(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電装置や風力発電装置などの再生可能エネルギー発電装置および商用系統電源からの電力により蓄電池を充電するとともに前記蓄電池を放電することにより前記蓄電池の電力を負荷装置に供給する電力充電供給装置であって、前記電力充電供給装置は、発電専用のバスラインである第１の直流系統と、前記第１の直流系統とは別系統の負荷供給専用のバスラインである第２の直流系統と、蓄電池と、充電装置とを備え、
前記充電装置の入力側は前記第１の直流系統に接続し、前記充電装置の出力側は前記蓄電池に接続するとともにノードＸを介して前記第２の直流系統に接続し、前記蓄電池は前記ノードＸを介して前記第２の直流系統に接続し、
前記充電装置は前記第１の直流系統の電圧を監視し、前記第１の直流系統の電圧と前記第２の直流系統の電圧よりも高い基準電圧を比較することで前記充電装置から出力される電流を制御する電流制御処理を行い、前記充電装置から出力される電流の値によって前記蓄電池の充電・放電の切り替え処理が行われるものであって、
前記電流制御処理は前記第１の直流系統の電圧が前記基準電圧よりも高い場合は前記充電装置から出力される電流を前記第１の直流系統の電圧が前記基準電圧になるように制御し、前記第１の直流系統の電圧が前記基準電圧よりも小さい場合は前記充電装置から出力される電流を出力しないように制御し、
前記蓄電池の充電・放電の切り替え処理は、前記充電装置から前記電流が出力される場合には前記電流は前記蓄電池に充電されるとともに前記第２の直流系統から前記負荷装置に供給され、前記充電装置から前記電流が出力されない場合には前記蓄電池を放電することにより前記蓄電池の電力が前記第２の直流系統から前記負荷装置に供給されることを特徴とする電力充電供給装置。
【請求項２】
前記電力充電供給装置は、さらに前記再生可能エネルギー発電装置や前記商用系統電源の電力を変換する第１の変換器を設け、
前記第１の直流系統は前記第１の変換器の出力端子と前記充電装置の入力端子と接続されていることを特徴とする請求項１記載の電力充電供給装置。
【請求項３】
前記電力充電供給装置は、さらに前記負荷装置に接続される第２の変換器と、前記蓄電池と前記第２の変換器の間に設けられた横電流や逆流を防止するための整流器を備え、前記第２の直流系統は前記整流器の出力端子と前記第２の変換器の入力端子と接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の電力充電供給装置。
【請求項４】
前記再生可能エネルギー発電装置や前記商用系統電源と接続される第１の変換器の出力開放電圧に電圧差を設けることで、前記再生可能エネルギー発電装置の使用優先順位を決定することを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載の電力充電供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光や風力などの再生可能エネルギーによる発電装置と蓄電池と商用電源を組み合わせた電力充電供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電などの自然再生エネルギーの活用により太陽光発電装置や風力発電が着目されてきているが、太陽光発電装置などが発電した直流の電力は交流に変換されて利用されているものが多いのが実状である。しかし、蓄電する場合は交流に変換された電力を直流に変換し直す必要が生じ、商用電源との連系がとれず、停電などの品質低下が生じるおそれがある。このため、変換ロスの低減や、装置の簡素化を図るために、電力を交流に変換せずに直流のまま供給する直流給電システムも注目されている。このため、特許文献１と２のような技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、「商用電源側及び負荷側と連系し、太陽光発電装置又は風力発電装置で発生した不安定な直流電力を蓄電池に一度蓄電し安定した直流電力として、交流電力に変換して負荷側に供給する電力供給装置であって、太陽光発電装置又は風力発電装置と、前記太陽光発電装置又は風力発電装置から供給された直流電力を、充電する蓄電池の特性に合わせて指定電圧に調整した直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電力を充電する蓄電池と、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、を備えており、前記ＤＣ／ＡＣインバータで変換した交流電力を負荷側へ供給するようにした、電力供給装置（請求項１）」と、「前記電力供給装置は、制御手段を有しており、太陽光発電装置又は風力発電装置が発電しているときに、商用電源側が停電している場合は、前記制御手段によって、太陽光発電装置又は風力発電装置からの電力を複数系統で構成される蓄電池のうち一系統の蓄電池に充電し、同時に他系統の蓄電池から放電させて負荷側に供給し、負荷側の停電又は電力不足を回避する制御を含む、請求項１記載の電力供給装置（請求項２）」が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、太陽電池と、前記太陽電池と充放電手段を介して並列に接続された蓄電池と、前記太陽電池の出力電力を交流電力に変換し、他の交流電源と連系する電力変換器と、前記太陽電池の出力が増加する方向へ動作指令値を変化させる最大電力追従制御手段と、前記最大電力追従制御手段による動作指令値が一定値以下となった場合に前記太陽電池の電圧を一定値とするように制御する直流定電圧制御手段と、外部からの電力指令により前記電力変換器の制御を最大電力追従制御から外部電力指令制御に切替える外部電力指令制御手段を備えた太陽光発電装置であって、前記直流定電圧制御手段により制御される一定電圧を前記蓄電池電圧より高く設定し、前記太陽電池の最大電力追従制御あるいは直流定電圧制御時には前記蓄電池の放電を阻止し、外部からの電力指令により前記外部電力指令制御手段を動作させて外部電力指令制御とした時には、前記蓄電池からの電力供給を行うことを特徴とする太陽光発電装置（請求項２）と、請求項１において、前記蓄電池から電力供給を行わない場合には、前記太陽電池の最大電力追従制御または直流定電圧制御を行い、前記蓄電池から電力供給を行う場合には、前記外部からの電力指令にしたがって制御を行うことを特徴とする太陽光発電装置（請求項２）が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０７０５８５号公報
【特許文献２】特許第３６５６１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のように、交流電力を充電保存する場合に比べて、再生可能エネルギーによる発電装置からの直流電力を直流のまま蓄電池バンクに充電してこれを取り出すようにすれば、回路構成が簡素になり、直流から交流に変換し再度交流を直流に変換する変換ロスを低減するとともに、大型の設備が必要なくなる利点を有する。
しかしながら、従来の装置では、図６に示すように、再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、商用系統電源、蓄電池（１）、負荷装置（１），（２）を接続する直流系統（直流系統Ａ３）がひとつの場合が多く、再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電量によって前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２からの発電電力を蓄電池（１）に充電する充電制御や、前記蓄電池（１）からの電力を前記負荷装置（１），（２）へ供給する放電制御の切り替えを充放電装置（１）が一括して行うために充放電装置（１）の充電・放電処理の切り替えが煩雑となってしまう。
そのうえ前記負荷装置（１），（２）が電気自動車等の大容量電池を搭載する負荷装置であった場合には、前記蓄電池（１）からの電力を前記負荷装置（１），（２）へ供給する際に放電装置もしくは充放電装置（図６では充放電装置（１））から短時間に大量の電力を前記負荷装置（１），（２）に供給する必要があるため、前記負荷装置（１），（２）の大容量電池に対応した放電装置もしくは充放電装置（図６では充放電装置（１））が必要となり、放電装置もしくは充放電装置が大型化する。
【０００７】
本発明者は上記問題に関して様々な考察を行った結果、（Ａ）再生可能エネルギー発電装置、商用系統電源がＭＰＰＴ制御装置、ＡＣ／ＤＣコンバータ、充電装置が接続された第１の直流系統と、蓄電池と負荷装置が接続された第１の直流系統とは別系統の第２の直流系統を設けること、（Ｂ）前記第１の直流系統の電圧Ｖａ１を監視し、基準電圧Ｖｈとの比較によって充電装置から出力される電流値Ｉｄ１を制御すること、上述（Ａ）、（Ｂ）を達成することにより、充電装置から出力される電流制御により簡単に蓄電池の充放電の切り替えをすることが可能となり大型の放電装置が不要となることを発見した。
そこで本発明の目的は、電気自動車等の短時間に大容量の電力を必要とする負荷装置と接続した場合でも大型の放電装置が不要となり小型化、低コスト化が可能で、かつ充電装置の簡単な制御で蓄電池の充電・放電の切り替えを行うことが可能な電力充電供給装置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】
【０００８】
ここで、「第１の直流系統」とは、再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電電力や商用系統電源１０からの電力を前記充電装置Ｄ１に供給するための発電専用のバスラインであり、ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１、充電装置Ｄ１間を接続する系統線として定義する。前記第１の直流系統は前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力端子と充電装置Ｄ１の入力端子と接続されている。
ここで、「第２の直流系統」とは、蓄電池Ｓ１から放電された電力を負荷装置Ｆ１に供給する、もしくは充電装置Ｄ１を介して再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２や商用系統電源１０からの電力を負荷装置Ｆ１に供給するための負荷供給専用のバスラインであり、整流器ＲＣ２と第２の変換器Ｐｃ１間を接続する系統線として定義する。前記第２の直流系統は前記整流器ＲＣ２の出力端子と前記第２の変換器Ｐｃ１の入力端子と接続されている。ここで前記第２の変換器Ｐｃ１が不要である場合は、前記第２の直流系統が直接前記負荷装置Ｆ１に接続されていてもよい。前記第２の変換器Ｐｃ１の出力端子は負荷装置Ｆ１に接続され、前記負荷装置Ｆ１が交流電力によって稼働される場合には前記第２の変換器Ｐｃ１はＤＣ／ＡＣインバータとして機能し、前記負荷装置Ｆ１が直流電力によって稼働される場合には前記第２の変換器Ｐｃ１はＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。前記第１の直流系統とは別系統として構成される。
ここで、「第１の変換器」とは、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２に接続されるＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２と、前記商用電源１０と接続されるＡＣ／ＤＣコンバータＺ１を総称した名称として定義する。
【０００９】
本発明の電力充電供給装置は、太陽光発電装置や風力発電装置などの再生可能エネルギー発電装置および商用系統電源からの電力により蓄電池を充電するとともに前記蓄電池を放電することにより前記蓄電池の電力を負荷装置に供給する電力充電供給装置であって、前記電力充電供給装置は、発電専用のバスラインである第１の直流系統と、前記第１の直流系統とは別系統の負荷供給専用のバスラインである第２の直流系統と、蓄電池と、充電装置とを備え、
前記充電装置の入力側は前記第１の直流系統に接続し、前記充電装置の出力側は前記蓄電池に接続するとともにノードＸを介して前記第２の直流系統に接続し、前記蓄電池は前記ノードＸを介して前記第２の直流系統に接続し、
前記充電装置は前記第１の直流系統の電圧を監視し、前記第１の直流系統の電圧と前記第２の直流系統の電圧よりも高い基準電圧を比較することで前記充電装置から出力される電流を制御する電流制御処理を行い、前記充電装置から出力される電流の値によって前記蓄電池の充電・放電の切り替え処理が行われるものであって、
前記電流制御処理は前記第１の直流系統の電圧が前記基準電圧よりも高い場合は前記充電装置から出力される電流を前記第１の直流系統の電圧が前記基準電圧になるように制御し、前記第１の直流系統の電圧が前記基準電圧よりも小さい場合は前記充電装置から出力される電流を出力しないように制御し、
前記蓄電池の充電・放電の切り替え処理は、前記充電装置から前記電流が出力される場合には前記電流は前記蓄電池に充電されるとともに前記第２の直流系統から前記負荷装置に供給され、前記充電装置から前記電流が出力されない場合には前記蓄電池を放電することにより前記蓄電池の電力が前記第２の直流系統から前記負荷装置に供給されることを特徴とする。
本発明によれば、発電専用のバスラインである第１の直流系統と、第１の直流系統とは別系統の負荷供給専用の第２の直流系統を設けること、そして前記第１の直流系統の電圧を監視し、基準電圧との比較によって充電装置から出力される電流値Ｉｄ１を制御（電流制御処理）することにより、充電装置から出力される電流制御により簡単に蓄電池の充放電を切り替えて第２の直流系統に供給することが可能となる。
【００１０】
本発明の前記電力充電供給装置は、さらに前記再生可能エネルギー発電装置や前記商用系統電源の電力を変換する第１の変換器を設け、前記第１の直流系統は前記第１の変換器の出力端子と前記充電装置の入力端子と接続されていることを特徴とする。
また本発明の前記電力充電供給装置は、さらに前記負荷装置に接続される第２の変換器と、前記蓄電池と前記第２の変換器の間に設けられた横電流や逆流を防止するための整流器を備え、前記第２の直流系統は前記整流器の出力端子と前記第２の変換器の入力端子と接続されていることを特徴とする。
従来の一般的な直流系統の電力充電供給装置においては、図６のようにひとつの直流系統Ａ３にＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１、充放電装置（１）、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータが接続されているため、前記直流系統Ａ３の電圧Ｖａ３は、再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の影響を受け、前記蓄電池（１）の出力電圧Ｖｓ１よりも大きくなってしまう（Ｖａ３＞Ｖｓ１）。よって、前記蓄電池（１）を負荷装置（１）、（２）に対して放電する場合には、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータである充放電装置（１）もしくはＤＣ／ＤＣコンバータである放電装置を使用して昇圧することにより、前記蓄電池（１）の電圧Ｖｓ１を前記直流系統Ａ３の電圧Ｖａ３よりも大きく設定して、前記蓄電池（１）からの電力を前記負荷装置（１），（２）に供給する必要がある。しかし、本発明によれば、発電専用のバスラインである第１の直流系統と、第１の直流系統とは別系統の負荷供給専用のバスラインである第２の直流系統を設けることで、前記第２の直流系統の電圧が第１の直流系統に接続されている再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の影響を受けることがない。よって前記第２の直流系統の電圧は、前記蓄電池の出力電圧とほぼ同様となるため、自然に前記蓄電池の電流が前記負荷装置に流れ、放電装置、放電処理が不要となる。よって電力充電供給装置の小型化・低コスト化が実現できる。
【００１１】
本発明の電力充電供給装置は、前記再生可能エネルギー発電装置や前記商用系統電源と接続される第１の変換器の出力開放電圧に電圧差を設けることで、前記再生可能エネルギー発電装置の使用優先順位を決定することを特徴とする。
本発明によれば、前記第１の変換器（ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１）のうちＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２の出力開放電圧をＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧よりも高くすることで出力開放電圧が大きい再生可能エネルギー発電装置の電力から自動的に使用され、またＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２の出力開放電圧をＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧よりも低くすることで出力開放電圧が大きい商用系統電源の電力から自動的に使用される。このように出力開放電圧に電圧差を設けることで、出力開放電圧が大きい装置の電力から自動的に使用され、再生可能エネルギー発電装置と商用系統電源の運転切り替え等の複雑な制御を行うことなく再生可能エネルギー発電装置や商用系統電源の使用優先順位を決定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電力充電供給装置が発電専用のバスラインである第１の直流系統と、前記第１の直流系統とは別系統の負荷供給専用のバスラインである第２の直流系統と、蓄電池と、充電装置とを備え、前記充電装置は前記第１の直流系統の電圧を監視し、前記第１の直流系統の電圧と基準電圧を比較することで前記充電装置から出力される電流を制御することで、簡単に蓄電池の充放電の切り替えをすることが可能となる。
また本発明によれば、発電専用のバスラインである第１の直流系統と、第１の直流系統とは別系統の負荷供給専用のバスラインである第２の直流系統を設けることで、前記第２の直流系統の電圧が第１の直流系統に接続されている再生可能エネルギー発電装置の影響を受けることがないため、自然に前記蓄電池の電流が前記負荷装置に流れ、放電装置、放電処理が不要となる。よって電力充電供給装置の小型化・低コスト化が実現できる。
そして本発明によれば、前記第１の変換器（ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１）の出力開放電圧に電圧差を設けることで、出力開放電圧が大きい再生可能エネルギー発電装置の電力から自動的に使用され、再生可能エネルギー発電装置の運転切り替え等の複雑な制御を行うことなく再生可能エネルギー発電装置の使用優先順位を決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態の電力充電供給装置１を示す回路構成図である。
【図２】本発明を適用した第２の実施形態の電力充電供給装置を示す回路構成図である。
【図３】本発明を適用した実施形態の再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電電力と第１の直流系統の発電電力を比較したグラフである。
【図４】本発明を適用した実施形態の再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電量と第１の直流系統の発電量、第２の直流系統の発電量を比較したグラフである。
【図５】本発明を適用した実施形態の実験例を示す図（写真）である。
【図６】従来の電力充電供給装置を示す回路構成図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の充電装置から出力される電流値の制御処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態の充電装置の充電処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態の充電装置の充電処理の電流の流れを示す模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の充電装置の放電処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施形態の充電装置の放電処理の電流の流れを示す模式図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態の再生可能エネルギー発電装置と商用系統電源との使用優先順位決定処理に関する模式図（前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１のみを使用した場合）である。
【図１３】本発明の第１の実施形態の再生可能エネルギー発電装置と商用系統電源との使用優先順位決定処理に関する模式図（前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２を使用した場合）である。
【図１４】本発明の第１の実施形態の再生可能エネルギー発電装置と商用系統電源との使用優先順位決定処理に関する模式図（前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、商用系統電源を使用した場合）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態の電力充電供給装置１を示す回路構成図であり、図３は本発明を適用した実施形態の再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電電力と第１の直流系統の発電電力を比較したグラフである。図４は本発明を適用した実施形態の再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電量と第１の直流系統の発電量、第２の直流系統の発電量を比較したグラフである。
本実施形態の電力充電供給装置１は、再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１、充電装置Ｄ１、蓄電池Ｓ１、電力・蓄電池監視装置１１、整流器ＲＣ１，ＲＣ２、第２の変換器Ｐｃ１が第１の直流系統Ａ１と第２の直流系統Ａ２、電力線で接続されて構成されたものである。
第１の直流系統Ａ１はＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１、充電装置Ｄ１間を接続する発電専用のバスラインであり、前記第１の直流系統Ａ１は前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力端子と充電装置Ｄ１の入力端子と接続されている。
第２の直流系統Ａ２は、整流器ＲＣ２と第２の変換器Ｐｃ１間を接続する負荷供給用のバスラインであり、第１の直流系統とは別系統として構成される。前記第２の直流系統は前記整流器ＲＣ２の出力端子と前記第２の変換器Ｐｃ１の入力端子と接続されている。前記第２の変換器Ｐｃ１の出力端子は負荷装置Ｆ１に接続される。
前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２は、太陽光、風力、水力、地熱、太陽熱、大気中の熱その他の自然界に存する熱、バイオマス等を利用して発電する発電装置であり、例えば太陽光発電装置、風力発電装置もしくは水力発電装置等で、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１が前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１に、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ２が前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ２に接続される。
前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２は、並列に配置され前記ＭＰＰＴ装置ＭＣ１，ＭＣ２を介して発電専用の第１の直流系統Ａ１に接続する。前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１が太陽光発電装置、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ２が風力発電装置である場合は、太陽光発電装置、風力発電装置それぞれからの発電電力を前記第１の直流系統Ａ１により合算する（図３、図４）。
前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２は前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２が日射量、気温、風力、水力等の様々な気象条件により発電量が異なるため、異なる発電量でも最大の電力を出力できるように最大電力となる電圧、電流を追従し制御を行う電力変換装置であり、スイッチング電源として機能する。前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２の出力開放電圧は、前記充電装置Ｄ１の最小入力電圧よりも大きい値を設定する。
前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１は商用系統電源１０と接続され、前記商用系統電源１０からの交流電力を直流電力に変換して前記第１の直流系統Ａ１に供給する電力変換装置であり、スイッチング電源として機能する。前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧は、前記充電装置Ｄ１の最小入力電圧よりも大きい値を設定する。また前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１は、最大出力電力を任意の値で制限することが可能であり、具体的には抵抗による電流制限効果を有する整流回路、出力電流に対する定電流垂特性をもったスイッチング電源装置もしくはアナログ電源装置、入力電流に対する電流制限特性をもったスイッチング電源装置やアナログ電源装置等を使用することによって実現する。前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の最大出力電力を任意の値で制限する目的であるが、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１,Ｔ２と前記商用系統電源１０は前記第１の直流系統Ａ１の供給電源として機能とするため、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１,Ｔ２の発電量が少ない場合（例えば前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１,Ｔ２が太陽光発電装置や風力発電装置であった場合、天候によって日射量が少ないもしくは風力が少ない等で発電量が少なくなる）前記蓄電池Ｓ１が充電するための電力や前記負荷装置Ｆ１が消費する電力は全て前記商用系統電源１０から補われるようになる。しかし、日射量や風力の増減によって前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１,Ｔ２の発電量がリアルタイムに変化し増加することもあるため、前記商用系統電源１０からの電力によって、前記蓄電池Ｓ１が充電するための電力や前記負荷装置Ｆ１が消費する電力が全て補われないように、前記商用系統電源１０から出力される最大出力電力を制限する。
前記蓄電池Ｓ１は、再充電可能な電力貯蔵装置であり、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２から出力される電力を蓄電し、前記負荷装置Ｆ１に対して放電する。例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの電池等で構成される。
前記蓄電池Ｓ１の出力電圧Ｖｓ１は任意に選択可能であるが、前記蓄電池Ｓ１の出力電圧Ｖｓ１は前記充電装置Ｄ１の最小入力電圧と同電圧か低い電圧となるように設定する。前記蓄電池Ｓ１の出力電圧Ｖｓ１は、前記出力電圧Ｖｓ１を前記負荷装置Ｆ１の入力定格電圧に合わせることが可能である。前記出力電圧Ｖｓ１を前記負荷装置Ｆ１の入力定格電圧に一致させた場合は前記第２の変換器Ｐｃ１は不要となる。前記蓄電池Ｓ１を短時間大容量負荷に対応したものを使用した場合は、前記負荷装置Ｆ１を電気自動車等の大容量電池を搭載する装置であっても接続することが可能となる。前記出力電圧Ｖｓ１と前記負荷装置Ｆ１の入力定格電圧を一致させない場合は、前記第２の変換器Ｐｃ１を介して前記第２の直流系統Ａ２と前記負荷装置Ｆ１を接続することが可能である（図１）。
電力・蓄電池監視装置１１は、前記蓄電池Ｓ１のデータ情報（充電率（ＳＯＣ）、電池温度、充電容量、蓄電池残量、セル電圧等）を監視し、前記蓄電池Ｓ１の充電制御を行うものである。具体的には、前記データ情報の充電率(ＳＯＣ)を監視し、前記充電装置Ｄ１から前記蓄電池Ｓ１の充電可否の問い合わせがきた場合、前記データ情報の充電率（ＳＯＣ）が９０％以上である場合は、前記充電装置Ｄ1に対して「充電不可」として回答し、前記データ情報の充電率（ＳＯＣ）が９０％未満である場合は、前記充電装置Ｄ１に対して「充電可」として回答する。また、前記充電率（ＳＯＣ）が２０％以下になった場合は前記第２の変換器Ｐｃ１に対して放電を停止するように放電停止指示を行う。このように制御を行うことで、前記蓄電池Ｓ１の過放電を防止することが可能となる。
さらに前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１、前記充電装置Ｄ１、前記蓄電池Ｓ１、前記第２の変換器Ｐｃ１の状態を監視し、図示しない表示装置に表示することも可能である。
また電力・蓄電池監視装置１１には前記蓄電池Ｓ１のデータ情報や、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１、前記充電装置Ｄ１、前記蓄電池Ｓ１、前記第２の変換器Ｐｃ１の状態の情報、また各種設定情報（基準電圧Ｖｈ等）を格納する記憶部（図示なし）が設けられている。
前記整流器ＲＣ１，ＲＣ２は、電流を一方向だけに流す整流作用を有する素子で、前記蓄電池Ｓ１が放電する際の横電流や逆流を防止するための整流回路であり、例えばダイオード等から構成される。前記整流器ＲＣ１は、前記蓄電池Ｓ１および前記第２の直流系統Ａ２から前記充電装置Ｄ１への逆流を防止し、前記整流器ＲＣ２は前記第２の変換器Ｐｃ１から前記蓄電池Ｓ１および前記整流器ＲＣ１への逆流を防止する。
前記第２の変換器Ｐｃ１は前記負荷装置Ｆ１を稼働するための電力に変換する装置であり、前記第２の変換器Ｐｃ１の出力端子は負荷装置Ｆ１に接続され、前記負荷装置Ｆ１が交流電力によって稼働される場合には前記第２の変換器Ｐｃ１はＤＣ／ＡＣインバータとして機能し、前記負荷装置Ｆ１が直流電力によって稼働される場合には前記第２の変換器Ｐｃ１はＤＣ／ＤＣコンバータとして機能する。前記電力・蓄電池監視装置１１から放電を停止するように放電停止指示があった場合には、前記第２の変換器Ｐｃ１をオフ制御することにより、前記蓄電池Ｓ１の放電を停止する。
前記負荷装置Ｆ１は、店舗、工場、住宅等の電力を消費する装置であり、例えば照明装置や電気自動車等である。
【００１６】
ここで、前記充電装置Ｄ１の構成・処理に関して説明を行う。
図７は本発明の第１の実施形態の充電装置から出力される電流値の制御処理を示すフローチャートである。
前記充電装置Ｄ１は、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、前記商用系統電源１０からの電力を前記蓄電池Ｓ１および前記第２の直流系統Ａ２に出力制御するための電力変換装置であって、スイッチング電源の役割を担う。
前記充電装置Ｄ１は、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、前記商用系統電源１０からの電流が前記第１の直流系統Ａ１から前記充電装置Ｄ１を介して前記第２の直流系統Ａ２および前記蓄電池Ｓ１に自動的に流れるようにするために、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧＞前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１＞充電装置Ｄ１の最小入力電圧≧前記第２の直流系統Ａ２の電圧Ｖａ２となるように、前記充電装置Ｄ１から出力される電流の制御を行う。第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が第２の直流系統Ａ２の電圧Ｖａ２よりも高い場合(Ｖａ１＞Ｖａ２)、電流は電圧の高い地点から低い地点に流れるため、第１の直流系統Ａ１からの電流が前記充電装置Ｄ１を介して前記蓄電池Ｓ１、前記負荷装置Ｆ１に自然と流れ、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、前記商用系統電源１０からの電力が自動的に前記蓄電池Ｓ１に充電される。よって、自動的に前記蓄電池Ｓ１を充電することが可能となる。また前記制御を行うことで、自動的に前記蓄電池Ｓ１の放電・充電の切り替えを行うことが可能となる。
具体的には、前記充電装置Ｄ１は第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１を監視し、（α）前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が基準電圧Ｖｈに到達するまでは前記充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１をゼロとする、（β）前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１＞前記基準電圧Ｖｈで、かつ前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の変化量ΔＶａ１≧０の場合は、前記充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１の値を増加させる、（γ）前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１＞前記基準電圧Ｖｈで、かつ前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の変化量ΔＶａ１＜０の場合は、前記充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１の値を減少させる、この（α）、（β）、（γ）の制御によって、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が前記基準電圧Ｖｈ近傍（Ｖａ１≒Ｖｈ）になるように第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の一定制御を行う。
前記基準電圧Ｖｈは、前記充電装置Ｄ１の最小入力電圧よりも大きい値で、かつ前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧よりも小さな値を選択する。そうすることで、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧＞前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１（≒基準電圧Ｖｈ）＞充電装置Ｄ１の最小入力電圧となり、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、前記商用系統電源１０からの電流が前記第１の直流系統Ａ１から前記充電装置Ｄ１を介して前記第２の直流系統Ａ２および前記蓄電池Ｓ１に自動的に流れるようになる。前記基準電圧Ｖｈは前記電力・蓄電池監視装置１１の記憶部に格納される。
さらに前記充電装置Ｄ１の最小入力電圧は前記蓄電池Ｓ１の出力電圧Ｖｓ１と同電圧か高い電圧となるように設定する。前記第２の直流系統Ａ２の電圧Ｖａ２が前記蓄電池Ｓ１の出力電圧Ｖｓ１と近い値となるため（Ｖａ２≒Ｖｓ１）、前記充電装置Ｄ１から前記蓄電池Ｓ１および前記第２の直流系統Ａ２に電流が流れるためには、前記充電装置Ｄ１の最小入力電圧が前記蓄電池Ｓ１の出力電圧Ｖｓ１よりも同電圧か大きい値である必要があるためである。
また前記充電装置Ｄ１は、前記電力・蓄電池監視装置１１に対して前記蓄電池Ｓ１が現在充電可能な状態かどうか充電可否の問い合わせを行い、前記電力・蓄電池監視装置１１からの回答によって、前記充電装置Ｄ１から電流の制御を行う。具体的には、前記電力・蓄電池監視装置１１から「充電不可」として回答された場合は、前記充電装置Ｄ１から電流を出力しないように制御を行う。前記電力・蓄電池監視装置１１から「充電可」として回答された場合は処理を続行する。
【００１７】
前記充電装置Ｄ１周辺の接続構成に関して説明する。
並列に接続された前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力端子からの電力線が１つにまとめられて前記充電装置Ｄ１の入力端子に接続され、前記充電装置Ｄ１の出力端子は前記整流器ＲＣ１を介して前記蓄電池Ｓ１に接続されるとともに、前記整流器ＲＣ１と前記蓄電池Ｓ１間に設けられたノードＸにおいて電力線が分岐され前記整流器ＲＣ２を介して前記第２の変換器Ｐｃ１に接続される。よって、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電時および／または前記商用系統電源１０の電力出力時は、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、前記商用系統電源１０からの電力がまとめられて前記充電装置Ｄ１に入力され、前記蓄電池Ｓ１の充電時は、前記充電装置Ｄ１から出力される電流が前記整流器ＲＣ１を介して前記蓄電池Ｓ１に充電されるとともに、ノードＸで分岐されて前記整流器ＲＣ２、前記第２の変換器Ｐｃ１を介して前記負荷装置Ｆ１に供給される。そして前記蓄電池Ｓ１の放電時は、前記蓄電池Ｓ１に蓄電された電力をノードＸ、前記整流器ＲＣ２、前記第２の変換器Ｐｃ１を介して前記負荷装置Ｆ１に供給する。
【００１８】
前記充電装置Ｄ１の制御処理を図７に示す。
前記充電装置Ｄ１は前記電力・蓄電池監視装置１１の記憶部に格納された基準電圧Ｖｈを取得する（Ｓ１０１）。
前記充電装置Ｄ１は、前記電力・蓄電池監視装置１１に対して前記蓄電池Ｓ１が現在充電可能な状態かどうか充電可否の問い合わせを行う（Ｓ１０２）。
前記充電装置Ｄ１は、前記電力・蓄電池監視装置１１から「充電可」と回答を受け取った場合はＳ１０４に進んで処理を継続し、前記電力・蓄電池監視装置１１から「充電不可」と回答を受け取った場合は処理を停止し、Ｓ１０２に戻り、前記蓄電池Ｓ１が充電可能となるまで前記電力・蓄電池監視装置１１を介して監視を行う（Ｓ１０３）。
前記充電装置Ｄ１は現在の第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１を取得する（Ｓ１０４）。
前記充電装置Ｄ１は、現在の第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が基準電圧Ｖｈと異なる場合、現在の第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が基準電圧Ｖｈよりも大きいかどうか（現在の第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１＞基準電圧Ｖｈ）を判定する（Ｓ１０５）。
現在の第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が基準電圧Ｖｈよりも小さい場合は、前記充電装置Ｄ１は前記充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１＝０とし、前記充電装置Ｄ１と前記蓄電池Ｓ１間の電流の流れを遮断する（Ｓ１０７）。その後、Ｓ１０２に進む。
現在の第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が基準電圧Ｖｈよりも大きい場合は、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の変化量ΔＶａ１≧０かどうかを判定する（Ｓ１０６）。
前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の変化量ΔＶａ１≧０の場合は、前記充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１の値を増加させる（Ｓ１０８）。前記充電装置Ｄ１に入力される電力Ｐｄ１は第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１と充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１の積（電力Ｐｄ１＝電圧Ｖａ１×電流Ｉｄ１）の関係にあるため、あるタイミングにおいて前記第１の直流系統Ａ１の電力Ｐｄ１が変化しないとすれば、前記充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１を増加させると、第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１は小さくなる。よって、現在の第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が基準電圧Ｖｈよりも大きい場合は、前記充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１を増加させ、第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１を小さくなるように制御を行う。その後、Ｓ１０２に進む。
前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の変化量ΔＶａ１＜０の場合は、前記充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１の値を減少させる（Ｓ１０９）。その後、Ｓ１０２に進む。
前記蓄電池Ｓ１が９０％充電されるまで繰り返し処理を行い、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が前記基準電圧Ｖｈに徐々に近づいていく。
【００１９】
このように前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１を第２の直流系統Ａ２の電圧Ｖａ２よりも高い基準電圧Ｖｈになるように前記充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１の量を制御することで、自動的に前記蓄電池Ｓ１に充電することが可能となる。
【００２０】
さらに、前記充電装置Ｄ１から出力される電流Ｉｄ１を制御することで、前記蓄電池Ｓ１の充電・放電の切替が自動で行われる。前記蓄電池Ｓ１の充電・放電の切替処理に関して説明を行う。前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２が太陽光発電装置である場合を例に挙げて説明を行う。
太陽光発電装置は太陽光の強さ（日射強度）に比例して発電するため、日の出、日の入り前後や曇り、雨等の日射強度が小さい場合は、出力される発電量が少なく電圧値も低い。さらに前記商用系統電源１０が停電等で使用できない場合、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１は前記太陽光発電装置、前記商用系統電源１０から発電される電圧に追従するため、前記太陽光発電装置、前記商用系統電源１０の電力が少なければ前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の値も小さくなる。前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の値が基準電圧Ｖｈよりも小さくなると、前記充電装置Ｄ１から出力される電流Ｉｄ１は電流Ｉｄ１＝０に制御され、前記充電装置Ｄ１と前記ノードＸ間の電力のやりとりは遮断される。その場合、前記蓄電池Ｓ１に蓄電された電力は自然と前記負荷装置Ｆ１に流れるようになり、前記蓄電池Ｓ１の放電処理が開始される。
一方、太陽光発電装置の発電量が大きい場合は、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１は前記太陽光発電装置から発電される電圧に追従するため、前記太陽光発電装置からの発電量が大きければ前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の値も大きくなる。よって、再生可能エネルギー発電装置の発電量が大きい場合は、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の値が基準電圧Ｖｈ以上となり、前記充電装置Ｄ１からの電流Ｉｄ１が前記整流器ＲＣ１を介して前記蓄電池Ｓ１に出力されて前記蓄電池Ｓ１の充電処理が開始されるとともに、前記ノードＸ、前記整流器ＲＣ２、前記第２の変換器Ｐｃ１を介して前記負荷装置Ｆ１に供給される。
このように、前記充電装置Ｄ１が前記第１の直流系統Ａ１の電圧値Ｖａ１を監視し、前記電圧値Ｖａ１と前記基準電圧Ｖｈとを比較して前記充電装置Ｄ1から出力される電流Ｉｄ１を制御することで、自然と前記蓄電池Ｓ１の充電・放電処理を切り替えることが可能となる。
【００２１】
ここで、前記充電装置Ｄ１の充電処理に関して説明を行う。
図８は本発明の第１の実施形態の充電装置の充電処理を示すフローチャートであり、図９は本発明の第１の実施形態の充電装置の充電処理の電流の流れを示す模式図である。
再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、商用系統電源からの電力を合算した前記第１の直流系統Ａ１の発電電力が充分に大きいとする（Ｓ２０１）。
第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が前記第１の直流系統Ａ1の発電電力に追従して大きくなる（Ｓ２０２）。
第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１＞基準電圧Ｖｈとなり、前記充電装置Ｄ１から出力される電流Ｉｄ１の制御処理（図７）により、前記充電装置Ｄ１から出力される電流Ｉｄ１が増加する（Ｓ２０３、Ｓ２０４）。
前記充電装置Ｄ１からの電流Ｉｄ１が前記整流器ＲＣ１を介して前記蓄電池Ｓ１に出力されて前記蓄電池Ｓ１の充電処理が開始されるとともに、前記ノードＸ、前記整流器ＲＣ２、前記第２の変換器Ｐｃ１を介して前記負荷装置Ｆ１に供給される（Ｓ２０５、図９）。
【００２２】
前記充電装置Ｄ１の放電処理に関して説明を行う。
図１０は本発明の第１の実施形態の充電装置の放電処理を示すフローチャートであり、図１１は本発明の第１の実施形態の充電装置の放電処理の電流の流れを示す模式図である。
再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、商用系統電源１０からの電力を合算した前記第１の直流系統Ａ１の発電電力が小さい、もしくは０とする（Ｓ３０１）。
第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が前記第１の直流系統Ａ1の発電電力に追従して小さくなる、もしくは０となる（Ｓ３０２）。
第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１≦基準電圧Ｖｈとなり、前記充電装置Ｄ１から出力される電流Ｉｄ１の制御処理（図７）により、前記充電装置Ｄ１から出力される電流Ｉｄ１＝０に制御され、前記充電装置Ｄ１と前記ノードＸ間の電力のやりとりは遮断される。（Ｓ３０３、Ｓ３０４）。
前記蓄電池Ｓ１に蓄電された電力は自然と前記負荷装置Ｆ１に向けて流れるようになり、前記蓄電池Ｓ１の放電処理が開始される。前記蓄電池Ｓ１からの電力は前記ノードＸ、前記整流器ＲＣ２、前記第２の変換器Ｐｃ１を介して前記負荷装置Ｆ１に供給される（Ｓ３０５、図１１）。
【００２３】
従来技術と比較して、本発明の電力充電供給装置１の効果を詳細に説明する。図６は従来の電力充電供給装置を示す回路構成図である。
従来の一般的な直流系統の電力充電供給装置においては、ひとつの直流系統Ａ３にＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１、充放電装置（１）、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータが接続されているため、前記直流系統Ａ３の電圧Ｖａ３は、再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の影響を受け、前記蓄電池（１）の出力電圧Ｖｓ１よりも大きくなってしまう（Ｖａ３＞Ｖｓ１）。よって、前記蓄電池（１）を負荷装置（１）、（２）に対して放電する場合には、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータである充放電装置（１）もしくはＤＣ／ＤＣコンバータである放電装置を使用して昇圧することにより、前記蓄電池（１）の電圧Ｖｓ１を前記直流系統Ａ３の電圧Ｖａ３よりも大きく設定して、前記蓄電池（１）からの電力を前記負荷装置（１），（２）に供給する必要がある。また発電電力を蓄電池（１）に充電する充電制御や、前記蓄電池（１）からの電力を前記負荷装置（１），（２）へ供給する放電制御の切り替えを充放電装置（１）が一括して行うために充放電装置（１）の充電・放電処理の切り替えが煩雑となる。
さらに前記負荷装置（１），（２）が電気自動車等の大容量電池を搭載する負荷装置であった場合には、前記蓄電池（１）からの電力を前記負荷装置（１），（２）へ供給する際に放電装置もしくは充放電装置（図６では充放電装置（１））から短時間に大量の電力を前記負荷装置（１），（２）に供給する必要があるため、前記負荷装置（１），（２）の大容量電池に対応した放電装置もしくは充放電装置（図６では充放電装置（１））が必要となり、放電装置もしくは充放電装置が大型化してしまう。
しかし、本発明の電力充電供給装置１を使用すると、（Ａ）発電専用の第１の直流系統Ａ１と、負荷供給用の第２の直流系統Ａ２を設けること、（Ｂ）前記第１の直流系統の電圧Ｖａ１を監視し、基準電圧Ｖｈとの比較によって充電装置から出力される電流値Ｉｄ１を制御すること、上述（Ａ）、（Ｂ）を達成することにより、自然と再生可能エネルギー発電装置の発電量によって前記蓄電池Ｓ１の充電・放電処理を切り替えることが可能で、放電装置、放電処理が不要となって電力充電供給装置の小型化・低コスト化が実現できるとともに、従来技術で説明したような煩雑な充電・放電処理の切り替え制御が不要となる。
【００２４】
図１２は本発明の第１の実施形態の再生可能エネルギー発電装置と商用系統電源との使用優先順位決定処理に関する模式図（前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１のみを使用した場合）であり、図１３は本発明の第１の実施形態の再生可能エネルギー発電装置と商用系統電源との使用優先順位決定処理に関する模式図（前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２を使用した場合）である。また図１４は本発明の第１の実施形態の再生可能エネルギー発電装置と商用系統電源との使用優先順位決定処理に関する模式図（前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、商用系統電源を使用した場合）である。
本発明の電力充電供給装置１はさらに前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、前記商用系統電源１０のうち、どの装置からの電力を優先的に前記充電装置Ｄ１の入力端子に出力するのか優先順位を決めることが可能である。
具体的には、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、前記商用系統電源１０にそれぞれ接続されている前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧に電圧差を設けることで、前記電圧差によって自然に優先順位が決定される。前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１の出力開放電圧をＶｍｃ１、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ２の出力開放電圧をＶｍｃ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧をＶｚ１とした場合、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の値よりも大きい出力開放電圧をもつ装置のみから電力が供給される。
例えば、図１２において、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１の出力開放電圧Ｖｍｃ１＝４００Ｖ、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ２の出力開放電圧Ｖｍｃ２＝３８０Ｖ、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧Ｖｚ１＝３６０Ｖ、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１＝３９０Ｖ、基準電圧Ｖｈ＝３００Ｖであった場合、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１の出力開放電圧Ｖｍｃ１＞第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１、ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ２の出力開放電圧Ｖｍｃ２＜第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１およびＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧Ｖｚ１＜第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１であるため、前記前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ２と前記商用系統電源１０からの電力は前記充電装置Ｄ１の入力端子へ出力されず、前記前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１の電力だけが前記充電装置Ｄ１の入力端子へ出力される。前記充電装置Ｄ１は前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１を前記基準電圧Ｖｈ（＝３００Ｖ）近傍になるように制御を行うため、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の値は徐々に小さくなる。図１３において、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１が徐々に小さくなり、Ｖａ１＝３７０Ｖになった場合、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１の出力開放電圧Ｖｍｃ１＞第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１、ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ２の出力開放電圧Ｖｍｃ２＞第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１およびＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧Ｖｚ１＜第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１であるため、前記商用系統電源１０からの電力は前記充電装置Ｄ１の入力端子へ出力されず、前記前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の電力が合算されて前記充電装置Ｄ１の入力端子へ出力される。前記充電装置Ｄ１は前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１を前記基準電圧Ｖｈ（＝３００Ｖ）近傍になるように制御を行うため、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の値はさらに小さくなる。図１４において、前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１がさらに小さくなり、Ｖａ１＝３５０Ｖになった場合、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１の出力開放電圧Ｖｍｃ１＞第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１、ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ２の出力開放電圧Ｖｍｃ２＞第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１およびＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧Ｖｚ１＞第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１であるため、前記前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２、前記商用系統電源１０からの電力が合算されて前記充電装置Ｄ１の入力端子へ出力される。
【００２５】
上述のように、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１の出力開放電圧に電圧差を設けることで、出力開放電圧が大きい再生可能エネルギー発電装置の電力から自動的に使用されるため、再生可能エネルギー発電装置の運転切り替え等の複雑な制御を行うことなく再生可能エネルギー発電装置の使用優先順位を決定することができる。前記充電装置Ｄ１は前記第１の直流系統Ａ１の電圧Ｖａ１の値を基準電圧Ｖｈに近づけるために前記電圧Ｖａ１を徐々に小さくしていくが、その過程で前記蓄電池Ｓ１の充電率（ＳＯＣ）が９０％以上となった場合は、前記充電装置Ｄ１の出力端子から電流が出力しないように制御されるため、なるべく使用したくない商用系統電源１０等の使用優先順位を低く（出力開放電圧Ｖｚ１を小さく）設定すれば、極力商用系統電源１０等の電力を使用しないで、前記蓄電池Ｓ１を充電するとともに、前記負荷装置Ｆ１に電力を供給することが可能となる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明を適用した第２の実施形態の電力充電供給装置を示す回路構成図である。
本発明の電力充電供給装置１１は、第１の直流系統Ａ１にさらに系統連系回路（パワーコンディショナーＵ１等）を接続し、再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電電力を売買するための売買システムを搭載したもので、その他の構成は第１の実施の形態と同様であるため、同様の構成に関しては同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００２７】
本発明の電力充電供給装置１１は負荷装置Ｆ１の電力消費量と比較して再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電電力が大きい場合に、余剰の電力を前記第１の直流系統Ａ１から電力会社の電力系統（図２では商用系統電源１０）に逆潮流するための系統連系回路（パワーコンディショナーＵ１等）を設けたものである。
前記電力・蓄電池監視装置１１は、前記蓄電池Ｓ１のデータ情報（充電率（ＳＯＣ）、電池温度、充電容量、蓄電池残量、セル電圧等）を監視し、前記蓄電池Ｓ１の充電制御を行うとともに、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１、前記充電装置Ｄ１、前記蓄電池Ｓ１、前記第２の変換器Ｐｃ１の状態を監視し、前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２から前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電電力量Ｐｔ１２を算出する。また前記第２の変換器Ｐｃ１から前記負荷装置Ｆ１の電力消費量Ｐｆ１を、前記蓄電池Ｓ１の状態を監視して前記蓄電池Ｓ１を約９０％充電するために使用する電力量Ｐｓ１を算出する。前記発電電力量Ｐｔ１２、電力消費量Ｐｆ１、電力量Ｐｓ１から余剰の電力量Ｐｒを算出し、前記余剰の電力量Ｐｒを電力会社の電力系統に逆潮流するように前記系統連系回路に逆潮流指示を行う。
前記系統連系回路は前記パワーコンディショナーＵ１等で構成され、前記第１の直流系統Ａ１からの直流電流を交流電流に変換し、電力会社の電力系統に送ることで売電する。前記系統連系回路の入力端子は前記第１の直流系統Ａ１に接続され、前記系統連系回路の出力端子は商用系統電源１０とＡＣ／ＤＣコンバータＺ１間のノードＹと接続される。前記系統連系回路は、前記電力・蓄電池監視装置１１から逆潮流指示を受けると、前記余剰の電力量Ｐｒ分を前記第１の直流系統Ａ１から電力会社の電力系統に送ることで売電する。
【００２８】
このように余剰の電力を売電することによって、電力を無駄にすることなく使用することができるとともに、前記電力・蓄電池監視装置１１が前記ＭＰＰＴ制御装置ＭＣ１，ＭＣ２、前記ＡＣ／ＤＣコンバータＺ１、前記充電装置Ｄ１、前記蓄電池Ｓ１、前記第２の変換器Ｐｃ１の状態を監視することで、前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電電力や前記負荷装置Ｆ１の消費電力、前記蓄電池Ｓ１の充電状態を表示することや、前記電力充電供給装置１１内の電力の売買管理を行う等、ＨＥＭＳ、ＢＥＭＳなどのスマートグリット対応も可能である。
【００２９】
図３は本発明を適用した実施形態の再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電電力と第１の直流系統の発電電力を比較したグラフであり、図４は本発明を適用した実施形態の再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の発電量と第１の直流系統の発電量、第２の直流系統の発電量を比較したグラフである。図５は本発明を適用した実施形態の実験例を示す図（写真）である。
前記再生可能エネルギー発電装置Ｔ１，Ｔ２の具体的な実施形態として、太陽光発電装置と風力発電装置を使用した場合の発電電力を説明する。
図３上段は各時刻における太陽光発電装置の発電電力［ｋｗ］を示すグラフであり、図３中段は各時刻における風力発電装置の発電電力［ｋｗ］を示すグラフであり、図３下段は各時刻における第１の直流系統Ａ１に供給される発電電力［ｋｗ］を示すグラグである。
図３に示されるように太陽光発電装置と風力発電装置の発電電力が合算されて第１の直流系統Ａ１に一定の発電電力が供給されることがわかる。図３下段のグラフにおいては、６：００〜１８：００の間は太陽光発電装置と風力発電装置の両方の発電電力を合算した電力が第１の直流系統に供給され、１８：００以降は風力発電装置の発電電力のみが第１の直流系統に供給される。太陽光発電装置からの発電電力が少ない夜間は風力発電装置の発電電力によって電力を補う形になっている。
図４は、太陽光発電装置と風力発電装置の両方の発電電力を合算した電力が第１の直流系統に供給されると、一定の発電容量が安定確保できることを示している（平均発電が１ｋＷ）。
したがって、太平洋側地域と比較して、雨や曇りの日が多い北陸地方においては、太陽光発電による発電供給が十分に賄えない場合が想定される。しかし、実験結果を基にする図３ないし図４に示すように、太陽光発電よりも風力発電からの電力を多く利用する場合（太陽光発電２．５ｋＷで風力発電１０ｋＷの発電システムで実験）、太陽光発電よりも風力発電からの電力供給を優先すること（太陽光発電装置よりも風力発電装置の使用優先順位を高くする）で、一般家庭では、商用系統電源１０からの供給を受けなくとも、電気自動車を１台接続しても停電のない本実施形態の電力充電供給装置１，１１を使用することが可能となる。
【００３０】
以上、本実施の形態は一般家庭や道の駅への適用、さらに災害などで停電した時の非常用電源として有効である。
【符号の説明】
【００３１】
１，１１              本発明の電力充電供給装置、
Ａ１                  第１の直流系統、
Ａ２                  第２の直流系統、
Ｔ１，Ｔ２            再生可能エネルギー発電装置、
ＭＣ１，ＭＣ２        ＭＰＰＴ制御装置、
Ｚ１                  ＡＣ／ＤＣコンバータ、
Ｄ１                  充電装置、
Ｓ１                  蓄電池、
Ｐｃ１                第２の変換器、
１０                  商用系統電源、
１１                  電力・蓄電池監視装置、
Ｆ１                  負荷装置
【図１】
0005841279.tif 000002
【図２】
0005841279.tif 000003
【図３】
0005841279.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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