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公開番号2021069278
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210430
出願番号2021009478
出願日20210125
発明の名称全負荷対応型分電盤および全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム
出願人ニチコン株式会社
代理人個人
主分類H02J 3/38 20060101AFI20210402BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】容易かつ安全に蓄電ユニットと分離することができる全負荷対応型分電盤を提供するとともに、商用系統連系機器の復電時における誤動作を防止する。
【解決手段】制御部120は、運転モード切替用ブレーカ150がオン状態とされると、切替スイッチ110の開閉動作を自動モードに移行させ、一般分電盤300に供給する電力を自立出力と系統出力との間で切り替える一方で、運転モード切替用ブレーカ150がオフ状態とされると、切替スイッチ110の開閉動作を固定モードに移行させ、一般分電盤300に供給する電力を系統出力に切り替え固定する。また、商用電力の復電から所定時間経過後に、一般分電盤300に供給する電力を自立出力から系統出力に切り替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
蓄電ユニットと、全負荷対応型分電盤と、負荷に接続される一般分電盤とを含む全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムであって、
前記全負荷対応型分電盤は、
前記一般分電盤に供給する電力を自立出力あるいは系統出力に切り替える切替開閉器と、
前記切替開閉器の開閉動作を制御する制御部と、
前記切替開閉器と前記蓄電ユニットとの間に介装された運転モード切替用スイッチと、
系統出力と前記蓄電ユニットとの間に介装された蓄電ユニット用ブレーカと、
を備え、
前記制御部は、
前記運転モード切替用スイッチがオン状態とされると、前記切替開閉器の開閉動作を自動モードに移行させ、前記一般分電盤に供給する電力を自立出力と系統出力との間で切り替える一方で、
前記運転モード切替用スイッチがオフ状態とされると、前記切替開閉器の開閉動作を固定モードに移行させ、前記一般分電盤に供給する電力を系統出力に切り替え固定し、
前記蓄電ユニット用ブレーカの開放時に商用電力を系統出力に切り替えられた前記切替開閉器を介して前記一般分電盤に供給する一方、前記蓄電ユニット用ブレーカの閉止時に前記蓄電ユニットからの放電電力を系統出力に切り替えられた前記切替開閉器を介して前記一般分電盤に供給可能となっていることを特徴とする全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム。
続きを表示(約 1,600 文字)【請求項2】
前記運転モード切替用スイッチがオン状態の場合、
前記制御部は、商用電力が通常状態から停電状態となった際に前記一般分電盤に供給する電力を系統出力から自立出力に切り替える一方、商用電力が停電状態から通常状態に復電した際に、所定の制御条件に基づいて前記一般分電盤に供給する電力を自立出力から系統出力に切り替えることを特徴とする請求項1に記載の全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム。
【請求項3】
前記所定の制御条件として、前記制御部は前記切替開閉器を制御して前記商用電力の復電から所定時間経過後に、前記一般分電盤に供給する電力を前記自立出力から系統出力に切り替えることを特徴とする請求項2に記載の全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム。
【請求項4】
前記全負荷対応型分電盤と前記一般分電盤とを導通接続する電路に接続された商用系統連系機器を備え、
前記商用系統連系機器の停電状態を検知するまでの停電検知時間よりも長い時間が前記所定時間として設定されていることを特徴とする全負荷対応型分電盤に対応した請求項3に記載の蓄電システム。
【請求項5】
互いに異なる複数の前記商用系統連系機器を前記電路に接続された請求項4に記載の全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムであって、
前記複数の前記商用系統連系機器のうち最も長い前記停電検知時間よりも長い時間が前記所定時間として設定されていることを特徴とする全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム。
【請求項6】
前記所定時間を可変する時間可変部を備えたことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム。
【請求項7】
商用系統連系機器との間で情報の送受信を行う通信部と、
前記商用系統連系機器のそれぞれの停電検知時間を記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、新たな前記商用系統連系機器に対して、前記通信部を介して、受信した前記新たな前記商用系統連系機器の前記停電検知時間を前記記憶部に記憶させるとともに、前記記憶部に記憶された前記停電検知時間のうち、最も長い前記停電検知時間に基づいて、前記停電検知時間を決定することを特徴とする請求項3に記載の全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム。
【請求項8】
一般分電盤に供給する電力を条件に基づいて、蓄電ユニットからの自立出力あるいは系統出力に自動的に切り替える切替開閉器と、前記切替開閉器の開閉動作を制御する制御部と、前記切替開閉器と前記蓄電ユニットとの間に介装された運転モード切替用スイッチと、系統出力と前記蓄電ユニットとの間に介装された蓄電ユニット用ブレーカと、を備え、
前記運転モード切替用スイッチがオン状態とされると、前記制御部は前記切替開閉器の開閉動作を自動モードに移行させ、前記一般分電盤に供給する電力を所定の制御条件に基づいて、自立出力と系統出力との間で切り替える一方で、
前記運転モード切替用スイッチがオフ状態とされると、前記制御部は前記切替開閉器の開閉動作を固定モードに移行させ、前記一般分電盤に供給する電力を系統出力に切り替え固定し、前記蓄電ユニット用ブレーカの開放時に商用電力を系統出力に切り替えられた前記切替開閉器を介して前記一般分電盤に供給する一方、前記蓄電ユニット用ブレーカの閉止時に前記蓄電ユニットからの放電電力を系統出力に切り替えられた前記切替開閉器を介して前記一般分電盤に供給可能となっていることを特徴とする全負荷対応型分電盤。
【請求項9】
前記切替開閉器と商用電力系統との間に設けられた主幹ブレーカをさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の全負荷対応型分電盤。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、全負荷対応型分電盤および全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムに関する。
続きを表示(約 6,000 文字)【背景技術】
【0002】
従来、分電盤に給電されている電力系統が停電した際には、その分電盤に接続された負荷への給電が行えなくなる。しかし、分電盤に太陽光発電装置等の補助電源装置が接続されている場合には、非常灯や冷蔵庫、ネットワーク機器などの重要負荷に対して給電を継続できるようにする技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、近年、停電時に、商用電力と非常用電力とを自動的に切り替える分電盤も知られている(例えば、非特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2017−108482号公報
【非特許文献】
【0005】
インターネット<URL:http://www.nito.co.jp/catalog/pdf/SP-617.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記した分電盤には商用電力のほか補助または非常用電力として自立出力が接続され、自立出力は蓄電池に対する充放電電力、さらには太陽光発電装置等からの発電電力を制御する蓄電ユニットを備えることがある。
この蓄電ユニットはメンテナンスまたは何らかの要因で蓄電ユニットを分電盤と分離する必要があったが、上記した従来の分電盤および蓄電システムは、メンテナンス等において必ずしも容易かつ安全に分電盤と蓄電ユニットとを分離することができる構成とはなっていなかった。
また、都市ガスやLPガス、灯油等から改質器を用いて燃料となる水素を取り出し、空気中の酸素と反応させて発電を行い、発電時の排熱を給湯に利用する家庭用システムである燃料電池コージェネレーションシステム(例えば、エネファーム(登録商標))等の商用系統連系機器が分電盤と接続機器との間に接続されることがある。
しかしながら、商用系統連系機器によっては、商用電力が停電モードから通常モードとなる復電時において、停電/復電検知のタイミングが異なるものがある。
そのため、一義的に停電/復電検知のタイミングを設定して、非常用電力から系統出力への切替を行う復電処理を実行すると、商用系統連系機器によっては、正常な動作を行うことができないという状況を誘発する虞があった。
【0007】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、容易かつ安全に蓄電ユニットと分離することができる全負荷対応型分電盤および全負荷対応型分電盤を用いた蓄電システムを提供することを第1の目的とする。
また、本発明は、商用系統連系機器の復電時における誤動作を防止する全負荷対応型分電盤および全負荷対応型分電盤を用いた蓄電システムを提供することを第2の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
形態1;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、蓄電ユニットと、全負荷対応型分電盤と、負荷に接続される一般分電盤とを含む全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムであって、前記全負荷対応型分電盤は、前記一般分電盤に供給する電力を自立出力あるいは系統出力に切り替える切替開閉器と、前記切替開閉器の開閉動作を制御する制御部と、前記切替開閉器と前記蓄電ユニットとの間に介装された運転モード切替用スイッチと、系統出力と前記蓄電ユニットとの間に介装された蓄電ユニット用ブレーカとを備え、前記制御部は、前記運転モード切替用スイッチがオン状態とされると、前記切替開閉器の開閉動作を自動モードに移行させ、前記一般分電盤に供給する電力を自立出力と系統出力との間で切り替える一方で、前記運転モード切替用スイッチがオフ状態とされると、前記切替開閉器の開閉動作を固定モードに移行させ、前記一般分電盤に供給する電力を系統出力に切り替え固定し、前記蓄電ユニット用ブレーカの開放時に商用電力を系統出力に切り替えられた前記切替開閉器を介して前記一般分電盤に供給する一方、前記蓄電ユニット用ブレーカの閉止時に前記蓄電ユニットからの放電電力を系統出力に切り替えられた前記切替開閉器を介して前記一般分電盤に供給可能となっている全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムを提案している。
【0009】
形態2;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記運転モード切替用スイッチがオン状態の場合、前記制御部は、商用電力が通常状態から停電状態となった際に前記一般分電盤に供給する電力を系統出力から自立出力に切り替える一方、商用電力が停電状態から通常状態に復電した際に、所定の制御条件に基づいて前記一般分電盤に供給する電力を自立出力から系統出力に切り替えることを特徴とする全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムを提案している。
【0010】
形態3;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記所定の制御条件として、前記制御部は前記切替開閉器を制御して前記商用電力の復電から所定時間経過後に、前記一般分電盤に供給する電力を前記自立出力から系統出力に切り替えることを特徴とする全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムを提案している。
【0011】
形態4;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記全負荷対応型分電盤と前記一般分電盤とを導通接続する電路に接続された商用系統連系機器を備え、前記商用系統連系機器の停電状態を検知するまでの停電検知時間よりも長い時間が前記所定時間として設定されている全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムを提案している。
【0012】
形態5;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、互いに異なる複数の前記商用系統連系機器を前記電路に接続された形態4に記載の全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムであって、前記複数の商用系統連系機器のうち最も長い前記停電検知時間よりも長い時間が前記所定時間として設定されている全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムを提案している。
【0013】
形態6;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記所定時間を可変する時間可変部を備えた全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムを提案している。
【0014】
形態7;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記商用系統連系機器との間で情報の送受信を行う通信部と、前記商用系統連系機器のそれぞれの前記停電検知時間を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、新たな前記商用系統連系機器に対して、前記通信部を介して、受信した前記新たな前記商用系統連系機器の前記停電検知時間を前記記憶部に記憶させるとともに、前記記憶部に記憶された前記停電検知時間のうち、最も長い停電検知時間に基づいて、前記停電検知時間を決定することを特徴とする全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムを提案している。
【0015】
形態8;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、一般分電盤に供給する電力を条件に基づいて、蓄電ユニットからの自立出力あるいは系統出力に自動的に切り替える切替開閉器と、前記切替開閉器の開閉動作を制御する制御部と、前記切替開閉器と前記蓄電ユニットとの間に介装された運転モード切替用スイッチと、系統出力と前記蓄電ユニットとの間に介装された蓄電ユニット用ブレーカとを備え、前記運転モード切替用スイッチがオン状態とされると、前記制御部は前記切替開閉器の開閉動作を自動モードに移行させ、前記一般分電盤に供給する電力を所定の制御条件に基づいて、自立出力と系統出力との間で切り替える一方で、前記運転モード切替用スイッチがオフ状態とされると、前記制御部は前記切替開閉器の開閉動作を固定モードに移行させ、前記一般分電盤に供給する電力を系統出力に切り替え固定し、前記蓄電ユニット用ブレーカの開放時に商用電力を系統出力に切り替えられた前記切替開閉器を介して前記一般分電盤に供給する一方、前記蓄電ユニット用ブレーカの閉止時に前記蓄電ユニットからの放電電力を系統出力に切り替えられた前記切替開閉器を介して前記一般分電盤に供給可能となっていることを特徴とする全負荷対応型分電盤を提案している。
【0016】
形態9;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記切替開閉器と商用電力系統との間に設けられた主幹ブレーカをさらに備える全負荷対応型分電盤を提案している。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、容易かつ安全に蓄電ユニットと分離することができる全負荷対応型分電盤および全負荷対応型分電盤を用いた蓄電システムを提供することができる。
また、商用系統連系機器の復電時における誤動作を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0018】
本発明の実施形態に係る全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムの構成図である。
本発明の実施形態に係る全負荷対応型分電盤における制御部周辺の構成図である。
本発明の実施形態に係る全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムにおけるパワーコンディショナの構成図である。
本発明の実施形態に係る全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムにおけるタイミングチャートである。
本発明の実施形態の変形例1に係る全負荷対応型分電盤における時間可変部の構成図である。
本発明の実施形態の変形例2に係る全負荷対応型分電盤における所定時間の決定に関する構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
<実施形態>
以下、図1から図4を用いて、本実施形態に係る全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム10について説明する。
【0020】
<全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システムの構成>
以下、図1を用いて、本実施形態に係る全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム10の構成について説明する。
なお、以下では、非常用電力として自立出力を例示し、自立出力の主たる構成として、蓄電ユニットを例示して説明する。
また、本実施形態に係る全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム10は、ハイブリッド蓄電システム(太陽電池に接続される太陽光パワーコンディショナと蓄電池に接続される蓄電パワーコンディショナとを一体化した蓄電システム)、単機能型蓄電システム(太陽光パワーコンディショナが分離された蓄電システム)および多機能型蓄電システム(太陽電池に接続される太陽光パワーコンディショナと蓄電池に接続される蓄電パワーコンディショナと、電動車両に接続される充放電パワーコンディショナと、を一体化した蓄電システム)のいずれにも対応可能な蓄電システムである。
【0021】
本実施形態に係る全負荷対応型分電盤に対応した蓄電システム10は、図1に示すように、全負荷対応型分電盤100と、蓄電ユニット200と、一般分電盤300と、太陽電池モジュール400と、を含んで構成されている。
【0022】
全負荷対応型分電盤100は、系統出力と自立出力とを条件に応じて切り替えて一般分電盤300を介して、重要負荷と重要負荷以外の一般負荷とを区別することなく全ての負荷に電力を効率よく、かつ安定的に供給する。
ここで、系統出力は、商用電力のみ、または商用電力と当該商用電力に連系した機器からの電力とを含む。
【0023】
蓄電ユニット200は、蓄電ユニット用ブレーカ140を介して系統出力と接続されるとともに、例えば、再生可能エネルギー等により発電する太陽電池モジュール400や外部への給電機能を有する電気自動車、燃料電池自動車等の電動車両等と接続されている。
蓄電ユニット200から蓄電ユニット用ブレーカ140を介して蓄電池220からの放電電力および太陽電池モジュール400の発電電力を系統出力として供給することできる。
これにより、商用電力および/または蓄電ユニット200からの出力電力を系統出力として供給可能となっている。
【0024】
蓄電ユニット200は、例えば、太陽電池モジュール400等が発電した直流電力を交流電力に変換し、または蓄電池220に蓄電するとともに、蓄電池220に蓄電された直流電力を交流電力に変換して、全負荷対応型分電盤100に供給する。
また、蓄電ユニット200は、例えば、夜間等の商用電力を用いて、蓄電池220に充電する制御等を行う。なお、蓄電池220としては、リチウムイオン電池等を例示することができる。
【0025】
一般分電盤300は、全負荷対応型分電盤100から供給された電力を、例えば、照明、冷蔵庫、洗濯機等の家庭負荷に供給する。
【0026】
なお、エネファーム(登録商標)等の商用系統連系機器500は、全負荷対応型分電盤100と一般分電盤300との間に接続され当該商用系統連系機器500からの供給電力を負荷に給電することが可能となっている。
【0027】
太陽電池モジュール400は、太陽電池セルが複数配列され、これをガラスや樹脂、フレームで保護したものであり、一般的には、太陽光パネルあるいは太陽電池パネルと呼ばれるものである。
【0028】
<全負荷対応型分電盤の構成>
全負荷対応型分電盤100は、図1に示すように、切替スイッチ(切替開閉器)110と、制御部120と、主幹ブレーカ130と、蓄電ユニット用ブレーカ140と、運転モード切替用ブレーカ150と、を含んで構成されている。
【0029】
切替スイッチ110は、制御部120の制御に基づいて、一般分電盤300を介して、負荷に供給する電力の供給元である系統出力と自立出力とを切替えるためのスイッチである。
【0030】
制御部120は、通常状態(商用系統連系時)から停電状態となった際に、一般分電盤300に供給する電力を系統出力から蓄電ユニット200からの自立出力に切り替えるように、切替スイッチ110を制御する一方、停電状態から通常状態に復電した際に、一般分電盤300に供給する電力を、所定の制御条件に基づいて、自立出力から系統出力に切り替えるように、切替スイッチ110を制御する。
(【0031】以降は省略されています)

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