JP2013530667A - 切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
電源系統の負荷の軽減を可能にする。非対称性の少ない負荷という意味において軽減された負荷を、特に、単相の充電装置を有する電気駆動車両の充電過程において達成する。
【解決手段】
本発明による切換装置は、電源系統に対して３相接続するための手段として３相の各相線１と、単相電圧伝送線に接続するための手段として単相線９と、電源系統の３つの相のうちの少なくとも１つの相電圧を検出するための手段として測定・制御装置４および変流器８と、単相電圧伝送線（単相線９）を電源系統の３つの相線１のうちから最も高い電圧を有しているものを検出乃至選択してその相線１に接続するための切換手段として切替器７および測定・制御装置４と、を含んで構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、３相電源系統と、例えばコンセントのような単相接続端子との間の中間接続のための切換装置に関する。

電気駆動車両のエネルギー蓄積装置は、近い将来において、低電圧系統での充電が多くなることが想定される。その充電装置は、短時間で車両内に大きなエネルギー量を蓄積しなければならないために、極めて大きな入力電力を持つことが予想される。それによって、低電圧系統の負荷は、今日に比べて極めて激しく増大することとなる。

系統の負荷に関する尺となるのは系統インピーダンスの電圧降下であり、この電圧降下は、充電装置の入力端において、無負荷電圧に比べて低下した電圧をもたらす。例えば、単相の充電装置において系統負荷が非対称である場合には、異なった電圧降下によって、電源系統の３相端子電圧も非対称となる。

本発明の課題は、上述の問題を低減する切換装置を提供することにある。当該切換装置は、特に、電源系統の負荷の軽減を可能にすることを目的としている。非対称性の少ない負荷という意味において軽減された負荷を、特に、単相の充電装置を有する電気駆動車両の充電過程において達成することを目的としている。

この課題は、請求項１の特徴を有する切換装置によって解決される。従属請求項は、本発明の有利な実施態様に関する。

本発明による切換装置は、
電源系統に対して３相接続するための手段と、
単相電圧伝送線に接続するための手段と、
電源系統の３つの相の少なくとも１つの相電圧を検出するための手段と、
単相電圧伝送線を電源系統の３つの相の１つに接続するための切換手段と、
を含む。

本発明は、単相の充電装置は、電気駆動車両における使用時に、この車両が広範に普及した場合に、電源系統の著しい非対称負荷がもたらされることとなる、という認識に基づく。本発明による切換装置は、例えばコンセントのような接続端子と３相電源系統との間に設けるのが適切である。この切換装置は、電源系統の３つの相の少なくとも１つの相電圧を検出するが、それら３つの相の全ての電圧を検出するのが合目的的である。更に、３つの相のうち最も高い電圧を検出するのが合目的的である。これは最も高い電圧を有する相が負荷の最も少ない相だからである。その検出された最も高い電圧を有する相を、切換手段により、単相電圧伝送線に接続することが好ましい。単純に言うならば、例えば最も高い電圧を有する相がコンセントに導入される。

例えば電気駆動車両の充電過程中には、しかし例えば個人の住宅内のバッテリのようなその他のエネルギー蓄積器においても、充電装置又はエネルギー蓄積器と切換装置との間の通信が可能であることが有利である。そのために、切換装置は、単相電圧伝送線に接続される装置と通信するための通信装置を有することが好ましい。この通信装置は、単相電圧伝送線に接続される装置の信号に応答して、切換装置による切換を行なわないように構成されている。換言するならば、単相電圧伝送線に接続される装置、例えばエネルギー蓄積器又は充電装置との間の通信により、充電過程中には切換装置が伝達相の切換を行なわないことを保証することができる。有利なことに、これによって、動作中の相の切換が無害である負荷と、動作中に相の切換が行なわれてはならない負荷とを区別することができる。

単相電圧伝送線に接続される装置に相応の通信装置が存在しないか、又は他の理由から上述の通信および制御が可能でない場合には、切換装置が、単相電圧伝送線における電流を測定するための手段を有するのが有利である。該手段は、例えば変流器として構成されているとよい。それにより、切換装置は、単相電圧伝送線に接続される装置に関係なく、その時ちょうど単相電圧伝送線から電力が引き出されたか否かを確認することができる。その際このように電力が引き出されている時間中、切換装置は自動的に外部からの作用なしで相の切換を回避することができる。

更に、本発明は、電気的負荷、特に電気エネルギー蓄積器を充電するための充電装置を提供する。この電気的負荷は、
電源系統に対して単相接続するための手段と、
切換装置と通信するための通信装置と、
を有する。その通信装置は、切換装置が電源系統の異なる相間の切換を阻止又は実行することができるように、切換装置にとって解釈可能な信号をその切換装置に与えるように構成されている。

切換装置は、電流測定を行うように構成されていると同時に、通信装置を有するようにするとよい。

換言するならば、既述の両可能性は組み合わせることができる。

以下において、図面における一図面に基づいて、本発明の好ましい、しかし決して限定的ではない実施例を更に詳細に説明する。当該図には本願発明の特徴が概略的に示されている。

図１は、単相の充電装置と電源系統との間の切換装置を示す。

電源系統は、３つの相線１、中性線２および接地線３を含む。電気駆動車両のための充電装置５は、コンセント（図示せず）に接続されており、従って、間接的に電源系統に接続されている。充電装置５は、車載バッテリ６を充電する。

中性線２および接地線３は、直接的にコンセントに、従って充電装置５にも、接続されている。但し、電源系統の相線１と、コンセントの単相線９との間には、測定・制御装置４、切換器７および変流器８を含む切換装置が設けられている。

この実施例では、充電装置５と測定・制御装置４との間での通信が可能でないことを前提としている。従って、測定・制御装置４は、充電装置５又は別に接続される装置が作動して電流の流れを生じさせたか否かを検出するために、変流器８を用いている。そのために、電流の流れ、若しくはそれの平均値又は実効値が、閾値と比較される。その閾値は、適宜設定可能である。その閾値は、例えば、当該閾値が次の区別を可能にするように、設定することができる。即ち、単相の線路にとって電力上限にある電気駆動車両のための充電装置又は類似の装置と、それよりも少ない電力を有するその他の負荷との区別を可能にするように設定することができる。この閾値は、それを下回ることが電流の流れが実質的にないことを意味するように設定されるとよい。換言するならば、殆ど電力が摂取されない場合にだけ電流が当該閾値を下回るように、設定されるとよい。

電流の流れが前記の設定された閾値を下回っているときには、測定・制御装置４が最も高い電圧を有する相線１を検出する。その際に平均値又は実効値を考慮することが適切である。最も高い電圧を有する相線１が検出されたときの検出された相が、即ちちょうどそのときの最も高い電圧を有する相が、従って最も少ない負荷を有する相がコンセントに接続されるように、切換器７が制御される。換言するならば、充電装置又は他の装置が、コンセントにおける、測定・制御装置４による最後の測定時点で最も高い電圧を持っている相線１に、自動的に接続される。

電流測定時にも電圧測定時にも、交流電圧特性ゆえに、平均値測定のために十分な時間を容認することが適切である。換言するならば、測定・制御装置４は、（外見上の）状況変化が生じたときに直ぐに応答してはならず、例えば１秒、若しくは、その他の例では５ｓ、１０ｓ又は１００ｍｓの時間経過後に、初めて応答すべきである。

本発明の他の例（図示せず）においては、通信装置を備えた充電装置５が提供される。当該他の例に係る通信装置は、それ自体のみを見れば公知である電力線通信（ＰＬＣ）インターフェースとして構成されている。そのインターフェースは、充電装置が実際に充電過程を行う際に、その系統および測定・制御装置４へと信号を戻すために用いられる。その信号は、測定・制御装置４によって受け入れられて解釈される。測定・制御装置４が相応に形成された信号を充電装置５から得た場合、その後は、もはや相線１の切換が行なわれない。

これは、例えば充電装置５が切換を再び許容する相応の信号を送信するまでの間、継続される。測定・制御装置４は、再び切換を行う他の方法による可能性を有することが適切である。例えば、コンセントへの電流の流れのない、例えば１分、又は特に１０秒の時間の後に、切換が再び可能であると測定・制御装置４が解釈するようにすればよい。この目的のために、この第２の例の測定・制御装置４も同様に、変流器８を有する。

１ 相線
２ 中性線
３ 接地線
４ 測定・制御装置
５ 充電装置
６ 車載バッテリ
７ 開閉器
８ 変流器
９ コンセントの単相線

Claims (6)

1. 電源系統に対して３相接続するための手段と、
   単相電圧伝送線（２，３，９）に接続するための手段と、
   前記電源系統における３つの相（１）のうちの少なくとも１つの相電圧を検出するための手段と、
   前記単相電圧伝送線（２，３，９）を３つの相（１）の１つに接続するための切換手段（７）と、
   を有する切換装置。
2. 請求項１記載の切換装置において、
   前記単相電圧伝送線（２，３，９）における電流を測定するための手段（８）を有する
   切換装置。
3. 請求項２記載の切換装置において、
   前記電流を測定するための手段（８）が、変流器（８）として構成されている
   切換装置。
4. 請求項１から３の１つに記載の切換装置において、
   前記３つの相（１）のうちの少なくとも１つの相電圧を検出するための手段によって、最も高い相電圧を有する相（１）が求められ、その求められた相（１）が、前記切換手段（７）によって前記単相電圧伝送線（２，３，９）に接続されるように構成されている
   切換装置。
5. 請求項１から４の１つに記載の切換装置において、
   前記単相電圧伝送線（２，３，９）に接続される装置（５）との通信を行うための通信装置を有し、
   前記通信装置は、前記装置（５）の信号に応答して、前記切換手段（７）による切換を行わないように構成されている
   切換装置。
6. 電源系統に対して単相接続するための手段と、
   請求項１から５の１つに記載の切換装置との通信を行うための通信装置と
   を有しており、
   前記通信装置は、電源系統の異なる相の切換を阻止又は許容する信号を、前記切換装置に与えるように構成されている
   電気的負荷（５）。

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