專利名稱：電力存儲空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空調(diào)系統(tǒng)，尤其涉及一種電力存儲空調(diào)系統(tǒng)，當在夜間電力需求較低時，這種空調(diào)系統(tǒng)能夠存儲剩余的電力，而在白天當電力需求較高時，能夠使用所存儲的電力。
目前，在夏季白天的用電高峰期，耗電量增加很大，有時會造成供電不足。作為克服電力不足的對策之一，人們正在考慮一種能在白天用太陽能產(chǎn)生電力的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，并已取得進展。
另外，還考慮一種家庭用的電力存儲系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于在夜間將剩余的電力存儲在一個電池里，并在白天用電高峰時間，從電池中取回被存儲的電力。
盡管在白天用電高峰期由于供電不足不能滿足電力需要，但在夜間由于大多數(shù)耗電廠家不工作，所以電力供應(yīng)有剩余。白天用電高峰期供電不足的主要原因是由于家庭使用空調(diào)機太多。作為這一問題的對策，如在日本特開平6-137650號公報中描述的，已經(jīng)提出了一種存儲電力的空調(diào)機。該現(xiàn)有技術(shù)空調(diào)機的結(jié)構(gòu)用于通過電池用的控制電路從交流側(cè)給空調(diào)機的電池充電，并將來自電池的直流電提供給空調(diào)機的逆變器。
對于驅(qū)動空調(diào)機的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，必須將電池中產(chǎn)生或存儲的直流電壓一度轉(zhuǎn)換成交流電壓，然后再在空調(diào)機內(nèi)將其轉(zhuǎn)換成直流電，驅(qū)動電動機。因此，系統(tǒng)效率明顯降低是不可避免的。
對于家庭用的電力存儲系統(tǒng)，用上述相同的方法，必須將存儲在電池中的直流電壓一度轉(zhuǎn)換成交流電壓，然后再在空調(diào)機內(nèi)將其轉(zhuǎn)換成直流電，驅(qū)動電動機。因此，與上述情況類似，系統(tǒng)效率降低是不可避免的。
另外，對于如日本特開平6-137650號公報中所揭示的電力存儲空調(diào)機，需要一個用于控制電池充電的充電控制電路。該充電控制電路除了需要一個整流平滑電路之外，還需要提供一個有源濾波電路，用于消除其交流輸入中所包含的諧波電流，這是需要注意解決的問題。因此，作為提供這些電路的結(jié)果，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得復雜、大型并且高價。
本發(fā)明的主要目的是解決上述與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題，并提供一種具有高效、小型和低成本特點的新型的電力存儲空調(diào)系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，設(shè)想將一電力存儲裝置安裝在空調(diào)機本身的內(nèi)裝式，并且將其與空調(diào)機內(nèi)的直流部分連接。由此，空調(diào)機本身的整流和平滑電路、有源濾波電路以及電壓控制電路也可共同用于本發(fā)明的目的，從而提供一種電力存儲空調(diào)機，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、體積小和成本低的特點。另外，由于電池電壓被直接用來運行空調(diào)機，所以，除解決了與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的問題之外，其效率也有明顯的提高。
但是，簡單依照上述系統(tǒng)配置會產(chǎn)生這樣的問題，即對空調(diào)機的運行被限制在電池充電期間。為了解決該問題，設(shè)想對電池充電進行控制，以便僅當空調(diào)機上的負載率較輕或空調(diào)機穩(wěn)定工作期間，才對電池充電。也就是說，避免在空調(diào)機啟動期間對電池充電，空調(diào)機啟動時由于其目標溫度與實際室溫之間存在較大的溫差，需要滿功率工作，而是在空調(diào)機穩(wěn)定工作期間允許對電池充電，這時空調(diào)機上的負載率較小并且目標溫度與實際室溫之間的溫差較小?？照{(diào)機上的負載率可以由電動機電流、逆變器電流、其輸入電流或類似物理量來確定。
參照附圖，將更清楚地理解本發(fā)明的特征，其中；

圖1是一方框示意圖，示出了本發(fā)明一實施例的電力存儲系統(tǒng)；圖2是一方框示意圖，示出了本發(fā)明一實施例的蓄電池系統(tǒng)；圖3是本發(fā)明一實施例的蓄電池系統(tǒng)的電路圖；圖4是一方框示意圖，示出了本發(fā)明的另一實施例；圖5是本發(fā)明另一實施例的操作流程圖；圖6是本發(fā)明另一實施例中保護部件的操作流程圖；圖7是本發(fā)明實施例中的充電流程圖；圖8是本發(fā)明另一實施例中的放電流程圖；圖9是本發(fā)明又一實施例的電力存儲系統(tǒng)；圖10是一方框示意圖，示出了本發(fā)明再一實施例的電力存儲系統(tǒng)；圖11是一方框示意圖，示出了本發(fā)明又一實施例的電力存儲系統(tǒng)；圖12是一方框圖，示出了本發(fā)明另一實施例電力存儲系統(tǒng)的布置；圖13是一方框圖，示出了實施本發(fā)明的電力存儲系統(tǒng)的連接；圖14是一方框圖，示出了本發(fā)明又一實施例電力存儲系統(tǒng)的布置；圖15是一連接圖，使電池系統(tǒng)和實施本發(fā)明的電力存儲系統(tǒng)相互連接。
參照圖1，圖中示出了依照本發(fā)明一實施例的電力存儲系統(tǒng)。符號AC表示交流市電電源，而SW1表示一開關(guān)。符號BD表示一整流二極管電橋，它對市電交流電源AC整流。符號L1是一線圈，Q1是一開關(guān)元件，而D1是一二極管，并且它們與控制電路RKC結(jié)合構(gòu)成一個功率因數(shù)改進電路(以便克服市電電源中的諧波)。功率因數(shù)改進電路控制開關(guān)元件Q1的接通和斷開，從而當其接通時，它允許將二極管電橋BD通過線圈L1施加到Q1上的整流電壓經(jīng)開關(guān)元件短路，而當其斷開時，它允許將存儲在線圈L1中的能量由此放電，從而將來自市電電源AC的交流電形成正弦波形。C1表示一平滑電容器，由其兩端可以獲得直流電壓。下文中，把圖1的左側(cè)部分稱為換流器裝置，該部分包括如上所述的用于對交流市電電源AC整流的整流部分，以及用于獲得直流電壓的電容器。MOC表示電動機驅(qū)動裝置，它驅(qū)動一電機，而電機則帶動空調(diào)機的壓縮機CMP。上述這些裝置構(gòu)成了空調(diào)機系統(tǒng)的配置，其中經(jīng)二極管電橋BD整流后的市電電源通過功率因數(shù)改進電路存儲在電容器C1中。
正常情況下，空調(diào)機被設(shè)計成在其15至20分鐘的啟動時間內(nèi)具有峰值耗電量，在此期間目標溫度與室溫之間的溫差最大，并且隨后當距離目標溫度的溫差變小時，空調(diào)機工作的耗電量較小，并且降低了空調(diào)機的電動機速度。盡管根據(jù)我們的估計，耗電量依賴于各空調(diào)機，但是當目標溫度與實際室溫之間的溫差保持在3至5℃之內(nèi)時，便可大大減小空調(diào)機的負載率。因此，在夜間用剩余電力對電池系統(tǒng)進行充電的情況下，由于每次空調(diào)機在其啟動后都要以最大載流量工作15至20分鐘，所以最好在啟動期減少充電電流，或者中斷充電直至用于啟動空調(diào)機電動機的逆變器電流變小，這時允許增加其充電電流或重新開始充電。也就是說，根據(jù)空調(diào)機換流器的載流量與其負載率電流的差控制用于對電池充電的充電電流。盡管它根據(jù)每個空調(diào)機變化，但按我們的估計，當空調(diào)機換流器的載流量與負載率電路的比值為21或更大時，可以開始對電池充電。在該情況下，可以保證對電池進行可靠而又安全的充電，并且不超過空調(diào)機換流器的容量。
現(xiàn)在，將描述本發(fā)明的可充電蓄電池系統(tǒng)。本發(fā)明的蓄電池系統(tǒng)包括具有多個鋰離子蓄電池的一組電池BA；與BA串聯(lián)連接的充電半導體元件Q2；二極管D2；放電半導體元件Q3；二極管D3；充電控制電路CHC；和放電控制電路DCC，其中，在電池充電期間，充電控制電路CHC使充電半導體元件Q2接通和斷開，以便控制其適于充電的充電電流和電壓，而在電池放電期間，放電控制電路DCC使放電半導體元件Q3接通和斷開，以便控制其適于放電的放電電流和電壓。作為舉例，當把MOSFET用作充電半導體元件Q2和放電半導體元件Q3時，二極管D2和D3可作為內(nèi)裝式寄生二極管予以配置。電池組BA兩端的電壓大約等于通過對市電電源AC整流和平滑所獲得的直流電壓，但是最好將其設(shè)置成小于上述直流電壓。
在上述布置中，當市電電壓AC側(cè)的開關(guān)SW1接通時，電容器C1兩端的電壓為通過對市電電源AC整流和平滑所獲得的直流電壓。當充電控制電路CHC內(nèi)裝式提供的內(nèi)裝式定時器確定時間是夜間，并且確定電池組BA處于放電狀態(tài)且其電壓低于可充電電壓VCU，還確定與換流器裝置的電流量相比流過電動機驅(qū)動裝置MOC的電流較小時，充電控制電路CHC通過使充電半導體元件Q2接通和斷開開始控制電池充電，致使其充電電流變成充電參考電流ICS或更低，并且其充電電壓變成可充電電壓VCU。當電池組BA的電壓高于可充電電壓VCU時，停止對電池充電。另外，當用充電控制電路內(nèi)的內(nèi)裝式定時器確定時間是白天時，不對電池充電，只允許空調(diào)機工作。
當市電電壓AC側(cè)的開關(guān)SW1斷開時，由于市電電源AC不提供電壓，所以電容器C1兩端的電壓下降。在該狀態(tài)下，放電控制電路DCC開始進行控制，它通過使放電半導體元件Q3接通和斷開允許電池通過二極管D2放電，從而控制其放電電流和電壓使之合適。當電池組BA兩端的電壓下降至可放電電壓VDL以下時，停止放電操作。另外，控制放電電流，不使其超過放電電流的最大允許值IDM。依照本發(fā)明，如上所述，由于電池的直流電直接加到空調(diào)機上，所以可以以最低的損耗和成本獲得較高的工作效率。另外，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，小型并且價低。此外，可以提供一種能夠展平峰值功率需求的新型空調(diào)機系統(tǒng)。再有，本發(fā)明電力存儲空調(diào)機系統(tǒng)的空調(diào)機裝置是常規(guī)類型的，并且容易對具有該電池系統(tǒng)的常規(guī)空調(diào)機進行改進。作為舉例，夏季電力需求的高峰時間在中午至15點之間，并且在夜間數(shù)小時中，有富裕的電力。因此，用夜間數(shù)小時中的剩余電力對電池充電并在中午至15點的高峰時間使用存儲的電力是有益且有效的。
參照圖2，圖中示出了依照本發(fā)明一實施例的蓄電池系統(tǒng)的方框圖。在該例中，電池組BA包括6個鋰離子電池。鋰離子電池單位體積中可以存儲高密度的能量，并因此適于組裝小型系統(tǒng)，但是它具有這樣的缺點，其抗過電壓、過度充電和過度放電的能力較差，并且因此容易造成過熱或燃燒。因此，必須提供一種監(jiān)測系統(tǒng)，對每個電池的電壓進行監(jiān)測。在圖2中，省略了空調(diào)機裝置，而二極管D1、電容器C1和電動機驅(qū)動裝置MOC與圖1中的相同。充電半導體元件Q2和放電半導體元件Q3也與圖1中的相同。電池BA1至BA6相互串聯(lián)，并且其各自的電壓通過其各自與電壓檢測電路VDC的相互連接輸入。電壓檢測電路VDC檢測每個電池的電壓，并且如果電池電壓高于允許的最大電壓MXV或小于允許的最小電壓MIV，那么電壓檢測電路控制充電電壓控制電路DCC2或放電電壓控制電路VCC3，以便中止輸出，防止電池過度充電或過度放電。電壓檢測電路VDC在正常情況下處于接通狀態(tài)，因此充電驅(qū)動電路DVC2和放電驅(qū)動電路DVC3處于準備工作的狀態(tài)。充電電壓控制電路DCC2對充電驅(qū)動電路DVC2進行控制，以使電池電壓保持不變。電流控制電路CDC對充電電壓控制電路DCC2和放電電壓控制電路VCC3進行控制，以使充電電流不會超過所規(guī)定的充電參考電流ICS。因此，應(yīng)該注意，電流控制優(yōu)先于電壓控制。如果確認時間是夜間，并且電池組BA處于放電狀態(tài)且其電壓低于可充電電壓VUC，以及與換流器的電流容量相比電動機驅(qū)動裝置MOC的電流較小，那么充電控制電路DCC2向充電驅(qū)動電流DVC2發(fā)出一個命令信號，以便開始充電，并且電流控制電路CDC對充電電壓控制電路DCC2進行控制，以便使其充電電流不會超過充電參考電流ICS。因此，當電池電壓低于可充電電壓VCU時，用充電參考電流ICS對電池充電，而當電池電壓達到可充電電壓VCU時，以一恒定電壓對電池充電。接下來，在白天，當市電電源開關(guān)SW1因電力系統(tǒng)的過量需求而切斷時，并且當電容器C1的電壓下降至放電控制電路DCC之參考電壓SVD3以下時，激勵放電控制電路DCC對放電驅(qū)動電路DVC3進行操縱，放電驅(qū)動電路DVC通過接通和切斷放電半導體元件Q3并控制電池的放電電流和電壓，開始使電池放電。對放電電壓控制電路VCC3進行控制，以便其放電電流不會超過允許的最大放電電流IDM。
圖3示出了實施本發(fā)明的蓄電池系統(tǒng)的電路示意圖。作為舉例，電池組BA包含6個鋰離子電池。構(gòu)成空調(diào)機的二極管D1、電容器C1和電動機驅(qū)動裝置MOC與圖1中的相同。充電半導體元件Q2和放電半導體元件Q3也與圖1中的相同。從BA1至BA6各個電池串聯(lián)連接。BA1至BA6的每個電池分別與電壓比較器COP1至COP12中的一個相互連接，并將其電壓輸入比較器。每個電壓比較器COP1至COP12還有另一個輸入端，該輸入端接至來自SV11至SV22中某一個的參考電壓。將電壓比較器COP1-COP6和參考電壓SV11-SV16這兩組元件如此布置，以便將每個電池充電時的電壓與允許的最大電壓MXV比較，從而當每個電池的電壓超過允許的最大電壓MXV時，能夠保證檢測到。電壓比較器COP1-COP6的輸出被輸入邏輯加法器電路AND1。電壓比較器COP13和COP14的輸出也輸入邏輯加法器電路AND1，以便控制電壓比較器COP14的輸出，電壓比較器COP14的輸出可用來控制充電電壓。也就是說，當充電期間任何一個電池的電壓超過允許的最大電壓MXV時，通過切斷放電半導體元件Q2的輸入，斷開用于控制充電電壓的輸出，斷開充電電路，保護電池免于過度充電，這使操作的安全性有所提高。
另外，將電壓比較器COP7-COP12和參考電壓SV17-SV2這兩組元件如此布置，以便將每個電池放電時的電壓與允許的最小電壓MIV比較，檢測任何電池的電壓何時下降至允許的最小電壓MIV。每個電壓比較器COP7-COP12的輸出被輸入邏輯加法器AND2。邏輯加法器AND2還接收電壓比較器COP15和逆變器INV1的輸出，從而控制電壓比較器15的輸出，其中電壓比較器COP15的輸出用于控制放電電壓。也就是說，當放電期間任何一個電池的電壓降至允許的最小電壓MIV以下時，斷開用于控制充電電壓的輸出，切斷放電半導體元件Q3的輸入，從而中斷放電電路，保護電池免于過度放電，這使操作安全性得到改善。
以下將描述充電電壓控制和充電電流控制。將電池組BA的端電壓作為正輸入端，輸入運算放大器OP2，并將允許充電的可充電電壓VCU作為放大器的負輸入端輸入，在此將兩個輸入電壓比較并將它們的差作為誤差電壓輸出。將OP2的輸出輸入電壓比較器COP14的負輸入端，并且將高頻鋸齒波RSV1輸入電壓比較器COP14的正輸入端。當充電電壓高于可充電電壓VCU時，運算放大器OP2的輸出電壓變高，然后在電壓比較器14將該輸出電壓與鋸齒波RSV1比較，由此作為比較結(jié)果的電壓比較器14的輸出變成了導通周期縮短的方波，如此控制便縮短了充電半導體元件Q2的導通周期，從而充電電壓將不會增長過度。在運算放大器OP2的正輸入端還通過電阻器R12將來自電流檢測電路CDC的輸出輸入運算放大器OP2。OP2之輸入電阻器R12的數(shù)值被設(shè)置成小于用于電壓控制的電阻器R11的數(shù)值，從而使電流控制的放大系數(shù)較高。通過提供如上所述的設(shè)置，電流控制占據(jù)優(yōu)勢，使電流控制優(yōu)先。當充電電流的數(shù)值高于電流檢測電路CDC中預先設(shè)置的參考充電值時，OP2的輸出增大，并且作為比較結(jié)果，電壓比較器COP14產(chǎn)生導通周期縮短的方波，由此縮短了充電半導體元件Q2的導通周期，從而防止充電電流增長。
現(xiàn)在，將描述放電電壓控制和放電電流控制。當跨接電容器C1的端電壓下降時，啟動放電模式，以便從電池組放電。將電容器C1的端電壓輸入運算放大器OP3的正輸入端，而輸入OP3負輸入端的是參考電壓SV3，并且在運算放大器中比較兩個輸入電壓，并將其間的差作為誤差電壓從中輸出。將運算放大器OP3的輸出輸入電壓比較器COP15的負輸入端，而輸入COP15正輸入端的是高頻鋸齒波RSV2。當放電電壓高于參考電壓SV3時，運算放大器OP3的輸出電壓變高，在OP3中將該輸出電壓與鋸齒波RSV2比較，由此作為比較結(jié)果，來自O(shè)P3的輸出變成了導通周期波形縮短的方波，由于放電半導體元件Q3的導通周期縮短了，所以控制了電容器C1的端電壓，不使其增長。
圖4示出了本發(fā)明另一實施例的方框示意圖。圖4中省略了空調(diào)機本體。構(gòu)成空調(diào)機控制裝置的二極管D1、電容器C1和電動機驅(qū)動器MOC與圖1中的相同。本發(fā)明的這一另一實施例是用微型計算機進行控制的例子。符號1CM表示單片微機，它包括復接器MP、A/D轉(zhuǎn)換器(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)和微機MC，它們通過總線BU1-BU3相互連接。各電池BA1-BA6串聯(lián)連接，并且各電池之間的互連節(jié)點接至復接器MP的輸入端?？缃与娙萜鰿1的端電壓也被輸入復接器MP。微機MC的輸出分別接至充電半導體元件Q2和放電半導體元件Q3的柵極。以下將用圖5的流程圖描述具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明此實施例的工作情況。當啟動時，其步驟進入執(zhí)行有關(guān)保護處理的保護程序。然后，判定是否存在充電指令。如果不存在，則進一步判定是否存在放電指令。如果兩者都不存在，則步驟返回起始處重復同樣的流程。如果存在充電指令，則步驟進入執(zhí)行充電過程的工作程序2，然后步驟返回起始處。另外，當存在放電指令時，步驟進入執(zhí)行放電過程的工作程序3，然后步驟返回起始處。
以下將參照圖6流程更詳細地描述保護程序。首先，在A/D轉(zhuǎn)換器A/D中測量用切換復接器MP可以獲得的每個電池的電壓。判定每個測得的電壓是否處于允許的最大值和允許的最小值之間，如果測得的電壓位于其間，那么判斷不存在任何不正常，從而步驟離開該程序。如果任何電壓并不落在允許的最大值和最小值之間，那么暗示存在不正常，停止充電或放電操作。
現(xiàn)在，將具體參照圖7和圖8的流程圖，更詳細地描述工作程序2和3。在圖7的工作程序2中，根據(jù)電動機驅(qū)動器MOC中檢測到的負載率電流iL和規(guī)定的轉(zhuǎn)換器的載流量，設(shè)置充電參考電流ICS。用A/D轉(zhuǎn)換器A/D測量可用復接器選擇切換的電池組BA中每個電池的電壓，并判斷所測得的電壓是否低于允許充電的可充電電壓VCU。如果為低，則判斷充電電流是否高于充電參考電流ICS。如果充電電流較高，則根據(jù)充電電流與充電參考電流ICS之間的差計算其輸出的通-斷負載率，從而降低負載率，將所降低的負載率輸出到充電半導體元件Q2的柵極。結(jié)果，使充電電流降低，并到達充電參考電流ICS的目標值。當判定充電電流不大于充電參考電流ICS，那么判斷充電電流是否低于充電參考電流ICS。如果不低，則允許其照常。如果為低，則增加其負載率，并將增加的負載率輸出到充電半導體元件Q2的柵極。另外，當檢測到的電壓不低于可充電電壓VCU時，判斷電壓是否實質(zhì)上高于可充電電壓VCU。如果實質(zhì)上不高于可充電電壓，則允許電壓照常。如果該電壓較高，則根據(jù)該電壓與可充電電壓VCU之間的差計算輸出的通-斷負載率，從而降低負載率，并將降低后的負載率輸出到充電半導體元件Q2的柵極。結(jié)果，降低了充電電壓，以達到可充電電壓VCU目標值。
在工作程序3中，測量電池的放電電流，并且判斷該放電電流是否低于允許的放電電流IDM。如果不低于允許的放電電流，則使其負載率作明顯降低，并將明顯降低的負載率輸出到放電半導體元件Q3的柵極，致使放電電流等于或小于可允許的放電電流IDM。另一方面，如果它小于IDM，則通過切換復接器MP用A/D轉(zhuǎn)換器A/D測量電容器C1的端電壓，然后判斷該測得的電壓是否高于參考電壓SV3。如果為高，則根據(jù)測得的電壓與參考電壓SV3之間的差計算用于輸出的通-斷負載率，并予以降低，再將其降低后的負載率輸出到放電半導體元件Q3的柵極。結(jié)果，降低了電容器C1的端電壓，達到了參考電壓SV3的目標值。如果測得的電壓不高于SV3，那么判斷電壓是否低于參考電壓SV3。如果不低于參考電壓SV3，則允許電壓照常通過。如果判定所測得的電壓低于參考電壓SV3，那么根據(jù)所測得的電壓與放電參考電壓SV3之間的差計算其用于輸出的通-斷負載率，并使其增加，再將增加后的負載率輸出到放電半導體元件Q3的柵極。結(jié)果，增大了電容器C1的端電壓，達到了參考電壓SV3目標值。
參照圖9，將描述依照本發(fā)明又一實施例的電力存儲系統(tǒng)。與圖1相同的標號表示實現(xiàn)同一功能的相同部件。在圖9中，電動機驅(qū)動裝置MOC驅(qū)動電動機M，電動機M是一無刷電動機。本發(fā)明該實施例的布置特點與圖1中的不同，不同之處在于，在其蓄電池系統(tǒng)中配備了內(nèi)裝式升壓斬波器。因此，如此布置系統(tǒng)，使其充電控制電路CHC、充電半導體元件Q2和二極管D2位于空調(diào)機一側(cè)，并按相反極性互連電池BA，還通過放電控制電路DCC、放電半導體元件Q3和二極管D3將線圈L2接至電池BA。依照本發(fā)明再一實施例的結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)建這樣一個系統(tǒng)，即使經(jīng)整流和平滑市電電源AC而獲得的跨接電容器C1兩端的端電壓與電池組BA兩端電壓之間存在電壓差，該系統(tǒng)也能協(xié)調(diào)工作。特別是，當串聯(lián)電池的數(shù)量增加時，很難控制鋰離子電池，所以構(gòu)建一個具有上述結(jié)構(gòu)并且串聯(lián)鋰電池數(shù)量較少的簡單系統(tǒng)是有利的。在電池充電時，充電半導體元件Q2被接通，允許來自市電電源AC的電流流過并到達儲能線圈L2。然后，當斷開充電半導體元件Q2時，使存儲在線圈L2內(nèi)的電能流過二極管D3，從而對電池充電。該情況下的充電電壓用充電半導體元件Q2的通-斷負載率來確定，具體地說，當其負載率小于50％時，使其電壓降低，而當其負載率大于50％時，使其電壓升高。因此，當電池電壓被設(shè)定為低電壓時，在負載率小于50％的情況下使用它。另外，在放電時，放電半導體元件Q3被接通，使電流從電池組BA流至存儲電能的線圈L2。然后，放電半導體元件Q3斷開時，使存儲在線圈L2中的電能流過二極管D2，使電容器C1充電。因為此時的充電電壓是通過放電半導體元件Q3的通-斷負載率來確定的，所以當電池電壓被設(shè)定為低時，在負載率為50％或更高的情況下使用它。
圖10是本發(fā)明再一實施例的電力存儲系統(tǒng)。與圖1相同的標號表示實現(xiàn)同一功能的相同部件。在圖10中，電動機驅(qū)動裝置MOC用來驅(qū)動電動機M，其中電動機M是一無刷電動機。該實施例的特點與圖1中的不同，不同之處在于，在其蓄電池系統(tǒng)中配備了內(nèi)裝式升壓斬波器。在本發(fā)明該實施例所描述的一個例子中，所用電池組BA的電壓低于經(jīng)整流和平滑市電電源AC而獲得的電容器C1的端電壓。充電模式期間的控制與圖1中的相同，但由于電池電壓被設(shè)定在一較低的電壓，所以必須在放電期間對其進行控制，以便通過線圈L2和升壓半導體元件Q4使電池電壓升高到充電電壓。具體地說，當升壓半導體元件Q4接通時，電池組BA短路，并且電流通過線圈L2，從而將電能存儲在線圈L2中。然后，當升壓半導體元件Q4斷開時，用一聯(lián)合電壓對電容器C1充電，該聯(lián)合電壓是通過合并存儲在線圈L2中的電能和電池組BA的電壓而產(chǎn)生的。因此，電容器C1的電壓超過了電池組BA的電壓，并且其升壓幅度由升壓半導體元件Q4的規(guī)定通-斷負載率來確定。
以下參照圖11，描述實施本發(fā)明的又一電力存儲系統(tǒng)。與圖1相同的標號表示實現(xiàn)同一功能的相同部件。在圖11中，電動機驅(qū)動裝置MOC驅(qū)動電動機M，電動機M是一無刷電動機。與圖1實施例的主要不同在于，在其蓄電池系統(tǒng)中配備了內(nèi)裝式變壓器TR。本發(fā)明此實施例的優(yōu)點在于，即使電池組BA的電壓與通過整流和平滑市電電源AC獲得的電容器C1的電壓之間存在明顯差別，也能構(gòu)成一個電力存儲系統(tǒng)。在電池充電時，接通和斷開充電半導體元件Q2，以便允許來自市電電源AC的電流流過變壓器TR的初級繞組，從而感應(yīng)出變換器TR次級繞組兩端的電壓，感應(yīng)電壓由初級和次級線圈之間的匝數(shù)比確定，而它感應(yīng)產(chǎn)生的次級電壓通過二極管D3施加至電池組充電。在該情況下，由于將直流斬波電壓施加至變壓器TR，所以為了防止變壓器飽和，應(yīng)采用小于50％的負載率。另外，在放電時，接通和斷開放電半導體元件Q3，以便允許來自電池的電流流過變壓器TR的次級繞組，從而感應(yīng)出TR初級繞組兩端的電壓，其中感應(yīng)電壓由初級線圈和次級線圈之間的匝數(shù)比來確定，并且用通過二極管D2施加的感應(yīng)電壓對電容器C1充電。
參照圖12，圖中示出了實施本發(fā)明的電力存儲系統(tǒng)的布置。標號H表示房子。在該例布置中，系統(tǒng)包括一空調(diào)機的室內(nèi)裝置IF和其室外裝置OF，以及與室外裝置OF聯(lián)合安裝的蓄電池系統(tǒng)BSY。該布置的優(yōu)點在于，可以獲得盡可能多的室內(nèi)空間，并且將蓄電池系統(tǒng)BSY干凈地封裝在室外裝置OF中，從而提供合理的外觀。
圖13示出了一種連接布置，用于互連實施本發(fā)明的電力存儲系統(tǒng)。具體地說，它示出了一例將蓄電池系統(tǒng)BSY安裝到圖12室外裝置OF中的連接。蓄電池系統(tǒng)BSY和室外裝置OF通過一次接觸相互電氣連接，它采用安置在室外裝置OF上的插孔和安置在蓄電池系統(tǒng)BSY上的插座。由此，容易將蓄電池系統(tǒng)BSY分離。
圖14示出了另一例實施本發(fā)明的電力存儲系統(tǒng)的布置。在該例中，系統(tǒng)包括空調(diào)機的一個室內(nèi)裝置IF和一個室外裝置OF，以及安裝在環(huán)境溫度變化較小的室內(nèi)的蓄電池系統(tǒng)BSY。這是因為蓄電池系統(tǒng)BSY的性能會隨環(huán)境溫度的改變而發(fā)生很大的變化，因此通過把BSY安裝在環(huán)境溫度變化較小的室內(nèi)，可以防止電池性能劣化，并且明顯延長電池壽命。
圖15示出了電池系統(tǒng)與實施本發(fā)明的電力存儲系統(tǒng)之間的電氣連接。具體地說，該圖例示了室外裝置OF與圖12安置在室外裝置OF中的內(nèi)裝式蓄電池系統(tǒng)BSY之間的電氣連接?？照{(diào)機的室外裝置OF備有與電池相連的接線端TMB，而蓄電池系統(tǒng)備有與空調(diào)機相連的接線端TMA，并且這些接線端通過引線電纜作可拆卸連接，從而容易將蓄電池系統(tǒng)卸下。
依照上述發(fā)明，存在這樣的優(yōu)點，即提供了高效、低損耗和經(jīng)濟的空調(diào)機，因為電池的直流電壓可用作直接驅(qū)動空調(diào)機的直流電壓。
還有，另一個優(yōu)點是，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單、體積小，生產(chǎn)成本低的空調(diào)機，并且該這種空調(diào)機可以展平峰值電力需求。
再有，用常規(guī)的空調(diào)機即可構(gòu)成本發(fā)明的電力存儲空調(diào)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種電力存儲空調(diào)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的轉(zhuǎn)換裝置和用于驅(qū)動使用直流電的電動機的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于，包括一蓄電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)可充電并且在用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的所述轉(zhuǎn)換裝置和用于驅(qū)動使用直流電的電動機的所述電動機驅(qū)動裝置之間具有相互電氣連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電力存儲空調(diào)裝置，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器在用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的所述轉(zhuǎn)換裝置和所述蓄電池系統(tǒng)之間與其相互連接。
3.如權(quán)利要求1所述的電力存儲空調(diào)裝置，其特征在于，所述蓄電池系統(tǒng)包括一個與其串聯(lián)連接的升壓線圈和一個開關(guān)半導體元件，以便通過開關(guān)所述半導體元件激勵所述升壓線圈，使蓄電池系統(tǒng)的輸出升高。
4.如權(quán)利要求3所述的電力存儲空調(diào)裝置，其特征在于，所述蓄電池系統(tǒng)包括一個充電半導體元件和一個放電半導體元件，它們與串聯(lián)電池系統(tǒng)的升壓線圈相互連接。
5.如權(quán)利要求1所述的電力存儲空調(diào)裝置，其特征在于，所述蓄電池系統(tǒng)包括一放電控制半導體元件和一個升壓線圈，它們與所述電池系統(tǒng)中的一個電池串聯(lián)；以及一個充電控制半導體元件，它連接在所述升壓線圈和用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的所述轉(zhuǎn)換裝置之間。
6.如權(quán)利要求1所述的電力存儲空調(diào)裝置，其特征在于，所述蓄電池系統(tǒng)中的一個電池通過放電控制半導體元件與升壓線圈串聯(lián)連接，并且用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的所述轉(zhuǎn)換裝置通過充電控制半導體元件接至所述升壓線圈。
7.如權(quán)利要求1所述的電力存儲空調(diào)裝置，其特征在于，所述蓄電池系統(tǒng)包括與所述蓄電池系統(tǒng)中的所述電池串聯(lián)連接的放電控制半導體元件；一次級線圈與所述放電控制半導體元件串聯(lián)連接的變壓器；以及一充電控制半導體元件，它連接在所述變壓器的初級線圈和用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的空調(diào)機轉(zhuǎn)換裝置之間。
8.如權(quán)利要求1所述的電力存儲空調(diào)裝置，其特征在于，所述蓄電池系統(tǒng)的所述電池通過串聯(lián)連接在其間的放電控制半導體元件接至一變換器的次級線圈，并且用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的空調(diào)機轉(zhuǎn)換裝置通過一個充電控制半導體元件接至變壓器的初級線圈。
9.如權(quán)利要求1所述的電力存儲空調(diào)裝置，其特征在于，按以下步驟對電池充電檢測空調(diào)機的電流；獲得被檢測電流與轉(zhuǎn)換裝置電流容量之間的差值；并且將充電電流控制在消除差值的范圍內(nèi)。
10.一種電力存儲空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，包括一個連接在空調(diào)機直流電一側(cè)的可充電蓄電池系統(tǒng)，所述空調(diào)機包含一個用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的轉(zhuǎn)換裝置和一個用于驅(qū)動電動機的直流驅(qū)動裝置，其中通過將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的所述空調(diào)機的所述轉(zhuǎn)換裝置的電流流至所述蓄電池系統(tǒng)，從而對所述蓄電池系統(tǒng)充電，通過將所述蓄電池系統(tǒng)的電流流至用于驅(qū)動電動機的所述直流驅(qū)動裝置，從而使所述蓄電池系統(tǒng)放電。
11.一種電力存儲空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個可充電的蓄電池系統(tǒng)，其特征在于，通過提供來自空調(diào)機直流部分的充電電流對所述蓄電池充電，所述空調(diào)機包括一個用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的轉(zhuǎn)換裝置和一個直流電動機驅(qū)動裝置，并且通過將所述蓄電池系統(tǒng)的電壓施加到一個升壓裝置上并將增壓的直流電提供給所述直流電動機驅(qū)動裝置，使所述蓄電池放電，其中所述升壓裝置將所述蓄電池系統(tǒng)的電壓增加到空調(diào)機的直流電壓。
12.如權(quán)利要求1、10或11所述的電力存儲空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池系統(tǒng)包含一個鋰離子電池。
13.如權(quán)利要求1、10或11所述的電力存儲空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池系統(tǒng)被安裝在空調(diào)機設(shè)備的室外裝置中。
全文摘要
一種高效、小型化和低成本的電力存儲空調(diào)系統(tǒng),該系統(tǒng)將一電力存儲裝置安裝在其空調(diào)機內(nèi),電力存儲裝置與空調(diào)機的直流部分電氣連接。對電池充電進行控制,以便僅在空調(diào)機負載率較輕的穩(wěn)定工作期間進行充電。因為電池的直流電壓被直接用作驅(qū)動空調(diào)機的直流電壓,所以它具有高效、損耗最低和經(jīng)濟運行的特點。
文檔編號H02J7/00GK1175110SQ9711771
公開日1998年3月4日 申請日期1997年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月22日
發(fā)明者高橋正, 船木覺, 西村勝憲, 本棒英利, 荒川展昭 申請人:株式會社日立制作所