(57)【要約】【課題】  商用電源及び直流電源の電力を組み合わせる際に生じる電力損失を軽減しつつ、交流電力を供給する給電装置を提供する。【解決手段】  商用電源９０の交流電力を直流電力に整流する整流手段２０と、直流電源装置９１の出力電圧を商用電源９０の出力電圧に応じる電圧に昇圧又は降圧する昇降圧手段３１と、整流手段から出力される直流電力と昇降圧手段から出力される直流電力を組み合わせた直流電力を入力し、交流電力に変換する変換手段５０とを有し、変換手段から出力される交流電力を外部装置に供給することを特徴とする給電装置。【選択図】  図１
2014050160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を外部装置に供給する給電装置であって、
商用電源の交流電力を直流電力に整流する整流手段と、
直流電源装置の出力電圧を前記商用電源の出力電圧に応じる電圧に昇圧又は降圧する昇降圧手段と、
前記整流手段から出力される直流電力と前記昇降圧手段から出力される直流電力を組み合わせた直流電力を入力し、交流電力に変換する変換手段とを有し、
前記変換手段から出力される交流電力を前記外部装置に供給することを特徴とする給電装置。
【請求項２】
前記商用電源及び前記直流電源装置の出力電力の配分を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
【請求項３】
前記直流電源装置は蓄電池であって、
前記整流手段から出力される直流電力を前記蓄電池に供給する充電手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の給電装置。
【請求項４】
前記給電装置は負荷を内蔵し、
前記整流手段から出力される直流電力と前記昇降圧手段から出力される直流電力を組み合わせた直流電力を前記変換手段及び前記負荷に出力するように構成されていることを特徴とする請求項１から３に記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電力を供給する給電装置に関し、特に、商用電源及び直流電源を組み合わせて交流電力を供給する給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の異なる種類の電源装置の電力を組み合わせて、負荷に電力を供給する給電装置が知られている。該給電装置では、電力の消費状態、各々の電源装置の発電又は充電状態等に応じて、各々の電源装置から負荷に供給する電力の配分を変更又は調整を行って電力を供給する。
【０００３】
このような給電装置として、特許文献１には、図４に示す直流ハイブリット給電装置１００が記載されている。該直流ハイブリット給電装置１００は、直流電源装置２００、３００及び４００を備え、各々の直流電源装置２００、３００及び４００からの直流電力を負荷装置５００に供給する。
【０００４】
直流電源装置２００は、燃料電池発電装置２１０から供給される直流電力を用いる直流電源装置であり、Ｄ／Ｄコンバータ２２０、電流センサ２３０、電圧センサ２４０、保存手段２５０、定電力制御信号生成装置２６０及び出力電力レベル制御信号生成装置２７０を備えている。
【０００５】
ここで、保存手段２５０は、燃料電池発電装置２１０が出力すべき電力量に関する情報を保存する。また、電流センサ２３０及び電圧センサ２４０の各々は、Ｄ／Ｄコンバータ２２０の電流値又は電圧値を検出し、定電力制御信号生成装置２６０に出力する。
【０００６】
該定電力制御信号生成装置２６０は、電流センサ２３０及び電圧センサ２４０の各々が検出する電流値と電圧値との積の値が、保存手段２５０に保存されている電力値と一致するように、Ｄ／Ｄコンバータ２２０に信号出力する。出力電力レベル制御信号生成装置２７０は、電圧センサ２４０が検出する電圧値に応じて、保存手段２５０に保存されている情報を変更するように構成されている。
【０００７】
また、直流電源装置３００は、商用電源３１０から供給される交流電力を用いる直流電源装置であり、直流電源装置２００と比較すると、直流電源装置２００を構成するＤ／Ｄコンバータ２２０及び出力電力レベル制御信号生成装置２７０がそれぞれ、制御整流装置３２０又は出力電力レベル制御信号生成装置３７０である点でのみ異なっている。ここで、制御整流装置３２０は、商用電源３１０を整流する機能と、一定電力値制御を施された直流電力を出力する機能とを一体に備えている。つまり、直流電源装置２００のＤ／Ｄコンバータ２２０と同等の機能を果たすために設けられている。また出力電力レベル制御信号生成装置３７０も同様に、直流電源装置３００を構成する保存手段等と信号を入出力することによって、直流電源装置３００の出力電力レベル制御信号生成装置２７０と同等の機能を果たすために設けられている。
【０００８】
さらに、直流電源装置４００は、蓄電池装置４１０に並列に接続された太陽電池発電装置４１５を備えた直流電源装置である。
【０００９】
つまり、直流ハイブリット給電装置１００は、負荷装置５００の負荷変動等に応じて、直流電源装置２００、３００及び４００の各々が供給する電力の配分を変更又は調整可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−３２０７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の直流ハイブリット給電装置１００は、直流電力を負荷装置５００に供給する給電装置である。具体的には、商用電源３１０の交流電力を直流電力に整流し、該直流電力と直流電源装置２００及び４００の直流電力とを組み合わせて負荷装置５００に供給している。つまり、直流電源装置４００の蓄電池装置４１０として、例えば定格電圧１２Ｖ又は２４Ｖである鉛電池等の一般的な蓄電池を用いた場合、直流電源装置２００及び４００の直流電力と組み合わせるために、商用電源３１０の交流電力を直流電力に整流した後、該直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータによって降圧する必要があった。
【００１２】
一方、商用電源の消費電力が契約電力を超えると該商用電源からの電力供給が停止されることから、負荷に供給する商用電源の電力の配分を変更又は調整することが可能な交流電力を供給する給電装置が望まれている。
【００１３】
そこで、特許文献１の直流ハイブリット給電装置１００を用いて交流電力を供給しようとすると、該給電装置１００の直流電力を商用電源と同様の交流電力に変換しなければならないため、該給電装置１００の直流電力を昇圧又は降圧して交流電力に変換する必要がある。つまり、給電装置内で商用電源の交流電力を所定の直流電力に変換し、そして給電装置が供給する直流電力を再び商用電源と同様の交流電力に変換する必要があり、該変換による電力損失が大きくなってしまうという課題があった。
【００１４】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、商用電源及び直流電源の電力を組み合わせる際に生じる電力損失を軽減しつつ、交流電力を供給する給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の給電装置は、交流電力を外部装置に供給する給電装置であって、商用電源の交流電力を直流電力に整流する整流手段と、直流電源装置の出力電圧を商用電源の出力電圧に応じる電圧に昇圧又は降圧する昇降圧手段と、整流手段から出力される直流電力と昇降圧手段から出力される直流電力を組み合わせた直流電力を入力し、交流電力に変換する変換手段とを有し、変換手段から出力される交流電力を外部装置に供給することを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、商用電源及び直流電源装置の配分を制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００１７】
また、好ましくは、直流電源装置は蓄電池であって、整流手段から出力される直流電力を蓄電池に供給する充電手段を有することを特徴とする。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の給電装置は負荷を内蔵し、整流手段から出力される直流電力と昇降圧手段から出力される直流電力を組み合わせた直流電力を変換手段及び負荷に出力するように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、商用電源及び直流電源の電力を組み合わせる際に生じる電力損失を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態に係る給電装置１の構成を示す図である。
【図２】制御手段７０で実行される電力配分処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施の形態に係る給電装置２の構成を示す図である。
【図４】従来の直流ハイブリット給電装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の処理内容の説明においては、「ステップ」を「Ｓ」で表し、各々の処理を数字で区別している。
【００２２】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る給電装置１の構成を示し、以下に説明する。
【００２３】
給電装置１は、商用電源９０及び直流電源装置９１の電力を交流電力として外部装置９５に供給するために、入力端子１０、出力端子１１、接続端子１５、整流手段２０、放電手段３０、充電手段４０、変換手段５０、電流センサ２８、３１、電圧センサ４９、５９及び制御手段７０を有している。
【００２４】
商用電源９０は、例えば電力会社の設備等であり、予め定める交流電力を供給する。
【００２５】
直流電源装置９１は、蓄電池９２及び太陽電池９３を有し、蓄電池９２は太陽電池９３により発電した電力を蓄積できるように、給電装置１と異なる別ユニットとして構成されている。ここで、直流電源装置９１は、直流電力を供給するものであれば良く、例えば燃料電池発電装置を用いることができる。また、給電装置１を屋内に設置し、直流電源装置９１を屋外に設置できるように、給電装置１と異なる別ユニットとして直流電源装置９１を構成しているが、例えば蓄電池のみから構成される直流電源装置を給電装置１に内蔵するものとしても構わない。
【００２６】
入力端子１０は、商用電源９０の交流電力を入力する。また出力端子１１は、変換手段５０から出力される交流電力を外部装置９５に供給する。さらに接続端子１５は、直流電源装置９１から直流電力を入力するとともに、整流手段２０及び充電手段４０によって、充電用に変換された直流電力を直流電源装置９１に供給する。
【００２７】
整流手段２０は、入力端子１０の交流電力を直流電力に変換する。具体的には、整流手段２０は、契約電力が初期設定されている上限電力を超えて、交流電力を直流電力に変換して出力しないように構成されている。ここで、整流手段２０は、上限電力を変更するための制御信号を制御手段７０から受信すると、該制御信号に基づいて上限電力を変更する。
【００２８】
放電手段３０は、整流手段２０から出力される直流電力と組み合わせるために、直流電源装置９１の出力電圧を商用電源９０の出力電圧に応じる電圧に昇圧又は降圧する昇降圧手段３１を有している。具体的には、該放電手段３０は、直流電源装置９１の直流電力の出力を行うか否かを切り換えることが可能に構成されている。また直流電源装置９１の直流電力の出力を行う場合には、直流電源装置９１の出力電圧を昇降圧手段３１により昇圧又は降圧する。ここで、放電手段３０は、直流電源装置９１の直流電力の出力を行うか否かを切り換える制御信号を制御手段７０から受信すると、該制御信号に基づいて直流電力の出力を行うか否かを切換える。
【００２９】
充電手段４０は、直流電源装置９１内の蓄電池９２の充電を行うために、整流手段２０から出力される直流電力を充電用の直流電力に変換する充電用変換手段４１を有している。具体的には、該充電手段４０は、充電用の直流電力の供給を行うか否かを切り換えることが可能に構成されている。また充電用の直流電力の供給を行う場合には、整流手段２０から出力される直流電力を充電用変換手段４１により変換する。ここで、充電手段４０は、充電用の直流電力の供給を行うか否かを切り換える制御信号を制御手段７０から受信すると、該制御信号に基づいて直流電力の供給を行うか否かを切換える。
【００３０】
変換手段５０は、整流手段２０から出力される直流電力と放電手段３０から出力される直流電力を組み合わせた直流電力を入力し、商用電源と同様の交流電力に変換する。
【００３１】
電流センサ２８は、整流手段２０の出力電流を検出し、該出力電流に応じた検出信号を制御手段７０に出力する。また電流センサ３８は、放電手段３０の出力電流を検出し、該出力電流に応じた検出信号を制御手段７０に出力する。
【００３２】
電圧センサ４９は、直流電源装置９１の出力電圧を検出し、該出力電圧に応じた検出信号を制御手段７０に出力する。また電圧センサ５９は、変換手段５０が入力する入力電圧を検出して、該入力電圧に応じた検出信号を制御手段７０に出力する。
【００３３】
このように、第１の実施の形態に係る給電装置１では、商用電源９０の交流電力を整流した直流電力と、直流電源装置９１の出力電圧を商用電源９０の出力電圧に応じる電圧に昇圧又は降圧した直流電力とを組み合わせた直流電力を、外部装置９５に供給している。つまり、商用電源９０の交流電力を直流電力に整流した後、該直流電力を昇圧又は降圧することなく、直流電源装置９１の直流電力と組み合わせて外部装置９５に供給している。
【００３４】
このことから、商用電源９０及び直流電源装置９１の電力を組み合わせる際に生じる電力損失を軽減させることができる。
【００３５】
さらに、第１の実施の形態に係る給電装置１では、直流電源装置９１内の蓄電池９２の充電を行うために、商用電源９０の交流電力を整流した直流電力を直流電源装置９１に供給するよう構成されている。
【００３６】
このことから、例えば蓄電池９２に蓄積されている電力不足によって直流電源装置９１から電力供給ができない場合、商用電源９０から電力供給することで電力不足を解消することができる。
【００３７】
制御手段７０は、商用電源９０及び直流電源装置９１から外部装置９５に供給する電力の配分を変更又は調整を行うために、整流手段２０、放電手段３０及び充電手段４０に制御信号を出力することが可能に構成されている。さらに、電流センサ２８、３８、電圧センサ４９及び５９が検出した検出信号を入力することが可能に構成されている。そして、該制御手段７０は、電流センサ２８、３８、電圧センサ４９及び５９から出力される検出信号に応じて、整流手段２０及び充電手段４０から出力される直流電力の配分を変更又は調整するための制御信号を、整流手段２０、放電手段３０及び充電手段４０に出力する。
【００３８】
具体的には、制御手段７０は、電流センサ２８及び電圧センサ５９の検出信号を積算することで、整流手段２０の出力電力を算出することができる。また制御手段７０は、電流センサ３８及び電圧センサ５９の検出信号を積算することで、放電手段３０の出力電力を算出することができる。さらに制御手段７０は、電圧センサ４９の検出信号により直流電源装置９１が電力を供給することが可能な状態になっているか否かを判定することができる。
【００３９】
そして、制御手段７０は、整流手段２０に上限電力を変更するための制御信号を出力することにより、もしくは放電手段３０に、直流電源装置９１の直流電力の出力を行うか否かを切り換える制御信号を出力することにより、整流手段２０及び放電手段３０から出力される直流電力の配分を変更又は調整する。
【００４０】
このように、第１の実施の形態に係る給電装置１では、商用電源９０及び直流電源装置９１から供給する電力の配分を変更又は調整することができる。
【００４１】
図２は、制御手段７０で実行される電力配分処理の一例を示し、該処理手順について以下に説明する。
【００４２】
制御手段７０では、先ず、整流手段２０から出力される直流電力に組み合わせる直流電力を、直流電源装置９１から出力することができる状態（以後、該状態のことを「出力可状態」と呼称する）であるか否かを判定する（Ｓ１００）。具体的には、電圧センサ４９の検出信号が、所定以上となっている場合には、「出力可状態」と判定する。また、所定未満となっている場合には、蓄電池９２に電力が蓄積されていない等の状況から、直流電力を出力することができない状態（以後、該状態のことを「出力不可状態」と呼称する）と判定する。
【００４３】
Ｓ１００の判定で、直流電源装置９１の状態が「出力可状態」と判定した場合には、整流手段２０から出力される直流電力に組み合わせる直流電力を出力するように切り換える制御信号を放電手段３０に出力する（Ｓ１１０）。そして、直流電源装置９１の充電を行う直流電力を供給しないように切り換える制御信号を充電手段４０に出力する（Ｓ１２０）。
【００４４】
一方、Ｓ１００の判定で、直流電源装置９１の状態が「出力不可状態」と判定した場合には、整流手段２０から出力される直流電力に組み合わせる直流電力を出力しないように切り換える制御信号を放電手段３０に出力する（Ｓ１５０）。そして、直流電源装置９１の充電を行う直流電力を供給するように切り換える制御信号を充電手段４０に出力する（Ｓ１６０）。
【００４５】
そして、Ｓ１２０及びＳ１６０の処理に続いて、Ｓ１００の処理に移行する。つまり、直流電源装置９１の状態を判定するとともに、判定された直流電源装置９１の状態に応じる処理を繰り返し実行する。
【００４６】
このように、図２に示す電力配分処理では、直流電源装置９１が電力を供給できる状態か否かに応じて、商用電源９０及び直流電源装置９１から外部装置９５に供給する電力の配分を変更又は調整を行っている。このことから、例えば図２に示す電力配分処理を行う給電装置１を用いることで、直流電源装置９１が電力を供給できる状態となっている場合に、契約電力の上限を超えて電力を消費することができる。
【００４７】
〔第２の実施の形態〕
図３は、第２の実施の形態に係る給電装置２の構成を示し、以下に説明する。なお、前述した構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付している。従って、これらの構成要素の説明は省略する。
【００４８】
ここで、給電装置２は、上述した給電装置１との比較において、整流手段２０から出力される直流電力と、放電手段３０から出力される直流電力とを組み合わせた直流電力を出力する先として、内蔵負荷用変換手段５５に接続されている交流負荷６０が追加されている点で異なっている。また、給電装置１と異なる別のユニットとして構成され、接続端子１５を介して接続されている直流電源装置９１が、給電装置２に内蔵されている蓄電池９４である点で異なっている。
【００４９】
交流負荷６０は、所定の交流電力で稼働する給電装置２に内蔵された負荷である。また、内蔵負荷用変換手段６５は、整流手段２０から出力される直流電力と、放電手段３０から出力される直流電力とを組み合わせた直流電力を入力し、交流負荷６０を稼働させるための所定の交流電力に変換する。
【００５０】
蓄電池９４は、放電手段３０及び充電手段４０と直接接続される。また放電手段３０は、整流手段２０から出力される直流電力に組み合わせるために、蓄電池９４の出力電圧を商用電源９０の出力電圧に応じる電圧に昇圧又は降圧する昇降圧手段３１を有している。さらに充電手段４０は、蓄電池９４の充電を行うために、整流手段２０から出力される直流電力を充電用の直流電力に変換する充電用変換手段４１を有している。
【００５１】
このように、第２の実施の形態に係る給電装置２は、負荷を内蔵し、商用電源９０及び蓄電池９４から供給する電力を、該給電装置２の負荷及び外部装置９５に出力するように構成されている。
【００５２】
このことから、給電装置２の商品様態とし、冷蔵庫などに代表される電気機器の様態とすることができる。さらに、該電気機器の様態となった給電装置２は、商用電源で稼働する他の電気機器を出力端子１１に接続することができる。
【００５３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５４】
１，２  給電装置
１０  入力端子
１１  出力端子
１５  接続端子
２０  整流手段
２８，３８  電流センサ
３０  放電手段
３１  昇降圧手段
４０  充電手段
４１  充電用変換手段
４９，５９  電圧センサ
５０  変換手段
６０  交流負荷
６５  内蔵負荷用変換手段
７０  制御手段
９０  商用電源
９１  直流電源装置
９２，９４  蓄電池
９３  太陽電池
９５  外部装置
【図１】
2014050160.tif 000003
【図２】
2014050160.tif 000004
【図３】
2014050160.tif 000005
【図４】
2014050160.tif 000006