JP2013009584A

JP2013009584A - 蓄電装置

Info

Publication number: JP2013009584A
Application number: JP2012120033A
Authority: JP
Inventors: Satoru Inakagata; 悟田舎片
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-01-10

Abstract

【課題】使用場所の制限を緩和する。
【解決手段】蓄電装置１の蓄電池10や充放電部11などは、直方体形状の収納体９に収納されている。収納体９の外側底面の四隅にそれぞれ車輪(キャスタ)92が取り付けられている。蓄電池10や充放電部11などが収納された収納体９に移動手段(車輪92)が設けられているので、蓄電装置１をキャビネット８から出して移動させることができる。その結果、蓄電装置１の使用場所の制限を緩和することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

近年、電力需要が少なくなる夜間に電力を貯蔵(充電)し、電力需要が多くなる昼間に、貯蔵した電力を使用(放電)することで電力系統の需給バランスを平準化することが行われている。例えば、特許文献１に記載されている従来例では、建物の各階に蓄電池が設置され、それぞれの蓄電池が深夜(電力料金の安価な時間帯)に一斉に充電され、昼間の時間帯に各蓄電池から順番に放電されるようになっている。

特開２００３−２９９２５１号公報

ところで、台風や地震などの災害によって電力系統の電力供給が停止した場合、蓄電池の充電電力を使用して電気機器を運転させることができる。しかしながら、特許文献１に記載されている従来例では、建物の各階に設置される蓄電池を別の場所(建物の外)に移動させて使用することは全く考慮されていなかった。したがって、既に蓄電池が設置されている建物や場所以外では、電力系統の電力供給が復帰するまで電気機器を使用することができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、使用場所の制限を緩和することを目的とする。

本発明の蓄電装置は、蓄電池と、外部電源から供給される電力で前記蓄電池を充電し且つ当該蓄電池に充電された電力を外部に放電する充放電部と、前記蓄電池並びに前記充放電部を収納する収納体と、当該収納体を移動自在とする移動手段とを備え、前記充放電部は、前記蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換し、且つ当該交流電力を前記外部電源である電力系統に系統連系させることを特徴とする。

この蓄電装置において、前記移動手段は、前記収納体の外側底面に設けられる車輪からなることが好ましい。

この蓄電装置において、前記収納体は、前記蓄電池が収納される蓄電池収納ユニットと、前記充放電部が収納される充電部収納ユニットとを有し、前記蓄電池収納ユニットと前記充電部収納ユニットが分離自在に構成されていることが好ましい。

この蓄電装置において、前記移動手段は、人の手で把持可能な取っ手を有することが好ましい。

この蓄電装置において、前記蓄電池の充電状態を表示する表示手段を備えることが好ましい。

この蓄電装置において、前記充放電部を通じて前記蓄電池から供給される放電電力で照明する照明器具を備えることが好ましい。

この蓄電装置において、前記照明器具は発光ダイオードを光源とすることが好ましい。

この蓄電装置において、前記照明器具は、光源を保持する灯体と、当該灯体を前記収納体に対して変位自在に支持する支持体とを有することが好ましい。

この蓄電装置において、テレビ放送又はラジオ放送を受信する受信手段と、当該受信手段で受信されるテレビ放送を視聴するための視聴手段又は前記受信手段で受信されるラジオ放送を聴取するための聴取手段とを備えることが好ましい。

この蓄電装置において、携帯電話端末に充電するための充電ケーブルが挿抜自在に接続される充電ケーブル接続手段を備え、前記充放電部は、前記充電ケーブル接続手段を介して前記蓄電池の放電電力を前記充電ケーブルに出力することが好ましい。

この蓄電装置において、前記収納体内への雨水の浸入を抑制する防水手段を備えることが好ましい。

本発明の蓄電装置は、使用場所の制限を緩和することができるという効果がある。

本発明の実施形態を示し、(ａ)は正面図、(ｂ)は配電システムのキャビネットに収納された状態の斜視図である。同上における配電システムのシステム構成図である。同上の概略回路構成図である。

以下、本発明に係る蓄電装置の実施形態を詳細に説明する。図２は、本実施形態の蓄電装置１を含む配電システムのシステム構成図である。この配電システムは、系統連系形の太陽光発電システムと、複数(図示例では３台)の蓄電装置１と、分電盤６とを備え、分電盤６を介して複数(図示例では３つ)の負荷機器７に電力(交流電力)を供給する。ただし、蓄電装置１の台数は３台に限定されるものではなく、１台であってもよいし、２台又は４台以上であってもよい。

太陽光発電システムは、太陽電池２、接続箱３、パワーコンディショナ４、系統連系保護装置５を有し、太陽電池２の発電電力(直流電力)が接続箱３を介してパワーコンディショナ４に入力され、パワーコンディショナ４によって交流電力に変換される。

分電盤６は、一次側に系統連系保護装置５が接続される主幹ブレーカと、主幹ブレーカの２次側に分岐接続される複数の分岐ブレーカとがボックスに収納されて構成される。そして、複数の分岐ブレーカの負荷端子にそれぞれ負荷機器７が接続されている。系統連系保護装置５は、後述するようにパワーコンディショナ４及び蓄電装置１を電力系統100と系統連系させるとともにパワーコンディショナ４及び蓄電装置１から電力系統100への逆潮流を防止するものである。

蓄電装置１は、リチウムイオン電池などの蓄電池10と、蓄電池10を充放電する充放電部11とを備える。充放電部11は、図３に示すように双方向のDC/DCコンバータ11A、双方向のAC/DCインバータ11B、平滑コンデンサC1、リアクトル11C、制御回路M1，M2、ヒューズF1などで構成される。

DC/DCコンバータ11Aは、ヒューズF1を介して蓄電池10の正極に接続されるインダクタL1、インダクタL1と平滑コンデンサC1の間に挿入されるスイッチング素子Q1、インダクタL1と蓄電池10の負極の間に挿入されるスイッチング素子Q2などを有する。ただし、各スイッチング素子Q1，Q2には寄生ダイオードD1，D2が逆並列に接続されている。

而して、制御回路Ｍ１がスイッチング素子Q1をオン状態に維持し、スイッチング素子Q2をスイッチング制御することによって、DC/DCコンバータ11Aが昇圧チョッパとして動作する。すなわち、蓄電池10の直流電圧がDC/DCコンバータ11Aで昇圧され、平滑コンデンサC1で平滑されてAC/DCインバータ11Bに出力される。

一方、制御回路M1がスイッチング素子Q2をオフ状態に維持しながらスイッチング素子Q1をスイッチング制御することにより、DC/DCコンバータ11Aが降圧チョッパとして動作する。すなわち、平滑コンデンサC1の両端電圧がDC/DCコンバータ11Aで降圧されて蓄電池10に供給されることにより、蓄電池10が充電される。

AC/DCインバータ11Bは、２つのスイッチング素子Q11、Q12の直列回路と、２つのスイッチング素子Q13，Q14の直列回路とが平滑コンデンサC1の両端に並列接続されて構成されている。ただし、これら４つのスイッチング素子Q11，Q12，Q13，Q14にも、それぞれ寄生ダイオードD11，D12，D13、D14が逆並列に接続されている。また、２つのスイッチング素子Q11，Q12の接続点と、２つのスイッチング素子Q13，Q14の接続点との間にリアクトル11Cを介して自立リレー11D並びに系統連系保護装置５が接続される。なお、自立リレー11Dにコンセント13が接続されている。

而して、制御回路M2がスイッチング素子Q11とQ14のペアと、スイッチング素子Q12とQ13のペアとを交互にスイッチング制御することにより、AC/DCインバータ11Bがリアクトル11Cを介して自立リレー11D(コンセント13)並びに系統連系保護装置５に交流電力を出力する。

一方、制御回路M2がスイッチング素子Q11、Q13をオフ状態に維持したまま、スイッチング素子Q12，Q14を交互にスイッチングすることでAC/DCインバータ11Bが整流した脈流電圧を平滑コンデンサC1に出力する。すなわち、スイッチング素子Q14がオフされた状態でスイッチング素子Q12がオンされると、リアクトル11Cからスイッチング素子Q12、寄生ダイオードD14の経路に電流が流れてリアクトル11Cにエネルギが蓄積される。次に、スイッチング素子Q12、Q14が何れもオフされると、リアクトル11Cに蓄積されたエネルギが放出されてリアクトル11Cから寄生ダイオードD11、平滑コンデンサC1、寄生ダイオードD14、リアクトル11Cの経路で電流が流れる。続いて、スイッチング素子Q12がオフされた状態でスイッチング素子Q14がオンされると、リアクトル11Cからスイッチング素子Q14、寄生ダイオードD12の経路に電流が流れてリアクトル11Cにエネルギが蓄積される。そして、スイッチング素子Q12、Q14が何れもオフされると、リアクトル11Cに蓄積されたエネルギが放出されてリアクトル11Cから寄生ダイオードD13、平滑コンデンサC1、寄生ダイオードD12、リアクトル11Cの経路で電流が流れる。故に、制御回路M2がスイッチング素子Q12、Q14の上記スイッチング動作を繰り返すことにより、系統連系保護装置５からリアクトル11Cを介して供給される交流電力がAC/DCインバータ11Bで直流電力に変換される。ただし、制御回路M2が４つのスイッチング素子Q11〜Q14をオフ状態に維持することにより、AC/DCインバータ11Bを４つの寄生ダイオードD11〜D14からなる全波整流器として動作させても構わない。

系統連系保護装置５は、解列リレー50、連系リレー51、連系端子台52などで構成される。連系端子台52は、電線からなる電路を介してパワーコンディショナ４や電力系統100、分電盤６と接続される。連系端子台52と解列リレー50との間には、バリスタ等の電圧保護素子VR1〜VR3が接続され、一方の電圧線と中性線にはヒューズF2，F3が介挿されている。また、中性線は、電圧保護素子VR4およびインダクタL2を介して接地されている。

系統連系保護装置５は、通常、解列リレー50及び連系リレー51をオン(導通)している。そして、パワーコンディショナ４又は電力系統100から供給される交流電力が蓄電装置１に供給され、蓄電装置１の充放電部11において、AC/DCインバータ11Bが交流電力を直流電力に変換し、DC/DCコンバータ11Aが直流電力を降圧することで蓄電池10を充電する。また、負荷機器７の消費電力に対してパワーコンディショナ４の出力電力が不足した場合、あるいは太陽電池２の発電電力を全て電力系統100に逆潮流(売電)する場合、蓄電池10に充電されている直流電力が充放電部11によって昇圧され且つ交流電力に変換され、系統連系保護装置５を介して負荷機器７に供給される。またさらに、昼間の時間帯に太陽電池２の発電電力の余剰分が蓄電池10に充電され、朝又は夜間の需要期に、蓄電池10に充電されている直流電力が充放電部11によって昇圧され且つ交流電力に変換され、系統連系保護装置５を介して負荷機器７に供給することもできる。すなわち、本実施形態の蓄電装置１は、電力系統100と系統連系して負荷機器７に電力を供給することができる。

一方、停電や系統電圧の上昇が生じて系統連系保護装置５の解列リレー50並びに連系リレー51が自動的にオフ(非導通)するか、あるいは任意に系統連系保護装置５の解列リレー50並びに連系リレー51をオフ(非導通)すると、蓄電装置１を系統連系保護装置５から切り離すことができる。そして、蓄電装置１が系統連系保護装置５から切り離されると、蓄電池10に充電されている直流電力が充放電部11によって昇圧され且つ交流電力に変換され、自立リレー11Dがオン(導通)することでコンセント13に交流電力が供給される。

また、蓄電装置１は、制御部14、表示部15、照明器具16なども備えている。制御部14はマイクロコンピュータを主構成要素とし、メモリ(図示せず)に記憶されているプログラムをマイクロコンピュータで実行することによって、種々の機能(処理)を実現する。例えば、制御部14は蓄電池10の電池電圧や充放電電流の履歴などに基づいて蓄電池10の充電レベルを検出する処理を行っており、検出した充電レベルをメモリに保存している。なお、充電レベル(充電状態：SOC<State Of Charge>とも呼ばれる。)とは、定格容量に対する残存容量の比率で定義される(日本工業規格JIS C8905参照)。なお、自立リレー11Dも制御部14によってオン・オフが切り替えられる。

表示部15は液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスを有し、当該表示デバイスが制御部14により駆動されることで充電レベルなどの種々の情報を表示する。照明器具16は、発光ダイオードからなる光源、充放電部11から供給される電力で光源を点灯する点灯回路などを備える。

上述した配電システムは、太陽光が照射される朝から夕方までの時間帯に太陽光発電システムで発電される電力を負荷機器７に供給するとともに蓄電装置１に蓄電(充電)し、太陽光が照射されない夜間に蓄電装置１から放電される電力を負荷機器７に供給する。ただし、天候の影響で太陽光発電システムの発電量が不足する場合、電力系統100から負荷機
器７に電力を供給させ、深夜料金の時間帯に電力系統100から供給される電力を蓄電装置
１に蓄電させる。

ところで、蓄電装置１と接続箱３とパワーコンディショナ４と系統連系保護装置５とは、図１(ｂ)に示すように屋外などに設置されたキャビネット８に収納される。このキャビネット８は金属製であって、前面が開口した直方体形状のキャビネット本体80と、キャビネット本体80の前面開口を開閉自在に閉塞する一対の扉81とで構成されている。キャビネット本体80の内部は、１枚の縦板82によって左右に分割されるとともに、２枚の横板83によって左側の空間が上段、中段、下段の３つに分割されている。そして、上段に接続箱３、中段にパワーコンディショナ４、下段に系統連系保護装置５がそれぞれ収納される。また、右側の空間に蓄電装置１が収納される。

蓄電装置１の蓄電池10や充放電部11などは、直方体形状の収納体９に収納されている。収納体９は、図１(ａ)に示すように蓄電池10が収納される蓄電池収納ユニット90と、充放電部が収納される充放電部収納ユニット91とを有し、蓄電池収納ユニット90と充放電部収納ユニット91が分離自在に構成されている。

蓄電池収納ユニット90は、鋼板などの金属板によって直方体形状に形成され、外側底面の四隅にそれぞれ車輪(キャスタ)92が取り付けられている。また、蓄電池収納ユニット90には蓄電池10の他に表示部15が収納され、表示部15の表示面15Aが前面中央に露出してい
る。

充放電部収納ユニット91は、鋼板などの金属板によって直方体形状に形成されている。ただし、充放電部収納ユニット91は高さ寸法のみが蓄電池収納ユニット90の高さ寸法よりも小さく、縦横及び奥行きの各寸法については蓄電池収納ユニット90と同一である。そして、充放電部収納ユニット91は蓄電池収納ユニット90の上に載置され、ロック機構93によって蓄電池収納ユニット90と固定される。

充放電部収納ユニット91には充放電部11の他に制御部14とコンセント13が収納されるとともに照明器具16が取り付けられている。コンセント13の差込口が充放電部収納ユニット91前面の左側下部に露出している。照明器具16は光源(発光ダイオード)及び点灯回路を保持する灯体160と、灯体160を充放電部収納ユニット91に対して変位自在に支持する支持体161とを有する。支持体161は、充放電部収納ユニット91の側面に固定される固定部161Aと、一端が固定部161Aに回動自在に枢支され、他端に灯体160が回動自在に枢支されたアーム161Bとで構成されている。

また、充放電部収納ユニット91の天面前端部には、人の手で把持可能な取っ手94が設けられている。この取っ手94は、円柱形状の握り棒94Aと、握り棒94Aの両端からそれぞれ同じ向きに突出する一対の突部94Bとを有し、一対の突部94Bが充放電部収納ユニット91の天面に固定される。なお、蓄電池収納ユニット90及び充放電部収納ユニット91は、内部に雨水が浸入しないように防水構造(パッキン等)が設けられることが好ましい。

而して、上述のように蓄電池10や充放電部11などが収納された収納体９に移動手段(車輪92)が設けられているので、系統連系保護装置５と接続するためのケーブル(図示せず)を外せば、蓄電装置１をキャビネット８から出して移動させることができる。このとき、収納体９(充放電部収納ユニット91)に取っ手94が設けられているため、取っ手94を把持することで蓄電装置１を容易に移動させることができる。そして、充放電部11を動作させて蓄電池10から放電される電力をコンセント13に出力し、コンセント13に接続される電気機器に電力を供給して動作させることができる。例えば、台風や地震などの災害によって電力系統100の電力供給が停止した場合においても、蓄電装置１を移動させることで任意の場所にある電気機器に給電して動作させることができ、蓄電装置１の使用場所の制限を緩和することができる。なお、充放電部収納ユニット９１の前面に、携帯電話端末に充電するための充電ケーブルが挿抜自在に接続される充電ケーブル接続手段(コネクタ95)が設けられている。このコネクタ95には、充放電部(放電回路部12)から蓄電池10の放電電力が供給可能であるので、電力系統100が停電している場合でも携帯電話端末を充電することができる。

ここで、充放電部収納ユニット91と蓄電池収納ユニット90が分離可能であるので、例えば、蓄電池が設置されている場所に充放電部収納ユニット91だけを移動させ、当該蓄電池と充放電部11を接続することで当該蓄電池を使用することができる。あるいは、蓄電池収納ユニット90のみを移動させ、充電レベルが低下している蓄電池の代わりに蓄電池10を使用することもできる。

また、蓄電池10の充電レベルが表示部15に表示されるので、電気機器が使用できる時間を把握することができる。さらに蓄電池装置１に照明器具16が設けられているから、照明が必要な場所に移動させて照明器具16によって照明することができる。しかも、照明器具16は灯体160が支持体161によって変位自在に支持されているので、蓄電装置１の位置を変えずに照明範囲を変更することができる。なお、光源が発光ダイオードであるから、白熱ランプや蛍光ランプに比べで消費電力が少ないために相対的に長い点灯時間を確保することができる。

ところで、蓄電池収納ユニット90又は充放電部収納ユニット91にテレビ放送の受信手段(アンテナ及びテレビチューナ)を収納し、受信手段で受信されるテレビ放送を表示部15に表示させるとともにスピーカ(図示せず)から音声を鳴動させてもよい。あるいは、ラジオ放送を受信する受信手段(アンテナ及びラジオチューナ)を蓄電池収納ユニット90又は充放電部収納ユニット91に収納し、受信手段で受信されるラジオ放送をスピーカ(図示せず)から鳴動させてもよい。なお、テレビ放送の受信手段とラジオ放送の受信手段を双方とも蓄電池収納ユニット90又は充放電部収納ユニット91に収納しても構わない。

１蓄電装置
９収納体
10 蓄電池
11 充放電部
92 車輪(移動手段)

Claims

蓄電池と、外部電源から供給される電力で前記蓄電池を充電し且つ当該蓄電池に充電された電力を外部に放電する充放電部と、前記蓄電池並びに前記充放電部を収納する収納体と、当該収納体を移動自在とする移動手段とを備え、前記充放電部は、前記蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換し、且つ当該交流電力を前記外部電源である電力系統に系統連系させることを特徴とする蓄電装置。
前記移動手段は、前記収納体の外側底面に設けられる車輪からなることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
前記収納体は、前記蓄電池が収納される蓄電池収納ユニットと、前記充放電部が収納される充放電部収納ユニットとを有し、前記蓄電池収納ユニットと前記充放電部収納ユニットが分離自在に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の蓄電装置。
前記移動手段は、人の手で把持可能な取っ手を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の蓄電装置。
前記蓄電池の充電状態を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の蓄電装置。
前記充放電部を通じて前記蓄電池から供給される放電電力で照明する照明器具を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の蓄電装置。
前記照明器具は発光ダイオードを光源とすることを特徴とする請求項６記載の蓄電装置。
前記照明器具は、光源を保持する灯体と、当該灯体を前記収納体に対して変位自在に支持する支持体とを有することを特徴とする請求項６又は７記載の蓄電装置。
テレビ放送又はラジオ放送を受信する受信手段と、当該受信手段で受信されるテレビ放送を視聴するための視聴手段又は前記受信手段で受信されるラジオ放送を聴取するための聴取手段とを備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の蓄電装置。
携帯電話端末に充電するための充電ケーブルが挿抜自在に接続される充電ケーブル接続手段を備え、前記充放電部は、前記充電ケーブル接続手段を介して前記蓄電池の放電電力を前記充電ケーブルに出力することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の蓄電装置。
前記収納体内への雨水の浸入を抑制する防水手段を備えることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の蓄電装置。