JP2011223808A

JP2011223808A - 電源装置

Info

Publication number: JP2011223808A
Application number: JP2010092436A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Ototake; 嘉彦乙竹
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】電力会社から供給される商用電力が充電された家庭用の蓄電池を電気自動車等の車両の充電用の電源として有効に用いる。
【解決手段】車両充電器２６に電気自動車等の車両１１が接続された際、家庭用の蓄電池８の電力系統からの充電及び蓄電池８から家庭用の電気負荷５への電力の供給を停止し、蓄電池８の電力及び双方向充電器７からの系統電力により、車載蓄電池１２の充電を実施する。この方式により、家庭用の蓄電池８を有効に活用することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力会社から供給される商用電力が充電された蓄電池からの電力と商用電力とを併用して電気動力の車両の充電を行うことができる電源装置に関する。

電動モータにより駆動力を得る電気自動車や、動力源としてエンジンと電動モータとを有するハイブリッド自動車等、電気動力の車両が普及してきている。例えば、電気自動車は、直流の電力が供給される高速充電器を用いて短時間に充電を行うことができる。一方、家屋の商用電力を用いて電気自動車の充電を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。従来の技術では、家屋に供給される交流の商用電力を直流に変換し、変換された直流の電力を用いて電気自動車の充電を行うようにしている。

ところで、住宅等の家屋には、電力会社から供給される商用電力を家庭用の蓄電池に蓄え、例えば、商用電力の停電時のバックアップの電力源として蓄電池から電気負荷に電力を供給することが実用化されている。家庭用の蓄電池を備えることで、料金の安い深夜電力を蓄電池に充電し、昼間の電気負荷の電力源として蓄電池の電力を供給することが行われている。また、太陽光発電や燃料電池等の家庭用の発電設備が実用化され、家庭用の発電設備からの電力が蓄電池に充電されるようになっている。

家屋の商用電力を用いて電気自動車の充電を行う技術は種々提案されている。しかし、家庭用の蓄電池を備えた電源装置が普及している現状で、蓄電池を有効に利用して電気自動車の充電が行えることが望まれてきているのが実情である。例えば、家庭用蓄電池を備えた既存の電源設備であっても、蓄電池の電力を有効に利用して電気自動車の充電が行えることが望まれている。

特開２００８−１９９７８０号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、家庭用の蓄電池を電気動力の車両の充電に有効に利用することができる電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の電源装置は、電力供給源からの系統電力により充電される蓄電池と、前記蓄電池に蓄電された電力を交流に変換して家屋の電気負荷に供給する一方、電気動力の車両に供給する双方向充電器と、前記双方向充電器とは異なる経路で前記蓄電池に蓄電された電力を電気動力の車両に供給する車両充電器と、前記蓄電池に前記車両が接続された際に、車両に搭載された車載蓄電池及び前記蓄電池の充電状態に基づいて、前記双方向充電器及び前記車両充電器から前記車両への供給される前記蓄電池の電力量の配分を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、車両充電器に車両が接続された際、双方向充電器による、電力供給源からの系統電力による蓄電池の充電、蓄電池から家屋の電気負荷への電力の供給が停止され、車両充電器により、蓄電池の電力が車両に供給され、蓄電池の電力により車両に対する充電が実施される。このため、家庭用の蓄電池を電気動力の車両の充電に有効に利用することが可能になる。

そして、請求項２に係る本発明の電源装置は、請求項１に記載の電源装置において、前記系統電力を前記家屋の電気負荷に接続する供給系と、前記双方向充電器からの電力及び前記供給系からの系統電力を選択して前記電気負荷に供給する選択手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、選択手段により、系統電力及び蓄電池からの電力が選択されて電気負荷に電力が供給される構成の電源装置で、蓄電池の電力により車両に対する充電が実施される。

また、請求項３に係る本発明の電源装置は、請求項２に記載の電源装置において、前記系統電力は電力会社からの深夜電力、または、家屋用発電手段から得られる電力であることを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、電力会社からの深夜電力、及び、家屋用発電手段から得られる電力が蓄えられた蓄電池の電力を車両に対する充電に用いることができる。

本発明の電源装置は、家庭用の蓄電池を電気動力の車両の充電に有効に利用することが可能になる。

本本発明の一実施例に係る電源装置の全体構成図である。図１中の要部のブロック構成図である。充電制御のフローチャートである。充電状況の経時変化である。

図１には本発明の一実施例に係る電源装置の全体システムを説明するための概略状況、図２には蓄電池本体の具体的な構成の概略を表したブロック構成、図３には車両に対する充電処理の動作フロー、図４には車両に対する充電を実施している際の充電電流の経時変化を示してある。

図１に基づいて電源装置の全体構成を説明する。

家屋１には電力会社からの商用電力（系統電力）が電線２を介して受電部３に供給され、受電部３に供給された電力は分電部４を介して電気負荷（家電装置や照明装置等）５に供給される。家屋１には蓄電池本体６が備えられ、蓄電池本体６には双方向充電器７及び蓄電池（バッテリモジュール）８が備えられている。

双方向充電器７には分電部４から系統電力（交流）が供給され、双方向充電器７で直流に変換されて蓄電池８に供給される。また、蓄電池８に蓄電された電力が双方向充電器７に送られ、双方向充電器７で交流に変換されて分電部４に送られ、電気負荷５に供給される。

一方、蓄電池本体６には電気動力の車両１１が接続可能とされ、車両１１に対して蓄電池８に蓄電された電力及び双方向充電器７を介しての系統電力が充電可能になっている。車両１１は、電動モータにより駆動力を得る電気自動車であり、駐車時に蓄電池８に蓄電された電力及び双方向充電器７を介しての系統電力が車載蓄電池（車載バッテリ）１２に供給されて車載蓄電池１２が充電される。車両としては、動力源としてエンジンと電動モータとを有するハイブリッド車両を用いることも可能である。

分電部４から蓄電池本体６に送られる系統電力は、料金が安い、例えば、深夜電力が供給されて蓄電池８が充電される。また、家屋１には家屋用発電手段としての太陽光発電装置１３が備えられ、太陽光発電装置１３で得られた電力が蓄電池本体６に供給されて蓄電池８が充電される。このため、料金の安い深夜電力や太陽光発電装置１３で得られた電力が充電された状態で、昼間の電気負荷５の電力が蓄電池８から供給され、実質的に深夜電力の料金以下のコストで昼間の電力を賄うことができる。

家屋用発電手段としては、太陽光以外の自然エネルギーにより発電を行う設備や、家庭用燃料電池、家庭用マイクロタービン等の発電設備が適用される。

図２に基づいて蓄電池本体６及び受電部３、分電部４の具体的な構成を説明する。

受電部３には電線２を介して電力メータ２１から系統電力が供給される。受電部３には選択手段としての切換え手段２２が備えられ、切換え手段２２により系統電力が蓄電池本体６側のブレーカ２３もしくは家屋１（図１参照）側のブレーカ２４に供給されるように切換えられる。また、切換え手段２２により蓄電池本体６からの電力がブレーカ２３からブレーカ２４側に供給されるように切換えられる。

蓄電池本体６には双方向充電器７が備えられ、双方向充電器７にはブレーカ２３から系統電力が送られる。双方向充電器７はコンバータ機能が備えられ、双方向充電器７に送られた系統電力は、交流から直流に変換されて蓄電池８に供給されて蓄電される。また、蓄電池８に蓄電された直流の電力は、双方向充電器７で交流に変換されてブレーカ２３側に送られ、ブレーカ２４から電気負荷５に供給される。双方向充電器７での電力の供給は、電池ＥＣＵ２５の指令により制御される。

蓄電池本体６には車両充電器２６が備えられ、車両充電器２６は蓄電池８に蓄電された電力を車両１１に供給する。車両充電器２６では、蓄電池８に蓄電された電力が車載蓄電池１２に短時間で充電されるように、電圧・電流が制御される。また、車両充電器２６は、双方向充電器７で直流に変換された系統電力を、蓄電池８に蓄電された電力と共に、もしくは単独で車両１１に供給する。車両充電器２６では、直流に変換された系統電力が車載蓄電池１２に短時間で充電されるように、電圧・電流が制御される。

車両充電器２６から車両１１への電力の供給は電池ＥＣＵ２５の指令により制御され、車両１１が蓄電池本体６に接続された際に、電池ＥＣＵ２５は車両１１の車載ＥＣＵ２７との通信により、車載蓄電池１２の状況を把握する。電池ＥＣＵ２５は、車載蓄電池１２の状況に基づき、蓄電池８に蓄電された電力及び双方向充電器７で直流に変換された系統電力を車両１１に供給するように車両充電器２６を制御する。

車両１１の車載蓄電池１２を充電するために車両充電器２６に車両１１が接続された際、双方向充電器７による、系統電力による蓄電池８の充電、蓄電池８から電気負荷５への電力の供給が停止され、車両充電器２６により、蓄電池８の電力及び双方向充電器７からの系統電力が車両１１に供給され、蓄電池８の電力及び系統電力により車両１１に対する充電が実施される。このため、家庭用の蓄電池８を電気動力の車両１１の車載蓄電池１２の充電に有効に利用することが可能になる。

図３、図４に基づいて車両１１の車載蓄電池１２に対する充電処理の動作（電池ＥＣＵ２５による制御の動作）を具体的に説明する。

図３に示すように、車両１１が蓄電池本体６に接続され、急速充電が要求されると、ステップＳ１で蓄電池８の蓄電量（容量）が車載蓄電池１２の必要充電量を上回っているか否かが判断される。蓄電池本体６の必要充電量の情報は、電池ＥＣＵ２５と車載ＥＣＵ２７との通信により取得する。

ステップＳ１で蓄電池８の蓄電量が車載蓄電池１２の必要充電量を上回っていると判断された場合、蓄電池８に蓄電された電力により車載蓄電池１２の充電が可能であるため、ステップＳ２で双方向充電器７を停止し、ステップＳ３で蓄電池８による車載蓄電池１２の急速充電を開始する。

つまり、双方向充電器７を介しての系統電力の蓄電池８の充電、双方向充電器７を介しての蓄電池８から電気負荷５への電力の供給を停止し、蓄電池８の電力を車両充電器２６（図２参照）から車両１１（図２参照）に供給し、車載蓄電池１２の充電を開始する。

ステップＳ１で蓄電池８の蓄電量が車載蓄電池１２の必要充電量を上回っていない、即ち、蓄電池８の蓄電量が車載蓄電池１２の必要充電量以下であると判断された場合、蓄電池８に蓄電された電力では車載蓄電池１２の充電に電力が不足のため、ステップＳ４で双方向充電器７を充電側に作動させ、ステップＳ５で双方向充電器７と蓄電池８による車載蓄電池１２の急速充電を開始する。

つまり、双方向充電器７で直流に変換された系統電力と、蓄電池８に蓄電された電力を合わせて車両充電器２６（図２参照）から車両１１（図２参照）に供給し、車載蓄電池１２の充電を開始する。

双方向充電器７で直流に変換された系統電力と、蓄電池８に蓄電された電力を合わせて車載蓄電池１２の充電を行う場合、図４に示すように、充電の許容最大電流から、双方向充電器７で直流に変換された系統電力の電流（双方向充電器７からの最大電流）を減じた値を、蓄電池８からの電流としている。これにより、最大電流の時間を多く確保することができ、充電時間を最短にすることができる。

尚、時間に余裕がある場合には、蓄電池８からの電流を充電の許容最大電流として用い、蓄電池８が完全に放電した後に、双方向充電器７で直流に変換された系統電力を充電電流として車両充電器２６（図２参照）を充電することも可能である。

図３のフローチャートに戻り、充電が実施された後、ステップＳ６で充電を完了し、ステップＳ７で双方向充電器７を急速充電要求前の状態に復帰して終了となる。つまり、車両充電器２６（図２参照）の充電が終了した後は、双方向充電器７を介しての系統電力の蓄電池８の充電、双方向充電器７を介しての蓄電池８から電気負荷５への電力の供給を再開する。

上述した電源装置は、車両充電器２６に車両１１が接続された際、蓄電池８の充電及び蓄電池８から電気負荷５への電力の供給が停止され、蓄電池８の電力及び双方向充電器７からの系統電力により車載蓄電池１２の充電が実施される。このため、大掛かりな電気設備の工事を伴うことなく、家庭用の蓄電池８を車両１１の充電用の電源として有効に用いることが可能になる。

本発明は、電力会社から供給される商用電力が充電された蓄電池からの電力と商用電力とを併用して電気動力の車両の充電を行うことができる電源装置の産業分野で利用することができる。

１家屋
２電線
３受電部
４分電部
５電気負荷
６蓄電池本体
７双方向充電器
８蓄電池
１１車両
１２車載蓄電池
１３太陽光発電装置
２１電力メータ
２２切換え手段
２３、２４ブレーカ
２５電池ＥＣＵ
２６車両充電器
２７車載ＥＣＵ

Claims

電力供給源からの系統電力により充電される蓄電池と、
前記蓄電池に蓄電された電力を交流に変換して家屋の電気負荷に供給する一方、電気動力の車両に供給する双方向充電器と、
前記双方向充電器とは異なる経路で前記蓄電池に蓄電された電力を電気動力の車両に供給する車両充電器と、
前記蓄電池に前記車両が接続された際に、車両に搭載された車載蓄電池及び前記蓄電池の充電状態に基づいて、前記双方向充電器及び前記車両充電器から前記車両への供給される前記蓄電池の電力量の配分を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする電源装置。
請求項１に記載の電源装置において、
前記系統電力を前記家屋の電気負荷に接続する供給系と、
前記双方向充電器からの電力及び前記供給系からの系統電力を選択して前記電気負荷に供給する選択手段とを備えた
ことを特徴とする電源装置。
請求項２に記載の電源装置において、
前記系統電力は電力会社からの深夜電力、または、家屋用発電手段から得られる電力である
ことを特徴とする電源装置。