JP5475387B2 - 電力供給システムの電源最適化装置 - Google Patents
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Description
本発明では、前記蓄電設備の残量を検出する電池残量検出手段と、前記自立発電電池の発電能力を検出する発電能力検出手段と、前記充電コンバータを流れる充電電流を検出する充電電流検出手段とを備え、前記充電コンバータは、前記蓄電設備の電池残量と前記自立発電電池の発電能力とに応じた充電電流により、前記蓄電設備を充電することを要旨とする。
この構成によれば、自立発電電池の出力がないとき、出力電圧変換手段の入力が蓄電設備の電圧になって、蓄電設備からのみの電力を負荷に供給することが可能となる。
この構成によれば、この短絡によって充放電回路が短絡されるので、充放電回路の通電ロスを削減することが可能となる。
この構成によれば、充電と放電とで各々個別のコンバータを設けずに済むので、部品点数を少なく抑えることが可能となる。
この構成によれば、蓄電設備からの電力が例えば電池残量や温度等によって変動する状況となっても、この電力は定電圧手段によって定電圧化された後、システム電圧として出力することが可能となる。よって、蓄電設備の状態によらず、定電圧を負荷に供給することが可能となる。
本発明では、前記定電圧用放電コンバータと前記定電圧用充電コンバータとを一体化した定電圧用充放電コンバータが使用されていることを要旨とする。
以下、本発明を住宅に具体化した電力供給システムの電源最適化装置の第1実施形態を図1〜図4に従って説明する。
(1)太陽電池3に蓄電設備46を並列接続し、これら2者から入力される合成電力Jを最大出力点制御DC/DCコンバータ45によって最大出力点制御し、同制御後の電力をDC機器5に供給する。このため、1つの最大出力点制御DC/DCコンバータ45、即ち1つの大容量コンバータを、太陽電池3と蓄電設備46とで共用することが可能となる。よって、太陽電池3と蓄電設備46との各々に、個別の大容量DC/DCコンバータを設ける必要がなくなるので、その分だけ装置サイズを小型化することができる。
次に、第2実施形態を図5及び図6に従って説明する。なお、本例は第1実施形態と異なる部分についてのみ詳述する。
(5)2次電池47とコンデンサ48とを直列接続し、コンデンサ48に蓄電された電力を入力源として2次電池47に充電可能としたので、2次電池47に電力を充電することができる。
次に、第3実施形態を図7〜図9に従って説明する。なお、本例も第1及び第2実施形態と異なる部分についてのみ詳述する。
(7)蓄電設備46を2次電池47と充電DC/DCコンバータ50と放電DC/DCコンバータ56とから構成し、放電DC/DCコンバータ56の入力を太陽電池3に接続し、放電DC/DCコンバータ56の出力を2次電池47に直列接続し、充電DC/DCコンバータ50の入力を放電DC/DCコンバータ56の出力に接続し、充電DC/DCコンバータ50の出力を2次電池47の両端に接続する。このため、太陽電池3からと2次電池47からとを、同時に混合して電力を出力することができる。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態を図10〜図12に従って説明する。なお、本例も第1実施形態〜第3実施形態と異なる部分についてのみ詳述する。
本実施形態の構成によれば、第1実施形態や第2実施形態に記載の(1)〜(6)に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
(第5実施形態)
次に、第5実施形態を図13〜図16に従って、説明する。なお、本例も第1実施形態〜第4実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(16)電力供給システム1に、システム電圧Vsを一定に保つ定電圧回路62を設けた。よって、もし仮に電池残量や温度等によってシステム電圧Vsが変動する状況となっても、これを一定値に保ってDC機器5に供給することができる。
・第1〜第5実施形態において、自立発電電池は、太陽電池3に限定されず、例えば燃料電池としてもよい。
・第1〜第5実施形態において、2次電池(定電圧用2次電池)は、リチウムイオン電池であることに限らず、電力を蓄えることが可能な電池であれば、どのような種のものを使用してもよい。
・第5実施形態において、定電圧回路62の2次電池63に蓄電した電力は、太陽電池3及び系統2のどちらのものか分からないので、これを売電せず、蓄電設備46の2次電池47の電力は、太陽電池3から蓄えた電力であるので、系統2に逆調して売電してもよい。
・第1〜第5実施形態において、電力供給システム1は、住宅に使用されることに限らず、例えば工場等の他の建物に応用してもよい。
・第1〜第5実施形態の各々に記載の技術思想は、場合によって適宜組み合わせることが可能である。
(イ)請求項1〜17のいずれかにおいて、前記負荷に電力線通信を介して電力及びデータを供給して、該負荷を制御する電力線通信制御部を備えた。この構成によれば、電力線通信によって負荷を制御することが可能となるので、少ない配線で負荷に電力及びデータを供給することが可能となる。
Claims (14)
- 系統から得る交流電力や、自立発電電池又は蓄電設備の直流電源から得る直流電力を、電圧変換しつつ同電圧を分岐させて各負荷に供給し、前記直流電源の少なくとも1つは、出力波形の中に最大電力点が含まれる波形に則った電圧を出力する電力供給システムの電源最適化装置において、
前記直流電源が前記最大電力点で電力出力するように当該直流電源を最大出力点制御する出力電圧変換手段を備え、
前記自立発電電池と前記蓄電設備とを並列接続して、これら2者の合成電力を前記直流電源として前記出力電圧変換手段に出力し、
前記蓄電設備は、
2次電池及びコンデンサを直列接続した直列回路と、
前記コンデンサに蓄積された電力を入力として、前記2次電池に電力を充電可能な充電コンバータと
を備えたことを特徴とする電力供給システムの電源最適化装置。 - 前記蓄電設備の残量を検出する電池残量検出手段と、
前記自立発電電池の発電能力を検出する発電能力検出手段と、
前記充電コンバータを流れる充電電流を検出する充電電流検出手段とを備え、
前記充電コンバータは、前記蓄電設備の電池残量と前記自立発電電池の発電能力とに応じた充電電流により、前記蓄電設備を充電することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システムの電源最適化装置。 - 系統から得る交流電力や、自立発電電池又は蓄電設備の直流電源から得る直流電力を、電圧変換しつつ同電圧を分岐させて各負荷に供給し、前記直流電源の少なくとも1つは、出力波形の中に最大電力点が含まれる波形に則った電圧を出力する電力供給システムの電源最適化装置において、
前記直流電源が前記最大電力点で電力出力するように当該直流電源を最大出力点制御する出力電圧変換手段を備え、
前記自立発電電池と前記蓄電設備とを並列接続して、これら2者の合成電力を前記直流電源として前記出力電圧変換手段に出力し、
前記蓄電設備は、
電力を蓄電可能な2次電池と、
前記自立発電電池に入力部を接続し、前記2次電池に出力部を直列接続し、当該2次電池の放電を管理する放電コンバータと、
前記放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記2次電池の両端に出力部を接続し、前記2次電池の充電を管理する充電コンバータとを備え、
前記自立発電電池及び前記蓄電設備は、電力を並列に出力することが可能となっていることを特徴とする電力供給システムの電源最適化装置。 - 前記蓄電設備の残量を検出する電池残量検出手段と、
前記自立発電電池の発電能力を検出する発電能力検出手段と、
前記充電コンバータを流れる充電電流を検出する充電電流検出手段と、
前記放電コンバータを流れる放電電流を検出する放電電流検出手段とを備え、
前記充電コンバータ及び前記放電コンバータは、前記蓄電設備の電池残量と前記自立発電電池の発電能力とに応じて、前記充電電流や前記放電電流を電流制御することを特徴とする請求項3に記載の電力供給システムの電源最適化装置。 - 前記自立発電電池のみから電力が出力されて前記最大出力点制御が実行される場合、前記放電コンバータ及び前記充電コンバータは、前記放電電流と前記充電電流との差がなくなるように、これらを電流制御することを特徴とする請求項4に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
- 前記自立発電電池及び前記蓄電設備の両方から電力が出力される場合、前記放電コンバータは、放電時において前記放電電流を所定電流量に電流制御することを特徴とする請求項4又は5に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
- 前記自立発電電池の電力が出力される場合、前記充電コンバータは、充電時において前記充電電流を所定電流量に電流制御することを特徴とする請求項4〜6のうちいずれか一項に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
- 前記自立発電電池が停止する際、放電コンバータをショートさせる短絡回路を備えたことを特徴とする請求項4〜7のうちいずれか一項に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
- 系統から得る交流電力や、自立発電電池又は蓄電設備の直流電源から得る直流電力を、電圧変換しつつ同電圧を分岐させて各負荷に供給し、前記直流電源の少なくとも1つは、出力波形の中に最大電力点が含まれる波形に則った電圧を出力する電力供給システムの電源最適化装置において、
前記直流電源が前記最大電力点で電力出力するように当該直流電源を最大出力点制御する出力電圧変換手段を備え、
前記自立発電電池と前記蓄電設備とを並列接続して、これら2者の合成電力を前記直流電源として前記出力電圧変換手段に出力し、
前記蓄電設備は、
電力を蓄電可能な2次電池と、
前記2次電池の両端に入力部を接続し、該2次電池に出力部を直列接続し、前記2次電池の放電を管理する放電コンバータと、
前記放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記2次電池の両端に出力部を接続し、前記2次電池の充電を管理する充電コンバータとを備え、
前記自立発電電池の出力有無によらず、前記2次電池の残量に応じた放電を実行することを特徴とする電力供給システムの電源最適化装置。 - 前記放電コンバータと前記充電コンバータとを一体化した充放電コンバータが使用されていることを特徴とする請求項9に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
- 前記出力電圧変換手段を経て前記負荷に供給されるシステム電圧を一定に保つ定電圧手段を備えたことを特徴とする請求項1〜10のうちいずれか一項に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
- 前記定電圧手段は、
電力を蓄電可能な定電圧用2次電池と、
前記出力電圧変換手段の出力に入力部を接続し、前記定電圧用2次電池に出力部を直列接続し、該定電圧用2次電池を放電可能な定電圧用放電コンバータと、
前記定電圧用放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記定電圧用2次電池の両端に出力部を接続し、該定電圧用2次電池に充電が可能な定電圧用充電コンバータとを備え、
前記負荷への電源出力が高い場合、前記定電圧用充電コンバータにより前記定電圧用2次電池を充電し、前記電源出力が低い場合、前記定電圧用放電コンバータにより前記定電圧用2次電池を放電させることにより、前記システム電圧を一定に保つことを特徴とする請求項11に記載の電力供給システムの電源最適化装置。 - 前記定電圧手段は、
電力を蓄電可能な定電圧用2次電池と、
前記定電圧用2次電池の両端に入力部を接続し、該定電圧用2次電池に出力部を直列接続し、該定電圧用2次電池の放電可能な定電圧用放電コンバータと、
前記定電圧用放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記定電圧用2次電池の両端に出力部を接続し、該定電圧用2次電池を充電可能な定電圧用充電コンバータとを備え、
前記負荷への電源出力が高い場合、前記定電圧用充電コンバータにより前記定電圧用2次電池を充電し、前記電源出力が低い場合、前記定電圧用放電コンバータにより前記定電圧用2次電池を放電させることにより、前記システム電圧を一定に保つことを特徴とする請求項11に記載の電力供給システムの電源最適化装置。 - 前記定電圧用放電コンバータと前記定電圧用充電コンバータとを一体化した定電圧用充放電コンバータが使用されていることを特徴とする請求項13に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
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