JP2022079316A - 独立電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動可能な電源からの充電を可能とし、且つ過度な取り出しを防止できる独立電源装置を提供する。【解決手段】 太陽光発電装置２ａ、風力発電装置２ｂを備えた自家発電設備２と、自家発電設備２による発電電力で充電される蓄電池３と、蓄電池３の出力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータ７と、蓄電池３の充放電を制御する充放電制御部４と、ＥＶ８から電力を取り出して蓄電池３を充電するための充電コネクタ５とを有し、充放電制御部４は、充電コネクタ５がＥＶ８に接続されると、電力の取り出しを開始すると共に、充電コネクタ５を介してＥＶ８と通信して蓄電残量情報を入手し、蓄電残量が規定値になったら取り出しを終了する。【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽光や風力等の自然エネルギーを利用して発電した電力で蓄電池を充電し、充電した蓄電電力を負荷に供給する独立電源装置に関する。

従来より、商用電源と連系しない独立電源装置がある（例えば、特許文献１参照）。独立電源装置の多くは、太陽光や風力等の自然エネルギーを利用して発電し、その電力を蓄電池に蓄えて、例えば各種表示器の電源やキャンプ場の電源として蓄電電力が使用されている。

特開２００６－２５４８１号公報

上記従来の独立電源装置は、商用電力が配設されていない山間部のキャンプ場等のエリアであっても、電気機器に電力を供給できたし、災害発生時の停電に対して携帯電話の充電や照明に電力を供給できるため有効であった。
しかしながら、蓄電した電力がなくなったら、太陽光発電等による充電を待つしかなく、安定した状態で使用することが難しかった。

これを解決するために、電動車両等の移動できる電源手段から電力の供給を受けて蓄電量を回復させることが安定利用に有効と考えられるが、電力を供給する車両も、一定量の電力を残しておかなければ、その後の目的地まで移動できない事態が発生してしまうため、放電する電力を制限する必要がある。
また、災害発生時には、多くの独立電源装置の蓄電電力が一斉に枯渇して充電を必要とする事態が考えられるため、電動車両等の移動できる電源手段による充電が特定の独立電源装置に偏っても好ましくない。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、移動可能な電源からの充電を可能とし、且つ過度な取り出しを防止できる独立電源装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、太陽光発電装置及び風力発電装置の少なくとも一方を備えた自家発電設備と、自家発電設備による発電電力で充電される内蔵蓄電池と、内蔵蓄電池の直流出力を交流電力に変換する電力変換部とを有し、商用電力で駆動する電気機器に電力を供給する独立電源装置であって、内蔵蓄電池の充放電を制御する充放電制御部と、電動車両のバッテリから電力を取り出して内蔵蓄電池を充電するための充電コネクタとを有し、充放電制御部は、充電コネクタが電動車両に接続されると、電力の取り出しを開始すると共に、充電コネクタを介して電動車両と通信してバッテリの蓄電残量情報を入手し、蓄電残量が規定値になったら取り出しを終了することを特徴とする。
この構成によれば、電動車両のバッテリから電力を取り出しても、一定の電力量を残して取り出しを終了するため、過度な取り出しを防ぐことができ、その後電動車両は別の目的地まで進むことも可能である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、充放電制御部は取り出した電力量を計測し、蓄電残量が規定値になる前に、取り出した電力量が所定量に達したら、蓄電残量が規定値になるのを待たず、取り出しを終了することを特徴とする。
この構成によれば、電動車両から取り出した電力量が所定量に達したら、取り出しを終了するため、その後電動車両は他の独立電源装置の充電に寄与することができ、充電が特定の独立電源装置に偏るのを防ぐことができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、規定値は、電動車両が５ｋｍから１００ｋｍ走行できる電力量であることを特徴とする。
この構成によれば、電力の取り出しが終了しても、電動車両はバッテリの蓄電残量を使用して５ｋｍ～１００ｋｍ走行できるため、運転者は自宅等に帰る事が可能であり、安心して電力を独立電源装置に提供できる。

請求項４の発明は、太陽光発電装置及び風力発電装置の少なくとも一方を備えた自家発電設備と、自家発電設備による発電電力で充電される内蔵蓄電池と、内蔵蓄電池の直流出力を交流電力に変換する電力変換部とを有し、商用電力で駆動する電気機器に電力を供給する独立電源装置であって、内部蓄電池の充放電を制御する充放電制御部と、外部の蓄電池から電力を取り出すための充電端子とを有し、充放電制御部は、充電端子に外部の蓄電池が接続されて電力の取り出しが開始されると取り出した電力量を計測し、所定量の電力を取り出したら取り出しを終了することを特徴とする。
この構成によれば、外部の蓄電池から電力を取り出しても、一定の電力量を取り出したら取り出しを終了するため、外部からの充電が特定の独立電源装置に偏るような事態を防止できる。

本発明によれば、電動車両のバッテリから電力を取り出しても、一定の電力量を残して取り出しを終了するため、過度な取り出しを防ぐことができ、その後電動車両は別の目的地まで進むことも可能である。
また、外部の蓄電池から電力を取り出す際には、一定の電力量を取り出したら取り出しを終了するため、外部からの充電が特定の独立電源装置に偏るような事態を防止できる。

本発明に係る独立電源装置の第１の形態を示すブロック図である。 車両からの充電の流れを示すフローチャートである。 独立電源装置の第２の形態を示し、外部の蓄電池からの充電の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る独立電源装置の第１の形態を示すブロック図である。図１に示すように、独立電源装置１は、太陽光発電装置２ａ及び風力発電装置２ｂを備えた自家発電設備２、蓄電池３、充放電制御部４、電動車両から電力を取り出すための接続手段としての充電コネクタ５、充電電源を切り替える切替部６、１００Ｖ交流電力を出力するためのＤＣ／ＡＣインバータ７を備えている。尚、８は充電コネクタ５を接続する電動車両である電気自動車（ＥＶ）を示している。

太陽光発電装置２ａは、太陽電池パネルで発電した直流を内蔵するＤＣ／ＤＣコンバータで所定の直流電圧に変換して出力し、蓄電池３に供給して充電する。風力発電装置２ｂは、風によるブレードの回転で発電した交流電力を、内蔵するＡＣ／ＤＣコンバータで所定の直流電圧に変換して蓄電池３に供給して充電する。
こうして、充電された蓄電池３の電力は、ＤＣ／ＡＣコンバータ７で１００Ｖ交流電力に変換されて図示しない負荷に供給されて利用される。また、照明や防犯カメラを備えている場合はそれの駆動電源として使用される。
尚、太陽光発電装置２ａ及び風力発電装置２ｂを備えているが、一方のみであってもよい。

通常は、このように自家発電した電力を蓄電池３に蓄え、蓄えた電力を出力するだけで、十分独立電源装置１として機能しているが、災害等により大規模停電が発生した際には、この独立電源装置１が頼りで有り、電力を供給できる状態を維持する必要がある。
そのため、自家発電以外に電動車両等の外部電源から電力の供給を受けて蓄電池３を充電する機能を備えており、充電コネクタ５が電動車両の充電ポートに接続されたら、電動車両から電力を取り出して蓄電池３が充電される。

以下、具体的に説明する。図２は電動車両であるＥＶ８から電力を取り出す場合の充電フローチャートであり、図２に基づいて説明する。
充電コネクタ５をＥＶ８に接続（Ｓ１）すると、充放電制御部４がそれを認識してＥＶ８と通信を開始する（Ｓ２）。このとき充放電制御部４は、急速充電器通信規格（ＣＨＡｄｅＭＯ）に基づいて、充電コネクタ５を介してＥＶ８と通信を開始する。

ＥＶ８と通信が確立（Ｓ３）すると、切替部６の接続先を自家発電設備からＥＶに切り替えて（Ｓ４）、ＥＶ８のバッテリから電力の取り出しを開始する（Ｓ５）。
電力を取り出している間、ＥＶ８との通信を継続して電池残量情報（蓄電残量情報）を取得（Ｓ６）し、バッテリの蓄電残量が規定値（所定の電力量）まで減少したら（Ｓ７でＹｅｓ）、取り出しを終了する（Ｓ８）。尚、既定値は、例えばＥＶ８が約５０ｋｍ走行可能な程度の電力量になるよう予め設定されている。
電力の取り出しが終了したら、切替部６を自家発電設備２に切り替えて（Ｓ９）、制御を終了する。

このように、ＥＶ８のバッテリから電力を取り出して独立電源装置１の蓄電池３を充電しても、所定の電力量を残して取り出しを終了するため、過度な取り出しを防ぐことができ、その後ＥＶ８は別の目的地まで進むことも可能である。

尚、電動車両がＥＶ８の場合を説明したが、ＰＨＶ（Plug-in Hybrid Vehicle）の場合も同様に電力の取り出し制御を実施できる。また、残す電力量（規定値）を５０ｋｍ走行可能な電力量としているが、運転者の帰宅或いは車両の充電が可能な場所まで走行させることが可能であれば良く、走行可能距離は５ｋｍ～１００ｋｍの間で設定すると良い。この電力量を残すことで、運転者は安心して電力を独立電源装置１に提供できる。

図３は、独立電源装置１の第２の形態を示し、電動車両では無く、単に外部に電力を供給するための蓄電池を積載しているトラック等の車両から電力を取り出す場合の充電制御のフローチャートを示している。
上記図１の形態とは、充電コネクタ５に代わって、外部の蓄電池に電気的に接続するのみで通信機能の無い接続手段としての充電端子（図示せず）を備えている点が異なっている。それ以外のブロック構成は共通しているため、ブロック構成の説明は省略する。

電力を取り出す対象が、ＥＶ８等の電動車両でなく単純な蓄電池の場合は、充電コネクタ５を介して通信ができないため、取り出し量を管理できない。このような場合は、図３に示す流れで内蔵する蓄電池３の充電が成される。図３では、トラックに積載された蓄電池から電力を取り出す流れを示している。

まず、切替部６が自家発電設備２から充電端子側に切り替えられて独立電源装置１の充電端子がトラックの所定の蓄電池接続部に接続されたら（Ｓ１１）、充放電制御部４は、それを認識して電力の取り出しを開始（Ｓ１２）する。そして、取り出している電力量を計測する（Ｓ１３）。
こうして、取り出した電力量が予め設定された所定量に達したら（Ｓ１４でＹｅｓ）、トラックからの取り出しを終了する（Ｓ１５）。終了したら、充放電制御部４の制御により切替部６が自家発電設備２にに切り替えられ（Ｓ１６）、制御は終了となる。

このように、外部の蓄電池から電力を取り出しても、一定の電力量を取り出したら取り出しを終了するため、外部からの充電が特定の独立電源装置１に偏るような事態を防止できる。

尚、上記実施形態では、ＥＶ８等の電動車両から電力を取り出す形態と単に蓄電池を積載した車両から電力を取り出す形態とで独立電源装置を別体としているが、１台の独立電源装置に上記充電コネクタ５と第２の形態に示す充電端子の双方を備えても良い。この場合、接続先を選ばないため好ましい。
また、第１の形態では、バッテリの残量が規定値になるまで電力を取り出しているが、第２の形態のように取り出す量を規定し、バッテリの蓄電残量が規定値に達する前に所定量の電力を取り出したら取り出しを終了しても良い。この場合、１台から取り出す電力量は少なくなるが、その後ＥＶ８は他の独立電源装置１の充電に寄与することができ、充電が特定の独立電源装置１に偏るのを防ぐことができる。

１・・独立電源装置、２・・自家発電設備、２ａ・・太陽光発電装置、２ｂ・・風力発電装置、３・・蓄電池（内蔵蓄電池）、４・・充放電制御部、５・・充電コネクタ、６・・切替部、７・・ＤＣ／ＡＣインバータ（電力変換部）、

Claims (4)

1. 太陽光発電装置及び風力発電装置の少なくとも一方を備えた自家発電設備と、前記自家発電設備による発電電力で充電される内蔵蓄電池と、前記内蔵蓄電池の直流出力を交流電力に変換する電力変換部とを有し、商用電力で駆動する電気機器に電力を供給する独立電源装置であって、
   前記内蔵蓄電池の充放電を制御する充放電制御部と、
   電動車両のバッテリから電力を取り出して前記内蔵蓄電池を充電するための充電コネクタと、を有し、
   前記充放電制御部は、前記充電コネクタが前記電動車両に接続されると、電力の取り出しを開始すると共に、前記充電コネクタを介して前記電動車両と通信して前記バッテリの蓄電残量情報を入手し、前記蓄電残量が規定値になったら取り出しを終了することを特徴とする独立電源装置。
2. 前記充放電制御部は取り出した電力量を計測し、
   前記蓄電残量が規定値になる前に、取り出した電力量が所定量に達したら、前記蓄電残量が前記規定値になるのを待たず、取り出しを終了することを特徴とする請求項１記載の独立電源装置。
3. 前記規定値は、電動車両が５ｋｍから１００ｋｍ走行できる電力量であることを特徴とする請求項１又は２記載の独立電源装置。
4. 太陽光発電装置及び風力発電装置の少なくとも一方を備えた自家発電設備と、前記自家発電設備による発電電力で充電される内蔵蓄電池と、前記内蔵蓄電池の直流出力を交流電力に変換する電力変換部とを有し、商用電力で駆動する電気機器に電力を供給する独立電源装置であって、
   前記内部蓄電池の充放電を制御する充放電制御部と、
   外部の蓄電池から電力を取り出すための充電端子と、を有し、
   前記充放電制御部は、前記充電端子に外部の前記蓄電池が接続されて電力の取り出しが開始されると取り出した電力量を計測し、所定量の電力を取り出したら取り出しを終了することを特徴とする独立電源装置。

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