(57)【要約】【課題】負荷に対して安全な電力を供給することができるとともに、待機電力を削減することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置は、間欠で交流電圧を出力しながらセンサによって検出される電力状態を監視する間欠出力モードを実行し、間欠モードの実行中に検出交流電圧及び検出交流電流の少なくとも一方に基づいて負荷が接続されたと判断すると連続で交流電圧を出力する常時出力モードに切り替えて実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池（１０）から負荷（２）に電力を供給する蓄電装置（１）であって、
前記負荷に供給される電力状態を検出交流電圧及び検出交流電流の少なくとも一方として検出するセンサ（２０４）と、
間欠で交流電圧を出力しながら前記センサによって検出される電力状態を監視する間欠出力モードを実行し、前記間欠モードの実行中に検出交流電圧及び検出交流電流の少なくとも一方に基づいて前記負荷が接続されたと判断すると連続で前記交流電圧を出力する常時出力モードに切り替えて実行する制御部（２０１）と、を備える蓄電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記検出交流電圧及び前記検出交流電流の少なくとも一方の絶対値が閾値を上回った場合、又は前記検出交流電圧と前記検出交流電流に基づいて算出される電力の絶対値が閾値を上回った場合に、前記負荷が接続されたと判断する、請求項１記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記検出交流電圧及び前記検出交流電流に高調波成分が重畳されていると判断した場合又は前記検出交流電流が突入電流であると判断した場合に、前記閾値を引き下げる、請求項２記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記検出交流電圧及び前記検出交流電流に高調波成分が重畳されていると判断した場合に、前記負荷が接続されたと判断する、請求項１から３のいずれか記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記検出交流電流の偏差が閾値を上回った場合に、前記負荷が接続されたと判断する、請求項１から３のいずれか記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池から負荷に電力を供給する蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、負荷が接続される前において、インバータ部の電力変換動作を行わずに、負荷接続部へ導通している容量素子に蓄えられた電荷の放電速度を監視し、監視の結果に基づいて負荷が接続されたか否かを判別する電力変換装置が開示されている。これにより、特許文献１に記載された電力変換装置は、負荷の接続状態を判別するための特定の手段を別途設けることを要せず、消費電力をより抑えながら負荷の接続状態を判別することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−６８４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載された電力変換装置は、負荷接続部へ導通している容量素子に蓄えられた電荷の放電速度を監視することで、直流電圧が出力される定点の電圧値の下降速度を監視している。そのため、特許文献１に記載された電力変換装置は、接続判定が完了するまでの間に、必要以上に電圧が高くなることに加え、直流電圧を出力することに起因して、周波数が規定の周波数から外れたり求められる品質の正弦波にならなかったり、といった粗悪な品質の電力を出力することになる。場合によっては、負荷として接続された機器の耐電圧以上の電圧が印加されることになり、接続された機器が故障するおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷に必要以上の電圧を供給せずに、負荷の接続状態に応じた電力供給が可能な蓄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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電装置は、蓄電池（１０）から負荷（２）に電力を供給する蓄電装置（１）であって、負荷に供給される電力状態を検出交流電圧及び検出交流電流の少なくとも一方として検出するセンサ（２０４）と、間欠で交流電圧を出力しながら前記センサによって検出される電力状態を監視する間欠出力モードを実行し、間欠モードの実行中に検出交流電圧及び検出交流電流の少なくとも一方に基づいて負荷が接続されたと判断すると連続で交流電圧を出力する常時出力モードに切り替えて実行する制御部（２０１）と、を備える。
【０００７】
例えば停電時などの非常時になると、制御部は、間欠で交流電圧を出力する間欠出力モードを実行する。そして、センサにより検出される検出交流電圧又は検出交流電流が所定条件を満たすと、制御部は、間欠出力モードの実行に代えて、負荷が接続されたと判断し連続で交流電圧を出力する常時出力モードを実行する。そのため、負荷に対して必要以上の電圧を出力することを抑え、負荷に対して安全な電力を供給することができる。また、制御部は、直流電圧ではなく交流電圧又は交流電流を用いて負荷の接続判定を行い、負荷が接続されると自動で交流電圧を出力する。これにより、手動操作が不要になるとともに、待機電力を削減することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、負荷に必要以上の電圧を供給せずに、負荷の接続状態に応じた電力供給が可能な蓄電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る蓄電装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図２は、非常時に制御部が実行する処理を示すフローチャートである。
【図３】図３は、非常時に負荷が接続されたか否かを制御部が判定する処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、間欠出力モードにおける出力電圧及び検出電流を示すグラフである。
【図５】図５は、常時出力モードにおける出力電圧を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１を参照しながら、本実施形態に係る蓄電装置について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る蓄電装置１は、蓄電池１０と、蓄電池パワーコンディショナ２０と、リモコン３０と、を備える。蓄電装置１は、例えば住宅に設定される。負荷２は、例えば住宅内のコンセント等を介して接続される各種電気機器を含む家庭用負荷である。
【００１２】
蓄電装置１は、電力貯蔵装置として機能する。蓄電池１０は、充放電可能とされている。蓄電池１０としては、例えばリチウムイオン電池などが挙げられる。蓄電池パワーコンディショナ２０は、制御部２０１と、コンバータ２０２と、インバータ２０３と，センサ２０４と、を有する。
【００１３】
コンバータ２０２は、直流電力線Ｗｄｃ１を介して蓄電池１０に接続されるとともに、直流電力線Ｗｄｃ２を介してインバータ２０３に接続されている。インバータ２０３は、交流電力線Ｗａｃ１を介して負荷２に接続される。
【００１４】
コンバータ２０２は、蓄電池１０から供給される直流電力を昇降圧し、昇降圧後の直流電力をインバータ２０３に供給する昇降圧動作を行うことが可能となっている。また、コンバータ２０２は、インバータ２０３から供給される直流電力を昇降圧し、昇降圧後の直流電力を蓄電池１０に供給する昇降圧動作を行うことも可能となっている。
【００１５】
インバータ２０３は、コンバータ２０２から供給される直流電力を交流電力に変換するとともに、変換後の交流電力を負荷２に交流電力線Ｗａｃ１を介して供給するＤＣ／ＡＣ変換動作を行うことが可能となっている。また、インバータ２０３は、図示しない系統電源から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、変換後の直流電力をコンバータ２０２に供給するＡＣ／ＤＣ変換動作を行うことも可能となっている。
【００１６】
センサ２０４は、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における電圧及び電流を検出する。すなわち、センサ２０４は、蓄電池１０から負荷２に出力される交流電圧及び交流電流を検出する。センサ２０４は、負荷２に出力される交流電圧及び交流電流に応じた信号を、検出交流電圧及び検出交流電流を示す信号として制御部２０１に出力する。
【００１７】
制御部２０１は、センサ２０４から出力される検出信号に基づいて負荷２に出力される交流電圧及び交流電流を、検出交流電圧及び検出交流電流として検出する。また、制御部２０１は、コンバータ２０２及びインバータ２０３のそれぞれの動作を制御する。
【００１８】
リモコン３０は、例えば使用者などが行った操作に応じた信号を制御部２０１に出力する。制御部２０１は、リモコン３０から出力される操作信号に基づいてコンバータ２０２及びインバータ２０３のそれぞれの動作を制御する。例えば、制御部２０１は、リモコン３０から出力される操作信号に基づいて、後述する自立運転を停止したり動作させたりする。
【００１９】
制御部２０１は、系統電源に停電が発生していない通常時には、インバータ２０３をＡＣ／ＤＣ変換動作させるとともに、コンバータ２０２を昇降圧動作させる。これにより、系統電源から供給される交流電力が直流電力に変換されるとともに昇降圧され、その昇降圧された直流電力により蓄電池１０が充電される。また、系統電源から負荷２に供給される交流電力により、負荷２の動作電源が確保される。
【００２０】
制御部２０１は、系統電源に例えば停電などが発生した非常時には、系統電源から独立して蓄電装置１のみで負荷２への電力供給を行う、いわゆる自立運転を行う。自立運転は、自立放電ともいう。なお、非常時とは、停電が発生したときに限定されるわけではない、制御部２０１は、コンバータ２０２を昇降圧動作させると共に、インバータ２０３をＤＣ／ＡＣ変換動作させることにより、蓄電池１０の放電制御を行う。これにより、蓄電池１０は、直流電力線Ｗｄｃ１、Ｗｄｃ２及び交流電力線Ｗａｃ１を介して、放電した電力を負荷２へ供給できる状態となる。
【００２１】
ここで、非常時において、負荷に対して異常な電圧が出力されると、負荷として接続された各種電気機器等が故障するおそれがある。また、待機電力の削減を図ることが困難になることがある。
【００２２】
これに対して、本実施形態に係る蓄電装置１では、制御部２０１は、非常時に間欠で交流電圧を出力する間欠出力モードを実行するとともに、センサ２０４により検出された交流電圧、交流電流、交流電圧及び交流電流に基づいて算出される電力が所定条件を満たすと負荷２が接続されたと判断し連続で交流電圧を出力する常時出力モードを実行する。この動作について、図面を参照しながらさらに説明する。
【００２３】
図２〜図５を参照しながら、制御部２０１が実行する処理について説明する。図２に示すように、例えば停電などが発生した非常時には、ステップＳ１０１において、制御部２０１は、間欠で交流電圧を出力する間欠出力モードを実行する。間欠出力モードでは、制御部２０１は、コンバータ２０２及びインバータ２０３の動作を制御し、連続的ではなく間欠的に交流電圧を出力する。例えば、図４（Ａ）に示すように、制御部２０１は、時間ｔ１から時間ｔ２までの間、及び時間ｔ３から時間ｔ４までの間に、交流電圧を出力する。時間ｔ２から時間ｔ３までの間には、制御部２０１は、交流電圧を出力しない。
【００２４】
続いて、ステップＳ１０２において、制御部２０１は、負荷接続判定処理を実行する。すなわち、制御部２０１は、負荷２が接続されたか否かを判断する処理を実行する。
【００２５】
負荷接続判定について、図３を参照しながら説明する。ステップＳ２０１において、センサ２０４は、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電圧及び交流電流を検出し、検出交流電圧及び検出交流電流を取得する。そして、制御部２０１は、センサ２０４から出力される検出信号に基づいて交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における検出交流電圧及び検出交流電流を取得する。
【００２６】
続いて、ステップＳ２０２において、制御部２０１は、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における検出交流電流の値の絶対値が閾値Ｉｔｈよりも大きいか否かを判断する。あるいは、制御部２０１は、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における検出交流電圧の値の絶対値が閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判断する。あるいは、制御部２０１は、検出交流電流の値及び検出交流電圧の値より算出される電力の値の絶対値が閾値Ｐｔｈよりも大きいか否かを判断する。検出交流電流の値としては、例えば交流電流の実効値が挙げられる。検出交流電圧の値としては、例えば交流電圧の実効値が挙げられる。
【００２７】
例えば、図５（Ｂ）に示す時間ｔ５に負荷２が接続されると、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１において負荷２に向けて交流電流が流れる。ステップＳ２０３において、制御部２０１は、検出交流電流の値の絶対値が閾値Ｉｔｈよりも大きい場合には（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、負荷２が蓄電装置１に接続されたと判断する。あるいは、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における検出交流電圧の値の絶対値が閾値Ｖｔｈよりも大きい場合には（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ステップＳ２０３において、制御部２０１は、負荷２が蓄電装置１に接続されたと判断する。あるいは、検出交流電流の値及び検出交流電圧の値より算出される電力の値の絶対値が閾値Ｐｔｈよりも大きい場合には（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ステップＳ２０３において、制御部２０１は、負荷２が蓄電装置１に接続されたと判断する。
【００２８】
交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における検出交流電流の値の絶対値が閾値Ｉｔｈよりも大きい条件、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における検出交流電圧の値の絶対値が閾値Ｖｔｈよりも大きい条件、又は交流電流の値と交流電圧の値とから算出される電力の値の絶対値が閾値Ｐｔｈより大きい条件は、比較的大きい電力を消費する電気機器が負荷２として接続された場合に相当する。比較的大きい電力を消費する電気機器とは、例えば冷蔵庫や照明などようにコンセントを挿しただけで稼動する電気機器である。
【００２９】
交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における検出交流電流の値の絶対値が閾値Ｉｔｈ以下である場合には（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ステップＳ２０４において、制御部２０１は、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電流に高調波成分が重畳しているか否かを判断する。あるいは、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における検出交流電圧の値の絶対値が閾値Ｖｔｈ以下である場合には（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ステップＳ２０４において、制御部２０１は、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電圧に高調波成分が重畳しているか否かを判断する。
【００３０】
交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電流に高調波成分が重畳している場合には（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ステップＳ２０５において、制御部２０１は、閾値Ｉｔｈを下げる。あるいは、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電圧に高調波成分が重畳している場合には（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ステップＳ２０５において、制御部２０１は、閾値Ｖｔｈを下げる。ステップＳ２０５の処理に続いて、ステップＳ２０２の処理を再び実行する。閾値Ｉｔｈ及び閾値Ｖｔｈを引き下げる代わりに、閾値Ｐｔｈを引き下げて、ステップＳ２０２の処理を再び実行することもできる。
【００３１】
尚、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電流に高調波成分が重畳している場合に、制御部２０１は、閾値の引き下げを実行せずに負荷２が蓄電装置１に接続されたと判断することもできる。あるいは、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電圧に高調波成分が重畳している場合に、制御部２０１は、閾値の引き下げを実行せずに負荷２が蓄電装置１に接続されたと判断することもできる。
【００３２】
交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電流に高調波成分が重畳している条件、又は交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電圧に高調波成分が重畳している条件は、コンセントに挿しただけで稼働する電気機器が接続された場合に相当する。コンセントに挿しただけで稼働する電気機器とは、例えば携帯電話である。
【００３３】
交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電流に高調波成分が重畳していない場合には（ステップＳ２０４：ＮＯ）、ステップＳ２０６において、制御部２０１は、瞬間的な突入電流が発生したか否かを判断する。あるいは、交流電力線Ｗａｃ１の位置Ｐ１における交流電圧に高調波成分が重畳していない場合には（ステップＳ２０４：ＮＯ）、ステップＳ２０６において、制御部２０１は、瞬間的な突入電流が発生したか否かを判断する。検出交流電流の偏差が閾値を超えた場合に、瞬間的な突入電流が発生したものと判断することができる。
【００３４】
瞬間的な突入電流が発生した場合には（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、ステップＳ２０３において、制御部２０１は、負荷２が蓄電装置１に接続されたと判断する。一方で、瞬間的な突入電流が発生しない場合には（ステップＳ２０６：ＮＯ）、ステップＳ２０７において、制御部２０１は、負荷２が蓄電装置１に接続されていないと判断する。
【００３５】
尚、瞬間的な突入電流が発生した場合に、負荷２が蓄電装置１に接続されていると判断せずに、ステップＳ２０５の処理のように閾値を引き下げる処理を実行し、その後ステップＳ２０２の処理に戻ることもできる。
【００３６】
瞬間的な突入電流が発生する条件は、例えばテレビやエアコンのようにコンセントを挿しただけでは稼動しない電気機器であって、リモコンで起動させるまで動かない電気機器が負荷２として接続された場合である。
【００３７】
図２に戻って説明すると、ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３において、制御部２０１は、負荷２が蓄電装置１に接続されたか否かを判断する。負荷２が蓄電装置１に接続された場合には（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４において、制御部２０１は、連続で交流電圧を出力する常時出力モードを実行する。図５に示すように、常時出力モードでは、制御部２０１は、コンバータ２０２及びインバータ２０３の動作を制御し、連続的に交流電圧を出力する。一方で、負荷２が蓄電装置１に接続されていない場合には（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ステップＳ１０１において、制御部２０１は、間欠出力モードを実行する。
【００３８】
ステップＳ１０４に続くステップＳ１０５において、制御部２０１は、自立運転を停止する操作信号がリモコン３０から送信されたか否かを判断する。自立運転を停止する操作信号がリモコン３０から送信された場合には（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６において、制御部２０１は、コンバータ２０２及びインバータ２０３の動作を制御し、自立運転を停止する。一方で、自立運転を停止する操作信号がリモコン３０から送信されていない場合には（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０４において、制御部２０１は、常時出力モードを実行する。
【００３９】
ステップＳ１０６に続くステップＳ１０７において、制御部２０１は、自立運転を動作させる操作信号がリモコン３０から送信されたか否かを判断する。自立運転を動作させる操作信号がリモコン３０から送信された場合には（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４の処理に戻る。一方で、自立運転を動作させる操作信号がリモコン３０から送信されていない場合には（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ステップＳ１０６において、制御部２０１は、自立運転を停止した状態を維持する。上記したように、停電中において負荷接続が確認されると、リモコン３０からの操作信号に応じて、自立運転とその停止とを行うことができる。
【００４０】
本実施形態に係る蓄電装置１によれば、例えば停電時などの非常時になると、制御部２０１は、間欠で交流電圧を出力する間欠出力モードを実行する。そして、センサ２０４により検出された交流電圧又は交流電流が所定条件を満たすと、制御部２０１は、負荷２が接続されたと判断し連続で交流電圧を出力する常時出力モードを実行する。そのため、負荷２に対して異常な電圧を出力することを抑え、負荷に対して安全な電力を供給することができる。また、制御部２０１は、直流電圧ではなく交流電圧又は交流電流を用いて負荷の接続判定を行い、負荷２が接続されると自動で交流電圧を出力する。これにより、手動操作が不要になるとともに、待機電力を削減することができる。
【００４１】
また本実施形態では、制御部２０１は、検出交流電圧及び検出交流電流の少なくとも一方の絶対値が閾値を上回った場合、又は検出交流電圧と検出交流電流とに基づいて算出される電力の絶対値が閾値を上回った場合に、負荷２が接続されたと判断している。図４に例示したように、負荷２が接続されると検出交流電流が立ち上がるので、負荷２が接続されたことを確実に把握することができる。図示はしないけれども、検出交流電圧や、検出交流電圧と検出交流電流とに基づく電力においても同様である。
【００４２】
また本実施形態では、制御部２０１は、検出交流電圧及び検出交流電流に高調波成分が重畳されていると判断した場合又は検出交流電流が突入電流であると判断した場合に、閾値を引き下げ、上記した判定を実行している。高調波成分の重畳や突入電流の発生は、上記したような電気機器が接続された可能性を示すものとして把握することもできる。従って、判定の閾値を引き下げ、いわば判定の感度を上げることで、微弱電流を発生させる電気機器の接続を判定することができる。
【００４３】
また本実施形態では、制御部２０１は、閾値判定をせずに、検出交流電圧及び検出交流電流に高調波成分が重畳されていると判断した場合に、負荷２が接続されたと判断することもできる。
【００４４】
また本実施形態では、制御部２０１は、閾値判定をせずに、検出交流電流が突入電流であると判断した場合に、負荷２が接続されたと判断することもできる。
【００４５】
本実施形態に係る蓄電装置１において、交流電圧及び交流電流の値は、交流電圧及び交流電流の実効値とすることができる。交流電圧及び交流電流の実効値は、交流電圧及び交流電流の値を検出するときに一般的に用いられる。そのため、センサ２０４として汎用のセンサを使用することができ、蓄電装置１の構成を簡易的にすることができる。
【００４６】
本実施形態に係る蓄電装置１において、操作に応じた操作信号を出力するリモコン３０をさらに備え、制御部２０１は、自立運転を停止する操作信号がリモコン３０から送信された場合には自立運転を停止する制御を実行し、自立運転を動作させる操作信号がリモコン３０から送信された場合には自立運転を動作させる制御を実行することができる。
【００４７】
制御部２０１が常時出力モードを実行しているときであっても、使用者は、リモコン３０を操作することにより自立運転を停止することができる。また、使用者は、リモコン３０を操作することにより自立運転を停止した後に、再びリモコン３０を操作することにより自立運転を動作させることができる。これにより、制御部２０１は、再び常時出力モードを実行することができる。
【００４８】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素及びその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１：蓄電装置
２：負荷
１０：蓄電池
２０１：制御部
２０４：センサ
【図１】
2017169358.tif 000003
【図２】
2017169358.tif 000004
【図３】
2017169358.tif 000005
【図４】
2017169358.tif 000006
【図５】
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