(57)【要約】【課題】システムを停止させることなく、蓄電器の交換ができる蓄電システムの提供を課題とする。【解決手段】上記課題は、電力変換器４，５，６，７を負荷接続端側において電気的に直列に接続し、電力変換器４，５，６，７のそれぞれの電源接続端に蓄電装置８，９，１０，１１のいずれか１つを電気的に接続してなる蓄電システム１において、電力変換器４，５，６，７のそれぞれに対応して、対応する電力変換器４，５，６，７の電力利用率の比率を変更する電力利用率変更手段を設けることを、上記代表課題を解決する代表的な解決手段とする。【選択図】  図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷が電気的に接続される負荷接続端、及び電源が電気的に接続される電源接続端を備え、前記負荷側接続端或いは前記電源側接続端に供給された電力を制御して前記電源側接続端或いは前記負荷側接続端から出力する電力制御回路を複数、前記負荷接続端側において電気的に直列に接続してなる電力制御回路群と、
前記複数の電力制御回路のそれぞれに対応して設けられ、前記電源として、対応する前記電力制御回路の前記電源接続端に電気的に接続された、複数の蓄電器を有する蓄電装置と、
前記複数の電力制御回路の作動を制御する制御装置と、
前記複数の電力制御回路のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の電力制御回路の前記負荷接続端と前記電源接続端の間で授受される所定期間の電力量の総量に対して、前記電力制御回路の各々が前記電力制御回路群の所定期間の入出力電力量に寄与する電力量の割合を電力利用率と定義したとき、対応する前記電力制御回路の前記電力利用率の比率を変更する電力利用率変更手段と、を有する、
ことを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電システムにおいて、
前記電力利用率変更手段は、対応する前記電力制御回路の電力利用率の比率の変更が必要な場合、対応する前記電力制御回路の電力利用率の比率の絶対値を、前記変更を行う前よりも小さくする、
ことを特徴とする蓄電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電システムにおいて、
前記電力利用率変更手段は、対応する前記電力制御回路の電力利用率の比率の絶対値を、零を目標として、前記変更を行う前よりも小さくする、
ことを特徴とする蓄電システム。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の蓄電システムにおいて、
前記電力利用率変更手段は、対応する前記電力制御回路の前記負荷接続端側における、交流電圧波形の１サイクル期間中の電力の平均値、或いは対応する前記電力制御回路の前記負荷接続端側の電圧を小さくし、対応する前記電力制御回路の電力利用率の比率の絶対値を小さくする、
ことを特徴とする蓄電システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の蓄電システムにおいて、
前記電力利用率変更手段による、対応する前記電力制御回路の電力利用率の比率の絶対値の変更は、対応する前記電力制御回路に電気的に接続された前記蓄電装置の前記蓄電器を交換する必要がある場合に行われる、
ことを特徴とする蓄電装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の蓄電システムにおいて、
さらに、機械的操作によって、前記電力利用率変更手段に指令信号を送信する信号装置を備え、
前記電力利用率変更手段は、前記信号装置からの指令信号或いは外部装置からの指令信号をトリガとして受信し、対応する前記電力制御回路の電力利用率の比率の絶対値を変更する、
ことを特徴とする蓄電システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の蓄電システムにおいて、
前記蓄電装置は、それぞれ、
電気的に並列に接続され、それぞれ、複数の前記蓄電器を有する複数の蓄電モジュールと、
前記複数の蓄電モジュールのそれぞれに設けられ、対応する前記蓄電モジュールを前記電気的な並列接続から切り離す開閉器と、を有する、
ことを特徴とする蓄電システム。
【請求項８】
請求項７に記載の蓄電システムにおいて、
前記複数の蓄電モジュールのうち、前記蓄電器を交換する必要がある蓄電モジュールがある場合には、前記蓄電器の交換が必要な蓄電モジュールによって構成された蓄電装置に対応する電力変換器の電力利用率の絶対値を小さくし、前記開閉器によって、前記蓄電器を交換する必要がある蓄電モジュールを前記電気的な並列接続から切り離す、
ことを特徴とする蓄電システム。
【請求項９】
請求項７に記載の蓄電システムにおいて、
前記開閉器によって前記電気的な並列接続から切り離され、前記複数の蓄電器が取り外されている空の蓄電モジュールがある場合で、前記開閉器によって前記電気的な並列接続に電気的に接続された蓄電モジュールの蓄電器を交換する必要がある場合には、前記空の蓄電モジュールにコンデンサ又は複数の蓄電器を取り付け、前記開閉器によって、前記コンデンサ又は前記複数の蓄電器が取り付けられた蓄電モジュールを前記電気的な並列接続に電気的に接続した状態で、前記蓄電器の交換が必要な蓄電モジュールによって構成された蓄電装置に対応する電力変換器の電力利用率の絶対値を小さくし、前記開閉器によって、前記蓄電器を交換する必要がある蓄電モジュールを前記電気的な並列接続から切り離す、
ことを特徴とする蓄電システム。
【請求項１０】
請求項７に記載の蓄電システムにおいて、
さらに、設置台を有し、
前記設置台には、前記複数の蓄電モジュールが一方向から挿入されて、挿入方向に対して直行する方向に並置されている、
ことを特徴とする蓄電システム。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の蓄電システムにおいて、
前記電力制御回路と前記負荷側接続端との間には、バイパススイッチを有するバイパス回路が設けられており、
前記バイパス回路は、前記バイパススイッチをオンしたとき、前記電力制御回路をバイパスして前記負荷側接続端間を電気的に接続する、
ことを特徴とする蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
技術分野に関する背景技術として、例えば特許文献１，２に開示された技術がある。
【０００３】
特許文献１には、複数のスイッチ回路と、複数のスイッチ回路のそれぞれに接続されて、対応するスイッチ回路に直流電圧を出力する直流電源（鉛電池のようなバッテリ）とを有する複数の電源回路が直列に接続されることにより構成され、トランスを介して電力系統に接続された多重化インバータ装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、複数のバッテリ及び予備バッテリがバッテリ入出力ライン上に互いに直列に接続され、バッテリ切替制御部が、バッテリ診断部により異常があると判定されたバッテリをバッテリ入出力ラインから切断すると共に、予備バッテリをバッテリ入出力ラインに接続するように構成されたバッテリ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７４６６３号公報
【特許文献２】特開２００９−２１３２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、二酸化炭素の排出による地球温暖化や、化石燃料の枯渇が懸念されており、二酸化炭素の排出量の低減や、化石燃料への依存度の低下が求められている。二酸化炭素の排出量の低減や、化石燃料への依存度の低下を図るためには、駆動システムの電動化や、風力や太陽光などの自然から得られる再生可能エネルギーを利用した発電システムの導入などの促進が考えられる。駆動システムの電動化にあたっては、電気エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電システムを駆動電源として備える必要がある。また、再生可能エネルギーを利用した発電システムの導入にあたっては、電気エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電システムを、気象条件に左右される再生可能エネルギーの変動に伴う電力変動を抑制する、すなわち電力の余剰時に余剰電力を貯蔵し、電力の不足時に不足電力を補うために併設する必要がある。このように、いずれのシステムにおいても蓄電システムが必要不可欠である。
【０００７】
ここ数年、地球温暖化の一層の歯止め、省エネルギー化の一層の推進などの要求が社会的に高まっている。この要求に応えるためには、地球環境に対する環境負荷のさらなる低減，システム効率及びエネルギー効率のさらなる向上などが必要になる。蓄電システムにおいて、その要求に応えるためには、さらなる高性能化が必要になる。これを達成するための一つの手段としては、特許文献１に開示された技術のように、スイッチ回路（電力変換回路）と直流電源（蓄電器）とを接続して構成した電源回路が複数、直列に接続されてなり、複数の電源回路の出力電圧を合成して出力するように構成された多重化インバータ方式の蓄電システムを採用することが考えられる。多重化インバータ方式の蓄電システムによれば、電力変換の高効率化を図ることができ、電気エネルギーの有効利用及び有効回収による高性能化を図ることができる。
【０００８】
尚、多重化インバータ方式は、ＣＭＣ（Cascade Multilevel Converter）方式と呼ばれる場合もある。
【０００９】
蓄電システムは、設置されるシステムなどによって数は異なるが、複数の蓄電器を有する。複数の蓄電器は、蓄電システムの作動によって、その状態、例えば蓄電性能や寿命などが変化する。このとき、複数の蓄電器の状態変化にはばらつきが生じる。これは、複数の蓄電器の間に個体差が存在するからである。複数の蓄電器の間の個体差は時間の経過と共に大きくなる。このため、複数の蓄電器の状態変化のばらつきも大きくなる。蓄電システムは複数の蓄電器の状態変化のばらつきを考慮して設計や制御されている。しかし、複数の蓄電器の状態変化のばらつきが許容範囲を超えると、蓄電システムの性能に影響を及ぼすようになる。このような場合には、複数の蓄電器の状態変化のばらつきが許容範囲を超える前に、他の蓄電器よりも状態変化が大きい蓄電器を新しい蓄電器に交換し、複数の蓄電器の状態変化のばらつきを小さくする必要がある。また、複数の蓄電器の中に、蓄電量の自己放出量が他の蓄電器よりも大きい蓄電器が存在する場合がある。このような場合においても、蓄電量の自己放出量が大きい蓄電器を新しい蓄電器に交換する必要がある。
【００１０】
蓄電器を交換する方法の一つとしては、特許文献２に開示された技術のように、複数の蓄電器からなる蓄電器群と予備蓄電器とを接続した状態で、交換対象の蓄電器を交換することが考えられる。このような交換方法によれば、蓄電器の交換作業中でも、蓄電システムを停止させることなく、蓄電システムに要求される最大出力を確保することができるので、蓄電システムの稼動が制限され、蓄電システムの利用者がその影響を受けるようなことがない。
【００１１】
しかしながら、特許文献２に開示された交換方法では、予備蓄電器を備える分、蓄電システムのコストが高くなる。また、特許文献２に開示された技術は、蓄電器の出力の最大容量を確保する技術であることから、特許文献１のように、インバータ毎にバッテリを分割して交流電力を出力するシステムにはそのまま適用できない。
【００１２】
また、特許文献１に開示された技術では、蓄電器の交換を考慮していない。特許文献１に開示された技術において、蓄電器を交換するためには、交換対象の蓄電器を含む直流電源に対応して設けられたスイッチ回路をＯＦＦとして、電源回路と変圧器側との間で電力を授受しない状態とし、蓄電器を交換することが考えられる。しかし、このような方法では、システムの最大入出力が低下し、予期せぬシステムの入出力の増大指令に対応することができない。
【００１３】
さらに、特許文献１に特許文献２を適用し、特許文献１の多重化インバータ方式の蓄電システムに、特許文献２に開示された技術のように、スイッチ回路と蓄電器との対からなる予備の電源回路の対を備え、蓄電器の交換時、予備の電源回路を接続し、システムの最大出力を確保した状態で蓄電器を交換することも考えられる。しかし、このような方法では、予備の電源回路の設置に追加コストを要する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願が解決すべき代表課題は、システムを停止させることなく、蓄電器の交換ができる蓄電システムの提供にある。
【００１５】
上記蓄電システムの提供にあたっては、蓄電器の交換用として、予備装置を追加することなく、蓄電器を交換できることが好ましい。
【００１６】
また、上記蓄電システムの提供にあたっては、蓄電システムの高効率化を図ることができることが好ましい。
【００１７】
尚、この他の課題は、以下に説明する実施形態において、課題の裏返しとなる効果に置き換え、その解決手段と共に説明する。
【００１８】
本願は、上記代表課題を解決する解決手段を複数有する。ここでは、そのうちの一つを代表的な解決手段として挙げる。
【００１９】
ここに、本願は、負荷が電気的に接続される負荷接続端、及び電源が電気的に接続される電源接続端を備え、負荷側接続端或いは電源側接続端に供給された電力を制御して電源側接続端或いは負荷側接続端から出力する電力制御回路を複数、負荷接続端側において電気的に直列に接続してなる電力制御回路群と、複数の電力制御回路のそれぞれに対応して設けられ、電源として、対応する電力制御回路の電源接続端に電気的に接続された、複数の蓄電器を有する蓄電装置と、複数の電力制御回路の作動を制御する制御装置と、複数の電力制御回路のそれぞれに対応して設けられ、対応する電力制御回路の電力利用率の比率を変更する電力利用率変更手段と、を有することを、上記代表課題を解決する代表的な解決手段とする。
【発明の効果】
【００２０】
本願の代表的な解決手段によれば、システムを停止させることがなく、蓄電器の交換ができる蓄電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】蓄電システムの全体の概略構成を示すシステムブロック図。
【図２】図１のシステムを構成する蓄電装置と電力変換器との接続対の構成を示す回路図。
【図３】図２の電力変換器の制御装置の構成を示す機能ブロック図。
【図４】図１のシステムを構成する中央制御装置の構成を示す機能ブロック図。
【図５】図１のシステムの動作を説明するための図であって、蓄電装置と電力変換器との接続対の構成を示す回路図。
【図６】図１のシステムの動作を説明するための図であって、交流電源系統の電圧と、蓄電システムの目標電圧と、変圧器と蓄電システムとの間において流れる電流との関係（１サイクル分）を示す関係図。
【図７】図１のシステムの動作を説明するための図であって、図６に示す目標電圧に対する蓄電システムの負荷側接続端における電圧と、各電力変換器の交流端子における電圧との関係（１サイクル分）を示す関係図。
【図８】図１のシステムの動作を説明するための図であって、各電力変換器の交流端子における電流の関係（１サイクル分）を示す関係図。
【図９】図１のシステムの動作を説明するための図であって、各電力変換器の交流端子における電力の関係（１サイクル分）を示す関係図。
【図１０】図１のシステムの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更する前後の電圧パターンの関係を示す関係図。
【図１１】図１のシステムの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電圧パターンを図１０に示す電圧パターンにしたときの、図６に示す目標電圧に対する蓄電システムの負荷側接続端における電圧と、各電力変換器の交流端子における電圧との関係（１サイクル分）を示す関係図。
【図１２】図１のシステムの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電圧パターンを図１０に示す電圧パターンにしたときの、各電力変換器の交流端子における電流の関係（１サイクル分）を示す関係図。
【図１３】図１のシステムの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電圧パターンを図１０に示す電圧パターンにしたときの、各電力変換器の交流端子における電力の関係（１サイクル分）を示す関係図。
【図１４】図１のシステムの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電圧パターンを図１０に示す電圧パターンとは異なる電圧パターンとして、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更にしたときの、図６に示す目標電圧に対する蓄電システムの負荷側接続端における電圧と、各電力変換器の交流端子における電圧との関係（１サイクル分）を示す関係図。
【図１５】図１のシステムの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電圧パターンを図１０に示す電圧パターンとは異なる電圧パターンとして、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更にしたときの、各電力変換器の交流端子における電流の関係（１サイクル分）を示す関係図。
【図１６】図１のシステムの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電圧パターンを図１０に示す電圧パターンとは異なる電圧パターンとして、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更にしたときの、各電力変換器の交流端子における電力の関係（１サイクル分）を示す関係図。
【図１７】図５に示す状態から蓄電池を交換するときの動作を説明するための図であって、蓄電装置と電力変換器との接続対の構成を示す回路図。
【図１８】図５に示す状態から蓄電池を交換するときの動作を説明するための図であって、蓄電装置と電力変換器との接続対の構成を示す回路図。
【図１９】図５に示す状態から蓄電池を交換するときの動作を説明するための図であって、蓄電装置と電力変換器との接続対の構成を示す回路図。
【図２０】図５に示す状態から蓄電池を交換するときの動作を説明するための図であって、蓄電装置と電力変換器との接続対の構成を示す回路図。
【図２１】図１７に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの手順を示すフローチャート。
【図２２】図１７に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの手順を示すフローチャート。
【図２３】図１７に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの各構成要素の動作や状態の時間的な変化及び信号や電気的特性の時間的な変化を示すタイムチャート。
【図２４】図１８に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの手順を示すフローチャート。
【図２５】図１８に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの手順を示すフローチャート。
【図２６】図１８に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの各構成要素の動作や状態の時間的な変化及び信号や電気的特性の時間的な変化を示すタイムチャート。
【図２７】図１９に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの手順を示すフローチャート。
【図２８】図１９に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの手順を示すフローチャート。
【図２９】図１９に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの各構成要素の動作や状態の時間的な変化及び信号や電気的特性の時間的な変化を示すタイムチャート。
【図３０】図２０に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの手順を示すフローチャート。
【図３１】図２０に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの手順を示すフローチャート。
【図３２】図２０に示すように、蓄電池を交換するとの動作を説明するための図であって、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を変更して蓄電池を交換するときの各構成要素の動作や状態の時間的な変化及び信号や電気的特性の時間的な変化を示すタイムチャート。
【図３３】図１の蓄電システムの実際のハードウエア構成を示す斜視図。
【図３４】図１の蓄電システムにバイパス回路を追加したときの実際のハードウエア構成を示す斜視図。
【図３５】図３４のバイパス回路の構成を示す回路図。
【図３６】図３３のハードウエア構成を一部変更したときのハードウエア構成を示す斜視図。
【図３７】図３４のハードウエア構成を一部変更したときのハードウエア構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
《発明の適用アプリケーション》
以下に説明する実施形態では、本願の発明を、再生可能エネルギーを利用した発電システム、例えば太陽光発電システム或いは風力発電システムと共に発電ファームに、電力貯蔵システムとして設置された定置用蓄電システムに適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２４】
再生可能エネルギーを利用した発電システムは、自然環境に及ぼす負荷が少ないという利点がある反面、天候などの自然環境に発電能力が左右され、電力系統に対する出力が変動する。定置用蓄電システムは、発電システムの上記出力変動の抑制（緩和）を図るために設けられている。発電システムから電力系統に出力される電力が所定の出力電力に対して不足状態にある場合には、定置用蓄電システムは放電し、発電システムの不足分の電力を補う。発電システムから電力系統に出力される電力が所定の電力に対して余剰状態にある場合には、定置用蓄電システムは、発電システムの余剰分の電力を受けて充電する。
【００２５】
《発明の他の適用アプリケーション》
以下に説明する実施形態の構成は、データセンタのサーバーシステムや通信設備などの無停電用電源（バックアップ用電源）として設置される定置用蓄電システムにも適用できる。
【００２６】
また、以下に説明する実施形態の構成は、需要家に配置され、夜間電力を貯蔵し、この貯蔵された電力を昼間に放出して電力負荷の平準化を図る電力貯蔵システムとして設置される定置用蓄電システムにも適用できる。
【００２７】
さらに、以下に説明する実施形態の構成は、送配電系統の途中に電気的に接続され、送配電系統において送配電される電力の変動対策，余剰電力対策，周波数対策，逆潮流対策などとして用いられる定置用蓄電システムにも適用できる。
【００２８】
さらにまた、以下に説明する実施形態の構成は、移動体に設置され、移動体の駆動用電源や、移動体に搭載された負荷を駆動する駆動用電源などとして用いられる移動用蓄電システムにも適用できる。移動体としては、エンジン及びモータを車両の駆動源とするハイブリッド電気自動車やモータを車両の唯一の駆動源とする純粋な電気自動車などの自動車、すなわち陸上走行車両（乗用車，トラックなどの貨物自動車，バスなどの乗合自動車など）、ディーゼルエンジンの動力で発電し、この発電によって得られた電力により駆動されるモータを駆動源とするハイブリッド電車などの鉄道車両，建設機械やフォークリフトトラックなどの産業用車両などがある。
【００２９】
《蓄電システムの概略構成》
蓄電システムは、複数の蓄電器（二次電池又は容量性を有する受動素子）を備え、複数の蓄電器の電気化学的作用や電荷蓄積構造によって電気エネルギーを蓄積（充電）及び放出（放電）するシステムである。複数の蓄電器は、蓄電システムに要求される出力電圧，蓄電容量などの仕様に応じて、電気的に直列或いは並列若しくは直並列に接続される。
【００３０】
以下に説明する実施形態では、蓄電器としてリチウムイオン二次電池を用いた場合を例に挙げて説明する。蓄電器としては、鉛電池，ニッケル水素電池などの他の二次電池を用いてもよい。また、２種の蓄電器、例えばリチウムイオン二次電池とニッケル水素電池とを組み合わせて用いるようにしてもよい。容量性を有する受動素子としては、キャパシタ、例えば電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどを用いることができる。
【００３１】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００３２】
《蓄電システム１の概略構成》
まず、図１乃至図４を用いて、蓄電システム１の構成について説明する。
【００３３】
図１は、蓄電システムシステム１の全体の概略構成を示す。
【００３４】
尚、図１では、再生可能エネルギーを利用した発電システムの図示を省力しているが、実際には、発電システムは交流電源系統２に対して電気的に接続されている。
【００３５】
蓄電システム１の負荷側接続端は、単相の変圧器３の一次側或いは二次側の接続端に電気的に接続されている。変圧器３の蓄電システム１との対極側（二次側或いは一次側）の接続端は単相の交流電源系統２の接続端に電気的に接続されている。このように、蓄電システム１は変圧器３を介して交流電源系統２と連系されており、蓄積された電気的エネルギーを直流電力として放電し、この放電した直流電力を交流電力に変換して交流電源系統２側に出力したり、交流電源系統２側或いは発電システムから供給された交流電力を入力し、この入力した交流電力を直流電力に変換して充電し、直流電力を電気的エネルギーとして蓄積したりすることが可能である。
【００３６】
尚、本実施形態では、交流電源系統２が単相の場合を例に挙げて説明するが、交流電源系統２が三相の場合もある。この場合には、三相の各相に対応して設けられた三相分の蓄電システム１が三相の変圧器３を介して三相の交流電源系統２と連係することになる。
【００３７】
蓄電システム１は、蓄電装置８，９，１０，１１，電力変換器４，５，６，７，中央制御装置８，電圧計測装置１３及び電流計測装置１４を備えている。
【００３８】
蓄電装置８，９，１０，１１は、それぞれ、図２を用いて後述するように、電気的に直並列に接続された複数の蓄電池（リチウムイオン二次電池）を備えている。複数の蓄電池の電気的な接続の仕方は、蓄電システムに要求される出力電圧や蓄電容量などに関する仕様によって、直列接続，並列接続，直並列接続のいずれかが用いられる。本実施形態では、発電システムに対応して設けられており、仕様として高電圧，高容量が要求されることから、複数の蓄電池が電気的に直並列に接続された構成を採用している。
【００３９】
電力変換器４，５，６，７は、それぞれ、蓄電装置８，９，１０，１１のうちのいずれか一つに対応して設けられ、対応する蓄電装置８，９，１０，１１から出力された直流電力を交流電力に変換して変圧器３に出力する、或いは、変圧器３から供給された交流電力を直流電力に変換して、対応する蓄電装置８，９，１０，１１に出力する、というように、電源と負荷の一方から供給された電力を所定の電力に制御して電源と負荷の他方に出力する電力制御器であり、図２を用いて後述するように、電力制御（変換）用のスイッチング回路を備えている。
【００４０】
電力変換器４，５，６，７と蓄電装置８，９，１０，１１との対応関係は、具体的には、電力変換器４の直流側接続端が蓄電装置８の負荷側接続端に電気的に接続され、電力変換器５の直流側接続端が蓄電装置９の負荷側接続端に電気的に接続され、電力変換器６の直流側接続端が蓄電装置１０の負荷側接続端に電気的に接続され、電力変換器７の直流側接続端が蓄電装置１１の負荷側接続端に電気的に接続され、という接続対の関係になっている。
【００４１】
電力変換器４，５，６，７の交流側接続端（図２を用いて後述する交流端子）は電気的に直列に接続されている。具体的には、電力変換器４の交流側接続端の他方側と電力変換器５の交流側接続端の一方側とが電気的に直列に接続され、・・・、電力変換器６の交流側接続端の他方側と電力変換器７の交流側接続端の一方側とが電気的に直列に接続され、というように、電気的に直列に接続される２つの電力変換器の一方の交流側接続端の一方側と他方の交流側接続端の他方側とが電気的に接続されている。電力変換器４の交流側接続端の一方側及び電力変換器７の交流側接続端の他方側は変圧器３の一次側或いは二次側の接続端と電気的に接続されている。このように、電力変換器４，５，６，７の交流側接続端を電気的に直列に接続すると、図７を用いて後述するように、蓄電システム１の負荷側接続端の出力電圧或いは入力電圧は、電力変換器４，５，６，７の交流側接続端の出力電圧或いは入力電圧の合成電圧になる。
【００４２】
中央制御装置１２は、交流電源系統２と蓄電システム１とが連系して電力の授受ができるように、電力変換器４，５，６，７と蓄電装置８，９，１０，１１との接続対の作動を制御する。このため、中央制御装置１２は、交流電源系統２の交流電圧に関する情報と、蓄電システム１の負荷側接続端と変圧器３との間において流れる交流電流に関する情報を入力し、この入力情報や記憶情報などの複数の情報に基づいて、電力変換器４，５，６，７と蓄電装置８，９，１０，１１との接続対の作動を制御するための指令値を、制御プログラムにしたがって演算する。そして、中央制御装置１２は、演算された指令値を、無線或いは有線による通信を用いて、電力変換器４，５，６，７と蓄電装置８，９，１０，１１との接続対のそれぞれに信号伝送する。これにより、電力変換器４，５，６，７と蓄電装置８，９，１０，１１との接続対のそれぞれにおいて、スイッチング回路の作動が制御されると共に、スイッチング回路と複数の蓄電池との電気的な接続が制御され、蓄電システム１と交流電源系統２とが連係するように、両者間において授受される電力が制御される。
【００４３】
中央制御装置１２から信号伝送される指令値としては、蓄電システム１の負荷側接続端に発生させる目標電圧を示す変調波（正弦波）、及び変調波との比較によって、電力変換器４，５，６，７のそれぞれの交流側接続端に矩形波状の出力電圧或いは入力電圧を発生させるための搬送波（三角波）などがある。
【００４４】
尚、本実施形態では、中央制御装置１２において変調波及び搬送波を生成する場合を例に挙げて説明するが、搬送波は、電力変換器４，５，６，７において生成し、この生成に必要な情報、例えば電力変換器４，５，６，７のそれぞれにおいて、どの電位レベルの搬送波を生成するか、また、生成する搬送波の振幅の高さなどの情報を中央制御装置１２から信号伝送するようにしてもよい。
【００４５】
電圧計測装置１３は交流電源系統２の交流電圧を計測し、この計測した交流電圧に関する信号を中央制御装置１２に出力する。電流計測装置１４は、蓄電システム１の負荷側接続端と変圧器３との間において流れる交流電流を計測し、この計測した交流電流に関する信号を中央制御装置１２に出力する。
【００４６】
《電力変換器と蓄電装置との接続対の構成》
図２は、蓄電システム１の電力変換器と蓄電装置との接続対の構成を示す。
【００４７】
尚、本実施形態では、前述のように、電力変換器と蓄電装置との接続対を４組備えているが、いずれの組も同じ構成になっている。このようなことから、本実施形態では、電力変換器４と蓄電装置８との接続対を代表に挙げ、図２に基づいて、その構成を説明し、他の接続対の構成については図示及び説明を省略する。
【００４８】
電力変換器４の直流側接続端と蓄電装置８の負荷側接続端との間には、電力変換器４の直流側接続端の正極側と蓄電装置８の負荷側接続端の正極側とを電気的に接続する直流正極側電路、及び電力変換器４の直流側接続端の負極側と蓄電装置８の負荷側接続端の負極側とを電気的に接続する直流負極側電路によって、電力変換器４の直流側接続端と蓄電装置８の負荷側接続端とを電気的に接続する主回路が設けられている。
【００４９】
蓄電装置８は、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂ，８１ｃ、及び蓄電モジュール８１ａ，８１ｂ，８１ｃのそれぞれに対応して設けられた開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃを備えている。
【００５０】
蓄電モジュール８１ａ，８１ｂ，８１ｃは、正極側同士及び負極側同士がそれぞれ電気的に接続されており、これによって、電気的に並列に接続されている。蓄電モジュール８１ａ，８１ｂ，８１ｃは、それぞれ、対応して設けられた複数の蓄電池８３ａ，８３ｂ，８３ｃが電気的に直列に接続されて構成された蓄電池群を備えている。
【００５１】
開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃは、対応する蓄電モジュール８１ａ，８１ｂ，８１ｃと主回路との間の電気的な接続を制御する接続端子であり、スイッチング素子、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）によって構成されている。
【００５２】
尚、本実施形態では、開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃはとして、スイッチング素子を用いた場合を例に挙げて説明するが、電磁力によって、２つの接点を接触したり切り離したりする機械的なスイッチ機構を用いても構わない。
【００５３】
蓄電モジュール８１ａ，８１ｂ，８１ｃと開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃとの対応関係は、具体的には、蓄電モジュール８１ａの正極側及び負極側に開閉器８２ａが電気的に接続され、蓄電モジュール８１ｂの正極側及び負極側に開閉器８２ｂが電気的に接続され、蓄電モジュール８１ｃの正極側及び負極側に開閉器８２ｃが電気的に接続され、という、接続対の関係になっている。
【００５４】
尚、本実施形態では、蓄電モジュールを３つ備えた場合を例に挙げて説明するが、電気的に並列に接続される蓄電モジュールの数は、蓄電システム１に要求される定格出力電圧や定格蓄電容量などに応じて変更しても構わない。
【００５５】
電力変換器４は、スイッチング回路、及びスイッチング回路に電気的に接続された交流端子４３を備えている。
【００５６】
スイッチング回路は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であるスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを備えている。
【００５７】
尚、本実施形態では、スイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄとしてＭＯＦＥＴを用いた場合を例に挙げて説明するが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）など、他のスイッチング素子を用いても構わない。
【００５８】
スイッチング回路は、具体的には、上アームのスイッチング素子４１ａのソースと下アームのスイッチング素子４１ｂのドレインとが電気的に直列に接続されて構成された第１のアームと、上アームのスイッチング素子４１ｃのソースと下アームのスイッチング素子４１ｄのドレインとが電気的に直列に接続されて構成された第２のアームとを備え、上アームのスイッチング素子４１ａ，４１ｃのドレイン同士及び下アームのスイッチング素子４１ｂ，４１ｄのソース同士下が電気的に接続されて、第１のアームと第２のアームとが電気的に並列に接続された単相フルブリッジインバータ回路である。
【００５９】
スイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄのドレインとソースとの間には、それぞれ、ＭＯＳＦＥＴの構造上、寄生ダイオードが設けられている。具体的には、スイッチング素子４１ａのドレインとソースとの間にはダイオード４２ａが、スイッチング素子４１ｂのドレインとソースとの間にはダイオード４２ｂが、スイッチング素子４１ｃのドレインとソースとの間にはダイオード４２ｃが、スイッチング素子４１ｄのドレインとソースとの間にダイオード４２ｄが、それぞれ、設けられている。このため、別途、ダイオードを、スイッチング素子のドレインとソースとの間に設ける必要がない。スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いた場合には、スイッチング素子のドレインとソースとの間にダイオードを設ける必要がある。
【００６０】
上アームのスイッチング素子４１ａ，４１ｃのドレインは直流正極側接続端として、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂ，８１ｃの正極側に設けられた開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃに電気的に接続されている。下アームのスイッチング素子４１ｂ，４１ｄのソースは直流負極側接続端として、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂ，８１ｃの負極側に設けられた開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃに電気的に接続されている。開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃを構成するスイッチング素子がスイッチング（オン，オフ）されることによって、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂ，８１ｃは、それぞれ、第１のアーム及び第２のアームに電気的に接続されたり、第１のアーム及び第２のアームから電気的に切り離されたりする。
【００６１】
第１のアームの中点、すなわち上アームのスイッチング素子４１ａのソースと下アームのスイッチング素子４１ｂのドレインとの電気的な接続点、及び第２のアームの中点、すなわち上アームのスイッチング素子４１ｃのソースと下アームのスイッチング素子４１ｄのドレインとの電気的な接続点は、それぞれ、交流側接続端（負荷側接続端）として引き出されている。第１のアーム及び第２のアームのそれぞれの交流側接続端（負荷側接続端）の先端には交流端子４３が設けられている。２つの交流端子４３のうち、一方の交流端子４３は変圧器３の一次側或いは二次側の接続端に電気的に接続されている。他方の交流端子４３は、電力変換器４に電気的に直列に接続される電力変換器５の交流端子の一方に電気的に接続されている。
【００６２】
また、電力変換器４は、制御装置４４及び信号装置４５を備えている。
【００６３】
制御装置４４は、中央制御装置１２から信号伝送された指令値に対応した目標電圧が、蓄電システム１の負荷側接続端に発生するように、スイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ、及び開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃを構成するスイッチング素子の駆動を制御する。このため、制御装置４４は、中央制御装置１２及び信号装置４５から信号伝送された指令値や、外部装置５０から信号伝送された外部情報を含む複数の情報を入力し、この入力された複数の情報や予め記憶された記憶情報などに基づいて、スイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄをスイッチング（オン，オフ）させるための駆動パターン、及び開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃを構成するスイッチング素子をスイッチング（オン，オフ）させるための駆動パターンを、制御プログラムにしたがって演算する。そして、制御装置４４は、演算された駆動パターンに関する駆動信号を生成し、スイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄのゲート及び開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃを構成するスイッチング素子のゲートに出力し、スイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ及び開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃを構成するスイッチング素子の駆動を制御する。
【００６４】
信号装置４５は、具体的な図示は省略するが、例えば操作員がボタンやレバーを手動操作することによって、スイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄのスイッチング（オン，オフ）を制御する指令値や、開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃを構成するスイッチング素子のスイッチング（オン，オフ）を制御する指令値を制御装置４４に信号伝送する通信装置であり、外部操作装置に設けられている。信号装置４５と制御装置４４との間の通信は無線或いは有線によって行われている。
【００６５】
外部装置５０は、具体的な図示は省略するが、蓄電システム１が電気的に接続される発電システムの制御装置或いは系統の状態を監視する監視装置であったり、蓄電システム１をメンテナンスするときに用いられるメンテナンス装置であったりする。外部装置５０と制御装置４４との間の通信は無線或いは有線によって行われている。
【００６６】
《制御装置４４の構成》
図３は、制御装置４４の構成を示す。
【００６７】
制御装置４４は、入力回路４４１，入出力ポート４４２，ＲＡＭ４４３，ＲＯＭ４４４，ＣＰＵ４４５，ゲートドライバ回路４４６及びスイッチドライバ回路４４７を備えている。
【００６８】
入力回路４４１は、中央制御装置１２及び信号装置４５から出力された指令値に関する信号，蓄電システム１の外部装置５０から信号伝送された外部情報に関する信号を入力し、この入力した信号に基づいて、制御装置４４が動作できるように、入力された信号を処理する信号処理回路である。例えば中央制御装置１２と制御装置４４との間において、無線通信によって信号を伝送する場合には、入力回路４４１は、中央制御装置１２から出力された電波を受信し、この受信した電波を電気信号に変換する、というように、電波によって入力された信号を処理する。
【００６９】
入出力ポート４４２は、入力回路４４１，ゲートドライバ４４６及びスイッチドライバ４４７と、これらとは通信プロトコルが異なるＲＡＭ４４３，ＲＯＭ４４４及びＣＰＵ４４５との間において、情報のやり取りができるように設けられたインターフェース回路である。例えば入力回路４４１からＲＡＭ４４３及びＣＰＵ４４５に情報が信号伝送される場合、入出力ポート４４２は、第１の通信プロトコルによって入力回路４４１から信号伝送された情報を入力し、入力されたデータをＲＡＭ４４３及びＣＰＵ４４５のそれぞれに第２の通信プロトコルによる信号伝送によって出力する。
【００７０】
ＲＡＭ４４３は、情報の書き込み及び読み出しが自由にできる記憶装置、すなわち電源の供給を受けると、情報の保持が可能になり、電源の供給が絶たれると、保持した情報が失われる揮発性メモリであり、Random Access Memoryの略称である。ＣＰＵ４４５に信号伝送される情報及びＣＰＵ４４５から信号伝送される情報はＲＡＭ４４３に書き込まれて保持される。
【００７１】
ＲＯＭ４４４は、予め書き込まれて保持されたデータの読み出しのみができる記憶装置、すなわち電源を供給しなくてもデータを保持することが可能な不揮発性メモリであり、Read Only Memoryの略称である。ＣＰＵ４４５の制御プログラムはＲＯＭ４４４に保持されている。
【００７２】
ＣＰＵ４４５は、ＲＯＭ４４４に予め書き込まれて保持された制御プログラムをＲＯＭ４４４から読み出し、入出力ポート４４２から信号伝送された情報（中央制御装置１２から信号伝送された指令値）やＲＡＭ４４３に記憶された記憶情報に基づいて、スイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄをスイッチング（オン，オフ）させるための駆動パターン及び開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃを構成するスイッチング素子をスイッチング（オン，オフ）させるための駆動パターンを、読み出した制御プログラムにしたがって演算する演算装置であり、Central Processing Unitの略称である。ＣＰＵ４４５によって演算された駆動パターンは、ＲＡＭ４４３に信号伝送されて保持された後、入出力ポート４４２を介してゲートドライバ回路４４６及びスイッチドライバ回路４４７に信号伝送される。
【００７３】
ゲートドライバ回路４４６は、入出力ポート４４２を介してＣＰＵ４４５から信号伝送された駆動パターンに対応した駆動信号を生成して、スイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄのゲートに出力する。これにより、スイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄは駆動される。
【００７４】
スイッチドライバ回路４４７は、入出力ポート４４２を介してＣＰＵ４４５から信号伝送された駆動パターンに対応する駆動信号を生成して、開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃを構成するスイッチング素子のゲートに出力する。これにより、開閉器８２ａ，８２ｂ，８２ｃを構成するスイッチング素子は駆動される。
【００７５】
尚、本実施形態では、ゲートドライバ回路４４６及びスイッチドライバ回路４４７を制御装置４４に設けた場合を例に挙げて説明したが、制御装置４４から分離して構成、すなわち制御装置４４を構成する電子部品が実装された回路基板とは別の回路基板に構成しても構わない。
【００７６】
《中央制御装置１２の構成》
図４は、中央制御装置１２の詳細な構成を示す。
【００７７】
中央制御装置１２は、入力回路１２１，入出力ポート１２２，ＲＡＭ１２３，ＲＯＭ１２４，ＣＰＵ１２５及び出力回路１２６を備えている。
【００７８】
入力回路１２１は、電圧計測装置１３及び電流計測装置１４から出力された計測情報に関する信号を入力し、この入力した信号を中央制御装置１２が認識できるように信号処理、例えばアナログ信号からディジタル信号に変換する信号処理回路である。
【００７９】
入出力ポート１２２は、入力回路１２１及び出力回路１２６と、これらとは通信プロトコルが異なるＲＡＭ１２３，ＲＯＭ１２４及びＣＰＵ１２５との間において、情報のやり取りができるように設けられたインターフェース回路である。例えば入力回路１２１からＲＡＭ１２３及びＣＰＵ１２５に情報が信号伝送される場合、入出力ポート１２２は、第１の通信プロトコルによって入力回路１２１から信号伝送された情報を入力し、入力された情報をＲＡＭ１２３及びＣＰＵ１２５のそれぞれに第２の通信プロトコルによる信号伝送によって出力する。
【００８０】
ＲＡＭ１２３は、情報の書き込み及び読み出しが自由にできる記憶装置、すなわち電源の供給を受けると、情報の保持が可能になり、電源の供給が絶たれると、保持した情報が失われる揮発性メモリであり、Random Access Memoryの略称である。ＣＰＵ１２５に信号伝送される情報及びＣＰＵ１２５から信号伝送される情報はＲＡＭ１２３に書き込まれて保持される。
【００８１】
ＲＯＭ１２４は、予め書き込まれて保持された情報の読み出しのみができる記憶装置、すなわち電源を供給しなくても情報を保持することが可能な不揮発性メモリである。ＣＰＵ１２５の制御プログラムはＲＯＭ１２４に保持されている。
【００８２】
ＣＰＵ１２５は、ＲＯＭ１２４に予め書き込まれて保持された制御プログラムをＲＯＭ１２４から読み出し、入出力ポート１２２から信号伝送された情報（電圧計測装置１３及び電流計測装置１４から出力された計測情報）やＲＡＭ１２３に記憶された記憶情報に基づいて、電力変換器４，５，６，７と蓄電装置８，９，１０，１１との接続対のそれぞれに対する指令値を、読み出した制御プログラムにしたがって演算する演算装置であり、Central Processing Unitの略称である。ＣＰＵ１２５によって演算された各指令値は、ＲＡＭ１２３に信号伝送されて保持された後、入出力ポート１２２を介して出力回路１２６に信号伝送される。
【００８３】
出力回路１２６は、入出力ポート１２２を介してＣＰＵ１２５から信号伝送された各指令値に関する信号を生成して、電力変換器４，５，６，７と蓄電装置８，９，１０，１１との接続対のそれぞれ（電力変換器４の制御装置４４及び電力変換器５，６，７のそれぞれの制御装置）に出力する。これにより、電力変換器４の制御装置４４及び電力変換器５，６，７のそれぞれの制御装置は、中央制御装置１２から出力された指令値に基づいて、対応する電力変換器４，５，６，７と蓄電装置８，９，１０，１１との接続対の作動を制御する。
【００８４】
《蓄電システム１の動作の説明（１）》
次に、図５乃至図９を用いて、蓄電システム１の通常運転時の動作について説明する。
【００８５】
動作の説明にあたっては、電力変換器４，５，６，７と蓄電装置８，９，１０，１１との各接続対において、２つの蓄電モジュールのそれぞれに、電気的に直列に接続された複数の蓄電池が設けられ、その２つの蓄電モジュールを、対応する電力変換器に電気的に接続して運転している状態を例に挙げて説明する。
【００８６】
また、動作の説明にあたっては、電力変換器４と蓄電装置８との接続対の動作を例に挙げて説明する。電力変換器４と蓄電装置８との接続対は、図５に示すように、蓄電池８３ａが複数、電気的に直列に接続されて設けられた蓄電モジュール８１ａを、開閉器８２ａの投入によって、蓄電池８３ｂが複数、電気的に直列に接続されて設けられた蓄電モジュール８１ｂを、開閉器８２ｂの投入によって、それぞれ、電力変換器４に電気的に接続して運転している状態になっている。この他の接続対においても同様に、開閉器の投入によって、２つの蓄電モジュールが電力変換器５，６，７に電気的に接続されている状態になっている。また、蓄電モジュール８１ｃは、ここでは、将来、交流電源系統２側の状況に応じて、蓄電システム１に増設されることを見込んで設けられた、電気的に直列に接続された複数の蓄電池を持たない、空の蓄電モジュールとして扱う。
【００８７】
さらに、動作の説明にあたっては、図６に示すように、交流電源系統２の電圧に対して、蓄電システム１の目標電圧の位相が遅れて、変圧器３から蓄電システム１に電流が流れ、蓄電システム１が変圧器３を介して交流電源系統２から交流電力を受電している状態を例に挙げて説明する。
【００８８】
図６は、縦軸に電圧及び電流（正，負）を、横軸に時間をとり、電圧計測装置１３によって計測された交流電源系統２の電圧（実線）と、蓄電システム１の負荷側接続端の目標電圧（点線）と、電流計測装置１４によって計測された、変圧器３と蓄電システム１との間に流れる電流（破線）との関係（１サイクル分）を示す。
【００８９】
図７は、縦軸に電圧（正，負）を、横軸に時間をとり、図６に示す目標電圧に対する蓄電システム１の負荷側接続端における電圧と、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電圧との関係（１サイクル分）を示す。
【００９０】
図７では、上から順に、蓄電システム１の負荷側接続端に発生する電圧Ｖｏｕｔ、電力変換器４の交流端子４３に発生する電圧Ｖ４、電力変換器５の交流端子に発生する電圧Ｖ５、電力変換器６の交流端子に発生する電圧Ｖ６、電力変換器７の交流端子に発生する電圧Ｖ７を示す。
【００９１】
また、図７では、縦軸と横軸との交点を基準０として、基準０よりも上側を正、基準０よりも下側を負としている。
【００９２】
さらに、図７では、蓄電システム１の目標電圧、すなわち中央制御装置１２において演算され、中央制御装置１２から電力変換器４の制御装置４４及び電力変換装置５，６，７のそれぞれの制御装置に信号伝送された蓄電システム１の負荷側接続端の目標電圧（正弦波状の変調波）を点線で示す。
【００９３】
図７に示すように、蓄電システム１では、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に、振幅の基準電位及び幅の異なる矩形波状の電圧が発生して、蓄電システム１の負荷側接続端に、中央制御装置１２から出力された目標電圧に対応した電圧が発生するように、電力変換器４のスイッチング素子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ及び電力変換器５，６，７のそれぞれの４つのスイッチング素子のスイッチング（オン，オフ）を制御し、これによって、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生した、振幅の基準電位及び幅が異なり、振幅の高さが同じ矩形波状の電圧を合成する。これにより、目標電圧に対応した階段状の電圧が蓄電システム１の負荷側接続端に発生する。
【００９４】
具体的には、時刻０から時刻Ｔ9の期間では、時刻Ｔ4から時刻Ｔ5の期間において電力変換器４の交流端子４３に、時刻Ｔ3から時刻Ｔ6の期間において電力変換器５の交流端子に、時刻Ｔ2から時刻Ｔ7の期間において電力変換器６の交流端子に、時刻Ｔ1から時刻Ｔ8期間において電力変換器の交流端子に、それぞれ、振幅の高さが同じ正の電圧が発生する。また、時刻Ｔ9から時刻Ｔ10の期間では、時刻０から時刻Ｔ9の期間において発生させた正の電圧と同じ期間（同じ振幅の幅）及び同じ振幅の高さ（絶対値）で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧（負の電圧）が、正の電圧とは対称的に発生する。電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生した電圧は、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子が電気的に直列に接続されているので、足し合わされる。この結果、階段状の電圧が、蓄電システム１の負荷側接続端に発生する。
【００９５】
このとき、電力変換器４の制御装置４４及び電力変換器５，６，７のそれぞれの制御装置は、中央制御装置１２から信号伝送された指令値（搬送波と変調波との比較）に基づいて、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に、上記矩形波状の電圧が発生するように、対応する４つのスイッチング素子の駆動パターンを演算する。そして、演算した駆動パターンに対応する駆動信号を生成して、対応する４つのスイッチング素子のゲートに出力し、対応する４つのスイッチング素子をスイッチング（オン，オフ）させる。
【００９６】
ここで、電力変換器４，５，６，７の電圧の基準電位に対する大きさ（波高値）の絶対値は、電力変換器４，５，６，７のそれぞれに電気的に接続された、対応する蓄電装置８，９，１０，１１の電力変換器４，５，６，７側接続端間の電圧とほぼ同等の値となる。
【００９７】
図８は、縦軸に電流（正，負）を、横軸に時間をとり、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に流れる電流の関係（１サイクル分）を示す。
【００９８】
図８では、上から順に、電力変換器４の交流端子４３に流れる電流Ｉ４、電力変換器５の交流端子に流れる電流Ｉ５、電力変換器６の交流端子に流れる電流Ｉ６、電力変換器７の交流端子に流れる電流Ｉ７を示す。
【００９９】
また、図８では、縦軸と横軸との交点を基準０として、基準０よりも上側を正、基準０よりも下側を負としている。
【０１００】
図６と図８とを比較して明らかなように、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に流れる電流（図８参照）は、振幅（幅及び高さ）及び位相が、変圧器３と蓄電システム１の負荷側接続端との間に流れる電流（図６参照）と同じになる。
【０１０１】
図９は、縦軸に電力（正，負）を、横軸に時間をとり、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電力（１サイクル分）の関係を示す。
【０１０２】
図９では、上から順に、電力変換器４の交流端子４３に発生する電力Ｐ４、電力変換器５の交流端子に発生する電力Ｐ５、電力変換器６の交流端子に発生する電力Ｐ６、電力変換器７の交流端子に発生する電力Ｐ７を示す。
【０１０３】
また、図９では、縦軸と横軸との交点を基準０として、基準０よりも上側を正、基準０よりも下側を負としている。
【０１０４】
電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電力は、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電圧（図７参照）と、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に流れる電流（図８参照）との積算値となる。
【０１０５】
具体的には、時刻０から時刻Ｔ9の期間では、時刻Ｔ4から時刻Ｔ5の期間において電力変換器４の交流端子４３に、時刻Ｔ3から時刻Ｔ6の期間において電力変換器５の交流端子に、時刻Ｔ2から時刻Ｔ7の期間において電力変換器６の交流端子に、時刻Ｔ1から時刻Ｔ8の期間において電力変換器７の交流端子に、それぞれ、正の電力が発生する。
【０１０６】
尚、電力の正の方向は、蓄電システム１が交流電源系統２から受電している状態を示す。
【０１０７】
時刻Ｔ9から時刻Ｔ10の期間では、時刻０から時刻Ｔ9の期間において得られた正の電力と同じ期間（同じ振幅の幅）及び同じ振幅の高さ（絶対値）で、正の電圧と振幅の向きが同じ正の電力が発生する。
【０１０８】
また、図９に示すハッチング部分（波形によって囲まれた部分の面積）は、上記各期間において、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する、すなわち交流電源系統２から電力変換器４，５，６，７のそれぞれが受電する半周期（１／２サイクル）分の電力量を示す。
【０１０９】
ここで、図９に示すハッチング部分（波形によって囲まれた部分の面積）をそれぞれ、Ｓ4，Ｓ5，Ｓ6，Ｓ7と定義すると、それらの間には以下の関係が成立する。
【０１１０】
【数１】
2012253862.tif 000003
【０１１１】
式（１）の関係のままで蓄電システム１が運転を継続すると、蓄電装置８，９，１０，１１のそれぞれに供給される電力量の偏差に基づいて、蓄電装置８，９，１０，１１間における蓄電状態（ＳＯＣ）のばらつきが時間の経過と共に拡大する。このばらつきの拡大を防ぐためには、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子において発生する電圧パターンを、それぞれ、変化させることが考えられる。
【０１１２】
例えば所定期間経過後に、図７に示す電力変換器４の交流端子４３に発生する電圧パターンが、図７に示す電力変換器５の交流端子に発生する電圧パターンになるように、図７に示す電力変換器５の交流端子に発生する電圧パターンが、図７に示す電力変換器６の交流端子に発生する電圧パターンに、・・・、図７に示す電圧変換器７の交流端子に発生する電圧パターンが、図７に示す電圧変換器４の交流端子に発生する電圧パターンに、それぞれ変更されるように、というように、所定期間経過毎に、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子において発生する電圧パターンを１つずつずらし、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子において発生する電圧パターンのそれぞれが４つの電圧パターンに順次、切り替わるようにすることが考えられる。このようにすれば、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子のそれぞれにおいて４つの電圧パターンが発生した段階において、蓄電装置８，９，１０，１１のそれぞれに入力される電力量の合計値が同じ値になるので、蓄電装置８，９，１０，１１間における蓄電状態（ＳＯＣ）のばらつきの拡大を抑えることができる。
【０１１３】
尚、本実施形態では、所定期間経過毎に、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子において発生する電圧パターンを１つずつずらした場合を例に挙げて説明したが、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子のそれぞれにおける、異なった電圧パターンの発生回数が、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子の間で均等になるようにすれば、その他のずらし方を採用しても構わない。
【０１１４】
《蓄電システム１の動作の説明（２）》
次に、図１０乃至図１６を用いて、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を、所定の運転条件の比率から変更させる時の蓄電システム１の動作について説明する。
【０１１５】
ここで、所定の運転条件とは、図５乃至図９を用いて説明した蓄電システム１の通常運転時を示す。
【０１１６】
また、本実施形態では、特定の電力変換器を電力変換器４とした場合を例に挙げて説明する。
【０１１７】
電力変換器ｉの電力利用率Ｐｆiは、式（２）によって定義される。
【０１１８】
【数２】
2012253862.tif 000004
【０１１９】
ここで、Ｖi（ｔ），Ｉi（ｔ）は、時刻ｔにおける電力変換器ｉの交流端子に発生する電圧と、時刻ｔにおける電力変換器ｉの直流端子に流れる電流を示す。
【０１２０】
式（２）の分母は、電力変換器ｉを介して接続されている蓄電装置と系統２との間で授受される電力量の総量を示す。また、式（２）の分子は電力変換器ｉを介して接続されている蓄電装置と系統との間で授受される電力量の中でも、蓄電システム１の目標動作に利用する電力量を示す。このことから、式（２）で定義する電力利用率は、電力変換器ｉを介して蓄電装置と系統２で授受する電力量に対する、蓄電システム１に利用した電力量の割合を示す。
【０１２１】
まず、図１０を用いて、電力変換器の電力利用率の絶対値を変化させる原理ついて説明する。
【０１２２】
図１０は、電力変換器４の電力利用率の絶対値を変化させるときの電力変換器４の電圧パターンの変化を示す。
【０１２３】
図１０では、電力変換器４の電力利用率の絶対値を変更する前の電圧パターンを上部に、電力変換器４の電力利用率の絶対値を変更した後の電圧パターンを下部に、それぞれ示す。
【０１２４】
また、図１０では、電力変換器４の電力利用率の絶対値の変更の前後における電圧パターンの変化の様子が判り易くなるように、電力変換器４の電力利用率の絶対値を変更した後の電圧パターン（下部の電圧パターンの実線）に、電力変換器４の電力利用率の絶対値を変更する前の電圧パターン（破線）を重ねて図示している。
【０１２５】
図１０に示すように、電力変換器４の電力利用率の絶対値を変更する前は、時刻Ｔ4から時刻Ｔ5の期間において正の電圧を発生させていたが、電力変換器４の電力利用率の絶対値を変更する場合には、正の電圧の発生期間を、時刻Ｔ4よりも遅い時刻Ｔｃ4から時刻Ｔ5よりも早い時刻Ｔｃ5の期間に短縮する。時刻Ｔ9から時刻Ｔ10の期間では、正の電圧と同じ期間（同じ振幅の幅）及び同じ振幅の高さ（絶対値）で、正の電圧とは振幅の向きが逆の負の電圧を、正の電圧とは対称的に発生させていたが、電力変換器４の電力利用率の絶対値を変更する場合には、負の電圧の発生期間を、正の電圧と同じ期間（同じ振幅の幅）だけ短縮する。
【０１２６】
また、電力変換器４の電力利用率の絶対値を変更する場合には、時刻０から時刻Ｔ9の期間のうち、時刻Ｔｃ1から時刻Ｔｃ2の期間と、時刻Ｔｃ6から時刻Ｔｃ7の期間において、負の電圧を発生させる。時刻Ｔ9から時刻Ｔ10の期間では、時刻０から時刻Ｔ9の期間において発生した負の電圧と同じ期間（同じ振幅の幅）及び同じ振幅の高さ（絶対値）で、時刻０から時刻Ｔ9の期間において発生した負の電圧とは振幅の向きが逆の正の電圧を発生させる。
【０１２７】
以上のように、所定の運転条件に対して、正（負）の電圧を発生させる期間を短縮すると、電力変換器４の交流端子４３において受電（送電）する電力量を減少させることができると共に、正（負）の電圧を発生させる期間に電圧を負（正）とする期間を設けると、電力変換器４の交流端子４３において送電（受電）する電力量を増大させることができる。これにより、１サイクル期間中の電力積算量をほぼ零とすることができ、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零にすることができる。電力変換器５，６，７においても、同様の考え方に基づいて電圧を制御することにより、電力変換器５，６，７の電力利用率の絶対値を零にすることができる。
【０１２８】
このような電力利用率制御は、電力変換器４の制御装置４４において、中央制御装置１２から信号伝送された指令値（搬送波と変調波との比較）に基づいて演算された、対応する４つのスイッチング素子の駆動パターンを、信号装置４５、または、外部装置５０から出力される指令値、または、中央制御装置１２から信号伝送された電力利用率の指令値に基づいて演算された、対応する４つのスイッチング素子の電力利用率制御用補正駆動パターンによって補正することにより実現することができる。電力利用率制御用補正駆動パターンは、電力変換器４の交流端子４３に発生させる４つの電圧パターンのそれぞれに対応して演算されるようになっている。
【０１２９】
尚、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とする際の電圧パターンは、時刻０と時刻Ｔ9の中間の時刻である時刻Ｔ9／２に対して対称でなくてもよい。
【０１３０】
また、中央制御装置１２において演算される指令値（変調波の振幅の最大値）が、蓄電システム１の負荷側接続端に発生する最大電圧よりも低くなり、蓄電システム１の負荷側接続端における電圧の発生に加担しない、電力変換器と蓄電装置との接続対が複数存在する場合には、ある電力変換器が１サイクルの半分の期間において正又は負の電圧を発生し、それを補うように他の電力変換器が極性の異なる電圧を発生させるようにしてもよい。
【０１３１】
さらに、図１０では、半サイクルで電力収支量を零とする電圧パターンを採用したが、１サイクルの全期間での電力収支量を零とする電圧パターンを採用しても良い。
【０１３２】
次に、図１１乃至図１３を用いて、蓄電システム１の電力変換器４の電力利用率の絶対値を零としたときの動作について説明する。
【０１３３】
図１１は、縦軸に電圧（正，負）を、横軸に時間をとり、図６に示す目標電圧に対する蓄電システム１の負荷側接続端における電圧と、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電圧との関係（１サイクル分）を示す。
【０１３４】
図１１では、上から順に、蓄電システム１の負荷側接続端に発生する電圧Ｖｏｕｔ、電力変換器４の交流端子４３に発生する電圧Ｖ４、電力変換器５の交流端子に発生する電圧Ｖ５、電力変換器６の交流端子に発生する電圧Ｖ６、電力変換器７の交流端子に発生する電圧Ｖ７を示す。
【０１３５】
また、図１１では、縦軸と横軸との交点を基準０として、基準０よりも上側を正、基準０よりも下側を負としている。
【０１３６】
さらに、図１１では、蓄電システム１の目標電圧、すなわち中央制御装置１２において演算され、中央制御装置１２から電力変換器４の制御装置４４及び電力変換装置５，６，７のそれぞれの制御装置に信号伝送された目標電圧（正弦波状の変調波）を点線で示す。
【０１３７】
図１１に示すように、電力変換器４の交流端子４３に発生する電圧パターンは、図７に示す電圧パターンとは異なり、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とするために、時刻０から時刻Ｔ3の期間及び時刻Ｔ6から時刻Ｔ9の期間において負の電圧を発生させ、電圧を正とする期間を時刻Ｔ′4から時刻Ｔ′5の期間に短縮している。
【０１３８】
ここで、電力変換器４の交流端子４３に発生する電圧パターンを、図１０に示す、電力利用率を零とする電圧パターンとし、電力変換器５，６，７の電圧パターンを、図７に示す電圧パターンとし、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７の交流端子に発生させた電圧を合成した場合、蓄電システム１の負荷側接続端に発生させた電圧は、蓄電システム１に対する目標電圧とすることが困難となり、交流電源系統２から蓄電システム１に供給された電力の蓄電システム１における受電量が少なくなる。
【０１３９】
このため、本実施形態では、電力変換器５の交流端子に発生させる正の電圧の期間を時刻Ｔ2から時刻Ｔ7の期間に、電力変換器６の交流端子に発生させる正の電圧の期間を時刻Ｔ2から時刻Ｔ8の期間に、電力変換器７の交流端子に発生させる正の電圧の期間を時刻０から時刻Ｔ9の期間に、それぞれ延長している。こうすることにより、蓄電システム１が交流電源系統２から受電する電力の受電量を、図７に示す通常運転時とほぼ同等にすることができる。
【０１４０】
このような電圧発生期間延長制御は、電力変換器５，６，７のそれぞれの制御装置において、中央制御装置１２から信号伝送された指令値（搬送波と変調波との比較）に基づいて演算された、対応する４つのスイッチング素子の駆動パターンを、信号装置４５、または、外部装置５０から出力される指令値、または、中央制御装置１２から信号伝送された電力利用率の指令値に基づいて演算された、対応する４つのスイッチング素子の電圧発生期間延長用補正駆動パターンによって補正することにより実現することができる。電圧発生期間延長用補正駆動パターンは、電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生させる４つの電圧パターンのそれぞれに対応して演算される。
【０１４１】
図１２は、縦軸に電流（正，負）を、横軸に時間をとり、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に流れる電流の関係（１サイクル分）を示す。
【０１４２】
図１２では、上から順に、電力変換器４の交流端子４３に流れる電流Ｉ４、電力変換器５の交流端子に流れる電流Ｉ５、電力変換器６の交流端子に流れる電流Ｉ６、電力変換器７の交流端子に流れる電流Ｉ７を示す。
【０１４３】
また、図１２では、縦軸と横軸との交点を基準０として、基準０よりも上側を正、基準０よりも下側を負としている。
【０１４４】
図６と図１２とを比較して明らかなように、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に流れる電流（図１２参照）は、振幅（幅及び高さ）及び位相が、変圧器３と蓄電システム１の負荷側接続端との間に流れる電流（図６参照）と同じになる。
【０１４５】
図１３は、縦軸に電力（正，負）を、横軸に時間をとり、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電力（１サイクル分）の関係を示す。
【０１４６】
図１３では、上から順に、電力変換器４の交流端子４３に発生する電力Ｐ４、電力変換器５の交流端子に発生する電力Ｐ５、電力変換器６の交流端子に発生する電力Ｐ６、電力変換器７の交流端子に発生する電力Ｐ７を示す。
【０１４７】
また、図１３では、縦軸と横軸との交点を基準０として、基準０よりも上側を正、基準０よりも下側を負としている。
【０１４８】
電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電力は、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電圧（図１１参照）と、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に流れる電流（図１２参照）との積算値となる。
【０１４９】
具体的には、時刻０から時刻Ｔ9の期間では、時刻Ｔ′4からの時刻Ｔ′5の期間において正の電力が、時刻０からの時刻Ｔ3の期間及び時刻Ｔ6からの時刻Ｔ9の期間において負の電力が、それぞれ、電力変換器４の交流端子４３に発生する。
【０１５０】
尚、電力の正の方向は、蓄電システム１が交流電源系統２から受電している状態を、電力の負の方向は、蓄電システム１から交流電源系統２に放電している状態を、それぞれ示す。
【０１５１】
ここで、電力変換器４の上記各期間における電力積算量、すなわちハッチング部分（波形によって囲まれた部分の面積）をそれぞれ、Ｓ′42，Ｓ′41，Ｓ′43と定義すると、それらの間には以下の関係が成立する。
【０１５２】
【数３】
2012253862.tif 000005
【０１５３】
また、時刻０から時刻Ｔ9の期間では、時刻Ｔ2からの時刻Ｔ7期間において電力変換器５の交流端子に、時刻Ｔ1からの時刻Ｔ8の期間において電力変換器６の交流端子に、時刻０からの時刻Ｔ9の期間において電力変換器７の交流端子に、それぞれ、正の電力が発生する。
【０１５４】
さらに、時刻Ｔ9から時刻Ｔ10の期間では、時刻０から時刻Ｔ9の期間において得られた正又は負の電力と同じ期間（同じ振幅の幅）及び同じ振幅の高さ（絶対値）で、正又は負の電圧と振幅の向きが同じ正又は負の電力が発生する。
【０１５５】
ここで、電力変換器５，６，７のそれぞれの上記各期間における電力積算量、すなわちハッチング部分（波形によって囲まれた部分の面積）をそれぞれＳ′5，Ｓ′6，Ｓ′7と定義すると、図９に示す電力変換器５，６，７のそれぞれの電力積算量Ｓ5，Ｓ6，Ｓ7との間には以下の関係が成立する。
【０１５６】
【数４】
2012253862.tif 000006
【０１５７】
【数５】
2012253862.tif 000007
【０１５８】
【数６】
2012253862.tif 000008
【０１５９】
このように、本実施形態では、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零にして、電力変換器４の１サイクル期間中の電力積算量をほぼ零とすることができると共に、電力変換器５の交流端子に発生させる正の電圧の期間を時刻Ｔ2から時刻Ｔ7の期間に、電力変換器６の交流端子に発生させる正の電圧の期間を時刻Ｔ2から時刻Ｔ8の期間に、電力変換器７の交流端子に発生させる正の電圧の期間を時刻０から時刻Ｔ9の期間に、それぞれ延長して、電力変換器５，６，７の交流端子に発生させる電力量を大きくし、蓄電システム１が交流電源系統２から受電する電力の受電量を、図７に示す通常運転時とほぼ同等にすることができる。
【０１６０】
従って、本実施形態では、蓄電システム１と交流電源系統２との間において授受される電力量をほぼ同じ状態に保ったまま、特定の電力変換器の電力積算量をほぼ零とすることができる。
【０１６１】
《蓄電システム１の動作の説明（３）》
次に、図１４乃至図１６を用いて、蓄電システム１の電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とするときの別の動作について説明する。
【０１６２】
図１４は、縦軸に電圧（正，負）を、横軸に時間をとり、図６に示す目標電圧に対する蓄電システム１の負荷側接続端における電圧と、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電圧との関係（１サイクル分）を示す。
【０１６３】
図１４では、上から順に、蓄電システム１の負荷側接続端に発生する電圧Ｖｏｕｔ、電力変換器４の交流端子４３に発生する電圧Ｖ４、電力変換器５の交流端子に発生する電圧Ｖ５、電力変換器６の交流端子に発生する電圧Ｖ６、電力変換器７の交流端子に発生する電圧Ｖ７を示す。
【０１６４】
また、図１４では、縦軸と横軸との交点を基準０として、基準０よりも上側を正、基準０よりも下側を負としている。
【０１６５】
さらに、図１４では、蓄電システム１の目標電圧、すなわち中央制御装置１２において演算され、中央制御装置１２から電力変換器４の制御装置４４及び電力変換装置５，６，７のそれぞれの制御装置に信号伝送された目標電圧（正弦波状の変調波）を点線で示す。
【０１６６】
図１４に示すように、電力変換器４の交流端子４３に発生する電圧パターンは、図７及び図１１に示す電圧パターンとは異なり、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とするために、時刻０から時刻Ｔ9の期間及び時刻Ｔ9から時刻Ｔ10の期間の全ての期間において、電力変換器４の交流端子４３に発生する電圧が零に保持されている。
【０１６７】
また、電力変換器５，６，７の交流端子には、振幅の基準電位及び幅の異なる矩形波状の電圧が発生している。
【０１６８】
具体的には、時刻０から時刻Ｔ9の期間では、時刻Ｔ31から時刻Ｔ41の期間において電力変換器５の交流端子に、時刻Ｔ21から時刻Ｔ51の期間において電力変換器６の交流端子に、時刻Ｔ11から時刻Ｔ61の期間において電力変換器７の交流端子に、それぞれ、振幅の高さが同じ正の電圧が発生する。また、時刻Ｔ9から時刻Ｔ10の期間では、時刻０から時刻Ｔ9の期間において発生させた正の電圧と同じ期間（同じ振幅の幅）及び同じ振幅の高さ（絶対値）で、正の電圧とは振幅の向きが逆の電圧（負の電圧）が、正の電圧とは対称的に発生する。
【０１６９】
電力変換器５，６，７の交流端子に発生した電圧は合成される。この結果、蓄電システム１の負荷側接続端には、目標電圧に対応した階段状の電圧が発生する。
【０１７０】
ここで、電力変換器４の交流端子４３に発生する電圧パターンを零とし、蓄電システム１の負荷側接続端に発生させる電圧を、電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生させた電圧の合成から生成するためには、中央制御装置１２において演算され、中央制御装置１２から電力変換器４の制御装置４４及び電力変換装置５，６，７のそれぞれの制御装置に信号伝送された指令値（変調波）の振幅を、図７及び図１１に示す電圧パターンよりも小さくすればよい。こうすることにより、電力変換器４の交流端子４３に発生する電圧パターンを零とし、蓄電システム１の負荷側接続端に発生させる電圧を、電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生させた電圧の合成から生成することができる。但し、蓄電システム１の負荷側接続端に発生する電圧の振幅も、図７及び図１１に示す蓄電システム１の負荷側接続端における電圧よりも小さくなる。
【０１７１】
図１５は、縦軸に電流（正，負）を、横軸に時間をとり、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に流れる電流の関係（１サイクル分）を示す。
【０１７２】
図１５では、上から順に、電力変換器４の交流端子４３に流れる電流Ｉ４、電力変換器５の交流端子に流れる電流Ｉ５、電力変換器６の交流端子に流れる電流Ｉ６、電力変換器７の交流端子に流れる電流Ｉ７を示す。
【０１７３】
また、図１５では、縦軸と横軸との交点を基準０として、基準０よりも上側を正、基準０よりも下側を負としている。
【０１７４】
図６と図１５とを比較して明らかなように、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に流れる電流（図１５参照）は、振幅（幅及び高さ）及び位相が、変圧器３と蓄電システム１の負荷側接続端との間に流れる電流（図６参照）と同じになる。
【０１７５】
図１６は、縦軸に電力（正，負）を、横軸に時間をとり、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電力（１サイクル分）の関係を示す。
【０１７６】
図１６では、上から順に、電力変換器４の交流端子４３に発生する電力Ｐ４、電力変換器５の交流端子に発生する電力Ｐ５、電力変換器６の交流端子に発生する電力Ｐ６、電力変換器７の交流端子に発生する電力Ｐ７を示す。
【０１７７】
また、図１６では、縦軸と横軸との交点を基準０として、基準０よりも上側を正、基準０よりも下側を負としている。
【０１７８】
電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電力は、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に発生する電圧（図１４参照）と、電力変換器４の交流端子４３及び電力変換器５，６，７のそれぞれの交流端子に流れる電流（図１５参照）との積算値となる。
【０１７９】
具体的には、時刻０から時刻Ｔ9の期間の全てにおいて、電力変換器４の交流端子４３に発生する電力が零になる。
【０１８０】
また、時刻０から時刻Ｔ9の期間では、時刻Ｔ31から時刻Ｔ41の期間において電力変換器５の交流端子に、時刻Ｔ21から時刻Ｔ51の期間において電力変換器６の交流端子に、時刻Ｔ11から時刻Ｔ61の期間において電力変換器７の交流端子に、それぞれ、正の電力が発生する。
【０１８１】
さらに、時刻Ｔ9から時刻Ｔ10の期間では、時刻０から時刻Ｔ9の期間において得られた正の電力と同じ期間（同じ振幅の幅）及び同じ振幅の高さ（絶対値）で、正の電圧と振幅の向きが同じ正の電力が発生する。
【０１８２】
以上説明した場合においても、特定の電力変換器の電力積算量をほぼ零とし、特定の電力変換器の電力積算量をほぼ零とすることができる。
【０１８３】
《電力利用率制御による作用効果》
以上説明した本実施形態によれば、図１０乃至図１６を用いて説明したように、特定の電力変換器の電力利用率の絶対値を零とし、特定の電力変換器の電力積算量をほぼ零とすることができる。これにより、本実施形態によれば、蓄電システム１の運転中にも関わらず、特定の電力変換器に電気的に接続された蓄電装置の複数の電気的に並列に接続された蓄電モジュールを選択的に主回路から切り離すことができる。このように、蓄電システム１の運転中に蓄電モジュールを選択的に主回路から切り離すことができると、蓄電システム１の運転中に、切り離した蓄電モジュールを構成する複数の蓄電池を交換することができる。
【０１８４】
具体的には、図５に示すように、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子をオンし、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂを主回路（電力変換器４）に電気的に接続させている状態から、図１７に示すように、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とした後、開閉器８２ａのスイッチング素子をオフし、蓄電モジュール８１ａを主回路（電力変換器４）から電気的に切り離すことによって、蓄電モジュール８１ａを構成する複数の蓄電池８３ａを交換することができる。
【０１８５】
ここで、蓄電モジュール８１ａを選択して切り離した場合、主回路に電気的に接続されている蓄電モジュール８１ｂには、電気理論上、電気的に並列に接続されていた蓄電モジュール８１ａに流れていた分の電流が増え、２倍の電流が流れることになる。通常、蓄電池に規定以上の電流が流れると、その蓄電池の劣化が加速され、寿命が短くなる。これにより、蓄電モジュール８１ｂを構成する複数の蓄電池８３ｂの寿命が大幅に短くなると考えられる。しかし、本実施形態では、蓄電モジュール８１ｂを構成する複数の蓄電池８３ｂの寿命を大きく変化させることがない。その理由は、本実施形態では、繰り返し述べているように、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とし、１サイクルの蓄電モジュール８１ｂの電力収支を零としているので、蓄電モジュール８１ｂを構成する複数の蓄電池８３ｂの負担の増大を最小限に留めることができるからである。
【０１８６】
また、図５に示す状態から、図１８に示すように、空の蓄電モジュール８１ｃに、別の蓄電器、例えばコンデンサ８４を設け、開閉器８２ｃのスイッチング素子をオンして、蓄電モジュール８１ｃのコンデンサ８４を主回路（電力変換器４）に電気的に接続し、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とした後、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子をオフし、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂを主回路（電力変換器４）から電気的に切り離すことによって、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂを構成する複数の蓄電池８３ａ，８３ｂを交換することができる。
【０１８７】
この際、本実施形態では、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零としていることから、１サイクルのコンデンサ８４の電力収支は零となり、コンデンサ８４の容量を適切に選ぶことにより、動作中にも電力変換器４の負荷側接続端（交流端子４３）側の電圧値をほぼ一定に保つことが可能である。これにより、蓄電システム１の負荷側接続端に発生する電圧の振幅の最大値を変化させることなく、かつ蓄電システム１を停止することなく、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂの複数の蓄電池８３ａ，８３ｂを交換することができる。
【０１８８】
さらに、図５に示す状態から、図１９に示すように、空の蓄電モジュール８１ｃに、電気的に直列に接続された複数の蓄電池８３ｃを設け、開閉器８２ｃのスイッチング素子をオンして、蓄電モジュール８１ｃのコンデンサ８４を主回路（電力変換器４）に電気的に接続し、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とした後、開閉器８２ａのスイッチング素子をオフし、蓄電モジュール８１ａを主回路（電力変換器４）から電気的に切り離すことによって、蓄電モジュール８１ａを構成する複数の蓄電池８３ａを交換することができる。
【０１８９】
この際、本実施形態では、電力変換器４に電気的に接続される蓄電モジュールの状態を、図５の状態と同様の運転条件に以降できると共に、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とすることから、複数の蓄電池８３ｃの充電状態の変化を最小限に抑え、かつ蓄電システム１を停止することなく、蓄電モジュール８１ａの複数の蓄電池８３ａを交換することができる。
【０１９０】
さらにまた、図５に示す状態から、図２０に示すように、空の蓄電モジュール８１ｃに、電気的に直列に接続された複数の蓄電池８３ｃを設け、開閉器８２ｃのスイッチング素子をオンして、蓄電モジュール８１ｃのコンデンサ８４を主回路（電力変換器４）に電気的に接続し、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とした後、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子をオフし、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂを主回路（電力変換器４）から電気的に切り離すことによって、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂを構成する複数の蓄電池８３ａ，８３ｂを交換することができる。
【０１９１】
この際、本実施形態では電力変換器４の電力利用率の絶対値を零とすることから、複数の蓄電池８３ｃの充電状態の変化を最小限に抑え、かつ蓄電システム１を停止することなく、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂの複数の蓄電池８３ａ，８３ｂを交換することができる。
【０１９２】
《蓄電システム１の非停止による蓄電池の交換手順》
次に、図２１乃至図３２を用いて、図１７乃至図２０を用いて説明した蓄電池の交換手順について、具体的に説明する。
【０１９３】
図２１乃至図２３は、図１７に示す蓄電池の交換手順示す。蓄電池の交換実施のトリガとしては、信号装置４５からの信号に基づく場合と、外部装置５０からの信号に基づく場合とがある。
【０１９４】
図２１は、信号装置４５からの信号をとトリガとして、蓄電池を交換する手順を示す。
【０１９５】
ステップＳ２１０１において、信号装置４５のボタン又はレバーが操作されてオンされると、信号装置４５から信号が出力される。ステップＳ２１０２において、電力変換器４の制御装置４４が、信号装置４５から出力された信号を受信すると、ステップＳ２１０３において、電力変換器４の制御装置４４は、信号装置４５から出力された信号に基づいて、電力変換器４の電力利用率の絶対値をほぼ零に変化させる。これにより、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になると、ステップ２１０４において、開閉器８２ａのスイッチング素子がオフされ、蓄電モジュール８１ａが主回路（電力変換器４）から電気的に切り離される。そして、ステップ２１０５において、蓄電モジュール８１ａの複数の蓄電池８３ａの状態を確認し、交換が必要な蓄電池８３ａがある場合には、その蓄電池８３ａを新品の蓄電池に交換する。予め交換が必要な蓄電器８３ａが判っている場合には、ステップ２１０４の処理後、ステップ２１０５において、交換が必要な蓄電池８３ａを新品の蓄電池に交換する。
【０１９６】
図２２は、外部装置５０からの信号をとトリガとして、蓄電池を交換する手順を示す。
【０１９７】
ステップＳ２２０１において、電力変換器４の制御装置４４が、外部装置５０から出力された信号を受信すると、ステップＳ２２０１において、電力変換器４の制御装置４４は、外部装置５０から出力された信号に基づいて、電力変換器４の電力利用率の絶対値をほぼ零に変化させる。これにより、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になると、ステップ２２０３において、開閉器８２ａのスイッチング素子がオフされ、蓄電モジュール８１ａが主回路（電力変換器４）から電気的に切り離される。そして、ステップ２２０４において、交換が必要な蓄電池８３ａを新品の蓄電池に交換する。
【０１９８】
図２３は、図２１又は図２２による蓄電池の交換手順を実施したときの各機器の動作や状態の時間的な変化及び信号や特性の時間的な変化を示す。
【０１９９】
図２３では、横軸に時間をとり、縦軸に、図上方より、信号装置４５又は外部装置５０から出力される信号の状態、電力変換器４の電力利用率の絶対値の変化状態、開閉器８２ａのスイッチング素子のスイッチング状態、開閉器８２ｂのスイッチング素子のスイッチング状態、開閉器８２ｃのスイッチング素子のスイッチング状態、蓄電モジュール８１ａの接続状態、蓄電モジュール８１ｂの接続状態及び蓄電モジュール８１ｃの接続状態を、それぞれとる。
【０２００】
また、図２３では、各状態において、縦軸と横軸との交点を、「ＯＦＦ」或いは「０」若しくは「非接続」とし、その交点よりも上側を「ＯＮ」或いは「１」若しくは「接続」としている。
【０２０１】
時刻０から時刻Ｔ231の期間では、信号装置４５又は外部装置５０からの信号が無く、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子がオンの状態で、電力利用率が１の電力変換器４に蓄電モジュール８１ａ，８１ｂの複数の蓄電池８３ａ，８３ｂが電気的に接続されている状態にある。また、蓄電モジュール８１ｃには蓄電池が設けられていないことから、その接続状態は非接続の状態にあり、開閉器８２ｃのスイッチング素子もオフの状態にある。
【０２０２】
時刻Ｔ231において、信号装置４７又は外部装置５０から信号が出力され、信号の状態がオンの状態になると、所定時間を経過した時刻Ｔ232において、電力変換器４の電力利用率の絶対値が低下し始め、時刻Ｔ233において、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になる。この後、所定時間を経過した時刻Ｔ234において、開閉器８２ａのスイッチング素子がオフになり、所定時間を経過した時刻Ｔ235において、蓄電モジュール８１ａが電力変換器４から電気的に切り離される。時刻Ｔ235以降では、その状態が維持され、蓄電池８３ａの交換が行われる。
【０２０３】
尚、電力変換器４の電力利用率の絶対値を零にするにあたっては、図２３に示すように、電力変換器４の電力利用率の絶対値をリニア（ランプ状）に減少変化させたが、ステップ状に減少変化させるようにしてもよいし、電力変換器４の電力利用率の絶対値の単位時間に対する減少度合いを時間に対して変化させるようにしてもよい。
【０２０４】
図２４乃至図２６は、図１８に示す蓄電池の交換手順示す。
【０２０５】
図２４は、信号装置４５からの信号をとトリガとして、蓄電池を交換する手順を示す。
【０２０６】
まず、ステップＳ２４０１において、蓄電モジュール８１ｃにコンデンサ８４を設置する。次に、ステップＳ２４０２において、信号装置４５のボタン又はレバーが操作されてオンされると、信号装置４５から信号が出力される。ステップＳ２４０３において、電力変換器４の制御装置４４が、信号装置４５から出力された信号を受信すると、ステップＳ２４０４において、電力変換器４の制御装置４４は、信号装置４５から出力された信号に基づいて、電力変換器４の電力利用率の絶対値をほぼ零に変化させる。これにより、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になると、ステップ２４０５において、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子がオフされて、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂが主回路（電力変換器４）から電気的に切り離されると共に、開閉器８２ｃのスイッチング素子がオンされて、蓄電モジュール８１ｃが主回路（電力変換器４）に電気的に接続される。そして、ステップ２４０６において、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂの複数の蓄電池８３ａ，８３ｂの状態を確認し、交換が必要な蓄電池８３ａ，８１ｂがある場合には、その蓄電池８３ａ，８３ｂを新品の蓄電池に交換する。予め交換が必要な蓄電器８３ａ，８３ｂが判っている場合には、ステップ２４０５の処理後、ステップ２４０６において、交換が必要な蓄電池８３ａ，８３ｂを新品の蓄電池に交換する。
【０２０７】
図２５は、外部装置５０からの信号をとトリガとして、蓄電池を交換する手順を示す。
【０２０８】
まず、ステップＳ２５０１において、蓄電モジュール８１ｃにコンデンサ８４を設置する。次に、ステップＳ２５０２において、電力変換器４の制御装置４４が、外部装置５０から出力された信号を受信すると、ステップＳ２５０３において、電力変換器４の制御装置４４は、外部装置５０から出力された信号に基づいて、電力変換器４の電力利用率の絶対値をほぼ零に変化させる。これにより、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になると、ステップ２５０４において、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子がオフされて、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂが主回路（電力変換器４）から電気的に切り離されると共に、開閉器８２ｃのスイッチング素子がオンされて、蓄電モジュール８１ｃが主回路（電力変換器４）から電気的に接続される。そして、ステップ２５０５において、交換が必要な蓄電池８３ａ，８３ｂを新品の蓄電池に交換する。
【０２０９】
図２６は、図２４又は図２５による蓄電池の交換手順を実施したときの各機器の動作や状態の時間的な変化及び信号や特性の時間的な変化を示す。
【０２１０】
図２６では、横軸に時間をとり、縦軸に、図上方より、信号装置４５又は外部装置５０から出力される信号の状態、電力変換器４の電力利用率の絶対値の変化状態、開閉器８２ａのスイッチング素子のスイッチング状態、開閉器８２ｂのスイッチング素子のスイッチング状態、開閉器８２ｃのスイッチング素子のスイッチング状態、蓄電モジュール８１ａの接続状態、蓄電モジュール８１ｂの接続状態及び蓄電モジュール８１ｃの接続状態を、それぞれとる。
【０２１１】
また、図２６では、各状態において、縦軸と横軸との交点を、「ＯＦＦ」或いは「０」若しくは「非接続」とし、その交点よりも上側を「ＯＮ」或いは「１」若しくは「接続」としている。
【０２１２】
時刻０から時刻Ｔ262の期間では、信号装置４５又は外部装置５０からの信号が無く、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子がオンの状態で、電力利用率が１の電力変換器４に蓄電モジュール８１ａ，８１ｂの複数の蓄電池８３ａ，８３ｂが電気的に接続されている状態にある。この状態において、時刻Ｔ261において、蓄電モジュール８１ｃにコンデンサ８４を設け、開閉器８２ｃのスイッチング素子はオフの状態のままにしておく。
【０２１３】
時刻Ｔ262において、信号装置４７又は外部装置５０から信号が出力され、信号の状態がオンの状態になると、所定時間を経過した時刻Ｔ263において、電力変換器４の電力利用率の絶対値が低下し始め、時刻Ｔ264において、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になる。この後、所定時間を経過した時刻Ｔ265において、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子がオフ、開閉器８２ｃのスイッチング素子がオンになり、所定時間を経過した時刻Ｔ266において、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂが電力変換器４から電気的に切り離され、蓄電モジュール８１ｃが電力変換器４に電気的に接続される。時刻Ｔ266以降では、その状態が維持され、蓄電池８３ａ，８３ｂの交換が行われる。
【０２１４】
尚、コンデンサ８４は予め充電されていてもよいし、時刻Ｔ261から時刻Ｔ262の期間にコンデンサ８４を充電するモードを設けて充電するようにしてもよい。
【０２１５】
図２７乃至図２９は、図１９に示す蓄電池の交換手順示す。
【０２１６】
図２７は、信号装置４５からの信号をとトリガとして、蓄電池を交換する手順を示す。
【０２１７】
まず、ステップＳ２７０１において、蓄電モジュール８１ｃに、電気的に直列に接続された複数の蓄電池８３ｃを設置する。次に、ステップＳ２７０２において、信号装置４５のボタン又はレバーが操作されてオンされると、信号装置４５から信号が出力される。ステップＳ２７０３において、電力変換器４の制御装置４４が、信号装置４５から出力された信号を受信すると、ステップＳ２７０４において、電力変換器４の制御装置４４は、信号装置４５から出力された信号に基づいて、電力変換器４の電力利用率の絶対値をほぼ零に変化させる。これにより、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になると、ステップ２７０５において、開閉器８２ａのスイッチング素子がオフされて、蓄電モジュール８１ａが主回路（電力変換器４）から電気的に切り離されると共に、開閉器８２ｃのスイッチング素子がオンされて、蓄電モジュール８１ｃが主回路（電力変換器４）に電気的に接続される。そして、ステップ２７０６において、蓄電モジュール８１ａの複数の蓄電池８３ａの状態を確認し、交換が必要な蓄電池８３ａがある場合には、その蓄電池８３ａを新品の蓄電池に交換する。予め交換が必要な蓄電器８３ａが判っている場合には、ステップ２７０５の処理後、ステップ２７０６において、交換が必要な蓄電池８３ａを新品の蓄電池に交換する。
【０２１８】
図２８は、外部装置５０からの信号をとトリガとして、蓄電池を交換する手順を示す。
【０２１９】
まず、ステップＳ２８０１において、蓄電モジュール８１ｃに、電気的に直列に接続された複数の蓄電池８３ｃを設置する。次に、ステップＳ２８０２において、電力変換器４の制御装置４４が、外部装置５０から出力された信号を受信すると、ステップＳ２８０３において、電力変換器４の制御装置４４は、外部装置５０から出力された信号に基づいて、電力変換器４の電力利用率の絶対値をほぼ零に変化させる。これにより、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になると、ステップ２８０４において、開閉器８２ａのスイッチング素子がオフされて、蓄電モジュール８１ａが主回路（電力変換器４）から電気的に切り離されると共に、開閉器８２ｃのスイッチング素子がオンされて、蓄電モジュール８１ｃが主回路（電力変換器４）から電気的に接続される。そして、ステップ２８０５において、交換が必要な蓄電池８３ａを新品の蓄電池に交換する。
【０２２０】
図２９は、図２７又は図２８による蓄電池の交換手順を実施したときの各機器の動作や状態の時間的な変化及び信号や特性の時間的な変化を示す。
【０２２１】
図２９では、横軸に時間をとり、縦軸に、図上方より、信号装置４５又は外部装置５０から出力される信号の状態、電力変換器４の電力利用率の絶対値の変化状態、開閉器８２ａのスイッチング素子のスイッチング状態、開閉器８２ｂのスイッチング素子のスイッチング状態、開閉器８２ｃのスイッチング素子のスイッチング状態、蓄電モジュール８１ａの接続状態、蓄電モジュール８１ｂの接続状態及び蓄電モジュール８１ｃの接続状態を、それぞれとる。
【０２２２】
また、図２９では、各状態において、縦軸と横軸との交点を、「ＯＦＦ」或いは「０」若しくは「非接続」とし、その交点よりも上側を「ＯＮ」或いは「１」若しくは「接続」としている。
【０２２３】
時刻０から時刻Ｔ292の期間では、信号装置４５又は外部装置５０からの信号が無く、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子がオンの状態で、電力利用率が１の電力変換器４に蓄電モジュール８１ａ，８１ｂの複数の蓄電池８３ａ，８３ｂが電気的に接続されている状態にある。この状態において、時刻Ｔ291において、蓄電モジュール８１ｃに、電気的に直列に接続された複数の蓄電池８３ｃを設け、開閉器８２ｃのスイッチング素子はオフの状態のままにしておく。
【０２２４】
時刻Ｔ292において、信号装置４７又は外部装置５０から信号が出力され、信号の状態がオンの状態になると、所定時間を経過した時刻Ｔ293において、電力変換器４の電力利用率の絶対値が低下し始め、時刻Ｔ294において、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になる。この後、所定時間を経過した時刻Ｔ295において、開閉器８２ａのスイッチング素子がオフ、開閉器８２ｃのスイッチング素子がオンになり、所定時間を経過した時刻Ｔ296において、蓄電モジュール８１ａが電力変換器４から電気的に切り離され、蓄電モジュール８１ｃが電力変換器４に電気的に接続される。時刻Ｔ296以降では、その状態が維持され、蓄電池８３ａの交換が行われる。
【０２２５】
尚、複数の蓄電池８３ｃは予め充電されていてもよいし、時刻Ｔ291から時刻Ｔ292の期間に複数の蓄電池８３ｃを充電するモードを設けて充電するようにしてもよい。
【０２２６】
図３０乃至図３２は、図２０に示す蓄電池の交換手順示す。
【０２２７】
図３０は、信号装置４５からの信号をとトリガとして、蓄電池を交換する手順を示す。
【０２２８】
まず、ステップＳ３００１において、蓄電モジュール８１ｃに、電気的に直列に接続された複数の蓄電池８３ｃを設置する。次に、ステップＳ３００２において、信号装置４５のボタン又はレバーが操作されてオンされると、信号装置４５から信号が出力される。ステップＳ３００３において、電力変換器４の制御装置４４が、信号装置４５から出力された信号を受信すると、ステップＳ３００４において、電力変換器４の制御装置４４は、信号装置４５から出力された信号に基づいて、電力変換器４の電力利用率の絶対値をほぼ零に変化させる。これにより、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になると、ステップ３００５において、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子がオフされて、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂが主回路（電力変換器４）から電気的に切り離されると共に、開閉器８２ｃのスイッチング素子がオンされて、蓄電モジュール８１ｃが主回路（電力変換器４）に電気的に接続される。そして、ステップ３００６において、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂの複数の蓄電池８３ａ，８３ｂの状態を確認し、交換が必要な蓄電池８３ａ，８３ｂがある場合には、その蓄電池８３ａ，８３ｂを新品の蓄電池に交換する。予め交換が必要な蓄電器８３ａ，８３ｂが判っている場合には、ステップ３００５の処理後、ステップ３００６において、交換が必要な蓄電池８３ａ，８３ｂを新品の蓄電池に交換する。
【０２２９】
図３１は、外部装置５０からの信号をとトリガとして、蓄電池を交換する手順を示す。
【０２３０】
まず、ステップＳ３１０１において、蓄電モジュール８１ｃに、電気的に直列に接続された複数の蓄電池８３ｃを設置する。次に、ステップＳ３１０２において、電力変換器４の制御装置４４が、外部装置５０から出力された信号を受信すると、ステップＳ３１０３において、電力変換器４の制御装置４４は、外部装置５０から出力された信号に基づいて、電力変換器４の電力利用率の絶対値をほぼ零に変化させる。これにより、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になると、ステップ３１０４において、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子がオフされて、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂが主回路（電力変換器４）から電気的に切り離されると共に、開閉器８２ｃのスイッチング素子がオンされて、蓄電モジュール８１ｃが主回路（電力変換器４）から電気的に接続される。そして、ステップ３１０５において、交換が必要な蓄電池８３ａ，８３ｂを新品の蓄電池に交換する。
【０２３１】
図３２は、図３０又は図３１による蓄電池の交換手順を実施したときの各機器の動作や状態の時間的な変化及び信号や特性の時間的な変化を示す。
【０２３２】
図３２では、横軸に時間をとり、縦軸に、図上方より、信号装置４５又は外部装置５０から出力される信号の状態、電力変換器４の電力利用率の絶対値の変化状態、開閉器８２ａのスイッチング素子のスイッチング状態、開閉器８２ｂのスイッチング素子のスイッチング状態、開閉器８２ｃのスイッチング素子のスイッチング状態、蓄電モジュール８１ａの接続状態、蓄電モジュール８１ｂの接続状態及び蓄電モジュール８１ｃの接続状態を、それぞれとる。
【０２３３】
また、図３２では、各状態において、縦軸と横軸との交点を、「ＯＦＦ」或いは「０」若しくは「非接続」とし、その交点よりも上側を「ＯＮ」或いは「１」若しくは「接続」としている。
【０２３４】
時刻０から時刻Ｔ322の期間では、信号装置４５又は外部装置５０からの信号が無く、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子がオンの状態で、電力利用率が１の電力変換器４に蓄電モジュール８１ａ，８１ｂの複数の蓄電池８３ａ，８３ｂが電気的に接続されている状態にある。この状態において、時刻Ｔ321において、蓄電モジュール８１ｃに、電気的に直列に接続された複数の蓄電池８３ｃを設け、開閉器８２ｃのスイッチング素子はオフの状態のままにしておく。
【０２３５】
時刻Ｔ322において、信号装置４７又は外部装置５０から信号が出力され、信号の状態がオンの状態になると、所定時間を経過した時刻Ｔ323において、電力変換器４の電力利用率の絶対値が低下し始め、時刻Ｔ324において、電力変換器４の電力利用率の絶対値がほぼ零になる。この後、所定時間を経過した時刻Ｔ325において、開閉器８２ａ，８２ｂのスイッチング素子がオフ、開閉器８２ｃのスイッチング素子がオンになり、所定時間を経過した時刻Ｔ326において、蓄電モジュール８１ａ，８１ｂが電力変換器４から電気的に切り離され、蓄電モジュール８１ｃが電力変換器４に電気的に接続される。時刻Ｔ326以降では、その状態が維持され、蓄電池８３ａ，８３ｂの交換が行われる。
【０２３６】
尚、複数の蓄電池８３ｃは予め充電されていてもよいし、時刻Ｔ321から時刻Ｔ322の期間に複数の蓄電池８３ｃを充電するモードを設けて充電するようにしてもよい。
【０２３７】
《蓄電システム１のハードウエア構成》
次に、図３３から図３７を用いて、蓄電システム１の実際のハードウエア構成について説明する。
【０２３８】
図３３は、図１に示す蓄電システム１の実際のハードウエア構成を示す。
【０２３９】
図３３では、図１に示す蓄電システム１の構成要素の一部を図示省略している。図１では、電力変換器と蓄電装置との接続対を４組備えているが、図３３では、そのうちの３組を図示すると共に、３組目の蓄電装置を構成する蓄電モジュールを１つのみ図示している。
【０２４０】
図３３に示すように、蓄電システム１は、鉄やスチールなどの金属製の設置台３３２を備え、この設置台３３２に、電力変換器と蓄電装置とを４組分、搭載している。
【０２４１】
ここで、設置台３３２の８つの角をそれぞれ、点Ａ〜点Ｈとすると、設置台３３２は、点Ａ〜点Ｄを結ぶことによって形成される長方形状の面ＡＢＣＤ、点Ｅ〜点Ｈを結ぶことによって形成される長方形状の面ＥＦＧＨ、点Ａ，点Ｄ，点Ｅ，点Ｈを結ぶことによって形成される長方形状の面ＡＤＥＨ、点Ｂ，点Ｃ，点Ｆ，点Ｇを結ぶことによって形成される長方形状の面ＢＤＦＧ、点Ａ，点Ｂ，点Ｅ，点Ｆを結ぶことによって形成される長方形状の面ＡＢＥＦ、及び点Ｃ，点Ｄ，点Ｇ，点Ｈを結ぶことによって形成される長方形状の面ＣＤＧＨの６面によって囲まれて形成された６面体であり、６面のうち、対向する面ＡＢＣＤと面ＥＦＧＨとの面積が最も大きく、対向する面ＡＤＥＨと面ＢＣＦＧとの面積が最も小さく、対向する面ＡＢＥＦと面ＣＤＧＨとの面積がそれらの間の大きさの直方体形状の構造体である。
【０２４２】
設置台３３２は、上下２段になるように構成されたラックである。設置台３３２の上下の中間部位には仕切板が設けられている。仕切板は、面ＡＢＥＦ及び面ＣＤＧＨに設けられた天板及び底板と同じ大きさのものである。天板，底板及び仕切板は、面ＡＤＥＨ側及び面ＢＤＦＧ側の縁が、面ＡＤＥＨ及び面ＢＤＦＧの面ＡＢＣＤ側及び面ＥＦＧＨ側の縁に沿って延びるように設けられた細長い支柱板に固定されて保持されている。設置台３３２の面ＡＢＣＤには、面ＡＤＥＨから面ＢＤＦＧに延びるように、上下段のそれぞれに対応して設けられた細長い電力変換器取付板３３２ａ，３３２ｂが設けられ、それぞれ支柱板に固定されて保持されている。設置台３３２の面ＥＦＧＨ側は開放されている。設置台３３２の面ＡＢＣＤ側は電力変換器取付板３３２ａ，３３２ｂによって一部が塞がれている。
【０２４３】
設置台３３２の上段には、２組の蓄電装置を構成する蓄電モジュール３３１ａ〜３３１ｆが設置されている。設置台３３２の下段には、蓄電モジュール３３１ｇを含む、２組の蓄電装置を構成する複数の蓄電モジュールが設置されている。
【０２４４】
蓄電モジュール３３１ａ〜３３１ｇは、それぞれ、対向する２つの長方形状の主面と、この２つの主面に垂直になるように、２つの主面の縁に沿って配置された、主面よりも面積が小さい４つの長方形状の側面とによって囲まれて形成された直方体形状のモジュールケースに、電気的に直列に接続された複数の蓄電池を収納した構造体である。ここで、直方体形状のモジュールケースは、対向する２つの主面間の距離（高さ方向の寸法）が主面の４辺の長さ（奥行き方向と幅方向の寸法）よりも小さい扁平形状をしている。
【０２４５】
蓄電モジュール３３１ａ〜３３１ｇは、それぞれ、設置台３３２の面ＥＦＧＨの開放側から、対応する段に、モジュールケースの面３３１０（側面の一つ）が、設置台３３２の面ＡＢＣＤと向かい合うように挿入されている。これにより、設置台３３２の上段では、モジュールケースの主面が設置台３３２の面ＡＤＥＨ及び面ＢＣＦＧを向くように、蓄電モジュール３３１ａ〜３３１ｆが、設置台３３２の面ＡＤＥＨ及び面ＢＣＦＧの一方側から他方側に向かって並列に配列される。設置台３３２の下段では、蓄電モジュール３３１ｇを含む複数の蓄電モジュールが上段と同様に並列に配列される。モジュールケースの面３３１０には電力変換器との接続端子が設けられており、蓄電モジュールを設置台３３２に挿入することによって、電力変換器との接続されるように構成されている。
【０２４６】
電力変換器取付板３３２ａの蓄電モジュール３３１ａ〜３３１ｆ側とは反対側には、蓄電モジュール３３１ａ〜３３１ｃに対応する電力変換器３３３ａと、蓄電モジュール３３１ｄ〜３３１ｆに対応する電力変換器３３３ｂが左右に並んで取り付けられている。電力変換器取付板３３２ａの、蓄電モジュール３３１ｇを含む複数の蓄電モジュール側とは反対側には、蓄電モジュール３３１ｇを含む複数の蓄電モジュールに対応する電力変換器３３３ｃと、残りの複数の蓄電モジュールに対応する電力変換器（図示省略）が左右に並んで取り付けられている。
【０２４７】
以上のように構成された蓄電システム１では、蓄電池を交換する場合、交換する蓄電池を含む蓄電モジュール、例えば蓄電モジュール３３１ｇを、設置台３３２に面ＥＦＧＨの開放側から、設置台３３２の面ＡＢＣＤ側とは反対方向に水平に引き出すだけで、容易に取り外すことができる。また、電力変換器は３３３ａ〜３３３ｃを含む複数の電力変換器が蓄電モジュール３３１ｄ〜３３１ｇから分離されて電力変換器設置板３３２ａ，３３２ｂに保持されているので、交換する蓄電池を含む蓄電モジュール、例えば蓄電モジュール３３１ｇを取り外すとき、電力変換器は３３３ａ〜３３３ｃを含む複数の電力変換器の取り外しを伴うことなく、蓄電モジュール３３１ｇのみを取り外すことができ、蓄電モジュール３３１ｇの取り外し作業を容易にできる。
【０２４８】
尚、本実施形態では、中央制御装置１２，電圧計測装置１３，電流計測装置１４及び変圧器３の配置やそれらを電気的に接続するケーブルなどの図示を省略したが、それらについては設置台３３２の天板の上或いは設置台３３２の側部に設けられたりする。また、設置台３３２の段数を増やし、その増えた段部分にそれらを設置するようにしてもよい。
【０２４９】
また、本実施形態では、複数の蓄電モジュール３３１ａ〜３３１ｆを横に配列したが、縦に積み上げるようにしてもよい。
【０２５０】
さらに、図１の蓄電システム１のハードウエア構成を説明するにあたって、図３３では、図１で用いた符号とは別の符号を用いたが、図１の電力変換器及び蓄電装置と図３３の電力変換器及び蓄電装置との対応関係は次の通りである。図３４以降においても同様の関係にある。
【０２５１】
電力変換器４⇔電力変換器３３３ａ
電力変換器５⇔電力変換器３３３ｂ
電力変換器６⇔電力変換器３３３ｃ
電力変換器７⇔電力変換器（図示省略。図３４，図３７では電力変換器３３３ｄ）
蓄電モジュール８１ａ，８１ｂ，８１ｃ⇔蓄電モジュール３３１ａ，３３１ｂ，３３１ｃ
蓄電装置９の３つの蓄電モジュール（図示省略）⇔蓄電モジュール３３１ｄ，３３１ｅ，３３１ｆ
蓄電装置１０の３つの蓄電モジュール（図示省略）⇔蓄電モジュール３３１ｇを含んだ３つの蓄電モジュール（図示省略）
蓄電装置１１の３つの蓄電モジュール（図示省略）⇔３つの蓄電モジュール（図示省略）
【０２５２】
図３４は、図３３に示す蓄電システム１の実際のハードウエア構成にバイパス回路を追加したときのハードウエア構成を示す。図３５は、バイパス回路の回路構成を示す。
【０２５３】
図３４に示す蓄電システム１では、電力変換器３３３ａ〜３３３ｄに対応してバイパス回路３４４ａ〜３４４ｄを備えている。バイパス回路３４４ａ〜３４４ｄは、対応する電力変換器３３３ａ〜３３３ｄとは分離して設けられていると共に、対応する電力変換器３３３ａ〜３３３ｄと上下方向に並ぶように、電力変換器設置板３３２ａ，３３２ｂに取り付けられている。
【０２５４】
図３５に示すように、バイパス回路３４４ａは、電力変換器３３３ａのスイッチング回路（図２に示すフルブリッジインバータ回路参照）を構成する第１のアームの中点（上アームのスイッチング素子４１ａのソースと下アームのスイッチング素子４１ｂのドレインとの電気的な接続点）に電気的に接続された中点側端子３３４２の一方と交流端子３３４３の一方との間に電気的に接続された切替スイッチ３３４１ａと、第２のアームの中点（上アームのスイッチング素子４１ｃのソースと下アームのスイッチング素子４１ｄのドレインとの電気的な接続点）に電気的に接続された中点側端子３３４２の他方と交流端子３３４３の他方との間に電気的に接続された切替スイッチ３３４１ｂとを備え、切替スイッチ３３４１ａ，３３４１ｂがオフのとき、中点側端子３３４２の一方と交流端子３３４３の一方とを、中点側端子３３４２の他方と交流端子３３４３の他方とを、それぞれ、電気的に接続し、切替スイッチ３３４１ａ，３３４１ｂがオンのとき、中点側端子３３４２の一方と交流端子３３４３の一方との電気的な接続、中点側端子３３４２の他方と交流端子３３４３の他方との電気的な接続を遮断し、電力変換器３３３ａをバイパスして交流端子３３４３の一方と他方とを電気的に接続する接続切替回路である。
【０２５５】
尚、バイパス回路３４４ｂ，３４４ｃ，３４４ｄもバイパス回路３４４ａと同様に構成されている。
【０２５６】
このように、バイパス回路３４４ａ〜３４４ｄを備え、切替スイッチ３３４１ａ，３３４１ｂをオンさせて交流端子３３４３と中点側端子３３４２との電気的な接続を切り離し、電力変換器３３３ａをバイパスさせて交流端子３３４３の一方と他方とを電気的に接続することにより、蓄電システム１の負荷側接続端の一方から他方までの電気的な直列回路を途中で切断することなく、蓄電システム１の負荷側接続端の一方から他方までの電気的な直列回路から電力変換器３３３ａ〜３３３ｄを電気的に切り離すことができるので、蓄電システム１の運転中に、電力変換器３３３ａ〜３３３ｄを交換することができる。
【０２５７】
図３６は、図３３に示す蓄電システム１の実際のハードウエア構成を一部変更したときのハードウエア構成を示す。
【０２５８】
図３６に示す蓄電システム１では、図３３に示す設置台３３２から電力変換器取付板３３２ａ，３３２ｂを取り外した設置台３６１と、設置台３６１ａとを備えている。設置台３６１には、図３３に示す場合と同様に、蓄電モジュール３３１ａ〜３３１ｇを含む複数の蓄電モジュールを搭載している。設置台３６１ａには、電力変換器３３３ａ〜３３３ｃを含む複数の電力変換器を上下左右に並べて取り付けている。設置台３６１と設置台３６１ａとの間には距離Ｌの間隔を設けているが、間隔を設けなくてもよい。
【０２５９】
図３６に示す蓄電システム１においても、図３３に示す蓄電システム１と同様の作用効果を達成することができる。
【０２６０】
図３７は、図３４に示す蓄電システム１を、図３６に示す蓄電システム１のように構成したときのハードウエア構成を示す。
【０２６１】
図３７に示す蓄電システム１では、図３６に示すように、電力変換器３３３ａ〜３３３ｄを設置台３６１ａに取り付けると共に、図３４に示すバイパス回路３４４ａ〜３４４ｄも設置台３６１ａに取り付けている。バイパス回路３４４ａ〜３４４ｄは、対応する電力変換器３３３ａ〜３３３ｄとは分離して設けられていると共に、対応する電力変換器３３３ａ〜３３３ｄと上下方向に並ぶように、設置台３６１ａに取り付けられている。
【０２６２】
図３７に示す蓄電システム１においても、図３４に示すように、バイパス回路３４４ａ〜３４４ｄが動作することにより、蓄電システム１の負荷側接続端の一方から他方までの電気的な直列回路を途中で切断することなく、蓄電システム１の負荷側接続端の一方から他方までの電気的な直列回路から、対応する電力変換器３３３ａ〜３３３ｄを電気的に切り離すことができるので、蓄電システム１の運転中に、対応する電力変換器３３３ａ〜３３３ｄを交換することができる。また、バイパス回路３４４ａ〜３４４ｄが、対応する電力変換器３３３ａ〜３３３ｄから分離して設けられているので、バイパス回路３４４ａ〜３４４ｄの取り外しを伴うことなく、電力変換器３３３ａ〜３３３ｄのみを取り外して、電力変換器３３３ａ〜３３３ｄを交換することができ、電力変換器３３３ａ〜３３３ｄの取り外し作業を容易にできる。
【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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【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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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