CN102640384A - 电力供给系统的蓄电池电力供给源监视装置 - Google Patents

Abstract

蓄电池电力供给源监视装置具备：监视单元，其监视对蓄电池的电力的输入和输出；以及电力供给源管理单元，其管理蓄电池中蓄积了来自哪个供给源的多少电力。

Description

电力供给系统的蓄电池电力供给源监视装置

技术领域

本发明涉及一种对蓄电池所蓄积的电力的各供给源进行管理的电力供给系统的蓄电池电力供给源监视装置。

背景技术

住宅中设置有将商用电源的AC(交流)电压转换为DC(直流)电压以供给至住宅内的各种设备的电力供给系统(参照专利文献1等)。在近年来的电力供给系统中，也开始普及以下结构：设置通过利用太阳光进行发电来生成电力的太阳能电池，除商用电源外，使太阳能电池也能够向各种设备提供DC电力。另外，在电力供给系统中，也有时设置蓄电池来作为该系统的备用电源，从而能够将费用低的夜间的商用电源、白天额外利用太阳光发电而获得的电力蓄积在蓄电池中。

专利文献1：日本特开2009-159690号公报

另外，从费用低的夜间的商用电源、或者白天发电时剩余的太阳能电池的电力等多个供给源对蓄电池蓄积电力。但是，现状是无法获知蓄积在蓄电池中的电力是从哪个供给源(source)获得的。今后，预计会出现想要知道对蓄电池蓄积了哪个供给源的多少电力的需求，因此期望开发一种能够应对该要求的新技术。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，提供一种能够掌握蓄电池中蓄积了来自哪个供给源的多少电力的电力供给系统的蓄电池电力供给源监视装置。

根据本发明，提供一种蓄电池电力供给源监视装置，其具备：监视单元，其监视对蓄电池的电力的输入和输出；以及电力供给源管理单元，其管理上述蓄电池中蓄积了来自哪个供给源的多少电力。

另外，上述蓄电池电力供给源监视装置也可以应用于如下电力供给系统：该电力供给系统对从系统或独立发电电池获得的电压进行电压转换并使该电压分支以供给至各设备，搭载上述蓄电池来作为上述系统或上述独立发电电池的备用电源。

根据该结构，在对蓄电池进行充电时，监视从哪个供给源输入了多少电力，并且在从蓄电池输出电力时，监视输出了从哪个供给源蓄积的多少电力。由此，本结构管理对蓄电池的电力的输入和输出，因此能够掌握蓄电池中蓄积了来自哪个供给源的多少电力。因此，能够掌握蓄积在蓄电池中的电力的供给源是从电力公司购入的还是利用自然能源产生的，其结果是能够提高节能意识。

另外，上述蓄电池电力供给源监视装置也可以还具备：自发电力余量计算单元，其计算上述独立发电电池的发电电力中在上述电力供给系统中剩下的剩余电力是多少；以及电力反向调节单元，其将上述剩余电力反向调节给上述系统。

根据该结构，当对负载放出独立发电电池的发电电力时，能够将在系统中剩余的剩余电力反向调节给系统侧，因此能够出售独立发电的剩余电力。由此，由于不允许例如在费用低的夜间对蓄电池存储电力而在费用高的白天出售该电力，因此能够将可以出售的电力通过正规的手续出售给电力公司等。

另外，上述蓄电池电力供给源监视装置也可以还具备反向调节允许单元，该反向调节允许单元允许将上述蓄电池所蓄积的电力中的以上述独立发电电池为供给源的电力反向调节给上述系统。

根据该结构，能够出售蓄电池所蓄积的电力中以独立发电电池为供给源的电力，因此能够将自己发电产生的不会成为非法买卖的对象的电力在电力公司需要电力的适当时间段出售。

发明的效果

根据本发明，能够掌握蓄电池中蓄积了哪个供给源的多少电力。

附图说明

根据与如下的附图一起提供的后述的优选实施方式的说明，能够理解本发明的目的和特征。

图1是表示一个实施方式中的电力供给系统的结构的框图。

图2是表示蓄电池电力供给源管理系统的结构的结构图。

图3是表示白天时的系统的动作状态的概念图。

图4是动作状态通知画面的画面图。

图5是表示出售太阳光发电电力的剩余量时的动作状态的概念图。

图6是表示夜间时的系统的动作状态的概念图。

图7同样是表示夜间时的系统的动作状态的概念图。

图8是表示蓄电池的电池余量大幅度降低时的状态的概念图。

图9是表示从系统向蓄电池进行充电时的动作状态的概念图。

具体实施方式

下面，参照形成本说明书的一部分的附图来对本发明的实施方式进行更为详细的说明。在所有附图中，对同一或者相似的部分附加相同的部件标记，并省略对它们的重复说明。

下面，按照图1~图9说明将本发明的电力供给系统的蓄电池电力供给源监视装置在住宅中具体化的一个实施方式。

如图1所示，在住宅中设置有电力供给系统1，该电力供给系统1对设置在住宅内的各种设备(照明设备、空调、家用电器以及视听设备等)供给电力。电力供给系统1将从系统2获得的商用交流电源(AC电源)作为电力而使各种设备动作，除此之外将利用太阳光发电的太阳能电池3的电力也作为电源来供给至各种设备。太阳能电池3例如由多个电池单元4构成。电力供给系统1除了对通过输入直流电源(DC电源)来进行动作的DC设备5供给电力之外，还对通过输入交流电源(AC电源)来进行动作的AC设备6供给电力。此外，太阳能电池3与独立发电电池相当，DC设备5和AC设备6构成负载。

在电力供给系统1中设置有控制器7和DC配电盘(内置直流断路器)8来作为该系统1的配电盘。另外，在电力供给系统1中设置有控制单元9和继电器单元10来作为对住宅的DC设备5的动作进行控制的设备。

使交流电源分支的AC配电盘11通过交流体系电力线12被连接至控制器7。控制器7经由该AC配电盘11与系统2相连接，并且通过直流体系电力线13与太阳能电池3相连接。控制器7从AC配电盘11取入交流电力，并且从太阳能电池3取入直流电力，将这些电力转换为规定的直流电力来作为设备电源。并且，控制器7将转换后的该直流电力通过直流体系电力线14输出到DC配电盘8，或者通过直流体系电力线15输出到蓄电池单元16来蓄积该电力。控制器7不仅能够从AC配电盘11取入交流电力，还能够将太阳能电池3、蓄电池单元16的电力转换为交流电力并供给至AC配电盘11。控制器7通过信号线17执行与DC配电盘8之间的数据交换。

DC配电盘8是支持直流电力的一种断路器。DC配电盘8使从控制器7输入的直流电力分支，将该分支后的直流电力通过直流体系电力线18输出到控制单元9，或者通过直流体系电力线19输出到继电器单元10。另外，DC配电盘8通过信号线20进行与控制单元9之间的数据交换，或者通过信号线21进行与继电器单元10之间的数据交换。

在控制单元9上连接有多个DC设备5。这些DC设备5通过直流供给线路22与控制单元9相连接，该直流供给线路22能够通过一对线来输送直流电力和数据这两者。直流供给线路22通过所谓的电力线载波通信而利用一对线将电力和数据这两者输送到DC设备5，该电力线载波通信是指将利用高频的载波电传数据的通信信号叠加到作为DC设备的电源的直流电压。控制单元9通过直流体系电力线18获取DC设备5的直流电源，基于通过信号线20而从DC配电盘8获得的动作指令来掌握对哪一个DC设备5进行何种控制。然后，控制单元9通过直流供给线路22将直流电压和动作指令输出到被指示的DC设备5，来对DC设备5的动作进行控制。

对住宅内的DC设备5的动作进行切换时操作的开关23通过直流供给线路22被连接至控制单元9。另外，传感器24通过直流供给线路22被连接至控制单元9，该传感器24例如对来自红外线远程控制器的发送电波进行检测。由此，不仅能够根据来自DC配电盘8的动作指示，还能够根据开关23的操作、传感器24的检测使通信信号流经直流供给线路22来对DC设备5进行控制。

多个DC设备5分别通过独立的直流体系电力线25被连接至继电器单元10。继电器单元10通过直流体系电力线19获取DC设备5的直流电源，基于通过信号线21而从DC配电盘8获得的动作指令来掌握使哪个DC设备5动作。然后，针对被指示的DC设备5，继电器单元10利用内置的继电器接通或断开向直流体系电力线25进行的电源供给，从而对DC设备5的动作进行控制。另外，用于对DC设备5进行手动操作的多个开关26被连接至继电器单元10，通过开关26的操作，利用继电器接通或断开向直流体系电力线25进行的电源供给，由此控制DC设备5。

例如以墙壁插座、地板插座的形式被安装在住宅中的直流插座27通过直流体系电力线28被连接至DC配电盘8。如果将DC设备的插头(省略图示)插入该直流插座27，则能够对该设备直接供给直流电力。

另外，在系统2与AC配电盘11之间连接有能够远程检查系统2的使用量的电表29。电表29中不仅配备了远程检查商用电源使用量的功能，例如还配备了电力线载波通信、无线通信的功能。电表29通过电力线通信、无线通信等向电力公司等发送查表结果。

在电力供给系统1中设置有能够通过网络通信来控制住宅内的各种设备的网络系统30。在网络系统30中设置住宅内服务器31来作为该系统30的控制器。住宅内服务器31经由因特网等网络N与住宅外的管理服务器32相连接，并且通过信号线33被连接至住宅内设备34。另外，住宅内服务器31将通过直流体系电力线35从DC配电盘8获取的直流电力作为电源来进行动作。

对基于网络通信的住宅内的各种设备的动作控制进行管理的控制箱36通过信号线37被连接至住宅内服务器31。控制箱36通过信号线17与控制器7及DC配电盘8相连接，并且能够通过直流供给线路38直接控制DC设备5。例如能够远程检查所使用的煤气量、自来水量的煤气表/自来水表39被连接至控制箱36，并且网络系统30的操作面板40也与控制箱36相连接。在操作面板40上连接有例如由门电话室外机(ドアホン子器)、传感器或照相机构成的监视设备41。

住宅内服务器31当经由网络N被输入住宅内的各种设备的动作指令时，对控制箱36通知指示，使控制箱36动作以使各种设备执行按照动作指令的动作。另外，住宅内服务器31能够将从煤气表/自来水表39获取的各种信息经由网络N提供给管理服务器32，并且当从操作面板40接收到表示利用监视设备41检测到异常的信息时，也将该意思经由网络N提供给管理服务器32。

如图2所示，控制器7中设置有与太阳能电池3连接的DC/DC转换器42。DC/DC转换器42将来自太阳能电池3的直流电压转换为规定值，将转换后的直流电压输出到DC配电盘8、蓄电池单元16。被输出到DC配电盘8的直流电力作为设备电源被供给至DC设备5。另外，被输出到蓄电池单元16的直流电力被蓄积到蓄电池单元16内的蓄电池43中。

控制器7中设置有与AC配电盘11连接的双向AC/DC转换器44。双向AC/DC转换器44将从系统2获取的交流电力转换为直流电力并输出到DC配电盘8、蓄电池单元16，或者与其相反地将例如从太阳能电池3获取的直流电力转换为交流电力并供给至AC配电盘11。

与DC/DC转换器42及双向AC/DC转换器44连接的DC/DC转换器45被连接至DC配电盘8。DC/DC转换器45将从控制器7获取的直流电压转换为规定值，并经由断路器46输出到各种DC设备5。

蓄电池单元16中设置有DC/DC转换器47，该DC/DC转换器47将在该单元16中输入和输出的直流电压转换为规定值。该DC/DC转换器47在利用从控制器7输入的直流电压对蓄电池43进行充电时将该电压转换为规定值，或者在将蓄电池43的直流电压输出到控制器7时将该电压转换为规定值。另外，DC/DC转换器47能够基于输入电压对流经自身的放电电流进行适当切换。

电力供给系统1中设置有蓄电池电力供给源管理系统48，该蓄电池电力供给源管理系统48管理蓄电池43所蓄积的电力是从哪个供给源获得的。在本例的情况下，电力供给系统1的系统电源为系统2和太阳能电池3，因此蓄电池43中蓄积以系统2和太阳能电池3为供给源的电力。因此，蓄电池电力供给源管理系统48管理蓄电池43中分别蓄积了多少系统电力Wall和太阳光发电电力Wv。此外，太阳光发电电力Wv与发电电力相当。

这种情况下，AC配电盘11中设置有检测系统电力Wall的系统电力检测部49。另外，控制器7中设置有：太阳光发电电力检测部50，其检测从DC/DC转换器42输出的电力(以后，记为太阳光发电电力Wv)；双向AC/DC电力检测部51，其检测在双向AC/DC转换器44中输入和输出的电力(以后，记为双向AC/DC电力Ws)；以及DC使用电力检测部52，其检测DC设备5中使用的电力(以后，记为DC使用电力Wc)。此外，电力检测部49~52构成监视单元。

控制器7中设置有控制电路53来作为蓄电池电力供给源管理系统48的控制器。控制电路53与各电力检测部49~52连接，根据从这些电力检测部49~52获取的检测值来计算从系统2或太阳能电池3获取的输入电力、供给至D C设备5或AC设备6的输出电力、蓄积在蓄电池43中的蓄电池电力Wb等。

控制电路53中设置有收集从各电力检测部49~52输出的检测信号的测量数据收集部54。测量数据收集部54从各电力检测部49~52收集以图2的箭头方向为正方向的极性的电力。

控制电路53中设置有运算控制部55，该运算控制部55根据来自测量数据收集部54的检测信号对各种电力Wall、Wv、Ws、Wc进行运算。运算控制部55基于来自系统电力检测部49的检测信号掌握系统电力Wall，基于来自太阳光发电电力检测部50的检测信号掌握太阳光发电电力Wv，基于来自双向AC/DC电力检测部51的检测信号掌握双向AC/DC电力Ws，基于来自DC使用电力检测部52的检测信号掌握DC使用电力Wc。另外，通过从系统电力Wall减去双向AC/DC电力Ws来计算AC设备6中使用的电力(AC使用电力Wac)。此外，测量数据收集部54和运算控制部55构成电力供给源管理单元。

运算控制部55基于这些电力Wall、Wv、Ws、Wc、Wac来计算被供给至蓄电池43的蓄电池电力Wb。此外，通过下式(A)来计算来自太阳能电池3的蓄电池电力Wb 1，通过下式(B)来计算来自系统2的蓄电池电力Wb2。其中，式(A)以在利用太阳光发电对蓄电池43进行充电时双向AC/DC电力Ws的测量极性为负为条件。另外，式(B)将太阳光发电电力Wv设为“0”。

[数1]

Wb1=∫Wvdt+∫Wsdt+∫Wcdt…(A)

Wb2=∫Wsdt+∫Wcdt…(B)

在对蓄电池43进行充电时，运算控制部55掌握该蓄电池电力Wb是从哪个供给源获得的，并计算蓄电池43中输入了来自哪个供给源的多少电力。例如，当将蓄电池43的可使用容量设为所能够充电的最大电力的100%时，识别分别蓄积了相对于该可使用容量的百分之多少的系统电力Wall和太阳光发电电力Wv。在从蓄电池43放出电力时，运算控制部55也掌握放出了来自哪个供给源的多少电力。然后，运算控制部55将蓄电池43的余量记录写入存储器56并保存，在每次确认蓄电池43的电力供给源时更新保存值。此外，存储器56构成电力供给源管理单元。

控制电路53中设置有自发电力余量计算部57，该自发电力余量计算部57计算太阳光发电电力Wv中没有被电力供给系统1使用的剩余的电力量。该自发电力余量计算部57计算从太阳光发电电力Wv中减去对蓄电池43充电时所消耗的电力量(以后，记为充电电力Wj(参照图3))和作为动作电源而供给至DC设备5和AC设备6的电力量(以后，记为负载总电力Wad(参照图3、图5))后得到的量，即计算剩余电力Wov(参照图5)是多少。此外，自发电力余量计算部57与自发电力余量计算单元相当。

如图2所示，控制电路53中设置有售电执行部58，该售电执行部58将太阳光发电电力Wv、蓄电池电力Wb反向调节给系统2来对其出售电力。售电执行部58使太阳光发电电力Wv中未被电力供给系统1消耗的剩余电力Wov、蓄电池43内的电力中的太阳光发电电力Wv流向系统2来对其出售电力。售电执行部58在出售蓄电池43的电力时，通过参照存储器56来确认蓄电池43内蓄积了多少基于太阳光发电电力Wv的电力。售电执行部58构成电力反向调节单元和反向调节允许单元。

控制电路53中设置有将电力供给系统1的动作状态显示在显示部59上的显示控制部60。显示控制部60在显示部59上以可视的方式显示出以下内容等：蓄电池43内输入了哪个供给源的多少电力；来自系统2、太阳能电池3的电力有多少流向各种设备5、6；出售了多少电力供给系统1的电力。这些显示例如以图案等方式进行显示，以在视觉上易于留印象。另外，显示部59例如由彩色液晶构成，并且例如被设置在住宅内。

接着，按照图3~图9对本例的电力供给系统1的动作进行说明。

首先，如图3所示，假设以下的状况：在白天能够进行太阳光发电并且蓄电池43被消耗了一定程度的情况下，利用太阳光发电电力Wv使DC设备5和AC设备6进行动作。此时，如果太阳光发电电力Wv小于填补蓄电池43的空闲区所需的充电电力Wj与使这些设备5、6动作所需的负载总电力Wad的电力和(以后，记为总和电力Wk)，则太阳光发电电力Wv全部被蓄电池43和这些设备5、6所消耗。此外，在太阳光发电电力Wv不足的情况下，通过系统电力Wall进行辅助。

此时，运算控制部55掌握蓄电池43中蓄积了多少量的太阳光发电电力Wv，并将其保存在存储器56中。由此，确认出蓄电池43中蓄积了来自哪个供给源的多少电力，即在蓄电池43的容量内太阳光发电电力Wv和系统电力Wall分别蓄积了百分之多少。

另外，显示控制部60将电力供给系统1的动作状态通过如图4所示的动作状态通知画面61显示在显示部59上。该动作状态通知画面61中显现出蓄电池43的余量显示62和能量流动显示63等，该蓄电池43的余量显示62用于通知蓄电池43内输入了哪个供给源的多少电力，该能量流动显示63表示来自太阳能电池3(系统2)的电力有多少被输送到设备5、6，有多少被出售给系统2。能量流动显示63例如通过箭头的粗细来通知电力的大小。

在此，设如图5所示那样例如蓄电池43为满充电或者所使用的设备5、6减少从而太阳光发电电力Wv变得大于总和电力Wk。自发电力余量计算部57若确认出该太阳光发电电力Wv大于总和电力Wk，则将这两个值的差(剩余电力Wov)和售电许可通知输出到售电执行部58。售电执行部58根据来自自发电力余量计算部57的通知，将剩余电力Wov反向调节给系统2来对其出售电力。即，当“Wv>Ws+Wb+Wc”的关系成立时，对作为剩余电力Wov的“Wv-Ws-Wb-Wc”进行反向调节。

接着，如图6所示，例如在夜间，在蓄电池43处于有充分的容量的状态而从蓄电池43向各种设备5、6供给电力的能力充分的情况下，仅将蓄电池43内的太阳光发电电力Wv反向调节给系统2来对其出售电力。售电执行部58根据在对蓄电池43充电时保存在存储器56的蓄积记录来推算出可反向调节的电力，将该电力量例如出售给电力公司等。

此时，在产生了对DC设备5、AC设备6供给电力的需要时，如图6所示，供给蓄电池43内的太阳光发电电力Wv，优先使用自然能源。另一方面，如果蓄电池43内的太阳光发电电力Wv剩余较少时，如图7所示，将蓄电池43内的系统电力Wall作为电源使用。然后，运算控制部55逐次掌握从蓄电池43消耗的使用电力及其使用目的地，逐次对存储器56的蓄电记录进行更新。

另外，当蓄电池43的电力被大量消耗时，导致如图8所示那样成为蓄电池43的电池余量接近下限的状态。但是，作为蓄电池43所具有的功能之一是作为系统停电时的备用电源来使用，从这个关系上来看，需要使电池余量恢复到所需最低限度的水平。于是，在蓄电池43的余量少的情况下，控制电路53对蓄电池43进行充电。此时，优先使用太阳光发电电力Wv，例如在夜间或天气差时，如图9所示那样使用系统电力Wall对蓄电池43进行充电。

那么，在本例中，当对蓄电池43进行充电时，掌握该充电电力Wj是从哪个供给源输送了多少电力而得到的，并且当蓄电池43进行放电时，掌握使用了从哪个供给源获得的多少电力。由此，能够掌握蓄电池43中蓄积了从哪个供给源获得的多少电力。因此，例如通过优先使用蓄电池43内的太阳光发电电力Wv等，在本例中能够更为有效地使用太阳光等自然能源。

根据本实施方式的结构，能够得到以下所记载的效果。

(1)对蓄电池43的充放电进行管理，该管理包括对该电力的供给源的管理，因此能够掌握蓄电池43中蓄积了从哪个供给源获得的多少电力。由此，如果例如在蓄电池43进行放电时优先使用太阳光发电电力Wv，则从无需费用的电力起优先消耗，因此在节能化方面有非常高的效果。

(2)当电力供给系统1将太阳光发电电力Wv作为电源来进行动作时，能够出售该电力Wv中未被电力供给系统1消耗的剩余电力Wov。于是，由于不允许例如在费用低的夜间利用系统2对蓄电池43进行充电而在费用高的白天出售该电力，因此能够将可以出售的电力通过正规的手续出售给电力公司等。

(3)能够出售蓄电池43的电力中的太阳光发电电力Wv。因此，能够将电力供给系统1自己发电产生的不会成为非法买卖的对象的电力在电力公司需要电力的适当时间段出售。即，能够合法地出售蓄积在蓄电池43中的电力。

(4)在使用蓄电池43的电力时，如果优先使用太阳光发电电力Wv，则可以尽量不使用需要费用的系统电力Wall，因此能够有效利用自然能源。

(5)能够在显示部59中显示动作状态通知画面61，因此能够以可视方式向用户通知以下内容等：蓄电池43内输入了哪个供给源的多少电力；来自系统2、太阳能电池3的电力有多少流向各种设备5、6；出售了多少系统1的电力。

此外，实施方式并不限于到此为止说明的结构，也可以变更为以下的方式。

·监视单元并不限于根据电力观察数值的电力检测部49~52，只要能够观察对蓄电池43的充电供给源及其量，则可以是各种单元。

·也可以设为不允许出售蓄电池43的蓄电电力中的系统电力Wall。

·电力出售并不限于昼夜均可执行的方式，例如也可以设为不允许在夜间售电。

·独立发电电池并不限定于太阳能电池3，例如也可以为燃料电池。

·蓄电池43并不限定于由二次电池、电容器等构成，只要能够存储电荷，则可以采用各种装置。

·电力供给系统1并不限于在住宅中应用，例如也可以应用于工厂等其它建筑物内。

·系统2并不限于供给交流电压的商用交流电源，也可以是供给直流电压的系统。

接着，下面追述了根据上述实施方式和其它例所能够掌握的技术思想及其效果。

除了上述实施方式的结构以外，还能够具备电力线通信控制部，该电力线通信控制部通过电力线通信向负载供给电力和数据来对该负载进行控制。根据该结构，能够通过电力线通信来控制负载，因此能够以较少的布线向负载提供电力和数据。

以上，说明了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限定于这些特定实施方式，能够在不超出权利要求书的范畴内进行多种变更和变形，这些也属于本发明的范畴内。

Claims (4)

1.一种蓄电池电力供给源监视装置，其具备：

监视单元，其监视对蓄电池的电力的输入和输出；以及

电力供给源管理单元，其管理上述蓄电池中蓄积了来自哪个供给源的多少电力。

2.根据权利要求1所述的蓄电池电力供给源监视装置，其特征在于，

上述蓄电池电力供给源监视装置应用于如下电力供给系统：该电力供给系统对从系统或独立发电电池获得的电压进行电压转换并使该电压分支以供给至各设备，搭载上述蓄电池来作为上述系统或上述独立发电电池的备用电源。

3.根据权利要求2所述的蓄电池电力供给源监视装置，其特征在于，还具备：

自发电力余量计算单元，其计算上述独立发电电池的发电电力中在上述电力供给系统中剩下的剩余电力是多少；以及

电力反向调节单元，其将上述剩余电力反向调节给上述系统。

4.根据权利要求2或3所述的蓄电池电力供给源监视装置，其特征在于，

还具备反向调节允许单元，该反向调节允许单元允许将上述蓄电池所蓄积的电力中的以上述独立发电电池为供给源的电力反向调节给上述系统。

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