JP2017017929A - Charge/discharge apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリと商用電源との間で双方向の電力授受を行う充放電装置に関する。 The present invention relates to a charging / discharging device that performs bidirectional power transfer between a battery and a commercial power source.
下記特許文献１に示される充放電装置は、充放電装置内にバックアップ用バッテリを有し、商用電源が停電時にバックアップ用バッテリから充放電装置を起動し、自立運転にて交流電力を負荷に供給するように構成されている。 The charging / discharging device shown in the following Patent Document 1 has a backup battery in the charging / discharging device, and the commercial power source starts the charging / discharging device from the backup battery at the time of a power failure, and supplies AC power to the load by self-sustained operation. Is configured to do.
しかしながら、上記特許文献１では、充放電装置内のバッテリは、経年劣化するため定期的に交換する必要があり、交換に伴う手間と交換費用が発生するという課題があった。また、交換をしないでいると、停電時に起動不能になる可能性があるという課題がある。 However, in the said patent document 1, since the battery in a charging / discharging apparatus deteriorates with time, it was necessary to replace | exchange regularly, and there existed a subject that the effort and replacement expense accompanying replacement | exchange occurred. In addition, there is a problem that if it is not replaced, it may become impossible to start at the time of a power failure.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、充放電装置内にバックアップ用バッテリを有さなくても、停電時に起動することができる充放電装置を得ることを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the charging / discharging apparatus which can be started at the time of a power failure, without having a backup battery in a charging / discharging apparatus.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る充放電装置は、メインバッテリと交流電源との間で双方向の電力授受を行う充放電装置であって、前記メインバッテリと前記充放電装置とを接続する充放電ケーブルとは物理的に異なる電源ケーブルを使用して前記充放電装置の外部に設けられた一次電池または二次電池の電力を前記充放電装置内に供給できる外部接続端子を備えたものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a charging / discharging device according to the present invention is a charging / discharging device that performs bidirectional power transfer between a main battery and an AC power source, and the main battery and the An external device capable of supplying power from a primary battery or a secondary battery provided outside the charge / discharge device using a power cable physically different from a charge / discharge cable connecting the charge / discharge device to the charge / discharge device. A connection terminal is provided.
本発明によれば、充放電装置内にバックアップ用バッテリを有さなくても、停電時に充放電装置を起動することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the charge / discharge device can be activated at the time of a power failure without having a backup battery in the charge / discharge device.
以下に、本発明の実施の形態に係る充放電装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, a charge / discharge device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment.
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る充放電装置を含む電力系統図である。図１に示すように、充放電装置５０は、住宅１０に構成される。住宅１０には、交流電源である電力会社の電力系統（以下「商用電源」と称する）５が引き込まれている。商用電源５には、電力量計２０を介して、配電盤３０が接続されている。住宅１０に設置される電気設備は、配電盤３０を介して、商用電源５に接続されている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a power system diagram including a charge / discharge device according to Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 1, the charging /
住宅１０には、電気設備として、負荷４０が設置されている。また、住宅１０には、蓄電システムとしての電気自動車８０が接続されている。なお、図１では、蓄電システムの例示を電気自動車８０としているが、プラグインハイブリッド車なども電気自動車に含まれることはいうまでもない。また、蓄電システムは電気自動車８０に限定されるものではなく、直流電力が蓄電できるものであればよい。
A
電気自動車８０にはメインバッテリ８２が設けられている。メインバッテリ８２は、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の充放電が可能なセル電池を直列または直並列接続されたユニットまたはモジュールである。メインバッテリ８２がリチウムイオン電池であれば、例えば３〜４［Ｖ］のリチウムイオン電池セルが直列に接続されることで、端子間電圧２００〜４００［Ｖ］程度のバッテリが構成される。
The
充放電装置５０とメインバッテリ８２とは、充放電ケーブル９２，９４によって接続されている。充放電ケーブル９２は、電気自動車８０のメインバッテリ８２を充放電する際の電力授受を行うためのケーブル、すなわち電源ケーブルである。充放電ケーブル９４は、後述する制御ユニット６６からの信号を伝送するためのケーブル、すなわち通信ケーブルである。図１では、充放電ケーブル９２，９４として個別に図示しているが、充放電ケーブル９２と充放電ケーブル９４とが束ねて一体構成としてもよい。一体構成であれば、取り扱いが容易であり、操作性が良くなる。
The charging /
また、充放電装置５０には、電解液が充填された複数のセルを有する二次電池であり、充放電装置５０の外部に設けられ、充放電装置５０に充放電が可能な外部バッテリ８４が接続されている。外部バッテリ８４と充放電装置５０とは、充放電ケーブル９２とは物理的に異なる電源ケーブル９６によって接続されている。
Further, the charging /
負荷４０は、住宅１０で使用される電気機器であり、空調機、冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、テレビ、パーソナルコンピュータ等の家電である。商用電源５から電力が供給される場合（以下、適宜「非停電時」という）、負荷４０には商用電源５の電力が供給される。一方、商用電源５からの電力が途絶えている場合（以下、適宜「停電時」という）、負荷４０内の充放電装置５０からの電力供給を要する負荷には、充放電装置５０を介してメインバッテリ８２からの電力が供給される。また、非停電時に、電力のピークカットなどを目的として、負荷４０の消費電力の一部または全部を、充放電装置５０を介してメインバッテリ８２からの電力で供給してもよい。
The
以上のように、実施の形態１に係る充放電装置５０は、商用電源５と、自立運転時の電力供給源である電気自動車８０との間で双方向の電力授受を行う装置である。なお、双方向の電力授受を行う充放電装置を説明する場合、着目する箇所から見て、商用電源５側は「一次側」、電気自動車８０側は「二次側」と称されることが多い。以下の説明では、この表記を併用する。
As described above, the charging /
図２は、実施の形態１に係る充放電装置５０の要部構成を示すブロック図である。充放電装置５０は、交流直流変換器５３、直流直流変換器５６、コンデンサ５７，５９、整流平滑回路６０、制御ユニット６６、補助電源ユニット７０および地絡検出回路７５を備えて構成される。なお、図２に示すように、充放電装置５０とメインバッテリ８２との間には、充放電装置５０とメインバッテリ８２との電気的接続を開閉するための開閉器８１が設けられている。すなわち、充放電装置５０は、充放電ケーブル９２および開閉器８１を介してメインバッテリ８２に接続される構成である。また、図２に示すように、充放電装置５０には外部バッテリ８４を接続するための外部接続端子Ｔ１，Ｔ２が設けられており、外部バッテリ８４からの直流電力は充放電装置５０の補助電源ユニット７０に印加される構成である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a main configuration of the charge /
次に、実施の形態１に係る充放電装置５０における各部の機能について説明する。
Next, the function of each part in the charge /
交流直流変換器５３は、一次側に位置する商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換する。あるいは、二次側から供給される直流電力を交流電力に変換する。すなわち、交流直流変換器５３は、一次側から供給される交流電力と二次側から供給される直流電力とを相互に変換する双方向の交流直流変換器である。 The AC / DC converter 53 converts AC power supplied from a commercial power source located on the primary side into DC power. Alternatively, DC power supplied from the secondary side is converted to AC power. That is, the AC / DC converter 53 is a bidirectional AC / DC converter that mutually converts AC power supplied from the primary side and DC power supplied from the secondary side.
直流直流変換器５６は、一次側から印加される直流電圧を内部で交流電圧に変換した後に、再度直流電圧に変換して二次側に出力する。あるいは、二次側から印加される直流電圧を交流電圧に変換した後に、再度直流電圧に変換して一次側に出力する。すなわち、直流直流変換器５６は、一次側に印加される第１の直流電圧と二次側に印加される第２の直流電圧とを相互に変換する双方向の直流直流変換器である。なお、第１の直流電圧と第２の直流電圧とは、異なる値であっても同じ値であってもよい。
The DC /
コンデンサ５９は、直流直流変換器５６の二次側に設けられており、直流直流変換器５６の端子間電圧を安定させる動作を行う。コンデンサ５９は、必要に応じて第１のコンデンサと呼称する。
The
コンデンサ５７は、直流直流変換器５６の一次側もしくは交流直流変換器５３の二次側、すなわち直流直流変換器５６と交流直流変換器５３との間に設けられている。コンデンサ５７は、直流直流変換器５６および交流直流変換器５３の端子間電圧を安定させる動作を行う。コンデンサ５７は、必要に応じて第２のコンデンサと呼称する。
The
直流直流変換器５６は、一次側から印加される第１の直流電圧をメインバッテリ８２の充電に適した第２の直流電圧に変換してメインバッテリ８２を充電する。また、直流直流変換器５６は、メインバッテリ８２によって印加される第２の直流電圧を第１の直流電圧に変換する際に、交流直流変換器５３に供給する第１の直流電圧の電圧値を制御することでメインバッテリ８２から供給される放電電力を制御する。
The DC /
直流直流変換器５６の詳細構成の一例は図３に示す通りであり、磁気結合する巻線１３４ａ，１３４ｂを有する絶縁用のトランス１３４を挟んで左右対称な構成となっている。直流直流変換器５６では、半導体素子１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄがフルブリッジ接続され、リアクトル１３３を介して巻線１３４ａに接続される電力変換回路１３１と、半導体素子１３８ａ，１３８ｂ，１３８ｃ，１３８ｄがフルブリッジ接続され、リアクトル１３７を介して巻線１３４ｂに接続される電力変換回路１３６とが構成されている。電力変換回路１３１は、一次側から印加される直流電圧を交流電圧に変換して巻線１３４ａに印加する直流交流変換回路であり、電力変換回路１３６は、二次側から印加される直流電圧を交流電圧に変換して巻線１３４ｂに印加する直流交流変換回路である。このように構成された直流直流変換器５６は、一次側からの印加電圧と二次側からの印加電圧とを自在に昇降圧が可能で、且つ、絶縁された電圧変換器もしくは電力変換として動作する。また、図示は省略するが交流直流変換器５３は一般的な単相の４つの半導体素子を１３２ａ〜１３２ｄおよび１３８ａ〜１３８ｄと同様にフルブリッジで構成した回路から成るものである。
An example of a detailed configuration of the DC /
地絡検出回路７５は、充放電の対象であるメインバッテリ８２を充放電する経路の絶縁診断を行うための回路である。地絡検出回路７５としては、判定レベル以上の地絡電流を検出できればよく、公知の地絡検出回路を用いることができる。
The ground fault detection circuit 75 is a circuit for performing insulation diagnosis of a path for charging and discharging the
ここで、電気自動車の充電器に関する規格としては、ＣＨＡｄｅＭＯ（ＣＨＡｒｇｅ ｄｅ ＭＯｖｅ）と称される規格が国際標準の１つとして承認されている。ＣＨＡｄｅＭＯ規格では、充電開始の前に毎回、直流絶縁診断として、充電回路の直流側（充電器から車両インレットまで）に高電圧の試験電圧（直流５００±２５［Ｖ］）を印加して充電器の内部および充放電ケーブルに地絡または短絡が無いことを確認することが記載されている。 Here, as a standard relating to a charger for an electric vehicle, a standard called CHAdeMO (CHAge de Move) has been approved as one of international standards. In the CHAdeMO standard, a high-voltage test voltage (DC 500 ± 25 [V]) is applied to the DC side of the charging circuit (from the charger to the vehicle inlet) as a DC insulation diagnosis every time before charging starts. And confirming that there is no ground fault or short circuit in the charge / discharge cable.
上記のように絶縁診断を行う場合には、メインバッテリ８２に高電圧を印加する必要があるが、この機能は補助電源ユニット７０が担う。補助電源ユニット７０としては、フライバックコンバータが例示される。充電回路の絶縁診断を行う場合、補助電源ユニット７０は、昇圧した電圧を二次側に印加する。昇圧した電圧は、コンデンサ５９に保持される。地絡検出回路７５で行われた診断結果は、制御ユニット６６に伝達される。
When performing insulation diagnosis as described above, it is necessary to apply a high voltage to the
補助電源ユニット７０は、整流平滑回路６０を介して商用電源５が接続されている。そのため、補助電源ユニット７０には、整流平滑回路６０によって交流電圧から変換された直流電圧が印加される。直流電圧が印加された補助電源ユニット７０は、整流平滑回路６０を介して供給される電力を制御ユニット６６へ供給する。
The auxiliary
制御ユニット６６は、ＣＰＵ、主記憶部、補助記憶部、インタフェースを有するマイクロプロセッサであるマイコン７８を備えている。制御ユニット６６は、補助電源ユニット７０、交流直流変換器５３および直流直流変換器５６を制御すると共に、電気自動車８０の開閉器８１を制御する。
The
次に、充放電装置５０における実施の形態１の要部動作について説明する。
Next, the operation | movement of the principal part of Embodiment 1 in the charging / discharging
上述したように、充放電装置５０は、商用電源５と、自立運転時の電力供給源である電気自動車８０との間で双方向の電力授受を行う装置である。非停電時には、商用電源５からの電力が配電盤３０を介して負荷４０に供給されるが、停電時には、メインバッテリ８２からの電力が充放電装置５０を介して負荷４０に供給され、電力供給システムの主構成部として機能する。
As described above, the charging / discharging
一方、実施の形態１に係る充放電装置５０では、充放電装置５０内にバックアップ用バッテリは有していない。このため、停電時において、商用電源５から整流平滑回路６０を介して補助電源ユニット７０に供給される電力が失われると、制御ユニット６６への電力も失われ、制御ユニット６６は動作を継続することができず、その結果、交流直流変換器５３および直流直流変換器５６の動作も停止してしまう。一方、実施の形態１に係る充放電装置５０では、メインバッテリ８２からの電力を充放電装置５０内に引き込むための充放電ケーブル９２とは物理的に異なる電源ケーブル９６によって外部バッテリ８４の電力を補助電源ユニット７０に取り込むことができる構成となっているので、交流直流変換器５３および直流直流変換器５６の動作を制御することができると共に、開閉器８１の開閉制御を行うことができ、充放電装置５０が動作を停止してしまった場合でも、充放電装置５０の再起動が可能となる。
On the other hand, in the charging / discharging
また、実施の形態１に係る充放電装置５０では、メインバッテリ８２との接続に際し、外部バッテリ８４を充放電装置５０の補助電源ユニット７０と接続する構成としているので、外部バッテリ８４からの印加電圧を昇圧し、昇圧した電圧により、充放電ケーブル９２を介してメインバッテリ８２と接続する充放電経路に地絡がないかを検出することが可能となる。
Further, in the charging / discharging
以上説明したように、実施の形態１の充放電装置によれば、電源ケーブルを用いて充放電装置外の二次電池と充放電装置の補助電源ユニットとを接続することにより、外部の二次電池から停電時の充放電装置の起動が可能になる。その結果、充放電装置内のバックアップ用バッテリが不要になるという効果がある。また、経年劣化による定期的なバックアップ用バッテリの交換に伴う手間と交換費用とが不要になるという効果がある。さらに、バックアップ用バッテリの劣化が進み、停電時に起動不能となることを回避できるという効果がある。さらには、メインバッテリとの接続に際し、外部の二次電池の電力を用いて、メインバッテリと充放電装置との充放電回路における地絡の有無をチェックすることができるという効果がある。 As described above, according to the charging / discharging device of the first embodiment, by connecting the secondary battery outside the charging / discharging device and the auxiliary power unit of the charging / discharging device using the power cable, an external secondary The charging / discharging device can be started from the battery during a power failure. As a result, there is an effect that a backup battery in the charging / discharging device becomes unnecessary. In addition, there is an effect that labor and replacement costs associated with periodic replacement of the backup battery due to deterioration over time are unnecessary. Furthermore, there is an effect that it is possible to avoid the deterioration of the backup battery and the inability to start at the time of a power failure. Further, when connecting to the main battery, there is an effect that it is possible to check the presence or absence of a ground fault in the charge / discharge circuit of the main battery and the charge / discharge device using the power of the external secondary battery.
なお、上記では、電源ケーブル９６の構造に関する説明は省略したが、屋外の使用を考慮し、ケーブルおよび差し込み口の構造は防水構造であることが好ましい。電源ケーブル９６のケーブルおよび差し込み口を防水構造にすることにより、水滴が差し込み口に浸入するのを防止することができ、屋外での使用が可能となる。
In addition, although the description regarding the structure of the
実施の形態２．
実施の形態１では、外部バッテリ８４として、充放電が可能なリチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などの二次電池を例示したが、停電時に充放電装置５０の起動ができ、また、メインバッテリ８２との接続に際し、補助電源ユニット７０によって発生した高電圧をメインバッテリ８２に印加することができ、充放電ケーブル９２を使用して地絡の有無を検出できるものであればよい。すなわち、実施の形態１と同様の接続構成であれば、外部バッテリ８４が一次電池であってもよい。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, as the
実施の形態２の充放電装置によれば、電源ケーブルを用いて充放電装置外の一次電池と充放電装置の補助電源ユニットとを接続することにより、外部の一次電池から停電時の充放電装置の起動が可能になる。その結果、充放電装置内のバックアップ用バッテリが不要になるという効果がある。また、経年劣化による定期的なバックアップ用バッテリの交換に伴う手間と交換費用とが不要になるという効果がある。さらに、バックアップ用バッテリの劣化が進み、停電時に起動不能となることを回避できるという効果がある。さらには、メインバッテリとの接続に際し、外部の一次電池の電力を用いて、メインバッテリと充放電装置との充放電回路における地絡の有無をチェックすることができるという効果がある。さらに加えて、家庭で一般に使用されている乾電池などを非常時にバックアップ用バッテリとして使用することができるため、入手性がよく、安価に準備することができるという効果がある。 According to the charging / discharging device of the second embodiment, by connecting the primary battery outside the charging / discharging device and the auxiliary power unit of the charging / discharging device using the power cable, the charging / discharging device at the time of power failure from the external primary battery. Can be activated. As a result, there is an effect that a backup battery in the charging / discharging device becomes unnecessary. In addition, there is an effect that labor and replacement costs associated with periodic replacement of the backup battery due to deterioration over time are unnecessary. Furthermore, there is an effect that it is possible to avoid the deterioration of the backup battery and the inability to start at the time of a power failure. Further, when connecting to the main battery, there is an effect that it is possible to check the presence or absence of a ground fault in the charge / discharge circuit of the main battery and the charge / discharge device using the power of the external primary battery. In addition, since a dry battery or the like generally used in the home can be used as a backup battery in an emergency, there is an effect that it is highly available and can be prepared at low cost.
なお、実施の形態１と同様に、電源ケーブル９６のケーブルおよび差し込み口の構造が防水構造であればより好ましい。
As in the first embodiment, it is more preferable if the structure of the cable and the insertion port of the
実施の形態３．
図４は、実施の形態３に係る充放電装置を含む電力系統図であり、図５は、実施の形態３に係る充放電装置の要部構成を示すブロック図である。実施の形態３に係る充放電装置５０では、外部バッテリ８４を有する図１および図２の構成に代え、図４および図５に示すように、電気自動車８０内に設けられる補機用バッテリ８６の電力を使用して充放電装置５０の起動を可能とする構成を開示するものである。なお、図４および図５において、図１および図２のそれぞれと同一または同等の機能を有する構成部には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a power system diagram including the charging / discharging device according to the third embodiment, and FIG. 5 is a block diagram showing the main configuration of the charging / discharging device according to the third embodiment. In charging / discharging
電気自動車８０内には、補機用バッテリ８６が設けられている。電気自動車８０では、補機用バッテリ８６の電力を電気自動車８０における電源端子を通じて取り出すことが可能である。電気自動車８０における電源端子としては、シガレット端子が例示される。
An
実施の形態３の充放電装置によれば、電源ケーブルを用いて電気自動車の補機用バッテリと充放電装置の補助電源ユニットとを接続することにより、外部の二次電池から停電時の充放電装置の起動が可能になる。その結果、実施の形態１に係る充放電装置と同等の効果が得られる。また、実施の形態３の充放電装置によれば、運用中である既存のバッテリを使用できるので、外部バッテリの電力不足により起動ができないといった不具合が起こる確率を小さくすることができる。また、外部バッテリを準備する必要がなく、外部バッテリのメンテナンスも不要になるので、実施の形態１の装置に比して、コストの削減が可能である。 According to the charging / discharging device of Embodiment 3, charging / discharging at the time of a power failure from an external secondary battery by connecting an auxiliary battery of an electric vehicle and an auxiliary power unit of the charging / discharging device using a power cable. The device can be activated. As a result, an effect equivalent to that of the charge / discharge device according to Embodiment 1 is obtained. In addition, according to the charging / discharging device of the third embodiment, since an existing battery that is in operation can be used, it is possible to reduce the probability of occurrence of a malfunction such as failure to start due to insufficient power of the external battery. In addition, it is not necessary to prepare an external battery, and maintenance of the external battery is not required. Therefore, the cost can be reduced as compared with the apparatus of the first embodiment.
なお、補機用バッテリ８６は、メインバッテリ８２が搭載された同じ自動車に限定されるものではなく、メインバッテリ８２が搭載された自動車とは別の自動車のからの給電であってもよい。すなわち、補機用バッテリ８６は、電気自動車またはハイブリッド電気自動車に限らず、ガソリン車などであってもよい。
The
また、実施の形態１，２と同様に、電源ケーブル９６のケーブルおよび差し込み口の構造が防水構造であればより好ましい。
Similarly to the first and second embodiments, it is more preferable if the structure of the cable and the insertion port of the
実施の形態４．
実施の形態４では、昇圧機能を有する充放電装置の構成について説明する。図６は、実施の形態４に係る充放電装置の要部構成を示すブロック図である。実施の形態４に係る充放電装置５０では、外部バッテリ８４を有する図２の構成において、外部バッテリ８４と充放電装置５０の補助電源ユニット７０との間に昇圧電源７２を有する構成である。なお、図６において、図２のそれぞれと同一または同等の機能を有する構成部には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
Embodiment 4 FIG.
In Embodiment 4, the structure of a charge / discharge device having a boosting function will be described. FIG. 6 is a block diagram showing the main configuration of the charge / discharge device according to Embodiment 4. The charging / discharging
上述の各実施の形態では、メインバッテリ８２と充放電装置５０との充放電回路における地絡の有無をチェックする際に、補助電源ユニット７０が高電圧を発生することについて説明したが、実施の形態４の構成は、昇圧電源７２と補助電源ユニット７０とによって２段階で昇圧する構成となる。このため、実施の形態４の構成では、補助電源ユニット７０の昇圧能力を下げることができるので、補助電源ユニット７０の回路構成を簡素化できるという効果がある。
In each of the above-described embodiments, it has been described that the auxiliary
また、補助電源ユニット７０への入力電圧が、例えばＤＣ２４Ｖで規定されているとき、図２の構成では、外部バッテリ８４として２４Ｖのバッテリを準備する必要があるが、昇圧電源７２を有する図６の構成であれば、外部バッテリ８４として２４Ｖ以外のバッテリを使用することができるという効果がある。また、充放電装置５０から見れば、補助電源ユニット７０の構成を標準化することができるという効果がある。
In addition, when the input voltage to the auxiliary
また、外部バッテリ８４として乾電池を使用する場合、１．５Ｖの電圧を２４Ｖにするには１６個の乾電池が必要であり、また、１２Ｖの場合でも８個の乾電池が必要であり、使い勝手が悪い。一方、図６の構成であれば、昇圧能力に応じて使用する乾電池の数を削減することができる。例えば、補助電源ユニット７０への入力電圧がＤＣ１２Ｖで規定されているとき、昇圧電源７２の昇圧能力が４倍であれば、高々２個の乾電池（１．５［Ｖ／個］×２［個］×４＝１２［Ｖ］）を準備すればよく、使い勝手が向上する。
In addition, when using a dry cell as the
図７は、実施の形態４に係る充放電装置の図６とは異なる要部構成を示すブロック図であり、外部バッテリ８４に代え、実施の形態３において説明した補機用バッテリ８６を接続する構成である。この構成によれば、図５に示す回路構成による効果とおよび図６に示す回路構成による効果を奏する。
FIG. 7 is a block diagram showing a main part configuration different from that of FIG. 6 of the charging / discharging device according to the fourth embodiment, and the
図８は、実施の形態４に係る充放電装置の図６および図７とは異なる要部構成を示すブロック図であり、図６では充放電装置５０内に設けていた昇圧電源７２を、外部バッテリ８４側に設けた構成である。図８に示す構成を図６に示す構成と比較すると、昇圧電源７２が充放電装置５０の外部にあるか内部にあるかの差異であり、機能的には図６に示すものと同一の効果を奏する。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a main part different from FIGS. 6 and 7 of the charging / discharging device according to the fourth embodiment. In FIG. 6, the boosting
一方、図８では、充放電装置５０の内部に昇圧電源７２を設ける必要がないので、充放電装置５０の構成を簡素化することができ、充放電装置５０のコスト増およびサイズ増を抑制することができる。
On the other hand, in FIG. 8, since it is not necessary to provide the step-up
さらに、図８では、外部バッテリ８４に昇圧という単機能を付加する構成であるため、装置としての実装が容易であるという効果がある。
Further, in FIG. 8, since the single function of boosting is added to the
なお、外部バッテリ８４と昇圧電源７２とを一体化した製品とすれば、充放電装置５０の仕様が異なる場合でも、一体化した製品を外部接続端子Ｔ１，Ｔ２に接続することで、充放電装置５０を起動することができるので、システム構成の柔軟性を担保することが可能となる。
If the
図９は、実施の形態４に係る充放電装置の図６、図７および図８とは異なる要部構成を示すブロック図であり、充放電装置５０の内部および外部バッテリ８４のそれぞれに昇圧電源を設けた構成である。具体的に説明すると、充放電装置５０の内部には昇圧電源７２ａが設けられ、外部バッテリ８４には昇圧電源７２ｂが設けられている。
FIG. 9 is a block diagram showing a main part configuration of the charging / discharging device according to the fourth embodiment which is different from those of FIGS. 6, 7, and 8. In FIG. Is provided. More specifically, the charge /
図９の構成によれば、地絡検出に必要な高電圧を得る際に、２つの昇圧電源７２ａ，７２ｂと補助電源ユニット７０とによって３段階で昇圧する構成となるため、補助電源ユニット７０の昇圧能力をさらに下げることができるという効果がある。
According to the configuration of FIG. 9, when the high voltage necessary for ground fault detection is obtained, the boosting
実施の形態５．
実施の形態１から実施の形態４では、充放電装置５０内にバックアップ用バッテリを備えていないものについて示したが、実施の形態５では、充放電装置５０内に低容量のバックアップ用バッテリを有する構成を開示するものである。図１０および図１１は、バックアップ用バッテリを備えた実施の形態５に係る充放電装置を含む電力系統図である。より詳細に説明すると、図１０は、図１に示す実施の形態１，２の家庭内電力系統の構成において、充放電装置５０内にバックアップ用バッテリ７４を付加したものであり、図１１は、図４に示す実施の形態３の家庭内電力系統の構成において、充放電装置５０内にバックアップ用バッテリ７４を付加したものである。なお、図１０および図１１において、図１および図４のそれぞれと同一または同等の機能を有する構成部には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
In the first to fourth embodiments, the charging / discharging
実施の形態５の充放電装置５０によれば、バックアップ用バッテリ７４を備えているので、短時間の停電時に充放電装置５０が停止することなく、自立運転に切り換えることが可能となる。なお、日本国内においては１回の停電時間は数分以内のケースが殆どであるため、バックアップ用バッテリ７４としては、補助電源ユニット７０に対する制御電源、すなわち補助電源ユニット７０に対する動作電力として数分程度の電力供給をできるような低容量のものを採用することができる。
According to charging / discharging
図１２〜図１４は、バックアップ用バッテリを備えた実施の形態５に係る充放電装置の要部構成を示すブロック図である。より詳細に説明すると、図１２は、図６に示す充放電装置５０にバックアップ用バッテリ７４を付加したものであり、図１３は、図８に示す充放電装置５０にバックアップ用バッテリ７４を付加したものであり、図１４は、図７に示す充放電装置５０にバックアップ用バッテリ７４を付加したものである。
FIGS. 12-14 is a block diagram which shows the principal part structure of the charging / discharging apparatus which concerns on
次に、実施の形態５に係る充放電装置５０の動作について図１２の図面を参照して説明する。
Next, the operation of the charge /
補助電源ユニット７０は、整流平滑回路６０が整流平滑した電圧を使用してバックアップ用バッテリ７４に対する充電を行う。また、外部バッテリ８４が充放電装置５０に接続されている場合、昇圧電源７２は、補助電源ユニット７０への印加電圧がバックアップ用バッテリ７４の出力電圧よりも高くなるように昇圧する。
The auxiliary
ここで、昇圧電源７２の出力とバックアップ用バッテリ７４の出力とは、図示のようにダイオード７６ａ，７６ｂのカソード同士が突き合わされて接続されているため、出力電圧の大きい昇圧電源７２の出力、すなわち外部バッテリ８４の出力が自動的かつ優先的に供給される。
Here, the output of the
災害および事故が発生した場合は、外部バッテリ８４を電源ケーブル９６で接続することにより、外部バッテリ８４の電力を補助電源ユニット７０に供給することができる。この電力供給により、停電時においても、補助電源ユニット７０が動作することができると共に、メインバッテリ８２の電力供給を行う前に必要とされる地絡検出動作を行うことができ、メインバッテリ８２の電力を利用した自立運転が可能となる。
When a disaster or accident occurs, the power of the
また、実施の形態５に係る充放電装置５０によれば、停電時における充放電装置５０の起動に際し、バックアップ用バッテリ７４の電力よりも外部バッテリ８４の電力を優先的に使用するように構成されているので、バックアップ用バッテリ７４として低容量で小形のものを使用することができると共に、充放電装置５０内において、バックアップ用バッテリ７４の劣化を抑制し、交換頻度を低減することができる。
Further, according to the charging / discharging
実施の形態６．
実施の形態５では、充放電装置内に低容量のバックアップ用バッテリを備える構成を示したが、バックアップ用バッテリに代えて電気二重層コンデンサを用いてもよい。具体的には、図１０〜図１４の構成において、バックアップ用バッテリ７４を電気二重層コンデンサで置き換えた構成となる。なお、電気二重層コンデンサに対する充電は、実施の形態５と同様に、補助電源ユニット７０により、整流平滑回路６０が整流平滑した電圧を使用して行うことができる。
Embodiment 6 FIG.
In
実施の形態６の充放電装置によれば、短時間の停電時に充放電装置が停止することなく、自立運転に切り換えることができるという効果がある。また、電気二重層コンデンサは、長寿命であるため、経年劣化による定期的なバックアップ用バッテリの交換に伴う手間と交換費用が不要になるという効果がある。 According to the charging / discharging device of the sixth embodiment, there is an effect that the charging / discharging device can be switched to the self-sustained operation without stopping at the time of a power failure for a short time. In addition, since the electric double layer capacitor has a long life, there is an effect that labor and replacement costs associated with periodic replacement of the backup battery due to deterioration over time are not required.
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。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
５ 商用電源、１０ 住宅、２０ 電力量計、３０ 配電盤、４０ 負荷、５０ 充放電装置、５３ 交流直流変換器、５６ 直流直流変換器、５７，５９ コンデンサ、６０ 整流平滑回路、６６ 制御ユニット、７０ 補助電源ユニット、７２，７２ａ，７２ｂ 昇圧電源、７４ バックアップ用バッテリ、７５ 地絡検出回路、７６ａ，７６ｂ ダイオード、７８ マイコン、８０ 電気自動車、８１ 開閉器、８２ メインバッテリ、８４ 外部バッテリ、８６ 補機用バッテリ、９２，９４ 充放電ケーブル、９６ 電源ケーブル、１３１，１３６ 電力変換回路、１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ，１３８ａ，１３８ｂ，１３８ｃ，１３８ｄ 半導体素子、１３３，１３７ リアクトル、１３４ トランス、１３４ａ，１３４ｂ 巻線、Ｔ１，Ｔ２ 外部接続端子。 5 Commercial power supply, 10 house, 20 watt-hour meter, 30 switchboard, 40 load, 50 charge / discharge device, 53 AC / DC converter, 56 DC / DC converter, 57, 59 capacitor, 60 rectifying / smoothing circuit, 66 control unit, 70 Auxiliary power supply unit, 72, 72a, 72b Boost power supply, 74 Backup battery, 75 Ground fault detection circuit, 76a, 76b Diode, 78 Microcomputer, 80 Electric vehicle, 81 Switch, 82 Main battery, 84 External battery, 86 Auxiliary machine Battery, 92, 94 charge / discharge cable, 96 power cable, 131, 136 power conversion circuit, 132a, 132b, 132c, 132d, 138a, 138b, 138c, 138d semiconductor element, 133, 137 reactor, 134 transformer, 134a, 134b Winding, T1 , T2 External connection terminal.
Claims (11)
前記メインバッテリと前記充放電装置とを接続する充放電ケーブルとは物理的に異なる電源ケーブルを使用して前記充放電装置の外部に設けられた一次電池または二次電池の電力を前記充放電装置内に供給できる外部接続端子を備えた充放電装置。 A charging / discharging device that performs bidirectional power transfer between a main battery and an AC power source,
The power of the primary battery or the secondary battery provided outside the charge / discharge device using a power cable physically different from the charge / discharge cable connecting the main battery and the charge / discharge device is supplied to the charge / discharge device. Charge / discharge device with external connection terminals that can be supplied inside.
１０に記載の充放電装置。 The charge / discharge device according to claim 9 or 10, wherein the backup battery is an electric double layer capacitor.
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