JPH10117448A

JPH10117448A - 電力貯蔵エアコンシステム

Info

Publication number: JPH10117448A
Application number: JP9225988A
Authority: JP
Inventors: 正 ▲高▼橋; Tadashi Takahashi; Satoru Funaki; 覚船木; Katsunori Nishimura; 勝憲西村; Hidetoshi Honbou; 英利本棒; Nobuaki Arakawa; 展昭荒川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】高効率で小型，安価な電力貯蔵エアコンシステ
ムを提供すること。【解決手段】エアコン自体に電力貯蔵部を内蔵し、エア
コン内部の直流部と電力貯蔵部を接続する。また、エア
コンが定常運転をしている負荷が軽いときのみ充電を行
うように制御する。【効果】電池の直流電圧をそのままエアコンの直流電圧
として利用するので、効率が高くロスが少なく、経済的
である。更に構成が簡単で小型，安価であり、電力ピー
クのカットを簡単に行えるエアコンシステムを実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエアコンシステムに
係わり、特に、電力需要の少ない夜間の電力を貯蔵し
て、電力需要の多い昼間にその電力を使用する電力貯蔵
エアコンシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、夏の日中に電力が不足する問題が
生じている。この対策として日中の太陽から電力を得る
太陽光発電システムを使用する試みがなされている。

【０００３】また、家庭用として、夜間電力を電池に蓄
えて日中に電池の電力を取り出す家庭用電力貯蔵システ
ムが考えられている。

【０００４】夏の日中に電力が不足する一方で、夜は工
場等が休んでおり、電力が余剰の状態である。この主原
因は家庭用エアコンの普及に伴っていることが報じられ
ている。この対策として従来特開平6−137650 号公報に
記載されるような電力貯蔵エアコンが考えられている。
このエアコンの構成は交流側から電池用の制御回路を通
して電池を充電し、放電時はこの電池からインバータに
直流電力を供給している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】太陽光発電システムで
エアコンを動作させる場合は、発電した直流電圧又は発
電して電池に蓄えた直流電圧を一度交流電圧に変換し、
更にエアコンの内部で直流に変換してモータを回すよう
に動作する。このため、システムの効率が低くなること
が避けられない。

【０００６】家庭用電力貯蔵システムは上記と同様に電
池に蓄えた直流電圧を一度交流電圧に変換し、更にエア
コンの内部で直流に変換してモータを回すように動作す
る。このため、上記と同様にシステムの効率が低くなる
ことが避けられない。

【０００７】また、従来、特開平6−137650 号公報に示
すような電力貯蔵エアコンでは電池を充電するために専
用の充電用制御回路が必要になる。この制御回路は整流
平滑回路の他に最近問題になっている交流入力の高調波
電流対策用のアクティブフィルタ回路も必要になってく
る。このため、電池以外のこれらの回路が必要となり、
構成が複雑となり、大型で高価であった。

【０００８】本発明は上記従来技術の問題点を解決する
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明ではエアコン自体
に電力貯蔵部を内蔵し、エアコン内部の直流部と電力貯
蔵部を接続する。これにより、エアコン自体の整流平滑
回路，アクティブフィルタ回路，電圧制御回路等を利用
して、簡単な構成で小型で安価なエアコンを提供できる
と共に、電池の電圧をそのままエアコンに利用できるの
で効率向上が図かれる。

【００１０】上記構成によると、電池の充電時にエアコ
ンの動作が制限される。この対策として、エアコンが定
常運転をしている負荷が軽いときにのみ充電を行うよう
制御する。フル運転の必要がある目標温度と室温の差が
大きな起動時には充電を停止し、目標温度と室温の差が
小さくなる定常運転時に負荷が軽くなるので、この時に
充電を行うように制御する。エアコンの負荷はモータ電
流又は、インバータの電流，入力電流等から判断でき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例を示す電力貯蔵シ
ステムである。ＡＣは交流の商用電源で、ＳＷ１はスイ
ッチである。ＢＤは整流用のダイオードブリッジで、交
流の商用電源ＡＣを整流する。Ｌ１はコイルで、Ｑ１は
スイッチ素子で、Ｄ１はダイオードであり、制御回路Ｐ
ＫＣと共に力率改善回路（商用電源高調は対策）を構成
している。力率改善回路はダイオードブリッジＢＤで整
流した電圧をコイルＬ１を介してスイッチ素子Ｑ１で短
絡し、コイルＬ１に蓄えられたエネルギーをスイッチ素
子Ｑ１をオフした時に放出して商用電源ＡＣから流れる
電流を正弦波状になるようにスイッチ素子Ｑ１のオン，
オフを制御する。Ｃ１は平滑コンデンサでこの両端に直
流電圧が得られる。以上、交流の商用電源ＡＣを整流す
る所から直流電圧を得るここまでをコンバータ部と呼ぶ
ことにする。ＭＯＣはモータ駆動部であり、これにより
エアコンのコンプレッサＣＭＰを駆動している。以上が
エアコン部の構成であり、商用電源ＡＣを整流用のダイ
オードブリッジＢＤで整流した後、力率改善回路を介し
てコンデンサＣ１に直流電圧を蓄える。

【００１３】一般にエアコンは目標温度と室温の差が大
きな、使用し始めの１５分〜２０分程度が最も大きな電
力を使用し、その後目標温度と室温の差が小さくなるの
でエアコンのモータ速度を制御（低くして）して小さな
電力で運転する構成である。エアコンによっても異なる
が、我々の試算では目標温度と室温の差が３〜５度以内
であればエアコンの負荷が小さくなる。したがって、夜
間電力を電池に充電する場合はエアコンを使用し始め
（起動時）の１５分〜２０分程度はエアコンがフル運転
している。この間は充電電流を小さくするか、充電を停
止してエアコンのモータを駆動するインバータの電流が
少なくなった時に充電を開始するか、充電電流を大きく
する。すなわち、エアコンのコンバータの容量と負荷電
流の差に応じて電池の充電電流を制御する。エアコンに
よっても異なるが、我々の試算ではエアコンのコンバー
タの容量と負荷電流の比が２：１より大きくなれば電池
の充電が可能になる。このようにすればエアコンのコン
バータの容量をオーバーすることなしに安全に信頼性の
高い電池の充電を可能にする。

【００１４】次に充放電可能な二次電池システムを説明
する。二次電池システムは複数のリチュウムイオン二次
電池で構成された電池群ＢＡと直列接続した充電用半導
体素子Ｑ２，ダイオードＤ２と放電用半導体素子Ｑ３，
ダイオードＤ３及び充電制御回路ＣＨＣ，放電制御回路
ＤＣＣで構成され、充電時は充電制御回路ＣＨＣにより
充電用半導体素子Ｑ２をオン，オフして充電電流，充電
電圧を制御して充電し、放電時には放電制御回路ＤＣＣ
により放電用半導体素子Ｑ３をオン，オフして放電電
流，放電電圧を制御して放電する。なお、充放電用半導
体素子Ｑ２，Ｑ３はMOSFETを使用すれば、ダイオードＤ
２，Ｄ３は寄生ダイオードとして内蔵されている。電池
群ＢＡの電圧は商用電源ＡＣを整流平滑した直流電圧と
ほぼ等しいが、若干低く設定する。

【００１５】この様な構成において、商用電源ＡＣのス
イッチＳＷ１がオンの時はコンデンサＣ１の電圧は商用
電源ＡＣを整流平滑した直流電圧となっている。このと
き充電制御回路ＣＨＣ内蔵のタイマーにより夜間であ
り、電池群ＢＡが放電状態で電圧が充電可能電圧ＶＣＵ
より低くなっており、かつモータ駆動部ＭＯＣの電流が
コンバータ部の電流容量に対して小さいことを確認すれ
ば、充電制御回路ＣＨＣにより充電用半導体素子Ｑ２を
オン，オフして充電電流，充電電圧を基準電流ＩＣＳ以
下で、充電可能電圧ＶＣＵになるように制御して充電を
開始する。電池群ＢＡの電圧が充電可能電圧ＶＣＵより
大きくなれば充電は停止する。また、充電制御回路ＣＨ
Ｃ内蔵のタイマーにより日中であれば充電は行われず、
エアコンのみが運転される。

【００１６】商用電源ＡＣのスイッチＳＷ１がオフの時
はコンデンサＣ１の電圧は商用電源ＡＣから得られない
ので、コンデンサＣ１の直流電圧が低下する。この状態
では放電制御回路ＤＣＣにより放電用半導体素子Ｑ３を
オン，オフして放電電流，放電電圧を制御し、ダイオー
ドＤ２を介して放電を開始する。電池群ＢＡの電圧が放
電可能電圧ＶＤＬより小さくなれば放電を停止する。ま
た、放電電流が放電許容最大電流ＩＤＭ以上にならない
ように制御する。以上のように本発明では電池の直流を
そのままエアコンに利用するので、効率が高くロスが少
なくて、経済的である。更に構成が簡単で小型化でき安
価にできる。また、電力ピークのカットが簡単にできる
エアコンシステムを実現できる。又本実施例の電力貯蔵
エアコンシステムはエアコン部は従来のものと同じ構成
であり、従来品にも簡単に取り付けることが可能であ
る。なお、電力のピークは夏の正午から１５時の間であ
り、夜間は電力が余剰である。したがって充電は夜間電
力を使用し、放電は正午から１５時の間に行うことが効
率的である。

【００１７】図２は本発明の実施例の二次電池システム
のブロック構成を示す。電池群ＢＡを６個のリチュウム
イオン電池セルで構成した例である。リチュウムイオン
電池を容量密度が高く、システムの小型化に適している
が、電池セルの過電圧，過充電，過放電に対して耐量が
無く、高温になったり、発火したりして危険である。従
って、各電池セルの電圧を全て監視するように構成する
必要がある。エアコン部は省略しており、ダイオードＤ
１，コンデンサＣ１，モータ駆動部ＭＯＣは図１と同じ
エアコンの構成部品である。充電用半導体素子Ｑ２，放
電用半導体素子Ｑ３は図１と同じ構成部品である。電池
セルＢＡ１〜ＢＡ６は直列接続されており、各接続点か
ら電圧監視回路ＶＤＣに入力されている。電圧監視回路
ＶＤＣは各電池セルの電圧を測定し、電圧が最大許容電
圧ＭＸＶより高くなるか又は最小許容電圧ＭＩＶより低
くなると充電電圧制御回路ＤＣＣ２又は放電電圧制御回
路ＶＣＣ３を制御してその出力をオフにする様に動作
し、電池が過充電又は過放電にならないように保護す
る。通常は電圧監視回路ＶＤＣの出力はオンになってお
り、充電ドライブ回路ＤＶＣ２，放電ドライブ回路ＤＶ
Ｃ３は動作できる状態にある。充電電圧制御回路ＤＣＣ
２は電池電圧が一定になるように充電ドライブ回路ＤＶ
Ｃ２を制御する。また、電流制御回路ＣＤＣは電流が指
定された充電基準電流ＩＣＳ以上にならないように充電
電圧制御回路ＤＣＣ２及び放電電圧制御回路ＶＣＣ３を
制御する。従って、電流制御の方が優先度が高い制御を
行っている。いま、夜間であり、電池群ＢＡが放電状態
で電圧が充電可能電圧ＶＣＵより低くなっており、かつ
モータ駆動部ＭＯＣの電流がコンバータ部の電流容量に
対して小さいことを確認すれば、充電電圧制御回路ＤＣ
Ｃ２が動作して充電ドライブ回路ＤＶＣ２に指令を与え
充電を開始し、充電電流が充電基準電流ＩＣＳ以上にな
らないように充電電圧制御回路ＤＣＣ２を制御する。こ
のように制御することにより電池電圧の低い間は充電基
準電流ＩＣＳで充電され、電池電圧が充電可能電圧ＶＣ
Ｕに達すると定電圧で充電される。次に日中で、電力オ
ーバーになって商用電源のスイッチＳＷ１が切れるとコ
ンデンサＣ１の電圧が低下し、放電制御回路ＤＣＣの基
準電圧ＳＶＤ３以下になると、放電制御回路ＤＣＣが動
作し、放電ドライブ回路ＤＶＣ３を駆動して放電用半導
体素子Ｑ３をオン，オフして放電電流，放電電圧を制御
して放電を開始する。放電電流が放電許容最大電流ＩＤ
Ｍより高くならないように放電電圧制御回路ＶＣＣ３を
制御する。

【００１８】図３は本発明の実施例の二次電池システム
の回路図を示す。電池群ＢＡは６個のリチュウムイオン
電池セルで構成した例である。エアコン部は省略してお
り、ダイオードＤ１，コンデンサＣ１，モータ駆動部Ｍ
ＯＣは図１と同じエアコンの構成部品である。充電用半
導体素子Ｑ２，放電用半導体素子Ｑ３は図１と同じ構成
部品である。電池セルＢＡ１〜ＢＡ６は直列接続されて
おり、各電池セルBA1〜ＢＡ６から電池比較器ＣＯＰ１
〜ＣＯＰ１２の一つの入力に接続している。各電圧比較
器ＣＯＰ１〜ＣＯＰ１２の他の入力はそれぞれ基準電圧
ＳＶ１１〜２２に接続している。電圧比較器ＣＯＰ１〜
ＣＯＰ６と基準電圧ＳＶ１１〜１６は充電時の各電池セ
ルの電圧を最大許容電圧ＭＸＶと比較するように構成し
ている。これにより、各電池セルの電圧が最大許容電圧
ＭＸＶを超えたことを検出している。各電圧比較器ＣＯ
Ｐ１〜ＣＯＰ６の出力は論理和ＡＮＤ１に入力される。
論理和ＡＮＤ１には電圧比較器ＣＯＰ１３，ＣＯＰ１４
の出力も入力されており、充電の電圧制御の出力である
電圧比較器ＣＯＰ１４の出力をここで制御している。す
なわち、充電時に各電池セルの電圧が一つでも最大許容
電圧ＭＸＶを超えたなら充電の電圧制御の出力をカット
し、充電用半導体素子Ｑ２の入力をオフして充電回路を
遮断して電池を過充電から保護し、安全性を高める。

【００１９】又、電圧比較器ＣＯＰ７〜ＣＯＰ１２と基
準電圧ＳＶ１７〜２２は放電時の各電池セルの電圧を最
小許容電圧ＭＩＶと比較するように構成している。これ
により、各電池セルの電圧が最小許容電圧ＭＩＶになっ
たことを検出している。各電圧比較器ＣＯＰ７〜ＣＯＰ
１２の出力は論理和ＡＮＤ２に入力される。論理和ＡＮ
Ｄ２には電圧比較器ＣＯＰ１５とインバータＩＮＶ１の
出力も入力されており、放電の電圧制御の出力である電
圧比較器ＣＯＰ１５の出力をここで制御している。すな
わち、放電時に各電池セルの電圧が一つでも最小許容電
圧ＭＩＶ以下になったなら放電の電圧制御の出力をカッ
トし、放電用半導体素子Ｑ３の入力をオフして放電回路
を遮断して電池を過放電から保護し、安全性を高めてい
る。

【００２０】次に充電用の電圧制御，電流制御について
説明する。電池群ＢＡの端子電圧を演算増幅器ＯＰ２の
正入力に入力し、負入力に接続した充電可能電圧ＶＣＵ
と比較して誤差電圧を出力する。演算増幅器ＯＰ２の出
力は電圧比較器ＣＯＰ１４の負入力に接続しており、電
圧比較器ＣＯＰ１４の正入力には高周波の鋸歯状波ＲＳ
Ｖ１を入力している。充電電圧が充電可能電圧ＶＣＵよ
り高い場合は演算増幅器ＯＰ２の出力電圧は高くなり、
鋸歯状波ＲＳＶ１と比較するので、電圧比較器ＣＯＰ１
４の出力はオンの期間が短い方形波となり、充電用半導
体素子Ｑ２のオンの期間を短くして電圧が上昇しないよ
うに制御する。また、演算増幅器OP2の正入力には電流
検出回路ＣＤＣからも抵抗Ｒ１２を介して入力されてい
る。ここで、演算増幅器ＯＰ２の入力抵抗Ｒ１２は電圧
制御用のＲ１１より小さくして電流制御の増幅率を高く
しておく。このようにすると電流制御の方が支配的にな
り、電流制御が優先される。充電電流値が電流検出回路
ＣＤＣ内蔵の充電基準値より高くなると演算増幅器ＯＰ
２の出力が増加し、電圧比較器ＣＯＰ１４の出力はオン
の期間が短い方形波となり、充電用半導体素子Ｑ２のオ
ンの期間を短くして電流が上昇しないように制御する。

【００２１】次に放電用の電圧制御，電流制御について
説明する。コンデンサＣ１の端子電圧が低下すると電池
群ＢＡからの放電にはいる。コンデンサＣ１の端子電圧
を演算増幅器ＯＰ３の正入力に入力し、負入力に接続し
た基準電圧ＳＶ３と比較して誤差電圧を出力する。演算
増幅器ＯＰ３の出力は電圧比懐器ＣＯＰ１５の負入力に
接続しており、電圧比較器ＣＯＰ１５の正入力には高周
波の鋸歯状波ＲＳＶ２を入力している。放電電圧が基準
電圧ＳＶ３より高い場合は演算増幅器ＯＰ３の出力電圧
は高くなり、鋸歯状波ＲＳＶ２と比較するので、電圧比
較器ＣＯＰ１５の出力はオンの期間が発い方形波とな
り、充電用半導体素子Ｑ３のオンの期間を短くしてコン
デンサＣ１の端子電圧が上昇しないように制御する。ま
た、演算増幅器ＯＰ３の正入力には電流検出回路ＣＤＣ
からも抵抗Ｒ１５を介して入力されている。ここで、演
算増幅器ＯＰ３の入力抵抗Ｒ１５は電圧制御用のＲ１４
より小さくして電流制御の増幅率を高くしておく。この
ようにすると電流制御の方が支配的になり、電流制御が
優先される。放電電流値が電流検出回路ＣＤＣ内蔵の充
電基準値より高くなると演算増幅器ＯＰ３の出力が増加
し、電圧比較器COP15の出力はオンの期間が短い方形波
となり、充電用半導体素子Ｑ３のオンの期間を短くして
電流が上昇しないように制御する。

【００２２】図４は本発明の他の実施例の構成図を示
す。ここではエアコン部は省略しており、ダイオードＤ
１，コンデンサＣ１，モータ駆動部ＭＯＣは図１と同じ
エアコンの構成部品である。充電用半導体素子Ｑ２，放
電用半導体素子Ｑ３は図１と同じ構成部品である。これ
は制御にマイコンを用いた例である。１ＭＣはワンチッ
プのマイコンであり、マルチプレクサＭＰとＡ／Ｄコン
バータ（アナログ／ディジタルコンバータ）及びマイ
コンＭＣを内蔵しており、その間をバスＢＵ１〜ＢＵ３
で接続している。各電池セルＢＡ１〜ＢＡ６は直列接続
されており、各接続点はマルチプレクサＭＰに入力され
ており、コンデンサＣ１の端子電圧もマルチプレクサＭ
Ｐに入力されている。マイコンの出力は充電用半導体素
子Ｑ２，放電用半導体素子Ｑ３のゲートに接続してい
る。このような構成であり、この動作を図５のフローチ
ャートで説明すると、始めに保護ルーチンに入り、保護
関係の処理を行う。その後充電指令があるかどうか判定
し、もし無ければ放電の指令があるかどうか鑑定する。
これも無ければ始めに戻ってこれを繰り返す。充電の指
令があればデューティルーチン２に入り、充電の処理を
行って始めに戻る。又、放電の指令があればデューティ
ルーチン３に入り、放電の処理を行って始めに戻る。

【００２３】次に保護ルーチンについて図６のフローチ
ャートにより説明する。まずマルチプレクサＭＰを切り
替えながら各電池セルの電圧をＡ／ＤコンバータＡ／Ｄ
で測定する。その電圧が最大許容電圧と最小許容電圧の
間にあるかどうか判定し、その間にあれば異常無しとし
てこのルーチンから抜ける。もし電圧が最大許容電圧と
最小許容電圧の間に無く、異常であれば充放電を停止さ
せる。

【００２４】次にデューティルーチン２とデューティル
ーチン３について図７，図８のフローチャートを用いて
説明する。まず図７のデューティルーチン２では、図４
のモータ駆動部ＭＯＣで負荷電流ｉＬを検出してコンバ
ータ電流容量より、充電基準電流ＩＣＳを設定する。次
に電流電池群ＢＡの電圧をマルチプレクサＭＰを切り替
えてＡ／ＤコンバータＡ／Ｄで測定し、その電圧が充電
可能電圧ＶＣＵより低いかどうか判定し、低ければ次に
充電電流が充電基準電流ＩＣＳより高いかどうか判定
し、その電流が高い場合は充電基準電流ＩＣＳとの差に
より、出力のオン，オフのデューティを演算し、デュー
ティを減少して、充電用半導体素子Ｑ２のゲートに減少
したデューティを出力する。この結果、充電電流が低下
し目標値の充電基準電流ＩＣＳに近づく。又充電電流が
充電基準電流ＩＣＳより高くなければ次に充電基準電流
ＩＣＳより低いかどうか判断し、低くなければそのまま
通過し、低ければデューティを増加して、充電用半導体
素子Ｑ２のゲートに増加したデューティを出力する。ま
た、電圧が充電可能電圧ＶＣＵより低くなければ次に電
圧が充電可能電圧ＶＣＵより高いかどうか判定し、高く
なければそのまま通過し、その電圧が高い場合は充電可
能電圧ＶＣＵとの差により、出力のオン，オフのデュー
ティを演算し、デューティを減少して、充電用半導体素
子のＱ２のゲートに減少したデューティを出力する。こ
の結果、充電電圧が低下し目標値の充電可能電圧ＶＣＵ
に近づく。

【００２５】デューティルーチン３では電池の充電電流
を検出して、その電流が放電許容電流ＩＤＭより小さい
かどうか判定し、小さくなければデューティを大幅に減
少して、充電用半導体素子Ｑ３のゲートに大幅に減少し
たデューティを出力して放電電流を放電許容電流ＩＤＭ
以下になるようにする。小さければ次にコンデンサＣ１
の端子電圧をマルチプレクサＭＰを切り替えてＡ／Ｄコ
ンバータＡ／Ｄで測定し、その電圧が基準電圧ＳＶ３よ
り高いかどうか判定し、高い場合は基準電圧ＳＶ３との
差により、出力のオン，オフのデューティを演算してデ
ューティを絞り、放電用半導体素子Ｑ３のゲートに絞っ
たデューティを出力する。この結果、コンデンサＣ１の
端子電圧が低下し目標値の基準電圧ＳＶ３に近づく。高
くなければ次に基準電圧ＳＶ３より低いかどうか判定し
て低くなければそのまま通過する。もし、その電圧が基
準電圧ＳＶ３より低い場合は放電基準電圧ＳＶ３との差
により、出力のオン，オフのデューティを演算してデュ
ーティを増加し、充電用半導体素子Ｑ３のゲートに増加
したデューティを出力する。この結果、コンデンサＣ１
の端子電圧が上昇し目標値の基準電圧ＳＶ３に近づく。

【００２６】図９は本発明の他の実施例を示す電力貯蔵
システムである。図１と同じ記号は同一の構成要号を示
し、同一の動作を行う。図１と異なるのは二次電池シス
テムに昇降圧チョッパーを内蔵したことである。このた
め、構成はエアコンに近い方に充電制御回路ＣＨＣと充
電用半導体素子Ｑ２及びダイオードＤ２を配置し、電池
群ＢＡを逆極性に接続して放電制御回路ＤＣＣと放電用
半導体素子Ｑ３及びダイオードＤ３を介して、コイルＬ
２を接続している。このような構成にすると商用電源Ａ
Ｃは整流平滑して得られるコンデンサＣ１の端子電圧と
電池群ＢＡの電圧が異なっていてもシステムを構成でき
る。特にリチュウムイオン電池は直列数が多いと制御が
難しいので、直列数を少なくしてこのような構成にする
とシステムが簡単になる。充電の場合は充電用半導体素
子Ｑ２をオンして商用電源ＡＣ側からコイルＬ２に電流
を流し、エネルギーを蓄える。次に充電用半導体素子Ｑ
２をオフするとコイルＬ２に蓄えられたエネルギーが電
池群ＢＡとダイオードＤ３を通して電池に充電する。こ
のときの電圧は充電用半導体素子Ｑ２のオン，オフのデ
ューティによって決まり、デューティが５０％以下では
降圧となり以上では昇圧となる。したがって、電池電圧
を低くする場合は５０％以下で使用する。又放電の時は
放電用半導体素子Ｑ３をオンして電池群ＢＡ側からコイ
ルＬ２に電流を流し、コイルＬ２にエネルギーを蓄え
る。次に放電用半導体素子Ｑ３をオフするとコイルＬ２
に蓄えられたエネルギーがコンデンサＣ１とダイオード
Ｄ２を通してコンデンサＣ１に充電する。このときの電
圧は放電用半導体素子Ｑ３のオン，オフのデューティに
よって決まるので、電池電圧を低くする場合は５０％以
上で使用する。

【００２７】図１０は本発明のその他の実施例を示す電
力貯蔵システムである。図１と同じ記号は同一の構成要
素を示し、同一の動作を行う。図１と異なるのは二次電
池システムに昇圧チョッパーを内蔵したことである。こ
の例は電池群ＢＡの電圧を商用電源ＡＣを整流平滑して
得られるコンデンサＣ１の端子電圧より低くして使用す
る場合の例である。充電の制御は図１と同じであるが、
放電時に電池電圧が低いので、コイルＬ２と昇圧用半導
体素子Ｑ４で電池電圧を昇圧する。昇圧用半導体素子Ｑ
４をオンするとコイルＬ２で電池群ＢＡを短絡するの
で、コイルＬ２に電流が流れ、コイルＬ２にエネルギー
を蓄える。次に昇圧用半導体素子Ｑ４をオフするとコイ
ルＬ２に蓄えられたエネルギーと電池群ＢＡの電圧を加
え合わせた電圧でコンデンサＣ１を充電する。このため
電圧は電池群ＢＡの電圧以上になり、その大きさは昇圧
用半導体素子Ｑ４のオン，オフのデューティによって決
まる。

【００２８】図１１は本発明のその他の実施例を示す電
力貯蔵システムである。図１と同じ記号は同一の構成要
素を示し、同一の動作を行う。図１と異なるのは二次電
池システムにトランスＴＲを内蔵したことである。この
ような構成では、電池群ＢＡの電圧と商用電源ＡＣを整
流平滑して得られるコンデンサＣ１の端子電圧が異なっ
た場合でも電力貯蔵エアコンシステムを構成できる。充
電の場合は充電用半導体素子Ｑ２をオン，オフして商用
電源ＡＣ側からトランスＴＲの一次側コイルに電流を流
し、二次側コイルとの巻数比により二次側コイルに電圧
が得られ、ダイオードＤ３を通して電池群を充電する。
この場合トランスＴＲには直流電圧のオン，オフが加え
られるのでトランスが飽和しないようにデューティを５
０％以下で使用する。又放電時は放電用半導体素子Ｑ３
をオン，オフして電池群からトランスＴＲの二次側コイ
ルに電流を流し、一次側コイルとの巻数比により一次側
コイルに電圧が得られ、ダイオードＤ２を通してコンデ
ンサＣ１を充電する。

【００２９】図１２は本発明のその他の実施例を示す電
力貯蔵システムの配置図である。Ｈは家を示す。この例
ではエアコンの屋内機ＩＦと屋外機ＯＦがあり、二次電
池システムＢＳＹは屋外機ＯＦに一体に配置した。この
配置は屋内が狭くならずに済むことと屋外機ＯＦに二次
電池システムＢＳＹが内蔵されるので乱雑にならずにす
っきりすることである。

【００３０】図１３は本発明のその他の実施例を示す電
力貯蔵システムの接続配置図である。図１２の二次電池
システムＢＳＹを一体化した屋外機ＯＦの接続の例であ
る。二次電池システムＢＳＹと屋外機ＯＦの電気部の接
続を表しており、屋外機ＯＦにジャックＪＫを付け、二
次電池システムＢＳＹにプラグＰＮを付けてワンタッチ
で電気接続ができるようにした。これにより、二次電池
システムＢＳＹの取り外しが簡単になる。

【００３１】図１４は本発明のその他の実施例を示す電
力貯蔵システムの配置図である。この例ではエアコンの
屋内機ＩＦと屋外機ＯＦがあり、二次電池システムＢＳ
Ｙは温度の変動が少ない屋内に配置した。二次電池シス
テムＢＳＹは温度によって性能が大きく影響するので、
温度変化の少ない屋内に配置することで、電池性能の劣
化を防止できると共に電池寿命を長くできる。

【００３２】図１５はその他の実施例を示す電池システ
ムと電力貯蔵システムの接続図である。図１２の二次電
池システムＢＳＹを一体化した屋外機ＯＦの接続の例で
ある。二次電池システムＢＳＹと屋外機ＯＦの電気部の
接続を表しており、エアコンの屋外機ＯＦに電池用端子
ＴＭＢを付け、二次電池システムＢＳＹにエアコン用端
子ＴＭＡを付けてリード線ＬＥＥで電気接続ができるよ
うにした。これにより、二次電池システムＢＳＹの取り
外しが簡単にできる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明に依れば電池の直
流電圧をそのままエアコンの直流電圧として利用するの
で、効率が高くロスが少なくて、経済的である。

【００３４】更に構成が簡単で小型，安価であり、電力
ピークのカットが簡単にできるエアコンシステムを実現
できる。

【００３５】また、本発明の電力貯蔵エアコンシステム
は従来のエアコンを用いた簡単に構成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電力貯蔵システムであ
る。

【図２】本発明の実施例の二次電池システムのブロック
構成である。

【図３】本発明の実施例の二次電池システムの回路図で
ある。

【図４】本発明の他の実施例の構成図を示す。

【図５】本発明の他の実施例のフローチャートである。

【図６】本発明の他の実施例の保護部のフローチャート
である。

【図７】本発明の実施例の充電のフローチャートであ
る。

【図８】本発明の他の実施例の放電のフローチャートで
ある。

【図９】本発明の他の実施例を示す電力貯蔵システムで
ある。

【図１０】実施例を示す電力貯蔵システムである。

【図１１】本発明のその他の実施例を示す電力貯蔵シス
テムである。

【図１２】本発明のその他の実施例を示す電力貯蔵シス
テムの配置図である。

【図１３】本発明の他の実施例を示す電力貯蔵システム
の接続配置図である。

【図１４】本発明のその他の実施例を示す電力貯蔵シス
テムの配置図である。

【図１５】本発明のその他の実施例を示す電池システム
と電力貯蔵システムの接続図である。

【符号の説明】

ＡＣ…商用電源、ＳＷ１…スイッチ、ＢＤ…整流用のダ
イオードブリッジ、Ｌ１…コイル、Ｑ１…スイッチ素
子、Ｃ１…コンデンサ、Ｄ１…ダイオード、ＲＫＣ…制
御回路、ＭＯＣ…モータ駆動部、ＭＣＣ…モータ駆動回
路、Ｍ…モータ、ＣＭＰ…コンプレッサ、ＢＡ…電池
群、Ｑ２…充電用半導体素子、Ｄ２，Ｄ３…ダイオー
ド、Ｑ３…放電用半導体素子、ＣＨＣ…充電制御回路、
ＤＣＣ…放電制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０２Ｍ 7/06 Ｈ０２Ｍ 7/06 Ｇ (72)発明者本棒英利茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者荒川展昭栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部栃木本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流を直流に変換する手段とこの直流によ
ってモータを駆動する手段を持つエアコンにおいて、充
放電可能な二次電池システムを備え、前記エアコンの交
流を直流に変換する手段と前記直流によってモータを駆
動する手段の接続点に前記二次電池システムを接続した
ことを特徴とする電力貯蔵エアコンシステム。
【請求項２】請求の範囲第１項において、前記二次電池
システムと前記エアコンの交流を直流に変換する手段の
間にＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続したことを特徴
とする電力貯蔵エアコンシステム。
【請求項３】請求の範囲第１項において、前記二次電池
システムは電池に直列に昇圧コイルを接続した後に半導
体で短絡するようにスイッチングを行って昇圧すること
を特徴とする電力貯蔵エアコンシステム。
【請求項４】請求の範囲第３項において、前記二次電池
システムは電池に直列に昇圧コイルを接続した後に半導
体で短絡する構成を介して充放電制御半導体素子を接続
したことを特徴とする電力貯蔵エアコンシステム。
【請求項５】請求の範囲第１項において、前記二次電池
システムは電池に直列に放電制御半導体素子と昇降圧コ
イルを接続し、昇降圧コイルと前記エアコンの交流を直
流に変換する手段の間に充電制御半導体素子を接続した
ことを特徴とする電力貯蔵エアコンシステム。
【請求項６】請求の範囲第１項において、前記二次電池
システムは電池に直列に放電制御半導体素子を介して昇
降圧コイルに接続し、前記エアコンの交流を直流に変換
する手段は充電制御半導体素子を介して昇降圧コイルに
接続したことを特徴とする電力貯蔵エアコンシステム。
【請求項７】請求の範囲第１項において、前記二次電池
システムは電池に直列に放電制御半導体素子とトランス
の第二コイルを接続し、トランスの第一コイルと前記エ
アコンの交流を直流に変換する手段の間に充電制御半導
体素子を接続したことを特徴とする電力貯蔵エアコンシ
ステム。
【請求項８】請求の範囲第１項において、前記二次電池
システムの電池は直列に放電制御半導体素子を介してト
ランスの第二コイルに接続し、前記エアコンの交流を直
流に変換する手段は充電制御半導体素子を介してトラン
スの第一コイルに接続したことを特徴とする電力貯蔵エ
アコンシステム。
【請求項９】請求の範囲第１項において、電池を充電す
るときはエアコンの電流を検出し、この電流とコンバー
タ部の電流容量の差以下の充電電流に制御したことを特
徴とする電力貯蔵エアコンシステム。
【請求項１０】充放電可能な二次電池システムを、交流
を直流に変換する手段及び直流によってモータを駆動す
る手段を有するエアコンの直流側に接続し、前記二次電
池システムの充電時は、前記エアコンの交流を直流に変
換する手段から電流を前記二次電池システムに流し、前
記二次電池システムの放電時は、前記二次電池システム
から前記直流によってモータを駆動する手段におけるモ
ータ駆動部に電流を流すよう構成したことを特徴とする
電力貯蔵エアコンシステム。
【請求項１１】充放電可能な二次電池システムを備えた
電力貯蔵エアコンシステムであって、前記二次電池シス
テムの充電時は、交流を直流に変換する手段と直流によ
ってモータを駆動する手段を有するエアコンの直流部か
ら充電電流を得るようにし、前記二次電池システムの放
電時は、前記二次電池システムの電圧をエアコンの直流
電圧に合わせる昇圧手段から前記直流によってモータを
駆動する手段に電流を流すよう構成したことを特徴とす
る電力貯蔵エアコンシステム。
【請求項１２】請求の範囲第１項，第１０項または第１
１項において、前記二次電池システムの電池はリチュウ
ムイオン電池としたことを特徴とする電力貯蔵エアコン
システム。
【請求項１３】請求の範囲第１項，第１０項または第１
１項において、前記二次電池システムをエアコンの屋外
機内に設置したことを特徴とする電力貯蔵エアコンシス
テム。