特許 7447063 給電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-01

(45)【発行日】2024-03-11

(54)【発明の名称】給電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240304BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021139513

(22)【出願日】2021-08-30

(65)【公開番号】P2022080835

(43)【公開日】2022-05-30

【審査請求日】2023-02-01

(31)【優先権主張番号】P 2020191384

(32)【優先日】2020-11-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】木庭 大輔

(72)【発明者】

【氏名】鳥井 祐次

(72)【発明者】

【氏名】坂柳 佑治

(72)【発明者】

【氏名】松川 靖

【審査官】栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０９８９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１５８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３１３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－００５９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１１８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０００４５８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１０２９１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

充放電可能であり、蓄電池出力電圧で電力を出力する蓄電池と、
前記蓄電池への充放電電力を制御する充放電制御回路と、
少なくとも電力供給能力を有する電力源と、
前記充放電制御回路の動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記電力源により電力を供給する電力供給先の消費電力である供給先電力の大きさが、前記電力源の電力供給能力の上限値よりも低い場合には、前記電力源が出力する電力に基づき前記供給先電力を賄い、かつ、前記電力源の電力供給能力の上限値から前記供給先電力を引いた差分となる電力を前記蓄電池に充電するように前記充放電制御回路を制御し、
前記供給先電力の大きさが、前記電力源の電力供給能力の上限値以上である場合には、前記電力源と前記蓄電池との両方から前記供給先電力を賄うように前記充放電制御回路を制御し、
前記制御部は、前記蓄電池の充電率と前記供給先電力の大きさとに基づき前記蓄電池の充電に割り当てる前記電力源の電力供給能力を変更するように前記充放電制御回路を制御する給電システム。

【請求項2】

前記制御部は、前記蓄電池が設置された場所の環境温度に基づき前記蓄電池の充電に割り当てる前記電力源の電力供給能力をさらに変更するように前記充放電制御回路を制御する請求項１に記載の給電システム。

【請求項3】

前記制御部は、
利用者から強制充電指示が与えられた場合、前記蓄電池が満充電となるまで充電を行うように前記充放電制御回路を制御するとともに前記蓄電池の充電が完了したことに応じて充電完了通知を前記利用者に通知する請求項１又は２記載の給電システム。

【請求項4】

前記電力源は、太陽光パネル、発電に利用可能な燃料を追加可能なハイブリッド自動車、発電機、或いは、二次電池のいずれか１つを含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の給電システム。

【請求項5】

前記供給先電力を供給する太陽光発電パネルをさらに有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の給電システム。

【請求項6】

前記電力源は、前記蓄電池よりも蓄電容量性能を優先した二次電池であり、
前記制御部は、前記供給先電力の変動速度と、前記電力源及び前記蓄電池の状態と、に応じて前記電力源から取り出す電力の大きさと前記蓄電池から取り出す電力の大きさの比率を変化させるように前記充放電制御回路を制御する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の給電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、家庭等の電力供給先に電力を供給可能な蓄電池と発電機とを含む給電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、環境意識の高まり、或いは、防災意識の高まりから、家庭用蓄電池の利用が広まっている。しかしながら、家庭に設置される家庭用蓄電池の容量は、災害時に数日間の停電が生じたときの電力需要をまかなうには小さいという問題がある。また、家庭への電力供給の別の方法として発電機を設置することが考えられる。発電機は、燃料を確保できれば永続的な電力供給を行うことができる。そこで、移動可能な蓄電池として電気自動車を利用して、電気自動車の走行用蓄電池と定置用蓄電池とを並列に接続する給電システムの例が特許文献１に開示されている。

【0003】

特許文献１に記載の電力供給システムは、通信事業所に設けられ負荷に対して放電する定置用蓄電池と、移動するための走行用蓄電池を備えた電気自動車と、電気自動車が通信事業所に帰着した際に、走行用蓄電池を定置用蓄電池と並列に接続する直流連系の充放電器と、を備え、定置用蓄電池が負荷に対して放電する際に、充放電器を介して走行用蓄電池を放電させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１０２９１６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に記載の技術では、電気自動車を接続することで定置用蓄電池のみのときよりも利用時間は長くなるものの、電気自動車が離れた場合には定置用蓄電池のみの運用となる。そのため、特許文献１に記載の技術を利用しても、大幅な利用時間の延長を実現することができない問題がある。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、限られた大きさの蓄電池を備えながら長期間電力を供給可能な給電システムを実現することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の給電システムの一態様は、充放電可能であり、蓄電池出力電圧で電力を出力する蓄電池と、前記蓄電池への充放電電力を制御する充放電制御回路と、少なくとも電力供給能力を有する電力源と、前記充放電制御回路の動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記電力源により電力を供給する電力供給先の消費電力である供給先電力の大きさが、前記電力源の電力供給能力の上限値よりも低い場合には、前記電力源が出力する電力に基づき前記供給先電力を賄い、かつ、前記電力源の電力供給能力の上限値から前記供給先電力を引いた差分となる電力を前記蓄電池に充電するように前記充放電制御回路を制御し、前記供給先電力の大きさが、前記電力源の電力供給能力の上限値以上である場合には、前記電力源と前記蓄電池との両方から前記供給先電力を賄うように前記充放電制御回路を制御する。

【0008】

本発明の給電システムでは、発電装置の発電能力が供給先の電力需要を上回っていれば蓄電池に充電し、発電装置の発電能力が供給先の電力需要を下回っていれば蓄電池と発電装置の両方を用いて電力を供給する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の給電システムによれば、限られた大きさの蓄電池を備えながら長期間電力を供給可能な給電システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１にかかる給電システムのブロック図である。

【図2】実施の形態１にかかる給電システムの動作を説明するフローチャートである。

【図3】実施の形態２にかかる給電システムの動作の一例を説明する表である。

【図4】実施の形態２にかかる給電システムの動作の別の例を説明する表である。

【図5】実施の形態２にかかる給電システムの動作の別の例を説明する表である。

【図6】実施の形態３にかかる給電システムの動作を説明するフローチャートである。

【図7】実施の形態４にかかる給電システムのブロック図である。

【図8】実施の形態５にかかる給電システムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0012】

また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

【0013】

実施の形態１
図１に実施の形態１にかかる給電システム１のブロック図を示す。図１に示すように、給電システム１は、蓄電池１０、充放電制御回路１１、第１の変換回路（例えば、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２）、第２の変換回路（例えば、電力変換回路１３）、制御部１４、電力測定部１５を有する。

【0014】

また、給電システム１では、少なくとも電力供給能力を有する電力源を接続する。実施の形態１にかかる給電システム１では、電力源として電力の発電及び出力のみを行う発電装置２０を接続する。発電装置２０は、例えば、太陽光パネル、発電に利用可能な燃料を追加可能なハイブリッド自動車、発電機、或いは、電気エネルギーを化学的に貯留／放出する蓄電池（例えば燃料電池）のいずれか１つを含む。なお、電力源としては、充放電可能な蓄電池を利用することも出来るが、蓄電池を利用した例については別の実施の形態において説明する。実施の形態１では、発電装置２０として、例えば、１５００Ｗ程度の最大発電能力を有し、１００Ｖの交流電力を出力する発電機を用いた例について説明する。自動車を発電装置２０として利用する場合、自動車の１００Ｖ交流電源コンセントを用いることができる。また、自動車の電源や家庭用発電機では、一般的な仕様として、１５００Ｗ程度の最大発電能力で、１００Ｖの交流電力を出力することが可能である。

【0015】

ここで、自動車としては、「ガソリンや水素等を用いる内燃機関」と「蓄電池」を駆動源とする、いわゆるハイブリッド自動車や燃料電池車が好ましい。「蓄電池」を駆動源とする自動車としては、ガソリン等を使わない電気自動車も考えられるが、電気自動車に搭載された蓄電池のみでは、最大発電能力（蓄電池の容量）がどうしても小さくなる。一方、ハイブリッド自動車等では、ガソリンや水素により電気を生み出せるため、最大発電能力を大きくすることができ、停電時に電力復旧まで時間がかかったとしても、電力供給を継続することができる。また、ガソリンを給油することができれば、より長く電力供給することが可能になる。

【0016】

また、実施の形態１にかかる給電システム１は、供給先として例えば一般的な家屋、或いは、電力系統線が想定される。家屋を電力供給先とした場合、供給先に２００Ｖで交流の高圧側供給先電力と１００Ｖで交流の低圧側供給先電力とを供給する。また、電力系統線を電力供給先とした場合、電力系統線の使用に応じて２００Ｖで交流の高圧側供給先電力と１００Ｖで交流の低圧側供給先電力とを供給する。なお、実施の形態１にかかる給電システム１は、電力系統に接続される電力系統用の蓄電システムとしても利用可能である。

【0017】

蓄電池１０は、充放電可能であり、蓄電池出力電圧で直流の電力を出力する。蓄電池出力電圧は、図１に示す例では、４８Ｖとしたが、蓄電池出力電圧は４８Ｖである必要はない。蓄電池としては、例えば、ハイブリッド自動車用ニッケル水素電池で、１モジュール（６セル）で、常温域では１０００Ｗ出力が可能な電池などを利用することができる。また、蓄電池として、リチウムイオン二次電池を利用する事も出来る。高出力型電池を使用することで、容量の最小単位が小さくなるため、システム容量を小刻みに調整することが出来るため、システムの出力可能電力を必要最低限に設定することが容易になる。

【0018】

また、蓄電池１０は、複数の電池を組み合わせる構成することが好ましい。複数の電池を組み合わせる構成することで、一部の電池が故障した場合であってもシステムを稼動することが可能になる。特に、電力会社からの電力供給が停止した場合には、システムが故障して使用できない状態に至ることは避ける必要があり、電池の並列化が好ましいが、直列のシステムであっても使用することは可能である。さらに、少量の電池数単位での並列回路にすることで、電池故障時の交換も容易になることから、市場で使用されたリビルド電池などを活用し、修理交換などを容易かつ安価に実施することが可能になる。また、並列回路とすることで、並列回路の一部の電池を取り出してモバイルバッテリーとして使用することも可能となる。その場合、携帯には向かない大きいニッケル水素電池を定置蓄電池専用としながら、持ち運びが可能な一部の電池群として携帯に向いている軽くて小さいリチウムイオン二次電池を用いる等、ニッケル水素電池とリチウムイオン二次電池をシステム内に混在させることも可能である。

【0019】

充放電制御回路１１は、蓄電池１０への充放電電力を制御する。より具体的には、充放電制御回路１１は、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２と連携して、蓄電池１０に充電する電力の大きさと、蓄電池１０から放電させる電力の大きさを制御部１４の指示に基づき制御する。なお、図１に示す例では、充放電制御回路１１は、電圧の変換を行わないこととしたが、充放電制御回路１１が電圧変換機能を有していても良い。

【0020】

ＡＣ／ＤＣ変換回路１２は、発電装置２０が接続され、発電装置２０が出力する交流の発電機出力電圧を直流の蓄電池出力電圧に変換する。図１に示す例では、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２は、発電装置２０が出力する１００Ｖの交流電圧を蓄電池出力電圧となる４８Ｖの直流電圧に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２は、制御部１４からの指示に基づき発電装置２０から取り出す電力量を調整する。

【0021】

電力変換回路１３は、蓄電池出力電圧（例えば、４８Ｖの直流電圧）を交流の供給先電力に変換する。図１に示す例では、電力変換回路１３は、変換後の電圧として２００Ｖの交流電圧を電力供給先に出力する。なお、電力供給先において１００Ｖの交流電力を利用する場合、電力供給先では、分電盤において２００Ｖの交流電圧を１００Ｖの交流電圧に変換する。

【0022】

電力変換回路１３は、第３の変換回路（例えば、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３ａ）と第４の変換回路（例えば、変圧器１３ｂ）とを有する。ＤＣ／ＡＣ変換回路１３ａは、発電機出力電圧（４８Ｖの直流電圧）を交流の低圧側供給先電力（１００Ｖの交流電圧）に変換する。また、変圧器１３ｂは、低圧側供給先電力（１００Ｖの交流電圧）を交流の高圧側供給先電力（２００Ｖの交流電圧）に変換する。そして、実施の形態１にかかる給電システム１では、電力測定部１５により電力供給先の電力需要を計測する。

【0023】

制御部１４は、例えば、ＭＣＵ（マイクロコントローラユニット）等のプログラムを実行可能な演算装置、或いは、専用ハードウェアにより実現出来る。この制御部１４としてプログラムを実行可能な演算装置を用いる場合、制御部１４で実行されるプログラムにより以下で説明する動作を実現する給電制御プログラムが制御部１４に組み込まれるものとする。

【0024】

制御部１４は、充放電制御回路１１、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２及び電力変換回路１３の動作を制御する。ここで、制御部１４は、蓄電池１０の充電率及び発電装置２０の発電能力に応じて充放電制御回路１１、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２及び電力変換回路１３の動作を制御する。より具体的には、制御部１４は、供給先電力の大きさが、発電装置２０の発電能力の上限値よりも低い場合には、発電装置２０が出力する電力に基づき供給先電力を賄うように充放電制御回路１１、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２及び電力変換回路１３を制御する。このとき、制御部１４は、さらに、発電装置２０の発電能力の上限値から供給先電力を引いた差分となる電力を蓄電池１０に充電するように充放電制御回路１１、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２及び電力変換回路１３を制御する。また、制御部１４は、供給先電力の大きさが、発電装置２０の発電能力の上限値以上である場合には、発電装置２０と蓄電池１０との両方から供給先電力を賄うように充放電制御回路１１、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２及び電力変換回路１３を制御する。なお、本実施の形態では、発電装置２０の上限値を、発電装置２０の能力の上限値としているが、制御上の上限値でもよい。

【0025】

ここで、実施の形態１にかかる給電システム１の動作を説明する。実施の形態１にかかる給電システム１では、蓄電池１０のみでも供給先への電力供給が可能であるが、給電システム１において特徴の１つとなる発電装置２０を接続したときの動作を以下で説明する。そこで、図２に実施の形態１にかかる給電システム１の動作を説明するフローチャートを示す。図２は、給電システム１に発電装置２０を接続したときの給電システム１の動作を説明するものである。

【0026】

図２に示すように、給電システム１では、発電装置２０をＡＣ／ＤＣ変換回路１２に接続すると発電装置２０からの電力供給が開始される（ステップＳ１）。続いて、給電システム１では、制御部１４が蓄電池１０の充電率を確認して蓄電池１０が出力可能であるか否かを判断する（ステップＳ２）。このステップＳ２では、制御部１４は、蓄電池１０の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が予め設定した蓄電池出力可能閾値（例えば４０％）以下であれば蓄電池出力が出来ないと判断する。一方、制御部１４は、蓄電池１０の充電率が４０％より高ければ、蓄電池１０からの電力供給が可能と判断する。

【0027】

このステップＳ２において、蓄電池１０からの電力供給ができないと判断した場合（ステップＳ２のＮＯの枝）、発電装置２０から取り出した電力により蓄電池１０を充電するように、充放電制御回路１１、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２及び電力変換回路１３を制御する（ステップＳ３）。このステップＳ３では、例えば、蓄電池１０の充電率が５０％に達する程度まで蓄電池１０への充電を行う。これにより、ステップＳ２における判断は蓄電池１０から電力供給先への電力供給が可能と判断される状態となる。

【0028】

一方、ステップＳ２において、蓄電池１０からの電力供給が可能と判断された場合（ステップＳ２のＹＥＳの枝）、制御部１４は、電力供給先の電力需要が発電装置２０の出力能力の上限値よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４において、電力供給先の電力需要が発電装置２０の発電能力の上限値以下であると判断される状況である場合（ステップＳ４のＮＯの枝）、給電システム１では、制御部１４が、発電装置２０の発電能力の上限値から電力需要の差分を用いて蓄電池１０が上限電圧（例えば満充電）に達するまで充電を行ように、充放電制御回路１１、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２及び電力変換回路１３を制御する（ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ７）。そして、蓄電池１０が満充電に達した後には、制御部１４は、蓄電池１０への充電を停止して、電力供給先の電力需要をまかなえる程度まで発電装置２０の発電能力を低下させる（ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６）。

【0029】

続いて、ステップＳ４において、電力供給先の電力需要が発電装置２０の発電能力の上限値よりも大きいと判断される状況である場合（ステップＳ４のＹＥＳの枝）、給電システム１では、制御部１４が、充放電制御回路１１、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２及び電力変換回路１３を制御して、発電装置２０に加えて、蓄電池１０からも電力供給先に電力を供給する（ステップＳ８）。このとき、制御部１４は、蓄電池１０の充電率をモニタして蓄電池１０の出力許容時間を算出する（ステップＳ９）。

【0030】

そして、蓄電池１０の出力許容時間が予め設定した閾値Ａを下回った場合（ステップＳ１０のＹＥＳの枝）、制御部１４は、ユーザーに電力需要を低下させることを依頼する通知を行う（ステップＳ１１）。また、給電システム１は、ステップＳ１１の通知後にステップＳ２の処理を行う。一方、蓄電池１０の出力許容時間が予め設定した閾値Ａ以上であった場合（ステップＳ１０のＮＯの枝）、制御部１４は、ステップＳ４の処理から再度処理を行う。

【0031】

ここで閾値Ａは、ユーザーが電力需要の変更を行う行動をするのに十分な時間が設定される。例えば、１５分程度の時間が考えられる。また、閾値Ａ及び判断基準の値として、時間ではなく蓄電池１０の充電率を用いることもできる。

【0032】

上記説明より、実施の形態１にかかる給電システム１は、発電装置２０を接続した際には、発電装置２０が出力する電力により電力供給先の電力を賄いながら、発電装置２０の発電能力に余剰があれば、その余剰分で蓄電池１０への充電を行う。これにより、実施の形態１にかかる給電システム１は、発電装置２０が外されている期間において蓄電池１０による電力供給が可能な時間を延ばすことができる。

【0033】

また、実施の形態１にかかる給電システム１では、電力供給先の電力需要が発電装置２０の発電能力の上限を超える不足分が出た場合、蓄電池１０から出力する電力により不足分を補うことが出来る。一般的に、家庭で消費される電力は、３０００Ｗ～６０００Ｗ程度が必要となり、発電機の一般的な仕様である１５００Ｗでは足りなくなることがある。しかしながら、実施の形態１にかかる給電システム１では、発電装置２０の発電能力を超える電力需要を蓄電池１０から出力する電力で賄うことで、供給先の電力需要を制限する必要がない。

【0034】

実施の形態２
実施の形態２では、給電システム１における充電処理の詳細について説明する。そこで、図３に実施の形態２にかかる給電システムの動作の一例を説明する表を示す。給電システム１では、制御部１４が、蓄電池１０の充電率と供給先電力の大きさとに基づき蓄電池１０の充電に割り当てる交流発電機の発電能力を変更するように充放電制御回路１１及びＡＣ／ＤＣ変換回路１２を制御する。

【0035】

図３に示す例は、蓄電池１０が常温と判断される温度（例えば、２５℃程度）に置かれたときに制御部１４が蓄電池１０の充電に割り当てる電力を説明するものである。制御部１４は、発電装置２０の発電能力の上限値から電力需要量を引いた余剰電力を蓄電池１０の充電に割り当てるが、この割り当てる電力を蓄電池１０の充電率に応じて変化させる。この割り当てる割合の変更は、制御部１４が充放電制御回路１１を制御することで実現させる。

【0036】

図３に示す例では、制御部１４は、電力需要量が発電上限値より高くかつ発電装置２０による電力供給だけでは電力供給が不足する状態（本実施の形態では１５００Ｗ以上、３０００Ｗ以下）である場合、蓄電池１０の充電は行わない。

【0037】

制御部１４は、電力需要量が発電上限値より低く且つ電力供給に余裕のある状態（本実施の形態では１０００Ｗ以上、１５００Ｗ未満）である場合、発電装置２０の発電電力の余剰分を以下のように蓄電池１０の充電に割り当てる。蓄電池１０の充電率が４０％未満では余剰分の全量を蓄電池１０に充電に割り当てる。また、蓄電池１０の充電率が５０％未満では余剰分のうちの８０％、充電率が６０％未満では余剰分のうちの６０％、充電率が７０％未満では余剰分のうちの４０％、充電率が８０％未満では余剰分のうちの２０％を蓄電池１０の充電に割り当てる。また、充電率が８０％以上である場合は、余剰分を用いた充電は行わない。

【0038】

制御部１４は、電力需要量が発電上限値より低く且つ電力供給に大きな余裕のある状態（本実施の形態では１０００Ｗ未満）である場合、発電装置２０の発電電力の余剰分を以下のように蓄電池１０の充電に割り当てる。蓄電池１０の充電率が５０％未満では余剰分の全量を蓄電池１０に充電に割り当てる。また、蓄電池１０の充電率が６０％未満では余剰分のうちの８０％、充電率が７０％未満では余剰分のうちの６０％、充電率が７０％未満では余剰分のうちの２０％、充電率が９０％未満では余剰分のうちの２０％を蓄電池１０の充電に割り当てる。また、充電率が９０％以上である場合は、余剰分を用いた充電は行わない。

【0039】

また、制御部１４は、蓄電池１０が置かれる地点の環境温度に応じて、図３に示す割り当てマップとはことなるマップに基づき蓄電池１０に余剰分の電力の充電を行う。そこで、図４に実施の形態２にかかる給電システムの動作の別の例を説明する表を示す。図４に示す割り当てマップは、蓄電池１０が高温と判断される温度（例えば、４０℃以上程度）に置かれたときに制御部１４が蓄電池１０の充電に割り当てる電力を説明するものである。

【0040】

図４に示す例では、制御部１４は、電力需要量が発電上限値より高くかつ発電装置２０による電力供給だけでは電力供給が不足する状態（本実施の形態では１５００Ｗ以上、３０００Ｗ以下）である場合、蓄電池１０の充電は行わない。

【0041】

制御部１４は、電力需要量が発電上限値より低く且つ電力供給に余裕のある状態（本実施の形態では１０００Ｗ以上、１５００Ｗ未満）である場合、発電装置２０の発電電力の余剰分を以下のように蓄電池１０の充電に割り当てる。蓄電池１０の充電率が２０％未満では余剰分の全量を蓄電池１０の充電に割り当てる。また、蓄電池１０の充電率が３０％未満では余剰分のうちの８０％、充電率が４０％未満では余剰分のうちの６０％、充電率が５０％未満では余剰分のうちの４０％、充電率が６０％未満では余剰分のうちの２０％を蓄電池１０の充電に割り当てる。また、充電率が６０％以上である場合は、余剰分を用いた充電は行わない。

【0042】

制御部１４は、電力需要量が発電上限値より低く且つ電力供給に大きな余裕のある状態（本実施の形態では１０００Ｗ未満）である場合、発電装置２０の発電電力の余剰分を以下のように蓄電池１０の充電に割り当てる。蓄電池１０の充電率が３０％未満では余剰分の全量を蓄電池１０に充電に割り当てる。また、蓄電池１０の充電率が４０％未満では余剰分のうちの８０％、充電率が５０％未満では余剰分のうちの６０％、充電率が６０％未満では余剰分のうちの４０％、充電率が７０％未満では余剰分のうちの２０％、を蓄電池１０の充電に割り当てる。また、充電率が７０％以上である場合は、余剰分を用いた充電は行わない。

【0043】

実施の形態２にかかる説明より、制御部１４は蓄電池１０の充電量が十分である場合、余剰電力の一部のみを蓄電池１０の充電に割り当てる。このように、発電装置２０の発電能力の余剰分を用いて蓄電池１０を充電することで、発電装置２０の燃料消費を抑えることができる。また、余剰電力の一部のみを用いて蓄電池１０の充電を行うことで急激な電量需要の変化に対応することが容易になる。また、蓄電池１０の充電率が低い場合には、余剰分の全量を蓄電池１０の充電に割り当てることで、早期に蓄電池１０の充電率を、蓄電池１０からの電力供給が可能な状態に回復させることができる。

【0044】

また、制御部１４は、蓄電池１０が置かれる地点の温度に基づき充電率と充電に割り当てる余剰電力の割合の関係を変更する。蓄電池１０は、高温になるほど蓄電池の充電効率が低下するため、充電率が高い領域において、充電電力を抑制する。一方、上記説明では説明を省略したが、常温時は、余剰電力の全量を充電に割り当てる必要が生じる充電率を高くすることもできる。このように、蓄電池１０の出力可能電力の温度特性に基づき充電を制御することで、畜電池の劣化を抑制しつつ、出力可能時間の合計を最大化することができる。

【0045】

ここで、蓄電池１０の充放電特性を考えると、充電率が高い領域では、充電電流が小さくなるという特徴がある。図３及び図４に示した割り当てマップでは、充電に割り当て可能な余剰電力が少ないほど高い充電率となっている蓄電池１０への充電を減らす例としたが、上記蓄電池１０の特徴を踏まえると別の割り当てマップを考えることができる。そこで、図５に実施の形態２にかかる給電システムの動作の別の例を説明する表である。

【0046】

図５に示す例は発電装置２０の設置場所の温度が常温とされるときの割り当てマップである。この図５に示す例では、余剰電力が少ないときほど、高い充電率となっている蓄電池１０を充電する。このような割り当てマップを用いることで、充電効率を高めながら蓄電池１０の燃料消費の抑制を両立させることができる。なお、図５に示す例についても、図３、４に示す例と同様に、温度によって２つのマップを使い分けてもよい。

【0047】

実施の形態３
実施の形態３では、発電装置２０を動作させる燃料が少なくなってきたときの給電システム１の動作について説明する。そこで、図６に実施の形態３にかかる給電システムの動作を説明するフローチャートを示す。図６は、発電装置２０の燃料量が低下した際に発電機を給電システムから切り離す場合の給電システム１の動作を説明するものである。なお、図６に示す例は、発電装置２０が燃料の低下した際に利用者が強制充電指示を給電システム１に与える操作をして実行する強制充電処理を行うものとした。

【0048】

図６に示す例では、まず、制御部１４が、蓄電池１０が満充電となるまで、発電装置２０による蓄電池１０の充電を継続する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。そして、制御部１４は、蓄電池１０が満充電になったことに応じて発電装置２０を停止させる（ステップＳ２３）。その後、制御部１４は、蓄電池１０の充電が完了したことに応じて充電完了通知を利用者に通知する（ステップＳ２４）。

【0049】

上記説明より、実施の形態３にかかる給電システム１は、発電装置２０への燃料補充に起因して発電装置２０を給電システム１から切り離す場合にも蓄電池１０が最大限供給を継続することを可能にする。特に、発電装置２０として自動車を利用する場合、このような事前の蓄電池１０の充電は、電力供給を途絶えさせないために重要である。

【0050】

実施の形態４
実施の形態４では、実施の形態１で説明した給電システム１の別の形態について説明する。図７に実施の形態４にかかる給電システム２のブロック図を示す。図７に示すように、実施の形態４にかかる給電システム２は、実施の形態１にかかる給電システム１に太陽光発電パネル３０及びパワーコンディショナ３１を追加したものである。

【0051】

太陽光発電パネル３０は、太陽光により発電を行う発電装置である。パワーコンディショナ３１は、太陽光発電パネル３０が発電した電力の電圧を高圧電力供給先に供給する高圧側供給電圧に変換する。

【0052】

このように、給電システム２に太陽光発電パネル３０及びパワーコンディショナ３１を設けることで、発電装置２０のみならず別の形態の発電電力を生じさせることができるため、給電システムの給電能力をより高めることができる。なお、太陽光発電パネル３０で発電した電力を発電装置２０で発電した電力と同様に蓄電池１０に充電することも可能である。

【0053】

実施の形態５
給電システムにおいて用いられる蓄電池１０は容量の大きさを重視すると出力変動への追従性を高めるために電池の並列数を増加させる等の対応を取らなければならず、装置サイズやコストの上昇を招く。そこで、電力源である発電装置２０を容量重視型の蓄電池４０に置き換え、蓄電池１０として出力重視型の蓄電池を組み合わせるなど、特性の異なる蓄電池を組み合わせることで、出力変動への追従性を高めながら装置サイズやコストの上昇を抑制する。そこで、実施の形態５では、電力源として蓄電池４０を用いる例について説明する。

【0054】

図８に実施の形態５にかかる給電システム３のブロック図を示す。図８に示すように、実施の形態５にかかる給電システム３では、発電装置２０に代えて蓄電池４０、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２に代えて充放電制御回路４２、制御部１４に代えて制御部４４を有する。また、実施の形態５にかかる給電システム３では、蓄電池１０として出力電力の急激な変動に対して高い追従性を有する出力重視型の蓄電池を用いる。

【0055】

蓄電池４０は、例えば、体積に対する容量が大きな容量重視型の蓄電池である。蓄電池４０は、蓄電池１０との性能比較において、容量は大きいが出力の急激な変動に対する追従性は低いという特徴を有する。蓄電池１０、４０、としては、リチウムイオン電池（三元系－液系）、リチウムイオン電池（リン酸鉄系-液系）、リチウムイオン電池（ＬＴＯ系－液系）、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池、ＲＦ（Redox Flow）電池、ＮＡＳ電池などを用いることができる。ＮＡＳ電池は、負極（マイナス極）にナトリウム（Ｎａ）、正極（プラス極）に硫黄（Ｓ）、両電極を隔てる電解質にファインセラミックスを用いて、硫黄とナトリウムイオンの化学反応で充放電を繰り返す蓄電池である。そして、いずれの電池を蓄電池１０及び蓄電池４０とするかは、組み合わせる電池の相対的な性能を考慮して決定する。

【0056】

充放電制御回路４２は、蓄電池４０に対応して設けられる充放電制御回路であり、制御部４４からの指示に従って蓄電池４０への充放電を制御する。制御部４４は、供給先電力の変動速度と、蓄電池１０及び蓄電池４０の状態と、に応じて蓄電池１０から取り出す電力の大きさと蓄電池４０から取り出す電力の大きさの比率を変化させる。具体的には、制御部４４は、蓄電池１０及び蓄電池４０の充電率、劣化度（出力抵抗等）等の電池の状態とから蓄電池４０が出力可能な電力を判断し、供給先電力の大きさ及び変動量と蓄電池４０から出力可能な電力との差を蓄電池１０から出力する電力により補うよう充放電制御回路１１及び充放電制御回路４２を制御する。これにより、実施の形態５にかかる給電システム３では、蓄電池４０の出力変動能力を超える供給先電力の変動に対応する。
より具体的には、制御部４４は、供給先に対して蓄電池４０を主体とした電力供給を行うように充放電制御回路１１及び充放電制御回路４２を制御する。そして、供給先の電力の変動速度が蓄電池４０の出力変動能力を上回ると推定される場合には蓄電池１０からの電力供給を積極的に行うように充放電制御回路１１に放電指示を与える。また、蓄電池４０を取り外す場合、或いは、蓄電池４０に対して積極的に系統電源や太陽光パネルから充電を行う場合には蓄電池１０からの放電を促す指示を充放電制御回路１１及び充放電制御回路４２に与える。

【0057】

実施の形態５にかかる給電システム３では、異なる特性の蓄電池を組み合わせることで、出力変動への追従性を高めながら装置サイズやコストの上昇を抑制することができる。また、制御部４４において各蓄電池の状態を考慮して電力需要に対応することで、蓄電池を長期的に安全に使用することが可能になる。

【0058】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本発明は、家庭用だけでなく、事業用、電力系統用など大規模な給電システムにも好適に利用可能である。

【符号の説明】

【0059】

１～３ 給電システム
１０ 蓄電池
１１ 充放電制御回路
１２ ＡＣ／ＤＣ変換回路
１３ 電力変換回路
１３ａ ＤＣ／ＡＣ変換回路
１３ｂ 変圧器
１４ 制御部
１５ 電力測定部
２０ 発電装置
３０ 太陽光発電パネル
３１ パワーコンディショナ
４０ 蓄電池
４２ 充放電制御回路
４４ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】