(57)【要約】【課題】多種多様な充電条件に対応でき、かつ充電条件に関わらず、電力変換効率が良い電力変換装置等を提供する。【解決手段】交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットを、前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成し、前記電力変換ユニットの入出力の電流および電圧の少なくとも１つに基づいて前記電力変換ユニットを制御する。【選択図】図１
2015015854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成される、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記交流−直流電力変換部は、スイッチング回路と直流電圧源とを有する単相インバータを少なくとも１つ含み、交流電力の電圧に前記単相インバータの出力電圧を重畳させる階調制御型のもの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。
【請求項３】
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、前記分配電力判定部は、前記複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含む所定の割合で電力を分配することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記分配電力判定部は、前記出力電流計測部の出力電流の計測結果、または前記出力電流の制御目標値に応じて、各交流−直流電量変換器それぞれに分配する電力を決定することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記分配電力判定部は、前記出力電流計測部の出力電流の計測結果、または前記出力電流の制御目標値より、各交流−直流電力変換器へ分配される出力電流が所定値を超えない場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、各交流−直流電力変換器へ分配される出力電流が所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記所定値が、外部からの負荷への出力電流指令値に基づくものであることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記分配電力判定部は、前記入力電流計測部の入力電流の計測結果、または前記入力電流の制御目標値に応じて、各交流−直流電力変換器それぞれに分配する電力を決定することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記分配電力判定部は、前記入力電流計測部の入力電流の計測結果、または前記入力電流の制御目標値より、各交流−直流電力変換器へ分配される入力電流が所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、各交流−直流電力変換器へ分配される入力電流が所定値を超えない場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記所定値は、前記入力電流の制限値であることを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記所定値は、前記電力変換装置の定格電流であることを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記電力変換制御部が、２つ以上の電力変換モードを含み、前記電力変換モードを切り替えるための充電モード判定部を有し、
前記分配電力判定部は、前記電力変換モードに応じて、複数の交流−直流電力変換器に分配する電力を決定することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記電力変換モードは、所定の出力電流で電力変換する定電流の電力変換モードと、所定の出力電力で電力変換する定電力の電力変換モードであることを特徴とする請求項１２に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記定電力の電力変換モードでは、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、前記定電流の電力変換モードでは、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項１３に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記分配電力判定部は、
前記入力電流計測部の入力電流の計測結果と、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果の演算により得られる入力電力、または前記入力電流の制御目標値と、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果の演算により得られる入力電力の制御目標値に応じて、複数の交流−直流電力変換器に分配する電力を決定することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記分配電力判定部は、
前記入力電流計測部の入力電流の計測結果と、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果の演算により得られる入力電力、または前記入力電流の制御目標値と、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果の演算により得られる入力電力の制御目標値が、所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、入力電力が所定値を超えない場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記所定値は、前記交流電源装置から供給される入力電力の制限値であることを特徴とする請求項１６に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記所定値は、前記電力変換装置の定格電力であることを特徴とする請求項１６に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
前記分配電力判定部は、
前記出力電流計測部の出力電流の計測結果と、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果の演算により得られる出力電力、または前記出力電流の制御目標値と、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果の演算により得られる出力電力の制御目標値に応じて、複数の交流−直流電力変換器に分配する電力を決定することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記分配電力判定部は、
前記出力電流計測部の出力電流の計測結果と、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果の演算により得られる出力電力、または前記出力電流の制御目標値と、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果の演算により得られる出力電力の制御目標値より、前記各交流−直流電力変換器へ分配される出力電力が所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、前記所定値を超えない場合は分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項１９に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記所定値は、前記入力電力の制限値であることを特徴とする請求項２０に記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記出力電流計測部の出力電流の計測結果、または前記出力電流の制御目標値より、各交流−直流電力変換器へ分配される出力電流が所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限しないことを特徴とする請求項９、１３、２０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記分配電力判定部は、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果に応じて、各交流−直流電力変換器それぞれに分配する電力を決定することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記分配電力判定部は、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果より、前記交流電源装置が１００Ｖ系である場合には、分配する交流−直流電力変換器の動作数を減らすことを特徴とする請求項２３に記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記分配電力判定部は、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果より、前記交流電源装置が２４０Ｖ系である場合には、分配する交流−直流変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項２３に記載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記分配電力判定部は、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果に応じて、各交流−直流電力変換器それぞれに分配する電力を決定することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記分配電力判定部は、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果が所定値以下の場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を減らすことを特徴とする請求項２６に記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記交流−直流電力変換部が、前記交流−直流電力変換部が出力する電圧を計測する中間電圧計測部、または中間電圧の制御目標値を設定する設定部を備え、
前記分配電力判定部は、前記中間電圧計測部の中間電圧の計測結果、または中間電圧の制御目標値に応じて、各交流−直流電力変換器それぞれに分配する電力を決定することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２９】
前記分配電力判定部は、前記中間電圧計測部の中間電圧の計測結果、または中間電圧の制御目標値が、所定値を超えない場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、前記中間電圧計測部の中間電圧の計測結果、または中間電圧の制御目標値が、所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項２８に記載の電力変換装置。
【請求項３０】
前記所定値は入力電圧で規定されることを特徴とする請求項２９に記載の電力変換装置。
【請求項３１】
前記所定値は出力電圧または交流−直流電力変換部の出力の定格電圧で規定されることを特徴とする請求項２９に記載の電力変換装置。
【請求項３２】
前記直流−直流電力変換部は、電力変換制御を行うためのスイッチング素子を複数含むスイッチング回路を含み、
前記電力変換制御部は、前記スイッチング素子を制御し、
前記分配電力判定部は、前記直流−直流電力変換部のスイッチング素子のスイッチングデューティに応じて、各交流−直流電力変換器それぞれに分配する電力を決定することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項３３】
前記分配電力判定部は、前記直流−直流電力変換部のスイッチングデューティが所定値を超えない場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、前記直流−直流電力変換部のスイッチングデューティが所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項３２に記載の電力変換装置。
【請求項３４】
前記各交流−直流電力変換器が少なくとも１つの温度センサを備え、前記分配電力判定部は、前記温度センサの計測結果に応じて、分配する電力を判定することを特徴とする請求項４、５、８、１２、１５、１９、２３、２６、２８、３２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項３５】
前記分配電力判定部は、前記温度センサの計測結果が、所定値を超える数が少なくとも１つある交流−直流電力変換器は停止させ、その他の交流−直流電力変換器に分配することを特徴とする請求項３４に記載の電力変換装置。
【請求項３６】
前記分配電力判定部は、前記温度センサの計測結果が、所定値を超える数が少なくとも１つある交流−直流電力変換器に分配する電力を減らすことを特徴とする請求項３４に記載の電力変換装置。
【請求項３７】
前記分配電力判定部は、各分配における温度センサの計測結果より、温度が低い交流−直流電力変換器の分配電力は増やし、温度が高い交流−直流電力変換器の電力は減らして分配率を変更することを特徴とする請求項３４に記載の電力変換装置。
【請求項３８】
前記電力変換制御部が、各交流−直流電力変換器それぞれの効率を計測し、
前記分配電力判定部は、効率の良い交流−直流変換器から優先的に電力を分配することを特徴とする請求項４、５、８、１２、１５、１９、２３、２６、２８、３２、３４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項３９】
前記電力変換制御部が、各交流−直流電力変換器それぞれの総電力変換回数を計測し、
前記分配電力判定部は、総電力変換回数が少ない交流−直流電力変換器から優先的に電力を分配することを特徴とする請求項４、５、８、１２、１５、１９、２３、２６、２８、３２、３４、３８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項４０】
前記電力変換制御部が、各交流−直流電力変換器それぞれの総電力変換時間を計測し、
前記分配電力判定部は、総電力変換時間が少ない交流−直流電力変換器から優先的に出力電力を分配することを特徴とする請求項４、５、８、１２、１５、１９、２３、２６、２８、３２、３４、３８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項４１】
前記電力変換制御部が、各交流−直流電力変換器それぞれの総出力電力を計測し、
前記分配電力判定部は、総出力電力が少ない交流−直流電力変換器から優先的に出力電力を分配することを特徴とする請求項４、５、８、１２、１５、１９、２３、２６、２８、３２、３４、３８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項４２】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットを、前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成し、前記電力変換ユニットの入出力の電流および電圧の少なくとも１つに基づいて前記電力変換ユニットを制御することを特徴とする電力変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば交流電源から高圧電池を充電するための電力変換装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に配慮した自動車として、電気自動車やハイブリッド車が注目されている。このような自動車は、従来の自動車同様に制御回路等を動作させる補機用電池(低圧)とともに、従来のエンジンに代わりまたは加え、インバータとインバータによって駆動される電動発電機(モータージェネレーター)を駆動させるための駆動用電池(高圧)とを有している。
【０００３】
駆動用電池(高圧)は、ハイブリッド車では、走行中の回生電力で充電されるが、近年では、ＰＨＥＶ車や電気自動車のように、家庭用交流電源もしくは専用の充電設備によって、車両外部から充電可能なように構成されつつあり、そのための装置として、車載用充電装置が車両に搭載されている。
【０００４】
また、近年ではこういった車両および充電設備は、国内のみならず海外でも普及しており、車両の種類や国内外での家庭用交流電源もしくは専用の充電設備の仕様の違いから、車載用充電装置に対しても様々な仕様が要求されてきている。
【０００５】
一例として、商用の交流電源を用いてバッテリを充電する一般的な車載用充電器を採り上げてその構成を説明する。これらの充電器は、商用の交流電源を直流電圧に変換する交流−直流電力変換器と、その直流電圧をバッテリ充電に必要な直流電圧に変換する直流−直流電力変換器とを備える構成が一般的である。
【０００６】
例えば下記特許文献１に開示された一般的な構成の充電器では、交流電源(ＡＣＳ)より供給される交流電源を交流−直流電力変換器(ＡＤ)により、所定の直流電圧に変換し、コンデンサ(Ｃ１)に蓄える。交流−直流電力変換器(ＡＤ)は、交流電源(ＡＣＳ)に直列接続された交流リアクトル(Ｌ１)と、逆流防止用の２つのダイオード(Ｄ１、Ｄ２)、２つの半導体スイッチング素子(Ｑ１、Ｑ２)で構成される。
【０００７】
直流−直流電力変換器(ＤＤ)は、コンデンサ(Ｃ１)の電圧を電源として、充電に必要な直流電圧に変換する。直流−直流電力変換器(ＤＤ)は、４つの半導体スイッチ素子(Ｓ１〜Ｓ４)からなるブリッジ回路と、ブリッジ回路に接続されたトランス(Ｔ１)と、トランスＴ１の２次側の４つのダイオード(Ｄ３〜Ｄ６)からなるダイオードブリッジ回路と、ダイオードブリッジ回路をバッテリＢａｔｔに接続するリアクトルＬ２で構成される。制御装置は、バッテリＢａｔｔを充電するための充電電圧と出力電流を制御する。
【０００８】
車載用充電装置の仕様を決める条件としては、家庭用交流電源もしくは専用の充電設備から供給される電力、および車両に搭載されるバッテリ容量等があるが、急速充電や長距離走行に対応していくためには、どちらも大きくなる傾向になる。この状況に対し、前述の回路構成で対応するとなると、個々の部品に求められる耐圧、対電流等が大きくなり、採用部品のコストが非常に高くなり、サイズも非常に大きくなる。また、前述のように多種多様な仕様に個々に対応するとなると、量産効果がだせず、非常にコスト高になる。
【０００９】
例えば、下記特許文献２は、車載用充電装置ではないが、多種多様の最大電力の燃料電池システムを製造する場合に、量産効果(コスト)を十分発揮するために、複数の燃料電池ユニットと、複数の燃料電池ユニットの出力電力分担を調整する協調運転制御部とを備えることで、多種多様な仕様に対応する構成を開示している。
【００１０】
また、車載用充電器(電力変換装置)は、ユーザーの視点から考えた場合に、供給される電力を無駄にしない(すなわち安価で充電できる)ことが求められる。そして一般的には、電力の無駄すなわち損失による高い熱負荷が構成部品にかかった場合、各部品の劣化や故障の要因となることがある。このため、装置の電力変換効率をあげることが求められる。
【００１１】
大きな電力損失が発生する要素は、上述の特許文献１のリアクトル類(Ｌ１、Ｔ１、Ｌ２)、スイッチング素子(Ｑ１、Ｑ２、Ｓ１〜Ｓ４)、ダイオード(Ｄ１〜Ｄ６)などで、主に各要素に流れる電流や印加される電圧、スイッチング素子においてはスイッチングの回数やＯＮ／ＯＦＦ時間などに依存する。
【００１２】
下記特許文献２の燃料電池システムでは、需要側の必要電力に応じた燃料電池ユニット数を備えることで、負荷電力に応じた給電を行うことができる(但し、燃料電池からＤＣ／ＡＣ変換による負荷機器への給電を想定)。また、製造者は燃料電池ユニットの標準化により製造コストメリットを享受できる。そして、需要側の負荷電力に応じて、各燃料電池ユニットの稼動数を調整することで、燃料電池ユニットの発電効率を高めている。
【００１３】
例えば、下記特許文献３は、入力電力の幅広い領域において、効率の高い変換を行うための電力変換装置を開示する。この電力変換装置では、定格の異なる複数の変換器を備え、効率をあげる部として、供給される電力に応じて、複数の変換器のうちの動作させる組み合わせを変化させる制御部を備える構成となっている。
【００１４】
下記特許文献３の電力変換装置では、定格の異なる複数の変換器をあらかじめ設定された負担分担比率に基づいて、動作させる変換器を決定することにより、電力変換装置の効率を最大とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平８−１０７６０７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７８８７７号公報
【特許文献３】特開２００８−０２２６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
以上のように上述の特許文献２に記載の装置は、需要側の必要電力に応じた燃料電池ユニット数を備えることで、負荷電力に応じた給電を行うことができる構成、かつ需要側の負荷電力に応じて、各燃料電池ユニットの稼動数を調整することで、燃料電池ユニットの発電効率が高まる部を備えている。また、特許文献２では、稼動数の調整は、負荷電力を供給するのに必要な最小台数を稼動させる(燃料電池部は、定格出力の１００％近辺で運転する)方法をとっている。
【００１７】
しかしながら、前述したように、このような電力変換装置の構成においては、各構成要素で要因の異なる損失が発生し、電力変換効率は、充電条件(供給される入力条件および必要な出力条件など)や、接続する供給先、又は車両バッテリの状態により異なる。このため、負荷電力を供給するのに必要な台数(高効率な構成ではなく)、充電条件(供給される入力条件および必要な出力条件など)によっては、装置の電力変換効率が悪くなるという問題があった。また、効率悪化により電力損失による高い熱負荷が構成部品にかかるという問題があった。
【００１８】
これを解決するために、上述の特許文献２に記載の装置のように、定格の異なる複数の変換器を備え、効率を最大とする組み合わせで動作させる方法が考えられるが、製造コストを考えた場合、部品点数が多くなり、高価なものとなるという問題があった。
【００１９】
また、別な問題として、定格が異なるために、それぞれの変換器の代替を他の変換器が担うのは難しく、故障が発生した場合の使用方法や、寿命(劣化)を考慮した使用方法が難しいという問題があった。
【００２０】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、多種多様な充電条件に対応でき、かつ充電条件に関わらず、電力変換効率が良い電力変換装置等を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明は、交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、を備え、前記電力変換ユニットは、前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成される、ことを特徴とする電力変換装置等にある。
【発明の効果】
【００２２】
この発明では、多種多様な充電条件に対応でき、かつ充電条件に関わらず、電力変換効率が良い電力変換装置等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１における車載用の電力変換装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における交流−直流電力変換部(ＡＣ／ＤＣ)の構成の一例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１における直流−直流電力変換部(ＤＣ／ＤＣ)の構成の一例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における電力変換制御部の詳細を示すブロック図である。
【図５】一般的なリチウムイオン電池の充電プロファイルを示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１における充電プロファイルを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１における制御演算の一部を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態１における制御演算の一部を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態１における制御演算の一部を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における制御演算の一部を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における分配電力判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態１における分配優先度設定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態２における電力変換制御部の詳細を示すブロック図である。
【図１４】この発明の実施の形態２における分配電力判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態２における分配優先度設定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態３における電力変換制御部の詳細を示すブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態３における充電モード判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１８】この発明の実施の形態３における分配電力判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態４における電力変換制御部の詳細を示すブロック図である。
【図２０】この発明の実施の形態４における分配電力判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態５における電力変換制御部の詳細を示すブロック図である。
【図２２】この発明の実施の形態５における分配電力判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図２３】この発明の実施の形態６におけるスナバ回路の構成の一例を示す図である。
【図２４】この発明の実施の形態６における電力変換制御部の詳細を示すブロック図である。
【図２５】この発明の実施の形態６における分配電力判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図２６】この発明の実施の形態６における分配数制限部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図２７】この発明の実施の形態７における電力変換制御部の詳細を示すブロック図である。
【図２８】この発明の実施の形態７における分配電力判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図２９】この発明の実施の形態８における分配電力判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図３０】この発明の実施の形態９における電力変換制御部の詳細を示すブロック図である。
【図３１】この発明の実施の形態９における分配電力判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図３２】この発明の実施の形態９における分配数制限部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図３３】この発明の実施の形態１０における分配電力判定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図３４】この発明の実施の形態１０における分配優先度設定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図３５】この発明の実施の形態１０における分配率設定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【図３６】この発明の実施の形態１１における分配優先度設定部の処理の概要を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
この発明は、特に車載用充電装置のための電力変換装置として、安価な構成で、急速充電や長距離走行を含めた、多種多様な充電条件(供給される入力条件および必要な出力条件など)に対応でき、かつ充電条件に関わらず電力変換効率が良く、さらに故障が発生した場合や寿命を考慮した場合にも、電力変換効率の良い、電力変換装置等を提供する。
【００２５】
以下、この発明による電力変換装置等を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。また以下では電力変換装置の一例として特に車載用の電力変換装置について説明するが、この発明は車載用に限定されるものではない。
【００２６】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車載用の電力変換装置の概略ブロック図である。電力変換装置１００は、家庭用交流電源または専用のインフラ充電設備(交流電源装置)１０が接続され、交流電源電圧を駆動用電池１０８の電圧に応じた直流電圧に変換して、駆動用電池１０８を充電する。また、電動発電機(ＭＧ)１１を制御するインバータ１２は駆動用電池１０８に接続され、必要な電力が供給される。
【００２７】
この電力変換装置１００は、車両の外部からの電力により駆動用電池１０８を充電する。すなわち例えば電力変換装置１００および駆動用電池１０８は車載されており、電力変換装置１００に家庭用交流電源または専用のインフラ充電設備である交流電源装置１０が接続される。ここでは、エンジンを搭載しない電気自動車に搭載されたものとして説明するが、モータとエンジンを併用して走行するハイブリッド自動車(ＰＨＥＶ自動車)に搭載されたものであってもよい。また、電力供給を受ける負荷として、車載された駆動用電池でないその他のシステム(電力供給を受ける負荷)に適用してもよい。このことは、以下の他の実施の形態についても同様である。
【００２８】
この実施の形態１に係る電力変換装置１００は、電力変換制御部２０、入力電圧計測部２１、入力電流計測部２２、電力変換ユニット２３、出力電圧計測部２４、出力電流計測部２５で構成される。ここで電力変換制御部２０は電力変換装置１００内に含めたが、別途外部から制御する構成でもよい。
【００２９】
入力電圧計測部２１は、交流電源装置１０より供給される電圧を測定する。入力電流計測部２２は、交流電源装置１０より供給される電流を測定する。出力電圧計測部２４は、駆動用電池１０８の電圧(出力電圧)を測定する。出力電流計測部２５は、駆動用電池１０８への出力電流を測定する。
【００３０】
電力変換ユニット２３は、並列にＮ個(Ｎ≧２)接続された、同じ構成を有する交流−直流電力変換器１０１１−１０１ｎを含む。交流−直流電力変換器１０１ｎは、第１の電流計測部１０２ｎと、交流−直流電力変換部(以下ＡＣ／ＤＣ部)１０３ｎ、直流−直流電力変換部(以ＤＣ／ＤＣ部)１０４ｎ、第２の電流計測部１０５ｎで構成される。各交流−直流電力変換器１０１ｎには、それぞれ電力変換制御部２０の分配電力判定部１３０より演算された結果に基づき、電力(電流)が分配される。
【００３１】
第１の電流計測部１０２ｎは、交流−直流電力変換器１０１ｎに分配され、ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎに入力される電流Ｉｉ(ｎ)を計測する。ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎは、交流−直流電力変換器１０１ｎに分配された交流電力を所定の電位の直流電力に変換する。ＤＣ／ＤＣ部１０４ｎは、ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎの出力を所定の直流出力電力に変換する。第２の電流計測部１０５ｎは、ＤＣ／ＤＣ部１０４ｎから出力される、バッテリを充電する電流Ｉｏ(ｎ)を計測する。
【００３２】
また電力変換ユニット２３において、各交流−直流電力変換器１０１ｎの入力側には、各交流−直流電力変換器１０１ｎへの電力分配をＯＮ／ＯＦＦするためのリレー１０６ｎがそれぞれ設けられいる。
【００３３】
図２は、ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎの構成の一例であり、例えば、階調制御型のＡＣ／ＤＣ電力変換器である。この構成では、交流−直流電力変換器１０１ｎに分配され、ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎに入力される電流Ｉｉ(ｎ)を計測する電流センサ(第１の電流計測部)１０２ｎと、入力される交流電流を整流する複数のダイオードＤ１ｎのブリッジ回路からなる整流回路２０１ｎと、リアクトルＬ１ｎと、複数の半導体スイッチング素子Ｓ１ｎ(半導体素子に限定されない、以下同様)を備えるスイッチング回路２０２ｎと、出力電圧を平滑する平滑コンデンサＣ２ｎと、平滑コンデンサＣ２ｎにかかる電圧Ｖｃｎを計測する電圧センサ２０３ｎとを備える。図２では図１の第１の電流計測部１０２ｎをＡＣ／ＤＣ部１０３ｎに含めて示している。図２に示すＡＣ／ＤＣ部１０３ｎの構成は一例であり、方式はこれに限定されない。
【００３４】
スイッチング回路２０２ｎには、例えば図示が省略されたコンデンサが含まれ、スイッチング素子Ｓ１ｎの一部と単相インバータを構成する。インバータを含むスイッチング回路２０２ｎでは、該コンデンサの直流電圧が目標値に追従するように所定の半導体スイッチのオン・オフを制御するとともに、単相インバータは、前記入力力率が１になるように所定の半導体スイッチをＰＷＭ制御することによって交流電流を制御して出力し、交流側の発生電圧を交流電源電圧に重畳することで、平滑コンデンサＣ２ｎの直流電圧が平滑コンデンサＣ２ｎの目標電圧に追従するように制御する。この単相インバータは複数個並べて接続して設けてもよい。
【００３５】
図３は、ＤＣ／ＤＣ部１０４ｎの構成の一例であり、例えば、フルブリッジＤＣ／ＤＣコンバータである。この構成では、ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎの直流出力を交流に変換するための複数の半導体スイッチング素子Ｓ２ｎ(半導体素子に限定されない、以下同様)を備えるスイッチング回路３０１ｎと、トランスＴ１ｎと、トランスＴ１ｎからの出力を整流する複数のダイオードＤ２ｎのブリッジ回路からなる整流回路３０２ｎと、整流回路３０２ｎからの出力を平滑するための平滑リアクトルＬ２ｎ、平滑コンデンサＣ３ｎ、および平滑コンデンサＣ３ｎの出力電流(すなわちＤＣ／ＤＣ部１０４ｎからの出力電流Ｉｏ(ｎ))を計測する電流センサ(第２の電流計測部)１０５ｎとを備える。図３では図１の第２の電流計測部１０５ｎをＤＣ／ＤＣ部１０４ｎに含めて示している。図３に示すＤＣ／ＤＣ部１０４ｎの構成は一例であり、方式はこれに限定されない。
【００３６】
家庭用交流電源または専用のインフラ充電設備である交流電源装置１０としては、国内向けとしては、以下のような条件が要求されるが、
・単相１００Ｖ、１０Ａ
・単相２００Ｖ、１５Ａ
近年では、国内／海外(例えば欧州)両方に向けての製品として以下のような条件に対応することも要求される。
・単相２４０Ｖ、３０Ａ
【００３７】
これらの入力条件を満たす電力変換装置１００を、Ｎ＝１の交流−直流電力変換器１０１１で構成した場合、図２または図３に示す各部品(例えば、ダイオードＤ１ｎ，Ｄ２ｎ、リアクトルＬ１ｎ，Ｌ２ｎ、半導体スイッチング素子Ｓ１ｎ，Ｓ２ｎ、トランスＴ１ｎ等)に要求されるスペック、特に定格電流や各部品における許容損失(発熱)が非常に厳しいものとなる。現状、これらを満たす部品は数が少なく、コストが高くなる他、実現するためにはサイズが非常に大きなものとなる。
【００３８】
Ｎ＝２の交流−直流電力変換器１０１ｎで構成した場合、図２または図３に示す上記各部品に要求されるスペックは、特に定各電流や各部品における許容損失(発熱)は１／２程度となり、上記に示す国内向けスペックで実現できる。
【００３９】
Ｎ＞２においては、さらに要求されるスペックが緩和されることとなり、交流−直流電力変換器１０１ｎを並列構成することは、所定以上の要求スペックにおいて、コスト、サイズ共に低減することができる。
【００４０】
この実施の形態では、簡単のため、以下の説明はＮ＝３として、交流−直流電力変換器１０１ｎを３並列とした構成で説明する(並列構成された各ブロックは、ａ〜ｃの添え字で示す)。すなわち、上記に記載の要件を満たすために、電力変換装置１００の入力最大条件は、単相２４０Ｖ−３０Ａ、並列構成する各交流−直流電力変換器１０１ａ〜ｃの入力最大条件は、２４０Ｖ−１０Ａを想定している。駆動用電池(高圧)１０８の電圧は３７０Ｖと仮定する。
【００４１】
図４は、電力変換制御部２０の詳細を示すブロック図である。電力変換制御部２０は、
交流電源装置１０の入力電圧Ｖａｃ(入力電圧計測部２１で検出)をモニタする入力電圧モニタ部１２１と、
交流電源装置１０の入力電流Ｉａｃ(入力電流計測部２２の出力)をモニタする入力電流モニタ部１２２と、
駆動用電池電圧Ｖｂａｔ(出力電圧計測部２４の出力)をモニタする出力電圧モニタ部１２３と、
駆動用電池出力電流Ｉｂａｔ(出力電流計測部２５の出力)をモニタする出力電流モニタ部１２４と、を備える。
【００４２】
また、交流−直流電力変換器１０１ａ、ｂ、ｃにおけるそれぞれ、
ＡＣ／ＤＣ部１０３ａへの入力電流Ｉｉ(ａ)(電流センサ１０２ａの出力)をモニタする第１の電流モニタ部１２５ａと、
ＡＣ／ＤＣ部１０３ｂへの入力電流Ｉｉ(ｂ)(電流センサ１０２ｂの出力)をモニタする第１の電流モニタ部１２５ｂと、
ＡＣ／ＤＣ部１０３ｃへの入力電流Ｉｉ(ｃ)(電流センサ１０２ｃの出力)をモニタする第１の電流モニタ部１２５ｃと、
ＤＣ／ＤＣ部１０４ａからの出力電流Ｉｏ(ａ)(電圧センサ１０５ａの出力)をモニタする第２の電流モニタ部１２６ａと、
ＤＣ／ＤＣ部１０４ｂからの出力電流Ｉｏ(ｂ)(電圧センサ１０５ｂの出力)をモニタする第２の電流モニタ部１２６ｂと、
ＤＣ／ＤＣ部１０４ｃからの出力電流Ｉｏ(ｃ)(電圧センサ１０５ｃの出力)をモニタする第２の電流モニタ部１２６ｃと、
ＡＣ／ＤＣ部１０３ａの出力電圧Ｖｃ(ａ)(電圧センサ２０３ａの出力)をモニタする中間電圧モニタ部１２７ａと、
ＡＣ／ＤＣ部１０３ｂの出力電圧Ｖｃ(ｂ)(電圧センサ２０３ｂの出力)をモニタする中間電圧モニタ部１２７ｂと、
ＡＣ／ＤＣ部１０３ｃの出力電圧Ｖｃ(ｃ)(電圧センサ２０３ｃの出力)をモニタする中間電圧モニタ部１２７ｃと、を備える。
【００４３】
また、交流−直流電力変換器１０１ａ〜ｃの制御値を演算する制御値演算部９０を備え、制御値演算部９０は、交流−直流電力変換器１０１ａ〜ｃの出力および入力電流の制御目標値を設定する電流目標値設定部１４０と、電流目標値設定部１４０の計測結果に応じて、並列構成された交流−直流電力変換器１０１ａ、ｂ、ｃにどのように電力を分配するかを決定する分配電力判定部１３０と、電流目標値設定部１４０と分配電力判定部１３０の結果に応じて、ＡＣ／ＤＣ部１０３ａ〜ｃ、ＤＣ／ＤＣ部１０４ａ〜ｃの制御値を演算する制御目標値演算部１６０と、を含む。
【００４４】
電力変換制御部２０はさらに、制御目標値演算部１６０の演算結果に応じて、
ＡＣ／ＤＣ部１０３ａ〜ｃのスイッチング回路２０２ｎの半導体スイッチング素子Ｓ１ｎを制御するための信号を生成するＡＣ／ＤＣ制御部１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃと、
ＤＣ／ＤＣ部１０４ａ〜ｃのスイッチング回路３０１ｎの半導体スイッチング素子Ｓ２ｎを制御するための信号を生成するＤＣ／ＤＣ制御部１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃと、
交流−直流電力変換器１０１ａ〜ｃに接続されるリレー１０６ａ〜ｃをＯＮ／ＯＦＦ制御するためのリレー制御部１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃと、を備える。
【００４５】
次に、電流目標値設定部１４０の詳細について説明する。電流目標値とは、先に記載の通り、バッテリ(駆動用電池１０８)を充電するための出力電流、または交流電源(交流電源装置１０)などから供給される入力電流を示す。
【００４６】
ＥＶ／ＨＥＶの駆動用電池(高圧)１０８には、一般的にはリチウムイオン電池が用いられる。図５は、一般的なリチウムイオン電池の充電プロファイルを示す図である。図５の(ａ)は、リチウムイオン電池の１セルの電池電圧(以下、セル電圧とする)を示す図である。駆動用電池１０８等、容量の大きな電池はこのセルが複数直列に接続されたものである。電池電圧は、セル電圧×セル数で規定される。１セルの電池電圧は一般的に、図５の(ａ)に示す程度の電圧であることが多い。
【００４７】
図５の(ｂ)は、リチウムイオン電池の出力電流を示す図である。セル電圧は一般的に、(ａ)に示す２．５Ｖ程度を下回ると、過放電と呼ばれる電荷を著しく消耗した領域に入る。過放電領域へ入ると、(ｂ)に記載する１Ｃ(１Ｃは電池の定格容量で決まる値。公称容量値の容量を有するセルを定電流放電して、ちょうど１時間で放電終了となる電流値のこと。例えば、２．２Ａｈの公称容量値のセルでは１Ｃ＝２．２Ａ)で、充電した場合、セルに不可逆的なダメージが発生する可能性がある。
【００４８】
その場合、電荷を回復するために、予備充電と呼ばれる０．１Ｃ未満の電流で充電するモードで充電を行う。これにより、セル電圧が回復し、予備充電の閾値電圧２．５Ｖを越えると、通常モードで充電を行う。但し、一般的には、予備充電モードでの使用は電池の寿命低下を招くため、常用するようなことはない。通常充電は、定電流充電(急速充電)モードと定電圧充電(トップオフ充電)モードの２種類で構成される。
【００４９】
定電流充電は、セル電圧が２．５Ｖから４．２Ｖとなるまで、通常１Ｃを超えない固定電流で充電する。この時のセルの充電は一般的に７０〜９０％程度まで完了している。
定電圧充電は、定電流充電後、なるべく多くの容量まで充電するために実施する。電圧は４．２Ｖ一定となるよう充電する。この時、出力電流は、時間とともに減少し、一般的に出力電流がＣ／１０程度に低下したら充電完了とする。
【００５０】
図６は、この実施の形態における電力変換装置１００の充電プロファイルを示す。破線が出力電流指令値、実線が出力電流、一点鎖線がバッテリ電圧を示す。当然ながら、駆動用電池１０８の各セルにおけるプロファイルに即した充電プロファイルとなっている。図６に示すように、定電流モード３０１、定電力モード３０２、定電流モード３０３、で構成される。
【００５１】
定電流モード３０１は、出力電流指令値Ｉｔ(図６参照)に従って出力電流を制御する。出力電流指令値Ｉｔは、駆動用電池１０８の状態(ＳＯＣ)から判断されるその時点で充電可能な最大値を意味し、定電流モード３０１では、入力電圧Ｖａｃで規定される駆動用電池１０８に充電可能な最大値Ｉｔｍａｘとなる。出力電流指令値Ｉｔは、図示しない、外部のＥＣＵ(車両用制御ユニット)または専用の充電設備(交流電源装置１０を含む)等から取得することができる。または、予め設定された交流電力の入力条件から電力変換装置内で判断する構成とすることもできる。
【００５２】
定電力モード３０２は、入力の最大電力または電力変換装置１００の最大定格電力で充電を制御する。ここでは、出力電流指令値Ｉｔは定電流モード３０１相当となっているが、入力または電力変換装置１００の電力制限により、出力電流をしぼらざるを得ない場合のモードである。従って、定電力モード３０２は、駆動用電池１０８の充電プロファイルの中の定電流モードに含まれる。
【００５３】
定電流モード３０３は、出力電流指令値Ｉｔに従って出力電流を制御する。出力電流指令値Ｉｔは、駆動用電池１０８の状態(ＳＯＣ)から判断されるその時点で充電可能な最大値を意味し、定電流モード３０３では、駆動用電池１０８の状態(ＳＯＣ)が満充電に近い状態であり制限されたものとなる。図５のバッテリの充電プロファイルにおいては、定電圧充電と記載した範囲に該当する。
【００５４】
電流目標値設定部１４０では、前述の充電プロファイルに従って、電流目標値を設定する。この実施の形態における目標値は出力電流Ｉｂａｔの目標値Ｉｂａｔ＊とする。
定電流モード３０１、３０３では、出力電流指令値Ｉｔを出力電流Ｉｂａｔの目標値Ｉｂａｔ＊に設定する。
定電力モード３０２では、最大入力電力に応じた出力電力となるような電流を出力電流Ｉｂａｔの目標値Ｉｂａｔ＊に設定する。
【００５５】
分配電力判定部１３０では、Ｎ個(この実施例では３個)備える交流−直流電力変換器１０１ａ〜ｃのどの交流−直流電力変換器に、どれだけの割合で電力を分配するかを判定する。詳細については後述する。
【００５６】
次に、制御目標値演算部１６０、およびＡＣ／ＤＣ制御部１５１ａ〜ｃ、ＤＣ／ＤＣ制御部１５２ａ〜ｃについて説明する。ここでは、分配電力判定部１３０でＮ個に均等に電力を分配すると判定された前提で説明する。
【００５７】
制御目標値演算部１６０は前述の電流目標値設定部１４０に従って各交流−直流電力変換器１０１ａ〜ｃの制御目標値を設定する。定電流モード３０１、３０３では、図７に示すような制御演算ブロックで制御される。まずはＤＣ／ＤＣ部１０４ｎの出力電流の目標値Ｉｏ(ｎ)＊を設定する。Ｉｏ(ｎ)＊は図７に示すように、電流目標値設定部１４０で設定されたＩｂａｔ＊／Ｎとなる。そして、変換部出力電流Ｉｏ(ｎ)をモニタする第２の電流モニタ部１２６ｎの出力と比較し、Ｉｏ(ｎ)がＩｏ(ｎ)＊に近づくように、フィードバック制御(ＰＩ以下同様)してＤＣ／ＤＣ部１０４ｎのスイッチング回路３０１ｎの半導体スイッチング素子Ｓ２ｎのデューティＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)を設定する。ＤＣ／ＤＣ制御部１５２ａは、この値に基づいて、半導体スイッチング素子Ｓ２ｎをＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)で制御する信号を生成する。
【００５８】
次に、図８に示すように、ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎの出力電圧の目標値Ｖｃ(ｎ)＊を設定する。Ｖｃ(ｎ)＊は、先に設定したＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)と、デューティの目標値ＤＣＤＣＤｕｔｙ(ｎ)＊とを比較し、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)がＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)＊に近づくように、フィードバックしてＶｃ(ｎ)の目標値Ｖｃ(ｎ)＊を設定する。ここでの、ＤＣＤＣＤｕｔｙ(ｎ)＊は、スイッチング素子の損失低減のため、１に近づくように設定する。
【００５９】
そして図９に示すように、ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎの出力電圧Ｖｃ(ｎ)をモニタする第１の中間電圧モニタ部１２７ｎの出力と比較し、Ｖｃ(ｎ)がＶｃ(ｎ)＊に近づくように、フィードバック制御してＡＣ／ＤＣ部１０３ｎの入力電流Ｉｉ(ｎ)の目標値Ｉｉ(ｎ)＊を設定する。ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎの目標出力電流の目標値Ｉｉ(ｎ)＊×Ｎは、入力電流の目標値Ｉａｃ＊となる。
【００６０】
また、ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎの入力電流Ｉｉ(ｎ)をモニタする第１の電流モニタ部１２５ｎの出力と比較し、Ｉｉ(ｎ)がＩｉ(ｎ)＊に近づくように、フィードバック制御してＡＣ／ＤＣ部１０３ｎのスイッチング回路２０２ｎの半導体スイッチング素子Ｓ１ｎのデューティＡＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)を設定する。ＡＣ／ＤＣ制御部１５１ｎは、この値に基づいて、半導体スイッチング素子Ｓ１ｎをＡＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)で制御する信号を生成する。ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎでは、一般的には、上記とあわせて力率を１に近づけるための制御も行っているが、ここでは説明を省略する。
【００６１】
定電力モード３０２では、入力電流Ｉａｃが家庭用交流電源または専用のインフラ充電設備の交流電源装置１０で制限される上限値、または車載用の電力変換装置１００の定格で規定される上限値Ｉｍａｘとなるため、ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎは、最大電力を入力し、力率を１に近づけるための制御のみ行う。ここでは説明を省略する。
【００６２】
ＤＣ／ＤＣ部１０４ｎは、図１０に示すような制御演算ブロックで制御される。ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎの出力電圧Ｖｃ(ｎ)をモニタする中間電圧モニタ部１２７ｎの出力と目標値Ｖｃ(ｎ)＊とを比較し、Ｖｃ(ｎ)がＶ(ｎ)＊に近づくように、フィードバック制御してＤＣ／ＤＣ部１０４ｎの出力電流Ｉｏ(ｎ)の目標値Ｉｏ(ｎ)＊を設定する。Ｖｃ(ｎ)＊は図８に示すのと同様に求められる。
【００６３】
ＤＣ／ＤＣ部１０４ｎの目標出力電流の目標値Ｉｏ(ｎ)＊×Ｎは、Ｉｂａｔ＊となる。そして、ＤＣ／ＤＣ部１０４ｎの出力電流Ｉｏ(ｎ)をモニタする第２の電流モニタ部１２６ｎの出力と比較し、Ｉｏ(ｎ)がＩｏ(ｎ)＊に近づくように、フィードバック制御してＤＣ／ＤＣ部１０４ｎのスイッチング回路３０１ｎの半導体スイッチング素子Ｓ２ｎのデューティＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)を設定する。ＤＣ／ＤＣ制御部１５２ｎは、この値に基づいて、半導体スイッチング素子Ｓ２ｎをＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)で制御する信号を生成する。
【００６４】
当然ながら、各交流−直流電力変換器１０１ｎに分配される電力が定格を超えるような場合には、電流目標値を制限して制御を行う。
【００６５】
以下、分配電力判定部１３０を説明する前に、交流−直流電力変換器の損失について説明する。
交流−直流電力変換器の損失には一般的に以下のようなものがある。
(１)リアクトルの銅損
(２)ダイオードの導通損、リカバリ損
(３)スイッチング素子のＳＷ損失、導通損
【００６６】
図３に示すような、ＤＣ／ＤＣ部１０４ｎの電力損失は、上記にあてはめた場合、以下となる。
上記(１)の損失  Ｔ１ｎ、Ｌ２ｎ
上記(２)の損失  Ｄ２ｎ
上記(３)の損失  Ｓ２ｎ
【００６７】
図２に示すような、ＡＣ／ＤＣ部１０３ｎでも同様の損失が発生する。
上記(１)の損失  Ｌ１ｎ
上記(２)の損失  Ｄ１ｎ
上記(３)の損失  Ｓ１ｎ
【００６８】
また、上記の損失は大きくは電流依存のものと、電圧依存のものに分類される(両方に依存、すなわち電力依存となるものもある)。電流依存の損失は、例えば(１)の銅損、(２)(３)の導通損などで、電流／電流の２乗に比例する。電圧依存の損失は、例えば(２)のリカバリ損、(３)のＳＷ損失などで電圧に比例する。
【００６９】
ここで、電流依存の損失は電流の２乗に比例するものが主要素、電圧依存の損失は電圧に比例するものが主要素とした場合、この実施の形態における並列構成の交流−直流電力変換器においては、１つの交流−直流電力変換器で動作させた場合の電流損失をＰｉとすると、複数の交流−直流電力変換器で動作させた場合の電流損失ＳＰｉ≒Ｎ×(Ｐｉ／Ｎ２)となり、Ｎ＝３の場合は約１／３となる。１つの交流−直流電力変換器で動作させた場合の電圧損失をＰｖとすると、
複数の交流−直流電力変換器で動作させた場合の電圧損失ＳＰｖ≒Ｎ×Ｐｖとなり、Ｎ＝３の場合は約３倍となる。
【００７０】
従って、Ｎ個の交流−直流電力変換器へ分配した際のシステム全体の損失をＰ(Ｎ)とすると、
Ｐ(Ｎ)＝Ｎ×Ｐｖ＋Ｎ×(Ｐｉ／Ｎ２)
となり、Ｐ(１)＞Ｐ(Ｎ)が成り立つ場合は、複数の交流−直流電力変換器で動作させた方が良い。従って、Ｐ(１)＝Ｐ(Ｎ)が成り立つ出力電流値ｉを複数の交流−直流電力変換器(１０１ｎ)へ分配するのに有効な出力電流Ｉｐとする。ここでは、電流依存の損失は電流の２乗に比例するものが主要素、電圧依存の損失は電圧に比例するものが主要素として上記の閾値ＴＨを設定したが、回路構成や使用部品が異なれば、上記の関係式はかわるため、閾値ＴＨはこの限りではない。
【００７１】
次に分配電力判定部１３０について説明する。図１１、図１２は、分配電力判定部１３０の処理を示す概略フローである。ここで、Ｉｏｔｈは、前述した、交流−直流電力変換器(１０１ｎ)へ分配するのに有効な出力電流のＩｐ／３であり、交流−直流電力変換器(１０１ｎ)へ分配するのに有効な各交流−直流電力変換器(１０１ｎ)の最低出力電流閾値である。
【００７２】
また、Ｉｏｔｈは、当然ながら各交流−直流電力変換器(１０１ｎ)の定格を超えないものとする。まず、ステップＳ１００(分配優先度設定部)で、各交流−直流電力変換器１０１ａ〜ｃの電力変換回数Ｃｎ(ａ)、Ｃｎ(ｂ)、Ｃｎ(ｃ)を確認し、電力変換回数の少ないものからＰｒ１、Ｐｒ２、Ｐｒ３へ割り付ける。電力変換回数は例えばリレー制御部(１５３)の制御状態から得る。
【００７３】
ステップＳ１００の概略フローは図１２に示す通りである。ステップＳ１０１では、Ｃｎ(ａ)がＣｎ(ｂ)よりも小さいか否かを確認する。Ｃｎ(ａ)がＣｎ(ｂ)よりも小さければ、ステップＳ１０２へ移行する。ステップＳ１０２では、Ｃｎ(ａ)がＣｎ(ｃ)よりも小さいか否かを確認する。Ｃｎ(ａ)がＣｎ(ｃ)よりも小さければ、ステップＳ１０３へ移行する。ステップＳ１０３では、Ｃｎ(ｂ)がＣｎ(ｃ)よりも小さいか否かを確認する。Ｃｎ(ａ)がＣｎ(ｃ)よりも小さければ、ステップＳ１０４へ移行する。ステップＳ１０４では、回数の少ないもの(Ｃｎ(ａ)＜Ｃｎ(ｂ)＜Ｃｎ(ｃ))から優先順位を高くして、優先順位１番  Ｐｒ１＝Ｃｎ(ａ)、優先順位２番  Ｐｒ２＝Ｃｎ(ｂ)、優先順位３番  Ｐｒ３＝Ｃｎ(ｃ)と設定する。
その他の場合もステップＳ１０５〜Ｓ１１１に従い、電力変換回数Ｃｎ(Ｎ)が少ない順に、Ｐｒ１、Ｐｒ２、Ｐｒ３を設定し、ステップＳ２００へ移行する。
【００７４】
図１１に戻り、ステップＳ２００では、出力電流モニタ部１２４で取得した出力電流Ｉｂａｔが、Ｉｏｔｈの３倍以上であるか否かを判定する。Ｉｂａｔ＊がＩｏｔｈの３倍以上であれば、ステップＳ２０２で、分配する変換器数Ｎ＝３と設定する。Ｉｂａｔ＊がＩｏｔｈの３倍未満であれば、ステップＳ２０１へ移行する。
ステップＳ２０１で、Ｉｂａｔ＊がＩｏｔｈの２倍以上であれば、ステップＳ２０３で、分配する変換器数Ｎ＝２と設定する。Ｉｂａｔ＊がＩｏｔｈの２倍未満であれば、ステップＳ２０４で、分配する変換器数Ｎ＝１と設定する。
【００７５】
そして、ステップＳ２０５〜Ｓ２０７へ移行し、Ｓ２０２〜Ｓ２０４に応じて、電力を分配する交流−直流電力変換器(１０１)と交流電源装置１０を接続するリレー(１０６)をＯＮ、分配しない交流−直流電力変換器(１０１)と交流電源装置１０を接続するリレー(１０６)をＯＦＦする。
そして、ステップＳ２０８〜Ｓ２１０へ移行し、Ｓ２０２〜Ｓ２０４に応じて、電力変換回数を更新する。
【００７６】
ここでは電力分配のＯＮ／ＯＦＦをリレー(１０６)を用いておこなったが、充電目標電流を０にするなど電流値制御で行ってもよい。
また、この実施の形態では、電力を分配する交流−直流電力変換器(１０１)の優先順位付けに、電力変換回数を利用したが、総電力変換時間、総出力電力(以上演算により求める)または温度(センサによる)などを利用してもよい。図１２に記載のフローにおける電力変換回数Ｃｎを、総電力変換時間、総出力電力、または温度へ変更すればよい。総電力変換時間が短い、総出力電力が小さいまたは温度が低いものを優先して駆動させる。図１１のＳ２０８〜Ｓ２１０は、温度の場合は必要なく、現在の温度を使用する。総電力変換時間、総出力電力は、それぞれ電力変換時間、出力電力を積算していく。
【００７７】
分配電力判定部１３０終了後は、各交流−直流電力変換器(１０１)の制御目標値演算部１６０を実施する。各交流−直流電力変換器の制御目標値演算部１６０は、前述した通りである。各交流−直流電力変換器の制御目標値演算部１６０は、分配電力判定部１３０で設定された分配数Ｎと、Ｐｒ１〜Ｐｒ３に応じて、各交流−直流電力変換器の制御目標値を設定する。これにより、各交流−直流電力変換器の出力電力が決定する。交流−直流電力変換器は並列構成のため、交流−直流電力変換器にかかる電圧は同じである。このため、出力電流の分配率＝分配電力となる。また、この実施の形態では、出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊を利用したが、出力電流のモニタ値Ｉｂａｔを元に分配数を決定してもよい。
【００７８】
以上により、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各交流−直流電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合は、動作させる分配数を増やし、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各交流−直流電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合は、所定値以上が見込める分配数まで減らすことで、電力変換効率をあげることができる。
また、出力電流が所定値を超える場合には、電力変換効率をあげるとともに、各構成部品への熱負荷を低減することができ、劣化や故障の発生を低減することができる。
また、充電回数が少ない交流−直流電力変換器から優先的に使用することで、特定の交流−直流電力変換器に負荷が集中することを抑えることができ、電力変換装置の寿命を長く維持することができる。
また、交流-直流電力変換器を複数備えることで、各電力変変換器の定格を抑えることができ、比較的安価な部品を使用して構成することができる。
【００７９】
実施の形態２．
図１３は、この発明の実施の形態２に係る車載用の電力変換装置の電力変換制御部の概略ブロック図である。この実施の形態２に係る車載用の電力変換装置１００の全体構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態１で示した図４の電力変換制御部２０の分配電力判定部１３０を分配電力判定部１３０Ａとして以下のように変更したものである。また、交流−直流電力変換器(１０１)の数Ｎは２として説明する。他の構成については、実施の形態１と同じである。
【００８０】
この実施の形態における電力変換制御部２０は、入力電流モニタ部１２２および入力電圧モニタ部１２１の出力を分配電力判定部１３０Ａの入力とする。分配電力判定部１３０Ａは、入力電流モニタ部１２２および入力電圧モニタ部１２１の計測結果に応じて、並列構成された電力変換器１０１ａ、ｂにどのように電力を分配するかを決定する。
【００８１】
図１４は、分配電力判定部１３０Ａの処理を示す概略フローである。ここで、Ｉｉｔｈは、家庭用交流電源または専用のインフラ充電設備である交流電源装置１０で規定される実効値の上限値Ｉｍａｘである。前述したように、入力電流が上限値Ｉｍａｘとなるとモードは定電力モードとなり、電池電圧の上昇につれ、出力電流Ｉｂａｔは減少していく。このため、直流−直流電力変換部１０４ｎの電流依存の損失は減少していく。
【００８２】
ここで、入力電流が最大値Ｉｍａｘとなる際の出力電流Ｉｂａｔが、実施の形態１で示した出力電流Ｉｐとなるわけではないが、この実施の形態では、電流依存の損失は減少をはじめることの簡易的な判断にこの入力電流の最大値Ｉｍａｘを用いる。もちろん、閾値はこの限りではなく、電力変換器(１０１)の定格や出力電流Ｉｐにより定まる入力電流としてもよい。
【００８３】
まず、ステップＳ１００(分配優先度設定部)では、図１５に示すように、ステップＳ４０１で各電力変換器１０１ａ、１０１ｂの充電総時間Ｔｎ(ａ)、Ｔｎ(ｂ)を比較する。充電総時間は例えばマイコンのタイマなどを利用して演算する。ステップＳ４０１で、Ｔｎ(ａ)がＴｎ(ｂ)より小さければ、ステップＳ４０２へ移行する。ステップＳ４０２では、充電時間が少ない方を優先度高として、Ｐｒ１＝ａ、Ｐｒ２＝ｂとする。ステップＳ４０１で、Ｔｎ(ａ)がＴｎ(ｂ)以上であれば、ステップＳ４０３へ移行する。ステップＳ４０３では、Ｐｒ１＝ｂ、Ｐｒ２＝ａと設定する。
【００８４】
図１４に戻り、次にステップＳ９０では、入力電力ＰａｃＲＭＳ＝ＩａｃＲＭＳ×ＶａｃＲＭＳが各電力変換器(１０１)で許容可能な最大電力Ｐｍｎ以上かどうかを確認する。ステップＳ９０でＰａｃＲＭＳ≧Ｐｍｎであった場合、以下のフローは実施せず、ステップＳ２０３へ移行する。
【００８５】
ステップＳ９０でＰａｃＲＭＳ≧Ｐｍｎでなかった場合、ステップＳ３００へ移行する。ここでＰａｃは有効電力、ＩａｃＲＭＳは入力電流の実効値、ＶａｃＲＭＳは入力電圧の実効値である(モニタ部１２１，１２２のモニタ値に基づき演算)。ここで、詳細な説明は省略するが、必要な充電電力(＝入力電力)によっては、電力変換器の分配数を小さくすると、各電力変換器の定格を超える場合がある。その場合は、分配電力が各電力変換器の定格を超えない数以上に設定する必要がある。
【００８６】
例えば、この実施の形態における電力変換装置１００の入力最大条件を、単相２４０Ｖ−３０Ａとすると、並列構成する各交流−直流電力変換器１０１ａ，ｂの入力最大条件は、２４０Ｖ−１５Ａ相当となる。このため、２４０Ｖ−１５Ａ相当を超えるような電力を各電力変換器へ分配することはできない。このような場合は、分配数は最大値にする必要がある。この実施例においては、このステップは、分配電力判定部１３０Ａ内で実施しているが、分配電力判定部１３０Ａ外で演算し、分配数の最小値として受け取る形でも良い。
【００８７】
ステップＳ３００で、ＩａｃＲＭＳがＩｉｔｈより小さければ、ステップＳ２０４へ移行する。ステップＳ３００で、ＩａｃＲＭＳがＩｉｔｈ以上であれば、ステップＳ２０３へ移行する。ステップＳ２０３〜Ｓ２０７は、実施の形態１と同等であるので説明を省略する。そして、ステップＳ２０９〜Ｓ２１０へ移行し、Ｓ２０３〜Ｓ２０４に応じて電力変換時間を更新する。ｔは、制御周期である。
【００８８】
ここでは、ＩａｃＲＭＳを用いたがＩａｃＲＭＳの目標値ＩａｃＲＭＳ＊を用いてもよい。また、閾値は入力電流の制限値を用いたが、回路の定格電流を用いても良い。入力電流ＩａｃＲＭＳの制限値Ｉｍａｘは、入力電圧ＶａｃＲＭＳによって規定されているため、閾値を入力電流Ｉｍａｘではなく、入力電圧ＶａｃＲＭＳ×入力電流Ｉｍａｘで規定される入力電力を用いても良い。また、入力電圧ＶａｃＲＭＳ×定格電流で規定される入力電力を用いても良い。また、入力電流ＩａｃＲＭＳ≧入力電流の上限値Ｉｍａｘではなく、出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊または出力電流Ｉｂａｔ＜電流指令値Ｉｔとなることで判断してもよい。
【００８９】
以上により、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各交流−直流電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合か、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合かを、入力電流により判断し、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合は、動作させる分配数を増やし、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合は、所定値以上が見込める分配数まで減らすことで、電力変換効率をあげることができる。
また、出力電流が所定値を超える場合には、電力変換効率をあげるとともに、各構成部品への熱負荷を低減することができ、劣化や故障の発生を低減することができる。
また、充電時間が少ない電力変換器から優先的に使用することで、特定の電力変換器に負荷が集中することを抑えることができ、電力変換装置の寿命を長く維持することができる。
【００９０】
実施の形態３．
図１６は、この発明の実施の形態３に係る車載用の電力変換装置の電力変換制御部の概略ブロック図である。この実施の形態３に係る車載用の電力変換装置１００の全体構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態２で示した図１３の電力変換制御部２０の分配電力判定部１３０を分配電力判定部１３０Ｂとして以下のように変更したものである。
【００９１】
この実施の形態における電力変換制御部２０は、電力変換モードである充電モード(６参照)を決める充電モード判定部１７０を備え、出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊と充電モード判定部１７０の判定結果に応じて、並列構成された電力変換器１０１ａ、ｂにどのように電力を分配するかを決定するように変更する。
【００９２】
図１７は、充電モード判定部１７０の処理を示す概略フローである。ステップＳ５００では、現在のモードＰｍｏｄｅが定電力モード３０２(ＣＰ)であるか否かを確認する。現在のモードＰｍｏｄｅが、定電力モード３０２(ＣＰ)であれば、ステップＳ５０２で出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊が電流指令値Ｉｔ以下であるか否かを判定する。ステップＳ５０２で出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊が電流指令値Ｉｔ以下であれば、ステップＳ５０４へ移行し、現在のモードＰｍｏｄｅ＝ＣＰであると設定する。ステップＳ５０２で出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊が電流指令値Ｉｔより大きければ、ステップＳ５０３へ移行し、電流指令値Ｉｔが出力電流指令値の最大値Ｉｔｍａｘより大きいか否かを判定する。ステップＳ５０３で、ＩｔがＩｔｍａｘより小さい場合は、ステップＳ５０６へ移行し、現在のモードＰｍｏｄｅは定電流モード３０３(ＣＣ２)であると設定する。ステップＳ５０３で、ＩｔがＩｔｍａｘ以上である場合は、ステップＳ５０５へ移行し、現在のモードＰｍｏｄｅは定電流モード３０１(ＣＣ１)であると設定する。
【００９３】
ステップＳ５００では、現在のモードＰｍｏｄｅが定電力モード３０２(ＣＰ)でないと判断されれば、ステップＳ５０１へ移行する。ステップＳ５０１では、入力電流の目標値の実効値ＩａｃＲＭＳ＊が、入力電流の上限値Ｉｉｔｈ以上か否かを判定する。ステップＳ５０１で、入力電流の目標値の実効値ＩａｃＲＭＳ＊が、入力電流の上限値Ｉｉｔｈ以上と判断されれば、ステップＳ５０４で現在のモードＰｍｏｄｅを定電力モード３０２(ＣＰ)と設定する。ステップＳ５０１で、入力電流の目標値の実効値ＩａｃＲＭＳ＊が、入力電流の制限値Ｉｉｔｈ未満と判断されれば、ステップＳ５０３へ移行する。ステップＳ５０３以降は同様であるので説明は省略する。
【００９４】
図１８は、分配電力判定部１３０Ｂの処理を示す概略フローである。前述したように、入力電流が家庭用交流電源または専用のインフラ充電設備である交流電源装置１０で規定される上限値Ｉｍａｘとなるとモードは定電力モードとなり、電池電圧の上昇につれ、出力電流Ｉｂａｔは減少していく。このため、直流−直流電力変換部１０４ｎの電流依存の損失は減少していく。
【００９５】
ここで、入力電流が最大値Ｉｉｔｈとなる際の出力電流Ｉｂａｔが、実施の形態１で示した出力電流Ｉｐとなるわけではないが、この実施の形態では、電流依存の損失は減少をはじめることの簡易的な判断にこの入力電流の最大値Ｉｉｔｈとなる定電力モードを用いる。もちろん、切り替えるモードはこの限りではない。但し、実施の形態１で記載のＩｏｔｈも判定条件として加える。
【００９６】
図１８のステップＳ１００は、実施の形態２と同様であるので、説明は省略する。次に、ステップＳ３０１では、現在のモードがＣＣ１であるか否かを確認する。ステップＳ３０１で、現在のモードが、ＣＣ１であった場合は、ステップＳ２０３へ移行する。ステップＳ２０３移行の処理は実施の形態２と同様であるので説明は省略する。
【００９７】
ステップＳ３０１で、現在のモードが、ＣＣ１でなかった場合は、ステップＳ２０１へ移行する。ステップＳ２０１では、出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊が、Ｉｏｔｈ×２以上か否かを判断する。ステップＳ２０１で、出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊が、Ｉｏｔｈ×２以上であった場合は、ステップＳ２０３へ移行する。ステップＳ２０１で、出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊が、Ｉｏｔｈ×２未満であった場合は、ステップＳ２０４へ移行する。以降の処理は、実施の形態２と同様であるので、説明は省略する。
【００９８】
以上により、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合か、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合かを、電力変換モードおよび出力電流の制御目標値により判断し、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合は、動作させる分配数を増やし、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合は、所定値以上が見込める分配数まで減らすことで、電力変換効率をあげることができる。
また、出力電流が所定値を超える場合には、電力変換効率をあげるとともに、各構成部品への熱負荷を低減することができ、劣化や故障の発生を低減することができる。
また、充電時間が少ない電力変換器から優先的に使用することで、特定の電力変換器に負荷が集中することを抑えることができ、電力変換装置の寿命を長く維持することができる。
【００９９】
実施の形態４．
図１９は、この発明の実施の形態４に係る車載用の電力変換装置の電力変換制御部の概略ブロック図である。この実施の形態４に係る車載用の電力変換装置１００の全体構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態２で示した図１３の電力変換制御部２０の分配電力判定部１３０を分配電力判定部１３０Ｃとして以下のように変更したものである。
【０１００】
この実施の形態における分配電力判定部１３０Ｃは、出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊と出力電圧モニタ部１２３の出力Ｖｂａｔより求められる出力電力の目標値Ｐｂａｔ＊と、入力電圧モニタ部１２１の出力ＶａｃとＶａｃＲＭＳで規定される入力電流の制限値Ｉｍａｘより求められる入力電力Ｐｍａｘに応じて、並列構成された電力変換器１０１ａ、ｂにどのように電力を分配するかを決定するように変更する。
【０１０１】
図２０は、分配電力判定部１３０Ｃの処理を示す概略フローである。前述したように、入力電流が家庭用交流電源または専用のインフラ充電設備である交流電源装置１０で規定される上限値Ｉｍａｘとなるとモードは定電力モード、すなわち出力電力が入力電力の上限値で制限されるモードとなり、電池電圧の上昇につれ、出力電流Ｉｂａｔは減少していく。このため、直流−直流電力変換部１０４ｎの電流依存の損失は減少していく。
【０１０２】
ここで、出力電力＝入力電力となる際の出力電流Ｉｂａｔが、実施の形態１で示した出力電流Ｉｐとなるわけではないが、この実施の形態では、電流依存の損失は減少をはじめることの簡易的な判断に出力電力の目標値Ｐｂａｔ＊が入力電力の上限値以上となることを用いる。もちろん、閾値はこの限りではない。但し、実施の形態１で記載のＩｏｔｈも判定条件として加える。
【０１０３】
図２０のステップＳ１００、ステップＳ９０は、実施の形態２と同様であるので、説明は省略する。次に、ステップＳ３０２では、出力電流の目標値Ｉｂａｔ＊と出力電圧モニタ部１２３の出力Ｖｂａｔより求められる出力電力の目標値Ｐｂａｔ＊が、入力電圧モニタ部１２１の出力ＶａｃとＶａｃＲＭＳで規定される入力電流の制限値Ｉｍａｘより求められる入力電力Ｐｍａｘ以上か否かを判確認する。ステップＳ３０２で、Ｐｂａｔ＊がＰｍａｘ以上であれば、ステップＳ２０１へ移行する。ステップＳ３０２で、Ｐｂａｔ＊がＰｍａｘ未満であれば、ステップＳ２０３へ移行する。以降の処理は、実施の形態２と同様であるので、説明は省略する。
【０１０４】
以上により、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合か、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合かを、出力電力の目標値および出力電流の制御目標値により判断し、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合は、動作させる分配数を増やし、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合は、所定値以上が見込める分配数まで減らすことで、電力変換効率をあげることができる。
また、出力電流が所定値を超える場合には、電力変換効率をあげるとともに、各構成部品への熱負荷を低減することができ、劣化や故障の発生を低減することができる。
また、充電時間が少ない電力変換器から優先的に使用することで、特定の電力変換器に負荷が集中することを抑えることができ、電力変換装置の寿命を長く維持することができる。
【０１０５】
実施の形態５．
図２１は、この発明の実施の形態５に係る車載用の電力変換装置の電力変換制御部の概略ブロック図である。この実施の形態５に係る車載用の電力変換装置１００の全体構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態２で示した図１３の電力変換制御部２０の分配電力判定部１３０を分配電力判定部１３０Ｄとして以下のように変更したものである。
【０１０６】
この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態２の入力電流モニタ部１２２の代わりに、入力電圧モニタ部１２１の出力を、分配電力判定部１３０Ｄの入力とする。分配電力判定部１３０Ｄは、入力電圧モニタ部１２１の計測結果に応じて、並列構成された電力変換器１０１ａ、ｂにどのように電力を分配するかを決定する。
【０１０７】
図２２は、分配電力判定部１３０Ｄの処理を示す概略フローである。前述したように、入力電流が最大値Ｉｍａｘとなるとモードは定電力モードとなり、電池電圧の上昇につれ、出力電流Ｉｂａｔは減少していく。このため、直流−直流電力変換部１０４ｎの電流依存の損失は減少していく。また、入力電流の最大値Ｉｍａｘは、一般的には、入力電圧Ｖａｃに応じて大きくなる。
例えば、前述するように、
・２４０Ｖ系では３０Ａ
・２００Ｖ系では１５Ａ
・１００Ｖ系では１０Ａ
このため、２４０Ｖ系は、充電のほとんどが定電流モード３０１、１００Ｖ系は、充電のほとんどが定電力モード３０２と定電流モード３０３となる可能性が高い。従って、この実施の形態では、電流依存の損失は減少をはじめることの簡易的な判断にこの入力電圧を用いる。
【０１０８】
図２２のステップＳ１００は、実施の形態２と同様であるので、説明を省略する。次に、ステップＳ３０３では、入力電圧Ｖａｃが２４０Ｖ系か否かを判定する。ステップＳ３０３で、２４０Ｖ系であった場合、ステップＳ２０３へ移行し、分配数Ｎ＝２とする。ステップＳ３０３で、２４０Ｖ系でなかった場合、ステップＳ３０４へ移行する。ステップＳ３０４では、入力電圧Ｖａｃが１００Ｖ系か否かを判定する。ステップＳ３０４で、１００Ｖ系であった場合、ステップＳ２０４へ移行し、分配数Ｎ＝１とする。ステップＳ３０４で、１００Ｖ系でなかった場合、２００Ｖ系であると判断し、ステップＳ２０３で、出力電流のモニタ値Ｉｂａｔがｌｏｔｈ×２以上か否かを判定する。ステップＳ２０３で、Ｉｂａｔがｌｏｔｈ×２以上であれば、ステップＳ２０３へ移行する。ステップＳ２０３で、Ｉｂａｔがｌｏｔｈ×２未満であれば、ステップＳ２０４へ移行する。以降の処理は実施の形態２と同様であるので、説明は省略する。
【０１０９】
以上により、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合か、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合かを、入力電圧と出力電流の目標値により判断し、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合は、動作させる分配数を増やし、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合は、所定値以上が見込める分配数まで減らすことで、電力変換効率をあげることができる。
また、出力電流が所定値を超える場合には、電力変換効率をあげるとともに、各構成部品への熱負荷を低減することができ、劣化や故障の発生を低減することができる。
また、充電時間が少ない電力変換器から優先的に使用することで、特定の電力変換器に負荷が集中することを抑えることができ、電力変換装置の寿命を長く維持することができる。
【０１１０】
実施の形態６．
図２３は、この発明の実施の形態６に係る車載用の電力変換装置の直流−直流電力変換部１０４ｎの一例を示すブロック図、図２４は電力変換制御部の概略ブロック図である。この実施の形態６に係る車載用の電力変換装置１００の全体構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１１１】
図２３に示すＤＣ／ＤＣ部１０４ｎには、図３のＤＣ／ＤＣ部１０４ｎに対してスナバ回路３０３ｎが追加されている。スナバ回路３０３ｎとは、スイッチの遮断時に生じる過渡的な高電圧を吸収する一般的な保護回路のことで、例えば、コンデンサと抵抗を直列接続したＲＣスナバ回路などがある。この実施の形態では、スナバ回路３０３ｎは、トランスＴ１ｎの１次側のスイッチング回路３０１ｎのスイッチングにより発生する２次側サージ電圧の吸収に用いられる。損失が主に電流依存、電圧依存のものにわけられることは実施の形態１で述べた通りであるが、このスナバ回路３０３ｎは電圧依存のものである。この実施の形態におけるスナバ回路３０３ｎにはバッテリ電圧が小さいほど大きな電圧かかり、損失が大きくなり、電力変換器の損失に影響するとともに、大きな発熱源となる。
【０１１２】
従って、このスナバ回路３０３ｎ周辺の部品は、自己の損失による発熱と、スナバ回路３０３ｎに周辺空気の温度上昇により、厳しい環境におかれる。このため、この実施の形態では、スナバ回路にかかる電圧が大きくなるバッテリの電圧が低い場合に、熱の影響を緩和するよう電力変換器に電力分配を行う。
【０１１３】
図２４はに示すように、この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態１で示した図４の電力変換制御部２０の分配電力判定部１３０を分配電力判定部１３０Ｅとして以下のように変更したものである。交流−直流電力変換器(１０１)の数Ｎは３として説明する。
【０１１４】
この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態１の電流目標値設定部１４０の出力に加え、出力電圧モニタ部１２３、入力電圧モニタ部１２１、入力電流モニタ部１２２の出力を分配電力判定部１３０Ｅの入力とする。分配電力判定部１３０Ｅは、電流目標値設定部１４０の出力とモニタ部１２３，１２１，１２２の出力に基づく計測結果に応じて、並列構成された電力変換器１０１ａ〜ｃにどのように電力を分配するかを決定する。
【０１１５】
図２５は、分配電力判定部１３０Ｅの処理を示す概略フローである。図１１の実施の形態１のフローに、分配数制限部ステップＳ６００を備える。図２６は、分配数制限部ステップＳ６００の処理の概略を示す概略フローである。
【０１１６】
前述したように、出力電圧が小さくなるとスナバ回路３０３ｎの損失＝発熱が大きくなる。従って、ここでは、スナバ回路３０３ｎの発熱が大きくなる所定以下の出力電圧の場合は分配せず、ここでは、スナバ回路３０３ｎの発熱が大きくなる所定以上の出力電圧の場合は分配する。ここで所定値は、ある程度充電された電圧である閾値Ｖｔｈ１と、例えば、Ｖｔｈ１でのスナバ損失の１．５〜２倍程度の損失となるＶｔｈ１より低い閾値のＶｔｈ２との２つを用いることとする。
【０１１７】
図２５において、分配優先度設定部ステップＳ１００は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。分配数制限部ステップＳ６００に関し、図２６のステップＳ９１では、入力電力ＰａｃＲＭＳ＝ＩａｃＲＭＳ×ＶａｃＲＭＳが各電力変換器で許容可能な最大電力Ｐｍｎ×２以上かどうかを確認する。ステップＳ９１でＰａｃＲＭＳ≧Ｐｍｎ×２であった場合、以下のフローは実施せずステップＳ６０３へ移行する。ステップＳ９１でＰａｃＲＭＳ≧Ｐｍｎでなかった場合、ステップＳ６０１へ移行する。次に、ステップＳ６０１では、出力電圧ＶｂａｔがＶｔｈ１以上か否かを判定する。ステップＳ６０１で、Ｖｔｈ１以上であった場合、ステップＳ６０３へ移行する。ステップＳ６０３では分配制限数Ｎｍａｘ＝３とする。ステップＳ６０１で、Ｖｔｈ１未満であった場合、ステップＳ９０へ移行する。
【０１１８】
ステップＳ９０では、入力電力ＰａｃＲＭＳ＝ＩａｃＲＭＳ×ＶａｃＲＭＳが各電力変換器で許容可能な最大電力Ｐｍｎ以上かどうかを確認する。ステップＳ９０でＰａｃＲＭＳ≧Ｐｍｎであった場合、以下のフローは実施せずステップＳ６０４へ移行する。ステップＳ９０でＰａｃＲＭＳ≧Ｐｍｎでなかった場合、ステップＳ６０２へ移行する。次に、ステップＳ６０２では、出力電圧ＶｂａｔがＶｔｈ２以上か否かを判定する。ステップＳ６０２で、Ｖｔｈ２以上であった場合、ステップＳ６０４へ移行する。ステップＳ６０４では分配制限数Ｎｍａｘ＝２とする。ステップＳ６０２で、Ｖｔｈ２未満であった場合、ステップＳ６０５へ移行し、分配制限数Ｎｍａｘ＝１とする。
【０１１９】
図２５に戻り、ステップＳ３０５では、Ｎｍａｘ＝１であるか否かを判定する。ステップＳ３０５で、Ｎｍａｘ＝１であった場合、ステップＳ２０４へ移行する。ステップＳ３０５で、Ｎｍａｘ＝１でなかった場合、ステップＳ３０６へ移行する。次に、ステップＳ３０６ではＮｍａｘ＝２であるか否かを判定する。ステップＳ３０６で、Ｎｍａｘ＝２であった場合、ステップＳ２０１へ移行する。ステップＳ３０６で、Ｎｍａｘ＝２でなかった場合、ステップＳ２００へ移行する。以降の処理は実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。
【０１２０】
以上により、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合で、かつスナバ回路の損失が低い場合は、動作させる分配数を増やし、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満、またはスナバ回路の損失が高い場合は、出力電流が所定値以上が見込める分配数、またはスナバ回路の発熱げ軽減できる分配数まで減らすことで、電力変換効率をあげることができるとともに、周辺部品に与える熱の影響を軽減することができる。
また、出力電流が所定値を超える場合には、電力変換効率をあげるとともに、各構成部品への熱負荷を低減することができ、劣化や故障の発生を低減することができる。
また、充電回数が少ない電力変換器から優先的に使用することで、特定の電力変換器に負荷が集中することを抑えることができ、電力変換装置の寿命を長く維持することができる。
【０１２１】
実施の形態７．
図２７は、この発明の実施の形態７に係る車載用の電力変換装置の電力変換制御部の概略ブロック図である。この実施の形態７に係る車載用の電力変換装置１００の全体構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態１で示した図４の電力変換制御部２０の分配電力判定部１３０を分配電力判定部１３０Ｆとして以下のように変更したものである。
【０１２２】
この実施の形態における電力変換制御部２０は、中間電圧モニタ部(ａ)１２７ａ、中間電圧モニタ部(ｂ)１２７ｂ、中間電圧モニタ部(ｃ)１２７(ｃ)の出力を、分配電力判定部１３０Ｆの入力とする。分配電力判定部１３０Ｆは、中間電圧モニタ部１２７ａ〜ｃの計測結果に応じて、並列構成された電力変換器１０１ａ〜ｃにどのように電力を分配するかを決定する。
【０１２３】
図２８は、分配電力判定部１３０Ｆの処理を示す概略フローである。前述したように、ＤＣ／ＤＣ部１０４の目標電流Ｉｂａｔ＊に応じて中間電圧Ｖｃの目標値Ｖｃ＊が、または中間電圧Ｖｃに応じて、ＤＣ／ＤＣ部１０４の目標電流Ｉｂａｔ＊が決定する。従って、基本的には、ＤＣＤＣｄｕｔｙの目標を１とした場合は、Ｉｂａｔ＊が大きくなるとＶｃ(ｎ)＊が増え、Ｉｂａｔ＊が小さくなるとＶｃ(ｎ)＊が減る。Ｖｃ(ｎ)が上限で張り付くような場合、動作させている分配数ではＩｂａｔを供給できていない可能性がある。また、Ｖｃ(ｎ)が下限で張り付くような場合、動作させている分配数ではＩｂａｔを供給しすぎている可能性がある。
【０１２４】
これまでに述べたように、Ｉｂａｔが大きい場合は、分配数を多くする方が、効率にも良い。また、Ｉｂａｔが小さい場合は、分配数を少なくする方が、効率にも良い。この実施の形態では、１つの電力変換器でまかなえる電力を閾値として分配する。そのための判断にＶｃ(ｎ)を用いることとする。ここで、Ｖｃ(ｎ)の上限値をＶｃｔｈ１、Ｖｃ(ｎ)の下限値をＶｃｔｈ２とする。Ｖｃｔｈ２は入力の電圧Ｖａｃ、Ｖｃｔｈ１は出力の電圧で規定される。
【０１２５】
図２８の分配優先度設定部ステップＳ１００は、実施の形態２と同様であるので、説明は省略する。ステップＳ７００では、Ｖｃ(ｎ)が閾値Ｖｃｔｈ１以上か否かを確認する。この実施の形態では、各電力変換器１０１ｎには均等に電力が分配されるものとし、各Ｖｃ(ｎ)は理想的には同じ状態であるとする。ステップＳ７００で、Ｖｃ(ｎ)が閾値Ｖｃｔｈ１以上であると判断されれば、ステップＳ７０１へ移行する。ステップＳ７０１では、現在の分配数Ｎが３であるか否かを判定する。ステップＳ７０１で、現在の分配数Ｎが３であった場合は、以降の処理は実施せず終了する。ステップＳ７０１で、現在の分配数Ｎが３でなかった場合は、ステップＳ７０２へ移行し、現在の分配数Ｎを１つ増やす。
【０１２６】
ステップＳ７００で、Ｖｃ(ｎ)が閾値Ｖｃｔｈ１未満であると判断されれば、ステップＳ７０３へ移行する。ステップＳ７０３では、Ｖｃ(ｎ)が閾値Ｖｃｔｈ２以下か否かを確認する。ステップＳ７０３で、Ｖｃ(ｎ)が閾値Ｖｃｔｈ２以下であると判断されれば、ステップＳ７０４へ移行する。ステップＳ７０３で、Ｖｃ(ｎ)が閾値Ｖｃｔｈ２より大きいと判断されれば、以降の処理は実施せず終了する。ステップＳ７０４では、現在の分配数Ｎが１であるか否かを判定する。ステップＳ７０４で、現在の分配数Ｎが１であった場合は、以降の処理は実施せず終了する。ステップＳ７０４で、現在の分配数Ｎが１でなかった場合は、ステップＳ７０５へ移行し、現在の分配数Ｎを１つ減らす。
【０１２７】
ステップＳ７０２、ステップＳ７０５の次は、ステップＳ７０６へ移行する。ステップＳ７０６では、分配数Ｎが３か否かを確認する。ステップＳ７０６で、分配数Ｎが３であった場合は、ステップＳ２０５へ移行する。ステップＳ７０６で、分配数Ｎが３でなかった場合は、ステップＳ７０７へ移行する。ステップＳ７０７では、分配数Ｎが１か否かを確認する。ステップＳ７０７で、分配数Ｎが１であった場合は、ステップＳ２０７へ移行する。ステップＳ７０７で、分配数Ｎが１でなかった場合は、ステップＳ２０６へ移行する。以降の処理は、実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。
【０１２８】
この実施の形態は、Ｖｃｔｈ１、Ｖｃｔｈ２以上または以下か否かで判定したが、この以上または以下が所定時間継続する状態を判断することにしてもよい。また、ここではモニタ値を利用したが、目標値を利用してもよい。また、この実施の形態では、各電力変換器に均等に電力を分配することとしたが、所定の比率、もしくはできる限り電力変換器の最大電力を利用し、足りない分を残りの電力変換器へ分配するような形としてもよい。
【０１２９】
以上により、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合か、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合かを、ＡＣ／ＤＣ部の出力電圧により判断し、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合は、動作させる分配数を増やし、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合は、所定値以上が見込める分配数まで減らすことで、電力変換効率をあげることができる。
また、出力電流が所定値を超える場合には、電力変換効率をあげるとともに、各構成部品への熱負荷を低減することができ、劣化や故障の発生を低減することができる。
また、充電時間が少ない電力変換器から優先的に使用することで、特定の電力変換器に負荷が集中することを抑えることができ、電力変換装置の寿命を長く維持することができる。
【０１３０】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係る車載用の電力変換装置の分配電力判定部(１３０)は、電力変換制御部の内部演算値を利用するため、電力変換制御部ブロック図の記載は省略する。この実施の形態８に係る車載用の電力変換装置１００の全体構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１３１】
この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態７の図２７に示す中間電圧モニタ部(ａ)１２７ａ、中間電圧モニタ部(ｂ)１２７ｂ、中間電圧モニタ部(ｃ)１２７(ｃ)の出力の代わりに、制御演算結果より得られるＤＣＤＣｄｕｔｙを用いる。分配電力判定部(１３０)は、ＤＣＤＣｄｕｔｙの演算結果に応じて、並列構成された電力変換器１０１ａ〜ｃにどのように電力を分配するかを決定する。
【０１３２】
図２９は、分配電力判定部(１３０)の処理を示す概略フローである。前述したように、ＤＣ／ＤＣ部１０４の目標電流Ｉｂａｔ＊に応じてＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)が決定する。また、基本的には、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)の目標は固定とし、Ｖｃ(ｎ)の調整によりＩｂａｔを制御する。ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)は前述では目標値１としているが、実際には制御性を持たせるため、１よりも若干低めの値に設定される。このため、Ｖｃ(ｎ)の制御範囲を超え、Ｉｂａｔ＊が変動する場合には、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)が変動する。
【０１３３】
ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)が目標値を超え上限で張り付くような場合、動作させている分配数ではＩｂａｔを供給できていない可能性がある。また、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)が目標値を下回り下限で張り付くような場合、動作させている分配数ではＩｂａｔを供給しすぎている可能性がある。
【０１３４】
これまでに述べたように、Ｉｂａｔが大きい場合は、分配数を多くする方が、効率にも良い。また、Ｉｂａｔが小さい場合は、分配数を少なくする方が、効率にも良い。この実施の形態では、１つの電力変換器でまかなえる電力を閾値として分配する。そのための判断にＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)を用いることとする。ここで、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)の上限値をＤｔｈ１、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)の下限値をＤｔｈ２とする。
【０１３５】
図２９において、分配優先度設定部ステップＳ１００は、実施の形態７と同様であるので、説明は省略する。ステップＳ７０８では、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)が閾値Ｄｔｈ１以上か否かを確認する。この実施の形態では、各電力変換器１０１には均等に電力が分配されるものとし、各ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)は理想的には同じ状態であるとする。
【０１３６】
ステップＳ７０８で、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)が閾Ｄｔｈ１以上であると判断されれば、ステップＳ７０１へ移行する。ステップＳ７０８で、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)が閾値Ｄｔｈ１未満であると判断されれば、ステップＳ７０９へ移行する。ステップＳ７０９では、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)が閾値Ｄｔｈ２以下か否かを確認する。ステップＳ７０９で、ＤＣＤＣｄｕｔｙ(ｎ)が閾値Ｄｔｈ２以下であると判断されれば、ステップＳ７０４へ移行する。以降の処理は、実施の形態７と同様であるので、説明は省略する。
【０１３７】
この実施の形態は、Ｄｔｈ１、Ｄｔｈ２以上または以下か否かで判定したが、この以上または以下が所定時間継続する状態を判断することにしてもよい。また、この実施の形態では、各電力変換器に均等に電力を分配することとしたが、所定の比率、もしくはできる限り電力変換器の最大電力を利用し、足りない分を残りの電力変換器へ分配するような形としてもよい。
【０１３８】
以上により、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合か、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合かを、ＤＣ／ＤＣ部のスイッチング素子のｄｕｔｙにより判断し、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合は、動作させる分配数を増やし、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合は、所定値以上が見込める分配数まで減らすことで、電力変換効率をあげることができる。
また、出力電流が所定値を超える場合には、電力変換効率をあげるとともに、各構成部品への熱負荷を低減することができ、劣化や故障の発生を低減することができる。
また、充電時間が少ない電力変換器から優先的に使用することで、特定の電力変換器に負荷が集中することを抑えることができ、電力変換装置の寿命を長く維持することができる。
【０１３９】
実施の形態９．
図３０は、この発明の実施の形態９に係る車載用の電力変換装置の電力変換制御部の概略ブロック図である。この実施の形態９に係る車載用の電力変換装置１００の全体構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態１で示した図４の電力変換制御部２０の分配電力判定部１３０を分配電力判定部１３０Ｇとして以下のように変更したものである。
【０１４０】
この実施の形態における電力変換制御部２０は、実施の形態１の電流目標値設定部１４０の出力に加え、図示しない温度センサ(ここでは３個)のそれぞれの温度センサ(ａ)モニタ部１８０ａ、温度センサ(ｂ)モニタ部１８０ｂ、温度センサ(ｃ)モニタ部１８０ｃの出力を、分配電力判定部１３０Ｇの入力とする。分配電力判定部１３０Ｇは、電流目標値設定部１４０の出力と温度センサモニタ部１８０ａ〜ｃの出力の計測結果に応じて、並列構成された電力変換器１０１ａ〜ｃにどのように電力を分配するかを決定する。
【０１４１】
ここで、図示しない温度センサは、例えば、ＤＣ／ＤＣ部１０４のトランスＴ１ｎやスイッチング素子Ｓ２ｎなど、前述の損失による発熱が懸念される箇所に取り付ける。この実施の形態では、各電力変換器１０１ａ〜ｃのそれぞれから、１つの温度センサ出力を受け取る形としているが、複数であってもよい。複数の場合は、それぞれの最大値もしくは最も懸念される箇所の温度を分配の判定に用いることとする。
【０１４２】
図３１は、分配電力判定部１３０Ｇの処理を示す概略フローである。分配優先度設定部ステップＳ１００は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。図３２は図３１の分配数制限部ステップＳ６００の処理の概略を示す概略フローである。図３２のステップＳ６０７では、ステップＳ１００で設定されたＰｒ１の温度が所定値Ｔｅｔｈより大きいか否かを確認する。ここでＴｅｔｈは、温度計測部の故障や損失の大幅な増加＝効率の劣化が懸念される温度である。ステップＳ６０７で、Ｐｒ１の温度Ｔｅ(Ｐｒ１)が閾値Ｔｅｔｈ以下と判断された場合には、ステップＳ６１１へ移行する。ステップＳ６０７で、Ｐｒ１の温度Ｔｅ(Ｐｒ１)が閾値Ｔｅｔｈより大きいと判断された場合には、ステップＳ６０８へ移行する。
【０１４３】
ステップＳ６０８では、ステップＳ１００で設定されたＰｒ２の温度が所定値Ｔｅｔｈより大きいか否かを確認する。ステップＳ６０８で、Ｐｒ２の温度Ｔｅ(Ｐｒ２)が閾値Ｔｅｔｈ以下と判断された場合には、ステップＳ６１０へ移行する。ステップＳ６０８で、Ｐｒ２の温度Ｔｅ(Ｐｒ２)が閾値Ｔｅｔｈより大きいと判断された場合には、ステップＳ６０９へ移行する。
【０１４４】
ステップＳ６０９では、ステップＳ１００で設定されたＰｒ３の温度が所定値Ｔｅｔｈより大きいか否かを確認する。ステップＳ６０９で、Ｐｒ３の温度Ｔｅ(Ｐｒ３)が閾値Ｔｅｔｈ以下と判断された場合には、ステップＳ６１４へ移行する。ステップＳ６１４では、温度が問題ないものを第一優先し、その次にステップＳ１００で定めた優先順位となるようＰｒ１〜Ｐｒ３を設定しなおす。その後、ステップＳ６０５へ移行し、温度に余裕のある電力変換器は１つであると判断し、分配制限数Ｎｍａｘ＝１と設定する。ステップＳ６０９で、Ｐｒ２の温度Ｔｅ(Ｐｒ３)が閾値Ｔｅｔｈより大きいと判断された場合には、ステップＳ６０６へ移行する。ステップＳ６０６では、すべての電力変換器１０１ａ〜ｃが温度が厳しいと判断し、電力変換動作停止となるよう分配制限数Ｎｍａｘ＝０と設定する。
【０１４５】
ステップＳ６１０では、ステップＳ１００で設定されたＰｒ３の温度が所定値Ｔｅｔｈより大きいか否かを確認する。ステップＳ６１０で、Ｐｒ３の温度Ｔｅ(Ｐｒ３)が閾値Ｔｅｔｈ以下と判断された場合には、ステップＳ６１６へ移行する。ステップＳ６１６では、温度が問題ないものを第一優先し、その次にステップＳ１００で定めた優先順位となるようＰｒ１〜Ｐｒ３を設定しなおす。その後、ステップＳ６０４へ移行し、温度に余裕のある電力変換器は２つであると判断し、分配制限数Ｎｍａｘ＝２と設定する。ステップＳ６１０で、Ｐｒ３の温度Ｔｅ(Ｐｒ３)が閾値Ｔｅｔｈより大きいと判断された場合には、ステップＳ６１５へ移行する。ステップＳ６１５では、温度が問題ないものを第一優先し、その次にステップＳ１００で定めた優先順位となるようＰｒ１〜Ｐｒ３を設定しなおす。その後、ステップＳ６０５へ移行し、温度に余裕のある電力変換器は１つであると判断し、分配制限数Ｎｍａｘ＝１と設定する。
【０１４６】
ステップＳ６１１では、ステップＳ１００で設定されたＰｒ２の温度が所定値Ｔｅｔｈより大きいか否かを確認する。ステップＳ６１１で、Ｐｒ２の温度Ｔｅ(Ｐｒ２)が閾値Ｔｅｔｈ以下と判断された場合には、ステップＳ６１３へ移行する。ステップＳ６１１で、Ｐｒ２の温度Ｔｅ(Ｐｒ２)が閾値Ｔｅｔｈより大きいと判断された場合には、ステップＳ６１２へ移行する。ステップＳ６１２では、ステップＳ１００で設定されたＰｒ３の温度が所定値Ｔｅｔｈより大きいか否かを確認する。ステップＳ６１２で、Ｐｒ２の温度Ｔｅ(Ｐｒ３)が閾値Ｔｅｔｈ以下と判断された場合には、ステップＳ６１８へ移行する。ステップＳ６１８では、温度が問題ないものを第一優先し、その次にステップＳ１００で定めた優先順位となるようＰｒ１〜Ｐｒ３を設定しなおす。その後、ステップＳ６０４へ移行し、温度に余裕のある電力変換器は２つであると判断し、分配制限数Ｎｍａｘ＝２と設定する。
【０１４７】
ステップＳ６１２で、Ｐｒ２の温度Ｔｅ(Ｐｒ３)が閾値Ｔｅｔｈより大きいと判断された場合には、ステップＳ６１７へ移行する。ステップＳ６１７では、温度が問題ないものを第一優先し、その次にステップＳ１００で定めた優先順位となるようＰｒ１〜Ｐｒ３を設定しなおす。その後、ステップＳ６０５へ移行し、温度に余裕のある電力変換器は１つであると判断し、分配制限数Ｎｍａｘ＝１と設定する。
【０１４８】
ステップＳ６１３では、ステップＳ１００で設定されたＰｒ３の温度が所定値Ｔｅｔｈより大きいか否かを確認する。ステップＳ６１３で、Ｐｒ３の温度Ｔｅ(Ｐｒ３)が閾値Ｔｅｔｈ以下と判断された場合には、ステップＳ６２０へ移行する。ステップＳ６２０では、温度が問題ないものを第一優先し、その次にステップＳ１００で定めた優先順位となるようＰｒ１〜Ｐｒ３を設定しなおす。その後、ステップＳ６０３へ移行し、温度に余裕のある電力変換器は３つであると判断し、分配制限数Ｎｍａｘ＝３と設定する。
【０１４９】
ステップＳ６１３で、Ｐｒ３の温度Ｔｅ(Ｐｒ３)が閾値Ｔｅｔｈより大きいと判断された場合には、ステップＳ６１９へ移行する。ステップＳ６１９では、温度が問題ないものを第一優先し、その次にステップＳ１００で定めた優先順位となるようＰｒ１〜Ｐｒ３を設定しなおす。その後、ステップＳ６０４へ移行し、温度に余裕のある電力変換器は２つであると判断し、分配制限数Ｎｍａｘ＝２と設定する。
【０１５０】
ここでは、入力電力ＰａｃＲＭＳ＝ＩａｃＲＭＳ×ＶａｃＲＭＳが各電力変換器で許容可能な最大電力Ｐｍｎ×ｎ以内かどうかは確認していないが、温度が高い場合は出力電力を下げてでも、分配数を減らす前提とする。このため、動作数が少なく、各電力変換器で許容可能な最大電力Ｐｍｎ×ｎ以内に収まらなければ、各電力変換器での目標値設定時に、出力電力は目標値よりも制限される。
【０１５１】
図３１に戻り、ステップＳ３０７では、Ｎｍａｘ＝０であるか否かを判定する。ステップＳ３０７で、Ｎｍａｘ＝０であった場合、ステップＳ２１１へ移行する。ステップＳ２１１では、分配数Ｎ＝０(電力変換停止)として、ステップＳ２１２で、電力変換器のリレー１０６ｎをＯＦＦする。ステップＳ３０７で、Ｎｍａｘ＝０でなかった場合、ステップＳ３０５へ移行する。以降の処理は図２５に示す実施の形態６と同様であるので、説明は省略する。
【０１５２】
この実施の形態では、温度に余裕のない電力変換器は停止し他の電力変換器で担うこととしたが、温度に余裕のない電力変換器は停止せず、他の電力変換器よりも少ない電力で動作させることとしてもよい。
【０１５３】
以上により、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合は、動作させる分配数を増やし、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合は、出力電流が所定値以上が見込める分配数まで減らすことで、電力変換効率をあげることができるとともに、周辺部品に与える熱の影響を軽減することができる。
また、出力電流が所定値を超える場合には、電力変換効率をあげるとともに、各構成部品への熱負荷を低減することができ、劣化や故障の発生を低減することができる。
また、充電回数が少ない電力変換器から優先的に使用することで、特定の電力変換器に負荷が集中することを抑えることができ、電力変換装置の寿命を長く維持することができる。
さらに、各電力変換器の温度を考慮し、温度の余裕のあるものから優先的に使用することで、温度による構成部品の劣化や、効率の悪化を軽減することができる。
【０１５４】
実施の形態１０．
この発明の実施の形態１０に係る車載用の電力変換装置の電力変換制御部の概略ブロック図は実施の形態９と同様であるため、省略する。またこの実施の形態１０に係る車載用の電力変換装置１００の全体構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１５５】
図３３は、分配電力判定部(１３０)の処理を示す概略フローである。分配優先度設定部ステップＳ１００は、実施の形態１を以下のように変更したものである。まず、ステップＳ１００で、各電力変換器１０１ａ〜ｃの温度Ｔｅ(ａ)、Ｔｅ(ｂ)、Ｔｅ(ｃ)を確認し、温度の低いものからＰｒ１、Ｐｒ２、Ｐｒ３へ割り付ける。ステップＳ１００の概略フローは図３４に示す通りである。図３４において、ステップＳ８０１では、Ｔｅ(ａ)がＴｅ(ｂ)よりも小さいか否かを確認する。Ｔｅ(ａ)がＴｅ(ｂ)よりも小さければ、ステップＳ８０２へ移行する。ステップＳ８０２では、Ｔｅ(ａ)がＴｅ(ｃ)よりも小さいか否かを確認する。Ｔｅ(ａ)がＴｅ(ｃ)よりも小さければ、ステップＳ８０３へ移行する。ステップＳ８０３では、Ｔｅ(ｂ)がＴｅ(ｃ)よりも小さいか否かを確認する。Ｔｅ(ａ)がＴｅ(ｃ)よりも小さければ、ステップＳ８０４へ移行する。ステップＳ８０４では、温度の低いもの(Ｔｅ(ａ)＜Ｔｅ(ｂ)＜Ｔｅ(ｃ))から優先順位を高くして、優先順位１番  Ｐｒ１＝Ｔｅ(ａ)、優先順位２番  Ｐｒ２＝Ｔｅ(ｂ)、優先順位３番  Ｐｒ３＝Ｔｅ(ｃ)と設定する。その他も同様に、温度Ｔｅ(Ｎ)が低い順に、Ｐｒ１、Ｐｒ２、Ｐｒ３を設定し、ステップＳ９００へ移行する。
【０１５６】
図３５は、分配率設定部Ｓ９００の処理の概略を示す概略フローである。図３５において、ステップＳ９０１では、分配数Ｎ＝１と仮定した場合の分配率を演算する。分配数Ｎ＝１の場合は、全電力を１つの分配器で出力させるため、Ｐｒ１の電力分配率Ｒ(１１)＝１となる。
【０１５７】
ステップＳ９０２では、分配数Ｎ＝２と仮定した場合の分配率を演算する。分配数Ｎ＝２の場合は、全電力を２つの分配器で出力させるため、例えば、以下のようにＰｒ１およびＰｒ２の電力変換器の絶対温度より、Ｐｒ１が最も多くなるよう分配率を演算する。
Ｐｒ１の電力分配率Ｒ(２１)＝Ｔｅ(Ｐｒ２)／(Ｔｅ(Ｐｒ１)＋Ｔｅ(Ｐｒ２))
Ｐｒ２の電力分配率Ｒ(２２)＝Ｔｅ(Ｐｒ１)／(Ｔｅ(Ｐｒ１)＋Ｔｅ(Ｐｒ２))
【０１５８】
ステップＳ９０３では、分配数Ｎ＝３と仮定した場合の分配率を演算する。分配数Ｎ＝３の場合は、全電力を３つの分配器で出力させるため、例えば、以下のようにＰｒ１およびＰｒ２、Ｐｒ３の電力変換器の絶対温度より、Ｐｒ１が最も多くなるよう分配率を演算する。
Ｐｒ１の電力分配率Ｒ(３１)＝Ｔｅ(Ｐｒ３)／(Ｔｅ(Ｐｒ１)＋Ｔｅ(Ｐｒ２)＋Ｔｅ(Ｐｒ３))
Ｐｒ２の電力分配率Ｒ(３２)＝Ｔｅ(Ｐｒ２)／(Ｔｅ(Ｐｒ１)＋Ｔｅ(Ｐｒ２)＋Ｔｅ(Ｐｒ３))
Ｐｒ３の電力分配率Ｒ(３２)＝Ｔｅ(Ｐｒ１)／(Ｔｅ(Ｐｒ１)＋Ｔｅ(Ｐｒ２)＋Ｔｅ(Ｐｒ３))
【０１５９】
ここでは、絶対温度を用いたが、例えば、実施の形態９で用いたＴｅｔｈとの差分などを用いてもよい。
【０１６０】
そして図３３に戻り、ステップＳ２２０では、ステップＳ９００で算出した分配数Ｎ＝３と仮定した場合の最も少ない分配率Ｒ(３３)×Ｉｂａｔが、ｌｏｔｈ以上であるか否かを判定する。ステップＳ２２０で、分配率Ｒ(３３)×Ｉｂａｔが、ｌｏｔｈ以上であると判定された場合は、ステップＳ２０２へ移行する。ステップＳ２２０で、分配率Ｒ(３３)×Ｉｂａｔが、ｌｏｔｈ未満であると判定された場合は、ステップＳ２２１へ移行する。
【０１６１】
ステップＳ２２１では、ステップＳ９００で算出した分配数Ｎ＝２と仮定した場合の最も少ない分配率Ｒ(２２)×Ｉｂａｔが、ｌｏｔｈ以上であるか否かを判定する。ステップＳ２２１で、分配率Ｒ(２２)×Ｉｂａｔが、ｌｏｔｈ以上であると判定された場合は、ステップＳ２０３へ移行する。ステップＳ２２１で、分配率Ｒ(２２)×Ｉｂａｔが、ｌｏｔｈ未満であると判定された場合は、ステップＳ２０４へ移行する。ステップＳ２０２〜２０７までは実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。
【０１６２】
ステップＳ２３０では、分配数Ｎ＝３と仮定した場合の各電力変換器への電力分配率を、正規の分配率として、Ｒ(Ｐｒ１)、Ｒ(Ｐｒ２)、Ｒ(Ｐｒ３)に設定する。ステップＳ２３１では、分配数Ｎ＝２と仮定した場合の各電力変換器への電力分配率を、正規の分配率として、Ｒ(Ｐｒ１)、Ｒ(Ｐｒ２)に設定する。Ｒ(Ｐｒ３)は０とする。ステップＳ２３２では、分配数Ｎ＝１と仮定した場合の各電力変換器への電力分配率を、正規の分配率として、Ｒ(Ｐｒ１)に設定する。Ｒ(Ｐｒ２)、Ｒ(Ｐｒ３)は０とする。
【０１６３】
分配電力判定部(１３０)終了後は、各電力変換器の制御目標値演算部１６０を実施する。各電力変換器の制御目標値演算部１６０は、分配電力判定部１３０で設定された分配数Ｎと、Ｐｒ１〜Ｐｒ３およびＲ(Ｐｒ１)〜Ｒ(Ｐｒ３)に応じて、各電力変換器の制御目標値を設定する。これにより、各電力変換器の出力電力が決定する。
【０１６４】
以上により、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の低減が見込める各電力変換器へ流れる出力電流が所定値を超える場合は、動作させる分配数を増やし、出力電力を分配する分配数を増やすことで電力損失の増加が懸念される各電力変換器へ流れる出力電流が所定値未満の場合は、出力電流が所定値以上が見込める分配数まで減らすことで、電力変換効率をあげることができるとともに、周辺部品に与える熱の影響を軽減することができる。
また、出力電流が所定値を超える場合には、電力変換効率をあげるとともに、各構成部品への熱負荷を低減することができ、劣化や故障の発生を低減することができる。
また、充電回数が少ない電力変換器から優先的に使用することで、特定の電力変換器に負荷が集中することを抑えることができ、電力変換装置の寿命を長く維持することができる。
さらに、各電力変換器の温度を考慮し、温度の余裕のあるものから優先的に電力を分配することで、温度による構成部品の劣化や、効率の悪化を軽減することができる。
【０１６５】
実施の形態１１．
この発明の実施の形態１１は、実施の形態１〜１０における分配優先度設定部Ｓ１００を以下のように変更したものである。電力変換制御部の概略ブロック図は省略する。また、この実施の形態１１に係る車載用の電力変換装置１００の全体構成は、上記実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１６６】
この実施の形態における分配優先度設定部Ｓ１００では、各電力変換器１０１ａ〜ｃのの効率Ｅ(ａ)、Ｅ(ｂ)、Ｅ(ｃ)を確認し、効率の高いものからＰｒ１、Ｐｒ２、Ｐｒ３へ割り付ける。効率は以下の式で演算できる。
Ｅ(ｎ)＝(Ｖｂａｔ×Ｉｏ(ｎ))／(Ｖａｃ×Ｉｉ(ｎ))
効率は、前述した通り、各電力変換器の損失に依存するがこの損失は、これまで述べた電流依存や電圧依存の動作条件によるものに加え、温度条件や、部品の個体差でも変わる。従って、この実施の形態では、上述の式に従って、効率を演算し、各電力変換器に電力分配する際の優先度をつける。
【０１６７】
ステップＳ１００の概略フローは図３６に示す通りである。図３６において、ステップＳ９１１では、Ｅ(ａ)がＥ(ｂ)以上か否かを確認する。Ｅ(ａ)がＥ(ｂ)以上であれば、ステップＳ８０２へ移行する。ステップＳ９１２では、Ｅ(ａ)がＥ(ｃ)以上か否かを確認する。Ｅ(ａ)がＥ(ｃ)以上であれば、ステップＳ８０３へ移行する。ステップＳ９１３では、Ｅ(ｂ)がＥ(ｃ)以上か否かを確認する。Ｅ(ａ)がＥ(ｃ)以上であれば、ステップＳ８０４へ移行する。ステップＳ１０４では、効率の高いもの(Ｅ(ａ)≧Ｅ(ｂ)≧Ｅ(ｃ))から優先順位を高くして、優先順位１番  Ｐｒ１＝Ｅ(ａ)、優先順位２番  Ｐｒ２＝Ｅ(ｂ)、優先順位３番  Ｐｒ３＝Ｅ(ｃ)と設定する。その他も同様に、効率Ｅ(Ｎ)が低い順に、Ｐｒ１、Ｐｒ２、Ｐｒ３を設定し、次のステップへ移行する。
【０１６８】
この実施の形態では、他の実施の形態と同様、都度、優先度をつける構成として述べたが、効率の固体ばらつきのみを見る場合などは、電力変換装置の出荷時などに演算し、その結果を保持するような方法でもよい。
【０１６９】
以上によれば、効率の高い電力変換器から優先的に動作させることができ、固体ばらつきなどを考慮した効率の良い電力変換装置としての動作が可能となる。
【０１７０】
なおこの発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むものである。
【符号の説明】
【０１７１】
１０  交流電源装置、１１  電動発電機、１２  インバータ、２０  電力変換制御部、２１  入力電圧計測部、２２  入力電流計測部、２３  電力変換ユニット、２４  出力電圧計測部、２５  出力電流計測部、９０  制御値演算部、１００  電力変換装置、１０１ｎ  交流−直流電力変換器、１０２ｎ  第１の電流計測部(電流センサ)、１０３ｎ  交流−直流電力変換部(ＡＣ／ＤＣ部)、１０４ｎ  直流−直流電力変換部(ＤＣ／ＤＣ部)、１０５ｎ  第２の電流計測部(電流センサ)、１０６ｎ  リレー、１０８  駆動用電池、１２１  入力電圧モニタ部、１２２  入力電流モニタ部、１２３  出力電圧モニタ部、１２４  出力電流モニタ部、１２５ａ−ｃ  第１の電流モニタ部、１２６ａ−ｃ  第２の電流モニタ部、１２７ａ−ｃ  中間電圧モニタ部、１３０−１３０Ｇ  分配電力判定部、１４０  電流目標値設定部、１５１ａ−ｃ  ＡＣ／ＤＣ制御部、１５２ａ−ｃ  ＤＣ／ＤＣ制御部、１５３ａ−ｃ  リレー制御部、１６０  制御目標値演算部、１７０  充電モード判定部、１８０ａ−ｃ  温度センサモニタ部、２０１ｎ  整流回路、２０２ｎ  スイッチング回路、２０３ｎ  電圧センサ、３０１ｎ  スイッチング回路、３０２ｎ  整流回路、３０３ｎ  スナバ回路、Ｓ１００  分配優先度設定部、Ｓ６００  分配数制限部、Ｓ９００  分配率設定部。
【図１】
2015015854.tif 000003
【図２】
2015015854.tif 000004
【図３】
2015015854.tif 000005
【図４】
2015015854.tif 000006
【図５】
2015015854.tif 000007
【図６】
2015015854.tif 000008
【図７】
2015015854.tif 000009
【図８】
2015015854.tif 000010
【図９】
2015015854.tif 000011
【図１０】
2015015854.tif 000012
【図１１】
2015015854.tif 000013
【図１２】
2015015854.tif 000014
【図１３】
2015015854.tif 000015
【図１４】
2015015854.tif 000016
【図１５】
2015015854.tif 000017
【図１６】
2015015854.tif 000018
【図１７】
2015015854.tif 000019
【図１８】
2015015854.tif 000020
【図１９】
2015015854.tif 000021
【図２０】
2015015854.tif 000022
【図２１】
2015015854.tif 000023
【図２２】
2015015854.tif 000024
【図２３】
2015015854.tif 000025
【図２４】
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【図２５】
2015015854.tif 000027
【図２６】
2015015854.tif 000028
【図２７】
2015015854.tif 000029
【図２８】
2015015854.tif 000030
【図２９】
2015015854.tif 000031
【図３０】
2015015854.tif 000032
【図３１】
2015015854.tif 000033
【図３２】
2015015854.tif 000034
【図３３】
2015015854.tif 000035
【図３４】
2015015854.tif 000036
【図３５】
2015015854.tif 000037
【図３６】
2015015854.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月24日(2014.10.24)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
この発明は、交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、を備え、前記電力変換ユニットは、前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、前記電力変換制御部は、前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、前記分配電力判定部は、前記出力電流計測部の出力電流の計測結果、または前記出力電流の制御目標値に応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、ことを特徴とする電力変換装置等にある。
【手続補正３】
【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】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、前記分配電力判定部は、前記出力電流計測部の出力電流の計測結果、または前記出力電流の制御目標値に応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、前記分配電力判定部は、前記入力電流計測部の入力電流の計測結果、または前記入力電流の制御目標値に応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記電力変換制御部が、２つ以上の電力変換モードを含み、前記電力変換モードを切り替えるための充電モード判定部を有し、
前記分配電力判定部は、前記電力変換モードに応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記分配電力判定部は、
前記入力電流計測部の入力電流の計測結果と、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果の演算により得られる入力電力、または前記入力電流の制御目標値と、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果の演算により得られる入力電力の制御目標値に応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記分配電力判定部は、
前記出力電流計測部の出力電流の計測結果と、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果の演算により得られる出力電力、または前記出力電流の制御目標値と、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果の演算により得られる出力電力の制御目標値に応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記分配電力判定部は、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果に応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記分配電力判定部は、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果に応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記交流−直流電力変換部が、前記交流−直流電力変換部が出力する電圧を計測する中間電圧計測部、または中間電圧の制御目標値を設定する設定部を備え、
前記分配電力判定部は、前記中間電圧計測部の中間電圧の計測結果、または中間電圧の制御目標値に応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記直流−直流電力変換部は、電力変換制御を行うためのスイッチング素子を複数含むスイッチング回路を含み、
前記電力変換制御部は、前記スイッチング素子を制御し、
前記分配電力判定部は、前記直流−直流電力変換部のスイッチング素子のスイッチングデューティに応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記各交流−直流電力変換器が少なくとも１つの温度センサを備え、
前記分配電力判定部は、前記温度センサの計測結果に応じて、複数の交流−直流電力変換器のそれぞれに対し、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記電力変換制御部が、各交流−直流電力変換器それぞれの効率を計測し、
前記分配電力判定部は、複数の交流−直流電力変換器に対し、効率の良い交流−直流変換器から優先的に、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記電力変換制御部が、各交流−直流電力変換器それぞれの総電力変換回数を計測し、
前記分配電力判定部は、複数の交流−直流電力変換器に対し、総電力変換回数が少ない交流−直流電力変換器から優先的に、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記電力変換制御部が、各交流−直流電力変換器それぞれの総電力変換時間を計測し、
前記分配電力判定部は、複数の交流−直流電力変換器に対し、総電力変換時間が少ない交流−直流電力変換器から優先的に、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
交流電源装置と負荷との間に接続され、前記交流電源装置からの交流電力を前記負荷の電圧の直流電力に変換する電力変換ユニットと、
前記交流電源装置から前記電力変換ユニットへ入力される電圧を計測する入力電圧計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電圧を計測する出力電圧計測部と、
前記交流電源装置から前記電力変換器ユニットへ入力される電流を計測する入力電流計測部と、
前記電力変換ユニットから前記負荷に供給される電流を計測する出力電流計測部と、
少なくとも１つの前記計測部の計測結果に基づいて前記電力変換ユニットを制御する電力変換制御部と、
を備え、
前記電力変換ユニットは、
前記交流電力を所定の電位の直流に変換する交流−直流電力変換部と、前記交流−直流電力変換部の出力を所定の出力電力に変換する直流−直流電力変換部と、から構成される交流−直流電力変換器を並列に複数接続して構成され、
前記電力変換制御部は、入力電流を制御するための入力電流の制御目標値、および出力電流を制御するための出力電流の制御目標値を設定し、
前記電力変換制御部は、
前記電力変換装置が前記交流電源装置から前記負荷へ変換する電力の、複数の交流−直流電力変換器への分配を決定する分配電力判定部を含み、
前記電力変換制御部が、各交流−直流電力変換器それぞれの総出力電力を計測し、
前記分配電力判定部は、複数の交流−直流電力変換器に対し、総出力電力が少ない交流−直流電力変換器から優先的に、０を含むそれぞれの割合で電力を分配する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１５】
前記交流−直流電力変換部は、スイッチング回路と直流電圧源とを有する単相インバータを少なくとも１つ含み、交流電力の電圧に前記単相インバータの出力電圧を重畳させる階調制御型のものであることを特徴とする請求項１から１４までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記各交流−直流電力変換器が少なくとも１つの温度センサを備え、前記分配電力判定部は、前記温度センサの計測結果に応じて、分配する電力を判定することを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記電力変換制御部が、各交流−直流電力変換器それぞれの効率を計測し、
前記分配電力判定部は、効率の良い交流−直流変換器から優先的に電力を分配することを特徴とする請求項１から１０、１６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記分配電力判定部は、前記出力電流計測部の出力電流の計測結果、または前記出力電流の制御目標値より、各交流−直流電力変換器へ分配される出力電流が所定値を超えない場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、各交流−直流電力変換器へ分配される出力電流が所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やす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１９】
前記所定値が、外部からの負荷への出力電流指令値に基づくものであることを特徴とする請求項１８に記載の電力変換装置。
【請求項２０】
前記分配電力判定部は、前記入力電流計測部の入力電流の計測結果、または前記入力電流の制御目標値より、各交流−直流電力変換器へ分配される入力電流が所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、各交流−直流電力変換器へ分配される入力電流が所定値を超えない場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項２１】
前記所定値は、前記入力電流の制限値であることを特徴とする請求項２０に記載の電力変換装置。
【請求項２２】
前記所定値は、前記電力変換装置の定格電流であることを特徴とする請求項２０に記載の電力変換装置。
【請求項２３】
前記出力電流計測部の出力電流の計測結果、または前記出力電流の制御目標値より、各交流−直流電力変換器へ分配される出力電流が所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限しないことを特徴とする請求項２０に記載の電力変換装置。
【請求項２４】
前記電力変換モードは、所定の出力電流で電力変換する定電流の電力変換モードと、所定の出力電力で電力変換する定電力の電力変換モードであることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項２５】
前記定電力の電力変換モードでは、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、前記定電流の電力変換モードでは、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項２４に記載の電力変換装置。
【請求項２６】
前記出力電流計測部の出力電流の計測結果、または前記出力電流の制御目標値より、各交流−直流電力変換器へ分配される出力電流が所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限しないことを特徴とする請求項２４に記載の電力変換装置。
【請求項２７】
前記分配電力判定部は、
前記入力電流計測部の入力電流の計測結果と、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果の演算により得られる入力電力、または前記入力電流の制御目標値と、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果の演算により得られる入力電力の制御目標値が、所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、入力電力が所定値を超えない場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項２８】
前記所定値は、前記交流電源装置から供給される入力電力の制限値であることを特徴とする請求項２７に記載の電力変換装置。
【請求項２９】
前記所定値は、前記電力変換装置の定格電力であることを特徴とする請求項２７に記載の電力変換装置。
【請求項３０】
前記分配電力判定部は、
前記出力電流計測部の出力電流の計測結果と、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果の演算により得られる出力電力、または前記出力電流の制御目標値と、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果の演算により得られる出力電力の制御目標値より、前記各交流−直流電力変換器へ分配される出力電力が所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、前記所定値を超えない場合は分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項３１】
前記所定値は、前記入力電力の制限値であることを特徴とする請求項３０に記載の電力変換装置。
【請求項３２】
前記出力電流計測部の出力電流の計測結果、または前記出力電流の制御目標値より、各交流−直流電力変換器へ分配される出力電流が所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限しないことを特徴とする請求項３０に記載の電力変換装置。
【請求項３３】
前記分配電力判定部は、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果より、前記交流電源装置が１００Ｖ系である場合には、分配する交流−直流電力変換器の動作数を減らすことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項３４】
前記分配電力判定部は、前記入力電圧計測部の入力電圧の計測結果より、前記交流電源装置が２４０Ｖ系である場合には、分配する交流−直流変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項３５】
前記分配電力判定部は、前記出力電圧計測部の出力電圧の計測結果が所定値以下の場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を減らすことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項３６】
前記分配電力判定部は、前記中間電圧計測部の中間電圧の計測結果、または中間電圧の制御目標値が、所定値を超えない場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、前記中間電圧計測部の中間電圧の計測結果、または中間電圧の制御目標値が、所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項３７】
前記所定値は入力電圧で規定されることを特徴とする請求項３６に記載の電力変換装置。
【請求項３８】
前記所定値は出力電圧または交流−直流電力変換部の出力の定格電圧で規定されることを特徴とする請求項３６に記載の電力変換装置。
【請求項３９】
前記分配電力判定部は、前記直流−直流電力変換部のスイッチングデューティが所定値を超えない場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を制限し、前記直流−直流電力変換部のスイッチングデューティが所定値を超える場合は、分配する交流−直流電力変換器の動作数を増やすことを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項４０】
前記分配電力判定部は、前記温度センサの計測結果が、所定値を超える数が少なくとも１つある交流−直流電力変換器は停止させ、その他の交流−直流電力変換器に分配することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項４１】
前記分配電力判定部は、前記温度センサの計測結果が、所定値を超える数が少なくとも１つある交流−直流電力変換器に分配する電力を減らすことを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項４２】
前記分配電力判定部は、各分配における温度センサの計測結果より、温度が低い交流−直流電力変換器の分配電力は増やし、温度が高い交流−直流電力変換器の電力は減らして分配率を変更することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。