(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
家屋に設置され交流側口が前記家屋の商用電力に接続され直流側口は電気自動車の急速充電プラグにＤＣ電源ケーブルを介して接続される双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記家屋に設置され電力供給事業者からの指令を入手する第１の通信装置と、
前記家屋に設置され前記第１の通信装置が入手した指令に基づいて前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの動作方向を制御する第１の制御装置と、
電気自動車に搭載された車載バッテリと、
前記電気自動車に搭載され直流側口が前記車載バッテリに接続され交流側口は前記家屋のコンセントにＡＣ電源ケーブルを介して接続される一方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記電気自動車に搭載され前記電力供給事業者からの指令を入手する第２の通信装置と、前記電気自動車に搭載され前記第２の通信装置が入手した指令に基づいて前記一方向ＡＣ／ＤＣコンバータの変換状態を制御する第２の制御装置とを備え
前記ＡＣ電源ケーブルと前記ＤＣ電源ケーブルとの両方を前記電気自動車と前記家屋間とで接続し、かつ、前記ＡＣ電源ケーブルで前記車載バッテリを充電すると同時に、前記ＤＣ電源ケーブルで前記車載バッテリを充放電する
電気自動車と家屋間の充放電システム。
【請求項２】
直流電力を発電する自家発電装置と、自家発電装置で発電された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、
インバータは第１の制御装置からの指示に基づいて系統または宅内に電力を供給するとともに、
前記充放電システムは、前記ＤＣ電源ケーブルを用いた車載バッテリの充放電により前記自家発電装置の出力変動を緩和する
ことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車と家屋間の充放電システム。
【請求項３】
家屋に設置される蓄電装置と、片口が双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの直流口側に接続され別口が蓄電装置に接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを備えていて、
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは第１の制御装置からの指示に基づいて動作方向を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車と家屋間の充放電システム。
【請求項４】
前記充放電システムは、前記ＤＣ電源ケーブルを用いた前記車載バッテリの充放電により前記家屋における負荷の変動を緩和することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の充放電システム。
【請求項５】
前記充放電システムは、前記ＤＣ電源ケーブルを用いた前記車載バッテリの充放電を行うことにより、ＤＣ電流とＤＣ電圧とから電圧・電流曲線を構成し、その傾きから前記車載バッテリの状態を診断することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の充放電システム。
【請求項６】
家屋に設置され交流側口が前記家屋の商用電力に接続され直流側口は電気自動車の急速充電プラグにＤＣ電源ケーブルを介して接続される双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記家屋に設置され電力供給事業者からの指令を入手する第１の通信装置と、
前記家屋に設置され前記第１の通信装置が入手した指令に基づいて前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの動作方向を制御する第１の制御装置と、
前記家屋のコンセントに接続されたＡＣ電源ケーブルであって、直流側口が前記電気自動車に搭載された車載バッテリに接続される一方向ＡＣ／ＤＣコンバータの交流側口に接続されるＡＣ電源ケーブルとを備え
前記ＡＣ電源ケーブルと前記ＤＣ電源ケーブルとの両方を前記電気自動車と前記家屋間とに接続し、かつ、前記ＡＣ電源ケーブルで前記車載バッテリを充電すると同時に、前記ＤＣ電源ケーブルで前記車載バッテリを充放電する
充放電装置。
【請求項７】
家屋に設置され交流側口が前記家屋の商用電力に接続され直流側口は電気自動車の急速充電プラグにＤＣ電源ケーブルを介して接続される双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、
前記家屋に設置され電力供給事業者からの指令を入手する第１の通信装置と、
前記家屋に設置され前記第１の通信装置が入手した指令に基づいて前記双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの動作方向を制御する第１の制御装置と、
前記家屋のコンセントに接続されるＡＣ電源ケーブルであって、直流側口が前記電気自動車に搭載された車載バッテリに接続された一方向ＡＣ／ＤＣコンバータの交流側口に接続されるＡＣ電源ケーブルとを備え
前記ＡＣ電源ケーブルと前記ＤＣ電源ケーブルとの両方を前記電気自動車と前記家屋間とに接続し、かつ、前記ＡＣ電源ケーブルで前記車載バッテリを充電すると同時に、前記ＤＣ電源ケーブルで前記車載バッテリを充電するとともに、前記ＤＣ電源ケーブルを用いた充電はＤＣ電流を周期的に増減させる充放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源ケーブルを介して、家屋側から商用交流電源で電気自動車のバッテリに充電を行い、電気自動車のバッテリから家屋内負荷に放電する、電気自動車と家屋間の充放電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電気自動車と家屋間の充放電システムの例を開示している。家屋には電気自動車が隣接して駐車されている。電気自動車にはプラグインハイブリッド自動車やハイブリッド自動車が含まれる。一方で家屋側の商用交流電源もしくは自家用発電を用いて電気自動車のバッテリに充電し、他方で電気自動車のバッテリに蓄えられた電力を家屋内負荷又は外部負荷に放電するように構成されている。
【０００３】
特許文献１の実施の形態には、系統の電源周波数や電圧が不安定になった場合に、電力供給事業者側からの指令で、家庭内または電気自動車の蓄電手段、もしくはその両方の蓄電手段に対して、充電電流もしくは放電電流を変更させるシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４１９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在市販されている電気自動車には、一方向ＡＣ（Alternate Current）／ＤＣ（Direct Current）コンバータが設置されていて、電気自動車のバッテリは充電専用になっている。現況のシステムを用いて上記したシステムを構築するには、電気自動車のバッテリから系統へ交流で放電できるようにする必要がある。
【０００６】
電気自動車に搭載されているＡＣ／ＤＣコンバータを、内部構成のちょっとした改良で、一方向型から双方向型に変更することは、無理に近い。ダイオードをスイッチング素子に変更し、制御回路を新規なものにするなど、結局、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに交換することが必要になる。価格は一方向ＡＣ／ＤＣコンバータよりも双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの方が圧倒的に高い。
【０００７】
電気自動車に搭載されているリチウム電池などのバッテリは、化学反応を伴うので、系統との充放電の繰り返しや充電電流と放電電流の変動によって、寿命が短くなることが考えられる。特に０℃以下の低温や５０℃を超える高温での充放電の繰り返しに対する寿命が影響を受ける。このため真冬や真夏に、家屋の横に駐車していて、系統からの充電指示に従って、バッテリ寿命にダメージを与えずに車載バッテリを充電することは難しい。さらには、どの程度の電流を流して充電するのが適切かを判断することも困難である。
【０００８】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、家屋に隣接して駐車されている電気自動車の一方向ＡＣ／ＤＣコンバータを活用して、電源ケーブルを介して、商用交流電源もしくは自家用発電で家屋側から電気自動車のバッテリに充電を行い、電気自動車のバッテリから家屋内負荷又は外部負荷に放電する電気自動車と家屋間の充放電システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電気自動車と家屋間の充放電システムは、家屋に設置され交流側口が家屋の商用電力に接続され直流側口は電気自動車の急速充電プラグに接続される双方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、家屋に設置され電力供給事業者からの指令を受け取る第１の通信装置と、家屋に設置され第１の通信装置が入手した指令に基づいて双方向ＡＣ／ＤＣコンバータの動作方向を制御する第１の制御装置と、電気自動車に搭載された車載バッテリと、電気自動車に搭載され直流側口が車載バッテリに接続され交流側口は家屋のコンセントに接続される一方向ＡＣ／ＤＣコンバータと、電気自動車に搭載され電力供給事業者からの指令を受け取る第２の通信装置と、電気自動車に搭載され第２の通信装置が入手した指令に基づいて一方向ＡＣ／ＤＣコンバータの変換状態を制御する第２の制御装置と、を備えているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電気自動車と家屋間の充放電システムによれば、電気自動車のバッテリへの充電専用の一方向ＡＣ／ＤＣコンバータを双方向ＡＣ／ＤＣコンバータに変更することなく、電気自動車の急速充電用プラグを介して電気自動車のバッテリから家屋内負荷又は外部負荷に放電を行うことができる。
【００１１】
またＤＣ電源ケーブルを接続して、電気自動車と家屋間の電流値の変化の大きな充放電を行うので、ＤＣ電流とバッテリのＤＣ電圧の変化から、バッテリの充電状態や劣化状態をモニターすることができる。また通常充電用ＡＣ電源ケーブルを用いて、商用交流電源もしくは自家用発電から電気自動車のバッテリへの電流値略一定の充電する際の電流値を制御するため、電気自動車のバッテリには劣化の少ない充放電を実施することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電気自動車と家屋間の充放電システムを示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る電気自動車と家屋間の充放電システムを示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る電気自動車と家屋間の充放電システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の電気自動車と家屋間の充放電システムの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。本発明では、１本の電源ケーブルではなく、２本の電源ケーブルで家屋と電気自動車との間の充放電が行われる。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電気自動車と家屋間の充放電システムを示す模式図である。電気自動車と家屋間の充放電システム１００は電気自動車１と家屋２から構成されている。電気自動車１と家屋２はそれぞれ二点鎖線で区分け表示されている。充放電システムの動作時には、電気自動車１の通常充電用ＡＣ電源ケーブル５は家庭用のＡＣ１００ＶもしくはＡＣ２００Ｖのコンセント７に接続され、家屋２のＤＣ電源ケーブル８は電気自動車１の急速充電用プラグ６に接続される。以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１５】
家屋２は、ＤＣ電源ケーブル８、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９、宅内負荷１０、モデム（通信装置）１３、制御装置１４などを備えている。家屋２には、電力供給事業者側から柱上トランス１６や電力計１７を介して商用電力が引き込まれている。宅内負荷１０には、ＡＣ１００ＶもしくはＡＣ２００Ｖの交流ブレーカ１５を介して商用交流電力が供給される。双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９は、２つの接続口（交流側口９ａと直流側口９ｂ）を備えている。交流側口９ａは商用電力線に接続され、直流側口９ｂはＤＣ電源ケーブル８に接続されている。
【００１６】
双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９は、交流入力を直流出力に変換することもできるし、直流入力を交流出力に変換することもできる。双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９の動作方向は、制御装置１４からの指示によって制御される。例えば、電力供給事業者側からの充電指令をモデム１３で受けると、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９は交流入力を直流出力に変換し、急速充電用プラグ６を通じた充電が行われる。ＤＣ電源ケーブル８は、家屋２に取り付けられており、必要時に、電気自動車１が備えている急速充電用プラグ６に接続される。充電スタンドなどで用いられる急速充電用電源ケーブルは１０分程度の短時間で大電流を流すため、太いケーブルが用いられているが、家庭にそのような太い電源ケーブルを備えるのは現実的ではない。本願に係る充放電システムではＤＣ電源ケーブル８に通常の太さの電源ケーブルを使うことができる。
【００１７】
双方向ＡＣ/ＤＣコンバータ９は、急速充放電ではなく、少量の電流の充放電を行うので、電流が限られており安価なコストで製造することが可能である。特に、ＤＣ電源ケーブル８で使用するＤＣ電圧を、車載バッテリ３と同程度に設定することで、低い電流でも比較的大きな電力を充放電することが可能になる。
【００１８】
電気自動車１は、車載バッテリ３と一方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４と通常充電用ＡＣ電源ケーブル５とＤＣ急速充電用プラグ６とモデム（通信装置）１１と制御装置１２を備えている。一方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４は、２つの接続口（交流側口４ａと直流側口４ｂ）を備えている。交流側口４ａは通常充電用ＡＣ電源ケーブル５に接接続され、直流側口４ｂは車載バッテリ３に接続されている。一方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４は充電専用で、交流入力を直流出力に変換する。通常充電用ＡＣ電源ケーブル５は、必要時に、ＡＣ１００ＶとＡＣ２００Ｖの切り替えアダプターケーブルを介して家庭用のＡＣ１００ＶもしくはＡＣ２００Ｖのコンセント７に接続される。
【００１９】
車載バッテリ３の動作電圧はＤＣ４００Ｖ弱程度が一般的であるため、ＤＣ電源ケーブル８を、細いものにできる。電気自動車１が車載ＤＣ／ＤＣコンバータを備えている場合には、ＤＣ電圧を例えば３０ＶとしてＤＣ電源ケーブル８に流す電流を大きくしても良い。ただし、電線の径を太くする必要があり、ＤＣ電源ケーブル８が多少太くなる。直流電圧は７５０Ｖまでを「低圧」として種別されている。
【００２０】
一方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４は、制御装置１２によって充放電制御される。例えば、電力供給事業者側からの充電指令をモデム１１で受けて、通常充電用ＡＣ電源ケーブル５を通じた車載バッテリ３の充電を行う。電気自動車１の車載バッテリ３は安価な深夜電力を利用して、通常約８時間程度かけて充電される。
【００２１】
ＡＣ／ＤＣコンバータやＤＣ／ＤＣコンバータにはさまざまな方式のものが数多く市販されているので、ここでは詳しくは述べないが、いずれのＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータも本発明に用いることが可能である。
【００２２】
コンバータは、一方向か双方向かによって回路構成や制御方式が大きく異なっており、双方向の方が高級で価格も高い。一方、電流によっても価格が大きく異なっており、扱う電流が小さいほうがスイッチング素子やダイオードに安価なものを使うことができる。あるいはスイッチング素子やダイオードの平列数を少なくすることで、安価になる。電圧については４００Ｖ以下であれば、いずれの場合も安価な構成とすることができる。本発明では家屋２に設置する双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９については、電流を制限し、その分、電圧を高くすることで、伝送エネルギーを確保した上で、安価なものを使用するのが好ましい。
【００２３】
パターン１：
次に本発明の実施の形態１の充放電システムにおいて、電力供給事業者の指令によって充放電制御する場合の動作について説明する。周辺の太陽光発電や風力発電など自家発電の影響によって、局所的に系統の周波数が高くなったり系統の電圧が高くなった場合、電力供給事業者の指令所を通じて、電気自動車のモデム１１および家屋のモデム１３に、車載バッテリ３への充電指示が来る。
【００２４】
電気自動車１の制御装置１２は、通常充電用ＡＣ電源ケーブル５を介して、充電を開始する。一方、家屋２の制御装置１４は、ＤＣ電源ケーブル８および急速充電用プラグ６を介して、宅内負荷１０の変動を緩和する方向に車載バッテリ３の充放電を行う。その際に、ＤＣ電流とＤＣ電圧とから電圧・電流曲線を構成し、その傾きから、車載バッテリ３の内部抵抗と車載バッテリの充電量（ＳＯＣ：State of Charge）を計算して推測する。
【００２５】
車載バッテリ３の内部抵抗と車載バッテリの充電量を把握した上で、車載バッテリ３からモデム１１およびモデム１３を通じて得られる車載バッテリ３の温度情報を基に、家屋２の制御装置１４は、充電電流を増やせるかどうかを判断する。車載バッテリ３の温度が０℃以下であったり、５０℃を超えている場合には、充電電流を増やさず、モデム１３を通じて、電力供給事業者側に充電困難である旨通知する。
【００２６】
車載バッテリ３の温度が室温付近で、充電量から、まだ充電可能と判断した場合には、モデム１３とモデム１１を通じて制御装置１２に指令を出して、充電電流を増加させる。また、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９を介しての負荷平準化のための充放電の最大電流を増加させる。系統の周波数や電圧が安定したら、電力供給事業者の指令所を通じて、電気自動車１のモデム１１および家屋２のモデム１３に、車載バッテリ３への充電停止指示が来る。
【００２７】
逆に局所的に系統の周波数が低くなったり系統の電圧が低くなった場合、電力供給事業者の指令所を通じて、電気自動車１のモデム１１および家屋２のモデム１３に、車載バッテリ３への放電指示が来る。
【００２８】
電気自動車１の制御装置１２は、通常充電用ＡＣ電源ケーブル５を介しての充放電は行わない。一方、家屋２の制御装置１４は、ＤＣ電源ケーブル８および急速充電用プラグ６を介して、車載バッテリ３から宅内負荷１０に電力を供給するために放電を行う。車載バッテリ３からの放電については、過放電にならなければ、車載バッテリ３を劣化させることはほとんど無いので、車載バッテリ３の内部抵抗と車載バッテリ３の充電量を推測する必要は無い。
【００２９】
ただし、放電ではなく、ＤＣ電源ケーブル８および急速充電用プラグ６を介して、宅内負荷１０の変動を緩和する方向に車載バッテリ３の充放電を行うことで、系統の周波数や電圧の安定化に貢献することもできるので、その際には、ＤＣ電流とＤＣ電圧とから電圧・電流曲線を構成し、その傾きから、車載バッテリ３の内部抵抗と車載バッテリの充電量（ＳＯＣ：State of Charge）を計算して推測することも可能である。
【００３０】
局所的に系統の周波数が低くなったり系統の電圧が低くなった場合にも、系統の周波数や電圧が安定したら、電力供給事業者の指令所を通じて、電気自動車１のモデム１１および家屋２のモデム１３に、車載バッテリ３への放電停止指示あるいは系統安定化のための充放電の停止指示が来る。
【００３１】
パターン２：
次に本発明の実施の形態１の充放電システムにおいて、夜間電力を用いて車載バッテリ３に充電する場合の動作について説明する。
【００３２】
電気料金の安い夜間電力時間帯になると、電気自動車１の制御装置１２は、タイマーにより、通常充電用ＡＣ電源ケーブル５とコンセント７を介しての車載バッテリ３の充電を開始する。一方、家屋２の制御装置１４は、ＤＣ電源ケーブル８および急速充電用プラグ６を介して、車載バッテリ３の状態診断のための充放電を行う。充電時間は６時間程度である。
【００３３】
状態診断では、充放電時の、ＤＣ電流とＤＣ電圧とから電圧・電流曲線を構成し、その傾きから、車載バッテリ３の内部抵抗と車載バッテリの充電量（ＳＯＣ：State of Charge）を計算して推測する。また、充放電時の車載バッテリ３の温度と過去のこの車載バッテリ３の診断データを照合して、車載バッテリ３の不具合の有無、寿命性能や余寿命についての診断を下す。いわば、車載バッテリ３の診断をＤＣ電源ケーブル８および急速充電用プラグ６を用いて行う。充電初期、充電中期、充電末期の３回、診断を実施することで、ＳＯＣの変化の大きな範囲で、車載バッテリ３の診断を実施することができる。
【００３４】
パターン３：
次に本発明の実施の形態１の充放電システムにおいて、電気自動車１を速やかに充電して、走らせる必要が生じた場合の動作について説明する。予定より多くの走行をして家に戻り、さらに夜間走行しなければならない場合には、深夜電力ではなく昼間の電力を用いて、しかも速やかにできる限り多くの充電を実施する必要が生じる。
【００３５】
至急時の急速充電には、通常充電用ＡＣ電源ケーブル５とＤＣ電源ケーブル８の両方を用いて車載バッテリ３に充電する。その間、ＤＣ電源ケーブル８を用いての充電電流と電圧の変化から、車載バッテリ３の状態を診断し、過充電や車載バッテリ３にダメージの残る充電は避ける。
【００３６】
ＤＣ電源ケーブル８を用いての充電は、正弦波のように緩やかに充電電流を周期的に増減して充電することが望ましい。充電電流を周期的に増減することで、充電電流と電圧が変化した値での計測が可能になり、より正確な車載バッテリ３の診断を実施することが可能になる。発明者らは、一定のＤＣ電流で充電するよりも、ＤＣ充電電流を周期的に増減して充電した場合に、特にリチウムイオン電池に対するダメージが少なく、より長寿命化が図れることを見出している。恐らくリチウムイオンに関わる律速過程を周期的な充電電流で緩和することができ、拡散律速による副反応を抑える働きがあるものと推察される。
【００３７】
通常充電用ＡＣ電源ケーブル５とＤＣ電源ケーブル８の両方を用いて車載バッテリ３に充電することで、当然、通常充電用ＡＣ電源ケーブル５のみの場合に比べて、より多くの充電が可能になり、至急時の急速充電に対応することができる。
【００３８】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る電気自動車と家屋間の充放電システムを示す模式図である。実施の形態１と異なるのは、家屋２の屋根に太陽電池パネル２０を備えており、太陽光による自家発電があることである。太陽電池パネル２０は一方向のＰＶ（Photovoltaic）用インバータ２１に接続されている。昼間、太陽電池パネル２０によって発電された電力は交流ブレーカ１５を介して宅内負荷１０に使用されるか、売電用電力計２２を介して系統に供給される。
【００３９】
ＰＶ用インバータ２１は、２つの接続口（交流側口２１ａと直流側口２１ｂ）を備えている。交流側口２１ａは系統側と家屋側に接続され、直流側口２１ｂは太陽電池パネル２０に接続されている。ＰＶ用インバータ２１で発電された電力は、系統側から出力されれば売電に供せられ、家屋側に出力される場合には自家消費に回される。自家発電装置として太陽電池パネル２０に代えて風力発電装置を用いても同様な効果を得られる。
【００４０】
パターン４：
自家発電の出力平準化と車載バッテリ３への充電に係る。実施の形態２では、太陽電池パネル２０で発電した電力を電気自動車１の車載バッテリ３に充電する。主として通常充電用ＡＣ電源ケーブル５と充電専用の一方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４を介して車載バッテリ３に充電するが、同時に双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９とＤＣ電源ケーブル８と急速充電用プラグ６を介して、太陽光発電の出力変動および宅内負荷１０の変動を緩和するための充放電を行う。系統の周波数と電圧の変動を緩和できるため電力供給事業者にとって有益な充電を行うことが可能になる。自家発電の出力平準化と車載バッテリ３への充電は、電力供給事業者からの指令をモデム１１とモデム１３で受けて実施してもよい。
【００４１】
同時に双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９とＤＣ電源ケーブル８と急速充電用プラグ６を介しての充放電の電流および電圧を基に、車載バッテリ３の診断を行うことができる。さらに、車載バッテリ３の温度や診断結果を基に、通常充電用ＡＣ電源ケーブル５と充電専用の一方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４を介して車載バッテリ３に充電する電流値を制御することで、車載バッテリ３の寿命劣化のリスクの少ない充電を実施することができる。
【００４２】
パターン５：
自家発電の出力平準化に係る。太陽光の出力変動によって、系統の周波数が高くなったり、あるいは電圧が高くなった場合には、電力供給事業者からの指令を受けて、仮に、車載バッテリ３が満充電であっても、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９とＤＣ電源ケーブル８と急速充電用プラグ６を用いた太陽電池出力平準化の充放電制御を行う。制御装置１２は宅内負荷１０の状況に応じて車載バッテリ３を放電させる方向に制御し、充放電可能な電流幅を徐々に広げることで、平準化能力を拡大する。車載バッテリ３のＳＯＣレベルを下げることで、いわゆるＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）走行モードが可能になり、限られたＳＯＣ範囲での充放電の繰り返しにより、太陽光の出力変動や宅内負荷の変動を緩和させることができる。
【００４３】
さらに、系統安定化のために、電力供給事業者からの指令を受けて、ＰＶ用インバータ２１に対して発電の縮小を指示する。発電の縮小は、太陽電池パネル２０の最大電力ピーク制御から、電流値を絞ることで容易に行うことができる。さらに、給湯運転を行うことによって、宅内負荷１０を増やして、車載バッテリ３の放電を加速させることもでき、系統安定化への寄与を拡大できる効果が得られる。
【００４４】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係る電気自動車と家屋間の充放電システムを示す模式図である。実施の形態２との違いは、宅内に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８と宅内蓄電（蓄電装置）１９を備えている点である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８には、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９からＤＣ電源ケーブル８よりも低い直流電圧が供給されている。
【００４５】
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、２つの接続口（高圧側口１８ａと低圧側口１８ｂ）を備えている。高圧側口１８ａは双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９に接続され、低圧側口１８ｂは宅内蓄電１９に接続されている。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、高圧側口１８ａから入力される直流入力を電圧の異なる直流出力に変換することもできるし、低圧側口１８ｂから入力される直流入力を電圧の異なる直流出力に変換することもできる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８の動作方向は、制御装置１４からの指示によって制御される。
【００４６】
パターン６：
車載バッテリ３と宅内蓄電１９を併用した自家発電の出力平準化に係る。宅内蓄電１９を併用することで、系統の周波数と電圧の安定化の機能を大幅に拡大することが可能になる。宅内蓄電１９としては、バッテリでも良いが、キャパシタを用いることで、より瞬時の変動を効率的に吸収することが可能になる。ここでいうキャパシタは、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）、リチウムイオンキャパシタ（ＬＩＣ）、リチウム電池とキャパシタの複合型キャパシタなどを含む。
【００４７】
パターン７：
宅内蓄電１９を用いた車載バッテリ３の充電に係る。宅内蓄電１９がキャパシタや急速放電の可能なバッテリであれば、車載バッテリ３への急速充電が可能である。太陽電池パネル２０の出力平準化を行いながら、急激な出力上昇分を宅内蓄電１９に溜めておいて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８と双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ９を介してＤＣ電源ケーブル８と急速充電用プラグ６を介して徐々に直流で車載バッテリ３に充電することも可能であり、系統への出力変動の影響回避と車載充電を両立できる。
【００４８】
パターン８：
停電時における、宅内蓄電１９と車載バッテリ３を用いたＡＣ電力供給に係る。商用電源が停電した際にも、宅内蓄電１９と車載バッテリ３を緊急電源として用いて宅内負荷１０に対して、電力を供給し、家屋２での安全確保のための照明や、冷蔵庫の電源確保による冷凍食品の解凍防止など、ユーザーにメリットの大きな運用が可能になる。また、太陽発電や小型風力など自家発電の利用が可能な場合には、出力平準化と宅内負荷の平準化を宅内蓄電１９を用いて行いながら宅内に電力を供給することが可能である。
【００４９】
パターン９：
停電時における、宅内蓄電１９と車載バッテリ３を用いたＤＣ電力供給に係る。宅内にＤＣ配電がなされている場合には、宅内蓄電１９と車載バッテリ３から双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８を介して、直接直流電力を宅内の直流負荷に対して供給することが可能である。さらに、太陽発電や小型風力など自家発電の利用が可能な場合には、ＤＣ電圧での出力平準化と宅内負荷１０の平準化を、宅内蓄電１９を用いて行いながら宅内にＤＣ電力を供給することが可能である。
【００５０】
なお、上記実施の形態１から３では、モデム１１とモデム１３を用いて電力供給事業者からの指令を受け取る方式について説明したが、これに限らず、ＰＬＣ（Power Line Communications）、携帯電話、パソコン、電気自動車のナビゲーションシステム、電気自動車を管理するステーションからの指令などを利用してもよく同様の効果が得られる。また、急速充電用プラグ６に２本の電源線とは別に通信線が装着されていることが多いので、通信線をＤＣ電源ケーブル８に装着して、この通信線を用いて、家屋２の制御装置１４と電気自動車１の制御装置１２との間の通信を行っても良い。
【００５１】
充放電の履歴は、記憶媒体に記憶されていることが望ましい。たとえば、系統の安定化に寄与した電力分を電力供給事業者に高く買い取ってもらうとか、電気自動車１の寿命予測や次回の診断に活用することが可能になる。記憶媒体は、家屋２の制御装置１４にあってもよく、電気自動車１の制御装置１２にあってもよく、モデム等を通じて、電力供給事業者に送信されて、記憶されてもよい。あるいは、電気自動車のサービスセンターに通信により送信されて記憶されてもよい。そのデータは暗号化されて通信されることが望ましい。
【００５２】
さらに、火災や地震などの際に、上記実施の形態で示した機能を停止させるために、家屋内や電気自動車内に非常停止ボタンと復帰ボタンを備えていることが望ましい。また、通常充電用ＡＣ電源ケーブルとＤＣ電源ケーブルのエネルギー移動の状況をモニターできる画面を家屋内や電気自動車のナビに設置しておくことが望ましい。
【符号の説明】
【００５３】
４  一方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、５  通常充電用ＡＣ電源ケーブル、６  急速充電用プラグ、８  ＤＣ電源ケーブル、９  双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ、１８  双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、１９  宅内蓄電、２０  太陽電池パネル、２１  ＰＶ用インバータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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