JP2020188564A - V2hスタンドおよび当該v2hスタンドを搭載した蓄電システム - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、車載蓄電池との電力の授受はV2Hスタンドを介して行われる。
そして、車載蓄電池の充電時に、第1コンバータからの出力電力に加えて第2コンバータからの出力電力を充電電力として車載蓄電池に供給されるため、V2Hスタンドに搭載されたコンバータ単体の定格出力電力を変えることなく、車載蓄電池の充電電力を大きくし、車載蓄電池の充電時間を短縮することができる。
そのため、パワーコンディショナは適切な商用電力を受けつつ、車載蓄電池の充電時間を短縮することができる。
図1から図5を用いて、本発明の第1の実施形態について説明する。
以下、図1を用いて、本実施形態に係る蓄電システム10の構成について説明する。
なお、本実施形態においては、後述する制御部をパワーコンディショナ内に有する構成を例示して説明するが、当該制御部をパワーコンディショナ外に有する構成であってもよい。
ここで、太陽電池を電力供給源として接続することは任意である。
また、太陽電池に代えて、水力発電や風力発電などの再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置であってもよい。
なお、図1に示すように主幹ブレーカ410の商用電力系統側にエネファーム(登録商標)等の商用系統連系機器500が接続される場合がある。
また、太陽電池モジュール300からの発電電力および/または直流電力に変換された商用電力を充電電力として、コンバータを介して定置型蓄電池240および/またはV2Hスタンド250を介して電動車260に搭載された車載蓄電池261(図2)に充電することが可能となっている。
図2、図5を用いて、本実施形態に係るパワーコンディショナの構成について説明する。
パワーコンディショナ200は、図2に示すように、コンバータ211、212と、インバータ221と、制御部230と、表示部231と、電流センサCT1、CT2とを含んで構成されている。
なお、以下の構成は例示であり、同様の機能を果たすことができるものであれば、他の構成であってもよい。
なお、コンバータ212は、インバータ221により直流電力に変換された商用電力を所定の直流電圧に変換した直流電力や太陽電池モジュール300等の他の供給源からの直流電力を充電電力として定置型蓄電池240に供給する双方向コンバータである。
また、インバータ221は、定置型蓄電池240および/または車載蓄電池261を充電するため、商用電力に基づき直流中間電圧を生成して当該直流中間電圧を伴った直流電力に変換する。これにより、パワーコンディショナ200(インバータ221)は、直流中間電圧を伴った直流電力を電力バスPB上に出力可能となっている。
また、制御部230は、例えば、CAN通信を用いて、V2Hスタンド250を介して電動車260と通信を行って、車載蓄電池261の残蓄電量に関する情報等を取得する。
また、電動車260側で車載蓄電池261の温度情報を検出していれば、制御部230は併せて車載蓄電池261の温度情報も取得する。
電流センサCT2は、負荷における消費電力をモニタするためにインバータ221の負荷側に設けられている。
V2Hスタンド250は、車載蓄電池261に対して、個別の充電経路および放電経路を備え、それぞれの経路にコンバータ(251、252)を内蔵している。
また、車載蓄電池261の充放電時に電力バスおよび車載蓄電池261に対するコンバータ252の結線を切り替えるためのリレーRL1、RL2を備えている。リレーRL1、RL2は、本発明の「結線切替部」として機能し、コンバータ252からの出力電力の供給先を、車載蓄電池261側とパワーコンディショナ200側とに切り替える。
つまり、コンバータ252からの出力電力の供給先を車載蓄電池261側に切り替える。これにより、コンバータ251からの出力電力に加えてコンバータ252からの出力電力が充電電力として車載蓄電池261に供給される。コンバータ251とコンバータ252の両コンバータは、インバータ221により直流電力に変換された商用電力を所定の直流中間電圧に変換した直流電力や太陽電池モジュール300等の他の電力供給源からの電力に基づいて生成した直流中間電圧を伴った直流電力を充電電力として車載蓄電池261に供給する。
太陽電池モジュール300は、太陽電池セルが複数配列され、これをガラスや樹脂、フレームで保護したものであり、一般的には、太陽光パネルあるいは太陽電池パネルと呼ばれるものである。
なお、主幹ブレーカ410は、トリップ機能を備えたブレーカである。
また、一般負荷には主幹ブレーカ410を介して商用電力が供給される。一方、停電時には、商用電力系統とパワーコンディショナ200とが解列され定置型蓄電池240、V2Hスタンド250(車載蓄電池)および太陽電池モジュール300の少なくとも1つに基づく電力がパワーコンディショナ200から重要負荷に供給可能となっている。
また、パワーコンディショナ200が故障した場合等、蓄電池システム用ブレーカ110がオフ状態のときには、切替スイッチ430を手動で商用電力系統側に切り替えることにより、重要負荷には主幹ブレーカ410を介して商用電力が供給される。
図3を用いて、制御部230の具体的な処理について説明する。
なお、リレーRL1、RL2は、初期状態として、リレーRL1が作動状態、リレーRL2が非作動状態となって、コンバータ252の作動時に車載蓄電池261からの放電が可能な放電経路が構成されているものとする。
このとき、制御部230が、動作モードが放電モードであると判定したときには、車載蓄電池261からV2Hスタンド250を介して放電電力がパワーコンディショナ200に供給される。
例えば、出力優先順位が、太陽電池モジュール300、定置型蓄電池240、商用電力の順番に設定され、V2Hスタンド250の要求値が10kWである場合に、太陽電池モジュール300の最大可能出力電力が5kW、定置型蓄電池240の最大可能出力電力が3kWであるときには、商用電力を2kWと決定する。
具体的には、V2Hスタンド250の要求値(車載蓄電池261への充電電力要求値)が10kWである場合には、通常は、充電用のコンバータ251の定格出力電力を10kWとしなければならないが、本実施形態によれば、充電用のコンバータ251の定格出力電力を小さくすることができる。例えば、両コンバータ(251、252)の定格出力電力を6kWにしても、充電時にコンバータ251から6kWの充電電力を出力させるとともに、コンバータ252からの出力電力の供給先をパワーコンディショナ200側から車載蓄電池261側に切り替え、コンバータ251から4kWの充電電力を出力させることにより、10kWの要求値を満たすことができる。
また、パワーコンディショナ200の制御部230が発電装置(太陽電池モジュール300)の出力電力、定置型蓄電池240の出力電力、商用電力系統からの供給電力を適切に定めて、電力バスPBへ電力供給しているため、V2Hスタンド250に搭載されたコンバータ(251、252)の定格出力電力を変えることなく、また、商用電力系統側から過剰な電力供給を得ることなく、車載蓄電池261の充電時間を短縮することができる。
そのため、商用電力系統側から適切な電力供給を得つつ、車載蓄電池の充電時間を短縮することができる。
本実施形態は、第1の実施形態において、コンバータ252とリレーRL1、RL2とで構成された回路ブロックを双方向コンバータ253に置き換えたものである。
V2Hスタンド250は、図6に示すように、車載蓄電池261に対して、個別の充電経路および放電経路を備え、放電経路には双方向コンバータ253を充電経路にはコンバータ252を内蔵している。
なお、双方向コンバータとしては、例えば、昇圧または昇降圧チョッパ型コンバータを例示することができる。
例えば、蓄電システムは、電力供給源として定置型蓄電池および発電装置のいずれか一方を備えてもよく、定置型蓄電池および発電装置以外の電力供給源の双方を備えてもよい。
110;蓄電池システム用ブレーカ
130;主幹ブレーカ
200;パワーコンディショナ
211;コンバータ
212;双方向コンバータ
221;インバータ
230;制御部
231;表示部
240;定置型蓄電池
250;V2Hスタンド
251;コンバータ
252;コンバータ
253;双方向コンバータ
260;電動車
261;車載蓄電池
300;太陽電池モジュール
410;主幹ブレーカ
420;分岐ブレーカ
430;切替スイッチ
440;重要負荷用分岐ブレーカ
500;商用系統連系機器
RL1;リレー
RL2;リレー
Claims (6)
- 少なくとも1以上の電力供給源に接続され、前記電力供給源から供給される電力に基づいて直流中間電圧を生成して当該直流中間電圧を伴った直流電力を出力可能なパワーコンディショナと、
前記直流中間電圧を、電動車に搭載された車載蓄電池用の車載蓄電池電圧に変換して車載蓄電池を充電する第1コンバータと、前記車載蓄電池電圧に基づいて前記直流中間電圧を生成して前記車載蓄電池を放電する第2コンバータと、を有するV2Hスタンドと、
前記パワーコンディショナ、前記第1コンバータおよび前記第2コンバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記車載蓄電池の充電時に、前記第1コンバータからの出力電力に加えて前記第2コンバータからの出力電力を充電電力として前記車載蓄電池に供給することを特徴とする蓄電システム。 - 前記第2コンバータが単一方向にのみ電力を出力可能な単方向コンバータであり、
前記第2コンバータからの出力電力の供給先を、車載蓄電池側とパワーコンディショナ側とに切り替える結線切替部をさらに備え、
前記制御部は、前記車載蓄電池の充電時に前記結線切替部を制御して前記第2コンバータからの出力電力の供給先を前記車載蓄電池側に切り替えることを特徴とする請求項1記載の蓄電システム。 - 前記第2コンバータは双方向に電力を出力可能な双方向コンバータであり、
前記制御部は、前記車載蓄電池の充電時に前記第2コンバータを制御して前記車載蓄電池に出力電力を供給することを特徴とする請求項1記載の蓄電システム。 - 前記電力供給源として、商用電力系統、再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置および定置型の蓄電池ユニットが前記パワーコンディショナに接続され、
前記パワーコンディショナは、一方端側が商用電力系統に接続され、他方端側が電力バスを介して前記発電装置および前記定置型の蓄電池ユニットに接続され、前記直流中間電圧を伴った直流電力を前記電力バスに出力し、
前記制御部は、前記車載蓄電池の充電時に、商用電力、前記発電装置の発電電力および前記定置型の蓄電池ユニットの放電電力の少なくとも1つ以上について前記電力バスを介して前記V2Hスタンドに供給し、前記パワーコンディショナの定格入力電力以上の電力を充電電力として前記車載蓄電池に供給することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蓄電システム。 - 前記パワーコンディショナが、
商用電力をモニタする第1のセンサと、
商用電力系統に繋がる負荷が消費する負荷電力をモニタする第2のセンサと、
を有し、
前記制御部は、前記第1のセンサと前記第2のセンサのモニタ値とから前記パワーコンディショナに供給する商用電力を決定することを特徴とする請求項1に記載の蓄電システム。 - 電動車に搭載された車載蓄電池を充電する第1コンバータと、前記車載蓄電池を放電する第2コンバータとを有し、
前記車載蓄電池の充電時に、前記第1コンバータからの出力電力に加えて前記第2コンバータからの出力電力を充電電力として前記車載蓄電池に供給することを特徴とするV2Hスタンド。
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