(57)【要約】  蓄電システム（１）において、三相交流配線（２０）は、三相交流の電力系統（２）に接続される。複数の蓄電ブロック（１０）は、蓄電モジュール（１１）とパワーコンディショナ（１２）をそれぞれ含み、三相交流配線（２０）に並列接続される。システム制御部（３０）は、複数の蓄電ブロック（１０）を個別に制御可能である。蓄電モジュール（１１）は、蓄電部（１１１）と、蓄電部（１１１）を管理する管理部（１１２）を含む。パワーコンディショナ（１２）は電力変換部と制御部（１２３）を含む。電力変換部は、蓄電部（１１１）から放電される直流電力を単相交流電力に変換して三相交流配線（２０）の二線に出力し、三相交流配線（２０）の二線から入力される単相交流電力を直流電力に変換して蓄電部（１１１）を充電する。制御部（１２３）は、システム制御部（３０）と通信線（４０）で接続され、管理部（１１２）と通信線（１５）で接続され、電力変換部を制御する。
2018221040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流の電力系統に接続される三相交流配線と、
蓄電モジュールとパワーコンディショナをそれぞれ含み、前記三相交流配線に並列接続された複数の蓄電ブロックと、
前記複数の蓄電ブロックを個別に制御可能なシステム制御部と、を備え、
前記蓄電モジュールは、
蓄電部と、
前記蓄電部を管理する管理部と、を含み、
前記パワーコンディショナは、
前記蓄電部から放電される直流電力を単相交流電力に変換して前記三相交流配線の二線に出力し、前記三相交流配線の二線から入力される単相交流電力を直流電力に変換して前記蓄電部を充電する電力変換部と、
前記システム制御部と第１通信線で接続され、前記管理部と第２通信線で接続され、前記電力変換部を制御する制御部と、を含み、
前記複数の蓄電ブロックは６個以上の蓄電ブロックであり、
前記６個以上の蓄電ブロックの内、２個以上の蓄電ブロックはＵ相の蓄電ブロックであり、２個以上の蓄電ブロックはＶ相の蓄電ブロックであり、２個以上の蓄電ブロックはＷ相の蓄電ブロックであることを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記蓄電ブロックは、
前記電力変換部と前記三相交流配線の二線との間に接続されたブレーカをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記システム制御部は、前記複数の制御部とバス型の前記第１通信線で接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記三相交流配線は、Ｕ相の配線と、Ｖ相の配線と、Ｗ相の配線を含み、
前記Ｕ相の蓄電ブロックは、前記Ｕ相の配線と前記Ｖ相の配線の間に接続され、
前記Ｖ相の蓄電ブロックは、前記Ｖ相の配線と前記Ｗ相の配線の間に接続され、
前記Ｗ相の蓄電ブロックは、前記Ｗ相の配線と前記Ｕ相の配線の間に接続されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記三相交流配線は、Ｕ相の配線と、Ｖ相の配線と、Ｗ相の配線と、Ｎ相の配線を含み、
前記Ｕ相の蓄電ブロックは、前記Ｕ相の配線と前記Ｎ相の配線の間に接続され、
前記Ｖ相の蓄電ブロックは、前記Ｖ相の配線と前記Ｎ相の配線の間に接続され、
前記Ｗ相の蓄電ブロックは、前記Ｗ相の配線と前記Ｎ相の配線の間に接続されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項６】
本蓄電システムの組立時に、前記三相交流配線に前記複数の蓄電ブロックが接続された後、
前記システム制御部は、
前記複数の蓄電ブロックの１つの蓄電ブロックの制御部に前記第１通信線を介して充放電指令を送信し、
前記三相交流配線の各配線の電流を検出し、
検出した電流をもとに前記１つの蓄電ブロックの相を判定し、
判定した相を、前記１つの蓄電ブロックの制御部に前記第１通信線を介して送信することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記システム制御部は、
前記複数のＵ相の蓄電ブロックの内、１つのＵ相の蓄電ブロックの制御部に前記Ｕ相の配線と前記Ｖ相の配線と導通するよう指示し、残りのＵ相の蓄電ブロックの制御部に前記Ｕ相の配線と前記Ｖ相の配線と遮断するよう指示し、前記複数のＶ相の蓄電ブロックの制御部及び前記複数のＷ相の蓄電ブロックの制御部に充放電を停止するよう指示し、前記複数のＶ相の蓄電ブロックの少なくとも１つの制御部から前記Ｖ相の配線と前記Ｗ相の配線間の検出電圧を取得し、前記複数のＷ相の蓄電ブロックの少なくとも１つの制御部から前記Ｗ相の配線と前記Ｕ相の配線間の検出電圧を取得し、前記１つのＵ相の蓄電ブロックが正常であるか否かを判定し、
前記複数のＶ相の蓄電ブロックの内、１つのＶ相の蓄電ブロックの制御部に前記Ｖ相の配線と前記Ｗ相の配線と導通するよう指示し、残りのＶ相の蓄電ブロックの制御部に前記Ｖ相の配線と前記Ｗ相の配線と遮断するよう指示し、前記複数のＷ相の蓄電ブロックの制御部及び前記複数のＵ相の蓄電ブロックの制御部に充放電を停止するよう指示し、前記複数のＷ相の蓄電ブロックの少なくとも１つの制御部から前記Ｗ相の配線と前記Ｕ相の配線間の検出電圧を取得し、前記複数のＵ相の蓄電ブロックの少なくとも１つの制御部から前記Ｕ相の配線と前記Ｖ相の配線間の検出電圧を取得し、前記１つのＶ相の蓄電ブロックが正常であるか否かを判定し、
前記複数のＷ相の蓄電ブロックの内、１つのＷ相の蓄電ブロックの制御部に前記Ｗ相の配線と前記Ｕ相の配線と導通するよう指示し、残りのＷ相の蓄電ブロックの制御部に前記Ｗ相の配線と前記Ｕ相の配線と遮断するよう指示し、前記複数のＵ相の蓄電ブロックの制御部及び前記複数のＶ相の蓄電ブロックの制御部に充放電を停止するよう指示し、前記複数のＵ相の蓄電ブロックの少なくとも１つの制御部から前記Ｕ相の配線と前記Ｖ相の配線間の検出電圧を取得し、前記複数のＶ相の蓄電ブロックの少なくとも１つの制御部から前記Ｖ相の配線と前記Ｗ相の配線間の検出電圧を取得し、前記１つのＷ相の蓄電ブロックが正常であるか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記複数の蓄電ブロックの１つの蓄電ブロックに含まれる蓄電モジュールから、前記複数のパワーコンディショナ、及び前記システム制御部に動作電源を供給するための電源線をさらに備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電ブロックが並列接続された蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電モジュールとパワーコンディショナを１組とする単相の蓄電ブロックを、三相交流配線のそれぞれに接続して三相交流の蓄電システムを構築する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−４２７８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の構成の蓄電システムでは、１つの相の蓄電ブロックで異常や断線が発生した場合、システム全体の運転が困難になる。また１つの相の蓄電ブロックにおいて異常や断線が検出された場合、システム全体を停止させて、当該蓄電ブロックを修理または交換する必要がある。【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、ロバスト性・スケーラブル性が高い蓄電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の蓄電システムは、三相交流の電力系統に接続される三相交流配線と、蓄電モジュールとパワーコンディショナをそれぞれ含み、前記三相交流配線に並列接続された複数の蓄電ブロックと、前記複数の蓄電ブロックを個別に制御可能なシステム制御部と、を備える。前記蓄電モジュールは、蓄電部と、前記蓄電部を管理する管理部と、を含む。前記パワーコンディショナは、前記蓄電部から放電される直流電力を単相交流電力に変換して前記三相交流配線の二線に出力し、前記三相交流配線の二線から入力される単相交流電力を直流電力に変換して前記蓄電部を充電する電力変換部と、前記システム制御部と第１通信線で接続され、前記管理部と第２通信線で接続され、前記電力変換部を制御する制御部と、を含む。前記複数の蓄電ブロックは６個以上の蓄電ブロックであり、前記６個以上の蓄電ブロックの内、２個以上の蓄電ブロックはＵ相の蓄電ブロックであり、２個以上の蓄電ブロックはＶ相の蓄電ブロックであり、２個以上の蓄電ブロックはＷ相の蓄電ブロックである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ロバスト性・スケーラブル性が高い蓄電システムを実現することがでる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄電システムの外観構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る蓄電システムの回路構成例１を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る蓄電システムの回路構成例２を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る蓄電システムの設置時の相判定シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図５】図３のＤＣ／ＡＣコンバータの構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る蓄電システムの自己診断処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】図２または図３に示した蓄電システムの回路構成に、動作電源の供給経路に関する構成を追加した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１の外観構成を示す模式図である。蓄電システム１のキャビネット内に、複数の蓄電ブロック１０ａ−１０ｉが積層されて配置される。１つの蓄電ブロック１０は、蓄電モジュール１１、パワーコンディショナ１２及びブレーカ１３を含む。蓄電モジュール１１は小容量の蓄電モジュールであり、パワーコンディショナ１２は小型で単相のパワーコンディショナである。複数の蓄電ブロック１０ａ−１０ｉは、三相交流配線２０の二線にそれぞれ接続されている。
【００１０】
三相交流配線２０はバスバーなどで構成され、キャビネット内において垂直方向に配置される。三相交流配線２０は、三相四線式のスター結線で構成されてもよいし、三相三線式のΔ結線で構成されてもよい。蓄電システム１を設置する地域の商用電力系統（以下、電力系統という）の方式に合わせて適宜、使い分けられる。三相交流配線２０は主幹ブレーカ５１を介して、蓄電システム１のキャビネットの上面から取り出され、電力系統２に接続される。蓄電システム１と電力系統２間の三相交流配線２０に負荷３が接続される。
【００１１】
積層された複数の蓄電ブロック１０ａ−１０ｉの内、３つの蓄電ブロック１０で１組の三相交流出力の蓄電システムが構成される。３つの蓄電ブロック１０からそれぞれ１２０度、位相がずれた単相交流電圧が出力される。図１に示す例では、３組の三相交流出力の蓄電システムが構成されている。なお、キャビネット内に設置される蓄電ブロック１０の数は必ずしも３の倍数である必要はない。１つ又は２つの冗長の蓄電ブロック１０を予め三相交流配線２０に接続しておいてもよい。冗長の蓄電ブロック１０は平常運転時は停止している。
【００１２】
キャビネット内において、積層された複数の蓄電ブロック１０ａ−１０ｉの上側にシステム制御部３０が配置される。システム制御部３０は、複数のパワーコンディショナ１２ａ−１２ｉと通信線４０で接続される。システム制御部３０の上側に主幹ブレーカ５１が配置される。なお、通信と電力の中継器を備えて、蓄電システム１を複数並列に接続することでシステムの大規模化を図ってもよい。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１の回路構成例１を示す図である。図２に示す回路構成例１は三相四線式のスター結線で構成される例であり、三相交流配線２０はＵ相配線２０Ｕ、Ｖ相配線２０Ｖ、Ｗ相配線２０Ｗ、及びＮ相配線２０Ｎの四本で構成される。
【００１４】
図３は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１の回路構成例２を示す図である。図３に示す回路構成例２は三相三線式のΔ結線で構成される例であり、三相交流配線２０はＵ相配線２０Ｕ、Ｖ相配線２０Ｖ、及びＷ相配線２０Ｗの三本で構成される。図２に示す回路構成例１と図３に示す回路構成例２とで、三相交流配線２０以外の構成は同じである。
【００１５】
蓄電モジュール１１ａは、蓄電部１１１及び管理部１１２を含む。パワーコンディショナ１２ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２及び制御部１２３を含む。蓄電部１１１は、直列または直並列接続された複数のセルを含む。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を用いることができる。以下、リチウムイオン電池セルを使用する例を想定する。
【００１６】
管理部１１２は、蓄電部１１１内の複数のセルの電圧、電流、温度を検出する。管理部１１２は、検出したセルの電圧、電流、温度もとに、セルのＳＯＣ(State Of Charge)及びＳＯＨ(State Of Health）を推定する。ＳＯＣは、電流積算法またはＯＣＶ（Open Circuit Voltage）法により推定することができる。ＳＯＨは、初期の満充電容量に対する現在の満充電容量の比率で規定され、数値が低いほど劣化が進行していることを示す。なお、管理部１１２が電流計測機能を有しない場合、パワーコンディショナ１２ａの制御部１２３で蓄電部１１１内の複数のセルの電流を計測し、蓄電モジュール１１ａで計測した電圧、温度の情報を通信にて受信し、制御部１２３にてＳＯＣ及びＳＯＨを推定するようにすればよい。
【００１７】
管理部１１２は、検出または推定したセルの電圧、電流、温度、ＳＯＣ、ＳＯＨを管理データとして通信線１５ａを介して制御部１２３に送信する。管理部１１２と制御部１２３間の通信には例えば、ＲＳ−４８５規格に準拠したシリアル通信を使用することができる。なお、管理部１１２と制御部１２３間は無線通信で接続されてもよいし、電力線通信で接続されてもよい。
【００１８】
パワーコンディショナ１２ａのＤＣ／ＤＣコンバータ１２１及びＤＣ／ＡＣコンバータ１２２は、電力変換部を構成する。当該電力変換部は蓄電部１１１から放電される直流電力を単相交流電力に変換して三相交流配線２０の二線に出力する。また当該電力変換部は、三相交流配線２０の二線から入力される単相交流電力を直流電力に変換して蓄電部１１１を充電する。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１は、蓄電部１１１から放電される又は蓄電部１１１に充電される直流電力の電流／電圧を制御可能であり、例えば、ＣＣ／ＣＶ放電またはＣＣ／ＣＶ充電が可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１は例えば、昇降圧チョッパで構成することができる。なお図示しないが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１とＤＣ／ＡＣコンバータ１２２間に絶縁トランスを挿入させてもよい。
【００２０】
パワーコンディショナ１２ａの交流側の二本の端子は、ブレーカ１３を介して三相交流配線２０の二線に接続される。三相四線式のスター結線では、Ｕ相に割り当てられた蓄電ブロック１０がＵ相配線２０ＵとＮ相配線２０Ｎ間に接続され、Ｖ相に割り当てられた蓄電ブロック１０がＶ相配線２０ＶとＮ相配線２０Ｎ間に接続され、Ｗ相に割り当てられた蓄電ブロック１０がＷ相配線２０ＷとＮ相配線２０Ｎ間に接続される。三相三線式のΔ結線では、Ｕ相に割り当てられた蓄電ブロック１０がＵ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間に接続され、Ｖ相に割り当てられた蓄電ブロック１０がＶ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間に接続され、Ｗ相に割り当てられた蓄電ブロック１０がＷ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間に接続される。
【００２１】
ブレーカ１３は、蓄電モジュール１１及びパワーコンディショナ１２を、三相交流配線２０から電気的に遮断するためのブレーカであり、基本的に手動で切り替えられる。作業者は、蓄電モジュール１１及び／又はパワーコンディショナ１２を保守、修理、又は交換する際にブレーカ１３をオフに切り替える。これにより、蓄電システム１を停止させずに、一部の蓄電モジュール１１及び／又はパワーコンディショナ１２の保守、修理、又は交換（ホットスワップ）が可能である。
【００２２】
三相交流配線２０は電磁リレー５２、電流・電圧センサ５３、及び主幹ブレーカ５１を介して蓄電システム１の外部に露出される。電磁リレー５２はシステム制御部３０により制御される。電流・電圧センサ５３は三相交流配線２０の各相に流れる電流値を検出し、システム制御部３０に出力する。電流・電圧センサ５３には例えば、ＣＴセンサを使用することができる。主幹ブレーカ５１は基本的に手動で切り替えられ、蓄電システム１全体を電力系統２及び負荷３から遮断することができる。
【００２３】
制御部１２３は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現される。ハードウェア資源として、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、その他のＬＳＩ、アナログ素子を利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。制御部１２３は、管理部１１２から通信線１５ａを介して蓄電部１１１の管理データを受信する。また制御部１２３は通信線４０を介してシステム制御部３０と接続される。制御部１２３とシステム制御部３０間の通信には、ＲＳ−４８５、イーサネット（登録商標）、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した通信方式を使用することができる。制御部１２３は管理部１１２から受信した管理データを、蓄電部１１１の使用状況を示すログデータとして保存するとともに、通信線４０を介してシステム制御部３０に送信する。
【００２４】
制御部１２３は保守点検の際、蓄電部１１１の充電と放電を実行して、充放電の動作確認を行うことができる。また制御部１２３は、低温時（例えば、０℃未満時）においてＤＣ／ＡＣコンバータ１２２を稼働させて蓄電部１１１を所定の温度（例えば、０℃）以上に温めることができる。リチウムイオン電池は低温状態で充電すると劣化しやすい性質がある。具体的には、正極から出たリチウムイオンが負極に吸収されにくくなり、リチウム金属が析出しやすくなる。ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２のスイッチング素子の発熱を利用すれば、ヒータを設けずに蓄電部１１１を、充電時の負担が小さい温度まで温めることができる。
【００２５】
なお、蓄電モジュール１１及びパワーコンディショナ１２を冷却する必要がある場合は、キャビネット内のファン（不図示）で冷却する。また蓄電システム１を設置する部屋を密閉して、部屋内にエアコンディショナを設置すれば、蓄電システム１を全体的に冷却することができる。また、蓄電モジュール１１及びパワーコンディショナ１２の冷却は、液冷による冷却装置によって行われてもよい。
【００２６】
以上に説明した蓄電ブロック１０ａ以外の他の蓄電ブロック１０ｂ−１０ｉも基本的に、蓄電ブロック１０ａと同様の構成である。複数のパワーコンディショナ１２ａ−１２ｉの各制御部１２３と、システム制御部３０間はバス型の通信線４０で接続される。複数のパワーコンディショナ間はデイジーチェーン型の通信線で接続されることも多い。しかしながら、デイジーチェーン型の通信線の場合、蓄電システム１から１つのパワーコンディショナを取り外すと基本的に、蓄電システム１全体の通信が困難になる。これに対して、バス型の通信線４０の場合、蓄電システム１から１つのパワーコンディショナ１２を取り外しても、残りのパワーコンディショナ１２の各制御部１２３とシステム制御部３０間の通信が可能である。従って、上述したホットスワップ中も、残りのパワーコンディショナ１２は平常運転を継続することができる。
【００２７】
並列接続される複数の蓄電部１１１には同種類の蓄電池が使用されてもよいし、異種類の蓄電池が併存していてもよい。例えば、高出力型電池を使用する蓄電部１１１と、高容量型電池を使用する蓄電部１１１が併存していてもよい。各蓄電部１１１の管理部１１２は、蓄電部１１１に含まれる蓄電池の特性パラメータを、制御部１２３を経由してシステム制御部３０に通知する。その特性パラメータには少なくとも、蓄電部１１１の定格電圧、定格電流、温度特性が含まれる。また各制御部１２３は、パワーコンディショナ１２の特性パラメータとして、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ１２１及びＤＣ／ＡＣコンバータ１２２のそれぞれの定格電圧、定格電流、及び温度特性をシステム制御部３０に通知する。
【００２８】
システム制御部３０は、複数の蓄電ブロック１０ａ−１０ｉを個別に制御することにより、蓄電システム１全体のエネルギーを管理する。システム制御部３０は複数の蓄電ブロック１０ａ−１０ｉの運転／停止を個別に制御することができる。また複数の蓄電ブロック１０ａ−１０ｉの充放電量を個別に制御することができる。その際、システム制御部３０は各蓄電ブロック１０の蓄電部１１１の定格電圧・定格電流およびパワーコンディショナ１２の定格電圧・定格電流の範囲内で充放電量を決定する。
【００２９】
システム制御部３０は、複数のＵ相のパワーコンディショナ１２の各制御部１２３から取得したＵ相の各蓄電部１１１の温度をもとに、Ｕ相の各蓄電部１１１のＳＯＣ変化が均一化されるよう、Ｕ相の各蓄電部１１１の充放電量を重み付けする。リチウムイオン電池は温度が低いほど内部抵抗が増加する。従って、同じ充電電流で充電した場合、温度が低いリチウムイオン電池ほどＳＯＣ増加が小さくなる。一方、同じ放電電流で放電した場合、温度が低いリチウムイオン電池ほどＳＯＣ減少が大きくなる。システム制御部３０は、重み付けしたＵ相の各蓄電部１１１の充放電量に対応する電流指令値または電力指令値を、通信線４０を介してＵ相の各制御部１２３に送信する。以上の制御をＶ相、Ｗ相についても行う。
【００３０】
各制御部１２３は、システム制御部３０から受信した電流指令値をもとに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１のスイッチング素子（不図示）のデューティ比を決定し、決定したデューティ比をもとにＤＣ／ＤＣコンバータ１２１を駆動する。なおＤＣ／ＤＣコンバータ１２１を省略した構成の場合、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２のスイッチング素子（不図示）のデューティ比を制御する。
【００３１】
システム制御部３０は、複数のＵ相のパワーコンディショナ１２の各制御部１２３から取得したＵ相の各蓄電部１１１のＳＯＨをもとに、Ｕ相の各蓄電部１１１のＳＯＨが均等化されるよう、Ｕ相の各蓄電部１１１の充放電量を重み付けする。なお、ＳＯＨが低いＵ相の蓄電部１１１の充放電量をゼロ（即ち、停止状態）に設定してもよい。システム制御部３０は、重み付けしたＵ相の各蓄電部１１１の充放電量に対応する電流指令値を、通信線４０を介してＵ相の各制御部１２３に送信する。以上の制御をＶ相、Ｗ相についても行う。なおシステム制御部３０は相ごとに、複数の蓄電部１１１の温度のバラツキとＳＯＨのバラツキの両方を参酌して各蓄電部１１１の充放電量を重み付けしてもよい。
【００３２】
蓄電システム１全体の充放電量が小さい場合、相ごとに、複数のパワーコンディショナ１２を稼働させるのは効率的ではない。パワーコンディショナ１２において変換する充放電量が小さい場合、当該充放電電力に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１及びＤＣ／ＡＣコンバータ１２２の駆動に必要な消費電力の比率が高くなる。そこで、蓄電システム１全体の充放電量が小さい場合、相ごとに、稼働させるパワーコンディショナ１２の数を制限する。
【００３３】
システム制御部３０は蓄電システム１全体の充放電量に応じて、相ごとに稼働させるパワーコンディショナ１２の数を決定する。例えば、蓄電システム１全体の充放電量が最も低い閾値以下の場合、システム制御部３０は、相ごとに稼働させるパワーコンディショナ１２の数を１に決定する。その際、システム制御部３０は、相ごとにＳＯＨが高い蓄電部１１１のパワーコンディショナ１２及び／又は温度が低い蓄電部１１１のパワーコンディショナ１２を優先的に稼働させる。例えばシステム制御部３０は、ＳＯＨが最も高いパワーコンディショナ１２を稼働させる。
【００３４】
なお並列接続された複数の蓄電部１１１に異種類の蓄電池が併存している場合、システム制御部３０は、全体の充放電量に応じて蓄電部１１１を使い分ける。例えば、全体の充放電量が小さい場合、システム制御部３０は高容量型の蓄電池を使用している蓄電部１１１を優先的に使用する。また蓄電システム１全体の充放電量が大きい場合、システム制御部３０は高出力型の蓄電池を使用している蓄電部１１１を優先的に使用する。
【００３５】
蓄電システム１は系統連系時において、ピークシフトに使用することができる。ピークシフトは、電力需要が少ない夜間に蓄電システム１に充電し、電力需要が多い昼間のピーク時間帯に蓄電システム１から放電することにより、電力系統２における需給バランスを平準化するものである。また多くの電力会社では、夜間の電気料金を昼間の電気料金より安価に設定しており、夜間電力で蓄電システム１を充電し、ピーク時間帯に放電することにより、電気料金を節約することができる。
【００３６】
システム制御部３０は、設定された充電時間帯に複数のパワーコンディショナ１２ａ−１２ｉの各制御部１２３に充電指令を送信する。その際、システム制御部３０は各蓄電部１１１のＳＯＣ及びＳＯＨを考慮するとともに、予め設定された電力系統２のピーク電力値を超えないように、複数のパワーコンディショナ１２ａ−１２ｉの各制御部１２３に順次、充電指令を送信する。
【００３７】
またシステム制御部３０は、設定された放電時間帯に複数のパワーコンディショナ１２ａ−１２ｉの各制御部１２３に放電指令を送信する。放電時間帯および放電量は、ユーザがマニュアルで設定してもよいし、ネットワークを介して外部のサーバ／ＰＣに構築された負荷予測システムから取得される値を使用してもよい。
【００３８】
蓄電システム１は、ピークシフトによる放電中、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の放電電力間にアンバランスを発生させないように運転する必要がある。放電中に、ある１つの相の蓄電ブロック１０のブレーカ１３を遮断して当該蓄電ブロック１０の蓄電モジュール１１又はパワーコンディショナ１２を修理／交換する場合、システム制御部３０は他の２つの相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２をそれぞれ１つ停止させる。あるいは、システム制御部３０は停止される相の他の蓄電ブロック１０の放電電力を増大させて停止される蓄電ブロック１０の放電電力を補うように、あるいは他の２つの相の蓄電ブロック１０の放電電力を減少させて三相のバランスを維持するように制御する。これにより、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の放電電力間にアンバランスが発生することを抑制できる。
【００３９】
パワーコンディショナ１２が交換される際には、交換前のパワーコンディショナ１２から交換後のパワーコンディショナ１２に、蓄電部１１１の管理データのログがコピーされる。また蓄電モジュール１１が、異種電池が使用されている蓄電モジュール１１に交換される際には、当該蓄電モジュール１１がパワーコンディショナ１２に接続された後、パワーコンディショナ１２の制御部１２３は、当該蓄電モジュール１１から特性パラメータを読み込む。制御部１２３は読み込んだ特性パラメータを、通信線４０を介してシステム制御部３０に通知する。
【００４０】
システム制御部３０は、例えばイーサネット（登録商標）を介してインターネットに接続することができる。またシステム制御部３０は、蓄電システム１が接続された分電盤と電力系統２との間に設置された電力計測器（不図示）から負荷３の使用電力値を取得することができる。
【００４１】
システム制御部３０はインターネットを介して負荷予測システムに、負荷３の使用電力情報、及び各パワーコンディショナ１２ａ−１２ｉの充放電情報を定期的に送信する。負荷予測システムは、負荷３の使用電力情報と各パワーコンディショナ１２ａ−１２ｉの充放電情報の履歴情報、及び明日の気象予測情報をもとに明日の負荷３の変動推移を予測する。負荷予測システムは、負荷３の変動推移などの予測情報を、インターネットを介してシステム制御部３０に送信する。
【００４２】
システム制御部３０はインターネットを介して、外部サーバに構築された遠隔監視システムと接続することもできる。遠隔監視システムは、蓄電システム１の保守・管理を行う保守管理部門、又は独立の保守管理会社により運営される。遠隔監視システムは、システム制御部３０から蓄電システム１に関する情報を取得して蓄積する。遠隔監視システムのオペレータは、蓄電システム１の状態を閲覧することができる。蓄電システム１のユーザは、ＰＣやスマートフォン等の情報端末装置を使用して遠隔監視システムにアクセスし、蓄電システム１の状態を閲覧することができる。
【００４３】
システム制御部３０はインターネット又は専用線を介して、電力会社などの系統運用機関のサーバに構築された遠隔制御システムと接続することもできる。遠隔制御システムは電力系統２の電圧を安定化させるため、システム制御部３０に各種の指令を送信する。例えば、電力系統２の電圧が上限設定値を上回るとシステム制御部３０に出力抑制指令を送信し、電力系統２の電圧が下限設定値を下回るとシステム制御部３０に出力抑制解除指令を送信する。
【００４４】
また遠隔制御システムは、電力系統２の電圧が上限設定値を上回っているとき、電力系統２から蓄電システム１に充電するよう、又は電力系統２の電圧が下限設定値を下回っているとき、蓄電システム１から電力系統２に放電するよう、システム制御部３０に直接指示してもよい。遠隔制御システムと接続された蓄電システム１は、仮想発電所（ＶＰＰ）の一部を形成することができる。
【００４５】
蓄電システム１は電力系統２の停電時におけるバックアップに使用することができる。電力系統２が停電すると蓄電システム１は、系統連系運転から自立運転に切り替わる。自立運転では系統電圧が存在しなくなるため、複数のパワーコンディショナ１２ａ−１２ｉ間で位相の同期を図る必要がある。自立運転時においてシステム制御部３０は、通信線４０を介して複数のパワーコンディショナ１２ａ−１２ｉの各制御部１２３に同期信号（例えば、パルス信号）を同報送信する。各制御部１２３は、受信した同期信号をもとに単相交流電圧の出力タイミングを決定する。
【００４６】
自立運転時は複数のパワーコンディショナ１２ａ−１２ｉのそれぞれは基本動作として、システム制御部３０で蓄電モジュール１１ａ−１１ｉおよびパワーコンディショナ１２ａ−１２ｉの状態をもとに放電電力の分配を制御し、三相交流の各相ごとの合計が負荷３の消費電流を均等に按分した電流になるように三相交流配線２０に出力する。なおシステム制御部３０は自立運転時において、負荷３の消費電力と蓄電システム１の最大出力電力を勘案して、一部のパワーコンディショナ１２を休止させてもよい。システム制御部３０は、蓄電システム１の最大出力による出力時間が最大化するよう、休止させるパワーコンディショナ１２を所定時間ごとに切り替える。
【００４７】
蓄電システム１は、原則として設置場所で組み立てられる。蓄電ブロック１０の接続数は柔軟に調整が可能であり、ユーザのニーズに応じて決定される。小規模の蓄電システム１のオーダであれば蓄電ブロック１０の接続数を少なくし、大規模な蓄電システム１のオーダであれば蓄電ブロック１０の接続数を多くする。作業者は、指示書を見ながら現場でキャビネット内のスロットに、指示された数の蓄電ブロック１０を差し込んでいく。また、各蓄電ブロック１０の２本の出力端子を、三相交流配線２０の指示された相間に接続していく。次に作業者は、積層された複数の蓄電ブロック１０ａ−１０ｉの上側にシステム制御部３０を配置し、システム制御部３０と複数のパワーコンディショナ１２ａ−１２ｉ間を通信線４０で接続する。ハードウェアのセッティングが終了すると、システムのセットアップに移行する。システムのセットアップにおいて重要な処理は、各パワーコンディショナ１２に自己の相を認識させる処理である。
【００４８】
図４は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１の設置時の相判定シーケンスを説明するためのフローチャートである。前提として主幹ブレーカ５１、複数のブレーカ１３、及び電磁リレー５２は全てオン状態であり、システム制御部３０及び複数の制御部１２３は全て起動状態であり、Ｍ（Ｍは６以上の整数）個の蓄電ブロック１０がシステム制御部３０に接続されている。
【００４９】
システム制御部３０は、三相交流配線２０に接続されているＭ個のパワーコンディショナ１２の各制御部１２３に通信線４０を介して、Ｍ個のパワーコンディショナ１２にそれぞれユニークなＩＤを付与する（Ｓ１０）。パラメータｎに初期値（本フローチャートでは、１）を設定する（Ｓ１１）。システム制御部３０は、第ｎパワーコンディショナ１２の制御部１２３に充放電指令を送信する（Ｓ１２）。第ｎパワーコンディショナ１２の制御部１２３は、受信した充放電指令に応じて蓄電部１１１を充放電する。
【００５０】
システム制御部３０は、電流・電圧センサ５３の出力値をもとに三相交流配線２０の各相に流れる電流値を計測する（Ｓ１３）。システム制御部３０は、電流が流れた相を特定して、第ｎパワーコンディショナ１２が接続された相を判定する（Ｓ１４）。システム制御部３０は、判定された相と第ｎパワーコンディショナ１２のＩＤを紐付けて登録するとともに（Ｓ１５）、判定された相を第ｎパワーコンディショナ１２に送信する（Ｓ１６）。パラメータｎをインクリメントする（Ｓ１７）。
【００５１】
システム制御部３０はパラメータｎと接続数Ｍを比較し（Ｓ１８）、パラメータｎが接続数Ｍ以下の場合（Ｓ１８のＹ）、ステップＳ１２に遷移し、ステップＳ１２〜ステップＳ１７までの処理を繰り返す。パラメータｎが接続数Ｍを超えた場合（Ｓ１８のＮ）、システム制御部３０は各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の接続数を集計する（Ｓ１９）。システム制御部３０は、各相の接続数を作業者に提示する（Ｓ１１０）。例えば、蓄電システム１のキャビネットの外側にディスプレイが設置されている場合、当該ディスプレイに表示させる。またシステム制御部３０は、インターネット上の遠隔監視システムに各相の接続数を送信し、作業者が情報端末装置から遠隔監視システムにアクセスして、各相の接続数を確認する方式でもよい。
【００５２】
作業者は、システム制御部３０により集計された各相の接続数と、指示書に記載された各相の接続数を確認し、両者が一致していない場合、Ｍ個のパワーコンディショナ１２の接続配線を確認し、必要に応じて配線を修正する。
【００５３】
なお作業者が、各パワーコンディショナ１２を接続した相を事前にシステム制御部３０に入力しておき、システム制御部３０が各パワーコンディショナ１２を単体で充放電させ、作業者から入力された相と、電流・電圧センサ５３で検出された相が異なる場合にアラームを出力する方法を用いてもよい。
【００５４】
作業者は例えば、蓄電システム１のキャビネットの外側に操作部が設置されている場合、当該操作部から各パワーコンディショナ１２を接続した相をシステム制御部３０に入力することができる。また作業者が保持する情報端末装置から遠隔監視システムを介して、各パワーコンディショナ１２を接続した相を入力してもよい。作業者はアラームが鳴ると、Ｍ個のパワーコンディショナ１２の接続配線を確認し、必要に応じて配線を修正する。
【００５５】
Δ結線の蓄電システム１では、外部機器を用いることなく、システム内部で自己診断を行うことができる。自己診断は相間の電圧を参照することにより行うことができる。以下、相間の電圧を検出するための回路構成例を説明する。
【００５６】
図５は、図３のＤＣ／ＡＣコンバータ１２２の構成例を示す図である。ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２は、インバータ部１２２ａ及びフィルタ部１２２ｂを含む。インバータ部１２２ａは、フルブリッジ回路で構成されている。フルブリッジ回路は、第１スイッチング素子Ｓ１と第２スイッチング素子Ｓ２が直列接続された第１アームと、第３スイッチング素子Ｓ３と第４スイッチング素子Ｓ４が直列接続された第２アームを含み、第１アームと第２アームが並列接続される。第１アームの中点と第２アームの中点から交流電力が出力される。なお、第１スイッチング素子Ｓ１、第２スイッチング素子Ｓ２、第３スイッチング素子Ｓ３、および第４スイッチング素子Ｓ４のバイアス回路は省略している。
【００５７】
第１スイッチング素子Ｓ１〜第４スイッチング素子Ｓ４には例えば、ＩＧＢＴを使用できる。第１還流ダイオードＤ１〜第４還流ダイオードＤ４は、第１スイッチング素子Ｓ１〜第４スイッチング素子Ｓ４にそれぞれ並列に、逆向きに接続される。なお第１スイッチング素子Ｓ１〜第４スイッチング素子Ｓ４にＭＯＳＦＥＴを使用してもよい。その場合、第１還流ダイオードＤ１〜第４還流ダイオードＤ４は、ソースからドレイン方向に形成される寄生ダイオードを利用できる。
【００５８】
フィルタ部１２２ｂは、第１リアクトルＬ１、第２リアクトルＬ２及びコンデンサＣ１を含み、インバータ部１２２ａから出力される交流電力の高調波成分を減衰させて、インバータ部１２２ａの出力電圧および出力電流を正弦波に近づける。フィルタ部１２２ｂの２本の出力端子は、ブレーカ１３を介して三相交流配線２０の二線間に接続される。なお以上の説明では放電方向の流れで説明したが、インバータ部１２２ａ及びフィルタ部１２２ｂは充電も可能である。
【００５９】
フィルタ部１２２ｂは、第１リアクトルＬ１及び第２リアクトルＬ２の前段に分圧回路を含む。分圧回路は第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２が直列に接続された回路であり、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の間の中点が、制御部１２３の電圧値入力ポートに接続される。またフィルタ部１２２ｂは電流センサ５４を含み、電流センサ５４の出力端子は制御部１２３の電流値入力ポートに接続される。
【００６０】
図６は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１の自己診断処理を説明するためのフローチャートである。システム制御部３０は、Ｕ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間に接続された複数のＵ相の蓄電ブロック１０の内、１つのＵ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に充放電指令を送信する（Ｓ２０）。これにより、当該１つのＵ相の蓄電ブロック１０を介してＵ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間が導通する。システム制御部３０は、当該複数のＵ相の蓄電ブロック１０の内、残りのＵ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に、Ｕ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖとの遮断指令を送信する（Ｓ２１）。
【００６１】
システム制御部３０は、Ｖ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間に接続された複数のＶ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に充放電停止指令を送信する。システム制御部３０は、Ｗ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間に接続された複数のＷ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に充放電停止指令を送信する（Ｓ２２）。
【００６２】
システム制御部３０は、複数のＶ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の少なくとも１つの制御部１２３から、Ｖ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間の検出電圧を取得する（Ｓ２３）。制御部１２３は、フィルタ部１２２ｂの分圧回路により分圧された電圧をもとに、Ｖ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間の電圧を検出する。システム制御部３０は、複数のＷ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の少なくとも１つの制御部１２３から、Ｗ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間の検出電圧を取得する（Ｓ２４）。制御部１２３は、フィルタ部１２２ｂの分圧回路により分圧された電圧をもとに、Ｗ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間の電圧を検出する。
【００６３】
システム制御部３０は、Ｖ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間の検出電圧とＷ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間の検出電圧をもとに、上記１つのＵ相の蓄電ブロック１０が正常であるか否か判定する（Ｓ２５）。具体的には、Ｗ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間の検出電圧と、Ｖ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間の検出電圧を加算した電圧値が、Ｕ相の蓄電ブロック１０の出力電圧値に略一致するか否か判定する。略一致する場合は上記１つのＵ相の蓄電ブロック１０を正常と判定し、略一致しない場合は上記１つのＵ相の蓄電ブロック１０を異常と判定する。この診断方法では、上記１つのＵ相の蓄電ブロック１０のＤＣ／ＡＣコンバータ１２２と、三相交流配線２０間の断線も検出することができる。
【００６４】
以上の自己診断処理を他のＵ相の蓄電ブロック１０についても順次行う。またＶ相、Ｗ相についても、Ｕ相と同様の自己診断処理を実行する。
【００６５】
以下、Ｕ相の蓄電ブロック１０の自己診断処理の流れを説明する。システム制御部３０は、Ｖ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間に接続された複数のＶ相の蓄電ブロック１０の内、１つのＶ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に充放電指令を送信する。システム制御部３０は、当該複数のＶ相の蓄電ブロック１０の内、残りのＶ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に、Ｖ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗとの遮断指令を送信する。システム制御部３０は、Ｗ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間に接続された複数のＷ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に充放電停止指令を送信する。システム制御部３０は、Ｕ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間に接続された複数のＵ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に充放電停止指令を送信する。
【００６６】
システム制御部３０は、複数のＷ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の少なくとも１つの制御部１２３から、Ｗ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間の検出電圧を取得する。システム制御部３０は、複数のＵ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の少なくとも１つの制御部１２３から、Ｕ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間の検出電圧を取得する。
【００６７】
システム制御部３０は、Ｗ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間の検出電圧とＵ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間の検出電圧をもとに、上記１つのＶ相の蓄電ブロック１０が正常であるか否か判定する。具体的には、Ｗ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間の検出電圧と、Ｕ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間の検出電圧を加算した電圧値が、Ｖ相の蓄電ブロック１０の出力電圧値に略一致するか否か判定する。略一致する場合は上記１つのＶ相の蓄電ブロック１０を正常と判定し、略一致しない場合は上記１つのＶ相の蓄電ブロック１０を異常と判定する。以上の自己診断処理を他のＶ相の蓄電ブロック１０についても順次行う。
【００６８】
以下、Ｗ相の蓄電ブロック１０の自己診断処理の流れを説明する。システム制御部３０は、Ｗ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕ間に接続された複数のＷ相の蓄電ブロック１０の内、１つのＷ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に充放電指令を送信する。システム制御部３０は、当該複数のＷ相の蓄電ブロック１０の内、残りのＷ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に、Ｗ相配線２０ＷとＵ相配線２０Ｕとの遮断指令を送信する。システム制御部３０は、Ｕ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間に接続された複数のＵ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に充放電停止指令を送信する。システム制御部３０は、Ｖ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間に接続された複数のＶ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の制御部１２３に充放電停止指令を送信する。
【００６９】
システム制御部３０は、複数のＵ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の少なくとも１つの制御部１２３から、Ｕ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間の検出電圧を取得する。システム制御部３０は、複数のＶ相の蓄電ブロック１０のパワーコンディショナ１２の少なくとも１つの制御部１２３から、Ｖ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間の検出電圧を取得する。
【００７０】
システム制御部３０は、Ｕ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間の検出電圧とＶ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間の検出電圧をもとに、上記１つのＷ相の蓄電ブロック１０が正常であるか否か判定する。具体的には、Ｕ相配線２０ＵとＶ相配線２０Ｖ間の検出電圧と、Ｖ相配線２０ＶとＷ相配線２０Ｗ間の検出電圧を加算した電圧値が、Ｗ相の蓄電ブロック１０の出力電圧値に略一致するか否か判定する。略一致する場合は上記１つのＷ相の蓄電ブロック１０を正常と判定し、略一致しない場合は上記１つのＷ相の蓄電ブロック１０を異常と判定する。以上の自己診断処理を他のＷ相の蓄電ブロック１０についても順次行う。
【００７１】
また、システム制御部３０からの充放電指令により、同じ相内のパワーコンディショナ１２に充電と放電の指令値を送信し、システム内で電力を授受することによって機器の正常動作を確認することもできる。
【００７２】
以下、各パワーコンディショナ１２の動作電源と、システム制御部３０の動作電源について説明する。系統連系時は各パワーコンディショナ１２の動作電源とシステム制御部３０の動作電源には基本的に、電力系統２からの電力をもとに生成された電源を使用している。しかしながら電力系統２が停電すると、電力系統２からの電力は使用できなくなるため、蓄電モジュール１１からの電力を使用する必要がある。電力系統２の停電時は、各国の系統連系要件に規定されたＶＲＴ（Voltage Ride Through）に従い、パワーコンディショナを電力系統２から一旦、解列する必要がある。
【００７３】
図７は、図２または図３に示した蓄電システム１の回路構成に、動作電源の供給経路に関する構成を追加した図である。複数の蓄電ブロック１０ａ−１０ｉの内、１つを無停電電源装置（ＵＰＳ:Uninterruptible Power Supply)に設定する。図７では、蓄電ブロック１０ａをＵＰＳに設定している。ＵＰＳに設定されている蓄電ブロック１０ａの蓄電部１１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１２１間の直流配線から、停電時の動作電源を供給するための制御電源線６１が分岐される。
【００７４】
各パワーコンディショナ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２及び制御部１２３に加えて、リレー１２４、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２５、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１２７をさらに含む。リレー１２４はＤＣ／ＡＣコンバータ１２２とブレーカ１３の間に挿入され、制御部１２３は電力系統２の停電時、リレー１２４をターンオフすることにより、パワーコンディショナ１２を電力系統２から解列させることができる。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２５及びＤＣ／ＤＣコンバータ１２７は、主回路のＤＣ／ＤＣコンバータ１２１、あるいはＤＣ／ＡＣコンバータ１２２に絶縁型を使用した場合、その絶縁に対応して絶縁型が使用される。
【００７５】
リレー１２４とブレーカ１３の間の交流配線から、動作電源用の交流配線が分岐される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１２５は、当該動作電源用の交流配線から供給される交流電力を所定の電圧（例えば、２０Ｖ〜２４Ｖ）の直流電力に変換し、変換した直流電力を制御電源として整流ダイオード１２６を介して制御部１２３に供給する。制御部１２３は、入力される制御電源をレギュレータ（不図示）で降圧して動作電源として使用する。なお当該制御電源は、供給経路は図示していないが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１及びＤＣ／ＡＣコンバータ１２２の動作電源としても使用される。
【００７６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２７は、制御電源線６１から供給される直流電力を所定の電圧（例えば、２０Ｖ〜２４Ｖ）の直流電力に変換し、変換した直流電力を制御電源として整流ダイオード１２８を介して、ＤＣ／ＡＣコンバータ１２２の出力線に合流させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を設けることにより、電力系統２の停電によりＡＣ／ＤＣコンバータ１２５から制御電源が取得できない状態になっても、パワーコンディショナ１２内の制御電源を確保することができる。なお平常運転時は、制御部１２３はＤＣ／ＤＣコンバータ１２７の動作を停止させている。
【００７７】
制御電源線６１には、システム制御部３０に制御電源を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ６２がさらに接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ６２は、制御電源線６１から供給される直流電力を所定の電圧（例えば、２０Ｖ〜２４Ｖ）の直流電力に変換し、変換した直流電力を制御電源としてシステム制御部３０に供給する。システム制御部３０は、入力される制御電源をレギュレータ（不図示）で降圧して動作電源として使用する。なお当該制御電源は、供給経路は図示していないが、電磁リレー５２の駆動コイル等にも供給される。
【００７８】
以上説明したように本実施の形態によれば、小容量の蓄電モジュール１１と小出力のパワーコンディショナ１２を組み合わせた蓄電ブロック１０の使用数を調整することにより、蓄電システム１の出力と容量を柔軟に調整することができる。即ち、蓄電システム１全体の容量を無駄なく、きめ細かく調整することができる。また増設が容易であり、ユーザの要望に応じて蓄電システム１の容量を柔軟に変更することができる。
【００７９】
また多数の蓄電モジュール１１を直列接続した蓄電システムと比較して、本蓄電システム１では、１つの蓄電モジュール１１の劣化が全体に与える影響が相対的に小さい。
【００８０】
また三相交流配線２０をΔ結線またはスター結線のいずれでも構成可能であるため、多様な電力系統２に対応することができる。Δ結線の場合には、相間の電圧差を用いて、外部機器を用いることなくシステム内部でシステム動作の自己診断を行うことができる。
【００８１】
また各蓄電ブロック１０がブレーカ１３を備えることにより、蓄電ブロック１０の単位で、切断や、充放電の動作切替を行うことができる。従って、故障の際の縮退運転が容易になり、一部の蓄電モジュール１１／又はパワーコンディショナ１２をホットスワップすることができる。
【００８２】
またシステム制御部３０を設けることにより、三相の交流出力が不平衡にならないように制御することができる。例えば、蓄電ブロック１０のいずれかが故障した場合でも、システム制御部３０は、他の蓄電ブロック１０の稼働／停止、又は他の蓄電ブロック１０の充放電量を制御することにより、三相の交流出力の不平衡を抑制しつつシステム動作を継続させることができる。
【００８３】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００８４】
上述の実施の形態では負荷３を、一般負荷と特定負荷に分けずに説明したが、一般負荷と特定負荷に分けてもよい。その場合、三相交流配線２０から特定負荷用の配線を分岐させる。自立運転時においてシステム制御部３０は、蓄電システム１から供給される交流電力を特定負荷にのみ供給することができる。
【００８５】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【００８６】
［項目１］
三相交流の電力系統（２）に接続される三相交流配線（２０）と、
蓄電モジュール（１１）とパワーコンディショナ（１１）をそれぞれ含み、前記三相交流配線（２０）に並列接続された複数の蓄電ブロック（１０ａ−１０ｉ）と、
前記複数の蓄電ブロック（１０ａ−１０ｉ）を個別に制御可能なシステム制御部（３０）と、を備え、
前記蓄電モジュール（１１）は、
蓄電部（１１１）と、
前記蓄電部（１１１）を管理する管理部（１１２）と、を含み、
前記パワーコンディショナ（１２）は、
前記蓄電部（１１１）から放電される直流電力を単相交流電力に変換して前記三相交流配線（２０）の二線に出力し、前記三相交流配線（２０）の二線から入力される単相交流電力を直流電力に変換して前記蓄電部（１１１）を充電する電力変換部（１２１、１２２）と、
前記システム制御部（３０）と第１通信線（４０）で接続され、前記管理部（１１２）と第２通信線（１５）で接続され、前記電力変換部（１２１、１２２）を制御する制御部（１２３）と、を含み、
前記複数の蓄電ブロック（１０ａ−１０ｉ）は６個以上の蓄電ブロック（１０ａ−１０ｉ）であり、
前記６個以上の蓄電ブロック（１０ａ−１０ｉ）の内、２個以上の蓄電ブロックはＵ相の蓄電ブロックであり、２個以上の蓄電ブロックはＶ相の蓄電ブロックであり、２個以上の蓄電ブロックはＷ相の蓄電ブロックであることを特徴とする蓄電システム（１）。
これによれば、ロバスト性・スケーラブル性が高い蓄電システム（１）を構築することができる。
［項目２］
前記蓄電ブロック（１０）は、
前記電力変換部（１２１、１２２）と前記三相交流配線（２０）の二線との間に接続されたブレーカ（１３）をさらに含むことを特徴とする項目１に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、蓄電システム（１）の動作中に、蓄電ブロック（１０）単位で蓄電システム（１）から蓄電ブロック（１０）を電気的に切り離すことができる。従って、ホットスワップも可能となる。
［項目３］
前記システム制御部（３０）は、前記複数の制御部（１２３）とバス型の前記第１通信線（４０）で接続されていることを特徴とする項目１または２に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、蓄電システム（１）の動作中に、１つ以上の蓄電ブロック（１０）を蓄電システム（１）から切り離しても、システム制御部（３０）と残りの蓄電ブロック（１０）間の通信を継続することができる。
［項目４］
前記三相交流配線（２０）は、Ｕ相の配線（２０Ｕ）と、Ｖ相の配線（２０Ｖ）と、Ｗ相の配線（２０Ｗ）を含み、
前記Ｕ相の蓄電ブロック（１０）は、前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）と前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）の間に接続され、
前記Ｖ相の蓄電ブロック（１０）は、前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）と前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）の間に接続され、
前記Ｗ相の蓄電ブロック（１０）は、前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）と前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）の間に接続されることを特徴とする項目１から３のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、デルタ結線に対応することができる。
［項目５］
前記三相交流配線（２０）は、Ｕ相の配線（２０Ｕ）と、Ｖ相の配線（２０Ｖ）と、Ｗ相の配線（２０Ｗ）と、Ｎ相の配線（２０Ｎ）を含み、
前記Ｕ相の蓄電ブロック（１０）は、前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）と前記Ｎ相の配線（２０Ｎ）の間に接続され、
前記Ｖ相の蓄電ブロック（１０）は、前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）と前記Ｎ相の配線（２０Ｎ）の間に接続され、
前記Ｗ相の蓄電ブロック（１０）は、前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）と前記Ｎ相の配線（２０Ｎ）の間に接続されることを特徴とする項目１から３のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、スター結線に対応することができる。
［項目６］
本蓄電システム（１）の組立時に、前記三相交流配線（２０）に前記複数の蓄電ブロック（１０ａ−１０ｉ）が接続された後、
前記システム制御部（３０）は、
前記複数の蓄電ブロック（１０ａ−１０ｉ）の１つの蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に前記第１通信線（４０）を介して充放電指令を送信し、
前記三相交流配線（２０）の各配線（２０Ｕ、２０Ｖ、２０Ｗ）の電流を検出し、
検出した電流をもとに前記１つの蓄電ブロック（１０）の相を判定し、
判定した相を、前記１つの蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に前記第１通信線（４０）を介して送信することを特徴とする項目１から５のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、システム制御部（３０）が各パワーコンディショナ（１２）に、相を自動的に設定することができる。
［項目７］
前記システム制御部（３０）は、
前記複数のＵ相の蓄電ブロック（１０）の内、１つのＵ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）と前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）と導通するよう指示し、残りのＵ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）と前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）と遮断するよう指示し、前記複数のＶ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）及び前記複数のＷ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に充放電を停止するよう指示し、前記複数のＶ相の蓄電ブロック（１０）の少なくとも１つの制御部（１２３）から前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）と前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）間の検出電圧を取得し、前記複数のＷ相の蓄電ブロック（１０）の少なくとも１つの制御部（１２３）から前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）と前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）間の検出電圧を取得し、前記１つのＵ相の蓄電ブロック（１０）が正常であるか否かを判定し、
前記複数のＶ相の蓄電ブロック（１０）の内、１つのＶ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）と前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）と導通するよう指示し、残りのＶ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）と前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）と遮断するよう指示し、前記複数のＷ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）及び前記複数のＵ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に充放電を停止するよう指示し、前記複数のＷ相の蓄電ブロック（１０）の少なくとも１つの制御部（１２３）から前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）と前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）間の検出電圧を取得し、前記複数のＵ相の蓄電ブロック（１０）の少なくとも１つの制御部（１２３）から前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）と前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）間の検出電圧を取得し、前記１つのＶ相の蓄電ブロック（１０）が正常であるか否かを判定し、
前記複数のＷ相の蓄電ブロック（１０）の内、１つのＷ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）と前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）と導通するよう指示し、残りのＷ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）と前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）と遮断するよう指示し、前記複数のＵ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）及び前記複数のＶ相の蓄電ブロック（１０）の制御部（１２３）に充放電を停止するよう指示し、前記複数のＵ相の蓄電ブロック（１０）の少なくとも１つの制御部（１２３）から前記Ｕ相の配線（２０Ｕ）と前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）間の検出電圧を取得し、前記複数のＶ相の蓄電ブロック（１０）の少なくとも１つの制御部（１２３）から前記Ｖ相の配線（２０Ｖ）と前記Ｗ相の配線（２０Ｗ）間の検出電圧を取得し、前記１つのＷ相の蓄電ブロック（１０）が正常であるか否かを判定することを特徴とする項目４に記載の蓄電システム（１）。
これによれば、各蓄電ブロック（１０）の状態を自己診断することができる。
［項目８］
前記複数の蓄電ブロック（１０）の１つの蓄電ブロック（１０）に含まれる蓄電モジュール（１１１）から、前記複数のパワーコンディショナ（１２）、及び前記システム制御部（３０）に動作電源を供給するための電源線（６１）をさらに備えることを特徴とする項目１から７のいずれかに記載の蓄電システム（１）。
これによれば、電力系統（２）の停電時における、システム制御部（３０）の動作電源を確保しつつ、各パワーコンディショナ（１２）の復帰用の電源を確保することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  蓄電システム、  ２  電力系統、  ３  負荷、  １０  蓄電ブロック、  １１  蓄電モジュール、  １２  パワーコンディショナ、  １３  ブレーカ、  １５  通信線、  ２０  三相交流配線、  ２０Ｕ  Ｕ相配線、  ２０Ｖ  Ｖ相配線、  ２０Ｗ  Ｗ相配線、  ２０Ｎ  Ｎ相配線、  ３０  システム制御部、  ４０  通信線、  ５１  主幹ブレーカ、  ５２  電磁リレー、  ５３  電流・電圧センサ、  ５４  電流センサ、  ６１  制御電源線、  ６２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、  １１１  蓄電部、  １１２  管理部、  １２１  ＤＣ／ＤＣコンバータ、  １２２  ＤＣ／ＡＣコンバータ、  １２２ａ  インバータ部、  １２２ｂ  フィルタ部、  Ｌ１  第１リアクトル、  Ｌ２  第２リアクトル、  Ｃ１  コンデンサ、  Ｒ１  第１抵抗、  Ｒ２  第２抵抗、  １２３  制御部、  １２４  リレー、  １２５  ＡＣ／ＤＣコンバータ、  １２６  整流ダイオード、  １２７  ＤＣ。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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