電力供給システム
【課題】複雑な装置を新たに設けなくても、車両に搭載された蓄電池から建物内の交流電力線へ電力を放電する際の放電電力を安定化させることが可能な電力供給システムを提供すること。
【解決手段】制御ＥＣＵ３０は、、車両９０の車載蓄電池を充電するときには、交流電力線４の交流電力を充電電力線２１を介して直接充放電コネクタ２３へ供給して車載蓄電池を充電し、車載蓄電池から放電するときには、車両９０から充放電コネクタ２３へ交流電力として出力される車載蓄電池９３の電力を放電電力線３１を介して蓄電ユニット１０へ送って電力変換器１３で直流電力に変換し、変換した直流電力を双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４へ放電する。
【解決手段】制御ＥＣＵ３０は、、車両９０の車載蓄電池を充電するときには、交流電力線４の交流電力を充電電力線２１を介して直接充放電コネクタ２３へ供給して車載蓄電池を充電し、車載蓄電池から放電するときには、車両９０から充放電コネクタ２３へ交流電力として出力される車載蓄電池９３の電力を放電電力線３１を介して蓄電ユニット１０へ送って電力変換器１３で直流電力に変換し、変換した直流電力を双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４へ放電する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給システムに関し、例えばプラグインハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載された蓄電装置を建物内の交流電力線への給電源として用いる電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に開示された電力システムがある。この電力システムは、蓄電装置を搭載した車両から延びるケーブルのコネクタと住宅内の電力線に接続されたコネクタとが接続可能となっている。そして、これらのケーブルおよび両コネクタからなる通電系を介して車両と住宅内の電力線との間で交流電力が授受可能となっている。
【０００３】
車両内には電力を直交変換および電圧変換する電圧変換装置が設けられており、蓄電装置を充放電する際には、上記通電系および電圧変換装置により電力の授受が行われるようになっている。すなわち、住宅内の電力線の電力を用いて車両に搭載された蓄電装置に充電する際、および、車両に搭載された蓄電装置から住宅内の電力線へ電力を放電する際には、いずれも同一の通電系および電圧変換装置を介して電力授受が行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５４４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、建物内に配線され、接続された電気負荷に交流電力を給電するための交流電力線には、電圧変動等が極めて小さい安定した電力が供給されることが好ましい。これに対し、車両に搭載された蓄電装置は、一般的に外部環境等の影響により出力電圧等が変動し易い。
【０００６】
したがって、上記従来技術の電力システムのように、車両に搭載された蓄電装置を充放電する際に同一の通電系および電圧変換装置により電力の授受を行うと、車両に搭載された蓄電装置に充電する際に何ら問題がなくても、車両に搭載された蓄電装置から建物内の交流電力線へ電力を放電する際には、放電電力が安定し難く交流電力線の電力に悪影響を与えるという不具合を発生する場合がある。
【０００７】
この不具合を解決するためには、車載の電圧変換装置を高性能な装置に変更したり、車両と建物内の交流電力線とを繋ぐ通電系に新たに電力を安定化させる装置を介設したりする対策が考えられる。しかながら、いずれの場合も放電電力を安定化させる複雑な装置を新たに設ける必要があるという問題がある。
【０００８】
本発明者は、車載の蓄電装置とは異なる蓄電手段を備え、この蓄電手段が例えば双方向パワーコンディショナのような双方向型電力変換装置を介して交流電力線に接続された電力供給システムでは、双方向型電力変換装置が蓄電手段からの放電電力を安定化させる能力を有している点に着目した。すなわち、本発明者は、この双方向電力変換装置を巧みに利用すれば、車両に搭載された蓄電装置から建物内の交流電力線へ電力を放電する際に、複雑な装置を新たに設けなくても、放電電力を安定化させることが可能であることを見出した。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、複雑な装置を新たに設けなくても、車両に搭載された蓄電装置から建物内の交流電力線へ電力を放電する際の放電電力を安定化させることが可能な電力供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
建物（１）内に配線され、接続された電気負荷に交流電力を給電するための交流電力線（４）と、
交流電力と直流電力とを相互に変換可能な双方向型電力変換装置（１１）と、
双方向型電力変換装置（１１）を介して交流電力線（４）に接続され、交流電力線（４）からの電力を充電可能であるとともに、蓄電された直流電力を交流電力線（４）へ放電可能な蓄電手段（１２）と、
車両（９０）に接続する接続端子部（２３）を有し、交流電力線（４）の交流電力を接続端子部（２３）から車両（９０）へ供給して車両（９０）に搭載された車載蓄電装置（９３）に充電可能であるとともに、車両（９０）から接続端子部（２３）へ交流電力として出力される車載蓄電装置（９３）の電力を放電可能な充放電手段（１３、２０、４１）と、を備え、
充放電手段（１３、２０、４１）は、車両（９０）から接続端子部（２３）へ出力された交流電力を直流電力に変換する電力変換器（１３）を有し、電力変換器（１３）で変換した直流電力を双方向型電力変換装置（１１）を介して交流電力線（４）へ放電することを特徴としている。
【００１１】
これによると、充放電手段（１３、２０、４１）は、車両（９０）に搭載された車載蓄電装置（９３）に充電する際には、交流電力線（４）の交流電力を接続端子部（２３）から車両（９０）へ供給して車載蓄電装置（９３）に充電し、車両（９０）から接続端子部（２３）へ交流電力として出力される車載蓄電装置（９３）の電力を放電する際には、出力された交流電力を電力変換器（１３）で直流電力に変換し、この直流電力を双方向型電力変換装置（１１）を介して交流電力線（４）へ放電することができる。
【００１２】
すなわち、車載蓄電装置（９３）の電力放電時には、充電時とは異なる通電系を用いて、車両（９０）から出力された交流電力を一旦電力変換器（１３）で直流電力に変換し、変換した直流電力を、蓄電手段（１２）を充放電するために設けられている双方向型電力変換装置（１１）を介して、交流電力線（４）へ放電することができる。
【００１３】
したがって、充電時の通電系に放電時の電力を安定化させる装置を新たに設けなくても、蓄電手段（１２）を充放電するために設けられている双方向型電力変換装置（１１）を利用して、車載蓄電装置（９３）から交流電力線（４）への放電電力を安定化させることができる。このようにして、複雑な装置を新たに設けなくても、車両に搭載された蓄電装置から建物内の交流電力線へ電力を放電する際の放電電力を安定化させることが可能となる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明では、
充放電手段（１３、２０、４１）は、蓄電手段（１２）の蓄電状態および車両（９０）からの車両情報に基づいて、車載蓄電装置（９３）からの放電を制御する車載蓄電装置放電制御手段（３０）を備え、
車載蓄電装置放電制御手段（３０）は、蓄電手段（１２）から交流電力線（４）への放電のみでは電気負荷への供給電力が不足し、車両情報に基づいて車載蓄電装置（９３）に余剰電力が蓄電されていると判断した場合に限り、電力変換器（１３）を作動させて、車両（９０）から出力される電力を双方向型電力変換装置（１１）を介して交流電力線（４）へ放電することを特徴としている。
【００１５】
これによると、蓄電手段（１２）からの放電のみでは供給電力が不足し、かつ、車載蓄電装置（９３）の蓄電電力に余裕があるときに、車載蓄電装置（９３）から安定な電力を交流電力線（４）へ放電することができる。したがって、車載蓄電装置（９３）の蓄電電力を過剰に消費することを抑止することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、
充放電手段（１３、２０、４１）は、車両（９０）から出力される電力を交流電力線（４）へ放電することを推奨する旨を告知する告知手段（４２）と、車両（９０）からの電力の出力を許可状態とする許可状態設定操作手段（４３）と、を備え、
車載蓄電装置放電制御手段（３０）は、蓄電手段（１２）から交流電力線（４）への放電のみでは電気負荷への供給電力が不足し、車両情報に基づいて車載蓄電装置（９３）に余剰電力が蓄電されていると判断したときには、告知手段（４２）を作動させて、車両（９０）から出力される電力を交流電力線（４）へ放電することを推奨する旨を告知し、その後許可状態設定操作手段（４３）が操作されて、車両（９０）からの電力出力の許可状態が設定された場合に限り、電力変換器（１３）を作動させて、車両（９０）から出力される電力を双方向型電力変換装置（１１）を介して前記交流電力線（４）へ放電することを特徴としている。
【００１７】
これによると、蓄電手段（１２）からの放電のみでは供給電力が不足し、かつ、車載蓄電装置（９３）の蓄電電力に余裕があるときには、告知手段（４２）を作動させて、車両（９０）から出力される電力を交流電力線（４）へ放電することを推奨することができる。そして、この告知を受けて使用者等が許可状態設定操作手段（４３）を操作し、車両（９０）からの電力出力の許可状態が設定された場合に、車載蓄電装置（９３）から安定な電力を交流電力線（４）への放電することができる。
【００１８】
したがって、使用者等が車載蓄電装置（９３）の余剰の蓄電電力の利用を望むときにのみ、車載蓄電装置（９３）から安定な電力を交流電力線（４）への放電し、車載蓄電装置（９３）の蓄電電力を過剰に消費することを確実に抑止することができる。
【００１９】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態における電力供給システムの全体概略構成を示す模式図である。
【図２】電力供給システムの蓄電ユニット１０の概略構成を示す模式図である。
【図３】電力供給システムの蓄電ユニット１０および充電スタンド２０の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における電力供給システムの概略構成を示す模式図である。図２は、電力供給システムの蓄電ユニット１０の概略構成を示す模式図であり、図３は、電力供給システムの蓄電ユニット１０および充電スタンド２０の概略構成を示す模式図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の電力供給システムは、例えば住宅である建物１内に配線された交流電力線４と、交流電力線４に電気的に接続された蓄電ユニット１０と、車両９０に交流電力線４からの電力を供給して車載蓄電池に充電するための充電スタンド２０と、蓄電ユニット１０および充電スタンド２０に通信ケーブルで接続された操作表示器４１と、を備えている。車両９０は、比較的容量の大きな蓄電装置を搭載した例えばプラグインハイブリッド自動車や電気自動車である。
【００２４】
建物１内に配線された交流電力線４は、例えば単相３線式の（１本の中性線と２本の電圧線とからなる）電力線であって、電力会社の電力系統２の系統電力が分電盤３を介して供給されるようになっている。分電盤３には、主幹ブレーカ５、および、各回路系統に流れる電流上限値を規制する漏電検知機能付きの電流ブレーカ６が配設されている。なお、分電盤３外において符号６を付した構成も、漏電検知機能付きの電流ブレーカ（所謂漏電ブレーカ）である。
【００２５】
図１では図示を省略しているが、交流電力線４には、太陽光エネルギー、太陽熱エネルギー、風力エネルギー、水力エネルギー等の自然界のエネルギーから各種発電手段を用いて得られた系統外電力も供給されるものであってもよい。交流電力線４には、図示を省略した各種電気機器（電気負荷）等が接続可能となっており、これらの電気機器等に給電可能となっている。
【００２６】
交流電力線４には、例えば建物１の外部に設置された蓄電ユニット（蓄電システム、ｅ−Ｓｔａｔｉｏｎと呼ばれることもある）１０が接続している。蓄電ユニット１０は、双方向パワーコンディショナ１１、蓄電池１２、電力変換器１３、蓄電池ＥＣＵ（蓄電池制御装置）１４等を備えている。蓄電池１２は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池からなる単位電池を複数組み合わせた集合体である。
【００２７】
図２に示すように、双方向パワーコンディショナ（双方向ＰＣＳ）１１は、充電・ＰＣＳ制御用基盤１１１、電源変換回路１１２、通信基盤１１３およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１４を備えている。蓄電池１２は、この双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４に電気的に接続され、交流電力線４からの交流電力を充電したり、蓄電された直流電力を交流電力線４へ放電したりすることが可能となっている。
【００２８】
蓄電池１２に充放電する際には、双方向パワーコンディショナ１１の充電・ＰＣＳ制御用基盤１１１の指令に基づいて電源変換回路１１２が交直変換、電圧調整、充放電電力量調整を行うようになっている。充電・ＰＣＳ制御用基盤１１１には、制御ボックス１６内の接続端子台１９を介して、前述の主幹ブレーカ５よりも上流側の電力線に設けられた電流センサ（図示は省略）からの信号が入力されるようになっている。充電・ＰＣＳ制御用基盤１１１は、蓄電池１２から交流電力線４へ放電しているときに、電流センサからの入力信号に基づいて交流電力線４から電力系統２への電力逆潮流現象の発生を検出した場合には、図示を省略したリレーを動作させて放電を禁止するようになっている。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４からは、蓄電池ＥＣＵ１４および操作表示器４１（図１参照）へ給電線が延びており、電力系統２の系統電力の停電時にも蓄電池ＥＣＵ１４や操作表示器４１を作動可能としている。
【００３０】
図１および図２に示すように、蓄電池ＥＣＵ１４は、双方向パワーコンディショナ１１、蓄電池１２および電力変換器１３と通信線で接続され、例えば通信規格ＲＳ４８５の通信により、双方向パワーコンディショナ１１、蓄電池１２および電力変換器１３を作動制御するようになっている。図２に示すように、具体的には、蓄電池ＥＣＵ１４は、双方向パワーコンディショナ１１の通信基盤１１３と通信可能に接続されるとともに、蓄電池１２に搭載された蓄電池監視ＥＣＵ（蓄電池監視手段）１２１と通信可能に接続されている。
【００３１】
図１に示すように、蓄電池ＥＣＵ１４は、ハブ４０を介して操作表示器４１および充電スタンド２０の制御ＥＣＵ３０とＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）接続されて、相互に情報交換（情報伝達）が可能となっている。図２に示すように、蓄電池ＥＣＵ１４から延びるＬＡＮケーブルは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４から延びる給電線とともに制御ボックス１６内の接続端子台１９を介して蓄電ユニット１０外へ延出され、操作表示器４１内の拡張ＥＣＵと接続している。
【００３２】
なお、制御ボックス１６内には、建物１から延びる交流電力線４が蓄電ユニット１０の内部配線と接続するための接続端子台１９、蓄電池１２の充放電系統を開閉する電池切外スイッチ１７、蓄電池１２の充放電系統に設けられた直流ヒューズ、および、標準タイプの１００Ｖ用コンセント１８等も配設されている。
【００３３】
ここで、双方向パワーコンディショナ１１が、本実施形態において交流電力と直流電力とを相互に変換可能な双方向型電力変換装置に相当し、蓄電池１２が、本実施形態において双方向型電力変換装置を介して交流電力線４に接続され、交流電力線４からの電力を充電可能であるとともに、蓄電された直流電力を交流電力線４へ放電可能な蓄電手段に相当する。
【００３４】
図１に示すように、充電スタンド２０は、例えば建物１の外部に、蓄電ユニット１０とは別体で設置されている。充電スタンド２０には、分電盤３で交流電力線４から分岐した充電電力線２１が接続している。充電電力線２１は、充電スタンド２０内にまで配設され、充電スタンド２０の本体部から外部に延出する充放電ケーブル２２に接続している。充放電ケーブル２２の先端部には、接続端子部に相当する充放電コネクタ２３が取付けられている。
【００３５】
充電スタンド２０の本体部内において、充電電力線２１には放電電力線３１が分岐接続しており、充電スタンド２０の本体部から外部へ延びる放電電力線３１は、蓄電ユニット１０内にまで延設されている。蓄電ユニット１０内に配設された放電電力線３１は、双方向パワーコンディショナ１１と蓄電池１２とを繋ぐ電力線に、蓄電池１２と並列に接続している。
【００３６】
図３に示すように、充電電力線２１の充電スタンド２０内への配設部分には、放電電力線３１の接続点よりも通電方向上流に、上流側から順に、ブレーカ６、ノイズフィルタ２４、リレー２５が介設されている。一方、放電電力線３１の充電スタンド２０内への配設部分には、リレー３５が介設されている。また、放電電力線３１の蓄電ユニット１０内への配設部分には、通電方向上流側から順に、ブレーカ６、リレー１５、前述の電力変換器（ＡＣ／ＤＣコンバータ）１３が介設されている。なお、リレー１５、２５、３５は、電気信号によって電気回路の開閉を行う継電器であって、いずれも両切りタイプのリレー装置を採用している。
【００３７】
充電スタンド２０内には、ＣＰＬＴ基盤２６、ＰＬＣユニット２７、制御ＥＣＵ（制御基盤）３０、制御基盤用の電源装置２８、ＰＬＣユニット用の電源装置２９が配設されている。
【００３８】
ＣＰＬＴ基盤２６は、リレー２５、３５の開閉動作信号の出力、充電電力線２１のリレー２５の下流部における電圧の検出、放電電力線３１のリレー３５の下流部における電圧を検出、ＣＰＬＴ信号（コントロールパイロット信号）を生成・出力して車両９０に搭載された車載充放電器９２への信号の送信および車載充放電器９２からの信号受信等を行う。ＣＰＬＴ基盤２６は、車載蓄電池９３への充電制御を主たる機能とする構成である。
【００３９】
図３から明らかなように、充放電ケーブル２２内には、電力線とともにＣＰＬＴ線およびＧＮＤ線が配設され、ＣＰＬＴ信号が通信可能となっている。ＣＰＬＴ基盤２６は、リレー２５よりも上流側の充電電力線２１から給電され動作可能となっており、制御ＥＣＵ３０とは例えば通信規格ＲＳ４８５により通信可能となっている。
【００４０】
ＰＬＣ（電力線通信）ユニット２７は、充放電ケーブル２２内の電力線を介して車両９０側との通信を行うためのユニットである。ＰＬＣユニット２７は、リレー２５よりも上流側の充電電力線２１に接続する直流電源装置２９から給電され動作可能となっており、制御ＥＣＵ３０とは例えば調歩同期方式（非同期方式）のシリアル通信をするためのＵＡＲＴ（汎用非同期受信・送信）により通信可能となっている。
【００４１】
車両９０（図１参照）には、コネクタ９１（具体的には充放電コネクタ２３の差込口）が設けられている。このコネクタ９１に充電スタンド２０の充放電コネクタ２３を接続することにより、車載充放電器９２を介して、車載蓄電池９３を充放電することが可能となっている。車載蓄電池９３を充電する際には、コネクタ９１に交流電力が供給され、供給された交流電力を車載充放電器９２が直流電力に変換して、車載蓄電池９３に充電する。一方、車載蓄電池９３を放電する際には、車載蓄電池９３の蓄電している直流電力を車載充放電器９２が交流電力に変換して、コネクタ９１から充放電コネクタ２３へ放電する。
【００４２】
制御ＥＣＵ３０は、リレー２５よりも上流側の充電電力線２１に接続する直流電源装置２８から給電され動作可能となっており、ＣＰＬＴ基盤２６、ＰＬＣユニット２７、蓄電池ＥＣＵ１４、操作表示器４１と通信することにより、車載蓄電装置である車載蓄電池９３の充放電を制御する。制御ＥＣＵ３０は、車載蓄電装置充電制御手段であるとともに、本実施形態における車載蓄電装置放電制御手段に相当する。すなわち、制御ＥＣＵ３０は、車載蓄電装置充放電制御手段である。
【００４３】
操作表示器４１は、例えば建物１内に配設される遠隔操作手段（所謂リモコン）である。操作表示器４１は、告知手段に相当する表示部４２、および、車両９０からの電力の出力を許可状態とする許可状態設定操作手段に相当する操作スイッチ４３を備えている。なお、告知手段は表示部４２のような表示手段に限定されず、発音手段等の他の手段を用いたり、他の手段と組み合わせたりすることも可能である。
【００４４】
充電スタンド２０、充電電力線２１、ハブ４０、操作表示器４１、リレー１５や電力変換器１３を含む放電電力線３１、および蓄電池ＥＣＵ１４からなる構成が、本実施形態における充放電手段に相当する。
【００４５】
次に、上記構成に基づき電力供給システムの作動例について説明する。
【００４６】
車載蓄電池９３を充電する充電モード時には、制御ＥＣＵ３０は、まず、充放電コネクタ２３が車両９０に接続されたことをＣＰＬＴ通信等（ＣＰＬＴ基盤２６を介するＣＰＬＴ通信およびＲＳ４８５通信）にて確認し、ＬＡＮ経由で宅内の操作表示器４１へ接続完了を送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２に接続完了を表示する。
【００４７】
次に、リレー２５、３５をオフとし、リレー２５、３５のそれぞれの出力側に電圧が印加されていないことを確認（リレーの溶着がないことを検出）する。その後、リレー２５をオンしてＰＬＣ通信を開始し、ＰＬＣ通信等（ＰＬＣユニット２７を介するＰＬＣ通信およびＵＡＲＴ通信）にて検出した車両９０側の情報をＬＡＮ経由で操作表示器４１へ送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２に車両情報を表示する。
【００４８】
例えば操作スイッチ等が操作されて操作表示器４１からＬＡＮ経由で充電開始指令が送信された場合には、リレー２５をオン状態としリレー３５をオフ状態として、ＣＰＬＴ通信等にて車載充放電器９２に指定電力での充電開始を指示する。
【００４９】
車載蓄電池９３の充電終了をＣＰＬＴ信号等にて検知した場合には、充電終了情報をＬＡＮ経由にて操作表示器４１に送信して待機する。操作表示器４１は例えば表示部４２に充電終了情報を表示する。
【００５０】
例えば操作スイッチ等が操作されて操作表示器４１より充電停止指令がＬＡＮ経由で送信された場合には、ＣＰＬＴ通信等にて車載充放電器９２の充電動作を停止させ待機する。
【００５１】
そして、充放電コネクタ２３が車両９０から取り外されたことをＣＰＬＴ通信等にて確認後、リレー２５をオフし、ＬＡＮ経由で操作表示器４１に充放電コネクタ２３が外されたことを送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２にコネクタ取り外し情報を表示する。
【００５２】
一方、車載蓄電池９３を放電する放電モード時には、制御ＥＣＵ３０は、まず、充放電コネクタ２３が車両９０に接続されたことをＣＰＬＴ通信等（ＣＰＬＴ基盤２６を介するＣＰＬＴ通信およびＲＳ４８５通信）にて確認し、ＬＡＮ経由で操作表示器４１へ接続完了を送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２に接続完了を表示する。
【００５３】
次に、リレー２５、３５をオフとし、リレー２５、３５のそれぞれの出力側に電圧が印加されていないことを確認（リレーの溶着がないことを検出）する。その後、リレー２５をオンしてＰＬＣ通信を開始し、ＰＬＣ通信等（ＰＬＣユニット２７を介するＰＬＣ通信およびＵＡＲＴ通信）にて検出した車両９０側の情報をＬＡＮ経由で操作表示器４１へ送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２に車両情報を表示する。例えば、車両９０の車載蓄電池９３に、次回の車両走行のために必要な蓄電量を上回る余剰の蓄電量があるか否かが表示される。
【００５４】
車載蓄電池９３に余剰電力が蓄電されているときに、例えば操作スイッチ４３が操作され、操作表示器４１からＬＡＮ経由で放電開始指令が送信された場合には、リレー２５をオフ状態としリレー３５をオン状態として、ＣＰＬＴ通信等またはＰＬＣ通信等にて車載充放電器９２に放電開始を指示し、車載蓄電池９３の放電を開始する。同時に、蓄電池ＥＣＵ１４を介して蓄電システム１０内のリレー１５をオン状態とし、電力変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器）１３をオン状態とする。これにより、車両９０からの交流出力が直流電力に変換され、双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４に放電される。
【００５５】
車両９０からの交流出力が直流電力に変換されて双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４に放電されているときには、蓄電池ＥＣＵ１４が、蓄電池１２の蓄電量、および、双方向パワーコンディショナ１１から得られる交流電力線４から電力系統２への逆潮流の有無情報を監視し、車両９０からの放電量を調整する。蓄電池１２から交流電力線４への放電では、交流電力線４に接続した電気機器へ給電する電力が不足する分を、車載蓄電池９３からの放電で補う。例えば、蓄電池１２の蓄電量が充分であり、蓄電池１２から交流電力線４への放電のみで交流電力線４に接続した電気機器への給電が賄える場合には、車載蓄電池９３からの放電は行わない。
【００５６】
例えば操作スイッチ等が操作されて操作表示器４１より放電終了指令がＬＡＮ経由で送信された場合には、ＣＰＬＴ通信等またはＰＬＣ通信等にて車載充放電器９２の放電動作を停止させ、リレー３５をオフし、リレー２５をオン状態にして待機する。同時に、蓄電池ＥＣＵ１４を介して蓄電システム１０内のリレー１５をオフし、電力変換器１３をオフして、ＡＣ／ＤＣ変換を停止する。
【００５７】
車両９０からの交流出力が直流電力に変換されて双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４に放電されているときに、車載蓄電池９３のＳＯＣ状態（蓄電状態）に応じて車載充放電器９２より放電停止指令が伝達された場合には（具体的には、前述の余剰の蓄電量がなくなった場合には）、上記と同様の制御動作により放電を停止する。このとき、車載蓄電池９３の蓄電量情報をＬＡＮ経由で操作表示器４１に送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２に車載蓄電池９３に余剰電力がない旨を表示する。
【００５８】
上記した放電モード時の制御において、車両９０の車載蓄電池９３から交流電力線４へ放電するか否かは、制御ＥＣＵ３０が、予め設定された条件を満たしているか否かで自動制御するものであっても良いし、使用者等の操作指示によって行うものであってもよい。
【００５９】
例えば、制御ＥＣＵ３０が、蓄電池１２から交流電力線４への放電のみでは電気負荷への供給電力が不足し、車両９０からの情報に基づいて車載蓄電池９３に余剰電力が蓄電されていると判断したときには、操作表示器４１の表示部４２に車載蓄電池９３の電力を交流電力線４へ放電することを推奨する旨を表示する。そして、その後操作スイッチ４３が操作されて、車両９０からの電力出力の許可状態が設定された場合に、車両９０から出力される車載蓄電池９３の電力を交流電力線４へ放電するものであってもよい。
【００６０】
これによると、使用者等が車載蓄電池９３の余剰の蓄電電力の利用を望むときにのみ、車載蓄電池９３から安定な電力を交流電力線４へ放電し、車載蓄電装置９３の蓄電電力を過剰に消費することを抑止することができる。
【００６１】
また、例えば、制御ＥＣＵ３０が、蓄電池１２から交流電力線４への放電のみでは電気負荷への供給電力が不足し、車両９０からの情報に基づいて車載蓄電池９３に余剰電力が蓄電されていると判断したときには、操作表示器４１の表示部４２に車載蓄電池９３の電力を交流電力線４へ放電する旨を表示する。そして、使用者等の操作の有無に係わらず、車両９０から出力される車載蓄電池９３の電力を交流電力線４へ放電するものであってもよい。
【００６２】
これによると、蓄電池１２からの放電のみでは供給電力が不足し、かつ、車載蓄電池９３の蓄電電力に余裕があるときに、自動的に車載蓄電池９３から安定な電力を交流電力線４へ放電することができ、車載蓄電池９３の蓄電電力を過剰に消費することを抑止することができる。
【００６３】
なお、蓄電池１２から交流電力線４へ放電していないときに（蓄電池１２から交流電力線４へ放電する必要がないときに）、車両９０からの情報に基づいて車載蓄電池９３に余剰電力が蓄電されていると判断したときには、車両９０から出力される車載蓄電池９３の電力を放電電力線３１を介して蓄電池１２へ一旦蓄電し、蓄電池１２から交流電力線４へ放電する必要があるときに用いてもかまわない。
【００６４】
上述の構成および作動によれば、本実施形態の電力供給システムは、蓄電池１２を有する蓄電ユニット１０を備えており、蓄電池１２は、双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４に接続され、交流電力線４からの電力を充電可能であるとともに、蓄電された直流電力を交流電力線４へ放電可能となっている。
【００６５】
そして、充電スタンド１０の制御ＥＣＵ３０は、車両９０の車載蓄電池２３を充電するときには、交流電力線４の交流電力を充電電力線２１を介して直接充放電コネクタ２３へ供給して車載蓄電池９３を充電し、車載蓄電池２３から放電するときには、車両９０から充放電コネクタ２３へ交流電力として出力される車載蓄電池９３の電力を放電電力線３１を介して蓄電ユニット１０へ送って電力変換器１３で直流電力に変換し、変換した直流電力を双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４へ放電する。
【００６６】
これによると、車載蓄電池９３の電力放電時には、充電時とは異なる通電系を用いて、車両９０から出力された交流電力を一旦電力変換器１３で直流電力に変換し、変換した直流電力を、蓄電池１２を充放電するために設けられている双方向パワーコンディショナ１１を介して、交流電力線４へ放電することができる。
【００６７】
したがって、充電電力線２１に放電時の電力を安定化させる高性能な装置を新たに介設したり、車載充放電器９２を高性能な装置に変更したりしなくても、蓄電ユニット１０の蓄電池１２を充放電するために設けられている比較的高性能な（一般的に商用電力系統への系統連系の認定を受けている）双方向パワーコンディショナ１１を利用して、車載蓄電池９３から交流電力線４への放電電力を安定化させることができる。このようにして、複雑な装置を新たに設けなくても、車両９０に搭載された車載蓄電池９３から建物１内の交流電力線４へ電力を放電する際の放電電力を安定化させることができる。
【００６８】
また、充電電力線２１に放電時の電力を安定化させる装置を設ける必要がないので、充電時の効率を悪化させることも防止できる。
【００６９】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００７０】
上記実施形態では、各構成間で情報を伝達する通信に、ＬＡＮ通信、ＲＳ４８５通信、ＵＡＲＴ通信、ＰＬＣ通信、ＣＰＬＴ通信のいずれかを用いていたが、これに限定されるものではなく、上記実施形態の記載とは異なる通信方法を採用してもかまわない。また、有線通信に限定されず、無線通信を採用することも可能である。
【００７１】
また、上記実施形態では、蓄電ユニット１０と充電スタンド２０とは別体であったが、一体であってもかまわない。蓄電ユニット１０と充電スタンド２０とが別体の場合には、それぞれのユニットの設置位置の自由度が向上する。一方、蓄電ユニット１０と充電スタンド２０とが一体の場合には、構成を簡素化することが可能である。
【００７２】
また、上記実施形態では、定置式の蓄電池１２、および、車載蓄電池９３は、いずれも二次電池であったが、これに限定されるものではない。充放電可能な蓄電手段であればよく、例えばキャパシタ等を採用することも可能である。
【００７３】
また、上記実施形態では、建物１は住宅であったが、これに限定されるものではない。例えば、建物は、店舗、工場、倉庫等であってもかまわない。
【符号の説明】
【００７４】
１ 建物
４ 交流電力線
１０ 蓄電ユニット
１１ 双方向パワーコンディショナ（双方向ＰＣＳ、双方向型電力変換装置）
１２ 蓄電池（蓄電手段）
１３ 電力変換器（充放電手段の一部）
２０ 充電スタンド（充放電手段の一部）
２３ 充放電コネクタ（接続端子部）
３０ 制御ＥＣＵ（制御基盤、車載蓄電装置放電制御手段）
４１ 操作表示器（充放電手段の一部）
４２ 表示部（告知手段）
４３ 操作スイッチ（許可状態設定操作手段）
９０ 車両
９３ 車載蓄電池（車載蓄電装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給システムに関し、例えばプラグインハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載された蓄電装置を建物内の交流電力線への給電源として用いる電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に開示された電力システムがある。この電力システムは、蓄電装置を搭載した車両から延びるケーブルのコネクタと住宅内の電力線に接続されたコネクタとが接続可能となっている。そして、これらのケーブルおよび両コネクタからなる通電系を介して車両と住宅内の電力線との間で交流電力が授受可能となっている。
【０００３】
車両内には電力を直交変換および電圧変換する電圧変換装置が設けられており、蓄電装置を充放電する際には、上記通電系および電圧変換装置により電力の授受が行われるようになっている。すなわち、住宅内の電力線の電力を用いて車両に搭載された蓄電装置に充電する際、および、車両に搭載された蓄電装置から住宅内の電力線へ電力を放電する際には、いずれも同一の通電系および電圧変換装置を介して電力授受が行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５４４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、建物内に配線され、接続された電気負荷に交流電力を給電するための交流電力線には、電圧変動等が極めて小さい安定した電力が供給されることが好ましい。これに対し、車両に搭載された蓄電装置は、一般的に外部環境等の影響により出力電圧等が変動し易い。
【０００６】
したがって、上記従来技術の電力システムのように、車両に搭載された蓄電装置を充放電する際に同一の通電系および電圧変換装置により電力の授受を行うと、車両に搭載された蓄電装置に充電する際に何ら問題がなくても、車両に搭載された蓄電装置から建物内の交流電力線へ電力を放電する際には、放電電力が安定し難く交流電力線の電力に悪影響を与えるという不具合を発生する場合がある。
【０００７】
この不具合を解決するためには、車載の電圧変換装置を高性能な装置に変更したり、車両と建物内の交流電力線とを繋ぐ通電系に新たに電力を安定化させる装置を介設したりする対策が考えられる。しかながら、いずれの場合も放電電力を安定化させる複雑な装置を新たに設ける必要があるという問題がある。
【０００８】
本発明者は、車載の蓄電装置とは異なる蓄電手段を備え、この蓄電手段が例えば双方向パワーコンディショナのような双方向型電力変換装置を介して交流電力線に接続された電力供給システムでは、双方向型電力変換装置が蓄電手段からの放電電力を安定化させる能力を有している点に着目した。すなわち、本発明者は、この双方向電力変換装置を巧みに利用すれば、車両に搭載された蓄電装置から建物内の交流電力線へ電力を放電する際に、複雑な装置を新たに設けなくても、放電電力を安定化させることが可能であることを見出した。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、複雑な装置を新たに設けなくても、車両に搭載された蓄電装置から建物内の交流電力線へ電力を放電する際の放電電力を安定化させることが可能な電力供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
建物（１）内に配線され、接続された電気負荷に交流電力を給電するための交流電力線（４）と、
交流電力と直流電力とを相互に変換可能な双方向型電力変換装置（１１）と、
双方向型電力変換装置（１１）を介して交流電力線（４）に接続され、交流電力線（４）からの電力を充電可能であるとともに、蓄電された直流電力を交流電力線（４）へ放電可能な蓄電手段（１２）と、
車両（９０）に接続する接続端子部（２３）を有し、交流電力線（４）の交流電力を接続端子部（２３）から車両（９０）へ供給して車両（９０）に搭載された車載蓄電装置（９３）に充電可能であるとともに、車両（９０）から接続端子部（２３）へ交流電力として出力される車載蓄電装置（９３）の電力を放電可能な充放電手段（１３、２０、４１）と、を備え、
充放電手段（１３、２０、４１）は、車両（９０）から接続端子部（２３）へ出力された交流電力を直流電力に変換する電力変換器（１３）を有し、電力変換器（１３）で変換した直流電力を双方向型電力変換装置（１１）を介して交流電力線（４）へ放電することを特徴としている。
【００１１】
これによると、充放電手段（１３、２０、４１）は、車両（９０）に搭載された車載蓄電装置（９３）に充電する際には、交流電力線（４）の交流電力を接続端子部（２３）から車両（９０）へ供給して車載蓄電装置（９３）に充電し、車両（９０）から接続端子部（２３）へ交流電力として出力される車載蓄電装置（９３）の電力を放電する際には、出力された交流電力を電力変換器（１３）で直流電力に変換し、この直流電力を双方向型電力変換装置（１１）を介して交流電力線（４）へ放電することができる。
【００１２】
すなわち、車載蓄電装置（９３）の電力放電時には、充電時とは異なる通電系を用いて、車両（９０）から出力された交流電力を一旦電力変換器（１３）で直流電力に変換し、変換した直流電力を、蓄電手段（１２）を充放電するために設けられている双方向型電力変換装置（１１）を介して、交流電力線（４）へ放電することができる。
【００１３】
したがって、充電時の通電系に放電時の電力を安定化させる装置を新たに設けなくても、蓄電手段（１２）を充放電するために設けられている双方向型電力変換装置（１１）を利用して、車載蓄電装置（９３）から交流電力線（４）への放電電力を安定化させることができる。このようにして、複雑な装置を新たに設けなくても、車両に搭載された蓄電装置から建物内の交流電力線へ電力を放電する際の放電電力を安定化させることが可能となる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明では、
充放電手段（１３、２０、４１）は、蓄電手段（１２）の蓄電状態および車両（９０）からの車両情報に基づいて、車載蓄電装置（９３）からの放電を制御する車載蓄電装置放電制御手段（３０）を備え、
車載蓄電装置放電制御手段（３０）は、蓄電手段（１２）から交流電力線（４）への放電のみでは電気負荷への供給電力が不足し、車両情報に基づいて車載蓄電装置（９３）に余剰電力が蓄電されていると判断した場合に限り、電力変換器（１３）を作動させて、車両（９０）から出力される電力を双方向型電力変換装置（１１）を介して交流電力線（４）へ放電することを特徴としている。
【００１５】
これによると、蓄電手段（１２）からの放電のみでは供給電力が不足し、かつ、車載蓄電装置（９３）の蓄電電力に余裕があるときに、車載蓄電装置（９３）から安定な電力を交流電力線（４）へ放電することができる。したがって、車載蓄電装置（９３）の蓄電電力を過剰に消費することを抑止することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明では、
充放電手段（１３、２０、４１）は、車両（９０）から出力される電力を交流電力線（４）へ放電することを推奨する旨を告知する告知手段（４２）と、車両（９０）からの電力の出力を許可状態とする許可状態設定操作手段（４３）と、を備え、
車載蓄電装置放電制御手段（３０）は、蓄電手段（１２）から交流電力線（４）への放電のみでは電気負荷への供給電力が不足し、車両情報に基づいて車載蓄電装置（９３）に余剰電力が蓄電されていると判断したときには、告知手段（４２）を作動させて、車両（９０）から出力される電力を交流電力線（４）へ放電することを推奨する旨を告知し、その後許可状態設定操作手段（４３）が操作されて、車両（９０）からの電力出力の許可状態が設定された場合に限り、電力変換器（１３）を作動させて、車両（９０）から出力される電力を双方向型電力変換装置（１１）を介して前記交流電力線（４）へ放電することを特徴としている。
【００１７】
これによると、蓄電手段（１２）からの放電のみでは供給電力が不足し、かつ、車載蓄電装置（９３）の蓄電電力に余裕があるときには、告知手段（４２）を作動させて、車両（９０）から出力される電力を交流電力線（４）へ放電することを推奨することができる。そして、この告知を受けて使用者等が許可状態設定操作手段（４３）を操作し、車両（９０）からの電力出力の許可状態が設定された場合に、車載蓄電装置（９３）から安定な電力を交流電力線（４）への放電することができる。
【００１８】
したがって、使用者等が車載蓄電装置（９３）の余剰の蓄電電力の利用を望むときにのみ、車載蓄電装置（９３）から安定な電力を交流電力線（４）への放電し、車載蓄電装置（９３）の蓄電電力を過剰に消費することを確実に抑止することができる。
【００１９】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態における電力供給システムの全体概略構成を示す模式図である。
【図２】電力供給システムの蓄電ユニット１０の概略構成を示す模式図である。
【図３】電力供給システムの蓄電ユニット１０および充電スタンド２０の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における電力供給システムの概略構成を示す模式図である。図２は、電力供給システムの蓄電ユニット１０の概略構成を示す模式図であり、図３は、電力供給システムの蓄電ユニット１０および充電スタンド２０の概略構成を示す模式図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の電力供給システムは、例えば住宅である建物１内に配線された交流電力線４と、交流電力線４に電気的に接続された蓄電ユニット１０と、車両９０に交流電力線４からの電力を供給して車載蓄電池に充電するための充電スタンド２０と、蓄電ユニット１０および充電スタンド２０に通信ケーブルで接続された操作表示器４１と、を備えている。車両９０は、比較的容量の大きな蓄電装置を搭載した例えばプラグインハイブリッド自動車や電気自動車である。
【００２４】
建物１内に配線された交流電力線４は、例えば単相３線式の（１本の中性線と２本の電圧線とからなる）電力線であって、電力会社の電力系統２の系統電力が分電盤３を介して供給されるようになっている。分電盤３には、主幹ブレーカ５、および、各回路系統に流れる電流上限値を規制する漏電検知機能付きの電流ブレーカ６が配設されている。なお、分電盤３外において符号６を付した構成も、漏電検知機能付きの電流ブレーカ（所謂漏電ブレーカ）である。
【００２５】
図１では図示を省略しているが、交流電力線４には、太陽光エネルギー、太陽熱エネルギー、風力エネルギー、水力エネルギー等の自然界のエネルギーから各種発電手段を用いて得られた系統外電力も供給されるものであってもよい。交流電力線４には、図示を省略した各種電気機器（電気負荷）等が接続可能となっており、これらの電気機器等に給電可能となっている。
【００２６】
交流電力線４には、例えば建物１の外部に設置された蓄電ユニット（蓄電システム、ｅ−Ｓｔａｔｉｏｎと呼ばれることもある）１０が接続している。蓄電ユニット１０は、双方向パワーコンディショナ１１、蓄電池１２、電力変換器１３、蓄電池ＥＣＵ（蓄電池制御装置）１４等を備えている。蓄電池１２は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池からなる単位電池を複数組み合わせた集合体である。
【００２７】
図２に示すように、双方向パワーコンディショナ（双方向ＰＣＳ）１１は、充電・ＰＣＳ制御用基盤１１１、電源変換回路１１２、通信基盤１１３およびＤＣ／ＤＣコンバータ１１４を備えている。蓄電池１２は、この双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４に電気的に接続され、交流電力線４からの交流電力を充電したり、蓄電された直流電力を交流電力線４へ放電したりすることが可能となっている。
【００２８】
蓄電池１２に充放電する際には、双方向パワーコンディショナ１１の充電・ＰＣＳ制御用基盤１１１の指令に基づいて電源変換回路１１２が交直変換、電圧調整、充放電電力量調整を行うようになっている。充電・ＰＣＳ制御用基盤１１１には、制御ボックス１６内の接続端子台１９を介して、前述の主幹ブレーカ５よりも上流側の電力線に設けられた電流センサ（図示は省略）からの信号が入力されるようになっている。充電・ＰＣＳ制御用基盤１１１は、蓄電池１２から交流電力線４へ放電しているときに、電流センサからの入力信号に基づいて交流電力線４から電力系統２への電力逆潮流現象の発生を検出した場合には、図示を省略したリレーを動作させて放電を禁止するようになっている。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４からは、蓄電池ＥＣＵ１４および操作表示器４１（図１参照）へ給電線が延びており、電力系統２の系統電力の停電時にも蓄電池ＥＣＵ１４や操作表示器４１を作動可能としている。
【００３０】
図１および図２に示すように、蓄電池ＥＣＵ１４は、双方向パワーコンディショナ１１、蓄電池１２および電力変換器１３と通信線で接続され、例えば通信規格ＲＳ４８５の通信により、双方向パワーコンディショナ１１、蓄電池１２および電力変換器１３を作動制御するようになっている。図２に示すように、具体的には、蓄電池ＥＣＵ１４は、双方向パワーコンディショナ１１の通信基盤１１３と通信可能に接続されるとともに、蓄電池１２に搭載された蓄電池監視ＥＣＵ（蓄電池監視手段）１２１と通信可能に接続されている。
【００３１】
図１に示すように、蓄電池ＥＣＵ１４は、ハブ４０を介して操作表示器４１および充電スタンド２０の制御ＥＣＵ３０とＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）接続されて、相互に情報交換（情報伝達）が可能となっている。図２に示すように、蓄電池ＥＣＵ１４から延びるＬＡＮケーブルは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１４から延びる給電線とともに制御ボックス１６内の接続端子台１９を介して蓄電ユニット１０外へ延出され、操作表示器４１内の拡張ＥＣＵと接続している。
【００３２】
なお、制御ボックス１６内には、建物１から延びる交流電力線４が蓄電ユニット１０の内部配線と接続するための接続端子台１９、蓄電池１２の充放電系統を開閉する電池切外スイッチ１７、蓄電池１２の充放電系統に設けられた直流ヒューズ、および、標準タイプの１００Ｖ用コンセント１８等も配設されている。
【００３３】
ここで、双方向パワーコンディショナ１１が、本実施形態において交流電力と直流電力とを相互に変換可能な双方向型電力変換装置に相当し、蓄電池１２が、本実施形態において双方向型電力変換装置を介して交流電力線４に接続され、交流電力線４からの電力を充電可能であるとともに、蓄電された直流電力を交流電力線４へ放電可能な蓄電手段に相当する。
【００３４】
図１に示すように、充電スタンド２０は、例えば建物１の外部に、蓄電ユニット１０とは別体で設置されている。充電スタンド２０には、分電盤３で交流電力線４から分岐した充電電力線２１が接続している。充電電力線２１は、充電スタンド２０内にまで配設され、充電スタンド２０の本体部から外部に延出する充放電ケーブル２２に接続している。充放電ケーブル２２の先端部には、接続端子部に相当する充放電コネクタ２３が取付けられている。
【００３５】
充電スタンド２０の本体部内において、充電電力線２１には放電電力線３１が分岐接続しており、充電スタンド２０の本体部から外部へ延びる放電電力線３１は、蓄電ユニット１０内にまで延設されている。蓄電ユニット１０内に配設された放電電力線３１は、双方向パワーコンディショナ１１と蓄電池１２とを繋ぐ電力線に、蓄電池１２と並列に接続している。
【００３６】
図３に示すように、充電電力線２１の充電スタンド２０内への配設部分には、放電電力線３１の接続点よりも通電方向上流に、上流側から順に、ブレーカ６、ノイズフィルタ２４、リレー２５が介設されている。一方、放電電力線３１の充電スタンド２０内への配設部分には、リレー３５が介設されている。また、放電電力線３１の蓄電ユニット１０内への配設部分には、通電方向上流側から順に、ブレーカ６、リレー１５、前述の電力変換器（ＡＣ／ＤＣコンバータ）１３が介設されている。なお、リレー１５、２５、３５は、電気信号によって電気回路の開閉を行う継電器であって、いずれも両切りタイプのリレー装置を採用している。
【００３７】
充電スタンド２０内には、ＣＰＬＴ基盤２６、ＰＬＣユニット２７、制御ＥＣＵ（制御基盤）３０、制御基盤用の電源装置２８、ＰＬＣユニット用の電源装置２９が配設されている。
【００３８】
ＣＰＬＴ基盤２６は、リレー２５、３５の開閉動作信号の出力、充電電力線２１のリレー２５の下流部における電圧の検出、放電電力線３１のリレー３５の下流部における電圧を検出、ＣＰＬＴ信号（コントロールパイロット信号）を生成・出力して車両９０に搭載された車載充放電器９２への信号の送信および車載充放電器９２からの信号受信等を行う。ＣＰＬＴ基盤２６は、車載蓄電池９３への充電制御を主たる機能とする構成である。
【００３９】
図３から明らかなように、充放電ケーブル２２内には、電力線とともにＣＰＬＴ線およびＧＮＤ線が配設され、ＣＰＬＴ信号が通信可能となっている。ＣＰＬＴ基盤２６は、リレー２５よりも上流側の充電電力線２１から給電され動作可能となっており、制御ＥＣＵ３０とは例えば通信規格ＲＳ４８５により通信可能となっている。
【００４０】
ＰＬＣ（電力線通信）ユニット２７は、充放電ケーブル２２内の電力線を介して車両９０側との通信を行うためのユニットである。ＰＬＣユニット２７は、リレー２５よりも上流側の充電電力線２１に接続する直流電源装置２９から給電され動作可能となっており、制御ＥＣＵ３０とは例えば調歩同期方式（非同期方式）のシリアル通信をするためのＵＡＲＴ（汎用非同期受信・送信）により通信可能となっている。
【００４１】
車両９０（図１参照）には、コネクタ９１（具体的には充放電コネクタ２３の差込口）が設けられている。このコネクタ９１に充電スタンド２０の充放電コネクタ２３を接続することにより、車載充放電器９２を介して、車載蓄電池９３を充放電することが可能となっている。車載蓄電池９３を充電する際には、コネクタ９１に交流電力が供給され、供給された交流電力を車載充放電器９２が直流電力に変換して、車載蓄電池９３に充電する。一方、車載蓄電池９３を放電する際には、車載蓄電池９３の蓄電している直流電力を車載充放電器９２が交流電力に変換して、コネクタ９１から充放電コネクタ２３へ放電する。
【００４２】
制御ＥＣＵ３０は、リレー２５よりも上流側の充電電力線２１に接続する直流電源装置２８から給電され動作可能となっており、ＣＰＬＴ基盤２６、ＰＬＣユニット２７、蓄電池ＥＣＵ１４、操作表示器４１と通信することにより、車載蓄電装置である車載蓄電池９３の充放電を制御する。制御ＥＣＵ３０は、車載蓄電装置充電制御手段であるとともに、本実施形態における車載蓄電装置放電制御手段に相当する。すなわち、制御ＥＣＵ３０は、車載蓄電装置充放電制御手段である。
【００４３】
操作表示器４１は、例えば建物１内に配設される遠隔操作手段（所謂リモコン）である。操作表示器４１は、告知手段に相当する表示部４２、および、車両９０からの電力の出力を許可状態とする許可状態設定操作手段に相当する操作スイッチ４３を備えている。なお、告知手段は表示部４２のような表示手段に限定されず、発音手段等の他の手段を用いたり、他の手段と組み合わせたりすることも可能である。
【００４４】
充電スタンド２０、充電電力線２１、ハブ４０、操作表示器４１、リレー１５や電力変換器１３を含む放電電力線３１、および蓄電池ＥＣＵ１４からなる構成が、本実施形態における充放電手段に相当する。
【００４５】
次に、上記構成に基づき電力供給システムの作動例について説明する。
【００４６】
車載蓄電池９３を充電する充電モード時には、制御ＥＣＵ３０は、まず、充放電コネクタ２３が車両９０に接続されたことをＣＰＬＴ通信等（ＣＰＬＴ基盤２６を介するＣＰＬＴ通信およびＲＳ４８５通信）にて確認し、ＬＡＮ経由で宅内の操作表示器４１へ接続完了を送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２に接続完了を表示する。
【００４７】
次に、リレー２５、３５をオフとし、リレー２５、３５のそれぞれの出力側に電圧が印加されていないことを確認（リレーの溶着がないことを検出）する。その後、リレー２５をオンしてＰＬＣ通信を開始し、ＰＬＣ通信等（ＰＬＣユニット２７を介するＰＬＣ通信およびＵＡＲＴ通信）にて検出した車両９０側の情報をＬＡＮ経由で操作表示器４１へ送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２に車両情報を表示する。
【００４８】
例えば操作スイッチ等が操作されて操作表示器４１からＬＡＮ経由で充電開始指令が送信された場合には、リレー２５をオン状態としリレー３５をオフ状態として、ＣＰＬＴ通信等にて車載充放電器９２に指定電力での充電開始を指示する。
【００４９】
車載蓄電池９３の充電終了をＣＰＬＴ信号等にて検知した場合には、充電終了情報をＬＡＮ経由にて操作表示器４１に送信して待機する。操作表示器４１は例えば表示部４２に充電終了情報を表示する。
【００５０】
例えば操作スイッチ等が操作されて操作表示器４１より充電停止指令がＬＡＮ経由で送信された場合には、ＣＰＬＴ通信等にて車載充放電器９２の充電動作を停止させ待機する。
【００５１】
そして、充放電コネクタ２３が車両９０から取り外されたことをＣＰＬＴ通信等にて確認後、リレー２５をオフし、ＬＡＮ経由で操作表示器４１に充放電コネクタ２３が外されたことを送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２にコネクタ取り外し情報を表示する。
【００５２】
一方、車載蓄電池９３を放電する放電モード時には、制御ＥＣＵ３０は、まず、充放電コネクタ２３が車両９０に接続されたことをＣＰＬＴ通信等（ＣＰＬＴ基盤２６を介するＣＰＬＴ通信およびＲＳ４８５通信）にて確認し、ＬＡＮ経由で操作表示器４１へ接続完了を送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２に接続完了を表示する。
【００５３】
次に、リレー２５、３５をオフとし、リレー２５、３５のそれぞれの出力側に電圧が印加されていないことを確認（リレーの溶着がないことを検出）する。その後、リレー２５をオンしてＰＬＣ通信を開始し、ＰＬＣ通信等（ＰＬＣユニット２７を介するＰＬＣ通信およびＵＡＲＴ通信）にて検出した車両９０側の情報をＬＡＮ経由で操作表示器４１へ送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２に車両情報を表示する。例えば、車両９０の車載蓄電池９３に、次回の車両走行のために必要な蓄電量を上回る余剰の蓄電量があるか否かが表示される。
【００５４】
車載蓄電池９３に余剰電力が蓄電されているときに、例えば操作スイッチ４３が操作され、操作表示器４１からＬＡＮ経由で放電開始指令が送信された場合には、リレー２５をオフ状態としリレー３５をオン状態として、ＣＰＬＴ通信等またはＰＬＣ通信等にて車載充放電器９２に放電開始を指示し、車載蓄電池９３の放電を開始する。同時に、蓄電池ＥＣＵ１４を介して蓄電システム１０内のリレー１５をオン状態とし、電力変換器（ＡＣ／ＤＣ変換器）１３をオン状態とする。これにより、車両９０からの交流出力が直流電力に変換され、双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４に放電される。
【００５５】
車両９０からの交流出力が直流電力に変換されて双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４に放電されているときには、蓄電池ＥＣＵ１４が、蓄電池１２の蓄電量、および、双方向パワーコンディショナ１１から得られる交流電力線４から電力系統２への逆潮流の有無情報を監視し、車両９０からの放電量を調整する。蓄電池１２から交流電力線４への放電では、交流電力線４に接続した電気機器へ給電する電力が不足する分を、車載蓄電池９３からの放電で補う。例えば、蓄電池１２の蓄電量が充分であり、蓄電池１２から交流電力線４への放電のみで交流電力線４に接続した電気機器への給電が賄える場合には、車載蓄電池９３からの放電は行わない。
【００５６】
例えば操作スイッチ等が操作されて操作表示器４１より放電終了指令がＬＡＮ経由で送信された場合には、ＣＰＬＴ通信等またはＰＬＣ通信等にて車載充放電器９２の放電動作を停止させ、リレー３５をオフし、リレー２５をオン状態にして待機する。同時に、蓄電池ＥＣＵ１４を介して蓄電システム１０内のリレー１５をオフし、電力変換器１３をオフして、ＡＣ／ＤＣ変換を停止する。
【００５７】
車両９０からの交流出力が直流電力に変換されて双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４に放電されているときに、車載蓄電池９３のＳＯＣ状態（蓄電状態）に応じて車載充放電器９２より放電停止指令が伝達された場合には（具体的には、前述の余剰の蓄電量がなくなった場合には）、上記と同様の制御動作により放電を停止する。このとき、車載蓄電池９３の蓄電量情報をＬＡＮ経由で操作表示器４１に送信する。操作表示器４１は例えば表示部４２に車載蓄電池９３に余剰電力がない旨を表示する。
【００５８】
上記した放電モード時の制御において、車両９０の車載蓄電池９３から交流電力線４へ放電するか否かは、制御ＥＣＵ３０が、予め設定された条件を満たしているか否かで自動制御するものであっても良いし、使用者等の操作指示によって行うものであってもよい。
【００５９】
例えば、制御ＥＣＵ３０が、蓄電池１２から交流電力線４への放電のみでは電気負荷への供給電力が不足し、車両９０からの情報に基づいて車載蓄電池９３に余剰電力が蓄電されていると判断したときには、操作表示器４１の表示部４２に車載蓄電池９３の電力を交流電力線４へ放電することを推奨する旨を表示する。そして、その後操作スイッチ４３が操作されて、車両９０からの電力出力の許可状態が設定された場合に、車両９０から出力される車載蓄電池９３の電力を交流電力線４へ放電するものであってもよい。
【００６０】
これによると、使用者等が車載蓄電池９３の余剰の蓄電電力の利用を望むときにのみ、車載蓄電池９３から安定な電力を交流電力線４へ放電し、車載蓄電装置９３の蓄電電力を過剰に消費することを抑止することができる。
【００６１】
また、例えば、制御ＥＣＵ３０が、蓄電池１２から交流電力線４への放電のみでは電気負荷への供給電力が不足し、車両９０からの情報に基づいて車載蓄電池９３に余剰電力が蓄電されていると判断したときには、操作表示器４１の表示部４２に車載蓄電池９３の電力を交流電力線４へ放電する旨を表示する。そして、使用者等の操作の有無に係わらず、車両９０から出力される車載蓄電池９３の電力を交流電力線４へ放電するものであってもよい。
【００６２】
これによると、蓄電池１２からの放電のみでは供給電力が不足し、かつ、車載蓄電池９３の蓄電電力に余裕があるときに、自動的に車載蓄電池９３から安定な電力を交流電力線４へ放電することができ、車載蓄電池９３の蓄電電力を過剰に消費することを抑止することができる。
【００６３】
なお、蓄電池１２から交流電力線４へ放電していないときに（蓄電池１２から交流電力線４へ放電する必要がないときに）、車両９０からの情報に基づいて車載蓄電池９３に余剰電力が蓄電されていると判断したときには、車両９０から出力される車載蓄電池９３の電力を放電電力線３１を介して蓄電池１２へ一旦蓄電し、蓄電池１２から交流電力線４へ放電する必要があるときに用いてもかまわない。
【００６４】
上述の構成および作動によれば、本実施形態の電力供給システムは、蓄電池１２を有する蓄電ユニット１０を備えており、蓄電池１２は、双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４に接続され、交流電力線４からの電力を充電可能であるとともに、蓄電された直流電力を交流電力線４へ放電可能となっている。
【００６５】
そして、充電スタンド１０の制御ＥＣＵ３０は、車両９０の車載蓄電池２３を充電するときには、交流電力線４の交流電力を充電電力線２１を介して直接充放電コネクタ２３へ供給して車載蓄電池９３を充電し、車載蓄電池２３から放電するときには、車両９０から充放電コネクタ２３へ交流電力として出力される車載蓄電池９３の電力を放電電力線３１を介して蓄電ユニット１０へ送って電力変換器１３で直流電力に変換し、変換した直流電力を双方向パワーコンディショナ１１を介して交流電力線４へ放電する。
【００６６】
これによると、車載蓄電池９３の電力放電時には、充電時とは異なる通電系を用いて、車両９０から出力された交流電力を一旦電力変換器１３で直流電力に変換し、変換した直流電力を、蓄電池１２を充放電するために設けられている双方向パワーコンディショナ１１を介して、交流電力線４へ放電することができる。
【００６７】
したがって、充電電力線２１に放電時の電力を安定化させる高性能な装置を新たに介設したり、車載充放電器９２を高性能な装置に変更したりしなくても、蓄電ユニット１０の蓄電池１２を充放電するために設けられている比較的高性能な（一般的に商用電力系統への系統連系の認定を受けている）双方向パワーコンディショナ１１を利用して、車載蓄電池９３から交流電力線４への放電電力を安定化させることができる。このようにして、複雑な装置を新たに設けなくても、車両９０に搭載された車載蓄電池９３から建物１内の交流電力線４へ電力を放電する際の放電電力を安定化させることができる。
【００６８】
また、充電電力線２１に放電時の電力を安定化させる装置を設ける必要がないので、充電時の効率を悪化させることも防止できる。
【００６９】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００７０】
上記実施形態では、各構成間で情報を伝達する通信に、ＬＡＮ通信、ＲＳ４８５通信、ＵＡＲＴ通信、ＰＬＣ通信、ＣＰＬＴ通信のいずれかを用いていたが、これに限定されるものではなく、上記実施形態の記載とは異なる通信方法を採用してもかまわない。また、有線通信に限定されず、無線通信を採用することも可能である。
【００７１】
また、上記実施形態では、蓄電ユニット１０と充電スタンド２０とは別体であったが、一体であってもかまわない。蓄電ユニット１０と充電スタンド２０とが別体の場合には、それぞれのユニットの設置位置の自由度が向上する。一方、蓄電ユニット１０と充電スタンド２０とが一体の場合には、構成を簡素化することが可能である。
【００７２】
また、上記実施形態では、定置式の蓄電池１２、および、車載蓄電池９３は、いずれも二次電池であったが、これに限定されるものではない。充放電可能な蓄電手段であればよく、例えばキャパシタ等を採用することも可能である。
【００７３】
また、上記実施形態では、建物１は住宅であったが、これに限定されるものではない。例えば、建物は、店舗、工場、倉庫等であってもかまわない。
【符号の説明】
【００７４】
１ 建物
４ 交流電力線
１０ 蓄電ユニット
１１ 双方向パワーコンディショナ（双方向ＰＣＳ、双方向型電力変換装置）
１２ 蓄電池（蓄電手段）
１３ 電力変換器（充放電手段の一部）
２０ 充電スタンド（充放電手段の一部）
２３ 充放電コネクタ（接続端子部）
３０ 制御ＥＣＵ（制御基盤、車載蓄電装置放電制御手段）
４１ 操作表示器（充放電手段の一部）
４２ 表示部（告知手段）
４３ 操作スイッチ（許可状態設定操作手段）
９０ 車両
９３ 車載蓄電池（車載蓄電装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物（１）内に配線され、接続された電気負荷に交流電力を給電するための交流電力線（４）と、
交流電力と直流電力とを相互に変換可能な双方向型電力変換装置（１１）と、
前記双方向型電力変換装置（１１）を介して前記交流電力線（４）に接続され、前記交流電力線（４）からの電力を充電可能であるとともに、蓄電された直流電力を前記交流電力線（４）へ放電可能な蓄電手段（１２）と、
車両（９０）に接続する接続端子部（２３）を有し、前記交流電力線（４）の交流電力を前記接続端子部（２３）から前記車両（９０）へ供給して前記車両（９０）に搭載された車載蓄電装置（９３）に充電可能であるとともに、前記車両（９０）から前記接続端子部（２３）へ交流電力として出力される前記車載蓄電装置（９３）の電力を放電可能な充放電手段（１３、２０、４１）と、を備え、
前記充放電手段（１３、２０、４１）は、前記車両（９０）から前記接続端子部（２３）へ出力された交流電力を直流電力に変換する電力変換器（１３）を有し、前記電力変換器（１３）で変換した直流電力を前記双方向型電力変換装置（１１）を介して前記交流電力線（４）へ放電することを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記充放電手段（１３、２０、４１）は、前記蓄電手段（１２）の蓄電状態および前記車両（９０）からの車両情報に基づいて、前記車載蓄電装置（９３）からの放電を制御する車載蓄電装置放電制御手段（３０）を備え、
前記車載蓄電装置放電制御手段（３０）は、前記蓄電手段（１２）から前記交流電力線（４）への放電のみでは前記電気負荷への供給電力が不足し、前記車両情報に基づいて前記車載蓄電装置（９３）に余剰電力が蓄電されていると判断した場合に限り、前記電力変換器（１３）を作動させて、前記車両（９０）から出力される電力を前記双方向型電力変換装置（１１）を介して前記交流電力線（４）へ放電することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記充放電手段（１３、２０、４１）は、前記車両（９０）から出力される電力を前記交流電力線（４）へ放電することを推奨する旨を告知する告知手段（４２）と、前記車両（９０）からの電力の出力を許可状態とする許可状態設定操作手段（４３）と、を備え、
前記車載蓄電装置放電制御手段（３０）は、前記蓄電手段（１２）から前記交流電力線（４）への放電のみでは前記電気負荷への供給電力が不足し、前記車両情報に基づいて前記車載蓄電装置（９３）に余剰電力が蓄電されていると判断したときには、前記告知手段（４２）を作動させて前記推奨する旨を告知し、その後前記許可状態設定操作手段（４３）が操作されて前記許可状態が設定された場合に限り、前記電力変換器（１３）を作動させて、前記車両（９０）から出力される電力を前記双方向型電力変換装置（１１）を介して前記交流電力線（４）へ放電することを特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項１】
建物（１）内に配線され、接続された電気負荷に交流電力を給電するための交流電力線（４）と、
交流電力と直流電力とを相互に変換可能な双方向型電力変換装置（１１）と、
前記双方向型電力変換装置（１１）を介して前記交流電力線（４）に接続され、前記交流電力線（４）からの電力を充電可能であるとともに、蓄電された直流電力を前記交流電力線（４）へ放電可能な蓄電手段（１２）と、
車両（９０）に接続する接続端子部（２３）を有し、前記交流電力線（４）の交流電力を前記接続端子部（２３）から前記車両（９０）へ供給して前記車両（９０）に搭載された車載蓄電装置（９３）に充電可能であるとともに、前記車両（９０）から前記接続端子部（２３）へ交流電力として出力される前記車載蓄電装置（９３）の電力を放電可能な充放電手段（１３、２０、４１）と、を備え、
前記充放電手段（１３、２０、４１）は、前記車両（９０）から前記接続端子部（２３）へ出力された交流電力を直流電力に変換する電力変換器（１３）を有し、前記電力変換器（１３）で変換した直流電力を前記双方向型電力変換装置（１１）を介して前記交流電力線（４）へ放電することを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記充放電手段（１３、２０、４１）は、前記蓄電手段（１２）の蓄電状態および前記車両（９０）からの車両情報に基づいて、前記車載蓄電装置（９３）からの放電を制御する車載蓄電装置放電制御手段（３０）を備え、
前記車載蓄電装置放電制御手段（３０）は、前記蓄電手段（１２）から前記交流電力線（４）への放電のみでは前記電気負荷への供給電力が不足し、前記車両情報に基づいて前記車載蓄電装置（９３）に余剰電力が蓄電されていると判断した場合に限り、前記電力変換器（１３）を作動させて、前記車両（９０）から出力される電力を前記双方向型電力変換装置（１１）を介して前記交流電力線（４）へ放電することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記充放電手段（１３、２０、４１）は、前記車両（９０）から出力される電力を前記交流電力線（４）へ放電することを推奨する旨を告知する告知手段（４２）と、前記車両（９０）からの電力の出力を許可状態とする許可状態設定操作手段（４３）と、を備え、
前記車載蓄電装置放電制御手段（３０）は、前記蓄電手段（１２）から前記交流電力線（４）への放電のみでは前記電気負荷への供給電力が不足し、前記車両情報に基づいて前記車載蓄電装置（９３）に余剰電力が蓄電されていると判断したときには、前記告知手段（４２）を作動させて前記推奨する旨を告知し、その後前記許可状態設定操作手段（４３）が操作されて前記許可状態が設定された場合に限り、前記電力変換器（１３）を作動させて、前記車両（９０）から出力される電力を前記双方向型電力変換装置（１１）を介して前記交流電力線（４）へ放電することを特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１７０２５８（Ｐ２０１２−１７０２５８Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３００００（Ｐ２０１１−３００００）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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