JP2015201992A - 電力供給システム - Google Patents

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Abstract

【課題】蓄電装置を用いて交流線の電力品質を維持する電力品質制御を行いながら蓄電装置への充電も行うことができる電力供給システムを提供する。【解決手段】電力供給システムが備える制御装置Cは、自立インバータ装置5に対して電力品質制御を行わせ、連繋インバータ装置9に対して電力融通制御及び第1充電制御を行わせ、第1充電制御として、一つの蓄電装置4に対して第1相互接続線3aを用いて接続されている連繋インバータ装置9に対して、一つの蓄電装置4への目標充電電力を、第2相互接続線3bから第1相互接続線3aへと供給させて一つの蓄電装置4への充電を行わせる。制御装置Cは、第1充電制御が行われていないとき、その自己システム10の蓄電装置4を用いて電力品質制御を行わせ、第1充電制御が行われているとき、渡り線11で接続されている他の自己システム10の蓄電装置4を用いて電力品質制御を行わせる。【選択図】図1

Description

本発明は、複数の電力需要者が接続されている交流線と、蓄電装置と、蓄電装置と交流線との間を自己接続線を用いて接続する自立インバータ装置とを有する自己システムを複数個備え、複数個の自己システムが電気的に直列接続されるように、一つの自己システムが有する蓄電装置と他の一つの自己システムが有する交流線との間を相互接続線を用いて接続する連繋インバータ装置を自己システム同士の間に備える電力供給システムに関する。
従来から、複数の電力需要者が接続されている交流線と、蓄電装置と、その蓄電装置と交流線とを接続する自立インバータ装置とを有する自己システムを複数個備えるような電力供給システムが提案されている。例えば、特許文献1(国際公開第2010/103650号)に記載の電力供給システムは、複数個の自己システムが電気的に直列接続されるように、一つの自己システムが有する蓄電装置と他の一つの自己システムが有する交流線とを接続する連繋インバータ装置を自己システム同士の間に備えている。更に、複数個の自己システムのそれぞれの自立インバータ装置を、交流線での電力の電圧が目標電圧となるように及び交流線での電力の周波数が蓄電装置の蓄電量に応じて決定する目標周波数となるように動作させ、及び、一つの連繋インバータ装置を介して電気的に接続されている二つの自己システムに関して、目標周波数の高い方の自己システムから目標周波数の低い方の自己システムへ電力を供給するように連繋インバータ装置の動作を制御している。つまり、各自己システムの交流線での電力の周波数は蓄電装置の蓄電量を反映した値となっているので、連繋インバータ装置は、電気的に接続されている二つの自己システムに関して、各交流線の周波数を検出するだけで、何れの自己システムの蓄電装置の蓄電量が多いのかを知ることができる。そして、その検出した周波数の値の大小に応じて、各自己システム間で電力の融通を行うことで、各自己システムの蓄電装置の蓄電量の均等化を図ることができる。
国際公開第2010/103650号
上述した従来の電力供給システムでは、自立インバータ装置は、交流線での電力の電圧及び周波数を所定の値とするために蓄電装置を用いている。つまり、自立インバータ装置が交流線での電力の電圧及び周波数を所定の値に制御している間、蓄電装置から交流線へ自立インバータ装置を介して電流が流れ出すことや、交流線から蓄電装置へ自立インバータ装置を介して電流が流れ込むことなどが発生する。
従来の電力供給システムでは、このような電力品質制御のために常時利用されている蓄電装置に対して、どのような充電を行えば良いのかは不明であった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電装置を用いて交流線の電力品質を維持する電力品質制御を行いながら蓄電装置への充電も行うことができる電力供給システムを提供する点にある。
上記目的を達成するための本発明に係る電力供給システムの特徴構成は、複数の電力需要者が接続されている交流線と、蓄電装置と、前記蓄電装置と前記交流線との間を自己接続線を用いて接続する自立インバータ装置とを有する自己システムを複数個備え、
複数個の前記自己システムが電気的に直列接続されるように、一方の前記自己システムが有する前記蓄電装置と他方の前記自己システムが有する前記交流線との間を相互接続線を用いて接続する連繋インバータ装置を前記自己システム同士の間に備える電力供給システムであって、
前記相互接続線は、前記連繋インバータ装置と前記蓄電装置とを接続するための第1相互接続線と、前記連繋インバータ装置と前記交流線とを接続するための第2相互接続線とで構成され、
前記自立インバータ装置に対して電力品質制御を行わせ、前記連繋インバータ装置に対して電力融通制御及び第1充電制御を行わせる制御装置を備え、
前記自立インバータ装置には、他の前記自己システムが有する他の前記蓄電装置が渡り線で接続され、
前記制御装置は、
前記第1充電制御として、一つの前記自己システムが有する一つの前記蓄電装置への充電開始条件が満たされたと判定すると、当該一つの蓄電装置に対して前記第1相互接続線を用いて接続されている前記連繋インバータ装置に対して、前記一つの蓄電装置への目標充電電力を、前記第2相互接続線から前記第1相互接続線へと供給させて前記一つの蓄電装置への充電を行わせ、
前記電力品質制御として、前記一つの自己システムにおいて前記一つの蓄電装置へ充電を行うための前記第1充電制御が行われていないとき、前記一つの自己システムが有する一つの前記自立インバータ装置に対して、前記一つの自己システムが有する前記一つの蓄電装置を用いて、前記一つの自己システムが有する一つの前記交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び前記一つの交流線での電力の周波数を前記一つの蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせ、及び、前記一つの自己システムにおいて前記一つの蓄電装置へ充電を行うための前記第1充電制御が行われているとき、前記一つの自己システムが有する前記一つの自立インバータ装置に対して、前記一つの自立インバータ装置が前記渡り線を用いて接続されている前記他の自己システムが備える前記他の蓄電装置を用いて、前記一つの自己システムが有する前記一つの交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び前記一つの交流線での電力の周波数を前記一つの蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせ、並びに、
前記電力融通制御として、前記相互接続線を用いて互いに接続されている特定の前記自己システムと別の前記自己システムとの間で当該相互接続線を用いて電力を融通するとき、当該相互接続線を構成する前記第1相互接続線と前記第2相互接続線との間に設けられる前記連繋インバータ装置に対して、当該特定の自己システム及び当該別の自己システムのそれぞれにおける前記交流線での前記目標周波数に基づいて、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に大きい自己システムから、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に小さい自己システムへと電力を融通させるように構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、自立インバータ装置が電力品質制御を行うことで、交流線の電力の電圧及び周波数を所定の値に制御することができる。特に、電力品質制御では、交流線の電力の周波数が、蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数となるように制御される。つまり、各自己システムの交流線での電力の周波数(目標周波数)には、蓄電装置の蓄電量に関する情報が与えられていることになる。その結果、蓄電装置の蓄電量が相対的に大きい自己システムから蓄電装置の蓄電量が相対的に小さい自己システムへ電力を融通させるための電力融通制御を行うとき、それぞれの自己システムの交流線での電力の周波数を見るだけで、何れの自己システムの蓄電装置の蓄電量が大きいのかを容易に判別できる。
更に、制御装置は、自己システムが有する蓄電装置へ充電を行うための第1充電制御が行われていないとき、その蓄電装置を用いて、交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び交流線での電力の周波数をその蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする電力品質制御を行わせる。これに対して、自己システムが有する蓄電装置へ充電を行うための第1充電制御が行われているとき、その蓄電装置を用いず、自立インバータ装置が渡り線で接続されている別の自己システムが有する蓄電装置を用いて、交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び交流線での電力の周波数をその蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする電力品質制御を行わせる。つまり、制御装置は、自己システムが有する蓄電装置へ充電を行うための第1充電制御が行われているときと行われていないときとで、その自己システムの自立インバータが電力品質制御のために用いる蓄電装置を異ならせる。このようにすることで、一つの自己システムにおいて、蓄電装置への目標充電電力の充電(第1充電制御)と、その自己システムが有する電力線の電力品質制御とを共に実施することができる。
本発明に係る電力供給システムの別の特徴構成は、複数の電力需要者が接続されている交流線と、蓄電装置と、前記蓄電装置と前記交流線との間を自己接続線を用いて接続する自立インバータ装置とを有する自己システムを複数個備え、
複数個の前記自己システムが電気的に直列接続されるように、一方の前記自己システムが有する前記蓄電装置と他方の前記自己システムが有する前記交流線との間を相互接続線を用いて接続する連繋インバータ装置を前記自己システム同士の間に備える電力供給システムであって、
前記相互接続線は、前記連繋インバータ装置と前記蓄電装置とを接続するための第1相互接続線と、前記連繋インバータ装置と前記交流線とを接続するための第2相互接続線とで構成され、
複数個の前記自己システムのうちの一つの前記自己システムが有する一つの前記蓄電装置と外部の電力系統との間を外部接続線を用いて接続する充電用インバータ装置と、
前記自立インバータ装置に対して電力品質制御を行わせ、及び、前記連繋インバータ装置に対して電力融通制御を行わせ、及び、前記充電用インバータ装置に対して第2充電制御を行わせる制御装置とを備え、
前記外部接続線は、前記充電用インバータ装置と前記電力系統とを接続するための第1外部接続線と、前記充電用インバータ装置と前記一つの蓄電装置とを接続するための第2外部接続線とで構成され、
前記自立インバータ装置には、他の前記自己システムが有する他の前記蓄電装置が渡り線で接続され、
前記制御装置は、
前記第2充電制御として、前記充電用インバータ装置に対して前記第2外部接続線を用いて接続されている前記一つの蓄電装置への充電開始条件が満たされたと判定すると、前記充電用インバータ装置に対して、前記一つの蓄電装置への目標充電電力を、前記第1外部接続線から前記第2外部接続線へと供給させて前記一つの蓄電装置への充電を行わせ、
前記電力品質制御として、前記一つの自己システムにおいて前記一つの蓄電装置へ充電を行うための前記第2充電制御が行われていないとき、前記一つの自己システムが有する一つの前記自立インバータ装置に対して、前記一つの自己システムが有する前記一つの蓄電装置を用いて、前記一つの自己システムが有する一つの前記交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び前記一つの交流線での電力の周波数を前記一つの蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせ、及び、前記一つの自己システムにおいて前記一つの蓄電装置へ充電を行うための前記第2充電制御が行われているとき、前記一つの自己システムが有する前記一つの自立インバータ装置に対して、前記一つの自立インバータ装置が前記渡り線を用いて接続されている前記他の自己システムが備える前記他の蓄電装置を用いて、前記一つの自己システムが有する前記一つの交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び前記一つの交流線での電力の周波数を前記一つの蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせ、並びに、
前記電力融通制御として、前記相互接続線を用いて互いに接続されている特定の前記自己システムと別の前記自己システムとの間で当該相互接続線を用いて電力を融通するとき、当該相互接続線を構成する前記第1相互接続線と前記第2相互接続線との間に設けられる前記連繋インバータ装置に対して、当該特定の自己システム及び当該別の自己システムのそれぞれにおける前記交流線での前記目標周波数に基づいて、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に大きい自己システムから、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に小さい自己システムへと電力を融通させるように構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、自立インバータ装置が電力品質制御を行うことで、交流線の電力の電圧及び周波数を所定の値に制御することができる。特に、電力品質制御では、交流線の電力の周波数が、蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数となるように制御される。つまり、各自己システムの交流線での電力の周波数(目標周波数)には、蓄電装置の蓄電量に関する情報が与えられていることになる。その結果、蓄電装置の蓄電量が相対的に大きい自己システムから蓄電装置の蓄電量が相対的に小さい自己システムへ電力を融通させるための電力融通制御を行うとき、それぞれの自己システムの交流線での電力の周波数を見るだけで、何れの自己システムの蓄電装置の蓄電量が大きいのかを容易に判別できる。
更に、制御装置は、自己システムが有する蓄電装置へ充電を行うための第2充電制御が行われていないとき、その蓄電装置を用いて、交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び交流線での電力の周波数をその蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする電力品質制御を行わせる。これに対して、自己システムが有する蓄電装置へ充電を行うための第2充電制御が行われているとき、その蓄電装置を用いず、自立インバータ装置が渡り線で接続されている別の自己システムが有する蓄電装置を用いて、交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び交流線での電力の周波数をその蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする電力品質制御を行わせる。つまり、制御装置は、自己システムが有する蓄電装置へ充電を行うための第2充電制御が行われているときと行われていないときとで、その自己システムの自立インバータが電力品質制御のために用いる蓄電装置を異ならせる。このようにすることで、一つの自己システムにおいて、蓄電装置への目標充電電力の充電(第2充電制御)と、その自己システムが有する電力線の電力品質制御とを共に実施することができる。
本発明に係る電力供給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記蓄電装置を構成する複数のセルによる合計電圧が基準電圧未満のとき、前記蓄電装置への前記目標充電電力を、前記合計電圧と一定の基準電流との積によって導出する定電流充電を行い、前記合計電圧が前記基準電圧以上のとき、前記蓄電装置への前記目標充電電力を、前記基準電圧と目標充電電流との積によって導出する定電圧充電を行い、前記目標充電電流を、前記一定の基準電流を初期値とし、時間経過と共に電流を減少させる電流曲線によって決定し、前記電流曲線を、前記蓄電装置を構成するセルの劣化度合い及び温度の少なくとも何れか一方に基づいて決定する点にある。
上記特徴構成によれば、複数のセルによる合計電圧が基準電圧未満である状態、即ち、複数のセルによる合計の蓄電量が相対的に小さい状態では、相対的に大きな一定の基準電流を流すという定電流充電を行うことで、急速に充電を行うことができる。これに対して、複数のセルによる合計電圧が基準電圧以上である状態、即ち、複数のセルによる合計の蓄電量が相対的に大きい状態では、上記基準電流を初期値として時間経過と共に電流を減少させるという定電圧充電を行うことで、過充電を抑制できる。
更に、電流曲線は、実際のセルの劣化度合い、及び、セルの劣化の進行し易さに関係するセルの温度の少なくとも何れか一方に応じて決定されるので、充電時におけるセルの劣化を抑制するような設定が可能となる。
本発明に係る電力供給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記蓄電装置を構成する複数のセルのセル電圧のうちの最高セル電圧と目標充電電流との関係式に基づいて、現在の前記最高セル電圧に対応する目標充電電流を決定し、当該目標充電電流と前記蓄電装置を構成する複数のセルによる合計電圧との積を、前記蓄電装置への前記目標充電電力として導出し、前記関係式では、前記最高セル電圧が高くなるほど、前記目標充電電流が小さくなる関係が設定されている点にある。
上記特徴構成によれば、目標充電電流と複数のセルによる合計電圧との積を目標充電電力とするとき、その目標充電電流は、最高セル電圧が高くなるほど目標充電電流が小さくなる関係が設定されている関係式に従って決定される。つまり、複数のセルのうち、セル電圧が最高となっているセル(最高セル電圧のセル)は、蓄電量が最大となっているセルであるので、そのセルに対する過充電の抑制を目的にしながら、全セルに対して充電が行われる。
本発明に係る電力供給システムの更に別の特徴構成は、前記蓄電装置は、複数のセルユニットによって構成され、前記セルユニットは、セル本体部、及び、当該セル本体部と並列接続されて、前記セルユニットに流れる電流のうち、前記セル本体部をバイパスして流すバイパス電流の量を調節するバイパス回路部を有し、前記制御装置は、前記蓄電装置への前記目標充電電力の充電を行わせるとき、前記セル本体部の蓄電量が基準蓄電量未満のとき、仮充電電流としての一定の基準電流が定められ、且つ、前記セル本体部の蓄電量が前記基準蓄電量以上のとき、前記セル本体部の蓄電量が大きくなるにつれて小さくなる仮充電電流が定められている関係式を用いて、前記複数のセルユニット毎に前記セル本体部の蓄電量に応じた仮充電電流を決定し、前記複数のセルユニット毎の前記仮充電電流のうちの最も小さい仮充電電流に、前記バイパス電流の上限値である上限バイパス電流を加算して導出される第1の仮目標充電電流と、前記複数のセルユニット毎の前記仮充電電流のうちの最も大きい仮充電電流である第2の仮目標充電電流とを比較して、両者のうちの小さい方の前記仮目標充電電流を前記複数のセルユニット毎に流す目標充電電流として決定し、前記複数のセルユニット毎に前記目標充電電流を供給すると共に、前記複数のセルユニットのそれぞれでは、前記セルユニットに供給される前記目標充電電流のうち、前記セル本体部の蓄電量に応じて決定される前記仮充電電流を上回る分の電流を前記バイパス回路部に流し、その他の分の電流を前記セル本体部に流し、前記蓄電装置を構成する前記複数のセルユニット毎に流す前記目標充電電流の合計である合計電流と前記蓄電装置を構成する前記複数のセルユニットによる合計電圧との積を前記目標充電電力とするように構成されている点にある。
蓄電装置が有する複数のセル本体部での蓄電量にアンバランスが生じている場合、例えば、蓄電量が相対的に大きいセル本体部には相対的に小さい充電電流を流し、蓄電量が相対的に小さいセル本体部には相対的に大きい充電電流を流すことが、そのアンバランスを解消するために好ましい。
そこで、本特徴構成では、セルユニットには、セル本体部と並列接続されて、そのセルユニットに流れる電流のうち、セル本体部をバイパスして流すバイパス電流の量を調節するバイパス回路部を設けている。つまり、セルユニットに流れる目標充電電流の少なくとも一部をバイパス回路部に流すことができるので、複数のセルユニットのそれぞれに流す目標充電電流は同じであっても、各セルユニット内でそのセル本体部に流す充電電流を異ならせることができる。
更に、セル本体部の蓄電量に応じた仮充電電流を決定した上で、複数のセルユニット毎の仮充電電流のうちの最も小さい仮充電電流に上限バイパス電流を加算して導出される第1の仮目標充電電流と、複数のセルユニット毎の仮充電電流のうちの最も大きい仮充電電流である第2の仮目標充電電流とを比較して、両者のうちの小さい方の仮目標充電電流を複数のセルユニット毎に流す目標充電電流として決定している。つまり、各セルユニットに供給される目標充電電流は、最大でも、自身にとっての仮充電電流と上限バイパス電流との和であるので、バイパス回路部に上限バイパス電流を上回る電流を流さないようにでき、且つ、セル本体部に自身にとっての仮充電電流を上回る電流を流さないようにできる。
本発明に係る電力供給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、設定時刻に到達すると前記充電開始条件が満たされたと判定する点にある。
上記特徴構成によれば、設定時刻において定期的に充電開始条件が満たされたと判定して、蓄電装置の充電を行うことができる。例えば、1日の中で電力需要が増大する時間帯の前に上記設定時刻を設定しておけば、電力需要が増大する時間帯に先立って充電開始条件が満たされたと判定されて、蓄電装置への蓄電が行われる。その結果、電力需要が増大する時間帯に先立って、電力需要者に対する電力の供給余力を大きくしておくことができる。
本発明に係る電力供給システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記蓄電装置の蓄電量が下限蓄電量未満になると前記充電開始条件が満たされたと判定する点にある。
上記特徴構成によれば、蓄電装置の蓄電量が下限蓄電量未満になったタイミング、即ち、蓄電装置から電力需要者に対する電力の供給余力が低下したタイミングで充電開始条件が満たされたと判定して、蓄電装置への充電を行うことができる。
第1実施形態の電力供給システムの構成を示す図である。 蓄電装置の概略的な構造を示す図である。 目標充電電力の例を示すグラフである。 蓄電装置を構成する複数のセルのセル電圧のうちの最高セル電圧と目標充電電流との関係式の例を示すグラフである。 蓄電装置の概略的な構造を示す図である。 セル本体部の電圧(セル電圧)と仮充電電流との関係式の例を示すグラフである。 セルユニットに流す目標充電電流と、セル本体部に流す電流と、バイパス回路部に流す電流とを模式的に示す図である。 セルユニットに流す目標充電電流を決定する手法を説明する図である。 第4実施形態の電力供給システムの構成を示す図である。
<第1実施形態>
以下に図面を参照して第1実施形態の電力供給システムの構成について説明する。
図1は、第1実施形態の電力供給システムの構成を示す図である。この電力供給システムは、複数の電力需要者Dが接続されている交流線1と、蓄電装置4と、蓄電装置4と交流線1との間を自己接続線2を用いて接続する自立インバータ装置5とを有する自己システム10を複数個備え、複数個の自己システム10が電気的に直列接続されるように、一つの自己システム10が有する蓄電装置4と他の一つの自己システム10が有する交流線1との間を相互接続線3を用いて接続する連繋インバータ装置9を自己システム10同士の間に備える。自己接続線2は、自立インバータ装置5と蓄電装置4とを接続するための第1自己接続線2a(2)と、自立インバータ装置5と交流線1とを接続するための第2自己接続線2b(2)とで構成される。相互接続線3は、連繋インバータ装置9と蓄電装置4とを接続するための第1相互接続線3a(3)と、連繋インバータ装置9と交流線1とを接続するための第2相互接続線3b(3)とで構成される。各自己システム10が有する自立インバータ装置5には、他の自己システム10が有する他の蓄電装置4が渡り線11で接続されている。また、電力供給システムは、自立インバータ装置5に対して電力品質制御を行わせ、連繋インバータ装置9に対して電力融通制御及び第1充電制御を行わせる制御装置Cを備える。
図1では、自己システム10A(10)と自己システム10B(10)と自己システム10C(10)という三つの自己システム10が連繋インバータ装置9を介して接続されている状態を例示しているが、電力供給システムが備える自己システム10の数に制限は無い。
電力需要者Dは、交流線1から供給される電力を消費する電力消費装置6を有する。或いは、電力需要者Dは、電力消費装置6に加えて、発電装置7を有してもよい。電力消費装置6としては、例えば照明装置や空調装置などの一般的な装置だけでなく、その動作のために電力を消費する様々な装置を利用できる。発電装置7としては、太陽光や風力などの自然エネルギを利用して発電する太陽光発電装置や風力発電装置や、燃料を利用して発電する燃料電池などの様々な装置を利用できる。尚、図1に示すように、自己システム10において、交流線1に発電装置7が単体で接続される場合もある。また、交流線1に接続される電力需要者Dの数や、その電力需要者Dが備える電力消費装置6や発電装置7の数や組み合わせは図示した例に限定されない。
蓄電装置4は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などの蓄電池(化学電池)を利用できる。
自立インバータ装置5及び連繋インバータ装置9は、入力される電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して出力できる電力変換装置である。例えば、自立インバータ装置5及び連繋インバータ装置9は、半導体スイッチング素子などを有する回路部(図示せず)、及び、その半導体スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御部(図示せず)などで構成される。そして、それらの半導体スイッチング素子のオン・オフが切り換えられることで、入力電力から出力電力への電力変換動作が行われる。
制御装置Cは、上記自立インバータ装置5及び上記連繋インバータ装置9の動作を制御可能な装置である。例えば、制御装置Cは、情報の入出力機能及び記憶機能及び演算処理機能などを有する装置である。尚、制御装置Cの機能は、自立インバータ装置5及び連繋インバータ装置9の夫々が有する制御部(図示せず)の何れか一つがマスター制御部として機能し、他の制御部がマスター制御部と情報通信を行いながらスレーブ制御部として機能することにより実現することができる。或いは、制御装置Cの機能は、自立インバータ装置5及び連繋インバータ装置9の夫々が有する制御部(図示せず)とは別に設けられ、それらの制御部と情報通信可能に構成されるマスター制御部によって実現することができる。
そして、制御装置Cは、それぞれの自己システム10内での電力品質制御と、複数の自己システム10の間での電力融通制御とを行う。電力品質制御は、自己システム10の交流線1での電力の品質を一定に保つことを目的とする制御である。電力融通制御は、各自己システム10の蓄電装置4の蓄電量の均等化を目的とする制御である。
電力品質制御について補足すると、交流線1の電力は、電力需要者Dの電力消費装置6によって消費されるが、電力消費装置6は、通常、この電力供給システムとは別の外部の商用電力系統から供給される電力によって動作することを前提としている。つまり、電力消費装置6は、商用電力系統から供給される電力の周波数に応じて動作するように設計されている。そのため、電力消費装置6に対して供給される電力の周波数が異なれば、厳密にはそれらの装置の動作も異なってしまう。従って、それぞれの自己システム10の交流線1での電力の周波数を所定範囲内に保つという電力品質制御を行う必要がある。
そこで、電力品質制御として、制御装置Cは、一つの自己システム10が有する自立インバータ装置5に対して、一つの自己システム10が有する交流線1での電力の電圧を目標電圧とし及びその交流線1での電力の周波数をその自己システム10の蓄電装置4の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせる。蓄電装置4の蓄電量についての情報は、蓄電装置4から自立インバータ装置5に対して伝達されてもよいし、或いは、蓄電装置4から制御装置Cに伝達され、更に制御装置Cから自立インバータ装置5に対して伝達されるように構成されてもよい。
例えば、一つの自己システム10において、発電装置7から交流線1への供給電力が、交流線1からの電力消費装置6による受電電力(負荷電力)よりも少ない状態(即ち、交流線1が負荷過多の状態)であるとき、交流線1の電力の電圧は目標電圧より小さくなる。その場合、制御装置Cは、自立インバータ装置5から交流線1へ電力を供給させることで(即ち、蓄電装置4側から自立インバータ装置5を介して交流線1への放電を行わせることで)、交流線1での電圧を上昇させるような電力品質制御を行う。
これに対して、一つの自己システム10において、発電装置7から交流線1への供給電力が、交流線1からの電力消費装置6による受電電力よりも多い状態(即ち、交流線1が発電過多の状態)であるとき、交流線1の電力の電圧は目標電圧より大きくなる。その場合、制御装置Cは、交流線1から自立インバータ装置5へと電力を引き込むことで(即ち、交流線1から自立インバータ装置5を介して蓄電装置4側へ充電を行わせることで)、交流線1での電圧を低下させるような電力品質制御を行う。
電力融通制御について補足すると、各自己システム10では、交流線1の電力品質を維持する機能は、蓄電装置4を利用した自立インバータ装置5の電力品質制御によって担われるが、その電力品質制御が実施されることで蓄電装置4の蓄電量がどの程度増減するのかは、複数の自己システム10の間で様々である。そのため、時間経過に伴って、各自己システム10の蓄電装置4の蓄電量に差異が生じることがある。このような場合、蓄電装置4の蓄電量が多い自己システム10から、蓄電装置4の蓄電量が少ない自己システム10へ、電力の融通を行うことができれば、各自己システム10間での蓄電装置4の蓄電量の均等化のために好ましい。
そこで、電力融通制御として、制御装置Cは、一つの自己システム10と他の自己システム10との間で相互接続線3を用いて電力を融通するとき、当該相互接続線3を構成する第1相互接続線3a(3)と第2相互接続線3b(3)との間に設けられる連繋インバータ装置9に対して、当該一つの自己システム10及び当該他の自己システム10のそれぞれにおける交流線1での目標周波数に基づいて、蓄電装置4の蓄電量が相対的に大きい自己システム10から、蓄電装置4の蓄電量が相対的に小さい自己システム10へと電力を融通させる。
例えば、図1に示したように、一つの連繋インバータ装置9を介して電気的に接続されて互いに隣接している二つの自己システム10A、10Bに関して、その一つの連繋インバータ装置9は、それぞれの蓄電装置4の蓄電量に応じて決定されている目標周波数に基づいて、蓄電装置4の蓄電量が相対的に大きい自己システム10から、蓄電装置4の蓄電量が相対的に小さい自己システム10へと電力を融通する。具体的には、連繋インバータ装置9は、自己システム10Aの交流線1の周波数fAに関する情報と、自己システム10Bの交流線1の周波数fBに関する情報とを取得してそれらの値を比較し、その周波数の比較により判明する、蓄電装置4の蓄電量が相対的に大きい自己システム10から、蓄電装置4の蓄電量が相対的に小さい自己システム10へと電力を融通する。ここで、連繋インバータ装置9が取得する交流線1の周波数に関する情報は、各自己システム10A、10Bの交流線1での実際の電力の周波数(=目標周波数)を検出して得た値であってもよく、或いは、その目標周波数を決定する自立インバータ装置5から伝達される目標周波数値であってもよい。
次に、上述した電力品質制御において、目標周波数がどのようにして決定されるのかを説明する。
本実施形態では、自立インバータ装置5は、交流線1での電力の周波数が蓄電装置4の蓄電量が大きくなるにつれて高くなる関係で決定される目標周波数となるように制御する。この関係式の例としては、蓄電装置4の蓄電量の関数で決定する周波数変動値(例えば蓄電量が大きいほど周波数変動値が大きくなる関係など)を交流線1の基準周波数(例えば60Hz)に対して加算して得られる値を目標周波数とするようなものがある。この場合、目標周波数:fと、基準周波数:f0と、周波数変動値:Δfとの関係は以下の(数式1)で表すことができる。また、周波数変動分:Δfは、蓄電量(State Of Charge):〔SOC〕と定数A、Bを用いて以下の(数式2)で表すことができる。
f=f0+Δf ・・・・・・・・・・(数式1)
Δf=A×〔SOC〕+B ・・・・・(数式2)
自立インバータ装置5は、蓄電装置4の蓄電量が大きくなるほど交流線1の目標周波数が大きくなるような上記関係式を予め内部メモリなどに記憶しておき、その関係式に従った制御を行う。このように、交流線1の実際の周波数(即ち、目標周波数)は、その交流線1に自立インバータ装置5を介して接続されている蓄電装置4の蓄電量が反映されていることになる。
次に、蓄電装置4へ充電を行う第1充電制御について説明する。
図2は、蓄電装置4の概略的な構造を示す図である。図示するように、蓄電装置4は、複数のセル4aを直列接続及び並列接続して構成されている。尚、図2に示した蓄電装置4の構造は例示目的で記載したものであり、適宜変更可能である。例えば、セル4aの直列接続数及び並列接続数は適宜変更可能である。また、本実施形態の蓄電装置4は、各セル4aの電圧及び温度などを検出するセル管理ユニット4bと、全セルを流れる電流を計測する電流センサ4cと、電流センサ4c及びセル管理ユニット4bからの情報に基づいて蓄電装置4の状態(例えば、上述した蓄電量:SOC)を判定する制御ユニット4dとを備える。
セル管理ユニット4bは、各セル4aの電圧を測定する電圧測定手段4bvとしての機能、及び、各セル4aの温度を検出する温度測定手段4btとしての機能を有している。
また、制御ユニット4dは、電流センサ4cで測定される電流についての情報と、電圧測定手段4bv(セル管理ユニット4b)で測定される電圧についての情報とを得ることができるので、結果として蓄電装置4の内部抵抗を導出することができる。蓄電装置4の劣化が有る(劣化の進行度合いが大きい)場合、その内部抵抗は大きくなる。つまり、制御ユニット4dは、上述のように導出した蓄電装置4の内部抵抗についての情報に基づいて、蓄電装置4の劣化度合いを知ることができる。
セル管理ユニット4bが得た各セル4aの電圧及び温度についての情報や、電流センサ4cで測定された電流についての情報は、制御ユニット4dに伝達される。更に、必要に応じて蓄電装置4から制御装置Cへと伝達される。また、蓄電装置4の内部抵抗についての情報(蓄電装置4の劣化度合いについての情報)も、必要に応じて蓄電装置4から制御装置Cへと伝達される。
図1には、電力供給システムで行われる第1充電制御の実行状態についても示している。具体的には、図1では、自己システム10Bにおいて第1充電制御が行われている状態を示している。この第1充電制御において、制御装置Cは、一つの自己システム10Bが有する一つの蓄電装置4への充電開始条件が満たされたと判定すると、その自己システム10Bが有する一つの蓄電装置4に対して第1相互接続線3aを用いて接続されている連繋インバータ装置9に対して、その自己システム10Bが有する一つの蓄電装置4への目標充電電力Paを、第2相互接続線3bから第1相互接続線3aへと供給させてその一つの蓄電装置4への充電を行わせる。尚、本実施形態では、図1中に示す電力Pa,Pbについて、図中に矢印で示す方向を正の方向としている。
尚、自己システム10が有する蓄電装置4に対する第1充電制御が行われている間も、その一つの自己システム10では、上述した電力品質制御が常時行われている。そして、本実施形態において自立インバータ装置5は、第1充電制御が行われているときと行われていないときとで、電力品質制御のために用いる蓄電装置4を変更する。
以下に、図1を参照して、第1充電制御が行われている自己システム10Bでの電力品質制御と、第1充電制御が行われていない自己システム10Cでの電力品質制御とについて説明する。
図1に示す例では、一つの自己システム10Bにおいて、その自己システム10Bが有する一つの蓄電装置4へ充電を行うための第1充電制御が行われている。このとき、制御装置Cは、電力品質制御として、一つの自己システム10Bが有する一つの自立インバータ装置5に対して、その一つの自立インバータ装置5が渡り線11を用いて接続されている他の自己システム10Aが備える他の蓄電装置4を用いて、一つの自己システム10Bが有する一つの交流線1での電力の電圧を目標電圧とし及びその一つの自己システム10Bの一つの交流線1での電力の周波数をその一つの自己システム10Bの一つの蓄電装置4の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせる。蓄電装置4の蓄電量についての情報は、蓄電装置4から自立インバータ装置5に対して伝達されてもよいし、或いは、蓄電装置4から制御装置Cに伝達され、更に制御装置Cから自立インバータ装置5に対して伝達されるように構成されてもよい。ここで、自立インバータ装置5が特定の蓄電装置4を用いて電力品質制御を行うとは、例えば自立インバータ装置5から交流線1に電力を供給するときにその供給電力がその特定の蓄電装置4から供給される電力であることを意味する。
これに対して、図1に示す例では、一つの自己システム10Cにおいて、その自己システム10Cが有する一つの蓄電装置4へ充電を行うための第1充電制御が行われていない。このとき、制御装置Cは、電力品質制御として、一つの自己システム10Cが有する一つの自立インバータ装置5に対して、一つの自己システム10Cが有する一つの蓄電装置4を用いて、一つの自己システム10Cが有する一つの交流線1での電力の電圧を目標電圧とし及びその一つの自己システム10Cが有する一つの交流線1での電力の周波数をその一つの自己システム10Cが有する一つの蓄電装置4の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせる。
このような制御が行われることで、各自己システム10では、電力品質制御を行いながら、蓄電装置4への充電を並行して行うことができる。尚、制御装置Cは、電力品質制御のために自立インバータ装置5から交流線1へ供給される電力Pbについて、例えば、自立インバータ装置5から交流線1へ流れる電流値と、交流線1での電圧値との伝達を受けて、それらの積を導出することにより知ることができる。
尚、電力Pbが負の電力となること、即ち、自立インバータ装置5を介して交流線1側から蓄電装置4側へと電力が向かうこともある。
一例を挙げると、一つの自己システム10において、発電装置7から交流線1への供給電力が、交流線1からの電力消費装置6による受電電力よりも多い状態(即ち、交流線1が発電過多の状態)であるとき、上述したように、制御装置Cは、交流線1から自立インバータ装置5へと電力を引き込むようにその自立インバータ装置5を動作させる(即ち、交流線1から自立インバータ装置5を介して蓄電装置4側へ充電を行わせる)ような電力品質制御を行う。つまり、電力Pbは、図1において矢印で示す方向とは逆の方向に向かう負の電力となる。
上述した充電開始条件としては、時刻に関する条件又は蓄電装置4の蓄電量に関する条件、或いは、それらの両方である。
具体的には、前者の場合、制御装置Cは、設定時刻に到達すると充電開始条件が満たされたと判定する。このように、時刻に関する条件を充電開始条件として採用することで、設定時刻において定期的に充電開始条件が満たされたと判定して、第1充電制御による蓄電装置4の充電を行うことができる。例えば、1日の中で電力需要が増大する時間帯の前に上記設定時刻を設定しておけば、電力需要が増大する時間帯に先立って充電開始条件が満たされたと判定されて、蓄電装置4への蓄電が行われる。その結果、電力需要が増大する時間帯に先立って、電力需要者Dに対する電力の供給余力を大きくしておくことができる。
後者の場合、制御装置Cは、蓄電装置4の蓄電量が下限蓄電量未満になると充電開始条件が満たされたと判定する。この下限蓄電量のレベルは適宜設定可能である。このように、蓄電装置4の蓄電量に関する条件を充電開始条件として採用することで、蓄電装置4の蓄電量が下限蓄電量未満になったタイミング、即ち、蓄電装置4から電力需要者Dに対する電力の供給余力が低下したタイミングで充電開始条件が満たされたと判定して、第1充電制御による蓄電装置4への充電を行うことができる。
次に、蓄電装置4への目標充電電力Paについて説明する。
図3は、目標充電電力Paの例を示すグラフである。本実施形態では、制御装置Cは、蓄電装置4を構成する複数のセル4aによる合計電圧が基準電圧未満のとき、蓄電装置4への目標充電電力Paを、合計電圧と一定の基準電流との積によって導出する定電流充電を行い、合計電圧が基準電圧以上のとき、蓄電装置4への目標充電電力Paを、基準電圧と目標充電電流との積によって導出する定電圧充電を行い、目標充電電流を、一定の基準電流を初期値とし、時間経過と共に電流を減少させる電流曲線によって決定し、その電流曲線を、蓄電装置4を構成するセル4aの温度及び劣化度合いの少なくとも何れか一方に基づいて決定する。そして、このようにして導出された目標充電電力a(電流及び電圧)は、制御装置Cから連繋インバータ装置9へ伝達される。
このように、複数のセル4aによる合計電圧が基準電圧未満である状態、即ち、複数のセル4aによる合計の蓄電量が相対的に小さい状態では、相対的に大きな一定の基準電流を流すという定電流充電を行うことで、急速に充電を行うことができる。これに対して、複数のセル4aによる合計電圧が基準電圧以上である状態、即ち、複数のセル4aによる合計の蓄電量が相対的に大きい状態では、上記基準電流を初期値として時間経過と共に電流を減少させるという定電圧充電を行うことで、過充電を抑制できる。
本実施形態では、制御装置Cは例えば内部メモリなどの記憶手段(図示せず)に4種類の電流曲線(パターンA〜パターンD)を記憶している。そして、制御装置Cは、4種類の電流曲線のうち、目標充電電流の決定に用いる電流曲線を、蓄電装置4を構成するセル4aの温度及び劣化度合いの少なくとも何れか一方に基づいて決定する。つまり、本実施形態では、電流曲線は、実際のセル4aの劣化度合い、及び、セル4aの劣化の進行し易さに関係するセル4aの温度の少なくとも何れか一方に応じて決定されるので、充電時におけるセル4aの劣化を抑制するような設定が可能となる。尚、何れの電流曲線(パターンA〜パターンD)においても、充電開始から時刻taに至るまでは(即ち、蓄電装置4を構成する複数のセル4aによる合計電圧が基準電圧Vr未満の間は)、一定の基準電流Irが充電電流となる。そして、このような充電を継続することで、合計電圧が徐々に上昇する。これらの基準電流Ir及び基準電圧Vrは何れの電流曲線(パターンA〜パターンD)であっても同じである。充電開始から時刻taに至るまでは、目標充電電力Paは、合計電圧V1と基準電流Ir(=I1)との積によって導出される。
具体的には、以下の表1に例示するように、制御装置Cは、セル4aの温度のみに基づいて電流曲線を選択する場合、温度測定手段4btで測定した温度が相対的に低い場合(セル4aの劣化が相対的に進行し難い場合)にはパターンAの電流曲線を選択し、温度が相対的に高い場合(セル4aの劣化が相対的に進行し易い場合)にはパターンCの電流曲線を選択する。図3(a)に示すパターンAの電流曲線及び図3(c)に示すパターンCの電流曲線から分るように、パターンCの電流曲線の方が、パターンAの電流曲線よりも、時刻ta以降において、時間経過に伴う目標充電電流の減少速度が大きく設定されている。つまり、時刻ta以降は、目標充電電力は、基準電圧Vr(V2))と目標充電電流I2との積によって導出されるので、パターンCの方が、パターンAよりも、時間経過に伴う目標充電電力の減少速度が大きく設定されていることになる。このように、電力供給システムは、蓄電装置4の温度を測定する温度測定手段4btを備え、制御装置Cは、蓄電装置4の温度に応じて予め用意されている複数の電流曲線のうち、温度測定手段4btで測定される蓄電装置4の温度に対応する電流曲線を選択する。
また、制御装置Cは、セル4aの劣化度合い(例えば、上述した「内部抵抗」)のみに基づいて電流曲線を選択する場合、セル4aの劣化度合いが相対的に低い(内部抵抗が相対的に低い)場合にはパターンAの電流曲線を選択し、劣化度合いが相対的に高い場合にはパターンBの電流曲線を選択する。このように、電力供給システムは、蓄電装置4の劣化度合いを測定する劣化測定手段としての制御ユニット4dを備え、制御装置Cは、蓄電装置4の劣化度合いに応じて予め用意されている複数の電流曲線のうち、劣化測定手段としての制御ユニット4dで測定される蓄電装置4の劣化度合いに対応する電流曲線を選択する。
或いは、制御装置Cは、セル4aの温度及び劣化度合いの組み合わせに基づいて電流曲線を選択する場合、セル4aの温度が相対的に低く且つ劣化度合いが相対的に低い場合にはパターンAの電流曲線を選択し、セル4aの温度が相対的に低く且つ劣化度合いが相対的に高い場合にはパターンBの電流曲線を選択し、セル4aの温度が相対的に高く且つ劣化度合いが相対的に低い場合にはパターンCの電流曲線を選択し、セル4aの温度が相対的に高く且つ劣化度合いが相対的に高い場合にはパターンDの電流曲線を選択する。このように、電力供給システムは、蓄電装置4の温度を測定する温度測定手段4btと、蓄電装置4の劣化度合いを測定する劣化測定手段としての制御ユニット4dとを備え、制御装置Cは、蓄電装置4の温度及び劣化度合いの組合せに応じて予め用意されている複数の電流曲線のうち、温度測定手段4btで測定される蓄電装置4の温度及び劣化測定手段(制御ユニット4d)で測定される蓄電装置4の劣化度合いの組合せに対応する電流曲線を選択する。
Figure 2015201992
以上のように、制御装置Cは、蓄電装置4を構成するセル4aの温度及び劣化度合いの少なくとも何れか一方に基づいて、セル4aの劣化が進行し難いような目標充電電力Paを決定した上で、電力品質制御を行いながら、その目標充電電力Paを蓄電装置4へ充電することができる。
<第2実施形態>
第2実施形態の電力供給システムは、目標充電電力Paの決定手法が上記第1実施形態と異なっている。以下に、第2実施形態の電力供給システムについて説明するが、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
本実施形態の電力供給システムは図1に示した構成と同じであるが、制御装置Cが実施する第1充電制御の内容(目標充電電力Paの決定手法)が上記第1実施形態と異なっている。具体的には、本実施形態において、制御装置Cは、その内部メモリなどの記憶手段(図示せず)に、蓄電装置4を構成する複数のセル4aのセル電圧(即ち、セル4aの個別の電圧)のうちの最高セル電圧と目標充電電流との関係式を記憶している。そして、制御装置Cは、その関係式に基づいて、現在の最高セル電圧に対応する目標充電電流を決定し、その目標充電電流と蓄電装置4を構成する複数のセル4aによる合計電圧との積を、蓄電装置4への目標充電電力Paとして導出する。尚、本実施形態でも、セル管理ユニット4bが得た各セル4aの電圧についての情報は制御ユニット4dに伝達され、更に、蓄電装置4から制御装置Cへと伝達される。そして、このようにして導出された目標充電電力a(電流及び電圧)は、制御装置Cから連繋インバータ装置9へ伝達される。
図4は、蓄電装置4を構成する複数のセル4aのセル電圧のうちの最高セル電圧と目標充電電流との関係式の例を示すグラフである。図示するように、この関係式では、最高セル電圧が高くなるほど、目標充電電流が小さくなる関係が設定されている。このように、目標充電電流と複数のセル4aによる合計電圧との積を目標充電電力とするとき、その目標充電電流は、最高セル電圧が高くなるほど目標充電電流が小さくなる関係が設定されている関係式に従って決定される。つまり、複数のセル4aのうち、セル電圧が最高となっているセル(最高セル電圧のセル)4aは、蓄電量が最大となっているセルであるので、そのセルに対する過充電の抑制を目的にしながら、全セルに対して充電が行われる。言い換えると、上記関係式に基づいて決定した目標充電電流と、複数のセル4aによる合計電圧との積から、蓄電装置4への目標充電電力Paが導出されるということは、蓄電装置4を構成する複数のセル4aのうち、最もセル電圧の高いセル4a(即ち、最も蓄電量が大きいセル4a)への充電電流に合わせて他のセル4aへの充電も行われることを意味している。
<第3実施形態>
第3実施形態の電力供給システムは、目標充電電力Paの決定手法が上記実施形態と異なっている。以下に、第3実施形態の電力供給システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図5は、蓄電装置4の概略的な構造を示す図である。
図示するように、本実施形態において、蓄電装置4は、複数のセルユニット4uによって構成される。セルユニット4uは、セル本体部4e、及び、そのセル本体部4eと並列接続されて、セルユニット4uに流れる電流のうち、セル本体部4eをバイパスして流す電流量を調節するバイパス回路部4fを有する。尚、図5に示した蓄電装置4の構造は例示目的で記載したものであり、適宜変更可能である。例えば、セルユニット4uの直列接続数及び並列接続数は適宜変更可能である。
本実施形態でも、蓄電装置4は、各セル本体部4eの電圧及び温度などを検出するセル管理ユニット4bと、全セルを流れる電流を計測する電流センサ4cと、電流センサ4c及びセル管理ユニット4bからの情報に基づいて蓄電装置4の状態(例えば、上述した蓄電量:SOC)を判定する制御ユニット4dとを備える。バイパス回路部4fの動作は、例えば制御装置Cからの指令の伝達を受けた制御ユニット4d及びセル管理ユニット4bによって制御される。そして、制御装置Cは、蓄電装置4への充電を行うとき、蓄電装置4を構成する複数のセルユニット4uによる合計電圧と蓄電装置4に流す合計電流との積を上記目標充電電力Paとして導出する。
蓄電装置4に流す合計電流は、電流センサ4cによって計測される電流であるが、制御装置Cは、蓄電装置4に流すこの合計電流を以下のようにして決定した上で、連繋インバータ装置9によって制御させる。
図6は、セル本体部4eの電圧(セル電圧)と仮充電電流との関係式の例を示すグラフである。セル本体部4eの電圧はセル本体部4eの蓄電量に対応するため、この関係式は、セル本体部4eの蓄電量と仮充電電流との関係式であるとも言える。この関係式では、セル本体部4eのセル電圧(蓄電量)が基準電圧Vs(基準蓄電量)未満のとき、仮充電電流としての一定の基準電流Isが定められ、且つ、セル本体部4eのセル電圧(蓄電量)が基準電圧Vs(基準蓄電量)以上のとき、セル本体部4eのセル電圧(蓄電量)が大きくなるにつれて小さくなる仮充電電流が定められている。このように、セル本体部4eのセル電圧(蓄電量)が基準電圧Vs(基準蓄電量)未満である状態、即ち、蓄電量が相対的に小さい状態にあるセル本体部4eには、相対的に大きな一定の基準電流が仮充電電流として決定されて、その相対的に大きな充電電流による急速な充電の実施が期待される。これに対して、セル本体部4eのセル電圧(蓄電量)が基準電圧Vs(基準蓄電量)以上である状態、即ち、蓄電量が相対的に大きい状態にあるセル本体部4eには、上記基準電流を初期値として、セル本体部4eのセル電圧(蓄電量)が大きくなるにつれて小さくなる仮充電電流が決定されて、その蓄電量に応じた充電電流による、過充電を抑制しながらの充電の実施が期待される。
尚、図6に示した関係式は例示目的で示したものであり、グラフの形状が蓄電量(セル電圧)と仮充電電流との関係を正確に反映している訳ではない。
制御装置Cは、セルユニット4u(セル本体部4e)毎の蓄電量(セル電圧)についての情報を蓄電装置4から取得する。そして、制御装置Cは、図6に例示した関係式に従って、蓄電装置4が有する複数のセルユニット4u毎に、そのセル本体部4eの蓄電量(セル電圧)に応じた仮充電電流を決定する。
次に、制御装置Cは、第1の仮目標充電電流と第2の仮目標充電電流との比較を行う。第1の仮目標充電電流は、複数のセルユニット4u毎の仮充電電流のうちの最も小さい仮充電電流に、バイパス電流の上限値である上限バイパス電流を加算して導出される値である。第2の仮目標充電電流は、複数のセルユニット4u毎の仮充電電流のうちの最も大きい仮充電電流である。そして、制御装置Cは、両者のうちの小さい方の仮目標充電電流を、複数のセルユニット4u毎に流す目標充電電流として決定する。そして、制御装置Cは、複数のセルユニット4u毎に上記目標充電電流を供給すると共に、複数のセルユニット4uのそれぞれでは、セルユニット4uに供給される上記目標充電電流のうち、セル本体部4eの蓄電量に応じて決定される上記仮充電電流を上回る分の電流をバイパス回路部4fに流し、その他の分の電流をセル本体部4eに流すような制御を行う。本実施形態では、蓄電装置4を構成する複数のセルユニット4u毎に流す目標充電電流の合計である合計電流は、この目標充電電流の〔セルユニット4uの並列接続数〕倍となる。そして、制御装置Cは、連繋インバータ装置9に対して、蓄電装置4を構成する複数のセルユニット4uによる合計電圧と蓄電装置4に流す合計電流とを伝達し、その積である目標充電電力Paが連繋インバータ装置9から蓄電装置4へと供給されるようにする。
次に、図7及び図8を参照して、各セルユニット4uへ流す目標充電電流Itの決定手法の具体例を説明する。図7は、セルユニット4uに流す目標充電電流と、セル本体部4eに流す電流と、バイパス回路部4fに流す電流とを模式的に示す図である。また、図7では、セル本体部4eの蓄電量を濃色で示し、併せて基準蓄電量のレベルを破線で示す。図8は、セルユニット4uに流す目標充電電流Itを決定する手法を説明する図である。尚、図7及び図8では、例示目的として、3個のセルユニット4uが並列接続されている回路を示している。また、3個のセルユニット4uに対して図面上で左側から順にX、Y、Zの符号を付して、以下の説明でも各セルユニット4uに対応するようにx,y,zの符号を用いる。また、この例では、基準電流Isを5Aとし、上限バイパス電流を2Aとしている。
図7(a)に示す例では、全てのセルユニット4u(X、Y、Z)において、セル本体部4eの蓄電量が基準蓄電量未満となっている。このため、図8(a)に示すように、各セル本体部4eの蓄電量に対応するセル電圧Vx、Vy、Vzも、基準蓄電量に対応する基準電圧Vs未満となる。その結果、制御装置Cは、セル本体部4e(X)の蓄電量(セル電圧Vx)に応じた仮充電電流Ipxを基準電流Isに決定し、セル本体部4e(Y)の蓄電量(セル電圧Vy)に応じた仮充電電流Ipyを基準電流Isに決定し、セル本体部4e(Z)の蓄電量(セル電圧Vz)に応じた仮充電電流Ipzを、一定の基準電流Isに決定する。
次に、制御装置Cは、第1の仮目標充電電流として、3個のセルユニット4u(X、Y、Z)の仮充電電流Ipx、Ipy、Ipzのうちの最も小さい仮充電電流(5A)に上限バイパス電流(2A)を加算して導出される値(7A)を設定する。また、制御装置Cは、第2の仮目標充電電流として、3個のセルユニット4u(X、Y、Z)の仮充電電流Ipx、Ipy、Ipzのうちの最も大きい仮充電電流(5A)を設定する。そして、制御装置Cは、第1の仮目標充電電流(7A)と第2の仮目標充電電流(5A)のうちの小さい方の仮目標充電電流(5A)を、3個のセルユニット4u(X、Y、Z)に流す目標充電電流Itとして決定する。この場合、目標充電電流It(5A)の3倍(セルユニット4uの並列接続数倍)が、蓄電装置4に流す合計電流(15A)となる。図7(a)には、蓄電装置4に15Aの合計電流を流し、各セルユニット4uには5Aの目標充電電流Itを流す状態を示している。更に、各セルユニット4uでは、決定された目標充電電流It(5A)が、元の仮充電電流(5A)と等しいので、バイパス回路部4fにバイパス電流を流す必要はなく、目標充電電流It(5A)がセル本体部4eに流される。
図7(b)及び図8(b)は、各セルユニット4uの蓄電量が増加した後の状態を示す。この場合、セルユニット4u(X)の蓄電量が基準蓄電量を上回っており、図8(b)に示すように、セルユニット4u(X)の仮充電電流Ipx=1Aとなる。これに対して、セルユニット4u(Y、Z)の蓄電量は基準蓄電量未満であり、図8(b)に示すように、セルユニット4u(Y、Z)の仮充電電流Ipy、Ipz=5Aとなる。この場合、第1の仮目標充電電流は3A(=1A+2A)となり、第2の仮目標充電電流は5Aとなる。そして、小さい方の3Aが各セルユニット4u(X、Y、Z)に流す目標充電電流Itとして決定され、この場合、目標充電電流It(3A)の3倍(セルユニット4uの並列接続数倍)が、蓄電装置4に流す合計電流(9A)となる。図7(b)には、蓄電装置4に9Aの合計電流を流し、各セルユニット4uには3Aの目標充電電流Itを流す状態を示している。セルユニット4u(Y、Z)では、決定された目標充電電流It(3A)が、元の仮充電電流(5A)よりも小さいので、バイパス回路部4fにバイパス電流を流す必要はなく、目標充電電流It(3A)がセル本体部4eに流される。これに対して、セルユニット4u(X)では、決定された目標充電電流It(3A)が、元の仮充電電流(1A)を上回っているので、目標充電電流It(3A)のうち、セル本体部4eの蓄電量に応じて決定される仮充電電流(1A)を上回る分の電流(2A)がバイパス回路部4fに流され、その他の分の電流(1A)がセル本体部4eに流される。
図7(c)及び図8(c)は、各セルユニット4uの蓄電量が増加した後の状態を示す。この場合、セルユニット4u(X、Z)の蓄電量が基準蓄電量を上回っており、且つ、満充電状態となっており、図8(c)に示すように、セルユニット4u(X、Z)の仮充電電流Ipx、Ipz=0Aとなる。これに対して、セルユニット4u(Y)の蓄電量は基準蓄電量未満であり、図8(c)に示すように、セルユニット4u(Y)の仮充電電流Ipy=5Aとなる。この場合、第1の仮目標充電電流は2A(=0A+2A)となり、第2の仮目標充電電流は5Aとなる。そして、小さい方の2Aが各セルユニット4u(X、Y、Z)に流す目標充電電流Itとして決定され、この場合、目標充電電流It(2A)の3倍(セルユニット4uの並列接続数倍)が、蓄電装置4に流す合計電流(6A)となる。図7(c)には、蓄電装置4に6Aの合計電流を流し、各セルユニット4uには2Aの目標充電電流Itを流す状態を示している。セルユニット4u(Y)では、決定された目標充電電流It(2A)が、元の仮充電電流(5A)よりも小さいので、バイパス回路部4fにバイパス電流を流す必要はなく、目標充電電流It(2A)がセル本体部4eに流される。これに対して、セルユニット4u(X、Z)では、決定された目標充電電流It(2A)が、元の仮充電電流(0A)を上回っているので、目標充電電流It(2A)のうち、セル本体部4eの蓄電量に応じて決定される仮充電電流(0A)を上回る分の電流(2A)がバイパス回路部4fに流され、セル本体部4eには電流が流されない。
以上のように、本実施形態では、セルユニット4uには、セル本体部4eと並列接続されて、そのセルユニット4uに流れる電流のうち、セル本体部4eをバイパスして流すバイパス電流の量を調節するバイパス回路部4fを設けている。そのため、各セルユニット4uには、そのセル本体部4eの蓄電量に関わらず少なくとも上限バイパス電流を流すことができる。つまり、セルユニット4uに流れる目標充電電流の少なくとも一部をバイパス回路部4fに流すことができるので、複数のセルユニット4uのそれぞれに流す目標充電電流は同じであっても、各セルユニット4u内でそのセル本体部4eに流す充電電流を異ならせることができる。例えば、満充電であるセルユニット4uが存在していても、バイパス回路部4fに電流を流せばよいので、満充電でないセルユニット4uには充電電流を流し続けるというバランス充電を行うことができる。更に、各セルユニット4uに供給される目標充電電流は、最大でも、自身にとっての仮充電電流と上限バイパス電流との和であるので、バイパス回路部4fに上限バイパス電流を上回る電流を流さないようにでき、且つ、セル本体部4eに自身にとっての仮充電電流を上回る電流を流さないようにできる。
<第4実施形態>
第4実施形態の電力供給システムは、自己システムが外部の電力系統との間を接続する充電用インバータ装置を備える点で上記実施形態と異なっている。以下に、第4実施形態の電力供給システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図9は、第4実施形態の電力供給システムの構成を示す図である。図示するように、本実施形態の電力供給システムは、複数個の自己システム10のうちの一つの自己システム10Bの蓄電装置4と外部の電力系統20との間を外部接続線22を用いて接続する充電用インバータ装置21を備える。この電力系統20は、例えば、電力の供給事業を行っている電力会社などがその電力供給のために利用している系統のことである。また、制御装置Cは、後述するように、自立インバータ装置5に対して電力品質制御を行わせ、及び、連繋インバータ装置9に対して電力融通制御を行わせ、及び、充電用インバータ装置21に対して第2充電制御を行わせる。外部接続線22は、充電用インバータ装置21と電力系統20とを接続するための第1外部接続線22aと、充電用インバータ装置21と蓄電装置4とを接続するための第2外部接続線22bとで構成される。本実施形態でも、各自己システム10が有する自立インバータ装置5には、他の自己システム10が有する他の蓄電装置4が渡り線11で接続されている。
本実施形態でも、制御装置Cは、上記実施形態と同様に、電力品質制御として、一つの自己システム10が有する自立インバータ装置5に対して、その一つの自己システム10が有する交流線1での電力の電圧を目標電圧とし及びその一つの交流線1での電力の周波数をその一つの自己システム10が有する蓄電装置4の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせ、並びに、電力融通制御として、一つの自己システム10と他の自己システム10との間で相互接続線3を用いて電力を融通するとき、相互接続線3を構成する第1相互接続線3aと第2相互接続線3bとの間に設けられる連繋インバータ装置9に対して、一つの自己システム10及び他の自己システム10のそれぞれにおける交流線1での目標周波数に基づいて、蓄電装置4の蓄電量が相対的に大きい自己システム10から、蓄電装置4の蓄電量が相対的に小さい自己システム10へと電力を融通させる。
次に、第2充電制御について説明する。
図9には、電力供給システムで行われる第2充電制御の実行状態についても示している。具体的には、図9では、自己システム10Cにおいて第2充電制御が行われている状態を示している。この第2充電制御において、制御装置Cは、一つの自己システム10Cが有する一つの蓄電装置4への充電開始条件が満たされたと判定すると、その自己システム10Cが有する一つの蓄電装置4に第2相互接続線22bを用いて接続されている充電用インバータ装置21に対して、その自己システム10Cが有する一つの蓄電装置4への目標充電電力Paを、第2相互接続線3bから第1相互接続線3aへと供給させてその一つの蓄電装置4への充電を行わせる。本実施形態でも、各電力Pa,Pbについて、図9中に矢印で示す方向を正の方向としている。そして、上記第1実施形態で説明したのと同様に、電力Pbは負の電力となることもある。
尚、自己システム10が有する蓄電装置4に対する第2充電制御が行われている間も、その一つの自己システム10では、上述した電力品質制御が常時行われている。そして、本実施形態において自立インバータ装置5は、第2充電制御が行われているときと行われていないときとで、電力品質制御のために用いる蓄電装置4を変更する。
以下に、図9を参照して、第2充電制御が行われている自己システム10Cでの電力品質制御と、第2充電制御が行われていない自己システム10Bでの電力品質制御とについて説明する。
図9に示す例では、一つの自己システム10Cにおいて、その自己システム10Cが有する一つの蓄電装置4へ充電を行うための第2充電制御が行われている。このとき、制御装置Cは、電力品質制御として、一つの自己システム10Cが有する一つの自立インバータ装置5に対して、その一つの自立インバータ装置5が渡り線11を用いて接続されている他の自己システム10Bが備える他の蓄電装置4を用いて、一つの自己システム10Cが有する一つの交流線1での電力の電圧を目標電圧とし及びその自己システム10Cが有する一つの交流線1での電力の周波数をその自己システム10Cの一つの蓄電装置4の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせる。
これに対して、図9に示す例では、一つの自己システム10Bにおいて、その自己システム10Bが有する一つの蓄電装置4へ充電を行うための第2充電制御が行われていない。このとき、制御装置Cは、電力品質制御として、一つの自己システム10Bが有する一つの自立インバータ装置5に対して、一つの自己システム10Bが有する一つの蓄電装置4を用いて、一つの自己システム10Bが有する一つの交流線1での電力の電圧を目標電圧とし及び自己システム10Bが有する交流線1での電力の周波数をその自己システム10Bが有する一つの蓄電装置4の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせる。この制御は、自己システム10Cで第2充電制御が行われていない場合も同様である。
このような制御が行われることで、各自己システム10では、電力品質制御を行いながら、蓄電装置4への充電を並行して行うことができる。尚、制御装置Cは、電力品質制御のために自立インバータ装置5から交流線1へ供給される電力Pbについて、例えば、自立インバータ装置5から交流線1へ流れる電流値と、交流線1での電圧値との伝達を受けて、それらの積を導出することにより知ることができる。
また、本実施形態の第2充電制御において、上記目標充電電力Paの決定手法は、第1実施形態〜第3実施形態で説明した目標充電電力Paの決定方法と同様である。
即ち、第1実施形態で説明した目標充電電力Paの決定方法に倣うと、制御装置Cは、蓄電装置4を構成する複数のセル4a(又はセル本体部4e)による合計電圧が基準電圧未満のとき、蓄電装置4への目標充電電力Paを、その合計電圧と一定の基準電流との積によって導出する定電流充電を行い、上記合計電圧が基準電圧以上のとき、蓄電装置4への目標充電電力Paを、基準電圧と目標充電電流との積によって導出する定電圧充電を行い、目標充電電流を、一定の基準電流を初期値とし、時間経過と共に電流を減少させる電流曲線によって決定し、電流曲線を、蓄電装置4を構成するセル4a(又はセル本体部4e)の劣化度合い及び温度の少なくとも何れか一方に基づいて決定する。
或いは、第2実施形態で説明した目標充電電力Paの決定方法に倣うと、制御装置Cは、蓄電装置4を構成する複数のセル4a(又はセル本体部4e)のセル電圧のうちの最高セル電圧と目標充電電流との関係式に基づいて、現在の最高セル電圧に対応する目標充電電流を決定し、その目標充電電流と蓄電装置4を構成する複数のセル4a(又はセル本体部4e)による合計電圧との積を、蓄電装置4への目標充電電力Paとして導出し、上記関係式では、最高セル電圧が高くなるほど、目標充電電流が小さくなる関係が設定されている。
また或いは、第3実施形態で説明した目標充電電力Paの決定方法に倣うと、制御装置Cは、蓄電装置4への目標充電電力の充電を行わせるとき、セル本体部4eの蓄電量が基準蓄電量未満のとき、仮充電電流としての一定の基準電流が定められ、且つ、セル本体部4eの蓄電量が基準蓄電量以上のとき、セル本体部4eの蓄電量が大きくなるにつれて小さくなる仮充電電流が定められている関係式を用いて、複数のセルユニット4u毎にセル本体部4eの蓄電量に応じた仮充電電流を決定し、複数のセルユニット4u毎の仮充電電流のうちの最も小さい仮充電電流に、バイパス電流の上限値である上限バイパス電流を加算して導出される第1の仮目標充電電流と、複数のセルユニット4u毎の仮充電電流のうちの最も大きい仮充電電流である第2の仮目標充電電流とを比較して、両者のうちの小さい方の仮目標充電電流を複数のセルユニット4u毎に流す目標充電電流として決定し、複数のセルユニット4u毎に目標充電電流を供給すると共に、複数のセルユニット4uのそれぞれでは、セルユニット4uに供給される目標充電電流のうち、セル本体部4eの蓄電量に応じて決定される仮充電電流を上回る分の電流をバイパス回路部4fに流し、その他の分の電流をセル本体部4eに流し、蓄電装置4を構成する複数のセルユニット4u毎に流す目標充電電流の合計である合計電流と蓄電装置4を構成する複数のセルユニット4uによる合計電圧との積を目標充電電力とするように構成されている。
<別実施形態>
上記実施形態において、電力供給システムが備える自己システムの数は適宜変更可能である。例えば、自己システムの数は、2個、数十個、数百個など、適宜設定可能であり、自在に追加・削除も可能である。
上記実施形態では、周波数変動値を導出する関係式(数式2):「Δf=A×〔SOC〕+B」は例示目的で記載したものであり、適宜変更可能である。また、上記実施形態では、自立インバータ装置5が、交流線1での電力の周波数が蓄電装置4の蓄電量が大きくなるにつれて高くなる関係(即ち、数式2において係数Aが正の値をとる場合)で決定される目標周波数となるように制御する例を説明したが、それとは逆に、自立インバータ装置5が、交流線1での電力の周波数が蓄電装置4の蓄電量が大きくなるにつれて低くなる関係(即ち、数式2において係数Aが負の値をとる場合)で決定される目標周波数となるように制御してもよい。
上記実施形態において、第1充電制御及び第2充電制御における充電停止のタイミングは適宜設定できる。
例えば、制御装置Cは、蓄電装置4を構成する複数のセル4aによる合計電圧が上限合計電圧になったときに、第1充電制御又は第2充電制御による充電を停止するような制御を行うことができる。或いは、制御装置Cは、蓄電装置4を構成する複数のセル4aの個別のセル電圧のうちの最高セル電圧が上限個別セル電圧になったときに、第1充電制御又は第2充電制御による充電を停止するような制御を行うことができる。
また或いは、制御装置Cは、蓄電装置4を構成するセル4a(又はセル本体部4e)の全てのセル電圧が、セル4a(又はセル本体部4e)が満蓄電量であることを示すセル電圧になったときに、第1充電制御又は第2充電制御による充電を停止するような制御を行うことができる。
上記実施形態において、図4で示した、最高セル電圧と目標充電電流との関係式は適宜変更可能である。例えば、図4には、最高セル電圧と目標充電電流とを非線形の関係で設定した例を示したが、両者を線形の関係で設定してもよい。同様に、図6で示した、セル電圧と仮充電電流との関係式についても適宜変更可能である。
本発明は、蓄電装置を用いて交流線の電力品質を維持する電力品質制御を行いながら蓄電装置への充電も行うことができる電力供給システムに利用できる。
1 :交流線
2 :自己接続線
3 :相互接続線
4 :蓄電装置
4a :セル
4b :セル管理ユニット
4bt :温度測定手段
4bv :電圧測定手段
4c :電流センサ
4d :制御ユニット
4e :セル本体部
4f :バイパス回路部
4u :セルユニット
5 :自立インバータ装置
6 :電力消費装置
7 :発電装置
9 :連繋インバータ装置
10 :自己システム
10A :自己システム
10B :自己システム
10C :自己システム
11 :渡り線
20 :電力系統
21 :充電用インバータ装置
22 :外部接続線
22a :第1外部接続線
22b :第2外部接続線
C :制御装置
D :電力需要者

Claims (7)

  1. 複数の電力需要者が接続されている交流線と、蓄電装置と、前記蓄電装置と前記交流線との間を自己接続線を用いて接続する自立インバータ装置とを有する自己システムを複数個備え、
    複数個の前記自己システムが電気的に直列接続されるように、一方の前記自己システムが有する前記蓄電装置と他方の前記自己システムが有する前記交流線との間を相互接続線を用いて接続する連繋インバータ装置を前記自己システム同士の間に備える電力供給システムであって、
    前記相互接続線は、前記連繋インバータ装置と前記蓄電装置とを接続するための第1相互接続線と、前記連繋インバータ装置と前記交流線とを接続するための第2相互接続線とで構成され、
    前記自立インバータ装置に対して電力品質制御を行わせ、前記連繋インバータ装置に対して電力融通制御及び第1充電制御を行わせる制御装置を備え、
    前記自立インバータ装置には、他の前記自己システムが有する他の前記蓄電装置が渡り線で接続され、
    前記制御装置は、
    前記第1充電制御として、一つの前記自己システムが有する一つの前記蓄電装置への充電開始条件が満たされたと判定すると、当該一つの蓄電装置に対して前記第1相互接続線を用いて接続されている前記連繋インバータ装置に対して、前記一つの蓄電装置への目標充電電力を、前記第2相互接続線から前記第1相互接続線へと供給させて前記一つの蓄電装置への充電を行わせ、
    前記電力品質制御として、前記一つの自己システムにおいて前記一つの蓄電装置へ充電を行うための前記第1充電制御が行われていないとき、前記一つの自己システムが有する一つの前記自立インバータ装置に対して、前記一つの自己システムが有する前記一つの蓄電装置を用いて、前記一つの自己システムが有する一つの前記交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び前記一つの交流線での電力の周波数を前記一つの蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせ、及び、前記一つの自己システムにおいて前記一つの蓄電装置へ充電を行うための前記第1充電制御が行われているとき、前記一つの自己システムが有する前記一つの自立インバータ装置に対して、前記一つの自立インバータ装置が前記渡り線を用いて接続されている前記他の自己システムが備える前記他の蓄電装置を用いて、前記一つの自己システムが有する前記一つの交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び前記一つの交流線での電力の周波数を前記一つの蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせ、並びに、
    前記電力融通制御として、前記相互接続線を用いて互いに接続されている特定の前記自己システムと別の前記自己システムとの間で当該相互接続線を用いて電力を融通するとき、当該相互接続線を構成する前記第1相互接続線と前記第2相互接続線との間に設けられる前記連繋インバータ装置に対して、当該特定の自己システム及び当該別の自己システムのそれぞれにおける前記交流線での前記目標周波数に基づいて、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に大きい自己システムから、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に小さい自己システムへと電力を融通させるように構成されている電力供給システム。
  2. 複数の電力需要者が接続されている交流線と、蓄電装置と、前記蓄電装置と前記交流線との間を自己接続線を用いて接続する自立インバータ装置とを有する自己システムを複数個備え、
    複数個の前記自己システムが電気的に直列接続されるように、一方の前記自己システムが有する前記蓄電装置と他方の前記自己システムが有する前記交流線との間を相互接続線を用いて接続する連繋インバータ装置を前記自己システム同士の間に備える電力供給システムであって、
    前記相互接続線は、前記連繋インバータ装置と前記蓄電装置とを接続するための第1相互接続線と、前記連繋インバータ装置と前記交流線とを接続するための第2相互接続線とで構成され、
    複数個の前記自己システムのうちの一つの前記自己システムが有する一つの前記蓄電装置と外部の電力系統との間を外部接続線を用いて接続する充電用インバータ装置と、
    前記自立インバータ装置に対して電力品質制御を行わせ、及び、前記連繋インバータ装置に対して電力融通制御を行わせ、及び、前記充電用インバータ装置に対して第2充電制御を行わせる制御装置とを備え、
    前記外部接続線は、前記充電用インバータ装置と前記電力系統とを接続するための第1外部接続線と、前記充電用インバータ装置と前記一つの蓄電装置とを接続するための第2外部接続線とで構成され、
    前記自立インバータ装置には、他の前記自己システムが有する他の前記蓄電装置が渡り線で接続され、
    前記制御装置は、
    前記第2充電制御として、前記充電用インバータ装置に対して前記第2外部接続線を用いて接続されている前記一つの蓄電装置への充電開始条件が満たされたと判定すると、前記充電用インバータ装置に対して、前記一つの蓄電装置への目標充電電力を、前記第1外部接続線から前記第2外部接続線へと供給させて前記一つの蓄電装置への充電を行わせ、
    前記電力品質制御として、前記一つの自己システムにおいて前記一つの蓄電装置へ充電を行うための前記第2充電制御が行われていないとき、前記一つの自己システムが有する一つの前記自立インバータ装置に対して、前記一つの自己システムが有する前記一つの蓄電装置を用いて、前記一つの自己システムが有する一つの前記交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び前記一つの交流線での電力の周波数を前記一つの蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせ、及び、前記一つの自己システムにおいて前記一つの蓄電装置へ充電を行うための前記第2充電制御が行われているとき、前記一つの自己システムが有する前記一つの自立インバータ装置に対して、前記一つの自立インバータ装置が前記渡り線を用いて接続されている前記他の自己システムが備える前記他の蓄電装置を用いて、前記一つの自己システムが有する前記一つの交流線での電力の電圧を目標電圧とし及び前記一つの交流線での電力の周波数を前記一つの蓄電装置の蓄電量に応じて決定される目標周波数とする制御を行わせ、並びに、
    前記電力融通制御として、前記相互接続線を用いて互いに接続されている特定の前記自己システムと別の前記自己システムとの間で当該相互接続線を用いて電力を融通するとき、当該相互接続線を構成する前記第1相互接続線と前記第2相互接続線との間に設けられる前記連繋インバータ装置に対して、当該特定の自己システム及び当該別の自己システムのそれぞれにおける前記交流線での前記目標周波数に基づいて、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に大きい自己システムから、前記蓄電装置の蓄電量が相対的に小さい自己システムへと電力を融通させるように構成されている電力供給システム。
  3. 前記制御装置は、
    前記蓄電装置を構成する複数のセルによる合計電圧が基準電圧未満のとき、前記蓄電装置への前記目標充電電力を、前記合計電圧と一定の基準電流との積によって導出する定電流充電を行い、
    前記合計電圧が前記基準電圧以上のとき、前記蓄電装置への前記目標充電電力を、前記基準電圧と目標充電電流との積によって導出する定電圧充電を行い、
    前記目標充電電流を、前記一定の基準電流を初期値とし、時間経過と共に電流を減少させる電流曲線によって決定し、前記電流曲線を、前記蓄電装置を構成するセルの劣化度合い及び温度の少なくとも何れか一方に基づいて決定する請求項1又は2に記載の電力供給システム。
  4. 前記制御装置は、前記蓄電装置を構成する複数のセルのセル電圧のうちの最高セル電圧と目標充電電流との関係式に基づいて、現在の前記最高セル電圧に対応する目標充電電流を決定し、当該目標充電電流と前記蓄電装置を構成する複数のセルによる合計電圧との積を、前記蓄電装置への前記目標充電電力として導出し、
    前記関係式では、前記最高セル電圧が高くなるほど、前記目標充電電流が小さくなる関係が設定されている請求項1又は2に記載の電力供給システム。
  5. 前記蓄電装置は、複数のセルユニットによって構成され、
    前記セルユニットは、セル本体部、及び、当該セル本体部と並列接続されて、前記セルユニットに流れる電流のうち、前記セル本体部をバイパスして流すバイパス電流の量を調節するバイパス回路部を有し、
    前記制御装置は、前記蓄電装置への前記目標充電電力の充電を行わせるとき、
    前記セル本体部の蓄電量が基準蓄電量未満のとき、仮充電電流としての一定の基準電流が定められ、且つ、前記セル本体部の蓄電量が前記基準蓄電量以上のとき、前記セル本体部の蓄電量が大きくなるにつれて小さくなる仮充電電流が定められている関係式を用いて、前記複数のセルユニット毎に前記セル本体部の蓄電量に応じた仮充電電流を決定し、
    前記複数のセルユニット毎の前記仮充電電流のうちの最も小さい仮充電電流に、前記バイパス電流の上限値である上限バイパス電流を加算して導出される第1の仮目標充電電流と、前記複数のセルユニット毎の前記仮充電電流のうちの最も大きい仮充電電流である第2の仮目標充電電流とを比較して、両者のうちの小さい方の前記仮目標充電電流を前記複数のセルユニット毎に流す目標充電電流として決定し、
    前記複数のセルユニット毎に前記目標充電電流を供給すると共に、前記複数のセルユニットのそれぞれでは、前記セルユニットに供給される前記目標充電電流のうち、前記セル本体部の蓄電量に応じて決定される前記仮充電電流を上回る分の電流を前記バイパス回路部に流し、その他の分の電流を前記セル本体部に流し、
    前記蓄電装置を構成する前記複数のセルユニット毎に流す前記目標充電電流の合計である合計電流と前記蓄電装置を構成する前記複数のセルユニットによる合計電圧との積を前記目標充電電力とするように構成されている請求項1又は2に記載の電力供給システム。
  6. 前記制御装置は、設定時刻に到達すると前記充電開始条件が満たされたと判定する請求項1〜5の何れか一項に記載の電力供給システム。
  7. 前記制御装置は、前記蓄電装置の蓄電量が下限蓄電量未満になると前記充電開始条件が満たされたと判定する請求項1〜6の何れか一項に記載の電力供給システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015233385A (ja) * 2014-06-10 2015-12-24 大阪瓦斯株式会社 電力需給システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006174540A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 Takenaka Komuten Co Ltd 自律分散制御型蓄電システム
WO2010103650A1 (ja) * 2009-03-12 2010-09-16 Vpec株式会社 交流の自律分散型の電力システム
US20130274947A1 (en) * 2010-04-15 2013-10-17 Science Applications International Corporation System and method for routing power across multiple microgrids having dc and ac buses
WO2013175612A1 (ja) * 2012-05-24 2013-11-28 大阪瓦斯株式会社 電力供給システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006174540A (ja) * 2004-12-13 2006-06-29 Takenaka Komuten Co Ltd 自律分散制御型蓄電システム
WO2010103650A1 (ja) * 2009-03-12 2010-09-16 Vpec株式会社 交流の自律分散型の電力システム
US20130274947A1 (en) * 2010-04-15 2013-10-17 Science Applications International Corporation System and method for routing power across multiple microgrids having dc and ac buses
WO2013175612A1 (ja) * 2012-05-24 2013-11-28 大阪瓦斯株式会社 電力供給システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015233385A (ja) * 2014-06-10 2015-12-24 大阪瓦斯株式会社 電力需給システム

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