CN102545304A - 电力控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种电力控制系统，具有家电力控制装置、车电力控制装置以及电力电缆。家电力控制装置具有生成控制信号的控制信号生成部、根据充电量指示的控制信号进行开闭而通过或阻止来自配电系统的交流电的开关、根据充放电指示的控制信号来切换是将来自开关的交流电向电力电缆输送还是将来自电力电缆的直流电输出的家侧切换器、根据放电量指示的控制信号将来自家侧切换器的直流电变换为交流电向配电系统输送的交直变换装置。车电力控制装置具有蓄积直流电的车载电池、根据充放电指示的控制信号切换是将来自车载电池的直流电向电力电缆输送还是将来自电力电缆的交流电输出的车侧切换器、通过来自车侧切换器的交流电对车载电池进行充电的充电器。

Description

电力控制系统
本申请基于日本专利申请2010-292249(申请日：2010年12月28日)要求优先权。本申请参照该申请并包含其全部内容。
技术领域
本发明实施方式涉及对家庭中的电力进行管理的电力控制系统。
背景技术
在住宅内利用电动汽车搭载的蓄电池(以下称为“车载电池”)的能量的方式称为V2H(Vehicle to Home)，在电动汽车不用作移动手段时，大容量的车载电池用作电力贮藏设备。这称为住宅内联系的利用。作为家庭内节能技术的代表，公知有HEMS(Home Energy Management System：家庭能源管理系统)。这是通过网络来联系住宅内的家电设备和/或热水设备并进行自动控制的系统，通过使用户能够观察到能量的利用状况来促进节能，此外能够限制设备的能量消耗量。当前正在推进将该HEMS与V2H组合，作为家庭内的蓄电设备而利用电动汽车的技术的开发。
并且，将电动汽车与电力系统联系而在车与电力系统之间进行电力互换的方式称为V2G(Vehicle to Grid)，这种方式也在电动汽车不用作移动手段时将大容量的车载电池用作电力贮藏设备。这称为系统联系的利用。作为将输出功率不稳定的风力发电或太阳能发电等可再生能量与电力系统联系的有效的手段之一，公知有智能电网(smart grid)。这是采用信息通信技术使已存在的电力系统与蓄电池、分布式电源等融合而能够双向进行电力互换的技术。
当前的电动汽车，仅可从电力系统(配电系统)向车载电池充电，而无法反向即从车载电池向配电系统放电。为了从车载电池向配电系统放电，需要在车侧或者家侧具备用于将车载电池的直流电变换为配电系统的交流电的交直变换装置(PCS：Power Conversion System)。此外，在从配电系统向车载电池充电时无法控制充电量。另外，在从配电系统向车载电池充电时，必须以充电用电缆将家侧与车侧连接，但是当前采用的电缆无法进行控制信号的交换。
如上所述，在现有的电力控制系统中，仅能从配电系统向车载电池充电，而无法反向即令车载电池中蓄积的电能返回家庭。假设能够使车载电池蓄积的电能返回家庭，则在家庭中的电力负荷增大时能够降低来自配电系统的电力负荷的峰值。但是，现状下即使家庭中的电力负荷增大也无法降低来自配电系统的电力负荷的峰值。因此会导致合同供电量增大。
发明内容
本发明的课题在于提供能够减小合同供电量的电力控制系统。
实施方式的电力控制系统具有：用于对家侧的电力进行控制的家电力控制装置、用于对车侧的电力进行控制的车电力控制装置、用于在家电力控制装置与车电力控制装置之间收发电力的电力电缆。家电力控制装置具有：控制信号生成部、开关、家侧切换器和交直变换装置。控制信号生成部生成控制信号。开关根据从控制信号生成部送来的指示充电量的控制信号进行开闭，从而控制来自配电系统的交流电的通过或阻止。家侧切换器根据从控制信号生成部送来的指示充放电的控制信号，对是将来自开关的交流电经由电力电缆从家向车输送，还是经由电力电缆将来自车的直流电向配电系统侧输出进行切换。交直变换装置根据从控制信号生成部送来的指示放电量的控制信号将从家侧切换器输出的直流电变换为交流电后向配电系统送出。车电力控制装置具有：蓄积直流电的车载电池、车侧切换器和充电器。车侧切换器根据从控制信号生成部送来的指示充放电的控制信号，对是将来自车载电池的直流电向电力电缆输送，还是将来自电力电缆的交流电输出进行切换。充电器基于从车侧切换器输出的交流电对车载电池进行充电。
根据上述构成的电力控制系统，能够减小合同供电量。
附图说明
图1为表示第1实施方式的电力控制系统的构成的框图。
图2为表示第2实施方式的电力控制系统的构成的框图。
图3为表示第3实施方式的电力控制系统的构成的框图。
图4为表示第4实施方式的电力控制系统的构成的框图。
图5为表示第5实施方式的电力控制系统的构成的框图。
具体实施方式
下面参照附图对实施方式进行详细说明。
(第1实施方式)
如图1所示，第1实施方式的电力控制系统具有：对家侧的电力进行控制的家电力控制装置1、对车侧的电力进行控制的车电力控制装置2、电力电缆3、通信电缆4。电力电缆3，在家电力控制装置1与车电力控制装置2之间收发电力。通信电缆4在家电力控制装置1与车电力控制装置2之间收发信息。电力电缆3和通信电缆4与在家电力控制装置1和车电力控制装置2上分别设置的连接器相配合。但是，在图1中省略了连接器的描绘。
首先，对家电力控制装置1进行说明。家电力控制装置1具有：控制信号生成部11、开关12、家侧切换器13、交直变换装置(Power ConversionSystem：PCS)14。
控制信号生成部11生成指示充放电(充电(+)或者放电(-))的控制信号向家侧切换器13发送，并且生成指示充电量(0～100％)的控制信号向开关12发送，还生成指示放电量(-100～0％)的控制信号向PCS14发送。控制信号生成部11构成为，在家内交流电不足的情况下，能够根据指示充放电的控制信号来指示放电。
开关12构成为例如由半导体开关或者电磁继电器等构成的导通/关断开关。开关12，根据从控制信号生成部11送来的指示充电量的控制信号进行开闭，控制从配电系统输入的交流电的通过或者阻止。通过了开关12的交流电向家侧切换器13输送。根据开关12的占空比(on duty)，指示0～100％的充电量。
家侧切换器13构成为例如由电磁继电器或者半导体开关等构成的3端子开关。家侧切换器13，根据从控制信号生成部11送来的指示充放电的控制信号，对是将来自开关12的交流电向电力电缆3输送，还是将来自电力电缆3的直流电向PCS14输送进行切换。具体而言，在按照指示充放电的控制信号指示了充电的情况下，共通端子C与端子A连接，将来自开关12的交流电向电力电缆3输送。另一方面，在指示了放电的情况下，共通端子C与端子B连接，将来自电力电缆3的直流电向PCS14输送。
PCS14将从家侧切换器13输出的直流电变换为交流电，按照与从控制信号生成部11送来的指示放电量的控制信号对应的-100～0％的放电量向配电系统送出。作为PCS14，可以使用面向家庭用PV(Photovoltaic：光伏)的PCS。
接着，对车电力控制装置2进行说明。车电力控制装置2具有：车载电池21、车侧切换器22、充电器23。
车载电池21由蓄电池构成而蓄积直流电。车载电池21蓄积的直流电，例如作为电动汽车的动力源向马达(未图示)供给，此外也可以从车侧切换器22经由家电力控制装置1向配电系统输送，作为家庭内的电能使用。
车侧切换器22构成为例如由电磁继电器或者半导体开关等构成的3端子开关。车侧切换器22根据从家电力控制装置1的控制信号生成部11送来的指示充放电的控制信号，对是将来自车载电池21的直流电向电力电缆3输送，还是将来自电力电缆3的交流电向充电器23供给进行切换。具体而言，在按照指示充放电的控制信号指示了充电的情况下，共通端子C与端子A连接，将来自电力电缆3的交流电向充电器23供给。另一方面，在按照控制信号指示了放电的情况下，共通端子C与端子B连接，将来自车载电池21的直流电向电力电缆3输送。
充电器23将来自车侧切换器22的交流电变换为直流电，向车载电池21输送。由此，对车载电池21进行充电。
如以上说明，根据第1实施方式，将家电力控制装置1和车电力控制装置2之间的电力电缆3在充电时和放电时进行切换来使用。因此，无需用于使来自车电力控制装置2的直流电返回家电力控制装置1的独立的电力电缆。其结果是，无需进行车体外周的改造。
并且，在家侧的家电力控制装置1中进行从直流电向交流电的变换。其结果是，无需进行车体外周的改造。此外，利用家侧的家电力控制装置1所含的面向家庭用PV的PCS进行从直流电向交流电的变换。因此，在从直流电向交流电的变换中可以利用PCS的系统联系功能。
此外，仅通过交流电源的导通/关断的控制将充电量控制为0～+100％。因此，无需进行电动汽车的主要电路的变更。
(第2实施方式)
第2实施方式，取代采用通信电缆4进行第1实施方式的电力控制系统的家电力控制装置1与车电力控制装置2之间的信号收发，而通过无线通信来进行第1实施方式的电力控制系统的家电力控制装置1与车电力控制装置2之间的信号收发。
如图2所示，第2实施方式的电力控制系统构成为，从第1实施方式的电力控制系统除去通信电缆4，并且对家电力控制装置1追加家侧通信部15，对车电力控制装置2追加车侧通信部24。
家电力控制装置1的家侧通信部15，以无线方式例如电波或者光等发送从控制信号生成部11送来的指示充放电的控制信号。
车电力控制装置2的车侧通信部24，接收从家侧通信部15以无线方式发送的信号，作为指示充放电的控制信号向车侧切换器22发送。
车侧切换器22，根据从家电力控制装置1的控制信号生成部11经由家侧通信部15和车侧通信部24送来的指示充放电的控制信号，对是将来自车载电池21的直流电向电力电缆3输送，还是将来自电力电缆3的交流电向充电器23输送进行切换。
根据第2实施方式的电力控制系统，以无线方式进行在家侧与车侧之间进行的指示充放电的控制信号的收发，因此无需通信电缆而无需进行车体外周的改造。
并且，在电力控制系统中可以变形为，车侧切换器22，根据通过PLC(Power Line Communication：电力线通信)送来的指示充放电的控制信号、具体而言，根据从家电力控制装置1的控制信号生成部11与通过电力电缆3收发的电力(交流电或者直流电)相重叠(重畳)地送来的指示充放电的控制信号，对是将来自车载电池21的直流电向电力电缆3输送，还是将来自电力电缆3的交流电输出进行切换。根据该第2实施方式的变形例的电力控制系统，能够获得与第2实施方式同样的效果。
(第3实施方式)
第3实施方式利用已设置的PV的功能构成第1实施方式的电力控制系统的家电力控制装置1。如图3所示，第3实施方式的电力控制系统构成为，从第1实施方式的家电力控制装置1除去PCS14，并且追加DC-DC变换器16、PV装置和太阳能发电用的交直变换装置(PV-PCS)18。
DC-DC变换器16根据从控制信号生成部11送来的指示放电量的控制信号，将从家侧切换器13输出的直流电的电压变换为与太阳能发电的电压对应的电压，向PV-PCS18输送。此时，作为指示放电量的控制信号，可以采用使占空比可变的信号。
在DC-DC变换器16的输出端上连接PV装置17，被供给通过太阳能发电产生的直流电。并且，作为简易的构成，可以取代DC-DC变换器16，使用阳极与家侧切换器13连接的二极管而构成。
PV-PCS18将来自DC-DC变换器16的直流电和来自PV装置17的直流电变换为交流电，向配电系统送出。
如以上说明，根据第3实施方式的电力控制系统，通过DC-DC变换器16进行使放电量为-100％～0％的控制。因此，在从直流电向交流电的变换中，可以共用PV-PCS。其结果是，无需进行PCS的改造。
(第4实施方式)
第4实施方式通过车电力控制装置2来进行第1实施方式的电力控制系统中的充电量控制。如图4所示，第4实施方式的电力控制系统构成为，从第1实施方式的电力控制系统的家电力控制装置1去掉开关12，并且将控制信号生成部11生成的指示充电量的控制信号经由通信电缆4向车电力控制装置2发送。在车电力控制装置2中追加充电控制器25而构成。
充电控制器25基于从控制信号生成部11经由通信电缆4送来的指示充电量的控制信号和从车载电池21送来的表示电池余量的信号生成指示充电量的充电量控制信号，向充电器23发送。由此，充电器23按照与来自充电控制器25的充电量控制信号对应的充电量对车载电池21进行充电。
根据第4实施方式，按照来自家电力控制装置1的指示，对车电力控制装置2的充电器23进行控制，从而进行使充电量为0～100％的控制。因此，无需在家侧设置开关。
(第5实施方式)
如图5所示，第5实施方式的电力控制系统，通过智能电表5控制第1实施方式的电力控制系统的家电力控制装置1中的控制信号生成部11的动作。
智能电表5是具有在与中心(例如电力公司)之间进行通信的通信功能的功率计。智能电表5从电力公司接受基于通信的指示，向控制信号生成部11发送指示其动作的指令。该指令中包含应当生成指示充放电的控制信号、指示充电量的控制信号和指示放电量的控制信号的意思的指示。
控制信号生成部11，根据来自智能电表5的指令生成指示充放电的控制信号向家侧切换器13和车电力控制装置2发送，生成指示充电量的控制信号向开关12发送，和/或生成指示放电量的控制信号向PCS14发送。
根据第5实施方式的电力控制系统，使用智能电表5进行充放电的指示、充电量的指示和放电量的指示，因而操作简单。
并且，第5实施方式的电力控制系统，能够通过智能电表5对第1实施方式的电力控制系统的家电力控制装置1中的控制信号生成部11的动作进行控制。取而代之，也可以构成为通过智能电表5对第4实施方式的电力控制系统的家电力控制装置1中的控制信号生成部11的动作进行控制。
以上对本发明的一些实施方式进行了说明，这些实施方式仅为例示而非对发明范围的限定。这些实施方式可以通过其它各种方式进行实施，在不脱离发明要旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明范围或要旨，并且落入与权利要求书所述的发明均等的范围。

Claims (8)

1.一种电力控制系统，其特征在于，具有：
用于对家侧的电力进行控制的家电力控制装置；
用于对车侧的电力进行控制的车电力控制装置；以及
用于在上述家电力控制装置和上述车电力控制装置之间收发电力的电力电缆，
上述家电力控制装置，具有：
控制信号生成部，用于生成控制信号；
开关，根据从上述控制信号生成部送来的指示充电量的控制信号进行开闭，从而控制来自配电系统的交流电的通过或阻止；
家侧切换器，根据从上述控制信号生成部送来的指示充放电的控制信号，对是经由上述电力电缆从家向车输送来自上述开关的交流电，还是经由上述电力电缆向配电系统侧输出来自车的直流电进行切换；以及
交直变换装置，根据从上述控制信号生成部送来的指示放电量的控制信号，将从上述家侧切换器输出的直流电变换为交流电后向配电系统送出，
上述车电力控制装置具有：
蓄积直流电的车载电池；
车侧切换器，根据从上述控制信号生成部送来的指示充放电的控制信号，对是向上述电力电缆输送来自上述车载电池的直流电，还是输出来自上述电力电缆的交流电进行切换；以及
充电器，基于从上述车侧切换器输出的交流电，对上述车载电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的电力控制系统，其特征在于，
还具有通信电缆，该通信电缆在上述家电力控制装置与上述车电力控制装置之间收发信息，
上述车侧切换器根据从上述控制信号生成部经由上述通信电缆送来的指示充放电的控制信号，对是向上述电力电缆输送来自上述车载电池的直流电，还是输出来自上述电力电缆的交流电进行切换。
3.根据权利要求1所述的电力控制系统，其特征在于，
上述家电力控制装置还具有家侧通信部，该家侧通信部以无线方式发送从上述控制信号生成部送来的指示充放电的控制信号，
上述车电力控制装置还具有车侧通信部，该车侧通信部接收从上述家侧通信部以无线方式送来的指示充放电的控制信号，
上述车侧切换器根据从上述控制信号生成部经由上述家侧通信部和上述车侧通信部送来的指示充放电的控制信号，对是向上述电力电缆输送来自上述车载电池的直流电，还是输出来自上述电力电缆的交流电进行切换。
4.根据权利要求1所述的电力控制系统，其特征在于，
上述车侧切换器根据从上述控制信号生成部与通过上述电力电缆收发的交流电或者直流电重叠地送来的指示充放电的控制信号，对是向上述电力电缆输送来自上述车载电池的直流电，还是输出来自上述电力电缆的交流电进行切换。
5.根据权利要求1所述的电力控制系统，其特征在于，
上述家电力控制装置还具有DC-DC变换器，该DC-DC变换器根据从上述控制信号生成部送来的指示放电量的控制信号，将从上述家侧切换器输出的直流电的电压变换为与太阳能发电的电压对应的电压，
上述交直变换装置将从上述DC-DC变换器输出的直流电变换为交流电后向配电系统送出。
6.根据权利要求1所述的电力控制系统，其特征在于，
还具有智能电表，该智能电表输出与通过通信而取得的指示相对应的指令，
上述控制信号生成部根据来自上述智能电表的指令生成控制信号。
7.一种电力控制系统，其特征在于，具有：
用于对家侧的电力进行控制的家电力控制装置；
用于对车侧的电力进行控制的车电力控制装置；以及
用于在上述家电力控制装置和上述车电力控制装置之间收发电力的电力电缆，
上述家电力控制装置，具有：
控制信号生成部，用于生成控制信号；
家侧切换器，根据从上述控制信号生成部送来的指示充放电的控制信号，对是向上述电力电缆输送来自配电系统的交流电，还是输出来自上述电力电缆的直流电进行切换；以及
交直变换装置，根据从上述控制信号生成部送来的指示放电量的控制信号，将从上述家侧切换器输出的直流电变换为交流电后向配电系统送出，
上述车电力控制装置具有：
蓄积直流电的车载电池；
车侧切换器，根据从上述控制信号生成部送来的指示充放电的控制信号，对是向上述电力电缆输送来自上述车载电池的直流电，还是输出来自上述电力电缆的交流电进行切换；
充电控制器，根据从上述控制信号生成部送来的指示充电量的控制信号和从上述车载电池送来的表示电池余量的信号，生成指示充电量的充电量控制信号；
充电器，基于从上述车侧切换器输出的交流电，以与来自上述充电控制器的充电控制信号对应的充电量对上述车载电池进行充电。
8.根据权利要求7所述的电力控制系统，其特征在于，
还具有智能电表，该智能电表输出与通过通信而取得的指示对应的指令，
上述控制信号生成部根据来自上述智能电表的指令生成控制信号。
CN2011102778112A 2010-12-28 2011-09-19 电力控制系统 Pending CN102545304A (zh)

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