JPH11332122A - 蓄電式空気調和装置及び蓄電式空気調和装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放電運転開始時の蓄電池の温度低下を抑制す
ることによって蓄電池の電池容量を大きく確保するとと
もに、その充電効率を高める。 【解決手段】 ２段の定電流制御を実行する定電流制御
部(27)を備える。定電流制御部(27)は、蓄電池(11)の電
圧が２．３５〜２．４５Ｖになるまで３〜５時間率の電
流で１段目充電を行い、１０〜２０時間率の電流で２段
目充電を２時間行う。充放電制御部(121)は、記憶部(12
6)に記憶された放電運転の開始時刻を参照し、２段目充
電が当該開始時刻に終了するように定電流制御部(27)を
制御する。充電時の発熱により蓄電池(11)の温度が上昇
し、蓄電容量が大きく確保された状態で放電が行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電池を備えた蓄
電式空気調和装置に係り、特に、蓄電池の効率的利用技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気調和装置には、特開平６
−１３７６５１号公報に開示されているように、蓄電池
を備えたものがある。この種の蓄電式空気調和装置は、
商用電源にトランスを介してコンバータと平滑コンデン
サとインバータと圧縮機モータとが順に接続される一
方、上記トランスに整流回路及びサイリスタを介して蓄
電池が接続され、当該蓄電池がインバータの前段に接続
されて構成されている。

【０００３】そして、通常は上記商用電源から商用電力
を圧縮機モータに供給する一方、例えば、真夏の昼間の
ように電力需要が最大となる電力ピーク時には、蓄電池
から２次電力を圧縮機モータに供給して商用電力の使用
を抑制する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、蓄電池は、温
度が低いほど電池容量が低下する。例えば、日刊工業新
聞社発行の「最新実用二次電池」に開示されているよう
に、陰極吸収式シール形据置鉛蓄電池は、図１０に示す
ような特性を有している。図１０から、温度が低下する
ほど電池容量が低下し、高率放電のときほど低温での容
量低下が大きいことが分かる。

【０００５】ところで、冬季における空気調和装置の消
費電力のピークは、暖房運転の開始時に発生する。従っ
て、冬季においては、蓄電池の２次電力は暖房運転を開
始する時、つまり、周囲温度の低い朝方において最も必
要とされる。

【０００６】そのため、蓄電池の２次電力によって消費
電力のピークを平準化しようとすると、蓄電池の温度が
低い時に放電運転を開始しなければならず、電池容量が
低下した状態で蓄電池を使用することになる。従って、
蓄電池から十分な電力を取り出すことができないという
課題があった。一方、十分な電力を取り出すために、無
理に放電深度を深くすると、蓄電池の寿命を短くすると
いう問題があった。

【０００７】また、運転状況によっては、昼間に十分な
量の放電が行われないこともあり、そのような場合に通
常と同様の充電運転を行ったのでは、充電効率が著しく
低下する。

【０００８】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、放電運転開始時の蓄
電池の温度低下を抑制することによって蓄電池の容量を
大きく確保するとともに、その充電効率を高めることに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、充電運転の余熱によって蓄電池の温度が
上昇した状態で放電運転を開始するように、充電運転の
終了時と放電運転の開始時とを一致あるいはほぼ一致さ
せることとした。

【００１０】具体的には、第１の発明が講じた手段は、
蓄電池(11)を備え、該蓄電池(11)に充電した２次電力を
電気機器(M1)に放電する蓄電式空気調和装置において、
放電運転の開始時刻を記憶した記憶手段(126)と、該記
憶手段(126)に記憶された該開始時刻または該開始時刻
よりも所定時間前に充電運転を終了するように、該充電
運転を実行する制御手段(125)とを備えていることとし
たものである。

【００１１】上記発明特定事項により、充電運転の終了
時には蓄電池(11)が発熱し、その温度が上昇する。その
結果、蓄電池(11)の電池容量は大きく確保される。充電
運転は記憶手段(126)に記憶された放電運転の開始時刻
または該開始時刻から所定時間前に終了するので、放電
運転は蓄電池(11)の温度が上昇した状態で開始される。
従って、放電に際しての蓄電池(11)の容量低下が抑制さ
れる。

【００１２】第２の発明が講じた手段は、上記第１の発
明において、制御手段(125)は、多段の定電流充電制御
を実行する定電流制御部(27)と、放電運転の開始時刻ま
たは該開始時刻よりも所定時間前に最終段の充電が終了
するように該定電流制御部(27)を制御する充電制御部(1
21)とを備えていることとしたものである。

【００１３】上記発明特定事項により、多段の定電流充
電制御が実行され、放電運転の開始時刻または該開始時
刻よりも所定時間前に最終段の充電が終了する。そのた
め、発熱しやすく最も温度が上昇する最終段充電の終了
直後から放電運転が開始されるので、放電に際しての蓄
電池(11)の容量低下が効果的に抑制される。

【００１４】第３の発明が講じた手段は、上記第２の発
明において、定電流制御部(27)は、蓄電池(11)の電圧が
所定電圧になるまで所定の第１電流値の電流によって充
電を行う１段目充電と、該第１電流値よりも小さな第２
電流値の電流によって所定時間充電を行う２段目充電と
から成る２段の定電流充電制御を実行し、充電制御部(1
21)は、放電運転の開始時刻または該開始時刻よりも所
定時間前に上記２段目充電が終了するように該定電流制
御部(27)に２段目充電を実行させることとしたものであ
る。

【００１５】上記発明特定事項により、１段目充電では
比較的大きな第１電流値の電流によって充電が行われ、
蓄電池(11)の電圧が所定電圧に上昇する。その後、充電
効率を向上させるため、比較的小さな第２電流値の電流
によって２段目充電が行われる。２段目充電は所定時間
行われ、２段目充電が終了すると放電運転が開始され
る。従って、蓄電池(11)の容量低下が抑制される。

【００１６】第４の発明が講じた手段は、上記第１の発
明において、制御手段(125)は、放電量を検出する放電
量検出部(122)を備え、該放電量検出部(122)の検出放電
量に基づいて充電運転に必要な時間を算出し、算出時間
に基づいて充電運転を制御することとしたものである。

【００１７】上記発明特定事項により、放電量検出部(1
22)によって蓄電池(11)の放電電力量が検出される。制
御手段(125)は、検出した放電量に基づいて充電運転に
必要な時間を算出する。そして、算出した時間に基づい
て充電運転を制御し、放電運転の開始時刻または該開始
時刻よりも所定時間前に充電運転が終了する。従って、
充電運転の終了直後から放電運転が開始され、蓄電池(1
1)の容量低下が抑制される。

【００１８】第５の発明が講じた手段は、上記第２の発
明において、制御手段(125)は、１段目充電の充電時間
を計測するタイマ(120)を備え、１段目充電の充電時間
が所定時間以内のときには２段目以降の充電を省略する
こととしたものである。

【００１９】上記発明特定事項により、タイマ(120)に
よって１段目充電の充電時間が計測され、制御手段(12
5)により当該充電時間が所定時間以内か否かが判定され
る。上記充電時間が所定時間以内であれば、蓄電池(11)
の充電量は十分であると判断し、２段目以降の充電は省
略される。その結果、効率の低い２段目以降の無駄な充
電が回避され、充電効率が向上する。

【００２０】第６の発明が講じた手段は、上記第２の発
明において、制御手段(125)は、放電量を検出する放電
量検出部(122)を備え、充電制御部(121)は、該放電量検
出部(122)の検出放電量が所定値以下のときには、定電
流制御部(27)を停止させて充電運転を省略することとし
たものである。

【００２１】上記発明特定事項により、放電量検出部(1
22)が検出した検出放電量が所定値以下であるときは、
放電が行われなかったと判断され、定電流制御部(27)の
制御動作は停止されて充電運転が省略される。従って、
無駄な充電運転が回避され、充電効率が向上する。

【００２２】第７の発明が講じた手段は、上記第２の発
明において、制御手段(125)は、放電量を検出する放電
量検出部(122)を備え、充電制御部(121)は、該放電量検
出部(122)の検出放電量が所定値以下のときには、最終
段の充電のみを実行するように定電流制御部(27)を制御
することとしたものである。

【００２３】上記発明特定事項により、放電量検出部(1
22)が検出した放電量が所定値以下のときには、蓄電池
(11)には相当量の電力が残っていると判断され、最終段
の充電のみが実行される。その結果、無駄な多段定電流
制御が回避され、充電効率が向上する。

【００２４】第８の発明が講じた手段は、蓄電池(11)を
備え、該蓄電池(11)に充電した２次電力を電気機器(M1)
に放電する蓄電式空気調和装置の制御方法において、充
電運転を実行した後、該充電運転を放電運転の開始時刻
または該開始時刻よりも所定時間前に終了することとし
たものである。

【００２５】上記発明特定事項により、充電運転の終了
時には蓄電池(11)が発熱し、その温度が上昇する。その
結果、蓄電池(11)の電池容量は大きく確保される。充電
運転は放電運転の開始時刻または該開始時刻よりも所定
時間前に終了するので、放電運転は蓄電池(11)の温度が
上昇した状態で開始される。従って、放電に際しての蓄
電池(11)の容量低下が抑制される。

【００２６】第９の発明が講じた手段は、上記第８の発
明において、放電運転の開始時刻または該開始時刻より
も所定時間前に最終段充電が終了するように多段の定電
流充電制御を実行することとしたものである。

【００２７】上記発明特定事項により、多段の定電流充
電制御が実行され、放電運転の開始時刻または該開始時
刻よりも所定時間前に最終段充電が終了する。そのた
め、発熱しやすく最も温度が上昇する最終段充電の終了
直後から放電運転が開始されるので、放電に際しての蓄
電池(11)の容量低下が効果的に抑制される。

【００２８】第１０の発明が講じた手段は、上記第９の
発明において、所定の第１電流値の電流によって蓄電池
(11)の電圧が所定電圧になるまで１段目充電を実行し、
該１段目充電の後、該第１電流値よりも小さな第２電流
値の電流によって所定時間充電を行う２段目充電を実行
し、該２段目充電を放電運転の開始時刻または該開始時
刻よりも所定時間前に終了することとしたものである。

【００２９】上記発明特定事項により、１段目充電では
比較的大きな第１電流値の電流によって充電が行われ、
蓄電池(11)の電圧が所定電圧に上昇する。その後、充電
効率を向上させるため、比較的小さな第２電流値の電流
によって２段目充電が行われる。２段目充電は所定時間
行われ、２段目充電が終了すると放電運転が開始され
る。従って、蓄電池(11)の容量低下が抑制される。

【００３０】第１１の発明が講じた手段は、上記第８の
発明において、放電量を検出し、検出した放電量に基づ
いて充電運転に必要な時間を算出し、算出時間に基づい
て充電運転を終了することとしたものである。

【００３１】上記発明特定事項により、蓄電池(11)の放
電量が検出され、検出された放電量に基づいて充電運転
に必要な時間が算出される。そして、算出した時間に基
づいて充電運転が制御され、放電運転の開始時刻または
該開始時刻よりも所定時間前に充電運転が終了する。従
って、充電運転の終了直後から放電運転が開始され、蓄
電池(11)の容量低下が抑制される。

【００３２】第１２の発明が講じた手段は、上記第９の
発明において、１段目充電の充電時間が所定時間以内の
ときには２段目以降の充電を省略することとしたもので
ある。

【００３３】上記発明特定事項により、１段目充電の充
電時間が所定時間以内であれば、蓄電池(11)の充電量は
十分であると判断し、２段目以降の充電は省略される。
その結果、効率の低い２段目以降の無駄な充電が回避さ
れ、充電効率が向上する。

【００３４】第１３の発明が講じた手段は、上記第９の
発明において、放電量を検出し、検出した放電量が所定
値以下のときには充電運転を省略することとしたもので
ある。

【００３５】上記発明特定事項により、検出した放電量
が所定値以下であるときは、放電が行われなかったと判
断され、充電運転が省略される。従って、無駄な充電運
転が回避され、充電効率が向上する。

【００３６】第１４の発明が講じた手段は、上記第９の
発明において、放電量を検出し、検出した放電量が所定
値以下のときには最終段の充電のみを行う充電運転を実
行することとしたものである。

【００３７】上記発明特定事項により、検出した放電量
が所定値以下のときには、蓄電池(11)には相当量の電力
が残っていると判断され、最終段の充電のみが実行され
る。その結果、無駄な多段定電流制御が回避され、充電
効率が向上する。

【００３８】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００３９】−空気調和装置の全体構成− 図２及び図３に示すように、本実施形態に係る蓄電式空
気調和装置(10)は、１台の室外ユニット(1A)に１台の室
内ユニット(1B)が接続されて成るヒートポンプ式空気調
和装置である。また、蓄電式空気調和装置(10)は、室外
ユニット(1A)の圧縮機モータ(M1)に２次電力を供給する
ための蓄電池(11)を収容した蓄電ユニット(BM)を備えて
いる。

【００４０】上記室外ユニット(1A)は、パッケージ型に
構成され、図示しないが、圧縮機と四路切換弁と膨張弁
と熱源側熱交換器としての室外熱交換器とが接続されて
成る室外側の冷媒回路が収容されている。一方、室内ユ
ニット(1B)には、利用側熱交換器としての室内熱交換器
を備えた室内側の冷媒回路が収容されている。これら室
外ユニット(1A)と室内ユニット(1B)とは連絡配管(1C)に
より接続されて冷媒循環回路を構成している。そして、
この冷媒循環回路は、上記四路切換弁の切り換え動作に
より冷媒循環方向が可逆となり、冷房運転と暖房運転と
に切り換わる。

【００４１】−電気回路の構成− 上記蓄電ユニット(BM)は蓄電回路(40)を備え、この蓄電
回路(40)は、図３に示すように、電源ライン(20)に接続
している。この電源ライン(20)は、電源としての商用電
源(21)とブレーカ(22)とが順に接続されている。商用電
源(21)は、１次電力である２００Ｖの三相交流の商用電
力を供給する。

【００４２】上記蓄電回路(40)は、蓄電ユニット(BM)の
ケーシングの一部に配置された第１端子台(40A)により
電源ライン(20)に接続された蓄電電源線(41)を備えてい
る。この蓄電電源線(41)には、カレントトランス(CT)、
充電用電磁継電器(42)、電力変換回路部(43)、蓄電池(1
1)の電流を検出する直流用カレントトランス(CT2) 、及
び蓄電池(11)が順に接続されている。

【００４３】上記カレントトランス(CT)は、商用電源(2
1)からの入力電流を検出し、検出電流値を出力する。ま
た、直流用カレントトランス(CT2) は、充電時には蓄電
池(11)の充電電流を、放電時には蓄電池(11)の放電電流
をそれぞれ検出し、電流検出信号を出力する。

【００４４】上記充電用電磁継電器(42)は、蓄電池(11)
の充電時にオンされる。

【００４５】上記電力変換回路部(43)は、充電用AC/DC
コンバータ部(44)と、DC/DCコンバータ部(45)とが順に
接続されて構成されている。上記AC/DCコンバータ部(4
4)は、交流の商用電力を直流電力に変換して出力する変
換回路であって、整流回路(46)、チョークコイル(47)及
び平滑回路(48)を備えている。整流回路(46)はダイオー
ドを備えたダイオードモジュールで構成されている。上
記チョークコイル(47)及び平滑回路(48)は、直流電圧を
平滑にするためのものであって、平滑回路(48)はコンデ
ンサを備えている。

【００４６】上記DC/DCコンバータ部(45)は、充電用の
ＩＧＢＴ（Insulate Gate Bipolar Transistor）及びダ
イオードと、放電用のＩＧＢＴ及びダイオードとを備え
ている。DC/DCコンバータ部(45)は、蓄電池(11)の充電
時に、AC/DCコンバータ部（４４）からの直流電力を蓄
電池（１１）の充電に対応した直流電力に降圧する一
方、蓄電池(11)の放電時に、蓄電池(11)に蓄えられた電
力を圧縮機モータ(M1)の駆動に対応した直流電力に昇圧
するように構成されている。

【００４７】上記蓄電池(11)は、密閉式の顆粒型鉛電池
で構成され、両端がDC/DCコンバータ部(45)に接続して
いる。蓄電池(11)は、例えば満充電時に約１３０Ｖに、
放電終了時に約９８Ｖになり、２次電力を圧縮機モータ
(M1)に供給する２次電源を構成している。そして、蓄電
池(11)が商用電源(21)からの電源電力を上記AC/DCコン
バータ部(44)及びDC/DCコンバータ部(45)から受けて充
電される。

【００４８】蓄電ユニット(BM)のケーシングの一部に
は、第２端子台(40B)が設けられている。この第２端子
台(40B)には、上記蓄電電源線(41)から分岐された分岐
電源線(49)が接続している。この分岐電源線(49)の分岐
位置は上記カレントトランス(CT)の後段側で且つ充電用
電磁継電器(42)の前段側である。

【００４９】この蓄電ユニット(BM)には、充放電コント
ローラ(70)が収容されている。この充放電コントローラ
(70)は蓄電池(11)の充電または放電を制御するコントロ
ーラである。充放電コントローラ(70)は、直流用カレン
トトランス(CT2)に接続された電流検出回路(26)、蓄電
池(11)の電圧を検出する電圧検出回路(28)、タイマ(12
0)、ＣＰＵ(71)及びコンバータドライブ回路(72)を備え
ている。ＣＰＵ(71)には、充電制御部を構成する充放電
制御部(121)、定電流制御を実行する定電流制御部(2
7)、及び放電運転の開始時刻を記憶した記憶部(126)が
設けられている。

【００５０】図４に示すように、電流検出回路(26)は、
複数の基準電圧切換スイッチ(Q1〜Q5)と基準電圧設定用
抵抗(R1〜R7)とから成る基準電圧生成回路(203)と、演
算増幅器(202)とを備えている。つまり、本実施形態で
は、多段の定電流制御が実行されるので、複数の基準電
圧が切り換え自在に設定されている。定電流制御部(27)
は、Ａ／Ｄ変換部(207)、制御出力部(208)、基準電圧記
憶部(205)及び基準電圧切換部(206)を備えている。基準
電圧記憶部(205)は、予め記憶した基準電圧テーブルか
ら運転状態に応じて所定の基準電圧を選択し、その基準
電圧値を基準電圧切換部(206)に出力する。基準電圧切
換部(206)は、基準電圧生成回路(203)のうち当該基準電
圧値に対応する回路にセレクト信号を出力し、演算増幅
器(202)に基準電圧を供給する。演算増幅器(202)は、直
流用カレントトランス(CT2)の電流検出信号と上記基準
電圧とを比較し、その差を増幅して誤差信号としてＡ／
Ｄ変換部(207)に出力する。Ａ／Ｄ変換部(207)は、誤算
信号をデジタル信号に変換し、制御出力部(208)に出力
する。制御出力部(208)は誤差信号と基準電圧記憶部(20
5)から受け取った基準電圧とに基づき、コンバータドラ
イブ回路(72)にドライブ制御信号を出力する。

【００５１】図３に示すように、コンバータドライブ回
路(72)は、上記ドライブ制御信号に基づいて、蓄電池(1
1)の充電電流または放電電流が所定値になるようにDC/D
Cコンバータ部(45)を制御する。つまり、DC/DCコンバー
タ部(45)は、蓄電池(11)を流れる充電電流または放電電
流を所定値になるように調節する。

【００５２】電圧検出回路(28)は、蓄電池(11)の電圧を
検出する回路である。図５に示すように、電圧検出回路
(28)は、絶縁アンプ(200)によって構成されている。

【００５３】充放電制御部(121)は、充電運転及び放電
運転を制御する制御部であり、図３に示すように、タイ
マ(120)や電圧検出回路(28)からの信号を受け、後述の
充電運転制御等を実行する。

【００５４】次に、上記室外ユニット(1A)の電気回路に
ついて説明する。この室外ユニット(1A)は、モータ駆動
回路(30)を備えている。このモータ駆動回路(30)は、室
外ユニット(1A)のケーシングの一部に設けられた電源端
子台(30A)に接続された主電源線(31)を備えている。主
電源線(31)には、上述した蓄電回路(40)と同様の電磁継
電器(32)、AC/DCコンバータ部(34)が順に接続されてい
る。

【００５５】このAC/DCコンバータ部(34)の整流回路(3
6)、チョークコイル(37)及び平滑回路(38)は、上述した
蓄電回路(40)のものと同様である。従ってここでは説明
を省略する。

【００５６】コンバータ部(34)の後段側にはインバータ
部(35)が設けられている。このインバータ部(35)は、コ
ンバータ部(34)が出力する直流電力を所定の交流電力に
変換して圧縮機モータ(M1)に供給する変換回路であっ
て、パルス幅変調方式が採用され、ＩＧＢＴ（Insulate
Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子を
備えたトランジスタモジュールで構成されている。

【００５７】上記圧縮機モータ(M1)は、インバータ部(3
5)から出力される制御電力を受けて圧縮機を駆動する負
荷であって、回転数が制御されて圧縮機の容量を調整す
る。

【００５８】この室外ユニット(1A)には、室外コントロ
ーラ(80)が収容されている。この室外コントローラ(80)
はインバータドライブ回路(82)を備えている。インバー
タドライブ回路(82)は、ＣＰＵ(81)からのドライブ制御
信号に基づいてインバータ部(35)を駆動する。つまり、
インバータ部(35)は、インバータドライブ回路(82)のド
ライブ信号に基づいて所定周波数の交流電力である制御
電力を出力する。

【００５９】上述のように構成された蓄電回路(40)の第
２端子台(40B)とモータ駆動回路(30)の電源端子台(30A)
とは連絡電源線(90)によって接続されている。つまり、
室外ユニット(1A)は、蓄電ユニット(BM)を経て電力供給
されるように構成されている。また、上記カレントトラ
ンス(CT)は、分岐電源線(49)の前段側に位置しているの
で、蓄電回路(40)及びモータ駆動回路(30)に供給される
総電流を検出している。

【００６０】また、蓄電回路(40)とモータ駆動回路(30)
とは２次電源線(50)によって接続されている。この２次
電源線(50)は、蓄電回路(40)とモータ駆動回路(30)の平
滑回路(48,38)同士を接続すると共に、放電用電磁継電
器(51)を備えている。この放電用電磁継電器(51)は蓄電
池(11)の放電時にオンする。つまり、この放電用電磁継
電器(51)のオン動作により蓄電池(11)に蓄えられた電力
が、DC/DCコンバータ部(45)、２次電源線(50)、インバ
ータ部(35)を経て圧縮機モータ(M1)に供給される。

【００６１】次に、上記モータ駆動回路(30)及び蓄電回
路(40)の各機器の制御を行う制御手段について説明す
る。

【００６２】上記室外コントローラ(80)のＣＰＵ(81)に
は空調コントローラ(83)が備えられ、空調コントローラ
(83)が空調運転の制御を行う。つまり、この空調コント
ローラ(83)には、運転状態を検出するために冷媒回路な
どの各部に設けられた図示しない各種センサからの検出
信号、リモコン(14)からの運転信号、停止信号及び設定
温度信号が入力されている。そして、空調コントローラ
(83)は、これらの検出信号、運転信号、停止信号及び設
定温度信号に基づき、電磁継電器(32)のオンオフ切り換
えを行うと共に、インバータドライブ回路(82)へドライ
ブ制御信号を出力して圧縮機モータ(M1)の回転数を制御
し、更に、膨張弁開度や室内外ユニットに設けられたフ
ァンの制御を行い、空調運転の制御を行う。

【００６３】一方、充放電コントローラ(70)のＣＰＵ(7
1)は、上記定電流制御部(27)及び充放電制御部(121)を
備えるだけでなく、図示しない電圧指令部やコンバータ
制御部も備え、リモコン(14)からの運転信号及び停止信
号等に基づいて、各電磁継電器(42,51)のオンオフ切り
換えやDC/DCコンバータ部(45)の制御等を行う。

【００６４】上記電圧指令部は、蓄電池(11)から放電す
る際には、圧縮機モータ(M1)の駆動に対応した電圧値、
例えば３００Ｖを電圧指令値として出力する一方、蓄電
池(11)に充電する際には、蓄電池(11)の充電に対応した
電圧指令値を出力する。

【００６５】上記コンバータ制御部は、カレントトラン
ス(CT)の検出電流値と電圧指令部の電圧指令値とが入力
し、検出電流値と電圧指令値とに基づいてコンバータド
ライブ回路(72)へドライブ制御信号を出力する。特に、
上記コンバータ制御部は、DC/DCコンバータ部(45)が出
力する直流電力の電圧を、圧縮機モータ(M1)の駆動に対
応した電圧に昇圧する昇圧動作と、蓄電池(11)の充電に
対応した電圧に降圧する降圧動作とが切り換わるよう
に、コンバータドライブ回路(72)にドライブ制御信号を
出力する。

【００６６】上記コンバータドライブ回路(72)は、コン
バータ制御部のドライブ制御信号を受けてDC/DCコンバ
ータ部(45)にドライブ信号を出力し、DC/DCコンバータ
部(45)の出力電力の電圧が電圧指令値となるようにDC/D
Cコンバータ部(45)のスイッチング素子をオンオフ制御
している。

【００６７】−運転動作− 次に、上述した蓄電式空気調和装置(10)の運転動作につ
いて説明する。 ＜通常運転＞先ず、商用電源(21)の商用電力を受けて空
調運転を行う通常運転の動作について説明する。リモコ
ン(14)から運転信号が入力されると、この運転信号が各
コントローラ(70,80)に送信され、空調コントローラ(8
3)がモータ駆動回路(30)の電磁継電器(32)をオンする。
また、充放電コントローラ(70)は、充電用電磁継電器(4
2)及び放電用電磁継電器(51)を共にオフする。上記電磁
継電器(32)のオンによって、商用電力がコンバータ部(3
4)の整流回路(36)に入力し、直流電力に変換されると共
に、平滑回路(38)によって平滑され、直流電力がインバ
ータ部(35)に入力する。

【００６８】空調コントローラ(83)は、冷媒回路などに
設けられた各種センサの検出値と、リモコン(14)からの
温度設定値とに基づいて必要とされる空調負荷を導出
し、この導出した空調負荷を満足する空調能力を発揮す
るように、膨張弁開度やファン回転数を制御する。ま
た、この空調コントローラ(83)は、圧縮機モータ(M1)の
回転数指令値をドライブ制御信号としてインバータドラ
イブ回路(82)へ出力する。インバータドライブ回路(82)
は、空調コントローラ(83)からの回転数指令値を受け
て、圧縮機モータ(M1)の回転数が当該回転数指令値とな
るようインバータ部(35)へ制御信号を出力する。そし
て、インバータ部(35)は、当該制御信号によってインバ
ータ部(35)のスイッチング素子がオンオフ制御されるこ
とにより所定の交流制御電力を出力し、これによって、
圧縮機モータ(M1)の回転数が上記回転数指令値となるよ
うに制御される。

【００６９】＜放電運転＞次に、蓄電池(11)の２次電力
を受けて空調運転を行う放電運転の動作について説明す
る。

【００７０】リモコン(14)から運転信号の入力がある
と、この運転信号が各コントローラ(70,80)に送信さ
れ、充放電コントローラ(70)が２次電源線(50)の放電用
電磁継電器(51)をオンする。この放電用電磁継電器(51)
のオンによって、直流電力である蓄電池(11)の２次電力
が、DC/DCコンバータ部(45)で昇圧された後に２次電源
線(50)を経てインバータ部(35)に入力される。インバー
タ部(35)には、圧縮機モータ(M1)の駆動に対応した電圧
値、例えば３００Ｖの直流電力が入力される。また、イ
ンバータ部(35)に入力される直流電力の電流値は、後述
する定電流制御によって所定の基準電流値に制御され
る。基準電流値は、圧縮機モータ(M1)の負荷に応じて切
り替えられる。なお、空調コントローラ(83)の動作は、
上記通常運転の場合と同様である。

【００７１】そして、あらかじめ設定されたスケジュー
ルに基づいて、上記通常運転と放電運転との切り換えが
行われることにより、いわゆるピークカット運転が行わ
れる。尚、通常運転と放電運転との切り換えは、蓄電池
(11)の電圧に基づいて行ってもよく、また、リモコン(1
4)からの指示により強制的に行うようにしてもよい。

【００７２】＜充電運転＞また、朝方や昼間において
は、上記通常運転又は放電運転が行われるのに対し、夜
間においては、一般にリモコン(14)より停止信号が入力
され、空調運転を停止した状態で蓄電池(11)の充電動作
が行われる。つまり、空調コントローラ（８３）がモー
タ駆動回路（３０）の電磁継電器(32)をオフ状態にし、
圧縮機モータ(M1)への制御電力の供給を遮断する。一
方、充放電コントローラ(70)が蓄電回路(40)の充電用電
磁継電器(42)をオン状態にすると共に２次電源線(50)の
放電用電磁継電器(51)をオフ状態にする。

【００７３】このとき、充放電コントローラ(70)の電圧
指令部が、蓄電池(11)の充電に対応した電圧指令値を出
力する一方、充放電コントローラ(70)のコンバータ制御
部に、カレントトランス(CT)の検出電流値と上記電圧指
令部の電圧指令値とが入力される。そして、上記コンバ
ータ制御部は、当該検出電流値と電圧指令値とに基づい
てコンバータドライブ回路(72)へドライブ制御信号を出
力し、コンバータドライブ回路(72)は、DC/DCコンバー
タ部(45)の出力電力の電圧が電圧指令値となるようにス
イッチング素子をオンオフ制御し、２００Ｖの商用電力
を降圧する。その後、この降圧された直流電力が蓄電池
(11)に供給されて蓄電池(11)が充電される。この際、定
電流制御が行われ、蓄電池(11)には所定の基準電流値の
電流が流れる。

【００７４】−充放電制御− 次に、本実施形態の特徴である充放電制御について説明
する。

【００７５】本実施形態では、充電中の電流を２段に逓
減するいわゆる多段定電流充電法を用いる。具体的に
は、充電開始時の１段目の充電では、蓄電池(11)の電圧
が約２．３５Ｖ〜２．４５Ｖ程度になるまで、３〜５時
間率の第１電流値の電流で充電を行う。そして、２段目
の充電は、１０〜２０時間率の第２電流値の電流を用い
て、所定時間行う。なお、本実施形態では、２段目充電
は２時間行う。

【００７６】このような多段定電流充電法を採用する理
由は、以下の通りである。すなわち、１段目の大きな電
流で長時間充電を継続していると、蓄電池(11)内にガス
が発生し、充電効率が低下する。その一方、小さな電流
で充電を行うと、満充電までに相当の時間が必要とな
る。従って、蓄電池(11)の電圧が上昇して充電効率が低
下するまで比較的大きな電流で充電を行う一方、蓄電池
(11)の電圧が所定値まで上昇した後は、比較的小さな電
流で充電を行う。このように充電を多段階に分けること
により、効率的な充電が可能になる。従って、電力が有
効に用いられ、充電時間の短縮が図られる。

【００７７】ところが、２段目の充電であっても、蓄電
池(11)の電圧が満充電に近い電圧になると、効率が低下
し、蓄電池(11)が発熱する。その結果、蓄電池(11)の温
度が上昇する。

【００７８】電池を充電する場合に生ずる温度変化の原
因は、ジュール熱と可逆的原因による発熱である。ジュ
ール熱に関しては、電池の内部抵抗をｒ[Ω]、電池に流
れる電流をＩ[Ａ]とすると、１Ａｈあたり８６０Ｉｒ
[ｃａｌ]となる。一方、可逆的原因による発熱は、１Ａ
ｈあたり約７０[ｃａｌ]である。充電の場合、この両者
の熱が加わり、温度が上昇する。

【００７９】そこで、本発明では、蓄電池(11)の充電に
伴う温度上昇の現象を、電池容量を増加させるために利
用する。例えば、図１０より、充電によって蓄電池(11)
の温度が５℃程度上昇するとすると、蓄電池(11)の容量
は５〜１０％程度増加することが分かる。

【００８０】具体的には、充電制御は、図６のフローチ
ャートに従って実行される。まず、ステップＳＴ１にお
いて、充放電制御部(121)がタイマ(120)を参照し、時刻
ｔが充電開始時刻ｔ１になったか否かを判定する。その
結果、時刻ｔが充電開始時刻ｔ１になった場合には、ス
テップＳＴ２に移って１段目充電を実行する。１段目充
電は、蓄電池(11)の電圧が約２．３５Ｖ〜２．４５Ｖ程
度の所定電圧になるまで行われる。そして、電圧検出回
路(28)が検出した電圧が上記所定電圧になると、充放電
制御部(121)は１段目充電を終了させる。

【００８１】１段目充電が終了すると、ステップＳＴ３
に進み、充放電制御部(121)は１段目充電の充電時間が
所定時間Ｔ以下か否かを判定する。所定時間Ｔは、２段
目充電が必要か否かを判定する基準となる時間であり、
本実施形態では１分に設定されている。つまり、１段目
充電の充電時間が所定時間Ｔ以下の場合には、充電前か
ら蓄電池(11)には十分な電力が蓄積されており、あらた
めて充電する必要はない状態であったと判断して、２段
目充電を省略して、後述のステップＳＴ７に進む。

【００８２】一方、ステップＳＴ３において、１段目充
電の充電時間が所定時間Ｔよりも長かったと判定された
場合には、ステップＳＴ４に進む。ステップＳＴ４で
は、充放電制御部(121)は２段目充電の開始時刻の設定
を行う。本実施形態では、２段目の充電は所定時間Ｔ２
行うこととし、放電開始時刻を時刻ｔ３としている。そ
のため、２段目充電の開始時刻ｔ２は、ｔ２＝ｔ３−Ｔ
２として算出される。例えば、放電開始時刻を８時、２
段目充電の充電時間を２時間とすると、２段目充電の開
始時刻は６時に設定される。

【００８３】次に、ステップＳＴ５に進み、充放電制御
部(121)は、タイマ(120)を参照しながら、時刻ｔが２段
目充電の開始時刻ｔ２か否かを判定する。時刻ｔが２段
目充電開始時刻ｔ２になると、ステップＳＴ６に進み、
２段目充電を実行する。

【００８４】そして、２段目充電を終了すると、ステッ
プＳＴ７に進み、直ちに放電を開始する。

【００８５】その結果、例えば、充電開始時刻ｔ１が２
時、第２段目の充電時間Ｔ２が２時間、放電開始時刻ｔ
３が８時であるとすると、図７（ａ）に示すような充電
運転及び放電運転が実行されることになる。

【００８６】−本実施形態の効果− 本実施形態によれば、放電運転開始時に２段目充電が終
了するように２段目の充電を実行することとしたので、
余熱によって蓄電池(11)の温度が上昇した状態で放電運
転を開始することができる。従って、蓄電池(11)の電池
容量を大きく確保することができる。その結果、蓄電池
(11)から電力を効率よく取り出すことができる。また、
放電深度を無理に深くする必要がなく、蓄電池(11)の寿
命を長くすることができる。そのため、東北や北海道な
どのような寒冷地で早朝から蓄電池(11)の２次電力を利
用するような場合であっても、十分な放電電力を確保す
ることが可能となる。

【００８７】１段目充電の充電時間に基づいて蓄電池(1
1)に蓄積されている電力量を推定し、蓄電池(11)に十分
な電力が蓄えられているときには２段目充電を行わない
こととしたので、無駄な多段充電を回避することがで
き、電池の充電効率を向上することができる。

【００８８】−実施形態の変形例− なお、上記実施形態では、放電運転の開始時刻と充電運
転の終了時とを一致させていたが、放電運転の開始時刻
から所定時間前に充電運転を終了させるようにしてもよ
い。つまり、放電運転の開始時刻と充電運転の終了時と
を完全に一致させなくてもよく、充電による余熱を利用
することができる所定時間内であれば、充電終了時と放
電開始時との間に時間差があってもよい。

【００８９】上記実施形態では、夜間に蓄電池(11)を充
電する一方、朝方または昼間の所定の時間帯に蓄電池(1
1) からの２次電力のみを受けて空調運転を行う、いわ
ゆるピークカット運転を行うようにしたが、これに加え
て、夜間に蓄電池(11)を充電する一方、朝方または昼間
の所定の時間帯には、商用電源(21)の商用電力と蓄電池
(11)からの２次電力の双方を受けて空調運転を行う、い
わゆるピークシフト運転を行うようにしてもよい。

【００９０】

【発明の実施の形態２】本実施形態は、１段目と２段目
の充電を連続して行うこととし、前日の放電電力量から
１段目充電の充電時間を予測したうえで、翌朝の放電開
始時刻に２段目充電が終了するように１段目充電の開始
時刻を設定することとしたものである。

【００９１】図８に示すように、本実施形態において
は、充放電コントローラ(70)は、蓄電池(11)の放電電力
量を検出する放電量検出部(122)を備えている。放電量
検出部(122)は、電流検出回路(26)、電圧検出回路(28)
及び充放電制御部(121)に接続されている。

【００９２】図９を参照しながら、本実施形態の充電制
御を説明する。まず、ステップＳＴ１１において、充放
電制御部(121)は放電量検出部(122)の検出した放電量を
受け、前日放電量つまり前日の放電電力量がゼロか否か
を判定する。前日放電量がゼロである場合には、充電は
行わず、ステップＳＴ１９に進んで、時刻が放電開始時
刻ｔ３になるとステップＳＴ２０の放電を開始する。一
方、前日放電量がゼロでない場合には、ステップＳＴ１
２に進む。

【００９３】ステップＳＴ１２では、充放電制御部(12
1)は、１段目充電が必要かどうかを判断するために、前
日放電量が所定値以下か否かを判定する。本実施形態
は、所定値は満充電時の電力の１０％の値に設定されて
いる。そして、前日放電量が所定値以下の場合には、ス
テップＳＴ１７以降のステップに進み、１段目充電を省
略する。一方、前日放電量が所定値よりも大きい場合に
は、ステップＳＴ１３に進む。

【００９４】ステップＳＴ１３では、充放電制御部(12
1)が前日放電量に基づいて１段目充電の充電時間Ｔ１の
予測を行う。充電時間Ｔ１の予測は、例えば、予め充電
時間Ｔ１を前日放電量についての関数で定式化あるいは
テーブル化しておき、これら定式またはテーブルに基づ
いて算出するようにしてもよい。

【００９５】そして、ステップＳＴ１４に進み、１段目
充電の開始時刻ｔ１の設定を行う。開始時刻ｔ１は、放
電開始時刻をｔ３、２段目充電の充電時間をＴ２とした
場合、ｔ１＝ｔ３−Ｔ１−Ｔ２によって設定される。

【００９６】次に、ステップＳＴ１５に進み、時刻が１
段目充電の開始時刻ｔ１になったかどうかを判定し、開
始時刻ｔ１になるとステップＳＴ１６に進んで１段目充
電を実行する。

【００９７】次に、ステップＳＴ１７に進み、時刻が２
段目充電の開始時刻ｔ２になったかどうかを判定し、開
始時刻ｔ２になるとステップＳＴ１８に進んで２段目充
電を実行する。

【００９８】その後、ステップＳＴ２０に進み、放電運
転を開始する。ステップＳＴ２０の放電運転が終了する
と、ステップＳＴ２１に進んで放電量検出部(122)がス
テップＳＴ２０における放電量を検出する。この放電量
は前日放電量として放電量検出部(122)に記憶され、充
放電制御部(121)に適宜参照されることになる。

【００９９】その結果、例えば、１段目充電の充電時間
Ｔ１が３時間、２段目充電の充電時間Ｔ２が２時間、放
電開始時刻ｔ３が８時であるとすると、図７（ｂ）に示
すような充電運転及び放電運転が実行されることにな
る。

【０１００】−本実施形態の効果−本実施形態において
も、前日放電量がゼロでない場合には、放電開始時に２
段目充電が終了するように当該２段目充電が実行される
ので、蓄電池(11)の温度が上昇した状態で放電運転を開
始することができる。従って、実施形態１と同様の効果
を得ることができる。

【０１０１】一方、前日放電量がゼロの場合には充電を
行わないので、無駄な充電を回避することができる。ま
た、前日放電量が少ない場合には１段目充電を省略する
ので、無駄な多段充電を回避することができ、電池の充
電効率を向上させることができる。

【０１０２】なお、前日に放電が行われたか否かを判定
するための放電量の基準はゼロに限られず、ゼロに近い
所定値を基準に判定するようにしてもよいことは勿論で
ある。

【０１０３】

【発明の効果】以上のように、第１または第８の発明に
よれば、充電運転の終了時または該終了時から所定時間
後に放電運転が開始されるので、蓄電池の温度が高い状
態で放電運転を実行することができる。そのため、蓄電
池の電池容量を大きく確保することができる。

【０１０４】第２または第９の発明によれば、多段の定
電流充電制御を実行し、蓄電池の温度上昇が大きな最終
段充電の終了時を放電運転の開始時刻に一致またはほぼ
一致させることとしたので、蓄電池の充電効率を高める
と同時に電池容量を大きく確保することが可能となる。

【０１０５】第３または第１０の発明によれば、蓄電池
の電圧が所定電圧に達するまで１段目充電を行う一方、
２段目充電を所定時間行う２段の定電流充電制御を実行
することとしたので、充電運転の終了時を放電開始時刻
に合わせることが容易になる。

【０１０６】第４または第１１の発明によれば、検出し
た放電量に基づいて充電に必要な時間を算出し、そのう
えで充電運転を制御することとしたので、充電運転の終
了時を放電開始時刻に合わせることが容易になる。

【０１０７】第５または第１２の発明によれば、１段目
充電の充電時間に基づいて２段目以降の充電を省略する
ことができるので、無駄な充電を回避することができ、
充電効率を向上させることが可能となる。

【０１０８】第６または第１３の発明によれば、検出し
た放電量が所定値以下の場合には充電運転を省略するこ
ととしたので、無駄な充電運転を回避することができ、
充電効率を向上させることが可能となる。

【０１０９】第７または第１４の発明によれば、検出し
た放電量に基づいて最終段の充電のみを実行することが
できるので、効率の低い段階の充電を回避することがで
き、充電効率を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】蓄電式空気調和装置の全体構成図である。

【図３】蓄電式空気調和装置の電気回路図である。

【図４】定電流制御回路の回路図である。

【図５】電圧検出回路の回路図である。

【図６】実施形態１に係る充放電制御のフローチャート
である。

【図７】（ａ）は実施形態１の運転例、（ｂ）は実施形
態２の運転例を表すタイムチャートである。

【図８】実施形態２に係る制御回路図である。

【図９】実施形態２に係る充放電制御のフローチャート
である。

【図１０】電池容量の温度依存を表す図である。

【符号の説明】

(11) 蓄電池 (21) 商用電源 (26) 電流検出回路 (27) 定電流制御部 (28) 電圧検出回路 (120) タイマ (121) 充放電制御部 (122) 放電量検出部 (126) 記憶部 (BM) 蓄電ユニット (M1) 圧縮機モータ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄電池(11)を備え、該蓄電池(11)に充電
   した２次電力を電気機器(M1)に放電する蓄電式空気調和
   装置において、 放電運転の開始時刻を記憶した記憶手段(126)と、 該記憶手段(126)に記憶された該開始時刻または該開始
   時刻よりも所定時間前に充電運転を終了するように、該
   充電運転を実行する制御手段(125)とを備えていること
   を特徴とする蓄電式空気調和装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の蓄電式空気調和装置に
   おいて、 制御手段(125)は、 多段の定電流充電制御を実行する定電流制御部(27)と、 放電運転の開始時刻または該開始時刻よりも所定時間前
   に最終段の充電が終了するように該定電流制御部(27)を
   制御する充電制御部(121)とを備えていることを特徴と
   する蓄電式空気調和装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の蓄電式空気調和装置に
   おいて、 定電流制御部(27)は、蓄電池(11)の電圧が所定電圧にな
   るまで所定の第１電流値の電流によって充電を行う１段
   目充電と、該第１電流値よりも小さな第２電流値の電流
   によって所定時間充電を行う２段目充電とから成る２段
   の定電流充電制御を実行し、 充電制御部(121)は、放電運転の開始時刻または該開始
   時刻よりも所定時間前に上記２段目充電が終了するよう
   に該定電流制御部(27)に２段目充電を実行させることを
   特徴とする蓄電式空気調和装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の蓄電式空気調和装置に
   おいて、 制御手段(125)は、放電量を検出する放電量検出部(122)
   を備え、該放電量検出部(122)の検出放電量に基づいて
   充電運転に必要な時間を算出し、算出時間に基づいて充
   電運転を制御することを特徴とする蓄電式空気調和装
   置。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の蓄電式空気調和装置に
   おいて、 制御手段(125)は、１段目充電の充電時間を計測するタ
   イマ(120)を備え、１段目充電の充電時間が所定時間以
   内のときには２段目以降の充電を省略することを特徴と
   する蓄電式空気調和装置。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の蓄電式空気調和装置に
   おいて、 制御手段(125)は、放電量を検出する放電量検出部(122)
   を備え、 充電制御部(121)は、該放電量検出部(122)の検出放電量
   が所定値以下のときには、定電流制御部(27)を停止させ
   て充電運転を省略することを特徴とする蓄電式空気調和
   装置。
7. 【請求項７】 請求項２に記載の蓄電式空気調和装置に
   おいて、 制御手段(125)は、放電量を検出する放電量検出部(122)
   を備え、 充電制御部(121)は、該放電量検出部(122)の検出放電量
   が所定値以下のときには、最終段の充電のみを実行する
   ように定電流制御部(27)を制御することを特徴とする蓄
   電式空気調和装置。
8. 【請求項８】 蓄電池(11)を備え、該蓄電池(11)に充電
   した２次電力を電気機器(M1)に放電する蓄電式空気調和
   装置の制御方法において、 充電運転を実行した後、該充電運転を放電運転の開始時
   刻または該開始時刻よりも所定時間前に終了することを
   特徴とする蓄電式空気調和装置の制御方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の蓄電式空気調和装置の
   制御方法において、 放電運転の開始時刻または該開始時刻よりも所定時間前
   に最終段充電が終了するように多段の定電流充電制御を
   実行することを特徴とする蓄電式空気調和装置の制御方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の蓄電式空気調和装置
    の制御方法において、 所定の第１電流値の電流によって蓄電池(11)の電圧が所
    定電圧になるまで１段目充電を実行し、 該１段目充電の後、該第１電流値よりも小さな第２電流
    値の電流によって所定時間充電を行う２段目充電を実行
    し、該２段目充電を放電運転の開始時刻または該開始時
    刻よりも所定時間前に終了することを特徴とする蓄電式
    空気調和装置の制御方法。
11. 【請求項１１】 請求項８に記載の蓄電式空気調和装置
    の制御方法において、 放電量を検出し、検出した放電量に基づいて充電運転に
    必要な時間を算出し、算出時間に基づいて充電運転を終
    了することを特徴とする蓄電式空気調和装置の制御方
    法。
12. 【請求項１２】 請求項９に記載の蓄電式空気調和装置
    の制御方法において、 １段目充電の充電時間が所定時間以内のときには２段目
    以降の充電を省略することを特徴とする蓄電式空気調和
    装置の制御方法。
13. 【請求項１３】 請求項９に記載の蓄電式空気調和装置
    の制御方法において、 放電量を検出し、検出した放電量が所定値以下のときに
    は充電運転を省略することを特徴とする蓄電式空気調和
    装置の制御方法。
14. 【請求項１４】 請求項９に記載の蓄電式空気調和装置
    の制御方法において、 放電量を検出し、検出した放電量が所定値以下のときに
    は最終段の充電のみを行う充電運転を実行することを特
    徴とする蓄電式空気調和装置の制御方法。