特許 7598006 電力融通システム、および制御方法

(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】2024-12-03

(45)【発行日】2024-12-11

(54)【発明の名称】電力融通システム、および制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20241204BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20241204BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20241204BHJP

   H02J 3/00 20060101ALI20241204BHJP

   H02J 3/06 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

H02J13/00 311B

H02J3/38 130

H02J3/38 110

H02J3/32

H02J3/00 150

H02J3/06

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020208657

(22)【出願日】2020-12-16

(65)【公開番号】P2022095371

(43)【公開日】2022-06-28

【審査請求日】2023-10-18

(73)【特許権者】

【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

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１７７５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５３１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７８００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１８３６８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １／００ － １／１６

Ｈ０２Ｊ ３／００ － ５／００

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の配電ユニットが共通の配電線に接続される電力融通システムであって、
前記複数の配電ユニットは、該複数の配電ユニットの１つから構成され、前記配電線の電圧を制御する電圧制御によって他の配電ユニットへの電力融通を制御するマスタ機と、前記他の配電ユニットから構成されるスレーブ機とを含み、
前記複数の配電ユニットの各々には、互いに異なる固有電圧が予め割り当てられており、
前記マスタ機は、該マスタ機としての動作が継続できない場合、自装置に割り当てられた前記固有電圧に前記配電線を電圧変化させ、
前記配電線の電圧変化に基づいて、前記スレーブ機のうちの１つが前記電圧制御を引き継ぐように前記マスタ機を前記スレーブ機のうちの１つに切り替える、電力融通システム。

【請求項2】

前記スレーブ機は、前記マスタ機に割り当てられた前記固有電圧に前記配電線が電圧変化した場合、自装置がマスタ機に切り替わることができるか否かを判定する、請求項１に記載の電力融通システム。

【請求項3】

前記マスタ機は、該マスタ機としての動作が継続できる場合、前記スレーブ機に割り当てられた前記固有電圧に基づいて前記配電線の電圧を変化させる、請求項１または２に記載の電力融通システム。

【請求項4】

前記スレーブ機が複数である場合、前記マスタ機は、前記スレーブ機に割り当てられた複数の前記固有電圧に基づいて前記配電線の電圧を段階的に切り替える、請求項３に記載の電力融通システム。

【請求項5】

前記スレーブ機は、自装置に割り当てられた前記固有電圧に前記配電線が電圧変化した場合、前記マスタ機から電力融通を受けるか否かを判定する、請求項４に記載の電力融通システム。

【請求項6】

複数の配電ユニットが共通の配電線に接続される電力融通システムの制御方法であって、
前記複数の配電ユニットは、前記複数の配電ユニットの１つから構成され、前記配電線の電圧を制御する電圧制御によって他の配電ユニットへの配電を制御するマスタ機と、前記他の配電ユニットから構成されるスレーブ機とを含み、
前記複数の配電ユニットの各々には、互いに異なる固有電圧が予め割り当てられており、
前記マスタ機は、該マスタ機としての動作が継続できない場合、自装置に割り当てられた前記固有電圧に前記配電線を電圧変化させ、
前記配電線の電圧変化に基づいて、前記スレーブ機のうちの１つが前記電圧制御を引き継ぐように前記マスタ機を前記スレーブ機のうちの１つに切り替える切替ステップを含む、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電力融通システムおよび該電力融通システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自立マイクログリッド間で電力融通を行う電力融通システムが知られている。この種の電力融通システムに関連して、例えば特許文献１には、太陽光発電設備、ＤＣ－ＤＣコンバータおよび蓄電池等を組み合わせて１つのノード（ユニット）とし、複数のノード間で電力融通を行う電力融通システムが提案されている。この電力融通システムでは、中央制御装置が、各ノードの電力状態の情報を受信し、各ノードへ電力融通情報を送信することにより、ノード間の電力融通の制御を行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１７／１９９６０４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述のような従来技術では、ノード間の電力融通の制御を行うための中央制御装置、各ノードの電力潮流を検出するためのセンサを設置する必要性がある。このため、システム構築にコストを要するという課題があった。また、中央制御装置等のマスタ機および各ノード間の制御装置に異常が発生した場合に、システムが正常に機能しなくなるという課題があった。

【0005】

本発明の一態様は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、マスタ機に異常等が発生した場合であっても電力融通の制御を継続可能なシステムを低コストで実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、複数の配電ユニットが共通の配電線に接続される電力融通システムであって、前記複数の配電ユニットは、該複数の配電ユニットの１つから構成され、他の配電ユニットへの電力融通を制御するマスタ機と、前記他の配電ユニットから構成されるスレーブ機とを含み、前記配電線の電圧変化に基づいて、前記マスタ機を前記スレーブ機のうちの１つに切り替える。

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御方法は、複数の配電ユニットが共通の配電線に接続される電力融通システムの制御方法であって、前記複数の配電ユニットは、前記複数の配電ユニットの１つから構成され、他の配電ユニットへの配電を制御するマスタ機と、前記他の配電ユニットから構成されるスレーブ機とを含み、前記配電線の電圧変化に基づいて、前記マスタ機を前記スレーブ機のうちの１つに切り替える。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、マスタ機に異常等が発生した場合であっても電力融通制御を継続可能なシステムを低コストで実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る電力融通システムの概略構成を示す概念図である。

【図2】図１に示される電力融通システムの主要構成を示すブロック図である。

【図3】マスタ機（第１配電ユニット）およびスレーブ機（第２配電ユニット～第４ユニット）の基本動作を示すタイミングチャートである。

【図4】マスタ機（第１配電ユニット）およびスレーブ機（第３配電ユニット）の電力融通動作を示すタイミングチャートである。

【図5】マスタ機の基本動作および電力融通動作を示すフローチャートである。

【図6】スレーブ機の基本動作および電力融通動作を示すフローチャートである。

【図7】マスタ機（第１配電ユニット）およびスレーブ機（第２配電ユニット～第４配電ユニット）のマスタ機の切り換え動作を示すタイミングチャートである。

【図8】第１配電ユニットから第３配電ユニットへのマスタ機の切り換え動作を示すタイミングチャートである。

【図9】マスタ機におけるマスタ機切り換え動作を示すフローチャートである。

【図10】スレーブ機におけるマスタ機切り換え動作の工程を表すフローチャートである。

【図11】実施形態に係る電力融通システムの状態遷移図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下の説明は本発明に係る電力融通システムの一例であり、本発明の技術的範囲は図示例に限定されるものではない。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0011】

〔電力融通システムの概要〕
まず、本実施形態に係る電力融通システム１００の概要を説明する、図１は、本実施形態に係る電力融通システム１００の概略構成を示す概念図である。図１に示すように、電力融通システム１００は、共通の配電線Ｌに接続される複数の配電ユニットを含む。図示の例では、電力融通システム１００は、複数の配電ユニットとして、第１配電ユニット１、第２配電ユニット２、第３配電ユニット３、および第４配電ユニットの４つの配電ユニットを含む。なお、共通の配電線Ｌに接続される配電ユニットの数は、少なくとも２つ以上であればよい。

【0012】

第１配電ユニット１～第４配電ユニット４は、需要家Ｃ１～Ｃ４単位に設置される直流配電ユニットである。第１配電ユニット１～第４配電ユニット４は、需要家Ｃ１～Ｃ４間で電力融通を行う。需要家Ｃ１～Ｃ４の各々は自立マイクログリッドであってもよい。

【0013】

これらの第１配電ユニット１～第４配電ユニット４は、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４の１つから構成され、他の配電ユニットへの電力融通（配電）を制御するマスタ機と、マスタ機を除く他の配電ユニットから構成されるスレーブ機とを含む。例えば、第１配電ユニット１がマスタ機として動作する場合、残りの第２配電ユニット２～第４配電ユニット４がスレーブ機として動作する。

【0014】

本実施形態に係る電力融通システム１００では、配電線Ｌの電圧変化に基づいて、マスタ機をスレーブ機のうちの１つに切り替え可能になっている。従って、仮にマスタ機として動作する配電ユニットに異常等が発生した場合であっても、他の配電ユニットにマスタ機を切り替えることにより、電力融通の制御を継続することができる。

【0015】

〔電力融通システムの構成〕
図２は、図１に示される電力融通システム１００の主要構成を示すブロック図である。図２に示すように、電力融通システム１００では、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４が共通の配電線Ｌに接続される。

【0016】

配電線Ｌは、商用電力系統を介さずに、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４の各々を電気的に接続する電力線である。本実施形態では、配電線Ｌは、直流電力を送電するＤＣ（Direct Current）配電線から構成される。

【0017】

第１配電ユニット１～第４配電ユニット４は、共通の配電線Ｌを介して、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４間で互いに直流電力を需給して電力融通し合う。これらの第１配電ユニット１～第４配電ユニット４の各々は、何れも共通の構成および機能を有する。このため、以下では、第１配電ユニット１の構成例について説明を行い、第２配電ユニット２～第４配電ユニット４の構成例についての説明を省略する。

【0018】

（配電ユニットの構成）
第１配電ユニット１は、太陽光発電装置１１、蓄電池１２、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３、電圧センサ１４、電流センサ１５、記憶部１６、および制御部１７を備える。

【0019】

太陽光発電装置１１は、太陽光を直流電力に変換する光電変換素子を有する発電装置である。太陽光発電装置１１は、太陽光の日射量に応じて直流電力を発電する。なお、第１配電ユニット１は、太陽光で発電する太陽光発電装置１１に代えて、または太陽光発電装置１１と共に、太陽光以外の自然エネルギーまたは再生可能エネルギーで発電する発電装置を備えてもよい。

【0020】

蓄電池１２は、直流電力を充放電するバッテリーである。蓄電池１２は、例えば、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、鉛蓄電池等の２次電池から構成される。蓄電池１２に蓄えられた直流電力は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３を介して、第２配電ユニット２～第４配電ユニット４等へ供給される。また、蓄電池１２に蓄えられた直流電力は、需要家Ｃ１に設置される負荷２０等へ供給される。

【0021】

なお、負荷２０は、需要家Ｃ１に設置される電気機器等の電気的な負荷である。本実施形態では、負荷２０は、例えば直流電力によって動作する直流負荷である。ただし、負荷２０は、直流電力を交流電力へ変換するＤＣ－ＡＣインバータ等によって変換された交流電力によって動作する交流負荷であってもよい。

【0022】

ＤＣ－ＤＣコンバータ１３は、直流電力の電圧を変換する変換器である。本実施形態では、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３は、電力融通用のコンバータとして第１配電ユニット１に備えられる。ＤＣ－ＤＣコンバータ１３は、制御部１７からの制御信号に従って、配電線Ｌ側の電圧および電流を変化させることにより、第２配電ユニット２～第４配電ユニット４との間で電力需給を行う。

【0023】

電圧センサ１４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３の配電線Ｌ側の電圧を検出するセンサである。電圧センサ１４は、検出した電圧値を制御部１７へ出力する。

【0024】

電流センサ１５は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３の配電線Ｌからの電流を検出するセンサである。電流センサ１５は、検出した電流値を制御部１７へ出力する。

【0025】

記憶部１６は、電力融通の制御に用いられる制御プログラムおよびパラメータ等を記憶する記憶装置である。記憶部１６は、例えば、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４の各々に予め割り当てられた（設定された）固有電圧等を記憶する。なお、固有電圧について後述する。

【0026】

制御部１７は、第１配電ユニット１の各部を統括的に制御する制御装置である。制御部１７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサによって構成されるか、または、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路によって構成される。制御部１７は、判定部１７１と、機器制御部１７２とを含む。

【0027】

判定部１７１は、例えば、蓄電池１２の蓄電量値、電圧センサ１４から出力される電圧値、または電流センサ１５から出力される電流値等を取得し、これらの値が所定値以上であるか否かを判定する。判定部１７１は、判定結果を機器制御部１７２へ出力する。

【0028】

機器制御部１７２は、判定部１７１から入力される判定結果に基づいて、第１配電ユニット１の各部の動作を制御して、電力融通の動作を実行させる。

【0029】

〔電力融通システムの動作〕
次に、電力融通システム１００の動作例について、図３～図６に基づいて説明する。上述した通り、電力融通システム１００では、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４のうちの１つがマスタ機として動作し、他の配電ユニットがスレーブ機として動作する。そして、状況に応じて、マスタ機をスレーブ機のうちの１つに切り替え可能になっている。

【0030】

従って、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４の各々は、マスタ機としての動作とスレーブ機としての動作との双方を実行可能であり、状況に応じてその動作を切り替える。このため、ある状況でマスタ機として動作していた配電ユニットが、別の状態ではスレーブ機として動作しうる。

【0031】

マスタ機は、電圧制御によって配電線Ｌの電圧を制御し、スレーブ機への電力融通を統括して制御する。マスタ機は、自装置の蓄電池１２から電力を放電または自装置の太陽光発電装置１１から電力を出力し、スレーブ機へ電力を出力する。これにより、マスタ機は、スレーブ機の蓄電池１２を充電する。また、スレーブ機は、電流制御によってマスタ機に追従しながら、自装置の蓄電池１２への電力の充電または自装置への電力供給を行う。以下、電力融通システムの動作例について具体的に説明する。

【0032】

なお、以下では、第１配電ユニット１がマスタ機であり、第２配電ユニット２～第４配電ユニット４がスレーブ機である場合の基本動作について説明する。また、第１配電ユニット１のＤＣ－ＤＣコンバータ１３の配電線Ｌ側の電圧をＶｄｃ１～Ｖｄｃ４とし、電流をＩｄｃ１～Ｉｄｃ４とする(図１参照)。

【0033】

〔基本動作〕
まず、マスタ機およびスレーブ機の基本動作について説明する。図３は、マスタ機（第１配電ユニット１）およびスレーブ機（第２配電ユニット２～第４配電ユニット４）の基本動作を示すタイミングチャートである。図３の上段がマスタ機（第１配電ユニット１）のタイミングチャートであり、図３の下段がスレーブ機（第２配電ユニット２～第４配電ユニット４）のタイミングチャートである。

【0034】

電力融通システム１００では、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４の各々に、互いに異なる固有電圧が予め割り当てられている。本実施形態では、第１配電ユニット１に固有電圧Ｖ１、第２配電ユニット２に固有電圧Ｖ２、第３配電ユニット３に固有電圧Ｖ３、第４配電ユニット４に固有電圧Ｖ４が予め割り当てられている。本実施形態では、固有電圧Ｖ１～Ｖ４は、固有電圧Ｖ１、固有電圧Ｖ２、固有電圧Ｖ３、固有電圧Ｖ４の順で電圧値が段階的に大きくなるように設定される。これらの固有電圧Ｖ１～Ｖ４は、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４の記憶部１６の各に記憶される。

【0035】

基本動作において、マスタ機である第１配電ユニット１は、スレーブ機に割り当てられた固有電圧Ｖ２、固有電圧Ｖ３、固有電圧Ｖ４の順で、Ｖｄｃ１を繰り返し変化させる。つまり、マスタ機は、自装置に割り当てられた固有電圧Ｖ１を除く固有電圧Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４に配電線Ｌの電圧を段階的に変化させる繰返し制御を行う。

【0036】

具体的には、図３の上段に示すように、時刻ｔ１１において、第１配電ユニット１はＶｄｃ１を第２配電ユニット２の固有電圧Ｖ２に変更する。次に、所定時間Ｔ１後の時刻ｔ１２に、第１配電ユニット１はＶｄｃ１を第３配電ユニット３の固有電圧Ｖ３に変更する制御を開始し、時刻ｔ１３にＶｄｃ１が固有電圧Ｖ３に変更される。次に、所定時間Ｔ１後の時刻ｔ１４に、第１配電ユニット１はＶｄｃ１を第４配電ユニット４の固有電圧Ｖ４に変更する制御を開始し、時刻ｔ１５にＶｄｃ１が固有電圧Ｖ４に変更される。次に、所定時間Ｔ１後の時刻ｔ１６に、第１配電ユニット１はＶｄｃ１を第２配電ユニット２の固有電圧Ｖ２に変更する制御を開始し、時刻ｔ１７にＶｄｃ１が固有電圧Ｖ１に変更される。以後、第１配電ユニット１は、所定値以上のＩｄｃ１が検出されるまで、Ｖｄｃ１を固有電圧Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４に変化せる繰返し制御を継続する。

【0037】

スレーブ機である第２配電ユニット２～第４配電ユニット４の各々は、配電線Ｌの電圧を電圧センサ１４によって検出する。第２配電ユニット２は、自装置に割り当てられた固有電圧Ｖ２が電圧センサ１４によって検出された場合、マスタ機からの電力融通（充電）が必要か否かを判定する。この判定は、太陽光発電装置１１の発電量、蓄電池１２の蓄電量等に基づいて、行われる。

【0038】

マスタ機からの電力融通が不要と判定した場合、第２配電ユニット２は、自装置の電流がＩｄｃ２＝０Ａとなるように制御する、第１定電流制御を行う。第３配電ユニット３、第４配電ユニット４においても、第２配電ユニット２と同様の制御を行う。第２配電ユニット２～第４配電ユニット４の全てが電力融通が不要と判定している場合、図３の下段に示すように、各スレーブ機が検出する電圧Ｖｄｃ２～Ｖｄｃ４は、固有電圧Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４間の段階的な変化が繰り返される。

【0039】

〔電力融通動作〕
次に、マスタ機からスレーブ機へ電力融通を行う電力融通動作について説明する。図４は、マスタ機である第１配電ユニット１から、スレーブ機である第３配電ユニット３へ電力融通（充電）を行う場合のマスタ機およびスレーブ機の充電動作を示すタイミングチャートである。

【0040】

図４に示すように、時刻ｔ２１において、スレーブ機である第３配電ユニット３は、電圧センサ１４によって自装置の固有電圧Ｖ３が検出された場合、電力融通（充電）が必要か否かを判定する。

【0041】

電力融通が必要であると判定した場合、時刻ｔ２２において、第３配電ユニット３は自装置の電流Ｉｄｃ３が０ではない所定値（Ｉｃｃ）となるように制御する、第２定電流制御を行う。これにより、第１配電ユニット１から第３配電ユニット３へ電力が供給され、スレーブ機の蓄電池１２が充電される。

【0042】

マスタ機である第１配電ユニット１は、配電線Ｌの電圧を第３配電ユニット３の固有電圧Ｖ３に制御している間に、電流センサ１５が所定値（Ｉｃｃ）の電流を検出した場合、第３配電ユニット３が第２定電流制御を開始したと判定する。その結果、第１配電ユニット１は、繰返し制御を中断し、当該充電を希望するスレーブ機（第３配電ユニット３）の固有電圧Ｖ３を維持する（第１定電圧制御）。

【0043】

時刻ｔ２３において、充電を行っている第３配電ユニット３は、当該スレーブ機の蓄電池１２が十分に充電され、充電を終了する場合、第１定電流制御に切り替える。

【0044】

これにより、時刻ｔ２４において、第１配電ユニット１の電流センサ１５が０Ａを検出することで、マスタ機は、スレーブ機が充電を終了したと判定し、繰返し制御に切り替える。

【0045】

〔マスタ機の基本動作および電力融通におけるフローチャート〕
以上の基本動作および電力融通の各工程をフローチャートで説明する。図５は、マスタ機である第１配電ユニット１の基本動作および電力融通動作を示すフローチャートである。

【0046】

Ｓ１１において、マスタ機である第１配電ユニット１は繰返し制御を行い、第１配電ユニット１のＶｄｃ１をＶ２，Ｖ３，Ｖ４と順に変化させる（図３の上段参照）。この繰り返し制御は、記憶部１６に記憶された固有電圧Ｖ１～Ｖ４を参照して、マスタ機の機器制御部１７２が、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３を制御することにより実行される。

【0047】

次に、Ｓ１２において、第１配電ユニット１の判定部１７１は、繰返し制御中に、電流センサ１５によって所定値以上の電流が検出されたか否かを判定する（図４の時刻ｔ２１参照）。検出されない場合（Ｓ１２においてＮｏ）、第１配電ユニット１の機器制御部１７２は、Ｓ１１に戻り繰返し制御を継続する。一方、検出された場合（Ｓ１２においてＹｅｓ）、Ｓ１３に進む。

【0048】

次に、Ｓ１３において、第１配電ユニット１の機器制御部１７２は、繰り返し制御を終了し、Ｓ１２時点での電圧を維持する第１定電圧制御に切り替える（図４の時刻ｔ２２参照）。

【0049】

次に、Ｓ１４において、第１配電ユニット１の判定部１７１は、電流センサ１５によって所定値未満の電流が検出されたか否かを判定する（図４の時刻ｔ２２～ｔ２３参照）。検出されない場合（Ｓ１４においてＮｏ）、Ｓ１３に戻る。一方、検出された場合（Ｓ１４においてＹｅｓ）、Ｓ１５に進む。

【0050】

次に、Ｓ１５において、第１配電ユニット１の機器制御部１７２は、第１定電圧制御を終了し、繰返し制御に切り替える（図４の時刻ｔ２４参照）。すなわち、始めに充電していた第３配電ユニット３の固有電圧Ｖ３から第４配電ユニット４の固有電圧Ｖ４にＶｄｃ１を変化させる。

【0051】

〔スレーブ機の基本動作および電力融通におけるフローチャート〕
図６は、スレーブ機である第３配電ユニット３の基本動作および電力融通動作を示すフローチャートである。

【0052】

Ｓ２１において、第３配電ユニット３は、電流センサ１５を用いて電流Ｉｄｃ３＝０Ａとなるように第１定電流制御を行う。第３配電ユニット３のＶｄｃ３は、マスタ機である第１配電ユニット１のＶｄｃ１とほぼ等しくなる（図３の下段参照）。

【0053】

次に、Ｓ２２において、第３配電ユニット３の判定部１７１は、電圧センサ１４によって自装置の固有電圧Ｖ３が検出されたか否かを判定する（図４の時刻ｔ２１参照）。検出されない場合（Ｓ２２においてＮｏ）、Ｓ２１に戻り、第１定電流制御を継続する。一方、検出された場合（Ｓ２２においてＹｅｓ）、Ｓ２３に進む。

【0054】

次に、Ｓ２３において、第３配電ユニット３の判定部１７１は、自装置の蓄電池１２の蓄電量等を取得し、充電（電力融通）が必要か否かを判定する（図４の時刻ｔ２１参照）。充電が必要ない場合（Ｓ２３においてＮｏ）、Ｓ２１に戻り、第１定電流制御を継続する。一方、充電が必要な場合（Ｓ２３においてＹｅｓ）、Ｓ２４に進む。

【0055】

次に、Ｓ２４において、スレーブ機の機器制御部１７２は、充電を行うため、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３を第２定電流制御に切り替え、Ｉｄｃ３をＩｃｃに制御し、充電を行う（図４の時刻ｔ２１参照）。

【0056】

次に、Ｓ２５において、スレーブ機の判定部１７１は、自装置の蓄電池１２を確認し、所定の電力量が充電されているかを判定する（図４の時刻ｔ２２～ｔ２３参照）。電力量が不足している場合（Ｓ２５においてＮｏ）、Ｓ２４に戻る。電力量が充足している場合（Ｓ２５においてＹｅｓ）、Ｓ２６に進む。

【0057】

最後に、Ｓ２６において、スレーブ機の機器制御部１７２は、第２定電流制御を終了し、ＤＣ－ＤＣコンバータ１３を第１定電流制御に切り替える（図４の時刻ｔ２３参照）。

【0058】

〔切り換え動作〕
次に、マスタ機である第１配電ユニット１からスレーブ機である第２配電ユニット２にマスタ機を切り替える場合を例にして、マスタ機をスレーブ機の１つに切りかえるマスタ機の切り換え（引継ぎ）動作を説明する。

【0059】

図７は、第１配電ユニット１がマスタ機であり、第２配電ユニット２～第４配電ユニット４がスレーブ機である場合におけるマスタ機およびスレーブ機のマスタ機の切り換え動作を示すタイミングチャートである。

【0060】

時刻ｔ３１において、マスタ機である第１配電ユニット１は、例えば蓄電池１２の蓄電量不足または故障等原因によりマスタ機としての動作が継続できなくなった場合、繰返し制御を終了し、Ｖｄｃ１を自装置の固有電圧Ｖ１に制御する第２定電圧制御を行う。

【0061】

時刻ｔ３２において、スレーブ機である第２配電ユニット２は、配電線Ｌの電圧が今までのマスタ機である第１配電ユニット１の固有電圧（Ｖ１）になったことを検出し、第１配電ユニット１がマスタ機としての運転を継続できなくなったことを認識する。その後、スレーブ機のうち、当該マスタ機の次の号機（第１配電ユニット１の次の第２配電ユニット２のこと）は、自装置がマスタ機として運転可能かを判定する。

【0062】

時刻ｔ３３において、時刻ｔ３２までスレーブ機であった第２配電ユニット２は、マスタ機として運転可能とわかり、マスタ機として運転を開始する。マスタ機になった第２配電ユニット２は、繰返し制御を開始し、Ｖｄｃ２を自装置の次の号機の固有電圧（Ｖ３）に変更させようとする。

【0063】

時刻ｔ３４において、第２配電ユニット２は、配電線Ｌの電圧をＶｄｃ２（Ｖ３）に変化させるために、配電線Ｌに向けて電流を流す。マスタ機であった第１配電ユニット１の電流センサ１５は、電流の絶対値が所定値（Ｉｃｃ）以上に変化したことを検出する。その後、第１配電ユニット１は、スレーブ機としての動作を開始し、第１定電流制御を開始する。

【0064】

時刻ｔ３５において、マスタ機になった第２配電ユニット２は、繰返し制御により、一定時間おきに、順次電圧を変更する。この間、スレーブ機（第１配電ユニット１を含む）は、第１定電流制御を行う。

【0065】

次に、マスタ機である第１配電ユニット１からスレーブ機である第３配電ユニット３にマスタ機が変更される過程を基にして、マスタ機およびスレーブ機のマスタ機の切り換え動作を説明する。この時、第２配電ユニット２がマスタ機として運転不可能なため、さらに次の号機である第３配電ユニット３がマスタ機として運転する。

【0066】

図８は、第１配電ユニット１がマスタ機であり、第２配電ユニット２がマスタ機として運転不可能なスレーブ機であり、第３配電ユニット３がマスタ機として運転可能なスレーブ機である場合に、マスタ機およびスレーブ機のマスタ機の切り換え動作を示すタイミングチャートである。

【0067】

時刻ｔ３１および時刻ｔ３２は図７と同一の内容なため割愛する。時刻ｔ４３において、時刻ｔ３２までスレーブ機であった第２配電ユニット２は、マスタ機としての運転を継続不可能とわかる。第２配電ユニット２は、第１定電流制御を終了し、第２定電圧制御に切り替え、Ｖｄｃ２をＶ２（自装置の固有電圧）に変更させようとする。

【0068】

時刻ｔ４４において、第１配電ユニット１の電流センサ１５は、電流の絶対値が所定値（Ｉｃｃ）以上に変化したことを検出する。その後、第１配電ユニット１は、自装置をスレーブ機として動作を開始し、第１定電流制御を開始する。

【0069】

時刻ｔ４５において、スレーブ機である第３配電ユニット３は第１定電流制御の間に、電圧センサ１４によって検出した電圧がＶ２であることを計測することで、自装置がマスタ機として運転可能かを判定する。

【0070】

時刻ｔ４６において、時刻ｔ４５までスレーブ機であった第３配電ユニット３は、マスタ機として運転可能とわかり、マスタ機として運転を開始する。マスタ機になった第３配電ユニット３は、繰返し制御を開始し、Ｖｄｃ３を自装置の次の号機の固有電圧（Ｖ４）に変更する。

【0071】

時刻ｔ４７において、第２配電ユニット２は、電流の絶対値が所定値以上に変化したことを検出することで、自装置をスレーブ機として動作を開始し、第１定電流制御に切り替える。

【0072】

時刻ｔ４８において、第３配電ユニット３は、繰返し制御により、一定時間おきに、順次電圧を変更する。この間、スレーブ機（第１配電ユニット１および第２配電ユニット２を含む）は、第１定電流制御を行う。

【0073】

〔マスタ機における切り換え動作のフローチャート〕
図９は、マスタ機である第１配電ユニット１におけるマスタ機の切り換え動作の工程を表すフローチャートである。

【0074】

Ｓ３１において、マスタ機である第１配電ユニット１の判定部１７１は、マスタ機としての運転を継続可能か否かを判定する（図７および図８の時刻ｔ３１参照）。継続可能な場合（Ｓ３１においてＹｅｓ）、Ｓ３１を繰り返す。一方、継続不可能な場合（Ｓ３１においてＮｏ）、Ｓ３２に進む。

【0075】

次に、Ｓ３２において、第１配電ユニット１の機器制御部１７２は、Ｖｄｃ１＝Ｖ１とする第２定電圧制御を行う（図７および図８の時刻ｔ３１～時刻ｔ３２参照）。

【0076】

次に、Ｓ３３において、第１配電ユニット１の判定部１７１は、電流センサ１５によって、絶対値が所定値以上の出力電流を検出する（図７の時刻ｔ３２～時刻ｔ３３および図８の時刻ｔ３２～ｔ４３参照）。出力電流が検出されない場合（Ｓ３３においてＮｏ）、Ｓ３３を繰り返す。一方、出力電流が検出された場合（Ｓ３３においてＹｅｓ）、Ｓ３４に進む。

【0077】

次に、Ｓ３４において、第１配電ユニット１はスレーブ機となり、第１配電ユニット１の機器制御部１７２は、第１定電流制御を開始する（図７の時刻ｔ３４および図８の時刻ｔ４７参照）。

【0078】

〔スレーブ機における切り換え動作のフローチャート〕
図１０は、スレーブ機である第２配電ユニット２または第３配電ユニット３におけるマスタ機の切り換え動作の工程を表すフローチャートである。

【0079】

Ｓ４１において、スレーブ機である第２配電ユニット２または第３配電ユニット３は、配電線Ｌの電圧変化から、現行のマスタ機（第１配電ユニット１）の号機を類推しておく。第２配電ユニット２または第３配電ユニット３の判定部１７１は、電圧センサ１４の計測値が、現行のマスタ機（第１配電ユニット１）の固有電圧（Ｖ１）かを確認する（図７の時刻ｔ３３および図８の時刻ｔ４３参照）。電圧センサ１４の計測値が現行のマスタ機の電圧ではない場合（Ｓ６１においてＮｏ）、Ｓ６１を繰り返す。一方、電圧センサ１４の計測値が現行のマスタ機の電圧の場合（Ｓ６１においてＹｅｓ）、Ｓ６２に進む。

【0080】

次に、Ｓ４２において、第２配電ユニット２または第３配電ユニット３の判定部１７１は、自装置が現行のマスタ機（第１配電ユニット１）の次の号機かを判定する（図７の時刻ｔ３３および図８の時刻ｔ４３参照）。自装置が次の号機ではない場合（Ｓ４２においてＮｏ）、Ｓ４１に戻る。一方、自装置が次の号機の場合（Ｓ４２においてＹｅｓ）、Ｓ４３に進む。

【0081】

次に、Ｓ４３において、第２配電ユニット２または第３配電ユニット３の判定部１７１は、自装置がマスタ機として運転可能かを判定する（図７の時刻ｔ３３および図８の時刻ｔ４３参照）。運転可能な場合（Ｓ４３においてＹｅｓ）、Ｓ４４に進む。一方、運転不可能な場合（Ｓ４３においてＮｏ）、Ｓ４５に進む。

【0082】

次に、Ｓ４４において、第２配電ユニット２または第３配電ユニット３の機器制御部１７２は、マスタ機として動作を開始し、自装置の次の号機の固有電圧を出力する繰返し制御を開始する（図７の時刻ｔ３３および図８の時刻ｔ４６参照）。

【0083】

次に、Ｓ４５において、第２配電ユニット２の機器制御部１７２は、自装置の固有電圧を出力する第２定電圧制御を開始する（図８の時刻ｔ４３参照）。この時、第２配電ユニット２は、スレーブ機でありながら、継続運転可能なマスタ機が決まるまでマスタ機に変わり、暫定的に配電線Ｌの電圧制御を行う。

【0084】

次に、Ｓ４６において、第２配電ユニット２の判定部１７１は、自装置の電流センサ１５によって、絶対値が所定値以上の出力電流を確認する（図８の時刻ｔ４６～時刻ｔ４７参照）。出力電流が確認されない場合（Ｓ４６においてＮｏ）、Ｓ４６を繰り返す。一方、出力電流が確認された場合（Ｓ４６においてＹｅｓ）、Ｓ４７に進む。

【0085】

次に、Ｓ４７において、第２配電ユニット２は、第２定電圧制御を終了し、第１定電流制御に切り替える（図８の時刻ｔ４７参照）。この時、第２配電ユニット２は、新たなマスタ機が決まったものと判断し、スレーブ機でありながらマスタ機に代わって、暫定的に配電線Ｌの電圧制御をしていた役割を終える。

【0086】

〔状態遷移図〕
図１１は、実施形態に係る電力融通システムの状態遷移図である。

【0087】

上述したように、図１１に示すように、マスタ機は、状態Ａでスレーブ機からの電力融通の要否の応答を待機し、電力融通が必要な場合に、状態Ｂに遷移する。マスタ機は、状態Ｂでスレーブ機に対して電力を放電し、スレーブ機を充電する。マスタ機は、放電する事により、自装置が蓄えている電力が減少するため、マスタ機として運転が不可能になり、状態Ｃに遷移し、スレーブ機としての動作を開始する。

【0088】

スレーブ機は、状態Ｃでマスタ機からの電力融通の要否の応答を待機し、電力融通が必要な場合に、状態Ｄに遷移する。スレーブ機は、状態Ｄでマスタ機から電力を充電する。また、スレーブ機は、状態Ｃにおいて、マスタ機からの要請に従い、状態Ａに遷移し、マスタ機として動作を開始することもできる。

【0089】

このように、電力融通システムでは、マスタ機は電力を放電し、スレーブ機が電力を充電する。電力融通システムでは、マスタ機が電力を放電したことにより、マスタ機として動作できなくなった場合、スレーブ機のいずれかがマスタ機として動作するようになり、マスタ機が動的に切り替わることで、電力融通システムは動作を継続する。

【0090】

〔電力融通システムの効果〕
このように、本実施形態に係る電力融通システム１００は、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４が共通の配電線Ｌに接続される電力融通システムである。電力融通システム１００では、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４は、第１配電ユニット１～第４配電ユニット４の１つから構成され、他の配電ユニットへの配電を制御するマスタ機と、前記他の配電ユニットから構成されるスレーブ機とを含み、配電線Ｌの電圧変化に基づいて、マスタ機をスレーブ機のうちの１つに切り替える。

【0091】

電力融通システム１００では、配電線Ｌの電圧変化に基づいて、マスタ機をスレーブ機のうちの１つに切り替えることができる。このため、仮にマスタ機に異常が発生した場合であっても、電力融通の制御を継続することができる。また、従来のように、複数の配電ユニット（ノード）間の電力融通の制御を行うための中央制御装置等を設置する必要性がない。このため、電力融通システム１００の構築に要するコストが低減される。

【0092】

従って、本実施形態によれば、マスタ機に異常が発生した場合であっても電力融通の制御を継続可能な電力融通システム１００を低コストで実現することができる。

【0093】

複数の配電ユニットのうち、１台がマスタ機として動作し、他の配電ユニットはマスタ機に従属して動作するスレーブ機となる。どの配電ユニットもマスタ機およびスレーブ機として動作が可能である。そのため、複数の配電ユニットを統括して制御する専用の中央制御装置も不要である。

【0094】

第１配電ユニット１～第４配電ユニット４は、自装置のセンサで計測した情報に基づき、電力融通システムの状態を判定し動作する。そのため、他の配電ユニットの状態を知り、制御に用いるための通信回線が不要である。

【0095】

また、複数の配電ユニットのうち、１台がマスタ機として動作し、他の配電ユニットはマスタ機に従属して動作するスレーブ機となる。どの配電ユニットもマスタ機およびスレーブ機として動作が可能である。そのため、複数の配電ユニットを統括して制御する専用の中央制御装置も不要である。

【0096】

第１配電ユニット１～第４配電ユニット４は、自装置のセンサで計測した情報に基づき、電力融通システム１００の状態を判定し動作する。そのため、他の配電ユニットの状態を知り、制御に用いるための通信回線が不要である。

【0097】

配電線Ｌは、各配電ユニット１～４で共通するため、各配電ユニット１～４間で電力を授受することができる。

【0098】

また、複数の配電ユニットのうち、１台がマスタ機として動作し、他の配電ユニットはマスタ機に従属して動作するスレーブ機となる。どの配電ユニットもマスタ機およびスレーブ機として動作が可能である。そのため、複数の配電ユニットを統括して制御する専用の中央制御装置も不要である。

【0099】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る電力融通システムは、複数の配電ユニットが共通の配電線に接続される電力融通システムであって、前記複数の配電ユニットは、該複数の配電ユニットの１つから構成され、他の配電ユニットへの電力融通を制御するマスタ機と、前記他の配電ユニットから構成されるスレーブ機とを含み、前記配電線の電圧変化に基づいて、前記マスタ機を前記スレーブ機のうちの１つに切り替える。

【0100】

上記の構成によれば、配電線の電圧変化に基づいてマスタ機をスレーブ機に切り替えることができるため、マスタ機に異常等が発生した場合であっても電力融通の制御を継続することができる。

【0101】

本発明の態様２に係る電力融通システムは、上記態様１において、前記複数の配電ユニットの各々には、互いに異なる固有電圧が予め割り当てられており、前記固有電圧に基づいて前記配電線を電圧変化させることにより、前記マスタ機を前記スレーブ機のうちの１つに切り替える。

【0102】

上記の構成によれば、配電ユニットの固有電圧を制御に用いることで、各配電ユニットの状態を管理することができる。

【0103】

本発明の態様３に係る電力融通システムは、上記態様２において、前記マスタ機は、該マスタ機としての動作が継続できない場合、自装置に割り当てられた前記固有電圧に前記配電線を電圧変化させる。

【0104】

上記の構成によれば、マスタ機は、自装置に割り当てられた固有電圧に配電線を電圧変化させることにより、マスタ機としての動作が継続できなくなったことをスレーブ機に通知することができる。

【0105】

本発明の態様４に係る電力融通システムは、上記態様３において、前記スレーブ機は、前記マスタ機に割り当てられた前記固有電圧に前記配電線が電圧変化した場合、自装置がマスタ機に切り替わることができるか否かを判定する。

【0106】

上記の構成によれば、マスタ機が動作を継続できなくなった場合に、スレーブ機にマスタ機として動作を引き継ぐことが可能か否かを判定させることができる。

【0107】

本発明の態様５に係る電力融通システムは、上記態様２から４のいずれかにおいて、前記マスタ機は、該マスタ機としての動作が継続できる場合、前記スレーブ機に割り当てられた前記固有電圧に基づいて前記配電線の電圧を変化させる。

【0108】

上記の構成によれば、マスタ機は、マスタ機として動作を継続できることを、スレーブ機に通知することができる。また、マスタ機はスレーブ機への電力融通の開始を待機することができる。

【0109】

本発明の態様６に係る電力融通システムは、上記態様５において、前記スレーブ機が複数である場合、前記マスタ機は、前記スレーブ機に割り当てられた前記固有電圧に基づいて前記配電線の電圧を段階的に切り替える。

【0110】

上記の構成によれば、複数のスレーブ機に対し、現在がどのスレーブ機の応答を待っているかを明示的に通知することができる。

【0111】

本発明の態様７に係る電力融通システムは、上記態様６において、前記スレーブ機は、自装置に割り当てられた前記固有電圧に前記配電線が電圧変化した場合、前記マスタ機から電力融通を受けるか否かを判定する。

【0112】

上記の構成によれば、スレーブ機は、マスタ機が自装置からの応答を待機していることを認識することができる。

【0113】

本発明の他の態様に係る制御方法は、複数の配電ユニットが共通の配電線に接続される電力融通システムの制御方法であって、前記複数の配電ユニットは、前記複数の配電ユニットの１つから構成され、他の配電ユニットへの配電を制御するマスタ機と、前記他の配電ユニットから構成されるスレーブ機とを含み、前記配電線の電圧変化に基づいて、前記マスタ機を前記スレーブ機のうちの１つに切り替える切替ステップを含む。

【0114】

〔ソフトウェアによる実現例〕
各配電ユニット１～４の制御ブロック（特に制御部１７および記憶部１６）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。

【0115】

後者の場合、各配電ユニット１～４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等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）等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。

【0116】

〔付記事項〕
本発明は上述した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、実施形態に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】

【0117】

１ 第１配電ユニット
２ 第２配電ユニット
３ 第３配電ユニット
４ 第４配電ユニット
１００ 電力融通システム
Ｌ 配電線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】