JP6242063B2 - 蓄電池の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池の制御システムに関する。

従来の太陽光発電システムは、図１３に示すように、太陽光を直流電力に変換する太陽電池モジュール１と、その直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナー２と、太陽電池モジュール１とパワーコンディショナー２とを接続する接続箱３とからなり、パワーコンディショナー２から出力された交流電力は分電盤４やコンセントを通じて各種電気機器に供給される。また、電力会社からの引込線５側と系統連系させることにより、太陽電池の発電電力に対し交流負荷が少なく電力過剰となった場合には引込線５を通じて電力会社へ売電を行う。
また、太陽電池モジュール１で発電した発電量は宅内に設置された表示装置６によって確認することができる。

従来の太陽光発電システムでは、昼間の光熱費を少なくするため、太陽電池モジュール１から直接的に宅内の各種電気機器に電力が供給されているが、夜間は太陽電池モジュール１の発電がストップしてしまうのはもちろんのこと、急な曇天等により発電がストップし、電力供給が行われない。そこで、近年では、発電した電力を蓄電池に充電し、充電した電力を適宜利用することが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００８−１４８４４２号公報 特開２０１１−１７２３３４号公報

ところで、上述のような蓄電池は高価であるため、できるだけ長く使い続けたいという要望がある。
ところが、夜間に深夜電力を充電し続けるとともに朝から夕方以降まで放電し続けて休みなく蓄電池を使い続けたり、一日の間に何度も蓄電池の充放電を繰り返したりすると、蓄電池の有効寿命が低減する場合がある。

本発明の課題は、蓄電池の有効寿命の低減を抑制することが可能な蓄電池の制御システムを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図１２に示すように、
太陽電池アレイ１０と、
系統電力４２に接続された宅内の分電盤２２と、
前記太陽電池アレイ１０による発電電力または前記分電盤２２側から供給される系統電力４２を充電する蓄電池１１（１２）と、
停電時でも電力を供給する必要のある宅内の重要負荷系統と、
通常時には前記分電盤２２に接続され、停電時には前記太陽電池アレイ１０および前記蓄電池１１（１２）によって自立運転が可能とされ、かつ停電時に前記重要負荷系統に電力を供給するための重要負荷分電盤１３と、
通常時には前記分電盤２２と接続され、宅内における電力の監視結果を表示するとともに電力の制御を行う表示装置２３と、
を備える電力システムにおける前記蓄電池１１（１２）の制御システムであって、
予め設定された充電時間帯に系統電力４２を前記蓄電池１１（１２）に充電し、予め設定された放電時間帯に充電電力を前記分電盤２２に接続される家庭内負荷側に放電し、これらの充放電時間帯の間に前記蓄電池１１（１２）の充放電を休止する第一充電モードＭ１と、
昼間の時間帯の余剰な前記太陽電池アレイ１０の発電電力を前記蓄電池１１（１２）に充電し、その余剰な発電電力を貯めて前記蓄電池１１（１２）が満充電になってから、前記蓄電池１１（１２）から充電電力を前記分電盤２２に接続される家庭内負荷側に放電する第二充電モードＭ２と、を有しており、
前記蓄電池１１（１２）は、前記太陽電池アレイ１０に付属するパワーコンディショナー１０ａと前記分電盤２２とに接続され、直流電力と交流電力との双方向の変換を行う双方向インバータ１１ｃ（１２ｃ）と、
前記双方向インバータ１１ｃ（１２ｃ）に接続される蓄電池本体１１ｂ（１２ｂ）と、を有しており、
前記太陽電池アレイ１０で発電された電力が前記分電盤２２または前記重要負荷分電盤１３に供給される間には、発電電力を直流電力に変換して前記蓄電池１１（１２）に充電し、充電休止後、前記蓄電池からの出力を、前記双方向インバータ１１ｃ（１２ｃ）を介して前記分電盤２２または前記重要負荷分電盤１３に供給する第１ルートと、発電電力を前記蓄電池本体１１ｂ（１２ｂ）を介さずに、前記双方向インバータ１１ｃ（１２ｃ）を介して前記分電盤２２または前記重要負荷分電盤１３に供給する第２ルートとが形成されており、
前記表示装置２３によって前記第１ルートと前記第２ルートの選択が行われ、
停電時に、前記表示装置２３は手動で自立運転に切り替えられて、当該表示装置２３による前記蓄電池１１（１２）の充放電制御が開始されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、前記第一充電モードＭ１によって前記蓄電池１１（１２）を制御することによって、予め設定された充電時間帯に前記系統電力４２を充電できるので、前記充電時間帯を深夜帯とすれば、安価な深夜電力を前記蓄電池１１（１２）に充電でき、電力単価の高い昼間に充電電力を放電できる。そして、前記充電時間帯と前記放電時間帯との間に、前記蓄電池１１（１２）の充放電を休止するので、休みなく前記蓄電池１１（１２）を使い続けることがなくなる。これによって前記蓄電池１１（１２）の有効寿命の低減を抑制できる。
さらに、前記第二充電モードＭ２によって前記蓄電池１１（１２）を制御することによって、前記太陽電池アレイ１０による余剰な発電電力を前記蓄電池１１（１２）に充電して、家庭内で消費することができる。また、その余剰な発電電力を貯めて前記蓄電池１１（１２）が満充電になってから、充電電力を前記家庭内負荷側に放電するので、充放電回数を減らすことでき、これによって前記蓄電池１１（１２）の有効寿命の低減を抑制できる。
しかも、前記第一充電モードＭ１と前記第二充電モードＭ２とを選択できるので、系統電力の使用量削減を図る上で、居住者の要望に合わせて対応しやすい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蓄電池１１（１２）の制御システムにおいて、
前記表示装置２３には、前記第一充電モードＭ１作動中に、建物２１を表す建物オブジェクト５８と、前記蓄電池１１（１２）を表す蓄電池オブジェクト５９と、前記蓄電池１１（１２）を自動運転させるための操作用アイコン６０と、前記蓄電池１１（１２）を手動運転させるための操作用アイコン６１と、が表示されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の蓄電池１１（１２）の制御システムにおいて、
前記第二充電モードＭ２は、
昼間であって、かつ前記家庭内負荷よりも前記太陽電池アレイ１０による発電電力が大きい場合に、その余剰な発電電力を前記蓄電池１１（１２）に充電し、
前記家庭内負荷が、前記太陽電池アレイ１０による発電電力よりも大きい場合に前記蓄電池１１（１２）から放電を行うように設定されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、前記第二充電モードＭ２は、昼間であって、かつ前記家庭内負荷よりも前記太陽電池アレイ１０による発電電力が大きい場合に、その余剰な発電電力を前記蓄電池１１（１２）に充電し、前記家庭内負荷が、前記太陽電池アレイ１０による発電電力よりも大きい場合に前記蓄電池１１（１２）から放電を行うように設定されているので、太陽光の不足時に充電電力を使用できる。これによって、余剰な発電電力で電力単価の高い昼間の電力供給を補うことができるので、前記系統電力４２の買電量を抑制できる。

本発明によれば、夜間に深夜電力を充電し続けるとともに朝から夕方以降まで放電し続けて休みなく蓄電池を使い続けたり、一日の間に何度も蓄電池の充放電を繰り返したりすることがなくなるので蓄電池の有効寿命の低減を抑制することが可能となる。

ホームエネルギーマネージメントシステムの概略を示す図である。 電力システムの一例を示す概略図である。 電力システムの一例を示す概略図である。る。 蓄電池システムの設定値と充電量との関係を示すグラフである。 蓄電池の設置構造を示す図である。 （ａ），（ｂ）は蓄電池の概略設置寸法を示す斜視図であり、（ｃ）は双方向インバータの概略設置寸法を示す斜視図である。 蓄電池の構成を示す斜視図である。 第一充電モードの概要を示す図である。 第二充電モードの概要を示す図である。 第一充電モードと第二充電モードを選択する画面を示す図である。 第一充電モード中の画面を示す図である。 蓄電池の設定画面を示す図である。 従来の太陽光発電システムの一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているので、本発明の技術的範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。

＜ホームエネルギーマネージメントシステム＞
図１は、ホームエネルギーマネージメントシステム（ＨＥＭＳ：Home Energy Management System）２０の概略図である。ホームエネルギーマネージメントシステム２０は、住宅全体の電力等のエネルギー需給を総合的に管理するものであり、住宅に設置されている。なお、本実施の形態の住宅は、家屋そのもの（建物２１）と、建物２１が建築される敷地も含むものとする。
ホームエネルギーマネージメントシステム２０は、電気配線網、通信ネットワーク、分電盤２２および表示装置２３等を備える。電気配線網および通信ネットワークは住宅に張り巡らされ、必要な電力を供給・受給したり、必要な情報を送受信したりしている。

分電盤２２は、買電用電力計（順潮流用電力計）および売電用電力計（逆潮流用電力計）等の電力メーターを介して系統電源４２に接続されている。系統電源４２は、電力会社の商用配電線網（系統電力網）から供給される電源である。すなわち、分電盤２２は、電力潮流制御を行うことができ、必要に応じて余剰電力を系統電源４２へ逆潮流して、その余剰電力を系統電源４２に供給する。
また、この分電盤２２はセンサー付き分電盤とされており、住宅内の各所で使用される電力使用量を計測する計測ユニットや、ガス・水道の使用量を計測する流量センサーと接続されるパルスカウンターを有する。

表示装置２３は、前記分電盤２２と接続されており、系統電源や自家発電電力、蓄電電力等を管理・制御できる。また、表示装置２３は前記分電盤２２を介して接続された各種電気機器等の制御も行うことができる。
また、この表示装置２３は、エネルギー状況や各種情報が表示される表示部２３ａと、前記表示部２３ａに表示された画面や前記ホームエネルギーマネージメントシステム２０に組み込まれた各種電気機器の操作を行うための操作部２３ｂと、前記ホームエネルギーマネージメントシステム２０の各種動作を制御するための制御手段とを備える。
なお、この表示装置２３は通信ネットワークを利用して、例えばスマートフォン等の情報端末と接続可能とされており、外出中でも、この情報端末上で各種操作や情報確認等を行うことができる。
また、この表示装置２３は通信ネットワークを利用して、例えば住宅関連サービスを提供する会社のサーバーにアクセスして、住宅関連サービスを受けることができる。例えば、地域のリアルタイムの気象情報を受信したり、表示装置２３を構成するソフトウェアのアップデートを行ったりするなど様々なサービスが挙げられる。

前記建物２１は、壁、床および天井等によって複数のエリア（例えば、居間、台所、食堂、浴室、玄関、便所、寝室、和室、洋室、廊下、階段室、庭、駐車場等）に区画されている。エリアの数は幾つでもよく、間取りはどのようなものであってもよい。

また、住宅には、停電時の宅内における重要負荷系統（図示せず）に電力を供給するための重要負荷分電盤１３が設置されている。
この重要負荷分電盤１３は、通常時においては前記分電盤２２に接続されているが、停電時には太陽電池アレイ１０および蓄電池システム１１等によって自立運転が可能となっている。
なお、重要負荷系統としては、停電時における食料庫として機能する冷蔵庫等のように、停電時（非常時）にその稼働が止まってはならない電気機器が該当する。

＜電力システム＞
以上のようなホームエネルギーマネージメントシステム２０は、電力システムを含んで構成されている。
電力システムは、図２および図３に示すように、太陽電池アレイ１０と、前記太陽電池アレイ１０による発電電力を充電する蓄電池システム１１（１２）と、前記蓄電池システム１１（１２）に接続される宅内の前記分電盤１３（２２）と、を備えるものである。
そして、前記太陽電池アレイ１０と、前記蓄電池システム１１（１２）と、前記分電盤１３（２２）とが、前記太陽電池アレイ１０による発電電力が前記蓄電池システム１１（１２）を経由する並び順となるように直列的に接続されている。

（実施例１）
まず、電力システムの第１の実施例について説明する。
前記太陽電池アレイ１０は複数の太陽電池モジュールからなる。そして、この太陽電池アレイ１０は、当該太陽電池アレイ１０によって発電された電力を直流電力から交流電力へと変換するパワーコンディショナー１０ａを介して前記分電盤２２に接続されている。
また、太陽電池アレイ１０は、図１に示すように、建物２１の外（例えば、建物２１の屋根の上）に設けられている。
前記蓄電池システム１１も前記分電盤２２に接続されている。また、蓄電池システム１１は、本実施の形態においては建物２１内の床上にあり、かつ建物２１内の居室環境と同等の環境を備える宅内スペース（図示せず）に設けられている。

また、この蓄電池システム１１は、前記重要負荷分電盤１３に対しても接続されている。
すなわち、通常時には、太陽電池アレイ１０によって発電された直流電力がパワーコンディショナー１０ａによって宅内用電圧の交流電力に変換されて、その交流電力が前記分電盤２２に供給される。
また、停電時には、太陽電池アレイ１０によって発電された直流電力がパワーコンディショナー１０ａによって宅内用電圧の交流電力に変換されて、その交流電力が前記重要負荷分電盤１３に供給される。

蓄電池システム１１は、図２に示すように、前記パワーコンディショナー１０ａに接続され、交流電力を直流電力に変換するコンバータ１１ａと、前記コンバータ１１ａに接続される蓄電池本体１１ｂと、前記蓄電池本体１１ｂと前記分電盤１３との間に接続され、直流電力と交流電力との双方向の変換を行う双方向インバータ１１ｃと、を有する。
すなわち、前記太陽電池アレイ１０で発電し、前記パワーコンディショナー１０ａを介して供給される交流電力を前記コンバータ１１ａによって直流電力に変換して前記蓄電池本体１１ｂに充電することができる。
なお、前記コンバータ１１ａと前記双方向インバータ１１ｃは、前記蓄電池本体１１ｂに付属するパワーコンディショナーとして機能するものとなる。

前記コンバータ１１ａは、前記太陽電池アレイ１０に付属する前記パワーコンディショナー１０ａと前記蓄電池本体１１ｂとの間に設けられる。
また、前記双方向インバータ１１ｃは、前記蓄電池本体１１ｂと前記重要負荷分電盤１３との間に設けられる。
したがって、停電時には、前記太陽電池アレイ１０で発電された電力は前記重要負荷分電盤１３に供給される間に前記蓄電池本体１１ｂを経由することになる。蓄電池本体１１ｂを経由する電力は、当該蓄電池本体１１ｂに充電されてから前記重要負荷分電盤１３へと供給されるため、太陽電池アレイ１０で発電している間は、常に蓄電池本体１１ｂへの充電が行われることになる。

また、通常時には、前記太陽電池アレイ１０で発電された電力は前記センサー付き分電盤２２に供給され、その後、この分電盤２２から前記双方向インバータ１１ｃを介して前記蓄電池本体１１ｂへと供給できる。これによって、前記太陽電池アレイ１０で発電した電力を住宅内の各種電気機器へと供給しながら、余剰分を前記蓄電池本体１１ｂへと供給し、これを充電することができる。
また、夜間においては前記分電盤２２によって安価な深夜電力を系統電力網から受給して、この深夜電力を前記蓄電池本体１１ｂへと供給することができる。

なお、図示はしないが、本実施例１の電力システムに備えられた分電盤２２が、系統電源４２と前記蓄電池システム１１との間に設けられ、停電時に開放されるブレーカー（図示せず）を有するものとしてもよい。
そして、当該ブレーカーの開放時において前記蓄電池システム１１と前記重要負荷系統とが接続されるようにしてもよい。
すなわち、本実施例１の電力システムを、太陽電池アレイ１０と、前記太陽電池アレイ１０による発電電力を充電する蓄電池システム１１と、前記蓄電池システム１１に接続される宅内の分電盤２２と、停電時における宅内の重要負荷系統と、を備え、前記太陽電池アレイ１０で発電した電力を、前記蓄電池システム１１を経由してから前記分電盤２２または前記重要負荷系統へと供給するものとし、前記分電盤２２が、系統電源４２と前記蓄電池システム１１との間に設けられ、停電時に開放されるブレーカーを有し、当該ブレーカーの開放時において前記蓄電池システム１１と前記重要負荷系統とが接続される。

本実施例によれば、前記太陽電池アレイ１０と、前記蓄電池システム１１と、前記分電盤１３とが、前記太陽電池アレイ１０による発電電力が前記蓄電池システム１１を経由する並び順に直列的に接続されているので、前記太陽電池アレイ１０で発電した電力を、前記蓄電池システム１１を必ず経由してから前記分電盤１３へと供給することができる。これによって、前記蓄電池システム１１に発電電力を充電しながら前記分電盤１３に発電電力を供給できるので、通常時であっても停電時であっても発電電力を充電でき、急な曇天等により停電してしまうことを防ぐことができるとともに、昼間充電により夜間の電力使用も可能となる。

また、前記太陽電池アレイ１０で発電し、前記パワーコンディショナー１０ａを介して供給される交流電力を前記コンバータ１１ａによって直流電力に変換して前記蓄電池本体１１ｂに充電することができる。また、前記蓄電池本体１１ｂは、前記双方向インバータ１１ｃによって前記分電盤１３と接続されることによって、充電した電力を前記分電盤１３側に放電できるとともに、前記分電盤１３側から安価な深夜電力を充電することができる。

（実施例２）
次に、電力システムの第２の実施例について説明する。
本実施例の電力システムは、図３等に示すように、前記太陽電池アレイ１０と、前記太陽電池アレイ１０による発電電力を充電する前記蓄電池システム１２と、前記蓄電池システム１２に接続される前記分電盤２２と、停電時における宅内の重要負荷系統と、を備え、前記太陽電池アレイ１０で発電した電力を、前記蓄電池システム１２を経由してから前記分電盤２２または前記重要負荷系統へと供給している。
前記分電盤２２は、系統電源４２と前記蓄電池システム１２との間に設けられ、停電時に開放されるブレーカー（図示せず）を有する。
そして、前記ブレーカーの開放時において前記蓄電池システム１２と前記重要負荷系統とが接続されている。
また、本実施例においては、前記蓄電池システム１２が前記分電盤２２に接続されている。また、この蓄電池システム１２は、前記重要負荷分電盤１３に対しても接続されている。

前記蓄電池システム１２は、図３等に示すように、蓄電池本体１２ｂと、当該蓄電池本体１２ｂと、前記分電盤２２および前記重要負荷系統とに接続され、直流電力と交流電力との双方向の変換を行う双方向インバータ１２ｃと、を有する。
また、前記双方向インバータ１２ｃは、前記太陽電池アレイ１０に付属するパワーコンディショナー１０ａに接続されている。
すなわち、前記太陽電池アレイ１０で発電し、前記パワーコンディショナー１０ａを介して供給される交流電力を前記双方向インバータ１２ｃによって直流電力に変換して前記蓄電池本体１２ｂに充電することができる。
なお、前記双方向インバータ１２ｃは、前記蓄電池本体１２ｂに付属するパワーコンディショナーとして機能するものとなる。

前記双方向インバータ１２ｃは、前記太陽電池アレイ１０に付属する前記パワーコンディショナー１０ａと前記蓄電池本体１２ｂとの間に設けられる。
また、この双方向インバータ１２ｃは、前記蓄電池本体１２ｂと、前記分電盤２２または前記重要負荷分電盤１３との間に設けられる。
すなわち、前記太陽電池アレイ１０で発電された電力が前記分電盤２２または前記重要負荷分電盤１３に供給される間には、発電電力を前記蓄電池本体１２ｂに一旦充電してから、充電休止後、前記双方向インバータ１２ｃを介して前記分電盤２２または前記重要負荷分電盤１３に供給する第１ルートと、発電電力を前記蓄電池本体１２ｂを介さずに、前記双方向インバータ１２ｃを介して前記分電盤２２または前記重要負荷分電盤１３に供給する第２ルートとが形成されることになる。
したがって、通常時、停電時の双方において、前記第１ルートと前記第２ルートを選択的に利用して発電電力の供給を行うことができる。

停電時において、前記第１ルートと前記第２ルートの選択は、前記双方向インバータ１２ｃに付属される制御回路（図示せず）によって行われるものとする。
本実施の形態においては、この制御回路によって、前記第１ルートと前記第２ルートとを短時間で切り替えるような制御が行われる。これによって、前記蓄電池本体１２ｂによる充放電が短時間で繰り返し行われることになり、発電電力を充電しながら前記分電盤２２または前記重要負荷分電盤１３に発電電力を供給できることになる。
なお、この制御回路が稼働するための電源は前記太陽電池アレイ１０で発電された電力を利用して行われる。
通常時には、住宅全体の電力使用量等を考慮した上で、前記表示装置２３による前記第１ルートと前記第２ルートの選択が行われる。

そして、前記図示しない制御回路によって電圧や電力、電流を監視している。通常時にはその監視結果を前記表示装置２３に送信し、住宅全体の電力使用量等を考慮した上で、前記表示装置２３による前記蓄電池本体１２ｂの充放電制御が行われる。
停電時には、初期段階では前記表示装置２３に通常通りの通電がなされないため、前記表示装置２３を手動で自立運転に切り替えたり、前記蓄電池システム１２の前記制御回路の制御に基づいて停電時の充放電を開始したりする。

（実施例３）
次に、電力システムの第３の実施例について説明する。
本実施例においては、前記蓄電池システム１１または前記蓄電池システム１２が、電気で駆動する車両１４に搭載された車両用蓄電池１４ａと、絶縁トランス（図示せず）を介して接続されている。
なお、前記蓄電池システム１１または前記蓄電池システム１２と、前記車両用蓄電池１４ａとの間には、これら蓄電池システム１１，１２と車両用蓄電池１４ａとを接続する図示しない電線が設けられているものとする。

前記車両１４は、住宅の敷地内の駐車場に駐車されるものであり、駐車場には前記充電機器２７が設置されている。
この充電機器２７は、前記ホームエネルギーマネージメントシステム２０に組み込まれており、前記表示装置２３によって車両１４の充電状態の確認や充電開始・停止等の制御を行うことができる。また、この充電機器２７の電源は前記分電盤２２とされている。

＜蓄電池の設置構造＞
次に、以上のようなホームエネルギーマネージメントシステム２０における前記蓄電池システム１１（１２）の設置構造について説明する。

本実施の形態の蓄電池システム１１の設置構造は、図５に示すように、住宅等の建物２１内に蓄電池システム１１が設置されてなる。
また、前記建物２１内には、床４３ａ上であって、かつ建物２１内の居室２１ａと同等の環境に設定された前記蓄電池設置用の宅内設置部４３が設けられている。
また、前記宅内設置部４３の外壁４３ｃには、前記蓄電池システム１１から発生するガスを検知するガスセンサー４４ａに接続された換気装置４４が設けられている。

前記建物２１は、上述のように、壁、床および天井等によって複数のエリア（例えば、居間、台所、食堂、浴室、玄関、便所、寝室、和室、洋室、廊下、階段室、庭、駐車場等）に区画されている。
本実施の形態においては、図５に示すように、建物２１の２階に居室２１ａと、蔵型収納室２１ｂとが配置されている。
また、前記床４３ａは建物２１の２階の床を指しており、前記外壁４３ｃは建物２１の外壁のうち、前記蔵型収納室２１ｂ部分の外壁を指している。

前記居室２１ａは、車庫や納屋など屋外と同環境な場所ではなく、洗面所や脱衣所など湿度の高い場所ではなく、屋根裏や何度、押入れなどの密閉空間で夏場の温度上昇の可能性のある場所ではなく、台所など油蒸気が存在する場所ではなく、あくまで居住者が普段いる場所であり、例えば建物２１内の居間や寝室、子供部屋などを指している。

また、前記蔵型収納室２１ｂは、前記建物２１内に大型収納区画を形成するためのものであり、前記建物２１内の床４３ａと、当該床４３ａの一部の上方に設けられた中間床４３ｂとの間が、当該蔵型収納室２１ｂとされている。
また、蔵型収納室２１ｂは、前記居室２１ａと隣接配置され、前記宅内設置部４３を含んで構成されている。

さらに、本実施の形態の蔵型収納室２１ｂの天井高は０．８ｍ〜１．４ｍの範囲で適宜変更可能である。この０．８ｍ〜１．４ｍの天井高とは、人が前記蔵型収納室２１ｂに入って、何とか作業ができる最低限の高さを確保するための高さ範囲であり、かつ、このように天井高を必要最小限に抑えることで、建物２１の高さが高くなることによって隣接する建物に及ぼす日照減少等の影響を極力少なくすることができる高さ範囲である。
また、蔵型収納室２１ｂの出入口は、前記居室２１ａ側の壁に設けられており、物品の収納や、前記蓄電池システム１１の設置の際は、この出入口が使用される。

前記換気装置４４は、いわゆる換気扇であり、前記外壁４３ｃに形成された専用の開口部に設置されている。この換気装置４４は稼働することで、前記蔵型収納室２１ｂ内から外部へと排気できるように構成されている。
また、前記ガスセンサー４４ａは、前記表示装置２３を介して前記換気装置４４に接続されている。ガスセンサー４４ａは、前記蓄電池システム１１からの発生ガスを検知したら即座に前記表示装置２３へと信号を送る。そして、前記表示装置２３は前記換気装置４４へと稼働を指示する信号を即座に送り、換気装置４４を稼働させる設定となっている。

前記宅内設置部４３は、前記蔵型収納室２１ｂ内スペースの一画を指しており、上述のように前記蓄電池本体１１ｂを上下方向に複数段積載可能な高さで、かつ前記蓄電池システム１１を複数列並設可能な面積に設定されている。
前記蓄電池本体１１ｂを上下方向に複数段積載可能な高さとは、前記蔵型収納室２１ｂの高さ０．８ｍ〜１．４ｍの範囲である。さらに、前記蓄電池システム１１を複数列並設可能な面積とは、前記蓄電池システム１１を並べて設置した際の幅方向の長さおよび奥行き方向の長さから求められる数値である。
なお、筺体の大きさ等も考慮に入れることが望ましい。

＜蓄電池の制御システム＞
次に、以上のような電力システム、延いてはホームエネルギーマネージメントシステム２０における前記蓄電池システム１１（１２）の制御システムについて説明する。
なお、本実施の形態における蓄電池システム１１（１２）が、本発明の蓄電池１１（１２）に相当する。以下の説明においては、上述の電力システムの実施例１に即し、蓄電池システム１１と称するものとする。

本実施の形態の蓄電池システム１１の制御システムは、前記太陽電池アレイ１０と、前記系統電力４２に接続された前記分電盤２２と、前記太陽電池アレイ１０による発電電力または前記分電盤２２側から供給される系統電力４２を充電する蓄電池システム１１と、を備える前記電力システムに適用されるものである。
そして、この蓄電池システム１１の制御システムは、第一充電モードＭ１と、第二充電モードＭ２と、を有する。

前記第一充電モードＭ１は、図８に示すように、予め設定された充電時間帯に系統電力４２を前記蓄電池システム１１に充電し、予め設定された放電時間帯に充電電力を前記分電盤２２に接続される家庭内負荷側に放電し、これらの充放電時間帯の間に前記蓄電池システム１１の充放電を休止する設定となっている。

前記第二充電モードＭ２は、図９に示すように、昼間の時間帯の余剰な前記太陽電池アレイ１０の発電電力を前記蓄電池システム１１に充電し、その余剰な発電電力を貯めて前記蓄電池システム１１が満充電になってから、前記蓄電池システム１１から充電電力を前記分電盤２２に接続される家庭内負荷側に放電する設定となっている。

まず、図８等を参照して、前記第一充電モードＭ１について、より詳細に説明する。
前記電力システムにおいて第一充電モードＭ１が選択されると、予め設定された充電時間帯に、前記系統電力４２の前記蓄電池システム１１への充電が行われる。なお、モード選択は、図１０に示すように、前記表示装置２３の表示部２３ａに表示された「おやすみ充電（夜間）」オブジェクト４８を操作部２３ｂで選択することによって行われる。
さらに、第一充電モードＭ１作動中は、図１１に示すような、第一充電モードＭ１を表す画面が表示される。図１１には、前記建物２１を表す建物オブジェクト５８や前記蓄電池システム１１を表す蓄電池オブジェクト５９が含まれている。また、操作部２３ｂには、前記蓄電池システム１１を自動運転させるための「運転」アイコン６０や、前記蓄電池システム１１を手動運転させるための「放電」アイコン６１・「蓄電」アイコン６２等が適宜表示されている。
ここで、予め設定された充電時間帯とは、一日のうちで電力使用料（電力単価）が安価な時間帯を指しており、本実施の形態においては深夜電力の時間帯となっている。
より具体的には、「２３：００（午後１１時）〜７：００（午前７時）」が本実施の形態における充電時間帯とされている。

また、第一充電モードＭ１においては、予め設定された放電時間帯に、充電電力の前記家庭内負荷側への放電が行われる。
ここで、予め設定された放電時間帯とは、一日のうちで電力使用料（電力単価）が高価な時間帯を指しており、本実施の形態においては昼間の時間帯となっている。
より具体的には、「９：００（午前９時）〜２２：００（午後１０時）」が本実施の形態における放電時間帯とされている。

また、第一充電モードＭ１においては、充放電時間帯の間、すなわち充電時間帯と放電時間帯との間に、前記蓄電池システム１１の充放電を休止している。当該充放電を休止する時間帯を、以下、休止時間帯と称する。
本実施の形態における休止時間帯は、前記充電時間帯と前記放電時間帯との合間の時間帯を指している。
より具体的には、「７：００（午前７時）〜９：００（午前９時）」と、「２２：００（午後１０時）〜２３：００（午後１１時）」が本実施の形態における二つの休止時間帯とされている。

以上のような時間帯に設定された充電時間帯、放電時間帯、休止時間帯とによれば、安価な深夜電力を前記蓄電池システム１１に充電でき、電力単価の高い昼間に充電電力を放電できる。
そして、前記充電時間帯と前記放電時間帯との間に、前記蓄電池システム１１の充放電を休止するので、休みなく前記蓄電池システム１１を使い続けることがなくなる。

なお、以上の各種時間帯は、前記蓄電池本体１１ｂとしてリチウムイオン二次電池を採用した点も加味された上で設定されている。すなわち、リチウムイオン二次電池の場合、例えば鉛蓄電池よりも放電時間が長いため、放電時間帯も長く設定される。ただし、本実施の形態の蓄電池本体１１ｂをリチウムイオン二次電池のみ限定するものではなく、適宜変更可能であることは言うまでもない。

本実施の形態の第一充電モードＭ１の制御は、前記表示装置２３によって行われており、図１２に示すように、充電時間帯（蓄電時間帯）の時間と、放電時間帯の時間とを予め設定しておき、この設定時間に基づいて制御が行われる。休止時間帯は、充電時間帯の時間と、放電時間帯との間の時間が自動的に設定される。
時間設定を行う際は、図１０に示す「時間帯設定」オブジェクト５０を選択して、図１２の画面を表示する。そして、上下の操作アイコン５２，５３を選択して、時間の設定を行うようにする。
また、上述のように、前記蓄電池本体１１ｂとしてリチウムイオン二次電池を採用する場合と、前記鉛蓄電池を採用する場合とでは放電時間の差があるため、前記表示装置２３に蓄電池の種類が登録された状態となっているものとする。

続いて、図９等を参照して、前記第二充電モードＭ２について、より詳細に説明する。
前記電力システムにおいて第二充電モードＭ２が選択されると、昼間の時間帯に、余剰な前記太陽電池アレイ１０の発電電力を前記蓄電池システム１１に充電することが行われる。さらに、その余剰な発電電力を貯めて前記蓄電池システム１１が満充電になってから、前記蓄電池システム１１から充電電力を前記分電盤２２に接続される家庭内負荷側に放電することが行われる。
すなわち、前記太陽電池アレイ１０の余剰電力を充電して家庭内で消費する、地産地消型の充電モードとされている。
なお、モード選択は、図１０に示すように、前記表示装置２３の表示部２３ａに表示された「おひさま充電（日中）」オブジェクト４９を操作部２３ｂで選択することによって行われる。

ここで、前記余剰な発電電力とは、前記太陽電池アレイ１０による発電電力（瞬時値）から、前記家庭内負荷における消費電力（瞬時値）を差し引いた電力を指している。
また、余剰ではない分の発電電力は、前記家庭内負荷側に供給されて消費される。
すなわち、前記太陽電池アレイ１０によって発電された電力は、前記蓄電池システム１１を通過して前記分電盤２２側へと供給される際に、前記家庭内負荷における消費電力量と同等の発電電力は前記分電盤２２側に供給され、余剰な分の発電電力が前記蓄電池システム１１の蓄電池本体１１ｂに供給されることとなる。

例えば曇天・雨天時などにおいて余剰分の発電電力が生じない場合は、前記蓄電池本体１１ｂ側への発電電力の供給は行われずに、前記分電盤２２側へと供給される。
この時、制御を行う上では前記余剰な発電電力（すなわち、充電電力）は「マイナス（−）値」とされている。
また、太陽光がない夜間においては、前記太陽電池アレイ１０は発電しないため、制御を行う上では、前記家庭内負荷における消費電力量がそのまま「マイナス値」の余剰な発電電力（すなわち、充電電力）として扱われることとなる。

本実施の形態の第二充電モードＭ２の制御は、前記表示装置２３によって行われており、前記蓄電池システム１１の詳細を予め設定しておき、この設定に基づいて制御が行われる。

なお、以上のような第二充電モードＭ２においては、前記蓄電池システム１１に充電される電力は、前記太陽電池アレイ１０による発電電力から、前記家庭内負荷における消費電力の量を差し引いた分の余剰な発電電力とされていることから、前記家庭内負荷における消費電力を節約すればするほど、前記蓄電池システム１１への充電時間を短縮できたり、コストを低減させたりすることが可能となる。

なお、前記第一充電モードＭ１において前記蓄電池システム１１から放電される充電電力は基本的には系統電力４２から供給された電力である。また、前記第二充電モードＭ２において前記蓄電池システム１１から放電される充電電力は基本的には前記太陽電池アレイ１０による発電電力である。しかしながら、前記蓄電池システム１１に電力が充電された状態で、前記第一充電モードＭ１と前記第二充電モードＭ２とを切り替えた場合は、直流電力である以外に差はない。

なお、本実施の形態においては、説明の便宜上、前記蓄電池システム１１を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、前記蓄電池システム１２を採用してもよいものとする。

以上のような本実施の形態によれば、前記第一充電モードＭ１によって前記蓄電池１１を制御することによって、予め設定された充電時間帯に前記系統電力４２を充電できるので、前記充電時間帯を深夜帯とすれば、安価な深夜電力を前記蓄電池１１に充電でき、電力単価の高い昼間に充電電力を放電できる。そして、前記充電時間帯と前記放電時間帯との間に、前記蓄電池１１の充放電を休止するので、休みなく前記蓄電池１１を使い続けることがなくなる。これによって前記蓄電池１１の有効寿命の低減を抑制できる。
さらに、前記第二充電モードＭ２によって前記蓄電池１１を制御することによって、前記太陽電池アレイ１０による余剰な発電電力を前記蓄電池１１に充電して、家庭内で消費することができる。また、その余剰な発電電力を貯めて前記蓄電池１１が満充電になってから、充電電力を前記家庭内負荷側に放電するので、充放電回数を減らすことでき、これによって前記蓄電池１１の有効寿命の低減を抑制できる。
しかも、前記第一充電モードＭ１と前記第二充電モードＭ２とを選択できるので、系統電力の使用量削減を図る上で、居住者の要望に合わせて対応しやすい。

また、前記第一充電モードＭ１の前記放電時間帯において、前記蓄電池１１の放電を停止するための基準の数値を、前記蓄電池１１が備える前記双方向インバータ１１ｃから求めることができるので制御しやすい。

また、前記第二充電モードＭ２は、昼間であって、かつ前記家庭内負荷よりも前記太陽電池アレイ１０による発電電力が大きい場合に、その余剰な発電電力を前記蓄電池１１に充電し、前記家庭内負荷が、前記太陽電池アレイ１０による発電電力よりも大きい場合に前記蓄電池１１から放電を行うように設定されているので、太陽光の不足時に充電電力を使用できる。これによって、余剰な発電電力で電力単価の高い昼間の電力供給を補うことができるので、前記系統電力４２の買電量を抑制できる。

１０ 太陽電池アレイ
１０ａ パワーコンディショナー
１１ 蓄電池システム
１１ａ コンバータ
１１ｂ 蓄電池本体
１１ｃ 双方向インバータ
１２ 蓄電池システム
１２ｂ 蓄電池本体
１２ｃ 双方向インバータ
１３ 重要負荷分電盤
１４ 車両
１４ａ 車両用蓄電池
２０ ホームエネルギーマネージメントシステム
２１ 建物
２１ａ 居室
２１ｂ 蔵型収納室
２２ 分電盤
２３ 表示装置
４３ 宅内設置部
４３ａ 床
４３ｂ 中間床
４３ｃ 外壁
４４ 換気装置
４４ａ ガスセンサー
４８ 「おやすみ充電（夜間）」オブジェクト
４９ 「おひさま充電（日中）」オブジェクト
５０ 「時間帯設定」オブジェクト
５１ 「備蓄量設定」オブジェクト
５２ 上操作アイコン
５３ 下操作アイコン
Ｍ１ 第一充電モード
Ｍ２ 第二充電モード

Claims (3)

1. 太陽電池アレイと、
   系統電力に接続された宅内の分電盤と、
   前記太陽電池アレイによる発電電力または前記分電盤側から供給される系統電力を充電する蓄電池と、
   停電時でも電力を供給する必要のある宅内の重要負荷系統と、
   通常時には前記分電盤に接続され、停電時には前記太陽電池アレイおよび前記蓄電池によって自立運転が可能とされ、かつ停電時に前記重要負荷系統に電力を供給するための重要負荷分電盤と、
   通常時には前記分電盤と接続され、宅内における電力の監視結果を表示するとともに電力の制御を行う表示装置と、
   を備える電力システムにおける前記蓄電池の制御システムであって、
   予め設定された充電時間帯に系統電力を前記蓄電池に充電し、予め設定された放電時間帯に充電電力を前記分電盤に接続される家庭内負荷側に放電し、これらの充放電時間帯の間に前記蓄電池の充放電を休止する第一充電モードと、
   昼間の時間帯の余剰な前記太陽電池アレイの発電電力を前記蓄電池に充電し、その余剰な発電電力を貯めて前記蓄電池が満充電になってから、前記蓄電池から充電電力を前記分電盤に接続される家庭内負荷側に放電する第二充電モードと、を有しており、
   前記蓄電池は、前記太陽電池アレイに付属するパワーコンディショナーと前記分電盤とに接続され、直流電力と交流電力との双方向の変換を行う双方向インバータと、
   前記双方向インバータに接続される蓄電池本体と、を有しており、
   前記太陽電池アレイで発電された電力が前記分電盤または前記重要負荷分電盤に供給される間には、発電電力を直流電力に変換して前記蓄電池に充電し、充電休止後、前記蓄電池からの出力を、前記双方向インバータを介して前記分電盤または前記重要負荷分電盤に供給する第１ルートと、発電電力を前記蓄電池本体を介さずに、前記双方向インバータを介して前記分電盤または前記重要負荷分電盤に供給する第２ルートとが形成されており、
   前記表示装置によって前記第１ルートと前記第２ルートの選択が行われ、
   停電時に、前記表示装置は手動で自立運転に切り替えられて、当該表示装置による前記蓄電池の充放電制御が開始されることを特徴とする蓄電池の制御システム。
2. 請求項１に記載の蓄電池の制御システムにおいて、
   前記表示装置には、前記第一充電モード作動中に、建物を表す建物オブジェクトと、前記蓄電池を表す蓄電池オブジェクトと、前記蓄電池を自動運転させるための操作用アイコンと、前記蓄電池を手動運転させるための操作用アイコンと、が表示されていることを特徴とする蓄電池の制御システム。
3. 請求項１または２に記載の蓄電池の制御システムにおいて、
   前記第二充電モードは、
   昼間であって、かつ前記家庭内負荷よりも前記太陽電池アレイによる発電電力が大きい場合に、その余剰な発電電力を前記蓄電池に充電し、
   前記家庭内負荷が、前記太陽電池アレイによる発電電力よりも大きい場合に前記蓄電池から放電を行うように設定されていることを特徴とする蓄電池の制御システム。

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