(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】P2023030710
(43)【公開日】2023-03-08
(54)【発明の名称】充放電装置、及び、充放電方法
(51)【国際特許分類】
H02J 3/38 20060101AFI20230301BHJP
H02J 7/35 20060101ALI20230301BHJP
H02J 11/00 20060101ALI20230301BHJP
【ＦＩ】
H02J3/38 180
H02J7/35 K
H02J11/00
H02J3/38 130
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021135981
(22)【出願日】2021-08-24
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-08-05
(71)【出願人】
【識別番号】508069512
【氏名又は名称】デルタ電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】木戸 享
(72)【発明者】
【氏名】徐 飛冬
(72)【発明者】
【氏名】賈 雷
【テーマコード（参考）】
5G015
5G066
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G015FA13
5G015GB03
5G015HA17
5G015JA05
5G015JA23
5G015JA24
5G015JA32
5G015JA34
5G015JA35
5G015JA53
5G015JA55
5G015KA05
5G015KA12
5G066AA09
5G066HA04
5G066HA06
5G066HA10
5G066HA11
5G066HA13
5G066HB06
5G066HB09
5G066JA02
5G066JB03
5G066LA02
5G066LA08
5G503AA01
5G503AA06
5G503BA01
5G503BB02
5G503CA01
5G503CA11
5G503DA04
5G503DA05
5G503DA07
5G503DA18
5G503FA06
5G503GB06
(57)【要約】 （修正有）
【課題】停電中に単独運転防止機能を無効化することなく充放電装置の運転を可能にする充放電装置及び方法を提供する。
【解決手段】電力システム１において、太陽光発電システム及び商用系統から電力供給を受けることが可能な宅内負荷４１と、バッテリ５１を搭載した車両５０との間に接続された充放電装置１０は、充放電装置の運転モードを制御する制御部１５と、太陽光発電システム２７及び商用系統３０の少なくとも一方から供給される電力に基づいてバッテリに電力を供給する充放電部と、バッテリからの電力を宅内負荷に供給する充放電端子と、を備える。運転モードは、商用系統から充放電装置が切り離され、太陽光発電システム及び充放電装置から宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含む。制御部は、停電運転モードにおいて、充放電装置を電圧源として動作させ電圧源端子から交流電圧を出力させることで、太陽光発電システムが電流源として動作する。
【選択図】図１
【解決手段】電力システム１において、太陽光発電システム及び商用系統から電力供給を受けることが可能な宅内負荷４１と、バッテリ５１を搭載した車両５０との間に接続された充放電装置１０は、充放電装置の運転モードを制御する制御部１５と、太陽光発電システム２７及び商用系統３０の少なくとも一方から供給される電力に基づいてバッテリに電力を供給する充放電部と、バッテリからの電力を宅内負荷に供給する充放電端子と、を備える。運転モードは、商用系統から充放電装置が切り離され、太陽光発電システム及び充放電装置から宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含む。制御部は、停電運転モードにおいて、充放電装置を電圧源として動作させ電圧源端子から交流電圧を出力させることで、太陽光発電システムが電流源として動作する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発電システム及び商用系統から電力供給を受けることが可能な宅内負荷と、バッテリを搭載した車両との間に接続された充放電装置であって、
前記充放電装置の運転モードを制御する制御部と、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給する第１供給部と、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給する第２供給部と、を備え、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させ電圧源端子から交流電圧を出力させることにより、前記発電システムが電流源として動作することを特徴とする、
充放電装置。
前記充放電装置の運転モードを制御する制御部と、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給する第１供給部と、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給する第２供給部と、を備え、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させ電圧源端子から交流電圧を出力させることにより、前記発電システムが電流源として動作することを特徴とする、
充放電装置。
【請求項2】
前記停電運転モードにおいて、前記発電システムは、前記宅内負荷に加えて前記充放電装置に電力を供給可能である、
請求項１に記載の充放電装置。
請求項１に記載の充放電装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に前記発電システムと前記充放電装置との接続を解除する、
請求項１又は２に記載の充放電装置。
請求項１又は２に記載の充放電装置。
【請求項4】
前記運転モードは、前記充放電装置が前記商用系統と接続されて運転する系統連系運転モードをさらに含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載の充放電装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の充放電装置。
【請求項5】
発電システム及び商用系統から電力供給を受けることが可能な宅内負荷と、バッテリを搭載した車両との間に接続された充放電装置が実行する充放電方法であって、
前記充放電装置の運転モードを制御するステップと、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給するステップと、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給するステップと、を含み、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御するステップは、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させることにより、前記発電システムが電流源として動作することを特徴とする、
充放電方法。
前記充放電装置の運転モードを制御するステップと、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給するステップと、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給するステップと、を含み、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御するステップは、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させることにより、前記発電システムが電流源として動作することを特徴とする、
充放電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、充放電装置、及び、充放電方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、住宅用の電力供給システムとして、複数の電源の連携により効率的な電力供給を図るシステムが普及しつつある。複数の電源は、商用系統の他に、太陽電池、燃料電池、蓄電池等の分散電源を含む。
【0003】
特許文献１には、制御部と、商用系統の電力供給と太陽光発電システムの電力供給を受ける共用入力部と、蓄電池に電力供給する出力部とを備える充放電装置が記載されている。制御部は、単独運転防止機能の有効／無効を切り替える機能を有する。制御部は、充放電装置の運転モードとして、商用系統と接続されて運転する系統連系モードと、商用系統の停電時に商用系統から解列されて、単独運転防止機能を無効に切り替えて、共用入力部を介して太陽光発電システムから蓄電池に電力供給して充電する停電運転モードと、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１９－８０４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の従来の電力システムでは、停電中において、パワーコンディショナの出力電圧に波形歪み、又は、ノイズが発生するような場合には、充放電装置を起動する際に充放電装置の単独運転防止機能を無効化する必要がある。
【0006】
そこで、本発明のいくつかの態様はかかる事情に鑑みてなされたものであり、停電中において単独運転防止機能を無効化することなく充放電装置の運転を可能にすることができる充放電技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る充放電装置は、発電システム及び商用系統から電力供給を受けることが可能な宅内負荷と、バッテリを搭載した車両との間に接続された充放電装置であって、充放電装置の運転モードを制御する制御部と、発電システム及び商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいてバッテリに電力を供給する第１供給部と、バッテリからの電力を宅内負荷に供給する第２供給部と、を備え、運転モードは、商用系統から充放電装置が切り離され、発電システム及び充放電装置から宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、制御部は、停電運転モードにおいて、充放電装置を電圧源として動作させ電圧源端子から交流電圧を出力させることにより、発電システムが電流源として動作することを特徴とする。
【0008】
本発明の一態様に係る充放電方法は、発電システム及び商用系統から電力供給を受けることが可能な宅内負荷と、バッテリを搭載した車両との間に接続された充放電装置が実行する充放電方法であって、充放電装置の運転モードを制御するステップと、発電システム及び商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいてバッテリに電力を供給するステップと、バッテリからの電力を宅内負荷に供給するステップと、を含み、運転モードは、商用系統から充放電装置が切り離され、発電システム及び充放電装置から宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、制御するステップは、停電運転モードにおいて、充放電装置を電圧源として動作させることにより、発電システムが電流源として動作することを特徴とする。
【0009】
なお、本発明において、「部」とは、単に物理的手段を意味するものではなく、その「部」が有する機能をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、１つの「部」や装置が有する機能が２つ以上の物理的手段や装置により実現されても、２つ以上の「部」や装置の機能が１つの物理的手段や装置により実現されても良い。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、停電中において単独運転防止機能を無効化することなく充放電装置の運転を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】一実施形態に係る電力システムの一例を示す概略構成図である。
【図2】一実施形態に係る電力システムの動作の一例を示す概念図である。
【図10】一実施形態に係る電力システムの他の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な変形が可能である。さらに、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0013】
＜システム構成＞
図１は、一実施形態に係る電力システム１の一例を示す概略構成図である。電力システム１は、例えば、太陽光発電システム２７（発電システム）と、商用系統３０と、例えば電気自動車（ＥＶ）等である車両５０に搭載された蓄電池等のバッテリ５１と、を備える。
図１は、一実施形態に係る電力システム１の一例を示す概略構成図である。電力システム１は、例えば、太陽光発電システム２７（発電システム）と、商用系統３０と、例えば電気自動車（ＥＶ）等である車両５０に搭載された蓄電池等のバッテリ５１と、を備える。
【0014】
電力システム１において、太陽光発電システム２７と、商用系統３０と、バッテリ５１とは、電力供給源である。電力システム１は、太陽光発電システム２７の発電電力、商用系統３０の系統電力、及び、充放電装置１０を介したバッテリ５１の放電による電力を、住宅４０に供給可能である。
【0015】
住宅４０は、例示的に、宅内負荷４１と、非常用負荷４２と、を備える。住宅４０の宅内負荷４１と、非常用負荷４２とは、切替スイッチＳＷ２においてポイントＰ５とＰ６が接続される（「メンテナンス」運転）場合、商用系統３０から、例えば１００Ｖ又は２００Ｖの交流電力の供給を受けることが可能である。なお、図１では、宅内負荷４１と、非常用負荷４２とを異なる負荷として例示しているが、非常用負荷４２は、宅内負荷４１に含まれてよい。
【0016】
一般的に、特定負荷システムでは停電時、スイッチＳＷ２を「自立」に切り替えて太陽光発電エネルギーの電圧源端子２３から非常用負荷４２に供給する。しかしながら、本実施形態における電力システム１では、スイッチＳＷ２を切り替えずに「メンテナンス」のままで太陽光発電エネルギーの電流源端子２２から宅内負荷４１および非常用負荷４２に供給可能である。
【0017】
図１及び図３～図９に示す電力システム１は、特定負荷システムであるが、後述する図１０に示す電力システム１は、全量負荷システムである。宅内負荷４１は、例えば、洗濯機、空気調節装置（エアコンディショナ）等を含む。また、非常用負荷４２は、停電時においても、電源を必要とする負荷をいう。非常用負荷４２は、例えば、冷蔵庫、パーソナルコンピュータ又は携帯電話等の充電器、居間等における天井灯等を含む。
【0018】
太陽光発電システム２７は、例示的に、パワーコンディショナ２０と、太陽光パネル２５とを備える。太陽光パネル２５は、太陽光を受けて発電して直流電力を出力する。パワーコンディショナ２０は、例示的に、太陽光パネル２５による発電電力を交流に電力変換して出力する電力変換ユニット２１と、電力変換ユニット２１からの電力を電流源として出力する電流源端子２２、及び、停電時に電圧源として出力する電圧源端子２３と、開閉スイッチｒｌ３と、を備える。
【0019】
電流源端子２２は、例えば系統連系運転時もしくは復電時、電力変換ユニット２１でＤＣ／ＡＣ変換した電力を電流源として出力する。電圧源端子２３は、例えば停電時、電力変換ユニット２１でＤＣ／ＡＣ変換した電力を電圧源として出力する。
【0020】
開閉スイッチｒｌ３は、太陽光発電システム２７と、例えば、充放電装置１０、及び、商用系統３０との接続の維持又は解列（切り離し）を制御可能である。
【0021】
電力システム１は切替スイッチＳＷ１をさらに備える。切替スイッチＳＷ１は、「系統連系運転」側（もしくは「復電運転」側）、又は、「停電運転」側に切り替えることが可能である。切替スイッチＳＷ１において、ポイントＰ１とＰ２が接続される、つまり、「系統連系運転」（もしくは「復電運転」）の場合、商用系統３０からの電力が宅内負荷４１に供給される。さらに、バッテリ５１からの電力が双方向電力変換ユニット１１によりＤＣ／ＡＣ変換され、充放電端子１２（第２供給部）を経由して宅内負荷４１に供給される。また、商用系統３０あるいは太陽光発電システム２７からの電力が充放電端子１２から入力され双方向電力変換ユニット１１によりＡＣ／ＤＣ変換されてバッテリ５１に供給される。
【0022】
切替スイッチＳＷ１において、ポイントＰ１とＰ３が接続される、つまり、「停電運転」の場合、充放電装置１０を介したバッテリ５１の放電による電力が、宅内負荷４１に供給される。また、「停電運転」の場合、太陽光発電システム２７からの電力が充放電装置１０に供給されてもよい。
【0023】
なお、切替スイッチＳＷ１は、停電時等において、ユーザにより切替操作されてもよいし、自動で切替操作されてもよい。
【0024】
「発電システム」の例として、上記では、太陽光発電システム２７を挙げたがこれに限られない。電力システム１では、光エネルギー以外の他のエネルギーに基づく発電システムが採用されてもよい。
【0025】
充放電装置１０は、宅内負荷４１と、バッテリ５１を搭載した車両５０と、の間に接続される。例えば、充放電装置１０は、車両５０に搭載されたバッテリ５１の充放電を制御する。車両５０は、例示的に、バッテリ５１と、走行モータ等の負荷５２とを備える。バッテリ５１は、例えばリチウムイオン二次電池である。充放電装置１０は、太陽光発電システム２７と商用系統３０からの電力をバッテリ５１に供給可能である。
【0026】
充放電装置１０は、例示的に、双方向電力変換ユニット１１と、充放電端子１２と、電圧源端子１３と、制御部１５と、充放電部１６と、開閉スイッチｒｌ１と、開閉スイッチｒｌ２と、を備える。
【0027】
双方向電力変換ユニット１１は、例えば双方向インバータ及び双方向コンバータ等を備える。双方向電力変換ユニット１１は、例えば、入力する交流電力を直流に変換するとともに所定の電流に調整してバッテリ５１に供給する。双方向電力変換ユニット１１は、バッテリ５１から直流電力を入力し交流に変換して宅内負荷４１に出力可能である。
【0028】
充放電端子１２は、例えば復電時、放電処理として、バッテリ５１からの電力をＤＣ／ＡＣ変換して電流源として出力する。また、充放電端子１２は、例えば復電時、商用系統３０及び太陽光発電システム２７の少なくとも一方からの電力に基づいて、ＡＣ／ＤＣ変換してバッテリ５１を充電する。
【0029】
電圧源端子１３は、例えば停電時、バッテリ５１からの電力をＤＣ／ＡＣ変換して電圧源として出力する。
【0030】
開閉スイッチｒｌ１，ｒｌ２は、充放電装置１０と、例えば、太陽光発電システム２７、及び、商用系統３０との接続の維持又は解列（切り離し）を制御可能である。
【0031】
制御部１５は、充放電装置１０の運転モードを制御する。運転モードは、少なくとも（１）充放電装置１０が商用系統３０と接続されて運転する系統連系運転モードと、（２）商用系統３０から充放電装置１０が切り離され、太陽光発電システム２７及び充放電装置１０から宅内負荷４１に電力を供給可能な停電運転モードと、を含む。制御部１５は、停電運転モードにおいて、充放電装置１０を電圧源として動作させ電圧源端子１３から交流電圧を出力させる。それにより、太陽光発電システム２７は電流源として動作することになる。
【0032】
充放電部１６（第１供給部）は、バッテリ５１に電力を供給する。例えば、充放電部１６は、太陽光発電システム２７及び商用系統３０の少なくとも一方から供給される電力に基づいてバッテリ５１に電力を供給する。充放電装置１０と車両５０とは、例えば、インターフェイスとしてのケーブル付コネクタを用いて接続される。ケーブル付コネクタによって、双方向電力変換ユニット１１と車両５０のバッテリ５１とが接続されるとともに、充放電装置１０の制御部１５と車両５０とが通信可能に接続される。例えば制御部１５は、ケーブル付コネクタに含まれる通信線を介して車両５０から、バッテリ５１の充電率等の情報を受信することが可能である。また、充放電部１６は、バッテリ５１に蓄積された電力であって、宅内負荷４１に充放電端子１２を介して供給される電力をバッテリ５１から取得することができる。
【0033】
充放電装置１０の制御部１５は、双方向電力変換ユニット１１を制御して車両５０のバッテリ５１の電力を、双方向電力変換ユニット１１を介して住宅４０の宅内負荷４１に供給してバッテリ５１の放電電力で宅内負荷４１を駆動可能である。
【0034】
制御部１５は、双方向電力変換ユニット１１を制御して太陽光発電システム２７及び商用系統３０の少なくとも一方からの電力により車両５０のバッテリ５１を充電可能である。すなわち、制御部１５により双方向電力変換ユニット１１が制御され、双方向電力変換ユニット１１により太陽光発電システム２７及び商用系統３０の少なくとも一方からの入力電力を電力変換してバッテリ５１に出力することができる。
【0035】
なお、充放電装置１０は、例えば単独運転防止機能を有しており、停電を検出すると、規定時間以内に開閉スイッチｒｌ１を開いて、商用系統３０から解列される。
【0036】
＜電力システム１の動作＞
図２から図９を参照して、電力システム１の動作の一例を説明する。図２は、一実施形態に係る電力システムの動作の一例を示す概念図である。図３は、図２に示すステータス（１）「系統連系運転中」に対応する電力システムの概略構成図である。図４は、図２に示すステータス（２）「停電発生」に対応する電力システムの概略構成図である。図５は、図２に示すステータス（３）「停電発生直後」に対応する電力システムの概略構成図である。図６は、図２に示すステータス（４）「切替ＳＷ１が「停電運転」に切り替わる」に対応する電力システムの概略構成図である。図７は、図２に示すステータス（５－１）「パワーコンディショナ２０が電流源として動作」に対応する電力システムの概略構成図である。図８は、図２に示すステータス（５－２）「パワーコンディショナ２０が解列される」に対応する電力システムの概略構成図である。図９は、図２に示すステータス（６）「復電」に対応する電力システムの概略構成図である。
図２から図９を参照して、電力システム１の動作の一例を説明する。図２は、一実施形態に係る電力システムの動作の一例を示す概念図である。図３は、図２に示すステータス（１）「系統連系運転中」に対応する電力システムの概略構成図である。図４は、図２に示すステータス（２）「停電発生」に対応する電力システムの概略構成図である。図５は、図２に示すステータス（３）「停電発生直後」に対応する電力システムの概略構成図である。図６は、図２に示すステータス（４）「切替ＳＷ１が「停電運転」に切り替わる」に対応する電力システムの概略構成図である。図７は、図２に示すステータス（５－１）「パワーコンディショナ２０が電流源として動作」に対応する電力システムの概略構成図である。図８は、図２に示すステータス（５－２）「パワーコンディショナ２０が解列される」に対応する電力システムの概略構成図である。図９は、図２に示すステータス（６）「復電」に対応する電力システムの概略構成図である。
【0037】
図２に示すように、電力システム１のステータス（１）～（６）の変化と、電力システム１の各構成、すなわち、開閉スイッチｒｌ１～ｒｌ３、切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２、充放電装置１０、及び、パワーコンディショナ２０の動作とは、相関する。
【0038】
＜＜ステータス（１）：系統連系運転中＞＞
図２及び図３に示すように、電力システム１は、切替スイッチＳＷ１においてポイントＰ１とＰ２とが接続され、「系統連系運転」で動作し、切替スイッチＳＷ２においてポイントＰ５とＰ６とが接続され、「メンテナンス」運転で動作する。開閉スイッチｒｌ１，ｒｌ３は閉じられ、開閉スイッチｒｌ２は開けられている。これにより、「系統連系運転」中には、商用系統３０からの電力が宅内負荷４１に供給されるとともに、当該電力によって車両５０のバッテリ５１が充電される。さらに、車両５０のバッテリ５１からの放電電力が宅内負荷４１に供給されることにより商用系統３０からの電力が減少しピークシフトを行うことができる。また、太陽光発電システム２７からの電力は、宅内負荷４１に供給されるとともに、当該電力によって車両５０のバッテリ５１が充電されてもよい。
図２及び図３に示すように、電力システム１は、切替スイッチＳＷ１においてポイントＰ１とＰ２とが接続され、「系統連系運転」で動作し、切替スイッチＳＷ２においてポイントＰ５とＰ６とが接続され、「メンテナンス」運転で動作する。開閉スイッチｒｌ１，ｒｌ３は閉じられ、開閉スイッチｒｌ２は開けられている。これにより、「系統連系運転」中には、商用系統３０からの電力が宅内負荷４１に供給されるとともに、当該電力によって車両５０のバッテリ５１が充電される。さらに、車両５０のバッテリ５１からの放電電力が宅内負荷４１に供給されることにより商用系統３０からの電力が減少しピークシフトを行うことができる。また、太陽光発電システム２７からの電力は、宅内負荷４１に供給されるとともに、当該電力によって車両５０のバッテリ５１が充電されてもよい。
【0039】
＜＜ステータス（２）：停電発生＞＞
図２及び図４に示すように、パワーコンディショナ２０において停電が検出されると、単独運転防止機能がはたらき開閉スイッチｒｌ３が開き、また、充放電装置１０において停電が検出されると、単独運転防止機能がはたらき開閉スイッチｒｌ１が開く。電力システム１では、「系統連系運転」が停止される。つまり、パワーコンディショナ２０及び充放電装置１０からの電力の出力は、停止される。
図２及び図４に示すように、パワーコンディショナ２０において停電が検出されると、単独運転防止機能がはたらき開閉スイッチｒｌ３が開き、また、充放電装置１０において停電が検出されると、単独運転防止機能がはたらき開閉スイッチｒｌ１が開く。電力システム１では、「系統連系運転」が停止される。つまり、パワーコンディショナ２０及び充放電装置１０からの電力の出力は、停止される。
【0040】
＜＜ステータス（３）：停電発生直後＞＞
図２及び図５に示すように、充放電装置１０において開閉スイッチｒｌ２が閉じられる。電力システム１においては、パワーコンディショナ２０及び充放電装置１０は停電用の電力供給源となるようにそれぞれ電圧源として動作する。
図２及び図５に示すように、充放電装置１０において開閉スイッチｒｌ２が閉じられる。電力システム１においては、パワーコンディショナ２０及び充放電装置１０は停電用の電力供給源となるようにそれぞれ電圧源として動作する。
【0041】
＜＜ステータス（４）：ＳＷ１が「停電運転」に切り替わる＞＞
図２及び図６に示すように、電力システム１は、切替スイッチＳＷ１においてポイントＰ１とＰ３とが接続され、「停電運転」での動作を開始する。後述する図７に示すように、この停電運転モードでは、充放電装置１０は商用系統３０から切り離され宅内負荷４１に電力を供給するとともに、太陽光発電システム２７に対して電圧源として印加される。
図２及び図６に示すように、電力システム１は、切替スイッチＳＷ１においてポイントＰ１とＰ３とが接続され、「停電運転」での動作を開始する。後述する図７に示すように、この停電運転モードでは、充放電装置１０は商用系統３０から切り離され宅内負荷４１に電力を供給するとともに、太陽光発電システム２７に対して電圧源として印加される。
【0042】
＜＜ステータス（５－１）：パワーコンディショナ２０が電流源として動作＞＞
図２及び図７に示すように、充放電装置１０の制御部１５は、停電運転モードにおいて、充放電装置１０を電圧源として動作させることにより、太陽光発電システム２７が電流源として動作する。パワーコンディショナ２０は、商用系統３０が復電したものと解釈して再び電流源として動作し、開閉スイッチｒｌ３を閉じる。これにより、パワーコンディショナ２０（電流源）及び充放電装置１０（電圧源）からの電力は、宅内負荷４１に供給される。
図２及び図７に示すように、充放電装置１０の制御部１５は、停電運転モードにおいて、充放電装置１０を電圧源として動作させることにより、太陽光発電システム２７が電流源として動作する。パワーコンディショナ２０は、商用系統３０が復電したものと解釈して再び電流源として動作し、開閉スイッチｒｌ３を閉じる。これにより、パワーコンディショナ２０（電流源）及び充放電装置１０（電圧源）からの電力は、宅内負荷４１に供給される。
【0043】
ここで、従来の電力供給システムにおいては、停電中において、パワーコンディショナは、電圧源として動作する。したがって、従来の電力供給システムにおいては、停電中において、パワーコンディショナの出力電圧に波形歪み、又は、ノイズが発生するような場合には、充放電装置を起動する際に充放電装置の単独運転防止機能を無効化する必要がある。
【0044】
これに対して、本実施形態における電力システム１では、停電運転モードにおいて、充放電装置１０を電圧源として動作させることにより、太陽光発電システム２７が電流源として動作する。よって、電力システム１は、停電中においても、単独運転防止機能を無効化することなく充放電装置１０を運転可能である。
【0045】
また、従来のように、停電運転モードにおいて、太陽光発電システム２７が電圧源として自立運転モードで宅内負荷に電力を供給する場合、太陽光発電システム２７からは、例えば最大出力電力１．５ｋＷまでしか使用できない。
【0046】
これに対して、本実施形態における電力システム１では、停電運転モードにおいても、太陽光発電システム２７を電流源として動作させることによって、例えば最大出力電力が６．０ｋＷまで増加可能である。なお、この際、電力システム１では、充放電装置１０は電圧源として動作する。
【0047】
なお、太陽光発電システム２７からの電力が宅内負荷４１に加えて充放電装置１０を介してバッテリ５１に供給（充電）されてもよい。
【0048】
＜＜ステータス（５－２）：パワーコンディショナ２０が解列される＞＞
制御部１５は、停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に太陽光発電システム２７が充放電装置１０との接続を解除するようにＡＣ側出力電圧（電圧源端子１３）の周波数を制御する。所定の条件は、例えば、停電中において、太陽光発電システム２７の電力が、負荷電力とバッテリ５１への充電電力とを合算した電力よりも大きい場合を含む。なお、所定の条件は、上記した太陽光発電システム２７の電力に関する条件以外の条件を含んでもよい。所定の条件は、固定でもよいし、適宜変更可能であってもよい。
制御部１５は、停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に太陽光発電システム２７が充放電装置１０との接続を解除するようにＡＣ側出力電圧（電圧源端子１３）の周波数を制御する。所定の条件は、例えば、停電中において、太陽光発電システム２７の電力が、負荷電力とバッテリ５１への充電電力とを合算した電力よりも大きい場合を含む。なお、所定の条件は、上記した太陽光発電システム２７の電力に関する条件以外の条件を含んでもよい。所定の条件は、固定でもよいし、適宜変更可能であってもよい。
【0049】
上記所定の条件を満たす場合、図２及び図８に示すように、制御部１５は、パワーコンディショナ２０において開閉スイッチｒｌ３を開く。具体的には、制御部１５は、充放電装置１０のＡＣ側出力電圧の周波数を高くすることによって、パワーコンディショナ２０がＯＦＲ（系統過周波数）を検出して開閉スイッチｒｌ３を開き、パワーコンディショナ２０が自発的に切り離されるように制御する。これにより、制御部１５は、充放電装置１０のＡＣ側出力電圧が上昇することを抑制でき、宅内負荷４１に電力を供給し続けることが可能となる。その後、所定の条件が解除されると、充放電装置１０はそのＡＣ側出力電圧の周波数を元に戻す。その結果、電力システム１は、ステータス（５－１）に戻る。
【0050】
＜＜ステータス（６）：復電＞＞
図２及び図９に示すように、充放電装置１０において商用系統３０が復電すると、開閉スイッチｒｌ２が開けられ、所定の時間後に開閉スイッチｒｌ１が閉じられる。一方、太陽光発電システム２７では開閉スイッチｒｌ２が開いたことにより再び停電発生を認識しパワーコンディショナ２０は開閉スイッチｒｌ３を開くと共に規定時間後に電圧源として動作し電圧源端子２３に交流電圧を出力する。
図２及び図９に示すように、充放電装置１０において商用系統３０が復電すると、開閉スイッチｒｌ２が開けられ、所定の時間後に開閉スイッチｒｌ１が閉じられる。一方、太陽光発電システム２７では開閉スイッチｒｌ２が開いたことにより再び停電発生を認識しパワーコンディショナ２０は開閉スイッチｒｌ３を開くと共に規定時間後に電圧源として動作し電圧源端子２３に交流電圧を出力する。
【0051】
その後、図２に示すように、電力システム１は、切替スイッチＳＷ１においてポイントＰ１とＰ２とが接続されると、商用系統３０が太陽光発電システム２７に供給されるのでパワーコンディショナ２０は再び復電を認識し電圧源端子２３からの交流電圧出力を停止すると共に、規定時間後に開閉スイッチｒｌ３を閉じる（この時、電力変換ユニット２１は電流源として動作し電流源端子２２から太陽光パネル２５で発生した電力を出力する）。その後、図３に示す「ステータス（１）：系統連系運転中」に戻り動作を継続してもよい。すなわち、「系統連系運転」中には、電力システム１において、商用系統３０からの電力が宅内負荷４１に供給されるとともに、当該電力によって車両５０のバッテリ５１が充電される。さらに、車両５０のバッテリ５１からの放電電力が宅内負荷４１に供給されることにより商用系統３０からの電力が減少しピークシフトを行うことができる。また、太陽光発電システム２７からの電力は、宅内負荷４１に供給されるとともに、当該電力によって車両５０のバッテリ５１が充電されてもよい。
【0052】
なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。また、本発明は、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の開示を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素は削除してもよい。さらに、異なる実施形態に構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0053】
図１０は、一実施形態に係る電力システムの他の一例を示す概略構成図である。図１０に示す電力システム１は、全量負荷システムである。全量負荷システムは、図１及び図３～図９に示す特定負荷システムとは、例えば、宅内負荷４１に加えて非常用負荷４２が、切替スイッチＳＷ２においてポイントＰ４とＰ６が接続される（「停電」運転）場合に、太陽光発電システム２７から、交流電力の供給を受けることが可能である点で異なる。このように、本実施形態における電力システム１は、特定負荷システム又は全量負荷システムとして採用可能である。
【0054】
また、上記したとおり、本実施形態に係る電力システム１は、家庭又はオフィスビルへの給電（Ｖ２Ｈ：Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｈｏｍｅ、又は、Ｖ２Ｂ：Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ）が可能であり、かつ、商用系統への逆潮流が可能ではない電力システムとして採用可能であるが、これに限られない。本実施形態に係る電力システム１は、例えば、商用系統への逆潮流（Ｖ２Ｇ：Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｇｒｉｄ）が可能な電力システムとして採用可能である。
【符号の説明】
【0055】
１…電力システム、１０…充放電装置、１１…双方向電力変換ユニット、１２…充放電端子、１３，２３…電圧源端子、１５…制御部、１６…充放電部、２０…パワーコンディショナ、２１…電力変換ユニット、２２…電流源端子、２５…太陽光パネル、２７…太陽光発電システム、３０…商用系統、４０…住宅、４１…宅内負荷、４２…非常用負荷、５０…車両、５１…バッテリ、５２…負荷
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2022-01-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発電システム及び商用系統から電力供給を受けることが可能な宅内負荷と、バッテリを搭載した車両との間に接続された充放電装置であって、
前記充放電装置の運転モードを制御する制御部と、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給する第１供給部と、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給する第２供給部と、を備え、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させ電圧源端子から交流電圧を出力させることにより、前記発電システムが電流源として動作し、
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に前記発電システムと前記充放電装置との接続を解除し、前記所定の条件は、前記発電システムの電力が、前記宅内負荷の負荷電力と前記バッテリへ供給される電力とを合算した電力よりも大きいことを含むことを特徴とする、
充放電装置。
前記充放電装置の運転モードを制御する制御部と、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給する第１供給部と、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給する第２供給部と、を備え、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させ電圧源端子から交流電圧を出力させることにより、前記発電システムが電流源として動作し、
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に前記発電システムと前記充放電装置との接続を解除し、前記所定の条件は、前記発電システムの電力が、前記宅内負荷の負荷電力と前記バッテリへ供給される電力とを合算した電力よりも大きいことを含むことを特徴とする、
充放電装置。
【請求項2】
前記停電運転モードにおいて、前記発電システムは、前記宅内負荷に加えて前記充放電装置に電力を供給可能である、
請求項１に記載の充放電装置。
請求項１に記載の充放電装置。
【請求項3】
前記運転モードは、前記充放電装置が前記商用系統と接続されて運転する系統連系運転モードをさらに含む、
請求項１又は２に記載の充放電装置。
請求項１又は２に記載の充放電装置。
【請求項4】
発電システム及び商用系統から電力供給を受けることが可能な宅内負荷と、バッテリを搭載した車両との間に接続された充放電装置が実行する充放電方法であって、
前記充放電装置の運転モードを制御するステップと、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給するステップと、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給するステップと、を含み、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御するステップは、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させることにより、前記発電システムが電流源として動作し、
前記制御するステップは、前記停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に前記発電システムと前記充放電装置との接続を解除し、前記所定の条件は、前記発電システムの電力が、前記宅内負荷の負荷電力と前記バッテリへ供給される電力とを合算した電力よりも大きいことを含むことを特徴とする、
充放電方法。
前記充放電装置の運転モードを制御するステップと、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給するステップと、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給するステップと、を含み、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御するステップは、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させることにより、前記発電システムが電流源として動作し、
前記制御するステップは、前記停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に前記発電システムと前記充放電装置との接続を解除し、前記所定の条件は、前記発電システムの電力が、前記宅内負荷の負荷電力と前記バッテリへ供給される電力とを合算した電力よりも大きいことを含むことを特徴とする、
充放電方法。
【手続補正書】
【提出日】2022-04-12
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発電システム及び商用系統から電力供給を受けることが可能な宅内負荷と、バッテリを搭載した車両との間に接続された充放電装置であって、
前記充放電装置の運転モードを制御する制御部と、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給する第１供給部と、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給する第２供給部と、を備え、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させ前記充放電装置の電圧源端子から交流電圧を出力させることにより、前記発電システムが電流源として動作し、
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に前記発電システムと前記充放電装置との接続を解除し、前記所定の条件は、前記発電システムの電力が、前記宅内負荷の負荷電力と前記バッテリへ供給される電力とを合算した電力よりも大きいことを含み、
前記制御部は、前記電圧源端子の出力電圧の周波数を制御することによって、前記発電システムが備えるパワーコンディショナによって系統過周波数が検出される場合に、前記パワーコンディショナと前記充放電装置との接続が解除されることを特徴とする、
充放電装置。
前記充放電装置の運転モードを制御する制御部と、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給する第１供給部と、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給する第２供給部と、を備え、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させ前記充放電装置の電圧源端子から交流電圧を出力させることにより、前記発電システムが電流源として動作し、
前記制御部は、前記停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に前記発電システムと前記充放電装置との接続を解除し、前記所定の条件は、前記発電システムの電力が、前記宅内負荷の負荷電力と前記バッテリへ供給される電力とを合算した電力よりも大きいことを含み、
前記制御部は、前記電圧源端子の出力電圧の周波数を制御することによって、前記発電システムが備えるパワーコンディショナによって系統過周波数が検出される場合に、前記パワーコンディショナと前記充放電装置との接続が解除されることを特徴とする、
充放電装置。
【請求項2】
前記停電運転モードにおいて、前記発電システムは、前記宅内負荷に加えて前記充放電装置に電力を供給可能である、
請求項１に記載の充放電装置。
請求項１に記載の充放電装置。
【請求項3】
前記運転モードは、前記充放電装置が前記商用系統と接続されて運転する系統連系運転モードをさらに含む、
請求項１又は２に記載の充放電装置。
請求項１又は２に記載の充放電装置。
【請求項4】
発電システム及び商用系統から電力供給を受けることが可能な宅内負荷と、バッテリを搭載した車両との間に接続された充放電装置が実行する充放電方法であって、
前記充放電装置の運転モードを制御するステップと、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給するステップと、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給するステップと、を含み、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御するステップは、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させることにより、前記発電システムが電流源として動作し、
前記制御するステップは、前記停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に前記発電システムと前記充放電装置との接続を解除し、前記所定の条件は、前記発電システムの電力が、前記宅内負荷の負荷電力と前記バッテリへ供給される電力とを合算した電力よりも大きいことを含み、
前記制御するステップは、前記充放電装置の出力電圧の周波数を制御することによって、前記発電システムが備えるパワーコンディショナによって系統過周波数が検出される場合に、前記パワーコンディショナと前記充放電装置との接続が解除されることを特徴とする、
充放電方法。
前記充放電装置の運転モードを制御するステップと、
前記発電システム及び前記商用系統の少なくとも一方から供給される電力に基づいて前記バッテリに電力を供給するステップと、
前記バッテリからの電力を前記宅内負荷に供給するステップと、を含み、
前記運転モードは、前記商用系統から前記充放電装置が切り離され、前記発電システム及び前記充放電装置から前記宅内負荷に電力を供給可能な停電運転モードを含み、
前記制御するステップは、前記停電運転モードにおいて、前記充放電装置を電圧源として動作させることにより、前記発電システムが電流源として動作し、
前記制御するステップは、前記停電運転モードにおいて所定の条件を満たす場合に前記発電システムと前記充放電装置との接続を解除し、前記所定の条件は、前記発電システムの電力が、前記宅内負荷の負荷電力と前記バッテリへ供給される電力とを合算した電力よりも大きいことを含み、
前記制御するステップは、前記充放電装置の出力電圧の周波数を制御することによって、前記発電システムが備えるパワーコンディショナによって系統過周波数が検出される場合に、前記パワーコンディショナと前記充放電装置との接続が解除されることを特徴とする、
充放電方法。