特許 5775324 蓄電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5775324

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月9日

(54)【発明の名称】蓄電池システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20150820BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20150820BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20150820BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 H

   H01M10/44 P

   H01M10/48 P

【請求項の数】3

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-37265(P2011-37265)

(22)【出願日】2011年2月23日

(65)【公開番号】特開2012-175863(P2012-175863A)

(43)【公開日】2012年9月10日

【審査請求日】2014年2月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100162031

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 豊彦

(72)【発明者】

【氏名】原田 真宏

(72)【発明者】

【氏名】井上 博之

【審査官】 高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１６０２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９８８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２４８３２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００ − ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ − ７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自然エネルギーで発電する発電部と、
前記発電部と接続されて、前記発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と、
を備える蓄電池システムであって、
前記蓄電部は、前記発電部と負荷との間で並列に接続される少なくとも二つの蓄電群で構成され、
各蓄電群には、前記発電部側に設けられる入力側開閉器と、前記負荷側に設けられる出力側開閉器と、該蓄電群の出力電圧を検知する出力側電圧センサと、該蓄電群の出力電流を検知する出力側電流センサと、がそれぞれ設けられ、
一つの蓄電群の入力側開閉器が「閉」、出力側開閉器が「開」となり、他の蓄電群の入力側開閉器が「開」、出力側開閉器が「閉」となり、前記一つの蓄電群の充電、前記他の蓄電群の放電が開始して、
前記他の蓄電群の出力側電圧センサにより前記他の蓄電群の出力電圧が所定電圧以下となることが検知されると、前記一つの蓄電群の出力側開閉器が「閉」となり、前記一つの蓄電群の充電が維持されたまま前記一つの蓄電群の放電が開始し、その後、前記他の蓄電群の出力側電流センサにより前記他の蓄電群の出力電流が所定電流以下となることが検知されると、前記他の蓄電群の入力側開閉器が「閉」、出力側開閉器が「開」となり、前記一つの蓄電群の入力側開閉器が「開」となり、前記一つの蓄電群の充電、前記他の蓄電群の放電が停止し、前記他の蓄電群の充電が開始する、
ことを特徴とする蓄電池システム。

【請求項2】

前記蓄電部の充電及び放電を制御する制御部が設けられ、
前記他の蓄電群の出力側電圧センサにより前記他の蓄電群の出力電圧が所定電圧以下となることが検知されると、前記制御部により前記一つの蓄電群の出力側開閉器が「閉」となる、
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池システム。

【請求項3】

前記一つの蓄電群の入力側開閉器は前記他の蓄電群の出力側電流センサの検知に応じて開閉するセンサスイッチであり、
前記一つの蓄電群の出力側開閉器は前記他の蓄電群の出力側電圧センサの検知に応じて開閉するセンサスイッチであり、
前記他の蓄電群の入力側開閉器は前記他の蓄電群の出力側電流センサの検知に応じて開閉するセンサスイッチであり、
前記他の蓄電群の出力側開閉器は前記他の蓄電群の出力側電流センサの検知に応じて開閉するセンサスイッチである、
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自然エネルギーで発電する発電部と、前記発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と、を備える蓄電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蓄電池システムに用いられる蓄電池は、充電及び放電を同時に行うと、寿命が短くなるため、長時間充電及び放電を行うことができない。そこで、特許文献１に示すように、発電部と負荷との間にバイパス回路を設けて、蓄電池に充電を行いながら、同時に負荷に対して電力をバイパス供給するフロート充電方式が考えられる。しかしながら、蓄電池がリチウムイオン電池である場合は、リチウムイオン電池を構成するセパレータの劣化や電解液及び電極材料の分解が進行するため、現在は主流ではない。

【0003】

そこで、図１１に示すように、蓄電部を二つ以上の蓄電群で構成して、一つの蓄電群で充電させ、他の蓄電群で放電する蓄電池システム１００が考えられる。該蓄電池システム１００によると、蓄電部１０１を第一蓄電群１０２及び第二蓄電群１０３で構成して、制御部１０４は、第一蓄電群１０２を充電して第二蓄電群１０３を放電させる。そして、電圧センサ１０５により第二蓄電群１０３の出力電圧の低下を検知すると、開閉器１０６を「閉」とし、その後、電流センサ１０７により第二蓄電群１０３の出力電流の低下を検知すると、連動して、開閉器１０８を「開」、開閉器１０９を「閉」、開閉器１１０を「閉」、開閉器１１１を「開」、開閉器１０６を「開」となるようにして、第一蓄電群１０２を充電から放電に、第二蓄電群１０３を放電から充電に切り替える構成とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−１４８４４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図１１に示す蓄電池システム１００においては、開閉器の数が多くて、また、これら開閉器を制御する制御部１０４の構造が複雑で高コストとなり、ひいては、蓄電池システム１００の高コストを招来することとなった。

【0006】

本発明は、上記の如き課題を鑑みてなされたものであり、安価な蓄電池システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0008】

即ち、請求項１においては、自然エネルギーで発電する発電部と、前記発電部と接続されて、前記発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と、を備える蓄電池システムであって、前記蓄電部は、前記発電部と負荷との間で並列に接続される少なくとも二つの蓄電群で構成され、各蓄電群には、前記発電部側に設けられる入力側開閉器と、前記負荷側に設けられる出力側開閉器と、該蓄電群の出力電圧を検知する出力側電圧センサと、該蓄電群の出力電流を検知する出力側電流センサと、がそれぞれ設けられ、一つの蓄電群の入力側開閉器が「閉」、出力側開閉器が「開」となり、他の蓄電群の入力側開閉器が「開」、出力側開閉器が「閉」となり、前記一つの蓄電群の充電、前記他の蓄電群の放電が開始して、前記他の蓄電群の出力側電圧センサにより前記他の蓄電群の出力電圧が所定電圧以下となることが検知されると、前記一つの蓄電群の出力側開閉器が「閉」となり、前記一つの蓄電群の充電が維持されたまま前記一つの蓄電群の放電が開始し、その後、前記他の蓄電群の出力側電流センサにより前記他の蓄電群の出力電流が所定電流以下となることが検知されると、前記他の蓄電群の入力側開閉器が「閉」、出力側開閉器が「開」となり、前記一つの蓄電群の入力側開閉器が「開」となり、前記一つの蓄電群の充電、前記他の蓄電群の放電が停止し、前記他の蓄電群の充電が開始するものである。

【0009】

請求項２においては、前記蓄電部の充電及び放電を制御する制御部が設けられ、前記他の蓄電群の出力側電圧センサにより前記他の蓄電群の出力電圧が所定電圧以下となることが検知されると、前記制御部により前記一つの蓄電群の出力側開閉器が「閉」となるものである。

【0010】

請求項３においては、前記一つの蓄電群の入力側開閉器は前記他の蓄電群の出力側電流センサの検知に応じて開閉するセンサスイッチであり、前記一つの蓄電群の出力側開閉器は前記他の蓄電群の出力側電圧センサの検知に応じて開閉するセンサスイッチであり、前記他の蓄電群の入力側開閉器は前記他の蓄電群の出力側電流センサの検知に応じて開閉するセンサスイッチであり、前記他の蓄電群の出力側開閉器は前記他の蓄電群の出力側電流センサの検知に応じて開閉するセンサスイッチであるものである。

【発明の効果】

【0012】

本発明の効果として、以下の効果を奏する。

【0013】

本発明の構成によれば、安価な蓄電池システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】（ａ）第一実施形態に係る蓄電池システム１Ａの構成を示す図。（ｂ）別実施形態に係る蓄電池システム１Ａ´の構成を示す図。（ｃ）別実施形態に係る蓄電池システム１Ａ´´の構成を示す図。

【図2】第一実施形態に係る蓄電池システム１Ａの動作を示すフロー図。

【図3】第一実施形態に係る蓄電池システム１Ａの動作を示す図。（ａ）開始時。（ｂ）第二蓄電群３２の出力電圧低下検出時。（ｃ）第二蓄電群３２の出力電流低下検出時。

【図4】（ａ）第二実施形態に係る蓄電池システム１Ｂの構成を示す図。（ｂ）別実施形態に係る蓄電池システム１Ｂ´の構成を示す図。（ｃ）別実施形態に係る蓄電池システム１Ｂ´´の構成を示す図。

【図5】第二実施形態に係る蓄電池システム１Ｂの動作を示すフロー図。

【図6】第二実施形態に係る蓄電池システム１Ｂの動作を示す図。（ａ）開始時。（ｂ）第二蓄電群３２の出力電圧低下検出時。（ｃ）第二蓄電群３２の出力電流低下検出時。（ｄ）第二蓄電群３２の入力電流検出時。

【図7】第三実施形態に係る蓄電池システム１Ｃの構成を示す図。

【図8】第三実施形態に係る蓄電池システム１Ｃの動作を示すフロー図。

【図9】第三実施形態に係る蓄電池システム１Ｃの動作を示す図。（ａ）開始時。（ｂ）第二蓄電群３２の出力電圧低下検出時。（ｃ）第二蓄電群３２の出力電流低下検出時。

【図10】別実施形態に係る蓄電池システム１Ｄの構成を示す図。

【図11】従来の蓄電池システム１００の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下では、図１（ａ）、図２及び図３を用いて、本発明の第一実施形態に係る蓄電池システム１Ａについて説明する。

【0016】

蓄電池システム１Ａは、太陽光や風力等の自然エネルギーで生じた電力を蓄電して利用するシステムである。図１（ａ）に示すように、蓄電池システム１Ａは、発電部２と、蓄電部３と、を備える。蓄電池システム１Ａは、住宅等に用いられる負荷５に対して電力を供給するように構成される。

【0017】

発電部２は、自然エネルギーにより発電するものである。発電部２は、例えば、住宅の屋根等に設置される太陽電池パネルや、風車を有する発電機とされ、太陽電池パネルが太陽光を受光することで生じる起電力や、風力で風車を回転させることで発電機に生じる起電力を利用して発電する。

【0018】

蓄電部３は、前記発電部２で発電された電力を蓄えるものである。蓄電部３は、前記発電部２と電気的に接続される。蓄電部３は、実態的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の蓄電池とされるが、蓄電池の代わりに、キャパシタを用いることも可能である。蓄電部３は、少なくとも二つの蓄電群が並列に接続されて構成され、本実施形態においては、リチウムイオン電池で構成された第一蓄電群３１及び第二蓄電群３２が並列に接続されて構成される。

【0019】

各蓄電群（第一蓄電群３１及び第二蓄電群３２）には、前記発電部２側に入力側開閉器（第一入力側開閉器４１及び第二入力側開閉器４２）と、前記負荷５側に出力側開閉器（第一出力側開閉器５１及び第二出力側開閉器５２）と、該蓄電群３１・３２の出力電圧を検知する出力側電圧センサ（第一出力側電圧センサ６１及び第二出力側電圧センサ６２）と、該蓄電群３１・３２の出力電流を検知する出力側電流センサ（第一出力側電流センサ７１及び第二出力側電流センサ７２）と、がそれぞれ設けられる。

【0020】

第一入力側開閉器４１は、発電部２で生じた電力を、第一蓄電群３１に供給又は遮断するものであり、発電部２と、第一蓄電群３１との間に設けられる。つまり、発電部２と、第一蓄電群３１と、が第一入力側開閉器４１を介して電気的に接続され、第一入力側開閉器４１を「閉」とすることで、発電部２で生じた電力が第一蓄電群３１に供給されて、第一入力側開閉器４１を「開」とすることで、発電部２で生じた電力が第一蓄電群３１に供給されず遮断される。

【0021】

第二入力側開閉器４２は、発電部２で生じた電力を、第二蓄電群３２に供給又は遮断するものであり、発電部２と、第二蓄電群３２との間に設けられる。つまり、発電部２と、第二蓄電群３２と、が第二入力側開閉器４２を介して電気的に接続され、第二入力側開閉器４２を「閉」とすることで、発電部２で生じた電力が第二蓄電群３２に供給されて、第二入力側開閉器４２を「開」とすることで、発電部２で生じた電力が第二蓄電群３２に供給されず遮断される。

【0022】

第一出力側開閉器５１は、第一蓄電群３１で蓄えた電力を、負荷５に供給又は遮断するものであり、第一蓄電群３１と、負荷５と、の間に設けられる。つまり、第一蓄電群３１と、負荷５と、が第一出力側開閉器５１を介して電気的に接続され、第一出力側開閉器５１を「閉」とすることで、第一蓄電群３１で蓄えた電力が負荷５に供給され、第一出力側開閉器５１を「開」とすることで、第一蓄電群３１で蓄えた電力が負荷５に供給されず遮断される。

【0023】

第二出力側開閉器５２は、第二蓄電群３２で蓄えた電力を、負荷５に供給又は遮断するものであり、第二蓄電群３２と、負荷５と、の間に設けられる。つまり、第二蓄電群３２と、負荷５と、が第二出力側開閉器５２を介して電気的に接続され、第二出力側開閉器５２を「閉」とすることで、第二蓄電群３２で蓄えた電力が負荷５に供給されて、第二出力側開閉器５２を「開」とすることで、第二蓄電群３２で蓄えた電力が負荷５に供給されず遮断される。

【0024】

第一出力側電圧センサ６１は、第一蓄電群３１の出力電圧を検知するものであり、第一蓄電群３１と、第一出力側開閉器５１との間に設けられる。第一出力側電圧センサ６１は、第二出力側開閉器５２と電気的に接続され、当該第二出力側開閉器５２と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。より詳細には、第一出力側電圧センサ６１は、第二出力側開閉器５２を制御する機能を有し、第一蓄電群３１の出力電圧が第一所定電圧以下となると、第二出力側開閉器５２を「閉」に制御する。ここで、第一所定電圧は、閾値として第一出力側電圧センサ６１に予め設定される値であり、任意の値に変更可能である。

【0025】

第二出力側電圧センサ６２は、第二蓄電群３２の出力電圧を検知するものであり、第二蓄電群３２と、第二出力側開閉器５２との間に設けられる。第二出力側電圧センサ６２は、第一出力側開閉器５１と電気的に接続され、当該第一出力側開閉器５１と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。より詳細には、第二出力側電圧センサ６２は、第一出力側開閉器５１を制御する機能を有し、第二蓄電群３２の出力電圧が第二所定電圧以下となると、第一出力側開閉器５１を「閉」に制御する。ここで、第二所定電圧は、閾値として第二出力側電圧センサ６２に予め設定される値であり任意の値に変更可能である。なお、第二所定電圧は、前記第一所定電圧と同じ値とすることも可能である。

【0026】

第一出力側電流センサ７１は、第一蓄電群３１の出力電流を検知するものであり、第一出力側開閉器５１と、負荷５との間に設けられる。第一出力側電流センサ７１は、第一入力側開閉器４１と電気的に接続され、当該第一入力側開閉器４１と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。また、第一出力側電流センサ７１は、第一出力側開閉器５１と電気的に接続され、当該第一出力側開閉器５１と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。また、第一出力側電流センサ７１は、第二入力側開閉器４２と電気的に接続され、当該第二入力側開閉器４２と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。より詳細には、第一出力側電流センサ７１は、第一入力側開閉器４１と、第一出力側開閉器５１と、第二入力側開閉器４２と、を制御する機能を有し、第一蓄電群３１の出力電流が第一所定電流以下となると、第一入力側開閉器４１を「閉」、第一出力側開閉器５１を「開」、第二入力側開閉器４２を「開」に制御する。ここで、第一所定電流は、閾値として第一出力側電流センサ７１に予め設定される値であり、任意の値に変更可能である。

【0027】

第二出力側電流センサ７２は、第二蓄電群３２の出力電流を検知するものであり、第二出力側開閉器５２と、負荷５との間に設けられる。第二出力側電流センサ７２は、第二入力側開閉器４２と電気的に接続され、当該第二入力側開閉器４２と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。また、第二出力側電流センサ７２は、第二出力側開閉器５２と電気的に接続され、当該第二出力側開閉器５２と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。また、第二出力側電流センサ７２は、第一入力側開閉器４１と電気的に接続され、当該第一入力側開閉器４１と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。より詳細には、第二出力側電流センサ７２は、第二入力側開閉器４２と、第二出力側開閉器５２と、第一入力側開閉器４１と、を制御する機能を有し、第二蓄電群３２の出力電流が第二所定電流以下となると、第二入力側開閉器４２を「閉」、第二出力側開閉器５２を「開」、第一入力側開閉器４１を「開」に制御する。ここで、第二所定電流は、閾値として第二出力側電流センサ７２に予め設定される値であり、任意の値に変更可能である。なお、第二所定電流は、前記第一所定電流と同じ値とすることも可能である。

【0028】

以下では、本発明の第一実施形態に係る蓄電池システム１Ａの制御態様について、図２及び図３を用いて説明する。ただし、初期状態として、第一蓄電群３１は、残存する電力（容量）が少なくて充電が必要な状態とし、第二蓄電群３２は、満充電状態で十分な電力を有する状態とする。
なお、図３は、蓄電池システム１Ａの動作、より詳細には、開閉器４１・４２・５１・５２の動作を示す図であり、各部材間の電気的な接続を示す二点鎖線及び後述する制御部４については図示を省略する。

【0029】

初めに、図２及び図３（ａ）に示すように、蓄電池システム１Ａにおいては、第一入力側開閉器４１が「閉」、第一出力側開閉器５１が「開」、第二入力側開閉器４２が「開」、第二出力側開閉器５２が「閉」に制御されて（Ｓ１）、第一蓄電群３１の充電が開始されて、第二蓄電群３２の放電が開始される（Ｓ２）。

【0030】

次に、第二出力側電圧センサ６２により、第二蓄電群３２の出力電圧が、第二所定電圧以下であるか否かを判断して（Ｓ３）、第二所定電圧以下となると（Ｓ３：ｙｅｓ）、図３（ｂ）に示すように、第二出力側電圧センサ６２により、第一出力側開閉器５１が「閉」に制御され（Ｓ４）、第一蓄電群３１の放電が開始される（Ｓ５）。これにより、第二蓄電群３２から流れる出力電流は、徐々に低下することとなる。

【0031】

その後、第二出力側電流センサ７２により、第二蓄電群３２の出力電流が、第二所定電流以下であるか否かを判断して（Ｓ６）、第二所定電流以下となると（Ｓ６：ｙｅｓ）、図３（ｃ）に示すように、第二出力側電流センサ７２により、第一入力側開閉器４１が「開」、第二入力側開閉器４２が「閉」、第二出力側開閉器５２が「開」、に制御され（Ｓ７）、第一蓄電群３１の充電が停止し、第二蓄電群３２の放電が停止するとともに充電が開始される（Ｓ８）。

【0032】

また、充電される蓄電群と放電される蓄電群が反対となる場合、すなわち、第一蓄電群３１が放電されて、第二蓄電群３２が充電されている場合は、第一出力側電圧センサ６１及び第一出力側電流センサ７１によって、第一蓄電群３１の出力電圧及び出力電流がそれぞれ検知されて、前記同様にそれぞれ開閉器が制御され、第一蓄電群３１と第二蓄電群３２の充放電が前記と逆の制御となる。

【0033】

このように、第一入力側開閉器４１、第二入力側開閉器４２、第一出力側開閉器５１及び第二出力側開閉器５２が制御されることで、負荷５に電力を途切れることがなく供給を行いつつ、一つの蓄電群を充電から放電に、他の蓄電群を放電から充電に、スムーズに切り替えることができる。また、制御部（制御基板）が不要で、安価な蓄電池システム１Ａを提供することができる。

【0034】

なお、ステップＳ４からステップＳ７の間において、第一蓄電群３１は、充電と放電を同時に行うこととなるが、ステップＳ４からステップＳ７の間で経過する時間は、一秒以下であるため、第一蓄電群３１の寿命等に与える影響は非常に少ない。

【0035】

さらに、図１（ｂ）に示す蓄電池システム１Ａ´のように構成することも可能である。

【0036】

図１（ｂ）中の制御部４は、蓄電部３の放電を制御するものである。つまり、蓄電群３１・３２で蓄えられた電力を負荷５に放電（負荷５で消費）するように、開閉器５１・５２を制御するものである。制御部４には、第一出力側開閉器５１と、第二出力側開閉器５２と、第一出力側電圧センサ６１と、第二出力側電圧センサ６２と、が電気的に接続される。制御部４は、オペアンプ等で構成された演算回路等を有し、該演算回路により加減算等の演算が可能に構成される。制御部４には、開閉器５１・５２を開閉させる閾値となる前記第一所定電圧及び前記第二所定電圧が予め設定されている。これら閾値は、任意の値に変更可能とされる。

【0037】

次に、蓄電池システム１Ａ´の開閉器４１・４２・５１・５２の動作について説明する。
なお、蓄電池システム１Ａ´の開閉器４１・４２・５１・５２の動作は、図３に示した蓄電池システム１Ａの開閉器４１・４２・５１・５２の動作と同様であるので、図３を用いて説明する。

【0038】

蓄電池システム１Ａ´が図３（ａ）の状態において、第二出力側電圧センサ６２により第二蓄電群３２の出力電圧が検知され、制御部４により所定電圧以下であるか否かが判断される。
そして、第二出力側電圧センサ６２による検知結果が第二所定電圧以下となると、図３（ｂ）に示すように、制御部４により第一出力側開閉器５１が「閉」に制御され、第一蓄電群３１の放電が開始される。その後は、前記蓄電池システム１Ａと同様に制御される。これにより、簡易な制御部４で、安価な蓄電池システム１Ａ´を提供することができる。

【0039】

また、図１（ｃ）に示す蓄電池システム１Ａ´´のように構成することも可能である。

【0040】

図１（ｃ）中の制御部４は、前記蓄電部３の充電及び放電を制御するものである。つまり、発電部２から供給された電力を蓄電群３１・３２で充電するように開閉器４１・４２を制御するとともに、第一蓄電群３１及び第二蓄電群３２で蓄えられた電力を負荷５に放電（負荷５で消費）するように開閉器５１・５２を制御するものである。制御部４には、蓄電池システム１Ａ´の構成に加えて、第一出力側電流センサ７１と、第二出力側電流センサ７２と、第一入力側開閉器４１と、第二入力側開閉器４２と、がさらに電気的に接続される。制御部４には、開閉器４１・４２・５１・５２を開閉させる閾値となる前記第一所定電圧、前記第二所定電圧、前記第一所定電流及び前記第二所定電流等が予め設定されている。これら閾値は、任意の値に変更可能とされる。なお、制御部４は、蓄電部３に対して、過充電や過放電を行わないように制御することも可能である。

【0041】

次に、蓄電池システム１Ａ´´の開閉器４１・４２・５１・５２の動作について説明する。
なお、蓄電池システム１Ａ´´の開閉器４１・４２・５１・５２の動作は、図３に示した蓄電池システム１Ａの開閉器４１・４２・５１・５２の動作と同様であるので、図３を用いて説明する。

【0042】

蓄電池システム１Ａ´´が図３（ａ）の状態において、第二出力側電圧センサ６２により第二蓄電群３２の出力電圧が検知され、制御部４により所定電圧以下であるか否かが判断される。また、第二出力側電流センサ７２により第二蓄電群３２の出力電流が検知され、制御部４により所定電流以下であるか否かが判断される。
そして、第二出力側電圧センサ６２による検知結果が第二所定電圧以下となると、図３（ｂ）に示すように、制御部４により第一出力側開閉器５１が「閉」に制御され、第一蓄電群３１の放電が開始される。その後、第二出力側電流センサ７２による検知結果が所定電流以下となると、図３（ｃ）に示すように、制御部４により、第一入力側開閉器４１が「開」、第二入力側開閉器４２が「閉」、第二出力側開閉器５２が「開」、に制御され、第一蓄電群３１の充電が停止し、第二蓄電群３２の放電が停止するとともに充電が開始される。その後は、前記蓄電池システム１Ａと同様に制御される。これにより、簡易な制御部４で、安価な蓄電池システム１Ａ´´を提供することができる。

【0043】

以下では、本発明の第二実施形態に係る蓄電池システム１Ｂの制御態様について、図４（ａ）、図５及び図６を用いて説明する。蓄電池システム１Ｂにおける第一実施形態の蓄電池システム１Ａとの相違点は、各蓄電群（第一蓄電群３１及び第二蓄電群３２）に、該蓄電群３１・３２の入力電流を検知する入力側電流センサ（第一入力側電流センサ８１及び第二入力側電流センサ８２）が追加されて制御される点にある。
なお、図６は、蓄電池システム１Ｂの動作、より詳細には、開閉器４１・４２・５１・５２の動作を示す図であり、各部材間の電気的な接続を示す二点鎖線及び制御部４については図示を省略する。

【0044】

図４（ａ）に示すように、第一入力側電流センサ８１は、第一蓄電群３１の入力電流を検知するものであり、第一入力側開閉器４１と、第一蓄電群３１との間に設けられる。第一入力側電流センサ８１は、第二入力側開閉器４２と電気的に接続され、当該第二入力側開閉器４２と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。より詳細には、第一入力側電流センサ８１は、第二入力側開閉器４２を制御する機能を有し、第一蓄電群３１に入力電流が流れることを検知すると、第二入力側開閉器４２を「閉」に制御する。

【0045】

第二入力側電流センサ８２は、第二蓄電群３２の入力電流を検知するものであり、第二入力側開閉器４２と、第二蓄電群３２との間に設けられる。第二入力側電流センサ８２は、第一入力側開閉器４１と電気的に接続され、当該第一入力側開閉器４１と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。より詳細には、第二入力側電流センサ８２は、第一入力側開閉器４１を制御する機能を有し、第二蓄電群３２に入力電流が流れることを検知すると、第一入力側開閉器４１を「閉」に制御する。

【0046】

このような蓄電池システム１Ｂにおいて、蓄電池システム１Ａと同様の初期状態である場合に、図５及び図６（ａ）に示すように、第一入力側開閉器４１が「閉」、第一出力側開閉器５１が「開」、第二入力側開閉器４２が「開」、第二出力側開閉器５２が「閉」に制御されて（Ｓ１１）、第一蓄電群３１の充電が開始されて、第二蓄電群３２の放電が開始される（Ｓ１２）。

【0047】

次に、第二出力側電圧センサ６２により、第二蓄電群３２の出力電圧が、第二所定電圧以下であるか否かを判断して（Ｓ１３）、所定電圧以下となると（Ｓ１３：ｙｅｓ）、図６（ｂ）に示すように、第二出力側電圧センサ６２により、第一出力側開閉器５１が「閉」に制御され（Ｓ１４）、第一蓄電群３１の放電が開始される（Ｓ１５）。これにより、第二蓄電群３２から流れる出力電流は、徐々に低下することとなる。

【0048】

その後、第二出力側電流センサ７２により、第二蓄電群３２の出力電流が、第二所定電流以下であるか否かを判断して（Ｓ１６）、第二所定電流以下となると（Ｓ１６：ｙｅｓ）、図６（ｃ）に示すように、第二入力側開閉器４２が「閉」、第二出力側開閉器５２が「開」に制御され（Ｓ１７）、第二蓄電群３２の放電が停止されて充電が開始される（Ｓ１８）。

【0049】

そして、第二入力側電流センサ８２により、第二蓄電群３２に入力電流が流れたか否かを判断して（Ｓ１９）、電流を検知すると（Ｓ１９：ｙｅｓ）、図６（ｄ）に示すように、第一入力側開閉器４１が「開」に制御され（Ｓ２０）、第一蓄電群３１の充電が停止する（Ｓ２１）。また、前述の充電される蓄電群と放電される蓄電群が反対となる場合、前記同様にそれぞれ開閉器が開閉制御され、第一蓄電群３１と第二蓄電群３２の充放電が前記と逆の制御となる。

【0050】

このように、第一入力側開閉器４１、第二入力側開閉器４２、第一出力側開閉器５１及び第二出力側開閉器５２を開閉制御することで、負荷５に電力を途切れることなく供給を行いつつ、一つの蓄電群を充電から放電に、他の蓄電群を放電から充電に、スムーズに切り替えることができる。また、制御部（制御回路）が不要で、安価な蓄電池システム１Ｂを提供することができる。

【0051】

また、ステップＳ１４からステップＳ２０の間において、第一蓄電群３１は、充電と放電を同時に行うこととなるが、ステップＳ１４からステップ２０の間で経過する時間は、一秒以下であるため、第一蓄電群３１の寿命等に与える影響は非常に少ない。

【0052】

さらに、図４（ｂ）に示す蓄電池システム１Ｂ´のように構成することも可能である。

【0053】

図４（ｂ）中の制御部４は、蓄電部３の放電を制御するものである。つまり、蓄電群３１・３２で蓄えられた電力を負荷５に放電（負荷５で消費）するように、開閉器５１・５２を制御するものである。制御部４には、第一出力側開閉器５１と、第二出力側開閉器５２と、第一出力側電圧センサ６１と、第二出力側電圧センサ６２と、が電気的に接続される。制御部４には、開閉器５１・５２を開閉させる閾値となる前記第一所定電圧及び前記第二所定電圧が予め設定されている。これら閾値は、任意の値に変更可能とされる。

【0054】

次に、蓄電池システム１Ｂ´の開閉器４１・４２・５１・５２の動作について説明する。
なお、蓄電池システム１Ｂ´の開閉器４１・４２・５１・５２の動作は、図６に示した蓄電池システム１Ｂの開閉器４１・４２・５１・５２の動作と同様であるので、図６を用いて説明する。

【0055】

蓄電池システム１Ｂ´が図６（ａ）の状態において、第二出力側電圧センサ６２により第二蓄電群３２の出力電圧が検知され、制御部４により所定電圧以下であるか否かが判断される。
そして、第二出力側電圧センサ６２による検知結果が第二所定電圧以下となると、図６（ｂ）に示すように、制御部４により第一出力側開閉器５１が「閉」に制御され、第一蓄電群３１の放電が開始される。その後は、前記蓄電池システム１Ｂと同様に制御される。これにより、簡易な制御部４で、安価な蓄電池システム１Ｂ´を提供することができる。

【0056】

また、図４（ｃ）に示す蓄電池システム１Ｂ´´のように構成することも可能である。

【0057】

図４（ｃ）中の制御部４は、前記蓄電部３の充電及び放電を制御するものである。つまり、発電部２から供給された電力を蓄電群３１・３２で充電するように開閉器４１・４２を制御するとともに、第一蓄電群３１及び第二蓄電群３２で蓄えられた電力を負荷５に放電（負荷５で消費）するように開閉器５１・５２を制御するものである。制御部４には、蓄電池システム１Ｂ´の構成に加えて、第一出力側電流センサ７１と、第二出力側電流センサ７２と、第一入力側開閉器４１と、第二入力側開閉器４２と、がさらに電気的に接続される。制御部４には、開閉器４１・４２・５１・５２を開閉させる閾値となる前記第一所定電圧、前記第二所定電圧、前記第一所定電流及び前記第二所定電流等が予め設定されている。これら閾値は、任意の値に変更可能とされる。なお、制御部４は、蓄電部３に対して、過充電や過放電を行わないように制御することも可能である。

【0058】

次に、蓄電池システム１Ｂ´´の開閉器４１・４２・５１・５２の動作について説明する。
なお、蓄電池システム１Ｂ´´の開閉器４１・４２・５１・５２の動作は、図６に示した蓄電池システム１Ｂの開閉器４１・４２・５１・５２の動作と同様であるので、図６を用いて説明する。

【0059】

蓄電池システム１Ｂ´´が図６（ａ）の状態において、第二出力側電圧センサ６２により第二蓄電群３２の出力電圧が検知され、制御部４により所定電圧以下であるか否かが判断される。また、第二出力側電流センサ７２により第二蓄電群３２の出力電流が検知され、制御部４により所定電流以下であるか否かが判断される。また、第二入力側電流センサ８２により第二蓄電群３２の入力電流が検知され、制御部４により電流が流れているか否かが判断される。
そして、第二出力側電圧センサ６２による検知結果が第二所定電圧以下となると、図６（ｂ）に示すように、制御部４により第一出力側開閉器５１が「閉」に制御され、第一蓄電群３１の放電が開始される。その後、第二出力側電流センサ７２による検知結果が所定電流以下となると、図６（ｃ）に示すように、制御部４により、第二入力側開閉器４２が「閉」、第二出力側開閉器５２が「開」、に制御され、第二蓄電群３２の放電が停止するとともに充電が開始される。そして、第二入力側電流センサ８２による検知結果が、電流が流れているならば、図６（ｄ）に示すように、制御部４により第一入力側開閉器４１が「開」に制御され、第一蓄電群３１の充電が停止する。その後は、前記蓄電池システム１Ｂと同様に制御される。これにより、簡易な制御部４で、安価な蓄電池システム１Ｂ´´を提供することができる。

【0060】

以下では、本発明の第三実施形態に係る蓄電池システム１Ｃの制御態様について、図７、図８及び図９を用いて説明する。蓄電池システム１Ｃにおける第一実施形態の蓄電池システム１Ａとの相違点は、第一入力側開閉器４１が、第二出力側電流センサ７２ではなく、第二出力側電圧センサ６２の検出値に基づいて制御される点にある。また、かかる構成においては、第二出力側電圧センサ６２は、第一入力側開閉器４１と電気的に接続され、当該第一入力側開閉器４１と併せて、いわゆるセンサスイッチとして機能する。より詳細には、第二出力側電圧センサ６２は、第一入力側開閉器４１を制御する機能を有し、第二蓄電群３２の出力電流が第二所定電流以下になると、第一入力側開閉器４１を「開」に制御する。
なお、図９は、蓄電池システム１Ｃの動作、より詳細には、開閉器４１・４２・５１・５２の動作を示す図であり、各部材間の電気的な接続を示す二点鎖線及び制御部４については図示を省略する。

【0061】

このような蓄電池システム１Ｃにおいて、蓄電池システム１Ａと同様の初期状態である場合に、図８及び図９（ａ）に示すように、第一入力側開閉器４１が「閉」、第一出力側開閉器５１が「開」、第二入力側開閉器４２が「開」、第二出力側開閉器５２が「閉」に制御され（Ｓ３１）、第一蓄電群３１の充電が開始されて、第二蓄電群３２の放電が開始される（Ｓ３２）。

【0062】

次に、第二出力側電圧センサ６２により、第二蓄電群３２の出力電圧が、第二所定電圧以下であるか否かを判断して（Ｓ３３）、第二所定電圧以下となると（Ｓ３３：ｙｅｓ）、図９（ｂ）に示すように、第二出力側電圧センサ６２により、第一入力側開閉器４１が「開」、第一出力側開閉器５１が「閉」、に制御され（Ｓ３４）、第一蓄電群３１の充電が停止されて放電が開始される（Ｓ３５）。これにより、第二蓄電群３２から流れる出力電流は、徐々に低下することとなる。

【0063】

その後、第二出力側電流センサ７２により、第二蓄電群３２の出力電流が、第二所定電流以下であるか否かを判断して（Ｓ３６）、第二所定電流以下となると（Ｓ３６：ｙｅｓ）、図９（ｃ）に示すように、第二出力側電流センサ７２により、第二入力側開閉器４２が「閉」、第二出力側開閉器５２が「開」に制御され（Ｓ３７）、第二蓄電群３２の放電が停止されて充電が開始される（Ｓ３８）。また、前述の充電される蓄電群と放電される蓄電群が反対となる場合も同様に制御される。

【0064】

このように、第一入力側開閉器４１、第二入力側開閉器４２、第一出力側開閉器５１及び第二出力側開閉器５２を開閉制御することで、負荷５に電力を途切れることがなく供給を行いつつ、一つの蓄電群を充電から放電に、他の蓄電群を放電から充電に、スムーズに切り替えることができる。また、第一実施形態の蓄電池システム１Ａや第二実施形態の蓄電池システム１Ｂと比較すると、第一蓄電群３１が充電と放電を同時に行う時間が無いので、寿命等に影響を及ぼすことがない。また、第二実施形態の蓄電池システム１Ｂと比較すると、第一入力側電流センサ８１と第二入力側電流センサ８２とが不要となり、部品点数を削減することができる。

【0065】

なお、蓄電池システム１Ａ・１Ａ´・１Ａ´´・１Ｂ・１Ｂ´・１Ｂ´´・１Ｃと、図１１の従来の蓄電池システム１００と、を比較すると、開閉器の数が少なくて制御部４が不要となり、また、制御部４を構成する抵抗やオペアンプ等の素子が削減されて当該制御部４の構造が簡易となり、また、ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）やＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等の高価な制御機器が不要となって、安価な蓄電池システム１Ａ・１Ａ´・１Ａ´´・１Ｂ・１Ｂ´・１Ｂ´´・１Ｃを提供することができる。

【0066】

なお、図１０に示すように、蓄電池システム１Ｄにおいて、蓄電部３を三つ以上の蓄電群（図９では、第一蓄電群３１、第二蓄電群３２及び第三蓄電群３３）で構成し、出力側電圧センサ６１・６２・６３、出力側電流センサ７１・７２・７３及び入力側電流センサ８１・８２・８３により、各蓄電群の出力電流、出力電圧及び入力電流を検知することで各蓄電群の充電状況を把握して、充電済み又は充電中の蓄電群のうち、最も残存する電力が多い蓄電群から放電をするように入力側開閉器４１・４２・４３及び出力側開閉器５１・５２・５３を制御することも可能である。

【0067】

さらに、発電部２と、蓄電部３との間、及び、蓄電部３と、負荷５との間に、それぞれ主開閉器７・８を設けて、該主開閉器７・８を「閉」「開」することで、蓄電池システム１Ｄ自体の電源を入切するように構成することも可能である。

【0068】

さらに、主開閉器８と、負荷５との間にパワーコンディショナー６を設けることも可能である。パワーコンディショナー６は、インバータ機能を備え、発電部２で発電された電力は、蓄電部３を経て、パワーコンディショナーで直流から交流に変換されて、負荷５に供給される。

【0069】

また、各蓄電群に残存する電力が十分であり、発電部２で生じる電力が余剰である場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換回路を介して、ホテルやロビーやマンションの共用部などの２４時間照明にバイパス供給することも可能である。

【0070】

以上のように、本発明の第一実施形態に係る蓄電池システム１Ａにおいては、自然エネルギーで発電する発電部２と、前記発電部２と接続されて、前記発電部２で発電された電力を蓄える蓄電部３と、を備える蓄電池システム１Ａであって、前記蓄電部３は、前記発電部２と負荷５との間で並列に接続される少なくとも二つの蓄電群（第一蓄電群３１及び第二蓄電群３２）で構成され、各蓄電群３１・３２には、前記発電部２側に入力側開閉器４１・４２と、前記負荷側に出力側開閉器５１・５２と、該蓄電群３１・３２の出力電圧を検知する出力側電圧センサ６１・６２と、該蓄電群３１・３２の出力電流を検知する出力側電流センサ７１・７２と、がそれぞれ設けられ、一つの蓄電群の入力側開閉器が「閉」、出力側開閉器が「開」となり、他の蓄電群の入力側開閉器が「開」、出力側開閉器が「閉」となり、一つの蓄電群の充電、他の蓄電群の放電が開始して、他の蓄電群の出力側電圧センサにより他の蓄電群の出力電圧が所定電圧以下となることが検知されると、一つの蓄電群の出力側開閉器が「閉」となり、その後、他の蓄電群の出力側電流センサにより他の蓄電群の出力電流が所定電流以下となることが検知されると、他の蓄電群の入力側開閉器が「閉」、出力側開閉器が「開」となり、一つの蓄電群の入力側開閉器が「開」となり、一つの蓄電群の放電、他の蓄電群の充電が開始するものである。これにより、安価な蓄電池システム１Ａを提供することができる。

【0071】

また、本発明の第二実施形態に係る蓄電池システム１Ｂにおいては、各蓄電群３１・３２には、該蓄電群３１・３２の入力電流を検知する入力側電流センサ８１・８２がそれぞれ設けられ、他の蓄電群の入力側開閉器が「閉」、出力側開閉器が「開」となった後、他の蓄電群の入力側電流センサにより他の蓄電群の入力電流が流れることが検知されると、一つの蓄電群の入力側開閉器が「開」となるものである。これにより、一つの蓄電群を充電から放電に、他の蓄電群を放電から充電に、スムーズに切り替えることができる。

【0072】

また、本発明の第一及び第二実施形態に係る蓄電池システム１Ａ´・１Ｂ´においては、前記蓄電部３の充電及び放電を制御する制御部４が設けられ、他の蓄電群の出力側電圧センサにより他の蓄電群の出力電圧が所定電圧以下となることが検知されると、前記制御部４により一つの蓄電群の出力側開閉器が「開」となるものである。これにより、簡易な制御部４となり、安価な蓄電池システム１Ａ´・１Ｂ´を提供することができる。

【0073】

また、本発明の第一及び第二実施形態に係る蓄電池システム１Ａ´´・１Ｂ´´においては、他の蓄電群の出力側電流センサにより他の蓄電群の出力電流が所定電流以下となることが検知されると、前記制御部４により他の蓄電群の入力側開閉器が「開」、出力側開閉器が「閉」となり、他の蓄電群の入力側電流センサにより他の蓄電群の入力電流が流れることが検知されると、前記制御部４により一つの蓄電群の入力側開閉器が「開」となるものである。これにより、簡易な制御部４となり、安価な蓄電池システム１Ａ´´・１Ｂ´´を提供することができる。

【0074】

また、本発明の第三実施形態に係る蓄電池システム１Ｃにおいては、自然エネルギーで発電する発電部２と、前記発電部２と接続されて、前記発電部２で発電された電力を蓄える蓄電部３と、を備える蓄電池システム１Ａであって、前記蓄電部３は、前記発電部２と負荷５との間で並列に接続される少なくとも二つの蓄電群（第一蓄電群３１及び第二蓄電群３２）で構成され、各蓄電群３１・３２には、前記発電部側に設けられる入力側開閉器４１・４２と、前記負荷側に設けられる出力側開閉器５１・５２と、該蓄電群３１・３２の出力電圧を検知する出力側電圧センサ６１・６２と、該蓄電群３１・３２の出力電流を検知する出力側電流センサ７１・７２と、がそれぞれ設けられ、一つの蓄電群の入力側開閉器が「閉」、出力側開閉器が「開」となり、他の蓄電群の入力側開閉器が「開」、出力側開閉器が「閉」となり、一つの蓄電群の充電、他の蓄電群の放電が開始して、他の蓄電群の出力側電圧センサにより他の蓄電群の出力電圧が所定電圧以下となることが検知されると、一つの蓄電群の出力側開閉器が「閉」、他の蓄電群の入力側開閉器が「閉」、となり、その後、他の蓄電群の出力側電流センサにより他の蓄電群の出力電流が所定電流以下となることが検知されると、他の蓄電群の出力側開閉器が「開」となり、一つの蓄電群の入力側開閉器が「開」となり、一つの蓄電群の放電、他の蓄電群の充電が開始するものである。これにより、制御部４が不要となり、安価な蓄電池システム１Ｃを提供することができる。

【符号の説明】

【0075】

１Ａ 蓄電池システム（第一実施形態の蓄電池システム）
１Ｂ 蓄電池システム（第二実施形態の蓄電池システム）
１Ｃ 蓄電池システム（第三実施形態の蓄電池システム）
２ 発電部
３ 蓄電部
４ 制御部
５ 負荷
３１ 第一蓄電部
３２ 第二蓄電部
４１ 第一入力側開閉器
４２ 第二入力側開閉器
５１ 第一出力側開閉器
５２ 第二出力側開閉器
６１ 第一出力側電圧センサ
６２ 第二出力側電圧センサ
７１ 第一出力側電流センサ
７２ 第二出力側電流センサ
８１ 第一入力側電流センサ
８２ 第二入力側電流センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】