JP2019198138A - 蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発電装置が設けられた住宅等に対して、簡易に取り付けることのできる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置10は、発電装置(2)が自然エネルギーから創り出した電力を充電する蓄電機構12と、発電装置からパワコン3への電力線(71、72、73、74)の途中に介在されることで、発電装置からパワコン3への第1電路EL1と、発電装置から蓄電機構12への第2電路EL2と、蓄電機構12からパワコン3への第3電路EL3と、を形成する配線機構11と、配線機構11における第1電路EL1と第2電路EL2と第3電路EL3との切り替えを制御する制御部(13、40)と、を備える。【選択図】図2
Description
本発明は、建物の発電装置からの電力を充電する蓄電装置に関する。
近年、自然エネルギーを利用して電力を創り出す発電装置を住宅等の建物に設けて、そこからの電力を建物で使用したり電力会社等に売ったり(売電)して利用することが知られている。
このような発電装置を設けた建物では、発電装置で創り出した電力等を充電するために、蓄電池を設けることが考えられている(例えば、特許文献1参照)。この蓄電池は、発電装置からの電力が適宜充電されて、その充電された電力の任意の場面での利用を可能とする。このため、発電装置および蓄電池を設けた建物では、発電装置で創り出した電力の利用の自由度や利便性を高めることができる。
ここで、発電装置を設けた住宅等では、発電装置にパワーコンディショナ(以下ではパワコンともいう)が接続されており、そのパワコンを経ることで発電装置が創り出した電力の安定した使用および売電を可能としている。ところで、パワコンは、発電装置や商用電力系統からの電力の使用を可能としつつ蓄電装置からの電力の使用を可能とするためには、それらの動作に対応する構成とされたものを用いる必要がある。このため、発電装置を設けた住宅等では、新たに蓄電装置を設ける場合にはパワコンも対応するものに交換する必要があり、簡単には蓄電装置を設けることができない。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、発電装置が設けられた住宅等に対して、簡易に取り付けることのできる蓄電装置を提供することにある。
請求項1に記載の蓄電装置は、発電装置が自然エネルギーから創り出した電力を充電する蓄電機構と、前記発電装置からパワコンへの電力線の途中に介在されることで、前記発電装置から前記パワコンへの第1電路と前記発電装置から前記蓄電機構への第2電路と前記蓄電機構から前記パワコンへの第3電路とを形成する配線機構と、前記配線機構における前記第1電路と前記第2電路と前記第3電路との切り替えを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明の蓄電装置では、発電装置が設けられた住宅等に対して、簡易に取り付けることができる。
以下に、本願発明に係る蓄電装置の実施例について図面を参照しつつ説明する。
本発明に係る蓄電装置の一実施例としての蓄電装置10の概略的な構成を、図1から図6を用いて説明する。なお、図3から図6では、図1の太陽光発電システム1における蓄電装置10が設けられる周辺を部分的に拡大して示している。
まず、蓄電装置10を新たに取り付ける対象となる既存の太陽光発電システム1を、図1を用いて説明する。太陽光発電システム1は、自然エネルギーから電力を創り出す発電装置を建物に設けて構成された発電システムの一例を示すもので、太陽からのエネルギーで電力を創り出す。太陽光発電システム1は、ソーラーパネル2とパワーコンディショナ3(以下、パワコン3という)と分電盤4と負荷5と電力計6とを有する。なお、太陽光発電システム1(発電装置としてのソーラーパネル2)は、自然エネルギーから電力を創り出すものであれば、風力を利用するものでも地熱を利用するものでも潮汐力を利用するものでもよく、その他の力を利用するものでもよく、実施例1の構成に限定されない。
ソーラーパネル2は、太陽光発電システム1において発電装置を構成するもので、光エネルギーを直接電力に変換する電力機器である太陽電池(セル)を、複数枚並べつつそれらを接続してパネル状に構成されている。ソーラーパネル2は、複数のストリングSを備える。各ストリングSは、複数の太陽電池(セル)が直列接続されて構成されており、ストリングS単位で電力を創り出すことができる。実施例1のソーラーパネル2は、互いに等しい大きさ(発電面積)の4つのストリングSを備えており、個別に述べる際には、語頭に第n(nは1から4自然数)を付して示すとともに、符号Sの末尾にnを付して示す。なお、ソーラーパネル2は、ストリングSの個数や各ストリングSの大きさ(発電面積)は適宜設定すればよく、実施例1の構成に限定されない。また、ソーラーパネル2は、太陽光の熱エネルギーを電力に変換する機能を併せ持っていてもよく、実施例1の構成に限定されない。
ソーラーパネル2は、ストリングS毎に電力線7が設けられており、それぞれがパワコン3に接続されている。以下では、電力線7を個別に述べる際には、語頭に第n(nは1から4自然数)を付して示すとともに、符号7の末尾にnを付して示す。このため、ソーラーパネル2は、ストリングS単位で電力を創り出してパワコン3へと出力することができる。
パワコン3は、ソーラー発電用のパワーコンディショナであり、ソーラーパネル2で発電された直流電力を交流電力に変換する。パワコン3は、変換した交流電力を分電盤4に出力する。実施例1のパワコン3は、第1ストリングS1からの第1電力線71と、第2ストリングS2からの第2電力線72と、を内部で合流させた後に昇圧させるものとされている。また、パワコン3は、第3ストリングS3からの第3電力線73と、第4ストリングS4からの第4電力線74と、を内部で合流させた後に昇圧させるものとされている。すなわち、パワコン3は、第1電力線71(第1ストリングS1)と第2電力線72(第2ストリングS2)とを一組として扱うとともに、第3電力線73(第3ストリングS3)と第4電力線74(第4ストリングS4)とを一組として扱っている。そして、パワコン3は、各電力線7(71から74)から入力された電力を適宜直流電力から交流電力に変換することで、ソーラーパネル2で創り出した電力を負荷5で使用したり商用電力系統Eに売電したりすることを可能とする。
分電盤4は、負荷5と電力計6とに接続されており、商用電力系統Eからの電力またはソーラーパネル2からの電力の負荷5への供給を可能とする。負荷5は、建物に設けられた複数の電気製品等であり、それぞれが分電盤4に接続されたコンセント等を介して分電盤4からの電力の供給が可能とされている。実施例1では、分電盤4にはCT(Current Transformer)センサが設けられ、負荷5で必要となる電力量の取得が可能とされており、その取得情報を後述する制御コントローラ13に出力可能とされている。
電力計6は、分電盤4と商用電力系統Eとの間に接続されている。電力計6は、商用電力系統Eから入力された電力量や、ソーラーパネル2からパワコン3を介して入力された電力量を計測する。すなわち、電力計6は、商用電力系統Eからの電気の使用量(買電量)や、ソーラーパネル2からの電気の売電量等を計測する。
太陽光発電システム1は、商用電力系統Eからの電力で負荷5を動作させることができるとともに、ソーラーパネル2で創り出した電力で負荷5を動作させることができる。また、太陽光発電システム1は、ソーラーパネル2で創り出した電力を、パワコン3および電力計6を経て商用電力系統Eに売電することができる。実施例1では、太陽光発電システム1における第1電力線71および第2電力線72の間(図1の二点鎖線で囲む箇所)に蓄電装置10が取り付けられる。
蓄電装置10は、この太陽光発電システム1に取り付けることで、ソーラーパネル2で創り出した電力を適宜充電して、その充電した電力を任意の時間(例えば、ソーラーパネル2で電力を創り出せない時間)に使用することを可能とする。特に、実施例1の蓄電装置10は、4つのストリングSのうちの第1ストリングS1で創り出した電力の充電を可能とするとともに、他の3つのストリングS(S2からS4)に関しては従来と同様の動作を可能とする。
蓄電装置10は、図2に示すように、配線機構11と蓄電機構12と制御コントローラ13と表示操作部14とを備える。配線機構11は、太陽光発電システム1の電力線7に設けられるもので、電力線7から蓄電機構12への分岐回路を形成し、ソーラーパネル2とパワコン3と蓄電機構12との間での電路を切り替え可能に形成する。蓄電機構12は、ソーラーパネル2で創り出した電力を適宜充電するとともに、その電力を適宜放電して使用可能とする。制御コントローラ13は、配線機構11における電路の切り替え等を制御することで、蓄電機構12での充電や放電の動作を制御する。
配線機構11は、筐体21に電路を収容して構成されている。筐体21には、収容する電路の外部への入出力端子となる第1入力部22と第1出力部23と第2入力部24と第2出力部25と充電接続部26とが設けられている。
第1入力部22は、取り付けの対象とする発電装置(実施例1ではソーラーパネル2)において、複数のストリングのうちの充電に用いるストリングに繋がれた電力線の発電装置側が接続される。実施例1では、充電対象とする第1ストリングS1から伸びる第1電力線71が中間で切断され、その第1電力線71において第1ストリングS1に繋がれた側の第1電力線71における切断された端部が第1入力部22に接続される(図3等参照)。このため、第1入力部22は、充電の対象とする第1ストリングS1が創り出した電力の配線機構11への入力部となる。
第1出力部23は、第1入力部22に接続された電力線のパワコン3側が接続される。実施例1では、中間で切断された第1電力線71においてパワコン3に繋がれた側の第1電力線71における切断された端部が第1出力部23に接続される(図3等参照)。このため、第1出力部23は、充電の対象とする第1ストリングS1が創り出した電力のパワコン3への出力部となる。
第2入力部24は、パワコン3において、充電に用いるストリングと一組とされたストリングに繋がれた電力線の発電装置側が接続される。実施例1では、パワコン3において、充電対象となる第1電力線71と一組とされた第2電力線72が中間で切断され、その第2電力線72において第2ストリングS2に繋がれた側の切断された端部が第2入力部24に接続される(図3等参照)。このため、第2入力部24は、パワコン3において第2ストリングS2と一組で扱われる第2ストリングS2が創り出した電力の配線機構11への入力部となる。
第2出力部25は、第2入力部24に接続された電力線のパワコン3側が接続される。実施例1では、中間で切断された第2電力線72においてパワコン3に繋がれた側の第2電力線72における切断された端部が第2出力部25に接続される(図3等参照)。このため、第2出力部25は、充電の対象とする第1ストリングS1とパワコン3において一組とされた第2ストリングS2が創り出した電力のパワコン3への出力部となる。
充電接続部26は、蓄電機構12が接続される。実施例1の充電接続部26は、蓄電機構12に繋がれた接続線27が接続される。このため、充電接続部26は、充電接続部26への充電のための電力の出力部となるとともに、充電接続部26から放電された電力の入力部となる。
配線機構11では、筐体21内に、第1入力部22から伸びる第1電線31と、第1電線31の端部に設けられた切替スイッチ32と、切替スイッチ32と第1出力部23とを繋ぐ第2電線33と、切替スイッチ32と充電接続部26とを繋ぐ第3電線34と、第2入力部24と第2出力部25とを繋ぐ第4電線35と、が設けられている。切替スイッチ32は、第1スイッチ部32aと、第2スイッチ部32bと、両スイッチ部32a、32bを繋ぐ第1経路32cと、第1スイッチ部32aと第2電線33とを繋ぐ第2経路32dと、を有する。
第1スイッチ部32aは、第1電線31に設けられた端子32eと、第1経路32cの第1スイッチ部32a側の端部に設けられた端子32fと、第2経路32dの第1スイッチ部32a側の端部に設けられた端子32gと、端子32eから伸びる接続子32hと、を有する。第1スイッチ部32aは、端子32e、32fを接続子32hで接続して第1電線31と第1経路32cとを接続する状態と、端子32e、32gを接続子32hで接続して第1電線31と第2経路32dとを接続する状態(図5参照)と、の切り替えが可能とされている。
第2スイッチ部32bは、第1経路32cの第2スイッチ部32b側の端部に設けられた端子32iと、第2電線33の端部に設けられた端子32jと、第3電線34の端部に設けられた端子32kと、端子32kから伸びる接続子32mと、を有する。第2スイッチ部32bは、端子32i、32kを接続子32mで接続して第1経路32cと第3電線34とを接続する状態と、端子32j、32kを接続子32mで接続して第2電線33と第3電線34とを接続する状態(図6参照)と、の切り替えが可能とされている。
切替スイッチ32は、後述する駆動コントローラ40の制御下で、第1スイッチ部32aと第2スイッチ部32bとが連動されて、端子32e(第1電線31)と端子32j(第2電線33)と端子32k(第3電線34)との接続状態を切り替える。切替スイッチ32は、第1スイッチ部32aの端子32eと端子32fとを接続しつつ第2スイッチ部32bの端子32iと端子32kとを接続する状態(図4参照)とすることで、両スイッチ部32a、32bおよび第1経路32cを経て第1電線31と第3電線34とを導通させる。このとき、第1スイッチ部32aの端子32gが開放されているので、第2電線33から第2経路32dへと電流が流れることが防止されている。
また、切替スイッチ32は、第1スイッチ部32aの端子32eと端子32gとを接続しつつ第2スイッチ部32bの端子32iと端子32kとを接続する状態(図5参照)とすることで、第1スイッチ部32aおよび第2経路32dを経て第1電線31と第2電線33とを導通させる。このとき、第1スイッチ部32aの端子32fが開放されているので、第3電線34から第2スイッチ部32bを経て第1経路32cへと電流が流れることが防止されている。また、第2スイッチ部32bの端子32jが開放されているので、第3電線34から第2スイッチ部32bへと電流が流れることが防止されている。
さらに、切替スイッチ32は、第1スイッチ部32aの端子32eと端子32fとを接続しつつ第2スイッチ部32bの端子32jと端子32kとを接続する状態(図6参照)とすることで、第2スイッチ部32bを経て第2電線33と第3電線34とを導通させる。このとき、第1スイッチ部32aの端子32gが開放されているので、第2電線33から第2経路32dへと電流が流れることが防止されている。また、第2スイッチ部32bの端子32iが開放されているので、第1電線31から第1スイッチ部32aを経て第1経路32cへと電流が流れることが防止されている。
第1電線31では、第1入力部22と端子32e(切替スイッチ32)との間に、逆流防止ダイオード36と電圧測定部37とが設けられている。逆流防止ダイオード36は、第1電線31において、端子32e(切替スイッチ32)から第1入力部22へと電流が流れることを防止する。電圧測定部37は、第1電線31の電圧を測定するもので、測定結果(第1電線31の電圧)を示す電圧情報を後述する駆動コントローラ40に出力する。
第3電線34では、端子32k(切替スイッチ32)と充電接続部26との間に、DC/DCコンバータ38が設けられている。DC/DCコンバータ38は、第1入力部22を経て入力された直流電力や充電接続部26を経て入力された直流電力の電圧を、昇圧または降圧し、この昇圧または降圧した直流電力を出力する。DC/DCコンバータ38は、直流電力を昇圧または降圧することで、蓄電機構12での充電や蓄電機構12からの放電を可能とする。なお、DC/DCコンバータ38は、第1ストリングS1からの出力を最大とするためのMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を行うものとしてもよい。このMPPT制御に関しては、公知であるので、詳細な説明は省略する。
第4電線35では、逆流防止ダイオード39が設けられている。逆流防止ダイオード39は、第4電線35において、第2出力部25から第2入力部24へと電流が流れることを防止するもので、逆流防止部として機能する。
配線機構11では、筐体21内に、駆動コントローラ40が設けられている。駆動コントローラ40は、切替スイッチ32やDC/DCコンバータ38の動作を、電圧測定部37からの電圧情報や蓄電機構12の後述するBMS42からのバッテリー情報に基づいて制御する。駆動コントローラ40は、その制御により、第1入力部22に接続された第1ストリングS1からの電力を蓄電機構12(その後述する蓄電池本体41)に充電させたり、第1ストリングS1からの電力をパワコン3に送ったり、蓄電機構12に充電された電力をパワコン3に送ったりする。
蓄電機構12は、蓄電池本体41とBMS(Battery Management System)42とを有する。蓄電池本体41は、電力を蓄えること(充電)や、蓄えた電力を放出すること(放電)が可能とされたものである。BMS42は、蓄電池本体41における過放電や過充電等を防止するための制御を行うもので、蓄電池本体41の充電量や温度等のバッテリー情報を取得し、そのバッテリー情報を駆動コントローラ40に出力する。
制御コントローラ13は、プログラムを記憶させたコンピュータで形成され、分電盤4(そのCTセンサ)や配線機構11(その駆動コントローラ40)や蓄電機構12(そのBMS42)や表示操作部14と無線や有線で通信することが可能とされている。制御コントローラ13は、内蔵する内部メモリ13aに記憶したプログラムに基づいて、駆動コントローラ40を制御すること、すなわち駆動コントローラ40を介して配線機構11の切替スイッチ32やDC/DCコンバータ38の動作を制御することが可能とされている。制御コントローラ13は、BMS42からのバッテリー情報と、電圧測定部37からの電圧情報と、分電盤4(CTセンサ)からの取得情報と、が入力される。そして、制御コントローラ13は、これらの情報に基づいて、駆動コントローラ40を適宜制御する。このため、制御コントローラ13は、駆動コントローラ40による蓄電機構12の充放電の動作において、通常とは異なる動作を行うことができる。
また、制御コントローラ13は、蓄電機構12を放電させている際、分電盤4からの取得情報に基づいて蓄電機構12の放電量を制御する。すなわち、制御コントローラ13は、取得情報に基づく分電盤4からの負荷5で必要となる電力量に合わせた放電量となるようにDC/DCコンバータ38の動作を制御させる信号を、駆動コントローラ40に出力する。これにより、蓄電機構12(その蓄電池本体41)に充電した電力を効率良く使用することができる。これは、このような制御を行わないと、蓄電機構12から最大放電量で電力を放出することとなるので、短時間で蓄電機構12が放電下限値となってしまうことによる。この制御コントローラ13は、駆動コントローラ40と協働して、後述するように第1電路EL1と第2電路EL2と第3電路EL3との切り替えを制御する制御部として機能する。
表示操作部14は、プログラムを記憶させたコンピュータで形成し、本実施例では、スマートフォンで形成する。表示操作部14は、制御コントローラ13の制御下で、蓄電装置10の動作状況やソーラーパネル2の発電量や蓄電機構12の充電量等を表示する。表示操作部14は、蓄電装置10の操作のためのアイコン等が適宜表示させることで、タッチパネルの機能を利用して蓄電装置10の操作部としても機能する。表示操作部14は、蓄電機構12に充電した電力を負荷5で使用することや、その電力を売電すること等とする動作の切り替え操作が可能とされている。なお、表示操作部14は、制御コントローラ13と組み合わせて構成してもよく、表示部と操作部とを分けて構成してもよく、表示部と操作部との一方と制御コントローラ13とを組み合わせて構成してもよく、実施例1の構成に限定されない。また、表示操作部14は、ソーラーパネル2からの電力を負荷5で使用することや、その電力を売電することや、その電力を蓄電機構12に充電することの動作の切り替え操作を可能としてもよい。
次に、この蓄電装置10を太陽光発電システム1への取り付けについて説明する。実施例1では、太陽光発電システム1において、ソーラーパネル2の4つのストリングSのうち第1ストリングS1を充電対象とする。
先ず、図3に示すように、太陽光発電システム1において、充電対象とする第1ストリングS1からの第1電力線71を中間で切断し、その切断した両端部のそれぞれに接続端子43を取り付ける。また、パワコン3において、第1ストリングS1と一組とされている第2ストリングS2からの第2電力線72を中間で切断し、その切断した両端部にもそれぞれ接続端子43を取り付ける。この各接続端子43は、第1入力部22や第1出力部23や第2入力部24や第2出力部25への接続が可能とされている。
そして、図4に示すように、第1ストリングS1(ソーラーパネル2)に繋がれた側の第1電力線71の接続端子43を、配線機構11の筐体21の第1入力部22に接続するとともに、パワコン3に繋がれた側の第1電力線71の接続端子43を、筐体21の第1出力部23に接続する。これにより、配線機構11がソーラーパネル2の第1ストリングS1からの第1電力線71の途中に介在される。また、筐体21の充電接続部26には、接続線27を介して蓄電機構12が接続されている。
また、第2ストリングS2(ソーラーパネル2)に繋がれた側の第2電力線72の接続端子43を、配線機構11の筐体21の第2入力部24に接続するとともに、パワコン3に繋がれた側の第2電力線72の接続端子43を、筐体21の第2出力部25に接続する。これにより、配線機構11がソーラーパネル2の第2ストリングS2からの第2電力線72の途中に介在される。すると、第2ストリングS2は、第2電力線72、接続端子43、第2入力部24、第4電線35、第2出力部25、接続端子43および第2電力線72を介して、パワコン3に接続される。このため、第2入力部24、第4電線35、第2出力部25が、第2ストリングS2(ソーラーパネル2)からパワコン3への第4電路EL4となる。
これにより、蓄電装置10が太陽光発電システム1に取り付けられる。このように、蓄電装置10は、太陽光発電システム1に簡単に取り付けることができる。次に、この蓄電装置10の動作について説明する。実施例1の蓄電装置10では、基本的にソーラーパネル2からの電力を蓄電機構12で充電するものとされており、蓄電機構12が満充電(許容最大値)となるとソーラーパネル2からの電力を売電する設定とされている。
駆動コントローラ40は、電圧情報により第1電線31の電圧が所定値(充電可能な最低値)を超えるとともにバッテリー情報により蓄電池本体41の充電量が許容最大値に達していない場合、切替スイッチ32において第1電線31と第3電線34とを導通させるとともに、DC/DCコンバータ38を蓄電池本体41の充電の動作とする。すると、第1ストリングS1は、第1電力線71、接続端子43、第1入力部22、第1電線31、第1スイッチ部32a、第1経路32c、第2スイッチ部32b、第3電線34、充電接続部26および接続線27を介して、蓄電機構12に接続される。これにより、第1入力部22、第1電線31、第1スイッチ部32a、第1経路32c、第2スイッチ部32b、第3電線34、充電接続部26が、第1ストリングS1(ソーラーパネル2)から蓄電機構12への第2電路EL2となる。これにより、第1ストリングS1(ソーラーパネル2)で創り出した電力が、配線機構11を経て蓄電機構12(その蓄電池本体41)に充電される。なお、このソーラーパネル2からの電力の蓄電機構12での充電は、時間帯で設定する等のように予め設定されていてもよく、実施例1の構成に限定されない。
このとき、第2ストリングS2は、配線機構11において第4電路EL4が形成されることで、パワコン3に接続されている。そして、パワコン3において第2ストリングS2と一組とされた第1ストリングS1に繋がる第1電力線71のパワコン3に繋がれた側が、接続端子43、第1出力部23、第2電線33を介して接続された切替スイッチ32の端子32jが開放されているので、第2電線33から第2スイッチ部32bへと電流が流れることが防止されている。このため、第2ストリングS2で創り出した電力は、第1電力線71から配線機構11に逆流することなく、パワコン3に出力される。すなわち、第2ストリングS2で創り出した電力は、第1ストリングS1で創り出した電力と合流されないことを除くと、蓄電装置10を取り付ける前と同様にパワコン3に出力されて、負荷5で適宜使用されるとともに、電力計6を経て商用電力系統Eへと適宜売電される。また、第3ストリングS3および第4ストリングS4は、蓄電装置10を取り付ける前と何らの変化がないので、創り出した電力がパワコン3に出力されて、負荷5で適宜使用されるとともに、電力計6を経て商用電力系統Eへと適宜売電される。
また、駆動コントローラ40は、上記した充電を行っていて、バッテリー情報により蓄電池本体41の充電量が許容最大値に達すると、図5に示すように、切替スイッチ32において第1電線31と第2電線33とを導通させるとともにDC/DCコンバータ38の蓄電池本体41の充電の動作を停止する。すると、第1ストリングS1は、第1電力線71、接続端子43、第1入力部22、第1電線31、第1スイッチ部32a、第2経路32d、第2電線33、第1出力部23、接続端子43および第1電力線71を介して、パワコン3に接続される。このため、第1入力部22、第1電線31、第1スイッチ部32a、第2経路32d、第2電線33、第1出力部23が、第1ストリングS1からパワコン3への第1電路EL1となる。これにより、第1ストリングS1で創り出した電力は、配線機構11を経てパワコン3に出力される。この状態は、配線機構11を経ることを除くと、蓄電装置10を取り付ける前と同様である。このため、第1ストリングS1で創り出した電力は、他のストリング(S2からS4)で創り出した電力とともに、電力計6を経て商用電力系統Eへと売電される。なお、第1ストリングS1で創り出した電力は、他のストリング(S2からS4)で創り出した電力とともに、負荷5で適宜使用されるものとしてもよい。この場合、第1ストリングS1で創り出した電力の使用または売電は、表示操作部14への操作で設定可能とすることで、使用と売電とを適宜切り替えることができる。
さらに、駆動コントローラ40は、第1ストリングS1からの電力で蓄電機構12を充電している際に充電に適さない状態となると、切替スイッチ32において第1電線31と第2電線33とを導通させるとともにDC/DCコンバータ38を蓄電機構12の充電の動作を停止して、配線機構11で第1電路EL1を形成する。この充電に適さない状態は、電圧情報により第1電線31の電圧が所定値を下回る、BMS42からのバッテリー情報により温度や電圧値が許容値を超える等により蓄電機構12(蓄電池本体41)が充電に適さない状態となる、またはバッテリー情報が取得できなくなる等で判断する。これにより、蓄電機構12を保護しつつ、各ストリング(S1からS4)で創り出した電力を、電力計6を経て商用電力系統Eへと売電できる。なお、このときも上記した場合と同様に、負荷5で適宜使用するものとしてもよい。
次に、ソーラーパネル2が発電していない場面において、表示操作部14への操作により蓄電機構12に充電した電力を使用することが選択されたものとする。すると、駆動コントローラ40は、図6に示すように、電圧情報により第1電線31の電圧が所定値を下回るとともにバッテリー情報により蓄電機構12(蓄電池本体41)の充電量が許容最低値に達していない場合、切替スイッチ32において第2電線33と第3電線34とを導通させるとともにDC/DCコンバータ38を蓄電機構12の放電の動作とする。すると、蓄電機構12は、接続線27、充電接続部26、第3電線34、第2スイッチ部32b、第2電線33、第1出力部23、接続端子43および第1電力線71を介して、パワコン3に接続される。このため、充電接続部26、第3電線34、第2スイッチ部32b、第2電線33、第1出力部23が、蓄電機構12からパワコン3への第3電路EL3となる。
ここで、ソーラーパネル2が発電していない場面であることから、第1ストリングS1と同様に第2ストリングS2も発電していない。すると、パワコン3では、第1ストリングS1と第2ストリングS2とが一組とされているので、第1電力線71を介して蓄電機構12から電力が送られると、第2電力線72から配線機構11の第4電路EL4を通って第2ストリングS2へと電流が逆流する虞がある。しかしながら、配線機構11は、第4電路EL4における第4電線35に逆流防止ダイオード39を設けているので、蓄電機構12から第2ストリングS2への電流の逆流を防止できる。これにより、第2ストリングS2が、逆流に起因して何らかの不具合が生じることを防止できる。パワコン3は、第1ストリングS1から電力が送られてきた場合と同様に、蓄電機構12から送られてきた電力を、負荷5での使用または商用電力系統Eへの売電のために変換する。これにより、蓄電機構12に充電した電力を、負荷5で適宜使用できるとともに電力計6を経て商用電力系統Eへと適宜売電できる。なお、この蓄電機構12に充電した電力の使用または売電は、時間帯で設定する等のように予め設定されていてもよく、実施例1の構成に限定されない。
次に、商用電力系統Eからの電力を使用しない設定(下記の動作で不足する場合には使用する)とされて、蓄電機構12の充電量が十分(充電量が許容最小値を超えている)であって、ソーラーパネル2からの発電量が変化する場面における動作の一例を説明する。この例では、朝方であって、時間の経過とともに発電量が増加するものとする。この場合、駆動コントローラ40は、電圧情報により第1電線31の電圧が所定値を下回ると、ソーラーパネル2が発電していない(発電量が小さい場合も含む)ものと判断する。すると、駆動コントローラ40は、バッテリー情報により蓄電機構12(蓄電池本体41)の充電量が許容最低値に達していないため、切替スイッチ32において第2電線33と第3電線34とを導通させるとともにDC/DCコンバータ38を蓄電機構12の放電の動作とする。これにより、配線機構11において第3電路EL3(図6参照)が形成され、蓄電機構12に充電した電力がパワコン3に出力されて、負荷5で適宜使用されるとともに、電力計6を経て商用電力系統Eへと適宜売電される。
その後、日が昇りソーラーパネル2から十分な発電量が得られるようになったものとする。すると、駆動コントローラ40は、電圧情報により第1電線31の電圧が所定値を上回るので、充電する設定となっているか否かを判断する。充電する設定の場合、駆動コントローラ40は、バッテリー情報により蓄電機構12(蓄電池本体41)の充電量が許容最大値に達していないと、切替スイッチ32において第1電線31と第3電線34とを導通させるとともにDC/DCコンバータ38を蓄電池本体41の充電の動作とする。これにより、配線機構11において第2電路EL2(図4参照)が形成され、第1ストリングS1で創り出した電力が、配線機構11を経て蓄電機構12(その蓄電池本体41)に充電される。充電しない設定の場合、駆動コントローラ40は、切替スイッチ32において第1電線31と第2電線33とを導通させるとともにDC/DCコンバータ38の蓄電池本体41の充電の動作を停止する。これにより、配線機構11において第1電路EL1(図5参照)が形成され、第1ストリングS1で創り出した電力が、配線機構11を経てパワコン3に出力されて、負荷5で適宜使用されるとともに、電力計6を経て商用電力系統Eへと適宜売電される。
このように、蓄電装置10は、ソーラーパネル2からパワコン3への電力線(71から74)の途中に配線機構11が介在されると、配線機構11における第1電路EL1と第2電路EL2と第3電路EL3とを制御コントローラ13および駆動コントローラ40により切り替える。すると、太陽光発電システム1では、蓄電装置10が蓄電機構12に充電する場合、配線機構11においてソーラーパネル2から蓄電機構12への第2電路EL2が形成されることで、蓄電装置10が取り付けられる前のソーラーパネル2が発電していない状態と同様となる。また、太陽光発電システム1では、蓄電装置10が蓄電機構12に充電しない場合、配線機構11においてソーラーパネル2からパワコン3への第1電路EL1が形成されることで、蓄電装置10が取り付けられる前のソーラーパネル2が発電している状態と同様となる。さらに、太陽光発電システム1では、蓄電装置10が蓄電機構12を放電する場合、配線機構11において蓄電機構12からパワコン3への第3電路EL3が形成されることで、蓄電装置10が取り付けられる前のソーラーパネル2が発電している状態と同様となる。
このように、太陽光発電システム1では、蓄電装置10の取り付けの有無に拘わらず、パワコン3への送電の有無に応じて動作することで、負荷5で適宜電力を使用できるとともに、電力計6を経て商用電力系統Eへと適宜売電できる。よって、蓄電装置10は、ソーラーパネル2からパワコン3への電力線(71から74)の途中に配線機構11を介在させるだけで、パワコン3を始めとして太陽光発電システム1の各構成部の変更を招くことなく、ソーラーパネル2からの電力を適宜充電し放電させての使用を可能とする。
特に、蓄電装置10は、ソーラーパネル2が有する4つのストリングSのうちの1つである第1ストリングS1から伸びる第1電力線71の途中に配線機構11を介在させて、第1ストリングS1が創り出した電力のみを蓄電機構12への充電の対象としている。ここで、従来の蓄電装置は、1つのソーラーパネル2が創り出した電力を一纏めとして扱っているので、日中に偏って創り出される大きな電力を所定の割合で切り分けて利用することが困難である。これに対して、蓄電装置10は、第1ストリングS1が創り出した電力のみを蓄電機構12への充電の対象としているので、ソーラーパネル2からの電力の4分の1を蓄電機構12の充電に利用しつつ残りの4分の3を他の用途(負荷5での使用や売電)に利用することができる。
これにより、蓄電装置10は、例えば、日中は蓄電機構12で充電しかつソーラーパネル2が発電しない時間帯に蓄電機構12に充電した電力を利用することで、日中は発電量の4分の3を利用可能としつつ発電しない時間帯でも発電量の約4分の1を利用可能とすることができる。このため、蓄電装置10は、ソーラーパネル2におけるピークの発電量を低減させるとともに電力を創り出す時間帯を拡げることができ、実質的に発電の態様を均すことができる。加えて、蓄電装置10は、日中であっても第1電路EL1とすることで、蓄電機構12で充電せずに従来と同様に全ての電力を利用することもできる。よって、蓄電装置10は、簡易な構成でソーラーパネル2が創り出す電力を所定の割合で切り分けて利用することができ、創り出された電力の利用の自由度を高めることができる。
加えて、蓄電装置10は、ソーラーパネル2の4つのストリングSのうちの1つの第1ストリングS1から伸びる第1電力線71の途中に配線機構11を介在させて、第1ストリングS1が創り出した電力のみを蓄電機構12への充電の対象としている。このため、蓄電装置10は、蓄電機構12やDC/DCコンバータ38の容量を小さくすることができ、小型化やコストを低減することができる。
本開示に係る眼科装置の実施例1の蓄電装置10は、以下の各作用効果を得ることができる。
蓄電装置10は、発電装置としてのソーラーパネル2が創り出した電力を充電する蓄電機構12と、ソーラーパネル2からパワコン3への第1電路EL1とソーラーパネル2から蓄電機構12への第2電路EL2と蓄電機構12からパワコン3への第3電路EL3とを形成する配線機構11と、を備える。そして、蓄電装置10は、ソーラーパネル2からパワコン3への電力線(71から74)の途中に配線機構11が介在され、制御部としての制御コントローラ13および駆動コントローラ40により、配線機構11における第1電路EL1と第2電路EL2と第3電路EL3とを切り替える。これにより、蓄電装置10は、ソーラーパネル2からパワコン3への電力線の途中に配線機構11を介在させるだけで、パワコン3の変更を招くことなく、ソーラーパネル2が作り出した電力を蓄電機構12に適宜充電し、適宜放電して利用することを可能とする。
特に、実施例1の蓄電装置10は、ソーラーパネル2に繋がれた電力線(71から74)の途中に配線機構11を介在させて第2電路EL2を形成し、ソーラーパネル2からの直流電力をDC/DCコンバータ38を介して蓄電機構12で充電する。このため、実施例1の蓄電装置10は、例えば直流から交流に変換した後に再び直流に変換することのように変換効率に起因して電力が低減することを防止でき、より効率良く充電することができる。
蓄電装置10は、配線機構11が、ソーラーパネル2が有する複数のストリングSのうちの単一のストリングS(実施例1では4つのストリングSのうちの第1ストリングS1)から伸びる第1電力線71の途中に介在される。このため、蓄電装置10は、ソーラーパネル2が創り出す電力のうちの一部を蓄電機構12で充電するとともに、他部を従来と同様に負荷5で適宜使用したり電力計6を経て商用電力系統Eへと適宜売電したりして利用できる。よって、蓄電装置10は、ソーラーパネル2が創り出す電力を所定の割合で切り分けて利用することができ、その電力の利用の自由度を高めることができる。
蓄電装置10は、配線機構11が、パワコン3において第1ストリングS1と一組とされた第2ストリングS2から伸びる電力線(第1電力線71)の途中に介在されることで、パワコン3から第2ストリングS2への電流の逆流を防止する逆流防止部(実施例1では逆流防止ダイオード39)を設けた第4電路EL4を形成する。このため、蓄電装置10は、ソーラーパネル2が発電していない場面で、蓄電機構12に充電した電力をパワコン3に送っても、蓄電機構12から第2ストリングS2への逆流を防止でき、第2ストリングS2での不具合の発生を防止しつつ蓄電機構12で充電した電力を使用したり売電したりできる。
蓄電装置10は、制御コントローラ13および駆動コントローラ40が、ソーラーパネル2での発電量と蓄電機構12の状態とに応じて、配線機構11における第1電路EL1と第2電路EL2と第3電路EL3とを切り替える。このため、蓄電装置10は、充電に適した状態では第2電路EL2とすることでソーラーパネル2からの電力で蓄電機構12を充電することができるとともに、充電に適さない状態では第1電路EL1とすることで従来と同様にソーラーパネル2からの電力を利用することができる。また、蓄電装置10は、放電に適した状態では第3電路EL3とすることで、蓄電機構12に充電した電力を利用することができ、放電に適さない状態では第1電路EL1とすることで、従来と同様にソーラーパネル2からの電力を利用することができる。
したがって、本発明に係る蓄電装置10は、発電装置としてのソーラーパネル2が設けられた住宅等に対して、簡易に取り付けることができる。
以上、本開示の蓄電装置を各実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については各実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例1では、蓄電装置10が発電装置(ソーラーパネル2)で創り出した電力のみを充電するものとしている。しかしながら、蓄電装置10は、商用電力系統Eからの電力を充電するものとしてもよく、実施例1の構成に限定されない。この場合、蓄電装置10は、例えば、安価な夜間電力を充電し、その充電した電力を昼間に使用することで、より経済的に電力を使用することができる。
また、実施例1では、蓄電装置10の配線機構11が、第2ストリングS2(ソーラーパネル2)からパワコン3への第4電路EL4を形成可能としている、しかしながら、取り付ける太陽光発電システム(1)のパワコン3が2つのストリングを一組とするものではない、または一組とされた他方のストリングにも第1電路EL1から第3電路EL3を形成するように配線機構11を設けるものとすれば、第4電路EL4を形成しなくてもよく、実施例1の構成に限定されない。加えて、取り付ける太陽光発電システム(1)のパワコン3が3つ以上のストリングを一組とするものである場合には、配線機構(11)を一組とするストリングの数に合わせて第4電路EL4と同様の電路を形成できる構成として、それらから伸びる電力線にも配線機構(11)を介在させることが望ましい。
さらに、実施例1では、発電装置(ソーラーパネル2)に対して単一の蓄電装置10を設けるものとしている。しかしながら、蓄電装置10は、発電装置に対して複数設けてもよく、実施例1の構成に限定されない。このため、蓄電装置10は、単一の発電装置に対して、それが有するストリングの数だけ取り付けることができるので、容易に任意の受電容量とすることができる。
実施例1では、配線機構11において、第1電線31のみに電圧測定部37を設けている。しかしながら、蓄電装置10は、配線機構11の第4電線35にも電圧測定部(37)を設けるものとしてもよい。この場合、第2ストリングS2での発電量も併せて取得できるので、より適切に制御できるとともにより効率良く発電装置(ソーラーパネル2)で創り出した電力を利用できる。これは、次のことによる。第1電線31のみに電圧測定部37を設けている場合、ソーラーパネル2が発電しているか否かを、第1ストリングS1の発電量のみで判断することとなる。このため、第2ストリングS2での発電量も併せて取得することで、より適切にソーラーパネル2が発電しているか否かを判断できる。
ここで、第1ストリングS1と第2ストリングS2とでは、実施例1のように同一のソーラーパネル2に同じ大きさ(発電面積)で隣接して設けられていても、発電量が必ずしも一致していない。このため、第1ストリングS1では発電しておらず(所定値よりも小さい発電量も含む)、かつ第2ストリングS2では発電している場合がある。ここで、例えば、ソーラーパネル2が発電している場合にはその電力を利用し、ソーラーパネル2が発電しなくなると蓄電機構12に充電した電力を利用する設定としている場合、第1電線31のみに電圧測定部37を設けていると第1ストリングS1では発電していないことから、第2ストリングS2の発電の有無に拘わらず、第3電路EL3を形成して蓄電機構12に充電した電力を利用することとなる。すると、蓄電機構12からの電力に対して第2ストリングS2からの電力が小さく、それらの電力の差が大きいと、第2ストリングS2からの電力を実質的に利用できなくなって蓄電機構12からの電力のみがパワコン3から出力されてしまう場合がある。このため、創り出された第2ストリングS2からの電力を利用できなくなってしまう。これに対して、第2ストリングS2の発電量も併せて取得していれば、第2ストリングS2が発電していると判断できるので、例えば、蓄電機構12からの電力の利用を待つ等のように第2ストリングS2からの電力を利用できるように制御することができる。これにより、第4電線35にも電圧測定部(37)を設けることで、第2ストリングS2からの電力を利用できるようにより適切に制御できるとともにより効率良く発電装置(ソーラーパネル2)で創り出した電力を利用できる。
実施例1では、配線機構11が図2に示す構成とされている。しかしながら、配線機構11は、ソーラーパネル2からパワコン3への電力線(71から74)の途中に介在された状態で、ソーラーパネル2からパワコン3への第1電路EL1と、ソーラーパネル2から蓄電機構12への第2電路EL2と、蓄電機構12からパワコン3への第3電路EL3と、が切り替え可能とされていればよく、実施例1の構成に限定されない。
実施例1では、蓄電池が設けられていない太陽光発電システム1に蓄電装置10を取り付ける例を示している。しかしながら、蓄電装置10は、既に蓄電池が設けられている太陽光発電システム(1)に取り付けるものとしてもよい。この場合であっても、太陽光発電システム(1)は取り付けられる前と同様に動作することを可能としつつ蓄電池を増設することが可能となり、実施例1と同様の効果を得ることができる。
実施例1では、分電盤4にCTセンサが設けられて負荷5で必要となる電力量の取得が可能とされており、その取得情報が制御コントローラ13に出力されるものとしている。しかしながら、制御コントローラ13が、負荷5で必要となる電力量の取得するものであればよく、実施例1の構成に限定されない。この他の方法としては、例えば、電力計6に代えて、売電量や買電量の計測とともに負荷5で必要となる電力量の取得が可能であって、それらのデータを無線または有線で送信することが可能なスマートメータを設けることがあげられる。
2 (発電装置の一例としての)ソーラーパネル 3 パワコン 10 蓄電装置 11 配線機構 12 蓄電機構 13 (制御部の一例としての)制御コントローラ 39 (逆流防止部の一例としての)逆流防止ダイオード 40 (制御部の一例としての)駆動コントローラ 71 (電力線の一例としての)第1電力線 72 (電力線の一例としての)第2電力線 73 (電力線の一例としての)第3電力線 74 (電力線の一例としての)第4電力線 EL1 第1電路 EL2 第2電路 EL3 第3電路 EL4 第4電路 S ストリング S1 第1ストリング S2 第2ストリング
Claims (4)
- 発電装置が自然エネルギーから創り出した電力を充電する蓄電機構と、
前記発電装置からパワコンへの電力線の途中に介在されることで、前記発電装置から前記パワコンへの第1電路と前記発電装置から前記蓄電機構への第2電路と前記蓄電機構から前記パワコンへの第3電路とを形成する配線機構と、
前記配線機構における前記第1電路と前記第2電路と前記第3電路との切り替えを制御する制御部と、を備えることを特徴とする蓄電装置。 - 前記配線機構は、前記発電装置が有する複数のストリングのうちの単一のストリングから伸びる前記電力線の途中に介在されることを特徴とする請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記配線機構が介在された前記ストリングを第1ストリングとして、
前記配線機構は、前記パワコンにおいて前記第1ストリングと一組とされた第2ストリングから伸びる前記電力線の途中に介在されることで、前記パワコンから前記第2ストリングへの逆流を防止する逆流防止部を設けた第4電路を形成することを特徴とする請求項2に記載の蓄電装置。 - 前記制御部は、前記発電装置での発電量と前記蓄電機構の状態とに応じて、前記配線機構における前記第1電路と前記第2電路と前記第3電路とを切り替えることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の蓄電装置。
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