JP2014030108A - 電力制御装置、蓄電池、電力制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力制御装置において、回路構成を簡略化する技術を提供する。
【解決手段】蓄電池直結発電システム１は、１以上の蓄電池１１と接続され、直流電力を供給するための直流給電部１４と、蓄電池と直流給電部とを接続するための放電方向半導体スイッチ２０、充電方向半導体スイッチ２１を含む接続制御回路１０と、接続制御回路１０へ接続される蓄電池１１と直流給電部１４等との電圧差に基づいて、接続制御回路１０へ半導体ＳＷ制御信号を出力する制御部５とを含む。制御部５は、半導体スイッチの過渡特性などを利用して、半導体スイッチのゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥを徐々に引き上げることで大電流、突入電流の発生を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーコンディショナーなどの電力制御装置に関し、特に、蓄電池等の外部の電池をパワーコンディショナーに直結させるシステムにおける電力制御の技術に関する。

パワーコンディショナーは、太陽光発電システムなどの発電システムにおいて、電力の変換を制御する。例えば、太陽電池（モジュール）などが発電した直流電力を、家庭等で利用できるように交流電力に変換する。これにより、一般家庭に設置された発電設備からの発電電力を、一般家庭で利用できるようにする。

パワーコンディショナーを含む発電システムでは、電力を蓄える機能を備えるために蓄電池が用いられる。蓄電池へは、一般家庭に設置された発電設備から電力が充電される。また、外部の商用電力系統からも、蓄電池へ充電される。蓄電池へ充電される電力は、直流／交流変換等を経て、負荷に応じて屋内交流配線へ供給されるよう電力制御装置が制御する。例えば、太陽電池などの発電電力量では、家庭内で電力が不足する場合は、蓄電池から家庭内に電力が供給される。また、家庭内で電力が余っている場合は、電力制御装置の制御により、電力が外部へ売電等される。

このように、電力を蓄えるために蓄電池を備える発電システムにおいて、発電システムに、蓄電池を、電力変換器を介することなく直結するシステムの場合、増設する蓄電池と、既存の蓄電池との電圧を一定範囲に近づける必要がある。増設する蓄電池と、既に発電システムへ直結されている蓄電池との間で電圧に差がある場合、機器を電力線で接続するときに大きな突入電流が発生して機器を損傷し火災などにつながるおそれもある。

このような課題に対処するため、発電システムに関する技術は、様々なものが開示されている。例えば、特開２０１１−５０１９１号公報（特許文献１）は、パワーコンディショナーの起動時に、燃料電池の急激な電流変動を生じない発電システムを開示する。特開２０１１−２１１８８５号公報（特許文献２）は、蓄電システムに関し、充電器による変換ロスを低減させ、電力消費の節減をする技術を開示する。特開２０１１−１０１５２３号公報（特許文献３）は、配電システムの仕様の変更を容易に実現できる電力供給装置を提供する。

特開２０１１−５０１９１号公報 特開２０１１−２１１８８５号公報 特開２０１１−１０１５２３号公報

しかし、上記文献は、回路構成が複雑化するという課題がある。
そこで、本発明は、蓄電池を直結させる発電システムにおける電力制御装置、蓄電池、電力制御システムであって、回路構成を簡略化する技術を提供することを目的とする。

一実施形態に従う電力制御装置は、１以上の蓄電池と接続され、発電システムにおける電力変換を制御する。電力制御装置は、直流電力を供給するための直流給電部と、電力制御装置に接続される蓄電池と直流給電部とを接続するための半導体スイッチ回路を含む接続部と、接続部へ接続される蓄電池と直流給電部との電圧差に基づいて、制御信号を半導体スイッチ回路へ出力することにより、半導体スイッチ回路のオンオフを制御する制御部とを含む。

好ましくは、半導体スイッチ回路は、複数のＭＯＳトランジスタからなり、制御部は、ＭＯＳトランジスタのゲート・エミッタ間電圧とコレクタ電流との対応関係の過渡特性に基づいて、ＭＯＳトランジスタの電流増加ペースが一定値以下となるよう、ＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加する制御信号の電圧の大きさを制御することとしてもよい。

好ましくは、接続部は、直流給電部から蓄電池へ充電する方向の電流を制御するための充電方向ＭＯＳトランジスタと、蓄電池から直流給電部へ放電する方向の電流を制御するための放電方向ＭＯＳトランジスタとを含み、充電方向ＭＯＳトランジスタと、放電方向ＭＯＳトランジスタは、直列に接続されることとしてもよい。

好ましくは、接続部は、直流給電部から蓄電池へ充電する方向の電流を制御するための充電方向ＭＯＳトランジスタと、蓄電池から直流給電部へ放電する方向の電流を制御するための放電方向ＭＯＳトランジスタとを含み、充電方向ＭＯＳトランジスタと、放電方向ＭＯＳトランジスタは、並列に接続されることとしてもよい。

好ましくは、半導体スイッチ回路は、複数のＭＯＳトランジスタからなり、接続部は、第１のＭＯＳトランジスタと、所定の抵抗値を有する抵抗との組が直列に接続されるとともに、組と第２のＭＯＳトランジスタとが並列に接続され、制御部は、蓄電池と直流給電部との電圧差に応じて、第１のＭＯＳトランジスタまたは第２のＭＯＳトランジスタのいずれかをオンにすることとしてもよい。

別の実施形態に従うと、１以上の蓄電池と接続され、発電システムにおける電力変換を制御する電力制御装置が提供される。電力制御装置は、直流電力を供給するための直流給電部と、電力制御装置に接続される蓄電池と直流給電部とを接続するためのリレー回路を含む接続部と、接続部へ接続される蓄電池と直流給電部との電圧差に基づいて、制御信号をリレー回路へ出力することにより、リレー回路のオンオフを制御する制御部とを含む。

別の実施形態に従うと、発電システムにおける電力変換を制御する電力制御装置と接続される蓄電池が提供される。ここで、電力制御装置は、直流電力を供給するための直流給電部と、蓄電池と直流給電部との電圧差に基づいて、制御信号を出力する制御部とを含む。蓄電池は、電力制御装置からの制御信号を受け付ける受付部と、直流給電部と接続するための半導体スイッチ回路を含み、制御信号により半導体スイッチ回路が駆動される半導体スイッチ回路部とを含む。

別の実施形態に従うと、電力制御システムが提供される。電力制御システムは、１以上の蓄電池と、直流電力を供給するための直流給電部と、蓄電池と直流給電部とを接続するための半導体スイッチ回路を複数含む接続部と、接続部へ接続される蓄電池と直流給電部との電圧差に基づいて、制御信号を半導体スイッチ回路へ出力することにより、半導体スイッチ回路のオンオフを制御する制御部とを含む。

上記一実施形態によると、蓄電池を直結させる発電システムにおいて、回路構成を簡略化することができる。そのため、安価なシステムが構築できる。また、蓄電池増設時の作業が簡単なシステムが実現できる。

この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

本実施形態における蓄電池直結発電システム１の構成を示す図である。 蓄電池直結発電システム１の一部の詳細を示すブロック図である。 半導体スイッチの過渡特性を示す図である。 本実施形態における接続制御回路１０の詳細な構成を示す図である。 接続制御回路１０の変形例１を示す図である。 接続制御回路１０の変形例２を示す図である。 変形例３における放電方向半導体ＳＷ２０、充電方向半導体ＳＷ２１、制御部５を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

＜１．１ 蓄電池直結発電システム１の構成＞
図１は、本実施形態における蓄電池直結発電システム１の構成を示す図である。図１に示すように、蓄電池直結発電システム１は、制御部５と、双方向ＡＣ／ＤＣ６と、交流給電部７と、交流負荷８と、系統９と、接続制御回路１０（接続制御回路１０Ａ、接続制御回路１０Ｂ、・・接続制御回路１０Ｎ）と、蓄電池１１（蓄電池１１Ａ、蓄電池１１Ｂ、・・蓄電池１１Ｎ）と、太陽電池１２と、ＤＣ／ＤＣ１３と、直流給電部１４と、直流負荷１５と、を含む。双方向ＡＣ／ＤＣ６は、買電用ＡＣ／ＤＣ１６と、売電用ＤＣ／ＡＣ１７と、を含む。

蓄電池直結発電システム１は、電力会社の配電網などの系統９と接続されており、系統９と連系して使用される。蓄電池直結発電システム１は、太陽光により発電する発電モジュールを含んでいる。蓄電池直結発電システム１は、系統９に連系することで、太陽電池で発電した電力が余っている場合は、余った電力を蓄電池に充電したり、系統９へ流したりする（売電）。一方、蓄電池直結発電システム１は、必要な電力が不足している場合は、系統９から電力の供給を受ける（買電）。こうすることで、太陽光発電のような発電電力の変動が大きい発電システムにおいて、負荷電力を調節することなく、発電電力と負荷電力とに基づいて、系統から電力の供給を受けたり、系統へ電力を供給したりすることができる。

太陽電池１２は、発電モジュールを含み、太陽光の光エネルギーを受けて、光電変換により発電し、発電による直流電力を出力する。

ＤＣ／ＤＣ１３は、太陽電池１２により発電された直流電力を、双方向ＡＣ／ＤＣ６で系統電力に効率よく変換でき、かつ、直流電力で作動する直流負荷を作動させるために適した電圧に変換するため、直流−直流変換を行う。ＤＣ／ＤＣ１３は、例えばスイッチング電源を含み、電流をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチング素子を制御して、入力される直流電力の電圧を制御する。

蓄電池１１（蓄電池１１Ａ、蓄電池１１Ｂ、・・）は、蓄電池直結発電システム１に直結される蓄電池である。太陽電池１２の発電状況や、直流負荷１５で必要とされる負荷電力などに基づいて、制御部５の制御により、蓄電池１１Ａ等への充電や、蓄電池１１Ａからの放電が制御される。

接続制御回路１０（接続制御回路１０Ａ、接続制御回路１０Ｂ、・・）は、蓄電池直結発電システム１に接続される蓄電池１１に対応して配置され、蓄電池１１を新たに蓄電池直結発電システム１へと直結させる際に、蓄電池間の電圧差に基づく大きな突入電流の発生を防止するための所定の回路を含む。詳しくは後述する。図１に示すように、接続制御回路１０は、放電方向半導体ＳＷ２０（放電方向半導体ＳＷ２０Ａ等）と、充電方向半導体ＳＷ２１（充電方向半導体ＳＷ２１Ａ等）とを含む。放電方向半導体ＳＷ２０（放電方向半導体ＳＷ２０Ａ等）は、蓄電池を蓄電池直結発電システム１へ新たに接続する際に、制御部５の制御を受けて、蓄電池から蓄電池直結発電システム１へと放電される放電電圧を制御する。充電方向半導体ＳＷ２１（充電方向半導体ＳＷ２１Ａ等）は、蓄電池を蓄電池直結発電システム１へ新たに接続する際に、制御部５の制御を受けて、蓄電池直結発電システム１から蓄電池へと充電される充電電圧を制御する。接続制御回路１０の構成について、詳しくは後述する。

直流給電部１４は、制御部５の制御に従って、直流電力を供給する。直流給電部１４は、太陽電池１２が発電し、ＤＣ／ＤＣ１３によりＤＣ／ＤＣ変換された直流電力を受け付ける。直流給電部１４は、蓄電池１１が放電する直流電力を受ける。直流給電部１４は、直流電力を、直流負荷１５へ供給する。また、直流給電部１４は、制御部５の制御に従って、電力を双方向ＡＣ／ＤＣ６の売電用ＤＣ／ＡＣ１７へ供給する。

直流負荷１５は、直流電源の供給を受けて動作する負荷である。
双方向ＡＣ／ＤＣ６は、直流電力と交流電力とを変換する。双方向ＡＣ／ＤＣ６の買電用ＡＣ／ＤＣ１６は、蓄電池直結発電システム１において電力が不足する場合に、系統９から交流電力の供給を受け、交流電力を直流電力に変換する。売電用ＤＣ／ＡＣ１７は、蓄電池直結発電システム１において太陽電池１２により発電される発電電力を、系統９へ売電するため交流電力へ変換する。

交流給電部７は、系統９から供給される交流電力を受けて、交流電力を、双方向ＡＣ／ＤＣ６と交流負荷８に供給する。

交流負荷８は、交流電力により動作する負荷であり、例えば交流電力を受けて動作する、家庭内の家電機器などである。

制御部５は、太陽電池１２の発電能力を効果的に発揮させるための制御、また、系統９と連系するために必要な制御を実施するため、蓄電池直結発電システム１における電力の変換や電力の供給を制御する。上記の制御部５による制御は、制御部５が、蓄電池１１から蓄電池に関する蓄電池情報（蓄電池システムのセンサーが検出する、蓄電池の電圧、電流などの情報を含む）を受けることにより実行される。また、制御部５は、直流給電部１４から、直流給電部１４が供給している直流電圧の供給状況を示す直流給電部電圧情報を受ける。制御部５は、直流給電部１４へ、直流給電部制御信号を出力して直流給電部１４を制御する。また、制御部５は、双方向ＡＣ／ＤＣ６へ双方向ＡＣ／ＤＣ制御信号を出力して、双方向ＡＣ／ＤＣ６を制御する。

また、既に蓄電池が蓄電池直結発電システム１へ直結されている状態で、新たに蓄電池を蓄電池直結発電システム１へ直結させる場合に、蓄電池間に電圧差があると、大きな突入電流が発生する原因となり、機器を損傷し火災などの不具合につながりうる。そのため、制御部５は、既に蓄電池が蓄電池直結発電システム１へ直結されている状態で、新たに蓄電池を蓄電池直結発電システム１へ直結させる場合に、蓄電池間の電圧差を調節するため、半導体ＳＷ制御信号を出力して接続制御回路１０の動作を制御する。このとき、制御部５は、半導体スイッチの過渡領域の特性を活用する。半導体スイッチは、ある電圧の範囲内では、ゲート・エミッタ間の電圧に応じて、コレクタ電流が決定される。制御部５は、接続制御回路１０の半導体スイッチを徐々に作動させて、ゲート・エミッタ間の電圧を緩やかに上昇させることで、接続制御回路１０を、蓄電池の電流を制御するための抵抗として機能させる。

蓄電池直結発電システム１は、上記の構成を備えることで、蓄電池を増設する際に、制御部５が接続制御回路１０を制御して、蓄電池と直流給電部１４とを切り離す。その後、制御部５が接続制御回路１０を制御して、接続制御回路１０の半導体スイッチの定格以上の電流や、突入電流が発生しないよう、蓄電池と直流給電部１４とを接続する。これにより、蓄電池直結発電システム１への蓄電池増設時に、大きな突入電流による破損や発火を防ぎ、突入電流によるヒューズ切れ等が発生しないようにする。

次に、制御部５が制御する各機能ブロックの詳細について、図面を用いて説明する。
＜１．２ 直流給電部１４の構成＞
図２は、蓄電池直結発電システム１の一部の詳細を示すブロック図である。図２に示すように、直流給電部１４は、蓄電池電力接続切り離し制御部２４と、ヒューズ２５とを含む。

蓄電池電力接続切り離し制御部２４は、制御部５の制御に従って、蓄電池直結発電システム１と蓄電池１１との接続または切り離しを制御する。蓄電池電力接続切り離し制御部２４は、制御部５の制御に従って、蓄電池１１（蓄電池１１Ａ）への直流電圧の充電や、蓄電池１１（蓄電池１１Ａ）からの放電を制御する。

ヒューズ２５は、定格以上の電流から各回路を保護する。ヒューズ２５は、通常の動作時は、低抵抗の導体として振る舞い、定格以上の電流が流れた場合に、ヒューズの導体抵抗に流れる電流によって発生する熱により溶解し、電流を遮断する。

＜１．３ 半導体の過渡特性＞
次に、本実施形態の接続制御回路１０の制御で用いられる、半導体スイッチの過渡特性について説明する。

図３は、半導体スイッチの過渡特性を示す図である。半導体スイッチは、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥが増加するにつれて、コレクタ電流ＩＣが増加していく。図３に示す例では、半導体スイッチのゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥが４Ｖ〜８Ｖ程度の間で徐々に上昇するにつれて、コレクタ電流ＩＣが徐々に増加していく。このように、半導体スイッチの過渡特性を用いて、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥを、所定の電圧内で徐々に上昇させることで、半導体スイッチを流れる電流を制御することができる。

例えば、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥと、コレクタ電流ＩＣとを変数とする関数において、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥを所定電圧だけ増分させた場合に対応する、コレクタ電流ＩＣの増分が閾値以下の場合（ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥの上昇に対して、コレクタ電流ＩＣの増加が比較的ゆるやかな場合）と、閾値を超える場合とで、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥの上昇幅を変更してもよい。また、ゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥを、所定電圧の範囲内（例えば、図３の例では４Ｖ〜８Ｖ）では、固定の上昇幅で緩やかに上昇させることとしてもよい。

＜１．４ 接続制御回路１０の構成＞
次に、接続制御回路１０の構成の詳細について、図面を用いて説明する。

図４は、本実施形態における接続制御回路１０の詳細な構成を示す図である。なお、図４では、接続制御回路１０の一部（接続制御回路１０Ａ）を示している。

図４に示すように、接続制御回路１０Ａは、制御部５から半導体ＳＷ（スイッチ）制御信号を受けて動作する。放電方向半導体ＳＷ２０Ａは、半導体ＳＷ制御信号として、放電方向制御信号を制御部５から受けて動作する。充電方向半導体ＳＷ２１Ａは、半導体ＳＷ制御信号として、充電方向制御信号を制御部５から受けて動作する。

放電方向半導体ＳＷ２０Ａは、ＭＯＳトランジスタ４３と、ダイオード４４とを含む。ＭＯＳトランジスタ４３は、放電方向制御信号をゲート端子に受けて駆動される。ＭＯＳトランジスタ４３は、放電方向制御信号に応じて、蓄電池１１Ａの放電方向の電流を、直流給電部１４へ供給する。ダイオード４４は、整流作用を有する。ダイオード４４は、直流給電部１４から蓄電池１１Ａへと充電する方向の電流を通し、蓄電池１１Ａから直流給電部１４へ放電する方向の電流を流れにくくする。

充電方向半導体ＳＷ２１Ａは、ＭＯＳトランジスタ４１と、ダイオード４２とを含む。ＭＯＳトランジスタ４１は、充電方向制御信号をゲート端子に受けて駆動される。ＭＯＳトランジスタ４１は、充電方向制御信号に応じて、蓄電池１１Ａの充電方向の電流を、直流給電部１４へ供給する。ダイオード４２は、整流作用を有する。ダイオード４２は、蓄電池１１Ａから直流給電部１４へと放電する方向の電流を通し、直流給電部１４から蓄電池１１Ａへ充電する方向の電流を流れにくくする。

上記図４の構成であると、半導体スイッチ素子として、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ボディダイオード付きのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ダイオードなしのＩＧＢＴなどを利用することができる。

＜１．５ 動作＞
上記図４に示す回路例を用いて、制御部５の動作を説明する。制御部５は、蓄電池直結発電システム１に蓄電池を増設する際に、接続制御回路１０に含まれる半導体スイッチの、ゲート・エミッタ間電圧を、この図３の半導体特性の例では４〜８Ｖ程度の間で徐々に上昇させる。これにより、半導体スイッチを経由して、徐々に蓄電池と蓄電池直結発電システム１との間で電流が流れるようになる。こうすることで、蓄電池の増設時に、蓄電池間の電圧の差が徐々に小さくなるようにし、大きな突入電流が流れないよう制御する。図４の例では、半導体スイッチとして、接続制御回路１０Ａには、充電方向半導体ＳＷ２１ＡにＭＯＳトランジスタ４１が含まれ、放電方向半導体ＳＷ２０ＡにＭＯＳトランジスタ４３が含まれる。制御部５は、蓄電池直結発電システム１に蓄電池を増設する際に、充電または放電に応じて、ＭＯＳトランジスタ４１またはＭＯＳトランジスタ４３のゲート・エミッタ間電圧を、徐々に上昇させる。

制御部５は、蓄電池１１から蓄電池情報を取得して、各種センサーの値に基づいて、大きな突入電流が流れない状況になると判定する（例えば、蓄電池間の電圧差が所定の閾値以下の場合）と、接続制御回路１０に含まれる半導体スイッチ（図４の例では、ＭＯＳトランジスタ４１またはＭＯＳトランジスタ４３）のゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥを１２Ｖ以上とし、完全にＯＮさせる。

また、制御部５は、蓄電池を蓄電池直結発電システム１から切り離す場合は、接続制御回路１０の半導体スイッチのゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥを０Ｖ以下にし、電流が流れないよう制御する。

蓄電池直結発電システム１は、上記構成を備えることにより、蓄電池直結発電システム１に蓄電池を直結させる際に、接続制御回路１０の半導体スイッチを制御して、電流を制限しながら蓄電池を直結させることができ、大きな突入電流の発生を防止することができる。

＜２．１ 変形例１＞
次に、接続制御回路１０の変形例について、図面を用いて説明する。

図５は、接続制御回路１０の変形例１を示す図である。
図５に示すように、変形例１における放電方向半導体ＳＷ２０Ａにおいて、制御部５から半導体ＳＷ制御信号として、放電方向制御信号と、放電ＳＷ制御信号とを受けて動作する。放電方向半導体ＳＷ２０Ａは、ＭＯＳトランジスタ６１と、抵抗６２と、ＭＯＳトランジスタ６３とを含む。変形例1における充電方向半導体ＳＷ２１Ａにおいて、半導体ＳＷ制御信号として、制御部５から充電方向制御信号と、充電ＳＷ制御信号とを受けて動作する。充電方向半導体ＳＷ２１Ａは、ＭＯＳトランジスタ６４と、抵抗６５と、ＭＯＳトランジスタ６６とを含む。

変形例１では、蓄電池増設時など、電流制限が必要な場合、放電方向半導体ＳＷ２０または充電方向半導体ＳＷ２１を作動させ、抵抗により電流制限を実施する。これにより、機器に大きな突入電流が流れないよう制御する。具体的には、電流制限が必要な場合、制御部５は、放電ＳＷ制御信号または充電ＳＷ制御信号により、ＭＯＳトランジスタ６３またはＭＯＳトランジスタ６６を駆動する。この駆動の間、制御部５は、放電方向制御信号または充電方向制御信号をオンにせず、ＭＯＳトランジスタ６１またはＭＯＳトランジスタ６４を駆動させない。これにより、抵抗６２または抵抗６５が機能して、制御部５は、抵抗により電流制限を実施する。

制御部５は、蓄電池１１から蓄電池情報を取得して、各種センサーの値に基づいて、大きな突入電流が流れない状況になると判定する（例えば、蓄電池間の電圧差が、大きな突入電流が流れない所定の閾値以下の場合）と、放電方向制御信号または充電方向制御信号により、接続制御回路１０に含まれる半導体スイッチ（図５の例では、ＭＯＳトランジスタ６１またはＭＯＳトランジスタ６４）のゲート・エミッタ間電圧ＶＧＥを１２Ｖ以上とし、完全にＯＮさせる。これにより、電力ロスを抑えて蓄電池を新たに蓄電池直結発電システム１に増設することができる。

＜２．２ 変形例２＞
次に、接続制御回路１０の別の変形例（変形例２）について、図面を用いて説明する。

図６は、接続制御回路１０の変形例２を示す図である。図４と比較すると、図４の例では、半導体スイッチが直列に接続されているのに対し、図６の例では、半導体スイッチが並列に配置されている。放電方向半導体ＳＷ２０Ａは、ＭＯＳトランジスタ７１を含む。ＭＯＳトランジスタ７１は、制御部５からの放電方向制御信号により駆動される。充電方向半導体ＳＷ２１Ａは、ＭＯＳトランジスタ７４を含む。ＭＯＳトランジスタ７４は、制御部５からの充電方向制御信号により駆動される。

上記の実施形態と同様に、制御部５は、蓄電池直結発電システム１に蓄電池を増設する際に、ＭＯＳトランジスタ７１またはＭＯＳトランジスタ７４のゲート・エミッタ間電圧を、徐々に上昇させる。これにより、蓄電池直結発電システム１に蓄電池を直結させる際に、接続制御回路１０の半導体スイッチを制御して、電流を制限しながら蓄電池を直結させることができ、大きな突入電流の発生を防止することができる。また、変形例２の例によると、半導体スイッチでの損失は、充電、放電とも半導体スイッチ１個分となり、損失が小さくなる。

＜２．３ 変形例３＞
次に、接続制御回路１０に含まれる放電方向半導体ＳＷ２０、充電方向半導体ＳＷ２１の変形例（変形例３）について、図面を用いて説明する。変形例３では、蓄電池１１からの放電、および、蓄電池１１への充電に、リレー回路を用いる。

図７は、変形例３における放電方向半導体ＳＷ２０、充電方向半導体ＳＷ２１、制御部５を示す図である。直流のリレー回路は、リレーをオフして切断する時に、アークによる電流の続流を防止するため、リレー回路への電力の入力（ＩＮ）と、電力の出力（ＯＵＴ）の極性が定まっている。図７に示すようにリレー回路を配置することで、制御部５は、蓄電池１１の充電、放電を制御する。

図７に示すように、放電方向半導体ＳＷ２０Ａは、放電方向リレー回路８１と、抵抗８２と、放電方向リレー回路８３とを含む。充電方向半導体ＳＷ２１Ａは、充電方向リレー回路８４と、抵抗８５と、充電方向リレー回路８６とを含む。制御部５は、各リレー回路を駆動するため、電流制限駆動回路５１と、放電方向制御リレー駆動回路５２と、充電方向制御リレー駆動回路５３と、電流制限駆動回路５４とを含む。電流制限駆動回路５１は、放電方向リレー回路８３を駆動する。放電方向制御リレー駆動回路５２は、放電方向リレー回路８１を駆動する。充電方向制御リレー駆動回路５３は、充電方向リレー回路８６を駆動する。電流制限駆動回路５４は、充電方向リレー回路８４を駆動する。

制御部５は、蓄電池１１の放電時は、電流制限駆動回路５１および放電方向制御リレー駆動回路５２により、放電方向リレー回路８３および放電方向リレー回路８１を駆動して、蓄電池電力を直流給電部１４へ供給する。制御部５は、蓄電池１１の充電時は、充電方向制御リレー駆動回路５３および電流制限駆動回路５４により、充電方向リレー回路８６および充電方向リレー回路８４を駆動して、直流給電部１４の電力を蓄電池へ供給する。

リレー回路は、リレーを接続してリレーをオンにすると、抵抗成分がないため、突入電流が発生しうる。そのため、蓄電池１１による充電、放電の開始時や、蓄電池１１の増設時に、電流制限をする必要がある。電流制限をする場合、制御部５は、蓄電池１１の放電および充電時に、まず、電流制限駆動回路５１、充電方向制御リレー駆動回路５３のリレーをオンにする。放電方向リレー回路８３、充電方向リレー回路８６と直列に接続されている抵抗８２、抵抗８５により、リレー接続時の突入電流の発生を防止する。

その後、リレーの接続により、蓄電池１１と直流給電部１４との入出力の電位差が少なくなると、突入電流の発生のおそれが小さくなる。この状態で、制御部５は、放電または充電に応じて、放電方向制御リレー駆動回路５２または電流制限駆動回路５４により、放電方向リレー回路８１または充電方向リレー回路８４を駆動する。また、制御部５は、電流制限駆動回路５１または充電方向制御リレー駆動回路５３により、放電方向リレー回路８３または充電方向リレー回路８６をオフにする。これにより、放電または充電時に、電力のロスなく蓄電池１１と直流給電部１４とを接続することができる。

このように各実施形態について説明してきたが、これら実施形態を組み合わせてもよいことはいうまでもない。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前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更可能であることはいうまでもない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

１ 蓄電池直結発電システム、５ 制御部、６ 双方向ＡＣ／ＤＣ、７ 交流給電部、８ 交流負荷、９ 系統、１０ 接続制御回路、１１ 蓄電池、１２ 太陽電池、１３ ＤＣ／ＤＣ、１４ 直流給電部、１５ 直流負荷、１６ 買電用ＡＣ／ＤＣ、１７ 売電用ＤＣ／ＡＣ、２０ 放電方向半導体ＳＷ、２１ 充電方向半導体ＳＷ、２４ 蓄電池電力接続切り離し制御部、２５ ヒューズ、４１ ＭＯＳトランジスタ、４２ ダイオード、４３ ＭＯＳトランジスタ、４４ ダイオード、５１ 電流制限駆動回路、５２ 放電方向制御リレー駆動回路、５３ 充電方向制御リレー駆動回路、５４ 電流制限駆動回路、６１ ＭＯＳトランジスタ、６２ 抵抗、６３ ＭＯＳトランジスタ、６４ ＭＯＳトランジスタ、６５ 抵抗、６６ ＭＯＳトランジスタ、７１ ＭＯＳトランジスタ、７４ ＭＯＳトランジスタ、８１ 放電方向リレー回路、８２ 抵抗、８３ 放電方向リレー回路、８４ 充電方向リレー回路、８５ 抵抗、８６ 充電方向リレー回路。

Claims (8)

1. １以上の蓄電池と接続され、発電システムにおける電力変換を制御する電力制御装置であって、
   直流電力を供給するための直流給電部と、
   前記電力制御装置に接続される前記蓄電池と前記直流給電部とを接続するための半導体スイッチ回路を含む接続部と、
   前記接続部へ接続される前記蓄電池と前記直流給電部との電圧差に基づいて、制御信号を前記半導体スイッチ回路へ出力することにより、前記半導体スイッチ回路のオンオフを制御する制御部とを含む、
   電力制御装置。
2. 前記半導体スイッチ回路は、複数のＭＯＳトランジスタからなり、
   前記制御部は、前記ＭＯＳトランジスタのゲート・エミッタ間電圧とコレクタ電流との対応関係の過渡特性に基づいて、前記ＭＯＳトランジスタの電流増加ペースが一定値以下となるよう、前記ＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加する前記制御信号の電圧の大きさを制御する、
   請求項１記載の電力制御装置。
3. 前記接続部は、前記直流給電部から前記蓄電池へ充電する方向の電流を制御するための充電方向ＭＯＳトランジスタと、前記蓄電池から前記直流給電部へ放電する方向の電流を制御するための放電方向ＭＯＳトランジスタとを含み、
   前記充電方向ＭＯＳトランジスタと、前記放電方向ＭＯＳトランジスタは、直列に接続される、
   請求項２記載の電力制御装置。
4. 前記接続部は、前記直流給電部から前記蓄電池へ充電する方向の電流を制御するための充電方向ＭＯＳトランジスタと、前記蓄電池から前記直流給電部へ放電する方向の電流を制御するための放電方向ＭＯＳトランジスタとを含み、
   前記充電方向ＭＯＳトランジスタと、前記放電方向ＭＯＳトランジスタは、並列に接続される、
   請求項２記載の電力制御装置。
5. 前記半導体スイッチ回路は、複数のＭＯＳトランジスタからなり、
   前記接続部は、第１のＭＯＳトランジスタと、所定の抵抗値を有する抵抗との組が直列に接続されるとともに、前記組と第２のＭＯＳトランジスタとが並列に接続され、
   前記制御部は、前記蓄電池と前記直流給電部との電圧差に応じて、前記第１のＭＯＳトランジスタまたは前記第２のＭＯＳトランジスタのいずれかをオンにする、
   請求項１記載の電力制御装置。
6. １以上の蓄電池と接続され、発電システムにおける電力変換を制御する電力制御装置であって、
   直流電力を供給するための直流給電部と、
   前記電力制御装置に接続される前記蓄電池と前記直流給電部とを接続するためのリレー回路を含む接続部と、
   前記接続部へ接続される前記蓄電池と前記直流給電部との電圧差に基づいて、制御信号を前記リレー回路へ出力することにより、前記リレー回路のオンオフを制御する制御部とを含む、
   電力制御装置。
7. 発電システムにおける電力変換を制御する電力制御装置と接続される蓄電池であって、
   前記電力制御装置は、
   直流電力を供給するための直流給電部と、
   前記蓄電池と前記直流給電部との電圧差に基づいて、制御信号を出力する制御部とを含み、
   前記蓄電池は、
   前記電力制御装置からの制御信号を受け付ける受付部と、
   前記直流給電部と接続するための半導体スイッチ回路を含み、前記制御信号により前記半導体スイッチ回路が駆動される半導体スイッチ回路部とを含む、
   蓄電池。
8. 電力制御システムであって、
   １以上の蓄電池と、
   直流電力を供給するための直流給電部と、
   前記蓄電池と前記直流給電部とを接続するための半導体スイッチ回路を複数含む接続部と、
   前記接続部へ接続される前記蓄電池と前記直流給電部との電圧差に基づいて、制御信号を前記半導体スイッチ回路へ出力することにより、前記半導体スイッチ回路のオンオフを制御する制御部とを含む、
   電力制御システム。

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