(57)【要約】【課題】複数の太陽光発電モジュールにおける発電電力を効率的に活用することが可能な切替回路を提供する。【解決手段】この切替回路部２２（切替回路）は、機械式のスイッチ回路２６と、機械式のスイッチ回路２６への電流の流入および遮断を切替可能な電子式のスイッチ回路２７とを備え、複数の太陽光発電モジュール２１の少なくとも一部が互いに直列接続される第１接続状態と、複数の太陽光発電モジュール２１の少なくとも一部が互いに並列接続され、または、１つの太陽光発電モジュール２１から蓄電部３に発電電力が供給されるように発電電力出力部２が蓄電部３に接続される、第２接続状態と、をスイッチ回路２６とスイッチ回路２７とにより切り替えられるように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを用いて発電する複数の発電モジュールを含んで構成される発電電力出力部と、前記発電モジュールにおける発電電力が供給される電力変換器および蓄電部とを備えた発電システムに用いられ、前記複数の発電モジュールの接続状態を切替可能な切替回路であって、
前記複数の発電モジュールの接続状態を切り替える機械式スイッチ回路と、
前記機械式スイッチ回路への電流の流入および遮断を切替可能な電子式スイッチ回路とを備え、
前記複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに直列接続される第１接続状態と、
前記複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに並列接続され、または、１つの前記発電モジュールから前記蓄電部に発電電力が供給されるように前記発電電力出力部が前記蓄電部に接続される、第２接続状態と、を前記機械式スイッチ回路と前記電子式スイッチ回路とにより切り替えられるように構成されている、切替回路。
【請求項２】
前記機械式スイッチ回路は、前記複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに直列接続または並列接続されるように接続状態を切り替え可能で、かつ、前記発電電力出力部の接続先を前記電力変換器と前記蓄電部とに切り替え可能なように構成されている、請求項１に記載の切替回路。
【請求項３】
前記機械式スイッチ回路は、前記複数の発電モジュールの接続状態を切り替える第１スイッチ回路と、前記発電電力出力部の接続先である前記電力変換器と前記蓄電部とを切り替える第２スイッチ回路とを含む、請求項１または２に記載の切替回路。
【請求項４】
前記第１接続状態において、前記発電電力出力部は前記電力変換器に接続され、
前記第２接続状態において、前記並列接続された発電モジュールより出力される発電電力が前記蓄電部に供給されるように、前記発電電力出力部が前記蓄電部に接続されるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の切替回路。
【請求項５】
前記第１接続状態において前記複数の発電モジュールの全てを互いに直列接続し、前記第２接続状態において前記複数の発電モジュールのうちの一部を互いに並列接続するとともに、前記並列接続された発電モジュールを前記蓄電部に接続するように構成されている、請求項４に記載の切替回路。
【請求項６】
前記並列接続された発電モジュールが前記蓄電部に接続される場合に、前記並列接続された発電モジュールを、電圧変換器を介さずに、前記蓄電部に接続するように構成されている、請求項４または５に記載の切替回路。
【請求項７】
前記蓄電部へ供給される発電電力の電流値を測定する電流測定部の測定結果に基づいて、前記複数の発電モジュールの接続状態が切り替えられるように構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の切替回路。
【請求項８】
前記発電電力出力部と前記蓄電部との接続および遮断を切替可能な充電用スイッチ回路を介して前記発電電力出力部と前記蓄電部とを接続するように構成され、
前記電流測定部の測定結果に基づいて、前記発電電力出力部と前記蓄電部とが接続または遮断されるとともに、前記第１接続状態と前記第２接続状態とが切り替えられるように構成されている、請求項７に記載の切替回路。
【請求項９】
自然エネルギーを用いて発電する複数の発電モジュールと、前記複数の発電モジュールの接続状態を切り替える切替部と、を含んで構成される発電電力出力部と、前記発電モジュールにおける発電電力が供給される電力変換器および蓄電部とを備えた発電システムに用いられる制御装置であって、
前記蓄電部へ供給される発電電力の電流値を測定する電流測定部により測定された電流値を取得可能に構成され、
前記電流測定部の測定結果に基づいて、
前記複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに直列接続され、前記発電電力出力部が前記電力変換器に接続される第１接続状態と、
前記複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに並列接続され、または、１つの前記発電モジュールから前記蓄電部に発電電力が供給されるように、前記発電電力出力部が前記蓄電部に接続される第２接続状態と、
を前記切替部によって切り替えるように制御する制御装置。
【請求項１０】
前記電流測定部により測定された電流値が所定値よりも大きい場合に、前記発電電力出力部を前記第１接続状態に切り替えるように前記切替部を制御する、請求項９に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記蓄電部を充電する際において、前記電流測定部により測定された電流値が前記所定値以下の場合に、前記発電電力出力部を前記第２接続状態に切り替えるように前記切替部を制御する、請求項９または１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記発電電力出力部と前記蓄電部との間に設けられ、前記発電電力出力部と前記蓄電部との接続および遮断を切替可能な充電用スイッチ回路を切替制御可能に構成され、
前記電流測定部により測定された電流値が所定値以下の場合に、前記充電用スイッチ回路により前記発電電力出力部と前記蓄電部とを接続するとともに前記発電電力出力部を前記第２接続状態に切り替え、
前記電流測定部により測定された電流値が前記所定値よりも大きい場合に、前記充電用スイッチ回路により前記発電電力出力部と前記蓄電部とを遮断するとともに前記発電電力出力部を前記第１接続状態に切り替えるように前記切替部を制御する、請求項１０または１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記発電システムが複数の前記発電電力出力部をさらに備え、
前記複数の発電電力出力部は、前記第１接続状態と前記第２接続状態との切り替えを前記発電電力出力部ごとに切替可能に構成されており、
前記電流測定部の測定結果に基づいて、前記第２接続状態に切り替えることにより前記蓄電部に接続される前記発電電力出力部の数を制御する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記電流測定部の測定結果に基づいて、前記発電電力出力部を前記第２接続状態に切り替えた場合に前記蓄電部へ流れる予測電流値を算出するとともに、前記予測電流値に基づいて前記発電電力出力部を前記第２接続状態に切り替えるように前記切替部を制御する、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記発電電力出力部の電圧を検出する電圧検知部により検出された電圧値を取得可能に構成され、
前記電圧検知部により検出された電圧に基づいて、前記切替部による接続状態の切替状況を判別する、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１６】
自然エネルギーを用いて発電する複数の発電モジュールと、前記複数の発電モジュールの接続状態を切り替える切替部と、を含んで構成される第１発電電力出力部と、
前記発電モジュールにおける発電電力が供給される電力変換器および蓄電部と、
前記蓄電部へ供給される発電電力の電流値を測定する電流測定部とを備え、
前記切替部は、
前記電流測定部の測定結果に基づいて、
前記複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに直列接続され、前記第１発電電力出力部が前記電力変換器に接続される第１接続状態と、
前記複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに並列接続され、または、１つの前記発電モジュールから前記蓄電部に発電電力が供給されるように、前記第１発電電力出力部が前記蓄電部に接続される第２接続状態と、
を切替可能に構成されている、発電システム。
【請求項１７】
複数の前記第１発電電力出力部と、
前記切替部による接続状態の切替を制御する制御部とをさらに備え、
前記複数の第１発電電力出力部は、前記複数の発電モジュールの接続状態を前記第１発電電力出力部ごとに切替可能に構成されており、
前記複数の発電モジュールの接続状態は、前記制御部により制御されるように構成されている、請求項１６に記載の発電システム。
【請求項１８】
互いに直列接続された前記複数の発電モジュールを含んで構成される第２発電電力出力部をさらに備え、
前記第２発電電力出力部は、前記電力変換器に接続され、
前記第１発電電力出力部が前記電力変換器に接続される第１接続状態をとる場合には、前記第１発電電力出力部と前記第２発電電力出力部とは互いに並列接続されるように構成されている、請求項１６または１７に記載の発電システム。
【請求項１９】
前記切替部は、前記複数の発電モジュールの接続状態を切り替えるスイッチ回路を含み、
前記スイッチ回路は、前記複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに直列接続または並列接続されるように接続状態を切り替え可能で、かつ、前記接続状態の切替に連動して、前記第１発電電力出力部の接続先を前記電力変換器と前記蓄電部とに切り替え可能なように構成されている、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項２０】
通常運転時には、前記第１接続状態を取ることにより前記発電モジュールにより発電された電力が前記電力変換器に供給され、
非通常運転時には、前記第２接続状態を取ることにより前記発電モジュールにより発電された電力が前記蓄電部に供給されるように構成されている、請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項２１】
前記蓄電部には、負荷が接続されており、
前記第１接続状態では、前記蓄電部に蓄電された電力が前記負荷に供給され、
前記第２接続状態では、前記並列接続された発電モジュールにより発電された電力と、前記蓄電部に蓄電された電力とが、前記負荷に供給されるように構成されている、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項２２】
前記発電モジュールは、太陽光を用いて発電する太陽光発電モジュールであり、
前記電力変換器は、インバータであり、
前記太陽光発電モジュールは、前記インバータを介して電力系統に接続されており、
前記蓄電部には、負荷が接続されており、
前記蓄電部に蓄電された電力により前記負荷に供給する電力を賄えない恐れがある場合には、前記第２接続状態に切り替えられて、前記並列接続された前記太陽光発電モジュールにより発電された電力と前記蓄電部に蓄電された電力とが前記負荷に供給され、
前記蓄電部に蓄電された電力により前記負荷に供給する電力を賄える場合には、前記第１接続状態に切り替えられて、前記蓄電部に蓄電された電力が前記負荷に供給されながら、前記太陽光発電モジュールにより発電された電力が前記インバータを介して前記電力系統に逆潮流可能なように構成されている、請求項１６〜２２のいずれか１項に記載の発電システム。
【請求項２３】
自然エネルギーを用いて発電する複数の発電モジュールと、前記複数の発電モジュールの接続状態を切り替える切替部と、を含んで構成される発電電力出力部と、
前記発電モジュールにおける発電電力が供給される電力変換器および蓄電部とを備え、
前記切替部は、
前記複数の発電モジュールの接続状態を切り替える機械式スイッチ回路と、
前記機械式のスイッチ回路への電流の流入および遮断を切替可能な電子式スイッチ回路とを含み、
前記電子式スイッチ回路により前記機械式スイッチ回路への電流が遮断された状態で前記機械式スイッチ回路が作動されることにより、前記複数の発電モジュールの接続状態を切り替え可能に構成され、かつ、
前記複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに直列接続され、前記発電電力出力部が前記電力変換器に接続される第１接続状態と、
前記複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに並列接続され、または、１つの前記発電モジュールから前記蓄電部に発電電力が供給されるように、前記発電電力出力部が前記蓄電部に接続される第２接続状態と、
を切替可能に構成されている、発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切替回路、制御装置および発電システムに関し、特に、自然エネルギーを用いて発電する複数の発電モジュールと、蓄電部とを備えた発電システムに用いられる切替回路、制御装置、および、切替部を備えた発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自然エネルギーである太陽光エネルギーを用いて発電する太陽光発電モジュールと、太陽光発電モジュールにより発電した電力を蓄電可能な蓄電部とを備えた発電システムが知られている。このような発電システムにおいては、太陽光発電モジュールにおいて発電された電力を効率的に使用することが求められている。
【０００３】
ここで、従来、太陽光発電モジュールにおいて発電された電力の蓄電池への充電効率を高める構成が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記特許文献１の発電システムでは、複数の太陽光発電モジュールが常時蓄電部に接続されている。また、上記特許文献１の発電システムは、複数の太陽光発電モジュール同士の接続状態を、複数の太陽光発電モジュールが互いに直列接続された直列接続状態と、複数の太陽光発電モジュールが互いに並列接続された並列接続状態とに切り替えることが可能に構成されている。上記特許文献１では、各太陽光発電モジュールの出力電圧が蓄電部の基準電圧よりも小さくなった場合に、並列接続状態から直列接続状態に切り替えることにより、蓄電部の基準電圧よりも大きい出力電圧が得られるので、蓄電部に効率良く充電を行うことが可能である。
【０００５】
また、従来、複数の太陽電池を切替スイッチを介して接続することにより、複数の太陽電池の接続状態（並列接続、直列接続、並列接続および直列接続の組み合わせ接続、特定の太陽電池の切り離しなど）を切り替えることが可能な切替回路が知られている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００６】
上記特許文献２では、負荷に応じて複数の太陽電池の接続状態を切り替えることにより、負荷に応じた電圧を出力することが可能である。また、上記特許文献２には、蓄電装置を介して負荷に出力してもよいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１５３３０６号公報
【特許文献２】特開平１１−１０３５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１および２では、蓄電池（蓄電装置）の容量を考慮していない。このため、蓄電池が満充電である場合には、太陽光発電モジュールにおける発電電力を蓄電することができない。この場合、蓄電できない電力は廃棄することになるので、複数の太陽光発電モジュールにおける発電電力を効率的に活用することができないという問題点がある。
【０００９】
また、余剰電力が発生した場合には、電力系統に逆潮流させることによって太陽光発電モジュールにおける発電電力を効率的に活用する方法が一般的に知られているが、太陽光発電モジュールと蓄電池とを組み合わせたシステムを構築する場合には多くの制限があり、太陽光発電モジュールの発電電力の効率的な利用が困難である。たとえば、逆潮流を行うシステムとする場合には、太陽光発電モジュールと電力系統とをインバータを介して接続するが、電力系統が停電した際にはインバータの駆動を停止させる必要があるので、太陽光発電モジュールの発電電力を利用することができない。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、複数の太陽光発電モジュールにおける発電電力を効率的に活用することが可能な切替回路、制御装置および発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による切替回路は、自然エネルギーを用いて発電する複数の発電モジュールを含んで構成される発電電力出力部と、発電モジュールにおける発電電力が供給される電力変換器および蓄電部とを備えた発電システムに用いられ、複数の発電モジュールの接続状態を切替可能な切替回路であって、複数の発電モジュールの接続状態を切り替える機械式スイッチ回路と、機械式スイッチ回路への電流の流入および遮断を切替可能な電子式スイッチ回路とを備え、複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに直列接続される第１接続状態と、複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに並列接続され、または、１つの発電モジュールから蓄電部に発電電力が供給されるように発電電力出力部が蓄電部に接続される、第２接続状態と、を機械式スイッチ回路と電子式スイッチ回路とにより切り替えられるように構成されている。なお、「電力変換器」とは、直流−直流変換器、直流−交流変換器および交流−交流変換器を含む概念である。
【００１２】
この発明の第２の局面による制御装置は、自然エネルギーを用いて発電する複数の発電モジュールと、複数の発電モジュールの接続状態を切り替える切替部と、を含んで構成される発電電力出力部と、発電モジュールにおける発電電力が供給される電力変換器および蓄電部とを備えた発電システムに用いられる制御装置であって、蓄電部へ供給される発電電力の電流値を測定する電流測定部により測定された電流値を取得可能に構成され、電流測定部の測定結果に基づいて、複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに直列接続され、発電電力出力部が電力変換器に接続される第１接続状態と、複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに並列接続され、または、１つの発電モジュールから蓄電部に発電電力が供給されるように、発電電力出力部が蓄電部に接続される第２接続状態と、を切替部によって切り替えるように制御する。
【００１３】
この発明の第３の局面による発電システムは、自然エネルギーを用いて発電する複数の発電モジュールと、複数の発電モジュールの接続状態を切り替える切替部と、を含んで構成される第１発電電力出力部と、発電モジュールにおける発電電力が供給される電力変換器および蓄電部と、蓄電部へ供給される発電電力の電流値を測定する電流測定部とを備え、切替部は、電流測定部の測定結果に基づいて、複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに直列接続され、第１発電電力出力部が電力変換器に接続される第１接続状態と、複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに並列接続され、または、１つの発電モジュールから蓄電部に発電電力が供給されるように、第１発電電力出力部が蓄電部に接続される第２接続状態と、を切替可能に構成されている。
【００１４】
この発明の第４の局面による発電システムは、自然エネルギーを用いて発電する複数の発電モジュールと、複数の発電モジュールの接続状態を切り替える切替部と、を含んで構成される発電電力出力部と、発電モジュールにおける発電電力が供給される電力変換器および蓄電部とを備え、切替部は、複数の発電モジュールの接続状態を切り替える機械式スイッチ回路と、機械式のスイッチ回路への電流の流入および遮断を切替可能な電子式スイッチ回路とを含み、電子式スイッチ回路により機械式スイッチ回路への電流が遮断された状態で機械式スイッチ回路が作動されることにより、複数の発電モジュールの接続状態を切り替え可能に構成され、かつ、複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに直列接続され、発電電力出力部が電力変換器に接続される第１接続状態と、複数の発電モジュールの少なくとも一部が互いに並列接続され、または、１つの発電モジュールから蓄電部に発電電力が供給されるように、発電電力出力部が蓄電部に接続される第２接続状態と、を切替可能に構成されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、複数の発電モジュールが蓄電部と電力変換器とに選択的に接続される構成において、複数の太陽光発電モジュールにおける発電電力を効率的に活用することができる。また、発電モジュールにおいて発電された電力を、接続先（電力変換器または蓄電部のいずれか一方）に応じた適正な大きさの電圧で各々の接続先に供給することができる。これにより、発電システムの構成を簡略化することができるとともに、電圧変換器を設けることに起因する電力損失を防止することができる。また、効果的にＣＯ２排出量の削減に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態による発電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した第１実施形態による発電システムの発電電力出力部（直列接続状態）の詳細構造を説明するための図である。
【図３】図１に示した第１実施形態による発電システムの発電電力出力部（並列接続状態）の詳細構造を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例による発電システムの発電電力出力部（直列接続状態）の詳細構造を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例による発電システムの発電電力出力部（並列接続状態）の詳細構造を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態による発電システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態の変形例による発電システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３実施形態による発電システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３実施形態の第１変形例による発電システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の第２変形例による発電システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による発電システムの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による発電システムの発電電力出力部の接続切替処理を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の第４実施形態による発電システムの起動時の直列／並列切替確認処理を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１３の直列／並列切替確認処理における表示部の表示の一例である。
【図１５】本発明の第４実施形態の第１変形例による発電システムの発電電力出力部（直列接続状態）の詳細構造を説明するための図である。
【図１６】本発明の第４実施形態の第１変形例による発電システムの発電電力出力部（並列接続状態）の詳細構造を説明するための図である。
【図１７】本発明の第４実施形態の第２変形例による発電システムの発電電力出力部（直列接続状態）の詳細構造を説明するための図である。
【図１８】本発明の第４実施形態の第２変形例による発電システムの発電電力出力部（並列接続状態）の詳細構造を説明するための図である。
【図１９】本発明の第４実施形態の第３変形例による発電システムの発電電力出力部（並列接続状態）の詳細構造を説明するための図である。
【図２０】本発明の第４実施形態の第４変形例による発電システムの発電電力出力部（並列接続状態）の詳細構造を説明するための図である。
【図２１】本発明の第４実施形態の第５変形例による発電システムの構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の第４実施形態の第６変形例による発電システムの構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第５実施形態による発電システムの発電電力出力部の接続切替処理を説明するためのフローチャートである。
【図２４】本発明の第１実施形態の第２の変形例による発電システムの発電電力出力部の直列接続状態を示す図である。
【図２５】本発明の第１実施形態の第２の変形例による発電システムの発電電力出力部の並列接続状態を示す図である。
【図２６】本発明の第１実施形態の第３の変形例による発電システムの発電電力出力部の直列接続状態を示す図である。
【図２７】本発明の第１〜実施形態の第３の変形例による発電システムの発電電力出力部の並列接続状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による発電システム（太陽光発電システム１）の構造を説明する。
【００１９】
本発明の第１実施形態による太陽光発電システム１は、図１に示すように、太陽光を用いて発電した電力を出力する発電電力出力部２と、発電電力出力部２により出力された電力を蓄電可能な蓄電部３と、電力系統５０に接続され、発電電力出力部２より出力された電力を逆潮流が可能となるように電力系統５０に出力するインバータ４と、発電電力出力部２および蓄電部３などを制御する制御部５とを備えている。なお、インバータ４は、本発明の「電力変換器」の一例であり、発電電力出力部２から出力された直流の電力を交流に変換する機能を有している。
【００２０】
発電電力出力部２は、互いに接続された複数（第１実施形態では、５つ）の太陽光発電モジュール２１と、太陽光発電モジュール２１の発電電力をインバータ４側または蓄電部３側に選択的（択一的）に切替可能に接続する切替回路部２２とを含んでいる。なお、発電電力出力部２は、本発明の「第１発電電力出力部」の一例であり、切替回路部２２は、本発明の「切替部」および「切替回路」の一例である。
【００２１】
太陽光発電モジュール２１は、温度係数が小さく（温度変化による特性の変化が小さく）、最大出力動作電圧の季節変動が少ない太陽電池を用いることが望ましい。温度係数の小さい太陽電池としては、たとえば、ａ−Ｓｉを用いた太陽電池（薄膜ａ−Ｓｉ、ＨＩＴ太陽電池など）およびＧａＡｓ系などの化合物系太陽電池が挙げられる。
【００２２】
切替回路部２２は、発電電力出力部２をインバータ４側に接続する場合には、発電電力出力部２と蓄電部３との接続を電気的に切断し、発電電力出力部２を蓄電部３側に接続する場合には、発電電力出力部２とインバータ４との接続を電気的に切断するように構成されている。また、切替回路部２２は、発電電力出力部２をインバータ４側に接続する場合には、５つの太陽光発電モジュール２１同士の接続状態を、５つの太陽光発電モジュール２１が互いに直列接続された直列接続状態に切り替えることが可能である。また、切替回路部２２は、発電電力出力部２を蓄電部３側に接続する場合には、５つの太陽光発電モジュール２１同士の接続状態を、５つの太陽光発電モジュール２１が互いに並列接続された並列接続状態に切り替えることが可能である。
【００２３】
発電電力出力部２の詳細構造としては、たとえば図２に示すように、切替回路部２２は、１０個の機械式のスイッチ回路２６と、５個の電子式のスイッチ回路２７と、１つの切替スイッチ２６ｅとを備えている。なお、スイッチ回路２６は、本発明の「機械式スイッチ回路」の一例である。また、スイッチ回路２７は、本発明の「電子式スイッチ回路」の一例である。
【００２４】
スイッチ回路２６は、直列接続状態および並列接続状態の切替と、発電電力出力部２の接続先（インバータ４または蓄電部３）の切替とを行う機能を有する。スイッチ回路２７は、スイッチ回路２６への電流の流入および遮断の切替を行う機能を有する。
【００２５】
スイッチ回路２６は、接点２６ａ、２６ｂおよび２６ｃを有する機械式の接点切替部と、接点切替用のコイル（電磁石）２６ｄとを含む機械式リレースイッチにより構成されている。各スイッチ回路２６は、太陽光発電モジュール２１側の接点２６ａを、インバータ４側に接続するための接点２６ｂまたは蓄電部３側に接続するための接点２６ｃに選択的に切替可能に構成されている。通常、接点２６ａは接点２６ｂまたは接点２６ｃの一方と接続されており、コイル２６ｄへの通電に伴い発生する吸引力により接点２６ｂまたは接点２６ｃの他方と接点２６ａとの接続（切替）が行われる。各スイッチ回路２６のコイル２６ｄは一方端が外部電源からの電源供給路に接続されているとともに、他方端が接地されている。このため、各スイッチ回路２６は、外部電源から電源供給路を介して各コイル２６ｄに供給される電流によって同時に接点切り替えが行われるように構成されている。
【００２６】
図２に示すように、各スイッチ回路２６の接点２６ａと接点２６ｂとが接続されると、５つの太陽光発電モジュール２１が互いに直列接続されるとともに、その直列接続された５つの太陽光発電モジュール２１がインバータ４側に接続される。これにより、インバータ４には、各太陽光発電モジュール２１の出力電圧の総和となる電圧の電力が入力される。なお、この直列接続状態では、太陽光発電モジュール２１は蓄電部３側とは電気的に切断されている。
【００２７】
また、図３に示すように、各スイッチ回路２６の接点２６ａと接点２６ｃとが接続されると、５つの太陽光発電モジュール２１が互いに並列接続されるとともに、その並列接続された５つの太陽光発電モジュール２１が蓄電部３側に接続される。これにより、蓄電部３には、蓄電部３と接続される太陽光発電モジュール２１のうち出力電圧が最も小さい大きさの出力電圧の電力が入力される。なお、この並列接続状態では、太陽光発電モジュール２１はインバータ４側とは電気的に切断されている。
【００２８】
なお、各スイッチ回路２６のコイル２６ｄと外部電源との間には電子式の切替スイッチ２６ｅが設けられている。切替スイッチ２６ｅは、制御部５からの制御信号に応じてコイル２６ｄへの電流の供給および遮断を切り替えるように構成されている。これにより、制御部５による接続状態の切替制御が行われる。
【００２９】
５つのスイッチ回路２７は、それぞれ、電子式で無接点のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）スイッチからなり、スイッチ回路２６と太陽光発電モジュール２１との間（陽極側）に１つずつ設けられている。各スイッチ回路２７は、制御部５からの制御信号に基づいてスイッチ回路２６への電流の流入および遮断を切り替えるように構成されている。この第１実施形態では、制御部５は、各スイッチ回路２６の接続切替を行う際に、まず、各スイッチ回路２７をオフ（遮断）して各スイッチ回路２６への電流を遮断する。そして、各スイッチ回路２７により各スイッチ回路２６への電流が遮断された状態で、制御部５が切替スイッチ２６ｅに制御信号を出力することにより、各スイッチ回路２６の接続切替が実行される。これにより、機械式のスイッチ回路２６を用いる場合にも、電流を遮断した状態でスイッチ回路２６の接点切替を行うことができるので、接点切替時の信頼性を向上させることが可能であるとともに、機械式のスイッチ回路２６の長寿命化を図ることが可能である。
【００３０】
図１に示すように、インバータ４から母線６への出力は、たとえば、家庭用の機器（後述する一般負荷６０）の使用に適合するように、単相３線２００Ｖの交流出力となるように設計されている。インバータ４から２００Ｖの交流出力を効率良く得るためには、発電電力出力部２からインバータ４への入力電圧は、２００Ｖ以上３００Ｖ以下の直流電圧が望ましい。
【００３１】
また、インバータ４と電力系統５０とを接続する母線６と、発電電力出力部２と蓄電部３とを接続する配線７とはＡＣ−ＤＣコンバータ８を介して配線９により接続されている。これにより、電力系統５０からＡＣ−ＤＣコンバータ８を介して蓄電部３に直流電力を供給することが可能である。また、配線９には電力系統５０から蓄電部３に向かう電力のみを許容するダイオード１０が設けられている。これにより、蓄電部３から配線９を介して電力系統５０に逆潮流することが防止されている。また、発電電力出力部２と蓄電部３とは、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電圧変換器を介さずに配線７により直接接続されている。
【００３２】
また、インバータ４と電力系統５０とを接続する母線６には、一般負荷６０が接続されている。この一般負荷６０は、第１実施形態では、交流電源によって駆動される機器である。また、蓄電部３には、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を介して特定負荷７０が接続されている。この特定負荷７０は、第１実施形態では、直流電源によって駆動される機器である。また、特定負荷とは、常に電源から電力が供給されていることが望まれるような機器であり、例えば、常時動作する必要のある機器や、動作信号が入力されたら直ちに駆動可能なように待機が必要な機器が含まれる。第１実施形態では、蓄電部３と特定負荷７０とが接続されているために、電力系統５０が停電した場合でも特定負荷７０への給電は蓄電部３により行われ、直ちに給電が停止することはない。
【００３３】
また、配線９のＡＣ−ＤＣコンバータ８よりも蓄電部３側の部分とＤＣ−ＤＣコンバータ１１とが配線１２を介して接続されている。これにより、ＡＣ−ＤＣコンバータ８からは、蓄電部３に対してだけでなく配線１２を介してＤＣ−ＤＣコンバータ１１にも電力が供給されている。これにより、蓄電部３の充電電力が少なくなった場合にもＡＣ−ＤＣコンバータ８を介して系統電力を特定負荷７０に供給することができるので、特定負荷７０への給電が停止することはない。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１は、蓄電部３からの直流電力と配線１２からの直流電力とのいずれか一方を選択するように接続を切り替える機能を有している。通常時には蓄電部３から直流電力を選択し、蓄電部３の充電量が低下した場合などに、蓄電部３と特定負荷７０との接続を電気的に切断するとともに、電力系統５０と特定負荷７０とを接続することが可能である。
【００３４】
なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１の接続切替機能はＤＣ−ＤＣコンバータ１１に組み込まれている必要はなく、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１に代えて、切替機能を有していないＤＣ−ＤＣコンバータと、そのＤＣ−ＤＣコンバータとは別個に設けたスイッチとを設けることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１と同様の機能を実現することが可能である。
【００３５】
また、ここでは特定負荷７０の例として直流電源で駆動させる機器を示したが、交流電源で駆動される機器を用いてもよい。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１に代えてインバータが用いられる。また、この場合、配線１２をＡＣ−ＤＣコンバータ８よりも系統電源５０側に接続し、蓄電部３の充電量が少なくなったときにインバータ内での交流−直流変換を行うことなしに特定負荷７０に供給するように構成してもよい。さらに、特定負荷７０として、直流電源および交流電源で駆動される機器が混在してもよい。
【００３６】
また、蓄電部３としては、自然放電が少なく、充放電効率の高い２次電池（たとえば、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池など）が用いられている。また、蓄電部３の電圧は高いほど安全設計が重要になることから、蓄電部３の電圧は低いことが望まれる。また、蓄電部３に接続される特定負荷７０についても比較的低い電圧仕様のものが用いられることが多いので、それに合わせて蓄電部３の電圧も低いことが望まれる。このため、インバータ４に求められる所望の入力電圧（２００Ｖ以上３００Ｖ以下）よりも蓄電部３の充電電圧は小さくなる。また、蓄電部３の公称電圧（充電電圧）は、太陽光発電モジュール２１の公称最大出力動作電圧よりも低くなるように選択される。さらに蓄電部３を効率的に充電するための太陽光発電モジュール２１の発電電圧と、太陽光発電モジュール２１の温度依存性とを考慮すると、蓄電部３の公称電圧は、より好ましくは、公称最大出力動作電圧の７０％以上９０％以下となるように選択される。
【００３７】
この理由を以下にさらに詳細に説明する。蓄電部３の電圧は充電量により公称電圧よりも１０％程度上昇することが知られている。このため、満充電を行うためには公称電圧よりも１０％程度高い電圧が必要であり、また、Ｖｏｐを上回る電圧では発電電力が急激に低下するため、公称最大電力動作電圧（Ｖｏｐ）の９０％以下での運用が好ましい。また、Ｖｏｐは高温時などに低下することも知られている。このため、Ｖｏｐ低下時にも蓄電部３の公称電圧よりも１０％以上高い電圧を維持するためには、Ｖｏｐ９０％よりも低い蓄電部公称電圧が必要となる。その一方で、Ｖｏｐから外れた動作電圧では、太陽光発電モジュール２１の発電効率が低下することも知られている。発明者らの鋭意研究の結果、蓄電部３の公称電圧をＶｏｐの７０％以上９０％以下とすることが最も効率的に充電ができることを見出した。第１実施形態では、太陽光発電モジュール２１の公称最大出力動作電圧が約６０Ｖであり、蓄電部３の公称電圧（充電電圧）は約４８Ｖである。
【００３８】
また、蓄電部３の公称電圧をＶｏｐの７０％以上９０％以下とすることにより、蓄電部３の充電に際してＤＣ−ＤＣコンバータを不要とすることができるので、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いる場合のコンバータ内における電力ロスを抑制することができる。これにより、高効率充電が可能になる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータの交換作業がなくなるとともに、部品点数を減らすことができるので、故障率低減による信頼性の向上や低コスト化、長期に渡るメンテナンスフリーの実現が見込まれる。
【００３９】
また、制御部５は、発電電力出力部２の発電量、蓄電部３の充電量、インバータ４の動作状況および予め設定された設定情報などに基づいて、発電電力出力部２の切替回路部２２、蓄電部３、ＡＣ−ＤＣコンバータ８およびＤＣ−ＤＣコンバータ１１などを制御する機能を有する。具体的には、制御部５は、蓄電部３の充電量、インバータ４の動作状況および予め設定された設定情報などに基づいて、システムが通常運転時であるか非通常運転時であるかを判断する。
【００４０】
なお、通常運転時とは、電力系統５０が正常に稼動している状態である。また、非通常運転時とは、電力系統５０に何らかの理由で不具合が生じた場合または生じる可能性があるために予め対策を講じる必要がある場合である。たとえば、電力系統５０が停電した場合、需要家側からの逆潮流によって配電線の許容電圧を越える場合、および、電力需要量と太陽光発電モジュール２１の発電電力などとの関係で、例えば発電電力の調整が困難な原子力発電の発電電力を抑制することが求められるような特異日の場合に、制御部５は非通常運転時であると判断する。
【００４１】
制御部５は、通常運転時であると判断した場合には、図２に示すようにスイッチ回路２６の接続状態を切り替えることにより、直列接続状態にするとともに、発電電力出力部２の接続先をインバータ４側に切り替える。通常運転時においては、発電電力出力部２の出力電力は、一般負荷６０において消費され、余った電力は電力系統５０に逆潮流される。また、特定負荷７０は、蓄電部３を電源として駆動される。蓄電部３の充電量が少なくなった場合には、電力系統５０から配線１２を介して特定負荷７０に電力が供給される。たとえば、制御部５は、蓄電部３の充電量が例えば５０％まで低下した場合に、電力系統５０と特定負荷７０とを配線１２を介して接続するようにＤＣ−ＤＣコンバータ１１を制御する。これにより、蓄電部３の充電量の５０％を確保することができるため、停電時などで電力系統５０からの電力供給がない場合でも蓄電部３とＤＣ−ＤＣコンバータ１１とを接続するように制御することによって、停電時でも特定負荷７０に対して蓄電部３より電力を供給することも可能である。また、蓄電部３の放電深度差を少なくすることが可能であるので、蓄電部３の長寿命化を図ることが可能である。
【００４２】
また、制御部５は、非通常運転時であると判断した場合には、図３に示すようにスイッチ回路２６の接続状態を切り替えることにより、並列接続状態にするとともに、発電電力出力部２の接続先を蓄電部３側に切り替える。非通常運転時においては、発電電力出力部２の出力電力は、蓄電部３に供給され、特定負荷７０は、蓄電部３の充電電力および発電電力出力部２の出力電力によって駆動される。ここで、発電電力出力部２からの出力電力を、図１に示すように蓄電部３を介して特定負荷７０に供給してもよいし、発電電力出力部２と蓄電部３と特定負荷７０側への配線とを１点で結合することにより、発電電力出力部２からの出力電力を蓄電部３を介さずに特定負荷７０に供給してもよい。
【００４３】
第１実施形態では、複数（５つ）の太陽光発電モジュール２１がインバータ４に接続される場合には、複数の太陽光発電モジュール２１同士の接続状態を複数の太陽光発電モジュール２１が互いに直列接続された直列接続状態に切り替えるとともに、複数の太陽光発電モジュール２１が蓄電部３に接続される場合には、複数の太陽光発電モジュール２１同士の接続状態を複数の太陽光発電モジュール２１が並列接続された並列接続状態に切り替える。このように構成することによって、発電モジュール２１の接続先をインバータ４と蓄電部３との間で選択することができるため、必要に応じて発電電力の供給先を変更することができる。これにより、例えば蓄電部３が満充電の場合は、インバータ４側に接続することができるとともに、インバータ４の停止時には、蓄電部３に接続することができ、その結果、複数の太陽光発電モジュール２１における発電電力を効率的に活用することができる。また、複数の太陽光発電モジュール２１をインバータ４に接続する場合には、複数の太陽光発電モジュール２１同士が互いに直列接続されるので、太陽光発電モジュール２１において発電された電力を比較的高い電圧でインバータ４に供給（入力）することができる。また、複数の太陽光発電モジュール２１を蓄電部３に接続する場合には、複数の太陽光発電モジュール２１が並列接続されるので、太陽光発電モジュール２１において発電された電力をインバータ４に供給する場合よりも比較的低い電圧で蓄電部３に供給することができる。これらにより、太陽光発電モジュール２１において発電された電力を、接続先（インバータ４または蓄電部３のいずれか一方）に応じた適正な大きさの電圧で各々の接続先に供給することができる。これにより、複数の太陽光発電モジュール２１が蓄電部３とインバータ４とに選択的に接続される構成において、複数の太陽光発電モジュール２１をインバータ４に接続した場合および蓄電部３に接続した場合の両方の場合に電力の損失が生じることを抑制することができるので、太陽光発電モジュール２１における発電電力を効率的に活用することができる。
【００４４】
また、複数の太陽光発電モジュール２１が蓄電部３に接続される場合に、複数の太陽光発電モジュール２１を並列接続することによって、太陽光発電モジュール２１における発電電力の電圧を蓄電部３の充電電圧に適するような電圧に変換する必要がないので、太陽光発電モジュール２１と蓄電部３との間にＤＣ−ＤＣコンバータなどの電圧変換器を設ける必要がない。これにより、発電システム１の構成を簡略化することができるとともに、電圧変換器を設けることに起因する電力損失を防止することができる。また、太陽光発電モジュール２１における発電電力を効率的に活用することにより、火力発電などのＣＯ２を排出する発電方法による発電量を少なくすることができるので、効果的にＣＯ２排出量の削減に貢献することができる。
【００４５】
また、第１実施形態では、上記のように、切替回路部２２に複数のスイッチ回路２６を設け、複数のスイッチ回路２６により複数の太陽光発電モジュール２１の直列接続状態と並列接続状態とを切り替えることによって、スイッチ回路２６を用いて容易に直列接続状態と並列接続状態とを切り替えることができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上記のように、切替回路部２２は、複数のスイッチ回路２６により複数の太陽光発電モジュール２１の直列接続状態と並列接続状態とを切り替える際に、複数のスイッチ回路２６により複数の太陽光発電モジュール２１がインバータ４に接続される状態と、複数の太陽光発電モジュール２１が蓄電部３に接続される状態との切り替えも行う。このように構成することによって、スイッチ回路２６を用いて、直列接続状態と並列接続状態とを切り替えることができるのみならず、複数の太陽光発電モジュール２１の接続先の切り替えも行うことができるので、太陽光発電モジュール２１の接続先を切り替えるための専用のスイッチを別途設ける必要がない。
【００４７】
また、第１実施形態では、上記のように、通常運転時に、複数の太陽光発電モジュール２１をインバータ４に接続するとともに、切替回路部２２により複数の太陽光発電モジュール２１の接続状態を直列接続状態に切り替えて、互いに直列接続された複数の太陽光発電モジュール２１により発電された電力をインバータ４を介して電力系統５０側に出力し、非通常運転時に、複数の太陽光発電モジュール２１を蓄電部３に接続するとともに、切替回路部２２により複数の太陽光発電モジュール２１の接続状態を並列接続状態に切り替えて、並列接続された複数の太陽光発電モジュール２１により発電された電力を蓄電部３に供給するように構成している。このように構成することによって、通常運転時には、直列接続によって複数の太陽光発電モジュール２１による発電電力をインバータ４への入力に適した高い電圧でインバータ４に供給することができるとともに、非通常運転時には、並列接続によって複数の太陽光発電モジュール２１による発電電力を蓄電部３の充電に適した低い電圧で蓄電部３に供給することができる。これにより、通常運転時には、太陽光発電モジュール２１の発電電力をインバータ４を介して電力系統５０と連係することができ、インバータ４を停止あるいは運転抑制をしないといけないような非通常運転時には、太陽光発電モジュール２１の発電電力を蓄電部３に供給して電力を蓄える、あるいは特定負荷７０に電力を供給することができる。これにより、太陽光発電モジュール２１の発電電力をより効率的に活用することができる。
【００４８】
また、第１実施形態では、上記のように、蓄電部３に特定負荷７０を接続し、通常運転時には、例えば深夜電力など電力系統５０から供給された電力を蓄電部３に蓄電し、蓄電部３に蓄電された電力を特定負荷７０に供給するとともに、非通常運転時に、並列接続された複数の太陽光発電モジュール２１により発電された電力と、蓄電部３に蓄電された電力とを特定負荷７０に供給するように構成している。このように構成することによって、通常運転時には太陽光発電モジュール２１の発電電力をインバータ４を介して電力系統５０側に出力しておき、太陽光発電モジュール２１の発電電力をインバータ４に供給することが困難な非通常運転時には、太陽光発電モジュール２１の発電電力と、蓄電部３に蓄電された電力とを合わせた電力を負荷に供給することができる。これにより、非通常運転時において太陽光発電モジュール２１の発電電力を効率的に活用して特定負荷７０を長時間駆動することができる。
【００４９】
（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態では、発電電力出力部２の切替回路部２２に、直列接続状態と並列接続状態との切替と、発電電力出力部２の接続先（インバータ４または蓄電部３）の切替との両方を行うスイッチ回路２６を設けたが、図４および図５に示す第１実施形態の変形例による発電電力出力部２ｅでは、直列接続状態と並列接続状態との切替を行うためのスイッチ回路２６１と、発電電力出力部２ｅの接続先の切替を行うためのスイッチ回路２６２とを別個に切替回路部２２ｅに設けている。なお、発電電力出力部２ｅは、本発明の「第１発電電力出力部」の一例である。また、切替回路部２２ｅは、本発明の「切替部」および「切替回路」の一例である。
【００５０】
また、上記第１実施形態では、５つの太陽光発電モジュール２１のそれぞれに合計５つの電子式のスイッチ回路２７を設けた例を示したが、この変形例では、電子式のスイッチ回路を回路の合流点に設けている。この場合には、電子式のスイッチ回路の個数を減らすことができるので、回路構成を簡略化することができる。
【００５１】
この第１実施形態の変形例による切替回路部２２ｅでは、各太陽光発電モジュール２１相互間の直列接続と並列接続との切替が機械式のスイッチ回路２６１で行われるとともに、接続先（インバータ４または蓄電部３）の切替が機械式のスイッチ回路２６２で行われる。なお、スイッチ回路２６１は、本発明の「第１スイッチ回路」および「機械式スイッチ回路」の一例である。また、スイッチ回路２６２は、本発明の「第２スイッチ回路」および「機械式スイッチ回路」の一例である。
【００５２】
具体的には、図４に示すように、全てのスイッチ回路２６１において太陽光発電モジュール２１側の端子と直列接続時の端子（スイッチ回路２６１の左側の端子）とを接続した場合に、５つの太陽光発電モジュール２１が互いに直列接続され、全てのスイッチ回路２６２において太陽光発電モジュール２１側の端子と直列接続時の端子（スイッチ回路２６２の上側の端子）とを接続した場合に、その直列接続された５つの太陽光発電モジュール２１がインバータ４側に接続されるように構成されている。なお、この直列接続状態では、太陽光発電モジュール２１は蓄電部３側とは電気的に切断されている。
【００５３】
また、図５に示すように、全てのスイッチ回路２６１において太陽光発電モジュール２１側の端子と並列接続時の端子（スイッチ回路２６１の右側の端子）とを接続した場合に、５つの太陽光発電モジュール２１が互いに並列接続されるとともに、全てのスイッチ回路２６２において太陽光発電モジュール２１側の端子と並列接続時の端子（スイッチ回路２６２の下側の端子）とを接続した場合に、その並列接続された太陽光発電モジュール２１が蓄電部３側に接続されるように構成されている。
【００５４】
また、第１実施形態の変形例による切替回路部２２ｅでは、５つの太陽光発電モジュール２１からの電流経路（回路）の合流部分にスイッチ回路２７１を設けている。すなわち、各太陽光発電モジュール２１を直列接続でインバータ４側に接続する場合（図４参照）、および、各太陽光発電モジュール２１を並列接続で蓄電部３側に接続する場合（図５参照）のいずれの場合でも、各太陽光発電モジュール２１からの電流はスイッチ回路２６２を通過する。このため、切替回路部２２ｅには、スイッチ回路２６２の直前（太陽光発電モジュール２１側）の位置に、１つの電子式のスイッチ回路２７１が設けられている。これにより、電子式のスイッチ回路２７１を１つ設けるだけで、機械式のスイッチ回路２６１および２６２を用いる場合にも、電流を遮断した状態でスイッチ回路２６１（２６２）の接点切替を行うことができる。なお、スイッチ回路２７１は、本発明の「電子式スイッチ回路」の一例である。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、図２、図３および図６を参照して、本発明の第２実施形態による発電システム（太陽光発電システム１ａ）について説明する。この第２実施形態では、電力系統５０との連携を重視して通常は直列接続する制御を行う上記第１実施形態と異なり、蓄電部３の充電を重視して通常は並列接続する制御を行う例について説明する。なお、制御部５ａの制御以外の構成は、図１に示した上記第１実施形態の構成と同様であるので、説明を省略する。
【００５６】
図６に示すように、第２実施形態による太陽光発電システム１ａの制御部５ａは、発電電力出力部２の発電量、蓄電部３の充電量、インバータ４の動作状況および予め設定された設定情報などに基づいて、発電電力出力部２の切替回路部２２、蓄電部３、ＡＣ−ＤＣコンバータ８およびＤＣ−ＤＣコンバータ１１などを制御する機能を有する。具体的には、制御部５ａは、蓄電部３の充電量、インバータ４の動作状況および予め設定された設定情報などに基づいて、蓄電部３に蓄えられた電力で特定負荷７０に供給する電力を長時間賄うことが可能であるか否かを判断する。なお、蓄電部３に蓄えられた電力で特定負荷７０に供給する電力を賄うことが可能である場合とは、たとえば、蓄電部３が満充電またはそれに近い充電量である場合や、特定負荷７０における使用電力量が少ない場合などが該当する。制御部５ａは、蓄電部３の充電量および充電量の変化量を検出することにより、特定負荷７０における使用電力量などを監視している。
【００５７】
蓄電部３に蓄えられた電力で特定負荷７０に供給する電力を賄えない恐れがあると判断するときには、制御部５ａは、図３に示すようにスイッチ回路２６の接続状態を切り替えることにより、並列接続状態にするとともに、発電電力出力部２の接続先を蓄電部３側に切り替える。蓄電部３に蓄えられた電力で特定負荷７０に供給する電力を賄えない恐れがあると判断するときにおいては、発電電力出力部２の出力電力は、蓄電部３に供給され、特定負荷７０は、蓄電部３の充電電力および発電電力出力部２の出力電力によって駆動される。
【００５８】
また、制御部５ａは、蓄電部３に蓄えられた電力で特定負荷７０に供給する電力を賄うことが可能であると判断した場合には、図２に示すようにスイッチ回路２６の接続状態を切り替えることにより、直列接続状態にするとともに、発電電力出力部２の接続先をインバータ４側に切り替える。この場合においては、発電電力出力部２の出力電力は、一般負荷６０において消費され、余った電力は電力系統５０に逆潮流される。また、特定負荷７０は、蓄電部３を電源として駆動される。
【００５９】
蓄電部３の充電量が少なくなった場合には、発電電力出力部２の発電量および特定負荷７０の負荷量などに基づいて、並列接続状態とし、発電電力出力部２を蓄電部３側に接続するように切替回路部２２を切り替えるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を蓄電部３側に接続することにより、蓄電部３の充電および特定負荷７０への給電を行う。または、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１を電力系統５０側に接続することにより、電力系統５０の電力をＡＣ−ＤＣコンバータ８および配線１２を介して特定負荷７０に供給する。また、電力系統５０から特定負荷７０に給電するだけでなく、合わせて蓄電部３への充電を行ってもよい。この充電電力源としては、発電電力出力部２および電力系統５０を用いることが可能である。
【００６０】
第２実施形態では、上記のように、蓄電部３に蓄えられた電力で特定負荷７０に供給する電力を賄えない恐れがあると判断するときに、複数の太陽光発電モジュール２１を蓄電部３に接続するとともに、切替回路部２２により複数の太陽光発電モジュール２１の接続状態を並列接続状態に切り替えて、並列接続された複数の太陽光発電モジュール２１により発電された電力と蓄電部３に蓄電された電力とを特定負荷７０に供給し、蓄電部３に蓄電された電力により負荷に供給する電力を賄える時には、複数の太陽光発電モジュール２１をインバータ４に接続するとともに、切替回路部２２により複数の太陽光発電モジュール２１の接続状態を直列接続状態に切り替えて、蓄電部３に蓄電された電力を特定負荷７０に供給しながら、互いに直列接続された複数の太陽光発電モジュール２１により発電された電力をインバータ４を介して電力系統５０に逆潮流可能となるように構成している。このように構成することによって、蓄電部３に蓄えられた電力で特定負荷７０に供給する電力を賄えない恐れがあると判断するときには、複数の太陽光発電モジュール２１による発電電力を蓄電部３の充電に適した比較的低い電圧で蓄電部３に供給することができるとともに、満充電の場合や特定負荷７０における電力消費量が少ない場合など蓄電部３に蓄電された電力により特定負荷７０に供給する電力を賄える時には、複数の太陽光発電モジュール２１による発電電力をインバータ４への入力に適した比較的高い電圧でインバータ４に供給して電力系統５０に逆潮流可能となるようにすることができる。その結果、蓄電部３への充電にのみ太陽光発電モジュール２１を使う場合と比較して、太陽光発電モジュール２１の発電電力をより効率的に活用することができる。
【００６１】
その他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６２】
（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態では、配線９およびＡＣ−ＤＣコンバータ８を介して電力系統５０から蓄電部３に電力を供給することが可能に構成したが、図７に示す第２実施形態の変形例による太陽光発電システム１００では、配線９およびＡＣ−ＤＣコンバータ８を設けていない。このように構成し、蓄電部３の充電量が低下した場合などでは並列側に切り替えて充電し、例えば満充電状態または所定の蓄電量以上では直列側に切り替えるような構成としてもよい。特に、特定負荷７０の消費電力が蓄電部３の蓄電容量に比べて小さいときに有効である。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態による発電システム（太陽光発電システム２００）について説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、インバータ４に常時接続される発電電力出力部２０１をさらに設けた例について説明する。
【００６４】
第３実施形態による太陽光発電システム２００では、上記第１実施形態の構成に加えて、インバータ４に常時接続される発電電力出力部２０１が２つ設けられている。発電電力出力部２０１では、５つの太陽光発電モジュール２１が直列接続されている。なお、発電電力出力部２０１は、本発明の「第２発電電力出力部」の一例である。また、１つの発電電力出力部２と、２つの発電電力接続部２０１とは互いに並列に接続されて、インバータ４に接続されている。太陽光発電システム２００では、３つの発電電力出力部（１つの発電電力出力部２および２つの発電電力出力部２０１）を全てインバータ４に接続することが可能であり、２つの発電電力出力部２０１をインバータ４に接続するとともに１つの発電電力出力部２を蓄電部３に接続することも可能である。
【００６５】
第３実施形態では、上記のように、接続先を切替可能な発電電力出力部２に加えて、インバータ４に常時接続される発電電力出力部２０１をさらに設けることによって、発電電力出力部２の発電電力を蓄電部３に出力しながら、発電電力出力部２０１の発電電力をインバータ４を介して逆潮流させることができる。
【００６６】
（第３実施形態の変形例）
第３実施形態による太陽光発電システム２００では、インバータ４に常時接続される発電電力出力部２０１を２つ設けたが、図９に示す第３実施形態の第１変形例の太陽光発電システム２５０のように、インバータ４に常時接続される発電電力出力部２０１を３つ設けてもよい。このように、発電電力出力部２０１の数は自由に変更可能である。
【００６７】
また、第３実施形態では、インバータ４に常時接続される発電電力出力部２０１を設けたが、図１０に示す第３実施形態の第２変形例の太陽光発電システム３００では、発電電力出力部２を複数設けている。この場合、各発電電力出力部２の接続先（蓄電部３またはインバータ４）を制御部３０１によって個別に制御することにより、蓄電部３に出力する電力と電力系統５０に逆潮流させる電力とを段階的に調整することができる。たとえば、３つの発電電力出力部２を全てインバータ４または蓄電部３に接続することも可能であり、１つの発電電力出力部２をインバータ４に接続するとともに２つの発電電力出力部２を蓄電部３に接続することも可能であり、２つの発電電力出力部２をインバータ４に接続するとともに１つの発電電力出力部２を蓄電部３に接続することも可能である。これにより、より太陽光発電モジュール２１による発電電力を効率的に活用することができる。
【００６８】
また、第３実施形態、その第１変形例および第２変形例では、特に以下のような効果を得ることができる。すなわち、一般負荷量および特定負荷量に応じて太陽光発電モジュールの発電量や蓄電部３の容量を適宜選択することができる。たとえば、一般負荷量が多く、特定負荷量が少ない場合には、蓄電部３の容量は少なくて済むので、直並列切替可能な発電電力出力部は少数でもよく、各需要家の状況に応じて適宜対応が可能である。
【００６９】
また、需要家側からの逆潮流によって配電線の許容電圧を越える問題（過電圧）に対しても、太陽光発電モジュールの発電能力を極力最大限に利用しながら逆潮流量を抑制することができる。すなわち、直並列切替可能な発電電力出力部を設けていないシステム（図８の３つの発電電力出力部の全てが直並列切替可能でない場合）では、出力電力を抑制する際に、３つの発電電力出力部側の全ての発電量を抑制する必要があるが、図８の例では、１つの発電電力出力部の出力を蓄電部３側に切り替えることにより、電力系統５０側への出力を、各発電電力出力部の出力を抑制することなく、２／３にすることができる。また、図１０の例では、過電圧の問題に対してさらに段階的に対応（電力系統５０への出力電力量を調整）することが可能となる。すなわち、発電電力出力部２での発電電力の全てを電力系統５０へ逆潮流すると過電圧になるのに対し、一部の発電電力を逆潮流させなければ過電圧とならない場合には有効である。また、並列側に切り替えられた発電電力出力部についても、蓄電部３に充電あるいは特定負荷７０で利用することができるために各発電電力出力部を効率的に利用することができる。
【００７０】
第３実施形態およびその変形例のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７１】
なお、図８では３つの発電電力出力部のうち１つを直並列切替可能に構成しており、図１０では３つ全てを直並列切替可能に構成している。ここで、複数の発電電力出力部のうち、いくつの発電電力出力部を直並切替可能に構成するかは、任意に変更可能である。
【００７２】
（第４実施形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第４実施形態による発電システム（太陽光発電システム４００）について説明する。この第４実施形態では、発電電力出力部２を複数設けた上記第３実施形態の第２変形例に加えて、蓄電部３へ流れる電流値を測定する電流測定部を設け、測定される電流値に基づいて各発電電力出力部２の接続先（蓄電部３またはインバータ４）の切替制御を行う例について説明する。また、この第４実施形態では、発電電力出力部２の電圧を検出する電圧検出部を設け、電圧検出部の検出結果に基づいて切替回路部２２の動作確認を行う例について説明する。
【００７３】
第４実施形態による太陽光発電システム４００では、互いに並列接続された複数（３つ）の発電電力出力部２と、並列接続された複数（３つ）の蓄電部３とが設けられている。上記第３実施形態の第２変形例と同様に、制御部４０１は、各発電電力出力部２の発電電力の出力先（蓄電部３またはインバータ４）の切替を個別に制御することが可能である。また、これらの発電電力出力部２と蓄電部３との間には、充放電スイッチ部４０２が接続されている。なお、この第４実施形態では、３つの発電電力出力部２と３つの蓄電部３とを設けた例について説明するが、上記の通り、発電電力出力部２の数および蓄電部３の数は任意に変更可能である。また、制御部４０１は、本発明の「制御装置」の一例である。
【００７４】
充放電スイッチ部４０２は、電流・電圧測定部４０３と、充電用スイッチ４０４と、電流測定部４０５と、放電用スイッチ４０６とを備えている。充放電スイッチ部４０２は、蓄電部３と各発電電力出力部２との接続および遮断を切り替えるとともに、蓄電部３と特定負荷７０との接続および遮断を切り替える機能を有する。したがって、充放電スイッチ部４０２は、発電電力出力部２から蓄電部３への充電側回路の開閉、および、蓄電部３から特定負荷７０への放電側回路の開閉を切り替える機能を有する。充電側回路および放電側回路には、３つの蓄電部３を並列に接続する充電側分岐路４０７および放電側分岐路４０８がそれぞれ設けられている。なお、電流・電圧測定部４０３は、本発明の「電流測定部」および「電圧検出部」の一例である。また、充電用スイッチ４０４は、本発明の「充電用スイッチ回路」の一例である。
【００７５】
また、これらの充電側分岐路４０７および放電側分岐路４０８には、電流の逆流を防止するためのダイオード４０９および４１０がそれぞれ設けられている。これにより、充電時には、発電電力出力部２から蓄電部３へ向かう電流のみが充電側分岐路４０７に流れ、放電時には、蓄電部３から特定負荷７０へ向かう電流のみが放電側分岐路４０８に流れる。
【００７６】
電流・電圧測定部４０３は、発電電力出力部２から蓄電部３に流れる電流値および電圧値を測定する機能を有する。電流・電圧測定部４０３は、３つの充電側分岐路４０７よりも発電電力出力部２側の位置に設けられている。このため、電流・電圧測定部４０３では、３つの充電側分岐路４０７を介して蓄電部３側に流れる電流値を合計した電流値が測定される。
【００７７】
充電用スイッチ４０４は、充電側分岐路４０７と電流・電圧測定部４０３との間に設けられ、蓄電部３と各発電電力出力部２との接続および遮断（充電用回路の開閉）を切り替える機能を有する。充電用スイッチ４０４の開閉（接続および遮断）は、制御部４０１の制御信号に基づいて行われるように構成されている。なお、放電用スイッチ４０６は、制御部４０１の制御信号に基づいて、蓄電部３と特定負荷７０との接続および遮断（放電用回路の開閉）を切り替える機能を有する。
【００７８】
電流測定部４０５は、充電側分岐路４０７で分岐した後の３つの蓄電部３にそれぞれ流れる電流値を個別に測定する機能を有する。したがって、第４実施形態では、電流測定部４０５は、３つの蓄電部３に応じて充電側分岐路４０７にそれぞれ１つずつ、合計３つ設けられている。
【００７９】
蓄電部３を充電する場合には、制御部４０１により充電用スイッチ４０４がオンされるとともに、１または複数の発電電力出力部２の出力先が蓄電部３側に切り替えられる。この結果、発電電力出力部２の出力電力が電流・電圧測定部４０３、充電用スイッチ４０４、充電側分岐路４０７および各電流測定部４０５を介してそれぞれの蓄電部３に供給される。一方、蓄電部３から特定負荷７０に放電する場合には、制御部４０１により放電用スイッチ４０６がオンされることにより、放電側分岐路４０８、放電用スイッチ４０６およびＤＣ−ＤＣコンバータ１１を介して特定負荷７０への電力供給が行われる。
【００８０】
第４実施形態では、制御部４０１は、充電時における蓄電部３へ流れる電流値（測定結果）を電流・電圧測定部４０３または電流測定部４０５から取得する。そして、制御部４０１は、取得された電流値が各蓄電部３の定格電流以下の場合に、充電用スイッチ４０４により発電電力出力部２と蓄電部３とを接続するとともに発電電力出力部２を蓄電部３側に接続するように制御する。なお、各発電電力出力部２の発電電力の出力先の切替を個別に制御することにより、蓄電部３へ流れる電流値を制御することができる。また、制御部４０１は、測定結果に基づいて、取得された電流値が各蓄電部３の定格電流よりも大きい場合に、充電用スイッチ４０４により発電電力出力部２と蓄電部３とを遮断するとともに発電電力出力部２をインバータ４側に接続するように制御する。この際、制御部４０１は、発電電力出力部２の接続先を個別に制御することにより、蓄電部３へ流れる電流値に応じて蓄電部３に接続される（電力供給を行う）発電電力出力部２の数を制御するように構成されている。
【００８１】
さらに、第４実施形態では、制御部４０１は、表示部４１１および操作部４１２と接続されている。制御部４０１は、表示部４１１に所定の表示画面を出力するとともに、操作部４１２を介してユーザの操作入力を受け付けることが可能なように構成されている。この第４実施形態では、制御部４０１は、太陽光発電システム４００の起動時における切替回路部２２の動作確認処理を行うように構成されている。具体的には、制御部４０１は、電流・電圧測定部４０３により検出された電圧に基づいて、各太陽光発電モジュール２１の直列接続および並列接続の切替動作と、発電電力出力部２の接続先（インバータ４および蓄電部３）の切替動作とのチェック処理を行う。この確認処理の詳細は、後述する。
【００８２】
なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第３実施形態の第２変形例と同様である。
【００８３】
次に、図１１および図１２を参照して、第４実施形態による太陽光発電システム４００の蓄電部３の充電時における発電電力出力部２の接続切替処理について説明する。なお、発電電力出力部２の数Ｎは任意に変更可能であるが、ここではＮ＝３個の発電電力出力部２が設けられた場合を説明する。
【００８４】
まず、蓄電部３への充電は、蓄電部３の充電量が所定以下の場合などに開始される。充電が開始されると、図１２のステップＳ１において、制御部４０１により充電用スイッチ４０４がオン（閉）される。これにより、発電電力出力部２の接続先を蓄電部３側に切り替えれば、充電を始めることができる。
【００８５】
ステップＳ２において、制御部４０１は、蓄電部３側に接続する発電電力出力部２の数ｉを「１」にセットする。そして、ステップＳ３において、制御部４０１が切替回路部２２の切替操作を行うことにより、１つ目（ｉ＝１）の発電電力出力部２の接続先が蓄電部３側に切り替えられる。この結果、接続された発電電力出力部２から蓄電部３側へ電力が供給され充電が開始される。この際、図１１に示すように、電流・電圧測定部４０３では、３つの蓄電部３へ流れる電流の合計値が測定され、各電流測定部４０５では、対応する個々の蓄電部３へ流れる電流値が測定される。続いて、ステップＳ４において、制御部４０１により、経過時間の計測が開始される。この経過時間については、後述する。
【００８６】
ステップＳ５において、制御部４０１により、測定された電流値が取得される。ここで、電流・電圧測定部４０３から電流値を取得する場合には、測定された電流値を並列接続された蓄電部３の数Ｎ（ここでは、Ｎ＝３）で割ることにより、電流値が取得される。また、各電流測定部４０５から電流値を取得する場合には、測定された電流値をそのまま取得する。
【００８７】
ステップＳ６では、制御部４０１により、取得された電流値が蓄電部３の定格電流値以下かどうかが判断される。取得された電流値が定格電流値以下の場合には、ステップＳ７に進む。なお、各電流測定部４０５から電流値を取得する場合には、各電流測定部４０５で取得された電流値の全てが蓄電部３の定格電流値以下の場合にステップＳ７に進み、一つでも超えるものがあればステップＳ１１に進む。
【００８８】
ステップＳ７では、制御部４０１により、ステップＳ４における経過時間計測を開始してから、一定時間（たとえば、２分間）経過したか否かが判断される。一定時間経過していない場合には、ステップＳ５に戻り、再度電流値が取得されるとともに、ステップＳ６で定格電流値との比較が行われる。定格電流値を超えることなく一定時間が経過すると、ステップＳ８に進む。すなわち、ステップＳ５〜Ｓ７の間を一定時間の間ループすることにより、天候の変動などにより変化する発電電力出力部２の出力（電流値）がこの一定時間の間継続的に定格電流を超えないことを確認する。
【００８９】
一定時間経過するまでの間、取得された電流値が蓄電部３の定格電流を超えなかった場合には、ステップＳ８において、発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替えることができるか否かが判断される。具体的には、Ｎ個の発電電力出力部２が設けられた場合に、発電電力出力部２の総数Ｎよりも、蓄電部３側に接続された発電電力出力部２の数ｉが小さいか否か（ｉ＜Ｎか？）が判断される。蓄電部３側に接続された発電電力出力部２の数ｉがＮと一致する場合、それ以上の発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替えることはできないので、ステップＳ４に戻る。
【００９０】
発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替えることができる場合には、ステップＳ９に進み、制御部４０１により蓄電部３側に接続する発電電力出力部２の数ｉが「１」加算される（ｉ＝ｉ＋１）。そして、ステップＳ１０において、制御部４０１が切替回路部２２の切替操作を行うことにより、１つの発電電力出力部２の接続先が蓄電部３側に切り替えられる。その後、ステップＳ４に戻り、経過時間計測がリセットされて、再度時間計測が開始される。このように、蓄電部３側に流れる電流値が一定時間の間継続的に蓄電部３の定格電流を超えない場合には、一定時間の経過毎に発電電力出力部２の接続先が１つずつ蓄電部３側に切り替えられていく。
【００９１】
一方、ステップＳ５で取得された電流値が定格電流を超える場合には、ステップＳ６からステップＳ１１に進み、充電用スイッチ４０４がオフ（遮断）される。したがって、ステップＳ５〜Ｓ７のループで一定時間の間継続的に電流値が定格電流を超えないことを確認する際に、定格電流を超える電流値が取得された場合には、瞬時に蓄電部３と発電電力出力部２との接続が遮断される。これにより、定格電流を超える電流が蓄電部３に流れることを抑制することが可能である。
【００９２】
充電用スイッチ４０４がオフされた後は、制御部４０１が切替回路部２２の切替操作を行うことにより、ｉ番目の発電電力出力部２の出力先がインバータ４側に切り替えられる。この結果、１つの発電電力出力部２が蓄電部３側に接続されている場合（ｉ＝１）には、全ての発電電力出力部２がインバータ４側に接続されることになる。２つ以上の発電電力出力部２が蓄電部３側に接続されている場合（ｉ＝２以上）には、そのうちの１つの発電電力出力部２の出力先がインバータ４側に切り替えられる。
【００９３】
次に、ステップＳ１３において、制御部４０１により蓄電部３側に接続された発電電力出力部２の数ｉが「１」減算される（ｉ＝ｉ−１）。そして、ステップＳ１４において、ステップＳ１１でオフ（遮断）されていた充電用スイッチ４０４がオンされる。その後、ステップＳ４に戻り、経過時間計測がリセットされて、再度時間計測が開始される。このように、蓄電部３側に流れる電流値が蓄電部３の定格電流を超える場合には、発電電力出力部２の接続先が１つずつインバータ４側に切り替えられていく。ただし、電流値が蓄電部３の定格電流を超える場合には、一定時間の経過を待つことなく発電電力出力部２の接続先がインバータ４側に切り替えられるため、ステップＳ１４からステップＳ４に戻った後、まだ定格電流を超える電流値が検出される場合には、瞬時に発電電力出力部２の接続先がインバータ４側に切り替えられる。このため、複数（たとえばＮ個）の発電電力出力部２が蓄電部３に接続されていた場合にも、定格電流を超える電流値が検出された場合には、検出される電流値が蓄電部３の定格電流以下になるまで連続的に発電電力出力部２の接続先がインバータ４側に切り替えられることになる。
【００９４】
なお、全ての発電電力出力部２の接続先がインバータ４側に切り替えられた場合（ｉ＝０の場合）には、蓄電部３へ電流が流れないため、取得される電流値が０となる。このため、ステップＳ６において、取得された電流値が常に定格電流以下と判断される。この結果、一定時間の経過後にはステップＳ８〜Ｓ１０を経て１つ目の発電電力出力部２の接続先が蓄電部３側に切り替えられることになる。
【００９５】
以上の処理が継続して実行されることにより、第４実施形態による太陽光発電システム４００の蓄電部３の充電時における発電電力出力部２の接続切替処理が実施される。
【００９６】
第４実施形態では、上記のように、電流・電圧測定部４０３または各電流測定部４０５の測定結果に基づいて、切替回路部２２による発電電力出力部２の接続先の切替（太陽光発電モジュール２１の並列および直列接続の切替）が行われる。これにより、蓄電部３へ流れる電流値に応じて蓄電部３と発電電力出力部２（太陽光発電モジュール２１）との接続を切り替えることができるので、蓄電部３の充電時に、蓄電部３の寿命を縮めるような過度の電流が流れるのを抑制することができる。このため、蓄電部３の長寿命化を図ることができる。
【００９７】
なお、第４実施形態において、電流・電圧測定部４０３と電流測定部４０５とは、いずれか一方が設けられていればよい。電流・電圧測定部４０３のみを設ける場合には、並列接続された複数の蓄電部３に流れる電流をまとめて測定できるため、装置構成を簡素化することが可能である。一方、電流測定部４０５を設ける場合には、並列接続された各蓄電部３のそれぞれに実際に流れる電流値に基づいて発電電力出力部２（太陽光発電モジュール２１）の接続切替を行うことができる。すなわち、各蓄電部３の個体差を反映した、より厳密な接続切替を行うことができる。このため、蓄電部３に過度の電流が流れるのをより確実に抑制することができる。
【００９８】
また、第４実施形態では、上記のように、制御部４０１は、電流・電圧測定部４０３または各電流測定部４０５により取得された電流値が定格電流以下の場合に発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替えるとともに、取得された電流値が定格電流よりも大きい場合に発電電力出力部２をインバータ４側に切り替えるよう切替回路部２２を制御する。このように構成することによって、取得された電流値が定格電流を超える場合には発電電力出力部２がインバータ４側に切り替えられるので、蓄電部３に過度の電流が流れるのを抑制することができるとともに、発電電力出力部２による発電電力をインバータ４側から一般負荷６０へ供給し、余剰電力を電力系統５０に逆潮流することができる。この結果、蓄電部３に過度の電流が流れるのを抑制しながら、発電電力出力部２による発電電力を効率的に利用することができる。
【００９９】
また、第４実施形態では、上記のように、電流・電圧測定部４０３または各電流測定部４０５により取得された電流値が定格電流以下の場合に、制御部４０１は、充電用スイッチ４０４により発電電力出力部２と蓄電部３とを接続するとともに、発電電力出力部２の出力先を蓄電部３側に切り替えるように構成されている。また、電流・電圧測定部４０３または各電流測定部４０５により取得された電流値が定格電流よりも大きい場合に、制御部４０１は、充電用スイッチ４０４により発電電力出力部２と蓄電部３とを遮断するとともに発電電力出力部２の出力先をインバータ４側に切り替えるように構成されている。このように構成することによって、発電電力出力部２の出力先の切替に加えて充電用スイッチ４０４による発電電力出力部２と蓄電部３との接続および遮断を行うことができるので、蓄電部３に流れる電流が定格電流を超える場合に、即座に発電電力出力部２と蓄電部３とを遮断することができる。この結果、蓄電部３に過度の電流が流れるのをより確実に抑制することができる。
【０１００】
また、第４実施形態では、上記のように、制御部４０１が、電流・電圧測定部４０３または各電流測定部４０５の測定結果（電流値）に基づいて、蓄電部３側に接続される発電電力出力部２の数（ｉ）を制御するように構成されている。このように構成することによって、測定結果（電流値）に基づいて蓄電部３側に供給する電力を段階的に調節することができる。これにより、天候の変動など外的な要因により発電電力出力部２の出力が変動する場合にも、蓄電部３に対して適切な電力供給を行うことができる。
【０１０１】
なお、第４実施形態では、複数（３つ）の蓄電部３を並列に接続することによって、充電時に個々の蓄電部３に流れる電流値が大きくなるのを抑制することができる。このため、太陽光発電システム４００では、天候の変動によって発電電力出力部２の出力が変動した場合にも、蓄電部３に流れる電流値が定格電流を超えにくくなっている。
【０１０２】
次に、図１１、図１３および図１４を参照して、第４実施形態による太陽光発電システム４００の起動時の直列／並列切替確認処理について説明する。直列／並列切替確認処理は、ユーザにより太陽光発電システム４００が立ち上げられた起動時に行われるシステムエラーチェックの一部として実施される。直列／並列切替確認処理は、切替回路部２２による太陽光発電モジュール２１の並列／直列切替動作、および、発電電力出力部２の接続先の切替動作が、各発電電力出力部２について正常に機能するか否かを確認する処理である。
【０１０３】
まず、図１３のステップＳ２１において、制御部４０１により充電用スイッチ４０４がオフされる。次に、ステップＳ２２において、制御部４０１が切替回路部２２の切替操作を行うことにより、全て（３つ）の発電電力出力部２の出力先がインバータ４側に切り替えられる。この際、発電電力出力部２の各太陽光発電モジュール２１は、互いに直列接続される。そして、ステップＳ２３において、電流・電圧測定部４０３により発電電力出力部２の電圧値（直列）が取得される。なお、図１１に示すように、電流・電圧測定部４０３は蓄電部３側に設けられているので、出力先の切替が正常であれば取得される電圧値は０Ｖとなる。
【０１０４】
次に、各発電電力出力部２の切替動作確認を個別に行うため、ｋ番目の発電電力出力部２の切替動作確認を行う。このため、ステップＳ２４では、最初の発電電力出力部２の切替動作確認を行うために制御部４０１によりｋの値が「１」にセットされる。そして、ステップＳ２５において制御部４０１が切替回路部２２の切替操作を行うことにより、ｋ番目の発電電力出力部２の出力先が蓄電部３側に切り替えられる。このとき、切り替えられた発電電力出力部２の各太陽光発電モジュール２１は、互いに並列接続される。
【０１０５】
そして、ステップＳ２６において、電流・電圧測定部４０３により発電電力出力部２の電圧値が取得される。なお、図１１に示すように、充電用スイッチ４０４がオフのままであるが、電流・電圧測定部４０３は充電用スイッチ４０４よりも発電電力出力部２側に設けられているので、出力先の切替が正常であれば、取得される電圧値は発電電力出力部２の開放端電圧となる。
【０１０６】
ここで、ステップＳ２７において、制御部４０１により、ステップＳ２６で取得された電圧値が表示部４１１に表示されるとともに、ユーザにチェックを実行するか否かの問い合わせが行われる。具体的には、図１４に示すように、「ＰＶ  ＶＯＬＴＡＧＥ  ＊＊＊Ｖ」（「＊＊＊」は電圧値）のメッセージと、カーソル（「＞印」）と、「ＳＫＩＰ？」および「ＣＨＥＣＫ？」の選択肢とが表示部４１１に表示される。ユーザは、操作部４１２のキーを押下してチェックを実行するか、チェックをスキップするかを選択する。
【０１０７】
ステップＳ２８では、制御部４０１により、チェックを実行するか否かが判断される。すなわち、操作部４１２を介してユーザによりチェックを行う指示が入力されたか否かが判断される。この結果、ユーザにより「ＣＨＥＣＫ」が選択された場合には、ステップＳ２９に進み、出力先が蓄電部３側に切り替えられたｋ番目の発電電力出力部２のチェックが実施される。
【０１０８】
ステップＳ２９では、制御部４０１により、ステップＳ２３で取得された電圧（直列）が０Ｖで、かつ、ステップＳ２６で取得された電圧（並列）がある（０でない）か否かが判断される。上記のように、ステップＳ２３で取得された電圧（直列）は、全ての発電電力出力部２の出力先をインバータ４側に切り替えたときの電圧であるので、出力先の切替が正常であれば電圧値は０となる。また、ステップＳ２６で取得された電圧（並列）は、ｋ番目の発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替えた後に検出された電圧である。このため、ｋ番目の発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替える動作が正常に行われていれば、電圧値はｋ番目の発電電力出力部２の開放端電圧となる。これにより、ｋ番目の発電電力出力部２の出力先をインバータ４側から蓄電部３側に切り替える動作が正常か否かが判断される。このステップＳ２９において、電圧（直列）が０Ｖでない場合や電圧（並列）が０となる場合には、切替動作が正常に行われなかった可能性があるので、異常と判断されて処理が終了する（異常検出時のエラー処理に移行する）。電圧（直列）が０Ｖで、かつ、電圧（並列）が０Ｖでない場合には、切替が正常に実行されたことが確認され、ステップＳ３０に進む。
【０１０９】
なお、図１４に示すように、ユーザにより「ＳＫＩＰ」が指示された場合には、ステップＳ２９を経ることなく、ステップＳ２８からステップＳ３０に進む。これは、たとえば夜間に太陽光発電システム４００が起動された場合などには、各太陽光発電モジュール２１は発電を行えないため、発電電力出力部２の電圧が検出されない。この場合、電圧（並列）が０Ｖとなることから、ステップＳ２９で異常と判断されることになる。したがって、ステップＳ２７において検出された電圧値を表示するとともにユーザにチェックを行うか否かを問い合わせることによって、ユーザは、夜間に太陽光発電システム４００を起動して表示部４１１に表示された電圧値の表示が０Ｖであることを確認した場合には、操作部４１２を操作して、直列／並列切替確認処理をスキップすればよい。
【０１１０】
ステップＳ３０では、ｋ番目の発電電力出力部２の出力先がインバータ４側に切り替えられる。この結果、全ての発電電力出力部２の出力先がインバータ４側に切り替えられた状態に戻されることになる。そして、ステップＳ３１において、電流・電圧測定部４０３により電圧値（直列）が取得される。
【０１１１】
次に、ステップＳ３２において、制御部４０１により、ステップＳ３１で取得された電圧値（直列）が０Ｖか否かが判断される。上記のように、全ての発電電力出力部２の出力先がインバータ４側に切り替えられた状態では、電流・電圧測定部４０３により検出される電圧値（直列）は０Ｖとなる。このため、ｋ番目の発電電力出力部２を蓄電部３側からインバータ４側に切り替える動作が正常に行われていれば、電圧値は０Ｖとなる。電圧値（直列）が０Ｖでない場合には、切替動作が正常に行われなかった可能性があるので、異常と判断される（異常検出時のエラー処理に移行する）。電圧（直列）が０Ｖの場合には、切替が正常に実行されたことが確認され、ステップＳ３３に進む。なお、このステップＳ３２では、夜間に太陽光発電システム４００が起動された場合（発電電力出力部２の電圧が０Ｖになる場合）であっても異常と判断されることがないので、上記ステップＳ２９のようにユーザの操作指示に基づいてスキップする必要はない。
【０１１２】
以上のように、ｋ番目の発電電力出力部２について、出力先をインバータ４側から蓄電部３側へ切り替える動作がステップＳ２９でチェックされ、出力先を蓄電部３側からインバータ４側へ切り替える動作がステップＳ３２でチェックされる。この後、ステップＳ３３において、制御部４０１により、全て（Ｎ個）の発電電力出力部２について切替動作のチェックが行われたか否かが判断される。未チェックの発電電力出力部２が存在する場合（ｋ＜Ｎの場合）には、ステップＳ３４に進み、ｋに「１」が加算（ｋ＝ｋ＋１）される。そして、ステップＳ２５に戻り、次の発電電力出力部２（ｋ＋１番目）についての切替動作チェックが実施される。異常と判断されることなく最後の発電電力出力部２のチェックが完了した場合（ｋ＝Ｎの場合）には、ステップＳ３３で正常と判断され、直列／並列切替確認処理が終了する。
【０１１３】
第４実施形態では、上記のように、制御部４０１が、電流・電圧測定部４０３により検出された電圧に基づいて、切替回路部２２による接続状態の切替動作確認処理を行うことが可能なように構成されている。このように構成することによって、発電電力出力部２の出力先の切替と、直列接続および並列接続の切替とが正常に行われることを確認した上で、システムを作動させることができる。この結果、蓄電部３への充電やインバータ４（電力系統５０および一般負荷６０）側への電力供給を切り替え可能な太陽光発電システム４００の信頼性を向上させることができる。
【０１１４】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。
【０１１５】
（第４実施形態の変形例）
上記第４実施形態では、機械式のスイッチ回路２６と電子式のスイッチ回路２７とを含む切替回路部２２を備えた上記第１実施形態の発電電力出力部２を用いた例を示したが、この第４実施形態では、図１５および図１６に示す第４実施形態の第１変形例のように、切替回路部２２ｄを含む発電電力出力部２ｄを用いてもよい。なお、以下の図１５〜図２０に示す第１〜第４変形例では、切替回路部以外の構成を簡略化して図示している。すなわち、図１５〜図２０では、図１１の充放電スイッチ部４０２の図示を省略するとともに、蓄電部３を１つだけ設けた場合の例を示している。
【０１１６】
図１５に示すように、この第４実施形態の第１変形例による発電電力出力部２ｄの切替回路部２２ｄは、１０個のスイッチ回路２３を含んでいる。このスイッチ回路２３は、機械式および電子式のいずれであってもよい。なお、発電電力出力部２ｄは、本発明の「第１発電電力出力部」の一例である。また、切替回路部２２ｄは、本発明の「切替部」の一例である。
【０１１７】
各スイッチ回路２３は、太陽光発電モジュール２１側の端子２３ａと直列接続時の端子２３ｂとの接続と、太陽光発電モジュール２１側の端子２３ａと並列接続時の端子２３ｃとの接続とを選択的に切り替えることが可能である。図１５に示すように、全てのスイッチ回路２３において太陽光発電モジュール２１側の端子２３ａと直列接続時の端子２３ｂとを接続した場合に、５つの太陽光発電モジュール２１が互いに直列接続されるとともに、その直列接続された５つの太陽光発電モジュール２１がインバータ４側に接続されるように構成されている。なお、この直列接続状態では、太陽光発電モジュール２１は蓄電部３側とは電気的に切断されている。
【０１１８】
また、図１６に示すように、全てのスイッチ回路２３において太陽光発電モジュール２１側の端子２３ａと並列接続時の端子２３ｃとを接続した場合に、５つの太陽光発電モジュール２１が互いに並列接続されるとともに、その並列接続された太陽光発電モジュール２１が蓄電部３側に接続されるように構成されている。なお、この並列接続状態では、太陽光発電モジュール２１はインバータ４側とは電気的に切断されている。
【０１１９】
また、図１７および図１８に示す第４実施形態の第２変形例による発電電力出力部２ａでは、直列接続状態と並列接続状態との切替を行うためのスイッチ回路２４と、発電電力出力部２ａの接続先の切替を行うためのスイッチ回路２５とを別個に切替回路部２２ａに設けている。なお、切替回路部２２ａは、本発明の「切替部」の一例であり、スイッチ回路２４およびスイッチ回路２５は、それぞれ、本発明の「第１スイッチ回路」および「第２スイッチ回路」の一例である。また、発電電力出力部２ａは、本発明の「第１発電電力出力部」の一例である。
【０１２０】
この第４実施形態の第２変形例では、各スイッチ回路２４は、太陽光発電モジュール２１側の端子２４ａと直列接続時の端子２４ｂとの接続と、太陽光発電モジュール２１側の端子２４ａと並列接続時の端子２４ｃとの接続とを選択的に切り替えることが可能である。また、各スイッチ回路２５は、太陽光発電モジュール２１側の端子２５ａと直列接続時の端子２５ｂとの接続と、太陽光発電モジュール２１側の端子２５ａと並列接続時の端子２５ｃとの接続とを選択的に切り替えることが可能である。
【０１２１】
図１７に示すように、全てのスイッチ回路２４において太陽光発電モジュール２１側の端子２４ａと直列接続時の端子２４ｂとを接続した場合に、５つの太陽光発電モジュール２１が互いに直列接続され、全てのスイッチ回路２５において太陽光発電モジュール２１側の端子２５ａと直列接続時の端子２５ｂとを接続した場合に、その直列接続された５つの太陽光発電モジュール２１がインバータ４側に接続されるように構成されている。なお、この直列接続状態では、太陽光発電モジュール２１は蓄電部３側とは電気的に切断されている。
【０１２２】
また、図１８に示すように、全てのスイッチ回路２４において太陽光発電モジュール２１側の端子２４ａと並列接続時の端子２４ｃとを接続した場合に、５つの太陽光発電モジュール２１が互いに並列接続されるとともに、全てのスイッチ回路２５において太陽光発電モジュール２１側の端子２５ａと並列接続時の端子２５ｃとを接続した場合に、その並列接続された太陽光発電モジュール２１が蓄電部３側に接続されるように構成されている。なお、この並列接続状態では、太陽光発電モジュール２１はインバータ４側とは電気的に切断されている。
【０１２３】
また、図１９に示す第４実施形態の第３変形例による発電電力出力部２ｂでは、一部の太陽光発電モジュール２１を並列接続して蓄電部３に接続可能なように切替回路部２２ｂを構成している。具体的には、切替回路部２２ｂでは、５つの太陽光発電モジュール２１を並列接続するための回路上に、回路を遮断可能なスイッチ２３ｄを設けている。図１９では、図の右から１番目と２番目の太陽光発電モジュール２１に対応する回路上に、スイッチ２３ｄが設けられている。このスイッチ２３ｄをオフ（回路を遮断）することにより、並列接続状態において、オフしたスイッチ２３ｄに対応する太陽光発電モジュール２１の発電電力を蓄電部３に供給しないようにすることが可能である。なお、図１９の例では、直列接続状態においては、スイッチ２３ｄのオン／オフに拘わらず、全て（５つ）の太陽光発電モジュール２１が直列接続されてインバータ４に接続される。なお、切替回路部２２ｂは、本発明の「切替部」の一例である。
【０１２４】
この第４実施形態の第３変形例では、天候などに応じてスイッチ２３ｄのオン／オフを切り替えることにより、蓄電部３に過度の負担がかかるのを抑制することができる。たとえば、天候が曇りであり、各太陽光発電モジュール２１の発電電力が小さい場合には、スイッチ２３ｄをオンにすることにより、より早く蓄電部３の充電を行うことができる。また、天候が快晴であり、各太陽光発電モジュール２１の発電電力が大きい場合には、スイッチ２３ｄをオフにすることにより、一部（３つまたは４つ）の太陽光発電モジュール２１の発電電力を用いて蓄電部３に過度の負担をかけずに蓄電部３の充電を行うことができる。尚、スイッチ２３ｄを複数設ける場合には、全てのスイッチ２３ｄを同時にオンまたはオフしてもよいし、個別にオン／オフを制御してもよい。
【０１２５】
また、この第４実施形態の第３変形例では、２つの太陽光発電モジュール２１に対応する回路上にスイッチ２３ｄを設けているが、１つ、または３つ以上の太陽光発電モジュール２１に対してスイッチ２３ｄを設けてもよい。たとえば、図１９の４つの太陽光発電モジュール２１に対応する回路上にそれぞれスイッチ２３ｄを設けてもよい。この場合には、太陽光発電モジュール２１を２〜５個の任意の数の並列接続によって蓄電部３に電力供給を行うことが可能であるとともに、全てのスイッチ２３ｄを同時にオフすることにより、１つの太陽光発電モジュール２１から蓄電部３に電力供給を行うことも可能である。なお、このスイッチ２３ｄは、図２および図３に示した第１実施形態による切替回路部２２や、図４および図５に示した第１実施形態の変形例による切替回路部２２ｅに設けてもよい。
【０１２６】
また、図２０に示す第４実施形態の第４変形例による発電電力出力部２ｃでは、並列接続状態において、一部の太陽光発電モジュール２１が他の太陽光発電モジュール２１および蓄電部３やインバータ４と電気的に分離されるように切替回路部２２ｃを構成している。具体的には、切替回路部２２ｃでは、図の右から１番目と２番目の太陽光発電モジュール２１に対応する並列接続用の回路を設けていない。すなわち、図２０の例では、並列接続状態において、３つの太陽光発電モジュール２１の発電電力のみを蓄電部３に供給するように構成されている。なお、図２０の例においても、直列接続状態においては、全て（５つ）の太陽光発電モジュール２１が直列接続されてインバータ４に接続される。なお、切替回路部２２ｃは、本発明の「切替部」の一例である。
【０１２７】
この第４実施形態の第４変形例では、蓄電部３の充電の際に、蓄電部３に過度の負担がかかるのを抑制することができるとともに、スイッチ２３ｄを設けない分、回路構成を簡略化することができる。なお、この第４実施形態の第４変形例の構成（並列接続状態において、一部の太陽光発電モジュール２１が他の太陽光発電モジュール２１および蓄電部３やインバータ４と電気的に分離される構成）は、図２および図３に示した第１実施形態の切替回路部２２や、図４および図５に示した第１実施形態の変形例による切替回路部２２ｅに適用してもよい。
【０１２８】
なお、図８に示した第３実施形態において発電電力出力部２の替わりに図１９または図２０に示した発電電力出力部２ｂまたは２ｃを用いた場合には、並列接続状態において、互いに並列接続された太陽光発電モジュール２１は蓄電部３に接続され、電気的に分離された太陽光発電モジュール２１（以下、分離モジュールと呼ぶ）は、蓄電部３およびインバータ４のいずれからも分離されていることが好ましい。この理由を説明する。すなわち、仮に、分離モジュールをインバータ４に接続した場合には、発電電力出力部２０１と、発電電力出力部２０１の出力電圧よりも小さい分離モジュールとが同時にインバータ４に並列接続されることになる。この場合、発電電力出力部２０１の出力電圧が、分離モジュールの出力電圧に引きずられてしまうことに起因して、全体の出力電力のロスが生じてしまう。以上の理由により、分離モジュールは、蓄電部３およびインバータ４のいずれからも分離されていることが好ましい。なお、これは、第３実施形態の第１変形例（図９参照）および第２変形例（図１０参照）においても同様である。
【０１２９】
また、上記第４実施形態では、３つの発電電力出力部２の接続先の切替を各々の発電電力出力部２に含まれる５つの太陽光発電モジュール２１に対して一括して行うように構成した例を示したが、図２１に示す第４実施形態の第５変形例のように、上記第４実施形態の第３変形例で示した発電電力出力部２ｂ（図１９参照）を用いて、５つの太陽光発電モジュール２１のそれぞれと蓄電部３との接続および遮断を切り替えるように構成してもよい。なお、この第４実施形態の第５変形例では、発電電力出力部２ｂの４つの太陽光発電モジュール２１にスイッチ２３ｄを設けている。
【０１３０】
この第４実施形態の第５変形例による太陽光発電システム４５０では、２つの発電電力出力部２と、スイッチ２３ｄを有する１つの発電電力出力部２ｂとが設けられている。これにより、上記第４実施形態で示したように、制御部４５１により、電流・電圧測定部４０３の測定結果に基づいて、合計３つの発電電力出力部２（発電電力出力部２ｂ）の発電電力の出力先を個別に切り替えることが可能である。さらに、この第４実施形態の第５変形例では、制御部４５１がスイッチ２３ｄの切替制御を行うことにより、発電電力出力部２ｂの５つの太陽光発電モジュール２１のそれぞれと蓄電部３との接続を個別に切り替えることが可能なように構成されている。これにより、並列接続された２〜５の任意の数の太陽光発電モジュール２１から蓄電部３に電力供給を行うことが可能であるとともに、１つの太陽光発電モジュール２１から蓄電部３に電力供給を行うことが可能である。なお、制御部４５１は、本発明の「制御装置」の一例である。
【０１３１】
また、太陽光発電システム４５０では、蓄電部３が１つだけ設けられている。このため、上記第４実施形態と異なり、太陽光発電システム４５０の充放電スイッチ部４５２では、充電側分岐路４０７、電流測定部４０５および放電側分岐路４０８などが設けられていない。
【０１３２】
第４実施形態の第５変形例による太陽光発電システム４５０では、たとえば１つの発電電力出力部２ｂの出力先を蓄電部３側に切り替えたときに蓄電部３に流れる電流値が蓄電部３の定格電流を超える場合にも、蓄電部３に接続される太陽光発電モジュール２１の数を切り替えることにより、蓄電部３側に供給される電力をさらに細かく調節することが可能である。特に、蓄電部３が１つだけ設置されているような場合には、３つの蓄電部３が並列接続された上記第４実施形態と比較して蓄電部３に大きな電流が流れやすいので効果的である。なお、この太陽光発電モジュール２１の切替（接続数の増減）についても、図１２に示した切替処理と同様の処理を適用することが可能である。
【０１３３】
また、上記第４実施形態では、電流・電圧測定部４０３および３つの電流測定部４０５を設けた例を示したが、図２２に示す第４実施形態の第６変形例のように、電流測定部５０３を備えた蓄電ユニット５０２を用いてもよい。
【０１３４】
この第４実施形態の第６変形例による太陽光発電システム５００では、充放電スイッチ部５０５に並列接続された３つの蓄電ユニット５０２が設けられている。各蓄電ユニット５０２は、それぞれ、蓄電部３と、電流測定部５０３と、通信部５０４とを備えている。電流測定部５０３は、蓄電部３に流れる電流値を測定可能に構成されている。また、通信部５０４は、太陽光発電システム５００の制御部５０１と相互に通信可能に構成されている。これにより、制御部５０１は、通信部５０４との通信によって、電流測定部５０３の測定結果（電流値）や、蓄電部３の残容量などの、蓄電ユニット５０２に関わる各種の情報を取得することが可能である。
【０１３５】
この第４実施形態の第６変形例では、制御部５０１が蓄電部３に流れる電流値を通信部５０４を介して取得することが可能であるので、充放電スイッチ部４０２に電流・電圧測定部４０３および電流測定部４０５を設ける必要がない。このため、電流測定部５０３および通信部５０４を内蔵する蓄電ユニット５０２を用いることにより、充放電スイッチ部５０５の構成を簡素化することができる。
【０１３６】
なお、この第４実施形態の第６変形例では、インバータ４と電力系統５０とが接続されておらず、インバータ４は一般負荷６０とのみ接続されている。したがって、この太陽光発電システム５００は、発電電力出力部２の発電電力を電力系統５０側へ逆潮流しないように構成され、発電電力出力部２の発電電力が一般負荷６０にのみ供給されるように構成されている。このように、発電電力出力部２の発電電力を電力系統５０側へ逆潮流せず、発電電力出力部２の発電電力を施設内の設備（一般負荷６０）にのみ供給するようにしてもよい。
【０１３７】
（第５実施形態）
次に、図１１、図２１、図２２および図２３を参照して、本発明の第５実施形態による発電システム（太陽光発電システム）の発電電力出力部２の切替制御について説明する。この第５実施形態では、取得された電流値が蓄電部３の定格電流を超えるか否かに基づいて発電電力出力部２と蓄電部３との接続切替制御を行うように構成した上記第４実施形態に加えて、発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替えた場合に予測される予測電流値を算出し、この予測電流値に基づいて発電電力出力部２の切替制御を行うように構成した例について説明する。
【０１３８】
以下、第５実施形態による太陽光発電システムの蓄電部３の充電時における発電電力出力部２の接続切替処理について説明する。なお、太陽光発電システムの装置構成としては、第４実施形態（図１１参照）、第４実施形態の第５変形例（図２１参照）および第６変形例（図２２参照）のいずれの構成であってもよいので、ここでは、図１１に示す太陽光発電システム４００に第５実施形態による太陽光発電システムの接続切替処理を適用した例を示す。また、第５実施形態による太陽光発電システムに用いる発電電力出力部（切替回路部）としては、図２〜図５、および、図１５〜図２０に示した発電電力出力部（切替回路部）のうちいずれを用いてもよい。
【０１３９】
まず、図２３のステップＳ４１において、充電用スイッチ４０４がオン（閉）される。これにより、発電電力出力部２の接続先を蓄電部３側に切り替えれば、充電を始めることができる。
【０１４０】
ステップＳ４２において、制御部４０１は、蓄電部３側に接続する発電電力出力部２の数ｉを「１」にセットする。そして、ステップＳ４３において、制御部４０１により、１つ目（ｉ＝１）の発電電力出力部２の接続先が蓄電部３側に切り替えられる。この結果、接続された発電電力出力部２から蓄電部３側へ電力が供給され充電が開始される。この際、電流・電圧測定部４０３および各電流測定部４０５では、蓄電部３へ流れる電流値が測定される。続いて、ステップＳ４４において、制御部４０１により、経過時間の計測が開始される。
【０１４１】
ステップＳ４５において、制御部４０１により、予測電流値の算出のための最大電流値が「０」にセットされる。次に、ステップＳ４６において、制御部４０１により、電流・電圧測定部４０３または各電流測定部４０５により測定された電流値が取得される。ここで、電流・電圧測定部４０３から電流値を取得する場合には、測定された電流値を並列接続された蓄電部３の数Ｎ（ここでは、Ｎ＝３）で割ることにより、電流値が取得される。また、各電流測定部４０５から電流値を取得する場合には、測定された電流値をそのまま取得する。
【０１４２】
ステップＳ４７では、制御部４０１により、取得された電流値が蓄電部３の定格電流値以下かどうかが判断される。取得された電流値が定格電流値以下の場合にはステップＳ４８に進み、取得された電流値が定格電流値を超える場合にはステップＳ５７に移行する。なお、各電流測定部４０５から電流値を取得する場合には、各電流測定部４０５で取得された電流値の全てが蓄電部３の定格電流値以下の場合にステップＳ４８に進み、一つでも超えるものがあればステップＳ５７に進む。
【０１４３】
ステップＳ５７からステップＳ６０までの処理は、上記第４実施形態のステップＳ１１〜Ｓ１４までと同じ処理であるので、説明は省略する。
【０１４４】
ステップＳ４８では、制御部４０１により、取得された電流値が最大電流値よりも大きいか否かが判断される。取得された電流値が最大電流値よりも大きい場合には、ステップＳ４９に進み、制御部４０１がその電流値を最大電流値としてセットする。取得された電流値が最大電流値以下の場合には、その電流値をセットすることなくステップＳ５０に進む。
【０１４５】
ステップＳ５０では、ステップＳ２４における経過時間計測を開始してから、一定時間（たとえば、２分間）経過したか否かが判断される。一定時間経過していない場合には、ステップＳ４６に戻る。一定時間経過すると、ステップＳ５１に進む。このため、ステップＳ４６〜Ｓ５０の間を一定時間の間ループすることにより、この一定時間の間継続的に電流値が定格電流を超えないことを確認するとともに、一定時間の間に取得された電流値の最大値（最大電流値）がセットされる。なお、上記のように蓄電部３の定格電流を超える電流値が検出された場合には、ステップＳ５７〜Ｓ６０へと移行するので、最大電流値はセットされない。つまり、最大電流値は、定格電流を超えない場合に電流・電圧測定部４０３または各電流測定部４０５により取得された最大の電流値となる。
【０１４６】
一定時間経過するまでの間、取得された電流値が蓄電部３の定格電流を超えなかった場合には、ステップＳ５１において、発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替えることができるか否か（ｉ＜Ｎか？）が判断される。蓄電部３側に接続された発電電力出力部２の数ｉがＮと一致する場合、それ以上の発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替えることはできないので、ステップＳ４４に戻る。
【０１４７】
蓄電部３側に接続された発電電力出力部２の数ｉがＮよりも小さい場合（まだ切り替えられる場合）には、ステップＳ５２に進み、すべての発電電力出力部２がインバータ４側に接続されているか否か（ｉ＝０か？）が判断される。蓄電部３側に接続されている発電電力出力部２がある場合には、ステップＳ５３に進み、電流・電圧測定部４０３または各電流測定部４０５により測定された最大電流値に基づく予測電流値の算出が行われる。
【０１４８】
このステップＳ５３では、制御部４０１により、予測電流値＝最大電流値＋（最大電流値÷ｉ）が算出される。すなわち、各発電電力出力部２の出力電力が同じと仮定すれば、たとえば２つの発電電力出力部２が蓄電部３側に接続されている場合（ｉ＝２）に３つ目の発電電力出力部２を蓄電部３側に接続すると、電流値が（電流値÷２）だけ増加する（電流値が（１＋１／ｉ＝３／２）倍になる）と予測される。ここで、次の発電電力出力部２を蓄電部３側に接続した場合に蓄電部３の定格電流を超えるか否かを判断したいので、所定時間内に測定された最大電流値を予測電流値の算出に用いている。これにより、次の発電電力出力部２を蓄電部３側に接続した場合に、最大で予測電流値程度の電流値が蓄電部３に流れることが予測される。
【０１４９】
予測電流値が算出されると、ステップＳ５４に進み、制御部４０１により、算出された予測電流値が蓄電部３の定格電流以下か否かが判断される。予測電流値が定格電流を超える場合には、次の発電電力出力部２を蓄電部３側に接続した場合に電流値が定格電流を超える可能性が高いので、発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替えることなくステップＳ４４に戻る。
【０１５０】
一方、ステップＳ５４で予測電流値が定格電流以下と判断された場合には、ステップＳ５５に進み、蓄電部３側に接続する発電電力出力部２の数ｉを「１」加算し、ステップＳ５６で加算されたｉ番目の発電電力出力部２が蓄電部３側に切り替えられる。なお、ステップＳ５２ですべての発電電力出力部２がインバータ４側に接続されている（ｉ＝０）と判断された場合には、蓄電部３側に電流が流れていないことになるので、予測電流値の算出を行うことなくステップＳ５５およびＳ５６に進む（１つ目の発電電力出力部２が蓄電部３側に切り替えられる）。
【０１５１】
その後、ステップＳ４４に戻り、経過時間計測がリセットされて、再度時間計測が開始される。また、ステップＳ４５で最大電流値もリセット（「０」にセット）される。
【０１５２】
以上の処理が継続して実行されることにより、第５実施形態による太陽光発電システムの蓄電部３の充電時における発電電力出力部２の接続切替処理が実施される。
【０１５３】
第５実施形態では、上記のように、電流・電圧測定部４０３または各電流測定部４０５の測定結果に基づいて、発電電力出力部２の接続先を蓄電部３側に切り替えた場合に蓄電部３へ流れる予測電流値を算出するとともに、予測電流値に基づいて発電電力出力部２を蓄電部３側に切り替えるか否かを判断する。このように構成することによって、発電電力出力部２の接続先を蓄電部３側に切り替えた場合に蓄電部３の定格電流を超えることが予め予測できる場合に、接続先の切替を行わなくて済む。このため、不必要な切替動作を減少させてシステムの信頼性を向上させることができるとともに、蓄電部３の定格電流を超える（ことが予測される）場合には、予め蓄電部３に過大な電流が流れるのを防止することができるので、蓄電部３の長寿命化を図ることができる。
【０１５４】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第４実施形態と同様である。
【０１５５】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１５６】
たとえば、上記第１〜第５実施形態およびそれらの変形例では、太陽光発電モジュール２１によって発電を行う例について説明したが、本発明はこれに限らず、発電モジュールとして他の直流発電装置あるいは風力発電装置などの他の自然エネルギーを用いて発電する発電モジュールを用いてもよい。
【０１５７】
また、上記第１〜第５実施形態およびそれらの変形例では、蓄電部３としてリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの蓄電池を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、他の２次電池を用いてもよい。また、本発明の「蓄電部」の一例として、蓄電池の代わりにキャパシタを用いてもよい。
【０１５８】
また、上記第１〜第５実施形態およびそれらの変形例では、蓄電部３の電圧が４８Ｖである例について説明したが、本発明はこれに限らず、４８Ｖ以外の電圧にしてもよい。なお、蓄電部の電圧としては約６０Ｖ以下が望ましいが、特定負荷７０の定格電圧・配線内での電力損失などを考慮して好適な電圧を選択する。
【０１５９】
また、上記第１〜第５実施形態では、発電電力出力部２を蓄電部３側に接続する際に、５つの太陽光発電モジュール２１の全てを並列に接続する例について説明したが、本発明はこれに限らず、５つのうちの一部の太陽光発電モジュールのみを並列に接続した状態で発電電力出力部を蓄電部側に接続してもよい。また、一部の太陽光発電モジュールを並列に接続した状態で、発電電力出力部を蓄電部３側に接続し、他の太陽光発電モジュールを直列に接続した状態で発電電力出力部をインバータ４側に接続してもよい。たとえば、図２４および図２５に示す例の発電電力出力部２ｆでは、直列接続状態では、５つの太陽光発電モジュール２１を直列接続してインバータ４側に出力し、並列接続状態では、３つの太陽光発電モジュール２１を直列接続してインバータ４側に出力するとともに、２つの太陽光発電モジュール２１を並列接続して蓄電部３側に出力するように切替回路部２２ｆを制御している。この場合において、インバータ４の入力可能範囲内で直列接続される太陽光発電モジュール２１の数を調整すべきである。また、図２６および図２７に示す例の発電電力出力部２ｇでは、直列接続状態では、６つの太陽光発電モジュール２１を直列接続してインバータ４側に出力し、並列接続状態では、３つの太陽光発電モジュール２１を直列接続した２組を互いに並列接続して蓄電部３側に出力するように切替回路部２２ｇを制御している。このように、複数の太陽光発電モジュールの接続態様（直列接続、並列接続またはその組み合わせ）を変更することにより、蓄電部３の公称電圧の値に対して適正な電圧の電力を蓄電部３に入力することが可能である。一例として、公称最大出力動作電圧が約６０Ｖの太陽光発電モジュールを用いる場合であって、蓄電部の公称電圧が９６Ｖである場合について説明する。この場合には、前述のように蓄電部３の公称電圧は公称最大出力動作電圧の７０％以上９０％以下となるように選択することが望ましいことから、蓄電部への出力電圧が約１２０Ｖであることが望ましい。そこで、４枚の太陽光発電モジュールを用いる。これにより、インバータ側へ接続する場合には、４枚を直列に接続することにより約２４０Ｖの電圧で出力するとともに、蓄電部側に出力する場合には、直列に接続した２枚の２組を並列に接続することにより約１２０Ｖの電圧で出力する。
【０１６０】
また、上記第１〜第５実施形態およびそれらの変形例では、「電力変換器」の一例が直流を交流に変換するインバータ４である例を説明したが、本発明はこれに限らず、直流−直流変換を行う（直流電圧を昇圧または降圧する）ＤＣ−ＤＣコンバータや、交流−交流変換を行う（交流の周波数を変換する）サイクロコンバータであってもよい。尚、交流−交流変換がなされる場合とは、例えば風力発電など交流電力を発電するような発電モジュールを用いた場合である。
【０１６１】
また、上記第１〜第３実施形態およびそれらの変形例では、蓄電部３を１つ設けた例について説明したが、本発明はこれに限らず、蓄電部３を複数設けてもよい。また、複数の蓄電部を直列または並列に接続してもよい。
【０１６２】
また、上記第１〜第５実施形態およびそれらの変形例では、インバータ４が電力系統５０に接続される例について説明したが、本発明はこれに限らず、電力系統５０に接続されていなくてもよい。また、需要家内配線と電力系統との接続点付近などに逆潮流を制限するための逆潮流防止装置を設けてもよい。この場合、ダイオード１０を省略することができる。
【０１６３】
また、蓄電部３に過充電・過放電などを抑制する制御を行う制御装置を設けてもよい。さらにこのような制御装置を介して蓄電部３と発電電力出力部２や特定負荷７０と接続してもよい。
【０１６４】
また、スイッチ２３を駆動するための電源については、たとえば、切替回路部２２のスイッチ２３を駆動するための電力を蓄電部３から供給してその電力によってスイッチ２３を切り替える構成にしてもよいし、電力系統５０からの電力が供給されている場合にその電力を用いて直列側に接続し、電力系統５０が停電して切替回路部２２に電力が供給されなくなった場合に自動的に並列側に切り替わるように構成してもよい。どちらの構成にしても、停電時に並列側に切り替えることが可能である。
【０１６５】
また、直並列の接続方法の一例として、複数の発電モジュール（太陽光発電モジュール２１）の少なくとも一部分が互いに直列接続され、複数の発電モジュールがインバータに接続される直列接続状態と、直列接続される発電モジュールの少なくとも一部が互いに並列接続され、その並列接続された発電モジュールが蓄電部に接続される並列接続状態とに切り替えるように構成してもよい。
【０１６６】
また、上記第１実施形態および第１実施形態の変形例では、「機械式スイッチ回路」の一例が接点切替部とコイルとを含むリレースイッチである例を説明したが、本発明はこれに限られない。機械式スイッチ回路は、機械的に接点が切り替わるタイプのスイッチであればリレースイッチ以外の他のスイッチ回路でもよい。
【０１６７】
また、上記第１実施形態および第１実施形態の変形例では、「電子式スイッチ回路」の一例がＦＥＴスイッチである例を説明したが、本発明はこれに限られない。電子式スイッチ回路は、無接点で電子的に切替可能なスイッチであれば、ＦＥＴスイッチ以外のバイポーラトランジスタなどの他のスイッチ素子や複数の半導体素子を組み合わせたスイッチ回路でもよい。
【０１６８】
また、上記第４および第５実施形態では、発電電力出力部２の接続切替処理において発電電力出力部２を１つずつ切り替えるように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の発電電力出力部を一度に切り替えるようにしてもよい。また、たとえば、一度に切り替える発電電力出力部の数を１、２、４、８・・・と増やすようにしてもよい。
【０１６９】
また、上記第４および第５実施形態では、蓄電部３の定格電流を基準として発電電力出力部２の接続先の切り替える旨を説明したが、この基準は蓄電部３の定格電流に限られるものではない。たとえば、充放電スイッチ部５０５の定格電流を基準とすることもできる、つまり任意の値である。
【０１７０】
また、上記第４実施形態では、切替回路部２２による接続状態の切替動作確認処理において、夜間など発電電力出力部２の電圧値を検出できない場合のために、電圧値を表示部４１１に表示するとともに、チェックを実行するか否かの問い合わせをユーザに対して行うように構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、照度計を設け、測定された照度に基づいて夜間か否か（発電可能な光照射があるか否か）を判断し、発電不可能な場合にはチェックをスキップするように構成してもよい。この場合には、チェックを実行するか否かをユーザに問い合わせる必要がない。
【符号の説明】
【０１７１】
１、１ａ、１００、２００、２５０、３００、４００、４５０、５００  太陽光発電システム（発電システム）
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  発電電力出力部（第１発電電力出力部）
２１  太陽光発電モジュール（発電モジュール）
２２、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ  切替回路部（切替部、切替回路）
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  切替回路部（切替部）
２３  スイッチ回路
２４  スイッチ回路（第１スイッチ回路）
２５  スイッチ回路（第２スイッチ回路）
２６  スイッチ回路（機械式スイッチ回路）
２７、２７１  スイッチ回路（電子式スイッチ回路）
３  蓄電部
４  インバータ（電力変換器）
５、５ａ、３０１  制御部
５０  電力系統
６０  一般負荷
７０  特定負荷（負荷）
２０１  発電電力出力部（第２発電電力出力部）
２６１  スイッチ回路（第１スイッチ回路、機械式スイッチ回路）
２６２  スイッチ回路（第２スイッチ回路、機械式スイッチ回路）
４０１、４５１、５０１  制御部（制御装置）
４０３  電流・電圧測定部（電流測定部、電圧検出部）
４０４  充電用スイッチ（充電用スイッチ回路）
４０５、５０３  電流測定部
【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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【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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