(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電経路にされ充放電を行う電力貯蔵装置において、
前記電力貯蔵装置は、
複数の電気二重層キャパシタセルが収められる複数のモジュールと、
この各モジュールを直列に接続する複数のモージュル直列回路と、
この各モージュル直列回路を前記送電経路に対して並列に接続する入出力回路と、
前記各モージュル直列回路を同列に並ぶ前記各モジュールの間で結ぶモージュル間接続回路と、
を備え、
前記モジュールは、
前記各電気二重層キャパシタセルの各端子を直列に接続するモジュール回路と、
前記各電気二重層キャパシタセルの各端子を短絡するバイパス回路と、
前記送電経路に接続され送電経路の電圧変動を抑えるべく充放電を行う通常制御時に前記各電気二重層キャパシタセルの端子電圧を均等化するように前記バイパス回路の断続を制御する均等化制御手段と、
を備え、
前記電力貯蔵装置は、
電源投入時に前記入出力回路のシステム電圧を所定値と比較して前記通常制御を起動すべきか否かを判定する起動制御手段と、
その判定結果に基づいて前記入出力回路のシステム電圧が前記所定値以上のときに前記通常制御を起動する通常制御手段と、
同じくシステム電圧が前記所定値未満のときに前記システム電圧が前記所定値以上になるまで初期充電を行う初期充電制御手段と、
この初期充電を終了した後に続いて前記各電気二重層キャパシタセルの電圧を均等化するように前記バイパス回路の断続を制御する整列充電制御手段と、
を備えることを特徴とする電力貯蔵装置。
【請求項２】
前記各モージュル直列回路を前記各モジュール間で断続する電気遮断スイッチを備え、この各電気遮断スイッチを少なくとも前記電気二重層キャパシタセルの漏電が検出される異常検出時に開成することを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵装置。
【請求項３】
前記各モージュル間接続回路を前記各モジュール間で断続する電気遮断スイッチを備え、この各電気遮断スイッチを少なくとも前記電気二重層キャパシタセルの漏電が検出される異常検出時に開成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力貯蔵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送電経路に接続され充放電を行う電力貯蔵装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、風力発電機や太陽発電機等、自然エネルギを利用する発電設備においては、発電設備の出力（電力）が自然条件の変化に応じて変動するため、発電設備の出力変動を抑える電力貯蔵装置が備えられる（特許文献１〜６、参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８６０７６
【特許文献２】特開２００１−２９８８７２
【特許文献３】特開２００２−０１７０４４
【特許文献４】特開２００２−０１７０４４
【特許文献５】特開２００２−１０１５５７
【特許文献６】特開２００３−０８７９９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような電力貯蔵装置は多くの場合、二次電池から構成される。二次電池は、発電設備の出力変動に伴う短周期サイクルの充放電が長期間に及ぶと劣化が早いため、大量の二次電池を使用するか、短期間に交換する必要があり、費用負担が嵩むという問題点があった。その対策として、電気二重層キャパシタを用いることも考えられるが、単に二次電池と置換するのみでは、有効な活用が図れない。
【０００４】
この発明は、このような課題に注目してなされたものであり、電気二重層キャパシタの長寿命であるという特性と限られた耐電圧範囲を有効に活用しえる電力貯蔵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】
【０００５】
本発明は、送電経路にされ充放電を行う電力貯蔵装置において、前記電力貯蔵装置は、複数の電気二重層キャパシタセルが収められる複数のモジュールと、この各モジュールを直列に接続する複数のモージュル直列回路と、この各モージュル直列回路を前記送電経路に対して並列に接続する入出力回路と、前記各モージュル直列回路を同列に並ぶ前記各モジュールの間で結ぶモージュル間接続回路と、を備え、前記モジュールは、前記各電気二重層キャパシタセルの各端子を直列に接続するモジュール回路と、前記各電気二重層キャパシタセルの各端子を短絡するバイパス回路と、前記送電経路に接続され送電経路の電圧変動を抑えるべく充放電を行う通常制御時に前記各電気二重層キャパシタセルの端子電圧を均等化するように前記バイパス回路の断続を制御する均等化制御手段と、を備え、前記電力貯蔵装置は、電源投入時に前記入出力回路のシステム電圧を所定値と比較して前記通常制御を起動すべきか否かを判定する起動制御手段と、その判定結果に基づいて前記入出力回路のシステム電圧が前記所定値以上のときに前記通常制御を起動する通常制御手段と、同じくシステム電圧が前記所定値未満のときに前記システム電圧が前記所定値以上になるまで初期充電を行う初期充電制御手段と、この初期充電を終了した後に続いて前記各電気二重層キャパシタセルの電圧を均等化するように前記バイパス回路の断続を制御する整列充電制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、モージュル直列回路に介装されるモジュールの個数を変更することにより、キャパシタシステムの最大電圧を任意に設定することができる。
【０００７】
並列に配設されるモージュル直列回路の数を変更することにより、キャパシタシステムの定格出力、容量を任意に設定することができる。
【０００８】
同列に並ぶモジュールはモージュル間接続回路を介して電圧差を発生しないため、各モジュール直列回路の電気二重層キャパシタセルの電圧を均等化する整列充電制御により、システム全体の各モジュールの電圧を目標電圧に効率よく近づけることができる。各モージュル直列回路を前記各モジュール間で遮断すると共に各モージュル間接続回路を前記各モジュール間で遮断することにより、例えば、漏電発生時等の、二次故障を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１に示すように、風力発電設備は、風力によって発電する風力発電機１と、この風力発電機１から出力される発電電力を電力変換器６を介して系統電源２に送る送電経路３と、この送電経路３に電力変換器７を介して接続される電力貯蔵装置５とを備える。
【００１１】
電力貯蔵装置５は、所定数の電気二重層キャパシタセル（図２参照、以下キャパシタセルと呼ぶ）から構成されるキャパシタシステム１０と、このキャパシタシステム１０の充電、放電を行う交直電力変換器９と、風力発電機１の出力および出力変動を検出する手段と、この検出値に応じてコンバータコントローラ５３（図３参照）と連係して電力変換器９の作動を制御して風力発電機１の出力変動を抑制するシステムコントローラ５０（図３、４、１５参照）とを備える。
【００１２】
図２の（ａ）に示す電気二重層キャパシタセル１２は、図示しない複数の正極体と負極体及びセパレータの積層体が電解液と共に袋状ソフトケース１３の中に収められる。
【００１３】
複数個のキャパシタセル１２は図示しないハードケース内に一列に並んで収められる。充電、放電が行われるのに伴ってキャパシタセル１２に生じる熱は、ソフトケース１３からハードケースに伝えられ、ハードケースから外気へと逃がされる。
【００１４】
図２の（ｂ）に示すように、モジュール１１は、その筐体１４内に各キャパシタセル１２のハードケースが３列に並ぶように収められ、各キャパシタセル１２の上方にキャパシタコントローラ３９が設けられる。
【００１５】
図２の（ｃ）に示すキャパシタコントローラ３９は、図５に示すように、各キャパシタセル１２の各端子１６を直列に接続するモジュール回路４０と、各キャパシタセル１２の各端子１６を抵抗４４及びスイッチング素子４３を介して短絡するバイパス回路４５とを備える
【００１６】
キャパシタコントローラ３９の回路構成について詳述すると、各キャパシタセル１２（１〜ｎ）にそれぞれバイパス回路４５が並列に設けられる。バイパス回路４５は、電流の制限抵抗４４とスイッチング素子４３とからなり、スイッチング素子４３をＯＮ−ＯＦＦするＯＲ回路４６が備えられる。ＯＲ回路４６は、コンパレータ４７からの入力およびバイパス切り替え回路４９からの入力に基づいて、これら入力の少なくともいずれか一方がハイレベルの信号（バイパス指令）になると、スイッチング素子４３にＯＮ（バイパス作動）信号を出力する。スイッチング素子４３は、ＯＲ回路４６のＯＮ信号により、ベース電圧が印加されると、バイパス回路４５を閉成する一方、ＯＲ回路４６のＯＦＦ信号により、ベース電圧の印加が解除されると、バイパス回路４５を開成する。
【００１７】
コンパレータ４７は、モジュール１１を最大電圧に初期化するためのバイパス指令を出力するものであり、各キャパシタセル１２（１〜ｎ）の端子電圧（セル電圧）をモジュール１１の最大電圧に対応する基準電圧（発生器４８に設定される）と比較し、各キャパシタセル１２（１〜ｎ）の端子電圧が基準電圧を超えると、ＯＲ回路４６にバイパス指令を出力する。バイパス切り替え回路４９は、各キャパシタセル１２（１〜ｎ）の分担電圧のばらつきを任意に補正（均等化）するためのバイパス指令を出力するものであり、バイパスの必要なキャパシタセル１２のＯＲ回路４６にバイパス指令を出力する。
【００１８】
キャパシタセル１２（１〜ｎ）について、これらの分担電圧（セル電圧）を順次に検出するのが電圧検出切り替え回路３０であり、その検出信号は絶縁アンプ３１で主回路系電源から絶縁され、ＡＤ変換器３２を介してＣＰＵ３３に入力される。ＣＰＵ３３は、信号線５１を介して必要な各種情報をやり取りしつつ、ＲＡＭ３４に格納の制御データに使用しながら、ＲＯＭ３５に格納のプログラムに基づいて、後述のような制御を遂行するための処理（キャパシタセル１２のバイパス判定など）を実行する。
【００１９】
ＣＰＵ３３の判定に基づいて、バイパス切り替え回路４９に対し、対象セル切り替え処理回路３６から、バイパスの必要なキャパシタセル１２が指定される。この処理回路３６は、電圧検出切り替え回路３０に対し、検出対象のキャパシタセルを指定する機能も備える。
【００２０】
均等化制御手段として、キャパシタコントローラ３９はシステムコントローラ５０と連係して各キャパシタセル１２の端子電圧を均等化するように各キャパシタセル１２のバイパス回路４５の断続（充電電流のバイパス）を制御するようになっている。
【００２１】
モジュール１１の耐電圧は、各キャパシタセル１２に設けられる絶縁材の特性等に応じて定まるが、モジュール１１の最大出力電圧が所定の耐電圧以下に抑えられるように１つのモジュール１１に収められるキャパシタセル１２の個数が設定される。本実施の形態では、キャパシタセル１２の個数を１００個程度に設定することにより、モジュール１１の最大出力電圧を２００〜２５０Ｖ以下とし、耐電圧を確保する。
【００２２】
各モジュール１１の筐体１４は図示しない絶縁材を介してキャパシタシステム１０の本体に設置され、電気安全性を確保する。
【００２３】
各モジュール１１から延びる図示しない接地線は抵抗を介してグランドに接続し、各接地線に抵抗等を介して短絡電流が流れるようなことが起こっても、各モジュール１１間に電位差が発生し、高電圧短絡が起こらないようなっている。
【００２４】
電力変換器９は、その充電モードにおいて風力発電機１から出力される交流電力を直流電力に変換してキャパシタシステム１０に充電する一方、その放電モードにおいてキャパシタシステム１０から出力される直流電力を交流電力に変換して系統電源２へ出力する。
【００２５】
図３に示すように、各モジュール１１に設けられるキャパシタコントローラ３９とシステムコントローラ５０は信号線５１を介して結ばれ、両者間で情報を送受信する。システムコントローラ５０は信号線５２を介して電力変換器９の作動を制御するコンバータコントローラ５３と結ばれ、両者間で情報を送受信する。
【００２６】
図１５はシステムコントローラ５０を含む電力貯蔵装置５の構成図である。入出力回路２４に生じるキャパシタシステム１０の総電圧は計測ボックス６１によって計測され、入出力回路２４を流れる総電流は直流電流センサ６２によって計測され、これらのデータは計測ボックス６１からシステムコントローラ５０に送られる。システムコントローラ５０は、入出力回路２４を流れる総電流を示す信号、キャパシタセル１２の温度を示す信号、システムコントローラ５０の作動状態を示すステータス信号をそれぞれからコンバータコントローラ５３に送る。
【００２７】
キャパシタシステム１０の総電圧を入出力回路２４に接続する計測ボックス６１によって計測し、システムコントローラ５０はこの計測値に応じて電力変換器９の作動を制御することにより風力発電機１の出力変動を応答性良く抑制することができる。
【００２８】
また、各キャパシタセル１２の端子電圧の検出値を加算してキャパシタシステム１０の総電圧を算出し、この算出値と計測ボックス６１によって計測される総電圧の計測値とを比較し、この比較値に基づいて計測ボックス６１、キャパシタコントローラ３９の異常を診断するようになっている。
【００２９】
システムコントローラ５０には、総電圧表示器５５、運転表示燈５６、電源制御回路５７等が設けられる。
【００３０】
コンバータコントローラ５３は、コンバータコントローラ５３の電源スイッチをＯＮ・ＯＦＦする電源投入信号、電力変換器９に対してキャパシタシステム１０を断続する系統接続信号、コンバータコントローラ５３の作動状態を示すＰＷＭコンバータ状態信号をそれぞれ出力する。
【００３１】
キャパシタシステム１０は、後述する各キャパシタセル１２の端子電圧を検出する制御バス信号、各キャパシタセル１２の温度を検知する温度センサの信号、キャパシタセル１２の漏電を検知する漏電センサの信号、電気遮断スイッチ２７、２８（図３参照）の断続を示すコンタクタセンス信号をそれぞれ出力する。
【００３２】
キャパシタシステム１０は、各キャパシタセル１２の端子電圧を制御する制御バス信号、電気遮断スイッチ２７、２８の断続を制御するコンタクタ駆動信号をそれぞれ出力する。
【００３３】
図１６はキャパシタコントローラ３９を含むモジュール１１の構成図である。キャパシタコントローラ３９は、各キャパシタセル１２の端子電圧を入力するとともに、各キャパシタセル１２、キャパシタコントローラ３９の温度を検出する温度センサ６５、キャパシタセル１２の漏電を検知する漏電センサ６６を備える。
【００３４】
コンバータコントローラ５３は、風力発電機１の出力変動が規定値以上になり、風力発電機１の出力が目標レベルを上回ると、電力変換器９が充電モードに切り替わり、送電経路３からその差分の電力をキャパシタシステム１０へ供給する一方、風力発電機１の出力が目標レベルを下回ると、電力変換器９が放電モードに切り替わり、キャパシタシステム１０からその差分の電力を送電経路３へ供給するようになっている。これにより、図１に経過時間に対して出力電力が変化する例の特性図を示すように、風力発電機１の出力変動に伴う電圧の短周期サイクルの変動を抑えられ、出力電圧を安定化させることができる。
【００３５】
図３、４に示すように、キャパシタシステム１０は所定数（例えば１００個）の電気二重層キャパシタセル１２が収められる複数（例えば１２個）のモジュール１１と、所定数（例えば４個）のモジュール１１を直列に接続する所定数（例えば３本）のモージュル直列回路２１と、各モージュル直列回路２１を送電経路３に対して電力変換器７を介して並列に接続する入出力回路２４とを備える。
【００３６】
各モージュル直列回路２１に介装されるモジュール１１の個数はキャパシタシステム１０に要求される最大電圧に応じて設定される。本実施の形態では、直列に介装されるモジュール１１の個数を４個に設定することにより、キャパシタシステム１０の最大電圧が５００〜７００Ｖの範囲に収められる。
【００３７】
モージュル直列回路２１の数はキャパシタシステム１０に要求される定格出力、容量に応じて設定される。本実施の形態では、３本のモージュル直列回路２１を並列に配設することにより、定格出力を１００ｋＷ以上、容量を１ｋＷｈ以上に確保する。
【００３８】
各モージュル直列回路２１には各モジュール１１の通電を遮断する電気遮断スイッチ２７が各モジュール１１毎にそれぞれ設けられる。システムコントローラ５０は、キャパシタセル１２の漏電検出時等の異常時を判定すると、各電気遮断スイッチ２７を開成し、そのモジュール１１の通電を遮断する制御を行い、異常箇所を小範囲に孤立させることによりキャパシタシステム１０の二次故障を防止する。
【００３９】
本実施の形態では、キャパシタシステム１０は各モージュル直列回路２１を同列の各モジュール１１の間で結ぶモージュル間接続回路２２を備える。このモージュル間接続回路２２を設けることにより、各モジュール１１の電圧（充電率）バラツキが抑えられる。
【００４０】
本実施の形態では、各モージュル間接続回路２２に電気遮断スイッチ２８がそれぞれ介装される。システムコントローラ５０は、キャパシタセル１２の漏電検出時等の異常時を判定すると、各電気遮断スイッチ２８を開成する制御を行い、キャパシタシステム１０の二次故障を防止する。なお、図４に示すように、各モージュル間接続回路２２に設けられる電気遮断スイッチ２８を廃止することも可能である。
【００４１】
各電気遮断スイッチ２７、２８は図示しないスイッチボックスに収められ、各スイッチボックスはモジュール１１の筐体１４の外側に設置される。電気遮断スイッチ２７を交換する際、筐体１４に設けられるカバー等を外す必要がなく、スイッチボックスを開けられるようになっている。
【００４２】
また、各電気遮断スイッチ２７、２８と並列に図示しないヒューズが介装され、フェイルセーフが図られている。
【００４３】
本実施の形態では、同列に並ぶ３つのモジュール１１はモージュル間接続回路２２を介して電圧差を発生しないため、システムコントローラ５０は４列のモジュール１１の電圧を目標電圧に近づける整列充電制御を行うようになっている。
【００４４】
なお、各モージュル間接続回路２２を廃止することも可能である。その場合、システムコントローラ５０は全て（１２個）のキャパシタセル１２の電圧を目標電圧に近づける整列充電制御を行う必要がある。
【００４５】
コンバータコントローラ５３は、受信した各モジュール１１の電圧、温度情報を基にして電力変換器９の出力制御（充放電制御）を協調して行う。さらに、漏電等の異常検知時はシステムコントローラ５０がコンバータコントローラ５３に出力停止要請信号を送り、キャパシタ電力貯蔵装置５の運転を停止させる。さらに、システムコントローラ５０が漏電等の異常を検知した場合に、運転／停止状態に関わらず各モジュール１１の各電気遮断スイッチ２７、２８に遮断信号を送り、すべてのモジュール１１間の導通を遮断し、二次故障を防止する。
【００４６】
図６はシステムコントローラ５０で実行されるこの制御状態遷移図である。これに示すように、ステップ１の初期状態からキャパシタ電力貯蔵装置５の電源スイッチがＯＮになる電源投入時に入出力回路２４のシステム電圧が所定値（５３０Ｖ）未満となる起動制御時を判定するステップ（起動制御手段）２と、この起動制御時に入出力回路２４のシステム電圧を所定値（５３０Ｖ）以上になるまで初期充電を行うステップ（初期充電制御手段）７と、初期充電を終了した後に続いて各モキャパシタセル１２の電圧を均等化するようにバイパス回路４５の断続を制御するステップ（整列充電制御手段）８を備え、この整列充電が行われた後にステップ（通常制御手段）３に進んで風力発電機１の出力変動に伴う電圧の短周期サイクルの変動を抑える通常制御が行われる。
【００４７】
キャパシタ電力貯蔵装置５の電源スイッチがＯＦＦになった場合やコンバータコントローラ５３からの停止指令時は、ステップ４に進んで後述するシャットダウン制御が行われ、初期状態に戻る。
【００４８】
後述する重故障が発生した場合、ステップ５にてこれを判定し、ステップ４に進んでシャットダウン制御が行われる。
【００４９】
後述する軽故障が発生した場合、ステップ６にてこれを判定して所定時間が経過した場合にステップ５にて重故障と判定し、ステップ４に進んでシャットダウン制御が行われる。
【００５０】
次に、システムコントローラ５０で実行される起動制御のルーチンを図７のフローチャートにしたがって説明する。
【００５１】
まずステップ１１にて各モジュール１１間の電圧を確認する。
【００５２】
続くステップ１２にて重故障の有無を判定する。
【００５３】
ここで重故障が有ると判定された場合、ステップ１３に進んで後述する異常制御のルーチンへ移行する。
【００５４】
一方、重故障が無いと判定された場合、ステップ１４に進んで各電気遮断スイッチ２７、２８を閉成し、続くステップ１５にて起動完了ステータスを出力する。このとき、その電圧が所定値以上のモジュール１１は各電気遮断スイッチ２７、２８を開成する。
【００５５】
続くステップ１６にてコンバータコントローラ５３からの応答が有るか否かを判定する。コンバータコントローラ５３からの応答が有る場合に本ルーチンを終了する。
【００５６】
次に、システムコントローラ５０で実行される整列充電制御のルーチンを図８のフローチャートにしたがって説明する。
【００５７】
まずステップ２１にて目標電圧と各モジュール１１の最低セル電圧の差が第一設定値以上か否かを判定する。この差が第一設定値より小さい場合は本ルーチンを終了する。
【００５８】
一方、この差が第一設定値以上と判定された場合は、ステップ２２に進んで整列充電フラッグをセットし、続くステップ２３にてコンバータコントローラ５３に整列充電ステータスを出力し、整列充電制御が行われる。
【００５９】
続くステップ２４にて目標電圧と各モジュール１１の最低セル電圧の差が第二設定値以下か否かを判定する。この差が第二設定値より大きいと判定された場合は整列充電フラッグがセットされていることを確認してステップ２４に戻り、整列充電制御が続けられる。
【００６０】
一方、この差が第二設定値以下と判定された場合は、ステップ２５に進んで整列充電フラッグをクリアし、続くステップ２６にてコンバータコントローラ５３に整列充電ステータスを出力することを停止し、本ルーチンを終了する。
【００６１】
次に、システムコントローラ５０で実行される安定化処理の制御ルーチンを図９のフローチャートにしたがって説明する。
【００６２】
まずステップ８１にて安定化処理の制御開始時を判定し、ステップ８２に進んで風力発電機１の出力変動△Ｐが規定値以上であることを判定し、ステップ８３に進んで安定化要求が充電かどうか（つまり、風力発電機１の出力Ｐが目標レベル以上かどうか）を判定する。
【００６３】
ステップ８３の判定がｙｅｓのときは、ステップ８４、８５へ進み、必要な充電量（風力発電機１の出力Ｐが目標レベルを上回る差分の電力）を求め、電力変換器９を充電モードに切り換え、必要な電力を送電経路３からキャパシタシステム１０へ供給する。
【００６４】
一方、ステップ８３の判定がｎｏのときは、ステップ８６、８７へ進み、必要な放電量（風力発電機１の出力Ｐが目標レベルを下回る差分の電力）を求め、電力変換器９を放電モードに切り換え、必要な電力をキャパシタシステム１０から送電経路３へ供給する。
【００６５】
続くステップ８８にて、風力発電機１の出力変動△Ｐが規定値以下であることが判定されると、本ルーチンを終了し、通常制御に移行する。
【００６６】
次に、システムコントローラ５０で実行される均等化制御のルーチンを図１０のフローチャートにしたがって説明する。
【００６７】
まずステップ３１にて目標電圧と各キャパシタセル１２のセル最小電圧の差が第一設定値以上か否かを判定する。この差が第一設定値より小さい場合は本ルーチンを終了する。
【００６８】
一方、この差が第一設定値以上と判定された場合は、ステップ３２に進んで均等化処理フラッグをセットする。
【００６９】
続くステップ３３にて充電状態であるか否かを判定し、充電状態では均等化制御を行い、充電状態でない場合は均等化制御を停止する。
【００７０】
続くステップ３６にて目標電圧と各キャパシタセル１２のセル最小電圧の差が第二設定値以下か否かを判定する。この差が第二設定値より大きいと判定された場合は均等化処理フラッグがセットされていることを確認してステップ３７を経てステップ３３に戻り、均等化制御が続けられる。
【００７１】
一方、この差が第二設定値以下と判定されるか、ステップ３７にて規定時間が経過したことが判定された場合は、ステップ３８に進んで均等化フラッグをクリアし、本ルーチンを終了し、通常制御に移行する。
【００７２】
次に、システムコントローラ５０で実行される異常検出制御のルーチンを図１１のフローチャートにしたがって説明する。
【００７３】
まずステップ４１にて  リレー式の各電気遮断スイッチ２７、２８のコンタクタ接点信号が正常か否かを判定する。
【００７４】
ここで各電気遮断スイッチ２７、２８のいずれかに異常があると判定された場合、ステップ４６に進んで重故障の判定フラグを出力し、後述する異常制御のルーチンに移行する。
【００７５】
一方、各電気遮断スイッチ２７、２８の全てが正常であると判定された場合、続くステップ４２に進んで漏電（ＥＬ）センサの信号を基にして各モジュール１１に漏電が生じているか否かを判定する。
【００７６】
ここで各モジュール１１のいずれに漏電が生じていると判定された場合、ステップ４６に進んで重故障の判定フラグを出力し、異常制御のルーチンに移行する。
【００７７】
一方、全てのモジュール１１に漏電が生じていないと判定された場合、続くステップ４３に進んでコンバータコントローラ５３からの応答が正常か否かを判定する。
【００７８】
ここでコンバータコントローラ５３からの応答に異常が有ると判定された場合、ステップ４６に進んで重故障の判定フラグを出力し、異常制御のルーチンに移行する。
【００７９】
一方、コンバータコントローラ５３からの応答が正常であると判定された場合、続くステップ４４に進んで各モジュール１１におけるキャパシタセル１２の温度が所定値以下となる正常か否かを判定する。
【００８０】
ここでキャパシタセル１２の温度が所定値より高い異常が有ると判定された場合、ステップ４５に進んで軽故障の判定フラグを出力し、異常制御のルーチンに移行する。
【００８１】
一方、キャパシタセル１２の温度が所定値より低い正常状態であると判定された場合、すなわちステップ４１から４４の全てにおいて異常が無かった場合、本ルーチンを終了する。
【００８２】
次に、システムコントローラ５０で実行される軽故障時の制御ルーチンを図１２のフローチャートにしたがって説明する。
【００８３】
まずステップ５１にてコンバータコントローラ５３に出力を制限する要求を指令する。こうして、各キャパシタセル１２の充放電が抑えられることにより、各キャパシタセル１２の温度低下が促される。
【００８４】
続くステップ５２に進んで、規定時間が経過する間にて軽故障の判定が継続すれば、重故障時の制御ルーチンに移行する。
【００８５】
次に、システムコントローラ５０で実行される重故障時の制御ルーチンを図１３のフローチャートにしたがって説明する。
【００８６】
まずステップ６１にてコンバータコントローラ５３に運転停止要求を指令する。
【００８７】
続くステップ６２にてコンバータコントローラ５３からの応答が有るか否かを判定する。
【００８８】
ここでコンバータコントローラ５３からの応答が有る場合、ステップ６３に進んでシャットダウン制御のルーチンに移行する。
【００８９】
一方、コンバータコントローラ５３からの応答が無い場合、ステップ６４に進んで規定時間が経過する間にコンバータコントローラ５３からの応答が無ければシャットダウン制御のルーチンに移行する。
【００９０】
次に、システムコントローラ５０で実行されるシャットダウンの制御ルーチンを図１４のフローチャートにしたがって説明する。
【００９１】
まずステップ７１にて全ての電気遮断スイッチ２７、２８を開成する。これにより、各モジュール１１が遮断され、二次故障を防止する。
【００９２】
続くステップ７２にて故障コード等のパラメータを保存する。続くステップ７３にてこのパラメータを保存することが終了したと判定された場合、ステップ７４に進んでキャパシタ電力貯蔵装置５の電源スイッチをＯＦＦにし、本ルーチンを終了する。
【００９３】
以上のように、キャパシタシステム１０は、所定数（例えば１００個）の電気二重層キャパシタセル１２が収められる複数（例えば１２個）のモジュール１１と、所定数（例えば４個）のモジュール１１を直列に接続する所定数（例えば３個）のモージュル直列回路２１と、各モージュル直列回路２１を送電経路３に対して電力変換器７を介して並列に接続する入出力回路２４と、各モージュル直列回路２１を各モジュール１１間で断続する電気遮断スイッチ２７とを備える。
【００９４】
各モージュル直列回路２１に介装されるモジュール１１の個数を変更することにより、キャパシタシステム１０の最大電圧を任意に設定することができる。
【００９５】
並列に配設されるモージュル直列回路２１の数を変更することにより、キャパシタシステム１０の定格出力、容量を任意に設定することができる。
【００９６】
例えば各キャパシタセル１２の漏電時等に各電気遮断スイッチ２７が開成することにより、モージュル直列回路２１に介装された各モジュール１１間の接続が互いに遮断され、キャパシタシステム１０の二次故障を防止することができる。
【００９７】
そして、例えば各キャパシタセル１２の漏電時等に各電気遮断スイッチ２８が開成することにより、モージュル間接続回路２２に介装された各モジュール１１間の接続が互いに遮断され、キャパシタシステム１０の二次故障を防止することができる。
【００９８】
均等化制御手段として、各キャパシタセル１２のバイパス回路４５の断続（充電電流のバイパス）を制御することにより、外部の充電設備を使用することなく、各キャパシタセル１２の端子電圧を均等化することができる。
【００９９】
キャパシタ電力貯蔵装置５は、その電源投入時に入出力回路２４のシステム電圧が所定値（５３０Ｖ）未満となる起動制御時を判定し、この起動制御時に入出力回路２４のシステム電圧を所定値（５３０Ｖ）以上になるまで初期充電を行い、初期充電を終了した後に続いて各キャパシタセル１２の電圧を均等化するようにバイパス回路４５の断続を制御する整列充電制御を行う。
【０１００】
図１７の（ａ），（ｂ）は、初期充電制御と整列充電が行われるときにシステム電圧、各モジュール１１の電圧が変化する例をそれぞれ示す。図１７の（ａ）に示すように、キャパシタ電力貯蔵装置５の作動停止時に各キャパシタセル１２の放電により各キャパシタセル１２の電圧にバラツキが生じた場合、図１７の（ｂ）に示すように、システム電圧を所定値（５３０Ｖ）以上になるまで初期充電制御が行われても各キャパシタセル１２の電圧のバラツキは解消されないが、整列充電が行われることにより各モジュール１１の電圧が所定値（０．２Ｖ）以内に収められる。
【０１０１】
こうして、キャパシタ電力貯蔵装置５の電源投入時に自動的に初期充電と整列充電が行われることにより、通常制御時に各キャパシタセル１２の電圧バラツキに起因した各キャパシタセル１２の劣化を抑制し、長期間に渡って性能を維持することができる。
【０１０２】
また、電源投入時にシステム電圧が所定値（５３０Ｖ）以上と判定された場合は初期充電と整列充電制御は行れないが、必要に応じて整列充電制御のみを行っても良い。
【０１０３】
なお、通常制御中でもメンテナンス等の必要に応じて初期充電と整列充電を行うこともできる。
【０１０４】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の電力貯蔵装置は、風力発電設備や太陽発電設備に限らず、例えばハイブリッド電車用蓄電装置、ハイブリッド産業車両用蓄電装置、他の非常用電源装置等にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施形態を示す風力発電設備の構成図。
【図２】同じくキャパシタシステムの構成図。
【図３】同じく電力貯蔵装置の構成図。
【図４】同じく電力貯蔵装置の構成図。
【図５】同じくキャパシタ制御基板の回路図。
【図６】同じく制御状態遷移図。
【図７】同じく起動制御のルーチンを示すフローチャート。
【図８】同じく整列充電制御のルーチンを示すフローチャート。
【図９】同じく安定化処理の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】同じく均等化制御のルーチンを示すフローチャート。
【図１１】同じく異常検出制御のルーチンを示すフローチャート。
【図１２】同じく軽故障時の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】同じく重故障時の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】同じくシャットダウンの制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１５】同じく電力貯蔵装置の構成図。
【図１６】同じくキャパシタコントローラの構成図。
【図１７】同じく初期充電制御と整列充電が行われるときの様子を示す線図。
【符号の説明】
【０１０７】
１  風力発電機
２  系統電源
３  送電経路
５  電力貯蔵装置
９  電力変換器
１０  キャパシタシステム
１１  モジュール
１２  キャパシタセル
２１  モージュル直列回路
２２  モージュル間接続回路
２４  入出力回路
２７  電気遮断スイッチ
２８  電気遮断スイッチ
３９  キャパシタコントローラ
４０  モジュール回路
４５  バイパス回路
５０  システムコントローラ
【図１】
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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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【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２】
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【図３】
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