JP5749983B2 - Power storage system - Google Patents
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Description
本発明は、停電発生時における負荷に対するバックアップの信頼性を高く維持しつつ、バックアップのための蓄電装置を有効利用することが可能な電力貯蔵システムに関する。 The present invention relates to a power storage system capable of effectively using a power storage device for backup while maintaining high reliability of backup with respect to a load when a power failure occurs.
携帯電話基地局には、停電に備えて非常用の蓄電装置が設けられている。図11は、携帯電話基地局1を示しており、商用電力2は配電盤3を介して電力変換装置(整流器)4に供給されている。電力変換装置4は、商用電力2を直流電力に変換し、直流電力を通信設備5などに供給している。通信設備5に供給された直流電力は、直流コンバータ5aによって所定の電圧に変換され、サーバ5bなどに供給される。
The mobile phone base station is provided with an emergency power storage device in preparation for a power failure. FIG. 11 shows a mobile
電力変換装置4の出力側には、停電時における負荷のバックアップのための蓄電装置6が接続されている。蓄電装置6は、通常は充電された状態にあり、非常時のみに負荷である通信設備5に直流電力を供給するようになっている。従来から、携帯電話基地局におけるバックアップ用の蓄電装置の信頼性を高めるために、蓄電装置を適正な条件で充電する技術などが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
A
しかし、図11の携帯電話基地局1におけるバックアップ用の蓄電装置6は、停電時のみに作動するだけであり、普段は有効に機能しないので、蓄電装置6の有効利用の観点からは課題が残る。つまり、従来の携帯電話基地局1では、停電の影響を確実に回避するため、大容量の蓄電装置6の導入に多額の投資をしているが、蓄電装置6は停電という非常時にしか機能せず、平常時は有効利用されていないので、装置の稼働率の観点からみると問題がある。
However, the backup
ところで、近年、地球環境の改善の観点から電気自動車が注目されているが、世界的に急速充電のインフラ整備が遅れているため、電気自動車の普及促進が進んでいない。二次電池などの蓄電装置は、貯蔵されている電力を一気に放出できる特徴を有しているので、電気自動車の急速充電のための電力供給には最適であり、世界の至る所に設置されている携帯電話基地局の蓄電装置を利用して電気自動車の急速充電ができれば、急速充電のための充電設備を新たに設けることなく、電気自動車の普及促進が図れる。 By the way, in recent years, electric vehicles have been attracting attention from the viewpoint of improving the global environment. However, since the rapid charging infrastructure has been delayed worldwide, the spread of electric vehicles has not been promoted. Power storage devices such as secondary batteries have the feature of being able to release stored power at a stretch, so they are ideal for power supply for rapid charging of electric vehicles and are installed throughout the world. If the electric vehicle can be rapidly charged using the power storage device of the mobile phone base station, the electric vehicle can be promoted and spread without newly providing a charging facility for rapid charging.
また、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを利用した発電は、二酸化炭素の排出を抑制できるので、地球温暖化を防止するのに最適であるが、気象条件によって出力変動が大きく、これを大量導入した場合は電圧上昇など送電系統に悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、世界の至る所に設置されている携帯電話基地局の蓄電装置を利用して、送電系統の電力負荷の平準化が可能になれば、電力平準化のため電力貯蔵設備を新たに設けることなく、再生可能エネルギーの大量導入が可能となる。 In addition, power generation using renewable energy such as solar power generation and wind power generation is optimal for preventing global warming because it can suppress the emission of carbon dioxide. If a large amount of is introduced, there is a risk of adverse effects on the transmission system such as voltage rise. Therefore, if it is possible to level the power load of the power transmission system using power storage devices of mobile phone base stations installed throughout the world, a new power storage facility will be provided for power leveling. Without a large amount of renewable energy.
バックアップ用の蓄電装置は、携帯電話基地局だけでなく、固定電話局、無線中継所、放送基地局、データセンタ、一般住宅などにも配置されており、これらの施設などにおけるバックアップ用の蓄電装置を利用することにより、電気自動車の急速充電や、再生可能エネルギーの大量導入が可能となる。 The power storage device for backup is arranged not only in the mobile phone base station but also in fixed telephone stations, wireless relay stations, broadcast base stations, data centers, general houses, etc., and the power storage device for backup in these facilities Can be used to quickly charge electric vehicles and introduce a large amount of renewable energy.
そこで、本発明は、停電発生時におけるバックアップの信頼性を高く維持しつつ、バックアップのための蓄電装置を、送電系統における電力負荷の平準化や電気自動車などの直流負荷への給電に有効利用することが可能な電力貯蔵システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention effectively uses the power storage device for backup in power transmission leveling and power supply to a DC load such as an electric vehicle while maintaining high reliability of backup in the event of a power failure. It is an object of the present invention to provide a power storage system that can be used.
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、送電系統からの交流電力を直流電力に変換する第1の電力変換装置によって充電されるとともに、前記第1の電力変換装置からの直流電力が供給される第1の直流負荷に常時並列に接続され、前記電力変換装置へ供給される交流電力が停止した際に前記第1の直流負荷へバックアップのための直流電力を供給することが可能な第1の蓄電装置と、前記送電系統に接続され、交流電力を直流電力に変換する機能と、直流電力を交流電力に変換する機能の双方を備えた第2の電力変換装置と、前記第2の電力変換装置によって充電されるとともに、前記第1の蓄電装置と前記第1の直流負荷に対して並列に接続可能である第2の蓄電装置と、前記第1の直流負荷と前記第2の蓄電装置とを接続する回路に設けられる第1のスイッチと、前記第2の蓄電装置に接続される第2のスイッチと、前記第2のスイッチに接続され、前記第2の蓄電装置を前記第2の電力変換装置が接続される電力平準化用回路または第2の直流負荷が接続される電力供給回路のいずれかへ接続する選択スイッチと、前記交流電力の前記第1の電力変換装置への供給停止を検出する停電検知手段と、前記第2の蓄電装置に貯蔵された電力を前記送電系統または前記第2の直流負荷に供給する際には、前記第1のスイッチをオフにするとともに前記第2のスイッチをオンとし、前記停電検知手段により前記交流電力の前記第1の電力変換装置への供給停止を検知した際には、優先的に前記第1のスイッチをオンにするとともに前記第2のスイッチをオフとする回路切替手段と、前記第1のスイッチがオフの状態では、前記送電系統の電力需要情報と前記第2の蓄電装置の残存容量と前記第2の直流負荷からの電力供給要請情報とに基づき、前記第2の蓄電装置を、前記電力平準化用回路と前記電力供給回路とのいずれかに接続する選択制御を行うスマートメータと、を備えたことを特徴とする電力貯蔵システムである。
In order to achieve the above object, the invention described in
この発明によれば、停電が生じた場合は、第1の蓄電装置に貯蔵されている直流電力が第1の直流負荷に供給され、停電検知手段により交流電力の供給停止が検知されると、回路切換手段によって電力供給回路が切替えられ、第2の蓄電装置からも第1の直流負荷へ電力供給が開始される。停電発生以外の時は、第2の蓄電装置は、選択スイッチを介して電力負荷の平準化のために送電系統と接続されるか、または例えば電気自動車などの第2の直流負荷に接続される。 According to the present invention, when a power failure occurs, the DC power stored in the first power storage device is supplied to the first DC load, and when the supply stop of AC power is detected by the power failure detection means, The power supply circuit is switched by the circuit switching means, and power supply from the second power storage device to the first DC load is also started. At times other than the occurrence of a power failure, the second power storage device is connected to the power transmission system for leveling the power load via the selection switch, or connected to a second DC load such as an electric vehicle. .
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電力貯蔵システムにおいて、前記第2の蓄電装置は、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池で構成されていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the power storage system according to the first aspect, the second power storage device includes a lithium ion secondary battery having a high energy density .
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の電力貯蔵システムにおいて、前記第1の電力変換装置と前記第1の直流負荷と前記第1の蓄電装置は、既存の施設に設置され、前記第2の電力変換装置と前記第2の蓄電装置は、少なくとも前記既存の施設に後付け可能な電力貯蔵施設に収納されていることを特徴としている。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電力貯蔵システムにおいて、前記第1の直流負荷は、通信施設に設置されている情報通信装置であり、前記第2の直流負荷は電気自動車から構成されていることを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the power storage system according to any one of the first to third aspects, the first DC load is an information communication device installed in a communication facility. The
請求項1に記載の発明によれば、停電に対しては、常時接続される第1の蓄電装置から第1の直流負荷への電力供給が可能となり、停電に対しては、第2の蓄電装置からも第1の直流負荷への電力供給が可能となるので、停電発生に対するシステムの信頼性を高く維持できるとともに、停電時以外では第2の蓄電装置の稼動率を著しく高めることができる。すなわち、第2の蓄電装置は、停電時のバックアップだけでなく、条件によって送電系統の電力負荷の平準化または電気自動車などの第2の直流負荷への電力供給に利用できるので、第2の蓄電池装置の有効利用が図れ、蓄電装置に多額の設備投資をしても、設備投資の回収が容易となる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to supply power from the first power storage device that is always connected to the first DC load in the event of a power failure, and the second power storage in the event of a power failure. Since power can be supplied from the device to the first DC load, the reliability of the system against the occurrence of a power failure can be maintained at a high level, and the operating rate of the second power storage device can be significantly increased except during a power failure. That is, the second power storage device can be used not only for backup at the time of a power failure, but also for leveling the power load of the transmission system or supplying power to a second DC load such as an electric vehicle depending on conditions. The device can be used effectively, and even if a large amount of capital investment is made in the power storage device, it is easy to recover the capital investment.
また、第2の直流負荷への電力供給時には、第1のスイッチがオフとなるので、第1の直流負荷は第2の直流負荷と電気的に切り離された状態となり、第2の直流負荷側からのノイズなどの進入が防止できる。つまり、第1の直流負荷が重要な情報通信設備などであっても、例えば電気自動車などの第2の直流負荷によって生じるノイズなどは、オフとなる第1のスイッチにより遮断されるので、第2の直流負荷からのノイズが第1の直流負荷に悪影響を及ぼすことがなくなる。 In addition, since the first switch is turned off when supplying power to the second DC load, the first DC load is electrically disconnected from the second DC load, and the second DC load side It is possible to prevent noise from entering. That is, even if the first DC load is an important information communication facility or the like, for example, noise generated by the second DC load such as an electric vehicle is blocked by the first switch that is turned off. The noise from the direct current load does not adversely affect the first direct current load.
請求項2に記載の発明によれば、エネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池を用いた第2の蓄電装置による電力貯蔵が可能となる。これにより、長時間の停電に対しても第1の直流負荷のバックアップを確実に行うことが可能となる。また、第2の蓄電装置は、貯蔵している大電力を一気に放出することができることから、第2の直流負荷が例えば短時間に大電力量を必要とする電気自動車であっても、対応が可能となる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、第2の電力変換装置と第2の蓄電装置は、少なくとも既存の施設に後付け可能な電力貯蔵施設に収納されるので、例えば既存の施設の収容能力が小であっても、電力貯蔵に必要な第2の電力変換装置と第2の蓄電装置を設けることが可能となる。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、第1の直流負荷は、通信施設に設置されている情報通信装置から構成されているので、停電時も情報通信装置を継続して運用することができ、停電時における情報通信の信頼性を確保することができる。また、携帯電話基地局などの通信施設は、世界の至る所に設置されているので、第2の直流負荷である電気自動車の給電(充電)が例えば山村部や山間部などでも可能となり、電気自動車の普及促進が図れる。
According to the invention described in
つぎに、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1ないし図4は、本発明の実施の形態1を示しており、とくに通信施設としての携帯電話基地局に適用した場合を示している。図1において、携帯電話基地局10には、送電系統Mからの商用電力11が供給されている。商用電力11は、三相交流電力であり、例えば電圧は6600Vである。商用電力11は、携帯電話基地局10に設置された配電盤12を介して第1の電力変換装置13に供給されている。携帯電話基地局10の電力回路は、スマートグリッド(次世代送電網)に接続されている。
(Embodiment 1)
1 to 4
第1の電力変換装置13は、交流電力を直流電力に変換する機能を有しており、たとえばAC−DCコンバータから構成されている。AC−DCコンバータは、スイッチング制御により入力された交流電力を直流電力に変換する機能を有している。AC−DCコンバータは、交流電力から直流電力に変換する際の変換効率を高めるため、SiC(炭化ケイ素)半導体素子を利用して製作されている。SiC半導体素子は、大電流の制御に好適であり、また耐熱性を有することから、AC−DCコンバータの冷却構造を簡略化することが可能である。また、電力変換装置13を構成するAC−DCコンバータは、SiC半導体素子と同様の利点を有するGaN(窒化ガリウム)半導体素子を用いた構成としてもよい。第1の電力変換装置13は、例えば入力された電圧6600Vの交流電力を電圧380Vの直流電力に変換する機能を有している。
The first
第1の電力変換装置13の出力側には、第1の直流負荷としてのサーバ14が接続されている。サーバ14は、情報通信装置の一つであり、ここでは業務用の高性能・高信頼性のコンピュータを意味する。サーバ14は、2つのDC−DCコンバータ14a、14cと、CPU(中央演算処理装置)14bと、HHD(ハイブリッドハードディスク)14dを有している。DC−DCコンバータ14aは、第1の電力変換装置13からの直流電力をCPU14bに適合した電圧に制御する機能を有している。DC−DCコンバータ14cは、第1の電力変換装置13からの直流電力をHHD14dに適合した電圧に制御する機能を有している。また、第1の電力変換装置13の出力側には、第1の直流負荷としての照明装置15が接続されている。照明装置15は、DC−DCコンバータ15aと、LED(発光ダイオード)15bとを有している。DC−DCコンバータ15aは、第1の電力変換装置13からの直流電力をLED15bに適合した電圧に制御する機能を有している。LED15bは、直流電力によって発光する半導体素子であり、携帯電話基地局10の照明として利用されている。
A
第1の電力変換装置13の出力側には、第1の蓄電装置16が接続されている。第1の蓄電装置16は、第1の直流負荷であるサーバ14および照明装置15に常時並列に接続されており、第1の電力変換装置13からの直流電力によって充電されるようになっている。第1の蓄電装置16は、例えば従来からバックアップ用の蓄電池として一般的に用いられている制御弁式鉛蓄電池から構成されている。第1の蓄電装置16の出力電圧は、電力変換装置13とほぼ同じである380Vに設定されている。第1の蓄電装置16は、電力変換装置13へ供給される交流電力11が停止した際に、サーバ14および照明装置15へバックアップのための直流電力を供給することが可能な電力貯蔵容量を有している。
The first
ここで、交流電力11の停止とは、交流電力11の供給が完全に一定時間停止する場合のほか、交流電力11の瞬間的な停止や電圧低下も含まれる。この実施の形態1においては、第1の蓄電装置16は制御弁式鉛蓄電池から構成されているが、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどから構成してもよい。電気二重層キャパシタは、充電・放電の反応速度が二次電池に比べて非常に速く、瞬間的な電圧低下や停電に対して瞬時に反応するので、情報通信装置の心臓部であるサーバ14のバックアップを確実に行うことができる。
Here, the stop of the
第1の電力変換装置13には、第1のスイッチSW1を介して第2の蓄電装置17が接続されている。第1のスイッチSW1は、入力される複数の制御信号に基づき回路をオンオフする機能を有している。第2の蓄電装置17は、第1のスイッチSW1を介して第1の蓄電装置16と第1の直流負荷であるサーバ14および照明装置15に対して並列に接続可能となっている。第2の蓄電装置17は、後述する第2のスイッチSW2を介して第2の電力変換装置18からの直流電力によって充電されるようになっている。第2の電力変換装置18は、商用電力11を供給する送電系統Mに接続されており、交流電力を直流電力に変換する機能と、直流電力を交流電力に変換する機能の双方(双方向機能)を備えている。第2の蓄電装置17は、貯蔵した第2の電力変換装置18からの直流電力を第2の直流負荷である電気自動車50に供給可能で、第1の蓄電装置16よりも電力貯蔵容量が著しく大となっている。
A second
第2の蓄電装置17は、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池などの二次電池から構成されている。第2の蓄電装置17の出力電圧は、電力変換装置13と同じである380Vに設定されている。リチウムイオン電池などの二次電池は、エネルギー密度がキャパシタよりも高いので、大電力の貯蔵が可能となる。これにより、長時間の停電に対しても第1の直流負荷であるサーバ14のバックアップを確実に行うことが可能となる。サーバ14などの情報通信装置は、上述の通り情報通信の心臓部であり、電力供給の停止は許されないが、第2の蓄電装置17の電力貯蔵容量を大に確保することにより、長時間の停電であっても確実にバックアップを行うことが可能となる。また、高いエネルギー密度を有する第2の蓄電装置17は、停電時以外は第2の直流負荷に直流電力を供給することができるので、第2の直流負荷が使用電力の大きなものであっても、長時間にわたり電力を供給することが可能となる。
The 2nd
第2の蓄電装置17には、第2のスイッチSW2が接続されている。第2のスイッチSW2は、入力される複数の制御信号に基づき回路をオンオフする機能を有している。第2のスイッチSW2は、図1に示すように、第1のスイッチSW1と第2の蓄電装置17に並列に接続されている。第1のスイッチSW1および第2のスイッチSW2は、いずれも直流電力の供給または停止を行う開閉機能を有しており、半導体素子または電磁接触器から構成されている。第1のスイッチSW1および第2のスイッチSW2は、380Vという高電圧の直流電力を遮断する際に、アークの発生を抑制する機能を有している。
A second switch SW <b> 2 is connected to the second
携帯電話基地局10内には、電力貯蔵システムにおける回路を切替えるための回路切替手段20が配置されている。回路切替手段20には、配電盤12の電力入力側に設けられた停電検知手段21が接続されている。回路切替手段20は、第2の蓄電装置17に貯蔵された直流電力を第2の直流負荷としての電気自動車50に供給する際には、第1のスイッチSW1をオフにするとともに第2のスイッチSW2をオンとする機能を有している。また、回路切替手段20は、停電検知手段21により商用電力11の電力変換装置13への供給停止を検知した際には、優先的に第1のスイッチSW1をオンにするとともに、第2のスイッチSW2をオフとする機能を有している。第1のスイッチSW1と第2のスイッチSW2との間には、第2の蓄電装置17の残存容量を算出する容量算出手段22が設けられている。回路切替手段20には、容量算出手段22から第2の蓄電装置17の残存容量の算出結果を示す信号S6が入力されるようになっている。
In the mobile
第2のスイッチSW2と第2の電力変換装置18との間には、自動的に電気回路を選択する選択スイッチE1が設けられている。選択スイッチE1は、第2のスイッチSW2に接続され、第2の蓄電装置17を第2の電力変換装置18が接続される電力平準化用回路Aまたは第2の直流負荷50が接続される電力供給回路Bのいずれかへ接続する機能を有している。すなわち、選択スイッチE1は、例えば可動接点E1aを有しており、可動接点E1aは、電力平準化用回路Aに接続される固定接点E1bまたは電力供給回路Bに接続される固定接点E1cに接触可能となっている。これにより、第2の蓄電装置17は、停電発生時以外は、第2の電力変換装置18または電気自動車50のいずれかと接続可能となっている。
A selection switch E1 for automatically selecting an electric circuit is provided between the second switch SW2 and the
配電盤12の電力入力側には、スマートメータEが設けられている。スマートメータEは、電力量計と同様に携帯電話基地局10へ供給される電力量を算出する機能や、通信機能および開閉機能などを有している。スマートメータEには、送電系統Mの電力需要情報J1と、回路切替手段20を介して、第2の蓄電装置17の残存容量の情報J2(信号S6)と、送電系統Mの電力需要情報J2と、電気自動車50の電力供給要請情報J3(充電要求信号S7)とが入力されている。スマートメータEに入力される送電系統Mの電力需要情報J1は、この実施の形態1では例えば電力会社またはデータセンタなどから常時送られてくるようになっている。
A smart meter E is provided on the power input side of the
選択スイッチE1は、スマートメータEからの信号S8によって動作するようになっている。スマートメータEは、第1のスイッチSW1がオフの状態では、送電系統Mの電力需要情報J1と第2の蓄電装置17の残存容量の情報J2と第2の直流負荷である電気自動車50からの電力供給要請情報J3とに基づき、第2の蓄電装置17を、第2の電力変換装置18が接続される電力平準化用回路Aと第2の直流負荷である電気自動車50が接続される電力供給回路Bとのいずれかに接続する選択制御を行う機能を有している。
The selection switch E1 is operated by a signal S8 from the smart meter E. When the first switch SW1 is off, the smart meter E receives power demand information J1 of the transmission system M, information J2 of the remaining capacity of the second
図2は、第2の蓄電装置17から供給される直流電力を利用して急速充電を行う急速充電機能を有する電気自動車50の充電状態を示している。図2に示すように、第2のスイッチSW2には、開閉手段としての第3のスイッチSW3に直列に接続されている。第3のスイッチSW3は、携帯電話基地局10の外に配置された充電スタンド26に収納されている。第3のスイッチSW3の出力側には、第2の直流負荷としての電気自動車50が接続可能となっている。充電スタンド26は、表示部27と操作部28を有している。充電スタンド26に収納された第3のスイッチSW3には、充電回路の一部を構成する充電ケーブル29が接続されている。第3のスイッチSW3は、入力される複数の制御信号に基づき充電回路をオンオフする機能を有している。充電ケーブル29は、充電以外の時は充電スタンド26の側面に保持されており、充電時には電気自動車50側に延びるようになっている。充電ケーブル29の先端部には、電気自動車50の充電コネクタ(図示略)と接続可能な充電プラグ30が設けられている。
FIG. 2 shows a state of charge of the
図3は、充電時における充電スタンド26と電気自動車50との接続関係を示している。充電ケーブル29の充電プラグ30は、電気自動車50側に接続されている。第2の蓄電装置17からの直流電力は、第2のスイッチSW2および第3のスイッチSW3を介して電気自動車50に供給されるようになっている。第3のスイッチSW3は、充電スタンド26の操作部28からの信号または電気自動車50からの信号により開閉動作し、第2の蓄電装置17からの直流電力の電気自動車50への供給または停止を行う機能を有している。
FIG. 3 shows the connection relationship between the charging
第3のスイッチSW3側には、電気自動車50の充電制御手段80からの信号S10、S11、S20が入力可能となっている。電気自動車50には充電制御手段80の他に種々の機器が搭載されている。電気自動車50に供給された第2の蓄電装置17からの純粋直流電力は、充電制御手段80により所定の電圧および電流に制御された後、二次電池85に供給されるようになっている。二次電池85は、多数のセルが直列に接続されたリチウムイオン電池から構成されている。二次電池85に貯蔵された直流電力は、コントローラ86を介して走行モーター87に供給可能となっており、電気自動車50は走行モーター87を駆動源として走行可能となっている。電気自動車50には、充電系統における発熱部を冷却するための冷却ユニット60が搭載されている。
Signals S10, S11, and S20 from the charging control means 80 of the
充電制御手段80は、第2の蓄電装置17からの純粋直流電力を二次電池85に適合した充電電圧および充電電流に制御する急速充電制御機能を有している。充電制御手段80は、直流チョッパ回路(昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路を併用した直流チョッパ回路)を有するDC−DCコンバータおよび電流制御回路を有している。充電制御手段80は、第2の蓄電装置17から供給される直流電力をチョッパ制御(スイッチング制御)し、二次電池85を最適充電電圧で充電する機能を有している。リチウムイオン電池の充電については、とくに充電電圧に対して高い制御精度が必要となるため、充電制御手段80ではこれを考慮した高精度の充電制御が行われるようになっている。充電制御手段80における充電回路は、直流チョッパ回路に限られず、ノイズの発生を解消することが可能なその他の方式を用いた回路構成としてもよい。
The charge control means 80 has a quick charge control function for controlling pure DC power from the second
充電制御手段80のDC−DCコンバータは、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路を併用した直流チョッパ回路を有しているので、電気自動車50の充電時に第2の蓄電装置17が放電により電圧が徐々に低下しても、第2の蓄電装置17からの純粋直流電力の電圧を直流チョッパ回路により制御することにより、二次電池85を最適電圧で充電することができる。したがって、急速充電時における第2の蓄電装置17の出力電圧変化は、二次電池85の充電に影響しない。このように、充電制御手段80には、二次電池85に対して最適な充電制御を行うための充電プログラムが予め入力されている。
Since the DC-DC converter of the charge control means 80 has a DC chopper circuit that uses both a step-up chopper circuit and a step-down chopper circuit, the voltage of the second
電気自動車50は、充電制御手段80による二次電池85の充電履歴を記憶する充電履歴記憶手段80aを有している。充電履歴記憶手段80aは、充電制御手段80に接続されており、充電制御手段80による二次電池85の充電毎の充電結果(充電時における充電電圧、充電電流、充電時間など)を記憶するようになっている。電気自動車50は、充電履歴記憶手段80aを介して充電回数などを把握することで、二次電池85の寿命を推測することが可能となっている。携帯電話基地局10は、電気自動車50に搭載された充電履歴記憶手段80aからの情報を電気自動車50の充電時に受取ることが可能となっており、この情報に基づき二次電池85の寿命を把握するようになっている。これにより、電気自動車50の所有者は、携帯電話基地局10で受取った情報に基づく携帯電話会社や自動車会社などからの情報提供によって二次電池85の交換時期が迫っていることを知ることができる。
The
図3に示すように、充電制御手段80には、多数の信号が入力され出力される。充電開始時には、第3のスイッチSW3側に設けられた電圧測定センサ(図示略)からの信号S12が充電制御手段80に入力される。第2の蓄電装置17の出力電圧(開放電圧)が所定範囲にある場合は、充電制御手段80から電気自動車50の急速充電が可能である旨の信号S11が第3のスイッチSW3側に出力される。
As shown in FIG. 3, a large number of signals are input and output to the charging control means 80. At the start of charging, a signal S12 from a voltage measurement sensor (not shown) provided on the third switch SW3 side is input to the charging control means 80. When the output voltage (open voltage) of the second
電気自動車50には、図3に示すように、ロックセンサ71と、運転起動確認センサ72と、パーキングブレーキセンサ73と、充電量表示計74と、充電終了アラーム75、電流センサ76、温度センサ77が設けられている。ロックセンサ71は、充電プラグ30が電気自動車50側に接続されたことを確認する機能を有している。充電開始前には、ロックセンサ71からの信号S17が充電制御手段80に入力される。運転起動確認センサ72は、電気自動車50の起動を確認する機能を有している。充電開始前には、運転起動確認センサ72からの信号S13が充電制御手段80に入力される。
As shown in FIG. 3, the
パーキングブレーキセンサ73は、電気自動車50が充電中に移動しないようにパーキングブレーキが動作していることを確認する機能を有している。充電開始前には、パーキングブレーキセンサ73からの信号S14が充電制御手段80に入力される。充電量表示計74は、二次電池85の残存電力量を表示する機能を有している。充電中は、充電制御手段80から信号S18が充電量表示計74に出力される。二次電池85の近傍には、二次電池85の温度を検出する温度センサ77が設けられている。温度センサ77からは、測定した温度に対応する信号S15が充電制御手段80に入力される。
The
充電終了アラーム75は、二次電池85が満充電に到達したことを運転者88に知らせる機能を有する。充電時には、二次電池85へ流れる充電電流が電流センサ76によって測定され、電流センサ76からの信号S16に基づき二次電池85が満充電に到達したか否かが充電制御手段80によって判断される。二次電池85が満充電に到達していると判断された場合は、充電制御手段80から信号S19が充電終了アラーム75に出力される。充電終了アラーム75は、無線により運転者88が所有する携帯電話機89に充電が終了した旨を通報する機能を有する。充電中に電気自動車50に充電機能に異常が確認された場合は、充電制御手段80から信号S20が第3のスイッチSW3に出力され、電気自動車50の充電が中止される。
The
つぎに、実施の形態1における電力貯蔵システムの制御手順および作用について説明する。
Next, the control procedure and operation of the power storage system in
まず、第1のスイッチSW1および第2のスイッチSW2の動きについて説明する。第1のスイッチSW1は、商用電力11の供給停止による停電時のみオンとなり、商用電力11が供給されている状態では常時オフとなっている。また、第2のスイッチSW2は、商用電力11の供給停止による停電時のみオフとなり、商用電力11が供給されている状態では常時オンとなっている。第1のスイッチSW1は、オン指令信号S1によりオンとなり、オフ指令信号S2によりオフとなる。第2のスイッチSW2は、オン指令信号S3によりオンとなり、オフ指令信号S4によりオフとなる。
First, the movement of the first switch SW1 and the second switch SW2 will be described. The first switch SW1 is turned on only during a power failure due to the supply stop of the
携帯電話基地局10においては、商用電力11の供給が停止し停電状態になった際には、第1の蓄電装置16からサーバ14および照明装置15へ電力が供給される。つまり、第1の蓄電装置16は、サーバ14および照明装置15に常時接続されているので、回路の切替を行う必要がなく、第1の蓄電装置16からサーバ14および照明装置15へ瞬時に電力を供給することが可能となる。
In the mobile
図4は、回路切替手段20およびスマートメータEよる電力供給制御の動作手順を示している。図4のステップS101においては、第1の電力変換装置13に商用電力11が供給されているかどうかの監視が停電検知手段21によって行われる。ステップS102においては、停電検知手段21からの情報に基づき停電が発生したか否かが判断される。この状態では、ステップS103に示すように、第1の蓄電装置16からサーバ14および照明装置15への電力の供給が継続されている。ステップS102において、停電が発生したと判断された場合は、停電検知手段21からの停電信号S5が回路切替手段20に入力される。これにより、回路切替手段20による回路の切替指令が行われ、ステップS104において、回路切替手段20から第2のスイッチSW2にオフ指令信号S4が出力され、第2のスイッチSW2がオフとされる。つぎに、ステップS105に進み、回路切替手段20から第1のスイッチSW1にオン指令信号S1が出力され、第1のスイッチSW1がオンとされる。
FIG. 4 shows an operation procedure of power supply control by the circuit switching means 20 and the smart meter E. In step S <b> 101 of FIG. 4, whether or not the
このように、停電発生時は、優先的に第1のスイッチSW1がオンとされ、第2のスイッチSW2がオフとされるので、ステップS106では、第2の蓄電装置17に貯蔵されている直流電力がサーバ14および照明装置15に供給される。ここで、第1の蓄電装置16は、少なくとも第2の蓄電装置17からの電力供給が開始された後でも、サーバ14および照明装置15に電力を供給する電力貯蔵容量を有しているので、情報通信装置の心臓部であるサーバ14を確実にバックアップすることが可能となる。また、第2の蓄電装置17は、第1の蓄電装置16よりも電力貯蔵容量が著しく大であり、エネルギー密度の高いリチウムイオン電池などの二次電池から構成されているので、長時間の停電に対しても直流電力を供給し続けることが可能となり、長時間にわたるサーバ14および照明装置15のバックアップが可能となる。
Thus, when a power failure occurs, the first switch SW1 is preferentially turned on and the second switch SW2 is turned off. Therefore, in step S106, the direct current stored in the second
ここで、第2の蓄電装置17は、サーバ14および照明装置15に直流電力を供給することにより、出力電圧が徐々に低下してくるが、サーバ14はDC−DCコンバータ14a、14cを有しており、照明装置15はDC−DCコンバータ15aを有しているので、第2の蓄電装置17の出力電圧の低下は問題とならない。つまり、DC−DCコンバータ14aは、第2の蓄電装置17からの直流電力をCPU14bに適合した電圧に変換する機能を有しているので、第2の蓄電装置17の出力電圧の低下はCPU14bの動作に影響しない。同様に、DC−DCコンバータ14cは、HDD14dに適合した電圧に変換し、DC−DCコンバータ15aは、LED15bに適合した電圧に変換するので、第2の蓄電装置17の出力電圧の低下は、HDD14dおよびLED15bの動作に影響しない。
Here, the output voltage of the second
ステップS107においては、停電が終了したか否かが判断される。ここで、停電が終了していないと判断された場合は、ステップS106に戻り、第2の蓄電装置17からサーバ14および照明装置15へ直流電力の供給が継続される。ステップS107において、停電が終了したと判断された場合は、ステップS108に進み、第1のスイッチSW1をオフに維持するとともに、ステップS109に進み、第2のスイッチSW2をオンに維持する。
In step S107, it is determined whether or not the power failure has ended. If it is determined that the power failure has not ended, the process returns to step S106, and the supply of DC power from the second
つぎに、ステップS102において、停電が発生していないと判断された場合は、ステップS111に進み、スマートメータEによる電力供給制御が開始され、ステップS112において、第2の蓄電装置17の残存容量が十分であるか否かが判断される。ここで、第2の蓄電装置17の残存容量が十分であると判断された場合は、ステップS113に進み、電気自動車50の急速充電が必要であるか否かが判断される。ここで、電気自動車50の急速充電が必要であると判断された場合は、ステップS114に進み、選択スイッチE1は、固定接点E1aを固定接点E1cと接触させることにより、第2の蓄電装置17を電力供給回路Bに接続する。これにより、第2の蓄電装置17からの電力供給による電気自動車50の急速充電が行われる。
Next, when it is determined in step S102 that no power failure has occurred, the process proceeds to step S111, where power supply control by the smart meter E is started. In step S112, the remaining capacity of the second
ステップS112において、第2の蓄電装置17の残存容量が十分でないと判断された場合、およびステップS113で電気自動車50の急速充電が必要でないと判断された場合は、ステップS116に進み、選択スイッチE1を電力平準化用回路A側に切替える。すなわち、選択スイッチE1は、固定接点E1aを固定接点E1bと接触させ、第2の蓄電装置17を電力平準化用回路Aに接続する。これにより、ステップS117に示すように、第2の蓄電装置17を用いた送電系統Mにおける電力負荷の平準化が行われる。つまり、送電系統Mにおける供給電力が過剰である場合は、第2の蓄電装置17を利用した電力貯蔵が行われ、送電系統Mにおける供給電力が不足する場合は、第2の蓄電装置17からの電力が送電系統Mに供給される。
If it is determined in step S112 that the remaining capacity of the second
ここで、送電系統Mの電力負荷の平準化および電気自動車50などの第2の直流負荷への電力供給時に、送電系統Mの電力供給停止による停電が生じた場合は、図4のステップ102の判断により、送電系統Mの電力負荷の平準化または電気自動車50などの第2の直流負荷への電力供給が停止され、第1の蓄電装置16による第1の直流負荷としてのサーバ14および照明装置15への電力供給が行われる。
Here, when a power failure occurs due to the stop of the power supply of the power transmission system M at the time of leveling the power load of the power transmission system M and supplying power to the second DC load such as the
電気自動車50の急速充電は、具体的には次のように行われる。電気自動車50の急速充電に際しては、図2に示すように充電スタンド26の開閉手段SW3がオンとされ、開閉手段SW3からの充電要求信号S7が回路切替手段20に入力される。充電要求信号S7が回路切替手段20に入力されると、回路切替手段20からスマートメータEに電力供給要請情報J3が出力され、スマートメータEからの信号S8によって、選択スイッチE1は電力供給回路B側に切替えられる。これにより、第2の蓄電装置17に貯蔵されている直流電力が第2の直流負荷である電気自動車50に供給され、電気自動車50の急速充電が開始される。
Specifically, the quick charging of the
ここで、第2の蓄電装置17は、第1の蓄電装置16よりも電力貯蔵容量が著しく大であり、エネルギー密度の高いリチウムイオン電池などの二次電池から構成されているので、貯蔵している大電力を一気に放出することができ、電気自動車50を極めて短時間で充電することが可能となる。ここで、第2の蓄電装置17は電気自動車50に直流電力を供給することにより、出力電圧が徐々に低下してくるが、電気自動車50の充電制御手段80は、DC−DCコンバータを備えているので、第2の蓄電装置17の出力電圧の変化は、電気自動車50に搭載されている二次電池85の充電制御に影響しない。
Here, the second
また、第2の蓄電装置17から電気自動車50に供給される電力は純粋直流電力となるので、純粋直流電力という高品質な電力を電気自動車50に供給することは、高品質の電力が供給されることを前提として電気自動車50の電気制御回路を設計することができる。したがって、第2の蓄電装置17からの電力による電気自動車50の急速充電においては、第2の蓄電装置17から電気自動車50に供給される直流電力については、リプル、ノイズ、サージをほとんど考慮する必要がなく、電気自動車50の電気制御回路の設計が容易になるとともに、電気自動車50の電気制御機能の信頼性を高めることができる。
Further, since the electric power supplied from the second
上述のように、実施の形態1においては、商用電力11の供給停止による停電に対しては、常時接続される第1の蓄電装置16から第1の直流負荷であるサーバ14や照明装置15への電力供給が可能となり、長い停電に対しても、第2の蓄電装置17からサーバ14や照明装置15への電力供給が可能となるので、停電発生に対するシステムの信頼性を高く維持できる。さらに、第2の蓄電装置17は、停電時のバックアップだけでなく、送電系統Mの電力負荷の平準化または電気自動車50などの第2の直流負荷への電力供給に利用できるので、第2の蓄電池装置17の有効利用が図れ、蓄電装置に多額の設備投資をしても、設備投資の回収が容易となる。
As described above, in the first embodiment, in response to a power failure due to the supply stop of the
第2の直流負荷である電気自動車50への電力供給時には、第1のスイッチSW1がオフとなるので、第1の直流負荷であるサーバ14などは電気自動車50と電気的に切り離された状態となり、電気自動車50で生じるノイズなどの第1の直流負荷側への進入を防止することができる。つまり、第1の直流負荷がサーバ14などの重要な情報通信設備などであっても、電気自動車50などの第2の直流負荷側から生じるノイズなどは、オフとなる第1のスイッチSW1により遮断されるので、電気自動車50側で生じるノイズが情報通信の心臓部であるサーバ14に悪影響を及ぼすことがなくなる。
When power is supplied to the
また、第2の蓄電装置17の容量は、例えば電気自動車50の二次電池85の容量に比べて非常に大きな容量を有しているので、第2の蓄電装置17は蓄電池の等価回路でいう非常に大きなキャパシタンス(静電容量)を有していることになる。これにより、例えば電気自動車50の充電制御手段80から生じるノイズなどを、第2の蓄電装置17が有する非常に大きなキャパシタンスによって十分に吸収することができる。
Moreover, since the capacity of the second
携帯電話基地局10における直流負荷としてのサーバ14および照明装置15は、それぞれDC−DCコンバータ14a、14c,15aを有しているので、サーバ14と照明装置15の作動電圧が異なる場合でも、一台の第1の電力変換装置13で各種の直流負荷に電力を供給することができる。また、電気自動車50の場合も、搭載されている二次電池85に対応したDC−DCコンバータが充電制御手段80に組み込まれているので、第2の蓄電装置17により充電電圧が異なる各種の電気自動車50の急速充電が可能となる。このように、電気自動車50は、供給される電力を二次電池85の充電に適した電圧に変換できるDC−DCコンバータを備えることにより、直流電力が供給できるところであれば、出力電圧の相違に関わらず、世界のどこにおいても急速充電が可能となり、充電電力の標準化が図れる。そして、電気自動車50に、二次電池85の充電に対応した充電制御手段80に組み込むことにより、一方の電気自動車50からの電力を利用して他方の電気自動車50への急速充電も可能となり、移動体の急速充電に対して融通性をもたせることができる。
Since the
また、長時間の停電は滅多に発生するものではなく、第1の蓄電装置16からの長時間の放電は実質的にほとんど行われないことから、運用者側から見れば長時間の停電時に第1の蓄電装置16が確実に機能するか否か不安である。したがって、第1の蓄電装置16のみのバックアップの場合は、第1の蓄電装置16の容量を定期的に把握する必要があった。これに対して、実施の形態1に示すように、本発明では、第2の蓄電装置17が送電系統Mの電力負荷の平準化や電気自動車50などの第2の直流負荷への電力供給に利用されるので、平時でも第2の蓄電装置17では充放電が行われることになり、第2の蓄電装置17が劣化しているか否かを容易に把握することが可能となる。したがって、万一、第1の蓄電装置16が劣化などによって長時間の停電に対応できない場合でも、平常時に充放電している第2の蓄電装置17によって確実にバックアップすることができ、停電に対する信頼性を維持することができる。
In addition, since long-time power outages rarely occur and long-time discharge from the first
(実施の形態2)
図5ないし図8は、本発明の実施の形態2を示している。本実施の形態2が実施の形態1と異なるところは、移動可能な電力貯蔵施設200と充電ロボット210の有無であり、その他の部分の構成は実施の形態1に準じるので、準じる部分に同一の符号を付すことにより準じる部分の説明を省略する。後述する実施の形態3の符号についても同様とする。
(Embodiment 2)
5 to 8 show a second embodiment of the present invention. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the presence or absence of the movable
図5は、既存の携帯電話基地局10に移動可能な電力貯蔵施設200を後付けした例を示している。電力貯蔵施設200としては、例えば海上コンテナが用いられている。海上コンテナは、大きさが国際規格で規定されていることがから、世界のどこへでも船舶によって移動することができ、流通の面で非常に便利である。電力貯蔵施設200として使用される海上コンテナは、とくに電力貯蔵に適した構造に改造されている。
FIG. 5 shows an example in which a
電力貯蔵施設200には、図1の二点鎖線Cで囲んだ装置類のみが収納されている。図5に示す既存の携帯電話基地局10には、図1の二点鎖線Cで囲んだ装置類以外の装置が収納されている。図1における二点鎖線Cで囲んだ装置類以外の構成は、図9に示す従来の携帯電話基地局1に準じている。すなわち、図5では、電力貯蔵施設200を後付けすることによって、図1と同様の機能を携帯電話基地局10に持たせている。図5に示すように、電力貯蔵施設200内には、少なくとも第2の蓄電装置17および第2の電力変換装置18が収納されている。電力貯蔵施設200に対する装置類の出し入れは、ドア201を介して行うことが可能となっている。
In the
携帯電話基地局10は、通常無人で運用されることから、この実施の形態2においては、電気自動車50の急速充電は、充電ロボット210の支援よって行われるようになっている。また、この実施の形態2においては、同時に複数台の電気自動車50を急速充電するために、例えば3台の充電ロボット210が電力貯蔵施設200の近傍に配置されている。3台の充電ロボット210は、上方に設けられた屋根(図示略)によって、雨天時における雨水から保護されている。
Since the mobile
充電ロボット210は、ロボット本体211と、第1の可動アーム212と、第2の可動アーム213と、充電アーム214とを有している。ロボット本体211の側面部には、充電スタンド26が設けられている。充電スタンド26は、ケーブル204を介して電力貯蔵施設200内の各装置と電気的に接続されている。第1の可動アーム212は、上下方向および水平方向(図5のX、Y、Z軸の3次元方向)に移動可能となっている。第2の可動アーム213は、第1の可動アーム212の先端部に設けられており、支点213aを中心として第1の可動アーム212に対して上下方向に揺動可能となっている。
The charging
充電アーム214には、電気自動車50の充電コネクタ54と結合可能な充電プラグ30が取付けられている。充電アーム214の先端部には、電気自動車50の充電コネクタ54を視認するための視覚センサ214aが設けられている。充電ロボット210は、視覚センサ214aからの画像情報に基づき、第1の可動アーム212と第2の可動アーム213とを制御し、充電プラグ30を電気自動車50の充電コネクタ54と最適な位置関係で結合させる機能を有している。充電アーム214は、第2の可動アーム213に対して前後方向に進退可能となっており、充電プラグ30を充電コネクタ54に嵌合させる機能を有している。
A charging
図7は、電気自動車50の充電コネクタ54を示している。充電コネクタ54は、充電プラグ30と嵌合可能な電気的絶縁性を有するハウジング54aを有している。ハウジング54aには、給電のためのマイナス電極54bとプラス電極54cが左右方向にそれぞれ設けられている。また、ハウジング54aの内側には、電気自動車50と給電側との通信を行うための通信端子54d、54eが上下方向にそれぞれ設けられている。ハウジング54aは、ボルト54fを介して車両前部51に固定されている。
FIG. 7 shows the charging
図8は、電気自動車50における充電コネクタ54の取付け構造を示している。充電コネクタ54は、電気自動車50の車両前部51に位置しており、通常は保護カバー52によって覆われている。保護カバー52の外面側には、電気自動車50を識別するためのナンバープレート(自動車登録番号標)53が取付けられている。すなわち、充電コネクタ54は、ナンバープレート53と対向する位置に設けられている。充電コネクタ54を車両前部51におけるナンバープレート53と対向する位置に設けた理由は、地表GLからナンバープレート53までの高さがほとんどの車両で著しい差がなく、充電ロボット210による急速充電の自動化が容易となるからである。
FIG. 8 shows a mounting structure of the charging
図8に示すように、ナンバープレート53が取付けられる保護カバー52は、車両前部51に対して上下方向に揺動可能に支持されている。保護カバー52の一端部52aは、軸52bを介して車両前部51に回動可能となっている。保護カバー52の自由端部側には、車両前部51に設けられたロック機構部51aと係合可能なロック金具52dが設けられている。ロック金具52dがロック機構部51aと係合した状態では、充電コネクタ54が保護カバー52によって覆われるようになっている。保護カバー52には、連動用アーム52cが設けられている。連動用アーム52cには、電気自動車50の運転席側から保護カバー52を開閉させるためのケーブルワイヤ52eが連結されている。この実施の形態2においては、ケーブルワイヤ52eは電動機(図示略)と連動しており、保護カバー52の開閉は自動で行うことが可能となっている。
As shown in FIG. 8, the
つぎに、実施の形態2における電気自動車50の急速充電作業の手順および作用について説明する。
Next, the procedure and operation of the quick charging operation of the
図6に示すように、電気自動車50を急速充電するためには、まず電気自動車50を充電ロボット210に近づけ、電気自動車50の前輪を地表GLに設けられた車止め205に接触させる。この状態で、電気自動車50を停止させ、パーキングブレーキを動作させる。その後、運的席からの操作により、車両前部51の保護カバー52を開とし、充電コネクタ54を露出させる。
As shown in FIG. 6, in order to quickly charge the
つぎに、運転者が運転席から降り、充電スタンド26の充電ロボット操作用スイッチ(図示略)を操作することにより、充電ロボット210を起動させる。充電ロボット210は、視覚センサ214aを有しているので、視覚センサ214aからの画像情報に基づき、第1の可動アーム212と第2の可動アーム213とを制御し、充電プラグ30を電気自動車50の充電コネクタ54と最適な位置関係になるように位置決めする。つぎに、充電アーム214が車両前部51に向かって前進し、充電プラグ30を充電コネクタ54に嵌合させる。この状態では、充電コネクタ54と充電プラグ30が電気的に結合された状態となり、電気自動車50の急速充電の準備が完了する。その後、給電側と電気自動車50側との信号授受が行われ、準備条件が満足した場合は電気自動車50の急速充電が開始される。
Next, when the driver gets out of the driver's seat and operates a charging robot operation switch (not shown) of the charging
電気自動車50の急速充電は、第2の蓄電装置17に貯蔵された電力を利用して行われるので、第2の蓄電装置17から電気自動車50に大電力を一気に供給することができ、充電は非常に速い時間で完了する。電気自動車50の急速充電が完了すると、充電ロボット210は電気自動車50からからの信号によって充電アーム214が後退し、充電プラグ30が充電コネクタ54から引抜かれる。その後、第1の可動アーム212が後退し、第1の可動アーム212は初期の位置に復帰する。
Since the rapid charging of the
このように、電気自動車50の急速充電を充電ロボット210の支援よって行うようにしているので、運転者の急速充電による負担が軽減でき、手作業による急速充電に比べて充電作業が著しく容易となる。また、車両前部のナンバープレートは、世界中においてほぼ同じ位置に取付けられるので、1台の充電ロボット210でほとんどの車種に対応することが可能となり、充電ロボット210の共用化を図ることができる。これにより、充電ロボット210を世界的に普及させることができ、充電ロボット210の国際標準化を図ることができる。
As described above, since the quick charging of the
(実施の形態3)
図9および図10は、本発明の実施の形態3を示している。実施の形態1、2においては、携帯電話基地局10に適用した例を説明したが、実施の形態3は、スマートメータEとHEMS(Home Energy Management System)55を有する住宅40に適用した場合を示している。HEMS55は、太陽電池46や蓄電機能を備えた住宅40において、住宅40全体の電力供給や需要の状況を総合的に把握し、家電機器などの運転を効率よく行うことにより、総合的に省エネルギーを実現するものである。HEMS55は、住宅40における家電機器の使用状態をモニタリングして表示する機能と、家電機器を遠隔操作する機能を有している。
(Embodiment 3)
9 and 10
実施の形態3においては、第1の電力変換装置13は、例えば入力された電圧100Vまたは200Vの交流電力を例えば電圧380Vの直流電力に変換する機能を有している。第1の電力変換装置13の出力側には、第1の直流負荷としてのサーバ41と、照明装置42と、デジタルテレビ43が接続されている。サーバ41は、フェムトセルとよばれる家庭用の通信基地局を構成する情報通信装置の一つであり、ここでは家庭用の高性能・高信頼性のコンピュータを意味する。サーバ41は、2つのDC−DCコンバータ41a、41cと、CPU(中央演算処理装置)41bと、HHD(ハイブリッドハードディスク)41dを有している。DC−DCコンバータ41aは、第1の電力変換装置13からの直流電力をCPU41bに適合した電圧に制御する機能を有している。DC−DCコンバータ41cは、第1の電力変換装置13からの直流電力をHHD41dに適合した電圧に制御する機能を有している。
In the third embodiment, the first
また、第1の電力変換装置13の出力側には、第1の直流負荷としての照明装置42およびデジタルテレビ43が接続されている。照明装置42は、DC−DCコンバータ42aと、LED42bとを有している。DC−DCコンバータ42aは、第1の電力変換装置13からの直流電力をLED42bに適合した電圧に制御する機能を有している。LED42bは、直流電力によって発光する半導体素子であり、住宅40の室内照明として利用されている。デジタルテレビ43は、DC−DCコンバータ43aと、FPD(フラットパネルディスプレー)43bとを有している。DC−DCコンバータ43aは、第1の電力変換装置13からの直流電力をFPD43bに適合した電圧に制御する機能を有している。
In addition, an illuminating
図10は、電気自動車50を電力貯蔵手段として使用する場合を示している。実施の形態1、2においては、電気自動車50には、二次電池85の充電専用の充電制御手段80が搭載されているが、実施の形態3においては、電気自動車50は、二次電池85の急速充電制御および急速放電制御を可能とする充放電制御手段80´を搭載している。充放電制御手段80´は、双方向DC−DCコンバータから構成されている。双方向DC−DCコンバータからなる充放電制御手段80´は、充電スタンド26側から供給される直流電力を二次電池85の急速充電に最適な充電電圧および充電電流に制御する機能を有するとともに、二次電池85に貯蔵された直流電力を電気自動車50の外部に急速放電させる制御機能を有している。
FIG. 10 shows a case where the
充放電制御手段80´は、商用電源の電力供給停止による大規模停電などの非常時にプラグPを接続することにより、外部へ大電力を出力することが可能となっている。プラグPには、直流電力を交流電力に変換するインバータ300が接続可能となっている。インバータ300には、例えば炊飯器や電気ポットなどの家電製品301が接続可能となっている。また、充放電制御手段80´は、二次電池85から出力される大電力を制御することが可能であるので、プラグPを接続することにより、図10(b)に示すように、他の電気自動車50´へ急速充電のための電力を供給することが可能となっている。
The charge / discharge control means 80 'can output a large amount of power to the outside by connecting the plug P in an emergency such as a large-scale power outage due to the stop of the power supply of the commercial power supply. An
このように構成された実施の形態3においては、HEMS55により家電機器などの運転を効率よく行うことが可能となり、従来に比べて家庭からのCO2の排出を大幅に低減することができる。また、電気自動車50には、双方向DC−DCコンバータからなる充放電制御手段80´が搭載されているので、図10(a)に示すように、電気自動車50に搭載された二次電池85の急速充電だけでなく、図10(b)に示すように、二次電池85から出力される直流電力Iaを充放電制御手段80´を介して外部に急速放電させることができ、二次電池85に貯蔵された電力を利用した家電製品301を使用が可能となる。
In the third embodiment configured as described above, the operation of home appliances and the like can be efficiently performed by the
このように、電気自動車50を電力貯蔵手段として使用することにより、自然災害による商用電源の供給停止による大規模停電の際や、野外でのキャンプなどでも家電製品301を使用することができ、電気自動車50を別の用途に利用することができる。また、二次電池の残存容量が低下して走行困難な状態にある他の電気自動車50´の急速充電を行うことができるので、急速充電インフラが十分に整備されていない地域においては、電気自動車50が急速充電スタンドの役割を果たすことができ、急速充電の融通性を高めることが可能となる。
In this way, by using the
以上、この発明の実施の形態1および2を詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、本発明の電力貯蔵システムは、通信施設としての携帯電話基地局10に適用した例を説明したが、通信施設は携帯電話基地局に限定されるものではなく、固定電話基地局、無線中継所、放送基地局、データセンタなど種々の施設が含まれる。また、電力貯蔵施設200として海上コンテナを利用した場合を説明したが、電力貯蔵施設は海上コンテナに限定されることはなく、第2の蓄電装置17などを最適な状態で収容できる屋外キュービクルなどを利用してもよい。
As described above, the first and second embodiments of the present invention have been described in detail, but the specific configuration is not limited to these embodiments, and there are design changes and the like within the scope not departing from the gist of the present invention. However, it is included in this invention. For example, the power storage system of the present invention is applied to the mobile
10 携帯電話基地局(通信施設)
11 商用電力(交流電力)
13 第1の電力変換装置
14 サーバ(第1の直流負荷)
15 照明装置(第1の直流負荷)
16 第1の蓄電装置
17 第2の蓄電装置
18 第2の電力変換装置
20 回路切替手段
21 停電検知手段
22 容量算出手段
50 電気自動車(第2の直流負荷)
200 電力貯蔵施設
210 充電ロボット
SW1 第1のスイッチ
SW2 第2のスイッチ
E スマートメータ
E1 選択スイッチ
A 電力平準化用回路
B 電力供給回路
10 Mobile phone base station (communication facility)
11 Commercial power (AC power)
13 First
15 Lighting device (first DC load)
16 first
200
Claims (4)
前記送電系統に接続され、交流電力を直流電力に変換する機能と、直流電力を交流電力に変換する機能の双方を備えた第2の電力変換装置と、
前記第2の電力変換装置によって充電されるとともに、前記第1の蓄電装置と前記第1の直流負荷に対して並列に接続可能である第2の蓄電装置と、
前記第1の直流負荷と前記第2の蓄電装置とを接続する回路に設けられる第1のスイッチと、
前記第2の蓄電装置に接続される第2のスイッチと、
前記第2のスイッチに接続され、前記第2の蓄電装置を前記第2の電力変換装置が接続される電力平準化用回路または第2の直流負荷が接続される電力供給回路のいずれかへ接続する選択スイッチと、
前記交流電力の前記第1の電力変換装置への供給停止を検出する停電検知手段と、
前記第2の蓄電装置に貯蔵された電力を前記送電系統または前記第2の直流負荷に供給する際には、前記第1のスイッチをオフにするとともに前記第2のスイッチをオンとし、前記停電検知手段により前記交流電力の前記第1の電力変換装置への供給停止を検知した際には、優先的に前記第1のスイッチをオンにするとともに前記第2のスイッチをオフとする回路切替手段と、
前記第1のスイッチがオフの状態では、前記送電系統の電力需要情報と前記第2の蓄電装置の残存容量と前記第2の直流負荷からの電力供給要請情報とに基づき、前記第2の蓄電装置を、前記電力平準化用回路と前記電力供給回路とのいずれかに接続する選択制御を行うスマートメータと、
を備えたことを特徴とする電力貯蔵システム。 It is charged by a first power converter that converts AC power from the power transmission system into DC power, and is always connected in parallel to a first DC load to which DC power from the first power converter is supplied. A first power storage device capable of supplying backup DC power to the first DC load when AC power supplied to the power converter is stopped;
A second power converter connected to the power transmission system and having both a function of converting AC power into DC power and a function of converting DC power into AC power;
A second power storage device that is charged by the second power conversion device and that can be connected in parallel to the first power storage device and the first DC load;
A first switch provided in a circuit connecting the first DC load and the second power storage device;
A second switch connected to the second power storage device;
Connected to the second switch, and the second power storage device is connected to either a power leveling circuit to which the second power conversion device is connected or a power supply circuit to which a second DC load is connected Select switch to
A power failure detection means for detecting a supply stop of the AC power to the first power converter;
When supplying the power stored in the second power storage device to the power transmission system or the second DC load, the first switch is turned off and the second switch is turned on. Circuit switching means for preferentially turning on the first switch and turning off the second switch when detecting the stop of supply of the AC power to the first power converter by the detecting means When,
In the state where the first switch is OFF, the second power storage based on the power demand information of the power transmission system, the remaining capacity of the second power storage device, and the power supply request information from the second DC load. A smart meter for performing selective control to connect a device to either the power leveling circuit or the power supply circuit;
A power storage system comprising:
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