WO2013018601A1 - 蓄電池システム - Google Patents

Abstract

　蓄電池から放電された電力とその他の電力源から供給された電力とを選択的に切り換えて負荷に供給することができ、かつインバータでの待機電力の消費を抑制することができる蓄電池システムを提供する。　充電器２と蓄電池３とインバータ４とを迂回して電源１０と負荷２０との間に接続される外部バイパス５と、外部バイパス５における電源１０と負荷２０との間の電気的な接続を入り切り可能に構成されるスイッチ部６と、を具備し、蓄電池３を充電する場合には、第一モードＭ１として充電器２を「入」とし、インバータ４を「切」とし、スイッチ部６を「入」とし、蓄電池３を放電する場合には、第二モードＭ２として充電器２を「切」とし、インバータ４を「入」とし、スイッチ部６を「切」として、蓄電池３を充放電しない場合には、第三モードＭ３として充電器２を「切」とし、インバータ４を「切」とし、スイッチ部６を「入」とする。

Description

蓄電池システム

　本発明は、蓄電池を備えた蓄電池システムの技術に関する。

　従来、蓄電池を備えた蓄電池システムの技術において、蓄電池から放電された電力とその他の電力源から供給された電力とを、選択的に切り換えて負荷に供給する蓄電池システムの技術は公知となっている。例えば、特開平８－３３６２４０号公報に記載の如くである。

　特開平８－３３６２４０号公報に記載の蓄電池システムの技術においては、いわゆる常時インバータ給電方式が用いられる。これによれば、通常時には、商用電源から供給された電力が負荷に供給される。その一方、停電時には、蓄電池から放電された電力が負荷に供給される。このように、商用電源から供給された電力と蓄電池から放電された電力とが、選択的に切り換えられて負荷に供給される。

　しかしながら、特開平８－３３６２４０号公報に記載の蓄電池システムの技術においては、蓄電池から放電された電力と商用電源から供給された電力とは、常にインバータを経由して負荷に供給されるものである。したがって、この技術では、負荷に電力が供給されていない状態でもイバータは作動できるように待機させる必要があるため、インバータでの待機電力の消費が大きくなるという問題点があった。

　解決しようとする問題は、蓄電池から放電された電力とその他の電力源から供給された電力とを選択的に切り換えて負荷に供給することができ、かつインバータでの待機電力の消費を抑制することができる蓄電池システムを提供することである。

　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

　本発明の蓄電池システムにおいては、電力を充放電可能な蓄電池と、前記蓄電池と電源との間に接続されて、前記電源からの電力を前記蓄電池に充電させる充電器と、前記蓄電池と負荷との間に接続されて、前記蓄電池から放電された電力を直流から交流に変換して前記負荷に供給するインバータと、を具備する蓄電池システムであって、前記充電器と前記蓄電池と前記インバータとを迂回して前記電源と前記負荷との間に接続されるバイパスと、前記バイパスにおける前記電源と前記負荷との間の電気的な接続を入り切り可能に構成されるスイッチ部と、前記充電器の前記蓄電池への充電の入り切りと、前記インバータの前記負荷への電力供給の入り切りと、前記スイッチ部の入り切りとを制御する制御手段と、を具備し、前記蓄電池を充電する場合には、第一のモードとして前記充電器を「入」とし、前記インバータを「切」とし、前記スイッチ部を「入」とし、前記蓄電池を放電する場合には、第二のモードとして前記充電器を「切」とし、前記インバータを「入」とし、前記スイッチ部を「切」として、前記蓄電池を放充電しない場合には、第三のモードとして前記充電器を「切」とし、前記インバータを「切」とし、前記スイッチ部を「入」とするものである。

　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

　本発明の蓄電池システムによれば、蓄電池から放電された電力とその他の電力源から供給された電力とを選択的に切り換えて負荷に供給することができ、かつインバータでの待機電力の消費を抑制することができる蓄電池システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る蓄電池システムの構成を示した模式図。 同じく、３つのモードの入り切り制御の構成を示した表。

　まず、本発明の一実施形態に係る蓄電池システム１について説明する。

　図１に示す蓄電池システム１は、蓄電池３から放電された電力とその他の電源から供給された電力とを、選択的に切り換えて負荷２０に供給するシステムである。なお、「その他の電源」として、本実施形態では、商用電源（以下では、電源１０）が用いられている。
　蓄電池システム１は、主として、内部ライン８と、充電器２と、蓄電池３と、インバータ４と、外部バイパス５と、スイッチ部６と、制御手段７と、により構成される。

　内部ライン８とは、電源１０から供給された電力を、充電器２と蓄電池３とインバータ４とを通して負荷２０に供給する接続ラインである。内部ライン８は、電力の入力側に電源１０が接続され、電力の出力側に負荷２０が接続される。

　充電器２は、電源１０から供給された交流電力を所定の電圧に変換し、整流して蓄電池３に充電させるものである。充電器２は、電力の入力側に電源１０が接続され、電力の出力側に蓄電池３が接続される。充電器２は、制御手段７によって蓄電池３への充電を入り切り可能に構成される。すなわち、制御手段７によって充電器２が「入」とされると、蓄電池３が充電される。一方、制御手段７によって充電器２が「切」とされると、蓄電池３が充電されない。

　蓄電池３は、電力を充放電可能に構成されるものである。蓄電池３は、電力の入力側に充電器２が接続され、電力の出力側にインバータ４が接続される。蓄電池３は、本実施形態において、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等により構成される。また、蓄電池３は、その内部に図示しない制御手段を備えて、過充電や過放電しないように制御される。

　インバータ４は、電力を直流から交流に変換して負荷２０に供給するものである。インバータ４は、電力の入力側に蓄電池３が接続され、電力の出力側に負荷２０が接続される。インバータ４は、制御手段７によって作動（「入」）と作動停止（「切」）とを切り換え可能に構成される。すなわち、制御手段７によってインバータ４が「入」とされると、電力が負荷２０に供給される。一方、制御手段７によってインバータ４が「切」とされると、電力が負荷２０に供給されず遮断される。

　外部バイパス５は、電源１０から供給された電力を、スイッチ部６を通して（充電器２と蓄電池３とインバータ４とを通さずに）負荷２０に供給する接続ラインである。外部バイパス５は、充電器２と蓄電池３とインバータ４とを迂回して、電力の入力側に電源１０が接続され、電力の出力側に負荷２０が接続される。

　スイッチ部６は、外部バイパス５において、電源１０から供給された電力の負荷２０への供給を制御手段７によって入り切り可能に構成されるものである。スイッチ部６は、電力の入力側に電源１０が接続され、電力の出力側に負荷２０が接続される。そして、制御手段７によってスイッチ部６が「入」とされると、電力が外部バイパス５を介して負荷２０に供給される。一方、制御手段７によってスイッチ部６が「切」とされると、電力が外部バイパス５を介して負荷２０に供給されず遮断される。

　このように、蓄電池システム１は、電源１０から供給された電力を負荷２０に供給するために、２つのルートを有している。すなわち、内部ライン８を介してインバータ４を経由して負荷２０に電力を供給するルートと、外部バイパス５を介してインバータ４を経由しないで負荷２０に電力を供給するルートと、である。

　制御手段７は、充電器２における蓄電池３への充電や、インバータ４における負荷２０への電力の供給や、スイッチ部６における電源１０から供給された電力の負荷２０へ供給等を、それぞれ入り切り制御するものである。制御手段７は、充電器２と、インバータ４と、スイッチ部６と、にそれぞれ接続される。なお、制御手段７は、タイマ（不図示）を備えて、現在の時刻を検知可能に構成される。

　また、制御手段７には、充電器２における蓄電池３への充電と、インバータ４における負荷２０への電力の供給と、スイッチ部６における電源１０から供給された電力の負荷２０へ供給と、をそれぞれ入り切り制御するための、３つのモードが予め設定されている。なお、本実施形態において、「３つのモード」は、第一モードＭ１と、第二モードＭ２と、第三モードＭ３と、により構成される。
　なお、第一モードＭ１と第二モードＭ２と第三モードＭ３との切り換えは、制御手段７によって無瞬断で行われるように設定される。

　次に、第一モードＭ１について、図２を用いて詳細に説明する。

　第一モードＭ１とは、蓄電池３が充電される場合に用いられる制御方法である。
　第一モードＭ１が実行されると、制御手段７によって充電器２が「入」とされる。また、制御手段７によってインバータ４が「切」とされる。また、制御手段７によってスイッチ部６が「入」とされる。

　より詳細には、第一モードＭ１が実行されると、内部ライン８において、充電器２が「入」とされるので、蓄電池３が充電される。また、インバータ４が「切」とされるので、電力がインバータ４から負荷２０に供給されず、すなわち蓄電池３が放電しない。このように、内部ライン８において、蓄電池３が充放電されず、インバータ４に電力が供給されない。
　一方、外部バイパス５において、スイッチ部６が「入」とされるので、電源１０から供給された電力は外部バイパス５を介して負荷２０に供給される。

　以上のように、第一モードＭ１が実行されると、外部バイパス５を介して（インバータ４を経由せずに）、電源１０から供給された電力を負荷２０に供給することができる。

　次に、第二モードＭ２について詳細に説明する。

　第二モードＭ２とは、蓄電池３が放電される場合に用いられる制御方法である。
　第二モードＭ２が実行されると、制御手段７によって充電器２が「切」とされる。また、制御手段７によってインバータ４が「入」とされる。また、制御手段７によってスイッチ部６が「切」とされる。

　より詳細には、第二モードＭ２が実行されると、内部ライン８において、充電器２が「切」とされるので、蓄電池３が充電されない。また、インバータ４が「入」とされるので、蓄電池３から放電された電力が、インバータ４から負荷２０に供給される。
　一方、外部バイパス５において、スイッチ部６が「切」とされるので、電源１０から供給された電力は外部バイパス５を介して負荷２０に供給されない。

　以上のように、第二モードＭ２が実行されると、内部ライン８を介して（インバータ４を経由して）、蓄電池３から放電された電力を負荷２０に供給することができる。

　次に、第三モードＭ３について詳細に説明する。

　第三モードＭ３とは、蓄電池３が充放電されない場合に用いられる制御方法である。
　第三モードＭ３が実行されると、制御手段７によって充電器２が「切」とされる。また、制御手段７によってインバータ４が「切」とされる。また、制御手段７によってスイッチ部６が「入」とされる。

　より詳細には、第三モードＭ３が実行されると、内部ライン８において、充電器２が「切」とされるので、蓄電池３が充電されない。また、インバータ４が「切」とされるので、電力がインバータ４から負荷２０に供給されず、すなわち蓄電池３が放電しない。このように、内部ライン８において、蓄電池３が充放電されず、インバータ４に電力が供給されない。
　一方、外部バイパス５において、スイッチ部６が「入」とされるので、電源１０から供給された電力は外部バイパス５を介して負荷２０に供給される。

　以上のように、第三モードＭ３が実行されると、外部バイパス５を介して（インバータ４を経由せずに）、電源１０から供給された電力を負荷２０に供給することができる。

　このような構成によって、第一モードＭ１及び第三モードＭ３（第二モードＭ２以外のモード）では、インバータ４を経由せずに負荷２０に電力を供給することができるので、従来技術のように常にインバータ４を経由して負荷２０に電力を供給する構成と比べて、インバータ４での待機電力の消費を抑制することができる。

　次に、上記の如く構成された蓄電池システム１において、制御手段７による第一モードＭ１と第二モードＭ２と第三モードＭ３との切り換えの設定について説明する。

　本実施形態において、第一モードＭ１と第二モードＭ２と第三モードＭ３とは、前記タイマを用いた制御手段７によって、予め設定された所定時間帯に自動的に選択して実行されるものである。より詳細には、深夜電力料金となる夜間の所定時間帯（例えば、２３時から翌日の７時まで）に、制御手段７によって第一モードＭ１が実行される。そして、蓄電池３が満充電となるために必要な所定時間だけ第一モードＭ１が実行された後には、制御手段７によって第三モードＭ３が実行される。そして、（深夜電力料金よりも電力料金が高い設定である）昼間の所定時間帯に、第二モードＭ２が実行される。

　これによって、安価な電力料金によって蓄電池３を充電させることができる。そして、昼間には、電源１０から供給された電力を用いず、（安価な電力料金によって充電された）蓄電池３から放電された電力を用いるので、電力料金を効率良く節約することができる。

　なお、上記の実施形態において、第一モードＭ１から第三モードＭ３への切り換えは、所定の時間帯になると実行されているが、蓄電池３が満充電であるか否か検知する検知手段（不図示）を設けて、この検知手段の検知結果に応じて実行される構成であってもよい。すなわち、蓄電池３が満充電となると、制御手段７によって第一モードＭ１から第三モードＭ３へと切り換える構成とすることで、蓄電池システム１を効率良く作動させることができる。

　なお、第一モードＭ１と第二モードＭ２と第三モードＭ３とは、制御手段７によって、停電時に自動的に選択して実行される構成であってもよい。より詳細には、第一モードＭ１または第三モードＭ３が実行されている場合であっても、停電時には、（所定時間帯にかかわらず）第二モードＭ２が実行される構成であってもよい。

　これによって、外部バイパス５を通って電源１０から供給された電力と、内部ライン８を通って蓄電池３から放電された電力と、を自動的に切り換えて、負荷２０に電力を供給することができる。したがって、電源１０から電力が供給されない停電時であっても、負荷２０に途切れることなく電力を供給することができる。

　なお、本実施形態では、電源１０として商用電源を用いた構成としているが、これに限定するものではない。例えば、電源１０として太陽光や風力等の自然エネルギーにより生じた電力を用いることができる。すなわち、住宅の屋根等に設置される太陽光パネルや、風車を有する発電機を用いて、これらから生じる起動力を利用した電力を用いることができる。

　ここで、例えば、上記の如く住宅の屋根等に設置される太陽光パネルから生じる起動力を利用した電力（以下では、「太陽光発電電力」）を利用した場合、上記の如く昼間の所定時間帯に第二モードＭ２が実行されることによって、太陽光発電電力を余剰電力として、売電することができる。

　また、蓄電池３の第一モードＭ１と第二モードＭ２と第三モードＭ３とを切り換える上記の所定時間帯を変更することができる。これによって、昼間に第一モードＭ１を実行することで太陽光発電電力を蓄電池３に充電させ、深夜に第三モードＭ３を実行することで深夜に蓄電池３を放電させることができる。

　以上のように、本発明の一実施形態に係る蓄電池システム１は、
　電力を充放電可能な蓄電池３と、
　前記蓄電池３と電源１０との間に接続されて、前記電源１０からの電力を前記蓄電池３に充電させる充電器２と、
　前記蓄電池３と負荷２０との間に接続されて、前記蓄電池３から放電された電力を直流から交流に変換して前記負荷２０に供給するインバータ４と、
　を具備する蓄電池システム１であって、
　前記充電器２と前記蓄電池３と前記インバータ４とを迂回して前記電源１０と前記負荷２０との間に接続される外部バイパス５と、
　前記外部バイパス５における前記電源１０と前記負荷２０との間の電気的な接続を入り切り可能に構成されるスイッチ部６と、
　前記充電器２の前記蓄電池３への充電の入り切りと、前記インバータ４の前記負荷２０への電力供給の入り切りと、前記スイッチ部６の入り切りとを制御する制御手段７と、
　を具備し、
　前記蓄電池３を充電する場合には、第一モードＭ１として前記充電器２を「入」とし、前記インバータ４を「切」とし、前記スイッチ部６を「入」とし、
　前記蓄電池３を放電する場合には、第二モードＭ２として前記充電器２を「切」とし、前記インバータ４を「入」とし、前記スイッチ部６を「切」として、
　前記蓄電池３を充放電しない場合には、第三モードＭ３として前記充電器２を「切」とし、前記インバータ４を「切」とし、前記スイッチ部６を「入」とするものである。

　これによって、蓄電池３から放電された電力と電源１０から供給された電力とを選択的に切り換えて負荷２０に供給することができ、かつインバータ４での待機電力の消費を抑制することができる蓄電池システム１を供給することができる。

　本発明は、蓄電池を備えた蓄電池システムに利用可能である。

　１　　蓄電池システム
　２　　充電器
　３　　蓄電池
　４　　インバータ
　５　　外部バイパス
　６　　スイッチ部
　７　　制御手段
　１０　電源
　２０　負荷

Claims (1)

1. 　電力を充放電可能な蓄電池と、
   　前記蓄電池と電源との間に接続されて、前記電源からの電力を前記蓄電池に充電させる充電器と、
   　前記蓄電池と負荷との間に接続されて、前記蓄電池から放電された電力を直流から交流に変換して前記負荷に供給するインバータと、
   　を具備する蓄電池システムであって、
   　前記充電器と前記蓄電池と前記インバータとを迂回して前記電源と前記負荷との間に接続されるバイパスと、
   　前記バイパスにおける前記電源と前記負荷との間の電気的な接続を入り切り可能に構成されるスイッチ部と、
   　前記充電器の前記蓄電池への充電の入り切りと、前記インバータの前記負荷への電力供給の入り切りと、前記スイッチ部の入り切りとを制御する制御手段と、
   　を具備し、
   　前記蓄電池を充電する場合には、第一のモードとして前記充電器を「入」とし、前記インバータを「切」とし、前記スイッチ部を「入」とし、
   　前記蓄電池を放電する場合には、第二のモードとして前記充電器を「切」とし、前記インバータを「入」とし、前記スイッチ部を「切」として、
   　前記蓄電池を放充電しない場合には、第三のモードとして前記充電器を「切」とし、前記インバータを「切」とし、前記スイッチ部を「入」とする、
   　ことを特徴とする蓄電池システム。

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