JP2016057184A

JP2016057184A - 住宅用充放電装置及び電力供給システム

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Publication number: JP2016057184A
Application number: JP2014184314A
Authority: JP
Inventors: 幸輝野武; Koki Notake
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2016-04-21

Abstract

【課題】電池の容量を測定するために移動車両を電池試験器が設置された工場等の特定の場所まで持って行くという手間を必要としない。【解決手段】電池を搭載した移動車両と接続可能であり、住宅から供給される電力で前記電池を満充電した後、満充電された前記電池の全ての電力の放電が完了するまでの時間に基づき前記電池の容量を測定する容量測定モードを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、住宅用充放電装置及び電力供給システムに関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の移動車両には、リチウムイオン電池やニッケル水素二次電池等の電池が例えばバッテリとして搭載されている。電池は使用期間等によって劣化し、例えば電池に蓄えることが可能な電力量が低下する。そして電池の劣化の程度を把握せずに電気自動車やハイブリッド自動車等の移動車両が使用されると、予期せずに突然電池の残量が零となり、移動車両は走行不能となってしまう恐れがある。このような危険な事態を防止すべく、移動車両のユーザは搭載される電池の劣化を検知する必要がある。搭載される電池の劣化を検知するために、電池の容量を測定する電池試験器（例えば、下記特許文献１参照）が存在する。この電池試験器は、工場等の特定の場所に設置されている。一方、電池のインピーダンス等の測定値や過去の使用履歴から電池の容量を予測することも可能であるが、精度よく電池の容量を予測することは困難である。したがって、電池のインピーダンス等の測定値や過去の使用履歴から電池の容量を予測する場合には、安全上の措置として、ユーザは本来使用可能な容量よりも少ない容量の範囲で電池を使用しなければならない。また電池の容量の予測が容量が少ない方向に外れた場合、移動車両が走行不能となってしまう危険がある。したがって、従来、ユーザは、移動車両の電池の容量を測定する場合、移動車両に搭載された電池の残量を正確に検知するために、移動車両を電池試験器が設置される工場等の特定の場所に持って行き、電池の容量を測定してもらう必要があった。

特開２０１２−３７３３７号公報

ところで、上記従来技術では、電池試験器によって移動車両に搭載された電池の容量を測定するためには、移動車両を、電池試験器が設置された工場等の特定の場所まで持って行くという手間を必要としていた。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、電池の容量を測定するために移動車両を電池試験器が設置された工場等の特定の場所まで持って行くという手間を必要としない、ことを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、住宅用充放電装置に係る第１の解決手段として、電池を搭載した移動車両と接続可能であり、住宅から供給される電力で前記電池を満充電した後、満充電された前記電池の全ての電力の放電が完了するまでの時間に基づき前記電池の容量を測定する容量測定モードを有する、という手段を採用する。

本発明では、住宅用充放電装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、表示部を具備し、前記容量測定モードにおいて、測定結果である前記電池の容量を示す情報を前記表示部に表示する、という手段を採用する。

本発明では、住宅用充放電装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、通信部をさらに具備し、前記容量測定モードにおいて、前記通信部を介して外部に、測定結果である前記電池の容量を示す情報を出力する、という手段を採用する。

本発明では、住宅用充放電装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、操作部をさらに具備し、前記操作部が受け付けた操作指示に基づいて前記容量測定モードとなる、という手段を採用する。

本発明では、住宅用充放電装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記制御部は、日時に基づいて自動的に容量測定モードとなる、という手段を採用する。

本発明では、電力供給システムに係る解決手段として、上記第１〜第５のいずれか１つの解決手段を採用する住宅用充放電装置と、再生可能エネルギーを用いて発電する発電装置と、前記住宅用充放電装置からの交流電力と前記発電装置からの交流電力と電力系統からの交流電力とを負荷に供給すると共に、前記発電装置からの交流電力と前記電力系統からの交流電力とを前記住宅用充放電装置に供給する分電盤とを具備する、という手段を採用する。

本発明によれば、電池を搭載した移動車両と接続可能であり、住宅から供給される電力で前記電池を満充電した後、満充電された前記電池の全ての電力の放電が完了するまでの時間に基づき前記電池の容量を測定する容量測定モードを有することによって、電池の容量を測定するために移動車両を電池試験器が設置された工場等の特定の場所まで持って行くという手間を必要としない。

本発明の一実施形態に係る電力供給システムの機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る電力供給システムの住宅用充放電装置の機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る電力供給システムの動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る電力供給システムは、住宅Ｔ等に設けられ、該住宅Ｔ等に設けられる負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３や、移動車両Ｍへの電力を管理しつつ供給するものである。上記電力供給システムは、分電盤Ｄｎ、住宅用充放電装置Ｈ及び発電装置Ｇを有する。

分電盤Ｄｎは、住宅Ｔにおいて幹線を分岐配線する装置であり、漏電ブレーカ、安全ブレーカ及びアンペアブレーカ等のブレーカや、電力量計や、リモコンリレー等から構成されている。この分電盤Ｄｎは、家電用品である負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、住宅用充放電装置Ｈ、発電装置Ｇ及び外部の電力系統に接続される。

例えば、分電盤Ｄｎは、電力供給時、住宅等Ｔの外部の電力系統からの電力または発電装置Ｇによって発電された電力を、負荷Ｌ１〜Ｌ３に供給する。さらに、分電盤Ｄｎは、当該外部の電力系統よりも発電装置Ｇによって発電された電力を優先的に、負荷Ｌ１〜Ｌ３及び住宅用充放電装置Ｈに供給してもよい。また、分電盤Ｄｎは、住宅用充放電装置Ｈから移動車両Ｍの後述するバッテリＢ（電池）の放電電力を受け取った場合、この電力を負荷Ｌ１〜Ｌ３に供給する。

住宅用充放電装置Ｈは、移動車両ＭのバッテリＢに充電用の電力を供給し、一方上記バッテリＢから放電された電力を分電盤Ｄｎに供給するものである。この住宅用充放電装置Ｈは、電力変換部ｈ１、表示部ｈ２、操作部ｈ３及び制御部ｈ４を有する。なお、住宅用充放電装置Ｈは図１のように必ずしも住宅内に設けられている必要はなく、例えば住宅の外の移動車両の駐車スペースの近傍等、住宅の外に設置されていてもよい。

電力変換部ｈ１は、移動車両ＭのバッテリＢからの直流電力を交流電力に変換するためのＤＣ/ＡＣコンバータ、分電盤Ｄｎからの交流電力を直流電力に変換するためのＡＣ/ＤＣコンバータ及び電圧を調整するためのＤＣ/ＤＣコンバータからなる。

電力変換部ｈ１は、制御部ｈ４からの制御指令に従って上記ＤＣ/ＡＣコンバータ、ＡＣ/ＤＣコンバータ及びＤＣ/ＤＣコンバータを用いて電力変換処理を行う。また、電力変換部ｈ１は、移動車両Ｍと接続するためのインターフェイス（図示略）が設けられ、該インターフェイスに移動車両Ｍが着脱される。

表示部ｈ２は、例えば液晶ディスプレイまたは有機ＥＬ（Electronic Luminescent）ディスプレイ等であり、制御部ｈ４から入力される画像信号に基づいて画像や文字からなる各種画面を表示する。例えば、表示部ｈ２は、制御部ｈ４から入力される画像信号に基づいてバッテリＢの容量を表示する。

操作部ｈ３は、ハードウェアキーとして物理的に備えられたものであり、各種機能キーから構成されている。

制御部ｈ４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び電気的に相互接続された各部と各種信号の送受信を行うインターフェイス回路等から構成されたＩＣチップである。

この制御部ｈ４は、上記ＲＯＭに記憶された各種演算制御プログラムに基づいて各種の演算処理を行うと共に各部と通信を行うことにより住宅用充放電装置Ｈの全体動作を制御する。詳細については後述するが、制御部ｈ４は、電力変換部ｈ１を制御することによって、バッテリＢを満充電にし、満充電後、満充電されたバッテリＢの電力を放電（例えば一定電流で、満充電されたバッテリＢの全ての電力を放電）させることでバッテリＢの容量を測定する。

発電装置Ｇは、再生可能エネルギーに基づいて発電するものであり、例えば、風力発電装置あるいは太陽光発電装置等である。発電装置Ｇは、分電盤Ｄｎに接続され、再生可能エネルギーに基づいて発電した交流電力を分電盤Ｄｎに供給する。

移動車両Ｍは、運転者によって運転されて道路上を走行する自動車であり、例えば電力を動力源として走行する電気自動車やハイブリッド自動車である。このような移動車両Ｍは、図１に示すように、バッテリＢを備えている。なお、図１では省略しているが、移動車両Ｍは、走行用モータ、エンジン、操作ハンドル及びブレーキ等の走行に必要な構成要素を当然に具備する。

バッテリＢは、リチウムイオン電池やニッケル水素二次電池等の二次電池であり、上記住宅用充放電装置Ｈから供給される直流電力を充電して蓄える。このバッテリＢは、移動車両Ｍの走行用モータを駆動するインバータ（走行用インバータ）あるいは／及び移動体の走行を制御する制御機器に接続されており、これら走行用インバータや制御機器に駆動電力を供給する。
負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、例えば、住宅Ｔに設置される家電用品である。ここで電池に蓄えられた電力を上述のように放電するためには、このエネルギーを何らかの方法で消費するか蓄えるかの手段が必要である。従来技術ではそのような装置は工場等の専用の電池試験機器以外には存在しておらず、電池の全容量を完全放電することで移動車両が自走不可能な状態になってしまうため、一般のユーザがこのような作業を行うことは現実的でなかった。そこで本発明では、住宅Ｔに設置された負荷Ｌ１〜Ｌ３で電池に蓄えられた電力を消費する。これにより、従来では実現できなかった、住宅での電池の容量測定が可能となる。

次に、このように構成された本電力供給システムの動作について図３を参照して説明する。
本電力供給システムは、例えば、住宅Ｔ等に設けられ、該住宅Ｔ等に設けられる負荷Ｌ１〜Ｌ３や、移動車両Ｍへの電力を管理しつつ供給するものあり、以下の特徴的な動作を実行する。

電力供給システムにおいて、住宅用充放電装置Ｈが、移動車両ＭのバッテリＢの容量を測定する。例えば、住宅用充放電装置Ｈにおいて、制御部ｈ４は、電力変換部ｈ１を制御することによって、バッテリＢを満充電にし、満充電後、バッテリＢから定電流で放電させることでバッテリＢの容量を測定する容量測定モードを有する。

つまり、制御部ｈ４は、容量測定モードにおいて、まず、住宅用充放電装置Ｈに接続される移動車両ＭのバッテリＢを満充電状態にする（ステップＳ１）。続いて、制御部ｈ４は、バッテリＢが満充電状態となると、バッテリＢから、例えば一定電流で放電させ、バッテリＢが完全に放電するまでの放電時間を計測する（ステップＳ２）。

そして、制御部ｈ４は、計測した放電時間に基づいてバッテリＢの容量を算出する（ステップＳ３）。そして、制御部ｈ４は、測定結果であるバッテリＢの容量を示す情報を表示部ｈ２に表示させる。

さらに、制御部ｈ４は、容量測定モードに加えて、充電モードと、放電モードとを有する。充電モードは、電力変換部ｈ１に分電盤Ｄｎからの交流電力を直流電力に変換させ、該直流電力をバッテリＢに供給することによってバッテリＢを充電する動作モードである。

また、放電モードは、電力変換部ｈ１にバッテリＢからの直流電力を交流電力に変換させ、該交流電力を分電盤Ｄｎに出力する動作モードである。例えば、制御部ｈ４は、操作部ｈ３が受け付けた操作指示に基づいて上記充電モード、放電モード及び容量測定モードを切り換える。

このような本実施形態によれば、住宅用充放電装置が、電池を搭載した移動車両と接続可能であり、住宅から供給される電力で前記電池を満充電した後、満充電された前記電池の全ての電力の放電が完了するまでの時間に基づき前記電池の容量を測定する容量測定モードを有することによって、バッテリＢの容量を測定するために移動車両Ｍを電池試験器が設置された工場等の特定の場所まで持って行くという手間を必要としない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、バッテリＢの容量を示す情報を住宅用充放電装置Ｈの表示部ｈ２に表示するようにしたが、本発明はこれに限定されない。

例えば、住宅用充放電装置Ｈと、移動車両Ｍとに通信部を設けて通信可能とし、通信を用いてバッテリＢの容量を示す情報を、住宅用充放電装置Ｈから移動車両Ｍに通知するようにしてもよい。そして、移動車両Ｍは、内部の表示装置に、住宅用充放電装置Ｈから通知されたバッテリＢの容量を示す情報を表示するようにしてもよい。

（２）上記実施形態において、住宅用充放電装置Ｈの制御部ｈ４は、操作部ｈ３が受け付けた操作指示に基づいて充電モード、放電モード及び容量測定モードを切り換えるようにしたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、制御部ｈ４は、日時に基づいて充電モード、放電モード及び容量測定モードを切り換えるようにしてもよい。例えば、制御部ｈ４は、真夜中のように長時間、住宅用充放電装置Ｈに移動車両Ｍが接続される時間帯では、自動で容量測定モードにするようにする。

Ｔ…住宅、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…負荷、Ｍ…移動車両、Ｄｎ…分電盤、Ｈ…住宅用充放電装置、Ｇ…発電装置、Ｂ…バッテリ、ｈ１…電力変換部、ｈ２…表示部、ｈ３…操作部、ｈ４…制御部

Claims

電池を搭載した移動車両と接続可能であり、住宅から供給される電力で前記電池を満充電した後、満充電された前記電池の全ての電力の放電が完了するまでの時間に基づき前記電池の容量を測定する容量測定モードを有することを特徴とする住宅用充放電装置。
表示部を具備し、前記容量測定モードにおいて、測定結果である前記電池の容量を示す情報を前記表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の住宅用充放電装置。
通信部をさらに具備し、前記容量測定モードにおいて、前記通信部を介して、測定結果である前記電池の容量を示す情報を外部に出力することを特徴とする請求項１に記載の住宅用充放電装置。
操作部をさらに具備し、前記操作部が受け付けた操作指示に基づいて前記容量測定モードとなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載に住宅用充放電装置。
前記住宅に設置された負荷と接続されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の住宅用充放電装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の住宅用充放電装置と、
再生可能エネルギーを用いて発電する発電装置と、
前記住宅用充放電装置からの交流電力と前記発電装置からの交流電力と電力系統からの交流電力とを負荷に供給すると共に、前記発電装置からの交流電力と前記電力系統からの交流電力とを前記住宅用充放電装置に供給する分電盤とを具備することを特徴とする電力供給システム。