JP2020014271A - 蓄電システムおよび制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池の性能劣化を抑制すること。
【解決手段】実施形態に係る実施形態に係る蓄電システムは、蓄電池と、パワーコンディショナと、リレーと、遮断部とを具備する。パワーコンディショナは、蓄電池から供給される電力により動作するとともに、負荷に対する電力の供給を制御する。リレーは、蓄電池およびパワーコンディショナを接続する給電経路を遮断可能に設けられる。遮断部は、蓄電池の電力供給に伴う端子電圧を検出し、端子電圧が所定の条件を満たす場合に、リレーを制御して給電経路を遮断する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、蓄電システムおよび制御方法に関する。

近年、太陽光発電技術の普及に伴い、一般家庭でも太陽光パネル等の発電設備と蓄電池とを家屋に設置して、発電および充電を行うとともに、パワーコンディショナ等の制御装置により充放電制御して、電力を利用する蓄電システムが増えている。

また、この蓄電システムでは、系統から解列して、自立運転をする場合、待機時の制御装置に対して動作維持や各種監視を行うための待機時電力を蓄電池が供給する場合がある。

「東芝 電設資材 2017-2018」、［online］、［平成３０年５月２５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://page2.cextension.jp/c4089/book/＞

しかしながら、従来の蓄電池システムでは、例えば、蓄電池の電池残量が限界以下となり蓄電池の保証電圧を下回った場合であっても、待機時電力の供給は行われるため、蓄電池にとって過放電の状態となり蓄電池としての性能が劣化するおそれがあった。

本発明が解決しようとする課題は、蓄電池の性能劣化を抑制することができる蓄電システムおよび制御方法を提供することを目的とする。

実施形態に係る蓄電システムは、蓄電池と、制御装置と、スイッチ素子と、遮断部とを具備する。前記制御装置は、前記蓄電池から供給される電力により動作するとともに、負荷に対する当該電力の供給を制御する。前記スイッチ素子は、前記蓄電池および前記制御装置を接続する給電経路を遮断可能に設けられる。前記遮断部は、前記蓄電池の電力供給に伴う端子電圧を検出し、当該端子電圧が所定の条件を満たす場合に、前記スイッチ素子を制御して前記給電経路を遮断する。

図１は、実施形態に係る蓄電システムの構成例を示す図である。 図２は、実施形態に係るパワーコンディショナの構成の一例を示す図である。 図３は、実施形態に係るモード情報の説明図である。 図４は、実施形態に係る蓄電システムの処理の一例を示すフローチャートである。

以下で説明する実施形態に係る蓄電システムＳは、蓄電池１２と、パワーコンディショナ１（制御装置の一例）と、リレーＳＷ（スイッチ素子の一例）と、遮断部３２とを具備する。パワーコンディショナ１は、蓄電池１２から供給される電力により動作するとともに、負荷１４に対する電力の供給を制御する。リレーＳＷは、蓄電池１２およびパワーコンディショナ１を接続する給電経路ＷＬを遮断可能に設けられる。遮断部３２は、蓄電池１２の電力供給に伴う端子電圧を検出し、端子電圧が所定の条件を満たす場合に、リレーＳＷをオフ（制御の一例）して給電経路ＷＬを遮断する。

以下で説明する実施形態に係る遮断部３２は、端子電圧が、蓄電池１２が充電不可状態となる第１閾値以上、かつ、第１閾値より高い第２閾値未満である場合、リレーＳＷをオフして給電経路ＷＬを遮断する。

以下で説明する実施形態に係る蓄電システムＳは、太陽光パネルＰＶ（発電装置の一例）をさらに具備する。太陽光パネルＰＶは、パワーコンディショナ１に接続される。遮断部３２は、太陽光パネルＰＶの発電に伴う発電電圧を検出し、発電電圧および端子電圧が所定の条件を満たす場合に、リレーＳＷをオフして給電経路ＷＬを遮断する。

以下で説明する実施形態に係る遮断部３２は、発電電圧が所定の閾値以上、かつ、端子電圧が第１閾値以上、かつ、第２閾値未満である場合、リレーＳＷをオン（制御の一例）して給電経路ＷＬの接続を維持する。

以下で説明する実施形態に係る負荷１４およびパワーコンディショナ１は、系統電源ＣＰに接続される。遮断部３２は、系統電源ＣＰの電力供給に伴う系統電圧を検出し、系統電圧および端子電圧が遮断条件を満たす場合に、リレーＳＷをオフして給電経路ＷＬを遮断する。

以下で説明する実施形態に係る遮断部３２は、系統電圧が所定の閾値以上、かつ、端子電圧が第２閾値未満である場合、遮断条件を満たさないとして、リレーＳＷをオンして給電経路ＷＬの接続を維持する。

以下で説明する実施形態に係る遮断部３２は、負荷１４の電力消費に伴う負荷電圧に基づいてリレーＳＷを制御する。

以下で説明する実施形態に係る蓄電システムＳは、ＤＣＤＣコンバータ１１（変圧器の一例）を具備する。ＤＣＤＣコンバータ１１は、パワーコンディショナ１およびリレーＳＷの間に設けられ、電力の直流電圧を供給先に合わせて変圧する。

以下で説明する実施形態に係るスイッチ素子は、給電経路ＷＬを遮断可能とするリレーＳＷである。

（実施形態）
まず、図１を用いて、実施形態に係る蓄電システムＳについて説明する。図１は、実施形態に係る蓄電システムＳの構成例を示す図である。図１に示すように、実施形態に係る蓄電システムＳは、例えば、商用電源等の所定の系統電源ＣＰに接続され、かかる系統電源ＣＰから電力の供給を受ける。また、実施形態に係る蓄電システムＳは、後述の太陽光パネルＰＶによる自家発電が可能である。このため、実施形態に係る蓄電システムＳでは系統電源ＣＰから解列して自家発電による自立運転を行うことが可能である。あるいは、実施形態に係る蓄電システムＳでは、停電時等において、系統電源ＣＰから解列して自立運転を行うことが可能である。

図１に示すように、実施形態に係る蓄電システムＳは、パワーコンディショナ１と、ＤＣＤＣコンバータ１１と、蓄電池１２と、分電盤１３と、負荷１４と、太陽光パネルＰＶと、リレーＳＷと、複数の電圧センサ１００ａ〜１００ｄを具備する。なお、蓄電システムＳは、例えば、図示しないホームゲートウェイ等を経由して所定のネットワークに接続し、外部サーバとの間で情報の送受信を行ってもよい。

パワーコンディショナ１（制御装置および遮断部の一例）は、パワコン、ＰＣＳ（Power Conditioning System）とも称される装置であって、太陽光パネルＰＶから図示しない接続箱を経由して送信される電力を、住宅Ｈ内の負荷１４等で利用可能にする装置である。例えば、パワーコンディショナ１は、太陽光パネルＰＶから接続箱を経由して送信される電力を直流から交流に変換する。また、例えば、パワーコンディショナ１は、交流電力に変換した後、電力を住宅Ｈ内での利用や、蓄電池１２への充電、系統電源ＣＰへの売電などに対応する出力に調整する。つまり、パワーコンディショナ１は、負荷１４に対する電力の供給を制御する。

また、パワーコンディショナ１は、系統電源ＣＰや蓄電池１２から供給される電力により動作する。例えば、パワーコンディショナ１は、系統電源ＣＰからの電力供給が可能である場合、系統電源ＣＰから供給される電力を自己の動作用電力として使用する。また、パワーコンディショナ１は、停電時においては、系統電源ＣＰを解列し、蓄電池１２から供給される電力の供給を受けて動作する。

そして、パワーコンディショナ１は、蓄電池１２から電力の供給を受けている場合において、蓄電池１２の端子電圧が所定の遮断条件（所定の条件の一例）を満たした場合には、蓄電池１２からの電力供給を遮断するが、かかる点の詳細については後述する。

また、パワーコンディショナ１は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の所定の通信プロトコルに従うネットワークＮを介してＤＣＤＣコンバータ１１および蓄電池１２に接続され、ＤＣＤＣコンバータ１１および蓄電池１２を制御する。

ＤＣＤＣコンバータ１１は、変圧器であり、パワーコンディショナ１（あるいはリレーＳＷ）および蓄電池１２の間に設けられる。具体的には、ＤＣＤＣコンバータ１１は、電力を供給する経路である給電経路ＷＬによってパワーコンディショナ１および後述の蓄電池１２それぞれに接続される。つまり、給電経路ＷＬは、パワーコンディショナ１および蓄電池１２を接続する経路であり、一方から他方への電力供給を行うための経路である。また、ＤＣＤＣコンバータ１１は、蓄電池１２に蓄電された電力をパワーコンディショナ１や負荷１４へ供給する際に、供給先に合わせて直流電圧を変圧（昇圧または降圧）する。

蓄電池１２は、住宅Ｈで用いられる二次電池（バッテリ）である。例えば、蓄電池１２は、系統電源ＣＰから供給される電力や太陽光パネルＰＶにより生成された電力により充電される。また、例えば、蓄電池１２は、蓄えた電力をパワーコンディショナ１の動作用として供給したり、分電盤１３を経由して住宅Ｈ内の負荷１４に供給する。また、蓄電池１２は、ＢＭＵ（Battery Management Unit）１２ａを具備する。ＢＭＵ１２ａは、蓄電池１２の状態を監視する制御ユニットである。例えばＢＭＵ１２ａは、各セルの電圧や、蓄電池１２の温度等を測定して監視する。また、ＢＭＵ１２ａは、蓄電池１２の充放電時の過充電および過放電を検出する。ＢＭＵ１２ａは、検出した蓄電池１２の状態をパワーコンディショナ１へ通知する。

また、蓄電池１２は、蓄電システムＳが系統電源ＣＰから解列して自立運転を行う場合、パワーコンディショナ１へ待機時電力を供給する。これにより、パワーコンディショナ１は、動作維持および各種監視機能を継続して行うことができる。

なお、蓄電池１２は、充電を行うことにより電気を蓄えることができ、繰り返し充放電して使用することが出来る電池であればどのような電池であってもよい。例えば、蓄電池１２としては、リチウムイオン電池や鉛電池やニッケル水素電池など、目的に応じて種々の蓄電池が適宜選択されてもよい。また、蓄電池１２は、電力を蓄える機能を有すればどのような構成であってもよく、例えば、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車等であってもよい。

分電盤１３は、住宅Ｈの配線に電気を分ける装置である。例えば、分電盤１３は、漏電遮断器や配線用遮断器等の種々の機器を含む。例えば、分電盤１３は、系統電源ＣＰや蓄電池１２から供給される電力を住宅Ｈのそれぞれの負荷１４に供給する。

負荷１４は、例えば、家電機器等の電力を消費する電子機器である。

太陽光パネルＰＶは、パワーコンディショナ１に接続され、自然エネルギーに基づいて生成した電力をパワーコンディショナ１へ送電する発電装置の一例である。太陽光パネルＰＶは、例えば、太陽電池素子（セル）を必要枚数配列し、樹脂や強化ガラスなどによりパッケージ化した太陽電池モジュールであり、ソーラーパネルとも呼ばれる。なお、太陽光パネルＰＶに用いられるセルは、どのようなセルであってもよい。例えば、太陽光パネルＰＶに用いられるセルは、シリコン系のセルや化合物系のセルや有機系のセルなど、目的に応じて種々のセルが適宜選択されてもよい。また、本実施形態では、発電装置の例として太陽光パネルＰＶを用いて説明するが、自然エネルギーを用いて電力を生成することができるものであれば、本実施形態の発電装置は、太陽光パネルに限定されない。発電装置は、たとえば、ガス、風力、水力等を用いて電力を生成する装置であってもよい。また、ガス、風力、水力等を用いて電力を生成する装置を発電装置として用いる場合、ガス、風力、水力等による発電開始のタイミングに基づいて電源制御を行う。なお、太陽光発電装置は、ＰＶ（Photovoltaic）装置とも呼ばれる。

リレーＳＷは、給電経路ＷＬを遮断可能に設けられるスイッチ素子の一例である。具体的には、リレーＳＷはＤＣＤＣコンバータ１１および蓄電池１２を接続する給電経路ＷＬに設けられる。なお、リレーＳＷは、メカニカルリレーであってもよく、あるいは、トランジスタ等の半導体リレーであってもよい。また、リレーＳＷに限定されるものではなく、給電経路ＷＬを遮断可能なスイッチ素子であれば任意の部材を採用可能である。

電圧センサ１００ａは、蓄電池１２およびパワーコンディショナ１の間に設けられ、蓄電池１２の電力供給に伴う端子電圧をセンサ値として検出する。なお、電圧センサ１００ａは、蓄電池１２内に設けられてもよい。電圧センサ１００ｂは、太陽光パネルＰＶおよびパワーコンディショナ１の間に設けられ、太陽光パネルＰＶの発電に伴う発電電圧をセンサ値として検出する。電圧センサ１００ｃは、系統電源ＣＰおよびパワーコンディショナ１の間に設けられ、系統電源ＣＰの電力供給に伴う系統電圧をセンサ値として検出する。電圧センサ１００ｄは、負荷１４とパワーコンディショナ１との間に設けられ、負荷１４の電力消費に伴う負荷電圧をセンサ値として検出する。なお、電圧センサ１００ｄは、負荷１４毎に設けられてもよく、分電盤１３内に設けられてもよい。

ここで、従来の蓄電システムについて説明する。従来の蓄電システムは、系統電源から解列して自立運転となった場合において、蓄電池の電池残量が限界以下となり蓄電池の保証電圧を下回った場合であっても、蓄電池の待機時電力の供給は行われていた。つまり、自立運転時に蓄電池の保証電圧を下回った場合、保護動作が働き蓄電池が停止するため、系統電源または太陽光パネルＰＶからの給電が復帰しても蓄電池への充電が開始されない状態、すなわち自立的な通常動作への復帰が困難となったり、復帰自体が困難となることがある。このような状態は、単に通常動作への復帰が困難となるばかりか、蓄電池が過放電の状態となり、電池性能の劣化を早めるおそれがあった。

そこで、実施形態に係る蓄電システムＳでは、蓄電池１２が充電不可状態となる前に、リレーＳＷをオフにして給電経路ＷＬを遮断する。具体的には、パワーコンディショナ１は、蓄電池１２の電力供給に伴う端子電圧を検出し、端子電圧が所定の遮断条件を満たす場合に、リレーＳＷをオフして給電経路ＷＬを遮断する。

例えば、パワーコンディショナ１は、系統電源ＣＰから解列し、かつ、太陽光パネルＰＶの発電が行われていない場合において、端子電圧が所定の閾値未満となった場合に、リレーＳＷをオフする。所定の閾値は、例えば、保護動作が働く保証電圧（後述の第１閾値の一例）に所定のマージン（余裕量）を加えた電圧値（後述の第２閾値の一例）であることが好ましい。

このように、実施形態に係る蓄電システムＳでは、系統電源ＣＰおよび太陽光パネルＰＶの電力供給が停止した状態で、蓄電池１２が充電不可状態になる前に、リレーＳＷをオフすることにより、蓄電池１２からパワーコンディショナ１への待機時電力の供給を停止できる。これにより、蓄電池１２が待機時電力の供給により過放電とならないため、電池性能の劣化を抑制することができる。

さらに、リレーＳＷをオフして待機時電力の供給が停止するため、蓄電システムＳとしての待機時消費電力が減少し、系統電源ＣＰの復帰や太陽光パネルＰＶの発電開始までの待機可能時間を長くすることができるため、蓄電システムＳの安定性を向上させることができる。

なお、上述では、リレーＳＷの制御をパワーコンディショナ１が行ったが、例えば、パワーコンディショナ１を制御するコントローラ等の外部装置によりリレーＳＷの制御が行われてもよい。つまり、後述の遮断部３２は、パワーコンディショナ１が有してもよく、他の外部装置が有してもよい。また、リレーＳＷがオンのときはパワーコンディショナ１の待機電力を蓄電池からパワーコンディショナ１に供給し、リレーＳＷをオフにする前、またはオフにしたときまたはオフにした後に太陽光パネルＰＶからパワーコンディショナ１の待機電力を供給するようにしてもよい。パワーコンディショナ１の待機電力をどこから供給するかをパワーコンディショナ１の運転モードとして設定してもよい。これによって、蓄電池から待機電力の供給が途絶えたとしてもエラー等を発生させず、運転を継続させることができる。

次に、図２を用いて、実施形態に係るパワーコンディショナ１の構成について説明する。図２は、実施形態に係るパワーコンディショナ１の構成の一例を示す図である。図２に示すように、パワーコンディショナ１は、通信部２と、制御部３と、記憶部４とを備える。

通信部２は、無線通信処理や有線通信処理を行うためのネットワークデバイスである。具体的には、通信部２は、図１に示したＢＭＵ１２ａの間で、無線通信により各種情報を送受信する。

記憶部４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。かかる記憶部４は、モード情報４１を記憶する。

制御部３は、検出部３１と、遮断部３２とを備える。制御部３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路であり、パワーコンディショナ１の全体制御を実行する。

検出部３１は、上記した各電圧センサ１００ａ〜１００ｄのセンサ値に基づいて、端子電圧、発電電圧、系統電圧および負荷電圧を検出する。

遮断部３２は、検出部３１によって検出された各電圧が所定の遮断条件を満たす否かに基づいてリレーＳＷのオンおよびオフを制御する。例えば、遮断部３２は、記憶部４に記憶されたモード情報４１に従ってリレーＳＷを制御する。ここで、図３を用いて、モード情報４１について説明する。

図３は、モード情報４１の説明図である。図３に示すように、モード情報４１は、「モードＩＤ」、「モード名称」、「電圧センサ」および「リレー」といった項目を有する。

「モードＩＤ」は、蓄電システムＳの各モードを識別する識別情報である。「モード名称」は、各モードの名称を示す情報である。具体的には、モードの名称は、モードの制御内容に由来した名称である。

「電圧センサ」は、電圧センサ１００ａ〜１００ｄで検出される電圧の閾値を示す情報であり、上記したリレーＳＷを遮断するための遮断条件の一例である。具体的には、「ＰＶ」は、電圧センサ１００ｂにより検出される発電電圧の閾値であり、「系統」は、電圧センサ１００ｃにより検出される系統電圧の閾値であり、「負荷」は、電圧センサ１００ｄにより検出される負荷電圧の閾値であり、「蓄電池」は、電圧センサ１００ａにより検出される端子電圧の閾値である。「リレー」は、リレーＳＷのオンまたはオフを示す情報である。なお、図３に示す「電圧センサ」の各閾値は一例であって、任意の値が設定されてよい。

また、図３に示すように、「蓄電池」は、２つの閾値（「７２Ｖ」および「８６Ｖ」）が設定されている。具体的には、「７２Ｖ」は、第１閾値の一例であり、蓄電池１２の保証電圧であり、７２Ｖ未満になると、蓄電池１２が充電不可状態となる。また、「８６Ｖ」は、第２閾値の一例であり、第１閾値より高く、負荷１４やパワーコンディショナ１への電力供給の可否を示す電圧である。つまり、「８６Ｖ」以上とは、パワーコンディショナ１や負荷１４に対して電力供給を行える程度の十分な電池残量を有していることを意味する。

パワーコンディショナ１の制御部３は、電圧センサ１００ａ〜１００ｄで検出された電圧に基づいて、図３に示すモード情報４１の各モードの中から一のモードを選択して、蓄電池１２の充放電や負荷１４への電力供給を制御する。ここで、図３に示す各モードについて説明する。

まず、モード名称「系統連係時」とは、系統電源ＣＰから供給される電力により制御を行うモードである。制御部３は、系統電源ＣＰの電力を使用して、蓄電池１２の充電や、負荷１４への電力供給を行う。

具体的には、「系統連係時」は、系統電圧が「１８０Ｖ以上」、かつ、端子電圧が「７２Ｖ以上」の場合に選択されるモードであり、リレーＳＷについては、遮断部３２によりオンされることを示す。つまり、遮断部３２は、系統電圧が所定の閾値（１８０Ｖ）以上、かつ、端子電圧が第１閾値（７２Ｖ）以上である場合、遮断条件を満たさないとして、リレーＳＷをオンして給電経路ＷＬの接続を維持する。これにより、制御部３は、系統電源ＣＰの電力を使用して、蓄電池１２の充電および負荷１４への電力供給を行う。

また、「系統連係時」において、蓄電池１２の端子電圧が７２Ｖ以上、かつ、８６Ｖ未満である場合、給電経路ＷＬを介して系統電源ＣＰから蓄電池１２へ充電が行われる。つまり、遮断部３２は、系統電圧が所定の閾値（１８０Ｖ）以上、かつ、端子電圧が第２閾値（８６Ｖ）未満である場合、遮断条件を満たさないとして、リレーＳＷをオンして給電経路ＷＬの接続を維持する。すなわち、給電経路ＷＬは、蓄電池１２の充電のために用いられる。

一方、「系統連係時」において、蓄電池１２の端子電圧が８６Ｖ以上の場合、系統電源ＣＰの電力供給と並行して、蓄電池１２から給電経路ＷＬを介してパワーコンディショナ１や負荷１４へ電力を供給する。つまり、遮断部３２は、系統電圧が所定の閾値（１８０Ｖ）以上、かつ、端子電圧が第２閾値（８６Ｖ）以上である場合、遮断条件を満たさないとして、リレーＳＷをオンして給電経路ＷＬの接続を維持する。すなわち、給電経路ＷＬは、蓄電池１２からパワーコンディショナ１へ電力供給するために用いられる。これにより、蓄電池１２からの電力供給が可能となるため、系統電源ＣＰからの買電を少なくすることができる。

次に、モード名称「自立放電時」とは、停電時等において、系統電源ＣＰを解列して、蓄電池１２の電力を負荷１４やパワーコンディショナ１へ供給するモードである。

具体的には、「自立放電時」は、系統電圧が「１８０Ｖ未満」、かつ、負荷電圧が「８０Ｖ以上」、かつ、端子電圧が「８６Ｖ以上」の場合に、選択されるモードであり、リレーＳＷについては、遮断部３２によりオンされることを示す。なお、負荷電圧が「８０Ｖ未満」であっても「自立放電時」のモードが選択されてもよい。つまり、遮断部３２は、系統電圧が所定の閾値（１８０Ｖ）未満であっても、端子電圧が第２閾値（８６Ｖ）以上であれば、リレーＳＷをオンする。

これにより、停電時に、蓄電池１２から負荷１４やパワーコンディショナ１へ電力を供給することで、自立運転が可能となる。なお、負荷電圧が「８０Ｖ」未満とは、電力消費が少ないことを示しているため、「８０Ｖ」未満の場合には、リレーＳＷをオフして電力の供給を停止してもよい。つまり、遮断部３２は、負荷電圧に基づいてリレーＳＷを制御してもよい。これにより、負荷１４の電力消費が比較的少ない場合に、待機時電力を完全に停止することで、負荷１４への影響を最小限に抑えることができる。

なお、パワーコンディショナ１（遮断部３２）がリレーＳＷを制御して、給電経路ＷＬを遮断する場合、パワーコンディショナ１は、任意の電力供給元から供給された電力を用いてよい。例えば、パワーコンディショナ１は、リレーＳＷがオン（閉じた状態）の場合は、蓄電池１２の電力を利用し、リレーがオフ（開いた状態）の場合は、系統電源ＣＰあるいは太陽光パネルＰＶから供給される電力を利用して、制御を行ってもよい。また、パワーコンディショナ１は、蓄電池１２、太陽光パネルＰＶ、系統電源ＣＰのそれぞれから供給される電力の電圧値を比較し、電圧値がより高い供給元から供給される電力を用いて、制御を行ってもよい。なお、いずれの供給元から電力の供給を受けるかの設定は、目的に応じて任意の設定が可能である。

次に、モード名称「自立停止時」とは、パワーコンディショナ１や負荷１４への電力供給を完全に停止させるモードである。

具体的には、「自立停止時」とは、発電電圧が「５０Ｖ未満」、かつ、系統電圧が「１８０Ｖ未満」、かつ、負荷電圧が「８０Ｖ未満」、かつ、端子電圧「８６Ｖ未満」の場合に、選択されるモードであり、リレーＳＷについては、遮断部３２によりオフされる。つまり、遮断部３２は、発電電圧が所定の閾値未満、かつ、系統電圧が所定の閾値未満、かつ、負荷電圧が所定の閾値未満、かつ、端子電圧が第２閾値未満である場合に、リレーＳＷをオフする。

なお、蓄電システムＳがそもそも系統電源ＣＰに接続されない、つまり、太陽光パネルＰＶの発電により電力を賄う自立型のシステムである場合には、発電電圧および端子電圧のみによりリレーＳＷを制御する。具体的には、遮断部３２は、発電電圧が所定の閾値未満、かつ、端子電圧が第２閾値未満である場合に、リレーＳＷをオフする。

つまり、「自立停止時」とは、太陽光パネルＰＶ、系統電源ＣＰ（省略可）および蓄電池１２のいずれも電力供給を行えない場合に、リレーＳＷをオフするモードである。なお、「自立停止時」である場合において、系統電源ＣＰの復帰または太陽光パネルＰＶによる発電のいずれかが可能となった場合には、「自立停止時」を解除して他のモードを選択し、パワーコンディショナ１や負荷１４へ電力の供給を開始する。

なお、「自立停止時」には、パワーコンディショナ１の電力供給が停止するため、電圧センサ１００ａ〜１００ｄのセンサ値の検出、リレーＳＷの制御は、外部装置により行われてもよく、あるいは、電圧センサ１００ａ〜１００ｄのセンサ値の検出、リレーＳＷの制御の電力量のみ蓄電池１２から供給されるようにしてもよい。

次に、モード名称「自立発電時」とは、系統電源ＣＰを解列して、太陽光パネルＰＶの発電より自立的に蓄電システムＳを制御するモードである。具体的には、「自立発電時」は、発電電圧が「５０Ｖ以上」、かつ、系統電源ＣＰが「１８０Ｖ未満」、かつ、端子電圧が「７２Ｖ以上」の場合に、選択されるモードであり、リレーＳＷについては、遮断部３２によりオンされる。

つまり、遮断部３２は、発電電圧が所定の閾値（５０Ｖ）以上、かつ、端子電圧が第１閾値以上である場合、遮断条件を満たさないとして、リレーＳＷをオンする。これにより、太陽光パネルＰＶで発電した電力を蓄電池１２で蓄電しつつ、パワーコンディショナ１や負荷１４へ電力を供給することができる。

なお、「自立発電時」において、系統電圧が「１８０Ｖ以上」となった場合であっても、発電電圧が「５０Ｖ未満」となるまで系統電源ＣＰに繋がなくてもよい。つまり、太陽光パネルＰＶによる発電が行えなくなった場合に、系統電源ＣＰに繋いで買電してもよい。

また、図３に示すモード情報４１は、一例であって、蓄電システムＳにおける目的に応じて任意のモードや、条件が設定可能である。また、図３では、リレーＳＷを遮断するための遮断条件（「電圧センサ」の項目）を含むモード情報４１を示したが、これに限定されず、モード情報４１は、例えば、リレーＳＷを接続するための接続条件を含んでもよい。

図４は、実施形態に係る蓄電システムの処理の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、検出部３１は、電圧センサ１００ａ〜１００ｄにより各電圧を検出する（ステップＳ１０１）。

つづいて、遮断部３２は、蓄電池１２の端子電圧が所定の閾値（第２閾値）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。遮断部３２は、蓄電池１２の端子電圧が所定の閾値未満であった場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、系統電源ＣＰの系統電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

つづいて、遮断部３２は、系統電源ＣＰの系統電圧が所定の閾値未満である場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、太陽光パネルＰＶの発電電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

つづいて、遮断部３２は、太陽光パネルＰＶの発電電圧が所定の閾値未満である場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、負荷１４の負荷電圧が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

つづいて、遮断部３２は、負荷１４の負荷電圧が所定の閾値未満である場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、所定の遮断条件を満たすとして、リレーＳＷをオフにすることで給電経路ＷＬを遮断して（ステップＳ１０６）、処理を終了する。

一方、ステップＳ１０２において、遮断部３２は、蓄電池１２の端子電圧が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、リレーＳＷの接続を維持して（ステップＳ１０７）、処理を終了する。つまり、リレーＳＷを遮断しない。

また、ステップＳ１０３において、遮断部３２は、系統電源ＣＰの系統電圧が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、処理をステップＳ１０７へ移行する。

また、ステップＳ１０４において、遮断部３２は、太陽光パネルＰＶの発電電圧が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、処理をステップＳ１０７へ移行する。

また、ステップＳ１０５において、遮断部３２は、負荷１４の負荷電圧が所定の閾値以上である場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、処理をステップＳ１０７へ移行する。

上述したように、実施形態に係る蓄電システムＳは、蓄電池１２と、パワーコンディショナ１（制御装置の一例）と、リレーＳＷ（スイッチ素子の一例）と、遮断部３２とを具備する。パワーコンディショナ１は、蓄電池１２から供給される電力により動作するとともに、負荷１４に対する電力の供給を制御する。リレーＳＷは、蓄電池１２およびパワーコンディショナ１を接続する給電経路ＷＬを遮断可能に設けられる。遮断部３２は、蓄電池１２の電力供給に伴う端子電圧を検出し、端子電圧が所定の条件を満たす場合に、リレーＳＷをオフして給電経路ＷＬを遮断する。これにより、蓄電池１２の放電を停止し性能劣化を抑制することができる。また、リレーＳＷがオフの状態において、リレーＳＷをオンにする所定の条件か否かを判断するため一時的にリレーＳＷをオンしてステップＳ１０１以降のフローチャートを実行してもよい。

なお、上述した実施形態では、蓄電システムＳは、１つのパワーコンディショナ１を有し、１つのパワーコンディショナ１によって太陽光パネルＰＶおよび蓄電池１２それぞれから供給される電力を制御したが、これに限定されるものではない。例えば、蓄電システムＳは、太陽光パネルＰＶおよび蓄電池１２それぞれに専用のパワーコンディショナ１を有してもよい。

そして、蓄電池１２のパワーコンディショナが上記遮断部３２の処理を実行してもよく、あるいは、太陽光パネルＰＶのパワーコンディショナが遮断部３２の処理を実行してもよい。

また、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）において負荷１４を制御するホームゲートウェイ等の制御装置が遮断部３２の処理を実行してもよく、あるいは、インタネット等のネットワークを介してホームゲートウェイと接続される各種の制御サーバにより、遮断部３２の処理が行われてもよい。例えば、蓄電池１２を含む機器が所定のプロトコルで通信をおこなうシステムを構築している場合に、所定のプロトコルで規定される電文によってリレーＳＷをオンオフしてもよい。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ パワーコンディショナ
２ 通信部
３ 制御部
４ 記憶部
１１ ＤＣＤＣコンバータ
１２ 蓄電池
１３ 分電盤
１４ 負荷
３１ 検出部
３２ 遮断部
４１ モード情報
１００ａ〜１００ｄ 電圧センサ
ＣＰ 系統電源
Ｈ 住宅
ＰＶ 太陽光パネル
Ｓ 蓄電システム
ＳＷ リレー
ＷＬ 給電経路

Claims (10)

1. 蓄電池と；
   前記蓄電池から供給される電力により動作するとともに、負荷に対する当該電力の供給を制御する制御装置と；
   前記蓄電池および前記制御装置を接続する給電経路を遮断可能に設けられるスイッチ素子と；
   前記蓄電池の電力供給に伴う端子電圧を検出し、当該端子電圧が所定の条件を満たす場合に、前記スイッチ素子を制御して前記給電経路を遮断する遮断部と；
   を具備することを特徴とする蓄電システム。
2. 前記遮断部は、
   前記端子電圧が、前記蓄電池の充電不可状態となる第１閾値以上、かつ、前記第１閾値より高い第２閾値未満である場合、前記スイッチ素子を制御して前記給電経路を遮断すること
   を特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記制御装置に接続される発電装置；をさらに具備し、
   前記遮断部は、
   前記発電装置の発電に伴う発電電圧を検出し、当該発電電圧および前記端子電圧が前記条件を満たす場合に、前記スイッチ素子を制御して前記給電経路を遮断すること
   を特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
4. 前記遮断部は、
   前記発電電圧が所定の閾値以上、かつ、前記端子電圧が前記第１閾値以上である場合、前記スイッチ素子を制御して前記給電経路の接続を維持すること
   を特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。
5. 前記負荷および前記制御装置それぞれは、
   系統電源に接続され、
   前記遮断部は、
   前記系統電源の電力供給に伴う系統電圧を検出し、当該系統電圧および前記端子電圧が所定の遮断条件を満たす場合に、前記スイッチ素子を制御して前記給電経路を遮断すること
   を特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の蓄電システム。
6. 前記遮断部は、
   前記系統電圧が所定の閾値以上、かつ、前記端子電圧が前記第２閾値未満である場合、前記遮断条件を満たさないとして、前記スイッチ素子を制御して前記給電経路の接続を維持すること
   を特徴とする請求項５に記載の蓄電システム。
7. 前記遮断部は、
   前記負荷の電力消費に伴う負荷電圧に基づいて前記スイッチ素子を制御すること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の蓄電システム。
8. 前記制御装置および前記スイッチ素子の間に設けられ、前記電力の直流電圧を供給先に合わせて変圧する変圧器；をさらに具備する
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の蓄電システム。
9. 前記スイッチ素子は、
   前記給電経路を遮断可能とするリレーである
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の蓄電システム。
10. 蓄電池と；
    前記蓄電池から供給される電力により動作するとともに、負荷に対する当該電力の供給を制御する制御装置と；
    前記蓄電池および前記制御装置を接続する給電経路を遮断可能に設けられるスイッチ素子と；を具備する蓄電システムの制御方法であって、
    前記蓄電池の電力供給に伴う端子電圧を検出し、当該端子電圧が所定の条件を満たす場合に、前記スイッチ素子を制御して前記給電経路を遮断する遮断ステップ；
    を含むことを特徴とする制御方法。

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