JP7251787B2 - 電力供給システム及び電力供給車 - Google Patents

Description

本発明は、緊急時の電力供給に用いられる電力供給システム及び電力供給車に関する。

近年、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）及びプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle）などのような、バッテリを搭載した自動車の普及が進みつつある。

自動車に搭載されているバッテリは、自動車以外の用途に利用することも可能である。例えば、Ｖ２Ｈ（Vehicle to Home）及びＶ２Ｇ（Vehicle to Grid）などのアイデアが知られている。Ｖ２Ｈは、自動車に搭載されているバッテリを家庭用の電力の供給源として利用するというアイデアである。Ｖ２Ｇは、自動車に搭載されているバッテリから電力系統に電力を供給するというアイデアである。

例えば特許文献１には、自動車のような移動体が搭載しているバッテリを他の設備への電力供給源として用いる際に、どの移動体のバッテリを電力供給源として用いるかを選択する発明が開示されている。

特許第６４８５５６６号公報

災害発生に伴って大規模停電が起こっているときなどのような緊急時に、バッテリを搭載している自動車から、停電中の施設に電力を供給することができると、施設が受ける停電の影響を軽減することができる。

この際、災害発生に伴う大規模停電は長時間にわたって続く可能性があるため、バッテリを搭載している自動車の電力を長時間安定して施設に供給できることが好ましい。

かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、緊急時における電力供給の安定性を向上させることができる、電力供給システム及び電力供給車を提供することにある。

本発明に係る電力供給システムは、緊急時における施設への電力供給に利用可能である。前記電力供給システムは、複数の電力取得装置であって、前記各電力取得装置が、バッテリを搭載している車両から電力の供給を受けることが可能である、複数の電力取得装置と、複数の統合装置であって、前記各統合装置が、前記複数の電力取得装置のうちの少なくとも一つ以上の電力取得装置に接続されており、接続されている前記少なくとも一つ以上の電力取得装置から供給される電力を統合する、複数の統合装置と、前記複数の統合装置のうちのいずれか一つの統合装置から供給される電力を単相の交流電力から三相の交流電力に変換する変換装置と、前記複数の統合装置のうちのいずれか一つの統合装置が前記変換装置に接続されるように、前記複数の統合装置と前記変換装置との接続を切り替える電力切替装置と、を備える。

また、本発明に係る電力供給車は、緊急時における施設への電力供給に利用可能な電力供給システムを備え、移動可能である。前記電力供給システムは、複数の電力取得装置であって、前記各電力取得装置が、バッテリを搭載している車両から電力の供給を受けることが可能である、複数の電力取得装置と、複数の統合装置であって、前記各統合装置が、前記複数の電力取得装置のうちの少なくとも一つ以上の電力取得装置に接続されており、接続されている前記少なくとも一つ以上の電力取得装置から供給される電力を統合する、複数の統合装置と、前記複数の統合装置のうちのいずれか一つの統合装置から供給される電力を単相の交流電力から三相の交流電力に変換する変換装置と、前記複数の統合装置のうちのいずれか一つの統合装置が前記変換装置に接続されるように、前記複数の統合装置と前記変換装置との接続を切り替える電力切替装置と、を備える。

本発明に係る電力供給システム及び電力供給車によれば、緊急時における電力供給の安定性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。 図１の電力切替装置の概略構成を示す図である。 図１の電力供給システムを搭載している電力供給車の模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電力供給システム１の概略構成を示す図である。電力供給システム１は、緊急時における施設への電力供給に利用可能である。

電力供給システム１が緊急時に電力を供給する施設は、例えば、集合住宅、病院、市役所などの庁舎、又は、避難所として運営されている体育館などである。ここで、「緊急時」とは、電力会社などが管理する商用の電力系統から施設に電力を供給することができなくなっているときである。緊急時の例として、例えば、災害発生に伴って大規模停電が起こっているときなどが挙げられる。

電力供給システム１は、施設の敷地内に設置されていてよい。電力供給システム１が例えば集合住宅の敷地内に設置されている場合、電力供給システム１は、設置されている集合住宅に、緊急時に電力を供給してよい。または、電力供給システム１は、電力供給システム１が設置されている集合住宅とは別の施設、例えば近所の病院などに、緊急時に電力を供給してもよい。

電力供給システム１は、複数の電力取得装置１０と、複数の統合装置２０Ａ～２０Ｃと、電力切替装置３０と、変換装置４０とを備える。

図１に示すように、複数の電力取得装置１０は、グループＡ、グループＢ及びグループＣの３つのグループに分けられている。また、統合装置２０Ａ～２０Ｃは、それぞれ、グループＡ～グループＣに属している。グループＡの電力取得装置１０は、グループＡの統合装置２０Ａに接続されている。グループＢの電力取得装置１０は、グループＢの統合装置２０Ｂに接続されている。グループＣの電力取得装置１０は、グループＣの統合装置２０Ｃに接続されている。以後、統合装置２０Ａ～２０Ｃについて、特に区別する必要がないときは、単に統合装置２０と記して説明する。

図１においては、複数の電力取得装置１０が３つのグループに分かれている例を示しているが、複数の電力取得装置１０は、複数のグループに分かれていれば、３つ以外のグループに分かれていてもよい。複数の電力取得装置１０は、２つのグループに分かれていてもよいし、４つ以上のグループに分かれていてもよい。

また、図１においては、１つのグループに５つの電力取得装置１０が含まれている例を示しているが、これに限定するものではない。１つのグループには、１つ以上の任意の個数の電力取得装置１０が含まれていてよい。また、図１においては、各グループに含まれる電力取得装置１０の個数が同一となっているが、各グループが含む電力取得装置１０の個数は、グループ毎に異なる個数であってもよい。

電力取得装置１０は、車両５０から電力の供給を受けることが可能である。車両５０は、バッテリを搭載している車両である。車両５０は、例えばＥＶ又はＰＨＶなどであるが、これらに限定されず、バッテリを搭載している任意の自動車であってよい。また、車両５０は、バッテリを搭載している車両であれば自動車に限られず、例えば、バイク、自転車又は電車などであってもよい。

電力取得装置１０は、車両５０から、交流電力として電力の供給を受けてもよいし、直流電力として電力の供給を受けてもよい。電力取得装置１０が、交流電力と直流電力のどちらで電力の供給を受けるかは、車両５０が交流電力と直流電力のどちらを出力可能であるかに依存してよい。例えば車両５０がインバータを搭載している場合、車両５０は、交流電力を出力可能である。

電力取得装置１０は、交流電力として電力の供給を受けた場合と、直流電力として電力の供給を受けた場合とのいずれの場合も、交流電力を統合装置２０に出力する。

電力取得装置１０は、車両５０から交流電力として電力の供給を受けた場合、そのまま交流電力を統合装置２０に出力する。

電力取得装置１０は、車両５０から直流電力として電力の供給を受けた場合、直流電力を交流電力に変換して、統合装置２０に出力する。電力取得装置１０は、直流電力を交流電力に変換するインバータを備えていてよい。

電力取得装置１０は、車両５０から電力の供給を受ける電力入力部として、交流用の電力入力部と直流用の電力入力部の２つの電力入力部を備えていてよい。または、電力取得装置１０は、車両５０から電力の供給を受ける電力入力部として、交流と直流とで共用の電力入力部を１つ備えていてよい。この場合、電力取得装置１０は、交流と直流のどちらの入力を受けているかに応じて、インバータを動作させるか否かを切り替え可能に構成されていてよい。

電力取得装置１０は、単相の交流電力を出力する。電力取得装置１０は、例えば単相３線式又は単相２線式などの方式により、単相の交流電力を出力してよい。

統合装置２０は、少なくとも一つ以上の電力取得装置１０と接続している。図１に示す例においては、統合装置２０は、５つの電力取得装置１０と接続されているが、これに限定するものではない。統合装置２０は、一つ以上の任意の台数の電力取得装置１０と接続されていてよい。

統合装置２０は、電力取得装置１０から供給される単相の交流電力を統合し、電力切替装置３０に出力する。図１に示す例においては、統合装置２０は、５つの電力取得装置１０から供給される電力を統合する。統合装置２０は、統合した単相の交流電力を電力切替装置３０に出力する。統合装置２０が複数の電力取得装置１０から供給される電力を統合する場合、統合装置２０は、１台の車両５０から得られる電力よりも大きい電力を電力切替装置３０に出力することができる。

電力切替装置３０は、統合装置２０Ａ～２０Ｃのうちのいずれか一つが変換装置４０に接続されるように、統合装置２０Ａ～２０Ｃと変換装置４０との接続を切り替える。電力切替装置３０が統合装置２０Ａと変換装置４０とを接続させると、統合装置２０Ａが出力する単相の交流電力が変換装置４０に供給される。電力切替装置３０が統合装置２０Ｂと変換装置４０とを接続させると、統合装置２０Ｂが出力する単相の交流電力が変換装置４０に供給される。電力切替装置３０が統合装置２０Ｃと変換装置４０とを接続させると、統合装置２０Ｃが出力する単相の交流電力が変換装置４０に供給される。電力切替装置３０の構成及び機能の詳細については後述する。

変換装置４０は、電力切替装置３０による切替動作に応じて、統合装置２０Ａ～２０Ｃのうちのいずれか一つに接続される。変換装置４０は、電力切替装置３０を介して接続されている統合装置２０から供給される単相の交流電力を三相の交流電力に変換する。単相の交流電力は、一般的に「電灯」とも称される。三相の交流電力は、一般的に「動力」とも称される。

変換装置４０は、統合装置２０から供給される単相の交流電力を三相の交流電力に変換する際に、併せて交流電力の電圧を変換してもよい。変換装置４０は、例えば、単相の交流電力の電圧である第１電圧を、三相の交流電力の電圧である第２電圧に変換してよい。この際、第２電圧は、第１電圧より大きい電圧であってよい。例えば、第１電圧は１００Ｖであってよく、第２電圧は２００Ｖであってよい。変換装置４０は、電圧を変換するためのトランスを備えていてよい。

変換装置４０は、三相の交流電力を切替盤６０に出力する。切替盤６０は、どの電力源から施設に電力が供給されるかを切り替え可能である。切替盤６０は、電力線の接続を切り替え可能なスイッチを備えていてよい。切替盤６０は、通常時には、電力会社などが管理する商用系統から施設に電力が供給されるように、電力線の接続を切り替えている。また、切替盤６０は、緊急時には、電力供給システム１のような商用系統以外の電力源から電力を供給することが可能になるように、電力線の接続を切り替え可能である。

切替盤６０は、手動で電力線の接続を切り替える構成であってもよいし、自動で電力線の接続を切り替える構成であってもよい。自動で電力線の接続を切り替える構成である場合、切替盤６０は、緊急時であることを検出すると、電力供給システム１から施設に電力を供給することが可能になるように、電力線の接続を自動で切り替える。

変換装置４０は、緊急時に、切替盤６０を介して、施設に三相の交流電力を供給することができる。単相の交流電力では、例えばエレベータなどのような大型の電気設備を動作させることはできないが、三相の交流電力は、エレベータなどのような大型の電気設備を動作させることが可能である。従って、電力供給システム１は、緊急時に三相の交流電力を施設に供給することができるため、停電中の施設においてエレベータなどのような大型の電気設備が動作することを可能にさせる。

続いて、図２を参照して、電力切替装置３０の構成及び機能について説明する。図２に示すように、電力切替装置３０は、スイッチ３１Ａ～３１Ｃと、制御部３２と、記憶部３３と、入力部３４とを備える。

スイッチ３１Ａは、制御部３２からの制御信号に基づいて、統合装置２０Ａと変換装置４０との接続のオン／オフを切り替える。スイッチ３１Ｂは、制御部３２からの制御信号に基づいて、統合装置２０Ｂと変換装置４０との接続のオン／オフを切り替える。スイッチ３１Ｃは、制御部３２からの制御信号に基づいて、統合装置２０Ｃと変換装置４０との接続のオン／オフを切り替える。

スイッチ３１Ａがオンすると、統合装置２０Ａから変換装置４０に電力が供給される。スイッチ３１Ｂがオンすると、統合装置２０Ｂから変換装置４０に電力が供給される。スイッチ３１Ｃがオンすると、統合装置２０Ｃから変換装置４０に電力が供給される。

以後、スイッチ３１Ａ～３１Ｃについて、特に区別する必要がないときは、単にスイッチ３１と記して説明する。

図２においては、電力切替装置３０が３つのスイッチ３１Ａ～３１Ｃを備える構成を示しているが、電力切替装置３０が備えるスイッチ３１の数は３つに限定されない。電力切替装置３０は複数のスイッチ３１を備えていればよく、スイッチ３１の数は、２つでもよいし、４つ以上でもよい。

スイッチ３１は、例えば、電磁開閉器であってよい。スイッチ３１が電磁開閉器である場合、制御部３２からの制御信号によって電磁開閉器が備えるコイルに電流が流れると、スイッチ３１はオンする。また、制御部３２からの制御信号によって電磁開閉器が備えるコイルに電流が流れなくなると、スイッチ３１はオフする。

制御部３２は、電力切替装置３０の各構成部及び電力切替装置３０全体を制御する。制御部３２は、１以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサとして構成されてもよいし、特定の処理に特化した専用のプロセッサとして構成されてもよい。

記憶部３３は、各種データ、及び制御部３２によって実行されるプログラム等を記憶する。記憶部３３は、例えば半導体メモリ又は磁気メモリ等により構成されてよい。記憶部３３は、制御部３２と一体として構成されてもよい。

入力部３４は、電力切替装置３０へのユーザからの入力を受け付ける。入力部３４は、物理的なボタンとして構成されてもよいし、画面への入力を受け付けるタッチパネルとして構成されてもよい。例えば、電力供給システム１のユーザは、入力部３４を操作することにより、電力切替装置３０の動作を開始させたり終了させたりすることができる。

続いて、制御部３２の動作について詳細に説明する。

制御部３２は、スイッチ３１のオン／オフを制御し、統合装置２０Ａ～２０Ｃのうちのいずれが変換装置４０と接続されるかを切り替える。制御部３２は、スイッチ３１Ａ～３１Ｃのうち、いずれか一つのみがオンするように、スイッチ３１Ａ～３１Ｃを制御する。図２は、スイッチ３１Ａのみがオンとなっている状態を示したものである。

制御部３２は、例えば、スイッチ３１Ａ、スイッチ３１Ｂ、スイッチ３１Ｃの順番で、各スイッチ３１が循環してオンになるように、スイッチ３１Ａ～３１Ｃのオン／オフを制御する。すなわち、制御部３２は、例えば、以下に示す状態１～３が、状態１、状態２、状態３の順番で循環して繰り返すように、スイッチ３１Ａ～３１Ｃのオン／オフを制御する。
状態１：スイッチ３１Ａがオン、スイッチ３１Ｂがオフ、スイッチ３１Ｃがオフ
状態２：スイッチ３１Ａがオフ、スイッチ３１Ｂがオン、スイッチ３１Ｃがオフ
状態３：スイッチ３１Ａがオフ、スイッチ３１Ｂがオフ、スイッチ３１Ｃがオン

制御部３２は、所定時間が経過する毎に、どのスイッチ３１がオンになるかを切り替える。所定時間は、特に限定するものではないが、例えば５時間程度であってよい。

所定時間の値は、記憶部３３が記憶していてよい。制御部３２は、記憶部３３に記憶されている所定時間の値を参照して、スイッチ３１Ａ～３１Ｃのオン／オフを切り替える。

管理者等の電力供給システム１のユーザは、入力部３４を操作することにより、記憶部３３に記憶されている所定時間の値を変更することができる。または、ユーザは、入力部３４を操作することにより、新たな所定時間の値を、記憶部３３に記憶することができる。

このように、本実施形態によれば、電力切替装置３０は、複数の統合装置２０Ａ～２０Ｃのうちのいずれか一つの統合装置２０が変換装置４０に接続されるように、複数の統合装置２０Ａ～２０Ｃと変換装置４０との接続を切り替える。これにより、電力切替装置３０は、例えば、統合装置２０Ａが変換装置４０に接続されている状態で、統合装置２０Ａに電力を供給している車両５０のバッテリの残量が減ってきても、該車両５０が放電できない状態になる前に、統合装置２０Ｂが変換装置４０に接続されるように、接続を切り替えることができる。この際、統合装置２０Ｂと接続している電力取得装置１０に、放電可能なバッテリを搭載した車両５０を接続しておけば、統合装置２０Ｂから変換装置４０に電力を供給することが可能となる。従って、本実施形態に係る電力供給システム１は、緊急時において施設に長時間電力を供給することができる。すなわち、本実施形態に係る電力供給システム１は、緊急時における電力供給の安定性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、変換装置４０は、統合装置２０から供給される電力を単相の交流電力から三相の交流電力に変換する。これにより、変換装置４０は、緊急時に三相の交流電力を施設に供給することができる。従って、本実施形態に係る電力供給システム１は、緊急時の施設において、エレベータなどのような大型の電気設備を動作させることが可能となる。

（電力供給車）
図１の説明では、電力供給システム１が施設の敷地内に設置されているものとして説明したが、電力供給システム１は、移動可能な車両に搭載されていてもよい。図３に、移動可能な電力供給車２が電力供給システム１を搭載している様子の模式図を示す。

図３において、電力供給車２が搭載している電力供給システム１は、図１を参照して説明した電力供給システム１と同様の機能を有するシステムである。

電力供給車２は移動可能であるため、電力供給車２は、緊急時において電力供給が必要とされている施設まで行くことができる。電力供給車２の変換装置４０を、緊急時において電力供給が必要とされている施設に設置されている切替盤６０に接続し、電力供給車２の電力取得装置１０に車両５０を接続すれば、緊急時において電力供給が必要とされている施設に、電力供給車２から電力を供給することができる。

このように電力供給車２が電力供給システム１を備えることで、電力供給システム１を備えていない施設にも、緊急時に電力を供給することができる。

本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形及び修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、電力取得装置１０は、車両５０の代わりに、バッテリを搭載している他の移動体から電力の供給を受けてもよい。他の移動体の例としては、例えば、船舶及び飛行機などが挙げられる。

また、電力取得装置１０は、車両５０に搭載されているバッテリに限らず、バッテリ単体から電力の供給を受けてもよい。

１ 電力供給システム
２ 電力供給車
１０ 電力取得装置
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 統合装置
３０ 電力切替装置
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ スイッチ
３２ 制御部
３３ 記憶部
３４ 入力部
４０ 変換装置
５０ 車両
６０ 切替盤

Claims (5)

1. 緊急時における施設への電力供給に利用可能な電力供給システムであって、
   複数の電力取得装置であって、前記各電力取得装置が、バッテリを搭載している車両から電力の供給を受けることが可能である、複数の電力取得装置と、
   複数の統合装置であって、前記各統合装置が、前記複数の電力取得装置のうちの少なくとも一つ以上の電力取得装置に接続されており、接続されている前記少なくとも一つ以上の電力取得装置から供給される電力を統合する、複数の統合装置と、
   前記複数の統合装置のうちのいずれか一つの統合装置から供給される電力を単相の交流電力から三相の交流電力に変換する変換装置と、
   前記複数の統合装置のうちのいずれか一つの統合装置が前記変換装置に接続されるように、前記複数の統合装置と前記変換装置との接続を切り替える電力切替装置と、を備える、電力供給システム。
2. 請求項１に記載の電力供給システムにおいて、
   前記電力切替装置は、所定時間が経過する毎に、前記変換装置に接続される前記統合装置を切り替える、電力供給システム。
3. 請求項１又は２に記載の電力供給システムにおいて、
   前記変換装置は、緊急時に前記施設と前記変換装置とが接続されるように電力線の接続を切り替え可能な切替盤と接続可能であり、緊急時に前記切替盤を介して前記施設に電力を供給することが可能である、電力供給システム。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電力供給システムにおいて、
   前記変換装置は、前記単相の交流電力の電圧である第１電圧を、前記三相の交流電力の電圧である第２電圧に変換し、
   前記第２電圧は、前記第１電圧よりも大きい、電力供給システム。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電力供給システムを備え、移動可能である、電力供給車。
   

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