via the vehicle communication signal line 33, for example.

ステップF5において、演算部22eはコンバータ電圧制御処理を実行する。すなわち、演算部22eは、入力側電圧と出力側電圧の差が低減するように、投入すると判定された開閉器に接続されるコンバータセルに対する制御指令を作成して、このコンバータセルへ送信する。これにより、コンバータセルの出力電圧が調整される。ステップF5が実行された後、ステップF6が再度実行される。従って、入力側電圧と出力側電圧の差が所定値以内となるまで、ステップF6およびステップF5が繰り返し実行される。 At step F5, the calculation unit 22e executes a converter voltage control process. That is, the calculation unit 22e creates a control command for the converter cell connected to the switch determined to be turned on so as to reduce the difference between the input side voltage and the output side voltage, and transmits the control command to this converter cell. This adjusts the output voltage of the converter cell. After step F5 is executed, step F6 is executed again. Therefore, steps F6 and F5 are repeatedly executed until the difference between the input side voltage and the output side voltage is within a predetermined value.

ステップF7において、演算部22eは、投入すると判定された切替器部(開閉器)を投入する制御指令を作成して、切替器21へ送信する。これにより、入力側電圧と出力側電圧の差が所定値以内である状態で、切替器部の投入が実行される。これにより、充電装置や蓄電池に過大な突入電流が流れることが防止できる。ステップF7が実行されると、演算部22eは、一連の処理を終了する。 In step F7, the calculation unit 22e creates a control command for closing the switch unit (switch) determined to be closed, and transmits the control command to the switch 21. FIG. As a result, the switch section is turned on in a state in which the difference between the input side voltage and the output side voltage is within a predetermined value. As a result, it is possible to prevent an excessive rush current from flowing through the charging device and the storage battery. When step F7 is executed, the calculation unit 22e terminates a series of processes.

なお、演算部22eは、充電装置の稼動中、図6に示す一連の処理を繰り返し実行する。 Note that the calculation unit 22e repeatedly executes the series of processes shown in FIG. 6 while the charging device is in operation.

図6に示す処理の具体例として、切替器21の動作状態が、図1の状態から図2の状態に遷移する場合、すなわち切替器21における各開閉器の開閉状態が図4a、図4b、図4cの状態の順に遷移する場合について説明する。なお、以下の説明においては、図1、図2、図4a~4c、図8を適宜参照する。 As a specific example of the processing shown in FIG. 6, the operating state of the switch 21 transitions from the state shown in FIG. 1 to the state shown in FIG. A case of transitioning in the order of the states in FIG. 4c will be described. 1, 2, 4a to 4c, and 8 will be referred to in the following description.

まず、ステップF1では、切替器21の動作状態が、図1の状態から図2の状態に遷移するので、演算部22eは、切替器の開閉状態を変更すると判定し(ステップF1のYES)、次にステップF2を実行する。 First, in step F1, the operating state of the switch 21 transitions from the state shown in FIG. 1 to the state shown in FIG. Next, step F2 is executed.

ステップF2において、演算部22eは、図1の切替器の状態では図4aに示すように投入されている開閉器21-s22が、電気自動車32-2への充電終了に伴い開放されるため、開放する切替器が有ると判定し(ステップF2のYES)、次にステップF3を実行する。 In step F2, the calculation unit 22e determines that the switch 21-s22, which is closed as shown in FIG. 4a in the switch state of FIG. It is determined that there is a switch to be opened (YES in step F2), and then step F3 is executed.

ステップF3において、演算部22eは、開閉器21-s22を開放する制御指令を作成して、切替指令送信端22bを介して、切替器21へ送信する。これにより、開閉器21-s22の開放が実行され、切替器21の状態は、図4bに示す状態となる。ステップF3実行後、演算部22eは、次に、ステップF4を実行する。 In step F3, the calculation unit 22e creates a control command to open the switch 21-s22 and transmits it to the switch 21 via the switch command transmission end 22b. As a result, the switch 21-s22 is opened, and the state of the switch 21 becomes the state shown in FIG. 4b. After executing step F3, the calculation unit 22e next executes step F4.

ステップF4において、演算部22eは、電気自動車32-1や中継器30-1からの急速充電要求などの情報に応じて、コンバータセル20-1に加えて中継器30-1に接続できる待機状態のコンバータセルとして、充電動作が完了し、入力ポート21-x2が開放されているコンバータセル20-2を選択する。そして、演算部22eは、コンバータセル20-2を中継器30-1に接続するためには、開閉器21-s21の投入により入力ポート21-x2が出力ポート21y1に接続されるので、投入する切替器が有ると判定し(ステップF4のYes)、次にステップF6を実行する。 In step F4, the computing unit 22e is in a standby state in which it can be connected to the relay 30-1 in addition to the converter cell 20-1 in response to information such as a quick charge request from the electric vehicle 32-1 or the relay 30-1. The converter cell 20-2 whose charging operation has been completed and whose input port 21-x2 is open is selected as the converter cell for the second cell. Then, in order to connect the converter cell 20-2 to the repeater 30-1, the operation unit 22e turns on the switch 21-s21, which connects the input port 21-x2 to the output port 21y1. It is determined that there is a switch (Yes in step F4), and then step F6 is executed.

ステップF6において、演算部22eは、開閉器21-s21の入力側すなわち入力ポート21-x2の電圧と、開閉器21-s21の出力側すなわち出力ポート21-y1の電圧との差分、すなわち、開放されている入力ポート21-x2と出力ポート21-y1の間の電位差が、所定値以内であるかを判定する。この所定値は、開閉器21-s21が投入されたときに蓄電池や充電装置に流れる突入電流が、許容値以内となるように設定される。なお、開閉器21-s21の入力側の電圧に関する情報は、例えば、コンバータ制御信号線35を介してコンバータセル20-2から送信されるコンバータセル20-2の出力電圧に関する情報に基づいて取得される。また、開閉器21-s21の出力側の電圧に関する情報は、例えば、車両通信信号線33を介して電気自動車32-2から送信される蓄電池の電圧に関する情報に基づいて取得される。 In step F6, the calculation unit 22e determines the difference between the voltage of the input side of the switch 21-s21, that is, the input port 21-x2, and the voltage of the output side of the switch 21-s21, that is, the voltage of the output port 21-y1, that is, the open It is determined whether the potential difference between the input port 21-x2 and the output port 21-y1 is within a predetermined value. This predetermined value is set so that the rush current that flows into the storage battery or the charging device when the switch 21-s21 is turned on is within the allowable value. The information about the voltage on the input side of the switch 21-s21 is acquired based on the information about the output voltage of the converter cell 20-2 transmitted from the converter cell 20-2 via the converter control signal line 35, for example. be. Information about the voltage on the output side of the switch 21-s21 is acquired based on information about the voltage of the storage battery transmitted from the electric vehicle 32-2 via the vehicle communication signal line 33, for example.

通常、充電開始前においては、電気自動車の蓄電池は蓄電量が低下しているので、蓄電池の電圧と、充電装置の出力電圧は異なる。本例は、このような通常状態であり、ステップS6において、演算部22eは、開閉器21-s21の入力側電圧と、開閉器21-s21の出力側電圧との差が所定値以内ではないと判定し(ステップF6のNO)、次にステップF5を実行する。 Normally, before charging is started, the amount of electricity stored in the storage battery of the electric vehicle is low, so the voltage of the storage battery and the output voltage of the charging device are different. This example is such a normal state, and in step S6, the calculation unit 22e determines that the difference between the input side voltage of the switch 21-s21 and the output side voltage of the switch 21-s21 is not within a predetermined value. (NO in step F6), and then step F5 is executed.

ステップF5において、演算部22eは、開閉器21-s21の入力側電圧と開閉器21-s21の出力側電圧の差が低減するように、すなわちコンバータセル20-2の出力電圧と電気自動車32-1の蓄電池の電圧との差が低減するように、コンバータセル20-2に対する制御指令を作成して、コンバータ制御信号線35を介してコンバータセル20-2へ送信する。演算部22eは、ステップF5を実行後、次に、ステップF6を再度実行する。 In step F5, the calculation unit 22e reduces the difference between the input side voltage of the switch 21-s21 and the output side voltage of the switch 21-s21, that is, the output voltage of the converter cell 20-2 and the electric vehicle 32- A control command for converter cell 20-2 is created and transmitted to converter cell 20-2 via converter control signal line 35 so as to reduce the difference from the voltage of No. 1 storage battery. After executing step F5, the calculation unit 22e executes step F6 again.

ステップF6を再実行すると、演算部22eは、ステップF5により開閉器21-s21の入力側電圧と開閉器21-s21の出力側電圧の差が低減するようにコンバータセル20-2の出力電圧が調整されるので、開閉器21-s21の入力側電圧と、開閉器21-s21の出力側電圧との差が所定値以内であると判定し(ステップF6のYES)、次にステップF7を実行する。 After re-executing step F6, the calculation unit 22e increases the output voltage of the converter cell 20-2 so that the difference between the input side voltage of the switch 21-s21 and the output side voltage of the switch 21-s21 is reduced in step F5. Since it is adjusted, it is determined that the difference between the input side voltage of the switch 21-s21 and the output side voltage of the switch 21-s21 is within a predetermined value (YES in step F6), and then step F7 is executed. do.

ステップF7において、演算部22eは、開閉器21-s21を投入する制御指令を作成して、切替制御信号線34を介して切替器21へ送信する。これにより、開閉器21-s21の入力側電圧と開閉器21-s21の出力側電圧の差が所定値以内である状態で、すなわちコンバータセル20-2の出力電圧と電気自動車32-1の蓄電池の電圧との差が小さな状態で、開閉器21-s21が投入される。従って、コンバータセル20-2や、電気自動車32-1の蓄電池に過大な突入電流が流れることが防止できる。なお、このとき、切替器21の状態は、図4cに示す状態となる。 In step F7, the calculation unit 22e creates a control command for closing the switch 21-s21 and transmits it to the switch 21 via the switching control signal line . As a result, the difference between the input side voltage of the switch 21-s21 and the output side voltage of the switch 21-s21 is within a predetermined value, that is, the output voltage of the converter cell 20-2 and the storage battery of the electric vehicle 32-1. The switch 21-s21 is turned on in a state where the difference from the voltage of is small. Therefore, it is possible to prevent an excessive rush current from flowing through the converter cell 20-2 and the storage battery of the electric vehicle 32-1. At this time, the switch 21 is in the state shown in FIG. 4c.

図7は、図6におけるコンバータ電圧処理(ステップF5)の一例を示すフローチャートである。なお、本例において、各コンバータセルは、後述するように(図9参照)、いわゆるLLC方式のDC/DCコンバータ部を備えている。なお、LLC方式の場合、動作周波数が高くなると、出力電圧が下がる。 FIG. 7 is a flow chart showing an example of converter voltage processing (step F5) in FIG. In this example, each converter cell includes a so-called LLC type DC/DC converter section, as will be described later (see FIG. 9). Note that in the case of the LLC system, the higher the operating frequency, the lower the output voltage.

演算部22eは、図6のステップF5において、上述のように、投入する開閉器(21-s21)における入力側電圧と出力側電圧の差、すなわちコンバータセル(20-2)の出力電圧と蓄電池(電気自動車32-1に搭載)の電圧の差が所定値超えていると判定すると(ステップF6のNO)、本図7のコンバータ電圧処理を開始する(ステップF5-0)。 In step F5 of FIG. 6, the calculation unit 22e calculates the difference between the input side voltage and the output side voltage of the switch (21-s21) to be closed, that is, the output voltage of the converter cell (20-2) and the storage battery, as described above. When it is determined that the difference in voltage (installed in the electric vehicle 32-1) exceeds a predetermined value (NO in step F6), the converter voltage processing of FIG. 7 is started (step F5-0).

まず、ステップF5-1において、演算部22eは、開閉器において出力側電圧よりも入力側電圧が高いかを判定する。演算部22eは、入力側電圧の方が高いと判定すると(ステップF5-1のYES)、次にステップF5-2を実行し、入力側電圧の方が高くないと判定すると(ステップF5-1のNO)、次にステップF5-3を実行する。 First, in step F5-1, the calculation unit 22e determines whether the input side voltage is higher than the output side voltage in the switch. If the calculation unit 22e determines that the input side voltage is higher (YES in step F5-1), then it executes step F5-2, and if it determines that the input side voltage is not higher (step F5-1 NO), then step F5-3 is executed.

ステップF5-2において、演算部22eは、後述する交直変換器12(図9参照)のスイッチング周波数、すなわちコンバータセル(20-2)の動作周波数を所定量上げる制御指令を作成し、コンバータ制御信号線35を介してコンバータセル(20-2)に送信する。これにより、入力側電圧すなわちコンバータセル(20-2)の出力電圧が減少し、開閉器(21-s21)における入力側電圧と出力側電圧の差が低減する。 In step F5-2, the calculation unit 22e creates a control command to raise the switching frequency of the AC/DC converter 12 (see FIG. 9) described later, that is, the operating frequency of the converter cell (20-2) by a predetermined amount, and converts the converter control signal It is transmitted via line 35 to the converter cell (20-2). As a result, the input side voltage, that is, the output voltage of the converter cell (20-2) decreases, and the difference between the input side voltage and the output side voltage of the switch (21-s21) decreases.

また、ステップF5-3において、演算部22eは、後述する交直変換器12(図9参照)のスイッチング周波数、すなわちコンバータセル(20-2)の動作周波数を所定量下げる制御指令を作成し、コンバータ制御信号線35を介してコンバータセル(20-2)に送信する。これにより、入力側電圧すなわちコンバータセル(20-2)の出力電圧が増加し、開閉器(21-s21)における入力側電圧と出力側電圧の差が低減する。 Further, in step F5-3, the calculation unit 22e creates a control command to lower the switching frequency of the AC/DC converter 12 (see FIG. 9) described later, that is, the operating frequency of the converter cell (20-2) by a predetermined amount. It is transmitted to the converter cell (20-2) via the control signal line 35. FIG. As a result, the input side voltage, that is, the output voltage of the converter cell (20-2) increases, and the difference between the input side voltage and the output side voltage of the switch (21-s21) decreases.

ステップF5-2およびF5-3における、スイッチング周波数の増減量(前述の「所定量」)は、LLC方式のコンバータセルの出力電圧の周波数特性に応じて、入力側電圧と出力側電圧の差が低減できるように適宜設定される。なお、ステップF5-2およびF5-3において、スイッチング周波数の増減量の大きさは、同じでもよいし、異なっていてもよい。 In steps F5-2 and F5-3, the amount of increase/decrease in the switching frequency (the above-mentioned “predetermined amount”) is determined by the difference between the input side voltage and the output side voltage according to the frequency characteristics of the output voltage of the LLC type converter cell. It is appropriately set so that it can be reduced. In steps F5-2 and F5-3, the amount of increase/decrease in the switching frequency may be the same or different.

演算部22eは、ステップF5-2もしくはステップF5-3を実行後、一連のコンバータ電圧処理を終了し(ステップF5-4)、前述の図6の処理におけるステップF6を再度実行する。 After executing step F5-2 or step F5-3, the calculation unit 22e ends the series of converter voltage processing (step F5-4), and executes step F6 in the above-described processing of FIG. 6 again.

なお、図7の例では、LLC方式のコンバータセルを周波数制御して出力電圧を調整しているが、これに限らず、コンバータセルの回路構成に応じて、位相シフト制御やPWMデューティ制御などを適用してもよい。 In the example of FIG. 7, the output voltage is adjusted by frequency-controlling the LLC type converter cell. may apply.

次に、本実施形態の回路構成について説明する。 Next, the circuit configuration of this embodiment will be described.

図9は、本実施形態の充電装置の回路構成の一例を示す。 FIG. 9 shows an example of the circuit configuration of the charging device of this embodiment.

M台のコンバータセル20-1~20-Mは、一対の1次側端子(25,26)と、一対の2次側端子((27-1,28-1)~(27-M,28-M))と、交直変換器11(第1の交直変換器(1次側変換器))と、交直変換器12(第2の交直変換器(1次側変換器))と、交直変換器13(第3の交直変換器(2次側変換器))と、高周波トランス15と、平滑コンデンサ17と、平滑コンデンサ18-1~18-Mとを備える。 The M converter cells 20-1 to 20-M have a pair of primary side terminals (25, 26) and a pair of secondary side terminals ((27-1, 28-1) to (27-M, 28 -M)), AC/DC converter 11 (first AC/DC converter (primary side converter)), AC/DC converter 12 (second AC/DC converter (primary side converter)), AC/DC converter 13 (third AC/DC converter (secondary converter)), a high frequency transformer 15, a smoothing capacitor 17, and smoothing capacitors 18-1 to 18-M.

充電装置の入力部では、コンバータセル20-1~20-Mの1次側端子25,26は、順次、互いに直列に接続され、このような入力部において、電源系統23の電力が受電される。また、コンバータセル20-1~20-Mの一対の2次側端子の内、高電位側の2次側端子(27-1~27-M)は切替器21に接続され、低電位側の2次側端子(28-1~28-M)は切替器21’に接続される。これにより、コンバータセル20-1~20-Mの2次側の各電位を独立にすることができる。 At the input of the charging device, the primary terminals 25 and 26 of the converter cells 20-1 to 20-M are connected in series with each other, and the power of the power supply system 23 is received at such an input. . Further, among the pair of secondary terminals of the converter cells 20-1 to 20-M, the secondary terminals (27-1 to 27-M) on the high potential side are connected to the switch 21, and the secondary terminals on the low potential side are connected to the switch 21. Secondary terminals (28-1 to 28-M) are connected to the switch 21'. Thereby, each potential on the secondary side of the converter cells 20-1 to 20-M can be made independent.

なお、交直変換器11の交流入力部と一対の1次側端子(25,26)との間には、フィルタリアクトル19a,19bが挿入される。 Note that filter reactors 19a and 19b are inserted between the AC input portion of the AC/DC converter 11 and the pair of primary side terminals (25, 26).

切替器21および切替器21’は、どちらも前述の図3または図5に示す構成を有する。一つのコンバータセル(例えば、20-1)の一対の2次側端子(例えば、27-1および28-1)が接続される、切替器21および切替器21’の対応する入力ポート(例えば、21-x1および21’-x1)は、各入力ポートに接続される切替器21および切替器21’の対応する開閉器が連動して投入されることにより、切替器21および切替器21’の対応する出力ポート((21-y1,21’-y1)~(21-yN,21’-yN):N=Mの場合を含む)のいずれか(例えば、21-y1および21’-y1)に接続される。 Both the switch 21 and the switch 21' have the configuration shown in FIG. 3 or 5 above. Corresponding input ports (eg, 21-x1 and 21'-x1) are connected to the respective input ports, and the corresponding switches of the switches 21 and 21' are interlocked to turn on the switches 21 and 21'. Any of the corresponding output ports ((21-y1, 21'-y1) to (21-yN, 21'-yN) including the case where N=M) (eg, 21-y1 and 21'-y1) connected to

1次側の交直変換器11は、電源系統23(図1)から受電する交流電力を直流電力に変換する。1次側の交直変換器12は、交直変換器11が出力する直流電力を交流電力に変換する。高周波トランス15は、交直変換器12が出力する交流電力を昇圧もしくは降圧して2次側へ伝送する。2次側の交直変換器13は、高周波トランス15の2次巻線15bから出力される交流電力を直流電力に変換する。交直変換器13が出力する直流電力が、電気自動車に搭載される蓄電池の充電に用いられる。 The AC/DC converter 11 on the primary side converts AC power received from the power supply system 23 (FIG. 1) into DC power. The AC/DC converter 12 on the primary side converts the DC power output from the AC/DC converter 11 into AC power. The high-frequency transformer 15 steps up or steps down the AC power output from the AC/DC converter 12 and transmits it to the secondary side. The AC/DC converter 13 on the secondary side converts the AC power output from the secondary winding 15b of the high frequency transformer 15 into DC power. The DC power output by the AC/DC converter 13 is used for charging the storage battery mounted on the electric vehicle.

高周波トランス15は、1次巻線15aに直列接続されるコンデンサを有し、このコンデンサと高周波トランス15の1次側のインダクタンスにより共振回路が構成される。すなわち、交直変換器12と高周波トランス15と交直変換器13は、いわゆるLLC方式のDC/DCコンバータを構成している。このため、上述のように、直流電力を交流電力に変換する交直変換器12におけるスイッチング素子のスイッチング周波数を調整することによって、交直変換器13の出力電圧すなわちコンバータセルの出力電圧を調整できる。また、LLC方式によって、回路規模を大きくすることなく、コンバータセルの電力損失が低減できる。 The high-frequency transformer 15 has a capacitor connected in series with the primary winding 15a, and this capacitor and the inductance on the primary side of the high-frequency transformer 15 constitute a resonance circuit. That is, the AC/DC converter 12, the high-frequency transformer 15, and the AC/DC converter 13 form a so-called LLC type DC/DC converter. Therefore, as described above, by adjusting the switching frequency of the switching element in the AC/DC converter 12 that converts DC power into AC power, the output voltage of the AC/DC converter 13, that is, the output voltage of the converter cell can be adjusted. Also, the LLC method can reduce the power loss of the converter cell without increasing the circuit scale.

高周波トランス15の1次側のインダクタンスとして、高周波トランスの漏れインダクタンスを用いてもよい。この場合、意図的に漏れインダクタンスを発生させるように設計された高周波トランスを用いてもよい。 A leakage inductance of the high-frequency transformer may be used as the inductance on the primary side of the high-frequency transformer 15 . In this case, a high frequency transformer designed to intentionally generate leakage inductance may be used.

なお、高周波トランスは、磁性体コアに巻線が施される構成については、一般的なトランスと何ら変わりないが、高周波での使用に適するように、コアや巻線の構成が設計されたり、低損失の磁性体材料が使用されたりする。 High-frequency transformers are no different from general transformers in terms of the structure in which windings are applied to a magnetic core. A low-loss magnetic material is used.

交直変換器11~13の各々は、Hブリッジ状に接続される4個のスイッチング素子と、これらスイッチング素子に逆並列に接続されるダイオードすなわちFWD(Free Wheeling Diode)を有している。なお、本実施形態では、スイッチング素子は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。なお、MOSFETに限らず、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの他の半導体スイッチング素子を適用してもよい。 Each of the AC/DC converters 11 to 13 has four switching elements connected in an H-bridge configuration and diodes, ie, FWDs (Free Wheeling Diodes) connected in anti-parallel to these switching elements. In addition, in this embodiment, the switching element is a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Note that other semiconductor switching elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) may be applied instead of MOSFETs.

ここで、交直変換器11および13は、スイッチング素子を備えているので、ダイオードによる整流動作に加え、スイッチング素子により交流側における力率が改善されるとともに高調波を低減できる。なお、交直変換器11~13は、Hブリッジ状に接続されるスイッチング素子を備えているので、双方向に電力変換が可能である。従って、本実施形態の充電装置は、電気自動車に搭載される蓄電池に蓄電される電力を、電源系統23(図1)に供給することができる。 Here, since the AC/DC converters 11 and 13 have switching elements, in addition to the rectification operation by the diodes, the switching elements can improve the power factor on the AC side and reduce harmonics. Since the AC/DC converters 11 to 13 are provided with switching elements connected in an H-bridge configuration, they are capable of bi-directional power conversion. Therefore, the charging device of this embodiment can supply the power stored in the storage battery mounted on the electric vehicle to the power supply system 23 (FIG. 1).

高周波トランス15は、1次巻線15aと2次巻線15bとの間で、所定の周波数で電力を伝送する。交直変換器12および13が高周波トランス15との間には、高周波電流が流れる。ここで、高周波とは、100Hz以上の周波数である。好ましくは、1kHz以上、もしくは10kHz以上の周波数を採用される。これにより、コンバータセルを小型化することができる。 The high frequency transformer 15 transmits power at a predetermined frequency between the primary winding 15a and the secondary winding 15b. A high frequency current flows between the AC/DC converters 12 and 13 and the high frequency transformer 15 . Here, a high frequency is a frequency of 100 Hz or higher. Preferably, frequencies above 1 kHz or above 10 kHz are employed. As a result, the size of the converter cell can be reduced.

図10は、本実施形態の充電装置の回路構成の他の例を示す。 FIG. 10 shows another example of the circuit configuration of the charging device of this embodiment.

図10に示すように、本回路構成例においては、図9に示す回路構成例とは異なり、コンバータセル20-1~20-Mの2次側出力端子は共通電位部に接続される。これにより、コンバータセル20-1~20-Mの一対の2次側端子の内、高電位側の2次側端子のみが切替器に接続される。このため、充電装置を小型化できる。 As shown in FIG. 10, in this circuit configuration example, unlike the circuit configuration example shown in FIG. 9, the secondary output terminals of the converter cells 20-1 to 20-M are connected to a common potential portion. As a result, of the pair of secondary terminals of the converter cells 20-1 to 20-M, only the secondary terminal on the high potential side is connected to the switch. Therefore, the size of the charging device can be reduced.

図11a並びに図11bは、切替器と中継器の接続構成を示す。なお、図11aおよび図11bにおいては、それぞれ、図9および図10に示す回路構成が適用される。 Figures 11a and 11b show the connection configuration of the switch and the repeater. 11a and 11b, respectively, the circuit configurations shown in FIGS. 9 and 10 are applied.

図11aに示すように、図9に示す回路構成が適用される場合、中継器30-1~30-Nの高電位側端子および低電位側端子は、それぞれ、切替器21の出力ポートおよび切替器21’の出力ポートに接続される。これにより、複数の電気自動車を互いに絶縁して充電することができる。 As shown in FIG. 11a, when the circuit configuration shown in FIG. 9 is applied, the high potential side terminal and the low potential side terminal of the relays 30-1 to 30-N are connected to the output port of the switch 21 and the switch 21, respectively. connected to the output port of the device 21'. Thereby, a plurality of electric vehicles can be insulated from each other and charged.

また、図11bに示すように、図9に示す回路構成が適用される場合、中継器30-1~30-Nの高電位側端子および低電位側端子の内、高電位側端子のみが切替器21の出力ポートに接続され、低電位側端子は、コンバータセルと同じ共通電位部に接続される。 Further, as shown in FIG. 11b, when the circuit configuration shown in FIG. 9 is applied, only the high potential side terminals of the high potential side terminals and the low potential side terminals of the repeaters 30-1 to 30-N are switched. 21, and the low potential side terminal is connected to the same common potential section as the converter cell.

なお、本実施形態において、中央コントローラ22は、上述の切替器などの制御に加えて、コンバータセル20-1~20-Mの入力電圧(コンバータセルの端子25,26の電圧)が均等化するように、コンバータセル20-1~20-Mを制御してもよい。この場合、中央コントローラ22は、電圧センサ24a(図1)によって検出される電源系統23の電圧値、および各コンバータセルの入力側に設けられる電圧センサ(図示せず)によって検出されるコンバータセル20-1~20-Mの入力電圧値に基づいて、制御を実行する。例えば、コンバータセル20-1~20-Mの入力電圧値が、電源系統23の電圧値の1/Mになるように制御される。本制御によれば、コンバータセル20-1~20-Mの電源系統23側入力が互いに直列接続されているため各コンバータセルの入力側には同じ電流がながれるので、各コンバータセルの入力電力を均等化できる。これにより、各コンバータセルの電力負担が均等化されるので、充電装置の信頼性が向上する。 In this embodiment, the central controller 22 equalizes the input voltages of the converter cells 20-1 to 20-M (the voltages of the terminals 25 and 26 of the converter cells) in addition to controlling the switches and the like described above. , the converter cells 20-1 to 20-M may be controlled. In this case, the central controller 22 controls the voltage value of the power supply system 23 detected by the voltage sensor 24a (FIG. 1) and the voltage value of the converter cell 20 detected by a voltage sensor (not shown) provided on the input side of each converter cell. Control is performed based on the input voltage value from -1 to 20-M. For example, the input voltage value of converter cells 20-1 to 20-M is controlled to be 1/M of the voltage value of power supply system . According to this control, since the inputs of the converter cells 20-1 to 20-M on the side of the power supply system 23 are connected in series, the same current flows to the input side of each converter cell. can be equalized. This equalizes the power burden of each converter cell, thereby improving the reliability of the charging device.

図12は、本実施形態の充電装置の設置形態の一例を示す。 FIG. 12 shows an example of the installation form of the charging device of this embodiment.

図12に示すように、ビル内の駐車場の駐車スペースに4台の中継器30-1~30-4(充電スタンド)が設置されている。図中では、中継器30-2に接続される充電コネクタ31-2が、駐車中の電気自動車32-2の充電口に装着され、電気自動車32-2が充電中である。また、切替器21およびコンバータセル20-1~20-4は、個別に筺体に格納され、天井部の隙間に設置されている。 As shown in FIG. 12, four repeaters 30-1 to 30-4 (charging stations) are installed in a parking space of a parking lot within a building. In the figure, the charging connector 31-2 connected to the repeater 30-2 is attached to the charging port of the parked electric vehicle 32-2, and the electric vehicle 32-2 is being charged. Switch 21 and converter cells 20-1 to 20-4 are individually housed in a housing and installed in a gap in the ceiling.

本実施形態では、受電部におけるトランスが不要であり、また各コンバータセルが小型化できるので、充電装置の主回路部を、狭隘な空きスペースに設置できる。従って、駐車場において、駐車スペースを損なうことなく、充電装置を設置することができる。また、本実施形態では、通常充電や急速充電などの様々な充電メニーに対応できるので、電気自動車の利用者にとって使い勝手が向上する。 In this embodiment, the power receiving unit does not require a transformer, and each converter cell can be downsized, so that the main circuit unit of the charging device can be installed in a narrow space. Therefore, in the parking lot, the charging device can be installed without damaging the parking space. In addition, in this embodiment, since various charging menus such as normal charging and quick charging can be handled, the usability for electric vehicle users is improved.

図13は、コンバータセルにおける交直変換器の回路構成の変形例を示す。 FIG. 13 shows a modification of the circuit configuration of the AC/DC converter in the converter cell.

本変形例では、交流電力を直流電力に変換する交直変換器、例えば、図9における交直変換器13が、図13に示すように、整流素子D~DからなるHブリッジ回路によって構成される。これにより、コンバータセルを小型化することができる。 In this modification, an AC/DC converter that converts AC power to DC power, for example, the AC / DC converter 13 in FIG. be. As a result, the size of the converter cell can be reduced.

なお、図13において、整流素子D~Dは、半導体ダイオードであるが、半導体材料はSiに限らず、SiCやGaN等のワイドギャップ半導体でもよい。 In FIG. 13, the rectifying elements D 1 to D 4 are semiconductor diodes, but the semiconductor material is not limited to Si, and wide-gap semiconductors such as SiC and GaN may be used.

図14a~14cは、コンバータセルの主回路におけるDC/DCコンバータ部の回路構成の変形例を示す。 14a-14c show variants of the circuit configuration of the DC/DC converter part in the main circuit of the converter cell.

図14aの変形例では、図9,10の回路構成と同様に、交直変換器12と、高周波トランス15の1次巻線15aとの間にコンデンサ51が挿入されるが、さらに交直変換器13と、高周波トランスの2次巻線15bとの間にもコンデンサ52が挿入されている。 14a, similar to the circuit configuration of FIGS. and the secondary winding 15b of the high frequency transformer.

図14bの変形例では、交直変換器12と1次巻線15aとの間、並びに交直変換器13と2次巻線15bとの間の内、交直変換器13と2次巻線15bとの間のみにコンデンサ52が挿入される。 In the modification of FIG. 14b, between the AC/DC converter 12 and the primary winding 15a, and between the AC/DC converter 13 and the secondary winding 15b, between the AC/DC converter 13 and the secondary winding 15b A capacitor 52 is inserted only between them.

図14cの変形例では、交直変換器12と1次巻線15aとの間、並びに交直変換器13と2次巻線15bとの間において、コンデンサが挿入されない。 In the modification of FIG. 14c, no capacitors are inserted between the AC/DC converter 12 and the primary winding 15a and between the AC/DC converter 13 and the secondary winding 15b.

また、上記各実施形態に適用される高周波トランス15は、意図的に漏れインダクタンスを発生させるように設計したものを用いてもよい。 Further, the high-frequency transformer 15 applied to each of the above-described embodiments may be designed to intentionally generate leakage inductance.

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Moreover, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of the embodiment with another configuration.

例えば、電気自動車に搭載される蓄電装置は、蓄電池のほか、キャパシタでもよい。 For example, a power storage device mounted on an electric vehicle may be a capacitor as well as a storage battery.

また、コンバータセルの主回路を構成するスイッチング素子として、MOSFETやIGBTのほか、接合型バイポーラトランジスタ、サイリスタ、GTO(Gate Turn-Off Thyristor)、IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)、サイラトロン等の真空管素子を適用してもよい。また、スイッチング素子を構成する半導体材料は、Siに限らず、SiCやGaN等のワイドギャップ半導体でもよい。 In addition to MOSFETs and IGBTs, vacuum tube elements such as junction bipolar transistors, thyristors, GTOs (Gate Turn-Off Thyristors), IEGTs (Injection Enhanced Gate Transistors), and thyratrons are used as switching elements that make up the main circuit of the converter cell. may apply. Moreover, the semiconductor material forming the switching element is not limited to Si, and may be a wide-gap semiconductor such as SiC or GaN.

また、コンバータセルの主回路を構成する整流素子として、半導体ダイオードのほか、水銀整流器等の真空管素子を適用しても良い。また、整流素子を構成する半導体材料は、Siに限らず、SiCやGaN等のワイドギャップ半導体でもよい。 Further, vacuum tube elements such as mercury rectifiers may be applied in addition to semiconductor diodes as the rectifying elements forming the main circuit of the converter cell. Moreover, the semiconductor material forming the rectifying element is not limited to Si, and may be a wide-gap semiconductor such as SiC or GaN.

11,12,13 交直変換器
15 高周波トランス
15a 1次巻線
15b 2次巻線
17,18-1~18-M 平滑コンデンサ
19a~19b フィルタリアクトル
20-1~20-M コンバータセル
21,21’ 切替器
21-x1~21-xM,21’-x1~21’-xM 入力ポート
21-y1~21-yM,21-yN 出力ポート
21’-y1~21’-yM,21’-yN 出力ポート
21-s11~21-sMN 開閉器
22 中央コントローラ
22a コンバータ通信送受信端
22b 切替指令送信端
22c 車両通信送受信端
22d センサ信号受信端
22e 演算部
23 電源系統
24a 電圧センサ
24b 電流センサ
25,26 1次側端子
27,28 2次側端子
30-1~30-M 中継器
31-1~31-M 充電コネクタ
32-1~32-M 電気自動車
33 車両通信信号線
34 切替制御信号線
35 コンバータ制御信号線
36 センサ信号線
11, 12, 13 AC/DC converter 15 High frequency transformer 15a Primary winding 15b Secondary winding 17, 18-1 to 18-M Smoothing capacitors 19a to 19b Filter reactors 20-1 to 20-M Converter cells 21, 21' Switches 21-x1 to 21-xM, 21'-x1 to 21'-xM Input ports 21-y1 to 21-yM, 21-yN Output ports 21'-y1 to 21'-yM, 21'-yN Output ports 21-s11 to 21-sMN Switch 22 Central controller 22a Converter communication transmitting/receiving end 22b Switching command transmitting end 22c Vehicle communication transmitting/receiving end 22d Sensor signal receiving end 22e Operation unit 23 Power supply system 24a Voltage sensor 24b Current sensors 25, 26 Primary side Terminals 27, 28 Secondary side terminals 30-1 to 30-M Repeaters 31-1 to 31-M Charging connectors 32-1 to 32-M Electric vehicle 33 Vehicle communication signal line 34 Switching control signal line 35 Converter control signal line 36 sensor signal line

Claims (6)

複数の電気自動車の複数の蓄電装置を充電する充電装置において、
直流電力を出力する複数のコンバータセルと、
前記複数のコンバータセルの複数の出力が接続される複数の入力ポートと、前記複数の蓄電装置が接続される複数の出力ポートとを有する切替器と、
前記切替器が、前記複数の入力ポートのいずれかを、前記複数の出力ポートのいずれかに接続するとき、前記複数の出力ポートのいずれかに接続される前記蓄電装置の電圧に応じて、前記複数の入力ポートのいずれかに接続される前記コンバータセルの出力電圧を調整する制御装置と、
前記複数の電気自動車に接続されるとともに、複数の中継器を介して、前記切替器の前記複数の出力ポートに接続される複数の充電コネクタと、
を備え、
前記切替器は、前記複数の入力ポートの各々と前記複数の出力ポートとの間に接続される複数の開閉器からなる切替器部を有し、前記切替器部は、投入時に、前記複数の開閉器の内のいずれか一つが閉じられるとともに、他は開放され、
前記コンバータセルは、
高周波トランスと、
前記高周波トランスの1次側に接続される1次側電力変換器と、
前記高周波トランスの2次側に接続され、前記出力ポートに出力が接続される2次側電力変換器と、
を備え、
前記中継器は、前記電気自動車と前記制御装置との間で、信号線を中継し、
前記中継器は、充電スタンドを構成し、
前記制御装置は、前記信号線を介して前記電気自動車から送信される情報に基づいて前記コンバータセルを制御し、前記信号線を介して前記充電スタンドから送信される要求に基づいて前記切替器を制御し、
前記切替器は、
前記コンバータセルの一対の2次側端子の内、高電位側が接続される第1の切替器と、
前記コンバータセルの前記一対の2次側端子の内、低電位側が接続される第2の切替器
と、
を有し、
前記複数のコンバータセルおよび前記切替器は、並設される前記複数の中継器の上方に設置されていることを特徴とする充電装置。
In a charging device that charges a plurality of power storage devices of a plurality of electric vehicles,
a plurality of converter cells that output DC power;
a switch having a plurality of input ports to which the plurality of outputs of the plurality of converter cells are connected, and a plurality of output ports to which the plurality of power storage devices are connected;
When the switch connects one of the plurality of input ports to one of the plurality of output ports, the power storage device connected to one of the plurality of output ports changes the a control device that adjusts the output voltage of the converter cell connected to one of a plurality of input ports;
a plurality of charging connectors connected to the plurality of electric vehicles and connected to the plurality of output ports of the switch via a plurality of repeaters;
with
The switcher has a switcher section composed of a plurality of switches connected between each of the plurality of input ports and the plurality of output ports, and the switcher section, when turned on, switches between the plurality of input ports and the plurality of output ports. one of the switches is closed and the other is open,
The converter cell is
a high frequency transformer;
a primary side power converter connected to the primary side of the high frequency transformer;
a secondary side power converter connected to the secondary side of the high frequency transformer and having an output connected to the output port;
with
The repeater relays a signal line between the electric vehicle and the control device,
The repeater constitutes a charging station,
The control device controls the converter cell based on information transmitted from the electric vehicle via the signal line, and operates the switch based on a request transmitted from the charging station via the signal line. control and
The switch is
a first switch to which a high potential side of a pair of secondary terminals of the converter cell is connected;
a second switch to which a low potential side of the pair of secondary terminals of the converter cell is connected;
When,
has
The charging device , wherein the plurality of converter cells and the switch are installed above the plurality of repeaters arranged side by side .
請求項1に記載される充電装置において、
前記コンバータセルの出力電圧と前記蓄電装置の電圧の差を低減するように、前記コンバータセルの出力電圧が調整されることを特徴とする充電装置。
In the charging device according to claim 1,
A charging device, wherein the output voltage of the converter cell is adjusted so as to reduce a difference between the output voltage of the converter cell and the voltage of the power storage device.
請求項1に記載される充電装置において、
前記制御装置は、前記コンバータセルの出力電圧が前記蓄電装置の電圧よりも大きい場合、前記コンバータセルの出力電圧を低減し、前記コンバータセルの出力電圧が前記蓄電装置の電圧よりも小さい場合、前記コンバータセルの出力電圧を増大することを特徴とする充電装置。
In the charging device according to claim 1,
The control device reduces the output voltage of the converter cell when the output voltage of the converter cell is higher than the voltage of the power storage device, and reduces the output voltage of the converter cell when the output voltage of the converter cell is lower than the voltage of the power storage device. A charging device characterized by increasing the output voltage of a converter cell.
請求項1に記載される充電装置において、
前記高周波トランスの1次巻線と、前記1次巻線に直列接続されるコンデンサとによって共振回路が構成されることを特徴とする充電装置。
In the charging device according to claim 1,
A charging device according to claim 1, wherein a primary winding of said high-frequency transformer and a capacitor connected in series with said primary winding constitute a resonance circuit.
請求項1に記載される充電装置において、
前記制御装置は、前記コンバータセルの出力電圧が前記蓄電装置の電圧よりも大きい場合、前記コンバータセルの動作周波数を増大し、前記コンバータセルの出力電圧が前記蓄電装置の電圧よりも小さい場合、前記コンバータセルの動作周波数を低減することを特徴とする充電装置。
In the charging device according to claim 1,
The control device increases the operating frequency of the converter cell when the output voltage of the converter cell is higher than the voltage of the power storage device, and increases the operating frequency of the converter cell when the output voltage of the converter cell is lower than the voltage of the power storage device. A charging device characterized by reducing the operating frequency of a converter cell.
請求項1に記載される充電装置において、In the charging device according to claim 1,
前記制御装置は、前記切替器部の投入および開放を制御し、The control device controls closing and opening of the switching unit,
前記制御装置は、The control device is
投入する前記切替器部があると判定すると、When it is determined that there is the switching unit to be turned on,
投入すると判定された前記切替器部に接続される前記入力ポートに接続される前記コンバータセルの出力電圧と、投入すると判定された前記切替器部に接続される前記出力ポートに接続される前記蓄電装置の電圧の差を低減するように、投入すると判定された前記切替器部に接続される前記入力ポートに接続される前記コンバータセルの出力電圧を調整し、The output voltage of the converter cell connected to the input port connected to the switch section determined to be turned on, and the power storage connected to the output port connected to the switch section determined to be turned on. adjusting the output voltage of the converter cell connected to the input port connected to the switch unit determined to be turned on so as to reduce the voltage difference of the device;
次に、投入すると判定された前記切替器部の投入を実行することを特徴とする充電装置。 Next, the charging device is characterized in that the switching unit determined to be turned on is turned on.
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