JP2018182948A - 電力制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】安定したシステム動作切替えを可能とする電力制御システムを提供する。【解決手段】制御部４は、ＤＣ／ＤＣ電力変換装置９ａを含むユニット９から動作変更要求を受けたとき、前記動作変更要求により必要となる電力を基にＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向の変更の要否を判定し、変更が必要な場合は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向が変化しないように、且つ前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作電力値が所定値以下となるようにＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａ、８ａを制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、電力制御システムに関する。

近年、太陽光発電システム、定置型蓄電システム、及び、電気自動車に搭載された蓄電池を利用した充放電システムが注目されている。また、これらシステムにおいてＤＣバス（直流バス）を用いた電力制御システムが検討されている。例えば特許文献１には、ＤＣバスに接続された双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を有する複数の蓄電池ユニットと、充電時には各々の蓄電池ユニットが備える蓄電池を同時に充電し、また、放電時には各々の蓄電池ユニットが備える蓄電池を同時に放電するよう上記双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を制御する制御部を備えた充放電装置が開示されている。

特開２０１６−４１００１号公報

ここで、ＤＣバスを用いた電力制御システムにおいては、系統や交流負荷とＤＣバス間において双方向に電力変換を行うＡＣ／ＤＣ電力変換装置を備えるものがあり、そのようなシステムにおいては、ＤＣバスに接続された各双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置が充電あるいは放電動作を行い、相異なる動作を行う場合には、各双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の動作状況に応じて、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向を変更する必要が生じる。

特に、電気自動車に搭載された蓄電池を利用したシステムとする場合、車両の利用状況に応じて、停止、充電、あるいは放電を行なければならない場合があり、その時のシステムの動作状況によっては、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向を変更する必要が生じる。

しかしながら、各双方向電力変換装置を適切に制御しないと、動作を切り替える際にバス電圧が不安定となりシステムの動作に支障をきたす場合がある。

特に、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向を変更するにはＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換動作を一旦停止する必要がある場合があり、そのために行う各ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の制御によってはバス電圧の低下あるいは上昇により正常な動作に支障が生じる虞がある。

上記特許文献１では、各双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置が同時に同じ充電動作または放電動作を行うものであり、上記のように各双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置が相異なる動作を行う場合の課題については考慮されていない。

上記状況に鑑み、本発明は、安定したシステム動作切替えを可能とする電力制御システムを提供する。

本発明は、複数の双方向電力変換装置がＤＣバスで接続された電力制御システムであって、
少なくとも系統と前記ＤＣバス間において双方向に電力変換するＡＣ／ＤＣ電力変換装置と、
蓄電池と前記ＤＣバス間において双方向に電力変換する複数のＤＣ／ＤＣ電力変換装置と、
各前記双方向電力変換装置を制御する制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を含むユニットから動作変更要求を受けたとき、
前記動作変更要求により必要となる電力を基に前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向の変更の要否を判定し、
変更が必要な場合は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向が変化しないように、且つ前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の動作電力値が所定値以下となるように前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を制御する構成としている（第１の構成）。

このような構成によれば、ＤＣバスのバス電圧を安定化しつつ、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の動作切替えを行うことができる。従って、安定したシステム動作切替えを行うことができる。

また、上記第１の構成において、前記蓄電池のうち、少なくとも１つは電気自動車に搭載された蓄電池であることとしてもよい（第２の構成）。

車両に搭載された蓄電池を利用するＤＣ／ＤＣ電力変換装置は、車両の利用状況に応じて、停止、所望の電力値で充電あるいは放電を行なければならない。そのような場合でも柔軟に対応する電力制御システムを提供することが可能となる。

また、上記第１または第２の構成において、前記制御部は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向の変更が必要な場合は、動作中のすべての前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置のうち、電力変換動作を動作電力の小さいものから順次停止し、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向を変更した後、各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換動作を開始させることとしてもよい（第３の構成）。

このような構成によれば、動作中のＤＣ／ＤＣ変換装置をその電力値の小さいものから順次停止することにより、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向と、すべてのＤＣ／ＤＣ電力変換装置のトータルの電力値を考慮した変換方向に不整合が生じることを回避でき、バス電圧を安定に保ちながら停止することが可能となる。また、順次停止することにより、停止処理が重複しないため、バス電圧の変動を低減することができる。

また、上記第３の構成において、前記制御部は、各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の充電電力の合計と放電電力の合計を比較して大きい方の動作を主動作とし、前記ＤＣ/ＤＣ電力変換装置の電力変換動作を開始させるとき、主動作を行う前記ＤＣ/ＤＣ電力変換装置から順次開始させることとしてもよい（第４の構成）。

このような構成によれば、ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向がＡＣ／ＤＣ電力変換装置の変更後の電力変換方向と整合したものから開始することにより、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向の変化が生じず、バス電圧も安定され、スムーズにシステムの動作を切り替えることが可能となる。

また、上記第１または第２の構成において、前記制御部は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向の変更が必要な場合は、各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の充電電力の合計と放電電力の合計が均衡するように各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を制御し、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向を変更した後、各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の所定電力による電力変換動作を開始し、当該電力変換動作は新規要求を発生させたユニットに含まれる前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置から開始させることとしてもよい（第５の構成）。

このような構成によれば、各ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の充電電力の合計と放電電力の合計が均衡するように各ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を制御することにより、ＤＣ／ＤＣ変換装置を動作させた状態でＡＣ／ＤＣ電力変換装置の動作を停止し変換動作の変更を行うことが可能となる。ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を停止させないため、ＤＣ／ＤＣ変換装置の起動と停止にかかわる安全機能確認などの処理オーバーヘッドをなくすことが可能となる。特に、車両に搭載された蓄電池を利用する場合は、起動と停止に関わる車両との通信による情報交換処理などが発生するのをなくすことができ、素早くシステムの動作を切り替えることが可能となる。また、このとき、新規要求を発生させたユニットに含まれるＤＣ／ＤＣ電力変換装置から電力変換動作を開始することにより、ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向の変化が生じず、バス電圧も安定され、スムーズにシステムの動作を切り替えることが可能となる。

また、上記第５の構成において、各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置は、前記ＤＣバスのバス電圧を一定にするよう制御することとしてもよい（第６の構成）。

このような構成によれば、安定して各ＤＣ/ＤＣ電力変換装置の充電電力の合計と放電電力の合計が均衡するように動作させることが可能となる。

また、上記第１〜第６のいずれかの構成において、前記制御部は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向を変更する必要がない場合は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の動作電力値が所定値以下とならないよう各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を制御することとしてもよい。

このような構成によれば、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向が一定となるよう前記所定値の動作電力量分のマージンをもって動作させることにより電力変換の方向はシステム動作の変動に対しても安定するため、バス電圧の変動を抑制することが可能となる。

本発明の電力制御システムによると、安定したシステム動作切替えが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る電力制御システムを示す構成図である。 本発明の第１実施形態に係る制御フローである。 本発明の第１実施形態に係るシステム切替え動作における電力制御システムの第１状態を示す簡略構成図である。 本発明の第１実施形態に係るシステム切替え動作における電力制御システムの第２状態を示す簡略構成図である。 本発明の第１実施形態に係るシステム切替え動作における電力制御システムの第３状態を示す簡略構成図である。 本発明の第１実施形態に係るシステム切替え動作における電力制御システムの第４状態を示す簡略構成図である。 本発明の第１実施形態に係るシステム切替え動作における電力制御システムの第５状態を示す簡略構成図である。 本発明の第１実施形態に係るシステム切替え動作における電力制御システムの第６状態を示す簡略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る制御フローである。 本発明の第２実施形態に係るシステム切替え動作における電力制御システムの第１状態を示す簡略構成図である。 本発明の第２実施形態に係るシステム切替え動作における電力制御システムの第２状態を示す簡略構成図である。 本発明の第２実施形態に係るシステム切替え動作における電力制御システムの第３状態を示す簡略構成図である。 本発明の第２実施形態に係るシステム切替え動作における電力制御システムの第４状態を示す簡略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る電力制御システムを示す構成図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る電力制御システムを示す構成図である。

図１に示す第１実施形態に係る電力制御システム２０は、ＡＣ／ＤＣユニット３と、電気自動車充放電ユニット（以下、ＥＶ充放電ユニット）７と、蓄電池ユニット８と、ＥＶ充放電ユニット９と、を備えており、これらのユニットは各々ＤＣバス２に接続されている。

ＡＣ／ＤＣユニット３は、系統（商用電力系統）１及び負荷６とＤＣバス２の間で双方向に電力変換を行う。ＥＶ充放電ユニット７は、ＤＣバス２と電気自動車７ｂに搭載された蓄電池（不図示）の間で双方向に電力変換を行う。蓄電池ユニット８は、定置型であり、ＤＣバス２と蓄電池８ｂの間で双方向に電力変換を行う。ＥＶ充放電ユニット９は、ＤＣバス２と電気自動車９ｂに搭載された蓄電池（不図示）の間で双方向に電力変換を行う。

また、ＡＣ／ＤＣユニット３には、ＡＣ／ＤＣ制御部３ｄを備えた双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３aと、制御部４が設けられている。ここで、ＡＣ／ＤＣ制御部３ｄは、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３aの制御を行う。

制御部４は、ＡＣ／ＤＣ制御部３ｄと通信線５ａを介して情報の送受信のための通信を行い、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３aの動作モードの切替えなどの制御を行う。

また、ＥＶ充放電ユニット７には、操作部７ｃと、操作部７ｃに接続されたユニット制御部７ｅと、ＤＣ／ＤＣ制御部７ｄを備えた双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａが設けられている。ここで、ＤＣ／ＤＣ制御部７ｄは、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａの制御を行う。ＤＣ／ＤＣ制御部７ｄは、例えば、制御部４からの指示電流値で車両７ｂの蓄電池に対する充電あるいは放電を行うよう制御するとともに、ＤＣバス２のバス電圧が所定の電圧値で一定となるよう動作電流値を制御する。ユニット制御部７ｅは、通信線７ｆを介してＤＣ／ＤＣ制御部７ｄと通信可能である。

また、蓄電池ユニット８は、蓄電池８ｂと、ＤＣ／ＤＣ制御部８ｄを備えた双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａが設けられている。ここで、ＤＣ／ＤＣ制御部８ｄは、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの制御を行う。双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａは、例えば、制御部４からの指示電流値で蓄電池８ｂに対する充電あるいは放電を行うよう制御するとともに、ＤＣバス２のバス電圧が所定の電圧値で一定となるよう動作電流値を制御する。

また、ＥＶ充放電ユニット９には、操作部９ｃと、操作部９ｃに接続されたユニット制御部９ｅと、ＤＣ／ＤＣ制御部９ｄを備えた双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置９ａが設けられている。ここで、ＤＣ／ＤＣ制御部９ｄは、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置９ａの制御を行う。ＤＣ／ＤＣ制御部９ｄは、例えば、制御部４からの指示電流値で車両９ｂの蓄電池に対する充電あるいは放電を行うよう制御するとともに、ＤＣバス２のバス電圧が所定の電圧値で一定となるよう動作電流値を制御する。ユニット制御部９ｅは、通信線９ｆを介してＤＣ／ＤＣ制御部９ｄと通信可能である。

ここで、制御部４は、通信線５ｂ及びユニット制御部７ｅを介してＤＣ／ＤＣ制御部７ｄと情報のやり取りのための通信を行い、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａの動作モードの切替えなどの指示を行う。制御部４は、例えば、充電、放電、停止動作の指示や、目標電流や電力値の指示などを行う。また、制御部４は、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａの動作電力値やエラー情報などの情報を得る。

また、制御部４は、通信線５ｂを介してＤＣ／ＤＣ制御部８ｄと情報のやり取りのための通信を行い、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの動作モードの切り替えなどの指示を行う。制御部４は、例えば、充電、放電、停止動作の指示や、目標電流や電力値の指示などを行う。また、制御部４は、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの動作電力値やエラー情報などの情報を得る。

さらに、制御部４は、通信線５ｂ及びユニット制御部９ｅを介してしてＤＣ／ＤＣ制御部９ｄと情報のやり取りのための通信を行い、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置９ａの動作モードの切り替えなどの指示を行う。例えば、充電、放電、停止動作の指示や、目標電流や電力値の指示などを行う。また、制御部４は、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置９ａの動作電力値やエラー情報などの情報を得る。

また、ＥＶ充放電ユニット７に設けられる操作部７ｃとＥＶ充放電ユニット９に設けられる操作部９ｃによって、充電、放電、停止、接続等の操作ができることが好ましい。

また、ユニット制御部７ｅ、９ｅは、操作部７ｃ、９ｃの車両ユーザー操作情報に基づく動作変更要求を制御部４に伝え、制御部４はその動作変更要求に応じて、システムの動作を切り替えることもできる。

車両７ｂ、９ｂがユーザーに利用されている間は、車両７ｂ、９ｂはＥＶ充放電ユニット７、９に接続されておらず、蓄電ユニット８の蓄電池８ｂに蓄えた電力を放電し、負荷６あるいは系統１に供給したり、系統１からの電力を蓄電池８ｂに充電したりすることができる。

例えば、蓄電池８ｂに蓄えた電力を放電するため、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａを所定の放電電力Ｗ１で放電することができる。このとき、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａは、ＤＣバス２から系統１及び負荷６の方向に電力変換するよう動作する。

ここで、車両７ｂの利用が終わりＥＶ充放電ユニット７に車両７ｂが接続され、ユーザーにより操作部７ｃにて充電操作された場合、ユニット制御部７ｅから制御部４に充電要求と所望の充電電力Ｗ２が伝えられる。すると、制御部４は、図２に示す制御フローを開始する。

図２のステップＳ１で、制御部４は、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作切替えの要否を判断する。動作切替えとは、ＤＣバス２から系統１側への電力変換方向（以下、系統側方向）と、系統１からＤＣバス２側への電力変換方向（以下、ＤＣバス側方向）との間の切替えである。

例えば、制御部４は、放電電力Ｗ１と充電電力Ｗ２を比較し、Ｗ１＞Ｗ２であった場合は、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作切り替えは不要と判断する（ステップＳ１のＮＯ）。この場合、ステップＳ５に進み、制御部４は、ＥＶ充放電ユニット７に双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａの充電動作を開始するよう動作モードの切り替えを指示し、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａは電力変換動作を開始する。これにより、車両７ｂの蓄電池への充電が開始される。

さらに、例えば、車両９ｂの利用が終わりＥＶ充放電ユニット９に車両９ｂが接続され、ユーザーにより操作部９ｃにて充電操作された場合には、ユニット制御部９ｅから制御部４に充電要求と所望の充電電力Ｗ３が伝えられる。すると、再び、図２に示す制御フローが開始される。ここで、このときの状態を図３Ａに示す。なお、図３Ａは、本実施形態の電力制御システム２０を簡略化して記載したものであり、図３Ｂ〜図３Ｆも同様である。図３Ａの状態において、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａは、放電電力Ｗ１と充電電力Ｗ２との差分の電力で系統側方向への電力変換動作をする。

ステップＳ１で、制御部４は、Ｗ１＜（Ｗ２＋Ｗ３）であったため、主動作は充電動作となり、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作をＤＣバス側方向に切替えが必要と判断する（ステップＳ１のＹＥＳ）。主動作とは、各ＤＣ／ＤＣ電力変換装置における充電電力の合計と放電電力の合計を比較して大きい方の動作のことである。

このとき、ステップＳ３に進み、制御部４は、一旦、動作中の各双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａ、８ａを順次停止するよう指示する。ここで、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａ、８ａのうち、図３Ｂに示すように、動作電力値の小さい双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａの動作を停止し、次に、図３Ｃに示すように、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａを停止するよう順次指示する。この間、図３Ｂの状態で、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの電力変換方向は放電方向であり、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向は系統側方向であり、電力変換方向が整合する。そして、図３Ｃの状態では、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａは、動作電力値がゼロとなり、停止状態となる。

このように、図３Ａ〜図３Ｃで、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向は変化しないため、ＤＣバス２のバス電圧を安定に保ちながらＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａ、８ａを停止することができる。仮に、図３Ａの状態で双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａを先に停止すると、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａは充電方向で双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａは系統側方向で電力変換方向が整合せず、バス電圧が低下してしまう。このようなことを本実施形態では回避することができる。

また、順次停止指示することにより、停止処理が重複しないため、バス電圧の変動を低減することもできる。

ステップＳ２の後、所定の時間、例えば、１０秒間だけシステムの動作を停止した状態（図３Ｃの状態）を維持する。この間に制御部４は、ＤＣバス側方向に電力変換するよう双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作モードを切り替える（ステップＳ３）。

その後、ステップＳ４に進み、図３Ｄ及び図３Ｅに示すように、制御部４は、主動作と同じ動作モードとなる充電動作を行う双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａと双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置９ａの電力変換動作を順次開始するよう指示する。その後、図３Ｆに示すように、制御部４は、放電動作を行う双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの動作を開始させるよう指示する。

このようにすれば、図３Ｄ〜図３Ｆの状態において、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向は、動作モード切替え後の方向（ここではＤＣバス側方向）で保たれるので、ＤＣバス２のバス電圧が安定化される。

以上のように、本実施形態であれば、車両の利用状況に応じて柔軟且つ安定的にシステム動作の切替えを行うことができる。

上記では、車両９ｂの利用が終わりＥＶ充放電ユニット９に車両９ｂが接続された場合について説明したが、動作中のＥＶ充放電ユニット７の充電電力Ｗ２を大きくする操作をユーザーが操作部７ｃにて行った場合は、制御部４はＥＶ充放電ユニット７から充電電力値の変更要求を受け、図２に示す制御フローを開始する。

この場合、図３Ａにおいては、充電電力Ｗ３の要求は無く、充電電力Ｗ２を大きくした充電電力Ｗ２’の要求がされる。ステップＳ１で、制御部４は、Ｗ１＞Ｗ２で双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向が系統側方向であるところが、Ｗ１＜Ｗ２’となることで双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向をＤＣバス側方向に変更する必要があると判断する（ステップＳ１のＹＥＳ）。

すると、ステップＳ２に進み、動作電力の小さい双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａ、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの順に停止させることで、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向を一定に保ち、バス電圧を安定化させる。

そして、システムが停止した状態で、ステップＳ３で、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作モードをＤＣバス側方向の電力変換動作へ切替える。

その後、ステップＳ４で、Ｗ１＜Ｗ２’により充電動作となる主動作と同じ動作モードである双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａから先に充電電力Ｗ２’での電力変換動作を開始させ、その後、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの電力変換動作を開始させる。これにより、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向が動作モード切替え後の方向で保たれ、バス電圧を安定化させることができる。

また、別のケースとして、図３Ａの状態で、Ｗ１＜Ｗ２であり、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向がＤＣバス側方向である場合に、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置７ａの充電動作を停止する操作がされた場合は、次の通りとなる。制御部４は、ユニット制御部７ｅから充電停止要求を受信し、図２の制御フローを開始する。

ステップＳ１で、制御部４は、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向がＤＣバス側方向であるところが、Ｗ１＞Ｗ２’（＝０）となることで双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向を系統側方向に変更する必要があると判断する（ステップＳ１のＹＥＳ）。

すると、ステップＳ２に進み、動作電力の小さい双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａ、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａの順に停止させることで、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向を一定に保ち、バス電圧を安定化させる。

そして、システムが停止した状態で、ステップＳ３で、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作モードを系統側方向の電力変換動作へ切替える。

その後、ステップＳ４で、Ｗ１＞Ｗ２’（＝０）により放電動作となる主動作と同じ動作モードである双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの充電電力Ｗ１での電力変換動作を開始させる。これにより、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向が動作モード切替え後の方向で保たれ、バス電圧を安定化させることができる。

また、さらに別のケースとして、図３Ａの状態で、Ｗ１＜Ｗ２であり、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向がＤＣバス側方向である場合に、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置７ａの充電動作を放電動作へ変更する操作がされた場合は、次の通りとなる。制御部４は、ユニット制御部７ｅから放電動作への変更要求と所望の放電電力Ｗ４を受信し、図２の制御フローを開始する。

ステップＳ１で、制御部４は、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向がＤＣバス側方向であるところが、Ｗ１とＷ４での放電となることで双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向を系統側方向に変更する必要があると判断する（ステップＳ１のＹＥＳ）。

すると、ステップＳ２に進み、動作電力の小さい双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａ、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａの順に停止させることで、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向を一定に保ち、バス電圧を安定化させる。

そして、システムが停止した状態で、ステップＳ３で、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作モードを系統側方向の電力変換動作へ切替える。

その後、ステップＳ４で、放電動作となる主動作と同じ動作モードである双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａ、８ａの電力変換動作を順次開始させる。これにより、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向が動作モード切替え後の方向で保たれ、バス電圧を安定化させることができる。

このように、本実施形態によれば、車両の利用状況に応じて、所望の電力値での充電／放電、あるいは停止を行わなければならない場合でも、柔軟且つ安定的にシステム動作の切替えを行うことができる。

なお、例えば、図３Ａに示す状態において、動作変更要求に係る所望の充電電力値Ｗ３が、Ｗ１＞（Ｗ２＋Ｗ３）を満たす場合は、図２に示す制御フローのステップＳ１で、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向の変更は不要と判定され（ステップＳ１のＮＯ）、ステップＳ５に進む。このとき、制御部４は、Ｗ１−（Ｗ２＋Ｗ３）で決まる双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作電力値が所定値以下とならないように、必要であれば、Ｗ１、Ｗ２、及びＷ３のうち少なくともいずれかの値を調整する。これにより、バス電圧の変動を抑制することができる。

なお、ユニット制御部７ｅとＤＣ/ＤＣ制御部７ｄ、ユニット制御部９ｅとＤＣ/ＤＣ制御部９ｄ、及び、制御部４とＡＣ/ＤＣ制御部３ｄは、それぞれ一つの制御部として構成してもよい。

＜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。本発明の第２実施形態の構成は、先述した第１実施形態（図１）と同様の構成であり、第１実施形態と相違する点について主に説明する。本実施形態では、図４に示す制御フローに従う。

車両９ｂの利用が終わりＥＶ充放電ユニット９に車両９ｂが接続され、ユーザーにより充電操作され、制御部４に充電要求と所望の充電電力Ｗ３が伝えられ、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作をＤＣバス側方向に切替えが必要と判断されるところまでは第１実施形態と同様である（ステップＳ１１のＹＥＳ）。この状態を図５Ａに示す。

ここで、ステップＳ１２に進み、制御部４は、図５Ｂに示すように、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの放電電力値をＷ１からＷ２に変更し、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａの充電電力Ｗ２と同じにするよう指示し、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａ、８ａに均衡動作を行わせる。すると、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａで必要な電力は蓄電池ユニット８から供給され、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作電力値をほぼゼロとすることができる。この状態を所定の期間、例えば、１０秒間維持して、その間に双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａをＤＣバス側方向に電力変換する動作モードに切替える（ステップＳ１３）。このような均衡動作により、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向が変化しないようにしてバス電圧を安定化しつつ動作モードを切替えることができる。

また、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａと双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａは、バス電圧を一定にするよう制御する機能を有しているため、この均衡動作を安定して行うことが可能である。

さらに、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置７ａ、８ａを停止させず動作を継続させることができるため、車両との接続／切断処理工程、及び、双方向ＤＣ/ＤＣ電力変換装置の起動／停止に必要となる車両との情報交換や安全確認などの処理オーバーヘッドをなくすことが可能となり、スムーズにシステムの動作を切替えることが可能である。

次に、ステップＳ１４に進み、図５Ｃに示すように、制御部４は、新規要求を発生させたＥＶ充放電ユニット９の双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置９ａの充電動作を開始するよう指示し、定常動作となった後、図５Ｄに示すように、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの放電電力をＷ２からＷ１に戻すよう指示する。これにより、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向が動作モード切替え後の方向で保たれ、バス電圧を安定化させることができる。従って、スムーズにシステムの動作を所望の状態に切替えることが可能となる。

＜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。本実施形態の構成は、図６に示す電力制御システム２０１のように、ＥＶ充放電ユニット７とＥＶ充放電ユニット９に替えてＥＶ充放電ユニット１０がＤＣバス２に接続されている以外は第１実施形態と同様である。

ＥＶ充放電ユニット１０は、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置１０ａと、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置１１ａと、ユニット制御部１０ｅと、操作部１０ｃを備える構成としている。双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置１０ａ、１１ａは、並列に接続され、それぞれＤＣ／ＤＣ制御部１０ｄ、１１ｄを有する。ユニット制御部１０ｅは、通信線１０ｆを介してＤＣ／ＤＣ制御部１０ｄと通信を行い、通信線１１ｆを介してＤＣ／ＤＣ制御部１１ｄと通信を行う。

制御部４は、通信線５ｂ及びユニット制御部１０ｅを介してＤＣ／ＤＣ制御部１０ｄ、１１ｄとそれぞれ通信を行うことができる。

このような本実施形態のシステムにおいても、先述した図２、または図４に示す制御フローを適用することができる。

例えば、図６に示す構成において、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａが放電電力Ｗ１で放電を行い、ＥＶ充放電ユニット１０において双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置１０ａのみが充電電力Ｗ２で充電を行っている場合に、ユーザーにより操作部１０ｃにて急速充電操作がされたとする。ここで、Ｗ１＞Ｗ２であるとする。

制御部４は、ユニット制御部１０ｅから急速充電要求を受信すると、図２の制御フローを開始する。ステップＳ１で、制御部４は、Ｗ１＞Ｗ２により双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向が系統側方向であるものが、Ｗ１＜Ｗ２’（Ｗ２’は急速充電の電力値）となることで電力変換方向をＤＣバス側方向へ切替える必要があると判断する（ステップＳ１のＹＥＳ）。

そして、制御部４は、電力の小さいＤＣ／ＤＣ電力変換装置１０ａ、８ａの順に停止させることで、バス電圧の安定化を図る（ステップＳ２）。そして、システムが停止した状態で、ステップＳ３で、制御部４は、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作モードを切替える。

その後、ステップＳ４で、制御部４は、充電動作である主動作と同じ動作モードである双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置１０ａ及び双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置１１ａの電力変換動作（Ｗ２’での急速充電）を先に開始させ、その後、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの電力変換動作を開始させる。これにより、バス電圧の安定化を行いつつシステムを所望の状態に切替えることができる。

また、例えば上記と同じ状況であるとして、急速充電操作がされた場合、制御部４は、図４の制御フローを開始してもよい。この場合、ステップＳ１１で、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの電力変換方向を切替える必要があると判断し（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。

ここで、制御部４は、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの放電電力値をＷ１からＷ２に変更するよう指示し、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａ、１０ａに均衡動作をさせる。これにより、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作電力値をほぼゼロとし、制御部４は、双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置３ａの動作モードを切替える（ステップＳ１３）。

その後、ステップＳ１４に進み、制御部４は、新規要求を発生させたＥＶ充放電ユニット１０の双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置１１ａの充電動作を開始するよう指示し、定常動作となった後、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置８ａの放電電力をＷ２からＷ１に戻すよう指示する。これにより、ＥＶ充放電ユニット１０による車両１０ｂの急速充電が行われる。

このような制御によっても、バス電圧の安定化を行いつつシステムを所望の状態に切替えることができる。

特に本実施形態では、通常時には、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置１０ａのみを動作させるよう運用を行いピーク電力の削減を図りつつ、急に車両１０ｂでの外出が必要となった場合などは、制御部４に対して充電電力の変更要求を行い、双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置１０ａに加えて双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置１１ａを動作させて急速充電することが可能となり、ユーザーの利便性が向上する。

＜その他＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。また、本発明の実施形態のうちいくつか或いはすべてを矛盾の生じない範囲で組み合わせて実施してもよい。

本発明は、例えば、車両に対する充放電を行うことができる電力制御システムに利用することができる。

１ 系統
２ ＤＣバス
３ ＡＣ／ＤＣユニット
３ａ 双方向ＡＣ／ＤＣ電力変換装置
３ｄ ＡＣ／ＤＣ制御部
４ 制御部
５ａ 通信線
５ｂ 通信線
７ ＥＶ充放電ユニット（電気自動車充放電ユニット）
７ａ 双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置
７ｂ 車両
７ｃ 操作部
７ｄ ＤＣ／ＤＣ制御部
７ｅ ユニット制御部
７ｆ 通信線
８ 蓄電池ユニット
８ａ 双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置
８ｂ 蓄電池
８ｄ ＤＣ／ＤＣ制御部
９ ＥＶ充放電ユニット
９ａ 双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置
９ｂ 車両
９ｃ 操作部
９ｄ ＤＣ／ＤＣ制御部
９ｅ ユニット制御部
９ｆ 通信線
１０ ＥＶ充放電ユニット
１０ａ、１１ａ 双方向ＤＣ／ＤＣ電力変換装置
１０ｂ 車両
１０ｃ 操作部
１０ｄ、１１ｄ ＤＣ／ＤＣ制御部
１０ｅ ユニット制御部
１０ｆ、１１ｆ 通信線
２０、２０１ 電力制御システム

Claims (7)

1. 複数の双方向電力変換装置がＤＣバスで接続された電力制御システムであって、
   少なくとも系統と前記ＤＣバス間において双方向に電力変換するＡＣ／ＤＣ電力変換装置と、
   蓄電池と前記ＤＣバス間において双方向に電力変換する複数のＤＣ／ＤＣ電力変換装置と、
   各前記双方向電力変換装置を制御する制御部と、を含み、
   前記制御部は、
   前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を含むユニットから動作変更要求を受けたとき、
   前記動作変更要求により必要となる電力を基に前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向の変更の要否を判定し、
   変更が必要な場合は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向が変化しないように、且つ前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の動作電力値が所定値以下となるように前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を制御することを特徴とする電力制御システム。
2. 前記蓄電池のうち、少なくとも１つは電気自動車に搭載された蓄電池であることを
   特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
3. 前記制御部は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向の変更が必要な場合は、動作中のすべての前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置のうち、電力変換動作を動作電力の小さいものから順次停止し、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向を変更した後、各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換動作を開始させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力制御システム。
4. 前記制御部は、各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の充電電力の合計と放電電力の合計を比較して大きい方の動作を主動作とし、
   前記ＤＣ/ＤＣ電力変換装置の電力変換動作を開始させるとき、主動作を行う前記ＤＣ/ＤＣ電力変換装置から順次開始させることを特徴とする請求項３に記載の電力制御システム。
5. 前記制御部は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向の変更が必要な場合は、各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の充電電力の合計と放電電力の合計が均衡するように各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を制御し、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向を変更した後、各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置の所定電力による電力変換動作を開始し、当該電力変換動作は新規要求を発生させたユニットに含まれる前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置から開始させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力制御システム。
6. 各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置は、前記ＤＣバスのバス電圧を一定にするよう制御することを特徴とする請求項５に記載の電力制御システム。
7. 前記制御部は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の電力変換方向を変更する必要がない場合は、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換装置の動作電力値が所定値以下とならないよう各前記ＤＣ／ＤＣ電力変換装置を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電力制御システム。

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