JP2016127762A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バックアップ用二次電池を備え、商用電源と蓄電システムとの間で双方向の電力授受を行う電力供給システムに関する。 The present invention relates to a power supply system that includes a secondary battery for backup and performs bidirectional power transfer between a commercial power source and a power storage system.
バックアップ用二次電池を備えた電力供給システムとして、例えば下記特許文献1に示される電力供給システムは、商用電力系統が停電した際に、電力供給システムでの電力変換機能を担う電力変換部の動作を制御する制御ユニットに対して、充放電装置に具備されるバックアップ用二次電池であるバッテリユニットから、電力を供給するように構成されている。
As a power supply system including a secondary battery for backup, for example, a power supply system disclosed in
しかしながら、上記特許文献1では、バックアップ用二次電池であるバッテリユニットに対する充電を、商用電力系統に接続される整流回路を介して行っている。すなわち、特許文献1では、時間帯に関係なく、定常的に商用電力系統からバッテリユニットへの充電が行われており、経済的な充電とは言い難く、電力変換効率を低下させる要因の一つになっていた。
However, in the said
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、経済的な充電を行いつつ、電力変換効率の低下を抑制することができる、電力供給システムを得ることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the electric power supply system which can suppress the fall of power conversion efficiency, performing economical charging.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電力供給システムは、商用電源と蓄電システムとの間で双方向の電力授受を行う電力変換部と、前記電力変換部の動作を制御する制御部と、非停電時には前記商用電源の出力を整流して前記制御部に電力を供給する整流回路と、停電時には前記整流回路に代わって前記制御部に電力を供給するバックアップ用二次電池と、前記バックアップ用二次電池に対する充放電を行う補助電源と、を備え、前記補助電源は、前記バックアップ用二次電池への充電を、深夜電力時間帯に優先的に行うものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a power supply system according to the present invention includes a power conversion unit that performs bidirectional power transfer between a commercial power source and a power storage system, and an operation of the power conversion unit. A control unit for controlling the power supply, a rectifier circuit for rectifying the output of the commercial power supply in the event of a power failure and supplying power to the control unit, and a backup two for supplying power to the control unit in place of the rectifier circuit in the event of a power failure A secondary battery and an auxiliary power source that charges and discharges the backup secondary battery, and the auxiliary power source preferentially charges the backup secondary battery in the late-night power hours. .
本発明によれば、経済的な充電を行いつつ、電力変換効率の低下を抑制することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in power conversion efficiency while performing economical charging.
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る電力供給システムについて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a power supply system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力供給システムを含む電力系統図である。図1に示すように、電力供給システム500は、住宅10に構成される。住宅10には、交流電源である電力会社の電力系統(以下「商用電源」と称し、必要に応じて「商用電力系統」と言い換える)5が引き込まれている。商用電源5には、電力量計20を介して、配電盤30が接続されている。住宅10に設置される電気設備は、配電盤30を介して、商用電源5に接続されている。
FIG. 1 is a power system diagram including a power supply system according to
住宅10には、電気設備として、負荷40および蓄電システム41が設置されている。実施の形態1の蓄電システム41は、電気自動車80で構成される。充放電装置50は、充放電装置50側に設けられるコネクタ90と、電気自動車80側に設けられるコネクタ92とを介して電気的に接続される。なお、蓄電システム41は、電気自動車80に限定されるものではなく、例えば専用のバッテリを備えた蓄電手段であってもよい。
A
充放電装置50は、補助電源である補助電源ユニット70および、バックアップ用二次電池であるバックアップ用バッテリユニット72を備えている。補助電源ユニット70には、バッテリチャージャ74が構成される。商用電源5と配電盤30との間には、電力量計20が設けられる。負荷40は、住宅10で使用される電気機器であり、空調機、冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、テレビ、パーソナルコンピュータ等の家電である。
The charging /
以上のように、実施の形態1では、電力量計20と、電力量計20の二次側に接続される電気設備によって家庭内電力系統が構成される。
As described above, in the first embodiment, the watt-
図2は、配電盤30の内部構成を示す回路図である。図2に示すように、配電盤30は、主幹ブレーカ31、漏電ブレーカ32、コンタクタ33および、複数の分岐ブレーカ341〜34N+1を備えている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an internal configuration of the
主幹ブレーカ31は、商用電源5と、住宅10の家庭内電力系統とを分離する遮断器である。主幹ブレーカ31は、商用電源5から家庭内電力系統へ過電流が流れた場合に、商用電源5と連系する家庭内電力系統を、商用電源5から解列する。なお、主幹ブレーカ31は、電力会社によっては設置されない場合もある。
The
漏電ブレーカ32は、主幹ブレーカ31の負荷側(「二次側」ともいう)に設けられている。漏電ブレーカ32は、漏電ブレーカ32の二次側で漏電が発生した場合にオフとなる。漏電ブレーカ32がオフになることで、漏電ブレーカ32の二次側にある負荷40が商用電源5から切り離される。
The
コンタクタ33は、漏電ブレーカ32の二次側に設けられている。コンタクタ33は、充放電装置50からの開閉指令によって動作し、商用電源5と家庭内電力系統とを連系し、また解列する。
The
分岐ブレーカ341〜34Nは、コンタクタ33の二次側に相互に並列になった状態で設けられている。分岐ブレーカ341〜34Nのそれぞれは、負荷40(401〜40N)ごとに設けられ、分岐ブレーカ34N+1は蓄電システム41に対応して設けられている。分岐ブレーカ341〜34N+1を開閉させることで、商用電源5から負荷40(401〜40N)および蓄電システム41をそれぞれ切り離すことができる。
The
漏電ブレーカ32の二次側、すなわち漏電ブレーカ32とコンタクタ33の間には、電圧検出変圧器VT1および変流器CT1が設けられている。電圧検出変圧器VT1は、商用電源5の電圧に比例した電圧の電圧信号V1を出力する。変流器CT1は、漏電ブレーカ32とコンタクタ33の間を流れる電流に比例した値の電流信号I1を出力する。なお、図2では、コンタクタ33が1台である場合が示されているが、2台のコンタクタ33が直列に接続されていてもよい。2台を有する場合、何れかのコンタクタ33の接点に溶着が発生したとしても、確実に負荷40および蓄電システム41を、商用電源5から切り離すことができる。
A voltage detection transformer VT1 and a current transformer CT1 are provided on the secondary side of the
上述した、主幹ブレーカ31、漏電ブレーカ32、コンタクタ33および、分岐ブレーカ341〜34N+1は、金属製または樹脂製の筐体に収容されている。なお、配電盤30の一部の機能を電力供給システム50内に設けてもよい。
The
図3は、充放電装置50の構成を示す回路図である。図3に示すように、充放電装置50は、コンタクタ51、相互に直列に接続された3つの交直変換器53,54,55、交直変換器53,54,55をそれぞれ駆動する駆動ユニット61,62,63、上記各部を統括的に制御する制御ユニット66、制御ユニット66に電力を供給する補助電源ユニット70および、停電時の始動電力が蓄えられたバックアップ用バッテリユニット72を有している。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a configuration of the charge /
コンタクタ51は、配電盤30に収容された分岐ブレーカ34N+1の二次側に配置されている。このコンタクタ51は、制御ユニット66からの指示に基づいて動作する。コンタクタ51がオフの場合には、充放電装置50が負荷40から切り離され、コンタクタ51がオンの場合には、充放電装置50が負荷40に接続される。
交直変換器53は、トランジスタ等のスイッチング素子と、トランジスタに並列に接続されたダイオードを有する。交直変換器53は、コンタクタ51の二次側に、リアクトル52A,52Bを介して接続されている。交直変換器53は、商用電源5側(「一次側」ともいう)から供給される交流電力を直流電力に変換する。または、二次側から供給される直流電力を交流電力に変換する。
The AC /
交直変換器54は、交直変換器53と同様に、トランジスタ等のスイッチング素子とダイオードを有している。交直変換器54は、交直変換器53の二次側に接続されている。そして、交直変換器54は、一次側から供給される直流電力を交流電力に変換する。または、二次側から供給される交流電力を直流電力に変換する。交直変換器53と交直変換器54の間には、各交直変換器53,54の端子間電圧を安定させるためのコンデンサ57が接続されている。
Like the AC /
交直変換器55は、上記交直変換器53,54と同様に、トランジスタ等のスイッチング素子とダイオードを有している。交直変換器55は、絶縁トランス58を介して、交直変換器54の二次側に接続されている。そして、交直変換器55は、一次側から供給される交流電力を直流電力に変換する。または、二次側から供給される直流電力を交流電力に変換する。交直変換器55の二次側には、交直変換器55の端子間電圧を安定させるためのコンデンサ59が接続されている。
The AC /
絶縁トランス58は、商用電源5と蓄電システム41を絶縁する目的で設置されている。絶縁トランス58が配置されることで、交直変換器54,55を用いて、交直変換器54の二次側の交流電圧と、交直変換器55の一次側の交流電圧との出力位相を調整して、コンデンサ57の両端電圧よりコンデンサ59の両端電圧を高くしたり、あるいは低くしたりすることができる。逆に、蓄電システム41から電力が供給される場合に、コンデンサ59の両端電圧よりコンデンサ57の両端電圧を高くしたり、あるいは低くしたりすることができる。
The insulating
充放電装置50では、交直変換器53〜55、コンデンサ57,59および絶縁トランス58によって、電力変換部300が構成される。電力変換部300では、交直変換器53〜55が協働することで、商用電源5からの交流電力が直流電力に変換され、電気自動車80に供給される。また、電気自動車80からの直流電力が交流電力に変換され、配電盤30を介して負荷40に供給される。
In the charging / discharging
駆動ユニット61,62,63および制御ユニット66によって制御部400が構成される。制御部400において、駆動ユニット61,62,63は、制御ユニット66の指示に基づいて、それぞれ交直変換器53,54,55を構成するスイッチング素子を動作させる。駆動ユニット61〜63の制御に用いられる電力は、制御ユニット66から供給される。
The
ここで、説明の便宜上、充放電装置50の一次側から二次側に電力が供給されるときの交直変換器53〜55の動作を充電動作とし、充放電装置50の二次側から一次側に電力が供給されるときの交直変換器53〜55の動作を放電動作とする。
Here, for convenience of explanation, the operation of the AC /
補助電源ユニット70は、制御ユニット66へ電力を供給するためのユニットである。補助電源ユニット70には、商用電源5が整流回路60を介して接続されている。そのため、補助電源ユニット70に、整流回路60によって交流電圧から変換された直流電圧が印加された状態になる。この状態のときには、補助電源ユニット70は、整流回路60を介して供給される電力を制御ユニット66へ供給する。
The auxiliary
バックアップ用バッテリユニット72は、電解液が充填された複数のセルからなるバッテリを有している。バックアップ用バッテリユニット72には、商用電源5が停電した場合に、交直変換器53〜55の始動に用いられる電力が充電される。補助電源ユニット70には、バッテリチャージャ74が設けられ、制御ユニット66には、計時装置76が設けられている。バッテリチャージャ74は、計時装置76による時間情報に従い、整流回路60を介して供給される電力を使用して、バックアップ用バッテリユニット72を充電する。なお、バッテリチャージャ74による充電動作の詳細については、後述する。
The
商用電源5の停電により、交直変換器53〜55の動作が一次的に停止した場合、または、交直変換器53〜55の動作が停電発生前から停止していた場合、補助電源ユニット70にはバックアップ用バッテリユニット72の直流電圧が印加された状態になる。この状態のときには、補助電源ユニット70は、バックアップ用バッテリユニット72から供給される電力を制御ユニット66へ供給する。
When the operation of the AC /
制御ユニット66は、CPU、主記憶部、補助記憶部、インタフェースを有するマイクロプロセッサであるマイコン78を備えている。制御ユニット66は、電圧検出変圧器VT1からの電圧信号V1と、変流器CT1からの電流信号I1を監視して、補助電源ユニット70、配電盤30のコンタクタ33、充放電装置50のコンタクタ51を制御する。また、駆動ユニット61〜63を介して交直変換器53〜55を制御する。なお、実施の形態1に係る制御ユニット66の動作については後述する。
The
図4は、電気自動車80の制御系を示すブロック図である。電気自動車80は、コネクタ92を介して、充放電装置50のコネクタ90に着脱自在に接続される。図4に示すように、電気自動車80は、開閉スイッチ81、メインバッテリユニット82、充電ユニット83、補機用バッテリ84、駆動ユニット85および車両制御ユニット86を有している。
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the
開閉スイッチ81は、駆動ユニット85によって駆動されるコンタクタである。この開閉スイッチ81は、充放電装置50と電気自動車80を連系し、また解列する。
The open /
メインバッテリユニット82は、開閉スイッチ81の二次側に接続されている。このメインバッテリユニット82は、電気自動車80の走行に使用される電力を蓄えるためのユニットである。なお、メインバッテリユニット82がリチウムイオン電池であれば、例えば3V〜4Vのリチウムイオン電池セルが直列に接続されることで、端子間電圧200V〜400V程度のバッテリが構成される。
The
メインバッテリユニット82は、コネクタ92とコネクタ90とが接続されることで、充放電装置50に電気的に接続される。そして、電気自動車80の開閉スイッチ81がオンのときに充放電装置50に連系され、電力の充電および放電が可能な状態になる。
The
補機用バッテリ84は、車両制御ユニット86の制御に用いられる電力を蓄えるためのバッテリである。補機用バッテリ84は、端子間電圧が12Vもしくは24V程度で、電解液が充填された複数のセルから構成されている。
The
充電ユニット83は、メインバッテリユニット82と補機用バッテリ84の間に設けられている。充電ユニット83は、メインバッテリユニット82の電圧を降圧して、補機用バッテリ84と、車両制御ユニット86に印加する。これにより、補機用バッテリ84の充電と、車両制御ユニット86への電力の供給が実現する。
The charging
駆動ユニット85は、車両制御ユニット86の指示に基づいて、開閉スイッチ81を駆動する。
The
車両制御ユニット86は、CPU、主記憶部、補助記憶部、インタフェースを有するマイコン88を備えている。車両制御ユニット86は、コネクタ92を介して充放電装置50の制御ユニット66と接続されている。そして、制御ユニット66からの指示に基づいて、駆動ユニット85を動作させる。また、車両制御ユニット86は、メインバッテリユニット82に蓄電された電力量などの情報を取得し、必要に応じて、制御ユニット66に当該情報を提供する。
The
つぎに、上述した充放電装置50の実施の形態1に係る要部動作を説明する。まず、上述のように、制御ユニット66は、計時装置76を備えている。制御ユニット66のマイコン78は、計時装置76による計時情報を使用し、予め設定されている商用電源5の電気料金が安価な深夜の時間帯(以下「深夜電力時間帯」という)に優先的にバッテリチャージャ74がバックアップ用バッテリユニット72を充電するように制御する。深夜電力時間帯の一例は、23:00から翌日7:00までの時間帯である。なお、充電時間は理想的には深夜電力時間帯内が望ましいが、深夜電力時間帯の前後に充電時間がずれてもよいことは言うまでもない。
Next, the operation of the main part according to
従来は、商用電源5から整流回路60を介して交流を直流に変換し、補助電源ユニット70内のバッテリチャージャ74により、時間や時間帯別電気料金に関係なく、定常的にバックアップ用バッテリユニット72が満充電になるようにトリクル充電を行っていた。
Conventionally, alternating current is converted into direct current from the
一方、実施の形態1では、制御ユニット66内に計時装置76を備え、商用電源5の電気料金が安価な深夜電力時間帯に優先的にバッテリチャージャ74がバックアップ用バッテリユニット72を充電するように制御したので、経済的な充電を行うことが可能となる。
On the other hand, in the first embodiment, the
以上説明したように、実施の形態1に係る電力供給システムによれば、停電時には整流回路に代わって制御部に電力を供給するバックアップ用二次電池に対する充放電を行う補助電源は、バックアップ用二次電池への充電を、深夜電力時間帯に優先的に行うこととしたので、経済的な充電を行うことができ、また、電力変換効率の低下を抑制することができる。 As described above, according to the power supply system according to the first embodiment, the auxiliary power source that charges and discharges the backup secondary battery that supplies power to the control unit instead of the rectifier circuit in the event of a power failure is the backup power supply. Since the secondary battery is preferentially charged in the late-night power time period, economical charging can be performed and a decrease in power conversion efficiency can be suppressed.
実施の形態2.
実施の形態1では、バックアップ用バッテリユニット72に対する充電を電気料金が安価な深夜電力時間帯に優先的に行うことを開示したが、実施の形態2では、さらにバックアップ用バッテリユニット72の充電状態を考慮に入れた充電を行うものである。以下、実施の形態2の構成および動作について、図5および図6を参照して説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, it has been disclosed that the
図5は、実施の形態2の電力供給システムにおけるバッテリチャージャ74の構成を示す回路図である。図5において、整流回路60には商用電源5からの交流電圧が印加され、整流回路60によって変換された直流電圧がリアクトル110を介してバッテリチャージャ74に印加される構成である。バッテリチャージャ74は、絶縁トランス、スイッチング素子、ダイオード、コンデンサおよびリアクトルを組み合わせた降圧回路の構成であり、駆動回路112によるスイッチング制御によって、バックアップ用バッテリユニット72への印加電圧が調整され、バックアップ用バッテリユニット72が充電される。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of
バッテリチャージャ74とバックアップ用バッテリユニット72との間には、電圧検出回路114および電流検出回路116が設けられており、電圧検出回路114および電流検出回路116の検出出力は、マイコンまたはディジタルシグナルプロセッサを具備する制御回路118に入力される。制御回路118は、電圧検出回路114および電流検出回路116の検出出力により、バックアップ用バッテリユニット72への印加電圧および出力電流をモニタし、駆動回路112への指令信号を生成する。なお、図5では、制御回路118を補助電源ユニット70内に設けているが、制御ユニット66に設けてもよい。
A
つぎに、実施の形態2に係る充電制御の一例について説明する。図6は、バックアップ用バッテリユニット72のバッテリセルとして鉛蓄電池を用いた場合の、25℃における端子開路電圧と容量比率との関係を示す図である。図6では、容量比率が100%のときに端子開路電圧が13Vである鉛蓄電池の場合を例示している。図示のように、端子開路電圧と容量比率との間には正比例の関係がある。また、容量比率が90%のときの端子開路電圧は約12.87Vである。
Next, an example of charge control according to Embodiment 2 will be described. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the terminal open circuit voltage and the capacity ratio at 25 ° C. when a lead storage battery is used as the battery cell of the
実施の形態2では、深夜電力時間帯以外の時間帯では、バッテリ電圧がある特定の電圧(以下「電圧判定値」と称する)以下になった場合にのみ充電を行う。なお、ここでは、図に示す特性の電圧を2直列で使用するものとし、また、容量比率が90%のときの端子開路電圧を使用するものとする。この場合、電圧判定値は、12.87×2=25.74Vになる。 In the second embodiment, in a time zone other than the midnight power time zone, charging is performed only when the battery voltage becomes equal to or lower than a specific voltage (hereinafter referred to as “voltage determination value”). Here, two voltages having the characteristics shown in the figure are used in series, and a terminal open circuit voltage when the capacity ratio is 90% is used. In this case, the voltage determination value is 12.87 × 2 = 25.74V.
制御回路118は、深夜電力時間帯以外の時間帯では、電圧検出回路114の検出電圧が25.74V以下になった場合に、補備的な充電(以下「補充電」と称する)を開始する。なお、バッテリ温度が低温の場合ではバッテリ電圧が低くなるため、バッテリ温度により温度補正をした補充電を行うことが望ましい。
The
また、トリクル充電を行う場合、図6に示す特性の電池では、25℃において、バッテリ電圧13.6〜13.8Vが推奨されており、2直列では、27.2〜27.6Vとなる。よって、例えば12Ahの電池の場合、バッテリ電圧が25.74V以下に低下したならば、まず、0.15Cの1.8Aの定電流で補充電を開始し、バッテリ電圧が27.3Vになったなら定電圧充電に切り替え、その後、充電電流が例えば0.2A以下になったなら、補充電を停止するように充電制御を行う。 When trickle charging is performed, a battery voltage of 13.6 to 13.8 V is recommended at 25 ° C. for the battery having the characteristics shown in FIG. 6, and 27.2 to 27.6 V in two series. Therefore, for example, in the case of a 12 Ah battery, if the battery voltage drops below 25.74 V, first, supplementary charging is started with a constant current of 1.8 A of 0.15 C, and the battery voltage becomes 27.3 V. Then, switching to constant voltage charging is performed, and thereafter, when the charging current becomes 0.2 A or less, for example, charging control is performed so as to stop the auxiliary charging.
実施の形態2の手法では、深夜電力時間帯以外の時間帯では、真に必要なときのみ充電を行うようにしているので、定常的に充電している従来技術と比較して、バックアップ用バッテリユニットを充電する際の損失を低減し、無駄な消費電力を削減し、バックアップ用バッテリユニットおよびバッテリチャージャの不要な発熱を抑制することが可能となる。 In the method according to the second embodiment, charging is performed only when it is really necessary in a time zone other than the midnight power time zone. Loss when charging the unit can be reduced, wasteful power consumption can be reduced, and unnecessary heat generation of the backup battery unit and the battery charger can be suppressed.
実施の形態3.
実施の形態2では、深夜電力時間帯以外の時間帯において、バッテリ電圧が設定電圧以下になった場合にのみ充電を行う形態を示したが、実施の形態3では、バックアップ用バッテリユニット72における充放電積算量を算出し、算出した充放電積算量に基づいた充電を行うものである。
Embodiment 3 FIG.
In the second embodiment, the charging is performed only when the battery voltage is equal to or lower than the set voltage in the time zone other than the midnight power time zone. However, in the third embodiment, the charging in the
実施の形態3では、図5に示したバッテリチャージャ74を用いることができる。マイコンまたはディジタルシグナルプロセッサを具備する制御回路118には、電圧検出回路114および電流検出回路116の検出出力が入力される。制御回路118は、電圧検出回路114が検出したバックアップ用バッテリユニット72の電圧と、バックアップ用バッテリユニット72に流出入する電流とを積算して、バックアップ用バッテリユニット72における充放電積算量を算出すると共に、算出した充放電積算量により、バックアップ用バッテリユニット72の残容量を推定する。制御回路118は、深夜電力時間帯以外の時間帯では、バッテリ容量がある特定の値(以下「容量閾値」と称する)以下になった場合にのみ充電を行う。
In Embodiment 3, the
実施の形態3の手法では、実施の形態2と同様に、深夜電力時間帯以外の時間帯では、真に必要なときのみ充電を行うようにしているので、定常的に充電している従来技術と比較して、バックアップ用バッテリユニットを充電する際の損失を低減し、無駄な消費電力を削減し、バックアップ用バッテリユニットおよびバッテリチャージャの不要な発熱を抑制することが可能となる。 In the method of the third embodiment, as in the second embodiment, the charging is performed only when it is really necessary in a time zone other than the midnight power time zone. As compared with the above, it is possible to reduce loss when charging the backup battery unit, reduce wasteful power consumption, and suppress unnecessary heat generation of the backup battery unit and the battery charger.
実施の形態4.
つぎに、実施の形態4に係る電力供給システムについて説明する。なお、実施の形態1と同一または同等の構成部については、同一の符号を付すと共に、重複する説明は省略する。図7は、実施の形態4に係る電力供給システムを含む電力系統図であり、図8は、実施の形態4に係る配電盤の内部構成を示す回路図である。
Next, a power supply system according to
図7に示すように、実施の形態4に係る構成では、家庭内電力系統に太陽光発電ユニット120が接続されている点が、実施の形態1との相違点である。図7に示すように、太陽光発電ユニット120は、住宅10の屋根に配置される太陽電池パネル124と、太陽電池パネル124の電圧を交直変換するインバータ122と、を有している。
As shown in FIG. 7, the configuration according to the fourth embodiment is different from the first embodiment in that a photovoltaic
また、図8に示すように、実施の形態4に係る配電盤30では、太陽光発電ユニット120は、コンタクタ33と、分岐ブレーカ34N+1との間から分岐した配線に、分岐ブレーカ35を介して接続されている。
Further, as shown in FIG. 8, in the
一般に、太陽光発電ユニット120が設置される場合には、当該太陽光発電ユニット120によって発電された電力が商用電源5に逆潮流することは認められるが、蓄電システム41等の蓄電手段に蓄えられた電力が商用電源5に逆潮流することは認められていない。そこで、太陽光発電ユニット120については、停電時に、住宅10の負荷40(401〜40N)に電力を供給できるように、コンタクタ33の二次側で、かつ、変流器CT2の一次側に接続される。
In general, when the solar
実施の形態4では、制御ユニット66によって、コンタクタ33を通過する電流が変流器CT1を用いて計測される。また、それぞれの分岐ブレーカ34を流れる電流の合計が変流器CT2を用いて計測される。さらに、太陽光発電ユニット120の分岐ブレーカ35を通過する電流が変流器CT3を用いて計測される。
In the fourth embodiment, the current passing through the
電圧検出変圧器VT1からの電圧信号V1、変流器CT1からの電流信号I1、変流器CT2からの電流信号I2および、変流器CT3からの電流信号I3は、充放電装置50の制御ユニット66に入力される。制御ユニット66は、電流信号I1を基に、商用電力系統と家庭内電力系統との間でやりとりされる電力P1を算出し、電流信号I2を基に、商用電力系統へ逆潮流した電力P2を算出し、電流信号I3を基に、太陽光発電ユニット120で発電された電力P3を算出する。
The voltage signal V1 from the voltage detection transformer VT1, the current signal I1 from the current transformer CT1, the current signal I2 from the current transformer CT2, and the current signal I3 from the current transformer CT3 are the control unit of the charging / discharging
制御ユニット66は、電力P2を監視することで、蓄電システム41からの逆潮流を検出し、速やかに逆潮流を防止するための制御として、交直変換器53〜55の動作を停止したり、蓄電システム41の放電量を低下させたりする制御を行う。
The
この際、制御ユニット66は、実施の形態4に係る制御として、太陽光発電ユニット120からの発電電力が、負荷40の消費電力を上回る余剰電力がある場合にバックアップ用バッテリユニット72への充電を優先的に行う。一方、太陽光発電ユニット120からの発電電力が少なく、余剰電力が無い場合には、バッテリ電圧が電圧判定値以下、または、バッテリ容量が容量閾値以下の場合にのみ、商用電源5または電気自動車80のバッテリからの放電で充電する。
At this time, as a control according to the fourth embodiment, the
実施の形態4では、バックアップ用バッテリユニット72への充電を、優先的に太陽光発電ユニット120の電力で行うようにしているので、商用電源5の電力で定常的に充電している従来技術と比較して、経済的な充電が可能となる。また、太陽光発電ユニット120の電力を優先的に使用するので、CO2の削減ができ、環境に優しい電力供給システムとすることができる。
In the fourth embodiment, the
実施の形態5.
実施の形態4では、バックアップ用バッテリユニット72への充電を、優先的に太陽光発電ユニット120の電力で行う形態を示したが、実施の形態5では、太陽光発電ユニット120の発電の開始を把握し、バックアップ用バッテリユニット72への充電を、早期かつ最優先で行うものである。
In the fourth embodiment, the
実施の形態5において、制御ユニット66は、変流器CT3からの電流信号I3を常時監視しておく。変流器CT3に電流が流れていれば、太陽光発電ユニット120が発電を開始したことを認識することができる。太陽光発電ユニット120が発電を開始したとき、バックアップ用バッテリユニット72のバッテリ電圧が電圧判定値以下、または、バッテリ容量が容量閾値以下の場合には、太陽光発電ユニット120の電力によって、バックアップ用バッテリユニット72への充電を優先的に行う。
In the fifth embodiment, the
上記の制御により、実施の形態4の効果に加え、バックアップ用バッテリユニット72が満充電に近い状態である時間帯を長く確保することができ、また、より早期に満充電状態である状態にしておくことが可能となる。また、停電時において、より長時間のバックアップに対応することが可能となる。
By the above control, in addition to the effect of the fourth embodiment, it is possible to ensure a long time period in which the
実施の形態6.
図9は、実施の形態6に係る電力供給システムを含む電力系統図である。実施の形態4では、家庭内電力系統に太陽光発電ユニット120が接続されている構成であったが、実施の形態6は、図9に示すように、家庭内電力系統に、燃料電池134と、燃料電池134の電圧を交直変換するインバータ132と、を有する燃料電池ユニット130が接続される構成である。なお、実施の形態4と同一または同等の構成部については、同一の符号を付すと共に、重複する説明は省略する。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 9 is a power system diagram including the power supply system according to the sixth embodiment. In the fourth embodiment, the photovoltaic
実施の形態6では、太陽光発電ユニット120の余剰電力が無く、かつ、バックアップ用バッテリユニット72のバッテリ電圧が電圧判定値以下、または、バッテリ容量が容量閾値以下の場合には、燃料電池ユニット130の電力によって、バックアップ用バッテリユニット72への充電を優先的に行う。
In the sixth embodiment, when there is no surplus power of the photovoltaic
上記の制御によれば、燃料電池ユニット130および太陽光発電ユニット120の電力が優先的に使用されるので、実施の形態4,5の効果に加え、商用電源5からの電力使用が抑制されるという効果が得られる。また、電気自動車80のバッテリからの電力消費も抑制されるので、電気自動車80の走行可能距離を、より長く保持できるという効果も得られる。
According to the above control, the electric power of the
実施の形態7.
図10は、実施の形態7に係る電力供給システムを含む電力系統図である。実施の形態7では、図1に示す実施の形態1の構成において、充放電装置50に対して充電制御に係る情報を送信するためのリモコン140を備えている点が、実施の形態1との相違点である。なお、実施の形態1と同一または同等の構成部については、同一の符号を付すと共に、重複する説明は省略する。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 10 is a power system diagram including the power supply system according to the seventh embodiment. In the seventh embodiment, the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 includes a
リモコン140は、有線または無線による通信機能を備えており、リモコン、ホームエネルギーマネージメントシステム(Home Energy Management System:HEMS)用のコントローラである。なお、リモコン140に代えて、充放電装置50の本体にある操作ボタンなどを使用してもよい。
The
ユーザは、リモコン140を使用して、例えば深夜電力時間帯の時間変更を行う。使用する時間帯が深夜電力時間帯であるか否かは、電力供給者である電力会社と電力使用者であるユーザとの間の契約条件に基づいて決定される。今後、電力の自由化が進めば、深夜電力時間帯である時間帯も、曜日、季節、天候等に応じて柔軟に設定されることが想定されるため、ユーザ側で自由に変更できる構成が望ましい形態である。そこで、実施の形態7では、リモコン140に設定変更の機能を持たせるようにしたものであり、将来に向けて、より柔軟性のあるシステムとすることが可能となる。
The user uses the
なお、実施の形態7では、リモコン機能を付加する構成を実施の形態1の構成に適用する場合を一例として示したが、実施の形態2から6の構成に適用してもよく、各実施の形態の効果に加えて、実施の形態7による効果を付加することができる。 In the seventh embodiment, the case where the configuration to which the remote control function is added is applied to the configuration of the first embodiment is shown as an example. However, the configuration may be applied to the configurations of the second to sixth embodiments. In addition to the effect of the embodiment, the effect of the seventh embodiment can be added.
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
5 商用電源、10 住宅、20 電力量計、30 配電盤、31 主幹ブレーカ、32 漏電ブレーカ、33 コンタクタ、34(341〜34N+1),35 分岐ブレーカ、40(401〜40N) 負荷、41 蓄電システム、50 充放電装置、51 コンタクタ、52A,52B リアクトル、53,54,55 交直変換器、57 コンデンサ、58 絶縁トランス、59 コンデンサ、60 整流回路、61,62,63 駆動ユニット、66 制御ユニット、70 補助電源ユニット、72 バックアップ用バッテリユニット、74 バッテリチャージャ、76 計時装置、78 マイコン、80 電気自動車、81 開閉スイッチ、82 メインバッテリユニット、83 充電ユニット、84 補機用バッテリ、85 駆動ユニット、86 車両制御ユニット、88 マイコン、90,92 コネクタ、110 リアクトル、112 駆動回路、114 電圧検出回路、116 電流検出回路、118 制御回路、120 太陽光発電ユニット、122 インバータ、124 太陽電池パネル、130 燃料電池ユニット、132 インバータ、134 燃料電池、140 リモコン、300 電力変換部、400 制御部、500 電力供給システム、VT1 電圧検出変圧器、CT1,CT2,CT3 変流器。 5 Commercial power supply, 10 house, 20 electricity meter, 30 switchboard, 31 trunk breaker, 32 earth leakage breaker, 33 contactor, 34 (34 1 to 34 N + 1 ), 35 branch breaker, 40 (40 1 to 40 N ) load, 41 Power storage system, 50 charge / discharge device, 51 contactor, 52A, 52B reactor, 53, 54, 55 AC / DC converter, 57 capacitor, 58 insulation transformer, 59 capacitor, 60 rectifier circuit, 61, 62, 63 drive unit, 66 control unit , 70 Auxiliary power supply unit, 72 Backup battery unit, 74 Battery charger, 76 Timing device, 78 Microcomputer, 80 Electric vehicle, 81 Open / close switch, 82 Main battery unit, 83 Charging unit, 84 Auxiliary battery, 85 Drive unit, 86 Vehicle control unit, 88 microcomputer, 90, 92 connector, 110 reactor, 112 drive circuit, 114 voltage detection circuit, 116 current detection circuit, 118 control circuit, 120 solar power generation unit, 122 inverter, 124 solar cell panel, 130 fuel cell unit, 132 inverter , 134 fuel cell, 140 remote control, 300 power conversion unit, 400 control unit, 500 power supply system, VT1 voltage detection transformer, CT1, CT2, CT3 current transformer.
Claims (7)
前記電力変換部の動作を制御する制御部と、
非停電時には前記商用電源の出力を整流して前記制御部に電力を供給する整流回路と、
停電時には前記整流回路に代わって前記制御部に電力を供給するバックアップ用二次電池と、
前記バックアップ用二次電池に対する充放電を行う補助電源と、
を備え、
前記補助電源は、前記バックアップ用二次電池への充電を、深夜電力時間帯に優先的に行う
電力供給システム。 A power converter that performs bidirectional power transfer between the commercial power source and the power storage system;
A control unit for controlling the operation of the power conversion unit;
A rectifier circuit that rectifies the output of the commercial power source and supplies power to the control unit during a non-power failure;
A secondary battery for backup that supplies power to the control unit instead of the rectifier circuit in the event of a power failure,
Auxiliary power supply for charging and discharging the backup secondary battery,
With
The auxiliary power supply preferentially charges the backup secondary battery during a midnight power time period.
前記補助電源は、前記深夜電力時間帯以外の時間帯は、前記電圧検出回路の検出電圧が電圧判定値以下になった場合に、前記バックアップ用二次電池への充電を行う請求項1に記載の電力供給システム。 A voltage detection circuit for detecting a voltage of the backup secondary battery;
2. The backup secondary battery according to claim 1, wherein the auxiliary power source charges the backup secondary battery in a time zone other than the midnight power time zone when a detection voltage of the voltage detection circuit becomes a voltage determination value or less. Power supply system.
前記補助電源は、前記深夜電力時間帯以外の時間帯は、前記電圧検出回路の検出電圧および前記電流検出回路の検出電流を用いて算出した充放電積算量に基づいて前記バックアップ用二次電池の残容量を推定し、推定した前記残容量が容量閾値以下になった場合に、前記バックアップ用二次電池への充電を行う請求項2に記載の電力供給システム。 A current detection circuit for detecting a charge / discharge current of the backup secondary battery;
The auxiliary power supply is connected to the backup secondary battery based on a charge / discharge integrated amount calculated using a detection voltage of the voltage detection circuit and a detection current of the current detection circuit in a time zone other than the midnight power time zone. The power supply system according to claim 2, wherein a remaining capacity is estimated, and the backup secondary battery is charged when the estimated remaining capacity becomes a capacity threshold value or less.
前記補助電源は、前記太陽光発電ユニットからの発電電力に余剰電力がある場合に、前記バックアップ用二次電池への充電を優先的に行う
請求項2または3に記載の電力供給システム。 It has a solar power generation unit that performs solar power generation,
The power supply system according to claim 2 or 3, wherein the auxiliary power supply preferentially charges the secondary battery for backup when there is surplus power in the generated power from the photovoltaic power generation unit.
前記補助電源は、前記太陽光発電ユニットが発電を開始した場合には、発電を開始した前記太陽光発電ユニットからの電力を前記バックアップ用二次電池への充電に優先的に使用する
請求項2または3に記載の電力供給システム。 It has a solar power generation unit that performs solar power generation,
The auxiliary power supply preferentially uses power from the solar power generation unit that has started power generation for charging the backup secondary battery when the solar power generation unit starts power generation. Or the power supply system according to 3.
前記太陽光発電ユニットの余剰電力が無い場合には、前記燃料電池ユニットの電力で前記バックアップ用二次電池への充電を行う
請求項5に記載の電力供給システム。 Comprising a fuel cell unit comprising a fuel cell;
The power supply system according to claim 5, wherein when there is no surplus power of the solar power generation unit, the backup secondary battery is charged with the power of the fuel cell unit.
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