(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022023722
(43)【公開日】2022-02-08
(54)【発明の名称】変換装置、蓄電モジュールおよび電力供給システム
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20220201BHJP
H02J 1/00 20060101ALI20220201BHJP
H02J 7/34 20060101ALI20220201BHJP
H02J 7/10 20060101ALI20220201BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 303C
H02J7/00 L
H02J7/00 S
H02J1/00 309R
H02J1/00 304H
H02J7/34 B
H02J7/10 H
H02J7/00 302C
H02J7/10 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020126859
(22)【出願日】2020-07-27
(71)【出願人】
【識別番号】514120531
【氏名又は名称】シオン電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112520
【弁理士】
【氏名又は名称】林 茂則
(72)【発明者】
【氏名】村野 實
(72)【発明者】
【氏名】棚橋 真
(72)【発明者】
【氏名】尾崎 伸一
(72)【発明者】
【氏名】高橋 幸伸
【テーマコード（参考）】
5G165
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G165BB05
5G165EA02
5G165EA06
5G165FA01
5G503AA04
5G503BA02
5G503BB01
5G503CA01
5G503DA04
5G503FA17
5G503GB04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】蓄電池の間の電力移動を比較的小さな出力容量の電力変換装置によって実現する技術を提供する。
【解決手段】発配電システムにおいて、複数の蓄電池１１０、１１６の間で電力を移動するための変換装置１２０は、複数の蓄電池のうち一の蓄電池に接続される第１端子対１２４と、複数の蓄電池のうち他の蓄電池に接続される第２端子対１２６と、第３端子対１２８および第４端子対１３０を有し、第３端子対および第４端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路１２２と、を有する。第１端子対と第３端子対とが並列接続され、第１端子対と第４端子対とが直列接続され、直列接続された第１端子対および第４端子対と第２端子対とが並列接続される。
【選択図】図２
【解決手段】発配電システムにおいて、複数の蓄電池１１０、１１６の間で電力を移動するための変換装置１２０は、複数の蓄電池のうち一の蓄電池に接続される第１端子対１２４と、複数の蓄電池のうち他の蓄電池に接続される第２端子対１２６と、第３端子対１２８および第４端子対１３０を有し、第３端子対および第４端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路１２２と、を有する。第１端子対と第３端子対とが並列接続され、第１端子対と第４端子対とが直列接続され、直列接続された第１端子対および第４端子対と第２端子対とが並列接続される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の蓄電池の間で電力を移動するための変換装置であって、
前記複数の蓄電池のうち一の蓄電池に接続される第１端子対と、
前記複数の蓄電池のうち他の蓄電池に接続される第２端子対と、
第３端子対および第４端子対を有し、前記第３端子対および前記第４端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路と、を有し、
前記第１端子対と前記第３端子対とが並列接続され、
前記第１端子対と前記第４端子対とが直列接続され、
前記直列接続された前記第１端子対および前記第４端子対と前記第２端子対とが並列接続されている
変換装置。
前記複数の蓄電池のうち一の蓄電池に接続される第１端子対と、
前記複数の蓄電池のうち他の蓄電池に接続される第２端子対と、
第３端子対および第４端子対を有し、前記第３端子対および前記第４端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路と、を有し、
前記第１端子対と前記第３端子対とが並列接続され、
前記第１端子対と前記第４端子対とが直列接続され、
前記直列接続された前記第１端子対および前記第４端子対と前記第２端子対とが並列接続されている
変換装置。
【請求項2】
前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より低く（Ｖ１＜Ｖ２）、前記第１端子対に接続された蓄電池から前記第２端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を正極、他端を負極とし、前記第３端子対を入力端子、前記第４端子対を出力端子として機能させる、第１の構成、
前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より高く（Ｖ１＞Ｖ２）、前記第１端子対に接続された蓄電池から前記第２端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を負極、他端を正極とし、前記第３端子対を出力端子、前記第４端子対を入力端子として機能させる、第２の構成、
前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より高く（Ｖ１＞Ｖ２）、前記第２端子対に接続された蓄電池から前記第１端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を負極、他端を正極とし、前記第３端子対を入力端子、前記第４端子対を出力端子として機能させる、第３の構成、または、
前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より低く（Ｖ１＜Ｖ２）、前記第２端子対に接続された蓄電池から前記第１端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を正極、他端を負極とし、前記第３端子対を出力端子、前記第４端子対を入力端子として機能させる、第４の構成、
の何れかの構成を有する請求項１に記載の変換装置。
前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より高く（Ｖ１＞Ｖ２）、前記第１端子対に接続された蓄電池から前記第２端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を負極、他端を正極とし、前記第３端子対を出力端子、前記第４端子対を入力端子として機能させる、第２の構成、
前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より高く（Ｖ１＞Ｖ２）、前記第２端子対に接続された蓄電池から前記第１端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を負極、他端を正極とし、前記第３端子対を入力端子、前記第４端子対を出力端子として機能させる、第３の構成、または、
前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より低く（Ｖ１＜Ｖ２）、前記第２端子対に接続された蓄電池から前記第１端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を正極、他端を負極とし、前記第３端子対を出力端子、前記第４端子対を入力端子として機能させる、第４の構成、
の何れかの構成を有する請求項１に記載の変換装置。
【請求項3】
前記第１端子対または前記第２端子対に前記蓄電池を接続した時に生じ得る突入電流を抑制する突入電流抑制手段をさらに有し、
前記突入電流抑制手段が、接続しようとする被接続端子対と接続しようとする接続蓄電池との間に配置されたスイッチ機構であり、前記変換回路において前記被接続端子対の端子間電圧を前記接続蓄電池の出力電圧に一致するよう制御した後、前記スイッチ機構をオン状態にする、第１の構成、
前記突入電流抑制手段が、前記接続蓄電池に流れる電流を計測する電流計と、前記電流計の計測値が漸増または漸減するよう前記変換回路をフィードバック制御するフィードバック回路と、を有する、第２の構成、または、
前記突入電流抑制手段が、前記変換装置同様の直流電力変換装置であり、前記直流電力変換装置と前記接続蓄電池との直列接続電圧が前記被接続端子対の端子間電圧と一致するよう前記直流電力変換装置を制御する、第３の構成、
の何れかの構成を有する請求項１または請求項２に記載の変換装置。
前記突入電流抑制手段が、接続しようとする被接続端子対と接続しようとする接続蓄電池との間に配置されたスイッチ機構であり、前記変換回路において前記被接続端子対の端子間電圧を前記接続蓄電池の出力電圧に一致するよう制御した後、前記スイッチ機構をオン状態にする、第１の構成、
前記突入電流抑制手段が、前記接続蓄電池に流れる電流を計測する電流計と、前記電流計の計測値が漸増または漸減するよう前記変換回路をフィードバック制御するフィードバック回路と、を有する、第２の構成、または、
前記突入電流抑制手段が、前記変換装置同様の直流電力変換装置であり、前記直流電力変換装置と前記接続蓄電池との直列接続電圧が前記被接続端子対の端子間電圧と一致するよう前記直流電力変換装置を制御する、第３の構成、
の何れかの構成を有する請求項１または請求項２に記載の変換装置。
【請求項4】
前記第１端子対または前記第２端子対が、互いに並列接続される複数の蓄電池を接続するものである
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の変換装置。
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の変換装置。
【請求項5】
前記複数の蓄電池のそれぞれに対応して、前記複数の蓄電池の一つを追加した時に生じ得る突入電流を抑制する突入電流抑制手段をさらに有し、
前記突入電流抑制手段が、追加しようとする被接続端子対と追加しようとする接続蓄電池との間に配置されたスイッチ機構であり、前記変換回路において前記被接続端子対の端子間電圧を前記接続蓄電池の出力電圧に一致するよう制御した後、前記スイッチ機構をオン状態にする、第１の構成、または、
前記突入電流抑制手段が、前記変換装置同様の直流電力変換装置であり、前記直流電力変換装置と前記接続蓄電池との直列接続電圧が前記被接続端子対の端子間電圧と一致するよう前記直流電力変換装置を制御する、第２の構成、
の何れかの構成を有する請求項４に記載の変換装置。
前記突入電流抑制手段が、追加しようとする被接続端子対と追加しようとする接続蓄電池との間に配置されたスイッチ機構であり、前記変換回路において前記被接続端子対の端子間電圧を前記接続蓄電池の出力電圧に一致するよう制御した後、前記スイッチ機構をオン状態にする、第１の構成、または、
前記突入電流抑制手段が、前記変換装置同様の直流電力変換装置であり、前記直流電力変換装置と前記接続蓄電池との直列接続電圧が前記被接続端子対の端子間電圧と一致するよう前記直流電力変換装置を制御する、第２の構成、
の何れかの構成を有する請求項４に記載の変換装置。
【請求項6】
前記第１端子対または前記第２端子対から出力される電力量を計測する電力量計と、
前記電力量計の計測値が所定の値に達したときに出力される電力量がゼロになるよう前記変換回路を制御する制御装置と、をさらに有する
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の変換装置。
前記電力量計の計測値が所定の値に達したときに出力される電力量がゼロになるよう前記変換回路を制御する制御装置と、をさらに有する
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の変換装置。
【請求項7】
前記制御装置が、出力された電力量に応じた課金情報を出力する
請求項６に記載の変換装置。
請求項６に記載の変換装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の変換装置と、
前記第１端子対または前記第２端子対に接続された単一または複数の蓄電池と、を有する蓄電モジュール。
前記第１端子対または前記第２端子対に接続された単一または複数の蓄電池と、を有する蓄電モジュール。
【請求項9】
直流電源からの直流電力を直流負荷に供給する直流配電装置と、
請求項８に記載の蓄電モジュールと、を有し、
余剰電力を前記蓄電モジュールに蓄電し、不足電力を前記蓄電モジュールから供給する電力供給システム。
請求項８に記載の蓄電モジュールと、を有し、
余剰電力を前記蓄電モジュールに蓄電し、不足電力を前記蓄電モジュールから供給する電力供給システム。
【請求項10】
直流電源からの直流電力を直流負荷に供給する直流配電装置と、
前記直流配電装置からの直流電力を単一または複数の蓄電池に移動するための変換装置と、を有し、
前記変換装置が、
前記直流配電装置からの直流電力を受電する第１端子対と、
前記単一または複数の蓄電池に接続される第２端子対と、
第３端子対および第４端子対を有し、前記第３端子対および前記第４端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路と、を有し、
前記第２端子対と前記第３端子対とが並列接続され、
前記第１端子対と前記第４端子対とが直列接続され、
前記直列接続された前記第１端子対および前記第４端子対と前記第２端子対とが並列接続されている
電力供給システム。
前記直流配電装置からの直流電力を単一または複数の蓄電池に移動するための変換装置と、を有し、
前記変換装置が、
前記直流配電装置からの直流電力を受電する第１端子対と、
前記単一または複数の蓄電池に接続される第２端子対と、
第３端子対および第４端子対を有し、前記第３端子対および前記第４端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路と、を有し、
前記第２端子対と前記第３端子対とが並列接続され、
前記第１端子対と前記第４端子対とが直列接続され、
前記直列接続された前記第１端子対および前記第４端子対と前記第２端子対とが並列接続されている
電力供給システム。
【請求項11】
商用交流電力を受電し、受電した交流電力を直流電力に変換する交流直流変換装置をさらに有し、
前記直流配電装置が、直流電源からの直流電力に加えて前記交流直流変換装置からの直流電力を配電する
請求項９または請求項１０に記載の電力供給システム。
前記直流配電装置が、直流電源からの直流電力に加えて前記交流直流変換装置からの直流電力を配電する
請求項９または請求項１０に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、変換装置、蓄電モジュールおよび電力供給システムに関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば、特許文献１は、電気自動車が備える動力用蓄電池と据え置き型の蓄電池との間で電力が移動するのを防止し、電力の移動に伴う損失を抑制することが可能な充放電装置を得ることを目的とする、充放電装置および充放電システムに関する発明を開示する。当該発明では、宅内に設置された据え置き型蓄電池の充電動作および前記据え置き型蓄電池を放電させて負荷に電力を供給する動作を行う蓄電池用充放電器とともに充放電システムを構成し、電気自動車が備える動力用蓄電池の充電動作および前記動力用蓄電池を放電させて前記負荷に電力を供給する放電動作を行う充放電装置であって、前記据え置き型蓄電池と前記負荷との間に流れる電流の値を検出する電流検出部と、前記電流検出部が検出する電流の値に基づいて、前記動力用蓄電池の充電動作および前記動力用蓄電池の放電動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電流の値に基づいて、前記動力用蓄電池と前記据え置き型蓄電池との間で電力移動が発生するかを判定し、前記電力移動が発生する場合は前記充放電装置の動作を変更する、とされている。なお、前記制御部は、前記電力移動が発生し、かつ前記充放電装置が充電動作を実行中の場合は充電動作を停止させ、前記電力移動が発生し、かつ前記充放電装置が放電動作を実行中の場合は放電動作を停止させる、とされている。
【0003】
たとえば、特許文献２は、ＥＶをはじめとする電動車両において、バッテリ劣化を抑制し、長期に渡って車両性能を維持し、バッテリ交換に伴うユーザのコスト負担を低減することを目的とする、バッテリ制御装置に関する発明を開示する。当該発明では、電動車両駆動用バッテリとして、大容量であり、通常のＳＯＣ使用域よりも狭い劣化小の領域で使用されるメインバッテリと、小容量であり、通常のＳＯＣ使用域の上限値と下限値の間の範囲で使用されるサブバッテリを具備し、メインバッテリのＳＯＣが長寿命化の観点で好適値になる様に、メインバッテリとサブバッテリ間で適宜電力の移動を行い、その際、サブバッテリは定期交換を前提とし、サブバッテリのＳＯＣ設定値は、メインバッテリの寿命を優先した設定値とする、とされている。これによって、サブバッテリ搭載分だけ付帯コストは増大するが、メインバッテリの長寿命化により、システムトータルの生涯コストは安くなり、ユーザの負担が低減する、とされている。なお、メインバッテリとサブバッテリとの間で電力を移動させる電力移動手段を備えるとされており、前記電力移動手段として、ＤＣＤＣコンバータが開示されている。
【0004】
たとえば、特許文献３は、ハイブリッド型車両の重量を小さくすることができるだけでなく、ハイブリッド型車両のコストを低くすることを目的とする、ハイブリッド型車両駆動制御装置、ハイブリッド型車両駆動装置の制御方法及びそのプログラムに関する発明を開示する。当該発明では、第１のバッテリと、第２のバッテリと、第１のバッテリの第１の電源電圧と第２のバッテリの第２の電源電圧との間で電圧を変換する電圧変換部材と、バッテリ環境を検出するバッテリ環境検出部と、前記第１、第２のバッテリのうちの所定のバッテリが所定のバッテリ環境下に置かれたときに、一方のバッテリから他方のバッテリに電力を移動させる電力移動処理手段９１とを有する、とされている。この場合、第１、第２のバッテリのうちの所定のバッテリが所定のバッテリ環境下に置かれたときに、一方のバッテリから他方のバッテリに電力が移動させられるので、他方のバッテリにおいて十分な放電を行うことができる、とされている。なお、前記電圧変換部材として、ＤＣ／ＤＣコンバータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第6548854号公報
【特許文献2】特開2014-147197号公報
【特許文献3】特開2003-299210号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１～３に開示の発明を用いれば、２以上の蓄電池（バッテリ）において、一の蓄電池から他の蓄電池に電力を移動することが可能である。ただし、電力を移動する際には、移動元の蓄電池または移動先の蓄電池の少なくとも一方の電圧または電流を制御する必要があり、当該制御が可能な電力変換装置、たとえばＤＣ／ＤＣコンバータが必要になる。
【0007】
しかし、上記の電力変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）は、扱う電力量に応じた出力容量が必要であり、たとえば、１ｋＷで電力を移動する場合には、１ｋＷの出力容量を持つ電力変換装置が必要である。このような大電力容量に対応した電力変換装置は一般に高価であり、製品コストが高くなる問題がある。
【0008】
また、電力変換装置の性能によって、効率が制限されてしまうという問題がある。たとえば、最大効率９５％の電力変換装置では、９５％以上の効率で蓄電池の電力を移動することはできないという問題がある。
【0009】
本発明の目的は、蓄電池の間の電力移動を、比較的小さな出力容量の電力変換装置によって実現する技術を提供することにある。また、蓄電池の間の電力移動を、高効率化する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、複数の蓄電池の間で電力を移動するための変換装置であって、前記複数の蓄電池のうち一の蓄電池に接続される第１端子対と、前記複数の蓄電池のうち他の蓄電池に接続される第２端子対と、第３端子対および第４端子対を有し、前記第３端子対および前記第４端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路と、を有し、前記第１端子対と前記第３端子対とが並列接続され、前記第１端子対と前記第４端子対とが直列接続され、前記直列接続された前記第１端子対および前記第４端子対と前記第２端子対とが並列接続されている変換装置を開示する。
【0011】
前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より低く（Ｖ１＜Ｖ２）、前記第１端子対に接続された蓄電池から前記第２端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を正極、他端を負極とし、前記第３端子対を入力端子、前記第４端子対を出力端子として機能させる、第１の構成、前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より高く（Ｖ１＞Ｖ２）、前記第１端子対に接続された蓄電池から前記第２端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を負極、他端を正極とし、前記第３端子対を出力端子、前記第４端子対を入力端子として機能させる、第２の構成、前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より高く（Ｖ１＞Ｖ２）、前記第２端子対に接続された蓄電池から前記第１端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を負極、他端を正極とし、前記第３端子対を入力端子、前記第４端子対を出力端子として機能させる、第３の構成、または、前記第１端子対の端子間電圧Ｖ１が前記第２端子対の端子間電圧Ｖ２より低く（Ｖ１＜Ｖ２）、前記第２端子対に接続された蓄電池から前記第１端子対に接続された蓄電池に電力を移動しようとする場合、前記変換回路において、前記第１端子対の負極側に接続される前記第４端子対の一端を正極、他端を負極とし、前記第３端子対を出力端子、前記第４端子対を入力端子として機能させる、第４の構成、の何れかの構成を有することができる。
【0012】
前記第１端子対または前記第２端子対に前記蓄電池を接続した時に生じ得る突入電流を抑制する突入電流抑制手段をさらに有し、前記突入電流抑制手段が、接続しようとする被接続端子対と接続しようとする接続蓄電池との間に配置されたスイッチ機構であり、前記変換回路において前記被接続端子対の端子間電圧を前記接続蓄電池の出力電圧に一致するよう制御した後、前記スイッチ機構をオン状態にする、第１の構成、前記突入電流抑制手段が、前記接続蓄電池に流れる電流を計測する電流計と、前記電流計の計測値が漸増または漸減するよう前記変換回路をフィードバック制御するフィードバック回路と、を有する、第２の構成、または、前記突入電流抑制手段が、前記変換装置同様の直流電力変換装置であり、前記直流電力変換装置と前記接続蓄電池との直列接続電圧が前記被接続端子対の端子間電圧と一致するよう前記直流電力変換装置を制御する、第３の構成、の何れかの構成を有することができる。
【0013】
前記第１端子対または前記第２端子対が、互いに並列接続される複数の蓄電池を接続するものとすることができる。この場合、前記複数の蓄電池のそれぞれに対応して、前記複数の蓄電池の一つを追加した時に生じ得る突入電流を抑制する突入電流抑制手段をさらに有し、前記突入電流抑制手段が、追加しようとする被接続端子対と追加しようとする接続蓄電池との間に配置されたスイッチ機構であり、前記変換回路において前記被接続端子対の端子間電圧を前記接続蓄電池の出力電圧に一致するよう制御した後、前記スイッチ機構をオン状態にする、第１の構成、または、前記突入電流抑制手段が、前記変換装置同様の直流電力変換装置であり、前記直流電力変換装置と前記接続蓄電池との直列接続電圧が前記被接続端子対の端子間電圧と一致するよう前記直流電力変換装置を制御する、第２の構成、の何れかの構成を有することができる。
【0014】
前記第１端子対または前記第２端子対から出力される電力量を計測する電力量計と、前記電力量計の計測値が所定の値に達したときに出力される電力量がゼロになるよう前記変換回路を制御する制御装置と、をさらに有することができる。また、前記制御装置が、出力された電力量に応じた課金情報を出力することができる。課金情報は、単位電力量の単価を決めておき、出力された電力量に単価を乗算して計算してもよい。また、前記第１端子対または前記第２端子対から出力される電力量について、一定の時間毎に一定の電力量を移動させるように決めておき、移動させた時間から課金情報を計算してもよい。
【0015】
本発明の第２の態様においては、前記した変換装置と、前記第１端子対または前記第２端子対に接続された単一または複数の蓄電池と、を有する蓄電モジュールを提供する。
【0016】
本発明の第３の態様においては、直流電源からの直流電力を直流負荷に供給する直流配電装置と、前記した蓄電モジュールと、を有し、余剰電力を前記蓄電モジュールに蓄電し、不足電力を前記蓄電モジュールから供給する電力供給システムを提供する。なお、直流電源として、太陽電池等の直流発電装置を例示することができる。
【0017】
本発明の第４の態様においては、直流電源からの直流電力を直流負荷に供給する直流配電装置と、前記直流配電装置からの直流電力を単一または複数の蓄電池に移動するための変換装置と、を有し、前記変換装置が、前記直流配電装置からの直流電力を受電する第１端子対と、前記単一または複数の蓄電池に接続される第２端子対と、第３端子対および第４端子対を有し、前記第３端子対および前記第４端子対の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する絶縁型の変換回路と、を有し、前記第２端子対と前記第３端子対とが並列接続され、前記第１端子対と前記第４端子対とが直列接続され、前記直列接続された前記第１端子対および前記第４端子対と前記第２端子対とが並列接続されている電力供給システムを提供する。
【0018】
前記した電力供給システムにおいて、交流電力を受電し、受電した交流電力を直流電力に変換する交流直流変換装置をさらに有し、前記直流配電装置が、直流電源からの直流電力に加えて前記交流直流変換装置からの直流電力を配電してもよい。なお、受電する交流電力は、たとえば交流発電機によって発電された交流電力であってもよく、電力会社等によって配電される商用交流電力であってもよい。また、交流電力を受電し、受電した交流電力を直流電力に変換する交流直流変換装置は、複数であってもよい。
【0019】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】発配電システム１００の一例を示すブロック図である。
【図2】変換装置１２０の詳細を示すブロック図である。
【図3】変換回路１２２の一例を示す回路図である。
【図4】変換装置１４０を示すブロック図である。
【図5】変換装置１４２を示すブロック図である。
【図6】変換装置１４６を示すブロック図である。
【図7】蓄電モジュール１５０の詳細を示すブロック図である。
【図8】変換装置１２０の第２端子対１２６に複数の蓄電池が並列接続される例を示すブロック図である。
【図9】変換装置１２０の第２端子対１２６に複数の蓄電池が並列接続される例を示すブロック図である。
【図10】変換装置１２０の変更例を示すブロック図である。
【図11】発配電システム２００の一例を示すブロック図である。
【図12】変換装置２２０の詳細を示すブロック図である。
【図13】従来の接続を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0022】
（実施の形態１）
図１は、発配電システム１００の一例を示すブロック図である。発配電システム１００は、電力供給システム１０２を有し、電力供給システム１０２は、直流電源１０４あるいは交流電力１０６から電力を受電し、直流負荷１０８に直流電力を配電する。また、電力供給システム１０２は、第２蓄電池１１０に直流電力を給電し、第２蓄電池１１０からの直流電力を受電する。直流電源として、たとえば太陽電池等の直流発電装置を挙げることができる。また、交流電力１０６として、たとえば電力会社等から受電する商用交流電力を挙げることができる。なお、交流電力１０６は、発配電システム１００に必須の構成要件ではない。
図１は、発配電システム１００の一例を示すブロック図である。発配電システム１００は、電力供給システム１０２を有し、電力供給システム１０２は、直流電源１０４あるいは交流電力１０６から電力を受電し、直流負荷１０８に直流電力を配電する。また、電力供給システム１０２は、第２蓄電池１１０に直流電力を給電し、第２蓄電池１１０からの直流電力を受電する。直流電源として、たとえば太陽電池等の直流発電装置を挙げることができる。また、交流電力１０６として、たとえば電力会社等から受電する商用交流電力を挙げることができる。なお、交流電力１０６は、発配電システム１００に必須の構成要件ではない。
【0023】
電力供給システム１０２は、直流配電装置１１２、交流直流変換装置１１４、第１蓄電池１１６および変換装置１２０を有する。交流直流変換装置１１４は、交流電力１０６からの電力を受電し、受電した交流電力を直流電力に変換する。第１蓄電池１１６は、余剰の直流電力が発生した場合にこれを蓄電し、不足が生じた場合には蓄電した直流電力を放電することで不足電力を補う。なお、交流電力１０６を受電しない場合、交流直流変換装置１１４は、必須の構成要件ではない。
【0024】
直流配電装置１１２は、直流電源１０４からの直流電力を直流負荷１０８に供給する。直流電源１０４が太陽電池である場合、直流配電装置１１２は、太陽電池からの出力電力を最大化する機能を有する。交流電力１０６を受電する場合、直流配電装置１１２は、直流電源１０４からの直流電力と交流直流変換装置１１４からの直流電力とを統合し、直流負荷１０８に供給する。さらに、直流配電装置１１２は、余剰電力を第１蓄電池１１６に給電し、不足電力を第１蓄電池１１６から受電して直流負荷１０８に供給する。
【0025】
図２は、変換装置１２０の詳細を示すブロック図である。変換装置１２０は、複数の蓄電池の間、本例においては、第１蓄電池１１６と第２蓄電池１１０との間で直流電力を移動するための電力変換装置である。変換装置１２０は、変換回路１２２、第１端子対１２４および第２端子対１２６を有する。第１端子対１２４は、第１蓄電池１１６に接続され、第２端子対１２６は、第２蓄電池１１０に接続されている。第１蓄電池１１６は、複数の蓄電池のうち一の蓄電池の例であり、第２蓄電池１１０は、複数の蓄電池のうち他の蓄電池の例である。
【0026】
変換回路１２２は、第３端子対１２８および第４端子対１３０を有し、第３端子対１２８および第４端子対１３０の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する。なお、第３端子対１２８と第４端子対１３０とは絶縁されている。また、第１端子対１２４と第３端子対１２８とは並列接続され、第１端子対１２４と第４端子対１３０とは直列接続され、直列接続された第１端子対１２４および第４端子対１３０と第２端子対１２６とは並列接続されている。
【0027】
図３は、変換回路１２２の一例を示す回路図である。変換回路１２２は、一般的な双方向絶縁型ＤＣＤＣコンバータ回路であり、フライバックコンバータ回路とすることができる。Ｑ１～Ｑ８は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、Ｑ１～Ｑ８の寄生ダイオードおよびゲート駆動回路は省略している。
【0028】
変換回路１２２は、Ｑ１～Ｑ８のＯＮ／ＯＦＦ周期、ＯＮ／ＯＦＦ時間比率、タイミングを制御することで、入力された電力に対し、昇圧、降圧、出力反転が可能である。また、変換回路１２２は、左右対称であることから、右側のブリッジ回路から電力を入力し、左側の回路から電力を取り出すことも、逆に、左側のブリッジ回路から電力を入力し、右側の回路から電力を取り出すことも可能である。出力電圧または出力電流をフィードバックに使うことにより、定電圧出力あるいは定電流出力とすることが可能である。同様に、入力電圧または入力電流をフィードバックに使うことで、入力電圧を定電圧に保つこと、または、入力電流を定電流に保つことも可能である。
【0029】
変換回路１２２は、たとえば、以下のように動作させることができる。
・Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４およびＱ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８をすべてＯＦＦにすることで、右側と左側の回路は直流的にも交流的にも完全に切り離される。
・Ｑ１，Ｑ４をＯＮにし、Ｑ２，Ｑ３をＯＦＦにする動作と、Ｑ２，Ｑ３をＯＮにし、Ｑ１，Ｑ４をＯＦＦにする動作とを繰り返すことで、ＶＴ１に方形波を与え、トランスを経由してＶＴ２に起電力を発生することができる。このとき、ＶＴ２の電圧の極性に合わせ、「＋」で示している側が正の電圧になった時に、Ｑ６，Ｑ７をＯＮ、Ｑ５，Ｑ８をＯＦＦにし、「＋」で示している側が負の電圧になった時に、Ｑ５，Ｑ８をＯＮ、Ｑ６，Ｑ７をＯＦＦにすることで、Ｔ１を＋、Ｔ２を－の電圧とすることができる。ＯＮ／ＯＦＦを逆にすると、Ｔ１およびＴ２にあらわれる電圧の極性を逆にすることができる。
・本回路は左右対称であるので、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４で行った操作をＱ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８で行い、Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８で行った操作をＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４で行うことで、逆方向（回路右側から左側へ）の電力移動が可能になる。
・Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４およびＱ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８をすべてＯＦＦにすることで、右側と左側の回路は直流的にも交流的にも完全に切り離される。
・Ｑ１，Ｑ４をＯＮにし、Ｑ２，Ｑ３をＯＦＦにする動作と、Ｑ２，Ｑ３をＯＮにし、Ｑ１，Ｑ４をＯＦＦにする動作とを繰り返すことで、ＶＴ１に方形波を与え、トランスを経由してＶＴ２に起電力を発生することができる。このとき、ＶＴ２の電圧の極性に合わせ、「＋」で示している側が正の電圧になった時に、Ｑ６，Ｑ７をＯＮ、Ｑ５，Ｑ８をＯＦＦにし、「＋」で示している側が負の電圧になった時に、Ｑ５，Ｑ８をＯＮ、Ｑ６，Ｑ７をＯＦＦにすることで、Ｔ１を＋、Ｔ２を－の電圧とすることができる。ＯＮ／ＯＦＦを逆にすると、Ｔ１およびＴ２にあらわれる電圧の極性を逆にすることができる。
・本回路は左右対称であるので、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４で行った操作をＱ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８で行い、Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８で行った操作をＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４で行うことで、逆方向（回路右側から左側へ）の電力移動が可能になる。
【0030】
変換回路１２２が、二つの端子対（第３端子対１２８、第４端子対１３０）の一方への入力を電圧制御または電流制御して他方に出力するものであり、第１端子対１２４、第２端子対１２６、第３端子対１２８、第４端子対１３０を上記のように接続することで、変換回路１２２を、第１端子対１２４または第２端子対１２６に接続される蓄電池の補助電源として機能させることが可能になる。つまり、第１端子対１２４に接続される第１蓄電池１１６の電圧と、第２端子対１２６に接続される第２蓄電池１１０の電圧が相違する場合であっても、両蓄電池の電圧差に相当する電圧を変換回路１２２によって補償し、両蓄電池を安全に接続することが可能になる。
【0031】
また、変換回路１２２の出力電圧または出力電流を制御し、変換回路１２２の何れの端子対を入力あるいは出力とするかを制御することで、両蓄電池間の充放電（充電方向）を制御することが可能になる。
【0032】
表１は、第１蓄電池１１６の電圧Ｖ１および第２蓄電池１１０の電圧Ｖ２の大小関係と電力移動方向（充電方向）が所与の場合に、第４端子対１３０（ＴＰ４）の各端子（Ｔ１、Ｔ２）の極性と、第３端子対１２８（ＴＰ３）および第４端子対１３０（ＴＰ４）を入力または出力の何れとして機能させるかを示した表である。
【表1】
【0033】
第１端子対１２４の端子間電圧Ｖ１が第２端子対１２６の端子間電圧Ｖ２より低く（Ｖ１＜Ｖ２）、第１端子対１２４に接続された第１蓄電池１１６から第２端子対１２６に接続された第２蓄電池１１０に直流電力を移動（ＢＡＴ１→ＢＡＴ２）しようとする構成１の場合、変換回路１２２において、第１端子対１２４の負極側に接続される第４端子対１３０の一端（Ｔ１）を正極、他端（Ｔ２）を負極とし、第３端子対１２８を入力端子、第４端子対１３０を出力端子として機能させればよい。
【0034】
このように変換回路１２２を動作させることで、Ｖ１の足りない電圧を変換回路１２２によって補うことができる。すなわち、第１蓄電池１１６から第２蓄電池１１０に電力移動するに必要な電圧の不足分（第１蓄電池１１６における出力電圧の不足分）を変換回路１２２の出力電圧（第４端子対１３０（ＴＰ４）の電圧）によって補う、言わば、変換回路１２２による電圧アシストを行うことができる。
【0035】
第１端子対１２４の端子間電圧Ｖ１が第２端子対１２６の端子間電圧Ｖ２より高く（Ｖ１＞Ｖ２）、第１端子対１２４に接続された第１蓄電池１１６から第２端子対１２６に接続された第２蓄電池１１０に直流電力を移動（ＢＡＴ１→ＢＡＴ２）しようとする構成２の場合、変換回路１２２において、第１端子対１２４の負極側に接続される第４端子対１３０の一端（Ｔ１）を負極、他端（Ｔ２）を正極とし、第３端子対１２８を出力端子、第４端子対１３０を入力端子として機能させればよい。
【0036】
このように変換回路１２２を動作させることで、Ｖ１の高すぎる電圧を変換回路１２２によって減少させ、同時に減少させた分の電力を戻す（減少させた分に相当する電力を移動させない）ことができる。これにより、第１蓄電池１１６から第２蓄電池１１０への電力移動を無駄なく行うことができる。
【0037】
第１端子対１２４の端子間電圧Ｖ１が第２端子対１２６の端子間電圧Ｖ２より高く（Ｖ１＞Ｖ２）、第２端子対１２６に接続された第２蓄電池１１０から第１端子対１２４に接続された第１蓄電池１１６に直流電力を移動（ＢＡＴ２→ＢＡＴ１）しようとする構成３の場合、変換回路１２２において、第１端子対１２４の負極側に接続される第４端子対１３０の一端（Ｔ１）を負極、他端（Ｔ２）を正極とし、第３端子対１２８を入力端子、第４端子対１３０を出力端子として機能させればよい。
【0038】
このように変換回路１２２を動作させることで、Ｖ２の電圧に変換回路１２２の出力電圧を加えることができ、Ｖ２の足りない電圧を変換回路１２２によって補うことができる。なお、本構成３の場合、変換回路１２２の出力（第４端子対１３０（ＴＰ４）から出力される電力）が変換回路１２２の入力（第３端子対１２８（ＴＰ３）に入力される電力）の一部として使われるため、変換回路１２２の出力が開始されるまで、変換回路１２２の入力には第２蓄電池１１０からの電力が供給されないが、このような場合であっても、第１蓄電池１１６からの電力が変換回路１２２の入力に供給されるため、特に問題なく動作が開始される。変換回路１２２の動作後は、第２蓄電池１１０からの電力が変換回路１２２の入力（第３端子対１２８（ＴＰ３））供給され、第１蓄電池１１６への直流電力の移動が行われる。
【0039】
第１端子対１２４の端子間電圧Ｖ１が第２端子対１２６の端子間電圧Ｖ２より低く（Ｖ１＜Ｖ２）、第２端子対１２６に接続された第２蓄電池１１０から第１端子対１２４に接続された第１蓄電池１１６に直流電力を移動（ＢＡＴ２→ＢＡＴ１）しようとする構成４の場合、変換回路１２２において、第１端子対１２４の負極側に接続される第４端子対１３０の一端（Ｔ１）を正極、他端（Ｔ２）を負極とし、第３端子対１２８を出力端子、第４端子対１３０を入力端子として機能させればよい。
【0040】
このように変換回路１２２を動作させることで、Ｖ２の高すぎる電圧を変換回路１２２によって減少させ、同時に、減少させた分の電力をあわせて第１蓄電池１１６に移動することができる。
【0041】
上記構成１～４の何れかの構成のように変換回路１２２を機能させることで、第１蓄電池１１６の電圧Ｖ１と第２蓄電池１１０の電圧Ｖ２に差があったとしても、当該電圧差（｜Ｖ１－Ｖ２｜）に適応して、第１蓄電池１１６から第２蓄電池１１０への電力移動（ＢＡＴ１→ＢＡＴ２）あるいは第２蓄電池１１０から第１蓄電池１１６への電力移動（ＢＡＴ２→ＢＡＴ１）を実現するよう変換装置１２０を制御できる。
【0042】
また、変換装置１２０を用いることで、第１蓄電池１１６から第２蓄電池１１０への電力移動（ＢＡＴ１→ＢＡＴ２）あるいは第２蓄電池１１０から第１蓄電池１１６への電力移動（ＢＡＴ２→ＢＡＴ１）の効率を高めることができる。
【0043】
たとえば構成１（Ｖ１＜Ｖ２、ＢＡＴ１→ＢＡＴ２）の場合、Ｔ１は正極、Ｔ２は負極、第４端子対１３０は出力、第３端子対１２８は入力として機能する。第１蓄電池１１６から出力される全電力をＰ１、変換回路１２２の入力電力をＰ３、変換回路１２２の出力電力をＰ４、第２蓄電池１１０に供給される電力をＰ２とすると、
Ｐ２＝Ｐ１－Ｐ３＋Ｐ４ …（数１）
ここで、変換回路１２２の効率をＸとすれば、Ｐ３×Ｘ＝Ｐ４であり、Ｘを右辺に移項すれば、
Ｐ３＝Ｐ４／Ｘ …（数２）
数２を数１に代入し、η＝（１－Ｘ）／Ｘ、とすれば、
Ｐ２＝Ｐ１－η×Ｐ４
Ｐ１＝Ｐ２＋η×Ｐ４ …（数３）
一方、第１蓄電池１１６から第２蓄電池１１０への電力移動（ＢＡＴ１→ＢＡＴ２）の効率Ｅは、Ｅ＝Ｐ２／Ｐ１であるから、数３を代入して、
Ｅ＝Ｐ２／（Ｐ２＋η×Ｐ４） …（数４）
変換回路１２２の第４端子対１３０側に流れる電流をＩとすると、Ｐ２＝Ｖ２×Ｉ、Ｐ４＝Ｖ４×Ｉ、Ｖ４＝Ｖ２－Ｖ１、であるから、数４に代入すれば、
Ｅ＝（Ｖ２×Ｉ）／（Ｖ２×Ｉ＋η×（Ｖ２－Ｖ１）×Ｉ）
＝１／（１＋η×（１－Ｖ１／Ｖ２）） …（数５）
となる。
Ｐ２＝Ｐ１－Ｐ３＋Ｐ４ …（数１）
ここで、変換回路１２２の効率をＸとすれば、Ｐ３×Ｘ＝Ｐ４であり、Ｘを右辺に移項すれば、
Ｐ３＝Ｐ４／Ｘ …（数２）
数２を数１に代入し、η＝（１－Ｘ）／Ｘ、とすれば、
Ｐ２＝Ｐ１－η×Ｐ４
Ｐ１＝Ｐ２＋η×Ｐ４ …（数３）
一方、第１蓄電池１１６から第２蓄電池１１０への電力移動（ＢＡＴ１→ＢＡＴ２）の効率Ｅは、Ｅ＝Ｐ２／Ｐ１であるから、数３を代入して、
Ｅ＝Ｐ２／（Ｐ２＋η×Ｐ４） …（数４）
変換回路１２２の第４端子対１３０側に流れる電流をＩとすると、Ｐ２＝Ｖ２×Ｉ、Ｐ４＝Ｖ４×Ｉ、Ｖ４＝Ｖ２－Ｖ１、であるから、数４に代入すれば、
Ｅ＝（Ｖ２×Ｉ）／（Ｖ２×Ｉ＋η×（Ｖ２－Ｖ１）×Ｉ）
＝１／（１＋η×（１－Ｖ１／Ｖ２）） …（数５）
となる。
【0044】
具体的な数値として、たとえば、第１蓄電池１１６の電圧Ｖ１＝３００Ｖ、第２蓄電池１１０の電圧Ｖ２＝３１０Ｖ、第２蓄電池１１０に流れる電流Ｉ＝１０Ａ、変換回路１２２の効率Ｘ＝０．９５を仮定すれば、ηの定義および数５から
η＝（１－０．９５）／０．９５＝０．０５２６
Ｅ＝１／（１＋０．０５２６×（１－３００／３１０））
≒０．９９８３
となり、損失は、１％以下になる。図１３に示す従来の接続方式の場合、第１蓄電池１１６と第２蓄電池１１０とを変換回路１２２を介して接続する。この場合、効率は変換回路１２２の効率である０．９５となる。５％程度の損失が発生していた従来と比較すると、本実施の形態の変換装置１２０を用いることで、効率を大幅に改善できることが判る。なお、構成２～４においても同様の計算で、大幅に効率が改善されることが判る。また、数５より、第１蓄電池１１６の電圧Ｖ１と第２蓄電池１１０の電圧Ｖ２の電圧が近いほどＥは１に近づく（効率が高くなる）ことがわかる。本手法は、電力を移動する元の蓄電池と移動先の蓄電池の電位差が小さく、それぞれの電圧が高い構成のときに特に効果を発揮することがわかる。
η＝（１－０．９５）／０．９５＝０．０５２６
Ｅ＝１／（１＋０．０５２６×（１－３００／３１０））
≒０．９９８３
となり、損失は、１％以下になる。図１３に示す従来の接続方式の場合、第１蓄電池１１６と第２蓄電池１１０とを変換回路１２２を介して接続する。この場合、効率は変換回路１２２の効率である０．９５となる。５％程度の損失が発生していた従来と比較すると、本実施の形態の変換装置１２０を用いることで、効率を大幅に改善できることが判る。なお、構成２～４においても同様の計算で、大幅に効率が改善されることが判る。また、数５より、第１蓄電池１１６の電圧Ｖ１と第２蓄電池１１０の電圧Ｖ２の電圧が近いほどＥは１に近づく（効率が高くなる）ことがわかる。本手法は、電力を移動する元の蓄電池と移動先の蓄電池の電位差が小さく、それぞれの電圧が高い構成のときに特に効果を発揮することがわかる。
【0045】
また、必要とされる変換回路１２２の容量についても、本実施の形態の変換装置１２０によれば小さくできる。すなわち、上記仮定の数値において、変換回路１２２の出力電圧Ｖ４は、Ｖ４＝Ｖ２－Ｖ１＝１０［Ｖ］であり、電流Ｉ＝１０［Ａ］、なので、変換回路１２２の出力電力Ｐ４は、Ｐ４＝Ｖ４×Ｉ＝１００［Ｗ］で済む。一方、従来の変換装置であれば、第２蓄電池１１０への入力電力Ｐ２＝Ｖ２×Ｉ＝３１００［Ｗ］を変換する必要があるので、それに見合った耐圧の部品を使用する必要があり、製品コストが高くなる問題がある。これに対し、本実施の形態の変換装置１２０では変換回路１２２の容量を小さくでき、使用部品のコストも低く抑えることができるので、製品コストを下げることが可能になる。
【0046】
上記した通り、本実施の形態の変換装置１２０によれば、電圧の異なる二つの蓄電池（第１蓄電池１１６、第２蓄電池１１０）の間の電力移動を、極めて効率よく行うことができ、製品コストも低く抑えることができる。また、本実施の形態の電力供給システム１０２では、余剰電力を第１蓄電池１１６に充電し、不足電力を第１蓄電池１１６から補充できるうえ、第２蓄電池１１０を設置すれば、第１蓄電池１１６と第２蓄電池１１０との間で電力を移動し、第２蓄電池１１０を外部充電池として機能させることができる。
【0047】
上記した実施の形態では、変換装置１２０に既に第１蓄電池１１６および第２蓄電池１１０が接続されている場合の例を説明したが、変換装置１２０に新たに第１蓄電池１１６または第２蓄電池１１０を接続しようとする場合、接続しようとする蓄電池と端子対の間に電圧差があれば、接続の際に突入電流が発生し好ましくない。このような場合の対策として、変換装置１２０には、第１端子対１２４と第１蓄電池１１６との間、または、第２端子対１２６と第２蓄電池１１０との間に、突入電流を抑制する突入電流抑制手段を備えることができる。
【0048】
図４は、変換装置１２０の変更例である変換装置１４０を示すブロック図であり、上記した突入電流抑制手段としてスイッチを用いた場合の例を示す。図４に示す変換装置１４０は、変換装置１２０の第２端子対１２６と第２蓄電池１１０との間にスイッチＳＷ２を配置した例である。この場合、第２端子対１２６が「接続しようとする被接続端子対」であり、第２蓄電池１１０が「接続しようとする接続蓄電池」である。第２端子対１２６に第２蓄電池１１０を接続しようとする場合、変換回路１２２は、第２端子対１２６（被接続端子対）の端子間電圧を、第２蓄電池１１０（接続蓄電池）の出力電圧に一致するよう制御し、その後、スイッチ機構ＳＷ２をオン状態にする。スイッチＳＷ２を備え、変換回路１２２を上記のように制御することで、突入電流を発生することなく、第２蓄電池１１０を安全に接続することができる。なお、第１端子対１２４に第１蓄電池１１６を接続しようとする場合も、同様に、第１端子対１２４と第１蓄電池１１６との間にスイッチを設けることができる。
【0049】
図５は、変換装置１２０の別の変更例である変換装置１４２を示すブロック図であり、上記した突入電流抑制手段としてフィードバック回路を用いた場合の例を示す。図５に示す変換装置１４２は、接続蓄電池である第２蓄電池１１０に流れる電流を計測する電流計１４４ａと、電流計１４４ａの計測値が漸増または漸減するよう変換回路１２２をフィードバック制御するフィードバック回路１４４ｂと、を有する。フィードバック回路１４４ｂを構成することで、突入電流を発生することなく、第２蓄電池１１０を安全に接続することができる。なお、第１端子対１２４に第１蓄電池１１６を接続しようとする場合も、第１端子対１２４の側に同様なフィードバック回路を構成し、第１蓄電池１１６への突入電流を防止できる。
【0050】
図６は、変換装置１２０のさらに別の変更例である変換装置１４６を示すブロック図であり、上記した突入電流抑制手段として直流電力変換装置１４８を用いた場合の例を示す。図６に示す直流電力変換装置１４８は、変換装置１２０と同様の直流電力を変換する装置であり、第２端子対１２６と第２蓄電池１１０との間に設けられる。また、直流電力変換装置１４８の変換回路１２２と接続蓄電池との直列接続電圧が被接続端子対の端子間電圧と一致するよう直流電力変換装置１４８を制御する。直流電力変換装置１４８の制御および動作は、変換装置１２０と同様である。直流電力変換装置１４８を備えることで、突入電流を発生することなく、第２蓄電池１１０を安全に接続することができる。なお、変換装置１２０における第１端子対１２４に第１蓄電池１１６を接続しようとする場合も、同様に、第１端子対１２４と第１蓄電池１１６との間に直流電力変換装置を設けることができる。
【0051】
なお、図６に示す直流電力変換装置１４８および第２蓄電池１１０は、蓄電モジュール１５０として把握することも可能である。図７は、蓄電モジュール１５０の詳細を示すブロック図である。蓄電モジュール１５０は、蓄電池１５２および変換回路１５４を有する。変換回路１５４は変換回路１２２と同様である。変換回路１５４の入力には蓄電池１５２からの電力が入力され、変換回路１５４の出力は蓄電池１５２と直列接続される。すなわち、蓄電モジュール１５０は、上記した変換装置１２０と、当該変換装置１２０の第１端子対１２４または第２端子対１２６に接続された単一または複数の蓄電池（第１蓄電池１１６または第２蓄電池１１０）と、を有するものと同等と言える。
【0052】
（実施の形態２）
実施の形態１では、第１蓄電池１１６および第２蓄電池１１０がそれぞれ単一の場合を説明したが、第１蓄電池１１６および第２蓄電池１１０の一方または両方は複数であっても良い。つまり、第１端子対１２４または第２端子対１２６が、互いに並列接続される複数の蓄電池を接続するものであっても良い。なお、複数の蓄電池を互いに並列接続しようとする場合、両蓄電池間に電圧差があれば、接続の際に突入電流が発生し好ましくない。このような場合の対策として、当該複数の蓄電池のそれぞれに対応して、突入電流を抑制する突入電流抑制手段を備えることができる。
実施の形態１では、第１蓄電池１１６および第２蓄電池１１０がそれぞれ単一の場合を説明したが、第１蓄電池１１６および第２蓄電池１１０の一方または両方は複数であっても良い。つまり、第１端子対１２４または第２端子対１２６が、互いに並列接続される複数の蓄電池を接続するものであっても良い。なお、複数の蓄電池を互いに並列接続しようとする場合、両蓄電池間に電圧差があれば、接続の際に突入電流が発生し好ましくない。このような場合の対策として、当該複数の蓄電池のそれぞれに対応して、突入電流を抑制する突入電流抑制手段を備えることができる。
【0053】
図８は、第２端子対１２６に複数の蓄電池が並列接続される例を示すブロック図であり、上記した突入電流抑制手段としてスイッチを用いた場合の例を示す。追加しようとする被接続端子対（第２端子対１２６）と追加しようとする接続蓄電池（第２蓄電池１１０－２、第３蓄電池１１０－３、第ｎ蓄電池１１０－ｎ）との間にスイッチ機構（ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷｎ）が配置されている。この場合、既に接続されている蓄電池の端子対（被接続端子対）の端子間電圧を、接続しようとする接続蓄電池の出力電圧に一致するよう変換回路１２２で制御し、その後、スイッチ機構（ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷｎ）のうち、電圧の一致した蓄電池に接続されているスイッチ機構がオンされる。これにより並列接続による突入電流が防止できる。
【0054】
既に何れかのスイッチ機構が一つ以上ＯＮになっており、さらに別の蓄電池を接続する場合は、既接続の接続蓄電池に蓄えられている電力の一部を第一蓄電池１１６に移動、または第一蓄電池１１６に蓄えられている電力の一部をすでに接続されている接続蓄電池に移動することで第２端子対１２６の電圧を調整することができ、接続しようとする蓄電池との電圧が一致したときに、接続したい蓄電池に接続されているスイッチ機構をＯＮにすることができる。
【0055】
図９は、第２端子対１２６に複数の蓄電池が並列接続される例を示すブロック図であり、上記した突入電流抑制手段として直流電力変換装置を用いた場合の例を示す。互いに並列接続される複数の蓄電池（第２蓄電池１１０－２、第３蓄電池１１０－３、第ｎ蓄電池１１０－ｎ）ごとに、変換装置１２０と同様の直流電力変換装置１６０－２，１６０－３，１６０－ｎが配置されている。直流電力変換装置１６０－２，１６０－３，１６０－ｎは、接続しようとしている接続蓄電池からの電力を受け、当該接続蓄電池との直列接続電圧が、既に接続されている被接続端子対の端子間電圧と一致するよう制御される。これにより並列接続による突入電流が防止できる。なお、この例では、変換回路１２２を省略することができ、この場合、第１端子対１２４と第２端子対１２６とが直結されることになる。
【0056】
図８および図９に示す突入電流抑制手段を備えることで、複数の蓄電池が並列接続され、並列接続された当該複数の蓄電池を第２端子対１２６に接続することができる。これにより第２端子対１２６に接続される蓄電池の容量を適宜増減することができる。なお、複数の並列接続された蓄電池は、第１端子対１２４に接続することも可能であり、この場合、第１端子対１２４に接続される複数の蓄電池ごとに、上記した突入電流抑制手段を設けることができる。
【0057】
（実施の形態３）
図１０は、変換装置１２０の変更例を示すブロック図である。図１０に示す例では、既に説明した変換装置１２０の構成に加え、電力量計１７０および制御装置１７２を有する。電力量計１７０は、第２端子対１２６から出力される電力量を計測し、制御装置１７２は、電力量計１７０の計測値が所定の値に達したときに出力される電力量がゼロになるよう変換回路１２２を制御する。これにより、第２蓄電池１１０に供給される電力量を制御することができる。たとえば、発配電システム１００で発電した直流電力を販売する場合、第２蓄電池１１０に販売電力を蓄電して、これを販売対象とすることができる。このような場合、制御装置１７２は、出力された電力量に応じた課金情報１７４を出力するものとしてもよい。なお、同様の構成は、第１端子対１２４の側に設けても良い。
図１０は、変換装置１２０の変更例を示すブロック図である。図１０に示す例では、既に説明した変換装置１２０の構成に加え、電力量計１７０および制御装置１７２を有する。電力量計１７０は、第２端子対１２６から出力される電力量を計測し、制御装置１７２は、電力量計１７０の計測値が所定の値に達したときに出力される電力量がゼロになるよう変換回路１２２を制御する。これにより、第２蓄電池１１０に供給される電力量を制御することができる。たとえば、発配電システム１００で発電した直流電力を販売する場合、第２蓄電池１１０に販売電力を蓄電して、これを販売対象とすることができる。このような場合、制御装置１７２は、出力された電力量に応じた課金情報１７４を出力するものとしてもよい。なお、同様の構成は、第１端子対１２４の側に設けても良い。
【0058】
課金情報１７４は、単位電力量の単価を決めておき、電力量計１７０で得られた電力量に単価を乗算して計算してもよい。また、第１端子対１２４または第２端子対１２６から出力される電力量について、一定の時間毎に一定の電力量を移動させるように決めておき、移動させた時間から課金情報を計算してもよい。
【0059】
（実施の形態４）
実施の形態１では、電力供給システム１０２に第１蓄電池１１６を有する例を説明したが、本実施の形態では、電力供給システムに蓄電池を含まない例を説明する。図１１は、発配電システム２００の一例を示すブロック図である。発配電システム２００は、電力供給システム２０２を有し、電力供給システム２０２は、直流電源１０４あるいは交流電力１０６から電力を受電し、直流負荷１０８に直流電力を配電する。また、電力供給システム２０２は、第２蓄電池１１０に直流電力を給電し、第２蓄電池１１０からの直流電力を受電する。なお、交流電力１０６は、発配電システム２００に必須の構成要件ではない。
実施の形態１では、電力供給システム１０２に第１蓄電池１１６を有する例を説明したが、本実施の形態では、電力供給システムに蓄電池を含まない例を説明する。図１１は、発配電システム２００の一例を示すブロック図である。発配電システム２００は、電力供給システム２０２を有し、電力供給システム２０２は、直流電源１０４あるいは交流電力１０６から電力を受電し、直流負荷１０８に直流電力を配電する。また、電力供給システム２０２は、第２蓄電池１１０に直流電力を給電し、第２蓄電池１１０からの直流電力を受電する。なお、交流電力１０６は、発配電システム２００に必須の構成要件ではない。
【0060】
電力供給システム２０２は、直流配電装置１１２、交流直流変換装置１１４および変換装置２２０を有する。直流配電装置１１２および交流直流変換装置１１４は実施の形態１で説明したものと同様である。
【0061】
図１２は、変換装置２２０の詳細を示すブロック図である。変換装置２２０は、直流配電装置１１２からの直流電力を単一または複数の蓄電池、本例においては第２蓄電池１１０に直流電力を移動するための電力変換装置である。変換装置２２０は、実施の形態１で説明したものと同様な変換回路１２２、第１端子対１２４および第２端子対１２６を有する。第１端子対１２４は、直流配電装置１１２に接続され、第２端子対１２６は、第２蓄電池１１０に接続されている。第２蓄電池１１０は、単一または複数の蓄電池の一例である。
【0062】
変換回路１２２は、実施の形態１と同様、第３端子対１２８および第４端子対１３０を有し、第３端子対１２８および第４端子対１３０の一方の端子対に入力された直流電力を他方の端子対に電圧または電流を制御して直流出力する。なお、本実施の形態における変換回路１２２の第３端子対１２８は、実施の形態１の場合とは異なり、第２端子対１２６と並列接続される。これにより、変換回路１２２入力は常に第２蓄電池１１０から電力を受けることができる。第１端子対１２４と第４端子対１３０とが直列接続され、直列接続された第１端子対１２４および第４端子対１３０と第２端子対１２６とが並列接続される点は、実施の形態１と同様である。
【0063】
変換装置２２０を上記した構成とすることで、蓄電池を有さない電力供給システム２０２であっても、外部蓄電池（第２蓄電池１１０）が接続されたときには変換回路１２２を正常に作動させることができる。電力供給システム２０２に蓄電池を含まないことで、電力供給システム２０２のコストを削減するとともに、必要に応じて外部蓄電池（第２蓄電池１１０）を設置し、余剰電力を外部蓄電池に移動し、不足電力を外部蓄電池から受電して補うことができる。また、実施の形態２の構成を備えることで外部蓄電池を増減し、実施の形態３の構成を備えることで、発電電力を販売することができる。
【0064】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0065】
たとえば、第２蓄電池１１０に例示される外部蓄電池は、車載用蓄電池とすることができ、外部蓄電池との電力移動は、売電のみならず買電の場合にも利用することができる。
【符号の説明】
【0066】
１００…発配電システム、１０２…電力供給システム、１０４…直流電源、１０６…交流電力、１０８…直流負荷、１１０…第２蓄電池、１１２…直流配電装置、１１４…交流直流変換装置、１１６…第１蓄電池、１２０…変換装置、１２２…変換回路、１２４…第１端子対、１２６…第２端子対、１２８…第３端子対、１３０…第４端子対、１４０…変換装置、ＳＷ２…スイッチ機構、１４２…変換装置、１４４ａ…電流計、１４４ｂ…フィードバック回路、１４６…変換装置、１４８…直流電力変換装置、１５０…蓄電モジュール、１５２…蓄電池、１５４…変換回路、ＳＷ３，ＳＷｎ…スイッチ機構、１１０－２…第２蓄電池、１１０－３…第３蓄電池、１１０－ｎ…第ｎ蓄電池、１６０－２，１６０－３，１６０－ｎ…直流電力変換装置、１７０…電力量計、１７２…制御装置、１７４…課金情報、２００…発配電システム、２０２…電力供給システム、２２０…変換装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】