JP3178526U

JP3178526U - 蓄電装置

Info

Publication number: JP3178526U
Application number: JP2012004109U
Authority: JP
Inventors: 義清谷川
Original assignee: K&M CORP
Current assignee: K&M CORP
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2012-09-20
Anticipated expiration: 2022-07-06

Abstract

【課題】中大型の蓄電装置を太陽光発電システムのパワーコンディショナーに接続して利用する場合において蓄電装置の蓄電を効率よく行えるようにする蓄電装置を提供する。
【解決手段】蓄電装置は、スイッチ７２と、蓄電池７５を備える。さらに、入力された交流電力を直流電力に変換する第１のＡＣ−ＤＣインバータ７３と前記第１のＡＣ−ＤＣインバータの出力電流を充電電流として前記蓄電池７５に供給する手段であって、前記充電電流の大きさを前記スイッチ７２の操作に応じて切り換える制御手段とを備える。又、前記蓄電地に充電された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を負荷に供給する第２のＤＣ−ＡＣインバータ７６とを具備して蓄電装置を構成する。前記スイッチ７２は、天候が快晴のときの切換位置、天候が晴れのときの切換位置、及び天候が曇りまたは雨のときの切換位置を切り換え可能なスイッチとしても良い。
【選択図】図１

Description

この考案は、太陽光発電システムのパワーコンディショナーに接続して利用される蓄電装置に関する。

平成２３年３月１１日の大震災以降、長期停電時の非常用電源として利用し得る大型の家庭用蓄電装置の普及が進んでいる。この種の蓄電装置の中には、太陽光発電システムの発電電力による充電が可能なものがある。太陽光発電システムは、家屋の屋根に太陽光発電パネルを設置し、このパネルが発電する電気をパワーコンディショナーを介して分電盤から家庭内に供給するものである。

パワーコンディショナーは、太陽光発電パネルが発電した電気を家庭用交流電力に変換する装置である。パワーコンディショナーには非常時用コンセントが設けられている。パワーコンディショナーの動作モードには、電気事業者の電力系統からの電力の供給が止まっていないときの運転モードである通常運転モードと、電気事業者の電気系統からの電力の供給が止まっているときの運転モードである自立運転モードとがある。パワーコンディショナーは２つの動作モードにおいて次のように動作する。

通常運転モードでは、パワーコンディショナーは、太陽光発電パネルから供給される電力を家庭用交流電力に変換し、この電力を電気事業者の電気系統から供給される電力と併せて分電盤に供給する。また、非常時には非常時用コンセントにつながれた負荷に電力を供給することができる。パワーコンディショナーから分電盤に供給された電力は、分電盤から家庭内に分配される。また、パワーコンディショナーから分電盤に供給された電力が家庭内の消費電力よりも大きい場合は、その余剰電力が売電メータを介して電気事業者の電気系統に供給される。また、非常時には、パワーコンディショナーは、分電盤への電力の供給を停止する。この場合、パワーコンディショナーを自立運転モードで動作させることにより、非常時用コンセントにつながれた負荷への電力の供給が可能である。この種の太陽光発電システムにかかわる技術を開示した文献として、特許文献１がある。

特開２００２−５５０５９号公報

ところで、中大型の家庭用蓄電装置の多くは、充電の初期では１２Ａ程度の比較的大きな電流で充電を開始し、満充電になった以降は自然放電分だけを補う、といった充電流制御を行うようになっている。これに対し、太陽光発電システムは、自立運転モードにおいて１．５ｋＷ以上の出力が得られるように作られているのが一般的である。よって、原理的には、パワーコンディショナーが自立運転モードで動作している場合でも、非常時用コンセントに蓄電装置を接続し、太陽光発電パネルが発電した電気をパワーコンディショナーから蓄電装置に供給させ、蓄電装置を充電することができる。

しかしながら、太陽光発電システムのパワーコンディショナーには数々の保護機能（電気事業者の規制により採用が義務付けられた保護機能）が搭載されている。この機能により、パワーコンディショナーは、自身の供給電力よりも負荷の消費電力が大きくなると自動的にシャットダウンし、負荷への電力の供給を停止する。このため、天候が晴れから曇りや雨に変わるなどして太陽光発電パネルの発電電力が蓄電装置の消費電力を下回るとパワーコンディショナーがシャットダウンしてしまうことになる。一旦シャットダウンすると、パワーコンディショナーを手動で再起動させない限り充電が再開されないことが多く、充電が滞りがちになる、という問題がある。

本考案は、このような課題に鑑みてなされたものであり、中大型の蓄電装置を太陽光発電システムのパワーコンディショナーに接続して充電する場合において蓄電装置の充電を効率よく行えるようにすることを目的とする。

本考案の一実施形態である太陽光発電システムの構成を示す図である。同システムにおける蓄電装置の作用を説明するための図である。

以下、図面を参照しつつ本考案の実施形態について説明する。
図１は、本考案の一実施形態である蓄電装置８を含む太陽光発電システムの構成例を示す図である。このシステムは、家庭用の太陽光発電パネルＳＰＧを商用電力系統ＥＰＳと系統連系して発電させ、太陽光発電パネルＳＰＧの発電電力により蓄電装置８内の蓄電池７５を充電するものである。図１に示すように、このシステムでは、商用電力系統ＥＰＳと太陽光発電パネルＳＰＧとの間に、売電メータ１、買電メータ２、分電盤３、連系ブレーカ４、パワーコンディショナー５、および接続箱７が直列に介挿されている。パワーコンディショナー５は、太陽光発電パネルＳＰＧが発電した電気を家庭用交流電力に変換する装置である。パワーコンディショナー５は、背景技術において挙げたものと同様に、通常運転モードと自立運転モードの２つのモードで動作する。パワーコンディショナー５の筐体には、運転／停止スイッチ５１、接続部５２、接続部５３、及び接続部５４が設けられている。運転／停止スイッチ５１は、当該パワーコンディショナー５の起動と終了を指示する操作子である。接続部５２には連系ブレーカ４が接続される。接続部５３には接続箱７が接続される。接続部５４には蓄電装置８やその他の家電機器のコンセントプラグＰＬが接続される。

また、パワーコンディショナー５の筐体内には、ＤＣ−ＤＣコンバータ５５、ＤＣ−ＡＣコンバータ５６、スイッチ５８、スイッチ５９、及び制御装置６０がある。ＤＣ−ＤＣコンバータ５５、ＤＣ−ＡＣコンバータ５６、スイッチ５８は、接続部５３及び５２間に直列に介挿されている。また、スイッチ５９は、ＤＣ−ＡＣコンバータ５６及び接続部５２間の接続点ＣＣと接続部５４の間に介挿されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ５５は、制御装置６０による制御の下、太陽光発電パネルＳＰＧから接続箱７及び接続部５３を介して当該コンバータ５５に供給される直流電力を制御装置６０が指定する電圧を持った直流電力に変換し、変換した電力を出力する。ＤＣ−ＡＣコンバータ５６は、制御装置６０による制御の下、ＤＣ−ＤＣコンバータ５５の出力電力を交流電力に変換し、変換した電力を出力する。

制御装置６０は、パワーコンディショナー５の制御中枢としての役割を果たす装置である。制御装置６０は、運転／停止スイッチ５１によって当該パワーコンディショナー５の起動が指示されると、スイッチ５８及び接続部５２間の検知点の電圧（すなわち、商用電力系統ＥＰＳの供給電力の電圧）を検知し、当該電圧が所定範囲ＲＮＧ（具体的には、１０１Ｖ＋６Ｖと１０１Ｖ−６Ｖの間の範囲または２０２Ｖ＋２０Ｖと２０２Ｖ−２８Ｖの間の範囲）内の場合（商用電力系統ＥＰＳにおいて停電が発生していない場合）は通常運転モードで動作し、当該電圧が範囲ＲＮＧ外の場合（商用電力系統ＥＰＳにおいて停電が発生している場合）は自立運転モードで動作する。各モードにおける制御装置６０の動作内容は次の通りである。通常運転モードでは、制御装置６０は、スイッチ５８をオンにするとともにスイッチ５９をオフにする。これにより、ＤＣ−ＡＣインバータ５６の出力電力（太陽光発電パネルＳＰＧの電気を変換した交流電力）がスイッチ５８及び接続部５２を介して連系ブレーカ４に供給される。この電力は分電盤３を介して家庭内に分配される。また、パワーコンディショナー５の出力電力が家庭内の消費電力よりも大きい場合は、その余剰電力が売電メータ１を介して商用電力系統ＥＰＳに供給（売電）される。自立運転モードでは、制御装置６０は、スイッチ５８をオフにするとともにスイッチ５９をオンにする。この時、制御装置６０は、ＤＣ−ＡＣインバータ５６の出力を最大１．５ｋＷに制限するのが一般的である。これにより、ＤＣ−ＡＣインバータ５６の出力電力は連系ブレーカ４に供給されなくなり、接続部５４に蓄電装置８のコンセントプラグＰＬが接続されている場合には最大１．５ｋＷの電力がスイッチ５３及び接続部５３を介して蓄電装置８に供給される。また、制御装置６０は、太陽光発電パネルＳＰＧから当該パワーコンディショナー５に入力される入力電力と当該パワーコンディショナー５の接続部５３から出力される出力電力とを比較し、入力電力よりも出力電力が大きい場合は当該パワーコンディショナー５をシャットダウンさせる。このシャットダウン動作は、上述した保護機能によるものである。

蓄電装置８は、商用電力系統ＥＰＳが停電になった場合における非常用電源としての役割を果たす装置である。蓄電装置８の筐体からはコンセントコードＣＤが引き出されている。このコンセントコードＣＤの先端のコンセントプラグＰＬはパワーコンディショナー５の接続部５４に接続される。また、筐体には接続部７１が設けられている。接続部７１には家電機器などの負荷１００のコンセントプラグＰＬが接続される。また、蓄電装置８の筐体には、充電電流可変スイッチ７２が設けられている。このスイッチ７２は、天候が快晴のときの切換位置ＳＥＴ１、天候が晴れのときの切換位置ＳＥＴ２、及び天候が曇りまたは雨のときの切換位置ＳＥＴ３を切り換え可能な３段式切換スイッチである。蓄電装置８の筐体内には、ＡＣ−ＤＣインバータ７３、充電制御部７４、蓄電池７５、ＤＣ−ＡＣインバータ７６がある。ＡＣ−ＤＣインバータ７３は、当該蓄電装置８のコンセントプラグＰＬがパワーコンディショナー５に接続されている場合に、パワーコンディショナー５から供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した電力を充電制御部７４に供給する。充電制御部７４は、ＡＣ−ＤＣインバータ７３の出力電流を充電電流Ｉ_ＣＲＧとして蓄電池７５に供給する。蓄電池７５はこの充電電流Ｉ_ＣＲＧにより充電を行う。ここで、この充電制御部７４は、スイッチ７２の操作に応じてこの充電電流Ｉ_ＣＲＧの大きさを切り換える。より具体的に説明すると、充電制御部７４は、スイッチ７２が切換位置ＳＥＴ１にされた場合は充電電流Ｉ_ＣＲＧの大きさを第１の電流値Ｉ１（たとえば、Ｉ１＝１５Ａ）にし、スイッチ７２が切換位置ＳＥＴ２にされた場合は充電電流Ｉ_ＣＲＧの大きさを第２の電流値Ｉ２（たとえば、Ｉ２＝５Ａ）にし、スイッチ７２が切換位置ＳＥＴ３にされた場合は充電電流Ｉ_ＣＲＧの大きさを第３の電流値（たとえば、Ｉ３＝２Ａ）にする。ＤＣ−ＡＣインバータ７６は、蓄電池７５に充電された電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を接続部７１から同部７１に接続された負荷１００に供給する。

以上が、本実施形態の構成の詳細である。本実施形態では、図２の例に示すように、充電電流可変スイッチ７２を切換位置ＳＥＴ１にすると、充電電流Ｉ_ＣＲＧがＩ１（＝１５Ａ）になり、充電電流可変スイッチ７２を切換位置ＳＥＴ２にすると、充電電流Ｉ_ＣＲＧがＩ２（＝５Ａ）になり、充電電流可変スイッチ７２を切換位置ＳＥＴ３にすると、充電電流Ｉ_ＣＲＧがＩ３（＝２Ａ）になる。よって、実施形態によると、天候に応じて充電電流可変スイッチ７２の切り換え操作を行うことにより、パワーコンディショナー５のシャットダウンを回避しつつ蓄電装置８の蓄電池７５を効率よく充電することができる。

以上、本考案の一実施形態について説明したが、かかる実施形態に以下の変形を加えてもよい。
（１）上記実施形態における充電電流可変スイッチ７２を、充電電流Ｉ_ＣＲＧを無段階に調整するボリューム操作子によって置き換えてもよい。
（２）上記実施形態における充電電流可変スイッチ７２は３段式切換スイッチであった。しかし、このスイッチ７２を充電電流Ｉ_ＣＲＧを２段階に切り換えるスイッチにしてもよいし、４段階以上に切り換えるスイッチにしてもよい。
（３）上記実施形態における電流値Ｉ１（＝１５Ａ），Ｉ２（＝５Ａ），Ｉ３（＝２Ａ）は例示であり、これらの値を上記実施形態と異なる値にしてもよい。

１…売電メータ、２…買電メータ、３…分電盤、４…連系ブレーカ、５…パワーコンディショナー、７…接続箱、８…蓄電装置、５１…運転／停止スイッチ、５２，５３，５４，７１…接続部、５５…ＤＣ−ＤＣコンバータ、５６，７６…ＤＣ−ＡＣインバータ、５８，５９…スイッチ、６０…制御装置、７３…ＡＣ−ＤＣインバータ、７４…充電制御部、７５…蓄電池、７６…ＤＣ−ＡＣインバータ、７２…充電電流可変スイッチ。

Claims

操作子と、
蓄電池と、
入力された交流電力を直流電力に変換する第１のインバータと、
前記第１のインバータの出力電流を充電電流として前記蓄電池に供給する手段であって、前記充電電流の大きさを前記操作子の操作に応じて切り換える制御手段と、
前記蓄電地に充電された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を負荷に供給する第２のインバータと
を具備することを特徴とする蓄電装置。
前記操作子は、天候が快晴のときの切換位置、天候が晴れのときの切換位置、及び天候が曇りまたは雨のときの切換位置を切り換え可能なスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。