(57)【要約】【課題】多種多様な蓄電池を使用する場合でも、ＰＣＳの台数、設置箇所の拡大を押さえ、低廉なコストで構築できる電圧給電蓄電制御システムを提供する。【解決手段】ソーラーパネル１と、商用電源２と、ソーラーパネル１よりの直流を交流に変換するとともに、商用電源２からの交流を直流に変換する電力調整装置（ＰＣＳ）３と、複数の蓄電池４−１〜４−６と、蓄電池４−１〜４−６に対応して電力調整装置３との間に設けられる複数のインターフェース装置９−１〜９−６とを備え、前記各インターフェース装置９−１〜９−６の各一端には、電力調整装置３の直流出力端が、他端には蓄電池４−１〜４−６の直流出力が接続されてなり、電力調整装置３の制御により、所定の蓄電池に係るインターフェース装置をＯＮし、所定蓄電池への充電あるいは所定蓄電池よりの負荷への給電を行う。【選択図】      図１
2014007913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧発生源と、交流電圧を出力する商用電源と、前記直流発生電圧源よりの直流を交流に変換するとともに前記商用電源からの交流電圧を直流電圧に変換する双方向変換機能を有する電力調整装置と、複数の蓄電池と、前記蓄電池に対応して前記電力調整装置との間に設けられる複数のインタフェース装置と、を備え、前記各インタフェース装置の一端には、前記電力調整装置の直流出力端が、他端には前記蓄電池の直流出力が接続されてなり、前記電力調整装置による制御により、前記インターフェース装置をＯＮし、前記蓄電池への充電あるいは放電による電力の負荷への供給を制御するようにしたことを特徴とする電圧給電蓄電制御システム。
【請求項２】
前記商用電源の出力線に負荷が接続され、この負荷に、商用電源から、あるいは直流電圧発生源あるいは複数の蓄電池の各直流電圧が前記電力調整装置で変換された交流電圧が供給されるものであることを特徴とする請求項１記載の電圧給電蓄電制御システム。
【請求項３】
前記直流電圧発生源は、太陽光発電装置であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電圧給電蓄電制御システム。
【請求項４】
前記電力調整装置は、入力される直流電圧を交流電圧に変換し、商用電源から入力される交流電圧を、直流電圧に変換する双方向ＡＣ／ＤＣインバータ、入力されたまた変換された直流電圧を出力する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記インターフェースへの制御を行う制御機能を備えるものであることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３記載の電圧給電蓄電制御システム。
【請求項５】
前記複数の蓄電池は、鉛電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、リユース電池のいずれかを含むものであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、又は請求項４記載の電圧給電蓄電制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電圧給電蓄電制御システム、特に直流電圧発生源と、商用(系統)電源と、蓄電池と負荷が接続され相互間の給電、蓄電を制御する電圧給電蓄電制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、商用電源の他に、ソーラーパネル等の太陽光発電装置、蓄電池等、複数の直流電源装置を備え、これら直流電源装置からの直流電圧をインバータで交流電圧に変換して負荷に供給し、また、太陽光発電装置からの直流電圧をコンバータを介して蓄電池に充電し、同様に商用電源の交流電圧をインバータで直流電圧に変換して蓄電池に充電するようにした電圧給電蓄電システムが開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この種の電圧給電蓄電システムとして従来より実施されている具体例として図５に示すものがある。
【０００４】
この電圧給電蓄電システムは、ソーラーパネル５１と、商用電源５２間に，ＰＣＳ（パワーコンデッショナーシステム）５３が設けられており、ＰＣＳ５３は、ＰＶインターフェイース５３ａと双方向ＡＣ／ＤＣインバータ５３ｂを備えており、ソーラーパネル５１の直流電圧がＰＶインターフェイース５３ａに入力され、商用電源５２の交流出力が出力線５５より双方向ＡＣ／ＤＣインバータ５３ｂに入力される。
【０００５】
また、ソーラーパネル５１とは別に複数の蓄電池５４−１、５４−２、・・・、５４−５が設けられ、これらの蓄電池５４−１、５４−２、・・・、５４−５が、商用電源５２の交流出力線５５に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５６ａ−１、５６ａ―２、・・・、５６ａ−５及び双方向ＡＣ／ＤＣインバータ５６ｂ−１、５６ｂ―２、・・・、５６ｂ−５を介して接続されている。交流出力線５５には負荷５７が接続されている。
【０００６】
この電圧給電蓄電システムでは、ソーラーパネル５１からの直流電圧が、ＰＣＳ５３で交流電圧に変換され交流出力線５５より負荷５７に供給される。また、ソーラパネル５１の直流電圧はＰＣＳ５３で交流に変換され、交流出力線５５を経て、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ５６ｂ−１、５６ｂ―２、・・・、５６ｂ−５、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５６ａ−１、５６ａ―２、・・・、５６ａ−５で交流より直流に変換され蓄電池５４−１，５４−２、・・・、５４−５の指定のものに充電がなされる。
【０００７】
また、ソーラーパネル５１、商用電源５２に代えて蓄電池５４−ｉ（ｉ＝１〜５）からの直流電圧を、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５６ａ−ｉを経て、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ５６ｂ−ｉで交流電圧に変換され負荷５７に交流電力が供給されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２―９５４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した図５に示す電圧給電蓄電システムでは、ソーラーパネルの電力を、蓄電池を利用して蓄電することができ、また商用電源による夜間電力の余力電力を蓄電池で蓄電することができ、有用であるが、この場合に複数の蓄電池に充電するのに、二次電池の種類により、それぞれ充放電特性などが相違し、ＰＣＳ(パワーコンデッショナーシステム)が各蓄電池に対応して個々に必要である。
【００１０】
一方、この種の電圧給電蓄電システムにおいて、今後多種多様な、二次電池やリユース電池等を使用しなければならないことを考慮すると、蓄電池種類の特性に応じて使い分け時にＰＣＳを蓄電池毎に設置しなければならない。それゆえ、費用と設置場所も加算され、経済的に損失が多い、という問題がある。
【００１１】
この発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、多種多様な蓄電池を使用する場合でも、ＰＣＳを共通に使用できるようにし、ＰＣＳの設置台数、及び設置場所の拡大を押さえ、結果として、低廉なコストで構築できる電圧給電蓄電制御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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の電圧給電蓄電制御システムは、直流電圧発生源と、交流電圧を出力する商用電源と、前記直流電圧発生源よりの直流を交流に変換するとともに、前記系統電源からの交流電圧を直流電圧に変換する双方向変換機能を有する電力調整装置と、複数の蓄電池と、前記蓄電池に対応して前記電力調整装置との間に設けられる複数の通信インタフェイースと、を備え、前記各通信インタフェースの一端には、前記電力調整装置の直流出力端が、他端には前記蓄電池の直流出力が接続されてなり、前記電力調整装置による制御により、前記インターフェースをＯＮし、前記蓄電池への充電あるいは直流出力の負荷への供給を制御するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、この発明の電圧給電蓄電制御システムにおいて、前記商用電源の交流出力線に、商用電源から、あるいは直流電圧発生源及び複数の蓄電池の各直流電圧が電力調整装置で変換された交流電圧が供給される負荷が接続されるものであるとすることができる。
【００１４】
また、この発明の電圧給電蓄電制御システムにおいて、前記直流電圧発生源は、具体的には、太陽光発電装置であるとすることができる。
【００１５】
また、この発明の電圧給電蓄電制御システムにおいて、前記電力調整装置は、入力される直流電圧を交流電圧に変換し、商用電源から入力される交流電圧を直流電圧に変換する双方向ＡＣ／ＤＣインバータ、入力されたまた変換された直流電圧を出力する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記インターフェースへの制御を行う制御機能を備えるものであると、しても良い。
【００１６】
また、この発明の電圧給電蓄電制御システムにおいて、前記複数の蓄電池は、鉛電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素充電池のいずれかであるとしても良い。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、給電、蓄電を行う蓄電池がそれぞれ特性の異なるものであっても、その数に対応するＰＣＳやインバータ、コンバータを設ける必要が無いので、多種多様な蓄電池を多く使用する場合であっても、コストを安価に実現し得ると共に、設置場所を大きく取ることなく、システム構築を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の一実施形態電圧給電蓄電制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態電圧給電蓄電制御システムの制御動作を説明するための主フロー図である。
【図３】同実施形態電圧給電蓄電制御システムの上記主フローのイベント処理を詳細に示すフロー図である。
【図４】同実施形態電圧給電蓄電制御システムのインターフェース部の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の電圧給電蓄電制御システムの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、実施の形態により、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電圧給電蓄電制御システムの回路構成を示すブロック図である。
【００２０】
この実施形態電圧給電蓄電制御システムは、ソーラーパネル(太陽光発電装置)１と商用電源２との間に，ＰＣＳ(パワーコンデッショナーシステム)３が設けられている。このＰＣＳ３は、ＰＶインターフェース３ａと、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ３ｂと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３ｃと、この実施形態給電蓄電制御システムの給電・蓄電を制御するためのソフトを有するＣＰＵ３ｄとを備えている。
【００２１】
ＰＶインターフェース３ａは、ソーラーパネル１からの直流電圧を入力に受け、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ３ｂへ入力するか、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３ｃへ入力する。
双方向ＡＣ／ＤＣインバータ３ｂは、商用電源２から出力線５を経て入力される交流電圧を直流電圧に変換して、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３Ｃに入力する。あるいは、ＰＶインターフェース３ａよりのソーラーパネル１の直流電圧、又は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３ｃよりの直流電圧を交流電圧に変換して、交流出力線５より負荷７に給電する。
【００２２】
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３ｃは、ＰＶインターフェース３ａからの直流電圧を受けてＤＣバス８に出力し、あるいはＤＣバス８からの直流電圧を受けて、その出力を双方向ＡＣ／ＤＣインバータ３ｂに入力する。
【００２３】
ＣＰＵ３ｄは、ＰＶインターフェース３ａ、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ３ｂ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ３ｃに、それぞれを制御可能なように接続されており、後述の処理により、ソーラーパネル１よりの給電，蓄電池４−１、４−２、・・・、４−６の充電、放電を行う給電・蓄電の制御を実行する。
【００２４】
この実施形態電圧給電蓄電制御システムでは、ソーラーパネル１とは、別に種類の異なる蓄電池４−１、４−２、・・・、４−６が設けられている。ここでは、蓄電池４−１は鉛電池であり、蓄電池４−２はリチウムイオン電池であり、蓄電池４―３は、ニッケル水素電池であり、蓄電池４−４、４−５は、リユース品を含むその他の電池を例示をしたものであり、ここでは使用する蓄電池４−１、・・・、４−５は、他の種類の蓄電池を使用しても良い。これら蓄電池４−１、４−２、・・・、４−５には、それぞれＢＭＳ（バッテリーマネージメントシステム）を備えている。
【００２５】
なお、この実施形態では、蓄電池４−６として、ＥＶ自動車の蓄電池を配備しており、この蓄電池４−６は、充電のみを行うものである。もちろん、この発明において、ＥＶ自動車の蓄電池を使用する場合に、充電のみならず、他の蓄電池４−１、〜、４−５と同様に、ＰＣＳ３による制御によりインターフェース装置９−６を介して、ＥＶ自動車蓄電池４−６に充電し、また、ＥＶ自動車蓄電池４−６より放電し得るようにしてもよい。
【００２６】
蓄電池４−１，４−２、・・・、４−６と、ＰＣＳ３との間には各電池４−１、４−２、・・・、４−６に対応して、インターフェース装置９−１、９−２、・・・、９−６が配設されている。各インターフェース装置９−１、９−２、・・・、９−６は、図４に示すように、ＤＣバス８と蓄電池４−１、４−２、・・・、４−６の直流電圧を入/切するスイッチ１０−ｉ（ｉ＝１〜６）と、ＰＣＳ３からの指令でスイッチ１０−ｉをＯＮ／ＯＦＦする通信インターフェース１１−ｉを備えており、各インターフェース装置９−１、９−２、・・・、９−５は、ＤＣバス８と各蓄電池４−１，４−２、・・・、４−５の電圧入出力部の間に接続されており、通信インターフェース１１−ｉは、ＣＰＵ３ｄよりの通信線１２と、各電池４−１，４−２、・・・、４−５のそれぞれのＢＭＳに接続されている。なお、蓄電池４−６は、ＥＶ自動車電池なので、インターフェース装置９−６より、充電機６を介して接続されている。
【００２７】
次に、以上のように構成される電圧給電蓄電制御装置の制御処理動作を図２、図３に示すフロー図を参照して説明する。制御処理は、ＰＣＳ３のＣＰＵ３ｄによって，実行される。
【００２８】
動作が開始されると、ステップＳＴ１において、ＣＰＵ３ｄは、通信線１２を介して各インターフェース装置９−１、９−２、・・・、９−６と通信を開始する。次にステップＳＴ２へ移行し、インターフェース装置９−１、９−２、・・・、９−６と通信し、現在何台のインターフェース装置が接続されているか確認し、その台数を記憶する。続いて、ステップＳＴ３へ移行する。
【００２９】
ステップＳＴ３においては、各電池４−１、４−２、・・・、４−６の電池データ、例えば残留電圧を収集し、記憶する。続いて、ステップＳＴ４へ移行し、収集したデータを基に、各電池４−１、・・・、４−６への充電、放電、ソーラーパネル１からの負荷７への給電、商用電源２からの電圧をＰＣＳ３で直流電圧に変換して特定の電池４−ｎへの充電などシステム全体の管理を行う。次にステップＳＴ５へ移行し、各電池４−１、４−２、・・・、４−６の接続スケジュール、例えば充電、放電を行う必要タイミングを考慮した接続順によるイベント発生処理に入る。ここで、次にステップＳＴ６へ移行する。
【００３０】
ステップＳＴ６においては、インターフェース装置９−１、９−２、・・・、９−６でイベント発生か有か否か判定する。いずれのインターフェース装置にも、イベント発生、例えば充電若しくは放電するタイミングが到来していない場合は、判定ＮＯで、ステップＳＴ３へリターンし、以後は、イベント発生有りの判定が出るまで、ステップＳＴ３〜ＳＴ６の処理を繰り返す。一方、いずれかのインタフェース装置にイベント発生有りの場合は、判定ＹＥＳでステップＳＴ７へ移行し、イベント処理に入る。
【００３１】
ステップＳＴ７の詳細処理例を図３のフロー図に示しており、先ずステップＳＴ７１において、変数ｍを１とする。次に続いてステップＳＴ７２へ移行し、イベント処理の発生した電池４−ｎとして、ｍ＝ｎか否か判定する。ここで例えばｎ＝３であるとすれば、ステップＳＴ７２の判定ＮＯで、ステップＳＴ７３へ移行し、変数ｍを１インクリメントする。そして、ステップＳＴ７２へリターンする。ステップＳＴ７２において、再度電池４−ｎのｎと変数ｍが一致するか否か判定する。変数ｍが３となったとき、ｎ＝ｍとなり、ステップＳＴ７２の判定ＹＥＳとなり、処理は、ステップＳＴ７４へ移行する。ステップＳＴ７４では、インターフェース装置９−ｎで、蓄電池４−ｎとＤＣバス８を接続する。次にステップＳＴ７５へ移行する。
【００３２】
ステップＳＴ７５において、蓄電池４−ｎが接続スケジュールにより充電か否か判定する。判定ＹＥＳの場合は、ステップＳＴ７７へ移行し、判定ＮＯの場合は、ステップＳＴ７６へ移行する。ステップＳＴ７７においては、蓄電池４−ｎの充電を実施する。次にステップＳＴ７８へ移行し充電終了か否か判定する。ステップＳＴ７８において、判定ＮＯの場合は、ステップ７７へリターンし、充電を継続する。
【００３３】
一方、ステップＳＴ７６においては、電池４−ｎが放電か否か判定する。判定ＹＥＳの場合は、ステップＳＴ７９へ移行し、放電を実施する。次にステップＳＴ８０へ移行する。ステップＳＴ８０においては、放電終了か否か判定する。ステップＳＴ８０において、判定ＮＯの場合は、ステップＳＴ７９へリターンし、そのまま放電を続ける。
【００３４】
ステップＳＴ７８において、充電終了で判定ＹＥＳの場合、また、ステップＳＴ８０において放電終了で判定ＹＥＳの場合、ステップＳＴ８１へ移行し、インターフェース装置９−ｎでの蓄電池４−ｎへの接続を解除し、ステップＳＴ３へリターンする。
【００３５】
尚、上記イベント処理は、蓄電池における充電または放電を例にとり説明したが、本発明において、イベント処理は、これらに限るものではなく、例えばソーラーパネル1と、蓄電池４−１、〜、４−６のいずれかと、から同時に放電させて、負荷７に供給する場合なども含まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１                ソーラーパネル
２                商用電源
３                ＰＣＳ
３ａ              ＰＶインターフェース
３ｂ              双方向ＡＣ／ＤＣインバータ
３ｃ              双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
３ｄ              ＣＰＵ
４−１、４−２、・・・、４−５
蓄電池
４−６            ＥＶ自動車蓄電池
５                交流出力線
６                充電機
７                負荷
８                ＤＣバス
９−１、９−２、・・・、９−６
インターフェース装置
１０−ｉ          通信インターフェース
１１−ｉ          スイッチ
１２              通信線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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