自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム及び方法
【課題】本発明は、自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム及び方法に関する。
【解決手段】本発明は、自動車用バッテリと電気自動車の充電装置である双方向充電器を用いて、小規模系統（Micro Grid）に無効電力を供給する無効電力供給システム及び方法に関する。
【解決手段】本発明は、自動車用バッテリと電気自動車の充電装置である双方向充電器を用いて、小規模系統（Micro Grid）に無効電力を供給する無効電力供給システム及び方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム及び方法に関し、より詳細には、自動車用バッテリと電気自動車の充電装置である双方向充電器を用いて、小規模系統（Micro Grid）に無効電力を供給する無効電力供給システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の電力などを用いる方式が提案されており、その技術が開示されている先行技術文献としては、韓国特許公開第１０−２００９−０１１９８３３号が挙げられる。
【０００３】
この先行技術文献に記載された方式は、電気自動車の電力などを統合して用いる形態である。より詳細には、それぞれの電気リソースを相応するブリッジと結合させて電力系統（グリッドともいう）に連結する方式である。
【０００４】
ところで、このような方式によると、多数の電気自動車が同時に充電される場合、無効電力の不足現象が発生するようになる。従って、無効電力が足りないと、電力の伝送効率が減少し、系統において電圧が降下する。また、この無効電力により電圧が降下し、結局停電（Black−out）事態に至る可能性がある。
【０００５】
従って、一般的に無効電力補償装置である同期調相機、シャントキャパシタ（shunt Capacitor）、ＦＡＣＴＳ（Flexible AC Transmission System）などの装置を用いる。
【０００６】
従来技術の場合、このような停電事態を避けるために高価の無効電力補償装置を系統に設けるため、コストが高くかかるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術によって生じる欠点を克服するために、無効電力の不足現象が発生しないように、小規模系統（Micro Grid）に必要な無効電力を安定的かつ効率的に供給することができる、自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム及び方法を提供することにその目的がある。
【０００８】
また、本発明は、高価の無効電力補償装置を系統に設けなくても、小規模系統に無効電力の供給及び吸収により系統安定度を増大させる自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム及び方法を提供することに他の目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を果たすために、自動車用バッテリを用いた無効電力供給システムを提供する。この自動車用バッテリを用いた無効電力供給システムは、家庭内に設けられたコンセントに連結されるハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、または電気自動車の高電圧バッテリと、前記自動車または電気自動車に構成されたＢＭＳ（Battery Management System）から生成された高電圧バッテリの状態情報を前記自動車または電気自動車に構成された通信部を介して伝送を受け、前記家庭内に設けられた少なくとも一つの負荷及び前記高電圧バッテリに対する力率をモニタリングして力率補償値を算定する力率モニタリング制御器と、前記高電圧バッテリに電源を供給したり、前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電する双方向充電器と、前記双方向充電器を制御して、算定された前記力率補償値だけ前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電して前記力率補償値だけ補償する制御部と、を含む。
【００１０】
また、この無効電力供給システムは、前記双方向充電器に電源を供給したり、前記双方向充電器から前記高電圧バッテリの電源の供給を受ける小規模系統（Micro−grid）をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
一方、本発明の他の実施例による自動車用バッテリを用いた無効電力供給方法は、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、または電気自動車の高電圧バッテリを家庭内に設けられたコンセントに連結する段階と、力率モニタリング制御器が、前記自動車または電気自動車に構成されたＢＭＳ（Battery Management System）から生成された高電圧バッテリの状態情報を前記自動車または電気自動車に構成された通信部を介して伝送を受け、前記家庭内に設けられた少なくとも一つの負荷及び前記高電圧バッテリに対する力率をモニタリングして、力率補償値を算定する段階と、双方向充電器が、前記高電圧バッテリに電源を供給したり、前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電する段階と、制御部が前記双方向充電器を制御して、算定された前記力率補償値だけ前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電して前記力率補償値だけ補償する段階と、を含む。
【００１２】
また、この無効電力供給方法は、小規模系統（Micro−grid）が、前記双方向充電器に電源を供給したり、前記双方向充電器から前記高電圧バッテリの電源の供給を受ける段階をさらに含むことができる。
【００１３】
この際、前記双方向充電器は車載型充電器（On−Board charger）であり、ＰＦＣ（Power Factor Control）回路を含むことを特徴とする。
【００１４】
この際、前記高電圧バッテリの電源は進相負荷（Leading Load）として用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、自動車バッテリの電気が系統に供給される際、反転デューティ（Inverting Duty）制御によって進相運転（leading operating）すると、バッテリを介して系統に力率を改善することにより無効電力の不足分を補うことが可能である。
【００１６】
また、本発明によると、自動車バッテリを用いて小規模系統に対する無効電力の供給及び吸収により系統安定度を増大させることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例による自動車用バッテリと双方向充電器を用いた無効電力供給システムの構成図である。
【図２】図１に図示された自動車のシステム構成図である。
【図３】図１に図示された双方向充電器の回路構成図である。
【図４】図３に図示されたＰＦＣ（Power Factor Control）回路の回路構成図である。
【図５】本発明の一実施例による力率補償過程を図示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は多様な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができて、特定実施例を図面に例示して詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むと理解されるべきである。各図面を説明するにあたり、類似の参照符号を類似の構成要素に対して用いる。
【００１９】
「第１、第２」などの用語は多様な構成要素を説明するために用いられることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ用いられる。例えば、本発明の権利範囲を外れずに第１構成要素は第２構成要素に命名されることができて、類似に第２構成要素も第１構成要素に命名されることができる。「及び／または」という用語は複数に係わって記載された項目の組み合わせまたは複数に係わって記載された項目のうち何れかの項目を含む。
【００２０】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されている」または「接続されている」と言及されている場合は、その他の構成要素と直接的に連結または接続されていることもできるが、その間に他の構成要素が存在することもできると理解されるべきであろう。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されている」または「直接接続されている」と言及された場合には、その間に他の構成要素が存在しないと理解されるべきであろう。
【００２１】
本明細書で用いる用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いられたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」などの用語は明細書に記載された特徴、数字、工程、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、工程、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせの存在または付加可能性をあらかじめ排除するものではないと理解されるべきである。
【００２２】
他に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含んでここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に用いられる辞典に定義されているものと同じ用語は関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されない。
【００２３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例による自動車用バッテリと双方向充電器を用いた無効電力供給システム及び方法を詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施例による自動車用バッテリと双方向充電器を用いた無効電力供給システムの構成図である。図１を参照すると、無効電力供給システムは、自動車１００と、この自動車１００に設けられる充電動作部２００と、この充電動作部２００と連結され、自動車１００の無効電気の力率をモニタリングする力率モニタリング制御器１７０と、この力率モニタリング制御器１７０と連結され、自動車１００の無効電力の供給を受ける小規模系統（Micro Grid）１８０と、などで構成される。
【００２５】
自動車１００は、バッテリを電源として用いるハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、または電気自動車であることができる。自動車１００には充電動作部２００が構成され、これを含む自動車１００の電子システムの構成図が図２に図示されている。図２については後述する。
【００２６】
充電動作部２００は、家庭１１０に設けられたコンセント１１１、１１２と連結されて小規模系統１８０から電力の供給を受けたり、または力率モニタリング制御器１７０と連結されて自動車１００のバッテリ（不図示）から発生する無効電力を力率モニタリング制御器１７０に伝送する。この際、充電動作部２００と力率モニタリング制御器１７０との間の通信は、電力線通信ネットワーク（ＰＬＣ：Ｐower Line Control）、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：Controller Area Network）などが用いられることができる。
【００２７】
力率モニタリング制御器１７０は、自動力率制御器または自動力率制御装置などと呼ばれ、無効電力または力率の設定値に応じてキャパシタを投入または遮断する装置である。また、力率低下による追加料金を負担させないようにし、電圧変動と高調波の発生を抑制して、エネルギーを低減できるようにする機器である。この力率モニタリング制御器１７０は、自動車１００だけでなく、分電盤１１５を介して家電機器１１３にも連結される。この家電機器１１３は家庭の負荷になる。
【００２８】
一般的に、エネルギーを低減するための方法として、ピーク（peak）電力を制御して瞬間的な電力不足現象を防止するピーク電力制御（peak Demand Control）と、進相無効キャパシタを制御して無効電力を最小化する力率制御（Power Factor Control）が代表的に用いられる。
【００２９】
交流回路の電圧や電流が正弦波（サイン波）形状に変動して両者の正弦波位相が必ずしも一致するとはかぎらない場合が発生する。この場合、電圧と電流との間に位相差が発生し、これによりＶＩで示されていた電力値がＶＩ＊ｃｏｓθ＝有効電力（ここで、Ｉ＊は複素電流である）で示される。この際、ｃｏｓθが力率（Power Factor）になる。力率は、供給した電力の値が実際に仕事に用いられる効率を示す。
【００３０】
図１を参照して継続して説明すると、このような力率モニタリング制御器１７０の制御方式としては、Ｃ／ｋ値（C/k Value）による循環制御（loop control）、順次制御方式（優先順位制御方式）（sequential control）などが挙げられる。ここで、Ｃ／ｋ値（Smallest Capacitor Current）は、系統定格電圧、電流に対する最も小さなキャパシタ容量の比、またはもっとも小さなキャパシタ容量の電流を意味する。
【００３１】
力率モニタリング制御器１７０の構造及び構成については既に公知されているため、これ以上の説明は省略する。
【００３２】
小規模系統（Micro Grid）１８０は、高い電力品質を提供するために、独立して有効及び無効電力の制御が可能な燃料電池とマイクロタービンのように、環境にやさしく、信頼できる電力源を採用するマイクロソース（Micro−Source）で構成される。また、小規模系統１８０は、既存の広域的な電力システムから独立された分散電源を中心とした局所的な電力供給システムである。勿論、本発明では小規模系統を記述したが、スマートグリッドであることができる。
【００３３】
小規模系統１８０は、家庭１１０に設けられた分電盤１１５と連結され、コンセント１１１、１１２を介して自動車１００、家電機器１１３などに商用電源を供給する。ここで、家電機器としては、洗濯機、冷蔵庫、エアコンなどが挙げられる。
【００３４】
勿論、小規模系統１８０は、力率モニタリング制御器１７０と連結され、自動車１００の無効電力の供給を受けることもできる。
【００３５】
図２は図１に図示された自動車１００のシステム構成図である。特に、図２はハイブリッド車両のシステム構成を図示したものである。図２を参照すると、このシステム構成図には、車両の走行用駆動源としてエンジン２１０及びモータ２１１と、エンジンからモータに駆動源を変換するために反転するインバータ２２０と、ハイブリッドバッテリである高電圧バッテリ２３０と、高電圧バッテリ２３０に電圧を供給したり、この高電圧バッテリ２３０の無効電力を力率モニタリング制御器（図１の１７０）に供給する双方向充電器２６０と、高電圧バッテリ２３０を制御するＢＭＳ（Battery Management System）２５０と、ＢＭＳ２５０と双方向充電器２６０を制御する制御部２７０と、などが含まれる。
【００３６】
勿論、図面ではエンジン２１０とモータ２１１が直接連結されていることで図示したが、これは本発明の一実施例に対する理解の便宜のために図示したものであり、分離して構成されることができる。
【００３７】
図２を参照して構成要素を説明すると次のとおりである。
【００３８】
ＥＭＳ（Engine Management System）２９０は、エンジン２１０を統合管理する機能をするものであり、エンジン２１０の作動状態を検知する各種センサから入力された信号に基づいて最適の液体燃料量の噴射と点火時期などを制御して、車両が最適の走行性能を発揮するようにする。
【００３９】
インバータ２２０は、モータを駆動するために直流電源を３相の交流電源に変更する機能をし、このインバータは一般的にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式のスイッチング素子（不図示）とＩＧＢＴ（Insulated Gate bipolar Transistor）、このスイッチング素子に信号を与えるゲート駆動部（不図示）を含むことができる。これは本発明の一実施例に対する理解の便宜のためのもので、高電圧バッテリ２３０からの電源を反転してモータ２１１に提供するものであれば、他の構成も利用可能である。
【００４０】
高電圧バッテリ２３０は、ニッケル金属バッテリ、リチウムイオンバッテリなどのハイブリッドバッテリであり、モータ２１１に電源を供給する機能をする。勿論、本発明の一実施例では理解の便宜のためにバッテリと表示したが、直列または並列に配列されたバッテリセルで構成されるパックであることができ、複数のサブパックで構成することもできる。
【００４１】
ＢＭＳ２５０は、高電圧バッテリ２３０を管理及び制御する機能をし、高電圧バッテリ２３０の状態情報を制御部２７０に伝送する機能をする。
【００４２】
ＨＣＵ（Hybrid Control Unit）２４０は、ＥＭＳ２９０、ＢＭＳ２５０、制御部２７０と制御情報を交換して、車両を制御する機能をする。即ち、ＨＣＵ２４０は、エンジン２１０が動作する場合には、エンジン２１０に関する制御情報をＥＭＳ２９０と交換してエンジン２１０を制御する。一方、モータ２１１が動作する場合には、モータ２１１、高電圧バッテリ２３０に関する制御情報をモータ制御器２１３、ＢＭＳ２５０と交換する。
【００４３】
モータ制御器２１３は、モータ２１１を制御するためにＨＣＵ２４０及びＢＭＳ２５０と制御情報を互いに交換する。また、モータ２１１の回転数を制御するために、モータ２１１のＲＰＭ（Revolutions Per Minuite）情報をモータ２１１から獲得して、この情報をモータ２１１の制御に用いる。勿論、モータ２１１は３相の交流電源を用いると説明したが、本発明の一実施例はこれに限定されず、単相も利用可能である。
【００４４】
ＨＣＵ２４０、モータ制御器２１３、ＢＭＳ２５０、ＥＭＳ２９０、制御部２７０などの間の通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信方式が一般的に用いられるが、これに限定されるものではなく、他の通信方式を用いることもできる。
【００４５】
双方向充電器２６０は、双方向コネクタ２６１を用いてコンセント１１１から商用電気の入力を受けて高電圧バッテリ２３０に電圧を供給したり、この高電圧バッテリ２３０の無効電力を力率モニタリング制御器（図１の１７０）に供給する機能をする。
【００４６】
制御部２７０はマイコンで構成されており、ＥＭＳ２９０からエンジン２１０またはモータ２１１の運転制御情報の伝送を受け、これとともにＢＭＳ２５０から高電圧バッテリ２３０のバッテリ状態情報の伝送を受けて、これら情報に基づいて高電圧バッテリ２３０の無効電力を力率モニタリング制御器（図１の１７０）に伝送するか否かを決定するアルゴリズムを含む。また、制御部２７０には、このようなアルゴリズムを具現するためのメモリ（不図示）が構成される。
【００４７】
このメモリは、制御部２７０内に備えられるメモリであってもよく、別のメモリであってもよい。従って、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically erasable programmable read−only memory）、ＳＲＡＭ（Static RAM）、ＦＲＡＭ（Ferro−electric RAM）、ＰＲＡＭ（Phase−change RAM）、ＭＲＡＭ（Magnetic RAM）などの非揮発性メモリが用いられることができる。
【００４８】
通信部２８０は、制御部２７０と力率モニタリング制御器（図１の１７０）が通信するようにする機能をする。このために、通信部２８０は電力線通信ネットワーク（ＰＬＣ：Power Line Control）、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：Controller Area Network）であることができるが、これに限定されるものではなく、赤外線通信（ＩｒＤＡ）、ブルートゥースなどの無線通信を用いることもできる。
【００４９】
その他にも、図２には図示されていないが、インバータ２２０、ＨＣＵ２４０、ＢＭＳ２５０などに電源を供給する電源バッテリ（不図示）などが構成される。
【００５０】
図３は図１に図示された双方向充電器２６０の回路構成図である。特に、双方向充電器２６０は車載型充電器（On−Board Charger）であり、ＡＣ電源をＤＣ電源に変換する機能をする。図３を参照すると、電源電圧ＶＡＣが多数のダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されたＡＣブリッジ整流器３０１を経て、ＰＦＣ回路３００を通過しながらＤＣ形態の出力電圧電源ＶＤＣに変換される。
【００５１】
従って、双方向充電器２６０は、小規模系統（図１の１８０）から入力されたＡＣ電源をＤＣ電源に変換して高電圧バッテリ（図２の２３０）に供給したり、高電圧バッテリ２３０から出力されたＤＣ電源をＡＣ電源に変換する機能をする。
【００５２】
ここで、ＰＦＣ回路３００は一般的にスイッチングレギュレータ形態からなっており、これは図４に図示されている。勿論、図４はスイッチングレギュレータの一例であり、本発明がこれに限定されるものではない。
【００５３】
図４は図３に図示されたＰＦＣ（Power Factor Control）回路３００の回路構成図である。図４を参照すると、ＰＦＣ出力電圧ＩＮＶがフィードバックされ、誤差増幅器ＥＡに入力される。これとともに、図３に図示されたように出力電圧ＶＣＣが内部レギュレータ３２０に入力されて、内部レギュレータ３２０は電源電圧ＶＤＤとバイアス電圧（Bias Voltage）を発生させる。
【００５４】
内部レギュレータ３２０から発生した電圧ＶＤＤ（バイアス電圧）は、比較器３１２、３３０、３３１と誤差増幅器３１１のバイアス電圧及び基準電圧の機能をする。ＡＣブリッジ整流器３０１によって整流された信号ＲＥＣＴＩと誤差増幅器３１１の出力信号が乗算器３１０に入力され、この乗算器３１０の出力信号とＣＳ信号が比較器３１２に入力される。これにより、比較器３１２の出力信号はラッチ３５０のリセット端子Ｒに入力される。
【００５５】
ここで、ＣＳ信号は、パワースイッチＱ１のオン／オフ信号による電流変化を意味する。
【００５６】
また、ＺＣＤ信号は、電源電流（例えば、トランスなどから出力された出力電源）を乗算器３１０の出力と比較してパワースイッチＱ１をターンオンし、ラッチ３５０のリセットＲに入力される信号は、インダクタ（不図示）の電流が乗算器３１０の出力信号と接触する地点でパワースイッチＱ１をオフしてインダクタ電流を０に降下させる機能をする。
【００５７】
また、インダクタ電流が０になる時、ＺＣＤ信号が比較器３３０、３３１に入力されるようにリセット信号によってパワースイッチＱ１がオンされ、予め設定された基準電圧（１．６Ｖ、０．１５Ｖ）とＺＣＤ信号とを比較する。この比較結果が加算器３４０に入力されてセット信号になり、このセット信号はラッチ３５０のセットＳに伝達される。これにより、ラッチ３５０から信号の伝達を受けたドライバ３６０がパワースイッチＱ１をオンして、インダクタ（不図示）の電流が増加するようになる。
【００５８】
従って、ＰＦＣ回路３００は小規模系統（図１の１８０）から自動車（図１の１００）の方に入力される電流を継続して検知してＡＣブリッジ整流器３０１の入力電圧波形に従うようにして、結果的に電圧と電流の位相を同様にする。
【００５９】
このようなＰＦＣ回路については、既に公知されている技術であるため、本発明の容易な理解のためにこれ以上の説明は省略する。
【００６０】
図５は本発明の一実施例による力率補償過程を図示したフローチャートである。図５を参照すると、力率モニタリング制御器（図１の１７０）が家庭（図１の１１０）内の家電機器（図１の１１３）、自動車（図１の１００）などの負荷による力率をモニタリングする（Ｓ５００）。
【００６１】
力率のモニタリング結果、力率補償値を算定する（Ｓ５１０）。より詳細には、家庭で使用される家電機器（図１の１１３）にはコイル回路などの消耗性回路素子が含まれるため、家電機器１１３で必要とする消費電力が１０ＫＷであっても、韓国電力公社では１２ＫＷで送電しなければならない。従って、力率補償値を算定して自動車（図１の１００）がこの力率補償値を補償すると、韓国電力公社は１２ＫＷで送電しなくても良い。
【００６２】
理解しやすく説明すると、力率が１である場合は、供給した電力が実際に仕事に全部用いられたことを意味し、力率が０である場合は、供給した電力が電力伝送過程で全部消失したことを意味する。従って、力率が低くなる場合、電力使用の効率を高めるために力率（Power Factor）を補正するようになり、これを「Power Factor Correction」という。補正方法としては、コイルとリアクタンス成分によって電流位相が電圧位相より遅れる場合、電流位相が電圧位相より進んだキャパシタンス成分を投入して電流と電圧の位相差を減少させることにより力率を増加させる方法が用いられる。
【００６３】
また、本発明では家庭内の力率を改善すると説明したが、無効電力を力率モニタリング制御器１７０を介して小規模系統（図１の１８０）に送電することも可能である。
【００６４】
力率補償値が算定されると、自動車（図１の１００）に備えられた充電動作部（図１の２００）がこの力率補償値を補償する（Ｓ５２０）。より詳細には、制御部（図２の２７０）は、力率モニタリング制御器（図１の１７０）で算出した力率補償値の伝送を受けて力率補償値を計算し、この力率補償値だけの無効電力を高電圧バッテリ（図２の２３０）から力率モニタリング制御器（図１の１７０）に送電する。
【００６５】
力率補償値を補償した後、力率モニタリング制御器１７０は力率をモニタリングして、力率が目標として設定された力率値へ到逹したかを判断する（Ｓ５３０）。
【００６６】
判断結果、目標力率値へ到逹した場合、制御部（図２の２００）は無効電力を力率モニタリング制御器（図１の１７０）に送電しない。
【００６７】
一方、目標値力率値へ到逹していない場合、Ｓ５１０からＳ５３０の段階が繰り返して行われる。
【００６８】
従って、自動車のバッテリ電源を進相負荷（Leading Load）として活用することにより家庭内の力率を改善することができる。即ち、ＦＡＣＴＳ（Flexible AC Transmission）などの電力補償供給源が家庭単位の負荷端に設けられることと同じ効果がある。
【００６９】
また、自動車のバッテリ電源を進相負荷（Leading Load）として活用することにより、小規模系統（図１の１８０）に送電することも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１００ 自動車
１１０ 家庭
１１１、１１２ コンセント
１１３ 家電機器
１１５ 分電盤
１７０ 力率モニタリング制御器
１８０ 電気線路
２００ 充電動作部
２１０ エンジン
２１１ モータ
２１３ モータ制御器
２２０ インバータ
２３０ 高電圧バッテリ
２４０ ＨＣＵ（Hybrid Control Unint）
２５０ ＢＭＳ（Battery Management System）
２６０ 双方向充電器
２６１ 双方向コネクタ
２７０ 制御部
２８０ 通信部
２９０ ＥＭＳ（Engine Management System）
３００ ＰＦＣ（Power Factor Collector）回路
３１１ ＥＡ（Error Amplifier：誤差増幅器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム及び方法に関し、より詳細には、自動車用バッテリと電気自動車の充電装置である双方向充電器を用いて、小規模系統（Micro Grid）に無効電力を供給する無効電力供給システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の電力などを用いる方式が提案されており、その技術が開示されている先行技術文献としては、韓国特許公開第１０−２００９−０１１９８３３号が挙げられる。
【０００３】
この先行技術文献に記載された方式は、電気自動車の電力などを統合して用いる形態である。より詳細には、それぞれの電気リソースを相応するブリッジと結合させて電力系統（グリッドともいう）に連結する方式である。
【０００４】
ところで、このような方式によると、多数の電気自動車が同時に充電される場合、無効電力の不足現象が発生するようになる。従って、無効電力が足りないと、電力の伝送効率が減少し、系統において電圧が降下する。また、この無効電力により電圧が降下し、結局停電（Black−out）事態に至る可能性がある。
【０００５】
従って、一般的に無効電力補償装置である同期調相機、シャントキャパシタ（shunt Capacitor）、ＦＡＣＴＳ（Flexible AC Transmission System）などの装置を用いる。
【０００６】
従来技術の場合、このような停電事態を避けるために高価の無効電力補償装置を系統に設けるため、コストが高くかかるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術によって生じる欠点を克服するために、無効電力の不足現象が発生しないように、小規模系統（Micro Grid）に必要な無効電力を安定的かつ効率的に供給することができる、自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム及び方法を提供することにその目的がある。
【０００８】
また、本発明は、高価の無効電力補償装置を系統に設けなくても、小規模系統に無効電力の供給及び吸収により系統安定度を増大させる自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム及び方法を提供することに他の目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を果たすために、自動車用バッテリを用いた無効電力供給システムを提供する。この自動車用バッテリを用いた無効電力供給システムは、家庭内に設けられたコンセントに連結されるハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、または電気自動車の高電圧バッテリと、前記自動車または電気自動車に構成されたＢＭＳ（Battery Management System）から生成された高電圧バッテリの状態情報を前記自動車または電気自動車に構成された通信部を介して伝送を受け、前記家庭内に設けられた少なくとも一つの負荷及び前記高電圧バッテリに対する力率をモニタリングして力率補償値を算定する力率モニタリング制御器と、前記高電圧バッテリに電源を供給したり、前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電する双方向充電器と、前記双方向充電器を制御して、算定された前記力率補償値だけ前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電して前記力率補償値だけ補償する制御部と、を含む。
【００１０】
また、この無効電力供給システムは、前記双方向充電器に電源を供給したり、前記双方向充電器から前記高電圧バッテリの電源の供給を受ける小規模系統（Micro−grid）をさらに含むことを特徴とする。
【００１１】
一方、本発明の他の実施例による自動車用バッテリを用いた無効電力供給方法は、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、または電気自動車の高電圧バッテリを家庭内に設けられたコンセントに連結する段階と、力率モニタリング制御器が、前記自動車または電気自動車に構成されたＢＭＳ（Battery Management System）から生成された高電圧バッテリの状態情報を前記自動車または電気自動車に構成された通信部を介して伝送を受け、前記家庭内に設けられた少なくとも一つの負荷及び前記高電圧バッテリに対する力率をモニタリングして、力率補償値を算定する段階と、双方向充電器が、前記高電圧バッテリに電源を供給したり、前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電する段階と、制御部が前記双方向充電器を制御して、算定された前記力率補償値だけ前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電して前記力率補償値だけ補償する段階と、を含む。
【００１２】
また、この無効電力供給方法は、小規模系統（Micro−grid）が、前記双方向充電器に電源を供給したり、前記双方向充電器から前記高電圧バッテリの電源の供給を受ける段階をさらに含むことができる。
【００１３】
この際、前記双方向充電器は車載型充電器（On−Board charger）であり、ＰＦＣ（Power Factor Control）回路を含むことを特徴とする。
【００１４】
この際、前記高電圧バッテリの電源は進相負荷（Leading Load）として用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、自動車バッテリの電気が系統に供給される際、反転デューティ（Inverting Duty）制御によって進相運転（leading operating）すると、バッテリを介して系統に力率を改善することにより無効電力の不足分を補うことが可能である。
【００１６】
また、本発明によると、自動車バッテリを用いて小規模系統に対する無効電力の供給及び吸収により系統安定度を増大させることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例による自動車用バッテリと双方向充電器を用いた無効電力供給システムの構成図である。
【図２】図１に図示された自動車のシステム構成図である。
【図３】図１に図示された双方向充電器の回路構成図である。
【図４】図３に図示されたＰＦＣ（Power Factor Control）回路の回路構成図である。
【図５】本発明の一実施例による力率補償過程を図示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は多様な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができて、特定実施例を図面に例示して詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むと理解されるべきである。各図面を説明するにあたり、類似の参照符号を類似の構成要素に対して用いる。
【００１９】
「第１、第２」などの用語は多様な構成要素を説明するために用いられることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ用いられる。例えば、本発明の権利範囲を外れずに第１構成要素は第２構成要素に命名されることができて、類似に第２構成要素も第１構成要素に命名されることができる。「及び／または」という用語は複数に係わって記載された項目の組み合わせまたは複数に係わって記載された項目のうち何れかの項目を含む。
【００２０】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されている」または「接続されている」と言及されている場合は、その他の構成要素と直接的に連結または接続されていることもできるが、その間に他の構成要素が存在することもできると理解されるべきであろう。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されている」または「直接接続されている」と言及された場合には、その間に他の構成要素が存在しないと理解されるべきであろう。
【００２１】
本明細書で用いる用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いられたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」などの用語は明細書に記載された特徴、数字、工程、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、工程、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせの存在または付加可能性をあらかじめ排除するものではないと理解されるべきである。
【００２２】
他に定義されない限り、技術的または科学的な用語を含んでここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に用いられる辞典に定義されているものと同じ用語は関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されない。
【００２３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例による自動車用バッテリと双方向充電器を用いた無効電力供給システム及び方法を詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施例による自動車用バッテリと双方向充電器を用いた無効電力供給システムの構成図である。図１を参照すると、無効電力供給システムは、自動車１００と、この自動車１００に設けられる充電動作部２００と、この充電動作部２００と連結され、自動車１００の無効電気の力率をモニタリングする力率モニタリング制御器１７０と、この力率モニタリング制御器１７０と連結され、自動車１００の無効電力の供給を受ける小規模系統（Micro Grid）１８０と、などで構成される。
【００２５】
自動車１００は、バッテリを電源として用いるハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、または電気自動車であることができる。自動車１００には充電動作部２００が構成され、これを含む自動車１００の電子システムの構成図が図２に図示されている。図２については後述する。
【００２６】
充電動作部２００は、家庭１１０に設けられたコンセント１１１、１１２と連結されて小規模系統１８０から電力の供給を受けたり、または力率モニタリング制御器１７０と連結されて自動車１００のバッテリ（不図示）から発生する無効電力を力率モニタリング制御器１７０に伝送する。この際、充電動作部２００と力率モニタリング制御器１７０との間の通信は、電力線通信ネットワーク（ＰＬＣ：Ｐower Line Control）、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：Controller Area Network）などが用いられることができる。
【００２７】
力率モニタリング制御器１７０は、自動力率制御器または自動力率制御装置などと呼ばれ、無効電力または力率の設定値に応じてキャパシタを投入または遮断する装置である。また、力率低下による追加料金を負担させないようにし、電圧変動と高調波の発生を抑制して、エネルギーを低減できるようにする機器である。この力率モニタリング制御器１７０は、自動車１００だけでなく、分電盤１１５を介して家電機器１１３にも連結される。この家電機器１１３は家庭の負荷になる。
【００２８】
一般的に、エネルギーを低減するための方法として、ピーク（peak）電力を制御して瞬間的な電力不足現象を防止するピーク電力制御（peak Demand Control）と、進相無効キャパシタを制御して無効電力を最小化する力率制御（Power Factor Control）が代表的に用いられる。
【００２９】
交流回路の電圧や電流が正弦波（サイン波）形状に変動して両者の正弦波位相が必ずしも一致するとはかぎらない場合が発生する。この場合、電圧と電流との間に位相差が発生し、これによりＶＩで示されていた電力値がＶＩ＊ｃｏｓθ＝有効電力（ここで、Ｉ＊は複素電流である）で示される。この際、ｃｏｓθが力率（Power Factor）になる。力率は、供給した電力の値が実際に仕事に用いられる効率を示す。
【００３０】
図１を参照して継続して説明すると、このような力率モニタリング制御器１７０の制御方式としては、Ｃ／ｋ値（C/k Value）による循環制御（loop control）、順次制御方式（優先順位制御方式）（sequential control）などが挙げられる。ここで、Ｃ／ｋ値（Smallest Capacitor Current）は、系統定格電圧、電流に対する最も小さなキャパシタ容量の比、またはもっとも小さなキャパシタ容量の電流を意味する。
【００３１】
力率モニタリング制御器１７０の構造及び構成については既に公知されているため、これ以上の説明は省略する。
【００３２】
小規模系統（Micro Grid）１８０は、高い電力品質を提供するために、独立して有効及び無効電力の制御が可能な燃料電池とマイクロタービンのように、環境にやさしく、信頼できる電力源を採用するマイクロソース（Micro−Source）で構成される。また、小規模系統１８０は、既存の広域的な電力システムから独立された分散電源を中心とした局所的な電力供給システムである。勿論、本発明では小規模系統を記述したが、スマートグリッドであることができる。
【００３３】
小規模系統１８０は、家庭１１０に設けられた分電盤１１５と連結され、コンセント１１１、１１２を介して自動車１００、家電機器１１３などに商用電源を供給する。ここで、家電機器としては、洗濯機、冷蔵庫、エアコンなどが挙げられる。
【００３４】
勿論、小規模系統１８０は、力率モニタリング制御器１７０と連結され、自動車１００の無効電力の供給を受けることもできる。
【００３５】
図２は図１に図示された自動車１００のシステム構成図である。特に、図２はハイブリッド車両のシステム構成を図示したものである。図２を参照すると、このシステム構成図には、車両の走行用駆動源としてエンジン２１０及びモータ２１１と、エンジンからモータに駆動源を変換するために反転するインバータ２２０と、ハイブリッドバッテリである高電圧バッテリ２３０と、高電圧バッテリ２３０に電圧を供給したり、この高電圧バッテリ２３０の無効電力を力率モニタリング制御器（図１の１７０）に供給する双方向充電器２６０と、高電圧バッテリ２３０を制御するＢＭＳ（Battery Management System）２５０と、ＢＭＳ２５０と双方向充電器２６０を制御する制御部２７０と、などが含まれる。
【００３６】
勿論、図面ではエンジン２１０とモータ２１１が直接連結されていることで図示したが、これは本発明の一実施例に対する理解の便宜のために図示したものであり、分離して構成されることができる。
【００３７】
図２を参照して構成要素を説明すると次のとおりである。
【００３８】
ＥＭＳ（Engine Management System）２９０は、エンジン２１０を統合管理する機能をするものであり、エンジン２１０の作動状態を検知する各種センサから入力された信号に基づいて最適の液体燃料量の噴射と点火時期などを制御して、車両が最適の走行性能を発揮するようにする。
【００３９】
インバータ２２０は、モータを駆動するために直流電源を３相の交流電源に変更する機能をし、このインバータは一般的にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式のスイッチング素子（不図示）とＩＧＢＴ（Insulated Gate bipolar Transistor）、このスイッチング素子に信号を与えるゲート駆動部（不図示）を含むことができる。これは本発明の一実施例に対する理解の便宜のためのもので、高電圧バッテリ２３０からの電源を反転してモータ２１１に提供するものであれば、他の構成も利用可能である。
【００４０】
高電圧バッテリ２３０は、ニッケル金属バッテリ、リチウムイオンバッテリなどのハイブリッドバッテリであり、モータ２１１に電源を供給する機能をする。勿論、本発明の一実施例では理解の便宜のためにバッテリと表示したが、直列または並列に配列されたバッテリセルで構成されるパックであることができ、複数のサブパックで構成することもできる。
【００４１】
ＢＭＳ２５０は、高電圧バッテリ２３０を管理及び制御する機能をし、高電圧バッテリ２３０の状態情報を制御部２７０に伝送する機能をする。
【００４２】
ＨＣＵ（Hybrid Control Unit）２４０は、ＥＭＳ２９０、ＢＭＳ２５０、制御部２７０と制御情報を交換して、車両を制御する機能をする。即ち、ＨＣＵ２４０は、エンジン２１０が動作する場合には、エンジン２１０に関する制御情報をＥＭＳ２９０と交換してエンジン２１０を制御する。一方、モータ２１１が動作する場合には、モータ２１１、高電圧バッテリ２３０に関する制御情報をモータ制御器２１３、ＢＭＳ２５０と交換する。
【００４３】
モータ制御器２１３は、モータ２１１を制御するためにＨＣＵ２４０及びＢＭＳ２５０と制御情報を互いに交換する。また、モータ２１１の回転数を制御するために、モータ２１１のＲＰＭ（Revolutions Per Minuite）情報をモータ２１１から獲得して、この情報をモータ２１１の制御に用いる。勿論、モータ２１１は３相の交流電源を用いると説明したが、本発明の一実施例はこれに限定されず、単相も利用可能である。
【００４４】
ＨＣＵ２４０、モータ制御器２１３、ＢＭＳ２５０、ＥＭＳ２９０、制御部２７０などの間の通信は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信方式が一般的に用いられるが、これに限定されるものではなく、他の通信方式を用いることもできる。
【００４５】
双方向充電器２６０は、双方向コネクタ２６１を用いてコンセント１１１から商用電気の入力を受けて高電圧バッテリ２３０に電圧を供給したり、この高電圧バッテリ２３０の無効電力を力率モニタリング制御器（図１の１７０）に供給する機能をする。
【００４６】
制御部２７０はマイコンで構成されており、ＥＭＳ２９０からエンジン２１０またはモータ２１１の運転制御情報の伝送を受け、これとともにＢＭＳ２５０から高電圧バッテリ２３０のバッテリ状態情報の伝送を受けて、これら情報に基づいて高電圧バッテリ２３０の無効電力を力率モニタリング制御器（図１の１７０）に伝送するか否かを決定するアルゴリズムを含む。また、制御部２７０には、このようなアルゴリズムを具現するためのメモリ（不図示）が構成される。
【００４７】
このメモリは、制御部２７０内に備えられるメモリであってもよく、別のメモリであってもよい。従って、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically erasable programmable read−only memory）、ＳＲＡＭ（Static RAM）、ＦＲＡＭ（Ferro−electric RAM）、ＰＲＡＭ（Phase−change RAM）、ＭＲＡＭ（Magnetic RAM）などの非揮発性メモリが用いられることができる。
【００４８】
通信部２８０は、制御部２７０と力率モニタリング制御器（図１の１７０）が通信するようにする機能をする。このために、通信部２８０は電力線通信ネットワーク（ＰＬＣ：Power Line Control）、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：Controller Area Network）であることができるが、これに限定されるものではなく、赤外線通信（ＩｒＤＡ）、ブルートゥースなどの無線通信を用いることもできる。
【００４９】
その他にも、図２には図示されていないが、インバータ２２０、ＨＣＵ２４０、ＢＭＳ２５０などに電源を供給する電源バッテリ（不図示）などが構成される。
【００５０】
図３は図１に図示された双方向充電器２６０の回路構成図である。特に、双方向充電器２６０は車載型充電器（On−Board Charger）であり、ＡＣ電源をＤＣ電源に変換する機能をする。図３を参照すると、電源電圧ＶＡＣが多数のダイオードＤ１〜Ｄ４で構成されたＡＣブリッジ整流器３０１を経て、ＰＦＣ回路３００を通過しながらＤＣ形態の出力電圧電源ＶＤＣに変換される。
【００５１】
従って、双方向充電器２６０は、小規模系統（図１の１８０）から入力されたＡＣ電源をＤＣ電源に変換して高電圧バッテリ（図２の２３０）に供給したり、高電圧バッテリ２３０から出力されたＤＣ電源をＡＣ電源に変換する機能をする。
【００５２】
ここで、ＰＦＣ回路３００は一般的にスイッチングレギュレータ形態からなっており、これは図４に図示されている。勿論、図４はスイッチングレギュレータの一例であり、本発明がこれに限定されるものではない。
【００５３】
図４は図３に図示されたＰＦＣ（Power Factor Control）回路３００の回路構成図である。図４を参照すると、ＰＦＣ出力電圧ＩＮＶがフィードバックされ、誤差増幅器ＥＡに入力される。これとともに、図３に図示されたように出力電圧ＶＣＣが内部レギュレータ３２０に入力されて、内部レギュレータ３２０は電源電圧ＶＤＤとバイアス電圧（Bias Voltage）を発生させる。
【００５４】
内部レギュレータ３２０から発生した電圧ＶＤＤ（バイアス電圧）は、比較器３１２、３３０、３３１と誤差増幅器３１１のバイアス電圧及び基準電圧の機能をする。ＡＣブリッジ整流器３０１によって整流された信号ＲＥＣＴＩと誤差増幅器３１１の出力信号が乗算器３１０に入力され、この乗算器３１０の出力信号とＣＳ信号が比較器３１２に入力される。これにより、比較器３１２の出力信号はラッチ３５０のリセット端子Ｒに入力される。
【００５５】
ここで、ＣＳ信号は、パワースイッチＱ１のオン／オフ信号による電流変化を意味する。
【００５６】
また、ＺＣＤ信号は、電源電流（例えば、トランスなどから出力された出力電源）を乗算器３１０の出力と比較してパワースイッチＱ１をターンオンし、ラッチ３５０のリセットＲに入力される信号は、インダクタ（不図示）の電流が乗算器３１０の出力信号と接触する地点でパワースイッチＱ１をオフしてインダクタ電流を０に降下させる機能をする。
【００５７】
また、インダクタ電流が０になる時、ＺＣＤ信号が比較器３３０、３３１に入力されるようにリセット信号によってパワースイッチＱ１がオンされ、予め設定された基準電圧（１．６Ｖ、０．１５Ｖ）とＺＣＤ信号とを比較する。この比較結果が加算器３４０に入力されてセット信号になり、このセット信号はラッチ３５０のセットＳに伝達される。これにより、ラッチ３５０から信号の伝達を受けたドライバ３６０がパワースイッチＱ１をオンして、インダクタ（不図示）の電流が増加するようになる。
【００５８】
従って、ＰＦＣ回路３００は小規模系統（図１の１８０）から自動車（図１の１００）の方に入力される電流を継続して検知してＡＣブリッジ整流器３０１の入力電圧波形に従うようにして、結果的に電圧と電流の位相を同様にする。
【００５９】
このようなＰＦＣ回路については、既に公知されている技術であるため、本発明の容易な理解のためにこれ以上の説明は省略する。
【００６０】
図５は本発明の一実施例による力率補償過程を図示したフローチャートである。図５を参照すると、力率モニタリング制御器（図１の１７０）が家庭（図１の１１０）内の家電機器（図１の１１３）、自動車（図１の１００）などの負荷による力率をモニタリングする（Ｓ５００）。
【００６１】
力率のモニタリング結果、力率補償値を算定する（Ｓ５１０）。より詳細には、家庭で使用される家電機器（図１の１１３）にはコイル回路などの消耗性回路素子が含まれるため、家電機器１１３で必要とする消費電力が１０ＫＷであっても、韓国電力公社では１２ＫＷで送電しなければならない。従って、力率補償値を算定して自動車（図１の１００）がこの力率補償値を補償すると、韓国電力公社は１２ＫＷで送電しなくても良い。
【００６２】
理解しやすく説明すると、力率が１である場合は、供給した電力が実際に仕事に全部用いられたことを意味し、力率が０である場合は、供給した電力が電力伝送過程で全部消失したことを意味する。従って、力率が低くなる場合、電力使用の効率を高めるために力率（Power Factor）を補正するようになり、これを「Power Factor Correction」という。補正方法としては、コイルとリアクタンス成分によって電流位相が電圧位相より遅れる場合、電流位相が電圧位相より進んだキャパシタンス成分を投入して電流と電圧の位相差を減少させることにより力率を増加させる方法が用いられる。
【００６３】
また、本発明では家庭内の力率を改善すると説明したが、無効電力を力率モニタリング制御器１７０を介して小規模系統（図１の１８０）に送電することも可能である。
【００６４】
力率補償値が算定されると、自動車（図１の１００）に備えられた充電動作部（図１の２００）がこの力率補償値を補償する（Ｓ５２０）。より詳細には、制御部（図２の２７０）は、力率モニタリング制御器（図１の１７０）で算出した力率補償値の伝送を受けて力率補償値を計算し、この力率補償値だけの無効電力を高電圧バッテリ（図２の２３０）から力率モニタリング制御器（図１の１７０）に送電する。
【００６５】
力率補償値を補償した後、力率モニタリング制御器１７０は力率をモニタリングして、力率が目標として設定された力率値へ到逹したかを判断する（Ｓ５３０）。
【００６６】
判断結果、目標力率値へ到逹した場合、制御部（図２の２００）は無効電力を力率モニタリング制御器（図１の１７０）に送電しない。
【００６７】
一方、目標値力率値へ到逹していない場合、Ｓ５１０からＳ５３０の段階が繰り返して行われる。
【００６８】
従って、自動車のバッテリ電源を進相負荷（Leading Load）として活用することにより家庭内の力率を改善することができる。即ち、ＦＡＣＴＳ（Flexible AC Transmission）などの電力補償供給源が家庭単位の負荷端に設けられることと同じ効果がある。
【００６９】
また、自動車のバッテリ電源を進相負荷（Leading Load）として活用することにより、小規模系統（図１の１８０）に送電することも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１００ 自動車
１１０ 家庭
１１１、１１２ コンセント
１１３ 家電機器
１１５ 分電盤
１７０ 力率モニタリング制御器
１８０ 電気線路
２００ 充電動作部
２１０ エンジン
２１１ モータ
２１３ モータ制御器
２２０ インバータ
２３０ 高電圧バッテリ
２４０ ＨＣＵ（Hybrid Control Unint）
２５０ ＢＭＳ（Battery Management System）
２６０ 双方向充電器
２６１ 双方向コネクタ
２７０ 制御部
２８０ 通信部
２９０ ＥＭＳ（Engine Management System）
３００ ＰＦＣ（Power Factor Collector）回路
３１１ ＥＡ（Error Amplifier：誤差増幅器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
家庭内に設けられたコンセントに連結されるハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、または電気自動車の高電圧バッテリと、
前記自動車または電気自動車に構成されたＢＭＳ（Battery Management System）から生成された高電圧バッテリの状態情報を前記自動車または電気自動車に構成された通信部を介して伝送を受け、前記家庭内に設けられた少なくとも一つの負荷及び前記高電圧バッテリに対する力率をモニタリングして力率補償値を算定する力率モニタリング制御器と、
前記高電圧バッテリに電源を供給したり、前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電する双方向充電器と、
前記双方向充電器を制御して、算定された前記力率補償値だけ前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電して前記力率補償値だけ補償する制御部と、を含む自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム。
【請求項２】
前記双方向充電器は車載型充電器（On−Board charger）であり、ＰＦＣ（Power Factor Control）回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム。
【請求項３】
前記双方向充電器に電源を供給したり、前記双方向充電器から前記高電圧バッテリの電源の供給を受ける小規模系統（Micro−grid）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム。
【請求項４】
前記高電圧バッテリの電源は進相負荷（Leading Load）として用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム。
【請求項５】
ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、または電気自動車の高電圧バッテリを家庭内に設けられたコンセントに連結する段階と、
力率モニタリング制御器が、前記自動車または電気自動車に構成されたＢＭＳ（Battery Management System）から生成された高電圧バッテリの状態情報を前記自動車または電気自動車に構成された通信部を介して伝送を受け、前記家庭内に設けられた少なくとも一つの負荷及び前記高電圧バッテリに対する力率をモニタリングして、力率補償値を算定する段階と、
双方向充電器が、前記高電圧バッテリに電源を供給したり、前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電する段階と、
制御部が前記双方向充電器を制御して、算定された前記力率補償値だけ前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電して前記力率補償値だけ補償する段階と、を含む自動車用バッテリを用いた無効電力供給方法。
【請求項６】
前記双方向充電器は車載型充電器（On−Board charger）であり、ＰＦＣ（Power Factor Control）回路を含むことを特徴とする請求項５に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給方法。
【請求項７】
小規模系統（Micro−grid）が、前記双方向充電器に電源を供給したり、前記双方向充電器から前記高電圧バッテリの電源の供給を受ける段階をさらに含むことを特徴とする請求項５または６に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給方法。
【請求項８】
前記高電圧バッテリの電源は進相負荷（Leading Load）として用いられることを特徴とする請求項５または６に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給方法。
【請求項１】
家庭内に設けられたコンセントに連結されるハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、または電気自動車の高電圧バッテリと、
前記自動車または電気自動車に構成されたＢＭＳ（Battery Management System）から生成された高電圧バッテリの状態情報を前記自動車または電気自動車に構成された通信部を介して伝送を受け、前記家庭内に設けられた少なくとも一つの負荷及び前記高電圧バッテリに対する力率をモニタリングして力率補償値を算定する力率モニタリング制御器と、
前記高電圧バッテリに電源を供給したり、前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電する双方向充電器と、
前記双方向充電器を制御して、算定された前記力率補償値だけ前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電して前記力率補償値だけ補償する制御部と、を含む自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム。
【請求項２】
前記双方向充電器は車載型充電器（On−Board charger）であり、ＰＦＣ（Power Factor Control）回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム。
【請求項３】
前記双方向充電器に電源を供給したり、前記双方向充電器から前記高電圧バッテリの電源の供給を受ける小規模系統（Micro−grid）をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム。
【請求項４】
前記高電圧バッテリの電源は進相負荷（Leading Load）として用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給システム。
【請求項５】
ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、または電気自動車の高電圧バッテリを家庭内に設けられたコンセントに連結する段階と、
力率モニタリング制御器が、前記自動車または電気自動車に構成されたＢＭＳ（Battery Management System）から生成された高電圧バッテリの状態情報を前記自動車または電気自動車に構成された通信部を介して伝送を受け、前記家庭内に設けられた少なくとも一つの負荷及び前記高電圧バッテリに対する力率をモニタリングして、力率補償値を算定する段階と、
双方向充電器が、前記高電圧バッテリに電源を供給したり、前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電する段階と、
制御部が前記双方向充電器を制御して、算定された前記力率補償値だけ前記高電圧バッテリからの電源を外部に送電して前記力率補償値だけ補償する段階と、を含む自動車用バッテリを用いた無効電力供給方法。
【請求項６】
前記双方向充電器は車載型充電器（On−Board charger）であり、ＰＦＣ（Power Factor Control）回路を含むことを特徴とする請求項５に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給方法。
【請求項７】
小規模系統（Micro−grid）が、前記双方向充電器に電源を供給したり、前記双方向充電器から前記高電圧バッテリの電源の供給を受ける段階をさらに含むことを特徴とする請求項５または６に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給方法。
【請求項８】
前記高電圧バッテリの電源は進相負荷（Leading Load）として用いられることを特徴とする請求項５または６に記載の自動車用バッテリを用いた無効電力供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１２５１４３（Ｐ２０１２−１２５１４３Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６５８４４（Ｐ２０１１−２６５８４４）
【出願日】平成２３年１２月５日（２０１１．１２．５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＦＲＡＭ
【出願人】（３０８００７０４４）エスケー イノベーション カンパニー リミテッド (53)
【氏名又は名称原語表記】ＳＫ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月５日（２０１１．１２．５）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＦＲＡＭ
【出願人】（３０８００７０４４）エスケー イノベーション カンパニー リミテッド (53)
【氏名又は名称原語表記】ＳＫ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【Ｆターム（参考）】
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