JP2013252012A

JP2013252012A - 蓄電池システム

Info

Publication number: JP2013252012A
Application number: JP2012125955A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsuura; 宏松浦
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-01
Also published as: JP5858236B2; WO2013179731A1; US20150108853A1; EP2858187A1

Abstract

【課題】電力の遮断原因を特定し、遮断原因に応じて適切に蓄電池から分電盤側に電力供給できる蓄電池システムを提供する。
【解決手段】電圧センサCT1，CT2，CT3により、商用交流電力が入力される分電盤11の保護機器16の一次側電路22、および分岐ブレーカ21が接続される保護機器16の二次側電路23，24で、それぞれの電圧を検出する。蓄電池13から分電盤11側に電力供給可能とする。制御部33により、電圧センサCT1，CT2，CT3による電圧の検出に基づき、保護機器16の一次側電路22での電圧が検出されない場合にのみ、蓄電池13から分電盤11側に電力供給させる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、蓄電池から分電盤側に電力供給する蓄電池システムに関する。

従来、一般住宅では、商用交流電力が分電盤を通じて各部屋などの給電場所に供給される。この分電盤は、商用交流電力が入力されるリミッタや主幹ブレーカなどの保護機器、およびこの保護機器の出力側に接続される複数の分岐ブレーカを備え、各分岐ブレーカに負荷が接続される。

また、商用交流電力の停電時における電力確保のために、太陽光発電の電力を利用することが提案されているが、太陽光発電の電力の利用が不十分あるいは困難な場合がある。そこで、蓄電池を用い、商用交流電力の停電時に蓄電池から電力を供給するようにしている。

特許第３５７０２８３号公報

住宅内に電力が供給されない原因としては、商用交流電力の停電の他、分電盤の保護危機の動作によって遮断している場合もある。例えば電力会社との契約電流を超えた場合にはリミッタが動作して遮断し、漏電などの発生時には主幹ブレーカが動作して遮断する。

そのため、住宅内に商用交流電力が供給されなくなったときに、直ちに蓄電池から電力供給することは、遮断原因によっては好ましくない場合がある。

本発明が解決しようとする課題は、電力の遮断原因を特定し、電力の遮断原因に応じて適切に蓄電池から分電盤側に電力供給できる蓄電池システムを提供することである。

実施形態の蓄電池システムでは、電圧検出手段により、商用交流電力が入力される分電盤の保護機器の一次側電路、および分岐ブレーカが接続される保護機器の二次側電路で、それぞれの電圧を検出する。蓄電池から分電盤側に電力供給可能とする。制御部により、電圧検出手段による電圧の検出に基づき、保護機器の一次側電路での電圧が検出されない場合にのみ、蓄電池から分電盤側に電力供給させる。

本発明によれば、保護機器の一次側電路および二次側電路での電圧に基づいて電力の遮断原因を特定できるとともに、保護機器の一次側電路での電圧が検出されない場合にのみ蓄電池から分電盤側に電力供給し、つまり保護機器の保護動作による電力の遮断の場合である保護機器の二次側電路での電圧が検出されない場合には蓄電池から分電盤側に電力供給せず、電力の遮断原因に応じて適切に蓄電池から分電盤側に電力供給できる。

一実施形態を示す蓄電池システムのブロック図である。蓄電池システムによる遮断箇所を判断するフローチャートである。

以下、一実施形態を、図１および図２を参照して説明する。

図１において、蓄電池システム10は、分電盤11、充放電装置としてのパワーコンディショナー12、および蓄電池13などを備えている。

そして、分電盤11は、保護機器16としてのリミッタ17、主幹ブレーカ18、スイッチユニット19、導電バー20および複数の分岐ブレーカ21などを備えている。

リミッタ17は、住宅内での使用電流が電力会社との契約電流を超えた場合に電路を遮断する機能を有している。リミッタ17の一次側（入力側）には、屋外に設置される電力計から電源線である一次側電路22が接続され、この一次側電路22を通じて商用交流電力が入力される。リミッタ17の二次側（出力側）には、主幹ブレーカ18に接続される電線である二次側電路23が接続されている。

主幹ブレーカ18は、負荷側で漏電、短絡および過電流などが発生した場合に電路を遮断する機能を有している。主幹ブレーカ18の一次側は、リミッタ17の二次側電路23が接続されている。主幹ブレーカ18の二次側には、スイッチユニット19に接続される電線などである二次側電路24が接続されている。

スイッチユニット19は、パワーコンディショナー12による制御で、商用交流電源側と負荷側との電路の接続と遮断を切り換えるものである。スイッチユニット19の一次側は主幹ブレーカ18の二次側電路24が接続され、スイッチユニット19の二次側は導電バー20に接続されている。スイッチユニット19の一次側と二次側との間には、２つの電磁スイッチ25が直列に接続された直列回路と点検スイッチとが並列に接続されている。２つの電磁スイッチ25は、通常時にはパワーコンディショナー12からの電力供給によってオンし、蓄電池13からの電力供給に切り換える場合にパワーコンディショナー12からの電力供給が停止されてオフする。点検スイッチ26は、通常時はオフし、点検スイッチ26の操作によってオンする。

複数の分岐ブレーカ21は導電バー20に接続され、各分岐ブレーカ21に負荷が接続される。

導電バー20には、各分岐ブレーカ21に接続された負荷の電力使用量を測定するための計測ユニット27が接続されている。

さらに、導電バー20には、蓄電池側ブレーカ28を介してパワーコンディショナー12が接続されている。蓄電池側ブレーカ28は、蓄電池13からの電力供給時に負荷側で漏電、短絡および過電流などが発生した場合に電路を遮断する機能を有する。

また、分電盤11のリミッタ17の一次側電路22、リミッタ17の二次側電路23、および主幹ブレーカ18の二次側電路24に、それぞれの電圧を検出する電圧検出手段としての電圧センサCT1，CT2，CT3が装着されている。

また、パワーコンディショナー12は、コンバータ32、制御部33、および報知手段34などを備えている。

コンバータ32は、制御部33の制御により蓄電池13の充電と放電とを切り換え、充電時には導電バー20から供給される商用交流電力を直流電力に変換して蓄電池13を充電し、放電時には蓄電池13の直流電力を交流電力に変換して導電バー20に供給する。

制御部33には、コンバータ32、電圧センサCT1，CT2，CT3および２つの電磁スイッチ25が接続されている。制御部33は、コンバータ32による蓄電池13の充放電を制御するもので、電圧センサCT1，CT2，CT3による電圧の検出に基づき、リミッタ17の一次側電路22での電圧が検出されない場合にのみ、蓄電池13から分電盤11側に電力供給させ、リミッタ17の一次側電路22での電圧が検出されるとともにリミッタ17の二次側電路23または主幹ブレーカ18の二次側電路24での電圧が検出されない場合に、蓄電池13から分電盤11側に電力供給せず、報知手段34によって報知させる機能などを有している。報知手段34によって報知させる情報には、電力の遮断原因の内容が含まれている。

報知手段34には、例えばセグメント表示器および液晶などの表示手段や、音声および警報音などを発生する音発生手段などが含まれ、制御部33から入力される電力の遮断原因の内容なども報知可能としている。

また、蓄電池13は、例えばリチウムイオン電池などが用いられ、例えば計画停電などの所定時間の商用交流電源の停電中に住宅内の負荷に電力供給が可能な蓄電容量が確保されている。

次に、蓄電池システム10の動作を説明する。

電力会社から商用交流電力が供給されているとともに、リミッタ17および主幹ブレーカ18も動作していない正常時においては、電力会社から供給される商用交流電力が、リミッタ17、主幹ブレーカ18、スイッチユニット19のオン状態にある電磁スイッチ25、導電バー20および分岐ブレーカ21を通じて、各分岐ブレーカ21に接続されている負荷に供給される。

パワーコンディショナー12の制御部33では、蓄電池13の充電量を監視しており、充電量が所定の値を下回ることにより、コンバータ32を制御して蓄電池13を充電する。充電時には、導電バー20から供給される商用交流電力を直流電力に変換して蓄電池13に供給し、蓄電池13を充電する。蓄電池13の充電量が所定の値に達したら、コンバータ32による変換を停止し、充電を完了する。

そして、パワーコンディショナー12の動作を図２のフローチャートを参照して説明する。

パワーコンディショナー12の制御部33は、電圧センサCT1，CT2，CT3で電圧が検出されているか監視する（ステップ１〜３）。なお、電圧センサCT1、電圧センサCT2、電圧センサCT3の順に電圧の検出を判断しているが、電圧センサCT3、電圧センサCT2、電圧センサCT1の順に電圧の検出を判断してもよい。

電力会社から商用交流電力が供給されているとともに、リミッタ17および主幹ブレーカ18も動作していない正常時においては、全ての電圧センサCT1，CT2，CT3で電圧が検出されており、制御部33は正常と判断して監視を継続する。

また、電力会社から商用交流電力が停止した停電時には、リミッタ17の一次側電路22の電圧センサCT1で電圧が検出されなくなるため、制御部33は商用交流電源の停電と判断する（ステップ４）。なお、この場合、全ての電圧センサCT1，CT2，CT3で電圧が検出されなくなるため、全ての電圧センサCT1，CT2，CT3で電圧が検出されなくなることを条件に、商用交流電源の停電と判断してもよい。

制御部33は、商用交流電源の停電と判断すると、スイッチユニット19の電磁スイッチ25をオフして主幹ブレーカ18と導電バー20（分岐ブレーカ21）との間で商用交流電源側と負荷側とを解列した後（ステップ５）、コンバータ32により蓄電池13の直流電力を交流電力に変換して導電バー20および分岐ブレーカ21を通じて負荷に供給する（ステップ６）。

これにより、商用交流電源の停電中にも、住宅内の電気機器を使用できる。

さらに、制御部33は、報知手段34により、商用交流電源の停電が発生したことや、蓄電池13から電力供給していることなどを報知する（ステップ７）。住居者は、報知を確認することにより、商用交流電源の停電が発生したことや、蓄電池13から電力供給していることなどを把握することができる。

また、住宅内での使用電流が電力会社との契約電流を超えたためにリミッタ17が動作した場合、リミッタ17で商用交流電力が遮断されて住宅内の電気機器が使用できなくなる。

この場合、リミッタ17の一次側電路22の電圧センサCT1で電圧が検出されているが、リミッタ17の二次側電路23の電圧センサCT2で電圧が検出されなくなるため、制御部33はリミッタ17の動作と判断する（ステップ８）。なお、電圧センサCT2，CT3で電圧が検出されなくなるため、電圧センサCT2，CT3で電圧が検出されなくなることを条件に、リミッタ17の動作と判断してもよい。

制御部33は、リミッタ17の動作と判断すると、蓄電池13から分電盤11側に電力供給せず、ステップ７において報知手段34によりリミッタ17の動作であること、すなわち電気の使い過ぎであることを報知する。

報知により遮断原因を確認した住居者は、使用していた電気機器のスイッチを切ったりコンセントから抜くなどの処置を行った後、リミッタ17のスイッチを再投入する。これにより、商用交流電力の供給が復旧する。

また、負荷側で漏電、短絡および過電流などが発生したために主幹ブレーカ18が動作した場合、主幹ブレーカ18で商用交流電力が遮断されて住宅内の電気機器が使用できなくなる。

この場合、リミッタ17の一次側電路22の電圧センサCT1および二次側電路23の電圧センサCT2で電圧が検出され、主幹ブレーカ18の二次側電路24で電圧が検出されなくなるため、制御部33は主幹ブレーカ18の動作と判断する（ステップ９）。

制御部33は、主幹ブレーカ18の動作と判断すると、蓄電池13から分電盤11側に電力供給せず、ステップ７において報知手段34により負荷側で漏電、短絡および過電流などが発生したことを報知する。

報知により遮断原因を確認した住居者は、電気機器を点検し、問題がある電気機器があればコンセントから外すなどの処置を行う。電気機器の点検を完了し、問題が解消されれば、主幹ブレーカ18のスイッチを再投入することにより、商用交流電力の供給が復旧する。

このように、蓄電池システム10では、保護機器16の一次側電路22および二次側電路23，24での電圧に基づいて電力の遮断原因を特定できるとともに、保護機器16の一次側電路22での電圧が検出されない場合にのみ蓄電池13から分電盤11側に電力供給し、つまり保護機器16の保護動作による電力の遮断の場合である保護機器16の二次側電路23，24での電圧が検出されない場合には蓄電池13から分電盤11側に電力供給せず、電力の遮断原因に応じて適切に蓄電池13から分電盤11側に電力供給できる。

また、保護機器16の一次側電路22での電圧が検出されるとともに保護機器16の二次側電路23，24での電圧が検出されない場合には、保護機器16が動作していると判断し、蓄電池13から分電盤11側に電力供給せず、報知手段34によって報知するため、電力の遮断原因が解消されないまま蓄電池13から分電盤11側に電力供給するのを防止でき、遮断原因を解消する処置をして保護機器16を復旧させることができる。

また、蓄電池システム10は、住宅に既設の分電盤11に適用することもできる。

なお、リミッタ17を用いない分電盤11においては、保護機器16は主幹ブレーカ18となり、主幹ブレーカ18の一次側電路22での電圧が検出されない場合にのみ、蓄電池13から分電盤11側に電力供給をするようにする。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

10 蓄電池システム
11 分電盤
13 蓄電池
16 保護機器
21 分岐ブレーカ
22 一次側電路
23，24 二次側電路
33 制御部
34 報知手段
CT1，CT2，CT3 電圧検出手段としての電圧センサ

Claims

商用交流電力が入力される分電盤の保護機器の一次側電路、および分岐ブレーカが接続される保護機器の二次側電路で、それぞれの電圧を検出する電圧検出手段と；
分電盤側に電力供給可能とする蓄電池と；
電圧検出手段による電圧の検出に基づき、保護機器の一次側電路での電圧が検出されない場合にのみ、蓄電池から分電盤側に電力供給させる制御部と；
を具備していることを特徴とする蓄電池システム。
報知手段を具備し、
制御部は、保護機器の一次側電路での電圧が検出されるとともに保護機器の二次側電路での電圧が検出されない場合に、蓄電池から分電盤側に電力供給せず、報知手段によって報知させる
ことを特徴とする請求項１記載の蓄電池システム。