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公開番号2024057354
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-24
出願番号2022164040
出願日2022-10-12
発明の名称充放電システム
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人
主分類H02J 7/00 20060101AFI20240417BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】接続対象の駆動用蓄電池を搭載している車両に搭載された補機電池以外の外部電源から起動電力を取り出せ、かつシーケンス回路の安全停止機能が阻害されることを防止する。
【解決手段】DC/DCコンバータ11は、駆動用蓄電池21を充放電する。シーケンス回路13は、電動車20との充放電シーケンスを実行する。制御部14は、DC/DCコンバータ11とシーケンス回路13を制御する。制御電源生成部15は、DC/DCコンバータ11が接続された電力線または外部電源入力部16から取得される電力をもとに、シーケンス回路13と制御部14に供給する制御電源を生成する。外部電源入力部16に外部電源ケーブル50が接続された状態で、電動車20との間の接地線が充放電時に2重化されないように設計されている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
電動車の駆動用蓄電池を充放電ケーブルを介して充放電可能な充放電システムであって、
前記駆動用蓄電池を充放電するためのＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記電動車との充放電シーケンスを実行するためのシーケンス回路と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記シーケンス回路を制御する制御部と、
外部から電源供給を受けるための外部電源入力部と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータが接続された電力線または前記外部電源入力部から取得される電力をもとに、前記シーケンス回路と前記制御部に供給する制御電源を生成する制御電源生成部と、を備え、
前記外部電源入力部に外部電源ケーブルが接続された状態で、前記電動車との間の接地線が充放電時に２重化されないように設計されていることを特徴とする充放電システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記外部電源入力部と前記制御電源生成部との間に接続された回り込み防止回路をさらに備え、
前記回り込み防止回路は、
プラス線に、前記外部電源ケーブルを介して接続された外部電源から前記充放電システムの方向に電流が流れるように整流する第１整流回路と、
マイナス線に、前記充放電システムから前記外部電源の方向に電流が流れるように整流する第２整流回路と、を有することを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
【請求項３】
前記外部電源入力部と前記制御電源生成部との間に接続された回り込み防止回路をさらに備え、
前記回り込み防止回路は、
プラス線とマイナス線にそれぞれ接続されたスイッチを有することを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記電力線で前記駆動用蓄電池と導通した時点で、前記スイッチをターンオフすることを特徴とする請求項３に記載の充放電システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記プラス線に接続されたスイッチを、前記電力線で前記駆動用蓄電池と導通した時点で、ターンオフし、
前記マイナス線に接続されたスイッチを、
前記外部電源が前記電動車に搭載された補機電池である場合、前記電力線で前記駆動用蓄電池と導通した時点で、ターンオフし、
前記外部電源が前記電動車に搭載された補機電池以外の外部電源である場合、オン状態を維持するか、前記プラス線に接続されたスイッチに同期してターンオフすることを特徴とする請求項３に記載の充放電システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記外部電源が前記電動車に搭載された補機電池であるか否かを、前記接地線または前記マイナス線の少なくとも一方に設けられた電流検出回路の出力結果、またはユーザ操作にもとづき判別することを特徴とする請求項５に記載の充放電システム。
【請求項７】
前記外部電源入力部と前記制御電源生成部との間に接続された回り込み防止回路をさらに備え、
前記回り込み防止回路は、
プラス線に、前記外部電源ケーブルを介して接続された外部電源から前記充放電システムの方向に電流が流れるように整流する第１整流回路と、
マイナス線に、前記充放電システムから前記外部電源の方向に電流が流れるように整流する第２整流回路と、
前記プラス線と前記マイナス線にそれぞれ接続されたスイッチと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
【請求項８】
前記外部電源ケーブルとして、
起動用の外部電源が前記電動車に搭載された補機電池である場合に使用すべき、マイナス極が絶縁されている外部電源ケーブルと、
前記外部電源が前記電動車に搭載された補機電池以外の外部電源である場合に使用すべき、マイナス極が導通している外部電源ケーブルの２種類が用意されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の充放電システム。
【請求項９】
前記外部電源ケーブルは、マイナス極の導通／非導通を切り替え可能なスイッチを有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の充放電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電動車用の充放電システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）などの電動車が普及してきている。それに伴い、電動車と住宅との間で電力を授受するためのＶ２Ｈ（Vehicle to Home）機器が普及してきている。
【０００３】
Ｖ２Ｈ機器を有する電力変換システムとして、図２（詳細な説明は後述する）に示されるマルチ入力の電力変換システムがある。複数の直流電源（車載蓄電池、太陽電池、定置蓄電池）は、各々のＤＣ／ＤＣコンバータを介して高圧の直流バスで結合され、系統連系の双方向インバータと接続される。連系運転時には、太陽電池からの発電電力は、例えばインバータの外側の負荷や、直流バスで接続された定置蓄電池などに供給される。また、電気料金が安価な夜間に商用電力系統（以下単に、系統と呼ぶ）から定置蓄電池に充電し、宅内負荷の消費が増加する昼間に放電するピークシフト運転を行うことも可能である。
【０００４】
各コンバータは、各直流電源（車載蓄電池、太陽電池、定置蓄電池）と直流バス間で電力の入出力を制御する。インバータは、系統と直流バス間の電力の入出力を制御する。これらの制御の協調制御もしくは分散制御により、所望の方向に電力が制御される。
【０００５】
図２に示されるＶ２Ｈを有する電力変換システムは、ＣＨＡｄｅＭＯ協議会で制定されたＶ２Ｈガイドライン（電動自動車用充放電システムガイドラインＶ２ＨＤＣ版ＥＶＰＳ－００２）（以下、単にＶ２Ｈガイドラインと呼ぶ）に準拠している。電動車の駆動用蓄電池を、定置蓄電池のように用いることで、余剰電力を充電したり、宅内負荷の増大時に放電して、宅内負荷への電力供給をアシストすることができる。
【０００６】
電動車とＥＶ用の電力変換装置との間では、主回路のみならず、Ｖ２Ｈガイドラインで規定された信号線および通信線を共有する。ＥＶ用の電力変換装置内にもシーケンス回路を搭載し、シーケンス制御を行うことで、運転要求～充放電～運転停止を行う。
【０００７】
ここで注意が必要なのは、定置蓄電池と異なり電動車の駆動用蓄電池の利用には、ＥＶ用の電力変換装置でシーケンス制御を経てからでしか、駆動用蓄電池とＥＶ用の電力変換装置の主回路の電気的接続が行われないことである。つまり、シーケンス制御がある程度進んでからでないと、コンタクタ（リレー）を介して、電動車の駆動用蓄電池とＥＶ用の電力変換装置の主回路が電気的な接続状態にならないことである。これは、定置蓄電池と異なり、電動車の駆動用蓄電池はＥＶ用の電力変換装置との接続が非固定であり、可動ケーブルを使用したエンドユーザによる接続が必要であることから、電気的接続の確実性、短絡、地絡などの安全検証を行った後に接続を行うためである。つまり、定置蓄電池と異なり、電動車の駆動用蓄電池をＥＶ用の電力変換装置の起動電力として用いることができない。ＥＶ用の電力変換装置は基本的に、Ｖ２Ｈを有する電力変換システム内の電力（系統から取り込んだ電力でもよい）を用いて起動する必要がある。
【０００８】
系統が健全な状態、または停電時であっても太陽電池や定置蓄電池から電力供給を受けることができる状態であれば、ＥＶ用の電力変換装置の起動に問題はない。これに対して、Ｖ２Ｈを有する電力変換システム全体で電源を喪失した場合（停電で、かつ太陽電池や定置蓄電池から電力供給を受けられない場合、以降、システムの全電源喪失状態と呼ぶ）では、電動車の駆動用蓄電池から起動電力を取得できない。したがって、ＥＶ用の電力変換装置の起動に問題が生じる。
【０００９】
一般的にこのような全電源喪失状態は、台風や大雪などの災害発生後の長期停電時などに発生する。災害発生後の長期停電時には定置蓄電池が枯渇状態になりやすい。また、悪天候により太陽電池が発電不足になりやすい。このような環境下であっても、電力変換システムから電動車を切り離し、非災害地域まで自走し、駆動用蓄電池を充電し、その後、電力変換システムまで自走で戻り、電動車が電力変換システムに接続できるＶ２Ｈを有する電力変換システムは、レジリエンスの面で大きなアドバンテージを持つ。同様に非災害地域外からの電源救護の電動車を受け入れできることは言うまでもない。
【００１０】
全電源喪失状態においてＥＶ用の電力変換装置を起動するために、電力変換装置内に起動用の電池を備える方法や、電動車のアクセサリーソケットからアクセサリ電源を取り出す方法が考えられる。アクセサリ電源は、電動車に駆動用蓄電池と別に搭載されている補機バッテリ（例えば、１２Ｖ出力の鉛蓄電池）から供給される。
（【００１１】以降は省略されています）

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