(57)【要約】【課題】電力変換効率が低い領域を充電器が有する場合であっても目標総電力を出力する充電装置を提供する。【解決手段】並列接続し、入力した電力指令値に従って出力電力を出力する２つの充電器１１と、２つの充電器からの総出力電力を制御する総電力指令値が２つの充電器の内の第１の充電器の最大可能出力値以下である場合には総電力指令値を第１の充電器に割り当て、総電力指令値が第１の充電器の最大可能出力値を超える場合には２つの充電器の内の第２の充電器において電力変換効率が所定値以上である所定電力値を第２の充電器に割り当て、総電力指令値から所定電力値を減算した残余電力値を最大可能出力値を超えるまで第１の充電器に割り当てる分配マップに従って、総電力指令値を２つの充電器に分配した各充電器の電力指令値を出力する分配部１３とを備えて充電装置１を構成する。【選択図】図１
2019103264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列接続し、入力した電力指令値に従って出力電力を出力する２つの充電器と、
前記２つの充電器からの総出力電力を制御する総電力指令値が前記２つの充電器の内の第１の充電器の最大可能出力値以下である場合には前記総電力指令値を前記第１の充電器に割り当て、前記総電力指令値が前記第１の充電器の最大可能出力値を超える場合には前記２つの充電器の内の第２の充電器において電力変換効率が所定値以上である所定電力値を前記第２の充電器に割り当て、前記総電力指令値から前記所定電力値を減算した第１の残余電力値が前記最大可能出力値を超えるまで前記第１の残余電力値を前記第１の充電器に割り当て、前記第１の残余電力値が前記最大可能出力値を超える場合には前記最大可能出力値を前記第１の充電器に割り当て、前記最大可能出力値を前記総電力指令値から減算した第２の残余電力値を前記第２の充電器に割り当てる分配マップに従って、前記総電力指令値を前記２つの充電器に分配した各充電器の前記電力指令値を出力する分配部と
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充電装置であって、
前記所定値は、並列接続した前記２つの充電器に入力可能な許容電流値に従って決定される
ことを特徴とする充電装置。
【請求項３】
並列接続し、入力した電力指令値に従って出力電力を出力する複数の充電器と、
前記複数の充電器からの総出力電力を制御する総電力指令値が前記複数の充電器の内の第１の充電器の最大可能出力値以下である場合には前記総電力指令値を前記第１の充電器に割り当て、前記総電力指令値が前記第１の充電器の最大可能出力値を超える場合には前記複数の充電器の内の第２の充電器において電力変換効率が所定値以上である所定電力値を前記第２の充電器に割り当て、前記総電力指令値から前記所定電力値を減算した第１の残余電力値が前記最大可能出力値を超えるまで前記第１の残余電力値を前記第１の充電器に割り当て、前記第１の残余電力値が前記最大可能出力値を超える場合には前記最大可能出力値を前記第１の充電器に割り当て、前記最大可能出力値を前記総電力指令値から減算した第２の残余電力値を前記第２の充電器に割り当て、前記総出力電力値が前記第１の充電器の前記最大可能出力値と前記第２の充電器の最大可能出力値との合計値を超える場合には、前記第１の充電器及び前記第２の充電器を新たな前記第１の充電器に置き換え、前記複数の充電器から新たな前記第２の充電器を選択して、前記総電力指令値の分配を繰り返す分配マップに従って、前記総電力指令値を前記複数の充電器に分配した各充電器の前記電力指令値を出力する分配部と
を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項４】
請求項３に記載の充電装置であって、
前記分配マップは、新たな前記第２の充電器において前記電力変換効率が前記所定値以上である前記所定電力値を新たな前記第２の充電器に割り当て、新たな前記第２の充電器に割り当てた前記所定電力値を前記総電力指令値から減算した前記第１の残余電力値を新たな前記第１の充電器の数で除算した分配電力値を新たな前記第１の充電器に夫々割り当てる
ことを特徴とする充電装置。
【請求項５】
請求項３に記載の充電装置であって、
前記分配マップは、新たな前記第２の充電器において前記電力変換効率が前記所定値以上である前記所定電力値を新たな前記第２の充電器に割り当て、新たな前記第１の充電器の内、１つの新たな前記第１の充電器を除いた他の新たな前記第１の充電器に、当該新たな前記第１の充電器の最大可能出力値を夫々割り当て、新たな前記第２の充電器に割り当てた前記所定電力値を前記総電力指令値から減算した前記第１の残余電力値から、他の新たな前記第１の充電器の前記最大可能出力値の合計値を減算した電力値を１つの新たな前記第１の充電器に割り当てる
ことを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
充電装置から二次電池へ高電力を出力するために、充電装置は、並列接続した複数の充電器を備えることがある。並列接続した複数の充電器からの総出力電力を制御するための総電力指令の値は、各充電器に入力する系統電力のフリッカを抑制するために、目標総電力値まで徐々に上昇するように設定される。また、入力した系統電力から生成される総出力電力の効率を向上させるために、総電力指令値に対応する総出力電力が可及的に少ない数の充電器によって生成されるように、総電力指令値は分配マップに従って複数の充電器に分配される。各充電器は、入力した電力指令値に従って出力電力を出力する。
【０００３】
なお、関連する技術として特許文献１に記載の技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−８６６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
総電力指令値を上述のように分配マップに従って複数の充電器に分配すると、電力変換効率が低い領域の電力指令値が充電器に入力し得る。電力変換効率が低い領域では、入力した電力指令値に対応する出力電力を出力するために、充電器には電力系統から相対的に高電流が入力することが必要になる。しかしながら、電力系統には出力可能な許容電流値があるため、入力した電力指令値に対応する電力を出力するために必要な電流が電力系統から充電器に入力できない状態が生じ得る。この場合、充電装置は、総電力指令値に対応する総出力電力を出力できず、目標総電力値まで総出力電力を上昇できない。
【０００６】
本発明の一側面に係る目的は、電力変換効率が低い領域を充電器が有する場合であっても目標総電力を出力する充電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る一つの形態である充電装置は、２つの充電器と分配部とを備える。２つの充電器は、並列接続し、入力した電力指令値に従って出力電力を出力する。分配部は、２つの充電器からの総出力電力を制御する総電力指令値を２つの充電器に分配した各充電器の電力指令値を分配マップに従って出力する。分配マップでは、総電力指令値が２つの充電器の内の第１の充電器の最大可能出力値以下である場合には、総電力指令値を第１の充電器に割り当てる。また、分配マップでは、総電力指令値が第１の充電器の最大可能出力値を超える場合には、２つの充電器の内の第２の充電器において電力変換効率が所定値以上である所定電力値を第２の充電器に割り当てる。そして、分配マップでは、総電力指令値から所定電力値を減算した第１の残余電力値が最大可能出力値を超えるまで第１の残余電力値を第１の充電器に割り当てる。更に、分配マップでは、第１の残余電力値が最大可能出力値を超える場合には、最大可能出力値を第１の充電器に割り当て、最大可能出力値を総電力指令値から減算した第２の残余電力値を第２の充電器に割り当てる。
【０００８】
本発明に係る一つの形態である充電装置は、ゼロを超える電力指令値を第１の充電器１１に続いて割り当てる第２の充電器に、該第２の充電器の電力変換効率が所定値以上である電力指令値を分配マップに従って割り当てる。したがって、実施形態に従った充電装置によれば、電力変換効率が低い領域を充電器が有する場合であっても目標総電力を出力することができる。
【発明の効果】
【０００９】
実施形態に従った充電装置によれば、電力変換効率が低い領域を充電器が有する場合であっても目標総電力を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に従った充電装置の構成例を示す図である。
【図２】実施形態に従った分配マップの一例を示す図である。
【図３】各充電器の電力変換効率の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態に従った充電装置の構成例を示す図である。図１に示す構成例では、充電装置１は、例えば、電気自動車、プラグインハイブリッド車、又は電動フォークリフト等の車両に、二次電池２及び車両制御部３と共に搭載される。
【００１２】
図１に示すように、充電装置１は、複数の充電器１１、フリッカ制御部１２、及び分配部１３を備える。なお、図１には２つの充電器１１が示されているが、充電装置１は３つ以上の充電器１１を備えてもよい。
【００１３】
複数の充電器１１は並列接続する。各充電器１１は、入力した交流電力を直流電力に変換して出力し得る最大可能出力値を有し、各充電器１１には、当該充電器１１の最大可能出力値以下の電力指令値が入力する。なお、各充電器１１の最大可能出力値は異なってもよいが、以下では、各充電器１１の最大可能出力値が同じであるものとして説明する。各充電器１１は、入力した電力指令値に従って出力電力を出力する。
【００１４】
図１に示すように、各充電器１１は、充電器制御部１１１及びＡＣ／ＤＣ（Alternating Current/Direct Current）コンバータ１１２を備える。充電器制御部１１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）等）により構成される。充電器制御部１１１は、入力した電力指令値に従ってＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の動作を制御する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２は、充電器制御部１１１の制御に従って、電力系統４から入力した交流電力を直流電力に変換して出力する。こうして、並列接続した充電器１１から二次電池２へ直流電力が出力される。
【００１５】
フリッカ制御部１２及び分配部１３は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡやＰＬＤ等）により構成される。
充電装置１が二次電池２を充電する場合、フリッカ制御部１２には、並列接続した複数の充電器１１が二次電池２へ出力する目標総電力値に対応する車両電力指令値が車両制御部３から入力する。目標総電力値とは、並列接続した充電器１１、すなわち充電装置１がフリッカ制御に従って二次電池２へ最終的に出力する電力値を指す。車両制御部３は、車両の走行等を制御する装置であり、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡやＰＬＤ等）により構成される。フリッカ制御部１２は、複数の充電器１１からの総出力電力を制御する総電力指令の値を目標総電力値まで徐々に上昇させて分配部１３へ出力する。
【００１６】
具体的には、系統電力のフリッカを抑制するために、総電力指令値を階段状に変化させる最大指令幅が設定される。フリッカ制御部１２は、出力する総電力指令値を最大指令幅毎に上昇あるいは下降させ、上昇あるいは下降させた総電力指令値を一定時間維持する。フリッカ制御部１２は、こうした制御を繰り返すことで、車両電力指令値が示す目標総電力値まで総電力指令値を階段状に生成し、生成した総電力指令値を分配部１３へ出力する。
【００１７】
分配部１３には、フリッカ制御部１２が出力した総電力指令値が入力する。分配部１３は、入力した総電力指令値を図２に示すような分配マップに従って複数の充電器１１に分配することで、各充電器１１の電力指令値を、対応する充電器１１の充電器制御部１１１へ出力する。
【００１８】
図２は、実施形態に従った分配マップの一例を示す図であり、充電装置１が２つの充電器１１を備える場合の分配マップの一例である。図２に示すように、入力した系統電力から生成される総出力電力の効率を向上させるために、第２の充電器１１には、分配マップに従って第１の充電器１１に後続して電力指令値が割り当てられる。
【００１９】
図２において、総電力指令値が２つの充電器１１の内の第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]以下である場合には、分配マップは、総電力指令値を第１の充電器１１に割り当てる。また、総電力指令値が第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を超える場合には、分配マップは、２つの充電器１１の内の第２の充電器１１において電力変換効率が所定値以上である所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]を第２の充電器１１に割り当てる。なお、電力変換効率とは、当該充電器１１が電力系統４からの入力電力を出力電力へ変換する効率を指す。そして、第２の充電器１１に割り当てた所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]を総電力指令値から減算した第１の残余電力値が第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を超えるまで、分配マップは、該第１の残余電力値を第１の充電器１１に割り当てる。第１の残余電力値が第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を超える場合、分配マップは、第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を第１の充電器１１に割り当てる。そして、分配マップは、最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を総電力指令値から減算した第２の残余電力値を第２の充電器１１に割り当てる。
【００２０】
図３は、各充電器の電力変換効率の一例を示す図である。図３に示すように、各充電器１１の電力変換効率は、充電器１１に入力する電力指令値、すなわち、電力指令値に対応する出力電力値が所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]以上である場合には相対的に高く、所定値ηｔｈ[％]以上である。一方、電力変換効率は、充電器１１に入力する電力指令値、すなわち、該電力指令値に対応する出力電力値が所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]未満である場合には相対的に低く、所定値ηｔｈ[％]未満である。
【００２１】
各充電器１１が図３に示すような電力変換効率を有する場合に、図２中の破線で示すように総電力指令値を複数の充電器１１に分配したと仮定する。すなわち、総電力指令値が第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を超える場合に、第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を第１の充電器１１に割り当てたと仮定する。また、最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を総電力指令値から減算した残余電力値を第２の充電器１１に割り当てたと仮定する。この仮定では、所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]未満の残余電力値が電力指令値として第２の充電器１１に割り当てられ得る。図３に示すように、電力指令値が所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]未満の領域では電力変換効率は低く、所定値ηｔｈ[％]未満である。第２の充電器１１の電力変換効率が低い領域では、入力した電力指令値に対応する出力電力を出力するために、第１の充電器１１に入力する電流に加えて、相対的に高電流が電力系統４から第２の充電器１１に入力することが必要になる。しかしながら、電力系統４には出力可能な許容電流値があるため、入力した電力指令値に対応する電力を出力するために必要な電流が電力系統４から並列接続した各充電器１１に入力できない状態が生じ得る。この場合、充電装置１は、総電力指令値に対応する総出力電力を出力できず、目標総電力値まで総出力電力を上昇できない。
【００２２】
これに対して、実施形態に従った分配マップでは、総電力指令値が第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を超えた場合、電力変換効率が所定値ηｔｈ[％]以上である所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]を電力指令値として第２の充電器１１に割り当てる。そして、第２の充電器１１に割り当てた電力指令値を総電力指令値から減算した第１の残余電力値が第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を超えるまで、該第１の残余電力値を第１の充電器１１に電力指令値として割り当てる。
【００２３】
このように、充電装置１は、ゼロを超える電力指令値を第１の充電器１１に続いて割り当てる第２の充電器１１に、該第２の充電器１１の電力変換効率が所定値ηｔｈ[％]以上である電力指令値を分配マップに従って割り当てる。したがって、実施形態に従った充電装置によれば、電力変換効率が低い領域を充電器が有する場合であっても目標総電力を出力することができる。
【００２４】
また、実施形態に従った充電装置によれば、並列接続した複数の充電器において特定の電力指令領域における電力変換効率の悪化を防止できるため、実施形態に従った充電装置を搭載した車両の制御性を向上できる。更に、実施形態に従った充電装置によれば、充電装置のコア部品である充電器に設計変更を加えなくても、目標総電力値が異なる充電装置を実現でき、コア部品の量産化に伴い充電装置の原価低減効果を得ることができる。
【００２５】
なお、電力系統４が充電器１１へ出力可能な許容電流値が高ければ、第２の充電器１１は、電力変換効率が低くても電力指令値に対応する出力電力を出力し得る。したがって、所定値ηｔｈ[％]は、電力系統４から並列接続した複数の充電器１１に入力可能な許容電流値に従って決定されてもよい。
【００２６】
また、充電装置１が３つ以上の複数の充電器１１を備える場合、実施形態に従った分配マップは、以下のように設定されてもよい。すなわち、総電力指令値が複数の充電器１１の内の第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]以下である場合、分配マップは、総電力指令値を第１の充電器１１に割り当てる。総電力指令値が第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を超える場合、分配マップは、複数の充電器１１の内の第２の充電器１１において電力変換効率が所定値ηｔｈ[％]以上である所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]を第２の充電器１１に割り当てる。そして、第２の充電器１１に割り当てた所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]を総電力指令値から減算した第１の残余電力値が第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を超えるまで、分配マップは、該第１の残余電力値を第１の充電器１１に割り当てる。第１の残余電力値が第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を超える場合、分配マップは、第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を第１の充電器１１に割り当てる。そして、分配マップは、最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を総電力指令値から減算した第２の残余電力値を第２の充電器１１に割り当てる。更に、総出力電力値が第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]と第２の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]との合計値を超える場合、分配マップは、第１の充電器１１及び第２の充電器１１を新たな第１の充電器１１に置き換える。また、分配マップは、複数の充電器１１から新たな第２の充電器１１を選択する。そして、分配マップは、上述したような総電力指令値の分配を繰り返す。
【００２７】
総電力指令値の分配を繰り返す過程において、実施形態に従った分配マップは、新たな第２の充電器１１において電力変換効率が所定値ηｔｈ[％]以上である所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]を新たな第２の充電器１１に割り当てる。そして、新たな第２の充電器１１に割り当てた所定電力値Ｐｔｈ[Ｗ]を総電力指令値から減算した第１の残余電力値を複数の新たな第１の充電器１１に割り当てる。第１の残余電力値が複数の新たな第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]の合計値を超える場合、当該新たな第１の充電器１１の最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]を新たな各第１の充電器１１に割り当てる。そして、最大可能出力値ＰＭＡＸ[Ｗ]の合計値を総電力指令値から減算した第２の残余電力値を新たな第２の充電器１１に割り当てる。
【００２８】
第１の残余電力値を複数の新たな第１の充電器１１に割り当てる第１の方法として、分配マップは、第１の残余電力値を複数の新たな第１の充電器１１の数で除算した分配電力値を新たな各第１の充電器１１に割り当ててもよい。第１の方法では、新たな各第１の充電器１１において、最大可能出力値まで上昇した電力指令値を分配電力値まで減少させる量が小さい。このため、第１の方法によれば、新たな各第１の充電器１１は、入力した電力指令値に短時間で追随することができる。
【００２９】
また、第１の残余電力値を複数の新たな第１の充電器１１に割り当てる第２の方法として、分配マップは、複数の新たな第１の充電器１１の内、１つの新たな第１の充電器１１を除いた他の新たな第１の充電器１１には、当該新たな第１の充電器１１の最大可能出力値を夫々割り当ててもよい。また、分配マップは、複数の新たな第１の充電器１１の内、１つの新たな第１の充電器１１には、他の新たな第１の充電器１１の最大可能出力値の合計値を第１の残余電力値から減算した電力値を割り当ててもよい。第２の方法では、複数の新たな第１の充電器の内、１つの新たな第１の充電器１１のみの電力指令値が、分配部１３に入力する総電力指令値の上昇に伴って、該１つの新たな第１の充電器１１の最大可能出力値まで上昇する。一方、他の新たな第１の充電器１１の電力指令値は最大可能出力値に維持される。このため、第２の方法によれば、各充電器１１の電力制御を容易にすることができる。
【００３０】
なお、上述の実施形態ではフリッカ制御部１２を設けたが、フリッカ制御が不要な場合はフリッカ制御部１２を省略してもよい。
本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１    充電装置
２    二次電池
３    車両制御部
４    電力系統
１１    充電器
１２    フリッカ制御部
１３    分配部
１１１    充電器制御部
１１２    ＡＣ／ＤＣコンバータ
【図１】
2019103264.tif 000003
【図２】
2019103264.tif 000004
【図３】
2019103264.tif 000005