JP3174684U - 太陽光発電用充放電システム及びそれに用いる充放電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大掛かりな工事を行うことなく、既設の太陽光発電システムと簡単に接続して使用でき、太陽光発電によって発電される電力を無駄なく有効に利用し、昼夜や季節、天候を問わず、安定して確実に電力を供給でき、商用電力の使用量を必要最低限に抑え、節電や環境保護に貢献でき、太陽光発電の有効利用性、電力供給の安定性に優れる太陽光発電用充放電システムを提供する。
【解決手段】太陽光発電部で発電される電力で負荷への電力供給が行われている場合に、太陽光発電部で発電された電力でバッテリへの充電を行うバッテリ充電切替部３５と、太陽光発電部で発電が不可能な場合に、バッテリに充電された電力又は商用電力を選択して負荷への電力供給を行う供給電力切替部３６とを備えている。
【選択図】図３

Description

本考案は、太陽光発電によって発電される電力を有効に利用して、商用電力の使用量を極力抑えることができる太陽光発電用充放電システム及びそれに用いる充放電制御装置に関するものである。

石油などの化石燃料の枯渇やその使用に伴う大気中の炭酸ガスの増加による地球の温暖化への対策として、太陽エネルギーの利用の促進が図られている。
そして、一般家庭の屋根に設置された太陽電池によって発電を行い、インバータを介して家庭内の電気機器に電力を供給する太陽光発電システムの実用化が進んでいる。
しかし、一般的な太陽光発電システムの使用方法は、日中に太陽電池で発電した電力を使用しながら、電力が余った時には売電し、電力が不足した時には商用電源を使用するものであり、曇りや雨の日及び夜間の電力は商用電源に頼ったものであって、電力の供給安定性に欠けるという問題点を有していた。また、太陽光発電システムの設置費用を償却するのに長期間を要するため、普及し難いという問題点を有していた。
そこで、電力の供給方法や供給装置について様々な検討がなされている。
例えば、（特許文献１）には、割安な深夜電力や太陽エネルギーにより発生した電力を蓄電池に充電し、深夜電力の供給時間外に蓄電池の電力を、電灯・電動機・電気機器等の負荷に供給する電力供給装置が提案されている。
また、（特許文献２）には、太陽電池出力を蓄積および放出する電力蓄積部と、電源供給対象の電源受給部が接続される電源供給部と、太陽電池および電力蓄積部から電源供給部への電源供給ラインを、所定の条件に従って開閉動作する開閉手段とを備えた簡易型電源装置が開示されている。

実用新案登録第３０５４８７１号公報 特開２０００−２５９２６７号公報

しかしながら、上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）では、深夜電力や太陽エネルギーにより発生した電力を蓄電池に充電し、深夜電力の供給時間外に使用するので、深夜電力の供給時間中は、全ての電力を深夜電力で賄う必要があり、太陽光発電の有効利用について十分な検討が行われておらず、商用電力の使用量を減らすことができないため、電気代を節約することができず、太陽光発電システムの設置費用を償却することが困難で、実用性、環境保護性に欠けるという課題を有していた。
（２）（特許文献２）は、家庭の屋根に設置された太陽電池に簡易型電源装置を接続し、簡易型電源装置を介して所要の装置や器具に電源を供給したり、太陽電池の電力を蓄積した簡易型電源装置を、電源のない場所に手軽に持ち運んで所要の装置や器具に電源を供給したりするものであるが、家庭での電力供給に使用する際の商用電力との使い分けについては検討されておらず、日中の電力供給や、太陽電池による発電量や蓄電量が不足した場合の電力供給などをどのように行うかが不明であり、電力の供給安定性、太陽光発電の有効利用性、機能性に欠けるという課題を有していた。

本考案は上記課題を解決するもので、充放電制御装置を配電盤（分電盤）に接続するだけで大掛かりな工事を行うことなく、既設の太陽光発電システムと簡単に接続して使用することができ、太陽光発電によって発電される電力を無駄なく有効に利用して、昼夜や季節、天候を問わず、安定して確実に電力を供給することができ、商用電力の使用量を必要最低限に抑え、節電や環境保護に貢献することができ、太陽光発電の有効利用性、電力供給の安定性に優れる太陽光発電用充放電システムの提供、及び太陽光発電によって発電される電力を家庭内のコンセントなどを通して簡単に蓄電でき、必要に応じて家庭内の照明や電気製品などの各種負荷に電力の供給を行って電気料金を節約することができると共に、停電や商用電源の電力供給不足にも対応して電力の自給自足を推進することができる汎用性、電力供給の確実性、省エネルギー性に優れた充放電制御装置の提供を目的とする。

本考案の請求項１に記載の太陽光発電用充放電システムは、太陽光発電部で発電される電力又は商用電力のいずれか一方が選択されて供給される充電用コンセントに挿抜自在に接続されるプラグと、前記プラグを通して供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータで変換された直流電力を充電するバッテリと、前記バッテリに充電された電力を交流電力に変換して出力するインバータと、前記太陽光発電部で発電される電力又は前記商用電力による前記バッテリへの充電及び前記太陽光発電部で発電される電力、前記商用電力、前記バッテリに充電された電力のいずれかによる負荷への電力供給を制御する制御部と、を有する充放電制御装置を備え、前記制御部が、前記太陽光発電部で前記負荷の消費電力以上の電力が発電され、前記太陽光発電部で発電される電力で前記負荷への電力供給が行われている場合に、前記太陽光発電部で発電された電力で前記バッテリへの充電を行うバッテリ充電切替部と、前記太陽光発電部で発電が不可能な場合に、前記バッテリに充電された電力又は前記商用電力を選択して前記負荷への電力供給を行う供給電力切替部と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）コンバータ、バッテリ、インバータ、制御部を有する充放電制御装置を備えているので、太陽光発電システムを備えた家庭などにおいて、充放電制御装置を配電盤（分電盤）に接続する簡単な電気工事だけで設置することができ、設置容易性、太陽光発電の有効利用性に優れる。
（２）太陽光発電部で発電される電力又は商用電力のいずれか一方が選択されて供給される充電用コンセントに挿抜自在に接続されるプラグを有する充放電制御装置を備えているので、プラグを充電用コンセントに差し込むだけで、太陽光発電部で発電される電力や商用電力を簡単にバッテリに充電して利用することができ、取扱い性、設置作業性に優れる。
（３）プラグ等の接続器具を通して供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを有する充放電制御装置を備えているので、充電用コンセント等の接続器具から供給される交流電力をバッテリの容量に応じた直流の出力電圧に変換してバッテリに充電することができ、充電効率性に優れる。
（４）バッテリに充電された電力を交流電力に変換して出力するインバータを有する充放電制御装置を備えていることにより、バッテリに充電された電力を家庭内の照明やコンセントに接続された電気製品などの各種負荷に簡単に供給することができるので、停電や商用電力の供給不足などにも即座に対応することができ、機能性、電力供給の確実性に優れる。
（５）太陽光発電部で発電される電力又は商用電力によるバッテリへの充電及び太陽光発電部で発電される電力、商用電力、バッテリに充電された電力のいずれかによる負荷への電力供給を制御する制御部を有する充放電制御装置を備えているので、太陽光発電部での発電量に関わらず、確実にバッテリへの充電を行うことができると共に、家庭内の照明やコンセントに接続された電気製品などの各種負荷に正弦波で安定して電力を供給することができ、太陽光発電の有効利用性、電力供給の安定性に優れる。
（６）充放電制御装置の制御部が、太陽光発電部で負荷の消費電力以上の電力が発電され、太陽光発電部で発電される電力で負荷への電力供給が行われている場合に、太陽光発電部で発電された電力でバッテリへの充電を行うバッテリ充電切替部を備えていることにより、日中の負荷による消費電力を太陽光発電部で発電される電力で賄いながら、夜間の負荷による消費電力を賄うための電力をバッテリに充電することができるので、太陽光発電部で発電される全ての電力を無駄なく有効に利用し、商用電力の使用量を極力減らすことができ、環境保護性に優れる。
（７）充放電制御装置の制御部が、太陽光発電部で発電が不可能な場合に、バッテリに充電された電力又は商用電力を選択して負荷への電力供給を行う供給電力切替部を備えていることにより、日中の天気が悪い日や夜間でも、バッテリに充電された電力が残っている間は商用電力に頼ることなくバッテリから負荷への電力供給を行うことができると共に、バッテリの充電が切れた時には直ちに商用電力による電力供給を行うことができるので、商用電力の使用量を必要最低限に抑えながら、途切れることなく確実に電力を供給し続けることができ、環境保護性、電力供給の確実性に優れる。

ここで、太陽光発電部はパワーコンディショナ（コントローラ）を有している。このパワーコンディショナは、インバータ、系統連係保護装置、自動運転制御装置などを内蔵しており、太陽電池パネルで発電した直流電力を１００Ｖの交流電力に変換し、系統と連係運転を行う。これにより、家庭にある配電盤（分電盤）を通して家庭内の照明やコンセントに接続された電気製品などの各種負荷に、太陽光発電部で発電した電力や商用電力を選択的に供給することができる。よって、パワーコンディショナは太陽光発電部の発電量が不足する場合には、商用電源から各種負荷に電力を供給するように自動的に切り替えを行う。また、発電された電力の内、消費されなかった余剰電力はパワーコンディショナを通して売電される。
充放電制御装置のコンバータ、バッテリ、インバータ、制御部は１つの筐体の中に収容することが好ましい。充放電制御装置の各部を一体に取り扱うことができ、取扱い性、設置作業性などに優れるためである。

充放電制御装置は配電盤（分電盤）と電気接続して制御部によりバッテリの充放電や負荷への電力供給を制御することができる。
制御部は、時刻、日照時間、バッテリの充電量などに応じて、バッテリ充電切替部や供給電力切替部によってバッテリの充放電や負荷への電力供給を制御できるものであればよい。バッテリ充電切替部や供給電力切替部としては、時刻（タイマー）によってオン、オフを切り替えるタイマーリレーやバッテリからの供給電圧によってオン、オフを切り替える低電圧リレーなどが好適に用いられる。制御部がタイマーを備えることにより、日照時間か否か、深夜電力時間帯か否かを簡便に判定することができ、バッテリの充放電や負荷への電力供給を適切に制御して、安定した電力供給を行うことができる。

コンバータは充電用コンセントから供給される交流の１００Ｖをバッテリに合わせて直流の充電電圧に変換する。バッテリの充電電圧は、直流１２Ｖ，２４Ｖ，３６Ｖ，４８Ｖなどがあり、適宜、選択することができるが、充電効率の良い１２Ｖを使用することが好ましい。
尚、過充電保護回路を取り付けることにより、バッテリへの過充電を防止でき、安全性に優れる。
バッテリに充電された電力は、家庭内の各種負荷で使用できるようにインバータで再び正弦波交流の１００Ｖに変換され、配電盤（分電盤）を通してコンセントなどから供給される。尚、交流出力の周波数は使用地に合わせて５０Ｈｚ又は６０Ｈｚを選択することができる。
尚、バッテリへの充電は、太陽光発電部で発電される電力だけでなく、商用電源からも行うことができる。商用電源から充電しておくことにより、太陽光発電の発電量が不足した場合や非常時にも確実に電力を供給することができ、電力供給の安定性に優れるためである。特に、深夜電力を契約すれば、充電不足時に夜間の内に安価な深夜電力で充電を行うことができ、電気代を節約することができる。

太陽光発電部で発電される電力が負荷の消費電力より少なく、商用電力で負荷への電力供給が行われている場合に、太陽光発電部で発電される電力を充電用コンセントに供給する充電源切替部を設けておけば、制御部のバッテリ充電切替部により、バッテリへの充電が選択された時に、太陽光発電部で発電された電力でバッテリへの充電を行うことができる。これにより、天候などの影響によって太陽光発電部での発電量が不足しても、日中の負荷への電力供給が途切れることがなく、太陽光発電部で発電される電力を無駄なく確実にバッテリに充電することができ、太陽光発電部の発電量不足時や夜間の電力供給に備えることが可能で、天候や季節などに左右されずに安定して電力を供給することができ、機能性、電力供給の確実性に優れる。
通常の太陽光発電システムでは、太陽光発電部で発電される電力が負荷の消費電力より少ない場合、パワーコンディショナは商用電源から各種負荷に電力を供給するように自動的に切り替えを行うが、上記のように太陽光発電部で発電された電力が充電用コンセントに供給されるようにしておけば、バッテリ充電切替部をオンにするだけで、容易に太陽光発電部で発電された電力でバッテリの充電を行うことができる。

請求項２に記載の考案は、請求項１に記載の太陽光発電用充放電システムであって、前記制御部の前記供給電力切替部は、前記バッテリに充電された電力による前記負荷への電力供給中に異常が発生した時に、前記商用電力による電力供給に切り替える構成を有している。
この構成により、請求項１の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）制御部の供給電力切替部は、バッテリに充電された電力による負荷への電力供給中に異常が発生した時に、商用電力による電力供給に切り替えることにより、バッテリに異常が発生した場合でも、負荷への電力供給が途切れることはなく、電力供給の確実性に優れる。

ここで、バッテリの異常としては、供給電圧の低下、温度上昇、容量オーバーなどがある。バッテリに充電された電力の残量やバッテリからの供給電圧の変動などに応じて、制御部の供給電力切替部がバッテリによる電力供給から商用電力による電力供給に自動的に切り替えることにより、安定した電力供給を行うことができる。特に、日中の発電量が不十分で、バッテリの充電量が不足している場合でも、直ちに商用電力による電力供給に自動的に切り替えることができるので、夜間などに負荷への電力供給が途切れることがなく、信頼性に優れる。

請求項３に記載の考案は、請求項１又は２に記載の太陽光発電用充放電システムであって、前記制御部の前記バッテリ充電切替部は、深夜電力時間帯に前記バッテリの充電量が、設定した規定値を下回った時に、深夜電力によって前記バッテリへの充電を行う構成を有している。
この構成により、請求項１又は２の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）制御部のバッテリ充電切替部は、深夜電力時間帯にバッテリの充電量が、設定した規定値を下回った時に、深夜電力によってバッテリへの充電を行うことにより、翌日の太陽光発電部による発電量が不十分で、太陽光発電部から負荷への電力供給ができない場合に備えることができ、前日の夜間に安い深夜電力で充電されたバッテリから電力供給することができるので、電気代を節約できるだけでなく、日中の商用電力の消費量を低減できると共に、商用電力の供給不足が発生しても確実に電力を供給することができ、節電性、電力供給の安定性に優れる。

ここで、制御部は、日中や夜間における負荷の電力消費量を記録できることが好ましい。日中における負荷の平均的な電力消費量に応じて、深夜電力によってバッテリへの充電を行う規定値や充電量を適切に決定することができるためである。
少なくとも１日の内の日中に消費する予定の電力を前日の夜間にバッテリに充電しておけば、翌日、太陽光発電部による発電が不能な場合でも、バッテリから負荷への電力供給を行うことができ、商用電力を使用する必要が少なくなり、電気代を節約できる。
尚、バッテリの充電容量は適宜、選択することができるが、夜間に深夜電力によってバッテリへの充電を行った後でも、少なくとも太陽光発電部によって発電される１日分の電力を充電できるだけの容量を有することが好ましい。翌日、太陽光発電部による発電が行われた場合に、発電された電力を無駄なく確実にバッテリへ充電し、有効利用するためである。

請求項４に記載の考案は、請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の太陽光発電用充放電システムであって、前記バッテリが、鉛蓄電池である構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１項の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）バッテリが、鉛蓄電池であることにより、リチウム電池のように完全放電させてから充電しなくても性能が劣化することがないので、鉛蓄電池の特性を活かして必要な時に充放電を繰り返すことができ、電力の供給が途切れるおそれがなく、性能の安定性、長寿命性、連続使用性に優れる。

ここで、鉛蓄電池は新品でも使用済みバッテリ（廃鉛蓄電池）の再生品でもよい。特に、再生品（再生鉛蓄電池）を使用することにより、廃鉛蓄電池を有効利用することができ、省資源性、環境保護性に優れる。

本考案の請求項５に記載の充放電制御装置は、請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の太陽光発電用充放電システムに用いる充放電制御装置であって、筐体内に前記コンバータ、前記バッテリ、前記インバータ、前記制御部が電気的に接続されて収容され、前記バッテリが複数の再生鉛蓄電池からなる構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
（１）筐体内にコンバータ、バッテリ、インバータ、制御部が電気的に接続されて収容されているので、配電盤（分電盤）に接続するだけで既設の太陽光発電システムと協働して太陽光発電で発電された電力の充放電や売電を簡単に制御することができ、昼夜や季節、天候を問わず、安定して確実に電力を供給することができ、太陽光発電の有効利用性、電力供給の確実性に優れる。
（２）筐体内に収容されたコンバータ、バッテリ、インバータ、制御部を一体に取り扱うことができ、設置作業や補修、点検などを容易に行うことが可能で、取扱い性、メンテナンス性、耐久性に優れる。
（３）バッテリとして複数の再生鉛蓄電池を用いるので、各家庭の電力消費量に応じて再生鉛蓄電池の数を増減させるだけで、必要な電力を充電、供給することができ、汎用性、動作の確実性に優れる。
（４）バッテリとして再生鉛蓄電池を利用することにより、資源の有効利用性、環境保護性に優れる。

ここで、筐体は、コンバータ、バッテリ、インバータ、制御部を収容できるものであればよいが、防雨型とすることにより、各部を風雨などから守ることができ、屋外に設置することも可能で、耐久性、設置自在性に優れる。
再生鉛蓄電池の数は、各家庭の電力消費量などに応じて、適宜、選択することができる。尚、電力消費量に比べて蓄電容量を大きめに設定し、常に一定量の電力を蓄えるようにしておけば、天候不良や停電、商用電源の電力供給不足などが続いても、安定した電力供給を行うことができ、信頼性に優れる。
充放電制御装置は、各々の再生鉛蓄電池の電圧を検査するバッテリ検査部を有することが好ましい。複数の再生鉛蓄電池の中から、性能が低下したものを順次交換することができ、全ての再生鉛蓄電池を最後まで有効に利用することができ、省資源性に優れるためである。
バッテリ検査部としては、各々の再生鉛蓄電池の複数の液口栓の内のいずれか１つから電槽の内部に挿通される検査用端子を有し、一端が再生鉛蓄電池の正極端子又は負極端子と接続され、他端がロータリースイッチなどの端子選択部により各々の再生鉛蓄電池の検査用端子に選択的に接続されて、正極端子又は負極端子と検査用端子の間の電圧を測定する電圧計（テスター）を備えたものが好適に用いられる。端子選択部で各々の再生鉛蓄電池の検査用端子を順次選択することができ、どの再生鉛蓄電池の電圧が低下しているか短時間で効率的に検査することができ、メンテナンス性に優れる。このとき、充放電制御装置に、電圧低下の有無を表示するランプやメータなどのバッテリ検査表示部を設けることにより、誰でも簡単に検査を行うことができ、使用性に優れる。尚、検査用端子により電解液の液面高さも検出することができるので、電解液が不足している場合には蒸留水を供給して性能を維持することができる。

請求項６に記載の考案は、請求項５に記載の太陽光発電用充放電システムに用いる充放電制御装置であって、前記バッテリが充電中であるか又は放電中であるかを表示する充放電表示部を備えた構成を有している。
この構成により、請求項５の作用に加え、以下のような作用を有する。
（１）バッテリが充電中であるか又は放電中であるかを表示する充放電表示部を有することにより、充電又は放電の動作が正常に行われているかどうかを容易に確認することができ、取扱い性、メンテナンス性に優れる。

ここで、充放電表示部は充電中か放電中かを区別できるものであればよいが、ランプを点灯させるものや、文字を表示させるものが好適に用いられる。
太陽光発電部で発電が行われているにも関わらず、バッテリへの充電が行われていない場合や夜間にバッテリからの放電（負荷への電力供給）が行われていない場合には、バッテリの性能低下や充放電制御装置の動作不良が発生している可能性があるため、直ちに検査を行って、バッテリの交換や充放電制御装置の修理などを行うことができ、メンテナンス性に優れる。
尚、充放電制御装置を屋外に設置する場合には、室内に充放電表示部を設置することにより、室内から常時簡単に充放電制御装置の動作状況を知ることができ、使用性に優れる。

本考案の太陽光発電用充放電システムによれば、以下のような効果が得られる。
請求項１に記載の考案によれば、以下のような効果を有する。
（１）太陽光発電システムを備えた家庭などにおいて、簡単な電気工事だけで設置することができ、太陽光発電の発電量や負荷による電力消費量などに応じて、充放電を制御することが可能な設置容易性、太陽光発電の有効利用性に優れた太陽光発電用充放電システムを提供することができる。

請求項２に記載の考案によれば、請求項１の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）日中の発電量が不十分でバッテリの充電量が不足する場合やその他の異常が発生した場合でも、負荷への電力供給が途切れることがなく、電力供給の確実性に優れた太陽光発電用充放電システムを提供することができる。

請求項３に記載の考案によれば、請求項１又は２の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）太陽光発電による発電量の不足に備えて夜間の内に深夜電力でバッテリへの充電を行うことにより、日中の商用電力の消費量を確実に低減して電気代を節約できるだけでなく、商用電力の供給不足が発生しても安定して負荷への電力供給を行うことができる節電性、電力供給の安定性に優れた太陽光発電用充放電システムを提供することができる。

請求項４に記載の考案によれば、請求項１乃至３の内いずれか１項の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）リチウム電池のように完全放電させてから充電する必要がなく、充放電を繰り返すことができ、電力の供給が途切れるおそれのない性能の安定性、長寿命性、連続使用性に優れた太陽光発電用充放電システムを提供することができる。

請求項５に記載の考案によれば、以下のような効果を有する。
（１）配電盤（分電盤）に接続するだけで既設の太陽光発電システムと協働して太陽光発電で発電された電力の充放電や売電を簡単に制御することができ、昼夜や季節、天候を問わず、安定して確実に電力を供給することができる太陽光発電の有効利用性、電力供給の確実性に優れた充放電制御装置を提供することができる。

請求項６に記載の考案によれば、請求項５の効果に加え、以下のような効果を有する。
（１）充電又は放電の動作が正常に行われているかどうかを容易に確認することができる取扱い性、メンテナンス性に優れた充放電制御装置を提供することができる。

実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの構成を示すブロック図 実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの動作を示すフローチャート 実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの日中の動作の一例を示す回路図 実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの夜間の動作の一例を示す回路図 実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの夜間の動作の他の例を示す回路図

（実施の形態１）
本考案の実施の形態１における太陽光発電用充放電システムについて、以下、図面を用いて説明する。なお、本考案は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
図１は実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの構成を示すブロック図である。
図１中、１は後述する太陽光発電部２０と充放電制御装置３０を組合せて構成された実施の形態１における太陽光発電用充放電システム、１０は家庭などに設置され後述する太陽光発電部２０で発電される電力又は商用電源５０から供給される商用電力のいずれかを家庭内に供給するための配電盤（分電盤）、１５は配電盤１０を通して電力が供給される家庭内の照明やコンセントに接続された電気製品などの各種負荷、２１は屋根などに設置され太陽光発電を行う太陽光発電部２０の太陽電池パネル、２２は太陽電池パネル２１で発電した直流電力を交流１００Ｖに変換すると共に、家庭内などへ供給する電力源の選択や売電を制御する太陽光発電部２０のパワーコンディショナ、２５は配電盤１０を通して電力が供給されるコンセントの一つで後述する充放電制御装置３０を充電するための充電用コンセント、３０は配電盤１０に電気接続されると共に、プラグを充電用コンセント２５に差し込むことにより、太陽光発電部２０で発電される電力の充放電や家庭内の各種負荷１５への電力供給を制御する太陽光発電用充放電システム１の充放電制御装置、３０Ａは後述する充放電制御装置３０のバッテリ３２の充放電の有無を表示する充放電表示部、３１は充電用コンセント２５からプラグを通して供給される１００Ｖの交流電力（太陽光発電部２０で発電される電力又は商用電源５０から供給される商用電力）を１２Ｖの直流電力に変換する充放電制御装置３０のコンバータ、３２はコンバータ３１で変換された１２Ｖの直流電力を充電する鉛蓄電池を用いた充放電制御装置３０のバッテリ、３３はバッテリ３２に充電された電力を１００Ｖの交流電力に変換して出力する充放電制御装置３０のインバータ、３４は太陽光発電部２０で発電される電力又は商用電源５０から供給される商用電力によるバッテリ３２への充電及び太陽光発電部２０で発電される電力、商用電力、バッテリ３２に充電された電力のいずれかによる各種負荷１５への電力供給を内蔵されたタイマーなどで制御する充放電制御装置３０の制御部である。

充放電表示部３０Ａは、ランプの点灯や文字表示などによりバッテリ３２が充電中か放電中かを表示するものが好適に用いられる。これにより、充放電制御装置３０が正常に動作しているかどうかを容易に確認することができる。尚、充放電制御装置３０を屋外に設置する場合には、室内に充放電表示部３０Ａを設置することにより、室内でも常時簡単に充放電制御装置３０の動作状況を知ることができ、使用性に優れる。
バッテリ３２に使用する鉛蓄電池は新品でも使用済みバッテリ（廃鉛蓄電池）の再生品でもよいが、特に、再生品（再生鉛蓄電池）を使用することにより、廃鉛蓄電池を有効利用することができ、省資源性、環境保護性に優れる。
尚、バッテリ３２として使用する鉛蓄電池（再生鉛蓄電池）の数は、各家庭の電力消費量などに応じて、適宜、選択することができるが、電力消費量に比べて蓄電容量を大きめに設定し、常に一定量の電力を蓄えるようにしておけば、天候不良や停電、商用電源の電力供給不足などが続いても、安定した電力供給を行うことができ、信頼性に優れる。

バッテリ３２として複数の再生鉛蓄電池を使用する場合、充放電制御装置３０は、各々の再生鉛蓄電池の電圧を検査するバッテリ検査部を有することが好ましい。複数の再生鉛蓄電池の中から、性能が低下したものを順次検出して交換することができ、全ての再生鉛蓄電池を最後まで有効に利用することができ、省資源性に優れるためである。
バッテリ検査部としては、例えば再生鉛蓄電池の複数の液口栓の内のいずれか１つから電槽の内部に検査用端子を挿通しておけば、正極端子又は負極端子と検査用端子との間の電圧を電圧計（テスター）で測定することができる。よって、各々の再生鉛蓄電池の検査用端子と電圧計（テスター）の端子との間の接続をロータリースイッチなどの端子選択部を用いて、順次選択して切り替えるようにすれば、どの再生鉛蓄電池の電圧が低下しているか短時間で効率的に検査することができ、メンテナンス性に優れる。このとき、充放電制御装置３０に、電圧低下の有無を表示するランプやメータなどのバッテリ検査表示部を設けることにより、誰でも簡単に検査を行うことができ、使用性に優れる。尚、検査用端子により電解液の液面高さも検出することができるので、電解液が不足している場合には蒸留水を供給して性能を維持することができる。

以上のように構成された実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの動作について説明する。
図２は実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの動作を示すフローチャートである。
図２において、まず、充放電制御装置３０の制御部３４は内蔵されたタイマーで日照時間か否かを判定する（Ｓ１：日照時間判定ステップ）。
日照時間中、太陽光発電部２０のパワーコンディショナ２２は、太陽光発電部２０（太陽電池パネル２１）による太陽光発電量が家庭内の各種負荷１５による負荷消費電力量以上か否かを判定する（Ｓ２：太陽光発電量第１判定ステップ）。
パワーコンディショナ２２は、ステップ２で太陽光発電量が負荷消費電力量以上であると判定した場合、太陽光発電部２０から各種負荷１５への電力供給を行う（Ｓ３：太陽光発電電力供給ステップ）。
このとき、充電用コンセント２５にも太陽光発電部２０から電力が供給されるので、制御部３４によりバッテリ３２への充電が選択されれば、太陽光発電部２０からバッテリ３２への充電が行われ（Ｓ４：太陽光発電電力充電ステップ）、その旨が充放電表示部３０Ａなどに表示される（Ｓ５：第１充電表示ステップ）。
さらに、パワーコンディショナ２２は、太陽光発電部２０で発電される電力から各種負荷１５に供給される電力とバッテリ３２に充電される電力を差し引いて余剰電力があるか否かを判定し（Ｓ６：太陽光発電余剰電力判定ステップ）、余剰電力があると判定した時は売電を行い（Ｓ７：太陽光発電電力売電ステップ）、ステップ１へ戻る。ステップ６で余剰電力がないと判定した場合は、ステップ１へ戻る。

また、パワーコンディショナ２２は、ステップ２で太陽光発電量が負荷消費電力量より少ないと判定した場合、各種負荷１５への電力供給不足を防止するため、商用電源５０から各種負荷１５への電力供給を行う（Ｓ８：商用電力第１供給ステップ）。そして、充電用コンセント２５にも商用電源５０から電力が供給されるので、制御部３４がバッテリ３２への充電を選択することにより、商用電源５０からバッテリ３２へ充電を行い（Ｓ９：商用電力充電ステップ）、その旨を充放電表示部３０Ａなどに表示して（Ｓ１０：第２充電表示ステップ）、ステップ１へ戻る。

また、ステップ１でタイマーにより日照時間でないと判定した場合、制御部３４は、バッテリ３２の充電を停止する（Ｓ１１：バッテリ充電停止ステップ）。そして、制御部３４は、充放電制御装置３０のバッテリ３２に異常が発生していないかどうかを判定する（Ｓ１２：バッテリ異常判定ステップ）。
制御部３４は、ステップ１２でバッテリ３２に異常が発生していない（正常な電力供給可能）と判定した場合、バッテリ３２から各種負荷１５への電力供給を行い（Ｓ１３：バッテリ充電電力供給ステップ）、バッテリ３２が放電中であることを充放電表示部３０Ａなどに表示して（Ｓ１４：放電表示ステップ）、ステップ１へ戻る。

また、制御部３４は、ステップ１２でバッテリ３２に電圧低下、発熱、容量オーバーなどの異常が発生していると判定した場合、バッテリ３２からの電力供給（放電）を停止し、商用電源５０から各種負荷１５への電力供給を行う（Ｓ１５：商用電力第２供給ステップ）。
次に、制御部３４は、タイマーにより現在時刻が深夜電力の時間帯か否かを判定し（Ｓ１６：深夜電力時間帯判定ステップ）、深夜電力の時間帯であると判定した時は商用電源５０からバッテリ３２への充電を行い（Ｓ１７：深夜電力充電ステップ）、バッテリ３２が充電中であることを充放電表示部３０Ａなどに表示して（Ｓ１８：第３充電表示ステップ）、ステップ１へ戻る。ステップ１６で深夜電力の時間帯でないと判定した場合は、ステップ１へ戻る。
以上の動作を絶え間なく繰り返すことにより、各種負荷１５への電力供給とバッテリ３２の充放電が途切れることなく適切に行われる。

次に、実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの動作を具体的な回路に基づいて説明する。
図３は実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの日中の動作の一例を示す回路図であり、図４は実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの夜間の動作の一例を示す回路図であり、図５は実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの夜間の動作の他の例を示す回路図である。
図３乃至図５中、３５は充放電制御装置３０のプラグが充電用コンセント２５に接続された状態でバッテリ３２への充電の有無を切り替える制御部３４のバッテリ充電切替部、３６はバッテリ３２に充電された電力又は商用電源５０から供給される電力を選択して各種負荷１５への電力供給を行う制御部３４の供給電力切替部、３７はバッテリ３２から各種負荷１５への電力供給の有無を切り替える供給電力切替部３６のバッテリ電力供給切替部、３８ａはバッテリ３２からの供給電圧の低下に応じてバッテリ３２からの電力供給を停止する低電圧リレーを用いた供給電力切替部３６の充電不足時電力供給第１切替部、３８ｂは充電不足時電力供給第１切替部３８ａと同期して商用電源５０から各種負荷１５への電力供給に切り替える低電圧リレーを用いた供給電力切替部３６の充電不足時電力供給第２切替部、３９は太陽光発電部２０又は商用電源５０から各種負荷１５への電力供給の有無を切り替える供給電力切替部３６の負荷用電力供給切替部、４０はバッテリ充電切替部３５，供給電力切替部３６のバッテリ電力供給切替部３７，負荷用電力供給切替部３９のオン、オフを時間によって切り替える制御部３４のタイマーである。

まず、実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの日中の動作について説明する。
図３は、日中において、太陽光発電部２０で十分な発電が行われている状態を示している。
また、表１は、制御部３４の各々の切替部（３５，３７，３８ａ，３８ｂ，３９）のＯＮ、ＯＦＦの切替によるバッテリ３２の充放電状態を示している。
太陽光発電部２０で十分な発電が行われている場合、太陽光発電部２０のパワーコンディショナ２２の制御によって、各種負荷１５及び充電用コンセント２５の電力源として太陽光発電部２０が選択される。このとき、制御部３４では、タイマー４０により、日照時間であることを判定し、供給電力切替部３６の負荷用電力供給切替部３９をオンにすることにより、太陽光発電部２０で発電された電力が各種負荷１５に供給されている。同時に、バッテリ充電切替部３５をオンにすることにより、太陽光発電部２０で発電された電力がバッテリ３２に充電される。尚、バッテリ３２から放電されないように、バッテリ電力供給切替部３７，充電不足時電力供給第１切替部３８ａはオフにし、充電不足時電力供給第２切替部３８ｂは充電不足時電力供給第１切替部３８ａと同期してオンになっている（表１のバッテリ充電状態）。
さらに、太陽光発電部２０の発電量に余裕がある場合は、太陽光発電部２０のパワーコンディショナ２２の制御によって、余剰電力を売電することができる。
なお、太陽光発電部２０での発電量が不足する時には、太陽光発電部２０のパワーコンディショナ２２の制御によって、各種負荷１５及び充電用コンセント２５の電力源として商用電源５０が選択される。よって、充放電制御装置３０の制御部３４により、バッテリ充電切替部３５をオンにしたままにしておけば、商用電源５０でバッテリ３２に充電することができる。

次に、実施の形態１の太陽光発電用充放電システムの夜間の動作について説明する。
図４は、夜間において、バッテリ３２が十分に充電されている状態を示している。
制御部３４は、タイマー４０により、日照時間でないことを判定すると、バッテリ充電切替部３５をオフにし、供給電力切替部３６のバッテリ電力供給切替部３７，充電不足時電力供給第１切替部３８ａををオンにして、充電不足時電力供給第２切替部３８ｂ，負荷用電力供給切替部３９ををオフにすることにより、バッテリ３２から各種負荷１５へ電力を供給することができる（表１のバッテリ放電状態）。
尚、夜間であるため、太陽光発電部２０のパワーコンディショナ２２の制御によって、各種負荷１５及び充電用コンセント２５の電力源として商用電源５０が自動的に選択されている。これにより、バッテリ３２の充電量が不足し、出力電圧が低下した時には、図５に示すように、制御部３４が供給電力切替部３６の充電不足時電力供給第１切替部３８ａをオフにし、充電不足時電力供給第２切替部３８ｂをオンにすることにより、タイマー４０の時間とは無関係に、直ちにバッテリ３２による電力供給から商用電源５０による電力供給に切り替わる（表１のバッテリ放電中止状態）。
また、制御部３４はバッテリ３２の充電量が不足している場合など、必要に応じてバッテリ充電切替部３５をオンにすることにより、深夜電力によるバッテリ３２への充電を行うこともできる。

本考案の実施の形態１における太陽光発電用充放電システムによれば、以下の作用を有する。
（１）コンバータ、バッテリ、インバータ、制御部を有する充放電制御装置を備えているので、太陽光発電システムを備えた家庭などにおいて、充放電制御装置を配電盤（分電盤）に接続する簡単な電気工事だけで設置することができ、設置容易性、太陽光発電の有効利用性に優れる。
（２）太陽光発電部で発電される電力又は商用電力のいずれか一方が選択されて供給される充電用コンセントに挿抜自在に接続されるプラグを有する充放電制御装置を備えているので、プラグを充電用コンセントに差し込むだけで、太陽光発電部で発電される電力や商用電力を簡単にバッテリに充電して利用することができ、取扱い性、設置作業性に優れる。
（３）プラグ等の接続器具を通して供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータを有する充放電制御装置を備えているので、充電用コンセント等の接続器具から供給される交流電力をバッテリの容量に応じた直流の出力電圧に変換してバッテリに充電することができ、充電効率性に優れる。
（４）バッテリに充電された電力を交流電力に変換して出力するインバータを有する充放電制御装置を備えていることにより、バッテリに充電された電力を家庭内の照明やコンセントに接続された電気製品などの各種負荷に簡単に供給することができるので、停電や商用電力の供給不足などにも即座に対応することができ、機能性、電力供給の確実性に優れる。
（５）太陽光発電部で発電される電力又は商用電力によるバッテリへの充電及び太陽光発電部で発電される電力、商用電力、バッテリに充電された電力のいずれかによる負荷への電力供給を制御する制御部を有する充放電制御装置を備えているので、太陽光発電部での発電量に関わらず、確実にバッテリへの充電を行うことができると共に、家庭内の照明やコンセントに接続された電気製品などの各種負荷に正弦波で安定して電力を供給することができ、太陽光発電の有効利用性、電力供給の安定性に優れる。
（６）充放電制御装置の制御部が、太陽光発電部で負荷の消費電力以上の電力が発電され、太陽光発電部で発電される電力で負荷への電力供給が行われている場合に、太陽光発電部で発電された電力でバッテリへの充電を行うバッテリ充電切替部を備えているので、日中の負荷による消費電力を太陽光発電部で発電される電力で賄いながら、夜間の負荷による消費電力を賄うための電力をバッテリに充電することができるので、太陽光発電部で発電される全ての電力を無駄なく有効に利用し、商用電力の使用量を極力減らすことができ、環境保護性に優れる。
（７）充放電制御装置の制御部が、太陽光発電部で発電が不可能な場合に、バッテリに充電された電力又は商用電力を選択して負荷への電力供給を行う供給電力切替部を備えているので、日中の天気が悪い日や夜間でも、バッテリに充電された電力が残っている間は商用電力に頼ることなくバッテリから負荷への電力供給を行うことができると共に、バッテリの充電が切れた時には直ちに商用電力による電力供給を行うことができるので、商用電力の使用量を必要最低限に抑えながら、途切れることなく確実に電力を供給し続けることができ、環境保護性、電力供給の確実性に優れる。
（８）制御部の供給電力切替部は、バッテリに充電された電力による負荷への電力供給中に電圧低下などの異常が発生した時に、商用電力による電力供給に切り替えることにより、バッテリに異常が発生した場合でも、負荷への電力供給が途切れることはなく、電力供給の確実性に優れる。
（９）制御部のバッテリ充電切替部は、深夜電力時間帯にバッテリの充電量が、設定した規定値を下回った時に、深夜電力によってバッテリへの充電を行うことにより、翌日の太陽光発電部による発電量が不十分で、太陽光発電部から負荷への電力供給ができない場合に備えることができ、前日の夜間に安い深夜電力で充電されたバッテリから電力供給することができるので、電気代を節約できるだけでなく、日中の商用電力の消費量を低減できると共に、商用電力の供給不足が発生しても確実に電力を供給することができ、節電性、電力供給の安定性に優れる。
（１０）バッテリが、鉛蓄電池であることにより、リチウム電池のように完全放電させてから充電しなくても性能が劣化することがないので、その特性を活かして充放電を繰り返すことができ、電力の供給が途切れるおそれがなく、性能の安定性、長寿命性、連続使用性に優れる。

本考案の実施の形態１における太陽光発電用充放電システムに用いる充放電制御装置によれば、以下の作用を有する。
（１）筐体内にコンバータ、バッテリ、インバータ、制御部が電気的に接続されて収容されているので、配電盤（分電盤）に接続するだけで既設の太陽光発電システムと協働して太陽光発電で発電された電力の充放電や売電を簡単に制御することができ、昼夜や季節、天候を問わず、安定して確実に電力を供給することができ、太陽光発電の有効利用性、電力供給の確実性に優れる。
（２）筐体内に収容されたコンバータ、バッテリ、インバータ、制御部を一体に取り扱うことができ、設置作業や補修、点検などを容易に行うことが可能で、取扱い性、メンテナンス性、耐久性に優れる。
（３）バッテリとして複数の再生鉛蓄電池を用いるので、各家庭の電力消費量に応じて再生鉛蓄電池の数を増減させるだけで、必要な電力を充電、供給することができ、汎用性、動作の確実性に優れる。
（４）バッテリとして再生鉛蓄電池を利用することにより、資源の有効利用性、環境保護性に優れる。
（５）バッテリが充電中であるか又は放電中であるかを表示する充放電表示部を有することにより、充電又は放電の動作が正常に行われているかどうかを容易に確認することができ、取扱い性、メンテナンス性に優れる。

本考案は、充放電制御装置を配電盤（分電盤）に接続するだけで大掛かりな工事を行うことなく、既設の太陽光発電システムと簡単に接続して使用することができ、太陽光発電によって発電される電力を無駄なく有効に利用して、昼夜や季節、天候を問わず、安定して確実に電力を供給することができ、商用電力の使用量を必要最低限に抑え、節電や環境保護に貢献することができ、太陽光発電の有効利用性、電力供給の安定性に優れる太陽光発電用充放電システムの提供、及び太陽光発電によって発電される電力を家庭内のコンセントなどを通して簡単に蓄電でき、必要に応じて家庭内の照明や電気製品などの各種負荷に電力の供給を行って電気料金を節約することができると共に、停電や商用電源の電力供給不足にも対応することができる汎用性、電力供給の確実性、省エネルギー性に優れた充放電制御装置の提供を行うことができ、既存の太陽光発電システムを有効利用して電力の自給自足を図ることができ、商用電力の供給不足の解消に役立てることができる。

１ 太陽光発電用充放電システム
１０ 配電盤（分電盤）
１５ 各種負荷
２０ 太陽光発電部
２１ 太陽電池パネル
２２ パワーコンディショナ
２５ 充電用コンセント
３０ 充放電制御装置、
３１ コンバータ
３２ バッテリ
３３ インバータ
３４ 制御部
３５ バッテリ充電切替部
３６ 供給電力切替部
３７ バッテリ電力供給切替部
３８ａ 充電不足時電力供給第１切替部
３８ｂ 充電不足時電力供給第２切替部
３９ 負荷用電力供給切替部
４０ タイマー
５０ 商用電源

Claims (6)

1. 太陽光発電部で発電される電力又は商用電力のいずれか一方が選択されて供給される充電用コンセントに挿抜自在に接続されるプラグと、前記プラグを通して供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータで変換された直流電力を充電するバッテリと、前記バッテリに充電された電力を交流電力に変換して出力するインバータと、前記太陽光発電部で発電される電力又は前記商用電力による前記バッテリへの充電及び前記太陽光発電部で発電される電力、前記商用電力、前記バッテリに充電された電力のいずれかによる負荷への電力供給を制御する制御部と、を有する充放電制御装置を備え、
   前記制御部が、前記太陽光発電部で前記負荷の消費電力以上の電力が発電され、前記太陽光発電部で発電される電力で前記負荷への電力供給が行われている場合に、前記太陽光発電部で発電された電力で前記バッテリへの充電を行うバッテリ充電切替部と、前記太陽光発電部で発電が不可能な場合に、前記バッテリに充電された電力又は前記商用電力を選択して前記負荷への電力供給を行う供給電力切替部と、を備えていることを特徴とする太陽光発電用充放電システム。
2. 前記制御部の前記供給電力切替部は、前記バッテリに充電された電力による前記負荷への電力供給中に異常が発生した時に、前記商用電力による電力供給に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電用充放電システム。
3. 前記制御部の前記バッテリ充電切替部は、深夜電力時間帯に前記バッテリの充電量が、設定した規定値を下回った時に、深夜電力によって前記バッテリへの充電を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電用充放電システム。
4. 前記バッテリが、鉛蓄電池であることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の太陽光発電用充放電システム。
5. 請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の太陽光発電用充放電システムに用いる充放電制御装置であって、筐体内に前記コンバータ、前記バッテリ、前記インバータ、前記制御部が電気的に接続されて収容され、前記バッテリが複数の再生鉛蓄電池からなることを特徴とする充放電制御装置。
6. 前記バッテリが充電中であるか又は放電中であるかを表示する充放電表示部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の充放電制御装置。

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