JP5404686B2 - Battery charging system - Google Patents
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Description
本発明は、車両のバッテリの充電システムに関するものである。 The present invention relates to a vehicle battery charging system.
電力網に電力の需給・供給の自動制御手段を組み込んだ「スマートグリッド」と呼ばれる次世代電力網の開発が、近年注目を浴びている。スマートグリッドでは、電力網における電力の流れを供給側だけでなく需要側からも制御することによって、電力の需給と供給の最適化が図られる。 In recent years, the development of a next-generation power network called “smart grid” that incorporates an automatic power supply / demand control system has been attracting attention. In the smart grid, power supply and demand and supply can be optimized by controlling the flow of power in the power network not only from the supply side but also from the demand side.
例えば各家庭が所有する電動車両（例えば電気自動車（Electric Vehicle；ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（Plug-in Hybrid Vehicle；ＰＨＶ））のバッテリ（蓄電池）あるいは据え置き型のバッテリ（蓄電池）は、電力需要のピークを低減して平滑化を図るためのバッファとして利用できる。すなわち電力需要の少ない時間帯に充電した車両のバッテリの電力を、電力需要のピーク時に住宅で使用することによって、電力需要のピークが低減される。一般に、深夜などの電力需要の少ない時間帯は電気料金が安く設定されているため、各家庭の電気料金の節約にもつながる。また、車両のバッテリに蓄積されている電力を住宅内に取り込んで使用できれば、停電などの非常時にも対応できるという利点もある。スマートグリッドは、このような電力の流れの制御を自動的に行おうとするものである。 For example, a battery (storage battery) or a stationary battery (storage battery) of an electric vehicle (for example, an electric vehicle (EV) or a plug-in hybrid vehicle (PHV)) owned by each household is required for electric power. Can be used as a buffer for smoothing by reducing the peak. That is, the peak of the power demand is reduced by using the electric power of the vehicle battery charged in the time zone where the power demand is low at the time of the peak power demand. In general, since electricity charges are set cheaply at times such as midnight when electricity demand is low, the electricity charges of each household can be saved. Moreover, if the electric power stored in the battery of the vehicle can be taken into the house and used, there is an advantage that it can cope with an emergency such as a power failure. The smart grid automatically controls such a power flow.
スマートグリッドにより管理された電力網では、各需要家に配備されるエネルギーマネジメントシステム（Energy Management System；ＥＭＳ）によって電力の流れが管理される。ＥＭＳは、太陽光発電（Photovoltaic power generation；ＰＶ）装置等の発電設備や、電気温水器やエアコン、ＩＨ（Induction Heating）調理器等の主に大型の負荷設備、車両のバッテリ等の蓄電設備などを管理下に置き、電力需要が平滑化されるようにそれらを制御して、電力会社からの電力購入量が少なくて済むようにする。 In an electric power network managed by a smart grid, the flow of electric power is managed by an energy management system (EMS) installed in each consumer. EMS includes power generation facilities such as photovoltaic power generation (PV) devices, large-scale load facilities such as electric water heaters and air conditioners, IH (Induction Heating) cookers, and power storage facilities such as vehicle batteries. Are controlled and controlled so that the power demand is smoothed, so that the amount of power purchased from the power company can be reduced.
また上記のような大型の負荷設備の普及により、一般家庭における電力使用量は増える傾向にあり、従来の１００Ｖの電源系統に加えて２００Ｖの電源系統を取り出すことができる単相三線式の電源が配備された住宅が増加している。そのため、電圧や許容電流値の異なる複数の電源系統に対応できる車載バッテリの充電制御装置が提案されている（例えば下記の特許文献１，２）。
In addition, with the widespread use of large load facilities as described above, the amount of power used in general households tends to increase. In addition to the conventional 100V power supply system, a single-phase three-wire power supply that can take out a 200V power supply system is available. The number of homes deployed is increasing. Therefore, an in-vehicle battery charge control device that can be used for a plurality of power supply systems having different voltages and allowable current values has been proposed (for example,
特許文献１には、電圧や許容電流値などの情報の提供装置が設けられた車載バッテリ充電用の電源コンセントと、コンセントプラグにその情報の読み取り装置を有する充電器とによって構成され、充電器が、読み取った情報に応じてバッテリ充電時の最大電流などの充電条件を変更する充電システムが開示されている。この構成によれば、充電器のコンセントプラグを接続する電源コンセントが変わっても、それ応じた充電条件が充電器に設定されるため、電源コンセントの電力供給能力を最大限に生かして、バッテリの充電時間を短縮することが可能になる。
また特許文献２の充電システムでは、ユーザが充電器のインタフェイスを操作して、電源系統の電圧や許容電流等の情報を充電器に入力する必要があるが、当該システムの充電器は、その情報に基づいて、バッテリ充電時の電流および電圧を遷移させる充電シーケンスを作成することができる。これにより、電源の状態に応じた適切なバッテリの充電が成される。 Further, in the charging system of Patent Document 2, it is necessary for the user to operate the interface of the charger and input information such as the voltage and allowable current of the power supply system to the charger. Based on the information, it is possible to create a charging sequence that causes the current and voltage during battery charging to transition. As a result, the battery is appropriately charged according to the state of the power source.
バッテリの充電器が電源ラインから取り出し可能な電力は、その電源ラインに設けられたブレーカの許容電力に制限される。また充電器が接続したブレーカに、充電器以外の他の機器（負荷）が接続されていれば、その分、充電器が取り出せる電力が制限される。そのため充電器が使用可能な電力は、それが接続するブレーカによっても異なるし、同じブレーカに接続した他の機器の使用状態によっても異なる。 The electric power that the battery charger can extract from the power supply line is limited to the allowable power of the breaker provided in the power supply line. Further, if a device (load) other than the charger is connected to the breaker to which the charger is connected, the power that can be taken out by the charger is limited accordingly. Therefore, the power that can be used by the charger varies depending on the breaker to which the charger is connected, and also varies depending on the use state of other devices connected to the same breaker.
単相三線式の電源の場合、通常は１００Ｖの電源系統よりも２００Ｖの電源系統の方が、ブレーカの許容電力は大きいため、２００Ｖの電源系統からの方が、充電器は大きな電力を取り出し可能である。しかし２００Ｖの電源系統に接続した機器の使用頻度の高い時間帯では、その関係が逆転する場合も考えられる。従って、今後２００Ｖの電源を用いる機器の普及がさらに進むと、充電器が複数の電源系統や複数のブレーカを使い分けることも効率的なバッテリの充電に有効となると考えられる。 In the case of a single-phase three-wire power source, the breaker's allowable power is usually larger in the 200V power system than in the 100V power system, so the charger can extract more power from the 200V power system. It is. However, in a time zone in which the equipment connected to the 200 V power supply system is used frequently, the relationship may be reversed. Therefore, as the use of devices using a 200V power supply further increases in the future, it is considered that it is effective for efficient battery charging that the charger uses a plurality of power supply systems and a plurality of breakers.
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、複数の電源ラインを切り替えてバッテリの充電の効率化を図ることが可能なバッテリ充電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery charging system capable of switching a plurality of power supply lines to improve the efficiency of battery charging.
本発明に係るバッテリ充電システムは、バッテリの充電器と、複数の電源ラインのいずれかを選択して前記充電器に接続させる切替装置と、前記切替装置の制御装置とを備え、前記制御装置は、各電源ラインでの負荷の消費電力に基づき各電源ラインから前記充電器が取り出し可能な電力を算出し、前記充電器が現在接続する電源ラインから取り出し可能な電力が当該充電器の要求電力よりも小さくなったときに、前記充電器が現在接続する電源ラインよりも大きな電力が取り出し可能な他の電源ラインが存在すれば、前記切替装置を制御して、前記充電器を前記他の電源ラインに接続させるものである。
A battery charging system according to the present invention includes a battery charger, a switching device that selects any one of a plurality of power supply lines and connects to the charger, and a control device for the switching device, the control device comprising: Calculating the power that can be taken out from each power line based on the power consumption of the load in each power line, and the power that can be taken out from the power line to which the charger is currently connected If there is another power line that can extract larger power than the power line to which the charger is currently connected, the switching device is controlled so that the charger is connected to the other power line. To be connected.
本発明によれば、充電器が、よりも大きな電力を取り出し可能な電源ラインを用いてバッテリを充電することができる。従って、バッテリの充電を、より大きな電力を用いて継続して行うことができる。 According to the present invention, the battery can be charged using the power supply line from which the charger can extract larger electric power. Therefore, the battery can be continuously charged using larger electric power.
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るバッテリ充電システムの構成を示す図である。当該システムは、単相三線式のメイン電源１００の片方の電圧線と中心線から得られる第１の１００Ｖ系統Ｓ１、もう片方の電圧線と中心線から得られる第１の１００Ｖ系統Ｓ１とは位相が１８０度ずれた第２の１００Ｖ系統Ｓ２、および両方の電圧線から得られる２００Ｖ系統Ｓ３を備えており、それらの電力の流れは、家庭用のエネルギーマネジメントシステム（Home Energy Management System；ＨＥＭＳ）４によって管理されている。なお、第１の１００Ｖ系統Ｓ１と第２の１００Ｖ系統Ｓ２とでは位相が逆になっている。
<
1 is a diagram showing a configuration of a battery charging system according to
メイン電源１００の直下（各電源系統への分岐の手前）には、メインブレーカ１０１、メイン電流量検出器１０２、漏電ブレーカ１０３が設けられている。メインブレーカ１０１は、第１の１００Ｖ系統Ｓ１、第２の１００Ｖ系統Ｓ２および２００Ｖ系統Ｓ３のそれぞれの電流量を制限するものである。メイン電流量検出器１０２は、第１の１００Ｖ系統Ｓ１、第２の１００Ｖ系統Ｓ２および２００Ｖ系統Ｓ３それぞれの電流量を検出する。漏電ブレーカ１０３は、漏電による異常電流を検知すると全ての電源系統を遮断する。
A
図１において、第１の１００Ｖ系統Ｓ１には、個別ブレーカ１ａおよび個別電流量検出器２ａを通して引き出された電源ラインと、個別ブレーカ１ｂおよび個別電流量検出器２ｂを通して引き出された電源ラインとが設けられている。
In FIG. 1, the first 100V system S1 is provided with a power line drawn through the
第２の１００Ｖ系統Ｓ２には、個別ブレーカ１ｄおよび個別電流量検出器２ｄを通して引き出された電源ラインと、個別ブレーカ１ｅおよび個別電流量検出器２ｅを通して引き出された電源ラインと、個別ブレーカ１ｆおよび個別電流量検出器２ｆを通して引き出された電源ラインとが設けられている。
The second 100V system S2 includes a power line drawn through the
２００Ｖ系統Ｓ３には、個別ブレーカ１ｃおよび個別電流量検出器２ｃを通して引き出された電源ラインが設けられている。この電源ラインは、両方の電圧線と中性線を含んでおり、基本的に両方の電圧線が２００Ｖの電源ラインとして使用されるが、中性線を用いれば、個別ブレーカ１ｃおよび個別電流量検出器２ｃの下で、第１の１００Ｖ系統Ｓ１の電源ラインと第２の１００Ｖ系統Ｓ２の電源ラインと、２００Ｖ系統Ｓ３の電源ラインの３つをとることができる。それら３つの電源ラインは電源切替装置５に引き込まれている。電源切替装置５は、ＨＥＭＳ４の制御の下、それら３つの電源系統の電源ラインのいずれかを選択してバッテリ（図１では不図示）の充電器６に接続させるものである。
The 200 V system S3 is provided with a power supply line drawn through the
個別ブレーカ１ａ〜１ｆは、各電源ラインの電流量を制限する。個別電流量検出器２ａ〜２ｆは、各電源ラインの電流量を検出し、その値をＨＥＭＳ４に通知できるようになっている。ＨＥＭＳ４は、その値からそれぞれの電源ラインに接続した負荷の消費電力、すなわち個別ブレーカ１ａ〜１ｆのそれぞれに接続した負荷の消費電力を取得することができる。
The
図２は、実施の形態１に係るバッテリ充電システムの動作を示すフローチャートである。同図に基づいて当該システムの動作を説明する。 FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the battery charging system according to the first embodiment. The operation of the system will be described with reference to FIG.
個別電流量検出器２ａ〜２ｆは、常時または所定間隔でＨＥＭＳ４に、各電源系統および各電源ラインの電流値を通知する。ＨＥＭＳ４はこれをもとに、個別ブレーカ１ａ〜１ｆに接続している負荷の消費電力を算出する（ステップＳＴ１）。
The individual
ＨＥＭＳ４は、それらの値から、電源切替装置５が接続した第１の１００Ｖ系統Ｓ１、第２の１００Ｖ系統Ｓ２および２００Ｖ系統Ｓ３それぞれの電源ラインについて、充電器６が電源切替装置５を通して取り出し可能な電力を算出する（ステップＳＴ２）。
From these values, the
図１の構成において、充電器６が第１の１００Ｖ系統Ｓ１の電源ラインから取り出し可能な電力は、メインブレーカ１０１が第１の１００Ｖ系統Ｓ１に対して許容する電力と、個別ブレーカ１ａ，１ｂに接続した充電器６以外の負荷の消費電力の総和との差分として算出できる。同様に、充電器６が第２の１００Ｖ系統Ｓ２の電源ラインから取り出し可能な電力は、メインブレーカ１０１が第２の１００Ｖ系統Ｓ２に対して許容する電力と、個別ブレーカ１ｄ〜１ｆに接続した充電器６以外の負荷の消費電力の総和との差分として算出できる。さらに充電器６が２００Ｖ系統Ｓ３の電源ラインから取り出し可能な電力は、メインブレーカ１０１が２００Ｖ系統Ｓ３に対して許容する電力と、個別ブレーカ１ｃに接続した充電器６以外の負荷の消費電力の総和との差分として算出できる。
In the configuration of FIG. 1, the power that the
そしてＨＥＭＳ４は、充電器６が電源切替装置５を通して現在接続している電源系統の電源ラインから取り出し可能な電力が、充電器６がバッテリの充電のために要求する電力（要求電力）を超えているか判断する（ステップＳＴ３）。充電器６が現在接続している電源系統から取り出し可能な電力が、充電器６の要求電力よりも大きければ、そのままでも充電器６に充分な電力を供給可能であるため、充電器６の接続先（電源の供給元）を変更せずに（ステップＳＴ４）、バッテリの充電を実施する（ステップＳＴ８）。
In the
逆に、充電器６が現在接続している電源系統から取り出し可能な電力が、充電器６の要求電力以下であれば、充電器６に充分な電力を供給できないことになるため、ＨＥＭＳ４は、現在の接続先である電源系統よりも大きな電力を取り出し可能な電源系統が存在しないか確認し（ステップＳＴ５）、存在すれば、電源切替装置５を制御して充電器６の接続先をその電源系統に変更する（ステップＳＴ６）。
Conversely, if the power that can be taken out from the power supply system to which the
充電器６の接続先が変更された結果、電源切替装置５が充電に使用する電力が変更される場合は、必要に応じて電流値等の充電パラメータの設定値を変更し（ステップＳＴ７）、バッテリの充電を実施する（ステップＳＴ８）。
As a result of changing the connection destination of the
なお、充電器６の初期の接続先（充電器６がバッテリの充電を開始する前に、電源切替装置５が充電器６を接続させる電源系統）は任意でよいが、例えば上記のステップＳＴ２において取り出し可能な電力が最も大きい電源系統を選択するようにしてもよい。また充電器６の要求電力は、ＨＥＭＳ４が自動的に設定したものでもよいし、ユーザによる設定値でもよい。
Note that the initial connection destination of the charger 6 (the power supply system to which the power
また電源切替装置５が充電器６の接続先を変更する場合、変更後の接続先は、電源切替装置５が充電器６に接続させることができる電源ラインのうち、取り出し可能な電力が最大のものが好ましい。しかし充電器６を、取り出し可能な電力が最大の電源ラインに接続させても、充電器６の要求電力を満たすことができなかった場合には、ＨＥＭＳ４は、その取り出し可能な電力に合わせて充電器６の要求電力を低く抑えるとよい。
Further, when the power
このように本実施の形態に係るバッテリ充電システムによれば、充電器６が接続している電源ラインの電源系統から充分な電力を得ることができなくなると、それよりも大きな電力を取り出し可能な電源系統の電源ラインに充電器６の接続先が変更される。従って、バッテリの充電を、より大きな電力を用いて継続して行うことができる。
As described above, according to the battery charging system according to the present embodiment, when sufficient power cannot be obtained from the power supply system of the power supply line to which the
また上の説明では、充電器６が接続している電源系統から取り出せる電力が、要求電力以下になってはじめて、充電器６の接続先の切り替えを実行する構成としたが（図２のステップＳＴ３）、例えば、充電器６が接続している電源系統よりも大きな電力を取り出せる他の電源系統が見つかった時点で、充電器６の接続先の切り替えを実行する構成としてもよい。その場合、充電器６の接続先が常に、最も大きな電力を取り出せる電源系統になる。
In the above description, the configuration is such that the connection destination of the
例えば一般家庭では、電気温水器やエアコン、ＩＨ調理器などの大型の負荷設備が２００Ｖ系統Ｓ３から電源を得ている。通常、２００Ｖ系統Ｓ３は、第１の１００Ｖ系統Ｓ１および第２の１００Ｖ系統Ｓ２よりも大きな電力を取り出し可能なため、充電器６は２００Ｖ系統Ｓ３から電力を取得することが好ましい。しかし時間帯によっては、２００Ｖ系統Ｓ３に接続した他の機器の消費電力が大きくなることで、充電器６が２００Ｖ系統Ｓ３から取り出せる電力が制限され、第１の１００Ｖ系統Ｓ１や第２の１００Ｖ系統Ｓ２の方が取り出し可能な電力が大きくなる場合も想定される。
For example, in general households, large load facilities such as electric water heaters, air conditioners, and IH cookers obtain power from the 200V system S3. Usually, since the 200V system S3 can extract larger power than the first 100V system S1 and the second 100V system S2, the
例えば朝、昼、夜の食事前の時間帯にはＩＨ調理器の電力消費が増大するであろうし、夏季の日中にはエアコンの消費電力が増大することが考えられる。本発明のバッテリ充電システムによれば、そのように特定の電源系統における消費電力が高い時期は、その他の電源系統を使用してバッテリの充電が行われるため、効率的な充電を実現できる。 For example, the power consumption of the IH cooker will increase in the morning, noon, and night before meals, and the power consumption of the air conditioner may increase during the summer. According to the battery charging system of the present invention, when the power consumption in the specific power supply system is high, the battery is charged using another power supply system, so that efficient charging can be realized.
なお、ここでは一般家庭を例にして説明したが、本発明は複数の電源系統および電源ラインを利用するものであれば、工場やビル等のバッテリ充電システムにも広く適用可能である。例えば工場のシステムの場合、電源切替装置５を制御するＥＭＳは、工場用のＥＭＳ（Factory Energy Management System；ＦＥＭＳ）となり、同じくビルの場合にはビル用のＥＭＳ（Building Energy Management System）となる。
In addition, although it demonstrated taking the case of a general household here, this invention is widely applicable also to battery charging systems, such as a factory and a building, if a some power supply system and power supply line are utilized. For example, in the case of a factory system, the EMS that controls the power
ここで、図１に示した電源切替装置５の構成の具体的な回路構成例を図３に示す。電源切替装置５には、単相三線式電源の中性線Ｎ、第１の電圧線Ｌ１および第１の電圧線Ｌ１の電圧と位相が１８０度ずれている第２の電圧線Ｌ２が引き込まれている。図３の如く、電源切替装置５は、バッテリ７を充電する充電器６と中性線Ｎ、第１の電圧線Ｌ１および第２の電圧線Ｌ２との接続関係を切り替える開閉器Ｗ１〜Ｗ８を備える。開閉器Ｗ１〜Ｗ８の動作は、駆動回路５１により駆動されるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３により制御される。
Here, FIG. 3 shows a specific circuit configuration example of the configuration of the power
ＨＥＭＳ４は、駆動回路５１を制御してスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３のいずれか１つのみをオンさせ、それを切り替えることにより、充電器６に接続される電源系統（電源ライン）を切り替えることができる。例えば、ＨＥＭＳ４がスイッチング素子Ｑ１をオン（Ｑ２，Ｑ３はオフ）にすると、充電器６の片方の電源端子には、開閉器ＳＷ１，ＳＷ６，ＳＷ７を通して第１の電圧線Ｌ１が接続され、もう片方の電源端子には、開閉器ＳＷ３，ＳＷ８を通して中性線Ｎが接続される。つまり充電器６は、図１の第１の１００Ｖ系統Ｓ１の電源ラインに接続される。
The
ＨＥＭＳ４がスイッチング素子Ｑ２をオン（Ｑ１，Ｑ３はオフ）にすると、充電器６の片方の電源端子には、開閉器ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ７を通して第２の電圧線Ｌ２が接続され、もう片方の電源端子には、開閉器ＳＷ３，ＳＷ８を通して中性線Ｎが接続される。つまり充電器６は、図１の第２の１００Ｖ系統Ｓ２の電源ラインに接続される。
When the
ＨＥＭＳ４がスイッチング素子Ｑ３をオン（Ｑ１，Ｑ２はオフ）にすると、充電器６の片方の電源端子には、開閉器ＳＷ２，ＳＷ７を通して第１の電圧線Ｌ１が接続され、もう片方の電源端子には、開閉器ＳＷ５，ＳＷ８を通して第２の電圧線Ｌ２が接続される。つまり充電器６は、第１の電圧線Ｌ１と第２の電圧線Ｌ２の差である図１の２００Ｖ系統Ｓ３の電源ラインに接続される。
When the
なおバッテリ７は住宅等に固定されたものでもよいし、電動車両のものでもよい。また充電器６も、住宅等に固定されたものでもよいし、バッテリ７と共に電動車両に搭載されてもよい。電源切替装置５は、住宅等に固定されることが主に想定されるが、ＨＥＭＳ４からの制御が可能であり、第１の電圧線Ｌ１、第２の電圧線Ｌ２および中性線Ｎそれぞれの端子を有する接続プラグを備える構成とすれば、充電器６およびバッテリ７と共に電動車両に搭載されてもよい。
The battery 7 may be fixed to a house or the like, or may be an electric vehicle. The
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、電源切替装置５が、充電器６に接続させる電源系統を切り替える構成としたが、同一の電源系統内で切り替えを行ってもよい。本実施の形態では、その構成例を示す。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the power
図４は、本発明の実施の形態２に係るバッテリ充電システムの構成を示す図である。本実施の形態の電源切替装置５は、第２の１００Ｖ系統Ｓ２からそれぞれ異なるブレーカを通して引き出された３つの電源ラインを切り替えて充電器６に接続させる。すなわち電源切替装置５には、個別ブレーカ１ａで電流制限される電源ラインと、個別ブレーカ１ｂで電流制限される電源ラインと、個別ブレーカ１ｃで電流制限される電源ラインが引き込まれ、ＨＥＭＳ４の制御によりそのいずれか選択されて充電器６に接続される。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a battery charging system according to Embodiment 2 of the present invention. The power
ここでは電源切替装置５が切り替える電源ラインを３つとしたが、２つあるいは４以上の電源ラインを切り替える構成としてもよい。また本実施の形態の電源切替装置５は、図３と同様の回路に、ＨＥＭＳ４によって制御される１つ以上の開閉器を用いて構成可能である。
Here, three power supply lines are switched by the power
図５は、実施の形態２に係るバッテリ充電システムの動作を示すフローチャートである。同図に基づいて当該システムの動作を説明する。 FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the battery charging system according to the second embodiment. The operation of the system will be described with reference to FIG.
個別電流量検出器２ａ〜２ｆは、常時または所定間隔でＨＥＭＳ４に、各電源系統および各電源ラインの電流値を通知する。ＨＥＭＳ４はこれをもとに、個別ブレーカ１ａ〜１ｆに接続している負荷の消費電力を算出する（ステップＳＴ１）。
The individual
ＨＥＭＳ４は、それらの値から、電源切替装置５が接続した個別ブレーカ１ｄ，１ｅ，１ｆのそれぞれについて、充電器６が電源切替装置５を通して取り出し可能な電力を算出する（ステップＳＴ２）。充電器６が個別ブレーカから取り出し可能な電力は、個別ブレーカの許容電力と、それから引き出された電源ラインに接続した充電器６以外の負荷の消費電力の総和との差分として算出できる。
From these values, the
そしてＨＥＭＳ４は、充電器６が電源切替装置５を通して現在接続している個別ブレーカから取り出し可能な電力が、充電器６がバッテリの充電のために要求する電力（要求電力）を超えているか判断する（ステップＳＴ３）。充電器６が現在接続している個別ブレーカから取り出し可能な電力が、充電器６の要求電力よりも大きければ、そのままでも充電器６に充分な電力を供給可能であるため、充電器６の接続先（電源の供給元）を変更せずに（ステップＳＴ４）、バッテリの充電を実施する（ステップＳＴ８）。
Then, the
逆に、充電器６が現在接続している個別ブレーカから取り出し可能な電力が、充電器６の要求電力以下であれば、充電器６に充分な電力を供給できないことになるため、ＨＥＭＳ４は、現在の接続先である個別ブレーカよりも大きな電力を取り出し可能な個別ブレーカが存在しないか確認し（ステップＳＴ５）、存在すれば、電源切替装置５を制御して充電器６の接続先をその個別ブレーカに変更する（ステップＳＴ６）。
Conversely, if the power that can be taken from the individual breaker to which the
充電器６の接続先が変更された結果、電源切替装置５が充電に使用する電力が変更される場合は、必要に応じて電流値等の充電パラメータの設定値を変更し（ステップＳＴ７）、バッテリの充電を実施する（ステップＳＴ８）。
As a result of changing the connection destination of the
本実施の形態でも、充電器６の初期の接続先（充電器６がバッテリの充電を開始する前に、電源切替装置５が充電器６を接続させる個別ブレーカ）は任意でよいが、例えば上記のステップＳＴ２において、取り出し可能な電力が最も大きい個別ブレーカを選択するようにしてもよい。
Even in the present embodiment, the initial connection destination of the charger 6 (the individual breaker to which the power
また電源切替装置５が充電器６の接続先を変更する場合、変更後の接続先は、電源切替装置５が充電器６に接続させることができる個別ブレーカのうち、取り出し可能な電力が最大のものが好ましい。しかし充電器６を、取り出し可能な電力が最大の個別ブレーカに接続させても、充電器６の要求電力を満たすことができなかった場合には、ＨＥＭＳ４は、その取り出し可能な電力に合わせて充電器６の要求電力を低く抑えるとよい。
Further, when the power
このように本実施の形態に係るバッテリ充電システムによれば、充電器６が接続している個別ブレーカから充分な電力を得ることができなくなると、それよりも大きな電力を取り出し可能な個別ブレーカに充電器６の接続先が変更される。従って、バッテリの充電を、より大きな電力を用いて継続して行うことができる。
As described above, according to the battery charging system according to the present embodiment, when sufficient power cannot be obtained from the individual breaker to which the
また上の説明では、充電器６が接続している個別ブレーカから取り出せる電力が、要求電力以下になってはじめて、充電器６の接続先の切り替えを実行する構成としたが（図５のステップＳＴ３）、例えば、充電器６が接続している個別ブレーカよりも大きな電力を取り出せる他の個別ブレーカが見つかった時点で、充電器６の接続先の切り替えを実行する構成としてもよい。その場合、充電器６の接続先が常に、最も大きな電力を取り出せる個別ブレーカになる。
In the above description, the connection destination of the
本実施の形態では、電源切替装置５が切り替える電源ライン（ブレーカ）は、全て同一の電源系統（第２の１００Ｖ系統Ｓ２）に属するものとしたが、他の系統（第１の１００Ｖ系統Ｓ１および２００Ｖ系統Ｓ３）に属するブレーカに接続した電源ラインを含めて切り替えるように構成してもよい。
In the present embodiment, the power supply lines (breakers) switched by the power
＜実施の形態３＞
実施の形態３では、充電器６を含む各負荷にそれぞれの優先度を割り振り、各ブレーカにおいて優先度の高い負荷から優先的に電力を割り振る。そしてＨＥＭＳ４が、その優先度を考慮して充電器６に接続させる電源ラインを切り替える。
<
In
図６は、本発明の実施の形態３に係るバッテリ充電システムの構成を示す図である。ここでは実施の形態２（図４）と同様に、電源切替装置５は、第２の１００Ｖ系統Ｓ２からそれぞれ異なるブレーカを通して引き出された３つの電源ラインを切り替えて充電器６に接続させる。電源切替装置５が切り替える電源ラインの数は、２つあるいは４以上でもよい。あるいは実施の形態１（図１）と同様に、電源切替装置５が、異なる電源系統の電源ラインを切り替えて充電器６に接続させる構成としてもよい。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a battery charging system according to
本実施の形態では、各個別ブレーカ１ａ〜１ｆに接続される各負荷は、自己の消費電力をＨＥＭＳ４に通知できる構成となっている。また各負荷には、それぞれ優先度が割り振られている。ＨＥＭＳ４はその優先度を取得することができ、各個別ブレーカの許容電力を超えない範囲で、優先度の高いものから、使用できる電力を割り振る。
In the present embodiment, each load connected to each of the
負荷の優先度は、負荷である機器の工場出荷時に設定されるプリセット値でもよいし、そのプリセット値にユーザが調整を加えた値や、各負荷に対してユーザが独自に設定した値でもよい。あるいは、優先度をＨＥＭＳ４側で一括管理させ、ＨＥＭＳ４が各負荷に対して優先度を付与するようにしてもよいし、さらに、ＨＥＭＳ４が各負荷に対して付与した優先度にユーザが調整を加えられるようにしてもよい。
The load priority may be a preset value set at the time of factory shipment of the load device, or a value obtained by adjusting the preset value by the user or a value uniquely set by the user for each load. . Alternatively, the priority may be managed collectively on the
図７は、実施の形態３に係るバッテリ充電システムの動作を示すフローチャートである。同図に基づいて当該システムの動作を説明する。 FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the battery charging system according to the third embodiment. The operation of the system will be described with reference to FIG.
個別電流量検出器２ａ〜２ｆは、常時または所定間隔でＨＥＭＳ４に、各電源系統および各電源ラインの電流値を通知する。ＨＥＭＳ４はこれをもとに、個別ブレーカ１ａ〜１ｆに接続している負荷の消費電力を算出する。またＨＥＭＳ４は、個々の負荷との通信によりそれらの優先度および消費電力を取得する（ステップＳＴ１）。
The individual
ＨＥＭＳ４は、それらの値から、電源切替装置５が接続した個別ブレーカ１ｄ，１ｅ，１ｆのそれぞれについて、充電器６が電源切替装置５を通して取り出し可能な電力を算出する（ステップＳＴ２）。
From these values, the
本実施の形態では優先度が高いものから優先的に電力が割り振られるため、充電器６に割り振られる電力の最大値は、当該充電器６よりも優先度の高い負荷が消費した残りの電力となる。従って、充電器６が個別ブレーカから取り出し可能な電力は、個別ブレーカの許容電力と、それから引き出された電源ラインに接続した充電器６よりも優先度の高い負荷の消費電力との差分として算出できる。
In the present embodiment, since power is preferentially allocated from the one with higher priority, the maximum value of power allocated to the
そしてＨＥＭＳ４は、充電器６が電源切替装置５を通して現在接続している個別ブレーカから取り出し可能な電力が、充電器６がバッテリの充電のために要求する電力（要求電力）を超えているか判断する（ステップＳＴ３）。充電器６が現在接続している個別ブレーカから取り出し可能な電力が、充電器６の要求電力よりも大きければ、そのままでも充電器６に充分な電力を供給可能であるため、充電器６の接続先（電源の供給元）を変更せずに（ステップＳＴ４）、バッテリの充電を実施する（ステップＳＴ８）。
Then, the
逆に、充電器６が現在接続している個別ブレーカから取り出し可能な電力が、充電器６の要求電力以下であれば、充電器６に充分な電力を供給できないことになるため、ＨＥＭＳ４は、現在の接続先である個別ブレーカよりも大きな電力を取り出し可能な個別ブレーカが存在しないか確認し（ステップＳＴ５）、存在すれば、電源切替装置５を制御して充電器６の接続先をその個別ブレーカに変更する（ステップＳＴ６）。
Conversely, if the power that can be taken from the individual breaker to which the
充電器６の接続先が変更された結果、電源切替装置５が充電に使用する電力が変更される場合は、必要に応じて電流値等の充電パラメータの設定値を変更し（ステップＳＴ７）、バッテリの充電を実施する（ステップＳＴ８）。
As a result of changing the connection destination of the
本実施の形態でも、充電器６の初期の接続先（充電器６がバッテリの充電を開始する前に、電源切替装置５が充電器６を接続させる個別ブレーカ）は任意でよいが、例えば上記のステップＳＴ２において、取り出し可能な電力が最も大きい個別ブレーカを選択するようにしてもよい。
Even in the present embodiment, the initial connection destination of the charger 6 (the individual breaker to which the power
また電源切替装置５が充電器６の接続先を変更する場合、変更後の接続先は、電源切替装置５が充電器６に接続させることができる個別ブレーカのうち、取り出し可能な電力が最大のものが好ましい。しかし充電器６を、取り出し可能な電力が最大の個別ブレーカに接続させても、充電器６の要求電力を満たすことができなかった場合には、ＨＥＭＳ４は、その取り出し可能な電力に合わせて充電器６の要求電力を低く抑えるとよい。
Further, when the power
このように本実施の形態に係るバッテリ充電システムによれば、充電器６が接続している個別ブレーカから充分な電力を得ることができなくなると、それよりも大きな電力を取り出し可能な個別ブレーカに充電器６の接続先が変更される。従って、バッテリの充電を、より大きな電力を用いて継続して行うことができる。
As described above, according to the battery charging system according to the present embodiment, when sufficient power cannot be obtained from the individual breaker to which the
また充電器６の接続先の決定に、各負荷の優先度が考慮されるため、優先度の高い負荷の使用が充電器６の使用によって妨害されたり、充電器６の使用が優先度の低い負荷の使用によって妨害されることがなく、秩序立ったバッテリ充電の管理を行うことができる。
In addition, since the priority of each load is considered in determining the connection destination of the
上の説明では、充電器６が接続している個別ブレーカから取り出せる電力が、要求電力以下になってはじめて、充電器６の接続先の切り替えを実行する構成としたが（図７のステップＳＴ３）、例えば、充電器６が接続している個別ブレーカよりも大きな電力を取り出せる他の個別ブレーカが見つかった時点で、充電器６の接続先の切り替えを実行する構成としてもよい。その場合、充電器６の接続先が常に、最も大きな電力を取り出せる個別ブレーカになる。
In the above description, the configuration is such that the connection destination of the
＜実施の形態４＞
実施の形態４では、実施の形態３に対し、負荷の優先度を時間帯に応じて変化させる。図８は、一般家庭に配備されたバッテリの充電器６の優先度の変化パターンの一例を示す図である。この例では、優先度が０〜１００の値をとり、その数値が大きいほど優先度が高いものと規定している。
<
The fourth embodiment is different from the third embodiment in that the load priority is changed according to the time zone. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a priority change pattern of the
図８の例において、深夜から早朝にかけての時間帯Ｔ１は、ユーザは就寝中であり、家庭内の負荷の使用頻度は少ないと考えられ、また安価な深夜電力をバッテリに蓄積することで電気料金の節約となるため、充電器６の優先度を高くしている。またユーザが起床した直後の時間帯Ｔ２では、ＩＨ調理器やエアコンなどの使用が必要となると想定されるため、充電器６の優先度を低くしている。昼間から夕食にかけての時間帯Ｔ３では、家事用の機器やエアコン（特に夏場の冷房）が電力を確保できるように、充電器６の優先度を低くしている。また夕食後から深夜までの時間帯は、家庭内の負荷の使用頻度は徐々に減ると想定して、充電器６の優先度を徐々に上げている。
In the example of FIG. 8, in the time zone T1 from midnight to early morning, it is considered that the user is sleeping and the usage frequency of the load in the home is low, and electric charges are obtained by storing inexpensive late-night power in the battery. Therefore, the priority of the
図８のように各時間帯におけるバッテリ充電の重要性を考慮し、充電器６の優先度を時間帯に応じて変化させることにより、さらに秩序立ったバッテリ充電の管理を行うことができる。
Considering the importance of battery charging in each time zone as shown in FIG. 8, by changing the priority of the
ここでは充電器６の優先度の変化パターンのみを示したが、ＩＨ調理器やエアコンなど、他の負荷の優先度も時間帯に応じて変化させると、それらの負荷に対しても秩序立った電源管理を行うことができる。
Here, only the change pattern of the priority of the
また優先度の変化パターンは、毎日同じでなくてもよい。例えば平日と休日に違いを持たせてもよいし、季節に応じて優先度の変化パターンを変えてもよい。 Also, the priority change pattern may not be the same every day. For example, there may be a difference between weekdays and holidays, or the priority change pattern may be changed according to the season.
負荷の優先度の変化パターンは、負荷である機器の工場出荷時に設定されるプリセットパターンでもよいし、そのプリセットパターンにユーザが調整を加えたものや、各負荷に対してユーザが独自に設定したパターンでもよい。あるいは、優先度をＨＥＭＳ４側で一括管理させ、ＨＥＭＳ４が各負荷に対して優先度の変化パターンを付与するようにしてもよいし、さらに、ＨＥＭＳ４が各負荷に付与した優先度の変化パターンにユーザが調整を加えられるようにしてもよい。
The load priority change pattern may be a preset pattern that is set at the time of shipment of the device that is the load, or a user-adjusted preset pattern or a user-specific setting for each load. It may be a pattern. Alternatively, the priorities may be collectively managed on the
ただし、実施の形態３のように一定値の優先度を決定するのに比べ、ユーザが優先度の変化パターンを設定するのは非常に困難であり、手間もかかるので、優先度の変化のプリセットパターンを用いたり、ＨＥＭＳ４によって優先度の変化パターンが自動的設定されるように構成することが望ましい。
However, it is very difficult and time-consuming for the user to set the priority change pattern as compared with the case where the fixed priority is determined as in the third embodiment. It is desirable that a pattern is used or a priority change pattern is automatically set by the
４ ＨＥＭＳ、５ 電源切替装置、６ 充電器、７ バッテリ、１００ メイン電源、１０１ メインブレーカ、１０２ メイン電流量検出器、１０３ 漏電ブレーカ、１ａ〜１ｆ 個別ブレーカ、２ａ〜２ｆ 個別電流量検出器、Ｓ１ 第１の１００Ｖ系統、Ｓ２ 第２の１００Ｖ系統、Ｓ３ ２００Ｖ系統、５１ 駆動回路、Ｑ１ スイッチング素子、Ｑ２ スイッチング素子、Ｑ３ スイッチング素子、ＳＷ１〜ＳＷ８ 開閉器。 4 HEMS, 5 power supply switching device, 6 charger, 7 battery, 100 main power source, 101 main breaker, 102 main current amount detector, 103 earth leakage breaker, 1a to 1f individual breaker, 2a to 2f individual current amount detector, S1 1st 100V system, S2 2nd 100V system, S3 200V system, 51 drive circuit, Q1 switching element, Q2 switching element, Q3 switching element, SW1-SW8 switch.
Claims (9)
複数の電源ラインのいずれかを選択して前記充電器に接続させる切替装置と、
前記切替装置の制御装置とを備え、
前記制御装置は、各電源ラインでの負荷の消費電力に基づき各電源ラインから前記充電器が取り出し可能な電力を算出し、前記充電器が現在接続する電源ラインから取り出し可能な電力が当該充電器の要求電力よりも小さくなったときに、より大きな電力が取り出し可能な他の電源ラインが存在すれば、前記切替装置を制御して、前記充電器を前記他の電源ラインに接続させる
ことを特徴とするバッテリ充電システム。 A battery charger;
A switching device that selects any one of a plurality of power supply lines and connects to the charger;
A control device for the switching device,
The control device calculates the power that can be taken out from each power line based on the power consumption of the load in each power line, and the power that can be taken out from the power line to which the charger is currently connected When there is another power supply line from which more power can be taken out when the required power becomes smaller than the required power, the switching device is controlled to connect the charger to the other power supply line. And battery charging system.
前記電源ラインから前記充電器が取り出し可能な電力は、ブレーカが当該電源ラインの属する電源系統に許容する電力とその電源系統に接続した前記充電器よりも優先度の高い負荷の消費電力との差分であるThe power that can be taken out by the charger from the power line is the difference between the power that the breaker allows for the power system to which the power line belongs and the power consumption of the load that has higher priority than the charger connected to the power system. Is
請求項１記載のバッテリ充電システム。The battery charging system according to claim 1.
請求項１または請求項２記載のバッテリ充電システム。 The battery charging system according to claim 1 or 2, wherein the plurality of power supply lines are of a power supply system having different voltages or phases.
請求項３記載のバッテリ充電システム。 The power supply system includes a power supply system obtained from a neutral line and a first voltage line of a single-phase three-wire power supply, a power supply system obtained from the neutral line and a second voltage line, and the first voltage line and the second voltage line. The battery charging system according to claim 3, wherein the battery charging system is one of a power supply system obtained from a voltage line.
請求項３または請求項４記載のバッテリ充電システム。 The power that can be taken out by the charger from the power supply line is a difference between the power allowed by the breaker to the power supply system to which the power supply line belongs and the power consumption of a load other than the charger connected to the power supply system. 3 or claim 4 Symbol mounting the battery charging system.
前記電源ラインから前記充電器が取り出し可能な電力は、ブレーカが当該電源ラインの属する電源系統に許容する電力とその電源系統に接続した前記充電器よりも優先度の高い負荷の消費電力との差分であり、
前記複数の電源ラインは、それぞれ異なるブレーカを通して得られたものである
請求項２記載のバッテリ充電システム。 Each load including the charger is assigned a priority that changes according to the time zone ,
The power that can be taken out by the charger from the power line is the difference between the power that the breaker allows for the power system to which the power line belongs and the power consumption of the load that has higher priority than the charger connected to the power system. der is,
The plurality of power supply lines are obtained through different breakers.
The battery charging system according to claim 2.
請求項６記載のバッテリ充電システム。The battery charging system according to claim 6.
請求項７記載のバッテリ充電システム。The battery charging system according to claim 7.
請求項６から請求項８のいずれか一項記載のバッテリ充電システム。The battery charging system according to any one of claims 6 to 8.
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