特開 2023-131414 電力管理装置、給電システム、及び電力管理方法

(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】P2023131414

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】電力管理装置、給電システム、及び電力管理方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20230914BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 306L

H02J7/00 302C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022036162

(22)【出願日】2022-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(72)【発明者】

【氏名】光永 琢真

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 真吾

(72)【発明者】

【氏名】直井 克夫

(72)【発明者】

【氏名】一 雅雄

(72)【発明者】

【氏名】宇都 久和

【テーマコード（参考）】

5G165

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G165CA02

5G165CA04

5G165DA01

5G165EA03

5G165EA04

5G165EA06

5G165GA04

5G165HA02

5G165HA03

5G165HA09

5G165HA17

5G165JA02

5G165JA07

5G165JA09

5G165KA02

5G165KA05

5G165LA01

5G165LA03

5G165MA10

5G503AA00

5G503AA04

5G503AA06

5G503BA02

5G503BB02

5G503CA01

5G503CA08

5G503CA10

5G503CA11

5G503CB11

5G503CC02

5G503DA04

5G503DA07

5G503DA17

5G503EA05

5G503GB03

5G503GB06

5G503GD03

5G503GD06

(57)【要約】

【課題】通信ネットワークを用いることなく、送受電を行うこと。
【解決手段】電力管理装置は、他の給電システムと外部直流バスを介して接続された給電システム内の内部直流バスに供給される内部バス電圧と外部バス電圧とを双方向に変換可能なコンバータを制御することによって給電システムの動作モードを切り替える制御部を備え、制御部は、給電システムの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ１を下回る場合、コンバータにおける外部バス電圧の目標値を第１目標値に設定することによって、給電システムを受電モードに設定し、給電システムの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ１よりも大きい蓄電閾値Ｂｔｈ２を上回り、かつ、外部バス電圧の計測値が送電電圧閾値Ｖｔｈを上回る場合、目標値を第１目標値よりも大きい第２目標値に設定することによって、給電システムを送電モードに設定する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

他の給電システムと外部直流バスを介して接続された給電システムに蓄積されている蓄電量を取得する第１取得部と、
前記外部直流バスに供給されている外部バス電圧の計測値を取得する第２取得部と、
前記外部直流バスと前記給電システム内にて直流電力を供給する内部直流バスとの間に設けられたコンバータであって、前記外部バス電圧と前記内部直流バスに供給される内部バス電圧とを双方向に変換可能なコンバータを制御することによって前記給電システムの動作モードを切り替える制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記蓄電量が第１蓄電閾値を下回る場合、前記コンバータにおける前記外部バス電圧の目標値を第１目標値に設定することによって、前記給電システムを受電モードに設定し、
前記蓄電量が前記第１蓄電閾値よりも大きい第２蓄電閾値を上回り、かつ、前記計測値が送電電圧閾値を上回る場合、前記目標値を前記第１目標値よりも大きい第２目標値に設定することによって、前記給電システムを送電モードに設定する、
電力管理装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記給電システムが前記受電モードに設定されている場合に、前記第２蓄電閾値よりも小さく、前記第１蓄電閾値よりも大きい第３蓄電閾値を、前記蓄電量が上回ったことに応じて、前記受電モードを解除する、請求項１に記載の電力管理装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記給電システムが前記送電モードに設定されている場合に、前記第２蓄電閾値よりも小さく、前記第１蓄電閾値よりも大きい第４蓄電閾値を、前記蓄電量が下回ったことに応じて、前記送電モードを解除する、請求項１又は請求項２に記載の電力管理装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記給電システムが前記送電モードに設定されている場合に、前記コンバータを介して前記外部直流バスに電力の供給が行われていないことを検出したことに応じて、前記送電モードを解除する、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の電力管理装置。

【請求項5】

外部直流バスを介して他の給電システムとの間で相互に電力の供給を行う給電システムであって、
直流電力を供給するための内部直流バスと、
電源装置と前記内部直流バスとの間に設けられ、前記電源装置にて生成した電圧を前記内部直流バスに供給される内部バス電圧に変換する第１コンバータと、
前記内部直流バスに接続され、前記内部バス電圧を負荷機器に供給される負荷電圧に変換する第２コンバータと、
蓄電池と、
前記蓄電池と前記内部直流バスとの間に設けられ、前記内部バス電圧と前記蓄電池の電池電圧とを双方向に変換可能な第３コンバータと、
前記内部直流バスと前記外部直流バスとの間に設けられ、前記内部バス電圧と前記外部直流バスに供給される外部バス電圧とを双方向に変換可能な第４コンバータと、
前記第３コンバータを制御することによって前記蓄電池を充放電するとともに、前記第４コンバータを制御することによって前記給電システムの動作モードを切り替える電力管理装置と、
を備え、
前記電力管理装置は、
前記蓄電池に蓄積されている蓄電量が第１蓄電閾値を下回る場合、前記第４コンバータにおける前記外部バス電圧の目標値を第１目標値に設定することによって、前記給電システムを受電モードに設定し、
前記蓄電量が前記第１蓄電閾値よりも大きい第２蓄電閾値を上回り、かつ、前記外部バス電圧の計測値が送電電圧閾値を上回る場合、前記目標値を前記第１目標値よりも大きい第２目標値に設定することによって、前記給電システムを送電モードに設定する、
給電システム。

【請求項6】

他の給電システムと外部直流バスを介して接続された給電システムに蓄積されている蓄電量を取得するステップと、
前記外部直流バスに供給されている外部バス電圧の計測値を取得するステップと、
前記蓄電量が第１蓄電閾値を下回る場合に、前記外部直流バスと前記給電システム内にて直流電力を供給する内部直流バスとの間に設けられたコンバータであって、前記外部バス電圧と前記内部直流バスに供給される内部バス電圧とを双方向に変換可能なコンバータにおける前記外部バス電圧の目標値を、第１目標値に設定することによって、前記給電システムを受電モードに設定するステップと、
前記蓄電量が前記第１蓄電閾値よりも大きい第２蓄電閾値を上回り、かつ、前記計測値が送電電圧閾値を上回る場合に、前記目標値を前記第１目標値よりも大きい第２目標値に設定することによって、前記給電システムを送電モードに設定するステップと、を備える電力管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力管理装置、給電システム、及び電力管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

送受電ユニット（給電システム）と他の送受電ユニットとの間において相互に送受電を行う電力融通システムが知られている。例えば、特許文献１には、通信ネットワークを介して、一つ以上の送受電ユニット（給電システム）と、仮想送電網構築装置とが接続された電力融通システムが記載されている。送受電ユニットは、通信ネットワークを介して、仮想送電網構築装置に対し、需要地系統への参加を表明する。仮想送電網構築装置は、需要地系統への参加を表明した送受電ユニットの送受電制御部（電力管理装置）に対して、必要な指示（送電経路及び送電タイミング）を与えることで、送受電ユニット間の電力融通を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１７７６８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の給電システムでは、一つの需要地系統のすべての送受電ユニットが、通信ネットワークを介して同一の仮想送電網構築システムに接続できなければならない。しかしながら、自然災害等で電力系統が停止した場合に、通信ネットワークが断絶される可能性がある。そのような場合には、送受電ユニットと仮想送電網構築システムとの接続が断絶されるので、送受電を行えないおそれがある。

【0005】

本開示は、通信ネットワークを用いることなく、送受電を行うことのできる電力管理装置、給電システム、及び電力管理方法を説明する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面に係る電力管理装置は、他の給電システムと外部直流バスを介して接続された給電システムに蓄積されている蓄電量を取得する第１取得部と、外部直流バスに供給されている外部バス電圧の計測値を取得する第２取得部と、外部直流バスと給電システム内にて直流電力を供給する内部直流バスとの間に設けられたコンバータであって、外部バス電圧と内部直流バスに供給される内部バス電圧とを双方向に変換可能なコンバータを制御することによって給電システムの動作モードを切り替える制御部と、を備える。制御部は、蓄電量が第１蓄電閾値を下回る場合、コンバータにおける外部バス電圧の目標値を第１目標値に設定することによって、給電システムを受電モードに設定し、蓄電量が第１蓄電閾値よりも大きい第２蓄電閾値を上回り、かつ、計測値が送電電圧閾値を上回る場合、目標値を第１目標値よりも大きい第２目標値に設定することによって、給電システムを送電モードに設定する。

【0007】

この電力管理装置では、給電システムに蓄積されている蓄電量に基づいて、給電システムの動作モードが切り替えられる。給電システムに蓄積されている蓄電量が第１蓄電閾値を下回っている場合には、給電システムのコンバータにおける外部バス電圧の目標値が第１目標値に設定されて、給電システムは受電モードに設定される。このとき、他の給電システムにおいても同様の制御が行われており、他の給電システムが送電モードに設定されたとすると、他の給電システムのコンバータにおける外部バス電圧の目標値は、第２目標値に設定される。第２目標値は第１目標値よりも大きいので、外部直流バスには電位差が生じ、送電モードに設定された他の給電システムから受電モードに設定された給電システムに向かって電力が供給される。同様に、他の給電システムが受電モードに設定されているとすると、他の給電システムのコンバータにおける外部バス電圧の目標値が第１目標値に設定される。したがって、外部バス電圧の計測値は送電電圧閾値を上回るので、給電システムに蓄積されている蓄電量が第２蓄電閾値を上回っている場合には、給電システムのコンバータにおける外部バス電圧の目標値が第２目標値に設定されて、給電システムは送電モードに設定される。この場合も、外部直流バスには電位差が生じ、送電モードに設定された給電システムから受電モードに設定された他の給電システムに向かって電力が供給される。この構成によれば、給電システムが通信ネットワークを介して受電要求等を送信する必要はない。したがって、通信ネットワークを用いることなく、送受電を行うことができる。

【0008】

いくつかの実施形態において、制御部は、給電システムが受電モードに設定されている場合に、第２蓄電閾値よりも小さく、第１蓄電閾値よりも大きい第３蓄電閾値を、蓄電量が上回ったことに応じて、受電モードを解除してもよい。この構成によれば、給電システムが過剰に電力の供給を受ける前に受電モードを解除することができる。したがって、給電システムが必要以上に電力の供給を受けない程度に、他の給電システムから受電することが可能となる。

【0009】

いくつかの実施形態において、制御部は、給電システムが送電モードに設定されている場合に、第２蓄電閾値よりも小さく、第１蓄電閾値よりも大きい第４蓄電閾値を、蓄電量が下回ったことに応じて、送電モードを解除してもよい。この構成によれば、給電システムの蓄電量が不足する前に送電モードを解除することができる。したがって、給電システムの蓄電量が不足しない程度に他の給電システムに送電することが可能となる。

【0010】

いくつかの実施形態において、制御部は、給電システムが送電モードに設定されている場合に、コンバータを介して外部直流バスに電力の供給が行われていないことを検出したことに応じて、送電モードを解除してもよい。コンバータを介して外部直流バスに電力が供給されていない場合には、他の給電システムは受電モードを解除したと考えられる。この場合、給電システムは他の給電システムに送電する必要が無い。上記構成によれば、他の給電システムが受電モードを解除した場合に、給電システムの送電モードを解除することができる。

【0011】

本開示の別の側面に係る給電システムは、外部直流バスを介して他の給電システムとの間で相互に電力の供給を行うシステムである。この給電システムは、直流電力を供給するための内部直流バスと、電源装置と内部直流バスとの間に設けられ、電源装置にて生成した電圧を内部直流バスに供給される内部バス電圧に変換する第１コンバータと、内部直流バスに接続され、内部バス電圧を負荷機器に供給される負荷電圧に変換する第２コンバータと、蓄電池と、蓄電池と内部直流バスとの間に設けられ、内部バス電圧と蓄電池の電池電圧とを双方向に変換可能な第３コンバータと、内部直流バスと外部直流バスとの間に設けられ、内部バス電圧と外部直流バスに供給される外部バス電圧とを双方向に変換可能な第４コンバータと、第３コンバータを制御することによって蓄電池を充放電するとともに、第４コンバータを制御することによって給電システムの動作モードを切り替える電力管理装置と、を備える。電力管理装置は、蓄電池に蓄積されている蓄電量が第１蓄電閾値を下回る場合、第４コンバータにおける外部バス電圧の目標値を第１目標値に設定することによって、給電システムを受電モードに設定し、蓄電量が第１蓄電閾値よりも大きい第２蓄電閾値を上回り、かつ、外部バス電圧の計測値が送電電圧閾値を上回る場合、目標値を第１目標値よりも大きい第２目標値に設定することによって、給電システムを送電モードに設定する。

【0012】

この給電システムでは、蓄電池に蓄積されている蓄電量に基づいて、給電システムの動作モードが切り替えられる。蓄電池に蓄積されている蓄電量が第１蓄電閾値を下回っている場合には、給電システムの第４コンバータにおける外部バス電圧の目標値が第１目標値に設定されて、給電システムは受電モードに設定される。このとき、他の給電システムにおいても同様の制御が行われており、他の給電システムが送電モードに設定されたとすると、他の給電システムの第４コンバータにおける外部バス電圧の目標値は、第２目標値に設定される。第２目標値は第１目標値よりも大きいので、外部直流バスには電位差が生じ、送電モードに設定された他の給電システムから受電モードに設定された給電システムに向かって電力が供給される。同様に、他の給電システムが受電モードに設定されているとすると、他の給電システムの第４コンバータにおける外部バス電圧の目標値が第１目標値に設定される。したがって、外部バス電圧の計測値は送電電圧閾値を上回るので、蓄電池に蓄積されている蓄電量が第２蓄電閾値を上回っている場合には、給電システムの第４コンバータにおける外部バス電圧の目標値が第２目標値に設定されて、給電システムは送電モードに設定される。この場合も、外部直流バスには電位差が生じ、送電モードに設定された給電システムから受電モードに設定された他の給電システムに向かって電力が供給される。この構成によれば、給電システムが通信ネットワークを介して受電要求等を送信する必要はない。したがって、通信ネットワークを用いることなく、送受電を行うことができる。

【0013】

本開示のさらに別の側面に係る電力管理方法は、他の給電システムと外部直流バスを介して接続された給電システムに蓄積されている蓄電量を取得するステップと、外部直流バスに供給されている外部バス電圧の計測値を取得するステップと、蓄電量が第１蓄電閾値を下回る場合に、外部直流バスと給電システム内にて直流電力を供給する内部直流バスとの間に設けられたコンバータであって、外部バス電圧と内部直流バスに供給される内部バス電圧とを双方向に変換可能なコンバータにおける外部バス電圧の目標値を、第１目標値に設定することによって、給電システムを受電モードに設定するステップと、蓄電量が第１蓄電閾値よりも大きい第２蓄電閾値を上回り、かつ、計測値が送電電圧閾値を上回る場合、目標値を第１目標値よりも大きい第２目標値に設定することによって、給電システムを送電モードに設定するステップと、を備える。

【0014】

この電力管理方法では、給電システムに蓄積されている蓄電量に基づいて、給電システムの動作モードが切り替えられる。給電システムに蓄積されている蓄電量が第１蓄電閾値を下回っている場合には、給電システムのコンバータにおける外部バス電圧の目標値が第１目標値に設定されて、給電システムは受電モードに設定される。このとき、他の給電システムにおいても同様の制御が行われており、他の給電システムが送電モードに設定されたとすると、他の給電システムのコンバータにおける外部バス電圧の目標値は、第２目標値に設定される。第２目標値は第１目標値よりも大きいので、外部直流バスには電位差が生じ、送電モードに設定された他の給電システムから受電モードに設定された給電システムに向かって電力が供給される。同様に、他の給電システムが受電モードに設定されているとすると、他の給電システムのコンバータにおける外部バス電圧の目標値が第１目標値に設定される。したがって、外部バス電圧の計測値は送電電圧閾値を上回るので、給電システムに蓄積されている蓄電量が第２蓄電閾値を上回っている場合には、給電システムのコンバータにおける外部バス電圧の目標値が第２目標値に設定されて、給電システムは送電モードに設定される。この場合も、外部直流バスには電位差が生じ、送電モードに設定された給電システムから受電モードに設定された他の給電システムに向かって電力が供給される。この構成によれば、給電システムが通信ネットワークを介して受電要求等を送信する必要はない。したがって、通信ネットワークを用いることなく、送受電を行うことができる。

【発明の効果】

【0015】

本開示の各側面及び各実施形態によれば、通信ネットワークを用いることなく、送受電を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、一実施形態に係る給電システムを含む電力融通システムを概略的に示す構成図である。

【図2】図２は、図１に示される給電システムを概略的に示す構成図である。

【図3】図３は、図２に示される電力管理装置のハードウェア構成図である。

【図4】図４は、図２に示される電力管理装置の機能ブロック図である。

【図5】図５は、図２に示される電力管理装置が行う電力管理方法の一連の処理を示すフローチャートである。

【図6】図６は、図５に示される受電処理を詳細に示すフローチャートである。

【図7】図７は、図５に示される送電処理を詳細に示すフローチャートである。

【図8】図８は、図１に示される給電システム間での送受電を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。なお、図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。

【0018】

図１は、一実施形態に係る給電システムを含む電力融通システムを概略的に示す構成図である。図１に示される電力融通システム１は、複数の給電システム間において相互に直流電力の供給を行うためのシステムである。以降、直流電力を供給することを「送電」と称し、直流電力の供給を受けることを「受電」と称し、それらを総括して「送受電」と称することがある。電力融通システム１は、複数の給電システムと、外部直流バス３と、を備える。本実施形態では、電力融通システム１が２つの給電システム（給電システム２１及び給電システム２２（他の給電システム））を含む構成を例示する。給電システム２１と給電システム２２とは、外部直流バス３を介して互いに接続されている。この場合、給電システム２１及び給電システム２２の一方が他方に電力を供給する。例えば、給電システム２１内部の蓄電量（蓄電量については後述する）が余剰であり、給電システム２２内部の蓄電量が不足している場合は、給電システム２１が給電システム２２に外部直流バス３を介して電力を供給する。

【0019】

外部直流バス３は、給電システム２１と給電システム２２との間において直流電力を供給するための母線として機能するバスである。外部直流バス３には外部バス電圧Ｖｂｕｓ１が供給される。外部バス電圧Ｖｂｕｓ１は、高圧の直流電圧である。外部バス電圧Ｖｂｕｓ１は、例えば、ＤＣ（Direct Current）３５０Ｖ以上ＤＣ４１０Ｖ以下の電圧である。外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の電圧値は、給電システム２１又は給電システム２２によって設定される。

【0020】

図２は、図１に示される給電システムを概略的に示す構成図である。給電システム２２も同様の構成を有するので、ここでは、給電システム２１のみを説明する。図２に示されるように、給電システム２１は、負荷機器Ｌに負荷電力ＷＬ（負荷電圧ＶＬ）を供給するシステムである。本実施形態では、給電システム２１は、直流給電システムである。負荷機器Ｌは、直流電圧で動作する直流負荷機器であってもよく、交流電圧で動作する交流負荷機器であってもよい。直流負荷機器の例としては、ＬＥＤ（Light Emission Diode）照明器、ＤＣファン、テレビ、及びパーソナルコンピュータが挙げられる。交流負荷機器の例としては、洗濯機、冷蔵庫、及びエアーコンディショナが挙げられる。給電システム２１は、外部直流バス３を介して給電システム２２との間で相互に電力の供給を行う。

【0021】

給電システム２１は、内部直流バス４と、電源装置５と、補助電源装置６と、コンバータ７（第２コンバータ）と、蓄電装置８と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９（第４コンバータ）と、電力管理装置１０と、を備える。

【0022】

内部直流バス４は、給電システム２１内部にて直流電力を供給する直流給電を行うための母線として機能するバスである。内部直流バス４は、電源装置５、補助電源装置６、コンバータ７、及び蓄電装置８の設置場所に亘って敷設されている。内部直流バス４には内部バス電圧Ｖｂｕｓ２が供給される。内部バス電圧Ｖｂｕｓ２は、高圧の直流電圧である。内部バス電圧Ｖｂｕｓ２は、コンバータ７の入力電圧の範囲に含まれるように設定される。内部バス電圧Ｖｂｕｓ２は、例えば、ＤＣ２４０Ｖ以上ＤＣ３００Ｖ以下の電圧である。内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の値は、固定されていてもよく、可変であってもよい。なお、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の値及び内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の値は上述の例に限られない。外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の値と内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の値とは同じ値でもよいし、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の値が外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の値よりも大きくてもよい。

【0023】

電源装置５は、内部直流バス４に電力を供給する装置である。本実施形態では、給電システム２１は、１つの電源装置５を備えている。電源装置５の数は、１つに限られず、必要に応じて適宜変更され得る。電源装置５は、再生可能エネルギー発電装置５１と、パワーコンディショナー５２（第１コンバータ）と、を含む。

【0024】

再生可能エネルギー発電装置５１は、発電電力Ｗｒｅを生成する装置である。再生可能エネルギー発電装置５１の例としては、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電装置、及び地熱発電装置が挙げられる。再生可能エネルギー発電装置５１は、パワーコンディショナー５２を介して、内部直流バス４に接続されている。再生可能エネルギー発電装置５１は、所定の電圧値の発電電圧Ｖｒｅを生成し、発電電圧Ｖｒｅに応じた発電電力Ｗｒｅを出力する。発電電圧Ｖｒｅは、直流電圧でもよく、交流電圧でもよい。

【0025】

パワーコンディショナー５２は、内部直流バス４に接続されており、発電電圧Ｖｒｅを内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換する装置である。パワーコンディショナー５２は、再生可能エネルギー発電装置５１と内部直流バス４との間に設けられている。発電電圧Ｖｒｅが直流電圧である場合、パワーコンディショナー５２は、ＤＣ／ＤＣコンバータを含む。発電電圧Ｖｒｅが交流電圧である場合、パワーコンディショナー５２は、ＡＣ（Alternating Current）／ＤＣコンバータを含む。パワーコンディショナー５２は、例えば、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に基づいて内部で生成した直流電圧で動作する。パワーコンディショナー５２は、電力管理装置１０からの指令に基づき、再生可能エネルギー発電装置５１の発電動作を制御することで、発電電力Ｗｒｅを制御する。

【0026】

パワーコンディショナー５２は、電力管理装置１０から起動指令を受信した場合、発電電圧Ｖｒｅを内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換し、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を内部直流バス４に供給することで、内部直流バス４に発電電力Ｗｒｅを供給する。パワーコンディショナー５２は、電力管理装置１０から停止指令を受信した場合、発電電力Ｗｒｅの供給を停止する。

【0027】

パワーコンディショナー５２は、再生可能エネルギー発電装置５１から内部直流バス４に供給されている発電電力Ｗｒｅを計測する電力計測機能を有している。パワーコンディショナー５２は、例えば、周期的に発電電力Ｗｒｅを計測する。パワーコンディショナー５２は、発電電力Ｗｒｅの計測値を電力管理装置１０に送信する。

【0028】

補助電源装置６は、内部直流バス４に電力を供給する装置である。補助電源装置６は、商用電源６１と、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２と、を含む。商用電源６１は、所定の電圧値の系統電圧Ｖｓを含む系統電力Ｗｓを供給する。系統電圧Ｖｓは交流電圧である。商用電源６１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２を介して内部直流バス４に接続されている。

【0029】

ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、内部直流バス４に接続されており、系統電圧Ｖｓを内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換する装置である。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、商用電源６１と内部直流バス４との間に設けられている。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、例えば、系統電圧Ｖｓに基づいて内部で生成した直流電圧で動作する。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、電力管理装置１０から起動指令を受信した場合、系統電圧Ｖｓを内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換し、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を内部直流バス４に供給することで、内部直流バス４に系統電力Ｗｓを供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、電力管理装置１０から停止指令を受信した場合、系統電力Ｗｓの供給を停止する。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、商用電源６１から内部直流バス４に供給されている系統電力Ｗｓを計測する電力計測機能を有している。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、例えば、周期的に系統電力Ｗｓを計測する。ＡＣ／ＤＣコンバータ６２は、系統電力Ｗｓの計測値を電力管理装置１０に送信する。

【0030】

補助電源装置６は、安定的に電力を供給することが可能であるので、給電システム２１全体の電力が不足している場合に電力を供給するよう制御される。なお、給電システム２１を維持するために、系統電力Ｗｓは、負荷電力ＷＬの総和と給電システム２１における待機電力との合計以上である。待機電力は、電力管理装置１０の消費電力、及び補機類（不図示のリレー、ファン、及び小容量電源等）の消費電力を含む。

【0031】

コンバータ７は、内部直流バス４に接続されており、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を負荷電圧ＶＬに変換する装置である。負荷電圧ＶＬは、負荷機器Ｌに供給される電圧である。負荷機器Ｌは、コンバータ７を介して内部直流バス４に接続されている。コンバータ７は、例えば、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に基づいて内部で生成した直流電圧で動作する。本実施形態では、給電システム２１は、４つのコンバータ７を備えている。コンバータ７の数は、４つに限られず、負荷機器Ｌの数に応じて変更され得る。

【0032】

コンバータ７は、電力管理装置１０から起動指令を受信した場合、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を負荷電圧ＶＬに変換し、負荷電圧ＶＬ（負荷電力ＷＬ）を負荷機器Ｌに供給する。負荷機器Ｌが直流負荷機器である場合、負荷電圧ＶＬは直流電圧であり、コンバータ７はＤＣ／ＤＣコンバータである。コンバータ７は、例えば、ＤＣ２７０Ｖの内部バス電圧Ｖｂｕｓ２をＤＣ２４Ｖの負荷電圧ＶＬに変換する。負荷機器Ｌが交流負荷機器である場合、負荷電圧ＶＬは交流電圧であり、コンバータ７はＤＣ／ＡＣコンバータである。コンバータ７は、電力管理装置１０から停止指令を受信した場合、負荷電圧ＶＬ（負荷電力ＷＬ）の供給を停止する。

【0033】

コンバータ７は、内部直流バス４から負荷機器Ｌに供給される負荷電流を上限電流値で制限する電流制限機能を有している。上限電流値は、電力管理装置１０によって設定される。コンバータ７は、負荷電圧ＶＬ及び負荷電流に基づき、内部直流バス４から負荷機器Ｌに供給されている負荷電力ＷＬを計測する電力計測機能を有している。コンバータ７は、例えば、周期的に負荷電力ＷＬを計測する。コンバータ７は、負荷電力ＷＬの計測値を電力管理装置１０に送信する。

【0034】

蓄電装置８は、給電システム２１で生じた余剰電力を蓄積し、給電システム２１で生じた不足電力を供給するための装置である。供給電力の総和から負荷電力ＷＬの総和を引くことによって得られる差分電力が０より大きい場合には、差分電力の大きさ（電力値）に等しい余剰電力が生じる。供給電力は、内部直流バス４に供給される電力である。本実施形態では、供給電力は、発電電力Ｗｒｅ、及び系統電力Ｗｓである。各蓄電装置８には、例えば、蓄電装置８の数で余剰電力を均等に分割することによって得られる電力Ｗｃが内部直流バス４から供給される。差分電力が０より小さい場合には、差分電力の大きさに等しい不足電力が生じる。各蓄電装置８からは、例えば、蓄電装置８の数で不足電力を均等に分割することによって得られる電力Ｗｃが内部直流バス４に放出される。

【0035】

蓄電装置８の数は、３つに限られず、必要に応じて適宜変更され得る。各蓄電装置８は、蓄電池８１と、ＢＭＵ（Battery Management Unit：電池管理装置）８２と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３（第３コンバータ）と、を含む。

【0036】

蓄電池８１は、充放電可能な装置である。蓄電池８１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３を介して内部直流バス４に接続されている。蓄電池８１の例としては、リチウムイオン電池、ＮＡＳ（ナトリウム硫黄）電池、レドックスフロー電池、鉛蓄電池、及びニッケル水素電池が挙げられる。本実施形態では、複数の蓄電装置８に含まれる蓄電池８１は、互いに同種で、かつ同じ蓄電容量を有している。蓄電容量は、蓄電可能な最大の蓄電量である。複数の蓄電装置８に含まれる蓄電池８１は、互いに異なる種類の蓄電池でもよく、互いに異なる蓄電容量を有してもよい。蓄電池８１は、例えば、複数の電池セルを含む。

【0037】

ＢＭＵ８２は、蓄電池８１を管理する装置である。ＢＭＵ８２は、蓄電池８１の電池電圧Ｖｂａｔを計測する機能と、蓄電池８１の充放電電流の電流値を計測してＳＯＣ（State of charge：残容量）を演算する機能と、を有する。ＢＭＵ８２は、蓄電池８１を構成する複数の電池セルのセル電圧を計測する機能をさらに有してもよい。ＢＭＵ８２は、蓄電池８１の電池情報を電力管理装置１０に送信する。電池情報は、電池電圧Ｖｂａｔの計測値、充放電電流の電流値、蓄電池８１の温度、蓄電池８１の蓄電容量、及びＳＯＣを含む。ＢＭＵ８２は、周期的に電池情報を電力管理装置１０に送信する。

【0038】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、内部直流バス４に接続されており、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２と電池電圧Ｖｂａｔとを双方向に変換可能な装置である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、蓄電池８１と内部直流バス４との間に設けられている。電池電圧Ｖｂａｔは、蓄電池８１の電圧である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３としては、公知の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられ得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、例えば、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に基づいて内部で生成した直流電圧で動作する。

【0039】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０によって制御される。具体的には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０から充電指令を受信した場合、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を電池電圧Ｖｂａｔに変換するとともに、充電電流を内部直流バス４から蓄電池８１に流す。これにより、蓄電池８１が充電される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０から放電指令を受信した場合、電池電圧Ｖｂａｔを内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換するとともに、放電電流を蓄電池８１から内部直流バス４に流す。これにより、蓄電池８１が放電される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、定電流方式で蓄電池８１を充電又は放電してもよく、定電圧方式で蓄電池８１を充電又は放電してもよい。

【0040】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０から停止指令を受信した場合、動作を停止させて消費電力を低減させるスリープ状態に移行する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、スリープ状態において充電指令又は放電指令を受信した場合には、スリープ状態から脱して、充電処理又は放電処理を実行する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、蓄電池８１に供給する充電電流及び蓄電池８１から放出される放電電流の各電流値を最大電流値以下に制限する電流制限機能を有している。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０から最大電流値の設定指令を受信すると、充電電流及び放電電流の最大電流値を、設定指令によって指定された最大電流値に設定する。

【0041】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力管理装置１０から内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の目標値の設定指令を受信すると、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の目標値を、設定指令によって指定された目標値に設定する。目標値は、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の電圧値を一定にするための電圧値である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力Ｗｃが変更された場合でも、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２の電圧値を目標値に維持しようとする機能を有している。

【0042】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力Ｗｃを計測する電力計測機能を有している。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、例えば、周期的に電力Ｗｃを計測する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３は、電力Ｗｃの計測値を電力管理装置１０に送信する。

【0043】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、外部直流バス３と内部直流バス４との間に設けられており、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１と内部バス電圧Ｖｂｕｓ２とを双方向に変換可能な装置である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９としては、公知の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが用いられ得る。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、例えば、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に基づいて内部で生成した直流電圧で動作する。

【0044】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、電力管理装置１０によって制御される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、電力管理装置１０から外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値の設定指令を受信すると、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値を、設定指令によって指定された目標値に設定する。目標値は、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の電圧値を一定にするための電圧値である。

【0045】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、電力管理装置１０から停止指令を受信した場合、動作を停止させて消費電力を低減させるスリープ状態に移行する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、スリープ状態において外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の設定値の設定指令を受信した場合には、スリープ状態から脱して、送受電処理を実行する。

【0046】

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９と外部直流バス３との間で入出力される電流又は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９と内部直流バス４との間で入出力される電流を計測する電流計測機能を有している。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、例えば、周期的に上記電流を計測する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、上記電流の計測値を電力管理装置１０に送信する。

【0047】

電力管理装置１０は、給電システム２１全体を管理する装置（コントローラ）である。電力管理装置１０は、ＥＭＳ（Energy Management System）とも称される。電力管理装置１０は、電源装置５、補助電源装置６、コンバータ７、蓄電装置８、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９と通信線を介して互いに通信可能に接続されている。通信線は、有線及び無線のいずれで構成されてもよい。電力管理装置１０は、ＲＳ－２３２Ｃ、ＲＳ－４８５、ＣＡＮ（Controller Area Network）、イーサネット（登録商標）、及びＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格に準拠した通信を行ってもよい。

【0048】

電力管理装置１０は、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を計測する電圧計測処理を行う。電力管理装置１０は、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を直接的に計測してもよい。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３が内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を計測して計測値を電力管理装置１０に送信することによって、電力管理装置１０が内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を間接的に計測してもよい。

【0049】

電力管理装置１０は、パワーコンディショナー５２、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２、コンバータ７、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９のそれぞれに、起動指令、及び停止指令を送信する。例えば、電力管理装置１０は、コンバータ７に起動指令を送信することで、コンバータ７に負荷電圧ＶＬを供給させる。電力管理装置１０は、コンバータ７に停止指令を送信することで、コンバータ７に負荷電圧ＶＬの供給を停止させる。他のコンバータについても同様である。

【0050】

電力管理装置１０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３を制御することによって蓄電池８１を充放電する充放電処理を行う。電力管理装置１０は、差分電力に応じて充放電処理を行う。電力管理装置１０は、供給電力の総和が負荷電力ＷＬの総和よりも大きい場合（差分電力が０よりも大きい場合）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３に充電指令を送信し、その差分電力である余剰電力を蓄電池８１に蓄積させる。各蓄電池８１には、例えば、蓄電池８１の台数で余剰電力を均等に分割することによって得られる電力が蓄積される。電力管理装置１０は、供給電力の総和が負荷電力ＷＬの総和よりも小さい場合（差分電力が０よりも小さい場合）、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３に放電指令を送信し、不足電力を蓄電池８１から放出させる。例えば、蓄電池８１の台数で不足電力を均等に分割することによって得られる電力が各蓄電池８１から放出される。

【0051】

電力管理装置１０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９を制御することによって給電システム２１の動作モードを切り替える。詳細は後述する。

【0052】

図３は、図２に示される電力管理装置のハードウェア構成図である。図３に示されるように、電力管理装置１０は、物理的には、プロセッサ１０１、メモリ１０２、及び通信インターフェース１０３等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成され得る。電力管理装置１０は、１台のコンピュータによって構成されてもよく、クラウドコンピューティングのように複数台のコンピュータによって構成されてもよい。

【0053】

プロセッサ１０１の例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が挙げられる。メモリ１０２は、主記憶装置と補助記憶装置とを含み得る。主記憶装置は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等で構成される。補助記憶装置の例としては、半導体メモリ、及びハードディスク装置が挙げられる。通信インターフェース１０３は、他の装置とデータの送受信を行う装置である。通信インターフェース１０３は、例えば、ＲＳ－２３２Ｃ、ＲＳ－４８５、及びＣＡＮといった通信規格に準拠した通信モジュール、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）又は無線通信モジュールで構成される。

【0054】

プロセッサ１０１が、メモリ１０２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより、プロセッサ１０１の制御のもとで各ハードウェアが動作し、メモリ１０２におけるデータの読み出し及び書き込みが行われる。これにより、電力管理装置１０の図４に示される各機能部が実現される。なお、給電システム２２の電力管理装置１０も同様のハードウェア構成を有する。

【0055】

図４は、図２に示される電力管理装置の機能ブロック図である。ここでは、給電システム２１の電力管理装置１０の機能構成を説明するが、給電システム２２の電力管理装置１０も同様の機能構成を有する。図４に示されるように、電力管理装置１０は、機能的には、取得部１１（第１取得部）と、取得部１２（第２取得部）と、制御部１３と、を備える。

【0056】

取得部１１は、給電システム２１に蓄積されている蓄電量を取得する機能部である。取得部１１は、各ＢＭＵ８２から電池情報を受信し、各電池情報に含まれるＳＯＣ及び蓄電容量に基づいて、給電システム２１全体のＳＯＣを算出する。例えば、取得部１１は、各蓄電池８１のＳＯＣと蓄電容量とから各蓄電池８１の蓄電量を算出し、すべての蓄電池８１の蓄電容量の総和によって除算することによって、給電システム２１全体のＳＯＣを算出する。そして、取得部１１は、給電システム２１全体のＳＯＣを、給電システム２１の蓄電量として取得する。取得部１１は、すべての蓄電池８１の蓄電量のうちの最小の蓄電量（ＳＯＣ）を、給電システム２１の蓄電量として取得してもよい。

【0057】

取得部１２は、外部直流バス３に供給されている外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値を取得する機能部である。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９が外部バス電圧Ｖｂｕｓ１を計測して計測値を電力管理装置１０に送信することによって、取得部１２が外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値を取得してもよい。外部直流バス３上に外部バス電圧Ｖｂｕｓ１を計測するための電圧センサが設けられており、電圧センサが外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値を電力管理装置１０に送信することによって、取得部１２が外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値を取得してもよい。

【0058】

制御部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９を制御することによって給電システム２１の動作モードを切り替える機能部である。給電システム２１の動作モードは、受電モード、送電モード、及び通常モードを含む。受電モードは、給電システム２１が他の給電システム（本実施形態では、給電システム２２）から直流電力の供給を受けるためのモードである。送電モードは、給電システム２１が他の給電システム（本実施形態では、給電システム２２）に直流電力を供給するためのモードである。通常モードは、給電システム２１が他の給電システム（本実施形態では、給電システム２２）との間で送受電を行わないモードである。制御部１３は、蓄電閾値Ｂｔｈ１（第１蓄電閾値）、蓄電閾値Ｂｔｈ２（第２蓄電閾値）、蓄電閾値Ｂｔｈ３（第３蓄電閾値）、及び蓄電閾値Ｂｔｈ４（第４蓄電閾値）を用いて双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９の制御を行う。

【0059】

蓄電閾値Ｂｔｈ１は、給電システム２１の蓄電量が不足しており、他の給電システム（本実施形態では、給電システム２２）から受電する必要があることを判定するための閾値である。蓄電閾値Ｂｔｈ１は、例えば、ＳＯＣによって表される。蓄電閾値Ｂｔｈ１は、例えば、２０％に設定される。蓄電閾値Ｂｔｈ２は、給電システム２１の蓄電量が余剰であり、他の給電システム（本実施形態では、給電システム２２）に送電することが可能であることを判定するための閾値である。蓄電閾値Ｂｔｈ２は、蓄電閾値Ｂｔｈ１よりも大きい。蓄電閾値Ｂｔｈ２は、例えば、ＳＯＣによって表される。蓄電閾値Ｂｔｈ２は、例えば、７０％に設定される。

【0060】

蓄電閾値Ｂｔｈ３は、給電システム２１の蓄電量が十分蓄積されたことを判定するための閾値である。蓄電閾値Ｂｔｈ３は、蓄電閾値Ｂｔｈ１よりも大きく、蓄電閾値Ｂｔｈ２よりも小さい値である。蓄電閾値Ｂｔｈ３は、例えば、ＳＯＣによって表される。蓄電閾値Ｂｔｈ３は、例えば、５０％に設定される。蓄電閾値Ｂｔｈ４は、給電システム２１の蓄電量が減少し、他の給電システム（本実施形態では、給電システム２２）にこれ以上送電できないことを判定するための閾値である。蓄電閾値Ｂｔｈ４は、蓄電閾値Ｂｔｈ１よりも大きく、蓄電閾値Ｂｔｈ２よりも小さい値である。蓄電閾値Ｂｔｈ４は、蓄電閾値Ｂｔｈ３と同じ値でもよいし、異なる値でもよい。蓄電閾値Ｂｔｈ４は、例えば、ＳＯＣによって表される。蓄電閾値Ｂｔｈ４は、例えば、５０％に設定される。

【0061】

次に、図５～図８を参照して、電力管理装置１０が行う電力管理方法の一連の処理を説明する。図５は、図２に示される電力管理装置が行う電力管理方法の一連の処理を示すフローチャートである。図６は、図５に示される受電処理を詳細に示すフローチャートである。図７は、図５に示される送電処理を詳細に示すフローチャートである。図８は、図１に示される給電システム間での送受電を説明するための図である。図５の一連の処理は、電力管理装置１０に電源が投入されてから一定時間経過後に開始され、電力管理装置１０が動作している間、繰り返し行われる。

【0062】

まず、取得部１１が、給電システム２１の蓄電量を取得する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１では、取得部１１は、例えば、各ＢＭＵ８２から電池情報を受信し、各電池情報に含まれるＳＯＣ及び蓄電容量に基づいて、給電システム２１全体のＳＯＣを算出する。そして、取得部１１は、給電システム２１全体のＳＯＣを給電システム２１の蓄電量として取得する。取得部１１は、すべての蓄電池７１の蓄電量のうちの最小の蓄電量を給電システム２１の蓄電量として取得してもよい。そして、取得部１１は、給電システム２１の蓄電量を制御部１３に出力する。

【0063】

続いて、取得部１２は、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値を取得する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、取得部１２は、例えば、外部直流バス３上に設けられた電圧センサ又は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９から外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値を取得する。そして、取得部１２は、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値を制御部１３に出力する。

【0064】

続いて、制御部１３は、取得部１１から給電システム２１の蓄電量を受け取ると、給電システム２１の蓄電量と蓄電閾値Ｂｔｈ１とを比較することによって、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ１より小さい（蓄電閾値Ｂｔｈ１を下回る）と判定された場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、給電システム２１の蓄電量が不足しており、給電システム２２から受電する必要がある。したがって、制御部１３は、受電処理を行う（ステップＳ１４）。

【0065】

ステップＳ１４の受電処理では、図６に示されるように、まず、制御部１３が、給電システム２１（の動作モード）を受電モードに設定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１では、制御部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値を目標値Ｖｔ１（第１目標値）に設定することによって、給電システム２１を受電モードに設定する。目標値Ｖｔ１は、例えば、ＤＣ３００Ｖに設定される。

【0066】

続いて、取得部１１は、ステップＳ１１と同様にして、給電システム２１の蓄電量を取得し（ステップＳ２２）、給電システム２１の蓄電量を制御部１３に出力する。そして、制御部１３は、取得部１１から給電システム２１の蓄電量を受け取ると、給電システム２１の蓄電量と蓄電閾値Ｂｔｈ３とを比較することによって、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ３よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ３以下であると判定された場合（ステップＳ２３；ＮＯ）、給電システム２１の蓄電量が十分に蓄積されていないので、受電モードが維持される。そして、給電システム２２から受電することにより給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ３よりも大きくなるまで、ステップＳ２２，Ｓ２３が繰り返される。

【0067】

一方、ステップＳ２３において、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ３よりも大きい（蓄電閾値Ｂｔｈ３を上回る）と判定された場合（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、制御部１３は、給電システム２１の受電モードを解除する（ステップＳ２４）。制御部１３は、例えば、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９を停止させることによって、給電システム２１の受電モードを解除して、給電システム２１を通常モードに設定する。このとき、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１を内部バス電圧Ｖｂｕｓ２に変換することを停止するとともに、外部直流バス３から内部直流バス４に電流を流すことを停止する。

【0068】

以上により、ステップＳ１４の受電処理が終了し、図５に示される一連の処理が終了する。

【0069】

一方、ステップＳ１３において、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ１以上であると判定された場合（ステップＳ１３；ＮＯ）、制御部１３は、給電システム２１の蓄電量と蓄電閾値Ｂｔｈ２とを比較することによって、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２以下であると判定された場合（ステップＳ１５；ＮＯ）、給電システム２１の蓄電量は不足していないものの、余剰でもない。この場合、給電システム２１は、給電システム２２との間で送受電を行わない通常モードを維持し、図５に示される一連の処理が終了する。

【0070】

一方、ステップＳ１５において、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２よりも大きい（蓄電閾値Ｂｔｈ２を上回る）と判定された場合（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、給電システム２１の蓄電量が余剰であるので、給電システム２１は、給電システム２２に送電可能な状態である。この場合、制御部１３は、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値が、送電電圧閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１６）。送電電圧閾値Ｖｔｈは、他の給電システム（本実施形態では、給電システム２２）が受電モードであることを判定するための閾値である。つまり、ステップＳ１６は、送電元である給電システム２１が、受電を必要としている給電システムが存在するか否かを（この場合は、給電システム２２が受電モードに設定されているか否か）を判定するステップである。

【0071】

いずれの給電システムも受電モードに設定されていない場合、外部直流バス３には電圧が供給されていないので、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１は０Ｖである。一方、上述のように、給電システム２２が受電モードに設定されている場合には、給電システム２２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が目標値Ｖｔ１に設定されている。つまり、送電電圧閾値Ｖｔｈは、他の給電システム（本実施形態では、給電システム２２）によって外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が目標値Ｖｔ１に設定されていることを判定するための閾値ともいえる。なお、外部直流バス３の抵抗成分によって電圧降下が生じ得るので、給電システム２１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９又は電圧センサによって計測される計測値は、目標値Ｖｔ１よりも小さくなる可能性がある。したがって、送電電圧閾値Ｖｔｈは、外部直流バス３の抵抗成分による電圧降下よりも大きい電圧値を、目標値Ｖｔ１から減算することによって得られる値に設定されている。送電電圧閾値Ｖｔｈは、例えば、ＤＣ２４０Ｖに設定されている。

【0072】

ステップＳ１６において、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値が、送電電圧閾値Ｖｔｈ以下であると判定された場合（ステップＳ１６；ＮＯ）、受電を必要としている給電システムが存在しないので、給電システム２１は送電を行わない。したがって、給電システム２１は、通常モードを維持し、図５に示される一連の処理が終了する。

【0073】

一方、ステップＳ１６において、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値が、送電電圧閾値Ｖｔｈよりも大きい（送電電圧閾値Ｖｔｈを上回る）場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、制御部１３は、送電処理を行う（ステップＳ１７）。

【0074】

ステップＳ１７の送電処理では、図７に示されるように、まず、制御部１３が、給電システム２１（の動作モード）を送電モードに設定する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１では、制御部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値を目標値Ｖｔ２（第２目標値）に設定することによって、給電システム２１を送電モードに設定する。目標値Ｖｔ２は、目標値Ｖｔ１よりも大きい値である。例えば、目標値Ｖｔ２はＤＣ３８０Ｖに設定される。

【0075】

続いて、取得部１１は、ステップＳ１１と同様にして、給電システム２１の蓄電量を取得し（ステップＳ３２）、給電システム２１の蓄電量を制御部１３に出力する。そして、制御部１３は、取得部１１から給電システム２１の蓄電量を受け取ると、給電システム２１の蓄電量と蓄電閾値Ｂｔｈ４とを比較することによって、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ４よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ３３）。

【0076】

ステップＳ３３において、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ４以上であると判定された場合（ステップＳ３３；ＮＯ）、給電システム２１には、給電システム２２に送電するための蓄電量が十分残っている。この場合、制御部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して外部直流バス３に電力の供給が行われているか否かを判定する（ステップＳ３４）。給電システム２２が受電モードを解除した場合、給電システム２１から外部直流バス３に電力が供給されない。つまり、ステップＳ３４は、給電システム２２が受電モードを解除したか否かを判定するステップである。

【0077】

ステップＳ３４では、例えば、制御部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９から外部直流バス３に出力される電流の電流値又は内部直流バス４から双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９に入力される電流の電流値と電流閾値Ｉｔｈとを比較することによって、外部直流バス３に電力の供給が行われているか否かを判定する。制御部１３は、電流値が電流閾値Ｉｔｈよりも小さい場合に、外部直流バス３に電力の供給が行われていないと判定し、電流値が電流閾値Ｉｔｈ以上である場合に、外部直流バス３に電力の供給が行われていると判定する。なお、上述のように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９が、上記電流値を計測して電力管理装置１０に送信することによって、制御部１３は、上記電流値を取得する。制御部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９から外部直流バス３に出力される電力の計測値又は内部直流バス４から双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９に入力される電力の計測値と閾値とを比較することによって、外部直流バス３に電力の供給が行われているか否かを判定してもよい。

【0078】

ステップＳ３４において、外部直流バス３に電力の供給が行われていると判定された場合（ステップＳ３４；ＹＥＳ）、給電システム２２が受電モードを維持しているので、給電システム２１は送電モードを維持する。そして、給電システム２２に送電することにより給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ４よりも小さくなるか、給電システム２２が受電モードを解除することにより外部直流バス３への電力の供給が停止するまで、ステップＳ３２～Ｓ３４が繰り返される。

【0079】

ステップＳ３３において、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ４よりも小さい（蓄電閾値Ｂｔｈ４を下回る）と判定された場合（ステップＳ３３；ＹＥＳ）、又は、ステップＳ３４において、給電システム２１から外部直流バス３に電力が供給されていないと判定された場合（ステップＳ３４；ＮＯ）、制御部１３は、給電システム２１の送電モードを解除する（ステップＳ３５）。制御部１３は、例えば、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９を停止させることによって、給電システム２１の送電モードを解除して、給電システム２１を通常モードに設定する。これにより、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９は、内部バス電圧Ｖｂｕｓ２を外部バス電圧Ｖｂｕｓ１に変換することを停止するとともに、内部直流バス４から外部直流バス３に電流を流すことを停止する。

【0080】

以上により、ステップＳ１７の送電処理が終了し、図５に示される一連の処理が終了する。

【0081】

なお、ステップＳ１２は、ステップＳ１１よりも先に行われてもよく、ステップＳ１１と並行して行われてもよい。ステップＳ１２は、定常的に行われていてもよい。ステップＳ１５，Ｓ１６は、ステップＳ１３よりも先に行われてもよく、ステップＳ１３と並行して行われてもよい。ステップＳ１６は、ステップＳ１５よりも先に行われてもよく、ステップＳ１５と並行して行われてもよい。ステップＳ３４は、ステップＳ３３よりも先に行われてもよく、ステップＳ３３と並行して行われてもよい。

【0082】

なお、各判定において、ある値と閾値とを比較する際に、当該値が閾値と等しい場合には、いずれの判定結果が適用されてもよい。例えば、ステップＳ１３では、制御部１３は、蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ１よりも小さいか否かを判定しているが、蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ１以下であるか否かを判定してもよい。他の判定についても同様である。

【0083】

ここで、図８を参照して、給電システム２１と給電システム２２との間の送受電の一例を説明する。図８では、給電システム２１から給電システム２２に送電される場合を図示している。ここで、給電システム２１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値は目標値Ｖｔ２に設定されており、給電システム２２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値は目標値Ｖｔ１に設定されている。これにより、外部直流バス３の一端（給電システム２１と外部直流バス３との接続箇所）には目標値Ｖｔ２が供給されており、外部直流バス３の他端（給電システム２２と外部直流バス３との接続箇所）には目標値Ｖｔ１が供給されている状態となる。目標値Ｖｔ２は、目標値Ｖｔ１よりも大きい値であるので、外部直流バス３上には、電位差（目標値Ｖｔ２－目標値Ｖｔ１）が生じる。その結果、給電システム２１から給電システム２２に向かって、外部直流バス３上を、外部バス電流Ｉｂｕｓ１が流れる。それにより、給電システム２２には、外部バス電流Ｉｂｕｓ１に目標値Ｖｔ１を乗算した外部電力が供給される。外部バス電流Ｉｂｕｓ１は、例えば、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９の出力部、又は双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９と外部直流バス３との接続箇所（給電システム２１と外部直流バス３との接続箇所）に設けられた電流センサ（ホール素子方式電流センサ、フラックスゲート方式電流センサ、又は磁気抵抗方式電流センサ等）によって検出される。

【0084】

以上説明した電力管理装置１０、給電システム２１、及び電力管理方法では、給電システム２１に蓄積されている蓄電量に基づいて、給電システム２１の動作モードが切り替えられる。例えば、給電システム２１に蓄積されている蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ１を下回っている場合には、給電システム２１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が目標値Ｖｔ１に設定されて、給電システム２１は受電モードに設定される。このとき、給電システム２２が送電モードに設定されたとすると、給電システム２２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値は、目標値Ｖｔ２に設定される。目標値Ｖｔ２は目標値Ｖｔ１よりも大きいので、外部直流バス３には電位差が生じ、送電モードに設定された給電システム２２から受電モードに設定された給電システム２１に向かって電力が供給される。

【0085】

同様に、給電システム２２が受電モードに設定されているとすると、給電システム２２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が目標値Ｖｔ１に設定される。したがって、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値は送電電圧閾値Ｖｔｈを上回るので、給電システム２１に蓄積されている蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２を上回っている場合には、給電システム２１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が目標値Ｖｔ２に設定されて、給電システム２１は送電モードに設定される。この場合も、外部直流バス３には電位差が生じ、送電モードに設定された給電システム２１から受電モードに設定された給電システム２２に向かって電力が供給される。この構成によれば、給電システム２１が通信ネットワークを介して受電要求等を送信する必要はない。したがって、通信ネットワークを用いることなく、送受電を行うことができる。

【0086】

上述のように、制御部１３は、給電システム２１が受電モードに設定されている場合に、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ３を上回ったことに応じて、給電システム２１の受電モードを解除する。この構成によれば、給電システム２１が過剰に電力の供給を受ける前に受電モードを解除することができる。したがって、給電システム２１が必要以上に電力の供給を受けない程度に、給電システム２２から受電することが可能となる。

【0087】

上述のように、制御部１３は、給電システム２１が送電モードに設定されている場合に、給電システム２１の蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ４を下回ったことに応じて、給電システム２１の送電モードを解除する。この構成によれば、給電システム２１の蓄電量が不足する前に送電モードを解除することができる。したがって、給電システム２１の蓄電量が不足しない程度に給電システム２２に送電することが可能となる。

【0088】

上述のように、制御部１３は、給電システム２１が送電モードに設定されている場合に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して外部直流バス３に電力の供給が行われていないことを検出したことに応じて、給電システム２１の送電モードを解除する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９を介して外部直流バス３に電力が供給されていない場合には、給電システム２２は受電モードを解除したと考えられる。この場合、給電システム２１は給電システム２２に送電する必要が無い。上記構成によれば、給電システム２２が受電モードを解除した場合に、給電システム２１の送電モードを解除することができる。

【0089】

なお、本開示に係る電力管理装置、給電システム、及び電力管理方法は上記実施形態に限定されない。

【0090】

パワーコンディショナー５２、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２、コンバータ７、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９の少なくともいずれかは、電力計測機能を有していなくてもよい。この場合、電力管理装置１０は、電圧センサによって計測された電圧の計測値と、電流センサによって計測された電流の計測値と、から各電力の計測値を取得してもよい。

【0091】

電源装置５は、再生可能エネルギー発電装置５１に代えて、別の発電装置を備えてもよい。

【0092】

補助電源装置６は、商用電源６１に代えて発電装置を備えてもよい。発電装置の例としては、ディーゼル発電機が挙げられる。この場合、補助電源装置６の数は、１つに限られず、必要に応じて適宜変更され得る。補助電源装置６が商用電源６１を備えていない場合、給電システム２１，２２は、独立型の直流電源システムとも称される。補助電源装置６は、給電システム２１，２２の起動時においてのみ用いられてもよい。例えば、給電システム２１において電力の不足が生じた際には、給電システム２１は、まずは給電システム２２から電力の供給を受け、給電システム２２から電力の供給を受けられない場合に、補助電源装置６から電力の供給を受けてもよい。

【0093】

上記実施形態では、パワーコンディショナー５２、ＡＣ／ＤＣコンバータ６２、コンバータ７、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８３、及び双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９のそれぞれは、装置内部で生成した直流電圧で動作している。この構成に代えて、給電システム２１，２２のそれぞれが電源ユニットを備え、電源ユニットが、内部直流バス４の内部バス電圧Ｖｂｕｓ２から一定の電圧値を有する直流電圧を生成し、各装置に直流電圧（電力）を供給してもよい。

【0094】

給電システム２１は、再生可能エネルギー発電装置５１を含まなくてもよい。この場合、給電システム２１の外部に設けられた再生可能エネルギー発電装置５１が、給電システム２１に含まれるパワーコンディショナー５２を介して、内部直流バス４に接続されてもよい。

【0095】

給電システム２１は、商用電源６１を含まなくてもよい。この場合、給電システム２１の外部に設けられた商用電源６１が、給電システム２１に含まれるＡＣ／ＤＣコンバータ６２を介して、内部直流バス４に接続されてもよい。

【0096】

制御部１３は、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値を用いて、外部直流バス３に電力の供給が行われているか否かを判定してもよい。給電システム２２が受電モードを解除すると、給電システム２２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値がゼロに設定される。しかしながら、給電システム２１が送電モードに設定されているので、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が目標値Ｖｔ２に設定されている。したがって、単に外部バス電圧Ｖｂｕｓ１を計測しても、給電システム２２が受電モードを解除したか否かを判定することができない。

【0097】

この問題に対し、例えば、外部直流バス３に外部バス電圧Ｖｂｕｓ１を計測するための電圧センサが設けられ、電圧センサと双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９との間に、外部直流バス３を遮断可能なリレーが設けられていてもよい。この構成では、電圧センサは、リレーがオフ状態（遮断状態）である場合には、給電システム２１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値の影響を受けることなく、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１を計測することができる。

【0098】

上記実施形態では、電力融通システム１は、２つの給電システムを含むが、３つ以上の給電システムを含んでもよい。この構成では、１又は複数の給電システムが送電モードに設定され、１又は複数の給電システムが受電モードに設定され得る。この場合も、送電モードに設定された給電システムと受電モードに設定された給電システムとの間において同時に送受電が行われる。例えば、２つの給電システムが受電モードに設定された場合、これらの２つの給電システムによって、外部直流バス３上に目標値Ｖｔ１が設定される。このとき、別の２つの給電システムの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２よりも大きいとすると、これらの２つの給電システムが送電モードに設定され、受電モードに設定された２つの給電システムに向かって送電が行われる。

【0099】

いくつかの給電システムの間で送受電が行われている場合に、別の給電システムの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ１よりも小さくなったとすると、その給電システムの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が目標値Ｖｔ１に設定される。これにより、当該給電システムが受電モードに設定され、送電モードに設定されている給電システムから電力の供給を受けることができる。同様に、いくつかの給電システムの間で送受電が行われている場合には、外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の計測値は、送電電圧閾値Ｖｔｈよりも大きい。この状態で、別の給電システムの蓄電量が蓄電閾値Ｂｔｈ２よりも大きくなったとすると、その給電システムの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９における外部バス電圧Ｖｂｕｓ１の目標値が目標値Ｖｔ２に設定される。これにより、当該給電システムが送電モードに設定され、受電モードに設定されている給電システムに電力を供給することができる。

【符号の説明】

【0100】

１…電力融通システム、３…外部直流バス、４…内部直流バス、７…コンバータ（第２コンバータ）、９…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（第４コンバータ）、１０…電力管理装置、１１…取得部（第１取得部）、１２…取得部（第２取得部）、１３…制御部、２１…給電システム、２２…給電システム（他の給電システム）、５２…パワーコンディショナー（第１コンバータ）、６２…ＡＣ／ＤＣコンバータ（第１コンバータ）、８１…蓄電池、８２…ＢＭＵ、８３…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（第３コンバータ）、Ｂｔｈ１…蓄電閾値（第１蓄電閾値）、Ｂｔｈ２…蓄電閾値（第２蓄電閾値）、Ｂｔｈ３…蓄電閾値（第３蓄電閾値）、Ｂｔｈ４…蓄電閾値（第４蓄電閾値）、Ｌ…負荷機器、Ｖｂａｔ…電池電圧、Ｖｂｕｓ１…外部バス電圧、Ｖｂｕｓ２…内部バス電圧、ＶＬ…負荷電圧、Ｖｔ１…目標値（第１目標値）、Ｖｔ２…目標値（第２目標値）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】