JP6423746B2 - 充放電システム - Google Patents

Description

この発明は、家庭用の商用電源や自然エネルギー発電システムによって電気自動車の蓄電池に充電を行ったり、この電気自動車の蓄電池から家電負荷へ電力を供給したりする充放電システムに関する。

従来から、電気自動車の蓄電池から家電負荷に電力を供給したり、家庭用の商用電源から電気自動車の蓄電池を充電したりする充放電システムが知られている（特許文献１参照）。

係る充放電システムは、商用電源から電気自動車の蓄電池を充電する場合、住宅用設備として設けた電気自動車用パワーコンディショナによって交流電力を直流電力に変換して充電を行う。逆に、電気自動車の蓄電池から家電負荷に電力を供給する場合、上記電気自動車用パワーコンディショナによって電気自動車の蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して家電負荷に供給する。

一方、特許文献２ないし特許文献４に記載の太陽光発電システムを特許文献１に適用して、太陽光発電システムで発電した電力で電気自動車の蓄電池を充電することが考えられている。

しかし、太陽光発電システムは、系統電源と連係して発電するため、停電時には連係することができないことにより動作が停止してしまうという問題がある。

この問題を解消したものとして、特許文献５，６に記載されている電力供給システムがある。

特開２０１３−１０２６０８号公報 特開２０１３−１３１７４号公報 ＷＯ２０１３/１１８３７６号公報 特開２００６-３１１７０７号公報 特開２０１１−１８８６０７号公報 特開２０１３−１６５５７７号公報

ところで、特許文献１に示す充放電システムにあっては、電気自動車用パワーコンディショナの出力によって家電負荷に電力を供給する場合、この供給開始直後に自動車用パワーコンディショナの交流電圧の電圧波形がゼロクロス付近で急激に変化する。この急激な変化により瞬間的にピーク電流が流れ、このピーク電流により過負荷と判断されてしまい、電気自動車用パワーコンディショナである充放電用パワーコンディショナの動作が停止してしまうという問題があった。この特許文献１の充放電システムに特許文献５，６の電力供給システムを適用しても同様な問題が生じる。

この発明の目的は、充放電用パワーコンディショナの動作が瞬間的なピーク電流によって停止してしまうことのない充放電システムを提供することにある。

請求項１の発明は、系統電源と自然エネルギー発電システムとに接続された分電盤から供給される交流電力を電気自動車の蓄電池へ供給したり、この蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して前記分電盤へ供給したりする充放電用パワーコンディショナを備え、前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーによって発電された直流電力を前記系統電源の交流電圧に同期した交流電力に変換して前記分電盤に出力する発電用パワーコンディショナを有し、停電時に、前記充放電用パワーコンディショナは放電用ＤＣ/ＡＣコンバータから擬似交流電圧を出力させ、前記発電用パワーコンディショナは前記擬似交流電圧に同期した交流電力を出力する充放電システムであって、前記発電用パワーコンディショナは、自然エネルギーによって発電された直流電力を昇圧した直流電力として出力する昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電力の直流電圧を交流電圧にして出力するインバータと、前記インバータから出力される交流電圧のゼロクロス点を検出する第１のゼロクロス検出回路と、この第１のゼロクロス検出回路が検出したゼロクロス点近傍の交流電圧の変動幅を検出する第１の電圧変動幅検出回路と、この第１の電圧変動幅検出回路が検出した変動幅が予め設定されている設定値を超えたか否かに基づいて、前記インバータを制御する第１制御手段と、を有し、前記充放電用パワーコンディショナは、入力された交流電圧を直流電圧に変換して前記蓄電池を充電する充電用ＡＣ/ＤＣコンバータを有し、前記発電用パワーコンディショナから出力される交流電圧のゼロクロス点を検出する第２のゼロクロス検出回路と、前記第２のゼロクロス検出回路がゼロクロス点を検出するごとに、隣接するゼロクロス点間における前記蓄電池の充電電流または充電電圧の実効値または平均値を算出する出力計算部と、この出力計算部が算出する実効値または平均値と予め設定されている基準設定値との差である誤差を求め、この誤差に応じた誤差信号を出力する誤差演算部と、前記誤差信号が出力される前の誤差信号に対する前記誤差信号の変動量を検出する変動検出部と、前記誤差演算部と前記変動検出部とからの入力信号に基づいて前記充電用ＡＣ/ＤＣコンバータを制御する充電用の制御装置と、を備え、前記充電用の制御装置は、前記誤差演算部から出力される前記誤差信号に基づいて、その誤差がゼロとなるように前記充電用ＡＣ/ＤＣコンバータを制御する補正部と、前記変動検出部が検出した変動量が予め設定した変動設定値を超えたとき前記充電用ＡＣ/ＤＣコンバータの充電動作を停止させる充電停止部と、を備えていることを特徴とする。

この発明によれば、交流電圧のゼロクロス付近で瞬間的なピーク電流が発生しても、充放電用パワーコンディショナの動作が停止してしまうことがない。

この発明に係る充放電システムの構成を概略的に示した説明図である。 図１に示す充放電システムのＰＶパワーコンディショナの構成を示したブロック図である。 図１に示す充放電システムの電気自動車用パワーコンディショナ装置の構成を示したブロック図である。 図３に示す電気自動車用パワーコンディショナ装置の詳細構成を示すブロック図である。 図３の電気自動車用パワーコンディショナ装置における交流電圧波形を示した説明図である。 図２に示すインバータの出力電圧波形と基準波形とを示した説明図である。 図１に示す防水接地コンセントから電気自動車を充電する場合の例を示した説明図である。 二台の電気自動車を同時に充電する場合の例を示した説明図である。 第２実施例の電気自動車用パワーコンディショナ装置の構成を示したブロック図である。 図９に示す電気自動車用パワーコンディショナ装置の詳細構成を示すブロック図である。 図９の電気自動車用パワーコンディショナ装置における交流電圧波形を示した説明図である。 第３実施例の電気自動車用パワーコンディショナ装置の構成を示したブロック図である。 第４実施例の電気自動車用パワーコンディショナ装置の構成を示したブロック図である。

以下、この発明に係る充放電システムの実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

《第１実施例》
図１に示す充放電システムＳ１は、太陽光発電システム（自然エネルギー発電システム）１０と、第１、第２分電盤（屋内分電盤）２０，３０と、電力測定装置（測定装置）６０と、情報収集装置１００と、屋外に設けられた定置型の電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０等とを備えている。

太陽光発電システム１０は、戸建て住宅などの建物Ｈに配置されて、発電した電力を負荷（家電負荷）に供給したりするシステムである。

まず、この建物Ｈについて説明する。この建物Ｈは、系統電力から電力の供給を受けるための電力網としての系統電力網（系統電源）Ｅに接続されている。

この系統電源Ｅと建物Ｈに配線された電線２０ａとが第１、第２電力量メータＭ１，Ｍ２を介して繋がっており、電線２０ａは第１分電盤２０の主幹(図示せず)に繋がっており、第１分電盤２０の主幹は第２分電盤３０の主幹(図示せず)に繋がっている。

第１電力量メータＭ１は、系統電源Ｅから建物Ｈへ流れる電力量を計測し、第２電力量メータＭ２は、建物Ｈから系統電源Ｅへ流れる電力量を計測する。すなわち、第１電力量メータＭ１は買電した電力量を積算し、第２電力量メータＭ２は売電した電力量を積算していく。

第２分電盤３０内には、主幹に流れる電流を検出する電流センサ(図示せず)が設けられている。この第２分電盤３０の近傍には電力測定装置６０が設置されている。

また、第２分電盤３０の主幹には、複数の分岐幹３１が繋がっており、この複数の各分岐幹３１には建物Ｈの部屋に設けたコンセント(図示せず)に給電線(図示せず)を介して繋がっている。

太陽光発電システム１０は、分散型の発電装置としての太陽光発電装置（発電手段）１１と、ＰＶパワーコンディショナ（発電用パワーコンディショナ）１２とを備えており、太陽光発電装置１１及びＰＶパワーコンディショナ１２は屋外に設けられている。

この太陽光発電装置１１は、自然エネルギーである太陽光エネルギーを直接電力に変換して発電を行う装置である。

ＰＶパワーコンディショナ１２は、太陽光発電装置１１が発電した直流電力を交流電力に変換して出力するものであり、系統電源Ｅの交流電圧に同期するとともに、この交流電圧に対して位相ずれが生じないように交流電圧を出力するようになっている。なお、系統電源Ｅの交流電圧は第２分電盤３０の主幹に設けた図示しない電圧検出センサによって検知する。

停電時には、系統電源Ｅからの交流電圧を得ることができないので、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０から擬似交流電圧を発生させ、この擬似交流電圧に基づいてＰＶパワーコンディショナ１２から交流電力を出力させるようになっている。

また、ＰＶパワーコンディショナ１２は、給電線１８によって第２分電盤３０の主幹線(図示せず)に繋がっており、ＰＶパワーコンディショナ１２の交流電力をその主幹線から分岐幹３１及び給電線(図示せず)を介して上記コンセントに接続された家電負荷に供給する。このとき、非常用コンセント１３には交流電力は出力されないようになっている。

ＰＶパワーコンディショナ１２は、停電時に電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０から擬似交流電圧が出力されない場合、すなわち、電気自動車Ｃが電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０に接続されていないとき、非常用コンセント１３のみに交流電力を出力し、第２分電盤３０へ交流電力を供給しないようになっている。

電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０の近傍の建物Ｈの外壁面Ｈａには、防水接地コンセント（充電専用コンセント）１２１が設けられており、この防水接地コンセント１２１は給電線３２により第２分電盤３０に繋がっている。この給電線３２によりＰＶパワーコンディショナ１２から出力される交流電力や系統電源Ｅの交流電力が防水接地コンセント１２１へ供給されるようになっている。

電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０と第１分電盤２０とは給電線１２５，１２６で繋がっており、系統電源Ｅの交流電力が給電線１２５を介して電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０へ供給されるようになっている。また、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０と第２分電盤３０とが給電線１２７で繋がっており、ＰＶパワーコンディショナ１２から出力される交流電力が電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０へ供給することができるようになっている。

電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０及び防水接地コンセント１２１は駐車スペースＵを臨むように配置されている。

電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０は、通常時（平常時）、系統電源Ｅの交流電力を第１分電盤２０を介して入力し、そのまま給電線１２６を介して第１分電盤２０、さらには第２分電盤３０へ出力するようになっている。停電時には、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０に電気自動車Ｃが接続されているとき、この電気自動車Ｃの蓄電池(図示せず)の直流電力を交流電力に変換して給電線１２６を介して第１分電盤２０へ供給するようになっている。

また、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０は、充電モードのとき系統電源ＥまたはＰＶパワーコンディショナ１２からの交流電力を所定の直流電力に変換して電気自動車Ｃへ供給するものであり、放電モードのとき電気自動車Ｃの蓄電池(図示せず)の直流電力を交流電力に変換して給電線１２６を介して第１分電盤２０へ供給する。

リモートコントロール１０２は、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０の充電モードや放電モードや他のモードなどを設定したりするものである。

電力測定装置６０は、図示しない電流検出センサが検出する検出信号に基づいて、太陽光発電システム１０から出力される電力量を測定し、この測定した測定データを情報収集装置１００へ無線で送信する。

情報収集装置１００は、送信されてきた測定データに基づいて太陽光発電システム１０が発電している現時点の電力や積算した電力量などを図示しない表示装置に表示したりする。

また、情報収集装置１００は、ルータ１０１を介してインターネットなどの外部の通信網に繋がっており、外部のサーバ(図示せず)との間で、計測値などのデータの送受信などを行うことができるようになっている。
［ＰＶパワーコンディショナ］
ＰＶパワーコンディショナ１２は、図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａ、インバータ１２ｂ、ゼロクロス検出回路１２ｃ、電圧変動幅検出回路１２ｄ、及びインバータ１２ｂを制御する制御回路（第１制御手段）２５０を有している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａは、太陽光発電装置（直流発電装置）１１からの直流電力の電圧を昇圧し、この昇圧した直流電力を出力する。また、インバータ１２ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａから出力される直流電力の直流電圧を商用電圧と同じ電圧で同じ周波数の電圧・周波数の交流電圧にして出力する。

インバータ１２ｂの出力側には給電線１８及び非常用コンセント１３が接続され、このうち給電線１８は第２分電盤３０に繋がっている。

制御回路２５０は、インバータ１２ｂから出力される交流電圧が系統電源Ｅの交流電圧と同期し、位相ずれが生じないようにインバータ１２ｂを制御していくものであり、停電時には、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０から出力される擬似交流電圧に同期するようにインバータ１２ｂを制御する。
［電気自動車用パワーコンディショナ装置］
電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０は、図３に示すように、ＥＶパワーコンディショナ（充放電用パワーコンディショナ）１２２と、ＥＶパワーコンディショナ１２２から出力される交流電圧の歪を検出する歪検出回路（歪検出手段）３００と、ＥＶパワーコンディショナ１２２を制御する制御回路（第２制御手段）３１０とを有している。

ＥＶパワーコンディショナ１２２は、図４に示すように、切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２と、交流電圧を直流電圧に変換して電気自動車Ｃの蓄電池を充電していく充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３と、電気自動車Ｃの蓄電池の直流電力を交流電力に変換して出力する放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４とを有している。

切換スイッチＳＷ１は、系統電源モードのとき端子Ｓ１ａに切り換わり、太陽光発電モードのとき端子Ｓ１ｂに切り換わるようになっている。

切換スイッチＳＷ２は平常時にはオンしており、系統電源Ｅの交流電力が第１分電盤２０、給電線１２５及び切換スイッチＳＷ２を介して第２分電盤３０へ供給される。停電時には、切換スイッチＳＷ２はオフされる。

歪検出回路３００は、放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４から出力される交流電圧の電圧波形を検出する電圧波形検出回路３０１と、系統電源Ｅの交流電圧に同期した基準となる正弦波の基準波形を生成する基準波形生成回路３０２と、この基準波形生成回路３０２が生成した基準波形と電圧波形検出回路３０１が検出した検出電圧波形とを比較してその差を検出する比較回路３０３とを有している。

基準波形生成回路３０２は、停電時には系統電源Ｅと同じ周波数の正弦波の基準波形を生成するようになっている。

制御回路３１０は、歪検出回路３００が検出した歪電圧が設定されている設定電圧である閾値Ｖｋを超えたか否かに基づいてＥＶパワーコンディショナ１２２の放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４を制御する。この制御は、その歪がなくなるように、ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４を構成するスイッチング素子(図示せず)をオンするパルス信号のパルス幅を制御するものである。閾値Ｖｋは任意に設定変更できるようになっている。

また、制御回路３１０は、停電時にＰＶパワーコンディショナ１２を動作させるために、放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４を制御して擬似交流電圧を第１分電盤２０へ出力させるようになっている。

制御回路３１０は、切換スイッチＳＷ１の切り換えや切換スイッチＳＷ２のオン・オフを制御する。

電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０は、図示しない電源回路を備えており、この電源回路は、系統電源Ｅの交流電圧から直流の電源電圧を得て制御回路３１０などを動作させるようになっているが、停電時には、電気自動車Ｃの蓄電池の直流電圧から電源電圧を得るようになっている。なお、停電時、電気自動車Ｃが接続されないときは動作しない。
［動 作］
次に、上記のように構成される充放電システムＳ１の動作について説明する。

電気自動車Ｃの蓄電池(図示せず)を充電する場合、先ず、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０と電気自動車Ｃとを図１に示すように給電コード１３０で接続する。次に、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０を充電モードに設定する。この充電モードの設定は、リモートコントロール１０２の操作または電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０に設けられている図示しないモードスイッチの操作によって行う。
［太陽光発電モード］
ＰＶパワーコンディショナ１２から出力される交流電力で電気自動車Ｃの蓄電池を充電する場合には、リモートコントロール１０２または電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０のモードスイッチの操作によって太陽光発電モードに設定する。

太陽光発電モードの設定により、図２に示すＰＶパワーコンディショナ１２のＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａが、太陽光発電装置（直流発電装置）１１によって発電された直流電力を昇圧してインバータ１２ｂに入力する。インバータ１２ｂは、入力される直流電力を１００Ｖの定電圧で定周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流電力に変換して出力する。この際、制御回路２５０は、第２分電盤３０の主幹(図示せず)に印加される交流電圧と同期し且つ位相ずれが生じないようにインバータ１２ｂを制御していくので、系統電源Ｅの交流電圧に同期した交流電力がインバータ１２ｂから出力されることになる。

このインバータ１２ｂから出力される交流電力はゼロクロス検出回路１２ｃに入力される。ゼロクロス検出回路１２ｃは、インバータ１２ｂから出力される交流電圧のゼロクロス点を検出していく。

いま、例えば、図５に示すように、インバータ１２ｂから出力される交流電圧Ｖｅのゼロクロス点の近傍で電圧が急激に変化する場合があり、ゼロクロス検出回路１２ｃがゼロクロス点を時点ｔ１で検出すると、電圧変動幅検出回路１２ｄは、時点ｔ１から所定時間内における急激な電圧変化のマイナス側のピーク電圧Ｐ１と、プラス側のピーク電圧Ｐ２との電圧差、すなわち電圧変動幅Ｖｗを求める。

そして、制御回路２５０は、電圧変動幅検出回路１２ｄが求めた電圧変動幅Ｖｗが設定値Ｖｋ以上か否かを判断し、電圧変動幅Ｖｗが設定値Ｖｋ以上のとき、ＰＶパワーコンディショナ１２の動作を停止させる。

また、インバータ１２ｂから出力される交流電力は、第２分電盤３０の主幹に供給され、さらに第２分電盤３０の分岐幹３１…を介して家電負荷に供給されることになる。また、この交流電力は、第２分電盤３０から給電線１２７を介して電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０に供給される。

一方、充電モードの設定により、切換スイッチＳＷ１が端子Ｓ１ｂに切り換わり、ＰＶパワーコンディショナ１２から出力される交流電力が第２分電盤３０及び給電線１２７を介して電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０へ供給される。この電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０へ供給される電力は、ＥＶパワーコンディショナ１２２の充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３へ供給される。充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３は、供給された交流電力を直流電力に変換して電気自動車Ｃの蓄電池(図示せず)を充電していく。
［充電モード及び系統電源モード］
電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０は、充電モードが設定されるとともに系統電源モードが設定されると、切換スイッチＳＷ１が端子Ｓ１ａに切り換わり、第１分電盤２０から給電線１２５を介して系統電源Ｅの交流電力がＥＶパワーコンディショナ１２２に入力される。ＥＶパワーコンディショナ１２２の充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３は、系統電源Ｅの交流電力を直流電力に変換して電気自動車Ｃの蓄電池(図示せず)を充電していく。
［停 電］
停電時には、交流電圧が電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０に入力されないので、制御回路３１０は停電であることを判断し、切換スイッチＳＷ２をオフにするとともに、放電用ＤＣ／ＡＣコンバータ１２４を動作させて擬似交流電圧を発生させる。この擬似交流電圧は、給電線１２６及び第１分電盤２０を介して第２分電盤３０へ供給される。また、図示しない開閉器により系統電源Ｅから第２分電盤２０が解列される。

ＰＶパワーコンディショナ１２は、停電により系統電源Ｅから交流電圧が第２分電盤３０に入力されないが、擬似交流電圧が第２分電盤３０に入力されるので、この擬似交流電圧に基づいて太陽光発電装置１１が発電した直流電力を交流電力に変換して出力する。すなわち、ＰＶパワーコンディショナ１２は、第２分電盤３０に印加する擬似交流電圧に同期し且つ擬似交流電圧に対して位相ずれが生じないように交流電圧を出力していく。

つまり、ＰＶパワーコンディショナ１２は、擬似交流電圧が第１分電盤２０を介して第２分電盤３０に入力され続けている間、動作し続けて太陽光発電装置１１が発電した直流電力を交流電力に変換して家電負荷に供給し続けることになる。
［停電時の充電モード］
停電時に充電モードが設定されている場合、ＰＶパワーコンディショナ１２から出力された交流電力は、第２分電盤３０から給電線１２７及び切換スイッチＳＷ１（端子Ｓ１ｂに切り換わっている）を介して充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３に入力する。また、制御回路３１０は充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３を動作させて、その交流電力を直流電力に変換して電気自動車Ｃの蓄電池を充電させていく。すなわち、太陽光発電装置１１が発電した電力で電気自動車Ｃの蓄電池が充電されていくことになる。

停電時には、上述のように放電用ＤＣ／ＡＣコンバータ１２４が擬似交流電圧を出力していき、図３に示す電圧波形検出回路３０１は、放電用ＤＣ／ＡＣコンバータ１２４から出力される交流電圧の交流電圧波形を検出する。一方、基準波形生成回路３０２には、系統電力網Ｅから交流電圧が入力される。

比較回路３０３は、電圧波形検出回路３０１が検出した交流電圧波形と、系統電源Ｅから基準波形生成回路３０２に入力された基準波形とを比較していく。例えば、図６に示すように、電圧波形検出回路３０１が検出した交流電圧波形をＶｈａとし、基準波形生成回路３０２に入力された基準波形をＶｆとすると、基準波形Ｖｆと交流電圧波形Ｖｈａとの差が最大となる最大電圧差Ｖｓを歪電圧として検出する。

制御回路３１０は、基準波形Ｖｆと交流電圧波形Ｖｈａとの差の増減変化を検出して、最大電圧差Ｖｓが予め設定した設定電圧（閾値）を超えないように、放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４の出力電圧を制御する。

これにより、放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４から出力される交流電力の交流電圧は、最大電圧差Ｖｓを超えるような歪みが生ずることがない。このため、定格電圧以上の電圧で電気自動車Ｃの蓄電池を充電してしまうことを防止することができる。また、放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４から出力される交流電圧の歪が抑制されていることにより、ＥＶパワーコンディショナ１２２の動作が停止されてしまうことがなく、太陽光発電装置１１が発電した電力を有効に利用することができることになる。
［停電時の放電モード］
停電時に放電モードが設定された場合、制御回路３１０は放電用ＤＣ／ＡＣコンバータ１２４を動作させて電気自動車Ｃの蓄電池の直流電力を交流電力に変換させ、この交流電力を給電線１２６及び第１分電盤２０を介して第２分電盤３０へ供給し、家電負荷に供給する。すなわち、ＥＶパワーコンディショナ１２２を自立運転させる。
［通常時の放電モード］
通常時に放電モードが設定された場合、制御回路３１０は、系統電源Ｅの交流電圧に同期すなわち連係させてＥＶパワーコンディショナ１２２の放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４を制御して、電気自動車Ｃの蓄電池の直流電圧を交流電圧に変換する。すなわち蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して給電線１２６を介して第１分電盤２０へ供給する。

第１分電盤２０に供給された交流電力は第２分電盤３０及び複数の分岐幹３１を介して家電負荷に供給されていく。
［電気自動車の充電］
電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０がメンテナンスなどにより使用できない場合、図７に示すように、防水接地コンセント１２１と電気自動車Ｃとを給電コード１３０で接続すれば、電気自動車Ｃの蓄電池を充電することができる。

また、図８に示すように、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０と電気自動車Ｃ１とを給電コード１３０で接続し、防水接地コンセント１２１と電気自動車Ｃ２とを給電コード１３０で接続すれば、系統電源Ｅの交流電力やＰＶパワーコンディショナ１２から出力される交流電力によって、二台の電気自動車Ｃ１，Ｃ２を同時に充電することができる。

この図８に示すように電気自動車Ｃ１，Ｃ２を接続した状態で、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０によって、電気自動車Ｃ１の蓄電池から出力される直流電圧を所定の交流電圧に変換してその交流電力を第１分電盤２０に供給し、さらに、この交流電力を第２分電盤３０、給電線３２、防水接地コンセント１２１及び給電コード１３０を介して電気自動車Ｃ２へ供給することにより、電気自動車Ｃ２を充電することができる。

このように、電気自動車Ｃ１の蓄電池から電気自動車Ｃ２の蓄電池を充電することができ、例えば夜間の停電時、系統電源Ｅの交流電力やＰＶパワーコンディショナ１２の交流電力によって電気自動車Ｃ２を充電することができない場合であっても、電気自動車Ｃ１から電気自動車Ｃ２へ充電することができる。

例えば、電気自動車Ｃ１，Ｃ２の両方とも走行距離が十分でない場合、電気自動車Ｃ１の蓄電池から電気自動車Ｃ２の蓄電池へ充電することにより、電気自動車Ｃ２の走行距離を十分なものにすることができる。すなわち、複数の電気自動車の走行距離が十分でない場合、例えば電費のよい１台の電気自動車に他の複数の電気自動車の蓄電池から充電させて走行距離を十分なものにすることができる。

また、電費の悪い例えば電気自動車Ｃ１の蓄電池から電費の良い電気自動車Ｃ２の蓄電池へ蓄えられた電気量を入れ替えることもできる。

また、多人数が乗れるが電費の悪い電気自動車と、少人数しか乗れないが電費の良い電気自動車とから、そのときの必要に応じた電気自動車を選択し、その電気自動車に電力を集中させて使用することができる。

さらに、必要に応じて例えば走行距離１０ｋｍ分だけの電気量を電気自動車Ｃ２に充電させることもできる。
《第２実施例》
本実施例では、電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０は、図９に示すように、ＥＶパワーコンディショナ（充放電用パワーコンディショナ）１１２２、ゼロクロス検出回路１３０１、電圧変動幅検出回路１３０２、及び制御回路（第２制御手段）１３１０を有している。なお、本実施例においては、ＰＶパワーコンディショナ１２は、第１実施例で示したものと同じ構成のもの（つまり、図２に示したもの）が設けられている。

ＥＶパワーコンディショナ１１２２は、図１０に示すように、切換スイッチＳＷ１，ＳＷ２と、交流電圧を直流電圧に変換して電気自動車Ｃの蓄電池を充電していく充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３と、電気自動車Ｃの蓄電池の直流電力を交流電力に変換して出力する放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４とを有している。

切換スイッチＳＷ１は、系統電源モードのとき端子Ｓ１ａに切り換わり、太陽光発電モードのとき端子Ｓ１ｂに切り換わるようになっている。

切換スイッチＳＷ２は平常時にはオンしており、系統電源Ｅの交流電力が、第１分電盤２０、給電線１２５、切換スイッチＳＷ２及び給電線１２６を介して第１分電盤２０へ供給される。停電時には、切換スイッチＳＷ２はオフされる。

ゼロクロス検出回路１３０１は、放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４から出力される交流電圧のゼロクロス点を検出する。電圧変動幅検出回路１３０２は、ゼロクロス検出回路１３０１が検出するゼロクロス点近傍の電圧変動幅を検出する。そして制御回路１３１０は、ＥＶパワーコンディショナ１１２２を制御する。

いま、例えば、図１１に示すように、放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４から出力される交流電圧Ｖｉのゼロクロス点の近傍で電圧が急激に変化する場合があり、ゼロクロス検出回路１３０１がゼロクロス点を時点ｔ２で検出すると、電圧変動幅検出回路１３０２は、時点ｔ２から所定時間内における急激な電圧変化のマイナス側のピーク電圧Ｐ３と、プラス側のピーク電圧Ｐ４との電圧差、すなわち電圧変動幅Ｖｑを求める。

そして、制御回路１３１０は、電圧変動幅検出回路１３０２が求めた電圧変動幅Ｖｑが設定値Ｖｋ以上か否かを判断し、電圧変動幅Ｖｑが設定値Ｖｋ以上のとき、ＥＶパワーコンディショナ１１２２の動作を停止させる。設定値Ｖｋは設定変更可能となっている。

制御回路１３１０は、停電時にＥＶパワーコンディショナ１１２２を動作させるために、放電用ＤＣ/ＡＣコンバータ１２４を制御して擬似交流電圧を第１分電盤２０へ出力させる。また制御回路１３１０は、切換スイッチＳＷ１の切り換えや切換スイッチＳＷ２のオン・オフを制御する。
《第３実施例》
図１２は第３実施例による電気自動車用パワーコンディショナ装置４２０の構成を示す。

電気自動車用パワーコンディショナ装置４２０は、ＰＶパワーコンディショナ１２から出力される交流電圧のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出回路１３０１と、このゼロクロス検出回路１３０１がゼロクロス点を検出するごとに、隣接するゼロクロス点間（交流電圧の半波ごと）における電気自動車の蓄電池の充電電流または充電電圧の実効値または平均値を算出する出力計算部４２２と、この出力計算部４２２が算出する実効値または平均値が予め設定されている基準設定値との差である誤差を求める誤差演算部４２３と、この誤差演算部４２３が出力する誤差信号の変動量を検出する変動検出部４２４とを備えている。

制御装置４１０は、誤差演算部４２３から出力される誤差信号に基づいて誤差がゼロとなるように充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３のスイッチング信号の信号幅を制御する補正部４１１と、変動検出部４２４が検出した変動量が予め設定した変動設定値を超えたとき充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３による充電動作を停止させる充電停止部４１２とを備えている。

また、ゼロクロス検出回路３０１Ａ及び電圧変動幅検出回路３０２Ａが設けられ、制御装置４１０は、電圧変動幅検出回路３０２Ａ、誤差演算部４２３、及び変動検出部４２４からの入力信号に基づいて、ＥＶパワーコンディショナ１２２を制御する。

本実施例においては、第１実施例で示したＰＶパワーコンディショナ１２と同じ構成のＰＶパワーコンディショナが設けられている。
［動 作］
次に、本実施例の電気自動車用パワーコンディショナ装置４２０の動作について説明する。
［充電モード及び系統電源モード］
充電モードが設定されるとともに系統電源モードが設定されると、切換スイッチＳＷ１が端子Ｓ１ａに切り換わり、第１分電盤２０から給電線１２５を介して系統電源Ｅの交流電力がＥＶパワーコンディショナ１２２に入力される。ＥＶパワーコンディショナ１２２の充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３は、系統電源Ｅの交流電力を直流電力に変換して電気自動車Ｃの蓄電池(図示せず)を充電していく。

一方、ゼロクロス検出回路１３０１は、ＰＶパワーコンディショナ１２から入力される交流電圧のゼロクロス点を検出していく。

出力計算部４２２は、ゼロクロス検出回路１３０１がゼロクロス点を検出するごとに、隣接するゼロクロス点間（半波ごと）における電気自動車Ｃの蓄電池の充電電流または充電電圧の実効値または平均値を算出していく。誤差演算部４２３は、出力計算部４２２が算出した実効値または平均値が予め設定されている基準設定値との差である誤差を求めていき、この誤差に応じた誤差信号を出力していく。

制御装置４１０の補正部４１１は、誤差演算部４２３から出力される誤差信号に応じて充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３を構成するスイッチング素子(図示せず)の信号幅を制御していく。すなわち、補正部４１１は、誤差演算部４２３が算出した誤差がゼロとなるように充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３のスイッチング素子(図示せず)の信号幅を制御していき、一定の充電量で電気自動車Ｃの蓄電池を充電していく。これにより、定格値以上の電流や電圧で蓄電池が充電されるのを防止するものである。

変動検出部４２４は、誤差演算部４２３から出力される誤差信号とこの誤差信号が出力される１つ前の誤差信号との差である変動量を求めていく。制御装置４１０の充電停止部４１２は、変動検出部４２４が検出した変動量が予め設定した変動設定値を超えたとき充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３による電気自動車Ｃの蓄電池の充電を停止させる。

このように、交流の半波ごとの変動量が予め設定した変動設定値を超えたとき、充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３の動作を停止させるものであるから、定格値以上の電流や電圧で電気自動車Ｃの蓄電池が充電されるのを確実に防止することができる。
［太陽光発電モード］
太陽光発電モード及び充電モードに設定すると、切換スイッチＳＷ１が端子Ｓ１ｂに切り換わり、ＰＶパワーコンディショナ１２から出力される交流電力が第２分電盤３０及び給電線１２７を介して電気自動車用パワーコンディショナ装置１２０へ供給され、第１実施例と同様にして電気自動車Ｃの蓄電池が充電されていく。

そして、上記と同様にして、制御装置４１０の補正部４１１は、誤差演算部４２３が算出した誤差がゼロとなるように充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３のスイッチング素子(図示せず)の信号幅を制御していき、一定の充電量で電気自動車Ｃの蓄電池を充電していく。これにより、定格値以上の電流や電圧で蓄電池が充電されるのを防止する。他の動作は第１実施例と同様なのでその説明は省略する。
《第４実施例》
図１３は第４実施例の電気自動車用パワーコンディショナ装置５２０の構成を示す。

図１３に示す充電用ＡＣ/ＤＣコンバータ１２３は、入力する交流電圧を全波整流して平滑する全波整流回路５０１と、この全波整流回路５０１により全波整流されて平滑された整流平滑電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ/ＤＣコンバータ５０２とを有している。

電気自動車用パワーコンディショナ装置５２０は、第３実施例の電気自動車用パワーコンディショナ装置４２０に、全波整流回路５０１から出力される整流平滑電圧をサンプリングするサンプリング部５２１と、サンプリング部５２１がサンプリングしたサンプリング電圧と予め設定した設定電圧（閾値）とを比較する比較部５２２とを設けたものである。

制御装置５１０の充電停止部４１２は、サンプリング電圧が設定電圧以下であると比較部５２２が判断すると、ＤＣ/ＤＣコンバータ５０２の充電動作を停止させるものである。他の動作は第３実施例と同様なのでその説明は省略する。

本実施例は、ＰＶパワーコンディショナ１２から出力される交流電圧が低くて充電できるような状態でない場合、ＤＣ/ＤＣコンバータ５０２の充電動作を停止させるようにしたものであり、ＤＣ/ＤＣコンバータ５０２による無駄な充電動作を防止するものである。

なお、本実施例においては、ＰＶパワーコンディショナ１２は、第１実施例で示したものと同じ構成のもの（つまり、図２に示したもの）が設けられている。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

例えば、上記各実施例では太陽光発電システム１０を使用していたが、これに限らず、風力発電システム等を使用してもよい。

１０ 太陽光発電システム
１１ 太陽光発電装置（発電手段）
１２ ＰＶパワーコンディショナ（発電用パワーコンディショナ）
１２ｃ ゼロクロス検出回路
１２ｄ 電圧変動幅検出回路
２０ 第１分電盤（分電盤）
３０ 第２分電盤（分電盤）
１２０ 電気自動車用パワーコンディショナ装置
１２２ ＥＶパワーコンディショナ（充放電用パワーコンディショナ）
２５０ 制御回路（第１制御手段）
３００ 歪検出回路（歪み検出手段）
３０１ 電圧波形検出回路
３０２ 基準波形生成回路
３０３ 比較回路
３１０ 制御回路（第２制御手段）
１３０１ ゼロクロス検出回路
１３０２ 電圧変動幅検出回路
１３１０ 制御回路（第２制御手段）
Ｓ１ 充放電システム
Ｅ 系統電力網（系統電源）
Ｃ 電気自動車

Claims (4)

1. 系統電源と自然エネルギー発電システムとに接続された分電盤から供給される交流電力を電気自動車の蓄電池へ供給したり、この蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して前記分電盤へ供給したりする充放電用パワーコンディショナを備え、前記自然エネルギー発電システムは、自然エネルギーによって発電された直流電力を前記系統電源の交流電圧に同期した交流電力に変換して前記分電盤に出力する発電用パワーコンディショナを有し、停電時に、前記充放電用パワーコンディショナは放電用ＤＣ/ＡＣコンバータから擬似交流電圧を出力させ、前記発電用パワーコンディショナは前記擬似交流電圧に同期した交流電力を出力する充放電システムであって、
   前記発電用パワーコンディショナは、自然エネルギーによって発電された直流電力を昇圧した直流電力として出力する昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記昇圧用のＤＣ／ＤＣコンバータからの直流電力の直流電圧を交流電圧にして出力するインバータと、
   前記インバータから出力される交流電圧のゼロクロス点を検出する第１のゼロクロス検出回路と、
   この第１のゼロクロス検出回路が検出したゼロクロス点近傍の交流電圧の変動幅を検出する第１の電圧変動幅検出回路と、
   この第１の電圧変動幅検出回路が検出した変動幅が予め設定されている設定値を超えたか否かに基づいて、前記インバータを制御する第１制御手段と、を有し、
   前記充放電用パワーコンディショナは、入力された交流電圧を直流電圧に変換して前記蓄電池を充電する充電用ＡＣ/ＤＣコンバータを有し、
   前記発電用パワーコンディショナから出力される交流電圧のゼロクロス点を検出する第２のゼロクロス検出回路と、
   前記第２のゼロクロス検出回路がゼロクロス点を検出するごとに、隣接するゼロクロス点間における前記蓄電池の充電電流または充電電圧の実効値または平均値を算出する出力計算部と、
   この出力計算部が算出する実効値または平均値と予め設定されている基準設定値との差である誤差を求め、この誤差に応じた誤差信号を出力する誤差演算部と、
   前記誤差信号が出力される前の誤差信号に対する前記誤差信号の変動量を検出する変動検出部と、
   前記誤差演算部と前記変動検出部とからの入力信号に基づいて前記充電用ＡＣ/ＤＣコンバータを制御する充電用の制御装置と、を備え、
   前記充電用の制御装置は、前記誤差演算部から出力される前記誤差信号に基づいて、その誤差がゼロとなるように前記充電用ＡＣ/ＤＣコンバータを制御する補正部と、
   前記変動検出部が検出した変動量が予め設定した変動設定値を超えたとき前記充電用ＡＣ/ＤＣコンバータの充電動作を停止させる充電停止部と、を備えていることを特徴とする充放電システム。
2. 前記充電用ＡＣ/ＤＣコンバータは、入力された交流電圧を整流平滑する全波整流回路と、この全波整流回路で整流平滑された整流平滑電圧を所定の直流電圧に変換して前記蓄電池に充電するスイッチング式のＤＣ/ＤＣコンバータとを有し、
   前記補正部は、前記誤差演算部から出力される前記誤差信号に基づいて、その誤差がゼロとなるように前記スイッチング式のＤＣ/ＤＣコンバータのスイッチング信号の信号幅を制御することを特徴とする請求項１に記載の充放電システム。
3. 前記第２のゼロクロス検出回路がゼロクロス点を検出するごとに、前記全波整流回路の整流平滑電圧をサンプリングするサンプリング部と、
   このサンプリング部がサンプリングしたサンプリング電圧と予め設定した設定電圧とを比較する比較部とを備え、
   前記充電停止部は、前記サンプリング電圧が設定電圧以下であると前記比較部が判断すると、前記スイッチング式のＤＣ/ＤＣコンバータによる充電動作を停止させることを特徴とする請求項２に記載の充放電システム。
4. 前記放電用ＤＣ/ＡＣコンバータから出力される交流電圧のゼロクロス点を検出する第３のゼロクロス検出回路と、
   前記第３のゼロクロス検出回路がゼロクロス点近傍の交流電圧の変動幅を検出する第２の電圧変動幅検出回路と、
   前記充電用の制御装置は、前記第２の電圧変動幅検出回路が検出した変動幅が予め設定されている設定値を超えると、前記放電用ＤＣ/ＡＣコンバータの動作を停止させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の充放電システム。