JP2015231316A - 蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】切替部の劣化を軽減することが可能な蓄電システムを提供する。【解決手段】蓄電システム（１０）は、外部電源及び負荷（２０）に接続される蓄電装置（１）を備える。蓄電装置（１）は、電力線（Ｌａ）を介して外部電源と接続される入力端子（２）、入力端子（２）を介して外部電源からの電力が供給される蓄電池（１１）、外部電源からの電力を負荷（２０）に供給する外部電力供給モードと蓄電池（１１）からの電力を負荷（２０）に供給する電池電力供給モードに切り替える切替部（１３）、及び外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する規制手段（Ｌａ）を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電システムに関する。

近年、蓄電池を用いた様々な蓄電システムが開発されている。例えば、特許文献１では、負荷に対して常時電力を供給するための無停電電源システムが提案されている。特許文献１の無停電電源システムでは、蓄電池を有する無停電電源装置を介して、交流電源と負荷とが接続されている。特許文献１の無停電電源装置は、交流電源からの入力電圧値を検出する。入力電圧値が低下している場合、この無停電電源装置は、リレーによって構成される切替部をＯＮからＯＦＦに切り替え、蓄電池から負荷に電力を供給する。一方、入力電圧値が回復した場合、上記無停電電源装置は、切替部をＯＦＦからＯＮに切り替え、交流電源から負荷に電力を供給する。

特開２０１１−４５１５３号公報

ところで、特許文献１のような無停電電源システムでは、負荷の消費電力が大きい場合、交流電源と無停電電源装置とを接続する電力線における電圧降下量が大きくなる。この場合、無停電電源装置は、交流電源において停電や電力低下等の異常が発生したと判断し、交流電源と負荷との接続を蓄電池と負荷との接続に切り替えるよう切替部を制御する。

交流電源と負荷との接続が遮断され、負荷が蓄電池に接続されると、交流電源と無停電電源装置との間の電力線における電圧降下量は小さくなる。このため、無停電電源装置は、交流電源が異常から復帰したと判断し、蓄電池と負荷との接続を交流電源と負荷との接続に切り替えるよう切替部を制御する。

上記のような接続の切り替えは、例えばノンインバータ冷蔵庫等、突入電流が大きい負荷を起動する際に発生しやすく、また、何度も繰り返されるおそれがある。接続の切り替えが何度も繰り返されると、切替部が早く劣化してしまう。

そこで、本発明は、切替部の劣化を軽減することが可能な蓄電システムを提供することを課題とする。

本発明に係る蓄電システムは、電力線を介して外部電源と接続される入力端子と、入力端子を介して外部電源からの電力が供給される蓄電池と、入力端子に印加される電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部によって検出された電圧が所定の電圧閾値を下回った場合に、外部電源からの電力を負荷に供給する外部電力供給モードを、蓄電池からの電力を負荷に供給する電池電力供給モードに切り替え、電圧検出部によって検出された電圧が所定の電圧閾値以上となった場合に、電池電力供給モードを外部電力供給モードに切り替える切替部と、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する規制手段と、を備える。

上記蓄電システムは、切替部による外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する規制手段を備えている。このため、上記蓄電システムによれば、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えの頻発を抑制することができ、切替部の劣化を軽減することができる。

上記蓄電システムにおいて、規制手段は、以下の式（１）を満たすよう定められた抵抗Ｒを有する上記電力線を含むことができる。ここで、Ｉは外部電源の定格電流値、Ｖ_ＡＣは外部電源の定格電圧値、Ｖ_Ｔは所定の電圧閾値である。

上記の式（１）を満たす抵抗Ｒを有する電力線であれば、当該電力線における電圧は、電力線自身の抵抗によって所定の電圧閾値よりも小さくならないように維持される。よって、電圧降下によって外部電力供給モードから電池電力供給モードへの切り替えが発生するのを抑制することができる。結果として、切替部の劣化の軽減を図ることができる。

上記蓄電システムにおいて、規制手段は、蓄電システムの状態に応じて、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制してもよい。

上記蓄電システムの状態は、電圧検出部によって検出される電圧を含んでいてもよい。

上記蓄電システムにおいて、規制手段は、電圧検出部によって検出される電圧が所定の電圧閾値以上に所定時間維持された場合に、電池電力供給モードを外部電力供給モードに切り替えるよう切替部を制御してもよい。この構成によれば、入力端子に印加される電圧が安定した後で、電池電力供給モードから外部電力供給モードに復帰させることができる。これにより、外部電力供給モードに復帰した後すぐに電池電力供給モードに戻ってしまうという事態が発生しにくくなり、切替部の劣化の軽減を図ることができる。

また、上記蓄電システムの状態は、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えの発生状況を含んでいてもよい。

上記蓄電システムにおいて、規制手段は、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えが所定回数以上発生した場合に、外部電源と負荷とを電気的に遮断し、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切替動作を停止してもよい。この構成によれば、電池電力供給モードと外部電力供給モードとの切替回数が制限されるため、切替部の劣化の軽減を図ることができる。

上記当該蓄電システムは、複数の負荷に対して外部電源から電力を供給可能に構成されていてもよい。複数の負荷の少なくとも１つは、外部電源と入力端子とを接続する電力線とは別の電力線を介して、外部電源に接続されていることが好ましい。

通常、入力端子を介して外部電源に接続される負荷と、入力端子を介さず外部電源に接続される負荷とを含む蓄電システムの場合、コスト等の観点から、各負荷は外部電源から延びる電力線を共用する。つまり、外部電源から１本の電力線を延ばし、この電力線を入力端子の手前で分岐させて各負荷に接続するのが一般的な蓄電システムの構成である。

しかしながら、本発明に係る蓄電システムでは、一般的な蓄電システムと異なり、入力端子を介して外部電源に接続される負荷と、入力端子を介さず外部電源に接続される負荷とで異なる電力線を用いることができる。この構成によれば、外部電源と入力端子とを接続する電力線において、入力端子を介さず外部電源に接続される負荷に起因する電圧降下を抑制することができる。その結果、外部電力供給モードから電池電力供給モードへの切り替えを抑制することができ、切替部の劣化の軽減を図ることができる。

上記蓄電システムは、当該蓄電システムは、複数の負荷に対して外部電源及び蓄電池から電力を供給可能に構成されていてもよい。規制手段は、複数の負荷のうち優先的に電力を供給する必要がある優先負荷が存在する場合に、優先負荷以外の負荷の少なくとも１つと外部電源とを電気的に遮断することができる。この構成によれば、優先負荷以外の負荷に供給する電力を減らすことができ、電力線における電圧降下量を小さくすることができる。その結果、外部電力供給モードから電池電力供給モードへの切り替えを抑制することができ、切替部の劣化の軽減を図ることができる。

上記蓄電池は、リチウムイオン蓄電池であることが好ましい。リチウムイオン蓄電池は鉛蓄電池等と比較して高出力が可能であるため、上記蓄電システムにおける蓄電池としてリチウムイオン蓄電池を採用することで、上記蓄電システムに対してより重い負荷を接続することが可能となる。

本発明によれば、蓄電システムにおける切替部の劣化を軽減することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る蓄電システムの構成例を示す機能ブロック図である。 図２は、図１に示す蓄電装置のより具体的な構成例を示す機能ブロック図である。 図３は、本発明の第２実施形態に係る蓄電システムの切替規制処理の例を示すフロー図である。 図４は、本発明の第３実施形態に係る蓄電システムの切替規制処理の例を示すフロー図である。 図５は、本発明の第４実施形態に係る蓄電システムの構成例を示す機能ブロック図である。 図６は、本発明の第５実施形態に係る蓄電システムの構成例を示す機能ブロック図である。 図７は、本発明の第５実施形態に係る蓄電システムの切替規制処理の例を示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図中同一又は相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

＜第１実施形態＞
［全体構成］
以下、本発明の第１実施形態に係る蓄電システム１０について説明する。図１に示すように、蓄電システム１０は、入力端子２と、蓄電池１１と、電圧検出部１２と、切替部１３と、を備える。入力端子２、蓄電池１１、電圧検出部１２、及び切替部１３は、蓄電装置１に含まれる。蓄電装置１は、電力線Ｌａを介して外部電源である電力系統に接続される。蓄電装置１は、負荷２０にも接続される。

（蓄電装置の構成）
蓄電装置１は、上述したように、入力端子２と、蓄電池１１と、電圧検出部１２と、切替部１３と、を含む。図１及び図２に示すように、蓄電装置１は、制御部１４と、遮断部１５と、電池管理部１６と、電力供給部１７と、変換部１８と、通信部１９と、整流器Ｒと、出力端子３と、をさらに含んでいてもよい。

蓄電池１１、電圧検出部１２、切替部１３、制御部１４、遮断部１５、電池管理部１６、電力供給部１７、変換部１８、通信部１９、及び整流器Ｒは、筐体としてのフレーム４内に収容されている。蓄電装置１には、電力系統からの交流電力が入力端子２を介して入力される。また、蓄電装置１は、出力端子３を介して交流電力を負荷２０に出力する。以下、蓄電装置１の構成例について具体的に説明する。

（入力端子）
入力端子２は、電力線Ｌａを介して電力系統と接続される。入力端子２には、電力系統からの交流電力が入力される。入力端子２に入力された電力は、蓄電池１１及び負荷２０に供給することができる。

（蓄電池）
蓄電池１１は、変換部１８を介して外部電源から供給される電力によって充電される。また、蓄電池１１は、蓄積した電力を変換部１８及び切替部１３を介して負荷２０に出力する。

蓄電装置１は、１以上の蓄電池１１を含む。蓄電池１１は、リチウムイオン蓄電池であってもよい。蓄電池１１が比較的高出力のリチウムイオン蓄電池である場合、消費電力が大きい負荷２０を蓄電装置１に接続することができる。

蓄電装置１が複数の蓄電池１１を含む場合、例えば図２に示すように、複数の蓄電池１１によって、電池パック１１０ａ，１１０ｂが構成されていてもよい。各電池パック１１０ａ、１１０ｂには監視部１１１ａ，１１１ｂを設けることができる。

各監視部１１１ａ，１１１ｂ及び電池管理部１６は、入力端子２に対して絶縁されずに接続される。そのため、各監視部１１１ａ，１１１ｂ及び電池管理部１６は、入力端子２に対する非絶縁部、すなわち、交流電力が入力される一次側で動作する。

各監視部１１１ａ，１１１ｂは、電池パック１１０ａ、１１０ｂに含まれる各蓄電池１１の状態を監視する。各監視部１１１ａ，１１１ｂは、例えば、蓄電池１１の電池温度、電池電流、電池電圧、残量等を検出する。各監視部１１１ａ，１１１ｂは、検出した蓄電池１１の状態を示す信号又はデータを電池管理部１６に送信する。

監視部１１１ａ，１１１ｂは、それぞれ、スイッチ１１２ａ，１１２ｂを備えていてもよい。監視部１１１ａ，１１１ｂは、蓄電池１１の異常を検出した場合、スイッチ１１２ａ，１１２ｂをＯＦＦにし、変換部１８と蓄電池１１との接続を遮断する。

図２の例では、蓄電装置１に２つの電池パック１１０ａ，１１０ｂが設けられているが、蓄電装置１において、電池パックを１つだけ設けることもできるし、３以上の電池パックを設けることもできる。また、蓄電池１１は、必ずしも電池パックの形態で蓄電装置１に設けられる必要はない。蓄電池１１は、要求される電力や使用環境等を考慮した適当な形態で蓄電装置１に組み込まれていればよい。

蓄電システム１０において、リチウムイオン蓄電池の他、例えば、鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・水素蓄電池等、エネルギーを蓄えることが可能な二次電池を蓄電池１１として用いることができる。蓄電システム１０では、一種類の電池を用いてもよいし、複数種類の電池を組み合わせて用いてもよい。

（電圧検出部）
電圧検出部１２は、入力端子２に印加される電圧を検出する。より具体的には、電圧検出部１２は、入力端子２に印加される電圧として、入力端子２と遮断部１５とを接続する電力線Ｌｂにおける電圧を検出する。電圧検出部１２は、検出した電圧を制御部１４に出力する。

（切替部）
切替部１３は、電力系統からの電力を負荷２０に供給する外部電力供給モードと、蓄電池１１からの電力を負荷２０に供給する電池電力供給モードとを切り替える。

切替部１３は、電力系統からの交流電力の低下又は停止が検出された場合、つまり、電圧検出部１２による検出電圧が所定の電圧閾値を下回った場合に、外部電力供給モードを電池電力供給モードに切り替える。切替部１３は、電力系統と負荷２０との接続を蓄電池１１と負荷２０との接続に切り替えることにより、外部電力供給モードを電池電力供給モードに切り替える。

「所定の電圧閾値」は、電力系統に異常が発生したか否かの判断に用いられる閾値であり、予め設定することができる。「所定の電圧閾値」は、電力系統の定格電圧や蓄電装置１に接続する負荷２０の消費電力等、蓄電システム１０の構成に応じて適宜設定すればよい。

切替部１３は、電力系統からの交流電力が回復した場合、つまり、電圧検出部１２による検出電圧が所定の電圧閾値以上になった場合に、電池電力供給モードを外部電力供給モードに切り替える。切替部１３は、蓄電池１１と負荷２０との接続が電力系統と負荷２０との接続に切り替えることにより、電池電力供給モードを外部電力供給モードに切り替える。

切替部１３は、特に限定されるものではないが、例えばリレー等、公知の切替スイッチによって構成することができる。負荷２０は、切替スイッチの切り替えにより、電力系統及び蓄電池１１に対して選択的に接続される。

第１実施形態において、切替部１３の制御は制御部１４によって行われる。ただし、蓄電装置１において制御部１４と別に専用回路を設け、この専用回路によって切替部１３の制御を行うこともできる。

（電力線）
第１実施形態に係る蓄電システム１０において、電力線Ｌａは、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する「規制手段」として機能する。電力線Ｌａは、電力系統から入力端子２までの間の電圧降下を抑制するよう構成されている。より具体的には、電力線Ｌａの抵抗Ｒは、以下の式（１）を満たすように定められている。以下の式（１）において、Ｉは電力系統の定格電流値、Ｖ_ＡＣは電力系統の定格電圧値、Ｖ_Ｔは、上述の「所定の電圧閾値」である。

蓄電装置１は、電力系統の定格電圧値Ｖ_ＡＣ−電圧閾値Ｖ_Ｔ以内の電圧降下を許容する。つまり、電力線Ｌａにおいて、電力系統から入力端子２までの間の電圧降下量が定格電圧値Ｖ_ＡＣ−電圧閾値Ｖ_Ｔ以内であれば、蓄電装置１は、負荷２０に対して電力系統から電力を供給する。

一方、電力線Ｌａにおいて、電力系統から入力端子２までの間の電圧降下量が定格電圧値Ｖ_ＡＣ−電圧閾値Ｖ_Ｔよりも大きい場合、蓄電装置１は、負荷２０に対して蓄電池１１から電力を供給する。

なお、電力系統と入力端子２との間の電圧降下量が電力系統の定格電圧値Ｖ_ＡＣ−電圧閾値Ｖ_Ｔ以内であることは、電圧検出部１２による検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔ以上であることを意味する。電力系統と入力端子２との間の電圧降下量が電力系統の定格電圧値Ｖ_ＡＣ−電圧閾値Ｖ_Ｔよりも大きいことは、電圧検出部１２による検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔを下回ることを意味する。

（制御部）
制御部１４は、蓄電装置１の動作を制御する。制御部１４は、例えば、蓄電池１１の充放電制御や、切替部１３における外部電力供給モードと電池電力供給モードとを切替制御を行う。制御部１４は、遮断部１５の動作を制御してもよい。制御部１４は、例えば、専用又は汎用プロセッサを用いて構成される。

上述の通り、制御部１４には、電圧検出部１２によって検出された電圧が入力される。蓄電システム１０が外部電力供給モードで運転されている場合において、電圧検出部１２による検出電圧が所定の電圧閾値Ｖ_Ｔを下回った場合、制御部１４は、切替部１３に対して、外部電力供給モードを電池電力供給モードに切り替えるための電磁信号を切替部１３に出力する。

蓄電システム１０が電池電力供給モードで運転されている場合において、電圧検出部１２による検出電圧が所定の電圧閾値Ｖ_Ｔ以上になった場合、制御部１４は、切替部１３に対して、電池電力供給モードを外部電力供給モードに切り替えるための電磁信号を切替部１３に出力する。

（遮断部）
遮断部１５は、入力端子２と切替部１３との間に設けられる。遮断部１５は、必要に応じて、入力端子２と切替部１３との電気的な接続を遮断する。遮断部１５は、例えば、入力端子２と切替部１３とを接続する電力線Ｌｂにおいて過電流が所定時間流れた場合、入力端子２と切替部１３との電気的な接続を遮断する。

遮断部１５の構成は、特に限定されるものではない。遮断部１５は、例えばリレー等のスイッチを用いて構成することができる。この場合、制御部１４又は制御部１４以外の専用回路からの制御に応じて遮断部１５のスイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、入力端子２及び切替部１３の接続と非接続とを切り替えることができる。また、遮断部１５は、例えばブレーカーやヒューズ等、外部からの制御を特に要しない配線用遮断器であってもよい。入力端子２と切替部１３との間には、複数の遮断部１５が設けられていてもよい。

蓄電装置１は、遮断部１５を有していなくてもよい。この場合、後述のインバータ１８１をＯＦＦにすることにより、入力端子２から切替部１３に対する電力供給を停止させることもできる。

（電池管理部）
上述したように、電池管理部１６は、監視部１１１ａ，１１１ｂから蓄電池１１の状態を示す信号又はデータを受信することができる。電池管理部１６が受信した蓄電池１１の状態を示す信号又はデータは、例えば、制御部１４及び／又は通信部１９を通じて外部へ発信される。

（電力供給部）
電力供給部１７は、入力端子２から入力された電力を電源として、蓄電装置１の各部に電力を供給する。電力供給部１７は、例えば、入力端子２、制御部１４、電池管理部１６、及び変換部１８に接続される。電力供給部１７は、さらに、電池パック１１０ａ、１１０ｂの各監視部１１１ａ，１１１ｂや通信部１９に接続されていてもよい。電力供給部１７は、入力端子２から入力された電力を適当な電圧に変換し、蓄電装置１の各部に出力する。

このような構成により、蓄電装置１内で消費される電力を、蓄電池１１の電力ではなく外部からの電力でまかなうことができる。そのため、蓄電池１１からより多くの電力を負荷２０へ供給することができる。

（変換部）
変換部１８は、入力端子２から入力された交流電力を直流電力に変換して蓄電池１１へ出力する。また、変換部１８は、蓄電池１１から出力された直流電力を交流電力に変換する。

変換部１８は、例えば、インバータ１８１と及びＤＣ／ＤＣコンバータ１８２を備えることができる。インバータ１８１は、入力端子２、出力端子３、及びＤＣ／ＤＣコンバータ１８２に接続されている。インバータ１８１は、整流器Ｒを介して入力端子２から入力された交流電力を直流電力に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８２に出力する。また、インバータ１８１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８２から入力された直流電力を交流電力に変換し、出力端子３を介して負荷２０に供給する。

なお、出力端子３は、例えば、負荷２０を接続可能なコンセントであってもよい。入力端子２及び出力端子３の形態は、特定のものに限定されない。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１８２は、インバータ１８１が出力した直流電力の電圧を蓄電池１１に適合する電圧に変え、その直流電力を蓄電池１１に出力する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８２は、蓄電池１１が出力した直流電力の電圧を負荷２０に適合する電圧に変え、その直流電力をインバータ３２へ出力する。

このように変換部１８をトランスレス方式に構成することで、変換部１８の小型化を図ることができる。トランスレス方式の変換部１８におけるインバータ１８１及びＤＣ／ＤＣコンバータ１８２の回路構成は、適宜決定すればよい。

なお、変換部１８の構成は上述のものに限定されない。例えば、変換部１８は、交流電力を直流電力に変換する整流器と直流電力を交流電力へ変換するインバータとの組み合わせや、双方向インバータ等によって構成することもできる。

（通信部）
通信部１９は、蓄電装置１が外部とデータ通信を行うための通信インタフェースである。通信部１９と外部との通信は、無線通信によって行われてもよい。また、通信部１９は、例えば、外部のルータを介して、インターネット等のネットワークに接続された外部機器と通信することができる。

上述したように、通信部１９は、電池管理部１６から受信した蓄電池１１の状態を示す信号又はデータを、例えば外部の管理装置（図示略）等に送信する。通信部１９は、さらに、蓄電装置１の識別情報、位置を示す情報、他の機器との接続状態の情報等の外部の管理装置に送信してもよい。

また、通信部１９は、蓄電池１１の状態を示す信号又はデータに基づいて外部の管理装置が生成した制御データを受信してもよい。通信部１９は、この制御データを制御部１４に送信することができる。制御部１４は、受信した制御データに基づいて蓄電池１１の動作の制御を行ってもよい。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態に係る蓄電システム１０は、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する規制手段として、電力線Ｌａを含んでいる。電力線Ｌａの抵抗Ｒは、以下の式（１）を満たすように定められている。

この構成によれば、電力系統から入力端子２までの間において、電力線Ｌａの抵抗Ｒによる電圧降下を抑制することができ、電圧を所定の電圧閾値Ｖ_Ｔ以上に維持することが可能となる。このため、外部電力供給モードから電池電力供給モードへの切り替えが抑制される。その結果、切替部１３の劣化が軽減され、切替部１３の寿命を延ばすことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る蓄電システムは、図１及び図２に示す第１実施形態の蓄電システム１０とほぼ同様の構成を有する。ただし、第２実施形態では、制御部１４が本発明の「規制手段」として機能する。第２実施形態において、制御部１４は、蓄電システム１０の状態に応じて、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する。第２実施形態における蓄電システム１０の状態は、電池電圧検出部１２によって検出される電圧である。

［切替規制処理］
以下、第２実施形態において、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する処理について、図３を参照しつつ説明する。図３は、第２実施形態に係る切替規制処理の例を示すフロー図である。

通常時、蓄電システム１０は、外部電力供給モードで運転されている。すなわち、切替部１３は電力系統と負荷２０とを電気的に接続しており、電力系統からの電力が負荷２０に供給されている。電圧検出部１２は、常時又は定期的に入力端子２に印加される電圧を検出する。電圧検出部１２による検出電圧は、制御部１４に出力される（ステップＳ２１）。

制御部１４は、検出電圧が所定の電圧閾値Ｖ_Ｔ以上であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。

検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔ以上の間（ステップＳ２２でＹＥＳの場合）、制御部１４は切替部１３に対して電磁信号を出力しない。よって、外部電力供給モードから電池電力供給モードへの切り替えは行われず、外部電力供給モードでの蓄電システム１０の運転が継続される。

検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔよりも小さくなった場合（ステップＳ２２でＮＯの場合）、制御部１４は、切替部１３に対し、外部電力供給モードを電池電力供給モードに切り替えるための電磁信号を出力する。切替部１３は、この電磁信号に応じて、外部電力供給モードを電池電力供給モードに切り替える（ステップＳ２３）。これにより、電力系統と負荷２０とが電気的に遮断される一方で蓄電池１１と負荷２０とが電気的に接続され、負荷２０に対して蓄電池１１からの電力が供給される。

外部電力供給モードから電池電力供給モードに切り替わった後も、電圧検出部１２は、入力端子２に印加される電圧を常時又は定期的に検出し、制御部１４に出力する。検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔよりも小さい間（ステップＳ２４でＮＯの場合）、制御部１４は切替部１３に電磁信号を出力しない。よって、電池電力供給モードから外部電力供給モードへの切り替えは行われず、電池電力供給モードでの蓄電システム１０の運転が継続される。

検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔ以上に回復した場合（ステップＳ２４でＹＥＳの場合）、制御部１４は所定時間が経過したかどうか判断する（ステップＳ２５）。

検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔ以上に所定時間維持された場合（ステップＳ２４でＹＥＳ、且つステップＳ２５でＹＥＳの場合）、制御部１４は、切替部１３に対し、電池電力供給モードを外部電力供給モードに切り替えるための電磁信号を出力する。切替部１３は、この電磁信号に応じて、電池電力供給モードを外部電力供給モードに切り替える（ステップＳ２６）。電池電力供給モードから外部電力供給モードに復帰した後、ステップＳ２１に戻り、ステップＳ２１以降の処理が繰り返される。

ステップＳ２５の判断に用いられる「所定時間」は、特に限定されるものではなく、入力端子２に印加される電圧が安定したと推定することが可能な長さの時間であればよい。「所定時間」は、例えば、３〜１０秒の間で設定することができる。

一方、検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔ以上に一旦回復した後、所定時間経過しないうちに検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔよりも小さくなった場合（ステップＳ２４でＹＥＳ、且つステップＳ２５でＮＯの場合）、制御部１４は切替部１３に電磁信号を出力しない。よって、電池電力供給モードから外部電力供給モードへの切り替えは行われず、電池電力供給モードでの蓄電システム１０の運転が継続される。

上述したステップＳ２１〜Ｓ２６の処理は、例えば蓄電装置１の電源がＯＮになっている間等、制御部１４に対して電力が供給されている間は常時行うことができる（ステップＳ２７でＹＥＳの場合）。制御部１４に対する電力供給が停止した場合（ステップＳ２７でＮＯの場合）、制御部１４は、図３に示す切替規制処理を終了する。

［第２実施形態の効果］
以上のように、第２実施形態に係る制御部１４は、蓄電システム１０が電池電力供給モードで運転されている場合において、検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔ以上に所定時間維持された場合に、電池電力供給モードを外部電力供給モードに切り替えるよう切替部１３を制御する。つまり、入力端子２に印加される電圧が安定した後で、電池電力供給モードから外部電力供給モードへの復帰が行われる。このため、外部電力供給モードに復帰した後すぐに電池電力供給モードへと戻ってしまうという事態が生じにくくなる。その結果、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切替回数が少なくなり、切替部１３の劣化を軽減することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る蓄電システムは、図１及び図２に示す第１実施形態の蓄電システム１０とほぼ同様の構成を有する。第３実施形態でも、第２実施形態と同様、制御部１４が本発明の「規制手段」として機能する。つまり、第３実施形態においても、蓄電システム１０の状態に応じて、制御部１４が外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する。第３実施形態における蓄電システム１０の状態は、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えの発生状況である。

［切替規制処理］
以下、第３実施形態において、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する処理について、図３を参照しつつ説明する。図３は、第３実施形態に係る切替規制処理の例を示すフロー図である。

制御部１４は、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えが所定回数以上発生したか否かを判断する（ステップＳ３１）。

「所定回数」は、特に限定されるものではなく、切替部１３の構成、負荷２０の消費電力、及び／又は電力線Ｌａの抵抗等、蓄電システム１０の構成に応じて適宜設定することができる。「所定回数」は、例えば、３〜５回の間で決定することができる。

外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えの発生回数が所定回数を超えていない場合（ステップＳ３１でＮＯの場合）、制御部１４は特別な処理を行わない。つまり、制御部１４は、検出電圧が電圧閾値以上か否かの判断や、検出電圧に応じた外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替え等、通常の処理を実行する。

外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えが所定回数以上発生している場合（ステップＳ３１でＹＥＳの場合）、制御部１４は、外部電源である電力系統と負荷２０とを電気的に遮断する（ステップＳ３２）。なお、蓄電システム１０が外部電力供給モードで運転している場合、制御部１４は、ステップＳ３２の遮断処理の前又はこれと同時に、電池電力供給モードでの運転に切り替えるよう切替部１３を制御してもよい。電力系統と負荷２０とが電気的に遮断された後、切替部１３による外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切替動作は停止される。

電力系統と負荷２０とを電気的に遮断する方法は、特に限定されるものではない。例えば、制御部１４は、遮断部１５のスイッチをＯＮからＯＦＦに切り替える制御を行うことにより、電力系統と負荷２０とを電気的に遮断することができる。あるいは、制御部１４は、インバータ１８１をＯＦＦにする制御を行い、電力系統と負荷２０とを電気的に遮断してもよい。また、切替部１３を制御して電池電力供給モードに切り替えることによっても、電力系統と負荷２０とを電気的に遮断することができる。ただし、いずれの方法で電力系統と負荷２０とを遮断した場合であっても、上述の通り、遮断後は切替部１３による切替動作が停止される。

図４に例示する切替規制処理を実行するタイミングは、特に限定されるものではない。切替規制処理を実行するタイミングは、例えば、検出電圧が電圧閾値Ｖ_Ｔ以上か否かの判断、つまり、外部電力供給モードと電池電力供給モードとを切り替えるか否かの判断を行う前であってもよいし、当該判断の後であってもよい。また、例えば、当該判断の後、且つ外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを行う前に切替規制処理を実行してもよい。

［第３実施形態の効果］
以上のように、第３実施形態に係る制御部１４は、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えが所定回数以上発生した場合、電力系統と負荷２０とを電気的に遮断し、これ以降の切替部１３による切替動作を停止する。これにより、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切替回数を制限することができる。結果として、切替部１３を保護することができ、切替部１３の劣化の軽減を図ることができる。

＜第４実施形態＞
［蓄電システムの構成］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図５に示すように、第４実施形態に係る蓄電システム１０４は、複数の負荷２０Ａ，２０Ｂに対し、外部電源である電力系統から電力を供給できるよう構成されている。

蓄電システム１０４において、負荷２０Ａは、蓄電装置１を介して電力系統に接続されている。このため、負荷２０Ａは、電力系統及び蓄電池１１と電気的に接続することができる。負荷２０Ｂは、蓄電装置１を介さずに電力系統に接続されている。つまり、負荷２０Ｂは、蓄電池１１と電気的に接続されることはない。蓄電装置１は、第１実施形態と同様に構成されている。

負荷２０Ｂは、電力線Ｌｃにより、電力系統と接続されている。電力線Ｌｃは、電力系統と入力端子２とを接続する電力線Ｌａとは別の電力線である。電力線Ｌｃは、電力線Ｌａと実質的に異なる電力線であればよい。つまり、電力線Ｌｃは、電力系統に直接接続されていてもよいが、電力線Ｌａの電力系統側の端部に接続されていてもよい。

図５の例では、１つの負荷２０Ｂが電力系統に接続されている。しかしながら、複数の負荷２０Ｂを電力系統に接続することもできる。複数の負荷２０Ｂを電力系統に接続する場合も、電力線Ｌａとは別の電力線によって電力系統と各負荷２０Ｂを接続する。

［第４実施形態の効果］
一般に、蓄電装置を介して外部電源に接続される負荷と、蓄電装置を介さずに外部電源に接続される負荷とを含む蓄電システムの場合、各負荷は外部電源から延びる電力線を共用する。つまり、外部電源から１本の電力線を延ばし、この電力線を蓄電装置の入力端子の手前で分岐させて、各負荷に接続するのが一般的な蓄電システムの構成である。このような構成であれば、電力線を節約することができ、コスト面で有利なためである。

ところが、第４実施形態では、電力系統と入力端子２とを接続する電力線Ｌａとは別の電力線Ｌｃを介して、負荷２０Ｂが電力系統に接続されている。この構成によれば、負荷２０Ａ及び負荷２０Ｂが電力線Ｌａを共用する構成と比較して、電力線Ｌａにおける電圧降下量を小さくすることができる。つまり、第４実施形態では、コスト面ではなく電圧降下の抑制という効果を重視し、敢えて電力線Ｌａとは別の電力線Ｌｃを用いて電力系統と負荷２０Ｂとを接続している。

このようにして電力線Ｌａの電圧降下量を低減することにより、外部電力供給モードから電池電力供給モードへの切り替えを規制することができる。これにより、切替部１３の劣化を軽減することができる。つまり、第４実施形態に係る蓄電システム１０４では、電力線Ｌａとは別に設けられた電力線Ｌｃが本発明の「規制手段」として機能している。

＜第５実施形態＞
［蓄電システムの構成］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図６に示すように、第５実施形態に係る蓄電システム１０５は、住宅Ｈ内に設けられ、ネットワークＮを介して管理サーバＳに接続される。蓄電システム１０５は、特に限定されるものではないが、ＨＥＭＳ（ＨＯＭＥ ＥＮＥＲＧＹ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭ）であってもよい。この場合、管理サーバＳは、ＨＥＭＳの運用を管理するＨＥＭＳ管理サーバである。

図６に示すように、蓄電システム１０５は、第１実施形態と同様に構成された蓄電装置１と、管理装置５と、ルータ６と、を含んでいる。

蓄電装置１は、第１実施形態と同様、電力系統と接続される。蓄電装置１は、複数のコンセントｃ１を介して、住宅Ｈ内の機器Ａ〜Ｄと接続される。蓄電装置１と複数のコンセントｃ１との間には、漏電ブレーカーが設けられていてもよい。機器Ａ〜Ｄは、蓄電システム１０５における負荷であり、例えば、天井灯等の照明、冷蔵庫、テレビ、エアコン、又は通信機器等、電力を消費する機器である。

電力系統からの電力は、蓄電装置１の入力端子２に入力される。蓄電装置１は、電力系統からの電力又は蓄電池１１からの電力を出力端子３から出力する。より詳細には、外部電力供給モードでは、電力系統からの電力が出力端子３から出力される。電池電力供給モードでは、蓄電池１１からの電力が出力端子３から出力される。蓄電装置１が出力した電力は、機器Ａ〜Ｄに供給される。

管理装置５は、蓄電装置１及び機器Ａ〜Ｄの動作を制御することにより、住宅Ｈにおける消費電力を制御する。管理装置５は、蓄電装置１における外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する。この点については後で詳しく説明する。

管理装置５は、例えば、蓄電装置１及び機器Ａ〜Ｄに供給される電力量のデータを収集する。管理装置５は、住宅Ｈ内の分電盤（図示略）から電力量のデータを受信するよう構成されていてもよい。管理装置５は、ルータ６及びネットワークＮを介して、電力量等の各種データを管理サーバＳに送信することができる。

管理装置５は、蓄電池１１の状態を示すデータを蓄電装置１から受信し、蓄電池１１の異常の有無を監視するよう構成されていてもよい。蓄電池１１の状態とは、例えば、蓄電池１１の温度、電流、電圧、及び残容量等である。管理装置５は、ルータ６及びネットワークＮを介して、電力量等の各種データを管理サーバＳに送信してもよい。

［切替規制処理］
上述した通り、管理装置５は、蓄電装置１における外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制する。すなわち、第５実施形態では、管理装置５が本発明の「規制手段」として機能する。以下、管理装置５による切替規制処理について図７を参照しつつ説明する。図７は、第５実施形態に係る切替規制処理の例を示すフロー図である。

管理装置５は、蓄電装置１及び機器Ａ〜Ｄに供給される電力量のデータを収集している。管理装置５は、収集した電力量のデータ等に基づいて、機器Ａ〜Ｄのうち優先的に電力を供給する必要がある機器が存在するか否かを判断し、当該機器を特定する（ステップＳ５１）。以下、優先的に電力を供給する必要がある機器を優先負荷、優先負荷以外の機器を非優先負荷と称する。

優先負荷となり得る負荷（機器）は、特に限定されるものではないが、例えば、ある特定の動作を行う際、通常動作時よりも大きな電力を要する負荷である。例えばノンインバータ冷蔵庫等の突入電流が大きい負荷は、起動される際に優先負荷として特定され得る。

優先負荷を特定する方法も、特に限定されるものではない。例えば、管理装置５は、各負荷のうち、供給電力量が通常動作時よりも高くなっている負荷を優先負荷として特定することができる。また、例えば、起動時におけるノンインバータ冷蔵庫等、ある機器が所定の動作を行うときに当該機器を優先負荷として特定するよう、予め定められていてもよい。

管理装置５は、優先負荷が存在する場合（ステップＳ５１でＹＥＳの場合）、少なくとも１つの非優先負荷と電力系統とを電気的に遮断する（ステップＳ５２）。

非優先負荷と電力系統とを電気的に遮断する方法は、特に限定されるものではない。例えば、機器Ａ〜Ｄそれぞれと蓄電装置１との間にリレー等のスイッチを設け、管理装置５がこれらのスイッチの制御を行えるように構成してもよい。この場合、管理装置５は、遮断対象の非優先負荷と蓄電装置１との間に設けられたスイッチに電磁信号を送信し、当該スイッチをＯＮからＯＦＦに切り替えることによって、遮断対象の非優先負荷と電力系統とを電気的に遮断することができる。

管理装置５は、複数の非優先負荷を同時に電力系統から遮断してもよいし、１つずつ又は数個ずつ順番に、非優先負荷を電力系統から遮断してもよい。非優先負荷を順番に電力系統から遮断する場合、遮断順序を予め定めておいてもよいし、ステップＳ５２の処理の都度、電力系統から遮断する非優先負荷を管理装置５が決定してもよい。

非優先負荷の遮断順序は、各非優先負荷の重要度や消費電力等に基づいて、予め又は処理の都度、決定することができる。例えば、優先負荷が冷蔵庫である場合、消費電力が比較的大きいエアコン、消費電力がエアコンよりも小さいテレビ、消費電力がさらに小さく、且つ電力供給が途切れても住宅Ｈ内の使用者に対する影響が小さい（重要度が比較的小さい）通信機器、重要度が比較的大きい天井灯等の順序で、電力系統との電気的な接続を遮断してもよい。

ステップＳ５２の処理の後、管理装置５は、優先負荷に対して優先的に電力を供給する必要がなくなったか否かを判断する（ステップＳ５３）。例えば、突入電流が大きい負荷が優先負荷として特定されている場合、優先負荷の起動が完了すると、優先負荷であった負荷に対して優先的に電力を供給する必要がなくなったと判断することができる。優先負荷に対して優先的に電力を供給する必要がなくなった場合（ステップＳ５３でＮＯの場合）、管理装置５は、ステップＳ５２において電力系統から遮断した非優先負荷を電力系統に再度接続し（ステップＳ５４）、切替規制処理を終了する。

一方、優先負荷の起動が完了していない場合等、優先負荷に対し、継続して優先的に電力を供給する必要がある場合（ステップＳ５３でＹＥＳの場合）、管理装置５は、電力系統にまだ接続されている非優先負荷があれば、その非優先負荷を電力系統から電気的に遮断する（ステップＳ５２）。非優先負荷が１つずつ又は数個ずつ順番に電力系統から遮断される場合、管理装置５は、非優先負荷と切替部１３との遮断を行う毎に、ステップＳ５３の判断を行うことができる。

［第５実施形態の効果］
以上のように、第５実施形態に係る蓄電システム１０５は、優先負荷がある場合、管理装置５により、非優先負荷と電力系統とを電気的に遮断するよう構成されている。この構成によれば、負荷全体としての消費電力を減らすことができるため、電力系統と蓄電装置１とを接続する電力線Ｌａにおける電圧降下量を小さくすることができる。このため、外部電力供給モードから電池電力供給モードへの切り替えの発生が抑制され、切替部１３の劣化を軽減することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

（１）上記第２及び第３実施形態では、制御部１４が外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制していたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、制御部１４以外の専用回路を蓄電装置１に設け、当該専用回路によって第２及び／又は第３実施形態に係る外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制してもよい。

（２）上記第３実施形態では、外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えが所定回数以上発生した場合に外部電源と負荷とを電気的に遮断していたが、外部電源と負荷とを電気的に遮断する条件は、特にこれに限定されない。例えば、一定時間当たりの切り替えの発生回数が所定回数以上となった場合（切り替えの発生頻度が所定頻度以上になった場合）等、各種の切り替え発生状況に応じて外部電源と負荷とを電気的に遮断することができる。

（３）上記第５実施形態では、管理装置５が外部電力供給モードと電池電力供給モードとの切り替えを規制していたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、第５実施形態に係る切替規制処理を実行する専用回路を、蓄電システム１０５に設けることもできる。

（４）上記第５実施形態では、管理装置５の制御によって非優先負荷と外部電源とが電気的に遮断されていたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、優先負荷が存在する場合に、非優先負荷と外部電源との遮断を促すメッセージを蓄電装置１の表示画面（図示略）に表示してもよい。蓄電システムの使用者は、表示されたメッセージに従い、非優先負荷と外部電源とを電気的に遮断するための操作を行うことができる。

（５）本発明に係る蓄電システムでは、上記第１〜第５実施形態の各「規制手段」を組み合わせることができる。すなわち、上記第１〜第５実施形態の各「規制手段」のうち、２以上の「規制手段」を本発明に係る蓄電システムに設けることができる。

（６）上記第１〜第５実施形態に係る蓄電システムは、外部電源からの電力を負荷２０，２０Ａに供給する外部電力供給モード、又は蓄電池１１からの電力を負荷２０，２０Ａに供給する電池電力供給モードでの運転を行うよう構成されていたが、さらに、外部電源及び蓄電池１１の双方から負荷２０，２０Ａに対して電力を供給するモードでも運転可能なよう構成されていてもよい。

１０，１０４，１０５：蓄電システム，１１：蓄電池，２：入力端子，１２：電圧検出部，１３：切替部，Ｌ１，Ｌａ：電力線，

Claims (10)

1. 電力線を介して外部電源と接続される入力端子と、
   前記入力端子を介して前記外部電源からの電力が供給される蓄電池と、
   前記入力端子に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
   前記電圧検出部によって検出された電圧が所定の電圧閾値を下回った場合に、前記外部電源からの電力を負荷に供給する外部電力供給モードを、前記蓄電池からの電力を前記負荷に供給する電池電力供給モードに切り替え、前記電圧検出部によって検出された電圧が前記所定の電圧閾値以上となった場合に、前記電池電力供給モードを前記外部電力供給モードに切り替える切替部と、
   前記外部電力供給モードと前記電池電力供給モードとの切り替えを規制する規制手段と、
   を備える蓄電システム。
2. 請求項１に記載の蓄電システムであって、
   前記規制手段は、以下の式（１）を満たすよう定められた抵抗Ｒを有する前記電力線を含む、蓄電システム。
   

   

   ここで、Ｉは前記外部電源の定格電流値、Ｖ_ＡＣは前記外部電源の定格電圧値、Ｖ_Ｔは前記所定の電圧閾値である。
3. 請求項１又は２に記載の蓄電システムであって、
   前記規制手段は、前記蓄電システムの状態に応じて、前記外部電力供給モードと前記電池電力供給モードとの切り替えを規制する、蓄電システム。
4. 請求項３に記載の蓄電システムであって、
   前記蓄電システムの状態は、前記電圧検出部によって検出される電圧を含む、蓄電システム。
5. 請求項４に記載の蓄電システムであって、
   前記規制手段は、前記電圧検出部によって検出される電圧が前記所定の電圧閾値以上に所定時間維持された場合に、前記電池電力供給モードを前記外部電力供給モードに切り替えるよう前記切替部を制御する、蓄電システム。
6. 請求項３から５のいずれか１項に記載の蓄電システムであって、
   前記蓄電システムの状態は、前記外部電力供給モードと前記電池電力供給モードとの切り替えの発生状況を含む、蓄電システム。
7. 請求項６に記載の蓄電システムであって、
   前記規制手段は、前記外部電力供給モードと前記電池電力供給モードとの切り替えが所定回数以上発生した場合に、前記外部電源と前記負荷とを電気的に遮断し、前記外部電力供給モードと前記電池電力供給モードとの切替動作を停止する、蓄電システム。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の蓄電システムであって、
   当該蓄電システムは、複数の負荷に対して前記外部電源から電力を供給可能に構成されており、
   前記複数の負荷の少なくとも１つは、前記外部電源と前記入力端子とを接続する前記電力線とは別の電力線を介して、前記外部電源に接続されている、蓄電システム。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の蓄電システムであって、
   当該蓄電システムは、複数の負荷に対して前記外部電源及び前記蓄電池から電力を供給可能に構成されており、
   前記規制手段は、前記複数の負荷のうち優先的に電力を供給する必要がある優先負荷が存在する場合に、前記優先負荷以外の負荷の少なくとも１つと前記外部電源とを電気的に遮断する、蓄電システム。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の蓄電システムであって、
    前記蓄電池は、リチウムイオン蓄電池である、蓄電システム。

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