JP2014090653A - 給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電池から適切な量の電力を供給する給電装置を提供する。
【解決手段】 主電源９０及び蓄電池８３の電力を負荷装置８７に供給する供給手段４０を有する給電装置であって、出力する電力量の上限情報ＰＬに基づいて、主電源の電力を予め定める規定電圧の直流電力に変換し、供給手段に出力する主変換手段５０と、蓄電池の直流電力を供給手段に出力する状態又は出力しない状態のいずれかの状態に切り換える切換手段５４と、蓄電池の直流電力を規定電圧の直流電力に変換し、主変換手段が出力する直流電力に組み合わせて供給手段に出力する副変換手段５１と、供給手段に入力される直流電力において、電力の供給不足を示す状態を検出すると、切換手段を蓄電池の直流電力を出力する状態に切り換える制御手段７０と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力を供給する給電装置に関し、特に、主電源及び蓄電池の電力を負荷装置に供給する給電装置に関する。

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。

このような給電装置として、特許文献１には、図１３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及び蓄電池装置３００を備え、直流電源装置２００及び蓄電池装置３００は直流電力を負荷装置４００に供給する。

ここで、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。

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。さらに、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。

つまり、直流ハイブリット給電装置１００は、保存手段２５０に保存されている情報に基づいて、一定量の直流電力を負荷装置４００に供給するように構成されている。

また、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。具体的には、負荷装置４００が必要とする負荷電流ＩＬ値の増加が著しく、この結果、電圧Ｖ１の値が許容下限電圧値に到達する状態になった場合には、保存手段２５０に保存されている電力値に関する情報を上方に修正させる信号を出力する。また、負荷電流ＩＬ値の減少が著しく、この結果、電圧Ｖ１の値が許容上限電圧値に到達する状態になった場合には、保存手段２５０に保存されている電力値に関する情報を下方に修正させる信号を出力する。

つまり、直流ハイブリット給電装置１００は、負荷装置４００が必要とする電力量に応じて、直流電源装置２００が供給する電力量を変更又は調整することが可能に構成されている。

特開平７−３２０７５２号公報

しかしながら、直流ハイブリット給電装置１００では、負荷装置４００が必要とする電力量に応じて、蓄電池装置３００が供給する電力量の変更又は調整を行っていないため、蓄電池装置３００から許容範囲を超える電力が供給される場合があった。

具体的には、電圧Ｖ１の値が許容上限電圧値に到達しないで、負荷装置４００が必要とする電力量が徐々に増加するような状況では、保存手段２５０に保存されている電力値に関する情報は変更されない。このため、直流電源装置２００の放電電流Ｉ１値は変動せず、直流電源装置２００から供給される電力は一定量に維持される。一方で、負荷電流ＩＬ値は徐々に増加する。つまり、蓄電池装置３００の放電電流Ｉ２値も徐々に増加するため、蓄電池装置３００から許容範囲を超える電流が放電される可能性があった。

ここで、鉛蓄電池などの蓄電池において、単位時間当たりの放電電流が許容範囲を超える電力を蓄電池から負荷に供給すると、蓄電池が蓄積する電力の一部が負荷に供給できない状態になる等の支障が生じる場合があった。さらに、このような許容範囲を超える電力を繰り返し負荷に供給すると、蓄電池の経年劣化が早まる可能性もあった。

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、蓄電池から適切な量の電力を供給する給電装置を提供することにある。

本発明の給電装置は、主電源及び蓄電池の電力を負荷装置に供給する供給手段を有する給電装置であって、出力する電力量の上限情報に基づいて、主電源の電力を予め定める規定電圧の直流電力に変換し、供給手段に出力する主変換手段と、蓄電池の直流電力を供給手段に出力する状態又は出力しない状態のいずれかの状態に切り換える切換手段と、蓄電池の直流電力を規定電圧の直流電力に変換し、主変換手段が出力する直流電力に組み合わせて供給手段に出力する副変換手段と、供給手段に入力される直流電力において、電力の供給不足を示す状態を検出すると、切換手段を蓄電池の直流電力を出力する状態に切り換える制御手段と、を有することを特徴とする。

好ましくは、制御手段は、供給手段に入力される直流電力において、予め定める第１閾値より高い消費電力状態を検出すると、切換手段を蓄電池の直流電力を出力する状態に切り換えることを特徴とする。

また、好ましくは、制御手段は、供給手段に入力される直流において、第１閾値より高い値として予め定める第２閾値以上の消費電力状態を検出すると、上限情報を上方に変更することを特徴とする。

さらに、好ましくは、主電源の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。

またさらに、好ましくは、主電源は商用電源であり、規定電圧は商用電源の出力電圧に応じる電圧であって、主変換手段は、商用電源の交流電力を直流電力に整流することを特徴とする。

また、好ましくは、供給手段は、入力される直流電力を交流電力に変換する交流変換手段を有し、該交流変換手段の交流電力を負荷装置に供給することを特徴とする。

また、好ましくは、給電装置は負荷を内蔵し、供給手段は、入力される直流電力を交流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。

また、好ましくは、制御手段は、供給手段に入力される直流電力において、予め定める第１閾値より高い消費電力状態を検出すると、切換手段を蓄電池の直流電力を出力する状態に切り換える第１の電力調整手段と、供給手段に入力される直流電力において、予め定める第１閾値より高い消費電力状態を検出すると、上限情報を上方に変更する第２の電力調整手段と、第１又は第２の電力調整手段のいずれか一方を稼働させる選択手段と、を有することを特徴とする。

さらに、好ましくは、選択手段は、時間帯に応じて第１又は２の電力調整手段のいずれかを稼働させることを特徴とする。

またさらに、好ましくは、選択手段は、第２の電力調整手段を稼働させる際に、主電源の電力を蓄電池に供給することを特長とする。

本発明によると、蓄電池が蓄積する電力の一部が負荷に供給できない状態になる等の支障が生じにくい給電装置を提供することができる。

第１の実施の形態に係る給電ユニット１０を有する電気機器８０の構成を示す図である。 負荷ユニット８７に供給する各々の電力量ＰＯに対して、設定される主変換手段５０及び切換手段５４の状態を示す図である。 電力調整手段７５の処理手順を示すフローチャートである。 充電処理手段７６の処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る給電装置１１の構成を示す図である。 第３の実施の形態に係る給電装置１２の構成を示す図である。 第４の実施の形態に係る給電ユニット６００を有する電気機器８００の構成を示す図である。 負荷ユニット８７に供給する各々の電力量ＰＯに対して、設定される主変換手段５０及び切換手段５４の状態を示す第２の図である。 電力調整手段７０５の処理手順を示すフローチャートである。 選択手段７０２の処理手順を示すフローチャートである。 第５の実施の形態に係る給電装置６０１の構成を示す図である。 第６の実施の形態に係る給電装置６０２の構成を示す図である。 従来の直流ハイブリット給電装置１００の構成を示す図である。

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。

〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る給電ユニット１０を有する電気機器８０の構成を示し、以下に説明する。

電気機器８０は負荷ユニット８７を有し、該負荷ユニット８７に商用電源９０を主電源とする直流電力を供給することで稼働する冷蔵庫等の電気機器である。さらに、商用電源９０の交流電力を入力する入力端子８１、入力端子８１の交流電力を直流電力に変換する整流手段８２、鉛電池等の蓄電池８３及び給電ユニット１０を有している。ここで、電気機器８０において、蓄電池８３を電気機器８０内部に構成せず、例えば直流電源装置と接続することで、該直流電源装置内の蓄電池から直流電力を入力する構成としても構わない。

給電ユニット１０は、負荷ユニット８７に直流電力を供給するために、整流手段８２と入力端子２０を介して接続され、さらに、蓄電池８３と接続される接続端子３０及び負荷ユニット８７と接続される出力端子４０の３つの入出力端子を有している。ここで、給電ユニット１０において、入力端子２０で入力する直流電力は、例えば直流電源装置からの直流電力であっても構わない。

接続端子３０は、蓄電池８３の直流電力を給電ユニット１０に入力するとともに、充電用に変換された直流電力を蓄電池８３に供給する。また出力端子４０は、負荷ユニット８７に直流電力を供給するための供給手段である。

また、給電ユニット１０は、主変換手段５０、副変換手段５１、充電手段５５、電圧センサ６０、６１、電流センサ６５、６６、６７及び制御手段７０を有している。

主変換手段５０は、入力端子２０から入力される直流電力を負荷ユニット８７の規定電圧に昇圧又は降圧し、該昇圧又は降圧した直流電力を充電手段５５及び出力端子４０に出力するように構成されている。また、主変換手段５０は、予め設定されている出力電力の上限が規定されている電力上限情報ＰＬを保持し、該電力上限情報ＰＬを超える直流電力の出力を制限するように構成されている。さらに、主変換手段５０は、電力上限情報ＰＬの内容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電力上限情報ＰＬの設定を変更するように構成されている。

ここで、第１限界値又は該第１限界値より高い電力量を示す第２限界値のいずれかが、電力上限情報ＰＬに設定される。具体的には、商用電源９０の契約電力が４５０Ｗの場合、例えば３００Ｗを示す数値が規定された第１限界値、もしくは契約電力の４５０Ｗを示す数値が規定された第２限界値のいずれかが電力上限情報ＰＬに設定される。つまり、許容電力情報ＰＬに第１限界値を設定することで、主変換手段５０は、３００Ｗまでの電力を出力することが可能な状態（以後「通常モード」と呼称する）となる。また許容電力情報ＰＬに第２限界値を設定することで、契約電力と同じ４５０Ｗまでの電力を出力することが可能な状態（以後「高出力モード」と呼称する）となる。

副変換手段５１は、接続端子３０から入力される直流電力を負荷ユニット８７の規定電圧に昇圧又は降圧し、昇圧又は降圧した直流電力を主変換手段５０が出力する直流電力と組み合わせて出力端子４０に出力するように構成されている。また副変換手段５１は、接続端子３０から入力される直流電力の出力を行う「供給状態」、もしくは直流電力の出力を行わない「停止状態」のいずれかに切り換える切換手段５４を有している。さらに副変換手段５１は、切換手段５４の状態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切換手段５４を「供給状態」又は「停止状態」に切り換える。

充電手段５５は、蓄電池８３の充電を行うために、制御手段７０から出力される制御信号に基づいて、主変換手段５０の直流電力を充電用の直流電力に変換し該直流電力を接続端子３０に出力する「充電状態」、もしくは充電用の直流電力の出力を停止する「充電停止状態」に設定する。

電圧センサ６０は、出力端子４０の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。また電圧センサ６１は、接続端子３０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。

電流センサ６５は、主変換手段５０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６６は、副変換手段５１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。さらに電流センサ６７は、充電手段５５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。

制御手段７０は、電圧センサ６０、６１、電流センサ６５、６６及び６７から出力される検出信号を入力し、主変換手段５０、副変換手段５１及び充電手段５５に制御信号を出力するプロセッサであり、電力調整手段７５及び充電処理手段７６から構成されている。

電力調整手段７５は、主電源である商用電源９０及び蓄電池８３において、負荷ユニット８７に供給する電力の配分を調整するために、電圧センサ６０、電流センサ６５及び６６が検出した検出信号を入力し、該検出信号に応じて主変換手段５０及び副変換手段５１に制御信号を出力する。

充電処理手段７６は、充電用の直流電力を蓄電池８３に供給するために、電圧センサ６１及び電流センサ６７が検出した検出信号を入力し、該検出信号に応じて充電手段５５に制御信号を出力する。

図２は、負荷ユニット８７に供給する各々の電力量ＰＯに対して、設定される主変換手段５０及び切換手段５４の状態を示し、本図を用いて、電力調整手段７５の処理概要について以下に説明する。

電力調整手段７５では、電圧センサ６０で検出される電圧値と、電流センサ６５で検出される電流値及び電流センサ６６で検出される電流値を加算した電流値とを積算することで、出力端子４０を介して負荷ユニット８７に出力している電力量ＰＯを算出する。そして、該電力量ＰＯと、予め設定される第１閾値又は第２閾値とを比較することで、主変換手段５０及び切換手段５４に設定する状態を決定している。

具体的には、図２に示すように、電力量ＰＯが第１閾値未満である場合には、主変換手段５０を「通常モード」、切換手段５４を「停止状態」に設定する。また電力量ＰＯが第１閾値以上第２閾値未満と判定した際には、主変換手段５０を「通常モード」、切換手段５４を「供給状態」に設定する。さらに電力量ＰＯが第２閾値以上と判定した際には、主変換手段５０を「高出力モード」、切換手段５４を「供給状態」に設定する。

ここで、第１閾値は、許容電力情報ＰＬに設定される第１限界値とほぼ同じ値が予め設定される。また、第２閾値は、第１閾値に蓄電池８３が供給することが可能な最大電力量を加算した値とほぼ同じ値が予め設定される。

つまり、電力調整手段７５では、負荷ユニット８７の消費電力が第１閾値未満であると判定した際には、蓄電池８３から電力供給を行わずに、主電源である商用電源９０からのみ電力供給するように主変換手段５０及び副変換手段５１を制御している。また負荷ユニット８７の消費電力が第１閾値以上、第２閾値未満であると判定した際には、商用電源９０及び蓄電池８３から電力供給を行うように主変換手段５０及び副変換手段５１を制御している。さらに負荷ユニット８７の消費電力が第２閾値以上であると判定した際には、商用電源９０から供給する電力量を契約電力限界まで可能とする「高出力モード」にするとともに、商用電源９０及び蓄電池８３から電力供給を行うように主変換手段５０及び副変換手段５１を制御している。

図３は、電力調整手段７５の処理手順を示すフローチャートを示し、以下に説明する。

電力調整手段７５は、先ず、主変換手段５０の設定状態が「通常モード」又は「高出力モード」のいずれの状態であるかを判定する（Ｓ１００）。

Ｓ１００の判定で、主変換手段５０の設定状態が「高出力モード」と判定した場合には、第２閾値以上の電力量ＰＯが検出されたか否かを判定し（Ｓ１０１）、第２閾値以上の電力量ＰＯが検出された場合には、上述したＳ１００の処理に移行する。

一方、Ｓ１０１の判定で、第２閾値未満の電力量ＰＯが検出された場合には、許容電力情報ＰＬの値を第１限界値に変更する制御信号を主変換手段５０に出力し（Ｓ１０２）、上述したＳ１００の処理に移行する。

つまり、上述したＳ１０１及びＳ１０２では、第２閾値以上の電力量ＰＯが検出された場合には、主変換手段５０を「高出力モード」に維持するとともに、第２閾値未満の電力量ＰＯが検出された場合には、主変換手段５０を「通常モード」に変更する処理を行う。

また、Ｓ１００の判定で、主変換手段５０の設定状態が「通常モード」と判定した場合には、電圧センサ６０で検出される電圧値が規定電圧か否かを判定する（Ｓ１１０）。ここで、該判定処理は、十分な電力が負荷ユニット８７に供給されている「正常状態」か否かを判定するものであり、規定電圧より低い電圧が検出される場合には、「供給不足状態」に陥っていると判定する。

Ｓ１１０の判定で「正常状態」であると判定した場合には、第２閾値以上の電力量ＰＯが検出されたか否かを判定する（Ｓ１１１）。

Ｓ１１０の判定で「供給不足状態」と判定した場合、もしくはＳ１１１の判定で第２閾値以上の電力量ＰＯが検出された場合には、許容電力情報ＰＬの値を第２限界値に変更する制御信号を主変換手段５０に出力する（Ｓ１１２）。つまり、主変換手段５０を「高出力モード」に変更する。

一方、Ｓ１１１の判定で、第２閾値未満の電力量ＰＯが検出された場合には、第１閾値以上の電力量ＰＯが検出されたか否かを判定する（Ｓ１１３）。

Ｓ１１２の処理に続いて、もしくはＳ１１３の判定で第１閾値以上の電力量ＰＯが検出された場合には、切換手段５４を「供給状態」に設定する制御信号を副変換手段５１に出力し（Ｓ１１４）、上述したＳ１００の処理に移行する。

一方、Ｓ１１３の判定で第１閾値未満の電力量ＰＯが検出された場合には、切換手段５４を「停止状態」に設定する制御信号を副変換手段５１に出力し（Ｓ１１５）、上述したＳ１００の処理に移行する。

このように、第１の実施の形態に係る給電ユニット１０を有する電気機器８０では、負荷装置に供給する電力が不足する状態を検出すると、蓄電池８３から電力を供給する「供給状態」に切り換えている。また、負荷ユニット８７の消費電力に応じて、主変換手段５０及び切換手段５４の状態を設定し、商用電源９０及び蓄電池８３が供給する電力配分を調整して、負荷ユニット８７に電力を供給している。

つまり、負荷変動に応じて適切な量の電力を蓄電池８３から供給している。このことから、蓄電池８３が蓄積する電力の一部が負荷に供給できない状態になる等の支障が生じにくくすることができる。

図４は、充電処理手段７６の処理手順を示すフローチャートを示し、以下に説明する。ここで、該充電処理手段７６は、例えば不図示のセンサにより、少ない電力供給で十分に電気機器８０を稼働させることができる時間帯を検出した場合などに、処理が開始される。

充電処理手段７６は、先ず、充電用の直流電力を蓄電池８３に出力する「充電状態」に設定するための制御信号を充電手段５５に出力する（Ｓ２００）。

Ｓ２００に続いて、電圧センサ６１で検出される電圧値が充電用の規定電圧に達するまで待機する（Ｓ２０１）。

Ｓ２０１に続いて、電流センサ６７で検出される電流値が満充電を示す規定電流以下となるまで待機する（Ｓ２０２）。

Ｓ２０２に続いて、充電用の直流電力を蓄電池８３に出力しない「充電停止状態」に設定するための制御信号を充電手段５５に出力し（Ｓ２０３）、処理を終了する。

このように、第１の実施の形態に係る給電ユニット１０を有する電気機器８０では、蓄電池８３に充電用の直流電力を供給することが可能に構成されている。

〔第２の実施の形態〕
図５は、第２の実施の形態に係る給電装置１１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。

ここで、給電装置１１は、上述した給電ユニット１０との比較において、出力端子４０を介して負荷ユニット８７に直流電力を供給する給電ユニット１０が、交流変換手段４４及び出力端子４３から成る供給手段４１を介して負荷装置８８に交流電力を供給する給電装置１１である点で異なっている。

また、整流手段８２の直流電力を入力する入力端子２０が、商用電源９０の交流電力を入力する入力端子２１である点で異なっている。また入力される直流電力を負荷ユニット８７の規定電圧に昇圧又は降圧して出力端子４０に出力する主変換手段５０が、入力される交流電力を整流し直流電力に変換する主変換手段５２である点で異なっている。また入力される直流電力を負荷ユニット８７の規定電圧に昇圧又は降圧する副変換手段５１が、入力される直流電力を商用電源９０の出力電圧に応じる電圧に昇圧又は降圧する副変換手段５３である点で異なっている。

さらに、主変換手段５０、副変換手段５１及び充電手段５５に制御信号を出力する制御手段７０が、主変換手段５２、副変換手段５３及び充電手段５５に制御信号を出力する制御手段７１である点で異なっている。また主変換手段５０及び副変換手段５１に制御信号を出力する電力調整手段７５が、主変換手段５２及び副変換手段５３に制御信号を出力する電力調整手段７７である点で異なっている。ここで、電力調整手段７７の処理内容は、図２及び図３を用いて上述した処理内容において、制御信号の出力先である主変換手段５０又は副変換手段５１が、各々主変換手段５２又は副変換手段５３である点でのみ相違することから説明は省略する。

給電装置１１は、交流変換手段４４及び出力端子４３から構成される供給手段４１を有し、該供給手段４１を介して商用電源９０を主電源とする交流電力を負荷装置８８に供給する。また該給電装置１１は、出力端子４３に加えて、商用電源９０と接続され交流電力を入力する入力端子２１及び蓄電池８３と接続される接続端子３０を有している。

さらに、給電装置１１は、主変換手段５２、副変換手段５３、充電手段５５、電圧センサ６０、６１、電流センサ６５、６６、６７及び制御手段７１を有している。

主変換手段５２は、入力端子２１から入力される交流電力を直流電力に整流し、充電手段５５及び供給手段４１に出力するように構成されている。また主変換手段５２は、予め設定されている出力電力の上限が規定されている電力上限情報ＰＬを保持し、該電力上限情報ＰＬを超える直流電力の出力を制限するように構成されている。さらに主変換手段５２は、電力上限情報ＰＬの内容を変更するための制御信号を制御手段７１から受信すると、該制御信号に基づいて電力上限情報ＰＬの設定を変更するように構成されている。

副変換手段５３は、接続端子３０から入力される直流電力を商用電源９０の出力電圧に応じる電圧に昇圧又は降圧し、昇圧又は降圧した直流電力を主変換手段５２が出力する直流電力と組み合わせて供給手段４１に出力するように構成されている。また副変換手段５３は、接続端子３０から入力される直流電力の出力を行う「供給状態」、もしくは直流電力の出力を行わない「停止状態」のいずれかに切り換える切換手段５４を有している。さらに副変換手段５３は、切換手段５４の状態を切り換える制御信号を制御手段７１から受信すると、該制御信号に基づいて切換手段５４を「供給状態」又は「停止状態」に切り換える。

供給手段４１は、主変換手段５２及び副変換手段５３の組み合わされた直流電力を入力して商用電源と同様の交流電力に変換する交流変換手段４４、及び該交流変換手段４４の交流電力を負荷装置８８に供給する出力端子４３を有している。

制御手段７１は、電圧センサ６０、６１、電流センサ６５、６６及び６７から出力される検出信号を入力し、主変換手段５２、副変換手段５３及び充電手段５５に制御信号を出力するプロセッサであり、電力調整手段７７及び充電処理手段７６から構成されている。

電力調整手段７７は、主電源である商用電源９０及び蓄電池８３において、負荷装置８８に供給する電力の配分を調整するために、電圧センサ６０、電流センサ６５及び６６が検出した検出信号を入力し、該検出信号に応じて主変換手段５２及び副変換手段５３に制御信号を出力する。

このように、第２の実施の形態に係る給電装置１１では、主電源である商用電源９０及び蓄電池８３の電力を商用電源と同様の交流電力に変換し、該変換された交流電力を出力端子４３から供給することができるように構成されている。

このことから、出力端子４３に商用電源で稼働する一般の電気機器を接続することで、該電気機器を稼働させることができる。

〔第３の実施の形態〕
図６は、第３の実施の形態に係る給電装置１２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。

ここで、給電装置１２は、上述した給電装置１１との比較において、負荷ユニット８９及び該負荷ユニット８９が稼働する電力に変換する負荷用変換手段５８が追加されている点で異なっている。また、入力する直流電力を分岐させずに交流変換手段４４に出力するように構成されている供給手段４２が、交流変換手段４４及び負荷用変換手段５８に出力するように構成されている点で異なっている。

このように、第３の実施の形態に係る給電装置１２では、負荷ユニット８９を有し、主電源である商用電源９０及び蓄電池８３の電力を、負荷ユニット８９及び出力端子４３に接続される負荷装置８８に供給することができるように構成されている。

このことから、給電装置１２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１２は、商用電源で稼働する一般の電気機器を接続することで、該電気機器を稼働させることができる。

〔第４の実施の形態〕
図７は、第４の実施の形態に係る給電ユニット６００を有する電気機器８００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。

ここで、電気機器８００は、上述した電気機器８０との比較において、出力端子４０を介して負荷ユニット８７に直流電力を供給する給電ユニット１０が、給電ユニット６００である点で異なっている。また、給電ユニット６００は、上述した給電ユニット１０との比較において、制御手段７０が制御手段７００である点で異なっている。

制御手段７００は、電圧センサ６０、６１、電流センサ６５、６６及び６７から出力される検出信号を入力し、主変換手段５０、副変換手段５１及び充電手段５５に制御信号を出力するプロセッサであり、選択手段７０２、計時手段７０８、図２及び図３を用いて上述した電力調整手段７５、電力調整手段７０５及び充電処理手段７６から構成されている。

選択手段７０２は、電力調整手段７５又は電力調整手段７０５のいずれか一方を稼働させ、また他方を停止させる電力調整手段の選択処理を実行する。

計時手段７０８は、予め設定される第１時刻又は第２時刻を検出すると、該検出信号を選択手段７０２に出力する。ここで、具体的には、例えば第１時刻として「午前６時」、第２時刻として「午前１時」が設定される。つまり、第１時刻から第２時刻までの時間帯が「昼間」の時間帯、第２時刻から第１時刻までの時間帯が「夜間」の時間帯となるように、第１時刻及び第２時刻が設定される。また、利用者によって、第１時刻及び第２時刻の設定を変更することが可能に構成されている。

電力調整手段７０５は、電力調整手段７５と同様、主電源である商用電源９０及び蓄電池８３において、負荷ユニット８７に供給する電力の配分を調整するために、電圧センサ６０、電流センサ６５及び６６が検出した検出信号を入力し、該検出信号に応じて主変換手段５０及び副変換手段５１に制御信号を出力する。

図８は、電力調整手段７０５において、負荷ユニット８７に供給する各々の電力量ＰＯに対して、設定される主変換手段５０及び切換手段５４の状態を示し、本図を用いて、電力調整手段７０５の処理概要について以下に説明する。

電力調整手段７０５では、電圧センサ６０で検出される電圧値と、電流センサ６５で検出される電流値及び電流センサ６６で検出される電流値を加算した電流値とを積算することで、出力端子４０を介して負荷ユニット８７に出力している電力量ＰＯを算出する。そして、該電力量ＰＯと、予め設定される第１閾値又は第３閾値とを比較することで、主変換手段５０及び切換手段５４に設定する状態を決定している。

具体的には、図８に示すように、電力量ＰＯが第１閾値未満である場合には、主変換手段５０を「通常モード」、切換手段５４を「停止状態」に設定する。また電力量ＰＯが第１閾値以上第３閾値未満と判定した際には、主変換手段５０を「高出力モード」、切換手段５４を「停止状態」に設定する。さらに電力量ＰＯが第３閾値以上と判定した際には、主変換手段５０を「高出力モード」、切換手段５４を「供給状態」に設定する。

ここで、第１閾値は、許容電力情報ＰＬに設定される第１限界値とほぼ同じ値が予め設定される。また、第３閾値は、許容電力情報ＰＬに設定される第２限界値とほぼ同じ値が予め設定される。つまり、電力調整手段７０５では、負荷ユニット８７の消費電力が第１閾値未満であると判定した際には、蓄電池８３から電力供給を行わずに、主電源である商用電源９０からのみ電力供給するように主変換手段５０及び副変換手段５１を制御している。また負荷ユニット８７の消費電力が第１閾値以上、第３閾値未満であると判定した際には、主電源手段５０を「高出力モード」に変更し、主電源である商用電源９０からのみ電力供給するように主変換手段５０及び副変換手段５１を制御している。さらに負荷ユニット８７の消費電力が第３閾値以上であると判定した際には、蓄電池８３から電力供給するように切換手段５４を「供給状態」に変更し、商用電源９０及び蓄電池８３から電力供給を行うように主変換手段５０及び副変換手段５１を制御している。

このように、電力調整手段７０５では、消費電力が第１閾値以上であっても、第３閾値未満の消費電力である場合には、蓄電池８３から電力供給を行わずに、主電源である商用電源９０からのみ電力供給を行っている。

このことから、電力調整手段７５と比較して、例えば負荷ユニット８７の消費電力が少ない夜間等において、充電処理手段７６を稼働させて蓄電池８３を充電する等、主電源である商用電源９０の電力を有効に活用することができる。

図９は、電力調整手段７０５の処理手順を示すフローチャートを示し、以下に説明する。

電力調整手段７０５は、先ず、切換手段５４の設定状態が「供給状態」又は「停止状態」のいずれの状態であるかを判定する（Ｓ３００）。

Ｓ３００の判定で、切換手段５４の設定状態が「供給状態」と判定した場合には、第３閾値以上の電力量ＰＯが検出されたか否かを判定し（Ｓ３０１）、第３閾値以上の電力量ＰＯが検出された場合には、上述したＳ３００の処理に移行する。

一方、Ｓ３０１の判定で、第３閾値未満の電力量ＰＯが検出された場合には、切換手段５４を「停止状態」に設定する制御信号を副変換手段５１に出力し（Ｓ３０２）、上述したＳ３００の処理に移行する。

つまり、上述したＳ３０１及びＳ３０２では、第３閾値以上の電力量ＰＯが検出された場合には、切換手段５４を「供給状態」に維持するとともに、第３閾値未満の電力量ＰＯが検出された場合には、切換手段５４を「停止状態」に変更する処理を行う。

また、Ｓ３００の判定で、切換手段５４の設定状態が「停止状態」と判定した場合には、電圧センサ６０で検出される電圧値が規定電圧か否かを判定する（Ｓ３１０）。ここで、該判定処理は、十分な電力が負荷ユニット８７に供給されている「正常状態」か否かを判定するものであり、規定電圧より低い電圧が検出される場合には、「供給不足状態」に陥っていると判定する。

Ｓ３１０の判定で「正常状態」であると判定した場合には、第３閾値以上の電力量ＰＯが検出されたか否かを判定する（Ｓ３１１）。

Ｓ３１０の判定で「供給不足状態」と判定した場合、もしくはＳ３１１の判定で第３閾値以上の電力量ＰＯが検出された場合には、切換手段５４を「供給状態」に設定する制御信号を副変換手段５１に出力する（Ｓ３１２）。

一方、Ｓ３１１の判定で、第３閾値未満の電力量ＰＯが検出された場合には、第１閾値以上の電力量ＰＯが検出されたか否かを判定する（Ｓ３１３）。

Ｓ３１２の処理に続いて、もしくはＳ３１３の判定で第１閾値以上の電力量ＰＯが検出された場合には、許容電力情報ＰＬの値を第２限界値に変更する制御信号を主変換手段５０に出力し（Ｓ３１４）、上述したＳ３００の処理に移行する。つまり、Ｓ３１４の処理において、主変換手段５０を「高出力モード」に変更する。

一方、Ｓ３１３の判定で第１閾値未満の電力量ＰＯが検出された場合には、許容電力情報ＰＬの値を第１限界値に変更する制御信号を主変換手段５０に出力し（Ｓ３１５）、上述したＳ１００の処理に移行する。つまり、Ｓ３１５の処理において、主変換手段５０を「通常モード」に変更する。

図１０は、選択手段７０２の処理手順を示すフローチャートを示し、以下に説明する。該選択手段７０２は、先ず、計時手段７０８から時刻検出の信号が出力されるまで待機し（Ｓ４００）、該出力信号が、第１時刻の検出であるか、それとも第２時刻の検出であるかを判定する（Ｓ４０１）。

Ｓ４０１の判定で、第１時刻の検出と判定すると、第２の電力調整手段７０５を停止させるとともに、第１の電力調整手段７５を稼働させ（Ｓ４０２，Ｓ４０３）、上述したＳ４００の処理に移行する。

一方、Ｓ４０１の判定で、第２時刻の検出と判定すると、第１の電力調整手段７５を停止させるとともに、第２の電力調整手段７０５を稼働させる（Ｓ４０４，Ｓ４０５）。さらに、図４を用いて上述した充電処理手段７６を稼働させ（Ｓ４０６）、上述したＳ４００の処理に移行する。

このように、第４の実施の形態に係る給電ユニット６００を有する電気機器８００では、予め定める第１閾値より高い消費電力状態を検出すると、切換手段５４を「供給状態」に切り換える電力調整手段７５を有している。また、該電気機器８００では、予め定める第１閾値より高い消費電力状態を検出すると、主変換手段５０を「高出力モード」に切り換える電力調整手段７０５を有している。さらに、電力調整手段７５又は電力調整手段７０５のいずれか一方を稼働させる電力調整手段の選択処理を実行する選択手段７０２を有している。

このことから、第４の実施の形態に係る給電ユニット６００を有する電気機器８００では、例えば昼間の時間帯又は夜間の時間帯等、時間帯に応じて商用電源９０及び蓄電池８３が供給する電力配分が適切に調整される。

〔第５の実施の形態〕
図１１は、第５の実施の形態に係る給電装置６０１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。

ここで、給電装置６０１は、上述した給電ユニット６００との比較において、出力端子４０を介して負荷ユニット８７に直流電力を供給する給電ユニット６００が、交流変換手段４４及び出力端子４３から成る供給手段４１を介して負荷装置８８に交流電力を供給する給電装置６０１である点で異なっている。

また、制御手段７００が、選択手段７０３、計時手段７０９、電力調整手段７７、電力調整手段７０７及び充電処理手段７６から構成されている制御手段７０１である点で異なっている。

また、制御手段７０１を構成する計時手段７０９は、上述した計時手段７０８との比較において、該計時手段７０９の検出信号を選択手段７０３に出力する点で異なっている。

さらに、制御手段７０１を構成する電源調整手段７０７の処理内容は、図８及び図９を用いて上述した処理内容において、制御信号の出力先である主変換手段５０又は副変換手段５１が、各々主変換手段５２又は副変換手段５３である点でのみ相違することから説明は省略する。

さらに、制御手段７０１を構成する選択手段７０３の処理内容は、図１０を用いて上述した処理内容において、稼働又は停止させる第１の電力調整手段７５が電力調整手段７７であり、また第２の電力調整手段７０５が電力調整手段７０７である点でのみ相違することから説明は省略する。

このように、第５の実施の形態に係る給電装置６０１では、主電源である商用電源９０及び蓄電池８３の電力を商用電源と同様の交流電力に変換し、該変換された交流電力を出力端子４３から供給することができるように構成されている。

このことから、出力端子４３に商用電源で稼働する一般の電気機器を接続することで、該電気機器を稼働させることができる。

〔第６の実施の形態〕
図１２は、第６の実施の形態に係る給電装置６０２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。

ここで、給電装置６０２は、上述した給電装置６０１との比較において、負荷ユニット８９及び該負荷ユニット８９が稼働する電力に変換する負荷用変換手段５８が追加されている点で異なっている。また、入力する直流電力を分岐させずに交流変換手段４４に出力するように構成されている供給手段４２が、交流変換手段４４及び負荷用変換手段５８に出力するように構成されている点で異なっている。

このように、第６の実施の形態に係る給電装置６０２では、負荷ユニット８９を有し、主電源である商用電源９０及び蓄電池８３の電力を、負荷ユニット８９及び出力端子４３に接続される負荷装置８８に供給することができるように構成されている。

このことから、給電装置６０２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６０２は、商用電源で稼働する一般の電気機器を接続することで、該電気機器を稼働させることができる。

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。

１０ 給電ユニット
１１，１２ 給電装置
２０，２１，８１ 入力端子
３０ 接続端子
４０，４３ 出力端子
４１，４２ 供給手段
４４ 交流変換手段
５０，５２ 主変換手段
５１，５３ 副変換手段
５４ 切換手段
５５ 充電手段
５８ 負荷用変換手段
６０，６１ 電圧センサ
６５，６６，６７ 電流センサ
７０，７１ 制御手段
７５，７７ 電力調整手段
７６ 充電処理手段
８０ 電気機器
８２ 整流手段
８３ 蓄電池
８７，８９ 負荷ユニット
８８ 負荷装置
９０ 商用電源
６００ 給電ユニット
６０１，６０２ 給電装置
７００，７０１ 制御手段
７０２，７０３ 選択手段
７０５，７０７ 電力調整手段
７０８，７０９ 計時手段
８００ 電気機器

Claims (10)

1. 主電源及び蓄電池の電力を負荷装置に供給する供給手段を有する給電装置であって、
   出力する電力量の上限情報に基づいて、前記主電源の電力を予め定める規定電圧の直流電力に変換し、前記供給手段に出力する主変換手段と、
   前記蓄電池の直流電力を前記供給手段に出力する状態又は出力しない状態のいずれかの状態に切り換える切換手段と、
   前記蓄電池の直流電力を前記規定電圧の直流電力に変換し、前記主変換手段が出力する直流電力に組み合わせて前記供給手段に出力する副変換手段と、
   前記供給手段に入力される直流電力において、電力の供給不足を示す状態を検出すると、前記切換手段を前記蓄電池の直流電力を出力する状態に切り換える制御手段と、を有することを特徴とする給電装置。
2. 前記制御手段は、前記供給手段に入力される直流電力において、予め定める第１閾値より高い消費電力状態を検出すると、前記切換手段を前記蓄電池の直流電力を出力する状態に切り換えることを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
3. 前記制御手段は、前記供給手段に入力される直流において、前記第１閾値より高い値として予め定める第２閾値以上の消費電力状態を検出すると、前記上限情報を上方に変更することを特徴とする請求項２に記載の給電装置。
4. 前記主電源の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から３に記載の給電装置。
5. 前記主電源は商用電源であり、前記規定電圧は前記商用電源の出力電圧に応じる電圧であって、
   前記主変換手段は、前記商用電源の交流電力を直流電力に整流することを特徴とする請求項１から４に記載の給電装置。
6. 前記供給手段は、入力される直流電力を交流電力に変換する交流変換手段を有し、該交流変換手段の交流電力を前記負荷装置に供給することを特徴とする請求項１から５に記載の給電装置。
7. 前記給電装置は負荷を内蔵し、
   前記供給手段は、入力される直流電力を前記交流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６に記載の給電装置。
8. 前記制御手段は、
   前記供給手段に入力される直流電力において、予め定める第１閾値より高い消費電力状態を検出すると、前記切換手段を前記蓄電池の直流電力を出力する状態に切り換える第１の電力調整手段と、
   前記供給手段に入力される直流電力において、予め定める第１閾値より高い消費電力状態を検出すると、前記上限情報を上方に変更する第２の電力調整手段と、
   前記第１又は第２の電力調整手段のいずれか一方を稼働させる選択手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の給電装置。
9. 前記選択手段は、時間帯に応じて前記第１又は２の電力調整手段のいずれかを稼働させることを特徴とする請求項８に記載の給電装置。
10. 前記選択手段は、前記第２の電力調整手段を稼働させる際に、前記主電源の電力を前記蓄電池に供給することを特徴とする請求項８または９に記載の給電装置。