JPWO2017145338A1 - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
電力変換装置(3)は、車両駆動用蓄電池(2)の直流電力と商用系統(14)の交流電力とを相互に変換する第1の変換器(4)と、バックアップ用蓄電池(13)と、バックアップ用蓄電池(13)の直流電力を変換して特定負荷(9)に供給するためのバックアップ用交流電力を生成する第2の変換器(12)と、交流電力およびバックアップ用交流電力のいずれか一方を選択して外部負荷に出力する切替器(8)と、交流電力の電圧値を測定する電圧センサー(6)と、電圧センサー(6)の測定値に基づいて切替器(8)を制御する制御回路(7)と、を備え、制御回路(7)は、測定値が基準電圧未満の状態においてバックアップ用交流電力を特定負荷(9)に供給するよう切替器(8)を制御する。
Description
本発明は、瞬停時および停電時に特定負荷に対して継続して電力を供給可能な電力変換装置に関する。
近年、電気自動車(EV:Electric Vehicle)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV:Plug−in Hybrid Electric Vehicle)などの車両に搭載されている駆動用蓄電池の電力を宅内負荷に給電するV2H(Vehicle to Home)システムが普及しつつある。V2Hシステムで使われる電力変換装置は、双方向に電力を変換するものである。
V2Hシステムで使われる電力変換装置は、商用系統と連系して車両に搭載された駆動用蓄電池への充電や商用系統からの買電を抑えるために、駆動用蓄電池から宅内負荷へ放電を行うことが可能である。また、V2Hシステムで使われる電力変換装置は、停電が発生し、商用系統と切り離された場合、自立運転に移行し、駆動用蓄電池を放電させて非常用電源として宅内負荷への給電を行うことが可能である。
ところで、実際に停電が発生した場合、電力変換装置が自立運転に移行するのは瞬時ではなく、ある程度の時間が必要である。そのため、停電が発生してから電力変換装置が自立運転に移行するまでの間は宅内負荷に電力が供給されず、継続的に電力が供給されることを前提として動作している機器に悪影響を与える可能性がある。例えば、作業中のパソコンのデータが消失、テレビ番組録画中の録画機が録画を停止してしまう、医療機器が停止してしまう、などが考えられる。
また、商用系統が復電し、電力変換装置が自立運転から商用系統と連系した運転に移行する場合も同様に一時的な電力供給の停止が発生する。
このような問題を解決するための発明が特許文献1で開示されている。特許文献1に記載された重要負荷の自立運転制御システムは、商用系統に電力スイッチを介して重要負荷を接続し、重要負荷との接続ラインに蓄電池パワーコンディショナ(PCS:Power Conditioning System)および太陽光PCSを接続した構成としている。このシステムにおいては、商用系統側の電圧を計測し、停電時には電力スイッチを開放するとともに蓄電池PCSを定電圧制御に切り替えることにより、重要負荷への電力の供給を継続する。
しかし、上記特許文献1で提案されているシステムでは、重要負荷に対して安定した電力を供給できるものの、系統連系規定で要求されている事故継続運転(FRT:Fault Ride Through)要件を満足することができない。FRT要件とは系統擾乱時の運転継続性能についての要件である。具体的には、FRT要件は、商用系統の擾乱により、商用系統に連系されているPCSが一斉に解列すると、電力品質に多大な影響を及ぼすため、PCSは商用系統の擾乱時に解列することなく運転を継続することが定められている。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力系統の瞬停時および停電時において、FRT要件を満足しつつ、特定の負荷に対する電力供給を継続可能なV2Hシステムを実現する電力変換装置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、本発明にかかる電力変換装置は、外部直流電源の直流電力と外部交流電源の交流電力とを相互に変換する第1の変換器と、バックアップ用蓄電池と、バックアップ用蓄電池の直流電力を変換して、外部負荷に供給するためのバックアップ用交流電力を生成する第2の変換器と、を備える。また、電力変換装置は、交流電力およびバックアップ用交流電力のいずれか一方を選択して外部負荷に出力する切替器と、交流電力の電圧値を測定する電圧センサーと、電圧センサーの測定値に基づいて切替器を制御する制御回路と、を備える。制御回路は、測定値が基準電圧未満の状態においてバックアップ用交流電力を外部負荷に供給するよう切替器を制御する。
本発明にかかる電力変換装置は、電力系統の瞬停時および停電時において、FRT要件を満足しつつ、特定の負荷に対する電力供給を継続可能なV2Hシステムを実現することができる、という効果を奏する。
以下に、本発明の実施の形態にかかる電力変換装置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.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる電力変換装置を適用して構成されるV2Hシステムの構成例を示す図である。図1では、実施の形態1にかかる電力変換装置3の内部構成も併せて記載している。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる電力変換装置を適用して構成されるV2Hシステムの構成例を示す図である。図1では、実施の形態1にかかる電力変換装置3の内部構成も併せて記載している。
V2Hシステムは、電気自動車(EV)またはプラグインハイブリッド自動車(PHEV)などの車両1に搭載された車両駆動用蓄電池2と、実施の形態1にかかる電力変換装置3と、特定負荷9と、一般負荷10とを含んで構成されている。特定負荷9および一般負荷10はいわゆる家電製品等の外部負荷であり、特定負荷9は特に安定した電力供給が必要な機器である。特定負荷9には、例えば、デスクトップパソコン、番組録画機器、医療機器など、継続的な電力供給を必要とする機器が含まれる。
電力変換装置3は、外部直流電源である車両駆動用蓄電池2と外部交流電源である商用系統14との間に設置されている。電力変換装置3は、商用系統14から供給された交流電力を直流電力に変換して車両駆動用蓄電池2の充電用の電力を生成する第1の電力変換動作と、商用系統14からの買電量を抑えるために、車両駆動用蓄電池2から供給される直流電力を交流電力に変換して特定負荷9および一般負荷10を動作させるための電力を生成する第2の電力変換動作と、商用系統14が停電中に、車両駆動用蓄電池2から供給された直流電力を変換して特定負荷9および一般負荷10を動作させるための電力を生成する第3の電力変換動作と、を実行可能である。なお、電力変換装置3は、車両1に搭載された車両駆動用蓄電池2が接続されていない場合、上記の第1の電力変換動作、第2の電力変換動作および第3の電力変換動作のいずれも実行しない。
電力変換装置3は、第1の変換器4、連系リレー5、電圧センサー6、制御回路7、切替器8、制御電源11、第2の変換器12およびバックアップ用蓄電池13を備えている。
第1の変換器4は、双方向の交直変換器であり、車両駆動用蓄電池2の充電が必要な場合に、商用系統14から供給された交流電力を車両駆動用蓄電池2の充電用の直流電力に変換する変換動作を実行する。また、第1の変換器4は、車両駆動用蓄電池2から放電された直流電力を交流電力に変換して特定負荷9および一般負荷10に供給する変換動作を実行する。
連系リレー5は、第1の変換器4と商用系統14との間に設けられ、電力変換装置3が連系運転を行う場合、すなわち電力変換装置3が商用系統14と連系する場合に電路を閉じて電力変換装置3を商用系統14に接続する。また、連系リレー5は、事故等により商用系統14が停電するなどし、電力変換装置3が連系運転を終了する場合には電路を開いて電力変換装置3を商用系統14から解列する。
電圧センサー6は、第1の変換器4と連系リレー6との間の電路の電圧を測定し、測定した電圧値を制御回路7にフィードバックする。
制御回路7は、電圧センサー6からフィードバックされた情報と、図1では記載を省略しているその他の電圧センサー、電流センサーなどからフィードバックされた情報とに基づいて、電力変換装置3内の全体の制御を行う。
制御電源11は、制御回路7に電源を供給するものであり、系統連系時にはバックアップ用蓄電池13の充電用電源としても動作する。具体的には、制御電源11は、商用系統14側から交流電力が供給されている場合、供給された交流電力を変換し、制御回路7に供給する直流電力およびバックアップ用蓄電池13を充電するための直流電力を生成する。また、制御電源11は、商用系統14側から交流電力が供給されていない場合、バックアップ用蓄電池13から直流電力の供給を受け、制御回路7に供給する直流電力を生成する。
バックアップ用蓄電池13は、制御電源11に対して商用系統14側から交流電力が供給されていない状態、かつ第1の変換器4が車両駆動用蓄電池2から放電された直流電力を交流電力に変換する動作を停止中の状態において第1の変換器4を起動できるようにする目的で搭載された電池である。また、バックアップ用蓄電池13は、第2の変換器12に対しても直流電力を供給する。
第2の変換器12は、制御回路7からの指示を受けるとバックアップ用蓄電池13から供給された直流電力を交流電力に変換する。詳細については後述するが、本実施の形態では、第2の変換器12は、商用系統14側から特定負荷9に対して供給される交流電力の電圧が予め決められた基準値未満になると制御回路7が第2の変換器に対して動作開始を指示し、この指示を受けた第2の変換器12は、バックアップ用蓄電池13から供給された直流電力を交流電力に変換する動作を開始する。
切替器8は、商用系統14から供給される交流電力および第2の変換器12から供給される交流電力のいずれか一方を選択し特定負荷9に供給するためのスイッチ、すなわち、特定負荷9に接続される電源を選択するためのスイッチである。
特定負荷9および一般負荷10は、電力変換装置3に接続され、電力変換装置3を介して交流電力の供給を受けて動作する。特定負荷9は、切替器8を介して商用系統14および第2の変換器12の双方に単相二線で接続されている。一般負荷10は、商用系統14に単相三線で接続されている。
つづいて、実施の形態1にかかる電力変換装置3の動作例について説明する。系統連系時の動作と停電発生時の動作とに分けて説明する。
(系統連系時の動作)
商用系統14と連系している場合、電力変換装置3は、特定負荷9が商用系統14側に接続された状態となるように内部の切替器8を設定し、この設定状態を維持する。切替器8の設定は制御回路7によって行われる。
商用系統14と連系している場合、電力変換装置3は、特定負荷9が商用系統14側に接続された状態となるように内部の切替器8を設定し、この設定状態を維持する。切替器8の設定は制御回路7によって行われる。
商用系統14からの買電量を抑制するために、車両1の車両駆動用蓄電池2から特定負荷9および一般負荷10である宅内負荷に給電する場合、電力変換装置3は、車両駆動用蓄電池2の直流電力を第1の変換器4で交流電力に変換する。具体的には、電力変換装置3の第1の変換器4が、まず、車両駆動用蓄電池2の直流電圧を所望の直流電圧に変換し、次に、交流波形AC200Vに整形することにより、宅内負荷に供給する交流電力を生成する。電力変換装置3は、商用系統14と連系し、第1の変換器4で生成した交流電圧のU相およびW相のうち片相どちらかのAC100Vを特定負荷9に供給し、第1の変換器4で生成した交流電圧の両相のAC200Vを一般負荷10に供給する。一般負荷10にはU相およびW相の両相のAC200Vが供給されるため、一般負荷10として100Vおよび200Vの両方の電気機器が使える。車両駆動用電池2からの給電電力では宅内負荷に供給する電力が不足する時は商用系統14から不足分を買電して供給する。
放電により蓄電量が減少した車両1の車両駆動用蓄電池2に電力を充電する場合、電力変換装置3は、商用系統14からの交流波形を第1の変換器4で所望の直流電圧に変換し、車両駆動用蓄電池2に供給して充電を実施する。この場合、宅内負荷には商用系統14から電力が供給される。
また、電力変換装置3は、商用系統14と連系している間は制御電源11内にあるバックアップ電池用充電回路によって、バックアップ用蓄電池13を充電する。第2の変換器12は電力を供給する対象の特定負荷9が接続されていないので、動作しない。
電力変換装置3は、動作中は常に電圧センサー6で商用系統14と第1の変換器4との間の電路における交流電圧をモニターし、モニター結果である電圧検出値を制御回路7にフィードバックしている。
(停電発生時の動作)
電力変換装置3の制御回路7は、電圧センサー6による電圧検出値が、予め決められている基準電圧以下であることを示している場合、切替器8を第2の変換器12の側に切り替えるとともに第2の変換器12の動作を開始させる。第2の変換器12は、制御回路7から動作開始が指示されると、バックアップ用交流電力を生成するための電力変換動作を開始する。電力変換動作を開始した第2の変換器12は、バックアップ用蓄電池13の直流電圧を所望の電圧に昇圧し、次に、AC100Vの交流波形に整形し、その交流電圧をバックアップ用交流電力として切替器8を介して特定負荷9に供給する。
電力変換装置3の制御回路7は、電圧センサー6による電圧検出値が、予め決められている基準電圧以下であることを示している場合、切替器8を第2の変換器12の側に切り替えるとともに第2の変換器12の動作を開始させる。第2の変換器12は、制御回路7から動作開始が指示されると、バックアップ用交流電力を生成するための電力変換動作を開始する。電力変換動作を開始した第2の変換器12は、バックアップ用蓄電池13の直流電圧を所望の電圧に昇圧し、次に、AC100Vの交流波形に整形し、その交流電圧をバックアップ用交流電力として切替器8を介して特定負荷9に供給する。
電圧センサー6により測定される交流電圧が基準電圧以下となった後、商用系統14が停電することなく元の電圧に戻った場合、電圧センサー6による電圧検出値が、基準電圧よりも高い電圧を示すようになる。この場合、制御回路7は、切替器8を商用系統14側に切り替える。
一方、電圧センサー6により測定される交流電圧が基準電圧以下となった後、商用系統14の電圧がさらに低下して停電に至った場合、制御回路7は、電力変換装置3を連系運転から自立運転に切り替える。具体的には、制御回路7は、車両駆動用蓄電池2の直流電力を交流電力に変換する動作を停止させるとともに連系リレー5を開いて電力変換装置3を商用系統14から解列する。次に、制御回路7は、電力変換装置3を連系運転から自立運転に切り替えるため、再度第1の変換器4を動作させる。このとき、自立運転により第1の変換部4が生成する交流電圧が基準電圧以上になるまでの時間、第2の変換器12を介してバックアップ用蓄電池13の電力を特定負荷9に供給し続ける。この結果、電力変換装置3が連系運転から自立運転に切り替わる間も特定負荷9には安定した電力が供給される。自立運転に切り替わり、電圧センサー6による電圧検出値が基準電圧を超えると、制御回路7は、切替器8を系統側に切り替え、第1の変換部4から特定負荷9に交流電力が供給されるようにする。
系統電圧が復電して、電力変換装置3が自立運転から連系運転に切り替わる際にも、宅内負荷への給電が一時的に停止することがある。この場合も同様に、電圧センサー6にて検出される交流電圧が基準電圧以下になり、制御回路7は、切替器8を第2の変換器12の側に切り替えるとともに第2の変換器12の動作を開始させる。すなわち、バックアップ用蓄電池13の電力を第2の変換器12で交流電力に変換し、特定負荷9に電力を供給する。
以上の動作は、制御回路7が電力変換装置3内の各部を制御することにより実現される。図2は、実施の形態1にかかる電力変換装置3を構成する制御回路7の動作例を示すフローチャートである。図2のフローチャートは、電力変換装置3が連系運転から自立運転に切り替わる場合の動作を示している。図1および図2を参照しながら電力変換装置3が連系運転から自立運転に切り替わる場合の制御回路7の動作について説明する。図2に示した処理を開始する時点の電力変換装置3においては、切替器8が特定負荷9を商用系統14側に接続し、連系リレー5は閉じた状態とする。また、第2の変換器12は動作を停止した状態とする。
連系運転中の場合、制御回路7は、電圧センサー6による電圧検出値が基準電圧を示す基準値以上か否かを監視し(ステップS1)、電圧検出値が基準値以上の場合(ステップS1:Yes)、ステップS1の処理を繰り返す。制御回路7は、電圧検出値が基準値未満の場合(ステップS1:No)、第2の変換器12を起動させるとともに、切替器8を第2の変換器12側に切り替える(ステップS2,S3)。
次に、制御回路7は、商用系統14が停電しているか否かを確認する(ステップS4)。停電しているか否かの判定は、例えば、図1では記載を省略している、連系リレー5と商用系統14の間に設置された電圧センサーによる電圧検出値に基づいて行うことが可能であるがこの方法に限定するものではない。商用系統が停電の場合(ステップS4:Yes)、制御回路7は、第1の変換器4を停止させ(ステップS5)、連系リレー5を開いて電力変換装置3を商用系統14から解列する(ステップS6)。次に、制御回路7は、第1の変換器4を起動させ(ステップS7)、電圧センサー6による電圧検出値が基準電圧を示す基準値以上か否かを監視する(ステップS8)。電圧検出値が基準値未満の場合(ステップS8:No)、制御回路7は、ステップS8の処理を繰り返す。電圧検出値が基準値以上の場合(ステップS8:Yes)、制御回路7は、切替器8を商用系統14側に切り替えるとともに、第2の変換器12を停止させる(ステップS9,S10)。ステップS10の処理が終了すると自立運転への切り替えが完了となる。
これに対して、商用系統が停電ではない場合(ステップS4:No)、制御回路7は、電圧センサー6による電圧検出値が基準電圧を示す基準値以上か否かを監視する(ステップS11)。電圧検出値が基準値未満の場合(ステップS11:No)、制御回路7は、ステップS4に戻って処理を繰り返す。電圧検出値が基準値以上の場合(ステップS11:Yes)、制御回路7は、切替器8を商用系統14側に切り替えるとともに、第2の変換器12を停止させる(ステップS12,S13)。制御回路7は、ステップS13の処理が終了するとステップS1に戻って連系運転中の処理を繰り返す。
電力変換装置3が連系運転から自立運転に切り替わる場合の動作について説明したが、自立運転から系統運転に切り替わる場合の動作も同様である。自立運転から系統運転に切り替わる場合の動作を示すフローチャートは、図2に示したステップS4の処理を商用系統14が復電したか否かを確認する処理に置き換え、さらに、ステップS6の処理を、連系リレー5を閉じて商用系統14と連系する処理に置き換えたものとなる。
図3は、実施の形態1にかかる電力変換装置が特定負荷に電力を供給する動作の一例を示す図である。図3は、停電発生時の電力変換装置3の動作例を示しており、電圧対時間の様子、すなわち電圧の変化の様子を示している。図3に示した電圧は特定負荷9に供給される電圧である。
図3に示した例において、停電が発生する前すなわち商用系統14が停電する前は商用系統14から特定負荷9に対して電力が供給され、電圧が基準電圧よりも高い状態が維持される。停電が発生して電圧が基準電圧以下になると、上述したように、電力変換装置3において、第2の変換器12が動作を開始するとともに、切替器8が特定負荷9の接続先を変更することにより、第2の変換器12から特定負荷9への電力供給を開始する。その後、自立運転を開始して第1の変換器4から電力が供給されるようになるまでの間、特定負荷9には第2の変換器12を介してバックアップ用蓄電池13からの電力が供給され続ける。図3では、ハッチングされた部分において、バックアップ用蓄電池13から特定負荷9に電力が供給される。太い線が特定負荷9に実際に供給される電圧を示している。停電が発生し、切替器8が動作した直後の電圧低下は切替器8が接続先の切替に要する時間および第2の変換器12の起動時間に依存する。
以上のように、本実施の形態にかかる電力変換装置3は、車両駆動用蓄電池2から放電される直流電力を宅内負荷に供給するための交流電力に変換する第1の変換器4に加えて、バックアップ用蓄電池13と、バックアップ用蓄電池13から放電される直流電力を宅内負荷に供給するための交流電力に変換する第2の変換器12とを備え、系統側の電圧が基準電圧未満の場合、安定した電力供給を必要とする特定負荷9に対して第2の変換器12が交流電力を供給する。これにより、連系運転と自立運転とを切り替える際に特定負荷9への給電が停止する時間を短縮でき、特定負荷9に対する安定した電力供給を実現できる。また、電力変換装置3は、電圧センサー6による電圧検出値が基準電圧未満となった場合に直ちに商用系統14から解列するのではなく、まず、切替器8の設定変更によりバックアップ用蓄電池13から特定負荷9に電力が供給されるように切り替え、その後、商用系統14が停電したと判断した時点で商用系統14から解列する。そのため、商用系統14で擾乱が発生し、電圧センサー6による電圧検出値が瞬間的に低下した場合、電力変換装置3は商用系統14から解列することなく連系状態を維持し、FRT要件を満足することができる。
また、バックアップ用蓄電池13からの電力供給先を特定負荷9に限定するようにしたため、バックアップ用蓄電池13の消耗を必要最小限に抑えることができる。
実施の形態2.
実施の形態2の電力変換装置について説明する。なお、本実施の形態にかかる電力変換装置の構成は実施の形態1にかかる電力変換装置と同様である。
実施の形態2の電力変換装置について説明する。なお、本実施の形態にかかる電力変換装置の構成は実施の形態1にかかる電力変換装置と同様である。
実施の形態1にかかる電力変換装置3において、制御回路7は、系統連系時に第2の変換器12を停止させていたが、本実施の形態にかかる電力変換装置3においては、系統連系時にも第2の変換器12を動作させる。すなわち、電圧センサー6による電圧検出値が基準値以上の状態においても第2の変換器12を動作させる。
本実施の形態にかかる電力変換装置3が連系運転から自立運転に切り替わる場合の制御回路7の動作のフローチャートは、図2に示したフローチャートから第2の変換器を制御する処理を削除したもの、具体的には、ステップS2、S10およびS13を削除したものとなる。その他の各ステップの処理については実施の形態1で説明済みであるため、説明は省略する。
本実施の形態にかかる電力変換装置3によれば、第2の変換器12が常時動作を行うため、停電が発生した時点において第2の変換装置12は必ず動作していることとなり、停電してから特定負荷9への給電が再開するまでの所要時間を実施の形態1よりもさらに短くすることができる。すなわち、第2の変換器12を起動させる時間が不要となることから、図4に示したように、給電が停止する時間を切替器8が接続先を切り替える動作の所要時間だけとすることができる。これにより、より安定した電力供給が実現可能となり、電圧低下による特定負荷9の電気製品が誤動作するのを防止できる。
実施の形態3.
バックアップ用蓄電池13は停電時に電力変換装置3を動作させるためのものであり、一般的な自動車に搭載されている電装用バッテリーと同等なものである。従って、車両駆動用蓄電池2が電力変換装置3に接続されていない場合など、すぐに自立運転に移行することができない場合、バックアップ用蓄電池13の電力を長期間にわたって特定負荷9に供給することになり、バックアップ用蓄電池13が過放電に至る可能性がある。バックアップ用蓄電池13が過放電した状態の場合、電力変換装置3に車両駆動用蓄電池2が接続されても自立運転を開始することができない。
バックアップ用蓄電池13は停電時に電力変換装置3を動作させるためのものであり、一般的な自動車に搭載されている電装用バッテリーと同等なものである。従って、車両駆動用蓄電池2が電力変換装置3に接続されていない場合など、すぐに自立運転に移行することができない場合、バックアップ用蓄電池13の電力を長期間にわたって特定負荷9に供給することになり、バックアップ用蓄電池13が過放電に至る可能性がある。バックアップ用蓄電池13が過放電した状態の場合、電力変換装置3に車両駆動用蓄電池2が接続されても自立運転を開始することができない。
そこで、本実施の形態にかかる電力変換装置3は、図5に示したように、制御回路7内にタイマー15を持たせて、バックアップ用蓄電池13から特定負荷9への電力供給を開始してから、予め設定された時間、例えば5分間が経過した場合、第2の変換器12による特定負荷9への電力供給を停止させる。これにより、バックアップ用蓄電池13の過放電を防止することができる。過放電を防止できることから、車両駆動用蓄電池2が電力変換装置3に接続されていない状態で商用系統14が停電し、その後、車両駆動用蓄電池2が電力変換装置3に接続された場合でも、第1の変換器4を起動させて自立運転を開始することが可能となる。
ここでは経過時間に基づいて第2の変換器12の動作すなわちバックアップ用蓄電池13から特定負荷9への電力供給を停止させることとしたが、バックアップ用蓄電池13の電圧、特定負荷9が実際に消費した電力量などに基づいて、特定負荷9への電力供給を停止させるようにしてもよい。
実施の形態1にかかる電力変換装置3を構成する制御回路7がタイマー15を備える例について示したが、実施の形態2にかかる電力変換装置3を構成する制御回路7がタイマー15を備えるようにしてもよい。実施の形態2にかかる電力変換装置3を構成する制御回路7がタイマー15を備える場合、タイマー15は、電圧センサー6による電圧検出値が基準電圧未満となってからの経過時間をカウントする。
なお、上述した構成以外にも以下の構成が考えられる。
図1などに示したバックアップ用蓄電池13は一般的な自動車に搭載されている電装用バッテリーと同等の小容量の電池である。従って、特定負荷9の消費電力が大きいと、長時間の給電は難しい。そこで、特定負荷の消費電力が大きい場合には大容量の定置型の蓄電池を使うことで上記問題を解決可能である。
図1などに示したバックアップ用蓄電池13は一般的な自動車に搭載されている電装用バッテリーと同等の小容量の電池である。従って、特定負荷9の消費電力が大きいと、長時間の給電は難しい。そこで、特定負荷の消費電力が大きい場合には大容量の定置型の蓄電池を使うことで上記問題を解決可能である。
また、各実施の形態では、車両1に搭載された車両駆動用蓄電池2を電力変換装置3に接続し、商用系統14の停電時に自立運転を行うこととしたが、車両に搭載された蓄電池を利用して自立運転を行う構成に限定されない。宅内負荷に対して電力供給を安定して行うことが可能な容量の蓄電池であればどのようなものでもよい。
電力変換装置3の制御回路7は、例えば、図6に示した構成のハードウェアにより実現できる。図6は、制御回路7を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。制御回路7は、例えば、プロセッサ101、メモリ102、入力回路103および出力回路104からなる処理回路100により実現できる。
プロセッサ101は、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSPともいう)、システムLSI(Large Scale Integration)などである。メモリ102は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリや、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、DVD(Digital Versatile Disc)等である。
制御回路7は、プロセッサ101が、制御回路7として動作するためのプログラムをメモリ102から読み出して実行することにより実現される。入力回路103は、電圧センサー6などの外部の回路からデータなどを取得する際に利用される。出力回路104は、第1の変換部4、第2の変換部12、切替器8などに対して制御信号を出力する際に利用される。なお、制御回路7を専用のハードウェアで実現してもよい。制御回路7を専用のハードウェアで実現する場合、専用のハードウェアとしての処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
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、変更することも可能である。
1 車両、2 車両駆動用蓄電池、3 電力変換装置、4 第1の変換器、5 連系リレー、6 電圧センサー、7 制御回路、8 切替器、9 特定負荷、10 一般負荷、11 制御電源、12 第2の変換器、13 バックアップ用蓄電池、14 商用系統、15 タイマー。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電力変換装置は、バックアップ用蓄電池を内蔵し、外部直流電源の直流電力と外部交流電源の交流電力とを相互に変換する第1の変換器と、バックアップ用蓄電池の直流電力を変換して、外部負荷に供給するためのバックアップ用交流電力を生成する第2の変換器と、を備える。また、電力変換装置は、交流電力およびバックアップ用交流電力のいずれか一方を選択して外部負荷に出力する切替器と、交流電力の電圧値を測定する電圧センサーと、電圧センサーの測定値に基づいて切替器を制御する制御回路と、を備える。制御回路は、停電時にはバックアップ用蓄電池の電力を用いて動作し、測定値が基準電圧未満の状態においてバックアップ用交流電力を外部負荷に供給するよう切替器を制御する。
Claims (7)
- 外部直流電源の直流電力と外部交流電源の交流電力とを相互に変換する第1の変換器と、
バックアップ用蓄電池と、
前記バックアップ用蓄電池の直流電力を変換して、外部負荷に供給するためのバックアップ用交流電力を生成する第2の変換器と、
前記交流電力および前記バックアップ用交流電力のいずれか一方を選択して前記外部負荷に出力する切替器と、
前記交流電力の電圧値を測定する電圧センサーと、
前記電圧センサーの測定値に基づいて前記切替器を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記測定値が基準電圧未満の状態において前記バックアップ用交流電力を前記外部負荷に供給するよう前記切替器を制御する、
ことを特徴とする電力変換装置。 - 前記第2の変換器は、前記測定値が前記基準電圧未満になると前記バックアップ用交流電力の生成を開始する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第2の変換器は、前記バックアップ用交流電力を常時生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記制御回路は、前記バックアップ用交流電力を前記外部負荷に供給するよう前記切替器を制御してから規定時間が経過すると、前記バックアップ用交流電力の前記外部負荷への供給を停止するよう前記切替器を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記外部直流電源を車両に搭載された車両駆動用蓄電池とする、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1の変換器を起動させる際に必要な電力を供給するための二次電池を前記バックアップ用蓄電池として使用する、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記外部負荷は、継続的な電力供給を必要とする負荷である、
ことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
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