電力変換装置
【課題】 最適な電力変換効率で電動車両の充放電を行うことができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】 住宅と電動車両ＥＶとが接続可能なＥＶ用充放電コンバータ１は、複数の電動車両ＥＶが接続可能な複数の電力変換ユニット１２と、複数の電力変換ユニット１２における電動車両ＥＶの接続側に配置され、各電動車両ＥＶに対して一又は複数の電力変換ユニット１２を接続可能にするＥＶ側スイッチ部１１とを有し、ＥＶ側スイッチ部１１が、電動車両ＥＶの充放電電力に応じて、当該電動車両ＥＶに接続する電力変換ユニット１２の数を切り換える。
【解決手段】 住宅と電動車両ＥＶとが接続可能なＥＶ用充放電コンバータ１は、複数の電動車両ＥＶが接続可能な複数の電力変換ユニット１２と、複数の電力変換ユニット１２における電動車両ＥＶの接続側に配置され、各電動車両ＥＶに対して一又は複数の電力変換ユニット１２を接続可能にするＥＶ側スイッチ部１１とを有し、ＥＶ側スイッチ部１１が、電動車両ＥＶの充放電電力に応じて、当該電動車両ＥＶに接続する電力変換ユニット１２の数を切り換える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分岐装置（リレー）によって充電器（コンバータ）を複数の電動車両によって共有する技術としては、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１には屋外駐車場の電気自動車急速充電設備が記載されている。
【０００３】
この電気自動車急速充電設備は、１台の充電器及び１台の分岐装置に対して複数の電気自動車が接続可能に構成されている。この電気自動車急速充電設備は、分岐装置によって、急速充電する電気自動車が駐車している駐車スペースの充電操作装置に電力を供給する分岐電力供給ケーブルを選択している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案第３１６５１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した電気自動車急速充電設備において、交流電源の電力を変換する充電器は、最適動作領域以外で充放電を行うことにより電力変換効率が低下してしまう問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、最適な電力変換効率で電動車両の充放電を行うことができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する第１の発明に係る電力変換装置は、任意の電力充放電装置と電動車両とが接続可能な電力変換装置であって、複数の電動車両が接続可能な複数の電力変換部と、前記複数の電力変換部における前記電動車両の接続側に配置され、前記各電動車両に対して一又は複数の電力変換部を接続可能にする第１スイッチ部とを有し、前記第１スイッチ部が、前記電動車両の充放電電力に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換えることを特徴とする。
【０００８】
第１の態様に係る電力変換装置であって、第２の態様に係る電力変換装置は、第１の電動車両の充放電電力に応じて当該第１の電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換え、当該第１の電動車両に接続されていない電力変換部を、第２の電動車両に接続することを特徴とする。
【０００９】
第１の態様に係る電力変換装置であって、第３の態様に係る電力変換装置は、前記複数の電力変換部における前記任意の充放電装置の接続側に配置された第２スイッチ部を有し、前記第２スイッチ部が、前記一又は複数の電力変換部を一又は複数の任意の充放電装置に接続するよう切り換えることを特徴とする。
【００１０】
第１の態様に係る電力変換装置であって、第４の態様に係る電力変換装置は、前記複数の電力変換部の間に配置された第３スイッチ部を有し、前記第３スイッチ部が、一又は複数の電動車両が接続された第１電力変換部と、当該第１電力変換部に接続されていない一又は複数の電動車両が接続された第２電力変換部とを接続するように切り換えることを特徴とする。
【００１１】
第１の態様に係る電力変換装置であって、第５の態様に係る電力変換装置は、前記第１スイッチ部が、前記電動車両に使用される蓄電池の電力残量に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換えることを特徴とする。
【００１２】
第１の態様に係る電力変換装置であって、第６の態様に係る電力変換装置は、前記第１スイッチ部が、前記電動車両に対して供給できる電力量に応じた前記任意の充放電装置の電力供給能力又は前記電動車両から受電できる電力量に応じた前記任意の充放電装置の受電能力に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電動車両の充放電電力に応じて、当該電動車両に接続する電力変換部の数を切り換えるので、電動車両の充放電電力が変動しても、最適な電力変換効率で電動車両の充放電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて、単一の電力変換ユニットによって充放電を行うときの充放電電力と電力変換効率との関係を示すずである。
【図３】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて、２つの電力変換ユニットによって充放電を行うときの充放電電力と電力変換効率との関係を示すずである。
【図４】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて、３つの電力変換ユニットによって充放電を行うときの充放電電力と電力変換効率との関係を示すずである。
【図５】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて電動車両の充放電を開始した後の経過時間と充放電電力との関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて、複数の電動車両をＥＶ用充放電コンバータに接続した場合の動作例を示すブロック図である。
【図７】比較例としてのＥＶ用充放電コンバータの構成を示すブロック図である。
【図８】比較例としてのＥＶ用充放電コンバータにおける充放電電力と電力変換効率との関係を示す図である。
【図９】比較例としてのＥＶ用充放電コンバータにおける充放電を開始した後の経過時間と充放電電力との関係を示す図である。
【図１０】比較例としてのＥＶ用充放電コンバータの動作例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおける他の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて電力変換ユニットの住宅側にスイッチを設けた構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて電力変換ユニット間を接続するリレーを設けた構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて蓄電池の残量又は充放電能力と電力変換ユニットの使用数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
本発明に係る電力変換装置の実施形態として示すＥＶ（Electric Vehicle）用充放電コンバータ１は、例えば図１に示すように構成される。ＥＶ用充放電コンバータ１は、複数の電動車両ＥＶ１、ＥＶ２、ＥＶ３，・・・（以下、総称する場合には単に「電動車両ＥＶ」と呼ぶ。）が接続可能となっている。また、ＥＶ用充放電コンバータ１は、任意の充放電装置としての住宅に接続される。この住宅は、電力系統から電力を受電・分配する分電盤、各種家電といった電力消費機器、太陽電池や燃料電池といった発電装置等を含む。また、この任意の充放電装置としては、電気スタンドといった各所に設けられている充電装置や、他の車両であってもよい。なお、以下の例では、ＥＶ用充放電コンバータ１に任意の充放電装置として住宅が接続される場合について説明する。
【００１７】
ＥＶ用充放電コンバータ１は、その内部に、ＥＶ側スイッチ部（第１スイッチ部）１１と、複数の電力変換ユニット（電力変換部）１２とを含む。
【００１８】
図１の例では、複数の電力変換ユニット１２は、５つの電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅを含むが、更に多くの電力変換ユニットを含んでいてもよい。なお、電力変換ユニットを総称する場合には単に「電力変換ユニット１２」と呼ぶ。
【００１９】
各電力変換ユニット１２は、例えばＤＣ／ＤＣユニット等を内蔵している。各電力変換ユニット１２は、ＥＶ側スイッチ部１１を介して一台の電動車両ＥＶと接続される。また、各電力変換ユニット１２は、他の電力変換ユニット１２と共に一台の電動車両ＥＶとも接続可能である。
【００２０】
電力変換ユニット１２は、住宅から所定電圧の電力が供給される。電力変換ユニット１２は、住宅の所定電圧を電動車両ＥＶの充電用の直流電圧に変換可能である。電力変換ユニット１２は、変換した電力を、ＥＶ側スイッチ部１１及びＥＶ側電力バス１Ａを介して出力する。
【００２１】
電力変換ユニット１２は、電動車両ＥＶに搭載された蓄電池から所定電圧の電力が供給される。電力変換ユニット１２は、所定電圧を、住宅用の電圧に変換可能である。電力変換ユニット１２は、変換した電力を、住宅に接続された住宅側電力バス１Ｂを介して出力する。この実施形態において、電力変換ユニット１２は、電動車両ＥＶから供給された電力を、例えば直流電圧として３００Ｖ〜４００Ｖの電圧に変換可能である。
【００２２】
ＥＶ側スイッチ部１１は、複数の電動車両ＥＶと複数の電力変換ユニット１２とを接続可能に構成されている。このＥＶ側スイッチ部１１は、図示しない制御部によって自動的に接続関係を切り換える構成であってもよく、ユーザの操作によって接続関係を切り換える構成であってもよい。ＥＶ側スイッチ部１１は、図１の例において、３台の電動車両ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３と５台の電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅとを接続可能な構成を示しているが、この構成には限られない。
【００２３】
ＥＶ側スイッチ部１１は、複数のＥＶ側端子と、複数のユニット側端子とを含む。ＥＶ側端子は、ＥＶ用充放電コンバータ１に接続される電動車両ＥＶの台数分設けられる。ユニット側端子は、ＥＶ用充放電コンバータ１内の電力変換ユニット１２の台数分設けられる。ＥＶ側スイッチ部１１は、ＥＶ側端子とユニット側端子とを任意の接続関係とするよう構成されている。
【００２４】
図１の例においては、ＥＶ用充放電コンバータ１に接続可能な電動車両ＥＶが３台であるので、ＥＶ側端子は、１１ａ，１１ｂ，１１ｃの３個となっている。ＥＶ用充放電コンバータ１に内蔵されている電力変換ユニット１２が１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅの５台であるので、ＥＶ側端子は、１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈの５個となっている。
【００２５】
図１の例においては、ＥＶ側スイッチ部１１は、ＥＶ側端子１１ａとユニット側端子１１ｄ，１１ｅ，１１ｆとを接続している状態を示している。また、図１の例においては、ＥＶ側スイッチ部１１は、ＥＶ側端子１１ｃとユニット側端子１１ｇ，１１ｈとを接続している状態を示している。
【００２６】
このようなＥＶ用充放電コンバータ１は、電力変換ユニット１２全体における電力変換効率が高くなるよう電動車両ＥＶと電力変換ユニット１２との接続関係を制御することが可能となっている。特に、ＥＶ用充放電コンバータ１は、ＥＶ側スイッチ部１１が、電動車両ＥＶの充放電電力に応じて、当該電動車両ＥＶに接続する電力変換ユニット１２の数を切り換える。
【００２７】
単一の電力変換ユニット１２は、単一の電動車両ＥＶと接続された場合において、図２に示すように充放電電力に対して電力変換効率が変化する。この電力変換効率は、充放電電力がＰ１１〜定格電力Ｐ１２の間で動作した場合に高くなり、当該電力変換ユニット１２の最適動作領域となる。この最適動作領域は、例えば定格電力付近であって、当該定格電力より低い所定範囲である。
【００２８】
例えば電力変換ユニット１２ａと電力変換ユニット１２ｂとが単一の電動車両ＥＶに対して接続された場合、図３に示すような電力変換効率の変化となる。この電力変換効率は、充放電電力がＰ２１〜定格電力Ｐ２２の間で動作した場合に高くなる。したがって、当該電力変換ユニット１２ａ及び電力変換ユニット１２ｂを含む電力変換ユニット１２は、最適動作領域であるＰ２１〜定格電力Ｐ２２の充放電電力で動作させることが望ましい。
【００２９】
例えば電力変換ユニット１２ａと電力変換ユニット１２ｂと電力変換ユニット１２ｃが単一の電動車両ＥＶに対して接続された場合、図４に示すような電力変換効率の変化となる。この電力変換効率は、充放電電力がＰ３１〜定格電力Ｐ３２の間で動作した場合に高くなる。したがって、当該電力変換ユニット１２ａと電力変換ユニット１２ｂと電力変換ユニット１２ｃとを含む電力変換ユニット１２は、最適動作領域であるＰ３１〜定格電力Ｐ３２の充放電電力で動作させることが望ましい。
【００３０】
このＥＶ用充放電コンバータ１は、単一の電動車両ＥＶに対して接続する電力変換ユニット１２を多くするほど、最適動作領域となる充放電電力を高電力側にシフトさせることができる。
【００３１】
ＥＶ用充放電コンバータ１は、図２乃至図４に示したように、電動車両ＥＶに対して接続する電力変換ユニット１２の数を調整することによって、最適動作領域にて充放電できる範囲が広くなる。例えば単一の電動車両ＥＶに対して３台の電力変換ユニット１２が接続可能な場合、図５に示すように、図２に示した充放電電力Ｐ１１から図４に示した定格電力という広い範囲で、高い電力変換効率で充放電が可能となる。
【００３２】
図５に示す特性Ａ，Ｂ，Ｃは、充放電経過時間による充放電電力の変動を示したものである。特性Ａ，Ｂ，Ｃ間で充放電経過時間に応じて充放電電力の変動幅が異なる理由は、電動車両ＥＶの種類や状態に相違があるからである。
【００３３】
例えば特性Ａのように充放電電力が変動する場合、ＥＶ用充放電コンバータ１は、３台の電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃを電動車両ＥＶに接続可能とする。充放電電力が低い充放電の初期では電力変換ユニット１２ａのみを電動車両ＥＶに接続し、次第に充放電電力が高くなると、電力変換ユニット１２ａ、１２ｂの２台、電力変換ユニット１２ａ、１２ｂ、１２ｃの３台というように接続台数を増加させる。その後、充放電電力が低下すると、３台から２台と減らし、充放電の終期付近になると、１台に減らす。これによりＥＶ用充放電コンバータ１は、充放電電力が特性Ａのように大きく変動しても、電動車両ＥＶに対する充放電の開始から終了に亘って高い電力変換効率で充放電を行うことができる。
【００３４】
例えば特性Ｃのように充放電電力が変動する場合、ＥＶ用充放電コンバータ１は、２台の電力変換ユニット１２ａ，１２ｂを電動車両ＥＶに接続可能とすればよい。充放電電力が低い充放電の初期では１台の電力変換ユニット１２ａのみを電動車両ＥＶに接続し、次第に充放電電力が高くなると、電力変換ユニット１２ａ、１２ｂの２台というように接続台数を増加させる。その後、充放電電力が低下すると、２台と１台へ減らす。これによりＥＶ用充放電コンバータ１は、充放電電力が特性Ｃのように変動しても、電動車両ＥＶに対する充放電の開始から終了に亘って高い電力変換効率で充放電を行うことができる。
【００３５】
なお、充放電電力が充放電の開始から終了に亘ってＰ１１〜Ｐ１２の間でしか変動しない場合には、１台の電力変換ユニット１２ａを介して電動車両ＥＶと住宅とを接続すればよい。このとき、ＥＶ側スイッチ部１１は、ＥＶ側端子１１ａとユニット側端子１１ｄとを接続する。
【００３６】
以上のように、このＥＶ用充放電コンバータ１によれば、ＥＶ側スイッチ部１１によって、電動車両ＥＶの充放電電力に応じて、当該電動車両ＥＶに接続する電力変換ユニット１２の数を切り換えることができる。これにより、このＥＶ用充放電コンバータ１によれば、必要な充放電電力が変動しても、最適な電力変換効率で電動車両ＥＶの充放電を行うことができる。また、このＥＶ用充放電コンバータ１によれば、充放電電力量によらず最適な動作領域に維持し、充放電の終始に亘ってトータルの電力変換効率を改善できる。
【００３７】
また、このＥＶ用充放電コンバータ１は、電動車両ＥＶ（第１の電動車両）の充放電電力に応じて電力変換ユニット１２の数を切り換え、当該電動車両ＥＶに接続されていない電力変換ユニット１２を、他の電動車両ＥＶ（第２の電動車両）に接続できる。これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、複数台の電動車両ＥＶが接続された場合であっても、当該複数台の電動車両ＥＶに対して最適な電力変換効率で充放電を行うことができる。
【００３８】
具体的には、図６に示すように、電動車両ＥＶ１による充放電動作が図５の特性Ａのように充放電電力が変動する場合には、ＥＶ側スイッチ部１１は、電動車両ＥＶ１に対して電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃの３台を接続可能とする。これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、電動車両ＥＶ１に対しては、経路Ｒ１を利用して充放電を実施できる。
【００３９】
一方、他の電動車両ＥＶ２が特性Ｃのように充放電電力が変動する場合、ＥＶ側スイッチ部１１は、残りの電力変換ユニット１２ｄ，１２ｅの２台を接続できる。これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、電動車両ＥＶ１に対しては、経路Ｒ２を利用して充放電を実施できる。
【００４０】
このようにＥＶ用充放電コンバータ１は、使用していない電力変換ユニット１２を他の電動車両ＥＶに割り当てることで、複数台の同時充放電が可能となる。したがって、ＥＶ用充放電コンバータ１は、当該ＥＶ用充放電コンバータ１の利用効率の向上を図ることができる。
【００４１】
つぎに、本実施形態に対する比較例を説明する。
【００４２】
比較例のＥＶ用充放電コンバータ１００は、図７に示すように、単一の電力変換ユニット１０１と、ＥＶ側スイッチ部１０２を有する。このＥＶ用充放電コンバータ１００は、ＥＶ側スイッチ部１０２がそれぞれ開閉動作可能なものである。
【００４３】
このＥＶ用充放電コンバータ１００は、図８のように、充放電電力がＡ〜Ｂの一定の最適動作領域となっている。図９に示すように、充放電電力の開始から終了に亘って、車両の種類や状態等によって充放電電力が大きく変動すると、最適動作領域の充放電電力Ａ〜Ｂから外れた領域で充放電を行う時間帯が長くなる。したがって、比較例としてのＥＶ用充放電コンバータ１００は、電動車両ＥＶに対する充放電電力のピーク時では電力変換効率が高くても、充放電時間のトータルでは充放電効率が低下してしまう。また、比較例としてのＥＶ用充放電コンバータ１００は、図１０のように、同時に充放電可能な電動車両ＥＶは一台のみとなってしまう。
【００４４】
これに対し本実施形態として示したＥＶ用充放電コンバータ１によれば、必要な充放電電力が変動しても、最適な電力変換効率で電動車両ＥＶの充放電を行うことができる。また、本実施形態として示したＥＶ用充放電コンバータ１によれば、複数台の電動車両ＥＶが接続された場合であっても、当該複数台の電動車両ＥＶに対して最適な電力変換効率で充放電を行うことができる。
【００４５】
つぎに、上述したＥＶ用充放電コンバータ１において、自動的にＥＶ側スイッチ部１１を制御する構成について、図１１を参照して説明する。
【００４６】
このＥＶ用充放電コンバータ１は、ＥＶ側スイッチ部１１及び電力変換ユニット１２に接続された制御部１３を有している。また、このＥＶ用充放電コンバータ１の各ＥＶ側電力バス１Ａには、ＥＶ側検出部１４が設けられている。ＥＶ用充放電コンバータ１の住宅側電力バス１Ｂには、住宅側検出部１５が設けられている。
【００４７】
ＥＶ側検出部１４は、各ＥＶ側電力バス１Ａに設けられる。ＥＶ側検出部１４は、ＥＶ側電力バス１Ａを介してＥＶ用充放電コンバータ１と電動車両ＥＶとの間で入出力される入出力電力を検出する。図１の構成例において、ＥＶ側電力バス１Ａが３本設けられていることに対応して、各ＥＶ側電力バス１Ａに３個のＥＶ側検出部１４ａ，１４ｂ，１４ｃが設けられている。
【００４８】
住宅側検出部１５は、住宅側電力バス１Ｂに設けられる。住宅側検出部１５は、住宅側電力バス１Ｂを介してＥＶ用充放電コンバータ１と住宅といった任意の充放電装置との間で入出力される入出力電力を検出する。図１の構成例において、住宅側電力バス１Ｂが１本設けられていることに対応して、住宅側検出部１５は一台のみである。
【００４９】
制御部１３は、ＥＶ側検出部１４により検出された入出力電力及び住宅側検出部１５により検出された入出力電力を取得する。制御部１３は、入出力電力の検出結果に基づいて、ＥＶ側スイッチ部１１のオン／オフ及び電力変換ユニット１２のオン／オフを制御する。制御部１３は、電動車両ＥＶの充放電電力（入出力電力）に応じて、当該電動車両ＥＶに接続する電力変換ユニット１２の数を切り換える制御を行う。
【００５０】
具体的には、制御部１３は、電動車両ＥＶ１が接続され、ＥＶ側検出部１４ａによって検出された入出力電力に基づいて３台の電力変換ユニット１２を接続する必要があると判断したとする。このとき、制御部１３は、電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃを起動し、ＥＶ側端子１１ａとユニット側端子１１ｄ，１１ｅ，１１ｆとを接続するよう制御する。これにより、制御部１３は、電動車両ＥＶ１が充放電したときの充放電電力が変動する範囲内では、最適動作領域において電力変換ユニット１２に電力変換動作をさせるよう構成する。
【００５１】
また、制御部１３は、電動車両ＥＶ１の充放電電力に応じて当該電動車両ＥＶ１に接続する電力変換ユニット１２の数を切り換え、当該電動車両ＥＶ１に接続されていない電力変換ユニット１２を、電動車両ＥＶ３に接続できる。具体的には、新たにＥＶ用充放電コンバータ１に電動車両ＥＶ３が接続された場合に、制御部１３は、電力変換ユニット１２ｄ，１２ｅを起動し、ＥＶ側端子１１ｃとユニット側端子１１ｇ，１１ｈとを接続するよう制御する。
【００５２】
このようなＥＶ用充放電コンバータ１は、制御部１３によって、充放電電力に基づいて自動的に電動車両ＥＶに対する電力変換ユニット１２の数を制御できる。これにより、必要な充放電電力が変動しても、最適な電力変換効率で電動車両ＥＶの充放電を行うことができる。また、複数台の電動車両ＥＶが接続された場合であっても、当該複数台の電動車両ＥＶに対して最適な電力変換効率で充放電を行うことができる。
【００５３】
つぎに、更に他の構成のＥＶ用充放電コンバータ１について説明する。このＥＶ用充放電コンバータ１は、図１２に示すように、複数の電力変換ユニット１２における任意の充放電装置としての住宅の接続側に配置された住宅側スイッチ部（第２スイッチ部）１６を有している。
【００５４】
住宅側スイッチ部１６は、複数の住宅側電力バス１Ｂ電動車両ＥＶと複数の電力変換ユニット１２とを接続可能に構成されている。この住宅側スイッチ部１６は、図示しない制御部によって自動的に接続関係を切り換える構成であってもよく、ユーザの操作によって手動で接続関係を切り換える構成であってもよい。住宅側スイッチ部１６は、図１２の例において、３本台の住宅側電力バス１Ｂと５台の電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅとを接続可能な構成を示しているが、この構成には限られない。
【００５５】
住宅側スイッチ部１６は、複数の住宅側端子と、複数のユニット側端子とを含む。住宅側端子は、ＥＶ用充放電コンバータ１に接続される住宅側電力バス１Ｂの本数分設けられる。ユニット側端子は、ＥＶ用充放電コンバータ１内の電力変換ユニット１２の台数分設けられる。住宅側スイッチ部１６は、住宅側端子とユニット側端子とを任意の接続関係とするよう構成されている。
【００５６】
図１２の例においては、ＥＶ用充放電コンバータ１に接続している住宅側電力バス１Ｂが３本であるので、住宅側端子は、１６ａ，１６ｂ，１６ｃの３個となっている。ＥＶ用充放電コンバータ１に内蔵されている電力変換ユニット１２が１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅの５台であるので、ＥＶ側端子は、１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈの５個となっている。
【００５７】
このようなＥＶ用充放電コンバータ１は、住宅側スイッチ部１６が、一又は複数の電力変換ユニット１２を一又は複数の住宅側電力バス１Ｂに接続するよう切り換えることができる。これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、住宅側との間で入出力される充放電電力に応じて電力変換ユニット１２の数を切り換えることができる。
【００５８】
更に他のＥＶ用充放電コンバータ１は、図１３に示すように、複数の電力変換ユニット１２の間に配置されたリレー（第３スイッチ部）１７を有していてもよい。
【００５９】
リレー１７は、電動車両ＥＶが接続された電力変換ユニット１２（第１電力変換部）と、当該電力変換ユニット１２に接続されていない電動車両ＥＶが接続された電力変換ユニット１２（第２電力変換部）とを接続するように切り換える。また、リレー１７は、一又は複数の電力変換ユニット１２と一又は複数の電力変換ユニット１２とを接続することも可能に構成してもよい。なお、リレー１７は、図示しない制御部によって自動的に接続関係を切り換える構成であってもよく、ユーザによって手動で接続関係を切り換える構成であってもよい。
【００６０】
図１３の例では、リレー１７の一方端が電力変換ユニット１２ａと電力変換ユニット１２ｂに接続されている。リレー１７の他方端が電力変換ユニット１２ｃと電力変換ユニット１２ｄに接続されている。このリレー１７は、オン状態とされることによって、電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを介して電動車両ＥＶ１と電動車両ＥＶ２とを接続することができる。
【００６１】
このようなＥＶ用充放電コンバータ１によれば、上述した効果に加えて、電動車両ＥＶと電動車両ＥＶ間の充放電が可能となる。
【００６２】
更にまた、上述したＥＶ用充放電コンバータ１は、充放電電力に基づいて電力変換ユニット１２の数を切り換えたが、他の指標を使用してもよい。
【００６３】
ＥＶ用充放電コンバータ１は、電動車両ＥＶに使用される蓄電池の電力残量に応じてＥＶ側スイッチ部１１を切り換えてもよい。このＥＶ用充放電コンバータ１は、ユーザが電動車両ＥＶの蓄電池の残量を確認して、電力変換ユニット１２の接続数を変更するようＥＶ側スイッチ部１１を切り換えてもよい。また、ＥＶ用充放電コンバータ１は、制御部１３によって電動車両ＥＶの蓄電池の残量を検出して、電力変換ユニット１２の接続数を変更するようＥＶ側スイッチ部１１及び電力変換ユニット１２を制御してもよい。
【００６４】
また、ＥＶ用充放電コンバータ１は、住宅側の充放電能力に応じて、電動車両ＥＶに接続する電力変換ユニット１２の数を切り換えてもよい。この充放電能力は、住宅の受電能力と電力供給能力の双方を含む。電力供給能力は、電動車両ＥＶに対して供給できる電力量に応じた任意の充放電装置としての電力供給能力である。受電能力は、電動車両ＥＶから受電できる電力量に応じた任意の充放電装置としての受電能力である。
【００６５】
このようなＥＶ用充放電コンバータ１は、例えば図１４に示すように、蓄電池の残量又は充放電能力に応じて使用する電力変換ユニット１２の数を設定しておく。これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、蓄電池の残量又は充放電能力が高いほど、多くの電力変換ユニット１２を電動車両ＥＶに接続することができる。
【００６６】
ここで、電動車両ＥＶの蓄電池が高いほどＥＶ用充放電コンバータ１に供給される充放電電力が高くなる。また、住宅側の充放電能力が高くなるほど、ＥＶ用充放電コンバータ１に供給される充放電電力が高くなる。したがって、ＥＶ用充放電コンバータ１は、
これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、蓄電池の残量又は充放電能力が高いほど、多くの電力変換ユニット１２を電動車両ＥＶに接続する。
【００６７】
以上のように、このＥＶ用充放電コンバータ１によれば、電動車両ＥＶの充放電時の充放電電力が変動することが予想される指標に基づいて電力変換ユニット１２の数を制御できる。これにより、最適な電力変換効率で電動車両ＥＶの充放電を行うことができる。
【００６８】
電動車両ＥＶは、ＥＶに限らずその他電力を供給または受電可能な車両であれば良く、例えばＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle、プラグイン ハイブリッド自動車）、燃料電池車両であってもよい。
【００６９】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７０】
ＥＶ１〜ＥＶ３ 電動車両
１ ＥＶ用充放電コンバータ（電力変換装置）
１２ 電力変換ユニット（電力変換部）
１１ ＥＶ側スイッチ部（第１スイッチ部）
１６ 住宅側スイッチ部（第２スイッチ部）
１７ リレー（第３スイッチ部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分岐装置（リレー）によって充電器（コンバータ）を複数の電動車両によって共有する技術としては、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１には屋外駐車場の電気自動車急速充電設備が記載されている。
【０００３】
この電気自動車急速充電設備は、１台の充電器及び１台の分岐装置に対して複数の電気自動車が接続可能に構成されている。この電気自動車急速充電設備は、分岐装置によって、急速充電する電気自動車が駐車している駐車スペースの充電操作装置に電力を供給する分岐電力供給ケーブルを選択している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案第３１６５１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した電気自動車急速充電設備において、交流電源の電力を変換する充電器は、最適動作領域以外で充放電を行うことにより電力変換効率が低下してしまう問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、最適な電力変換効率で電動車両の充放電を行うことができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する第１の発明に係る電力変換装置は、任意の電力充放電装置と電動車両とが接続可能な電力変換装置であって、複数の電動車両が接続可能な複数の電力変換部と、前記複数の電力変換部における前記電動車両の接続側に配置され、前記各電動車両に対して一又は複数の電力変換部を接続可能にする第１スイッチ部とを有し、前記第１スイッチ部が、前記電動車両の充放電電力に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換えることを特徴とする。
【０００８】
第１の態様に係る電力変換装置であって、第２の態様に係る電力変換装置は、第１の電動車両の充放電電力に応じて当該第１の電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換え、当該第１の電動車両に接続されていない電力変換部を、第２の電動車両に接続することを特徴とする。
【０００９】
第１の態様に係る電力変換装置であって、第３の態様に係る電力変換装置は、前記複数の電力変換部における前記任意の充放電装置の接続側に配置された第２スイッチ部を有し、前記第２スイッチ部が、前記一又は複数の電力変換部を一又は複数の任意の充放電装置に接続するよう切り換えることを特徴とする。
【００１０】
第１の態様に係る電力変換装置であって、第４の態様に係る電力変換装置は、前記複数の電力変換部の間に配置された第３スイッチ部を有し、前記第３スイッチ部が、一又は複数の電動車両が接続された第１電力変換部と、当該第１電力変換部に接続されていない一又は複数の電動車両が接続された第２電力変換部とを接続するように切り換えることを特徴とする。
【００１１】
第１の態様に係る電力変換装置であって、第５の態様に係る電力変換装置は、前記第１スイッチ部が、前記電動車両に使用される蓄電池の電力残量に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換えることを特徴とする。
【００１２】
第１の態様に係る電力変換装置であって、第６の態様に係る電力変換装置は、前記第１スイッチ部が、前記電動車両に対して供給できる電力量に応じた前記任意の充放電装置の電力供給能力又は前記電動車両から受電できる電力量に応じた前記任意の充放電装置の受電能力に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電動車両の充放電電力に応じて、当該電動車両に接続する電力変換部の数を切り換えるので、電動車両の充放電電力が変動しても、最適な電力変換効率で電動車両の充放電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて、単一の電力変換ユニットによって充放電を行うときの充放電電力と電力変換効率との関係を示すずである。
【図３】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて、２つの電力変換ユニットによって充放電を行うときの充放電電力と電力変換効率との関係を示すずである。
【図４】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて、３つの電力変換ユニットによって充放電を行うときの充放電電力と電力変換効率との関係を示すずである。
【図５】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて電動車両の充放電を開始した後の経過時間と充放電電力との関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて、複数の電動車両をＥＶ用充放電コンバータに接続した場合の動作例を示すブロック図である。
【図７】比較例としてのＥＶ用充放電コンバータの構成を示すブロック図である。
【図８】比較例としてのＥＶ用充放電コンバータにおける充放電電力と電力変換効率との関係を示す図である。
【図９】比較例としてのＥＶ用充放電コンバータにおける充放電を開始した後の経過時間と充放電電力との関係を示す図である。
【図１０】比較例としてのＥＶ用充放電コンバータの動作例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおける他の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて電力変換ユニットの住宅側にスイッチを設けた構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて電力変換ユニット間を接続するリレーを設けた構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の一実施形態として示すＥＶ用充放電コンバータにおいて蓄電池の残量又は充放電能力と電力変換ユニットの使用数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
本発明に係る電力変換装置の実施形態として示すＥＶ（Electric Vehicle）用充放電コンバータ１は、例えば図１に示すように構成される。ＥＶ用充放電コンバータ１は、複数の電動車両ＥＶ１、ＥＶ２、ＥＶ３，・・・（以下、総称する場合には単に「電動車両ＥＶ」と呼ぶ。）が接続可能となっている。また、ＥＶ用充放電コンバータ１は、任意の充放電装置としての住宅に接続される。この住宅は、電力系統から電力を受電・分配する分電盤、各種家電といった電力消費機器、太陽電池や燃料電池といった発電装置等を含む。また、この任意の充放電装置としては、電気スタンドといった各所に設けられている充電装置や、他の車両であってもよい。なお、以下の例では、ＥＶ用充放電コンバータ１に任意の充放電装置として住宅が接続される場合について説明する。
【００１７】
ＥＶ用充放電コンバータ１は、その内部に、ＥＶ側スイッチ部（第１スイッチ部）１１と、複数の電力変換ユニット（電力変換部）１２とを含む。
【００１８】
図１の例では、複数の電力変換ユニット１２は、５つの電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅを含むが、更に多くの電力変換ユニットを含んでいてもよい。なお、電力変換ユニットを総称する場合には単に「電力変換ユニット１２」と呼ぶ。
【００１９】
各電力変換ユニット１２は、例えばＤＣ／ＤＣユニット等を内蔵している。各電力変換ユニット１２は、ＥＶ側スイッチ部１１を介して一台の電動車両ＥＶと接続される。また、各電力変換ユニット１２は、他の電力変換ユニット１２と共に一台の電動車両ＥＶとも接続可能である。
【００２０】
電力変換ユニット１２は、住宅から所定電圧の電力が供給される。電力変換ユニット１２は、住宅の所定電圧を電動車両ＥＶの充電用の直流電圧に変換可能である。電力変換ユニット１２は、変換した電力を、ＥＶ側スイッチ部１１及びＥＶ側電力バス１Ａを介して出力する。
【００２１】
電力変換ユニット１２は、電動車両ＥＶに搭載された蓄電池から所定電圧の電力が供給される。電力変換ユニット１２は、所定電圧を、住宅用の電圧に変換可能である。電力変換ユニット１２は、変換した電力を、住宅に接続された住宅側電力バス１Ｂを介して出力する。この実施形態において、電力変換ユニット１２は、電動車両ＥＶから供給された電力を、例えば直流電圧として３００Ｖ〜４００Ｖの電圧に変換可能である。
【００２２】
ＥＶ側スイッチ部１１は、複数の電動車両ＥＶと複数の電力変換ユニット１２とを接続可能に構成されている。このＥＶ側スイッチ部１１は、図示しない制御部によって自動的に接続関係を切り換える構成であってもよく、ユーザの操作によって接続関係を切り換える構成であってもよい。ＥＶ側スイッチ部１１は、図１の例において、３台の電動車両ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ３と５台の電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅとを接続可能な構成を示しているが、この構成には限られない。
【００２３】
ＥＶ側スイッチ部１１は、複数のＥＶ側端子と、複数のユニット側端子とを含む。ＥＶ側端子は、ＥＶ用充放電コンバータ１に接続される電動車両ＥＶの台数分設けられる。ユニット側端子は、ＥＶ用充放電コンバータ１内の電力変換ユニット１２の台数分設けられる。ＥＶ側スイッチ部１１は、ＥＶ側端子とユニット側端子とを任意の接続関係とするよう構成されている。
【００２４】
図１の例においては、ＥＶ用充放電コンバータ１に接続可能な電動車両ＥＶが３台であるので、ＥＶ側端子は、１１ａ，１１ｂ，１１ｃの３個となっている。ＥＶ用充放電コンバータ１に内蔵されている電力変換ユニット１２が１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅの５台であるので、ＥＶ側端子は、１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈの５個となっている。
【００２５】
図１の例においては、ＥＶ側スイッチ部１１は、ＥＶ側端子１１ａとユニット側端子１１ｄ，１１ｅ，１１ｆとを接続している状態を示している。また、図１の例においては、ＥＶ側スイッチ部１１は、ＥＶ側端子１１ｃとユニット側端子１１ｇ，１１ｈとを接続している状態を示している。
【００２６】
このようなＥＶ用充放電コンバータ１は、電力変換ユニット１２全体における電力変換効率が高くなるよう電動車両ＥＶと電力変換ユニット１２との接続関係を制御することが可能となっている。特に、ＥＶ用充放電コンバータ１は、ＥＶ側スイッチ部１１が、電動車両ＥＶの充放電電力に応じて、当該電動車両ＥＶに接続する電力変換ユニット１２の数を切り換える。
【００２７】
単一の電力変換ユニット１２は、単一の電動車両ＥＶと接続された場合において、図２に示すように充放電電力に対して電力変換効率が変化する。この電力変換効率は、充放電電力がＰ１１〜定格電力Ｐ１２の間で動作した場合に高くなり、当該電力変換ユニット１２の最適動作領域となる。この最適動作領域は、例えば定格電力付近であって、当該定格電力より低い所定範囲である。
【００２８】
例えば電力変換ユニット１２ａと電力変換ユニット１２ｂとが単一の電動車両ＥＶに対して接続された場合、図３に示すような電力変換効率の変化となる。この電力変換効率は、充放電電力がＰ２１〜定格電力Ｐ２２の間で動作した場合に高くなる。したがって、当該電力変換ユニット１２ａ及び電力変換ユニット１２ｂを含む電力変換ユニット１２は、最適動作領域であるＰ２１〜定格電力Ｐ２２の充放電電力で動作させることが望ましい。
【００２９】
例えば電力変換ユニット１２ａと電力変換ユニット１２ｂと電力変換ユニット１２ｃが単一の電動車両ＥＶに対して接続された場合、図４に示すような電力変換効率の変化となる。この電力変換効率は、充放電電力がＰ３１〜定格電力Ｐ３２の間で動作した場合に高くなる。したがって、当該電力変換ユニット１２ａと電力変換ユニット１２ｂと電力変換ユニット１２ｃとを含む電力変換ユニット１２は、最適動作領域であるＰ３１〜定格電力Ｐ３２の充放電電力で動作させることが望ましい。
【００３０】
このＥＶ用充放電コンバータ１は、単一の電動車両ＥＶに対して接続する電力変換ユニット１２を多くするほど、最適動作領域となる充放電電力を高電力側にシフトさせることができる。
【００３１】
ＥＶ用充放電コンバータ１は、図２乃至図４に示したように、電動車両ＥＶに対して接続する電力変換ユニット１２の数を調整することによって、最適動作領域にて充放電できる範囲が広くなる。例えば単一の電動車両ＥＶに対して３台の電力変換ユニット１２が接続可能な場合、図５に示すように、図２に示した充放電電力Ｐ１１から図４に示した定格電力という広い範囲で、高い電力変換効率で充放電が可能となる。
【００３２】
図５に示す特性Ａ，Ｂ，Ｃは、充放電経過時間による充放電電力の変動を示したものである。特性Ａ，Ｂ，Ｃ間で充放電経過時間に応じて充放電電力の変動幅が異なる理由は、電動車両ＥＶの種類や状態に相違があるからである。
【００３３】
例えば特性Ａのように充放電電力が変動する場合、ＥＶ用充放電コンバータ１は、３台の電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃを電動車両ＥＶに接続可能とする。充放電電力が低い充放電の初期では電力変換ユニット１２ａのみを電動車両ＥＶに接続し、次第に充放電電力が高くなると、電力変換ユニット１２ａ、１２ｂの２台、電力変換ユニット１２ａ、１２ｂ、１２ｃの３台というように接続台数を増加させる。その後、充放電電力が低下すると、３台から２台と減らし、充放電の終期付近になると、１台に減らす。これによりＥＶ用充放電コンバータ１は、充放電電力が特性Ａのように大きく変動しても、電動車両ＥＶに対する充放電の開始から終了に亘って高い電力変換効率で充放電を行うことができる。
【００３４】
例えば特性Ｃのように充放電電力が変動する場合、ＥＶ用充放電コンバータ１は、２台の電力変換ユニット１２ａ，１２ｂを電動車両ＥＶに接続可能とすればよい。充放電電力が低い充放電の初期では１台の電力変換ユニット１２ａのみを電動車両ＥＶに接続し、次第に充放電電力が高くなると、電力変換ユニット１２ａ、１２ｂの２台というように接続台数を増加させる。その後、充放電電力が低下すると、２台と１台へ減らす。これによりＥＶ用充放電コンバータ１は、充放電電力が特性Ｃのように変動しても、電動車両ＥＶに対する充放電の開始から終了に亘って高い電力変換効率で充放電を行うことができる。
【００３５】
なお、充放電電力が充放電の開始から終了に亘ってＰ１１〜Ｐ１２の間でしか変動しない場合には、１台の電力変換ユニット１２ａを介して電動車両ＥＶと住宅とを接続すればよい。このとき、ＥＶ側スイッチ部１１は、ＥＶ側端子１１ａとユニット側端子１１ｄとを接続する。
【００３６】
以上のように、このＥＶ用充放電コンバータ１によれば、ＥＶ側スイッチ部１１によって、電動車両ＥＶの充放電電力に応じて、当該電動車両ＥＶに接続する電力変換ユニット１２の数を切り換えることができる。これにより、このＥＶ用充放電コンバータ１によれば、必要な充放電電力が変動しても、最適な電力変換効率で電動車両ＥＶの充放電を行うことができる。また、このＥＶ用充放電コンバータ１によれば、充放電電力量によらず最適な動作領域に維持し、充放電の終始に亘ってトータルの電力変換効率を改善できる。
【００３７】
また、このＥＶ用充放電コンバータ１は、電動車両ＥＶ（第１の電動車両）の充放電電力に応じて電力変換ユニット１２の数を切り換え、当該電動車両ＥＶに接続されていない電力変換ユニット１２を、他の電動車両ＥＶ（第２の電動車両）に接続できる。これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、複数台の電動車両ＥＶが接続された場合であっても、当該複数台の電動車両ＥＶに対して最適な電力変換効率で充放電を行うことができる。
【００３８】
具体的には、図６に示すように、電動車両ＥＶ１による充放電動作が図５の特性Ａのように充放電電力が変動する場合には、ＥＶ側スイッチ部１１は、電動車両ＥＶ１に対して電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃの３台を接続可能とする。これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、電動車両ＥＶ１に対しては、経路Ｒ１を利用して充放電を実施できる。
【００３９】
一方、他の電動車両ＥＶ２が特性Ｃのように充放電電力が変動する場合、ＥＶ側スイッチ部１１は、残りの電力変換ユニット１２ｄ，１２ｅの２台を接続できる。これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、電動車両ＥＶ１に対しては、経路Ｒ２を利用して充放電を実施できる。
【００４０】
このようにＥＶ用充放電コンバータ１は、使用していない電力変換ユニット１２を他の電動車両ＥＶに割り当てることで、複数台の同時充放電が可能となる。したがって、ＥＶ用充放電コンバータ１は、当該ＥＶ用充放電コンバータ１の利用効率の向上を図ることができる。
【００４１】
つぎに、本実施形態に対する比較例を説明する。
【００４２】
比較例のＥＶ用充放電コンバータ１００は、図７に示すように、単一の電力変換ユニット１０１と、ＥＶ側スイッチ部１０２を有する。このＥＶ用充放電コンバータ１００は、ＥＶ側スイッチ部１０２がそれぞれ開閉動作可能なものである。
【００４３】
このＥＶ用充放電コンバータ１００は、図８のように、充放電電力がＡ〜Ｂの一定の最適動作領域となっている。図９に示すように、充放電電力の開始から終了に亘って、車両の種類や状態等によって充放電電力が大きく変動すると、最適動作領域の充放電電力Ａ〜Ｂから外れた領域で充放電を行う時間帯が長くなる。したがって、比較例としてのＥＶ用充放電コンバータ１００は、電動車両ＥＶに対する充放電電力のピーク時では電力変換効率が高くても、充放電時間のトータルでは充放電効率が低下してしまう。また、比較例としてのＥＶ用充放電コンバータ１００は、図１０のように、同時に充放電可能な電動車両ＥＶは一台のみとなってしまう。
【００４４】
これに対し本実施形態として示したＥＶ用充放電コンバータ１によれば、必要な充放電電力が変動しても、最適な電力変換効率で電動車両ＥＶの充放電を行うことができる。また、本実施形態として示したＥＶ用充放電コンバータ１によれば、複数台の電動車両ＥＶが接続された場合であっても、当該複数台の電動車両ＥＶに対して最適な電力変換効率で充放電を行うことができる。
【００４５】
つぎに、上述したＥＶ用充放電コンバータ１において、自動的にＥＶ側スイッチ部１１を制御する構成について、図１１を参照して説明する。
【００４６】
このＥＶ用充放電コンバータ１は、ＥＶ側スイッチ部１１及び電力変換ユニット１２に接続された制御部１３を有している。また、このＥＶ用充放電コンバータ１の各ＥＶ側電力バス１Ａには、ＥＶ側検出部１４が設けられている。ＥＶ用充放電コンバータ１の住宅側電力バス１Ｂには、住宅側検出部１５が設けられている。
【００４７】
ＥＶ側検出部１４は、各ＥＶ側電力バス１Ａに設けられる。ＥＶ側検出部１４は、ＥＶ側電力バス１Ａを介してＥＶ用充放電コンバータ１と電動車両ＥＶとの間で入出力される入出力電力を検出する。図１の構成例において、ＥＶ側電力バス１Ａが３本設けられていることに対応して、各ＥＶ側電力バス１Ａに３個のＥＶ側検出部１４ａ，１４ｂ，１４ｃが設けられている。
【００４８】
住宅側検出部１５は、住宅側電力バス１Ｂに設けられる。住宅側検出部１５は、住宅側電力バス１Ｂを介してＥＶ用充放電コンバータ１と住宅といった任意の充放電装置との間で入出力される入出力電力を検出する。図１の構成例において、住宅側電力バス１Ｂが１本設けられていることに対応して、住宅側検出部１５は一台のみである。
【００４９】
制御部１３は、ＥＶ側検出部１４により検出された入出力電力及び住宅側検出部１５により検出された入出力電力を取得する。制御部１３は、入出力電力の検出結果に基づいて、ＥＶ側スイッチ部１１のオン／オフ及び電力変換ユニット１２のオン／オフを制御する。制御部１３は、電動車両ＥＶの充放電電力（入出力電力）に応じて、当該電動車両ＥＶに接続する電力変換ユニット１２の数を切り換える制御を行う。
【００５０】
具体的には、制御部１３は、電動車両ＥＶ１が接続され、ＥＶ側検出部１４ａによって検出された入出力電力に基づいて３台の電力変換ユニット１２を接続する必要があると判断したとする。このとき、制御部１３は、電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃを起動し、ＥＶ側端子１１ａとユニット側端子１１ｄ，１１ｅ，１１ｆとを接続するよう制御する。これにより、制御部１３は、電動車両ＥＶ１が充放電したときの充放電電力が変動する範囲内では、最適動作領域において電力変換ユニット１２に電力変換動作をさせるよう構成する。
【００５１】
また、制御部１３は、電動車両ＥＶ１の充放電電力に応じて当該電動車両ＥＶ１に接続する電力変換ユニット１２の数を切り換え、当該電動車両ＥＶ１に接続されていない電力変換ユニット１２を、電動車両ＥＶ３に接続できる。具体的には、新たにＥＶ用充放電コンバータ１に電動車両ＥＶ３が接続された場合に、制御部１３は、電力変換ユニット１２ｄ，１２ｅを起動し、ＥＶ側端子１１ｃとユニット側端子１１ｇ，１１ｈとを接続するよう制御する。
【００５２】
このようなＥＶ用充放電コンバータ１は、制御部１３によって、充放電電力に基づいて自動的に電動車両ＥＶに対する電力変換ユニット１２の数を制御できる。これにより、必要な充放電電力が変動しても、最適な電力変換効率で電動車両ＥＶの充放電を行うことができる。また、複数台の電動車両ＥＶが接続された場合であっても、当該複数台の電動車両ＥＶに対して最適な電力変換効率で充放電を行うことができる。
【００５３】
つぎに、更に他の構成のＥＶ用充放電コンバータ１について説明する。このＥＶ用充放電コンバータ１は、図１２に示すように、複数の電力変換ユニット１２における任意の充放電装置としての住宅の接続側に配置された住宅側スイッチ部（第２スイッチ部）１６を有している。
【００５４】
住宅側スイッチ部１６は、複数の住宅側電力バス１Ｂ電動車両ＥＶと複数の電力変換ユニット１２とを接続可能に構成されている。この住宅側スイッチ部１６は、図示しない制御部によって自動的に接続関係を切り換える構成であってもよく、ユーザの操作によって手動で接続関係を切り換える構成であってもよい。住宅側スイッチ部１６は、図１２の例において、３本台の住宅側電力バス１Ｂと５台の電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅとを接続可能な構成を示しているが、この構成には限られない。
【００５５】
住宅側スイッチ部１６は、複数の住宅側端子と、複数のユニット側端子とを含む。住宅側端子は、ＥＶ用充放電コンバータ１に接続される住宅側電力バス１Ｂの本数分設けられる。ユニット側端子は、ＥＶ用充放電コンバータ１内の電力変換ユニット１２の台数分設けられる。住宅側スイッチ部１６は、住宅側端子とユニット側端子とを任意の接続関係とするよう構成されている。
【００５６】
図１２の例においては、ＥＶ用充放電コンバータ１に接続している住宅側電力バス１Ｂが３本であるので、住宅側端子は、１６ａ，１６ｂ，１６ｃの３個となっている。ＥＶ用充放電コンバータ１に内蔵されている電力変換ユニット１２が１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅの５台であるので、ＥＶ側端子は、１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈの５個となっている。
【００５７】
このようなＥＶ用充放電コンバータ１は、住宅側スイッチ部１６が、一又は複数の電力変換ユニット１２を一又は複数の住宅側電力バス１Ｂに接続するよう切り換えることができる。これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、住宅側との間で入出力される充放電電力に応じて電力変換ユニット１２の数を切り換えることができる。
【００５８】
更に他のＥＶ用充放電コンバータ１は、図１３に示すように、複数の電力変換ユニット１２の間に配置されたリレー（第３スイッチ部）１７を有していてもよい。
【００５９】
リレー１７は、電動車両ＥＶが接続された電力変換ユニット１２（第１電力変換部）と、当該電力変換ユニット１２に接続されていない電動車両ＥＶが接続された電力変換ユニット１２（第２電力変換部）とを接続するように切り換える。また、リレー１７は、一又は複数の電力変換ユニット１２と一又は複数の電力変換ユニット１２とを接続することも可能に構成してもよい。なお、リレー１７は、図示しない制御部によって自動的に接続関係を切り換える構成であってもよく、ユーザによって手動で接続関係を切り換える構成であってもよい。
【００６０】
図１３の例では、リレー１７の一方端が電力変換ユニット１２ａと電力変換ユニット１２ｂに接続されている。リレー１７の他方端が電力変換ユニット１２ｃと電力変換ユニット１２ｄに接続されている。このリレー１７は、オン状態とされることによって、電力変換ユニット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを介して電動車両ＥＶ１と電動車両ＥＶ２とを接続することができる。
【００６１】
このようなＥＶ用充放電コンバータ１によれば、上述した効果に加えて、電動車両ＥＶと電動車両ＥＶ間の充放電が可能となる。
【００６２】
更にまた、上述したＥＶ用充放電コンバータ１は、充放電電力に基づいて電力変換ユニット１２の数を切り換えたが、他の指標を使用してもよい。
【００６３】
ＥＶ用充放電コンバータ１は、電動車両ＥＶに使用される蓄電池の電力残量に応じてＥＶ側スイッチ部１１を切り換えてもよい。このＥＶ用充放電コンバータ１は、ユーザが電動車両ＥＶの蓄電池の残量を確認して、電力変換ユニット１２の接続数を変更するようＥＶ側スイッチ部１１を切り換えてもよい。また、ＥＶ用充放電コンバータ１は、制御部１３によって電動車両ＥＶの蓄電池の残量を検出して、電力変換ユニット１２の接続数を変更するようＥＶ側スイッチ部１１及び電力変換ユニット１２を制御してもよい。
【００６４】
また、ＥＶ用充放電コンバータ１は、住宅側の充放電能力に応じて、電動車両ＥＶに接続する電力変換ユニット１２の数を切り換えてもよい。この充放電能力は、住宅の受電能力と電力供給能力の双方を含む。電力供給能力は、電動車両ＥＶに対して供給できる電力量に応じた任意の充放電装置としての電力供給能力である。受電能力は、電動車両ＥＶから受電できる電力量に応じた任意の充放電装置としての受電能力である。
【００６５】
このようなＥＶ用充放電コンバータ１は、例えば図１４に示すように、蓄電池の残量又は充放電能力に応じて使用する電力変換ユニット１２の数を設定しておく。これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、蓄電池の残量又は充放電能力が高いほど、多くの電力変換ユニット１２を電動車両ＥＶに接続することができる。
【００６６】
ここで、電動車両ＥＶの蓄電池が高いほどＥＶ用充放電コンバータ１に供給される充放電電力が高くなる。また、住宅側の充放電能力が高くなるほど、ＥＶ用充放電コンバータ１に供給される充放電電力が高くなる。したがって、ＥＶ用充放電コンバータ１は、
これにより、ＥＶ用充放電コンバータ１は、蓄電池の残量又は充放電能力が高いほど、多くの電力変換ユニット１２を電動車両ＥＶに接続する。
【００６７】
以上のように、このＥＶ用充放電コンバータ１によれば、電動車両ＥＶの充放電時の充放電電力が変動することが予想される指標に基づいて電力変換ユニット１２の数を制御できる。これにより、最適な電力変換効率で電動車両ＥＶの充放電を行うことができる。
【００６８】
電動車両ＥＶは、ＥＶに限らずその他電力を供給または受電可能な車両であれば良く、例えばＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle、プラグイン ハイブリッド自動車）、燃料電池車両であってもよい。
【００６９】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７０】
ＥＶ１〜ＥＶ３ 電動車両
１ ＥＶ用充放電コンバータ（電力変換装置）
１２ 電力変換ユニット（電力変換部）
１１ ＥＶ側スイッチ部（第１スイッチ部）
１６ 住宅側スイッチ部（第２スイッチ部）
１７ リレー（第３スイッチ部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の電力充放電装置と電動車両とが接続可能な電力変換装置であって、
複数の電動車両が接続可能な複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部における前記電動車両の接続側に配置され、前記各電動車両に対して一又は複数の電力変換部を接続可能にする第１スイッチ部とを有し、
前記第１スイッチ部が、前記電動車両の充放電電力に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換えること
を特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
第１の電動車両の充放電電力に応じて当該第１の電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換え、当該第１の電動車両に接続されていない電力変換部を、第２の電動車両に接続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】
前記複数の電力変換部における前記任意の充放電装置の接続側に配置された第２スイッチ部を有し、
前記第２スイッチ部が、前記一又は複数の電力変換部を一又は複数の任意の充放電装置に接続するよう切り換え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】
前記複数の電力変換部の間に配置された第３スイッチ部を有し、
前記第３スイッチ部が、一又は複数の電動車両が接続された第１電力変換部と、当該第１電力変換部に接続されていない一又は複数の電動車両が接続された第２電力変換部とを接続するように切り換え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】
前記第１スイッチ部が、前記電動車両に使用される蓄電池の電力残量に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換え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スイッチ部が、前記電動車両に対して供給できる電力量に応じた前記任意の充放電装置の電力供給能力又は前記電動車両から受電できる電力量に応じた前記任意の充放電装置の受電能力に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換え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１】
任意の電力充放電装置と電動車両とが接続可能な電力変換装置であって、
複数の電動車両が接続可能な複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部における前記電動車両の接続側に配置され、前記各電動車両に対して一又は複数の電力変換部を接続可能にする第１スイッチ部とを有し、
前記第１スイッチ部が、前記電動車両の充放電電力に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換えること
を特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
第１の電動車両の充放電電力に応じて当該第１の電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換え、当該第１の電動車両に接続されていない電力変換部を、第２の電動車両に接続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】
前記複数の電力変換部における前記任意の充放電装置の接続側に配置された第２スイッチ部を有し、
前記第２スイッチ部が、前記一又は複数の電力変換部を一又は複数の任意の充放電装置に接続するよう切り換え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】
前記複数の電力変換部の間に配置された第３スイッチ部を有し、
前記第３スイッチ部が、一又は複数の電動車両が接続された第１電力変換部と、当該第１電力変換部に接続されていない一又は複数の電動車両が接続された第２電力変換部とを接続するように切り換え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】
前記第１スイッチ部が、前記電動車両に使用される蓄電池の電力残量に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換え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スイッチ部が、前記電動車両に対して供給できる電力量に応じた前記任意の充放電装置の電力供給能力又は前記電動車両から受電できる電力量に応じた前記任意の充放電装置の受電能力に応じて、当該電動車両に接続する前記電力変換部の数を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１１０８７０（Ｐ２０１３−１１０８７０Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５４３６２（Ｐ２０１１−２５４３６２）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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