(57)【要約】  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。
2017145338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５４３７７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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
【図２】実施の形態１にかかる電力変換装置を構成する制御回路の動作例を示すフローチャート
【図３】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
【図４】実施の形態２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
【図５】実施の形態３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
【図６】実施の形態１から３にかかる制御回路を実現するハードウェアの一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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）。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
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。
【図１】
2017145338.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017145338.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月20日(2018.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックアップ用蓄電池を内蔵している電力変換装置において、
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、
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、停電時には前記バックアップ用蓄電池の電力を用いて動作し、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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
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。
【国際調査報告】
2017145338.tif 000009
2017145338.tif 000010