JP2015220782A - 定置型蓄電池装置及び電力供給システム - Google Patents
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Abstract
【課題】電気自動車が不在の場合であっても、V2H用のEVPSを用いて住宅に電力を供給すること。
【解決手段】定置型蓄電池装置は、蓄電池と、充放電インターフェース部とを備える。充放電インターフェース部は、電気自動車に対する充放電を制御するEVPSと蓄電池との間のインターフェースとして機能し、EVPSとの間で通信される制御信号に従って蓄電池に対する充放電を制御する。その充放電インターフェース部のインターフェースとしての機能は、電動自動車用充放電システムガイドライン V2H DC版で規定されている車両側のインターフェースの機能と同一である。
【選択図】図1
【解決手段】定置型蓄電池装置は、蓄電池と、充放電インターフェース部とを備える。充放電インターフェース部は、電気自動車に対する充放電を制御するEVPSと蓄電池との間のインターフェースとして機能し、EVPSとの間で通信される制御信号に従って蓄電池に対する充放電を制御する。その充放電インターフェース部のインターフェースとしての機能は、電動自動車用充放電システムガイドライン V2H DC版で規定されている車両側のインターフェースの機能と同一である。
【選択図】図1
Description
本発明は、定置型蓄電池装置、及び定置型蓄電池装置を備える電力供給システムに関する。
近年、地球温暖化ガスの排出量の削減に寄与する電気自動車(EV: Electric Vehicle)が普及しつつある。また、電気自動車に搭載されている蓄電池を住宅用の電源として活用するというコンセプトも提案されている。そのようなコンセプトは、「V2H(Vehicle to Home)」とも呼ばれている。
V2Hでは、EVPS(Electric Vehicle Power System)が、電気自動車と住宅の分電盤との間に介在するように設けられる。電気自動車はこのEVPSに接続され、EVPSは接続された電気自動車に対する充放電を制御する。
非特許文献1は、V2Hに関する各種規格を規定している。各種規格としては、EVPSと電気自動車との間の接続に関する規格や、EVPSによる充放電制御に関する規格などが挙げられる。
電動自動車用充放電システムガイドライン V2H DC版(EVPS−002)、一般社団法人 電動車両用電力供給システム協議会(Electric Vehicle Power Supply System Association)。
従来、電気自動車が不在の場合は、V2Hを実現することができなかった。そのため、系統の停電時等の緊急時に、EVPSを活用して住宅内の負荷に電力を供給することができなかった。
本発明の1つの目的は、電気自動車が不在の場合であっても、V2H用のEVPSを用いて住宅に電力を供給することができる技術を提供することにある。
本発明の1つの観点において、車両機能を有さない定置型蓄電池装置が提供される。その定置型蓄電池装置は、蓄電池と、充放電インターフェース部とを備える。充放電インターフェース部は、電気自動車に対する充放電を制御するEVPSと蓄電池との間のインターフェースとして機能し、EVPSとの間で通信される制御信号に従って蓄電池に対する充放電を制御する。その充放電インターフェース部のインターフェースとしての機能は、電動自動車用充放電システムガイドライン V2H DC版で規定されている車両側のインターフェースの機能と同一である。
本発明の他の観点において、電力供給システムが提供される。その電力供給システムは、電気自動車に対する充放電を制御するEVPSと、車両機能を有さない定置型蓄電池装置と、を備える。定置型蓄電池装置は、蓄電池と、充放電インターフェース部とを備える。充放電インターフェース部は、EVPSと蓄電池との間のインターフェースとして機能し、EVPSとの間で通信される制御信号に従って蓄電池に対する充放電を制御する。その充放電インターフェース部のインターフェースとしての機能は、電動自動車用充放電システムガイドライン V2H DC版で規定されている車両側のインターフェースの機能と同一である。
本発明によれば、電気自動車が不在の場合であっても、V2H用のEVPSを用いて住宅に電力を供給することが可能となる。
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力供給システム10の構成例を示すブロック図である。電力供給システム10は、系統1を含む複数の電源から、負荷2に対して電力を供給する。典型的には、電力供給システム10は、住宅に設置され、宅内の電気機器等の負荷2に対して電力を供給する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力供給システム10の構成例を示すブロック図である。電力供給システム10は、系統1を含む複数の電源から、負荷2に対して電力を供給する。典型的には、電力供給システム10は、住宅に設置され、宅内の電気機器等の負荷2に対して電力を供給する。
より詳細には、電力供給システム10は、分電盤20、EVPS(Electric Vehicle Power System)30、及び蓄電池装置100を備えている。
分電盤20は、系統1に接続されており、系統1から供給される電力を負荷2に分配する。また、分電盤20は、EVPS30に接続されており、系統1から供給される電力をEVPS30に出力する。また、自立運転時、分電盤20は、EVPS30から供給される電力を負荷2に出力してもよい。
EVPS30は、V2Hのコンセプトに基づいて電気自動車(車両)に対する充放電を制御するシステムである。本実施の形態において、EVPS30は、上記の非特許文献1(電動自動車用充放電システムガイドライン V2H DC版(EVPS−002))で規定された規格に適合している。すなわち、EVPS30により実行される充放電制御における制御信号や制御シーケンスは、非特許文献1で規定されたものである。
図1に示されるように、EVPS30は、PCS部40と連結部50を備えている。
PCS部40は、パワーコンディショナの機能を備えており、電気自動車(車両)に対する充放電を制御する。より詳細には、PCS部40は、開閉器41、双方向インバータ42、及び制御装置43を備えている。
開閉器41は、分電盤20と双方向インバータ42との間に接続されている。この開閉器41は、EVPS30を系統1から電気的に切り離すために設けられている。
双方向インバータ42は、直流電力と交流電力との間の電力変換を行う。より詳細には、電気自動車への充電時、双方向インバータ42は、分電盤20から供給される交流電力を直流電力に変換し、得られた直流電力を連結部50に出力する。一方、電気自動車からの放電時、双方向インバータ42は、連結部50を通して入力される直流電力を交流電力に変換し、得られた交流電力を分電盤20に出力する。
制御装置43は、双方向インバータ42や開閉器41を適宜制御することによって、PCS部40の動作を制御し、電気自動車に対する充放電を制御する。更に、制御装置43は、連結部50を通して、電気自動車との間で制御信号CONの通信を行う。非特許文献1で規定されているように、制御信号CONの通信には、専用の制御線やCAN(Controller Area Network)通信が用いられる。制御信号CONの詳細については、後述される。
連結部50は、PCS部40と電気自動車とを連結するための部材である。連結部50は、PCS部40から入力される電力や制御信号CONを、電気自動車に出力する。また、連結部50は、電気自動車から入力される電力や制御信号CONを、PCS部40に出力する。
図1に示されるように、連結部50は、充放電ケーブル51と充放電コネクタ52を含んでいる。充放電ケーブル51の一端は、PCS部40の双方向インバータ42や制御装置43に接続されている。充放電ケーブル51の他端は、充放電コネクタ52に接続されている。充放電コネクタ52は、電気自動車のインレットに接続される。これら充放電ケーブル51や充放電コネクタ52も、非特許文献1で規定された規格に適合している。
尚、系統1との連系や自立運転に関する構成については、非特許文献1に例示されるように様々考えられる。本実施の形態では、系統1との連系や自立運転に関する構成は任意であり、その詳細な説明は省略する。
上述のように、EVPS30は、本来的には、電気自動車(車両)に対する充放電を制御するシステムである。しかしながら、従来は、電気自動車が不在の場合に、このEVPS30を活用して負荷2に電力を供給することができなかった。そこで、本実施の形態では、電気自動車が不在の場合でも、電気自動車に代わってEVPS30に接続可能な蓄電池装置100が提供される。
本実施の形態に係る蓄電池装置100は“定置型”である。つまり、蓄電池装置100は、電気自動車とは異なり、車両機能を有していない。但し、蓄電池装置100は、非特許文献1で規定されている車両側のインターフェースと同一のインターフェースを備えている。従って、電気自動車が不在の場合でも、代わりに蓄電池装置100をEVPS30に接続し、EVPS30を活用することが可能となる。言い換えれば、電気自動車が不在の場合でも、V2Hと同等の効果を得ることが可能となる。
より詳細には、蓄電池装置100は、蓄電池110と、充放電インターフェース部120とを備えている。充放電インターフェース部120は、EVPS30と蓄電池110との間のインターフェースとして機能する。具体的には、充放電インターフェース部120は、EVPS30との間で通信される制御信号CONに従って、蓄電池110に対する充放電を制御する。この充放電インターフェース部120のインターフェースとしての機能は、非特許文献1で規定されている車両側のインターフェースの機能と同一である。
図2は、本実施の形態に係る蓄電池装置100の構成を更に詳しく示している。蓄電池110と充放電インターフェース部120は、同じ筐体100a内に収納されている。また、充放電インターフェース部120は、インレット130、コンタクタ140、及び充放電制御装置150を備えている。
インレット130は、EVPS30の充放電コネクタ52に接続される。蓄電池装置100は、このインレット130を通して、EVPS30との間で電力や制御信号CONのやりとりを行う。インレット130は、非特許文献1で規定された規格に適合している。
コンタクタ140は、EVPS30のPCS部40の双方向インバータ42と蓄電池110との間の電気的接続をON/OFFするために設けられている。このコンタクタ140は、充放電制御装置150によってON/OFF制御される。
充放電制御装置150は、インレット130を通して、EVPS30の制御装置43との間で制御信号CONの通信を行う。そして、充放電制御装置150は、その制御信号CONに基づいて、蓄電池110に対する充放電を制御する制御シーケンスを実行する。制御信号CONや制御シーケンスは、非特許文献1に規定されている。
図3は、充放電制御において用いられる制御信号CONを説明するための概念図である。インレット130は、電力の入出力を行うための電力端子PT1,PT2と、制御信号CONの通信を行うための制御端子CT1〜CT7を備えている。制御信号CONは、制御信号CON1〜CON7を含んでいる。制御信号CON1〜CON7は、それぞれ、制御端子CT1〜CT7を通して通信される。
制御信号CON1は、EVPS30から供給される12V電圧である。この12V電圧は、コンタクタ140や充放電制御装置150の動作電圧として用いられる。制御信号CON6は、グランド電圧(フレームグラウンド)である。制御端子CT1は電源端子であり、制御端子CT6はグランド端子である。
制御信号CON2は、「作動開始停止1」信号である。制御信号CON3は、「作動開始停止2」信号である。制御信号CON5は、「作動許可禁止」信号である。これら制御信号CON2,CON3,CON5は、専用の制御線を通して通信され、後述される制御シーケンスにおいて用いられる。
制御信号CON4は、「充放電コネクタ接続確認」信号である。この制御信号CON4は、充放電コネクタ52の接続を確認するための、すなわち、EVPS30と蓄電池装置100とが互いに接続された状態であることを確認するための信号である。この制御信号CON4は、専用の制御線を通して通信される。
制御信号CON7は、CAN通信によってEVPS30(制御装置43)と蓄電池装置100(充放電制御装置150)との間でやりとりされる制御信号である。制御端子CT7は、CAN通信端子である。このようなCAN通信は、後述される制御シーケンスにおいて用いられる。
図4は、充放電制御における制御シーケンスの一例を示す概念図である。充放電制御は、EVPS30からのトリガで開始する。
ステップS1:
EVPS30は、充放電制御を開始する。
EVPS30は、充放電制御を開始する。
ステップS2:
EVPS30は、充放電制御の開始を蓄電池装置100に通知する。このとき、「作動開始停止1」信号が用いられる。蓄電池装置100は、充放電制御の開始を検知する。
EVPS30は、充放電制御の開始を蓄電池装置100に通知する。このとき、「作動開始停止1」信号が用いられる。蓄電池装置100は、充放電制御の開始を検知する。
ステップS3:
蓄電池装置100とEVPS30は、CAN通信を開始する。
蓄電池装置100とEVPS30は、CAN通信を開始する。
ステップS4:
蓄電池装置100とEVPS30は、充放電開始前に、CAN通信によって情報交換を行う。この情報交換により、例えば、放電の可否を判断する。
蓄電池装置100とEVPS30は、充放電開始前に、CAN通信によって情報交換を行う。この情報交換により、例えば、放電の可否を判断する。
ステップS5:
蓄電池装置100は、準備完了をEVPS30に通知する。このとき、「作動許可禁止」信号が用いられる。EVPS30は、充放電コネクタ52がロックされていることを確認する。
蓄電池装置100は、準備完了をEVPS30に通知する。このとき、「作動許可禁止」信号が用いられる。EVPS30は、充放電コネクタ52がロックされていることを確認する。
ステップS6:
EVPS30は、出力端子の電圧に基づき、蓄電池装置100のコンタクタ140が開状態(OFF状態)になっていることを確認する。
EVPS30は、出力端子の電圧に基づき、蓄電池装置100のコンタクタ140が開状態(OFF状態)になっていることを確認する。
ステップS7:
EVPS30は、充放電主回路の絶縁診断を実施する。
EVPS30は、充放電主回路の絶縁診断を実施する。
ステップS8:
EVPS30は、絶縁診断の完了を蓄電池装置100に通知する。このとき、「作動開始停止2」信号が用いられる。蓄電池装置100は、コンタクタ140を閉状態(ON状態)にする。
EVPS30は、絶縁診断の完了を蓄電池装置100に通知する。このとき、「作動開始停止2」信号が用いられる。蓄電池装置100は、コンタクタ140を閉状態(ON状態)にする。
ステップS9:
EVPS30は、出力端子の電圧に基づき、蓄電池装置100のコンタクタ140が閉状態(ON状態)になっていることを確認する。
EVPS30は、出力端子の電圧に基づき、蓄電池装置100のコンタクタ140が閉状態(ON状態)になっていることを確認する。
ステップS10:
コンタクタ140が閉じられる際、蓄電池装置100側からEVPS30内部の容量成分へ突入電流が流れる可能性がある。EVPS30は、そのような突入電流を防止する機能を使用する。
コンタクタ140が閉じられる際、蓄電池装置100側からEVPS30内部の容量成分へ突入電流が流れる可能性がある。EVPS30は、そのような突入電流を防止する機能を使用する。
ステップS11:
蓄電池装置100は、CAN通信によって、充放電電流上限値をEVPS30に通知する。EVPS30は、その充放電電流上限値で規定される範囲内で、電流の入出力を開始する。
蓄電池装置100は、CAN通信によって、充放電電流上限値をEVPS30に通知する。EVPS30は、その充放電電流上限値で規定される範囲内で、電流の入出力を開始する。
ステップS12:
蓄電池装置100とEVPS30は、電流の入出力を行う。この間、EVPS30は、CAN通信によって、現在の充放電電流値を蓄電池装置100に通知する。
蓄電池装置100とEVPS30は、電流の入出力を行う。この間、EVPS30は、CAN通信によって、現在の充放電電流値を蓄電池装置100に通知する。
ステップS13:
EVPS30において、充放電計画が終了する。
EVPS30において、充放電計画が終了する。
ステップS14:
EVPS30は、CAN通信によって、出力停止を蓄電池装置100に通知する。蓄電池装置100は、充放電指示を終了する。
EVPS30は、CAN通信によって、出力停止を蓄電池装置100に通知する。蓄電池装置100は、充放電指示を終了する。
ステップS15:
蓄電池装置100は、充放電指示の終了をEVPS30に通知する。このとき、「作動許可禁止」信号が用いられる。EVPS30は、電流の入出力を停止する。
蓄電池装置100は、充放電指示の終了をEVPS30に通知する。このとき、「作動許可禁止」信号が用いられる。EVPS30は、電流の入出力を停止する。
ステップS16:
EVPS30は、出力端子の電圧を確認する。蓄電池装置100は、主回路電流を確認する。
EVPS30は、出力端子の電圧を確認する。蓄電池装置100は、主回路電流を確認する。
ステップS17:
EVPS30は、充放電コネクタ52のロックを解除する。蓄電池装置100は、コンタクタ140を開状態(OFF状態)にする。
EVPS30は、充放電コネクタ52のロックを解除する。蓄電池装置100は、コンタクタ140を開状態(OFF状態)にする。
ステップS18:
蓄電池装置100とEVPS30は、CAN通信を終了する。
蓄電池装置100とEVPS30は、CAN通信を終了する。
以上に説明されたように、本実施の形態に係る定置型の蓄電池装置100は、非特許文献1で規定されている車両側のインターフェースと同一のインターフェースを備えている。従って、電気自動車が不在の場合でも、代わりに蓄電池装置100をEVPS30に接続し、EVPS30を活用することが可能となる。言い換えれば、電気自動車が不在の場合でも、V2Hと同等の効果を得ることが可能となる。例えば、系統1の停電時等の緊急時に、蓄電池装置100から住宅内の負荷2に電力を供給することが可能である。
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る電力供給システム10の構成例を示すブロック図である。上述の実施の形態1と重複する説明は、適宜省略される。
図5は、本発明の実施の形態2に係る電力供給システム10の構成例を示すブロック図である。上述の実施の形態1と重複する説明は、適宜省略される。
本実施の形態では、定置型の蓄電池装置100と電気自動車200の両方をEVPS30に接続可能である。電気自動車200は、車載蓄電池210を搭載している。EVPS30による充放電の対象は、蓄電池装置100か電気自動車200(車載蓄電池210)のいずれか一方となる。
図5に示されるように、EVPS30は、PCS部40、第1連結部50−1、第2連結部50−2、及びスイッチ部60を備えている。
第1連結部50−1は、電気自動車200との接続に用いられる連結部50である。第2連結部50−2は、蓄電池装置100との接続に用いられる連結部50である。
スイッチ部60は、第1連結部50−1と第2連結部50−2のいずれか一方をPCS部40に接続する。つまり、スイッチ部60は、PCS部40の接続先を切り替える。
PCS部40は、充放電対象として、蓄電池装置100と電気自動車200のいずれか一方を選択する。電気自動車200は不在になる場合もあるため、例えば、蓄電池装置100がデフォルトの充放電対象に設定される。そして、電気自動車200がEVPS30に接続された場合だけ、PCS部40は、電気自動車200を充放電対象として選択する。電気自動車200がEVPS30に接続されているか否かは、例えば、ユーザによるリモコン70やスイッチ(図示されない)の操作を通して、PCS部40に通知される。
電気自動車200が充放電対象として選択された場合、スイッチ部60は、PCS部40からの指示に従って、第1連結部50−1をPCS部40に接続する。PCS部40は、第1連結部50−1を通して、電気自動車200に対する充放電制御を行う。
一方、蓄電池装置100が充放電対象として選択された場合、スイッチ部60は、PCS部40からの指示に従って、第2連結部50−2をPCS部40に接続する。PCS部40は、第2連結部50−2を通して、蓄電池装置100に対する充放電制御を行う。
本実施の形態によれば、定置型の蓄電池装置100と電気自動車200の両方を活用することが可能となる。
以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。
1 系統、2 負荷、10 電力供給システム、20 分電盤、30 EVPS、40 PCS部、41 開閉器、42 双方向インバータ、43 制御装置、50 連結部、50−1 第1連結部、50−2 第2連結部、51 充放電ケーブル、52 充放電コネクタ、60 スイッチ部、70 リモコン、100 蓄電池装置、100a 筐体、110 蓄電池、120 充放電インターフェース部、130 インレット、140 コンタクタ、150 充放電制御装置、200 電気自動車、210 車載蓄電池、CON 制御信号。
Claims (7)
- 車両機能を有さない定置型蓄電池装置であって、
蓄電池と、
電気自動車に対する充放電を制御するEVPSと前記蓄電池との間のインターフェースとして機能し、前記EVPSとの間で通信される制御信号に従って前記蓄電池に対する充放電を制御する充放電インターフェース部と
を備え、
前記充放電インターフェース部の前記インターフェースとしての機能は、電動自動車用充放電システムガイドライン V2H DC版で規定されている車両側のインターフェースの機能と同一である
定置型蓄電池装置。 - 前記充放電インターフェース部は、
前記EVPSの充放電コネクタに接続されるインレットと、
前記インレットを通して前記EVPSとの間で通信される前記制御信号に基づいて、前記蓄電池に対する充放電を制御する制御シーケンスを実行する充放電制御装置と
を備える
請求項1に記載の定置型蓄電池装置。 - 車両機能を有さない定置型蓄電池装置であって、
電気自動車用充放電システムガイドライン V2H DC版で規定されている車両側のインターフェースと同一のインターフェースを備える
定置型蓄電池装置。 - 電気自動車に対する充放電を制御するEVPSと、
車両機能を有さない定置型蓄電池装置と
を備え、
前記定置型蓄電池装置は、
蓄電池と、
前記EVPSと前記蓄電池との間のインターフェースとして機能し、前記EVPSとの間で通信される制御信号に従って前記蓄電池に対する充放電を制御する充放電インターフェース部と
を備え、
前記充放電インターフェース部の前記インターフェースとしての機能は、電動自動車用充放電システムガイドライン V2H DC版で規定されている車両側のインターフェースの機能と同一である
電力供給システム。 - 前記EVPSは、充放電対象として、前記電気自動車と前記定置型蓄電池装置のいずれか一方を選択する
請求項4に記載の電力供給システム。 - 前記EVPSは、前記電気自動車が前記EVPSに接続された場合、前記電気自動車を前記充放電対象として選択し、それ以外の場合、前記定置型蓄電池装置を前記充放電対象として選択する
請求項5に記載の電力供給システム。 - 前記EVPSは、
前記電気自動車との接続に用いられる第1連結部と、
前記定置型蓄電池装置との接続に用いられる第2連結部と、
前記充放電対象に対する充放電制御を行うパワーコンディショナ部と、
スイッチ部と
を備え、
前記電気自動車が前記充放電対象である場合、前記スイッチ部は、前記第1連結部を前記パワーコンディショナ部に接続し、
前記定置型蓄電池装置が前記充放電対象である場合、前記スイッチ部は、前記第2連結部を前記パワーコンディショナ部に接続する
請求項6に記載の電力供給システム。
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JP2016093017A (ja) * | 2014-11-06 | 2016-05-23 | 株式会社椿本チエイン | 電力制御装置、電力制御システム及び蓄電装置 |
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