(57)【要約】【課題】ユーザ負担を軽減することでユーザビリティを向上させながらも、誤った周波数の疑似商用交流電力が停電時に負荷に供給されるのを確実に防ぐことができるＶ２Ｈシステムの電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１の制御部３は、商用交流電力の周波数を判定する周波数判定部３Ｃと、判定された商用交流電力の周波数データを格納する不揮発性の記憶部３Ｅと、商用交流電力の供給が途絶えている場合は、記憶部３Ｅに格納された周波数データと同じ周波数の疑似商用交流電力を双方向電力変換部２に出力させる放電制御部３Ｂと、記憶部３Ｅに格納された周波数データが壊れているか否かを、放電制御部３Ｂが当該周波数データを参照する前に検証する周波数検証部３Ｄとを含み、周波数検証部３Ｄは、補助蓄電部４によって制御部３に電力が供給されている間に、最後に判定された周波数データを記憶部３Ｅに格納する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用系統から供給される商用交流電力を直流化して電動車の車載バッテリに供給する充電動作と、前記車載バッテリから供給される放電直流電力を交流化してなる疑似商用交流電力を出力する放電動作とを行う双方向電力変換部と、前記双方向電力変換部を制御する制御部とを備えた電力変換装置であって、
少なくとも前記商用交流電力の供給が途絶えた後に、前記制御部に電力を供給する補助蓄電部をさらに備え、
前記制御部は、
前記商用交流電力の周波数を判定する周波数判定部と、
前記周波数判定部によって判定された周波数データを格納する不揮発性の記憶部と、
前記商用交流電力が供給されているために前記周波数判定部が周波数を判定することができる場合は、前記周波数判定部によって判定された前記商用交流電力の周波数と同じ周波数の前記疑似商用交流電力を前記双方向電力変換部に出力させ、一方、前記商用交流電力の供給が途絶えているために前記周波数判定部が周波数を判定することができない場合は、前記記憶部に格納された周波数データと同じ周波数の前記疑似商用交流電力を前記双方向電力変換部に出力させる放電制御部と、
前記記憶部に格納された周波数データが壊れているか否かを、前記放電制御部が当該周波数データを参照する前に検証する周波数検証部と、
を含み、
前記補助蓄電部によって前記制御部に電力が供給されている間に、最後に前記周波数判定部によって判定された周波数データが前記記憶部に格納されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記周波数検証部は、当該電力変換装置が使用されている地域が６０Ｈｚの商用交流電力が使用される地域なのか５０Ｈｚの商用交流電力が使用される地域なのかを認識する認識手段を有する
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、電動車の車載バッテリから供給される放電直流電力を交流化してなる疑似商用交流電力を家庭負荷等の各種負荷に供給する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、商用交流電力の供給が途絶えた停電時においても各種負荷に必要な電力を供給し続けるための手段として無停電電源装置が利用されている。無停電電源装置は、予め充電されたバッテリを停電時に放電させることで、商用交流電力に相当する疑似商用交流電力を各種負荷に供給する。
【０００３】
また、近年では、電気自動車およびプラグインハイブリッドカー等の電動車に搭載された車載バッテリを放電させることで、疑似商用交流電力を家庭負荷等の各種負荷に供給することができるＶｅｈｉｃｌｅ  ｔｏ  Ｈｏｍｅシステム（以下、“Ｖ２Ｈシステム”という）も利用され始めている。
【０００４】
図２に示すように、Ｖ２Ｈシステムは、電力変換装置１０、中継器５および充電ガンと呼ばれる接続部６を備える。電力変換装置１０は、商用系統Ｇから中継器５を介して供給される商用交流電力を直流化して電動車ＥＶの車載バッテリに供給する充電動作と、車載バッテリから供給される放電直流電力を交流化してなる疑似商用交流電力を中継器５に向けて出力する放電動作とを行う双方向電力変換部２と、双方向電力変換部２の上記動作を制御する制御部７とを備える。また、中継器５は主に切替部ＲＬからなる。切替部ＲＬが商用系統Ｇ側に接続されているとき、負荷Ｒ１〜Ｒｎ（例えば、屋内で使用される電化製品）には商用系統Ｇからの商用交流電力が供給される。一方、切替部ＲＬが双方向電力変換部２の出力側に接続されているとき、負荷Ｒ１〜Ｒｎには放電動作を行っている双方向電力変換部２からの疑似商用交流電力が供給される。なお、図示していないが、切替部ＲＬも制御部７によって制御される。
【０００５】
このＶ２Ｈシステムによれば、停電時においても、電動車ＥＶの車載バッテリから供給される放電直流電力を交流化してなる疑似商用交流電力を負荷Ｒ１〜Ｒｎに供給することで、負荷Ｒ１〜Ｒｎをしばらくの間稼働させ続けることができる。また、このＶ２Ｈシステムによれば、夜間の安い商用交流電力で車載バッテリを充電しておき、これを昼間に疑似商用交流電力として活用することで、電気料金の節約を図ることもできる。
【０００６】
ここで、停電時に負荷Ｒ１〜Ｒｎに供給される疑似商用交流電力の周波数は、負荷Ｒ１〜Ｒｎの異常動作や破損を防ぐために、商用交流電力の周波数に一致している必要がある。そして、これを担保するべく、従来のＶ２Ｈシステムは、商用交流電力の周波数を判定することができない停電中の起動の際に手動で周波数を設定することをユーザに課していた。したがって、従来のＶ２Ｈシステムは、ユーザが周波数の設定を誤った場合に負荷Ｒ１〜Ｒｎが異常動作等するおそれがあった。
【０００７】
なお、Ｖ２Ｈシステムとは技術分野が異なるが、特許文献１には、電源投入時に検出した商用交流電力の周波数データを不揮発性メモリに格納する発明が開示されている。この発明によれば、定着ヒータを印刷可能な状態に立ち上げる場合に、予め不揮発性メモリに格納された周波数データに基づいて定着ヒータの通電を制御することで、定着ヒータの立ち上がり時間を短縮することができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載されている発明は、不揮発性メモリに予め格納しておいた周波数データが壊れている場合の対策が何ら施されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−４７２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、ユーザ負担を軽減することでユーザビリティを向上させながらも、誤った周波数の疑似商用交流電力が停電時に負荷に供給されるのを確実に防ぐことができるＶ２Ｈシステムの電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、商用系統から供給される商用交流電力を直流化して電動車の車載バッテリに供給する充電動作と、車載バッテリから供給される放電直流電力を交流化してなる疑似商用交流電力を出力する放電動作とを行う双方向電力変換部と、双方向電力変換部を制御する制御部と、少なくとも商用交流電力の供給が途絶えた後に、制御部に電力を供給する補助蓄電部とを備えており、
制御部は、（１）商用交流電力の周波数を判定する周波数判定部と、（２）周波数判定部によって判定された周波数データを格納する不揮発性の記憶部と、（３）商用交流電力が供給されているために周波数判定部が周波数を判定することができる場合は、周波数判定部によって判定された商用交流電力の周波数と同じ周波数の疑似商用交流電力を双方向電力変換部に出力させ、一方、商用交流電力の供給が途絶えているために周波数判定部が周波数を判定することができない場合は、記憶部に格納された周波数データと同じ周波数の疑似商用交流電力を双方向電力変換部に出力させる放電制御部と、（４）記憶部に格納された周波数データが壊れているか否かを、放電制御部が当該周波数データを参照する前に検証する周波数検証部と、を含み、
補助蓄電部によって制御部に電力が供給されている間に、最後に周波数判定部によって判定された周波数データが記憶部に格納されることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、不揮発性の記憶部に格納された商用交流電力の周波数データが壊れているか否かを、放電制御部が当該周波数データを参照する前に検証する周波数検証部を備えているので、壊れた周波数データを参照した放電制御部が、商用交流電力の周波数に一致しない不適切な周波数の疑似商用交流電力を双方向電力変換部に出力させるのを確実に防ぐことができる。また、この構成によれば、商用交流電力の供給が途絶えた後、補助蓄電部によって制御部に電力が供給されている間に、最後に周波数判定部によって判定された周波数データを記憶部に格納するので、周波数検証部による検証において周波数データが壊れているとの判定がなされて疑似商用交流電力の供給がスムーズに開始されなくなるのを極力防ぐこともできる。
【００１３】
上記電力変換装置の周波数検証部は、当該電力変換装置が使用されている地域が６０Ｈｚの商用交流電力が使用される地域なのか５０Ｈｚの商用交流電力が使用される地域なのかを認識する認識手段を有していてもよい。なお、このような認識手段としては、例えば、ＧＰＳ衛星からの信号を受信して現在位置を特定するＧＰＳ受信機や、ネットワークを介して現在位置に関する情報を受信可能なネットワーク機器がある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ユーザ負担を軽減することでユーザビリティを向上させながらも、誤った周波数の疑似商用交流電力が停電時に負荷に供給されるのを確実に防ぐことができるＶ２Ｈシステムの電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電力変換装置を含むＶ２Ｈシステムのブロック図である。
【図２】従来の電力変換装置を含むＶ２Ｈシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る電力変換装置の実施形態について説明する。
【００１７】
図１に本発明に係る電力変換装置１を示す。同図に示すように、電力変換装置１は、中継器５および接続部６とともにＶ２Ｈシステムを構成する。
【００１８】
電力変換装置１は、商用系統Ｇから中継器５を介して供給される商用交流電力を直流化して電動車ＥＶの車載バッテリに供給する充電動作と、車載バッテリから供給される放電直流電力を交流化してなる疑似商用交流電力を中継器５に向けて出力する放電動作とを行う双方向電力変換部２と、双方向電力変換部２の上記動作を制御する制御部３と、商用交流電力の供給が途絶えたときに、しばらくの間制御部３に電力を供給する補助蓄電部４とを備える。また、補助蓄電部４は、商用系統Ｇの停電中に電力変換装置１自体を起動させるためにも使用される。補助蓄電部４としては、補助バッテリのほか、電気二重層コンデンサ、リチウムイオンキャパシタ等が使用される。電力変換装置１はＶ２Ｈシステムの中核をなすもので、多くの場合、屋外にある電動車ＥＶの車庫の近傍に設置される。
【００１９】
中継器５は主に切替部ＲＬからなる。切替部ＲＬが商用系統Ｇ側に接続されているとき、負荷Ｒ１〜Ｒｎ（例えば、屋内で使用される電化製品）には商用系統Ｇからの商用交流電力が供給される。一方、切替部ＲＬが双方向電力変換部２の出力に接続されているとき、負荷Ｒ１〜Ｒｎには放電動作を行っている双方向電力変換部２からの疑似商用交流電力が供給される。双方向電力変換部２には、切替部ＲＬの状態に依らず、停電時以外は常に商用系統Ｇからの商用交流電力が供給される。なお、図示していないが、切替部ＲＬも制御部３によって制御される。
【００２０】
接続部６は、双方向電力変換部２から延びる電力ケーブルの先端に設けられた充電ガンからなる。双方向電力変換部２が上記充電動作および放電動作を行うとき、接続部６は電動車ＥＶの受電コネクタに着脱自在に取り付けられる。
【００２１】
制御部３についてさらに詳しく説明する。
【００２２】
制御部３は、商用系統Ｇから供給される商用交流電力を電源としている。商用交流電力の供給が途絶えたときは、商用交流電力の代わりに補助蓄電部４から供給される電力が電源となる。なお、補助蓄電部４から供給される電力だけでなく電動車ＥＶの車載バッテリから供給される電力を併用してもよい。
【００２３】
図１に示すように、制御部３は、充電制御部３Ａと、放電制御部３Ｂと、周波数判定部３Ｃと、周波数検証部３Ｄと、記憶部３Ｅとを含んでいる。これらのうち、充電制御部３Ａ、放電制御部３Ｂ、周波数判定部３Ｃおよび周波数検証部３Ｄは、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ，Micro-Processing Unit）上で実行されるプログラムによって実現されている。記憶部３Ｅは不揮発性のメモリ（例えば、フラッシュメモリ）である。
【００２４】
周波数判定部３Ｃは、Ｖ２Ｈシステムが起動され、制御部３に商用交流電力が供給されると、当該商用交流電力の電圧波形または電流波形に基づいて商用交流電力の周波数が６０Ｈｚなのか５０Ｈｚなのかを判定する。本実施形態では、電圧波形のゼロクロス間隔に基づいて周波数を判定する。この判定は、一定時間おきに繰り返し行ってもよいし、Ｖ２Ｈシステムが起動した直後に１回だけ行ってもよい。判定の結果（周波数データ）は記憶部３Ｅに格納される。記憶部３Ｅに過去の判定結果が格納されている場合は、それを上書きするように最新の判定結果が格納される。格納のタイミングについては後で説明する。
【００２５】
充電制御部３Ａは、充電動作時に車載バッテリの充電量（ＳＯＣ）および電圧等を参照しながら双方向電力変換部２を構成する複数のスイッチング素子のオン／オフを制御する。これにより、双方向電力変換部２は、商用交流電力を車載バッテリの充電に適した直流電力に変換し、これを電動車ＥＶに向けて出力する。
【００２６】
放電制御部３Ｂは、放電動作時に車載バッテリの充電率（ＳＯＣ）および電圧等、並びに周波数判定部３Ｃによる判定結果を参照しながら双方向電力変換部２を構成する複数のスイッチング素子のオン／オフを制御する。これにより、双方向電力変換部２は、車載バッテリの放電直流電力を商用交流電力に相当する疑似商用交流電力に変換し、これを負荷Ｒ１〜Ｒｎに向けて出力する。
【００２７】
商用交流電力の供給が途絶えると、周波数判定部３Ｃは商用交流電力の周波数を判定することができない。このため、停電時に放電動作を行う場合、放電制御部３Ｂは、予め記憶部３Ｅに格納された周波数データを参照しながら双方向電力変換部２を構成する複数のスイッチング素子のオン／オフを制御する。
【００２８】
周波数検証部３Ｄは、放電制御部３Ｂが記憶部３Ｅに格納された周波数データを参照する前に、記憶部３Ｅに格納された周波数データが壊れているか否かを検証する。より詳しくは、周波数検証部３Ｄは、チェックサムに代表される誤り検知符号を用いて記憶部３Ｅに格納された周波数データが壊れているか否かを検証する。そして、データが壊れていない場合は、放電制御部３Ｂに対して記憶部３Ｅの参照を許可する旨の信号を送出する。一方、周波数検証部３Ｄは、データが壊れている場合は、以下の手順によりデータの修正を行う。
【００２９】
周波数検証部３Ｄは、当該Ｖ２Ｈシステムが設置されている地域（電力変換装置１が使用されている地域）が６０Ｈｚの商用交流電力が使用される地域なのか５０Ｈｚの商用交流電力が使用される地域なのかを認識するための不図示の認識手段を有する。周波数検証部３Ｄは、データが壊れていると判定した場合に、記憶部３Ｅに格納された当該壊れたデータを認識手段で認識した地域の周波数のデータに置き換える（修正する）。その後、周波数検証部３Ｄは、放電制御部３Ｂに対して記憶部３Ｅの参照を許可する旨の信号を送出する。なお、認識手段としては、例えば、ＧＰＳ衛星からの信号を受信して現在位置を特定するＧＰＳ受信機や、ネットワークを介して現在位置に関する情報を受信可能なネットワーク機器を使用することができる。
【００３０】
ここで、記憶部３Ｅに格納された周波数データを参照することなく、認識手段で認識した地域の周波数データを使用して疑似商用交流電力を出力することも考えられる。また、周波数データ誤り検知符号を用いた検証でデータが壊れていないと判定された後に、当該データが認識手段で認識した地域の周波数のデータに一致しているか否かをさらに判定することで、不適切な疑似商用交流電力が出力されることをより確実に防ぐことができるとも考えられる。しかしながら、一般に、Ｖ２Ｈシステムは建物に隣接して設置されるため現在位置を特定するために必要なＧＰＳ衛星からの信号を受信しづらく、現在位置の特定に時間がかかる。ネットワーク機器を使用する場合も、周波数検証部３Ｄが動作する停電時においてはレスポンスが早い有線機器は使用できず、相対的に通信の不安定な無線機器を使用することになるため、やはり現在位置の特定に時間がかかる。一方で、停電時には、一刻も早く疑似商用交流電力を負荷Ｒ１〜Ｒｎに供給することが求められる。このような事情を考慮して、本発明では、誤り検知符号を用いた検証でデータが壊れていないと判定された場合は、現在位置の特定を待つことなく、直ちに記憶部３Ｅに格納された周波数データを参照して疑似商用交流電力を出力する。
【００３１】
電力変換装置１の放電動作時の動作フローの一例を以下に示す。
（１）ユーザがＶ２Ｈシステムを起動させる。
（２）制御部３に商用交流電力が供給され始める。
（３）周波数判定部３Ｃが商用交流電力の周波数を判定する。
（４）周波数判定部３Ｃによる判定結果を参照しながら放電制御部３Ｂが双方向電力変換部２を制御し、双方向電力変換部２に疑似商用交流電力を出力させる。
（５）停電となり、商用交流電力の供給が途絶える。
（６）商用交流電力の代わりに補助蓄電部４の電力が制御部３に供給され始める。
（７）放電制御部３Ｂが双方向電力変換部２の制御を停止する。
（８）周波数判定部３Ｃによる最新の判定結果（周波数データ）が記憶部３Ｅに格納される。
（９）（５）から一定時間が経過した後に、Ｖ２Ｈシステムが自動的に停止する。
（１０）ユーザが停電中にＶ２Ｈシステムを起動させる。
（１１）制御部３に補助蓄電部４の電力または補助蓄電部４の電力と車載バッテリの放電直流電力が供給され始める。
（１２）周波数検証部３Ｄが記憶部３Ｅに格納された周波数データが壊れているか否かを検証する。
（１３ａ）記憶部３Ｅに格納された周波数データが壊れていない場合は、周波数検証部３Ｄが周波数データの参照を許可する旨の信号を放電制御部３Ｂに送出する。そして、記憶部３Ｅに格納された周波数データを参照しながら放電制御部３Ｂが双方向電力変換部２を制御し、双方向電力変換部２に疑似商用交流電力を出力させる。
（１３ｂ）記憶部３Ｅに格納された周波数データが壊れている場合は、周波数検証部３Ｄが当該周波数データを正しいものに修正し、その後、周波数データの参照を許可する旨の信号を放電制御部３Ｂに送出する。そして、記憶部３Ｅに格納された周波数データを参照しながら放電制御部３Ｂが双方向電力変換部２を制御し、双方向電力変換部２に疑似商用交流電力を出力させる。
【００３２】
以上のように、本発明に係る電力変換装置１によれば、不揮発性の記憶部３Ｅに格納された商用交流電力の周波数データが壊れているか否かを、放電制御部３Ｂが当該周波数データを参照する前に検証する周波数検証部３Ｄを備えているので、壊れた周波数のデータを参照した放電制御部３Ｂが、商用交流電力の周波数に一致しない周波数の疑似商用交流電力を双方向電力変換部２に出力させた結果、負荷Ｒ１〜Ｒｎが破損等するのを確実に防ぐことができる。
【００３３】
なお、本発明に係る電力変換装置は、上記の実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、停電時にＶ２Ｈシステムが自動的に停止した後、ユーザが手動で当該Ｖ２Ｈシステムを再起動させることとしたが、自動的に再起動させても問題がない場合は、停止から再起動までを自動的に行ってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１    電力変換装置
２    双方向電力変換部
３    制御部
３Ａ    充電制御部
３Ｂ    放電制御部
３Ｃ    周波数判定部
３Ｄ    周波数検証部
３Ｅ    記憶部
４    補助蓄電部
５    中継器
６    接続部
Ｇ    商用系統
ＥＶ    電動車
ＲＬ    切替部
Ｒ１〜Ｒｎ    負荷
【図１】
2015095955.tif 000003
【図２】
2015095955.tif 000004