(57)【要約】      （修正有）【課題】公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、再生可能エネルギーハイブリッドエネルギーシステムにより効率的に利用する。【解決手段】ハイブリッドエネルギーシステム４がユーティリティバス７を介して公益エネルギー供給源と負荷とに電気的に接続されている。ハイブリッドエネルギーシステムは、予備電池４３、発電ユニット４０、第一充電ユニット４１、インバータ４２、及び制御ユニット４４を備える。発電ユニットは、再生可能エネルギーを直流電力へ変換する。公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、第一充電ユニットにより、発電ユニットからの直流電力が第一充電エネルギーへ変換され、結果として予備電池が第一充電エネルギーにより充電される。公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、インバータにより、予備電池からの電池エネルギーが出力交流電力へ変換される。【選択図】図２
2016007094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーティリティバスを介して公益エネルギー供給源と負荷とに電気的に接続され且つ当該負荷へ出力交流電力を出力するハイブリッドエネルギーシステムが、
予備電池、
再生可能エネルギーを直流電力へ変換する発電ユニット、
前記発電ユニットと前記予備電池とに電気的に接続された第一充電ユニット、
前記予備電池と前記ユーティリティバスとに電気的に接続されたインバータ、及び
前記ユーティリティバスに電気的に接続された、前記公益エネルギー供給源が正常であるか否かを検出するための制御ユニット、
とを備え、
前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記第一充電ユニットにより前記発電ユニットからの前記直流電力が第一充電エネルギーへ変換されて、前記予備電池が当該第一充電エネルギーにより充電され、
前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記インバータにより前記予備電池からの電池エネルギーが前記出力交流電力へ変換されて、当該出力交流電力が前記ユーティリティバスへ送られ、
前記制御ユニットは、前記予備電池、前記第一充電ユニット、及び前記インバータと信号による通信状態にあり、前記予備電池、前記第一充電ユニット、及び前記インバータの制御操作を行うことを特徴とする、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項２】
請求項１のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記ハイブリッドエネルギーシステムが太陽エネルギー供給システムであり、
前記再生可能エネルギーが太陽エネルギーである、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項３】
請求項１のハイブリッドエネルギーシステムであって、
スイッチングユニットをさらに備え、
前記スイッチングユニットは、前記ユーティリティバスの伝送路に接続され、
前記スイッチングユニットの入力端子は、前記公益エネルギー供給源と電気的に接続され、
前記スイッチングユニットの出力端子は、前記負荷と電気的に接続されている、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項４】
請求項３のハイブリッドエネルギーシステムであって、前記スイッチングユニットが磁気スイッチである、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項５】
請求項３のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記スイッチングユニットの制御端子が前記制御ユニットと信号による通信状態にあり、
前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記スイッチングユニットがオンにされて、結果として前記公益エネルギー供給源からの第一交流電力が前記ユーティリティバスを介して前記負荷へ送られ、
前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記スイッチングユニットがオフにされる、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項６】
請求項１のハイブリッドエネルギーシステムであって、
電力変換装置をさらに備え、
前記電力変換装置は、前記ユーティリティバスと前記発電ユニットとに電気的に接続され、
前記電力変換装置は、前記制御ユニットと信号による通信状態にあり、
前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記電力変換装置により前記発電ユニットからの直流電力が第二交流電力へ変換され、
前記第二交流電力が前記ユーティリティバスへ送られる、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項７】
請求項６のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記電力変換装置と前記公益エネルギー供給源とが互いに並列に接続されて、結果として前記公益エネルギー供給源からの第一交流電力と前記電力変換装置からの第二交流電力とがユーティリティバスへ送られ、
前記出力交流電力は、前記第一交流電力及び／又は前記第二交流電力から構成される、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項８】
請求項６のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記電力変換装置が停止される、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項９】
請求項１のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記第一充電ユニットと前記インバータとが停止される、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項１０】
請求項１のハイブリッドエネルギーシステムであって、
第二充電ユニットをさらに備え、
前記第二充電ユニットは、前記ユーティリティバスと前記予備電池とに電気的に接続され、
前記第二充電ユニットは、前記制御ユニットと信号による通信状態にあり、
前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記第二充電ユニットにより、前記出力交流電力の一部が第二充電エネルギーへ変換されて、結果として前記予備電池が当該第二充電エネルギーにより充電される、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項１１】
請求項１０のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記第二充電ユニットが停止される、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項１２】
ユーティリティバスを介して公益エネルギー供給源と負荷とに電気的に接続され、
予備電池、発電ユニット、第一充電ユニット、スイッチングユニット、電力変換装置、第二充電ユニット、インバータ、及び制御ユニットを備え、
前記第一充電ユニットは、前記発電ユニットと前記予備電池とに電気的に接続され、
前記スイッチングユニットは、前記ユーティリティバスの伝送路に接続され、
前記スイッチングユニットの入力端子は、公益エネルギー供給源と電気的に接続され、
前記スイッチングユニットの出力端子は、前記負荷と電気的に接続され、
前記電力変換装置は、前記ユーティリティバスと前記発電ユニットとに電気的に接続され、
前記第二充電ユニットは、前記ユーティリティバスと前記予備電池とに電気的に接続され、
前記インバータは、前記予備電池と前記ユーティリティバスとに電気的に接続されている、ハイブリッドエネルギーシステムの制御方法であって、以下のステップ：
ステップ（ａ）前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記公益エネルギー供給源から前記ユーティリティバスへ第一交流電力が送られ、制御ユニットの制御下において前記電力変換装置により、前記発電ユニットからの直流電力が第二交流電力へ変換されて、結果として出力交流電力が前記負荷へ出力され、
ステップ（ｂ）前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記制御ユニットの制御下において前記第一充電ユニットが作動され、前記第一充電ユニットにより前記発電ユニットからの前記直流電力が第一充電エネルギーへ変換され、当該第一充電エネルギーにより前記予備電池が充電され、前記制御ユニットの制御下において前記インバータにより前記予備電池からの電池エネルギーが予備交流電力へ変換されてユーティリティバスへ送られ、結果として前記出力交流電力が前記負荷へ出力される
ことを含む、制御方法。
【請求項１３】
請求項１２の制御方法であって、
前記ステップ（ａ）は、前記制御ユニットの制御下において前記スイッチングユニットがオンにされ、前記第一充電ユニットと前記インバータが停止され、前記第二充電ユニットにより前記出力交流電力の一部が第二充電エネルギーへ変換され、結果として前記予備電池が当該第二充電エネルギーにより充電されるステップである、制御方法。
【請求項１４】
請求項１２の制御方法であって、
前記ステップ（ｂ）は、前記制御ユニットの制御下において前記スイッチングユニットがオフにされ、前記電力変換装置と前記第二充電ユニットが停止されるステップである、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー供給システム及びその制御方法に関し、より具体的にはハイブリッド再生可能エネルギー供給システム（以下ハイブリッドエネルギーシステムと称する）に関する。このハイブリッドエネルギーシステムは、公益エネルギー供給源に異常があるか、又は十分でない場合に、再生可能エネルギーを予備電池の充電のための充電電力へ変換することが可能であり、結果として再生可能エネルギーの利用性及び有効性を向上させることができる。本発明は、また、ハイブリッドエネルギーシステムの制御方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護への意識が高っていることから、再生可能エネルギーへの要求が増している。一般的な再生可能エネルギーシステムには、例えば、太陽エネルギーシステム、風力発電システム、燃料電池電力システム等が含まれる。例えば、太陽エネルギーシステムにおいては、ソーラーパネル（太陽電池又は光起電力電池とも称される）を用いて太陽エネルギーを直流電力へ変換し、そして電力変換装置を用いて直流電力を負荷に必要な電力へ変換したり、直流電力をさらに交流電力へ変換したりする。交流電力は、公益エネルギーシステムのユーティリィバスに送電されてもよい。
【０００３】
一般的に、再生可能エネルギー供給システムはその機能に従っていくつかのタイプに分類される。すなわち、独立型再生可能エネルギー供給システム、グリッド−接続型再生可能エネルギー供給システム、及びハイブリッド再生可能エネルギー供給システムである。独立型再生可能エネルギー供給システムは、予備電池を使用する。再生可能エネルギーが十分である場合には、再生可能エネルギーは電気エネルギーへ変換されて負荷へ供給され、余剰の電気エネルギーは予備電池へ供給されて予備電池が充電される。これに対し、負荷へ電気エネルギーを提供するのに再生可能エネルギーが不十分である場合には、予備電池から負荷へ電気エネルギーが提供される。グリッド−接続型再生可能エネルギー供給システムにおいては、再生可能エネルギーと電力会社から提供される公益エネルギーが互いに並列に接続されている。再生可能エネルギーが十分である場合には、再生可能エネルギーは電気エネルギーへ変換されて負荷へ供給され、余剰の電気エネルギーは電力会社へ送電される。これに対し、負荷において消費される電気エネルギーが再生可能エネルギーから提供される電気エネルギーより多いか、又は負荷へ電気エネルギーを提供するのに再生可能エネルギーが十分でない場合には、公益エネルギーから負荷へ電気エネルギーが提供される。ハイブリッド再生可能エネルギー供給システムは、再生可能エネルギー、公益エネルギー供給源、及び予備電池を協同的に使用する。日中であるか暗い夜中であるか、又は公益エネルギー供給源が正常でないかに関わらず、公益エネルギー供給源、再生可能エネルギー及び／又は予備電池は負荷へ電気エネルギーを提供し得る。換言すると、ハイブリッド再生可能エネルギー供給システムは独立型再生可能エネルギー供給システムとグリッド−接続型再生可能エネルギー供給システムの利点を有している。
【０００４】
図１は、従来のハイブリッド再生可能エネルギー供給システムを示す回路ブロック概略図である。図１に示されるように、従来のハイブリッド再生可能エネルギー供給システム１は、発電ユニット１１（例：太陽パネル、風力発電機又は燃料電池）、電力変換装置１２、スイッチングユニット１３、充電／放電ユニット１４、及び予備電池１５から構成される。スイッチングユニット１３の入力端子は、ユーティリティバスを介して公益エネルギー供給源２に接続されている。スイッチングユニット１３の出力端子は、負荷３（例：家庭で使用される電気負荷）及び電力変換装置１２の出力端子に接続されている。公益エネルギー供給源２の出力が正常である場合には、スイッチングユニット１３はオンにされる。従って、公益エネルギー供給源はユーティリティバスとスイッチングユニット１３を介して負荷３へ送られる。発電ユニット１１は、再生可能エネルギー（例：太陽エネルギー）を直流電力へ変換するために使用される。電力変換装置１２によって、発電ユニット１１からの直流電力は交流電力へ変換される。交流電力はユーティリティバスへ送られる。換言すると、公益エネルギー供給源２からの交流電力と電力変換装置１２からの交流電力が負荷３へ提供され得る。さらに、交流電力の一部をユーティリティバスから充電／放電ユニット１４へ送ってもよい。交流電力が充電／放電ユニット１４に送られると、予備電池１５を充電するために交流電力は直流電力へ変換される。公益エネルギー供給源２が正常でないか、又は遮断されている場合には、スイッチングユニット１３はオフにされる。このような状況下では、負荷３は予備電池１５から電力を得る。
【０００５】
しかしながら、公益エネルギー供給源２が正常でないか又は遮断されていて、且つスイッチングユニット１３がオフにされている場合には、従来のハイブリッド再生可能エネルギー供給システム１の電力変換装置１２はユーティリティバスから切断されている。従って、電力変換装置１２は機能しない。公益エネルギー供給源２が正常でないか、又は遮断されている場合には、再生可能エネルギーが十分であって発電ユニット１１によりこの再生可能エネルギーが直流電力へ継続的に変換されていたとしても、電力変換装置１２は機能していない。よって、発電ユニット１１からの直流電力は、電力変換装置１２により交流電力へ変換されることがない。換言すると、電力変換装置１２からユーティリティバスへ交流電力が送られない。すなわち、公益エネルギー供給源２が正常でないか又は十分でない場合には、従来のハイブリッド再生可能エネルギー供給システム１では効率的に再生可能エネルギーを利用することが出来ない。従って、再生可能エネルギーが無駄になるという問題が生じる。
【０００６】
従って、前述の欠点を解消するために、改良されたハイブリッドエネルギーシステム及びその制御方法の提供が必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ハイブリッドエネルギーシステム及びその制御方法を提供する。ハイブリッドエネルギーシステムは、予備電池と発電ユニットとの間に接続される第一充電ユニットから構成される。公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、発電ユニットからの直流電力が第一充電ユニットにより第一充電エネルギーへ変換される。従って、予備電池は第一充電エネルギーにより充電される。換言すると、公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、再生可能エネルギーは本発明のハイブリッドエネルギーシステムにより効率的に利用される。従って、再生可能エネルギーが無駄になるという問題が解消される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の側面によれば、ハイブリッドエネルギーシステムが提供される。このハイブリッドエネルギーシステムは、ユーティリティバスを介して公益エネルギー供給源と負荷とに電気的に接続されている。ハイブリッドエネルギーシステムから負荷へ出力交流電力が出力される。ハイブリッドエネルギーシステムは、予備電池、発電ユニット、第一充電ユニット、インバータ、及び制御ユニットから構成される。発電ユニットは、再生可能エネルギーを直流電力へ変換するのに使用される。第一充電ユニットは発電ユニットと予備電池とに電気的に接続されている。公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、第一充電ユニットにより発電ユニットからの直流電力が第一充電エネルギーへ変換され、予備電池は第一充電エネルギーにより充電される。インバータは、予備電池とユーティリティバスとに電気的に接続されている。公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、インバータにより予備電池からの電池エネルギーが出力交流電力へ変換され、この出力交流電力はユーティリティバスへ送られる。制御ユニットはユーティリティバスに電気的に接続されており、公益エネルギー供給源が正常であるか否かを検出する。制御ユニットは、予備電池、第一充電ユニット、及びインバータと信号による通信状態にあり、予備電池、第一充電ユニット、及びインバータの制御操作を行う。
【０００９】
本発明の別の側面によれば、ハイブリッドエネルギーシステムの制御方法が提供される。ハイブリッドエネルギーシステムは、ユーティリティバスを介して公益エネルギー供給源と負荷とに電気的に接続されている。ハイブリッドエネルギーシステムは、予備電池、発電ユニット、第一充電ユニット、スイッチングユニット、電力変換装置、第二充電ユニット、インバータ、及び制御ユニットから構成される。第一充電ユニットは発電ユニットと予備電池とに電気的に接続され、スイッチングユニットはユーティリティバスの伝送路に接続され、スイッチングユニットの入力端子は公益エネルギー供給源と電気的に接続され、スイッチングユニットの出力端子は負荷と電気的に接続され、電力変換装置はユーティリティバスと発電ユニットとに電気的に接続され、第二充電ユニットはユーティリティバスと予備電池とに電気的に接続され、インバータは予備電池とユーティリティバスとに電気的に接続されている。ハイブリッドエネルギーシステムの制御方法は、以下のステップを含む：（ａ）公益エネルギー供給源が正常である場合には、公益エネルギー供給源からユーティリティバスへ第一交流電力が送られ、制御ユニットの制御下で電力変換装置により発電ユニットからの直流電力が第二交流電力へ変換され、結果として出力交流電力が負荷へ出力される；及び（ｂ）公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、制御ユニットの制御下で第一充電ユニットが作動され、第一充電ユニットにより発電ユニットからの直流電力が第一充電エネルギーへ変換され、予備電池がこの第一充電エネルギーにより充電され、制御ユニットの制御下で予備電池からの電池エネルギーが予備交流電力へ変換されてユーティリティバスへ送られ、出力交流電力が負荷へ出力される。
【００１０】
上述の本発明の内容は、以下の詳細な説明及びこれに伴って示される図面を参照することにより当業者にとってより明確なものとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、従来のハイブリッド再生可能エネルギー供給システムを示す回路ブロック概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るハイブリッド再生可能エネルギー供給システムを示す回路ブロック概略図である。
【図３】図３は、図２に係るハイブリッドエネルギーシステムの制御方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、公益エネルギー供給源が正常である場合の図２に係るハイブリッドエネルギーシステムの動作を示す回路ブロック図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合の図２に係るハイブリッドエネルギーシステムの動作を示す回路ブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、公益エネルギー供給源が正常である場合のハイブリッドエネルギーシステムの制御方法を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合のハイブリッドエネルギーシステムの制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の実施形態を参照しながら本発明をより詳細に説明する。以下に示される本発明の好ましい実施形態に関する記載は、本発明の説明及び記述のためにのみ提示されるものであることに注意すべきである。本発明が、開示された詳細な形態によって網羅され、又は限定されることを意図するものではない。
【００１３】
図２は、本発明の実施形態に係るハイブリッド再生可能エネルギー供給システムを示す回路ブロックの概略図である。図２に示されるように、ハイブリッド再生可能エネルギー供給システム４は再生可能エネルギーを電気エネルギーへ変換するために使用される。本発明の理解のために、ハイブリッドエネルギーシステム４を、太陽エネルギー供給システムを参照しながら説明する。ハイブリッドエネルギーシステム４は、ユーティリティバス７を介して公益エネルギー供給源６と負荷５とに電気的に接続されている。公益エネルギー供給源６は、電力会社から提供され得る。さらに、公益エネルギー供給源６は第一交流電力Ｅａｃ１を出力する。負荷５は家庭で使用される電化製品である。負荷５は、ユーティリティバス７を介して出力交流電力Ｅｏｕｔを受ける。ハイブリッドエネルギーシステム４は、発電ユニット４０、第一充電ユニット４１、インバータ４２、予備電池４３、及び制御ユニット４４から構成される。予備電池４３の例には充電式バッテリーが含まれるが、これに限定されない。発電ユニット４０は、例えば太陽パネルである。発電ユニット４０は再生可能エネルギーＥｓ（例：太陽エネルギー）を直流電力Ｅｄｃへ変換するために使用される。
【００１４】
第一充電ユニット４１は、発電ユニット４０と予備電池４３とに電気的に接続されている。公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でない場合には、第一充電ユニット４１が作動される。従って、第一充電ユニット４１によって発電ユニット４０からの直流電力Ｅｄｃが第一充電エネルギーＥｃ１へ変換され、これにより予備電池４３が充電される。いくつかの実施形態においては、第一充電ユニット４１はＤＣ−ＤＣ変換回路である。
【００１５】
インバータ４２は、予備電池４３とユーティリティバス７とに電気的に接続されている。公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でない場合には、インバータ４２により予備電池４３からの電池エネルギーＥｂが予備交流エネルギーＥａｃ２へ変換され、この予備交流エネルギーＥａｃ２がユーティリティバス７送られて負荷５に電力を供給する。換言すると、公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でない場合には、負荷５に電力を供給するための電気エネルギーは予備電池４３から供給される。いくつかの実施形態においては、インバータ４２はＤＣ−ＡＣ変換回路である。
【００１６】
制御ユニット４４はユーティリティバス７と電気的に接続されている。さらに、制御ユニット４４はユーティリティバス７を介して公益エネルギー供給源６と電気的に接続されている。さらに、制御ユニット４４は、予備電池４３、第一充電ユニット４１、及びインバータ４２と信号による通信状態にある（図２の点線を参照）。制御ユニット４４は、公益エネルギー供給源６が正常であるか否かを検出し、判断するために使用される。さらに、制御ユニット４４は、予備電池４３、第一充電ユニット４１、及びインバータ４２と信号による通信状態にあり、予備電池４３、第一充電ユニット４１、及びインバータ４２の動作を制御する。
【００１７】
本実施形態において、ハイブリッドエネルギーシステム４は、スイッチングユニット４５をさらに有している。スイッチングユニット４５は、ユーティリティバス７の伝送路に接続されている。スイッチングユニット４５の入力端子は公益エネルギー供給源６と電気的に接続されている。スイッチングユニット４５の出力端子は負荷５と電気的に接続されている。スイッチングユニット４５の制御端子は、制御ユニット４４と信号による通信状態にある。制御ユニット４４の制御下において、スイッチングユニット４５が選択的にオン、オフされる。制御ユニット４４により公益エネルギー供給源６が正常であることが検出されると、制御ユニット４４の制御下においてスイッチングユニット４５がオンにされる。従って、公益エネルギー供給源６からの第一交流電力Ｅａｃ１がユーティリティバス７を介して負荷５へ送られる。制御ユニット４４により公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でないことが検出されると、制御ユニット４４の制御下においてスイッチングユニット４５がオフにされる。スイッチングユニット４５の例には磁気スイッチが含まれるが、これに限定されない。
【００１８】
本実施形態において、ハイブリッドエネルギーシステム４は、電力変換装置４６をさらに有している。電力変換装置４６は、ユーティリティバス７と発電ユニット４０とに電気的に接続されている。さらに、電力変換装置４６は制御ユニット４４と信号による通信状態にある。制御ユニット４４の制御下において、公益エネルギー供給源６が正常である場合には、電力変換装置４６により発電ユニット４０からの直流電力Ｅｄｃが第二交流電力Ｅａｃ３へ変換される。第二交流電力Ｅａｃ３は、ユーティリティバス７へ送られる。公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でない場合には、制御ユニット４４の制御下において電力変換装置４６が停止される。いくつかの実施形態においては、電力変換装置４６はＤＣ−ＡＣ変換回路である。
【００１９】
本実施形態において、ハイブリッドエネルギーシステム４は第二充電ユニット４７を更に含む。第二充電ユニット４７は、ユーティリティバス７と予備電池４３とに電気的に接続されている。さらに、第二充電ユニット４７は制御ユニット４４と信号による通信状態にある。公益エネルギー供給源６が正常である場合には、制御ユニット４４の制御下において出力交流電力Ｅｏｕｔの一部が第二充電エネルギーＥｃ２へ変換され、これにより予備電池４３が充電される。いくつかの実施形態においては、第二充電ユニット４７はＡＣ−ＤＣ変換回路である。
【００２０】
公益エネルギー供給源６が正常である場合には、公益エネルギー供給源６と電力変換装置４６とは互いに並列に接続されている。従って、公益エネルギー供給源６からの第一交流電力Ｅａｃ１と電力変換装置４６からの第二交流電力Ｅａｃ３とがユーティリティバス７へ送られる。このような状況においては、ハイブリッドエネルギーシステム４からの出力交流電力Ｅｏｕｔは第一交流電力Ｅａｃ１及び／又は第二交流電力Ｅａｃ３とから構成されている。公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でない場合には、インバータ４２により予備電池４３からの電池エネルギーＥｂが予備交流エネルギーＥａｃ２へ変換され、そして予備交流エネルギーＥａｃ２がユーティリティバス７へ送られる。このような状況においては、ハイブリッドエネルギーシステム４からの出力交流電力Ｅｏｕｔは予備交流エネルギーＥａｃ２から構成されている。
【００２１】
図３は、図２に係るハイブリッドエネルギーシステムの制御方法を示すフローチャートである。図２及び３に示されるように、本発明に係るハイブリッドエネルギーシステム４の制御方法は以下のステップを含む。先ず、ステップＳ１において、公益エネルギー供給源６が正常である場合には、第一交流電力Ｅａｃ１が公益エネルギー供給源６からユーティリティバス７へ送られ、制御ユニット４４の制御下において電力変換装置４６により発電ユニット４０からの直流電力Ｅｄｃが第二交流電力Ｅａｃ３へ変換され、結果として出力交流電力Ｅｏｕｔがハイブリッドエネルギーシステム４から負荷5へ出力される。次に、ステップＳ２において、公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でない場合には、制御ユニット４４の制御下において第一充電ユニット４１が作動され、第一充電ユニット４１により発電ユニット４０からの直流電力Ｅｄｃが第一充電エネルギーＥｃ１へ変換されて、これにより予備電池４３が充電される。そして制御ユニット４４の制御下においてインバータ４２により予備電池４３からの電池エネルギーＥｂが予備交流電力Ｅａｃ２へ変換されてこれがユーティリティバス７へ送られる。結果として出力交流電力Ｅｏｕｔがハイブリッドエネルギーシステム４から負荷５へ出力される。
【００２２】
本発明に係るハイブリッドエネルギーシステム４の動作原理及び制御方法を、以下により詳細に説明する。図４Ａは、公益エネルギー供給源が正常である場合の図２に係るハイブリッドエネルギーシステムの動作を示す回路ブロック図であり、図５Ａは、公益エネルギー供給源が正常である場合のハイブリッドエネルギーシステムの制御方法を示すフローチャートである。図２、４Ａ及び５Ａを参照されたい。先ず、ステップＳ１０において、制御ユニット４４が公益エネルギー供給源６が正常であるか否かを検出する。そして、ステップＳ１１において、制御ユニット４４により公益エネルギー供給源６が正常に第一交流電力Ｅａｃ１を出力できることが検出された場合には、制御ユニット４４の制御下において電力変換装置４６と第二充電ユニット４７が作動され、第一充電ユニット４１とインバータ４２が停止される。その後、ステップＳ１２において、発電ユニット４０により再生可能エネルギーＥｓ（例：太陽エネルギー）が直流電力Ｅｄｃへ変換される。電力変換装置４６により、直流電力Ｅｄｃが第二交流電力Ｅａｃ３へ変換される。第二交流電力Ｅａｃ３がユーティリティバス７へ送られる。その一方で、公益エネルギー供給源６と電力変換装置４６は互いに並列に接続される。従って、公益エネルギー供給源６からの第一交流電力Ｅａｃ１と電力変換装置４６からの第二交流電力Ｅａｃ３がユーティリティバス７へ送られる。換言すると、負荷５は出力交流電力Ｅｏｕｔから電力を得る。そして、ステップＳ１３において、制御ユニット４４が電力変換装置４６からの第二交流電力Ｅａｃ３が負荷５により消費される電気エネルギーより大きいか否かを検出する。その後、ステップＳ１４において、電力変換装置４６からの第二交流電力Ｅａｃ３が負荷５により消費される電気エネルギーより大きい場合には、第二交流電力Ｅａｃ３の余剰の電気エネルギーがハイブリッドエネルギーシステム４から電力会社へ送られる。さらに、第二充電ユニット４７によりユーティリティバス７からの出力交流電力Ｅｏｕｔの一部が第二充電エネルギーＥｃ２へ変換され、これにより予備電池４３が充電される。
【００２３】
図４Ｂは、公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合の図２に係るハイブリッドエネルギーシステムの動作を示す回路ブロック図であり、図５Ｂは、公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合のハイブリッドエネルギーシステムの制御方法を示すフローチャートである。図２、４Ｂ及び５Ｂを参照されたい。先ず、ステップＳ２１において、制御ユニット４４により公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でないことが検出されると、制御ユニット４４の制御下において電力変換装置４６と第二充電ユニット４７が停止され、第一充電ユニット４１とインバータ４２が作動され、そして予備電池４３が放電を開始する。その後、ステップＳ２２において、再生可能エネルギーＥｓ（例：太陽エネルギー）が発電ユニット４０により直流電力Ｅｄｃへ変換される。第一充電ユニット４１により、発電ユニット４０からの直流電力Ｅｄｃが第一充電エネルギーＥｃ１へ変換され、これにより予備電池４３が充電される。さらに、インバータ４２により予備電池４３からの電池エネルギーＥｂが予備交流エネルギーＥａｃ２へ変換され、そして予備交流エネルギーＥａｃ２がユーティリティバス７へ送られる。換言すると、予備電池４３からの電池エネルギーＥｂは、継続して負荷５へ電力を与えることが可能である。
【００２４】
従来型のハイブリッドエネルギーシステムと同様に、公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でない場合には、本発明に係るハイブリッドエネルギーシステム４の電力変換装置４６も停止される。しかしながら、本発明に係るハイブリッドエネルギーシステム４はさらに第一充電ユニット４１を有している。第一充電ユニット４１により、発電ユニット４０からの直流電力Ｅｄｃが第一充電エネルギーＥｃ１へ変換され、これにより予備電池４３が充電される。従って、本発明に係るハイブリッドエネルギーシステム４によれば、公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でない場合に、再生可能エネルギー（例：太陽エネルギー）を効率的に利用することが可能である。既に説明したように、従来型のハイブリッドエネルギーシステムは、公益エネルギー供給源６が正常でないか又は十分でない場合に、再生可能エネルギーを効率的に利用することができない。本発明に係るハイブリッドエネルギーシステム４によれば、再生可能エネルギーを効率的に利用することができるため、再生可能エネルギーが無駄になるという問題が解消される。
【００２５】
以上の説明により、本発明はハイブリッドエネルギーシステム及びその制御方法を提供する。ハイブリッドエネルギーシステムは、予備電池と発電ユニットとの間に接続されている第一充電ユニットを有する。公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、第一充電ユニットにより発電ユニットからの直流電力が第一充電エネルギーへ変換される。従って、予備電池は第一充電エネルギーにより充電される。換言すると、本発明に係るハイブリッドエネルギーシステムによれば、公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合に、再生可能エネルギーを効率的に利用することができる。従って、再生可能エネルギーが無駄になるという問題が解消される。
【００２６】
本発明を、現在における最も実際的で好ましい実施形態にしたがって説明したが、本発明はここに開示された実施形態に限定されるべきでないことが理解されるべきである。他方、ここに伴われる請求項の精神及びこの範囲に含まれる様々な変更や類似の調整をもが含まれることが意図されている。なお、請求項はこのような変更や類似の構造の全てが含まれるようにその最大限に広い解釈がなされるものとする。
【図１】
2016007094.tif 000003
【図２】
2016007094.tif 000004
【図３】
2016007094.tif 000005
【図４Ａ】
2016007094.tif 000006
【図４Ｂ】
2016007094.tif 000007
【図５Ａ】
2016007094.tif 000008
【図５Ｂ】
2016007094.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月13日(2015.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーティリティバスを介して公益エネルギー供給源と負荷とに電気的に接続され且つ当該負荷へ出力交流電力を出力するハイブリッドエネルギーシステムが、
予備電池、
再生可能エネルギーを直流電力へ変換する発電ユニット、
前記発電ユニットと前記予備電池とに電気的に接続された第一充電ユニット、
前記予備電池と前記ユーティリティバスとに電気的に接続されたインバータ、及び
前記ユーティリティバスに電気的に接続された、前記公益エネルギー供給源が正常であるか否かを検出するための制御ユニット、
とを備え、
前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記第一充電ユニットにより前記発電ユニットからの前記直流電力が第一充電エネルギーへ変換されて、前記予備電池が当該第一充電エネルギーにより充電され、
前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記インバータにより前記予備電池からの電池エネルギーが前記出力交流電力へ変換されて、当該出力交流電力が前記ユーティリティバスへ送られ、
前記制御ユニットは、前記予備電池、前記第一充電ユニット、及び前記インバータと信号による通信状態にあり、前記予備電池、前記第一充電ユニット、及び前記インバータの制御操作を行い、
前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記第一充電ユニットと前記インバータとが停止されることを特徴とする、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項２】
請求項１のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記ハイブリッドエネルギーシステムが太陽エネルギー供給システムであり、
前記再生可能エネルギーが太陽エネルギーである、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項３】
請求項１のハイブリッドエネルギーシステムであって、
スイッチングユニットをさらに備え、
前記スイッチングユニットは、前記ユーティリティバスの伝送路に接続され、
前記スイッチングユニットの入力端子は、前記公益エネルギー供給源と電気的に接続され、
前記スイッチングユニットの出力端子は、前記負荷と電気的に接続されている、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項４】
請求項３のハイブリッドエネルギーシステムであって、前記スイッチングユニットが磁気スイッチである、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項５】
請求項３のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記スイッチングユニットの制御端子が前記制御ユニットと信号による通信状態にあり、
前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記スイッチングユニットがオンにされて、結果として前記公益エネルギー供給源からの第一交流電力が前記ユーティリティバスを介して前記負荷へ送られ、
前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記スイッチングユニットがオフにされる、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項６】
請求項１のハイブリッドエネルギーシステムであって、
電力変換装置をさらに備え、
前記電力変換装置は、前記ユーティリティバスと前記発電ユニットとに電気的に接続され、
前記電力変換装置は、前記制御ユニットと信号による通信状態にあり、
前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記電力変換装置により前記発電ユニットからの直流電力が第二交流電力へ変換され、
前記第二交流電力が前記ユーティリティバスへ送られる、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項７】
請求項６のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記電力変換装置と前記公益エネルギー供給源とが互いに並列に接続されて、結果として前記公益エネルギー供給源からの第一交流電力と前記電力変換装置からの第二交流電力とがユーティリティバスへ送られ、
前記出力交流電力は、前記第一交流電力及び／又は前記第二交流電力から構成される、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項８】
請求項６のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記電力変換装置が停止される、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項９】
請求項１のハイブリッドエネルギーシステムであって、
第二充電ユニットをさらに備え、
前記第二充電ユニットは、前記ユーティリティバスと前記予備電池とに電気的に接続され、
前記第二充電ユニットは、前記制御ユニットと信号による通信状態にあり、
前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記第二充電ユニットにより、前記出力交流電力の一部が第二充電エネルギーへ変換されて、結果として前記予備電池が当該第二充電エネルギーにより充電される、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項１０】
請求項９のハイブリッドエネルギーシステムであって、
前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記第二充電ユニットが停止される、ハイブリッドエネルギーシステム。
【請求項１１】
ユーティリティバスを介して公益エネルギー供給源と負荷とに電気的に接続され、
予備電池、発電ユニット、第一充電ユニット、スイッチングユニット、電力変換装置、第二充電ユニット、インバータ、及び制御ユニットを備え、
前記第一充電ユニットは、前記発電ユニットと前記予備電池とに電気的に接続され、
前記スイッチングユニットは、前記ユーティリティバスの伝送路に接続され、
前記スイッチングユニットの入力端子は、公益エネルギー供給源と電気的に接続され、
前記スイッチングユニットの出力端子は、前記負荷と電気的に接続され、
前記電力変換装置は、前記ユーティリティバスと前記発電ユニットとに電気的に接続され、
前記第二充電ユニットは、前記ユーティリティバスと前記予備電池とに電気的に接続され、
前記インバータは、前記予備電池と前記ユーティリティバスとに電気的に接続されている、ハイブリッドエネルギーシステムの制御方法であって、以下のステップ：
ステップ（ａ）前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記公益エネルギー供給源から前記ユーティリティバスへ第一交流電力が送られ、制御ユニットの制御下において前記電力変換装置により、前記発電ユニットからの直流電力が第二交流電力へ変換されて、結果として出力交流電力が前記負荷へ出力され、前記公益エネルギー供給源が正常である場合には、前記制御ユニットの制御下において、前記第一充電ユニットと前記インバータとが停止され、
ステップ（ｂ）前記公益エネルギー供給源が正常でないか又は十分でない場合には、前記制御ユニットの制御下において前記第一充電ユニットが作動され、前記第一充電ユニットにより前記発電ユニットからの前記直流電力が第一充電エネルギーへ変換され、当該第一充電エネルギーにより前記予備電池が充電され、前記制御ユニットの制御下において前記インバータにより前記予備電池からの電池エネルギーが予備交流電力へ変換されてユーティリティバスへ送られ、結果として前記出力交流電力が前記負荷へ出力される
ことを含む、制御方法。
【請求項１２】
請求項１１の制御方法であって、
前記ステップ（ａ）は、前記制御ユニットの制御下において前記スイッチングユニットがオンにされ、前記第二充電ユニットにより前記出力交流電力の一部が第二充電エネルギーへ変換され、結果として前記予備電池が当該第二充電エネルギーにより充電されるステップである、制御方法。
【請求項１３】
請求項１１の制御方法であって、
前記ステップ（ｂ）は、前記制御ユニットの制御下において前記スイッチングユニットがオフにされ、前記電力変換装置と前記第二充電ユニットが停止されるステップである、制御方法。