JP3242499U - 電力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギロスを極力低くしつつ、再生可能エネルギと商用電源を切り替える際に、使用機器への電力停止を起こさない程度に短時間で電力を切り替え得る電力制御装置を提供する。【解決手段】電力制御装置は、商用電力と、第２の電力と、電力切替スイッチ部並びに制御部を備え、第２の電力は、商用電力と同等の交流電力であり、直流を交流に変換するＤＣＡＣインバータと、電力を蓄積するバッテリと、バッテリへの充電量を調整するチャージコントローラと、を持ち、制御部は、使用機器の負荷電流値の変動を常に検知すると共に、電力切替スイッチ部は、使用機器の負荷電流値に応じて２つの電力を切り替え、且つ、商用電力と第２の電力の切り替えは、１５ｍｓ以下で行われると共に、電力の位相の不連続が生じない構成を採用した。【選択図】図１

Description

本考案は、家庭用電力の切替技術に関し、詳しくは、商用電力と再生可能電力との効果的な切替技術に関する。

近年、再生可能エネルギを用いて、家庭用電力をまかなうシステムが多くなっている。電力を自給自足する取り組みとして、社会的関心も高い。一般需要者においても、太陽光発電を低コストで導入したいというニーズが高まりつつあり、各家庭で比較的小容量の太陽光パネル設置が検討されている。かかる小容量の太陽光パネルによれば、低コストだけでなく、設置スペースも小規模で済む。したがって、各家庭においては、例えばベランダに設置するなど、空きスペースの有効利用が図れるため、一戸建てやマンションを選ばず、太陽光発電導入の選択肢且つ、パネル設置作業時の足場設置が不要となるため、設置コストをはじめ初期費用のコストダウンに資することとなる。

しかしながら、一般的に再生可能エネルギは安定性に欠ける。例えば、太陽光発電であれば、昼間の一定の時間しか発電することができず、天候にも左右される。
また、比較的小容量の太陽光パネルを設置する態様では、発電容量が十分でない場合も想定される。
そのため、再生可能エネルギと商用電源を適宜切り替えて使用するシステムも併せて導入する態様が一般的である。
再生可能エネルギと商用電源を切り替える際、短い時間ではあるが、電力が停止する。すると、電力停止に伴って、使用中の機器が一旦停止したり、設定がリセットされたりし、機器の使用に支障をきたすことがあった。
また、再生可能エネルギと商用電源との切り替え条件（負荷値）を常時一定とした場合、条件前後における負荷の微小変動により切り替え動作が頻発して、チャタリングが発生するといった問題があった。

このような問題に対して、商用電源と、太陽光等の電力を組み合わせて使用する際、両方の電力を一旦、直流電流にし、ダイオードによって、両方の電力を適宜調整して、ＤＣ／ＡＣインバータに送り、交流電力とし、機器に電力を供給する技術が公知となっている（特許文献１参照）。
しかしながら、交流である商用電源を一旦直流に変換することから、エネルギロスが大きいという問題がある。
そこで、エネルギロスを極力低くしつつ、再生可能エネルギと商用電源を切り替える際も、十分な短時間で、電力を切り替える装置が求められていた。

特開２０１５－１４９７９６号公報

本考案は、上記問題点に鑑み、負荷電流値に応じて商用電力と再生可能電力とを切り替える際に、短時間での電力切り替えを可能ならしめることを課題とするものである。

上記課題を解決するため、本考案に係る電力制御装置は、商用電力と、第２の電力と、電力切替スイッチ部並びに制御部を備え、第２の電力は、商用電力と同等の交流電力であり、直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣ正弦波インバータと、電力を蓄積するバッテリと、バッテリへの充電量を調整するバッテリチャージコントローラと、を持ち、制御部は、使用機器の負荷電流地の変動を常に検知すると共に、電力切替スイッチ部は、使用機器の負荷電流値に応じて、２つの電力を切り替えることを手段とする。

また、本考案は、第２の電力が、再生可能エネルギを用いた電力であることを手段とする。

さらに、本考案は、第２の電力が、太陽光パネルを持つことを手段とする。

またさらに、本考案は、商用電力と第２の電力の切り替えが、１５ｍｓ以下で行われると共に、電力の位相の不連続が生じないことを手段とする（１ｍｓ＝１／１０００秒）。

さらにまた、本考案は、商用電力から第２の電力への切り替えが、第２の電力から商用電力への切り替え時点から所定時間経過後でないと行われないことを手段とする。

そしてまた、本考案は、商用電力が電力切替スイッチ部に供給されているときは、第１の負荷電流値及び第１のバッテリ充電量に応じて、２つの電力を切り替え、商用電力が電力切替スイッチ部に供給されておらず、強制モードでいないときは、第２の負荷電流値及び第２のバッテリ充電量に応じて、前記第２の電力を供給するか、否かを切り替え、商用電力が電力切替スイッチ部に供給されておらず、強制モードであるときは、第２の負荷電流値及び第３のバッテリ充電量に応じて、前記第２の電力を供給するか、否かを切り替え、第２のバッテリ充電量よりも第３のバッテリ充電量の方が低いことを手段とする。

本考案に係る電力制御装置によれば、負荷電流値によって、家庭用電気製品の動作に影響を与えない程度の短時間で、商用電力と再生可能電力とを切り替えることが可能であり、使用者の利便性向上に資する、といった効果を奏するものである。

本考案に係る電力制御装置の実施例を示すシステム図である。 本考案に係る電力制御装置の電力制御タイミングチャートである。 本考案に係る電力制御装置の電力波形図である。 本考案に係る電力制御装置のフローチャートである。

本考案に係る電力制御装置は、家庭用電気製品の動作に影響を与えない程度の短時間で、商用電力と再生可能電力との切り替えが可能であることを最大の特徴とする。
以下、本考案に係る電力制御装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。

なお、以下で示される電力制御装置の全体形状及び各部の形状は、下記に述べる実施形態に限定されるものではなく、本考案の技術的思想の範囲内、即ち、同一の作用効果を発揮できる形状や寸法等の範囲内で、適宜変更することができるものである。

図１から図４に従って、本考案を説明する。図１は、本考案に係る電力制御装置の実施例を示すシステム図である。図２（ａ）は、負荷電流値等による商用電力と再生可能電力の切り替えのタイミングチャートである。図２（ｂ）は、停電時の切り替えのタイミングチャートである。図３は、本考案に係る電力制御装置の電力波形図である。図４は、本考案に係る電力制御装置のフローチャートである。
本考案に係る電力制御装置１は、商用電力と再生可能電力である太陽光電力等を適宜切り替えることで、商用電力と再生可能電力とを効果的に活用する装置である。
前提として、太陽光電力は、バッテリでの充電も含み、直流電圧値が変動する電力であると考える。また、使用する家庭用電化製品の負荷電力量は、太陽光電力の最大電力量を超える場合があることを前提としている。

電力制御装置１は、大きく分けて、再生可能電力部１０と、商用電力４０と、自動切替部２０と、から成る。
再生可能電力部１０は、商用電力４０に対して、第２の電力である。再生可能電力としては、太陽光、風力、水力、地熱等があるが、本実施例では、太陽光の場合としている。他の再生可能エネルギよりも小規模での設置が可能であり、一部の家電製品５０を動かすのに適しているからである。再生可能電力部１０は、再生可能エネルギを商用電力４０と同じ１００Ｖ程度の交流電力として自動切替部２０に供給する。
再生可能電力部１０は、ソーラーパネル１１、バッテリチャージコントローラ１２、バッテリ１３及びＤＣ／ＡＣ正弦波インバータ１４から成る。

ソーラーパネル１１は、太陽光を直流電力に変換するパネルである。複数の太陽電池を直並列に組み合わせることで、１２Ｖ程度の電圧と数百ワットの電力を発生させる。本実施例では、例えば、１６５Ｗのパネルを２つ用い、３３０Ｗ程度の電力が生成できる規模のパネルを考える。太陽電池は、太陽光を当てることで発電するので、昼頃に最も発電量が大きく、朝、夕は少なく、夜は、発電しない。ソーラーパネル１１で生成した電力は、バッテリチャージコントローラ１２に送られる。

バッテリ１３は、ソーラーパネル１１の電力を保存する部分である。鉛充電池、ニッカド充電池、リチウムイオン充電池等が用いられる。
本実施例では、バッテリ１３は、例えば、１２Ｖ、５０ａｈである。バッテリ１３の電圧が１３Ｖ以上であれば、再生可能電力に出力電力を切り替え可能とし、１２Ｖ以下であれば、原則、商用電力を出力電力にすべきとしている。また、１１Ｖ以下であれば、過放電を防ぐために、バッテリ１３からの電力供給を停止、としている。

バッテリチャージコントローラ１２は、ソーラーパネル１１からの電力をＤＣ／ＡＣ正弦波インバータ１４に送ること、ソーラーパネル１１からの電力をバッテリ１３に送ること、バッテリ１３からの電力をＤＣ／ＡＣ正弦波インバータ１４に送ることを行う。
第２の電力（再生可能電力とも言う）が使用される場合は、ソーラーパネル１１からの電力をＤＣ／ＡＣ正弦波インバータ１４に送る。
商用電力４０が使用される場合は、ソーラーパネル１１からの電力をバッテリ１３に送り、バッテリ１３を充電する。バッテリ１３の電圧値を監視し、過充電にならないように充電を行う。
第２の電力を用い、ソーラーパネル１１の電力が十分でない場合は、バッテリ１３からの電力をＤＣ／ＡＣ正弦波インバータ１４に供給する。バッテリ１３の電圧値を監視し、過放電にならないように電力供給を行う。

ＤＣ／ＡＣ正弦波インバータ１４は、直流を交流に変換する部分である。１２Ｖ程度の直流電圧を、１００Ｖの正弦波の交流電圧に変換する部分である。
インバータによっては、矩形の交流波形に変換するものもあるが、機器によっては、交流波形の位相によって動作するものもあるので、商用電力と同様の正弦波の交流波形を生成すると好適である。
本実施例では、例えば、３５０Ｗ定格のものを用いる。
交流の周波数は、５０Ｈｚ或いは６０Ｈｚである。使用する地域の商用電力の周波数に合わせる。家電製品によっては、交流周波数の精度が求められるものもあるので、商用電力の周波数と正確に合致していると好適である。
ＤＣ／ＡＣ正弦波インバータ１４の出力である１００Ｖ交流電力は、自動切替部２０に供給させる。
商用電力４０は、家庭用電力であり、一般的な１００Ｖの交流電力である。自動切替部２０に供給される。

自動切替部２０は、本考案の要部である。自動切替部２０は、いろいろな条件に応じて、商用電力と第２の電力を切り替える部分である。
自動切替部２０は、電力切替スイッチ部２１と制御部２２と強制モードスイッチ３０とから成る。
電力切替スイッチ部２１は、家電製品５０に供給する交流電力を、商用電力と第２の電力とのいずれかにするためのスイッチである。リレーや半導体素子を用いて切り替える。制御部２２からの制御信号によって切り替える。

制御部２２は、本装置における様々な値から判断し、電力切替スイッチ部２１に対して、電力切換制御信号を送る。検出する信号を説明する。
信号Ａは、商用電力４０の電圧値を示す信号であり、主に、商用電力４０の有無を判別するために用いる。この値が、ゼロの場合は、停電中である。
信号Ｂは、再生可能電力部１０の出力電圧値を示す信号であり、主に、再生可能電力部１０の有無を判別するために用いる。この値が、ゼロの場合は、再生可能電力部１０からの出力が無い場合であり、ソーラーパネル１１の発電が無く、バッテリ１３が空に近い場合である。
信号Ｃは、バッテリ１３の直流電圧値であり、バッテリ１３の充電量の目安である。商用電力を用いるか第２の電力を用いるかの判断の１つとして用いる。
信号Ｄは、家電製品５０の電力値を示す信号である。家電製品５０の負荷が小さいときは小さく、負荷が大きいときは大きい値となる。

強制モードスイッチ３０は、停電時において、緊急時等に強制モードＯＮとするスイッチである。強制モードは、バッテリ１３を、より空に近い状態まで使用するモードである。再生可能電力部１０の電力を通常よりも長く使用することができる。
また、強制モードＯＮの状態において、強制モードスイッチ３０を３秒程度長押しすることで、電力供給を強制的に停止することもできる（供給停止モード）。このように、強制モードスイッチと供給停止モードのスイッチを同一のスイッチとすることもできるし、他のスイッチとすることもできる。また、同一のスイッチに割り当てる場合、本実施例では、単なる押圧と長押しによって区別する例を示したが、他の方法で区別しても良い。
これらの構成を用いて、後述するような制御を行う。
なお、家電製品５０は、一般的な家庭用電気製品である。例えば、テレビ、電灯、ステレオ等である。

図３に沿って、電力の切り替え精度について説明する。
商用電力と第２の電力を切り替える際、切り替えるべき状態になってから、実際に、電力が切り替わるまでの時間が問題となる。切り替わるまでの時間が長すぎると、その間、電力が供給されなかったり、負荷容量が大きすぎるために、電圧値が落ち込んだりする。そうすると、接続された家電製品が、一旦停止したり、設定がリセットされたりすることとなる。
このような不具合を回避するため、切り替え時間は、所定の時間以下である必要がある。所定の時間とは、例えば、交流電力の１周期よりも短い時間である。６０Ｈｚの商用電力の場合、１周期は、約１６．６ｍｓである。それより短い時間である１５ｍｓ以下であると好適である。

交流電力の１周期よりも短い時間で、電力を切り替えることによって、電力の位相を用いる機器においても、位相の不連続を生じることが無いので、機器のリセット等を回避することができる。
図３の例では、負荷電力が３００Ｗ未満から３００Ｗ以上に変わる際の切り替え動作である。再生可能電力部１０の電力が最大３００Ｗであった場合、負荷電力が３００Ｗ以上になった場合、電力を商用電力に切り替える必要がある。制御部２２は、信号Ｄ（図１）の、電流値から負荷電力が３００Ｗ以上になったことを検知し、電力切換信号を商用電力側にする。電力切替スイッチ部２１はスイッチを商用電力４０側に切り替える。
信号Ｄの変動を常に検知することで、電力の切り替えを１５ｍｓで行うことができる。

図２を参考に、電力の切り替えシーケンスの説明を行う。なお、図２は、本実施例の条件以外も含む動作の図であるので、一部、動作、電圧等、本実施例と異なる部分がある。
図２（ａ）は、商用電力と再生可能電力の切り替えシーケンスを示す図である。横軸は、時間である。縦軸は、各項目ごとに、電圧値又は電流値又は使用する電力を示す。
各項目について説明する。上の項目は、家電製品５０に供給される電力である出力電力を示す。出力電力としては、商用電力、再生可能電力の２つの場合がある。
次の項目は、図１の信号Ｃであるバッテリ１３の電圧値である、再生可能電力部１０からの電力を充電することで、電圧が増加し、出力電力として用いられることで、電圧が減少する。
次の項目は、図１の信号Ｄである負荷電流値である。

商用電力と再生可能電力の切り替えは、概ね以下のルールによって制御されている。
〔通常時（商用電力が供給されているとき）〕
１）負荷の消費電力が３００Ｗ／ｈ以上の場合（条件１）、商用電力が供給され、バッテリ１３が充電される。
２）負荷の消費電力が３００Ｗ／ｈ以下の場合で、
２－１）バッテリ容量６０％（１２．３Ｖ）以上である場合（条件２）、商用電力が停止され、バッテリ１３による電力供給がなされる。
２－２）バッテリ容量６０％（１２．３Ｖ）未満である場合で、
２－２－１）強制モードＯＦＦの場合（条件３）、商用電力が供給され、バッテリ１３が充電される。
２－２－２）強制モードＯＮの場合で、
２－２－２－１）バッテリ容量が３０％（１１．４Ｖ）以上の場合（条件４）、商用電力が停止され、バッテリ１３による電力供給がなされる。
２－２－２－２）バッテリ容量が３０％（１１．４Ｖ）未満の場合（条件５）、商用電力が供給され、バッテリ１３が充電される。

〔停電時（商用電力が供給されていないとき）〕
３）負荷の消費電力が３００Ｗ／ｈ以上の場合（条件６）、バッテリ１３による電力供給を行わず、バッテリ１３が充電される。
４）負荷の消費電力が３００Ｗ／ｈ以下の場合で、
４－１）バッテリ容量６０％（１２．３Ｖ）以上である場合（条件７）、バッテリ１３による電力供給がなされる。
４－２）バッテリ容量６０％（１２．３Ｖ）未満である場合で、
４－２－１）強制モードＯＦＦの場合（条件８）、バッテリ１３による電力供給を行わず、バッテリ１３が充電される。
４－２－２）強制モードＯＮの場合で、
４－２－２－１）消費電力が２００Ｗ／ｈ以上の場合（条件９）、バッテリ１３による電力供給を行わず、バッテリ１３が充電される。
４－２－２－２）消費電力が２００Ｗ／ｈ未満の場合で、
４－２－２－２－１）バッテリ容量が３０％（１１．４Ｖ）以上の場合（条件１０）、バッテリ１３による電力供給がなされる。
４－２－２－２－２）バッテリ容量が３０％（１１．４Ｖ）未満の場合（条件１１）、バッテリ１３による電力供給を行わず、バッテリが充電される。

尚、停電時から商用電力が復旧した場合には、通常時の状態へ自動的に移行し、その条件に従って電力供給がなされる。
また、停電時における強制モードＯＮの場合において、強制モードＳＷを３秒程度長押しした場合には、条件に関係なく、負荷への電力供給が強制的に停止される（供給停止モード）。但し、バッテリの充電により１３Ｖ以上の電圧供給が可能となった場合には、供給停止モードは解除され、自動復帰する。

ところで、上記ルールにおいて示した商用電力とバッテリ１３とで電力供給源を移行する際の負荷電流値やバッテリ１３の電圧値については、あくまで例示であって、実際の発電能力やバッテリ性能などに鑑み、適宜設定で変更することができる。その場合に、商用電力への移行電圧と再生可能電力への移行電圧とが、互いに異なるように設定しても良い。すなわち、上記ルールでは、通常時における電力供給源について商用電力とするか再生可能電力とするかの条件設定として、バッテリ容量６０％（１２．３Ｖ）を一律の閾値として説明しているが、再生可能電力による電力供給の条件をバッテリ容量７０％（１３Ｖ）とし、再生可能電力から商用電力への供給移行条件をバッテリ容量６０％（１２．３Ｖ）として、一旦再生可能電力による電力供給が開始されたら、バッテリ容量が７０％を下回ってもバッテリ１３からの電力供給を行い、６０％を下回った段階で商用電力に切り替えてバッテリ１３の充電を行い、再度７０％以上に達した時点で再生可能電力による電力供給へ移行する態様とすることができる。

上記の条件と図２を参考に、説明する。なお、図２は、上記の条件以外も含む動作を例示した図であるので、上記の条件、電圧等、異なる部分がある。
初期状態として、商用電力はあり、負荷電力は３００Ｗ以下、バッテリ１３の容量が７０％以下とする。また、商用電力への移行条件をバッテリ容量６０％（１２．３Ｖ）とし、再生可能電力への移行条件をバッテリ容量７０％（１３Ｖ）として、互いの移行電圧を違える態様を採用した場合について説明する。

ポイントＡにて、バッテリ１３の電圧が７０％（１３Ｖ）を優に超えている。条件２に該当するので、商用電力停止、バッテリ１３による電力供給となる。システム上は、制御部２２から電力切替スイッチ部２１に対して、再生可能電力側へ切り替える信号が出される。

次に、ポイントＢにて、バッテリ１３の容量が６０％（１２．３Ｖ）を下回る。条件３に該当するので、商用電力が供給され、バッテリ１３が充電される。システム上は、制御部２２から電力切替スイッチ部２１に対して、商用電力側へ切り替える信号が出される。

次に、ポイントＣにて、条件２に該当するので、再生可能電力が選択される。システム上は、制御部２２から電力切替スイッチ部２１に対して、再生可能電力側へ切り替える信号が出される。
商用電力に切り替える電圧と再生可能電力に切り替える電圧が異なるようにしても良い。
バッテリ電圧が徐々に高くなる際、天候等によって充電にかかる時間は異なる。単位時間の充電量の変化量に応じて、待ち時間Ｔ１を変える必要がある。待ち時間Ｔ１は、予め、単位時間の充電量の変化量と待ち時間の関係を決めておいてもいいし、状況に応じて、手動で、待ち時間Ｔ１の値を設定してもよい。

次に、ポイントＤにて、負荷電力が３００Ｗ以上となる。条件１に合致するので、商用電力が供給され、バッテリ１３が充電される。システム上は、制御部２２から電力切替スイッチ部２１に対して、商用電力側へ切り替える信号が出される。

次に、ポイントＥにて、負荷電力が３００Ｗ未満となる。条件２に合致するので、商用電力が停止され、バッテリ１３による供給がされる。システム上は、制御部２２から電力切替スイッチ部２１に対して、再生可能電力側へ切り替える信号が出される。

Ｔ２について説明する。負荷電力が低下し、３００Ｗ未満となった際、電力を再生可能電力に切り替えることになるが、３００Ｗ未満になると同時に電力を切り替えた場合、負荷電力の微妙な変動によって、すぐに３００Ｗ以上となる可能性がある。すなわち、負荷電力が３００Ｗ前後で微小変動を繰り返すことで、切り替え動作が頻発し、それによるチャタリングの発生が想定される。そこで、３００Ｗ未満となってから、一定の時間、３００Ｗ未満の安定状態を判断する時間を持ち、チャタリングの発生を抑制する態様となっている。これにより、一旦バッテリ１３から商用電力に切り替わった後は、制御部２２の作用により少なくとも所定時間経過後でないと、バッテリ１３からの電力供給へは復帰できない仕様となっている。所定時間については、１秒～数分の間で任意に設定し得るもので、例えば１０秒程度が好適であり、状況によって２０秒、３０秒・・・とすることもできる。

商用電力が停止した停電時の切り替えを図２（ｂ）を参考に説明する。なお、図２は、上記の条件以外も含む動作を例示した図であるので、上記の条件、電圧等、異なる部分がある。
初期状態として、商用電力はあり、負荷電力は２００Ｗ未満、バッテリ１３の容量７０％以上とする。強制モードはオフとする。

ポイントＦにて、停電により商用電力が停止する。条件７に該当するので、バッテリ１３による電力供給がなされる。

ポイントＧにて、バッテリ１３の容量が６０％未満となる。条件８に該当するので、バッテリ１３による電力供給が停止され、バッテリ１３が充電される。システム上は、制御部２２から電力切替スイッチ部２１に対して、商用電力側へ切り替える信号が出される。商用電力は、停止しているので、結果的に電力停止となる。

次に、ポイントＨにて、強制モードのスイッチがオンとなる。条件１０に該当するので、バッテリ１３による電力供給がなされる。

次に、ポイントＩにて、バッテリ容量３０％（１１．４Ｖ）未満となる。条件１１に該当するので、バッテリ１３による電力供給が停止され、バッテリ１３が充電される。

次に、ポイントＪにて、商用電力ありとなる。条件３に該当するので、商用電力が供給され、バッテリ１３が充電される。

その他にも、停電後においてこれ以上バッテリ１３を使用したくない場合や、装置のメンテナンス時など、電力供給の完全停止を所望する場合には、途中で強制モードスイッチ３０を３秒間程度長押しすることで、全体の電力供給を停止させることも可能である。

このように、本考案に係る電力制御装置によれば、負荷電流値によって、家庭用電気製品の動作に影響を与えない程度の短時間で、商用電力と再生可能電力とを切り替えることが可能であり、使用者の利便性を向上させるものである。

次に、図４のフローチャートに沿って制御した場合について説明する。
第１の負荷電流値、第１のバッテリ充電量は、商用電力４０が供給されているときに、商用電力４０を用いるか、第２の電力（再生可能電力）を用いるかの判断に用いる値である。
第２の負荷電流値は、商用電力４０が供給されてないときに、第２の電力（再生可能電力）を用いるか、負荷への電力供給を停止するかの判断に用いる値である。
第２のバッテリ充電量、第３のバッテリ充電量は、商用電力４０が供給されてないときに、強制モードの状態に応じて、第２の電力（再生可能電力）を用いるか、負荷への電力供給を停止するかの判断に用いる値である。第３のバッテリ充電量は、第２のバッテリ充電量よりも低い。

説明上、第１の負荷電流値は３００Ｗ、第２の負荷電流値は３００Ｗとする。第１のバッテリ充電量は６０％、第２のバッテリ充電量は６０％、第３のバッテリ充電量は３０％とする。

Ｓ１０１は、電力切替スイッチ部２１に商用電力４０が供給されているか否かを判断する部分である。
Ｓ１０２は、緊急モード及び強制モードをＯＦＦにする部分である。緊急モードは、商用電力４０の有無を示すフラグである。商用電力４０がある場合はＯＦＦ、無い場合はＯＮとなる。強制モードは、商用電力４０が無い場合の第２の電力の使用程度を制御するフラグである。ＯＦＦの場合は、第２のバッテリ充電量まで使用し、ＯＮの場合は、第２のバッテリ充電量よりも少ない第３のバッテリ充電量まで使用する。

Ｓ１０３は、負荷電流が第１の負荷電流値以上あるか否かを判断する部分である。
Ｓ１０４は、前の状態は商用電力か否かを判断する部分である。
Ｓ１０５は、バッテリ電圧が所定の電圧値以上であるか否かを判断する部分である。バッテリを保護するための部分であり、使用可能な最低限の電圧値を設定する。本例では１３Ｖとしている。
Ｓ１０６は、バッテリ充電量が第１のバッテリ充電量以上かを判断する部分である。
Ｓ１０７は、商用電力を供給する部分である。電力切替スイッチ部２１が商用電力４０側に切り替わる。

Ｓ１０８は、強制モードＳ／Ｗを押した際、強制モードをＯＮにする部分である。
Ｓ１０９は、緊急モードがＯＮか否かを判断する部分である。
Ｓ１１０は、緊急モード及び強制モードをＯＮにする部分である。
Ｓ１１１は、負荷電流が第２の負荷電流値以上かを判断する部分である。
Ｓ１１２は、バッテリ充電量が、第３のバッテリ充電量よりも大きく、第２のバッテリ充電量よりも小さいことを判断する部分である。
Ｓ１１３は、強制モードがＯＮか否かを判断する部分である。
Ｓ１１４は、バッテリ充電量が、第２のバッテリ充電量以上かを判断する部分である。
Ｓ１１６は、第２の電力を供給する部分である。電力切替スイッチ部２１が第２の電力部（再生可能電力部１０）側に切り替わる。

Ｓ１１７は、強制モードをＯＦＦにする部分である。
Ｓ１１８は、電力の供給を停止する部分である。電力切替スイッチ部２１が商用電力４０側に切り替わるが、商用電力４０が停止しているので、電力は供給されない。

商用電力４０が供給され、負荷電流が３００Ｗ未満で、バッテリ充電量が６０％以上の場合には、Ｓ１０１で「Ｙ」を選択し、Ｓ１０２を通り、Ｓ１０３で「Ｎ」を選択し、Ｓ１０４で「Ｙ」を選択し、Ｓ１０５で「Ｙ」を選択し、Ｓ１０６で「Ｙ」を選択し、Ｓ１１６にて第２の電力が供給される。

商用電力４０が供給され、負荷電流が３００Ｗ未満で、バッテリ充電量が６０％未満の場合には、Ｓ１０１で「Ｙ」を選択し、Ｓ１０２を通り、Ｓ１０３で「Ｎ」を選択し、Ｓ１０４で「Ｙ」を選択し、Ｓ１０５で「Ｙ」を選択し、Ｓ１０６でバッテリ充電量が６０％以上でないことから「Ｎ」を選択し、Ｓ１０７にて商用電力が供給される。

商用電力４０が供給されない状態が続き、負荷電流が３００Ｗ未満で、バッテリ充電量が６０％以上の場合には、Ｓ１０１で「Ｎ」を選択し、Ｓ１０９で「Ｙ」を選択し、Ｓ１１１で「Ｎ」を選択し、Ｓ１１２で「Ｎ」を選択し、Ｓ１１４で「Ｙ」を選択し、Ｓ１１６にて第２の電力が供給される。

商用電力４０が供給されない状態が続き、負荷電流が３００Ｗ未満で、バッテリ充電量が５０％で強制モードがＯＦＦの場合には、Ｓ１０１で「Ｎ」を選択し、Ｓ１０９で「Ｙ」を選択し、Ｓ１１１で「Ｎ」を選択し、Ｓ１１２で「Ｙ」を選択し、Ｓ１１３で「Ｎ」を選択し、Ｓ１１７を通り、Ｓ１１８にて電力が停止される。

商用電力４０が供給されない状態が続き、負荷電流が３００Ｗ未満で、バッテリ充電量が５０％で強制モードがＯＮの場合には、Ｓ１０１で「Ｎ」を選択し、Ｓ１０９で「Ｙ」を選択し、Ｓ１１１で「Ｎ」を選択し、Ｓ１１２で「Ｙ」を選択し、Ｓ１１３で強制モードＯＮであることから「Ｙ」を選択し、Ｓ１１６にて第２の電力が供給される。

商用電力４０が供給されない状態が続き、負荷電流が３００Ｗ未満で、バッテリ充電量が３０％未満で強制モードがＯＮの場合には、Ｓ１０１で「Ｎ」を選択し、Ｓ１０９で「Ｙ」を選択し、Ｓ１１１で「Ｎ」を選択し、Ｓ１１２でバッテリ充電量が３０％以上６０％未満に無いことから「Ｎ」を選択し、Ｓ１１４で「Ｎ」を選択し、Ｓ１１７を通り、Ｓ１１８にて電力が停止される。

このように、図４のフローチャートに沿った制御を行うことによって、商用電力が供給されている際は、商用電力と第２の電力を、第１の負荷電流、第１のバッテリ充電量に応じて、適切に切り替えることができる。
商用電力の供給が停止した際は、強制モードＯＦＦでは、第２の負荷電流、第２のバッテリ充電量に応じて、バッテリの保護に則した制御を行うことができる。また、少しでも長く第２の電力を使用したい場合には、強制モードとすることによって、第２の負荷電流と、第２のバッテリ充電量よりも低い第３のバッテリ充電量に応じた制御を行うことで、バッテリを保護しつつ、第２の電力の使用時間を延ばすことができるので、使用者の利便性を向上させるものである。

本考案に係る電力制御装置は、再生可能電力と商用電力を切り替え可能なあらゆる設備・装置に採用することができるもので、産業上の利用可能性は大きいと思料される。

１ 電力制御装置
１０ 再生可能電力部（第２の電力部）
１１ ソーラーパネル
１２ バッテリチャージコントローラ
１３ バッテリ
１４ ＤＣ／ＡＣ正弦波インバータ
２０ 自動切替部
２１ 電力切替スイッチ部
２２ 制御部
３０ 強制モードスイッチ
４０ 商用電力
５０ 家電製品

Claims (5)

1. 商用電力と第２の電力を切り替える装置であって、
   該商用電力と、該第２の電力と、電力切替スイッチ部並びに制御部を備え、
   該第２の電力は、該商用電力と同等の交流電力であり、直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣ正弦波インバータと、電力を蓄積するバッテリと、該バッテリへの充電量を調整するバッテリチャージコントローラと、を持ち、
   該制御部は、使用機器の負荷電流値の変動を常に検知すると共に、該電力切替スイッチ部は、使用機器の負荷電流値に応じて２つの電力を切り替え、且つ、商用電力と第２の電力の切り替えは、１５ｍｓ以下で行われると共に、電力の位相の不連続が生じないことを特徴とする電力制御装置。
2. 前記第２の電力は、再生可能エネルギを用いた電力であることを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記第２の電力は、太陽光パネルを持つことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力制御装置。
4. 前記商用電力から前記第２の電力への切り替えは、前記第２の電力から前記商用電力への切り替え時点から所定時間経過後でないと行われないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力制御装置。
5. 前記商用電力が前記電力切替スイッチ部に供給されているときは、
   使用機器の負荷電流値と第１の負荷電流値との比較結果と、バッテリの充電量と第１のバッテリ充電量との比較結果に応じて、２つの電力を切り替え、
   前記商用電力が前記電力切替スイッチ部に供給されておらず、強制モードでいないときは、
   使用機器の負荷電流値と第２の負荷電流値との比較結果と、バッテリの充電量と第２のバッテリ充電量との比較結果に応じて、前記第２の電力を供給するか、否かを切り替え、
   前記商用電力が前記電力切替スイッチ部に供給されておらず、強制モードであるときは、
   使用機器の負荷電流値と第２の負荷電流値との比較結果と、バッテリの充電量と第３のバッテリ充電量との比較結果に応じて、前記第２の電力を供給するか、否かを切り替え、
   該第２のバッテリ充電量よりも該第３のバッテリ充電量の方が低いことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電力制御装置。
   
   

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