JP2018064430A - 充放電装置及び電力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】自立運転時において各機器を制御可能な充放電装置を実現する。
【解決手段】蓄電装置に対する充放電を行う充放電装置(100)である。充放電装置(100)は、商用電力系統(2)からの解列により開始する自立運転状態において、複数の機器(140)との通信結果に基づき、蓄電装置に対する放電による、蓄電装置から複数の機器(140)への電力供給を制御する。
【選択図】図1
【解決手段】蓄電装置に対する充放電を行う充放電装置(100)である。充放電装置(100)は、商用電力系統(2)からの解列により開始する自立運転状態において、複数の機器(140)との通信結果に基づき、蓄電装置に対する放電による、蓄電装置から複数の機器(140)への電力供給を制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、充放電装置及び電力制御装置に関する。
近年、複数の機器と、複数の機器を制御する制御装置(コントローラ)とを有する電力管理システムが提案されている。複数の機器は、例えば、エアーコンディショナ、照明装置などの家電機器、及び、太陽電池、蓄電池、燃料発電装置などの発電機器である。制御装置は、例えば、HEMS(Home Energy Management System)と称される。
特許文献1には、商用電力系統の停電時、発電装置の発電及び/または蓄電池の放電により得られた電力を各負荷に供給する自立運転を実行するHEMSが開示されている。HEMSでは、発電装置からの供給電力及び各負荷の状況に基づき、自立運転中における各負荷の運転スケジュールを適切に決定する。これにより、各負荷の消費電力を制御する。
特許文献2には、ECHONET Lite(登録商標)またはECHONET(登録商標)に対応する機器と、ホームオートメーションシステム(HAシステム)に対応する機器とが混在する場合において、各機器を個別に制御可能なHEMSが開示されている。
ところで、電気自動車の新たな活用方法の一つとして、電気自動車の蓄電池内の電力を自立運転中に家庭内の各機器(負荷)に供給することが提案されている。電気自動車の充電、及び電気自動車から家庭内への電力供給(放電)には、多くの場合、充電及び放電の両機能を兼ね備えた、いわゆる充放電装置が用いられる。
しかしながら、上記充放電装置からの電力供給により自立運転を行う場合、負荷が充放電装置の定格電力よりも大きいと過負荷となり、その結果、充放電装置からの電力供給が停止してしまうおそれがあった。
上記過負荷による電力供給の停止を防止するには、手動で各機器のブレーカをOFFしたり、各機器のコンセントを抜いたり、各機器の電源スイッチをOFFしたりする必要があり、手間が掛かる。
HEMSにより各機器の消費電力を制御することも考えられるが、自立運転開始時には、HEMS自体の電源が落ちている場合があり、その場合、各機器を制御することはできない。また、HEMS自体の電源が落ちていない場合でも、HEMSからの制御では急な負荷変動に対応できず、電力供給の停止を回避できないおそれもある。
そこで、本発明者は、上記充放電装置に、特許文献1及び特許文献2に開示されたHEMSの機能を備えさせ、上記充放電装置自体に、自立運転時において、各機器を個別に制御させることにより、上述の過負荷による電力供給の停止を防止することができると考え、鋭意検討を行った結果、本発明を完成させるに至った。
本発明の目的は、自立運転時において各機器を制御可能な充放電装置及び電力制御装置を実現することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る充放電装置は、蓄電装置に対する充放電を行う充放電部と、複数の機器と通信する通信部と、商用系統からの解列により開始する自立運転状態において、上記通信部と上記複数の機器との通信結果に基づき、上記充放電部の上記蓄電装置に対する放電による、上記蓄電装置から上記複数の機器への電力供給を制御する制御部とを備える。
上記構成によれば、通信部を用いて複数の機器と通信を行うことができるので、当該通信結果に基づき自立運転時において各機器を制御することができる。
上記充放電装置は、上記自立運転状態において、上記複数の機器及び上記通信部と通信不可である複数の負荷に電力供給を行うものであり、上記制御部は、上記充放電装置の出力電力を上記充放電装置の定格電力以下となる制約条件で上記複数の機器の各々を停止、運転または出力制限させることが好ましい。
上記制御部は、上記複数の機器の各々への電力供給の順位を示す優先度に従い、上記複数の機器の各々を停止、運転または出力制限させることが好ましい。
上記制御部は、ユーザにより、または、上記複数の機器の各々を停止、運転または出力制限させるコントローラにより、上記制御部が運転させた機器が停止させられた場合において、上記停止させられた機器に関しては、運転不要の機器として認識することが好ましい。
上記制御部は、上記通信部と通信する発電機器から上記複数の機器への電力供給を制御することが好ましい。
上記制御部は、上記複数の機器の各々を停止、運転または出力制限させるコントローラと上記通信部との通信結果に基づき、上記複数の機器への電力供給の制御を、上記制御部または上記コントローラのいずれが行うかを決定することが好ましい。
上記制御部は、上記複数の機器及び上記複数の負荷の消費電力に応じて、上記通信部と通信する発電機器から上記複数の機器及び上記複数の負荷への電力供給を制御することが好ましい。
上記制御部は、上記蓄電装置の充電に必要とされる電力、並びに、上記複数の機器及び上記複数の負荷の消費電力に応じて、上記発電機器から上記複数の機器、上記複数の負荷及び上記蓄電装置への電力供給を制御することが好ましい。
上記制御部は、上記蓄電装置の電池残存容量が上限値に到達した場合には、上記複数の機器及び上記複数の負荷の消費電力に応じて、上記発電機器から上記複数の機器及び上記複数の負荷への電力供給を制御することが好ましい。
本発明の一態様に係る電力制御装置は、複数の機器と通信する通信部と、商用系統からの解列により開始する自立運転状態において、上記通信部と上記複数の機器との通信結果に基づき、蓄電装置に対する充放電を行う充放電装置の上記蓄電装置に対する放電による、上記蓄電装置から上記複数の機器及び上記複数の負荷への電力供給を制御する制御部とを備える。
上記構成によれば、通信部を用いて複数の機器と通信を行うことができるので、当該通信結果に基づき自立運転時において各機器を制御することができる。
本発明の一態様によれば、自立運転時において各機器を制御可能な充放電装置及び電力制御装置を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る充放電装置100を含む電力供給システム1の概略構成図である。電力供給システム1は、商用電力系統2(商用系統)と、分電盤3と、HEMS(Home Energy Management System)4と、電気自動車5と、HUB6と、充放電装置100と、PV(太陽光発電)装置120と、FC(燃料電池)装置130と、複数の機器140と、複数の負荷150と、を含む。
商用電力系統2は、電力会社からの電力系統である。電力系統は電力を供給するための、発電・変電・送電・配電を統合したシステムである。
分電盤3は、商用電力系統2に接続される。商用電力系統2から分電盤3に規定の電圧(100V/200V)の商用交流電力が供給される。交流電力は、分電盤3を通じて、充放電装置100、PV装置120、FC装置130、複数の機器140及び、複数の負荷150に供給される。充放電装置100等は、分電盤3を通じて供給される交流電力(または交流電力から変換された直流電力)を用いて動作する。
また、分電盤3は、主幹ブレーカ(図示省略)を含む。主幹ブレーカは、分電盤3内の母線に設けられており、母線を構成する3相の配線の導通および非導通を切り替えるために用いられる。さらに、分電盤3は、各種の電力を計測するためのセンサ(図示省略)を含む。分電盤3は、センサが検知する電力の情報をHEMS4に通知する。
HEMS4は、分電盤3、充放電装置100、PV装置120、FC装置130及び、複数の機器140を制御及び管理する。具体的には、HEMS4は、分電盤3、充放電装置100、PV装置120、FC装置130及び、複数の機器140に信号線を介して接続される。HEMS4は、複数の機器140の各動作モードを制御することによって、複数の機器140の各消費電力を制御する。
HEMS4は、ネットワーク(図示省略)を介して各種サーバと接続される。各種サーバは、例えば、商用電力系統2から供給を受ける電力の購入単価、商用電力系統2から供給を受ける電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などの情報を格納する。
電気自動車5は、走行時に用いられる電力を蓄えるための大容量の蓄電池(蓄電装置)を搭載する。自立運転時、電気自動車5の蓄電池内の電力は、複数の機器140及び複数の負荷150に供給される。電気自動車5は、駆動用の蓄電池が搭載され、蓄電池内の電力を駆動力に変換して走行可能な各種の車両(ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、燃料電池車等)を含む。
充放電装置100は、充放電回路111(充放電部)と、充放電制御回路112(充放電部)と、電力制御回路113と、起動用バッテリ114とを含む。充放電装置100は、商用電力系統2から電気自動車5に搭載された蓄電池への充電、及び、電気自動車5の蓄電池から複数の機器140及び複数の負荷150への電力供給の双方に用いられる。
充放電回路111は、電気自動車5の蓄電池を充電する。また、充放電回路111は、自立運転時、電気自動車5の蓄電池から直流電力を取り出す。充放電回路111は、電気自動車5から取り出した直流電力を、所定電圧の交流電力に変換し、複数の機器140及び複数の負荷150に供給する。複数の機器140及び複数の負荷150は、充放電装置100から供給される交流電力を用いて動作する。
充放電制御回路112は、充放電装置100の動作(充電及び放電)を統括的に制御する。
起動用バッテリ114は、充放電装置100を起動可能な規定の電圧(例えば、12V)の直流電力を出力するバッテリである。停電が起こると、充放電回路111、充放電制御回路112及び電力制御回路113は、起動用バッテリ114から供給される直流電圧を用いて起動する。停電時、充放電装置100は、商用電力系統2からの電力供給を受けることができないからである。
電力制御回路113については後述する。
PV装置120は、PCS121及びPV122を含む。PCS121は、PV122から出力された直流電力を交流電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。PCS121は交流電力を分電盤3に出力する。PV122は、発電機器の一例であり、太陽光の受光に応じて発電を行う太陽光発電装置である。
FC装置130は、PCS131及び燃料電池132を含む。PCS131は、PCS121と同様、燃料電池132から出力された直流電力を交流電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。燃料電池132は、発電機器の一例であり、燃料(ガス)を用いて電力を発電する装置である。
PV装置120及びFC装置130は、自立運転時、充放電装置100から供給される交流電力を用いて動作し、系統連系運転することも可能である。
複数の機器140は、例えばエアコン、 冷蔵庫、IHクッキングヒータなどである。また、複数の負荷150は、例えば、コンセントに接続される負荷機器である。なお、どのような負荷機器がコンセントに接続されるかは不定である。
ここで、HEMS4と各機器(充放電装置100、PV装置120、FC装置130、複数の機器140)とは、HUB6を介して、接続されている。HEMS4と各機器との間の通信は、所定のプロトコルに従った方式で行われる。所定のプロトコルとしては、例えば、ECHONET LiteまたはECHONETと呼ばれるプロトコルが挙げられ、この場合、上記各機器は、ECHONET Lite規格またはECHONET規格に対応する機器である。もちろん、所定のプロトコルは、ECHONET Lite及びECHONET以外のプロトコルであっても構わない。なお、複数の負荷150は、ECHONET Lite規格またはECHONET規格に対応する機器ではなく、HEMS4と通信を行うものではない。
以下では、所定のプロトコルをECHONET Liteとし、上記各機器をECHONET Lite規格に対応する機器(以下、「ECHONET Lite機器」と称する。)とする例を用いて説明する。
ここで注目すべきは、HEMS4と同様、各ECHONET Lite機器とECHONET Liteに従った方式で通信を行うことにより各ECHONET Lite機器を制御及び管理する電力制御回路113を設けた点である。充放電装置100は、自立運転時、(1)複数の機器140及び複数の負荷150に電力を供給すると共に、(2)電力制御回路113を用いることにより複数の機器140の各消費電力を制御する。つまり、充放電装置100は、自立運転時、(1)ECHONET Lite機器、及び(2)上記各機器を制御する制御装置、の両機能を兼ね備えた装置となる。
なお、充放電装置100は、自立運転時、制御装置の機能のみを備えてもよい。また、充放電装置100は、商用電力系統2から電力供給される通常運転時においても、ECHONET Lite機器及び制御装置の両機能を備えてもよい。この場合、充放電装置100は、通常運転時において、HEMS4に代わり、各機器(PV装置120、FC装置130、複数の機器140)を制御することができる。また、充放電装置100は、HEMS4とともに、各機器を制御してもよい。
例えば、PV装置120及びFC装置130であれば、充放電装置100による各々の電力制限、運転及び停止により、各々の出力電力が調整される。なお、PV装置120及びFC装置130がECHONET Lite規格に対応しない機器である場合、充放電装置100は、PV装置120及びFC装置130に設けられた保護機能を用いて、各々の出力電力を調整すればよい(特開2016−39759号公報参照)。また、PV装置120及び/またはFC装置130からの電力供給を用いて自立運転する場合、充放電装置100は、制御装置の機能のみを備えてもよい。
図2は、電力制御回路113の概略構成を示すブロック図である。図2に示すように電力制御回路113は、制御部10、表示部20、入力部30、通信部40及び記憶部50を含む。
制御部10は、情報取得部11、情報管理部12、運転決定部13及び蓄電池管理部14を含む。制御部10は、電力制御回路113の電力制御を統括的に制御する。なお、制御部10の各構成(情報取得部11、情報管理部12、運転決定部13及び蓄電池管理部14)については、後述する。
表示部20は、制御部10の制御下で、各種の表示を行う。入力部30は、ユーザからの入力を受け付けて、入力された内容を制御部10に出力する。表示部20及び入力部30は、タッチパネルとして一体化されていてもよい。
通信部40は、制御部10の制御下で、各ECHONET Lite機器(PV装置120、FC装置130、複数の機器140)との通信を行う。また、通信部40は、分電盤3から通知される電力の情報を取得する。ただし、制御部10は、通信部40を介して分電盤3内の電流センサ(CT、Current Transformer)と通信を行い、電流センサを用いて電力供給システム1が設置された家庭内の使用電力を直接計測することも可能である。記憶部50は、電力制御回路113による電力制御に使用される各種の情報を記憶する。
次に、図3〜図6を用いて、充放電装置100の動作について説明する。
図3は、充放電装置100が、(1)ECHONET Lite機器として機能する場合、または、(2)ECHONET Lite機器及び制御装置として機能する場合、における充放電装置100の動作を説明するフローチャートである。
図3に示すように、商用電力系統2から電力供給される場合(すなわち、商用電力系統2からの電力供給が遮断されていない場合)であれば(S101にてNO)、HEMS4は、各ECHONET Lite機器との間におけるECHONET Lite通信を立ち上げる(S102)。商用電力系統2からの電力供給は、例えば、商用電力系統2は停電しておらず、分電盤3の主幹ブレーカもONされている場合に行われる。
なお、ECHONET Lite通信を立ち上げる際、HEMS4と各ECHONET Lite機器との間における情報のやり取りについては、ECHONET Lite規格書等により一般に知られている処理であるため詳細な説明を省略する。
ECHONET Lite機器である充放電装置100は、ECHONET Liteネットワークに対し、立ち上げ通知(インスタンスリスト通知)を行う。充放電装置100は、立ち上げ通知を受け取ったHEMS4からプロパティ値読み出し要求や通知要求があれば、充放電装置100に関する初期情報(例えば、定格電力)を通知する(S103)。
充放電装置100は、初期情報通知後、充放電装置100の状態(具体的には、運転モードや異常発生状況などの状態の変化が起こったときに通知義務のあるパラメータ)が変化する度に(S104にてYES)、当該状態変化をHEMS4に通知する(S105)。なお、通知義務のないパラメータであっても、HEMS4のプロパティ値読み出し要求や通知要求があれば、充放電装置100は要求対象のパラメータ値を返答する。一方、充放電装置100の状態が変化せず(S104にてNO)、商用電力系統2から電力供給されていれば(S106にてNO)、再び、ステップS104に戻る。
商用電力系統2から電力供給されない場合(すなわち、商用電力系統2からの電力供給が遮断された場合)であれば(S106にてYES)、充放電装置100は、上記ステップS102とは異なり、充放電装置100が制御装置として機能する。つまり、充放電装置100自体が、各ECHONET Lite機器との間におけるECHONET Lite通信を立ち上げる(S107)。ここで、充放電装置100は、上述した通り、制御装置として機能することに加え、ECHONET Lite機器として機能してよい。なお、充放電装置100は、起動用バッテリ114から供給される直流電圧を用いて起動する。
ステップS107にて注目すべきは、充放電装置100が制御装置として、HEMS4に代わり、各ECHONET Lite機器との間におけるECHONET Lite通信を立ち上げる点である。商用電力系統2から電力供給されない場合、電気自動車5の蓄電池から供給される電力を用いた自立運転が開始する。充放電装置100は、自身がECHONET Lite機器の機能を備えると共に、自立運転時における各ECHONET Lite機器の制御及び管理を行う制御装置の機能をも備えることになる。なお、商用電力系統2から電力供給される場合であれば(S101にてNO)、充放電装置100は、制御装置の機能を備えることなく、ECHONET Lite機器の機能のみを備えることは上述した通りである(S102)。
ステップS107においては、充放電装置100の電力制御回路113と各ECHONET Lite機器との間において、ステップS102にてやり取りされる情報と同様の情報のやり取りが行われる。このやり取りは、図2に示した通り、制御部10の情報取得部11が、通信部40を介して、各ECHONET Lite機器との間において通信を行うことにより、実行される。なお、充放電装置100は、商用電力系統2から電力供給される通常運転時において、ステップS102にてやり取りされる情報と同様の情報のやり取りを予め行っておいてもよい。
電力制御回路113は、ユーザによりSTARTボタン(入力部30)がONされることを待機し(S108にてNO)、ユーザにより、電力制御回路113のSTARTボタンがONされると(S108にてYES)、自立運転が開始する(S109)。これにより、各ECHONET Lite機器(PV装置120、FC装置130、複数の機器140)及び複数の負荷150に電力が供給される。
電力制御回路113は、自立運転開始後、各ECHONET Lite機器を検出し(S110)、各ECHONET Lite機器に対して運転停止を指示する(S111)。なお、各ECHONET Lite機器に対する運転停止の指示に代えて、出力制限を指示してもよい。以下では、各ECHONET Lite機器に対する運転停止の指示には、それらに対する出力制限の指示も含むものとする。
各ECHONET Lite機器の停止後、制御部10に情報取得部11が各ECHONET Lite機器から各種情報(例えば、定格電力)を取得する(S112)。なお、各ECHONET Lite機器がPOE(Power over Ethernet(登録商標))に対応した機器であれば、POEを用いて、充放電装置100から各ECHONET Lite機器に電力供給することができる。この電力供給により、自立運転開始前にECHONET Lite通信が可能となる。このため、自立運転開始前に各ECHONET Lite機器から各種情報を取得しておくことができる。こうすることにより、例えば、後述する優先度の高い機器に対し、予め運転を指示しておくことにより、自立運転直後に、当該機器の運転が可能になる。なお、すぐに運転させると危険な機器に対しては、停止を指示しておけばよい。
このようにして、充放電装置100は、(1)ECHONET Lite機器として、または、(2)ECHONET Lite機器及び制御装置として機能することになる。
なお、図3に示したフローチャートでは、充放電装置100は、ステップS107において、起動用バッテリ114から供給される電力を用いて、ECHONET Lite機器及び制御装置として機能することとしたが、これに限られるものではない。例えば、ステップS109にて自立運転が開始した直後、電気自動車5の蓄電池から供給される電力を用いて、ECHONET Lite機器及び制御装置として機能させてもよい。また、ステップS102にてECHONET Lite機器として機能させるタイミングに合わせて、制御装置としても機能させてもよい。この場合、自立運転開始前に各ECHONET Lite機器から上述の各種情報を取得しておけばよい。
図4は、充放電装置100(特に、電力制御回路113)が、自立運転時において、各ECHONET Lite機器を個別に制御する場合における、充放電装置100の動作を説明するフローチャートである。
商用電力系統2からの電力供給が復帰すると(S201にてYES)、電力制御回路113からの指示により、充放電装置100を用いた自立運転は終了する。一方、商用電力系統2からの電力供給が復帰せず、自立運転が継続する限り(S201にてNO)、制御部10の情報管理部12は、記憶部50に記憶された停止機器リストを更新する(S202)。なお、商用電力系統2からの電力供給の復帰は、例えば、電力制御回路113のSTOPボタンがONされる、または、分電盤3の主幹ブレーカがONされることにより、行われる。
停止機器リストは、各ECHONET Lite機器に対し、運転または停止のいずれを指示するかを決定する際の基準となるリストである。例えば、情報管理部12は、運転決定部13により運転を指示されていたECHONET Lite機器が、ユーザまたはHEMS4(コントローラ)からの指示により、停止していた場合、当該ECHONET Lite機器を停止機器リストに追加し、再び運転を指示することはない。なお、情報管理部12は、当該ECHONET Lite機器の優先度を最下位に下げてもよい。また、運転決定部13により、所定回数だけ運転を指示した後においても、ユーザまたはHEMS4からの指示により、停止していた場合にのみ、再び運転を指示しない、または、優先度を最下位に下げることにしてもよい。
運転決定部13は、自身により停止を指示されていたECHONET Lite機器が、ユーザまたはHEMS4からの指示により、運転していた場合、当該ECHONET Lite機器に対し、再度、停止を指示する(S203)。なお、HEMS4に対しても、停止を指示してもよい。
ここで注目すべきは、制御部10は、各ECHONET Lite機器に対し、充放電装置100の出力電力が充放電装置100の定格電力以下となる条件(制約条件)の下、各ECHONET Lite機器を運転または停止させることである。充放電装置100の出力電力が充放電装置100の定格電力以下である限り、従来技術の問題点であった、過負荷による充放電装置100からの電力供給の停止を防止することができるからである。
蓄電池管理部14は、充放電装置100から供給可能な放電可能電力を算出する(S204)。放電可能電力は、充放電装置100の定格電力から、蓄電池管理部14により放電可能電力を算出する時点において運転している各ECHONET Lite機器及び複数の負荷150の消費電力を減算した電力である。PV装置120及び/またはFC装置130の定格電力も放電可能電力に加えてもよい。
運転決定部13は、ステップS204にて算出された放電可能電力がゼロ以上でなければ(すなわち、ゼロ未満であれば)(S205にてNO)、上述の停止機器リストを参照し、現時点において運転しているECHONET Lite機器のうちの最低優先度の機器に対し、停止を指示し(S206)、ステップS201に戻る。なお、最低優先度のECHONET Lite機器を1台のみ停止させるだけでなく、放電可能電力がゼロ以上となる範囲内で優先度の低いECHONET Lite機器をまとめて停止させてもよい。ただし、充放電装置100の出力の安定化を図る観点からは、1台ごとに停止させるのが好ましい。さらに、定格電力の大きい(つまり、電力低減効果の高い)ECHONET Lite機器の順に停止させてもよい。
停止機器リストには、各ECHONET Lite機器に対し、自立運転時における運転の優先度が付与されている。ステップS206において、運転決定部13は、停止機器リストを参照する。
優先度は、ユーザが予め設定しておけばよい。ユーザは、入力部30を用いて、記憶部50に記憶されている停止機器リストに優先度を書き込めばよい。停止機器リストは、各ECHONET Lite機器を識別する識別符号と、当該機器の優先度と、が関連付けられた優先度情報を含むものである。また、ユーザが予め設定しておくことに代えて、各ECHONET Lite機器の定格電力の小さい順に優先度を高く設定してもよい。
また、蓄電池管理部14は、次のように、放電可能電力を算出することもできる。例えば、電気自動車5の蓄電池の電池残存容量を充放電装置100からの電力供給を確保すべき時間で除算した電力から、蓄電池管理部14により放電可能電力を算出する時点において運転している各ECHONET Lite機器及び複数の負荷150の消費電力を減算した電力を放電可能電力としてもよい。さらに、電気自動車5の蓄電池の電池残存容量は、当該電池残存容量から電池残存容量の下限値または予め設定された下限値を減算した容量としてもよい。
蓄電池管理部14は、ステップS204にて算出された放電可能電力がゼロ以上であれば(S205にてYES)、放電可能電力を更新する(S207)。蓄電池管理部14は、停止機器リストを参照し、ステップS204にて算出された放電可能電力から、蓄電池管理部14により放電可能電力を更新する時点において停止している各ECHONET Lite機器のうちの最高優先度の機器の定格電力を減算する。
運転決定部13は、ステップS207にて更新された放電可能電力がゼロ以上であれば(S208にてYES)、上述の停止機器リストを参照し、現時点において運転しているECHONET Lite機器のうちの最高優先度の機器に対し、運転を指示する(S209)。
なお、運転決定部13は、放電可能電力がゼロ未満になる見込みになれば、各ECHONET Lite機器のいずれにも運転を指示しない。また、運転決定部13は、停電時に運転する優先度が高い順に各ECHONET Lite機器に運転を指示する。
運転決定部13は、優先度の高い順に各ECHONET Lite機器を1台ごとに運転させてもよい。所定の間隔で1台ごとに運転させることにより、充放電装置100の出力の安定化が図られる。また、放電可能電力がゼロ以上となる範囲内で優先度の高い順に各ECHONET Lite機器の定格電力を足し込み、足し込まれた各ECHONET Lite機器を一度に運転させてもよい。なお、放電可能電力ぎりぎりでの使用にならないように、算出された放電可能電力にマージンを設けても良い。
運転決定部13は、ステップS207にて算出された放電可能電力がゼロ以上でなければ(すなわち、ゼロ未満であれば)(S208にてNO)、ステップS201に戻る。
このようにして、充放電装置100(特に、電力制御回路113)は、自立運転時において、各ECHONET Lite機器を個別に制御することができる。
図5は、PV装置120及び/またはFC装置130を系統連系させる系統連系運転時における、充放電装置100の動作を説明するフローチャートである。
従来、発電機器(PV装置、FC装置、発電機など)があるときに、充放電装置を自立運転させ、発電機器を系統連系させるという運転が困難であった。発電機器の出力が負荷よりも大きくなった場合、充放電装置に接続された電気自動車の蓄電池が充電されてしまうからである。この場合、蓄電池が満充電であれば、蓄電池の劣化を招くことになる。そこで、充放電装置100では、発電機器の出力が負荷よりも大きくなった場合でも、充放電装置100に接続された電気自動車5の蓄電池が充電されてしまうことを回避する。
図5において、商用電力系統2からの電力供給が復帰すると(S301にてYES)、電力制御回路113からの指示により、PV装置120及び/またはFC装置130を用いた系統連系運転は終了する。充放電装置100を用いた自立運転も、電力制御回路113からの指示により、終了する。一方、商用電力系統2からの電力供給が復帰せず、系統連系運転が継続する限り(S301にてNO)、複数の機器140及び複数の負荷150の消費電力がゼロ、または、PV装置120及び/またはFC装置130の出力電力と比較し微小な電力量であれば(S302にてYES)、制御部10は、PV装置120及び/またはFC装置130に対し、運転停止を指示する(S303)。そして、ステップS301に戻る。なお、PV装置120及び/またはFC装置130を用いた系統連系運転の終了後、複数の機器140及び/または複数の負荷150の消費電力が大きくなれば、電力制御回路113からの指示により、上述の系統連系運転を再開させ、PV装置120及び/またはFC装置130の出力設定を行えばよい。
一方、複数の機器140及び複数の負荷150の消費電力がゼロ、または、PV装置120及び/またはFC装置130の出力電力と比較し微小な電力量でなければ(S302にてNO)、制御部10は、複数の機器140及び複数の負荷150の消費電力に応じて、PV装置120及び/またはFC装置130の出力電力を設定する(S304)。そして、ステップS301に戻る。
図6は、PV装置120及び/またはFC装置130を系統連系させる系統連系運転時における、充放電装置100の他の動作を説明するフローチャートである。
図6において、商用電力系統2からの電力供給が復帰すると(S401にてYES)、電力制御回路113からの指示により、PV装置120及び/またはFC装置130を用いた系統連系運転は終了する。充放電装置100を用いた自立運転も、電力制御回路113からの指示により、終了する。一方、商用電力系統2からの電力供給が復帰せず、系統連系運転が継続する限り(S401にてNO)、さらに、電気自動車5の蓄電池の充電終了容量に到達していなければ(S402にてNO)、制御部10は、複数の機器140及び複数の負荷150の消費電力と電気自動車5の蓄電池の充電要求電力とを加算した電力に応じて、PV装置120及び/またはFC装置130の出力電力を設定する(S406)。これにより、電気自動車5の蓄電池の充電が行われることになる。そして、ステップS401に戻る。
一方、電気自動車5の蓄電池の充電終了容量に到達すれば(S402にてYES)、図5に示したステップS302〜S304と同様、ステップS403〜S405を実行する。ここで、充電終了容量は、ユーザにより設定されるものである。また、充電終了容量に代えて、電気自動車5の蓄電池の、予め設定された充電上限容量を用いてもよい。また、充電要求電力は、電気自動車5の蓄電池の充電電流上限値(A)と当該蓄電池の直流電圧(V)を乗算し、さらに、交流から直流への変換ロス換算分を加算したものである。
このようにして、充放電装置100では、PV装置120及び/またはFC装置130の出力が負荷よりも大きくなった場合でも、充放電装置100に接続された電気自動車5の蓄電池が充電されてしまうことを回避することができる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
上記実施形態では、HEMS4の代わりに、充放電装置100が各ECHONET Lite機器を制御するものであったが、図7に示すように、充放電装置100に代えて、充放電装置100の電力制御回路113と同様の機能を備えた電力制御装置200が各ECHONET Lite機器を制御するものであってもよい。この場合、充放電装置100は、充放電装置100による自立運転状態であることを電力制御装置200に伝えるようにすればよい。
電力制御回路113の制御部10は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
後者の場合、制御部10は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ(またはCPU)で読み取り可能に記録されたROM(Read Only Memory)または記憶装置(これらを「記録媒体」と称する)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを備えている。そして、コンピュータ(またはCPU)が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
1 電力供給システム、2 商用電力系統(商用系統)、3 分電盤、4 HEMS、5 電気自動車、6 HUB、10 制御部、11 情報取得部、12 情報管理部、13 運転決定部、14 蓄電池管理部、20 表示部、30 入力部、40 通信部、50 記憶部、100 充放電装置、111 充放電回路(充放電部)、112 充放電制御回路(充放電部)、113 電力制御回路、114 起動用バッテリ、120 PV装置、121、131 PCS、122 PV、130 FC装置、132 燃料電池、140 機器、150 負荷、200 電力制御装置
Claims (10)
- 蓄電装置に対する充放電を行う充放電部と、
複数の機器と通信する通信部と、
商用系統からの解列により開始する自立運転状態において、上記通信部と上記複数の機器との通信結果に基づき、上記充放電部の上記蓄電装置に対する放電による、上記蓄電装置から上記複数の機器への電力供給を制御する制御部と
を備えることを特徴とする充放電装置。 - 上記充放電装置は、上記自立運転状態において、上記複数の機器及び上記通信部と通信不可である複数の負荷に電力供給を行うものであり、
上記制御部は、上記充放電装置の出力電力を上記充放電装置の定格電力以下となる制約条件で上記複数の機器の各々を停止、運転または出力制限させることを特徴とする請求項1に記載の充放電装置。 - 上記制御部は、上記複数の機器の各々への電力供給の順位を示す優先度に従い、上記複数の機器の各々を停止、運転または出力制限させることを特徴とする請求項2に記載の充放電装置。
- 上記制御部は、
ユーザにより、または、上記複数の機器の各々を停止、運転または出力制限させるコントローラにより、上記制御部が運転させた機器が停止させられた場合において、
上記停止させられた機器に関しては、運転不要の機器として認識することを特徴とする請求項2または3に記載の充放電装置。 - 上記制御部は、上記通信部と通信する発電機器から上記複数の機器への電力供給を制御することを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の充放電装置。
- 上記制御部は、上記複数の機器の各々を停止、運転または出力制限させるコントローラと上記通信部との通信結果に基づき、上記複数の機器への電力供給の制御を、上記制御部または上記コントローラのいずれが行うかを決定することを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の充放電装置。
- 上記制御部は、上記複数の機器及び上記複数の負荷の消費電力に応じて、上記通信部と通信する発電機器から上記複数の機器及び上記複数の負荷への電力供給を制御することを特徴とする請求項2から6のいずれか1項に記載の充放電装置。
- 上記制御部は、上記蓄電装置の充電に必要とされる電力、並びに、上記複数の機器及び上記複数の負荷の消費電力に応じて、上記発電機器から上記複数の機器、上記複数の負荷及び上記蓄電装置への電力供給を制御することを特徴とする請求項7に記載の充放電装置。
- 上記制御部は、上記蓄電装置の電池残存容量が上限値に到達した場合には、上記複数の機器及び上記複数の負荷の消費電力に応じて、上記発電機器から上記複数の機器及び上記複数の負荷への電力供給を制御することを特徴とする請求項8に記載の充放電装置。
- 複数の機器と通信する通信部と、
商用系統からの解列により開始する自立運転状態において、上記通信部と上記複数の機器との通信結果に基づき、蓄電装置に対する充放電を行う充放電装置の上記蓄電装置に対する放電による、上記蓄電装置から上記複数の機器及び上記複数の負荷への電力供給を制御する制御部と
を備えることを特徴とする電力制御装置。
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