(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
一般的に機械式駐車装置に備えられている太陽電池は、系統連系されているため直流電力が交流電力に変換され、電力系統へ供給される。また、機械式駐車装置は、太陽電池による発電電力が充電される二次電池を備えていても、電力系統からの給電も可能とされている。
しかしながら、太陽電池による発電電力が電力系統へ供給される構成では、太陽電池による発電電力と電力系統から供給される電力とが混在して、二次電池に充電される可能性がある。このため、二次電池に電力系統から供給される電力が充電されると、電力系統から供給される電力によって二次電池が満充電となり、太陽電池による発電電力が効率良く二次電池に充電されない可能性がある。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、太陽電池で発電した電力を効率良く二次電池に充電することができる、機械式駐車装置及び機械式駐車装置の電力供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明の機械式駐車装置及び機械式駐車装置の電力供給方法は以下の手段を採用する。
【0007】
本発明の第一態様に係る機械式駐車装置は、太陽光を電力に変換する太陽電池と、前記太陽電池による発電電力を交流電力として電力系統へ出力するパワーコンディショナーと、電力を充電する二次電池と、太陽電池に対する照度を計測する照度計測手段と、前記照度計測手段によって計測された照度に基づいて、前記太陽電池による発電電力を推定する推定手段と、
前記二次電池の充放電に係る制御を行う二次電池制御手段と、を備え、
前記二次電池制御手段は、前記推定手段による推定結果から前記太陽電池が出力する直流電力の電流を推定し、推定した電流を超えないように前記二次電池に前記太陽電池による発電電力を充電させる。
【0008】
本構成によれば、機械式駐車装置は、太陽光を電力に変換する太陽電池、太陽電池による発電電力を交流電力として電力系統へ出力するパワーコンディショナー、及び電力を充電する二次電池を備えている。
太陽電池による発電電力が電力系統へ供給される構成では、太陽電池による発電電力と電力系統から供給される電力とが混在して、二次電池に充電される可能性がある。二次電池に電力系統から供給される電力が充電されると、太陽電池による発電電力が効率良く二次電池に充電されない可能性がある。
【0009】
そこで、太陽電池に対する照度を計測する照度計測手段によって計測された照度に基づいて、推定手段によって太陽電池による発電電力が推定され、二次電池には、推定手段によって推定された発電電力に相当する電力が充電される。
二次電池制御手段によって、二次電池の充放電に係る制御が行われる。
二次電池制御手段は、推定手段による推定結果から太陽電池が出力する直流電力の電流を推定し、推定した電流を超えないように二次電池に太陽電池による発電電力を充電させる。
【0010】
これにより、二次電池には、電力系統から供給される電力は充電されずに、太陽電池による発電電力のみが充電されることとなる。また、太陽電池が発電しているにもかかわらず、二次電池が充電を行わないことを防ぐことができる。
また、機械式駐車装置への電力系統からの給電が停止、すなわち停電が生じた場合、二次電池が太陽電池によって実際に発電される電力を超える電力を充電しようとすると、パワーコンディショナーからの電力の出力が停止してしまう。電力系統からの給電が停止されている状態で、パワーコンディショナーからの電力の出力が停止されると、機械式駐車装置は、完全に電力の供給が停止されるので、その動作が停止してしまう。
しかしながら、本構成によれば、太陽電池に対する照度に基づいて、太陽電池による発電電力が推定され、推定された発電電力に相当する電力のみが二次電池に充電される。このため、本構成は、推定した電力を超える発電電力を二次電池に充電させる動作をせずに、太陽電池による発電電力を二次電池に充電させ続けるので、電力系統からの給電が停止されても、完全に動作が停止することを防止できる。
従って、本構成は、太陽電池で発電した電力を効率良く二次電池に充電することができる。
【0011】
上記第一態様では、直流電力を交流電力へ変換する変換手段を備え、前記電力系統からの給電が停止された場合、直流電力を用いる電力負荷には、前記太陽電池及び前記二次電池の少なくとも一方から出力された直流電力が供給され、交流電力を用いる電力負荷には、前記変換手段で変換された交流電力が供給されることが好ましい。
【0012】
本構成によれば、変換手段によって、直流電力が交流電力へ変換される。該直流電力は、太陽電池及び二次電池から出力された直流電力や回生電力である。そして、電力系統からの給電が停止された場合、すなわち停電等が生じた場合、直流電力を用いる電力負荷には、太陽電池及び前記二次電池の少なくとも一方から出力された直流電力が供給され、交流電力を用いる電力負荷には、変換手段で変換された交流電力が供給される。従って、本構成は、電力系統からの給電が停止されても、交流電力を用いる電力負荷を運転できる。
【0013】
上記第一態様では、前記二次電池の充放電に係る制御を行う二次電池制御手段を備え、前記二次電池制御手段が、前記太陽電池で発電されている電力と前記電力負荷で用いられる電力との差分を、前記二次電池から放電させることが好ましい。
【0014】
本構成によれば、二次電池制御手段によって、太陽電池で発電されている電力と電力負荷で用いられる電力との差分を二次電池から放電するので、太陽電池によって発電される電力が天候や時間帯の影響により変動しても、電力負荷へ安定して電力を供給できる。
【0015】
上記第一態様では、交流電力を用いる前記電力負荷には、電気自動車が備える二次電池を充電するための充電装置が含まれることが好ましい。
【0016】
本構成によれば、電力系統からの給電が停止されても、電気自動車への充電ができる。
【0017】
本発明の第二態様に係る機械式駐車装置の電力供給方法は、太陽光を電力に変換する太陽電池、前記太陽電池による発電電力を交流電力として電力系統へ出力するパワーコンディショナー、電力を充電する二次電池
、太陽電池に対する照度を計測する照度計測手段
、及び前記二次電池の充放電に係る制御を行う二次電池制御手段、を備えた機械式駐車装置の電力供給方法であって、前記照度計測手段によって計測された照度に基づいて、前記太陽電池による発電電力を推定する第1工程と、
前記二次電池制御手段が、前記第1工程による推定結果から前記太陽電池が出力する直流電力の電流を推定し、推定した電流を超えないように前記二次電池に前記太陽電池による発電電力を充電させる第2工程と、を含む。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、太陽電池で発電した電力を効率良く用いることができる、という優れた効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下に、本発明に係る機械式駐車装置及び機械式駐車装置の電力供給方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0021】
図1は、本実施形態に係る機械式駐車装置10の外観図である。
機械式駐車装置10は、乗入階から車両12を入出庫させ、車両12を載せたパレットを乗入階と車両12を格納させる格納階との間で昇降させる。さらに機械式駐車装置10は、太陽光を電力に変換する太陽電池14を屋上に備えている。本実施形態に係る機械式駐車装置10の構成は、一例であり、乗入階が格納階よりも上層とする等、他の構成であってもよいし、太陽電池14が備えられている箇所も屋上以外の他の個所であってもよい。また、以下の説明において、力行運転とは機械式駐車装置10へ車両12を入庫させる運転であり、回生運転とは機械式駐車装置10から車両12を出庫させる運転である。
【0022】
図2は、本実施形態に係る機械式駐車装置10の電気的構成を示すブロック図である。
機械式駐車装置10は、変圧器20を介して電力系統22へ接続され、電力系統22から交流電力が供給されている。そして、機械式駐車装置10は、パワーコンディショナー(以下、「パワコン」という。)24及び制御盤26を備えている。また、以下の説明において、直流電力の送電線をDCライン28(
図2の一重線)といい、交流電力の送電線をACライン30(
図2の二重線)という。太陽電池14は、パワコン24及びACライン30を介して系統連系されることとなる。DCライン28には、電力を充電する二次電池60及び直流電力を用いる電力負荷が接続されている。ACライン30には、交流電力を用いる電力負荷が接続されている。
また、本実施形態に係る機械式駐車装置10は、太陽電池14に対する照度を計測する照度計64、及びDCライン28を流れる電流を計測する電流計66、DCライン28に設けられ、二次電池60で充電しきれない電力を消費する抵抗器46を備える。
【0023】
なお、直流電力を用いる電力負荷とは、パレットを乗入階と格納階との間を昇降させるための昇降モータ32や、乗入階においてパレットを旋回させる旋回モータ34等である。昇降モータ32や旋回モータ34は、所謂インバータの機能を有する動力ユニット36A,36Bによって直流電力が例えば3相交流電力に変換されて用いられる。昇降モータ32や旋回モータ34は、回生運転が可能とされ、回生運転時には回生電力を生じさせる。
一方、交流電力を用いる電力負荷は、制御盤26が備える制御装置42、電気自動車が備える二次電池を充電するための電気自動車用充電装置48、及び停電時に使用可能とされている非常用電源72等である。非常用電源72は、情報処理装置や通信装置等に電気的に接続され、これらの機器に電力を供給する。
【0024】
本実施形態に係るパワコン24は、太陽電池14による発電電力(以下、「太陽光発電電力」という。)を交流電力としてACライン30へ出力する。
【0025】
制御盤26は、電力系統22から供給される交流電力を直流電力に変換する動力電源ユニット40、及び機械式駐車装置10の全体の制御を司る制御装置42を備えている。動力電源ユニット40で変換された直流電力は、力行電力となり、直流電力を用いる電力負荷へ供給される。
【0026】
また、本実施形態に係る動力電源ユニット40は、
図3に示されるように3相交流に対応したダイオードブリッジ回路40Aが設けられ、昇降モータ32や旋回モータ34で生じた回生電力が電力系統22へ流れる逆潮流が防止されている。これにより、電力系統22へは、太陽電池14による発電電力のみが送電されることとなる。
【0027】
なお、動力電源ユニット40は、
図3に示されるようなダイオードブリッジ回路40Aを備えた構成に限らず、PWMコンバータを備え、電力系統22からの給電及び電力系統22への送電(回生)を制御してもよい。また、マンション等に併設されている機械式駐車装置であれば、回生電力を他のマンション設備で使用可能とする構成としてもよい。
【0028】
さらに、本実施形態に係る機械式駐車装置10は、直流電力を交流電力へ変換するDC/AC変換器を有する交流電力制御装置70を備える。
交流電力制御装置70とDCライン28との間には、交流電力制御装置70とDCライン28との電気的な接続を切り替えるスイッチ74Aが設けられている。同様に、交流電力を用いる電力負荷である、制御装置42、電気自動車用充電装置48、及び非常用電源72と交流電力制御装置70との間にも電気的な接続を切り替えるスイッチ74B,74C,74Dが各々設けられている。さらに、制御装置42及び電気自動車用充電装置48と電力系統22との間にも電気的な接続を切り替えるスイッチ74E,74Fが各々設けられている。
スイッチ74A〜74Fの切り替えは、制御装置42からの制御信号に基づいて行われる。
【0029】
二次電池60の充放電に係る制御は、DC/DC変換器の機能を有する二次電池制御装置62によって行われる。
【0030】
ここで、太陽電池14は、太陽光発電電力が天候や時間帯及び負荷によって変動する。また、二次電池60を有しないと、太陽光発電電力は、発電と同時に使用されなければならないため、電力負荷の力行運転時のアシストにしか用いることができず、電力系統22から供給される電力のピークカット等に有効に活用できない。例えば、モータの消費電力18.5kWに対して、太陽電池14による太陽光発電電力は2kW程度の場合、モータの消費電力の約10%が太陽光発電電力となる。しかし、二次電池60の満充電の容量を昇降モータ32や旋回モータ34を少なくとも1回力行運転するだけの消費電力を賄える容量とすることによって、機械式駐車装置10は、電力系統22から供給される電力を用いることなく、昇降モータ32や旋回モータ34を力行運転させることができることとなる。
【0031】
しかしながら、太陽光発電電力が電力系統22へ供給される構成では、太陽光発電電力と電力系統22から供給される電力とが混在して、二次電池60に充電される可能性がある。二次電池60に電力系統22から供給される電力が充電されると、電力系統22から供給される電力によって二次電池60が満充電となり、太陽光発電電力が効率良く二次電池60に充電されない可能性がある。
【0032】
そこで、本実施形態に係る機械式駐車装置10は、照度計64によって計測された照度に基づいて、太陽電池14による発電電力を推定し、推定した発電電力に相当する電力を二次電池60に充電させる。
【0033】
具体的には、制御盤26に備えられる制御装置42は、太陽電池14に対する照度を計測する照度計64の照度計測信号が入力される。制御装置42は、照度計64から出力される照度計測信号に基づいて、太陽光発電電力を推算し、推算結果を示す推算情報を二次電池制御装置62へ出力する。なお、照度と太陽電池14による太陽光発電電力とは、略比例関係にある。
また、制御装置42は、電流計66で計測されたDCライン28を流れる電流を計測した電流計測信号が入力され、電流計測信号を二次電池制御装置62へ出力する。
【0034】
二次電池制御装置62は、入力された推算情報から太陽電池14から出力される直流電力の電流を推定し、電流計測信号により示される電流が推定した電流を超えないように、二次電池60の充電率に応じて二次電池60に太陽光発電電力を充電させる。すなわち、二次電池制御装置62は、二次電池60を充電させることによってDCライン28に流れる電力を制御する。
従って、二次電池60には、太陽光発電電力を超える電力、すなわち電力系統22から供給される電力が充電されずに、太陽光発電電力のみが充電されることとなる。また、機械式駐車装置10は、太陽電池14が発電しているにもかかわらず、二次電池60が充電を行わないことを防ぐことができる。
【0035】
次に、本実施形態に係る機械式駐車装置10の作用を説明する。
【0036】
図4は、機械式駐車装置10の昇降モータ32が力行運転を行う場合における電力の流れを示している。
図4に示されるように、昇降モータ32は、二次電池60が放電することによって二次電池60から出力される直流電力を力行電力として用いる。一方、太陽光発電電力は、パワコン24によって交流電力として電力系統22へ供給(売電)される。
【0037】
図5は、機械式駐車装置10の昇降モータ32が回生運転を行う場合における電力の流れを示している。
図5に示されるように、昇降モータ32から出力される回生電力は、二次電池60に充電される。一方、太陽光発電電力は、パワコン24によって交流電力として電力系統22へ供給(売電)される。なお、二次電池60が満充電の場合は、回生電力は抵抗器46で消費される。
【0038】
図6は、機械式駐車装置10の昇降モータ32及び旋回モータ34が停止している場合における電力の流れを示している。
図6に示されるように、パワコン24は、太陽光発電電力を直流電力として出力し、二次電池制御装置62が該直流電力を二次電池60に充電させる。
【0039】
図7は、機械式駐車装置10の昇降モータ32及び旋回モータ34が停止し、かつ二次電池60が満充電の場合における電力の流れを示している。
図7に示されるように、太陽光発電電力は、パワコン24によって交流電力として電力系統22へ供給(売電)される。
【0040】
図8は、二次電池60が有するエネルギー(電圧)の状態を示すグラフである。
図8における領域Iは、
図4に示されるように昇降モータ32等が力行運転を行い、放電している場合である。
図8における領域IIは、
図5に示されるように昇降モータ32等が回生運転を行い、二次電池60が充電している場合である。
図8における領域IIIは、
図6に示されるように昇降モータ32等が停止し、二次電池60が充電している場合である。
図8における領域IVは、
図7に示されるように昇降モータ32等が停止し、かつ二次電池60が満充電の場合である。
図8に示されるように、二次電池60は、昇降モータ32等による回生及び太陽電池14による発電によって充電され、昇降モータ32等が力行運転する場合に、充電している電力が用いられる。このようなサイクルを繰り返すことによって、機械式駐車装置10は、電力系統22から供給される電力を効果的に削減することができる。
【0041】
次に、電力系統22からの給電が停止された場合、すなわち停電等が生じ自立運転を行う場合における本実施形態に係る機械式駐車装置10の作用を説明する。
【0042】
図9は、停電時におけるスイッチ74A〜74Fの開閉状態の一例を示す。
交流電力制御装置70とDCライン28との間に設置されているスイッチ74A、及び交流電力制御装置70と制御装置42との間に設置されているスイッチ74Bは、閉じられる。一方、制御装置42と電力系統22との間に設置されているスイッチ74E及び電気自動車用充電装置48と電力系統22との間に設置されているスイッチ74Fは、開かれる。
また、交流電力制御装置70と電気自動車用充電装置48との間に設置されているスイッチ74C、及び交流電力制御装置70と非常用電源72との間に設置されているスイッチ74Dは、電気自動車用充電装置48や非常用電源72が用いられる場合に、閉じられる。
【0043】
図9に示されるように、本実施形態に係る機械式駐車装置10は、停電が生じた場合、直流電力を用いる電力負荷には、太陽電池14及び二次電池60の少なくとも一方から出力された直流電力が供給され、交流電力を用いる電力負荷には、交流電力制御装置70で変換された交流電力が供給される。従って本実施形態に係る機械式駐車装置10は、電力系統22からの給電が停止されても、交流電力を用いる電力負荷を運転できる。
【0044】
図10は、機械式駐車装置10の昇降モータ32が停電中に力行運転を行う場合における電力の流れを示している。
図10に示されるように、スイッチ74A,74Bは、閉じられるので、交流電力制御装置70とDCライン28、及び交流電力制御装置70と制御装置42が電気的に接続される。一方、スイッチ74E,74Fは、開かれる。昇降モータ32は、二次電池60が放電することによって二次電池60から出力される直流電力(以下、「二次電池放電電力」という。)を力行電力として用いる。一方、制御装置42は、二次電池放電電力と太陽光発電電力とが交流電力制御装置70によって変換された交流電力を用いる。
【0045】
図11は、機械式駐車装置10の昇降モータ32が停電中に回生運転を行う場合における電力の流れを示している。スイッチ74A〜74Fの開閉状態は、
図10の場合と同じである。
図11に示されるように、昇降モータ32から出力される回生電力は、二次電池60に充電されると共に、交流電力制御装置70へも出力される。制御装置42は、回生電力と太陽光発電電力とが交流電力制御装置70によって変換された交流電力を用いる。
【0046】
また、この場合も、制御装置42は、照度計64から出力される照度計測信号に基づいて、太陽光発電電力を推算し、推算結果を示す推算情報を二次電池制御装置62へ出力する。そして、二次電池制御装置62は、入力された推算情報から太陽電池14から出力される直流電力の電流を推定し、電流計測信号により示される電流が推定した電流を超えないように二次電池60に太陽光発電電力を充電させる。もし、二次電池60が太陽電池14によって実際に発電される電力を超える電力を充電しようとすると、パワコン24からの電力の出力が停止してしまう。電力系統22からの給電が停止されている状態で、パワコン24からの電力の出力が停止されると、機械式駐車装置10は、完全に電力の供給が停止されるので、その動作が停止してしまう。
しかしながら、本実施形態に係る機械式駐車装置10は、推定した太陽光発電電力を超える電力を二次電池60に充電させる動作をせずに、太陽電池による発電電力を二次電池に充電させ続けるので、電力系統22からの給電が停止されても、完全に動作が停止することを防止できる。
【0047】
図12は、機械式駐車装置10の昇降モータ32及び旋回モータ34が停電中に停止している場合における電力の流れを示している。スイッチ74A〜74Fの開閉状態は、
図10の場合と同じである。
図12に示されるように、二次電池制御装置62は、太陽光発電電力を二次電池60に充電させる。制御装置42は、太陽光発電電力が交流電力制御装置70によって変換された交流電力を用いる。
【0048】
なお、二次電池60が満充電となった場合には、太陽光発電電力は抵抗器46で消費される。
【0049】
図13は、機械式駐車装置10の昇降モータ32及び旋回モータ34が停止し、かつ停電中に電気自動車に充電を行う場合における電力の流れを示す。
図13に示されるように、スイッチ74A〜74Cは、閉じられる。制御装置42及び電気自動車用充電装置48は、太陽光発電電力及び二次電池放電電力が交流電力制御装置70によって変換された交流電力を用いる。
【0050】
ここで、二次電池制御装置62は、制御装置42や電気自動車用充電装置48で用いられる電力と太陽光発電電力との差分を、二次電池60から放電させる。電気自動車用充電装置48は、電気自動車を充電させるため、特に電力使用量が大きい。ところが、太陽光発電電力が天候や時間帯の影響により変動する。そのため、二次電池制御装置62は、電流計66の計測結果や照度計64から推算される太陽光発電電力と電気自動車用充電装置48等で用いられる電力との差分に応じて二次電池60を放電する。従って、機械式駐車装置10は、電気自動車用充電装置48へ安定して電力を供給できる。
【0051】
図14は、機械式駐車装置10の昇降モータ32及び旋回モータ34が停止し、かつ停電中に非常用電源72を用いる場合における電力の流れを示す。
図14に示されるように、スイッチ74A,74B,74Dは、閉じられる。制御装置42及び非常用電源72は、太陽光発電電力及び二次電池放電電力が交流電力制御装置70によって変換された交流電力を用いる。
なお、非常用電源72には、情報処理装置や通信装置等、非常時に用いられる機器が接続され、電力を供給する場合がある。このような機器が接続された場合に、太陽光発電電力のみが非常用電源72に供給されると、機器の電力使用量が賄えない可能性がある。そこで、
図13に示される場合と同様に、二次電池制御装置62は、電流計66の計測結果や照度計64から推算される太陽光発電電力と非常用電源72等で用いられる電力との差分に応じて二次電池60を放電する。
【0052】
以上説明したように、本実施形態に係る機械式駐車装置10は、太陽光を電力に変換する太陽電池14、太陽電池14による発電電力を交流電力として電力系統22へ出力するパワコン24、電力を充電する二次電池60、及び太陽電池14に対する照度を計測する照度計64を備える。そして、機械式駐車装置10は、照度計64によって計測された照度に基づいて、太陽電池14による発電電力を推定し、推定した発電電力に相当する電力を二次電池60に充電させる。従って、本実施形態に係る機械式駐車装置10は、太陽光発電力を効率良く二次電池60に充電することができる。
【0053】
本実施形態に係る機械式駐車装置10は、直流電力を交流電力へ変換する交流電力制御装置70を備え、電力系統22からの給電が停止された場合、直流電力を用いる電力負荷には、太陽電池14及び前記二次電池60の少なくとも一方から出力された直流電力が供給され、交流電力を用いる電力負荷には、交流電力制御装置70で変換された交流電力が供給される。従って、機械式駐車装置10は、電力系統22からの給電が停止されても、交流電力を用いる電力負荷を運転できる。
【0054】
本実施形態に係る機械式駐車装置10は、二次電池制御装置62によって、太陽電池14で発電されている電力と電力負荷で用いられる電力との差分を二次電池60から放電する。従って、機械式駐車装置10は、太陽光発電電力が天候や時間帯の影響により変動しても、電力負荷へ安定して電力を供給できる。
【0055】
本実施形態に係る機械式駐車装置10は、交流電力を用いる電力負荷に、電気自動車が備える二次電池を充電するための電気自動車用充電装置48が含まれるので、電力系統22からの給電が停止されても、電気自動車への充電ができる。
【0056】
以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。