JP6468593B2

JP6468593B2 - 蓄電システム

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Publication number: JP6468593B2
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Inventors: 貴之櫻井
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Filing date: 2015-03-26
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Description

本発明は、複数の蓄電池を用いた蓄電システムに関する。

電力を蓄電及び放電することができる蓄電システムを利用することにより、停電時においても負荷装置に一定期間電力を供給することが可能になる。一般的に蓄電システムは、商用電源から負荷装置に交流電力が供給される平時に、その交流電力を分岐して受電しコンバータを介して直流電力に変換した上で、充電回路により蓄電池に充電する。そして停電が発生したときに蓄電システムは、蓄電池に充電した電力をインバータで交流電力に変換し、負荷装置へ交流電力を供給する。負荷装置に対しては、送電時には商用電源から、停電時には蓄電池から電力が供給されるよう切替スイッチ等が用いられる。また停電発生時に遅滞なく電力供給を行えるようにするため、上述のインバータは常時駆動状態にしておく必要がある。

蓄電システムが複数の蓄電池を備えることにより蓄電量の大容量化が可能になる。また例えば特許文献１では各蓄電池の状態を検出することにより放電する蓄電池を選択することができる蓄電システムが開示されている。この蓄電システムは、より詳しくは、各蓄電池の充電状態や故障の有無等の情報を検出及び逐次更新し、停電時には冗長制御機構がこの情報及び負荷の電力需要に基づき放電する蓄電池を選択する。このとき蓄電システムは、蓄電池から負荷装置へ電力を供給する経路上において、インバータと切替スイッチの間に負荷出力検出機構を備えることにより負荷装置における電力需要を検出している。

特開平１１−１４６５７５号公報

ところで商用電源は、一般的に契約アンペア数の定格電流の電力を供給する。この電力が供給される上述の蓄電システムが内部に備える蓄電池、充電回路、インバータ等は、充電時において電力を消費する。このため同じく商用電源からの電力が供給される負荷装置は、定格電流の電力をそのまま受電することはできず、定格電流から蓄電システムの内部消費電流を差し引いた電流で受電することになる。また蓄電システムの大容量化に伴い蓄電池の数を増加させることにより内部消費電流がさらに上昇し、負荷装置へ供給可能な電流がさらに低下する。このため負荷装置が必要とする電流が定格電流以下であったとしても、負荷装置に供給可能な電流がこれに満たない虞が生ずる。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内部消費電流により負荷装置へ供給する電流が不足する虞を軽減する蓄電システムを提供することにある。

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、複数の蓄電池と、商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記複数の蓄電池に充電する充電部と、前記複数の蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、前記蓄電池に対して並列に接続され、前記充電部から前記電力変換装置へ直流電力を供給可能なダイオードと、商用交流電源から供給される交流電力又は前記電力変換装置が出力する交流電力のいずれかを選択的に負荷装置へ出力する出力部と、前記出力部の出力電流を検出する電流検出部と、制御ユニットと、を備え、前記制御ユニットは、商用交流電源の停電を検出している間に、前記電力変換装置が出力する交流電力が負荷装置へ出力されるように前記出力部を制御し、商用交流電源の停電を検出していない間、前記出力部の出力電流が第１電流閾値以上で第２電流閾値未満であることを条件として、前記出力部の出力電流の大きさに応じて、前記複数の蓄電池の充電を許可する蓄電池の数を増減調整し、前記出力部の出力電流が前記第２電流閾値以上であることを条件として、前記複数の蓄電池の全ての蓄電池の充電を禁止する、蓄電システムである。

商用交流電源から供給される交流電力は、充電部により直流電力に変換された上で複数の蓄電池に充電される。またこの複数の蓄電池から放電される直流電力は、電力変換装置により交流電力に変換される。出力部は、電力変換装置からの交流電力又は商用交流電源から供給される交流電力のいずれかを選択的に負荷装置に供給する。出力部と負荷装置の間にある電流検出部は、出力部から負荷装置に供給される電流を検出する。

制御ユニットは、商用交流電源の停電を監視し、停電が発生した場合には電力変換装置から負荷装置に電力を供給できるよう出力部を切り替える制御を行う。また停電が発生していない平時において制御ユニットは、出力部を商用交流電源から負荷装置に電力が供給される状態に維持する。

平時において制御ユニットは、電流検出部により検出された出力電流が第１電流閾値以上で第２電流閾値未満であるかどうかを確認する。ここで第１電流閾値とは、商用電源の定格電流から蓄電システムの全内部消費電流を差し引いた電流値よりも低く設定される電流の閾値である。また第２電流閾値とは、全ての蓄電池を同時に充電する際に消費される電流を第１電流閾値に加算した電流値と等しく設定される電流の閾値である。

そして制御ユニットは、電流検出部により検出された出力電流の値が第１電流閾値以上で第２電流閾値未満の範囲内であることを条件として、出力電流が増加したときには充電を許可する蓄電池の数を減らし、出力電流が減少したときには充電を許可する蓄電池の数を増やす制御を行う。また出力電流の値が第２電流閾値以上となったときには、全ての蓄電池の充電を禁止する。

制御ユニットによるこの制御によって、負荷装置へ供給される出力電流の増減に合わせて蓄電システムにおける内部消費電流を増減させることができ、負荷装置が必要とする電流が高まるにつれ負荷装置へ供給可能な電流を段階的に引き上げることができる。

これにより本発明の第１の態様によれば、内部消費電流により負荷装置へ供給する電流が不足する虞を軽減する蓄電システムを提供することができるという作用効果が得られる。

＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記制御ユニットは、商用交流電源の停電を検出していない間、前記出力部の出力電流が第１電流閾値以上で第２電流閾値未満であることを条件として、前記複数の蓄電池の充電を許可する蓄電池を選択的に順次切り替える、蓄電システムである。

出力部の出力電流が第１電流閾値以上で第２電流閾値未満であるとき、制御ユニットは、その電流の大きさに応じて充電を許可する蓄電池の数を増減調整する。このとき制御ユニットは、充電を許可する蓄電池を選択的に順次入れ替えることで特定の蓄電池だけに充電が許可されることの無いよう制御する。それによって複数の蓄電池を均等に充電することができる。

これにより本発明の第２の態様によれば、前述した本発明の第１の態様による作用効果に加え、当該蓄電システムが備える複数の蓄電池を均等に充電することができるので、当該蓄電システムの製品寿命を長くすることができるという作用効果が得られる。

＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第１又は２の態様において、前記充電部は、前記複数の蓄電池の各蓄電池に対応し、商用交流電源から供給される交流電力で動作する複数の充電回路を含み、前記制御ユニットは、商用交流電源の停電を検出していない間、前記出力部の出力電流が前記第２電流閾値以上で第３電流閾値未満であることを条件として、前記出力部の出力電流の大きさに応じて、前記複数の充電回路の商用交流電源から交流電力を供給する充電回路の数を増減調整し、前記出力部の出力電流が前記第３電流閾値以上であることを条件として、商用交流電源から前記複数の充電回路への交流電力の供給を全て遮断する、蓄電システムである。

蓄電システムが備える充電部は商用交流電源で動作する複数の充電回路からなる。各充電回路は、商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、各充電回路に対応した蓄電池をそれぞれ充電する。

停電が発生していない平時において制御ユニットは、電流検出部により検出された出力電流が第２電流閾値以上で第３電流閾値未満であるかどうかを確認する。ここで第３電流閾値とは、第２電流閾値に蓄電システムの全ての充電回路で消費される電流を加算した電流値と等しく設定される電流の閾値である。

そして制御ユニットは、電流検出部により検出された出力電流の値が第２電流閾値以上で第３電流閾値未満であることを条件として、出力電流が増加したときには商用交流電源からの電力を供給する充電回路の数を減らし、出力電流が減少したときには商用交流電源からの電力を供給する充電回路の数を増やす制御を行う。また出力電流の値が第３電流閾値以上となったときには、全ての充電回路への交流電力の供給を遮断する。

制御ユニットによるこの制御により、全ての蓄電池の充電を禁止してもなお負荷装置が必要とする電流が高まる場合にも、負荷装置へ供給される出力電流の増減に合わせて蓄電システムにおける内部消費電流を増減させることができ、負荷装置が必要とする電流が高まるにつれ負荷装置へ供給可能な電流を段階的に引き上げることができる。

これにより本発明の第３の態様によれば、内部消費電流により負荷装置へ供給する電流が不足する虞を、本発明の第１又は２の態様よりもさらに軽減する蓄電システムを提供することができるという作用効果が得られる。

＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、複数の蓄電池と、商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記複数の蓄電池に充電する充電部と、前記複数の蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、前記蓄電池に対して並列に接続され、前記充電部から前記電力変換装置へ直流電力を供給可能なダイオードと、商用交流電源から供給される交流電力又は前記電力変換装置が出力する交流電力のいずれかを選択的に負荷装置へ出力する出力部と、前記出力部の出力電流を検出する電流検出部と、制御ユニットと、を備え、前記充電部は、前記複数の蓄電池の各蓄電池に対応し、商用交流電源から供給される交流電力で動作する複数の充電回路を含み、前記制御ユニットは、商用交流電源の停電を検出している間に、前記電力変換装置が出力する交流電力が負荷装置へ出力されるように前記出力部を制御し、商用交流電源の停電を検出していない間、前記出力部の出力電流が下限電流閾値以上で上限電流閾値未満であることを条件として、前記出力部の出力電流の大きさに応じて、前記複数の充電回路の商用交流電源から交流電力を供給する充電回路の数を増減調整し、前記出力部の出力電流が前記上限電流閾値以上であることを条件として、商用交流電源から前記複数の充電回路への交流電力を全て遮断する、蓄電システムである。

商用交流電源から供給される交流電力は、充電部により直流電力に変換された上で複数の蓄電池に充電を行う。またこの複数の蓄電池から放電される直流電力は、電力変換装置により交流電力に変換される。出力部は、電力変換装置からの交流電力又は商用交流電源から供給される交流電力のいずれかを選択的に負荷装置に供給する。出力部と負荷装置の間にある電流検出部は、負荷装置へ供給される電流を検出する。

平時において制御ユニットは、電流検出部により検出された出力電流が下限電流閾値以上で上限電流閾値未満であるかどうかを確認する。ここで下限電流閾値とは、商用電源の定格電流から蓄電システムの全内部消費電流を差し引いた電流値よりも低く設定される電流の閾値である。また上限電流閾値とは、全ての蓄電池を同時に充電する際に消費される電流及び全ての充電回路で消費される電流を下限電流閾値に加算した電流値と等しく設定される電流の閾値である。

そして制御ユニットは、電流検出部により検出された出力電流の値がこの範囲内であることを条件として、出力電流が増加したときには商用交流電源からの電力を供給する充電回路の数を減らし、出力電流が減少したときには商用交流電源からの電力を供給する充電回路の数を増やす制御を行う。また出力電流の値が上限電流閾値以上となったときには、全ての充電回路への交流電力の供給を遮断する。

制御ユニットによるこの制御により、負荷装置へ供給される出力電流の増減に合わせて蓄電システムにおける内部消費電流を増減させることができ、負荷装置が必要とする電流が高まるにつれ負荷装置へ供給可能な電流を段階的に引き上げることができる。

本発明の第４の態様によれば、内部消費電流により負荷装置へ供給する電流が不足する虞を軽減する蓄電システムを提供することができるという作用効果が得られる。

＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、前述した本発明の第４の態様において、前記制御ユニットは、商用交流電源の停電を検出していない間、前記出力部の出力電流が下限電流閾値以上で上限電流閾値未満であることを条件として、前記複数の充電回路の商用交流電源から交流電力を供給する充電回路を選択的に順次切り替える、蓄電システムである。

出力部の出力電流が下限電流閾値以上で上限電流閾値未満であるとき、制御ユニットは、その電流の大きさに応じて充電を許可する蓄電池の数を増減調整する。このとき制御ユニットは、商用交流電源から交流電力を供給する充電回路を選択的に順次入れ替えることで特定の蓄電池だけに充電が許可されることの無いよう制御する。それによって複数の蓄電池を均等に充電することができる。

これにより本発明の第５の態様によれば、前述した本発明の第４の態様による作用効果に加え、当該蓄電システムが備える複数の蓄電池を均等に充電することができるので、当該蓄電システムの製品寿命を長くすることができるという作用効果が得られる。

＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第３〜５のいずれかの態様において、前記制御ユニットが商用交流電源の停電を検出していない間、前記複数の充電回路のいずれかに商用交流電源が供給されている状態では、その商用交流電源が供給されている充電回路が出力する直流電力で前記電力変換装置が動作し、商用交流電源から前記複数の充電回路への交流電力の供給が全て遮断された状態では、前記複数の蓄電池から供給される直流電力で前記電力変換装置が動作する、蓄電システムである。

制御ユニットが商用交流電源の停電を検出していない平時において、複数の充電回路のいずれかに商用電源の交流電力が供給されていれば、その充電回路が出力する直流電力で電力変換装置の動作を維持することができる。また複数の充電回路への商用交流電源の電力供給が全て遮断されても、複数の蓄電池から電力変換装置に直流電力が供給されるため、電力変換装置の動作を維持することができる。

したがって本発明の第６の態様によれば、前述した本発明の第３〜５のいずれかの態様において、全ての充電回路への電力供給が全て遮断されても電力変換装置の動作を維持することができ、停電発生時に遅滞なく負荷装置に対して交流電力の供給が可能となる。

本発明によれば、内部消費電流により負荷装置へ供給する電流が不足する虞を軽減する蓄電システムを提供することができる。

本発明に係る蓄電システムの構成を示す回路図である。本発明の第１実施例に係る蓄電システムの出力電流と入力電流の関係図であり、内部消費電流を制御したときの入力電流の変化を太線で示したものである。本発明の第２実施例に係る蓄電システムの出力電流と入力電流の関係図であり、内部消費電流を制御したときの入力電流の変化を太線で示したものである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１実施例＞
図１は、本発明に係る蓄電システム１の構成を示す回路図である。

蓄電システム１は、商用電源２に接続され、停電が発生していない平時において商用電源２からの交流電力を受電する。また蓄電システム１は、負荷装置３に接続され、負荷装置３へ交流電源を供給する。

蓄電システム１は、複数の蓄電池Ｂ１〜Ｂ３、充電部１２、「電力変換装置」としてのインバータ１３、「出力部」としてのスイッチ１４、電流検出部１５、制御ユニット１６、内部電源１７、複数のダイオードＤ１〜Ｄ６、を備える。また充電部１２は、複数の充電回路１２１〜１２３を含む。

尚、本実施例では、蓄電システム１は、３つの蓄電池Ｂ１〜Ｂ３及び３つの充電回路１２１〜１２３を備える構成で説明する。しかしこれはあくまで一例であり、それぞれの数はこれに限定されるものではない。

充電回路１２１〜１２３は、商用電源２から交流電力が供給される。充電回路１２１は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路（図示せず）を含み、対応する蓄電池Ｂ１を充電する。また充電回路１２１の出力は、蓄電池Ｂ１が満充電又は充電が禁止されるときであってもインバータ１３へ直流電力が供給できるように、ダイオードＤ１を通じてインバータ１３にも接続されている。蓄電池Ｂ１に充電された電力は、ダイオードＤ２を通じてインバータ１３へ供給される。ダイオードＤ１、Ｄ２は、他の蓄電池Ｂ２、Ｂ３の電力で蓄電池Ｂ１が充電されることを防止するために設けられている。

充電回路１２２は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路（図示せず）を含み、対応する蓄電池Ｂ２を充電する。また充電回路１２２の出力は、蓄電池Ｂ２が満充電又は充電が禁止されるときであってもインバータ１３へ直流電力が供給できるように、ダイオードＤ３を通じてインバータ１３にも接続されている。蓄電池Ｂ２に充電された電力は、ダイオードＤ４を通じてインバータ１３へ供給される。ダイオードＤ３、Ｄ４は、他の蓄電池Ｂ１、Ｂ３の電力で蓄電池Ｂ２が充電されることを防止するために設けられている。

充電回路１２３は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路（図示せず）を含み、対応する蓄電池Ｂ３を充電する。また充電回路１２３の出力は、蓄電池Ｂ３が満充電又は充電が禁止されるときであってもインバータ１３へ直流電力が供給できるように、ダイオードＤ５を通じてインバータ１３にも接続されている。蓄電池Ｂ３に充電された電力は、ダイオードＤ６を通じてインバータ１３へ供給される。ダイオードＤ５、Ｄ６は、他の蓄電池Ｂ１、Ｂ２の電力で蓄電池Ｂ３が充電されることを防止するために設けられている。

インバータ１３は、直流電力を交流電力に変換してスイッチ１４へ出力する。スイッチ１４は、商用電源２から供給される交流電力又はインバータ１３から供給される交流電力を選択的に負荷装置３へ出力する。電流検出部１５は、負荷装置３へ出力される交流電力の電流を計測し、負荷装置３が必要とする電流を常時監視する。制御ユニット１６は、公知のマイコン制御回路であり、蓄電システム１が備える全ての構成要素と接続されており（図示せず）、接続先の情報を取得するとともに、それらの動作を制御する。また制御ユニット１６は、商用電源２からの電力を常時監視することで停電の発生を検出する。内部電源１７は、商用電源２から供給される交流電力を直流電力に変換して制御ユニット１６へ供給する。

停電が発生していない平時において制御ユニット１６は、蓄電システム１が商用電源２から受電した交流電力が負荷装置３へ供給されるようにスイッチ１４を切り替える制御を行う。
尚、これ以降の説明は全て平時におけるものである。

蓄電池Ｂ１〜Ｂ３、充電回路１２１〜１２３、インバータ１３、制御ユニット１６等は全て、通電時において電力を消費する。よって蓄電システム１は、負荷装置３が必要とする電流と蓄電システム１のこれらの全内部消費電流とを合計した電流が商用電源２の定格電流（例えばここでは１５Ａ）を超えないように供給する必要がある。そのため蓄電システム１が負荷装置３へ供給できる電流の上限は、定格電流から蓄電システム１の内部消費電流を差し引いた電流となる。

負荷装置３に想定される電流値の上限は、一般的に定格電流を基準に設定される。このため蓄電システム１の大容量化等に伴い内部消費電流が増加した場合には、負荷装置３へ供給できる電流が想定外に減少する可能性がある。そこで本発明に係る蓄電システム１は負荷装置３へ供給する電流が不足する虞を軽減するために、負荷装置３が必要とする電流の増加に伴って蓄電システム１の内部消費電流を段階的に減少させる制御を行う。具体的な制御を以下に説明する。

図２は、本発明の第１実施例に係る蓄電システム１の出力電流と入力電流の関係を図示したものであり、内部消費電流を制御したときの入力電流の変化を太線で示している。図２において、横軸は出力電流を表し、縦軸は入力電流を表す。尚、内部消費電流が０である仮想的な蓄電システム１では、入力電流の変化は細い実線で示した直線となる。

出力電流値Ｉａ〜Ｉｇは、次のように事前に決められる出力電流の電流閾値である。
出力電流値Ｉａは、定格電流から、蓄電システム１の全内部消費電流を差し引いた電流値よりも低く設定される電流値（第１電流閾値）である。
出力電流値Ｉｂは、蓄電池Ｂ１の充電時の電流値を出力電流値Ｉａに加算した電流値である。
出力電流値Ｉｃは、蓄電池Ｂ２の充電時の電流値を出力電流値Ｉｂに加算した電流値である。
出力電流値Ｉｄは、蓄電池Ｂ３の充電時の電流値を出力電流値Ｉｃに加算した電流値（第２電流閾値）である。
出力電流値Ｉｅは、充電回路１２１が消費する電流値を出力電流値Ｉｄに加算した電流値である。
出力電流値Ｉｆは、充電回路１２２が消費する電流値を出力電流値Ｉｅに加算した電流値である。
出力電流値Ｉｇは、充電回路１２３が消費する電流値を出力電流値Ｉｆに加算した電流値（第３電流閾値）である。

負荷装置３で電流が消費されない場合、出力電流は０である。しかしこの場合であっても商用電源２からは、蓄電システム１の内部消費電流に相当する電流値Ｉｈの電流が蓄電システム１に入力される。

負荷装置３が必要とする電流、すなわち出力電流が増加するにつれ、入力電流も電流値Ｉｈから増加していく。そして出力電流の電流値が出力電流値Ｉａに達したとき、制御ユニット１６は、蓄電池Ｂ１を充電禁止にすることで、この蓄電池Ｂ１への電流の供給を停止する。このとき蓄電システム１の内部消費電流は、蓄電池Ｂ１の充電電流の分だけ減少する。したがって商用電源２から蓄電システム１へ入力される入力電流は、内部消費電流の減少した分だけ減少し、入力電流値は電流値Ｉｋから電流値Ｉｉに低下する。その結果、入力電流の電流値が定格電流に達する状態を回避することができる。尚、この後に出力電流の電流値が出力電流値Ｉａを下回った場合には、充電禁止の状態にある蓄電池Ｂ１に再び充電を許可する。

出力電流の電流値がさらに増加し出力電流値Ｉｂに達したとき、制御ユニット１６は、蓄電池Ｂ１に加えてさらに蓄電池Ｂ２も充電禁止にすることで、蓄電池Ｂ１、Ｂ２への電流の供給を停止する。このとき蓄電システム１の内部消費電流は、２つの蓄電池Ｂ１、Ｂ２の充電電流の分だけ減少する。したがって商用電源２から蓄電システム１へ入力される入力電流は、内部消費電流が減少した分だけ減少し、入力電流値は電流値Ｉｋから電流値Ｉｉに低下する。その結果、入力電流の電流値が定格電流に達する状態を回避することができる。尚、この後に出力電流の電流値が出力電流値Ｉｂを下回った場合には、充電禁止の状態にある蓄電池Ｂ２に再び充電を許可する。

出力電流の電流値がさらに増加し出力電流値Ｉｃに達したとき、制御ユニット１６は、３つの蓄電池Ｂ１〜Ｂ３の全てを充電禁止にすることで、全ての蓄電池Ｂ１〜Ｂ３への電流の供給を停止する。このとき蓄電システム１の内部消費電流は、全ての蓄電池Ｂ１〜Ｂ３の充電電流の分だけ減少する。したがって商用電源２から蓄電システム１へ入力される入力電流は、内部消費電流が減少した分だけ減少し、入力電流値は電流値Ｉｋから電流値Ｉｉに低下する。その結果、入力電流の電流値が定格電流に達する状態を回避することができる。尚、この後に出力電流の電流値が出力電流値Ｉｃを下回った場合には、充電禁止の状態にある蓄電池Ｂ３に再び充電を許可する。

出力電流の電流値がさらに増加し出力電流値Ｉｄに達したとき、制御ユニット１６は、充電回路１２１への電力供給を遮断する。このとき蓄電システム１の内部消費電流は、全ての蓄電池Ｂ１〜Ｂ３の充電電流及び充電回路１２１の消費電流の分だけ減少する。したがって商用電源２から蓄電システム１へ入力される入力電流は、内部消費電流が減少した分だけ減少し、入力電流値は電流値Ｉｋから電流値Ｉｊに低下する。その結果、入力電流の電流値が定格電流に達する状態を回避することができる。尚、この後に出力電流の電流値が出力電流値Ｉｄを下回った場合には、電力供給を遮断された充電回路１２１に再び電力を供給する。

出力電流の電流値がさらに増加し出力電流値Ｉｅに達したとき、制御ユニット１６は、充電回路１２１に加えて充電回路１２２への電力供給も遮断する。このとき蓄電システム１の内部消費電流は、全ての蓄電池Ｂ１〜Ｂ３の充電電流及び２つの充電回路１２１、１２２の消費電流の分だけ減少する。したがって商用電源２から蓄電システム１へ入力される入力電流は、内部消費電流が減少した分だけ減少し、入力電流値は電流値Ｉｋから電流値Ｉｊに低下する。その結果、入力電流の電流値が定格電流に達する状態を回避することができる。尚、この後に出力電流の電流値が出力電流値Ｉｅを下回った場合には、電力供給を遮断された充電回路１２２に再び電力を供給する。

出力電流の電流値がさらに増加し出力電流値Ｉｆに達したとき、制御ユニット１６は、充電回路１２１〜１２３への電力供給を全て遮断する。このとき蓄電システム１の内部消費電流は、全ての蓄電池Ｂ１〜Ｂ３の充電電流及び全ての充電回路１２１〜１２３の消費電流の分だけ減少する。したがって商用電源２から蓄電システム１へ入力される入力電流は、内部消費電流が減少した分だけ減少し、入力電流値は電流値Ｉｋから電流値Ｉｊに低下する。その結果、入力電流の電流値が定格電流に達する状態を回避することができる。尚、この後に出力電流の電流値が出力電流値Ｉｆを下回った場合には、電力供給を遮断された充電回路１２３に再び電力を供給する。

全ての充電回路１２１〜１２３への電力供給が遮断された場合、インバータ１３は、そのままでは商用電源からの電力供給を断たれるため稼働できず、停電発生時に遅滞なく電力供給を行うことができなくなる。そこで制御ユニット１６は、出力電流の電流値が出力電流値ｆに達し全ての充電回路１２１〜１２３への電力供給を遮断したことを条件として、蓄電池Ｂ１〜Ｂ３からインバータ１３に直流電力を供給する。

出力電流の電流値がさらに上がり続け、商用電源２からの入力電流の値が定格電流に達したとき、負荷装置３へ供給される出力電流の値も上限に達する。このときの出力電流の値は、制御ユニット１６の稼働を維持するために必要な最小限の電流を定格電流から差し引いた大きさの電流であるため、負荷装置３へ最大限の電流供給ができることになる。

上記説明したように本発明に係る蓄電システム１は、負荷装置３へ供給される出力電流の増減に合わせて蓄電システム１の内部消費電流を増減させることができ、負荷装置３が必要とする電流が高まるにつれ負荷装置３へ供給可能な電流を段階的に引き上げることができる。よって内部消費電流により負荷装置３へ供給する電流が不足する虞を軽減することができる。

＜第２実施例＞
次に、本発明の第２実施例について説明する。本実施例の蓄電システム１は、第１実施例の蓄電システム１と構成要素が共通であり、制御方法が異なる。以下、第２実施例の制御方法及び入力電流の変化について説明する。

図３は、本発明の第２実施例に係る蓄電システム１の出力電流と入力電流の関係図であり、内部消費電流を制御したときの入力電流の変化を太線で示している。図３において横軸は出力電流を表し、縦軸は入力電流を表す。尚、内部消費電流が０である仮想的な蓄電システム１では、入力電流の変化は細い実線で示した直線となる。

出力電流値Ｉｌ〜Ｉｏは、次のように事前に決められる出力電流の電流閾値である。
出力電流値Ｉｌは、定格電流から、蓄電システム１の全内部消費電流を差し引いた電流値よりも低く設定される電流値（下限電流閾値）である。
出力電流値Ｉｍは、蓄電池Ｂ１及び充電回路１２１が消費する電流値を出力電流値Ｉｌに加算した電流値である。
出力電流値Ｉｎは、蓄電池Ｂ２及び充電回路１２２が消費する電流値を出力電流値Ｉｍに加算した電流値である。
出力電流値Ｉｏは、蓄電池Ｂ３及び充電回路１２３が消費する電流値を出力電流値Ｉｎに加算した電流値（上限電流閾値）である。

負荷装置３で電流が消費されない場合、出力電流は０である。しかしこの場合であっても商用電源２からは、蓄電システム１の内部消費電流に相当する電流値Ｉｐの電流が蓄電システム１に入力される。

負荷装置３が必要とする電流、すなわち出力電流が増加するにつれ、入力電流も電流値Ｉｐから増加していく。そして出力電流の電流値が出力電流値Ｉｌに達したとき、制御ユニット１６は、充電回路１２１への電力供給を遮断する。このとき蓄電システム１の内部消費電流は、充電回路１２１の消費電流及びそれに対応する蓄電池Ｂ１の充電電流の分だけ減少する。したがって商用電源２から蓄電システム１へ入力される入力電流は、内部消費電流の減少した分だけ減少し、入力電流値は電流値Ｉｒから電流値Ｉｑに低下する。その結果、入力電流の電流値が定格電流に達する状態を回避することができる。尚、この後に出力電流の電流値が出力電流値Ｉｌを下回った場合には、電力供給を遮断された充電回路１２１に再び電力を供給する。

出力電流の電流値がさらに増加し出力電流値Ｉｍに達したとき、制御ユニット１６は、充電回路１２１に加えてさらに充電回路１２２への電力供給を遮断する。このとき蓄電システム１の内部消費電流は、２つの充電回路１２１、１２２の消費電流及びそれらに対応する２つの蓄電池Ｂ１、Ｂ２の充電電流の分だけ減少する。したがって商用電源２から蓄電システム１へ入力される入力電流は、内部消費電流の減少した分だけ減少し、入力電流値は電流値Ｉｒから電流値Ｉｑに低下する。その結果、入力電流の電流値が定格電流に達する状態を回避することができる。尚、この後に出力電流の電流値が出力電流値Ｉｍを下回った場合には、電力供給を遮断された充電回路１２２に再び電力を供給する。

出力電流の電流値がさらに増加し出力電流値Ｉｎに達したとき、制御ユニット１６は、３つの充電回路１２１〜１２３への電力供給を全て遮断する。このとき蓄電システム１の内部消費電流は、全ての充電回路１２１〜１２３への消費電流及びそれらに対応する全ての蓄電池Ｂ１〜Ｂ３の充電電流の分だけ減少する。したがって商用電源２から蓄電システム１へ入力される入力電流は、内部消費電流の減少した分だけ減少し、入力電流値は電流値Ｉｒから電流値Ｉｑに低下する。その結果、入力電流の電流値が定格電流に達する状態を回避することができる。尚、この後に出力電流の電流値が出力電流値Ｉｎを下回った場合には、電力供給を遮断された充電回路１２３に再び電力を供給する。

全ての充電回路１２１への電力供給が遮断された場合、インバータ１３は、そのままでは商用電源からの電力供給を断たれるため稼働できず、停電発生時に遅滞なく電力供給を行うことができなくなる。そこで制御ユニット１６は、出力電流の電流値が出力電流値Ｉｎに達し全ての充電回路１２１〜１２３への電力供給を遮断したことを条件として、蓄電池Ｂ１〜Ｂ３からインバータ１３に直流電力を供給する。

上記説明したように蓄電システム１は、負荷装置３へ供給される出力電流の増減に合わせて蓄電システム１の内部消費電流を増減させることができ、負荷装置３が必要とする電流が高まるにつれ負荷装置３へ供給可能な電流を段階的に引き上げることができる。よって内部消費電流により負荷装置３へ供給する電流が不足する虞を軽減することができる。

＜変形例＞
上記説明した第１実施例及び第２実施例の変形例について以下説明する。例えば第１実施例における出力電流値がＩａに達したとき、蓄電池Ｂ１だけが充電を禁止され、蓄電池Ｂ２、Ｂ３は充電を許可された状態が継続する。そのため蓄電池Ｂ１〜Ｂ３の間で充電状態の差が生じることになり、それによって特定の蓄電池だけ劣化が早まる虞が生じる。

そこで制御ユニット１６は、複数の蓄電池Ｂ１〜Ｂ３に対し、充電を許可する蓄電池を選択的に順次切り替える制御を行う。具体的には、第１実施例において出力電流がＩａからＩｂまでの間は、充電を許可する２つの蓄電池の組み合わせ（蓄電池Ｂ１とＢ２、Ｂ２とＢ３、又はＢ１とＢ３）を一定時間ごとに順次切り替える。また第１実施例において出力電流がＩｂからＩｃまでの間は、充電を許可する１つの蓄電池（蓄電池Ｂ１、Ｂ２又はＢ３）を一定時間ごとに順次切り替える。それによって複数の蓄電池Ｂ１〜Ｂ３を均等に充電することができる。

同様に第２実施例において制御ユニット１６は、充電回路１２１、１２２、１２３に対し、商用交流電源から交流電力を供給する充電回路を選択的に順次切り替える。具体的には、第２実施例において出力電流がＩｌからＩｍまでの間は、商用交流電源から交流電力を供給する２つの充電回路の組み合わせ（充電回路１２１と１２２、１２２と１２３、又は１２１と１２３）を一定時間ごとに順次切り替える。また第２実施例において出力電流がＩｍからＩｎまでの間は、商用交流電源から交流電力を供給する１つの充電回路（充電回路１２１と１２２又は１２３）を一定時間ごとに順次切り替える。それによって複数の蓄電池Ｂ１〜Ｂ３を均等に充電することができる。

１蓄電システム
２商用電源
３負荷装置
１１蓄電池
１２充電部
１３インバータ
１４スイッチ
１５電流検出部
１６制御ユニット
１７内部電源
１８ダイオード
１２１充電回路

Claims

複数の蓄電池と、
商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記複数の蓄電池に充電する充電部と、
前記複数の蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
前記蓄電池に対して並列に接続され、前記充電部から前記電力変換装置へ直流電力を供給可能なダイオードと、
商用交流電源から供給される交流電力又は前記電力変換装置が出力する交流電力のいずれかを選択的に負荷装置へ出力する出力部と、
前記出力部の出力電流を検出する電流検出部と、
制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、商用交流電源の停電を検出している間に、前記電力変換装置が出力する交流電力が負荷装置へ出力されるように前記出力部を制御し、
商用交流電源の停電を検出していない間、前記出力部の出力電流が第１電流閾値以上で第２電流閾値未満であることを条件として、前記出力部の出力電流の大きさに応じて、前記複数の蓄電池の充電を許可する蓄電池の数を増減調整し、前記出力部の出力電流が前記第２電流閾値以上であることを条件として、前記複数の蓄電池の全ての蓄電池の充電を禁止する、蓄電システム。
請求項１に記載の蓄電システムにおいて、前記制御ユニットは、商用交流電源の停電を検出していない間、前記出力部の出力電流が第１電流閾値以上で第２電流閾値未満であることを条件として、前記複数の蓄電池の充電を許可する蓄電池を選択的に順次切り替える、蓄電システム。
請求項１又は２に記載の蓄電システムにおいて、前記充電部は、前記複数の蓄電池の各蓄電池に対応し、商用交流電源から供給される交流電力で動作する複数の充電回路を含み、
前記制御ユニットは、商用交流電源の停電を検出していない間、前記出力部の出力電流が前記第２電流閾値以上で第３電流閾値未満であることを条件として、前記出力部の出力電流の大きさに応じて、前記複数の充電回路の商用交流電源から交流電力を供給する充電回路の数を増減調整し、前記出力部の出力電流が前記第３電流閾値以上であることを条件として、商用交流電源から前記複数の充電回路への交流電力の供給を全て遮断する、蓄電システム。
複数の蓄電池と、
商用交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記複数の蓄電池に充電する充電部と、
前記複数の蓄電池から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
前記蓄電池に対して並列に接続され、前記充電部から前記電力変換装置へ直流電力を供給可能なダイオードと、
商用交流電源から供給される交流電力又は前記電力変換装置が出力する交流電力のいずれかを選択的に負荷装置へ出力する出力部と、
前記出力部の出力電流を検出する電流検出部と、
制御ユニットと、を備え、
前記充電部は、前記複数の蓄電池の各蓄電池に対応し、商用交流電源から供給される交流電力で動作する複数の充電回路を含み、
前記制御ユニットは、商用交流電源の停電を検出している間に、前記電力変換装置が出力する交流電力が負荷装置へ出力されるように前記出力部を制御し、
商用交流電源の停電を検出していない間、前記出力部の出力電流が下限電流閾値以上で上限電流閾値未満であることを条件として、前記出力部の出力電流の大きさに応じて、前記複数の充電回路の商用交流電源から交流電力を供給する充電回路の数を増減調整し、前記出力部の出力電流が前記上限電流閾値以上であることを条件として、商用交流電源から前記複数の充電回路への交流電力を全て遮断する、蓄電システム。
請求項４に記載の蓄電システムにおいて、前記制御ユニットは、商用交流電源の停電を検出していない間、前記出力部の出力電流が下限電流閾値以上で上限電流閾値未満であることを条件として、前記複数の充電回路の商用交流電源から交流電力を供給する充電回路を選択的に順次切り替える、蓄電システム。
請求項３〜５のいずれか１項に記載の蓄電システムにおいて、前記制御ユニットが商用交流電源の停電を検出していない間、前記複数の充電回路のいずれかに商用交流電源が供給されている状態では、その商用交流電源が供給されている充電回路が出力する直流電力で前記電力変換装置が動作し、商用交流電源から前記複数の充電回路への交流電力の供給が全て遮断された状態では、前記複数の蓄電池から供給される直流電力で前記電力変換装置が動作する、蓄電システム。