JP6923370B2 - 給電システムおよびその動作方法 - Google Patents
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Description
家電製品が接続され、接続された家電製品に対して電力供給するように、第1電流を受けるための配電分岐回路と、充電ユニットを備え、第2電流を受けるための充電分岐回路と、前記配電分岐回路の前記第1送電線に設置され、電流値を測定する第1電流測定ユニットと、前記配電分岐回路の前記第2送電線に設置され、電流値を測定する第2電流測定ユニットと、前記充電ユニットに接続され、前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値との電流信号を受信するための制御ユニットと、家庭の総電流を受ける主回路遮断ユニットとを含み、
前記第1電流は、前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値との総和であり、前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値とには、前記第2電流が含まれず、前記制御ユニットは、契約電力のタイプに基づいて前記第2電流の電流値を計算して取得するとともに、前記第2電流の電流値に対応する充電指令を生成し、前記充電ユニットは、前記充電指令に対応する前記第2電流の電流値を充電電流として前記充電ユニットに接続される電動輸送機器を直接充電し、電力消費量の電流上限が60A以下である場合、前記制御ユニットは、契約電力の電流上限から前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値との総和を差し引いた電流値を2で割ることにより、前記第2電流の電流値を取得し、電力消費量の電流上限が70Aを超えた場合、前記制御ユニットは、前記主回路遮断ユニットを遮断する回路遮断電流の電流上限から前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値のうちの最大値を差し引くことにより、前記第2電流の電流値を取得する。
主回路遮断ユニットが前記家庭の総電流を受ける主ステップと、前記配電分岐回路の前記第1送電線に設置された第1電流測定ユニットにより電流値を測定するとともに、前記配電分岐回路の前記第2送電線に設置された第2電流測定ユニットにより電流値を測定する測定ステップと、前記第2電流を検出することなく、制御ユニットにより前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値と電流信号を受信するステップaと、前記制御ユニットは、契約電力のタイプに基づいて前記第2電流の電流値を計算して取得するとともに、前記第2電流の電流値に対応する充電指令を生成するステップbと、前記第1電流が変動した場合、前記制御ユニットは、前記第1電流の変動値に基づいて前記第2電流の調整値を算出し、前記第2電流の調整値に基づいて対応する充電指令を生成して、前記第2電流を調整するように前記充電指令を指令するステップcと、前記充電指令に対応する前記第2電流の電流値を充電電流として電動輸送機器を充電するステップdと、を含み、
前記第1電流は、前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値との総和であり、前記測定ステップにおいて、前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値とには、前記第2電流が含まれず、前記ステップbにおいて、電力消費量の電流上限が60A以下である場合、前記制御ユニットは、契約電力の電流上限から前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値との総和を差し引いた電流値を2で割ることにより、前記第2電流の電流値を取得し、電力消費量の電流上限が70Aを超えた場合、前記制御ユニットは、前記主回路遮断ユニットを遮断する回路遮断電流の電流上限から前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値のうちの最大値を差し引くことにより、前記第2電流の電流値を取得する。
( 1 ) 本発明の電力供給システムは、電動輸送機器の充電用分岐回路と家電製品に電流を供給するための分岐回路とが分かれており、家庭の総電流(It)が充電分岐回路(60)の影響を受けて主回路遮断ユニット(20)を遮断することはなく、家庭の総電流(It)を電流の上限(Iu)以内に制御することができる。
( 2 ) 本発明の電力供給システムは、家電製品に電力を供給するための分岐回路において電動輸送機器の充電の電流が含まれていないため、家庭の総電力消費量を効果的に制御することができる。
( 3 ) 本発明の電力供給システムは、単一の電流測定ユニットのみで配電分岐回路の第1電流の電流信号を測定することにより、電力供給システムの充電分岐回路および配電分岐回路を効果的に制御することができる。その結果、電力供給システムのコストを節約することができる。
図2Aは、本発明の電力供給システムの第1実施形態による概略ブロック図である。電力供給システム100は、外部配線200が供給された家庭の総電流Itを受け、家庭の総電流Itを複数の家電製品300および電動輸送機器400に供給する。家庭とは、一世帯の居住単位または人々の住生活空間であり、区画や電力システムまたはその他の類似した空間配置を有するが、これらに限定されない。具体的に、電力会社は、電力の過負荷を避けるために、一世帯あたりの電力消費量である家庭の総電流Itが家庭と結ぶ契約電力の上限(例えば、電力会社により制限される契約電力の電流上限Iuが60Aまたは70Aであってもよいが、これに限定されない)を超えないように制限することにより、電気のオーバーロードを回避することができる。電力供給システム100は、主回路遮断ユニット20と、配電分岐回路40と、充電分岐回路60と、制御ユニット80とを含む。主回路遮断ユニット20は、外部配線200と、配電分岐回路40および充電分岐回路60との間に介在して接続され、家庭の総電流Itを受ける。家庭の総電流Itが契約電力の電流上限Iuを超えるとともに所定時間が経過すると、主回路遮断ユニット20は、バックエンド回路である配電分岐回路40および充電分岐回路60を保護するために回路を遮断する。配電分岐回路40は、家庭用電力を供給するための分岐回路であり、家庭の総電流Itにおける第1電流I1を受けて、第1電流I1を家電製品300に供給する。配電分岐回路40は、第1回路遮断ユニット42と、複数の第3回路遮断ユニット44とを含む。第1回路遮断ユニット42は、主回路遮断ユニット20と第3回路遮断ユニット44との間に介在して接続される。また、第3回路遮断ユニット44は、複数の家電製品300(例えば、家電製品、電気製品等)に接続される。配電分岐回路40に漏れ電流が検出された場合、第1回路遮断ユニット42は、バックエンド回路である家電製品300及びそれを使用する人体を保護するために、回路を遮断する。家電製品300は、配電分岐回路40を介して家庭の総電流Itにおける第1電流I1を動作に必要な電力として引抜く。家電製品300のうち少なくとも1つの家電製品300が引き抜いた電流が過大となる場合、対応して接続される第3回路遮断ユニット44は、バックエンド回路である少なくとも1つの家電製品300を保護するために、回路を遮断する。なお、本実施形態において、家庭の総電流Itは、三相電流または単相電流であってもよい。
100A…電力供給システム
42A…回路遮断ユニット
64A…充電ユニット
80A…制御ユニット
82A、82B…電流測定ユニット
400A…電動輸送機器
<本発明>
100…電力供給システム
20…主回路遮断ユニット
40…配電分岐回路
42…第1回路遮断ユニット
44…第3回路遮断ユニット
50…再生可能エネルギーユニット
60…充電分岐回路
62…第2回路遮断ユニット
64…充電ユニット
80…制御ユニット
82、82A、82B…電流測定ユニット
84…伝送ユニット
200…外部配線
300…家電製品
400…電動輸送機器
DB1…第1分電盤
DB2…第2分電盤
It…家庭の総電流
Iu…電流の上限
I1…第1電流
I2…第2電流
Ia、Ib、Ic…電流
Si、Si1、Si2…電流信号
Ci…充電指令
P1…第1の固定値
P2…第2の固定値
P3…第3の固定値
P4…第4の固定値
L1…第1レベル
L2…第2レベル
L3…第3レベル
T…遅延時間
t0〜t7…時間
D…(制御信号の)デューティ比
Claims (15)
- 第1送電線、第2送電線及び中性線を含む単相三線式によって電力供給する電力供給システムであって、
家電製品が接続され、接続された家電製品に対して電力供給するように、第1電流を受けるための配電分岐回路と、
充電ユニットを備え、第2電流を受けるための充電分岐回路と、
前記配電分岐回路の前記第1送電線に設置され、電流値を測定する第1電流測定ユニットと、
前記配電分岐回路の前記第2送電線に設置され、電流値を測定する第2電流測定ユニットと、
前記充電ユニットに接続され、前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値との電流信号を受信するための制御ユニットと、
家庭の総電流を受ける主回路遮断ユニットとを含み、
前記第1電流は、前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値との総和であり、
前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値とには、前記第2電流が含まれず、
前記制御ユニットは、契約電力のタイプに基づいて前記第2電流の電流値を計算して取得するとともに、前記第2電流の電流値に対応する充電指令を生成し、
前記充電ユニットは、前記充電指令に対応する前記第2電流の電流値を充電電流として前記充電ユニットに接続される電動輸送機器を直接充電し、
電力消費量の電流上限が60A以下である場合、前記制御ユニットは、契約電力の電流上限から前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値との総和を差し引いた電流値を2で割ることにより、前記第2電流の電流値を取得し、
電力消費量の電流上限が70Aを超えた場合、前記制御ユニットは、前記主回路遮断ユニットを遮断する回路遮断電流の電流上限から前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値のうちの最大値を差し引くことにより、前記第2電流の電流値を取得することを特徴とする電力供給システム。 - 前記制御ユニットは、前記配電分岐回路が消費した前記第1電流が変動したことが分かる場合、前記第1電流の変動値に基づいて前記第2電流を調整するように前記充電指令を直接指示することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
- 前記充電指令は、前記充電ユニットを調整するための制御信号であり、前記充電ユニットは、制御信号に基づいて前記第2電流を調整することを特徴とする請求項2に記載の電力供給システム。
- 前記制御ユニットは、前記第1電流が大きくなる場合、前記充電ユニットの制御信号に対応する前記充電指令を出力することにより、前記第2電流を小さく調整するように前記充電ユニットを制御する一方、前記第1電流が小さくなる場合、前記充電ユニットの制御信号に対応する前記充電指令を出力することにより、前記第2電流を大きく調整するように前記充電ユニットを制御することを特徴とする請求項3に記載の電力供給システム。
- 前記第1電流の変動から前記充電ユニットにより前記第2電流に対する調整が完了する完了時間までの間に遅延時間を有し、前記充電ユニットは、前記第1電流が大きくまたは小さくなる場合、前記遅延時間内において前記第2電流を小さくまたは大きくするように調整することを特徴とする請求項3に記載の電力供給システム。
- 前記配電分岐回路は、第1回路遮断ユニットと、当該第1回路遮断ユニットに対応して接続される複数の第3回路遮断ユニットとを含み、前記充電分岐回路は、第2回路遮断ユニットを含み、前記複数の第3回路遮断ユニットの少なくとも1つの第3回路遮断ユニットに流れる電流が過大となる場合、当該少なくとも1つの第3回路遮断ユニットが回路を遮断することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
- 前記第1回路遮断ユニットと前記複数の第3回路遮断ユニットとを収容する第1分電盤と、前記第2回路遮断ユニットを収容する第2分電盤と、をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の電力供給システム。
- 前記制御ユニットは、前記第2分電盤に収容され、または前記充電ユニット内に集積されることを特徴とする請求項7に記載の電力供給システム。
- 前記主回路遮断ユニットは、前記第1回路遮断ユニットと前記第2回路遮断ユニットとに接続され、
前記電力供給システムは、前記主回路遮断ユニットが回路を遮断しない場合に、前記家庭の総電流を前記配電分岐回路と前記充電分岐回路とに供給するように構成されることを特徴とする請求項6に記載の電力供給システム。 - 前記制御ユニットは、伝送ユニットを介して前記制御ユニット内の情報を外部に伝送するか、または前記伝送ユニットを介して外部から監視制御されることを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
- 前記配電分岐回路に接続される再生可能エネルギーユニットをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
- 第1送電線、第2送電線及び中性線を含む単相三線式によって電力供給する電力供給システムに対し、第1電流を配電分岐回路に割り当てるとともに、第2電流を充電分岐回路に割り当て、前記第1電流に前記第2電流を加えた電流が家庭の総電流の上限を超えない電力供給システムの動作方法であって、
主回路遮断ユニットが前記家庭の総電流を受ける主ステップと、
前記配電分岐回路の前記第1送電線に設置された第1電流測定ユニットにより電流値を測定するとともに、前記配電分岐回路の前記第2送電線に設置された第2電流測定ユニットにより電流値を測定する測定ステップと、
前記第2電流を検出することなく、制御ユニットにより前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値と電流信号を受信するステップaと、
前記制御ユニットは、契約電力のタイプに基づいて前記第2電流の電流値を計算して取得するとともに、前記第2電流の電流値に対応する充電指令を生成するステップbと、
前記第1電流が変動した場合、前記制御ユニットは、前記第1電流の変動値に基づいて前記第2電流の調整値を算出し、前記第2電流の調整値に基づいて対応する充電指令を生成して、前記第2電流を調整するように前記充電指令を指令するステップcと、
前記充電指令に対応する前記第2電流の電流値を充電電流として電動輸送機器を充電するステップdと、
を含み、
前記第1電流は、前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値との総和であり、
前記測定ステップにおいて、
前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値とには、前記第2電流が含まれず、
前記ステップbにおいて、
電力消費量の電流上限が60A以下である場合、前記制御ユニットは、契約電力の電流上限から前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値との総和を差し引いた電流値を2で割ることにより、前記第2電流の電流値を取得し、
電力消費量の電流上限が70Aを超えた場合、前記制御ユニットは、前記主回路遮断ユニットを遮断する回路遮断電流の電流上限から前記第1電流測定ユニットにより測定した電流値と前記第2電流測定ユニットにより測定した電流値のうちの最大値を差し引くことにより、前記第2電流の電流値を取得することを特徴とする電力供給システムの動作方法。 - 前記ステップcにおいて、前記制御ユニットは、前記第1電流の変動値に基づいて前記第2電流を調整するように前記充電指令を直接指示し、前記充電指令は前記充電分岐回路における充電ユニットを調整するための制御信号であるステップc1をさらに含むことを特徴とする請求項12に記載の電力供給システムの動作方法。
- 前記ステップc1において、前記制御ユニットは、前記第1電流が大きくなる場合、前記充電ユニットの制御信号に対応する前記充電指令を出力することにより、前記第2電流を小さく調整する一方、前記第1電流が小さくなる場合、前記充電ユニットの制御信号に対応する前記充電指令を出力することにより、前記第2電流を大きく調整するステップc2をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の電力供給システムの動作方法。
- 前記ステップc2において、前記第1電流の変動から前記充電ユニットにより前記第2電流に対する調整が完了する完了時間までの間に遅延時間を有するステップc3をさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の電力供給システムの動作方法。
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