JP5725183B2 - エネルギー保存システム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エネルギー保存システム及びその制御方法に関する。

環境破壊、資源枯渇などが問題になりつつ、電力を保存し、保存された電力を効率的に活用できるシステムへの関心が高まりつつある。また、これと共に発電過程で公害を誘発しない新材生エネルギーへの関心も高まりつつある。エネルギー保存システムは、かかる新材生エネルギー、電力を保存したバッテリー、そして既存の系統電力を連係させるシステムであり、今日の環境変化に合わせて多くの研究開発が行われている。

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、負荷に電力を安定的に供給できるエネルギー保存システム及びその制御方法を提供することである。

本発明の一実施形態によるエネルギー保存システムは、ローカル発電システム及びマルチカスタマー電力分配系統からの電力分配を調節する電力変換システムで構成され、ローカル発電システム及び電力分配系統外部系統は、それぞれ電力変換システムの他の端子に連結される。バッテリー基盤保存ユニットは、電力変換システムに別途に連結され、電力変換システムは、電力系統とバッテリー基盤保存ユニットとの間に配置される。電気的に駆動される負荷は、エネルギー保存システムに連結されて電力変換システムから受信した電力によって駆動される。

電気的に駆動される負荷はエネルギー保存システムに連結されて、電力系統が電力変換システムに電力を供給する能力、発電システムが電力を電力変換システムに供給する能力、負荷による電力消費、保存バッテリーによって見られる特性及び時間によって、電力変換システムから受信した電力によって駆動される。

スイッチングステージは、電力変換システムとシャント連結されて系統と負荷との電力伝送を可能にするバイパスを形成する。

本発明の一実施形態は、エネルギー保存システムが故障した場合にも、負荷に電力を安定して供給できるエネルギー保存システム及びその制御方法を提供する。

本発明の一実施形態によるエネルギー保存システムは、外部系統と電力を送受信し、前記外部系統から受信した電力を第１経路を介して負荷にリレーする電力変換システムと、前記外部系統から受信した電力を前記負荷にリレーする第２経路を提供するバイパススイッチと、を備える。前記バイパススイッチは、前記電力変換システムに並列配置される。前記電力変換システムは、前記第１経路に沿う第１スイッチを備え、前記第１スイッチが前記第１経路を遮断する時に前記受信された電力は、前記第２経路を介して前記負荷にリレーされる。前記電力変換システムは、前記電力変換システムの動作状態をモニタリングする統合制御器を備え、前記統合制御器は、前記モニタリングされた動作状態に基づいて前記バイパススイッチのオン・オフ状態を制御する。前記バイパススイッチは、手動スイッチである。前記電力変換システムは、前記電力変換システムの動作状態をモニタリングする統合制御器を備え、前記統合制御器は、前記モニタリングされた動作状態に基づいて、前記バイパススイッチがオフ状態であるうちに前記第１スイッチをオン状態にし、前記バイパススイッチがオン状態であるうちに前記第１スイッチをオフ状態にして交互に制御する。

前記バイパススイッチは、前記電力変換システムと直列に配置され、前記外部系統から受信された電力を、前記第１スイッチの動作状態によって前記第１経路または第２経路に沿って伝送する経路切り替え回路である。前記バイパススイッチは、前記統合制御器から任意の信号を受信しなければオン状態に戻る。前記外部系統は、配電盤と、前記配電盤と負荷との間に配置された遮断器とを備え、前記バイパススイッチ及び前記電力変換システムは、前記遮断器と前記負荷との間に並列連結される。

本発明の実施形態によれば、エネルギー保存システムが故障した場合にも負荷に電力を安定して供給できるエネルギー保存システム及びその制御方法を提供できる。

本発明の一実施形態によるエネルギー保存システムの構成を示すブロック図である。 図１のエネルギー保存システムの一実施形態による電力供給方法を示す図面である。 図１のエネルギー保存システムの他の実施形態による電力供給方法を示す図面である。 図１のエネルギー保存システムの一実施形態による電力供給方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態によるエネルギー保存システムの構成を示すブロック図である。 図５のエネルギー保存システムの一実施形態による電力供給方法を示す図面である。 図５のエネルギー保存システムの他の実施形態による電力供給方法を示す図面である。 図５のエネルギー保存システムの一実施形態による電力供給方法を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態によるエネルギー保存システムの構成を示すブロック図である。 図９のエネルギー保存システムの一実施形態による電力供給方法を示す図面である。 図９のエネルギー保存システムの他の実施形態による電力供給方法を示す図面である。 図９のエネルギー保存システムの一実施形態による電力供給方法を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態によるエネルギー保存システムは、外部系統と電力を送受信し、前記外部系統から受信した電力を第１経路を介して負荷にリレーする電力変換システム、及び前記外部系統から受信した電力を前記負荷にリレーする第２経路を提供するバイパススイッチを備える。

本発明は、多様な変換を加え、かつ多様な実施形態を持つことができるところ、特定実施形態を図面に例示して詳細な説明で詳細に説明しようとする。しかし、これは本発明を特定の実施形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変換、均等物ないし代替物を含むと理解されねばならない。本発明を説明するに際してかかる公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合、その詳細な説明を略する。

以下、本発明による実施形態を添付図面を参照して詳細に説明し、かつ添付図面を参照して説明するが、同一または対応する構成要素は同じ図面番号をつけ、これについての重なる説明は略する。

図１は、本発明の一実施形態によるエネルギー保存システム１の構成を示すブロック図である。

図１を参照すれば、本実施形態によるエネルギー保存システム１は、発電システム２、系統３と連係して負荷４に電力を供給する。

発電システム２は、エネルギー源を用いて電力を生産するシステムである。発電システム２は、生産した電力をエネルギー保存システム１に供給する。発電システム２は、太陽光発電システム、風力発電システム、潮力発電システムなどであり、その他に太陽熱や地熱などを用いる再生可能エネルギーを新たな源として用いて電力を生産する発電システムのいずれをも含む。特に太陽光を用いて電気エネルギーを生産する太陽電池は、各家庭または工場などに容易に設けられ、各家庭に分散されたエネルギー保存システム１に好適に適用できる。発電システム２は、複数の発電モジュールを並列に備えて発電モジュール別に電力を生産することで大容量エネルギーシステムを構成する。

系統３は、電力の生成、伝送及び分配のための発電所、変電所、送電線などを備える。系統３は、正常状態である場合、エネルギー保存システム１に電力を印加して負荷４及び／またはバッテリー３０に電力を供給させ、エネルギー保存システム１から電力を供給される。系統３が非正常状態である場合、系統３からエネルギー保存システム１への電力供給は中止され、エネルギー保存システム１から系統３への電力供給も中止される。

負荷４は、発電システム２で生産された電力、バッテリー３０に保存された電力、または系統３から供給された電力を消費する。家庭、工場などが負荷４の一例でありうる。

エネルギー保存システム１は、発電システム２で生産した電力をバッテリー３０に保存し、生産した電力を系統３に供給する。またエネルギー保存システム１は、バッテリー３０に保存された電力を系統３に供給するか、または、系統３から供給された電力をバッテリー３０に保存する。また、エネルギー保存システム１は、異常状況の発生時、例えば、系統３の停電発生時にはＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）動作を行って負荷４に電力を供給でき、系統３が正常状態であるときにも、発電システム２が生産した電力やバッテリー３０に保存されている電力を負荷４に供給できる。

エネルギー保存システム１は、電力変換を制御する電力変換システム（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、以下‘ＰＣＳ’という）１０、バッテリー管理部（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：以下‘ＢＭＳ’という）２０、バッテリー３０、手動スイッチ４０を備える。

ＰＣＳ １０は、発電システム２、系統３、バッテリー３０の電力を適切な電力に変換して必要なところに供給する。ＰＣＳ １０は、電力変換部１１、ＤＣリンク部１２、双方向インバータ１３、双方向コンバータ１４、第１スイッチ１５、第２スイッチ１６、統合制御器１７を備える。

電力変換部１１は、発電システム２とＤＣリンク部１２との間に連結される。電力変換部１１は、発電システム２で生産した電力をＤＣリンク部１２に伝達し、この時、出力電圧を直流リンク電圧に変換する。

電力変換部１１は、発電システム２の種類によってコンバータ、整流回路などで構成される。すなわち、発電システム２が直流の電力を生産する場合、電力変換部１１は、直流電力を交流電力に変換するためのコンバータである。逆に、発電システム２が交流の電力を発生させる場合、電力変換部１１は、交流電力を直流電力に変換するための整流回路である。特に、発電システム２が太陽光で電力を生産する場合、電力変換部１１は、日射量、温度などの変化によって発電システム２で生産する電力を最大に得られるように、最大電力ポイント追跡（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）の制御を行うＭＰＰＴコンバータを備える。

電力変換部１１は、発電システム２で生産される電力がない時には、動作を中止してコンバータなどで消費される電力を最小化させる。

ＤＣリンク部１２は、電力変換部１１と双方向インバータ１３との間に連結されて直流リンク電圧を一定に維持させる。直流リンク電圧は、発電システム２または系統３の瞬時電圧降下、負荷４におけるピーク負荷発生などによってそのサイズが不安定になる。しかし、直流リンク電圧は、双方向コンバータ１４及び双方向インバータ１３の正常動作のために安定化する必要がある。ＤＣリンク部１２は、直流リンク電圧の安定化のために備えられ、例えば、大容量キャパシタなどで具現される。本実施形態では、ＤＣリンク部１２が別途に備えられた例を示すが、ＤＣリンク部１２が電力変換部１１、双方向インバータ１３、または双方向コンバータ１４内に設けられてもよい。

双方向インバータ１３は、ＤＣリンク部１２と第１スイッチ１５との間に連結される電力変換器である。双方向インバータ１３は、放電モードで発電システム２及び／またはバッテリー３０から出力された直流リンク電圧を系統３の交流電圧に変換して出力する。一方、双方向インバータ１３は、充電モードで系統３の電力をバッテリー３０に保存するために、系統３の交流電圧を整流し、直流リンク電圧に変換して出力する。

双方向インバータ１３は、系統３に出力される交流電圧から高調波ａを除去するためのフィルターを備える。また双方向インバータ１３は、無効電力の発生を抑制するために、双方向インバータ１３から出力される交流電圧の位相と系統３の交流電圧の位相とを同期化させるための位相同期ループ（ＰＬＬ）回路を備える。その他に、双方向インバータ１３は、電圧変動範囲の制限、力率改善、直流成分の除去、過渡現象（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ）の保護などの機能を行える。

双方向インバータ１３が、発電システム２で生産された電力やバッテリー３０に保存された電力を負荷４や系統３に供給する必要がない場合、または、バッテリー３０を充電する時に系統３の電力を必要としない場合には、電力消費を最小化するために双方向インバータ１３の動作を中止させる。

双方向コンバータ１４は、放電モードでバッテリー３０に保存された電力を双方向インバータ１３で要求する電圧レベル、すなわち、直流リンク電圧にＤＣ−ＤＣ変換して出力する。一方、双方向コンバータ１４は、充電モードで電力変換部１１から出力される電力や双方向インバータ１３から出力される電力を、バッテリー３０で要求する電圧レベル、すなわち、充電電圧にＤＣ−ＤＣ変換する。双方向コンバータ１４は、バッテリー３０の充電または放電が必要ない場合には、動作を中止させて電力消費を最小化することもある。

第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６は、双方向インバータ１３と系統３との間に直列連結され、統合制御器１７の制御によってオン／オフ動作を行って、発電システム２と系統３との間の電流のフローを制御する。第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６は、発電システム２、系統３、及びバッテリー３０の状態によってオン／オフが定められる。以下、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６の具体的な動作について説明する。しかし、これは例示的なものであり、必ずしもこれに限定されるものではない。

発電システム２及び／またはバッテリー３０の電力を負荷４に供給する場合、第１スイッチ１５はオン状態になる。この時、系統３の電力を負荷４に供給する場合、第２スイッチ１６はオン状態になり、そうでない場合には、第２スイッチ１６をオフ状態にする。

発電システム２及び／またはバッテリー３０の電力を系統３に売電する場合、または系統３の電力でバッテリー３０を充電する場合には、第１スイッチ１５及び第２スイッチ１６はオン状態になる。

系統３の電力のみ負荷４に供給する場合、第２スイッチ１６はオン状態になる。この時、バッテリー４０の充電が必要な場合には、第１スイッチ１５もオン状態になり、そうでない場合には、第１スイッチ１５はオフ状態になる。例えば、深夜電気のように系統３の電力が安い場合に前記のように動作する。

一方、系統３で停電が発生した場合、第２スイッチ１６をオフ状態にし、第１スイッチ１５をオン状態にする。これによって、発電システム２またはバッテリー３０からの電力を負荷４に供給でき、負荷４に供給される電力が系統３側に流れる、すなわち、単独運転を防止して系統３の電力線などで作業する人が感電するなどの事故を防止可能にする。

統合制御器１７は、発電システム２、系統３、バッテリー３０、及び負荷４の状態をモニタリングし、モニタリング結果によって電力変換部１１、双方向インバータ１３、双方向コンバータ１４、第１スイッチ１５、第２スイッチ１６、及びＢＭＳ ２０を制御する。統合制御器１７がモニタリングする事項は、系統３に停電が発生したかどうか、発電システム２で電力が生産されるかどうかを含む。また統合制御器１７は、発電システム２の電力生産量、バッテリー３０の充電状態、負荷４の電力消費量、時間などをモニタリングできる。

また統合制御器１７は、系統３に停電が発生してエネルギー保存システム１がＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）としての機能を行う場合、負荷４に含まれた複数の装置のうち優先的に電力を供給せねばならない装置に電力が供給されるように負荷４を制御してもよい。例えば、エネルギー保存システム１が家庭に設けられた場合、冷蔵庫などに電力が優先的に供給されるように負荷４を制御してもよい。

統合制御器１７は、前記のように発電システム２、系統３及び負荷４をモニタリングまたは制御するために通信部（図示せず）を備え、通信部を介して各種データを送受信できる。

ＢＭＳ ２０は、バッテリー３０に連結され、統合制御器１７の制御によってバッテリー３０の充電及び放電動作を制御する。ＢＭＳ ２０は、バッテリー３０を保護するために、過充電保護機能、過放電保護機能、過電流保護機能、過電圧保護機能、過熱保護機能、セルバランシング機能などを行える。このために、ＢＭＳ ２０は、バッテリー３０の電圧、電流、温度、残余電力量、寿命、充電状態などをモニタリングし、モニタリング結果を統合制御器１７に伝送する。

バッテリー３０は、発電システム２で生産された電力または系統３の電力が供給されて保存し、負荷４または系統３に保存している電力を供給する。

バッテリー３０は、少なくとも一つ以上の直列及び／または並列連結された少なくとも一つのバッテリーラックを備え、それぞれのバッテリーラックは、直列及び／または並列連結された少なくとも一つのバッテリートレーを備える。またそれぞれのバッテリートレーは、複数のバッテリーセルを備える。このようなバッテリー３０は、多様な種類のバッテリーセルで具現され、例えば、ニッケル−カドミウム電池、鉛蓄電池、ニッケル−水素電池（ＮｉＭＨ：ｎｉｃｋｅｌ ｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅ ｂａｔｔｅｒｙ）、リチウム−イオン電池、リチウムポリマー電池などである。バッテリー３０は、エネルギー保存システム１で要求される電力容量、設計条件などによってバッテリーラックの数を定める。例えば、負荷４の消費電力が大きい場合には、複数のバッテリーラックを備えるようにバッテリー３０を構成し、負荷４の消費電力が小さな場合には、一つのバッテリーラックのみを備えるようにバッテリー３０を構成してもよい。

一方、発電システム２で生産した電力に余剰電力が存在するか、または系統３から電力が供給される場合、バッテリー３０の充電状態（ＳＣＯ：ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）によって充電如何を判断する。この時、エネルギー保存システム１の設定によってバッテリー３０を充電する基準は相異なる。例えば、ＵＰＳ機能に重点を置く場合、バッテリー３０にできるだけ多くの電力が保存されることが重要であり、したがって、バッテリー３０が満充電されていない場合には、いつも充電するように制御する。または、バッテリー３０の充電回数を低減させてバッテリー３０の寿命を延ばすことに重点を置く場合、バッテリー３０が満放電状態になる前にはなるべく充電動作を行わないように制御する。

一方、ＢＭＳ ２０は、バッテリー３０が複数の階層で構成される場合、各階層に別途のＢＭＳ ２０を備えてもよい。例えば、バッテリー３０が、前述したようにバッテリーセル→バッテリートレー→バッテリーラック→バッテリーの順に階層が形成された場合、ＢＭＳ ２０は、複数のバッテリートレーのそれぞれを制御する複数のトレーＢＭＳ、複数のトレーＢＭＳそれぞれを制御する複数のラックＢＭＳ、複数のラックＢＭＳをそれぞれ制御するシステムＢＭＳあるいはマスターＢＭＳで形成される。

手動スイッチ４０は、系統３の電力を負荷４に供給または遮断する。手動スイッチ４０は、第２スイッチ４０と並列連結されて系統３の電力を、第２スイッチ１６を介する経路あるいは手動スイッチ４０を介する経路のうちいずれか一つの経路を使って負荷４に供給させる。ＰＣＳ １０が正常に動作する場合には、手動スイッチ４０をオフ状態にし、系統３の電力を第２スイッチ１６を介して負荷４に供給させる。しかし、系統３、ＰＣＳ １０、負荷４が直列連結された状態でＰＣＳ １０が正常に動作しない場合、系統３の電力が負荷４に供給されない。したがって、このような場合、ユーザーまたは管理者が手動スイッチ４０を直接オン状態に変更し、系統３の電力を負荷４に供給させる。したがって、手動スイッチ４０は、人間の物理的力によってオン／オフが調節される物理的スイッチである。

図２は、図１のエネルギー保存システム１の一実施形態による電力供給方法を示す図面である。

図２を参照すれば、ＰＣＳ １０と手動スイッチ４０とが並列連結され、遮断器５１と負荷４との間に配置された構成を示している。本実施形態の場合、ＰＣＳ １０及び手動スイッチ４０は、配電盤５０と遮断器５１の後端に備えられる。ここで配電盤５０及び遮断器５１は、系統３の一部である。配電盤５０は、発電所から供給された電力をいろいろな経路を介して複数の負荷４に電力を分配する。遮断器５１は、配電盤５０から出力されて負荷４に供給される電力量を感知し、既定の電力量、すなわち、定格電力以上に電力が負荷４に供給される場合に電力供給経路を遮断（すなわち、対応経路をオープン）する。

遮断器５１を通過した電力は、ＰＣＳ １０及び手動スイッチ４０に共通に印加される。しかし、ＰＣＳ １０が正常に動作する場合には、負荷４にＰＣＳ １０から出力された電力を供給する。一方、ＰＣＳ １０が故障して正常な動作を行わない場合には、負荷４に手動スイッチ４０から出力された電力を供給する。この時、ユーザーまたは管理者は、ＰＣＳ １０の故障を認識して手動スイッチ４０を、オフ状態からオン状態（すなわち、電気的な導通状態）に切り替えねばならない。

図３は、図１のエネルギー保存システム１の他の実施形態による電力供給方法を示す図面である。

図３を参照すれば、ＰＣＳ １０と手動スイッチ４０とが並列連結され、配電盤５０と系統３との間に配置された他の構成を示している。本実施形態の場合、ＰＣＳ １０及び手動スイッチ４０は配電盤５０及び遮断器５１の前端に備えられる。ここで配電盤５０及び遮断器５１は、負荷４の一部である。

系統３から供給された電力は、ＰＣＳ １０及び手動スイッチ４０に共通に印加される。しかし、ＰＣＳ １０が正常に動作する場合には、負荷４にＰＣＳ １０から出力された電力を供給する。一方、ＰＣＳ １０が故障して正常な動作を行わない場合には、負荷４に手動スイッチ４０から出力された電力を供給する。この時、ユーザーまたは管理者は、ＰＣＳ １０の故障を認識して手動スイッチ４０を、オフ状態から電気的に導通されるオン状態に切り替えねばならない。

ＰＣＳ １０または手動スイッチ４０から出力された電力は、負荷４の配電盤５０及び遮断器５１に順次に印加され、遮断器５１から出力された電力が最終的に負荷４に供給される。

図４は、図１のエネルギー保存システム１の一実施形態による電力供給方法を示すフローチャートである。

図４を参照すれば、エネルギー保存システム１は、系統３の電力を負荷４に供給する。そしてリアルタイムで、エネルギー保存システム１に異常状況が発生したかどうかを判断する（Ｓ１０）。

エネルギー保存システム１に異常状況が発生しない場合には、ＰＣＳ １０を介して負荷４に必要な電力を供給し続ける。しかし、エネルギー保存システム１に異常状況が発生した場合には、管理者などによって手動スイッチ４０をオン状態に変換し（Ｓ１１）、手動スイッチ４０がオン状態になって、形成された電力供給経路を介して系統３の電力を負荷４に供給する（Ｓ１２）。

前記のような構成によって、エネルギー保存システム１に異常状況が発生して負荷４に系統３の電力を供給できなくなった場合に、系統３から負荷４に連結されるさらなる電力供給経路を並列形成し、前記経路を介して負荷４に系統３の電力を供給するようにし、安定的に負荷４に電力を供給可能になる。

図５は、本発明の他の実施形態によるエネルギー保存システム５の構成を示すブロック図である。本実施形態によるエネルギー保存システム５は、図１のエネルギー保存システム１と類似した構成及び機能を持つため、相違点のみについて説明する。

図５を参照すれば、本実施形態によるエネルギー保存システム５は、ＰＣＳ １０、ＢＭＳ ２０、バッテリー３０、及びスイッチング回路４１を備える。

本実施形態による統合制御器１７は、スイッチング回路４１を制御する制御信号（ｆａｕｌｔ）をスイッチング回路４１に印加する。ＰＣＳ １０が正常に動作する場合には、統合制御器１７は制御信号（ｆａｕｌｔ）として、スイッチング回路４１で系統３から負荷４への電力供給経路を遮断する信号を生成する。一方、ＰＣＳ １０が正常に動作しない場合、統合制御器１７は制御信号（ｆａｕｌｔ）として、スイッチング回路４１で系統３から負荷４への電力供給経路を形成する信号を生成する。例えば、スイッチング回路４１として電界効果トランジスタＦＥＴが使われる時、統合制御器１７は制御信号（ｆａｕｌｔ）として、電界効果トランジスタのオン／オフを制御するハイレベルまたはローレベル信号を生成する。または他の例として、スイッチング回路４１としてリレーが使われる時、統合制御器１７は制御信号（ｆａｕｌｔ）として、リレーのオン／オフを制御する信号を生成することもできる。

スイッチング回路４１は、系統３の電力を負荷４に供給または遮断する。スイッチング回路４１は、第２スイッチ１６と並列連結されて系統３の電力を、第２スイッチ１６を介する経路あるいは手動スイッチ４０を介する経路のうちいずれか一つの経路を使って負荷４に供給させる。ＰＣＳ １０が正常に動作する場合には、統合制御器１７から印加される制御信号（ｆａｕｌｔ）によってスイッチング回路４１はオフ状態になり、系統３の電力が第２スイッチ１６を介して負荷４に供給される。しかし、系統３、ＰＣＳ １０、負荷４が直列連結された状態でＰＣＳ １０が正常に動作しない場合、系統３の電力が負荷４に供給されない。したがって、このような場合、統合制御器１７から生成される制御信号（ｆａｕｌｔ）は、スイッチング素子４１をオン状態にする信号になる。そして、統合制御器１７から印加される制御信号（ｆａｕｌｔ）によってスイッチング回路４１はオン状態になり、系統３の電力を負荷４に供給させる。本実施形態によるスイッチング回路４１としては、電界効果トランジスタ、リレーなどが使われる。

図６は、図５のエネルギー保存システム５の一実施形態による電力供給方法を示す図面である。

図６を参照すれば、ＰＣＳ １０とスイッチング回路４１とが並列連結された構成を示している。本実施形態の場合、ＰＣＳ １０及びスイッチング回路４１は配電盤５０及び遮断器５１の後端に備えられる。ここで配電盤５０及び遮断器５１は、系統３の一部である。

遮断器５１を通過した電力は、ＰＣＳ １０及びスイッチング回路４１に共通に印加される。しかし、ＰＣＳ １０が正常に動作する場合には、負荷４にＰＣＳ １０から出力された電力を供給する。一方、ＰＣＳ １０が故障して正常な動作を行わない場合には、負荷４にスイッチング回路４１から出力された電力を供給する。この時、スイッチング回路４１のオン／オフの状態変化は、ＰＣＳ １０で生成されてスイッチング回路４１に印加される制御信号（ｆａｕｌｔ）によって自動でなされる。

図７は、図５のエネルギー保存システム５の他の実施形態による電力供給方法を示す図面である。

図７を参照すれば、ＰＣＳ １０とスイッチング回路４１とが並列連結された他の構成を示している。本実施形態の場合、ＰＣＳ １０及びスイッチング回路４１は配電盤５０及び遮断器５１の前端に備えられる。ここで配電盤５０及び遮断器５１は、負荷４の一部である。

系統３から供給された電力は、ＰＣＳ １０及びスイッチング回路４１に共通に印加される。しかし、ＰＣＳ １０が正常に動作する場合には、負荷４にＰＣＳ １０から出力された電力を供給する。一方、ＰＣＳ １０が故障して正常な動作を行わない場合には、負荷４にスイッチング回路４１から出力された電力を供給する。この時、スイッチング回路４１のオン／オフの状態変化は、ＰＣＳ １０で生成されてスイッチング回路４１に印加される制御信号（ｆａｕｌｔ）によって自動でなされる。

ＰＣＳ １０またはスイッチング回路４１から出力された電力は負荷４側の配電盤５０及び遮断器５１に順次に印加され、遮断器５１から出力された電力が最終的に負荷４に供給される。

図８は、図５のエネルギー保存システム５の一実施形態による電力供給方法を示すフローチャートである。

図８を参照すれば、エネルギー保存システム５は系統３の電力を負荷４に供給する。そしてリアルタイムで、エネルギー保存システム１に異常状況が発生したかどうかを判断する（Ｓ２０）。

エネルギー保存システム５に異常状況が発生しない場合には、ＰＣＳ １０を介して負荷４に必要な電力を供給し続ける。しかし、エネルギー保存システム５に異常状況が発生した場合には、ＰＣＳ １０ではエネルギー保存システム５の異常状況を示す制御信号（ｆａｕｌｔ）を生成する（Ｓ２１）。そして、生成した制御信号（ｆａｕｌｔ）をスイッチング回路４１に印加して、系統３の電力が負荷４に供給される新たな電力供給経路を形成する（Ｓ２２）。すなわち、スイッチング回路４１をオフ状態からオン状態に変換する。

制御信号（ｆａｕｌｔ）によって電力供給経路が形成されれば、形成された経路を介して系統３の電力を負荷４に供給する（Ｓ２３）。

前記のような構成によって、エネルギー保存システム５に異常状況が発生して負荷４に系統３の電力を供給できなくなった場合に、系統３から負荷４に連結されるさらなる電力供給経路を並列形成し、前記経路を介して負荷４に系統３の電力を供給させ、安定して負荷４に電力を供給可能になる。

図９は、本発明の他の実施形態によるエネルギー保存システム９の構成を示すブロック図である。本実施形態によるエネルギー保存システム９は、図１のエネルギー保存システム１と類似した構成及び機能を持つため、相違点のみについて説明する。

図９を参照すれば、本実施形態によるエネルギー保存システム５は、ＰＣＳ １０、ＢＭＳ ２０、バッテリー３０、及び経路切り替え回路４２を備える。

経路切り替え回路４２は、第２スイッチ１６と系統３との間に直列連結される。経路切り替え回路４２は系統３から電力を供給され、供給された電力を、第２スイッチ１６と連結された第１出力端あるいは負荷と連結される第２出力端のうちいずれか一つの出力端に択一的に出力する。この時、経路切り替え回路４２は、ＰＣＳ １０が正常に動作する場合には、系統３から供給された電力を、第１出力端を介して第２スイッチ１６に出力する。一方、経路切り替え回路４２は、ＰＣＳ １０が正常に動作しない場合には、系統３から供給された電力を、第２出力端を介して負荷４に出力する。

経路切り替え回路４２は、図１による実施形態のように、人間が物理的に電力供給経路を変換する物理的スイッチである。あるいは経路切り替え回路４２は、図５による実施形態のように、統合制御器１７で生成されて自動で電力供給経路を変換する電界効果トランジスタやリレーなどでありうる。しかし、前記経路切り替え回路４２についての構成は例示的なものであり、これに限定されるものではない。すなわち、供給された電力を２つの経路のうちいずれか一つの経路のみに出力可能にする多様な構成が、経路切り替え回路４２として使われる。

図１０は、図９のエネルギー保存システム９の一実施形態による電力供給方法を示す図面である。

図１０を参照すれば、ＰＣＳ １０及び経路切り替え回路４２は配電盤５０及び遮断器５１の後端に備えられる。ここで配電盤５０及び遮断器５１は、系統３側の一部である。

本実施形態の場合、系統３から供給される電力は、経路切り替え回路４２に印加される。経路切り替え回路４２は、内部的に供給された電力を出力できる並列構成された電力供給経路を備え、それぞれの電力供給経路は、第１出力端及び第２出力端を介して外部に出力される。

この時、ＰＣＳ １０が正常に動作する場合には、経路切り替え回路４２は、第１出力端を介してＰＣＳ １０に電力を出力し、ＰＣＳ １０は、経路切り替え回路４２からの電力を負荷４に供給する。一方、ＰＣＳ １０が故障して正常な動作を行わない場合には、経路切り替え回路４２は、第２出力端を介して供給された電力を出力して直接、負荷４に系統３の電力を供給する。

この時、電力変換回路４２で電力供給経路の変換は、統合制御器１７から印加される制御信号（ｆａｕｌｔ）によって自動でなされ、あるいはユーザーや管理者によって物理的に変換される。

図１１は、図９のエネルギー保存システム９の他の実施形態による電力供給方法を示す図面である。

図１１を参照すれば、ＰＣＳ １０及び経路切り替え回路４２は、配電盤５０及び遮断器５１の前端に備えられる。ここで配電盤５０及び遮断器５１は、負荷４の一部である。本実施形態による電力供給方法は、図１０による電力供給方法と実質的に同一であるので、詳細な説明は略する。

図１２は、図９のエネルギー保存システム９の一実施形態による電力供給方法を示すフローチャートである。

図９を参照すれば、経路切り替え回路４２が系統３から電力を供給され、供給された電力はＰＣＳ １０を介して負荷４に供給される。そして、エネルギー保存システム９に異常状況が発生したかどうかをリアルタイムで判断する（Ｓ３０）。

エネルギー保存システム９に異常状況が発生しない場合には、経路切り替え回路４２の第１出力端を介して系統３の電力を出力する（Ｓ３１）。そして出力された電力をＰＣＳ １０に供給し（Ｓ３２）、ＰＣＳ １０は、供給された電力を第２スイッチ１６を介して再び出力する（Ｓ３３）。出力された電力は負荷４に供給される（Ｓ３５）。

一方、エネルギー保存システム９に異常状況が発生した場合には、経路切り替え回路４２の第２出力端を介して系統３の電力を出力する（Ｓ３４）。そして出力された電力を負荷４に直接供給する（Ｓ３５）。

前記のような構成によって、エネルギー保存システム９に異常状況が発生して負荷４に系統３の電力を供給できなくなった場合に、系統３から負荷４に連結されるさらなる電力供給経路を並列形成し、前記経路を介して負荷４に系統３の電力を供給するようにし、安定して負荷４に電力を供給可能になる。

本発明は、図面に示した実施形態を参照として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められねばならない。

Claims (8)

1. 再生可能エネルギーを新たなソースとして用いて電力を生産する発電システムから電力を受信し、及び発電所を含む外部系統と電力を送受信し、前記外部系統から受信した電力を第１経路を介して負荷にリレーする電力変換システムと、
   前記電力変換システムが故障した場合、前記外部系統から受信した電力を前記負荷にリレーする第２経路を提供するバイパススイッチと、を備え、
   前記電力変換システムは、
   前記発電システムから受信した電力を前記負荷に伝達する第１スイッチと、
   前記第１経路に配置され、前記外部系統から受信した電力を前記負荷に伝達する第２スイッチと、
   前記電力変換システムの動作状態をモニタリングして、前記電力変換システムが故障した場合、前記バイパススイッチのオンオフ状態を制御する統合制御器と、を備えるエネルギー保存システム。
2. 前記バイパススイッチは、前記電力変換システムに並列配置された請求項１に記載のエネルギー保存システム。
3. 前記第２スイッチが前記第１経路を遮断する時に前記外部系統から受信された電力は、前記第２経路を介して前記負荷にリレーされる請求項１に記載のエネルギー保存システム。
4. 前記統合制御器は、前記モニタリングされた動作状態に基づいて、前記バイパススイッチがオフ状態であるうちに前記第２スイッチをオン状態にし、前記バイパススイッチがオン状態であるうちに前記第２スイッチをオフ状態にして交互に制御する請求項１に記載のエネルギー保存システム。
5. 前記バイパススイッチは、前記電力変換システムと直列に配置され、前記外部系統から受信された電力を、前記第２スイッチの動作状態によって前記第１経路または第２経路に沿って伝送する経路切り替え回路である請求項１に記載のエネルギー保存システム。
6. 前記バイパススイッチは、前記統合制御器から任意の信号を受信しなければ、オン状態に戻る請求項１に記載のエネルギー保存システム。
7. 前記外部系統は、配電盤と、前記配電盤と前記負荷との間に配置された遮断器とを備え、
   前記バイパススイッチ及び前記電力変換システムは、前記遮断器と前記負荷との間に並
   列連結される請求項１に記載のエネルギー保存システム。
8. 前記負荷は、配電盤と、前記配電盤と前記負荷との間に配置された遮断器とを備え、
   前記バイパススイッチ及び前記電力変換システムは、前記配電盤と前記外部系統との間に並列連結される請求項１に記載のエネルギー保存システム。

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