WO2025258482A1 - 制御装置、空気調和機および制御方法 - Google Patents

制御装置、空気調和機および制御方法

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WO2025258482A1
WO2025258482A1 PCT/JP2025/020283 JP2025020283W WO2025258482A1 WO 2025258482 A1 WO2025258482 A1 WO 2025258482A1 JP 2025020283 W JP2025020283 W JP 2025020283W WO 2025258482 A1 WO2025258482 A1 WO 2025258482A1
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WO
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charge
discharge
plan
storage unit
power storage
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PCT/JP2025/020283
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English (en)
French (fr)
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完世 上地
臣悟 大野
啓介 増田
裕介 土井
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Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/46—Improving electric energy efficiency or saving
    • F24F11/47—Responding to energy costs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/12—Arrangements for adjusting voltage in AC networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Arrangements for adjusting voltage in AC networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, the networks, e.g. progressively balanced loading
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
    • F24F2110/50—Air quality properties
    • F24F2110/64—Airborne particle content
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2140/00—Control inputs relating to system states
    • F24F2140/60—Energy consumption

Definitions

  • This disclosure relates to a control device, an air conditioner, and a control method.
  • This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2024-93901, filed June 10, 2024, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses the following air conditioning system. Specifically, the air conditioning system disclosed in Patent Document 1 is equipped with a control means that, for the purpose of power load leveling (peak cutting), provides part or all of the power required for air conditioning during periods when daily power consumption fluctuations peak with power from a secondary battery that serves as an auxiliary power source, and charges the secondary battery with commercial power during other periods. In the air conditioning system disclosed in Patent Document 1, for example, when the system is stopped at night, the auxiliary power source is charged with inexpensive nighttime power supplied from the commercial power system.
  • demand responses which are carried out with the aim of balancing the supply and demand of electricity, include downward DR, which is DR that reduces the amount of electricity demand as described above, upward DR, which is DR that increases the amount of electricity demand, and upward/downward DR, which is DR that increases or decreases the amount of electricity demand.
  • downward DR which is DR that reduces the amount of electricity demand as described above
  • upward DR which is DR that increases the amount of electricity demand
  • upward/downward DR which is DR that increases or decreases the amount of electricity demand.
  • the demand for electricity is increased, for example, by operating demand equipment to consume electricity or by charging a storage battery.
  • DR maintains a constant balance between supply and demand of electricity by changing the consumption pattern on the energy demand side (consumer side) in accordance with the power supply situation, and in this disclosure, DR is considered to be a response to a request for a change in the power demand pattern.
  • the secondary battery is charged, for example, using nighttime electricity, so when an up-driving or down-driving drive is required, the secondary battery or other power storage unit cannot be charged, which poses the problem of not being able to effectively utilize the power storage unit.
  • This disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a control device, air conditioner, and control method that can effectively utilize the power storage unit.
  • control device for an air conditioner that includes a compressor, a compressor motor that drives the compressor, and a power storage unit that can supply power to the compressor motor, and includes: a pre-charge/discharge plan creation unit that creates a pre-charge/discharge plan that is a plan for controlling the charge rate of the power storage unit to be performed before implementing a demand response (DR), which is a response to requests for changes in power demand patterns; an ongoing charge/discharge plan creation unit that creates an ongoing charge/discharge plan that is a plan for controlling the charge/discharge of the power storage unit while the DR is being implemented; and a charge/discharge control unit that controls the charge rate of the power storage unit in accordance with the pre-charge/discharge plan before implementing the DR, and controls the charge/discharge of the power storage unit in accordance with the ongoing charge/discharge plan while the DR is being implemented.
  • DR demand response
  • the air conditioner disclosed herein is an air conditioner control device that includes a compressor, a compressor motor that drives the compressor, and a power storage unit that can supply power to the compressor motor, and includes a control device that includes: a pre-charge/discharge plan creation unit that creates a pre-charge/discharge plan that is a plan for controlling the charge rate of the power storage unit to be executed before executing a demand response (hereinafter referred to as "DR") that is a response to a request for a change in the power demand pattern; an active charge/discharge plan creation unit that creates an active charge/discharge plan that is a plan for controlling the charge/discharge of the power storage unit while the DR is being executed; and a charge/discharge control unit that controls the charge rate of the power storage unit in accordance with the pre-charge/discharge plan before executing the DR, and controls the charge/discharge of the power storage unit in accordance with the active charge/discharge plan while the DR is being executed.
  • the control method disclosed herein is a control method for an air conditioner equipped with a compressor, a compressor motor that drives the compressor, and a power storage unit that can supply power to the compressor motor, and includes the steps of creating a pre-charge/discharge plan that is a control plan for the charge rate of the power storage unit to be carried out before implementing dynamic regeneration (DR), which is a response to a request for changes in power demand patterns; creating an ongoing charge/discharge plan that is a control plan for charging/discharging the power storage unit while the dynamic regeneration is being carried out; and controlling the charge rate of the power storage unit in accordance with the pre-charge/discharge plan before implementing dynamic regeneration, and controlling the charging/discharging of the power storage unit in accordance with the ongoing charge/discharge plan while the dynamic regeneration is being carried out.
  • DR dynamic regeneration
  • control device air conditioner, and control method disclosed herein enable effective use of the power storage unit.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example of an air conditioner according to an embodiment of the present disclosure.
  • 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration example of an outdoor unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of the operation of a control device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of operation of the air conditioner according to the embodiment of the present disclosure.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of the operation of a charge/discharge control unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • 10 is a flowchart illustrating an example of the operation of a charge/discharge control unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a computer according to an embodiment of the present disclosure.
  • control device air conditioner, and control method according to embodiments of the present disclosure will be described below with reference to Figures 1 to 7. Note that the same or corresponding components in each figure will be designated by the same reference numerals, and descriptions will be omitted where appropriate.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example configuration of an air conditioner 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example configuration of an outdoor unit 3 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the air conditioner 1 includes an indoor unit 2 and an outdoor unit 3.
  • the indoor unit 2 includes a control device 21.
  • the indoor unit 2 also includes an air filter, a heat exchanger, a room temperature sensor, a fan, a fan motor, etc., which are not shown.
  • the outdoor unit 3 includes a compressor motor 31, a fan motor 32, and a battery 33. As shown in FIG.
  • the outdoor unit 3 also includes a compressor 34, a propeller fan (hereinafter also referred to as "fan") 35, an AC/DC (alternating current/direct current) converter 36, an inverter 37, an inverter 38, a heat exchanger 39, and a bidirectional DC/DC converter 40.
  • the outdoor unit 3 also includes an expansion valve, a four-way valve, an outdoor air temperature sensor, a heat exchanger temperature sensor, etc., which are not shown.
  • the battery 33 is an example of a configuration of a "power storage unit” according to the present disclosure.
  • the battery 33 may be provided inside the indoor unit 2, or outside the indoor unit 2 and the outdoor unit 3. Multiple batteries 33 may be provided inside the indoor unit 2 and the outdoor unit 3.
  • a capacitor may be provided in place of the battery 33 or in parallel with the battery 33.
  • a capacitor is also an example of a configuration of a "power storage unit” according to the present disclosure.
  • the input of the AC/DC converter 36 is connected to an AC power source supplied from a commercial power system or the like, for example via the indoor unit 2, and the AC/DC converter 36 converts the AC power into DC power and outputs it.
  • the AC/DC converter 36 may rectify the AC power and output it as DC power directly, or it may rectify the AC power, boost it, and output it as DC power.
  • the DC power output by the AC/DC converter 36 is supplied to the inverter 37, the inverter 38, and the bidirectional DC/DC converter 40.
  • the voltage of the DC power output by the AC/DC converter 36 or the like is the "DC voltage" according to the present disclosure.
  • the bidirectional DC/DC converter 40 controls the charging and discharging (charging and discharging) of the battery 33.
  • the bidirectional DC/DC converter 40 charges the battery 33 by changing the voltage of the DC power output by the AC/DC converter 36 etc. and supplying it to the battery 33, and controls the DC voltage by changing the voltage of the DC power discharged from the battery 33, supplying the power discharged from the battery 33 to the compressor motor 31 and fan motor 32.
  • the bidirectional DC/DC converter 40 also charges the battery 33 using regenerative energy generated by the compressor motor 31, and charges the battery 33 with the back electromotive force generated by the fan motor 32.
  • the inverter 37 converts the DC power output by the AC/DC converter 36 and/or the bidirectional DC/DC converter 40 into AC power and drives and controls the compressor motor 31 (e.g., controls the rotation speed).
  • the compressor motor 31 drives the compressor 34, which compresses the refrigerant in the refrigeration cycle of the air conditioner 1.
  • the inverter 37 uses six IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) to form a three-phase bridge circuit that supplies three-phase AC power to the compressor motor 31.
  • freewheel diodes are connected between the collectors and emitters of the IGBTs, and these diodes form a bridge rectifier circuit that converts the regenerative energy of the three-phase AC generated by the compressor motor 31 when it decelerates into DC and outputs it to the DC side (the AC/DC converter 36 side).
  • the inverter 38 converts the DC power output by the AC/DC converter 36 and/or the bidirectional DC/DC converter 40 into AC power and controls the drive of the fan motor 32 (e.g., controls the rotation speed).
  • the fan motor 32 drives the fan 35, which ventilates the heat exchanger 39 with outside air in the forward direction.
  • the inverter 38 uses six MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) to form a three-phase bridge circuit that supplies three-phase AC power to the fan motor 32.
  • the body diodes of the MOSFETs also form a bridge rectifier circuit, which converts the back electromotive force of the three-phase AC generated when the fan motor 32 rotates in reverse due to headwind into DC and outputs it to the DC side.
  • the inverter 38 may also be equipped with a freewheel diode, just like the inverter 37.
  • control device 21 can be configured using, for example, a computer.
  • the control device 21 has functional blocks configured from a combination of hardware such as a computer and peripheral circuits, and software such as a program executed by the computer, including a pre-charge/discharge plan creation unit 22, an ongoing charge/discharge plan creation unit 23, a charge/discharge control unit 24, and a communication unit 25.
  • the control device 21 controls the various units of the indoor unit 2 and the outdoor unit 3, and has functions such as temperature control to bring the room temperature closer to a target temperature, but existing technology can be used for this, and so description thereof will be omitted.
  • the advance charge/discharge plan creation unit 22 creates an advance charge/discharge plan, which is a control plan for the SOC (State of Charge) of the battery 33 (power storage unit) to be carried out before DR is implemented.
  • SOC is an index that represents the state of charge, with a fully charged state being 100% and a fully discharged state being 0%.
  • DR is a response to requests for changes in the power demand pattern, as described above, and includes an increase DR, which is a DR when increasing power demand, and a decrease DR, which is a DR when decreasing power demand.
  • DR embodiments include electricity rate-based DR and incentive-based DR.
  • Electricity rate-based DR encourages consumers to engage in DR by setting various electricity rates, such as raising electricity rates during peak hours and lowering electricity rates when renewable energy (renewable energy) output control occurs.
  • Incentive-based DR is a form in which, based on a prior contract, an aggregator or other such entity encourages consumers to engage in DR in response to a command (hereinafter referred to as a DR command) from a general electricity distribution company, retail electricity supplier, or other such entity, and receives an incentive in return. Note that this embodiment is not limited to the form of DR.
  • the DR can be defined, for example, by time conditions (start time, end time, implementation date, implementation period, etc.), information indicating whether it is upward or downward DR, and conditions for the amount of power to be changed (minimum power amount required for a reward, target power amount, etc.).
  • the control device 21 can obtain the DR command by, for example, accessing a specified server a certain time before the DR is implemented or by receiving information distributed from the server. Additionally, setting information, such as electricity charges, can be set by the user accessing the control device 21 using an information processing terminal such as a smartphone.
  • the advance charge/discharge plan creation unit 22 creates an advance charge/discharge plan that controls the charging rate so that the battery 33 can charge all of the amount of power that will be changed during DR implementation, or so that the battery 33 can be charged to its maximum. Furthermore, when the DR is a down-regulation DR, the advance charge/discharge plan creation unit 22 creates an advance charge/discharge plan that controls the charging rate so that the battery 33 can discharge all of the amount of power that will be changed during DR implementation, or so that the battery 33 can be discharged to its maximum.
  • the amount of power that is changed can be, for example, an amount of power that has a certain margin relative to the full charge capacity of the battery 33.
  • the advance charge/discharge plan can be information that defines, for example, the target SOC value, whether charging or discharging, the start and end times of charging or discharging, the power of charging or discharging, etc.
  • the advance charge/discharge plan creation unit 22 can prioritize, for example, late-night times when discounted rates are available as charging time, or, in the case of discharging, the time before DR implementation when power consumption exceeds discharge power as discharging time.
  • the ongoing charge/discharge plan creation unit 23 creates an ongoing charge/discharge plan, which is a control plan for charging and discharging the battery 33 while DR is being implemented.
  • the ongoing charge/discharge plan can include, for example, information defining whether charging or discharging is being performed, the start and end times of charging or discharging, and the power of charging or discharging.
  • the ongoing charge/discharge plan creation unit 23 creates as the ongoing charge/discharge plan a discharge plan for the battery 33 during DR implementation time (e.g., information defining the discharge start time, discharge end time, discharge power, or the amount of discharge power per hour or for the entire time).
  • the ongoing charge/discharge plan creation unit 23 creates as the ongoing charge/discharge plan a charging plan for the battery 33 during DR implementation time (e.g., information defining the charge start time, charge end time, charge power, or the amount of charge power per hour or for the entire time).
  • the charge/discharge control unit 24 controls the bidirectional DC/DC converter 40 to control the SOC of the battery 33 according to a pre-charge/discharge plan before DR is implemented, and controls the charging/discharging of the battery 33 according to an ongoing charge/discharge plan while DR is being implemented.
  • the charge/discharge control unit 24 also controls the bidirectional DC/DC converter 40 to charge the battery 33 using regenerative energy generated by the compressor motor 31.
  • the charge/discharge control unit 24 also controls the bidirectional DC/DC converter 40 to charge the battery 33 with the back electromotive force generated by the fan motor 32.
  • the communication unit 25 sends and receives predetermined information via a predetermined communication line between a server (not shown), an information processing terminal used by the user, etc.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the operation of the control device 21 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of the operation of the air conditioner 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the demand amount (power consumption of the air conditioner 1) (kW), the SOC (%) of the battery 33, and the charge/discharge power (kW) of the battery 33.
  • the solid line represents the demand amount under normal conditions (baseline), the dashed-dotted line represents the demand amount during a lower DR, and the dashed line represents the demand amount during a higher DR.
  • the dashed-dotted line represents the SOC during a lower DR, and the dashed line represents the SOC during a higher DR.
  • the charge/discharge power the dashed-dotted line represents the charge/discharge power during a lower DR, and the dashed line represents the charge/discharge power during a higher DR.
  • the values on the vertical axis have been appropriately emphasized for ease of understanding.
  • a DR command is issued at time t1 specifying that the DR implementation time is from time t2 to time t3, and the time from time t1 to time t2 is set as the pre-charge/discharge time according to the pre-charge/discharge plan.
  • battery 33 is discharged at a constant discharge power so that the SOC reaches a second predetermined value from time t1 to time t2, and battery 33 is charged at a constant charge power from time t2 to time t3, resulting in an increase in SOC.
  • battery 33 is charged at a constant charge power so that the SOC reaches a first predetermined value from time t1 to time t2, and battery 33 is discharged at a constant discharge power from time t2 to time t3, resulting in a decrease in SOC.
  • the process shown in FIG. 3 is repeatedly executed at regular intervals.
  • the advance charge/discharge plan creation unit 22 determines whether a DR is scheduled (step S101). If a DR is not scheduled (step S101: NO), the advance charge/discharge plan creation unit 22 ends the process shown in FIG. 3. If a DR is scheduled (step S101: YES (after time t1 in the example of FIG. 4)), the advance charge/discharge plan creation unit 22 determines whether the next DR is a downward DR or an upward DR (step S102).
  • the advance charge/discharge plan creation unit 22 creates an advance charge/discharge plan to set the SOC of the battery 33 to a first predetermined value in preparation for the lowering DR (step S103).
  • the advance charge/discharge plan is a plan to charge the battery with a constant charging power so that the SOC will reach the first predetermined value (e.g., approximately 90%) by time t2.
  • the ongoing charge/discharge plan creation unit 23 creates a discharge plan for the battery 33 during the DR implementation time as an ongoing charge/discharge plan (step S104).
  • the ongoing charge/discharge plan is a plan to discharge at a constant discharge current from time t2 to time t3.
  • the advance charge/discharge plan creation unit 22 creates an advance charge/discharge plan to set the SOC of the battery 33 to a second predetermined value in preparation for the increased DR (step S105).
  • the advance charge/discharge plan is a plan to discharge at a constant discharge power so that the SOC reaches the second predetermined value (e.g., approximately 10%) by time t2.
  • the ongoing charge/discharge plan creation unit 23 creates a charging plan for the battery 33 during the DR implementation time as an ongoing charge/discharge plan (step S106).
  • the ongoing charge/discharge plan is a plan to charge with a constant charging current from time t2 to time t3.
  • step S104 or step S106 the charge/discharge control unit 24 controls the SOC of the battery 33 in accordance with the advance charge/discharge plan until the DR start time (step S107).
  • the SOC changes to the first predetermined value or the second predetermined value from time t1 to time t2 in accordance with the advance charge/discharge plan.
  • the charge/discharge control unit 24 waits until the DR start time is reached (step S108: NO is repeated).
  • the charge/discharge control unit 24 controls the charging and discharging of the battery 33 in accordance with the ongoing charge/discharge plan (step S109) until the DR end time is reached (step S110: YES (after time t3 in the example of FIG. 4)).
  • the battery 33 is discharged or charged with a constant discharge power or charge power from time t2 to time t3 in accordance with the ongoing charge/discharge plan, and the SOC decreases or increases.
  • the charge/discharge control unit 24 ends the processing shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of operation of the charge/discharge control unit 24 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the process shown in FIG. 5 is repeatedly executed at regular intervals.
  • the charge/discharge control unit 24 determines whether the DC voltage shown in FIG. 2 is equal to or greater than a predetermined voltage (step S201). If the DC voltage is equal to or greater than the predetermined voltage (step S201: YES), the charge/discharge control unit 24 determines whether the compressor motor 31 is decelerating (step S202).
  • step S202 If the compressor motor 31 is decelerating (step S202: YES), the charge/discharge control unit 24 controls the bidirectional DC/DC converter 40 to charge the battery 33 until the next process execution cycle (step S203), and ends the process shown in FIG. 5.
  • step S203 if the DC voltage rises above the predetermined voltage and the compressor motor 31 is decelerating, it is determined that regenerative energy has been generated, and the battery 33 is charged.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of operation of the charge/discharge control unit 24 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the process shown in FIG. 6 is repeatedly executed at regular intervals.
  • the charge/discharge control unit 24 determines whether the DC voltage shown in FIG. 2 is equal to or greater than a predetermined voltage (step S301). If the DC voltage is equal to or greater than the predetermined voltage (step S301: YES), the charge/discharge control unit 24 determines whether the air conditioner 1 is stopped (step S302).
  • step S302 If the air conditioner 1 is stopped (step S302: YES), the charge/discharge control unit 24 controls the bidirectional DC/DC converter 40 to charge the battery 33 until the next process execution cycle (step S303), and ends the process shown in FIG. 6.
  • the charge/discharge control unit 24 controls the bidirectional DC/DC converter 40 to charge the battery 33 until the next process execution cycle (step S303), and ends the process shown in FIG. 6.
  • the DC voltage rises above the predetermined voltage and the air conditioner 1 is stopped, it is determined that back electromotive force has been generated, and the battery 33 is charged.
  • the control device 21 is a control device for the air conditioner 1 that includes a compressor 34, a compressor motor 31 that drives the compressor 34, and a battery 33 that can supply power to the compressor motor 31.
  • the control device 21 includes a preliminary charge/discharge plan creation unit 22, an ongoing charge/discharge plan creation unit 23, and a charge/discharge control unit 24.
  • the preliminary charge/discharge plan creation unit 22 creates a preliminary charge/discharge plan that is a control plan for the SOC (state of charge) of the battery 33 to be performed before dynamic regeneration is implemented.
  • the ongoing charge/discharge plan creation unit 23 creates an ongoing charge/discharge plan that is a control plan for charging and discharging the battery 33 during dynamic regeneration.
  • the charge/discharge control unit 24 controls the SOC of the battery 33 in accordance with the preliminary charge/discharge plan before dynamic regeneration is implemented, and controls the charging and discharging of the battery 33 in accordance with the ongoing charge/discharge plan during dynamic regeneration. This configuration enables effective use of the battery 33.
  • the DR includes an up-DR, which is a DR when increasing demand for power, and a down-DR, which is a DR when decreasing demand.
  • the advance charge/discharge plan creation unit 22 creates an advance charge/discharge plan that controls the SOC so that the amount of power that changes during the DR is charged or charged to the maximum.
  • the advance charge/discharge plan creation unit 22 creates an advance charge/discharge plan that controls the SOC so that the amount of power that changes during the DR is discharged or discharged to the maximum.
  • the charge/discharge control unit 24 charges the battery 33 using regenerative energy generated by the compressor motor 31.
  • the regenerative energy can be charged to the battery 33, thereby improving energy conservation.
  • the air conditioner 1 is equipped with an outdoor unit 3 having a heat exchanger 39, a fan 35 that ventilates outside air through the heat exchanger 39, and a fan motor 32 that drives the fan 35.
  • the charge/discharge control unit 24 charges the battery 33 with the back electromotive force generated by the fan motor 32.
  • the fan 35 rotates in reverse, generating back electromotive force from the fan motor 32. If the induced voltage at this time becomes large, it can cause damage to the circuit board. In contrast, with this configuration, the back electromotive force can be charged to the battery 33 to protect the circuit board.
  • the recovered power can also be used for operation.
  • the battery 33 is provided, for example, in the outdoor unit 3. With this configuration, it is possible to easily shorten the wiring between the battery 33 and the compressor motor 31 and the fan motor 32. Further, in this embodiment, the battery 33 is provided, for example, in the indoor unit 2. With this configuration, the battery 33 can be used in an indoor environment.
  • the pre-charge/discharge plan and the ongoing charge/discharge plan are merely examples and may be modified.
  • the pre-charge/discharge plan may limit the power used to charge the battery 33 to natural energy or prioritize the use of natural energy.
  • the charge/discharge current is not limited to a constant value and may be variable.
  • FIG. 7 is a schematic block diagram showing the configuration of a computer according to this embodiment.
  • the computer 90 includes a processor 91 , a main memory 92 , a storage 93 , and an interface 94 .
  • the control device 21 described above is implemented in a computer 90.
  • the operations of the above-described processing units are stored in the form of a program in a storage 93.
  • the processor 91 reads the program from the storage 93, loads it into the main memory 92, and executes the above-described processing in accordance with the program.
  • the processor 91 also allocates storage areas in the main memory 92 corresponding to the above-described storage units in accordance with the program.
  • the program may be for realizing some of the functions to be performed by the computer 90.
  • the program may be a program that performs functions in combination with other programs already stored in storage, or in combination with other programs implemented in other devices.
  • the computer may include a custom LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as a PLD (Programmable Logic Device) in addition to or instead of the above configuration.
  • PLDs include PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • PLDs Programmable Logic Device
  • PAL Programmable Array Logic
  • GAL Generic Array Logic
  • CPLD Complex Programmable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • storage 93 examples include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), magnetic disk, magneto-optical disk, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), semiconductor memory, etc.
  • Storage 93 may be internal media directly connected to the bus of computer 90, or external media connected to computer 90 via interface 94 or a communication line. Furthermore, if this program is distributed to computer 90 via a communication line, the computer 90 that receives the program may expand the program into main memory 92 and execute the above-mentioned processing.
  • storage 93 is a non-transitory tangible storage medium.
  • control device 21 and the air conditioner 1 described in this embodiment can be understood, for example, as follows.
  • a control device is a control device for an air conditioner including a compressor, a compressor motor that drives the compressor, and a power storage unit that can supply power to the compressor motor.
  • the control device includes: a pre-charge/discharge plan creation unit that creates a pre-charge/discharge plan that is a plan for controlling the charge rate of the power storage unit to be performed before implementing dynamic regeneration (DR), which is a response to a request for changes in power demand patterns; an ongoing charge/discharge plan creation unit that creates an ongoing charge/discharge plan that is a plan for controlling the charge/discharge of the power storage unit while the dynamic regeneration is being implemented; and a charge/discharge control unit that controls the charge rate of the power storage unit in accordance with the pre-charge/discharge plan before implementing dynamic regeneration, and controls the charge/discharge of the power storage unit in accordance with the ongoing charge/discharge plan while the dynamic regeneration is being implemented.
  • the power storage unit can
  • a second aspect of the control device is the control device of (1), wherein the DR includes an up-DR, which is a DR for increasing the demand for electricity, and a down-DR, which is a DR for decreasing the demand, and the advance charge/discharge plan creation unit creates the advance charge/discharge plan to control the charging rate so that the amount of electricity to be changed during the implementation of the DR is charged or maximized when the DR is the up-DR, and creates the advance charge/discharge plan to control the charging rate so that the amount of electricity to be changed during the implementation of the DR is discharged or maximized when the DR is the down-DR.
  • the DR includes an up-DR, which is a DR for increasing the demand for electricity, and a down-DR, which is a DR for decreasing the demand
  • the advance charge/discharge plan creation unit creates the advance charge/discharge plan to control the charging rate so that the amount of electricity to be changed during the implementation of the DR is charged or maximized when the DR
  • a third aspect of the control device is the control device of (1) or (2), wherein the air conditioner includes an outdoor unit having a heat exchanger, a fan that ventilates outside air through the heat exchanger, and a fan motor that drives the fan, and the charge/discharge control unit charges the power storage unit with the back electromotive force generated by the fan motor.
  • the air conditioner includes an outdoor unit having a heat exchanger, a fan that ventilates outside air through the heat exchanger, and a fan motor that drives the fan, and the charge/discharge control unit charges the power storage unit with the back electromotive force generated by the fan motor.
  • a fourth aspect of the control device is a control device according to any one of (1) to (3), in which the charge/discharge control unit charges the power storage unit using regenerative energy generated by the compressor motor.
  • a fifth aspect of the control device is a control device according to any one of (1) to (4), in which the power storage unit is provided in an indoor unit or an outdoor unit of the air conditioner.
  • An air conditioner according to a sixth aspect includes the control device described in (1) to (5).
  • control device air conditioner, and control method disclosed herein enable effective use of the power storage unit.
  • Air conditioner 2 For Indoor unit 3
  • On-going charge/discharge plan creation unit 24 ...
  • Charge/discharge control unit 31 For Compressor motor 32
  • Fan motor 33 For Battery 34
  • Compressor 35 For Fan 39
  • Heat exchanger 40 Bidirectional DC/DC converter

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Abstract

制御装置は、圧縮機と、圧縮機を駆動する圧縮機モーターと、圧縮機モーターに電力を供給可能な蓄電部とを備える空気調和機の制御装置であって、電力の需要パターンの変化の求めに対する応答であるディマンド・リスポンス（以下、「ＤＲ」という）を実施する前に行う蓄電部の充電率の制御計画である事前充放電計画を作成する事前充放電計画作成部と、ＤＲを実施中の蓄電部の充放電の制御計画である実施中充放電計画を作成する実施中充放電計画作成部と、ＤＲの実施前に事前充放電計画に従って蓄電部の充電率を制御するとともに、ＤＲの実施中に実施中充放電計画に従って蓄電部の充放電を制御する充放電制御部と、を備える。

Description

制御装置、空気調和機および制御方法
　本開示は、制御装置、空気調和機および制御方法に関する。本願は、２０２４年６月１０日に、日本に出願された特願２０２４－９３９０１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１には、次のような空調装置が開示されている。すなわち、特許文献１に開示されている空調装置は、電力の負荷平準化（ピークカット）を目的として、一日の消費電力の変動においてピークを生じる期間に空調に必要な電力の一部または全部を補助電源となる二次電池の電力によって賄い、それ以外の期間に商用電力によって二次電池を充電する制御手段を備える。特許文献１に開示されている空調装置では、例えば夜間の停止状態にて商用電源系統から供給される安価な夜間電力によって補助電源が充電される。
特許第３８６９６１５号公報
　ところで、電力の需要と供給のバランスをとることを目的として行われるディマンド・リスポンス（以下、「ＤＲ」という）には、上述したような電気の需要量を減らすＤＲである下げＤＲのほか、電気の需要量を増やすＤＲである上げＤＲと、電気の需要量を増やしたり減らしたりするＤＲである上げ下げＤＲとがある。上げＤＲでは、例えば需要機器を稼働して電力を消費したり、蓄電池を充電したりすることで電気の需要が増やされる。なお、ＤＲは、電力の供給状況に応じてエネルギーの需要側（消費側）が消費パターンを変化させることで電力の需給バランスを一定に保つことであり、本開示においてＤＲは電力の需要パターンの変化の求めに対する応答であるとする。
　しかしながら、特許文献１に記載の空調装置では、二次電池が例えば夜間電力によって充電されるため、例えば上げＤＲや上げ下げＤＲが求められた場合に二次電池等の蓄電部を充電することができず、蓄電部を効果的に利用できない場合があるという課題があった。
　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、蓄電部を効果的に利用することができる制御装置、空気調和機および制御方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示に係る制御装置は、圧縮機と、前記圧縮機を駆動する圧縮機モーターと、前記圧縮機モーターに電力を供給可能な蓄電部とを備える空気調和機の制御装置であって、電力の需要パターンの変化の求めに対する応答であるＤＲ（ディマンド・リスポンス）を実施する前に行う前記蓄電部の充電率の制御計画である事前充放電計画を作成する事前充放電計画作成部と、前記ＤＲを実施中の前記蓄電部の充放電の制御計画である実施中充放電計画を作成する実施中充放電計画作成部と、前記ＤＲの実施前に前記事前充放電計画に従って前記蓄電部の充電率を制御するとともに、前記ＤＲの実施中に前記実施中充放電計画に従って前記蓄電部の充放電を制御する充放電制御部と、を備える。
　本開示に係る空気調和機は、圧縮機と、前記圧縮機を駆動する圧縮機モーターと、前記圧縮機モーターに電力を供給可能な蓄電部とを備える空気調和機の制御装置であって、電力の需要パターンの変化の求めに対する応答であるディマンド・リスポンス（以下、「ＤＲ」という）を実施する前に行う前記蓄電部の充電率の制御計画である事前充放電計画を作成する事前充放電計画作成部と、前記ＤＲを実施中の前記蓄電部の充放電の制御計画である実施中充放電計画を作成する実施中充放電計画作成部と、前記ＤＲの実施前に前記事前充放電計画に従って前記蓄電部の充電率を制御するとともに、前記ＤＲの実施中に前記実施中充放電計画に従って前記蓄電部の充放電を制御する充放電制御部と、を備える制御装置を、備える。
　本開示に係る制御方法は、圧縮機と、前記圧縮機を駆動する圧縮機モーターと、前記圧縮機モーターに電力を供給可能な蓄電部とを備える空気調和機の制御方法であって、電力の需要パターンの変化の求めに対する応答であるＤＲを実施する前に行う前記蓄電部の充電率の制御計画である事前充放電計画を作成するステップと、前記ＤＲを実施中の前記蓄電部の充放電の制御計画である実施中充放電計画を作成するステップと、前記ＤＲの実施前に前記事前充放電計画に従って前記蓄電部の充電率を制御するとともに、前記ＤＲの実施中に前記実施中充放電計画に従って前記蓄電部の充放電を制御するステップと、を含む。
　本開示の制御装置、空気調和機および制御方法によれば、蓄電部を効果的に利用することができる。
本開示の実施形態に係る空気調和機の構成例を示す概略構成図である。 本開示の実施形態に係る室外機の構成例を示す概略構成図である。 本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。 本開示の実施形態に係る空気調和機の動作例を示す模式図である。 本開示の実施形態に係る充放電制御部の動作例を示すフローチャートである。 本開示の実施形態に係る充放電制御部の動作例を示すフローチャートである。 本開示の実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
　以下、本開示の実施形態に係る制御装置、空気調和機および制御方法について、図１～図７を参照して説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。
　図１は、本開示の実施形態に係る空気調和機１の構成例を示す概略構成図である。図２は、本開示の実施形態に係る室外機３の構成例を示す概略構成図である。図１に示すように、空気調和機１は、室内機２と、室外機３とを備える。室内機２は、制御装置２１を備える。また、室内機２は、図示していない、エアフィルター、熱交換器、室温センサ、ファン、ファンモーター等を備える。室外機３は、圧縮機モーター３１と、ファンモーター３２と、バッテリー３３とを備える。また、室外機３は、図２に示すように、圧縮機３４と、プロペラファン（以下、「ファン」ともいう）３５と、ＡＣ／ＤＣ（交流／直流）コンバータ３６と、インバータ３７と、インバータ３８と、熱交換器３９と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０とを備える。また、室外機３は、図示していない、膨張弁、四方弁、外気温センサ、熱交換器温度センサ等を備える。
　なお、バッテリー３３は、本開示に係る「蓄電部」の構成例である。また、バッテリー３３は、室内機２内、または、室内機２および室外機３の外に設けられていてもよい。また、バッテリー３３は、室内機２および室外機３内に複数個設けられていてもよい。また、バッテリー３３に代えてまたはバッテリー３３と並列にキャパシタが設けられていてもよい。キャパシタも本開示に係る「蓄電部」の構成例である。
　図２に示すように、室外機３では、ＡＣ／ＤＣコンバータ３６の入力が商用電力系統等から供給された交流電源に例えば室内機２を介して接続され、ＡＣ／ＤＣコンバータ３６は交流電力を直流電力に変換して出力する。ＡＣ／ＤＣコンバータ３６は、交流電力を整流してそのまま直流電力として出力してもよいし、交流電力を整流し、さらに昇圧した後、直流電力として出力してもよい。ＡＣ／ＤＣコンバータ３６が出力した直流電力は、インバータ３７、インバータ３８および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０へ供給される。この実施形態では、ＡＣ／ＤＣコンバータ３６等が出力した直流電力の電圧が本開示に係る「直流電圧」である。
　双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、バッテリー３３の充放電（充電および放電）を制御する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３６等が出力した直流電力の電圧を変化させてバッテリー３３に供給することでバッテリーを充電したり、バッテリー３３が放電した直流電力の電圧を変化させることで直流電圧を制御し、バッテリー３３が放電した電力を圧縮機モーター３１やファンモーター３２へ供給したりする。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、圧縮機モーター３１が発生した回生エネルギーを利用してバッテリー３３を充電したり、ファンモーター３２が発生した逆起電力でバッテリー３３を充電したりする。
　インバータ３７は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３６または／および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が出力した直流電力を、交流電力に変換し、圧縮機モーター３１を駆動制御（例えば回転数を制御）する。圧縮機モーター３１は、圧縮機３４を駆動する。圧縮機３４は、空気調和機１の冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮する。図２に示す例では、インバータ３７は、６個のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で圧縮機モーター３１に３相交流電力を供給する３相ブリッジ回路を構成している。また、ＩＧＢＴのコレクタ・エミッタ間にはフリーホイールダイオードが接続されていて、これらのダイオードでブリッジ整流回路を構成し、圧縮機モーター３１が減速時に発生した３相交流の回生エネルギーを直流に変換して直流側（ＡＣ／ＤＣコンバータ３６側）へ出力する。
　インバータ３８は、ＡＣ／ＤＣコンバータ３６または／および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０が出力した直流電力を、交流電力に変換し、ファンモーター３２を駆動制御（例えば回転数を制御）する。ファンモーター３２は、ファン３５を駆動する。ファン３５は、熱交換器３９に外気を順風方向に通風する。図２に示す例では、インバータ３８は、６個のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）でファンモーター３２に３相交流電力を供給する３相ブリッジ回路を構成している。また、ＭＯＳＦＥＴのボディ・ダイオードでブリッジ整流回路を構成し、ファンモーター３２が逆風によって逆回転することで発生した３相交流の逆起電力を直流に変換して直流側へ出力する。なお、インバータ３８は、インバータ３７と同様にフリーホイールダイオードを備えていてもよい。
　図１へ戻り、制御装置２１は、例えばコンピュータを用いて構成することができる。制御装置２１は、コンピュータ、周辺回路等のハードウェアと、コンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせ等から構成される機能ブロックとして、事前充放電計画作成部２２、実施中充放電計画作成部２３、充放電制御部２４および通信部２５を備える。なお、制御装置２１は、室内機２および室外機３が備える各部を制御して、例えば、室温を目標温度に近づける温度制御を行う機能等を有するが、既存の技術を用いることができ、説明を省略する。
　事前充放電計画作成部２２は、ＤＲを実施する前に行うバッテリー３３（蓄電部）のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ；充電率）の制御計画である事前充放電計画を作成する。ＳＯＣは、満充電状態を１００％、完全放電状態を０％として充電状態を表す指標である。本実施形態において、ＤＲは上述したように電力の需要パターンの変化の求めに対する応答であり、電力の需要を増やす場合のＤＲである上げＤＲと、電力の需要を減らす場合のＤＲである下げＤＲとを含む。
　なお、ＤＲの実施形態には、電気料金型ＤＲ、インセンティブ型ＤＲ等がある。電気料金型ＤＲは、ピーク時に電気料金を値上げしたり、再エネ（再生可能エネルギー）出力制御発生時に電気料金を値下げしたりする等、多様な電気料金を設定することで需要家にＤＲを促す形態である。インセンティブ型ＤＲは、事前の契約に基づき、一般配電事業者、小売電気事業者等からの指令（以下、ＤＲ指令という）によって、アグリゲータ等が需要家にＤＲを実施させ、対価としてインセンティブを得る形態である。なお、本実施形態では、ＤＲの形態に限定はない。また、ＤＲは、例えば、時間的条件（開始時刻、終了時刻、実施日、実施期間等）と、上げＤＲなのか下げＤＲなのかの別を示す情報、変化させる電力量についての条件（報酬が発生する電力量の最低条件、目標とする電力量等）等で定義することができる。また、ＤＲ指令は、ＤＲ実施の例えば一定時間前に例えば所定のサーバにアクセスすること、サーバから配信された情報を受け取ること等で制御装置２１は入手することができる。また、例えば電気料金等についての設定情報は、例えばユーザがスマートフォン等の情報処理端末を用いて制御装置２１へアクセスし、設定することができる。
　上げＤＲを行う場合、バッテリー３３への充電電力によってＤＲ実施時に増加させる電力をすべて消費することができれば、ＤＲを実施した場合でもＤＲを実施しなかった場合の通常運転と同等の運転能力を維持することができる（運転能力を増加させる必要がない）。また、下げＤＲを行う場合、バッテリー３３からの放電電力を利用してＤＲ実施時に低下させた電力系統からの電力をすべて賄うことができれば、ＤＲを実施した場合でもＤＲを実施しなかった場合の通常運転と同等の運転能力を維持することができる（運転能力を低下させる必要がない）。
　事前充放電計画作成部２２は、ＤＲが上げＤＲである場合、ＤＲの実施中に変化させる電力量をすべてバッテリー３３が充電できるように、またはバッテリー３３が最大限充電できるように、充電率を制御する事前充放電計画を作成する。また、事前充放電計画作成部２２は、ＤＲが下げＤＲである場合、ＤＲの実施中に変化させる電力量をバッテリー３３がすべて放電できるように、または、バッテリー３３が最大限放電できるように充電率を制御する事前充放電計画を作成する。ここで、変化させる電力量は、例えば、バッテリー３３の満充電容量に対して一定の余裕を持った電力量とすることができる。また、最大限充電および最大限放電は、ベストエフォートで充電および放電するということである。事前充放電計画は、例えば、目標とするＳＯＣの値、充電と放電の別、充電または放電の開始時刻と終了時刻、充電または放電の電力等を定義する情報とすることができる。なお、事前充放電計画作成部２２は、充電の場合は例えば深夜の割引料金の時間を優先的に充電時間としたり、放電の場合は例えばＤＲの実施前で消費電力が放電電力を上回る時間を放電時間としたりすることができる。
　実施中充放電計画作成部２３は、ＤＲを実施中のバッテリー３３の充放電の制御計画である実施中充放電計画を作成する。実施中充放電計画は、例えば、充電と放電の別、充電または放電の開始時刻と終了時刻、充電または放電の電力を定義する情報等とすることができる。実施中充放電計画作成部２３は、ＤＲが下げＤＲである場合、ＤＲ実施時間中のバッテリー３３の放電計画（例えば、放電開始時刻、放電終了時刻、放電電力または時間毎あるいは全時間の放電電力量等を定義する情報）を実施中充放電計画として作成する。あるいは、実施中充放電計画作成部２３は、ＤＲが上げＤＲである場合、ＤＲ実施時間中のバッテリー３３の充電計画（例えば、充電開始時刻、充電終了時刻、充電電力または時間毎あるいは全時間の充電電力量等を定義する情報）を実施中充放電計画として作成する。
　充放電制御部２４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を制御し、ＤＲの実施前に事前充放電計画に従ってバッテリー３３のＳＯＣを制御するとともに、ＤＲの実施中に実施中充放電計画に従ってバッテリー３３の充放電を制御する。また、充放電制御部２４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を制御し、圧縮機モーター３１が発生した回生エネルギーを利用してバッテリー３３を充電する。また、充放電制御部２４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を制御し、ファンモーター３２が発生した逆起電力をバッテリー３３に充電する。
　通信部２５は、図示していないサーバ、ユーザが使用する情報処理端末等との間で所定の通信回線を介して所定の情報を送受信する。
　次に、図３および図４を参照して、制御装置２１の動作例について説明する。図３は、本開示の実施形態に係る制御装置２１の動作例を示すフローチャートである。図４は、本開示の実施形態に係る空気調和機１の動作例を示す模式図である。図４は、横軸に時間をとり、縦軸に、需要量（空気調和機１の消費電力）（ｋＷ）、バッテリー３３のＳＯＣ（％）、および、バッテリー３３の充放電電力（ｋＷ）をとる。需要量については、実線が平時の需要量（ベースライン）、一点鎖線が下げＤＲ時の需要量、破線が上げＤＲ時の需要量を表す。ＳＯＣについては、一点鎖線が下げＤＲ時のＳＯＣ、破線が上げＤＲ時のＳＯＣを表す。充放電電力については、一点鎖線が下げＤＲ時の充放電電力、破線が上げＤＲ時の充放電電力を表す。ただし、縦軸の各値については、分かりやすさを優先して、適宜強調している。
　図４に示す例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までをＤＲ実施時間とするＤＲ指令が時刻ｔ１で発生し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までが事前充放電計画による事前充放電時間に設定されている。上げＤＲ時には、時刻ｔ１から時刻ｔ２までにＳＯＣが第２所定値となるようにバッテリー３３が一定の放電電力で放電され、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで一定の充電電力でバッテリー３３が充電され、ＳＯＣが上昇している。下げＤＲ時には、時刻ｔ１から時刻ｔ２までにＳＯＣが第１所定値となるようにバッテリー３３が一定の充電電力で充電され、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで一定の放電電力でバッテリー３３が放電され、ＳＯＣが低下している。
　図３に示す処理は一定の周期で繰り返し実行される。図３に示す処理が開始されると、例えば、事前充放電計画作成部２２が、ＤＲの予定が有るか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ＤＲの予定が無い場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、事前充放電計画作成部２２は、図３に示す処理を終了する。ＤＲの予定が有る場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ（図４の例では時刻ｔ１以降））、事前充放電計画作成部２２は、次のＤＲが下げＤＲなのか上げＤＲなのかを判定する（ステップＳ１０２）。
　下げＤＲの場合（ステップＳ１０２：下げＤＲ）、事前充放電計画作成部２２は、下げＤＲに備え、バッテリー３３のＳＯＣを第１所定値にするための事前充放電計画を作成する（ステップＳ１０３）。図４に示す例では、事前充放電計画は、時刻ｔ２までにＳＯＣが第１所定値（例えば９０％程度）になるよう一定の充電電力で充電する計画である。
　次に、実施中充放電計画作成部２３が、ＤＲ実施時間中のバッテリー３３の放電計画を実施中充放電計画として作成する（ステップＳ１０４）。図４に示す例では、実施中充放電計画は、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで一定の放電電流で放電する計画である。
　一方、上げＤＲの場合（ステップＳ１０２：上げＤＲ）、事前充放電計画作成部２２は、上げＤＲに備え、バッテリー３３のＳＯＣを第２所定値にするための事前充放電計画を作成する（ステップＳ１０５）。図４に示す例では、事前充放電計画は、時刻ｔ２までにＳＯＣが第２所定値（例えば１０％程度）になるよう一定の放電電電力で放電する計画である。
　次に、実施中充放電計画作成部２３が、ＤＲ実施時間中のバッテリー３３の充電計画を実施中充放電計画として作成する（ステップＳ１０６）。図４に示す例では、実施中充放電計画は、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで一定の充電電流で充電する計画である。
　ステップＳ１０４またはステップＳ１０６の後、充放電制御部２４は、ＤＲ開始時刻までに事前充放電計画に従ってバッテリー３３のＳＯＣを制御する（ステップＳ１０７）。図４に示す例では、事前充放電計画に従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで、ＳＯＣが第１所定値または第２所定値まで変化している。
　次に、充放電制御部２４は、ＤＲ開始時刻に到達するまで待機する（ステップＳ１０８：ＮＯの繰り返し）。ＤＲ開始時刻に到達すると（ステップＳ１０８：ＹＥＳ（図４の例では時刻ｔ２以降））、充放電制御部２４は、ＤＲ終了時刻に到達するまで（ステップＳ１１０：ＹＥＳまで（図４の例では時刻ｔ３以降））、実施中充放電計画に従ってバッテリー３３の充放電を制御する（ステップＳ１０９）。図４に示す例では、実施中充放電計画に従って、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで、一定の放電電力または充電電力でバッテリー３３が放電または充電され、ＳＯＣが低下または上昇している。ＤＲ終了時刻に到達すると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ（図４の例では時刻ｔ３以降））、充放電制御部２４は、図３に示す処理を終了する。
　次に、図５を参照して、充放電制御部２４が、圧縮機モーター３１が発生した回生エネルギーを利用してバッテリー３３を充電する際の動作例について説明する。図５は、本開示の実施形態に係る充放電制御部２４の動作例を示すフローチャートである。図５に示す処理は一定の周期で繰り返し実行される。図５に示す処理が開始されると、充放電制御部２４は、図２に示す直流電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。直流電圧が所定電圧以上である場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、充放電制御部２４は、圧縮機モーター３１が減速中であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。圧縮機モーター３１が減速中である場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、充放電制御部２４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を制御し、次の処理実行周期までバッテリー３３を充電し（ステップＳ２０３）、図５に示す処理を終了する。図５に示す処理では、直流電圧が所定電圧以上に上昇した場合に圧縮機モーター３１が減速中であるとき、回生エネルギーが発生したと判定され、バッテリー３３が充電される。
　次に、図６を参照して、充放電制御部２４が、ファンモーター３２が発生した逆起電力でバッテリー３３を充電する際の動作例について説明する。図６は、本開示の実施形態に係る充放電制御部２４の動作例を示すフローチャートである。図６に示す処理は一定の周期で繰り返し実行される。図６に示す処理が開始されると、充放電制御部２４は、図２に示す直流電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。直流電圧が所定電圧以上である場合（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、充放電制御部２４は、空気調和機１が運転停止中であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。空気調和機１が運転停止中である場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、充放電制御部２４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を制御し、次の処理実行周期までバッテリー３３を充電し（ステップＳ３０３）、図６に示す処理を終了する。図６に示す処理では、直流電圧が所定電圧以上に上昇した場合に空気調和機１が運転停止中であるとき、逆起電力が発生したと判定され、バッテリー３３が充電される。
（作用効果）
　本実施形態では、制御装置２１は、圧縮機３４と、圧縮機３４を駆動する圧縮機モーター３１と、圧縮機モーター３１に電力を供給可能なバッテリー３３とを備える空気調和機１の制御装置である。制御装置２１は、事前充放電計画作成部２２と、実施中充放電計画作成部２３と、充放電制御部２４とを備える。事前充放電計画作成部２２は、ＤＲを実施する前に行うバッテリー３３のＳＯＣ（充電率）の制御計画である事前充放電計画を作成する。実施中充放電計画作成部２３は、ＤＲを実施中のバッテリー３３の充放電の制御計画である実施中充放電計画を作成する。充放電制御部２４は、ＤＲの実施前に事前充放電計画に従ってバッテリー３３のＳＯＣを制御するとともに、ＤＲの実施中に実施中充放電計画に従ってバッテリー３３の充放電を制御する。この構成によれば、バッテリー３３を効果的に利用することができる。
　また、本実施形態では、ＤＲが、電力の需要を増やす場合のＤＲである上げＤＲと、需要を減らす場合のＤＲである下げＤＲとを含む。そして、事前充放電計画作成部２２は、ＤＲが上げＤＲである場合、ＤＲの実施中に変化させる電力量を充電または最大限充電できるようにＳＯＣを制御する事前充放電計画を作成する。また、事前充放電計画作成部２２は、ＤＲが下げＤＲである場合、ＤＲの実施中に変化させる電力量を放電または最大限放電できるようにＳＯＣを制御する事前充放電計画を作成する。この構成によれば、上げＤＲと下げＤＲの両方でバッテリー３３を効果的に利用することができる。
　また、本実施形態では、充放電制御部２４は、圧縮機モーター３１が発生した回生エネルギーを利用してバッテリー３３を充電する。この構成によれば、回生エネルギーをバッテリー３３に充電することができ、省エネを向上させることができる。
　また、本実施形態では、空気調和機１は、熱交換器３９と、熱交換器３９に外気を通風するファン３５と、ファン３５を駆動するファンモーター３２とを有する室外機３を備える。そして、充放電制御部２４は、ファンモーター３２が発生した逆起電力をバッテリー３３に充電する。室外機３は強風が吹いているときにファン３５が逆回転し、ファンモーター３２から逆起電力が発生する。この時の誘起電圧が大きくなると基板破損の原因となる。それに対してこの構成では逆起電力をバッテリー３３に充電して基板を保護できる。また回収した電力を運転に利用できる。
　また、本実施形態では、バッテリー３３は、例えば、室外機３に設けられている。この構成によれば、バッテリー３３と圧縮機モーター３１およびファンモーター３２間の配線を容易に短くすることができる。また、本実施形態では、バッテリー３３は、例えば、室内機２に設けられている。この構成によれば、バッテリー３３を室内環境下で使用することができる。
（その他の実施形態）
　以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。上述した事前充放電計画および実施中充放電計画の作成例は一例であって変更することができる。例えば、事前充放電計画では、バッテリー３３を充電するための電力を自然エネルギーに限定したり、自然エネルギーを優先的に使用するようにしたりすることができる。また、事前充放電計画および実施中充放電計画において、充放電電流は一定に限らず、変化させてもよい。
〈コンピュータ構成〉
　図７は、本実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
　コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、および、インタフェース９４を備える。
　上述の制御装置２１は、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。
　プログラムは、コンピュータ９０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータは、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
　ストレージ９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ９３は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。 
＜付記＞
　本実施形態に記載の制御装置２１および空気調和機１は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る制御装置は、圧縮機と、前記圧縮機を駆動する圧縮機モーターと、前記圧縮機モーターに電力を供給可能な蓄電部とを備える空気調和機の制御装置であって、電力の需要パターンの変化の求めに対する応答であるＤＲを実施する前に行う前記蓄電部の充電率の制御計画である事前充放電計画を作成する事前充放電計画作成部と、前記ＤＲを実施中の前記蓄電部の充放電の制御計画である実施中充放電計画を作成する実施中充放電計画作成部と、前記ＤＲの実施前に前記事前充放電計画に従って前記蓄電部の充電率を制御するとともに、前記ＤＲの実施中に前記実施中充放電計画に従って前記蓄電部の充放電を制御する充放電制御部と、を備える。本態様および以下の各態様によれば、蓄電部を効果的に利用することができる。
（２）第２の態様の制御装置は、（１）の制御装置であって、前記ＤＲが、電力の需要を増やす場合のＤＲである上げＤＲと、前記需要を減らす場合のＤＲである下げＤＲとを含み、前記事前充放電計画作成部は、前記ＤＲが前記上げＤＲである場合、前記ＤＲの実施中に変化させる電力量を充電または最大限充電できるように前記充電率を制御する前記事前充放電計画を作成し、前記ＤＲが前記下げＤＲである場合、前記ＤＲの実施中に変化させる電力量を放電または最大限放電できるように前記充電率を制御する前記事前充放電計画を作成する。
（３）第３の態様の制御装置は、（１）または（２）の制御装置であって、前記空気調和機は、熱交換器と、前記熱交換器に外気を通風するファンと、前記ファンを駆動するファンモーターとを有する室外機を備え、前記充放電制御部は、前記ファンモーターが発生した逆起電力を前記蓄電部に充電する。
（４）第４の態様の制御装置は、（１）～（３）の制御装置であって、前記充放電制御部は、前記圧縮機モーターが発生した回生エネルギーを利用して前記蓄電部を充電する。
（５）第５の態様の制御装置は、（１）～（４）の制御装置であって、前記蓄電部は、前記空気調和機の室内機または室外機に設けられている。
（６）第６の態様の空気調和機は、（１）～（５）の制御装置を備える。
　本開示の制御装置、空気調和機および制御方法によれば、蓄電部を効果的に利用することができる。
１…空気調和機
２…室内機
３…室外機
２１…制御装置
２２…事前充放電計画作成部
２３…実施中充放電計画作成部
２４…充放電制御部
３１…圧縮機モーター
３２…ファンモーター
３３…バッテリー
３４…圧縮機
３５…ファン
３９…熱交換器
４０…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims (7)

  1. 　圧縮機と、前記圧縮機を駆動する圧縮機モーターと、前記圧縮機モーターに電力を供給可能な蓄電部とを備える空気調和機の制御装置であって、
    　電力の需要パターンの変化の求めに対する応答であるディマンド・リスポンス（以下、「ＤＲ」という）を実施する前に行う前記蓄電部の充電率の制御計画である事前充放電計画を作成する事前充放電計画作成部と、
    　前記ＤＲを実施中の前記蓄電部の充放電の制御計画である実施中充放電計画を作成する実施中充放電計画作成部と、
    　前記ＤＲの実施前に前記事前充放電計画に従って前記蓄電部の充電率を制御するとともに、前記ＤＲの実施中に前記実施中充放電計画に従って前記蓄電部の充放電を制御する充放電制御部と、
    　を備える制御装置。
  2. 　前記ＤＲが、電力の需要を増やす場合のＤＲである上げＤＲと、前記需要を減らす場合のＤＲである下げＤＲとを含み、
    　前記事前充放電計画作成部は、前記ＤＲが前記上げＤＲである場合、前記ＤＲの実施中に変化させる電力量を充電または最大限充電できるように前記充電率を制御する前記事前充放電計画を作成し、前記ＤＲが前記下げＤＲである場合、前記ＤＲの実施中に変化させる電力量を放電または最大限放電できるように前記充電率を制御する前記事前充放電計画を作成する、
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記空気調和機は、熱交換器と、前記熱交換器に外気を通風するファンと、前記ファンを駆動するファンモーターとを有する室外機を備え、
    　前記充放電制御部は、前記ファンモーターが発生した逆起電力を前記蓄電部に充電する　請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記充放電制御部は、前記圧縮機モーターが発生した回生エネルギーを利用して前記蓄電部を充電する
    　請求項３に記載の制御装置。
  5. 　前記蓄電部は、前記空気調和機の室内機または室外機に設けられている
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の制御装置。
  6. 　圧縮機と、前記圧縮機を駆動する圧縮機モーターと、前記圧縮機モーターに電力を供給可能な蓄電部とを備える空気調和機の制御装置であって、
    　電力の需要パターンの変化の求めに対する応答であるディマンド・リスポンス（以下、「ＤＲ」という）を実施する前に行う前記蓄電部の充電率の制御計画である事前充放電計画を作成する事前充放電計画作成部と、
    　前記ＤＲを実施中の前記蓄電部の充放電の制御計画である実施中充放電計画を作成する実施中充放電計画作成部と、
    　前記ＤＲの実施前に前記事前充放電計画に従って前記蓄電部の充電率を制御するとともに、前記ＤＲの実施中に前記実施中充放電計画に従って前記蓄電部の充放電を制御する充放電制御部と、
    　を備える制御装置を、
    　備える空気調和機。
  7. 　圧縮機と、前記圧縮機を駆動する圧縮機モーターと、前記圧縮機モーターに電力を供給可能な蓄電部とを備える空気調和機の制御方法であって、
    　電力の需要パターンの変化の求めに対する応答であるディマンド・リスポンス（以下、「ＤＲ」という）を実施する前に行う前記蓄電部の充電率の制御計画である事前充放電計画を作成するステップと、
    　前記ＤＲを実施中の前記蓄電部の充放電の制御計画である実施中充放電計画を作成するステップと、
    　前記ＤＲの実施前に前記事前充放電計画に従って前記蓄電部の充電率を制御するとともに、前記ＤＲの実施中に前記実施中充放電計画に従って前記蓄電部の充放電を制御するステップと、
    　を含む制御方法。
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