特許 6358376 蓄電池用変換装置、電力供給システムおよび電力供給制御方法

(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】6358376

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】蓄電池用変換装置、電力供給システムおよび電力供給制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20180709BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20180709BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20180709BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20180709BHJP

   H02J 3/00 20060101ALI20180709BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20180709BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20180709BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 B

   H02J7/35 K

   H02J7/00 X

   H02J3/38 130

   H02J3/38 160

   H02J3/32

   H02J3/00 170

   H01M10/44 P

   H01M10/48 P

【請求項の数】13

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2017-151590(P2017-151590)

(22)【出願日】2017年8月4日

(62)【分割の表示】特願2013-123515(P2013-123515)の分割

【原出願日】2013年6月12日

(65)【公開番号】特開2017-205013(P2017-205013A)

(43)【公開日】2017年11月16日

【審査請求日】2017年8月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】秋田 哲男

(72)【発明者】

【氏名】綾井 直樹

【審査官】 坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２１７２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３１６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７０７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３９８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５４５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６９４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７５７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０６４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７２４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８７４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００１５８６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１５２０９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ３／００

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ７／３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池からの直流電圧を変換して線路に供給する放電動作、および前記線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な電圧変換部と、
前記電圧変換部の前記充電動作および前記放電動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記蓄電池の蓄電量に対する蓄電量目標値、蓄電量上限値および蓄電量下限値を保持し、
前記蓄電池の前記蓄電量が増加して前記蓄電量上限値を上回ると前記充電動作を回避する第１制御を開始し、前記蓄電池の前記蓄電量が減少して前記蓄電量目標値を下回ると前記第１制御を停止し、
前記蓄電池の前記蓄電量が減少して前記蓄電量下限値を下回ると前記放電動作を回避する第２制御を開始し、前記蓄電池の前記蓄電量が増加して前記蓄電量目標値を上回ると前記第２制御を停止する
蓄電池用変換装置。

【請求項2】

前記制御部が保持する前記蓄電量目標値は、可変である
請求項１記載の蓄電池用変換装置。

【請求項3】

前記制御部は、更に、前記蓄電量上限値および前記蓄電量下限値の少なくとも一方を変化させる
請求項１または請求項２記載の蓄電池用変換装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記蓄電池の種類に基づいて前記蓄電量上限値および前記蓄電量下限値の少なくとも一方を変化させる
請求項３記載の蓄電池用変換装置。

【請求項5】

発電装置からの直流電圧を変換して線路に供給する発電装置用変換装置と、
交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換して前記線路に供給する交流電源用変換装置と、
前記線路から供給される直流電圧を変換して負荷装置に供給する負荷用変換装置と、
蓄電池からの直流電圧を変換して前記線路に供給する放電動作、および前記線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な蓄電池用変換装置と、を備える電力供給システムであって、
前記蓄電池用変換装置は、
前記蓄電池の蓄電量が増加して蓄電量上限値以上になると前記充電動作を回避する第１制御を開始し、前記蓄電池の前記蓄電量が減少して蓄電量目標値以下になると前記第１制御を停止し、
前記蓄電池の蓄電量が減少して蓄電量下限値以下になると前記放電動作を回避する第２制御を開始し、前記蓄電池の前記蓄電量が増加して前記蓄電量目標値以上になると前記第２制御を停止する
電力供給システム。

【請求項6】

前記蓄電池用変換装置は、前記発電装置の発電電力に基づいて前記蓄電量目標値を変化させる
請求項５記載の電力供給システム。

【請求項7】

前記発電装置は、１つ以上の太陽光発電装置および１つ以上の風力発電装置の少なくとも一方から構成され、
前記蓄電池用変換装置は、天候の経時変化に基づいて前記蓄電量目標値を変化させる
請求項６記載の電力供給システム。

【請求項8】

天候の経時変化を予測する天候予測装置を更に備え、
前記蓄電池用変換装置は、前記天候予測装置から天候の経時変化に関する情報を取得する
請求項７記載の電力供給システム。

【請求項9】

前記発電装置用変換装置および前記交流電源用変換装置は、前記蓄電池用変換装置が前記第１制御を行っている場合、前記発電装置用変換装置および前記交流電源用変換装置から前記線路に供給される電力量の和が、前記負荷装置の消費電力よりも小さくなるように出力抑制制御を行う
請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載の電力供給システム。

【請求項10】

前記発電装置用変換装置および前記交流電源用変換装置は、前記交流電源用変換装置、前記発電装置用変換装置の優先順位で出力抑制制御を行う
請求項９記載の電力供給システム。

【請求項11】

前記発電装置用変換装置および前記交流電源用変換装置は、前記蓄電池用変換装置が前記第２制御を行っている場合、前記発電装置用変換装置および前記交流電源用変換装置から前記線路に供給される電力量の和が、前記負荷装置の消費電力よりも大きくなるように出力抑制解除（供給）制御を行う
請求項５〜請求項１０のいずれか１項に記載の電力供給システム。

【請求項12】

前記発電装置用変換装置および前記交流電源用変換装置は、前記発電装置用変換装置、前記交流電源用変換装置の優先順位で出力抑制制御を解除する
請求項１１記載の電力供給システム。

【請求項13】

蓄電池からの直流電圧を変換して線路に供給する放電動作、および前記線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な蓄電池用変換装置における電力供給制御方法であって、
前記蓄電池の蓄電量が増加して蓄電量上限値以上になると前記充電動作を回避する第１制御を開始するステップと、
前記蓄電池の前記蓄電量が減少して蓄電量目標値以下になると前記第１制御を停止するステップと、
前記蓄電池の蓄電量が減少して蓄電量下限値以下になると前記放電動作を回避する第２制御を開始するステップと、
前記蓄電池の前記蓄電量が増加して前記蓄電量目標値以上になると前記第２制御を停止するステップとを含む
電力供給制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電池用変換装置、電力供給システムおよび電力供給制御方法に関し、特に、蓄電池の充放電を制御することにより線路を介した直流電力供給を制御する蓄電池用変換装置、電力供給システムおよび電力供給制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽電池と、上記太陽電池の直流電力を交流電力に変換して負荷に出力するパワーコンディショナとを含む電力システムにおいて、太陽電池の電力を蓄電池に対して充放電制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。具体的には、パワーコンディショナ内のＤＣバスラインと蓄電池との間に双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介装し、ＤＣバスラインにおけるライン電圧を監視し、ライン電圧が一定範囲になるように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータをＰＷＭ制御し、蓄電池への充電と、ＤＣバスラインへの放電とを制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１６１１８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、蓄電池の充放電の繰り返し頻度が大きくなることにより蓄電池の寿命が短縮する虞がある。

【0005】

そこで、本発明は、蓄電池の長寿命化を図ることが可能な蓄電池用変換装置、電力供給システムおよび電力供給制御方法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】

【0006】

本発明に係る蓄電池用変換装置は、蓄電池からの直流電圧を変換して線路に供給する放電動作、および線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な電圧変換部と、電圧変換部の充電動作および放電動作を制御する制御部と、を備え、制御部が、蓄電池の蓄電量が増加して蓄電量上限値以上になると充電動作を回避する第１制御を開始し、蓄電池の蓄電量が減少して蓄電量目標値以下になると第１制御を停止し、蓄電池の蓄電量が減少して蓄電量下限値以下になると放電動作を回避する第２制御を開始し、蓄電池の蓄電量が増加して蓄電量目標値以上になると第２制御を停止する。

【0007】

また、他の観点から見た本発明に係る電力供給システムは、発電装置からの直流電圧を変換して線路に供給する発電装置用変換装置と、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換して前記線路に供給する交流電源用変換装置と、蓄電池からの直流電圧を変換して前記線路に供給する放電動作、および前記線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な蓄電池用変換装置と、を備える電力供給システムであって、前記蓄電池用変換装置が、前記蓄電池の蓄電量が増加して蓄電量上限値以上になると前記充電動作を回避する第１制御を開始し、前記蓄電池の前記蓄電量が減少して蓄電量目標値以下になると前記第１制御を停止し、前記蓄電池の蓄電量が減少して蓄電量下限値以下になると前記放電動作を回避する第２制御を開始し、前記蓄電池の前記蓄電量が増加して前記蓄電量目標値以上になると前記第２制御を停止する。

【0008】

また、他の観点から見た本発明に係る電力供給制御方法は、蓄電池からの直流電圧を変換して線路に供給する放電動作、および前記線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な蓄電池用変換装置における電力供給制御方法であって、前記蓄電池の蓄電量が増加して蓄電量上限値以上になると前記充電動作を回避する第１制御を開始するステップと、前記蓄電池の前記蓄電量が減少して蓄電量目標値以下になると前記第１制御を停止するステップと、前記蓄電池の蓄電量が減少して蓄電量下限値以下になると前記放電動作を回避する第２制御を開始するステップと、前記蓄電池の前記蓄電量が増加して前記蓄電量目標値以上になると前記第２制御を停止するステップとを含む。

【0009】

なお、本発明は、このような特徴的な蓄電池用変換装置や電力供給システム、電力供給制御方法として実現することができるだけでなく、かかる電力供給方法で行われる特徴的なステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、上記蓄電池用変換装置や電力供給システムの一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。更に、上記プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記憶させることができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、蓄電池の充放電の繰り返し頻度を低減することにより蓄電池の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る電力供給システムの構成を示す図である。

【図2】本実施形態に係る蓄電池用変換装置の構成を示す図である。

【図3】本実施形態に係る蓄電池の充電率と電池電圧との対応関係の一例を示す図である。

【図4】本実施形態に係る発電装置用変換装置の構成を示す図である。

【図5】本実施形態に係る蓄電池用変換装置の充放電動作の一例を示す図である。

【図6】本実施形態に係る蓄電池用変換装置の充放電動作の一例を示す図である。

【図7】本実施形態に係る蓄電池用変換装置による電力供給動作の手順を示すフローチャートである。

【図8】本実施形態に係る蓄電池用変換装置による電力供給動作の手順を示すフローチャートである。

【図9】本実施形態に係る蓄電池用変換装置による電力供給動作の手順を示すフローチャートである。

【図10】本実施形態に係る蓄電池用変換装置による電力供給動作の手順を示すフローチャートである。

【図11】本実施形態に係る蓄電池用変換装置による電力供給動作の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［１．実施形態の要旨］
一般家庭およびオフィス等において、各種電気機器に供給する電力は、通常、電力系統からの交流電力である。

【0013】

これに対して、例えば、自然エネルギの活用および電力系統の停電時の対処等のために、太陽電池等の発電装置、および蓄電池等を設置し、これら発電装置および蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して各種電気機器に供給する直流配電システムが開発されている。この種の直流配電システムとしては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

【0014】

ところが、特許文献１に記載された技術では、ＤＣ／ＤＣコンバータが、ＤＣバスラインにおけるライン電圧を一定値に維持するために、蓄電池の充放電の繰り返し頻度が増加してしまう。そして、蓄電池の充放電の繰り返し頻度が増加すると、その分、蓄電池の寿命が短縮してしまう虞がある。

【0015】

本発明の実施形態は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その要旨としては、少なくとも以下（１）〜（１３）に示す構成が含まれる。
（１）ある観点から見た本発明の実施形態に係る蓄電池用変換装置は、蓄電池からの直流電圧を変換して線路に供給する放電動作、および線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な電圧変換部と、電圧変換部の充電動作および放電動作を制御する制御部と、を備え、制御部が、蓄電池の蓄電量に対する蓄電量目標値、蓄電量上限値および蓄電量下限値を保持し、蓄電池の蓄電量が増加して蓄電量上限値を上回ると充電動作を回避する第１制御を開始し、蓄電池の蓄電量が減少して蓄電量目標値を下回ると第１制御を停止し、蓄電池の蓄電量が減少して蓄電量下限値を上回ると放電動作を回避する第２制御を開始し、蓄電池の蓄電量が増加して蓄電量目標値を下回ると第２制御を停止する。

【0016】

本構成によれば、制御部が第１制御を行う期間と、制御部が第２制御を行う期間とが生じる。そして、制御部が第１制御または第２制御を行う期間では、充電動作または放電動作を回避することから、蓄電池の充放電が繰り返されることがない。これにより、蓄電池の充放電の繰り返し頻度を低減することができるので、蓄電池の長寿命化を図ることができる。

【0017】

（２）また、本発明の実施形態に係る蓄電池用変換装置は、上記制御部が保持する上記蓄電量目標値が、可変であってもよい。
本構成によれば、蓄電量目標値が可変であることにより、蓄電量目標値と蓄電量上限値との差、または、蓄電量目標値と蓄電量下限値との差を適宜設定することができる。従って、制御部が上記第１制御（上記第２制御）を行う期間、即ち、蓄電池の充放電が繰り返されない期間の長さを適宜設定することができる。

【0018】

（３）また、本発明の実施形態に係る蓄電池用変換装置は、上記制御部が、更に、前記蓄電量上限値および前記蓄電量下限値の少なくとも一方を変化させる構成であってもよい。
本構成によれば、蓄電量上限値または蓄電量下限値を変化させることにより、蓄電量が推移する範囲を適宜設定することができる。

【0019】

（４）また、本発明の実施形態に係る蓄電池用変換装置は、上記制御部が、上記蓄電池の種類に基づいて上記蓄電量上限値および上記蓄電量下限値の少なくとも一方を変化させる構成であってもよい。
本構成によれば、蓄電池の蓄電量を、蓄電池の種類に応じた最適な範囲で推移させることができるので、蓄電池の劣化を抑制することができる。

【0020】

（５）また、他の観点から見た本発明の実施形態に係る電力供給システムは、発電装置からの直流電圧を変換して線路に供給する発電装置用変換装置と、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換して前記線路に供給する交流電源用変換装置と、前記線路から供給される直流電圧を変換して負荷装置に供給する負荷用変換装置と、蓄電池からの直流電圧を変換して前記線路に供給する放電動作、および前記線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な蓄電池用変換装置と、を備える電力供給システムであって、前記蓄電池用変換装置は、前記蓄電池の蓄電量が増加して蓄電量上限値以上になると前記充電動作を回避する第１制御を開始し、前記蓄電池の前記蓄電量が減少して蓄電量目標値以下になると前記第１制御を停止し、前記蓄電池の蓄電量が減少して蓄電量下限値以下になると前記放電動作を回避する第２制御を開始し、前記蓄電池の前記蓄電量が増加して前記蓄電量目標値以上になると前記第２制御を停止する。
本構成によれば、蓄電池用変換装置が第１制御を行う期間と、制御部が第２制御を行う期間とが生じる。そして、蓄電池用変換装置が第１制御または第２制御を行う期間では、充電動作または放電動作を回避することから、蓄電池の充放電が繰り返されることがない。これにより、蓄電池の充放電の繰り返し頻度を低減することができるので、蓄電池の長寿命化を図ることができる。

【0021】

（６）また、本発明の実施形態に係る電力供給システムは、上記蓄電池用変換装置が、上記発電装置の発電電力に基づいて上記蓄電量目標値を変化させる構成であってもよい。
本構成によれば、発電装置で発電される電力の利用率を向上させることができるとともに、交流電源から供給される電力の利用率を低減できる。

【0022】

（７）また、本発明の実施形態に係る電力供給システムは、上記発電装置が、１つ以上の太陽光発電装置および１つ以上の風力発電装置の少なくとも一方から構成され、上記蓄電池用変換装置が、天候の経時変化に基づいて上記蓄電量目標値を変化させる構成であってもよい。
本構成によれば、電力供給システムが、天候の経時変化に基づいて蓄電量目標値を変化させるので、太陽光発電装置から構成される発電装置で生成される電力の使用効率向上を図ることができる。また、上記交流電源から供給される電力が、蓄電池の充電に使用される期間を短縮することにより、自然エネルギの利用率の向上を図ることができる。

【0023】

（８）また、本発明の実施形態に係る電力供給システムは、天候の経時変化を予測する天候予測装置を更に備え、上記蓄電池用変換装置が、天候予測装置から天候の経時変化に関する情報を取得する構成であってもよい。
本構成によれば、電力供給システムが、天候予測装置によって予測された天候の経時変化に基づいて蓄電量目標値を変化させるので、蓄電量目標値を、各時刻における天候にとって最適な値に設定することができる。従って、太陽光発電装置から構成される発電装置で生成される電力の使用効率向上を図ることができる。

【0024】

（９）また、本発明の実施形態に係る電力供給システムは、上記発電装置用変換装置および上記交流電源用変換装置が、上記蓄電池用変換装置が上記第１制御を行っている場合、発電装置用変換装置および交流電源用変換装置から上記線路に供給される電力量の和が、上記負荷装置の消費電力よりも小さくなるように出力抑制制御を行う構成であってもよい。
蓄電池用変換装置が第１制御を行っている場合、蓄電池の充電が行われない。従って、線路の電圧が、目標電圧よりも高めで推移していると、蓄電池の充電により線路の電圧を低下させることができず、線路の電圧と目標電圧との差圧が増大する虞がある。
これに対して、本構成によれば、蓄電池用変換装置が第１制御を行っている場合、発電装置用変換装置および交流電源用変換装置から上記線路に供給される電力量の和が、上記負荷装置の消費電力よりも小さくなるように出力抑制制御を行うので、線路の電圧と目標電圧との差圧を低減できる。

【0025】

（１０）また、本発明の実施形態に係る電力供給システムは、上記発電装置用変換装置および上記交流電源用変換装置が、交流電源用変換装置、発電装置用変換装置の優先順位で出力抑制制御を行う構成であってもよい。
本構成によれば、蓄電池用変換装置が上記第１制御を行っている場合において、交流電源用変換装置が、発電装置用変換装置に優先して出力抑制を行うことにより、発電装置から供給される電力の利用率が増加する。従って、自然エネルギの利用率の向上を図ることができる。

【0026】

（１１）また、本発明の実施形態に係る電力供給システムは、上記発電装置用変換装置および上記交流電源用変換装置が、上記蓄電池用変換装置が前記第２制御を行っている場合、発電装置用変換装置および交流電源用変換装置から上記線路に供給される電力量の和が、上記負荷装置の消費電力よりも大きくなるように出力抑制解除（供給）制御を行う構成であってもよい。
蓄電池用変換装置が第２制御を行っている場合、蓄電池の放電が行われない。従って、線路の電圧が、目標電圧よりも低めで推移していると、蓄電池の放電により線路の電圧を上昇させることができず、線路の電圧と目標電圧との差圧が増大する虞がある。
これに対して、本構成によれば、蓄電池用変換装置が第２制御を行っている場合、発電装置用変換装置および交流電源用変換装置から上記線路に供給される電力量の和が、上記負荷装置の消費電力よりも大きくなるように出力抑制制御を解除するので、線路の電圧と目標電圧との差圧を低減できる。

【0027】

（１２）また、本発明の実施形態に係る電力供給システムは、上記発電装置用変換装置および上記交流電源用変換装置が、発電装置用変換装置、交流電源用変換装置の優先順位で出力抑制制御を解除する構成であってもよい。
本構成によれば、蓄電池用変換装置が上記第２制御を行っている場合において、発電装置用変換装置が、交流電源用変換装置に優先して出力抑制を解除することにより、発電装置から供給される電力の利用率が増加する。従って、自然エネルギの利用率の向上を図ることができる。

【0028】

（１３）また、他の観点から見た本発明の実施形態に係る電力供給制御方法は、蓄電池からの直流電圧を変換して線路に供給する放電動作、および前記線路からの直流電圧を変換して前記蓄電池に供給する充電動作を行なうことが可能な蓄電池用変換装置における電力供給制御方法であって、前記蓄電池の蓄電量が増加して蓄電量上限値以上になると前記充電動作を回避する第１制御を開始するステップと、前記蓄電池の前記蓄電量が減少して蓄電量目標値以下になると前記第１制御を停止するステップと、前記蓄電池の蓄電量が減少して蓄電量下限値以下になると前記放電動作を回避する第２制御を開始するステップと、前記蓄電池の前記蓄電量が増加して前記蓄電量目標値以上になると前記第２制御を停止するステップとを含む。
本構成によれば、第１制御を行う期間と、制御部が第２制御を行う期間とが生じる。そして、第１制御または第２制御を行う期間では、充電動作または放電動作を回避することから、蓄電池の充放電が繰り返されることがない。これにより、蓄電池の充放電の繰り返し頻度を低減することができるので、蓄電池の長寿命化を図ることができる。

【0029】

［２．実施形態の詳細］
＜１＞構成
図１は、本実施形態に係る電力供給システム２０１の構成を示す図である。
電力供給システム２０１は、蓄電池用変換装置１０１と、発電装置１０２と、発電装置用変換装置１０３と、交流電源１０４と、交流電源用変換装置１０５と、蓄電池１０６と、負荷用変換装置１０７とを備える。

【0030】

ここで、蓄電池用変換装置１０１、発電装置用変換装置１０３、交流電源用変換装置１０５および負荷用変換装置１０７は、線路１５１と電気的に接続されている。

【0031】

電力供給システム２０１は、例えば、太陽光自立電源システム等の分散電源システムであり、線路１５１を介して負荷装置１０８に電力を供給する。なお、電力供給システム２０１は、系統連系を行なってもよい、即ち、線路１５１からの電力供給先が交流電源１０４側であってもよい。

【0032】

電力供給システム２０１では、例えば、発電装置１０２において発電された直流電力が、発電装置用変換装置１０３において昇圧されて蓄電池１０６に充電されるか、あるいは負荷用変換装置１０７によって交流電力に変換されて負荷装置１０８に供給される。蓄電池用変換装置１０１により、蓄電池１０６の充放電が制御される。

【0033】

発電装置１０２は、自然エネルギを利用した発電装置、例えば太陽光発電装置または風力発電機であり、発電した直流電力を発電装置用変換装置１０３へ出力する。発電装置１０２の出力電力は、例えば２．４ｋＷである。

【0034】

発電装置用変換装置１０３は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータであり、発電装置１０２から受けた直流電力を異なる電圧値の直流電力に変換して線路１５１へ出力する。発電装置用変換装置１０３は、ＭＰＰＴ（最大電力点追従）制御を行なうことにより、発電装置１０２の出力電力の最大化を図る。また、発電装置用変換装置１０３は、線路１５１の電圧を監視することにより、蓄電池用変換装置１０１における後述の蓄電量制御の状態を自立的に判断することができる。

【0035】

蓄電池１０６は、例えば、鉛電池、リチウムイオン電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、レドックスフロー電池、ＮＡＳ電池、電気二重層キャパシタ、またはＬｉイオンキャパシタである。蓄電池１０６は、例えば、起電力が１２Ｖであり、容量が１０５Ａｈであり、出力電力が５ｋＷｈであり、４直列の鉛蓄電池である。あるいは、蓄電池１０６は、例えば、起電力が３０Ｖであり、容量が４０Ａｈであり、出力電力が２．４ｋＷｈであり、２直列のＬｉイオン電池である。

【0036】

蓄電池用変換装置１０１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであり、放電動作において、蓄電池１０６からの直流電力を異なる電圧値の直流電力に変換して線路１５１へ出力し、充電動作において、線路１５１からの直流電力を異なる電圧値の直流電力に変換して蓄電池１０６へ出力する。

【0037】

交流電源用変換装置１０５は、力率改善回路等を含むＡＣ／ＤＣコンバータであり、商用電力系統等における交流電源１０４から受けた１００Ｖの交流電力を直流電力に変換して線路１５１へ出力する。例えば、交流電源用変換装置１０５は、線路１５１に供給する電流を一定値に制御する定電流制御を行なう。また、交流電源用変換装置１０５は、線路１５１の電圧を監視することにより、蓄電池用変換装置１０１における後述の蓄電量制御の状態を自立的に判断することができる。

【0038】

負荷用変換装置１０７は、例えばＤＣ／ＡＣコンバータであり、線路１５１からの直流電力を例えば１００Ｖの交流電力に変換して負荷装置１０８へ出力する。負荷装置１０８は、例えば家電機器である。なお、負荷用変換装置１０７は、負荷装置１０８の種類に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータとすることも可能である。

【0039】

蓄電池用変換装置１０１、発電装置用変換装置１０３、交流電源用変換装置１０５および負荷用変換装置１０７による線路１５１の合成容量は９ｍＦである。この合成容量と負荷装置１０８の消費電力とにより、蓄電池１０６の充放電時における線路１５１の電圧上昇および電圧下降の傾きが決まる。

【0040】

図２は、本発明の実施の形態に係る蓄電池用変換装置の構成を示す図である。
蓄電池用変換装置１０１は、測定部１１と、制御部１２と、設定部１４と、電圧変換部１３と、電圧測定器３６，３７と、電流測定器３８とを備える。
制御部１２は、コンピュータを有して構成されている。そして、制御部１２の各機能は、コンピュータが所定のコンピュータプログラムを実行することにより実現されている。ここで、コンピュータは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、Ｉ／Ｏインターフェースおよびこれらを互いに接続するバス等からなる。なお、制御部１１は、必ずしも１つのコンピュータから構成されているものに限定されるものではなく、複数のコンピュータから構成されているものであってもよい。制御部１２は、ＰＩ演算部２０と、充放電判定部２１と、電池残量算出部２２と、蓄電量制御部２５と、を含む。

【0041】

設定部１４は、制御部１２の動作を規定する各種パラメータの設定を行う。設定部１４は、例えば、周知のユーザインターフェース等を利用したものから構成される。
電圧変換部１３は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）回路２３と、昇降圧チョッパ回路２４とを含む。昇降圧チョッパ回路２４は、キャパシタ３１，３５と、コイル３２と、トランジスタ３３，３４とを含む。
なお、昇降圧チョッパ回路２４は、トランジスタの代わりに他の種類のスイッチング素子を含む構成であってもよい。

【0042】

電圧変換部１３は、蓄電池１０６からの直流電圧を変換して線路１５１に供給する放電動作、および線路１５１からの直流電圧を変換して蓄電池１０６に供給する充電動作を行なうことが可能である。制御部１２は、電圧変換部１３の充電動作および放電動作を制御
する。

【0043】

また、電圧測定器３７は、線路１５１の電圧Ｖｄｃを測定し、測定値を測定部１１へ出力する。電圧測定器３６は、蓄電池１０６の例えば端子間の電圧である電池電圧Ｖｂを測定し、測定値を測定部１１へ出力する。電流測定器３８は、蓄電池１０６および電圧変換部１３間を流れる電流、具体的には蓄電池１０６に入力または出力される電池電流Ｉｂｄｃを測定し、測定値を測定部１１へ出力する。

【0044】

測定部１１は、電圧Ｖｄｃ、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂｄｃの測定値をＰＩ演算部２０へ出力し、電圧Ｖｄｃの測定値を充放電判定部２１へ出力する。また、測定部１１は、蓄電池１０６の充電時間および放電時間を測定し、充電時間および放電時間、並びに電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂｄｃの測定値を電池残量算出部２２へ出力する。

【0045】

充放電判定部２１は、測定部１１から入力される電圧Ｖｄｃに基づいて、蓄電池１０６の充電動作開始の指令および蓄電池１０６の放電動作開始の指令のいずれかを、蓄電量制御部２５へ出力する。

【0046】

電池残量算出部２２は、測定部１１から受けた蓄電池１０６の充電時間および放電時間、ならびに電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂｄｃの測定値に基づいて蓄電池１０６の蓄電量（充電率）を算出する。そして、電池残量算出部２２は、算出した蓄電量を蓄電量制御部２５へ出力する。

【0047】

図３は、本実施形態に係る蓄電池１０６の蓄電量（充電率）Ｑと電池電圧Ｖｂとの対応関係の一例を示す図である。
蓄電池１０６は、例えば一般始動用またはサイクル用の液式鉛蓄電池から構成される。蓄電池１０６は、蓄電量（充電率）が１００％のときの電池電圧即ち起電力が１２．７２Ｖであり、蓄電量が下がるにつれて起電力が小さくなり、蓄電量が２５％のときの起電力が１１．８２Ｖとなる。

【0048】

例えば、蓄電池用変換装置１０１は、図３の対応関係を示す情報を記憶している。電池残量算出部２２は、測定部１１から受けた蓄電池１０６の充電時間および放電時間、ならびに電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂｄｃの測定値に基づいて、蓄電池１０６の起電力、即ち蓄電池１０６の端子電圧から蓄電池１０６の内部抵抗を通して流れる電流による電圧分が除外された電圧値を算出する。そして、電池残量算出部２２は、図３に示す対応関係を示す情報を参照して、蓄電池１０６の起電力から蓄電池１０６の蓄電量を算出する。

【0049】

図２に戻って、蓄電量制御部２５は、電池残量算出部２２が算出した蓄電量（充電率）に基づいて、蓄電量制御を行うか否かの判断を行う。蓄電量制御部２５は、蓄電量目標値、蓄電量上限値および蓄電量下限値を保持している。これらの値は、ユーザが設定部１４を使用して適宜変更することができる。
蓄電量制御部２５が、蓄電量制御を回避する（蓄電量制御ＯＦＦ）。この場合、蓄電量制御部２５は、充放電判定部２１の判断結果をそのままＰＩ演算部２０へ出力する。一方、蓄電量制御部２５が、蓄電量制御を行う（蓄電量制御ＯＮ）とする。この場合、蓄電量制御部２５は、充放電判定部２１から入力される、充電動作開始の指令および放電動作開始の指令のいずれか一方を、強制的に充放電停止の指令に変換して、ＰＩ演算部２０へ出力する。また、蓄電量制御部２５は、蓄電量制御に関する情報を発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５に入力する。

【0050】

ＰＩ演算部２０は、蓄電量制御部２５から入力される指令内容と、測定部１１から入力される電圧Ｖｄｃ、電池電圧Ｖｂおよび電池電流Ｉｂｄｃの測定値に基づいてＰＩ（比例積分）演算を行ない、後述のトランジスタ３３，３４のスイッチングのデューティ比を算出して電圧変換部１３へ出力する。

【0051】

電圧変換部１３は、ＰＷＭ回路２３と、昇降圧チョッパ回路２４とを備える。
ＰＷＭ回路２３は、ＰＩ演算部２０から入力されるデューティ比に従って、昇降圧チョッパ回路２４におけるトランジスタ３３，３４用のＰＷＭ制御信号をそれぞれ生成し、トランジスタ３３，３４へ出力する。

【0052】

トランジスタ３３，３４は、例えば逆流阻止ダイオードを有するＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であり、ＰＷＭ回路２３から受けたＰＷＭ制御信号に基づいてスイッチングする。これにより、例えば、蓄電池１０６の放電動作において、蓄電池１０６の電池電圧Ｖｂが昇圧されて線路１５１に供給され、蓄電池１０６の充電動作において、線路１５１の電圧Ｖｄｃが降圧されて蓄電池１０６に供給される。

【0053】

電圧変換部１３は、例えば蓄電池１０６の充電動作として定電流充電を行ない、蓄電池１０６の放電動作として定電流放電を行なう。
ここにおいて、制御部１２は、蓄電池１０６の充電動作において、トランジスタ３３を常時オフし、蓄電池１０６の入力電流Ｉｂｄｃが所定値になるようにトランジスタ３４をスイッチングさせる。また、制御部１２は、蓄電池１０６の放電動作において、トランジスタ３４を常時オフし、蓄電池１０６の出力電流Ｉｂｄｃが所定値になるようにトランジスタ３３をスイッチングさせる。

【0054】

また、制御部１２は、充電動作において電圧変換部１３から蓄電池１０６へ流れる電流の電流が一定値に制御し、かつ放電動作において蓄電池１０６から電圧変換部１３へ流れる電流を一定値に制御する。
この一定値は、例えばユーザによって予め設定される。そして、制御部１２は、蓄電池１０６の充電動作および放電動作において、測定部１１によって測定される電流Ｉｂｄｃが予め設定された一定値となるようにトランジスタ３３，３４を制御する。

【0055】

図４は、本発明の実施の形態に係る発電装置用変換装置１０３の構成を示す図である。
発電装置用変換装置１０３は、測定部４１と、制御部４２と、電圧変換部４３と、電圧測定器６６，６７と、電流測定器６８とを備える。電圧変換部４３は、ＰＷＭ回路５１と、昇圧チョッパ回路５２とを含む。昇圧チョッパ回路５２は、キャパシタ６１，６５と、コイル６２と、トランジスタ６３と、ダイオード６４とを含む。

【0056】

ここで、電圧測定器６７は、線路１５１の電圧Ｖｄｃを測定し、測定値を測定部４１へ出力する。電圧測定器６６は、発電装置１０２の例えば端子間の電圧である発電電圧Ｖｇを測定し、測定値を測定部４１へ出力する。電流測定器６８は、発電装置１０２から出力される発電電流Ｉｇを測定し、測定値を測定部４１へ出力する。

【0057】

測定部４１は、電圧Ｖｄｃ、発電電圧Ｖｇおよび発電電流Ｉｇの測定値を制御部４２へ出力する。
制御部４２は、例えば、測定部４１から入力される電圧Ｖｄｃ、発電電圧Ｖｇおよび発電電流Ｉｇの測定値に基づいてＰＩ（比例積分）演算を行ない、トランジスタ６３のスイッチングのデューティ比を算出して電圧変換部４３へ出力する。また、制御部４２は、蓄電池用変換装置１０１から入力される蓄電量制御に関する情報に基づいて、ＭＰＰＴ制御を行う。

【0058】

ＰＷＭ回路５１は、制御部４２から入力されるデューティ比に従ってＰＷＭ制御信号を生成し、昇圧チョッパ回路５２におけるトランジスタ６３へ出力する。
トランジスタ６３は、例えばＩＧＢＴであり、ＰＷＭ回路５１から入力されるＰＷＭ制御信号に基づいてスイッチングする。これにより、例えば、発電装置１０２の発電電圧Ｖｇが昇圧されて線路１５１に供給される。

【0059】

＜２＞動作
＜２−１＞基本動作
まず、本実施形態に係る蓄電池用変換装置１０１の基本動作について説明する。
ここでは、蓄電池用変換装置が、充電不許可モードで蓄電量制御を行う場合と、充電不許可モードで蓄電量制御を行う場合とに分けて説明する。ここで、「充電不許可モード」とは、蓄電池１０６の放電は行うが充電は回避する動作方式を意味する。また、「放電不許可モード」とは、蓄電池１０６の充電は行うが放電は回避する動作方式を意味する。

【0060】

＜２−１−１＞蓄電池用変換装置が充電不許可モードで蓄電量制御を行う場合
まず、蓄電池用変換装置が、充電不許可モードで蓄電量制御を行う場合について説明する。
図５は、本実施形態に係る蓄電池用変換装置１０１の充放電動作の一例を示す図である。ここで、Ｑｌｏは、蓄電値１０６の蓄電量Ｑの下限値を示し、Ｑｈｉは、蓄電量Ｑの上限値を示す。
まず、蓄電池用変換装置１０１が、蓄電量制御を停止した状態（ＯＦＦ状態）で動作していたとする。
そして、線路１５１の電圧（以下、「線路電圧」と称する。）Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きい場合、蓄電池用変換装置１０１が蓄電池１０６の充電を行うことにより、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが増加していく（時刻Ｔ１０〜時刻Ｔ１２）。

【0061】

時刻Ｔ１０〜時刻Ｔ１２の期間において、発電装置１０２の発電電力（以下、単に「発電電力」と称する。）と、交流電源１０４から供給される電力（以下、「系統電力」と称する。）の和が、負荷装置１０８の消費電力よりも大きい場合、線路電圧Ｖｄｃが上昇する（時刻Ｔ１０〜時刻Ｔ１１）。ここで、「発電電力」は、発電装置用変換装置１０２から線路１５１に供給される電力に相当する。また、「系統電力」は、交流電源用変換装置１０５から線路１５１に供給される電力に相当する。
一方、発電電力と系統電力の和が、負荷装置１０８の消費電力よりも小さい場合、線路電圧Ｖｄｃが下降する（時刻Ｔ１１〜時刻Ｔ１２）。つまり、線路電圧Ｖｄｃは、発電電力と系統電力の和と、負荷装置１０８の消費電力との大小関係に応じて、上昇したり下降したりする。
時刻Ｔ１２以降における線路電圧Ｖｄｃの上昇または下降の原理は、時刻Ｔ１０〜時刻Ｔ１２における線路電圧Ｖｄｃの上昇または下降の原理と同じなので以下説明を適宜省略する。

【0062】

その後、線路電圧Ｖｄｃが下降して目標電圧Ｖｄｃ０よりも小さくなると、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電池１０６の放電を行うことにより、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが減少していく（時刻Ｔ１２〜時刻Ｔ１４）。

【0063】

その後、線路電圧Ｖｄｃの上昇により線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きくなると、蓄電池用変換装置１０１は、再び、蓄電池１０６の充電を行い、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが増加していく（時刻Ｔ１４〜時刻Ｔ１５）。
そして、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが蓄電量上限値Ｑｈｉに到達すると、蓄電池用変換装置１０１は、充電不許可モードで蓄電量制御を開始（ＯＮ）する（時刻Ｔ１５）。ここで、「蓄電量上限値Ｑｈｉに到達する」とは、厳密に蓄電量上限値Ｑｈｉに等しくなることまでを意味するものではなく、蓄電量上限値Ｑｈｉ近傍の所定の範囲内に到達することをいう。

【0064】

蓄電池用変換装置１０１が充電不許可モードで蓄電量制御を行っている場合、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きいとき、蓄電池用変換装置１０１は、充電および放電の両方を停止し、蓄電池１０６の蓄電量が一定に維持される（時刻Ｔ１５〜時刻Ｔ１６）。即ち、蓄電池用変換装置１０１は、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きい場合において充電動作を回避する。

【0065】

その後、線路電圧Ｖｄｃが下降して目標電圧Ｖｄｃ０よりも小さくなると、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電池１０６の放電を行い、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが減少していく（時刻Ｔ１６〜時刻Ｔ１８）。

【0066】

その後、線路電圧Ｖｄｃが上昇して目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きくなると、蓄電池用変換装置１０１は、再び、充電および放電の両方を停止（充電動作を回避）し、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが一定に維持される（時刻Ｔ１８〜時刻Ｔ２０）。

【0067】

その後、線路電圧Ｖｄｃが下降して目標電圧Ｖｄｃ０よりも小さくなると、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電池１０６の放電を行う（時刻Ｔ２０〜時刻Ｔ２１）。ここにおいて、蓄電池１０６の蓄電量Ｑは、放電により減少していく。
そして、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０に到達すると、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電量制御を停止（ＯＦＦ）する（時刻Ｔ２１）。

【0068】

その後、線路電圧Ｖｄｃが上昇して電圧目標値Ｖｄｃ０よりも大きくなると、蓄電池用変換装置１０１は、再び、充電を行う（時刻Ｔ２２以降）。ここにおいて、蓄電池１０６の蓄電量Ｑは、充電により上昇していく。

【0069】

＜２−１−２＞蓄電池用変換装置が放電不許可モードで蓄電量制御を行う場合
次に、蓄電池用変換装置１０１が、充電不許可モードで蓄電量制御を行う場合について説明する。
図６は、本実施形態に係る蓄電池用変換装置の充放電動作の一例を示す図である。
ここで、図６中の記号の意味は、図５と同じである。

【0070】

まず、蓄電池用変換装置１０１が、蓄電量制御を停止した状態（ＯＦＦ状態）で動作していたとする。
そして、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも小さい場合、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電池１０６の放電を行い、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが減少していく（時刻Ｔ５０〜時刻Ｔ５２）。

【0071】

ここにおいて、線路電圧Ｖｄｃが、発電電力と系統電力の和と、負荷装置１０８の消費電力との大小関係に応じて、上昇したり下降したりする点は、前述の時刻Ｔ１０〜時刻Ｔ１２における線路電圧Ｖｄｃの上昇または下降の原理と同じである。また、時刻Ｔ５２以降における線路電圧Ｖｄｃの上昇または下降の原理は、前述の時刻Ｔ５０〜時刻Ｔ５２における線路電圧Ｖｄｃの上昇または下降の原理と同じなので以下説明を適宜省略する。

【0072】

その後、線路電圧Ｖｄｃが上昇して目標電圧Ｖｄｃ０を上回ると、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電池１０６の充電を行い、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが充電により増加していく（時刻Ｔ５２〜時刻Ｔ５４）。

【0073】

その後、線路電圧Ｖｄｃが下降して目標電圧Ｖｄｃ０を下回ると、蓄電池用変換装置１０１は、再び、蓄電池１０６の放電を行い、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが減少していく（時刻Ｔ５４〜時刻Ｔ５５）。
そして、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが蓄電量下限値Ｑｌｏに到達すると、蓄電池用変換装置１０１は、放電不許可モードで蓄電量制御を開始（ＯＮ）する（時刻Ｔ５５）。ここで、「蓄電量下限値Ｑｌｏに到達する」とは、厳密に蓄電量下限値Ｑｌｏに等しくなることまでを意味するものではなく、蓄電量下限値Ｑｌｏ近傍の所定の範囲内に到達することをいう。

【0074】

蓄電池用変換装置１０１が放電不許可モードで蓄電量制御を行っている場合において、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０を下回っているとき、蓄電池用変換装置１０１は、充電および放電の両方を停止し、蓄電池１０６の蓄電量が一定に維持される（時刻Ｔ５５〜時刻Ｔ５６）。即ち、蓄電池用変換装置１０１は、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも小さい場合において放電動作を回避する。

【0075】

その後、線路電圧Ｖｄｃが上昇して目標電圧Ｖｄｃ０を上回ると、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電池１０６の充電を行い、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが増加していく（時刻Ｔ５６〜時刻Ｔ５８）。

【0076】

その後、線路電圧Ｖｄｃが下降して目標電圧Ｖｄｃ０を下回ると、蓄電池用変換装置１０１は、再び、充電および放電の両方を停止（放電動作を回避）し、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが一定に維持される（時刻Ｔ５８〜時刻Ｔ６０）。

【0077】

その後、線路電圧Ｖｄｃが上昇して目標電圧Ｖｄｃ０を上回ると、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電池１０６の充電を行う（時刻Ｔ６０〜時刻Ｔ６１）。ここにおいて、蓄電池１０６の蓄電量Ｑは、充電により増加していく。
そして、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０に到達すると、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電量制御を停止（ＯＦＦ）する（時刻Ｔ６１）。

【0078】

その後、線路電圧Ｖｄｃが下降して目標電圧Ｖｄｃ０を下回ると、蓄電池用変換装置１０１は、再び、放電を行い、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが下降していく（時刻Ｔ６３以降）。

【0079】

なお、以上の説明において、線路１５１の電圧Ｖｄｃは、正電圧に限らず、負電圧であってもよい。負電圧の場合、電圧の「上昇」は、例えば電圧絶対値が大きくなる方向に電圧の大きさが変わることを意味し、電圧の「下降」は、例えば電圧絶対値が小さくなる方向に電圧の大きさが変わることを意味する。

【0080】

＜２−２＞蓄電池用変換装置の動作の詳細
次に、蓄電池用変換装置１０１の動作の詳細について説明する。
図７〜図１０は、本実施形態に係る蓄電池用変換装置１０１による電力供給動作の手順を示すフローチャートである。

【0081】

図７に示すように、まず、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電量制御を停止した状態で動作する（ステップＳ１）。

【0082】

図８は、蓄電量制御を停止した状態における蓄電池用変換装置１０１の動作を示すフローチャートである。図８において、「停止モード」では、蓄電池用変換装置１０１が蓄電池１０６の充電動作および放電動作を停止する。また、「充電モード」では、蓄電池用変換装置１０１が蓄電池１０６の充電動作を行い、「放電モード」では、蓄電池用変換装置１０１が蓄電池１０６の放電動作を行う。

【0083】

図８に示すように、蓄電池用変換装置１０１は、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１）。具体的には、充放電判定部２１が、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きいか否かを判定する。

【0084】

ステップＳ１１において、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きいと判定されると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、蓄電池用変換装置１０１は、充電モードとなる（ステップＳ１２）。このとき、制御部１２は、電圧変換部１３のトランジスタ３３を常時オフし、蓄電池１０６の入力電流Ｉｂｄｃが所定値になるようにトランジスタ３４をスイッチングさせる。

【0085】

一方、ステップＳ１１において、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０以下と判定されると（ステップＳ１１：Ｎｏ）、蓄電池用変換装置１０１は、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１３）。

【0086】

ステップＳ１３において、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも小さいと判定されると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、蓄電池用変換装置１０１は放電モードとなる（ステップＳ１４）。このとき、制御部１２は、電圧変換部１３のトランジスタ３４を常時オフし、蓄電池１０６の出力電流Ｉｂｄｃが所定値になるようにトランジスタ３３をスイッチングさせる。

【0087】

一方、ステップＳ１３において、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０に等しいと判定されると（ステップＳ１３：Ｎｏ）、蓄電池用変換装置１０１は、停止モードとなる（ステップＳ１５）。このとき、制御部１２は、電圧変換部１３のトランジスタ３３，３４の両方の動作を停止させる。

【0088】

図７に戻って、ステップＳ１の後、蓄電池用変換装置１０１が、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが蓄電量上限値Ｑｈｉを上回ったか否かを判定する（ステップＳ２）。
ステップＳ２において、蓄電量Ｑが蓄電量上限値Ｑｈｉを上回ったと判定されると（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、蓄電池用変換装置１０１が、充電不許可モードで蓄電量制御を行う（蓄電量制御ＯＮ）（ステップＳ３）。

【0089】

図９は、充電不許可モードで蓄電量制御を行う場合の蓄電池用変換装置１０１の動作を示すフローチャートである。図９において、「停止モード」、「充電モード」および「放電モード」における蓄電池用変換装置１０１の動作は、前述と同様である。
図９に示すように、ステップＳ３における蓄電池用変換装置１０１の動作は、図８に示す動作と略同じであり、ステップＳ１１において、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きいと判定されると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、蓄電池用変換装置１０１が停止モードとなる（ステップＳ２２）点が相違する。蓄電池用変換装置１０１は、充電不許可モードで蓄電量制御を行う場合、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０より大きくても充電は回避する。

【0090】

図７に戻って、ステップＳ３の後、蓄電池用変換装置１０１が、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０を下回ったか否かを判定する（ステップＳ４）。
ステップＳ４において、蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０を下回らないと判定されると（ステップＳ４：Ｎｏ）、蓄電池用変換装置１０１は、充電不許可モードで蓄電量制御を継続する（ステップＳ３）。一方、ステップＳ４において、蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０を下回ったと判定されると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電量制御を停止する（ステップＳ１）。

【0091】

また、ステップＳ２において、蓄電量Ｑが蓄電量上限値Ｑｈｉを上回っていないと判定されると（ステップＳ２：Ｎｏ）、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが蓄電量下限値Ｑｌｏを下回ったか否かを判定する（ステップＳ５）。

【0092】

ステップＳ５において、蓄電量Ｑが蓄電量下限値Ｑｌｏを下回っていないと判定されると（ステップＳ５：Ｎｏ）、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電量制御の停止を継続する（ステップＳ１）。一方、ステップＳ５において、蓄電量Ｑが蓄電量下限値Ｑｌｏを下回ったと判定されると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、蓄電池用変換装置１０１は、放電不許可モードで蓄電量制御を行う（ステップＳ６）。

【0093】

図１０は、放電不許可モードで蓄電量制御を行う場合の蓄電池用変換装置１０１の動作を示すフローチャートである。図１０において、「停止モード」、「充電モード」および「放電モード」における蓄電池用変換装置１０１の動作は、前述と同様である。
図１０に示すように、ステップＳ６における蓄電池用変換装置１０１の動作は、図８に示す動作と略同じであり、ステップＳ１３において、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも小さいと判定されると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、蓄電池用変換装置１０１が停止モードとなる（ステップＳ２２）点が相違する。蓄電池用変換装置１０１は、放電不許可モードで蓄電量制御を行う場合、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０より小さくても放電は回避する。

【0094】

図７に戻って、ステップＳ６の後、蓄電池用変換装置１０１が、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０を上回ったか否かを判定する（ステップＳ７）。

【0095】

ステップＳ７において、蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０を上回っていないと判定されると（ステップＳ７：Ｎｏ）、蓄電池用変換装置１０１は、放電不許可モードで蓄電量制御を継続する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ７において、蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０を上回ったと判定されると、蓄電池用変換装置１０１は、蓄電量制御を停止する（ステップＳ１）。

【0096】

＜２−２＞蓄電量目標値の設定方法について
次に、本実施形態に係る蓄電池用変換装置１０１における蓄電量目標値の設定方法について説明する。
蓄電量目標値Ｑ０は、ユーザが設定部１４を使用して変更することができる。これにより、蓄電量目標値Ｑ０と蓄電量上限値Ｑｈｉとの差、または、蓄電量目標値Ｑ０と蓄電量下限値Ｑｌｏとの差を適宜設定することができる。従って、制御部１２が充電不許可モード（放電不許可モード）で蓄電量制御を行う期間、即ち、蓄電池１０６の充放電が繰り返されない期間の長さをユーザが所望する長さに適宜設定することができる。

【0097】

例えば、発電装置１０２が太陽光発電装置から構成されているとする。この場合、蓄電量目標値は、天候によって変化させるのが好ましい。
発電装置１０２が太陽光発電装置から構成される場合、発電装置１０２の発電電力は、天候によって異なる。例えば、「晴れ」の場合は、発電電力が大きくなり、「雨」の場合は発電電力が小さくなる。そこで、蓄電量目標値Ｑ０を発電装置１０２の発電電力に基づいて変化させるのが好ましい。

【0098】

具体的には、発電装置１０２の発電電力が大きい場合は、蓄電池１０６が充電される期間が長くなるように蓄電量目標値Ｑ０を高めに設定すればよい。一方、発電装置１０２の発電電力が小さい場合は、線路１５１への電力供給元として交流電源１０４が支配的になるため、蓄電池１０６の充電期間が短くなるように蓄電量目標値Ｑ０を低めに設定すればよい。これにより、発電装置１０２で発電される電力の利用率を向上させることができるとともに、交流電源１０４から供給される電力の利用率を低減できる。

【0099】

下記表１に、蓄電量上限値Ｑｈｉ、蓄電量目標値Ｑ０、蓄電量下限値Ｑｌｏの一例を示す。

【表1】

【0100】

表１に示すように、蓄電量目標値Ｑ０は、天候が晴れの場合、７５［％］に設定され、天候が雨の場合、２５［％］に設定される。ここにおいて、天候が「晴れ」であれば、発電装置１０２の発電電力が増加する。従って、充電不許可モードで蓄電量制御を行う期間を短縮することにより、なるべく発電電力のロスを少なくするのが好ましい。そこで、蓄電量目標値Ｑ０を比較的高めの７５％に設定し、充電不許可モードで蓄電量制御を行う期間を短縮している。

【0101】

一方、天候が「雨」であれば、発電装置１０２の発電電力が減少し、線路１５１に供給される電力は、交流電源１０４から供給される電力が支配的になる。
ここにおいて、自然エネルギの利用率の向上を図るためには、交流電源１０４から供給される電力が蓄電池１０６の充電に用いられる期間が短いほうが有利である。従って、放電不許可モードで蓄電量制御を行う期間を短縮することにより、交流電源１０４から供給される電力により蓄電池１０６を充電する期間を短縮するのが好ましい。そこで、蓄電量目標値Ｑ０を比較的低めの２５％に設定し、充電不許可モードで蓄電量制御を行う期間を短縮している。

【0102】

以上のように、本実施形態に係る電力供給システム２０１では、蓄電池用変換装置１０１が、天候の経時変化に基づいて蓄電量目標値Ｑ０を変化させるので、発電装置１０２で発電される電力の利用率の最適化を図ることができる。
また、交流電源１０４から供給される電力が、蓄電池１０６の充電に使用される期間を短縮することにより、自然エネルギの利用率の向上を図ることができる。

【0103】

＜２−４＞発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５の出力抑制制御について
次に、発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５の出力抑制制御について説明する。
ここでは、発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５が、発電電力および系統電力の和と、負荷装置１０８の消費電力とのいずれか一方が他方よりも大きくなるように、出力抑制制御を行う。

【0104】

図１１は、本実施形態に係る蓄電池用変換装置１０１による電力供給動作の一例を示す図である。
蓄電池用変換装置１０１が、蓄電量制御を停止（蓄電量制御ＯＦＦ）しているとする。そして、発電装置１０２の発電電力が大きく、発電電力および系統電力の和が負荷装置１０８の消費電力よりも大きいとする。この場合、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きくなり、蓄電池用変換装置１０１が蓄電池１０６の充電を行う。すると、蓄電池１０６の蓄電量Ｑは、増加していく。

【0105】

そして、蓄電量Ｑの増加により、蓄電量Ｑが蓄電量上限値Ｑｈｉよりも小さい状態から、蓄電量Ｑが蓄電量上限値Ｑｈｉよりも大きい状態に変化すると、蓄電池用変換装置１０１は、充電不許可モードで蓄電量制御を開始（蓄電量制御ＯＮ）する。このとき、蓄電池用変換装置１０１は、停止モードと放電モードとを繰り返し、充電モードには遷移しなくなる。これにより、蓄電池１０６の蓄電量Ｑは、減少していく。

【0106】

蓄電量制御を開始した後、発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５は、発電電力および系統電力の和が、負荷装置１０８の消費電力よりも小さくなるように、出力抑制制御を行う。
ここでは、まず、交流電源用変換装置１０５が定電流制御を停止することにより、出力抑制を行う。この状態で、発電装置用変換装置１０３は、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも小さくなっているか否かを判定する。そして、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きいと判定されると、発電装置用変換装置１０３は、ＭＰＰＴ制御を停止することにより、出力抑制を行う。つまり、発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５は、発電装置用変換装置１０３、交流電源用変換装置１０５の優先順位で出力抑制制御を行う。

【0107】

蓄電池用変換装置１０１が充電不許可モードで蓄電量制御を行っている場合、蓄電池１０６の充電が行われない。従って、線路電圧Ｖｄｃが、目標電圧Ｖｄｃ０よりも高めで推移していると、蓄電池１０６の充電により線路電圧Ｖｄｃを低下させることができず、線路電圧Ｖｄｃと目標電圧Ｖｄｃ０との差圧が増大する虞がある。
これに対して、前述のように、発電電力および系統電力の和が、負荷装置１０８の消費電力よりも小さくなるように出力抑制制御を行うので、線路電圧Ｖｄｃと目標電圧Ｖｄｃ０との差圧を低減できる。

【0108】

また、蓄電池用変換装置１０１が充電不許可モードで蓄電量制御を行っている場合において、交流電源用変換装置１０５が、発電装置用変換装置１０３に優先して出力抑制を行う。これにより、自然エネルギの利用率の向上を図ることができる。

【0109】

そして、蓄電量Ｑの減少により、蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０より大きい状態から、蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０より小さい状態に変化すると、蓄電池用変換装置１０１は、再び蓄電量制御を停止（蓄電量制御ＯＦＦ）する。このとき、発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５は、出力抑制制御を解除する。

【0110】

蓄電量制御を停止した後、発電電力および系統電力の和が負荷装置１０８の消費電力よりも大きい状態にあると、蓄電池用変換装置１０１は蓄電池１０６の充電を行う。すると、蓄電池１０６の蓄電量Ｑは、再び増加していく。

【0111】

そして、蓄電量Ｑの増加により、蓄電量Ｑが蓄電量上限値Ｑｈｉより小さい状態から、蓄電量Ｑが蓄電量上限値Ｑｈｉより大きい状態に変化すると、蓄電池用変換装置１０１は、再び充電不許可モードで蓄電量制御を開始（蓄電量制御ＯＮ）する。そして、発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５は、再び、発電電力および系統電力の和が、負荷装置１０８の消費電力よりも小さくなるように出力抑制制御を行う。

【0112】

また、発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５の両方が出力抑制を行っている状態で、蓄電池用変換装置１０１が蓄電量制御を停止（蓄電量制御ＯＦＦ）しているとする。
そして、発電電力および系統電力の和が、負荷装置１０８の消費電力よりも小さいと、蓄電池用変換装置１０１は蓄電池１０６の放電を行い、蓄電池１０６の蓄電量Ｑが減少していく。

【0113】

そして、蓄電量Ｑの減少により、蓄電量Ｑが蓄電量下限値Ｑｌｏより大きい状態から、蓄電量Ｑが蓄電量下限値Ｑｌｏより小さい状態に変化すると、蓄電池用変換装置１０１は、放電不許可モードで蓄電量制御を開始（蓄電量制御ＯＮ）する。このとき、蓄電池用変換装置１０１は、停止モードと充電モードとを繰り返し、放電モードには遷移しなくなる。これにより、蓄電池１０６の蓄電量Ｑは、増加していく。

【0114】

蓄電量制御を開始した後、発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５は、発電電力および系統電力の和が、負荷装置１０８の消費電力よりも小さくなるように、出力抑制制御の解除を行う。
ここでは、まず、発電装置用変換装置１０３がＭＰＰＴ制御を開始することにより、出力抑制を解除する。この状態で、交流電源用変換装置１０５は、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも大きくなっているか否かを判定する。そして、線路電圧Ｖｄｃが目標電圧Ｖｄｃ０よりも小さいと判定されると、交流電源用変換装置１０３は、定電流制御を開始することにより、出力抑制を解除する。つまり、発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５は、発電装置用変換装置１０３、交流電源用変換装置１０５の優先順位で出力抑制制御の解除を行う。

【0115】

蓄電池用変換装置１０１が放電不許可モードで蓄電量制御を行っている場合、蓄電池１０６の放電が行われない。従って、線路電圧Ｖｄｃが、目標電圧Ｖｄｃ０よりも低めで推移していると、蓄電池１０６の放電により線路電圧Ｖｄｃを上昇させることができず、線路電圧Ｖｄｃと目標電圧Ｖｄｃ０との差圧が増大する虞がある。
これに対して、本実施形態に係る発電装置用変換装置１０３および交流電源用変換装置１０５は、前述のように、発電電力および系統電力の和が負荷装置１０８の消費電力よりも大きくなるように出力抑制制御を解除する。従って、線路電圧Ｖｄｃと目標電圧Ｖｄｃ０との差圧を低減できる。

【0116】

また、蓄電池用変換装置１０１が放電不許可モードで蓄電量制御を行っている場合において、発電装置用変換装置１０３が、交流電源用変換装置１０５に優先して出力抑制を解除する。これにより、自然エネルギの利用率の向上を図ることができる。

【0117】

そして、蓄電量Ｑの増加により、蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０より小さい状態から、蓄電量Ｑが蓄電量目標値Ｑ０より大きい状態に変化すると、蓄電池用変換装置１０１は、再び蓄電量制御を停止（蓄電量制御ＯＦＦ）する。

【0118】

その後、発電装置１０２の発電電力および交流電源１０４から供給される電力量の和が、負荷装置１０８の消費電力よりも小さいと、蓄電池用変換装置１０１は蓄電池１０６の放電を行う。すると、蓄電池１０６の蓄電量は、再び減少していく。

【0119】

そして、蓄電量Ｑの減少により、蓄電量Ｑが蓄電量下限値Ｑｌｏより大きい状態から、蓄電量Ｑが蓄電量上限値Ｑｌｏより小さい状態に変化すると、蓄電池用変換装置１０１は、再び放電不許可モードで蓄電量制御を開始（蓄電量制御ＯＮ）する。

【0120】

＜３＞まとめ
結局、本実施形態に係る蓄電池用変換装置１０１によれば、制御部１２が充電不許可モードで蓄電量制御（第１制御）を行う期間と、制御部１２が放電不許可モードで蓄電量制御（第２制御）を行う期間とが生じる。そして、制御部１２が充電不許可モードまたは放電不許可モードで蓄電量制御を行う期間では、充電動作または放電動作を回避することから、蓄電池１０６の充放電が繰り返されることがない。これにより、蓄電池１０６の充放電の繰り返し頻度を低減することができるので、蓄電池１０６の長寿命化を図ることができる。

【0121】

＜変形例＞
（１）実施形態では、蓄電量目標値を、天候によって変化させる例について説明したが、蓄電量目標値Ｑ０を変化させる基準は、天候に限定されるものではなく、例えば、時間帯によって変化させてもよい。

【0122】

下記表２に、蓄電量上限値Ｑｈｉ、蓄電量目標値Ｑ０、蓄電量下限値Ｑｌｏの一例を示す。

【表2】

表２に示すように、蓄電量目標値を、昼間の時間帯は７５％に設定し、夜間の時間帯は２５％に設定するようにしてもよい。

【0123】

この場合、蓄電池用変換装置１０１が、時間帯に基づいて蓄電量目標値Ｑ０を変化させるので、太陽光発電装置から構成される発電装置１０２で生成される電力の使用効率向上を図ることができる。また、上記交流電源から供給される電力が、蓄電池の充電に使用される期間を短縮することにより、自然エネルギの利用率の向上を図ることができる。

【0124】

（２）実施形態において、蓄電池１０６の種類に応じて蓄電量目標値、蓄電量上限値および蓄電量下限値を変化させてもよい。
蓄電池１０６は、その種類によって蓄電量Ｑを推移させる最適範囲が異なる。例えば、蓄電池１０６が鉛電池から構成される場合、蓄電量Ｑは１００％（満充電）近傍で推移するのが好ましい。一方、蓄電池１０６がリチウムイオン電池等から構成される場合、蓄電量Ｑが１００％近傍で推移するのは好ましくない。

【0125】

下記表３に、蓄電量上限値Ｑｈｉ、蓄電量目標値Ｑ０、蓄電量下限値Ｑｌｏの一例を示す。

【表3】

蓄電池１０６の種類が鉛蓄電池であれば、蓄電池１０６の蓄電量を１００％に近い状態で推移させるのが好ましい。そこで、蓄電池１０６の種類が鉛蓄電池の場合、蓄電量目標値を７５％とし、蓄電量上限値を１００％に設定している。

【0126】

一方、蓄電池１０６の種類がリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、レドックスフロー電池であれば、蓄電池１０６の蓄電量を５０％以下の状態で推移させるのが好ましい。そこで、蓄電池１０６の種類がリチウムイオン電池等の場合、蓄電量目標値を２５％とし、蓄電量上限値を５０％に設定している。

【0127】

本構成によれば、蓄電量上限値Ｑｈｉまたは蓄電量下限値Ｑｌｏを変化させることにより、蓄電量Ｑが推移する範囲を適宜設定することができる。

【0128】

また、本構成によれば、蓄電池１０６の蓄電量を、蓄電池１０６の種類に応じた最適な範囲で推移させることができるので、蓄電池１０６の劣化を抑制することができる。

【0129】

（３）実施形態に係る電力供給システム２０１において、天候の経時変化を予測する天候予測装置（図示せず）を更に備えるものであってもよい。そして、蓄電池用変換装置１０１が、天候予測装置から天候の経時変化に関する情報を取得するようにしてもよい。
本構成によれば、蓄電池用変換装置１０１が、天候予測装置によって予測された天候の経時変化に基づいて蓄電量目標値を変化させるので、太陽光発電装置から構成される発電装置１０２で生成される電力の使用効率向上を図ることができる。

【0130】

（４）実施形態では、主として発電装置１０２が太陽光発電装置から構成される例について説明したが、発電装置１０２が風力発電機から構成されるものであってもよい。この場合、蓄電量目標値Ｑは、発電装置１０２が設置された場所における風速等に基づいて変化させればよい。

【0131】

上記実施の形態および変形例は、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、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。

【符号の説明】

【0132】

１１，４１ 測定部
１２，４２ 制御部
１３，４３ 電圧変換部
１４ 設定部
２０ ＰＩ演算部
２１ 充放電判定部
２２ 電池残量算出部
２３，５１ ＰＷＭ回路
２４，５２ 昇降圧チョッパ回路
２５ 蓄電量制御部
３１，３５，６１，６５ キャパシタ
３２，６２ コイル
３３，３４，６３ トランジスタ
３６，３７，６６，６７ 電圧測定器
３８，６８ 電流測定器
６４ ダイオード
１０１ 蓄電池用変換装置
１０２ 発電装置
１０３ 発電装置用変換装置
１０４ 交流電源
１０５ 交流電源用変換装置
１０６ 蓄電池
１０７ 負荷用変換装置
２０１ 電力供給システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】