JP5755605B2 - Power distribution device - Google Patents
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Description
本発明は、電力分配装置に関し、特に、車両から供給される電力を複数の給電系統に対して分配する電力分配装置に関する。 The present invention relates to a power distribution device, and more particularly to a power distribution device that distributes power supplied from a vehicle to a plurality of power supply systems.
環境に配慮した車両として、蓄電装置(たとえば二次電池やキャパシタなど)を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。そして、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源などの車両外部の電源(以下、単に「外部電源」とも称する。)により充電(以下、単に「外部充電」とも称する。)する技術が提案されている。 As an environmentally-friendly vehicle, a vehicle that is mounted with a power storage device (for example, a secondary battery or a capacitor) and that uses a driving force generated from electric power stored in the power storage device has attracted attention. Such vehicles include, for example, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and the like. The power storage devices mounted on these vehicles are charged by a power source outside the vehicle such as a commercial power source with high power generation efficiency (hereinafter also simply referred to as “external power source”) (hereinafter also simply referred to as “external charging”). Techniques to do this have been proposed.
このような外部充電が可能な車両の利用方法の1つとして、車両から逆に住宅側へ電力を供給し、住宅用電気機器の使用を可能にすることも検討されている。特開2001−8380号公報(特許文献1)は、電気自動車に搭載されたバッテリと住宅側の間で相互に電力伝達可能とした電力マネジメントシステムを開示する。 As one method of using such a vehicle that can be externally charged, it is also considered to supply electric power from the vehicle to the house side to enable the use of electric appliances for the house. Japanese Patent Laying-Open No. 2001-8380 (Patent Document 1) discloses a power management system in which power can be transmitted between a battery mounted on an electric vehicle and a house side.
ところで、車両から住宅に供給可能な電力量は大きくはないため、できるだけ長く車両が給電可能であるようにするためには、住宅側での無駄な電力消費を控えなければならない。しかしながら、車両からどれだけの電力量が供給可能かを常に意識しながら使用すべき電気機器を選択するのは利用者にとって煩わしい。また、使用すべきではない電気機器の電源が誤って入れられたままであると、予想以上に早い時期に、車両から住宅への電力供給が不可能になり得る。 By the way, since the amount of power that can be supplied from the vehicle to the house is not large, in order to allow the vehicle to supply power as long as possible, wasteful power consumption on the house side must be avoided. However, it is troublesome for the user to select an electric device to be used while always being aware of how much electric power can be supplied from the vehicle. In addition, if the power of an electric device that should not be used is left turned on by mistake, it may become impossible to supply power from the vehicle to the house at an earlier time than expected.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両から住宅に給電する際における利用者の利便性を向上することである。 This invention is made | formed in view of the above-mentioned subject, The objective is to improve the convenience of the user at the time of supplying electric power from a vehicle to a house.
ある実施例において、電力分配装置は、車両から供給される電力を、複数の給電系統に対して分配する。この電力分配装置は、給電系統の各々に対して設けられ、給電系統を電気的に遮断可能な遮断機構と、各給電系統へ供給される予定の電力量の合計が、車両から電力分配装置に対して供給可能な電力量よりも大きいと、予め定められた優先順位が低い給電系統から順番に遮断するように各遮断機構を制御する制御部とを備える。 In one embodiment, the power distribution device distributes power supplied from the vehicle to a plurality of power feeding systems. This power distribution device is provided for each of the power supply systems, and the total of the shut-off mechanism capable of electrically interrupting the power supply system and the amount of power to be supplied to each power supply system is transferred from the vehicle to the power distribution device. And a control unit that controls each shut-off mechanism so as to shut off in order from a power feeding system having a predetermined priority lower than the amount of power that can be supplied.
この構成によると、優先順位が低い給電系統から順番に自動的に遮断され、消費電力が低減される。そのため、利用者を煩わせることなく、無駄な消費電力を削減できる。よって、車両から住宅に給電する際における利用者の利便性を向上できる。 According to this configuration, the power supply system having the lowest priority is automatically shut off in order, and the power consumption is reduced. Therefore, useless power consumption can be reduced without bothering the user. Therefore, the convenience of the user when power is supplied from the vehicle to the house can be improved.
別の実施例において、給電系統へ供給される予定の電力量は、予め定められた時間から電力分配装置へ電力を供給した時間を減算した時間と、給電系統に供給される電力との積である。 In another embodiment, the amount of power scheduled to be supplied to the power feeding system is the product of the time obtained by subtracting the time for supplying power to the power distribution device from the predetermined time and the power supplied to the power feeding system. is there.
この構成によると、給電系統へ供給される予定の電力量を、例えば利用者が予め定めた時間に基づいて適切に算出できる。 According to this configuration, the amount of power scheduled to be supplied to the power feeding system can be appropriately calculated based on, for example, a time predetermined by the user.
さらに別の実施例において、電力分配装置は、車両から電力分配装置に対して供給可能な電力量を表す信号を、車両から受信する受信器をさらに備える。 In yet another embodiment, the power distribution apparatus further includes a receiver that receives a signal representing the amount of power that can be supplied from the vehicle to the power distribution apparatus.
この構成によると、電力分配装置自体が、車両から電力分配装置に対して供給可能な電力量を算出せずとも、たとえば車両に搭載したECU(Electronic Control Unit)が算出した電力量を取得することができる。 According to this configuration, the power distribution device itself does not calculate the amount of power that can be supplied from the vehicle to the power distribution device, for example, and acquires the amount of power calculated by an ECU (Electronic Control Unit) mounted on the vehicle Can do.
さらに別の実施例において、電力分配装置は、各給電系統へ供給される予定の電力量、各給電系統へ供給される予定の電力量の合計、車両から電力分配装置に対して供給可能な電力量、給電系統の状態、車両から電力分配装置への電力の供給状態のうちの少なくともいずれか1つを利用者に報知する報知器をさらに備える。 In yet another embodiment, the power distribution apparatus includes: a power amount scheduled to be supplied to each power supply system; a total amount of power scheduled to be supplied to each power supply system; and a power that can be supplied from the vehicle to the power distribution device. It further has a notification device that notifies the user of at least one of the amount, the state of the power supply system, and the supply state of power from the vehicle to the power distribution device.
この構成によると、種々の情報を利用者に提供することができる。 According to this configuration, various information can be provided to the user.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1を参照して、一例として、車両100には、充電スタンド200および家屋300を介して商用電源500から電力が供給される。本実施の形態においては、家屋300を介して商用電源500から供給される交流電流により車両の100のバッテリ110が充電される。家屋300に設置されたバッテリ(図示せず)から供給される直流電流によりバッテリ110を充電するようにしてもよい。
With reference to FIG. 1, as an example, electric power is supplied to
充電スタンド200は、充電ケーブル202、充電コネクタ204とを含む。充電ケーブル202の一端は充電スタンド200に接続され、他端には充電コネクタ204が設けられる。図1に示すように、充電コネクタ204は、車両に接続される。
Charging
充電コネクタ204が車両100に接続された状態において、充電スタンド200は、商用電源500から車両に電力を供給する。一例として、充電スタンド200は、家屋300の分電盤302に電気的に接続される。分電盤302は、商用電源500に接続される。なお、分電盤302が特許請求の範囲に記載の電力分配装置に相当する。分電盤302については後で詳細に説明する。
In a state where the
図2を参照して、車両100について説明する。車両100は、バッテリ110と、リレー112と、PCU(Power Control Unit)120と、モータジェネレータ130と、エンジン132と、減速機140と、駆動輪150とを備える。
The
バッテリ110は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などである。バッテリ110の代わりにキャパシタを用いてもよい。
The
バッテリ110は、リレー112を介してPCU120に接続される。バッテリ110は、車両100の駆動力を発生させるための電力をPCU120に供給する。また、バッテリ110は、モータジェネレータ130で発電された電力を蓄える。バッテリ110の電圧はたとえば200V程度である。
バッテリ110とPCU120との間のリレー112が開くことにより、バッテリ110が車両100の電気回路から遮断される。一方、リレー112が閉じることにより、バッテリ110が車両100の電気回路に接続され、バッテリ110への充電およびバッテリ110からの放電が可能になる。リレー112の開閉動作は、制御装置としてのECU(Electronic Control Unit)160により制御される。
When the
PCU120は、バッテリ110からの電源電圧を昇圧するためのコンバータや、コンバータにより昇圧された直流電力を、モータジェネレータ130を駆動するための交流電力に変換するためのインバータなどを含む。
PCU 120 includes a converter for boosting the power supply voltage from
モータジェネレータ130は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動モータである。モータジェネレータ130の出力トルクは、減速機140を介して駆動輪150に伝達される。モータジェネレータ130は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪150の回転力によって発電することができる。発電電力は、PCU120によってバッテリ110の充電電力に変換される。PCU120はECU160によって制御される。
なお、図2においては、モータジェネレータが1つ設けられる構成が示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、モータジェネレータを複数設ける構成としてもよい。 2 shows a configuration in which one motor generator is provided, the number of motor generators is not limited to this, and a configuration in which a plurality of motor generators are provided may be employed.
エンジン132は、一例として周知の内燃機関である。本実施の形態において、エンジン132は、バッテリ110の残存容量(SOC:State Of Charge)がしきい値以下になると運転される。エンジン132を運転した場合、モータジェネレータ130に発電させることができる。
The
なお、エンジン132が搭載されていない車両に本願発明を適用してもよい。
車両100は、さらに、充電装置170と、インレット172とを備える。充電装置170は、商用電源500からの電力によってバッテリ110を充電するための装置である。充電装置170は、商用電源500から供給される交流電流を直流電流に変換するとともに、電圧を所望の電圧まで昇圧、もしくは降圧して、バッテリ110に供給する。
充電装置170は、インレット172に接続される。
Note that the present invention may be applied to a vehicle on which the
インレット172は、車両100の外表面に設けられる。インレット172には、充電ケーブル202の充電コネクタ204が接続される。したがって、インレット172は、商用電源500に、充電ケーブル202を介して接続される。
車両100は、さらに、放電装置180を備える。放電装置180は、車両100から車両100の外部の電子機器などに電力を供給するための装置である。一例として、放電装置180は、バッテリ110から放電された交流電流を直流電流に変換するとともに、電圧を所望の電圧まで昇圧、もしくは降圧する。一例として、バッテリ110から放電された電力は、インレット172から車外に向けて出力される。なお、インレット172とは別に設けられたアウトレットから電力を車外に向けて出力するようにしてもよい。
本実施の形態においては、車両100から電力を供給するに際し、ECU160は、車両から供給可能な電力量WHS[kWh]を算出する。一例として、ECU160は、バッテリ110の残存容量と、エンジン132を運転してモータジェネレータ130によって発電可能な電力量WHG[kWh]との合計として、車両から供給可能な電力量WHSを算出する。エンジン132を運転してモータジェネレータ130によって発電可能な電力量WHGは、一例として、燃料(ガソリン燃料、ディーゼル燃料、アルコール燃料、水素等)の残量から開発者により予め作成されたマップ等に従って算出される。なお、車両から供給可能な電力量WHSの算出方法はこれらに限定されない。車両から供給可能な電力量WHSは逐次算出され、更新される。
In the present embodiment, when power is supplied from
図3を参照して、たとえば災害が発生した後などにおいて、車両100は、V2H(Vehicle to Home)スタンド400を介して家屋300の分電盤302に対して電力を供給する。分電盤302から、家屋300内に設けられた空調装置、照明装置、テレビ、冷蔵庫等の電気機器303,304,305に電力が供給される。
Referring to FIG. 3, for example, after a disaster occurs,
なお、V2Hスタンド400を車両100の外部に設置する代わりに車両100に内蔵させたり、家屋300の敷地内あるいは屋内に設置してもよい。
Instead of installing the V2H stand 400 outside the
V2Hスタンド400の入力部402は、ケーブル等を介して車両100のインレット172に接続される。同様に、V2Hスタンド400の出力部404は、ケーブル等を介して家屋300の分電盤302に接続される。
The
分電盤302は、主幹ブレーカ310、分岐ブレーカ311,312,313、コントローラ320、外部設定器330、通信器340ならびに表示器342を備える。
The
主幹ブレーカ310は、V2Hスタンド400に接続される。V2Hスタンド400から主幹ブレーカ310に供給された電力は、家屋300に配置された各給電系統351,352,353に分配される。各給電系統351,352,353における消費電力WC1,WC2,WC3[kW]は、夫々、電力センサ361,362,363によって検出され、検出結果を表す信号がコントローラ320に入力される。
The
各給電系統351,352,353に対して、分岐ブレーカ311,312,313が設けられる。なお、本実施の形態においては、給電系統351,352,353と分岐ブレーカ311,312,313とを3つずつ示すが、給電系統351,352,353ならびに分岐ブレーカ311,312,313の数は3つに限定されるものではなく、2つ以上であればいくつであってもよい。
分岐ブレーカ311,312,313は、給電系統351,352,353を電気的に遮断可能である。本実施の形態において、分岐ブレーカ311,312,313は、コントローラ320によって制御される。
The
本実施の形態においては、各給電系統351,352,353へ供給される予定の電力量WH1,WH2,WH3[kWh]の合計WH0[kWh]が、車両100から分電盤302に対して供給可能な電力量WHSよりも大きいと、予め定められた優先順位が低い給電系統から順番に遮断するように各分岐ブレーカ311,312,313が制御される。
In the present embodiment, the total amount WH0 [kWh] of the power amounts WH1, WH2, and WH3 [kWh] scheduled to be supplied to the respective
給電系統へ供給される予定の電力量WH1,WH2,WH3は、コントローラ320によって算出される。給電系統毎に利用者によって予め定められた利用時間TU1,TU2,TU3から分電盤302へ電力を供給した時間(給電を開始してからの経過時間)TSを減算した時間と、各給電系統に供給される電力、すなわち消費電力WC1,WC2,WC3との積である。
The amount of power WH1, WH2, and WH3 scheduled to be supplied to the power feeding system is calculated by the
従って、給電系統351へ供給される予定の電力量WH1は、下記の式1に従って算出される。
Therefore, the amount of power WH1 scheduled to be supplied to the
WH1=(TU1−TS)×WC1・・・(1)
同様に、給電系統352,353へ供給される予定の電力量WH1,WH2は、下記の式2,3に従って算出される。
WH1 = (TU1-TS) × WC1 (1)
Similarly, the electric power amounts WH1 and WH2 scheduled to be supplied to the
WH2=(TU2−TS)×WC2・・・(2)
WH3=(TU3−TS)×WC3・・・(3)
各給電系統351,352,353の利用時間TU1,TU2,TU3ならびに給電系統351,352,353の優先順位は、一例として、利用者が外部設定器330を操作することによって予め定められる。
WH2 = (TU2-TS) × WC2 (2)
WH3 = (TU3-TS) × WC3 (3)
The usage times TU1, TU2, and TU3 of the
車両から分電盤302に対して供給可能な電力量WHSは、通信器340を介して車両100から取得される。すなわち、通信器340は、車両100から分電盤302に対して供給可能な電力量WHSを表す信号を、車両100から受信し、コントローラ320に転送する。通信器340は、無線あるいは有線で車両100のECU160と通信する。
The amount of power WHS that can be supplied from the vehicle to the
表示器342は、各給電系統351,352,353へ供給される予定の電力量WH1,WH2,WH3、それらの合計WH0、車両100から分電盤302に対して供給可能な電力量WHS、各給電系統351,352,353の状態、車両100から分電盤302への電力の供給状態のうちの少なくともいずれか1つを利用者に報知する。各給電系統351,352,353の状態は、各分岐ブレーカ311,312,313の状態ならびに各給電系統351,352,353の消費電力WC1,WC2,WC3等を含む。車両100から分電盤302への電力の供給状態は、車両100から分電盤302への給電中であるか否か、ならびに車両100から分電盤302へ供給される電力あるいは電力量等を含む。これらの情報は、表示器342に表示されることにより報知されたり、音声により報知されたり、利用者のスマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータ、その他の電子端末等に配信され得る。
The
図4を参照して、本実施の形態において分電盤302のコントローラ320が実行する処理について説明する。
With reference to FIG. 4, the process which the
ステップ(以下、ステップをSと略す)100にて、各分岐ブレーカ311,312,313を介して各給電系統351,352,353に供給される消費電力WC1,WC2,WC3が算出される。
In step (hereinafter, step is abbreviated as S) 100, power consumption WC1, WC2, and WC3 supplied to the
さらに、S102にて、給電系統毎に定められた利用時間TU1,TU2,TU3の各々と、車両100から分電盤302へ給電を開始してからの経過時間TSとの差が算出される。
Furthermore, in S102, the difference between each of the usage times TU1, TU2, and TU3 determined for each power feeding system and the elapsed time TS from the start of power feeding from the
その後、S104にて、各給電系統351,352,353へ供給される予定の電力量WH1,WH2,WH3が算出される。このとき、車両100から分電盤302へ給電されていなければ(S106にてNO)、処理は終了する。
Thereafter, in S104, power amounts WH1, WH2, and WH3 scheduled to be supplied to the
一方、車両100から分電盤302へ給電中であると(S106にてYES)、S108にて、車両100から分電盤302に対して供給可能な電力量WHSを車両100から受信する。さらに、S110にて、各給電系統351,352,353へ供給される予定の電力量WH1,WH2,WH3の合計WH0が算出される。
On the other hand, if power is being supplied from
各給電系統351,352,353へ供給される予定の電力量WH1,WH2,WH3の合計WH0が、車両100から分電盤302に対して供給可能な電力量WHSよりも大きいと(S112にてYES)、S114にて、予め定められた優先順位が最も低い給電系統が電気的に遮断される。すなわち、優先順位が最も低い給電系統に対して設けられた分岐ブレーカが切られる。
If total WH0 of electric power amounts WH1, WH2, and WH3 scheduled to be supplied to each
ここでは、一例として、給電系統351、給電系統352、給電系統353の順に優先順位が高く定められていると想定する。この場合、給電系統353が電気的に遮断される。
Here, as an example, it is assumed that the priority is set higher in the order of the
その後、分電盤302に電的的に接続された状態の給電系統の数が1つであると(S116にてYES)、処理は終了される。ここでは、給電系統351、給電系統352、給電系統353のうち、給電系統353のみが電気的に遮断されていると想定する。この場合(S116にてNO)、S100〜S112の処理が再度実行される。
Thereafter, when the number of power feeding systems electrically connected to
よって、給電系統353が電気的に遮断された後においても、給電系統351へ供給される予定の電力量WH1と給電系統352へ供給される予定の電力量WH2との合計WH0が、車両100から分電盤302に対して供給可能な電力量WHSよりも大きいと(S112にてYES)、S114にて、給電系統352が電気的に遮断される。その結果、遮断されていない給電系統が1つのみとなり(S116にてYES)、処理が終了される。
Therefore, even after the
以上のように、本実施の形態においては、優先順位が低い給電系統から順番に自動的に遮断され、消費電力が低減される。そのため、利用者を煩わせることなく、無駄な消費電力を削減できる。よって、車両から住宅に給電する際における利用者の利便性を向上できる。 As described above, in the present embodiment, power is automatically cut off in order from the power supply system with the lowest priority, and the power consumption is reduced. Therefore, useless power consumption can be reduced without bothering the user. Therefore, the convenience of the user when power is supplied from the vehicle to the house can be improved.
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 車両、110 バッテリ、112 リレー、130 モータジェネレータ、132 エンジン、140 減速機、150 駆動輪、160 ECU、170 充電装置、172 インレット、180 放電装置、200 充電スタンド、202 充電ケーブル、204 充電コネクタ、300 家屋、302 分電盤、303,304,305 電気機器、310 主幹ブレーカ、311,312,313 分岐ブレーカ、320 コントローラ、330 外部設定器、340 通信器、342 表示器、351,352,353 給電系統、361,362,363 電力センサ、400 スタンド、402 入力部、404 出力部、500 商用電源。 100 vehicle, 110 battery, 112 relay, 130 motor generator, 132 engine, 140 speed reducer, 150 drive wheel, 160 ECU, 170 charging device, 172 inlet, 180 discharging device, 200 charging stand, 202 charging cable, 204 charging connector, 300 House, 302 Distribution board, 303, 304, 305 Electrical equipment, 310 Main breaker, 311, 312, 313 Branch breaker, 320 Controller, 330 External setting device, 340 Communication device, 342 Display, 351, 352, 353 System, 361, 362, 363 Power sensor, 400 stand, 402 input unit, 404 output unit, 500 commercial power supply.
Claims (4)
前記給電系統の各々に対して設けられ、前記給電系統を電気的に遮断可能な遮断機構と、
各前記給電系統へ供給される予定の電力量の合計が、前記車両から前記電力分配装置に対して供給可能な電力量よりも大きいと、予め定められた優先順位が低い給電系統から順番に遮断するように各前記遮断機構を制御する制御部とを備え、
各前記給電系統へ供給される予定の電力量は、利用時間から電力供給時間を減算した時間と、前記給電系統に供給される電力との積であり、
前記電力供給時間は、前記車両から前記電力分配装置に給電を開始してからの経過時間であり、
前記利用時間は、利用者が設定器を操作して各前記給電系統ごとに予め定めることが可能な時間である、電力分配装置。 A power distribution device that distributes power supplied from a vehicle to a plurality of power supply systems,
A shut-off mechanism provided for each of the power feed systems and capable of electrically shutting off the power feed system;
If the total amount of power scheduled to be supplied to each of the power supply systems is larger than the amount of power that can be supplied from the vehicle to the power distribution device, the power supply system having a predetermined priority order is cut off in turn. And a control unit that controls each of the shut-off mechanisms ,
The amount of power scheduled to be supplied to each of the power supply systems is a product of the time obtained by subtracting the power supply time from the usage time and the power supplied to the power supply system,
The power supply time is an elapsed time from the start of power feeding from the vehicle to the power distribution device,
The power distribution device is a power distribution device in which the use time is a time that can be determined in advance for each of the power feeding systems by operating a setting device.
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