(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】P2024098353
(43)【公開日】2024-07-23
(54)【発明の名称】電力融通装置、電力融通システムおよび電力融通方法
(51)【国際特許分類】
H02J 1/00 20060101AFI20240716BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240716BHJP
H02J 7/02 20160101ALI20240716BHJP
H02J 7/10 20060101ALI20240716BHJP
H02J 7/34 20060101ALI20240716BHJP
【ＦＩ】
H02J1/00 306L
H02J1/00 309D
H02J1/00 309H
H02J1/00 304H
H02J7/00 302C
H02J7/02 J
H02J7/10 P
H02J7/34 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023001817
(22)【出願日】2023-01-10
(71)【出願人】
【識別番号】000003942
【氏名又は名称】日新電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】片元 優太
(72)【発明者】
【氏名】野本 斗生
【テーマコード（参考）】
5G165
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G165BB02
5G165DA01
5G165EA02
5G165HA01
5G503AA01
5G503BA04
5G503BB01
5G503CA11
5G503DA04
5G503GB03
(57)【要約】
【課題】ＤＣグリッドに接続される装置が自律的に電力融通を行うと共に、装置間の電力融通を効率的に行うことが可能な電力融通装置を提供する。
【解決手段】制御部（１３）は、自装置を放電モードに設定した場合、ＤＣバス（２）に対して電流指令値となる電流を出力するように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（１１）を制御する放電動作を行い、ＤＣバス（２）の電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、電流指令値を所定の一定電流値とする。
【選択図】図２
【解決手段】制御部（１３）は、自装置を放電モードに設定した場合、ＤＣバス（２）に対して電流指令値となる電流を出力するように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（１１）を制御する放電動作を行い、ＤＣバス（２）の電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、電流指令値を所定の一定電流値とする。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
蓄電池と、
前記蓄電池とＤＣバスとの間に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記蓄電池の充電率に応じて、自装置を充電モードまたは放電モードに設定して前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、自装置を前記放電モードに設定した場合、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、
前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とし、
前記制御部は、自装置を前記充電モードに設定した場合、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して充電動作を行い、
その後、前記充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する、電力融通装置。
前記蓄電池とＤＣバスとの間に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記蓄電池の充電率に応じて、自装置を充電モードまたは放電モードに設定して前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、自装置を前記放電モードに設定した場合、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、
前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とし、
前記制御部は、自装置を前記充電モードに設定した場合、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して充電動作を行い、
その後、前記充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する、電力融通装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記蓄電池の充電率が第１の所定値以上の場合、自装置を前記放電モードに設定する、請求項１に記載の電力融通装置。
【請求項3】
前記制御部は、自装置が前記放電モードにある場合に、前記蓄電池の充電率が第２の所定値まで低下すると、前記電流指令値を徐々に小さくしながら前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記放電動作を停止し、前記放電モードを終了する、請求項２に記載の電力融通装置。
【請求項4】
前記制御部は、自装置が前記放電モードにある場合に、前記グリッド電圧が上限電圧となると、前記電流指令値を０まで低下させるように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記放電動作を停止し、前記放電モードを終了する、請求項１に記載の電力融通装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記蓄電池の充電率が第３の所定値以下の場合、自装置を前記充電モードに設定する、請求項１に記載の電力融通装置。
【請求項6】
前記制御部は、自装置が前記充電モードにある場合に、前記蓄電池の充電率が第４の所定値に達すると、前記電流値が０になる電圧が前記目標電圧になるまで徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、前記充電電流が徐々に小さくなるように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記充電モードを終了する、請求項５に記載の電力融通装置。
【請求項7】
第１の電力融通装置と、第２の電力融通装置とがＤＣバスを介して接続される電力融通システムであって、
前記第１の電力融通装置は、
第１の蓄電池と、
前記第１の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続される第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とする第１の制御部と、を備え、
前記第２の電力融通装置は、
第２の蓄電池と、
前記第２の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続される第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して充電動作を行い、
その後、充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する第２の制御部と、を備える、電力融通システム。
前記第１の電力融通装置は、
第１の蓄電池と、
前記第１の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続される第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とする第１の制御部と、を備え、
前記第２の電力融通装置は、
第２の蓄電池と、
前記第２の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続される第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して充電動作を行い、
その後、充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する第２の制御部と、を備える、電力融通システム。
【請求項8】
第１の蓄電池および第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた第１の電力融通装置と、第２の蓄電池および第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた第２の電力融通装置とがＤＣバスを介して接続されるシステムの電力融通方法であって、
前記第１の電力融通装置が、前記第１の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続された前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とする工程と、
前記第２の電力融通装置が、前記第２の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続された前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて充電動作を行い、
その後、充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する工程と、を含む、電力融通方法。
前記第１の電力融通装置が、前記第１の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続された前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とする工程と、
前記第２の電力融通装置が、前記第２の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続された前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて充電動作を行い、
その後、充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する工程と、を含む、電力融通方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力融通装置、電力融通システムおよび電力融通方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、複数の蓄電池を備え、蓄電池間で電力を融通するシステムの開発が進められている。これに関連する技術として、下記の特許文献１および特許文献２に開示された発明がある。
【0003】
特許文献１は、直流電力を蓄電する蓄電池とＤＣ接続バスとの間に接続され、ＤＣ接続バスに接続された他の蓄電装置との間で電力融通を実行する蓄電装置に関する。蓄電装置は、ＤＣ接続バスのグリッド電圧の増加に従い放電電流が低下する放電特性に基づく放電用、またはグリッド電圧の増加に従い充電電流が増加する充電特性に基づく充電用に設定可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介してＤＣ接続バスに接続され、放電特性において放電電流がゼロになるグリッド電圧は、充電特性において充電電流がゼロになるグリッド電圧よりも大きい値に設定されている。
【0004】
特許文献２は、直流マイクログリッドシステム及びその制御方法に関し、定格値の異なる垂下特性を有する電圧源と電力源と負荷とを備えた直流マイクログリッドシステムにおいて、電圧源および電力源の定格値とバス電圧との関係を制御する制御部を更に備えて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１９－１４６３１４号公報（２０１９年８月２９日公開）
【特許文献2】特開２０２１－１９７８２３号公報（２０２１年１２月２７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の蓄電システムでは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの定格出力電流に対し、充放電に利用する電流が小さいため、蓄電装置の能力を十分に発揮することができない。例えば、放電特性の蓄電装置が１台、充電特性の蓄電装置が１台の場合、動作点の電流は定格電流の５０％となり、充放電に利用する電流をそれ以上大きくすることができない。
【0007】
また、特許文献２においては、制御部が、各電圧源および電力源に対してドループ特性を設定して電力を融通させるものであるが、ＤＣバスに接続される装置間で通信するための通信手段が必要となる。したがって、ＤＣバスに接続される装置が自律的に電力融通を行うことができない。
【0008】
本発明の一態様は、ＤＣバスに接続される装置が自律的に電力融通を行うと共に、装置間の電力融通を効率的に行うことが可能な電力融通装置、電力融通システムおよび電力融通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】
【0009】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電力融通装置は、蓄電池と、前記蓄電池とＤＣバスとの間に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電池の充電率に応じて、自装置を充電モードまたは放電モードに設定して前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、自装置を前記放電モードに設定した場合、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とし、前記制御部は、自装置を前記充電モードに設定した場合、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して充電動作を行い、その後、前記充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する。
【0010】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電力融通システムは、第１の電力融通装置と、第２の電力融通装置とがＤＣバスを介して接続される電力融通システムであって、前記第１の電力融通装置は、第１の蓄電池と、前記第１の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続される第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とする第１の制御部と、を備え、前記第２の電力融通装置は、第２の蓄電池と、前記第２の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続される第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して充電動作を行い、その後、前記充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する第２の制御部と、を備える。
【0011】
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電力融通方法は、第１の蓄電池および第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた第１の電力融通装置と、第２の蓄電池および第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた第２の電力融通装置とがＤＣバスを介して接続されるシステムの電力融通方法であって、前記第１の電力融通装置が、前記第１の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続された前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とする工程と、前記第２の電力融通装置が、前記第２の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続された前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて充電動作を行い、その後、前記充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する工程と、を含む。
【発明の効果】
【0012】
本発明の一態様によれば、ＤＣバスに接続される装置が自律的に電力融通を行うと共に、装置間の電力融通を効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態１に係る複数の電力融通装置を含んだ電力融通システムの構成例を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施形態１に係る電力融通装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図3】１つの電力融通装置に放電特性が設定され、他の電力融通装置に充電特性が設定された場合を示す図である。
【図4】放電特性および充電特性を説明するためのグラフである。
【図5】充電特性をシフトする場合を説明するためのグラフである。
【図6】本発明の実施形態１に係る電力融通装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図7】本発明の実施形態２に係る電力融通装置の機能的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
［実施形態１］
＜電力融通装置１－１～１－ｎを含んだ電力融通システムの構成例＞
図１は、本発明の実施形態１に係る複数の電力融通装置を含んだ電力融通システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、電力融通システム１００は、ｎ台の電力融通装置１－１～１－ｎがＤＣバス２を介して接続される構成を有している。なお、ｎは、２以上の整数である。
＜電力融通装置１－１～１－ｎを含んだ電力融通システムの構成例＞
図１は、本発明の実施形態１に係る複数の電力融通装置を含んだ電力融通システムの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、電力融通システム１００は、ｎ台の電力融通装置１－１～１－ｎがＤＣバス２を介して接続される構成を有している。なお、ｎは、２以上の整数である。
【0015】
図２は、本発明の実施形態１に係る電力融通装置１の機能的構成を示すブロック図である。電力融通装置１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、蓄電装置１２と、制御部１３と、を備えている。
【0016】
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、蓄電装置１２とＤＣバス２との間に接続され、充電時にはＤＣバス２の直流電圧を所定の直流電圧に変換して蓄電装置１２に供給し、放電時には蓄電装置１２の直流電圧を所定の直流電圧に変換してＤＣバス２に供給する。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、ＤＣバス２の直流電圧値および直流電流値を計測する機能を有している。
【0017】
蓄電装置１２は、蓄電池を備え、蓄電池の充電率（ＳＯＣ（State of Charge））を計測する機能を有している。例えば、蓄電装置１２は、蓄電池を充放電が行われていない停止状態にして、停止状態から蓄電池に充放電された電流容量（Ａｈ）によって、蓄電池のＳＯＣを算出することが可能である。
【0018】
制御部１３は、蓄電装置１２から蓄電池のＳＯＣを取得し、ＳＯＣに応じて、自装置を放電モードまたは充電モードに設定する。
【0019】
＜電力融通装置１の放電動作＞
制御部１３は、例えば、蓄電池のＳＯＣが第１の所定値（例えば、７０％）以上であれば、自装置を放電モードに設定し、放電特性を設定する。制御部１３は、自装置を放電モードに設定した場合、ＤＣバス２に接続される充電特性を有する少なくとも１つの他装置に対して放電電流が一定となるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御して放電動作を行う。
制御部１３は、例えば、蓄電池のＳＯＣが第１の所定値（例えば、７０％）以上であれば、自装置を放電モードに設定し、放電特性を設定する。制御部１３は、自装置を放電モードに設定した場合、ＤＣバス２に接続される充電特性を有する少なくとも１つの他装置に対して放電電流が一定となるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御して放電動作を行う。
【0020】
放電動作の開始時において、ＤＣバス２のグリッド電圧が０Ｖであるため、制御部１３は、電流指令値を所定の一定電流値にして双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に対して制御を行うことにより、グリッド電圧を徐々に上昇させる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、制御部１３からの電流指令値に応じてＤＣバス２に電流を供給することによって、ＤＣバス２の電圧が徐々に上昇することになる。
【0021】
制御部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１によって計測されたＤＣバス２の電圧値を受け、ＤＣバス２のグリッド電圧が目標電圧（例えば、Ｖａ）になるようにする。そして、制御部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１によって計測されたＤＣバス２のグリッド電圧が目標電圧Ｖａになると、ＤＣバス２のグリッド電圧が目標電圧Ｖａを維持するように、電流指令値をそのときの値Ｉａに固定し、電流一定制御を行う。
【0022】
その後、制御部１３は、蓄電装置１２から蓄電池のＳＯＣを取得し、蓄電池のＳＯＣが第２の所定値（例えば、４０％）以下になると、電流指令値を徐々に小さくしながら双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御し、電流指令値が０Ａとなったときに放電動作を終了する。
【0023】
＜電力融通装置１の充電動作＞
制御部１３は、例えば、蓄電池のＳＯＣが第３の所定値（例えば、３０％）以下であれば、自装置を充電モードに設定し、充電特性を設定する。制御部１３は、自装置を充電モードに設定した場合、ＤＣバス２のグリッド電圧が下限電圧のときに最小電流値０であり、ＤＣバス２の電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御し、ＤＣバス２から供給される充電電流に応じて蓄電池への充電動作を行う。このとき、制御部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１によって計測されたＤＣバス２の電流値に比例した電圧指令値を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に指示することにより、ドループ特性に応じた電圧一定制御を行う。
制御部１３は、例えば、蓄電池のＳＯＣが第３の所定値（例えば、３０％）以下であれば、自装置を充電モードに設定し、充電特性を設定する。制御部１３は、自装置を充電モードに設定した場合、ＤＣバス２のグリッド電圧が下限電圧のときに最小電流値０であり、ＤＣバス２の電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御し、ＤＣバス２から供給される充電電流に応じて蓄電池への充電動作を行う。このとき、制御部１３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１によって計測されたＤＣバス２の電流値に比例した電圧指令値を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に指示することにより、ドループ特性に応じた電圧一定制御を行う。
【0024】
図３は、電力融通装置１－１に放電特性が設定され、電力融通装置１－２に充電特性が設定された場合を示す図である。図３に示すように、放電特性を有する電力融通装置１－１は、上述のような電流一定制御を行い、充電特性を有する電力融通装置１－２は、上述のような電圧一定制御を行うことになる。
【0025】
図４は、放電特性および充電特性を説明するためのグラフである。図４に示すように、充電特性は、ＤＣバス２のグリッド電圧が下限電圧Ｖ１のときに最小電流値（０Ａ）であり、ＤＣバス２のグリッド電圧が上限電圧Ｖ２のときに最大電流値（Ｉ１Ａ）となるようなドループ特性を有している。
【0026】
図３に示す電力融通装置１－１は、放電特性を有しており、放電電流がＩａとなるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御する。また、図３に示す電力融通装置１－２は、充電特性を有しており、ＤＣバスのグリッド電圧がＶａの状態で蓄電装置１２の充電動作を行う。
【0027】
このように、充電特性を有する電力融通装置１－２は、ＤＣバス２の電圧値がＶａ（例えば、上限電圧Ｖ２の９０％）の状態で蓄電装置１２の充電動作を行うため、自律的に電力融通を行うと共に、電力融通装置間の電力融通を効率的に行うことが可能となる。
【0028】
図５は、充電特性をシフトする場合を説明するためのグラフである。充電特性を有する電力融通装置１－２の制御部１３は、蓄電池の充電率が第４の所定値（例えば、６０％）以上となった場合、図５に示すように、下限電圧Ｖ１が徐々に大きくなるように充電特性をシフトし、下限電圧がＶ１’（＝Ｖａ）となるまでシフトする。これに伴って、電力融通装置１－２の制御部１３は、蓄電装置１２への充電電流が徐々に小さくなるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御し、充電電流が０Ａになったときに充電動作を終了する。
【0029】
一方、放電特性を有する電力融通装置１－１の制御部１３は、電力融通装置１－２の充電電流が徐々に小さくなるに従って、ＤＣバス２の電圧がＶａよりも大きくなる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１には、予めグリッド電圧が上限電圧Ｖ２未満となるように電流リミット機能が設定されており、グリッド電圧が上限電圧Ｖ２になると、電力融通装置１－１の制御部１３は、電流指令値を徐々に小さくすることになる。そして、電力融通装置１－１の制御部１３は、電流指令値が０Ａとなったときに放電動作を終了する。
【0030】
＜電力融通装置１の処理手順＞
図６は、本発明の実施形態１に係る電力融通装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、制御部１３は、蓄電池のＳＯＣが第１の所定値（例えば、７０％）以上であるか否かを判定する（Ｓ１１）。蓄電池のＳＯＣが第１の所定値以上であれば（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、自装置の蓄電池の充電量に余裕があり、他の装置に電力を融通することが可能であるとして、自装置を放電モードに設定し、放電特性を設定する（Ｓ１２）。
図６は、本発明の実施形態１に係る電力融通装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、制御部１３は、蓄電池のＳＯＣが第１の所定値（例えば、７０％）以上であるか否かを判定する（Ｓ１１）。蓄電池のＳＯＣが第１の所定値以上であれば（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、自装置の蓄電池の充電量に余裕があり、他の装置に電力を融通することが可能であるとして、自装置を放電モードに設定し、放電特性を設定する（Ｓ１２）。
【0031】
次に、制御部１３は、電流指令値を所定の一定電流値（例えば、図４に示すＩａ）に設定し、ＤＣバス２のグリッド電圧が所定の目標電圧（例えば、図４に示すＶａ）となるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に対して制御を行う（Ｓ１３）。そして、制御部１３は、ＤＣバス２のグリッド電圧が所定の目標電圧を維持するように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に対して電流一定制御を行わせて、蓄電池の放電動作を行う（Ｓ１４）。
【0032】
次に、制御部１３は、蓄電池のＳＯＣが第２の所定値（例えば、４０％）以下であるか否かを判定する（Ｓ１５）。蓄電池のＳＯＣが第２の所定値以下であれば（Ｓ１５，Ｙｅｓ）、自装置の蓄電池の充電量に余裕がなくなったとして、制御部１３は、電流指令値を徐々に小さくしながら双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御して放電動作を終了する（Ｓ１６）。また、蓄電池のＳＯＣが第２の所定値より大きければ（Ｓ１５，Ｎｏ）、ステップＳ１４の処理を繰り返す。
【0033】
また、蓄電池のＳＯＣが第１の所定値未満であれば（Ｓ１１，Ｎｏ）、制御部１３は、蓄電池のＳＯＣが第３の所定値（例えば、３０％）以下であるか否かを判定する（Ｓ１７）。蓄電池のＳＯＣが第３の所定値以下であれば（Ｓ１７，Ｙｅｓ）、自装置の蓄電池の充電量に余裕がなく、他の装置から電力を融通してもらう必要があるとして、自装置を充電モードに設定し、充電特性を設定する（Ｓ１８）。
【0034】
次に、制御部１３は、ＤＣバス２の電流値に比例して電圧指令値を変更しながら、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１に対して電圧一定制御を行わせて、蓄電池への充電動作を行う（Ｓ１９）。
【0035】
次に、制御部１３は、蓄電池のＳＯＣが第４の所定値（例えば、６０％）以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。蓄電池のＳＯＣが第４の所定値以上であれば（Ｓ２０，Ｙｅｓ）、自装置の蓄電池への充電動作が不要になったとして、充電特性をシフトし、充電電流が０Ａになると蓄電池への充電動作を終了する（Ｓ２１）。また、蓄電池のＳＯＣが第４の所定値未満であれば（Ｓ２０，Ｎｏ）、ステップＳ１９の処理を繰り返す。
【0036】
また、ステップＳ１７において、蓄電池のＳＯＣが第３の所定値よりも大きければ（Ｓ１７，Ｎｏ）、制御部１３は、蓄電池の放電動作および充電動作が不要であるとして、処理を終了する。
【0037】
＜電力融通装置１の効果＞
以上説明したように、本実施形態に係る電力融通装置１によれば、制御部１３が、蓄電池の充電率に応じて、自装置を充電モードまたは放電モードに設定して双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御する。したがって、ＤＣバス２に接続される電力融通装置１－１～１－ｎが自律的に電力融通を行うことができる。
以上説明したように、本実施形態に係る電力融通装置１によれば、制御部１３が、蓄電池の充電率に応じて、自装置を充電モードまたは放電モードに設定して双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御する。したがって、ＤＣバス２に接続される電力融通装置１－１～１－ｎが自律的に電力融通を行うことができる。
【0038】
また、制御部１３は、自装置を放電モードに設定した場合、ＤＣバス２に接続される充電特性を有する少なくとも１つの他の電力融通装置に対して放電電流が一定となるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御して放電動作を行う。したがって、電力融通装置１は、定格電流に近い領域で電力融通を行うことができ、電力融通装置間の電力融通を効率的に行うことが可能となる。
【0039】
また、放電特性を有する電力融通装置１の制御部１３は、蓄電池のＳＯＣが第２の所定値以下になると、電流指令値を徐々に小さくしながら双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御して放電動作を終了する。したがって、放電特性を有する電力融通装置１は、他の電力融通装置に対して、自律的に電力融通を行うことができると共に、必要以上に電力融通を行うことを防止することができる。
【0040】
また、充電特性を有する電力融通装置１の制御部１３は、蓄電池の充電率が第４の所定値以上となった場合、充電特性（ドループ特性）をシフトしながら、蓄電池への充電電流が徐々に小さくなるように双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を制御し、充電動作を終了する。したがって、充電特性を有する電力融通装置１は、他の電力融通装置から、自律的に電力融通を受けることができると共に、必要以上に電力融通を受けることを防止することができる。
【0041】
また、充電特性を有する電力融通装置１が２台以上存在する場合でも、充電特性のシフトによって動作点が同じように変化するため、他の充電特性を有する電力融通装置１は電力融通を継続しながら、充電を完了した電力融通装置１のみが安全に充電動作を終了することができる。例えば、充電を完了した電力融通装置１が、電流が流れている状態のまま双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の動作を停止させると、その電流が他の充電特性を有する電力融通装置１へ流れることになる。この場合、他の充電特性を有する電力融通装置１において誤って電流リミット動作が行われる可能性があるため、上述の充電特性のシフトによってそれを防止することができる。
【0042】
［実施形態２］
図７は、本発明の実施形態２に係る電力融通装置１Ａの機能的構成を示すブロック図である。図２に示す実施形態１に係る電力融通装置１と比較して、太陽パネル等の発電装置１４と、家電機器等の負荷１５とが追加されている点のみが異なる。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰り返さない。
図７は、本発明の実施形態２に係る電力融通装置１Ａの機能的構成を示すブロック図である。図２に示す実施形態１に係る電力融通装置１と比較して、太陽パネル等の発電装置１４と、家電機器等の負荷１５とが追加されている点のみが異なる。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰り返さない。
【0043】
制御部１３は、実施形態１において説明した蓄電装置１２の放電動作および充電動作の制御に加えて、発電装置１４によって発電された電力を蓄電装置１２に充電する制御、蓄電装置１２に蓄積される電力を負荷１５へ供給する制御、等を行う。図７に示すように、発電装置１４および負荷１５が追加されているため、蓄電装置１２の蓄電池のＳＯＣが頻繁に変動することになる。このような場合でも、実施形態１において説明したような放電動作および充電動作を行うことにより、ＤＣバス２に接続される電力融通装置１Ａが自律的に電力融通を行うと共に、電力融通装置１Ａ間の電力融通を効率的に行うことが可能となる。
【0044】
〔ソフトウェアによる実現例〕
電力融通装置１の制御ブロック（特に制御部１３）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
電力融通装置１の制御ブロック（特に制御部１３）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【0045】
後者の場合、電力融通装置１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【0046】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る電力融通装置は、蓄電池と、前記蓄電池とＤＣバスとの間に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電池の充電率に応じて、自装置を充電モードまたは放電モードに設定して前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、自装置を前記放電モードに設定した場合、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とし、前記制御部は、自装置を前記充電モードに設定した場合、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して充電動作を行い、その後、前記充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する。
本発明の態様１に係る電力融通装置は、蓄電池と、前記蓄電池とＤＣバスとの間に接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電池の充電率に応じて、自装置を充電モードまたは放電モードに設定して前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、自装置を前記放電モードに設定した場合、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とし、前記制御部は、自装置を前記充電モードに設定した場合、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して充電動作を行い、その後、前記充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する。
【0047】
本発明の態様２に係る電力融通装置は、上記態様１において、前記制御部は、前記蓄電池の充電率が第１の所定値以上の場合、自装置を前記放電モードに設定する。
【0048】
本発明の態様３に係る電力融通装置は、上記態様１または２において、前記制御部は、自装置が前記放電モードにある場合に、前記蓄電池の充電率が第２の所定値まで低下すると、前記電流指令値を徐々に小さくしながら前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記放電動作を停止し、前記放電モードを終了する。
【0049】
本発明の態様４に係る電力融通装置は、上記態様１～３のいずれかにおいて、前記制御部は、自装置が前記放電モードにある場合に、前記グリッド電圧が上限電圧となると、前記電流指令値を０まで低下させるように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記放電動作を停止し、前記放電モードを終了する。
【0050】
本発明の態様５に係る電力融通装置は、上記態様１において、前記制御部は、前記蓄電池の充電率が第３の所定値以下の場合、自装置を前記充電モードに設定する。
【0051】
本発明の態様６に係る電力融通装置は、上記態様５において、前記制御部は、自装置が前記充電モードにある場合に、前記蓄電池の充電率が第４の所定値に達すると、前記電流値が０になる電圧が前記目標電圧になるまで徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、前記充電電流が徐々に小さくなるように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して前記充電モードを終了する。
【0052】
本発明の態様７に係る電力融通システムは、第１の電力融通装置と、第２の電力融通装置とがＤＣバスを介して接続される電力融通システムであって、前記第１の電力融通装置は、第１の蓄電池と、前記第１の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続される第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とする第１の制御部と、を備え、前記第２の電力融通装置は、第２の蓄電池と、前記第２の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続される第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して充電動作を行い、その後、前記充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する第２の制御部と、を備える。
【0053】
本発明の態様８に係る電力融通方法は、第１の蓄電池および第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた第１の電力融通装置と、第２の蓄電池および第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを備えた第２の電力融通装置とがＤＣバスを介して接続されるシステムの電力融通方法であって、前記第１の電力融通装置が、前記第１の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続された前記第１の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記ＤＣバスに対して電流指令値となる電流を出力するように前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する放電動作を行い、前記ＤＣバスの電圧であるグリッド電圧が所定の目標電圧以下であるときに、前記電流指令値を所定の一定電流値とする工程と、前記第２の電力融通装置が、前記第２の蓄電池と前記ＤＣバスとの間に接続された前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御して、前記ＤＣバスのグリッド電圧が所定の下限電圧のときに電流値が０であり、前記グリッド電圧が上限電圧のときに最大電流値となるような充電特性に応じて充電動作を行い、その後、前記充電モードを終了させるべきと判断すると、前記電流値が０になる電圧が徐々に大きくなるように前記充電特性をシフトすることによって、充電電流が徐々に小さくなるように前記第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記充電電流が０になると前記充電動作を終了する工程と、を含む。
【0054】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0055】
１，１－１～１－ｎ 電力融通装置
２ ＤＣバス
１１ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２ 蓄電装置
１３ 制御部
１４ 発電装置
１５ 負荷
１００ 電力融通システム
２ ＤＣバス
１１ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２ 蓄電装置
１３ 制御部
１４ 発電装置
１５ 負荷
１００ 電力融通システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】