JP6145022B2

JP6145022B2 - 電力変換装置

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Publication number: JP6145022B2
Application number: JP2013219448A
Authority: JP
Inventors: 洋平近藤
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: JP2015082898A

Description

本発明は、第１バッテリを有し、第２バッテリに電力を供給する場合、第１バッテリを介して電力を供給する電力変換装置に関する。

従来、第１バッテリを有し、第２バッテリに電力を供給する場合、第１バッテリを介して電力を供給する電力変換装置として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている車両充電システムがある。

この車両充電システムは、最大電力取出しパネルシステムと、Ｌｉイオンサブバッテリと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、Ｌｉイオンメインバッテリとを備えている。

最大電力取出しパネルシステムは、ソーラパネルと、最大電力点追従制御システムと、ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えている。ソーラパネルは、太陽光によって発電する。最大電力点追従制御システムは、ソーラパネルの出力電力が最大になるように、ソーラパネルから供給される電力を変換して出力する。つまり、ＭＰＰＴ制御（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ制御）を実施する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、最大電力点追従制御システムから供給される電力を変換してＬｉイオンサブバッテリに供給し、Ｌｉイオンサブバッテリを充電する。Ｌｉイオンサブバッテリは、ソーラパネルから最大電力点追従制御システム及びＤＣ／ＤＣコンバータを介して供給される電力を、一旦蓄えておくための補助的なバッテリである。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、Ｌｉイオンサブバッテリから供給される電力を変換してＬｉイオンメインバッテリに供給し、Ｌｉイオンメインバッテリを充電する。

特開２０１３−０６６３６５号公報

前述した車両充電システムでは、Ｌｉイオンメインバッテリを充電する場合、必ずＬｉイオンサブバッテリを経由しなければならない。そのため、その際、ＬｉイオンサブバッテリからＬｉイオンメインバッテリに必ず電力が供給されることになる。従って、Ｌｉイオンサブバッテリの寿命が短くなってしまうという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、第１バッテリを有し、第２バッテリに電力を供給する場合、第１バッテリを介して電力を供給する電力変換装置において、第１バッテリの寿命の低下を抑える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。

上記課題を解決するためになされた本発明は、発電装置と、発電装置に接続され、発電装置から供給される電力を変換して出力する第１電力変換回路と、第１電力変換回路に接続され、第１電力変換回路から供給される電力によって充電される第１バッテリと、第１バッテリに接続され、第１バッテリから供給される電力を変換して第２バッテリに供給する第２電力変換装置と、を備えた電力変換装置において、第２電力変換回路を第１バッテリから切断するための第１切替え回路を有し、必要に応じ、第１切替え回路によって、第２電力変換回路を第１バッテリから切断し、発電装置から第１電力変換回路を介して第２バッテリに電力を供給することを特徴とする。

この構成によれば、第１バッテリを介することなく、発電装置から第１電力変換回路を介して第２バッテリに電力を供給することができる。そのため、第１バッテリの寿命の低下を抑えることができる。

第１参考形態における電力変換装置のブロック図である。図１に示す電力変換装置の動作を説明するための第１の回路図である。図１に示す電力変換装置の動作を説明するための第２の回路図である。図１に示す電力変換装置の動作を説明するための第３の回路図である。図１に示す電力変換装置の動作を説明するための第４の回路図である。第１実施形態における電力変換装置のブロック図である。図６に示す電力変換装置の動作を説明するための第１の回路図である。図６に示す電力変換装置の動作を説明するための第２の回路図である。図６に示す電力変換装置の動作を説明するための第３の回路図である。図６に示す電力変換装置の動作を説明するための第４の回路図である。第２参考形態における電力変換装置の回路図である。第２実施形態における電力変換装置の回路図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。

（第１参考形態）
まず、図１を参照して第１参考形態の電力変換装置の構成について説明する。

図１に示す電力変換装置１は、車両に搭載され、車両に設けられた低電圧バッテリＢ１０及び高電圧バッテリＢ１１に電力を供給し、低電圧バッテリＢ１０及び高電圧バッテリＢ１１を充電する装置である。ここで、低電圧バッテリＢ１０は、後述する補助バッテリ１２より電圧が低く、車両に設けられた補機類に電力を供給するための充放電可能なバッテリである。高電圧バッテリＢ１１は、補助バッテリ１２より電圧が高く、車両駆動用モータに電力を供給するための充放電可能なバッテリである。電力変換装置１は、太陽光パネル１０と、第１電力変換回路１１と、補助バッテリ１２と、第２電力変換回路１３と、第３電力変換回路１４と、第１切替え回路１５とを備えている。

太陽光パネル１０は、太陽光によって発電する装置である。太陽光パネル１０の出力端は、第１電力変換回路１１に接続されている。

第１電力変換回路１１は、太陽光パネル１０から供給される直流電力を、補助バッテリ１２の充電に適した所定電圧の直流電力に変換して補助バッテリ１２に供給する回路である。第１電力変換回路１１の入力端は太陽光パネル１０の出力端に、出力端は補助バッテリ１２にそれぞれ接続されている。

補助バッテリ１２は、第１電力変換回路１１から供給される直流電力によって充電されるバッテリである。つまり、太陽光パネル１０から第１電力変換回路１１を介して供給される直流電力を、一旦蓄えておくための補助的なバッテリである。補助バッテリ１２は、第１電力変換回路１１の出力端に接続されている。

第２電力変換回路１３は、補助バッテリ１２から供給される直流電力を、低電圧バッテリＢ１０の充電に適した所定電圧の直流電力に変換して低電圧バッテリＢ１０に供給する回路である。第２電力変換回路１３の入力端は補助バッテリ１２に、出力端は低電圧バッテリＢ１０にそれぞれ接続されている。

第３電力変換回路１４は、補助バッテリ１２から供給される直流電力を、高電圧バッテリＢ１１の充電に適した所定電圧の直流電力に変換して高電圧バッテリＢ１１に供給する回路である。第３電力変換回路１４の入力端は補助バッテリ１２に、出力端は高電圧バッテリＢ１１にそれぞれ接続されている。

第１切替え回路１５は、第１電力変換回路１１の入力端を太陽光パネル１０の出力端から、第２電力変換回路１３の入力端を補助バッテリ１２からそれぞれ切断するとともに、第２電力変換回路１３の入力端を太陽光パネル１０の出力端に接続するための回路である。第１切替え回路１５は、スイッチ１５０、１５１、１５２を備えている。

スイッチ１５０は、第１電力変換回路１１の入力端を太陽光パネル１０の出力端から切断するための素子である。スイッチ１５０は、太陽光パネル１０の出力端と第１電力変換回路１１の入力端の間に設けられている。スイッチ１５０の一端は太陽光パネル１０の出力端に、他端は第１電力変換回路１１の入力端にそれぞれ接続されている。

スイッチ１５１は、第２電力変換回路１３の入力端を補助バッテリ１２から切断するための素子である。スイッチ１５１は、補助バッテリ１２と第２電力変換回路１３の入力端の間に設けられている。スイッチ１５１の一端は補助バッテリ１２に、他端は第２電力変換回路１３の入力端にそれぞれ接続されている。

スイッチ１５２は、第２電力変換回路１３の入力端を太陽光パネル１０の出力端に接続するための素子である。スイッチ１５２の一端は太陽光パネル１０の出力端に、他端は第２電力変換回路１３の入力端にそれぞれ接続されている。

次に、図２〜図５を参照して第１参考形態の電力変換装置の動作について説明する。

太陽光が照射され、太陽光パネル１０が発電している場合、電力変換装置１は、図２に示すように、第１切替え回路１５のスイッチ１５０をオン状態、スイッチ１５１をオン状態、スイッチ１５２をオフ状態にする。そして、第１電力変換回路１１を駆動するとともに、第２電力変換回路１３を駆動する。

第１電力変換回路１１は、矢印で示すように、太陽光パネル１０からスイッチ１５０を介して供給される直流電力を、補助バッテリ１２の充電に適した所定電圧の直流電力に変換して補助バッテリ１２に供給する。その際、太陽光パネル１０の出力電力が最大になるように、補助バッテリ１２に供給する電力を制御する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。その結果、補助バッテリ１２は、第１電力変換回路１１から供給される直流電力によって充電される。

第２電力変換回路１３は、矢印で示すように、補助バッテリ１２からスイッチ１５１を介して供給される直流電力を、低電圧バッテリＢ１０の充電に適した所定電圧の直流電力に変換して低電圧バッテリＢ１０に供給する。その結果、低電圧バッテリＢ１０は、第２電力変換回路１３から供給される直流電力によって充電される。

高電圧バッテリＢ１１の充電が必要であると判断した場合、電力変換装置１は、第３電力変換回路１４を駆動する。第３電力変換回路１４は、矢印で示すように、補助バッテリ１２から供給される直流電力を、高電圧バッテリＢ１１の充電に適した所定電圧の直流電力に変換して高電圧バッテリＢ１１に供給する。その結果、高電圧バッテリＢ１１は、第３電力変換回路１４から供給される直流電力によって充電される。しかし、高電圧バッテリＢ１１の充電が不要であると判断した場合、電力変換装置１は、第３電力変換回路１４を停止する。そのため、高電圧バッテリＢ１１は充電されない。

太陽光パネル１０の発電中において、低電圧バッテリＢ１０の充電が不要であると判断した場合、電力変換装置１は、図３に示すように、第１切替え回路１５のスイッチ１５０をオン状態、スイッチ１５１をオフ状態、スイッチ１５２をオフ状態にする。そして、第１電力変換回路１１を駆動するとともに、第２電力変換回路１３を停止する。

第１電力変換回路１１は、矢印で示すように、太陽光パネル１０からスイッチ１５０を介して供給される直流電力を、補助バッテリ１２の充電に適した所定電圧の直流電力に変換して補助バッテリ１２に供給する。その際、太陽光パネル１０の出力電力が最大になるように、補助バッテリ１２に供給する電力を制御する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。その結果、補助バッテリ１２は、第１電力変換回路１１から供給される直流電力によって充電される。しかし、第２電力変換回路１３は停止している。そのため、低電圧バッテリＢ１０は充電されない。

高電圧バッテリＢ１１の充電が必要であると判断した場合、電力変換装置１は、第３電力変換回路１４を駆動する。第３電力変換回路１４は、矢印で示すように、補助バッテリ１２から供給される直流電力を、高電圧バッテリＢ１１の充電に適した所定電圧の直流電力に変換して高電圧バッテリＢ１１に供給する。その結果、高電圧バッテリＢ１１は、第３電力変換回路１４から供給される直流電力によって充電される。しかし、高電圧バッテリＢ１１の充電が不要であると判断した場合、電力変換装置１は第３電力変換回路１４を停止する。そのため、高電圧バッテリＢ１１は充電されない。

太陽光パネル１０の発電中において、太陽光パネル１０の出力が所定範囲内で安定している場合、又は、第１電力変換回路１１が故障した場合、電力変換装置１は、図４に示すように、第１切替え回路１５のスイッチ１５０をオフ状態、スイッチ１５１をオフ状態、スイッチ１５２をオン状態にする。そして、第１電力変換回路１１を停止するとともに、第２電力変換回路１３を駆動する。第２電力変換回路１３は、矢印で示すように、太陽光パネル１０からスイッチ１５２を介して供給される直流電力を、低電圧バッテリＢ１０の充電に適した所定電圧の直流電力に変換して低電圧バッテリＢ１０に供給する。その際、太陽光パネル１０の出力電力が最大になるように、低電圧バッテリＢ１０に供給する電力を制御する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。その結果、低電圧バッテリＢ１０は、第２電力変換回路１３から供給される直流電力によって充電される。

太陽光パネル１０が発電していない場合、電力変換装置１は、図５に示すように、第１切替え回路１５のスイッチ１５０をオフ状態、スイッチ１５１をオン状態、スイッチ１５２をオフ状態にする。そして、第１電力変換回路１１を停止するとともに、第２電力変換回路１３を駆動する。

次に、第１参考形態の効果について説明する。

第１参考形態によれば、電力変換装置１は、第２電力変換回路１３を補助バッテリ１２から切断するための第１切替え回路１５を備えている。そして、必要に応じ、第１切替え回路１５によって、第２電力変換回路１３を補助バッテリ１２から切断し、太陽光パネル１０から第２電力変換回路１３を介して低電圧バッテリＢ１０に電力を供給する。そのため、補助バッテリ１２を介することなく、低電圧バッテリＢ１０に電力を供給することができる。そのため、補助バッテリ１２の寿命の低下を抑えることができる。

第１参考形態によれば、第１切替え回路１５は、第１電力変換回路１１を太陽光パネル１０から、第２電力変換回路１３を補助バッテリ１２からそれぞれ切断するとともに、第２電力変換回路１３を太陽光パネル１０に接続することができる。そして、必要に応じ、第１切替え回路１５によって、第１電力変換回路１１を太陽光パネル１０から、第２電力変換回路１３を補助バッテリ１２からそれぞれ切断するとともに、第２電力変換回路１３を太陽光パネル１０に接続し、太陽光パネル１０から第２電力変換回路１３を介して低電圧バッテリＢ１０に電力を供給する。そのため、補助バッテリ１２を介することなく、太陽光パネル１０から第２電力変換回路１３を介して低電圧バッテリＢ１０に確実に電力を供給することができる。

第１参考形態によれば、第２電力変換回路１３は、太陽光パネル１０に接続されているとき、太陽光パネル１０の出力電力が最大になるように、太陽光パネル１０から供給される電力を変換して出力する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。そのため、電力変換装置１の効率を向上させることができる。

第１参考形態によれば、第１電力変換回路１１は、太陽光パネル１０に接続されているとき、太陽光パネル１０の出力が最大になるように、太陽光パネル１０から供給される電力を変換して出力する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。そのため、電力変換装置１の効率を向上させることができる。

第１参考形態によれば、電力変換装置１は、第１電力変換回路１１が故障した場合に、第１切替え回路１５によって、第２電力変換回路１３を補助バッテリ１２から切断し、太陽光パネル１０から第２電力変換回路１３を介して低電圧バッテリＢ１０に電力を供給する。そのため、第１電力変換回路１１が故障した場合であっても、低電圧バッテリＢ１０に電力を供給することができる。

第１参考形態によれば、電力変換装置１は、太陽光パネル１０の出力が所定範囲で安定している場合に、第１切替え回路１５によって、第２電力変換回路１３を補助バッテリ１２から切断し、太陽光パネル１０から第２電力変換回路１３を介して低電圧バッテリＢ１０に電力を供給する。そのため、低電圧バッテリＢ１０に安定して電力を供給することができる。

（第１実施形態）
次に、第１実施形態の電力変換装置について説明する。第１実施形態の電力変換装置は、第１参考形態の電力変換装置における第１切替え回路の構成を変更したものである。

まず、図６を参照して第１実施形態の電力変換装置の構成について説明する。

図６に示す電力変換装置２は、車両に搭載され、車両に設けられた低電圧バッテリＢ２０（第２バッテリ）及び高電圧バッテリＢ２１（第３バッテリ）に電力を供給し、低電圧バッテリＢ２０及び高電圧バッテリＢ２１を充電する装置である。電力変換装置２は、太陽光パネル２０（発電装置、太陽光発電装置）と、第１電力変換回路２１と、補助バッテリ２２と、第２電力変換回路２３と、第３電力変換回路２４と、第１切替え回路２５とを備えている。

太陽光パネル２０、第１電力変換回路２１、補助バッテリ２２（第１バッテリ）、第２電力変換回路２３及び第３電力変換回路２４は、第１参考形態の太陽光パネル１０、第１電力変換回路１１、補助バッテリ１２、第２電力変換回路１３及び第３電力変換回路１４と同一のものである。

第１切替え回路２５は、補助バッテリ２２を第１電力変換回路２１の出力端から、第２電力変換回路２３の入力端を補助バッテリ２２からそれぞれ切断するとともに、低電圧バッテリＢ２０を第１電力変換回路２１の出力端に接続するための回路である。第１切替え回路２５は、スイッチ２５０、２５１、２５２を備えている。

スイッチ２５０は、補助バッテリ２２を第１電力変換回路２１の出力端から切断するための素子である。スイッチ２５０は、第１電力変換回路２１の出力端と補助バッテリ２２の間に設けられている。スイッチ２５０の一端は第１電力変換回路２１の出力端に、他端は補助バッテリ２２にそれぞれ接続されている。

スイッチ２５１は、第２電力変換回路２３の入力端を補助バッテリ２２から切断するための素子である。スイッチ２５１は、補助バッテリ２２と第２電力変換回路２３の入力端の間に設けられている。スイッチ２５１の一端は補助バッテリ２２に、他端は第２電力変換回路２３の入力端にそれぞれ接続されている。

スイッチ２５２は、低電圧バッテリＢ２０を第１電力変換回路２１の出力端に接続するための素子である。スイッチ２５２の一端は第１電力変換回路２１の出力端に、他端は低電圧バッテリＢ２０にそれぞれ接続されている。

次に、図７〜図１０を参照して第１実施形態の電力変換装置の動作について説明する。

太陽光が照射され、太陽光パネル２０が発電している場合、電力変換装置２は、図７に示すように、第１切替え回路２５のスイッチ２５０をオン状態、スイッチ２５１をオン状態、スイッチ２５２をオフ状態にする。そして、第１電力変換回路２１を駆動するとともに、第２電力変換回路２３を駆動する。

第１電力変換回路２１は、矢印で示すように、太陽光パネル２０から供給される直流電力を、補助バッテリ２２の充電に適した所定電圧の直流電力に変換してスイッチ２５０を介して補助バッテリ２２に供給する。その際、太陽光パネル２０の出力電力が最大になるように、補助バッテリ２２に供給する電力を制御する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。その結果、補助バッテリ２２は、第１電力変換回路２１から供給される直流電力によって充電される。

そして、第１参考形態の電力変換装置１と同様に、矢印で示すように、補助バッテリ２２からスイッチ２５１及び第２電力変換回路２３を介して電力が供給され、低電圧バッテリＢ２０が充電される。また、高電圧バッテリＢ２１の充電が必要であると判断した場合、補助バッテリ２２から第３電力変換回路２４を介して電力が供給され、高電圧バッテリＢ２１が充電される。しかし、高電圧バッテリＢ２１の充電が不要であると判断した場合、第３電力変換回路２４を停止する。そのため、高電圧バッテリＢ２１は充電されない。

太陽光パネル２０の発電中において、低電圧バッテリＢ２０の充電が不要であると判断した場合、電力変換装置２は、図８に示すように、第１切替え回路２５のスイッチ２５０をオン状態、スイッチ２５１をオフ状態、スイッチ２５２をオフ状態にする。そして、第１電力変換回路２１を駆動するとともに、第２電力変換回路２３を停止する。

第１電力変換回路２１は、矢印で示すように、太陽光パネル２０から供給される直流電力を、補助バッテリ２２の充電に適した所定電圧の直流電力に変換し、スイッチ２５０を介して補助バッテリ２２に供給する。その際、太陽光パネル２０の出力電力が最大になるように、補助バッテリ２２に供給する電力を制御する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。その結果、補助バッテリ２２は、第１電力変換回路２１から供給される直流電力によって充電される。しかし、第２電力変換回路２３は停止している。そのため、低電圧バッテリＢ２０は充電されない。

高電圧バッテリＢ２１の充電が必要であると判断した場合、第１参考形態の電力変換装置１と同様に、矢印で示すように、補助バッテリ２２から第３電力変換回路２４を介して電力が供給され、高電圧バッテリＢ２１が充電される。しかし、高電圧バッテリＢ２１の充電が不要であると判断した場合、第３電力変換回路２４を停止する。そのため、高電圧バッテリＢ２１は充電されない。

太陽光パネル２０の発電中において、太陽光パネル２０の出力が所定範囲内で安定している場合、電力変換装置２は、図９に示すように、第１切替え回路２５のスイッチ２５０をオフ状態、スイッチ２５１をオフ状態、スイッチ２５２をオン状態にする。そして、第２電力変換回路２１を駆動するとともに、第２電力変換回路２３を停止する。第１電力変換回路２１は、矢印で示すように、太陽光パネル２０から供給される直流電力を、低電圧バッテリＢ２０の充電に適した所定電圧の直流電力に変換し、スイッチ２５２を介して低電圧バッテリＢ２０に供給する。その際、太陽光パネル２０の出力電力が最大になるように、低電圧バッテリＢ２０に供給する電力を制御する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。その結果、低電圧バッテリＢ２０は、第１電力変換回路２１から供給される直流電力によって充電される。

太陽光パネル２０が発電していない場合、電力変換装置２は、図１０に示すように、第１切替え回路２５のスイッチ２５０をオフ状態、スイッチ２５１をオン状態、スイッチ２５２をオフ状態にする。そして、第１電力変換回路２１を停止するとともに、第２電力変換回路２３を駆動する。

その結果、第１参考形態の電力変換装置１と同様に、矢印で示すように、補助バッテリ２２からスイッチ２５１及び第２電力変換回路２３を介して電力が供給され、低電圧バッテリＢ２０が充電される。また、高電圧バッテリＢ２１の充電が必要であると判断した場合、補助バッテリ２２から第３電力変換回路２４を介して電力が供給され、高電圧バッテリＢ２１が充電される。しかし、高電圧バッテリＢ２１の充電が不要であると判断した場合、第３電力変換回路２４を停止する。そのため、高電圧バッテリＢ２１は充電されない。

次に、第１実施形態の電力変換装置の効果について説明する。

第１実施形態によれば、電力変換装置２は、第２電力変換回路２３を補助バッテリ２２から切断するための第１切替え回路２５を備えている。そして、必要に応じ、第１切替え回路２５によって、第２電力変換回路２３を補助バッテリ２２から切断し、太陽光パネル２０から第１電力変換回路２１を介して低電圧バッテリＢ２０に電力を供給する。そのため、補助バッテリ２２を介することなく、低電圧バッテリＢ２０に電力を供給することができる。そのため、補助バッテリ２２の寿命の低下を抑えることができる。

第１実施形態によれば、第１切替え回路２５は、補助バッテリ２２を第１電力変換回路２１から、第２電力変換回路２３を補助バッテリ２２からそれぞれ切断するとともに、低電圧バッテリＢ２０を第１電力変換回路２１に接続することができる。そして、必要に応じ、第１切替え回路２５によって、補助バッテリ２２を第１電力変換回路２１から、第２電力変換回路２３を補助バッテリ２２からそれぞれ切断するとともに、低電圧バッテリＢ２０を第１電力変換回路２１に接続し、太陽光パネル２０から第１電力変換回路２１を介して低電圧バッテリＢ２０に電力を供給する。そのため、補助バッテリ２２を介することなく、太陽光パネル２０から第１電力変換回路２１を介して低電圧バッテリＢ２０に確実に電力を供給することができる。

第１実施形態によれば、第１電力変換回路２１は、太陽光パネル２０に接続されているとき、太陽光パネル２０の出力が最大になるように、太陽光パネル２０から供給される電力を変換して出力する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。そのため、電力変換装置２の効率を向上させることができる。

第１実施形態によれば、電力変換装置２は、太陽光パネル２０の出力が所定範囲で安定している場合に、第１切替え回路２５によって、第２電力変換回路２３を補助バッテリ２２から切断し、太陽光パネル２０から第１電力変換回路２１を介して低電圧バッテリＢ２０に電力を供給する。そのため、低電圧バッテリＢ２０に安定して電力を供給することができる。

（第２参考形態）
次に、第２参考形態の電力変換装置について説明する。第２参考形態の電力変換装置は、第１参考形態の電力変換装置に対して第２切替え回路を追加し、補助バッテリを介さずに高電圧バッテリを充電できるようにしたものである。

まず、図１１を参照して第２参考形態の電力変換装置の構成について説明する。

図１１に示す電力変換装置３は、車両に搭載され、車両に設けられた低電圧バッテリＢ３０及び高電圧バッテリＢ３１に電力を供給し、低電圧バッテリＢ３０及び高電圧バッテリＢ３１を充電する装置である。電力変換装置３は、太陽光パネル３０と、第１電力変換回路３１と、補助バッテリ３２と、第２電力変換回路３３と、第３電力変換回路３４と、第１切替え回路３５と、第２切替え回路３６とを備えている。

太陽光パネル３０、第１電力変換回路３１、補助バッテリ３２、第２電力変換回路３３、第３電力変換回路３４及び第１切替え回路３５は、第１参考形態の太陽光パネル１０、第１電力変換回路１１、補助バッテリ１２、第２電力変換回路１３、第３電力変換回路１４及び第１切替え回路１５と同一のものである。

第２切替え回路３６は、第１電力変換回路３１の入力端を太陽光パネル３０の出力端から、第３電力変換回路３４の入力端を補助バッテリ３２からそれぞれ切断するとともに、第３電力変換回路３４の入力端を太陽光パネル３０の出力端に接続するための回路である。第２切替え回路３６は、スイッチ３６０、３６１、３６２を備えている。

スイッチ３６０は、第１電力変換回路３１の入力端を太陽光パネル３０の出力端から切断するための素子である。スイッチ３６０は、第１切替え回路３５のスイッチ３５０を兼用して構成されている。スイッチ３６０は、太陽光パネル３０の出力端と第１電力変換回路３１の入力端の間に設けられている。スイッチ３６０の一端は太陽光パネル３０の出力端に、他端は第１電力変換回路３１の入力端にそれぞれ接続されている。

スイッチ３６１は、第３電力変換回路３４の入力端を補助バッテリ３２から切断するための素子である。スイッチ３６１は、補助バッテリ３２と第３電力変換回路３４の入力端の間に設けられている。スイッチ３６１の一端は補助バッテリ３２に、他端は第３電力変換回路３４の入力端にそれぞれ接続されている。

スイッチ３６２は、第３電力変換回路３４の入力端を太陽光パネル３０の出力端に接続するための素子である。スイッチ３６２の一端は太陽光パネル３０の出力端に、他端は第３電力変換回路３４の入力端にそれぞれ接続されている。

次に、図１１を参照して第２参考形態の電力変換装置の動作について説明する。

太陽光パネル３０から第１電力変換回路３１を介して補助バッテリ３２を充電する場合、補助バッテリ３２から第２電力変換回路３３を介して低電圧バッテリＢ３０を充電する場合、太陽光パネル３０から第２電力変換回路３３を介して低電圧バッテリＢ３０を充電する場合の動作は、第１参考形態の電力変換装置１と同一である。また、補助バッテリ３２から第３電力変換回路３４を介して高電圧バッテリＢ３１を充電する場合、スイッチ３６１をオン状態にすることを除いて、第１参考形態の電力変換装置１と同一である。

太陽光パネル３０の発電中において、太陽光パネル３０の出力が所定範囲内で安定している場合、又は、第１電力変換回路３１が故障した場合、電力変換装置３は、第２切替え回路３６のスイッチ３６０をオフ状態、スイッチ３６１をオフ状態、スイッチ３６２をオン状態にする。そして、第１電力変換回路３１を停止するとともに、第３電力変換回路３４を駆動する。第３電力変換回路３４は、太陽光パネル３０からスイッチ３６２を介して供給される直流電力を、高電圧バッテリＢ３１の充電に適した所定電圧の直流電力に変換して高電圧バッテリＢ３１に供給する。その際、太陽光パネル３０の出力電力が最大になるように、高電圧バッテリＢ３１に供給する電力を制御する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。その結果、高電圧バッテリＢ３１は、第３電力変換回路３４から供給される直流電力によって充電される。

次に、第２参考形態の電力変換装置の効果について説明する。

第２参考形態によれば、第１参考形態と同様の効果を得ることができる。

第２参考形態によれば、電力変換装置３は、第３電力変換回路３４を補助バッテリ３２から切断するための第２切替え回路３６を備えている。そして、必要に応じ、第２切替え回路３６によって、第３電力変換回路３４を補助バッテリ３２から切断し、太陽光パネル３０から第３電力変換回路３４を介して高電圧バッテリＢ３１に電力を供給する。そのため、補助バッテリ３２を介することなく、高電圧バッテリＢ３１に電力を供給することができる。そのため、補助バッテリ３２の寿命の低下を抑えることができる。

第２参考形態によれば、第２切替え回路３６は、第１電力変換回路３１を太陽光パネル３０から、第３電力変換回路３４を補助バッテリ３２からそれぞれ切断するとともに、第３電力変換回路３４を太陽光パネル３０に接続することができる。そして、必要に応じ、第２切替え回路３６によって、第１電力変換回路３１を太陽光パネル３０から、第３電力変換回路３４を補助バッテリ３２からそれぞれ切断するとともに、第３電力変換回路３４を太陽光パネル３０に接続し、太陽光パネル３０から第３電力変換回路３４を介して高電圧バッテリＢ３１に電力を供給する。そのため、補助バッテリ３２を介することなく、太陽光パネル３０から第３電力変換回路３４を介して高電圧バッテリＢ３１に確実に電力を供給することができる。

第２参考形態によれば、第３電力変換回路３４は、太陽光パネル３０に接続されているとき、太陽光パネル３０の出力電力が最大になるように、太陽光パネル３０から供給される電力を変換して出力する。つまり、ＭＰＰＴ制御を実施する。そのため、電力変換装置３の効率を向上させることができる。

第２参考形態によれば、電力変換装置３は、第１電力変換回路３１が故障した場合に、第２切替え回路３６によって、第３電力変換回路３４を補助バッテリ３２から切断し、太陽光パネル３０から第３電力変換回路３４を介して高電圧バッテリＢ３１に電力を供給する。そのため、第１電力変換回路３１が故障した場合であっても、高電圧バッテリＢ３１に電力を供給することができる。

第２参考形態によれば、電力変換装置３は、太陽光パネル３０の出力が所定範囲で安定している場合に、第２切替え回路３６によって、第３電力変換回路３４を補助バッテリ３２から切断し、太陽光パネル３０から第３電力変換回路３４を介して高電圧バッテリＢ３１に電力を供給する。そのため、高電圧バッテリＢ３１に安定して電力を供給することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電力変換装置について説明する。第２実施形態の電力変換装置は、第１実施形態の電力変換装置に対して第２参考形態と同一構成の第２切替え回路を追加し、補助バッテリを介さずに高電圧バッテリを充電できるようにしたものである。

まず、図１２を参照して第２実施形態の電力変換装置の構成について説明する。

図１２に示す電力変換装置４は、車両に搭載され、車両に設けられた低電圧バッテリＢ４０（第２バッテリ）及び高電圧バッテリＢ４１（第３バッテリ）に電力を供給し、低電圧バッテリＢ４０及び高電圧バッテリＢ４１を充電する装置である。電力変換装置４は、太陽光パネル４０（発電装置、太陽光発電装置）と、第１電力変換回路４１と、補助バッテリ４２（第１バッテリ）と、第２電力変換回路４３と、第３電力変換回路４４と、第１切替え回路４５と、第２切替え回路４６とを備えている。

太陽光パネル４０、第１電力変換回路４１、補助バッテリ４２、第２電力変換回路４３、第３電力変換回路４４及び第１切替え回路４５は、第１実施形態の太陽光パネル２０、第１電力変換回路２１、補助バッテリ２２、第２電力変換回路２３、第３電力変換回路２４及び第１切替え回路２５と同一のものである。

第２切替え回路４６は、第２参考形態の第２切替え回路３６と同一のものである。

次に、図１２を参照して第２実施形態の電力変換装置の動作について説明する。

太陽光パネル４０から第１電力変換回路４１を介して補助バッテリ４２を充電する場合、補助バッテリ４２から第２電力変換回路４３を介して低電圧バッテリＢ４０を充電する場合、太陽光パネル４０から第１電力変換回路４１を介して低電圧バッテリＢ４０を充電する場合の動作は、第１実施形態の電力変換装置２と同一である。また、補助バッテリ４２から第３電力変換回路４４を介して高電圧バッテリＢ４１を充電する場合、スイッチ４６１をオン状態にすることを除いて、第１実施形態の電力変換装置２と同一である。さらに、太陽光パネル４０から第３電力変換回路４４を介して高電圧バッテリＢ４１を充電する場合の動作は、第２参考形態の電力変換装置３と同一である。

次に、第２実施形態の電力変換装置の効果について説明する。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２参考形態特有の効果と同様の効果を得ることができる。

１・・・電力変換装置、１０・・・太陽光パネル、１１・・・第１電力変換回路、１２・・・補助バッテリ、１３・・・第２電力変換回路、１４・・・第３電力変換回路、１５・・・第１切替え回路、Ｂ１０・・・低電圧バッテリ、Ｂ１１・・・高電圧バッテリ

Claims

発電装置（２０、４０）と、
前記発電装置に接続され、前記発電装置から供給される電力を変換して出力する第１電力変換回路（２１、４１）と、
前記第１電力変換回路に接続され、前記第１電力変換回路から供給される電力によって充電される第１バッテリ（２２、４２）と、
前記第１バッテリに接続され、前記第１バッテリから供給される電力を変換して第２バッテリに供給する第２電力変換回路（２３、４３）と、
を備えた電力変換装置において、
前記第２電力変換回路を前記第１バッテリから切断するための第１切替え回路（２５、４５）を有し、
必要に応じ、前記第１切替え回路によって、前記第２電力変換回路を前記第１バッテリから切断し、前記発電装置から前記第１電力変換回路を介して前記第２バッテリに電力を供給することを特徴とする電力変換装置。
前記第１切替え回路（２５、４５）は、前記第１バッテリを前記第１電力変換回路から、前記第２電力変換回路を前記第１バッテリからそれぞれ切断するとともに、前記第２バッテリを前記第１電力変換回路に接続することができ、
必要に応じ、前記第１切替え回路によって、前記第１バッテリを前記第１電力変換回路から、前記第２電力変換回路を前記第１バッテリからそれぞれ切断するとともに、前記第２バッテリを前記第１電力変換回路に接続し、前記発電装置から前記第１電力変換回路を介して前記第２バッテリに電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１電力変換回路（２１、４１）は、前記発電装置に接続されているとき、前記発電装置の出力が最大になるように、前記発電装置から供給される電力を変換して出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
前記発電装置の出力が所定範囲で安定している場合に、前記第１切替え回路（２５、４５）によって、前記第２電力変換回路を前記第１バッテリから切断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第１バッテリに接続され、前記第１バッテリから供給される電力を変換して第３バッテリに供給する第３電力変換回路（４４）と、
前記第３電力変換回路を前記第１バッテリから切断するための第２切替え回路（４６）と、
を有し、
必要に応じ、前記第２切替え回路によって、前記第３電力変換回路を前記第１バッテリから切断し、前記発電装置から前記第３電力変換回路を介して前記第３バッテリに電力を供給することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第２切替え回路は、前記第１電力変換回路を前記発電装置から、前記第３電力変換回路を前記第１バッテリからそれぞれ切断するとともに、前記第３電力変換回路を前記発電装置に接続することができ、
必要に応じ、前記第２切替え回路によって、前記第１電力変換回路を前記発電装置から、前記第３電力変換回路を前記第１バッテリからそれぞれ切断するとともに、前記第３電力変換回路を前記発電装置に接続し、前記発電装置から前記第３電力変換回路を介して前記第３バッテリに電力を供給することを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
前記第３電力変換回路は、前記発電装置に接続されているとき、前記発電装置の出力電力が最大になるように、前記発電装置から供給される電力を変換して出力することを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
前記第１電力変換回路が故障した場合、又は、前記発電装置の出力が所定範囲で安定している場合に、前記第２切替え回路によって、前記第３電力変換回路を前記第１バッテリから切断することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記発電装置は、太陽光によって発電する太陽光発電装置であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置。