特開 2023-146542 電力供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023146542

(43)【公開日】2023-10-12

(54)【発明の名称】電力供給システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20231004BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20231004BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20231004BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20231004BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20231004BHJP

   B60L 53/30 20190101ALI20231004BHJP

   B60L 55/00 20190101ALN20231004BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 P

H02J7/35 K

H02J1/00 306L

B60L50/60

B60L53/14

B60L53/30

B60L55/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022053769

(22)【出願日】2022-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000004606

【氏名又は名称】ニチコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000475

【氏名又は名称】弁理士法人みのり特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡本 直久

(72)【発明者】

【氏名】西 宏規

【テーマコード（参考）】

5G165

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G165AA01

5G165CA01

5G165CA02

5G165CA04

5G165DA01

5G165DA02

5G165DA06

5G165DA07

5G165EA03

5G165EA06

5G165GA09

5G165HA01

5G165HA17

5G165JA04

5G165JA09

5G165KA02

5G165KA05

5G165KA08

5G165LA01

5G165MA10

5G165NA06

5G165NA10

5G165PA01

5G503AA01

5G503AA06

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA11

5G503CC02

5G503DA04

5G503DA07

5G503DB01

5G503EA02

5G503FA06

5G503FA14

5G503GB03

5G503GB06

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC24

5H125BC21

5H125BC24

5H125BE02

5H125CC07

5H125DD02

5H125EE41

(57)【要約】

【課題】消費電力を低減させ、安全性を向上させることが可能な電力供給システムを提供する。
【解決手段】電動車４０に対する充放電動作を行う第１電力変換部１１、充放電動作を制御する第１制御部１２、第１制御部１２の電源電圧を生成する第１制御電源部１３を備える第１電源装置１０と、第２電力変換部２１および第２制御部２２を備える第２電源装置２０と、を含む電力供給システム１Ａであって、起動装置３０Ａをさらに含み、起動装置３０Ａは、起動信号を第２制御部２２に送信し、第２制御部２２は、起動信号を受信すると第２電力変換部２１から第１制御電源部１３に電源電力を供給させ、第１制御電源部１３は、電源電力に基づいて電源電圧を生成することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動車に対する充放電動作を行う第１電力変換部、前記第１電力変換部の前記充放電動作を制御する第１制御部、前記第１制御部の電源電圧を生成する第１制御電源部を備える第１電源装置と、
第２電力変換部および前記第２電力変換部を制御する第２制御部を備える第２電源装置と、
を含む電力供給システムであって、
起動装置をさらに含み、
前記起動装置は、起動信号を前記第２制御部に送信し、
前記第２制御部は、前記起動信号を受信すると前記第２電力変換部から前記第１制御電源部に電源電力を供給させ、
前記第１制御電源部は、前記電源電力に基づいて前記電源電圧を生成する
ことを特徴とする電力供給システム。

【請求項2】

前記第１電源装置は、
前記第２電源装置に接続される第１入出力端子と、
前記第１入出力端子と前記第１電力変換部とを接続する第１電力線に介装された第１開閉手段とを備え、
前記第２電源装置は、
前記第１入出力端子に接続される第２入出力端子と、
前記第２入出力端子と前記第２電力変換部とを接続する第２電力線に介装された第２開閉手段とを備え、
前記第２制御部は、前記第１電力変換部による前記充放電動作の終了後に、前記第２開閉手段を開状態にして、前記第２電力変換部から前記第１制御電源部への前記電源電力の供給を停止させる
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】

前記第１制御電源部は、前記第１電力線において前記第１入出力端子と前記第１開閉手段との間に接続され、
前記第１制御部は、前記第１電力変換部による前記充放電動作の終了後に、前記第１開閉手段を開状態にする
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4】

前記起動装置は、前記第１電源装置に設けられている
ことを特徴とする請求項１～３に記載の電力供給システム。

【請求項5】

前記起動装置は、携帯端末である
ことを特徴とする請求項１～３に記載の電力供給システム。

【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する。

【背景技術】

【0002】

従来の電力供給システムとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の電力供給システムは、充放電装置としてのＶ２Ｈ（Vehicle to Home）スタンドと、太陽光発電用のパワーコンディショナ装置とを含む。

【0003】

充放電装置は、電動車に対する充放電動作を行う電力変換部と、電力変換部の充放電動作を制御する制御部と、制御部の電源電圧を生成する制御電源部とを備える。制御電源部は、パワーコンディショナ装置から供給される高電圧の直流電源電力で動作している。

【0004】

高電圧の直流電源電力は、充放電装置が充放電動作を行っていない時でも供給されるため、充放電装置には常に消費電力が発生している。また、常に高電圧の直流電源電力が供給されていることから、万が一、電気自動車が誤って充放電装置に衝突してしまうと、場合によっては危険な状態（例えば、感電や火災など）が発生するおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－７１７２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、消費電力を低減させ、安全性を向上させることが可能な電力供給システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明に係る電力供給システムは、
電動車に対する充放電動作を行う第１電力変換部、前記第１電力変換部の前記充放電動作を制御する第１制御部、前記第１制御部の電源電圧を生成する第１制御電源部を備える第１電源装置と、
第２電力変換部および前記第２電力変換部を制御する第２制御部を備える第２電源装置と、
を含む電力供給システムであって、
起動装置をさらに含み、
前記起動装置は、起動信号を前記第２制御部に送信し、
前記第２制御部は、前記起動信号を受信すると前記第２電力変換部から前記第１制御電源部に電源電力を供給させ、
前記第１制御電源部は、前記電源電力に基づいて前記電源電圧を生成することを特徴とする。

【0008】

この構成によれば、第２制御部は、起動信号を受信すると第２電力変換部から第１制御電源部に電源電力を供給させるので、起動信号の受信前に、第１電源装置を完全停止状態にすることができ、第１電源装置の消費電力をゼロにすることができる。また、起動信号の受信前には、第２電力変換部から第１制御電源部に電源電力が供給されないため、例えば、電動車が第１電源装置に衝突した場合に、危険な状態（例えば、感電や火災など）が発生するのを回避できる。

【0009】

前記電力供給システムにおいて、
前記第１電源装置は、
前記第２電源装置に接続される第１入出力端子と、
前記第１入出力端子と前記第１電力変換部とを接続する第１電力線に介装された第１開閉手段とを備え、
前記第２電源装置は、
前記第１入出力端子に接続される第２入出力端子と、
前記第２入出力端子と前記第２電力変換部とを接続する第２電力線に介装された第２開閉手段とを備え、
前記第２制御部は、前記第１電力変換部による前記充放電動作の終了後に、前記第２開閉手段を開状態にして、前記第２電力変換部から前記第１制御電源部への前記電源電力の供給を停止させるよう構成できる。

【0010】

前記電力供給システムにおいて、
前記第１制御電源部は、前記第１電力線において前記第１入出力端子と前記第１開閉手段との間に接続され、
前記第１制御部は、前記第１電力変換部による前記充放電動作の終了後に、前記第１開閉手段を開状態にするよう構成できる。

【0011】

前記電力供給システムにおいて、
前記起動装置は、前記第１電源装置に設けられていてもよい。

【0012】

前記電力供給システムにおいて、
前記起動装置は、携帯端末であってもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、消費電力を低減させ、安全性を向上させることが可能な電力供給システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係る電力供給システムを示す図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係る電力供給システムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照して、本発明に係る電力供給システムの実施形態について説明する。

【0016】

［第１実施形態］
図１に、本発明の第１実施形態に係る電力供給システム１Ａを示す。電力供給システム１Ａは、充放電装置１０（本発明の「第１電源装置」に相当）と、パワーコンディショナ装置２０（本発明の「第２電源装置」に相当）とを含む。

【0017】

充放電装置１０は、本実施形態では、屋外に設置されたＶ２Ｈ（Vehicle to Home）スタンドである。充放電装置１０は、端子Ｔ１，Ｔ２と、図示しない充放電コネクタと、第１電力変換部１１と、第１制御部１２と、第１制御電源部１３と、操作パネル１４と、リレーＲＬ１，ＲＬ２と、起動装置３０Ａとを備える。

【0018】

端子Ｔ１は、充放電コネクタ（例えば、ＣＨＡｄｅＭＯ規格に準拠した充放電コネクタ）を介して、電気自動車やプラグインハイブリッド車等の電動車（ＥＶ）４０に接続される。端子Ｔ２は、本発明の「第１入出力端子」に相当し、パワーコンディショナ装置２０に接続される。なお、電動車４０と端子Ｔ１との接続は、非接触（ワイヤレス）接続でもよい。

【0019】

第１電力変換部１１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を含み、電動車４０の車載電池に対して充放電動作（充電動作および放電動作）を行うよう構成される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、例えば、複数のスイッチング素子を備え、昇圧動作および降圧動作を行う。

【0020】

第１制御部１２は、第１電力変換部１１の充放電動作およびリレーＲＬ１，ＲＬ２の開閉動作を制御するとともに、パワーコンディショナ装置２０および電動車４０と相互に通信を行うよう構成される。第１制御部１２は、アナログ制御回路、マイクロコントローラ等を使用したデジタル制御回路、またはアナログ制御回路とデジタル制御回路とを組み合わせた回路で構成される。また、第１制御部１２は、第１制御電源部１３から電源電圧が供給されている時に動作する一方、電源電圧が供給されていない時は停止状態となり消費電力が発生しない。

【0021】

第１制御電源部１３は、第１制御部１２の電源電圧を生成するよう構成される。具体的には、第１制御電源部１３は、パワーコンディショナ装置２０から供給された高電圧の直流電源電力（本発明の「電源電力」に相当）に基づいて、第１制御部１２の電源電圧を生成する。

【0022】

操作パネル１４は、ユーザが操作できるように構成される。例えば、ユーザは、操作パネル１４を操作することによって、第１電力変換部１１の充放電動作を開始させたり、停止させたりすることができる。

【0023】

リレーＲＬ１は、端子Ｔ１と第１電力変換部１１の一端側とを接続する電力線に介装される。リレーＲＬ２は、本発明の「第１開閉手段」に相当し、第１電力変換部１１の他端側と端子Ｔ２とを接続する電力線（本発明の「第１電力線」に相当）に介装される。リレーＲＬ２は、充放電動作の終了（操作パネル１４の操作に基づく充放電動作の停止を含む）後に、第１制御部１２の制御下で開状態になる。

【0024】

起動装置３０Ａは、起動信号をパワーコンディショナ装置２０に送信するよう構成される。本実施形態では、起動装置３０Ａは、ユーザが操作できるように充放電装置１０に設けられた、ボタンスイッチを含む。例えば、ユーザは、起動装置３０Ａのボタンスイッチを押すことで、第１制御電源部１３に高電圧の直流電源電力が供給されていない時に、起動装置３０Ａからパワーコンディショナ装置２０に起動信号（オン信号）を送信することができる。

【0025】

パワーコンディショナ装置２０は、本実施形態では、ハイブリッド蓄電システムのパワーコンディショナ装置である。パワーコンディショナ装置２０は、端子Ｔ３～Ｔ８と、第２電力変換部２１と、第２制御部２２と、第２制御電源部２３と、リモコン２４と、リレーＲＬ３～ＲＬ７とを備える。

【0026】

端子Ｔ３は、本発明の「第２入出力端子」に相当し、充放電装置１０の端子Ｔ２に接続される。端子Ｔ４は、蓄電池５０に接続される。端子Ｔ５は、端子Ｔ４および蓄電池５０に接続される。端子Ｔ６は、太陽光パネル６０に接続される。端子Ｔ７は、系統接続端子であり、電力系統および負荷（家庭内の負荷）に接続される。端子Ｔ８は、自立出力端子であり、電力系統の停電時にも動作させる必要がある重要負荷（家庭内の重要負荷）に接続される。

【0027】

第２電力変換部２１は、昇圧チョッパ回路２１ａと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２１ｂと、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ回路２１ｃとを含む。昇圧チョッパ回路２１ａは、端子Ｔ６を介して太陽光パネル６０に接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２１ｂは、端子Ｔ４を介して蓄電池５０に接続される。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ回路２１ｃは、端子Ｔ７を介して電力系統および負荷に接続され、端子Ｔ８を介して重要負荷に接続される。また、昇圧チョッパ回路２１ａ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２１ｂおよび双方向ＤＣ／ＡＣインバータ回路２１ｃは、相互に接続され、端子Ｔ３を介して充放電装置１０の端子Ｔ２に接続される。

【0028】

第２電力変換部２１は、充放電装置１０から電動車４０の放電電力（直流電力）が供給される一方で、充放電装置１０に高電圧の直流電力を供給する。高電圧の直流電力は、充放電装置１０の第１電力変換部１１を介して、電動車４０に充電電力として供給されるとともに、第１電力変換部１１を介することなく、第１制御電源部１３に直流電源電力として供給される。

【0029】

第２制御部２２は、第２電力変換部２１（昇圧チョッパ回路２１ａ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２１ｂおよび双方向ＤＣ／ＡＣインバータ回路２１ｃ）の各種動作およびリレーＲＬ３～ＲＬ７の開閉動作を制御するとともに、充放電装置１０および蓄電池５０（例えば、蓄電池５０のバッテリーマネジメントシステム）と相互に通信を行うよう構成される。第２制御部２２は、アナログ制御回路、マイクロコントローラ等を使用したデジタル制御回路、またはアナログ制御回路とデジタル制御回路とを組み合わせた回路で構成される。

【0030】

第２制御電源部２３は、第２制御部２２の電源電圧を生成するよう構成される。具体的には、第２制御電源部２３は、電力系統の系統電力、第２電力変換部２１から供給された高電圧の直流電源電力、および蓄電池５０の放電電力に基づいて、第２制御部２２の電源電圧を生成する。

【0031】

リモコン２４は、屋内に設置され、第２制御部２２と通信可能かつユーザが操作可能に構成される。例えば、ユーザは、リモコン２４を操作することによって、第２制御部２２が実行する少なくとも一部の制御を開始させたり、停止させたりすることができる。また、ユーザは、リモコン２４の表示画面から、蓄電池５０のＳＯＣ（State of Charge）や太陽光パネル６０の発電量を確認することができる。

【0032】

リレーＲＬ３は、本発明の「第２開閉手段」に相当し、第２電力変換部２１の直流端側と端子Ｔ３とを接続する電力線（本発明の「第２電力線」に相当）に介装される。リレーＲＬ４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２１ｂと端子Ｔ４とを接続する電力線に介装される。リレーＲＬ５～ＲＬ７は、第２電力変換部２１の交流端側と端子Ｔ７，Ｔ８とを接続する各電力線に介装される。

【0033】

パワーコンディショナ装置２０において、第２制御部２２が起動装置３０Ａから起動信号を受信すると、第２制御部２２は、リレーＲＬ３を開状態から閉状態に切り替える。リレーＲＬ３が閉状態に切り替わると、第２電力変換部２１からリレーＲＬ３を介して充放電装置１０の端子Ｔ２に、高電圧の直流電源電力が供給される。

【0034】

充放電装置１０では、リレーＲＬ２が開状態であるため、端子Ｔ２に供給された直流電源電力は、第１電力変換部１１に供給されることなく、第１制御電源部１３に供給される。これにより第１制御電源部１３が起動し、第１制御電源部１３は、直流電源電力に基づいて電源電圧を生成し、当該電源電圧を第１制御部１２に供給する。第１制御部１２は、電源電圧が供給されると起動して、操作パネル１４を起動させる。

【0035】

操作パネル１４において、ユーザから充放電動作（例えば、充電動作）の開始指示を受け付けると、第１制御部１２は、リレーＲＬ１，ＲＬ２を開状態から閉状態に切り替えるとともに、電動車４０および第２制御部２２と相互に通信を行いながら、第１電力変換部１１に充放電動作（例えば、充電動作）を開始させる。

【0036】

第１電力変換部１１の充放電動作が終了した場合（例えば、電動車４０の車載電池が満充電状態になる等で充電が完了した場合や、操作パネル１４において充放電動作の停止指示を受け付けたことにより充放電動作が停止した場合）、第１制御部１２は、リレーＲＬ１，ＲＬ２を閉状態から開状態に切り替えるとともに、充放電動作の終了に関する終了信号を第２制御部２２に送信する。

【0037】

終了信号を受信した第２制御部２２は、リレーＲＬ３を閉状態から開状態に切り替える。リレーＲＬ３が開状態に切り替わると、第２電力変換部２１から第１制御電源部１３への高電圧の直流電源電力の供給が停止する。その結果、第１制御電源部１３が停止状態となり、充放電装置１０は完全停止状態になる。

【0038】

本実施形態に係る電力供給システム１Ａでは、充放電動作が終了した後から起動装置３０Ａが操作されるまでの間、充放電装置１０を完全停止状態にすることができ、充放電装置１０の消費電力をゼロにすることができる。また、充放電装置１０への高電圧の直流電源電力の供給が停止されるため、例えば、電動車４０が誤って充放電装置１０に衝突した場合に、危険な状態（例えば、感電や火災など）が発生するのを回避できる。

【0039】

なお、第１制御電源部１３は、パワーコンディショナ装置２０から直流電源電力が供給されない場合（例えば、電力系統が停電、蓄電池５０が電池残量ゼロ、かつ太陽光パネル６０が発電なしの場合）、電動車４０に搭載された補機バッテリーの電力（本実施形態では、１２Ｖ電源電力）に基づいて、第１制御部１２の電源電圧を生成してもよい。

【0040】

［第２実施形態］
図２に、本発明の第２実施形態に係る電力供給システム１Ｂを示す。電力供給システム１Ｂは、充放電装置１０（本発明の「第１電源装置」に相当）と、パワーコンディショナ装置２０（本発明の「第２電源装置」に相当）と、起動装置３０Ｂとを含む。

【0041】

充放電装置１０は、起動装置３０Ａを備えていないこと以外、第１実施形態と同じ構成である。パワーコンディショナ装置２０は、起動装置３０Ａではなく起動装置３０Ｂから起動信号を受信すること以外、第１実施形態と同じ構成である。

【0042】

起動装置３０Ｂは、起動信号をパワーコンディショナ装置２０の第２制御部２２に送信するよう構成される。本実施形態では、起動装置３０Ｂは、ユーザが持ち運び可能に構成された携帯端末である。例えば、起動信号を送信するための機能（例えば、ソフトウェア）を有するスマートフォン、タブレットまたはノートパソコンを、起動装置３０Ｂとして用いることができる。

【0043】

ユーザは、起動装置３０Ｂを操作することで、起動装置３０Ｂからパワーコンディショナ装置２０の第２制御部２２に起動信号を送信することができる。なお、本実施形態では、起動装置３０Ｂから直接第２制御部２２に起動信号を送信しているが、例えば、起動装置３０Ｂからパワーコンディショナ装置２０のリモコン２４を経由して第２制御部２２に起動信号を送信してもよい。

【0044】

本実施形態に係る電力供給システム１Ｂは、第１実施形態の電力供給システム１Ａと同様の効果を発揮できる。さらに、本実施形態に係る電力供給システム１Ｂによれば、起動装置３０Ｂが持ち運び可能に構成されているため、ユーザは、充放電装置１０から離れた場所で起動装置３０Ｂを操作して、充放電装置１０の第１制御電源部１３を起動させることができる。

【0045】

［変形例］
以上、本発明に係る電力供給システムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

【0046】

本発明に係る電力供給システムは、電動車に対する充放電動作（充電動作および／または放電動作）を行う第１電力変換部、第１電力変換部の充放電動作を制御する第１制御部、第１制御部の電源電圧を生成する第１制御電源部を備える第１電源装置と、第２電力変換部および第２電力変換部を制御する第２制御部を備える第２電源装置と、を含む電力供給システムであって、起動装置をさらに含み、起動装置は、起動信号を第２制御部に送信し、第２制御部は、起動信号を受信すると第２電力変換部から第１制御電源部に電源電力を供給させ、第１制御電源部は、電源電力に基づいて電源電圧を生成するのであれば、適宜構成を変更できる。

【0047】

例えば、本発明の起動装置として、第１実施形態の起動装置３０Ａと第２実施形態の起動装置３０Ｂとを併用してもよい。

【0048】

本発明の第２電源装置として、上記実施形態ではハイブリッド蓄電システムのパワーコンディショナ装置２０を用いたが、本発明の第２電源装置は、発電装置を備えていない蓄電システムのパワーコンディショナ装置でもよいし、蓄電池を備えていない発電装置のパワーコンディショナ装置でもよい。

【符号の説明】

【0049】

１Ａ，１Ｂ 電力供給システム
１０ 充放電装置
１１ 第１電力変換部
１２ 第１制御部
１３ 第１制御電源部
１４ 操作パネル
２０ パワーコンディショナ装置
２１ 第２電力変換部
２２ 第２制御部
２３ 第２制御電源部
２４ リモコン
３０Ａ，３０Ｂ 起動装置
４０ 電動車
５０ 蓄電池
６０ 太陽光パネル

【図1】

【図2】