特許 7529200 蓄電システム、蓄電池付き拡張機能ユニット及び拡張機能ユニット

(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】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】蓄電システム、蓄電池付き拡張機能ユニット及び拡張機能ユニット

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/32 20060101AFI20240730BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20240730BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20240730BHJP

   G05F 1/67 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

H02J3/32

H02J3/38 150

H02J7/35 B

G05F1/67 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021064004

(22)【出願日】2021-04-05

(65)【公開番号】P2022159663

(43)【公開日】2022-10-18

【審査請求日】2022-12-14

(73)【特許権者】

【識別番号】521143309

【氏名又は名称】サーキュラー蓄電ソリューション株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】521143310

【氏名又は名称】株式会社バニヤンリンク

(73)【特許権者】

【識別番号】521143332

【氏名又は名称】エナルカ・インディヤ・プライベートリミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100137589

【弁理士】

【氏名又は名称】右田 俊介

(72)【発明者】

【氏名】上岡 功幸

(72)【発明者】

【氏名】ラマ タントリー

(72)【発明者】

【氏名】ラメッシュ シリニヴァーサン

【審査官】宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０１８１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６１８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３５９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０１７４２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０２０－５２０２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９３３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８９００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３５５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４９８８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｆ１／１２－１／４４

Ｇ０５Ｆ１／４５－７／００

Ｈ０２Ｊ３／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４－７／３６

Ｈ０２Ｍ３／００－３／４４

Ｈ０２Ｍ７／４２－７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電力を発電する再生可能エネルギー発電手段である発電装置と、
前記発電装置に対して電圧スキャンを含むＭＰＰＴ制御を行って前記発電装置から所定の電力設定値で前記直流電力を取り出すことが可能なパワーコンディショナと、
前記発電装置から供給された前記直流電力を充電する蓄電池と、
前記発電装置と前記パワーコンディショナと前記蓄電池とに接続されており、前記発電装置から供給される電力を前記パワーコンディショナと前記蓄電池とに振り分けるパワーシェアリング機能と前記蓄電池から所定の設定電力を前記パワーコンディショナに供給するパワーリターン機能とを有する拡張機能ユニットと、を備え、
前記拡張機能ユニットは、前記パワーリターン機能において前記パワーコンディショナの前記ＭＰＰＴ制御の前記電圧スキャンに追従するように、前記蓄電池から放電された直流電流を可変調整するシミュレーション部を含み、
前記シミュレーション部は、前記蓄電池に接続され前記蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換するブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続されるＬＬＣ共振装置と、該ＬＬＣ共振装置からの入力電圧を変圧してブリッジダイオードに出力する絶縁トランスと、該ブリッジダイオードと、該ブリッジダイオードからの出力を平滑して直流電力を前記パワーコンディショナへ出力するコンデンサと、前記パワーコンディショナへの出力に対するフィードバック信号を取得する制御部と、該制御部からの信号に応じて該ブリッジ回路にゲート信号を送信してスイッチング周波数の変調又はパルス幅の変調を行う生成回路とを含み、前記拡張機能ユニットの出力インピーダンスと、前記パワーコンディショナの入力インピーダンスと、伝送路の特性インピーダンスとを揃えるインピーダンスマッチングを行う、
ことを特徴とする蓄電システム。

【請求項2】

前記シミュレーション部は、前記生成回路によりスイッチング周波数の変調を行うことで、前記パワーコンディショナの前記ＭＰＰＴ制御の応答時間に合うように、前記蓄電池から放電される前記直流電流を可変調整する、
請求項１に記載の蓄電システム。

【請求項3】

前記拡張機能ユニットは、時刻情報を取得する計時手段と、一日のうちの所定の時間帯を設定しておく時間帯設定手段と、を備え、設定された前記所定の時間帯に前記蓄電池から前記パワーコンディショナに対して前記直流電流を日ごとに繰り返し供給する、
請求項１又は２に記載の蓄電システム。

【請求項4】

前記拡張機能ユニットは、前記パワーコンディショナで変換されて外部負荷で消費される交流電力の負荷電力を示す情報を取得する負荷情報取得部を備え、
前記拡張機能ユニットは、前記負荷情報取得部が取得した前記負荷電力に対応する電力で、前記蓄電池から前記パワーコンディショナに前記直流電流を供給する、
請求項３に記載の蓄電システム。

【請求項5】

前記拡張機能ユニットは、前記発電装置から前記パワーコンディショナに供給されている供給電力を経時的に監視する電力監視手段と、前記発電装置から前記パワーコンディショナに供給すべき必要電力を設定しておく電力設定手段と、を備え、
前記拡張機能ユニットは、前記電力監視手段で監視された前記供給電力が前記電力設定手段に設定されている前記必要電力以下となる場合に、不足する電力を前記蓄電池から前記パワーコンディショナに供給するように前記直流電流を可変調整する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の蓄電システム。

【請求項6】

前記拡張機能ユニットは、前記蓄電池の下限電圧値を設定しておく電圧設定手段を備え、前記蓄電池の電圧が下降して前記下限電圧値に到達するまで、前記蓄電池から前記パワーコンディショナに前記直流電力を供給する、
請求項３から５のいずれか一項に記載の蓄電システム。

【請求項7】

前記拡張機能ユニットは、外部からネットワークを通じてトリガー情報を取得するトリガー情報取得部と、前記蓄電池から取り出す電力量を設定しておく放電量設定手段と、を備え、
前記拡張機能ユニットは、前記トリガー情報取得部が前記トリガー情報を取得したことに基づいて前記蓄電池から前記パワーコンディショナに前記電力量の前記直流電力を供給する、
請求項１又は２に記載の蓄電システム。

【請求項8】

前記蓄電池は、鉛蓄電池である請求項１から７のいずれか一項に記載の蓄電システム。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の蓄電システムを構成し、
前記蓄電池と前記拡張機能ユニットとで構成され、
前記発電装置と前記パワーコンディショナとで予め構成されている給電ユニットに後づけで電気的に接続されるインターフェース部を有することを特徴とする蓄電池付き拡張機能ユニット。

【請求項10】

請求項９に記載の蓄電池付き拡張機能ユニットを構成し、
前記蓄電池と前記パワーコンディショナとの間に電気的に接続されるインターフェース部を有することを特徴とする拡張機能ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電システム、蓄電システムを構成する蓄電池付き拡張機能ユニット及び拡張機能ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

有限の環境資源の枯渇を抑制するため、太陽光や水力、地熱等の再生可能エネルギーを利用する意識が高まっている。特に、ＦＩＴ（余剰電力固定価格買取制度）により、一般家庭においても太陽光パネルを家に設置して余剰電力を売電するというシステムが広がった。

【0003】

例えば、特許文献１においては、発電装置（ＰＶパネル）を含む既存の給電ユニット（太陽光発電システム）に、蓄電池を後付けで設置して構成された蓄電システムが開示されている。特許文献１に開示された蓄電システムは、パワーコンディショナがＭＰＰＴ制御を行って、太陽光パネルから最大電力を引き出すようにしている。この蓄電システムは、蓄電池を利用することにより、余剰電力を効率的に利用するというものである。このような蓄電システムに関しては、特にＦＩＴの対象の期間満了後に、自家消費率を高めようとする一般家庭で需要が高まっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１７５７８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された蓄電システムは、ＭＰＰＴ制御を行うパワーコンディショナに向けて、蓄電池から設定した電力を安定して供給することに関して改善の余地があった。

【0006】

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、蓄電池からパワーコンディショナに設定した電力を安定して供給する蓄電システム、蓄電池付き拡張機能ユニット、及び拡張機能ユニットを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の蓄電システムは、
直流電力を発電する再生可能エネルギー発電手段である発電装置と、
前記発電装置に対して電圧スキャンを含むＭＰＰＴ制御を行って前記発電装置から所定の電力設定値で前記直流電力を取り出すことが可能なパワーコンディショナと、
前記発電装置から供給された前記直流電力を充電する蓄電池と、
前記発電装置と前記パワーコンディショナと前記蓄電池とに接続されており、前記発電装置から供給される電力を前記パワーコンディショナと前記蓄電池とに振り分けるパワーシェアリング機能と前記蓄電池から所定の設定電力を前記パワーコンディショナに供給するパワーリターン機能とを有する拡張機能ユニットと、を備え、
前記拡張機能ユニットは、前記パワーリターン機能において前記パワーコンディショナの前記ＭＰＰＴ制御の前記電圧スキャンに追従するように、前記蓄電池から放電された直流電流を可変調整するシミュレーション部を含み、
前記シミュレーション部は、前記蓄電池に接続され前記蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換するブリッジ回路と、該ブリッジ回路に接続されるＬＬＣ共振装置と、該ＬＬＣ共振装置からの入力電圧を変圧してブリッジダイオードに出力する絶縁トランスと、該ブリッジダイオードと、該ブリッジダイオードからの出力を平滑して直流電力を前記パワーコンディショナへ出力するコンデンサと、前記パワーコンディショナへの出力に対するフィードバック信号を取得する制御部と、該制御部からの信号に応じて該ブリッジ回路にゲート信号を送信してスイッチング周波数の変調又はパルス幅の変調を行う生成回路とを含み、前記拡張機能ユニットの出力インピーダンスと、前記パワーコンディショナの入力インピーダンスと、伝送路の特性インピーダンスとを揃えるインピーダンスマッチングを行うことを特徴とする。
本発明の蓄電池付き拡張機能ユニットは、前記蓄電システムを構成し、
前記蓄電池と前記拡張機能ユニットとで構成され、
前記発電装置と前記パワーコンディショナとで予め構成されている給電ユニットに後付けで電気的に接続されるインターフェース部を有することを特徴とする。
本発明の拡張機能ユニットは、前記蓄電池付き拡張機能ユニットを構成し、
前記蓄電池と前記パワーコンディショナとの間に電気的に接続されるインターフェース部を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の蓄電システムによれば、パワーコンディショナからの電圧スキャンに追従して直流電流を可変調整することで、蓄電池からパワーコンディショナへの供給電力を安定させることができる。
また、蓄電池付き拡張機能ユニットによれば、既存の給電ユニットに後付けすることにより、上記蓄電システムによって奏する効果を享受することができる。
また、拡張機能ユニットによれば、蓄電池からパワーコンディショナに電力を供給する際に、上記蓄電システムによって奏する効果を享受することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る蓄電システムの全体構成を示す模式図である。

【図2】蓄電システムの模式的な機能ブロック図である。

【図3】拡張機能ユニットの機能ブロック図である。

【図4】シミュレーション部の構成を示す説明図である。

【図5】第２実施形態に係る蓄電システムの模式的な機能ブロック図である。

【図6】変形例を示す模式的な機能ブロック図であり、トリガー情報取得部を含むシステムコントロール部を備える蓄電システムの図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、以下に説明する、構成、数値等については、本発明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が含まれることは勿論である。なお、本書においては、「以下」と「未満」とを厳密に区別してはいない。
また、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0011】

＜＜概要＞＞
まず、本発明の概要を図１及び図２を主に参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る蓄電システムＸの全体構成を示す模式図、図２は、蓄電システムＸの模式的な機能ブロック図である。

【0012】

本実施形態に係る蓄電システムＸは、図１に示すように、直流電力を発電する再生可能エネルギー発電手段である発電装置（太陽光パネル１）と、太陽光パネル１に対して電圧スキャンを含むＭＰＰＴ制御を行って太陽光パネル１から所定の電力設定値で直流電力を取り出すことが可能なパワーコンディショナ３と、太陽光パネル１から供給された直流電力を充電する蓄電池４と、太陽光パネル１とパワーコンディショナ３と蓄電池４とに接続された拡張機能ユニット２と、を備える。
拡張機能ユニット２は、図２に示すように、パワーコンディショナ３から太陽光パネル１に対する電圧スキャンに追従するように蓄電池４から放電された直流電流を可変調整して、パワーコンディショナ３に一定の電力を供給する。
具体的に、「追従」とは、パワーコンディショナ３のＭＰＰＴ制御部３１が行う拡張機能ユニット２に対して電圧スキャンによる電圧の値に応じて、拡張機能ユニット２から供給される電流の値を調整して、パワーコンディショナ３に供給される電力を一定にすることである。

【0013】

拡張機能ユニット２を構成するシミュレーション部２４は、パワーコンディショナ３から太陽光パネル１に対する電圧スキャンに追従して蓄電池４から放電された直流電流を可変調整してパワーコンディショナ３に一定の電力を供給する。

【0014】

なお、「一定の電力」とは、例えば、太陽光パネル１から直流電力を取り出す際にその環境下（太陽光の照射量）で最大の電力となる値である。
また、「再生可能エネルギー発電手段」として、本実施形態においては太陽光パネル１について説明するが、本発明は太陽光パネル１に限定されず、風力発電装置や、水力発電装置、地熱発電装置等であってもよい。

【0015】

上記構成によれば、パワーコンディショナ３からの電圧スキャンに追従して蓄電池４から放電された直流電流を可変調整することで、蓄電池４からパワーコンディショナ３に一定の電力を供給することができる。

【0016】

＜＜全体構成＞＞
次に、蓄電システムＸの全体構成について図１及び図２を主に参照して説明する。
蓄電システムＸは、図１に示すように、蓄電池付き拡張機能ユニットＹと給電ユニットＺとによって構成されている。
蓄電池付き拡張機能ユニットＹは、蓄電池４と拡張機能ユニット２とで構成されており、図２に示すように、発電装置（太陽光パネル１）とパワーコンディショナ３とで予め構成されている給電ユニットＺに後付けで電気的に接続されるインターフェース部８を有する。
拡張機能ユニット２は、蓄電池付き拡張機能ユニットＹを構成し、蓄電池４とパワーコンディショナ３の間に電気的に接続されるインターフェース部を有する。

【0017】

上記構成によれば、発電装置（太陽光パネル１）とパワーコンディショナ３とで構成された給電ユニットＺが既設のものであっても、インターフェース部８により蓄電池付き拡張機能ユニットＹを給電ユニットＺに取り付けることができる。
なお、後述するように、蓄電池付き拡張機能ユニットＹを設けることは、給電ユニットＺの下流にあるものへの振る舞いや接続条件には全く影響しない。

【0018】

さらに、蓄電池４とパワーコンディショナ３とが設けられている部位に、拡張機能ユニット２を取り付けることで、発電装置からの蓄電池４への充電、蓄電池４からのパワーコンディショナ３への出力を好適に行うことができる。
また、本発明はこのような構成に限定されず、蓄電システムＸは、蓄電池付き拡張機能ユニットＹと給電ユニットＺとが一体的に構成されているものであってもよい。

【0019】

蓄電システムＸは、発電装置としての太陽光パネル１と、パワーコンディショナ３と、太陽光パネル１及びパワーコンディショナ３に間に接続された拡張機能ユニット２と、拡張機能ユニット２に接続された蓄電池４と、によって構成されている。

【0020】

拡張機能ユニット２は、図２に示すように、出力切換部２０と、システムコントロール部２１と、充電器２２と、ＭＰＰＴ制御部２３と、シミュレーション部２４と、放電制御部２６と、電流センサＳ１、Ｓ２と、を備える。
なお、拡張機能ユニット２が電流センサＳ２を備えるものとして説明したが、このような構成に限定されず、パワーコンディショナ３が備える不図示の電流センサからの電流値に係る情報を拡張機能ユニット２が取得する構成であってもよい。

【0021】

出力切換部２０は、充電時には太陽光パネル１から供給される電力の一部又は全部を蓄電池４へ振り分け、放電時には太陽光パネル１からパワーコンディショナ３への放電、及び／又は蓄電池４からパワーコンディショナ３への放電を可能とするものである。
システムコントロール部２１は、出力切換部２０、充電制御部２５及び放電制御部２６を管理するものである。システムコントロール部２１は、不図示のメモリ及びＣＰＵを有し、電流センサＳ１で検出された電流値に応じて、出力切換部２０を制御して、パワーコンディショナ３と蓄電池４への電力の振り分けを行うことができる。
充電器２２は、振り分けられた電力を蓄電池４に充電する機能を有する。

【0022】

ＭＰＰＴ制御部２３は、太陽光パネル１で発電された電力を１００％充電する場合にのみパワーコンディショナ３に設けられた後述するＭＰＰＴ制御部３１と同様のＭＰＰＴ制御を行う。
ＭＰＰＴ制御は、電圧（スキャン電圧）を変動させて、日射量や温度によって常に変動する電圧と電流から、発電量が最大になる電圧と電流の組み合わせ（最大出力点）を自動で見つけ出して発電量を維持できるように制御するものである。

【0023】

シミュレーション部２４について、図２に加え、図４を参照して説明する。図４は、シミュレーション部２４の構成を示す説明図である。
シミュレーション部２４は、パワーコンディショナ３に接続されたときに、パワーコンディショナ３とのインピーダンス及び応答時間のマッチングを行い、その後はパワコンの電圧スキャンに追従しながら放電を行うものである。

【0024】

シミュレーション部２４は、図４に示すように、フルブリッジ回路２４ａと、ＬＬＣ共振装置２４ｂと、トランス２４ｃと、ブリッジダイオード２４ｄと、制御部２４ｅと、ＰＦＭ、ＰＷＭ生成回路２４ｆと、を備える。
フルブリッジ回路２４ａは、蓄電池４に接続されており、蓄電池４から出力される直流を交流にして、ＬＬＣ共振装置２４ｂに出力するものである。
ＬＬＣ共振装置２４ｂは、フルブリッジ回路２４ａに接続されており、共振用インダクタンスと、励磁インダクタンスと、コンデンサと、によって構成されている。
トランス２４ｃは、ＬＬＣ共振装置２４ｂから入力される電圧を変圧して、ブリッジダイオード２４ｄに出力する、逆流防止可能な絶縁トランスである。拡張機能ユニット２は、このようなトランス２４ｃを備えることで、各種パワーコンディショナ３に好適に接続可能となる。
ブリッジダイオード２４ｄは、交流入力の負電圧側を反転して脈流を出力する。出力側にコンデンサが接続されており、これにより平滑することにより、直流電圧を出力することができる。

【0025】

制御部２４ｅは、ブリッジダイオード２４ｄから出力された電流が設定された電流となるように、電流・電圧の双方をみて、またインピーダンスマッチングと応答時間マッチングとを行うべく、ＰＦＭ、ＰＷＭ生成回路２４ｆに信号を送信する。
ＰＦＭ、ＰＷＭ生成回路２４ｆは、フルブリッジ回路２４ａにゲート信号を送信することによって、スイッチング周波数の変調及び／又はパルス幅を変調する。

【0026】

上記の構成に係るシミュレーション部２４は、パワーコンディショナ３のＭＰＰＴ制御部３１によるＭＰＰＴ制御によって電圧が変動しても、電圧に追従した電流を算出して、一定の電力を蓄電池４からパワーコンディショナ３に供給することが可能となる。このように、シミュレーション部２４は蓄電池４からパワーコンディショナ３に短期的に安定した電力を出力することが可能となる。
また、シミュレーション部２４は、例えば長期の使用により蓄電池４の電圧が減ったとしても、電圧の減少割合だけ、電圧を増加させて、一定の電力を蓄電池４からパワーコンディショナ３に供給することが可能となる。このように、シミュレーション部２４は蓄電池４からパワーコンディショナ３に長期的に安定した電力を出力することが可能となる。
上記構成によれば、蓄電池４に接続されていない既存のパワーコンディショナ３に対しても、シミュレーション部２４を備える拡張機能ユニット２を取り付けることで、蓄電池４からパワーコンディショナ３に電力を供給することができる。

【0027】

充電制御部２５は、電流センサＳ１、Ｓ２の値に基づき、充電器２２及びＭＰＰＴ制御部２３による充電を制御するものである。電流センサＳ１は、太陽光パネル１の出力電流を検出し、電流センサＳ２は、拡張機能ユニット２からパワーコンディショナ３への出力電流を検出する。
放電制御部２６は、電流センサＳ１、Ｓ２の値に基づき、シミュレーション部２４による放電を制御するものである。
例えば、放電制御部２６は、シミュレーション部２４を介して、蓄電池４からの放電時に１．２ｋＷの定格電力を連続的に出力する。蓄電池４からの出力値は、定格電力に限られず、例えば、定格電力よりも低い負荷電力に合う電力値であってもよい。

【0028】

パワーコンディショナ３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、ＭＰＰＴ制御部３１と、インバータ３２と、を備える。
拡張機能ユニット２の機能である、パワーシェアリング機能と、パワーリターン機能と、を次に説明する。

【0029】

＜パワーシェアリング＞
パワーシェアリング機能は、太陽光パネル１から拡張機能ユニット２に供給された電力を、パワーコンディショナ３と蓄電池４とに振り分ける機能である。拡張機能ユニット２は、パワーシェアリング機能として、パワコン優先モードと、蓄電池優先モードと、余剰電力充電モードと、を備える。これらについて、次に説明する。

【0030】

［パワコン優先モード］
パワコン優先モードは、発明の概要において上記したように、太陽光パネル１から蓄電池４に直流電力を供給するよりも太陽光パネル１からパワーコンディショナ３に直流電力を供給することを優先するモードである。
そして、このモードでは、太陽光パネル１から拡張機能ユニット２に供給される直流電力のうち、パワーコンディショナ３に供給する最大電力として設定されている第一閾値電力を超える分の電力を蓄電池４に供給する。

【0031】

例えば、太陽光パネル１の発電電力がパワーコンディショナ３の処理負荷（容量）を超えることになったときに、太陽光パネル１の余剰電力を蓄電池４に充電することができる。
これにより、発電のタイミングと自家消費のタイミングをずらすことができ、太陽光パネル１の発電電力にロスが生じることを抑制できる。また、夏場などに太陽光パネル１による発電が大きくなったときに、パワーコンディショナ３の容量を超える電力を蓄電池４に充電することができる。さらに、パワーコンディショナ３の容量を超える太陽光パネル１を建物に搭載することが可能となる。
なお、第一閾値電力は、拡張機能ユニット２において設定可能に構成されている。

【0032】

また、パワーコンディショナ３の計画電力としての第一閾値電力を３ｋＷとした場合に、曇りのときに、太陽光パネル１の発電が１ｋＷであるときには、システムコントロール部２１は、蓄電池４に振り分けずに、パワーコンディショナ３にすべて供給する。
システムコントロール部２１は、電流センサＳ１、Ｓ２から電流値をモニタリングしているので、このような制御を自由に実行することができる。
具体的には、電流センサＳ１が、太陽光パネル１の発電した電力に対応する電流値を検出しており、電流センサＳ２が、拡張機能ユニット２からパワーコンディショナ３に供給する電流値を検出している。なお、充電器２２は不図示の電流センサ及び電圧センサを備え、これらのセンサにより、蓄電池４に充電する電力を検出できるようになっている。

【0033】

例えば、第一閾値電力は、パワーコンディショナ３の定格電力（容量）である。例えば、この定格電力は、４．４ｋＷ又は５．５ｋＷである。
上記構成によれば、上記のように、太陽光パネル１の発電電力がパワーコンディショナ３の処理負荷（容量）を超えることになったときに、太陽光パネル１の余剰電力を蓄電池４に充電することができる。

【0034】

［蓄電池優先モード］
システムコントロール部２１は、パワコン優先モードと選択的に設定される出力切換部２０の動作モードであって、発電装置（太陽光パネル１）からパワーコンディショナ３に直流電力を供給するよりも太陽光パネル１から蓄電池４に直流電力を供給することを優先する蓄電池優先モードで出力切換部２０を動作させることが可能である。
蓄電池優先モードで動作する出力切換部２０は、太陽光パネル１から拡張機能ユニット２に供給される直流電力のうち、蓄電池４に供給する最大電力として設定されている第二閾値電力を超える分の電力をパワーコンディショナ３に供給する。

【0035】

例えば、蓄電池４の定格電力の１．２ｋＷを第二閾値電力に設定した場合に、太陽光パネル１が４ｋＷを出力した場合には、システムコントロール部２１は、１．２ｋＷを蓄電池４に供給しつつ、２．８ｋＷをパワーコンディショナ３に供給する。

【0036】

上記構成によれば、蓄電池４の充電を優先することで、蓄電池４に電力を貯めやすくなり、特に自家消費をする際に、電力の供給を融通させやすくなる。例えば、昼間の負荷が少ない家庭において、系統６に電力を流して売電するのではなく、蓄電池４に貯めておいた方がコストを低く抑えることができることもある。この場合に蓄電池優先モードを使用すると好適である。

【0037】

また、第２閾値電力を超える分の電力をパワーコンディショナ３に供給することで、蓄電池４が満充電になった後でも蓄電池４に充電し続けることによる電力ロスが生じることを防止できる。
なお、システムコントロール部２１により、蓄電池４に振り分ける電力量及び時間を設定するようにしてもよい。

【0038】

また、システムコントロール部２１は、パワーコンディショナ３が太陽光パネル１から供給を要求する電力に対して自家消費の電力が少ない場合や、今後曇りや雨になるために日射量が低くなると予測される場合には、パワーコンディショナ３に要求された値の電力を供給せずに、蓄電池４に少なくとも一部の電力を供給するように出力切換部２０を制御してもよい。

【0039】

拡張機能ユニット２は、発電装置（太陽光パネル１）に対してＭＰＰＴ制御（最大電力点追従制御）を行うＭＰＰＴ制御部２３を有する。
ＭＰＰＴ制御部２３は、蓄電池優先モードにおいて、太陽光パネル１で発電された電力をパワーコンディショナ３に供給せず蓄電池４に供給する場合に機能する。

【0040】

例えば、蓄電池優先モードにおいて、第２閾値電力が１．２ｋＷである場合に、太陽光パネル１の出力が第２閾値電力よりも低い１ｋＷしかないときには、システムコントロール部２１は、出力切換部２０、充電制御部２５及びＭＰＰＴ制御部２３を制御して、蓄電池４にのみ電力を供給する。
この場合、パワーコンディショナ３が備えるＭＰＰＴ制御部３１ではなく、拡張機能ユニット２が備えるＭＰＰＴ制御部２３が機能することになる。

【0041】

その後、太陽光パネル１の出力が１．２ｋＷを超えると、システムコントロール部２１は、パワーコンディショナ３に１．２ｋＷを超える分の電力を供給することになる。この場合には、システムコントロール部２１の制御によりＭＰＰＴ制御部２３が停止し、パワーコンディショナ３が備えるＭＰＰＴ制御部３１が機能することになる。

【0042】

例えば、ノイズによる影響を排除するため、太陽光パネル１の出力が第２閾値電力を所定時間（例えば１０分間等）超え続けたという情報を取得した場合に、システムコントロール部２１がパワーコンディショナ３への電力の供給を開始し、ＭＰＰＴ制御部２３の機能を停止し、ＭＰＰＴ制御部３１を機能させるようにしてもよい。

【0043】

逆に、太陽光パネル１の出力が第２閾値電力よりも低く、その状態が所定時間（例えば１０分等）継続した場合に、システムコントロール部２１がパワーコンディショナ３への電力の供給を停止して蓄電池４への電力の供給を開始し、ＭＰＰＴ制御部３１の機能を停止し、ＭＰＰＴ制御部２３を機能させるようにしてもよい。

【0044】

上記構成によれば、太陽光パネル１から蓄電池４に効果的に電力を供給することができる。
逆にいえば、ＭＰＰＴ制御部２３は、太陽光パネル１からの電力をパワーコンディショナ３に供給しているときは機能しない。この場合に、パワーコンディショナ３のＭＰＰＴ制御部３１が機能することにより太陽光パネル１から発電された最大電力が供給され、蓄電池４に電力が供給される場合には、太陽光パネル１から発電された最大電力の一部が蓄電池４に供給されることになる。

【0045】

［余剰電力充電モード］
次に、図５を主に参照して、余剰電力充電モードについて説明する。図５は、第２実施形態に係る蓄電システムＳの模式的な機能ブロック図である。

【0046】

図５に示すように、拡張機能ユニット２は、パワーコンディショナ３で変換されて外部負荷で消費される交流電力の負荷電力を示す情報を取得する情報取得部２１ａを備える。
システムコントロール部２１は、パワコン優先モードと選択的に設定される出力切換部２０の動作モードであって、発電装置（太陽光パネル１）から拡張機能ユニット２に供給される直流電力のうち負荷電力に対応する直流電力を超える分の電力を蓄電池４に充電する余剰電力充電モードで出力切換部２０を動作させることが可能である。

【0047】

「外部負荷で消費される交流電力の負荷電力を示す情報」は、例えば、情報取得部２１ａが分電盤５の上流側に設けられた電流センサＳ３及び下流側に設けられた電流センサＳ４から取得する情報である。
なお、「負荷電力に対応する直流電力」とは、具体的には、「情報取得部２１ａが取得した情報が示す負荷電力をパワーコンディショナ３で交流電力に変換するのに要する直流電力」のことである。「対応する直流電力」としては、上記負荷電力に一致していてもよいし、少し多めの電力であってよい。

【0048】

上記構成によれば、負荷電力に応じた電力を、パワーコンディショナ３を介して外部に供給しつつ、その残りの電力を蓄電池４に充電することにより、自家消費を好適に行うことができる。

【0049】

本実施形態に係る蓄電池４は、鉛蓄電池である。特に、蓄電池４として鉛蓄電池を用いるようにすれば、リチウムイオン電池と比較してコストを低減することができる。また、再利用がしやすいため環境に優しく、新しいものに交換することで、高効率の状態で継続使用することが可能となる。なお、蓄電池４としては、鉛蓄電池以外にリチイムイオン電池を採用するようにしてもよい。

【0050】

＜パワーリターン＞
パワーリターン機能は、蓄電システムＸの蓄電池４から拡張機能ユニット２を介してパワーコンディショナ３に電力を供給する機能である。拡張機能ユニット２は、パワーリターン機能として、サイクル運転モードと、太陽光補強モードと、ＶＰＰモードと、を備える。これらについて、後で説明する。

【0051】

パワーコンディショナ３は、太陽光パネル１に対して電圧スキャンを含むＭＰＰＴ制御を行って太陽光パネル１から所定の電力設定値で直流電力を取り出すことが可能に構成されている。
拡張機能ユニット２は、蓄電池４から所定の設定値の電力をパワーコンディショナ３に安定的に供給する。

【0052】

より具体的には、拡張機能ユニット２を構成するシミュレーション部２４が、蓄電池４から放電される直流電流を、パワーコンディショナ３から太陽光パネル１に対する電圧スキャンに追従する出力電流を可変調整して、所定の設定値（例えば定格）の電力をパワーコンディショナ３に供給する。
例えば、「所定の設定値」とは、太陽光パネル１から直流電力を取り出す際にその環境下（太陽光の照射量）で最大の電力となる値である。

【0053】

上記構成によれば、シミュレーション部２４がパワーコンディショナ３からの電圧スキャンに追従して電流値を可変制御することで、パワーコンディショナ３が太陽光パネル１に対して行う制御に手を加えずとも、蓄電池４からパワーコンディショナ３に安定した電力を供給させることができる。

【0054】

拡張機能ユニット２は、パワーコンディショナ３に接続されたときに、パワーコンディショナ３からインピーダンス及び応答時間の情報を取得し、パワーコンディショナ３のインピーダンス及び応答時間とマッチングするように、蓄電池４から放電される直流電流を可変調整するシミュレーション部２４を備える。
具体的にはシミュレーション部２４は、図４に示すＬＬＣ共振装置２４ｂにより、拡張機能ユニット２から出力インピーダンスと、パワーコンディショナ３の入力インピーダンスと、伝送路の特性インピーダンスと、を揃えるインピーダンスマッチングを行う。
また、シミュレーション部２４は、ＰＦＭ、ＰＷＭ生成回路２４ｆにより、スイッチング周波数の変調することで、パワーコンディショナ３のＭＰＰＴ制御部３１と応答時間を合わせる応答時間マッチングを行う。

【0055】

上記構成によれば、蓄電池４から放電される直流電流を、パワーコンディショナ３のインピーダンス及び応答時間とマッチングさせることで、蓄電池４からパワーコンディショナ３に所定の電力を安定的に供給することができる。

【0056】

［サイクル運転モード］
次に、図２に加えて、図３を主に参照してサイクル運転モードについて説明する。図３は、拡張機能ユニット２の機能ブロック図である。
拡張機能ユニット２は、時刻情報を取得する計時手段２ａと、一日のうちの所定の時間帯を設定しておく時間帯設定手段２ｂと、を備える。拡張機能ユニット２は、設定された所定の時間帯に蓄電池４からパワーコンディショナ３に対して直流電流を日ごとに繰り返し供給する。
上記構成によれば、所定の時間帯において、蓄電池４からの電力により自家消費することができ、他の時間帯に蓄電池４に充電した電力を効果的に利用することができる。なお、「日ごとに」とは複数日に亘ることを意味し、連続する複数日でも間欠的な複数日でもよい。また、この複数日は毎日でもよく一週間のうち所定の曜日でもよい。

【0057】

例えば、「所定の時間帯」とは、夜間の時間帯（日の入りから日の出の時間帯）である。このように夜間の時間帯に蓄電池４からパワーコンディショナ３に放電することで、太陽光パネル１から発電される時間（日照時間帯）と、パワーコンディショナ３に電力が供給される時間と、をずらすことができる。

【0058】

例えば、拡張機能ユニット２は、蓄電池４に、毎日約５ｋＷ・ｈの電力量を充電するように振り分ける。そして、蓄電池４は、例えば昼間に充電された電力を夜間に４時間ほどで放電する。
なお、放電時には、蓄電池４の電圧をゼロにするのではなく、ある閾値電圧を限度として放電すると、蓄電池４の長寿命化のために好適である。
また、蓄電池４からパワーコンディショナ３に放電する時間は、日照時間中（昼間）であってもよく、任意に設定可能である。

【0059】

拡張機能ユニット２は、図５に示すように、パワーコンディショナ３で変換されて外部負荷で消費される交流電力の負荷電力を示す情報を取得する負荷情報取得部（情報取得部２ｃ）を備える。
拡張機能ユニット２は、情報取得部２ｃが取得した負荷電力に対応する電力で、蓄電池からパワーコンディショナに直流電流を供給する。

【0060】

余剰電力充電モードの説明において上記したものと同様に、「外部負荷で消費される交流電力の負荷電力を示す情報」は、例えば、情報取得部２ｃが分電盤５の上流側に設けられた電流センサＳ３及び下流側に設けられた電流センサＳ４から取得する情報である。
なお、「負荷電力に対応する直流電力」とは、具体的には、「情報取得部２ｃが取得した情報が示す負荷電力をパワーコンディショナ３で交流電力に変換するのに要する直流電力」のことである。
上記構成によれば、サイクル運転モードにおいて、負荷電力に合わせた放電が可能となる。

【0061】

［太陽光補強モード］
拡張機能ユニット２は、発電装置（太陽光パネル１）からパワーコンディショナ３に供給されている供給電力を経時的に監視する電力監視手段（電流センサＳ２及び不図示の電圧センサ）と、太陽光パネル１からパワーコンディショナ３に供給すべき必要電力を設定しておく電力設定手段２ｅ（図３参照）と、を備える。

【0062】

ここで、「経時的」に関して具体的には、少なくとも太陽光が降り注ぐ日中の時間帯に複数回、より具体的には数分おきであると好適である。
「必要電力以下となる場合」は、必要電力を現に下回った時点のほか、電力監視手段の監視結果が低下傾向である場合に、必要電力を（今後）下回ると予想された時点で蓄電池から供給開始してもよい。つまり、設定されている必要電力以上の時点で供給開始してもよい。
同様に、「不足する電力」は不足分の電力と完全に等しい電力でなくてもよい。
つまり、必要電力からその時点の発電電力の差分と等しい値でもよいし、所定の電力（例えば、蓄電池４から取り出し可能な最低レベルの電力であってもよく、一定値であってもよい。）を供給してもよい。

【0063】

拡張機能ユニット２は、電流センサＳ２（及び不図示の電圧センサ）で監視された供給電力が電力設定手段２ｅに設定されている必要電力以下となる場合に、不足する電力を蓄電池４からパワーコンディショナ３に供給するように直流電流を可変調整する。

【0064】

例えば、拡張機能ユニット２（放電制御部２６）は、電流センサＳ２で検出された電流値及び不図示の電圧センサで検出された電圧に基づいて太陽光パネル１からの供給電力を算出し、パワーコンディショナ３の定格電力に対して足りない分を、蓄電池４からパワーコンディショナ３に供給するように制御する。このとき拡張機能ユニット２（シミュレーション部２４）は、太陽光パネル１からの電圧に合わせつつ、パワーコンディショナ３の定格電力に対して足りない電力を補充するように、蓄電池４から放電される直流電流を可変調整する。
なお、太陽光補強モードは、太陽光パネル１からパワーコンディショナ３に電力を供給することをベースとしていることから明らかなように、日照時間中に行われる制御である。

【0065】

具体的には、不図示のジャンクションボックスを設けて、太陽光パネル１からの電力の出力と蓄電池４からの電力の出力を集約するようにしてもよい。このようにすれば、パワーコンディショナ３に対するインピーダンスと応答時間とのマッチングをしやすくなる。

【0066】

上記構成によれば、パワーコンディショナ３に供給されるものとして設定された必要電力に対して太陽光パネル１の発電が不足している場合でも、拡張機能ユニット２の制御により、蓄電池４からパワーコンディショナ３に電流を供給することができる。

【0067】

拡張機能ユニット２は、蓄電池４の下限電圧値を設定しておく電圧設定手段２ｆ（図３参照）を備え、蓄電池４の電圧が下降して下限電圧値に到達するまで、蓄電池４からパワーコンディショナ３に直流電力を供給する。
ここで、「下限電圧値に到達するまで・・・直流電力を供給する」は、現に到達するまで供給してしまう場合と、下限電圧値に到達しないようにパワーコンディショナ３への電力供給に制御がかかり始める以降まで供給する場合と、が含まれる。
上記構成によれば、蓄電池４が低充電状態になることを防ぎ、サルフェーションが生じることを防止できることで、蓄電池４を長寿命化することができる。

【0068】

例えば、拡張機能ユニット２は、蓄電池４の電圧値が下限電圧値に到達したことを示す信号を不図示の電圧センサから取得した後に、上記の蓄電池優先モードに切り換える。このようにすることで、蓄電池４の低充電状態を早期に回復することができる。

【0069】

［ＶＰＰモード］
次に、ＶＰＰモードについて図６を主に参照して説明する。図６は、変形例を示す模式的な機能ブロック図であり、トリガー情報取得部２１ｃを含むシステムコントロール部を備える蓄電システムの図である。

【0070】

拡張機能ユニット２は、外部からネットワーク７を通じてトリガー情報を取得するトリガー情報取得部２１ｃと、蓄電池４から取り出す電力量を設定しておく放電量設定手段２ｇ（図３参照）と、を備える。
拡張機能ユニット２は、トリガー情報取得部２１ｃがトリガー情報を取得したことに基づいて、蓄電池４からパワーコンディショナ３に設定された電力量の直流電力を供給する。
具体的には、拡張機能ユニット２を構成する放電制御部２６が、蓄電池４からパワーコンディショナ３に設定された電力量の直流電力を供給する。なお、ネットワーク７は、例えば、Wi-Fi等の専用回線である。

【0071】

例えば、トリガー情報取得部２１ｃがトリガー情報を取得することによって、蓄電池４が放電するとき以外は、拡張機能ユニット２は、太陽光パネル１からの電力をパワーコンディショナ３に供給せずに充電しておき、満充電の状態を維持するようにしてもよい。
そして、トリガー情報を取得して放電するとき以外を「平常時」と呼称する。

【0072】

上記構成によれば、ネットワーク７を通じて、蓄電池４に充電された電力を例えばバーチャルパワープラント全体として効率的に利用することができ、また、停電時のバックアップ等に利用することもできる。

【0073】

システムコントロール部２１は、上記の各種モードを、適宜組み合わせるようにすると好適である。
例えば、システムコントロール部２１は、蓄電池４が満充電となっていないときに、パワコン優先モードで出力切換部２０を制御し、太陽光パネル１から供給される電力が３ｋＷ以下である場合はパワーコンディショナ３に電力を供給し、それを超えた場合には超えた分の電力を蓄電池４に供給する。
蓄電池４が満充電となったときに、太陽光補強モードで出力切換部２０を制御し、太陽光パネル１から供給される電力が３ｋＷを下回った場合には、蓄電池４から補強的に電力を供給する。

【0074】

上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）
直流電力を発電する再生可能エネルギー発電手段である発電装置と、
前記発電装置に対して電圧スキャンを含むＭＰＰＴ制御を行って前記発電装置から所定の電力設定値で前記直流電力を取り出すことが可能なパワーコンディショナと、
前記発電装置から供給された前記直流電力を充電する蓄電池と、
前記発電装置と前記パワーコンディショナと前記蓄電池とに接続された拡張機能ユニットと、を備え、
該拡張機能ユニットは、前記パワーコンディショナから前記発電装置に対する前記電圧スキャンに追従するように前記蓄電池から放電された直流電流を可変調整して、前記パワーコンディショナに一定の電力を供給することを特徴とする蓄電システム。
（２）
前記拡張機能ユニットは、前記パワーコンディショナに接続されたときに、前記パワーコンディショナからインピーダンス及び応答時間の情報を取得し、前記パワーコンディショナの前記インピーダンス及び前記応答時間とマッチングするように、前記蓄電池から放電される前記直流電流を可変調整するシミュレーション部を備える（１）に記載の蓄電システム。
（３）
前記拡張機能ユニットは、時刻情報を取得する計時手段と、一日のうちの所定の時間帯を設定しておく時間帯設定手段と、を備え、設定された前記所定の時間帯に前記蓄電池から前記パワーコンディショナに対して前記直流電流を日ごとに繰り返し供給する（１）又は（２）に記載の蓄電システム。
（４）
前記拡張機能ユニットは、前記パワーコンディショナで変換されて外部負荷で消費される交流電力の負荷電力を示す情報を取得する負荷情報取得部を備え、
前記拡張機能ユニットは、前記負荷情報取得部が取得した前記負荷電力に対応する電力で、前記蓄電池から前記パワーコンディショナに前記直流電流を供給する（３）に記載の蓄電システム。
（５）
前記拡張機能ユニットは、前記発電装置から前記パワーコンディショナに供給されている供給電力を経時的に監視する電力監視手段と、前記発電装置から前記パワーコンディショナに供給すべき必要電力を設定しておく電力設定手段と、を備え、
前記拡張機能ユニットは、前記電力監視手段で監視された前記供給電力が前記電力設定手段に設定されている前記必要電力以下となる場合に、不足する電力を前記蓄電池から前記パワーコンディショナに供給するように前記直流電流を可変調整する（１）から（４）のいずれか一項に記載の蓄電システム。
（６）
前記拡張機能ユニットは、前記蓄電池の下限電圧値を設定しておく電圧設定手段を備え、前記蓄電池の電圧が下降して前記下限電圧値に到達するまで、前記蓄電池から前記パワーコンディショナに前記直流電力を供給する（３）から（５）のいずれか一項に記載の蓄電システム。
（７）
前記拡張機能ユニットは、外部からネットワークを通じてトリガー情報を取得するトリガー情報取得部と、前記蓄電池から取り出す電力量を設定しておく放電量設定手段と、を備え、
前記拡張機能ユニットは、前記トリガー情報取得部が前記トリガー情報を取得したことに基づいて前記蓄電池から前記パワーコンディショナに前記電力量の前記直流電力を供給する（１）又は（２）に記載の蓄電システム。
（８）
前記蓄電池は、鉛蓄電池である（１）から（７）のいずれか一項に記載の蓄電システム。
（９）
（１）から（８）のいずれか一項に記載の蓄電システムを構成し、
前記蓄電池と前記拡張機能ユニットとで構成され、
前記発電装置と前記パワーコンディショナとで予め構成されている給電ユニットに後づけで電気的に接続されるインターフェース部を有することを特徴とする蓄電池付き拡張機能ユニット。
（１０）
（９）に記載の蓄電池付き拡張機能ユニットを構成し、
前記蓄電池と前記パワーコンディショナとの間に電気的に接続されるインターフェース部を有することを特徴とする拡張機能ユニット。

【符号の説明】

【0075】

１ 太陽光パネル（発電装置）
２ 拡張機能ユニット
２ａ 計時手段
２ｂ 時間帯設定手段
２ｃ 情報取得部
２ｅ 電力設定手段
２ｆ 電圧設定手段
２ｇ 放電量設定手段
３ パワーコンディショナ
４ 蓄電池（鉛蓄電池）
５ 分電盤
６ 系統
７ ネットワーク
８ インターフェース部
２０ 出力切換部
２１ システムコントロール部
２１ａ 情報取得部
２１ｃ トリガー情報取得部
２２ 充電器
２３ ＭＰＰＴ制御部
２４ シミュレーション部
２４ａ フルブリッジ回路
２４ｂ ＬＬＣ共振装置
２４ｃ トランス
２４ｄ ブリッジダイオード
２４ｅ 制御部
２４ｆ ＰＦＭ、ＰＷＭ生成回路
２５ 充電制御部
２６ 放電制御部
３０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１ ＭＰＰＴ制御部
３２ インバータ
Ｓ 蓄電システム
Ｓ１ 電流センサ
Ｓ２ 電流センサ（電力監視手段）
Ｓ３ 電流センサ
Ｓ４ 電流センサ
Ｘ 蓄電システム
Ｙ 蓄電池付き拡張機能ユニット
Ｚ 給電ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】