JP2006149018A - 蓄電装置を備えたインバータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モーターの負荷状態や機器の運転状態に応じてきめ細かな充電を行い、更には放電を行うことができる蓄電装置を備えたインバータの制御装置を提供する。
【解決手段】充電時はモーターを運転するインバータ部に供給される直流電流で充電可能で放電時はインバータ部に直流電流を供給可能な蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２と、蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２の接続方式を切り替える切替手段Ａ１３と切替手段Ｂ１４とを備える。蓄電装置６において、切替手段Ａ１３と切替手段Ｂ１４の接点をａに接続することにより、蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２は並列接続となる。また、切替手段Ａ１３と切替手段Ｂ１４の接点をｂに接続することにより、蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２は直列接続となる。これにより、充電や放電を行う際に、状態に応じてきめ細かく蓄電池の接続方式を並列や直列に切り替えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷蔵庫の圧縮機などのモーターを制御する蓄電装置を備えたインバータの制御装置に関するものである。

従来、蓄電装置を備えたインバータの制御装置としては、インバータにより駆動するモーターを備えた制御装置においてインバータに接続される蓄電池に開閉スイッチを介して接続された充電器を備え、開閉スイッチが夜間電力時間帯に閉じられることを特徴とする蓄電式空気調和機がある（例えば、特許文献１参照）。

この特徴は、夜間電力を利用して充電し、日中に放電して運転することにより、電力負荷の平準化を図ることを可能にするというものである。
特開昭６２−７３０３１号公報

しかしながら、従来の蓄電装置を備えたインバータの制御装置では、夜間電力を利用して充電することはできるものの、モーターの負荷状態や機器の運転状態によらず一定の条件でしか充電できない。例えば、モーターが運転中で蓄電池の充電より負荷の駆動に電力を要する場合や、機器が安定状態でそれほど電力を要さない場合でも、一意的にしか蓄電池へ充電することができないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、モーターの負荷状態や機器の運転状態に応じてきめ細かな充電を行い、更には放電を行うことができる蓄電装置を備えたインバータの制御装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄電装置を備えたインバータの制御装置は、複数の蓄電池を並列接続、或いは直列接続に切り替える切替手段と、前記切替手段を使って充電や放電を制御する充電放電制御手段を設けたものである。

これによって、蓄電池を充電する場合、蓄電池を並列接続して高速充電し、直列接続してセーブ充電を行うことができ、更には蓄電池を放電する場合、蓄電池を並列接続してセーブ放電し、直列接続してパワー放電を行うことができる。

本発明の蓄電装置を備えたインバータの制御装置は、モーターの負荷状態や機器の運転状態に応じてきめ細かな充電を行い、更にはきめ細かな放電を行うことができる。

第１の発明は、充電時はモーターを運転するインバータ部に供給される直流電流で充電可能で放電時は前記インバータ部に直流電流を供給可能な複数の蓄電池と、前記複数の蓄電池を並列接続、或いは直列接続に切り替える切替手段とを設けることにより、充電や放電を行う際に蓄電池の接続方式を並列や直列に切り替えることができる。

第２の発明は、第１の発明に加えて、蓄電池の充電時に前記切替手段により前記複数の蓄電池を並列接続、或いは直列接続に切り替える充電制御手段を設けることにより、蓄電池の接続方式を並列や直列に切り替えて、きめ細かな充電を行うことができる。

第３の発明は、第２の発明に加えて、モーターの運転を検出するモーター駆動検出手段を設け、前記モーター駆動検出手段により前記モーターの停止を検出している時に充電制御手段が蓄電池に充電することにより、モーターが停止していてモーターの駆動に電力を要さない時に蓄電池に充電することができ、モーターの運転に蓄電池の充電の影響を無くすことができる。

第４の発明は、第２の発明に加えて、冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段を設け、前記庫内温度検出手段により検出した庫内温度が所定温度より低い時に充電制御手段が蓄電池に充電することにより、庫内温度が低い時、すなわちモーターを比較的高回転で運転する必要がない時に蓄電池に充電することができ、モーターの運転に蓄電池の充電の影響を少なくできる。

第５の発明は、第２の発明に加えて、時刻をカウントするタイマを設け、充電制御手段が前記タイマを基に夜間には蓄電池を直列接続してセーブ充電、昼間には前記蓄電池を並列接続して高速充電することにより、夜間には蓄電池を直列接続してセーブ充電、昼間には蓄電池を並列接続して高速充電することができる。

第６の発明は、第２の発明に加えて、モーターを強制的に運転する強制運転設定手段を設け、前記強制運転設定手段により強制運転に設定されている時には充電制御手段が蓄電池には充電しないようにすることにより、強制運転に設定されている時には蓄電池には充電しないことができ、モーターの強制運転に蓄電池の充電の影響を無くすことができる。

第７の発明は、第１の発明に加えて、蓄電池の放電時に前記切替手段により前記複数の蓄電池を並列接続、或いは直列接続に切り替える放電制御手段を設けることにより、蓄電池の接続方式を並列や直列に切り替えて、きめ細かな放電を行うことができる。

第８の発明は、第７の発明に加えて、モーターの回転数を検出する回転数検出手段を設け、前記回転数検出手段により検出したモーターの回転数が所定回転数より高い時には放電制御手段が蓄電池を直列接続してパワー運転、モーターの回転数が所定回転数より低い時には前記放電制御手段が蓄電池を並列接続してセーブ運転することにより、モーターの回転数が高い時には蓄電池を直列接続してインバータ部に供給される直流電流を大きくしてパワー運転、モーターの回転数が低い時には蓄電池を並列接続してインバータ部に供給される直流電流を小さくしてセーブ運転することができる。

第９の発明は、第７の発明に加えて、冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段を設け、前記庫内温度検出手段により検出した庫内温度が所定温度より低い時には放電制御手段が蓄電池を並列接続してセーブ運転、庫内温度が所定温度より高い時には前記放電制御手段が蓄電池を直列接続してパワー運転することにより、庫内温度が低い時、すなわちモーターを比較的高回転で運転する必要がない時には蓄電池を並列接続してインバータ部に供給される直流電流を小さくしてセーブ運転、庫内温度が高い時、すなわちモーターを比較的高回転で運転する必要がある時には蓄電池を直列接続してインバータ部に供給される直流電流を大きくしてパワー運転することができる。

第１０の発明は、第７の発明に加えて、モーターを強制的に運転する強制運転設定手段を設け、前記強制運転設定手段により強制運転に設定された時には蓄電池を直列接続してパワー運転することにより、強制運転に設定された時には蓄電池を直列接続してインバータ部に供給される直流電流を大きくしてパワー運転することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図、図２は、同実施の形態における蓄電装置の構成図である。

図１において、入力交流電源１の交流電流を整流回路２にて整流された電流は平滑回路３にて直流電流に変換される。この直流電流はインバータ部４に供給され、モーター５を駆動する。一方、蓄電装置６はスイッチＡ７、及びスイッチＢ８を介して直流電流に接続される。

制御手段９はインバータ部４に指令を出しモーター５の運転を制御し、さらに充電放電制御手段１０に指令を出し蓄電装置６の充放電を制御する。ここで充電放電制御手段１０は、蓄電装置６を充電する場合にはスイッチＡ７をＯＮ、スイッチＢ８をＯＦＦにし、蓄電装置６から放電する場合にはスイッチＡ７をＯＦＦ、スイッチＢ８をＯＮにする。

図２は、蓄電装置を備えたインバータの制御装置の第１の例を示した蓄電装置６の構成図であり、蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２とを備え、蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２の接続方式を切り替える切替手段Ａ１３と切替手段Ｂ１４とを備える。

蓄電装置６において、切替手段Ａ１３と切替手段Ｂ１４の接点をａに接続することにより、蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２は並列接続となる。また、切替手段Ａ１３と切替手段Ｂ１４の接点をｂに接続することにより、蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２は直列接続となる。これにより、充電や放電を行う際に、状態に応じてきめ細かく蓄電池の接続方式を並列や直列に切り替えることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における蓄電装置を備えたインバータの制御装置の構成図、図４、図５は同実施の形態を説明する概略図、図６〜図９は同実施の形態における蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図を示すものである。

図３は、蓄電装置を備えたインバータの制御装置の第２の例を示したものであり、充電制御手段１５は蓄電装置６を制御し、切替手段Ａ１３、切替手段Ｂ１４により蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２の接続方式を切り替え、並列接続、或いは直列接続に切り替える。

ここで図４に示すとおり並列接続に切り替えた場合、蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２に充電電圧Ｖを同時に加えることにより充電時間を短縮し、蓄電池の高速充電を行うことができる。一方図５に示すとおり直列接続に切り替えた場合、充電電流Ｉにより蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２の低電流充電を行うことができる。

図６は、蓄電装置を備えたインバータの制御装置の第３の例を示したものであり、モーター５の運転を検出するモーター駆動検出手段１６を備える。モーター駆動検出手段１６はモーター５が運転しているかどうかを検出し、モーター５が運転している時には充電制御手段Ａ１７は蓄電装置６への充電を行わないよう制御し、モーター５が停止している時には充電制御手段Ａ１７は蓄電装置６への充電を行うよう制御する。

これにより、モーター５が運転中で蓄電装置６の充電よりモーター５の駆動に電力を要する場合には蓄電装置６への充電を停止し、モーター５が停止中で電力に余裕がある場合に蓄電装置６へ充電を行うことができる。よって、モーター５の負荷状態に応じてきめ細かな充電を行うことができる。

図７は、蓄電装置を備えたインバータの制御装置の第４の例を示したものであり、冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段１８を備える。庫内温度検出手段１８は冷蔵庫の庫内温度を検出し、庫内温度が第１の所定温度より高い時には充電制御手段Ｂ１９は蓄電装置６への充電を行わないよう制御し、庫内温度が第２の所定温度より低い時には充電制御手段Ｂ１９は蓄電装置６への充電を行うよう制御する。ここで、第１の所定温度は、第２の所定温度より高い温度または第２の所定温度と同じ温度とする。

これにより、庫内温度が相対的に高く蓄電装置６の充電より冷蔵庫の冷却に電力を要する場合には蓄電装置６への充電を停止し、庫内温度が相対的に低く電力に余裕がある場合に蓄電装置６へ充電を行うことができる。更に庫内温度が低く冷蔵庫の庫内温度が安定状態でそれほど電力を要さない場合には蓄電装置６への充電を停止することもできる。よって、機器の状態に応じてきめ細かな充電を行うことができる。

図８は、蓄電装置を備えたインバータの制御装置の第５の例を示したものであり、時刻をカウントするタイマ（時計）２０を備える。タイマ（時計）２０により夜間には充電制御手段Ｃ２１は蓄電装置６内の蓄電池を直列接続して低電流にてセーブ充電を行うよう制御し、昼間は蓄電池を並列接続して高速充電を行うよう制御する。

これにより、夜間で機器の使用頻度が低い場合には低電流にてセーブ充電し、昼間で機器の使用頻度が高い場合には高速充電を行うことができる。よって、機器の状態に応じてきめ細かな充電を行うことができる。

図９は、蓄電装置を備えたインバータの制御装置の第６の例を示したものであり、モーター５を強制的に運転する強制運転設定手段２２を備える。強制運転設定手段２２とは、例えば冷蔵庫の場合、急速冷凍を行う際に設定する急凍スイッチなどである。強制運転設定手段２２が強制運転に設定された時、充電制御手段Ｄ２３は蓄電装置６への充電を行なわないよう制御する。

これにより、モーター５が強制運転中で蓄電装置６の充電よりモーター５の駆動に電力を要する場合には蓄電装置６への充電を停止することができる。よって、機器の状態に応じてきめ細かな充電を行うことができる。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３における蓄電装置を備えたインバータの制御装置の構成図、図１１、図１２は同実施の形態を説明する概略図、図１３〜図１５は同実施の形態における蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図を示すものである。

図１０は、蓄電装置を備えたインバータの制御装置の第７の例を示したものであり、放電制御手段２４は蓄電装置６を制御し、切替手段Ａ１３、切替手段Ｂ１４により蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２の接続方式を切り替え、並列接続、或いは直列接続に切り替える。

ここで図１１に示すとおり並列接続に切り替えた場合、蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２から放電電流Ｉ／２の低電流でセーブ放電を行うことができる。一方図１２に示すとおり直列接続に切り替えた場合、蓄電池Ａ１１と蓄電池Ｂ１２から放電電圧２Ｖの倍電圧にてパワー放電を行うことができる。

図１３は、蓄電装置を備えたインバータの制御装置の第８の例を示したものであり、モーター５の回転数を検出する回転数検出手段２５を備える。回転数検出手段２５はモーター５の回転数を検出し、モーター５が高回転で運転している時には放電制御手段Ａ２６は蓄電装置６内の蓄電池を直列接続して倍電圧のパワー放電を行うよう制御し、モーター５が低回転で運転している時には蓄電池を並列接続してセーブ放電を行うよう制御する。

これにより、モーター５が高回転で運転中でパワーが必要な場合には電圧を倍電圧にて供給し高回転を維持することができる。よって、モーター５の負荷状態に応じてきめ細かな放電を行うことができる。

図１４は、蓄電装置を備えたインバータの制御装置の第９の例を示したものであり、冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段１８を備える。庫内温度検出手段１８は冷蔵庫の庫内温度を検出し、庫内温度が高い時には放電制御手段Ｂ２７は蓄電装置６内の蓄電池を直列接続して倍電圧のパワー放電を行うよう制御し、庫内温度が低い時には蓄電池を並列接続してセーブ放電を行うよう制御する。

これにより、庫内温度が高く冷蔵庫の冷却に電力を要する場合には電圧を倍電圧にて供給し、庫内温度が低く冷蔵庫の庫内温度が安定状態でそれほど電力を要さない場合にはセーブ放電で長時間運転を行うことができる。よって、機器の状態に応じてきめ細かな放電を行うことができる。

図１５は、蓄電装置を備えたインバータの制御装置の第１０の例を示したものであり、モーター５を強制的に運転する強制運転設定手段２２を備える。強制運転設定手段２２が強制運転に設定された時、放電制御手段Ｃ２８は蓄電装置６内の蓄電池を直列接続して倍電圧のパワー放電を行うよう制御する。

これにより、モーター５が強制運転中でパワーが必要な場合には電圧を倍電圧にて供給することができる。よって、機器の状態に応じてきめ細かな放電を行うことができる。

以上のように、本発明にかかる蓄電装置を備えたインバータの制御装置は、モーターの負荷状態や機器の運転状態に応じてきめ細かな充電を行い、更にはきめ細かな放電を行うことが可能となるので、将来的に蓄電装置を備えた冷蔵庫やエアコン等のインバータの機器に適用することができる。また、蓄電装置を用いた汎用インバータ等の産業機器の効率向上に適用することができる。

本発明の実施の形態１における蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図 同実施の形態における第１の例を示す蓄電装置の構成図 本発明の実施の形態２における第２の例を示す蓄電装置を備えたインバータの制御装置の構成図 同第２の例の並列接続を説明する概略図 同第２の例の直列接続を説明する概略図 同第３の例を示す蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図 同第４の例を示す蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図 同第５の例を示す蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図 同第６の例を示す蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図 本発明の実施の形態３における第７の例を示す蓄電装置を備えたインバータの制御装置の構成図 同第７の例の並列接続を説明する概略図 同第７の例の直列接続を説明する概略図 同第８の例を示す蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図 同第９の例を示す蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図 同第１０の例を示す蓄電装置を備えたインバータの制御装置のブロック図

符号の説明

４ インバータ部
５ モーター
６ 蓄電装置
７ スイッチＡ
８ スイッチＢ
９ 制御手段
１０ 充電放電制御手段
１１ 蓄電池Ａ
１２ 蓄電池Ｂ
１３ 切替手段Ａ
１４ 切替手段Ｂ
１５ 充電制御手段
１６ モーター駆動検出手段
１７ 充電制御手段Ａ
１８ 庫内温度検出手段
１９ 充電制御手段Ｂ
２０ タイマ
２１ 充電制御手段Ｃ
２２ 強制運転設定手段
２３ 充電制御手段Ｄ
２４ 放電制御手段
２５ 回転数検出手段
２６ 放電制御手段Ａ
２７ 放電制御手段Ｂ
２８ 放電制御手段Ｃ

Claims (10)

1. 充電時はモーターを運転するインバータ部に供給される直流電流で充電可能で放電時は前記インバータ部に直流電流を供給可能な複数の蓄電池と、前記複数の蓄電池を並列接続、或いは直列接続に切り替える切替手段とを設けたことを特徴とする蓄電装置を備えたインバータの制御装置。
2. 蓄電池の充電時に前記切替手段により前記複数の蓄電池を並列接続、或いは直列接続に切り替える充電制御手段を設けた請求項１に記載の蓄電装置を備えたインバータの制御装置。
3. モーターの運転を検出するモーター駆動検出手段を設け、前記モーター駆動検出手段により前記モーターの停止を検出している時に充電制御手段が蓄電池に充電することを特徴とした請求項２に記載の蓄電装置を備えたインバータの制御装置。
4. 冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段を設け、前記庫内温度検出手段により検出した庫内温度が所定温度より低い時に充電制御手段が蓄電池に充電することを特徴とした請求項２に記載の蓄電装置を備えたインバータの制御装置。
5. 時刻をカウントするタイマを設け、充電制御手段が前記タイマを基に夜間には蓄電池を直列接続してセーブ充電、昼間には前記蓄電池を並列接続して高速充電することを特徴とした請求項２に記載の蓄電装置を備えたインバータの制御装置。
6. モーターを強制的に運転する強制運転設定手段を設け、前記強制運転設定手段により強制運転に設定されている時には充電制御手段が蓄電池には充電しないことを特徴とした請求項２に記載の蓄電装置を備えたインバータの制御装置。
7. 蓄電池の放電時に前記切替手段により前記複数の蓄電池を並列接続、或いは直列接続に切り替える放電制御手段を設けた請求項１に記載の蓄電装置を備えたインバータの制御装置。
8. モーターの回転数を検出する回転数検出手段を設け、前記回転数検出手段により検出したモーターの回転数が所定回転数より高い時には放電制御手段が蓄電池を直列接続してパワー運転、モーターの回転数が所定回転数より低い時には前記放電制御手段が蓄電池を並列接続してセーブ運転することを特徴とした請求項７に記載の蓄電装置を備えたインバータの制御装置。
9. 冷蔵庫の庫内温度を検出する庫内温度検出手段を設け、前記庫内温度検出手段により検出した庫内温度が所定温度より低い時には放電制御手段が蓄電池を並列接続してセーブ運転、庫内温度が所定温度より高い時には前記放電制御手段が蓄電池を直列接続してパワー運転することを特徴とした請求項７に記載の蓄電装置を備えたインバータの制御装置。
10. モーターを強制的に運転する強制運転設定手段を設け、前記強制運転設定手段により強制運転に設定された時には蓄電池を直列接続してパワー運転することを特徴とした請求項７に記載の蓄電装置を備えたインバータの制御装置。

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