JPWO2006059762A1 - 交流電力供給システム、電源装置およびそれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

商用電源の停電時には、自動切換装置（３００）によりハイブリッド自動車（１００）からの電力供給に切換えられる。車両のＥＣＵ（１０）は、商用交流電圧の発生要求を受けると、燃料の残量に基づいて発電量上限値（Ｐ＿ＭＡＸ）を設定する。そして、ＥＣＵ（１０）は、発電量上限値（Ｐ＿ＭＡＸ）に基づいて発電量を制御するとともに、発電量上限値（Ｐ＿ＭＡＸ）をアンテナ（ＡＮ１）を介して住宅用ＥＣＵ（２００）へ送信する。住宅用ＥＣＵ（２００）は、発電量上限値（Ｐ＿ＭＡＸ）を受けると、電気負荷への供給電力量が発電量上限値（Ｐ＿ＭＡＸ）を越えないように、予め登録された優先度に従って、優先レベル１の第１負荷（２０１）から商用交流電力が供給されるように負荷状態を制御する。

Description

この発明は、交流電力供給システム、電源装置およびそれを備えた車両に関し、特に、交流電力を発生して外部の電気負荷に供給する交流電力供給システム、電源装置およびそれを備えた車両に関する。

従来より、モータジェネレータを動力源とするハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を商用電源として利用する提案がなされている（たとえば特開２００１−２５８１７７号公報、特開２００１−００８３８０号公報および特開平０４−２９５２０２号公報参照）。すなわち、非常・災害時の非常用電源や、キャンプ地など周囲に商用電源設備がないときの商用電源として、ハイブリッド自動車等を利用しようというものである。
たとえば特開２００１−２５８１７７号公報には、電気自動車に搭載されたバッテリから住宅の家庭用電源に電力供給を行なう交流電力供給システムが開示されている。これによれば、住宅側の電力配線に接続した充放電器と、電気自動車に搭載されたバッテリの状態を監視して充放電を管理するコントローラとを設けたことにより、住宅の家庭用電源から電気自動車への電力供給と電気自動車から住宅側への電力供給との双方が可能になる。また、電気自動車から住宅側への電力供給において、電気自動車の通常走行範囲での必要電力量を確保した上で、電力を供給するので、急な外出にも対応することができる。
しかしながら、従来の交流電力供給システムにおいて、商用電源の代用として、車両から外部の電気負荷に対して交流電力の供給を行なうときには、以下のような問題が生じていた。
すなわち、従来のシステムでは、商用電源が正常であって、電気負荷に対して電力供給が可能なときには、電気負荷には、出力レベルが高く、かつ略一定の交流電力が電気負荷に供給される。また、商用電源から住宅内に設置された複数の電気負荷に電力を供給する場合においては、電気負荷の負荷量が、電力需要家が予め契約した負荷量を越えると、ブレーカーによって電力供給が遮断される。
そして、商用電源が停電して電力供給が不可能となると、非常用電源として、車両からの電力供給に切換えられる。このとき、車両から出力される交流電力は、交流電力を発電する電源装置の状態などに応じて変動する。そのため、商用電源と同等の安定度をもって電気負荷に電力供給を行なうことは困難である。
たとえば、車両から出力される交流電力が、商用電源から出力される交流電力を下回ったものとする。この場合、住宅側においては、電気負荷の負荷量が停電の前後において一定であるのに対して、交流電力の供給量が低下することになる。このとき、商用電源からの電力供給であれば、先述のように、負荷量が交流電力の供給量を上回るとしてブレーカーによって電力供給が遮断されるが、車両からの電力供給では、ブレーカーによる遮断が行なわれず、電源装置の出力する交流電圧に著しい電圧低下が生じることになる。
また、従来のシステムでは、このような交流電圧の電圧低下を考慮して、電源を商用電源から車両の電源装置に切換えるにあたって、予め電力需要家で使用する電気負荷を制限していた。したがって、商用電源の停電時などの非常時において、自動的に電源を切換えることができないという問題が生じていた。
それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電源装置から出力される交流電圧の低下を抑制可能な交流電力供給システム、電源装置およびそれを備える車両を提供することである。

この発明によれば、交流電力を複数の電気負荷に供給する交流電力供給システムは、交流電力を出力する電源装置と、複数の電気負荷に対する交流電力の供給量が、電源装置が出力可能な電力量の上限値を超えないように、各複数の電気負荷の負荷量を制御する制御装置とを備える。
好ましくは、制御装置は、電源装置から電力量の上限値を指示する信号を受信する受信部と、各複数の電気負荷の負荷量を検出する負荷状態検出部と、検出した各複数の電気負荷の負荷量の総和が、受信した信号により指示される電力量の上限値を超えないように、複数の電気負荷から選択した電気負荷にのみ交流電力を供給する負荷状態制御部とを含む。
好ましくは、負荷状態制御部は、予め登録された優先度に従って交流電力を供給する電気負荷を選択する。
好ましくは、優先度は、各複数の電気負荷に対する重要度の相対評価に基づいて決定される。
好ましくは、交流電力供給システムは、商用電源と、商用電源と電源装置とのいずれか一方と、複数の電気負荷とを自動的に接続するための切換装置とをさらに備える。
好ましくは、負荷状態制御部は、切換装置によって、電源装置と複数の電気負荷との接続から商用電源と複数の電気負荷との接続に切換えられたタイミングにおいて、商用電源からの交流電力の供給量と電力量の上限値との大小を比較し、商用電源からの供給量が電力量の上限値よりも小さいことに応じて、各複数の電気負荷の負荷量の総和が、商用電源からの供給量を越えないように、複数の電気負荷から選択した電気負荷にのみ交流電力を供給する。
好ましくは、電源装置は、電源と、電源からの直流電力を交流電力に変換して出力する電力変換器と、電源の残存容量に基づいて、電力量の上限値を設定する上限値設定部と、設定された電力量の上限値に基づいて、出力する電力量を制御する電力量制御部と、電力量の上限値を指示する信号を制御装置に送信する送信部とを含む。
好ましくは、上限値設定部は、電源の残存容量が所定の閾値以上となるように、電力量の上限値を設定する。
好ましくは、所定の閾値は、電源装置が電源に直流電力を補給するのに必要な電源の残存容量である。
好ましくは、電源装置は、車両の内燃機関に連結されて発電する第１のモータジェネレータと、車両の駆動輪に連結される第２のモータジェネレータと、第１および第２のモータジェネレータに接続され、電源から直流電力の供給を受ける第１および第２のインバータと、第１および第２のモータジェネレータを駆動させ、かつ、第１および第２のモータジェネレータの中性点間に交流電力を発生させるように第１および第２のインバータの動作を制御する制御部とを含む。制御部は、内燃機関の燃料の残量に基づいて、第１のモータジェネレータの発電する電力量の上限値を設定する上限値設定部と、設定された電力量の上限値に基づいて、発電する電力量を制御する発電量制御部と、電力量の上限値を指示する信号を制御装置に送信する送信部とを含む。
好ましくは、上限値設定部は、内燃機関の燃料の残量が、所定の閾値以上となるように、発電量の上限値を設定する。
好ましくは、所定の閾値は、車両が燃料の補給所まで走行するのに必要な内燃機関の燃料の残量である。
好ましくは、送信部と受信部とは、無線を通信媒体とする。
好ましくは、送信部と受信部とは、電源装置から複数の電気負荷へ交流電力を供給するための電力線を通信媒体とする。
この発明の他の構成によれば、発電した交流電力を外部の電気負荷に供給する電源装置は、車両の内燃機関に連結されて発電する第１のモータジェネレータと、車両の駆動輪に連結される第２のモータジェネレータと、第１および第２のモータジェネレータに接続され、電源から直流電力の供給を受ける第１および第２のインバータと、第１および第２のモータジェネレータを駆動させ、かつ、第１および第２のモータジェネレータの中性点間に交流電力を発生させるように第１および第２のインバータの動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関の燃料の残量に基づいて、第１のモータジェネレータによる発電量の上限値を設定する上限値設定部と、設定された発電量の上限値に基づいて、発電量を制御する発電量制御部と、発電量の上限値を指示する信号を外部の電気負荷に送信する送信部とを含む。
好ましくは、上限値設定部は、内燃機関の燃料の残量が、所定の閾値以上となるように、発電量の上限値を設定する。
好ましくは、所定の閾値は、車両が燃料の補給所まで走行するのに必要な内燃機関の燃料の残量である。
この発明によれば、車両は、上記この発明の他の構成による電源装置のいずれか１つを備える。
この発明によれば、車両に搭載される電源装置から交流電力を電気負荷に供給する構成において、電源装置からの交流電力の供給量が電源装置の発電量の上限値を越えないように、電気負荷の負荷量を制御することにより、商用電源から電源装置への電源切換え時に生じる電圧低下を回避することができる。これによれば、商用電源の停電時における電源の切換えを自動的に行なうことが可能となる。
また、商用電源の復旧時においても、商用電源の発電量を越えないように負荷状態を制御することにより、電源装置から商用電源への電源切換え時に生じる電源の切換えを自動的に行なうことができる。
さらに、優先度の高いものから順に商用交流電力が供給されるように負荷状態を制御することによって、ユーザに与える影響を低減することができる。

図１は、この発明の実施の形態１による交流電源システムを説明するための概略ブロック図である。
図２は、図１における電源装置の概略ブロック図である。
図３は、図２に示したモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させるためにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に流す電流を説明するための図である。
図４は、デューティーの総和および商用交流電圧Ｖａｃの波形図である。
図５は、図１の交流電源システムにおけるＥＣＵの概略ブロック図である。
図６は、図５のＥＣＵにおける発電量の制御動作を説明するためのフローチャートである。
図７は、図１における住宅用ＥＣＵの機能ブロック図である。
図８は、図７の負荷状態制御部における負荷状態の制御動作を説明するためのフローチャートである。
図９は、この発明の実施の形態２による交流電源システムを説明するための概略ブロック図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による交流電力供給システムを説明するための概略ブロック図である。
図１を参照して、交流電力供給システムは、住宅１０００に配設された複数の電気負荷（第１負荷２０１〜第３負荷２０３）の電源として、商用電源と、電源装置５０とを備える。商用電源と電源装置５０とは、後述するように、住宅１０００に設けられた自動切換装置３００によって、第１負荷２０１〜第３負荷２０３および住宅用ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２００と選択的に結合されて、第１負荷２０１〜第３負荷２０３および住宅用ＥＣＵ２００に商用交流電力を供給する。
電源装置５０は、車両１００に搭載される。車両１００は、電源装置５０と、ＥＣＵ１０と、アンテナＡＮ１と、商用交流電力出力用のコネクタ２０と、ＡＣ出力ライン６０，７０とを含む。
図２は、図１における電源装置５０の概略ブロック図である。
図２を参照して、電源装置５０は、バッテリＢと、昇圧コンバータ５１０と、インバータ５２０，５３０と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、制御装置５６０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１，ＰＬ２と、接地ラインＳＬと、Ｕ相ラインＵＬ１，ＵＬ２と、Ｖ相ラインＶＬ１，ＶＬ２と、Ｗ相ラインＷＬ１，ＷＬ２とを備える。
電源装置５０は、車両１００として、たとえば、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載される。そして、モータジェネレータＭＧ１は、エンジンによって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン始動を行ない得る電動機として動作するものとしてハイブリッド自動車に組み込まれる。また、モータジェネレータＭＧ２は、ハイブリッド自動車の駆動輪を駆動する電動機としてハイブリッド自動車に組み込まれる。
モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、たとえば、３相交流同期電動機からなる。モータジェネレータＭＧ１は、エンジンからの回転力を用いて交流電圧を発生し、その発生した交流電圧をインバータ５２０へ出力する。また、モータジェネレータＭＧ１は、インバータ５２０から受ける交流電圧によって駆動力を発生し、エンジンの始動を行なう。モータジェネレータＭＧ２は、インバータ５３０から受ける交流電圧によって車両の駆動トルクを発生する。また、モータジェネレータＭＧ２は、回生制動時、交流電圧を発生してインバータ５３０へ出力する。
直流電源であるバッテリＢは、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池からなる。バッテリＢは、発生した直流電圧を昇圧コンバータ５１０へ出力し、また、昇圧コンバータ５１０から出力される直流電圧によって充電される。
昇圧コンバータ１０は、リアクトルＬ１０と、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１０は、電源ラインＰＬ１に一端が接続され、ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に直列に接続され、制御装置５６０からの制御信号ＰＷＣをベースに受ける。そして、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ接続される。
インバータ５２０は、Ｕ相アーム５２１、Ｖ相アーム５２２およびＷ相アーム５２３を含む。Ｕ相アーム５２１、Ｖ相アーム５２２およびＷ相アーム５２３は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム５２１は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１２からなり、Ｖ相アーム５２２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１３，Ｑ１４からなり、Ｗ相アーム５２３は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ１５，Ｑ１６からなる。また、各ｎｐｎ型トランジスタＱ１１〜Ｑ１６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれ接続されている。
そして、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を介してモータジェネレータＭＧ１の各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続される。
インバータ５３０は、Ｕ相アーム５３１、Ｖ相アーム５３２およびＷ相アーム５３３を含む。Ｕ相アーム５３１、Ｖ相アーム５３２およびＷ相アーム５３３は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に並列に接続される。Ｕ相アーム５３１は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２２からなり、Ｖ相アーム５３２は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２３，Ｑ２４からなり、Ｗ相アーム５３３は、直列に接続されたｎｐｎ型トランジスタＱ２５，Ｑ２６からなる。また、各ｎｐｎ型トランジスタＱ２１〜Ｑ２６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ２１〜Ｄ２６がそれぞれ接続されている。
そして、インバータ５３０においても、各相アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を介してモータジェネレータＭＧ２の各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続される。
コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因するバッテリＢおよび昇圧コンバータ５１０への影響を低減する。コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬとの間に接続され、電圧変動に起因するインバータ５２０，５３０および昇圧コンバータ５１０への影響を低減する。
昇圧コンバータ５１０は、制御装置５６０からの制御信号ＰＷＣに基づいて、ｎｐｎ型トランジスタＱ２のスイッチング動作に応じて流れる電流をリアクトルＬ１０に磁場エネルギーとして蓄積することによってバッテリＢからの直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧をｎｐｎ型トランジスタＱ２がオフされたタイミングに同期してダイオードＤ１を介して電源ラインＰＬ２へ出力する。また、昇圧コンバータ５１０は、制御装置５６０からの制御信号ＰＷＣに基づいて、電源ラインＰＬ２を介してインバータ５２０および／または５３０から受ける直流電圧をバッテリＢの電圧レベルに降圧してバッテリＢを充電する。
インバータ５２０は、制御装置５６０からの制御信号ＰＷＭ１に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける電圧Ｖｄｃ（コンデンサＣ２の端子間電圧に相当）を交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１へ出力する。これにより、モータジェネレータＭＧ１は、所望のトルクを発生するように駆動される。また、インバータ５２０は、制御装置５６０からの制御信号ＰＷＭ１に基づいて、モータジェネレータＭＧ１によって発電された交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。
インバータ５３０は、制御装置５６０からの制御信号ＰＷＭ２に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２へ出力する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、所望のトルクを発生するように駆動される。また、インバータ５３０は、モータジェネレータＭＧ２の回生制動時、制御装置５６０からの制御信号ＰＷＭ２に基づいて、モータジェネレータＭＧ２から出力される交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を電源ラインＰＬ２へ出力する。
ここで、車両１００の外部の電気負荷２０１〜２０３への商用交流電圧の出力要求がなされると、インバータ５２０，５３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧を発生させる。すなわち、インバータ５２０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧を発生させるように、制御装置５６０からの制御信号ＰＷＭ１に基づいて中性点Ｎ１の電位を制御しつつモータジェネレータＭＧ１を駆動する。インバータ５３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧を発生させるように、制御装置５６０からの制御信号ＰＷＭ２に基づいて中性点Ｎ２の電位を制御しつつモータジェネレータＭＧ２を駆動する。
ＡＣポート５４０は、ＡＣ出力ライン６０，７０に発生する商用交流電圧Ｖａｃと交流電流Ｉａｃとをそれぞれ検出するための電圧センサーと電流センサーとを含む（いずれも図示せず）。ＡＣポート５４０は、ＡＣ出力ライン６０，７０における商用交流電圧Ｖａｃおよび交流電流Ｉａｃを検出し、その検出値を制御装置５６０へ出力する。
制御装置５６０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令値およびモータ回転数、バッテリＢのバッテリ電圧、ならびに電源ラインＰＬ２の電圧Ｖｄｃに基づいて、昇圧コンバータ５１０を駆動するための制御信号ＰＷＣを生成し、その生成した制御信号ＰＷＣを昇圧コンバータ５１０へ出力する。なお、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の回転数、バッテリＢの電圧および電源ラインＰＬ２の電圧は、図示されない各センサーによって検出される。
また、制御装置５６０は、電源ラインＰＬ２の電圧Ｖｄｃ、モータジェネレータＭＧ１のモータ電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための制御信号ＰＷＭ１を生成する。
ここで、図示しないＥＣＵ１０から商用交流電圧の出力要求を指示する信号ＲＱを受けると、制御装置５６０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧が発生するように、上アームのｎｐｎ型トランジスタＱ１１，Ｑ１３，Ｑ１５と下アームのｎｐｎ型トランジスタＱ１２，Ｑ１４，Ｑ１６とのデューティーの総和を制御しつつ制御信号ＰＷＭ１を生成する。
さらに、制御装置５６０は、電源ラインＰＬ２の電圧Ｖｄｃ、モータジェネレータＭＧ２のモータ電流およびトルク指令値に基づいて、モータジェネレータＭＧ２を駆動するための制御信号ＰＷＭ２を生成する。
ここで、商用交流電圧の出力要求を指示する信号ＲＱを受けると、制御装置５６０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃが発生するように、上アームのｎｐｎ型トランジスタＱ２１，Ｑ２３，Ｑ２５と下アームのｎｐｎ型トランジスタＱ２２，Ｑ２４，Ｑ２６とのデューティーの総和を制御しつつ制御信号ＰＷＭ２を生成する。そして、制御装置５６０は、その生成した制御信号ＰＷＭ２をインバータ５３０へ出力する。
さらに、制御装置５６０は、商用交流電圧の出力時において、ＡＣポート５４０に含まれる各センサーによって検出された商用交流電圧Ｖａｃおよび交流電流Ｉａｃから発電量Ｐａｃを算出し、その算出した発電量ＰａｃをＥＣＵ１０へ出力する。制御装置５６０は、さらに、ＥＣＵ１０からの指示に応じて発電量Ｐａｃを制御する。ＥＣＵ１０は、後述する発電量制御手段によって電源装置５０の発電量Ｐａｃを制御する信号Ｐ＿ＣＴを生成し、その生成した信号Ｐ＿ＣＴを制御装置５６０へ出力する。制御装置５６０は、信号Ｐ＿ＣＴを受けると、発電量Ｐａｃが信号Ｐ＿ＣＴにより指示される発電量となるように、モータジェネレータＭＧ１を駆動させる。
図３は、図２に示したモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させるためにモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に流す電流を説明するための図である。なお、この図２においては、モータジェネレータＭＧ１の中性点Ｎ１からモータジェネレータＭＧ２の中性点Ｎ２へ交流電流Ｉａｃが流される場合について示される。
図３を参照して、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１に接続されるインバータ５２０（図示せず）は、制御装置５６０（図示せず、以下同じ。）からの制御信号ＰＷＭ１に基づいてスイッチング動作を行ない、電流成分Ｉｕ１＿ｔ，Ｉｕ１＿ａｃからなるＵ相電流をモータジェネレータＭＧ１のＵ相コイルに流し、電流成分Ｉｖ１＿ｔ，Ｉｖ１＿ａｃからなるＶ相電流をモータジェネレータＭＧ１のＶ相コイルに流し、電流成分Ｉｗ１＿ｔ，Ｉｗ１＿ａｃからなるＷ相電流をモータジェネレータＭＧ１のＷ相コイルに流す。
また、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相ラインＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２に接続されるインバータ５３０（図示せず）は、制御装置５６０からの制御信号ＰＷＭ２に基づいてスイッチング動作を行ない、モータジェネレータＭＧ２のＵ，Ｖ，Ｗ各相コイルにＵ相電流Ｉｕ２、Ｖ相電流Ｉｖ２およびＷ相電流Ｉｗ２をそれぞれ流す。
ここで、電流成分Ｉｕ１＿ｔ，Ｉｖ１＿ｔ，Ｉｗ１＿ｔは、モータジェネレータＭＧ１にトルクを発生させるための電流である。また、電流成分Ｉｕ１＿ａｃ，Ｉｖ１＿ａｃ，Ｉｗ１＿ａｃは、モータジェネレータＭＧ１の中性点Ｎ１からＡＣ出力ライン６０へ交流電流Ｉａｃを流すための電流であり、Ｕ相電流Ｉｕ２、Ｖ相電流Ｉｖ２およびＷ相電流Ｉｗ２は、ＡＣ出力ライン７０からモータジェネレータＭＧ２の中性点Ｎ２へ交流電流Ｉａｃを流すための電流である。電流成分Ｉｕ１＿ａｃ，Ｉｖ１＿ａｃ，Ｉｗ１＿ａｃおよびＵ，Ｖ，Ｗ各相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２は、互いに同じ大きさであり、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２のトルクに寄与しない。そして、電流成分Ｉｕ１＿ａｃ，Ｉｖ１＿ａｃ，Ｉｗ１＿ａｃの合計値およびＵ，Ｖ，Ｗ各相電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の合計値の各々が交流電流Ｉａｃとなる。
図４は、デューティーの総和および商用交流電圧Ｖａｃの波形図である。
図４を参照して、曲線ｋ１は、インバータ５２０のスイッチング制御におけるデューティーの総和の変化を示し、曲線ｋ２は、インバータ５３０のスイッチング制御におけるデューティーの総和の変化を示す。ここで、デューティーの総和とは、各インバータにおける上アームのオンデューティーから下アームのオンデューティーを減算したものである。
図３において、デューティーの総和が正のときは、対応するモータジェネレータの中性点電位がインバータ入力電圧である電圧Ｖｄｃ（図２に示す電源ラインＰＬ２の電圧）の中間値（Ｖｄｃ／２）よりも高くなることを示し、デューティーの総和が負のときは、中性点電位が電圧Ｖｄｃ／２よりも低くなることを示す。
電源装置５０において、制御装置５６０は、インバータ５２０のデューティーの総和を曲線ｋ１に従って商用周波数で周期的に変化させ、インバータ５３０のデューティーの総和を曲線ｋ２に従って商用周波数で周期的に変化させる。ここで、インバータ５３０のデューティーの総和は、インバータ５２０のデューティーの総和が変化する位相を反転した位相で周期的に変えられる。
そうすると、時刻ｔ０〜ｔ１においては、中性点Ｎ１の電位は、電圧Ｖｄｃ／２よりも高くなり、中性点Ｎ２の電位は、電圧Ｖｄｃ／２よりも低くなり、中性点Ｎ１，Ｎ２間に正側の商用交流電圧Ｖａｃが発生する。ここで、図１のコネクタ２０に住宅１０００側のコネクタ３０が接続されると、インバータ５２０の上アームから下アームに流れ込むことができない、余った電流が中性点Ｎ１からＡＣ出力ライン６０、外部負荷およびＡＣ出力ライン７０を介して中性点Ｎ２へ流れ、中性点Ｎ２からインバータ５３０の下アームへ流れる。
時刻ｔ１〜ｔ２においては、中性点Ｎ１の電位は、電圧Ｖｄｃ／２よりも低くなり、中性点Ｎ２の電位は、電圧Ｖｄｃ／２よりも高くなり、中性点Ｎ１，Ｎ２間に負側の商用交流電圧Ｖａｃが発生する。そして、インバータ５３０の上アームから下アームに流れ込むことができない、余った電流が中性点Ｎ２からＡＣ出力ライン７０、外部負荷およびＡＣ出力ライン６０を介して中性点Ｎ１へ流れ、中性点Ｎ１からインバータ５２０の下アームへ流れる。
このようにして、インバータ５２０，５３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御しつつ、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させることができる。
再び図１を参照して、車両１００のコネクタ２０は、住宅１０００に設置された商用交流電力入力用のコネクタ３０に結合される。これにより、車両側のＡＣ出力ライン６０と住宅側に配設された電源ライン６２、および車両側のＡＣ出力ライン７０と住宅側に配設された接地ライン７２とがそれぞれ電気的に結合される。
ＥＣＵ１０は、通常の車両１００の駆動中には、車両全体を制御する。そして、ＥＣＵ１０は、車両１００に搭載される電源装置５０を商用電源の非常用電源として用いるときには、コネクタ２０が住宅側のコネクタ３０に結合されたことに応じて、商用交流電圧の発生要求を指示する信号ＲＱを生成し、その生成した信号ＲＱを電源装置５０の制御装置５６０へ出力する。
さらに、ＥＣＵ１０は、商用交流電力の発電時において、以下に示す発電量制御手段によって、電源装置５０から所望の発電量の商用交流電力を発生させるための信号Ｐ＿ＣＴを生成し、その生成した信号Ｐ＿ＣＴを電源装置５０へ出力する。
図５は、図１の交流電力供給システムにおけるＥＣＵ１０の概略ブロック図である。
図５を参照して、ＥＣＵ１０は、交流電圧出力判断部１１と、発電量制御部１２と、発電量上限値設定部１３と、アンテナＡＮ１とを含む。
交流電圧出力判断部１１は、車両１００側のコネクタ２０と住宅１０００側のコネクタ３０とが結合されることによって（スイッチ回路ＳＷ１０がオンされることに相当）、図示しない補機バッテリと通電される。そして、交流電圧出力判定部１１は、通電状態となったことに応じて、商用交流電圧の発生が要求されたと判断し、商用交流電圧の発生要求を指示する信号ＲＱを生成して、発電量制御部１２および発電量上限値制御部１３と、図示しない電源装置５０の制御装置５６０とへ出力する。
発電量上限値設定部１３は、燃料の残量に基づいて、発電可能な電力量の上限値（以下、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸとも称する。）を設定する。詳細には、発電量上限値設定部１３は、燃料情報として、エンジンの燃料（ガソリンなど）の残量を受ける。そして、発電量上限値設定部１３は、燃料の残量が所定の閾値よりも下回らないように、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを設定する。このときの所定の閾値は、車両１００が、燃料補給のために最寄りの燃料スタンドにまで自走するのに必要な燃料の残量に設定される。
発電量上限値設定部１３は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸの設定方法として、たとえば、所定の閾値よりも少し大きい燃料の残量を基準値として有し、燃料の残量がこの基準値以下となると、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを燃料の残量の低下に伴なって徐々に低下させる。そして、発電量上限値設定部１３は、燃料の残量が所定の閾値に達すると、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを零とする。これにより、電源装置５０の発電動作が停止される。
さらに、発電量上限値設定部１３は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを設定すると、その設定した発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを、アンテナＡＮ１を介して住宅用ＥＣＵ２００へ送信する。なお、送信された発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸは、住宅用ＥＣＵ２００に設置されたアンテナＡＮ１０を介して、住宅用ＥＣＵ２００により受信される。
発電量制御部１２は、設定された発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸに基づいて、電源装置５０の発電量を制御する。詳細には、発電量制御部１２は、電源装置５０の制御装置５６０から発電量Ｐａｃを受け、発電量上限値設定部１３から発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを受ける。そして、発電量制御部１２は、電源装置５０の発電量を発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ以下となるように制御する。このとき、発電量制御部１２は、発電量Ｐａｃが発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを越えたと判断すると、発電量Ｐａｃを発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ以下とするための信号Ｐ＿ＣＴを生成して、電源装置５０の制御装置５６０へ出力する。これにより、電源装置５０の発電量Ｐａｃは、常に発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ以下に制御される。
図６は、図５のＥＣＵ１０における発電量Ｐａｃの制御動作を説明するためのフローチャートである。
図６を参照して、最初に、交流電圧出力判断部１１は、車両側のコネクタ２０と住宅側のコネクタ３０とが結合されたことに基づいて商用交流電圧の発生が要求されたと判断し、商用交流電圧の発生要求を指示する信号ＲＱを発電量制御部１２および発電量上限値設定部１３と、電源装置５０の制御装置５６０とへ出力する（ステップＳ２０）。
発電量上限値制御部１３は、信号ＲＱを受けると、燃料の残量に基づいて、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを設定する（ステップＳ２１）。具体的には、発電量上限値設定部１３は、所定の閾値よりも少し大きい燃料の残量を基準値として有し、燃料の残量がこの基準値以下となると、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを燃料の残量の低下に伴なって徐々に低下させる。さらに、発電量上限値設定部１３は、燃料の残量が所定の閾値に達すると、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを零に設定する。
そして、発電量上限値設定部１３は、その設定した発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを、発電量制御部１２へ出力するとともに、アンテナＡＮ１を介して住宅用ＥＣＵ２００へ送信する（ステップＳ２２）。
電源装置５０では、信号ＲＱが入力されたことに応答して、制御装置５６０が、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点間に商用交流電圧を発生するためにインバータ５２０，５３０を駆動するための信号ＰＷＭ１，ＰＷＭ２を生成して、インバータ５２０，５３０へそれぞれ出力する。これにより、電源装置５０からは、ＡＣ出力ライン６０とＡＣ出力ライン７０を介して、商用交流電圧が出力される（ステップＳ２３）。なお、制御装置５０は、ＡＣポート５４０の各センサーによって検出された商用交流電圧Ｖａｃと交流電流Ｉａｃとに基づいて発電量Ｐａｃを算出し、その算出した発電量Ｐａｃを発電量制御部１２へ出力する。
発電量制御部１２は、制御装置５６０から発電量Ｐａｃを受けると、設定された発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸに基づいて、電源装置５０の発電量Ｐａｃを制御する。発電量制御部１２は、発電量Ｐａｃが発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２４）。そして、発電量制御部１２は、発電量Ｐａｃが発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸよりも大きいと判定すると、発電量Ｐａｃを発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ以下とするための信号Ｐ＿ＣＴを生成して、電源装置５０の制御装置５６０へ出力する（ステップＳ２５）。
以上のように、この発明によれば、車両１００の電源装置５０を商用電源の非常用電源として利用する場合において、電源装置５０から出力される商用交流電力は、車両１００の燃料残量に基づいてその発電量が制御されて、住宅１０００内の電気負荷２０１〜２０３に供給される。そして、住宅１０００では、以下に述べるように、商用交流電圧の電圧低下を抑えるために、電気負荷２０１〜２０３の負荷量が電源装置５０から供給される電力量を超えないように、負荷状態が制御される。
再び図１を参照して、住宅１０００は、住宅用ＥＣＵ２００と、アンテナＡＮ１０と、第１負荷２０１〜第３負荷２０３と、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３と、コネクタ２１１〜２１４と、自動切換装置３００、電流センサー４４〜４６とを備える。
住宅用ＥＣＵ２００および第１負荷２０１〜第３負荷２０３は、住宅１０００内に配設された電源ライン６６および接地ライン７６と電気的に接続される。電源ライン６６および接地ライン７６は、図１に示すように、自動切換装置３００を介して、商用電源の電源ライン６４および接地ライン７４、もしくは車両１００に結合されたコネクタ３０から延在する電源ライン６２および接地ライン７２に選択的に接続される。
より詳細には、商用電源からの給電が可能なときには、自動切換装置３００のリレーが通電され、電源ライン６６および接地ライン７６と、商用電源側の電源ライン６４および接地ライン７４とがそれぞれ電気的に接続される。
一方、商用電源が停電時であって、商用電源からの給電が不可能なときには、自動切換装置３００のリレーが通電されず、電源ライン６６および接地ライン７６と、車両側のＡＣ出力ライン６０およびＡＣ出力ライン７０とがそれぞれ電気的に接続される。なお、商用電源が停電状態から復旧して再び商用電源からの給電が可能となると、電源ライン６６および接地ライン７６は、再び、商用電源側の電源ライン６４および接地ライン７４にそれぞれ電気的に接続される。
第１負荷２０１〜第３負荷２０３は、住宅１０００に設置される様々な家庭用電気機器に対応する。家庭用電気機器としては、たとえば照明機器、冷蔵庫、空調機器、放送受信機器などが挙げられる。したがって、第１負荷２０１〜第３負荷２０３は、その構造上の差異によって、互いに異なる大きさの負荷量を有する。
ここで、本実施の形態において、第１負荷２０１〜第３負荷２０３は、ユーザ（住宅１０００の所有者など）によって、予め優先度が設定され、その設定された優先度とともに住宅用ＥＣＵ２００に登録される。図１では、第１負荷２０１が最も優先度が高く（優先レベル１に相当）、第３負荷２０３が最も優先度が低い（優先レベル３）。なお、優先度は、各電気負荷２０１〜２０３に対するユーザの重要度に基づいて任意に設定することができる。一例として、夜間に停電が起こることを考慮して照明機器に相対的に高い優先度が設定される。また、他の例として、停電による影響の大きい生産設備に相対的に高い優先度が設定される。
第１負荷２０１〜第３負荷２０３の各々は、対応するコネクタ２１１〜２１３に結合されることによって、電源ライン６６および接地ライン７６に電気的に接続される。さらに、コネクタ２１１〜２１３の各々に通じる電源ライン６６および接地ライン７６上には、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３がそれぞれ設けられる。
スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３は、住宅用ＥＣＵ２００から出力されるスイッチング電流ＩＳ１〜ＩＳ３によってそれぞれ通電されてオン状態となり、電源ライン６６および接地ライン７６と対応する第１負荷２０１〜第３負荷２０３とを電気的に接続する。これにより、オン状態のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３に対応する第１負荷２０１〜第３負荷２０３には、商用交流電力が供給される。
電流センサー４４〜４６は、電源ライン６６を通って対応する第１負荷２０１〜第３負荷２０３に流れる電流ＩＬ１〜ＩＬ３を検出して、その検出した電流ＩＬ１〜ＩＬ３を住宅用ＥＣＵ２００へ出力する。
住宅用ＥＣＵ２００は、電源ライン６６および接地ライン７６を介して商用交流電圧を受け、電流センサー４４〜４６から電流ＩＬ１〜ＩＬ３を受け、アンテナＡＮ１０を介して電源装置５０の発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを受ける。そして、住宅用ＥＣＵ２００は、後述する方法により、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３のオン／オフを制御するためのスイッチング電流ＩＳ１〜ＩＳ３を生成して、その生成したスイッチング電流ＩＳ１〜ＩＳ３をスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３へそれぞれ出力する。
図７は、図１における住宅用ＥＣＵ２００の機能ブロック図である。
図７を参照して、住宅用ＥＣＵ２００は、電源供給回路８０と、負荷状態検出部８２と、負荷状態制御部８４と、発電量上限値入力部８６と、アンテナＡＮ１０とを備える。
電源供給回路８０は、電源ライン６６および接地ライン７６に接続され、商用電源もしくは車両１００の電源装置５０から商用交流電圧を受ける。電源供給回路８０は、受けた商用交流電圧を住宅用ＥＣＵ２００の各部に供給する。
負荷状態検出部８２は、電流センサー４４〜４６から第１負荷２０１〜第３負荷２０３に供給される電流ＩＬ１〜ＩＬ３を受けると、その電流ＩＬ１〜ＩＬ３に基づいて、第１負荷２０１〜第３負荷２０３の各々の負荷量Ｌ１〜Ｌ３を算出する。そして、負荷状態検出部８２は、その算出した負荷量Ｌ１〜Ｌ３を負荷状態制御部８４へ出力する。
負荷状態制御部８４は、発電量上限値入力部８６から発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを受け、負荷状態検出部８２から負荷量Ｌ１〜Ｌ３を受ける。さらに、負荷状態制御部８４は、予め登録された、第１負荷２０１〜第３負荷２０３の優先度に関する情報を有する。
そして、負荷状態制御部８４は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸと負荷量Ｌ１〜Ｌ３とに基づいて、図８に示すフローに従って、商用交流電力が供給される負荷状態を制御する。
図８は、図７の負荷状態制御部８４における負荷状態の制御動作を説明するためのフローチャートである。
図８を参照して、負荷状態制御部８４は、最初に、発電量上限値入力部８６から発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを受ける（ステップＳ０１）。発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸは、上述のように、車両１００において燃料の残量に基づいて設定され、アンテナＡＮ１，ＡＮ１０を介して住宅用ＥＣＵ２００に伝達されたものである。
次に、負荷状態制御部８４は、登録された優先度に関する情報に基づいて、優先度が最も高い（優先レベル１に相当）負荷である第１負荷２０１に商用交流電力を供給する。具体的には、負荷状態制御部８４は、第１負荷２０１に結合される電源ライン６６および接地ライン７６に配されたスイッチ回路ＳＷ１に対して、スイッチング電流ＩＳ１を出力する。これにより、スイッチ回路ＳＷ１は、スイッチング電流ＩＳ１によって通電されてオンされる（ステップＳ０２）。その結果、商用交流電力が第１負荷２０１に供給される。
そして、第１負荷２０１に商用交流電力が供給されると、負荷状態検出部８２は、電流センサー４４からの電流ＩＬ１の検出結果に基づいて、第１負荷２０１の負荷量Ｌ１を算出する（ステップ３０３）。負荷状態検出部８２は、その算出した負荷量Ｌ１を負荷状態制御部８４へ出力する。
次に、負荷状態制御部８４は、負荷状態検出部８２から第１負荷２０１の負荷量Ｌ１を受けると、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸが負荷量Ｌ１よりも大きいか否かを判定する（ステップ３０４）。そして、負荷状態制御部８４は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸが負荷量Ｌ１以下であると判定すると、スイッチング電流ＩＳ１を零として、スイッチ回路ＳＷ１をオフとする（ステップＳ１３）。これにより、第１負荷２０１への商用交流電力の供給が停止される。
一方、ステップＳ０４において、負荷状態制御部８４は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸが負荷Ｌ１よりも大きいと判定すると、第１負荷２０１に加えて、優先度が第１負荷２０１の次に高い（優先レベル２に相当）第２負荷２０２にも商用交流電力を供給する。具体的には、負荷状態制御部８４は、スイッチング電流ＩＳ１の出力を継続するとともに、第２負荷２０２に結合される電源ライン６６および接地ライン７６に配されたスイッチ回路ＳＷ２に対して、スイッチング電流ＩＳ２を出力する。これにより、スイッチ回路ＳＷ２は、スイッチング電流ＩＳ２によって通電されてオンされる（ステップＳ０５）。その結果、商用交流電力が第１負荷２０１および第２負荷２０２に供給される。
第２負荷２０２にも商用交流電力が供給されると、負荷状態検出部８２は、電流センサー４５からの電流ＩＬ２の検出結果に基づいて、第２負荷２０２の負荷量Ｌ２を算出する（ステップ３０６）。そして、負荷状態検出部８２は、算出した負荷量Ｌ２を負荷状態制御部８４へ出力する。
負荷状態制御部８４は、負荷状態検出部８２から第２負荷２０２の負荷量Ｌ２を受けると、負荷量Ｌ１と負荷量Ｌ２とを加算して負荷量の総和を求め、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸがその負荷量の総和（＝Ｌ１＋Ｌ２）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ０７）。そして、負荷状態制御部８４は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸが負荷量の総和（Ｌ１＋Ｌ２）以下であると判定すると、スイッチング電流ＩＳ２を零として、スイッチ回路ＳＷ２をオフとする（ステップＳ１４）。これにより、第２負荷２０２への商用交流電力の供給が停止される。なお、優先レベル１の第１負荷２０１への商用交流電力の供給は、ステップＳ０２以降において継続される。すなわち、優先度の高い電気機器に対しては、停電後においても電力が供給され続けることから、停電がユーザに与える影響は、従来の交流電力供給システムと比較して小さいといえる。
一方、ステップＳ０７において、負荷状態制御部８４は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸが負荷量の総和（Ｌ１＋Ｌ２）よりも大きいと判定すると、第１負荷２０１および第２負荷２０２に加えて、優先度が最も低い（優先レベル３に相当）第３負荷２０３にも商用交流電力を供給する。具体的には、負荷状態制御部８４は、スイッチング電流ＩＳ１，ＩＳ２の出力を継続するとともに、第３負荷２０３に結合される電源ライン６６および接地ライン７６に配されたスイッチ回路ＳＷ３に対して、スイッチング電流ＩＳ３を出力する。これにより、スイッチ回路ＳＷ３は、スイッチング電流ＩＳ３によって通電されてオンされる（ステップＳ０８）。その結果、商用交流電力が第１負荷２０１、第２負荷２０２および第３負荷２０３に供給される。
第３負荷２０３にも商用交流電力が供給されると、負荷状態検出部８２は、電流センサー４６からの電流ＩＬ３の検出結果に基づいて、第３負荷２０３の負荷量Ｌ３を算出する（ステップＳ０９）。そして、負荷状態検出部８２は、算出した負荷量Ｌ３を負荷状態制御部８４へ出力する。
負荷状態制御部８４は、負荷状態検出部８２から第３負荷２０３の負荷量Ｌ３を受けると、負荷量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を加算して負荷量の総和を求め、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸがその負荷量の総和（＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、負荷状態制御部８４は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸが負荷量の総和（＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）以下であると判定すると、スイッチング電流ＩＳ３を零として、スイッチ回路ＳＷ３をオフとする（ステップＳ１５）。これにより、第３負荷２０３への商用交流電力の供給が停止される。なお、優先レベル１の第１負荷２０１と優先レベル２の第２負荷２０２とに対する商用交流電力の供給は、ステップＳ０２，Ｓ０５以降において、それぞれ継続される。
一方、ステップ３１０において、負荷状態制御部８４は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸが負荷量の総和（＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）よりも大きいと判定すると、第１負荷２０１〜第３負荷２０３の各々に対して商用交流電力の供給を継続する。
さらに、負荷状態制御部８４には、以上のステップＳ０２〜Ｓ１０に従って、第１負荷２０１〜第３負荷２０３に対して商用交流電力を行なった後においても、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸと第１負荷２０１〜第３負荷２０３の負荷量Ｌ１〜Ｌ３とが入力される（ステップＳ１１）。これらの入力値のうち、特に、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸは、燃料の残量に応じて変化する。
そこで、負荷状態制御部８４は、入力された発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸおよび負荷量Ｌ１〜Ｌ３の少なくとも１つが変化したと判断すると（ステップＳ１２）、再びステップＳ０２に戻り、変化後の発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸおよび負荷量Ｌ１〜Ｌ３に基づいて負荷状態を制御する。一方、負荷状態制御部８４は、これらの入力値に変化がないと判断すると、ステップＳ１０の終了時点で設定されている負荷状態を維持する。
以上に説明した商用電源の停電時における負荷状態の制御に加えて、住宅用ＥＣＵ２００は、商用電源の復旧時においても、商用交流電圧の低下を抑えるために、負荷状態を制御する。
詳細には、商用電源が停電から復旧すると、自動切換装置３００によって、住宅用ＥＣＵ２００および第１負荷２０１〜第３負荷２０３は、電源装置５０との接続から商用電源との接続に自動的に切換えられる。
このとき、復旧直後の商用電源においては、商用交流電力の発電量が正常時の発電量に対して劣る場合が起こり得る。さらに、復旧直後の商用電源の発電量が、復旧直前まで電気負荷２０１〜２０３に電力供給を行なっていた電源装置５０の発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを下回るきには、電気負荷２０１〜２０３への商用交流電力の供給量が、電気負荷２０１〜２０３の負荷量よりも小さくなるため、商用交流電圧の電圧低下が生じてしまう。
そこで、このような商用電源の復旧時における電圧低下を抑える手段として、住宅ＥＣＵ２００の負荷状態制御部８４は、商用電源の復旧時の発電量と発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸとを比較し、商用電源の発電量が発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸよりも小さいと判断すると、商用電源の発電量に基づいて、商用交流電力が供給される負荷状態を制御する。このときの負荷状態の制御は、図７に示す負荷状態の制御と同様であって、電気負荷２０１〜２０３の負荷量の総和が商用電源の発電量を越えないように、予め登録した優先度に従って、優先度の高い第１負荷２０１から商用交流電力が供給されるように実行される。
これによれば、商用電源の停電時および復旧時のいずれにおいても、商用交流電圧の低下を抑えることができる。したがって、商用電源の停電時および復旧時における電源の切換えを自動的に行なうことができる。
なお、本実施の形態１において、ハイブリッド自動車１００のＥＣＵ１０から住宅用ＥＣＵ２００に対する発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸの伝達は、両者のアンテナＡＮ１，ＡＮ１０を介した無線通信によって行なう構成としたが、ハイブリッド自動車１００の電源装置５０と住宅用ＥＣＵ２００との間に配設される電力線（電源ライン６６および接地ライン７６）を通信媒体とする電力線通信によっても行なうことも可能である。
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、商用電源の代用として車両に搭載される電源装置から商用交流電力を供給する構成において、電源装置の発電可能な電力量の上限値を越えないように負荷状態を制御することにより、商用電源から電源装置への電源切換え時に生じる商用交流電圧の低下を回避することができる。これによれば、商用電源の停電時における電源の切換えを自動的に行なうことが可能となる。
また、商用電源の復旧時においても、商用電源の発電量を越えないように負荷状態を制御することにより、電源装置から商用電源への電源切換え時に生じる電源の切換えを自動的に行なうことができる。
さらに、優先度の高いものから順に商用交流電力が供給されるように負荷状態を制御することによって、ユーザに与える影響を低減することができる。
［実施の形態２］
図９は、この発明の実施の形態２による交流電源システムを説明するための概略ブロック図である。
図９を参照して、交流電源システムは、住宅１０００に配設された複数の電気負荷（第１負荷２０１〜第３負荷２０３）の電源として、商用電源と、電源装置５０，５２とを備える。図９の交流電源システムは、図１の交流電源システムにおける単一の電源装置５０を、複数個の電源装置５０，５２に代えたものである。なお、住宅１０００の構成については、図１に示すものと同一である。
電源装置５０，５２は、それぞれ車両１１０，１２０に搭載される。車両１１０，１２０の各々は、たとえばハイブリッド自動車であり、図１におけるハイブリッド自動車１００と同様の構成からなる。詳細には、車両１１０は、電源装置５０と、ＥＣＵ１０と、アンテナＡＮ１と、商用交流電力出力用のコネクタ２０と、商用交流電力入力用のコネクタ２２と、ＡＣ出力ライン６０，６０とを含む。車両１２０は、電源装置５２と、ＥＣＵ１４と、アンテナＡＮ２と、商用交流電力出力用のコネクタ２４と、商用交流電力入力用のコネクタ２６と、ＡＣ出力ライン６８，７８とを含む。
電源装置５０，５２は、図２に示す電源装置５０を同一の構成からなる。すなわち、電源装置５０，５２は、ＥＣＵ１０，１４からそれぞれ商用交流電圧の発生要求を受けると、各々のモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２間に商用交流電圧Ｖａｃを発生させる。
コネクタ２４は、車両１１０に設置された商用交流電力入力用のコネクタ２２に結合される。これにより、車両１１０のＡＣ出力ライン６０と車両１２０に配設されたＡＣ出力ライン６８、および車両１１０のＡＣ出力ライン７０と車両１２０に配設されたＡＣ出力ライン７８とがそれぞれ電気的に結合される。
ＥＣＵ１０，１４の各々は、図２に示すＥＣＵ１０と同じ構成からなる。すなわち、ＥＣＵ１０，１２の各々は、ハイブリッド自動車１１０，１２０を交流電源システムの電源として用いるときにおいて、上述したように、燃料の残量に基づいて、電源装置５０，５２の各々の発電量を制御する。
より具体的には、ＥＣＵ１０は、図５で説明したように、燃料の残量に基づいて、電源装置５０の発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ１を設定し、その設定した発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ１に従って発電量Ｐａｃを制御する。さらに、ＥＣＵ１０は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ１を、アンテナＡＮ１を介して、住宅用ＥＣＵ２００へ送信する。
ＥＣＵ１４は、ＥＣＵ１０と同様に、燃料の残量に基づいて、電源装置５２の発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ２を設定し、その設定した発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ２に従って発電量Ｐａｃを制御する。さらに、ＥＣＵ１４は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ２を、アンテナＡＮ２を介して、住宅用ＥＣＵ２００へ送信する。
さらに、本実施の形態のように、複数の電源装置を並列運転させる場合において、ＥＣＵ１０は、ＥＣＵ１４に対して、電源装置５０，５２を同期制御して、各々が出力する商用交流電圧を互いに同位相とするための同期信号を出力する。より具体的には、ＥＣＵ１０をマスタとし、かつＥＣＵ１４をスレーブとして、ＥＣＵ１０がＥＣＵ１４に対して、同期タイミングを指示する同期信号を出力する。ＥＣＵ１４は、ＥＣＵ１０からの同期信号をトリガとして電源装置５２を制御する。これにより、電源装置５０，５２からは、互いに同位相であって、歪みのない商用交流電圧が出力される。なお、同期信号は、ＥＣＵ１０，１４のアンテナＡＮ１，ＡＮ２を用いた無線通信、もしくは、コネクタ２２，２４により結合された電力線を用いた電力線通信によって伝達される。
住宅用ＥＣＵ２００においては、発電量上限値入力部８６が、アンテナＡＮ１０を介して、ＥＣＵ１０，１４の各々から送信される発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ１，Ｐ＿ＭＡＸ２を受ける。そして、発電量上限値入力部８６は、これらの発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ１，Ｐ＿ＭＡＸ＿２を加算して、その加算結果を発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸとして、負荷状態制御部８４へ出力する。
負荷状態制御部８４は、図７で示したフローチャートに従って、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸに応じて負荷状態を制御する。
ここで、ＥＣＵ１０，１４の各々から住宅用ＥＣＵ２００に入力される発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ１，Ｐ＿ＭＡＸ２は、上述したように、それぞれの燃料の残量に応じて個別に変化する。たとえば、車両１２０の燃料の残量が所定の閾値を下回ると、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ２は零となるため、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸは、実質的に略半減し、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ１に等しくなる。
そうすると、負荷状態制御部８４は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸが半減したことに応じて、負荷状態を制御する。具体的には、優先度の高い第１負荷２０１から優先的に商用交流電力が供給されるように、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３のオン／オフを制御する。
そして、車両１２０が燃料補給から戻ってくると、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸは、再び発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸ１とＰ＿ＭＡＸ２との和に倍増する。
このとき、負荷状態制御部８４は、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸが増加したことに応じて、優先度のより低い電気負荷に対しても商用交流電力が供給されるように、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３のオン／オフを制御する。
なお、負荷状態制御部８４は、上述したように、商用電源の復旧時において商用電源の発電量が発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを下回る場合においても、電気負荷２０１〜２０３の負荷量が商用電源の発電量を越えないように、負荷状態を制御する。これにより、商用電源の停電時および復旧時の電源の切換えを自動的に行なうことができる。
なお、本実施の形態では、商用電源の停電時の電源として、２台の車両１１０，１２０を連結して、各々の電源装置５０，５２を用いる構成としたが、より多数の車両を連結して構成することもできる。
また、電源装置５０，５２は、いずれもハイブリッド自動車に搭載される電源装置に限定されず、電気自動車に搭載される二次電池を適用しても同様の効果を得ることができる。なお、二次電池をこの発明による電源装置とするときには、発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸは、二次電池のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて設定されることになる。具体的には、電気自動車のＥＣＵは、二次電池のＳＯＣに所定の閾値を設け、ＳＯＣが所定の閾値を下回らないように発電量上限値Ｐ＿ＭＡＸを設定する。このときの所定の閾値は、電気自動車が最寄りの充電設備にまで自走するのに必要な二次電池のＳＯＣに設定される。
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、複数の電源装置から商用交流電力を供給する構成においても、各電源装置から供給可能な電力量の総和を越えないように負荷状態を制御することにより、商用交流電圧の低下を回避することができる。

この発明は、商用交流電力を外部の電気負荷に供給する交流電力供給システム、商用交流電力を発電する電源装置およびそれを備える車両に利用することができる。

【０００２】
流電力が電気負荷に供給される。また、商用電源から住宅内に設置された複数の電気負荷に電力を供給する場合においては、電気負荷の負荷量が、電力需要家が予め契約した負荷量を越えると、ブレーカーによって電力供給が遮断される。
そして、商用電源が停電して電力供給が不可能となると、非常用電源として、車両からの電力供給に切換えられる。このとき、車両から出力される交流電力は、交流電力を発電する電源装置の状態などに応じて変動する。そのため、商用電源と同等の安定度をもって電気負荷に電力供給を行なうことは困難である。
たとえば、車両から出力される交流電力が、商用電源から出力される交流電力を下回ったものとする。この場合、住宅側においては、電気負荷の負荷量が停電の前後において一定であるのに対して、交流電力の供給量が低下することになる。このとき、商用電源からの電力供給であれば、先述のように、負荷量が交流電力の供給量を上回るとしてブレーカーによって電力供給が遮断されるが、車両からの電力供給では、ブレーカーによる遮断が行なわれず、電源装置の出力する交流電圧に著しい電圧低下が生じることになる。
また、従来のシステムでは、このような交流電圧の電圧低下を考慮して、電源を商用電源から車両の電源装置に切換えるにあたって、予め電力需要家で使用する電気負荷を制限していた。したがって、商用電源の停電時などの非常時において、自動的に電源を切換えることができないという問題が生じていた。
それゆえ、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電源装置から出力される交流電圧の低下を抑制可能な交流電力供給システム、電源装置およびそれを備える車両を提供することである。
【発明の開示】
この発明によれば、交流電力を複数の電気負荷に供給する交流電力供給システムは、交流電力を出力する電源装置と、複数の電気負荷に対する交流電力の供給量が、電源装置が出力可能な電力量の上限値を超えないように、各複数の電気負荷の負荷量を制御する制御装置とを備える。電源装置は、車両の内燃機関に連結されて発電する第１のモータジェネレータと、第１のモータジェネレータに接続され、電源から電力の供給を受ける第１のインバータと、第１のインバータの動作を制御する制御部とを含む。制御部は、前記内燃機関の燃料の残量に基づいて、第１のモータジェネレータの発電する電力量の上限値を設定する上限値設定部と、設定された電力量の上限値に基づいて、発電する電力量を制御する発電量制御部と、電力量の上限値を指示する信号を制御装置に送信する送信部とを含む。
好ましくは、制御装置は、電源装置から電力量の上限値を指示する信号を受信する受信部と、各複数の電気負荷の負荷量を検出する負荷状態検出部と、検出し


２／１

【０００４】
制御部は、第１および第２のモータジェネレータを駆動させ、かつ、第１および第２のモータジェネレータの中性点間に交流電力を発生させるように第１および第２のインバータの動作を制御する。
好ましくは、上限値設定部は、内燃機関の燃料の残量が、所定の閾値以上となるように、発電量の上限値を設定する。
好ましくは、所定の閾値は、車両が燃料の補給所まで走行するのに必要な内燃機関の燃料の残量である。
好ましくは、送信部と受信部とは、無線を通信媒体とする。
好ましくは、送信部と受信部とは、電源装置から複数の電気負荷へ交流電力を供給するための電力線を通信媒体とする。
この発明の他の構成によれば、発電した交流電力を外部の電気負荷に供給する電源装置は、車両の内燃機関に連結されて発電する第１のモータジェネレータと、車両の駆動輪に連結される第２のモータジェネレータと、第１および第２のモータジェネレータに接続され、電源から直流電力の供給を受ける第１および第２のインバータと、第１および第２のモータジェネレータを駆動させ、かつ、第１および第２のモータジェネレータの中性点間に交流電力を発生させるように第１および第２のインバータの動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、内燃機関の燃料の残量に基づいて、第１のモータジェネレータによる発電量の上限値を設定する上限値設定部と、設定された発電量の上限値に基づいて、発電量を制御する発電量制御部と、発電量の上限値を指示する信号を外部の電気負荷に送信する送信部とを含む。
好ましくは、上限値設定部は、内燃機関の燃料の残量が、所定の閾値以上となるように、発電量の上限値を設定する。
好ましくは、所定の閾値は、車両が燃料の補給所まで走行するのに必要な内燃機関の燃料の残量である。
この発明によれば、車両は、上記この発明の他の構成による電源装置のいずれ


４

【０００３】
た各複数の電気負荷の負荷量の総和が、受信した信号により指示される電力量の上限値を超えないように、複数の電気負荷から選択した電気負荷にのみ交流電力を供給する負荷状態制御部とを含む。
好ましくは、負荷状態制御部は、予め登録された優先度に従って交流電力を供給する電気負荷を選択する。
好ましくは、優先度は、各複数の電気負荷に対する重要度の相対評価に基づいて決定される。
好ましくは、交流電力供給システムは、商用電源と、商用電源と電源装置とのいずれか一方と、複数の電気負荷とを自動的に接続するための切換装置とをさらに備える。
好ましくは、負荷状態制御部は、切換装置によって、電源装置と複数の電気負荷との接続から商用電源と複数の電気負荷との接続に切換えられたタイミングにおいて、商用電源からの交流電力の供給量と電力量の上限値との大小を比較し、商用電源からの供給量が電力量の上限値よりも小さいことに応じて、各複数の電気負荷の負荷量の総和が、商用電源からの供給量を越えないように、複数の電気負荷から選択した電気負荷にのみ交流電力を供給する。
好ましくは、上限値設定部は、内燃機関の燃料の残量が所定の基準値以下となったことに応じて、電力量の上限値を、燃料の残量の低下に伴なって減少するように設定するとともに、燃料の残量が所定の基準値よりも低い所定の閾値に達したことに応じて、電力量の上限値を零となるように設定する。
好ましくは、電源装置は、車両の駆動輪に連結される第２のモータジェネレータと、第２のモータジェネレータに接続され、電源から直流電力の供給を受ける第２のインバータとをさらに含む。


３

Claims (18)

1. 交流電力を複数の電気負荷（２０１〜２０３）に供給する交流電力供給システムであって、
   前記交流電力を出力する電源装置（５０）と、
   前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）に対する前記交流電力の供給量が、前記電源装置（５０）が出力可能な電力量の上限値を超えないように、各前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）の負荷量を制御する制御装置（２００）とを備える、交流電力供給システム。
2. 前記制御装置（２００）は、
   前記電源装置（５０）から前記電力量の上限値を指示する信号を受信する受信部（ＡＮ１０）と、
   各前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）の前記負荷量を検出する負荷状態検出部（８２）と、
   前記検出した各前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）の負荷量の総和が、前記受信した信号により指示される前記電力量の上限値を超えないように、前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）から選択した電気負荷にのみ前記交流電力を供給する負荷状態制御部（８４）とを含む、請求の範囲１に記載の交流電力供給システム。
3. 前記負荷状態制御部（８４）は、予め登録された優先度に従って前記交流電力を供給する前記電気負荷を選択する、請求の範囲２に記載の交流電力供給システム。
4. 前記優先度は、各前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）に対する重要度の相対評価に基づいて決定される、請求の範囲３に記載の交流電力供給システム。
5. 商用電源と、
   前記商用電源と前記電源装置（５０）とのいずれか一方と、前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）とを自動的に接続するための切換装置（３００）とをさらに備える、請求の範囲２から請求の範囲４のいずれか１項に記載の交流電力供給システム。
6. 前記負荷状態制御部（８４）は、前記切換装置（３００）によって、前記電源装置（５０）と前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）との接続から前記商用電源と前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）との接続に切換えられたタイミングにおいて、前記商用電源からの前記交流電力の供給量と前記電力量の上限値との大小を比較し、前記商用電源からの供給量が前記電力量の上限値よりも小さいことに応じて、各前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）の負荷量の総和が、前記商用電源からの供給量を越えないように、前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）から選択した電気負荷にのみ前記交流電力を供給する、請求の範囲５に記載の交流電力供給システム。
7. 前記電源装置（５０）は、
   電源（Ｂ）と、
   前記電源（Ｂ）からの直流電力を前記交流電力に変換して出力する電力変換器（５１０）と、
   前記電源（Ｂ）の残存容量に基づいて、前記電力量の上限値を設定する上限値設定部と、
   前記設定された前記電力量の上限値に基づいて、出力する電力量を制御する電力量制御部と、
   前記電力量の上限値を指示する信号を前記制御装置（２００）に送信する送信部とを含む、請求の範囲２に記載の交流電力供給システム。
8. 前記上限値設定部は、前記電源（Ｂ）の残存容量が所定の閾値以上となるように、前記電力量の上限値を設定する、請求の範囲７に記載の交流電力供給システム。
9. 前記所定の閾値は、前記電源装置（５０）が前記電源（Ｂ）に前記直流電力を補給するのに必要な前記電源の残存容量である、請求の範囲８に記載の交流電力供給システム。
10. 前記電源装置（５０）は、
    車両（１００）の内燃機関に連結されて発電する第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）と、
    前記車両（１００）の駆動輪に連結される第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）と、
    前記第１および第２のモータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）に接続され、前記電源から直流電力の供給を受ける第１および第２のインバータ（５２０，５３０）と、
    前記第１および第２のモータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）を駆動させ、かつ、前記第１および第２のモータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）の中性点（Ｎ１，Ｎ２）間に交流電力を発生させるように前記第１および第２のインバータ（５２０，５３０）の動作を制御する制御部（５６０，１０）とを含み、
    前記制御部（５６０，１０）は、
    前記内燃機関の燃料の残量に基づいて、前記第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）の発電する電力量の上限値を設定する上限値設定部（１３）と、
    前記設定された前記電力量の上限値に基づいて、前記発電する電力量を制御する発電量制御部（１２）と、
    前記電力量の上限値を指示する信号を前記制御装置（２００）に送信する送信部（ＡＮ１）とを含む、請求の範囲２に記載の交流電力供給システム。
11. 前記上限値設定部（１３）は、前記内燃機関の燃料の残量が、所定の閾値以上となるように、前記発電量の上限値を設定する、請求の範囲１０に記載の交流電力供給システム。
12. 前記所定の閾値は、前記車両（１００）が前記燃料の補給所まで走行するのに必要な前記内燃機関の燃料の残量である、請求の範囲１１に記載の交流電力供給システム。
13. 前記送信部（ＡＮ１）と前記受信部（ＡＮ１０）とは、無線を通信媒体とする、請求の範囲１２に記載の交流電力供給システム。
14. 前記送信部（ＡＮ１）と前記受信部（ＡＮ１０）とは、前記電源装置（５０）から前記複数の電気負荷（２０１〜２０３）へ前記交流電力を供給するための電力線（６６，７６）を通信媒体とする、請求の範囲１２に記載の交流電力供給システム。
15. 発電した交流電力を外部の電気負荷（２０１〜２０３）に供給する電源装置（５０）であって、
    車両（１００）の内燃機関に連結されて発電する第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）と、
    前記車両（１００）の駆動輪に連結される第２のモータジェネレータ（ＭＧ２）と、
    前記第１および第２のモータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）に接続され、電源（Ｂ）から直流電力の供給を受ける第１および第２のインバータ（５２０，５３０）と、
    前記第１および第２のモータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）を駆動させ、かつ、前記第１および第２のモータジェネレータ（ＭＧ１，ＭＧ２）の中性点（Ｎ１，Ｎ２）間に前記交流電力を発生させるように前記第１および第２のインバータ（５２０，５３０）の動作を制御する制御装置（５６０，１０）とを備え、
    前記制御装置（５６０，１０）は、
    前記内燃機関の燃料の残量に基づいて、前記第１のモータジェネレータ（ＭＧ１）による発電量の上限値を設定する上限値設定部（１３）と、
    前記設定された前記発電量の上限値に基づいて、前記発電量を制御する発電量制御部（１２）と、
    前記発電量の上限値を指示する信号を前記外部の電気負荷（２０１〜２０３）に送信する送信部（ＡＮ１）とを含む、電源装置。
16. 前記上限値設定部（１３）は、前記内燃機関の燃料の残量が、所定の閾値以上となるように、前記発電量の上限値を設定する、請求の範囲１５に記載の電源装置。
17. 前記所定の閾値は、前記車両（１００）が前記燃料の補給所まで走行するのに必要な前記内燃機関の燃料の残量である、請求の範囲１６に記載の電源装置。
18. 請求の範囲１５から請求の範囲１７のいずれか１項に記載の電源装置を備える、車両。

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