JP2011200012A

JP2011200012A - 二次電池充放電システムおよびこれを備えた移動体

Info

Publication number: JP2011200012A
Application number: JP2010063652A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Sugimoto; 英彦杉本
Original assignee: Tabuchi Electric Co Ltd
Current assignee: Tabuchi Electric Co Ltd
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等に備える二次電池に経済的に充電する一方、その余剰充電電力を経済的に利用可能にすること。
【解決手段】本発明の充放電システムは、商用電源１と二次電池１１との間に双方向性の電力変換器８を設け、制御装置９により、電力料金が安価に提供される夜間電力時間帯に商用電源を利用して二次電池１１に充電制御し、自動車１０が車庫等に居て二次電池１１の充電電力が余剰しているときは、二次電池１１の余剰電力を負荷で利用することができるようにしたシステム。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体に搭載の二次電池に対して充放電を行うためのシステムおよび該移動体に関するものである。

特許文献１には、移動体である電動車両は、様々な事業所や家庭に広く普及することが予想され、このような電動車両の動力源であるバッテリとしては、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池、鉛電池等の二次電池が利用されるのが通常であると、開示されている。

さらに、同特許文献１には、リチウムイオン電池等の二次電池は、軽量で高容量、高出力であるため、上記のような電動車両のバッテリとして注目されていると共に、上記のような電動車両の二次電池の充電作業は、料金単価の安い深夜電力時間帯において実行されるのが通常であると、開示されている。

特開２００９−２５４２２１号公報

ところで、上記した二次電池の充電電力量は、１０数ｋＷｈないし数１０ｋＷｈであるが、上記電動車両ではそのように二次電池に充電された電力の全てを使用し尽くさない場合があると予想される。

一方、家庭内負荷で１日に使用する電力量は１０ｋＷｈ程度であり、これは上記二次電池の充電電力量以下である。

本発明は、動力源として上記二次電池を備えた電動車両等の移動体において、二次電池の蓄積電力を例えば家庭内の負荷等で有効に利用できようにすることを解決すべき課題としている。

本発明による充放電システムは、移動体にその動力源として搭載された二次電池に対して双方向性電力変換器を介して電力源から充電制御し、余剰電力が充電されているときは該余剰電力を上記双方向性電力変換器を介して負荷に放電制御できるようにしたことを特徴とする。

上記移動体には車両を含むことができる。この車両としては、その動力源の全部あるいは一部に電池による電気エネルギを使用している車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。

上記電力源は、商用電源でもよいし、また、商用電源を直流に変換した直流電源でもよい。また、前記電力源は、太陽光発電装置や風力発電装置等の分散型電源が接続された商用電源でもよい。

上記電力源は商用電源であれば、商用電源から安価に電力が提供される夜間電力時間帯において当該商用電源から二次電池に充電するようにしてもよい。さらに、太陽光発電装置や燃料電池等の分散型電源中直流部でもよい。

上記電力源が直流である場合、電力源と二次電池との間に双方向性電力変換器を介在させ、二次電池に充電するときはその電力変換器により二次電池に充電制御し、二次電池から放電するときはその電力変換器により該二次電池の直流電力を変換した電力を直流のままあるいは交流に変換して負荷に供給できるようにしてもよい。

本発明による電動車両等の移動体は、動力源またはその一部として二次電池が搭載された電動車両等の移動体であって、上記移動体は、電力源の交流電力を直流電力に変換して上記二次電池に充電する一方、上記二次電池に蓄積の直流電力を交流電力に変換するあるいは別の直流電力に変換する双方向性電力変換器と、あるいは任意の直流電力を別の直流電力に変換して上記二次電池に対して上記双方向性電力変換器を介して上記電力源から充電制御し、かつ、上記二次電池に余剰電力が充電されているときは該余剰電力を上記双方向性電力変換器を介して負荷に放電制御する制御装置とを搭載したことを特徴とする。

この移動体は、その動力源の全部あるいは一部に電池による電気エネルギを使用している車両であれば良く、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、フォークリフト、電気車いす、電動アシスト自転車、電動スクータが挙げられる。

本発明のシステムによれば、移動体が例えば動力源に二次電池を用いる電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の自動車であれば、当該二次電池に電力源から充電させる一方、これら自動車が車庫等に入っていて二次電池に電力が余っているようなとき、その二次電池の充電電力を例えば家庭内負荷に放電させて利用することができるのできわめて経済的なシステムである。

図１は本発明の実施の形態にかかる二次電池の充放電システムの構成を示す図である。図２は本発明の実施の形態にかかる二次電池の充放電システムの構成を示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る自動車等の移動体に搭載している二次電池の充放電システムを説明する。

図１を参照して本実施の形態にかかる同充放電システムを説明する。図１において、１は商用電源等の交流電源、２は電力変換器、３は直流負荷、４は交流負荷、５は制御装置、６は双方向性の電力変換器、７は一対の充放電端子（コンセント、プラグ）７ａ，７ｂを含む充放電接続装置（コンセント／プラグ装置）である。８は動力源の全部あるいは一部に二次電池を使用している電気自動車等の自動車、９は自動車８搭載の二次電池、１０は自動車８搭載で二次電池９の電力蓄積状態等の電池情報部である。直流負荷３や交流負荷４は家庭や事業所やその他における負荷である。双方向性の電力変換器６は周知のものを用いることができ、特にその構成の説明は略する。

充放電接続装置７における充放電接続形態は特に限定しないものであり、実施の形態では説明の都合で一対の充放電端子７ａ，７ｂで構成し、かつ、ユーザー操作により接続が行われるようになっている。

（二次電池９への充電モード）
ユーザーは二次電池９に充放電させるときは充放電接続装置７の両端子７ａ、７ｂを接続する。

ユーザーは、制御装置５の図示略の充電ボタンを操作して制御装置５に対して、充放電制御させる。また、ユーザーが商用電源１の電力を用いて二次電池９に充電する場合では、夜間電力時間帯には安価に商用電源１側から電力が提供されるので、制御装置５はユーザーからの充電ボタンの操作後にタイマ制御により夜間電力時間帯になると二次電池９に充電が行われるよう制御する。

もちろん、このような制御はユーザーにより設定されまた選択できるようにしてもよい。

例えば夜間電力時間帯以外に早急に二次電池９に充電させて自動車８を使用したい場合があるからである。

制御装置５は、商用電源１の電力を夜間電力時間帯に充電するような制御に設定されている場合では、夜間電力時間帯が到来すると、電池情報部１０からの情報を取り込む。

制御装置５は、上記取り込んだ電池情報から二次電池９に電力の蓄積が少なくなっていて、充電が必要と判断すれば、電力変換器６を制御し、この電力変換器６で商用電源１の交流電力を直流電力に変換すると共に、その変換した直流電力を二次電池９に充電させる。

なお、夜間電力時間帯以外の時間帯でもユーザ操作により充電させる制御としてもよい。

（二次電池９からの放電モード）
二次電池９から電力を放電させその電力を利用する場合としては自動車８を車庫等に収納して使用しない状態がある。制御装置５は、充放電接続部７の両接続端子７ａ，７ｂが接続された状態で、ユーザーが制御装置５内の図示略の放電ボタンを操作するなどして二次電池９の余剰蓄積電力利用のための制御入力があれば、電池情報部１０からの情報を取り込む。

そして制御装置５は、その電池情報から二次電池９に電力が余剰に蓄積されていると判断すれば、自動的に、電力変換器６を制御して、二次電池９の充電電力を交流電力に変換し、その変換した交流電力を交流負荷４や、電力変換器２を介して直流負荷３に供給する。

また、この場合、制御装置５は上記判断を行うと、そのことを表示器等に表示してユーザーに知らせるようにし、その表示を確認したユーザーからの制御入力を待って、電力変換器６を制御するようにしてもよい。

以上からこの実施の形態では、二次電池９に電力の蓄積が少なくなったときは、好ましくは夜間電力時間帯に電力を二次電池９に充電させることができるようにする一方、二次電池９に余剰に電力が蓄積されているときはその余剰の蓄積電力を直流負荷３や交流負荷４で利用することができるようにしている。

また、実施の形態では、自動車は例えば電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の自動車であり、これら自動車に搭載された二次電池に電力を充電させる一方、これら自動車が車庫等に入っていて二次電池に電力が余っているときでは、その二次電池の充電電力を家庭内が消費される負荷である交流負荷や直流負荷に放電させて利用させることができる。なお、二次電池搭載は自動車に限定されず、移動体であればよい。

以上から本実施の形態では、移動体が例えば電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等の自動車であれば、これら自動車に搭載された二次電池に電力を充電させる一方、これら自動車が車庫等に入って停車していて二次電池に電力が余っているときでは、その二次電池の充電電力を家庭内消費負荷に放電させて利用させることができる。

図２を参照して本発明の実施形態に係る二次電池の充放電システムの構成を示す図である。図２では、自動車８に二次電池９、電池情報部１０以外に、双方向性電力変換器６、制御装置５を搭載している。また、電力変換器１１を介して分散型電源装置１２を商用電源１に接続している。分散型電源装置１２は太陽電池１３とＤＣ／ＤＣコンバータ１４とを含む。この場合の電力変換器１１は分散型電源装置１２の直流電力を交流電力に変換することができるものであればよい。また、分散型電源装置１２は太陽電池に限定されるものではない。さらに、分散型電源装置１２の電力は、電力変換器１１ではなく、電力変換器２により変換してもよい。この場合は、電力変換器１１を省略することができると共に電力変換器２は双方向性電力変換器により構成する。なお、分散型電源装置１２は電力変換器１１までを含めて分散型電源装置とすることができ、その形態は図示に限定されない。

本実施の形態のシステムでは、商用電源１または分散型電源装置１２からの電力を二次電池９に充電させることができるようにすると共に、実施の形態１とは異なって、自動車８に双方向性電力変換器６と制御装置５とを搭載すると共に自動車８側に充放電接続装置７のプラグ７ｂをケーブル７ｃを介して双方向性電力変換器６に接続した構成としたから、充放電接続装置７のプラグ７ｂをコンセント７ａに接続し、制御装置５を制御操作することで二次電池９に対しての充放電を行うことができるようになる。

その結果、本実施の形態では、自動車８外に二次電池９の大掛かりな充電設備が不要化し、また、自動車８は外部における充放電接続装置７のコンセント７ａにプラグ７ｂを接続するだけで商用電源１から二次電池９に充電させることができるようになり、自動車８の二次電池９への充電がより便利となる。

１商用電源
２電力変換器
３直流負荷
４交流負荷
５制御装置
６双方向性電力変換器
７充放電接続装置（コンセント７ａ、プラグ７ｂ）
８自動車
９二次電池
１０電池情報部
１２分散型電源装置

Claims

移動体にその動力源として搭載された二次電池に対して双方向性電力変換器を介して電力源から充電制御し、余剰電力が充電されているときは該余剰電力を上記双方向性電力変換器を介して負荷に放電制御できるようにした、ことを特徴とする、二次電池に対する充放電システム。
上記移動体が、その動力源に二次電池を使用している車両である、ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
上記電力源が、商用電源または商用電源の交流電力を直流電力に変換した直流電源である、ことを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
上記電力源が、分散型電源装置が接続された商用電源である、ことを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
上記電力源が、商用電源であり、
該商用電源からは安価に電力が提供される夜間電力時間帯において二次電池に充電するようにした、ことを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
動力源またはその一部として二次電池が搭載された電動車両等の移動体であって、
上記移動体は、
電力源の交流電力を直流電力に変換して上記二次電池に充電する一方、上記二次電池に蓄積の直流電力を交流電力に変換する双方向性電力変換器と、
上記二次電池に対して上記双方向性電力変換器を介して上記電力源から充電制御し、かつ、上記二次電池に余剰電力が充電されているときは該余剰電力を上記双方向性電力変換器を介して負荷に放電制御する制御装置と、
を搭載した、ことを特徴とする移動体。