(57)【要約】【課題】家庭用ピークシフトおよび停電対応の低価格・長寿命な蓄・給電装置を提供する。【解決手段】蓄・給電装置用二次電池として同一仕様・等容量の二次電池Ａと二次電池Ｂを並列に構成し、通電時上記二次電池への充電は夜間電力時間帯に一日おきにＡ、Ｂ交互に、また二次電池から定常時負荷への給電もピーク電力時間帯に一日おきにＡ、Ｂ交互に、行う。停電時においては、給電負荷を停電時負荷に切り替えて、一方の二次電池からの給電を当該二次電池充電残量が下限値に達するまで継続し、下限値に達したのちはもう一方の二次電池からの給電を当該二次電池充電残量が下限値に達するまで、あるいは停電が解消するまで、行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄・給電装置用二次電池として二つの同一仕様・等容量二次電池Ａと二次電池Ｂを並列に用い、商用ＡＣ通電時は、前記二次電池ＡおよびＢへの充電は夜間電力時間帯に一日おきにＡ、Ｂ交互に、また前記二次電池ＡあるいはＢ充電電力からの定常時負荷へのピークシフトの為の給電もピーク電力時間帯に一日おきにＡ、Ｂ交互に、但し一方の二次電池給電終了時において他方の二次電池は満充電状態にあるように、行う、
また、停電時には、負荷を定常時負荷から停電時負荷に切り換え、二次電池ＡおよびＢから停電時負荷への給電を、一方の二次電池充電残量が下限値に達するまで行った後他方の二次電池から当該二次電池充電残量が下限値に達するまで、あるいは停電が終了するまで、の間継続して行うことを特徴とする蓄・給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
主として家庭用のピークシフト対応および停電対応の低価格・長寿命蓄・給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、家庭用蓄・給電装置としては、太陽光発電の蓄・給電用（特許文献１）、および夜間の電力が安価の時間帯（夜間電力時間帯）に蓄電し、昼間の電力需要の大きな時間帯（昼間電力時間帯）に給電を行うピークシフト対応と停電対応を兼ねたものが実用化されている。しかしピークシフトおよび停電対応の蓄・給電装置は、使用する二次電池の容量を低減するため停電時の給電負荷に優先度をつけたものあるいは限定したものが主体である（特許文献２、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３００５７
【特許文献２】特開２００６−３２００９９
【特許文献３】特開２００４−３２８９６０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明は、比較的安価なニッケル水素電池等の二次電池において寿命劣化の主原因たるメモリー効果の問題を解決して上記比較的安価な二次電池でも構成できる、ピークシフトおよび停電時対応可能な、長寿命の一般家庭用蓄・給電装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明においては、蓄・給電装置用二次電池として同一仕様・等容量の二次電池Ａと二次電池Ｂを用いる。ここで、二次電池Ａおよび二次電池Ｂ各々の充電容量は、電力使用のピーク時間帯において負荷（定常時負荷）に給電でき、かつ停電時においても必要最低限の負荷（停電時負荷）に対して一定時間給電可能な容量とする。上記二次電池への充電は夜間電力時間帯に一日おきに二次電池Ａおよび二次電池Ｂ交互に、また昼間時間帯の電力需要ピーク時間帯における定常時負荷への給電も一日おきに二次電池Ａおよび二次電池Ｂ交互に、但し一方の二次電池からの給電終了時において他方の二次電池は満充電状態であるように、行う。
【０００６】
上記の如く二次電池の充放（給）電を行うことによって、いかなるタイミングで停電が起こっても停電発生時の二次電池Ａあるいは二次電池Ｂの充電状態は少なくとも一方は満充電状態にあり、停電開始直前まで二次電池ＡあるいはＢいずれかからの定常時負荷への給電が行われている場合には、停電開始直後には負荷を定常時負荷から停電時負荷に切り替えて、その時点で給電中の二次電池充電量が下限値に達するまで当該二次電池からの停電時負荷への給電を継続し、下限値に達したのちはもう一方の満充電状態にある二次電池からの給電に切り替えて、当該二次電池充電量が下限値に達するまで、あるいは停電が終了するまでの間、給電を継続する。
【０００７】
停電開始直前において二次電池Ａおよび二次電池Ｂから定常時負荷への給電が行われていない場合、即ち商用ＡＣ電源からの定常時負荷への給電が行われている場合、は、次のピーク電力時間帯にインバータ経由定常時負荷に給電を行うべき二次電池からの給電を、停電時負荷に対して、停電開始時点から開始し当該二次電池充電残量が下限値になるまで継続する。その後はもう一方の二次電池からの給電に切り換えて二次電池残量が下限値になるまでの間、停電時負荷への給電を継続する。この間に停電が終了した場合はその時点から商用ＡＣ電源から定常時負荷への給電に切り換えると同時にその時点の時刻に対応した商用ＡＣ電源通電時の処理手順に移行する。
【０００８】
ここで定常時（給電）負荷とは、商用ＡＣ電源が正常に供給されている状態、即ち停電・節電状態でない状態（定常時、通電時）、において蓄・給電装置が給電を行う負荷を、また停電時（給電）負荷とは停電開始時点から最低限一定時間蓄・給電装置から給電を受けるべき負荷を、いう。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成・動作によって、ピークシフトが正常になされるとともに停電時の給電も、いかなるタイミングで停電がおこっても、少なくとの一方の二次電池の充電量は満充電状態であることから停電時負荷への一定時間以内の給電は可能になる。
【００１０】
上記構成に代えて二次電池Ａと二次電池Ｂを一体化し、ピークシフト用には二次電池の満充電状態から１／２充電状態までの放電電力を、停電時には１／２充電状態から充電下限値までの放電電力を、各々使用する方法も考えられるが、この場合二次電池への夜間電力時間帯での充電は毎回１／２充電状態から満充電までの間の充電となり、二次電池としてニッケル水素電池等を使用する場合はそのメモリー効果による寿命劣化が問題となる。
【００１１】
一方本願発明による二次電池への充電は、いずれか一方の二次電池に一日おきに交互に充電量下限値から満充電状態までの充電が行われることから、二次電池としてニッケル水素電池等を使用する場合においてもメモリー効果による寿命劣化の問題はない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本願発明による蓄・給電装置構成例、
【図２】本願発明による図１に示す蓄・給電装置の動作説明図、
【図３ａ】本願発明による図１に示す蓄・給電装置のピークシフト処理手順例、
【図３ｂ】本願発明による図１に示す蓄・給電装置の停電時処理手順例、である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本願発明の実施に際しては同一仕様・等容量の二次電池ＡおよびＢを並列に用いる。
商用ＡＣ電源が通電中は、夜間電力時間帯において一日おきにＡ、Ｂ交互に充電を行い、ピーク電力時間帯における放電（定常時負荷への給電）は、一方の二次電池（例えば二次電池Ａが）の放電を行った結果充電残量が下限値に達した時他方の二次電池（例えば二次電池Ｂの）充電量は満充電状態で残っているような順序、即ち充放電順序は、図２に示す如く、二次電池Ａ充電−二次電池Ｂ放電−二次電池Ｂ充電−二次電池Ａ放電−二次電池Ａ充電−・・・の順序で行う。
また停電時においては一方の二次電池（例えば二次電池Ｂ）の放電が下限充電量に達するまで行った後引き続き残る二次電池（例えば二次電池Ａ）の放電を下限充電量に達するまで行う。
【実施例１】
【００１４】
図１に本願発明の蓄・給電装置構成例を、また図２に図１構成例の動作説明図を、図３a、図３bに図１構成例の制御手順例を、各々示す。
図１において、
１００は、本願発明による蓄・給電装置、
１０１は、蓄・給電装置１００への商用ＡＣ電源供給の有無（通電中か停電中か）を判定するＡＣ検知部（図２（ａ）参照）、
１０２は、時計機能を有し、夜間電力時間帯、ピーク電力時間帯を知るとともに、前記ＡＣ検知部１０１出力、および後述の二次電池Ａ１０６、二次電池Ｂ１０７の充電状態情報Ｂａ、Ｂｂを入力することによって、後述のスイッチ１０３、スイッチ１０５、スイッチ１０８、スイッチ１１０、およびスイッチ１１１を、図２（ｃ）〜図２（ｈ）に示す如く、制御するスイッチ制御部、
【００１５】
１０３は、スイッチ制御部１０２によって、商用ＡＣ電源の充電部１０４への入力を夜間電力時間帯中導通状態に、その他の時間帯は遮断状態に、制御されるスイッチ（図２（ｂ）参照）、
１０４は、スイッチ１０３出力である商用ＡＣ電力を直流化して二次電池Ａ１０６あるいは二次電池Ｂ１０７への充電電力を生成する充電部、
【００１６】
１０５は、スイッチ制御部１０２出力で制御され、充電部１０５出力の二次電池Ａ１０６あるいは二次電池Ｂ１０7への供給をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ（図２（ｃ）、および（ｄ）参照）、
１０６は、二次電池Ａ、
１０７は、二次電池Ａ１０６と同一仕様・等容量の二次電池Ｂ、
１０８は、二次電池Ａ１０６あるいは二次電池Ｂ１０７充電電力の後述のインバータ１０９への供給をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチ（図２（ｅ）、および（ｆ）参照）、
尚、商用ＡＣ電源が通電状態のスイッチ１０８経由の二次電池Ａ１０６あるいは二次電池Ｂ１０７からインバータ部１０９への給電は、ピーク電力時間帯開始時点で開始され、給電中の二次電池Ａ１０６あるいは二次電池Ｂ１０７の充電残量が下限充電量に達したときに停止する。
【００１７】
１０９は、二次電池Ａ１０６あるいは二次電池Ｂ１０７出力であるスイッチ１０８出力をＡＣ（交流）化して、スイッチ１１０の一方の入力とするインバータ、
１１０は、スイッチ制御部１０２の制御により、インバータ１０９出力あるいは商用ＡＣ電源の二入力のうちいずれか一方を後述のスイッチ１１１に出力するスイッチ、
１１１は、スイッチ制御部１０２の制御により、スイッチ１１０出力を定常時負荷あるいは停電時負荷に給電出力するスイッチ、
【００１８】
Ｂａは二次電池Ａ１０６の充電状態（残量）情報、Ｂｂは二次電池Ｂ１０７の充電状態（残量）情報、であり、本情報をもってスイッチ制御部１０２は充電部１０４からスイッチ１０５経由二次電池Ａ１０６、Ｂ１０７への充電停止あるいは二次電池Ａ１０６、Ｂ１０７充電電力のスイッチ１０８経由インバータ部１０９への供給停止を制御する。
【００１９】
なお、図１中のスイッチ１０３、１０５、１０８、１１０、１１１、の接続状態は、図２の時刻ｔ0 時の状態を示している。
【００２０】
次に図１に示す本願発明による蓄・給電装置図のピークシフト対応処理手順を示す図３a、停電時処理手順を示す図３b において、
３０１は、蓄・給電装置１００動作開始点、
３０２は、商用ＡＣ電源が通電中か停電中かをＡＣ検知部１０１出力より判定する通／停電判定処理、
３０３は、処理３０２において通電中と判定した場合、蓄・給電装置１００の給電負荷を定常時負荷に設定する定常時負荷設定処理、
３０４は、時刻が夜間電力時間帯か否かをスイッチ制御部１０２内蔵の時計から判定する夜間電力時間帯判定処理、
【００２１】
３０５は、二次電池Ａ１０６の充電残量が下限値以下か否かを二次電池Ａ充電状態情報信号Ｂaより判定する二次電池Ａ充電残量判定処理１、
３０６は、二次電池Ｂ１０７の充電残量が下限値以下か否かを二次電池Ｂ充電状態情報信号Ｂbより判定する二次電池Ｂ充電残量判定処理１、
３０７は、二次電池Ａ１０６を充電する二次電池Ａ充電処理、
３０８は、二次電池Ａ１０６が満充電状態に達したか否かを二次電池Ａ充電状態情報信号Ｂaより判定する二次電池Ａ満充電判定処理１、
３０９は、二次電池Ｂ１０７を充電する二次電池Ｂ充電処理、
３１０は、二次電池Ｂ１０７が満充電状態に達したか否かを二次電池Ｂ充電状態情報信号Ｂbより判定する二次電池Ｂ満充電判定処理１、
【００２２】
３１１は、時刻がピーク電力需要時間帯か否かをスイッチ制御部１０２内蔵の時計から判定するピーク電力時間帯判定処理、
３１２は、二次電池Ａが満充電状態にあるか否かを二次電池Ａ充電状態情報信号Ｂaより判定する二次電池Ａ満充電判定処理２、
３１３は、二次電池Ｂが満充電状態にあるか否かを二次電池Ｂ充電状態情報信号Ｂbより判定する二次電池Ｂ満充電判定処理２、
３１４は、処理３１２で、二次電池Ａ１０６が満充電状態にあると判定した場合に、二次電池Ａ１０６の放電を行う二次電池Ａ放電処理、
３１５は、二次電池Ａ１０６の放電の結果、二次電池Ａ充電残量が下限値に達したか否かを二次電池充電状態情報信号Ｂaより判定する二次電池Ａ充電残量判定処理２、
３１６は、処理３１３で、二次電池Ｂ１０７が満充電状態にあると判定した場合に、二次電池Ｂ１０７の放電を行う二次電池Ｂ放電処理、
３１７は、二次電池Ｂ１０７の放電の結果、二次電池Ｂ充電残量が下限値に達したか否かを二次電池充電状態情報信号Ｂbより判定する二次電池Ｂ充電残量判定処理２、
【００２３】
３１８は、図３a停電判定処理３０２の結果、停電であると判定した場合、および図３aの各処理のバックグランドで常時行っている通電中か停電中かの判定処理（図示せず）の結果、通電状態から停電状態に移行したと判定した場合、図３bの処理３２１に割り込み移行する接続端子Ｘ、
３１９は、図３bの各処理のバックグランドで常時行っている停電か否かの判定処理（図示せず）の結果、停電から通電状態に復帰したと判定したとき定常時負荷設定処理３０３に移行するための接続端子ｃ、
３２０は、処理３１２および処理３１３の結果、二次電池Ａ１０６およびＢ１０７はともに満充電であるべき状態にあるにもかかわらず満充電になっていない、即ち二次電池Ａ１０６、Ｂ１０７、がともに劣化したと判定した結果、図３bに示す二次電池劣化警告処理３３４を行うための接続端子Ｚ、
【００２４】
３２１は、蓄・給電装置１００の給電負荷を停電時負荷に設定する停電時負荷設定処理、
３２２は、二次電池Ａ１０６が放電中か否かを判定する二次電池Ａ放電判定処理、
３２３は、二次電池Ｂ１０７が放電中か否かを判定する二次電池Ｂ放電判定処理、
３２４は、二次電池Ａ１０６が満充電状態にあるか否かの判定をする二次電池Ａ満充電判定処理３、
３２５は、二次電池Ｂ１０７が満充電状態にあるか否かの判定をする二次電池Ｂ満充電判定処理３、
【００２５】
３２６は、二次電池Ａ１０６の放電を継続あるいは開始する二次電池Ａ放電処理１、
３２７は、処理３２６での二次電池Ａ１０６の放電の結果、二次電池Ａ充電残量が下限値に達したか否かを二次電池充電状態情報信号Ｂaより判定する二次電池Ａ充電残量判定処理３、
３２８は、二次電池Ｂ１０７の放電を継続あるいは開始する二次電池Ｂ放電処理１、
３２９は、処理３２８での二次電池Ｂ１０７の放電の結果、二次電池Ｂ充電残量が下限値に達したか否かを二次電池充電状態情報信号Ｂbより判定する二次電池Ｂ充電残量判定処理３、
３３０は、処理３２７で二次電池Ａ充電残量が下限値に達したと判定された場合、二次電池Ｂ１０７の充電残量を判定する二次電池Ｂ充電残量判定処理４、
３３１は、処理３３０の結果二次電池Ｂ充電残量が下限値に達していないと判定した場合、二次電池Ｂ１０７の放電を継続する二次電池Ｂ放電処理２、
３３２は、処理３２９で二次電池Ｂ充電残量が下限値に達したと判定された場合、二次電池Ａ１０６の充電残量を判定する二次電池Ａ充電残量判定処理４、
３３３は、処理３３２の結果二次電池Ａ充電残量が下限値に達していないと判定した場合、二次電池Ａ１０６の放電を継続する二次電池Ａ放電処理２、
【００２６】
３３４は、処理３１２、処理３１３、処理３２４、および処理３２５の結果二次電池ＡおよびＢの充電容量が満充電に達しておらず二次電池が劣化していると判定した場合、二次電池劣化警告を行う二次電池劣化警告処理、
３３５は、処理３３０および処理３３２の結果二次電池Ｂ１０７およびＡ１０６の充電残量が下限値に達したと判定した場合、また、処理３３４に引き続き、給電終了警告を出力する給電終了警告処理、
３３６は、処理３３５に引き続き、定常時負荷及び停電時負荷への二次電池Ａ１０６およびＢ１０７からの給電を停止する給電終了処理、但し通電中の商用ＡＣ電源からの定住時負荷への給電は継続する、
３３７は、本蓄・給電装置１００動作終了点、
である。
【００２７】
但し、上記接続端子Ｘ３１８および接続端子Ｙ３１９の説明に述べた如く、商用ＡＣ電源の有無即ち通電中か停電中かの判定は常時図１のＡＣ検知部１０１で行い、その結果通電中から停電に、あるいは停電中から通電状態に、各々変化した場合は直ちにそれぞれ図３中の接続端子Ｘ３１８、あるいは接続端子３１９Ｙからその時点まで処理していたピークシフト対応処理あるいは停電時処理から各々停電時処理あるいはピークシフト対応処理に割り込みを行い移行する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
上記の如く構成・制御することによって、商用ＡＣ電源が正常に得られている間、即ち商用ＡＣ電源通電時においては、蓄・給電装置の定常時負荷に対して二次電池Ａあるいは二次電池Ｂに、２４時間毎にＡ、Ｂ交互に、夜間電力時間帯内に充電された電力が、ピーク電力時において、２４時間毎にＡ、Ｂ交互に、下限蓄電量まで給電（放電）されることになり、このピークシフト動作による二次電池のメモリー効果による寿命劣化の問題はなくなる。
【００２９】
又、停電開始時においては、夜間電力時間帯に充電された二次電池電力中少なくとも一方の二次電池電力は満充電状態にあることから、これを停電時負荷に給電することによって最低限の停電時負荷への給電が可能となる。することができる。
【符号の説明】
【００３０】
図１、図２において
１０１：ＡＣ検知部、
１０２：スイッチ制御部、
１０３、１０５、１０８、１１０、１１１：スイッチ（群）、
１０４：充電部、
１０６：二次電池Ａ、
１０７：二次電池Ｂ、
１０９：インバータ、
Ｂａ：二次電池Ａ充電状態情報、
Ｂｂ：二次電池Ｂ充電状態情報、
ｔ１：停電開始時刻、
ｔ２：停電終了時刻、
である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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