WO2020152850A1 - 電力変換システムおよびケーブル中継器 - Google Patents

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大塚 浩
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a power conversion system and a cable repeater that control charging or discharging of an electric vehicle.
  • Patent Document 1 discloses a charging system that includes a main body box that controls charging of an electric vehicle and a cable repeater that can be installed at a location distant from the main body box and that is smaller than the main body box.
  • the main body box and the cable repeater are connected to each other via a different cable from the cable repeater and the charging connector. Therefore, by providing a cable repeater near the place where the electric vehicle is parked, the length of the cable from the cable repeater to the charging connector that the user handles when installing the charging connector on the electric vehicle should be shortened. You can Therefore, the weight of the cable handled by the user is reduced, and the user can easily handle the cable.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a power conversion system capable of increasing the degree of freedom in the installation position of a cable repeater.
  • a power conversion system is a power conversion device that controls charging or discharging of an electric vehicle equipped with a storage battery, a power conversion device, and a first cable. And a cable repeater connected via the second cable and connectable to the electric vehicle, and the cable repeater supplies a power supply for supplying a driving voltage to a solenoid provided in the connector. It is characterized by having.
  • the power conversion system according to the present invention has the effect of increasing the degree of freedom in the installation position of the cable repeater.
  • the figure for demonstrating the detailed structure of the power conversion system shown in FIG. The figure which shows the 1st state of the fixing mechanism of the connector and plug shown in FIG.
  • the figure which shows the 2nd state of the fixing mechanism shown in FIG. Flowchart showing the operation of the solenoid voltage control circuit shown in FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing a state in which an electric power conversion system 100 according to a first embodiment of the present invention is connected to an electric vehicle 5.
  • the power conversion system 100 includes a cable repeater 1, a charging/discharging system 4, and a first cable 8.
  • the charging/discharging system 4 is connected to a system power supply 10 and a home load 9.
  • the cable repeater 1 can be provided in a place apart from the charging/discharging system 4 and has a function of relaying a cable electrically connecting the charging/discharging system 4 and the electric vehicle 5.
  • the cable repeater 1 is connected to the charging/discharging system 4 via a first cable 8 and is connected to the electric vehicle 5 via a second cable 7 having a connector 6 at one end.
  • the cable repeater 1 is installed, for example, near a parking lot where the electric vehicle 5 is parked.
  • the cable repeater 1 has a connection port (not shown) for connecting to each of the first cable 8 and the second cable 7, and at least one of the first cable 8 and the second cable 7 is replaced. It is possible.
  • the length of the first cable 8 is determined based on the distance between the installation place of the cable repeater 1 and the installation place of the charging/discharging system 4.
  • the second cable 7 is replaceable, the length of the second cable 7 is determined based on the distance between the installation location of the cable repeater 1 and the parking location of the electric vehicle 5.
  • the electric vehicle 5 is a vehicle that uses electric energy such as EV and PHEV.
  • the electric vehicle 5 is equipped with a plug 36, and the connector 6 of the second cable 7 can be connected to the plug 36.
  • the charging/discharging system 4 converts AC power supplied from the system power supply 10 into DC power, and supplies the DC power to the electric vehicle 5 via the first cable 8, the cable relay 1, the second cable 7 and the connector 6. Can be supplied.
  • the charging/discharging system 4 supplies the DC power stored in the electric vehicle 5 to the connector 6, the second cable 7, the cable repeater 1 and the first cable 8. It can be received via the converter, converted into AC power, and supplied to the home load 9.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the detailed configuration of the power conversion system 100 shown in FIG.
  • the cable repeater 1 includes a charge/discharge connector 22 and a solenoid drive voltage power supply 23.
  • the charge/discharge connector 22 is a connector for relaying the DC power line 11 and the vehicle communication line 12 of the first cable 8 and the second cable 7.
  • the solenoid drive voltage power supply 23 is a power supply that supplies drive power for the solenoid 21 provided in the connector 6.
  • the solenoid drive voltage power supply 23 adjusts the value of the drive voltage supplied from the charging/discharging system 4 and supplies it to the solenoid 21.
  • the electric vehicle 5 includes a storage battery 33 and can function as a DC power source.
  • the storage battery 33 is a power source for driving the electric vehicle 5.
  • the storage battery 33 is a secondary battery capable of charging and discharging electric power.
  • the storage battery 33 is, for example, a lithium-ion battery having high output and energy density and little deterioration due to repeated charging and discharging.
  • the charging/discharging system 4 includes a first power conversion device 3, a second power conversion device 2, and a remote controller 35.
  • the first power conversion device 3 has a function of converting AC power and DC power.
  • the second power conversion device 2 has a function of converting a voltage value of DC power and a function of controlling charging/discharging of the electric vehicle 5.
  • the first power conversion device 3 converts the AC power supplied from the system power supply 10 into the DC power
  • the second power conversion device 2 changes the (1)
  • the DC bus voltage 32 converted to DC by the power converter 3 is converted into a DC voltage having a voltage value suitable for charging the storage battery 33 mounted in the electric vehicle 5.
  • the second power conversion device 2 converts the voltage value of the DC power from the storage battery 33 into the DC bus voltage 32, and the first power conversion device 3 DC power can be converted to AC power and supplied to the home load 9.
  • the first power conversion device 3 is a DC (Direct Current) AC (Alternating Current) converter 29 that converts an AC voltage from the system power supply 10 into a DC bus voltage 32, and a first control for controlling the DCAC converter 29. It has a circuit 30 and a first power supply circuit 31 that supplies power to the first control circuit 30.
  • the first power supply circuit 31 converts the power supplied from the system power supply 10 into a DC voltage for driving the first control circuit 30 in order to supply power to the first control circuit 30 that controls the DCAC converter 29. Convert.
  • the first control circuit 30 operates by the DC power supplied from the first power supply circuit 31, and controls the DCAC converter 29.
  • the DCAC converter 29 is a DC/AC converter capable of bidirectional charging/discharging.
  • the second power conversion device 2 converts the DC bus voltage 32, which has been DC-converted by the first power conversion device 3, into a DC voltage having a value suitable for charging the storage battery 33 mounted in the electric vehicle 5. It has a DCDC converter 24 which is a container.
  • the second power conversion device 2 further includes a second control circuit 25, a solenoid voltage control circuit 26, a second power supply circuit 27, and a solenoid drive power supply 28.
  • the second power supply circuit 27 converts the voltage of the DC bus voltage 32 into a DC voltage having a required value by the second control circuit 25 and the solenoid drive power supply 28 and supplies the DC voltage.
  • the second control circuit 25 is driven by the DC power supplied from the second power supply circuit 27, controls the DCDC converter 24 and the solenoid voltage control circuit 26, and controls the charging/discharging of the storage battery 33 of the electric vehicle 5. ..
  • the solenoid voltage control circuit 26 controls the drive voltage supplied to the solenoid 21. Specifically, the solenoid voltage control circuit 26 controls the value of the drive voltage output by the solenoid drive power supply 28 and the value of the drive voltage output by the solenoid drive voltage power supply 23 provided in the cable repeater 1. The value of the drive voltage supplied to the solenoid 21 can be controlled.
  • the charge/discharge system 4 is controlled by the remote controller 35.
  • the remote controller 35 has a display unit and can display a setting screen for inputting at least one length of the first cable 8 and the second cable 7.
  • the user can use the remote controller 35 to set various construction settings of the charging/discharging system 4 and operation modes of charging or discharging.
  • the remote controller 35 may be a controller dedicated to the charging/discharging system 4, a home energy management system (HEMS), a smartphone, a tablet, or the like.
  • the remote controller 35 can be wirelessly connected to the first power conversion device 3 and the second power conversion device 2. By using wireless, the place where the charging/discharging system 4 is operated is not limited, and various setting work at the time of construction and convenience of operation by the user are improved.
  • the second power conversion device 2 is connected to the cable repeater 1 using the first cable 8.
  • a DC power line 11 to which the DC power generated by the second power converter 2 or the DC power output from the cable relay 1 is output, the electric vehicle 5, and the charging/discharging system 4.
  • the vehicle communication line 12 for communication, the power line 13 connected to the solenoid drive power source 28, and the control line 14 connected to the solenoid voltage control circuit 26 are integrated in one cable. In this way, by constructing a plurality of wires in one cable, workability is enhanced.
  • the output of the DCDC converter 24 of the second power conversion device 2 is connected to the charge/discharge connector 22 in the cable repeater 1.
  • the control line 14 of the solenoid drive voltage power supply 23 output from the solenoid voltage control circuit 26 is connected to the solenoid drive voltage power supply 23.
  • the output of the solenoid drive power supply 28 is connected to the solenoid drive voltage power supply 23.
  • the solenoid drive voltage power supply 23 is a power supply that supplies a drive voltage to the solenoid 21 provided in the connector 6.
  • the solenoid drive voltage power supply 23 adjusts the voltage value of the output of the solenoid drive power supply 28 and outputs it.
  • the output of the solenoid drive voltage power supply 23 is connected to the solenoid 21 by the control signal line 15.
  • the charge/discharge connector 22 relays the DC power line 11 and the vehicle communication line 12.
  • the connector 6 is connected to the second cable 7.
  • the second cable 7 includes a DC power line 11, a vehicle communication line 12 and a control signal line 15.
  • the DC power line 11 and the vehicle communication line 12 of the second cable 7 are connected to the charge/discharge connector 20 of the connector 6.
  • the connector 6 can be inserted into the electric vehicle 5, and is mechanically fixed to the electric vehicle 5 so that the connector 6 does not drop off from the electric vehicle 5 during charging and discharging.
  • the solenoid 21 constitutes a fixing mechanism for fixing the connector 6 to the electric vehicle 5.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first state of the fixing mechanism of the connector 6 and the plug 36 shown in FIG.
  • the connector 6 has a lock shaft 39 inside.
  • the lock shaft 39 has a lock shaft pawl 42 at one end and engages with the operation switch 41 at the other end.
  • the lock shaft 39 rotates about the fulcrum 40.
  • one end of the lock shaft 39 is fitted in the recess of the plug 36 by the lock shaft claw 42, and the other end is fitted in the recess of the operation switch 41.
  • the movement of the operation switch 41 is restricted by the solenoid 21, even if the connector 6 is pulled out in the direction D1, it cannot be pulled out.
  • the movement of the solenoid 21 is controlled by the drive voltage input by the control signal line 15.
  • the drive voltage is applied to the suction coil 43 of the solenoid 21.
  • the solenoid 21 is a self-holding solenoid, and while the drive voltage is being applied to the suction coil 43, the plunger 38 of the solenoid 21 attracts and keeps the operation switch 41 fixed. Further, in the state where the drive voltage is not applied to the suction coil 43, the plunger 38 returns to release the fixing of the operation switch 41.
  • FIG. 4 is a diagram showing a second state of the fixing mechanism shown in FIG.
  • the drive voltage of the solenoid 21 is not applied, the plunger 38 is restored, and the fixing of the operation switch 41 is released. Therefore, when the user pushes the lower portion of the operation switch 41 in the direction D2, the lock shaft claw 42 of the lock shaft 39 is disengaged from the recess of the plug 36. Therefore, the connector 6 can be pulled out from the plug 36.
  • the cable repeater 1 Since the cable repeater 1 is installed near the parking lot where the electric vehicle 5 is parked, the installation space is usually limited. Therefore, the cable repeater 1 is preferably as small as possible. By reducing the size of the cable repeater 1, the space in the parking lot for the user can be effectively utilized, and even if the position of the plug 36 of the electric vehicle 5 is changed by replacing the electric vehicle 5, the cable repeater 1 Relocation becomes easy.
  • the length required for the first cable 8 varies depending on the distance between the cable repeater 1 and the charging/discharging system 4, and varies depending on the usage environment of the user.
  • the drive voltage output from the charging/discharging system 4 decreases due to the cable resistance.
  • the length of the first cable 8 is m1 [m]
  • the conductor resistance of the power line 13 in the first cable 8 is r1 [ ⁇ /m]
  • the length of the second cable 7 is m2 [m]
  • the voltage drop amount ⁇ V1 due to the first cable 8 is expressed by the following mathematical formula (1)
  • the voltage drop amount ⁇ V2 due to the second cable 7 is expressed by the following mathematical expression (2).
  • the voltage drop amount ⁇ V1 (20 m) 1.00 [V] when the length m1 of the first cable 8 is 20 [m].
  • the difference in the amount of voltage drop is 0.75 [V].
  • the drive voltage supplied to the solenoid 21 depends on the length of the first cable 8. There will be a corresponding difference. Depending on the length of the first cable 8, the value may fall below the value for driving the solenoid 21, and the operation of the solenoid 21 may become unstable or the fixing mechanism may not function.
  • the cable repeater 1 is provided with the solenoid drive voltage power supply 23 that is a power supply for supplying the drive voltage to the solenoid 21, so that the value of the drive voltage output from the cable repeater 1 is constant. Therefore, the length of the first cable 8 can be freely set.
  • the value of the drive voltage is set in the solenoid voltage control circuit 26 of the second power conversion device 2. Adjustment voltage ⁇ [v] by the solenoid drive voltage power supply 23 of the cable repeater 1, first drive voltage V1 output from the second power conversion device 2, second drive voltage V2 input to the cable repeater 1, cable Assuming that the third drive voltage V3 output from the repeater 1 and the fourth drive voltage V4 input to the solenoid 21 are used, the relationship between the respective drive voltages is represented by the following mathematical formulas (3), (4), and (5). To be done. The position of each drive voltage is shown in FIG.
  • V2 V1-(m1 ⁇ r1) ⁇ A1 (3)
  • V3 V2 ⁇ (4)
  • V4 V3-(m2 ⁇ r2) ⁇ A1...(5)
  • the solenoid voltage control circuit 26 can calculate the equation (3)- By using (5), the drive voltage supplied to the solenoid 21 can be controlled.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the solenoid voltage control circuit 26 shown in FIG.
  • the solenoid voltage control circuit 26 first acquires the length m1 of the first cable 8 and the length m2 of the second cable 7 (step S101). For example, as the length m1 of the first cable 8 and the length m2 of the second cable 7, the values input by the user using the remote controller 35 can be used.
  • the solenoid voltage control circuit 26 acquires the feedback value of the third drive voltage V3, which is the drive voltage supplied to the solenoid 21 by the cable repeater 1 (step S102).
  • the solenoid voltage control circuit 26 determines the fourth drive voltage V4 based on the acquired length m1 of the first cable 8, length m2 of the second cable 7, and the feedback value of the third drive voltage V3.
  • the drive voltage value of the solenoid 21 is controlled so as to satisfy the voltage specification of the solenoid 21 (step S103).
  • the solenoid voltage control circuit 26 can control the drive voltage value by outputting a control signal for adjusting the voltage of the solenoid drive voltage power supply 23.
  • the value of the first drive voltage V1 output from the solenoid drive power source 28 may be a predetermined constant value, or the solenoid voltage control circuit 26 may control the value of the first drive voltage V1.
  • the cable relay 1 includes the solenoid drive voltage power supply 23 that is a power supply that supplies a drive voltage to the solenoid 21. Therefore, it becomes possible to control the value of the drive voltage output by the cable repeater 1, and the drive voltage value of a value corresponding to the lengths of the first cable 8 and the second cable 7 is supplied to the solenoid 21. It becomes possible to do. Therefore, even if the length of the first cable 8 changes, the connector 6 including the solenoid 21 and the electric vehicle 5 can be reliably fixed, and the degree of freedom of the installation position of the cable repeater 1 can be increased. It will be possible.
  • the cable repeater 1 is composed only of the charge/discharge connector 22 and the solenoid drive voltage power source 23, the size and weight of the cable repeater 1 can be reduced. For example, it becomes possible to hang the cable repeater 1 on a wall.
  • the degree of freedom of the installation location of the cable repeater 1 is increased, so that the distance from the cable repeater 1 to the electric vehicle 5 can be shortened.
  • the length of the second cable 7 can be shortened, so that the cost and weight of the second cable 7 can be reduced. Since the weight of the second cable 7 is reduced, the user can easily handle the second cable 7, and the operability can be improved.
  • the functions of 31 and the remote controller 35 are realized by a processing circuit. These processing circuits may be realized by dedicated hardware, or may be control circuits using a CPU (Central Processing Unit).
  • CPU Central Processing Unit
  • FIG. 6 is a diagram showing dedicated hardware for realizing the functions of the power conversion system 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the processing circuit 90 is a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • FIG. 7 is a figure which shows the structure of the control circuit 91 for implement
  • the control circuit 91 includes a processor 92 and a memory 93.
  • the processor 92 is a CPU and is also called a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • the memory 93 is, for example, a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable ROM), and an EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM), These include magnetic disks, flexible disks, optical disks, compact disks, mini disks, and DVD (Digital Versatile Disk).
  • a RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory an EPROM (Erasable Programmable ROM), and an EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM)
  • magnetic disks flexible disks, optical disks, compact disks, mini disks, and DVD (Digital Versatile Disk).
  • the control circuit 91 When the above processing circuit is realized by the control circuit 91, it is realized by the processor 92 reading and executing the program stored in the memory 93 and corresponding to the processing of each component.
  • the memory 93 is also used as a temporary memory in each process executed by the processor 92.
  • the first power conversion device 3 and the second power conversion device 2 are adapted to both charge and discharge, but the first power conversion device 3 and the second power conversion device.
  • the device 2 may be a device having only one function of charging or discharging.
  • the charging/discharging system 4 uses the electric power from the system power supply 10 when charging the electric vehicle 5, but the present embodiment is not limited to this example.
  • the charging/discharging system 4 may be connected to a power generation system such as a solar power generation device, and the generated electric power may charge the electric vehicle 5.

Abstract

電力変換システムは、蓄電池(33)が搭載された電動車両(5)の充電または放電を制御する電力変換装置と、電力変換装置と第1のケーブル(8)を介して接続され、電動車両(5)に接続可能なコネクタ(6)と第2のケーブル(7)を介して接続されるケーブル中継器(1)と、を備え、ケーブル中継器(1)は、コネクタ(6)に設けられるソレノイド(21)に駆動電圧を供給する電源を有することを特徴とする。

Description

電力変換システムおよびケーブル中継器
 本発明は、電動車両の充電または放電を制御する電力変換システムおよびケーブル中継器に関する。
 近年、EV(Electric Vehicle)、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)など電気をエネルギー源として使用する電動車両が普及している。また、これらの電動車両に搭載された蓄電池の電力を家庭内負荷において利用可能とする電力変換システムも普及しつつある。
 例えば、特許文献1には、電気自動車の充電制御を行う本体ボックスと、本体ボックスから離れた場所に設置可能であり本体ボックスよりも小型なケーブル中継器とを備える充電システムが開示されている。この充電システムでは、本体ボックスおよびケーブル中継器の間と、ケーブル中継器および充電コネクタの間とが異なるケーブルで接続されている。このため、ケーブル中継器を電気自動車が駐車する場所の近くに設けることで、使用者が充電コネクタを電気自動車に取り付ける際に取り扱う、ケーブル中継器から充電コネクタまでのケーブルの長さを短くすることができる。このため、使用者が取り扱うケーブルの重量が軽くなり、使用者の取り回しも容易になるという効果を奏する。
特開2013-236466号公報
 しかしながら、特許文献1に開示された技術では、ソレノイドを使用して充電コネクタが車両から脱落しないように固定する場合、ソレノイドに供給する駆動電圧が、本体ボックスからコネクタまでのケーブルの長さ分だけ低下する。この場合、必要な電圧よりも低下分だけ高い駆動電圧を供給すれば、ソレノイドに必要な電圧を供給することはできる。しかしながら、この場合、本体ボックスおよびケーブル中継器の間を接続するケーブルの長さを一定にする必要があるという問題があり、ケーブル中継器の設置位置が制限されるという問題があった。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ケーブル中継器の設置位置の自由度を高めることが可能な電力変換システム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、本発明に係る電力変換システムは、蓄電池が搭載された電動車両の充電または放電を制御する電力変換装置と、電力変換装置と第1のケーブルを介して接続され、電動車両に接続可能なコネクタと第2のケーブルを介して接続されるケーブル中継器と、を備え、ケーブル中継器は、コネクタに設けられるソレノイドに駆動電圧を供給する電源を有することを特徴とする。
 本発明に係る電力変換システムは、ケーブル中継器の設置位置の自由度を高めることが可能であるという効果を奏する。
本発明の実施の形態1にかかる電力変換システムが電動車両に接続された状態を示す図 図1に示す電力変換システムの詳細な構成を説明するための図 図1に示すコネクタおよびプラグの固定機構の第1の状態を示す図 図3に示す固定機構の第2の状態を示す図 図2に示すソレノイド電圧制御回路の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態1にかかる電力変換システムの機能を実現するための専用のハードウェアを示す図 本発明の実施の形態1にかかる電力変換システムの機能を実現するための制御回路の構成を示す図
 以下に、本発明の実施の形態にかかる電力変換システムおよびケーブル中継器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にかかる電力変換システム100が電動車両5に接続された状態を示す図である。電力変換システム100は、ケーブル中継器1と、充放電システム4と、第1のケーブル8とを有する。充放電システム4は、系統電源10および家庭内負荷9に接続されている。ケーブル中継器1は、充放電システム4と離れた場所に設けることが可能であり、充放電システム4と電動車両5とを電気的に接続するケーブルを中継する機能を有する。ケーブル中継器1は、第1のケーブル8を介して充放電システム4と接続され、一端にコネクタ6を有する第2のケーブル7を介して電動車両5と接続される。
 ケーブル中継器1は、例えば、電動車両5が駐車される駐車場付近に設置される。ケーブル中継器1は、第1のケーブル8および第2のケーブル7のそれぞれと接続するための不図示の接続口を有し、第1のケーブル8および第2のケーブル7の少なくとも1つは取り換え可能である。例えば、第1のケーブル8を取り換え可能である場合、第1のケーブル8の長さは、ケーブル中継器1の設置場所と充放電システム4の設置場所との距離に基づいて決められる。また第2のケーブル7を取り換え可能である場合、第2のケーブル7の長さは、ケーブル中継器1の設置場所と電動車両5の駐車場所との距離に基づいて決められる。
 電動車両5は、EV、PHEVなど電気エネルギーを使用する車両である。電動車両5には、プラグ36が備わっており、第2のケーブル7のコネクタ6は、プラグ36に接続することができる。
 充放電システム4は、系統電源10から供給される交流電力を直流電力に変換して、第1のケーブル8、ケーブル中継器1、第2のケーブル7およびコネクタ6を介して、電動車両5に供給することができる。また、充放電システム4は、電動車両5を電源として使用する際には、電動車両5に蓄えられた直流電力をコネクタ6、第2のケーブル7、ケーブル中継器1および第1のケーブル8を介して受け付け、交流電力に変換して家庭内負荷9に供給することができる。
 図2は、図1に示す電力変換システム100の詳細な構成を説明するための図である。ケーブル中継器1は、充放電コネクタ22と、ソレノイド駆動電圧用電源23とを有する。充放電コネクタ22は、第1のケーブル8および第2のケーブル7の直流電力線11および車両通信線12を中継するためのコネクタである。ソレノイド駆動電圧用電源23は、コネクタ6に備わるソレノイド21の駆動用電力を供給する電源である。ソレノイド駆動電圧用電源23は、充放電システム4から供給される駆動電圧の値を調整してソレノイド21に供給する。
 電動車両5は、蓄電池33を備え、直流電源として機能することができる。蓄電池33は、電動車両5の駆動用の電源である。蓄電池33は、電力を充電および放電可能な二次電池である。蓄電池33は、例えば、出力およびエネルギー密度が高く、繰返しの充電および放電での劣化が少ないリチウムイオン電池である。
 充放電システム4は、第1電力変換装置3と、第2電力変換装置2と、リモートコントローラ35とを有する。第1電力変換装置3は、交流電力と直流電力とを変換する機能を有する。第2電力変換装置2は、直流電力の電圧値を変換する機能と、電動車両5の充放電を制御する機能とを有する。電動車両5に搭載された蓄電池33の充電を行う際には、第1電力変換装置3は、系統電源10から供給される交流電力を直流電力に変換し、第2電力変換装置2は、第1電力変換装置3により直流変換された直流母線電圧32を電動車両5内に搭載された蓄電池33へ充電するために適した電圧値の直流電圧に変換する。電動車両5の蓄電池33を直流電源として使用する際には、第2電力変換装置2は、蓄電池33からの直流電力の電圧値を直流母線電圧32に変換し、第1電力変換装置3は、直流電力を交流電力に変換して家庭内負荷9に供給することができる。
 第1電力変換装置3は、系統電源10からの交流電圧を直流母線電圧32に変換するDC(Direct Current)AC(Alternating Current)変換器29と、DCAC変換器29を制御するための第1制御回路30と、第1制御回路30に電力を供給する第1電源回路31とを有する。第1電源回路31は、DCAC変換器29を制御する第1制御回路30へ電源を供給するために、系統電源10から供給された電源を、第1制御回路30を駆動するための直流電圧に変換する。第1制御回路30は、第1電源回路31から供給された直流電力によって動作し、DCAC変換器29を制御する。DCAC変換器29は、双方向充放電可能な直流交流変換器である。
 第2電力変換装置2は、第1電力変換装置3によって直流変換された直流母線電圧32を電動車両5内に搭載された蓄電池33へ充電するために適した値の直流電圧に変換する電圧変換器であるDCDC変換器24を有する。第2電力変換装置2は、第2制御回路25と、ソレノイド電圧制御回路26と、第2電源回路27と、ソレノイド駆動電源28とをさらに有する。第2電源回路27は、直流母線電圧32の電圧を、第2制御回路25およびソレノイド駆動電源28が必要な値の直流電圧に変換して供給している。第2制御回路25は、第2電源回路27から供給される直流電力により駆動し、DCDC変換器24およびソレノイド電圧制御回路26を制御して電動車両5の蓄電池33の充放電を制御している。ソレノイド電圧制御回路26は、ソレノイド21へ供給される駆動電圧を制御している。具体的には、ソレノイド電圧制御回路26は、ソレノイド駆動電源28が出力する駆動電圧の値と、ケーブル中継器1に備わるソレノイド駆動電圧用電源23が出力する駆動電圧の値とを制御することで、ソレノイド21に供給される駆動電圧の値を制御することができる。
 充放電システム4は、リモートコントローラ35により制御される。リモートコントローラ35は、表示部を有し、第1のケーブル8および第2のケーブル7の少なくとも1つの長さを入力するための設定画面を表示することができる。使用者は、リモートコントローラ35を使用して、充放電システム4の各種施工設定、充電または放電の運転モードを設定することができる。リモートコントローラ35は、充放電システム4専用のコントローラであってもよいし、ホームエネルギーマネージメントシステム(HEMS)、スマートフォン、タブレットなどであってもよい。リモートコントローラ35は、第1電力変換装置3、第2電力変換装置2と無線で接続することができる。無線を使用することで、充放電システム4を操作する場所が制限されなくなり、施工時の各種設定作業、および、使用者による操作の利便性が向上する。
 第2電力変換装置2は、第1のケーブル8を用いてケーブル中継器1に接続される。第1のケーブル8内には、第2電力変換装置2によって生成された直流電力またはケーブル中継器1が出力する直流電力が出力される直流電力線11と、電動車両5と充放電システム4とが通信するための車両通信線12と、ソレノイド駆動電源28に接続される電力線13と、ソレノイド電圧制御回路26に接続される制御線14とが1本のケーブル内にまとめられている。このように、1本のケーブル内に複数の線をまとめることにより、施工性が高まる。
 第2電力変換装置2のDCDC変換器24の出力は、ケーブル中継器1内の充放電コネクタ22に接続される。ソレノイド電圧制御回路26から出力されるソレノイド駆動電圧用電源23の制御線14は、ソレノイド駆動電圧用電源23に接続される。ソレノイド駆動電源28の出力は、ソレノイド駆動電圧用電源23へ接続される。
 ソレノイド駆動電圧用電源23は、コネクタ6に設けられるソレノイド21に駆動電圧を供給する電源である。ソレノイド駆動電圧用電源23は、ソレノイド駆動電源28の出力の電圧値を調整して出力する。ソレノイド駆動電圧用電源23の出力は、制御信号線15によってソレノイド21へ接続される。充放電コネクタ22は、直流電力線11および車両通信線12を中継する。
 コネクタ6は、第2のケーブル7と接続されている。第2のケーブル7は、直流電力線11、車両通信線12および制御信号線15を含む。第2のケーブル7の直流電力線11および車両通信線12は、コネクタ6の充放電コネクタ20に接続される。コネクタ6は、電動車両5に挿入可能であり、充放電時には、コネクタ6が電動車両5から脱落しないように、機械的に電動車両5に固定される。ソレノイド21は、コネクタ6を電動車両5に固定するための固定機構を構成する。
 図3は、図1に示すコネクタ6およびプラグ36の固定機構の第1の状態を示す図である。第1の状態では、コネクタ6がプラグ36に固定されている。コネクタ6は、内部に、ロックシャフト39を有する。ロックシャフト39は、一端にロックシャフト爪42を備え、他端は、操作スイッチ41と係合する。操作スイッチ41の状態によって、ロックシャフト39は、支点40を中心に回動する。第1の状態では、ロックシャフト39の一端はロックシャフト爪42によってプラグ36の凹部と嵌合しており、他端は操作スイッチ41の凹部と嵌合している。このとき操作スイッチ41はソレノイド21によって動きが制限されているため、方向D1にコネクタ6を引き抜こうとしても引き抜けなくなっている。
 ソレノイド21の動きは、制御信号線15によって入力される駆動電圧により制御される。駆動電圧は、ソレノイド21の吸引コイル43に印加される。ソレノイド21は、自己保持型ソレノイドであり、吸引コイル43に駆動電圧が印加されている間、ソレノイド21のプランジャー38は吸引して操作スイッチ41を固定した状態にする。また、吸引コイル43に駆動電圧が印加されていない状態では、プランジャー38は復帰して操作スイッチ41の固定を解除する。
 図4は、図3に示す固定機構の第2の状態を示す図である。第2の状態では、ソレノイド21の駆動電圧が印加されておらず、プランジャー38が復帰して操作スイッチ41の固定が解除されている。このため、使用者が操作スイッチ41の下部を方向D2に押すと、ロックシャフト39のロックシャフト爪42がプラグ36の凹部から外れている。このため、プラグ36からコネクタ6を引き抜くことができる。
 図3および図4に示す固定機構を用いることで、電動車両5への充放電時には、電力変換システム100からソレノイド21に駆動電圧を印加することで、充放電中にプラグ36からコネクタ6が脱落することを防止することができる。
 ケーブル中継器1は、電動車両5が駐車する駐車場付近に設置されるため、通常、設置スペースに制限がある。このため、ケーブル中継器1は、なるべく小さい方が好ましい。ケーブル中継器1を小さくすることで、ユーザの駐車場のスペースを有効活用できるとともに、電動車両5を買い替えて電動車両5のプラグ36の位置が変わった場合であっても、ケーブル中継器1の移設が容易となる。
 ケーブル中継器1を自由な場所に設置するためには、第1のケーブル8の長さを変更する必要がある。第1のケーブル8に必要な長さは、ケーブル中継器1と充放電システム4との間の距離に応じて異なり、ユーザの使用環境によって変わる。ケーブル抵抗に起因して、充放電システム4から出力される駆動電圧は低下する。
 例えば、第1のケーブル8の長さをm1[m]、第1のケーブル8内の電力線13の導体抵抗をr1[Ω/m]、第2のケーブル7の長さをm2[m]、第2のケーブル7内の制御信号線15の導体抵抗をr2[Ω/m]、駆動電流をA1[A]とした場合、第1のケーブル8による電圧降下量ΔV1は、下記の数式(1)で表され、第2のケーブル7による電圧降下量ΔV2は、下記の数式(2)で表される。
 ΔV1=(m1×r1)×A1・・・(1)
 ΔV2=(m2×r2)×A1・・・(2)
 ここで、r1,r2=0.025[Ω/m]、A1=2[A]とすると、第1のケーブル8の長さm1=5[m]のときの電圧降下量ΔV1(5m)=0.25[V]となり、第1のケーブル8の長さm1=20[m]のときの電圧降下量ΔV1(20m)=1.00[V]となる。この場合、電圧降下量の差異は、0.75[V]となる。なお、ここでは温度の影響を無視している。充放電システム4から出力される駆動電圧をケーブル中継器1で単純に中継してコネクタ6のソレノイド21に供給する場合、ソレノイド21に供給される駆動電圧に、第1のケーブル8の長さに応じた差異が生じてしまう。第1のケーブル8の長さによっては、ソレノイド21を駆動するための値を下回り、ソレノイド21の動作が不安定になったり、固定機構が機能しなくなったりすることもある。
 そこで、本実施の形態では、ケーブル中継器1に、ソレノイド21に駆動電圧を供給する電源であるソレノイド駆動電圧用電源23を設けることで、ケーブル中継器1から出力される駆動電圧の値を一定に保つことができ、第1のケーブル8の長さを自由に設定することが可能になる。
 駆動電圧の値は、第2電力変換装置2のソレノイド電圧制御回路26において行われる。ケーブル中継器1のソレノイド駆動電圧用電源23による調整電圧α[v]、第2電力変換装置2から出力される第1駆動電圧V1、ケーブル中継器1に入力される第2駆動電圧V2、ケーブル中継器1から出力される第3駆動電圧V3、ソレノイド21に入力される第4駆動電圧V4とすると、それぞれの駆動電圧の関係は以下の数式(3),(4),(5)で表される。それぞれの駆動電圧の位置は図2に示す。
 V2=V1-(m1×r1)×A1・・・(3)
 V3=V2±α         ・・・(4)
 V4=V3-(m2×r2)×A1・・・(5)
 ケーブル中継器1のソレノイド駆動電圧用電源23が出力する第3駆動電圧V3を第2電力変換装置2のソレノイド電圧制御回路26にフィードバックすることで、ソレノイド電圧制御回路26は、数式(3)-(5)を用いることで、ソレノイド21に供給する駆動電圧を制御することができる。
 図5は、図2に示すソレノイド電圧制御回路26の動作を示すフローチャートである。ソレノイド電圧制御回路26は、まず、第1のケーブル8の長さm1と、第2のケーブル7の長さm2とを取得する(ステップS101)。例えば、第1のケーブル8の長さm1および第2のケーブル7の長さm2は、リモートコントローラ35を使用して使用者が入力する値を用いることができる。
 ソレノイド電圧制御回路26は、ケーブル中継器1がソレノイド21に供給する駆動電圧である第3駆動電圧V3のフィードバック値を取得する(ステップS102)。ソレノイド電圧制御回路26は、取得した第1のケーブル8の長さm1と、第2のケーブル7の長さm2と、第3駆動電圧V3のフィードバック値とに基づいて、第4駆動電圧V4がソレノイド21の電圧仕様を満たすように、ソレノイド21の駆動電圧値を制御する(ステップS103)。
 例えば、ソレノイド電圧制御回路26は、ソレノイド駆動電圧用電源23の電圧を調整するための制御信号を出力することで、駆動電圧値を制御することができる。このときソレノイド駆動電源28が出力する第1駆動電圧V1の値は、予め定められた一定値としてもよいし、ソレノイド電圧制御回路26が、第1駆動電圧V1の値を制御してもよい。
 以上説明したように、本発明の実施の形態1にかかる電力変換システム100では、ケーブル中継器1がソレノイド21に駆動電圧を供給する電源であるソレノイド駆動電圧用電源23を備える。このため、ケーブル中継器1が出力する駆動電圧の値を制御することが可能になり、第1のケーブル8および第2のケーブル7の長さに応じた値の駆動電圧値をソレノイド21に供給することが可能になる。したがって、第1のケーブル8の長さが変化しても、ソレノイド21を備えるコネクタ6と電動車両5とを確実に固定することができ、ケーブル中継器1の設置位置の自由度を高めることが可能になる。
 また、ケーブル中継器1は、充放電コネクタ22およびソレノイド駆動電圧用電源23のみで構成されているため、ケーブル中継器1の大きさを小さく且つ軽量にすることができる。例えば、ケーブル中継器1を壁掛けすることも可能になる。
 また、本実施の形態によれば、ケーブル中継器1の設置場所の自由度が高まるため、ケーブル中継器1から電動車両5までの距離を短くすることができる。ケーブル中継器1から電動車両5までの距離が短いほど、第2のケーブル7の長さを短くすることができるため、第2のケーブル7の低コスト化、軽量化が可能になる。第2のケーブル7が軽量化することで、使用者が第2のケーブル7の取り回しが容易になり、操作性向上も実現することができる。
 続いて、本発明の実施の形態1にかかる電力変換システム100のハードウェア構成について説明する。ソレノイド駆動電圧用電源23、DCDC変換器24、第2制御回路25、ソレノイド電圧制御回路26、第2電源回路27、ソレノイド駆動電源28、DCAC変換器29、第1制御回路30、第1電源回路31およびリモートコントローラ35の機能は、処理回路により実現される。これらの処理回路は、専用のハードウェアにより実現されてもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いた制御回路であってもよい。
 上記の処理回路が、専用のハードウェアにより実現される場合、これらは、図6に示す処理回路90により実現される。図6は、本発明の実施の形態1にかかる電力変換システム100の機能を実現するための専用のハードウェアを示す図である。処理回路90は、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である。
 上記の処理回路が、CPUを用いた制御回路で実現される場合、この制御回路は例えば図7に示す構成の制御回路91である。図7は、本発明の実施の形態1にかかる電力変換システム100の機能を実現するための制御回路91の構成を示す図である。図7に示すように、制御回路91は、プロセッサ92と、メモリ93とを備える。プロセッサ92は、CPUであり、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、DSP(Digital Signal Processor)などとも呼ばれる。メモリ93は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)などの不揮発性また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、DVD(Digital Versatile Disk)などである。
 上記の処理回路が制御回路91により実現される場合、プロセッサ92がメモリ93に記憶された、各構成要素の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ93は、プロセッサ92が実行する各処理における一時メモリとしても使用される。
 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。
 例えば、上記の実施の形態では、第1電力変換装置3および第2電力変換装置2は、充電および放電の両方に対応していることとしたが、第1電力変換装置3および第2電力変換装置2は、充電または放電の一方の機能だけを有する装置であってもよい。
 また、上記の実施の形態では、充放電システム4は、電動車両5を充電する際、系統電源10からの電力を使用することとしたが、本実施の形態はかかる例に限定されない。例えば、充放電システム4は、太陽光発電装置などの発電システムと接続されており、発電された電力を電動車両5に充電してもよい。
 1 ケーブル中継器、2 第2電力変換装置、3 第1電力変換装置、4 充放電システム、5 電動車両、6 コネクタ、7 第2のケーブル、8 第1のケーブル、9 家庭内負荷、10 系統電源、11 直流電力線、12 車両通信線、13 電力線、14 制御線、15 制御信号線、20,22 充放電コネクタ、21 ソレノイド、23 ソレノイド駆動電圧用電源、24 DCDC変換器、25 第2制御回路、26 ソレノイド電圧制御回路、27 第2電源回路、28 ソレノイド駆動電源、29 DCAC変換器、30 第1制御回路、31 第1電源回路、32 直流母線電圧、33 蓄電池、35 リモートコントローラ、36 プラグ、38 プランジャー、39 ロックシャフト、40 支点、41 操作スイッチ、42 ロックシャフト爪、43 吸引コイル、100 電力変換システム、V1 第1駆動電圧、V2 第2駆動電圧、V3 第3駆動電圧、V4 第4駆動電圧。

Claims (10)

  1.  蓄電池が搭載された電動車両の充電または放電を制御する電力変換装置と、
     前記電力変換装置と第1のケーブルを介して接続され、前記電動車両に接続可能なコネクタと第2のケーブルを介して接続されるケーブル中継器と、
     を備え、
     前記ケーブル中継器は、前記コネクタに設けられるソレノイドに駆動電圧を供給する電源を有することを特徴とする電力変換システム。
  2.  前記電力変換装置は、前記ソレノイドの駆動電圧を生成するソレノイド駆動電源を有し、
     前記電源は、前記ソレノイド駆動電源から供給される前記駆動電圧の値を調整して前記ソレノイドに供給することを特徴とする請求項1に記載の電力変換システム。
  3.  前記電源は、前記ソレノイドに供給する前記駆動電圧の値を前記電力変換装置にフィードバックし、
     前記電力変換装置は、フィードバックされた電圧値と、前記第1のケーブルの長さと、前記第2のケーブルの長さとに基づいて、前記駆動電圧を制御するソレノイド電圧制御部をさらに有することを特徴とする請求項2に記載の電力変換システム。
  4.  前記ソレノイド電圧制御部は、前記電源の調整値と、前記ソレノイド駆動電源が生成する前記駆動電圧の値とのうち少なくとも1つを調整することで前記駆動電圧を制御することを特徴とする請求項3に記載の電力変換システム。
  5.  前記ケーブル中継器は、前記第1のケーブルおよび前記第2のケーブルの接続口を有し、前記第1のケーブルおよび前記第2のケーブルの少なくとも一方は取り換え可能であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電力変換システム。
  6.  前記電力変換装置を遠隔制御するリモートコントローラをさらに備え、
     前記リモートコントローラは、前記第1のケーブルおよび前記第2のケーブルの少なくとも1つの長さを入力するための設定画面を表示する表示部を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電力変換システム。
  7.  前記リモートコントローラは、スマートフォン、タブレット端末、またはホームエネルギーマネージメントシステムであることを特徴とする請求項6に記載の電力変換システム。
  8.  前記コネクタは、前記電動車両に挿入可能であり、
     前記ソレノイドは、前記コネクタが前記電動車両から脱落しないように機械的に固定する固定機構を構成することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の電力変換システム。
  9.  前記第1のケーブルは、
     前記蓄電池への充放電用電力線と、
     前記電動車両と通信するための通信線と、
     前記ソレノイドの電圧線と、
     前記電源を制御するための制御線と、
     を1本のケーブルにまとめたものであることを特徴とする請求項2に記載の電力変換システム。
  10.  電力変換装置と第1のケーブルを介して接続される第1接続口と、
     蓄電池が搭載された電動車両に接続可能なコネクタと第2のケーブルを介して接続される第2接続口と、
     前記コネクタに設けられるソレノイドに駆動電圧を供給する電源と、
     を備えることを特徴とするケーブル中継器。
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