JP6548854B1 - 充放電装置および充放電システム - Google Patents

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Abstract

本発明にかかる充放電装置は、宅内に設置された蓄電池(14)の充電動作および据え置き型蓄電池を放電させて家庭用負荷(4)に電力を供給する動作を行う蓄電池用充放電器(3)とともに充放電システム(101)を構成し、電気自動車(2)が備える動力用蓄電池(10)の充電動作および動力用蓄電池(10)を放電させて家庭用負荷(4)に電力を供給する放電動作を行う電気自動車用充放電器(1)であって、蓄電池(14)と家庭用負荷(4)との間に流れる電流の値を検出する電流検出部(91)と、電流検出部(91)が検出する電流の値に基づいて、動力用蓄電池(10)の充電動作および動力用蓄電池(10)の放電動作を制御する制御部(93)と、を備える。

Description

本発明は、電気自動車などに搭載された動力用蓄電池に接続して使用する充放電装置および充放電システムに関する。
近年、電気自動車など、電気モーターおよび電気モーターに供給する電力を蓄える動力用蓄電池が搭載された自動車の普及に伴い、動力用蓄電池を充電するための設備を導入する家庭が増加している。また、動力用蓄電池を充電するだけではなく、系統電源が停電した場合などには動力用蓄電池に蓄えられた電力を放電させて家庭内の機器に供給することが可能な充放電装置の普及も進んでいる。
また、自動車に内蔵された動力用蓄電池とは異なる据え置き型の蓄電池を家庭内に設置し、太陽光発電システムなどで得られる電力の余剰電力を蓄電池に充電しておき、電力の不足時などに蓄電池を放電させて家庭内の機器に供給する充放電システムも普及している。
上記のような、動力用蓄電池から家庭内の機器への電力供給を可能にする充放電装置と、家庭内に設置された蓄電池から家庭内の機器への電力供給を可能にする充放電装置とは併用されることがある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の発明では、電気自動車の動力用蓄電池(第1蓄電池)用の第1充放電制御装置と、建物に設置された据え置き型の蓄電池(第2蓄電池)用の第2充放電制御装置とが併用されており、第1充放電制御装置は、第2充放電制御装置から系統への電流に基づいて第2充放電制御装置の動作を判定し、第2充放電制御装置の動作にあわせて第1蓄電池の充放電を制御する。
特開2017−22860号公報
特許文献1には、異常充放電が発生しないようにする方法について記載されているが、動力用蓄電池と据え置き型蓄電池との間で電力が移動するのを阻止する方法、すなわち、動力用蓄電池から据え置き型蓄電池へ電力が移動する、あるいは、据え置き型蓄電池から動力用蓄電池へ電力が移動することを阻止する方法については書かれていない。たとえば、動力用蓄電池が昼間に放電し、据え置き型蓄電池に充電されるという電力の移動が発生する場合、直流から交流への変換、および、交流から直流への変換が行われる。この場合、電力変換時の効率により電力の損失が発生してしまうという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電気自動車が備える動力用蓄電池と据え置き型の蓄電池との間で電力が移動するのを防止し、電力の移動に伴う損失を抑制することが可能な充放電装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、宅内に設置された据え置き型蓄電池の充電動作および据え置き型蓄電池を放電させて負荷に電力を供給する動作を行う蓄電池用充放電器とともに充放電システムを構成し、電気自動車が備える動力用蓄電池の充電動作および動力用蓄電池を放電させて負荷に電力を供給する放電動作を行う充放電装置であって、据え置き型蓄電池と負荷との間に流れる電流の値を検出する電流検出部と、電流検出部が検出する電流の値に基づいて、動力用蓄電池の充電動作および動力用蓄電池の放電動作を制御する制御部と、を備える。制御部は、電流の値に基づいて、動力用蓄電池と据え置き型蓄電池との間で電力移動が発生するかを判定し、電力移動が発生する場合は充放電装置の動作を変更する。
本発明にかかる充放電装置は、電気自動車が備える動力用蓄電池と据え置き型の蓄電池との間で電力が移動するのを防止して電力の損失を抑制することができるという効果を奏する。
実施の形態1にかかる充放電システムを模式的に表す図 実施の形態1にかかる充放電システムの構成例を示す図 実施の形態1にかかる電気自動車用充放電器が備えるマイコンで実現される機能の一例を示す図 蓄電池の間で電力が移動する場合の第1の例を示す図 蓄電池の間で電力が移動する場合の第2の例を示す図 実施の形態1にかかる電気自動車用充放電器が、動力線に接続されている他の機器を判別する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態1にかかる電気自動車用充放電器の充電制御動作の一例を示すフローチャート 実施の形態1にかかる電気自動車用充放電器の放電制御動作の一例を示すフローチャート 実施の形態2にかかる充放電システムの構成例を模式的に表す図 実施の形態2にかかる充放電システムの構成例を示す図 実施の形態2にかかる充放電システムを構成する制御装置の機能構成の一例を示す図 実施の形態2にかかる充放電システムを構成する制御装置の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態2にかかる電気自動車用充放電器の動作の一例を示すフローチャート 実施の形態2にかかる充放電システムの変形例を示す図
以下に、本発明の実施の形態にかかる充放電装置および充放電システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる充放電システムを模式的に表す図である。図1に示した充放電システム101は、実施の形態1にかかる充放電装置である電気自動車用充放電器1と、動力用蓄電池10が搭載された電気自動車2と、据え置き型蓄電池用の充放電器である蓄電池用充放電器3と、を備える。
電気自動車用充放電器1は第1の充放電器である。電気自動車用充放電器1は、表示器17および分電盤26に接続される。また、電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10と接続可能であり、図1では、電気自動車用充放電器1と動力用蓄電池10とが接続された状態となっている。
蓄電池用充放電器3は第2の充放電器である。蓄電池用充放電器3は、表示器18および分電盤26に接続される。分電盤26には、宅内の負荷、すなわち、家庭内に設置された各種機器である家庭用負荷4と、系統電源5とが接続される。
図2は、実施の形態1にかかる充放電システム101の構成例を示す図である。なお、図2に示した各構成要素のうち、図1に示した構成要素と同じものには同一の符号を付している。また、図2では、図1に示した分電盤26の記載を省略している。
図2に示したように、電気自動車用充放電器1は、コンバータ7、インバータ8およびマイクロプロセッサであるマイコン9を備え、電気自動車2内蔵の動力用蓄電池10と接続して使用される。蓄電池用充放電器3は、コンバータ11、インバータ12、マイコン13および蓄電池14を備える。蓄電池14は据え置き型の蓄電池である。図2では、蓄電池用充放電器3が蓄電池14を内蔵する構成例を示したが、蓄電池14が蓄電池用充放電器3の外部に設けられた構成であってもよい。電気自動車用充放電器1のマイコン9には、電流センサ15および27と、表示器17とが接続される。蓄電池用充放電器3のマイコン13には、電流センサ16と、表示器18とが接続される。
動力用蓄電池10が放電する場合、動力用蓄電池10が出力する直流電圧は電気自動車用充放電器1に入力される。電気自動車用充放電器1は、入力された電圧をコンバータ7で直流のまま電圧変換し、さらに、インバータ8で直流から交流に変換して出力する。
電気自動車用充放電器1が備えるマイコン9は、コンバータ7およびインバータ8を制御する。マイコン9は、表示器17の制御も行う。また、マイコン9は、系統電源5と家庭用負荷4とを接続する動力線201に設けられた電流センサ15を用いて、動力線201に流れる電流の向き、すなわち、系統電源5から家庭用負荷4に向けて電流が流れているのか、これとは逆の方向に電流が流れているのかを検出する。なお、系統電源5から家庭用負荷4に向かう方向は買電方向、家庭用負荷4から系統電源5に向かう方向は売電方向である。動力線201には電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3も接続されている。電流センサ15の設置位置は、蓄電池用充放電器3の接続点203と系統電源5との間である。また、電流センサ15は第1の電力検出部を構成する。
マイコン9は、動力線201を買電方向に流れる電流の量、および、動力線201を売電方向に流れる電流の量を把握している。電気自動車用充放電器1は、たとえば、系統電源5からの買電電力を極力小さくするよう放電を行い、家庭用負荷4に電力を供給する。また、マイコン9は、蓄電池用充放電器3と動力線201とを接続する電力線202に設けられた電流センサ27を用いて、電力線202に流れる電流の向きおよび電流量を把握している。マイコン9に接続された表示器17は、使用者からの操作を受け付ける入力装置としての機能も有する。表示器17は、使用者が運転状態をモニターする場合、および、使用者が運転モードを変更する場合などに使用されるユーザインタフェース部を実現する。
蓄電池用充放電器3に内蔵された蓄電池14が放電する場合、蓄電池14が出力する直流電圧はコンバータ11で直流のまま電圧変換され、さらに、インバータ12で直流から交流に変換された後、出力される。
蓄電池用充放電器3が備えるマイコン13は、コンバータ11およびインバータ12を制御する。マイコン13は、表示器18の制御も行う。また、マイコン13は、系統電源5と家庭用負荷4とを接続する動力線201に設けられた電流センサ16を用いて、動力線201に流れる電流の向きを検出している。電流センサ16の設置位置は、蓄電池用充放電器3の接続点203と系統電源5との間である。マイコン13に接続された表示器18は、上述した表示器17と同様に、使用者からの操作を受け付ける入力装置としての機能も有する。表示器18は、使用者が運転状態をモニターする場合、および、使用者が運転モードを変更する場合などに使用される。
図3は、実施の形態1にかかる電気自動車用充放電器1が備えるマイコン9で実現される機能の一例を示す図である。マイコン9は、電流検出部91、接続機器判定部92および制御部93を実現する。
電流検出部91は、系統電源5と家庭用負荷4との間に流れる電流の値および蓄電池用充放電器3と家庭用負荷4との間に流れる電流の値を検出する。すなわち、電流検出部91は、電流センサ15が検出する電流の値を示す電流値を電流センサ15から取得し、電流センサ27が検出する電流の値を示す電流値を電流センサ27から取得する。
接続機器判定部92は、電流検出部91が検出する、蓄電池用充放電器3と家庭用負荷4との間に流れる電流の値に基づいて、動力線201に蓄電池用充放電器3が接続されている否かを判定する。
制御部93は、コンバータ7、インバータ8および表示器17を制御する。
図4は、蓄電池の間で電力が移動する場合の第1の例を示す図である。太線の矢印が電力の移動方向を示す。図4は、蓄電池用充放電器3から電気自動車用充放電器1に向かって電力が移動する場合を示す。また、I1は動力用蓄電池10と電気自動車用充放電器1との間に流れる電流を示し、I2は家庭用負荷4の消費電流を示す。I3は蓄電池用充放電器3と動力線201との間に流れる電流を示し、I4は系統電源5からの供給電流を示す。
図4に示した電力の移動が発生するのは以下のケースAおよびケースBの場合である。なお、電気自動車用充放電器1は、後述する本発明にかかる制御を行わずに、従来と同様の制御を行うものとする。
(ケースA)
電気自動車用充放電器1が買電最小モードで充電動作を行い、かつ、蓄電池用充放電器3が買電最小モードで放電動作を行う場合、図4に示した電力の移動が発生する。ここで、電気自動車用充放電器1が行う、買電最小モードでの充電動作とは、系統電源5からの買電量を最小とし、余剰電力が発生した時に、余剰電力で動力用蓄電池10を充電する動作である。また、蓄電池用充放電器3が行う、買電最小モードでの放電動作とは、系統電源5からの買電量、すなわち、系統電源5から供給を受ける電力量が最小となるよう、蓄電池14を放電させて家庭用負荷4に電力を供給する動作である。
ケースAでは、蓄電池用充放電器3からの放電電流を示す電流値I3が家庭用負荷4で消費される電流の電流値I2よりも大きい場合、その余剰電流が電流値I1となり、動力用蓄電池10が充電される。すなわち、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3は、式(1)が成り立つように動作を行う。
1=I3−I2+I4 …(1)
しかし、買電量が最小となるよう、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3が運転を行うため、系統電源5からの電流値I4は、ほぼ0である。このとき、電気自動車用充放電器1は、蓄電池用充放電器3が放電した電力を余剰電力と判断する。一方、蓄電池用充放電器3は、放電した電力が動力用蓄電池10の充電に使われるのか、家庭用負荷4で消費されるのかを区別できない。そのため、動力用蓄電池10への充電が継続され、その結果、蓄電池14に蓄えられた電力が動力用蓄電池10に移動する。
(ケースB)
電気自動車用充放電器1が強制充電モードで充電動作を行い、かつ、蓄電池用充放電器3が買電最小モードで放電動作を行う場合、図4に示した電力の移動が発生する。ここで、電気自動車用充放電器1が行う、強制充電モードでの充電動作とは、買電量などを考慮することなく動力用蓄電池10を充電する動作である。
ケースBでは、動力用蓄電池10への充電電流である電流値I1は一定量である。一方、蓄電池用充放電器3は、系統電源5から供給される電流の電流値I4が0になるよう、電流値I3を出力する。このとき、蓄電池用充放電器3が出力する電流(電流値I3)が動力用蓄電池10への充電電流(電流値I1)に満たなければ、不足分が系統電源5から供給される。すなわち、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3は、式(2)が成り立つように動作を行う。
1+I2=I3+I4 …(2)
電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10の充電が完了するまで充電動作を継続する。このとき、蓄電池用充放電器3は、放電する電力が動力用蓄電池10の充電で使用されるのか家庭用負荷4で使用されるのかを区別できないことから、放電動作を継続する。その結果、蓄電池14に蓄えられた電力が動力用蓄電池10に移動する。
図5は、蓄電池の間で電力が移動する場合の第2の例を示す図である。太線の矢印が電力の移動方向を示す。図5は、電気自動車用充放電器1から蓄電池用充放電器3に向かって電力が移動する場合を示す。図4と同様に、I1は動力用蓄電池10と電気自動車用充放電器1との間に流れる電流を示し、I2は家庭用負荷4の消費電流を示す。I3は蓄電池用充放電器3と動力線201との間に流れる電流を示し、I4は系統電源5からの供給電流を示す。
図5に示した電力の移動が発生するのは以下のケースCの場合である。なお、電気自動車用充放電器1は、後述する本発明にかかる制御を行わずに、従来と同様の制御を行うものとする。
(ケースC)
電気自動車用充放電器1が買電最小モードで放電動作を行い、かつ、蓄電池用充放電器3が強制充電モードで充電動作を行う場合、図5に示した電力の移動が発生する。ここで、電気自動車用充放電器1が行う、買電最小モードでの放電動作とは、系統電源5からの買電量が最小となるよう、動力用蓄電池10を放電させて家庭用負荷4に電力を供給する動作である。蓄電池用充放電器3が行う、強制充電モードでの充電動作とは、買電量などを考慮することなく蓄電池14を充電する動作である。
ケースCでは、蓄電池14への充電電流である電流値I3は一定量である。一方、電気自動車用充放電器1は、系統電源5から供給される電流の電流値I4が0になるよう、動力用蓄電池10を放電させ、電流値I1を出力する。このとき、電気自動車用充放電器1が出力する電流値I1が蓄電池14への充電電流(電流値I3)に満たなければ、不足分が系統電源5から供給される。すなわち、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3は、式(3)が成り立つように動作を行う。なお、式(3)において、マイナスは図5の矢印と反対方向に流れる電流を表す。
−I3=−I1−I2+I4 …(3)
蓄電池用充放電器3は、蓄電池14の充電が完了するまで充電動作を継続する。このとき、電気自動車用充放電器1は、放電する電力が蓄電池14の充電で使用されるのか家庭用負荷4で使用されるのかを区別できないことから、放電動作を継続する。その結果、動力用蓄電池10に蓄えられた電力が蓄電池14に移動する。
以上のケースA〜ケースCで示したように、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3の2つの充放電器の一方が充電動作を行い、他方が放電動作を行う場合、電力の移動が発生する。
本実施の形態にかかる充放電システム101において、電気自動車用充放電器1は、以下に示す制御を行うことにより、上記のケースA、ケースBおよびケースCで示した電力移動の発生を防止する。具体的には、電気自動車用充放電器1に接続される機器が蓄電池を備え、蓄電池の充電を行う機器の場合に、蓄電池間で電力が移動する問題を解決する。そのため、電気自動車用充放電器1は、接続されている機器が放電のみ行う機器、たとえばパワーコンディショナのような機器なのか、充電および放電を行う充放電器のような機器なのかを見極めることが重要である。充放電器ではなく放電のみを行う機器のみが接続されている場合は上記のケースA、ケースBおよびケースCで示した問題はそもそも発生しない。
以下の説明では、図4および図5と同様に、動力用蓄電池10と電気自動車用充放電器1との間に流れる電流をI1で示し、家庭用負荷4の消費電流をI2で示す。また、蓄電池用充放電器3と動力線201との間に流れる電流をI3で示し、系統電源5からの供給電流をI4で示す。なお、電流I3は電流センサ27で検出され、電流I4は電流センサ15および16で検出される。図4および図5に示した矢印の向きに電流が流れる場合、電流I1〜I4の値が正とする。
まず、本実施の形態にかかる電気自動車用充放電器1が、動力線201に接続されている他の機器が充電動作を行う機器か否かを判別する方法について説明する。
図6は、実施の形態1にかかる電気自動車用充放電器1が、動力線201に接続されている他の機器を判別する動作の一例を示すフローチャートである。
動力線201に接続されている他の機器を判別する場合、電気自動車用充放電器1は、まず、他の機器と動力線201との間に流れる電流の値である電流値I3を電流センサ27で測定する(ステップS11)。電流値I3の測定結果は図3に示した電流検出部91が電流センサ27から取得する。電気自動車用充放電器1は、次に、電流センサ27に流れる電流の向きを観察する(ステップS12)。具体的には、電気自動車用充放電器1は、電流値I3が正の値か負の値かにより、電流の向きを判断する。電流値I3が負の場合(ステップS13:No)、他の機器に向かって充電電流が流れていることになるため、電気自動車用充放電器1は、他の機器が充電動作も行う蓄電池用充放電器3と判断する(ステップS16)。一方、電流値I3が正の場合(ステップS13:Yes)、他の機器から放電電流が流れていることになり、パワーコンディショナからの放電か蓄電池からの放電かを判断する必要がある。この場合、電気自動車用充放電器1は、電流値I3を測定した時間、すなわち、現在時刻に基づいて、他の機器がパワーコンディショナか否かを判別する。具体的には、電気自動車用充放電器1は、電流値I3を測定した時間が日光の出ていない夜間に含まれるか否かを確認し、夜間に含まれる場合(ステップS14:Yes)、他の機器が蓄電池用充放電器3と判断する(ステップS16)。また、電気自動車用充放電器1は、電流値I3を測定した時間が昼間に含まれる場合(ステップS14:No)、他の機器がパワーコンディショナと判断する(ステップS15)。電気自動車用充放電器1は、電流値I3を測定した時間が昼間に含まれる場合、蓄電池用充放電器3をパワーコンディショナと判断してしまう可能性があるため、他の機器がパワーコンディショナと判断した場合はステップS11に戻って動作を継続する。動作を継続することにより、判定精度を高めることができる。なお、電気自動車用充放電器1は、電流値I3=0の場合は他の機器が接続されていないと判断し、ステップS11に戻るようにしてもよい。
動力線201に接続されている他の機器が蓄電池用充放電器3か否かの判断方法は上記に限定されない。使用者あるいは施工者が蓄電池用充放電器3を接続したときに電気自動車用充放電器1の表示器17を使用するなどして他の機器が蓄電池用充放電器3か否かを予め登録しておいてもよい。
次に、電気自動車用充放電器1が、動力用蓄電池10と蓄電池14との間で電力の移動が発生するのを防止する動作について説明する。電気自動車用充放電器1の充電動作と放電動作とに分けて説明を行う。
図7は、実施の形態1にかかる電気自動車用充放電器1の充電制御動作の一例を示すフローチャートである。電気自動車用充放電器1は、図7に示した動作を行うことにより、上述したケースAおよびケースB、すなわち、図4に示したような、蓄電池14から動力用蓄電池10へ電力が移動するのを防止する。
電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10の充電開始操作を受け付けると、図7に示した充電制御動作を開始する。ここでは、上述したケースAに相当する場合について、すなわち、電気自動車用充放電器1が買電最小モードで動作を行い余剰電力が発生していれば充電を行い、蓄電池用充放電器3が買電最小モードで放電動作を行う場合について説明を行う。
電気自動車用充放電器1は、充電開始操作を受け付けると充電動作を開始し(ステップS21)、電流値I4および電流値I3を取得する(ステップS22)。具体的には、マイコン9の電流検出部91が、電流値I4および電流値I3を取得する。
電気自動車用充放電器1は、次に、余剰電力が発生しているか否かを確認する(ステップS23)。ステップS23では、マイコン9の制御部93が、例えば、電流値I4<0であれば余剰電力ありと判断する。制御部93は、電流値I3≦0の場合に余剰電力なしと判断してもよい。
余剰電力が発生していない場合(ステップS23:No)、電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10の充電動作を停止する(ステップS26)。すなわち、マイコン9の制御部93が、動力用蓄電池10の充電を行わないよう、コンバータ7およびインバータ8を制御する。その後はステップS22に戻る。余剰電力が発生している場合(ステップS23:Yes)、電気自動車用充放電器1は、動力線201に接続されている他の機器である接続機器が、蓄電池用充放電器3か否かを確認する(ステップS24)。ステップS24では、マイコン9の制御部93が、例えば、電流値I3に基づいて、図6を用いて説明した方法と同様の方法で、接続機器が蓄電池用充放電器3か否かを判断する。なお、上記のステップS22で電流値I3を取得することとしたが、余剰電力が発生していると判断した後に電流値I3を取得してもよい。
電気自動車用充放電器1は、接続機器が蓄電池用充放電器3の場合(ステップS24:Yes)、動力用蓄電池10の充電動作を停止し(ステップS26)、ステップS22に戻る。
電気自動車用充放電器1は、接続機器が蓄電池用充放電器3ではない場合(ステップS24:No)、動力用蓄電池10の充電動作を開始する(ステップS25)。すなわち、マイコン9の制御部93が、動力用蓄電池10の充電を行うよう、コンバータ7およびインバータ8を制御する。このとき、電気自動車用充放電器1は、余剰電力で動力用蓄電池10を充電する。電気自動車用充放電器1は、ステップS25の後はステップS22に戻り動作を継続する。なお、電気自動車用充放電器1は、充電動作を行っている状態でステップS24からステップS25に進んだ場合は充電動作を継続する。電気自動車用充放電器1は、接続機器が蓄電池用充放電器3ではないと判断した後にステップS25を経由してステップS22に戻った場合、ステップS23で余剰電力が発生しているか否かの判定だけを行い、接続機器を判定するステップS24は行わないようにしてもよい。
上述したケースAに相当する場合について説明を行ったが、ケースBに相当する場合の動作も基本的には同様である。ただし、ケースBの場合、電気自動車用充放電器1は余剰電力の有無に関係なく充電動作を行うため、余剰電力が発生しているか否かを確認するステップS23を実行することなくステップS24に進む。ステップS24で接続機器が蓄電池用充放電器3と判断すると、ステップS26に進んで充電動作を停止し、ステップS22に戻る。
なお、図7に示したフローチャートでは、ステップS26の後にステップS22に戻るようにしたが、電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10の充電を行わないことを表示器17に表示させて使用者に通知してもよい。通知内容は、動力用蓄電池10の充電を行わないこと、充電を行わない理由、などとする。また、電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10が充電されるようにするための対処方法を表示器17に表示してもよい。例えば、電気自動車用充放電器1は、蓄電池用充放電器3を動力線201から切り離すよう、表示器17に表示して使用者に通知する。
図8は、実施の形態1にかかる電気自動車用充放電器1の放電制御動作の一例を示すフローチャートである。電気自動車用充放電器1は、図8に示した動作を行うことにより、上述したケースC、すなわち、図5に示したような、動力用蓄電池10から蓄電池14へ電力が移動するのを防止する。
電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10の放電開始操作を受け付けると、図8に示した充電制御動作を開始する。ここでは、上述したケースCに相当する場合について、すなわち、電気自動車用充放電器1が買電最小モードで放電動作を行い、蓄電池用充放電器3が強制充電モードで充電動作を行う場合について説明を行う。
電気自動車用充放電器1は、放電開始操作を受け付けると放電動作を開始し(ステップS31)、電流値I3を取得する(ステップS32)。具体的には、マイコン9の電流検出部91が電流値I3を取得する。
電気自動車用充放電器1は、次に、蓄電池14が充電中か否か、すなわち、電流値I3が0未満かを確認する(ステップS33)。ステップS33では、マイコン9の制御部93が、電流値I3<0が成り立つかを確認する。
蓄電池14が充電中ではない場合(ステップS33:No)、電気自動車用充放電器1は、放電動作を開始し、動力用蓄電池10を放電させる(ステップS34)。すなわち、マイコン9の制御部93が、動力用蓄電池10を放電させるよう、コンバータ7およびインバータ8を制御する。なお、電気自動車用充放電器1は、放電動作を行っている状態でステップS33からステップS34に進んだ場合は放電動作を継続する。電気自動車用充放電器1は、ステップS34の後はステップS32に戻り動作を継続する。
一方、蓄電池14が充電中の場合(ステップS33:Yes)、電気自動車用充放電器1は、放電動作を停止する(ステップS35)。すなわち、マイコン9の制御部93が、動力用蓄電池10の放電を停止させるよう、コンバータ7およびインバータ8を制御する。電気自動車用充放電器1は、ステップS35の後はステップS32に戻り動作を継続する。
なお、図8に示したフローチャートでは、ステップS35の後にステップS32に戻るようにしたが、電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10の放電を行わないことを表示器17に表示させて使用者に通知してもよい。通知内容は、動力用蓄電池10の放電を行わないこと、放電を行わない理由、などとする。また、電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10を放電させるための対処方法を表示器17に表示してもよい。例えば、電気自動車用充放電器1は、蓄電池用充放電器3を動力線201から切り離すよう、表示器17に表示して使用者に通知する。
以上のように、本実施の形態にかかる電気自動車用充放電器1は、動力線201に接続されている他の機器と家庭用負荷4との間に流れる電流に基づいて、動力用蓄電池10の充電動作および放電動作を制御する。具体的には、電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10を充電する場合、動力線201に接続されている他の機器と家庭用負荷4との間に流れる電流に基づいて、他の機器が蓄電池用充放電器3か否かを判別し、他の機器が蓄電池用充放電器3の場合は動力用蓄電池10の充電動作を停止する。また、電気自動車用充放電器1は、動力用蓄電池10を放電させて家庭用負荷4に電力を供給する場合、動力線201に接続されている他の機器と家庭用負荷4との間に流れる電流に基づいて、他の機器が充電中か否かを判別し、他の機器が充電中の場合は動力用蓄電池10の放電動作を停止する。これにより、動力用蓄電池10の充電と蓄電池14の放電が同時に行われ、蓄電池14に蓄積された電力が動力用蓄電池10に移動するのを防止できる。また、動力用蓄電池10の放電と蓄電池14の充電が同時に行われ、動力用蓄電池10に蓄積された電力が蓄電池14に移動するのを防止できる。したがって、電気自動車用充放電器1によれば、電気自動車2に搭載された動力用蓄電池10と据え置き型の蓄電池14との間で電力の移動が発生して電力が損失するのを抑制できる。
また、電気自動車用充放電器1と系統電源5との間の電路に接続されている他の機器の種類(充放電器か放電機器か)を電気自動車用充放電器1のマイコン9に設定しておき、他の機器の入出力の電路に接続する電流センサの測定結果に応じて制御を行うことで、電気自動車用充放電器1の外部に制御を行うためのコントローラを別途用意することなく、電力の移動が発生しないようにすることができる。また、電気自動車用充放電器1と系統電源5との間の電路に接続されている他の機器の種類の設定を行わなかったり、間違えたりした場合、あるいはそのような設定手段を持たなくても、電流の検出値に基づいて接続されている他の機器を推測し、無駄に電力の移動が発生しないようにすることができる。
なお、本実施の形態では、電気自動車用充放電器1が、動力線201に接続されている他の機器の種類の判定、他の機器の動作状態の確認を電力線202に流れる電流の値に基づいて行い、充電動作および放電動作を制御することとしたが、同様の動作を蓄電池用充放電器3が行う構成としてもよい。すなわち、上述した動作を、電気自動車用充放電器1の代わりに蓄電池用充放電器3が行うようにしても構わない。この場合、電気自動車用充放電器1と動力線201との間に電流センサを設け、蓄電池用充放電器3は、電気自動車用充放電器1と動力線201との間に流れる電流を検出する。
実施の形態2.
図9は、実施の形態2にかかる充放電システムの構成例を模式的に表す図である。図9では、実施の形態1と同一の構成に同一の符号を付している。本実施の形態では実施の形態1と異なる部分について説明する。
図9に示した実施の形態2にかかる充放電システム102は、実施の形態1にかかる充放電システム101に制御装置6を追加した構成である。制御装置6は、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3に接続されている。
図10は、実施の形態2にかかる充放電システム102の構成例を示す図である。なお、図10に示した各構成要素のうち、図9に示した構成要素と同じものには同一の符号を付している。また、図10では、図9に示した分電盤26の記載を省略している。
図10に示したように、制御装置6は、電気自動車用充放電器1のマイコン9と、蓄電池用充放電器3のマイコン13とに接続されている。
上述したように、実施の形態1にかかる充放電システム101では、電気自動車用充放電器1のマイコン9が蓄電池用充放電器3の充放電状態および系統電源5の買電状態を検出し、電気自動車用充放電器1の充電動作および放電動作を制御していた。これに対して、本実施の形態にかかる充放電システム102では、制御装置6が電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3の動作を制御し、動力用蓄電池10と蓄電池14との間で電力が移動するのを防止する。制御装置6は、電気自動車用充放電器1が備えるマイコン9と同様のマイクロプロセッサ、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)といったメモリ、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3と通信するための通信回路などで構成される。
図11は、実施の形態2にかかる充放電システム102を構成する制御装置6の機能構成の一例を示す図である。制御装置6は、動作状態確認部61、電流情報取得部62および機器制御部63を備える。
動作状態確認部61は、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3の動作状態を確認する。電流情報取得部62は、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3が検出した電流値を示す電流情報を、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3から取得する。機器制御部63は、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3の動作を制御する。
つづいて、制御装置6の動作について説明する。図12は、実施の形態2にかかる充放電システム102を構成する制御装置6の動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明および図12では、電気自動車用充放電器1を第1の充放電器と記載、蓄電池用充放電器3を第2の充放電器と記載する。
制御装置6は、動作を開始すると、まず、第1の充放電器(電気自動車用充放電器1)および第2の充放電器(蓄電池用充放電器3)の動作状態を確認する(ステップS41)。具体的には、制御装置6の動作状態確認部61が、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3に動作状態を問い合わせ、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3から動作状態を示す情報を取得する。
制御装置6は、次に、第1の充放電器が充電中、かつ第2の充放電器が放電中の状態に該当するかを確認する(ステップS42)。第1の充放電器が充電中、かつ第2の充放電器が放電中の状態に該当しない場合(ステップS42:No)、制御装置6は、第1の充放電器が放電中、かつ第2の充放電器が充電中の状態に該当するかを確認する(ステップS43)。ステップS42およびS43での確認処理は、制御装置6の機器制御部63が行う。
第1の充放電器が放電中、かつ第2の充放電器が充電中の状態に該当しない場合(ステップS43:No)、制御装置6は、ステップS41に戻って動作を継続する。
第1の充放電器が放電中、かつ第2の充放電器が充電中の状態に該当する場合(ステップS43:Yes)、制御装置6は、第1の充放電器と動力用蓄電池との間に流れる電流I1、および、第2の充放電器と据え置き型蓄電池との間に流れる電流I3を確認する(ステップS44)。なお、第1の充放電器と動力用蓄電池との間に流れる電流I1とは、電気自動車用充放電器1と動力用蓄電池10との間に流れる電流である。また、第2の充放電器と据え置き型蓄電池との間に流れる電流I3とは、蓄電池用充放電器3のコンバータ11と蓄電池14との間に流れる電流であり、この電流は、蓄電池用充放電器3と動力線201との間を流れる電流に等しい。このステップS44では、電流情報取得部62が、第1の充放電器である電気自動車用充放電器1に電流I1の値および電流I3の値を問い合わせ、電流I1の値を示す第1の電流情報と、電流I3の値を示す第2の電流情報とを取得する。電流I1の値および電流I3の値の確認は機器制御部63が行う。なお、電流情報取得部62は、第2の充放電器である蓄電池用充放電器3から第2の電流情報を取得しても構わない。
制御装置6は、次に、電流I1および電流I3が共に負の値か否か、すなわち「I1<0 かつ I3<0」であるかを確認する(ステップS45)。ステップS45での確認処理は、制御装置6の機器制御部63が行う。「I1<0 かつ I3<0」ではない場合(ステップS45:No)、制御装置6は、ステップS41に戻って動作を継続する。
「I1<0 かつ I3<0」の場合(ステップS45:Yes)、制御装置6は、第1の充放電器から第2の充放電器への電力の移動がなくなるよう、第1の充放電器および第2の充放電器に動作の変更を指示する(ステップS46)。「I1<0 かつ I3<0」の場合、第1の充放電器が放電動作を行い、第2の充放電器が充電動作を行っており、第1の充放電器から第2の充放電器に向けて電力が移動する状態、すなわち、動力用蓄電池10から蓄電池14に向けて電力が移動する状態である。そのため、制御装置6の機器制御部63は、第1の充放電器に対して放電動作の停止を指示する、または、第2の充放電器に対して充電動作の停止を指示する。機器制御部63は、第1の充放電器に対して放電動作の停止を指示し、これと同時に、第2の充放電器に対して充電動作の停止を指示してもよい。制御装置6がステップS46を実行することにより、第1の充放電器および第2の充放電器の少なくとも一方の動作状態が変更となり、第1の充放電器から第2の充放電器へ電力が移動する状態が解消される。制御装置6は、ステップS46を実行した後はステップS41に戻って動作を継続する。
一方、第1の充放電器が充電中、かつ第2の充放電器が放電中の状態に該当する場合(ステップS42:Yes)、制御装置6は、第1の充放電器と動力用蓄電池との間に流れる電流I1、および、第2の充放電器と据え置き型蓄電池との間に流れる電流I3を確認する(ステップS47)。このステップS47の処理は、上述したステップS44と同様の処理である。
制御装置6は、次に、電流I1および電流I3が共に正の値か否か、すなわち「0<I1 かつ 0<I3」であるかを確認する(ステップS48)。ステップS48での確認処理は、制御装置6の機器制御部63が行う。「0<I1 かつ 0<I3」ではない場合(ステップS48:No)、制御装置6は、ステップS41に戻って動作を継続する。
「0<I1 かつ 0<I3」の場合(ステップS48:Yes)、制御装置6は、第2の充放電器から第1の充放電器への電力の移動がなくなるよう、第1の充放電器および第2の充放電器に動作の変更を指示する(ステップS49)。「0<I1 かつ 0<I3」の場合、第1の充放電器が充電動作を行い、第2の充放電器が放電動作を行っており、第2の充放電器から第1の充放電器に向けて電力が移動する状態、すなわち、蓄電池14から動力用蓄電池10に向けて電力が移動する状態である。そのため、制御装置6の機器制御部63は、第1の充放電器に対して充電動作の停止を指示する、または、第2の充放電器に対して放電動作の停止を指示する。機器制御部63は、第1の充放電器に対して充電動作の停止を指示し、これと同時に、第2の充放電器に対して放電動作の停止を指示してもよい。制御装置6がステップS49を実行することにより、第1の充放電器および第2の充放電器の少なくとも一方の動作状態が変更となり、第2の充放電器から第1の充放電器へ電力が移動する状態が解消される。制御装置6は、ステップS49を実行した後はステップS41に戻って動作を継続する。
図13は、実施の形態2にかかる電気自動車用充放電器1の動作の一例を示すフローチャートである。
実施の形態2にかかる電気自動車用充放電器1は、制御装置6から動作状態の問い合わせがあるか否かを確認し(ステップS51)、動作状態の問い合わせがある場合(ステップS51:Yes)、動作状態を制御装置6に通知する(ステップS52)。この場合、電気自動車用充放電器1は、充電動作を行っている状態か、放電動作を行っている状態か、充電動作も放電動作も行っていない状態かを制御装置6に通知する。
電気自動車用充放電器1は、制御装置6から動作状態の問い合わせがない場合(ステップS51:No)、および、ステップS52を実行した場合、制御装置6から充放電電流の問い合わせがあるか否かを確認する(ステップS53)。ここでの充放電電流の問い合わせとは、電流I1および電流I3の値の問い合わせである。充放電電流の問い合わせがある場合(ステップS53:Yes)、電気自動車用充放電器1は、充放電電流(電流I1の値,電流I3の値)を制御装置6に通知する(ステップS54)。
電気自動車用充放電器1は、制御装置6から充放電電流の問い合わせがない場合(ステップS53:No)、および、ステップS54を実行した場合、制御装置6から動作の変更指示があるか否かを確認する(ステップS55)。ここでの動作の変更指示とは、充電動作の停止指示、または、放電動作の停止指示である。電気自動車用充放電器1は、動作の変更指示がある場合(ステップS55:Yes)、指示内容に従い動作を変更する(ステップS56)。電気自動車用充放電器1は、動作の変更指示がない場合(ステップS55:No)、および、ステップS56を実行した場合、ステップS51に戻って動作を継続する。
電気自動車用充放電器1の動作について説明したが、蓄電池用充放電器3の動作は、図13に示したフローチャートからステップS53およびS54を削除したもの、すなわち、ステップS52を実行した場合、および、ステップS51の判定がNoの場合にステップS55に進む動作となる。
以上のように、本実施の形態にかかる充放電システム102は、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3の2つの充放電器を制御する制御装置6を備える。制御装置6は、各充放電器の動作状態を確認し、一方の充放電器から他方の充放電器へ電力が移動する動作状態の場合、少なくとも一方の充放電器に対して動作の変更を指示する。これにより、一方の充放電器から他方の充放電器へ電力が移動する状態が解消され、各充放電器に接続されている蓄電池間での電力の移動により電力の損失が発生するのを抑制できる。
また、本実施の形態にかかる充放電システム102は、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3の外部に制御装置6を設け、制御装置6が、各充放電器の入出力電流を各充放電器より収集するため、各充放電器が、他の充放電器と動力線201との間に流れる電流を測定する必要がない。
なお、本実施の形態では、制御装置6が、電気自動車用充放電器1および蓄電池用充放電器3の充放電電流(I1,I3)を電気自動車用充放電器1に問い合わせる構成としたが、蓄電池用充放電器3に問い合わせる構成としてもよい。この場合、電流センサ27の代わりに、電気自動車用充放電器1と動力線201との間に流れる電流を検出するための電流センサを設け、この電流センサが検出する電流値(I1)を蓄電池用充放電器3のマイコン13が取得する。
また、実施の形態1および2では、動力線201に接続する第2の充放電器である蓄電池用充放電器が1台の場合について説明したが、複数の蓄電池用充放電器が動力線201に接続される構成の場合であっても、電力が移動して損失が発生するのを抑制できる。
例えば、図14に示した充放電システム103のように、動力線201に2台の第2の充放電器(蓄電池用充放電器3,19)が接続される構成としてもよい。なお、図14は、実施の形態2にかかる充放電システムの変形例を示す図である。蓄電池用充放電器19は、蓄電池用充放電器3と同様の構成であり、かつ同様の機能を有する。すなわち、蓄電池用充放電器19のコンバータ20、インバータ21、マイコン22および蓄電池23は、それぞれ、蓄電池用充放電器3のコンバータ11、インバータ12、マイコン13および蓄電池14と同様のものである。マイコン22に接続されている表示器25は、蓄電池用充放電器3のマイコン13に接続されている表示器18と同様のものである。マイコン22は、系統電源5と家庭用負荷4との間に流れる電流の値を電流センサ24から取得する。
また、動力線201と蓄電池用充放電器19とを接続する電力線には電流センサ28が設けられ、電気自動車用充放電器1のマイコン9は、動力線201と蓄電池用充放電器19との間に流れる電流の値を電流センサ28から取得する。
図14に示した充放電システム103の場合、制御装置6は、各充放電器(電気自動車用充放電器1,蓄電池用充放電器3および19)に動作状態を問い合わせ、また、各充放電器の充放電電流を電気自動車用充放電器1に問い合わせる。そして、制御装置6は、充放電器の間で電力の移動が発生する状態の場合、1つ以上の充放電器に対して動作の変更を指示し、電力の移動が発生する状態を解消させる。
また、図14に示した充放電システム103から制御装置6を削除した構成の場合、電気自動車用充放電器1が、電流センサ15、27および28から電力値を取得し、蓄電池用充放電器3および19に流れる電流の状態を把握することで、蓄電池用充放電器3および19のそれぞれとの間で電力の移動が発生する状態か否かを判断する。電気自動車用充放電器1は、電力の移動が発生する状態の場合、自己(電気自動車用充放電器1)の動作を変更することで、すなわち、充電動作中は充電動作を停止し、放電動作中は放電動作を停止することで、電力の移動が発生する状態を解消させる。
このように、充放電システムを構成する蓄電池用充放電器が複数の場合でも、実施の形態1または2で説明した動作を行うことにより、電気自動車用充放電器と蓄電池用充放電器との間で電力が移動するのを防止し、電力の損失を抑制できる。
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。
1 電気自動車用充放電器、2 電気自動車、3,19 蓄電池用充放電器、4 家庭用負荷、5 系統電源、6 制御装置、7,11,20 コンバータ、8,12,21 インバータ、9,13,22 マイコン、10 動力用蓄電池、14,23 蓄電池、15,16,24,27,28 電流センサ、17,18,25 表示器、26 分電盤、61 動作状態確認部、62 電流情報取得部、63 機器制御部、91 電流検出部、92 接続機器判定部、93 制御部、101,102,103 充放電システム、201 動力線、202 電力線、203 接続点。

Claims (6)

  1. 宅内に設置された据え置き型蓄電池の充電動作および前記据え置き型蓄電池を放電させて負荷に電力を供給する動作を行う蓄電池用充放電器とともに充放電システムを構成し、電気自動車が備える動力用蓄電池の充電動作および前記動力用蓄電池を放電させて前記負荷に電力を供給する放電動作を行う充放電装置であって、
    前記据え置き型蓄電池と前記負荷との間に流れる電流の値を検出する電流検出部と、
    前記電流検出部が検出する電流の値に基づいて、前記動力用蓄電池の充電動作および前記動力用蓄電池の放電動作を制御する制御部と、
    を備え
    前記制御部は、前記電流の値に基づいて、前記動力用蓄電池と前記据え置き型蓄電池との間で電力移動が発生するかを判定し、前記電力移動が発生する場合は前記充放電装置の動作を変更する、
    ことを特徴とする充放電装置。
  2. 前記制御部は、前記電力移動が発生し、かつ前記充放電装置が充電動作を実行中の場合は充電動作を停止させ、前記電力移動が発生し、かつ前記充放電装置が放電動作を実行中の場合は放電動作を停止させる、
    ことを特徴とする請求項に記載の充放電装置。
  3. 前記充放電装置の動作状態を使用者に通知するユーザインタフェース部、
    を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の充放電装置。
  4. 前記ユーザインタフェース部は、前記負荷および前記充放電装置が接続される動力線に前記蓄電池用充放電器が接続された状態か否かを示す情報の入力を受け付ける、
    ことを特徴とする請求項に記載の充放電装置。
  5. 前記負荷および前記充放電装置が接続される動力線に前記蓄電池用充放電器が接続された状態か否かを前記電流の値に基づいて判定する接続機器判定部、
    を備えることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の充放電装置。
  6. 電気自動車が備える動力用蓄電池の充電動作および前記動力用蓄電池を放電させて負荷に電力を供給する放電動作を行う第1の充放電器と、
    宅内に設置された据え置き型蓄電池の充電動作および前記据え置き型蓄電池を放電させて前記負荷に電力を供給する動作を行う第2の充放電器と、
    前記第1の充放電器および前記第2の充放電器を制御する制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記第1の充放電器の動作状態および前記第2の充放電器の動作状態を確認する動作状態確認部と、
    前記第1の充放電器および前記第2の充放電器の一方が充電動作中かつ他方が放電動作中の場合に、前記第1の充放電器と前記動力用蓄電池との間に流れる電流の値を示す第1の電流情報、および、前記据え置き型蓄電池と前記負荷との間に流れる電流の値を示す第2の電流情報を前記第1の充放電器から取得する電流情報取得部と、
    前記第1の電流情報および前記第2の電流情報に基づいて、前記動力用蓄電池と前記据え置き型蓄電池との間で電力移動が発生するかを判定し、前記電力移動が発生する場合は前記第1の充放電器および前記第2の充放電器の一方または双方に動作の変更を指示する機器制御部と、
    を備えることを特徴とする充放電システム。
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