JP7379298B2 - 電源システム - Google Patents

Description

本発明は、単相交流を出力する外部給電器を複数台用いて三相交流を生成することが可能な電源システムに関する。

特許文献１には、供給される直流電力を、ＤＣ／ＡＣ変換回路により単相交流の交流電力に変換し、変換した交流電力を商用系統へ出力する電力変換装置の構成が開示されている。

また、車両の電動化が進む状況で、車両に搭載して車両の走行用バッテリから電力を外部給電する可搬型の外部給電器が普及しつつある。このような外部給電器は、通常時においては、電気製品等の負荷へ電力を供給することが可能であり、系統電力が使用できない災害時等においては、避難所などの救援拠点で電力を供給することが可能であり、外部給電器が必要とされる活躍の場は広くなりつつある。

特開２０１６－２０８６３５号公報

しかしながら、可搬型の外部給電器は単相交流の電力を出力するようになっており、電力供給拠点の設備系の電源として三相交流の電力が必要とされる場合には、設備系の電源として電力を供給することができない場合が生じ得る。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、単相交流を出力する外部給電器を複数台用いて三相交流を生成することが可能な電源システムの提供を目的とする。

本発明の一態様に係る電源システムは、
電動車両のバッテリと接続し、前記バッテリに蓄電された直流を単相交流に変換して出力する第１外部給電器、第２外部給電器及び第３外部給電器と、
前記第１外部給電器、前記第２外部給電器及び前記第３外部給電器から出力される前記単相交流を１２０°の位相差で同期させた三相交流を生成する制御手段と、を備え、
前記第１外部給電器、前記第２外部給電器及び前記第３外部給電器は、
前記直流を前記単相交流に変換した第１単相交流を出力する第１インバータ回路と、
前記直流を前記単相交流に変換し、前記第１単相交流に対して１２０°の位相差を有する第２単相交流を出力する第２インバータ回路と、を備え、
前記制御手段は、
前記第１外部給電器から出力された前記第２単相交流と、前記第２外部給電器から出力された前記第１単相交流との位相を同期させ、当該位相の同期に合わせて、前記第２外部給電器から出力された前記第１単相交流及び前記第２単相交流の位相を補正した第１補正単相交流及び第２補正単相交流を出力する第１位相同期部と、
前記第２補正単相交流と、前記第３外部給電器から出力された前記第１単相交流と、の位相を同期させ、当該位相の同期に合わせて、前記第３外部給電器から出力された前記第１単相交流及び前記第２単相交流の位相を補正した第１補正単相交流及び第２補正単相交流を出力する第２位相同期部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、単相交流を出力する外部給電器を複数台用いて三相交流を生成することが可能な電源システムを提供することが可能になる。

本発明の実施形態を示す添付図面は明細書の一部を構成し、その記述と共に本発明を説明するために用いられる。
実施形態に係る電源システムの構成を示す図。 第１外部給電器の構成を示す図。 第１実施形態の給電制御装置の構成を示す図。 第１位相同期回部及び第２位相同期回部の処理を説明する図。 第２実施形態の給電制御装置の構成を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

[第１実施形態]
（電源システム１０の構成）
図１は実施形態に係る電源システムの構成を示す図であり、電源システム１０は、第１外部給電器２０Ａ、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃと、給電制御装置３０とを有する。

第１外部給電器２０Ａ、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃの夫々は、電動車両ＶＥＨのバッテリＢＴと接続し、バッテリＢＴに蓄電された直流を単相交流に変換して出力する。第１外部給電器２０Ａ、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃはケーブル３を介して給電制御装置３０と接続する。第１外部給電器２０Ａ、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃは、それぞれ同一の構造を有しており、以下の説明では、全体的な外部給電器を説明する際の表記として単に「外部給電器２０」と表記する場合もある。

電動車両ＶＥＨは、例えば、バッテリＢＴに蓄えられた電力によってモータジェネレータを駆動させ、モータジェネレータの駆動力によって走行する車両（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）、または燃料電池車両（ＦＣＶ車両）であってもよい。

第１外部給電器２０Ａ、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃは、それぞれ所定の接続規格のコネクタ６０を介して、それぞれ電動車両ＶＥＨと接続し、電動車両ＶＥＨのバッテリＢＴに蓄電されている直流を単相交流に変換して出力する。

コネクタ６０の接続規格としては、急速充電規格であるＣｈａｄｅＭＯ規格のコネクタを用いることが可能であるが、コネクタ６０の接続規格としては、この例に限られず、種々の接続規格のコネクタを用いることが可能である。

給電制御装置３０は、第１外部給電器２０Ａ、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃから出力される単相交流を１２０°の位相差で同期させた三相交流を生成し、出力する。

（外部給電器の構成）
第１外部給電器２０Ａ、第２外部給電器２０Ｂ、及び第３外部給電器２０Ｃは、それぞれ同一の構成を有しており、以下の説明では、代表として第１外部給電器２０Ａの構成について説明する。図２は第１外部給電器２０Ａの構成を示す図である。図２に示すように、第１外部給電器２０Ａは、コネクタ６０を介して電動車両ＶＥＨと接続可能なインタフェース部２１と、電動車両ＶＥＨからの直流を単相交流に変換して出力するインバータユニット２２と、フィルタ部２４と、接続部２６とを有する。

インバータユニット２２は、３つのインバータ回路（第１インバータ回路２２ａ、第２インバータ回路２２ｂ、第３インバータ回路２２ｃ）を有しており、各インバータ回路は、インタフェース部２１から入力された直流を所定周波数（例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの商用周波数）の単相交流（正弦波交流）に変換する。３つのインバータ回路は、例えばＨブリッジ回路として構成され、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のトランジスタにより構成された複数のスイッチ素子と、各スイッチ素子にそれぞれ並列に接続されたダイオードとを有する。各スイッチ素子は制御回路２３から出力される制御信号によりオンオフされ、これにより直流が単相交流に変換される。

また、インバータユニット２２は、各インバータ回路から出力された交流の電圧値を検出するインバータ出力電圧用の電圧検出センサＳ１、Ｓ２と、各インバータ回路の出力を制御する制御回路２３と、を有する。電圧検出センサＳ１、Ｓ２は、インバータの出力電圧を検出するとともに、給電制御装置３０に接続している他の外部給電器（第２外部給電器２０Ｂ、第３外部給電器２０Ｃ）において出力されている電力線Ｌ１、Ｌ２からの情報を取得するセンサでもある。電圧検出センサＳ１、Ｓ２の検出結果に基づいて、制御回路２３は、各インバータ回路の動作状態を管理する。電圧検出センサＳ１、Ｓ２は、電圧センサと電流センサとにより構成される。制御回路２３は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含むマイクロコンピュータにより構成される。

インバータユニット２２は、フィルタ部２４に接続される。フィルタ部２４は、高調波除去用のＬＣフィルタ２４ａ（ローパスフィルタ）と、ノイズ除去用のノイズフィルタ２４ｂとを備え、インバータユニット２２で変換された交流出力は、ＬＣフィルタ２４ａとノイズフィルタ２４ｂに入力されて高調波やノイズが除去される。

フィルタ部２４は、接続部２６に接続される。接続部２６は、給電制御装置３０、または、負荷５０と接続可能な接続端子２６ａ、２６ｂ、２６ｃを有する。図２に示す例では、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂが、それぞれ接続端子２６ａ、２６ｂを介して給電制御装置３０に接続された状態を示し、第３インバータ回路２２ｃが接続端子２６ｃを介して負荷５０に接続された状態を示している。

第１外部給電器２０Ａと給電制御装置３０とを接続するケーブル３は、電力線Ｌ１、Ｌ２を含む。電力線Ｌ１、Ｌ２は、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂから出力された単相交流の電力線である。また、第３インバータ回路２２ｃから出力された出力された単相交流は電力線Ｌ３により負荷５０に給電される。

操作部４０は、第１外部給電器２０Ａのユーザインタフェース（ＵＩ）である。操作部４０は、第１外部給電器２０Ａと別体に設けられ、ユーザが持ち歩き可能なリモートコントロールボックス（図示せず）に無線（あるいは有線）を介して接続することが可能な接続インタフェース４１（接続Ｉ/Ｆ）を有する。

また、操作部４０は、第１外部給電器２０Ａの運転（始動）・停止を指示する運転スイッチ４２（運転ＳＷ）と、第１外部給電器２０Ａの運転モードとして、三相交流モードと単相交流モード（１００Ｖ）、及び単相交流モード（２００Ｖ）の切替を指示するモード設定スイッチ４３（モード設定ＳＷ）を備える。モード設定スイッチ４３の指示により、第１外部給電器２０Ａの運転モードを設定することができる。制御回路２３は、単相交流を出力する単相交流モード、または、三相交流を出力するための三相交流モードの運転モードに基づいて、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂの出力を制御する。

第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂは、位相調整回路２９に接続されており、制御回路２３は、モード設定スイッチ４３の指示により設定された運転モードに基づいて、位相調整回路２９の設定を切替える。

単相交流モード（１００Ｖ）が設定されると、位相調整回路２９は、制御回路２３の設定の切替制御に従い、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂの電力線の接続形態を並列接続に設定する。そして、制御回路２３は、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂから出力される単相交流（正弦波交流）の電圧（振幅）及び位相が同期する（位相差はゼロになる）ように出力電力の波形を制御する。制御回路２３及び位相調整回路２９による出力電力の制御により、接続部２６から出力される各インバータ回路（第１インバータ回路２２ａ、第２インバータ回路２２ｂ、第３インバータ回路２２ｃ）の出力としてＡＣ１００Ｖの出力電圧を得ることができる。

単相交流モード（２００Ｖ）が設定されると、位相調整回路２９は、制御回路２３の設定の切替制御に従い、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂの電力線の接続形態を直列接続に設定する。そして、制御回路２３は、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂから出力される交流（正弦波交流）の位相差を１８０°にするように出力電力の波形を制御する。制御回路２３及び位相調整回路２９による出力電力の調整により、接続部２６（接続端子２６ａ、２６ｂ）から出力されるインバータ回路２２ａ、２２ｂの出力としてＡＣ２００Ｖの出力電圧を得ることができる。このとき、第３インバータ回路２２ｃの出力電力は、制御回路２３及び位相調整回路２９の制御対象とされていないため、接続部２６（接続端子２６ｃ）から出力されるインバータ回路２２ｃの出力としてＡＣ１００Ｖの出力電圧を得ることができる。

三相交流モードが設定された場合に、制御回路２３は、第１インバータ回路２２ａから出力される第１単相交流に対する第２インバータ回路２２ｂから出力される第２単相交流の位相差を１２０°に設定する。位相調整回路２９は、制御回路２３の設定の切替制御に従い、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂの電力線の接続形態を直列接続に設定する。第１インバータ回路２２ａは、電動車両ＶＥＨのバッテリＢＴに蓄電された直流を単相交流に変換し第１単相交流（第１Ｕ単層交流）を出力し、第２インバータ回路２２ｂは、異なる電動車両ＶＥＨのバッテリＢＴに蓄電された直流を単相交流に変換し、第１単相交流に対して１２０°の位相差を有する第２単相交流（第２Ｕ単層交流）を出力する。

そして、制御回路２３は、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂから出力される単相交流（正弦波交流）の電圧（振幅）及び位相が１２０°になるように出力電力の波形を制御する。

制御回路２３及び位相調整回路２９による出力電力の制御により、接続部２６から出力される第１インバータ回路２２ａの出力として、第１単相交流（第１Ｕ単層交流）を得ることができ、第２インバータ回路２２ｂの出力として、第２単相交流（第２Ｕ単層交流）を得ることができる。

ここで、第１Ｕ単層交流及び第２Ｕ単層交流は、それぞれ単相交流の出力電圧であるが、第２Ｕ単層交流は第１Ｕ単層交流に対して１２０°（２π/３）の位相差を有する出力電圧であり、正弦波交流を数式で表すと、以下の（１）、（２）式のようになる。（１）、（２）式において、Ａは出力電圧の電圧振幅を示し、ωは角周波数を示す。

第１Ｕ単層交流＝Ａ・sin(ωｔ) ・・・（１）
第２Ｕ単層交流＝Ａ・sin(ωｔ－２π/３) ・・・（２）
以上の説明では、第１外部給電器２０Ａの構成を代表例として説明したが、第２外部給電器２０Ｂ、第３外部給電器２０Ｃについても同様である。

ここで、第２外部給電器２０Ｂについて、三相交流モードが設定されると、第１外部給電器２０Ａと同様に、位相調整回路２９は、制御回路２３の設定の切替制御に従い、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂの電力線の接続形態を直列接続に設定する。そして、制御回路２３は、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂから出力される単相交流（正弦波交流）の電圧（振幅）及び位相が１２０°になるように出力電力の波形を制御する。

制御回路２３及び位相調整回路２９による出力電力の制御により、接続部２６から出力される第１インバータ回路２２ａの出力として、第１単相交流（第１Ｖ単層交流）を得ることができ、第２インバータ回路２２ｂの出力として、第２単相交流（第２Ｖ単層交流）を得ることができる。

ここで、第１Ｖ単層交流及び第２Ｖ単層交流は、それぞれ単相交流の出力電圧であるが、第２Ｖ単層交流は第１Ｖ単層交流に対して１２０°（２π/３）の位相差を有する出力電圧であり、正弦波交流を数式で表すと、以下の（３）、（４）式のようになる。（３）、（４）式において、Ａは出力電圧の電圧振幅を示し、ωは角周波数を示す。

第１Ｖ単層交流＝Ａ・sin(ωｔ) ・・・（３）
第２Ｖ単層交流＝Ａ・sin(ωｔ－２π/３) ・・・（４）
また、第３外部給電器２０Ｃについて、三相交流モードが設定されると、制御回路２３及び位相調整回路２９による出力電力の制御により、接続部２６から出力される第１インバータ回路２２ａの出力として、第１単相交流（第１Ｗ単層交流）を得ることができ、第２インバータ回路２２ｂの出力として、第２単相交流（第２Ｗ単層交流）を得ることができる。

ここで、第１Ｗ単層交流及び第２Ｗ単層交流は、それぞれ単相交流の出力電圧であるが、第２Ｗ単層交流は第１Ｗ単層交流に対して１２０°（２π/３）の位相差を有する出力電圧であり、正弦波交流を数式で表すと、以下の（５）、（６）式のようになる。（５）、（６）式において、Ａは出力電圧の電圧振幅を示し、ωは角周波数を示す。

第３Ｗ単層交流＝Ａ・sin(ωｔ) ・・・（５）
第３Ｗ単層交流＝Ａ・sin(ωｔ－２π/３) ・・・（６）
（給電制御装置３０の構成）
（１）～（６）式で示される単相交流が給電制御装置３０に入力される。給電制御装置３０は、第１外部給電器２０Ａ、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃから出力される（１）～（６）式で示される単相交流に基づいて三相交流を生成し、出力する。

図３は第１実施形態の給電制御装置の構成を示す図である。給電制御装置３０は、内部構成として、インタフェース部３１（Ｉ/Ｆ部）、制御回路３２、第１位相同期部３３、第２位相同期部３４及び生成部３５を有する。

インタフェース部３１（Ｉ/Ｆ部）は、第１外部給電器２０Ａ、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃと接続可能インタフェースである。制御回路３２はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含むマイクロコンピュータにより構成され、第１位相同期部３３、第２位相同期部３４及び生成部３５の動作を制御する。

第１位相同期部３３及び第２位相同期部３４は、例えば、ＰＬＬ回路（ＰＬＬ：Phase-locked loop）により構成することが可能である。

（第１位相同期部３３の処理）
第１位相同期部３３は、第１外部給電器２０Ａから出力された第２単相交流（第２Ｕ単層交流）と、第２外部給電器２０Ｂから出力された第１単相交流（第１Ｖ単層交流）との位相を同期させる。

図４は、第１位相同期部３３及び第２位相同期部３４の位相同期処理を説明する図である。第１位相同期部３３は、第１外部給電器２０Ａから出力された第２単相交流（第２Ｕ単層交流）と、第２外部給電器２０Ｂから出力された第１単相交流（第１Ｖ単層交流）とを比較して、第２単相交流（第２Ｕ単層交流）と、第１単相交流（第１Ｖ単層交流）との位相差を求める。図４に示す例では、第１単相交流（第１Ｖ単層交流）は第２単相交流（第２Ｕ単層交流）に対して位相差α（ラジアン）の遅れを有することを示している。

位相差α（ラジアン）の遅れをゼロにする（所定の閾値範囲内に収束する）ように、第１位相同期部３３は、第２外部給電器２０Ｂからの出力を補正する。すなわち、第１位相同期部３３は、位相の同期に合わせて、第２外部給電器２０Ｂから出力された第１単相交流（第１Ｖ単層交流）及び第２単相交流（第２Ｖ単層交流）の位相を補正した第１補正単相交流及び第２補正単相交流を出力する。

第１補正単相交流及び第２補正単相交流を、数式で表すと、以下の（７）、（８）式のようになる。第１位相同期部３３は、位相差α（ラジアン）の遅れをゼロにするように、（３）、（４）式において、位相をαラジアン進めた以下の（７）、（８）式より、第１補正単相交流（第１Ｖ補正単相交流）及び第２補正単相交流（第２Ｖ補正単相交流）を生成し出力する。

第１Ｖ補正単相交流＝Ａ・sin(ωｔ＋α) ・・・（７）
第２Ｖ補正単相交流＝Ａ・sin(ωｔ－２π/３＋α) ・・・（８）
（第２位相同期部３４の処理）
第２位相同期部３４は、第２補正単相交流（第２Ｖ補正単相交流）と、第３外部給電器２０Ｃから出力された第１単相交流（第１Ｗ単層交流）との位相を同期させる。

第２位相同期部３４は、第２補正単相交流（第２Ｖ補正単相交流）と、第３外部給電器２０Ｃから出力された第１単相交流（第１Ｗ単層交流）とを比較して、第２補正単相交流（第２Ｖ補正単相交流）と、第１単相交流（第１Ｗ単層交流）との位相差を求める。図４に示す例では、第１単相交流（第１Ｗ単層交流）は第２補正単相交流（第２Ｖ補正単相交流）に対して位相差β（ラジアン）の遅れを有することを示している。

位相差β（ラジアン）の遅れをゼロにする（所定の閾値範囲内に収束する）ように、第２位相同期部３４は、第３外部給電器２０Ｃからの出力を補正する。すなわち、第２位相同期部３４は、位相の同期に合わせて、第３外部給電器２０Ｃから出力された第１単相交流（第１Ｗ単層交流）及び第２単相交流（第２Ｗ単層交流）の位相を補正した第１補正単相交流及び第２補正単相交流を出力する。

第１補正単相交流（第１Ｗ補正単相交流）及び第２補正単相交流（第２Ｗ補正単相交流）を、数式で表すと、以下の（９）、（１０）式のようになる。第２位相同期部３４は、位相差β（ラジアン）の遅れをゼロにするように、（５）、（６）式において、位相をβラジアン進めた以下の（９）、（１０）式より、第１補正単相交流（第１Ｗ補正単相交流）及び第２補正単相交流（第２Ｗ補正単相交流）を生成し出力する。

第１Ｗ補正単相交流＝Ａ・sin(ωｔ＋β) ・・・（９）
第２Ｗ補正単相交流＝Ａ・sin(ωｔ－２π/３＋β) ・・・（１０）
（生成部３５の処理）
生成部３５は、第１外部給電器２０Ａからの出力、第１位相同期部３３及び第２位相同期部３４からの出力に基づいて三相交流を生成する。

生成部３５は、第１外部給電器２０Ａからの出力として、第１外部給電器２０Ａから出力された第１単相交流（第１Ｕ単層交流）を三相交流の生成に使用する。また、生成部３５は、第１位相同期部３３から出力され、第１外部給電器２０Ａの第１単相交流（第１Ｕ単層交流）に対して１２０°の位相差を有する第２外部給電器２０Ｂの第１補正単相交流（第１Ｖ補正単相交流）を三相交流の生成に使用する。また、生成部３５は、第２位相同期部３４から出力され、第２外部給電器２０Ｂの第１補正単相交流（第１Ｖ補正単相交流）に対して１２０°の位相差を有する、第３外部給電器２０Ｃの第１補正単相交流（第１Ｗ補正単相交流）を三相交流の生成に使用する。すなわち、生成部３５は、第１外部給電器２０Ａから出力された第１単相交流（第１Ｕ単層交流）と、第１単相交流（第１Ｕ単層交流）に対して１２０°の位相差を有する第２外部給電器２０Ｂの第１補正単相交流（第１Ｖ補正単相交流）と、第１補正単相交流（第１Ｖ補正単相交流）に対して１２０°の位相差を有する第３外部給電器２０Ｃの第１補正単相交流（第１Ｗ補正単相交流）とに基づいて、三相交流を生成し、出力する。

（変形例）
生成部３５は、３つの外部給電器２０の出力を用いて三相交流を生成することが可能である。この他、位相差をゼロに補正する際に予め設定した同期精度が得られない場合や、所定の時間内に同期処理が完了しない場合など、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃのいずれか一方からの出力が、予め設定したタイミングで得られない場合が発生し得る。このような場合であっても、生成部３５は、第１外部給電器２０Ａの出力と、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃのうち、出力が得られた他方からの出力と、に基づいて三相交流を生成し、出力することも可能である。

例えば、第３外部給電器２０Ｃからの出力が予め設定したタイミングで得られない場合、生成部３５は、第１外部給電器２０Ａから出力された第１単相交流（第１Ｕ単層交流）及び第２単相交流（第２Ｕ単層交流）と、第１位相同期部３３から出力され、第１外部給電器２０Ａの第２単相交流（第２Ｕ単層交流）に対して１２０°の位相差を有する第２外部給電器２０Ｂの第２補正単相交流（第２Ｖ補正単相交流）と、に基づいて三相交流を生成することも可能である。

また、第２外部給電器２０Ｂからの出力が予め設定したタイミングで得られない場合、生成部３５は、第１外部給電器２０Ａから出力された第１単相交流（第１Ｕ単層交流）及び第２単相交流（第２Ｕ単層交流）と、第２位相同期部３４から出力され、第１外部給電器２０Ａの第２単相交流（第２Ｕ単層交流）に対して１２０°の位相差を有する第３外部給電器２０Ｃの第１補正単相交流と、に基づいて三相交流を生成することも可能である。

[第２実施形態]
第１実施形態では、給電制御装置３０の内部に第１位相同期部３３及び第２位相同期部３４を設けた構成を説明したが、第１位相同期部３３及び第２位相同期部３４の構成を、外部給電器２０の制御回路２３の内部に設けてもよい。

図５は第２実施形態の給電制御装置３０の構成を示す図であり、インタフェース部３１（Ｉ/Ｆ部）及び生成部３５は図３と同様である。

インバータユニット２２の制御回路２３は、電圧検出センサＳ１、Ｓ２からの入力により、給電制御装置３０に接続している他の外部給電器において出力されている電力線Ｌ１、Ｌ２からの情報を取得することが可能であり、制御回路２３は、取得した情報に基づいて、図４で説明した位相同期処理を行う。

例えば、１台の外部給電器（例えば、第１外部給電器２０Ａ）が既に給電制御装置３０に接続されている場合、自給電器（例えば、第２外部給電器２０Ｂ）の制御回路２３は、第１位相同期部３３として機能して、第１外部給電器２０Ａから出力されている第２単相交流（第２Ｕ単層交流）と、自給電器（第２外部給電器２０Ｂ）から出力される第１単相交流（第１Ｖ単層交流）との位相を同期させる。

電圧検出センサＳ１、Ｓ２からの入力に基づいて、第２単相交流（第２Ｕ単層交流）と第１単相交流（第１Ｖ単層交流）との間に位相差αが検出された場合、制御回路２３は、位相差αの遅れをゼロにする（所定の閾値範囲内に収束する）ように、自給電器（第２外部給電器２０Ｂ）からの出力を補正する。すなわち、制御回路２３は、位相の同期に合わせて、第２外部給電器２０Ｂから出力する第１単相交流（第１Ｖ単層交流）及び第２単相交流（第２Ｖ単層交流）の位相を予め補正した第１補正単相交流及び第２補正単相交流を出力する。

制御回路２３の位相同期処理は図４で説明したものと同様であり、制御回路２３は、（７）式、（８）式の第１補正単相交流及び第２補正単相交流が第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂから出力されるように、出力電力の波形を制御する。

また、２台の外部給電器（例えば、第１外部給電器２０Ａ、第２外部給電器２０Ｂ）が既に給電制御装置３０に接続されている場合、自給電器（例えば、第３外部給電器２０Ｃ）の制御回路２３は、第１位相同期部３３及び第２位相同期部３４として機能する。

第１位相同期部３３として機能する場合は先の説明と同様であり、制御回路２３は、第１外部給電器２０Ａから出力されている第２単相交流（第２Ｕ単層交流）と、第２外部給電器２０Ｂから出力されている第１単相交流（第１Ｖ単層交流）との位相を同期させる。この位相同期処理により、制御回路２３は、第１補正単相交流及び第２補正単相交流を生成する。

更に、制御回路２３は、第２位相同期部３４として機能して、第２補正単相交流（第２Ｖ補正単相交流）と、第３外部給電器２０Ｃから出力される第１単相交流（第１Ｗ単層交流）との位相を同期させる。

電圧検出センサＳ１、Ｓ２からの入力に基づいて、第２補正単相交流（第２Ｖ補正単相交流）と第１単相交流（第１Ｗ単層交流）との間に位相差βが検出された場合、制御回路２３は、位相差βの遅れをゼロにする（所定の閾値範囲内に収束する）ように、自給電器（第３外部給電器２０Ｃ）からの出力を補正する。すなわち、制御回路２３は、位相の同期に合わせて、第３外部給電器２０Ｃから出力する第１単相交流（第１Ｗ単層交流）及び第２単相交流（第２Ｗ単層交流）の位相を予め補正した第１補正単相交流及び第２補正単相交流を出力する。

制御回路２３の位相同期処理は図４で説明したものと同様であり、制御回路２３は、（９）式、（１０）式の第１補正単相交流及び第２補正単相交流が第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂから出力されるように、出力電力の波形を制御する。

生成部３５の処理は第１実施形態で説明した処理を同様であるが、第２実施形態では、第１位相同期部３３からの出力として、第２外部給電器２０Ｂの出力を使用し、第２位相同期部３４からの出力として、第３外部給電器２０Ｃからの出力を使用して三相交流を生成する。

給電制御装置３０の生成部３５は、第１外部給電器２０Ａからの出力、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃからの出力に基づいて三相交流を生成する。

生成部３５は、第１外部給電器２０Ａからの出力として、第１外部給電器２０Ａから出力された第１単相交流（第１Ｕ単層交流）を三相交流の生成に使用する。また、生成部３５は、第２外部給電器２０Ｂから出力され、第１外部給電器２０Ａの第１単相交流（第１Ｕ単層交流）に対して１２０°の位相差を有する第２外部給電器２０Ｂの第１補正単相交流（第１Ｖ補正単相交流）を三相交流の生成に使用する。

更に、生成部３５は、第３外部給電器２０Ｃから出力され、第２外部給電器２０Ｂの第１補正単相交流（第１Ｖ補正単相交流）に対して１２０°の位相差を有する、第３外部給電器２０Ｃの第１補正単相交流（第１Ｗ補正単相交流）を三相交流の生成に使用する。

すなわち、生成部３５は、第１外部給電器２０Ａから出力された第１単相交流（第１Ｕ単層交流）と、第１単相交流（第１Ｕ単層交流）に対して１２０°の位相差を有する第２外部給電器２０Ｂの第１補正単相交流（第１Ｖ補正単相交流）と、第１補正単相交流（第１Ｖ補正単相交流）に対して１２０°の位相差を有する第３外部給電器２０Ｃの第１補正単相交流（第１Ｗ補正単相交流）とに基づいて、三相交流を生成し、出力する。

以上説明した構成でも、３つの外部給電器２０の出力を用いて三相交流を生成することが可能である。また、第２実施形態の構成でも、第１実施形態で説明した変形例を適用することは可能である。

第２実施形態の構成によれば、第１インバータ回路２２ａ及び第２インバータ回路２２ｂから出力する単相交流の位相を１２０°に制御する際に、外部給電器間における単相交流の位相差（α、β）に基づいて、自給電器から出力する単相交流の位相補正を行うことができる。単相交流の位相を１２０°に制御する処理及び位相補正を、まとめて行うことにより、処理の高速化を図ることができるとともに、給電制御装置３０の構成を簡素化することができる。

＜その他の実施形態＞
また、実施形態で説明された外部給電器２０や給電制御装置３０の各機能を実現するプログラムは、ネットワーク又は記憶媒体を介して外部給電器２０や給電制御装置３０に供給され、外部給電器２０や給電制御装置３０のコンピュータにおける１以上のプロセッサは、このプログラムを読み出して実行することができる。

＜実施形態のまとめ＞
構成１．上記実施形態の電源システムは、電動車両（例えば、図１のＶＥＨ）のバッテリ（例えば、図１のＢＴ）と接続し、前記バッテリに蓄電された直流を単相交流に変換して出力する第１外部給電器、第２外部給電器及び第３外部給電器と（例えば、図１の２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）、
前記第１外部給電器、前記第２外部給電器及び前記第３外部給電器から出力される前記単相交流を１２０°の位相差で同期させた三相交流を生成する制御手段と（例えば、図１の２３、３０）、を備える。

構成１の電源システムによれば、単相交流を出力する外部給電器を複数台用いて三相交流を生成することが可能な電源システムを提供することが可能になる。

構成２．上記実施形態の電源システム（１０）では、
前記第１外部給電器、前記第２外部給電器及び前記第３外部給電器（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）は、
前記直流を前記単相交流に変換した第１単相交流を出力する第１インバータ回路（例えば、図２の２２ａ）と、
前記直流を前記単相交流に変換し、前記第１単相交流に対して１２０°の位相差を有する第２単相交流を出力する第２インバータ回路（例えば、図２の２２ｂ）と、
を備え、
前記制御手段（２３、３０）は、
前記第１外部給電器から出力された前記第２単相交流と、前記第２外部給電器（２０Ｂ）から出力された前記第１単相交流との位相を同期させ、当該位相の同期に合わせて、前記第２外部給電器（２０Ｂ）から出力された前記第１単相交流及び前記第２単相交流の位相を補正した第１補正単相交流及び第２補正単相交流を出力する第１位相同期部（例えば、図３の３３）と、
前記第２補正単相交流と、前記第３外部給電器（２０Ｃ）から出力された前記第１単相交流と、の位相を同期させ、当該位相の同期に合わせて、前記第３外部給電器（２０Ｃ）から出力された前記第１単相交流及び前記第２単相交流の位相を補正した第１補正単相交流及び第２補正単相交流を出力する第２位相同期部（例えば、図３の３４）と、
を備える。

構成３．上記実施形態の電源システム（１０）では、
前記第１外部給電器、前記第２外部給電器及び前記第３外部給電器（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）は、
単相交流を出力する単相交流モード、または、三相交流を出力するための三相交流モードの運転モードに基づいて、前記第１インバータ回路（２２ａ）及び前記第２インバータ回路（２２ｂ）の出力を制御する制御回路（例えば、図２の２３）を更に備え、
前記三相交流モードが設定された場合に、前記制御回路（２３）は、前記第１単相交流に対する前記第２単相交流の位相差を１２０°に設定する。

構成４．上記実施形態の電源システム（１０）では、
前記第１外部給電器（２０Ａ）からの出力、前記第１位相同期部（３３）及び前記第２位相同期部（３４）からの出力に基づいて前記三相交流を生成する生成手段（例えば、図３の３５）を更に備える。

構成５．上記実施形態の電源システム（１０）では、前記生成手段（３５）は、
前記第１外部給電器（２０Ａ）から出力された前記第１単相交流と、
前記第１位相同期部（３３）から出力され、前記第１外部給電器（２０Ａ）の前記第１単相交流に対して１２０°の位相差を有する前記第２外部給電器（２０Ｂ）の前記第１補正単相交流と、
前記第２位相同期部（３４）から出力され、前記第２外部給電器（２０Ｂ）の前記第１補正単相交流に対して１２０°の位相差を有する、前記第３外部給電器（２０Ｃ）の前記第１補正単相交流と、
に基づいて前記三相交流を生成する。

構成１から構成５の電源システムによれば、単相交流を出力する外部給電器を複数台用いて三相交流を生成することが可能な電源システムを提供することが可能になる。

また、三相交流出力用の三相インバータを用いることなく、単相インバータの出力を組み合わせることにより電源システムを構成することが可能になる。すなわち、単相交流を出力する外部給電器を複数台用いて運用することで、三相交流を給電することができる。

また、大型の三相交流出力用の三相インバータや三相インバータ用の電源を必要としないため、普通車（電動車両ＶＥＨ）に積載可能な寸法で、外部給電器２０及び給電制御装置３０を可搬型のシステムとして構成することが可能になる。これにより、系統電力が使用できない災害時等においては、避難所などの救援拠点に移動して、三相交流による電力を供給することが可能になる。

構成６．上記実施形態の電源システム（１０）では、
前記生成手段（３５）は、前記第３外部給電器（２０Ｃ）からの出力が予め設定したタイミングで得られない場合、
前記第１外部給電器（２０Ａ）から出力された前記第１単相交流及び前記第２単相交流と、
前記第１位相同期部（３３）から出力され、前記第１外部給電器（２０Ａ）の前記第２単相交流に対して１２０°の位相差を有する前記第２外部給電器（２０Ｂ）の前記第２補正単相交流と、に基づいて前記三相交流を生成する。

構成７．上記実施形態の電源システム（１０）では、
前記生成手段（３５）は、前記第２外部給電器（２０Ｂ）からの出力が予め設定したタイミングで得られない場合、
前記第１外部給電器（２０Ａ）から出力された前記第１単相交流及び前記第２単相交流と、
前記第２位相同期部（３４）から出力され、前記第１外部給電器（２０Ａ）の前記第２単相交流に対して１２０°の位相差を有する前記第３外部給電器（２０Ｃ）の前記第１補正単相交流と、に基づいて前記三相交流を生成する。

構成６または構成７の電源システムによれば、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃのいずれか一方からの出力が、予め設定したタイミングで得られない場合であっても、第１外部給電器２０Ａの出力と、第２外部給電器２０Ｂ及び第３外部給電器２０Ｃのうち、出力が得られた他方からの出力と、に基づいて三相交流を生成することが可能になる。

これにより、第１外部給電器２０Ａと第２外部給電器２０Ｂとの間における単相交流の同期精度、及び、第２外部給電器２０Ｂと第３外部給電器２０Ｃとの間における単相交流の同期精度を維持しつつ、安定して三相交流を生成することが可能になる。

本発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１０：電源システム、２０Ａ：第１外部給電器、２０Ｂ：第２外部給電器、２０Ｃ：第３外部給電器、２２ａ：第１インバータ回路、２２ｂ：第２インバータ回路、２３：制御回路、３０：給電制御装置、３３：第１位相同期部、３４：第２位相同期部、３５：生成部

Claims (6)

1. 電動車両のバッテリと接続し、前記バッテリに蓄電された直流を単相交流に変換して出力する第１外部給電器、第２外部給電器及び第３外部給電器と、
   前記第１外部給電器、前記第２外部給電器及び前記第３外部給電器から出力される前記単相交流を１２０°の位相差で同期させた三相交流を生成する制御手段と、を備え、
   前記第１外部給電器、前記第２外部給電器及び前記第３外部給電器は、
   前記直流を前記単相交流に変換した第１単相交流を出力する第１インバータ回路と、
   前記直流を前記単相交流に変換し、前記第１単相交流に対して１２０°の位相差を有する第２単相交流を出力する第２インバータ回路と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記第１外部給電器から出力された前記第２単相交流と、前記第２外部給電器から出力された前記第１単相交流との位相を同期させ、当該位相の同期に合わせて、前記第２外部給電器から出力された前記第１単相交流及び前記第２単相交流の位相を補正した第１補正単相交流及び第２補正単相交流を出力する第１位相同期部と、
   前記第２補正単相交流と、前記第３外部給電器から出力された前記第１単相交流と、の位相を同期させ、当該位相の同期に合わせて、前記第３外部給電器から出力された前記第１単相交流及び前記第２単相交流の位相を補正した第１補正単相交流及び第２補正単相交流を出力する第２位相同期部と、
   を備えることを特徴とする電源システム。
2. 前記第１外部給電器、前記第２外部給電器及び前記第３外部給電器は、
   単相交流を出力する単相交流モード、または、三相交流を出力するための三相交流モードの運転モードに基づいて、前記第１インバータ回路及び前記第２インバータ回路の出力を制御する制御回路を更に備え、
   前記三相交流モードが設定された場合に、前記制御回路は、前記第１単相交流に対する前記第２単相交流の位相差を１２０°に設定することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
3. 前記第１外部給電器からの出力、前記第１位相同期部及び前記第２位相同期部からの出力に基づいて前記三相交流を生成する生成手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電源システム。
4. 前記生成手段は、
   前記第１外部給電器から出力された前記第１単相交流と、
   前記第１位相同期部から出力され、前記第１外部給電器の前記第１単相交流に対して１２０°の位相差を有する前記第２外部給電器の前記第１補正単相交流と、
   前記第２位相同期部から出力され、前記第２外部給電器の前記第１補正単相交流に対して１２０°の位相差を有する、前記第３外部給電器の前記第１補正単相交流と、
   に基づいて前記三相交流を生成することを特徴とする請求項３に記載の電源システム。
5. 前記生成手段は、前記第３外部給電器からの出力が予め設定したタイミングで得られない場合、
   前記第１外部給電器から出力された前記第１単相交流及び前記第２単相交流と、
   前記第１位相同期部から出力され、前記第１外部給電器の前記第２単相交流に対して１２０°の位相差を有する前記第２外部給電器の前記第２補正単相交流と、
   に基づいて前記三相交流を生成することを特徴とする請求項３に記載の電源システム。
6. 前記生成手段は、前記第２外部給電器からの出力が予め設定したタイミングで得られない場合、
   前記第１外部給電器から出力された前記第１単相交流及び前記第２単相交流と、
   前記第２位相同期部から出力され、前記第１外部給電器の前記第２単相交流に対して１２０°の位相差を有する前記第３外部給電器の前記第１補正単相交流と、
   に基づいて前記三相交流を生成することを特徴とする請求項３に記載の電源システム。

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