JP2006311676A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電手段により発電した余剰電力を一時的に充電する蓄電手段を具備した電源システムにおいて、蓄電手段のメンテナンス時などであっても、メンテナンスの必要な蓄電手段のみ切り離し、負荷追従制御を実施することで発電した電力を有効活用することを目的とする。
【解決手段】発電手段としての太陽光発電手段１からの発電電力を一時的に充電する連続稼動手段としての少なくとも２つ以上の蓄電手段２Ａあるいは２Ｂ及び前記蓄電手段２Ａあるいは２Ｂのメンテナンス時に蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａを個別に遮断する個別遮断手段３を備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池や風力発電、燃料電池などの発電手段と二次電池を併用した電源システムに関する。

近年、一般家庭の負荷の増加による化石燃料の枯渇、地球温暖化問題などが生じており、太陽光発電システムや節電装置、あるいは系統電圧の安定化装置などによる、クリーンエネルギーの利用や省エネルギー装置が求められている。

従来、この種の電源システムは、燃料電池と二次電池の組合せにより、負荷の消費電力に応じて燃料電池の出力と蓄電手段の充放電電力を制御するものが知られている（例えば特許文献１参照）。

以下、その燃料電池システムについて、図１８を参照しながら説明する。

図に示すように、燃料電池１２と燃料電池１２の出力電流を任意の所定値に制御する電流制御手段１３と、二次電池よりなる蓄電手段１４と該蓄電手段１４の充放電電流を制御する充放電制御手段１５と、商用電源１６のメインブレーカ１７に流れる系統電流を計測する系統電流計測手段１８と、商用電源１６の電圧を計測する交流電圧計測手段１９と、燃料電池１２の出力電圧を計測する燃料電池電圧計測手段２０と、蓄電手段１４の電圧を計測する蓄電電圧計測手段２１と、前記燃料電池１２の出力及び蓄電手段１４の放電出力を商用電源１６に系統連系出力する電力変換手段２２を備える構成としている。本構成により、負荷２３の消費電力に応じて燃料電池１２の出力と蓄電手段１４の充放電電力を制御するようにしている。

また、二次電池との組み合わせにより、燃料電池の燃焼器へ送られる余剰水素ガス量を適正値に制御することにより燃焼器の破損および溶損を防止できるものが知られている（例えば特許文献２参照）。

以下、その燃料電池システムについて、図１９を参照しながら説明する。

図に示すように、外部負荷２４に電力を供給する二次電池２５と、少なくとも二次電池２５に電力を供給する燃料電池２６とを備えた燃料電池システムであり、二次電池２５の蓄電余裕量を検出する蓄電余裕量検出手段２７と、燃料電池２６の作動を停止したときの余剰燃料ガスにより生成し得る余剰電力量を算出する余剰電力量算出手段２８と、二次電池２５の蓄電余裕量が余剰電力量以上となるように、二次電池２５および／または燃料電池２６を制御する電力制御手段２９とを備える構成としている。

さらに、二次電池との組合せによるものでは、蓄電池の大容量化を招くことなく、しかも騒音、振動、有害ガスなどの不具合を生じることなく、負荷への無瞬断による長時間給電が可能なバックアップ電源システムが知られている（例えば特許文献３参照）。

以下、そのバックアップ電源システムについて、図２０を参照しながら説明する。

図に示すように、燃料電池３０を設け、蓄電池３１の放電能力が所定値以上の場合は無停電電源装置３２から負荷３３への通電を行い、蓄電池３１の放電能力が所定値未満に低下した場合に燃料電池３０を起動するとともに燃料電池３０から負荷３３への通電を行って無停電電源装置３２から負荷３３への通電を遮断する構成としている。

また、燃料電池の余剰電力を一時的に充電する二次電池を利用した電力供給システムが知られている（例えば特許文献４参照）。

以下、本電力供給システムについて、図２１を参照しながら説明する。

図に示すように、二次電池３４ａから３４ｃは、燃料電池３５ａから３５ｃの余剰電力により充電され、燃料電池３５ａから３５ｃの発電電力が不足した場合に、負荷３６ａから３６ｃに不足電力を供給する。例えば制御部３７は、効率格納部３８が格納した発電効率に基づいて、燃料電池３５ａから３５ｃの発電効率が最大となるように燃料電池３５ａから３５ｃの発電量を制御するように構成している。また、発電効率が最大となる場合の燃料電池３５ａから３５ｃの発電量が負荷３６ａから３６ｃに供給する電力より小さい場合、二次電池３４ａから３４ｃにより負荷３６ａから３６ｃに不足電力を供給させる。また、発電効率が最大となる場合の燃料電池３５ａから３５ｃの発電量が負荷３６ａから３６ｃに供給する電力より大きい場合、余剰の電力を二次電池３４ａから３４ｃに充電する。前記動作により燃料電池３５ａから３５ｃを効率よく発電させることができるものである。さらに、制御部３７は負荷３６ａから３６ｃに供給するべき電力が予め定められた電力より小さく、且つ二次電池３４ａから３４ｃの蓄電量が予め定められた蓄電量より大きい場合、燃料電池３５ａから３５ｃを停止させ、二次電池３４ａから３４ｃにより負荷３６ａから３６ｃに電力を供給させる構成としている。前記動作により、燃料電池３５ａから３５ｃを更に効率よく発電させることができるものである。

さらに、蓄電池の運用においては、複数個接続した際の蓄電手段の充電時間短縮や容量低減を図り、かつ蓄電手段に異常が発生しないように充電または放電制御を行なう電源制御装置が知られている（例えば特許文献５参照）。

以下、本電源制御装置について、図２２を参照しながら説明する。

図に示すように、蓄電手段３９ａ、３９ｂには電流計測手段４０ａ、４０ｂがそれぞれ直列に接続され、蓄電手段３９ａ、電流計測手段４０ａと、蓄電手段３９ｂ、計測手段４０ｂとが並列に接続される。蓄電手段３９ａ、３９ｂ及び電流計測手段４０ａ、４０ｂと電圧計測手段４１とが並列に接続される。充放電制御手段４２も蓄電手段３９ａ、３９ｂ及び電流計測手段４０ａ、４０ｂと並列に接続される。電圧計測手段４１及び電流計測手段４０ａ、４０ｂの計測電流電圧値は状態検知手段４３に入力され抵抗値、電圧値が演算され充放電制御手段４２に入力される。充放電制御手段４２は安全で短時間充電可能な充電電流値と高効率放電電流を演算し蓄電手段３９ａ、３９ｂの充放電電流を制御する構成としている。
特開２００４−３６２７８７号公報 特開２００１−２４３９６１号公報 特開２０００−３３３３８６号公報 特開２００４−３２７４４８号公報 特開２００４−２１５４５９号公報

このような従来の電源システムでは、蓄電手段のメンテナンス時に負荷追従制御を実施することができず、例えば特許文献１における燃料電池システムでは、負荷電力に応じて蓄電手段へ充電あるいは放電するように構成しているが、蓄電手段のメンテナンス時においては、余剰電力を蓄積あるいは消費する手段を有しないため、負荷追従を実現できないという課題がある。

また、特許文献２の燃料電池システムでは、余剰燃料ガスにより発生し得る余剰電力量に対応可能な蓄電余裕量を二次電池に残すよう制御するものであり、二次電池のメンテナンス時においては余剰電力の蓄積あるいは消費する手段を有さず、負荷追従を実現できないという課題がある。

さらに、特許文献３のバックアップ電源システムでは、無停電のための蓄電池を有したシステムを構成したものであり、蓄電池のメンテナンス時には蓄積あるいは放電による電力供給する手段を有さず、負荷に対し電力供給を行なうことができないという課題がある。

また、特許文献４の電力供給システムでは、燃料電池の発電効率を最大となるように二次電池を備える構成としているが、二次電池のメンテナンス時には蓄電あるいは消費する手段を有さず、負荷変動に応じた燃料電池の出力制御を行なう必要性が生じるが、燃料電池の出力時定数からシステム全体を停止させる必要性が生じるという課題がある。

さらに、特許文献５の電源制御装置では、蓄電手段に対する最適な充放電制御に関するものであり、蓄電手段のメンテナンス時に対応するものではなく、連続稼動するための手段ではない。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、蓄電手段のメンテナンス時であっても蓄電手段をすべて遮断することなく、メンテナンスの必要となった蓄電手段のみ切り離し、メンテナンスが不要な蓄電手段にて負荷追従制御を行なうことができ、連続稼動を可能とすることで発電電力を有効活用することができるものである。

本発明の電源システムは、蓄電手段により一時的に発電手段の電力を充電するシステムにおいて、蓄電手段を部分的に停止、あるいはメンテナンスにより部分的に切り離す時であっても、システムの連続稼働ができるようにする連続稼動手段を有する構成としたものである。

この手段により、蓄電手段を停止させる時などであってもシステムを停止することなく、連続運転が可能とすることができる電源システムが得られる。

また、発電手段からの発電電力を一時的に充電する少なくとも２つ以上の蓄電手段と、蓄電池を個別に遮断する個別遮断手段を備える構成としたものである。

この手段により、蓄電手段のメンテナンス時などであってもメンテナンスを行なう蓄電池以外で負荷追従制御を行なうことができる電源システムが得られる。

さらに、蓄電手段のメンテナンスの必要性を診断するメンテナンス診断手段を備える構成としたものである。

この手段により、蓄電手段のメンテナンスを事前に診断することで、負荷追従制御の性能を向上することができる電源システムが得られる。

また、メンテナンスの必要な蓄電手段を特定する特定手段を備える構成としたものである。

この手段により、蓄電手段をすべて遮断することを防止し、負荷追従を行なうことができる同時にシステムの稼働率を向上させることができる電源システムが得られる。

さらに、メンテナンスの必要な蓄電手段を報知する報知手段を備える構成としたものである。

この手段により、使用者にメンテナンスの必要な蓄電手段を特定させることができ、メンテナンスを容易に実施することができる電源システムが得られる。

また、メンテナンス時に停止させる一時停止手段を備える構成としたものである。

この手段により、全蓄電手段をメンテナンスする際などを含め、安全にメンテナンスを実施することができる電源システムが得られる。

さらに、メンテナンス時にメンテナンスの不要な蓄電手段により、発電手段の余剰電力を一時的に充電する構成としたものである。

この手段により、部分的なメンテナンスによる不要なシステムの一時停止を回避することができ、システムの稼働率を向上することができる電源システムが得られる。

また、蓄電手段はそれぞれ並列に接続する構成としたものである。

この手段により、蓄電手段の充放電を行なうための回路構成を簡単な構成とすることができると共に、増設を容易に実現することができる電源システムが得られる。

さらに、遮断した蓄電手段の個数を検知し、充放電制御の電流制限値を変更する電流制限値変更手段を備える構成としたものである。

この手段により、メンテナンス時にメンテナンス対象外の蓄電手段を過剰な充放電を避けることができる電源システムが得られる。

また、蓄電手段はそれぞれ直列に接続する構成としたものである。

この手段により、蓄電手段の充放電回路の昇降圧比を小さくすることができる、あるいは蓄電池の接続本数を減らすことができ、小型化が可能な電源システムが得られる。

さらに、個別に遮断した蓄電池をバイパスするバイパス手段を備える構成としたものである。

この手段により、蓄電池を直列に接続した場合であっても、バイパスすることでメンテナンス時であっても稼動することができる電源システムが得られる。

また、バイパスした蓄電手段の個数を検知し、充電制御時の蓄電池電圧の整定値を変更する電圧整定値変更手段を備える構成としたものである。

この手段により、蓄電池のメンテナンス時であっても、蓄電池を過電圧の状態、すなわち過充電で使用することを回避することができる電源システムが得られる。

さらに、メンテナンスの報知前、対象となる蓄電手段以外の放電深度を５０％〜８０％とする放電深度調整手段を備える構成としたものである。

この手段により、メンテナンス対象外の蓄電手段の充電電流制限値を大きくすることができ、発電手段の出力抑制を回避することができる電源システムが得られる。

本発明によれば、蓄電手段により一時的に発電手段の電力を充電するシステムにおいて、蓄電手段を部分的に停止、あるいはメンテナンスにより部分的に切り離す時であっても、システムの連続稼働ができるようにする連続稼動手段を有する構成とすることで、蓄電手段を停止させる時などであってもシステムを停止することなく、連続運転が可能とすることができる電源システムが提供できる。

また、発電手段からの発電電力を一時的に充電する少なくとも２つ以上の蓄電手段と、蓄電池を個別に遮断する個別遮断手段を備える構成とすることで、蓄電手段のメンテナンス時などであってもメンテナンスを行なう蓄電池以外で負荷追従制御を行なうことができる電源システムが提供できる。

さらに、蓄電手段のメンテナンスの必要性を診断するメンテナンス診断手段を備える構成とすることで、蓄電手段のメンテナンスを事前に診断することで、負荷追従制御の性能を向上することができる電源システムが提供できる。

また、メンテナンスの必要な蓄電手段を特定する特定手段を備える構成とすることで、蓄電手段をすべて遮断することを防止し、負荷追従を行なうことができる同時にシステムの稼働率を向上させることができる電源システムが提供できる。

さらに、メンテナンスの必要な蓄電手段を報知する報知手段を備える構成とすることで、使用者にメンテナンスの必要な蓄電手段を特定させることができ、メンテナンスを容易に実施することができる電源システムが提供できる。

また、メンテナンス時に停止させる一時停止手段を備える構成とすることで、全蓄電手段をメンテナンスする際などを含め、安全にメンテナンスを実施することができる電源システムが提供できる。

さらに、メンテナンス時にメンテナンスの不要な蓄電手段により、発電手段の余剰電力を一時的に充電する構成とすることで、部分的なメンテナンスによる不要なシステムの一時停止を回避することができ、システムの稼働率を向上することができる電源システムが提供できる。

また、蓄電手段はそれぞれ並列に接続する構成とすることで、蓄電手段の充放電を行なうための回路構成を簡単な構成とすることができると共に、増設を容易に実現することができる電源システムが提供できる。

さらに、遮断した蓄電手段の個数を検知し、充放電制御の電流制限値を変更する電流制限値変更手段を備える構成とすることで、メンテナンス時にメンテナンス対象外の蓄電手段を過剰な充放電を避けることができる電源システムが提供できる。

また、蓄電手段はそれぞれ直列に接続する構成とすることで、蓄電手段の充放電回路の昇降圧比を小さくすることができる、あるいは蓄電池の接続本数を減らすことができ、小型化が可能な電源システムが提供できる。

さらに、個別に遮断した蓄電池をバイパスするバイパス手段を備える構成とすることで、蓄電池を直列に接続した場合であっても、バイパスすることでメンテナンス時であっても稼動することができる電源システムが提供できる。

また、バイパスした蓄電手段の個数を検知し、充電制御時の蓄電池電圧の整定値を変更する電圧整定値変更手段を備える構成とすることで、蓄電池のメンテナンス時であっても、蓄電池を過電圧の状態、すなわち過充電で使用することを回避することができる電源システムが提供できる。

さらに、メンテナンスの報知前、対象となる蓄電手段以外の放電深度を５０％〜８０％とする放電深度調整手段を備える構成とすることで、メンテナンス対象外の蓄電手段の充電電流制限値を大きくすることができ、発電手段の出力抑制を回避することができる電源システムが提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、蓄電手段により一時的に発電手段の電力を充電するシステムにおいて、蓄電手段を部分的に停止、あるいはメンテナンスにより部分的に切り離す時であっても、システムの連続稼働ができるようにする連続稼動手段を有する構成としたものであり、蓄電手段を停止させる時などであってもシステムを停止することなく、連続運転が可能とすることができるという作用を有する。

また、発電手段からの発電電力を一時的に充電する少なくとも２つ以上の蓄電手段と、蓄電池を個別に遮断する個別遮断手段を備える構成としたものであり、蓄電手段のメンテナンス時などであってもメンテナンスを行なう蓄電池以外で負荷追従制御を行なうことができるという作用を有する。

さらに、蓄電手段のメンテナンスの必要性を診断するメンテナンス診断手段を備える構成としたものであり、蓄電手段のメンテナンスを事前に診断することで、負荷追従制御の性能を向上することができるという作用を有する。

また、メンテナンスの必要な蓄電手段を特定する特定手段を備える構成としたものであり、蓄電手段をすべて遮断することを防止し、負荷追従を行なうことができる同時にシステムの稼働率を向上させることができるという作用を有する。

さらに、メンテナンスの必要な蓄電手段を報知する報知手段を備える構成としたものであり、使用者にメンテナンスの必要な蓄電手段を特定させることができ、メンテナンスを容易に実施することができるという作用を有する。

また、メンテナンス時に停止させる一時停止手段を備える構成としたものであり、全蓄電手段をメンテナンスする際などを含め、安全にメンテナンスを実施することができるという作用を有する。

さらに、メンテナンス時にメンテナンスの不要な蓄電手段により、発電手段の余剰電力を一時的に充電する構成としたものであり、部分的なメンテナンスによる不要なシステムの一時停止を回避することができ、システムの稼働率を向上することができるという作用を有する。

また、蓄電手段はそれぞれ並列に接続する構成としたものであり、蓄電手段の充放電を行なうための回路構成を簡単な構成とすることができると共に、増設を容易に実現することができるという作用を有する。

さらに、遮断した蓄電手段の個数を検知し、充放電制御の電流制限値を変更する電流制限値変更手段を備える構成としたものであり、メンテナンス時にメンテナンス対象外の蓄電手段を過剰な充放電を避けることができるという作用を有する。

また、蓄電手段はそれぞれ直列に接続する構成としたものであり、蓄電手段の充放電回路の昇降圧比を小さくすることができる、あるいは蓄電池の接続本数を減らすことができ、小型化を可能とすることができるという作用を有する。

さらに、個別に遮断した蓄電池をバイパスするバイパス手段を備える構成としたものであり、蓄電池を直列に接続した場合であっても、バイパスすることでメンテナンス時であっても稼動することができるという作用を有する。

また、バイパスした蓄電手段の個数を検知し、充電制御時の蓄電池電圧の整定値を変更する電圧整定値変更手段を備える構成としたものであり、蓄電池のメンテナンス時であっても、蓄電池を過電圧の状態、すなわち過充電で使用することを回避することができるという作用を有する。

さらに、メンテナンスの報知前、対象となる蓄電手段以外の放電深度を５０％〜８０％とする放電深度調整手段を備える構成としたものであり、メンテナンス対象外の蓄電手段の充電電流制限値を大きくすることができ、発電手段の出力抑制を回避することができるという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１における電源システムの構成図を示す。図に示すように、実施の形態１における電源システムは、太陽光発電手段１と、太陽光発電手段１からの発電電力を一時的に充電する連続稼動手段としての並列接続した２つの蓄電手段２Ａ、２Ｂ及びメンテナンス時に蓄電池２Ａａ、２Ｂａを個別に遮断する個別遮断手段３と、蓄電手段２Ａ、２Ｂのメンテナンスの必要性を診断するメンテナンス診断手段４を備えている。また、太陽光発電手段１は、太陽電池１ａと、太陽電池１ａからの発電電力を適宜最適な電圧に変換する昇圧チョッパ回路１ｂと、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１ｃにより構成している。

次に、個別遮断手段３を図２のフローチャートを参照しながら説明する。図に示すように、個別遮断手段３は、蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａのメンテナンス時に、蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａへの充放電を停止させる。メンテナンス対象となっている蓄電池２Ａａ、あるいは２Ｂａの充放電電流がゼロとなった時に蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａへの配線を遮断する。

次に、メンテナンス診断手段４を図３のフローチャートを参照しながら説明する。図に示すように、メンテナンス診断手段４は、蓄電手段２Ａ、及び２Ｂの充電電流積算値と放電電流積算値の総和を演算する。演算した積算値の偏差を演算し、偏差が閾値Ｋを超えた場合、メンテナンス必要と判断し、Ｋ以下であれば不要と判断する。

以上のように、本実施の形態１によれば、メンテナンス時にメンテナンス対象外の蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａに充放電させることで負荷追従制御を行なうことができることとなる。

（実施の形態２）
図４に本発明の実施の形態２における電源システムの構成図を示す。図に示すように、実施の形態２における電源システムは、太陽光発電手段１と、太陽光発電手段１からの発電電力を一時的に充電する２つの蓄電手段２Ａ、２Ｂと、メンテナンスの必要な蓄電手段２Ａあるいは２Ｂを特定する特定手段５と、メンテナンスの必要な蓄電手段２Ａあるいは２Ｂを報知する報知手段６を備えている。また、太陽光発電手段１は、太陽電池１ａと、太陽電池１ａからの発電電力を適宜最適な電圧に変換する昇圧チョッパ回路１ｂと、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１ｃにより構成している。

次に、特定手段５のフローチャートについて図５を参照しながら説明する。図に示すように、特定手段５は、蓄電手段２Ａ、２Ｂそれぞれの放電深度が０％となるように充電制御するよう、充放電コンバータ２Ａｂ、２Ｂｂに指令する。放電深度が０％すなわち満充電とした後、規定値Ｉｋ［Ａ］で定電流放電するように指令する。定電流放電をＴ［ｈ］実施した後に放電を停止させる。放電を停止させた後、蓄電池２Ａａ、２Ｂａの電圧をそれぞれ計測し、計測した蓄電池２Ａａ、２Ｂａの電圧が規定電圧Ｖｋ［Ｖ］を下回っていた蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａがメンテナンス対象として特定する。特定手段５としては図５のフローチャートにしたがってプログラミングされたマイコン等がある。

次に、報知手段６の構成について、図６を参照しながら説明する。図に示すように、報知手段６は、特定手段５から特定した蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａの情報を情報入力部６ａに入力する。情報入力部６ａは、入力した結果を表示部６ｂに出力し、表示部６ｂにて警告ランプ６ｃａあるいは６ｃｂを点灯させて報知する。情報入力部としては情報を入力できれば良くマイコン等がある。

以上のように、本実施の形態２によれば、メンテナンスの必要な蓄電手段２Ａあるいは２Ｂを特定することができ、また使用者にメンテナンスの必要な蓄電手段２Ａあるいは２Ｂを報知することができることとなる。

（実施の形態３）
図７に本発明の実施の形態３における電源システムの構成図を示す。図に示すように、実施の形態３における電源システムは、太陽光発電手段１と、太陽光発電手段１からの発電電力を一時的に充電する２つの蓄電手段２Ａ、２Ｂと、メンテナンス時に停止させる一時停止手段７を備えている。また、太陽光発電手段１は、太陽電池１ａと、太陽電池１ａからの発電電力を適宜最適な電圧に変換する昇圧チョッパ回路１ｂと、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１ｃにより構成している。

次に一時停止手段７の構成について、図８を参照しながら説明する。図に示すように、一時停止手段７は、システム停止スイッチ７ａと、充放電コンバータ２Ａｂ、２Ｂｂへ充放電を停止させる指令部７ｂにより構成している。システム停止スイッチ７ａを切り状態とすると、司令部７ｂは充放電コンバータ２Ａｂ、２Ｂｂへ充放電を停止させるように指令する。

以上のように、本実施の形態３によれば、蓄電手段２Ａ及び２Ｂの両方のメンテナンスが必要な場合には一時停止することができ、安全に作業を行なうことができることとなる。

（実施の形態４）
図９に本発明の実施の形態４における電源システムの構成図を示す。図に示すように、実施の形態４における電源システムは、太陽光発電手段１と、太陽光発電手段１からの発電電力を一時的に充電する２つの蓄電手段２Ａ、２Ｂと、遮断した蓄電手段２Ａ、あるいは２Ｂ、または２Ａ及び２Ｂを検知し、充放電制御の電流制限値を変更する電流制限値変更手段８を備えている。また、太陽光発電手段１は、太陽電池１ａと、太陽電池１ａからの発電電力を適宜最適な電圧に変換する昇圧チョッパ回路１ｂと、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１ｃにより構成している。

次に電流制限値変更手段８のフローチャートについて、図１０を参照しながら説明する。図に示すように、電流制限値変更手段８は、蓄電手段２Ａ、２Ｂのメンテナンスの要否情報を入力する。蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａの何れか一方のみがメンテナンス必要であれば、電流制限値を１／２とする。また、蓄電池２Ａａ及び２Ｂａ共にメンテナンスが必要であれば、電流制限値をゼロとする。蓄電池２Ａａ及び２Ｂａ共にメンテナンスが不要であれば、電流制限値を初期値とする。

以上のように、本実施の形態４によれば、電流制限値変更手段８により蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａの充電電流を規定値以上流すことを回避することができることとなる。

（実施の形態５）
図１１に本発明の実施の形態５における電源システムの構成図を示す。図に示すように、実施の形態５における電源システムは、太陽光発電手段１と、太陽光発電手段１からの発電電力を一時的に充電する直列接続した２つの蓄電池２Ａａ、２Ｂａと、スイッチＡからＦを有する蓄電手段２Ｃを備えている。また、太陽光発電手段１は、太陽電池１ａと、太陽電池１ａからの発電電力を適宜最適な電圧に変換する昇圧チョッパ回路１ｂと、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１ｃにより構成している。

次に各蓄電池２Ａａ、２Ｂａの充放電を行なう際のスイッチＡからＦのＯＮ／ＯＦＦ制御について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。図１２のＯＮは常時ＯＮを意味し、ＯＦＦは常時ＯＦＦ、ｃｈｏｐはデューティ制御を意味する。まず蓄電池２Ａａに充電し、蓄電池２Ｂａの充放電を行なわない場合は、スイッチＡ及びスイッチＥを常時ＯＮし、ススイッチＦをデューティ制御する。これにより入力からみた場合は降圧チョッパ回路として機能することとなり、充電電流を制御することで蓄電池２Ａａへの充電制御が可能となる。この時、充電電流はスイッチＦからリアクタンスを通してスイッチＡから蓄電池２Ａａ、さらにスイッチＢのダイオードを通してリアクタンスを経由してスイッチＥを通流することとなる。蓄電池２Ｂａへの充電制御も同様にスイッチＢ、Ｃ、Ｄを常時ＯＮし、スイッチＦをデューティ制御することで充電電流制御が可能となる。次に蓄電池２Ａａ及び２Ｂａの両方に充電する場合は、スイッチＡ、Ｃを常時ＯＮし、スイッチＦをデューティ制御することで可能となる。さらに、蓄電池２Ａａからのみ放電を行なう際には、スイッチＢ、Ｄをデューティ制御、あるいはスイッチＢ、Ｄの何れかを常時ＯＮともう一方をデューティ制御してスイッチＡ、Ｂと直列に接続したリアクタンスに充電し、昇圧した電力によりスイッチＦのダイオードを通して放電する。同様に蓄電池２Ｂａからのみ放電を行なう際には、スイッチＥをデューティ制御して、スイッチＢ、Ｃのダイオードを通してスイッチＢ、Ｃと直列に接続したリアクタンスに充電し、昇圧した電力によりスイッチＤ、Ｆのダイオードを通して放電する。また、同様に蓄電池２Ａａ、２Ｂａの両方から放電を行なう際には、スイッチＤ、Ｅをデューティ制御してスイッチＡ、Ｃと直列に接続したリアクタンスに充電し、昇圧した電力によりスイッチＦのダイオードを通して放電する。

以上のように、蓄電池２Ａａ、２Ｂａをそれぞれ直列に接続した場合であっても、個別に制御できる、すなわち個別にメンテナンスを行なうことができることとなる。

（実施の形態６）
図１３に本発明の実施の形態６における電源システムの構成図を示す。図に示すように、実施の形態６における電源システムは、太陽光発電手段１と、太陽光発電手段１からの発電電力を一時的に充電する蓄電池２Ａａ、２Ｂａを直列接続し、スイッチＡからＦを有する蓄電手段２Ｃと、蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａを個別に遮断した時に遮断した蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａへの充電をバイパスするバイパス制御手段９Ａ及び９Ｂと、バイパスした蓄電池２Ａａ、２Ｂａの個数を検知し、充電制御時の蓄電池２Ａａ、２Ｂａの電圧整定値を変更する電圧整定値変更手段１０ａ及び１０ｂを備えている。また、太陽光発電手段１は、太陽電池１ａと、太陽電池１ａからの発電電力を適宜最適な電圧に変換する昇圧チョッパ回路１ｂと、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１ｃにより構成している。

次にバイパス制御手段９Ａ及び９Ｂの構成について、図１４を参照しながら説明する。図に示すように、バイパス制御手段９Ａ及び９Ｂは、遮断した端子間の電圧を検出する電圧検知部９Ａａ、９Ｂａと、検知した電圧が規定電圧Ｖｂａｔ＿ｐａｓを下回っているか否かを判定し、下回っていればバイパススイッチ９Ａｂ、９ＢｂをＯＮするスイッチ制御部９Ａｃ、９Ｂｃを備えている。

次に電圧整定値変更手段１０ａ及び１０ｂを、図１５のフローチャートを参照しながら説明する、図に示すように、電圧整定値変更手段１０ａ及び１０ｂは、バイパスした蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａの個数を入力する。入力した個数から０個であれば初期値を採用する。また１個であれば電圧整定値を１／２とし、２個であれば電圧整定値をゼロ、すなわち充電禁止とする。電圧整定値変更手段としては上記手順、図１５のフローチャートをプログラミングされたマイコン等がある。

以上のように、本実施の形態６によれば、蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａのメンテナンスにより遮断した場合、蓄電池２Ａａ、２Ｂａの接続されていた端子電圧をそれぞれ検知し、バイパスすることでメンテナンス時であっても稼動することができると共に、バイパスした蓄電池２Ａａ、２Ｂａの個数により充電電圧の整定値を変更することで蓄電池２Ａａ、２Ｂａの過充電を防止することとなる。

（実施の形態７）
図１６に本発明の実施の形態７における電源システムの構成図を示す。図に示すように、実施の形態７における電源システムは、太陽光発電手段１と、太陽光発電手段１からの発電電力を一時的に充電する２つの蓄電手段２Ａ、２Ｂと、メンテナンスの必要な蓄電手段２Ａあるいは２Ｂを報知する報知手段６と、メンテナンスの報知前、対象となる蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａ以外の蓄電池２Ｂａあるいは２Ａａの放電深度を、７０％とする放電深度調整手段１１を備えている。また、太陽光発電手段１は、太陽電池１ａと、太陽電池１ａからの発電電力を適宜最適な電圧に変換する昇圧チョッパ回路１ｂと、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１ｃにより構成している。

次に放電深度調整手段１１を図１７の制御フローチャートを参照しながら説明する。図に示すように、放電深度調整手段１１は蓄電池２Ａａ、２Ｂａのメンテナンスの要否を入力する。蓄電池２Ａａのメンテナンスが必要で、かつ蓄電池２Ｂａのメンテナンスが不要な場合は、蓄電池２Ｂａの放電深度目標値を７０％としてセットする。逆に蓄電池２Ａａのメンテナンスが不要で、かつ蓄電池２Ｂａのメンテナンスが必要な場合は、蓄電池２Ａａの放電深度目標値を７０％としてセットする。また、両蓄電池２Ａａ、２Ｂａのメンテナンスが必要な場合、あるいは両蓄電池２Ａａ、２Ｂａのメンテナンスが不要な場合は、処理を抜ける。放電深度調整手段としては上記手順、図１７のフローチャートをプログラミングされたマイコン等がある。

以上のように、本実施の形態７によれば、蓄電池２Ａａあるいは２Ｂａのメンテナンスを実施する前、対象外の蓄電池手段２Ｂａあるいは２Ａａの放電深度を７０％とすることで充電電流制限値を大きくすることができ、発電手段の出力抑制を回避することができることとなる。

太陽電池や風力発電、燃料電池などの発電手段と二次電池を併用した電源システムにおいて、負荷追従制御を行なうために一時的な電力貯蔵手段として蓄電池を利用するシステムで、かつ連続運転を必要とする用途に適用できる。

本発明の実施の形態１の電源システムの構成図 同個別遮断手段の制御フローチャート 同メンテナンス診断手段の制御フローチャート 本発明の実施の形態２の電源システムの構成図 同特定手段のフローチャート 同報知手段の構成図 本発明の実施の形態３の電源システムの構成図 同一時停止手段の構成図 本発明の実施の形態４の電源システムの構成図 同電流制限値変更手段のフローチャート 本発明の実施の形態５の電源システムの構成図 同各充放電時のスイッチ制御一覧図 本発明の実施の形態６の電源システムの構成図 同バイパス制御手段の構成図 同電圧整定値変更手段のフローチャート 本発明の実施の形態７の電源システムの構成図 同放電深度調整手段のフローチャート 従来の燃料電池システム（特許文献１）の構成図 従来の燃料電池システム（特許文献２）の構成図 従来のバックアップ電源システムの構成図 従来の電力供給システムの構成図 従来の電源制御装置の構成図

符号の説明

１ 太陽光発電手段
１ａ 太陽電池
１ｂ 昇圧チョッパ回路
１ｃ インバータ回路
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 蓄電手段
２Ａａ、２Ｂａ 蓄電池
２Ａｂ、２Ｂｂ 充放電コンバータ
３ 個別遮断手段
４ メンテナンス診断手段
５ 特定手段
６ 報知手段
６ａ 情報入力部
６ｂ 表示部
６ｃａ、６ｃｂ 警告ランプ
７ 一時停止手段
８ 電流制限値変更手段
９Ａ、９Ｂ バイパス制御手段
１０ａ、１０ｂ 電圧整定値変更手段
１１ 放電深度調整手段
１２ 燃料電池
１３ 電流制御手段
１４ 蓄電手段
１５ 充放電制御手段
１６ 商用電源
１７ メインブレーカ
１８ 系統電流計測手段
１９ 交流電圧計測手段
２０ 燃料電池電圧計測手段
２１ 蓄電電圧計測手段
２２ 電力変換手段
２３ 負荷
２４ 外部負荷
２５ 二次電池
２６ 燃料電池
２７ 蓄電余裕量検出手段
２８ 余剰電力量算出手段
２９ 電力制御手段
３０ 燃料電池
３１ 蓄電池
３２ 無停電電源装置
３３ 負荷
３４ａ〜３４ｃ 二次電池
３５ａ〜３５ｃ 燃料電池
３６ａ〜３６ｃ 負荷
３７ 制御部
３８ 効率格納部
３９ａ〜３９ｂ 蓄電手段
４０ａ〜４０ｂ 電流計測手段
４１ 電圧計測手段
４２ 充放電制御手段
４３ 状態検知手段

Claims (13)

1. 蓄電手段により一時的に発電手段の電力を充電するシステムにおいて、蓄電手段を停止させる時などであっても、システムの連続稼働ができるようにする連続稼動手段を有することを特徴とする電源システム。
2. 連続稼動手段は、発電手段からの発電電力を一時的に充電する少なくとも２つ以上の蓄電手段と、蓄電池を個別に遮断する個別遮断手段を有することを特徴とする請求項１記載の電源システム。
3. 蓄電手段のメンテナンスの必要性を診断するメンテナンス診断手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電源システム。
4. メンテナンスの必要な蓄電手段を特定する特定手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の電源システム。
5. メンテナンスの必要な蓄電手段を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の電源システム。
6. メンテナンス時に停止させる一時停止手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の電源システム。
7. メンテナンス時にメンテナンスの不要な蓄電手段により、発電手段の余剰電力を一時的に充電することを特徴とする請求項２記載の電源システム。
8. 蓄電手段は、それぞれ並列に接続したことを特徴とする請求項１記載の電源システム。
9. 遮断した蓄電手段の個数を検知し、充放電制御の電流制限値を変更する電流制限値変更手段を備えたことを特徴とする請求項８記載の電源システム。
10. 蓄電手段は、それぞれ直列に接続したことを特徴とする請求項１記載の電源システム。
11. 個別に遮断した蓄電池をバイパスするバイパス手段を備えたことを特徴とする請求項１０記載の電源システム。
12. バイパスした蓄電手段の個数を検知し、充電制御時の蓄電池電圧の整定値を変更する電圧整定値変更手段を備えたことを特徴とする請求項１１記載の電源システム。
13. メンテナンスの報知前、対象となる蓄電手段以外の放電深度を５０％〜８０％とする放電深度調整手段を備えたことを特徴とする請求項５記載の電源システム。

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