JP6260194B2 - 蓄電装置、蓄電システムおよび蓄電装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置、蓄電システムおよび蓄電装置の制御方法に関し、特に、商用電源に接続可能な蓄電装置、蓄電システムおよび蓄電装置の制御方法に関する。

大容量の蓄電装置と商用電源や太陽電池等を組み合わせて、家庭や一般オフィスにおいて安定した電力を供給するシステムが開発されている。このような電力供給システムの一例が特許文献１に記載されている。図８に、特許文献１に記載された関連する電力供給システム１０のブロック図を示す。

関連する電力供給システム１０は、連携盤１１、パワーコンディショナー１２、太陽電池１３、充放電ユニット１４、蓄電池ユニット１５、電力計測ユニット１６、切替ボックス１８、接続箱１９を備える。

連携盤１１は、単相３線式２００Ｖ／１００Ｖの幹線電路Ｗａ１が接続され、電力会社の商用電源ＰＳから幹線電路Ｗａ１を介して商用電力が供給される。連携盤１１には、主電源ブレーカ１１ａ、分岐ブレーカ１１ｂ、太陽光発電用ブレーカ１１ｃが収納されている。幹線電路Ｗａ１は、各分岐ブレーカ１１ｂを介して複数の分岐電路Ｗａ２に分岐している。分岐電路Ｗａ２には照明機器、空調機器、家電機器等の機器Ｋ１が接続される。

パワーコンディショナー１２と太陽電池１３とで太陽光発電装置を構成している。太陽光によって太陽電池１３が発電した直流電力は、接続箱１９を介してパワーコンディショナー１２に供給され、パワーコンディショナー１２によって交流電力に変換される。

充放電ユニット１４と蓄電池ユニット１５とで蓄電装置を構成している。充放電ユニット１４は連携盤１１の分岐ブレーカ１１ｂに分岐電路Ｗａ２経由で接続しており、連携盤１１を介して供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池ユニット１５を充電する。また、充放電ユニット１４は蓄電池ユニット１５に蓄えられている直流電力を交流電力に変換し、交流電路Ｗａ４を介して機器Ｋ２へ供給する。

電力計測ユニット１６は、図中の各箇所における電力測定データに基づいて、商用電源ＰＳが商用電力を供給している通常時と、商用電源ＰＳから商用電力の供給が停止している停電時との判別を行う。

商用電源ＰＳが商用電力を供給している通常時において、パワーコンディショナー１２は連携盤１１を介して交流電力を供給する。しかし、パワーコンディショナー１２に設けた自立コンセント１２ｂには、太陽電池１３の発電電力から生成した交流電力は供給されない。また、切替ボックス１８は交流電路Ｗａ５の接続先を分岐電路Ｗａ２に切り替えている。

商用電源ＰＳが商用電力の供給を停止している停電時においては、パワーコンディショナー１２は、自立コンセント１２ｂに太陽電池１３の発電電力から生成した交流電力を供給する。これにより、太陽光発電によって蓄電池ユニット１５を充電することができる。充放電ユニット１４は、蓄電池ユニット１５に蓄えられている直流電力を交流電力に変換し、自立コンセント１４ｊに交流電力を供給する。そして、切替ボックス１８は、交流電路Ｗａ５の接続先を交流電路Ｗａ４に切り替える。したがって、停電時においては、交流電路Ｗａ５に接続している機器Ｋ２の動作電力は、蓄電池ユニット１５から充放電ユニット１４を介して供給される。

このように商用電源ＰＳの停電時においても、パワーコンディショナー１２の自立コンセント１２ｂから蓄電池ユニット１５の充電電力を供給することによって、太陽光発電によって蓄電池ユニット１５を充電することができる。したがって、関連する電力供給システム１０によれば、停電時の電力供給能力の向上を図ることができる、としている。

国際公開第２０１２／１６５３６５号（［００２９］〜［００６１］）

上述した関連する電力供給システム１０が備える蓄電装置においては、家庭等に設置する場合、連携盤１１の分岐ブレーカ１１ｂに接続するための電気工事を行う必要がある。また、関連する蓄電装置の充放電ユニット１４は、専用の自立コンセント１４ｊおよび切替ボックス１８を介して交流電路Ｗａ５に接続することとしている。そのため、商用電源ＰＳに常時接続される分岐電路Ｗａ２とは別に、交流電路Ｗａ５および切替ボックス１８を別途設ける必要がある。

このように、関連する蓄電装置においては電気工事や専用の電路が必要となるため、関連する蓄電装置を家庭や一般オフィス等に簡易に設置して使用することが困難である、という問題があった。

本発明の目的は、上述した課題である、蓄電装置を家庭や一般オフィス等に簡易に設置して使用することが困難である、という課題を解決する蓄電装置、蓄電システムおよび蓄電装置の制御方法を提供することにある。

本発明の蓄電装置は、商用電源に接続された電路に設けられたプラグ受に挿抜可能な差込プラグと、差込プラグとプラグ受との接続状態を検出する差込プラグ接続検出手段と、商用電源からの電力供給状態を監視する商用電源監視手段と、電池モジュールを備えた蓄電池部と、差込プラグ接続検出手段の検出結果と商用電源監視手段の監視結果とに基づいて、差込プラグを介して行う蓄電池部の充放電を制御する電力制御手段、とを有する。

本発明の蓄電システムは、蓄電装置と、システムコントローラと、分電盤、とを有し、蓄電装置は、商用電源に接続された電路に設けられたプラグ受に挿抜可能な差込プラグと、差込プラグとプラグ受との接続状態を検出する差込プラグ接続検出手段と、商用電源からの電力供給状態を監視する商用電源監視手段と、電池モジュールを備えた蓄電池部と、差込プラグ接続検出手段の検出結果と商用電源監視手段の監視結果とに基づいて、差込プラグを介して行う蓄電池部の充放電を制御する電力制御手段、とを備え、分電盤は、商用電源に接続された電路中に配置しており、電源電圧計と、電源遮断機と、電源電流計とを備え、システムコントローラは、電源電流計の検出値に基づいて、電力制御手段に充放電を指示する。

本発明の蓄電装置の制御方法は、商用電源から差込プラグを介して蓄電装置へ供給される電力の電力供給状態を監視し、商用電源に接続された電路に設けられたプラグ受とプラグ受に挿抜可能な差込プラグとの接続状態を検出し、接続状態の検出結果と電力供給状態の監視結果とに基づいて、差込プラグを介して行う蓄電装置が備える蓄電池の充放電を制御する。

本発明の蓄電装置、蓄電システムおよび蓄電装置の制御方法によれば、蓄電装置を家庭や一般オフィス等に簡易に設置して使用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置が備えるＤＣ／ＡＣコンバータの構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る蓄電装置が備える差込プラグの構成を示す概略図であり、（ａ）は差込プラグがプラグ受に装着されていない状態、（ｂ）は差込プラグがプラグ受に装着されている状態を示す。 本発明の第４の実施形態に係る蓄電システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る蓄電システムが備える分電盤の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る蓄電システムの動作を説明するためのブロック図である。 関連する電力供給システムの構成を示すブロック図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る蓄電装置１００の構成を示すブロック図である。蓄電装置１００は、差込プラグ１１０、差込プラグ接続検出手段１２０、商用電源監視手段１３０、蓄電池部１４０、および電力制御手段１５０、とを有する。

差込プラグ１１０は、商用電源２０に接続された電路２１に設けられたコンセントなどのプラグ受２２に挿抜可能である。差込プラグ１１０とプラグ受２２により差込接続器を構成し、差込プラグ１１０をプラグ受２２に抜き差しすることにより配線の電気的接続および断路を簡易に行うことができる。電路２１に設けられた他のプラグ受２３には電気機器２５の差込プラグ２４を接続することができる。差込プラグ１１０およびプラグ受２２の形状は各国の工業規格により定められており、日本の家庭や一般オフィスで用いられているものは日本工業規格（ＪＩＳ Ｃ ８３０３）で規定されている。

差込プラグ接続検出手段１２０は、差込プラグ１１０とプラグ受２２との接続状態を検出する。商用電源監視手段１３０は、商用電源２０からの電力供給状態を監視する。蓄電池部１４０は電池モジュールを備える。そして、電力制御手段１５０は、差込プラグ接続検出手段１２０の検出結果と商用電源監視手段１３０の監視結果とに基づいて、差込プラグ１１０を介して行う蓄電池部１４０の充放電を制御する。

次に、本実施形態による蓄電装置の制御方法について説明する。本実施形態の蓄電装置の制御方法においては、まず、商用電源から差込プラグを介して蓄電装置へ供給される電力の電力供給状態を監視する。また、商用電源に接続された電路に設けられたプラグ受とプラグ受に挿抜可能な差込プラグとの接続状態を検出する。そして、接続状態の検出結果と電力供給状態の監視結果とに基づいて、差込プラグを介して行う蓄電装置が備える蓄電池の充放電を制御する。

上述したように、本実施形態による蓄電装置１００および蓄電装置の制御方法においては、差込プラグの接続状態の検出結果と、商用電源からの電力供給状態の監視結果とに基づいて、差込プラグを介して行う蓄電池の充放電を制御する構成としている。そのため、差込プラグ１１０がプラグ受２２に装着されていない状態で、差込プラグ１１０を介して蓄電池が放電することを防ぐことができる。さらに、商用電源２０から電力が供給されていない状態で蓄電池が放電する単独運転を回避し、蓄電池からの電力が商用電源の電力系統に逆潮流することを防止することができる。

このように、本実施形態による蓄電装置および蓄電装置の制御方法によれば、蓄電装置の安全性を充分に確保することができる。そのため、専用の配線や電気工事は不要であり、差込プラグをコンセントなどのプラグ受に装着するだけでよいので、蓄電装置を家庭や一般オフィス等に簡易に設置して使用することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る蓄電装置２００の構成を示すブロック図である。蓄電装置２００は、パワーコンディショナー２０１、バッテリマネージメントユニット（ＢＭＵ）２０２、電池モジュール２０３、および差込プラグ２１０を有する。バッテリマネージメントユニット（ＢＭＵ）２０２と電池モジュール２０３が蓄電池部を構成する。また、蓄電装置２００とシステムコントローラ３０とから蓄電システムが構成される。

パワーコンディショナー２０１は、制御部２２０、差込プラグ電圧計２３０、電流計２４０、第１の切替器２５０、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６０、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０、および第２の切替器２８０を備える。

差込プラグ電圧計２３０は差込プラグ接続検出手段を構成し、差込プラグ２１０を構成する差込刃の間の電圧である差込プラグ電圧を検知する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２６０は、差込プラグ２１０から入力する交流電力を直流電力に変換する交流直流変換手段として動作する。ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０は、蓄電池部を構成する電池モジュール２０３から入力する直流電力を交流電力に変換する直流交流変換手段として動作する。

第１の切替器２５０は、第１の切換手段として、差込プラグ２１０と、交流直流変換手段としてのＡＣ／ＤＣコンバータ２６０および直流交流変換手段としてのＤＣ／ＡＣコンバータ２７０との接続状態を切り換える。第２の切替器２８０は、第２の切換手段として、蓄電池部を構成する電池モジュール２０３と、交流直流変換手段としてのＡＣ／ＤＣコンバータ２６０および直流交流変換手段としてのＤＣ／ＡＣコンバータ２７０との接続状態を切り換える。

制御部２２０は制御手段として、第１の切換手段である第１の切替器２５０および第２の切換手段である第２の切替器２８０の動作を制御する。また、制御部２２０は、システムコントローラ３０があらかじめ定められた条件に基づいて送出する充電または放電の指示を受け取る。

上述したＡＣ／ＤＣコンバータ２６０、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０、第１の切替器２５０、第２の切替器２８０、および制御部２２０により電力制御手段が構成される。

次に、本実施形態による蓄電装置２００の各構成部分の動作について、さらに詳細に説明する。

差込プラグ電圧計２３０は、差込プラグ２１０から入力する交流電力の電圧を検出し、制御部２２０に検出値を送信する。

制御部２２０は、システムコントローラ３０からの充電または放電の指示と、差込プラグ電圧計２３０からの検出値に基づいて、第１の切替器２５０および第２の切替器２８０の動作を制御する。システムコントローラ３０から充電を指示された場合、次のように制御する。すなわち、差込プラグ２１０から入力する交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ２６０に供給し、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６０で変換した直流電力を電池モジュール２０３に供給するように第１の切替器２５０および第２の切替器２８０を切り替える。

システムコントローラ３０から放電を指示され、かつ、差込プラグ電圧計２３０の検出値が所定の電圧波形と所定の周波数を満足する場合、例えば商用電源のＡＣ１００Ｖ、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚを検知した場合は、次のように制御する。この場合は、差込プラグ２１０がプラグ受２２に装着されていると判断できる。したがって、電池モジュール２０３が出力する直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータ２７０に供給し、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０で変換した交流電力を差込プラグ２１０から出力するように第１の切替器２５０および第２の切替器２８０を切り替える。

システムコントローラ３０から放電を指示され、かつ、差込プラグ電圧計２３０の検出値が所定の電圧値または所定の周波数を満足しない場合は、差込プラグ２１０がプラグ受２２に装着されていないと判断できるので、第１の切替器２５０を遮断する。

また、制御部２２０は、充電時にバッテリマネージメントユニット２０２から充電停止の指示を受け取った場合、第２の切替器２８０を遮断する。一方、放電時にバッテリマネージメントユニット２０２から放電停止の指示を受け取った場合は、制御部２２０は第２の切替器２８０を遮断する。

第１の切替器２５０は制御部２２０の制御により以下の状態をとる。すなわち、差込プラグ２１０から入力した交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ２６０に供給する状態と、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０が出力した交流電力を差込プラグ２１０に供給する状態をとる。さらに差込プラグ２１０から入力した交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ２６０およびＤＣ／ＡＣコンバータ２７０のいずれにも接続せず遮断した状態を加えた３通りの状態をとる。

第２の切替器２８０は制御部２２０の制御により以下の状態をとる。すなわち、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６０が出力した直流電力を電池モジュール２０３に供給する状態と、電池モジュール２０３が出力した直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータ２７０に供給する状態をとる。さらに電池モジュール２０３が出力した直流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ２６０およびＤＣ／ＡＣコンバータ２７０のいずれにも供給せずに遮断した状態を加えた３通りの状態をとる。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２６０は、第１の切替器２５０から入力した交流電力を直流電力に変換する。ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０は、第２の切替器２８０から入力した直流電力を交流電力に変換する。

電池モジュール２０３は、一個または複数の電池セルから構成され、電力を蓄えて所定の電圧と電流で充放電を行う。バッテリマネージメントユニット２０２は、電池モジュール２０３を構成する電池セルの電圧をモニタする。そして、モニタした電圧が充電時に所定の電圧を上回ったときは制御部２２０に充電停止を指示し、放電時に所定の電圧を下回ったときには制御部２２０に放電停止を指示する。

図３に、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０の構成を示す。ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０は、直流電力入力部２７１、直流電圧計２７２、直流電流計２７３、遮断機２７４、インバータ２７５、交流電流計２７６、交流電圧計２７７、リアクタンス２７８、および交流電力出力部２７９を備える。

直流電圧計２７２は直流電力入力部２７１から入力する直流電力の電圧を検出し、制御部２２０に検出値を送信する。直流電流計２７３は直流電力入力部２７１から入力する直流電力の電流を検出し、制御部２２０に検出値を送信する。

遮断機２７４は、制御部２２０の制御により直流電力入力部２７１から入力した直流電力をインバータ２７５に供給する状態と、直流電力入力部２７１から入力した直流電力をインバータ２７５に供給せずに遮断した状態とを切り替える。インバータ２７５は制御部２２０の制御により、遮断機２７４から入力した直流電力を所定の電圧値、所定の周波数の交流電力に変換する。

交流電流計２７６はインバータ２７５が出力する交流電力の電流を検出し、制御部２２０に検出値を送信する。交流電圧計２７７はインバータ２７５が出力する交流電力の電圧を検出し、制御部２２０に検出値を送信する。リアクタンス２７８は、インバータ２７５が出力する交流電力の電圧の位相がインバータ２７５が出力する交流電力の電流の位相よりも９０度進むように作用する。

ここで、交流電流計２７６と制御部２２０が商用電源監視手段を構成する。すなわち、交流電流計２７６は直流交流変換手段としてのＤＣ／ＡＣコンバータ２７０が出力する交流電流である変換後交流電流を検知する。そして、制御部２２０は差込プラグ電圧の位相変化と変換後交流電流の位相変化を比較した結果を監視結果として出力する。

また制御部２２０は、差込プラグ電圧計２３０が検出した交流電圧の位相と、交流電流計２７６が検出した交流電流の位相がほぼ一致するようにインバータ２７５を制御する。このとき、制御部２２０は位相変化を起こすために、交流電流の位相がわずかに変化するようにインバータ２７５を制御する。ここで、交流電流計２７６が検出した交流電流の位相変化と差込プラグ電圧計２３０が検出した交流電圧の位相変化が一致するときは、商用電源２０から交流電力が供給されていないと判断できる。これは、差込プラグ電圧計２３０が検出する交流電圧（差込プラグ電圧）は商用電源２０とインバータ２７５が出力する交流電圧の合成となるからである。このとき、制御部２２０は第１の切替器２５０を遮断するように制御する。

次に、本実施形態による蓄電装置２００の動作について説明する。

制御部２２０は、差込プラグ電圧計２３０が検知した差込プラグ電圧が所定の電圧値を満足しない場合、差込プラグ２１０がプラグ受２２に装着されていないと判断する。このとき、交流電力が差込プラグ２１０から出力しないように第１の切替器２５０を遮断する。

また、制御部２２０は、差込プラグ電圧計２３０が検出する交流電圧の位相と交流電流計２７６が検出する交流電流の位相がほぼ一致し、かつ、交流電流の位相がわずかに変化するようにインバータ２７５を制御する。ここで、交流電流計２７６が検出した交流電流の位相変化と差込プラグ電圧計２３０が検出した交流電圧の位相変化が一致するとき、制御部２２０は商用電源２０から交流電力が供給されていないと判断し、第１の切替器２５０を遮断する。つまり、差込プラグ２１０がプラグ受２２に装着され、かつ、システムコントローラ３０から放電の指示がされている場合であっても、商用電源２０から交流電力が供給されていないときは、制御部２２０は交流電力が差込プラグ２１０から出力しないように制御する。そのため、商用電源２０から電力が供給されていない状態で電池モジュール２０３が放電する単独運転を回避し、電池モジュール２０３からの電力が商用電源の電力系統に逆潮流することを防止することができる。

このように、差込プラグ接続検出手段の検出結果が差込プラグとプラグ受とが接続されていない状態を示す場合、および商用電源監視手段の監視結果が商用電源からの電力が供給されていない状態を示す場合、の少なくともいずれか一方である場合、制御手段は以下の制御を行う。すなわち制御手段は、第１の切換手段が、差込プラグを、交流直流変換手段および直流交流変換手段のいずれとも接続しないように、第１の切換手段を制御する。また、これに限らず、この場合に制御手段が直流交流変換手段の動作を中止することとしてもよい。この場合は蓄電装置の低消費電力化を図ることができる。

次に、差込プラグ２１０がプラグ受２２に装着され、かつ、システムコントローラ３０から充電を指示されている場合について説明する。この場合、制御部２２０は、差込プラグ２１０から入力した交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ２６０に供給し、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６０で変換した直流電力を電池モジュール２０３に供給するように第１の切替器２５０と第２の切替器２８０を切り替える。これにより、制御部２２０は差込プラグ２１０から入力した電力を電池モジュール２０３に充電するように制御することができる。

すなわち、差込プラグ接続検出手段の検出結果が差込プラグとプラグ受とが接続された状態を示すものであり、商用電源監視手段の監視結果が商用電源からの電力が供給されている状態を示すものである場合、制御手段は以下の制御を行う。つまり、第１の切換手段が差込プラグと交流直流変換手段を接続し、第２の切換手段が蓄電池部と交流直流変換手段を接続するように、制御手段は第１の切換手段および第２の切換手段を制御する。

次に、差込プラグ２１０がプラグ受２２に装着されており、システムコントローラ３０から放電を指示され、かつ、交流電流計２７６が検出した交流電流の位相変化と差込プラグ電圧計２３０が検出した交流電圧の位相変化が一致しない場合について説明する。この場合、制御部２２０は商用電源２０から交流電力が供給されていると判断する。これは、差込プラグ電圧計２３０が検出する交流電圧（差込プラグ電圧）は商用電源２０とインバータ２７５が出力する交流電圧の合成となるからである。そこで制御部２２０は、電池モジュール２０３が出力する直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータ２７０に供給し、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０で変換した交流電力を差込プラグ２１０から出力するように第１の切替器２５０と第２の切替器２８０を切り替える。これにより、制御部２２０は電池モジュール２０３が出力する電力を差込プラグ２１０から出力するように制御することができるので、商用電源２０だけでは電力が不足する場合に蓄電装置２００から電力を供給することが可能になる。

すなわち、差込プラグ接続検出手段の検出結果が差込プラグとプラグ受とが接続された状態を示すものであり、商用電源監視手段の監視結果が商用電源からの電力が供給されている状態を示すものである場合、制御手段は以下の制御を行う。つまり、第１の切換手段が差込プラグと直流交流変換手段を接続し、第２の切換手段が蓄電池部と直流交流変換手段を接続するように、制御手段は第１の切換手段および第２の切換手段を制御する。

次に、本実施形態の蓄電装置２００による効果について説明する。

本実施形態の蓄電装置２００は、差込プラグ２１０がプラグ受２２に装着されており、かつ、商用電源２０から交流電力が供給されている場合に、システムコントローラ３０からの放電指示により交流電力を差込プラグ２１０から出力する構成としている。そのため、差込プラグ２１０がプラグ受２２に装着されていない状態で、差込プラグ２１０を介して電池モジュール２０３が放電することを防ぐことができる。このように差込プラグ２１０を用いる場合であっても充分に安全が確保されるので、差込プラグ２１０から既設の配線である電路２１を通して電気機器２５に交流電力を供給することが可能となる。その結果、蓄電装置を家庭や一般オフィス等に簡易に設置して使用することができる。

また、本実施形態の蓄電装置２００は、差込プラグ２１０がプラグ受２２に装着されており、かつ、商用電源２０から交流電力が供給されていないときは、交流電力を差込プラグ２１０から出力しないように構成されている。そのため、商用電源２０から電力が供給されていない状態で蓄電池が放電する単独運転を回避し、蓄電池からの電力が商用電源の電力系統に逆潮流することを防止することができる。

次に、本実施形態による蓄電装置の制御方法について説明する。

本実施形態の蓄電装置の制御方法では、プラグ受と差込プラグとの接続状態の検出結果が差込プラグとプラグ受とが接続された状態を示すものであり、電力供給状態の監視結果が商用電源からの電力が供給されている状態を示すものである場合、以下の制御を行う。つまり、蓄電池から入力する直流電力を交流電力に変換した変換後交流電力を生成し、変換後交流電力を差込プラグに出力するように制御する。または、差込プラグから入力する商用電源からの交流電力を直流電力に変換した変換後直流電力を生成し、変換後直流電力を蓄電池に出力するように制御する。

また、プラグ受と差込プラグとの接続状態の検出結果が差込プラグとプラグ受とが接続されていない状態を示す場合、および電力供給状態の監視結果が商用電源からの電力が供給されていない状態を示す場合、の少なくともいずれか一方である場合、差込プラグと蓄電池との接続を遮断するように制御する。

本実施形態の蓄電装置の制御方法によっても、蓄電装置を家庭や一般オフィス等に簡易に設置して使用することが可能となる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態による蓄電装置３００は、パワーコンディショナー２０１、バッテリマネージメントユニット（ＢＭＵ）２０２、電池モジュール２０３、および差込プラグ３１０を有する。パワーコンディショナー２０１は、制御部２２０、差込プラグ電圧計２３０、電流計２４０、第１の切替器２５０、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６０、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０、および第２の切替器２８０を備える。本実施形態の蓄電装置３００は、第２の実施形態による蓄電装置２００と差込プラグ３１０の構成が異なる。他の構成は同様であるので、それらの詳細な説明は省略する。

図４に、本実施形態による蓄電装置３００が備える差込プラグ３１０の構成を示す。図４（ａ）は差込プラグ３１０がプラグ受２２に装着されていない状態、（ｂ）は差込プラグ３１０がプラグ受２２に装着されている状態を示す。

差込プラグ３１０には、差込プラグ３１０がプラグ受２２に挿入されているか否かを検知する挿抜検知器が一体に構成されている。挿抜検知器は、図４に示すように挿抜検知用スイッチ３１１と検出器３１２を備え、差込プラグ接続検出手段として機能する。差込プラグ３１０がコンセントなどのプラグ受２２に挿入されると、挿抜検知用スイッチ３１１が押下される。検出器３１２は挿抜検知用スイッチ３１１の状態を検出して制御部２２０に通知する。

制御部２２０は、システムコントローラ３０からの充電または放電の指示と検出器３１２からの検出値に基づいて、第１の切替器２５０および第２の切替器２８０を制御する。具体的には、システムコントローラ３０から充電の指示を受け付けたときは、制御部２２０は以下の制御を行う。すなわち、差込プラグ３１０から入力する交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ２６０に供給し、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６０で変換した直流電力を電池モジュール２０３に供給するように第１の切替器２５０と第２の切替器２８０を切り替える。

システムコントローラ３０から放電の指示を受け付けた場合、制御部２２０は以下の制御を行う。まず、検出器３１２の検出値が、挿抜検知用スイッチ３１１が押下状態であることを示すものであるときは、次のように制御する。すなわち、電池モジュール２０３が出力する直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータ２７０に供給し、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０で変換した交流電力を差込プラグ３１０から出力するように第１の切替器２５０と第２の切替器２８０を切り替える。一方、システムコントローラ３０から放電の指示を受け付けた場合であっても、検出器３１２の検出値が、挿抜検知用スイッチ３１１が押下状態でないことを示すものであるときは、第１の切替器２５０を遮断する。

本実施形態による蓄電装置３００のその他の構成部分の動作は、本発明の第２の実施形態による蓄電装置２００のものと同じであるため、それらの説明は省略する。

次に、本実施形態による蓄電装置３００の動作について、図２および図４を用いて説明する。

まず、差込プラグ３１０がプラグ受２２に挿入されていないときは、検出器３１２の検出値は挿抜検知用スイッチ３１１が押下状態でないことを示す。そこで、制御部２２０は差込プラグ３１０がプラグ受２２に挿入されていないと判断し、交流電力が差込プラグ３１０から出力しないように第１の切替器２５０を遮断する。

次に、差込プラグ３１０がプラグ受２２に装着され、かつ、制御部２２０がシステムコントローラ３０から充電の指示を受け付けた場合について説明する。この場合、検出器３１２の検出値は挿抜検知用スイッチ３１１が押下状態であることを示す。そこで、制御部２２０は、差込プラグ３１０から入力した交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ２６０に供給し、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６０で変換した直流電力を電池モジュール２０３に供給するように第１の切替器２５０と第２の切替器２８０を切り替える。これにより、差込プラグ３１０から入力した電力を電池モジュール２０３に充電するように制御することができる。

次に、差込プラグ３１０がプラグ受２２に装着され、かつ、制御部２２０がシステムコントローラ１３から放電の指示を受け付けた場合について説明する。このとき、検出器３１２の検出値は挿抜検知用スイッチ３１１が押下状態であることを示す。この場合、制御部２２０が第２の実施形態と同様の手段により商用電源２０から交流電力が供給されていると判断したときは、以下の制御を行う。すなわち、電池モジュール２０３が出力する直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータ２７０に供給し、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０で変換した交流電力を差込プラグ３１０から出力するように第１の切替器２５０と第２の切替器２８０を切り替える。これにより、電池モジュール２０３が出力する電力を差込プラグ３１０から出力するように制御することができる。

上述したように、本実施形態の蓄電装置３００は、差込プラグ３１０がプラグ受２２に装着されていないときは、交流電力が差込プラグ３１０から出力しないように構成されている。そのため、蓄電装置の安全性の向上を図ることができるので、蓄電装置を家庭や一般オフィス等に簡易に設置して使用することが可能になる。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図５は、本発明の第４の実施形態に係る蓄電システム４００の構成を示すブロック図である。蓄電システム４００は、蓄電装置２００、システムコントローラ３０、および分電盤４１０を有する。

蓄電装置２００は、パワーコンディショナー２０１、バッテリマネージメントユニット（ＢＭＵ）２０２、電池モジュール２０３、および差込プラグ２１０を有する。パワーコンディショナー２０１は、制御部２２０、差込プラグ電圧計２３０、電流計２４０、第１の切替器２５０、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６０、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０、および第２の切替器２８０を備える。上述したＡＣ／ＤＣコンバータ２６０、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０、第１の切替器２５０、第２の切替器２８０、および制御部２２０により電力制御手段が構成される。なお、蓄電装置２００の構成は第２の実施形態で説明したので、ここではその説明は省略する。

図６に、分電盤４１０の構成を示す。分電盤４１０は商用電源２０に接続された電路２１中に配置しており、電源電圧計４１１、電源遮断機４１２、および電源電流計４１３を備える。

電源電圧計４１１は分電盤４１０に入力する交流電力の電圧を検出し、システムコントローラ３０に検出値を送信する。電源遮断機４１２は、電源遮断機４１２を流れる電流値が所定の遮断電流値を超えた時に、分電盤４１０に入力する交流電力を遮断する。また、システムコントローラ１３からの制御によって、分電盤４１０に入力した交流電力が導通する状態と遮断した状態とを切り替える。電源電流計４１３は分電盤４１０が送出する交流電力の電流を検出し、システムコントローラ３０に検出値を送出する。

システムコントローラ３０は、電源電流計４１３の検出値が所定の電流値を超えたとき、制御部２２０に放電を指示する。このときの所定の電流値は、電源遮断機４１２の遮断電流値よりも低い値に設定する。また、電源電圧計４１１の検出値が所定の電圧値を満足しない場合、または、所定の周波数を満足しない場合、システムコントローラ３０は制御部２２０に放電停止を指示する。これは、この場合には商用電源２０から電力が供給されていないと判断できるので、単独運転を回避するためである。

次に、本実施形態による蓄電システム４００の動作について、図５および図６を用いて説明する。

分電盤４１０から送出される交流電力の電流値が電源遮断機４１２の遮断電流値に近づいて、システムコントローラ３０が電源電流計４１３の検出値が所定の電流値を超えたことを検知すると、システムコントローラ３０は制御部２２０に放電を指示する。制御部２２０は、電池モジュール２０３が出力する電力を差込プラグ２１０から出力するように制御する。すなわち、電池モジュール２０３が出力する直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータ２７０に供給し、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０で変換した交流電力を差込プラグ２１０から出力するように第１の切替器２５０および第２の切替器２８０を切り替える。

また、商用電源２０から交流電力が供給されていない場合、システムコントローラ３０は電源電圧計４１１の検出値が所定の電圧値を満足しないことを検知し、制御部２２０に放電停止を指示する。このとき、制御部２２０は第１の切替器２５０を遮断するので、電池モジュール２０３が放電する電力が差込プラグ２１０から出力されることはない。

上述したように、本実施形態の蓄電システム４００は、分電盤４１０から送出される交流電力の電流値が電源遮断機４１２の遮断電流値に近づくと、交流電力を蓄電装置２００が備える蓄電装置２の差込プラグ２１０から出力するように構成されている。そのため、電気機器２５の消費電流が電源遮断機４１２の遮断電流値を超える場合であっても、既設の配線である電路２１を用いて電気機器２５に交流電力を供給することができる。その結果、電気機器２５に対する使用電力の制約を簡易に緩和することが可能となり、電気機器２５を使用する際の利便性の向上を図ることができる。

また、本実施形態の蓄電システム４００は、商用電源２０から交流電力が供給されていないときは、交流電力が差込プラグ２１０から出力されないように構成されている。そのため、単独運転を回避し、蓄電装置２００からの電力が商用電源２０の電力系統に逆潮流することを防止することができる。

上述した説明では、商用電源２０から交流電力が供給されていない場合、システムコントローラ３０は制御部２２０に放電停止を指示することとした。しかしこれに限らず、システムコントローラ３０が分電盤４１０の電源遮断機４１２を遮断状態とすることとしてもよい。この場合は、蓄電装置２００からの電力が商用電源２０の電力系統に逆潮流することはない。そのため、システムコントローラ３０が制御部２２０に放電を指示することにより、蓄電装置２００を安全に単独運転させることが可能となる。したがって、蓄電装置２００を停電時等のバックアップ電源として用いることができる。

また、上述した説明では、システムコントローラ３０は、分電盤４１０が備える電源電流計４１３の検出値が所定の電流値を超えたとき、制御部２２０に放電を指示することとした。しかしこれに限らず、図７に示すように、電気機器２５が通信ユニット２６を搭載している場合には、蓄電システム４００は以下のように動作することができる。ここで、通信ユニット２６は、電気機器２５の消費電流値をシステムコントローラ３０に送信する機能を有し、システムコントローラ３０は通信ユニット２６からの信号を受信する機能を備えているものとする。

電気機器２５の消費電流が所定の電流値を超えたとき、システムコントローラ３０は通信ユニット２６から交流電力出力の指示を受信し、蓄電装置２００の制御部２２０に放電を指示する。このときの所定の電流値は、分電盤４１０の遮断電流値よりも低い値に設定する。

このとき制御部２２０は、電池モジュール２０３が出力する電力を差込プラグ２１０から出力するように制御する。すなわち、電池モジュール２０３が出力する直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータ２７０に供給し、ＤＣ／ＡＣコンバータ２７０で変換した交流電力を差込プラグ２１０から出力するように第１の切替器２５０および第２の切替器２８０を切り替える。

このように、通信ユニット２６から受信した電気機器２５の消費電流値が所定の値を超えた時に、システムコントローラ３０が制御部２２０に放電を指示する構成とすることができる。この場合にも、電気機器２５に対する使用電力の制約を簡易に緩和することが可能となり、電気機器２５を使用する際の利便性の向上を図ることができる。

また、蓄電装置２００は警報器をさらに備えた構成としてもよい。そして、電力制御手段としての制御部２２０が警報器に警報を発するように指示する構成とすることができる。制御部２２０は、システムコントローラ３０から充電指示および放電指示のいずれかを受け付けたときに、差込プラグ２１０とプラグ受２２との接続状態の検出結果が接続されていない状態を示す場合に、警報器に警報を発するように指示することとすることができる。

また、蓄電システム４００は、分電盤４１０に接続した太陽光発電装置（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ：ＰＶ）をさらに備えた構成とすることができる。この場合、太陽光発電装置を用いて、商用電源２０と協調して電力供給を行う系統連係運転を行うことが可能になる。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。

１００、２００ 蓄電装置
１１０、２１０、３１０ 差込プラグ
１２０ 差込プラグ接続検出手段
１３０ 商用電源監視手段
１４０ 蓄電池部
１５０ 電力制御手段
２０１ パワーコンディショナー
２０２ バッテリマネージメントユニット
２０３ 電池モジュール
２２０ 制御部
２３０ 差込プラグ電圧計
２４０ 電流計
２５０ 第１の切替器
２６０ ＡＣ／ＤＣコンバータ
２７０ ＤＣ／ＡＣコンバータ
２７１ 直流電力入力部
２７２ 直流電圧計
２７３ 直流電流計
２７４ 遮断機
２７５ インバータ
２７６ 交流電流計
２７７ 交流電圧計
２７８ リアクタンス
２７９ 交流電力出力部
２８０ 第２の切替器
３１１ 挿抜検知用スイッチ
３１２ 検出器
４００ 蓄電システム
４１０ 分電盤
４１１ 電源電圧計
４１２ 電源遮断機
４１３ 電源電流計
１０ 関連する電力供給システム
１１ 連携盤
１２ パワーコンディショナー
１３ 太陽電池
１４ 充放電ユニット
１５ 蓄電池ユニット
１６ 電力計測ユニット
１８ 切替ボックス
１９ 接続箱
２０ 商用電源
２１ 電路
２２、２３ プラグ受
２４ 差込プラグ
２５ 電気機器
２６ 通信ユニット
３０ システムコントローラ

Claims (14)

1. 商用電源に接続された電路に設けられたプラグ受に挿抜可能な差込プラグと、
   前記差込プラグと前記プラグ受との接続状態を検出する差込プラグ接続検出手段と、
   前記商用電源からの電力供給状態を監視する商用電源監視手段と、
   電池モジュールを備えた蓄電池部と、
   前記差込プラグ接続検出手段の検出結果と前記商用電源監視手段の監視結果とに基づいて、前記差込プラグを介して行う前記蓄電池部の充放電を制御する電力制御手段、とを有し、
   前記電力制御手段は、
   前記差込プラグから入力する交流電力を直流電力に変換する交流直流変換手段と、
   前記蓄電池部から入力する直流電力を交流電力に変換する直流交流変換手段と、
   前記差込プラグと、前記交流直流変換手段および前記直流交流変換手段との接続状態を切り換える第１の切換手段と、
   前記蓄電池部と、前記交流直流変換手段および前記直流交流変換手段との接続状態を切り換える第２の切換手段と、
   前記第１の切換手段および前記第２の切換手段の動作を制御する制御手段、とを備え、
   前記制御手段は、前記検出結果が前記差込プラグと前記プラグ受とが接続された状態を示すものであり、前記監視結果が前記商用電源からの電力が供給されている状態を示すものである場合、
   前記第１の切換手段が、前記差込プラグと前記直流交流変換手段を接続し、
   前記第２の切換手段が、前記蓄電池部と前記直流交流変換手段を接続するように、前記第１の切換手段および前記第２の切換手段を制御する
   蓄電装置。
2. 商用電源に接続された電路に設けられたプラグ受に挿抜可能な差込プラグと、
   前記差込プラグと前記プラグ受との接続状態を検出する差込プラグ接続検出手段と、
   前記商用電源からの電力供給状態を監視する商用電源監視手段と、
   電池モジュールを備えた蓄電池部と、
   前記差込プラグ接続検出手段の検出結果と前記商用電源監視手段の監視結果とに基づいて、前記差込プラグを介して行う前記蓄電池部の充放電を制御する電力制御手段、とを有し、
   前記電力制御手段は、
   前記差込プラグから入力する交流電力を直流電力に変換する交流直流変換手段と、
   前記蓄電池部から入力する直流電力を交流電力に変換する直流交流変換手段と、
   前記差込プラグと、前記交流直流変換手段および前記直流交流変換手段との接続状態を切り換える第１の切換手段と、
   前記蓄電池部と、前記交流直流変換手段および前記直流交流変換手段との接続状態を切り換える第２の切換手段と、
   前記第１の切換手段および前記第２の切換手段の動作を制御する制御手段、とを備え、
   前記差込プラグ接続検出手段は、前記差込プラグを構成する差込刃の間の電圧である差込プラグ電圧を検知する差込プラグ電圧計を備える
   蓄電装置。
3. 前記制御手段は、前記検出結果が前記差込プラグと前記プラグ受とが接続された状態を示すものであり、前記監視結果が前記商用電源からの電力が供給されている状態を示すものである場合、
   前記第１の切換手段が、前記差込プラグと前記直流交流変換手段を接続し、
   前記第２の切換手段が、前記蓄電池部と前記直流交流変換手段を接続するように、前記第１の切換手段および前記第２の切換手段を制御する
   請求項２に記載した蓄電装置。
4. 前記制御手段は、前記検出結果が前記差込プラグと前記プラグ受とが接続された状態を示すものであり、前記監視結果が前記商用電源からの電力が供給されている状態を示すものである場合、
   前記第１の切換手段が、前記差込プラグと前記交流直流変換手段を接続し、
   前記第２の切換手段が、前記蓄電池部と前記交流直流変換手段を接続するように、前記第１の切換手段および前記第２の切換手段を制御する
   請求項２に記載した蓄電装置。
5. 前記制御手段は、前記検出結果が前記差込プラグと前記プラグ受とが接続されていない状態を示す場合、および前記監視結果が前記商用電源からの電力が供給されていない状態を示す場合、の少なくともいずれか一方である場合、
   前記第１の切換手段が、前記差込プラグを、前記交流直流変換手段および前記直流交流変換手段のいずれとも接続しないように、前記第１の切換手段を制御する
   請求項２に記載した蓄電装置。
6. 前記制御手段は、前記検出結果が前記差込プラグと前記プラグ受とが接続されていない状態を示す場合、および前記監視結果が前記商用電源からの電力が供給されていない状態を示す場合、の少なくともいずれか一方である場合、
   前記直流交流変換手段の動作を中止する
   請求項２に記載した蓄電装置。
7. 前記差込プラグ接続検出手段は、前記差込プラグが前記プラグ受に挿入されているか否かを検知する挿抜検知器を備え、前記挿抜検知器は前記差込プラグと一体に構成されている
   請求項１に記載した蓄電装置。
8. 前記商用電源監視手段は、前記直流交流変換手段が出力する交流電流である変換後交流電流を検知する交流電流計を備え、前記差込プラグ電圧の位相変化と前記変換後交流電流の位相変化を比較した結果を前記監視結果として出力する
   請求項２から６のいずれか一項に記載した蓄電装置。
9. 蓄電装置と、システムコントローラと、分電盤、とを有し、
   前記蓄電装置は、
   商用電源に接続された電路に設けられたプラグ受に挿抜可能な差込プラグと、
   前記差込プラグと前記プラグ受との接続状態を検出する差込プラグ接続検出手段と、
   前記商用電源からの電力供給状態を監視する商用電源監視手段と、
   電池モジュールを備えた蓄電池部と、
   前記差込プラグ接続検出手段の検出結果と前記商用電源監視手段の監視結果とに基づいて、前記差込プラグを介して行う前記蓄電池部の充放電を制御する電力制御手段、とを備え、
   前記分電盤は、前記商用電源に接続された前記電路中に配置しており、電源電圧計と、電源遮断機と、電源電流計とを備え、
   前記システムコントローラは、前記電源電流計の検出値に基づいて、前記電力制御手段に前記充放電を指示し、
   前記蓄電装置は、警報器をさらに備え、
   前記電力制御手段は、前記システムコントローラから充電指示および放電指示のいずれかを受け付けたときに、前記検出結果が前記差込プラグと前記プラグ受とが接続されていない状態を示す場合、前記警報器に警報を発するように指示する
   蓄電システム。
10. 前記システムコントローラは、前記電源電圧計の検出値が所定の電圧値を満足しない場合、前記電源遮断機を遮断状態とし、前記電力制御手段に放電を指示する
    請求項９に記載した蓄電システム。
11. 前記分電盤に接続した太陽光発電装置をさらに備えた
    請求項９または１０に記載した蓄電システム。
12. 商用電源から差込プラグを介して蓄電装置へ供給される電力の電力供給状態を監視し、
    前記商用電源に接続された電路に設けられたプラグ受と前記プラグ受に挿抜可能な前記差込プラグとの接続状態を検出し、
    前記接続状態の検出結果と前記電力供給状態の監視結果とに基づいて、前記差込プラグを介して行う前記蓄電装置が備える蓄電池の充放電を制御し、
    前記検出結果が前記差込プラグと前記プラグ受とが接続された状態を示すものであり、前記監視結果が前記商用電源からの電力が供給されている状態を示すものである場合、
    前記蓄電池から入力する直流電力を交流電力に変換した変換後交流電力を生成し、
    前記変換後交流電力を前記差込プラグに出力する
    蓄電装置の制御方法。
13. 前記検出結果が前記差込プラグと前記プラグ受とが接続された状態を示すものであり、前記監視結果が前記商用電源からの電力が供給されている状態を示すものである場合、
    前記差込プラグから入力する前記商用電源からの交流電力を直流電力に変換した変換後直流電力を生成し、
    前記変換後直流電力を前記蓄電池に出力する
    請求項１２に記載した蓄電装置の制御方法。
14. 前記検出結果が前記差込プラグと前記プラグ受とが接続されていない状態を示す場合、および前記監視結果が前記商用電源からの電力が供給されていない状態を示す場合、の少なくともいずれか一方である場合、
    前記差込プラグと前記蓄電池との接続を遮断する
    請求項１２に記載した蓄電装置の制御方法。

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