JP2010239717A

JP2010239717A - 電力供給装置、電力供給システム、及び電力供給方法

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Publication number: JP2010239717A
Application number: JP2009083683A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Muto; 一浩武藤; Masanobu Mera; 正伸目羅
Original assignee: Japan Research Institute Ltd
Current assignee: Japan Research Institute Ltd
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: JP5517478B2

Abstract

【課題】電力負荷に一次的な過電流が流れても電力系統からの電力供給の遮断を防止する電力供給装置、電力供給システム、及び電力供給方法。
【解決手段】電力系統から電力負荷に供給される出力電流の電流値を検出する出力電流検出部と、電流値が閾値以上であるか否かを判断する閾値判断部と、電流値が閾値以上の場合に、車両に搭載された電池の電力を電力負荷に供給させる電池電力供給部とを備える。また、電流値が所定値以上の場合は、出力電流の供給を遮断する配線用遮断部をさらに備えてよく、閾値判断部は、電流値が所定値より小さい閾値以上であるか否かを判断してよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に搭載された電池の電力を電力負荷に供給する電力供給装置、電力供給システム、及び電力供給方法に関する。

従来、過電流が流れると電流の流れを遮断する配線用遮断器が知られている。

特開２００２−６４９１３号公報

電力消費の激しい電子レンジ、ヘアドライヤー等の電力負荷が一時的に使用されると常時使用されている電力負荷と相俟って過電流となり、いわゆるブレーカが落ちてしまう。また、電子レンジ、ヘアドライヤーの一時的な使用のために契約電流を上げると、電力料金が上がってしまい、不経済である。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、電力供給装置であって、電力系統から電力負荷に供給される出力電流の電流値を検出する出力電流検出部と、電流値が閾値以上であるか否かを判断する閾値判断部と、電流値が閾値以上の場合に、車両に搭載された電池の電力を電力負荷に供給させる電池電力供給部とを備える。

電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上になったか否かを判断する傾き判断部をさらに備えてよく、電池電力供給部は、電流値が閾値以上であり、且つ、電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上になった場合に、電池の電力を電力負荷に供給させてよい。

電流値が所定値以上の場合は、出力電流の供給を遮断する配線用遮断部をさらに備えてよく、閾値判断部は、電流値が所定値より小さい閾値以上であるか否かを判断してよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

電力供給システム１００の一例を示す。電力供給装置２００の具体的構成の一例を示す。電力負荷３００に供給される電流と時間との関係の一例を示す。電直負荷に供給される電流と時間との関係の他の例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、電力供給システム１００の一例を示す。電力供給システム１００は、電力供給装置２００、電力負荷３００、及び車両４００を有する。車両４００は、電池４０１を備える。車両４００はモータを備えており、電池４０１は、モータに電力を供給する。モータは、電池４０１から供給された電力によって回転して、車両４００のタイヤを回転させる。電力負荷３００は、電力系統からの電力を消費する。電力供給装置２００は、電力系統からの電力を電力負荷３００に供給する。また、電力供給装置２００は、電力系統の電力を用いて電池４０１を充電する。また、電力供給装置２００は、電池４０１を放電させて、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給する。電力供給装置２００及び電力負荷３００は、家１０１に設けられている。電力負荷３００は、家１０１にあるエアコン、冷蔵庫等の電力会社からの電力を消費する負荷であってよい。なお、電力供給装置２００及び電力負荷３００は、家１０１以外にものに設けられてよい。

図２は、電力供給装置２００の具体的構成の一例を示す。電力供給装置２００は、出力電流検出部２０１、配線用遮断部２０２、閾値判断部２０３、傾き判断部２０４、電池電力供給部２０５、ＤＣ／ＡＣインバータ２０６、及び電力出力部２０７を備える。なお、太線は電力線を示しており、細線は信号の流れを示す。

出力電流検出部２０１は、電力系統から電力負荷３００に供給される電力の出力電流の電流値を検出する。出力電流検出部２０１は、電力系統からの電力を配線用遮断部２０２に供給する。電力系統から電力負荷３００に供給される電力は、電力負荷３００の消費電力によって変わる。電力負荷３００が消費する消費電力が高い場合は、消費電力が低い場合に比べ出力電流が多くなる。また、出力電流検出部２０１は、検出した出力電流の電流値を、配線用遮断部２０２、閾値判断部２０３、及び傾き判断部２０４に出力する。

配線用遮断部２０２は、出力電流検出部２０１が検出した出力電流の電流値が所定値以上の場合は、出力電流の供給を遮断する。つまり、配線用遮断部２０２は、出力電流の電流値が所定値以上の場合は、電力系統からの電力を電力出力部２０７に供給しない。これにより、電力負荷３００に電力会社からの電力が供給させなくなる。配線用遮断部２０２は、ブレーカであってもよい。配線用遮断部２０２は、出力電流の電流値が所定値より小さい場合は、出力電流を電力出力部２０７に供給する。これにより、電力負荷３００に電力会社からの電力が供給される。例えば、配線用遮断部２０２は、出力電流が４０Ａ（アンペア）以上になると電流の供給を遮断する。また、出力電流が４０Ａより小さい場合はそのまま電流を供給する。所定値は、電力会社との契約によって異なってもよい。つまり、電力会社との契約による契約電流が所定値となる。

閾値判断部２０３は、出力電流検出部２０１が検出した出力電流の電流値が、閾値以上か否かを判断する。閾値は、所定値以下である。また、閾値は所定値より小さくてもよい。閾値判断部２０３は、判断結果を電池電力供給部２０５に出力する。傾き判断部２０４は、出力電流検出部２０１が検出した出力電流の電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上か否かを判断する。傾きは、少なくとも正の傾きであってよい。つまり、時間とともに出力電流の電流値が大きくなる傾きであってよい。傾き判断部２０４は、判断結果を電池電力供給部２０５に出力する。

電池電力供給部２０５は、出力電流の電流値が閾値以上の場合に、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給させる。つまり、電池電力供給部２０５は、電池４０１を放電させて電力負荷３００に供給させる。また、電池電力供給部２０５は、出力電流の電流値が閾値より小さい場合は、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給させない。つまり、電池４０１を放電させない。電池電力供給部２０５は、出力電流の電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上の場合に、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給させてもよい。また、電池電力供給部２０５は、出力電流の電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾きより小さい場合は、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給させなくてもよい。つまり、電池４０１を放電させなくてもよい。

また、電池電力供給部２０５は、出力電流の電流値が閾値以上であり、且つ、電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上になった場合に、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給させてよい。電池電力供給部２０５は、出力電流の電流値が閾値以上でない場合、及び、電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上でない場合は、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給させなくてよい。

ＤＣ／ＡＣインバータ２０６は、電池４０１が放電した直流の電力を交流の電力に変換する。ＤＣ／ＡＣインバータ２０６は、電力系統から電力負荷３００に供給される電力と同じ電力の交流電流に変換することが好ましい。例えば、電力負荷３００に供給される電力がＡＣ１００Ｖの場合は、ＤＣ／ＡＣインバータ２０６は、ＡＣ１００Ｖの電力に変換することが好ましい。ＤＣ／ＡＣインバータ２０６は、交流に変換した電力を電力出力部２０７に供給する。

電力出力部２０７は、電力系統から送られてくる電力を電力負荷３００に出力する。また、電力出力部２０７は、ＤＣ／ＡＣインバータ２０６から電池４０１の電力が送られてきた場合は、電力系統から送られてきた電力と、ＤＣ／ＡＣインバータ２０６から送られてきた電力とを電力負荷３００に供給する。電力出力部２０７は、ＤＣ／ＡＣインバータ２０６から電力が送られてきた場合は、電力系統から送られてくる出力電流より大きい電流を電力負荷３００に供給することができる。

図３は、電力負荷３００に供給される電流と時間との関係の一例を示す。実線は、電力系統から電力負荷３００に供給される出力電流と時間との関係を示す。破線は、出力電流が閾値以上になったときの、電力負荷３００に供給される電流と時間との関係を示す。点Ａは、出力電流値が閾値に達したときのタイミングを示す。出力電流が閾値に達するまでは、電力負荷３００には、電力系統からの電力が供給される。つまり、電池４０１から電力負荷３００に電力が供給されない。そして、閾値判断部２０３が、出力電流値が閾値以上になったと判断すると、電池電力供給部２０５は、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給させる。これにより、電力負荷３００には、電力系統からの電力と、電池４０１からの電力が供給される。

このように、出力電流が閾値以上になると電池４０１の電力も電力負荷３００に供給するので、電力負荷３００に供給されている電流が所定値を超えても、電力系統から電力負荷３００に供給される出力電流が所定値を超えない。また、出力電流が所定値を越えないので、配線用遮断部２０２が電力系統から電力負荷３００への電力の供給を遮断しない。また、出力電流が閾値以上となった後に出力電流が閾値より小さくなった場合は、電池電力供給部２０５は、電力負荷３００への電池４０１の電力の供給を終了してもよい。

また、出力電流が閾値以上となった後に出力電流が閾値より小さくなった場合は、出力電流が閾値より小さい状態が所定時間継続した場合に、電池電力供給部２０５は、電力負荷３００への電池４０１の電力の供給を終了してもよい。また、電池電力供給部２０５は、出力電流が所定の期間閾値以上の場合は、電力負荷３００への電池４０１の電力の供給を終了してもよい。これにより、所定の期間だけ電力負荷３００の消費電力が瞬時的に大きくなる場合に、電力系統から電力負荷３００への電力の供給が遮断されることを防止することができる。例えば、ヘアドライヤー、電子レンジを少しの時間だけ使用する場合にブレーカが落ちるという弊害を防止することができる。また、所定期間より長い間、出力電流が閾値以上の場合は、所定値を高く変更した方が好ましい。電力会社との契約を変更することで所定値を高くすることができる。所定値が高くなると、それに応じて閾値を高くしてよい。つまり、閾値は、所定値に応じて定まってよい。例えば、閾値は、所定値の８０％の値であってもよい。

図４は、電力負荷３００に供給される電流と時間との関係の他の例を示す。実線は、電力系統から電力負荷３００に供給される出力電流と時間との関係を示す。破線は、出力電流が閾値以上であり、且つ、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上になった場合に、電力負荷３００に供給される電流と時間との関係を示す。点Ｂは、出力電流が閾値以上であり、且つ、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上になったときのタイミングを示す。出力電流が閾値以上であり、且つ、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上となるまでは、電力負荷３００には、電力系統からの電力が供給される。つまり、電池４０１から電力負荷３００に電力が供給されない。そして、閾値判断部２０３が出力電流が閾値以上と判断して、且つ、傾き判断部２０４が出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上と判断すると、電池電力供給部２０５は、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給させる。これにより、電力負荷３００には、電力系統からの電力と、電池４０１からの電力が供給される。

このように、出力電流が閾値以上になり、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上になると、電池４０１の電力も電力負荷３００に供給するので、電力負荷３００に供給されている電流が所定値を超えても、電力系統から電力負荷３００に供給される出力電流が所定値を超えない。また、出力電流が所定値を越えないので、配線用遮断部２０２が電力系統から電力負荷３００への電力の供給を遮断しない。また、出力電流が閾値以上となり、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上となった後に、出力電流が閾値より小さく、又は、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが予め定められた傾き以下となった場合は、電池電力供給部２０５は、電力負荷３００への電池４０１の電力の供給を終了してもよい。

また、出力電流が閾値以上となり、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上となった後に、出力電流が閾値より小さく、又は、出力電流と時間との関係を示す傾きが予め定められた傾き以下となった場合は、出力電流が閾値より小さい状態、又は、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが予め定められた傾き以下の状態が所定時間継続した場合は、電池電力供給部２０５は、電力負荷３００への電池４０１の電力の供給を終了してもよい。また、所定の期間の間、出力電流が閾値以上であり、且つ、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上の場合は、電池電力供給部２０５は、電力負荷３００への電池４０１の電力の供給を終了してもよい。これにより、所定の期間だけ電力負荷３００の消費電力が瞬時的に大きくなる場合に、電力系統から電力負荷３００への電力の供給が遮断されることを防止することができる。例えば、ヘアドライヤー、電子レンジを少しの時間だけ使用する場合にブレーカが落ちるという弊害を防止することができる。また、所定期間より長い間、出力電流が閾値以上の場合は、所定値を高く変更した方が好ましい。電力会社との契約を変更することで所定値を高くすることができる。予め定められた傾きは、所定の傾以下であることが好ましい。また、予め定められた傾きは所定の傾き以下であってよい。また、予め定められた傾きは、負の傾きであることが好ましい。閾値は、所定値に応じて定まってよい。

なお、図３で示す閾値は、図４で示す閾値より高くてよい。出力電流が閾値以上か否かで電池４０１の電力の供給の可否を決める場合の閾値は、出力電流が閾値以上であり、且つ、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上か否かで電池４０１の電力の供給の可否を決める場合の閾値より高くてよい。また、出力電流の電流値と、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きで、電力の供給の可否を決める場合は、閾値と所定の傾きは、所定値に応じて定めてよい。また、所定の傾きは閾値に応じて定めてよい。例えば、閾値が高い場合は所定の傾きは低くなり、閾値が低い場合は所定の傾きは高くてよい。

具体的には、閾値が所定値の９０％の場合は、所定の傾きは低くてよい。閾値が所定値の９０％の場合に、所定の傾きを高くすると、出力電流が閾値以上であり、且つ、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上であると判断しても、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給する前に、出力電流が所定値以上に達して配線用遮断部２０２によって供給が遮断されてしまう。また、閾値が所定値の５０％の場合は、所定の傾きを高くしてよい。閾値が所定値の５０％の場合に、所定の傾きを低くすると、出力電流が閾値以上であり、且つ、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上であると判断しても、電力負荷３００の消費に必要な電流が所定値を超えない可能性があり、無駄に電池４０１の電力を電力負荷３００に供給してしまう。

また、電池電力供給部２０５は、単に、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上の場合に、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給してもよい。出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上となった後に、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが予め定められた傾き以下となった場合は、電池電力供給部２０５は、電力負荷３００への電池４０１の電力の供給を終了してもよい。また、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上となった後に、出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが予め定められた傾きより小さい状態が所定時間継続した場合は、電池電力供給部２０５は、電力負荷３００への電池４０１の電力の供給を終了してもよい。出力電流と時間との関係を示す関数の傾きが所定期間所定の傾き以上の場合は、電池電力供給部２０５は、電力負荷３００への電池４０１の電力の供給を終了してもよい。

このように、出力電流が閾値以上となると、電池４０１の電力を電力負荷３００に供給するので、配線用遮断部２０２が電力系統から電力負荷３００への電力の供給を遮断することを防止することができる。電力供給装置２００は、ＣＰＵ等の情報処理装置を用いて実現してよい。

なお、電力供給装置２００は、複数の出力電流検出部２０１、複数の配線用遮断部２０２、及び複数の電力出力部２０７を備えてよい。この場合は、出力電流検出部２０１は、それぞれの電力負荷３００に供給される電力系統からの出力電流を検出する。また、複数の配線用遮断部２０２は、それぞれの電力負荷３００に供給される出力電流の電流値が所定値以上の場合は、電力の供給を遮断する。複数の電力出力部２０７は、それぞれの電力負荷３００に供給される電力系統からの出力電流をそれぞれの電力負荷３００に出力する。また、閾値判断部２０３は、複数の出力電流検出部２０１が検出した電流値がそれぞれ閾値以上か否かを判断する。傾き判断部２０４は、複数の出力電流検出部２０１が検出した複数の電流値と時間との関係を示す関数の傾きがそれぞれ所定の傾き以上か否かを判断する。

電池電力供給部２０５は、複数の出力電流検出部２０１が検出したそれぞれの出力電流のうち、閾値以上の電流値が検出された出力電流が供給される電力負荷３００に、電池４０１の電力を供給してよい。また、電池電力供給部２０５は、複数の出力電流検出部２０１が検出したそれぞれの出力電流のうち、閾値以上であり、且つ、出力電流の電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上となった出力電流が供給される電力負荷３００に電池４０１の電力を供給してよい。また、電池電力供給部２０５は、複数の出力電流検出部２０１が検出したそれぞれの出力電流のうち、出力電流の電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上となった出力電流が供給される電力負荷３００に電池４０１の電力を供給してよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１００電力供給システム、１０１家、２００電力供給装置、２０１出力電流検出部、２０２配線用遮断部、２０３閾値判断部、２０４傾き判断部、２０５電池電力供給部、２０６ＤＣ／ＡＣインバータ、２０７電力出力部、３００電力負荷、４００車両、４０１電池

Claims

電力系統から電力負荷に供給される出力電流の電流値を検出する出力電流検出部と、
前記電流値が閾値以上であるか否かを判断する閾値判断部と、
前記電流値が前記閾値以上の場合に、車両に搭載された電池の電力を前記電力負荷に供給させる電池電力供給部と
を備える電力供給装置。
前記電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上になったか否かを判断する傾き判断部をさらに備え、
前記電池電力供給部は、前記電流値が閾値以上であり、且つ、前記電流値と時間との関係を示す関数の傾きが所定の傾き以上になった場合に、前記電池の電力を前記電力負荷に供給させる
請求項１に記載の電力供給装置。
前記電流値が所定値以上の場合は、前記出力電流の供給を遮断する配線用遮断部をさらに備え、
前記閾値判断部は、前記電流値が前記所定値より小さい前記閾値以上であるか否かを判断する
請求項１又は２に記載の電力供給装置。
請求項１から３の何れかに記載の電力供給装置と、
前記電池を搭載した前記車両と
を備える電力供給システム。
電力会社から電力負荷に供給される出力電流の電流値を検出する出力電流検出工程と、
前記電流値が閾値以上であるか否かを判断する閾値判断工程と、
前記電流値が前記閾値以上の場合は、車両に搭載された電池の電力を前記電力負荷に供給させる電池電力供給工程と
を備える電力供給方法。