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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrizitäts- und
Wärmespeichervorrichtung. Die Vorrichtung hat einen Elektrizitätsspeicherabschnitt
und einen Wärmespeicherabschnitt. Die Elektrizität
und Wärme werden unter Verwendung von Nachtstromleistung
gespeichert, der in einer Zeitspanne mitten in der Nacht geliefert
wird, und die Kosten für den Nachtstrom sind relativ niedrig.
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JP-A-2005-164124 offenbart
eine Heißwasserversorgungsvorrichtung vom Wärmepumpentyp mit
einer Batterie und einem Wärmespeicherabschnitt. Der Wärmespeicherabschnitt
umfasst einen Wärmepumpenkreislauf und einen Heißwasserbehälter,
und Wärme wird durch Betätigen des Wärmepumpenkreislaufs
in dem Behälter gespeichert. Das Laden der Batterie und
das Wärmespeichern des Wärmespeicherabschnitts
werden in einer Zeitspanne mitten in der Nacht durchgeführt,
weil Nachtstrom in der Zeitspanne mitten in der Nacht zu relativ
niedrigen Kosten erhalten werden kann.
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In
einem Fall, in dem ein Zeitablauf zum Durchführen des Batterieladens
und ein Zeitablauf zum Durchführen der Wärmespeicherung
nicht gesteuert werden, kann der momentane Leistungsverbrauchswert
erhöht sein, wenn das Laden der Batterie und das Wärmespeichern
mit dem gleichen Zeitablauf durchgeführt werden. Da es
in diesem Fall notwendig ist, eine Vertragsleistungskapazität
zu erhöhen, so dass sie dem erhöhten Leistungsverbrauchswert
entspricht, können die Kosten durch die erhöhte Vertragsleistungskapazität
erhöht werden.
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Angesichts
des vorangehenden und anderer Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung
bereitzustellen.
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Gemäß einem
Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung einen Elektrizitätsspeicherabschnitt (1)
zum Speichern von Elektrizität, einen Heizabschnitt (2),
der durch Elektrizität betätigt wird, einen Wärmespeicherabschnitt
(3) zum Speichern von Wärme, die von dem Heizabschnitt
erzeugt wird, und eine Steuerung (100). Die Steuerung steuert
einen Elektrizitätsspeicherbetrieb des Elektrizitätsspeicherabschnitts
und einen Wärmespeicherbetrieb des Wärmespeicherabschnitts.
Der Elektrizitätsspeicherabschnitt und der Wärmespeicherabschnitt
werden in einer Zeitspanne mitten in der Nacht betrieben, und die
Energiekosten der Nachtzeitspanne sind auf der Basis eines Stromversorgungsvertrags
niedriger als die anderer Zeitspannen. Die Steuerung umfasst erste
Berechnungseinrichtungen (106) und zweite Berechnungseinrichtungen
(111). Die ersten Berechnungseinrichtungen berechnen eine
Anfangszeit für den Wärmespeicherbetrieb, um eine
vorgegebene notwendige Wärmemenge bis zu einer Endzeit
der Nachtzeitspanne zu speichern. Die zweiten Berechnungseinrichtungen
(111) berechnen eine Anfangszeit des Elektrizitätsspeicherbetriebs,
so dass der Elektrizitätsspeicherabschnitt eine vorgegebene
notwendige Elektrizitätsmenge bis zu der Anfangszeit des
Wärmespeicherbetriebs speichert. Alternativ berechnen die
zweiten Berechnungseinrichtungen (111) eine Anfangszeit
des Elektrizitätsspeicherbetriebs, so dass ein Ladeleistungswert
des Elektrizitätsspeicherabschnitts bis zur Anfangszeit
des Wärmespeicherbetriebs gleich oder niedriger als ein
vorgegebener Wert wird und so dass die notwendige Elektrizitätsmenge
bis zu der Endzeit der Nachtzeitspanne gespeichert wird. Die notwendige
Wärmemenge und die notwendige Elektrizitätsmenge
werden in Bezug auf einen einzelnen Tag basierend auf einer Leistungsaufzeichnung
festgelegt. Der Elektrizitätsspeicherabschnitt beginnt
den Elektrizitätsspeicherbetrieb basierend auf der berechneten
Anfangszeit, und der Wärmespeicherabschnitt beginnt den
Wärmespeicherbetrieb basierend auf der berechneten Anfangszeit.
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Folglich
kann die Zunahme der Energiekosten der Elektrizitäts- und
Wärmespeichervorrichtung beschränkt werden.
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Die
vorstehenden Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher,
die unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, wobei:
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1 ein
schematisches Aufbaudiagramm ist, das eine Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform darstellt;
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2 ein
Flussdiagramm ist, das einen Betrieb der Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung darstellt;
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3 ein
Zeitablaufdiagramm ist, das ein Betriebsbeispiel der Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung darstellt;
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4 ein
Flussdiagramm ist, das einen Betrieb einer Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform darstellt;
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5 ein
Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen einer Aufladezeit und
einem Zustand des Elektrizitätsspeicherabschnitts der Vorrichtung
darstellt;
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6 ein
Zeitablaufdiagramm ist, das ein Betriebsbeispiel der Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung darstellt;
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7 ein
Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen einer Zyklusanzahl und
einer Entladekapazität des Elektrizitätsspeicherabschnitts
darstellt;
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8 ein
Flussdiagramm ist, das einen Betrieb einer Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform darstellt;
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9 ein
Flussdiagramm ist, das einen Betrieb einer Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform darstellt;
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10 eine
Vorderansicht ist, die eine Fernbedienung einer Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung gemäß einer
fünften Ausführungsform darstellt;
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11 eine
Vorderansicht ist, die eine erste Beispielanzeige der Fernbedienung
darstellt;
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12 eine
Vorderansicht ist, die eine zweite Beispielanzeige der Fernbedienung
darstellt;
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13 eine
Vorderansicht ist, die eine dritte Beispielanzeige der Fernbedienung
darstellt;
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14A eine Vorderansicht ist, die eine vierte Beispielanzeige
der Fernbedienung darstellt, und 14B eine
Vorderansicht ist, die eine fünfte Beispielanzeige der
Fernbedienung darstellt;
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15 eine
Vorderansicht ist, die eine sechste Beispielanzeige der Fernbedienung
darstellt;
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16 eine
Vorderansicht ist, die eine siebte Beispielanzeige der Fernbedienung
darstellt;
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17 eine
Vorderansicht ist, die eine achte Beispielanzeige der Fernbedienung
darstellt;
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18 eine
Vorderansicht ist, die eine erste Beispielanzeige einer Fernbedienung
einer Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung
gemäß einer sechsten Ausführungsform
darstellt;
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19 ein
Zeitablaufdiagramm ist, das ein Betriebsbeispiel der Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung darstellt;
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20 ein
Flussdiagramm ist, das einen Betrieb der Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung gemäß einer
siebten Ausführungsform darstellt;
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21 eine
Vorderansicht ist, die eine erste Beispielanzeige einer Fernbedienung
der Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung
darstellt;
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22 eine
Vorderansicht ist, die eine zweite Beispielanzeige der Fernbedienung
darstellt;
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23 ein
schematisches Diagramm ist, das eine Elektrizitäts- und
Wärmespeichervorrichtung gemäß einer
achten Ausführungsform darstellt;
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24 eine
schematische Querschnittansicht ist, die die Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung darstellt;
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25 eine
schematische Querschnittansicht ist, die eine Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung gemäß einer
neunten Ausführungsform darstellt;
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26 ein
schematisches Diagramm ist, das eine Elektrizitäts- und
Wärmespeichervorrichtung gemäß einer
zehnten Ausführungsform darstellt;
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27 ein
schematisches Diagramm ist, das ein erstes Betriebsbeispiel für
die Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung
darstellt; und
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28 ein
schematisches Diagramm ist, das ein zweites Betriebsbeispiel der
Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung darstellt.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine
Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung einer
ersten Ausführungsform wird hauptsächlich Zuhause
verwendet. Wie in 1 gezeigt, hat die Elektrizitäts-
und Wärmespeichervorrichtung einen Akkumulator 1,
der einem Elektrizitätsspeicherabschnitt entspricht, eine
Wärmepumpeneinheit 2, die einem Heizabschnitt
entspricht, und eine Behältereinheit 3, die einem
Wärmespeicherabschnitt entspricht.
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Der
Akkumulator 1 umfasst eine Sekundärbatterie 10 zum
Speichern von elektrischer Energie. Die Behältereinheit 3 speichert
Wärme durch Betätigen der Wärmepumpeneinheit 2 unter
Verwendung von elektrischer Leistung in einem Heißwasserbehälter 31.
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Das
Speichern von Elektrizität in dem Akkumulator 1 und
das Speichern von Wärme in dem Behälter 31 werden
von einer Steuerung 100 gesteuert. Die Elektrizitätsspeicherung
und die Wärmespeicherung werden unter Verwendung von Nachtstrom
ausgeführt, der zum Beispiel in einer Zeitspanne mitten in
der Nacht von 23 Uhr bis 7 Uhr morgens geliefert wird. Kosten für
den Nachtstrom sind basierend auf einem Stromversorgungsvertrag
mit einem Energieversorgungsunternehmen im Vergleich zu Kosten für Leistung,
die in einer anderen Zeitspanne, wie etwa am Morgen, Abend und untertags
geliefert wird, niedrig.
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Der
Wärmespeicherabschnitt liefert heißes Wasser durch
eine Heißwasserrohrleitung 33 direkt an einen
Endpunkt. Der Endpunkt kann zum Beispiel ein Wasserhahn in einer
Küche, einem WC oder einer Badewanne oder einer Dusche
in einem Badezimmer sein. Heißes Wasser entspricht dem
in dem Behälter 31 gespeicherten Wärmemedium.
Alternativ kann ein (nicht gezeigter) Wärmetauscher Wärme zwischen
dem in dem Behälter 31 gespeicherten Wärmemedium
und heißem Wasser, das geliefert werden soll, austauschen.
In diesem Fall wird von dem Wärmemedium geheiztes heißes
Wasser an den Endpunkt geliefert.
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Der
Wärmespeicherabschnitt kann einer Kombination der Wärmepumpeneinheit 2 und
der Behältereinheit 3 entsprechen. Die Wärmepumpeneinheit 2 siedet
Niedrigtemperaturwasser durch Austauschen von Wärme mit
Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck. Das Niedertemperaturwasser
wird von einem unteren Teil des Behälters 31 durch
eine Einlassrohrleitung 25 an die Wärmepumpeneinheit 2 geliefert.
Die Behältereinheit 3 hat ein Gehäuse 35,
das den Behälter 31 aufnimmt. Heißes Wasser,
das von der Wärmepumpeneinheit 2 geheizt wird,
wird durch eine Auslassrohrleitung 26 in einen oberen Teil
des Behälters 31 eingeleitet.
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Die
Wärmepumpeneinheit 2 umfasst zum Beispiel wenigstens
einen Kompressor, einen wärmespeichernden Wärmetauscher,
ein Expansionsventil und einen Verdampfer, die in einem Kreis verbunden
sind. Der wärmespeichernde Wärmetauscher kann
ein Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher sein, und
der Verdampfer kann ein wärmeaufnehmender Wärmetauscher
sein. Die Wärmepumpeneinheit 2 baut zum Beispiel
unter Verwendung von Kohlendioxid als Kältemittel einen überkritischen Wärmepumpenkreislauf
auf, da das Kohlendioxid eine niedrige kritische Temperatur hat.
In dem überkritischen Wärmepumpenkreislauf hat
hochdruckseitiges Kältemittel einen Druck, der gleich oder
höher als ein kritischer Kältemitteldruck ist.
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Aufgrund
des überkritischen Wärmepumpenkreislaufs kann
der Behälter 31 heißes Wasser mit im
Vergleich zu einem typischen Wärmepumpenkreislauf hoher
Temperatur, wie etwa 85–90°C, speichern.
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Der
Behälter 31 ist ein vertikal langer Behälter,
in dem Wärmemedium gespeichert ist und ist aus korrosionsbeständigem
Metall, wie etwa nichtrostendem Stahl, gefertigt. Da das Wärmeisolationselement
um den Behälter 31 herum angeordnet ist, kann eine
Temperatur von heißem Wasser für lange Zeit hoch
gehalten werden. Eine Zuführungsrohrleitung 32 ist
mit einem Unterteil des Behälters 31 verbunden,
um Leitungswasser zu liefern. Ein Druckverringerungsventil 34 ist
in der Zuführungsrohrleitung 32 angeordnet, um
einen Druck des zugeführten Leistungswassers zu steuern.
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Eine
Heißwasserversorgungssystemsteuerschaltung 30 ist
in der Behältereinheit 3 angeordnet, um ein Heißwasserversorgungssystem
zu steuern. Zum Beispiel steuert die Systemsteuerschaltung 30 die
Speicherung von heißem Wasser in dem Behälter 31 und
gibt ein Anweisungssignal aus, das einen Wärmepumpenbetrieb
für eine in der Wärmepumpeneinheit 2 angeordnete
Wärmepumpensteuerschaltung 20 anweist. Die Wärmepumpensteuerschaltung 20 steuert
den Kompressor und eine Pumpe zum Zirkulieren von Wärmemedium
basierend auf einem Anweisungssignal, das von der Systemsteuerschaltung 30 ausgegeben
wird.
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Die
Sekundärbatterie 10 befindet sich oberhalb des
Behälters 31 in dem Gehäuse 35 der
Behältereinheit 3 und ist auf einer in dem Gehäuse 35 eingerichteten
Trennplatte angeordnet. Die Trennplatte hat viele Durchgangslöcher,
um einen Raum, der den Behälter 31 aufnimmt, und
einen Raum, der die Sekundärbatterie 10 aufnimmt,
miteinander in Verbindung zu bringen.
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Der
Behälter 31 speichert ein von der Wärmepumpeneinheit 2 geheiztes
Wärmemedium. Der Behälter 31 und die
Sekundärbatterie 10 sind in dem gleichen Raum
angeordnet, der durch das Gehäuse 35 definiert
ist. Daher kann die Sekundärbatterie 10 von dem
Behälter 31 aufgewärmt werden, weil Luft
in dem Gehäuse 35 durch Wärme gewärmt
wird, die von dem Behälter 31 abgegeben wird.
Das heißt, eine Temperatur der Sekundärbatterie 10 kann
durch den relativ einfachen Aufbau gesteuert werden.
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Die
Sekundärbatterie 10 ist aus einer einzigen Flachbatteriepackung
oder mehreren Flachbatteriepackungen aufgebaut. Eine einzelne oder
mehrere Einheitsbatterien sind in der Batteriepackung verschlossen.
Die Batterieeinheit ist zum Beispiel aus einer Lithiumionenbatterie
gefertigt.
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Eine
Temperatur der Sekundärbatterie 10 wird unter
Verwendung von Abwärme, die von dem Behälter 31 abgestrahlt
wird, konstant gehalten. Selbst wenn die Außenlufttemperatur
niedrig ist, wird daher die Innentemperatur des Gehäuses 35 auf etwa
40°C gehalten. Wenn im Gegensatz dazu ein (nicht gezeigter)
Temperatursensor erfasst, dass die Sekundärbatterie 10 eine
Temperatur gleich oder höher einem vorgegebenen Wert hat,
kann die Temperatur der Sekundärbatterie 10 nur
durch Betätigen eines Kühlventilators 11 auf
20–40°C gehalten werden.
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Ein
Stromrichtersystem 4 (PCS) ist auf einer stromaufwärtigen
Seite der Sekundärbatterie 10 in einem Netzstromzuführungsfluss
angeordnet und steuert das Laden und Entladen der Sekundärbatterie 10.
Das PCS 4 befindet sich benachbart zu einer Netzstromleitung
und umfasst eine PCS-Steuerschaltung 40, ein Ladegerät 41 und
einen Gleichstrom-/Wechselstromwandler 42.
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Das
Ladegerät 41 wandelt Wechselstrom (AC) in Gleichstrom
(DC) um und steuert die Spannung zum Laden der Sekundärbatterie 10.
Der DC/AC-Wandler 42 wandelt erforderlichenfalls in der Sekundärbatterie 10 gespeicherte
Gleichstromleistung in Wechselstromleistung um. Das Laden der Sekundärbatterie 10 durch
das Ladegerät 41 und das Entladen der Sekundärbatterie 10 durch
den DC/AC-Wandler 42 werden von der PCS-Steuerschaltung 40 gesteuert.
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Die
Sekundärbatterie 10 und das Ladegerät 41 können
einem Elektrizitätsspeicherabschnitt entsprechen. Die Sekundärbatterie 10 kann
einem Hauptteil des Elektrizitätsspeicherabschnitts entsprechen.
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Eine
Leiterplatte 5 ist auf einer stromaufwärtigen
Seite des PCS 4 in dem Netzstromzuführungsfluss
angeordnet und verteilt den von dem Energieversorgungsunternehmen
gelieferten Netzstrom in das PCS 4 und Hauseinrichtungen.
Ferner verteilt die Leiterplatte 5 von dem PCS 4 ausgegebene
Wechselstromleistung in die Hauseinrichtungen.
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Das
PCS 4 hat einen Gegenstromunterbindungsabschnitt, um zu
verhindern, dass in der Sekundärbatterie 10 gespeicherte
Leistung an die Netzstromleitung übertragen wird. Die gespeicherte
Leistung wird nur an Hauseinrichtungen geliefert, wenn von den Hauseinrichtungen
Leistung nachgefragt wird. Die Hauseinrichtungen umfassen das Heißwasserversorgungssystem,
das durch die Wärmepumpeneinheit 2 und die Behältereinheit 3 aufgebaut
ist. Die gespeicherte Leistung kann an andere Einrichtungen als
das Heißwasserversorgungssystem geliefert werden.
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Die
PCS-Steuerschaltung 40, die Heißwasserversorgungssystemsteuerschaltung 30 und
die Wärmepumpensteuerschaltung 20 kommunizieren
miteinander. Die PCS-Steuerschaltung 40 und die Systemsteuerschaltung 30 kommunizieren
durch eine Kommunikationsleitung 7 miteinander. Die Systemsteuerschaltung 30 und
die Wärmepumpensteuerschaltung 20 kommunizieren
miteinander aufgrund eines Leistungsüberlagerungskommunikationssystems
unter Verwendung einer Stromleitung.
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Die
Steuerung 100 kann durch die Systemsteuerschaltung 30 und
die PCS-Steuerschaltung 40 aufgebaut sein. Die Steuerung 100 ist
jedoch nicht auf die Systemsteuerschaltung 30 und die PCS-Steuerschaltung 40 beschränkt.
Die Steuerung 100 kann durch eine einzige kombinierte Steuerschaltung
aufgebaut werden der kann durch drei oder mehr Steuerschaltungen
aufgebaut werden.
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Die
PCS-Steuerschaltung 40 überwacht die Sekundärbatterie 10 durch
die Kommunikationsleitung 7. Die Systemsteuerschaltung 30 legt
wenigstens für das Heißwasserversorgungssystem
eine Vielfalt an Bedingungen fest und kommuniziert durch die Kommunikationsleitung 7 mit
einer Fernbedienung 6. Die Fernbedienung 6 zeigt
einen Zustand des Heißwasserversorgungssystems an.
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Der
Siedebetrieb der Wärmepumpeneinheit 2 und der
Ladebetrieb der Sekundärbatterie 10 werden unter
Bezug auf 2 beschrieben. Der Siedebetrieb
der Wärmepumpeneinheit 2 kann einem Wärmespeicherbetrieb
eines Wärmespeicherabschnitts entsprechen. Der Ladebetrieb
der Sekundärbatterie 10 kann einem Elektrizitätsspeicherbetrieb
eines Elektrizitätsspeicherabschnitts entsprechen.
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Wie
in 2 gezeigt, bestimmt die Steuerung 100 bei
Schritt 101, ob eine aktuelle Zeit 23 Uhr überschritten
hat oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die aktuelle Zeit 23 Uhr überschreitet,
wird bei Schritt 102 eine Wärmerestmenge in dem
heißen Wasser, das in dem Behälter 31 übrig
ist, berechnet. Eine durchschnittliche Wärmeverbrauchsmenge
von heißem Wasser, die in einer vergangenen vorgegebenen
Zeitspanne verbraucht wurde, wird bei Schritt 103 berechnet.
Eine Wärmemenge, die zum Sieden von heißem Wasser
in einer Nachtzeitspanne notwendig ist, wird bei Schritt 104 unter
Verwendung der Wärmerestmenge und der Wärmeverbrauchsmenge berechnet.
Eine notwendige Siedetemperatur der Wärmepumpeneinheit 2 wird
bei Schritt 105 basierend auf der berechneten notwendigen
Wärmemenge berechnet.
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Eine
Siedeanfangszeit wird bei Schritt 106 berechnet, um das
Sieden bis zu einer Endzeit (7 Uhr morgens) der Nachtzeitspanne
zu beenden, so dass die notwendige Wärmeenge erfüllt
ist. Der Schritt 106 entspricht ersten Einrichtungen zum
Berechnen einer Wärmespeicheranfangszeit des Wärmespeicherabschnitts.
Die ersten Berechnungseinrichtungen berechnen die Siedeanfangszeit
in einer Weise, dass die notwendige Wärmemenge bis zu der
Endzeit der Nachtzeitspanne in dem Wärmespeicherabschnitt gespeichert
wird. Die notwendige Wärmemenge pro Tag wird basierend
auf einer Leistungsaufzeichnung festgelegt.
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Die
Steuerung 100 berechnet bei Schritt 107 eine Elektrizitätsrestmenge,
die in der Sekundärbatterie 10 übrig
ist. Eine durchschnittliche Elektrizitätsverbrauchsmenge
der in einer vergangenen vorgegebenen Zeitspanne verbrauchten Elektrizität
wird bei Schritt 108 berechnet. Eine Ladungsmenge, die in
der Nachtzeitspanne notwendig ist, wird bei Schritt 109 basierend
auf der Elektrizitätsrestmenge und der Elektrizitätsverbrauchsmenge
berechnet. Eine notwendige Ladezeitspanne zum Erfüllen
der berechneten notwendigen Ladungsmenge wird bei Schritt 110 berechnet.
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Eine
Ladeanfangszeit wird bei Schritt 111 berechnet, um das
Laden bis zu der bei Schritt 106 berechneten Siedeanfangszeit
zu beenden. Der Schritt 111 entspricht zweiten Einrichtungen
zum Berechnen einer Elektrizitätsspeicheranfangszeit des
Elektrizitätsspeicherabschnitts. Die zweiten Berechnungseinrichtungen
berechnen die Ladeanfangszeit in einer Weise, dass die notwendige
Ladungsmenge in dem Elektrizitätsspeicherabschnitt bis
zu der Siedeanfangszeit des Heizabschnitts gespeichert ist. Die
notwendige Ladungsmenge pro Tag wird basierend auf einer Leistungsaufzeichnung
festgelegt.
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Die
Steuerung 100 beginnt bei Schritt 112 das Laden
der Sekundärbatterie 10 bei der bei Schritt 111 berechneten
Ladeanfangszeit. Die Steuerung 100 beendet bei Schritt 113 das
Laden der Sekundärbatterie 10 zu der bei Schritt 106 berechneten
Siedeanfangszeit.
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Die
Steuerung 100 gibt bei Schritt 114 ein Betriebssignal
an die Wärmepumpensteuerungsschaltung 20 aus,
um den Betrieb der Wärmepumpeneinheit 2 zu beginnen.
Bei Schritt 115 gibt die Steuerung 100 um 7 Uhr
morgens ein Stoppsignal an die Wärmepumpensteuerschaltung 20 aus,
um den Betrieb der Wärmepumpeneinheit 2 zu beenden.
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Die
Betriebe von 2 werden von der Steuerung 100 gesteuert.
Alternativ kann die Heißwasserversorgungssystemsteuerschaltung 30 die
Schritte 101–106, 114, 115 steuern,
und die PCS-Steuerschaltung 40 kann die Schritte 101, 107–113 steuern.
In diesem Fall wird der Schritt 101 wenigstens von der
Heißwasserversorgungssystemsteuerschaltung 30 und
der PCS-Steuerschaltung 40 durchgeführt, und die
Schritte 102–106 und die Schritte 107–110 können
parallel zueinander durchgeführt werden. Bevor der Schritt 111 durchgeführt wird,
wird das Berechnungsergebnis von Schritt 106 von der Heißwassersystemsteuerschaltung 30 durch die
Kommunikationsleitung 7 an die PCS-Steuerschaltung 40 übertragen.
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Daher
wird die in der Nachtzeitspanne gesiedete notwendige Wärmemenge
basierend auf der Wärmerestmenge in dem Behälter 31 und
der in der vergangenen vorgegebenen Zeitspanne verbrauchten Heißwassermenge
berechnet. Die Betriebsanfangszeit der Wärmepumpeneinheit 2 wird
derart festgelegt, dass das Speichern der notwendigen Wärmemenge
um 7 Uhr morgens erreicht wird. Der Betrieb der Wärmepumpeneinheit 2 wird
um 7 Uhr morgens beendet, wodurch die Heißwasserversorgungsvorrichtung
vom Wärmepumpentyp als eine Nachtwärmespeichervorrichtung,
die den Nachtstrom zum Speichern von Wärme verwendet, nachlassberechtigt
ist.
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Die
notwendige Ladungsmenge wird basierend auf der Elektrizitätsrestmenge
in der Sekundärbatterie 10 und der in der vergangenen
vorgegebenen Zeitspanne verbrauchten Leistungsmenge berechnet. Auf
diese Weise kann die notwendige Ladezeitspanne bestimmt werden.
Die Ladeanfangszeit der Sekundärbatterie 10 wird
festgelegt, so dass das Laden der Sekundärbatterie 10 bis
zu der Betriebsanfangszeit der Wärmepumpeneinheit 2 beendet
ist. Auf diese Weise kann das Laden des Elektrizitätsspeicherabschnitts
mit der notwendigen Ladungsmenge, die basierend auf der Leistungsaufzeichnung festgelegt
wird, abgeschlossen werden.
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Gemäß der
ersten Ausführungsform berechnet die Steuerung 100 infolge
des Schritts 106 von 2 eine Anfangszeit
des Wärmespeicherbetriebs der Wärmepumpeneinheit 2,
um die notwendige Wärmemenge in dem Behälter 31 bis
zu der Endzeit der Nachtzeitspanne zu speichern.
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Ferner
berechnet die Steuerung 100 infolge des Schritts 111 von 2 die
Ladeanfangszeit der Sekundärbatterie 10, um die
notwendige Elektrizitätsmenge in der Sekundärbatterie 10 bis
zur Anfangszeit des Wärmespeicherbetriebs zu speichern.
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Die
Sekundärbatterie 10 wird von der Ladeanfangszeit
bis zu der Anfangszeit des Wärmespeicherbetriebs geladen.
Die Wärmepumpeneinheit 2 wird von der Anfangszeit
des Wärmespeicherbetriebs bis zu der Endzeit der Nachtzeitspanne
betrieben, um Wärme in dem Behälter 31 zu
speichern.
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Wie
in einem Betriebsbeispiel von 3 gezeigt,
kann der Wärmespeicherbetrieb der Wärmepumpeneinheit 2 beendet
werden, so dass die notwendige Wärmemenge bis zu der Endzeit
der Nachtzeitspanne gespeichert wird. Ferner kann der Elektrizitätsspeicherbetrieb
der Sekundärbatterie 10 beendet werden, so dass
die notwendige Elektrizitätsmenge bis zu der Anfangszeit
des Wärmespeicherbetriebs gespeichert wird. Auf diese Weise
wird verhindert, dass der Elektrizitätsspeicherbetrieb
und der Wärmespeicherbetrieb mit dem gleichen Zeitablauf durchgeführt
werden.
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Daher
werden sowohl der Elektrizitätsspeicherbetrieb als auch
der Wärmespeicherbetrieb bis zu der Endzeit der Nachtzeitspanne
beendet, ohne den momentanen Leistungsverbrauchswert zu erhöhen.
Das heißt, es kann verhindert werden, dass die mit einem
Energieversorgungsunternehmen vertraglich vereinbarte Vertragsleistungskapazität
erhöht wird. Folglich können der Elektrizitätsspeicherbetrieb
und der Wärmespeicherbetrieb durchgeführt werden,
um die Leistungskosten unter Verwendung des Nachtstroms zu senken.
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Der
Elektrizitätsspeicherbetrieb wird in Bezug auf die Sekundärbatterie 10 durchgeführt.
Alternativ kann der Elektrizitätsspeicherbetrieb in einem Fall,
dass die notwendige Ladungsmenge zum Beispiel aufgrund sich weit
ausbreitenden Elektrofahrzeugen erhöht wird, in Bezug auf
eine zusätzliche Batterievorrichtung durchgeführt
werden.
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Der
Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
werden zu einer Zeit nähe an der Endzeit der Nachtzeitspanne
durchgeführt. Da die Leistungsverbrauchslast zu der Zeit
näher an der Endzeit der Nachtzeitspanne relativ klein
ist, kann die Verbrauchsleistungslast über die Nachtzeitspanne ausgeglichen
werden.
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Eine
Anfangszeit und eine Endzeit des Elektrizitätsspeicherbetriebs
für die Sekundärbatterie 10 sind nicht
auf einen spezifischen Zeitablauf in der Nachtzeitspanne beschränkt.
Wenn die Anfangszeit jedoch spät in der Nachtzeitspanne
festgelegt wird, kann die Verbrauchsleistungslast über
die Nachtzeitspanne ausgeglichen werden, und die Kohlendioxidemission
kann gesenkt werden.
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Das
Laden der Sekundärbatterie 10 wird synchron mit
dem Beginn des Betriebs der Wärmepumpeneinheit 2 beendet,
wodurch die Anfangszeit des Ladens spät in der Nachtzeitspanne
gemacht werden kann. Auf diese Weise kann die Verbrauchsleistungslast über
die Nachtzeitspanne ausgeglichen werden, und die Kohlendioxidemission
kann gesenkt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Der
Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
werden in einer zweiten Ausführungsform teilweise mit dem
gleichen Zeitablauf innerhalb einer Vertragsleistungskapazität
durchgeführt.
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Wie
in 4 gezeigt, wird bei Schritt 210 eine
notwendige Ladezeitspanne basierend auf einer bei Schritt 109 berechneten
notwendigen Ladungsmenge berechnet. Ferner wird bei Schritt 210 eine Verringerungszeitspanne
berechnet. Die Verringerungszeitspanne ist eine Zeitspanne, die
benötigt wird, um einen Ladeleistungswert gleich oder kleiner als
einen vorgegebenen Wert zu senken. Die Verringerungszeitspanne entspricht
einer Zeitspanne die benötigt wird, um den Ladestrom bei
einem Zustand konstanter Spannung auf einen vorgegebenen Wert zu
senken.
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Bei
Schritt 211 wird eine Ladeanfangszeit in einer Weise berechnet,
dass der Ladeleistungswert bei der bei Schritt 106 berechneten
Siedeanfangszeit gleich oder niedriger als der vorgegebene Wert
wird.
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Wenn
bei Schritt 210, der die notwendige Ladezeitspanne berechnet,
eine Ladeendzeit später als eine Endzeit der Nachtzeitspanne
wird, wird die Ladeanfangszeit in einer Weise erneut berechnet (in dem
Flussdiagramm von 4 nicht gezeigt), dass das Laden
bis zu der Endzeit der Nachtzeitspanne beendet ist. Das heißt,
wenn bestimmt wird, dass das Laden innerhalb der Nachtzeitspanne
nicht abgeschlossen wird, wird die Ladeanfangszeit in einer Weise
neu berechnet, dass das Laden bis zu der Endzeit der Nachtzeitspanne
abgeschlossen ist.
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Eine
Ladeanfangszeit des Elektrizitätsspeicherabschnitts wird
bei Schritt 211 in einer Weise berechnet, dass der Ladeleistungswert
bis zu einer Anfangszeit des Siedebetriebs des Heizabschnitts gleich
oder niedriger als der vorgegebene Wert wird. Ferner wird die Ladeanfangszeit
in einer Weise berechnet, dass die notwendige Ladungsmenge bis zu der
Endzeit der Nachtzeitspanne in dem Elektrizitätsspeicherabschnitt
gespeichert wird. Die notwendige Ladungsmenge pro Tag wird basierend
auf einer Leistungsaufzeichnung festgelegt.
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Die
Steuerung 100 beginnt bei Schritt 212 zu der bei
Schritt 211 berechneten Ladeanfangszeit das Laden der Sekundärbatterie 10.
Die Steuerung 100 gibt bei Schritt 114 ein Betriebssignal
an die Wärmepumpensteuerschaltung 20 aus, um den
Betrieb der Wärmepumpeneinheit 2 zu beginnen.
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Die
Steuerung 100 beginnt bei Schritt 213 bei einer
Ladeendzeit, die basierend auf der bei Schritt 210 berechneten
notwendigen Ladezeitspanne bestimmt wird, das Laden der Sekundärbatterie 10.
Um 7 Uhr morgens gibt die Steuerung 100 bei Schritt 115 ein
Stoppsignal an die Wärmepumpensteuerschaltung 20 aus,
um den Betrieb der Wärmepumpeneinheit 2 zu beenden.
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Die
Verringerungszeitspanne wird in einer Weise definiert, so dass der
Ladeleistungswert des Elektrizitätsspeicherabschnitts derart
gesenkt wird, dass er gleich oder niedriger als der vorgegebene Wert
in der Verringerungszeitspanne ist.
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Gemäß der
zweiten Ausführungsform berechnet die Steuerung 100 infolge
des Schritts 106 von 4 eine Anfangszeit
des Wärmespeicherbetriebs der Wärmepumpeneinheit 2,
um die notwendige Wärmemenge in dem Behälter 31 bis
zu der Endzeit der Nachtzeitspanne zu speichern.
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Ferner
berechnet die Steuerung 100 infolge des Schritts 211 von 4 eine
Ladeanfangszeit der Sekundärbatterie 10, um den
Ladeleistungswert der Sekundärbatterie 10 bis
zu der Anfangszeit des Wärmespeicherbetriebs gleich oder
niedriger als einen vorgegebenen Wert zu machen.
-
Das
Laden der Sekundärbatterie 10 wird ab der Ladeanfangszeit
begonnen und wird die notwendige Ladezeitspanne lang durchgeführt.
Der Betrieb der Wärmepumpeneinheit 2 wird zu der
Anfangszeit des Wärmespeicherbetriebs begonnen und wird
zu der Endzeit der Nachtzeitspanne beendet, um die notwendige Wärmemenge
in dem Behälter 31 zu speichern.
-
Wie
in einem Betriebsbeispiel von 6 gezeigt,
kann der Wärmespeicherbetrieb der Wärmepumpeneinheit 2 bis
zu der Endzeit der Nachtzeitspanne beendet werden, um die notwendige
Wärmemenge zu speichern. Da der Ladeleistungswert der Sekundärbatterie 10 ferner
gleich oder niedriger als der vorgegebene Wert bis zu der Anfangszeit
des Wärmespeicherbetriebs gemacht wird, überlappen der
Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
zeitlich miteinander.
-
Daher
werden sowohl der Elektrizitätsspeicherbetrieb als auch
der Wärmespeicherbetrieb bis zu der Endzeit der Nachtzeitspanne
beendet, ohne den Leistungsverbrauchswert zu erhöhen. Folglich
kann verhindert werden, dass die Vertragsleistungskapazität
steigt, und Leistungskosten können durch die Verwendung
von Nachtstrom für den Elektrizitätsspeicherbetrieb
und den Wärmespeicherbetrieb gesenkt werden.
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Ladecharakteristiken
der Sekundärbatterie 10 können von der
Steuerung 100 erfahren werden. Zum Beispiel hat eine Lithiumionenbatterie
eine Charakteristik, bei der ein Ladeleistungswert in einem späteren
Ladezeitraum verringert ist. In diesem Fall wird eine Zeitspanne,
in der nur der Elektrizitätsspeicherbetrieb durchgeführt
wird, so festgelegt, dass sie endet, wenn der Ladeleistungswert
gleich oder niedriger als der vorgegebene Wert wird.
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Da
der Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
sich gegenseitig überlappen, kann eine Gesamtbetriebszeit
verringert werden, während verhindert werden kann, dass
die Vertragsleistungskapazität erhöht wird. Daher
ist das Überlappen des Elektrizitätsspeicherbetriebs
und des Wärmespeicherbetriebs im Vergleich zu einem Vergleichsfall,
in dem der Wärmespeicherbetrieb durchgeführt wird,
nachdem der Elektrizitätsspeicherbetrieb ganz beendet ist,
wirkungsvoll. In dem Vergleichsfall kann es notwendig sein, dass
der Wärmespeicherbetrieb nach der Endzeit der Nachtzeitspanne,
das heißt, außerhalb der Nachtzeitspanne, durchgeführt
wird.
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5 zeigt
repräsentative Ladecharakteristiken der Lithiumionenbatterie,
wenn das Laden in einem Zustand mit einem Strom von 1150 mA (1C),
einer Spannung von 4,2 V (CC·CV) und einer Umgebungstemperatur
von 25°C durchgeführt wird.
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Wenn
eine Ladezeit von 90 Minuten vergeht, ist ein Ladestrom 120 mA.
Folglich wird der Ladeleistungswert pro 1-Zelle im Vergleich zu
einer Anfangszeit des Ladens auf etwa 1/10 verringert. Die Verringerungszeitspanne,
die benötigt wird, um den Ladeleistungswert zu senken,
so dass er gleich oder niedriger als der vorgegebene Wert ist, wird
unter Verwendung der Charakteristiken berechnet.
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Die
Anfangszeit des Siedebetriebs der Wärmepumpeneinheit 2 wird
basierend auf der Verringerungszeitspanne berechnet. Daher werden
der Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
innerhalb der Nachtzeitspanne durchgeführt, ohne die Vertragsleistungskapazität
zu erhöhen.
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7 zeigt
Lade- und Entladezyklus-Charakteristiken. Die Sekundärbatterie 10 verschlechtert sich,
wenn das Laden und Entladen wiederholt wird. Das Laden wird in einem
Zustand mit 1150 mA (1C)/4,2 V (CC·CV)/2,5 h durchgeführt,
und das Entladen wird in einem Zustand mit 1150 mA (1C) (E.V. =
2,75 V) durchgeführt. Die Umgebungstemperatur ist beim
Laden und Entladen auf 25°C festgelegt.
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Wenn
das Laden und Entladen wiederholt wird, wird eine Entladekapazität
verringert. Die tatsächliche Zyklusanzahl des Ladens und
Entladnes wird gespeichert, wodurch die Verschlechterungscharakteristiken
basierend auf der Zyklusanzahl geschätzt werden.
-
Die
Verringerungszeitspanne wird unter Verwendung der Verschlechterungscharakteristiken
berechnet. Daher kann eine Zeitspanne, die erlaubt, den Elektrizitätsspeicherbetrieb
und den Wärmespeicherbetrieb mit dem gleichen Zeitablauf
durchzuführen, genauer festgelegt.
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(Dritte Ausführungsform)
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Eine
Heizkapazität einer Wärmepumpeneinheit 2,
die einem Heizabschnitt entspricht, ist in einer dritten Ausführungsform änderbar.
Ein Elektrizitätsspeicherbetrieb und ein Wärmespeicherbetrieb
werden innerhalb einer Nachtzeitspanne beendet, indem die Heizkapazität
der Wärmepumpeneinheit 2 gesteuert wird.
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Wie
in 8 gezeigt, wird bei Schritt 301 für eine
bei Schritt 211 berechnete Ladeanfangszeit bestimmt, ob
sie gleich oder später as 23 Uhr ist. Wenn die Ladeanfangszeit
gleich oder später als 23 Uhr ist (ja bei Schritt 301),
werden ähnlich der zweiten Ausführungsform die
Schritte 112, 114, 213, 115 durchgeführt,
weil der Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
innerhalb der Nachtzeitspanne beendet werden können.
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Wenn
die Ladeanfangszeit als früher als 23 Uhr bestimmt wird
(nein bei Schritt 301), wird eine Zeit geschätzt,
zu welcher der Ladeleistungswert gleich dem vorgegebenen Wert wird,
wenn angenommen wird, dass das Laden um 23 Uhr beginnt. Ferner wird
bei Schritt 302 eine notwendige Heizkapazität
der Wärmepumpeneinheit 2 berechnet, um die notwendige
Wärmemenge in dem Behälter 31 innerhalb
einer Zeitspanne von der geschätzten Zeit bis zu der Endzeit
der Nachtzeitspanne (7 Uhr morgens) zu speichern.
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Die
Siedeanfangszeit wird bei Schritt 306 unter Verwendung
der berechneten Heizkapazität der Wärmepumpeneinheit 2 erneut
berechnet, um das Sieden der notwendigen Wärmemenge bis
zur Endzeit der Nachtzeitspanne abzuschließen. Ferner wird bei
Schritt 311 eine Ladeanfangszeit in einer Weise erneut
berechnet, dass der Ladeleistungswert gleich dem vorgegebenen Wert
bei der neu berechneten Siedestartzeit von Schritt 306 wird.
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Das
Laden der Sekundärbatterie 10 wird bei Schritt 312 zu
der neu berechneten Ladeanfangszeit von Schritt 311 begonnen.
Der Betrieb der Wärmepumpeneinheit 2 wird bei
Schritt 314 begonnen, indem zu der neu berechneten Siedeanfangszeit
von Schritt 306 ein Betriebssignal an die Wärmepumpensteuerschaltung 20 ausgegeben
wird. Zu dieser Zeit hat die Wärmepumpeneinheit 2 die
bei Schritt 302 berechnete Heizkapazität.
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Das
Laden der Sekundärbatterie 10 wird bei Schritt 313 zu
einer Ladeendzeit beendet, die basierend auf der neu berechneten
Ladeanfangszeit und der notwendigen Ladezeitspanne berechnet wird. Der
Betrieb der Wärmepumpeneinheit 2 wird bei Schritt 115 beendet.
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Wenn
gemäß der dritten Ausführungsform bei
Schritt 301 die Ladeanfangszeit früher als eine Anfangszeit
der Nachtzeitspanne ist, wird bestimmt, dass der Elektrizitätsspeicherbetrieb
und der Wärmespeicherbetrieb innerhalb der Nachtzeitspanne
nicht beendet sind. In diesem Fall wird die Heizkapazität der
Wärmepumpeneinheit 2 in einer Weise erhöht, dass
der Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
innerhalb der Nachtzeitspanne beendet werden. Die Siedeanfangszeit
und die Ladeanfangszeit werden in einem Zustand neu berechnet, in dem
die Heizkapazität erhöht ist. Folglich können
der Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
innerhalb der Nachtzeitspanne sicher durchgeführt werden.
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(Vierte Ausführungsform)
-
Eine
vierte Ausführungsform wird in einem Fall beschrieben,
dass ein Elektrizitätsspeicherbetrieb und ein Wärmespeicherbetrieb
innerhalb einer Nachtzeitspanne nicht beendet sind, selbst wenn eine
Heizkapazität einer Wärmepumpeneinheit 2 in der
dritten Ausführungsform auf den Maximalpegel erhöht
wird.
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Wenn
die Ladeanfangszeit, wie in 9 gezeigt,
früher als 23 Uhr ist (nein bei 301), wird der Schritt 302 ähnlich
der dritten Ausführungsform durchgeführt. Bei
Schritt 401 wird bestimmt, ob die berechnete Heizkapazität
der Wärmepumpeneinheit 2 gleich oder niedriger
als die Maximalkapazität ist oder nicht. Die Maximalkapazität
wird basierend auf Umgebungsbedingungen, wie etwa einer Vertragsleistungskapazität
und der Außentemperatur bestimmt.
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Wenn
die berechnete Heizkapazität der Wärmepumpeneinheit 2 bei
Schritt 401 als gleich oder niedriger als die Maximalkapazität
bestimmt wird, werden die Schritte 306–115 von 8 ähnlich
der dritten Ausführungsform durchgeführt.
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Wenn
die berechnete Heizkapazität der Wärmepumpeneinheit 2 bei
Schritt 401 als höher als die Maximalkapazität
bestimmt wird, wird bei Schritt 402 eine erste Kostenzunahme ΔI
relativ zu einer Zeitdifferenz zwischen der Ladeanfangszeit und
der Anfangszeit der Nachtzeitspanne berechnet. Die Zeitdifferenz
entspricht einer zusätzlichen Zeit über die Nachtzeitspanne
hinaus.
-
Die
Wärmepumpeneinheit 2 wird in der Nachtzeitspanne
bei der Maximalkapazität betrieben und hat relativ zu dem
Ladebetrieb in der Nachtzeitspanne Priorität. Das heißt,
der Siedebetrieb wird in der Nachtzeitspanne gegenüber
der Elektrizitätsaufladung priorisiert.
-
Das
Laden der Sekundärbatterie 10 wird in der Differenzzeit
unterbunden. Die erste Kostenzunahme ΔI liegt an dem von
einem Energieversorgungsunternehmen außerhalb der Nachtzeitspanne gelieferten
Netzstrom.
-
Ferner
wird bei Schritt 403 eine zweite Kostenzunahme ΔII
in Bezug auf eine Differenzzeit berechnet, in der die Wärmepumpeneinheit 2 über
die Nachtzeitspanne hinaus betrieben wird. Zu diesem Zeitpunkt wird
in der Nachtzeitspanne die Elektrizitätsaufladung gegenüber
dem Siedebetrieb priorisiert.
-
Die
erste Kostenzunahme ΔI und die zweite Kostenzunahme ΔII
werden bei Schritt 404 verglichen. Wenn die erste Kostenzunahme ΔI
gleich oder größer als die zweite Kostenzunahme ΔII
ist, wird bei Schritt 405 der Ladebetrieb in der Nachtzeitspanne priorisiert.
Wenn die erste Kostenzunahme ΔI kleiner als die zweite
Kostenzunahme ΔII ist, wird bei Schritt 406 der
Siedebetrieb in der Nachtzeitspanne priorisiert. Bei Schritt 406 wird
die Ladezeitspanne um die Differenzzeit verkürzt.
-
Bei
Schritt 405 wird eine Temperatur von in dem Behälter 31 gespeichertem
heißem Wasser im Vergleich zu einem Fall, in dem die notwendige
Wärmemenge in dem Behälter 31 in der
Nachtzeitspanne gespeichert wird, gesenkt. Insbesondere wird die Siedetemperatur
in der Nachtzeitspanne neu berechnet, indem die Wärmemenge
subtrahiert wird, die nicht in der Nachtzeitspanne gespeichert werden kann.
Auf diese Weise kann ein Volumen des Behälters 31 effektiv
genutzt werden. Daher kann der Wirkungsgrad des Wärmespeicherbetriebs
verbessert werden, und der Wirkungsgrad des Betriebs der Wärmepumpeneinheit 2 kann
verbessert werden.
-
Wenn
der Ladebetrieb bei Schritt 405 Priorität hat,
wird ein Mangel an der notwendigen Wärmemenge durch erneutes
Betätigen der Wärmepumpeneinheit 2 zu
einer anderen Zeit, wie etwa der Morgenzeitspanne, Abendzeitspanne
oder Tageszeitspanne wieder gut gemacht.
-
Wenn
der Ladebetrieb in der Nachtzeitspanne Priorität hat, kann
der Mangel an der notwendigen Wärmemenge wieder gut gemacht
werden, indem der Betrieb der Wärmepumpeneinheit 2 fortgesetzt wird,
nachdem die Nachtzeitspanne beendet ist. In diesem Fall muss jedoch
die Siedetemperatur nicht neu berechnet werden.
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Gemäß der
vierten Ausführungsform wird basierend auf einer Preis-Leistung
eine Priorität bestimmt, die dem Elektrizitätsspeicherbetrieb
oder dem Wärmespeicherbetrieb verliehen wird, wenn bestimmt
wird, dass der Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
innerhalb der Nachtzeitspanne nicht beendet sind, selbst wenn die
Wärmepumpe 2 mit der Maximalkapazität
betrieben wird. Folglich kann die Kostenzunahme aufgrund des Leistungsverbrauchs über
die Nachtzeitspanne hinaus beschränkt werden.
-
Die
Priorität wird derart bestimmt, dass sie basierend auf
der Preis-Leistung dem Elektrizitätsspeicherbetrieb oder
dem Wärmespeicherbetrieb verliehen wird. Alternativ kann
ein Verhältnis des Elektrizitätsspeicherbetriebs
und des Wärmespeicherbetriebs in der Nachtzeitspanne in
einer Weise festgelegt werden, dass die Leistungsverbrauchskosten
für einen Tag minimal werden.
-
(Fünfte Ausführungsform)
-
Wenn
ein Elektrizitätsspeicherbetrieb und ein Wärmespeicherbetrieb
innerhalb der Nachtzeitspanne nicht beendet sind, benachrichtigt
eine Fernbedienung 6 in einer fünften Ausführungsform
einen Benutzer einer Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung über
die Nichtbeendigung, um für den Energiesparbetrieb zu werben.
-
Wie
in 10 gezeigt, hat die Fernbedienung 6 eine
aus einem Flüssigkristallfeld gefertigte Anzeige 60 und
eine Vielfalt an Bedienschaltern.
-
Die
Anzeige 60 zeigt zum Beispiel eine Betriebsart eines Wärmespeicherabschnitts,
das Datum und die Zeit, die Heißwasserspeichermenge oder
die Heißwassertemperatur an. Der Bedienschalter kann ein
Navigationsmodusschalter 62, ein Betriebsartschalter 63,
ein Heißwassertemperaturschalter 64 oder einen
Unterbrechungsschalter 65 sein.
-
Der
Navigationsmodusschalter 62 wird verwendet, um den Betriebszustand
zu erfahren. Der Betriebsartschalter 63 wird verwendet,
um die Betriebsart zu ändern. Der Heißwassertemperaturschalter 64 wird
verwendet, um die Temperatur festzulegen. Der Unterbrechungsschalter 65 wird
verwendet, um die Unterbrechung einzustellen.
-
Wenn
die Gesamtbetriebszeit der Wärmepumpeneinheit 2 und
der Sekundärbatterie 10 außerhalb der
Nachtzeitspanne (23 Uhr–7 Uhr morgens) ist, zeigt die Anzeige 60 der
Fernbedienung 6 die Zeit außerhalb als eine Verlängerung
an, um den Benutzer zu informieren. Insbesondere wird ein Anzeigebereich 61 der
Anzeige 60 auf eine in 11 gezeigte
Ansicht geändert, indem der Navigationsmodusschalter 62 betätigt
wird. Auf diese Weise kann die Verlängerung über
die Nachtzeitspanne hinaus zum Beispiel als 60 Minuten angezeigt
werden.
-
Wenn
das Speichern der notwendigen Wärmemenge für einen
Tag und der notwendigen Ladungsmenge für einen Tag nicht
innerhalb der Nachtzeitspanne beendet wird, wird die Zeitknappheit
zum Beenden der Speicherung angezeigt. Folglich kann dem Benutzer
die Notwendigkeit des Energiesparens nahe gelegt werden.
-
Wenn
alternativ das Speichern der für einen Tag notwendigen
Wärmemenge und der für einen Tag notwendigen Ladungsmenge
nicht innerhalb der Nachtzeitspanne beendet ist, kann die Anzeige 60 erhöhte
Energiekosten aufgrund der Zunahme der Leistungsverbrauchsmenge
außerhalb der Nachtzeitspanne anzeigen. Folglich kann die
Notwendigkeit der Energieeinsparung dem Benutzer nahe gelegt werden,
indem er über die erhöhten Leistungskosten informiert
wird.
-
Wenn
ferner das Speichern der für einen Tag notwendigen Wärmemenge
und der für einen Tag notwendigen Ladungsmenge nicht innerhalb der Nachtzeitspanne
abgeschlossen werden, wird eine notwendige Einsparungsmenge an Heißwasser
angezeigt. Die notwendige Einsparungsmenge wird benötigt,
um einen wirtschaftlichen Betrieb zu haben, um das Speichern innerhalb
der Nachtzeitspanne zu beenden.
-
Auf
diese Weise kann der Benutzer einen Weg erfahren, um die Verwendung
von heißem Wasser zu verbessern. Insbesondere wird der
Anzeigebereich 61 der Anzeige 60 durch Betätigen
des Navigationsmodusschalters 62 auf eine in 12 gezeigte
Ansicht geändert. Auf diese Weise kann der Benutzer wissen,
dass zum Beispiel 50 l heißes Wasser eingespart werden
muss, um den sparsamen Betrieb zu haben.
-
Die
Volumeninformation von 50 l entspricht einer Wärmemengendifferenz
zwischen der für einen Tag notwendigen Wärmemenge
und einer tatsächlichen Wärmemenge, die in der
Nachtzeitspanne gespeichert wird. Folglich kann dem Benutzer das
Energiesparen nahe gelegt werden.
-
Alternativ
kann eine spezifische Siedetemperatur als die Weise angezeigt werden,
um die Verwendung von heißem Wasser zu verbessern, um den Wärmespeicherbetrieb
und den Elektrizitätsspeicherbetrieb innerhalb der Nachtzeitspanne
abzuschließen. Insbesondere wird der Anzeigebereich 61 der Anzeige 60 durch
Betätigen des Navigationsmodusschalters 62 auf
eine in 13 gezeigte Ansicht geändert.
Auf diese Weise kann der Benutzer wissen, dass der sparsame Betrieb
durchgeführt werden kann, wenn die Temperatur des gespeicherten
heißen Wassers zum Beispiel auf 68°C festgelegt
wird.
-
Die
Temperaturinformation von 68°C entspricht einer Wärmemengendifferenz
zwischen der für einen Tag notwendigen Wärmemenge
und einer tatsächlich innerhalb der Nachtzeitspanne gespeicherten
Wärmemenge.
-
Auf
diese Weise kann die Anzeige 60 die notwendige Siedetemperatur
mitteilen, um das Speichern der für einen Tag notwendigen
Elektrizitätsmenge und der für einen Tag notwendige
Wärmemenge innerhalb der Nachtzeitspanne abzuschließen.
Daher kann dem Benutzer die Notwendigkeit des Energiesparens nahe
gelegt werden, um zu fördern, dass der Benutzer die Siedetemperatur
niedriger festgelegt.
-
Insbesondere
wird der Anzeigebereich 61 der Anzeige 60 durch
Betätigen des Betriebsartschalters 63 auf eine
in 14A gezeigte Ansicht geändert. Die gegenwärtige
Siedetemperatur wird in 14 angezeigt,
und die Siedetemperatur entspricht einer Temperatur des gespeicherten
heißen Wassers. Die Anzeige in dem Anzeigebereich 61 wird
durch Betätigen des Heißwassertemperaturschalters 64 auf
eine in 14B gezeigte Ansicht geändert.
Auf diese Weise kann die Siedetemperatur festgelegt werden, so dass
der Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
innerhalb der Nachtzeitspanne beendet werden.
-
Die
Volumeninformation oder die Temperaturinformation wird angezeigt,
wenn die Elektrizitäts- und Wärmespeicherung nicht
innerhalb der Nachtzeitspanne abgeschlossen werden. Alternativ können
andere Informationen angezeigt werden. Zum Beispiel kann die Wärmemengendifferenz
zwischen der für einen Tag notwendigen Wärmemenge
und der tatsächlichen innerhalb der Nachtzeitspanne gespeicherten
Wärmemenge direkt angezeigt werden.
-
Alternativ
kann die Anzeige 60 eine in der Nachtzeitspanne in dem
Elektrizitätsspeicherabschnitt gespeicherte Energiemenge
oder eingesparte Kosten, die durch Speichern von Energie in dem Elektrizitätsspeicherabschnitt
in der Nachtzeitspanne erreicht werden, anzeigen. Die gespeicherte
Energiemenge und die gespeicherten Kosten werden in einem Bereich
einer Nachtzeitspanne oder mehrerer Nachtzeitspannen berechnet.
-
Zum
Beispiel wird der Anzeigebereich 61 der Anzeige 60 durch
Betätigen des Navigationsmodusschalters 62 auf
eine in 15 gezeigte Ansicht geändert.
Auf diese Weise werden die aufgrund des Speicherns von Elektrizität
in der Nachtzeitspanne eingesparten Kosten pro Monat angezeigt.
-
Alternativ
wird der Anzeigebereich 61 der Anzeige 60 durch
Betätigen des Navigationsmodusschalters 62 auf
eine in 16 gezeigte Ansicht geändert.
Auf diese Weise wird die in einer Nachtzeitspanne gespeicherte Energiemenge
angezeigt.
-
Alternativ
wird der Anzeigebereich 61 der Anzeige 60 durch
Betätigen des Navigationsmodusschalters 62 auf
eine in 17 gezeigte Ansicht geändert.
Auf diese Weise wird die in einem Monat gespeicherte Energiemenge
angezeigt.
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Gemäß der
fünften Ausführungsform können dem Benutzer
aufgrund der Anzeige in dem Anzeigebereich 61 der Anzeige 60 die
Vorteile der Speicherung von Elektrizität in der Nachtzeitspanne
nahe gelegt werden.
-
(Sechste Ausführungsform)
-
In
einer sechsten Ausführungsform kann eine Unterbrechung
kann für einen Wärmespeicherabschnitt festgelegt
werden. Wenn ein Wärmespeicherbetrieb durch das Festlegen
der Unterbrechung unterbrochen wird, wird das Sieden von heißem
Wasser für eine vorgegebene Zeitspanne beendet.
-
Wie
in 18 gezeigt, wird der Wärmespeicherbetrieb
durch Betätigen eines Unterbrechungsschalters 65 einer
in 10 gezeigten Fernbedienung 6 unterbrochen,
während der Benutzer sein Haus für eine vorgegebene
Zeitspanne, wie etwa zum Beispiel 5 Tage, verlässt. Der
Betrieb einer Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung
wird in diesem Fall unter Bezug auf 19 beschrieben.
-
Wenn
eine Unterbrechungsbetriebsart für eine vorgegebene Unterbrechungszeitspanne
festgelegt wird, wird der Siedebetrieb der Wärmepumpeneinheit 2 in
den Nächten der Unterbrechungszeitspanne, abgesehen von
einer Nacht, die am nächsten zu einem Ende der Unterbrechungszeitspanne ist,
unterbunden. Das heißt, der Siedebetrieb wird in Nächten
der Unterbrechungszeitspanne außer einer Ausnahmenacht
unterbunden. Die eine Ausnahmenacht ist die letzte Nacht in der
Unterbrechungszeitspanne. Der Siedebetrieb wird zum Beispiel nur
in der letzten Nacht, bevor der Benutzer heimkehrt, durchgeführt.
-
Ferner
wird der Elektrizitätsspeicherbetrieb nur durchgeführt,
wenn eine Elektrizitätsspeichermenge der Sekundärbatterie 10 niedriger
als ein vorgegebener Wert ist. Der vorgegebene Wert wird basierend
auf einer Zuführungsmenge an Dunkelstrom zum Aufrechterhalten
eines Kühlschrankbetriebs und zum Bringen von Einrichtungen
in einen Bereitschaftszustand festgelegt.
-
Auf
diese Weise kann die Zunahme einer Anzahl der Male des Ladens der
Sekundärbatterie 10 beschränkt werden.
Daher kann die Lebensdauer der Sekundärbatterie 10 lang
gemacht werden, weil unnötiges Laden nicht wiederholt wird.
-
Der
Elektrizitätsspeicherbetrieb wird in einer Nacht, die am
nächsten zu einem Beginn der Unterbrechungszeitspanne ist,
trotz der Elektrizitätsmenge, die zu einer Anfangszeit
der nächstliegenden Nacht gespeichert ist, durchgeführt.
Der Elektrizitätsspeicherbetrieb wird zum Beispiel in der
ersten Nachtzeitspanne, nachdem der Benutzer sein Haus verlassen
hat, durchgeführt.
-
Auf
diese Weise wird verhindert, dass die Menge der in der Sekundärbatterie 10 gespeicherten Elektrizität
in den folgenden Nächten niedriger als der vorgegebene
Wert wird. Daher kann die Zunahme der Anzahl der Male des Ladens
der Sekundärbatterie 10 weiter beschränkt
werden, wenn die Unterbrechungsbetriebsart für den Wärmespeicherbetrieb festgelegt
ist.
-
Der
Elektrizitätsspeicherbetrieb wird in einer Nacht, die am
zweitnächsten zu dem Ende der Unterbrechungszeitspanne
ist, trotz der zu einer Anfangszeit der zweitnächsten Nacht
gespeicherten Elektrizitätsmenge durchgeführt.
Der Elektrizitätsspeicherbetrieb wird zum Beispiel in der
vorvorhergehenden Nacht, bevor der Benutzer nach Hause zurückkehrt, durchgeführt.
Auf diese Weise kann die Elektrizitätsspeichermenge maximal
gemacht werden.
-
In
diesem Fall kann die Betriebszeit der Sekundärbatterie 10 in
einer Nacht am nächsten zu dem Ende der Unterbrechungszeitspanne
kurz gemacht werden. Zum Beispiel kann die Betriebszeit der Sekundärbatterie 10 in
der ersten vorhergehenden Nacht, bevor der Benutzer nach Hause kommt,
kurz sein.
-
Daher
können der Elektrizitätsspeicherbetrieb und der
Wärmespeicherbetrieb innerhalb der Nacht beendet werden,
die am nächsten zum Ende der Unterbrechungszeitspanne ist,
wenn ein normaler Wärmespeicherbetrieb und eine normaler
Elektrizitätsspeicherbetrieb, die in den ersten zweiten,
dritten und vierten Ausführungsformen beschrieben sind,
durchgeführt werden.
-
Der
Wärmespeicherbetrieb wird in der Nacht, die am nächsten
zum Beginn der Unterbrechungszeitspanne ist und der Nacht, die am
zweitnächsten zu dem Ende der Unterbrechungszeitspanne
ist, unterbrochen. Daher kann der Elektrizitätsspeicherbetrieb
weiterhin über 8 Stunden der Nachtzeitspanne (23 Uhr–7
Uhr morgens) durchgeführt werden, um den Ladezustand der
Sekundärbatterie 10 voll zu machen.
-
Auf
diese Weise kann die Ladegeschwindigkeit der Sekundärbatterie 10 langsam
gemacht werden, weil die ganze Nachtzeitspanne nur zum Laden verwendet
werden kann. Zum Beispiel kann die chemische Änderungsgeschwindigkeit
im Inneren der Batterie 10 langsam gemacht werden, wenn
ein Ladestrom verringert wird. Daher kann die Verschlechterung der
Sekundärbatterie 10 verringert werden, und die
Lebensdauerverringerung der Sekundärbatterie kann beschränkt
werden.
-
Wenn
der Ladezustand der Sekundärbatterie 10 voll gemacht
wird, ist der Elektrizitätsspeicherbetrieb nicht darauf
beschränkt, über 8 Stunden der Nachtzeitspanne
durchgeführt zu werden. Die Abnahme der Lebensdauer der
Sekundärbatterie 10 kann beschränkt werden,
wenn die Ladegeschwindigkeit der Sekundärbatterie 10 im
Vergleich zu dem normalen Elektrizitätsspeicherbetrieb
langsam ist.
-
(Siebte Ausführungsform)
-
In
einer siebten Ausführungsform wird festgelegt, dass am
nächsten Tag kein Badewasser in eine Badewanne gefüllt
werden soll.
-
Das
meiste des in dem Behälter 31 gespeicherten heißen
Wassers wird typischerweise zum Füllen der Badewanne als
Badewasser verwendet. Wenn das Badewasser daher nicht morgen benötigt wird,
wird eine Menge von heißem Wasser, die von der Wärmepumpeneinheit 2 gesiedet
wird, heute verringert.
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Da
es schwierig ist, einen Bedarf des Badewassers durch Lernsteuerung
zu erfassen, wird der Bedarf oder Nichtbedarf an dem Badewasser
von einem Benutzer durch die Fernbedienung 6 festgelegt. Wenn
das Badewasser morgen als unnötig festgelegt wird, wird
der Elektrizitätsspeicherbetrieb in der Nachtzeitspanne
gegenüber dem Wärmespeicherbetrieb priorisiert,
um den Energiesparbetrieb durchzuführen.
-
Wie
in 21 gezeigt, wird ein Zustand des Badewasserbetriebs
für den nächsten Tag zum Beispiel durch Betätigen
des Navigationsmodusschalters 62 der Fernbedienung 6 erkannt.
Wie in 22 gezeigt, wird die Badewasserbetriebsart
von EIN auf AUS geändert, indem ein in 10 gezeigter
Badewasser-Automatikschalter 66 betätigt wird.
-
Wenn
bei Schritt 101 bestimmt wird, dass eine gegenwärtige
Zeit 23 Uhr überschreitet, bestimmt die Steuerung 100 bei
Schritt 701, ob der Badewasserbetrieb AUS ist oder nicht.
Wenn der Badewasserbetrieb EIN ist, wird bei Schritt 703 ein
normaler Ladebetrieb durchgeführt, und bei Schritt 704 wird ein
normaler Siedebetrieb durchgeführt. Der normale Ladebetrieb
und der normale Siedebetrieb sind in den ersten, zweiten, dritten
und vierten Ausführungsformen beschrieben. Zum Beispiel
werden die Schritte 102–115 von 2 in
dem normalen Ladebetrieb und dem normalen Siedebetrieb durchgeführt.
-
Wenn
der Badewasserbetrieb AUS ist, wird bei Schritt 705 eine
Siedeanfangszeit berechnet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine notwendige
Wärmemenge berechnet, indem die für das Badewasser
benötigte Wärmemenge subtrahiert wird. Die Berechnung basiert
auf einer Heißwasserrestmenge und dem erfahrenen Ergebnis.
Die bei Schritt 705 berechnete Wärmemenge ist
ungefähr gleich einer Wärmemenge, die definiert
wird, indem eine für das Badewasser verwendeten Heißwassermenge
von der bei Schritt 103 berechneten durchschnittlichen
Verbrauchsmenge von heißem Wasser subtrahiert wird.
-
Eine
notwendige Ladezeitspanne wird bei Schritt 706 basierend
auf einer Elektrizitätsrestmenge und dem erfahrenen Ergebnis
berechnet. Der Schritt 706 ist ungefähr gleichwertig
zu den Schritten 107–110 von 2.
-
Bei
Schritt 707 wird bestimmt, ob eine Differenz zwischen einer
Summe einer Ladezeitspanne X und einer Siedezeitspanne Y und der
Nachtzeitspanne (8 Stunden) größer als ein vorgegebener
Wert Z ist. Der vorgegebene Wert Z ist zum Beispiel auf zwei Stunden
festgelegt. Wenn die Differenz als gleich oder kleiner als der vorgegebene
Wert Z bestimmt wird, wird bei Schritt 703 der normale
Ladebetrieb durchgeführt und bei Schritt 704 wird
der normale Siedebetrieb durchgeführt.
-
Wenn
die Differenz als größer als der vorgegebene Wert
Z bestimmt wird, wird bei Schritt 708 ein sparsamer Ladebetrieb
durchgeführt. Die Summe der Ladezeitspanne X und der Siedezeitspanne
Y hat im Vergleich zu der Nachtzeitspanne (8 Stunden) eine Vorlaufzeit
von 8 – (X + Y) Stunden.
-
Daher
wird eine Ladeanfangszeit in einer Weise neu berechnet, dass eine
Ladegeschwindigkeit der Sekundärbatterie 10 im
Vergleich zu dem normalen Ladebetrieb langsam gemacht wird. Zum Beispiel
wird ein Ladestrom ab der neu berechneten Ladeanfangszeit gesenkt,
und das Laden der Sekundärbatterie 10 wird bis
zu der bei Schritt 705 berechneten Siedeanfangszeit durchgeführt.
-
Ein
Wärmespeicherbetrieb wird bei Schritt 709 begonnen,
indem die Wärmepumpeneinheit 2 zu der bei Schritt 705 begonnenen
Siedeanfangszeit betätigt wird. Der Wärmespeicherbetrieb
wird bei Schritt 115 um 7 Uhr morgens beendet.
-
Wenn
gemäß der siebten Ausführungsform die
Gesamtzeit des Elektrizitätsspeicherbetriebs und des Wärmespeicherbetriebs
die Vorlaufzeit relativ zu der Nachtzeitspanne hat, wird die Ladegeschwindigkeit
im Vergleich zu dem normalen Ladebetrieb gesenkt.
-
Auf
diese Weise wird der Elektrizitätsspeicherbetrieb nicht
nur in der Ladezeitspanne X, sondern auch in der Vorlaufzeit von
8 – (X + Y) Stunden durchgeführt, wenn die Vorlaufzeit
länger als der vorgegebene Wert Z ist. Das heißt,
der Elektrizitätsspeicherbetrieb wird in die Vorlaufzeit
ausgedehnt. Daher kann die Verringerung der Lebensdauer der Sekundärbatterie 10 beschränkt
werden.
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In
einem Fall, in dem der Badewasserbetrieb als AUS festgelegt ist,
wird der Ladebetrieb als sparsamer Ladebetrieb verlängert,
wenn eine Gasamtzeit des Ladebetriebs und des Siedebetriebs relativ
zu der Nachtzeitspanne die Vorlaufzeit hat. Selbst wenn der Badewasserbetrieb
alternativ auf EIN festgelegt ist, kann der Ladebetrieb als der
sparsame Ladebetrieb verlängert werden, wenn die Gesamtzeit
des Ladebetriebs und des Siedebetriebs relativ zu der Nachtzeitspanne
die Vorlaufzeit hat.
-
(Achte Ausführungsform)
-
Eine
Position einer Sekundärbatterie 10 einer achten
Ausführungsform unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform.
-
Wie
in 23 gezeigt, ist die Sekundärbatterie
in dem gleichen Gehäuse wie die Wärmepumpeneinheit 2 angeordnet.
Zum Beispiel sind die Sekundärbatterie 10 und
die Wärmepumpeneinheit 2 in einem in 24 gezeigten
zweistufigen aufgehängten Gehäuse 80 angeordnet.
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Die
Wärmepumpeneinheit 2 ist auf einer oberen Stufe
des aufgehängten Gehäuses 80 angeordnet,
und die Sekundärbatterie 10 ist auf einer unteren
Stufe des aufgehängten Gehäuses 80 angeordnet.
Das aufgehängte Gehäuse 80 wird typischerweise
zum Beispiel für eine Klimaanlagenvorrichtung verwendet.
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Das
aufgehängte Gehäuse 80 einen Luftblasauslass 81 für
die Wärmepumpeneinheit 2 und einen Lufteinleitungseinlass 82 für
die Sekundärbatterie 10. Ein Kanal 83 verbindet
den Auslass 81 und den Einlass 82. Der Kanal 83 kann
einem Luftführungsdurchgangsabschnitt entsprechen.
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Die
Wärmepumpeneinheit 2 umfasst einen Verdampfer 21 und
einen luftschickenden Ventilator 22. Der Verdampfer 21 ist
ein Wärmetauscher zum Aufnehmen von Wärme aus
Außenluft, und aufgrund des Ventilators 22 wird
Außenluft in Richtung des Verdampfers 21 geschickt.
Eine Entlüftungsöffnung 84 ist in einer
Fläche des Kanals 83 entgegengesetzt zu dem Auslass 81 definiert.
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Der
Kanal 83 hat eine Klappe 85, um einen Luftdurchgang
auf einer stromabwärtigen Seite des Auslasses 81 zu
schalten. Wenn die Klappe 85 einen Luftdurchgang des Kanals 83 öffnet,
wird die Entlüftungsöffnung 84 geschlossen.
Wenn die Klappe 85 den Luftdurchgang des Kanals 83 schließt,
wird die Entlüftungsöffnung 84 geöffnet.
Wenn die Klappe 85 den Luftdurchgang des Kanals 83 schließt,
wird die Entlüftungsöffnung 84 geöffnet.
Ein Thermistor 86 ist in der Sekundärbatterie 10 angeordnet
und erfasst eine Temperatur der Batteriepackung der Sekundärbatterie 10.
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Wenn
die von dem Thermistor 86 erfasste Temperatur in einem
Fall, dass die Sekundärbatterie 10 in der Nachtzeitspanne
geladen wird, gleich oder höher als ein vorgegebener Wert
wird, wird nur der Ventilator 22 betätigt, ohne
einen Kompressor zu betätigen.
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Wie
in einer durchgezogenen Pfeilrichtung von 24 gezeigt,
wird auf diese Weise Außenluft wenigstens zu einer Außenoberfläche
der Sekundärbatterie 10 eingeleitet, um die Sekundärbatterie 10 zu kühlen.
Wenn das Kühlen der Sekundärbatterie 10 unnötig
ist, wird der Ventilator 22 ausgeschaltet.
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Der
Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
werden in der zweiten Ausführungsform teilweise mit dem
gleichen Zeitablauf durchgeführt. In diesem Fall wird der
Kreislaufbetrieb durch Betätigen des Kompressors durchgeführt,
und Luft wird durch den Ventilator 22 geschickt. Daher wird
von dem Verdampfer 21 gekühlte Außenluft
zum Beispiel durch den Ventilator 22 um 5–10°C
weiter gekühlt, und die weiter gekühlte Luft wird
zum Kühlen der Sekundärbatterie 10 verwendet.
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Wenn
das Kühlen der Sekundärbatterie 10 unnötig
ist, wird die Klappe 85 in einen Zustand geschaltet, der
in einer gestrichelten Linie von 24 gezeigt
ist. In diesem Fall wird Luft in einer gebrochenen Pfeilstrichrichtung
geschickt. Folglich wird keine Luft in Richtung der Sekundärbatterie 10 geschickt.
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Von
dem Thermistor 86 erfasste Temperaturinformationen werden
in diese Reihenfolge an die PCS-Steuerschaltung 40, die
Systemsteuerschaltung 30 und die Wärmepumpensteuerschaltung 20 gesendet.
Wenn die von dem Thermistor 86 erfasste Temperatur höher
wird, bestimmt die PCS-Steuereinheit 40, dass die Sekundärbatterie 10 durch
Betätigen des Ventilators 22 gekühlt
werden soll. Auf diese Weise kann die Sekundärbatterie 10 leicht
gekühlt werden, ohne einen besonderen Kühlventilator
für die Sekundärbatterie 10 anzuordnen.
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(Neunte Ausführungsform)
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Eine
Richtung der Kühlluft einer neunten Ausführungsform
unterscheidet sich von der der achten Ausführungsform.
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Wie
in 25 gezeigt, hat das aufgehängte Gehäuse 80 eine
Luftansaugöffnung 88 für die Wärmepumpeneinheit 2 und
eine Luftauslassöffnung 82 für die Sekundärbatterie 10.
Ein Kanal 83 verbindet die Ansaugöffnung 88 und
die Auslassöffnung 82. Der Kanal 83 kann
einem Luftführungsdurchgangsabschnitt entsprechen.
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Ein
Ventilator 22 ist in einer Luftströmungsrichtung
auf einer stromaufwärtigen Seite eines Verdampfers 21 angeordnet.
Eine Luftansaugöffnung 89 ist in einer Fläche
des Kanals 83 entgegengesetzt zu der Ansaugöffnung 88 definiert.
Der Kanal 83 hat eine Klappe 85, um einen Luftdurchgang
auf einer stromaufwärtigen Seite der Ansaugöffnung 88 zu schalten.
Wenn die Klappe 85 einen Luftdurchgang des Kanals 83 öffnet,
wird die Ansaugöffnung 89 geschlossen. Wenn die
Klappe 85 den Luftdurchgang des Kanals 83 schließt,
wird die Ansaugöffnung 89 geöffnet.
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In
einem Fall, in dem die Sekundärbatterie 10 in
der Nachtzeitspanne geladen wird, wird nur der Ventilator 22 betätigt,
ohne einen Kompressor zu betätigen, wenn die von dem Thermistor 86 erfasste Temperatur
gleich oder höher als ein vorgegebener Wert wird.
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Wie
in einer durchgezogenen Pfeilrichtung von 25 gezeigt,
wird auf diese Weise Außenluft zu der Sekundärbatterie 10 eingeleitet,
um die Sekundärbatterie 10 zu kühlen.
Wenn das Kühlen der Sekundärbatterie 10 unnötig
ist, wird der Ventilator 22 ausgeschaltet.
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Der
Elektrizitätsspeicherbetrieb und der Wärmespeicherbetrieb
werden in der zweiten Ausführungsform teilweise mit dem
gleichen Zeitablauf durchgeführt. In diesem Fall wird der
Kreislaufbetrieb durch Betätigen des Kompressors durchgeführt,
und Luft wird von dem Ventilator 22 geschickt. Daher durchläuft
von der Sekundärbatterie 10 geheizte Außenluft
den Verdampfer 21. Da in diesem Fall eine Wärmeaufnahmemenge
des Verdampfers 21 erhöht wird, kann der Wirkungsgrad
der Wärmepumpeneinheit 2 verbessert werden.
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Wenn
das Kühlen der Sekundärbatterie 10 unnötig
ist, wird die Klappe 85 in einen Zustand geschaltet, der
in einer gestrichelten Linie von 25 gezeigt
ist. In diesem Fall wird Luft in eine gestrichelte Pfeilrichtung
geschickt. Folglich wird keine Luft in Richtung der Sekundärbatterie 10 geschickt.
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Auf
diese Weise kann die Sekundärbatterie 10 leicht
gekühlt werden, ohne einen besonderen Kühlventilator
für die Sekundärbatterie 10 anzuordnen.
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(Zehnte Ausführungsform)
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Eine
Sekundärbatterie 10 wird in einer zehnten Ausführungsform
unter Verwendung von Niedertemperaturwasser, das in einem Behälter 31 gespeichert
ist, gekühlt.
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Wie
in 26 gezeigt, ist ein Wärmetauscher 90 so
angeordnet, dass er wenigstens eine Außenoberfläche
der Sekundärbatterie 10 berührt. Der Wärmetauscher 90 wird
zum Steuern einer Temperatur der Sekundärbatterie 10 verwendet.
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Eine
Rohrleitung 25 erstreckt sich von dem Behälter 31 zu
der Wärmepumpeneinheit 2. Eine Rohrleitung 91,
die sich zu dem Wärmetauscher 90 erstreckt, ist
von der Rohrleitung 25 verzweigt. Die Rohrleitung 91 vereinigt
sich mit der Rohrleitung 25 auf einer stromabwärtigen
Seite des Verzweigungspunkts. Der Wärmetauscher 90 ist
in der Rohrleitung 91 zwischen dem Verzweigungspunkt und
dem Vereinigungspunkt angeordnet. Ein Dreiwegeventil 92 ist an
dem Verzweigungspunkt angeordnet, um selektiv einen Wasserdurchgang
zwischen der Rohrleitung 25 und der Rohrleitung 91 zu
schalten.
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Die
Rohrleitung 25 verbindet einen unteren Teil des Behälters 31 und
einen Einlass eines Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 23.
Der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 23 ist
ein wesentlicher Heizabschnitt der Wärmepumpeneinheit 2.
Eine Zirkulationspumpe 24 ist in der Rohrleitung 25 angeordnet,
die sich innerhalb der Wärmepumpeneinheit 2 befindet.
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Eine
Rohrleitung 26 verbindet einen Auslass des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 23 und
einen oberen Teil des Behälters 31. Eine Rohrleitung 93 ist
im Inneren der Behältereinheit 3 angeordnet, und
die Rohrleitung 93 verzweigt von der Rohrleitung 26.
Ein stromabwärtiges Ende der Rohrleitung 93 ist mit
dem unteren Teil des Behälters 31 verbunden. Ein Dreiwegeventil 94 ist
an dem Verzweigungspunkt angeordnet, um selektiv einen Wasserdurchgang
zwischen der Rohrleitung 26 und der Rohrleitung 93 zu schalten.
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Der
Betrieb einer Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung
wird beschrieben. Wenn eine Zeit 23 Uhr überschreitet,
wird das Laden der Sekundärbatterie 10 begonnen.
Wenn eine von dem Thermistor 86 erfasste Temperatur höher
als ein vorgegebener Wert wird, wird das Ventil 92 so geschaltet, dass
die Rohrleitung 91 geöffnet wird, und das Ventil 94 wird
geschaltet, um die Rohrleitung 93 zu öffnen. Ferner
wird die in der Wärmepumpeneinheit 2 angeordnete
Zirkulationspumpe 24 betätigt.
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Daher
durchläuft, wie in einer fetten Linie von 27 gezeigt,
Wasser in dem unteren Teil des Behälters 31 den
Wärmetauscher 90 und kehrt zu dem unteren Teil
des Behälters 31 zurück. Um 23 Uhr ist nur
in einem oberen Teil des Behälters 31 heißes Wasser übrig,
und eine Wassertemperatur in dem unteren Teil des Behälters 31 ist
ungefähr gleich einer Temperatur von Leitungswasser.
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Da
das Laden der Sekundärbatterie 10 in der Nachtzeitspanne
vor dem Siedebetrieb durchgeführt wird, kann ausreichend
Niedertemperaturwasser den Wärmetauscher 90 durchlaufen.
Ein durch die fette Linie von 27 angezeigter
Zirkulationsdurchgang 96 ist in einer Weise definiert,
dass Wärmemedium von dem unteren Teil des Behälters 31 durch
den Wärmetauscher 90 zu dem unteren Teil des Behälters 31 zirkuliert.
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Wenn
heißes Wasser in dem unteren Teil des Behälters 31 übrig
ist, wird das Ventil 92 geschaltet, um die Rohrleitung 25 zu öffnen,
und das Ventil 94 wird derart beibehalten, dass es die
Rohrleitung 93 öffnet. Zu diesem Zeitpunkt wird
die Pumpe 24 betätigt. Daher wird ein in einer
fetten Linie von 28 gezeigter Zirkulationsdurchgang
definiert. Wasser in dem unteren Teil des Behälters 31 kehrt
in dem in einer fetten Linie von 28 gezeigten
Zirkulationsdurchgang zu dem unteren Teil des Behälters 31 zurück,
ohne den Wärmetauscher 90 zu durchlaufen.
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Wärme
wird außerhalb des zirkulierenden heißen Wassers
emittiert, wodurch eine Temperatur von heißem Wasser in
dem unteren Teil des Behälters 31 gesenkt wird.
Die Durchgangssteuerung von dem Durchgang von 28 auf
den Durchgang von 27 wird durchgeführt,
nachdem die Temperatur von heißem Wasser in dem unteren
Teil des Behälters 31 ausreichend gesenkt wurde.
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Eine
Betriebsanfangszeit der Pumpe 24 wird in einer Weise im
Voraus basierend auf einer Außenlufttemperatur und der
Temperatur von heißem Wasser in dem unteren Teil des Behälters 31 berechnet, dass
die Temperatur von heißem Wasser in dem unteren Teil des
Behälters 31 gleich oder niedriger als der vorgegebene
Wert wird. Da die Temperatur von heißem Wasser in dem unteren
Teil des Behälters 31 im Voraus gesenkt wird,
kann das Kühlen der Sekundärbatterie 10 zu
der Ladeanfangszeit begonnen werden.
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Während
die Sekundärbatterie 10 gekühlt wird,
kann zusätzlich ein in den achten und neunten Ausführungsformen
beschriebener Kühlventilator 22 verwendet werden.
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Wenn
die Außenlufttemperatur niedrig ist, kann eine Kapazität
der Wärmepumpeneinheit 2 gesenkt werden, oder
die Wärmepumpeneinheit 2 kann intermittierend
betrieben werden, um die Temperatur der Sekundärbatterie 10 konstant
zu halten. Zu diesem Zeitpunkt wird der in 27 gezeigte
Wasserdurchgang definiert, und die Batterie 10 wird von
dem Wärmetauscher 90 gewärmt, um die
Temperatur der Batterie 10 konstant zu halten.
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Auf
diese Weise kann die Temperatur der Batterie 10 innerhalb
eines vorgegebenen Bereichs gesteuert werden. Selbst wenn eine Umgebungstemperatur
niedrig wird, wird eine Lade- und Entladeleistung nicht beeinträchtigt.
Zu diesem Zeitpunkt wird der durch die fette Linie von 27 angezeigte
Zirkulationsdurchgang 96 in einer Weise definiert, dass Wärmemedium
von dem unteren Teil des Behälters 31 durch den
Wärmetauscher 90 und die Wärmepumpeneinheit 2 zu
dem unteren Teil des Behälters 31 zirkuliert.
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Die
Rohrleitung 25 und die Rohrleitung 26 sind als
ein Teil des Zirkulationsdurchgangs 96 aufgebaut. Der Zirkulationsdurchgang 96 ist
jedoch nicht darauf beschränkt, die Rohrleitung 25 und
die Rohrleitung 26 zu umfassen.
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(Andere Ausführungsform)
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Die
Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung ist
nicht darauf beschränkt, Zuhause verwendet zu werden. Alternativ
kann die Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung
in einer Fabrik, einem Geschäft oder Lager verwendet werden.
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Die
Sekundärbatterie 10 ist nicht darauf beschränkt,
in der Behältereinheit 3 oder der Wärmepumpeneinheit 2 angeordnet
zu sein. Alternativ kann der Elektrizitätsspeicherabschnitt
sich drinnen befinden, und der Wärmespeicherabschnitt kann
sich draußen befinden. Eine Änderung der Umgebungstemperatur
um den Elektrizitätsspeicherabschnitt herum ist in dem
Innenzustand relativ klein. In diesem Fall kann die Temperatursteuerung
des Elektrizitätsspeicherabschnitts leicht durchgeführt
werden. Das heißt, der Elektrizitätsspeicherabschnitt
kann in einem Zustand mit einer stabilen Umgebungstemperatur angeordnet
werden.
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Alternativ
kann der Elektrizitätsspeicherabschnitt sich im Inneren
eines Luftdurchgangsabschnitts befinden, der sich von einem klimatisierten Innenraum
in Richtung eines Innenwärmetauschers einer Klimatisierungsvorrichtung
erstreckt. Da in diesem Fall eine Änderung der Umgebungstemperatur des
Elektrizitätsabschnitts im Inneren des Luftdurchgangsabschnitts
relativ klein ist, kann die Temperatursteuerung des Elektrizitätsspeicherabschnitts leicht
durchgeführt werden.
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Wenn
die Batterie 10 zum Beispiel in einem Fall, in dem die
Elektrizitäts- und Wärmespeichervorrichtung in
einem Klimatisierungssystem für das Gesamtgebäude
verwendet wird, in einem Luftdurchgangsabschnitt angeordnet ist,
der zu einer Inneneinrichtung des Systems zurückkehrt,
kann der Umgebungszustand der Batterie 10 immer stabil
gehalten werden.
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Eine
Position des Elektrizitätsspeicherabschnitts oder des Wärmespeicherabschnitts
ist nicht darauf beschränkt, fest zu sein. Der Elektrizitätsspeicherabschnitt
kann eine Sekundärbatterie sein, die in einem Fahrzeug
angeordnet ist, das Elektrizität als eine Leistungsquelle
verwendet.
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Der
Wärmespeicherabschnitt ist nicht auf die Heißwasserversorgungsvorrichtung
unter Verwendung der Wärmepumpeneinheit 2 als
den Heizabschnitt beschränkt. Alternativ kann der Wärmespeicherabschnitt
eine elektrische Heizung sein.
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Es
versteht sich, dass derartige Änderungen und Modifikationen
innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung, wie durch die
beigefügten Patentansprüche definiert, liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-164124
A [0002]