JP2021078266A - 充放電システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数台の電気自動車が接続される、複雑な制御や構成を要しない充放電システムを提供する。【解決手段】充放電システムにおいて、上流側の商用電源Ｐと下流側の負荷Ｌとを接続する幹線１と、幹線に対して互いに独立に接続される複数の充放電器２ａ、２ｂ、２ｃと、を備える。各充放電器は、電気自動車ＥＡ、ＥＢ、ＥＣを接続して充放電可能な充放電器本体２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、幹線と充放電器本体とを接続する接続線３ａ、３ｂ、３ｃと、幹線に取り付けられる通電検知手段４ａ、４ｂ、４ｃと、を有する。充放電器本体は、稼働電力が幹線側から供給される通常運転と電気自動車から供給される非常運転が可能であり、通電検知手段が通電を検知した状態でのみ通常運転する。幹線の上流側からＮ＋１番目（Ｎは１以上の整数）の充放電器の通電検知手段は、Ｎ番目の充放電器の接続線の幹線に対する接続部よりも下流側に位置している。【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源の停電時に電気自動車の蓄電池を電源として用いるための充放電システムに関する。

近年、一般家庭などにおいて、Ｖ２Ｈ（Vehicle to Home）とよばれるシステムが普及し始めている。これは、家で電気自動車を充電して移動のために用いるだけではなく、電気自動車が家に駐車されているときに、搭載された蓄電池に蓄えられた電気を家で使用するためのものである。Ｖ２Ｈシステムには、電気自動車と接続可能な充放電器が用いられ、この充放電器を介して、商用電源や太陽光発電装置などの自家発電手段から電気自動車に充電をしたり、逆に電気自動車の蓄電池から家庭内の一般負荷へ給電したりすることができる。これにより、夜間に充電した電力を昼間に使用するピークシフトを実現することができる。また、地震や台風などの自然災害による停電時において、電気自動車の蓄電池を非常用電源として用いることもできる。

ところで、今日では電気自動車の普及が進んでおり、１つの家庭が複数台の電気自動車を所有している場合もある。また、マンションや社宅などの集合住宅において、複数台の電気自動車を共有してカーシェアリングが行われている場合もある。このような場合にＶ２Ｈシステムが導入されると、たとえば特許文献１に示すように、１つのＶ２Ｈシステムに対して複数台の電気自動車が接続されることになる。

特開２０１４−２１２６５９号公報

従来の複数台の電気自動車が接続されたＶ２Ｈシステムにおいて、停電により商用電源からの電力供給がなくなると、各充放電器が、接続された電気自動車から電力供給される非常運転（自立運転）を行う。ここで、通常運転であれば、商用電源の周波数や電圧を基準とした制御が行われるが、非常運転の場合、別途充放電器間の周波数や電圧を調整する制御が必要となっていた。そこで、特許文献１の発明では、商用電源の替わりに周波数や電圧の基準とするためのマスター電源を設けているが、何れにしても、制御方法や機器構成が複雑化してしまうことが問題であった。

本発明は、このような事情を鑑みたものであり、複数台の電気自動車が接続されるものであって、複雑な制御や構成を要しない充放電システムを提供することを目的とする。

本発明は、上流側の商用電源と下流側の負荷とを接続する幹線と、前記幹線に対して互いに独立に接続される複数の充放電器と、を備えるものであって、前記の各充放電器は、電気自動車を接続して充放電可能な充放電器本体と、前記幹線と前記充放電器本体とを接続する接続線と、前記幹線に取り付けられるものであって前記幹線の通電状態を検知する通電検知手段と、を有するものであり、前記充放電器本体は、稼働のための電力が前記幹線側から供給される通常運転と前記電気自動車から供給される非常運転が可能であって、前記通電検知手段が通電を検知した状態でのみ通常運転するものであり、前記幹線の上流側からＮ＋１番目（Ｎは１以上の整数）の前記充放電器の前記通電検知手段は、Ｎ番目の前記充放電器の前記接続線の前記幹線に対する接続部よりも下流側に位置していることを特徴とする。なお、複数の充放電器が幹線に対して互いに独立に接続される、とは、各充放電器の接続線が、他の充放電器の接続線と集合することなく、それぞれ幹線に直接接続されていることをいう。よって、接続線の幹線に対する接続部が、充放電器の数だけ幹線の上流側から下流側にかけて並ぶことになる。また、接続線は、１本の配線からなる場合と、複数本の配線からなる場合がある。接続線が１本の配線からなる場合、接続部は、その配線と幹線との接続点のことであり、接続線が複数本の配線からなる場合、接続部は、それらの各配線と幹線との複数の接続点全体のことである。さらに、通常運転と非常運転とは、充放電器本体を稼働させるための電力の供給源により区別されるものであり、通常運転と非常運転の何れにおいても、充電と放電の両方が可能である。

また、本発明は、前記接続線は、通常運転時に用いられる系統線と、非常運転時に用いられる自立線からなり、前記の各充放電器は、前記幹線の下流側に対して、前記幹線の上流側と前記自立線の一方を接続し他方を遮断できる幹線側切替手段を有するものであってもよい。なお、幹線側切替手段は、たとえば１つの切替スイッチにより幹線の上流側と自立線とを切り替えるものであってもよいし、幹線と自立線のそれぞれに開閉器が設けられたものであって、その一方を入、他方を切とするものであってもよい。

また、本発明は、非商用電源と、前記非商用電源に接続されるものであって前記幹線に取り付けられる逆潮流検知センサと、を備えるものであって、前記逆潮流検知センサは、前記幹線の上流側から１番目の前記充放電器の前記自立線の接続部の下流側かつ２番目の前記充放電器の前記自立線の接続部の上流側に位置しているものであってもよい。なお、非商用電源とは、太陽光発電装置、蓄電池、風力発電装置や燃料電池装置など、商用電源以外の電源となり得る種々の手段を含む。また、自立線の接続部とは、自立線が幹線に対して切替スイッチなどを介して接続されている場合は、その切替スイッチのことであり、自立線が幹線に対して直接接続されている場合は、その接続点のことである。

また、本発明は、前記充放電器本体は、通常運転用入出力部と、非常運転用入出力部と、前記接続線に対して、前記通常運転用入出力部と前記非常運転用入出力部の一方を接続し他方を遮断できる本体側切替手段を有するものであってもよい。なお、本体側切替手段は、たとえば１つの切替スイッチにより通常運転用入出力部と非常運転用入出力部とを切り替えるものであってもよいし、通常運転用入出力部と非常運転用入出力部のそれぞれに開閉器が接続されたものであって、その一方を入、他方を切とするものであってもよい。また、本体側切替手段は、充放電器本体に組み込まれたものであってもよいし、充放電器本体に別途取り付けたものや、充放電器本体とは離隔して設けられたものであってもよい。

本発明によれば、停電により商用電源からの電源供給がなくなると、一旦全ての充放電器が停止するが、その後に幹線の上流側から１番目の充放電器について、電気自動車から電力供給を受けて非常運転させれば、その他の充放電器については、１番目の充放電器から電力が供給され、通電検知手段が通電を検知するので、通常運転させることができる。１つの充放電器のみが非常運転となり、残りの充放電器は通常運転となるので、通常運転時とは異なる充放電器間の周波数や電圧の制御は必要なく、また別途の電源などの機器も不要であり、複雑な制御や構成を要しない。

また、接続線が系統線と自立線からなり、幹線側切替手段を有するものであれば、充放電器を非常運転させる場合には、幹線側切替手段を幹線の上流側から自立線側に切り替えて、その幹線側切替手段より上流側とは遮断されるので、上流側の状態に影響されることなく、負荷に対して安定的に電力供給できる。

また、非商用電源と、１番目の充放電器の自立線の接続部の下流側かつ２番目の充放電器の自立線の接続部の上流側に位置する逆潮流検知センサと、を備えるものであれば、停電時において、１番目の充放電器を非常運転させることで、逆潮流検知センサが通電を検知するので、非商用電源も通常どおり電力供給電源として利用できる。

また、充放電器本体が本体側切替手段を有するものであれば、接続線が１本の配線からなるので、配線工事量が少なくて済む。

充放電システムの第一実施形態の配線図であり、健全時を示す。 充放電器本体を示す模式図である。 第一実施形態における停電時を示す説明図である。 第一実施形態における停電後の電力供給手順（１）を示す説明図である。 第一実施形態における停電後の電力供給手順（２）を示す説明図である。 充放電システムの第二実施形態の配線図であり、健全時を示す。 第二実施形態における停電時を示す説明図である。 第二実施形態における停電後の電力供給手順（１）を示す説明図である。 第二実施形態における停電後の電力供給手順（２）を示す説明図である。

以下、本発明の充放電システムの具体的な内容について説明する。この充放電システムは、種々の場所に設置され得るものであるが、ここで例示するのは、マンションや社宅などの集合住宅において、複数台の電気自動車を共有してカーシェアリングが行われる場合を想定したものであって、３つの充放電器２を有しており、３台の電気自動車Ｅに対応するものである。以下において、３つの充放電器２に共通の説明をする際には、３つをまとめて充放電器２とよび、個々の充放電器２について説明をする際には、それぞれ第一充放電器２ａ、第二充放電器２ｂ、第三充放電器２ｃとよぶ。また、第一充放電器２ａ、第二充放電器２ｂ、第三充放電器２ｃのそれぞれの構成要素の符号にも、ａ，ｂ，ｃを付すものとする。同様に、３台の電気自動車Ｅに共通の説明をする際には、３台をまとめて電気自動車Ｅとよび、個々の電気自動車Ｅについて説明をする際には、それぞれ１号車ＥＡ、２号車ＥＢ、３号車ＥＣとよぶ。

まず、この充放電システムの第一実施形態について説明する。図１に示すように、第一実施形態は、商用電源Ｐと集合住宅内の負荷Ｌとを接続する幹線１と、この幹線１に対して互いに独立に接続される３つの充放電器２を備える。幹線１において、商用電源Ｐ側が上流側、負荷Ｌ側が下流側となる。幹線１の最上流側には、スマートメータ１０１が取り付けられており、スマートメータ１０１の下流側に、主開閉器１０２が取り付けられている。そして、幹線１の、主開閉器１０２の下流側に、３つの充放電器２が上流側から下流側にかけて並んで接続されている。さらに、第一実施形態は、非商用電源Ｒとしての太陽光発電装置２００および蓄電池３００を備えている。幹線１の、３つの充放電器２の接続部の下流側に、太陽光発電装置２００が接続されており、その下流側に、蓄電池３００が接続されている。さらに、幹線１の、蓄電池３００の接続部よりも下流側に、漏電遮断器１０３が取り付けられている。そして、漏電遮断器１０３の下流側において幹線１が分岐しており、分岐したそれぞれの先に、分岐線遮断器１０４を介して種々の負荷Ｌが取り付けられている。

充放電器２は、幹線１の上流側に接続されたものから順に、第一充放電器２ａ、第二充放電器２ｂ、第三充放電器２ｃである。何れも同じ構成であるので、ここではまとめて説明する。充放電器２は、充放電器本体２１と、幹線１と充放電器本体２１とを接続する接続線３である系統線３１および自立線３２と、幹線１に取り付けられた通電検知手段４と、系統線３１の中間部分に取り付けられた遮断器５と、幹線１と自立線３２の間に取り付けられた幹線側切替手段６と、を有するものである。よって、第一実施形態において、接続線３の幹線１に対する接続部とは、幹線側切替手段６と、系統線３１の幹線に対する接続点とを合わせた部分のことである。

充放電器本体２１は、市販品であって、電気自動車Ｅの駐車場の傍に設置されている。図２（逆潮流検知センサ７については、後述のとおり、第一充放電器２ａのみに取り付けられるものである）に示すように、充放電器本体２１は、箱形の筐体２１０を有しており、筐体２１０の内部に、ＡＣ／ＤＣコンバータを有する変換部２１５と、変換部２１５に接続された制御部２１６を有している。また、筐体２１０の外側部分に、充放電ケーブル２１１と、通常運転用入出力部２１２および非常運転用入出力部２１３と、操作ボタン２１７（充電ボタン、放電ボタンおよび停止ボタンや、後述のコネクタ２１４をロックするためのボタンなど）が設けられている。充放電ケーブル２１１は、根元が変換部２１５に接続されており、先端にコネクタ２１４が取り付けられていて、このコネクタ２１４を電気自動車Ｅの充放電口に差し込んで接続できる。通常運転用入出力部２１２および非常運転用入出力部２１３は、変換部２１５に接続されている。操作ボタン２１７は、筐体２１０の上部に設けられており、制御部２１６に接続されている。この充放電器本体２１を介して、幹線１側から電気自動車Ｅの蓄電池へ充電し、また電気自動車Ｅの蓄電池から幹線１側へ放電することができる。なお、以下において、電気自動車Ｅの蓄電池へ充電する、または電気自動車Ｅの蓄電池から放電することを、単に電気自動車Ｅへ充電する、または電気自動車Ｅから放電するともいう。そして、この充放電器本体２１は、幹線１側から電力供給される通常運転と、電気自動車Ｅから電力供給される非常運転が可能である。

充放電器本体２１の変換部２１５は、商用電源Ｐから供給される交流電力を直流化して電気自動車Ｅに供給し、また逆に電気自動車Ｅから供給される直流電力を交流化して負荷Ｌに供給するためのものである。制御部２１６は、操作ボタン２１７による入力や、後述の通電検知手段４から得られる情報に基づき、変換部２１５の動作を制御する。通常運転時において、電気自動車Ｅから負荷Ｌへ電力を供給する際には、商用電源Ｐの周波数や電圧を基準として、変換部２１５の出力を制御する。また、電気自動車Ｅからの放電について、通常運転の場合、変換部２１５から通常運転用入出力部２１２へ出力され、非常運転の場合、変換部２１５から非常運転用入出力部２１３へ出力される。

系統線３１と自立線３２は、何れも幹線１と充放電器本体２１とを接続している。幹線１側においては、自立線３２が系統線３１よりも上流側に接続されている。また、充放電器本体２１側において、系統線３１は、通常運転用入出力部２１２に接続されており、自立線３２は、非常運転用入出力部２１３に接続されており、系統線３１は通常運転時に用いられ、自立線３２は非常運転時に用いられる。系統線３１に取り付けられた遮断器５は、漏電遮断器である。また、幹線１と自立線３２の間に取り付けられた幹線側切替手段６は、切替スイッチからなるものであって、商用電源Ｐ側（幹線１の上流側）と充放電器２側（自立線３２側）とを切替可能なものである。すなわち、幹線側切替手段６において、商用電源Ｐ側を選択すると、その幹線側切替手段６の上流側と下流側の幹線１が接続されて、自立線３２が幹線１から遮断される。一方、充放電器２側を選択すると、その幹線側切替手段６の下流側の幹線１と自立線３２が接続されて、上流側の幹線１が遮断される。

通電検知手段４は、ＣＴ（Current Transformer）方式の電流センサからなるものであって、幹線１の、幹線側切替手段６と、系統線３１の接続点の間に取り付けられており、充放電器本体２１の制御部２１６に接続されている。この通電検知手段４により、充放電器本体２１が、幹線１の通電状態を検知する。そして、充放電器本体２１は、通電検知手段４が通電を検知した状態でのみ、通常運転するものである。なお、充放電器２同士の通電検知手段４の位置関係について、第二充放電器２ｂの通電検知手段４ｂは、第一充放電器２ａの接続線３ａの幹線１に対する接続部（幹線側切替手段６ａおよび系統線３１ａの接点）よりも下流側に位置していることになり、第三充放電器２ｃの通電検知手段４ｃは、第二充放電器２ｂの接続線３ｂの幹線１に対する接続部（幹線側切替手段６ｂおよび系統線３１ｂの接点）よりも下流側に位置していることになる。また、通電検知手段４は、幹線側切替手段６の上流側に取り付けられてもよい。ただしその場合、上流側に隣接する充放電器２の接続線３の幹線１に対する接続部よりも下流側に位置していなければならない。

非商用電源Ｒとしての太陽光発電装置２００は、ソーラーパネル２０１と、パワーコンディショナ２０２と、ＰＶ通電検知手段２０３を有するものである。幹線１に対して、遮断器２０４を介してパワーコンディショナ２０２が接続され、パワーコンディショナ２０２にソーラーパネル２０１が接続されている。そして、パワーコンディショナ２０２と遮断器２０４の間にＰＶ通電検知手段２０３が取り付けられている。ソーラーパネル２０１によって発電される電気は直流であり、パワーコンディショナ２０２はこれを交流の電気に変換して出力するものである。また、ＰＶ通電検知手段２０３は、ＣＴ（Current Transformer）方式の電流センサからなるものであって、パワーコンディショナ２０２から幹線１側へ出力される電流を検知するものであり、蓄電池３００に接続されている。なお、遮断器２０４は、漏電遮断器である。

非商用電源Ｒとしての蓄電池３００は、幹線１に対して、遮断器３０１を介して接続されている。蓄電池３００は、ＰＶ通電検知手段２０３により太陽光発電装置２００の出力を検知しており、太陽光発電装置２００が発電した電気を充電できる。また、商用電源Ｐから充電することも可能であり、夜間に充電した電力を昼間に使用するピークシフトのために用いることもできる。なお、遮断器３０１は、漏電遮断器である。また、蓄電池３００から重要負荷へ直接給電できる配線が設けられていてもよい。さらに、太陽光発電装置２００のパワーコンディショナ２０２が、蓄電池３００のパワーコンディショナとしても機能するハイブリッド型のものであってもよい。

そして、幹線１の、第一充放電器２ａの幹線側切替手段６ａと系統線３１ａの接続点の間の位置（第一充放電器２ａの通電検知手段４ａと同じ区間）には、逆潮流検知センサ７が取り付けられている。すなわち、逆潮流検知センサ７は、幹線１の、第一充放電器２ａの幹線側切替手段６ａの下流側かつ第二充放電器２ｂの幹線側切替手段６ｂの上流側に位置している。そして、逆潮流検知センサ７は、蓄電池３００に接続されている。この逆潮流検知センサ７は、非商用電源Ｒ側から商用電源Ｐ側（下流側から上流側）へ電流が流れることを検知するためのものであり、蓄電池３００の制御に用いられるものであるが、一般に、このような蓄電池３００は、逆潮流検知センサ７により通電が検知されない場合、すなわち停電状態と判断した場合は、その出力が制限または停止されるものである。

なお、主開閉器１０２、３つの幹線側切替手段６、遮断器５および通電検知手段４、逆潮流検知センサ７、太陽光発電装置２００に接続された遮断器２０４、ＰＶ通電検知手段２０３および蓄電池３００に接続された遮断器３０１は、開閉器盤４００に納まっている。また、漏電遮断器１０３および分岐線遮断器１０４は、宅内の分電盤５００に納まっている。

続いて、このように構成された充放電システムの第一実施形態の動作について示す。なお、各図において、配線のうち太線で描かれている部分は、電流が流れていることを表す。まず、通常時、すなわち商用電源Ｐから電力供給されている状態について説明する。この場合、図１に示すように、各充放電器２の幹線側切替手段６において商用電源Ｐ側が選択されている。よって、幹線１が上流側の商用電源Ｐから下流側の負荷Ｌまで繋がっており、この幹線１に対して各充放電器２が系統線３１により接続された状態である。そして、各充放電器２の充放電器本体２１は、幹線１側（商用電源Ｐ）から電力供給される通常運転をしている。この際、充放電器本体２１が通常運転するには、通電検知手段４が通電を検知した状態でなければならないが、上記のとおり、通常時には幹線１に電流が流れているので、通電検知手段４は通電を検知する。

この状態では、商用電源Ｐから充放電器２を介して電気自動車Ｅへ充電することが可能であり、逆に電気自動車Ｅから充放電器２を介して幹線１側へ放電して負荷Ｌに電力供給することもできる。また、非商用電源Ｒである太陽光発電装置２００や蓄電池３００から、負荷Ｌに電力供給したり充放電器２を介して電気自動車Ｅへ充電したりすることもできる。さらに、一の電気自動車Ｅから他の電気自動車Ｅへ給電することもできる。なお、充放電器２は、電気自動車Ｅへの充電する際、この充放電システムが設置された集合住宅の契約電力を超えないように、自動的に充電量を調整するものである。

次に、非常時、すなわち商用電源Ｐからの電力供給がなくなる停電状態について説明する。この場合、まず充放電器２に供給されていた電力が停止するので、全ての充放電器２が停止する。そこで、図３に示すように、本システムの使用者が第一充放電器２ａの遮断器５ａを手動操作して系統線３１ａを遮断し、幹線側切替手段６ａを、手動操作により商用電源Ｐ側から充放電器２側へ切り替える。これにより、第一充放電器２ａの幹線側切替手段６ａから下流側が、上流側（商用電源Ｐ側）から切り離されて、独立した配線となり、第一充放電器２ａの充放電器本体２１ａは、自立線３２ａにより幹線１と接続された状態となる。なお、何れの充放電器２にも電気自動車Ｅが接続されているものとし、第一充放電器２ａに接続された電気自動車Ｅを１号車ＥＡ、第二充放電器２ｂに接続された電気自動車Ｅを２号車ＥＢ、第三充放電器２ｃに接続された電気自動車Ｅを３号車ＥＣとする。

次に、図４に示すように、使用者が電気自動車Ｅの１号車ＥＡのキーを回して起動すると、１号車ＥＡから第一充放電器２ａの充放電器本体２１ａに電力が供給される。そして、使用者が充放電器本体２１ａの放電ボタンを押すと、充放電器本体２１ａが非常運転し、自立線３２ａを通して幹線１側へ電力が供給される。これにより、負荷Ｌに電力が供給されるとともに、第二充放電器２ｂおよび第三充放電器２ｃにも電力が供給される。そして、幹線１に電流が流れるので、第二充放電器２ｂの通電検知手段４ｂおよび第三充放電器２ｃの通電検知手段４ｃは、通電を検知する。よって、第二充放電器２ｂの充放電器本体２１ｂおよび第三充放電器２ｃの充放電器本体２１ｃは、通常時であると判断し、使用者が充電ボタンまたは放電ボタンを押して起動させると通常運転する。なお、充放電器２の仕様によっては、非常運転に際して、充放電器本体２１と電気自動車Ｅを、充放電ケーブル２１１とは別のケーブル（たとえば、１２Ｖ電源ケーブル）で接続する場合もある。

その後、図５に示すように、負荷Ｌの電力消費量に応じて、２号車ＥＢ（第二充放電器２ｂ）または３号車ＥＣ（第三充放電器２ｃ）からも放電し（ここでは２号車ＥＢとする）、負荷Ｌに電力が供給される。供給される電力は、第一充放電器２ａと第二充放電器２ｂの最大出力の合計が上限となる。最大出力合計値が負荷Ｌの消費電力よりも大きい場合は、負荷Ｌに対して電力供給しながら、余剰電力分が第一充放電器２ａを介して１号車ＥＡに充電される（一般的な充放電器２の機能に基づき、そのように自動的に制御される）。また、必要に応じて、２号車ＥＢまたは３号車ＥＣにも充電できる。すなわち、通常運転か非常運転かを問わず、電気自動車Ｅから他の電気自動車Ｅへ電力を供給することができる。このようにして電力供給を続け、２号車ＥＢの電池残量が少なくなったら、３号車ＥＣ（第三充放電器２ｃ）から放電を開始し、２号車ＥＢの放電を停止する。そして、２号車ＥＢから充放電ケーブル２１１ｂを取り外し、２号車ＥＢを別の電池残量の多い電気自動車に入れ替える。または、２号車ＥＢを停電していない地域に移動させて充電し、戻してもよい。さらに、３号車ＥＣの電池残量が少なくなったら、２号車ＥＢから放電を開始して３号車ＥＣを入れ替えればよく、これを２号車ＥＢと３号車ＥＣで繰り返すことにより、非常時においても長時間の連続的な電力供給が可能となる。特に最近の災害は威力が強く復旧に時間がかかり、それに伴う停電時間が数日間に及ぶこともあり、そのような場合に非常に有用である。

また、このように第一充放電器２ａが非常運転している状態においては、第一充放電器２ａの幹線側切替手段６ａの下流側に位置する逆潮流検知センサ７が通電を検知するので、蓄電池３００も通常どおり稼働し、電源として用いることができる。

なお、非常時における遮断器５や幹線側切替手段６の操作および充放電器本体２１の起動操作は、上記のように手動で行われるものであってもよいし、停電状態を検知して自動で行われるものであってもよい。また、上記の説明は３台の電気自動車Ｅがそれぞれ充放電器２に接続された状態を前提にしたものであるが、２号車ＥＢまたは３号車ＥＣが不在の場合も、同様に第一充放電器２ａの幹線側切替手段６ａを切り替えて、第二充放電器２ｂおよび第三充放電器２ｃを通常運転させればよい。そして、１号車ＥＡが不在の場合は、２号車ＥＢまたは３号車ＥＣを第一充放電器２ａに接続して同様にしてもよいし、第二充放電器２ｂの幹線側切替手段６ｂを切り替えて、第三充放電器２ｃを通常運転させてもよい。さらに、１号車ＥＡと２号車ＥＢが不在であれば、第三充放電器２ｃの幹線側切替手段６ｃを切り替えて、第三充放電器２ｃのみを非常運転させればよい。ただし、第二充放電器２ｂの幹線側切替手段６ｂまたは第三充放電器２ｃの幹線側切替手段６ｃを切り替えた場合、逆潮流検知センサ７が電流を検知しないので、蓄電池３００は稼働しない。

このような本発明の充放電システムの第一実施形態によれば、停電により商用電源Ｐからの電源供給がなくなると、一旦全ての充放電器２が電源を失い停止するが、その後に第一充放電器２ａについて、電気自動車Ｅから電力供給を受けて非常運転させれば、第二充放電器２ｂおよび第三充放電器２ｃについては、第一充放電器２ａから電力が供給され、通電検知手段４ｂ，４ｃが通電を検知するので、通常運転させることができる。すなわち、第二充放電器２ｂおよび第三充放電器２ｃは、第一充放電器２ａからの電力供給を商用電源Ｐからの電力供給とみなして、通常時と同じ動作をするものである。１つの充放電器２のみが非常運転となり、残りの充放電器２は通常運転となるので、通常運転時とは異なる充放電器２間の周波数や電圧の制御は必要なく、また別途の電源などの機器も不要であり、複雑な制御や構成を要しない。また、充放電器２を非常運転させる場合に、幹線側切替手段６を商用電源Ｐ側から充放電器２側に切り替えて、その幹線側切替手段６より上流側とは遮断されるので、上流側の状態に影響されることなく、負荷Ｌに対して安定的に電力供給できる。また、停電時において、第一充放電器２ａを非常運転させることで、逆潮流検知センサ７が通電を検知するので、非商用電源Ｒも通常どおり電力供給電源として利用できるものであって、太陽光発電装置２００から蓄電池３００や電気自動車Ｅへの充電、蓄電池３００と電気自動車Ｅの間の相互の充放電ができる。

また、充放電器本体２１は、市販品であって、本発明において特別な動作をさせるものではないから、メーカーや仕様を問わず、種々の充放電器本体２１を用いることができる。また、構築された本発明の充放電システムの第一実施形態に対して、充放電器２の数を後から増やしたり、太陽光発電装置２００や蓄電池３００を追加したりすることもできるし、太陽光発電装置２００や蓄電池３００が設置されているところに、本システムを追加することもできる。このように、本システムは拡張性にも優れたものとなっている。

次に、この充放電システムの第二実施形態について説明する。図６に示すように、第二実施形態は、第一実施形態と比較して、各充放電器２が幹線１に対して１本の配線で接続されている点および非商用電源（太陽光発電装置および蓄電池）を有しない点が異なっており、その他の構成は同じである。以下、第二実施形態の構成について、第一実施形態と異なる点のみ説明する。

充放電器２は、充放電器本体２１と、幹線１と充放電器本体２１とを接続する接続線３と、幹線１に取り付けられた通電検知手段４と、接続線３の中間部分に取り付けられた遮断器５と、を有するものである。よって、第二実施形態において、接続線３の幹線１に対する接続部とは、正に接続線３の幹線１に対する接続点のことである。

充放電器本体２１は、第一実施形態のものと同じものであって、通常運転用入出力部２１２と、非常運転用入出力部２１３を有しており、さらに、通常運転用入出力部２１２と非常運転用入出力部２１３とを切替可能な切替スイッチからなる本体側切替手段８を有している。そして、接続線３は、幹線１と本体側切替手段８とを接続するものである。

通電検知手段４は、幹線１の、接続線３の接続点よりも上流側に取り付けられており、充放電器本体２１の制御部２１６に接続されている。なお、充放電器２同士の通電検知手段４の位置関係について、第二充放電器２ｂの通電検知手段４ｂは、第一充放電器２ａの接続線３ａの幹線１に対する接続点よりも下流側に位置していることになり、第三充放電器２ｃの通電検知手段４ｃは、第二充放電器２ｂの接続線３ｂの幹線１に対する接続点よりも下流側に位置していることになる。

なお、主開閉器１０２、３つの遮断器５および通電検知手段４は、開閉器盤４００に納まっている。

続いて、このように構成された充放電システムの第二実施形態の動作について示す。まず、通常時、すなわち商用電源Ｐから電力供給されている状態について説明する。この場合、図６に示すように、各充放電器２の本体側切替手段８において通常運転用入出力部２１２が選択されている。そして、各充放電器２の充放電器本体２１は、幹線１側（商用電源Ｐ）から電力供給される通常運転をしている。この際、充放電器本体２１が通常運転するには、通電検知手段４が通電を検知した状態でなければならないが、上記のとおり、通常時には幹線１に電流が流れているので、通電検知手段４は通電を検知する。

この状態では、商用電源Ｐから充放電器２を介して電気自動車Ｅへ充電することが可能であり、逆に電気自動車Ｅから充放電器２を介して幹線１側へ放電して負荷Ｌに電力供給することもできる。さらに、一の電気自動車Ｅから他の電気自動車Ｅへ給電することもできる。

次に、非常時、すなわち商用電源Ｐからの電力供給がなくなる停電状態について説明する。この場合、まず充放電器２に供給されていた電力が停止するので、全ての充放電器２が停止する。そこで、図７に示すように、本システムの使用者が第一充放電器２ａの本体側切替手段８ａを、手動操作により通常運転用入出力部２１２ａ側から非常運転用入出力部２１３ａ側へ切り替える。なお、何れの充放電器２にも電気自動車Ｅが接続されているものとする。

次に、図８に示すように、使用者が電気自動車Ｅの１号車ＥＡのキーを回して起動すると、１号車ＥＡから第一充放電器２ａの充放電器本体２１ａに電力が供給される。そして、使用者が充放電器本体２１ａの放電ボタンを押すと、充放電器本体２１ａが非常運転し、非常運転用入出力部２１３ａから接続線３ａを通して幹線１側へ電力が供給される。これにより、負荷Ｌに電力が供給されるとともに、第二充放電器２ｂおよび第三充放電器２ｃにも電力が供給される。そして、幹線１に電流が流れるので、第二充放電器２ｂの通電検知手段４ｂおよび第三充放電器２ｃの通電検知手段４ｃは、通電を検知する。よって、第二充放電器２ｂの充放電器本体２１ｂおよび第三充放電器２ｃの充放電器本体２１ｃは、通常時であると判断し、使用者が充電ボタンまたは放電ボタンを押して起動させると通常運転する。

その後、図９に示すように、負荷Ｌの電力消費量に応じて、２号車ＥＢ（第二充放電器２ｂ）または３号車ＥＣ（第三充放電器２ｃ）からも放電し（ここでは２号車ＥＢとする）、負荷Ｌに電力が供給される。供給される電力は、第一充放電器２ａと第二充放電器２ｂの最大出力の合計が上限となる。最大出力合計値が負荷Ｌの消費電力よりも大きい場合は、負荷Ｌに対して電力供給しながら、余剰電力分が第一充放電器２ａを介して１号車ＥＡに充電される。また、必要に応じて、２号車ＥＢまたは３号車ＥＣにも充電できる。すなわち、通常運転か非常運転かを問わず、電気自動車Ｅから他の電気自動車Ｅへ電力を供給することができる。このようにして電力供給を続け、２号車ＥＢの電池残量が少なくなったら、３号車ＥＣ（第三充放電器２ｃ）から放電を開始し、２号車ＥＢの放電を停止する。そして、２号車ＥＢから充放電ケーブル２１１ｂを取り外し、２号車ＥＢを別の電池残量の多い電気自動車に入れ替える。または、２号車ＥＢを停電していない地域に移動させて充電し、戻してもよい。さらに、３号車ＥＣの電池残量が少なくなったら、２号車ＥＢから放電を開始して３号車ＥＣを入れ替えればよく、これを２号車ＥＢと３号車ＥＣで繰り返すことにより、非常時においても長時間の連続的な電力供給が可能となる。

なお、上記の説明は３台の電気自動車Ｅがそれぞれ充放電器２に接続された状態を前提にしたものであるが、２号車ＥＢまたは３号車ＥＣが不在の場合も、同様に第一充放電器２ａの本体側切替手段８ａを切り替えて、第二充放電器２ｂおよび第三充放電器２ｃを通常運転させればよい。そして、１号車ＥＡが不在の場合は、２号車ＥＢまたは３号車ＥＣを第一充放電器２ａに接続して同様にしてもよいし、第二充放電器２ｂの本体側切替手段８ｂを切り替えて、第三充放電器２ｃを通常運転させてもよい。さらに、１号車ＥＡと２号車ＥＢが不在であれば、第三充放電器２ｃの本体側切替手段８ｃを切り替えて、第三充放電器２ｃのみを非常運転させればよい。

このような本発明の充放電システムの第二実施形態によれば、停電により商用電源Ｐからの電源供給がなくなると、一旦全ての充放電器２が電源を失い停止するが、その後に第一充放電器２ａについて、電気自動車Ｅから電力供給を受けて非常運転させれば、第二充放電器２ｂおよび第三充放電器２ｃについては、第一充放電器２ａから電力が供給され、通電検知手段４ｂ，４ｃが通電を検知するので、通常運転させることができる。すなわち、第二充放電器２ｂおよび第三充放電器２ｃは、第一充放電器２ａからの電力供給を商用電源Ｐからの電力供給とみなして、通常時と同じ動作をするものである。１つの充放電器２のみが非常運転となり、残りの充放電器２は通常運転となるので、通常運転時とは異なる充放電器２間の周波数や電圧の制御は必要なく、また別途の電源などの機器も不要であり、複雑な制御や構成を要しない。また、充放電器本体２１が本体側切替手段８を有しており、１本の接続線３が幹線１と本体側切替手段８とを接続するので、配線工事量が少なくて済む。

また、充放電器本体２１は、市販品であって、本発明において特別な動作をさせるものではないから、メーカーや仕様を問わず、種々の充放電器本体２１を用いることができる。また、構築された本発明の充放電システムの第二実施形態に対して、充放電器２の数を後から増やしたり、太陽光発電装置２００や蓄電池３００を追加したりすることもできるし、太陽光発電装置２００や蓄電池３００が設置されているところに、本システムを追加することもできる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨の範囲内で適宜変更できる。たとえば、充放電器の数は、２つ以上であればいくつであってもよい。また、通電検知手段は、ＣＴ方式の電流センサ以外に、電流や電圧に基づいて通電を検知できるものであれば、どのようなものであってもよい。また、幹線側切替手段は、１つの切替スイッチからなるもの以外に、自立線が幹線に直接接続されていて、幹線の接続点より上流側と自立線のそれぞれに開閉器が設けられたものであってもよい。この場合、通常運転時は、幹線側の開閉器を入、自立線側の開閉器を切とし、非常運転時は、幹線側の開閉器を切、自立線側の開閉器を入とすればよい。本体側切替手段についても同様に、２つの開閉器からなるものであってもよい。さらに、非商用電源としては、風力発電装置や燃料電池装置など、種々の手段を用いることができる。

本発明は、自然災害などによる停電発生時に、個人宅のみならず、公民館や体育館など避難場所となる公共施設においても活用可能であり、地域単位でのＢＣＰ（Business Continuity Plan、事業継続計画）およびＢＣＭ（Business Continuity Management、事業継続マネジメント）対策に有用である。

１ 幹線
２（２ａ，２ｂ，２ｃ） 充放電器
３（３ａ，３ｂ，３ｃ） 接続線
４（４ａ，４ｂ，４ｃ） 通電検知手段
６（６ａ，６ｂ，６ｃ） 幹線側切替手段
７ 逆潮流検知センサ
８（８ａ，８ｂ，８ｃ） 本体側切替手段
２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ） 充放電器本体
３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ） 系統線
３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ） 自立線
２１２（２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ） 通常運転用入出力部
２１３（２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ） 非常運転用入出力部
Ｅ（ＥＡ，ＥＢ，ＥＣ） 電気自動車
Ｌ 負荷
Ｐ 商用電源
Ｒ 非商用電源

Claims (4)

1. 上流側の商用電源と下流側の負荷とを接続する幹線と、前記幹線に対して互いに独立に接続される複数の充放電器と、を備えるものであって、
   前記の各充放電器は、電気自動車を接続して充放電可能な充放電器本体と、前記幹線と前記充放電器本体とを接続する接続線と、前記幹線に取り付けられるものであって前記幹線の通電状態を検知する通電検知手段と、を有するものであり、
   前記充放電器本体は、稼働のための電力が前記幹線側から供給される通常運転と前記電気自動車から供給される非常運転が可能であって、前記通電検知手段が通電を検知した状態でのみ通常運転するものであり、
   前記幹線の上流側からＮ＋１番目（Ｎは１以上の整数）の前記充放電器の前記通電検知手段は、Ｎ番目の前記充放電器の前記接続線の前記幹線に対する接続部よりも下流側に位置していることを特徴とする充放電システム。
2. 前記接続線は、通常運転時に用いられる系統線と、非常運転時に用いられる自立線からなり、
   前記の各充放電器は、前記幹線の下流側に対して、前記幹線の上流側と前記自立線の一方を接続し他方を遮断できる幹線側切替手段を有するものであることを特徴とする請求項１記載の充放電システム。
3. 非商用電源と、前記非商用電源に接続されるものであって前記幹線に取り付けられる逆潮流検知センサと、を備えるものであって、
   前記逆潮流検知センサは、前記幹線の上流側から１番目の前記充放電器の前記自立線の接続部の下流側かつ２番目の前記充放電器の前記自立線の接続部の上流側に位置していることを特徴とする請求項２記載の充放電システム。
4. 前記充放電器本体は、通常運転用入出力部と、非常運転用入出力部と、前記接続線に対して、前記通常運転用入出力部と前記非常運転用入出力部の一方を接続し他方を遮断できる本体側切替手段を有するものであることを特徴とする請求項１記載の充放電システム。
   
   

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