JP2004112954A

JP2004112954A - 蓄電装置

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Publication number: JP2004112954A
Application number: JP2002274251A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Miyamoto; 宮本　好美; Kazuichi Sugiyama; 杉山　和一
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】蓄電手段として二次電池を用い、交流入力で蓄電する蓄電装置において、高効率の蓄電装置を提供することにある。
【解決手段】蓄電手段の放電出力時に、蓄電手段の電圧、電流と、交流出力の電圧電流とを計測し、その計測値から直流出力電力と交流出力実効電力とを計算し、直流出力電力に対する交流出力実効電力の割合が略最大になるように蓄電手段の直流出力電流を制御する。
【効果】安価な構成で蓄電装置の効率を上げることができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄電装置に係り、特に二次電池を用いた蓄電手段に商用電源の交流入力で充電し交流出力で放電する蓄電装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
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従来の蓄電装置として、以下の特許文献１で提案されているように、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蓄電装置がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２３３７１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の蓄電装置の場合、放電時の出力は、所望の値を得るものであり、変換効率は考慮されていない。また、充放電時に昇降圧チョッパと双方向コンバータとでそれぞれ２段に電圧変換を行なうため、充放電時の損失が大きくなり、蓄電装置の充放電効率が低下するとともに、高価な装置になってしまうものであった。
【０００５】
本発明の目的は、安価な構成で充放電効率を向上できる蓄電装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の特徴は、蓄電手段として二次電池を用い、商用電源の交流入力を直流に変換して蓄電し、かつ二次電池に蓄電した電力を交流に変換して放電出力する蓄電装置において、蓄電手段の放電出力時に、蓄電手段の電圧、電流と、交流出力の電圧、電流とを計測し、その計測値から直流出力電力と交流出力実効電力を計算し、直流出力電力に対する交流出力実効電力の割合が略最大になるように蓄電手段の直流出力電流を制御するように構成したことにある。
【０００７】
また、本発明の第２の特徴は、蓄電手段として二次電池を用い、商用電源の交流入力を直流に変換して蓄電し、かつ二次電池に蓄電した電力を交流に変換して放電出力する蓄電装置において、蓄電手段の放電出力時に、蓄電手段の電圧をパラメータとして、蓄電手段の直流出力電流を設定したデータテーブルを設け、蓄電手段の電圧に応じて直流出力電流を前記データテーブルの所定の値に制御するようにしたことにある。
【０００８】
また、本発明の第３の特徴は、さらに、蓄電手段への充電時に、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変換器を設け、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、前記変換器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機能を有するとともに、蓄電手段からの放電出力時に、該蓄電手段に蓄えた電力を商用電源に同期させた交流に変換する変換器で交流に変換し、商用電源に重畳させて系統連系出力する機能を有するようにしたことにある。
【０００９】
また、本発明の第４の特徴は、さらに、交流を直流に変換する変換器と直流を交流に変換する変換器とを同一の変換器で構成し、双方向変換器としたことにある。
【００１０】
また、本発明の第５の特徴は、さらに、交流と直流とを双方向に変換する変換器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たことにある。
【００１１】
また、本発明の第６の特徴は、さらに、蓄電手段から放電出力するときに、交流出力の上限値を設けるとともに、直流電流の単位時間当たりの変化率を、放電出力停止の場合を除き、予め設定した所定の値以下に制限したことにある。
【００１２】
また、本発明の第７の特徴は、さらに、蓄電手段をリチウムイオン二次電池としたことにある。
【００１３】
また、本発明の第８の特徴は、さらに、蓄電装置の商用電源側に給電系統切替手段を設け、商用電源の停電を検知したら直ちに給電系統切替手段により、所定の負荷への給電系統を蓄電手段側に切替え、蓄電装置からの出力制御を出力電圧一定制御に切換えて、所定の負荷への給電を継続できるようにしたことにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の蓄電装置２５の１実施例を示すブロック結線図である。１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは半導体スイッチであり、フルブリッジ構成で接続してあり、各半導体スイッチ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにはそれぞれダイオード２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが並列に逆接続してある。半導体スイッチ１ａ、１ｂの接続点にはリアクトル３の一端が接続してあり、該リアクトル３の他端にはチョークコイル４とフィルタコンデンサ５の一端が接続してあり、チョークコイル４の他端には入出力電圧検出部１９の一端と入切スイッチ６が接続してある。ここで、各半導体スイッチ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、ダイオード２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと、リアクトル３とは双方向変換器１８を構成している。
【００１５】
半導体スイッチ１ｃ、１ｄの接続点は交流電流計測センサ７を介して前記フィルタコンデンサ５の他端と入切スイッチ６が接続してある。交流電流計測センサ７は交流電流計測部２０に接続してある。前記入切スイッチ６は２回路接点構成になっており、該入切スイッチ６は商用電源８に接続してあって蓄電装置２５と商用電源８との接続を開閉するものである。入切スイッチ６の商用電源８側には商用電源電圧検出部２４が接続してあり、商用電源８側の線間には負荷９が接続してある。半導体スイッチ１ａ、１ｃの接続点には平滑コンデンサ１０の一端と、直流電圧検出部１１と、インダクタ１６とが接続してあり、半導体スイッチ１ｂ、１ｄの接続点には前記平滑コンデンサ１０の他端と、直流電流計測センサ１２を介してフィルタコンデンサ１５の一端と、二次電池で構成した蓄電手段１３の負極側と電池入出力電圧検出部１４とが接続してある。ここで、蓄電手段１３はリチウムイオン二次電池を多直列接続して、該蓄電手段の充放電電圧範囲が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てある。
【００１６】
また、インダクタ１６の他端はフィルタコンデンサ１５の一端と、電池入出力電圧検出部１４と、切離しスイッチ１７を介して蓄電手段１３の正極側が接続してある。前記直流電流計測センサ１２には直流電流検出部２２が接続してあり、該直流電流検出部２２と前記直流電圧検出部１１と前記電池入出力電圧検出部１４と、前記入出力電圧検出部１９と、前記交流電流計測部２０と、前記商用電源電圧検出部２４とは装置制御部２１に接続してあり、各検出情報が装置制御部２１に伝達されるように構成してある。また、前記直流電圧検出部１１と前記直流電流検出部２２とは直流電力算出部３４に接続してあり、該直流電力算出部３４は前記装置制御部２１に接続してある。また、前記入出力電圧検出部１９と、前記交流電流計測部２０は、交流出力実効電力算出部３３に接続してあり、該交流出力実効電力算出部３３は前記装置制御部２１に接続してある。なお、本実施例では、直流電力算出部３４と交流出力実効電力算出部３３とを独立させて設けているが、装置制御部２１に内装してもよい。
【００１７】
２３は保護部であり、装置制御部２１と入切スイッチ６及び切離しスイッチ１７と接続してあり、装置制御部２１からの情報で入切スイッチ６及び切離しスイッチ１７を開路することができる。
【００１８】
このように構成した本発明による蓄電装置２５の第１の実施例の充放電動作を次に説明する。
【００１９】
図２は本蓄電装置２５の各部の電圧波形であり、２６、２７は交流入力電圧波形及び交流出力電圧波形であり、２８は充電時の蓄電手段１３の両極間の充電電圧波形であり、２９は放電時の蓄電手段１３の両極間の放電電圧波形である。本実施例においては交流入力電圧波形２６は商用電源８の電圧波形と同等である。
【００２０】
本蓄電装置２５の充電時は、装置制御部２１の司令信号により、切離しスイッチ１７をオンさせた後に、入切スイッチ６を入にすると商用電源８により交流入力電圧が入力され、チョークコイル４とフィルタコンデンサ５で構成されたローパスフィルタを通過した後、双方向変換器１８に入力される。このとき、平滑コンデンサ１０は蓄電手段１３により、商用電源８の電圧の波高値よりも高い電圧に充電されている。商用電源８からの交流入力電圧を入出力電圧検出部１９で検出し、該入出力電圧検出部１９の検出情報に応じて装置制御部２１は高周波スイッチング信号を半導体スイッチ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのゲートに入力し、各半導体スイッチ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄをオン・オフして、入力電流波形を交流電流計測部２０で監視して商用電源の周波数の略正弦波状になるように制御しながら、入力交流電流の実効値を予め設定した蓄電手段１３を構成する二次電池が許容する所定の範囲に制限しながら、整流・昇圧する。双方向変換器１８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３側の電圧が正の場合には半導体スイッチ１ｂと１ｃとをオンすると電流が半導体スイッチ１ｂ・ダイオード２ｄ及びダイオード２ａ・半導体スイッチ１ｃを経由して流れ、係る電流によりリアクトル３にエネルギーが蓄積され、半導体スイッチ１ｂ、１ｃをオフすると前記リアクトル３に蓄えられたエネルギーがダイオード２ａ・平滑コンデンサ１０と、インダクタ１６と蓄電手段１３・フィルタコンデンサ１５で構成された回路・ダイオード２ｄを経由して流れ、エネルギーが平滑コンデンサ１０・インダクタ１５・フィルタコンデンサ１５及び蓄電手段１３に蓄えられる。またリアクトル３側の電圧が負の場合には、半導体スイッチ１ａと１ｄとをオンすると電流が半導体スイッチ１ｄ・ダイオード２ｂ及びダイオード２ｃ・半導体スイッチ１ａを経由して流れ、係る電流によりリアクトル３にエネルギーが蓄積され、半導体スイッチ１ａ、１ｄをオフすると前記リアクトル３に蓄えられたエネルギーがダイオード２ｃ・平滑コンデンサ１０と、インダクタ１６と蓄電手段１３・フィルタコンデンサ１５で構成された回路・ダイオード２ｂを経由して流れ、エネルギーが平滑コンデンサ１０・インダクタ１５・フィルタコンデンサ１５及び蓄電手段１３に蓄えられる。このときにリアクトル３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１０の電圧即ち中間直流電圧（図示せず）は該平滑コンデンサ１０に蓄えられたエネルギー量に依存するので、前記半導体スイッチ１ｂ、１ｃ及び１ａ、１ｄのオン時間を制御することにより交流入力２６を整流・昇圧して中間直流電圧を生成できる。係る中間直流電圧はインダクタ１６及びフィルタコンデンサ１５を介して蓄電手段１３に印加されるので、蓄電手段１３には直流分及び低周波成分が加わり、蓄電手段１３の内部インピーダンスの影響で蓄電手段１３の充電電圧波形は２８のように商用電源の交流に起因する低周波成分が重畳された直流電圧になる。なお、双方向変換器１８を構成するフルブリッジの半導体スイッチ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、上記の動作説明では対角の半導体スイッチ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１７は閉じる。なお，装置制御部２１は交流電流計測部２０により検出した交流入力電流の情報と、電池入出力電圧検出部１４で検出した蓄電手段１３の充電電圧波形２８の情報とにより、双方向変換器１８内の半導体スイッチ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ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１３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。
【００２１】
次に本実施例による蓄電装置の放電時の動作を説明する。まず切離しスイッチ１７を閉じる。なお、蓄電手段１３への充電完了後も切離しスイッチ１７を開かずに閉じておいてもよい。
【００２２】
本蓄電装置２５の放電動作は装置制御部２１の司令により行なう。放電時は、入切スイッチ６をオンする前に、商用電源電圧検出部２４により商用電源８の入力電圧波形２６をモニタし、装置制御部２１から高周波のオン／オフ信号を双方向変換器１８の各半導体スイッチ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのゲートに加え、インバータとして動作する双方向変換器１８を動作させ、入出力電圧検出部１９により出力電圧波形２７をモニタし、商用電源８の電圧波形２６より若干高い交流出力波形２７を出力させる。次に入切スイッチ６をオンし、交流出力波形２７を商用電源波形２６に重畳させて負荷９に給電する。このときに、装置制御部２１は、直流電流検出部２２、直流電圧検出部１１、交流電流計測部２０、入出力電圧検出部１９により直流及び交流の出力電流及び出力電圧を監視するとともに、直流電流検出部２２の計測値と直流電圧検出部１１の計測値より直流電力算出部３３で直流出力電力を算出し、交流電流計測部２０と入出力電圧検出部１９の計測値より交流出力実効電力算出部３３で交流出力実効電力を算出し、これらの値より、装置制御部２１で直流出力電力に対する交流出力実効電力の割合を計算し、係る割合が略最大になるように直流電流を制御する。このとき、交流出力電流について許容上限値を設定するとともに、直流電流の単位時間当たりの変化率を、出力停止の場合を除き予め設定した値以下になるように制限している。放電時の蓄電手段１３の両極間の電圧波形は２９のようになる。蓄電装置２５の出力が交流であるため、蓄電手段１３に交流状の電流が流れ、蓄電手段１３の内部インピーダンスの影響で交流分が電圧に現れる。本実施例の場合には、出力を商用電源８と連系させる出力方式となっている。
【００２３】
図５は、本実施例の交流出力電力と放電時の変換効率の関係を示すグラフの１例であり、３９は蓄電手段１３が満充電付近で電圧が高い時の特性であり、４０は蓄電手段１３の放電深度が深く電圧が低いときの特性である。放電時の変換効率は出力の大きさにより変化し、変換効率が最大になる出力条件があるが、この点は蓄電手段１３が放電深度により電圧が変わるため、同じ出力では蓄電手段１３の電圧が低いほど直流電流が大きくなるため、変換効率が最大に成る点が変動する。本実施例では、放電時の交流出力実効電力の直流出力電力に対する割合が略最大になるため、蓄電手段１３の放電深度が変化しても、放電時の電力変換効率を常時略最大にできる。また、蓄電手段１３の充放電電圧範囲を商用電源８の波高値よりも高く設定したので、商用電源８を接続した時に、双方向変換器１８で昇圧しない限り、商用電源８から蓄電手段１３に電流が流れ込むことがない。また、双方向変換器１８で充電時の入力交流電流を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、蓄電手段１３を構成する二次電池に過大な電流が流れない。また、蓄電手段１３の放電時に、交流出力を商用電源に連系させているので、負荷電流が変動したときに、蓄電装置の効率を低下させる出力変動をさせなくとも、負荷電流の変動分を商用電源８で対応するので、蓄電装置の効率低下を防止できる。また、変換器を双方向変換器１８としたので、交直変換器と直交変換器とを別々に設けることがなく、安価な回路構成とすることができる。また、双方向変換器１８と蓄電手段１３との間にフィルタコンデンサ１５とインダクタ１６及び平滑コンデンサ１０により構成したπ形のローパスフィルタを設けたので、交直・直交電力変換時の高周波成分が蓄電手段１３に印加されることを防止できる。また、放電出力時に、交流出力の上限値を設けるとともに、直流電流の単位時間当たりの変化率を、放電出力停止の場合を除き、予め設定した所定の値以下に制限したので、蓄電手段１３に過大な放電電流が流れることがなく、放電出力の急激な変化が防止できるので、系統連系時の商用電源８側の交流電圧の急激な変動を防止できる。さらに、二次電池としてリチウムイオン二次電池を用いたので、二次電池のメモリ効果がなく、安定した高効率の充放電が可能になる。
【００２４】
なお、本実施例では双方向変換器１８をフルブリッジとしているが、この形に限定する必要はなく、ハーフブリッジやその他の方式にしてもよいことは言うまでもない。また、二次電池として、リチウムイオン二次電池以外の電池を用いても、リチウムイオン二次電池を用いたことに起因する効果以外の効果は有効である。
【００２５】
次に、図３及び図４を用いて本発明による蓄電装置２５に係る第２の実施例を説明する。
【００２６】
図３は本発明の蓄電装置２５に係る第２の実施例のブロック結線図であり、図４は第２の実施例の蓄電装置２５の各部の電圧波形である。
【００２７】
図３及び図４において、第１の実施例と同じ番号は同じものを示す。本実施例においては、商用電源８は蓄電装置２５内の入切スイッチ６に接続され、入切スイッチ６はチョークコイル４とフィルタコンデンサ５で構成したローパスフィルタと入出力電圧検出部１９とに接続してあるとともに、負荷切離しスイッチ３３に接続してあり、負荷切離しスイッチ３３の他端は負荷９に接続してある。平滑コンデンサ１０とフィルタコンデンサ１５の間には、半導体スイッチ３０ａ、３０ｂと、それぞれの半導体スイッチに並列に逆接続したダイオード３１ａ、３１ｂ及びリアクタ１６からなる昇降圧チョッパ３２が設けてある。また、装置制御部２１にはデータテーブル３６が接続してあり、直流電力算出部３４と交流出力実効電力算出部３３とは設けていない。前記データテーブル３６には、本第２の実施例の場合に蓄電手段１３の電圧に対応して放電時の変換効率が略最大になる直流電流の計算値または実測データを収納してある。なお、このデータテーブルは装置制御部２１に内装してもかまわない。他の部分の構成は本発明の第１の実施例と同じである。ただし、本第２の実施例では、蓄電手段１３の充放電電圧の範囲は、商用電源８の交流電圧の波高値よりも低くてかまわない。
【００２８】
次に本第２の実施例の蓄電装置２５の動作を説明する。充電時の動作は次のようになる。充電時は、切離しスイッチ１７及び入切スイッチ６をオンした後に充電動作を行なう。入切スイッチ６をオンすると商用電源８より蓄電装置２５に電力が供給され、入出力電圧検出部１９に入力電圧波形２６の電圧が印加される。交流入力電圧が印加された後に、双方向変換器１８により、交流入力電流の波形を商用電源周波数の略正弦波状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ながら整流し、平滑コンデンサ１０の電圧即ち中間直流電圧３４を予め設定した略一定の電圧になるように昇圧する。中間直流電圧３４が略一定の所定値に上昇したら、昇降圧チョッパ３２を装置制御部２１からの高周波のオン／オフ信号により降圧動作させて、蓄電手段１３を所定の電流で充電する。このときにオン／オフするのは半導体スイッチ３０ａであり、該半導体スイッチ３０ａがオンすると、平滑コンデンサ１０より、インダクタ１６を通り、フィルタコンデンサ１５及び蓄電手段１３を通って電流が流れ、半導体スイッチ３０ａがオフすると、インダクタ１６に蓄えられたエネルギーにより、インダクタ１６、フィルタコンデンサ１５及び蓄電手段１３、ダイオード３１ｂを通る電流が流れて、蓄電手段１３に連続的に電流が流れ、蓄電手段１３は充電される。
【００２９】
次に放電時の動作を説明する。
【００３０】
本第２の実施例では、放電時は、蓄電手段１３の両極間の電池電圧３５を昇降圧チョッパ３２により中間直流電圧３４の電圧に昇圧し、双方向変換器１８により交流に変換し、商用電源８に連系させて放電出力を行なう。このときに、昇降圧チョッパ３２では、装置制御部２１からの高周波のオン／オフ信号により半導体スイッチ３０ｂがオン／オフし、該半導体スイッチ３０ｂがオンしたときに蓄電手段１３から電流が切離しスイッチ１７、インダクタ１６、半導体スイッチ３０ｂ、直流電流センサ１２を通って流れ、インダクタ１６にエネルギーが蓄えられ、半導体スイッチ３０ｂがオフしたときに、インダクタ１６に蓄えられたエネルギーにより昇圧され、ダイオード３１ａを通って平滑コンデンサ１０に電流が流れる。蓄電装置２５の放電中に、装置制御部２１は、電池入出力電圧検出部１４及び直流電流検出部２２とにより蓄電手段１３の端子間電圧と放電電流とを監視するとともに、入出力電圧検出部１９、交流電流計測部２０により交流出力電圧、電流を監視するとともに前記データテーブル３６を参照し、蓄電手段１３の電圧に対するデータテーブル３６の値になるように直流電流を制御する。蓄電手段１３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１３の充放電電圧範囲に達した場合には昇降圧チョッパ３２の昇圧動作を停止し、放電を終了する。この場合に、直流電流の制御にデータテーブル３６の値を使用するので、電力演算や直流出力電力と交流出力実効電力の割合を計算する必要がないため、制御が容易になる。なお、商用電源電圧検出部２４が商用電源８の停電を検出した場合には、入切スイッチ６を直ちにオフし、昇降圧チョッパ３２を昇圧動作させるとともに、双方向変換器１８の動作を定電圧出力インバータとして動作させ、負荷切離しスイッチ３３を介して負荷９に給電する。
【００３１】
負荷９に蓄電装置２５から給電している間は蓄電装置２５は自立運転となるため、放電時の変換効率を略最大に制御する処理は行わず、蓄電装置２５が給電可能な範囲で負荷９が必要とする電力を供給する。商用電源電圧検出部２４が、商用電源８の復電を検出したら、所定時間後に双方向変換器１８のインバータ動作を停止させ、直ちに入切スイッチ６をオンさせて、負荷９への給電を蓄電装置２５から商用電源８に切換える。ここで負荷切離しスイッチ３３を設けているのは、蓄電装置２５の故障時に負荷９を切離して負荷９に悪影響を及ぼさないためである。本実施例では、入切スイッチ６を負荷９への給電系統切替手段として、商用電源８の停電したら、直ちに給電系統切替手段である入切スイッチ６をオフさせて、負荷９への給電系統を蓄電手段１３側である蓄電装置２５に切替え、蓄電装置からの出力の制御を出力電圧一定制御に切換えて、負荷９への給電を停電時も継続できるようにしたので、負荷９を停電を心配しないで使用できる。また、本実施例では、昇降圧チョッパ３２を設けているので、蓄電手段１３の二次電池の直列数は少なくてもかまわない。この場合も、系統連系で放電出力する場合には、常時放電効率を略最大にできるので、蓄電手段１３に蓄えた電力を有効に活用できる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定するものではないことはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価な構成で高効率の蓄電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における蓄電装置のブロック結線図である。
【図２】本発明の第１の実施例における蓄電装置の各部の電圧波形である。
【図３】本発明の第２の実施例における蓄電装置のブロック結線図である。
【図４】本発明の第２の実施例における蓄電装置の各部の電圧波形である。
【図５】本発明の実施例の交流出力電力と放電時の変換効率の関係を示すグラフの１例である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ…半導体スイッチ、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ…ダイオード、３…リアクトル、７…交流電流計測センサ、８…商用電源、１０…平滑コンデンサ、１１…直流電圧検出部、１２…直流電流計測センサ、１３…蓄電手段、１５…フィルタコンデンサ、１６…インダクタ、１８…双方向変換器、１９…入出力電圧検出部、２０…交流電流計測部、２１…装置制御部、２５…蓄電装置、３０ａ、３０ｂ…半導体スイッチ、３１ａ、３０ｂ…ダイオード、３２…昇降圧チョッパ３３…交流出力実効電力算出部、３４…直流電力算出部、３６…データテーブル。

Claims

蓄電手段として二次電池を用い、商用電源の交流入力を直流に変換して蓄電し、かつ二次電池に蓄電した電力を交流に変換して放電出力する蓄電装置において、蓄電手段の放電出力時に、蓄電手段の電圧、電流と、交流出力の電圧、電流とを計測し、その計測値から直流出力電力と交流出力実効電力を計算し、直流出力電力に対する交流出力実効電力の割合が略最大になるように蓄電手段の直流出力電流を制御することを特徴とする蓄電装置。
蓄電手段として二次電池を用い、商用電源の交流入力を直流に変換して蓄電し、かつ二次電池に蓄電した電力を交流に変換して放電出力する蓄電装置において、蓄電手段の放電出力時に、蓄電手段の電圧をパラメータとして、蓄電手段の直流出力電流を設定したデータテーブルを設け、蓄電手段の電圧に応じて直流出力電流を前記データテーブルの所定の値に制御することを特徴とする蓄電装置。
蓄電手段への充電時に、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変換器を設け、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、前記変換器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機能を有するとともに、蓄電手段からの放電出力時に、該蓄電手段に蓄えた電力を商用電源に同期させた交流に変換する変換器で交流に変換し、商用電源に重畳させて系統連系出力する機能を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の蓄電装置。
交流を直流に変換する変換器と直流を交流に変換する変換器とを同一の変換器で構成し、双方向変換器としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項記載の蓄電装置。
交流と直流とを双方向に変換する変換器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たことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項記載の蓄電装置。
蓄電手段から放電出力するときに、交流出力の上限値を設けるとともに、直流電流の単位時間当たりの変化率を、放電出力停止の場合を除き、予め設定した所定の値以下に制限したことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項記載の蓄電装置。
蓄電手段をリチウムイオン二次電池としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項記載の蓄電装置。
蓄電装置の商用電源側に給電系統切替手段を設け、商用電源の停電を検知したら直ちに給電系統切替手段により、所定の負荷への給電系統を蓄電手段側に切替え、蓄電装置からの出力の制御を出力電圧一定制御に切換えて、所定の負荷への給電を継続できるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項記載の蓄電装置。