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JP6170258B2 - 電力制御装置、電力供給システム及び電力供給システムの制御方法 - Google Patents

電力制御装置、電力供給システム及び電力供給システムの制御方法 Download PDF

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Description

関連出願へのクロスリファレンス
本出願は、日本国特許出願２０１４−２４０６００号（２０１４年１１月２７日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
本発明は、電力制御装置、電力供給システム及び電力供給システムの制御方法に関するものである。
燃料電池等の発電装置を備える電力供給システムのパワーコンディショナとして、商用電源系統（以下、適宜、系統と略記する）に連系して交流電力を出力する連系運転と、系統と関わりなく交流電力を出力する自立運転とを可能としたものが知られている。また、分散電源として、発電装置の他にも例えば蓄電池等を備える電力供給システムが知られている。
このようなパワーコンディショナの中には、所定のＤＣ電圧を有する中間リンク部で分散電源等を接続するものがある。例えば、特許文献１は、ガス発電装置と蓄電池とを中間リンク部に直接接続する構成の電力供給システムを開示する。
国際公開第２０１２／１４４４７３号
ここで、特許文献１のような電力供給システムにおいて、発電装置からの電力によって蓄電池を充電する場合、一度発電装置からの電力の電圧を中間リンク電圧まで昇圧させる。その後に、中間リンク電圧を充電電圧まで降圧させて、例えば定電流充電及び定電圧充電を行うので、電力損失が大きくなる場合があった。
上記のような課題に鑑みてなされた本発明の目的は、発電装置から蓄電池に充電を行う際の電力損失を抑制できる電力制御装置、電力供給システム及び電力供給システムの制御方法を提供することにある。
本発明の一実地形態に係る電力制御装置は、蓄電池と発電装置との接続を制御する電力制御装置であって、前記蓄電池が第１電力変換部を介してインバータと接続され、かつ前記発電装置が第２電力変換部を介して前記インバータと接続される第１電路と、前記発電装置が前記第２電力変換部を介して前記インバータと接続され、かつ前記蓄電池が前記第１電力変換部を介して前記発電装置と前記第２電力変換部との中間点に接続される第２電路と、を選択可能な制御部を有し、該制御部は、前記発電装置から余剰電力が生じる場合に、前記第２電路を選択して、前記余剰電力によって前記蓄電池を充電させる。
本発明の一実施形態に係る電力供給システムは、蓄電池、発電装置、及び前記蓄電池と前記発電装置との接続を制御する電力制御装置を備える電力供給システムであって、前記電力制御装置は、前記蓄電池が第１電力変換部を介してインバータと接続され、かつ前記発電装置が第２電力変換部を介して前記インバータと接続される第１電路と、前記発電装置が前記第２電力変換部を介して前記インバータと接続され、かつ前記蓄電池が前記第１電力変換部を介して前記発電装置及び前記第２電力変換部と接続される第２電路と、を選択可能な制御部を有し、該制御部は、前記発電装置から余剰電力が生じる場合に、前記第２電路を選択して、前記余剰電力によって前記蓄電池を充電させる。
本発明の一実施形態に係る電力供給システムの制御方法は、蓄電池、発電装置、及び前記蓄電池と前記発電装置との接続を制御する電力制御装置を備える電力供給システムの制御方法であって、前記電力制御装置は、前記蓄電池が第１電力変換部を介してインバータと接続され、かつ前記発電装置が第２電力変換部を介して前記インバータと接続される第１電路と、前記発電装置が前記第２電力変換部を介して前記インバータと接続され、かつ前記蓄電池が前記第１電力変換部を介して前記発電装置及び前記第２電力変換部と接続される第２電路と、を選択可能であり、前記発電装置から余剰電力が生じる場合に、前記第２電路を選択するステップと、前記余剰電力によって前記蓄電池を充電させるステップと、を含む。
本発明の実施形態に係る電力制御装置、電力供給システム及び電力供給システムの制御方法によれば、発電装置から蓄電池に充電を行う際の電力損失を抑制できる。
本発明の一実施形態に係る電力供給システムのブロック図である。 連系運転時の電力供給システムについて説明するための図である。 自立運転時の電力供給システムについて説明するための図である。 発電装置から蓄電池への充電について説明する図である。 電力供給システムの制御方法を説明するフローチャートである。
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。
（実施の形態）
まず、本発明の一実施形態に係る電力供給システムについて説明する。本実施形態に係る電力供給システムは、系統（商用電源系統）から供給される電力の他に、売電禁止の電力を供給する分散電源を備える。売電禁止の電力を供給する分散電源は、例えば電力を充放電することができる蓄電池システム、ＳＯＦＣ（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）などの燃料電池を含む燃料電池システム、及びガス燃料により発電するガス発電機システムなどである。本実施形態においては、売電禁止の電力を供給する分散電源である蓄電池と、燃料電池又はガス発電機である発電装置とを備える例を示す。なお、電力供給システムは、売電可能な電力を供給する分散電源（例えば太陽電池）を更に備えていてもよい。
（電力供給システムの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電力供給システムは、蓄電池１２と、パワーコンディショナ２０（本発明の一実施形態に係る電力制御装置）と、負荷３２と、発電装置３３とを備える。ここで、発電装置３３は、燃料電池又はガス発電機により構成されるものである。電力供給システムは、通常は系統と連系する連系運転を行い、系統から供給される電力と、各分散電源（蓄電池１２、発電装置３３）からの電力とを負荷３２に供給する。また、電力供給システムは、停電時など系統からの電力供給がない場合は自立運転を行い、各分散電源からの電力を負荷３２に供給する。
図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は、電力の流れる配線、すなわち電路を表す。ここで、制御部２５と多くの機能ブロックとの間には制御信号又は通信される情報の流れがあるが、見やすさのために図１では省略されており、主要な制御信号等については後述する。制御信号及び情報の通信は、有線通信としてもよいし、無線通信としてもよい。制御信号及び情報の通信には、各階層含め、様々な方式を採用可能である。例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離通信方式による通信を採用することができる。また、赤外線通信、電力線搬送通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）など、様々な伝送メディアを使用することができる。またそれぞれの通信に適した物理層を含む下位の層の上で、各種プロトコル、例えばＺｉｇＢｅｅ ＳＥＰ２．０（Ｓｍａｒｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｒｏｆｉｌｅ２．０）、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ（登録商標）などのような論理層だけ規定される通信プロトコルを動作させてもよい。
蓄電池１２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の蓄電池から構成される。蓄電池１２は、充電された電力を放電することにより、電力を供給可能である。また、蓄電池１２は、系統、発電装置３３から供給される電力を充電可能である。本実施形態において、蓄電池１２は、自立運転時だけでなく連系運転時にも、系統ではなく発電装置３３から供給される電力を優先的に充電する。
パワーコンディショナ２０（電力制御装置）は、蓄電池１２及び発電装置３３から供給される直流の電力と系統から供給される交流の電力との変換、連系運転及び自立運転の切り替え、及び蓄電池１２と発電装置３３との接続の制御を行うものである。パワーコンディショナ２０は、インバータ２１と、連系運転スイッチ２２、２３と、自立運転スイッチ２４と、第１電力変換部２８（ＤＣ／ＤＣ変換部）と、第２電力変換部２９（ＤＣ／ＤＣ変換部）と、電路選択スイッチＳＷと、パワーコンディショナ２０全体を制御する制御部２５と、記憶部２６とを備える。なお、連系運転スイッチ２３は、パワーコンディショナ２０外に出すよう構成しても良い。
第１電力変換部２８は、直流電力を昇圧又は降圧するＤＣ／ＤＣ変換部である。第１電力変換部２８は、例えば蓄電池１２からの直流電力を所定の電圧まで昇圧する。また、第１電力変換部２８は、パワーコンディショナ２０によって後述する第２電路が選択される場合に、発電装置３３からの直流電圧を降圧して蓄電池１２に供給する。
第２電力変換部２９は、直流電力を昇圧するＤＣ／ＤＣ変換部である。第２電力変換部２９は、例えば発電装置３３からの直流電圧を、中間リンク部に必要な一定の電圧（例えば３３０Ｖ）まで昇圧して、インバータ２１に供給する。ここで、中間リンク部とは、第２電力変換部２９とインバータ２１とを接続する配線上にあり、図１のＣ点が対応する。
電路選択スイッチＳＷは、第１電路と第２電路の一方を選択するためのスイッチであり、リレー、トランジスタなどの組み合わせで構成されてもよい。図示の通り、電路選択スイッチＳＷは、蓄電池１２と一端が接続された第１電力変換部２８の他端をＳ０側又はＳ１側の一方と接続させる。電路選択スイッチＳＷがＳ０側に接続される場合、第１電力変換部２８の他端は中間リンク部（図１のＣ点）と接続される。一方、電路選択スイッチＳＷがＳ１側に接続される場合、第１電力変換部２８の他端は、発電装置３３と第２電力変換部２９とを接続する配線上の任意の一点、すなわち発電装置３３と第２電力変換部２９との中間点（図１のＤ点）に接続される。つまり、電路選択スイッチＳＷがＳ１側に接続される場合、第１電力変換部２８の他端は、発電装置３３及び第２電力変換部２９と接続される。本実施形態においては、通常、電路選択スイッチＳＷはＳ０側に接続されており、後述の制御方法に従い、制御部２５によってＳ１側に接続が切り替えられる。また、電路選択スイッチＳＷがＳ１側に接続される場合、蓄電池１２からの直流電力は、第１電力変換部２８と第２電力変換部２９の両方を用いて昇圧されるため、発生する熱を分散することができる。
インバータ２１は、双方向インバータであって、発電装置３３、蓄電池１２から供給される直流の電力を交流の電力に変換し、また、系統から供給される交流の電力を直流の電力に変換する。
連系運転スイッチ２２、２３、自立運転スイッチ２４は、それぞれリレー、トランジスタなどにより構成され、オン／オフ制御される。連系運転スイッチ２２、２３と自立運転スイッチ２４とは、双方が同時にオン（又はオフ）とならないように、同期して切り替えられる。より詳しくは、連系運転スイッチ２２、２３がオンとなるとき、自立運転スイッチ２４は同期してオフとなり、連系運転スイッチ２２、２３がオフとなるとき、自立運転スイッチ２４は同期してオンとなる。連系運転スイッチ２２、２３及び自立運転スイッチ２４の同期制御は、連系運転スイッチ２２、２３への制御信号の配線を自立運転スイッチ２４に分岐させることによりハードウェア的に実現される。なお、スイッチ毎に同一の制御信号に対するオンとオフの状態を区別して設定可能なことはいうまでもない。また、連系運転スイッチ２２、２３及び自立運転スイッチ２４の同期制御は、制御部２５によりソフトウェア的に実現することも可能である。
制御部２５は、例えばマイクロコンピュータで構成され、系統電圧の上昇や停電等の状態等に基づいて、インバータ２１、連系運転スイッチ２２、２３、自立運転スイッチ２４、第１電力変換部２８、及び第２電力変換部２９等の各部の動作を制御する。制御部２５は、連系運転時には連系運転スイッチ２２、２３をオン、自立運転スイッチ２４をオフに切り替え、自立運転時には連系運転スイッチ２２、２３をオフ、自立運転スイッチ２４をオンに切り替える。また、制御部２５は、負荷３２に必要な電力、発電装置３３の供給電力、蓄電池１２の電圧等に応じて電路選択スイッチＳＷを切り替える。制御部２５は、図１のＡ点、Ｂ点、Ｄ点、Ｅ点に設けられる検出器（電力計、電圧センサー等）から検出値を受信することで、それぞれ、系統電圧の上昇や停電等の状態、負荷３２の電力、発電装置３３の供給電力、蓄電池１２の電圧を把握できる。ここで、Ａ点は系統と連系運転スイッチ２２、２３とを接続する配線上の任意の一点である。また、Ｂ点は負荷３２と自立運転スイッチ２４とを接続する配線上の任意の一点である。そして、Ｅ点は蓄電池１２と第１電力変換部２８とを接続する配線上の任意の一点である。
記憶部２６は、パワーコンディショナ２０の処理に必要な情報や、パワーコンディショナ２０の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを記憶している。
負荷３２は、電力を消費する電力負荷であり、例えば家庭内で使用されるエアコン、電子レンジ、テレビ等の各種電器製品や、商工業施設で使用される空調機や照明器具などの機械、照明設備等である。
発電装置３３は、燃料電池又はガス発電機により構成される。燃料電池は、水素を用いて空気中の酸素との化学反応により直流の電力を発電するセルと、その他補機類とを備える。ここで、発電装置３３としての燃料電池は、必ずしもパワーコンディショナ２０との接続を想定して設計されたものではなく、汎用性を有するシステムであってよい。また、ガス発電機は、所定のガスなどを燃料とするガスエンジンで発電するものである。発電装置３３は、例えば電流センサが順潮流（買電方向の電流）を検出する間発電を行ってもよい。
発電装置３３は、発電時には負荷３２の消費電力に追従する負荷追従運転又は所定の定格電力値による定格運転を行うことができる。負荷追従運転時の追従範囲は、例えば２００〜７００Ｗであり、定格運転時の定格電力値は、例えば７００Ｗである。
ここで、本実施形態において、制御部２５は、蓄電池１２が第１電力変換部２８を介してインバータ２１と接続され、かつ発電装置３３が第２電力変換部２９を介してインバータ２１と接続される第１電路と、発電装置３３が第２電力変換部２９を介してインバータ２１と接続され、かつ蓄電池１２が第１電力変換部２８を介して発電装置３３と第２電力変換部２９との中間点に接続される第２電路と、を選択可能である。具体的には、制御部２５は電路選択スイッチＳＷをＳ０側に接続することで第１電路を選択し、電路選択スイッチＳＷをＳ１側に接続することで第２電路を選択できる。そして、本実施形態の電力供給システムでは、第２電路が選択される場合に、蓄電池１２は発電装置３３から供給される電力を高効率に充電可能である。以下に、本実施形態における電力供給システムで、第１電路から第２電路へと切り替える制御について、連系運転時、自立運転時の順に詳細に説明する。
（連系運転時の制御）
図２は、連系運転時の電力供給システムの制御例を示す図である。パワーコンディショナ２０は、連系運転スイッチ２２、２３をオン、自立運転スイッチ２４をオフに制御する。
連系運転時には、太線矢印で示すように、系統よりＡＣ１００Ｖ（あるいは２００Ｖ）が供給されて、負荷３２に給電される。また、パワーコンディショナ２０は、蓄電池１２の充電が完了していない場合、系統からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２を充電できる。本実施形態において、発電装置３３が発電する場合、後述するように充電効率を高めるために、パワーコンディショナ２０は発電装置３３からの電力を用いて蓄電池１２を充電する。そのため、本実施形態では、例えば発電装置３３が発電しない場合等に、蓄電池１２の充電に系統からの電力が用いられる。
ここで、本実施形態の電力供給システムでは、発電装置３３が発電しない場合には第１電路から第２電路への切り替え（すなわち、電路選択スイッチＳＷのＳ０側からＳ１側への接続の切り替え）を行わない。以下では、発電装置３３が発電していること及び定格運転を行うことを前提に、電力供給システムについて説明する。
パワーコンディショナ２０は、発電装置３３が発電して生じた電力を負荷３２に供給する。そして、発電装置３３に余剰電力が生じている場合、余剰電力を第２電路によって蓄電池１２に供給する（蓄電池１２の充電）。ここで、本実施形態において、余剰電力とは、発電装置３３の定格運転での発電電力のうち負荷３２で消費されない電力をいう。第１電路と第２電路とを比較すると、第２電路では第１電力変換部２８は中間リンク部（図２のＣ点）でなく、発電装置３３の出力部分（図２のＤ点）に接続される。そのため、第１電力変換部２８は、中間リンク部の電圧（以下、中間リンク電圧とする）より低い発電装置３３の出力部分の電圧を降圧して蓄電池１２を充電するので、第１電力変換部２８における電力損失を抑えることができる。また、第２電路を用いることで、第２電力変換部２９による中間リンク電圧への昇圧が不要になるので、第２電力変換部２９における電力損失がなくなる。つまり、第２電路によって余剰電力を蓄電池１２に充電することによって、第１電力変換部２８及び第２電力変換部２９における電力損失を抑制し、結果として高い効率で蓄電池１２を充電することができる。
また、パワーコンディショナ２０は、蓄電池１２から電力を負荷３２に供給することもできる（蓄電池１２の放電）。本実施形態において、パワーコンディショナ２０は、蓄電池１２の電圧に応じて第１電路と第２電路とを適切に切り替えることによって、特定部分に熱が集中することを防止する熱分散を行う。蓄電池１２（例えばリチウムイオン電池）の直流電圧は、高圧時と低圧時との差が数十ボルトある。そのため、高圧時と比較して、低圧時には第１電力変換部２８において昇圧する電圧が大きくなり、熱を多く発生する。本実施形態において、パワーコンディショナ２０は、蓄電池１２の電圧について閾値（例えば高圧時の電圧から１０Ｖ低下した電圧等）を設けて、蓄電池１２の電圧が閾値を下回る場合には、第２電路を選択して蓄電池１２からの放電を実行する。第２電路では、蓄電池１２の出力電圧は、第１電力変換部２８及び第２電力変換部２９の２段階で昇圧されることになる。そのため、昇圧により発生する熱が第１電力変換部２８と第２電力変換部２９とで分散されるので、特定部分に熱が集中することを防止して、電力供給システムの信頼性を高めることができる。
（自立運転時の制御）
図３は、自立運転時の電力供給システムの制御例を示す図である。パワーコンディショナ２０は、連系運転スイッチ２２、２３をオフ、自立運転スイッチ２４をオンに制御する。
図２（連系運転時）と比較すると、自立運転時には、系統から電力が負荷３２に供給されない。つまり、負荷３２が消費する電力は、太線矢印で示すように、発電装置３３が発生させる電力及び蓄電池１２が放電する電力で賄う必要がある。そのため、連系運転時に比べて発電装置３３の余剰電力が小さくなる可能性がある。しかし、それ以外は系統からの電力の有無に影響されないため、パワーコンディショナ２０は、第１電路と第２電路との切り替えに関して連系運転時と同じ制御を実行することができる。つまり、自立運転時にも、パワーコンディショナ２０は第１電路と第２電路とを適切に切り替えることで、蓄電池１２の充電時に電力損失を抑制し、蓄電池１２の放電時に熱分散を行うことができる。
ここで、図４を参照して、発電装置３３の余剰電力と、蓄電池１２の充電との関係について説明する。図４の横軸は蓄電池１２の電圧を示し、図４の縦軸は蓄電池１２の電流を示す。本実施形態において、蓄電池１２（例えばリチウムイオン電池）は、一般に定電圧定電流充電（ＣＶＣＣ）方式によって充電を行う。ＣＶＣＣ方式は、蓄電池１２の電圧が低い状態では定電流充電を行い、蓄電池１２の電圧が予め設定された電圧に達すると定電圧を保つように電流を制御する定電圧充電に切り替える。図４における太い実線は蓄電池１２の充電カーブである。充電カーブにおいてＣＣ区間は定電流充電を、ＣＶ区間は定電圧充電を示している。
図４の点線であるＣＬは発電装置３３の余剰電力を示す。また、図４の右上の点線であるＣＬ０は発電装置３３の（負荷３２への供給や意図的な発電電力の調整を考慮しない場合の）発電電力を示す。図４のＣＬ、ＣＬ０は、電圧が高くなれば電流が小さくなる、又は電圧が低くなれば電流が大きくなる、との特性を示すものである。発電装置３３はＣＬ０に従う電力を発電するが、例えば負荷３２への供給によって一部の電力が減る。そのため、蓄電池１２に充電可能な余剰電力は図４のＣＬに示すようになる（図４の矢印）。ここで、蓄電池１２は余剰電力によって充電されるので、充電電流及び充電電圧は、図４のＣＬ、縦軸及び横軸で囲まれる範囲内でのみ可変である。言い換えると、充電電流及び充電電圧を乗じた充電電力が、図４のＣＬ（余剰電力）を超えることはできない。したがって、図４に示されるように、充電カーブにおいてＣＰ区間（電力が一定の区間、つまり定電力区間）が生じる。本実施形態において、パワーコンディショナ２０は、単純に定電流充電と定電圧充電とを切り替えるのではなく、発電装置３３の余剰電力を適切に把握してＣＰ区間では充電電流及び充電電圧を適切に変更する必要がある。
ここで、自立運転時には、連系運転時よりも余剰電力が小さくなる可能性があるため、ＣＰ区間が大きくなる可能性がある。つまり、自立運転時には、とり得る充電電流及び充電電圧の範囲が狭まり、連系運転時よりもＣＣ区間及びＣＶ区間が短くなる可能性がある。しかし、上述のように、第１電路から第２電路へと切り替える制御については連系運転時と同じである。
なお、別の見方をすると、ＣＰ区間が存在することでＣＣ区間が長くなりにくくする、すなわち急速充電が実行されないようにする効果が生じるとも考えられる。そのため、蓄電池１２の充電時間は長くなるが、制御部２５は、蓄電池１２を長寿命化するためにＣＰ区間を意図的に長くしてもよい。例えば、制御部２５は、意図的な発電電力の調整によって余剰電力を小さくし、ＣＰ区間を意図的に長くして、蓄電池１２の長寿命化を図ることが可能である。
（電力供給システムの制御方法）
図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、それぞれ、蓄電池１２の放電時、充電時の電力供給システムの制御方法を説明するフローチャートである。以下、蓄電池１２の放電時、充電時の順に説明する。
（放電時）
以下、図５（Ａ）を参照して放電時の電力供給システムの制御方法について説明する。制御部２５は、電路選択スイッチＳＷをＳ０側に接続して第１電路を選択する（ステップＳ２）。そして、制御部２５は、負荷３２が必要とする電力を測定する（ステップＳ４）。制御部２５は、例えば図１のＢ点に設けられる検出器から検出値を受信することで負荷３２の電力を把握できる。
制御部２５は、第２電力変換部２９は負荷３２の電力を扱えるか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、第２電路が選択される場合、第２電力変換部２９は発電装置３３だけでなく第１電力変換部２８からの出力電圧も受け取り、昇圧して負荷３２に供給する必要がある。そのため、制御部２５は、負荷３２の電力が、第２電力変換部２９の例えば最大定格を超えることがないことを確認する。制御部２５は、第２電力変換部２９が負荷３２の電力を扱えないと判定するならば（ステップＳ６のＮｏ）、ステップＳ４の処理に戻る。一方、制御部２５は、第２電力変換部２９が負荷３２の電力を扱えるならば（ステップＳ６のＹｅｓ）、ステップＳ８の処理に進む。
制御部２５は、蓄電池１２の電圧が閾値を下回るか否かを判定する（ステップＳ８）。制御部２５は、例えば図１のＥ点に設けられる電圧センサから検出値を受信することで蓄電池１２の電圧を把握できる。制御部２５は、蓄電池１２の電圧が閾値を下回らなければ（ステップＳ８のＮｏ）、第１電力変換部２８の昇圧で生じる熱は熱分散が必要ではないため、第１電路の選択を維持してステップＳ４の処理に戻る。一方、制御部２５は、蓄電池１２の電圧が閾値を下回れば（ステップＳ８のＹｅｓ）、電路選択スイッチＳＷをＳ１側に接続して第２電路を選択する（ステップＳ１０）。
なお、制御部２５は、第１電路を選択したときの第１電力変換部２８からの出力電圧（本発明の第１出力電圧に対応）と、第２電路を選択したときの第１電力変換部２８からの出力電圧（本発明の第２出力電圧に対応）とが異なるように制御する。つまり、本実施形態において、制御部２５は、選択する経路によって第１電力変換部２８の昇圧比を変える必要がある。特に、制御部２５は、第２電路を選択した場合に、発電装置３３からの出力電圧（本発明の第３出力電圧）と第１電力変換部２８からの出力電圧との電圧の整合をとるように、第１電力変換部の昇圧比を制御する。
（充電時）
以下、図５（Ｂ）を参照して充電時の電力供給システムの制御方法について説明する。制御部２５は、電路選択スイッチＳＷをＳ０側に接続する（ステップＳ１２）。そして、制御部２５は、負荷３２が必要とする電力を測定する（ステップＳ１４）。
その後、制御部２５は、発電装置３３が発生させる電力を測定する（ステップＳ１６）。制御部２５は、例えば図１のＤ点に設けられる検出器から検出値を受信することで発電装置３３の電力を把握できる。
制御部２５は、発電装置３３の電力は負荷３２の電力以上か否かを判定する（ステップＳ１８）。制御部２５は、発電装置３３の電力が負荷３２の電力以上でない場合（ステップＳ１８のＮｏ）、つまり余剰電力がない場合には、発電装置３３の電力で蓄電池１２を充電できないのでステップＳ１４の処理に戻る。一方、制御部２５は、発電装置３３の電力が負荷３２の電力以上である場合（ステップＳ１８のＹｅｓ）、つまり余剰電力がある場合にはステップＳ２０に進む。
制御部２５は、発電装置３３から余剰電力が生じる場合、蓄電池１２が現実的な予め設定された時間（例えば数時間）内に充電可能か否かを判定する（ステップＳ２０）。このとき、制御部２５は、図４に示した蓄電池１２の充電カーブを演算で求めて、充電にかかる予想時間を算出してもよい。例えば、制御部２５は、図４のＣＬをステップＳ１８で得られた余剰電力に対応させて更新し、充電カーブのＣＰ区間を求める。ＣＰ区間では、ＣＣ区間よりも充電電流が減少するため充電時間が長くなる。そこで、ＣＰ区間がゼロの場合（ＣＣ区間からＣＰ区間を経ずにＣＶ区間に移行する急速充電の場合）を基準として、求められたＣＰ区間に応じた充電時間の遅延を加えることで、充電にかかる予想時間を算出できる。制御部２５は、予め設定された時間内に充電可能でない場合（ステップＳ２０のＮｏ）、ステップＳ１４の処理に戻る。一方、制御部２５は、予め設定された時間内に充電可能である場合（ステップＳ２０のＹｅｓ）、電路選択スイッチＳＷをＳ１側に接続して第２電路を選択する（ステップＳ２２）。第２電路が選択されることで、余剰電力を蓄電池１２に充電する場合に、第１電力変換部２８及び第２電力変換部２９における電力損失を抑制し、結果として高い効率で蓄電池１２を充電することができる。
このように、本実施形態の電力制御装置及び電力供給システムによれば、第１電路を第２電路に適切に切り替えることで、発電装置３３から蓄電池１２に充電を行う際の電力損失を抑制でき、蓄電池１２の放電の際には熱分散を行うことができる。
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
例えば、本実施形態の電力供給システムの制御方法では、予め設定された時間内に充電可能でない場合（ステップＳ２０のＮｏ）、ステップＳ１４の処理に戻って負荷の電力減少を待つが、一連の処理を終了してもよい。
本開示内容の制御は、プログラム命令を実行可能なコンピュータシステムその他のハードウェアによって実行される、一連の動作として示される。コンピュータシステムその他のハードウェアには、例えば、汎用コンピュータ、PC(パーソナルコンピュータ)、専用コンピュータ、ワークステーション、又はその他のプログラム可能なデータ処理装置が含まれる。各実施形態では、種々の動作は、プログラム命令(ソフトウェア)で実装された専用回路(例えば、特定機能を実行するために相互接続された個別の論理ゲート)や、一以上のプロセッサによって実行される論理ブロックやプログラムモジュール等によって実行されることに留意されたい。論理ブロックやプログラムモジュール等を実行する一以上のプロセッサには、例えば、一以上のマイクロプロセッサ、CPU(中央演算処理ユニット)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、コントローラ、マイクロコントローラ、電子機器、ここに記載する機能を実行可能に設計されたその他の装置及び／又はこれらいずれかの組合せが含まれる。ここに示す実施形態は、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード又はこれらいずれかの組合せによって実装される。
１２ 蓄電池
２０ パワーコンディショナ（電力制御装置）
２１ インバータ
２２，２３ 連系運転スイッチ
２４ 自立運転スイッチ
２５ 制御部
２６ 記憶部
２８ 第１電力変換部（ＤＣ／ＤＣ変換部）
２９ 第２電力変換部（ＤＣ／ＤＣ変換部）
３２ 負荷
３３ 発電装置（燃料電池又はガス発電機）

Claims (11)

  1. 蓄電池と発電装置との接続を制御する電力制御装置であって、
    前記蓄電池が第１電力変換部を介してインバータと接続され、かつ前記発電装置が第２電力変換部を介して前記インバータと接続される第１電路と、
    前記発電装置が前記第２電力変換部を介して前記インバータと接続され、かつ前記蓄電池が前記第１電力変換部を介して前記発電装置と前記第２電力変換部との中間点に接続される第２電路と、を選択可能な制御部を備え、
    前記制御部は、前記発電装置から余剰電力が生じる場合に、前記第２電路を選択して、前記余剰電力によって前記蓄電池を充電させることを特徴とする、電力制御装置。
  2. 前記制御部は、前記蓄電池の電圧が閾値以上のときには前記第１電路を選択し、前記蓄電池の電圧が前記閾値を下回るときには前記第２電路を選択して、前記蓄電池を放電させる、請求項１に記載の電力制御装置。
  3. 前記制御部は、前記第１電路を選択したときの前記第１電力変換部からの第１出力電圧と、前記第２電路を選択したときの前記第１電力変換部からの第２出力電圧とが異なるように制御する、請求項２に記載の電力制御装置。
  4. 前記制御部は、前記第２電路を選択した場合に、前記発電装置からの第３出力電圧と前記第２出力電圧との電圧の整合をとるように前記第１電力変換部の昇圧比を制御する、請求項３に記載の電力制御装置。
  5. 前記制御部は、前記蓄電池の電力が一定となる区間に基づき前記蓄電池の充電にかかる予想時間を算出し、該予想時間が予め設定された時間内である場合に、前記余剰電力によって前記蓄電池を充電させる、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力制御装置。
  6. 蓄電池、発電装置、及び前記蓄電池と前記発電装置との接続を制御する電力制御装置を備える電力供給システムであって、
    前記電力制御装置は、
    前記蓄電池が第１電力変換部を介してインバータと接続され、かつ前記発電装置が第２電力変換部を介して前記インバータと接続される第１電路と、
    前記発電装置が前記第２電力変換部を介して前記インバータと接続され、かつ前記蓄電池が前記第１電力変換部を介して前記発電装置及び前記第２電力変換部と接続される第２電路と、を選択可能な制御部を備え、
    前記制御部は、前記発電装置から余剰電力が生じる場合に、前記第２電路を選択して、前記余剰電力によって前記蓄電池を充電させることを特徴とする、電力供給システム。
  7. 前記制御部は、前記蓄電池の電力が一定となる区間に基づき前記蓄電池の充電にかかる予想時間を算出し、該予想時間が予め設定された時間内である場合に、前記余剰電力によって前記蓄電池を充電させる、請求項６に記載の電力供給システム。
  8. 前記制御部は、前記発電装置の発電電力を調整して前記余剰電力を小さくし、前記蓄電池の電力が一定となる区間を長くする、請求項６に記載の電力供給システム。
  9. 蓄電池、発電装置、及び前記蓄電池と前記発電装置との接続を制御する電力制御装置を備える電力供給システムの制御方法であって、
    前記電力制御装置は、前記蓄電池が第１電力変換部を介してインバータと接続され、かつ前記発電装置が第２電力変換部を介して前記インバータと接続される第１電路と、前記発電装置が前記第２電力変換部を介して前記インバータと接続され、かつ前記蓄電池が前記第１電力変換部を介して前記発電装置及び前記第２電力変換部と接続される第２電路と、を選択可能であり、
    前記発電装置から余剰電力が生じる場合に、前記第２電路を選択するステップと、
    前記余剰電力によって前記蓄電池を充電させるステップと、
    を含むことを特徴とする、電力供給システムの制御方法。
  10. 前記蓄電池の電力が一定となる区間に基づき前記蓄電池の充電に係る予想時間を算出するステップをさらに含み、
    前記充電するステップにおいて、前記予想時間が予め設定された時間内である場合に、前記余剰電力によって前記蓄電池を充電させる、請求項９に記載の電力供給システムの制御方法。
  11. 前記発電装置の発電電力を調整して前記余剰電力を小さくし、前記蓄電池の電力が一定となる区間を長くするステップをさらに含む請求項９に記載の電力供給システムの制御方法。
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