JP2002233052A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】時間帯による電気料金の価額の差異と、蓄電に
よる充電・放電の時間帯の差異で生じる電気料金の差額
を算出して表示する蓄電装置を提供する。 【解決手段】入力電圧及び電流の計測値から入力電力を
算出する入力電力算出部、及び出力電圧及び電流の計則
値から出力電力を算出する出力電力算出部９と、入力電
力及び出力電力と、計時手段１６で計測した時刻情報と
から入力電力量と出力電力量とを算出し、入力電力量及
び出力電力量と記録手段に記録した契約料金体系の情報
と時刻情報とにより充電時の電力料金と放電時の相当電
力料金とを算出し、電力料金の差額を算出する電力料金
算出部と、差額を表示する表示手段１１を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電手段として二
次電池を用い、商用電源の交流入力で蓄電する蓄電装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、蓄電手段を利用した装置として無
停電電源装置があり、例えば特開平０８−２９２８２５
号公報に記載されるものがある。これは無停電電源装置
を用いたシステムで、停電時に電源喪失と残存運転可能
時間に関する情報をマイクロプロセッサ応用機器の表示
画面に表示するものである(従来技術１)。

【０００３】また、蓄電池による蓄電手段を交流入力で
充電し、交流出力で放電する蓄電装置として、例えば特
開平９−２３３７１０号公報で提案されるものがあり、
これはフルブリッジの双方向コンバータと昇降圧チョッ
パとにより充放電するものである(従来技術２)。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術１に記載
の蓄電手段を利用した装置においては、情報の表示は消
費電力、電力料金等に付いて配慮されておらず、そのた
め、これら情報を収集したり算出したりすることはでき
ないものであった。

【０００５】また上記従来技術２に記載の蓄電装置の場
合、充放電時に昇降圧チョッパと双方向コンバータとで
スイッチングによりそれぞれ２段に電圧変換を行なうも
のであって、蓄電効率については必ずしも配慮されたも
のではなかった。

【０００６】本発明の目的は、蓄電装置を利用する時の
消費電力や、夜間電力の電気料金を表示する手段を備え
る蓄電装置を提供することにある。

【０００７】また本発明は、降圧チョッパをなくし蓄電
効率の向上を図れる蓄電装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発の蓄電装置に係る第１の発明の構成は、蓄電手段と
して二次電池を用い、商用電源の交流入力で蓄電する蓄
電装置において、充電側の入力電圧及び電流の計測手段
と放電側の出力電圧及び電流の計測手段と、契約電力料
金体系を記録する記録手段と、時刻を計測する計時手段
と、前記入力電圧及び電流の計測値から入力電力を算出
する入力電力算出部、及び前記出力電圧及び電流の計則
値から出力電力を算出する出力電力算出部と、入力電力
及び出力電力と、前記計時手段で計測した時刻情報とか
ら入力電力量と出力電力量とを算出し、入力電力量及び
出力電力量と前記記録手段に記録した契約料金体系の情
報と前記時刻情報とにより充電時の電力料金と放電時の
相当電力料金とを算出し、電力料金の差額を算出する電
力料金算出部と、前記差額を表示する表示手段もしくは
差額の表示情報を外部に伝達する報知手段とを備えるも
のである。

【０００９】詳しくは、入力電力算出部と出力電力算出
部と、電力料金算出部とを同一の算出部で行なうもので
ある。

【００１０】また、計時手段の時刻を外部からの時刻情
報により自動補正するものである。

【００１１】さらに、入力電力算出のための充電側の入
力電圧及び電流の計測手段と出力電力算出のための放電
側の出力電圧及び電流の計測手段、充電制御のための入
力電圧・電流計測手段と放電出力制御のための出力電圧
・電流計測手段をそれぞれ兼用するものである。

【００１２】さらにまた、記録手段に、契約電力料金体
系の情報を外部より記録できる外部入力インタフェース
を設けるものである。

【００１３】さらにまた、外部に伝達する報知手段とし
て、外部のネットワークに接続するネットワークインタ
フェース手段を設け、このネットワークインタフェース
手段により差額の表示情報を報知するものである。

【００１４】さらにまた、蓄電装置に自己点検機能を設
け、この自己点検機能により自動的に自己点検を実施す
るとともに、その結果を表示手段もしくは表示情報を外
部に伝達する報知手段により報知するものである。

【００１５】また、上記目的を達成するため本発明の蓄
電装置に係る第２の発明の構成は、蓄電手段として二次
電池を用い、商用電源の交流入力で蓄電する蓄電装置に
おいて、交流入力を整流するとともに交流入力電圧の波
高値よりも高い直流電圧に昇圧するコンバータを備え、
前記蓄電手段の充放電電圧範囲を商用電源の交流入力電
圧の波高値よりも高い電圧に設定し、この蓄電手段を前
記コンバータで入力交流電流を商用電源の周波数の略正
弦波状に制御するとともに入力交流電流の実効値を予め
設定した所定の範囲に制限しながら充電するものであ
る。

【００１６】詳しくは、コンバータと蓄電手段との間に
コンデンサとインダクタとにより構成したπ形のローパ
スフィルタを設けるものである。

【００１７】また、コンバータを双方向変換形とするも
のである。

【００１８】さらに、蓄電装置の出力を商用電源に重畳
させるものである。

【００１９】さらにまた、蓄電装置の出力を直流とし、
蓄電手段の電圧で出力するものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の蓄電装置に係る実
施の形態を図面に基づいて説明する。

【００２１】図１は、第１の実施例のブロック構成図で
ある。１は商用電源であり、通常は夜間に給電するもの
である。２（破線枠内）は蓄電装置であり、内部に二次
電池を用いた蓄電手段１０を具備している。３は充電電
源スイッチであり、商用電源１は充電電源スイッチ３の
一端に接続され、この充電電源スイッチ３の他端は入力
電流・電圧計測手段４を介して、電力変換部５に接続さ
れている。この電力変換部５は蓄電手段１０に接続され
るとともに、出力電圧・電流計測手段１２を介して出力
切替スイッチ１３のノーマルオープン側に接続されてい
る。また電力変換部５は、商用電源１からの交流入力を
入力電流・電圧計測手段４からの情報によって電流・電
圧を制御し直流に変換して前記蓄電手段１０に充電する
とともに、蓄電手段１０の直流出力を出力電圧・電流計
測手段１２からの情報によって電圧・電流を制御し交流
に変換して出力切替スイッチ１３を介して負荷１５に給
電するものである。

【００２２】前記出力切替スイッチ１３のノーマルクロ
ーズ側は電灯電源１４に接続され、コモン側は負荷１５
に接続されている。この出力切替スイッチ１３は、負荷
１５への給電を電灯電源１４もしくは蓄電手段１０のい
ずれかからに切替える。９は電力算出部であり、入力電
流・電圧計測手段４と出力電圧・電流計測手段１２とに
接続され、入力電流・電圧計測手段４からの情報によっ
て入力電力を算出する入力電力算出部、出力電圧・電流
計測手段１２からの情報によって出力電力を算出する出
力電力算出部を兼ねている。この電力算出部９は、例え
ばマイクロコンピュータにより構成した制御部６に接続
され、この制御部６には、前記電力算出部９から入力電
流・電圧，入力電力，出力電圧・電流，出力電力などの
情報が伝達される。また、この制御部６には、契約電力
料金体系等の情報を記録する半導体メモリ等で構成した
記録手段８が内蔵され、電力料金等の外部情報をネット
ワークによって入力して前記記録手段８に記録するため
の外部入力インタフェース及び外部に情報を伝達する報
知手段とを兼ねるネットワークインタフェース手段７
と、制御部６の情報を表示する表示手段１１とが接続さ
れている。さらに制御部６には、標準時刻を電波により
受信し時刻を自動補正する機能を有する計時手段１６が
接続されている。

【００２３】この制御部６は、計時手段１６の時刻情報
と電力算出部９の電力情報とから入力電力量と出力電力
量とを算出する機能と、記録手段８に記録された電力料
金体系の情報と時刻情報とから充電時の電力料金と放電
時の相当電力料金とを算出し、これらの電力料金の差額
を算出する機能とを有して、電力料金算出部を兼ねてい
る。この制御部６で算出された電気料金の差額は、表示
部１１に表示される。この時、ネットワークに接続して
あるパーナルコンピュータ等に電力料金の差額を表示さ
せたい場合には、外部に情報を伝達する報知手段を兼ね
るネットワークインタフェース手段７を介して差額の表
示情報を外部に伝達する。

【００２４】また、制御部６は電力変換部５に接続され
ており、前記電力算出部９からの入力電流・電圧，出力
電圧・電流の情報，電力変換部５からの電池電圧等の情
報により、蓄電手段１０の充放電を制御する。また制御
部６は、蓄電装置２の各部の自己点検を計時手段１６か
らの時刻情報により定期的に行なうとともに、ネットワ
ークインタフェース手段７を介して外部の蓄電装置２の
サービスセンタ(図示せず)からネットワークを介して入
力される自己診断指示信号によって自己点検を実施し、
異常があった場合はその結果を表示手段１１に表示し、
またネットワークインタフェース手段７を介して前記サ
ービスセンタに連絡できるようになっている。なお、外
部から自己点検指示信号を受けた場合には、異常の有無
に関わらず、前記サービスセンタにその結果を連絡する
ものである。

【００２５】次に、電力料金の差額表示の手順を、図２
のフローチャートによって説明する。電気料金が廉価な
夜間電力もしくは時間帯別料金の夜間時間帯に充電し電
力料金が割高になる昼間の時間帯に放電する。電気料金
の差額は、蓄電手段１０からの給電電力に相当する電力
を昼間電灯電力１４からの給電で消費した場合を想定
し、この場合の電力料金を想定電力料金として、この想
定電力料金と蓄電手段１０に充電するのに消費した電力
料金との差分を算出して求める。

【００２６】まず制御部６は、充電するかどうかを調べ
（１７）、充電する場合には充電電源スイッチ３をオン
し、電力変換部５を充電動作させて充電を開始する（１
８）。計時手段１６からの時刻情報によって開始時刻を
記録手段８に記録（１９）した後に、入力電流・電圧計
測手段４からの入力電流・電圧情報により電力算出部９
で入力電力の実効値を算出する（２０）。計時手段１６
からの時刻情報によって入力電力を前回算出してからの
経過時間を計測し、経過時間の間に入力された電力の実
効値を積算して積算電力量を算出する（２１）。

【００２７】次に、制御部６は記録手段８に記録されて
いる入力時間帯の電力料金の値と前記積算電力量の値よ
り入力電力料金を算出し（２２）、充電開始以降の入力
電力料金の積算値を算出して記録手段８の入力積算電力
料金記録のメモリに上書きする（２３）。その後、充電
を終了するかどうかを調べ（２４）、終了する場合は電
力変換部５の充電動作を停止し、充電電源スイッチ３を
オフして充電を終了する（２５）。

【００２８】次に、制御部６は放電するかどうかを調べ
（２６）、放電する場合は電力変換部５を放電動作さ
せ、電力変換部５の出力電圧の波高値と位相が電灯電源
１４と略同等になってから出力切替スイッチ１３をオン
させて負荷１５への給電を、蓄電手段１０からの放電に
切替えて開始する（２７）。放電を開始すると計時手段
１６からの時刻情報によって開始時刻を記録手段８に記
録する（２８）。その後、出力電圧・電流計測手段１２
で出力電圧・電流を計測し、電力算出部９で出力電力の
実効値を算出する（２９）。計時手段１６からの時刻情
報によって出力電力を前回算出してからの経過時間を計
測し、経過時間の間に出力された電力の実効値を積算し
て積算電力量を算出する（３０）。その後、制御部６は
記録手段８に記録されている出力時間帯の電力料金の値
と前記積算電力量の値とから想定出力電力料金を算出し
（３１）、放電開始以降の想定出力電力料金の積算値を
算出して記録手段８の想定出力積算電力料金記録のメモ
リに上書きする（３２）。

【００２９】次に放電を終了するかどうかを調べ（３
３）、終了する場合は出力切替スイッチ１３をオフし、
電力変換部５の放電動作を停止して放電を終了する（３
４）。制御部６は、記録手段８のメモリ内の入力積算電
力料金記録のデータと想定出力積算電力料金記録のデー
タとの差額を算出し（３５）、その差額を記録手段８の
メモリに記録してから、表示手段１１に表示する（３
６）。

【００３０】本実施例によれば、次の効果がある。 （１）入力電力量、出力電力量の情報と、時刻の情報
と、電気料金との情報とによって、時間帯による電気料
金の価額の差異と、蓄電による充電・放電の時間帯の差
異で生じる電気料金の差額を算出して表示できるので、
ユーザーは蓄電のユーザーメリットを容易に認識するこ
とができる。これによって、蓄電装置の利用が促進さ
れ、電力利用の平準化が促進される。 （２）入力電力算出部と出力電力算出部と電気料金算出
部とを同一算出部で行なうことにより、１つのマイクロ
コンピュータ等で算出部を構成することが可能になり、
コストが低減できる。 （３）計時手段を外部からの時刻情報により自動補正す
る構成にすることによって、常時高精度で電気料金を算
出できる。 （４）入力電力算出のための入力電圧・電流計測手段と
出力電力算出のための出力電圧・電流計測手段、充電制
御のための入力電圧・電流計測手段と放電制御のための
出力電圧・電流計測手段を兼用することにより、計測用
センサを増やすことなく機能拡張をできる。 （５）記録手段に契約電気料金体系の情報を外部より記
録できる外部入力インタフェースを設けることにより、
契約変更等によって電気料金体系が変わる場合にも容易
に記録データの変更ができる。 （６）外部に伝達する報知手段として、外部のネットワ
ークに接続するネットワークインタフェース手段を設
け、斯かるネットワークインタフェース手段により差額
の表示情報を報知することにより、蓄電装置が設置され
ている場所とは別の場所で情報の報知を受けることがで
きる。 （７）蓄電装置本体に自己点検機能を設け、この自己点
検機能により自動的に自己点検を実施するとともにその
結果を表示手段もしくは表示情報を外部に伝達する報知
手段により報知することにより、蓄電装置の異常の有無
を容易に認識することができる。

【００３１】図３は、上記第１の実施例の記録手段、計
時手段、表示手段及びネットワークなどを除いた第１の
具体例であり、そのブロック結線図である。１０１ａ、
１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄは半導体スイッチ素子で
あり、フルブリッジ構成で接続されている。これら各半
導体スイッチ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０
１ｄには、それぞれダイオード１０２ａ、１０２ｂ、１
０２ｃ、１０２ｄが並列に逆接続されている。半導体ス
イッチ素子１０１ａ、１０１ｂの接続点にはリアクトル
１０３の一端が接続され、リアクトル１０３の他端には
チョークコイル１０４とフィルタコンデンサ１０５の一
端とが接続され、チョークコイル１０４の他端には入出
力電圧検出部１１９の一端と入切スイッチ１０６とが接
続されている。ここで、各半導体スイッチ素子１０１
ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄと、ダイオード１０
２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄと、リアクトル１
０３とは双方向コンバータ１１８を構成している。

【００３２】半導体スイッチ素子１０１ｃ、１０１ｄの
接続点には、交流電流計測センサ１０７を介して前記フ
ィルタコンデンサ１０５の他端と入切スイッチ１０６と
が接続されている。また交流電流計測センサ１０７は、
交流電流計測部１２０に接続されている。前記入切スイ
ッチ１０６は２回路接点構成になっており、入切スイッ
チ１０６は商用電源１０８に接続されて蓄電装置１２５
と商用電源１０８との接続を開閉する。入切スイッチ１
０６の商用電源１０８側には商用電源電圧検出部１２４
が接続され、商用電源１０８側の線間には負荷１０９が
接続されている。半導体スイッチ１０１ａ、１０１ｃの
接続点には平滑コンデンサ１１０の一端と、直流電圧検
出部１１１と、インダクタ１１６とが接続されている。
半導体スイッチ１０１ｂ、１０１ｄの接続点には前記平
滑コンデンサ１１０の他端と、直流電流計測センサ１１
２を介してフィルタコンデンサ１１５の一端と、二次電
池で構成した蓄電手段１１３の負極側と、電池入出力電
圧検出部１１４とが接続されている。インダクタ１１６
の他端はフィルタコンデンサ１１５の一端と、電池入出
力電圧検出部１１４と、切離しスイッチ１１７を介して
蓄電手段１１３の正極側とが接続されている。

【００３３】前記直流電流計測センサ１１２には直流電
流検出部１２２が接続され、この直流電流検出部１２２
と、直流電圧検出部１１１と、電池入出力電圧検出部１
１４と、入出力電圧検出部１１９と、交流電流計測部１
２０と、商用電源電圧検出部１２４とが装置制御部１２
１に接続され、各検出情報が装置制御部１２１に伝達さ
れる構成になっている。１２３は保護部であり、この保
護部１２３は装置制御部１２１と入切スイッチ６及び切
離しスイッチ１１７に接続され、装置制御部１２１から
の情報によって入切スイッチ１０６及び切離しスイッチ
１１７を開路する構成になっている。

【００３４】次に、上記第１の具体例の充放電時の動作
について説明する。まず、充電時の動作について説明す
る。

【００３５】図４は、蓄電装置１２５の各部の電圧波形
を示すもので、１２６、１２７は交流入力波形及び交流
出力波形である。１２８は充電時の蓄電手段１１３の両
極間の充電電圧波形であり、１２９は放電時の蓄電手段
１１３の両極間の放電電圧波形である。

【００３６】交流入力波形１２６は商用電源１０８の電
圧波形と同等である。蓄電装置１２５の充電時は、装置
制御部１２１の司令信号により入切スイッチ１０６を
「入」にすると商用電源１０８により交流入力電圧が入
力される。チョークコイル１０４とフィルタコンデンサ
１０５とで構成されるローパスフィルタを通過した後、
双方向コンバータ１１８に入力される。この交流入力電
圧を入出力電圧検出部１１９で検出し、入出力電圧検出
部１１９の検出情報に応じて装置制御部１２１は高周波
スイッチング信号を半導体スイッチ素子１０１ａ、１０
１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄのゲートに入力する。この入
力信号は各半導体スイッチ素子１０１ａ、１０１ｂ、１
０１ｃ、１０１ｄをオン・オフし、入力電流波形を交流
電流計測部１２０でモニターし、商用電源８に等しい周
波数の略正弦波形になるように制御しながら整流・昇圧
する。

【００３７】双方向コンバータ１１８の整流・昇圧の動
作を説明すると、交流入力電圧のリアクタ１０３側の電
圧が正の場合には、半導体スイッチ１０１ｂ、１０１ｃ
をオンすると、電流が半導体スイッチ素子１０１ｂ・ダ
イオード１０２ｄ及びダイオード１０２ａ・半導体スイ
ッチ素子１０１ｃを経由して流れ、この電流によりリア
クトル１０３にエネルギーが蓄積される。半導体スイッ
チ素子１０１ｂ、１０１ｃをオフすると、前記リアクト
ル１０３に蓄えられたエネルギーがダイオード１０２ａ
・平滑コンデンサ１１０と、インダクタ１１６と蓄電手
段１１３・フィルタコンデンサ１１５で構成された回路
・ダイオード１０２ｄを経由して流れ、エネルギーが平
滑コンデンサ１１０・インダクタ１１５・フィルタコン
デンサ１１５及び蓄電手段１１３に蓄えられる。

【００３８】またリアクトル１０３側の電圧が負の場合
には、半導体スイッチ１０１ａ、１０１ｄをオンする
と、電流が半導体スイッチ素子１０１ｄ・ダイオード１
０２ｂ及びダイオード１０２ｃ・半導体スイッチ素子１
０１ａを経由して流れ、この電流によりリアクトル１０
３にエネルギーが蓄積される。半導体スイッチ素子１０
１ａ、１０１ｄをオフすると、前記リアクトル１０３に
蓄えられたエネルギーがダイオード１０２ｃ・平滑コン
デンサ１１０と、インダクタ１１６と蓄電手段１１３・
フィルタコンデンサ１１５で構成された回路・ダイオー
ド１０２ｂを経由して流れ、エネルギーが平滑コンデン
サ１１０・インダクタ１１５・フィルタコンデンサ１１
５及び蓄電手段１１３に蓄えられる。リアクトル１０３
に蓄えられるエネルギー量は、通電電流と通電時間に依
存し、平滑コンデンサ１１０の電圧すなわち中間直流電
圧（図示せず）は平滑コンデンサ１１０に蓄えられたエ
ネルギー量に依存する。したがって、前記半導体スイッ
チ素子１０１ｂ、１０１ｃ及び１０１ａ、１０１ｄのオ
ン時間を制御することにより、交流入力１２６を整流・
昇圧して中間直流電圧を発生できる。

【００３９】中間直流電圧は、インダクタ１１６及びフ
ィルタコンデンサ１１５を介して蓄電手段１１３に印加
されるので、蓄電手段１１３には直流分及び低周波成分
が加わり、蓄電手段１１３の内部インピーダンスの影響
で蓄電手段１１３の充電電圧波形は波線１２８のように
なる。

【００４０】双方向コンバータ１１８を構成するフルブ
リッジの半導体スイッチ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０
１ｃ、１０１ｄは、上記の動作説明では対角の半導体ス
イッチ素子をそれぞれ同時にオン／オフするものとして
説明したが、それぞれ個別にオン／オフするように制御
してもよい。また充電時には切離しスイッチ１１７は閉
じられている。

【００４１】なお、装置制御部１２１は、交流電流計測
部１２０によって検出した交流入力電流の情報と、電池
入出力電圧検出部１１４で検出した蓄電手段１１３の充
電電圧波形１２８の情報とにより、双方向コンバータ１
１８内の半導体スイッチ素子１０１ａ、１０１ｂ、１０
１ｃ、１０１ｄのゲートに入力する高周波のオン／オフ
信号の比率を制御して、交流入力電流の実効値を蓄電手
段１１３が許容する所定の電流値の範囲内になるように
制御する。

【００４２】次に、放電時の動作について説明する。ま
ず、切離しスイッチ１１７を閉じるが、この切離しスイ
ッチ１１７は、蓄電手段１１３への充電完了後も開かず
に閉じておいてもよい。蓄電装置１２５の放電動作は、
装置制御部１２１の司令によって行なう。放電時は、入
切スイッチ１０６をオンする前に、商用電源電圧検出部
１２４によって商用電源１０８の入力電圧波形１２６を
モニターし、装置制御部１２１から高周波のオン／オフ
信号を双方向コンバータ１１８の各半導体スイッチ素子
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄのゲートに加
え、インバータとして双方向コンバータ１１８を動作さ
せる。入出力電圧検出部１１９により出力電圧波形１２
７をモニターし、商用電源１０８の電圧波形１２６より
若干高い交流出力波形１２７を出力する。

【００４３】次に入切スイッチ１０６をオンし、交流出
力波形１２７を商用電源波形１２６に重畳させて負荷１
０９に給電する。この時、装置制御部１２１は、交流電
流計測部１２０によって出力電流をモニターし、出力電
流が一定になるように電流を制御する。放電時の蓄電手
段１１３の両極間の電圧波形は波線１２９のようにな
る。蓄電装置１２５の出力が交流であるため、蓄電手段
１１３に交流波形の電流が流れ、蓄電手段１１３の内部
インピーダンスの影響で交流分が電圧に現れる。上記第
１の具体例においては、出力を商用電源１０８と連系さ
せる出力方式となり、また、放電時の出力電流が一定に
なる。このため、放電電流の経路となる半導体スイッチ
素子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、ダイオ
ード１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、リアク
トル３、チョークコイル１０４、切離しスイッチ１１７
の部品定格を小さくできるとともに損失が小さくなる。

【００４４】なお、上記第１の具体例では商用電源１０
８と連系運転させる方式としているが、負荷への給電を
商用電源１０８からと蓄電装置１２５からとを切替えら
れるようにして、蓄電装置１２５の自立運転で負荷に給
電する方式で放電してもよい。この場合、出力電圧を一
定にする定電圧制御で蓄電装置１２５の出力を制御する
ことになる。また、双方向コンバータ１１８は本実施例
ではフルブリッジとしているが、これに限定されるもの
でなく、例えばハーフブリッジやその他の方式にしても
よい。

【００４５】次に、図５及び図６によって第２の具体例
について説明する。図５は、ブロック結線図であり、図
６は、各部の電圧波形であり、第１の具体例と同等部分
には同一符号をもって示す。

【００４６】蓄電手段１１３として負極に非晶質炭素を
用いたリチウムイオン二次電池を使用している。商用電
源１０８は蓄電装置１２５内の入切スイッチ１０６に接
続され、入切スイッチ１０６はチョークコイル１０４と
フィルタコンデンサ１０５とで構成されたローパスフィ
ルタと入力電圧検出部１３７とに接続されている。チョ
ークコイル１０４とフィルタコンデンサ１０５とで構成
されたローパスフィルタの他端は、交流電流計測センサ
７を介してダイオードブリッジ１３０の交流入力端に接
続されている。このダイオードブリッジ１３０の直流端
の負側は、スイッチング素子１３１のエミッタ側に接続
されており、前記ダイオードブリッジ１３０の直流端の
正側はリアクトル１０３に接続されている。リアクトル
１０３の他端は、前記スイッチング素子１３１のコレク
タとダイオード１３２のカソードとに接続されている。
ダイオード１３２のアノードと前記スイッチング素子１
３１のエミッタとは、平滑コンデンサ１１０の両端にそ
れぞれ接続されており、ダイオードブリッジ１３０とリ
アクトル１０３とスイッチング素子１３１とダイオード
３２とで昇圧コンバータ１３３を構成している。負荷１
３６は直流で動作する機器であり、蓄電装置１２５の蓄
電手段１１３と負荷１３６との間には逆流防止ダイオー
ド１３４と給電開閉スイッチ１３５とが設けられてい
る。

【００４７】次に、第２の具体例の充放電時の動作につ
いて説明する。まず、充電時の動作について説明する。

【００４８】入切スイッチ１０６及び切離しスイッチ１
１７をオンした後に充電動作を行なう。入切スイッチ１
０６をオンすると、商用電源１０８より蓄電装置１２５
に電力が供給され、入力電圧検出部１３７に入力電圧波
形１２６の電圧が印加される。交流入力の電圧で、チョ
ークコイル１０４側が正の場合に、スイッチング素子１
３１のゲートに装置制御部１２１からオン信号が印加さ
れてスイッチング素子１３１がオンする。これによっ
て、商用電源１０８から入切スイッチ１０６、チョーク
コイル１０４、ダイオードブリッジ１３０、リアクトル
１０３、スイッチング素子１３１、ダイオードブリッジ
１３０、交流電流計測センサ１０７、入切スイッチ１０
６、商用電源１０８の経路で電流が流れ、リアクトル１
０３にエネルギーが蓄積される。この時、スイッチング
素子１３１をオフすると、上記経路の電流が遮断される
ため、リアクトル１０３に蓄えられたエネルギーがダイ
オード１３２を通って平滑コンデンサ１１０、蓄電手段
１１３に流入する。

【００４９】また、交流入力の電圧で、チョークコイル
１０４側が負の場合に、スイッチング素子１３１のゲー
トに装置制御部１２１からオン信号が印加されてスイッ
チング素子１３１がオンする。これによって、商用電源
１０８から入切スイッチ１０６、交流電流計測センサ１
０７、ダイオードブリッジ１３０、リアクトル１０３、
スイッチング素子１３１、ダイオードブリッジ１３０、
チョークコイル１０４、入切スイッチ６、商用電源１０
８の経路で電流が流れ、リアクトル１０３にエネルギー
が蓄積される。この時、スイッチング素子１３１をオフ
すると、上記経路の電流が遮断されるため、リアクトル
１０３に蓄えられたエネルギーがダイオード１３２を通
って平滑コンデンサ１１０、蓄電手段１１３に流入す
る。蓄電手段１１３の端子間電圧は交流入力電圧の波高
値よりも高いので、昇圧コンバータ１３３は交流入力を
昇圧して平滑コンデンサ１１０及び蓄電手段１１３に充
電される。充電中の蓄電手段１１３の端子間電圧の波形
は波線１３８のようになる。昇圧コンバータ１３３の昇
圧率及び電流値はスイッチング素子１３１のオン／オフ
の比率を変えることによって制御できるので、入力電流
波形を交流電流計測部１２０でモニターし、入力電圧波
形を入力電圧検出部１３７でモニターし、蓄電手段１１
３の端子間電圧を電池入出力電圧検出部１１４でモニタ
ーする。これらのデータによって装置制御部１２１でス
イッチング素子１３１のオン／オフの比率を制御し、蓄
電手段１１３の端子間電圧を適正値に保ちながら、交流
入力電流の波形を商用電源周波数の略正弦波形になるよ
うに調整し、交流入力電流の実効値を予め設定した所定
の範囲に制限して充電する。

【００５０】なお、第２の具体例では、蓄電手段１１３
として負極に非晶質炭素を用いたリチウムイオン二次電
池を使用しているので、蓄電手段１１３の充電時の端子
間電圧の充電率に対する変化率が大きく、このため、蓄
電手段１１３の端子間電圧による充電率の把握が容易に
なり、蓄電手段１１３を過充電にするおそれがなくな
る。

【００５１】次に、放電時の動作について説明する。こ
の第２の具体例では、放電時は入切スイッチ１０６をオ
フし、給電開閉スイッチ１３５をオンして、負荷１３６
に直流を給電し、放電を行なう。この時の蓄電手段１１
３の端子間電圧波形は直線１３９のようになる。蓄電装
置１２５の放電中は、電池入出力電圧検出部１１４及び
直流電流検出部１２２により蓄電手段１１３の端子間電
圧と放電電流とを装置制御部１２１で監視し、蓄電手段
１１３の端子間電圧が低下して放電を完了した場合や放
電電流が予め設定した蓄電手段１１３の充放電電圧範囲
に達した場合には、給電開閉スイッチ１３５をオフして
放電を終了する。

【００５２】以上の第１、第２の具体例によれば、次の
効果がある。 （１）蓄電手段の充放電電圧範囲を交流入力電圧の波高
値よりも高い電圧に設定したので、入力側の交流電圧を
印加しても昇圧しなければ蓄電手段に充電電流が流れ
ず、安全に充電制御できる。 （２）昇圧コンバータで入力交流電流を商用電源の周波
数の略正弦波状に制御するとともに、入力交流電流の実
効値を予め設定した所定の範囲に制限しながら充電する
ので、蓄電装置の入力の力率が１近くなり効率が向上す
るとともに入力側の高調波歪が抑制され、蓄電手段への
充電電流が過大な値になることがない。 （３）蓄電手段に充電する電流・電圧を制御するチョッ
パ回路を有しないので、チョッパ回路を有する電力変換
回路に比べて効率が向上し、コスト低減を図れる。 （４）コンバータと蓄電手段との間にコンデンサとイン
ダクタとにより構成したπ形のローパスフィルタを設け
ることにより、コンバータのスイッチング時に発生する
高周波成分が蓄電手段に直接印加されることがなくな
り、蓄電手段の特性への影響を防止できる。 （５）コンバータを双方向変換形とすることにより、放
電時に交流で給電する方式では電力変換部が入出力共用
になるので安価にできる。 （６）蓄電手段としてリチウムイオン二次電池を用いる
ことにより、充放電を途中で中断したり、緊急時対応の
ために蓄電手段の通常の放電深度を浅くして使用して
も、メモリ効果がないため、蓄電容量の低下が起こらな
い。 （７）蓄電装置の出力を交流とし、斯かる出力を商用電
源に重畳させることにより、出力電流を一定にできるの
で、使用部品を出力電流に合わせて最適化でき、効率を
上げることができるとともにコストを低減できる。 （８）蓄電装置の出力を直流とし、かつ蓄電手段の電圧
を昇降圧しないで負荷に供給することにより、放電時の
電力変換損失を発生せず、効率が向上する。

【００５３】図７は、第２の実施例のブロック構成図で
ある。図１の実施例と同等機能を有するブロックは、同
一符号をもって示す。第２の実施例では、入力電圧・電
流計測手段４からの入力電圧・電流の情報と出力電圧・
電流計測手段１２からの出力電圧・電流の情報とを制御
部６に直接伝達する構成としたものである。

【００５４】すなわち、入力電力算出部と出力電力算出
部と電気料金の算出部とを制御部６が兼ねる構成とした
ものである。制御部６は、入力電圧・電流計測手段４か
らの入力電圧・電流の情報によって入力電力の実効値を
算出し、また、出力電圧・電流計測手段１２からの出力
電圧・電流の情報によって出力電力の実効値を算出す
る。これらの電力情報と計時手段１６からの時刻情報と
記録手段８に記録された契約料金体系の情報とから、入
力電力量と入力の電力料金、及び出力の電力量と想定出
力電力料金とを算出し、さらにそれらの差額を算出し
て、表示手段１１にその差額を表示する。この第２の実
施例の場合は負荷１５には直流で給電しているので、負
荷電流に交流分が重畳されていない場合には出力電力は
平均値でよい。なお、蓄電装置２の各部の動作は第１の
実施例と同様であり、説明を省く。

【００５５】上記第２の実施例によれば、電力変換部は
蓄電手段の充電時にのみ動作し、蓄電手段の放電時は出
力切替スイッチを負荷側に切替え、蓄電手段の電圧をそ
のまま負荷に給電している。そのため、放電時の電力変
換が不用になり、放電時の電力損失を低減できる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
の効果が得られる。 （１）入力電力量、出力電力量の情報と、時刻の情報
と、電気料金との情報とによって、時間帯による電気料
金の価額の差異と、蓄電による充電・放電の時間帯の差
異で生じる電気料金の差額を算出して表示できるので、
ユーザーは蓄電のユーザーメリットを容易に認識するこ
とができる。これによって、蓄電装置の利用が促進さ
れ、電力利用の平準化が可能となる。 （２）入力電力算出部と出力電力算出部と電気料金算出
部とを同一の算出部で行なうことにより、１つのマイク
ロコンピュータ等で算出部を構成することが可能にな
り、コスト低減ができる。 （３）計時手段を外部からの時刻情報により自動補正す
る構成にすることによって、常時高精度で電気料金を算
出できる。 （４）入力電力算出のための入力電圧・電流計測手段と
出力電力算出のための出力電圧・電流計測手段、充電制
御のための入力電圧・電流計測手段と放電制御のための
出力電圧・電流計測手段を兼用することにより、計測用
センサを増やすことなく機能を拡張できる。 （５）記録手段に契約電気料金体系の情報を外部より記
録できる外部入力インタフェースを設けることにより、
契約変更等によって電気料金体系が変わる場合にも容易
に記録データの変更ができる。 （６）外部に伝達する報知手段として、外部のネットワ
ークに接続するネットワークインタフェース手段を設
け、このネットワークインタフェース手段によって差額
の表示情報を報知することにより、蓄電装置が設置され
ている場所とは別の場所で情報の報知を受けることがで
きる。 （７）蓄電装置本体に自己点検機能を設け、この自己点
検機能により自動的に自己点検を実施するとともにその
結果を表示手段もしくは表示情報を外部に伝達する報知
手段によって報知することにより、蓄電装置の異常の有
無を容易に認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蓄電装置に係る第１の実施例のブロッ
ク構成図である。

【図２】図１の実施例の電力料金の差額表示手順のフロ
ーチャートである。

【図３】第１の具体例のブロック結線図である。

【図４】図３の第１の具体例の各部の電圧波形図であ
る。

【図５】第２の具体的例のブロック結線図である。

【図６】図３の第２の具体例の各部の電圧波形図であ
る。

【図７】本発明の蓄電装置に係る第２の実施例のブロッ
ク構成図である。

【符号の説明】

１、１０８…商用電源 ２、１２５…蓄電装置 ４…入力電圧・電流計測手段 ６…制御御部 ７…ネットワーククインタフェース手段 ８…記録録手段 ９…電力算出部 １０、１１３…蓄電手段 １１…表示手段 １２…出力電圧・電流計測手段 １６…計時手段 １０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ…半導体スイ
ッチ素子 １０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ…ダイオード １０３…リアクトル １１０…平滑コンデンサ １１５…フィルタコンデンサ １１６…インダクタ １１８…双方向コンバータ １３０…ダイオードブリッジ １３１…スイッチング素子 １３２…ダイオード １３３…昇圧コンバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮嶋 教至 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 Ｆターム(参考） 5G066 CA07 CA08 DA08 FB11 HB09 JA07 JB03 KA12 KB03

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蓄電手段として二次電池を用い、商用電源
   の交流入力で蓄電する蓄電装置において、 充電側の入力電圧及び電流の計測手段と放電側の出力電
   圧及び電流の計測手段と、 契約電力料金体系を記録する記録手段と、 時刻を計測する計時手段と、入力電圧及び電流の計測値
   から入力電力を算出する入力電力算出部、及び出力電圧
   及び電流の計則値から出力電力を算出する出力電力算出
   部と、入力電力及び出力電力と、前記計時手段で計測し
   た時刻情報とから入力電力量と出力電力量とを算出し、
   入力電力量及び出力電力量と前記記録手段に記録した契
   約料金体系の情報と時刻情報とにより充電時の電力料金
   と放電時の相当電力料金とを算出し、電力料金の差額を
   算出する電力料金算出部と、前記差額を表示する表示手
   段とを備えることを特徴とする蓄電装置。
2. 【請求項２】差額の表示情報を外部に伝達する報知手段
   とを備えることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
3. 【請求項３】入力電力算出部と出力電力算出部と、電力
   料金算出部とを同一の算出部で行なうことを特徴とする
   請求項１記載の蓄電装置。
4. 【請求項４】計時手段の時刻を外部からの時刻情報によ
   り自動補正することを特徴とする請求項１記載の蓄電装
   置。
5. 【請求項５】入力電力算出のための充電側の入力電圧及
   び電流の計測手段と出力電力算出のための放電側の出力
   電圧及び電流の計測手段と、充電制御のための入力電圧
   ・電流計測手段と放電出力制御のための出力電圧・電流
   計測手段とをそれぞれ兼用することを特徴とする請求項
   １記載の蓄電装置。
6. 【請求項６】記録手段に、契約電力料金体系の情報を外
   部より記録できる外部入力インタフェースを設けること
   を特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
7. 【請求項７】外部に伝達する報知手段として、外部のネ
   ットワークに接続するネットワークインタフェース手段
   を設け、このネットワークインタフェース手段により差
   額の表示情報を報知することを特徴とする請求項１記載
   の蓄電装置。
8. 【請求項８】蓄電装置に自己点検機能を設け、この自己
   点検機能により自動的に自己点検を実施するとともに、
   その結果を表示する表示手段もしくは表示情報を外部に
   伝達する報知手段により報知することを特徴とする請求
   項１記載の蓄電装置。
9. 【請求項９】蓄電手段として二次電池を用い、商用電源
   の交流入力で蓄電する蓄電装置において、交流入力を整
   流するとともに交流入力電圧の波高値よりも高い直流電
   圧に昇圧するコンバータを備え、前記蓄電手段の充放電
   電圧範囲を商用電源の交流入力電圧の波高値よりも高い
   電圧に設定し、この蓄電手段を前記コンバータで入力交
   流電流を商用電源の周波数の略正弦波状に制御するとと
   もに入力交流電流の実効値を予め設定した所定の範囲に
   制限しながら充電することを特徴とする蓄電装置。
10. 【請求項１０】コンバータと蓄電手段との間にコンデン
    サとインダクタとにより構成したπ形のローパスフィル
    タを設けることを特徴とする請求項９記載の蓄電装置。
11. 【請求項１１】コンバータを双方向変換形とすることを
    特徴とする請求項９記載の蓄電装置。
12. 【請求項１２】蓄電装置の出力を商用電源に重畳させる
    ことを特徴とする請求項９記載の蓄電装置。
13. 【請求項１３】蓄電装置の出力を直流とし、蓄電手段の
    電圧で出力することを特徴とする請求項９記載の蓄電装
    置。