JP2014107882A - 充放電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】負荷に与える影響を抑制しつつ、負荷に供給される交流電力を給電電力系統と蓄電装置との間で切り替えることができる充放電システムを提供する。
【解決手段】制御部４４は、蓄電装置１１に充電されている直流電力を交流電力に変化させたとき、放電検出部４２に交直流変換部１２にて変換された交流電力の状態を検出させると共に給電検出部４３に給電電力系統２０から供給される交流電力の状態を検出させ、検出結果から交直流変換部１２にて変換された交流電力と給電電力系統２０から供給される交流電力との位相差を演算する。そして、位相差が所定の閾値より大きいとき、交直流変換部１２で変換される交流電力の位相を変位させて当該交流電力と給電電力系統２０から供給される交流電力との位相差を小さくさせ、位相差が所定の閾値以下であるとき、負荷３２と給電電力系統２０との接続から負荷３２と放電ライン５４との接続に切り替えさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置に充電された電力を放電して負荷に電力を供給する充放電システムに関するものである。
従来より、例えば、特許文献１には、蓄電装置に充電された電力を家屋内の負荷に供給する充放電システムが提案されている。具体的には、このような充放電システムでは、蓄電装置と給電電力系統との間に交直流変換部が備えられている。そして、負荷に供給されている電力を給電電力系統から蓄電装置に切り替えるとき、つまり、蓄電装置からの放電を行うとき、蓄電装置に充電されている直流電力が交直流変換部にて変換され、変換された交流電力が負荷に供給される。
特開２００２−３１５１９３号公報
しかしながら、このような充放電システムでは、蓄電装置から放電される交流電力（交直流変換部にて変換された交流電力）を負荷に供給するとき、既に負荷に供給されている給電電力系統の交流電力と蓄電装置から放電される交流電力との位相差が大きくずれている場合がある。この場合、この状態のまま負荷に供給される交流電力を蓄電装置から放電される交流電力に切り替えると、負荷に印加される交流電力が急峻に変化して負荷が誤作動してしまうことがあり、ひいては負荷の故障を引き起こしてしまう。
本発明は上記点に鑑みて、負荷に与える影響を抑制しつつ、負荷に供給される交流電力を給電電力系統と蓄電装置との間で切り替えることができる充放電システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、給電電力系統（２０）と、負荷（３２）と、給電電力系統または放電ライン（５４）とを接続する供給源切替部（３１）と、充放電ライン（５１）と、給電電力系統と接続された充電ライン（５３）または放電ラインとを接続する充放電切替部（４１）と、直流電力が充電される蓄電装置（１１）と、蓄電装置と接続されると共に充放電ラインと接続されている交直流変換部（１２）と、を備え、給電電力系統から供給される交流電力が交直流変換部にて直流電力に変換されることによって蓄電装置が充電され、蓄電装置に充電されている直流電力が交直流変換部にて交流電力に変換されることによって蓄電装置からの放電が行われる充放電システムにおいて、交直流変換部にて蓄電装置に充電されている直流電力から変換された交流電力の状態を検出する放電検出部（４２）と、給電電力系統から供給される交流電力の状態を検出する給電検出部（４３）と、放電検出部および給電検出部を制御する制御部（４４）と、を備えることを特徴としている。
そして、制御部は、充放電切替部にて充放電ラインと充電ラインとを非接続にさせた状態で、交直流変換部にて蓄電装置に充電されている直流電力を交流電力に変換させる変換手段（Ｓ１３０、Ｓ３４０）と、変換手段にて直流電力を交流電力に変換させたとき、放電検出部に交直流変換部にて変換された交流電力の状態を検出させると共に給電検出部に給電電力系統から供給される交流電力の状態を検出させる検出手段（Ｓ１３０、Ｓ３４０）と、放電検出部および給電検出部の検出結果から交直流変換部にて変換された交流電力と給電電力系統から供給される交流電力との位相差を演算する演算手段（Ｓ１４０、Ｓ３５０）と、位相差が所定の閾値より大きいとき、交直流変換部にて変換される交流電力の位相を変位させ、当該交流電力と給電電力系統から供給される交流電力との位相差を小さくさせる位相差調整手段（Ｓ１５０、Ｓ３６０）と、位相差が所定の閾値以下であるとき、供給源切替部にて、負荷と給電電力系統とが接続されている場合には負荷と放電ラインとの接続に切り替えさせると共に、負荷と放電ラインとが接続されている場合には負荷と給電電力系統との接続に切り替えさせる切替手段（Ｓ１６０、Ｓ３７０）と、を備えていることを特徴としている。
これによれば、交直流変換部にて変換された交流電力と給電電力系統から供給される交流電力との状態を検出し、位相差が所定の閾値以下の場合に、負荷に供給される交流電力を切り替えている。このため、負荷に与える影響を小さくすることができる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
本発明の第１実施形態における充放電システムのブロック図である。 給電系統から供給される交流電力および交直流変換部にて変換された交流電力の状態を説明するための図である。 装置制御部の作動を示すフローチャートである。 車両制御部の作動を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における給電系統から供給される交流電力および交直流変換部にて変換された交流電力の状態を説明するための図である。 装置制御部の作動を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１に示されるように、本実施形態の充放電システムは、電動車両１０、給電電力系統（以下では、単に給電系統という）２０と接続された家屋３０、電動車両充放電装置（以下では、単に充放電装置という）４０を有している。
そして、電動車両１０と充放電装置４０とが充放電ライン５１および通信ライン５２を含有する電気ケーブルによって接続され、家屋３０と充放電装置４０とが充電ライン５３、放電ライン５４、通信ライン５５を含有する電気ケーブルによって接続されている。また、充電ライン５３は、給電系統２０と接続されている。
なお、通信ライン５２としては、例えば、一般的なＣＰＬＴラインが用いられる。また、本実施形態では、充放電装置４０に、充放電ライン５１、通信ライン５２を含有する電気ケーブルと、充電ライン５３、放電ライン５４、通信ライン５５を含有する電気ケーブルとが備えられている。そして、ユーザにより、充放電装置４０と、電動車両１０および家屋３０との接続が任意に図られるようになっている。
電動車両１０は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車、燃料電池自動車等であり、蓄電装置１１、交直流変換部１２、電動車両制御部（以下では、単に車両制御部という）１３等を有している。
蓄電装置１１は、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、リチウム電池等の一般的な二次電池で構成されている。
交直流変換部１２は、電圧調整機能、周波数調整機能、位相調整機能等を有するインバータ等を用いて構成されており、蓄電装置１１および充放電ライン５１と接続されていると共に車両制御部１３から制御信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂが送信されるようになっている。そして、車両制御部１３から制御信号Ｓ１ａが送信されると、充放電ライン５１を介して給電系統２０から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１１の充電を行なう。また、車両制御部１３から制御信号Ｓ１ｂが送信されると、蓄電装置１１に充電されている直流電力を交流電力に変換して蓄電装置１１からの放電を行う。
なお、交直流変換部１２にて変換される電力は適宜変更可能であるが、本実施形態では、蓄電装置１１に充電されている直流電力を交流電力に変換する場合、給電系統２０から家屋３０に供給される交流電力と同じ交流電力（例えば、１００Ｖ、５０Ｈｚ）に変換される。
車両制御部１３は、ＣＰＵ、記憶手段を構成する各種メモリ、周辺機器等を用いて構成され、通信ライン５２を介して後述する充放電装置制御部（以下では、単に装置制御部４４という）と接続されて通信が可能とされている。そして、制御信号Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃ、要求信号Ｔ１については具体的に後述するが、装置制御部４４から制御信号Ｐ１ａが送信されると、制御信号Ｓ１ａを交直流変換部１２に送信して蓄電装置１１への充電を行う。また、装置制御部４４から制御信号Ｐ１ｂが送信されると、制御信号Ｓ１ｂを交直流変換部１２に送信して蓄電装置１１からの放電を行う。さらに、装置制御部４４から制御信号Ｐ１ｃが送信されると、制御信号Ｐ１ｃに基づいて調整した制御信号Ｓ１ｂを交直流変換部１２に送信する。そして、装置制御部４４から要求信号Ｔ１が送信されると、蓄電装置１１の残量が所定の閾値より大きいか否かを判定し、判定結果を示す判定信号Ｔ２を装置制御部４４に出力する。
なお、所定の閾値は、適宜変更可能であり、例えば、蓄電装置１１に充電可能な最大容量の１０％を閾値とすることができる。また、本実施形態では、車両制御部１３と装置制御部４４とは、通信ライン５２を介して通信が可能とされているが、例えば、無線通信によって通信が可能とされていてもよい。そして、本実施形態では、車両制御部１３が本発明の補助制御部に相当している。
家屋３０は、供給源切替部３１と、一般家庭に設置される家電等の負荷３２とを有し、通常は、給電系統２０から負荷３２に交流電力が供給されるようになっている。
供給源切替部３１は、トランジスタ等のスイッチを用いて構成されている。そして、装置制御部４４から制御信号Ｐ２ａが送信されると、負荷３２と給電系統２０とを接続する。また、装置制御部４４から制御信号Ｐ２ｂが送信されると、負荷３２と放電ライン５４とを接続する。
なお、供給源切替部３１は、負荷３２と給電系統２０とを接続しているときに装置制御部４４から制御信号Ｐ２ａが送信された場合は負荷３２と給電系統２０との接続を維持する。また、負荷３２と放電ライン５４とを接続しているときに装置制御部４４から制御信号Ｐ２ｂが送信された場合は負荷３２と放電ライン５４との接続を維持する。
充放電装置４０は、充放電切替部４１、放電検出部４２、給電検出部４３、装置制御部４４を有している。
充放電切替部４１は、トランジスタ等のスイッチを用いて構成されている。そして、装置制御部４４から制御信号Ｐ３ａが送信されると充放電ライン５１と充電ライン５３とを接続する。また、装置制御部４４から制御信号Ｐ３ｂが送信されると充放電ライン５１と放電ライン５４とを接続する。
なお、充放電切替部４１は、充放電ライン５１と充電ライン５３とを接続しているときに装置制御部４４から制御信号Ｐ３ａが送信された場合は充放電ライン５１と充電ライン５３との接続を維持する。また、充放電ライン５１と放電ライン５４とを接続しているときに装置制御部４４から制御信号Ｐ３ｂが送信された場合は充放電ライン５１と放電ライン５４との接続を維持する。
放電検出部４２は、充放電ライン５１と接続されており、装置制御部４４から制御信号Ｐ４が送信されると、充放電ライン５１の交流電力の状態を検出する。なお、制御信号Ｐ４は、蓄電装置１１から放電を行う際に装置制御部４４から送信される。つまり、放電検出部４２は、交直流変換部１２にて蓄電装置１１に充電されている直流電力から変換された交流電力（以下では、単に交直流変換部１２にて変換された交流電力という）の状態を検出する。
放電検出部４２が検出する項目は、任意に変更可能であるが、本実施形態では、少なくとも交流電圧のゼロクロス（周波数）を検出するようになっている。
給電検出部４３は、充電ライン５３と接続されており、装置制御部４４からの制御信号Ｐ５が送信されると、充電ライン５３の交流電力の状態を検出する。つまり、給電系統２０から供給されている交流電力の状態を検出する。なお、制御信号Ｐ５は、本実施形態では、制御信号Ｐ４と同時に装置制御部４４から送信される。
給電検出部４３が検出する項目は、放電検出部４２と同様に任意に変更可能であるが、少なくとも交流電圧のゼロクロス（周波数）を検出するようになっている。
装置制御部４４は、本発明の制御部に相当するものであり、ＣＰＵ、記憶手段を構成する各種メモリ、周辺機器等を用いて構成され、車両制御部１３、供給源切替部３１、充放電切替部４１、放電検出部４２、給電検出部４３を制御する上記制御信号Ｐ１〜Ｐ５を送信する。
具体的には、装置制御部４４は、時間帯やユーザ操作等により、蓄電装置１１への充電を行う場合には、制御信号Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３ａを送信する。これにより、充放電切替部４１にて充放電ライン５１と充電ライン５３とが接続されると共に（制御信号Ｐ３ａ）、車両制御部１３から制御信号Ｓ１ａが送信され（制御信号Ｐ１ａ）、交直流変換部１２にて給電系統２０から供給される交流電力が直流電力に変換されて蓄電装置１１が充電される。また、供給源切替部３１にて負荷３２と給電系統２０とが接続される（制御信号Ｐ２ａ）。
一方、時間帯やユーザ操作等により、負荷３２に蓄電装置１１に充電されている電力を供給する場合、つまり、蓄電装置１１の放電を行う場合には、まず、制御信号Ｐ１ｂ、Ｐ３ｂ、Ｐ４、Ｐ５を送信する。これにより、充放電切替部４１にて充放電ライン５１と放電ライン５４とが接続されると共に（制御信号Ｐ３ｂ）、車両制御部１３から制御信号Ｓ１ｂが送信され（制御信号Ｐ１ｂ）、交直流変換部１２にて蓄電装置１１に充電されている直流電力が交流電力に変換される。
また、放電検出部４２で交直流変換部１２にて変換された交流電力（充放電ライン５１の交流電力）の状態が検出されると共に（制御信号Ｐ４）、給電検出部４３で給電系統２０から供給される交流電力（充電ライン５３の交流電力）の状態が検出される（制御信号Ｐ５）。そして、放電検出部４２および給電検出部４３からの検出結果を受信し、図２（ａ）に示されるように、検出結果から交直流変換部１２にて変換された交流電力と給電系統２０から供給される交流電力との位相差を演算する。
このとき、交直流変換部１２にて変換された交流電力と給電系統２０から供給される交流電力との位相差が所定の閾値より大きい場合、位相差を通知する制御信号Ｐ１ｃを車両制御部１３に送信する。例えば、この制御信号Ｐ１ｃは、制御信号Ｐ１ｂよりも高周波な信号がカップリングを介して重畳する通信手段で送信されることにより、制御信号Ｐ１ｂに影響を与えることなく送信される。
これにより、車両制御部１３では、受信した制御信号Ｐ１ｃに基づいて制御信号Ｓ１ｂが調整される。このため、図２（ｂ）に示されるように、交直流変換部１２にて変換された交流電力と給電系統２０から供給される交流電力との位相差が所定の閾値以下（好ましくはゼロ）となる。
そして、位相差が所定の閾値以下である場合には、制御信号Ｐ２ｂを送信する。これにより、供給源切替部３１にて負荷３２と放電ライン５４とが接続され、負荷３２に蓄電装置１１に充電されている電力（交直流変換部１２にて変換された交流電力）が供給される。
なお、位相差に対する所定の閾値は、各位相差について負荷３２に与える影響を調査して負荷３２が正常に動作する最大の位相差以下の値とすることができ、例えば、給電系統２０から供給される交流電力の１／１００周期とすることができる。また、上記時間帯とは、ユーザが任意に設定できる時間帯であり、例えば、電気料金が切り替わる時間帯とされている。つまり、例えば、電気料金が安い夜間の時間帯に蓄電装置１１への充電が行われ、電気料金が高い昼間の時間帯に蓄電装置１１からの放電が行われるようになっている。
また、ユーザ操作とは、家屋３０や充放電装置４０に備えられた液晶パネル等に対してユーザが行う操作である。そして、本実施形態では、時間帯よりもユーザ操作を優先するようになっている。例えば、夜間であってもユーザが蓄電装置１１からの放電を指示した場合には、蓄電装置１１からの放電を行うようになっている。もちろん、時間帯の設定を無くし、ユーザ操作のみにより、蓄電装置１１の充電および放電を制御するようにしてもよい。
以上が本実施形態における充放電システムの構成である。次に、このような充放電システムの作動について、蓄電装置１１から放電を行う際の作動を重点的に説明する。なお、電動車両１０と充放電装置４０は、充放電ライン５１および通信ライン５２によって接続されており、家屋３０と充放電装置４０とは充電ライン５３、放電ライン５４、通信ライン５５によって接続されている。
まず、装置制御部４４が行う作動について、図３に示すフローチャートを参照しつつ説明する。なお、装置制御部４４は、５分毎や３０分毎のように所定の期間毎に以下の作動を行うように設定されているが、ユーザ操作があった場合は直ちに以下の作動を行う。
まず、車両制御部１３と通信が可能であるか否かを判定する（Ｓ１００）。例えば、充放電ライン５１および通信ライン５２が電動車両１０に適切に接続されているか否か、および充電ライン５３、放電ライン５４、通信ライン５５が家屋３０に適切に接続されているか否かを判定することによって行う。
そして、通信が可能である場合には（Ｓ１００：ＹＥＳ）、蓄電装置１１から放電を行うか否かを判定する（Ｓ１１０）。例えば、上記のように、放電を行う時間帯であるか、ユーザからの指示がある場合にはその指示が放電を行う指示であるか等を判定する。なお、このステップでは、放電を行う時間帯でなくてもユーザから放電を行う指示がある場合には、ユーザからの指示が優先される。
蓄電装置１１からの放電を行うと判定した場合には（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、蓄電装置１１が実際に放電可能か否かを判定する（Ｓ１２０）。具体的には、車両制御部１３に要求信号Ｔ１を送信し、車両制御部１３から送信される判定信号Ｔ２（後述するＳ２００）を受信することで行う。
そして、放電可能である場合には（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、車両制御部１３に制御信号Ｐ１ｂを送信する共に充放電切替部４１に制御信号Ｐ３ｂを送信する。また、放電検出部４２に制御信号Ｐ４を送信すると共に給電検出部４３に制御信号Ｐ５を送信する。
これにより、充放電切替部４１にて充放電ライン５１と放電ライン５４とが接続され（制御信号Ｐ３ｂ）、交直流変換部１２にて蓄電装置１１に充電されている直流電力が交流電力に変換される（制御信号Ｐ１ｂ）。また、放電検出部４２で交直流変換部１２にて変換された交流電力の状態が検出され（制御信号Ｐ４）、給電検出部４３で給電系統２０から供給される交流電力の状態が検出される（制御信号Ｐ５）。
次に、放電検出部４２および給電検出部４３で検出された結果から交直流変換部１２にて変換された交流電力と給電系統２０から供給される交流電力との位相差を演算し、位相差が所定の閾値以下か否かを判定する（Ｓ１４０）。そして、位相差が所定の閾値以下である場合には（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、供給源切替部３１に制御信号Ｐ２ｂを送信する（Ｓ１６０）。これにより、供給源切替部３１にて負荷３２と放電ライン５４とが接続され、負荷３２に蓄電装置１１に充電されている電力（交直流変換部１２にて変換された交流電力）が供給される。
なお、供給源切替部３１にて行う切り替えは、交直流変換部１２にて変換された交流電力または給電系統２０から供給される交流電力がゼロクロスとなるときに行うことが好ましい。これにより、負荷３２に与える影響を小さくしつつ、負荷３２に供給する交流電力を切り替えることができる。また、ここでのゼロクロスとは、交直流変換部１２にて変換された交流電力または給電系統２０から供給される交流電力が完全にゼロになる場合に加えて、若干の誤差を含むものである。
また、位相差が所定の閾値以下でない場合には（Ｓ１４０：ＮＯ）、車両制御部１３に制御信号Ｐ１ｃを送信する。これにより、後述するＳ２３０によって交直流変換部１２にて変換される交流電力の位相が変位し、当該交流電力と給電系統２０から供給される交流電力との位相差が小さくなる。
また、通信が成立していない場合（Ｓ１００：ＮＯ）、放電を行わないと判定した場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、蓄電装置１１からの放電を行うことができない場合（Ｓ１２０：ＮＯ）には制御信号Ｐ２ａを送信する（Ｓ１７０）。これにより、負荷３２と給電系統２０とが接続される。
なお、Ｓ１１０において蓄電装置１１からの放電を行わないと判定した場合、およびＳ１２０において蓄電装置１１からの放電を行わないと判定した場合は、基本的には蓄電装置１１への充電を行う。このため、装置制御部４４は、制御信号Ｐ１ａ、Ｐ２ａ、Ｐ３ａを送信する。これにより、充放電ライン５１と充電ライン５３とが接続され（制御信号Ｐ３ａ）、交直流変換部１２にて交流電力が直流電力に変換されて蓄電装置１１への充電が行われると共に（制御信号Ｐ１ａ）、負荷３２と給電系統２０とが接続される（制御信号Ｐ２ａ）。
また、上記のように、装置制御部４４が制御信号Ｐ１〜Ｐ５を送信したとき、各部１３、３１、４１、４２、４３が制御信号Ｐ１〜Ｐ５に応じた状態になっている場合には、その状態を維持する。例えば、Ｓ１７０で制御信号Ｐ２ａを送信した際、既に負荷３２が給電系統２０と接続されている場合には、その状態を維持する。
次に、車両制御部１３が行う作動について図４のフローチャートを参照しつつ説明する。車両制御部１３は、上記Ｓ１２０にて装置制御部４４から送信された要求信号Ｔ１を受信すると以下の処理を行う。
まず、放電可能か否かを判定する（Ｓ２００）。具体的には、蓄電装置１１の残量を検出して残量が所定の閾値より大きいか否かを判定することで行う。そして、装置制御部４４に判定結果を示す判定信号Ｔ２を送信する。
次に、放電可能である場合には（Ｓ２００：ＹＥＳ）、上記ステップＳ１３０において装置制御部４４から制御信号Ｐ１ｂが送信されるため、制御信号Ｐ１ｂを受信した後に制御信号Ｓ１ｂを交直流変換部１２に送信する（Ｓ２１０）。これにより、交直流変換部１２にて蓄電装置１１に充電されている直流電力が交流電力に変換される。
その後、上記Ｓ１５０にて送信される制御信号Ｐ１ｃを受信したか否かを判定する（Ｓ２２０）。そして、制御信号Ｐ１ｃを受信した場合には（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、制御信号Ｐ１ｃに基づいて制御信号Ｓ１ｂを調整し、交直流変換部１２に調整した制御信号Ｓ１ｂを送信する。
なお、調整した制御信号Ｓ１ｂとは、交直流変換部１２にて変換される交流電力の位相を遅延させる等の信号である。これにより、交直流変換部１２にて変換された交流電力と給電系統２０から供給される交流電力との位相差が小さくなる。
そして、制御信号Ｐ１ｃを受信していない場合は（Ｓ２２０：ＮＯ）、そのまま処理を終了する。
また、放電可能でないと判定した場合には（Ｓ２００：ＮＯ）、基本的には上記のように、装置制御部４４から制御信号Ｐ１ａが送信されるため、制御信号Ｓ１ａを交直流変換部１２に送信し、交直流変換部１２にて給電系統２０から供給される交流電力を直流電力に変換させて蓄電装置１１への充電を行う。
なお、本実施形態では、Ｓ１３０が本発明の変換手段および検出手段に相当し、Ｓ１４０が本発明の演算手段に相当し、Ｓ１５０が本発明の位相差調整手段に相当し、Ｓ１６０が本発明の切替手段に相当している。
以上説明したように、本実施形態では、交直流変換部１２にて変換された交流電力の状態と給電系統２０から供給される交流電力の状態を検出し、位相差が所定の閾値以下の場合に、負荷３２に供給される交流電力を切り替えている。このため、負荷３２に与える影響を小さくすることができる。
なお、上記では、負荷３２と給電系統２０とが接続されているときに負荷３２と放電ライン５４とを接続する場合について重点的に説明したが、負荷３２と放電ライン５４とが接続されているときに負荷３２と給電系統２０とを接続する場合も同様に行うとよい。例えば、放電を行う時間帯から充電を行う時間帯に切り替わるとき、交直流変換部１２にて変換された交流電力と給電系統２０から供給される交流電力との位相差を所定の閾値以下とした後に供給源切替部３１にて負荷３２と放電ライン５４との接続から負荷３２と給電系統２０との接続に切り替えることが好ましい。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して給電系統２０から供給される交流電力の状態を先に検出するようにしたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、本実施形態の充放電システムの基本的な構成は、図１と同じであるために特に図示しないが、本実施形態では、装置制御部４４から車両制御部１３に制御信号Ｐ１ａ〜Ｐ１ｃに加えて制御信号Ｐ１ｄが送信されるようになっている。
装置制御部４４は、本実施形態では、蓄電装置１１からの放電を行う場合、まず、給電検出部４３に制御信号Ｐ５のみを送信する。つまり、図５（ａ）に示す状態の際に、給電検出部４３で給電系統２０から供給される交流電力の状態を先に検出させる。そして、給電検出部４３の結果に応じた制御信号Ｐ１ｄを生成し、車両制御部１３に制御信号Ｐ１ｂと同時に制御信号Ｐ１ｄを送信する。
なお、制御信号Ｐ１ｄは、例えば、給電系統２０から供給される交流電力と同期させたパルス信号とすることができる。
車両制御部１３は、制御信号Ｐ１ｄを受信すると制御信号Ｐ１ｄに基づいて調整した制御信号Ｓ１ｂを交直流変換部１２に送信する。これにより、図５（ｂ）に示されるように、交直流変換部１２にて蓄電装置１１の直流電力が給電系統２０から供給される交流電力の状態に近い交流電力に変換される。
次に、装置制御部４４が行う作動について図６に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
装置制御部４４は、まず、Ｓ１００と同様に、通信可能か否かを判定し（Ｓ３００）、通信可能である場合には（Ｓ３００：ＹＥＳ）、Ｓ１１０と同様に、蓄電装置１１の放電を行うか否かを判定する（Ｓ３１０）。そして、蓄電装置１１の放電を行うと判定した場合には（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｓ１２０と同様に、蓄電装置１１が実際に放電可能か否かを判定する（Ｓ１２０）。
そして、放電可能である場合には（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、給電検出部４３に制御信号Ｐ５を送信する（Ｓ３３０）。これにより、給電検出部４３で給電系統２０から供給される交流電力の状態が検出される。
次に、給電検出部４３から検出結果を受信した後、車両制御部１３に制御信号Ｐ１ｂ、Ｐ１ｄを送信すると共に充放電切替部４１に制御信号Ｐ３ｂを送信し、さらに放電検出部４２に制御信号Ｐ４を送信する（Ｓ３４０）。これにより、車両制御部１３では、制御信号Ｐ１ｄに基づいて調整された制御信号Ｓ１ｂが送信される。そして、充放電切替部４１にて充放電ライン５１と放電ライン５４とが接続され（制御信号Ｐ３ｂ）、交直流変換部１２にて蓄電装置１１に充電されている直流電力が制御信号Ｓ１ｂに基づいて交流電力に変換される（制御信号Ｐ１ｂ）。また、放電検出部４２で交直流変換部１２にて変換された交流電力の状態が検出され（制御信号Ｐ４）、給電検出部４３で給電系統２０から供給される交流電力の状態が検出される（制御信号Ｐ５）。
その後は、Ｓ１４０と同様に、放電検出部４２および給電検出部４３で検出された結果から交直流変換部１２にて変換された交流電力と給電系統２０から供給される交流電力との位相差を演算する（Ｓ３５０）。そして、位相差が所定の閾値以下である場合には（Ｓ３５０：ＮＯ）、Ｓ１５０と同様に、車両制御部１３に位相差を示す制御信号Ｐ１ｃを送信する（Ｓ３６０）。
また、位相差が所定の閾値以下である場合には（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、上記Ｓ１６０と同様に、供給源切替部３１に制御信号Ｐ２ｂを送信する（Ｓ３７０）。これにより、供給源切替部３１にて負荷３２と放電ライン５４とが接続され、負荷３２に蓄電装置１１に充電されている電力（交直流変換部１２にて変換された交流電力）が供給される。
また、通信が成立していない場合（Ｓ３００：ＮＯ）、放電を行わないと判定した場合（Ｓ３１０：ＮＯ）、蓄電装置１１からの放電を行うことができない場合（Ｓ３２０：ＮＯ）には、上記Ｓ１７０と同様に、制御信号Ｐ２ａを送信する（Ｓ３８０）。これにより、負荷３２と給電系統２０とが接続される。
車両制御部１３の作動については、上記図４とほとんど同じであるために特に図示しないが、本実施形態では、Ｓ２１０では、制御信号Ｐ１ｄに基づいて調整された制御信号Ｓ１ｂを送信する。これにより、交直流変換部１２にて、蓄電装置１１の直流電力が給電系統２０から供給される交流電力の状態に近い交流電力に変換される。
なお、本実施形態では、Ｓ３３０が本発明の検知手段に相当し、Ｓ３４０が本発明の変換手段および検出手段に相当し、Ｓ３５０が本発明の演算手段に相当し、Ｓ３６０が本発明の位相差調整手段に相当し、Ｓ３７０が本発明の切替手段に相当している。
以上説明したように、蓄電装置１１からの放電を行うとき、先に給電検出部４３で給電系統２０から供給される交流電力の状態を検出するようにしてもよい。
なお、制御信号Ｐ１ｃは、上記第１実施形態と同様に重畳通信によって送信することもできるが、制御信号Ｐ１ｄと同様に、パルス信号によって送信するようにしてもよい。また、制御信号Ｐ１ｄを重畳通信によって送信してもよい。
（他の実施形態）
上記各実施形態では、電動車両１０と家屋３０との間に充放電装置４０が配置されている例について説明したが、充放電装置４０と家屋３０とは一体とされていてもよい。つまり、家屋３０に充放電装置４０が備えられていてもよい。
また、蓄電装置１１および交直流変換部１２は車両に搭載されていなくてもよく、例えば、家屋３０内に配置されていてもよい。つまり、充放電装置４０と家屋３０とが一体化されつつ、蓄電装置１１、交直流変換部１２が家屋３０内に配置されていてもよい。この場合は、例えば、家屋３０内に車両制御部１３に相当する制御部を備えればよい。
そして、上記各実施形態では、装置制御部４４は車両制御部１３を介して交直流変換部１２を制御する例について説明したが、装置制御部４４が交直流変換部１２を直接制御するようにしてもよい。特に、蓄電装置１１および交直流変換部１２が家屋３０内に配置されてなる充放電システムとする場合には、装置制御部４４のみで制御するようにしてもよい。
さらに、上記各実施形態において、電動車両１０に充放電ライン５１および通信ライン５２を含有する電気ケーブルが備えられていてもよいし、家屋３０に充電ライン５３、放電ライン５４、通信ライン５５を含有する電気ケーブルが備えられていてもよい。
また、上記各実形態では、放電検出部４２は充放電ライン５１に接続されているものを説明したが、放電検出部４２を放電ライン５４に接続してもよい。このように放電検出部４２を放電ライン５４に接続しても、充放電ライン５１と放電ライン５４とが接続されていれば、放電検出部４２で交直流変換部１２にて変換された交流電力の状態を検出することができる。
そして、上記各実施形態において、放電検出部４２が充放電ライン５１と接続されている場合には、放電検出部４２で交直流変換部１２にて変換された交流電力の状態を検出する際、充放電ライン５１と放電ライン５４とが接続されていなくてもよく、充放電ライン５１と充電ライン５３とが非接続とされていればよい。
また、上記各実施形態では、装置制御部４４は、位相差が所定の閾値より大きい場合に制御信号Ｐ１ｃを送信する例を説明したが、位相差に応じた制御信号Ｐ１ｃを送信するようにしてもよい。つまり、例えば、位相差がゼロの場合は制御信号Ｐ１ｃとして位相差がゼロであることを示す信号を送信するようにしてもよい。このように装置制御部４４を構成する場合には、装置制御部４４は、Ｓ１４０またはＳ３５０にて位相差を演算した後、必ず位相差に応じた制御信号Ｐ１ｃを送信する。この場合、車両制御部１３は、Ｓ２２０で制御信号Ｐ１ｃを必ず受信するため、位相差が所定の閾値以下であることを示す制御信号Ｐ１ｃである場合に処理を終了し、位相差が所定の閾値より大きいことを示す制御信号Ｐ１ｃである場合にＳ２３０を行う。
さらに、上記第１、第２実施形態において、放電検出部４２および給電検出部４３に交流電圧、交流電流、波形等を検出させ、制御信号Ｐ１ｃとしてこれらの結果も全て送信するようにしてもよい。そして、車両制御部１３は、これらの情報を全て用いて制御信号Ｓ１ｂを調整するようにしてもよい。これによれば、更に精度よく交直流変換部１２にて変換される交流電力を調整することができる。
そして、放電検出部４２および給電検出部４３で交流電圧および交流電流を検出する場合には、供給源切替部３１にて負荷３２と給電系統２０との接続から負荷３２と放電ライン５４との接続に切り替える際（Ｓ１６０、Ｓ３７０）、次のようにしてもよい。すなわち、給電系統２０から供給される交流電流がゼロクロスであるときに負荷３２と給電系統２０との接続から負荷３２と放電ライン５４との接続に切り替えるようにしてもよい。
また、給電系統２０から供給される交流電流がゼロクロスであるときに負荷３２と給電系統２０との接続を遮断し、交直流変換部１２にて変換された交流電圧がゼロクロスであるときに負荷３２と放電ライン５４とを接続するようにしてもよい。
そして、上記第２実施形態において、給電検出部４３に交流電圧、交流電流、波形等を検出させ、制御信号Ｐ１ｄとしてこれらの結果も全て送信するようにしてもよい。この場合、例えば、パルス信号のＤｕｔｙ比や電位を変化させることによってこれらの結果を全て送信することができる。
１１ 蓄電装置
１２ 交直流変換部
１３ 車両制御部
２０ 給電系統
３１ 供給源変換部
３２ 負荷
４１ 充放電切替部
４２ 放電検出部
４３ 給電検出部
４４ 装置制御部

Claims (6)

  1. 給電電力系統（２０）と、
    負荷（３２）と、前記給電電力系統または放電ライン（５４）とを接続する供給源切替部（３１）と、
    充放電ライン（５１）と、前記給電電力系統と接続された充電ライン（５３）または前記放電ラインとを接続する充放電切替部（４１）と、
    直流電力が充電される蓄電装置（１１）と、
    前記蓄電装置と接続されると共に前記充放電ラインと接続されている交直流変換部（１２）と、を備え、
    前記給電電力系統から供給される交流電力が前記交直流変換部にて前記直流電力に変換されることによって前記蓄電装置が充電され、前記蓄電装置に充電されている前記直流電力が前記交直流変換部にて交流電力に変換されることによって前記蓄電装置からの放電が行われる充放電システムにおいて、
    前記交直流変換部にて前記蓄電装置に充電されている前記直流電力から変換された前記交流電力の状態を検出する放電検出部（４２）と、
    前記給電電力系統から供給される前記交流電力の状態を検出する給電検出部（４３）と、
    前記放電検出部および前記給電検出部を制御する制御部（４４）と、を有し、
    前記制御部は、
    前記充放電切替部にて前記充放電ラインと前記充電ラインとを非接続にさせた状態で、 前記交直流変換部にて前記蓄電装置に充電されている前記直流電力を前記交流電力に変換させる変換手段（Ｓ１３０、Ｓ３４０）と、
    前記変換手段にて前記直流電力を前記交流電力に変換させたとき、前記放電検出部に前記交直流変換部にて変換された前記交流電力の状態を検出させると共に前記給電検出部に前記給電電力系統から供給される前記交流電力の状態を検出させる検出手段（Ｓ１３０、Ｓ３４０）と、
    前記放電検出部および前記給電検出部の検出結果から前記交直流変換部にて変換された前記交流電力と前記給電電力系統から供給される前記交流電力との位相差を演算する演算手段（Ｓ１４０、Ｓ３５０）と、
    前記位相差が所定の閾値より大きいとき、前記交直流変換部にて変換される前記交流電力の位相を変位させ、当該交流電力と前記給電電力系統から供給される前記交流電力との位相差を小さくさせる位相差調整手段（Ｓ１５０、Ｓ３６０）と、
    前記位相差が所定の閾値以下であるとき、前記供給源切替部にて、前記負荷と前記給電電力系統とが接続されている場合には前記負荷と前記放電ラインとの接続に切り替えさせると共に、前記負荷と前記放電ラインとが接続されている場合には前記負荷と前記給電電力系統との接続に切り替えさせる切替手段（Ｓ１６０、Ｓ３７０）と、を有することを特徴とする充放電システム。
  2. 前記制御部は、
    前記変換手段にて前記直流電力を前記交流電力に変化させる前に前記給電検出部に前記給電電力系統から供給される前記交流電力の状態を検出させる検知手段（Ｓ３３０）を有し、
    前記変換手段では、前記検知手段で検出された検出結果に基づき、前記交直流変換部にて変換された前記交流電力と前記給電電力系統から供給される前記交流電力との位相差が小さくなるように、前記交直流変換部にて前記直流電力を前記交流電力に変換させることを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
  3. 前記制御部と通信可能とされ、前記制御部からの制御信号（Ｐ１ｂ）に基づいて前記交直流変換部を制御する補助制御部（１３）を有し、
    前記制御部は、
    前記位相差調整手段では、前記制御信号と共に、前記位相差を示す信号（Ｐ１ｃ）を前記制御信号よりも高周波な信号とし、かつカップリングを介して重畳させて前記補助制御部に送信させることを特徴とする請求項１または２に記載の充放電システム。
  4. 前記制御部と通信可能とされ、前記制御部からの制御信号（Ｐ１ｂ）に基づいて前記交直流変換部を制御する補助制御部（１３）を有し、
    前記制御部は、
    前記変換手段では、前記制御信号と共に、前記検知手段で検出された検出結果を示す信号（Ｐ１ｄ）をパルス信号で前記補助制御部に送信させることを特徴とする請求項２に記載の充放電システム。
  5. 前記制御部は、
    前記切替手段では、前記交直流変換部にて変換された前記交流電力または前記給電電力系統から供給される前記交流電力がゼロクロスするときに、前記供給源切替部にて接続を切り替えさせることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の充放電システム。
  6. 前記制御部は、
    前記検出手段では、前記給電検出部および前記放電検出部にて少なくとも交流電圧を検出させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の充放電システム。

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