JP2019017199A - 蓄電池ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】外部機器に適切に電力を供給することが可能な蓄電池ユニットを提供する。
【解決手段】蓄電池ユニット１００は、ＰＣＳ２００に接続される蓄電池ユニットである。蓄電池ユニット１００は、複数の単電池１１１を含む蓄電池モジュール１１０と、ＰＣＳ２００に接続可能であり、蓄電池モジュール１１０からの電力を、ＰＣＳ２００に出力可能に構成された第１端子１５０と、外部機器３００に接続可能であり、蓄電池モジュール１１０からの電力を、ＰＣＳ２００を経由せずに、外部機器３００に出力可能に構成された第２端子１７０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーコンディショナと接続される蓄電池ユニットに関する。
従来、系統電源、太陽電池等から供給される電力を充電する蓄電池ユニットがある。例えば、特許文献１には、太陽電池で発電されたエネルギーをリチウムイオン電池等の蓄電池に充電し、電気機器に電力の供給を行う電源装置（蓄電池ユニット）の技術が開示されている。こうすることで、災害等が発生した場合に、停電が起きた際においても、太陽電池を利用することで、電力を発生させることができる。
特開２０１３−２４０１５６号公報
ところで、太陽電池、系統電源等の電力供給元と、太陽電池、系統電源等から供給される電力を蓄電する蓄電池ユニットとの間には、当該電力の供給量等を調整するためにパワーコンディショナが接続される。つまり、蓄電池ユニットに蓄えられた電力は、パワーコンディショナを介して、出力される。そのため、パワーコンディショナを介さずに、蓄電池ユニットに蓄えられた電力を使用することができなかった。
そこで、本発明は、適切に電力を供給することが可能な蓄電池ユニットを提供する。
本発明の一態様に係る蓄電池ユニットは、パワーコンディショナに接続される蓄電池ユニットであって、複数の単電池を含む蓄電池モジュールと、前記パワーコンディショナに接続可能であり、前記蓄電池モジュールからの電力を、前記パワーコンディショナに出力可能に構成された第１端子と、外部機器に接続可能であり、前記蓄電池モジュールからの電力を、前記パワーコンディショナを経由せずに、前記外部機器に出力可能に構成された第２端子と、を備える。
本発明の蓄電池ユニットによれば、適切に電力の供給をすることができる。
図１は、実施の形態１に係る蓄電池ユニットを含むシステムを説明するためのブロック図である。 図２は、実施の形態１に係る蓄電池ユニットの制御部が動作モードを切り替える際の動作手順を示すフローチャートである。 図３は、実施の形態１の変形例に係る蓄電池ユニットの特徴的な機能構成を示すブロック図である。 図４は、実施の形態２に係る蓄電池ユニットの特徴的な機能構成を示すブロック図である。 図５は、実施の形態２に係る蓄電池ユニットの制御部が動作モードを切り替える際の動作手順を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態２の変形例１に係る蓄電池ユニットの特徴的な機能構成を示すブロック図である。 図７は、実施の形態２の変形例２に係る蓄電池ユニットの特徴的な機能構成を示すブロック図である。 図８は、その他の実施の形態に係る蓄電池ユニットの特徴的な機能構成を示すブロック図である。
以下、実施の形態に係る蓄電池ユニットについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。
（実施の形態１）
［蓄電池ユニットの構成］
図１は、実施の形態１に係る蓄電池ユニット１００を含むシステムを説明するためのブロック図である。
図１に示すように、蓄電池ユニット１００は、蓄電池モジュール１１０を有し、ＰＣＳ（パワーコンディショナ）２００と接続される蓄電装置である。蓄電池ユニット１００は、ＰＣＳ２００を介して、外部商用電源である系統電源６００、ＰＶ（太陽電池）４００等と接続されており、系統電源６００、ＰＶ４００から供給される電力を蓄電池モジュール１１０に蓄電（充電）する。蓄電池ユニット１００に蓄えられた電力は、ＰＣＳ２００及び分電盤５００を介して、例えば、一般家庭、オフィスビル等の商業施設、又は、公共施設といった施設の中にある照明装置等の負荷５１０へ供給可能となっている。
蓄電池ユニット１００は、蓄電池モジュール１１０と、ブレーカ１９０と、第１ＳＷ１４０と、第１端子１５０と、第２ＳＷ１６０と、Ｄ／Ｄコンバータ１８０と、第２端子１７０と、制御部１３０とを備える。
蓄電池モジュール１１０は、系統電源６００、ＰＶ（太陽電池）３００等から供給される電力を蓄える複数の単電池１１１を有する。単電池１１１は、例えば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の電池セルである。複数の単電池１１１は、それぞれ直列に接続されていてもよいし、並列に接続されていてもよいし、直列及び並列を組み合わせて接続されていてもよい。
ブレーカ１９０は、蓄電池ユニット１００に異常が発生した際に、蓄電池モジュール１１０とＰＣＳ２００との接続を遮断するためのブレーカである。具体的には、制御部１３０は、蓄電池ユニット１００内の各構成要素を監視し、何らかの異常が発生したと判定した場合、ブレーカ１９０を動作させ、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との接続を遮断する。
第１ＳＷ１４０は、蓄電池モジュール１１０と、第１端子１５０及び第２端子１７０との接続状態を切り替えるためのスイッチである。
第１端子１５０は、蓄電池ユニット１００とＰＣＳ２００とを接続するための端子である。第１端子１５０からは、蓄電池モジュール１１０からの電力がＰＣＳ２００へ供給可能となっている。
第２ＳＷ１６０は、蓄電池モジュール１１０から第２端子１７０へ供給される電力の出力のオンとオフとを切り替えるスイッチである。第２ＳＷ１６０は、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒｎｓｉｓｔｏｒ）で構成される。
Ｄ／Ｄコンバータ１８０は、第２端子１７０から出力される電力を制御するためのデバイスである。Ｄ／Ｄコンバータ１８０は、例えば、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ／直流）／ＤＣコンバータである。なお、Ｄ／Ｄコンバータ１８０には、ＤＣ／ＤＣコンバータではなく、ＤＣ／ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅｄ Ｃｕｒｒｅｎｔ／交流）インバータが採用されてもよい。
第２端子１７０は、蓄電池ユニット１００と照明装置、携帯電話等の負荷機器である外部機器３００とを接続するための端子である。第２端子１７０は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）接続端子である。第２端子１７０からは、蓄電池モジュール１１０からの直流電力又は交流電力が外部機器３００へ供給可能となっている。
このように、蓄電池ユニット１００は、電力をＰＣＳ２００へ出力可能な第１端子１５０と、ＰＣＳ２００を経由せずに電力を外部機器３００へ出力可能な第２端子１７０とを備える点に特徴を有する。
なお、蓄電池ユニット１００は、第２端子１７０と、Ｄ／Ｄコンバータ１８０と、第２ＳＷ１６０とをそれぞれ複数有してもよい。
制御部１３０は、蓄電池ユニット１００が備える各構成要素の状態を取得及び／又は監視し、蓄電池モジュール１１０の蓄電状態などをＰＣＳ２００へ通知をする制御装置である。制御部１３０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等によって実現される記憶装置（不図示）に記憶された制御プログラムとによって実現される。また、制御部１３０は、ＰＣＳ２００と通信するための有線又は無線通信インターフェースを備える。
また、制御部１３０は、所定の状態を検知した場合に、第１端子１５０及び第２端子１７０のうち、第２端子１７０から電力供給が可能となるように制御をしてもよい。ここで、所定の状態とは、ＰＣＳ２００への出力を停止すべき状態として定められた状態であり、例えば、ＰＣＳ２００と繰り返し相互に実行している通信が途切れた場合、蓄電池ユニット１００が備えるボタン、タッチパネル等の入力機構（不図示）をユーザが操作し、第２端子１７０から電力供給を可能とするように指示した場合等である。また、所定の状態とは、例えば、ユーザが操作する携帯電話等の通信端末、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）コントローラ等から制御部１３０に対し、第２端子１７０から電力供給を可能とするように指示が入力された場合でもよい。制御部１３０は、これらの所定の状態を検知する前と所定の状態を検知した後とで、異なる動作モードで制御をしてもよい。制御部１３０が実行する具体的な制御内容については、後述する。
ＰＣＳ２００は、ＰＶ４００で発電された電力や系統電源６００から供給された電力を蓄電池ユニット１００に充電させたり、ＰＶ４００で発電された電力や蓄電池ユニット１００に蓄えられた電力を、分電盤５００を介して負荷５１０へ供給させるパワーコンディショナである。ＰＣＳ２００は、ＰＣＳ制御部２１０と、双方向Ｄ／Ｄ２２０と、双方向インバータ２３０と、Ｄ／Ｄコンバータ２４０とを備える。
ＰＣＳ制御部２１０は、制御部１３０と通信する制御装置であり、例えばＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、フラッシュメモリ等によって実現される記憶装置（不図示）に記憶された制御プログラムとによって実現される。また、ＰＣＳ制御部２１０は、蓄電池ユニット１００と通信するための有線又は無線通信インターフェースを備える。
双方向Ｄ／Ｄ２２０は、蓄電池ユニット１００とＰＣＳ２００との間の電力の入出力を制御するＤＣ／ＤＣコンバータである。
双方向インバータ２３０は、ＰＶ４００又は蓄電池ユニット１００から入力される直流電力を交流電力に変換し、且つ系統電源６００から入力される交流電力を直流電力に変換する双方向ＤＣ／ＡＣインバータである。
Ｄ／Ｄコンバータ２４０は、ＰＶ４００から入力される直流電力の電力値を制御するＤＣ／ＤＣコンバータである。
［蓄電池ユニットの制御］
続いて、制御部１３０及びＰＣＳ制御部２１０による蓄電池モジュール１１０の充放電に関する制御の詳細について説明する。上述したように、制御部１３０は、所定の状態を検知する前と、所定の状態を検知する後とで、異なる動作モードで制御を実行する。以下では、制御部１３０が所定の状態を検知する前に実行する動作モードを第１モード、制御部１３０が所定の状態を検知した後に実行する動作モードを第２モードとして説明する。なお、第１モードでは、蓄電池モジュール１１０の充放電の制御にＰＣＳ制御部２１０が関係するため、ＰＣＳ制御部２１０の動作もあわせて説明する。
＜第１モード＞
制御部１３０は、蓄電池モジュール１１０の情報をＰＣＳ２００へ繰り返し通知する。
蓄電池モジュール１１０の情報には、例えば、単電池１１１の温度が含まれる。制御部１３０は、複数の単電池１１１それぞれのセル温度を計測し、ＰＣＳ制御部２１０へ通知する。ＰＣＳ制御部２１０は、制御部１３０から取得したセル温度に基づき、蓄電池モジュール１１０の入力及び出力の電流値の上限である許容電流値を決定する。ＰＣＳ制御部２１０は、許容電流値を超えないように、双方向Ｄ／Ｄ２２０等を制御することで、蓄電池モジュール１１０の充放電を制御する。
なお、制御部１３０は、複数の単電池１１１それぞれのセル温度を通知してもよいし、最大及び最小のセル温度のみを通知してもよいし、セル温度から上述した許容電流値を算出して通知してもよい。
また、蓄電池モジュール１１０の情報には、例えば、単電池１１１の電圧値が含まれる。制御部１３０は、複数の単電池１１１それぞれのセル電圧を計測し、ＰＣＳ制御部２１０へ通知する。ＰＣＳ制御部２１０は、制御部１３０から取得したセル温度及びセル電圧と予め定められた電圧設定値とに基づき、双方向Ｄ／Ｄ２２０等を制御することで、蓄電池モジュール１１０の充放電を制御する。
なお、制御部１３０は、複数の単電池１１１それぞれのセル電圧を通知してもよいし、最大及び最小のセル電圧のみを通知してもよい。また、制御部１３０は、蓄電池モジュール１１０における満充電されている状態を示す通知、完全に放電された状態を示す通知、蓄電池モジュール１１０の充放電の停止を要求する通知をしてもよい。ＰＣＳ制御部２１０は、このような通知に基づいて、蓄電池モジュール１１０の充放電を制御してもよい。
また、蓄電池モジュール１１０の情報には、例えば、蓄電池モジュール１１０のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が含まれてもよい。ＳＯＣとは、蓄電池モジュール１１０の充電率である。制御部１３０は、蓄電池モジュール１１０に入出力される電流値、又は、蓄電池モジュール１１０の電圧値を計測してＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣをＰＣＳ制御部２１０へ通知する。ＰＣＳ制御部２１０は、制御部１３０から取得したＳＯＣに基づき、双方向Ｄ／Ｄ２２０等を制御することで、蓄電池モジュール１１０の充放電を制御する。ＳＯＣの許容範囲は予め定められていてもよいし、ＰＣＳ２００がボタン、タッチパネル等の入力機構（不図示）を備え、ユーザが当該入力機構を操作することでＳＯＣの許容範囲が決定されてもよく、ＳＯＣの許容範囲が決定される方法は、限定されない。ＰＣＳ制御部２１０は、制御部１３０から取得したＳＯＣが、定められたＳＯＣの許容範囲を逸脱した場合、双方向Ｄ／Ｄ２２０等を制御して、蓄電池モジュール１１０の充放電を停止する。
また、制御部１３０は、蓄電池モジュール１１０の異常を監視する。例えば、制御部１３０は、ＰＣＳ２００の不具合などにより、蓄電池モジュール１１０の過充電、過放電等を検知した場合に、ブレーカ１９０を動作させ、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との間の接続を遮断する。
＜第２モード＞
続いて、制御部１３０が所定の状態を検知した後に実行する制御内容である第２モードについて説明する。第２モードでは、制御部１３０が蓄電池モジュール１１０の第２端子１７０を介した放電を制御する。
制御部１３０は、複数の単電池１１１それぞれのセル温度を計測し、蓄電池モジュールの１１０の出力の電流値の上限である許容電流値を決定する。制御部１３０は、許容電流値を超えないように、第２ＳＷ１６０及びＤ／Ｄコンバータ１８０を制御することで、蓄電池モジュール１１０の放電を制御する。例えば、制御部１３０は、第２端子１７０から出力する電流値が許容電流値を超えた場合、第２ＳＷ１６０及びＤ／Ｄコンバータ１８０を制御して、蓄電池モジュール１１０の放電を抑制又は停止する。
また、制御部１３０は、複数の単電池１１１それぞれのセル電圧を計測し、予め定められた電圧設定値に基づき第２ＳＷ１６０及びＤ／Ｄコンバータ１８０を制御することで、蓄電池モジュール１１０の放電を抑制又は停止させる制御をする。また、制御部１３０は、例えば、複数の単電池１１１それぞれのセル電圧を計測し、予め定められた電圧設定値に基づきブレーカ１９０を制御することで、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７０との接続を遮断する。
また、制御部１３０は、蓄電池モジュール１１０から出力される電流値、又は、蓄電池モジュール１１０の電圧値を計測してＳＯＣを算出する。ＳＯＣの許容範囲は予め定められていてもよいし、蓄電池ユニット１００が備える入力機構をユーザが操作することでＳＯＣの許容範囲が決定されてもよく、ＳＯＣの許容範囲が決定される方法は、限定されない。制御部１３０は、算出したＳＯＣとＳＯＣの許容範囲に基づき、第２ＳＷ１６０及びＤ／Ｄコンバータ１８０を制御することで、蓄電池モジュール１１０の放電を抑制又は停止させる制御をする。例えば、制御部１３０は、算出したＳＯＣが、定められたＳＯＣの許容範囲を逸脱した場合、第２ＳＷ１６０を制御して、蓄電池モジュール１１０の第２端子１７０からの放電を停止させる制御をする。また、例えば、制御部１３０は、算出したＳＯＣが、定められたＳＯＣの許容範囲を逸脱した場合、ブレーカ１９０を制御することで、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７０との接続を遮断する。
また、制御部１３０は、蓄電池モジュール１１０の異常を監視する。例えば、制御部１３０は、蓄電池モジュール１１０の過放電を検知した場合に、ブレーカ１９０を制御して、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７０との間の接続を遮断する。
図２は、実施の形態１に係る蓄電池ユニット１００の制御部１３０が動作モードを切り替える際の動作手順を示すフローチャートである。
まず、蓄電池ユニット１００を起動させる（ステップＳ１０１）。蓄電池ユニット１００は、例えば、上述した蓄電池ユニット１００が備える入力機構をユーザが操作することにより起動されてもよい。また、例えば、蓄電池ユニット１００は、時間を計測するＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）等の計時部（不図示）を備え、所定の時刻に起動されるように設定されていてもよい。また、例えば、蓄電池ユニット１００は、ＰＣＳ２００から信号を取得した場合に起動してもよい。
次に、制御部１３０は、上述した第１モードで制御を開始する（ステップＳ１０２）。
次に、制御部１３０は、所定の状態を検知したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
制御部１３０は、所定の状態を検知しない場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、ステップ１０３の動作を続ける。
一方、制御部１３０は、所定の状態を検知した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、第１ＳＷ１４０を動作させ、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との接続を遮断し、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７０とを接続させる（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との接続を遮断することで、第１端子１５０に不要な電圧が印可されることを防ぐことができる。そのため、第１端子１５０に不要な電圧が印可されることによる蓄電池ユニット１００の故障等を抑制できる。
次に、制御部１３０は、上述した第２モードで制御を開始する（ステップＳ１０５）。こうすることで、制御部１３０は、第２端子１７０と接続される外部機器３００へ電力を供給できる。
［効果等］
以上のように、実施の形態１に係る蓄電池ユニット１００は、ＰＣＳ２００に接続され、複数の単電池１１１を含む蓄電池モジュール１１０と、ＰＣＳ２００に接続可能であり、蓄電池モジュール１１０からの電力を、ＰＣＳ２００に出力可能に構成された第１端子１５０とを備える。また、蓄電池ユニット１００は、さらに、外部機器３００に接続可能であり、蓄電池モジュール１１０からの電力を、ＰＣＳ２００を経由せずに、外部機器３００に出力可能に構成された第２端子１７０を備える。
蓄電池ユニット１００によれば、第２端子１７０を備えるため、ＰＣＳ２００を経由せずに、蓄電池ユニット１００の電力を使用することができる。例えば、ＰＣＳ２００に不具合が生じて正常に動作しなくなった場合に、蓄電池ユニット１００は、蓄電池モジュール１１０の電力を、第２端子１７０を介して外部機器３００に出力できる。つまり、このような構成によれば、蓄電池ユニット１００は、蓄電池モジュール１１０に蓄えられた電力を、適切に外部機器３００へ供給をすることができる。
また、蓄電池ユニット１００は、上述した所定の状態を検知する制御部１３０をさらに備えてもよい。蓄電池ユニット１００は、制御部１３０が所定の状態を検知する前においては、第１端子１５０及び第２端子１７０のうち、第１端子１５０のみが蓄電池モジュール１１０からの電力を出力可能となるように構成されてもよい。また、蓄電池ユニット１００は、制御部１３０が所定の状態を検知した後の状態である第２状態においては、第２端子１７０が蓄電池モジュール１１０からの電力を出力可能となるように構成されてもよい。
これにより、蓄電池ユニット１００は、制御部１３０が所定の状態を検知することで、所望のタイミングで第２端子１７０を介した出力を制御できる。例えば、災害等が発生した非常時に、蓄電池ユニット１００とＰＣＳ２００との接続を切り離して、所望の場所で蓄電池ユニット１００は使用され得る。そのため、このような構成によれば、蓄電池ユニット１００の利便性は、向上される。
例えば、制御部１３０は、所定の状態を検知する前において、蓄電池モジュール１１０の情報をＰＣＳ２００に通知し、所定の状態を検知した後において、第２端子１７０を介した蓄電池モジュール１１０からの電力の出力を制御してもよい。
これにより、制御部１３０は、所定の状態を検知した後、ＰＣＳ２００によらず、蓄電池モジュール１１０の第２端子１７０を介した出力を制御することができる。そのため、このような構成によれば、蓄電池ユニット１００は、簡便に第２端子１７０を介した出力を制御できる。
（実施の形態１の変形例）
実施の形態１の蓄電池ユニット１００が備える第１ＳＷ１４０は、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０及び第２端子１７０の一方との接続を切り替える。制御部１３０が第２動作モードで制御を実行する際には、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との接続を遮断しなくてもよい。
図３は、実施の形態１の変形例に係る蓄電池ユニット１０１の特徴的な機能構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１に係る蓄電池ユニット１００と実質的に同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する場合がある。
図３に示すように、蓄電池ユニット１０１は、蓄電池ユニット１００とは第１ＳＷが異なる。具体的には、蓄電池ユニット１０１が備える第１ＳＷ１４１は、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との接続状態の切り替えはせず、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７０との接続状態の切り替えのみを行う。このような構成においても、蓄電池ユニット１０１は、蓄電池ユニット１００と同様の効果を奏することができる。
（実施の形態２）
続いて、実施の形態２に係る蓄電池ユニット１０２について説明する。
実施の形態１に係る蓄電池ユニット１００では、蓄電池モジュール１１０は、第１端子１５０及び第２端子１７０のいずれか一方のみと接続される。実施の形態２に係る蓄電池ユニット１０２では、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７０とは常時接続された状態である。つまり、実施の形態２に係る蓄電池ユニット１０２は、所定の状態を検知する前から、第２端子１７０を介した放電を制御する。所定の状態は、上述した実施の形態１と同様である。なお、実施の形態１に係る蓄電池ユニット１００と実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
［蓄電池ユニットの構成］
図４は、実施の形態２に係る蓄電池ユニット１０２の特徴的な機能構成を示すブロック図である。なお、実施の形態２に係る蓄電池ユニット１０２は、実施の形態１に係る蓄電池ユニット１００と同様に、第１端子１５０とＰＣＳ２００とが接続されており、制御部１３１がＰＣＳ２００（具体的には、ＰＣＳ制御部２１０）と通信可能に接続されているが、図４では、ＰＣＳ２００の記載を省略している。
図４に示すように、実施の形態２に係る蓄電池ユニット１０２は、実施の形態１に係る蓄電池ユニット１００とは、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０及び第２端子１７０との接続状態が異なる。
第１ＳＷ１４２は、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との接続状態を切り替えるためのスイッチである。
また、蓄電池モジュール１１０は、第１ＳＷ１４２を介さずに、第２ＳＷ１６０及びＤ／Ｄコンバータ１８０を介して第２端子１７０と接続されている。なお、実施の形態１と同様に、実施の形態２においても、Ｄ／Ｄコンバータ１８０は一例であり、例えば、Ｄ／Ｄコンバータ１８０には、ＤＣ／ＤＣコンバータが採用されてもよいし、ＤＣ／ＡＣインバータが採用されてもよい。
制御部１３１は、実施の形態１と同様に、蓄電池ユニット１０２が備える各構成要素の状態を取得及び／又は監視し、蓄電池モジュール１１０の蓄電状態等をＰＣＳ２００へ通知をする制御装置である。制御部１３１は、例えば、ＣＰＵと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、フラッシュメモリ等によって実現される記憶装置（不図示）に記憶された制御プログラムとによって実現される。また、制御部１３１は、ＰＣＳ２００と通信するための有線又は無線通信インターフェースを備える。
また、制御部１３１は、第２端子１７０を介した蓄電池モジュール１１０の電力の放電の制御を行う。制御部１３１が実行する制御内容は、所定の状態を検知する前と所定の状態を検知した後とで異なる。
［蓄電池ユニットの制御］
続いて、制御部１３１及びＰＣＳ制御部２１０による蓄電池モジュール１１０の充放電に関する制御の詳細について説明する。上述したように、制御部１３１は、所定の状態を検知する前と、所定の状態を検知する後とで、異なる動作モードで制御を実行する。以下では、制御部１３１が所定の状態を検知する前に実行する動作モードを第３モード、制御部１３１が所定の状態を検知した後に実行する動作モードを第４モードとして説明する。なお、第３モードでは、蓄電池モジュール１１０の充放電の制御にＰＣＳ制御部２１０が関係するため、ＰＣＳ制御部２１０の動作もあわせて説明する。
＜第３モード＞
第３モードでは、蓄電池ユニット１０２は、第１端子１５０及び第２端子１７０の双方から、電力を出力可能に構成されている。
制御部１３１は、蓄電池モジュール１１０の情報をＰＣＳ２００へ繰り返し通知する。
蓄電池モジュール１１０の情報には、例えば、単電池１１１の温度が含まれる。制御部１３１は、複数の単電池１１１それぞれのセル温度を計測し、ＰＣＳ制御部２１０へ通知する。ＰＣＳ制御部２１０は、制御部１３１から取得したセル温度に基づき、蓄電池モジュール１１０の出力の電流値の上限である第１許容電流値を決定する。ＰＣＳ制御部２１０は、決定した第１許容電流値を制御部１３１へ通知する。
なお、制御部１３１は、複数の単電池１１１それぞれのセル温度を通知してもよいし、最大及び最小のセル温度のみを通知してもよいし、セル温度から後述する第１許容電流値を算出して通知してもよい。また、制御部１３１が第１許容電流値を算出する場合、ＰＣＳ制御部２１０は、第１許容電流値を制御部１３１へ通知しなくてもよい。
制御部１３１は、ＰＣＳ制御部２１０から取得した第１許容電流値に基づいて、第２許容電流値を決定する。具体的には、制御部１３１は、第２許容電流値を、第１許容電流値以下の値で決定する。制御部１３１は、第２許容電流値に基づいて、第２端子１７０を介した蓄電池モジュール１１０の電流の供給値を制御する。例えば、制御部１３１は、第２端子１７０と接続される外部機器３００への供給電流値が第２許容電流値を超えた場合、第２ＳＷ１６０及びＤ／Ｄコンバータ１８０を制御して、蓄電池モジュール１１０の第２端子１７０からの放電を抑制又は停止させる制御をする。また、制御部１３１は、外部機器３００への供給電流値をＰＣＳ制御部２１０へ通知する。
ＰＣＳ制御部２１０は、決定した第１許容電流値から制御部１３１から取得した外部機器３００への供給電流値を引いた値を超えないように、双方向Ｄ／Ｄ２２０等を制御することで、蓄電池モジュール１１０の充放電を制御する。
また、蓄電池モジュール１１０の情報には、例えば、単電池１１１の電圧値が含まれる。制御部１３０は、複数の単電池１１１それぞれのセル電圧を計測し、ＰＣＳ制御部２１０へ通知する。ＰＣＳ制御部２１０は、制御部１３０から取得したセル温度及びセル電圧と予め定められた電圧設定値とに基づき、双方向Ｄ／Ｄ２２０等を制御することで、蓄電池モジュール１１０の充放電を制御する。
なお、制御部１３１は、複数の単電池１１１それぞれのセル電圧を通知してもよいし、最大及び最小のセル電圧のみを通知してもよい。また、制御部１３１は、蓄電池モジュール１１０における満充電されている状態を示す通知、完全に放電された状態を示す通知、蓄電池モジュール１１０の充放電の停止を要求する通知をしてもよい。ＰＣＳ制御部２１０は、このような通知に基づいて、蓄電池モジュール１１０の充放電を制御してもよい。
また、蓄電池モジュール１１０の情報には、例えば、蓄電池モジュール１１０のＳＯＣが含まれる。制御部１３１は、蓄電池モジュール１１０に入出力される電流値、又は、蓄電池モジュール１１０の電圧値を計測してＳＯＣを算出し、算出したＳＯＣをＰＣＳ制御部２１０へ通知する。ＰＣＳ制御部２１０は、制御部１３１から取得したＳＯＣとＳＯＣの許容範囲（第１許容範囲）に基づき、双方向Ｄ／Ｄ２２０等を制御することで、蓄電池モジュール１１０の充放電を制御する。ＳＯＣの第１許容範囲は予め定められていてもよいし、ＰＣＳ２００が上述した入力機構を備え、ユーザが当該入力機構を操作することでＳＯＣの第１許容範囲が決定されてもよく、ＳＯＣの第１許容範囲が決定される方法は、限定されない。ＰＣＳ制御部２１０は、制御部１３１から取得したＳＯＣが、定められたＳＯＣの第１許容範囲を逸脱した場合、双方向Ｄ／Ｄ２２０等を制御して、蓄電池モジュール１１０の充放電を停止する。また、ＰＣＳ制御部２１０は、決定したＳＯＣの第１許容範囲を制御部１３１へ通知する。
制御部１３１は、ＰＣＳ制御部２１０から取得したＳＯＣの第１許容範囲に基づいて、ＳＯＣの第２許容範囲を決定する。具体的には、制御部１３１は、第２許容範囲の下限値を、第１許容範囲の下限値以上となるように決定する。制御部１３１は、第２許容範囲に基づいて、第２端子１７０を介した蓄電池モジュール１１０の電力の供給値を制御する。例えば、制御部１３１は、第２端子１７０と接続される外部機器３００への電力供給によって、蓄電池モジュール１１０のＳＯＣが第２許容範囲を逸脱した場合、第２ＳＷ１６０、Ｄ／Ｄコンバータ１８０を制御して、蓄電池モジュール１１０の第２端子１７０からの放電を停止させる制御をする。なお、第２許容範囲の上限値は、任意に定められてよい。
また、制御部１３１は、蓄電池モジュール１１０の異常を監視する。例えば、制御部１３１は、ＰＣＳ２００の不具合などにより、蓄電池モジュール１１０の過充電、過放電等を検知した場合に、ブレーカ１９０を制御し、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との間の接続を遮断する。
＜第４モード＞
続いて、制御部１３１が所定の状態を検知した後に実行する制御内容である第４モードについて説明する。第４モードでは、蓄電池ユニット１０２は、第２端子１７０から、電力を出力可能に構成されている。
制御部１３１は、複数の単電池１１１それぞれのセル温度及び外部機器３００への供給電流値を計測する。制御部１３１は、単電池１１１のセル温度等に基づいて、蓄電池モジュール１１０の出力の電流値の上限である第３許容電流値を決定する。制御部１３１は、第３許容電流値を超えないように、第２ＳＷ１６０及びＤ／Ｄコンバータ１８０を制御することで、蓄電池モジュール１１０の放電を制御する。例えば、制御部１３１は、第２端子１７０から出力する電流値が第３許容電流値を超えた場合、第２ＳＷ１６０及びＤ／Ｄコンバータ１８０を制御して、蓄電池モジュール１１０の放電を抑制又は停止する。
なお、第３モードで決定される第２許容電流値と、第４モードで決定される第３許容電流値とは、同じ値でもよいし、異なる値でもよい。
また、制御部１３１は、複数の単電池１１１それぞれのセル電圧を計測し、予め定められた電圧設定値に基づき第２ＳＷ１６０、Ｄ／Ｄコンバータ１８０を制御することで、蓄電池モジュール１１０の放電を抑制又は停止させる制御をする。また、制御部１３１は、例えば、単電池１１１のセル電圧を計測し、予め定められた電圧設定値に基づきブレーカ１９０を制御することで、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７０との接続を遮断する。
また、制御部１３１は、蓄電池モジュール１１０から出力される電流値、又は、蓄電池モジュール１１０の電圧値を計測し、ＳＯＣを算出する。ＳＯＣの許容範囲である第３許容範囲は予め定められていてもよいし、蓄電池ユニット１０２が備える上述した入力機構をユーザが操作することでＳＯＣの第３許容範囲が決定されてもよく、ＳＯＣの第３許容範囲が決定される方法は、限定されない。制御部１３１は、算出したＳＯＣの第３許容範囲に基づき、第２ＳＷ１６０、Ｄ／Ｄコンバータ１８０を制御することで、蓄電池モジュール１１０の放電を停止させる制御をする。例えば、制御部１３１は、算出したＳＯＣが、定められたＳＯＣの第３許容範囲を逸脱した場合、第２ＳＷ１６０を制御して、蓄電池モジュール１１０の第２端子１７０からの放電を停止させる制御をする。また、例えば、制御部１３１は、算出したＳＯＣが、定められたＳＯＣの第３許容範囲を逸脱した場合、ブレーカ１９０を制御することで、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７０との接続を遮断する。
なお、第３モードで決定される第２許容範囲と、第４モードで決定される第３許容範囲とは、同じ範囲でもよいし、異なる範囲でもよい。例えば、制御部１３１は、第２許容範囲の下限値として、ＳＯＣの３０％までと決定し、第３許容範囲の下限値として、ＳＯＣの０％までと決定してもよい。
また、制御部１３１は、蓄電池モジュール１１０の異常を監視する。例えば、制御部１３１は、蓄電池モジュール１１０の過放電を検知した場合に、ブレーカ１９０を制御し、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７０との間の接続を遮断する。
図５は、実施の形態２に係る蓄電池ユニット１０２の制御部１３１が動作モードを切り替える際の動作手順を示すフローチャートである。
まず、蓄電池ユニット１０２を起動させる（ステップＳ２０１）。蓄電池ユニット１０２は、例えば、上述した蓄電池ユニット１０２が備える入力機構をユーザが操作することにより起動されてもよい。また、例えば、蓄電池ユニット１０２は、時間を計測するＲＴＣ等の計時部を備え、所定の時刻に起動されるように設定されていてもよい。また、例えば、蓄電池ユニット１０２は、ＰＣＳ２００から信号を取得した場合に起動してもよい。
次に、制御部１３１は、上述した第３モードで制御を開始する（ステップＳ２０２）。
次に、制御部１３１は、所定の状態を検知したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。
制御部１３１は、所定の状態を検知しない場合（ステップＳ２０３でＮｏ）、ステップ２０３の動作を続ける。
一方、制御部１３１は、所定の状態を検知した場合（ステップＳ２０３でＹｅｓ）、第１ＳＷ１４２を動作させ、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との接続を遮断する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４において、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との接続を遮断することで、第１端子１５０に不要な電圧が印可されることを防ぐことができる。そのため、第１端子１５０に不要な電圧が印可されることによる蓄電池ユニット１０２の故障等を抑制できる。
次に、制御部１３１は、上述した第４モードで制御を開始する（ステップＳ２０５）。こうすることで、制御部１３１は、検知した所定の状態に応じて、第２端子１７０と接続される外部機器３００へ適切に電力を供給できる。
［効果等］
以上のように、実施の形態２に係る蓄電池ユニット１０２によれば、実施の形態１に係る蓄電池ユニット１００と同様に、第２端子１７０を備えるため、ＰＣＳ２００を経由せずに、蓄電池ユニット１００の電力を使用することができる。例えば、ＰＣＳ２００に不具合が生じて正常に動作しなくなった場合においても、蓄電池ユニット１０２は、蓄電池モジュール１１０の電力を、第２端子１７０を介して外部機器３００に出力できる。つまり、このような構成によれば、蓄電池ユニット１０２は、蓄電池モジュール１１０に蓄えられた電力を、適切に外部機器３００へ供給をすることができる。
また、蓄電池ユニット１０２は、上述した所定の状態を検知する制御部１３１をさらに備えてもよい。制御部１３１が所定の状態を検知する前において、第１端子１５０及び第２端子１７０は蓄電池モジュール１１０からの電力を出力可能でもよい。また、制御部１３１が所定の状態を検知した後において、第２端子１７０が蓄電池モジュール１１０からの電力を出力可能でもよい。
これにより、蓄電池ユニット１０２は、制御部１３１が所定の状態を検知した後も、好適に第２端子１７０を介した出力を制御できる。そのため、このような構成によれば、蓄電池ユニット１０２の利便性は、向上される。
例えば、制御部１３１は、所定の状態を検知する前において、蓄電池モジュール１１０の情報をＰＣＳ２００に通知し、且つ第２端子１７０を介した蓄電池モジュール１１０からの電力の出力を制御してもよい。また、制御部１３１は、所定の状態を検知した後において、第２端子１７０を介した蓄電池モジュール１１０からの電力の出力を制御してもよい。
これにより、制御部１３１は、蓄電池モジュール１１０の第２端子１７０を介した出力を、状況に応じて好適に制御することができる。そのため、このような構成によれば、蓄電池ユニット１０２は、簡便に第２端子１７０を介した出力を好適に制御できる。
（実施の形態２の変形例１）
実施の形態２の蓄電池ユニット１０２が備える第１ＳＷ１４２は、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０との接続を切り替える。
図６は、実施の形態２の変形例１に係る蓄電池ユニット１０３の特徴的な機能構成を示すブロック図である。なお、実施の形態２に係る蓄電池ユニット１０２と実質的に同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する場合がある。
図６に示すように、蓄電池ユニット１０３は、蓄電池ユニット１０２と異なり、第１ＳＷ１４２を備えない。具体的には、蓄電池ユニット１０３は、蓄電池モジュール１１０と第１端子１５０とは常時接続された状態となる。このような構成においても、蓄電池ユニット１０３は、蓄電池ユニット１０２と同様の効果を奏することができる。
（実施の形態２の変形例２）
実施の形態２の蓄電池ユニット１０２は、第２ＳＷ１６０と、Ｄ／Ｄコンバータ１８０と、第２端子１７０と、を備える。蓄電池ユニットは、第２ＳＷと、Ｄ／Ｄコンバータと、第２端子とをそれぞれ複数備えてもよい。
図７は、実施の形態２の変形例２に係る蓄電池ユニット１０４の特徴的な機能構成を示すブロック図である。なお、実施の形態２に係る蓄電池ユニット１０２と実質的に同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する場合がある。
図７に示すように、蓄電池ユニット１０４は、蓄電池ユニット１０２に、さらに、第２ＳＷ１６１と、Ｄ／Ｄコンバータ１８１と、第２端子１７１とを備える構成となっている。第２ＳＷ１６１、Ｄ／Ｄコンバータ１８１及び第２端子１７１は、第２ＳＷ１６０、Ｄ／Ｄコンバータ１８０及び第２端子１７０と実質的に同様の構成である。このように、蓄電池ユニット１０４は、第２ＳＷと、Ｄ／Ｄコンバータと、第２端子とをそれぞれ複数備える。これにより、蓄電池ユニット１０４は複数の外部機器３００に対して同時に電力を供給できる。なお、Ｄ／Ｄコンバータ１８１には、ＤＣ／ＤＣコンバータが採用されてもよいし、ＤＣ／ＡＣインバータが採用されてもよい。また、例えば、Ｄ／Ｄコンバータ１８０には、ＤＣ／ＤＣコンバータが採用され、Ｄ／Ｄコンバータ１８１には、ＤＣ／ＡＣインバータが採用されてもよい。
また、蓄電池ユニット１０４は、第１ＳＷ１４３を備える。
第１ＳＷ１４３は、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７１との接続状態を切り替えるスイッチである。具体的には、制御部１３１は、第１ＳＷ１４３を制御して、蓄電池モジュール１１０と第２端子１７１との接続状態を切り替えさせる。例えば、制御部１３１は、所定の状態を検知した場合に、第１ＳＷ１４３を制御して蓄電池モジュール１１０と第２端子１７１とを接続させる。このような構成によれば、蓄電池ユニット１０４は、状況に応じて、外部機器３００へ電力を供給できる端子数を増加させることができる。
（他の実施の形態）
以上、実施の形態１、実施の形態１の変形例、実施の形態２、実施の形態２の変形例１、実施の形態２の変形例２に係る蓄電池ユニットについて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、蓄電池ユニットは、ＰＣＳ２００と接続される第１端子から出力する蓄電池モジュール１１０の電力を、制御できるように構成されていてもよい。
図８は、その他の実施の形態に係る蓄電池ユニット１０５の特徴的な機能構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１に係る蓄電池ユニット１００と実質的に同一の構成については同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する場合がある。
図８に示すように、蓄電池ユニット１０５は、蓄電池ユニット１００が備える構成要素に、さらにＤ／Ｄコンバータ１８２を備える構成となっている。
Ｄ／Ｄコンバータ１８２は、蓄電池モジュール１１０から出力される電力を制御するＤＣ／ＤＣコンバータである。Ｄ／Ｄコンバータ１８２は、一端が蓄電池モジュール１１０と接続され、他端が第１ＳＷ１４０と接続されている。例えば、制御部１３０は、所定の状態を検知した場合、第１ＳＷ１４０を第１端子１５０との接続から第２端子１７０との接続に切り替えた後に、Ｄ／Ｄコンバータ１８２における変換電圧の値を変更する。制御部１３０は、その後に第２ＳＷ１６０を制御して、蓄電池モジュール１１０の電力を第２端子１７０から出力可能となるように制御する。こうすることで、第２端子１７０への異種電圧が印可されることを防ぐことができる。なお、上記実施の形態におけるＤ／Ｄコンバータ１８２には、ＤＣ／ＤＣコンバータが採用されてもよいし、ＤＣ／ＡＣインバータが採用されてもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、制御部は、プロセッサがプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現されたが、このような実現方法に限られず、ゲートアレイ等を用いた専用の電子回路によってハードウェア的に実現されてもよい。
また、実施の形態２における蓄電池ユニット１０１において、第１ＳＷ１４１と第２ＳＷ１６０とは、一つのスイッチで実現されてもよい。
また、蓄電池ユニットが備える各構成要素は、一つの筐体内に配置されてもよいし、複数の筐体に配置され、それぞれが電気的に、及び又は、制御部が各構成要素を制御可能に接続されていてもよい。つまり、蓄電池ユニットは、蓄電池ユニットが備える各構成要素が別々の筐体に配置された蓄電池システムでもよい。
また、蓄電池ユニットに接続されるパワーコンディショナ（ＰＣＳ２００）は、双方向インバータ２３０と、Ｄ／Ｄコンバータ２４０とを備えていなくてもよい。つまり、ＰＣＳ２００は、ＰＣＳ制御部２１０と、双方向Ｄ／Ｄ２２０とを備えていればよい。ＰＣＳ２００は、蓄電池ユニットから出力される電力及び蓄電池ユニットへ入力される電力を変換する機能を持っていればよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５ 蓄電池ユニット
１１０ 蓄電池モジュール
１１１ 単電池
１３０、１３１ 制御部
１５０ 第１端子
１７０、１７１ 第２端子
２００ ＰＣＳ（パワーコンディショナ）
３００ 外部機器

Claims (5)

  1. パワーコンディショナに接続される蓄電池ユニットであって、
    複数の単電池を含む蓄電池モジュールと、
    前記パワーコンディショナに接続可能であり、前記蓄電池モジュールからの電力を、前記パワーコンディショナに出力可能に構成された第１端子と、
    外部機器に接続可能であり、前記蓄電池モジュールからの電力を、前記パワーコンディショナを経由せずに、前記外部機器に出力可能に構成された第２端子と、
    を備える、蓄電池ユニット。
  2. 所定の状態を検知する制御部をさらに備え、
    前記制御部が前記所定の状態を検知する前において、前記第１端子及び前記第２端子のうち、前記第１端子のみが前記蓄電池モジュールからの電力を出力可能であり、
    前記制御部が前記所定の状態を検知した後の状態である第２状態において、前記第２端子が前記蓄電池モジュールからの電力を出力可能である、
    請求項１に記載の蓄電池ユニット。
  3. 前記制御部は、
    前記所定の状態を検知する前において、前記蓄電池モジュールの情報を前記パワーコンディショナに通知し、
    前記所定の状態を検知した後において、前記第２端子を介した前記蓄電池モジュールからの電力の出力を制御する、
    請求項２に記載の蓄電池ユニット。
  4. 所定の状態を検知する制御部をさらに備え、
    前記制御部が前記所定の状態を検知する前において、前記第１端子及び前記第２端子は前記蓄電池モジュールからの電力を出力可能であり、
    前記制御部が前記所定の状態を検知した後において、前記第２端子が前記蓄電池モジュールからの電力を出力可能である、
    請求項１に記載の蓄電池ユニット。
  5. 前記制御部は、
    前記所定の状態を検知する前において、前記蓄電池モジュールの情報を前記パワーコンディショナに通知し、且つ前記第２端子を介した前記蓄電池モジュールからの電力の出力を制御し、
    前記所定の状態を検知した後において、前記第２端子を介した前記蓄電池モジュールからの電力の出力を制御する、
    請求項４に記載の蓄電池ユニット。
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