(57)【要約】      （修正有）【課題】建物の火災に伴い蓄電装置に収納したリチウムイオン電池の爆発的な燃焼を抑制可能とする。【解決手段】太陽電池モジュール１２により太陽光発電した直流電力を接続箱１４を介してパワーコンディショナ１６により交流電力に変換して分電盤２２の商用交流系統に連系する。蓄電装置１８は、太陽電池モジュール１２で発電した直流電力及び又は商用交流系の交流電力から変換した直流電力を、複数のリチウムイオン電池を収納した電池モジュールに蓄電する。住警器２６で火災を検出して送信した火災連動信号をアダプタ装置２８で受信した場合に、モニタ装置２０を経由してパワーコンディショナ１６内のシステム制御部に火災検出信号を送信し、蓄電装置１８の電池モジュールに蓄電した直流電力を放電してリチウムイオン電池の充電率を低下させ、火が回った場合の爆発的な燃焼を抑制する制御を行う。【選択図】図１
2014068510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物に設置され、太陽光を受光して発電した直流電力を交流電力に変換して商用交流系の負荷に供給する太陽光発電装置と、
複数のリチウムイオン電池を収納した電池モジュールを備え、前記太陽光発電装置で発電した直流電力を前記電池モジュールに蓄電して利用する蓄電装置と、
を備えた太陽光発電システムに於いて、
前記建物の火災を検出して火災検出信号を出力する火災検出手段と、
前記火災検出手段からの火災検出信号を受信した場合に、前記蓄電装置の電池モジュールに蓄電した直流電力を放電して前記リチウムイオン電池の充電率を低下させる制御手段と、
を設けたことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
請求項１記載の太陽光発電システムに於いて、前記制御手段は、前記火災検出信号を受信した場合に、前記蓄電装置の電池モジュールに抵抗手段を接続して蓄電した直流電力を放電することを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項３】
請求項１記載の太陽光発電システムに於いて、前記制御手段は、前記火災検出信号を受信した場合に、前記蓄電装置の電池モジュールに蓄電した直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給して前記蓄電装置に蓄電した直流電力を放電することを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項４】
請求項１記載の太陽光発電システムに於いて、前記制御手段は、前記火災検出信号を受信した場合に、前記蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して前記負荷に供給して蓄電した直流電力を放電すると共に、前記蓄電装置の電池モジュールに抵抗手段を接続して蓄電した直流電力を放電することを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項５】
請求項３又は４記載の太陽光発電システムに於いて、
前記太陽光発電装置は、
複数の太陽電池モジュールを接続して太陽光の受光により発電した直流電力を出力する太陽電池ストリングスと、
前記太陽電池ストリングスの出力電圧を所定電圧に変換して合成した直流電力を出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力した直流電力を交流電力に変換して商用交流系に連系するＤＣ／ＡＣインバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力した直流電力を降圧変換して前記蓄電装置を充電すると共に、前記蓄電装置から放電した直流電力を昇圧変換して前記ＤＣ／ＡＣインバータへ出力する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、
前記制御手段は、火災検出信号を受信した場合に、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを停止状態に制御し、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧変換の動作状態に制御し、更に前記ＤＣ／ＡＣインバータを動作状態に制御することにより、前記蓄電装置の電池モジュールに蓄電した電力を負荷に供給して放電させることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項６】
請求項１記載の太陽光発電システムに於いて、前記火災検出手段は、
前記住宅内の警戒区域に設置され、火災を検出した場合に連動元を示す火災警報を出力すると共に火災連動信号を無線又は有線送信し、他の火災警報手段が無線又は有線送信した火災連動信号を受信した場合に連動先を示す火災警報を出力する火災警報手段と、
前記火災警報器が無線又は有線送信した火災連動信号を受信した場合に前記制御手段へ火災検出信号を出力して前記蓄電装置に蓄電した直流電力を放電させるアダプタ手段と、
を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項７】
請求項１記載の太陽光発電システムに於いて、前記火災検知手段は、
前記建物内の警戒区域に設置され、火災検知端末機器により火災を検知した場合に防災受信機から火災警報を出力すると共に火災連動信号を外部へ無線又は有線送信する自動火災報知設備と、
前記防災受信機が無線又は有線送信した前記火災連動信号を受信した場合に前記感電防止手段へ火災検知信号を出力するアダプタ手段と、
を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の屋根に設置された太陽電池モジュールで生成した直流電力を交流電力に変換して負荷へ供給すると共に蓄電装置に蓄電して利用する太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光エネルギーを利用した太陽光発電システムの設置が拡大しており、特に、東日本大震災における原子力発電所事故を契機に、一般住宅への普及が急速に進んでいる。
【０００３】
太陽光発電システムは、建物の屋根に設置した太陽電池モジュールによって発電された直流電力を、パワーコンディショナによって交流電力に変換し、商用電力系統と連携することによって建物内の機器に電力を供給すると共に、発電電力を電力会社に売電することを可能とする。
【０００４】
ここで、太陽電池モジュールは単体では出力電圧が低いため、太陽電池モジュールを複数枚直列に接続したものを１単位とし、これを太陽電池ストリングスといい、太陽電池ストリングスを建物の屋根の南面、北面、東面、西面などの例えば４系統に分けて配置して並列接続することで、一つの太陽光発電システムを構成している。
【０００５】
一方、太陽光発電システムに蓄電装置を組み合わせることで、太陽光発電により余った直流電力を蓄電装置に充電し、昼間の電力消費が増加する時間帯に蓄電装置に貯めた電力を利用することで、節電と経済的な電力の活用を可能としている。
【０００６】
蓄電装置はセルと呼ばれる単電池を複数接続した電池モジュール（組電池）で構成されている。また蓄電装置に搭載する単電池は、従来のニッケル・水素電池から一般家庭でも充電が可能なリチウムイオン電池へ移行しており、リチウムイオン蓄電装置を組み合わせた太陽光発電システムの普及が始まっている。また蓄電装置は、耐候性と安全性を確保するため、金属材料で作られた密閉構造の筐体内にリチウムイオン電池を収納し、建物と近接した屋外に設置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２３８２４６号公報
【特許文献２】特開２００９−０６４８０９号公報
【特許文献３】特開２０１１−０４４７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このようなリチウムイオン蓄電装置を組み合わせた太陽光発電システムの一般住宅への広範な普及に伴い、火災に見舞われた建物に蓄電装置が設置されている場合も今後は増加することが想定される。
【０００９】
蓄電装置が設置された建物が火災に見舞われた場合、火災の状況によっては、建物に近接して屋外等に配置している蓄電装置が火炎に暴露されることが想定され、筐体内が高温となり、引火点を超える温度に達すると、収納しているリチウムイオン電池が発火する懸念がある。
【００１０】
リチウムイオン電池には、ジメチルカーボネイト、ジエチルカーボネートなどの引火性有機溶媒を含む電解液が使用されており、この電解液は、石油製品等と同様に引火点を持つため、消防法上の危険物（引火性液体）に該当する。
【００１１】
しかしながら、リチウムイオン電池１本当りの電解液量は、２ｃｃ〜１００ｃｃ程度と微量であり、複数のリチウムイオン電池を接続した電池モジュールとしても、消防法上の危険物に該当する量に達しないことから、リチウムイオン電池としての安全基準を満足していれば、消防法上の規制を受けることは、原則としてはない。
【００１２】
しかしながら、リチウムイオン電池を火炎に曝して行った燃焼実験によれば、リチウム電池の充電率により、燃焼の規模に変化があることが報告されている。
【００１３】
蓄電装置に収納したリチウムイオン電池は、その充電率が貯蔵状態では５０％にあり、太陽光発電による充電または深夜電力を利用した充電により充電率１００％の満充電となっている。
【００１４】
例えば充電率５０％のリチウムイオン電池は、燃焼時の火花を伴う最大の炎は３０〜４０センチ程度の広がりとなるが、充電率が１００％になると燃焼時の火花を伴う炎は１メートルを超える範囲に広がっている。このためリチウムイオン電池は火炎に曝されて燃焼した場合、充電率が高いほど、燃焼による火花を伴う炎の範囲が広がり、燃焼の度合いが爆発的に拡大する。
【００１５】
このような燃焼性状をもつリチウムイオン電池を多数収納した蓄電装置が建物火災による火炎に暴露され、万一、一つでもリチウムイオン電池が発火した場合、内部に収納している他の電池が連鎖的に発火することが懸念され、このときリチウムイオン電池が１００％の満充電又はこれに近い充電率にあると、連鎖的な爆発火災を引き起こす危険な状況におかれる。
【００１６】
本発明は、建物の火災に伴いリチウムイオン電池の爆発的な燃焼を抑制可能とするリチウムイオン蓄電装置を備えた太陽光発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（太陽光発電システム）
本発明は、
建物に設置され、太陽光を受光して発電した直流電力を交流電力に変換して商用交流系の負荷に供給する太陽光発電装置と、
複数のリチウムイオン電池を収納した電池モジュールを備え、太陽光発電装置で発電した直流電力を電池モジュールに蓄電して利用する蓄電装置と、
を備えた太陽光発電システムに於いて、
建物の火災を検出して火災検出信号を出力する火災検出手段と、
火災検出手段からの火災検出信号を受信した場合に、蓄電装置の電池モジュールに蓄電した直流電力を放電してリチウムイオン電池の充電率を低下させる制御手段と、
を設けたことを特徴とする。
【００１８】
（抵抗接続による放電動作）
制御手段は、火災検出信号を受信した場合に、蓄電装置の電池モジュールに抵抗手段を接続して蓄電した直流電力を放電する。
【００１９】
（交流電力への変換による放電動作）
制御手段は、火災検出信号を受信した場合に、蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して負荷に供給して、蓄電装置の電池モジュールに蓄電した直流電力を放電する。
【００２０】
（抵抗接続と交流電力への変換による放電動作）
制御手段は、火災検出信号を受信した場合に、蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して負荷に供給して蓄電した直流電力を放電すると共に、蓄電装置の電池モジュールに抵抗手段を接続して蓄電した直流電力を放電する。
【００２１】
（交流電力への変換による放電動作の詳細）
太陽光発電装置は、
複数の太陽電池モジュールを接続して太陽光の受光により発電した直流電力を出力する太陽電池ストリングスと、
太陽電池ストリングスの出力電圧を所定電圧に変換して合成した直流電力を出力すると共に、当該直流電力を蓄電装置に蓄電させるＤＣ／ＤＣコンバータと、
ＤＣ／ＤＣコンバータの出力した直流電力を交流電力に変換して商用交流系に連系するＤＣ／ＡＣインバータと、
ＤＣ／ＤＣコンバータの出力した直流電力を降圧変換して蓄電装置を充電すると共に、蓄電装置から放電した直流電力を昇圧変換してＤＣ／ＡＣインバータへ出力する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
を備え、
制御手段は、火災検出信号を受信した場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータを停止状態に制御し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧変換の動作状態に制御し、更にＤＣ／ＡＣインバータを動作状態に制御することにより、蓄電装置の電池モジュールに蓄電した電力を負荷に供給して放電させる。
【００２２】
（火災検出手段）
火災検出手段は、
建物内の警戒区域に設置され、火災を検出した場合に連動元を示す火災警報を出力すると共に火災連動信号を無線又は有線送信し、他の火災警報手段が無線又は有線送信した火災連動信号を受信した場合に連動先を示す火災警報を出力する火災警報手段と、
火災警報器が無線又は有線送信した火災連動信号を受信した場合に制御手段へ火災検出信号を出力して、蓄電装置の電池モジュールに蓄電した直流電力を放電させるアダプタ手段と、
を備える。
【００２３】
（自動火災報知設備）
火災検知手段は、
建物内の警戒区域に設置され、火災検知端末機器により火災を検知した場合に防災受信機から火災警報を出力すると共に火災連動信号を外部へ無線又は有線送信する自動火災報知設備と、
防災受信機が無線又は有線送信した火災連動信号を受信した場合に感電防止手段へ火災検知信号を出力するアダプタ手段と、
を備える。
【発明の効果】
【００２４】
（基本的な効果）
本発明の太陽光発電システムは、太陽光発電装置で発電した直流電力を蓄電して利用する複数のリチウムイオン電池を収納した蓄電装置を備え、建物の火災を検出した火災検出手段からの火災検出信号を受信した場合に、蓄電装置の電池モジュールに蓄電した直流電力を放電してリチウムイオン電池の充電率を低下させるようにしたため、火災が発生してから例えば屋外に設置した蓄電装置が火炎に暴露されるまでには、ある程度の時間がかかることから、その間に蓄電装置の電池モジュールに蓄電した直流電力の放電を強制的に行って可能な限りリチウムイオン電池の充電率を下げ、万一、火炎に曝されて蓄電装置内のリチウムイオン電池が発火する事態に至っても、例えば０％に近い状態まで放電が進んでいれば、電池内の引火性の電解液が燃焼するだけの小さな炎の燃焼で済み、リチウムイオン電池が火花を伴った炎を吹き出すような爆発火災を連鎖的に起こすことを未然に防止することを可能とする。
【００２５】
（抵抗接続による放電動作の効果）
制御手段は、火災検出信号を受信した場合に、蓄電装置の電池モジュールに抵抗手段を接続して蓄電した直流電力を放電するため、抵抗手段の抵抗値を可能な限り大きな放電電流を流すように決めておくことで、電池モジュールの急速放電を可能とし、火災を検出してから可能な限り短い時間でリチウムイオン電池の充電率を０％又はそれに近い値に下げることができる。
【００２６】
（交流電力への変換による放電動作の効果）
制御手段は、火災検出信号を受信した場合に、蓄電装置の直流電力を交流電力に変換して負荷に供給し、蓄電装置の電池モジュールに蓄電した直流電力を放電するようにしたため、太陽光発電装置に設けている直流電力を交流電力に変換する機能をそのまま利用して、火災を検出してから可能な限り短い時間でリチウムイオン電池の充電率を０％又はそれに近い値に下げることができる。
【００２７】
（抵抗接続と交流電力への変換による放電動作の効果）
制御手段は、火災検出信号を受信した場合に、蓄電装置の電池モジュールに蓄電した直流電力を交流電力に変換して負荷に供給して蓄電した直流電力を放電すると共に、蓄電装置の電池モジュールに抵抗手段を接続して蓄電した直流電力を放電するようにしたため、太陽光発電装置に設けている直流電力を交流電力に変換する機能と、抵抗手段の接続による急速放電とを併用することで、更に、放電電流を増やした急速放電を行い、火災を検出してから更に短い時間でリチウムイオン電池の充電率を０％又はそれに近い値に下げることができる。
【００２８】
（火災検出手段による効果）
住宅内の警戒区域に設置した火災警報手段が火災を検出して無線送信した火災連動信号をアダプタ手段で受信して制御手段へ火災検出信号を出力して蓄電装置の電池モジュールに蓄電した直流電力を放電するようにしたため、屋内に設置している蓄電装置に対し信号線の布設を必要とすることなく、簡単に火災検出新信号を送って蓄電装置の電池モジュールを放電させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】住宅に設置した本発明の太陽光発電システムを示した説明図
【図２】太陽光発電装置の実施形態を蓄電装置と共に示したブロック図
【図３】住警器の概略構成を示したブロック図
【図４】アダプタ装置の概略構成を示したブロック図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［太陽光発電システムの概要］
図１は住宅に設置した本発明の太陽光発電システムを示した説明図である。図１において、本発明の太陽光発電システムは、太陽光発電装置と蓄電装置で構成する。太陽光発電装置は、住宅１０の屋根に太陽電池モジュール１２を設置し、太陽光エネルギーを直流電力に変換して出力する。なお、太陽電池モジュール１２は太陽電池パネルともいう。
【００３１】
太陽電池モジュール１２は、複数の太陽電池セルを配置して直列接続しており、太陽電池モジュール１枚当りの出力は小さいことから、複数枚の太陽電池モジュールを直列接続して一つのグループを作り、このグループを太陽電池ストリングスとしている。
【００３２】
複数枚の太陽電池モジュール１２で構成した太陽電池ストリングスからの電力線は接続箱１４に集められ、接続箱１４は複数の太陽電池ストリングから出力電圧を一方向のＤＣ／ＤＣコンバータにより所定電圧に揃えた後に並列接続してひとつにまとめ、パワーコンディショナ１６に送り出している。また、接続箱１４に設けた一方向のＤＣ／ＤＣコンバータは、太陽電池が最大電力で発電できるように最大電力点追従制御を行う。
【００３３】
パワーコンディショナ１６は、太陽電池モジュール１２で発電した直流電力を、一般の電気機器で使用できる交流電力に変換する働きをし、このため直交変換手段として機能するＤＣ／ＡＣインバータを備えている。また、パワーコンディショナ１６は、電力会社の商用交流系統に接続できるよう電圧、周波数、相数、線数などの整合を取る役割を果たす。
【００３４】
パワーコンディショナ１６に対してはモニタ装置２０が接続され、モニタ装置２０は表示部と操作部を備え、太陽光発電システムの運転状態の表示、障害表示、必要な運転操作などを行う。
【００３５】
パワーコンディショナ１６に対しては住宅１０の屋外に設置した蓄電装置１８を電力線で接続している。蓄電装置１８を設けたことに伴い、パワーコンディショナ１６に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを設けている。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、接続箱１４から出力された太陽発電による直流電力を所定の直流電圧に降圧（降圧変換）して蓄電装置１８に充電する共に、蓄電装置１８に蓄えた直流電力を所定の直流電圧に昇圧（昇圧変換）してＤＣ／ＡＣインバータに出力する。
【００３６】
蓄電装置１８は、複数のリチウムイオン電池を直列接続した１又は複数の電池モジュール（組電池）を収納しており、接続箱１４から供給された太陽発電による直流電力を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して充電すると共に、例えば住宅で使用電力が最大となる昼間の時間帯に蓄電した直流電力を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して放電し、放電した直流電力をパワーコンディショナ１６のＤＣ／ＡＣインバータで交流電力に変換して供給する。
【００３７】
蓄電装置１８に収納するリチウムイオン電池は非水電解質二次電池であり、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された扁平な矩形箱状又は円筒状の外装容器に、非水電解液と共に電極体を備えている。リチウムイオン電池の電極体は、例えば、正極板及び負極板をその間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回し、さらに、径方向に圧縮することにより、扁平な矩形状又は円筒状に形成している。また、リチウムイオン電池としては、ラミネート型の単電池（フィルム外装電池）を収納容器内に複数配置しても良い。
【００３８】
電池モジュールには例えば１８個のリチウムイオン電池を配列して直列接続しており、更に２組の電池モジュールを並列接続している。ここで、リチウムイオン電池の平均セル電圧を例えば３．６ボルトとすると、電池モジュールひとつの電圧は約６５ボルトとなり、２組の電池モジュールを並列接続することで、蓄電装置１８の出力端子の直流電圧は同じく約６５ボルトとなる。
【００３９】
また、蓄電装置１８は、火炎の暴露による内部温度の上昇を抑えるために例えば厚さ１．６ミリメートル以上の鋼鈑により作られた密閉構造の筐体の中に、所定数の電池モジュールとその制御回路部を収納している。
【００４０】
パワーコンディショナ１６からの電力線は分電盤２２に接続され、また分電盤２２には柱上トランス２５などから電力会社の商用交流系統の電力線が電力メータ２４を経由して接続され、太陽電池システム又は商用交流系統からの交流電力は分電盤２２を経由して住宅内に設置した電気機器などの負荷に供給している。また、パワーコンディショナ１６から出力した太陽電池システムの発電に基づく交流電力を、分電盤２２から電力メータ２４を経由して電力会社の商用交流系統に供給する売電も可能とする。分電盤２２は例えば単相３線式により商用交流系統の電力線を引き込んで接続している。
【００４１】
このような太陽光発電システムにおいて、本発明にあっては、住宅１０で火災が発生した場合に、リチウムイオン電池の充電率を低下させるように蓄電装置１８の強制放電を行う制御手段として機能するシステム制御部を例えばパワーコンディショナ１６に設けている。
【００４２】
蓄電装置１８の強制放電を行うシステム制御部は、住宅１０の火災を検出して作動することから、住宅１０に、火災検出手段として機能する例えば無線連動型の住警器２６と、太陽光発電システムとのアダプタ手段として機能するアダプタ装置２８を設けている。
【００４３】
住警器２６は、住宅等における火災を検出して警報する住宅用火災警報器として知られており、電池電源で動作し、火災に伴う温度又は煙濃度を検出するセンサ部と火災を警報する警報部を一体に備え、センサ部による温度又は煙濃度の検出信号に基づき火災を検出すると警報部から連動元を示す火災警報を出力し、また火災連動信号を他の住警器へ無線送信し、他の住警器８で連動先を示す火災警報音を出力させる。
【００４４】
アダプタ装置２８は、住警器２６と同様に電池電源で動作し、住警器２６が無線送信した火災連動信号を受信した場合に、例えば無電圧接点信号として火災検出信号を、モニタ装置２０を介してパワーコンディショナ１６側に設けたシステム制御部に出力して蓄電装置１８を強制放電する制御を行わせる。
【００４５】
なお、火災検出手段は、無線連動型の住警器２６とアダプタ装置２８で構成する以外に、連動機能をもたないスタンドアロン型の住警器を住宅１０に設置し、この住警器から移報信号線をモニタ装置２０に接続し、火災を検出して警報した場合に出力される火災移報信号を、モニタ装置２０を介して火災検出信号として、パワーコンディショナ１６側に設けたシステム制御部に出力して蓄電装置１８を強制放電する制御を行わせるようにしても良い。
【００４６】
［太陽光発電装置の構成］
図２は本発明による太陽光発電装置の実施形態を蓄電装置と共に示したブロック図である。なお、電力線を実線で示し、信号線は点線で示している。
【００４７】
図２において、本実施形態の太陽光発電装置は、太陽電池列として機能する太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎ、接続箱１４に設けたＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎ、パワーコンディショナ１６に設けたＤＣ／ＡＣインバータ３４、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３６、及び制御手段として機能するシステム制御部４６、図１の分電盤２２側となる商用交流系統３０を備える。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎはパワーコンディショナ１６に設けても良い。
【００４８】
太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎは、所定枚数の太陽電池モジュール１２を直列接続しており、住宅の屋根の例えば東西南北の４面等に分けて設置しており、本実施形態では、太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎを構成する太陽電池モジュール１２を同じ枚数とすることで、太陽光を受ける条件が同じであれば、太陽電池ストリングス１０−１〜１０−ｎの出力する直流電力は略同じになる。
【００４９】
太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎに続いてはＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎを設け、その二次側を並列接続し、パワーコンディショナ１６に出力している。ＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎは、太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎから出力する電圧が異なることを想定し、これを所定の電圧に変換した後に合せてパワーコンディショナ１６へ出力する。
【００５０】
例えば屋根の東西南北の４面に分けて４系統の太陽電池ストリングス１１−１〜１１−４を設置する場合、４面の配置面積が全て同じとはならず、太陽電池モジュール１２の枚数が相違し、その結果、出力特性は同じにはならない。また太陽電池モジュール１２の枚数が同じでも、屋根面での日射量に相違があるため出力特性が同じにはならない。このため、太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎの出力をそのまま並列接続してパワーコンディショナ１６へ出力していると、パワーコンディショナ１６で最大電力点追従制御を行っても、各々異なる出力特性をもつため、最大電力点から外れた動作点で発電する太陽電池ストリングスが存在することになる。
【００５１】
これに対し太陽電池ストリンクス１１−１〜１１−ｎの各々に独立してＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎを設けて動作することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎは、接続した太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎが最大の電力を発電できるように、太陽電池の最大電力点追従制御を行う。
【００５２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎによる最大電力点追従制御は、天候によって変化する照度に対し太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎから最も効率良く発電電力を得られるように、目標指令値（出力電流指示値）や目標電圧を設定し、太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎの発電出力電圧と発電出力電流を制御する。
【００５３】
パワーコンディショナ１６に設けたＤＣ／ＡＣインバータ３４は、ＤＣ／ＤＣインバータ３２−１〜３２−ｎの合成出力で入力した太陽発電による直流電力、又は蓄電装置１８の放電で入力した直流電力を、交流電力に変換して商用交流系統３０に供給（連系）する。ＤＣ／ＡＣコンバータ３４の交流出力は、図１の分電盤２２の商用交流系統の引き込みに合せて単相３線式とする。
【００５４】
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、蓄電装置１８を充電する場合、一方向のＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎから入力した直流電力の直流電圧を降圧して蓄電装置１８に出力して充電させる。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、蓄電装置１８を放電する場合、蓄電装置１８から出力した直流電力の直流電圧を、例えば昇圧してＤＣ／ＡＣインバータ３４へ出力し、蓄電装置１８に蓄えた直流電力を放電させる。
【００５５】
［蓄電装置の構成］
太陽光発電装置に対しは、更に、蓄電装置１８をパワーコンディショナ１６の一次側に接続している。蓄電装置１８には、複数のリチウムイオン電池を直列接続した１又は複数の電池モジュール３８、電池モジュール３８に設けた複数のリチウムイオン電池を制御する電池制御部４０、及び急速放電部４２を備える。
【００５６】
電池制御部４０は、セル制御機能と電池制御機能を備える。セル制御機能は、電池制御機能からの指令によって複数のリチウムイオン電池（セル電池）の状態の管理及び制御を行う電池毎に設けた複数の集積回路によって構成する。複数のリチウムイオン電池の状態の管理及び制御には、各リチウムイオン電池の電圧の計測，各リチウムイオン電池の蓄電量の調整などがある。
【００５７】
電池制御機能は、電池モジュール３８の状態を管理及び制御すると共に、上位のシステム制御部４６に電池モジュール３８の状態や許容充放電電力などの充放電制御指令を通知する。電池制御機能による電池モジュール３８の状態の管理及び制御には、バッテリー電圧及び電流の計測、蓄電状態及び劣化状態などの演算、電池モジュール３８の温度の計測、リチウムイオン電池のセル電圧を計測するための指令、セル蓄電量を調整するための指令などの出力などがある。
【００５８】
急速放電部４２は、スイッチ部４２ａと抵抗手段となる放電抵抗器４２ｂの直列回路を備え、スイッチ部４２ａを閉じることで、電池モジュール３８の出力電圧と放電抵抗器４２ｂの抵抗値で決まる放電電流を流すようにしている。放電抵抗器４２ａの抵抗値は、電池モジュール３８の最大放電電流に近い電流を流すことを可能とする抵抗値のものを使用する。また放電抵抗器４２ｂには比較的大きな放電電流を流すことから、これに見合った定格ワット数の抵抗器を使用する。例えば放電抵抗器４２ｂとしては、大きな定格ワットが得られるセメント抵抗器や巻線抵抗器を使用する。
【００５９】
［システム制御部の制御］
システム制御部４６は、太陽光発電システムのシステム運転制御と、火災を検出した場合の蓄電装置の放電制御を行う。
【００６０】
（システム運転制御）
システム制御部４６のシステム運転制御は、例えば昼間の太陽光発電が行われている場合には、太陽光で発電した電力を住宅１０の負荷に供給し、余った電力は蓄電装置１８に充電し、住宅の電力使用量が増加する電力ピークの時間帯や太陽光発電が停止する夜間の時間帯に、蓄電装置１８から放電して住宅１０で使用する制御を行う。
【００６１】
また、太陽光発電の余剰電力により蓄電装置１８が満充電となって電力が余った場合は、商用交流系統３０へ売電する制御を行う。
【００６２】
図２について具体的に説明すると、太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎが太陽光を受けて発電を行い、太陽発電による出力電圧が所定の電圧を超えると接続箱１４に設けたＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎが動作し、太陽電池ストリングス１１−１〜１１−ｎが最大の電力で発電できるように最大電力点追従制御を開始する。
【００６３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎで変換した直流電力は合成後にパワーコンディショナ１６のＤＣ／ＡＣインバータ３４で交流電力に変換し、住宅１０の負荷を含む商用交流系統３０へ供給する。また、蓄電装置１８の電池制御部４０は、システム制御部４６の充電指示に基づき、電池モジュール３８に対する充電制御を開始し、電池モジュール３８の満充電を検出すると、充電制御を停止する。
【００６４】
また、住宅の消費電力のピーク時間帯や太陽光発電が停止する夜間の時間帯になると、システム制御部４６からの制御指示により、電池制御部４０は電池モジュール３８の放電制御を開始し、蓄電装置１８から放電して住宅１０で蓄電した電力を消費させる。
【００６５】
なお、上記の太陽光発電システムのシステム運転制御は一例であり、必要に応じて様々な太陽光発電装置の運転制御、蓄電装置の運転制御、及び太陽光発電装置と蓄電装置を連係した運転制御を行う。
【００６６】
（蓄電装置の放電制御）
システム制御部４６は、太陽光発電システムを設置した図１の住宅１０が火災に見舞われた場合、次の放電制御を行う。
【００６７】
住宅１０で万一火災が発生した場合、火元となった部屋に設置している住警器２６が例えば火災に伴う煙濃度を検出し、煙濃度が所定の閾値以上となった場合、連動元を示す火災警報音を出力すると共に住警器２６に搭載された警報表示ＬＥＤを点灯し、更に、火災連動信号を無線送信する。
【００６８】
火災を検出して警報した住警器２６が送信した火災連動信号は、住宅１０に設置している他の住警器２６で受信され、連動先を示す火災警報音を出力すると共に警報表示ＬＥＤを例えば点滅する。
【００６９】
火災を検出して警報した住警器２６が送信した火災連動信号は、アダプタ装置２８においても受信され、アダプタ装置２８は火災検出信号を出力し、火災検出信号はモニタ装置２０を経由してパワーコンディショナ１６に設けた図２のシステム制御部４６へ送られる。
【００７０】
システム制御部４６は、火災検出信号を受信した場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２−１〜３２−ｎの二次側の電力線回路を開放制御して、電池モジュール３８に対する充電制御を中止すると共に、蓄電装置１８に蓄電した直流電力を放電してリチウムイオン電池の充電率を低下させる所謂強制放電制御を行う。
【００７１】
システム制御部４６は、強制放電制御として第１の強制放電制御と第２の強制放電制御を行う。
【００７２】
システム制御部４６による第１の強制放電制御は、蓄電装置１８の電池モジュール３８に並列的に接続している急速放電部４２に設けたスイッチ部４２ａをオンして放電用抵抗４２ｂを接続し、放電用抵抗４２ａを通して電池モジュール３８から放電電流を流して放電する。
【００７３】
システム制御部４６による第２の強制放電制御は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を放電方向に直流電力を変換する昇圧変換動作の状態に制御し、また、ＤＣ／ＡＣインバータ３４を動作状態に制御し、蓄電装置１８の電池モジュール３８に蓄積した直流電力を、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３６により昇圧変換してＤＣ／ＡＣインバータ３４へ出力し、ＤＣ／ＡＣインバータ３４により交流電力に変換し、住宅１０の負荷及び電力会社系統を含む商用交流系統３０に供給し、電池モジュール３８に蓄積した直流電力を放電させる。
【００７４】
また、システム制御部４６は、電池制御部４０に許容最大放電電流による放電制御を指示し、電池モジュール３８に設けたリチウムイオン電池を許容最大放電流で放電する制御を行う。
【００７５】
このようなシステム制御部４６による第１及び第２の強制放電制御により、例えば満充電となっている蓄電装置１０の放電が急速に行われ、リチウムイオン電池の充電率を急速に低下させる。
【００７６】
図１に示した住警器２６で火災を検出して警報してから、住宅１０に火災が広がり、屋外に設置している蓄電装置１８が火炎に曝され、筐体内の温度が上昇して収納しているリチウムイオン電池が発火するような温度に到達するまでには、ある程度の時間がかかり、その間に、蓄電装置１８の放電が強制的に行われ、万一、リチウムイオン電池が発火する事態に至ったとしても、その充電率は、望ましくは５０％以下に低下していることが期待でき、充電率１００％乃至はそれに近い充電率の状態で発火した場合に比べ、電池内の引火性の電解液が燃焼するだけの小さな炎の燃焼で済み、リチウムイオン電池が火花を伴った炎を吹き出すような爆発火災を連鎖的に起こすことを未然に防止することを可能とする。
【００７７】
一方、蓄電装置１８の放電制御中に、住警器２６が火災復旧を検出して火災復旧連動信号を送信するか、火災でないことを確認して住人が警報器２６の警報停止操作を行うことで警報停止連動信号を送信し、これをアダプタ装置２８で受信して火災検出信号の出力を停止した場合、モニタ装置２０を経由した火災検出信号の停止をシステム制御部４６が検出すると、それまで行っていた蓄電装置１８の放電制御を停止し、通常のシステム運転制御に戻す。
【００７８】
［住警器の構成］
図３は無線連動型の住警器２６の機能構成の概略を示したブロック図である。
【００７９】
図３において、住警器２６は、警報制御部４８、センサ部５０、アンテナ５４を接続した通信部５２、報知部５６、操作部５８を備え、図示しない電池電源により動作する。
【００８０】
警報制御部４８は、例えばプログラムの実行により実現される機能である。ハードウェアとしてはＣＰＵ、メモリ、各種の入出力ポート等を備えたコンピュータ回路等を使用する。
【００８１】
センサ部５０は温度検出部または検煙部である。センサ部５０として温度検出部を設けた場合、温度検出素子として例えばサーミスタを使用し、この場合、温度による抵抗値の変化に対応した電圧検出信号を警報制御部４８へ出力する。またセンサ部５０として検煙部を設けた場合、公知の散乱光式検煙構造をもち、警報制御部４８の指示により、所定周期で赤外ＬＥＤを用いた発光部を間欠的に発光駆動し、フォトダイオードなどの受光部で受光した散乱光の受光信号を増幅し、煙濃度検出信号を警報制御部４８へ出力する。
【００８２】
通信部５２は、他の住警器との間で所定の通信プロトコルに従って火災連動信号を送受信する。この通信プロトコルは、日本国内の場合には、例えば４００ＭＨｚ帯の特定小電力無線局の標準規格として知られたＳＴＤ−３０（小電力セキュリティシステム無線局の無線設備標準規格）又はＳＴＤ−Ｔ６７（特定小電力無線局テレメータ用、テレコントロール用及びデータ伝送用無線設備の標準規格）に準拠する。この火災連動信号は、送信元を示す送信元符号、グループ符号、事象符号、制御コマンド等を含む形式とする。
【００８３】
報知部５６は、スピーカ、警報表示ＬＥＤ及びそれぞれの駆動回路を備え、必要に応じ警報制御部４８の指示によりスピーカから警報音を出力すると共にＬＥＤにより警報表示を行う。操作部５８は警報音及び又は警報表示を停止するための操作を受け付ける警報停止スイッチなどの各種スイッチを備える。
【００８４】
警報制御部４８は、次の火災警報制御、火災復旧制御、及び警報停止制御等を行う。
【００８５】
（火災警報制御）
警報制御部４８は、センサ部５０から出力した温度又は煙濃度の検出信号をＡＤ変換により読み込み、所定の閾値以上の場合に火災を検出し、報知部５６から連動元を示す火災警報を出力させる制御を行う。この場合の火災警報として例えば「ピー  ピー  ピー  火事です  火事です」といった音声メッセージをスピーカから繰り返し出力すると共に警報表示ＬＥＤを例えば点灯して行う。
【００８６】
また、警報制御部４８は、報知部５６から火災警報を出力させた場合、第１通信プロトコルに従った火災連動信号を生成し、通信部５２に指示し、他の住警器へ火災連動信号を送信させる制御を行い、当該火災連動信号を受信した他の住警器で連動先を示す火災警報を出力させる。
【００８７】
この場合の連動先を示す火災警報としては例えば「ピー  ピー  ピー  別の警報器が作動しました  確認してください」といった音声メッセージをスピーカから繰り返し出力すると共に警報表示ＬＥＤを例えば点滅して行う。
【００８８】
また、警報制御部４８は、通信部５２を介して他の住警器が送信した火災連動信号の有効受信を検出した場合、報知部５６からの連動先を示す火災警報を出力させる制御を行う。この場合の連動先を示す火災警報も例えば「ピー  ピー  ピー  別の警報器が作動しました  確認してください」といった音声メッセージをスピーカから繰り返し出力すると共に警報表示ＬＥＤを例えば点滅して行う。
【００８９】
（火災復旧制御）
警報制御部４８は、センサ部５０の検出信号に基づき温度又は煙濃度が閾値を下回る状態が例えば所定時間継続した場合或いは例えば所定回数連続した場合、火災の復旧（火災検出状態が解消したこと）を検出し、報知部５６からの連動先を示す火災警報出力を停止させると共に、火災復旧連動信号を生成し、通信部５２に指示し、当該火災復旧連動信号を他の住警器へ送信させる制御を行い、これを受信した他の住警器に、連動先を示す火災警報出力を停止させる。
【００９０】
また警報制御部４８は、通信部５２を介して他の住警器が送信した火災復旧連動信号の有効受信を検出した場合に、報知部５６からの連動先を示す火災警報出力を停止させる制御を行う。
【００９１】
（警報停止制御）
警報制御部４８は、連動元として火災警報の出力中に操作部５８の警報停止スイッチで受け付けた警報停止操作を検出した場合、報知部５６からの連動元を示す火災警報出力を停止させると共に、警報停止連動信号を生成し、通信部５２に指示し、当該警報停止連動信号を他の住警器へ送信させる制御を行い、これを受信した他の住警器に対して、連動先を示す火災警報出力を停止させる。
【００９２】
また警報制御部４８は、通信部５２を介して他の住警器が送信した警報停止連動信号の有効受信を検出した場合に、報知部５６からの連動先を示す火災警報出力を停止させる制御を行う。
【００９３】
［アダプタ装置の構成］
図４はアダプタ装置２８の機能構成の概略を示したブロック図である。図４において、アダプタ装置２８は、アンテナ６２を接続した通信部６０及び制御部６４を備え、図示しない電池電源により動作する。制御部６４は、例えばプログラムの実行により実現される機能であり、ハードウェアとしてはＣＰＵ、メモリ、各種の入出力ポート等を備えたコンピュータ回路等を使用する。
【００９４】
通信部６０は、図３の住警器２６から送信した火災信号を受信する。制御部６４は、通信部６０を介して住警器２６からの火災連動信号の受信を検出した場合、火災検出信号を、図２に示すように、モニタ装置２０を経由してシステム制御部４６へ出力し、蓄電装置の放電制御を行わせる。制御部６４が出力する火災検出信号は、所定の有電圧信号であってもよいし、リレーの作動によりリレー接点を閉じて出力する無電圧接点信号であっても良い。
【００９５】
また、制御部６４は、通信部６０を介して住警器２６からの火災復旧連動信号又は警報停止連動信号の受信を検出した場合、火災検出信号の出力を停止し、これに基づきシステム制御部４６で放電制御を停止させる。
【００９６】
［本発明の変形例］
（放電制御の変形）
上記の実施形態にあっては、火災を検出した場合に、電池モジュールに放電用抵抗を接続して放電する第１の強制放電制御と、蓄電した直流電力をＤＣ／ＡＣインバータにより直流電力に変換して商用交流系統へ供給して電池モジュールを放電する第２の強制放電制御を組み合わせているが、第１又は第２の強制放電制御の何れか一方を行うようにしても良い。
【００９７】
また、蓄電装置の電池モジュールを強制的に放電する手段は、上記の実施形態に限定されず、適宜の手段をとることができる。例えば、蓄電装置に複数の電池モジュールを配置して直列接続していた場合、電池モジュールごとに独立した急速放電部を設けて強制的に放電しても良い。
【００９８】
（放電制御の手動起動）
また、上記の実施形態は、住警器により火災を検出した場合に無線送信する火災連動信号の受信に基づいて、蓄電装置の放電制御を開始しているが、モニタ装置の操作部に放電起動釦を設け、例えば近隣火災が起きた場合に、住人の判断で放電起動釦を操作して火災検出信号を出力することで、蓄電装置の放電制御を開始するようにしても良い。
【００９９】
（住宅以外の太陽光発電システム）
また、上記の実施形態は、一般住宅に設置する太陽光発電システムを例にとっているが、公共施設や工場などに設置する規模の大きな太陽光発電装置に、リチウムイオン電池を収納した蓄電装置を組み合わせた場合についても、同様に適用することができる。
【０１００】
なお、このときの火災検出手段は、本発明の住警器の代わりとして、自動火災報知設備の火災検知信号を用いる。この場合の火災検出手段は、建物内の警戒区域に設置され、火災検知端末機器（火災感知器、押し釦通報装置、スプリンクラー設備）により火災を検知した場合に防災受信機から火災警報を出力すると共に火災連動信号を外部へ無線又は有線送信する自動火災報知設備と、防災受信機が無線又は有線送信した火災連動信号を受信した場合に感電防止回路部へ火災検知信号を出力するアダプタ装置とで構成する。
【０１０１】
また、太陽光発電システムは上記の実施形態に限定されず、太陽発電による直流電力を交流電力に変換して負荷に供給すると共に、太陽発電及び又は商用交流系統の電力を、リチウムイオン電池を用いた蓄電装置に蓄電して利用するものであれば、適宜の太陽光発電システムを含む。
【０１０２】
（その他）
また本発明は上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。
【符号の説明】
【０１０３】
１０：住宅
１１−１〜１１−ｎ：太陽電池ストリングス
１２：電池モジュール
１４：接続箱
１６：パワーコンディショナ
１８：蓄電装置
２０：モニタ装置
２２：分電盤
２４：電力メータ
２６：住警器
２８：アダプタ装置
３０：商用交流系統
３２−１〜３２−ｎ：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３４：ＤＣ／ＡＣインバータ
３６：双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
３８：電池モジュール
４０：電池制御部
４２：急速放電部
４２ａ：スイッチ部
４２ｂ：放電用抵抗
４６：システム制御部
【図１】
2014068510.tif 000003
【図２】
2014068510.tif 000004
【図３】
2014068510.tif 000005
【図４】
2014068510.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月1日(2012.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
（火災復旧制御）
警報制御部４８は、センサ部５０の検出信号に基づき温度又は煙濃度が閾値を下回る状態が例えば所定時間継続した場合或いは例えば所定回数連続した場合、火災の復旧（火災検出状態が解消したこと）を検出し、報知部５６からの連動元を示す火災警報出力を停止させると共に、火災復旧連動信号を生成し、通信部５２に指示し、当該火災復旧連動信号を他の住警器へ送信させる制御を行い、これを受信した他の住警器に、連動先を示す火災警報出力を停止させる。