JP7303721B2 - 蓄電装置および蓄電システム - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置および蓄電システムに関する。

図４に、従来の蓄電装置６００と、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２と、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２に接続されたパワーコンディショナ装置３００とを示す。

パワーコンディショナ装置３００は、太陽電池ＰＶ１に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１と、太陽電池ＰＶ２に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０２と、単方向ＤＣ／ＡＣインバータ回路３０３と、制御部（図示略）と、リレーＳＷ１、ＳＷ２とを備える。制御部は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１、３０２、単方向ＤＣ／ＡＣインバータ回路３０３、およびリレーＳＷ１、ＳＷ２を制御する。

また、パワーコンディショナ装置３００は、第１系統接続ラインＬ３に接続される系統出力端Ｔ３と、第１自立出力ラインＬ４に接続される自立出力端Ｔ４とを備える。第１系統接続ラインＬ３は、商用電力系統（系統）に接続される。

蓄電装置６００は、蓄電池６０１と、蓄電池６０１に接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路６０２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路６０２に接続された双方向インバータ回路６０３と、制御部６０４と、リレーＳ１１～Ｓ１６とを備える。

また、蓄電装置６００は、第２系統接続ラインＬ１１に接続される系統入力端Ｔ１１と、第２自立出力ラインＬ１２に接続される自立出力端Ｔ１２と、自立入力ラインＬ１３を介して第１自立出力ラインＬ４に接続される自立入力端Ｔ１３とを備える。第２系統接続ラインＬ１１は、商用電力系統に接続される。

通常時、すなわち商用電力系統が通電状態にある系統通電時、蓄電装置６００では、リレーＳ１１～Ｓ１３がオンし、リレーＳ１４～Ｓ１６がオフする。この時の蓄電装置６００は、系統入力端Ｔ１１に入力された商用電力系統の系統電力を、リレーＳ１２を介して自立出力端Ｔ１２から出力する。また、蓄電装置６００は、低価格の深夜電力（深夜の系統電力）を使用して蓄電池６０１を充電する一方、系統電力が高価になる昼間に蓄電池６０１を放電させる。

通常時で太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電している時、パワーコンディショナ装置３００は、リレーＳＷ１をオン、リレーＳＷ２をオフさせて、系統出力端Ｔ３から太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２の発電電力を出力する。

商用電力系統が停電状態にある停電時、蓄電装置６００は、リレーＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１６をオフ、リレーＳ１３～Ｓ１５をオンさせて、自立出力端Ｔ１２から蓄電池６０１の放電電力を出力する。自立出力端Ｔ１２が接続される第２自立出力ラインＬ１２には、停電時でも動作させたい家庭内負荷（例えば、冷蔵庫などの家電製品）が接続される。

停電が発生すると、パワーコンディショナ装置３００は、リレーＳＷ１をオフさせる。停電発生時に太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電している場合は、手動で、または自動（パワーコンディショナ装置３００の制御部による制御）で、リレーＳＷ２をオンさせる。これにより、パワーコンディショナ装置３００は、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２の発電電力に基づいて生成したＡＣ１００［Ｖ］の交流電力を、自立出力端Ｔ４から出力する。

自立出力端Ｔ４から出力されたＡＣ１００［Ｖ］の交流電力が蓄電装置６００の自立入力端Ｔ１３に入力されると、蓄電装置６００は、設定された動作モードに応じて、ＡＣ１００［Ｖ］の交流電力を自立出力端Ｔ１２から出力するか、または蓄電池６０１を充電する。

以上のように、蓄電装置６００は商用電力系統に対して放電電力を出力する（系統連系放電を行う）ので、パワーコンディショナ装置３００の系統連系認証とは別に、蓄電装置６００の系統連系認証が必要になる。系統連系認証は、費用が高額で、認証期間が長期間にわたる。このため、系統連系認証済みの既存のパワーコンディショナ装置３００に後付けする場合であっても、蓄電装置６００の系統連系認証が、蓄電装置６００の製品開発費を増大させ、開発期間の長期化を招いてしまう。

特許文献１には、上記の問題を解決した蓄電装置が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の蓄電装置は、汎用のパワーコンディショナ装置ではなく、特殊な（市場にほとんど流通していない）パワーコンディショナ装置に接続することを前提としている。

特許文献１に記載の蓄電装置が接続可能なパワーコンディショナ装置は、少なくとも、蓄電装置の制御部と通信線を介して接続できる制御部を備える。さらに、当該パワーコンディショナ装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路（昇圧回路）と双方向ＤＣ／ＡＣインバータ回路とを備え、両者の接続点に蓄電装置のＤＣ／ＤＣコンバータ回路（降圧回路）が接続される構成になっている。これに対して、汎用のパワーコンディショナ装置は、例えば、図４のパワーコンディショナ装置３００のような構成になっており、上記のような特殊な構成にはなっていない。

すなわち、特許文献１に記載の蓄電装置は、上記のような特殊なパワーコンディショナ装置に接続することはできるが、汎用のパワーコンディショナ装置には接続することができない。

特開２０１８－５７２１６号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、汎用のパワーコンディショナ装置に接続可能で、かつ系統連系認証が不要な蓄電装置および蓄電システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電装置は、
パワーコンディショナ装置に接続可能な蓄電装置であって、
蓄電池と、
第１直流端および第２直流端を有し、前記第１直流端に前記蓄電池が接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、
直流端および交流端を有し、前記直流端に前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の前記第２直流端が接続される単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路と、
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路および前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路を制御し、前記蓄電池の充電制御および放電制御を実行する制御部と、
前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路の前記交流端に接続される入力端と、
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路との接続点に接続され、かつ前記パワーコンディショナ装置に接続される出力端と、
を備え、
前記充電制御時は、前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路が前記入力端から入力された交流電力を直流電力に変換し、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路が前記直流電力を昇圧または降圧して前記蓄電池に供給し、
前記放電制御時は、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路が、前記蓄電池を放電させ、前記蓄電池の放電電力を昇圧または降圧して前記出力端から出力することを特徴とする。

この構成によれば、充電制御時は、パワーコンディショナ装置を経由することなく単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路を経由して蓄電池に充電電力を供給するため、汎用のパワーコンディショナ装置に接続可能となる。

また、この構成によれば、パワーコンディショナ装置を経由して系統連系放電が行われ、蓄電装置自身は系統連系放電を行わないため、蓄電装置の系統連系認証が不要となる。さらに、系統連系動作が不要になるため、系統連系動作に必要なセンサ、リレー、および複雑な制御ソフトなどが不要になる。

上記蓄電装置は、
前記出力端と前記接続点との間に介装された突入電流防止回路をさらに備え、
前記突入電流防止回路は、
前記制御部の制御下で開状態と閉状態とが切り替わる第１開閉器と、
一端が前記第１開閉器を介して前記出力端に接続され、他端が前記接続点に接続される抵抗器と、
前記抵抗器に並列接続され、かつ前記第１開閉器に直列接続された、前記制御部の制御下で開状態と閉状態とが切り替わる第２開閉器と、を含むよう構成できる。

上記蓄電装置において、
前記放電制御時における前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、出力電流の増加に応じて出力電圧が低下するように、昇圧動作を行うことが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電システムは、
パワーコンディショナ装置と発電装置との間に設けられる接続箱と、
上記いずれかに記載の蓄電装置と、
を含む蓄電システムであって、
前記蓄電装置は、前記接続箱を介して前記パワーコンディショナ装置に接続され、
前記接続箱は、前記蓄電装置と前記発電装置とをダイオードＯＲ接続するＯＲ回路を備えることを特徴とする。

上記蓄電システムにおいて、
前記接続箱は、前記ＯＲ回路よりも前記発電装置側に設けられた電圧検出手段を備え、
前記電圧検出手段は、前記発電装置の発電電圧を検出し、検出結果を前記蓄電装置に出力するよう構成できる。

上記蓄電システムは、
商用電力系統の電力系統ラインと前記パワーコンディショナ装置とを接続する系統接続ラインに設けられ、前記パワーコンディショナ装置の出力電流を検出する第１電流検出手段と、
前記電力系統ラインに設けられ、前記商用電力系統への入力電流および／または前記商用電力系統からの出力電流を検出する第２電流検出手段と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記電圧検出手段、前記第１電流検出手段および前記第２電流検出手段の検出結果に基づいて、前記充電制御を実行するよう構成できる。

本発明によれば、汎用のパワーコンディショナ装置に接続可能で、かつ系統連系認証が不要な蓄電装置および蓄電システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る蓄電システムを示すブロック図である。 本発明の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路における放電動作時の出力特性を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る蓄電システムを示すブロック図である。 従来の蓄電装置を示すブロック図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る蓄電装置および蓄電システムの実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１に、本発明の第１実施形態に係る蓄電システムを示す。第１実施形態に係る蓄電システムは、蓄電装置１００と、接続箱２００とを備える。接続箱２００は、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２とパワーコンディショナ装置３００との間に設けられ、蓄電装置１００は、接続箱２００を介してパワーコンディショナ装置３００に接続される。

太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２は、本発明の「発電装置」に相当し、太陽光エネルギーを利用して直流の発電電力を生成する。パワーコンディショナ装置３００は、汎用のパワーコンディショナ装置に相当し、図４に示したものと同様の構成である。

蓄電装置１００は、蓄電池１０１と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２と、単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３と、突入電流防止回路１０４と、制御部１０５と、入力端Ｔ１と、出力端Ｔ２とを備える。

入力端Ｔ１は、商用電力系統（系統）の電力系統ラインＬ１に接続された第２系統接続ラインＬ２に接続される。電力系統ラインＬ１には、家電製品などの家庭内負荷４００が接続されている。出力端Ｔ２は、接続箱２００を介してパワーコンディショナ装置３００に接続される。

蓄電池１０１は、少なくとも１つの電池ユニットと、電池ユニットに取り付けられたバッテリーマネージメントシステム（ＢＭＳ）とを含む。バッテリーマネージメントシステムは、電池ユニットの電池情報（例えば、蓄電量）を取得し、制御部１０５に送信する。なお、バッテリーマネージメントシステムは、制御部１０５に含まれていてもよい。

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２は、一端（本発明の「第１直流端」に相当）がリレーＳ３を介して蓄電池１０１に接続され、他端（本発明の「第２直流端」に相当）が単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３および突入電流防止回路１０４に接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２は、制御部１０５の制御下で、単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３から供給された直流電力を昇圧または降圧して充電電力として蓄電池１０１に供給したり、蓄電池１０１から供給された直流の放電電力を昇圧または降圧して突入電流防止回路１０４に出力したりする。

単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３は、直流端および交流端を有する。直流端は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２に接続され、交流端は入力端Ｔ１に接続される。単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３は、制御部１０５の制御下で、交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換動作を行う一方で、直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣ変換動作は行わない。具体的には、単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３は、入力端Ｔ１から入力された交流電力（例えば、商用電力系統の系統電力）を直流電力に変換し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２に出力する。

突入電流防止回路１０４は、一端が双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２と単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３との接続点Ｘ１に接続され、他端が出力端Ｔ２に接続される。突入電流防止回路１０４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２から出力される突入電流が、パワーコンディショナ装置３００に流れるのを抑制する。

突入電流防止回路１０４は、リレーＳ１（本発明の「第１開閉器」に相当）と、リレーＳ２（本発明の「第２開閉器」に相当）と、抵抗器Ｒ１とを備える。抵抗器Ｒ１は、少なくとも１つの抵抗素子で構成され、一端が接続点Ｘ１に接続され、他端がリレーＳ１を介して出力端Ｔ２に接続される。抵抗器Ｒ１には、リレーＳ２が並列接続されている。リレーＳ１、Ｓ２は、制御部１０５の制御下で開状態と閉状態とが切り替わる。

制御部１０５は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２および単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３を制御する制御回路と、リレーＳ１～Ｓ３の開状態（オフ）と閉状態（オン）とを切り替える駆動回路とを備える。制御回路は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２および単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３の入出力特性に関するデータ（例えば、図２の出力特性に関するデータ）を記憶している。

制御部１０５は、パワーコンディショナ装置３００および接続箱２００を経由することなく、入力端Ｔ１、単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２を経由して蓄電池１０１に充電電力を供給するための充電制御を行う。また、制御部１０５は、蓄電池１０１の放電電力を出力端Ｔ２から接続箱２００およびパワーコンディショナ装置３００を経由して電力系統ラインＬ１に供給するための放電制御を行う。充電制御および放電制御の詳細については、後述する。

接続箱２００は、少なくとも１つのＯＲ回路と、少なくとも１つの電圧検出手段とを備える。本実施形態では、接続箱２００は、カソード同士を接続したダイオードＤ１、Ｄ２からなる第１ＯＲ回路と、カソード同士を接続したダイオードＤ３、Ｄ４からなる第２ＯＲ回路と、第１電圧検出手段２０１と、第２電圧検出手段２０２とを備える。

ダイオードＤ１、Ｄ２からなる第１ＯＲ回路は、太陽電池ＰＶ１と蓄電装置１００とをダイオードＯＲ接続し、ダイオードＤ３、Ｄ４からなる第２ＯＲ回路は、太陽電池ＰＶ２と蓄電装置１００とをダイオードＯＲ接続する。

第１電圧検出手段２０１は、ダイオードＤ１のアノード側に設けられ、太陽電池ＰＶ１の発電電圧を検出し、検出結果を蓄電装置１００の制御部１０５に出力する。第２電圧検出手段２０２は、ダイオードＤ３のアノード側に設けられ、太陽電池ＰＶ２の発電電圧を検出し、検出結果を蓄電装置１００の制御部１０５に出力する。本実施形態では、第１電圧検出手段２０１および第２電圧検出手段２０２として、電圧センサを用いるが、電流センサを用いて太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２の発電電流を検出し、任意の演算手段または制御部１０５により発電電流から発電電圧を算出してもよい。

パワーコンディショナ装置３００は、ダイオードＤ１、Ｄ２のカソードに接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１と、ダイオードＤ３、Ｄ４のカソードに接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０２と、単方向ＤＣ／ＡＣインバータ回路３０３と、制御部（図示略）と、リレーＳＷ１、ＳＷ２と、系統出力端Ｔ３と、自立出力端Ｔ４とを備える。制御部は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１、３０２、単方向ＤＣ／ＡＣインバータ回路３０３、およびリレーＳＷ１、ＳＷ２を制御する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１、３０２は、昇圧チョッパ回路で構成され、接続箱２００側に設けられたコンデンサ（図示せず）を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１、３０２は、ＭＰＰＴ（最大電力点追従）動作を行う。

続いて、蓄電システム（蓄電装置１００および接続箱２００）とパワーコンディショナ装置３００の動作について説明する。

通常時、すなわち商用電力系統が通電状態にある系統通電時、蓄電装置１００では、制御部１０５の制御下で、リレーＳ３がオンし、リレーＳ１、Ｓ２がオフする。蓄電装置１００は、入力端Ｔ１に入力された低価格の深夜電力（深夜の系統電力）を使用して、蓄電池１０１を充電する。より詳しくは、単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３が交流の深夜電力を直流電力に変換し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２が当該直流電力を昇圧または降圧して蓄電池１０１に供給する。

通常時で太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電している時、パワーコンディショナ装置３００は、リレーＳＷ１をオン、リレーＳＷ２をオフさせて、系統出力端Ｔ３から太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２の発電電力を出力する。

通常時で太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電していない時（例えば、悪天候や早朝日没時など）、制御部１０５は、第１電圧検出手段２０１および／または第２電圧検出手段２０２の検出電圧値が予め設定された閾値以下になると、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電していないと判定する。

太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電していないと判定した制御部１０５は、突入電流防止回路１０４のリレーＳ１をオンして抵抗器Ｒ１で突入電流を抑制しながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１、３０２の上記コンデンサが充電完了した後に、突入電流防止回路１０４のリレーＳ２をオンする。

制御部１０５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１、３０２の上記コンデンサの静電容量が既知の場合（または想定可能な場合）、上記コンデンサの静電容量から算出した充電完了時間を予め記憶しておき、当該充電完了時間からリレーＳ２をオンするタイミングを決定してもよい。あるいは、リレーＳ１とリレーＳ２および抵抗器Ｒ１との間に電圧センサを設けた場合、上記コンデンサの充電が進むにつれて電圧センサの検出電圧値が上昇するので、制御部１０５は、当該検出電圧値に基づいて（例えば、検出電圧値の上昇が止まるタイミングで）、リレーＳ２をオンしてもよい。

リレーＳ２がオンすると、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２は、制御部１０５の放電制御下で、放電動作（昇圧動作）を開始する。具体的には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２は、放電電力が増加すると昇圧電圧が低下するように、言い換えれば、出力電流の増加に応じて出力電圧が低下するように（図２参照）、昇圧動作を行う。

図２に示すように、従来の蓄電装置における双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、出力電流の増減にかかわらず出力電圧が一定になるような昇圧動作を行う。この場合、出力電流×出力電圧で得られる出力電力の最大電力点が一点に定まらないため、パワーコンディショナ装置３００では、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１、３０２のＭＰＰＴ動作が不安定になる。

これに対して、本実施形態における双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２は、上記のとおり出力電流の増加に応じて出力電圧を低下させる特性を有するので、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１、３０２のＭＰＰＴ動作（言い換えれば、パワーコンディショナ装置３００の制御部によるＭＰＰＴ制御）に障害が発生するのを回避することができる。

図２では、出力電流の増加に応じて出力電圧を低下させる特性を一次関数で示しているが、この出力特性は、一次関数に限定されるものではなく、例えば、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２の出力特性を模擬した特性であってもよい。

蓄電装置１００から出力される直流電力は、ダイオードＤ２、Ｄ４、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３０１、３０２、単方向ＤＣ／ＡＣインバータ回路３０３、および第１系統接続ラインＬ３を経由して、電力系統ラインＬ１に放電される。すなわち、蓄電装置１００は、自ら系統連系放電を行うことなく、パワーコンディショナ装置３００を経由して系統連系放電を行う。

また、蓄電装置１００の制御部１０５は、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電していないと判定してから、任意の時間が経過した後（または、任意の時刻）に放電制御を開始することができる。例えば、蓄電装置１００は、制御部１０５と通信可能に構成された操作リモコンを備える場合、当該操作リモコンにより上記任意の時間（または、任意の時刻）が設定される。制御部１０５は、設定された時間が経過すると（または、設定された時刻に）、放電制御を開始してリレーＳ１、Ｓ２を順にオンさせる。

商用電力系統が停電状態にある停電時、パワーコンディショナ装置３００は、リレーＳＷ１をオフさせる。停電発生時に太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電している場合は、手動で、または自動（パワーコンディショナ装置３００の制御部による制御）で、リレーＳＷ２をオンさせる。パワーコンディショナ装置３００は、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２の発電電力に基づいて生成したＡＣ１００［Ｖ］の交流電力を、自立出力端Ｔ４から出力する。自立出力端Ｔ４が接続される第１自立出力ラインＬ４には、停電時でも動作させたい家庭内負荷（例えば、冷蔵庫などの家電製品）が接続されている。

停電時で太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電していない時、蓄電装置１００は、上記と同様の動作で、接続箱２００のダイオードＤ２、Ｄ４を介して、パワーコンディショナ装置３００に放電電力を出力する。パワーコンディショナ装置３００は、上記放電電力に基づいて生成したＡＣ１００［Ｖ］の交流電力を、自立出力端Ｔ４から出力する。

以上のように、本実施形態に係る蓄電装置１００は、充電制御時において、単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３および双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２を経由して蓄電池１０１に充電電力を供給するため、汎用のパワーコンディショナ装置（例えば、パワーコンディショナ装置３００）に接続可能となる。

また、本実施形態に係る蓄電装置１００は、パワーコンディショナ装置３００を経由して系統連系放電が行われ、蓄電装置１００自身は系統連系放電を行わない。このため、蓄電装置１００の系統連系認証が不要となり、系統連系動作に必要なセンサ、リレー、および複雑な制御ソフトなどが不要になる。その結果、蓄電装置１００の製品開発費の低減と開発期間の短縮が可能になる。

［第２実施形態］
図３に、本発明の第２実施形態に係る蓄電システムを示す。第２実施形態に係る蓄電システムは、第１電流検出手段５０１および第２電流検出手段５０２を備えること以外、第１実施形態に係る蓄電システムと共通する。

第１電流検出手段５０１は、第１系統接続ラインＬ３に設けられ、例えば、カレントトランスなどの電流センサを含む。第１電流検出手段５０１は、パワーコンディショナ装置３００の出力電流を検出し、検出結果を蓄電装置１００の制御部１０５に出力する。

第２電流検出手段５０２は、電力系統ラインＬ１のうち第１系統接続ラインＬ３の接続点と商用電力系統との間に設けられ、例えば、カレントトランスなどの電流センサを含む。第２電流検出手段５０２は、商用電力系統への出力電流および／または商用電力系統からの入力電流を検出し、検出結果を蓄電装置１００の制御部１０５に出力する。

制御部１０５は、第１実施形態で説明した充電制御および放電制御に加えて、第１電圧検出手段２０１、第２電圧検出手段２０２、第１電流検出手段５０１および第２電流検出手段５０２の検出結果に基づく充電制御を実行することができる。

具体的には、制御部１０５は、第１電圧検出手段２０１および／または第２電圧検出手段２０２の検出電圧値が予め設定された閾値を超えると、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電していると判定し、第１電流検出手段５０１の検出電流値が予め設定された閾値を超えると、第１系統接続ラインＬ３への放電が行われていると判定する。

太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２が発電していると判定し、かつ第１系統接続ラインＬ３への放電が行われていると判定した制御部１０５は、第２電流検出手段５０２の検出電流値および蓄電池１０１の状態を監視しつつ、商用電力系統に対する電力授受（売電または買電）が発生しないように蓄電池１０１の充電制御を実行する。

上記の充電制御時において、単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路１０３は、パワーコンディショナ装置３００から出力され、電力系統ラインＬ１および第１系統接続ラインＬ３を介して供給された交流電力を直流電力に変換し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路１０２は、当該直流電力を昇圧または降圧して蓄電池１０１に供給する。

本実施形態に係る蓄電システムによれば、太陽電池ＰＶ１、ＰＶ２の発電電力のうち家庭内負荷４００で消費し切れなかった余剰電力を用いて、蓄電池１０１を充電することができる。

以上、本発明に係る蓄電装置および蓄電システムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る蓄電装置は、蓄電池と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路と、制御部とを備え、制御部による充電制御時に、単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路が入力端から入力された交流電力を直流電力に変換し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路が上記直流電力を昇圧または降圧して蓄電池に供給する一方、制御部による放電制御時に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路が、蓄電池を放電させ、蓄電池の放電電力を昇圧または降圧して出力端から出力するのであれば、適宜構成を変更できる。

また、本発明に係る蓄電システムは、接続箱と、上記本発明に係る蓄電装置とを含み、蓄電装置が、接続箱を介してパワーコンディショナ装置に接続され、接続箱が、蓄電装置と発電装置とをダイオードＯＲ接続するＯＲ回路を備えるのであれば、適宜構成を変更できる。

例えば、接続箱は、少なくとも１つのＯＲ回路を備えていればよい。

上記第２実施形態において、第１電流検出手段５０１は、パワーコンディショナ装置３００の出力電流を直接的または間接的に検出できるのであれば、電流センサ以外のものを用いてもよい。

同様に、上記第２実施形態において、第２電流検出手段５０２は、商用電力系統への入力電流および／または商用電力系統からの出力電流を直接的または間接的に検出できるのであれば、電流センサ以外のものを用いてもよい。

１００ 蓄電装置
１０１ 蓄電池
１０２ コンバータ回路
１０３ インバータ回路
１０４ 突入電流防止回路
１０５ 制御部
２００ 接続箱
２０１ 第１電圧検出手段
２０２ 第２電圧検出手段
３００ パワーコンディショナ装置
３０１ コンバータ回路
３０２ コンバータ回路
３０３ インバータ回路
４００ 家庭内負荷
５０１ 第１電流検出手段
５０２ 第２電流検出手段

Claims (6)

1. パワーコンディショナ装置に接続可能な蓄電装置であって、
   蓄電池と、
   第１直流端および第２直流端を有し、前記第１直流端に前記蓄電池が接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、
   直流端および交流端を有し、前記直流端に前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の前記第２直流端が接続される単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路と、
   前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路および前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路を制御し、前記蓄電池の充電制御および放電制御を実行する制御部と、
   前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路の前記交流端に接続される入力端と、
   前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路との接続点に接続され、かつ前記パワーコンディショナ装置に接続される出力端と、
   を備え、
   前記充電制御時は、前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路が前記入力端から入力された交流電力を直流電力に変換し、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路が前記直流電力を昇圧または降圧して前記蓄電池に供給し、
   前記放電制御時は、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路が、前記蓄電池を放電させ、前記蓄電池の放電電力を昇圧または降圧して前記出力端から出力し、
   前記放電制御時における前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路は、出力電流の増加に応じて出力電圧が低下するように、昇圧動作を行うことを特徴とする蓄電装置。
2. 前記出力端と前記接続点との間に介装された突入電流防止回路をさらに備え、
   前記突入電流防止回路は、
   前記制御部の制御下で開状態と閉状態とが切り替わる第１開閉器と、
   一端が前記第１開閉器を介して前記出力端に接続され、他端が前記接続点に接続される抵抗器と、
   前記抵抗器に並列接続され、かつ前記第１開閉器に直列接続された、前記制御部の制御下で開状態と閉状態とが切り替わる第２開閉器と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. パワーコンディショナ装置と発電装置との間に設けられる接続箱と、
   前記パワーコンディショナ装置に接続可能な蓄電装置と、
   を含む蓄電システムであって、
   前記蓄電装置は、
   蓄電池と、
   第１直流端および第２直流端を有し、前記第１直流端に前記蓄電池が接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と、
   直流端および交流端を有し、前記直流端に前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の前記第２直流端が接続される単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路と、
   前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路および前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路を制御し、前記蓄電池の充電制御および放電制御を実行する制御部と、
   前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路の前記交流端に接続される入力端と、
   前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路と前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路との接続点に接続され、かつ前記パワーコンディショナ装置に接続される出力端と、
   を備え、
   前記充電制御時は、前記単方向ＡＣ／ＤＣインバータ回路が前記入力端から入力された交流電力を直流電力に変換し、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路が前記直流電力を昇圧または降圧して前記蓄電池に供給し、
   前記放電制御時は、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路が、前記蓄電池を放電させ、前記蓄電池の放電電力を昇圧または降圧して前記出力端から出力し、
   前記蓄電装置は、前記接続箱を介して前記パワーコンディショナ装置に接続され、
   前記接続箱は、前記蓄電装置と前記発電装置とをダイオードＯＲ接続するＯＲ回路を備えることを特徴とする蓄電システム。
4. パワーコンディショナ装置と発電装置との間に設けられる接続箱と、
   請求項１または２に記載の蓄電装置と、
   を含む蓄電システムであって、
   前記蓄電装置は、前記接続箱を介して前記パワーコンディショナ装置に接続され、
   前記接続箱は、前記蓄電装置と前記発電装置とをダイオードＯＲ接続するＯＲ回路を備えることを特徴とする蓄電システム。
5. 前記接続箱は、前記ＯＲ回路よりも前記発電装置側に設けられた電圧検出手段を備え、
   前記電圧検出手段は、前記発電装置の発電電圧を検出し、検出結果を前記蓄電装置に出力することを特徴とする請求項３または４に記載の蓄電システム。
6. 商用電力系統の電力系統ラインと前記パワーコンディショナ装置とを接続する系統接続ラインに設けられ、前記パワーコンディショナ装置の出力電流を検出する第１電流検出手段と、
   前記電力系統ラインに設けられ、前記商用電力系統への入力電流および／または前記商用電力系統からの出力電流を検出する第２電流検出手段と、
   をさらに備え、
   前記制御部は、前記電圧検出手段、前記第１電流検出手段および前記第２電流検出手段の検出結果に基づいて、前記充電制御を実行することを特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。

Images