CN102668297A - 电力供给系统 - Google Patents

Abstract

一种电力供给系统，具备：电流检测单元，其检测在负载侧正在使用的使用电流；电池；以及控制单元，其进行控制，使得在判断为由电流检测单元检测出的使用电流超过了断路阈值的情况下，将蓄积在电池中的电力供给至负载。

Description

电力供给系统

技术领域

本发明涉及一种具备电池的电力供给系统。

背景技术

以往，已知一种例如专利文献1所记载的那样的电力供给系统，该电力供给系统具备能够充放电的蓄电池，在供给来自商用电源的电力的电力系统停电的情况下，通过使蓄电池放电来向作为负载的各种设备供给电力。

专利文献1：日本特开2009-159730号公报

另外，在各家庭中设置的电力供给系统中，从商用电源供给的电流的上限一般是通过与电力公司的合同来决定的。而且，在该家庭的电力供给系统的负载使用了签约的电流(即，断路阈值)以上的电流的情况下，由限流器(limiter)切断配电线路，停止通过电力系统向设备供给电力。

因此，在这种配电线路被限流器切断的情况下，必须在缩减系统内所使用的设备以使作为负载的设备所使用的电流为签约的电流以下的状态下，使限流器进行通电动作来重新开始从商用电源供给电力。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，提供了一种不切断将来自商用电源的电力供给至负载侧的配电线路就能够使负载侧使用断路阈值以上的电流的电力供给系统，该断路阈值是成为切断该配电线路的契机的阈值。

根据本发明，提供一种电力供给系统，其具备：电流检测单元，其检测在负载侧正在使用的使用电流；电池；以及控制单元，其进行控制，使得在判断为由上述电流检测单元检测出的使用电流超过了断路阈值的情况下，将蓄积在上述电池中的电力供给至上述负载。

另外，上述电力供给系统也可以还具备：断路器，其被设置在向上述负载侧供给来自商用电源的电力的配电线路上，在供给了大于或等于预先设定的上述断路阈值的电流的情况下切断该配电线路；以及放电单元，其在要对上述负载供给上述电池所蓄积的电力的情况下被驱动，其中，上述电池被设置在上述配电线路上的比上述断路器更靠上述负载侧的位置处，上述控制单元在基于由上述电流检测单元检测出的使用电流判断为该使用电流超过了上述断路阈值的情况下驱动上述放电单元。

根据该结构，控制单元在基于由电流检测单元检测出的使用电流判断为该使用电流超过了断路阈值的情况下驱动放电单元。于是，对负载供给蓄积在电池中的电力，因此，从商用电源供给的电流会减少与从电池供给的电流相应的量。并且，电池被连接在比断路器更靠负载侧的位置处，因此从电池放出的电力不经由断路器而供给至负载。因而，不切断将来自商用电源的电力供给至负载侧的配电线路就能够使负载侧使用断路阈值以上的电流，该断路阈值是成为切断该配电线路为契机的阈值。

另外，上述电力供给系统也可以还具备直流/交流转换装置，该直流/交流转换装置将所输入的直流电力转换成交流电力后输出，在从上述电池对交流负载供电的情况下，经由上述直流/交流转换装置进行供电，其中，该交流负载被连接在比上述断路器更靠上述配电线路的次级侧的位置处。

根据该结构，通过将从电池放出的直流电力通过直流/交流转换装置转换为交流电力，能够对交流负载供给电力。因此，即使在交流负载所使用的电流超过了断路阈值的情况下，也能够抑制配电线路被切断。

另外，上述电池也可以是蓄电池。

根据该结构，通过使用能够充放电的蓄电池，能够节省更换电池的劳力和时间。

另外，上述电力供给系统也可以还具备充电单元，该充电单元在要对上述电池进行充电的情况下被驱动，上述控制单元在上述断路器处于非断路状态的情况下驱动上述充电单元。

根据该结构，控制单元通过在能够从商用电源向负载侧供给电力的断路器的非断路状态下驱动充电单元，能够将从商用电源供给的电力蓄积到电池中。

另外，上述电力供给系统也可以还具备发电单元，该发电单元将自然能源转换成电力。

在利用太阳光、风这样的自然能源的太阳光发电、风力发电中，发电量是被天气等条件所左右的。因此，即使是具备发电单元的电力供给系统，也要将断路阈值设定得较大以备发电单元无法进行发电的情况。但是，一般来说，断路阈值越大，随着利用商用电源而产生的成本越高。关于这一点，根据本结构，由于能够使负载侧使用大于断路阈值的电流，因此能够根据发电单元的发电时间设定断路阈值。即，例如将断路阈值设定为在发电单元发电时补充该发电单元所发电产生的电流的程度，由此与将断路阈值设定为不发电时从商用电源能够向所有负载供给电力的程度的情况相比，能够削减成本。

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是本实施方式的电力供给系统的框图。

图2是用于说明AC配电盘及控制器的框图。

图3是电力供给系统的流程图。

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，参照图1~图3说明将本发明所涉及的电力供给系统具体化的实施方式。

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将作为家庭用的商用电源的商用交流电源(AC电源)2作为电力而使各种设备动作，除此之外将利用作为自然能源的太阳光发电的作为发电单元的太阳能电池3的电力也作为电源来供给至各种设备。电力供给系统1除了对通过输入直流电源(DC电源)来进行动作的作为直流负载的DC设备5供给电力之外，还对通过输入交流电源(AC电源)来进行动作的作为交流负载的AC设备6供给电力。

下面，在实施方式的说明中，以住宅为设置电力供给系统1的场所的例子来进行说明，但并不限定于此，能够将电力供给系统1设置于集合住宅、公寓、办公室、工厂等来应用。

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与商用交流电源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输出到作为电池的蓄电池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16的直流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D C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D C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，在商用交流电源2与AC配电盘11之间连接有能够远程检查商用交流电源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通过电力线载波通信、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D C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。

接着，基于图2来说明AC配电盘11和控制器7。此外，在本实施方式的电力供给系统1中，在从商用交流电源2向AC配电盘11供给电力的配电线路45中，从商用交流电源2对第一线L 1和第二线L2施加100V的交流电压，与此相对地第三线L3为0V。

如图2所示，在AC配电盘11内，从作为商用交流电源2侧的初级侧起按顺序分别设置有作为断路器的限流器46、主干断路器47以及分支断路器48，它们分别与配电线路45相连接。而且，在限流器46与主干断路器47之间的配电线路45上设置有作为电流检测单元的交流电流检测器(以下也称为“CT”)49，该交流电流检测器49分别获取第一线L1和第二线L2的电流。

限流器46在被供给了超过作为断路阈值的签约电流阈值K1(例如100V时为20A。但是200V时为一半的电流)的电流的情况下切断配电线路45，该签约电流阈值K1是基于与提供商用交流电源2的电力公司之间的合同而设定的。即，当在连接DC设备5和AC设备6的次级侧使用电力时，限流器46中流过与负载的大小相应的电流。而且，在从商用交流电源2供给了大于签约电流阈值K1的电流的情况下，设置在限流器46内的双金属(省略图示)响应于电流而发热并弯曲从而将触点断开，由此来自商用交流电源2的电力供给被停止。此外，限流器46在第一线L1和第二线L2的总电流A超过了签约电流阈值K1的情况下切断配电线路45。

另外，被连接在比限流器46更靠次级侧的位置处的主干断路器47在次级侧发生漏电或短路而流过异常的电流的情况下切断配电线路45。并且，分支断路器48是与分支路51分别对应地设置的，该分支路51是与每个AC设备6或住宅的每个房间等对应地分支的线路。该分支断路器48在通过各分支路51供给的电流超过了分支电流阈值K2的情况下将各分支路51独立地切断，该分支电流阈值K2被设定为小于签约电流阈值K1的值。

另一方面，控制器7中设置有AC/DC转换器52、作为直流/交流转换装置的DC/AC逆变器53、DC/DC转换器54、作为放电单元的放电电路55、作为充电单元的充电电路56以及控制装置57。控制装置57作为对分支断路器48、AC/D C转换器52、DC/AC逆变器53、DC/DC转换器54、放电电路55以及充电电路56进行控制来向DC设备5和AC设备6供给电流的控制单元而发挥功能。即，该控制装置57根据CT 49的检测结果来对从商用交流电源2供给的电流A进行控制。

具体地说，AC/DC转换器52经由AC配电盘11取入从商用交流电源2供给的交流电力，将该交流电力转换为直流电力后输出到DC配电盘8。另外，DC/DC转换器54将太阳能电池3所发电产生的直流电力转换为DC设备5所能够利用的电压后输出到DC配电盘8。

充电电路56将直流电力输出到蓄电池16来对该蓄电池16进行充电。即，通过由充电电路56将从商用交流电源2供给并通过AC/DC转换器52转换后的直流电力以及由太阳能电池3发电产生并通过DC/DC转换器54转换后的直流电力输出到蓄电池16，也向该蓄电池16蓄电。而且，放电电路55通过使被充电的蓄电池16放电来使蓄电池16输出直流电力。

并且，DC/AC逆变器53将随着蓄电池16的放电而输出的直流电力和由太阳能电池3发电产生的直流电力转换为交流电力。此外，转换后的交流电力通过连接了分支断路器48的分支路51被施加到AC设备6。

接着，按照图3所示的流程图来说明如上那样构成的电力供给系统1的作用、特别是在太阳能电池3没有发电的非发电状态下的作用。

首先，控制装置57在步骤S110中将由CT 49检测出的第一线L1与第二线L2的电流相加来获取从商用交流电源2供给的电流A。然后，控制装置57在步骤S120中判断获取到的电流A是否超过了由限流器46切断配电线路45的签约电流阈值K1。此外，一般来说，限流器46被设计成在固定时间以上供给了签约电流阈值K1以上的电流的情况下切断配电线路45。

因此，在电流A为签约电流阈值K1以下的情况下(步骤S120：“是”)，控制装置57判断为配电线路45被切断的可能性低，接着判断蓄电池16是否已充电到目标充电量(步骤S130)。此外，蓄电池16会由于反复进行蓄积到满充电容量的满充电而劣化加速，从而所能够充电的容量减少。因此，在本实施方式中，将少于满充电容量的充电量(例如满充电的80%)设定为目标充电量。

那么，在蓄电池16已充电到目标充电量的情况下，控制装置57判断为蓄电池16不需要充电(步骤S130：“是”)。此外，在次级侧上连接有DC设备5或AC设备6而从商用交流电源2供给电力的期间内，控制装置57反复执行图3所示的流程图。因此，控制装置57在步骤S130中判断为蓄电池16不需要充电(步骤S130：“是”)时返回到步骤S110，再次执行步骤S110的处理来获取电流A。

另一方面，在蓄电池16的充电量小于目标充电量(步骤S130：“否”)的情况下，控制装置57判断为蓄电池16需要充电，控制分支断路器48、AC/DC转换器52以及充电电路56来对蓄电池16进行充电(步骤S140)。即，从商用交流电源2供给的电力被分配为通过分支断路器48向AC设备6供给的电力和通过AC/DC转换器52转换为直流电力的电力。然后，通过AC/DC转换器52转换后的直流电力经由DC配电盘8被供给至各DC设备5，并且通过充电电路56被输出至蓄电池16来对蓄电池16进行充电。然后，控制装置57为了反复执行流程图的处理而使该处理返回到步骤S110，再次获取电流A(步骤S110)。

另一方面，在步骤S120中，在电流A大于签约电流阈值K1的情况下(步骤S120：“否”)，控制装置57判断为电流A超过了签约电流阈值K1，接着控制放电电路55来使蓄电池16放电(步骤S150)。于是，蓄电池16所放出的电力经由DC配电盘8被供给至DC设备5，因此从商用交流电源2供给的交流电源被供给至AC设备6。因而，与基于从商用交流电源2供给的电力使DC设备5和AC设备6驱动的情况相比，从商用交流电源2供给的电力减少，并且电流A也变小，从而抑制限流器46切断配电线路45而维持非断路状态。另外，在AC设备6的负载大的情况下，从蓄电池16放出的直流电力在通过DC/AC逆变器53转换为交流电力后也被供给至AC设备6。然后，控制装置57为了反复执行流程图的处理而使该处理返回到步骤S110，再次获取电流A(步骤S110)。

接着，说明由太阳能电池3发电来供给电力的发电时的电力供给系统1的作用。

首先，控制装置57控制DC/DC转换器54来对太阳能电池3所发电产生的直流电力进行转换并输出到DC配电盘8，并且将控制DC/AC逆变器53和分支断路器48来转换后的交流电力供给至AC设备6。

另外，控制装置57在太阳能电池3所发电产生的发电量比连接在电力供给系统1上的DC设备5和AC设备6所使用的电力量多的情况下，控制充电电路56来将从DC/DC转换器54输出的直流电力蓄积到蓄电池16中。

而且，控制装置57在CT 49所检测出的电流A大于签约电流阈值K1的情况下，控制放电电路55来放出蓄积在蓄电池16中的电力。即，在连接在电力供给系统1上的DC设备5和AC设备6使用基于太阳能电池3的发电得到的电流与签约电流阈值K1的总和电流以上的电流的情况下，从蓄电池16供给电力，因此CT 49所检测的电流A变小。

根据上述实施方式，能够得到如下效果。

(1)控制装置57在基于由CT 49检测出的电流A判断为电流A超过签约电流阈值K1的情况下，驱动放电电路55。于是，对DC设备5和AC设备6供给蓄积在蓄电池16中的电力，因此，从商用交流电源2供给的电流A会减少与从蓄电池16供给的电流相应的量。并且，蓄电池16被连接在比限流器46更靠DC设备5和AC设备6侧的位置处，因此从蓄电池16放出的电力不经由限流器46而被供给至DC设备5和AC设备6。因而，不切断将来自商用交流电源2的电力供给至DC设备5和AC设备6侧的配电线路45，就能够使DC设备5和AC设备6侧使用签约电流阈值K1以上的电流，该签约电流阈值K1是成为切断该配电线路45的契机的阈值。

(2)通过将从蓄电池16放出的直流电力通过DC/AC逆变器53转换为交流电力，能够从蓄电池16向AC设备6供给电力。因此，即使在AC设备6所使用的电流超过了签约电流阈值K1的情况下，也能够通过从蓄电池16供给电力来抑制配电线路45被切断。

(3)通过使用能够充放电的蓄电池16来作为成为备用电源的电池，能够节省更换电池的劳力和时间。

(4)控制装置57通过在能够从商用交流电源2向DC设备5和AC设备6侧供给电力的限流器46的非断路状态下驱动充电电路56，能够将从商用交流电源2供给的电力蓄积到蓄电池16中。

(5)在利用太阳光发电的太阳光发电中，发电量是被天气等条件所左右的。因此，在以往的电力供给系统中，即使具备太阳能电池3，也要将签约电流阈值K1设定得较大以备太阳能电池3无法进行发电的情况。但是，一般来说，签约电流阈值K1越大，随着利用商用交流电源2而产生的成本越高。关于这一点，由于能够使DC设备5和AC设备6侧使用大于签约电流阈值K1的电流A，因此能够根据太阳能电池3的发电时间设定签约电流阈值K1。即，例如将签约电流阈值K1设定为在太阳能电池3发电时补充基于该太阳电池3的发电而得到的电流的程度，由此，与将签约电流阈值K1设定为不发电时从商用交流电源2能够向DC设备5和AC设备6供给电力的程度的情况相比，能够削减成本。

此外，上述实施方式也可以如下变更。

·也可以具备利用风使叶片旋转来进行发电的风力发电、利用地热的地热发电、利用水力的水力发电等利用自然能源的发电单元。另外，也可以构成为不具备这些发电单元和太阳能电池3的结构。

·电池的蓄电量有上限，因此若要长时间放电则需要蓄电量大的大型电池。因此，也可以具备例如通过使燃气中包含的氢气与氧气发生反应来发电的燃料电池那样能够任意发电的发电机。而且，能够通过并用发电机与电池来抑制电池的大型化。即，例如通过使电池放电以填补发电机开始发电之前的空白，在使用电力增加的情况下能够迅速供给电力以抑制限流器46切断配电线路45。并且，即使在使用蓄电量小的电池的情况下，也能够通过切换为从发电机供给电力来延长能够供给签约电流阈值K1以上的电流的时间。

·在通过燃料电池、风力发电等发电单元来发电产生DC设备5和AC设备6所使用的电力量以上的电力的情况下，也可以将剩余电力蓄积在蓄电池16中。即，在具备发电单元的情况下，也可以不论配电线路45处于断路状态还是非断路状态都向蓄电池16进行充电。

·也可以具备只能放电的一次电池来作为电池，并将放完电的一次电池更换为新电池。

·也可以不设置DC/AC逆变器53，而将从蓄电池16放出的直流电力仅供给至DC设备5。

·也可以预先设定放电开始阈值(例如在100V时为18A)，该放电开始阈值被设定为小于或等于签约电流阈值K1，在电流A大于或等于放电开始阈值的情况下使蓄电池16放电。另外，也可以在电流A大于或等于签约电流阈值K1的情况下判断为超过了签约电流阈值K1而使蓄电池16放电。

·也可以分开设置分别检测DC设备5的使用电流和AC设备6的使用电流的检测单元。然后，将从商用交流电源2输出的交流电力供给至AC设备6，将从蓄电池16输出的直流电力供给至DC设备5，并且在AC设备6所使用的电流大于签约电流阈值K1的情况下将直流电力转换为交流电力来供给至AC设备6。在对直流电力与交流电力进行转换的情况下会产生损耗，因此通过减少直流电力与交流电力的转换，能够减少电力损耗来提高效率。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限于这些特定的实施方式，在不脱离权利要求书的范畴的情况下能够进行各种变更和变形，这些也属于本发明的范畴内。

Claims (6)

1.一种电力供给系统，具备：

电流检测单元，其检测在负载侧正在使用的使用电流；

电池；以及

控制单元，其进行控制，使得在判断为由上述电流检测单元检测出的使用电流超过了断路阈值的情况下，将蓄积在上述电池中的电力供给至上述负载。

2.根据权利要求1所述的电力供给系统，其特征在于，还具备：

断路器，其被设置在向上述负载侧供给来自商用电源的电力的配电线路上，在供给了大于或等于预先设定的上述断路阈值的电流的情况下切断该配电线路；以及

放电单元，其在要对上述负载供给上述电池所蓄积的电力的情况下被驱动，

其中，上述电池被设置在上述配电线路上的比上述断路器更靠上述负载侧的位置处，

上述控制单元在基于由上述电流检测单元检测出的使用电流判断为该使用电流超过了上述断路阈值的情况下驱动上述放电单元。

3.根据权利要求2所述的电力供给系统，其特征在于，

还具备直流/交流转换装置，该直流/交流转换装置将所输入的直流电力转换成交流电力后输出，

在从上述电池对交流负载供电的情况下，经由上述直流/交流转换装置进行供电，其中，该交流负载被连接在比上述断路器更靠上述配电线路的次级侧的位置处。

4.根据权利要求2或3所述的电力供给系统，其特征在于，

上述电池是蓄电池。

5.根据权利要求4所述的电力供给系统，其特征在于，

还具备充电单元，该充电单元在要对上述电池进行充电的情况下被驱动，

上述控制单元在上述断路器处于非断路状态的情况下驱动上述充电单元。

6.根据权利要求2~5中的任一项所述的电力供给系统，其特征在于，

还具备发电单元，该发电单元将自然能源转换成电力。

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