(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記制御部は、前記一部の蓄電池の容量値の補正を行った後に、前記一部のスイッチをオフし、前記他のスイッチの少なくとも一部をオンすることにより、前記他の蓄電池の少なくとも一部を前記充放電経路に接続して、前記他の蓄電池の少なくとも一部の容量値を補正する、請求項1に記載の蓄電ユニット。
前記複数の蓄電池は、前記充放電経路に接続される電力系統と再生可能エネルギーを用いて発電する発電装置とのうちの少なくとも一方により充電される、請求項1に記載の蓄電ユニット。
前記制御部は、前記一部の蓄電池の容量値の補正を行った後に、前記一部のスイッチをオフし、前記他のスイッチの少なくとも一部をオンすることにより、前記他の蓄電池の少なくとも一部を前記充放電経路に接続して、前記他の蓄電池の少なくとも一部の容量値を補正する、請求項9に記載の蓄電システム。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0014】
(第1実施形態)
まず、
図1を参照して、本発明の第1実施形態による蓄電システム1の構成について説明する。
【0015】
本発明の第1実施形態による蓄電システム1は、
図1に示すように、太陽光を用いて発電した電力を出力する発電電力出力部2と、電力系統50に接続され、発電電力出力部2により出力された電力を出力するインバータ3と、インバータ3および電力系統50を接続する母線4とを備えている。また、母線4上には、発電電力出力部2の出力電力量(太陽光発電モジュール21の発電電力量)を検知する電力検知部5と、蓄電システム1に出入りする電力(売電・買電電力)を検知する電力検知部6とが設けられている。また、母線4には配線7aを介して蓄電部71を含む蓄電ユニット7が接続されており、蓄電ユニット7には配線7bを介して特定負荷60が接続されている。また、母線4には一般負荷70が接続されている。なお、母線4、配線7aおよび配線7bは、本発明の「充放電経路」の一例である。また、特定負荷60は、本発明の「負荷」の一例である。
【0016】
インバータ3は、発電電力出力部2から出力された直流の電力を交流に変換する機能を有している。発電電力出力部2によって発電された電力は、インバータ3を介して蓄電ユニット7、一般負荷70あるいは電力系統50に供給される。
【0017】
特定負荷60は、交流電源によって駆動される機器である。特定負荷60には、常に電源から電力が供給されていることが望まれ、常時動作する必要のある機器が含まれる。また、通常は蓄電ユニット7の蓄電部71により特定負荷60に対して給電が行われ、蓄電部71の電力がなくなった時には母線4側から電力が供給される。また、一般負荷70も交流電源によって駆動される機器である。一般負荷70には、発電電力出力部2からの電力がインバータ3を介して供給されるとともに、電力系統50からも電力が供給される。
【0018】
なお、第1実施形態では、特定負荷60は、照明器具や常時動作する機器などである。このため、負荷の消費電力量は限られており、蓄電部71の容量は、この消費電力量に応じて適切な容量が選択される。たとえば、特定負荷60で1日に使用される電力量の2倍以上になるようにする。これにより、日照不足により発電電力出力部2からの発電がない場合や、停電時の場合などでもある程度の期間、特定負荷60に電力を供給することが可能となる。なお、特定負荷60として、コンセントを選択してもよい。この場合、たとえばインバータ74aの上限の容量を考慮して蓄電容量を設計すればよい。
【0019】
発電電力出力部2は、互いに電気的に接続された複数(第1実施形態では、5つ)の太陽光発電モジュール21を含んでいる。なお、太陽光発電モジュール21は、本発明の「発電モジュール」の一例である。太陽光発電モジュール21は、薄膜系や結晶系、或いは化合物半導体系など、種々の太陽電池を用いて構成することができる。
【0020】
次に、蓄電ユニット7の構成について説明する。
【0021】
図1に示すように、蓄電ユニット7は、母線4側からの電力を蓄電する蓄電部71と、電力を交流から直流に変換するAC−DCコンバータ72と、蓄電部71の充放電を制御するための充放電制御ボックス73と、蓄電部71から特定負荷60側に電力を供給するためのインバータユニット74と、蓄電部71、AC−DCコンバータ72および充放電制御ボックス73などの機器の制御を行うコントロールボックス75とを主に備えている。これらの機器は、筐体76の内部にまとめて収納されており、1つのユニットとして扱うことが可能である。
【0022】
また、この蓄電ユニット7は、屋外に設置されている。蓄電ユニット7は、母線4側から電力を受け取るための配線7aと、特定負荷60に電力を供給するための配線7bとを有している。
【0023】
また、蓄電部71としては、自然放電が少なく、充放電効率の高い2次電池(たとえば、リチウムイオン蓄電池)が用いられている。
【0024】
具体的には、第1実施形態では、蓄電部71は、並列に接続された3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cを含んでいる。なお、リチウムイオン蓄電池711a〜711cの定格電圧は略等しい。3つのリチウムイオン蓄電池711a、711bおよび711cのそれぞれの端子には、スイッチ712a、712bおよび712cが接続されている。そして、スイッチ712a〜712cがオンになることにより、リチウムイオン蓄電池711a〜711cが母線4または特定負荷60に接続される。なお、スイッチ712a〜712cのオン/オフは、コントロールボックス75によって制御される。なお、ここでいうリチウムイオン蓄電池は単セルに限らず、複数の単セルおよび残量計などを1組のパックとして形成された組電池も含む。
【0025】
充放電制御ボックス73は、コントロールボックス75によりオン/オフの切り替えが可能な3つのスイッチ73a、73bおよび73cを含んでいる。スイッチ73aおよび73bは、AC−DCコンバータ72と蓄電部71との間の充放電経路において直列に接続されている。またスイッチ73aと並列に設けられたバイパス経路上に、AC−DCコンバータ72から蓄電部71に向かう方向に電流を整流するダイオード73dが設けられている。スイッチ73cは、蓄電部71とインバータユニット74との間の放電経路に設けられている。
【0026】
母線4側から蓄電部71に充電する場合には、まずスイッチ73bがオンにされ、次いでスイッチ73aがオンにされる。これにより、AC−DCコンバータ72が起動直後であってその出力電圧が低い場合に生じる、蓄電部71からAC−DCコンバータ72への逆流を、ダイオード73dによって防止することが可能である。
【0027】
また、蓄電部71からインバータユニット74を介して特定負荷60に放電する場合には、スイッチ73cがオンにされる。また、スイッチ73aをオフにし、次いでスイッチ73bをオフにする。この場合にも同様に、蓄電部71からAC−DCコンバータ72への逆流をダイオード73dによって防止することが可能である。なお、スイッチ73a、73bおよび73cの全てがオンにされた場合には、蓄電部71の充電と放電との両方を行うことが可能である。
【0028】
インバータユニット74は、直流電力を出力する蓄電部71の電力を交流電源で駆動される特定負荷60に供給するための直流−交流変換器としてのインバータ74aと、オン/オフの切り替えが可能なスイッチ74bとを含んでいる。スイッチ74bは、配線7aと配線7bとの間に設けられている。スイッチ74bは通常オフになっており、インバータユニット74は、インバータ74aに電力が供給されない場合、好ましくは、インバータ74aに所定の電圧以上の電力が供給されていない場合に、スイッチ74bをオンにする。
【0029】
また、配線7aとスイッチ74bとの接点と、AC−DCコンバータ72との間には、オン/オフの切り替えが可能なスイッチ77が設けられている。このスイッチ77は、コントロールボックス75内に設けられた温度センサ75aの温度に応じてオン/オフが切り替わる。すなわち、温度センサ75aの温度が所定の温度(たとえば、約70度)以下である場合にはスイッチ77はオンとなり、母線4側からの電力がAC−DCコンバータ72に供給される。また、温度センサ75aの温度が所定の温度を上回った場合にはスイッチ77はオフとなり、母線4側とAC−DCコンバータ72との電気的な接続が切断される。スイッチ77のオン/オフは、コントロールボックス75によって制御される。
【0030】
なお、コントロールボックス75の電力は、スイッチ77とAC−DCコンバータ72との間の配線から取っているので、スイッチ77がオフになった場合には、電源がなくなることによりコントロールボックス75の駆動も自動的に停止する。また、コントロールボックス75が停止した場合、AC−DCコンバータ72からの出力がオフにされ(AC−DCコンバータ72への電力供給も断たれている)、スイッチ73aおよび73cがオフにされる。スイッチ73cがオフにされることによって、インバータ74aへの電力供給が断たれる。インバータ74aへの電力供給が断たれるので、上述のようにスイッチ74bはオンになる。スイッチ74bをオンにすることにより、配線7a、スイッチ74bおよび配線7bを介した電流経路を介して、母線4側からの電力を蓄電部71を介さずに特定負荷60に供給することが可能となる。なお、コントロールボックス75の電力はリチウムイオン蓄電池から取るようにしてもよい。この場合、系統から電力が供給されなくても、コントロールボックス75にはリチウムイオン蓄電池から動作用電力が供給されているために、より適切に各スイッチを切り替えるようにすることができる。
【0031】
また、筐体76の内部には、温度センサ78と排気ファン79とがさらに設けられている。温度センサ78の検知温度が所定の温度(約40℃)以上になった場合に、排気ファン79が駆動されることにより、筐体76の内部の熱を排出することが可能である。なお、温度センサ78および排気ファン79は、筐体76内の他の機器(蓄電部71、コントロールボックス75など)とは接続されておらず、また電源は配線7aから取って駆動される。このため、温度センサ78および排気ファン79は、スイッチ77がオフになった場合にも、筐体76内の他の機器(蓄電部71、コントロールボックス75など)から電気的に独立して動作を行う。
【0032】
また、コントロールボックス75は、蓄電部71の蓄電量、温度センサ75aの検知結果、現在時刻(深夜時間帯であるか否か)などに基づいて、AC−DCコンバータ72の出力、充放電制御ボックス73のスイッチ73a〜73c、インバータユニット74のスイッチ74bおよびスイッチ77などのオン/オフなどを制御する機能を有する。具体的には、コントロールボックス75は、温度センサ75aの検知結果に基づいて、筐体76の内部の温度が所定の温度(たとえば、コントロールボックス75の内部の温度が約70℃)以上であると判断した場合に、異常発熱状態であると判断して、スイッチ74bをオンに、スイッチ77をオフにする。これにより、筐体76内の各機器が受ける熱的なダメージを低減することが可能である。また、正常状態(異常発熱状態ではない状態)では、所定のプログラムなどに基づき、充放電制御ボックス73、AC−DCコンバータ72、インバータユニット74のスイッチ74bなどの各スイッチのオン/オフを制御する。
【0033】
コントロールボックス75は、通常運転時、たとえば、深夜においては電力系統50から蓄電部71に充電を行い、特定負荷60に電力を供給する必要が生じたときには昼夜を問わず蓄電部71から特定負荷60に電力を供給するように、各スイッチを制御する。母線4側から蓄電部71に電力を供給して蓄電部71を充電する際の電流経路は、配線7a、スイッチ77、AC−DCコンバータ72、スイッチ73aおよびスイッチ73bを通る経路である。また、蓄電部71が放電して特定負荷60に電力を供給する際の電流経路は、スイッチ73c、インバータ74aおよび配線7bを通る経路である。なお、蓄電部71に蓄電された電力は電力系統50には供給されない。
【0034】
ここで、第1実施形態では、コントロールボックス75は、蓄電部71のリチウムイオン蓄電池711a、711bおよび711cの容量学習の際の放電時には、リチウムイオン蓄電池711a〜711cから特定負荷60に電力が放電されるように、各スイッチを制御する。また、コントロールボックス75は、リチウムイオン蓄電池711a〜711cの容量学習の際の充電時には、発電電力出力部2または電力系統50から供給される電力によりリチウムイオン蓄電池711a〜711cが充電されるように、各スイッチを制御する。
【0035】
コントロールボックス75は、蓄電部71のスイッチ712a〜712cをオン/オフさせることにより、補正(容量学習)対象として一部のリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711c)を母線4または特定負荷60に接続するとともに、他のリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711aおよび711b)を補正対象外として母線4または特定負荷60から切り離した状態で、補正対象としてのリチウムイオン蓄電池711cを充放電させることにより、補正対象としてのリチウムイオン蓄電池711cの容量値を補正する。また、コントロールボックス75は、補正対象としての1つのリチウムイオン蓄電池711cの容量値の補正を行った後に、補正対象外として充放電経路から切り離されていたリチウムイオン蓄電池711aおよび711bを母線4または特定負荷60に接続して、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bを次の補正対象として順次容量値の補正を行うことにより、3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cの全ての容量値の補正を行う。
【0036】
また、第1実施形態では、コントロールボックス75は、補正対象としての一部のリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711c)を略完全に放電させて、リチウムイオン蓄電池711cの容量の下限値を補正した後に、リチウムイオン蓄電池711cの充電を開始して、リチウムイオン蓄電池711cの電圧が補正対象外としての他のリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711aおよび711b)の電圧と略等しくなった場合に、リチウムイオン蓄電池711cとともにリチウムイオン蓄電池711aおよび711bを母線4または特定負荷60に接続する。その後、コントロールボックス75は、補正対象としてのリチウムイオン蓄電池711cと補正対象外としてのリチウムイオン蓄電池711aおよび711bとが母線4に接続された状態で、リチウムイオン蓄電池711cを略完全に充電することにより、リチウムイオン蓄電池711cの容量の上限値を補正する。なお、このとき、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bも同時に充電される。ここで、蓄電池を完全に放電させる/充電するとは、蓄電池の特性やシステムとしての性能を考慮して、ユーザなどが任意に設定した状態まで蓄電池を放電させる/充電することを意味する。たとえば、蓄電池の特性として満充電が4.2Vのリチウムイオン蓄電池の場合、完全放電を蓄電池の端子間電圧が3Vになった状態/完全充電(満充電)を蓄電池の端子間電圧が4Vになった状態として設定することができる。さらに、略完全に放電させる/充電するとは、補正ポイントである容量の下限値・上限値まで放電させる/充電させることを意味する。たとえば、補正ポイントはユーザなどが任意に設定した完全放電状態(3V :SOC=0%に相当)、満充電状態(4V:SOC=100%に相当)と必ずしも一致してなくてもよく、たとえばSOC=5%に相当する電圧に到達した場合に下限値補正を行ってもよい。この場合、SOC=5%相当まで放電することを略完全に放電すると表現する。
【0037】
また、コントロールボックス75は、通常運転時に蓄電部71の放電を行う場合に、蓄電部71の容量が放電禁止閾値(たとえば、満充電状態の50%)以下にならないように蓄電部71の放電を制御する。なお、放電禁止閾値は、特定負荷60の消費電力量を考慮して適宜設定すればよい。たとえば、特定負荷60で消費される数日分あるいは1日分の電力量を賄えるように放電禁止閾値を設定することができる。コントロールボックス75は、蓄電部71の容量が放電禁止閾値以下になったと判断した場合には、蓄電部71から特定負荷60に電力を供給するのを停止するとともに、母線4から直接特定負荷60に電力を供給するように各スイッチを切り替える。
【0038】
また、停電時などの非常時には、電力系統50からの電力の供給が停止するので、コントロールボックス75が停止される。また、スイッチ77、スイッチ73aおよび73bがオフにされる。これにより、AC−DCコンバータ72にも電力が供給されないので、AC−DCコンバータ72の駆動も停止される。また、スイッチ73cには配線7aの電圧線信号が入力されており、停電した場合には、配線7aに電圧がかかっていないことを検知して、スイッチ73cがオンになる。そのため、インバータ74aは、蓄電部71からの電力供給によって稼動することで、特定負荷60への電力供給が可能になる。
【0039】
また、通常運転時に蓄電部71の残容量が放電禁止閾値(たとえば、50%)以下にならないように放電を制御している。この結果、停電時などの非常時における蓄電部71の特定負荷60への放電開始時には、蓄電部71に必ず放電禁止閾値(満充電状態の50%)より大きい電力が蓄電されている。ここで、停電時においては、配線7aに電圧がかかっていないことを検知して、スイッチ73cがオンになるため、蓄電部71の蓄電量が放電禁止閾値(満充電状態の50%)以下になっても放電する。この実施形態では、蓄電部71としてリチウムイオン蓄電池を用いるので、サルフェージョンにより完全放電することが望まれない鉛蓄電池とは異なり、蓄電量のほとんどの部分を放電することができる。非常時にはコントロールボックス75への電力の供給が断たれており、途中でスイッチ73cのオン/オフの切り替えは不可能であるが、たとえばリチウムイオン蓄電池を用いることによって蓄電電力を有効に利用することが可能である。
【0040】
次に、蓄電ユニット7の物理的な構成(各機器の配置など)を説明する。
【0041】
図2、
図3に示すように、蓄電ユニット7は、箱状の筐体76内に箱状の3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cと、箱状の充放電制御ボックス73と、箱状のコントロールボックス75と、インバータユニット74およびAC−DCコンバータ72を有する箱状の電力変換ユニット700とが収納されている。リチウムイオン蓄電池711a〜711cは、内部で多数のリチウムイオン蓄電池セルを、たとえば、直列および並列に接続したパック状の蓄電池ユニットである。3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cから蓄電部71が構成されている。これらの5個の機器(3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711c、充放電制御ボックス73、コントロールボックス75および電力変換ユニット700)は、横方向に隣接するように並べて配置されている。
図3に示すように、コントロールボックス75と電力変換ユニット700とは隣接している。電力変換ユニット700において、インバータユニット74はコントロールボックス75側に配置されている。すなわち、AC−DCコンバータ72はコントロールボックス75に対してインバータユニット74を介して離間した位置に配置されている。コントロールボックス75の温度センサ75aは、インバータユニット74側に配置されている。排気ファン79は、筐体76の上部の側面に設けられており、温度センサ78は、排気ファン79に隣接した位置に配置されている。
【0042】
筐体76の内部に蓄えられた熱は、筐体76内の温度が所定の温度(約40℃)よりも高い場合に、排気ファン79によって筐体76の上部から排出される。また、各リチウムイオン蓄電池711、充放電制御ボックス73および電力変換ユニット700には、各機器の状態(たとえば、温度状態など)をコントロールボックス75に通信するための通信部(図示せず)が設けられている。各リチウムイオン蓄電池711a〜711cの通信部同士は、直列に数珠つなぎ状にデイジーチェーン(daisy chain)接続され、3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cが一体として扱われる。
【0043】
次に、
図4〜
図8を参照して、第1実施形態による蓄電ユニット7のリチウムイオン蓄電池711a〜711cの容量学習時のコントロールボックス75の動作について説明する。リチウムイオン蓄電池711a〜711cの容量学習は、たとえば3ヶ月毎に行われる。この際、リチウムイオン蓄電池711a〜711cの容量学習を3ヶ月のうちのたとえば連続した3日間において、1日に1つずつリチウムイオン蓄電池の容量学習を行う。
【0044】
まず、通常運転時では、
図5に示すように、スイッチ712a〜712cがそれぞれオンにされており、リチウムイオン蓄電池711a〜711cが、充放電制御ボックス73を介して特定負荷60(母線4)に接続されている。そして、リチウムイオン蓄電池711a〜711cの容量学習を行う場合では、
図4のステップS1において、容量学習(補正)の対象となるリチウムイオン蓄電池711a〜711cが選択される。ここでは、リチウムイオン蓄電池711cが選択されたとする。つまり、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bは、補正対象外であるとする。次に、ステップS2において、
図6に示すように、スイッチ712aおよび712bがオフにされる。また、スイッチ712cは、オンのままになる。これにより、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bが、特定負荷60から切り離される。また、リチウムイオン蓄電池711cは、特定負荷60に接続されたままになる。このとき充放電制御ボックス73のスイッチ73cは、オンにされるとともに、スイッチ73aおよび73bは、オフにされる。
【0045】
次に、ステップS3において、リチウムイオン蓄電池711cから電力が放電される。なお、リチウムイオン蓄電池711cから放電される電力は、特定負荷60に供給される。そして、ステップS4において、リチウムイオン蓄電池711cの放電が完了(完全放電)したか否かが判断される。なお、リチウムイオン蓄電池711cの放電が完了したか否かは、たとえばリチウムイオン蓄電池711cから放電される電圧を検出して、検出された電圧が規定値以下になった(略ゼロ)場合に放電が完了したと判断される。ステップS4において、リチウムイオン蓄電池711cの放電が完了しなかったと判断された場合には、ステップS4の動作が繰り返される。ここで、第1実施形態では、3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cのうちの1つのリチウムイオン蓄電池711cのみ放電を行うので、3つ全てで放電を行う場合の約1/3の時間で放電が完了する。そして、ステップS4において、リチウムイオン蓄電池711cの放電が完了したと判断された場合には、ステップS5に進んで、現在のリチウムイオン蓄電池711cの容量値が容量の下限値としてコントロールボックス75に記録される。これにより、リチウムイオン蓄電池711cの容量の下限値が補正される。
【0046】
次に、ステップS6に進んで、
図7に示すように、スイッチ712cがオフにされた後に、スイッチ712aおよび712bがオンにされる。これにより、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bが特定負荷60に接続されるとともに、リチウムイオン蓄電池711cは、特定負荷60から切り離される。また、この状態において、リチウムイオン蓄電池711cの充電量は、略ゼロである一方、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bには電力が充電されているので、停電などの非常時において、スイッチ712cをオフにして、スイッチ712aおよび712bをオンにすれば、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bから特定負荷60に電力を供給することが可能となる。
【0047】
次に、ステップS7に進んで、
図8に示すように、スイッチ712aおよび712bがオフにされた後に、スイッチ712cがオンにされる。これにより、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bが、母線4から切り離されるとともに、リチウムイオン蓄電池711cが、母線4に接続される。この時、充放電制御ボックス73のスイッチ73cは、オフにされるとともに、スイッチ73aおよび73bは、オンにされる。そして、ステップS8に進んで、リチウムイオン蓄電池711cが発電電力出力部2または電力系統50により充電される。なお、リチウムイオン蓄電池711cは、昼間であれば、発電電力出力部2または電力系統50により充電され、夜間であれば、電力系統50により充電される。なお、ステップS6〜ステップS7は、リチウムイオン蓄電池711cの放電後に、特定負荷60への電力供給が必要な場合に必要なステップであり、リチウムイオン蓄電池711cの放電後から充電までの間で、特定負荷60への電力供給が必要でない場合は、省略が可能である。
【0048】
そして、ステップS9において、リチウムイオン蓄電池711cの電圧がリチウムイオン蓄電池711aおよび711bの電圧と等しいか否かが判断される。なお、ステップS9の動作は、リチウムイオン蓄電池711cの電圧がリチウムイオン蓄電池711aおよび711bの電圧よりも小さい間繰り返し行われている。そして、リチウムイオン蓄電池711cの電圧がリチウムイオン蓄電池711aおよび711bの電圧と等しいと判断された場合には、ステップS10に進んで、スイッチ712cとともに、スイッチ712aおよび712bがオンにされる(
図5参照)。これにより、リチウムイオン蓄電池711cとともに、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bが母線4に接続される。
【0049】
その後、リチウムイオン蓄電池711a〜711cが母線4または特定負荷60に接続された状態で、通常運転時の動作が行われる。そして、通常運転時の動作の間においては、ステップS11のリチウムイオン蓄電池711cが満充電(略完全に充電)になったか否かが判断されている。そして、リチウムイオン蓄電池711cが満充電になったと判断された場合には、ステップS12に進んで、現在のリチウムイオン蓄電池711cの容量値が容量の上限値としてコントロールボックス75に記録される。これにより、リチウムイオン蓄電池711cの容量値の上限値の補正が行われる。そして、リチウムイオン蓄電池711cの容量学習の動作が終了する。
【0050】
なお、リチウムイオン蓄電池711cの容量学習の動作が終了した後には、補正対象外であったリチウムイオン蓄電池711aおよびリチウムイオン蓄電池711bについて、順次、上記ステップS1〜S12と同様の動作を行うことにより、リチウムイオン蓄電池711aおよびリチウムイオン蓄電池711bの容量学習が行われる。これにより、全てのリチウムイオン蓄電池711a〜711cの容量学習が行われる。
【0051】
第1実施形態では、上記のように、3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cのうちの一部のリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711c)を補正対象として母線4または特定負荷60に接続するとともに、他のリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711aおよび711b)を補正対象外として母線4または特定負荷60から切り離した状態で、補正対象としてのリチウムイオン蓄電池711cを充放電させることにより、補正対象としてのリチウムイオン蓄電池711cの容量値を補正する。これにより、3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cを一斉に充放電させることにより容量値の補正を行う場合と異なり、リチウムイオン蓄電池711cの充放電(特に放電)に要する時間を短くすることができるので、停電時などの長時間にわたって放電を行うことが可能な時以外でも容易にリチウムイオン蓄電池711cの容量値の補正を行うことができる。また、補正対象としてのリチウムイオン蓄電池711cを放電させ、リチウムイオン蓄電池711cの容量値を補正することによって、補正対象外のリチウムイオン蓄電池711aおよび711bには電力が保持されているので、リチウムイオン蓄電池711cが完全に放電された場合でも、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bから電力を供給することができる。
【0052】
また、第1実施形態では、上記のように、コントロールボックス75を、3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cを補正対象として順次容量値の補正を行うようにすることで、特定負荷60の消費電力が小さい場合でも容量学習に要する時間を短縮することができる。
【0053】
また、第1実施形態では、上記のように、コントロールボックス75を、補正対象としてのリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711c)を略完全に放電させて、リチウムイオン蓄電池711cの容量の下限値を補正した後に、リチウムイオン蓄電池711cの充電を開始して、リチウムイオン蓄電池711cの電圧が補正対象外としてのリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711aおよび711b)の電圧と略等しくなった場合に、リチウムイオン蓄電池711cとともにリチウムイオン蓄電池711aおよび711bを特定負荷60に接続するように構成する。これにより、リチウムイオン蓄電池711a〜711cの電圧が異なることに起因して、リチウムイオン蓄電池711a〜711cがショートして破損してしまうのを抑制することができる。
【0054】
また、第1実施形態では、上記のように、コントロールボックス75を、補正対象としてのリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711c)と補正対象外としてのリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711aおよび711b)とが母線4に接続された状態で、リチウムイオン蓄電池711cを略完全に充電することにより、リチウムイオン蓄電池711cの容量の上限値を補正するように構成することによって、リチウムイオン蓄電池711a〜711cが電気的に接続されている通常運転時において、容易に、リチウムイオン蓄電池711cの容量の上限値を補正することができる。
【0055】
また、第1実施形態では、上記のように、補正対象としてのリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711c)を、配線7bに接続される特定負荷60に放電するように構成することによって、特定負荷60を駆動させながら容量学習を行うことができる。
【0056】
また、第1実施形態では、上記のように、補正対象としてのリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711c)を、母線4に接続される電力系統50と発電電力出力部2とにより充電するように構成することによって、発電電力出力部2の発電電力が小さい場合でも、電力系統50により容易に充電することができる。
【0057】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による蓄電システム1について説明する。この第2実施形態では、補正対象のリチウムイオン蓄電池が略完全に充電される前に3つのリチウムイオン蓄電池が接続される第1実施形態と異なり、3つのリチウムイオン蓄電池が略完全に充電されてから接続される。これ以外の発電システム1の構成は、第1実施形態と同様である。
【0058】
第2実施形態による蓄電システム1では、コントロールボックス75は、まず、補正対象としての一部のリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711c)を略完全に放電させて、リチウムイオン蓄電池711cの容量の下限値を補正するとともに、リチウムイオン蓄電池711cを略完全に充電してリチウムイオン蓄電池711cの容量の上限値を補正する。その後に、コントロールボックス75は、補正対象外としての他のリチウムイオン蓄電池(たとえばリチウムイオン蓄電池711aおよび711b)を略完全に充電して、リチウムイオン蓄電池711cとともにリチウムイオン蓄電池711aおよび711bを母線4に接続する。
【0059】
次に、
図9を参照して、本発明の第2実施形態による蓄電ユニット7のリチウムイオン蓄電池711a〜711cの容量学習の動作について説明する。
【0060】
第2実施形態のリチウムイオン蓄電池711a〜711cの容量学習のステップS1〜ステップS8の動作は、上記第1実施形態によるリチウムイオン蓄電池711a〜711cの容量学習の動作(
図4参照)と同様である。
【0061】
第2実施形態では、補正対象であるリチウムイオン蓄電池711cの放電が完了した後、ステップS8において、リチウムイオン蓄電池711cの充電が開始される。そして、ステップS19において、リチウムイオン蓄電池711cが満充電になったか(略完全に充電されたか)否かが判断される。ステップS19において、リチウムイオン蓄電池711cが満充電になっていないと判断された場合には、ステップS19の動作が繰り返される。そして、ステップS19において、リチウムイオン蓄電池711cが満充電になっていると判断された場合には、ステップS20に進んで、リチウムイオン蓄電池711cの容量値が容量の上限値としてコントロールボックス75に記録される。そして、リチウムイオン蓄電池711cの容量の上限値と下限値との補正が終わった後、ステップS21において、スイッチ712cをオフ、スイッチ712a、712bをオンにすることで、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bが充電される。そして、ステップS22において、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bが満充電になったか否かが判断される。ステップS22において、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bが満充電になったと判断された場合には、ステップS23に進んで、蓄電池71のスイッチ712a〜712cが全てオンにされることにより、リチウムイオン蓄電池711a〜711cが母線4または特定負荷60に接続される。なお、リチウムイオン蓄電池711aおよび711bについても、それぞれ1つずつ、リチウムイオン蓄電池711cと同様の動作により、容量学習が行われる。
【0062】
第2実施形態では、コントロールボックス75は、リチウムイオン蓄電池711a〜711cの電圧を比較する必要がないので、容量学習の動作を簡略化することができる。
【0063】
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
【0064】
(第3実施形態)
次に、
図10を参照して、本発明の第3実施形態による蓄電システム1aについて説明する。この第3実施形態では、上記発電電力出力部2が母線4を介して電力系統50に接続されていた第1および第2実施形態と異なり、発電電力出力部2が蓄電部71に直接接続されている。
【0065】
本発明の第3実施形態による蓄電システム1aは、
図10に示すように、太陽光を用いて発電した電力を出力する発電電力出力部2が、電力系統50に接続される母線4には接続されずに配線7cを介して蓄電ユニット7に直接接続されている。そして、発電電力出力部2によって発電された電力は、一旦、全て蓄電部71に蓄積された後、特定負荷60に供給される。つまり、発電電力出力部2によって発電された電力は、一般負荷70には、直接供給されない。これにより、蓄電システム1aでは、発電電力出力部2によって発電された直流出力を交流出力に変換するためのインバータ3(
図1参照)は設けられない。
【0066】
また、蓄電部71には、電力系統50からも電力が供給可能に構成されており、リチウムイオン蓄電池711a〜711cの容量学習の際などには、発電電力出力部2によって発電された電力または電力系統50から供給される電力により、リチウムイオン蓄電池711a〜711cが充電される。なお、第3実施形態のその他の構成および効果は、上記第1および第2実施形態と同様である。
【0067】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。
【0068】
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、蓄電部71に3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cが設けられる例を示したが、本発明はこれに限らず、蓄電部71に2つのリチウムイオン蓄電池が設けられていてもよいし、4つ以上のリチウムイオン蓄電池が設けられていてもよい。
【0069】
また、上記第1〜第3実施形態では、3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cを1つずつ容量補正する例を示したが、本発明はこれに限らず、3つのリチウムイオン蓄電池711a〜711cのうち、2つのリチウムイオン蓄電池を同時に容量補正するようにしてもよい。
【0070】
また、上記第1〜第3実施形態では、リチウムイオン蓄電池711a〜711cの定格電圧が略等しい例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、
図11に示す変形例のように、リチウムイオン蓄電池の一部(たとえばリチウムイオン蓄電池711a)の充電可能な電圧がリチウムイオン蓄電池711bおよび711cの充電可能な電圧と異なっていてもよい。この場合、リチウムイオン蓄電池711aとスイッチ712aとの間にDC−DCコンバータ713を設けることにより、DC−DCコンバータ713により変換された電圧と、リチウムイオン蓄電池711bおよび711cの電圧とが略等しくされる。
【0071】
また、上記第1〜第3実施形態では、発電電力出力部と電力系統との両方から蓄電池に充電をすることが可能な例を示したが、本発明はこれに限らず、発電電力出力部または電力系統のうちの一方のみを設けて、発電電力出力部または電力系統の一方のみから蓄電池に充電をするようにしてもよい。
【0072】
また、上記第1〜第3実施形態では、3つのリチウムイオン蓄電池の容量学習が3ヶ月のうちの3日間に連続して行われる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、3つのリチウムイオン蓄電池の容量学習を1ヶ月毎に1つずつ行ってもよい。また、ユーザの指定した日に容量学習を行うようにしてもよい。
【0073】
また、上記第1〜第3実施形態では、太陽光発電モジュールによって発電を行う例について説明したが、本発明はこれに限らず、発電モジュールとして他の直流発電装置あるいは風力発電装置などの他の再生可能エネルギーを用いて発電する発電モジュールを用いてもよい。
【0074】
また、上記第1〜第3実施形態では、蓄電部としてリチウムイオン蓄電池を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、他の2次電池を用いてもよい。たとえば、ニッケル水素蓄電池などの蓄電池を用いてもよい。
【0075】
また、上記第1〜第3実施形態では、特定負荷60の例として交流電源で駆動させる機器を示したが、直流電源で駆動される機器を用いてもよい。この場合、蓄電部71と特定負荷60との間には、直流から交流に変換するインバータ74aに代えて直流と直流との電圧変換を行うDC−DCコンバータが用いられる。或いは、蓄電部71と特定負荷60との間が直接接続される。さらに、特定負荷60として、直流負荷および交流負荷が混在してもよい。
【0076】
また、第1実施形態では、補正対象のリチウムイオン蓄電池の下限値を補正した後に、補正対象外のリチウムイオン蓄電池を電気的に接続してから、補正対象のリチウムイオン蓄電池の上限値を補正する例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、補正対象のリチウムイオン蓄電池の上限値を補正した後に、補正対象のリチウムイオン蓄電池の放電を行い、補正対象のリチウムイオン蓄電池の電圧が、補正対象外のリチウムイオン蓄電池の電圧と略等しくなったときに、補正対象のリチウムイオン蓄電池と補正対象外のリチウムイオン蓄電池とを電気的に接続するようにしてもよい。
【0077】
また、第3実施形態では、蓄電部71に電力系統50からの充電が可能であり、かつ、蓄電部71に蓄電された電力は母線4側に放電できない例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば蓄電部71に電力系統50からの充電が行えずに、蓄電部71に蓄積された電力が母線4側に放電可能に構成してもよい。