(57)【要約】【課題】交流負荷に安定して電力供給できる二次電池を備えた電力供給装置を提供する。【解決手段】電力系統１に接続され交流電力を直流電力へ変換する二次電池用パワーコンディショナ２と、電力系統１に対する要求電力値を決定し二次電池用パワーコンディショナ２を制御するコントローラ４と、二次電池用パワーコンディショナ２の二次側に接続され直流電力を充放電する二次電池３と、二次電池３と並列に接続され、直流電力を交流電力へ変換し、二次側に接続された住宅負荷６の消費電力に応じて供給する電力を制御する電力調整機能を有する住宅負荷用パワーコンディショナ５とを有する電力供給装置。【選択図】図１
2013116033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統と、
前記電力系統に接続され交流電力を直流電力へ変換する交流直流変換手段と、
前記電力系統に対する要求電力値を決定し前記交流直流変換手段を制御する制御手段と、
前記交流直流変換手段の二次側に接続され直流電力を充放電する二次電池と、
前記二次電池と並列に接続され、直流電力を交流電力へ変換し、二次側に接続された負荷の消費電力に応じて供給する電力を制御する電力調整機能を有する第一の直流交流変換手段とを有することを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
直流電力を発電する発電手段と、
前記発電手段で発電された直流電力を交流電力へ変換する第二の直流交流変換手段と、
前記第二の直流交流変換手段の二次側を前記電力系統へ接続した請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記負荷の消費電力と前記発電手段の発電電力とを基に前記電力系統に対する要求電力値を決定する請求項２に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記第一の直流交流変換手段と前記負荷との間に切替手段を有し、
前記切替手段は、前記第一の直流交流変換手段または前記電力系統から前記負荷への電力供給を切替える請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、負荷に安定した電力を供給する電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、系統からの電力供給が事故や災害または計画停電などの要因により、負荷に対して安定的に電力の供給を受けられない事態に備えて、蓄電池（二次電池）および太陽電池、燃料電池などの分散電源を備えた電力供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】  特許文献１の電力供給装置において、蓄電池を含む分散電源は、蓄電池を充電するための充電装置と、蓄電池から放電される電力を配電路へ送出させるための放電装置と、充電装置の充電動作および放電装置の放電動作を制御するための制御装置とを備えている。そして、制御装置は充電装置を制御して電力系統または太陽電池や燃料電池などの分散電源から給電される電力を蓄電池に充電する一方、必要に応じて放電装置を制御して蓄電池から負荷へ給電している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５９７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  ところで、一般住宅における負荷は、いわゆる家電製品が主であって交流電力により駆動するものがほとんどである。しかしながら、特許文献１においては、直流電力に対する負荷にのみ対応しているため一般住宅には不向きである。【０００６】  そこで、本発明は、交流負荷に安定して電力供給できる二次電池を備えた電力供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記目的を達成するために、本発明の電力供給装置は、電力系統と、前記電力系統に接続され交流電力を直流電力へ変換する交流直流変換手段と、前記電力系統に対する要求電力値を決定し前記交流直流変換手段を制御する制御手段と、前記交流直流変換手段の二次側に接続され直流電力を充放電する二次電池と、前記二次電池と並列に接続され、直流電力を交流電力へ変換し、二次側に接続された負荷の消費電力に応じて供給する電力を制御する電力調整機能を有する第一の直流交流変換手段とを有することを特徴としている。【０００８】  本発明によれば、電力系統がダウンしても交流負荷に対して停電すること無く電力を供給することができる。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によれば、交流負荷に安定して電力供給できる二次電池を備えた電力供給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る電力供給装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】（１．本実施形態の構成と作用）
図１は、本発明の実施形態に係る電力供給装置を示したものである。１は一般住宅等へ交流電力を供給する電力系統である。２は電力系統１から供給される交流電力を二次電池３へ充電等するために直流電力へ変換する二次電池用パワーコンディショナ（交流直流変換手段）である。パワーコンディショナは、交流を直流へ、あるいは直流を交流へ効率よく変換する装置で、内部にマイコン基盤（不図示）を有している。このマイコンにより、パワーコンディショナの入力および出力の電力、電流、電圧、周波数、力率等の各種値を制御する。
【００１３】  コントローラ４（制御手段）は、電力系統１からの受入電力ＷＣ（要求電力値）を決定し、二次電池用パワーコンディショナ２に対して設定する。二次電池用パワーコンディショナ２とコントローラは、例えばＲＳ−２３２Ｃ通信により接続され、二次電池用パワーコンディショナ２に内蔵されたマイコンに対して指令を与えることにより二次電池用パワーコンディショナ２に対して電力系統１からの受入電力ＷＣを設定する。コントローラ４は、例えば各機器との入出力インターフェースを有し、ＣＰＵがプログラムに基づいて実施する機能を有するプログラマブルロジックコントローラー（ＰＬＣ）で実現することができる。あるいは、コントローラ４の機能をマイコン基盤にて実装し、二次電池用パワーコンディショナ２に内蔵するようにしても良い。
【００１４】  二次電池３は、二次電池用パワーコンディショナ２の二次側に接続され充放電を行う。二次電池３は、例えばリチウムイオン電池、鉛蓄電池、ナトリウム硫黄電池、ニッケル水素電池等の二次電池で実現できる。
【００１５】  ５は住宅負荷用パワーコンディショナ（第一の直流交流変換手段）で、二次電池用パワーコンディショナ２の２次側に二次電池３と並列に接続される。住宅負荷用パワーコンディショナ５は、二次電池用パワーコンディショナ２の出力直流電力および二次電池３の放電直流電力を交流電力へ変換し、二次電池用パワーコンディショナ２と同じようにマイコン基盤（不図示）を内蔵している。このマイコンにより住宅負荷用パワーコンディショナ５は住宅負荷６の消費電力に応じた電力を出力するよう制御される（電力調整機能）。このような制御は自立運転機能とも呼ばれる。
【００１６】  二次電池用パワーコンディショナ２と住宅負荷用パワーコンディショナ５の相違点は、二次電池用パワーコンディショナ２は交流を直流へ、住宅負荷用パワーコンディショナ５は直流を交流へ、という変換方向の違いの他に、二次電池用パワーコンディショナ２は電力系統１からの受入電力を設定して動作するのに対し、住宅負荷用パワーコンディショナ５は住宅負荷６の消費電力に対応した出力電力を制御して動作するという相違がある。
【００１７】  住宅負荷６は、例えば冷蔵庫やテレビ、エアコン、電子レンジ等の交流電力により駆動する所謂、一般家電製品全般が対象となる。
【００１８】  次に、電力系統１からの受入電力ＷＣと二次電池充放電電力ＷＢと住宅負荷消費電力ＷＬの関係について説明する。なお、説明を分かり易くするため二次電池用パワーコンディショナ２と住宅負荷用パワーコンディショナ５の変換効率は１００％と仮定する。
【００１９】  二次電池３に充電をする場合は、電力系統１からの受入電力ＷＣを住宅負荷消費電力ＷＬよりも大きな値になるようにすれば良く、その場合の充電電力は、
ＷＢ＝ＷＣ−ＷＬ                                                ・・・（１）
となる。つまり、住宅負荷６の消費電力に応じた住宅負荷消費電力ＷＬを、住宅負荷用パワーコンディショナ５は電力調整機能により出力し、そしてＷＣがＷＬより大きければ、その差分のＷＢが二次電池３への充電電力となる。
【００２０】  二次電池３が放電をする場合は、住宅負荷消費電力ＷＬが電力系統１からの受入電力ＷＣよりも大きくなる場合で、その差を満たすよう二次電池３は放電し、その放電電力は、
ＷＢ＝ＷＬ−ＷＣ                                                ・・・（２）
となる。さらに、電力系統１からの受入電力ＷＣを０にした場合は、住宅負荷消費電力ＷＬを二次電池３のみで賄うことになり、
ＷＢ＝ＷＬ                                                      ・・・（３）
となる。
【００２１】  二次電池３に対し充電するか放電するかは、コントローラ４から二次電池用パワーコンディショナ２に対し受入電力ＷＣを設定することにより任意に行うことができる。受入電力ＷＣの値は、住宅負荷消費電力ＷＬ、二次電池３の電池残量、時間帯等の種々の要素を考慮して決定すれば良く、例えばコントローラ４にてプログラムを構築し、所定の条件に従って求出することができる。
【００２２】  住宅負荷６の消費電力は電力計７にて検出し、二次電池３の電池残量は電池残量計８にて検出し、それをコントローラ４に取り込めば、それぞれの測定値を受入電力ＷＣの求出条件に使用することができる。電池残量は、通常、直接計測することが困難なため、二次電池３の入力電流および出力電流を積算することにより求めることができる。
【００２３】  図１の本発明の実施形態によれば、さらに、太陽電池９（発電手段）で発電した電力を太陽電池用パワーコンディショナ１０により直流から交流へ変換し、電力系統１へ発電電力を供給している（売電）。太陽電池９の発電電力は電力計１２にて測定されコントローラ４へ取り込まれる。これにより、太陽電池９の発電電力も考慮して電力系統１からの受入電力ＷＣを決定でき、前述の住宅負荷消費電力ＷＬ、二次電池３の電池残量、時間帯に加えて種々の条件で受入電力ＷＣを決定することができる。例えば、天候が晴れで太陽電池９の発電量が多いときは二次電池３への充電および電力系統１に対しての売電量を多くし、夜間の住宅負荷６の消費電力が多くなれば電力系統１からの電力と昼間に充電した二次電池３の放電電力を使用して電力系統１の使用電力を抑え、就寝時の夜中に電力系統１の使用電気代が安価な時間帯を利用して二次電池３を充電するといった運転パターンを実現することができる。また、天気予報に合わせた運転パターンをコントローラ４に設定すればさらに効率良い運転をすることができる。
【００２４】  なお、本実施形態では、発電手段として太陽電池による太陽光発電を例としているが、燃料発電や風力発電などの発電手段でも同様の効果を得ることができる。
【００２５】  また、図１の本発明の実施形態によれば、住宅負荷６と住宅負荷用パワーコンディショナ５との間に切替スイッチ（切替手段）１３を設け、電力系統１から直接給電できるようにしている。これは、例えば住宅負荷用パワーコンディショナ５が故障した場合にも住宅負荷６へ電力供給することができるようにするためである。切替スイッチ１３の切替は手動でも良いし、住宅負荷用パワーコンディショナ５等の故障信号を検出することにより、所定の条件によって自動で切替えても良い。
【００２６】  また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【００２７】（２．本実施形態の効果）
以上述べた実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００２８】（１）電力系統１がダウンしても、二次電池３により住宅負荷６に対して電力供給ができるため、住宅負荷６が停電することなく安定した電力を供給することができる。
【００２９】（２）住宅負荷消費電力ＷＬ、二次電池３の電池残量、時間帯、天候などを要素とした運転パターンを設定することにより、効率良い電力供給が可能となる。
【００３０】（３）二次電池用パワーコンディショナ２は電力系統１から供給される一方向のみを扱えば良いので、電力系統１への逆潮流を考慮しなくても良い。
【００３１】（４）切替スイッチ１３を設けることにより、住宅負荷用パワーコンディショナ５等が故障したときであっても電力系統１から直接、住宅負荷６へ電力供給できるため、安定した電力供給が可能となる。
【符号の説明】
【００３２】１  電力系統
２  二次電池用パワーコンディショナ
３  二次電池
４  コントローラ
５  住宅負荷用パワーコンディショナ
６  住宅負荷
７  電力計
８  電池残量計
９  太陽電池
１０  太陽電池用パワーコンディショナ
１２  電力計
１３  切替スイッチ
【図１】
2013116033.tif 000003