JP6141631B2

JP6141631B2 - 電力供給システム

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Publication number: JP6141631B2
Application number: JP2012273786A
Authority: JP
Inventors: 晃阪本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: JP2014121147A

Description

本発明は電力供給システムに関する。

近年、例えば電気料金が比較的安価な深夜電力を蓄電したり、太陽光発電の余剰電力を蓄電したりするために蓄電装置を備えた電力供給システムが注目されている。このような電力供給システムが特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載された従来の電力供給システムは太陽電池と商用電力系統とを連系させて電気エネルギーを消費する負荷に電力を供給するシステムであって、蓄電池を備える。この電力供給システムは商用電力系統から供給される電力が契約電力を超えているときに蓄電池を放電させ、その電力が契約電力以下であるときに蓄電池に充電させる。このような電力供給システムを利用することにより、経済効果の向上を図っている。

特開平１０−２０１１２９号公報

ここで、蓄電池は比較的低温或いは高温の状態で充電或いは放電の動作をさせると性能が劣化する可能性が高いことが分かっている。これにより、蓄電池は充電容量が低下する、すなわち取り出せる電力が低下するという問題があった。

特許文献１に記載された従来の電力供給システムは蓄電池の温度が動作可能温度範囲外である場合におけるその動作の切り替えについて配慮がなされていないことが懸念される。さらに、温度が原因で蓄電池が動作停止状態になっている場合において、ユーザが蓄電池に対して充電或いは放電の動作を指令しているにもかかわらず蓄電池が動作停止状態になっている理由を把握することができず、故障していると誤解したり、装置に対して不快感を覚えたりすることも懸念される。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、ユーザの蓄電池に対する動作指令に反して蓄電池が動作停止状態になっている理由をユーザが容易に把握することが可能な電力供給システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の電力供給システムは、充電及び放電を行う蓄電池と、前記蓄電池に対する充電及び放電の動作を制御する充放電制御部と、ユーザの操作により前記充放電制御部に対して動作指令を送信する操作部と、表示部と、前記蓄電池の温度を検出する温度検出部と、を備え、前記充放電制御部は、前記操作部からの指令による前記蓄電池に対する充電若しくは放電の動作の制御状態において前記温度検出部からの情報に基づいて前記蓄電池の温度が予め設定した動作可能温度範囲外であると判断した場合に前記蓄電池の充電若しくは放電の動作を停止し、前記表示部には、前記蓄電池が動作可能温度範囲外であるために充電若しくは放電を停止していることが表示されることを特徴としている。

また、上記構成の電力供給システムにおいて、前記蓄電池の動作状態と、前記蓄電池の温度が前記動作可能温度範囲外であるために動作を停止したことに関する前記蓄電池の温度範囲外停止情報と、を記憶する記憶部を備え、前記表示部は、前記記憶部が記憶した前記動作状態と前記温度範囲外停止情報とを表示可能であることを特徴としている。

また、上記構成の電力供給システムにおいて、太陽光発電装置を備えることを特徴としている。

本発明の構成によれば、ユーザの蓄電池に対する動作指令に反して蓄電池が動作停止状態になっている理由をユーザが容易に把握することが可能な電力供給システムを提供することができる。

本発明の実施形態の電力供給システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施形態の電力供給システムのリモコン（操作部）を示す説明図である。本発明の実施形態の電力供給システムの蓄電池の温度を考慮した充放電制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図１〜図３に基づき説明する。

最初に、本発明の実施形態に係る電力供給システムについて、図１及び図２を用いてその構造と動作を説明する。図１は電力供給システムの構成を示すブロック図、図２は電力供給システムのリモコン（操作部）を示す説明図である。なお、図１では電力線を実線矢印で示し、信号線を破線矢印で示す。

電力供給システム１は、図１に示すように太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置１０と、電力を蓄えることが可能な蓄電装置２０とを組み合わせたシステムである。電力供給システム１は商用電力系統ＣＳ及び家庭内負荷Ｌに電気的に接続される。電力供給システム１は太陽光発電装置１０及び蓄電装置２０に加えて、操作部であるリモコン５を備える。

太陽光発電装置１０は太陽電池１１と太陽電池パワーコンディショナー１２とを備える。太陽電池１１は太陽光エネルギーを利用して発電する光電変換装置であり、直射日光を受けることができるよう屋外に設置される。太陽電池１１から延びる出力線は太陽電池パワーコンディショナー１２及び後述する蓄電池パワーコンディショナー２２に電気的に接続される。

太陽電池パワーコンディショナー１２は太陽電池１１と電気的に接続されるとともに太陽電池１１から出力される電力の制御を行い、発電した電力を家庭内負荷Ｌ或いは商用電力系統ＣＳへと供給する。太陽電池パワーコンディショナー１２はＤＣ／ＤＣ変換部１３、ＤＣ／ＡＣ変換部１４、連系リレー１５、発電制御部１６及び記憶部１７を備える。

ＤＣ／ＤＣ変換部１３は入力側が太陽電池１１と電気的に接続され、出力側がＤＣ／ＡＣ変換部１４と電気的に接続される。ＤＣ／ＤＣ変換部１３は太陽電池１１の最大のエネルギーを得ることができるように発電電力ポイントを制御する機能を備える。この制御は一般にＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御と呼ばれる。

ＤＣ／ＡＣ変換部１４は入力側がＤＣ／ＤＣ変換部１３と電気的に接続され、出力側が連系リレー１５を介して家庭内負荷Ｌ或いは商用電力系統ＣＳと電気的に接続されている。ＤＣ／ＡＣ変換部１４はＤＣ／ＤＣ変換部１３から得られた直流の電気を交流の電気に変換する機能を備え、インバータとも呼ばれる。

連系リレー１５は家庭内負荷Ｌまたは商用電力系統ＣＳに対する太陽電池パワーコンディショナー１２の出力部に配置される。連系リレー１５は太陽電池パワーコンディショナー１２と家庭内負荷Ｌまたは商用電力系統ＣＳとの間の電路の接続、切断を切り替える。

発電制御部１６はＤＣ／ＤＣ変換部１３、ＤＣ／ＡＣ変換部１４及び連系リレー１５と信号線によって接続されてこれら各構成要素の状態を表す情報を得る。そして、発電制御部１６はリモコン５から送信される動作指令等を受信して記憶部１７等に予め記憶されたプログラムやデータに基づきこれら各構成要素の動作を制御し、一連の太陽光発電運転を実現する。

蓄電装置２０は蓄電池２１と蓄電池パワーコンディショナー２２とを備える。蓄電池２１は化学反応を用いて電気の蓄積（充電）、放出（放電）が可能な電池であり、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル・カドミウム蓄電池、鉛蓄電池などで構成される。蓄電池２１から延びる電力線は蓄電池パワーコンディショナー２２に電気的に接続される。

蓄電池パワーコンディショナー２２は蓄電池２１及び太陽電池１１と電気的に接続されるとともに蓄電池２１に対する充放電制御を行い、放電した電力を家庭内負荷Ｌへと供給する。蓄電池２１に対する充電は太陽電池１１若しくは商用電力系統ＣＳから行われる。蓄電池パワーコンディショナー２２はＤＣ／ＤＣ変換部２３、ＤＣ／ＡＣ変換部２４、ＤＣ／ＤＣ変換部２５、連系リレー２６、充放電制御部２７及び記憶部２８を備える。ＤＣ／ＤＣ変換部２３、ＤＣ／ＡＣ変換部２４及びＤＣ／ＤＣ変換部２５は基本的構成が先に説明したＤＣ／ＤＣ変換部１３及びＤＣ／ＡＣ変換部１４と同じであるので、ここでは詳細な説明を省略する。

連系リレー２６は家庭内負荷Ｌまたは商用電力系統ＣＳに対する蓄電池パワーコンディショナー２２の入出力部に配置される。連系リレー２６は蓄電池パワーコンディショナー２２と家庭内負荷Ｌまたは商用電力系統ＣＳとの間の電路の接続、切断を切り替える。

充放電制御部２７はＤＣ／ＤＣ変換部２３、ＤＣ／ＡＣ変換部２４、ＤＣ／ＤＣ変換部２５及び連系リレー２６と信号線によって接続されてこれら各構成要素の状態を表す情報を得る。そして、充放電制御部２７はリモコン５から送信される動作指令等を受信して記憶部２８等に予め記憶されたプログラムやデータに基づきこれら各構成要素の動作を制御し、蓄電池２１に対する一連の充放電動作を実現する。

また、蓄電装置２０は蓄電池２１の温度を検出する温度検出部２９を備える。温度検出部２９はサーミスタなどの温度センサで構成され、蓄電池２１に接触或いは近接させて設けられる。温度検出部２９が検出した蓄電池２１の温度情報は充放電制御部２７に送信され、充放電制御部２７が蓄電池２１の充放電制御のために利用する。

リモコン５は例えば室内の壁面などに取り付けられ、有線或いは無線により電力供給システム１を遠隔操作するための装置である。リモコン５はユーザが操作可能なユーザインタフェースとして表示部５ａを有する。リモコン５は電力供給システム１の運転モードや動作指令などを送受信して発電制御部１６や充放電制御部２７に対して指示、操作及び設定したり、電力供給システム１の運転情報を表示部５ａに表示したりする。

上記構成の電力供給システム１において、夜間や日中の日照量が低下して太陽電池１１が発電していない場合、電力供給システム１は商用電力系統ＣＳからの受電電力を家庭内負荷Ｌに供給する。このとき、発電制御部１６は太陽電池パワーコンディショナー１２を動作停止状態にし、商用電力系統ＣＳから家庭内負荷Ｌに電力が供給されるようにする。また、充放電制御部２７は蓄電池パワーコンディショナー２２を稼働させ、商用電力系統ＣＳから深夜電力を蓄電池２１に蓄電したり、蓄電池２１に蓄えた電力を家庭内負荷Ｌに供給したりすることもある。

日照量が十分な日中など太陽電池１１が発電可能である場合、電力供給システム１は太陽電池１１が発電した電力を家庭内負荷Ｌに供給する。このとき、発電制御部１６は太陽電池パワーコンディショナー１２を稼働させ、太陽光発電装置１０及び商用電力系統ＣＳから家庭内負荷Ｌに電力が供給されるように連系リレー１５を接続状態にする。

太陽電池１１が家庭内負荷Ｌの需要電力に対して十分な電力を発電している場合、電力供給システム１は太陽電池１１が発電した余剰電力を商用電力系統ＣＳに対して逆潮流する。このとき、発電制御部１６は太陽光発電装置１０から家庭内負荷Ｌ及び商用電力系統ＣＳに電力が供給されるように連系リレー１５を接続状態にする。そして、太陽電池１１の発電電力のみが商用電力系統ＣＳに対して逆潮流され、蓄電池２１に蓄えた電力が商用電力系統ＣＳに供給されないように、充放電制御部２７は連系リレー２６を切断状態にする。

蓄電池２１に蓄えた電力の残量が不足している場合、電力供給システム１は太陽電池１１の発電電力若しくは商用電力系統ＣＳからの受電電力を蓄電池２１に蓄える。このとき、充放電制御部２７は蓄電池パワーコンディショナー２２を稼働させ、太陽光発電装置１０若しくは商用電力系統ＣＳから得られる電力が蓄電池２１に蓄電されるよう制御する。

電力供給システム１は、例えば連系運転モードや自立運転モードといった運転モードを備える。連系運転モードでは日中太陽電池１１が発電した余剰電力を商用電力系統ＣＳに対して逆潮流したり、電気料金が比較的安価な深夜電力を蓄電池２１に蓄電したりするといった運転を自動的に実行する。自立運転モードでは商用電力系統ＣＳからの受電を遮断し、太陽光発電装置１０及び蓄電装置２０を用いた自立した運転を自動的に実行する。

これらの自動運転モードの動作指令の発電制御部１６または充放電制御部２７への送信はリモコン５で実行することができる。リモコン５の表示部５ａには、例えば図２に示したような運転情報や不図示の操作画面が表示され、タッチパネルなどにより操作することができる。

ここで、蓄電池２１は比較的低温或いは高温の状態で充電或いは放電の動作をさせると性能が劣化する可能性が高いことが分かっている。したがって、蓄電装置２０の充放電制御部２７は常時温度検出部２９を用いて蓄電池２１の温度を監視している。そして、充放電制御部２７は蓄電池２１の温度が予め設定した動作可能温度範囲外であるという情報を温度検出部２９から得たとき、蓄電池２１に対する充電または放電を停止する。蓄電池２１の動作可能温度範囲は、例えば０℃〜４０℃と予め設定されて記憶部２８等に記憶させる。なお、蓄電池２１の動作可能温度範囲は充電のときと、放電のときと個別に設定しても良い。

さらにこのとき、充放電制御部２７はリモコン５に対して蓄電池２１が動作停止状態であることと蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外であるために動作を停止したことに関する蓄電池２１の温度範囲外停止情報を送信する。リモコン５は充放電制御部２７から受信した蓄電池２１が動作停止状態であることと蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外であるために動作を停止したことに関する蓄電池２１の温度範囲外停止情報を表示部５ａに表示する。このことは、図２に示すように温度範囲外停止表示アイコン７として表示部５ａに表示される。

図２に示した電力供給システム１の動作状態の一例は、ユーザが設定した自動運転モードの動作指令に基づいて蓄電池２１は放電を行うべき状態であるが、実際には蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外であるために蓄電池２１が動作停止状態であり、蓄電池２１が０．００ｋＷの出力で放電していると表示部５ａに表示している。蓄電池２１が放電中にも関わらず放電量が０．００ｋＷである状態はユーザに異常な状態が起きているのではないかと不安をもたらす可能性がある。これにより、蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外であり蓄電池２１が動作を停止していることを温度範囲外停止表示アイコン７として表示している。

すなわち、充放電制御部２７は蓄電池２１に対する充電または放電の動作指令をリモコン５から受信しているときに蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外であるという情報を温度検出部２９から得たとき、蓄電池２１に対する充電または放電を停止する。さらに、充放電制御部２７はリモコン５に対して蓄電池２１が動作停止状態であることと蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外であるために動作を停止したことに関する蓄電池２１の温度範囲外停止情報を送信する。リモコン５は充放電制御部２７から受信した蓄電池２１が動作停止状態であることと蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外であるために動作を停止したことに関する蓄電池２１の温度範囲外停止情報として温度範囲外停止表示アイコン７を表示部５ａに表示する。

蓄電装置２０の記憶部２８は蓄電池２１の動作状態と、その動作の切り替え理由とに係る動作情報を記憶する。すなわち、上記のように蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外になったことに起因して蓄電池２１が動作停止状態になったことを記憶する。記憶部２８が記憶するこの動作情報は、リモコン５を操作することによりいつでも表示部５ａに表示させることができる。

このような電力供給システム１の蓄電池２１の温度を考慮した充放電制御について、図３に示す動作フローに沿って説明する。図３は電力供給システム１の蓄電池２１の温度を考慮した充放電制御を示すフローチャートである。

電力供給システム１の運転が開始されると（図３のスタート）、充放電制御部２７は逐次温度検出部２９を利用して蓄電池２１の温度を検出させる（図３のステップ＃１０１）。次に、充放電制御部２７は蓄電池２１の温度が予め設定され記憶部２８等に記憶させた蓄電池２１の動作可能温度範囲外になったか否かを判定する（ステップ＃１０２）。

蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外ではない場合（ステップ＃１０２のＮｏ）、充放電制御部２７は蓄電池２１を動作可能状態に設定する（ステップ＃１０３）。図示しないが、このとき、蓄電池２１が充電または放電の動作中である場合、そのまま動作が継続される。また、先に蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外になったことに基づいて自動運転中の蓄電池２１の充電または放電を停止していた場合、その自動運転の設定に従って蓄電池２１の充電または放電の動作が再開される。

そして、リモコン５の表示部５ａに動作停止状態を示す温度範囲外停止表示アイコン７が表示されている場合、この表示を解除する（ステップ＃１０４）。次に、ステップ＃１０１に戻り、充放電制御部２７は引き続き蓄電池２１の温度を検出し、監視を行う。

一方、蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外になった場合（ステップ＃１０２のＹｅｓ）、充放電制御部２７は蓄電池２１が現在充電または放電の動作中であるか否かを判定する（ステップ＃１０５）。蓄電池が動作中である場合（ステップ＃１０５のＹｅｓ）、充放電制御部２７は蓄電池２１の動作を停止させる（ステップ＃１０６）。

続いて、充放電制御部２７は蓄電池２１を動作停止状態に設定する（ステップ＃１０７）。そして、充放電制御部２７はリモコン５に対して蓄電池２１が動作停止状態であることと蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外になったこととに係る動作情報を送信する（ステップ＃１０８）。

ステップ＃１０９はリモコン５の処理であって、リモコン５は表示部５ａに温度範囲外停止表示アイコン７を表示させる。図２に示すように、例えば電力供給システム１が自動運転モードで稼働していることにより蓄電池２１に対する放電が実行されている状態のはずであっても、実際には蓄電池２１の放電は停止している。そして、ステップ＃１０１に戻り、充放電制御部２７は引き続き蓄電池２１の温度を検出し、監視を行う。

上記のように、電力供給システム１は、蓄電池２１と、蓄電池２１に対する充電及び放電の動作を制御する充放電制御部２７と、ユーザの操作により充放電制御部２７に対して動作指令を送信するリモコン５と、表示部５ａと、蓄電池２１の温度を検出する温度検出部２９と、を備え、充放電制御部２７がリモコン５からの指令による蓄電池２１に対する充電若しくは放電の動作の制御状態において温度検出部２９からの情報に基づいて蓄電池２１の温度が予め設定した動作可能温度範囲外であると判断した場合に蓄電池２１の充電若しくは放電の動作を停止し、表示部５ａに蓄電池２１が動作可能温度範囲外であるために充電若しくは放電を停止していることを表す温度範囲外停止表示アイコン７を表示する。したがって、ユーザはリモコン５の表示部５ａを見ることで蓄電池２１の動作状態の詳細を認識することができる。すなわち、温度が原因で蓄電池２１が動作停止状態になっている場合において、ユーザが蓄電池２１に対して充電或いは放電の動作を指令しているにもかかわらず蓄電池２１が動作停止状態になっている理由を把握することが可能である。

また、蓄電池２１の動作状態と、蓄電池２１の温度が動作可能温度範囲外であるために動作を停止したことに関する蓄電池２１の温度範囲外停止情報と、を記憶する記憶部２８を備え、リモコン５の表示部５ａは、記憶部２８が記憶した蓄電池２１の動作状態と温度範囲外停止情報（温度範囲外停止表示アイコン７）とを表示可能である。これにより、蓄電池２１の動作状態の詳細が記録として記憶部２８に残る。したがって、例えば一定の時間が経過したことなどの理由により表示部５ａの表示が消えて蓄電池２１の動作情報をユーザが見逃した場合でも、ユーザは記憶部２８の記録を閲覧することで蓄電池２１の動作状態の詳細を認識することが可能である。

また、電力供給システム１は太陽光発電装置１０を備えるので、太陽電池１１が発電する電力を家庭内負荷Ｌに供給したり、蓄電池２１に蓄えたりすることができる。したがって、太陽光発電装置１０を備える電力供給システム１において、ユーザは蓄電池２１の動作状態の詳細を認識することが可能である。

このようにして、本発明の上記実施形態の構成によれば、ユーザの蓄電池２１に対する動作指令に反して蓄電池２１が動作停止状態になっている理由をユーザが容易に把握することが可能な電力供給システム１を提供することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は蓄電池を備える電力供給システムにおいて利用可能である。

１電力供給システム
２配電部
５リモコン（操作部）
５ａ表示部
１０太陽光発電装置
１１太陽電池
１２太陽電池パワーコンディショナー
２０蓄電装置
２１蓄電池
２２蓄電池パワーコンディショナー
２７充放電制御部
２８記憶部
２９温度検出部

Claims

充電及び放電を行う蓄電池と、
前記蓄電池に対する充電及び放電の動作を制御する充放電制御部と、
ユーザの操作により前記充放電制御部に対して動作指令を送信する操作部と、
表示部と、
前記蓄電池の温度を検出する温度検出部と、
を備え、
前記充放電制御部が、前記操作部からの指令による前記蓄電池に対する放電の動作の制御状態において前記温度検出部からの情報に基づいて
前記蓄電池の温度が予め設定した動作可能温度範囲外であると判断した場合に前記蓄電池の放電の動作を停止するとともに、前記表示部には、前記蓄電池が放電の動作の制御状態であることと、前記蓄電池が放電していないことを示す放電量と、前記蓄電池が動作可能温度範囲外であるために放電を停止していることと、が表示され、
前記蓄電池の温度が前記動作可能温度範囲外ではないと判断した場合に前記蓄電池の放電の動作を再開するとともに、前記蓄電池が動作可能温度範囲外であるために放電を停止していることを示す表示が解除されることを特徴とする電力供給システム。
前記蓄電池の動作状態と、前記蓄電池の温度が前記動作可能温度範囲外であるために動作を停止したことに関する前記蓄電池の温度範囲外停止情報と、を記憶する記憶部を備え、
前記表示部は、前記記憶部が記憶した前記動作状態と前記温度範囲外停止情報とを表示可能であることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
太陽光発電装置を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給システム。