JP6280687B2 - 充放電システム、および充放電装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車に電力を充電し、かつ電気自動車に充電した電力を放電させる充放電システム、充放電装置および充放電制御方法に関する。

近年、バッテリーから供給される電力によりモータを駆動して走行する電気自動車が使用されるようになり、バッテリーに充電するために家庭用のコンセントを用いる事例や、逆にバッテリーに充電された電力を用いて家庭用電気機器に供給する事例が知られている。特許文献１では、家庭用のコンセント（電源ソケット）を用いてバッテリーに充電する場合に、宅内の電流使用量が制限器（アンペアブレーカ）の上限値を超過して停電したとき、電力供給の再開後にバッテリーへの充電動作を制限する充電制限手段と、所定条件が満足されると上記制限を解除する制限解除手段とを備えることで、制限器の動作によって再度停電が生じるのを抑制する構成が記載されている。

特開２０１２−４４８０７号公報

前記特許文献１には、バッテリーへの充電動作における電流使用量が制限器（ブレーカ）の上限値を超えないよう制御する技術が記載されている。しかしながら、電気自動車のバッテリーに充電された電力を家庭用電気機器に供給する場合を想定すると、家庭用コンセント（系統電力）と電気自動車と電気機器との間の電力需給バランスを考慮する必要がある。さらに、太陽光発電電力等の再生可能エネルギーを使用して電気自動車に充電するシステムでは、電力をより効率的に供給させるためにきめ細かな制御が必要になってくる。

そこで本発明は、電気自動車への充電だけでなく、電気自動車から放電された電力を電気機器に効率的に供給する充放電システム及び充放電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。その一例を挙げれば、本発明は、電力供給源から電気自動車に電力を充電し、電気自動車に充電した電力を放電する充放電システムであって、電力供給源と電気自動車に接続され電気自動車に対し充放電を行う充放電装置と、充放電装置の充放電動作を制御する制御装置とを有し、電気自動車は現在の充電量を充放電装置に送信し、充放電装置は受信した充電量を制御装置に送信し、制御装置は受信した充電量が所定の値に到達したときに充放電動作を停止させる。ここに電力供給源として系統電力を入力する分電装置と太陽光発電装置を備え、充放電装置は電気自動車から放電された電力を分電装置を介して電気機器に供給する構成とする。

本発明によれば、電気自動車に充電した電力を電気機器に供給することにより、家庭内における電力消費の平準化を図ることが可能となる。さらに、太陽光発電電力を使用することで、系統電力からの電力消費量の削減を図ることが可能となる。

充放電システムの一実施例を示す全体構成図である。 充放電装置２の構成例を示すブロック図である。 分電装置３の構成例を示すブロック図である。 制御装置４の構成例を示すブロック図である。 電気自動車５の構成例を示すブロック図である。 充放電シーケンスの第１例（基本動作）を示す図である。 充放電シーケンスの第２例を示す図である。 充放電シーケンスの第３例を示す図である。 充放電シーケンスの第４例を示す図である。 サーバ９に格納される車両利用計画テーブル１０００の一例を示す図である。 充放電制御計画テーブル１１００の一例を示す図である。 制御装置４と充放電装置２間の通信データテーブルの例（その１）を示す図である。 制御装置４と充放電装置２間の通信データテーブルの例（その２）を示す図である。 充放電装置２と電気自動車５間の通信データテーブルの例（その１）を示す図である。 充放電装置２と電気自動車５間の通信データテーブルの例（その２）を示す図である。 充放電システムにおける状態遷移を示す図である。 充放電システムの動作状態ごとの動作機能を示す図である。 充放電システムの連系運転における充放電処理フローの一例を示す図である。 充放電システムの自立運転における充放電処理フローの一例を示す図である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。なお、各図面において同一符号は、同一の要素または相当する要素を示す。

図１は、本発明による充放電システムの一実施例を示す全体構成図である。本実施例の充放電システム１では、系統電力（商用電力）や太陽光発電電力を電力供給源として電気自動車５に充電し、電気自動車５に充電した電力を放電して家庭内の電気機器８に供給する構成としている。充放電システム１は、充放電装置２、分電装置３、制御装置４、電気自動車５、太陽光発電装置６、電池７、電気機器８、サーバ９、ネットワーク１０を備える。図中、実線は電力線を、破線は通信線を表す。

系統電力から入力した電力は、分電装置３を介し充放電装置２、電気機器８、電池７に供給される。太陽光発電装置６で発電された電力は、充放電装置２を介し分電装置３や電気自動車５に供給される。充放電装置２は、分電装置３や太陽光発電装置６から入力した電力を電気自動車５の電池を充電するために供給する。逆に、電気自動車５の電池を放電させたときの電力は、充放電装置２と分電装置３を介して電気機器８や電池７に供給される。充放電装置２は、分電装置３と入出力する電力、太陽光発電装置６から入力される電力、および電気自動車５と入出力する電力について、入力電力の和と出力電力の和を等値にするよう調整する。電池７は、必要に応じ充放電装置２を動作するための電力を供給する。なお、電池７は充放電装置２に内蔵してもよい。

制御装置４は、ネットワーク１０を介して接続されたサーバ９から、後述する電気自動車５の利用計画情報を入手し、入手した利用計画に従い充放電装置２に充放電動作を指示する。充放電装置２と電気自動車５は電力線と通信線で接続され、充放電装置２の指示に従い電気自動車５に電力を入出力（充放電）する。分電装置３と充放電装置２は通信線で接続され、分電装置３は系統電力の停電を検知して充放電装置２に伝える。あるいは分電装置３は、充放電装置２から出力される電力が分電装置３に接続された電気機器８の消費電力よりも大きくなり、系統電力へ電力が出力されることを検知して充放電装置２に伝える。

本実施例の充放電システムによれば、電気自動車５に充電した電力を家庭内の電気機器の電力源として利用するので、家庭内における電力消費の平準化を図ることが可能となる。さらに、太陽光発電電力を使用することで、系統電力からの電力消費量の削減を図ることが可能となる。

以下、各装置の内部構成を詳細に説明する。
図２は、充放電装置２の構成例を示すブロック図である。充放電装置２は、太陽光発電入力部２０、系統電力入出力部２１、自動車電力入出力部２２、ＤＣ−ＤＣ電力変換部２３ａ、ＡＣ−ＤＣ電力変換部２３ｂ、ＤＣ−ＤＣ電力変換部２３ｃ、分電装置通信部２４、制御部２５、自動車通信部２６、制御装置通信部２７、電池電力入力部２８、ロック部２９を備える。実線は電力線、破線は通信線を表す。

太陽光発電装置６で発電された電力は太陽光発電入力部２０に入力され、ＤＣ−ＤＣ電力変換部２３ａで所定の直流電流に変換し、ＡＣ−ＤＣ電力変換部２３ｂまたはＤＣ−ＤＣ電力変換部２３ｃに出力する。

電気自動車５に充電する場合、分電装置３から系統電力入出力部２１に入力された交流電流はＡＣ−ＤＣ電力変換部２３ｂで所定の直流電流に変換し、ＤＣ−ＤＣ電力変換部２３Ｃに出力する。ＤＣ−ＤＣ電力変換部２３Ｃでは、入力された直流電流を所定の直流電流に変換し、自動車電力入出力部２２から電気自動車５に出力する。

電気自動車５から放電する場合、電気自動車５から出力された直流電流は自動車電力入出力部２２に入力される。そして、ＤＣ−ＤＣ電力変換部２３Ｃで所定の直流電流に変換し、ＡＣ−ＤＣ電力変換部２３ｂで所定の交流電流に変換して、分電装置３に出力される。

分電装置通信部２４は分電装置３と接続し、停電発生、系統復帰等のイベントを受信する。自動車通信部２６は電気自動車５と接続し、充電、放電制御に関する情報を送受信する。制御装置通信部２７は制御装置４と接続し、充放電装置２の制御に関する情報を送受信する。例えば、電気自動車５から現在の充電量の情報を受信し、この情報を制御装置４へ送信する。ロック部２９は電気自動車５と接続し、電気自動車５との間で電力および通信データを伝送するケーブルのコネクタをロックする。

制御部２５は、分電装置通信部２４、自動車通信部２６、制御装置通信部２７を介し各装置と通信を行うともに、ロック部２９を制御する。また制御部２５は、ＤＣ−ＤＣ電力変換部２３ａ、ＡＣ−ＤＣ電力変換部２３ｂ、ＤＣ−ＤＣ電力変換部２３Ｃを制御し、太陽光発電入力部２０、系統電力入出力部２１、自動車電力入出力部２２における入力電力和と出力電力和を等値にするよう制御する。具体的には、
充電時：［系統入力電力］＋［太陽光発電電力］＝［自動車充電電力］
放電時：［太陽光発電電力］＋［自動車放電電力］＝［系統出力電力］
となるように制御する。例えば、系統出力電力が分電装置３に接続された電気機器８の電力消費よりも大きくなった場合、自動車放電電力を抑えて系統電力へ電力が出力されないように調整する。
電池７から入力された電力は電池電力入力部２８に入力され、充放電装置２の動作電力に使用される。

このように充放電装置２では、制御部２５による電力制御により、電気自動車５への充電および電気自動車からの放電を規定された条件でスムーズに行える。特に、電気自動車５から放電させた電力を電気機器８へ供給する場合、電気機器８の電力負荷に合わせて自動車放電電力を調整することで、需給バランスのとれた効率の良い電力制御を行うことができる。

図３は、分電装置３の構成例を示すブロック図である。分電装置３は、系統電力入力部３０、主幹ブレーカ３１、第１のブレーカ３２、第１の電力出力部３３、第２のブレーカ３４、第２の電力出力部３５、充放電装置電力入出力部３６、監視部３７、充放電装置通信部３８を備える。

系統電力入力部３０には系統電力（商用電力）が入力し、主幹ブレーカ３１、第１のブレーカ３２を介し、第１の電力出力部３３から電気機器８に供給される。また第２のブレーカ３４を介し、第２の電力出力部３５から電気機器８に供給される。充放電装置電力入出力部３６は充放電装置２と接続され、出力の場合は、主幹ブレーカ３１から入力した電力を充放電装置２に出力し、入力の場合は、充放電装置２から入力した電力を第１のブレーカ３２、第２のブレーカ３４に出力する。

監視部３７は、停電の発生、停電からの復帰、充放電装置２から入力された電力が主幹ブレーカ３１を介し系統電力入力部３０から出力されたことを検知し、充放電装置通信部３８を介し充放電装置２に通知する。

図４は、制御装置４の構成例を示すブロック図である。制御装置４は、充放電装置通信部４０、ネットワーク通信部４１、制御部４２、記憶部４３、ユーザ操作入力部４４、表示部４５、電池４６を備える。

充放電装置通信部４０は、充放電装置２との間で制御情報の送受信を行う。ネットワーク通信部４１は、サーバ９から電気自動車５の車両利用に関する情報を入手する。ユーザ操作入力部４４はマウス、タッチパネル、ボタン等で構成され、ユーザからの充放電システム１への操作が入力され、入力情報を制御部４２に通知する。表示部４５は、充放電システム１の動作状態に関する情報を表示する。

制御部４２は、サーバ９から入手した車両利用情報、太陽光発電装置６の発電計画、電気機器８の電力消費予測をもとに、電気自動車５に対する充放電制御計画を作成する。作成した充放電制御計画は、記憶部４３に実行プログラムとして格納する。そして、記憶部４３に記憶したプログラムを読み出して、規定の時刻になると規定の充放電動作を実行させる。その際、充放電装置通信部４０、ネットワーク通信部４１、ユーザ操作入力部４４、表示部４５を介して、他の装置やユーザに指示や通知を与える。また、充放電装置２を介して電気自動車５の現在の充電量を取得し、これが予め定めた所定の充電量に到達したとき、現在の充放電動作を停止させる。
電池４６は、停電時あるいはコンセント（図示せず）から電力を供給しない場合に、制御装置４を駆動させるための電力を供給する。

このように制御装置４は、電気自動車５の利用情報、太陽光発電装置６の発電計画、電気機器８の電力消費予測をもとに作成した充放電制御計画に従い、電気自動車５に対する充放電動作の開始指示を行う。また電気自動車５の現在の充電量を取得して所定値に到達したとき充放電動作の停止指示を行う。これより、電気自動車５や電気機器８の利用に合わせて電力を効率的に供給し、家庭内における電力消費を平準化しかつ電力消費量の削減を図ることが可能となる。

図５は、電気自動車５の構成例を示すブロック図である。電気自動車５は、充放電装置通信部５０、制御部５１、ユーザ操作部５２、充放電装置電力入出力部５３、電池監視部５４、電池（バッテリー）５５、モータ５６、駆動部５７を備える。

充放電装置通信部５０は、充放電装置２との間で充放電に関する制御情報を送受信する。充放電装置電力入出力部５３は、充放電装置２から入力された電力で電池５５を充電し、逆に電池５５から放電された電力を充放電装置２に出力する。モータ５６は電池５５から供給される電力で回転し、タイヤ等の駆動部５７を駆動させる。

電池監視部５４は電池５５の充電状態（現在の充電量）を監視し、制御部５１に通知する。ユーザ操作部５２は入力されたユーザ操作を制御部５１に通知する。制御部５１はユーザ操作部５２、電池監視部５４、モータ５６を制御し、現在の充電量やユーザ操作を充放電装置通信部５０を介して充放電装置２へ送信する。

図６は、本実施例における充放電シーケンスの第１例（基本動作）を示す図である。ここでは制御装置４の指示により、充放電装置２から電気自動車５に充電動作を行う場合を説明する。

Ｓ６０１：制御装置４が充放電装置２に処理開始を通知する。
Ｓ６０２：充放電装置２は処理開始を通知されると、電気自動車５に処理開始を通知する。

Ｓ６０３：電気自動車５は処理開始を通知されると、充放電装置２に車両情報を送信する。
Ｓ６０４：充放電装置２は車両情報を受信すると、制御装置４に車両情報と充放電装置情報を送信する。

Ｓ６０５：制御装置４は車両情報と充放電装置情報を受信すると、車両識別、充放電装置識別を確認する。認証済の場合は、充放電装置２に充放電制御情報（ここでは充電制御情報）を送信する。未認証の場合は、ユーザに未認証であることを通知し終了する。
Ｓ６０６：充放電装置２は充放電制御情報を受信すると、電気自動車５に充放電装置情報を送信する。

Ｓ６０７：電気自動車５は充放電装置情報を受信し、所定の処理を行うと、充放電装置２に準備完了通知を送信する。
Ｓ６０８：充放電装置２は準備完了通知を受信すると、制御装置４に充放電準備完了通知を送信する。

Ｓ６０９：制御装置４は充放電準備完了通知を受信すると、ユーザ操作あるいは所定の充放電計画に従い、充放電装置２に充電開始を通知する。
Ｓ６１０：充放電装置２は充電開始を受信すると、ロック部２９によりコネクタロックを行う。そして、電気自動車５に充電開始を通知し、充電を開始する。

Ｓ６１１：充電中、電気自動車５は充放電装置２に充電情報を送信する。
Ｓ６１２：充電中、充放電装置２は制御装置４に充電情報と充放電装置情報を送信する。

Ｓ６１３：充電中、制御装置４は充放電装置２に充放電制御情報を送信する。
Ｓ６１４：充電中、充放電装置２は電気自動車５に充放電装置情報を送信する。
充電中、Ｓ６１１からＳ６１４のシーケンスを繰り返す。

Ｓ６１５：電気自動車５は所定の充電量（満充電）に到達すると、充放電装置２に現在の動作（充電）の停止要求を通知する。
Ｓ６１６：充放電装置２は停止要求を受信すると、制御装置４に充電停止要求を送信する。

Ｓ６１７：制御装置４は充電停止要求を受信すると、充放電装置２に現在の動作（充電）の停止を指示する。
Ｓ６１８：充放電装置２は充電を停止し、また停止したことを電気自動車５に通知する。

Ｓ６１９：電気自動車５は停止を通知されると、所定の処理を行い充放電装置２に処理終了を通知する。充放電装置２は処理終了を受信すると、ロック部２９によるコネクタロックを解除する。

なお、Ｓ６１５、Ｓ６１６において、電気自動車５は現在の充電量を充放電装置２を介して制御装置４に通知し、制御装置４は現在の充電量が所定の充電量に達したとき、Ｓ６１７において充放電装置２に対し充放電動作の停止を指示するようにしても良い。これは、後述の図８、図９のシーケンスにおいても同様である。
本シーケンスでは充電動作の場合を説明したが、放電動作の場合も同様の手順で実施される。

図７は、充放電シーケンスの第２例を示す図であり、待機状態から充放電動作（ここでは放電）を開始する場合である。待機状態とは、充放電装置２と電気自動車５の間で電力の入出力、および通信情報の送受信がなく、ロック部２９によりコネクタロックのみ行う状態である。待機状態とすることで、次の充放電動作を開始する際コネクタロックを行う必要がなく、スムーズに移行できる。

Ｓ７０１：図６の充電中に電気自動車５の充電量が所定の値に到達すると、制御装置４は充放電装置２に現在の動作（充電）の停止を通知する。
Ｓ７０２：充放電装置２は停止を通知されると充電を停止し、電気自動車５に停止したことを通知し、その後待機状態に入る。

Ｓ７０３：制御装置４は充放電（ここでは放電）を行う所定の時刻になると、充放電装置２に処理開始を通知する。
Ｓ７０４：充放電装置２は処理開始を通知されると、電気自動車５に処理開始を通知する。

Ｓ７０５：電気自動車５は処理開始を通知されると、充放電装置２に車両情報を送信する。
Ｓ７０６：充放電装置２は車両情報を受信すると、制御装置４に車両情報と充放電装置情報を送信する。

Ｓ７０７：制御装置４は車両情報と充放電装置情報を受信すると、車両識別、充放電装置識別を確認する。認証済の場合は、充放電装置２に充放電制御情報（ここでは放電制御情報）を送信する。未認証の場合は、ユーザに未認証であることを通知し終了する。
Ｓ７０８：充放電装置２は充放電制御情報を受信すると、電気自動車５に充放電装置情報を送信する。

Ｓ７０９：電気自動車５は充放電装置情報を受信し、所定の処理を行うと、充放電装置２に準備完了通知を送信する。
Ｓ７１０：充放電装置２は準備完了通知を受信すると、制御装置４に充放電準備完了通知を送信する。

Ｓ７１１：制御装置４は充放電準備完了通知を受信すると、所定の充放電計画に従い、充放電装置２に放電開始を通知する。
Ｓ７１２：充放電装置２は放電開始を受信すると、電気自動車５に放電開始を通知し、電気自動車５からの放電を開始する。

Ｓ７１３：放電中、電気自動車５は充放電装置２に放電情報を送信する。
Ｓ７１４：放電中、充放電装置２は制御装置４に放電情報と充放電装置情報を送信する。

Ｓ７１５：放電中、制御装置４は充放電装置２に充放電制御情報を送信する。
Ｓ７１６：放電中、充放電装置２は電気自動車５に充放電装置情報を送信する。
放電中、Ｓ７１３からＳ７１６のシーケンスを繰り返す。

Ｓ７１７：電気自動車５の充電量（残量）が所定の値に到達すると、制御装置４は充放電装置２に現在の動作（放電）の停止を通知する。
Ｓ７１８：充放電装置２は停止を通知されると放電を停止し、電気自動車５に停止したことを通知し、待機状態に入る。

Ｓ７１９：ユーザから充放電停止を指示されると、制御装置４は充放電装置２にロック解除を通知する。充放電装置２は解除が通知されると、ロック部２９によりコネクタロックを解除する。
本シーケンスでは待機状態からの放電動作の場合を説明したが、充電動作の場合も同様の手順で実施される。

図８は、充放電シーケンスの第３例を示す図であり、充放電計画に従い放電中に充電動作へ切り替える場合である。

Ｓ８０１：図７の放電中（Ｓ７１３〜Ｓ７１６）に電気自動車５に登録された所定の充電時刻に到達すると、電気自動車５は充放電装置２に充電要求を通知する。
Ｓ８０２：充放電装置２は充電要求を通知されると、制御装置４に充電要求を通知する。

Ｓ８０３：制御装置４は充電要求を通知されると、充放電装置２に現在の動作（放電）の停止を通知する。
Ｓ８０４：充放電装置２は停止を通知されると放電を停止し、電気自動車５に停止したことを通知し、待機状態に入る。

Ｓ８０５：制御装置４は待機状態になったことを検知すると、充放電装置２に処理開始を通知する。
Ｓ８０６：充放電装置２は処理開始を通知されると、電気自動車５に処理開始を通知する。

Ｓ８０７：電気自動車５は処理開始を通知されると、充放電装置２に車両情報を送信する。
Ｓ８０８：充放電装置２は車両情報を受信すると、制御装置４に車両情報と充放電装置情報を送信する。

Ｓ８０９：制御装置４は車両情報と充放電装置情報を受信すると、車両識別、充放電装置識別を確認する。認証済の場合は、充放電装置２に充放電制御情報（ここでは充電制御情報）を送信する。未認証の場合は、ユーザに未認証であることを通知し終了する。
Ｓ８１０：充放電装置２は充放電制御情報を受信すると、電気自動車５に充放電装置情報を送信する。

Ｓ８１１：電気自動車５は充放電装置情報を受信し、所定の処理を行うと、充放電装置２に準備完了通知を送信する。
Ｓ８１２：充放電装置２は準備完了通知を受信すると、制御装置４に充放電準備完了通知を送信する。

Ｓ８１３：制御装置４は充放電準備完了通知を受信すると、充放電装置２に充電開始を通知する。
Ｓ８１４：充放電装置２は充電開始を受信すると、電気自動車５に充電開始を通知し、充電を開始する。

Ｓ８１５：充電中、電気自動車５は充放電装置２に充電情報を送信する。
Ｓ８１６：充電中、充放電装置２は制御装置４に充電情報と充放電装置情報を送信する。

Ｓ８１７：充電中、制御装置４は充放電装置２に充放電制御情報を送信する。
Ｓ８１８：充電中、充放電装置２は電気自動車５に充放電装置情報を送信する。
充電中、Ｓ８１５からＳ８１８のシーケンスを繰り返す。

Ｓ８１９：電気自動車５は所定の充電量（満充電）に到達すると、充放電装置２に現在の動作（充電）の停止要求を通知する。
Ｓ８２０：充放電装置２は停止要求を受信すると、制御装置４に充電停止要求を送信する。

Ｓ８２１：制御装置４は充電停止要求を受信すると、充放電装置２に現在の動作（充電）の停止を指示する。
Ｓ８２２：充放電装置２は充電を停止し、また停止したことを電気自動車５に通知する。

Ｓ８２３：電気自動車５は停止を通知されると、所定の処理を行い充放電装置２に処理終了を通知する。充放電装置２は処理終了を受信すると、待機状態に入る。

図９は、充放電シーケンスの第４例を示す図であり、ユーザ指示に従い放電中に充電動作へ切り替える場合である。

Ｓ９０１：図７の放電中（Ｓ７１３〜Ｓ７１６）に、制御装置４のユーザ操作入力部４４を介してユーザにより充電動作が指示されると、制御装置４は充放電装置２に現在の動作（放電）の停止を通知する。
Ｓ９０２：充放電装置２は停止を通知されると放電を停止し、電気自動車５に停止したことを通知し、待機状態に入る。

Ｓ９０３：制御装置４は待機状態になったことを検知すると、充放電装置２に処理開始を通知する。
Ｓ９０４：充放電装置２は処理開始を通知されると、電気自動車５に処理開始を通知する。

Ｓ９０５：電気自動車５は処理開始を通知されると、充放電装置２に車両情報を送信する。
Ｓ９０６：充放電装置２は車両情報を受信すると、制御装置４に車両情報と充放電装置情報を送信する。

Ｓ９０７：制御装置４は車両情報と充放電装置情報を受信すると、車両識別、充放電装置識別を確認する。認証済の場合は、充放電装置２に充放電制御情報（ここでは充電制御情報）を送信する。未認証の場合は、ユーザに未認証であることを通知し終了する。
Ｓ９０８：充放電装置２は充放電制御情報を受信すると、電気自動車５に充放電装置情報を送信する。

Ｓ９０９：電気自動車５は充放電装置情報を受信し、所定の処理を行うと、充放電装置２に準備完了通知を送信する。
Ｓ９１０：充放電装置２は準備完了通知を受信すると、制御装置４に充放電準備完了通知を送信する。

Ｓ９１１：制御装置４は充放電準備完了通知を受信すると、充放電装置２に充電開始を通知する。
Ｓ９１２：充放電装置２は充電開始を受信すると、電気自動車５に充電開始を通知し、充電を開始する。

Ｓ９１３：充電中、電気自動車５は充放電装置２に充電情報を送信する。
Ｓ９１４：充電中、充放電装置２は制御装置４に充電情報と充放電装置情報を送信する。

Ｓ９１５：充電中、制御装置４は充放電装置２に充放電制御情報を送信する。
Ｓ９１６：充電中、充放電装置２は電気自動車５に充放電装置情報を送信する。
充電中、Ｓ９１３からＳ９１６のシーケンスを繰り返す。

Ｓ９１７：電気自動車５は所定の充電量（満充電）に到達すると、充放電装置２に現在の動作（充電）の停止要求を通知する。
Ｓ９１８：充放電装置２は停止要求を受信すると、制御装置４に充電停止要求を送信する。

Ｓ９１９：制御装置４は充電停止要求を受信すると、充放電装置２に現在の動作（充電）の停止を指示する。
Ｓ９２０：充放電装置２は充電を停止し、また停止したことを電気自動車５に通知する。

Ｓ９２１：電気自動車５は停止を通知されると、所定の処理を行い充放電装置２に処理終了を通知する。充放電装置２は処理終了を受信すると、ロック部２９によるコネクタロックを解除する。

図１０は、サーバ９に格納される車両利用計画テーブル１０００の一例を示す図である。車両利用計画テーブル１０００には、日付１００１、利用開始時刻１００２、利用終了時刻１００３の情報を含む。符号１００４、１００５、１００６、１００７は利用計画レコードの例であって、例えばレコード１００７は、２０１２年３月１日の１０：００から１１：５９まで電気自動車５を利用する予定であることを示す。

図１１は、充放電制御計画テーブル１１００の一例を示す図である。制御装置４は、サーバ９から受信した車両利用計画テーブル１０００の情報、および電力需要計画や発電計画をもとに充放電制御計画テーブル１１００を作成する。充放電制御計画テーブル１１００には、開始時刻１１０１、終了時刻１１０２、充放電制御種別１１０３の情報を含む。充放電制御種別１１０３には、系統電力を使用した充電（１１０４）、待機状態（１１０５、１１１０）、太陽光発電を使用した充電（１１０６、１１０８）、電気自動車５に乗車（１１０７）、電気自動車５から分電装置３への放電（１１０９）などがある。

図１２Ａと図１２Ｂは、制御装置４と充放電装置２間の通信データテーブルの例を示す図である。図６、７、８、９のシーケンスにおいて、制御装置４と充放電装置２の間で送受信、通知される情報の一例である。本テーブルに記載した情報を全て送受信してもよいし、特定の情報のみ送受信してもよい。

図１３Ａと図１３Ｂは、充放電装置２と電気自動車５間の通信データテーブルの例を示す図である。図６、７、８、９のシーケンスにおいて、充放電装置２と電気自動車５の間で送受信、通知される情報の一例である。本テーブルに記載した情報を全て送受信してもよいし、特定の情報のみ送受信してもよい。

図１４は、充放電システムにおける状態遷移を示す図である。
充放電動作では２つの運転状態があり、連系運転状態（Ｓ１４０１）とは、系統電力と接続されて電気自動車５に充放電を行う状態である。一方自立運転状態（Ｓ１４０３）とは、電力系統と切り離されて電気自動車５に充放電を行う状態である。また運転停止状態には、停電停止状態（Ｓ１４０２）と復帰停止状態（Ｓ１４０４）がある。

連系運転状態（Ｓ１４０１）で系統電力の停電が発生すると、停電停止状態（Ｓ１４０２）に遷移する。停電停止状態（Ｓ１４０２）でユーザが自立起動を指示すると、自立運転状態（Ｓ１４０３）に遷移する。

自立運転状態（Ｓ１４０３）で系統電力が復帰すると、復帰停止状態（Ｓ１４０４）に遷移する。復帰停止状態（Ｓ１４０４）でユーザが連系起動を指示すると、連系運転状態（Ｓ１４０１）に遷移する。

その他、停電停止状態（Ｓ１４０２）で系統電力が復帰すると復帰停止状態（Ｓ１４０４）に遷移し、復帰停止状態（Ｓ１４０４）で系統電力の停電が発生すると停電停止状態（Ｓ１４０２）に遷移する。

図１５は、充放電システムの動作状態ごとの動作機能を示す図である。
（ａ）連系運転状態（Ｓ１４０１）
充電開始１５０１：それまでの動作を停止し、電気自動車５へ充電を開始する。
自動制御開始１５０２：それまでの動作を停止し、制御装置４の充放電制御計画テーブル１１００に従い充放電を開始する。
充放電停止１５０３：充放電を停止し、コネクタロックを解除する。
緊急停止１５０４：充放電装置２の動作を停止する。

（ｂ）停電停止状態（Ｓ１４０２）
充電開始１５１１：自立運転を開始し、太陽光発電装置６の電力を用いて電気自動車５に充電する。
緊急停止１５１２：充放電装置２の動作を停止する。
自動制御開始１５１３：自立運転を開始し、電気機器８の電力負荷と太陽光発電装置６の発電電力に合わせて、電気自動車５の充電と放電を切換える。
放電１５１４：自立運転を開始し、電気機器８の電力負荷に合わせて電気自動車５から放電する。

（ｃ）自立運転状態（Ｓ１４０３）
充電開始１５２１：それまでの動作を停止し、太陽光発電電力を用いて電気自動車５に充電する。
充放電停止１５２２：それまでの動作を停止し、コネクタロックを解除する。
緊急停止１５２３：充放電装置２の動作を停止する。
自動制御開始１５２４：それまでの動作を停止し、電気機器８の電力負荷と太陽光発電装置６の発電電力に合わせて、電気自動車５の充電と放電を切換える。
放電１５２５：それまでの動作を停止し、電気機器８の電力負荷に合わせて電気自動車５から放電する。

（ｄ）復帰停止状態（Ｓ１４０４）
連系起動１５３１：連系運転を開始する。
緊急停止１５３２：充放電装置２の動作を停止する。

なお、図１５に示した各動作機能は、例えば制御装置４の表示部４５に選択可能な形式で表示してもよく、充放電システム１の動作状態に従い表示する機能を切換えることも可能である。あるいは、ユーザ操作入力部４４にボタン等の形式で配置してもよい。

図１６は、充放電システムの連系運転における充放電処理フローの一例を示す図である。以下の各フローは制御装置４により進行する。

Ｓ１６０１：充放電要求種別を判定する。判定の結果、Ｓ１６０２、Ｓ１６１１、Ｓ１６１９に分岐する。

Ｓ１６０２：充放電要求種別が（ａ）「ユーザによる充電指示」である場合、充放電装置２が待機状態に対応しないことを電気自動車５に通知するために、充電器のサスペンドフラグをオフにする。
Ｓ１６０３：Ｓ１６０２で指定した内容で制御装置４、充放電装置２は電気自動車５へ処理開始を通知する。

Ｓ１６０４：車両識別は認証済か否かを確認する。未認証であればＳ１６１０へ進む。
Ｓ１６０５：車両識別が認証済であれば、ロック部２９でコネクタロックする。

Ｓ１６０６：充放電装置２は電気自動車５へ充電を開始する。
Ｓ１６０７：充電中、イベントを監視する。

Ｓ１６０８：電気自動車５の充電量が所定の値（満充電）になったとき、あるいはユーザによる充電（または充放電）停止が指示されると、充電（充放電）を停止する。
Ｓ１６０９：ロック部２９でコネクタロックを解除し終了する。

Ｓ１６１０：車両識別が未認証であれば、表示部４５によりユーザに異常を通知し終了する。

Ｓ１６１１：Ｓ１６０１での充放電要求種別が（ｂ）「電気自動車５からの充放電要求」である場合、充放電装置２が待機状態に対応することを電気自動車５に通知するために、充電器のサスペンドフラグをオンにする。
Ｓ１６１２：Ｓ１６１１で指定した内容で制御装置４、充放電装置２は電気自動車５へ処理開始を通知する。この場合は、充放電装置２と電気自動車５との間の車両識別は完了している。

Ｓ１６１３：充放電装置２は電気自動車５との間で充放電を開始する。
Ｓ１６１４：充放電中、イベントを監視する。ユーザによる充放電停止が指示された場合、Ｓ１６０８に進み充放電を停止し、Ｓ１６０９でロック解除して終了する。

Ｓ１６１５：電気自動車５の充電量が所定の値になると、充放電を停止する。なお、所定の値とは電気自動車５の充電量の最大値（満充電）、最小値（電欠）、または制御装置４で作成する充放電制御計画に対応した目標値である。
Ｓ１６１６：電気自動車５が充放電要求を通知するか否かを示す車両サスペンドフラグを確認する。車両サスペンドフラグがオフの場合、Ｓ１６０９に進みコネクタロックを解除し終了する。

Ｓ１６１７：車両サスペンドフラグがオンの場合、充放電装置２は待機状態に入る。
Ｓ１６１８：待機中、イベントを監視する。ユーザによる充放電停止が指示された場合、Ｓ１６０９に進みコネクタロックを解除し終了する。充放電要求が発行されれば、Ｓ１６０１に戻り、本フローを繰り返す。

Ｓ１６１９：Ｓ１６０１での充放電要求種別が（ｃ）「自動制御による要求」である場合、充放電制御計画テーブル１１００を作成する。
Ｓ１６２０：充放電要求種別が自動制御である場合、待機状態に対応することを電気自動車５に通知するために、充電器のサスペンドフラグをオンにする。

Ｓ１６２１：Ｓ１６２０で指定した内容で制御装置４、充放電装置２は電気自動車５へ処理開始を通知する。
Ｓ１６２２：車両識別は認証済か否かを確認する。未認証であればＳ１６１０へ進み、ユーザに異常を通知し終了する。

Ｓ１６２３：車両識別が認証済であれば、コネクタロック済か否かを確認する。ロック済であればＳ１６１３へ進み、充放電制御計画に従い充放電装置２は電気自動車５との間で充放電を開始する。
Ｓ１６２４：コネクタが未ロックであれば、ロック部２９でコネクタロックする。そしてＳ１６１３へ進み、充放電制御計画に従い充放電を開始する。

このように連系運転時の充放電制御では、充放電要求種別を判定するステップ（Ｓ１６０１）と、判定した充放電要求種別に応じて、充放電装置と電気自動車とのコネクタをロックしたままとする待機状態に対応させるか否かを設定するステップ（Ｓ１６０２、Ｓ１６１１、Ｓ１６２０）と、電気自動車に対し要求された充放電を実行するステップ（Ｓ１６０６、Ｓ１６１３）と、充放電を終了したとき、電気自動車から充放電装置に対し待機状態の要求があるか否かを確認するステップ（Ｓ１６１６）と、電気自動車から待機状態の要求がある場合は待機状態に移行し（Ｓ１６１７）、電気自動車から待機状態の要求がない場合はコネクタのロックを解除するステップ（Ｓ１６０９）と、を備えることに特徴がある。

このように、待機状態に対応するか否かを設定することで、次の充放電動作を開始する際にコネクタロックを行うステップを最小限に抑え、動作の切替をスムーズに移行することができる。

図１７は、充放電システムの自立運転における充放電処理フローの一例を示す図である。以下の各フローは制御装置４により進行される。

Ｓ１７０１：自立運転においては待機状態に対応しないことを電気自動車５に通知するために、充電器のサスペンドフラグをオフにする。
Ｓ１７０２：Ｓ１７０１で指定した内容で制御装置４、充放電装置２は電気自動車５へ処理開始を通知する。

Ｓ１７０３：車両識別は認証済か否かを確認する。未認証であればＳ１７１２へ進む。
Ｓ１７０４：車両識別が認証済であれば、ロック部２９でコネクタロックする。

Ｓ１７０５：充放電要求種別を判定する。判定の結果、Ｓ１７０６、Ｓ１７０７、Ｓ１７０８に分岐する。
Ｓ１７０６：充放電要求種別が（ａ）「充電」であれば、太陽光発電装置６の発電電力を用いて電気自動車５への充電を開始する。
Ｓ１７０７：充放電要求種別が（ｂ）「放電」であれば、電気機器８の電力負荷に合わせて電気自動車５から放電を開始する。
Ｓ１７０８：充放電要求種別が（ｃ）「自動制御」であれば、電気機器８の電力負荷と太陽光発電装置６の発電電力に応じて、電気自動車５に対する充電と放電を切換える。

Ｓ１７０９：充放電中、イベントを監視する。
Ｓ１７１０：電気自動車５の充電量が所定の値になる、あるいはユーザによる充放電停止が指示されると、充放電を停止する。なお、所定の値とは電気自動車５の充電量の最大値（満充電）、最小値（電欠）、または制御装置４で作成する充放電制御計画に対応した目標値である。
Ｓ１７１１：ロック部２９でコネクタロックを解除し終了する。

Ｓ１７１２：車両識別が未認証であれば、表示部４５等を用いてユーザに充放電を許可するか否か確認を促す。ユーザが充放電を許可した場合はＳ１７０４に進み、許可しない場合は終了する。

このように自立運転時の充放電制御によれば、系統電力に停電が発生した場合、充放電制御計画による充放電動作を停止し、ユーザからの指示により、太陽光発電装置から電気自動車に充電し（Ｓ１７０６）、あるいは電気自動車から放電させて電気機器に供給し（Ｓ１７０７）、あるいは電気機器の電力負荷と太陽光発電装置の発電電力に応じて、電気自動車に対する充電と放電を切換える（Ｓ１７０８）ことを特徴とする。

これより、系統電力に停電が発生した場合であっても、太陽光発電装置と電気自動車と電気機器との間で、効率良く電力の供給を行うことができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、電力線や通信線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品では必ずしも全ての電力線や通信線を備えるとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１：充放電システム、
２：充放電装置、
３：分電装置、
４：制御装置、
５：電気自動車、
６：太陽光発電装置、
７：電池、
８：電気機器、
９：サーバ、
１０：ネットワーク、
２０：太陽光発電電力入力部、
２１：系統電力入出力部、
２２：自動車電力入出力部、
２３ａ：ＤＣ−ＤＣ電力変換部、
２３ｂ：ＡＣ−ＤＣ電力変換部、
２３ｃ：ＤＣ−ＤＣ電力変換部、
２４：分電装置通信部、
２５：制御部、
２６：自動車通信部、
２７：制御装置通信部、
２８：電池電力入力部、
２９：ロック部、
３０：系統電力入力部、
３１：主幹ブレーカ、
３２：第１のブレーカ、
３３：第１の電力出力部、
３４：第２のブレーカ、
３５：第２の電力出力部、
３６：充放電装置電力入出力部、
３７：監視部、
３８：充放電装置通信部、
４０：充放電装置通信部、
４１：ネットワーク通信部、
４２：制御部、
４３：記憶部、
４４：ユーザ操作入力部、
４５：表示部、
４６：電池、
５０：充放電装置通信部、
５１：制御部、
５２：ユーザ操作部、
５３：充放電装置電力入出力部、
５４：電池監視部、
５５：電池、
５６：モータ、
５７：駆動部。

Claims (2)

1. 電力供給源から電気自動車に電力を充電し、前記電気自動車に充電した電力を放電する充放電システムにおいて、
   前記電力供給源と前記電気自動車に接続され、前記電気自動車に対し充放電を行う充放電装置と、
   前記充放電装置の充放電動作を制御する制御装置と、を有し、
   前記電力供給源として、系統電力が入力される分電装置と太陽光発電装置と、を備え、
   前記充放電装置は、前記制御装置の制御により電気機器の電力負荷に合わせて前記電気自動車からの放電電力を調整しながら、前記電気自動車から放電された電力を前記分電装置を介して前記電気機器に供給し、
   前記制御装置は、前記電気自動車からの放電電力と前記太陽光発電装置による発電電力の総和が前記分電装置に接続された前記電気機器の電力消費よりも大きくなった場合に、前記放電電力を抑えて前記系統電力へ前記放電電力が出力されないように制御し、
   前記制御装置は、前記充放電装置を介して前記制御装置に送信された前記電気自動車の現在の充電量が所定の値に到達したときに充放電動作を停止させると共に、
   更に、前記制御装置は、ネットワークを介して接続されたサーバから前記電気自動車の利用計画情報を入手し、入手した前記利用計画情報に基づいた充放電制御情報を前記充放電装置に送って前記電気自動車への充放電動作を制御する
   ことを特徴とする充放電システム。
2. 電力供給源と電気自動車に接続され、前記電気自動車に対し充放電を行う充放電装置において、
   系統電力を入出力する系統電力入出力部と、
   太陽光発電電力を入力する太陽光発電電力入力部と、
   前記電気自動車との間で電力を入出力する電気自動車電力入出力部と、
   制御装置からの充放電指示により電力の入出力を制御する制御部と、を備え、
   前記充放電装置は、前記制御部の制御により電気機器の電力負荷に合わせて前記電気自動車からの放電電力を調整しながら、前記電気自動車から放電された電力を分電装置を介して前記電気機器に供給し、
   前記制御部は、前記電気自動車からの放電電力と太陽光発電装置による発電電力の総和が前記分電装置に接続された前記電気機器の電力消費よりも大きくなった場合に、前記放電電力を抑えて前記系統電力へ前記放電電力が出力されないように制御すると共に、
   更に、前記制御部は、ネットワークを介して接続されたサーバから前記電気自動車の利用計画情報を入手した前記制御装置から送られてくる前記利用計画情報に基づいた充放電制御情報にしたがって前記電気自動車への充放電動作を制御する
   ことを特徴とする充放電装置。

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