特許 6093598 給電システム、給電プログラムおよび給電方法

(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】6093598

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】給電システム、給電プログラムおよび給電方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 9/08 20060101AFI20170227BHJP

   H02J 9/06 20060101ALI20170227BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20170227BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20170227BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20170227BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20170227BHJP

【ＦＩ】

   H02J9/08

   H02J9/06 120

   H02J7/00 303E

   H02J7/34 G

   H02J3/38 170

   H02J3/32

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-43345(P2013-43345)

(22)【出願日】2013年3月5日

(65)【公開番号】特開2014-171376(P2014-171376A)

(43)【公開日】2014年9月18日

【審査請求日】2015年9月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591212718

【氏名又は名称】株式会社正興電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100083725

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100140349

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 継立

(74)【代理人】

【識別番号】100153305

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 卓弥

(72)【発明者】

【氏名】伴野 卓也

(72)【発明者】

【氏名】香田 淳也

(72)【発明者】

【氏名】伊東 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】中村 貴光

(72)【発明者】

【氏名】前山 晃範

(72)【発明者】

【氏名】濱崎 浩二

【審査官】 猪瀬 隆広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０２２６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８８６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５３２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２７１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１５８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２９３３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ９／００−１１／００

Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４− ７／３６

Ｈ０２Ｊ ３／００− ５／００

Ｈ０１Ｍ ８／０４− ８／０６

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

Ｈ０２Ｊ １／００− １／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

系統電源の停電時、発電する発電手段と、
前記発電手段に電力を供給する蓄電手段と、
前記系統電源の停電時、前記発電手段の発電出力により前記蓄電手段に充電を行わせ、前記蓄電手段に供給する充電量を、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより制御する充電手段と、
を備えることを特徴とする給電システム

【請求項2】

前記充電手段は、断続して前記発電手段の発電出力を判定し、前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止することを特徴とする請求項１に記載の給電システム。

【請求項3】

発電手段と蓄電手段と充電手段とを備える給電システムに搭載されたコンピュータに実行させる給電プログラムであって、
系統電源の停電時、前記発電手段に発電させ、
前記系統電源の停電時、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力で前記蓄電手段に充電を行わせ、
前記充電手段が、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより前記蓄電手段に供給する充電量を制御する、
処理を前記コンピュータに実行させるための給電プログラム

【請求項4】

断続して前記発電手段の発電出力を判定し、
前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、
前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止する
処理を前記コンピュータに実行させる請求項３に記載の給電プログラム。

【請求項5】

発電手段と蓄電手段と充電手段とを備える給電システムに用いられる給電方法であって、
系統電源の停電時、前記発電手段に発電させるステップと、
前記系統電源の停電時、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力で前記蓄電手段に充電を行わせるステップと、
前記充電手段が、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより前記蓄電手段に供給する充電量を制御するステップと、
を含むことを特徴とする給電方法。

【請求項6】

断続して前記発電手段の発電出力を判定するステップと、
前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止するステップと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の給電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池コジェネレーションシステム（以下、単に「ＦＣシステム」と称する。）などの発電ユニットや蓄電ユニットを含む給電システム、給電プログラムおよび給電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＦＣシステムでは、家庭などの需要先の電力負荷量に応じて発電を行い、その発電出力が電力負荷に給電される。電力負荷量は、需要先に設置された電流センサで計測される。このＦＣシステムは系統電源を利用し発電電力を電力負荷へ供給する方式が主流となっている。系統電源は、電力会社から供給される商用電力である。

【0003】

系統電源を利用する理由は第１に、逆潮防止にある。ＦＣシステムでは、電力負荷より数十Ｗ程度低い電力で発電を行い、常時、数十Ｗ程度の電力が系統電力で賄われる。このように数十Ｗ程度低い電力をＦＣシステムで発電すれば、電力負荷が増減しても、ＦＣシステムの発電電力を系統に逆潮することを防止することがその理由である。

【0004】

第２に、ＦＣシステムでの電圧源の確保にある。ＦＣシステムは電流型インバータを備えている。この電流型インバータは、発電電流量の制御に有効であるが、電圧源を失うと発電できない。電流型インバータを用いたＦＣシステムには、電圧源は不可欠である。

【0005】

このようなＦＣシステムに関し、発電装置を組み込み、停電時など系統電源がＦＣシステムから解列した場合にも、ＦＣシステムから負荷への電力供給を可能にすることが知られている（たとえば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−０４４７３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、系統電源が解列すると、ＦＣシステムから電圧源が消失し、ＦＣシステムが発電を停止する。そこで、このＦＣシステムの一次側に蓄電池を設置すれば、この蓄電池を電圧源に利用でき、系統電源が解列した場合にも、ＦＣシステムは発電を継続することができる。これにより、系統電源の停電時、電力負荷へＦＣシステムの発電電力を供給することが可能である。

【0008】

そして、停電時、ＦＣシステムの発電出力で蓄電池を充電すれば、停電時の蓄電量の減少を抑制できるものの、ＦＣシステムから提供される充電量によっては、電力損失してしまうという課題がある。

【0009】

ＦＣシステムから蓄電池の充電を行っても、電力損失が増大すれば、蓄電池の蓄電量が減少し、停電時の給電時間が短くなる。つまり、蓄電池の充電量がＦＣシステムの発電電力以上であれば、蓄電池からの放電量が増大する。その結果、これらの充放電過程での電力が増大し、電力損失が増大することとなる。最終的には停電時、給電時間が短くなるという課題がある。

【0010】

これに対し、充電量がＦＣシステムの発電電力未満であれば、電力損失を増大させることなく充電が可能である。しかしＦＣシステム発電電力より充電量がかなり小さいと、ＦＣシステム発電電力近傍で充電したときよりも蓄電量は少なく、停電時の給電時間が短くなるという課題がある。

【0011】

また、蓄電池の充電動作後に、ＦＣシステムが停止した場合にも、充電動作を継続すると、却って電力損失を増大させ、蓄電量の減少を来たし、停電時の給電時間が短くなるという課題がある。

【0012】

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、第１の目的は停電時、発電の継続性を高めることにある。

【0013】

また、第２の目的は、蓄電池を電圧源に用いるＦＣシステムを発電手段に含む場合にも停電時、発電の継続性を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するため、本発明の給電システムは、系統電源の停電時、発電する発電手段と、前記発電手段に電力を供給する蓄電手段と、前記系統電源の停電時、前記発電手段の発電出力により前記蓄電手段に充電を行わせ、前記蓄電手段に供給する充電量を、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより制御する充電手段と備える。

【0016】

上記給電システムにおいて、好ましくは、前記充電手段は、断続して前記発電手段の発電出力を判定し、前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止してもよい。

【0017】

上記目的を達成するため、本発明の給電プログラムは、発電手段と蓄電手段と充電手段とを備える給電システムに搭載されたコンピュータに実行させる給電プログラムであって、系統電源の停電時、前記発電手段に発電させ、前記系統電源の停電時、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力で前記蓄電手段に充電を行わせ、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより前記蓄電手段に供給する充電量を制御する処理を前記コンピュータに実行させる。

【0018】

上記給電プログラムにおいて、好ましくは断続して前記発電手段の発電出力を判定し、前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止する処理を前記コンピュータに実行させてもよい。

【0019】

上記目的を達成するため、本発明の給電方法は、発電手段と蓄電手段と充電手段とを備える給電システムに用いられる給電方法であって、系統電源の停電時、前記発電手段に発電させるステップと、前記系統電源の停電時、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力で前記蓄電手段に充電を行わせるステップと、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより前記蓄電手段に供給する充電量を制御するステップとを含んでいる。

【0020】

上記給電方法において、断続して前記発電手段の発電出力を判定するステップと、前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止するステップとを含んでもよい。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、次のような効果が得られる。

【0022】

(1) 停電時に蓄電手段から発電手段に電力を供給でき、発電手段による発電を発電手段の定格出力ないしその近傍に制御でき、発電の継続性とともに効率の良い給電を得ることができる。

【0023】

(2) 発電手段に既述のＦＣシステム、蓄電手段に蓄電池システムを利用することができ、このようなシステムを利用しても、ＦＣシステムの構成を変更することなく、停電時に発電を維持するに必要な蓄電量を蓄電手段に維持することができる。

【0024】

(3) 蓄電手段に発電を維持するに必要な蓄電量を補填でき、負荷に対する電力供給を長時間に亘って継続的に行うことができる。

【0025】

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第１の実施の形態に係る給電システムおよびその停電時の動作を示す図である。

【図2】停電時の処理手順を示すフローチャートである。

【図3】停電時の処理手順を示すフローチャートである。

【図4】発電出力の判定情報テーブルを示す図である。

【図5】停電時の発電出力切替えの処理手順を示すフローチャートである。

【図6】充電制御の一例を示す図である。

【図7】他の充電制御を示す図である。

【図8】第２の実施の形態に係る給電システムを示す図である。

【図9】制御部の構成例を示す図である。

【図10】他の実施の形態に係る給電システムの一部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

〔第１の実施の形態〕

【0028】

＜システム構成＞

【0029】

図１のＡは、第１の実施の形態に係る給電システムを示している。図１のＡに示す構成は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されるものではない。

【0030】

この給電システム２にはＦＣシステム（燃料電池コジェネレーションシステム）４、蓄電システム６および連系充電回路８が含まれる。

【0031】

ＦＣシステム４は定置用発電機器であり、発電手段の一例である。このＦＣシステム４は太陽光発電システムなどでもよい。このＦＣシステム４は、系統電源１０の停電時、発電出力が配電系統１２により電力負荷１４に供給されるとともに、連系充電回路８により蓄電システム６に供給される。蓄電システム６は蓄電手段の一例である。連系充電回路８は充電手段の一例である。

【0032】

配電系統１２には系統電源１０が接続されている。この系統電源１０の給電時には、系統電源１０から系統電力が電力負荷１４に供給される。このとき、蓄電システム６は系統電源１０からの受電電力により充電される。この蓄電システム６には電圧センサ１５が含まれる。この電圧センサ１５は系統電源１０の状態を監視する手段であり、系統電源１０の停電を検出する停電検知手段の一例である。この電圧センサ１５は、配電系統１２の入力端に接続されており、配電系統１２から系統電源１０からの入力電圧を検出する。この電圧センサ１５の電圧検出により、系統電源１０が停電しているか否かを知ることができる。

【0033】

配電系統１２には電流センサ１６−１が接続されている。この電流センサ１６−１はたとえば、カレントトランスである。この電流センサ１６−１はＦＣシステム４の発電制御に必要な制御情報を得るための検知手段の一例である。この電流センサ１６−１のセンサ出力である電流出力がＦＣシステム４の発電制御に用いられる。

【0034】

このＦＣシステム４を配電系統１２に接続する連系回路１８には電流センサ１６−２が設置されている。この電流センサ１６−２はＦＣシステム４の発電出力測定手段の一例である。この電流センサ１６−２のセンサ出力により、ＦＣシステム４の発電の有無を知ることもできる。この電流センサ１６−２はたとえば、カレントトランスである。つまり、系統電源１０の停電時、電流センサ１６−２はＦＣシステム４の出力電流を測定する。つまり、出力電圧が一定であれば、この測定電流から送出電力が容易に求められる。この電流センサ１６−２に測定された送出電力は蓄電システム６に加えられ、蓄電システム６の動作制御に用いられている。

【0035】

この蓄電システム６には、電流センサ１６−３、蓄電池２０およびインバータ（以下、「ＩＮＶ」と称する）２２が含まれる。電流センサ１６−３は系統電源１０の停電時、蓄電システム６から配電系統１２に出力される電流を測定する。既述したように、出力電圧が一定であれば、この測定電流値から送出電力ＰＡが求められる。この送出電力ＰＡは蓄電システム６の蓄電出力の一例である蓄電池２０の直流出力はＩＮＶ２２で交流出力に変換される。この蓄電システム６の送出電力ＰＡは配電系統１２に出力され、電力負荷１４およびＦＣシステム４に加えられる。

【0036】

系統電源１０の停電時、蓄電システム６から電力が供給されてＦＣシステム４は発電する。ＦＣシステム４の送出電力ＰＢは連系回路１８を介して電力負荷１４および連系充電回路８に加えられる。このＦＣシステム４では燃料電池により直流発電を行い、この直流出力を交流出力に変換している。この送出電力ＰＢが連系充電回路８に加えられ、この連系充電回路８により送出電力が充電量ＰＣとして蓄電池２０に導かれる。

【0037】

この連系充電回路８には、電流センサ１６−４およびＡＣ−ＤＣコンバータ（以下、「Ａ／Ｄ」と称する）２４が含まれている。電流センサ１６−４は、連系充電回路８から蓄電池２０に導かれる送出電力における電流を測定する。電圧が一定であれば、その電流測定値から送出電力が容易に求められることは既述の通りである。Ａ／Ｄ２４はＦＣシステム４の交流出力を直流に変換する。これにより、系統電源１０の停電時、ＦＣシステム４の発電出力が蓄電池２０に供給される。これにより、連系充電回路８が、ＦＣシステム４から蓄電システム６に供給される発電電力を所定出力範囲に収めるよう充電量ＰＣを制御している。

【0038】

＜停電時の動作＞

【0039】

図１のＢは、系統電源１０の停電時の給電システム２の動作を示している。

【0040】

蓄電システム６は、系統電源１０の停電時、電圧センサ１５で停電を検知すると系列運転から自立運転に移行する。この自立運転は系統電源１０の解列時、系統電源１０からＦＣシステム４および蓄電システム６を独立させた運転状態である。系統電源１０の停電時、自立運転に移行すると、蓄電池２０の出力がＩＮＶ２２により交流に変換される。この交流出力が配電系統１２に出力され、その電力によりＦＣシステム４が発電を行う。このＦＣシステム４の発電出力が電力負荷１４に供給されるとともに、連系充電回路８に供給される。このＦＣシステム４の発電出力が電流センサ１６−２に検出され、これを契機に蓄電池２０の充電動作が開始される。

【0041】

系統電源１０の停電時、ＦＣシステム４の発電出力は連系充電回路８に供給され、Ａ／Ｄ２４の交直変換により得られた直流出力が蓄電システム６の蓄電池２０に供給される。これにより、蓄電システム６の蓄電池２０はＦＣシステム４の発電出力により継続的に充電される。つまり、系統電源１０の停電時、ＦＣシステム４に使用される蓄電システム６の蓄電量がＦＣシステム４の発電出力により補填される。これにより、ＦＣシステム４は継続的に発電を行うことが可能となる。

【0042】

＜給電システム２の処理手順＞

【0043】

図２は、停電時の時系列動作の処理手順を示している。この処理手順は本発明の給電プログラムまたは給電方法の一例である。

【0044】

この処理手順では、系統電源１０の状態を監視する。系統電源１０に停電が発生し（Ｓ１１）、この停電を電圧センサ１５で検知する（Ｓ１２）。この停電検知を契機に蓄電システム６から蓄電池２０の電力を電力負荷１４およびＦＣシステム４に供給する（Ｓ１３）。

【0045】

ＦＣシステム４は、蓄電池２０の電力を用いて発電する（Ｓ１４）。この場合、蓄電システム６が停止していれば、蓄電システム６の起動後に発電を開始する。

【0046】

ＦＣシステム４が発電した電力が連系充電回路８を通じて蓄電システム６の蓄電池２０を充電する（Ｓ１５）。

【0047】

図３は、停電時の処理手順（メインルーチン）を示している。この処理手順は、本発明の給電方法または給電プログラムの一例である。この給電プログラムは、給電システム２のコンピュータに実行されせるためのプログラムである。

【0048】

この処理手順では、処理開始により停電検知を行う（Ｓ２１）。この停電検知は、既述の通り配電系統１２にある電圧センサ１５の検出出力によって行う。この停電時、ＦＣシステム４が発電する。

【0049】

そこで、ＦＣシステム４が発電しているか否かを判断する（Ｓ２２）。この発電の有無は、電流センサ１６−２の検出出力によって判断する。

【0050】

ＦＣシステム４が発電していない場合には（Ｓ２２のＮＯ）、蓄電システム６の蓄電池２０の充電を停止する（Ｓ２３）。これにより、蓄電池２０の蓄電量の目減りが防止される。

【0051】

ＦＣシステム４が発電している場合には（Ｓ２２のＹＥＳ）、蓄電システム６の蓄電池２０を充電する（Ｓ２４）。この充電は、既述のとおり、ＦＣシステム４の発電出力を連系充電回路８のＡ／Ｄ２４で直流出力に変換し、この直流出力で蓄電池２０を充電する。この充電は、ＦＣシステム４が発電を継続している限り、継続的に行う。

【0052】

そして、復電検知を行う（Ｓ２５）。復電した場合には（Ｓ２６のＹＥＳ）、蓄電システム６の蓄電池２０の充電を停止する（Ｓ２３）。停電が継続している場合には（Ｓ２６のＮＯ）、ステップ（Ｓ２２）に戻り、ステップ２２〜２５の処理を継続して行う。

【0053】

図４は、判定情報テーブル２５を示している。この判定情報テーブル２５は、既述の送出電力ＰＡ、ＰＢの組み合わせによる動作モードＩ、II、III の判定条件（つまり、モード選択条件）を示している。蓄電池２０の蓄電量ＰＣは既述の通り連系充電回路８の送出電力により与えられる。

【0054】

この判定情報テーブル２５では、送出電力ＰＡについて、出力判定閾値Ｐｎの一例として１００〔Ｗ〕、送出電力ＰＢについて、出力判定閾値Ｐｍの一例として７００〔Ｗ〕が用いられている。送出電力ＰＡについて、判定条件としてＰＡ＜Ｐｎ（＝１００〔Ｗ〕）、ＰＡ≧Ｐｎが設定されている。また、送出電力ＰＢについて、判定条件としてＰＢ＜Ｐｍ（＝７００〔Ｗ〕）、ＰＢ≧Ｐｍが設定されている。

【0055】

そこで、この判定情報テーブル２５を用いれば、次のようにモード選択が行われる。

【0056】

(1) ＰＡ＜ＰｎかつＰＢ＜Ｐｍであれば、動作モードＩが選択される。ＦＣシステム４の発電出力を増大するため、この動作モードＩでは、連系充電回路８による蓄電池２０の充電量ＰＣを増加させる。

【0057】

(2) ＰＡ≧ＰｎかつＰＢ≧Ｐｍであれば、動作モードIIが選択される。ＦＣシステム４の発電出力が十分であり、かつ蓄電システム６のＩＮＶ２２の出力が過剰であるため、この動作モードIIでは、連系充電回路８による蓄電池２０の充電量ＰＣを減少させる。

【0058】

(3) ＰＡ≧ＰｎかつＰＢ＜Ｐｍであれば、動作モードIIIbが選択される。ＦＣシステム４の発電出力の増加を待つため、この動作モードIIIbでは、連系充電回路８による蓄電池２０の充電量ＰＣを維持して待機する。

【0059】

(4) ＰＡ＜ＰｎかつＰＢ≧Ｐｍであれば、動作モードIIIaが選択される。ＦＣシステム４の発電出力が十分であり、かつＩＮＶ２２の出力が適正であるので、この動作モードIIIaでは、連系充電回路８の送出電力により、蓄電池２０の充電量ＰＣを維持して待機する。つまり、(3) の動作モードIIIbと実質的に同一である。

【0060】

図５は、送出電力ＰＡ、ＰＢを用いた動作モード切替えの処理手順を示している。

【0061】

この処理手順は、本発明の給電方法または給電プログラムの一例である。この処理手順は、給電システム２に搭載されるコンピュータに実行させるためのプログラムである。

【0062】

この処理手順では、系統電源１０の停電時、蓄電システム６が充電に移行する（Ｓ３１）。この充電の移行を契機に、動作モードＩ、II、III （IIIaまたはIIIb）の選択を行う（Ｓ３２）。このモード選択には、送出電力ＰＡ、ＰＢの判定を行う（Ｓ３３）。この判定には、既述の判定情報テーブル２５（図４）が用いられる。

【0063】

この判定には、電流センサ１６−３で測定された送出電力ＰＡ、電流センサ１６−２で測定された送出電力ＰＢが参照される。既述したように、ＰＡ＜ＰｎかつＰＢ＜Ｐｍであれば、動作モードＩが選択され、ＰＡ≧ＰｎかつＰＢ＜Ｐｍであれば、動作モードIIIbが選択され、ＰＡ＜ＰｎかつＰＢ≧Ｐｍであれば、動作モードIIIa が選択され、また、ＰＡ≧ＰｎかつＰＢ≧Ｐｍであれば、動作モードIIが選択される。

【0064】

動作モードＩが選択された場合には（Ｓ３４）、連系充電回路８による蓄電池２０の充電量ＰＣを一定の電力ΔＰを加えた充電量ＰＣに増強される。この場合、電力ΔＰはたとえば、ΔＰ＝５０〔Ｗ〕に設定すればよい。この値はＦＣシステム４の定格出力より僅かな増加量である。

【0065】

動作モードIIIが選択された場合には（Ｓ３５）、連系充電回路８による蓄電池２０の充電量ＰＣがそのままの値に維持される。

【0066】

また、動作モードII が選択された場合には（Ｓ３６）、連系充電回路８による蓄電池２０の充電量ＰＣから一定の電力ΔＰを減じた充電量ＰＣに減少する。

【0067】

このような動作モードのいずれかに設定の後、一定の待機時間だけ待機する（Ｓ３７）。この待機時間はたとえば、１０〔秒〕である。

【0068】

この待機時間の後、送出電力ＰＡ、ＰＢを判定する（Ｓ３８）。この送出電力の判定は、ＰＡ＞Ｐｎであるとともに、ＰＢ＜Ｐｓであるか否かを判定する。この場合、Ｐｎは既述のとおり、たとえば、１００〔Ｗ〕であり、ＰｓはＰｓ＝５０〔Ｗ〕である。

【0069】

ＰＡ＞ＰｎおよびＰＢ＜Ｐｓを充足していれば（Ｓ３９のＹＥＳ）、充電を停止する（Ｓ４０）。この場合、ＦＣシステム４は動作を停止していると判定し、連系充電回路８による充電動作を停止させる。

【0070】

これに対し、ＰＡ＞ＰｎおよびＰＢ＜Ｐｓを充足していなければ（Ｓ３９のＮＯ）、Ｓ３２に戻り、Ｓ３２ないしＳ３９の処理を継続的に行う。つまり、断続的にＦＣシステム４の発電を判定し、発電していれば充電を継続し、発電していなければ充電を停止することができる。

【0071】

図６は、蓄電システム６の蓄電池２０の充電制御を示している。この充電制御は既述の動作モードを用いて蓄電池２０の充電量調整を行う。この充電制御では断続した電力判定によるインターバル判定を採用している。つまり、既述の処理手順に沿った電力推移が得られている。

【0072】

図６では、横軸に時間ｔを表し、縦軸に電力（電流）を表し、送出出力ＰＡ、ＰＢ、充電量ＰＣ、送出電力ＰＢの出力判定閾値Ｐｍ、送出電力ＰＡの判定閾値Ｐｎ、電力負荷１４の電力ＰＬおよびＦＣシステム４の定格出力Ｐｏを示している。

【0073】

時点ｔ１で系統電源１０に停電が発生している。この時点ｔ１が蓄電池２０に対するＦＣシステム４の送出電力ＰＢによる充電開始である。そして、時点ｔ２が復電時点であり、この時点で充電停止に至る。時点ｔ１から時点ｔ２に至る時間において、既述の処理手順による出力判定（一定の時間間隔で行われる判定）により動作モードＩ、II、III が断続的に選択されている。

【0074】

この場合、原則的な動作として、停電発生の時点ｔ１に送出電力ＰＢがあることを判定し、送出電力ＰＢが存在すれば、連系充電回路８による蓄電池２０の充電を開始する。

【0075】

一定の時間間隔（インターバル）毎に送出電力ＰＡ、ＰＢの値（電力または電流）を判定し、連系充電回路８から蓄電池２０に送出される充電電力の増減制御が行われる。図６において、ＰＡ１、ＰＡ２・・・ＰＡ１６は、送出電力ＰＡの出力判定時点の電力を示している。また、ＰＢ１、ＰＢ２・・・ＰＢ１５は、送出電力ＰＢの出力判定時点の電力を示している。また、ＣＰのエリアは蓄電池２０の蓄電量の増加分を示している。

【0076】

この場合、蓄電池２０に対する充電電力の関係式は、
ＰＡ＋ＰＢ＝ＰＬ＋ＰＣ ・・・(1)
である。式(1) において、ＰＡは蓄電システム６の送出電力、ＰＢはＦＣシステム４の送出電力である。ＰＣは連系充電回路８の送出電力によって与えられる充電量である。また、ＰＬは電力負荷１４に送出される電力であり、消費電力である。

【0077】

式(1) から明らかなように、蓄電システム６の送出電力ＰＡとＦＣシステム４の送出電力ＰＢの総和は、電力負荷１４に対する送出電力ＰＬと連系充電回路８の送出電力による充電量ＰＣの総和に等しい。

【0078】

そこで、電力負荷１４が急増した場合には、その増加分を追従性の高い蓄電システム６からの送出電力ＰＡで補う。そして、蓄電システム６に対し、追従性で劣るＦＣシステム４からの送出電力ＰＢを徐々に増加させる。これにより、電力負荷１４の増加は蓄電システム６の出力とＦＣシステム４の出力とで補完される。

【0079】

また、電力負荷１４が急減した場合には、その急減量を追従性の早い蓄電システム６の電力減量で対応する。この場合、ＦＣシステム４の追従性が蓄電システム６と同様に高い場合には、蓄電システム６の電力減量を先行させ、蓄電システム６で対応しきれない電力分をＦＣシステム４の電力減量で対応すればよい。これにより、電力追従の速度および減量の即応性を高めることができる。

【0080】

この実施の形態において、図７は、他の充電制御を示している。図６では、既述の通り、所定の時間間隔で充電量調整が行われているのに対し、図７では、常時追従方式による電力推移を示している。

【0081】

この追従方式においても、原則的な動作はインターバル判定方式の動作と同じであるが、連続的な電力推移を呈するとともに判定の閾値が異なっている。具体的には、インターバル時間が極めて短く、充電量ＰＣの増減幅が小さく、送出電力ＰＡの出力判定値ＰｎがＦＣシステム４が必要とする系統電源１０の最小電力Ｐｓに近づき、また、送出電力ＰＢの出力判定値ＰｍがＦＣシステム４の定格出力Ｐｏに近づく傾向となる。

【0082】

＜第１の実施の形態の特徴および効果＞

【0083】

(1) 蓄電システム６の送出電力ＰＡ（電流）を計測する電流センサ１６−３、ＦＣシステム４の送出電力ＰＢを測定できる電流センサ１６−２、連系充電回路８の送出電力（つまり、充電電力：電流）を測定できる電流センサ１６−４を備え、送出電力ＰＡ、ＰＢの組み合わせにより動作モードを決定することができる。送出電力により、蓄電池２０の充電量ＰＣを監視できる。

【0084】

(2) 送出電力ＰＡ、ＰＢによる動作モード条件で、蓄電池２０の充電量ＰＣを調節することができる。

【0085】

(3) これにより、ＦＣシステム４を定格電力ないしその近傍値で発電させることができ、効率良く、停電時の給電時間をより延長させることができる。

【0086】

(4) 断続的にＦＣシステム４の発電の有無を判定することにより、ＦＣシステム４が停止していれば、蓄電池２０に対する連系充電回路８からの充電を停止し、ＦＣシステム４が発電していれば、蓄電池２０に対する連系充電回路８からの充電を継続している。これにより、効率的な充電が可能となる。ひいては、ＦＣシステム４の停止時、充電停止により停電時の給電時間をより長く維持することができる。

【0087】

(5) 以上により、ＦＣシステム４による蓄電池２０の充電を効率的に行わせ、かつ、充電量ＰＣの最大化を図ることができ、結果的に蓄電池２０には停電時の蓄電量ＰＣを維持できる。これにより、電力負荷１４に対する電力供給の長時間化を図ることができる。

【0088】

(6) 斯かる構成によれば、ＦＣシステム４に変更を加えることなく、既存のシステムを利用し、動作の高機能化を実現できる。

【0089】

〔第２の実施の形態〕

【0090】

＜システム構成＞

【0091】

図８は、第２の実施の形態に係る給電システムを示している。図８において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

【0092】

この実施の形態のＦＣシステム４では発電部２６および制御部２８が含まれる。発電部２６は、燃料電池、太陽光パネルなど、いずれの発電手段であってもよい。このＦＣシステム４の発電出力が配電系統１２から電力負荷１４に給電される。制御部２８はコンピュータで構成され、発電部２６の発電時などの発電動作を制御する。

【0093】

この制御部２８には配電系統１２にある電流センサ１６−１の検出出力が制御入力として加えられている。したがって、制御部２８は電流センサ１６−１の出力を受け、発電部２６の発電量を制御する。

【0094】

蓄電システム６には、電流センサ１６−３、蓄電池２０、ＩＮＶ２２および制御部３０が含まれる。蓄電池２０は充放電が可能な二次電池の一例である。ＩＮＶ２２は蓄電池２０の出力を交流出力に変換し、配電系統１２に出力する。制御部３０はコンピュータで構成され、連系回路１８にある電流センサ１６−２の出力が制御入力として加えられる。系統電源１０の停電時、電流センサ１６−２の電流値でＦＣシステム４が発電状態であるか否かを検出する。ＦＣシステム４の発電時、蓄電システム６は蓄電池２０の充電を開始する。

【0095】

この蓄電池２０の充電には、連系充電回路８が用いられる。この連系充電回路８には電流センサ１６−２、Ａ／Ｄ２４、充電経路３２、充電切替部３４および制御部３６が含まれる。充電経路３２はＦＣシステム４の発電出力をＡ／Ｄ２４に供給し、Ａ／Ｄ２４の変換出力を蓄電システム６の蓄電池２０に供給する。

【0096】

充電切替部３４は制御部３６の出力により、既述の動作モードＩ、IIまたはIII に制御される。

【0097】

制御部３６は電流センサ１６−２、１６−３、１６−４の測定出力を受け、第１の実施の形態で示した動作モード選択出力を発生する。これにより、充電切替部３４が制御される。この制御により、蓄電池２０の充電制御により、充電量ＰＣが調整される。

【0098】

斯かる構成によれば、第１の実施の形態で述べた蓄電池２０の充電制御を実現することができる。

【0099】

図９は、制御部３６のハードウェアの一例を示している。既述のように、制御部３６はマイクロコンピュータにより構成されている。この制御部３６にはプロセッサ３８、メモリ４０、ＲＡＭ（Random-Access Memory）４２および入出力部４４が含まれ、これらはバス４６で連系されている。

【0100】

プロセッサ３８はメモリ４０に格納されているＯＳ（Operating System）などの各種のプログラムを実行する。このプロセッサ３８では入出力部４４に電流センサ１６−２、１６−３、１６−４の検出出力により、充電切替部３４をＦＣシステム４の発電時に動作モードI、IIまたはIII（IIIaまたはIIIb）に制御し、ＦＣシステム４の動作停止時に充電を停止する制御出力を発生する。

【0101】

メモリ４０には既述のＯＳなどのプログラムが格納されている。ＲＡＭ４２は情報処理のワークエリアを構成する。入出力部４４は電流センサ１６−２、１６−３、１６−４の検出出力の入力や、制御出力の取出しに用いられる。このメモリ４０には既述の判定情報テーブル２５（図４）が格納される。

【0102】

＜第２の実施の形態の効果＞

【0103】

(1) この実施の形態によれば、送電電力ＰＡ、ＰＢを用いた既述の条件により、蓄電池２０の充電量を調整できる。また、ＦＣシステム４の発電またはその送出電力ＰＢの有無を断続的に判定し、この判定に基づき、ＦＣシステム４が発電していれば、蓄電池２０の充電を継続し、ＦＣシステム４が発電を停止していれば、蓄電池２０の充電を停止するので、蓄電池２０の充電を効率的に行うことができるなど、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。つまり、蓄電池２０の電力損失の増加や、蓄電池２０の蓄電量の減少などの不都合を回避でき、停電時、給電の継続性および長時間化を図ることができる。

【0104】

(2) ＦＣシステム４の発電電力以上に充電量が多い場合、蓄電システム６の蓄電池２０の放電量の増大や、蓄電システム６の放電電力に対する充電量の増大に伴う充電過程での電力損失が増大するといった不都合を回避できる。蓄電池２０に対する効率的な充電制御が得られる。

【0105】

(3) 蓄電池２０の充電量が少なく、その充電量がＦＣシステム４の定格電力未満の場合にはより多くの充電が可能であり、蓄電量の確保ができるのに充電量が不十分となる不都合を回避できる。つまり、蓄電池２０に対する適正な充電を行うことができる。

【0106】

(4) 連系充電回路８の送出電力による蓄電池２０の充電開始後、ＦＣシステム４が停止した場合には、連系充電回路８による充電を即座に停止できる。これにより、電力損失の増加を抑制でき、充電を継続することが原因で蓄電池２０の蓄電量を減少させてしまうといった不都合を回避できる。これにより、蓄電池２０に対する充電の信頼性を高めることができる。

【0107】

(5) 以上により、電力負荷１４に対し、電力を供給しながら、蓄電池２０の充電を適正に行い、ＦＣシステム４の発電を継続させ、給電時間を延長させることができる。

【0108】

〔他の実施の形態〕

【0109】

図１０に示すように、表示部４８を備えてもよい。この表示部４８には制御部３６から表示出力を付与することにより、停電状態か給電状態か、ＦＣシステム４の動作状況、動作モードの切替えやその推移、蓄電池２０の蓄電量およびその推移を表示してもよい。

【0110】

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0111】

本発明では、既存のＦＣシステムなどの発電ユニットや、蓄電システムなどの蓄電ユニットを利用し、蓄電ユニットにある蓄電池を発電ユニットの発電出力で充電する。この充電には、蓄電ユニットの送出電力、発電ユニットの送出電力を参照することにより、効率的な充電を実現しており、停電時、長時間の給電が可能である。

【符号の説明】

【0112】

２ 給電システム
４ ＦＣシステム
６ 蓄電システム
８ 連系充電回路
１０ 系統電源
１２ 配電系統
１４ 電力負荷
１５ 電圧センサ
１６−１、１６−２、１６−３、１６−４ 電流センサ
１８ 連系回路
２０ 蓄電池
２２ インバータ
２４ ＡＣ−ＤＣコンバータ
２６ 発電部
２８ 制御部
３０ 制御部
３２ 充電経路
３４ 充電切替部
３６ 制御部
３８ プロセッサ
４０ メモリ
４２ ＲＡＭ
４４ 入出力部
４６ バス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】