(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能な主電池、交流側が交流電源に接続され直流側が第１の開閉器を介して上記主電池に接続された交流／直流変換装置、一端側が第２の開閉器を介して上記交流／直流変換装置の直流側に接続され他端側が第３の開閉器を介して直流非常用負荷に接続された直流／直流変換装置、およびこの直流／直流変換装置と接続され充放電可能な補助電池を備えるとともに、
上記交流電源の正常時は、上記補助電池を上記直流／直流変換装置の上記他端側に接続して上記第３の開閉器を開路し上記交流電源から上記交流／直流変換装置を介してまたは上記主電池からそれぞれ上記直流／直流変換装置を介して上記補助電池を充電し、上記交流電源の停電時は、上記補助電池を上記直流／直流変換装置の上記一端側に接続して上記第３の開閉器を閉路し上記補助電池から上記直流／直流変換装置を介して上記直流非常用負荷に電力を供給するよう上記補助電池と直流／直流変換装置との接続を切り替える充放電切替手段を備えた電力貯蔵システム。
【請求項２】
主電池が電解液循環型の２次電池であって、当該主電池が充放電動作をしない休止中その電解液を循環するポンプを停止させる場合、
交流電源が正常であって、上記主電池が充放電動作中は第１および第２の開閉器を共に閉路して上記交流電源または主電池から直流／直流変換装置を介して補助電池を充電し、上記主電池が休止中は上記第１の開閉器を開路、第２の開閉器を閉路して上記交流電源から上記交流／直流変換装置を介して上記補助電池を充電し、
上記交流電源が停電し上記主電池を立ち上げるときは、上記第１の開閉器を開路、第２の開閉器を閉路し上記補助電池から上記交流／直流変換装置を介して上記主電池のポンプに電力を供給し、上記主電池が立ち上がった後は、上記第１の開閉器を閉路、第２の開閉器を開路し上記主電池から上記交流／直流変換装置を介して上記主電池のポンプに電力を供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電力貯蔵システム。
【請求項３】
交流／直流変換装置を、互いに直列に接続された交流／直流変換器と直流／直流変換器とで構成したことを特徴とする請求項２記載の電力貯蔵システム。
【請求項４】
直流／直流変換装置を電流可逆チョッパで構成し、補助電池の充電または放電動作を行う場合、上記電流可逆チョッパに要求される電圧変換が昇圧動作か降圧動作かによって上記電流可逆チョッパの入出力端の接続を切り替える昇降圧切替手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電力貯蔵システム。
【請求項５】
直流／直流変換装置を昇降圧チョッパで構成し、補助電池の充電または放電動作を行う場合、上記補助電池が上記昇降圧チョッパの出力側に接続されるか入力側に接続されるかによって上記昇降圧チョッパに接続する補助電池の極性を切り替える極性切替手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電力貯蔵システム。
【請求項６】
直流／直流変換装置を入出力間を電気的に絶縁した絶縁形昇降圧チョッパで構成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電力貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、充放電可能な主電池および補助電池を備え、交流電源が正常時には上記主電池により負荷平準化を行うとともに、上記補助電池を充電し、停電時には、上記主電池から交流非常用負荷に電力供給を行うとともに、上記補助電池から直流非常用負荷に電力供給を行う電力貯蔵システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、鉛蓄電池に替わる新形２次電池として、亜鉛臭素電池、亜鉛塩素電池、レドックスフロー電池等の電解液循環型の２次電池が実用化されつつある。そして、これら２次電池を利用して夜間電力を充電し、この蓄えた電力を昼間の需要負荷に供給して負荷平準化またはピークカットを行う電力貯蔵システムが開発されつつある。
【０００３】
図１０は、この種従来の電力貯蔵システムを示す回路構成図である。図において、１は３相の交流電源、２は交流側がスイッチＳ７を介して交流電源１に接続されたＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ、３は一端側がＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２の直流側に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータＡ、４はスイッチＳ１を介してＤＣ／ＤＣコンバータＡ３の他端側に接続された主電池で、ここでは上述した電解液循環型の２次電池が採用されている。５はスイッチＳ２を介してＤＣ／ＤＣコンバータＡ３の他端側に接続された補助電池、６は一端側が補助電池５に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータＢ、７はスイッチＳ３を介してＤＣ／ＤＣコンバータＢ６の他端側に接続された直流非常用負荷である。
また、８、９、１０は、それぞれスイッチＳ４、Ｓ５、Ｓ６を介してＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２の交流側に接続された交流非常用負荷、交流一般負荷、電解液循環ポンプである。なお、電解液循環ポンプ１０は、主電池４を構成する電池スタックと電解液タンクとの間で電解液を循環するためのものである。
【０００４】
次に動作について説明する。交流電源１が正常なときは、主電池４を用いて負荷平準化のための系統連系運転を行う。即ち、スイッチＳ１、Ｓ７を閉路して主電池４は交流電源１との間で充放電動作を行う。このとき、スイッチＳ２は開路している。また、スイッチＳ５、Ｓ６を閉路して交流一般負荷９および電解液循環ポンプ１０に給電される。
また、交流電源１が正常で主電池４が充放電動作をしない休止中は、スイッチＳ１、Ｓ６を開路して電解液循環ポンプ１０を停止するとともに、スイッチＳ２を閉路し交流電源１からＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２およびＤＣ／ＤＣコンバータＡ３を介して補助電池５を浮動充電する。
【０００５】
交流電源１が停電になると、スイッチＳ１、Ｓ７を開路、Ｓ２を閉路し、また、スイッチＳ６を閉路、Ｓ５を開路して、補助電池５からＤＣ／ＤＣコンバータＡ３およびＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２を介して電解液循環ポンプ１０に給電する。更に、スイッチＳ３を閉路し、補助電池５からＤＣ／ＤＣコンバータＢ６を介して直流非常用負荷７に給電する。
電解液循環ポンプ１０が駆動された後主電池４が運転可能な状態に立ち上がると、スイッチＳ２を開路すると同時にスイッチＳ１、Ｓ４を閉路し、主電池４から交流非常用負荷８および電解液循環ポンプ１０に給電するとともに、直流非常用負荷７へは補助電池５から引き続き給電する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
主電池４と補助電池５とは、一般にその電圧が異なりまたその動作特性も異なることから、直接に並列接続することはできない。従って、従来の図１０の回路では、交流電源１が正常であってスイッチＳ１が開路されているときのみ、即ち、交流電源１が正常であって主電池４が休止中のときのみスイッチＳ２を閉路して補助電池５の充電が可能となり、主電池４の充放電動作中は補助電池５の充電はできない。
この結果、補助電池５の充電状態が時として十分ではなく、この充電電圧容量が不十分な状態で交流電源１に停電が発生すると、直流非常用負荷７および電解液循環ポンプ１０への電力を供給するという補助電池５の責務を全うできない場合が生じ得るという問題点があった。勿論、専用の充電装置を別途設けて補助電池を常に浮動充電しておく方法が考えられるが、別途専用の充電装置を設置することはシステムのコストアップにつながる。
【０００７】
この発明は以上のような問題点を解消するためになされたもので、交流電源の停電時に、補助電池が必要な負荷に電力を確実に供給できる態勢を、簡単な構成で実現できる電力貯蔵システムを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力貯蔵システムは、充放電可能な主電池、交流側が交流電源に接続され直流側が第１の開閉器を介して上記主電池に接続された交流／直流変換装置、一端側が第２の開閉器を介して上記交流／直流変換装置の直流側に接続され他端側が第３の開閉器を介して直流非常用負荷に接続された直流／直流変換装置、およびこの直流／直流変換装置と接続され充放電可能な補助電池を備えるとともに、
上記交流電源の正常時は、上記補助電池を上記直流／直流変換装置の上記他端側に接続して上記第３の開閉器を開路し上記交流電源から上記交流／直流変換装置を介してまたは上記主電池からそれぞれ上記直流／直流変換装置を介して上記補助電池を充電し、上記交流電源の停電時は、上記補助電池を上記直流／直流変換装置の上記一端側に接続して上記第３の開閉器を閉路し上記補助電池から上記直流／直流変換装置を介して上記直流非常用負荷に電力を供給するよう上記補助電池と直流／直流変換装置との接続を切り替える充放電切替手段を備えたものである。
【０００９】
また、この発明に係る電力貯蔵システムは、その主電池が電解液循環型の２次電池であって、当該主電池が充放電動作をしない休止中その電解液を循環するポンプを停止させる場合、
交流電源が正常であって、上記主電池が充放電動作中は第１および第２の開閉器を共に閉路して上記交流電源または主電池から直流／直流変換装置を介して補助電池を充電し、上記主電池が休止中は上記第１の開閉器を開路、第２の開閉器を閉路して上記交流電源から上記交流／直流変換装置を介して上記補助電池を充電し、
上記交流電源が停電し上記主電池を立ち上げるときは、上記第１の開閉器を開路、第２の開閉器を閉路し上記補助電池から上記交流／直流変換装置を介して上記主電池のポンプに電力を供給し、上記主電池が立ち上がった後は、上記第１の開閉器を閉路、第２の開閉器を開路し上記主電池から上記交流／直流変換装置を介して上記主電池のポンプに電力を供給するようにしたものである。
【００１０】
また、この発明に係る電力貯蔵システムは、その交流／直流変換装置を、互いに直列に接続された交流／直流変換器と直流／直流変換器とで構成したものである。
【００１１】
また、この発明に係る電力貯蔵システムは、その直流／直流変換装置を電流可逆チョッパで構成し、補助電池の充電または放電動作を行う場合、上記電流可逆チョッパに要求される電圧変換が昇圧動作か降圧動作かによって上記電流可逆チョッパの入出力端の接続を切り替える昇降圧切替手段を備えたものである。
【００１２】
また、この発明に係る電力貯蔵システムは、その直流／直流変換装置を昇降圧チョッパで構成し、補助電池の充電または放電動作を行う場合、上記補助電池が上記昇降圧チョッパの出力側に接続されるか入力側に接続されるかによって上記昇降圧チョッパに接続する補助電池の極性を切り替える極性切替手段を備えたものである。
【００１３】
また、この発明に係る電力貯蔵システムは、その直流／直流変換装置を入出力間を電気的に絶縁した絶縁形昇降圧チョッパで構成したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電力貯蔵システムを示す回路構成図である。図において、１は３相の交流電源、２および３は交流／直流変換装置を構成するそれぞれ交流／直流変換器であるＡＣ／ＤＣ双方向コンバータおよび直流／直流変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータＡで、ＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２の３相交流側はスイッチＳ７を介して交流電源１に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータＡ３の一端側はＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２の直流側に他端側はスイッチＳ１を介して、電解液循環型の２次電池である主電池４に接続されている。１１は、一端側（入力側）がスイッチＳ２を介してＤＣ／ＤＣコンバータＡ３の他端側に接続され他端側（出力側）がスイッチＳ３を介して直流非常用負荷７に接続された直流／直流変換装置であるＤＣ／ＤＣコンバータＢ、５は充放電切替手段であるスイッチＳ８を介してＤＣ／ＤＣコンバータＢ１１に接続された補助電池である。
また、８、９、１０は、それぞれスイッチＳ４、Ｓ５、Ｓ６を介してＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２の交流側に接続された交流非常用負荷、交流一般負荷、電解液循環ポンプである。なお、電解液循環ポンプ１０は、主電池４を構成する電池スタックと電解液タンクとの間で電解液を循環するためのものである。
【００１５】
次に動作について説明する。交流電源１が正常でスイッチＳ１、Ｓ７を閉路し、負荷平準化のため主電池４を系統連系して充電しているときは、スイッチＳ２を閉路、スイッチＳ３を開路、スイッチＳ８を接点Ａ側にして交流電源１→ＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２→ＤＣ／ＤＣコンバータＡ３→ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１１→補助電池５の経路で補助電池５を浮動充電する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１１は、主電池４の充電電圧となるその入力側電圧を、補助電池５の充電電圧に適合する出力側電圧に変換する。
交流電源１が正常でスイッチＳ１、Ｓ７を閉路し、負荷平準化のため主電池４を系統連系して放電しているときは、スイッチＳ２を閉路、スイッチＳ３を開路、スイッチＳ８を接点Ａ側にして主電池４→ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１１→補助電池５の経路で補助電池５を浮動充電する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１１は、主電池４の放電電圧となるその入力側電圧を、補助電池５の充電電圧に適合する出力側電圧に変換する。
なお、以上の状態では、スイッチＳ５、Ｓ６を閉路して交流一般負荷９および電解液循環ポンプ１０に給電される。
【００１６】
交流電源１は正常であるが主電池４が充放電動作をしない休止中は、スイッチＳ１を開路、スイッチＳ２、Ｓ７を閉路、スイッチＳ３を開路、スイッチＳ８を接点Ｂ側にして交流電源１→ＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２→ＤＣ／ＤＣコンバータＡ３→補助電池５の経路で補助電池５を浮動充電する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータＡ３はその出力側（他端側）電圧が補助電池５の充電電圧に適合するよう電圧変換を行う。
なお、この主電池４の休止中は、スイッチＳ６を開路して電解液循環ポンプ１０は停止させ補機損失の低減を図る。
【００１７】
交流電源１が停電したとき（スイッチＳ７開路）は、スイッチＳ１が開路で、スイッチＳ２を閉路、スイッチＳ８を接点Ｂ側にして補助電池５→ＤＣ／ＤＣコンバータＡ３→ＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２→電解液循環ポンプ１０の経路で電解液循環ポンプ１０に給電するとともに、スイッチＳ３を閉路して補助電池５→ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１１→直流非常用負荷７の経路で直流非常用負荷７に給電する。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータＡ３は、ＡＣ／ＤＣコンバータに比較してかなり広い範囲での電圧変換能力を有しているので、補助電池５の電圧が相当低下していても正規の電圧に変換し電解液循環ポンプ１０に確実に給電することができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１１は補助電池５の放電電圧となるその入力側電圧を、直流非常用負荷７の電圧に適合するよう電圧変換を行う。  主電池４が立ち上がった後は、スイッチＳ１を閉路、スイッチＳ２を開路して主電池４→ＤＣ／ＤＣコンバータＡ３→ＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ２→交流非常用負荷８および電解液循環ポンプ１０の経路で、交流非常用負荷８および電解液循環ポンプ１０に給電する。勿論、補助電池５→ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１１→直流非常用負荷７の経路で直流非常用負荷７への給電が続行される。
【００１８】
以上のように、この発明の実施の形態１では、交流電源１が正常なとき、主電池４の休止中は勿論、主電池４が充放電動作を行っている間も、補助電池５の浮動充電が可能となり、従来と比べ、補助電池５を浮動充電できる時間帯が大幅に増大する。従って、補助電池５が常に十分な充電状態に保たれ、停電時にその責務を全うすることができる。ここでＤＣ／ＤＣコンバータＢ１１が必要となるが、従来の、直流非常用負荷７へ給電するための電圧調整用ＤＣ／ＤＣコンバータＢ６を流用することで対処でき、スイッチＳ８のみの追加で実現できる利点がある。
【００１９】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２における電力貯蔵システムを示す回路構成図である。先の実施の形態１と異なるのは、補助電池５の充放電時に動作する直流／直流変換装置として電流可逆チョッパのＤＣ／ＤＣコンバータＢ１２を採用し、昇降圧時にその入出力端の接続を切り替える昇降圧切替手段であるスイッチＳ９およびＳ１０を設けた点のみである。
【００２０】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１２に適用する電流可逆チョッパは、図３に示すように、２個のトランジスタＴ１、Ｔ２と、２個のダイオードＤ１、Ｄ２とから構成され、降圧チョッパ回路と昇圧チョッパ回路とを組み合わせたものである。
トランジスタＴ１とダイオードＤ２とによって降圧チョッパが構成され、入力電圧Ｅ１が出力電圧Ｅ２に降圧される。また、トランジスタＴ２とダイオードＤ１とによって昇圧チョッパが構成され、入力電圧Ｅ２が出力電圧Ｅ１に昇圧される。
【００２１】
次に、この電流可逆チョッパ１２およびスイッチＳ９、Ｓ１０の動作を中心に説明する。即ち、交流電源１の正常時および停電時における補助電池５の充放電の動作自体は、先の実施の形態１の場合と同様であるので説明は省略するが、この実施の形態２においては、ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１２に要求される電圧変換が昇圧動作か降圧動作かによってスイッチＳ９、Ｓ１０の切替が必要となる。
【００２２】
このため、スイッチＳ２を閉路、スイッチＳ３を開路し、スイッチＳ８をＡ側にして補助電池５を浮動充電する場合、充電側の電圧と補助電池５側の電圧を検出し、充電側の電圧が補助電池５側の電圧より高いときは、スイッチＳ９、Ｓ１０をＢ側にしてＤＣ／ＤＣコンバータＢ１２を降圧動作（Ｅ１→Ｅ２）させ、充電側の電圧が補助電池５側の電圧より低いときは、スイッチＳ９、Ｓ１０をＡ側にしてＤＣ／ＤＣコンバータＢ１２を昇圧動作（Ｅ２→Ｅ１）させる。
また、スイッチＳ３を閉路し、スイッチＳ８をＢ側にして補助電池５から直流非常用負荷７に給電する場合は、補助電池５の電圧を検出し、この補助電池５の電圧が直流非常用負荷７への供給電圧より高いときは、スイッチＳ９、Ｓ１０をＢ側にしてＤＣ／ＤＣコンバータＢ１２を降圧動作（Ｅ１→Ｅ２）させ、補助電池５の電圧が直流非常用負荷７への供給電圧より低いときは、スイッチＳ９、Ｓ１０をＡ側にしてＤＣ／ＤＣコンバータＢ１２を昇圧動作（Ｅ２→Ｅ１）させる。
なお、スイッチＳ９、Ｓ１０は、互いに同時にＡ側とＢ側とに接触することがないようインターロックをかけておく必要がある。
【００２３】
ところで、主電池４および補助電池５の必要容量は、設置する需要家の負荷容量から決まるもので、それぞれ容量が異なれば電池スタックの直列数も異なるため、両者の電圧は一般に一致しない。また、直流非常用負荷７への供給電圧は、ＤＣ１００Ｖが一般的であるが、補助電池５の電圧は、その容量によりＤＣ１００Ｖに設定すると不経済設計となることがあり、直流非常用負荷７への供給電圧と補助電池５の電圧も常に一致させることができるとは言えない。特に、補助電池５にも電解液循環型２次電池を適用した場合は、電解液を循環させる上で適当な電極面積や、１スタックの積層数の設定などの問題があり、その電圧をＤＣ１００Ｖに設定できない可能性が高まると言わざるを得ない。
しかるに、この実施の形態２では、以上のように、ＤＣ／ＤＣコンバータＢを電流可逆チョッパで構成し、更に昇降圧動作に応じて接続を切り替えるスイッチＳ９、Ｓ１０を備えたので、主電池４の電圧と補助電池５の電圧、および補助電池５の電圧と直流非常用負荷７への供給電圧の大小関係がいかなる場合おいても、補助電池５の浮動充電動作および直流非常用負荷７への給電動作を支障無く円滑に行うことができる。
【００２４】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３における電力貯蔵システムを示す回路構成図である。先の実施の形態１と異なるのは、補助電池５の充放電時に動作する直流／直流変換装置として昇降圧チョッパのＤＣ／ＤＣコンバータＢ１３を採用し、充放電による切替と同時に極性の切替を行うためスイッチＳ８に加えてＳ１１を設けた点のみである。
【００２５】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータＢ１３に適用する昇降圧チョッパは、図５に示すように、トランジスタＴ１、ダイオードＤ１、リアクトルＬおよびコンデンサＣで構成され、トランジスタＴ１のＯＮ時間比であるデューティ比α（α＝Ｔｏｎ／Ｔｔｏｔａｌ）を調整することにより入力電圧Ｅ１と出力電圧Ｅ２との電圧変換比を制御する。
Ｅ２＝（α／（１−α））・Ｅ１
上式から判るように、０＜α＜０．５では降圧動作、０．５＜α＜１では昇圧動作を行い、また、入出力電圧Ｅ１、Ｅ２は、図５に示す極性となり、上述の極性切替が必要となる。
【００２６】
次に、この昇降圧チョッパ１３およびスイッチＳ８、Ｓ１１の動作を中心に説明する。
先ず、スイッチＳ２を閉路、スイッチＳ３を開路して補助電池５を浮動充電する場合は、スイッチＳ８、Ｓ１１をＡ側にし、充電側電圧と補助電池５の電圧との大小関係に応じてＤＣ／ＤＣコンバータＢ１３におけるスイッチングのデューティ比を制御することで昇圧あるいは降圧の動作をさせる。
また、スイッチＳ３を閉路し、補助電池５から直流非常用負荷７に給電する場合は、スイッチＳ８、Ｓ１１をＢ側にし、補助電池５の電圧と直流非常用負荷７への供給電圧との大小関係に応じてＤＣ／ＤＣコンバータＢ１３におけるスイッチングのデューティ比を制御することで昇圧あるいは降圧の動作をさせる。
なお、スイッチＳ８、Ｓ１１は、互いに同時にＡ側とＢ側とに接触することがないようインターロックをかけておく必要がある。
【００２７】
以上のように、この実施の形態３においても、先の実施の形態２と同様、主電池４の電圧と補助電池５の電圧、および補助電池５の電圧と直流非常用負荷７への供給電圧の大小関係がいかなる場合おいても、補助電池５の浮動充電動作および直流非常用負荷７への給電動作を支障無く円滑に行うことができる。更に実施の形態２と比べ、スイッチの数が少なくて済み、その分構成が簡便となる利点がある。
【００２８】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４における電力貯蔵システムを示す回路構成図で、先の実施の形態３の昇降圧チョッパを絶縁形の構成にしたＤＣ／ＤＣコンバータＢ１４を採用したものである。
この絶縁形昇降圧チョッパは、図７に示すように、昇降圧チョッパを構成するリアクトルＬを、２巻線からなる結合リアクトルで構成することで入力側と出力側とを電気的に絶縁したものである。
【００２９】
この絶縁形昇降圧チョッパを採用することにより、補助電池５の充放電動作に伴う接続切替手段を、図１と同じ、スイッチＳ８のみで構成でき、その分装置が簡便になるとともに、実施の形態３の場合と同様、主電池４の電圧と補助電池５の電圧、および補助電池５の電圧と直流非常用負荷７への供給電圧の大小関係がいかなる場合おいても、補助電池５の浮動充電動作および直流非常用負荷７への給電動作を支障無く円滑に行うことができる。
【００３０】
実施の形態５．
図８はこの発明の実施の形態５における電力貯蔵システムを示す回路構成図である。ここでは、電解液循環型の補助電池１５を適用している。図において、１６は補助電池のスタック、１７は電解液のタンク、１８は電解液循環用のポンプである。１９は補助電池１５の電圧を検出する電圧検出器、２０は電圧検出値に応じてポンプ１８の運転を制御する制御部である。
【００３１】
既述したとおり、電解液循環型２次電池では、その補機損失低減のため、当該電池の休止中は通常そのポンプを停止させており、補助電池に適用した場合もその例外ではない。
その場合、これも既述したように、ポンプ１８の停止中にスタック１６内の電解液が自己放電して電圧が低下し、交流電源１の停電時に直流非常用負荷７に給電するという補助電池としての責務を果たし得ない可能性が生じる。この実施の形態５は、このような問題点を解消するため創案されたものである。
【００３２】
次に、補助電池１５の休止期間における動作を図９のタイミングチャートを参照して説明する。
図９において、点線の特性は、仮に、補助電池１５の休止中もポンプ１８を停止させず運転した場合の電圧経過を示す。この場合、スタック１６内の電解液が絶えず入れ替わるので、図に示すように、電圧の低下は僅かである。これに対し、実線の特性がこの実施の形態５の場合である。
【００３３】
即ち、補助電池１５の休止と同時にポンプ１８を停止するが、電圧検出器１９により補助電池１５の電圧を監視し、スタック１６内に停滞した電解液の自己放電により電圧が急減して第１設定値（下限値）未満になると制御部２０が動作してポンプ１８を運転する。この第１設定値としては、これ以上電圧が低下するとポンプ１８を運転しても電圧回復ができなくなる限度値に適当な余裕を持たせた値に設定する。
ポンプ１８が運転されるとタンク１７内の充電された電解液がスタック１６に供給されるので、図に示すように電圧は急速に回復し、定格電圧に近い値に設定された第２設定値（上限値）を超えると再び制御部２０が動作してポンプ１８を停止させる。
【００３４】
制御部２０は以上の動作を繰り返してポンプ１８の間欠運転を行う。従って、補助電池１５の休止中のポンプ１８の実質運転期間はごく短時間に留まり、補助電池休止中の補機損低減という課題を果たし、且つ、補助電池１５を常に良好な状態に保ち、交流電源１の停電時には必要な負荷への電力供給を確実に実現することができる。
【００３５】
なお、図８では、従来の図１０の回路構成に示す電力貯蔵システムに適用した補助電池を対象にこれを電解液循環型２次電池で構成した場合について説明したが、先の各実施の形態で説明した回路構成の電力貯蔵システムにおける補助電池にも同様に適用でき同等の効果を奏することは勿論である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る電力貯蔵システムは、充放電可能な主電池、交流側が交流電源に接続され直流側が第１の開閉器を介して上記主電池に接続された交流／直流変換装置、一端側が第２の開閉器を介して上記交流／直流変換装置の直流側に接続され他端側が第３の開閉器を介して直流非常用負荷に接続された直流／直流変換装置、およびこの直流／直流変換装置と接続され充放電可能な補助電池を備えるとともに、
上記交流電源の正常時は、上記補助電池を上記直流／直流変換装置の上記他端側に接続して上記第３の開閉器を開路し上記交流電源から上記交流／直流変換装置を介してまたは上記主電池からそれぞれ上記直流／直流変換装置を介して上記補助電池を充電し、上記交流電源の停電時は、上記補助電池を上記直流／直流変換装置の上記一端側に接続して上記第３の開閉器を閉路し上記補助電池から上記直流／直流変換装置を介して上記直流非常用負荷に電力を供給するよう上記補助電池と直流／直流変換装置との接続を切り替える充放電切替手段を備えたので、主電池の充放電動作中も補助電池の充電動作が可能となり、交流電源停電時の補助電池による電力供給能力の信頼性が増大する。
【００３７】
また、この発明に係る電力貯蔵システムは、その主電池が電解液循環型の２次電池であって、当該主電池が充放電動作をしない休止中その電解液を循環するポンプを停止させる場合、
交流電源が正常であって、上記主電池が充放電動作中は第１および第２の開閉器を共に閉路して上記交流電源または主電池から直流／直流変換装置を介して補助電池を充電し、上記主電池が休止中は上記第１の開閉器を開路、第２の開閉器を閉路して上記交流電源から上記交流／直流変換装置を介して上記補助電池を充電し、
上記交流電源が停電し上記主電池を立ち上げるときは、上記第１の開閉器を開路、第２の開閉器を閉路し上記補助電池から上記交流／直流変換装置を介して上記主電池のポンプに電力を供給し、上記主電池が立ち上がった後は、上記第１の開閉器を閉路、第２の開閉器を開路し上記主電池から上記交流／直流変換装置を介して上記主電池のポンプに電力を供給するようにしたので、主電池の充放電動作中も補助電池の充電動作が可能となり、交流電源停電時の補助電池による電力供給能力の信頼性が増大する。
【００３８】
また、この発明に係る電力貯蔵システムは、その交流／直流変換装置を、互いに直列に接続された交流／直流変換器と直流／直流変換器とで構成したので、特に補助電池から上記交流／直流変換装置を介して給電する場合、上記直流／直流変換器の電圧変換能力により補助電池の許容電圧範囲を拡大することができ、交流電源停電時の補助電池による電力供給能力の信頼性が更に増大する。
【００３９】
また、この発明に係る電力貯蔵システムは、その直流／直流変換装置を電流可逆チョッパで構成し、補助電池の充電または放電動作を行う場合、上記電流可逆チョッパに要求される電圧変換が昇圧動作か降圧動作かによって上記電流可逆チョッパの入出力端の接続を切り替える昇降圧切替手段を備えたので、主電池、補助電池および直流非常用負荷の各電圧の大小関係がいかなる場合においても補助電池の充電動作および直流非常用負荷への給電動作が円滑になされる。
【００４０】
また、この発明に係る電力貯蔵システムは、その直流／直流変換装置を昇降圧チョッパで構成し、補助電池の充電または放電動作を行う場合、上記補助電池が上記昇降圧チョッパの出力側に接続されるか入力側に接続されるかによって上記昇降圧チョッパに接続する補助電池の極性を切り替える極性切替手段を備えたので、主電池、補助電池および直流非常用負荷の各電圧の大小関係がいかなる場合においても補助電池の充電動作および直流非常用負荷への給電動作が円滑になされ、しかも切替手段の構成が簡単となる。
【００４１】
また、この発明に係る電力貯蔵システムは、その直流／直流変換装置を入出力間を電気的に絶縁した絶縁形昇降圧チョッパで構成したので、主電池、補助電池および直流非常用負荷の各電圧の大小関係がいかなる場合においても補助電池の充電動作および直流非常用負荷への給電動作が円滑になされ、しかも切替手段の構成が一層簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における電力貯蔵システムを示す回路構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態２における電力貯蔵システムを示す回路構成図である。
【図３】  図２の電流可逆チョッパ１２の内部構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態３における電力貯蔵システムを示す回路構成図である。
【図５】  図４の昇降圧チョッパ１３の内部構成図である。
【図６】  この発明の実施の形態４における電力貯蔵システムを示す回路構成図である。
【図７】  図６の絶縁形昇降圧チョッパ１４の内部構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態５における電力貯蔵システムを示す回路構成図である。
【図９】  図８の制御部２０によるポンプ制御の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】  従来の電力貯蔵システムを示す回路構成図である。
【符号の説明】
１  ＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ、２  ＡＣ／ＤＣ双方向コンバータ、
３  ＤＣ／ＤＣコンバータＡ、４  主電池、５  補助電池、７  直流非常用負荷、
１０  電解液循環ポンプ、１１  ＤＣ／ＤＣコンバータＢ、
１２  ＤＣ／ＤＣコンバータＢ（電流可逆チョッパ）、
１３  ＤＣ／ＤＣコンバータＢ（昇降圧チョッパ）、
１４  ＤＣ／ＤＣコンバータＢ（絶縁形昇降圧チョッパ）、
１５  補助電池（電解液循環型）、１８  循環用ポンプ、１９  電圧検出器、
２０  制御部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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