(57)【要約】【課題】商用系統の電力供給と発電システムの電力供給を受ける共用入力部と車両の蓄電池に電力供給する出力部とを備える充放電装置において、停電時に発電システムの電力で車両の蓄電池を充電できるようにする。【解決手段】充放電装置１０は、制御部１２と、商用系統３０の電力供給と太陽光発電システム２０の電力供給を受ける共用入力部１５と、蓄電池５１に電力供給する出力部１６とを備える。制御部１２は、単独運転防止機能の有効／無効を切り替える機能を有し、制御部１２は、充放電装置１０の運転モードとして、商用系統３０と接続されて運転する系統連系モードと、商用系統３０の停電時に商用系統３０から解列されて、単独運転防止機能を無効に切り替えて、共用入力部１５を介して太陽光発電システム２０から蓄電池５１に電力供給して充電する停電運転モードと、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電システム及び商用系統から電力供給可能な宅内負荷と、蓄電池を搭載した車両との間に接続され、前記発電システムと前記商用系統から前記蓄電池に電力を供給可能な充放電装置であって、
前記充放電装置は、
制御部と、
前記商用系統の電力供給と前記発電システムの電力供給を受ける共用入力部と、
前記蓄電池に電力供給する出力部と、
を備え、
前記制御部は、単独運転防止機能の有効／無効を切り替える機能を有し、
前記制御部は、前記充放電装置の運転モードとして、
前記商用系統と接続されて運転する系統連系モードと、
前記商用系統の停電時に前記商用系統から解列されて、前記単独運転防止機能を無効に切り替えて、前記共用入力部を介して前記発電システムから前記蓄電池に電力供給して充電する停電運転モードと、
を有することを特徴とする充放電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記商用系統の停電検知後に前記充放電装置の系統連系モードを停止し、前記商用系統から解列されると同時又はその後に前記停電運転モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の充放電装置。
【請求項３】
前記充放電装置は、前記停電運転モードと前記系統連系モードとを切替選択する選択部を有し、
前記制御部は、前記商用系統からの解列を検知した後に前記選択部による選択操作により前記停電運転モードに切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の充放電装置。
【請求項４】
前記充放電装置は、前記商用系統からの解列の解除を検知した後に前記選択部による選択操作により前記系統連系モードに復帰することを特徴とする請求項３に記載の充放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池を搭載した車両と宅内負荷との間に接続される充放電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｖ２Ｈ(Vehicle to Home)機器としての充放電装置（充放電スタンド）は、蓄電池を搭載した車両と、宅内負荷との間に接続される。さらに、充放電装置を含む電力システムとして、宅内負荷に対し太陽光発電システムからも電力を供給できるように構成し、太陽光発電電力を売電したり適切に車両の蓄電池の充電を制御することも行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２０８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図７及び図８は一般的な太陽光発電連携蓄電設備の接続状態を示し、太陽光パネル１００にパワーコンディショナ１０１が接続され、パワーコンディショナ１０１において切替スイッチ１０２を有し、出力が系統連系側と停電運転側とに切り替え可能である。車両の蓄電池１０６に充放電装置１０７が接続でき、充放電装置１０７に切替スイッチ１０８を有し、入出力が系統連系側と停電運転側とに切り替え可能である。パワーコンディショナ１０１の系統連系側及び充放電装置１０７の系統連系側は商用系統１０３と繋がる。宅内負荷１０４の入口側に切替スイッチ１０５を有し、電力入力が系統連系側と停電運転側とに切り替え可能である。そして、図７の系統連系運転時には系統電力及び太陽光発電電力が宅内負荷１０４や車両の蓄電池１０６に供給される。図８の停電運転時には太陽光発電電力が宅内負荷１０４や車両の蓄電池１０６に供給される。
【０００５】
図９及び図１０は他の太陽光発電連携蓄電設備の接続状態を示し、太陽光パネル２００にパワーコンディショナ２０１が接続され、パワーコンディショナ２０１において切替スイッチ２０２を有し、出力が系統連系側と停電運転側とに切り替え可能である。車両の蓄電池２０６に充放電装置２０７が接続でき、充放電装置２０７は入出力が系統連系／停電運転で共通化されている。パワーコンディショナ２０１の系統連系側及び充放電装置２０７の系統連系／停電運転側は商用系統２０３と繋がる。宅内負荷２０４における系統連系ラインには開閉器２０５が設けられている。そして、図９の系統連系運転時には開閉器２０５が閉じられて系統電力及び太陽光発電電力が宅内負荷２０４や車両の蓄電池２０６に供給される。図１０の停電運転時（自立運転時）には開閉器２０５が開かれて太陽光発電電力が宅内負荷２０４や車両の蓄電池２０６に供給される。このように、太陽光発電と連携した充放電装置２０７において系統連系と停電運転を共通化することで宅内配線が容易になる。
【０００６】
ところが、系統連系する太陽光発電用パワーコンディショナ２０１、充放電装置２０７には系統連系規程により「単独運転防止機能」がついている。単独運転防止機能は、接続先の電圧、周波数、電力変動などいずれかを検出し、系統連系規程に定められた波形の電力供給源が接続されてない限り、起動できない仕組みである。ここで、宅内負荷２０４が家電製品であり、太陽光発電用パワーコンディショナ２０１の停電運転出力は単独で家電製品を起動させるための電源であり、きれいな正弦波でなかったり、ノイズが大きかったりする。その結果、太陽光発電用パワーコンディショナ２０１の停電運転出力を充放電装置２０７に接続した場合、単独運転防止機能が働いて充放電装置２０７が起動しない事象が発生する。
【０００７】
本発明の目的は、商用系統の電力供給と発電システムの電力供給を受ける共用入力部と車両の蓄電池に電力供給する出力部とを備える充放電装置において、停電時に発電システムの電力で車両の蓄電池を充電できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明では、発電システム及び商用系統から電力供給可能な宅内負荷と、蓄電池を搭載した車両との間に接続され、前記発電システムと前記商用系統から前記蓄電池に電力を供給可能な充放電装置であって、前記充放電装置は、制御部と、前記商用系統の電力供給と前記発電システムの電力供給を受ける共用入力部と、前記蓄電池に電力供給する出力部と、を備え、前記制御部は、単独運転防止機能の有効／無効を切り替える機能を有し、前記制御部は、前記充放電装置の運転モードとして、前記商用系統と接続されて運転する系統連系モードと、前記商用系統の停電時に前記商用系統から解列されて、前記単独運転防止機能を無効に切り替えて、前記共用入力部を介して前記発電システムから前記蓄電池に電力供給して充電する停電運転モードと、を有することを要旨とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、制御部により、単独運転防止機能の有効／無効が切り替えられる。制御部により、充放電装置の運転モードとしての系統連系モードにおいては商用系統と接続されて運転される。停電運転モードにおいては、商用系統の停電時に商用系統から解列されて単独運転防止機能が無効に切り替えられて共用入力部を介して発電システムから蓄電池に電力供給されて充電される。よって、停電時に発電システムの電力で車両の蓄電池を充電できる。
【００１０】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の充放電装置において、前記制御部は、前記商用系統の停電検知後に前記充放電装置の系統連系モードを停止し、前記商用系統から解列されると同時又はその後に前記停電運転モードに切り替えるとよい。
【００１１】
請求項３に記載のように、請求項１又は２に記載の充放電装置において、前記充放電装置は、前記停電運転モードと前記系統連系モードとを切替選択する選択部を有し、前記制御部は、前記商用系統からの解列を検知した後に前記選択部による選択操作により前記停電運転モードに切り替えるとよい。
【００１２】
請求項４に記載のように、請求項３に記載の充放電装置において、前記充放電装置は、前記商用系統からの解列の解除を検知した後に前記選択部による選択操作により前記系統連系モードに復帰するとよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、商用系統の電力供給と発電システムの電力供給を受ける共用入力部と車両の蓄電池に電力供給する出力部とを備える充放電装置において、停電時に発電システムの電力で車両の蓄電池を充電できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における電力システムの概略構成図。
【図２】作用を説明するための電力システムの概略構成図。
【図３】作用を説明するための電力システムの概略構成図。
【図４】作用を説明するための電力システムの概略構成図。
【図５】作用を説明するための電力システムの概略構成図。
【図６】作用を説明するための電力システムの概略構成図。
【図７】一般的な太陽光発電連携蓄電設備の接続状態を示す図。
【図８】一般的な太陽光発電連携蓄電設備の接続状態を示す図。
【図９】他の太陽光発電連携蓄電設備の接続状態を示す図。
【図１０】他の太陽光発電連携蓄電設備の接続状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、電力システムは、電力供給源として、太陽光発電システム２０と、商用系統３０と、車両５０に搭載された蓄電池５１を有する。そして、太陽光発電システム２０の発電電力、商用系統３０の系統電力、及び、充放電装置（充放電スタンド）１０を介した蓄電池５１の放電による電力を住宅４０の宅内負荷４１に供給することができるようになっている。
【００１６】
太陽光発電システム２０は太陽光パネル２１とパワーコンディショナ２２を有する。太陽光パネル２１は、太陽光を受けて発電して直流電力を出力する。パワーコンディショナ２２は、太陽光パネル２１による発電電力を交流に電力変換して出力する。
【００１７】
太陽光発電システム２０のパワーコンディショナ２２は切替スイッチ２３を有する。切替スイッチ２３は、太陽光パネル２１の発電電力を系統連系側又は停電運転側に切り替えることができるようになっている。切替スイッチ２３の系統連系側には分電盤４３を介して商用系統３０と接続されている。切替スイッチ２３の停電運転側は、分電盤４３と宅内負荷４１とを繋ぐ配線でのａ点と接続されている。
【００１８】
住宅４０は、宅内負荷４１と分電盤４３を有する。分電盤４３に宅内負荷４１が接続されている。分電盤４３に商用系統３０が接続されている。住宅４０に対し商用系統３０から、例えば１００Ｖ若しくは２００Ｖの交流電力が宅内負荷４１に供給可能となっている。分電盤４３に太陽光発電システム２０のパワーコンディショナ２２が接続されている。住宅４０に対し太陽光発電システム２０から交流電力が宅内負荷４１に供給可能となっている。
【００１９】
住宅４０における宅内負荷４１の配線でのａ点と分電盤４３との間には開閉スイッチ４２が設けられている。開閉スイッチ４２はユーザにより開閉操作される。開閉スイッチ４２は、停電時に手動により開かれる。宅内負荷４１は、例えばエアコン、冷蔵庫を挙げることができる。
【００２０】
このように、宅内負荷４１は、発電システムとしての太陽光発電システム２０及び商用系統３０から電力供給可能である。
充放電装置１０は、宅内負荷４１と、蓄電池５１を搭載した車両５０との間に接続される。つまり、充放電装置１０は、車両５０と住宅４０を接続するＶ２Ｈ(Vehicle to Home)機器である。充放電装置１０は、車両５０に搭載された蓄電池５１の充放電を制御する。車両５０は電気自動車（ＥＶ）等であり、走行中においては蓄電池５１の放電が行われる。
【００２１】
車両５０には蓄電池５１、走行モータ等の負荷５２、制御部５３が搭載されている。直流電源である蓄電池５１は、高圧、例えば３００Ｖの二次電池であり、具体的には例えばリチウムイオン二次電池が使用される。制御部５３により蓄電池５１の電力で走行モータ等の負荷５２を駆動できるようになっている。充放電装置１０は、太陽光発電システム２０と商用系統３０から蓄電池５１に電力を供給可能である。
【００２２】
充放電装置１０は、双方向電力変換ユニット１１と、制御部１２と、系統連系ボタン１３、停電運転ボタン１４、商用系統３０の電力供給と太陽光発電システム２０の電力供給を受ける共用入力部１５と、蓄電池５１に電力供給する出力部１６とを備える。共用入力部１５を備えることにより充放電装置１０には単独運転防止機能がついており、この単独運転防止機能により接続先の電圧、周波数、電力変動などいずれかを検出して系統連系規程に定められた波形の電力供給源が接続されてない限り起動できないようになっている。
【００２３】
双方向電力変換ユニット１１は、住宅４０の開閉スイッチ４２を介して分電盤４３と接続されている。双方向電力変換ユニット１１は、ＤＣ／ＤＣ変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）、ＤＣ／ＡＣ変換器（インバータ）等を有し、入力する交流電力を直流に変換するとともに所定の電圧に調整して蓄電池５１に供給する。また、双方向電力変換ユニット１１は、蓄電池５１から直流電力を入力して電圧を調整するとともに交流に変換して住宅４０側に出力する。
【００２４】
充放電装置１０と車両５０とはインターフェイスとしてのケーブル付コネクタを用いて接続される。詳しくは、車両５０に設けられたインレットに対し充放電装置１０から延びるケーブル付コネクタを挿入する。これにより、充放電装置１０の双方向電力変換ユニット１１と車両５０の蓄電池５１とが接続されるとともに、充放電装置１０の制御部１２と車両５０の制御部５３とが通信可能に接続される。具体的には、例えばＣＨＡｄｅＭＯ方式に対応する車両は制御部５３が蓄電池５１の充電率（ＳＯＣ）を常に監視しており、ケーブル付コネクタに備わる通信線を介して充放電装置１０に蓄電池５１の充電率（ＳＯＣ）を通知することができるようになっている。
【００２５】
充放電装置１０において制御部１２は双方向電力変換ユニット１１を制御して車両５０の蓄電池５１の電力を、双方向電力変換ユニット１１を介して住宅４０の宅内負荷４１に供給して車両５０の蓄電池５１の放電電力で住宅４０の宅内負荷４１を駆動することができる。
【００２６】
また、制御部１２は双方向電力変換ユニット１１を制御して太陽光発電システム２０及び商用系統３０の少なくとも一方からの電力で双方向電力変換ユニット１１を介して車両５０の蓄電池５１を充電することができるようになっている。つまり、制御部１２により双方向電力変換ユニット１１が制御され、電力変換部としての双方向電力変換ユニット１１により太陽光パネル２１及び商用系統３０の少なくとも一方からの入力電力を電力変換して蓄電池５１に出力することができる。
【００２７】
充放電装置１０に設けられた系統連系ボタン１３と停電運転ボタン１４はユーザにより操作される。停電運転ボタン１４は、単独運転防止機能を無効化するとともに自立運転を起動させるためのものである。系統連系ボタン１３は、単独運転防止機能を有効化するとともに系統連系運転を起動させるためのものである。系統連系ボタン１３のオン操作に伴い制御部１２にオン信号が送出される。停電運転ボタン１４のオン操作に伴い制御部１２にオン信号が送出される。選択部としての系統連系ボタン１３及び停電運転ボタン１４を用いて、停電運転モードと系統連系モードとを切替選択することができる。
【００２８】
制御部１２は、単独運転防止機能の有効／無効を切り替える機能を有する。運転モードとして、商用系統３０と接続されて運転する系統連系モードと、商用系統３０の停電時に商用系統３０から解列されて単独運転防止機能を無効に切り替えて、共用入力部１５を介して太陽光発電システム２０から蓄電池５１に電力供給して充電する停電運転モードとを有する。詳しくは、制御部１２は、商用系統３０の停電検知後に充放電装置１０の系統連系モードを停止し、商用系統３０から解列されるとその後に停電運転モードに切り替える。制御部１２は、商用系統３０からの解列を検知した後に選択部としての停電運転ボタン１４による選択操作により停電運転モードに切り替える。また、商用系統３０からの解列の解除を検知した後に選択部としての系統連系ボタン１３による選択操作により系統連系モードに復帰する。
【００２９】
次に、作用について説明する。
図２は系統連系中を示す。図２に示すように、太陽光発電用のパワーコンディショナ２２において切替スイッチ２３が系統連系側に切り替えられる。開閉スイッチ４２はユーザにより閉じられている。そして、図２の系統連系運転時には系統電力及び太陽光発電電力が宅内負荷４１に供給されるとともに車両の蓄電池５１が充電される。
【００３０】
図３は停電直後の状態を示す。図３に示すように、太陽光発電用のパワーコンディショナ２２において停電が検出されて切替スイッチ２３が停電運転側に自動で切り替えられる。充放電装置１０は停電が検知されて系統連系運転を停止する。
【００３１】
図４は停電運転起動時の状態を示す。図４に示すように、太陽光発電用のパワーコンディショナ２２において切替スイッチ２３が停電運転側に切り替えられている状態において、開閉スイッチ４２がユーザにより開かれる。即ち、系統と解列（ユーザが実施）されるが、法規上、安全上、解列しないと充放電装置１０の停電運転ボタン１４が有効にならず、停電運転ボタン１４のオン操作待ち状態になっている。そして、停電運転ボタン１４がユーザにより操作されて、制御部１２にオン信号が送出される。即ち、停電運転ボタン１４のオン（ユーザが実施）で、単独運転防止機能が無効化されるとともに、蓄電池５１への充電が開始される。図４の停電運転起動に伴い太陽光発電電力が宅内負荷４１に供給されるとともに車両の蓄電池５１が充電される。このように、太陽光発電システム２０と連携した充放電装置１０において系統連系と停電運転とを共用入力部１５を用いて共通化することで宅内配線が容易になる。
【００３２】
図５は停電終了時の状態を示す。図５に示すように、太陽光発電用のパワーコンディショナ２２において停電終了が検出されて切替スイッチ２３が系統連系側に自動で切り替えられる。開閉スイッチ４２は開いているので、充放電装置１０は電力供給が無くなることにより停電運転を停止する。
【００３３】
図６は停電終了後の系統連系起動時の状態を示す。図６に示すように、太陽光発電用のパワーコンディショナ２２において切替スイッチ２３が系統連系側に切り替えられている状態において、開閉スイッチ４２がユーザにより閉じられる。そして、系統連系ボタン１３がユーザにより操作されて、制御部１２にオン信号が送出される。これにより、停電終了後に系統との解列を戻し、系統連系ボタン１３をオンすることで系統連系状態へ復帰する。即ち、系統連系ボタン１３のオン操作により単独運転防止機能が有効化され、この単独運転防止機能が働いて系統電力及び太陽光発電電力が宅内負荷４１に供給されるとともに車両の蓄電池５１が充電される。
【００３４】
このようにして、充放電装置１０が停電運転状態になったときのみ、単独運転防止機能を無効化することによって充放電装置１０を起動可能とし、太陽光発電電力で蓄電池５１を充電できる。停電中は系統と解列し系統連系規程の適用外となるため、停電中に単独運転防止機能を無効化することに問題はない。
【００３５】
具体的には、停電時には開閉スイッチ４２をユーザが開くことにより、系統との解列を行う。法規上、安全上、解列にしないと充放電装置１０の停電運転ボタン１４が有効にならない。そして、停電運転ボタン１４をユーザがオン操作することにより、単独運転防止機能を無効化し、車両の蓄電池５１への充電を開始する。
【００３６】
なお、系統連系ボタン１３と停電運転ボタン１４は一方がオンすると他方がオフ状態にされるようになっている。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３７】
（１）充放電装置１０は、発電システムとしての太陽光発電システム２０及び商用系統３０から電力供給可能な宅内負荷４１と、蓄電池５１を搭載した車両５０との間に接続され、太陽光発電システム２０と商用系統３０から蓄電池５１に電力を供給可能である。充放電装置１０は、制御部１２と、商用系統３０の電力供給と太陽光発電システム２０の電力供給を受ける共用入力部１５と、蓄電池５１に電力供給する出力部１６とを備える。制御部１２は、単独運転防止機能の有効／無効を切り替える機能を有し、制御部１２は、充放電装置１０の運転モードとして、商用系統３０と接続されて運転する系統連系モードと、商用系統３０の停電時に商用系統３０から解列されて、単独運転防止機能を無効に切り替えて、共用入力部１５を介して太陽光発電システム２０から蓄電池５１に電力供給して充電する停電運転モードと、を有する。
【００３８】
これによって、制御部１２により、単独運転防止機能の有効／無効が切り替えられる。制御部１２により、充放電装置の運転モードとしての系統連系モードにおいては商用系統３０と接続されて運転される。停電運転モードにおいては、商用系統３０の停電時に商用系統３０から解列されて単独運転防止機能が無効に切り替えられて共用入力部１５を介して発電システムとしての太陽光発電システム２０から蓄電池５１に電力供給されて充電される。よって、商用系統３０の電力供給と発電システムとしての太陽光発電システム２０の電力供給を受ける共用入力部１５と車両の蓄電池５１に電力供給する出力部１６とを備える充放電装置１０において、停電時に発電システムとしての太陽光発電システム２０の電力で車両の蓄電池５１を充電できる。
【００３９】
（２）制御部１２は、商用系統３０の停電検知後に充放電装置１０の系統連系モードを停止し、商用系統３０から解列された後に停電運転モードに切り替える。これにより、商用系統３０の停電検知後において、充放電装置１０の系統連系モードを停止して停電運転モードに切り替えることが可能となる。
【００４０】
（３）充放電装置１０は、停電運転モードと系統連系モードとを切替選択する選択部としての系統連系ボタン１３及び停電運転ボタン１４を有し、制御部１２は、商用系統３０からの解列を検知した後に選択部としての停電運転ボタン１４による選択操作により停電運転モードに切り替える。これにより、確実に系統連系モードから停電運転モードに切り替えることができる。
【００４１】
（４）充放電装置１０は、商用系統３０からの解列の解除を検知した後に選択部としての系統連系ボタン１３による選択操作により系統連系モードに復帰する。これにより、確実に停電運転モードから系統連系モードに復帰することができる。
【００４２】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  系統連系ボタン１３及び停電運転ボタン１４は、宅内から操作できるようにしてもよい。他にも、系統連系ボタン１３及び停電運転ボタン１４は、遠距離からのリモートで操作できるようにしてもよい。
【００４３】
○  系統連系ボタン１３と停電運転ボタン１４とは無効化／有効化及び起動のためのボタンであったが、これに限らない。具体的には、単独運転防止機能を無効化するタイミングは、系統との解列を実施した後であったが、これに代わり、系統との解列の実施と同時でもよい。つまり、制御部１２は、商用系統３０の停電検知後に充放電装置１０の系統連系モードを停止し、開閉スイッチ４２を開くことにより商用系統３０から解列されると同時に停電運転モードに切り替えるようにしてもよい。要は、制御部１２は、商用系統３０の停電検知後に充放電装置１０の系統連系モードを停止し、商用系統３０から解列されると同時又はその後に停電運転モードに切り替えればよい。即ち、解列により無効化してもよく、系統連系ボタン１３と停電運転ボタン１４は起動のために用いてもよい。
【００４４】
○  発電システムとして太陽光発電システム２０を用いたが、これに限るものではない。他の発電システムとして、例えば風力発電システム、水力発電装システム、ＦＣ（燃料電池）発電システム等を用いてもよい。つまり、停電時に太陽光発電電力から車両の蓄電池５１に充電しているが、停電時に定置式蓄電装置でもＦＣ（燃料電池）から車両の蓄電池５１に充電してもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０…充放電装置、１２…制御部、１３…系統連系ボタン、１４…停電運転ボタン、１５…共用入力部、１６…出力部、２０…太陽光発電システム、３０…商用系統、４１…宅内負荷、５０…車両、５１…蓄電池。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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