JP5422021B2 - 蓄電システム - Google Patents

Description

本発明は、蓄電システムに関する。

蓄電池は電気自動車を中心に需要の伸びが期待されている。他方、定置用としても注目を集めており、緊急時の電源確保、再生可能エネルギーの導入に伴う平準化蓄電、および効率的なエネルギーの利用を促進する省エネデバイスとしてクローズアップされている。Ｖ２Ｈ（Vehicle to Home）や蓄電池のリサイクルなどの蓄電池の使われ方は多岐にわたり、今後の蓄電池ビジネスは注目されるものになると考えられる。

現在考案されている定置用蓄電池は、全電池パックが溶接などによりシステムに固定されている。他方、大型二次電池を有効活用する方法として、電池をカートリッジ化することが挙げられる。ここでいうカートリッジ化とは、電池を交換可能、または交換が容易な部品であり、可搬できることを表す。例えば住宅用蓄電池をカートリッジ化することにより、走行状態によって航続距離が大きく変わる電気自動車のエクステンダーとして利用したり、自転車に利用すれば電池充電時間も省略でき、利便性が向上する（例えば、先行技術文献１参照）。
また、家庭内の電力使用量が変わる際、容量を容易に増やすことができ、新しいシステムを入れる必要がないことから高い経済性が得られる。

特開２００１−０１６７０６号公報

しかしながら、上述した技術において、課題となるのが、筐体・バッテリーマネジメントシステムである。従来、住宅用途では、電池パックは溶接で固定化するのが常套であるが、これらをカートリッジ化するには取り外し可能であることが絶対である。つまり、カートリッジ化を実現するためには、蓄電システムとカートリッジが確実に、かつ安全に接続することが重要である。また、複数のカートリッジのうち１つのカートリッジが接続されない状況でも、蓄電システムとして電力の供給あるいはカートリッジへの充電を行うことが必須となる。

更に、充電容量が異なる電池が蓄電システムに入ったとしても、これを全体の中でマネジメントをしなければならない。例えば並列の場合、電圧の高いカートリッジからユニット電圧の低いカートリッジへ、電位差に応じた突入電流（横流ともいう）が流れることがある。例えば、充電容量の多いカートリッジの充電容量を１００、充電容量の少ないカートリッジの充電容量を９０とした場合、トータルの電池容量は１００＋９０でなく、９０×２＝１８０となってしまう。つまり、最も低いカートリッジの電圧に全体の電圧が低下してしまい、取り出せるエネルギー容量が小さくなってしまう。

このような問題点を解決するため、カートリッジを容量均等化（平準化）する処理を行うことが考えられる。しかしながら、このような処方を行なうと、蓄電システムの処理が複雑になってしまうという問題がある。

他方、付加価値として、太陽電池および系統からの電力の有効活用化を推進するため、蓄電システムをＬＡＮ（Local Area Network）に接続させて天気予報を入手し、生活パターンも考慮したエネルギートータルマネジメントシステムを構築することが望ましい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電池パックをカートリッジ化し、電力を有効活用することができる蓄電システムを提供することにある。また、平準化によるカートリッジ間のエネルギーバランスの処理を不要としつつ、個々のカートリッジのエネルギーを十分引き出すことができる蓄電システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の蓄電システムは、複数個接続したセルからなるカートリッジが単数または複数個並列で接続されており、個々のカートリッジが商用電圧に変換可能な電圧を独立に維持するとともに、単数もしくは複数個並列接続された前記カートリッジのうち所定の電圧条件を満足するカートリッジに対して前記商用電圧を直流電圧に変換して充電し、または当該カートリッジから放電して前記商用電圧を出力する蓄電システムであって、スイッチ回路と、入力ノードが前記スイッチ回路に接続される双方向ＤＣ−ＡＣインバータと、入力ノードが前記双方向ＤＣ−ＡＣインバータの出力ノードに接続され、出力ノードが前記カートリッジに接続される双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと、を、前記商用電圧を出力するノードとの間に前記カートリッジ各々に対応して設け、前記スイッチ回路の導通または非導通を制御する制御回路を備え、前記制御回路は、前記蓄電システムからの放電を指示する放電指示信号、または前記蓄電システムへの充電を指示する充電指示信号が入力されると、複数個並列に接続された前記カートリッジのうちから、前記所定の電圧条件を満足する複数個のカートリッジを選択する、ことを特徴とする。
この構成によれば、個々のカートリッジが独立に商用電圧に変換可能な電圧を維持するので、カートリッジ間のエネルギーバランスを行う平準化の処理も不要となる。また、各カートリッジに充電された電力を、他のカートリッジの充電電力の影響を受けずに最大限に引き出すことができるので、各カートリッジの充電エネルギーを有効活用することができる。また、１つのカートリッジではなく、複数個のカートリッジを選択する場合が多くなる傾向にあるので、各カートリッジへの負担を低減することができる。

この構成によれば、制御回路が複数個並列に接続されたカートリッジ各々と双方向ＤＣ−ＤＣコンバータとの間に設けられる複数のスイッチ回路の導通または非導通を制御するので、カートリッジ間のエネルギーバランスを行う平準化の処理も不要となる。また、カートリッジ単体で交流電源として活用することができる。

また、本発明は、上述の蓄電システムであって、制御回路は、蓄電システムからの放電を指示する放電指示信号が入力されると、複数個並列に接続されたカートリッジのうち、カートリッジの維持電圧が予め設定された第１の電圧以上のカートリッジを選択し、選択したカートリッジ各々の維持電圧が第１の電圧より低い第２の電圧になるまで、選択したカートリッジに対応するスイッチ回路を導通させ、商用電圧を出力することを特徴とする。
この構成によれば、各カートリッジに充電された電力を、他のカートリッジの充電電力の影響を受けずに最大限に引き出すことができるので、各カートリッジの充電エネルギーを有効活用することができる。

また、本発明は、上述の蓄電システムであって、制御回路は、蓄電システムへの充電を指示する充電指示信号が入力されると、複数個並列に接続されたカートリッジのうち、カートリッジの維持電圧が予め設定された第３の電圧以下のカートリッジを選択し、選択したカートリッジ各々の維持電圧が第３の電圧より高い第４の電圧になるまで、選択したカートリッジに対応するスイッチ回路を導通させ、商用電圧に応じて充電することを特徴とする。
この構成によれば、他のカートリッジへの充電電圧の影響を受けずに、各カートリッジへの充電を効率よく行なえることができる。

また、本発明は、上述の蓄電システムであって、制御回路は、放電指示信号が入力されている場合であって、複数個並列に接続されたカートリッジのうちいずれかのカートリッジをユーザーが抜き取ることを意図していることを表すカートリッジ抜き取り信号が入力された場合、当該カートリッジが放電中であれば、当該カートリッジに対応するスイッチ回路を非導通として、当該カートリッジが抜き取り可能であることを表す信号を出力し、当該カートリッジが放電中でなければ、当該カートリッジが抜き取り可能であることを表す信号を出力する、ことを特徴とする。
この構成によれば、蓄電システムのカートリッジからの放電中に、ユーザーは抜き取ることを意図するカートリッジを安全に引き抜くことができる。

また、本発明は、上述の蓄電システムであって、制御回路は、充電指示信号が入力されている場合であって、複数個並列に接続されたカートリッジのうちいずれかのカートリッジをユーザーが抜き取ることを意図していることを表すカートリッジ抜き取り信号が入力された場合、当該カートリッジが充電中であれば、当該カートリッジに対応するスイッチ回路を非導通として、当該カートリッジが抜き取り可能であることを表す信号を出力し、当該カートリッジが充電中でなければ、当該カートリッジが抜き取り可能であることを表す信号を出力する、ことを特徴とする。
この構成によれば、蓄電システムのカートリッジへの充電中に、ユーザーは抜き取ることを意図するカートリッジを安全に引き抜くことができる。

また、本発明は、上述の蓄電システムであって、カートリッジ搭載個数がｎ個（ｎ：正数）で、ａ個（ａ：ｎ−１以下の正数）のカートリッジが搭載されている場合でも、ａ個のカートリッジで稼動する。
この構成によれば、複数のカートリッジのうち１つのカートリッジが接続されない状況でも、蓄電システムとして電力の供給あるいはカートリッジへの充電を行うことが可能となる。

また、本発明は、上述の蓄電システムにおいて、蓄電システムとカートリッジの接続部について、蓄電システムおよびカートリッジ側にカバーが設けられており、カートリッジを蓄電システムにはめ込むと接続部が露出して電気的接続を形成することを特徴とする。
この構成によれば、蓄電システムとカートリッジとを、確実に、かつ安全に接続することが可能となる。

また、本発明は、上述の蓄電システムにおいて、蓄電システムとカートリッジの接続部について、蓄電システムおよびカートリッジ側にワイヤレス電力輸送装置が設けられており、物理的に接続しなくとも電力の授受が可能であることを特徴とする。

また、本発明は、上述の蓄電システムにおいて、用途として一般住宅、店舗、ビル、工場、バックアップ電源、メガソーラー電力貯蔵、風力電力貯蔵、地熱発電電力貯蔵、電気自動車、プラグインハイブリッド車、ハイブリッド車に転用可能な蓄電システムである。
これにより、カートリッジを定置用だけでなく、他の機器にも共有して用いることができるので、蓄電システムにて充電された電力を他のシステムにも供給することが可能となり、自然エネルギーによってカートリッジに充電された電力を有効活用することができる。

また、本発明は、上述の蓄電システムにおいて、蓄電システムがＬＡＮに接続されており、天気予報を基に未来の太陽電池の発電量を算出し、算出された結果、太陽電池の発電量が、定格出力の半分以上である期間が予め決められた時間未満であるなら天気予報から太陽電池の出力量を予測し、天気予報を基に未来の太陽電池の発電量を算出し、算出された結果、太陽電池の発電量が、定格出力の半分以上である期間が予め決められた時間以上であるなら、系統からの蓄電をしないことを特徴とする。
この構成によれば、太陽電池および系統からの電力の有効活用化を推進するため、蓄電システムをＬＡＮに接続させて天気予報を入手し、生活パターンも考慮したエネルギートータルマネジメントシステムを構築することができる。

この発明によれば、電池パックをカートリッジ化するようにしたため、定置用だけでなく、他の設備や装置に載せ替えて電力を供給することができる。これにより、電力を有効活用することができる。
特に、平準化によるカートリッジ間のエネルギーバランスの処理を不要としつつ、個々のカートリッジのエネルギーを十分引き出すことができる蓄電システムを提供できる。

本発明の一実施形態である蓄電システム６を備えた電力コントロールシステムの電力系統を示すブロック図である。 セル１０１、及びカートリッジ１００の外観を表す図である。 セル１０１及びカートリッジ１００の仕様の一例を表す図である。 蓄電装置６０の外観を表す図である。 蓄電システム６におけるカートリッジ１００＿１〜１００＿４の構成について説明する図である。 蓄電システム６におけるＰＣＳ６１＿ｉの構成について説明する図である。 蓄電システム６からの放電の処理を説明するためのフローチャートである。 蓄電システム６への充電の処理を説明するためのフローチャートである。 蓄電システム６の充電中においてカートリッジを抜き取る際の処理を説明するためのフローチャートである。 蓄電システム６の放電中においてカートリッジを抜き取る際の処理を説明するためのフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態である蓄電システムを備えた電力コントロールシステムの電力系統を示すブロック図である。図１を参照して、区画されたエリア、例えば住宅の電力制御コントロールシステムの一例について説明する。図１は、住宅内の電力の供給経路を示し、電力の種類として、直流（ＤＣ）および交流（ＡＣ）が示されている。例えば家庭内の電力ネットワークには、２２０Ｖ（６０Hz）の交流電力が流れる。

電力供給網１を通じて発電所が発電した電力が住宅の電力メータ２を介して家庭内に引き込まれる。発電所は、火力発電所、原子力発電所、太陽光や風力発電の自然エネルギー等である。なお、電力供給会社が供給する電力を住宅のオーナーが買い取る料金は、１日の内の時間帯によって変化する。例えば電力需要が少ない夜間の電力料金が昼間の料金に表示して安価に設定される。

電力メータ２は、家庭の電力ネットワークのゲートウェイを兼用する電力管理装置４と、例えば無線ＬＡＮ(Local Area Network)により接続される。電力メータ２は、電力供給網１から家庭に対して供給された電力の正確な測定を所定周期で行い、測定値を通信部によって電力管理装置４に対して無線ＬＡＮを通じて伝送する。この場合、測定時刻が測定値に付随して送信される。時刻は、電力ネットワークに共通の時刻情報である。例えば電力ネットワーク上のいずれかの場所、例えば電力管理装置４内部に基準時刻発生源が設けられる。

配電装置３（プラグストリップ）には、電力メータ２から家庭内に入った商用電力が供給される。配電装置３は、交流電力を供給するために複数の電源プラグを有する器具である。交流電力が、配電装置３を介して、電力管理装置４、通電モニタ５、及び本発明の蓄電システム６に対して供給される。配電装置３は、通電モニタ５を介して、家庭内の電気器具５１、例えばテレビジョン装置、照明に対して交流電力を供給する。なお、これらの電気器具は、一例であって、実際には、より多くの種類の電気器具が家庭内で使用される。

通電モニタ５は、自身に接続される電気器具５１各々の電力消費量を、所定周期、例えば１秒周期で測定する。通電モニタ５は、測定された各電気器具の消費電力情報と測定時刻を示す時刻情報とを、電力管理装置４に対して無線通信により送信する。

ソーラパネル９は、太陽光電池により構成され、直流電力を生成し、生成した直流電力をソーラモジュール１０に対して供給する。ソーラモジュール１０は、例えばＤＣ−ＡＣインバータによって構成され、家庭内の交流電力と同期した交流電力を生成し、生成した交流電力を配電装置３に供給する。配電装置３において、電力メータ２からの交流電力とソーラモジュール１０からの交流電力、及び蓄電システム６からの交流電力が加算されて住宅内の電力として使用される。ソーラパネル９に限らず、再生可能なエネルギーによって発電を行う風力発電器等を電力発生装置として使用しても良い。

ソーラモジュール１０は、電力管理装置４と無線ＬＡＮにより接続される。ソーラモジュール１０は、ソーラパネル９が発生した直流電力と、直流電力が変換されて電力ネットワークに対して供給された交流電力量を測定する。ソーラモジュール１０は、交流電力量の測定値と測定時刻を示す時刻情報とを、電力管理装置４に対して無線通信により送信する。

蓄電システム６は、家庭内の電力蓄積装置として、例えば４個のカートリッジ１００＿１、１００＿２、１０２＿３、１００＿４と、蓄電装置６０、ＳＷ（スイッチ回路）２１０＿１、２１０＿２、２１０＿３、２１０＿４、及び制御回路６２を備えている。蓄電装置６０には、カートリッジ１００＿１〜１００＿４各々に接続されるＰＣＳ（パワーコンディショナー）６１＿１、６１＿２、６１＿３、６１＿４が格納される。制御回路６２は、電力管理装置４から送信される指示信号により（詳細後述）、ＰＣＳ６１＿ｉによるカートリッジ１００＿ｉの充電および放電等の動作を制御する。なお、以下、本明細書において、符号ｉは１〜４のいずれかであって、符号ｉを制御対象の構成（回路、及び制御信号）に対応した符号として用いるものとする。
ＰＣＳ６１＿ｉ各々は、カートリッジ１００＿ｉに蓄積されている直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を、スイッチ回路２１０＿ｉを介して配電装置３に対して出力する。また、ＰＣＳ６１＿ｉ各々は、配電装置３からスイッチ回路２１０＿ｉを介して入力される交流電力を直流電力に変換し、カートリッジ１００＿ｉを充電する。カートリッジ１００＿ｉとＰＣＳ６１＿ｉとは、例えば、ＳＰＩ(Serial Peripheral Interface)などの有線インターフェースにより接続される。また、ＰＣＳ６１＿ｉ各々は、カートリッジの内部に設置されても構わない。

蓄電装置６０は、カートリッジ１００＿１〜１００＿４がそれぞれ挿入、離脱される、接続部として複数の電気的接続部を備えている。これについては後述する。
制御回路６２は、カートリッジ１００＿１〜１００＿４の状態を管理し、安全性および信頼性をモニタリングする。制御回路６２は、電力管理装置４と無線ＬＡＮにより接続される。電力管理装置４は、制御回路６２からのカートリッジ１００＿１〜１００＿４に関する情報（蓄電容量情報）を常時受信し、また、カートリッジ１００＿１〜１００＿４に関連する制御信号を制御回路６２に対して送信する。各カートリッジは、詳細については後述するが、蓄電システム６から取り外し可能な構成とされ、取り外して他の用途に使用される。すなわち、電気装置、例えば電気自動車１８の動力源として使用される。例えば、電気自動車１８が、内部にＡＣ／ＤＣインバータを備えている場合、当該ＡＣ／ＤＣインバータにより、取り外されたカートリッジ、及びＰＣＳの交流が直流に変換されて、例えば電気自動車１８のバッテリが充電される。充電されたバッテリの直流は、例えば電気自動車１８の各負荷を駆動するために用いられる。或いは、取り外されたカートリッジの電力が電気自動車１８のバッテリの充電に用いられる。もしくは、カートリッジの電力が直接、電気自動車１８の各負荷を駆動するために用いられる。

電力管理装置４は、制御装置４ａ、及び操作盤４ｂを少なくとも備えて構成される。
また、電力管理装置４は、例えばＡＤＳＬ(Asymmetric Digital Subscriber Line)を介してインターネット１６上の外部サーバ１７と接続されている。
制御装置４ａは、ユーザー（居住者）が運転操作を設定できる運転操作部である操作盤４ｂ上の各種のスイッチ、インターネット１６上の外部サーバ１７、及び蓄電システム等からの各種の通信信号が入力される入力回路（図１において不図示）を有している。また、制御装置４ａは、当該入力回路からの信号を用いて各種演算を実行するマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータによる演算に基づいて電力メータ２、及び蓄電システム６を制御する信号を無線により出力する出力回路とを備えている。このマイクロコンピュータは、演算結果等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）を内蔵し、後述する蓄電システム６等の運転を制御する。

例えば、制御装置４ａは、ソーラモジュール１０にソーラパネル９から入力される直流をソーラモジュール１０からの無線信号に基づいて、ソーラモジュール１０が供給することが可能な交流を演算する。また、制御装置４ａは、蓄電システム６からの無線信号により入力される各カートリッジの充電容量に基づいて、蓄電システム６が供給することが可能な交流を演算する。また、制御装置４ａは、通電モニタ５から電気器具５１に要する交流を無線信号により受信する。制御装置４ａは、これらの各装置が無線信号により通信する交流に基づいて、電力メータ２を制御し、電力供給網１から配電装置３への交流の入力を制御、例えば制限する。或いは、制御装置４ａは、配電装置３を制御して、ソーラモジュール１０から蓄電システム６への交流の供給、電力メータ２から蓄電システム６への交流の供給、蓄電システム６またはソーラモジュール１０から電気器具５１への交流の供給を行なわせる。なお、蓄電システム６の運転状況、及び各カートリッジの充電容量は、制御装置４ａからの出力信号によって、操作盤４ｂに設けられた表示画面に表示される。

また、制御装置４ａは、インターネット１６上の外部サーバ１７における天候予測結果、及び過去の住宅における発電量実績に基づいて、ソーラパネル９による発電量の予測値を求める発電量予測手段を有している。また、制御装置４ａは、発電量の予測値に応じて蓄電システムに蓄える蓄電量を求める蓄電量算出手段としての機能を有する。
例えば、制御装置４ａは、ユーザーが操作盤４ｂ上のスイッチを介して、蓄電システム６を稼動状態に移行させる指示を入力している場合、天候予測結果と蓄電システム６に蓄えられた蓄電量を加味して深夜料金時間帯の蓄電システム６への蓄電量を決定する。この蓄電量は、例えば、ユーザーの過去の使用電力量実績による学習値から、蓄電システム６内に残存する蓄電量と、翌日の発電量（発電量の予測値）とを減算することにより算出される。そして、制御装置４ａは、蓄電量算出手段として算出した蓄電量分の電力量を、電力が安価な深夜料金時間帯に電力供給網１から交流電力を受電するように電力メータ２へ通信信号を無線通信する。電力メータ２は、配電装置３を介して蓄電システム６に交流を供給する。制御装置４ａは、蓄電システム６の制御回路６２に対して電流変換を指示する通信信号（充電指示信号）を無線により通信する。蓄電システム６は、配電装置３からの交流を直流に変換してカートリッジ１００＿１〜１００＿４を充電する。

また、制御装置４ａは、ユーザーが操作盤４ｂ上のスイッチを介して、蓄電システム６を稼動状態に移行させる指示を入力している場合、日照時間帯にソーラパネル９で発電可能な状態になると、ソーラモジュール１０に対して電力変換を指示する通信信号を無線により通信する。また、制御装置４ａは、蓄電システム６の制御回路６２に対して電流変換を指示する通信信号（充電指示信号）を無線により通信する。ソーラモジュール１０はソーラパネル９から直流を取り込み、直流を交流に変換して配電装置３を介して蓄電システム６に対して供給する。蓄電システム６のＰＣＳは、配電装置３からの交流を直流に変換して蓄電システム６のカートリッジ１００＿１〜１００＿４を充電する。

また、制御装置４ａは、ユーザーが操作盤４ｂ上のスイッチを介して、蓄電システム６を稼動状態に移行させる指示を入力している場合、例えば、契約電力量（電力供給網１からの電力量）を超えないように、蓄電システム６からの交流を利用するように管理する。具体的には、蓄電システム６の制御回路６２に対して、カートリッジ１００＿１〜１００＿４からの放電を指示する無線信号（放電指示信号）を出力する。蓄電システム６のＰＣＳは、カートリッジが維持する直流を交流に変換して配電装置３に対して出力する。配電装置３は、通電モニタ５を介して電気器具５１に対して交流を供給する。例えば、ソーラモジュール１０からの交流電力量と蓄電システム６からの交流電力量とが、ユーザーが使用する電気器具５１の消費電力量より多ければ、電力供給網１からの交流を使用する必要がなくなる。そのため、電力管理装置４は、電力メータ２が電力供給網１からの交流を受電しないように電力メータ２を制御することにより、電気料金の支払額を減らすことができる。もちろん、図１において図示していないが、電気器具５１を使用しない場合など、ソーラモジュール１０からの交流を、或いはソーラモジュール１０からの交流と蓄電システム６からの交流とを、電力会社等に売電する構成としてもよい。

また、制御装置４ａは、ユーザーが操作盤４ｂ上のスイッチを介して、蓄電システム６におけるいずれかのカートリッジを抜き取る意図があることを入力した場合、以下の制御を行なう。すなわち、制御装置４ａは、蓄電システム６が充電中または放電中のいずれにあっても、カートリッジ抜き取り信号、及び当該カートリッジの識別番号を示す信号を、蓄電システム６の制御回路６２に対して無線により通信する。蓄電システム６の制御回路６２は、蓄電システム６が充電中か放電中か、また、当該カートリッジの蓄電状態（放電または充電状態にあるか否か）によって、蓄電システム６に設けられたスイッチ回路（後述）の導通または非導通制御を行なう。
電力管理装置４からの指示信号による蓄電システムの制御（充電、放電、カートリッジ抜き取り）の詳細については後述し、本願の特徴的部分である蓄電システム６の構成について、以下に詳述する。

図２は、セル１０１、及びカートリッジ１００の外観を表す図である。図３は、セル１０１及びカートリッジ１００の仕様の一例を表す図である。
セル１０１は、図２（ａ）に示す様に、略直方体の形状をしており、タブ（正極端子、及び負極端子）が１つの面に設けられる。セル１０１の大きさは、例えば、図３に示すように、横幅が１８４．３ｍｍ程度、高さ（厚み）が１．４ｍｍ程度、縦幅（奥行き）が９６ｍｍ程度である。
蓄電するデバイスとしてのセル１０１は、リチウムイオン二次電池（以下ＬｉＢとも呼ぶ）、ニッケル水素二次電池、鉛蓄電池、ニッカド電池、レドックスフロー電池、亜鉛塩素電池、亜鉛臭素電池、リチウム空気電池、アルミニウム空気電池、空気亜鉛電池、ナトリウム硫黄電池、リチウム硫化鉄電池のいずれかから構成される。

カートリッジ１００は、複数のセル１０１から構成されている。図２（ｂ）においては、カートリッジ１００は、１７個のセルから構成される場合について図示している。カートリッジ１００には、１７個のセルが並んで収納され、各セルのタブは溶接により電気的に接続されており、カートリッジの筐体中に収納されている。
カートリッジの大きさは、例えば、図３に示すように、横幅１９０ｍｍ程度、高さ（厚み）２５ｍｍ程度、縦幅（奥行き）１２０ｍｍ程度である。
各セルは、カートリッジ１００に搭載されると、カートリッジ１００側において各セルが直列に接続される。なお、この図２（ｂ）、及び図３においては、カートリッジは、１７個のセルを有している場合について説明したが、セルの個数は、これに限られるものではなく、１つ、２つ、あるいは４つ以上であってもよい。

カートリッジ１００内には、安全回路１０２が設けられる。安全回路１０２は、過充電や過放電が生じないように各セルの充放電を制御する。また、これらのセル１０１への均一な充電を制御するために、アクティブセルバランスおよびパッシブセルバランスのＢＭＳ（Battery Management System）をカートリッジ内に設置しても良い。なお、ＢＭＳ、及び安全回路は後述する制御回路６２によって制御されるものであるが、本願については特徴的部分ではないので説明を省略する。
ハンドル１０３は、カートリッジの外部に設けられており、カートリッジ１００を蓄電装置６０に取り付け、取り外し、運搬の際に利用される。また、カートリッジ１００には、正極側端子である＋（プラス）端子１１１、及び負極側端子である−（マイナス）端子１１２が設けられる。カートリッジ１００の＋端子１１１と−端子１１２とから、直列接続されたセル１０１の直流電圧をカートリッジ外部へ取り出すことが可能となる。また、この端子間に直流電圧を印加することにより、直列接続された各セルへの充電が可能となる。

カートリッジ１００は、セル１０１が複数個接続したカートリッジタイプのパックである。カートリッジ１００は、次に説明するように、蓄電装置６０から取り外し可能な部品である。なお、セル１０１、及びカートリッジ１００の重量、定格については図３に示すとおりである。例えば、セル１０１のエネルギーは２３．５Ｗｈであるが、これからエネルギー密度（エネルギー／体積Ｌ）を算出すると、セルのエネルギー密度Ｗｈ／Ｌは略４７６Ｗｈ／Ｌとなる。

セル１０１は、２Ｃ以上での充電、２Ｃ以上での放電の条件でサイクル特性試験を行った際、１００サイクル目での容量維持率が９０％以上とすることができる。このように、セル１０１は、Ｃレートを上げても、高い容量維持率を有するセルである。そのため、蓄電システム６におけるカートリッジ搭載個数がｎ個（ｎ：正数（例えばｎ＜３０））で、ａ個（ａ：ｎ−１以下の正数）のカートリッジが搭載されている場合に、このうち１つのカートリッジを蓄電システムとして稼動させることが可能となる。また、１つのカートリッジを蓄電システムとして稼動させても、Ｃレートを上げることにより、エネルギーを有効活用することができる。また、後述するように、蓄電装置６０を備えた蓄電システム６では、１つのカートリッジではなく、複数個のカートリッジを選択する場合が多くなるので、Ｃレートを上げて使用する場合に、各カートリッジへの負担を低減することができる。

図４は、蓄電装置６０の外観を表す図である。この図において、蓄電装置６０の側面の１つの面に、カバー２２が開閉可能に設けられている。このカバー２２は横方向に開く。カバー２２内には、電圧が入出力される電気的接続部として端子が２つ設けられている（図４において不図示）。カートリッジを蓄電装置６０にはめ込む際、カバー２２が開き、カートリッジ１００の＋端子１１１、及び−端子１１２との蓄電装置６０側の電気的接続部が露出する。カートリッジを蓄電装置６０にはめ込むと、蓄電装置６０の接続部において、蓄電装置６０とカートリッジ１００との電気的な接続が形成される。この図４においては、３つのカートリッジ（カートリッジ１００＿１、１００＿２、１００＿３）が、蓄電装置６０に搭載されている。
本実施形態では、蓄電装置６０には、最大で略同一の形状の４つのカートリッジが接続可能である。この蓄電装置６０の大きさは、蓄電システム６の応用環境によって自由に設計変更でき、４個以上のカートリッジの接続も可能である。

また、各カートリッジは、蓄電装置６０から容易に着脱（はめ込み、及び抜き取り）可能である。なお、蓄電装置６０において、カートリッジはそれぞれ、図４においては不図示のＰＣＳを介して後述するスイッチ回路に対して並列接続される。これらの発明により、住宅・ビル・工場などの電力貯蔵用システムとして利用可能だけでなく、カートリッジ、及びＰＣＳ、あるいはカートリッジ単体を、例えば電気自動車１８（図１参照）などにも転用が可能で、更にメンテナンスも後述するように、制御回路６２の制御により容易となる。

図５は、蓄電システム６におけるカートリッジ１００＿１〜１００＿４の構成について説明する図である。
図５に示すように、蓄電システム６は、蓄電装置６０、蓄電装置６０におけるカートリッジ１００＿１〜１００＿４各々に対応したＳＷ（以下、スイッチ回路と称する）２１０＿１、２１０＿２、２１０＿３、２１０＿４、制御回路６２を有する。また、蓄電装置６０は、４個のカートリッジ１００＿１〜１００＿４と、カートリッジ１００＿１〜１００＿４各々に接続されるＰＣＳ６１＿１〜ＰＣＳ６１＿４と、を有する。
ＰＣＳ６１＿ｉ（ｉ＝１〜４）各々は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉ、及び双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉを含んで構成される。

カートリッジ１００＿ｉの＋端子１１１＿ｉ、及び−端子１１２＿ｉは、ＰＣＳ６１＿ｉのカートリッジ側の入出力端子に接続される。また、ＰＣＳ６１＿ｉのカートリッジ側の入出力端子とは反対側の入出力端子（配電装置３側の入出力端子）は、スイッチ回路２１０＿ｉの一端に接続される。また、スイッチ回路２１０＿ｉの他端（商用電圧を出力する、或いは商用電圧が入力されるノード）は、配電装置３に接続される。ＰＣＳ６１＿ｉ（ｉ=１〜４）はカートリッジ内部に設置されてもよい。その際、＋端子１１１＿ｉ、および−端子１１２＿ｉは、ＰＣＳとスイッチ回路２１０＿ｉとの間の、ＰＣＳ側の入出力端子に設けられる。

このように、蓄電装置６０を構成する複数のカートリッジ各々は、それぞれのカートリッジに対応して設けられたＰＣＳ、及びスイッチ回路を介して、配電装置３に接続される。
制御回路６２は、これらのスイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４の開閉制御（オンオフ制御）を、電力管理装置４が送信する制御信号（放電指示信号、充電指示信号、カートリッジ抜き取り信号、及び当該カートリッジの識別番号を示す信号）に応じて行なう。また、制御回路６２は、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４のオンオフ制御に連動させて、スイッチ回路と対応するカートリッジとの間に接続される各ＰＣＳの制御（ＰＣＳによるカートリッジへの充電制御、ＰＣＳによるカートリッジからの放電制御）を行なう。

次に、図６を参照して、制御回路６２によるＰＣＳ６１＿ｉ（ｉ＝１〜４）の制御について説明する。
図６は、蓄電システム６におけるＰＣＳ６１＿ｉの構成について説明する図である。図６には、図５に示すＰＣＳ６１＿１〜ＰＣＳ６１＿４のうち１つをＰＣＳ６１＿ｉとして示している。
ＰＣＳ６１＿ｉを構成する双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉにおいて、配電装置３側の入出力端子（入力ノード）は、スイッチ回路２１０＿ｉの一端に接続され、カートリッジ１００＿ｉ側の入出力端子（出力ノード）は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉの配電装置３側の入出力端子（入力ノード）に接続される。ＳＷ（スイッチ回路）２１０＿ｉの他端（商用電圧を出力するノード）は、配電装置３に接続される。

また、ＰＣＳ６１＿ｉを構成する双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉにおいて、配電装置３側の入出力端子は、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉのカートリッジ１００＿ｉ側の入出力端子に接続される。
なお、これらの入出力端子は、カートリッジに対応してそれぞれ正極側端子と負極側端子とを含む。
また、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉにおいて、カートリッジ１００＿ｉ側の入出力端子のうち、正極側端子は、横流防止回路ＣＣＰ＿６５ｉを介してカートリッジ１００＿ｉの＋端子１１１＿ｉに接続され、負極側端子は、−端子１１２＿ｉに接続される。

横流防止回路ＣＣＰ＿６５ｉは、ダイオード６６＿ｉ、スイッチ回路６７＿ｉ、スイッチ回路６８＿ｉ、及びダイオード６９＿ｉを含んで構成される。
ダイオード６６＿ｉにおいて、アノード端子はスイッチ回路６７＿ｉの一端に接続され、カソード端子はカートリッジ１００＿ｉの＋端子１１１＿ｉに接続される。
スイッチ回路６７＿ｉにおいて、一端はダイオード６６＿ｉのアノード端子に接続され、他端は双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉのカートリッジ１００＿ｉ側の入出力端子（正極側端子）に接続される。
スイッチ回路６８＿ｉにおいて、一端はカートリッジ１００＿ｉの＋端子１１１＿ｉに接続され、他端はダイオード６９＿ｉのアノード端子に接続される。
ダイオード６６＿ｉにおいて、アノード端子はスイッチ回路６７＿ｉの他端に接続され、カソード端子は双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉのカートリッジ１００＿ｉ側の入出力端子（正極側端子）に接続される。

スイッチ回路６７＿ｉは、制御回路６２が、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉを例えばロウ（Ｌ）レベルからハイ（Ｈ）レベルへ変化させると、閉じた状態、すなわち導通（オン）状態となり、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉとダイオード６６＿ｉとを接続する。また、スイッチ回路６７＿ｉは、制御回路６２がＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉを例えばＨレベルからＬレベルへ変化させると、開いた状態、すなわち非導通（オフ）状態となり、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉとダイオード６６＿ｉとを非接続とする。
また、スイッチ回路６８＿ｉは、制御回路６２が、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させると、オン状態となり、カートリッジ１００＿ｉとダイオード６９＿ｉとを接続する。また、スイッチ回路６７＿ｉは、制御回路６２が例えばＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＨレベルからＬレベルへ変化させると、オフ状態となり、カートリッジ１００＿ｉとダイオード６９＿ｉとを非接続とする。

横流防止回路ＣＣＰ＿６５ｉは、カートリッジ１００＿ｉを含む複数のカートリッジが制御回路６２により選択されたときに、例えばカートリッジ１００＿ｉの充電時に、他のカートリッジ電圧の異なるカートリッジとカートリッジ１００＿ｉとの間で横流が流れることを防ぐ機能を有している。また、横流防止回路ＣＣＰ＿６５ｉは、カートリッジ１００＿ｉを含む複数のカートリッジが制御回路６２により選択されたときに、例えばカートリッジ１００＿ｉからの放電時に、他のカートリッジ電圧の異なるカートリッジとカートリッジ１００＿ｉとの間で横流が流れることを防ぐ機能を有している。
なお、本実施形態においては横流防止回路ＣＣＰ＿６５ｉをカートリッジ１００＿ｉと双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉとの間に設ける構成としているが、横流防止回路ＣＣＰ＿６５ｉを双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉと双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉとの間に設けてもよい。

制御回路６２は、電力管理装置４から送信される制御信号により、スイッチ回路２１０＿ｉの開閉（非導通、導通）、及び横流防止回路ＣＣＰ＿６５ｉのスイッチ回路６７＿ｉ、スイッチ回路６８＿ｉの開閉を制御する。
具体的には、制御信号が放電指示信号（蓄電装置６０からの放電指示を表す信号）の場合、制御回路６２は、スイッチ回路２１０＿ｉ、スイッチ回路６７＿ｉ、スイッチ回路６８＿ｉの開閉を、次のように制御する。すなわち、制御回路６２は、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させ、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４のうちの少なくとも１つのスイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉをオンする。これにより、これらのスイッチ回路が閉じたカートリッジと配電装置３とが接続される。なお、放電指示信号、及び充電指示信号のいずれも入力されない場合（デフォルト状態の場合）、制御回路６２は、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＬレベルに維持し、スイッチ回路２１０＿ｉ、スイッチ回路６７＿ｉ、スイッチ回路６８＿ｉを、全てオフ状態にしている。

また、制御信号が放電指示信号の場合、制御回路６２が配電装置３へ接続するカートリッジの選択条件、及び非選択条件は、以下の様に予め設定されている。すなわち、制御回路６２は、カートリッジ１００＿１〜１００＿４のうち、出力電圧が例えば４７．８Ｖ以上（第１の電圧以上）の維持電圧（カートリッジ電圧）を有するカートリッジを選択の対象とする。なお、制御回路６２は、全てのカートリッジ電圧を常時監視しており、この出力電圧に応じて、スイッチ回路のオンまたはオフを制御する。
制御回路６２は、４７．８Ｖ以上のカートリッジ電圧を有するカートリッジに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）を、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させてオンさせ、カートリッジ１００＿ｉを選択する。これにより、少なくとも１つ以上のカートリッジが選択されて、配電装置３に接続される。

また、制御回路６２は、選択したカートリッジのうち、カートリッジ電圧が例えば４６．８Ｖ以下（第２の電圧以下）になったカートリッジに対応するスイッチ回路を、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＨレベルからＬレベルへ変化させてオフさせ、カートリッジを非選択とする。すなわち、カートリッジ電圧が４６．８Ｖ以下になったカートリッジから順番に非選択とされて、配電装置３と非接続とされる。
以降、制御回路６２は、カートリッジ電圧が４６．８Ｖ以上のカートリッジがなくなるまで、カートリッジを非選択とする、このスイッチ回路のオフ動作を行う。

一方、制御信号が充電指示信号（蓄電装置６０への充電指示を表す信号）の場合、制御回路６２は、スイッチ回路２１０＿ｉ、スイッチ回路６７＿ｉ、スイッチ回路６８＿ｉの開閉を、次のように制御する。すなわち、制御回路６２は、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させ、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４のうちの少なくとも１つのスイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉをオンする。これにより、これらのスイッチ回路が閉じたカートリッジと配電装置３とが接続される。

また、制御信号が充電指示信号の場合、制御回路６２が配電装置３へ接続するカートリッジの選択条件、及び非選択条件は、以下の様に予め設定されている。すなわち、制御回路６２は、カートリッジ１００＿１〜１００＿４のうち、カートリッジ電圧が例えば６９．６Ｖ以下（第３の電圧以下）のカートリッジを選択の対象とする。
制御回路６２は、６９．６Ｖ以下のカートリッジ電圧を有するカートリッジに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）を、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させてオンさせ、カートリッジ１００＿ｉを選択する。これにより、少なくとも１つ以上のカートリッジが選択されて、配電装置３に接続される。

また、制御回路６２は、選択したカートリッジのうち、カートリッジ電圧が例えば７０．６Ｖ以上（第４の電圧以上）になったカートリッジに対応するスイッチ回路を、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＨレベルからＬレベルへ変化させてオフさせ、カートリッジを非選択とする。すなわち、カートリッジ電圧が７０．６Ｖ以上になったカートリッジから順番に非選択とされて、配電装置３と非接続とされる。
以降、制御回路６２は、カートリッジ電圧が７０．６Ｖ以下のカートリッジがなくなるまで、カートリッジを非選択とする、このスイッチ回路のオフ動作を行う。

また、電力管理装置４から入力される制御信号がカートリッジ抜き取り信号、及び当該カートリッジの識別番号を示す信号を表す場合、制御回路６２は、次に説明する制御を行なう。
上述した通り、制御回路６２は、各カートリッジのカートリッジ電圧を常時監視し、各カートリッジの電圧値を、電力管理装置４に送信する。ユーザーは、各カートリッジのカートリッジ電圧値を、操作盤４ｂに設けられた表示装置により知ることができる。また、蓄電システム６が稼動中でない場合、制御回路６２は、スイッチ回路を全てオフさせている（デフォルト状態）。このような蓄電システム６が稼動中でない場合、ユーザーは安全に任意のカートリッジを蓄電装置から引き抜くことができる。

また、蓄電システム６が稼動中の場合、ユーザーが抜き取りを意図するカートリッジが充電中または放電中の場合がある。このような場合は、制御回路６２は、当該カートリッジの充電または放電の途中で、上述したスイッチ回路をオフしてカートリッジを非選択とする。このとき、ユーザーが抜き取りを意図するカートリッジ以外に、充電または放電中のカートリッジがある場合は、そのカートリッジの充電または放電が継続される。もちろん、ユーザが抜き取りを意図するカートリッジが、充電または放電中の最後のカートリッジである場合は、当該カートリッジに対応するスイッチ回路をオフしてカートリッジを非選択とする。制御回路６２は、ユーザーが抜き取りを意図するカートリッジが非選択となった後、抜き取ってもよいとの表示を指示する信号を、電力管理装置４に対して出力する。電力管理装置４は、操作盤４ｂの表示部にカートリッジを抜き取ってもよいことを示す表示を行い、ユーザーは当該カートリッジを安全に蓄電装置６０から引き抜くことができる。

また、制御回路６２は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉによる昇圧、降圧動作、及び双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉによる電力変換動作を、電力管理装置４が送信する制御信号（放電指示信号、充電指示信号）に応じて行なう。
具体的には、制御回路６２は、放電指示信号が入力される場合、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させ、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉを制御する。この場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉは、スイッチ回路６８＿ｉ、及びダイオード６９＿ｉを介してカートリッジ１００＿ｉ側の入出力端子に入力される直流（カートリッジの維持電圧）を昇圧して、昇圧した直流（例えば３００Ｖの直流電圧）を配電装置３側の入出力端子へ出力する。また、制御回路６２は、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させ、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉを制御する。双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉは、カートリッジ１００＿ｉ側の入出力端子に入力される直流を、交流（例えば１００Ｖまたは２００Ｖの交流電圧）に変換し、配電装置３側の入出力端子へ出力する。

このとき、スイッチ回路２１０＿ｉは上述の通り、オンしているので、オンしているスイッチ回路２１０＿ｉに対応するカートリッジ、すなわち選択されているカートリッジの直流電圧から変換された交流電圧が配電装置３に入力される。配電装置３は、例えば通電モニタ５を介して電気器具５１に動作電圧を供給する。なお、制御回路６２は、ＰＣＳ６１＿ｉに対する制御を、放電指示信号が入力される期間のうち、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉがＨレベルの期間を通じて行なう。つまり、放電指示信号が入力されてから、カートリッジ１００＿ｉのカートリッジ電圧が４６．８Ｖ以下になるまで行なう。カートリッジ１００＿ｉのカートリッジ電圧が４６．８Ｖ以下になると、制御回路６２は、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＬレベルとし、ＰＣＳ６１＿ｉに対する制御を終了する。

また、制御回路６２は、充電指示信号が入力される場合、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させ、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉを制御する。この場合、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉは、オンしているスイッチ回路２１０＿ｉを介して配電装置３側の入出力端子に入力される交流電圧を直流電圧に変換し、カートリッジ１００＿ｉ側の入出力端子に出力する。また、制御回路６２は、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させ、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉを制御する。この場合、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉは、配電装置３側の入出力端子に入力される直流電圧を降圧して、降圧した直流電圧を、スイッチ回路６７＿ｉ、及びダイオード６６＿ｉを介してカートリッジ１００＿ｉの入出力端子に出力する。

このとき、スイッチ回路２１０＿ｉは上述の通り、オンしているので、蓄電装置６０におけるカートリッジのうちスイッチ回路がオンしているカートリッジは、この直流電圧が供給されて充電される状態へ移行する。なお、制御回路６２は、ＰＣＳ６１＿ｉに対する制御を、充電指示信号が入力される期間のうち、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉがＨレベルの期間を通じて行なう。つまり、充電指示信号が入力されてから、カートリッジ１００＿ｉのカートリッジ電圧が７０．６Ｖ以上になるまで行なう。カートリッジ１００＿ｉのカートリッジ電圧が７０．６Ｖ以上になると、制御回路６２は、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＬレベルとし、ＰＣＳ６１＿ｉに対する制御を終了する。

次に、図５に示す構成におけるカートリッジの充放電及び各スイッチ回路の開閉（オンまたはオフ）制御について、図７〜図１０を用いて説明する。
図７は、蓄電システム６からの放電の処理を説明するためのフローチャートである。
制御回路６２は、電力管理装置４から放電指示信号、及び充電指示信号のいずれの信号の入力がない状態では、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４をオフ状態にしている（ステップＳ１）。具体的には、制御回路６２は、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４、及びＰＣＳ６１＿１〜ＰＣＳ６１＿４において、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉ（ｉ＝１〜４）をＬレベルに維持している。この状態では、電力管理装置４から放電指示信号または放電指示信号が入力されることにより、随時、カートリッジから放電（配電装置３への電力供給）またはカートリッジへの充電を行うことができる。
制御回路６２は、電力管理装置４から放電指示信号が入力されると、蓄電装置６０におけるカートリッジの選択、選択されたカートリッジから配電装置３への交流電圧供給動作へ移行する（ステップＳ２）。

まず、制御回路６２は、カートリッジ１００＿１〜１００＿４各々のカートリッジ電圧（出力電圧）を測定する（ステップＳ３）。制御回路６２は、カートリッジ電圧の測定結果に基づき、カートリッジに接続されたスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）のいずれを選択するかを決定する。ここでは、カートリッジ１００＿１〜１００＿４のうち、３つのカートリッジ（カートリッジＡ、カートリッジＢ、カートリッジＣとする）のカートリッジ電圧が４７．８Ｖ（第１の電圧）以上であって、カートリッジＡ〜Ｃの順番にカートリッジ電圧が低くなっているものとする。

制御回路６２は、カートリッジ電圧が４７．８Ｖ以上のカートリッジに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）をオンさせる（ステップＳ４）。ここでは、カートリッジＡ〜カートリッジＣ各々に対応するスイッチ回路をオンさせる。具体的には、制御回路６２は、カートリッジＡ〜カートリッジＣに対応するスイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させて、カートリッジＡ〜カートリッジＣと配電装置３とを接続する。また、制御回路６２は、カートリッジＡ〜カートリッジＣ各々において、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉを制御して、各カートリッジから入力される直流電圧を、例えば３００Ｖの直流電圧に昇圧させる。また、制御回路６２は、カートリッジＡ〜カートリッジＣ各々において、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉを制御して、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉから入力される直流電圧を、例えば１００Ｖまたは２００Ｖの交流電圧に変換させる。配電装置３は、カートリッジＡ〜カートリッジＣ各々の直流電圧から変換された交流電圧が入力され、例えば通電モニタ５を介して電気器具５１に動作電圧を供給する。

制御回路６２は、カートリッジ電圧を監視しており、このうちカートリッジ１００＿ｉのカートリッジ電圧が４６．８Ｖ（第２の電圧）以下になると、スイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）をオフさせる（ステップＳ５）。具体的には、制御回路６２は、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＨレベルからＬレベルへ変化させる。これにより、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）はオフし、ＰＣＳ６１＿ｉは非活性化する。なお、本実施形態ではカートリッジＡ〜Ｃの順番にカートリッジ電圧が低くなっているので、このステップＳ６においては、カートリッジＣ〜カートリッジＡの順番に、カートリッジが非選択に、すなわち配電装置３と非接続とされる傾向がある。

制御回路６２は、ステップＳ４において選択したカートリッジのスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）がすべてオフしたか否かを判定する（ステップＳ６)。ここでは、カートリッジＡ〜カートリッジＣのスイッチ回路が全てオフしたか否かを判定する。スイッチ回路がオフしているカートリッジは、ステップＳ５において、カートリッジ電圧が４６．８Ｖ以下になっている。そのため、本ステップＳ６において、カートリッジＡ〜カートリッジＣのスイッチ回路が全てオフしている場合、ステップＳ３において選択されたカートリッジ（ここではカートリッジＡ〜カートリッジＣ全て）は、カートリッジ電圧が４６．８Ｖ以下となっている。

そして、カートリッジＡ〜カートリッジＣのスイッチ回路が全てオフした場合、ステップＳ７に移行する（ステップＳ６−Ｙｅｓ）。一方、ステップＳ４において選択したカートリッジのうち、スイッチ回路がオフしていないカートリッジがある場合、上述のステップＳ５へ移行する（ステップＳ６−Ｎｏ）。本実施形態の場合、カートリッジＣが非選択とされた後、カートリッジＡ、及びカートリッジＢは、まだカートリッジ電圧が４６．８Ｖより高い傾向にある。そのため、カートリッジＡ、及びカートリッジＢに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）のオン状態、及びＰＣＳ６１＿ｉの活性化状態は維持される。そして、ステップＳ５、及びステップＳ６が繰り返される間に、カートリッジＡ、及びカートリッジＢのカートリッジ電圧は４６．８Ｖ以下になる。これにより、カートリッジＢが非選択、カートリッジＡが非選択となって（ステップＳ５）、カートリッジＡ〜カートリッジＣのスイッチ回路は全てオフし、ステップＳ７へ移行する（ステップＳ６−Ｙｅｓ）。

制御回路６２は、例えば電力管理装置４に対して放電終了を表す信号を出力する（ステップＳ７）。電力管理装置４は、操作盤４ｂに設けられた表示装置に、蓄電システム６からの放電動作が終了したことを表す表示を行う。なお、電力管理装置４が放電指示信号を蓄電システム６に対して出力してから放電終了まで、電力管理装置４は蓄電システム６が放電中であることを表す表示を行なう構成としてもよい。

次に、蓄電システム６への充電の処理について説明する。図８は、蓄電システム６への充電の処理を説明するためのフローチャートである。
制御回路６２は、電力管理装置４から放電指示信号、及び充電指示信号のいずれの信号の入力がない状態では、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４をオフ状態にしている（ステップＳ２１）。具体的には、制御回路６２は、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４、及びＰＣＳ６１＿１〜ＰＣＳ６１＿４において、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉ（ｉ＝１〜４）をＬレベルに維持している。
制御回路６２は、電力管理装置４から充電指示信号が入力されると、蓄電装置６０におけるカートリッジの選択、選択されたカートリッジへの直流電圧供給動作へ移行する（ステップＳ２２）。

まず、制御回路６２は、カートリッジ１００＿１〜１００＿４各々のカートリッジ電圧を測定する（ステップＳ２３）。制御回路６２は、カートリッジ電圧の測定結果に基づき、カートリッジに接続されたスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）のいずれを選択するかを決定する。ここでは、カートリッジ１００＿１〜１００＿４のうち、３つのカートリッジ（カートリッジＸ、カートリッジＹ、カートリッジＺとする）のカートリッジ電圧が６９．６Ｖ（第３の電圧）以下であって、カートリッジＸ〜カートリッジＺの順番にカートリッジ電圧が低くなっているものとする。

制御回路６２は、カートリッジ電圧が６９．６Ｖ以下のカートリッジに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）をオンさせる（ステップＳ２４）。ここでは、カートリッジＸ〜カートリッジＺ各々に対応するスイッチ回路をオンさせる。具体的には、制御回路６２は、カートリッジＸ〜カートリッジＺに対応するスイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＬレベルからＨレベルに変化させて、カートリッジと配電装置３とを接続する。また、制御回路６２は、カートリッジＸ〜カートリッジＺ各々において、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉを制御して、配電装置３から入力される交流電圧を直流電圧に変換させる。また、制御回路６２は、カートリッジＸ〜カートリッジＺ各々において、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉを制御して、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉから入力される直流電圧を、例えば７０．６Ｖの直流電圧に降圧させる。選択されたカートリッジＸ〜カートリッジＺ各々において、直列接続された各セルは約４．１５Ｖに充電される状態へ移行する。

制御回路６２は、カートリッジ電圧を監視しており、このうちカートリッジ１００＿ｉのカートリッジ電圧が７０．６Ｖ（第４の電圧）以上になると、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ回路をオフさせる（ステップＳ２５）。具体的には、制御回路６２は、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＨレベルからＬレベルに変化させる。これにより、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）はオフし、ＰＣＳ６１＿ｉは非活性化する。なお、本実施形態ではカートリッジＸ〜カートリッジＺの順番にカートリッジ電圧が低くなっているので、このステップＳ６においては、カートリッジＸ〜カートリッジＺの順番に、カートリッジが非選択に、すなわち配電装置３と非接続とされる傾向がある。

制御回路６２は、ステップＳ２４において選択したカートリッジのスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）がすべてオフしたか否かを判定する（ステップＳ２６)。ここでは、カートリッジＸ〜カートリッジＺのスイッチ回路が全てオフしたか否かを判定する。スイッチ回路がオフしているカートリッジは、ステップＳ２５において、カートリッジ電圧が７０．６Ｖ以上になっている。そのため、本ステップＳ２６において、カートリッジＸ〜カートリッジＺのスイッチ回路が全てオフしている場合、ステップＳ２３において選択されたカートリッジ（ここではカートリッジＸ〜カートリッジＺ全て）は、カートリッジ電圧が７０．６Ｖ以上となっている。

そして、カートリッジＸ〜カートリッジＺのスイッチ回路が全てオフした場合、ステップＳ２７に移行する（ステップＳ２６−Ｙｅｓ）。一方、ステップＳ２４において選択したカートリッジのうち、スイッチ回路がオフしていないカートリッジがある場合、上述のステップＳ２５へ移行する（ステップＳ２６−Ｎｏ）。本実施形態の場合、カートリッジＸが非選択とされた後、カートリッジＹ、及びカートリッジＺは、まだカートリッジ電圧が７０．６Ｖより低い傾向にある。そのため、カートリッジＹ、及びカートリッジＺに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）のオン状態、及びＰＣＳ６１＿ｉの活性化状態は維持される。そして、ステップＳ２５、及びステップＳ２６が繰り返される間に、カートリッジＹ，及びカートリッジＺのカートリッジ電圧が７０．６Ｖ以上になる。これにより、カートリッジＹが非選択、カートリッジＺが非選択となって（ステップＳ２５）、カートリッジＸ〜カートリッジＺのスイッチ回路は全てオフし、ステップＳ２７へ移行する（ステップＳ２６−Ｙｅｓ）。

制御回路６２は、例えば電力管理装置４に対して充電終了を表す信号を出力する（ステップＳ２７）。電力管理装置４は、操作盤４ｂに設けられた表示装置に、蓄電システム６への充電動作が終了したことを表す表示を行う。なお、電力管理装置４が充電指示信号を蓄電システム６に対して出力してから充電終了まで、電力管理装置４は蓄電システム６が充電中であることを表す表示を行なう構成としてもよい。

次に、蓄電システム６への充電中にカートリッジを抜き取る際の処理について説明する。図９は、蓄電システム６の充電中においてカートリッジを抜き取る際の処理を説明するためのフローチャートである。なお、図９に示す処理において、充電されるカートリッジは、図８の説明に用いたカートリッジＸ〜カートリッジＺとする。また、３つのカートリッジ（カートリッジＸ、カートリッジＹ、カートリッジＺ）のカートリッジ電圧が６９．６Ｖ（第３の電圧）以下であるものとする。
図９においては、カートリッジＸ〜カートリッジＺのうち少なくとも１つのカートリッジが充電中にカートリッジ抜き取り信号、及びカートリッジ１００＿ｊの識別番号を示す信号が制御回路６２に入力された場合の処理を示している。なお、カートリッジ１００＿ｊとは、カートリッジＸ〜カートリッジＺのうちいずれかのカートリッジである。カートリッジ１００＿ｊは、カートリッジＸ〜カートリッジＺのうち、例えば、１つのカートリッジＸであってもよく、或いは、２つのカートリッジＸ、及びカートリッジＹであってもよく、または、３つのカートリッジＸ〜〜カートリッジＺであってもよい。

制御回路６２は、電力管理装置４から放電指示信号、及び充電指示信号のいずれの信号の入力がない状態では、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４をオフ状態にしている（ステップＳ３１）。具体的には、制御回路６２は、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４、及びＰＣＳ６１＿１〜ＰＣＳ６１＿４において、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉ（ｉ＝１〜４）をＬレベルに維持している。
制御回路６２は、電力管理装置４から充電指示信号が入力されると、蓄電装置６０におけるカートリッジの選択、選択されたカートリッジへの直流電圧供給動作へ移行する（ステップＳ３２）。

まず、制御回路６２は、カートリッジ１００＿１〜１００＿４各々のカートリッジ電圧を測定する（ステップＳ３３）。制御回路６２は、カートリッジ電圧の測定結果に基づき、カートリッジに接続されたスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）のいずれを選択するかを決定する。

制御回路６２は、カートリッジ電圧が６９．６Ｖ以下のカートリッジに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）をオンさせる（ステップＳ３４）。ここでは、カートリッジＸ〜カートリッジＺ各々に対応するスイッチ回路をオンさせる。具体的には、制御回路６２は、カートリッジＸ〜カートリッジＺに対応するスイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＬレベルからＨレベルに変化させて、カートリッジと配電装置３とを接続する。また、制御回路６２は、カートリッジＸ〜カートリッジＺ各々において、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉを制御して、配電装置３から入力される交流を直流に変換させる。また、制御回路６２は、カートリッジＸ〜カートリッジＺ各々において、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉを制御して、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉから入力される直流を、例えば７０．６Ｖの直流に降圧させる。選択されたカートリッジＸ〜カートリッジＺ各々において、直列接続された各セルは約４．１５Ｖに充電される状態へ移行する。

カートリッジＸ〜カートリッジＺのうち、全てのカートリッジのカートリッジ電圧が７０．６Ｖになるまでの間に、ユーザーが電力管理装置４の操作盤４ｂからカートリッジ１００＿ｊを抜く指示を入力する。制御回路６２には、カートリッジ抜き取り信号、及びカートリッジ１００＿ｊの識別番号を示す信号が入力される。
制御回路６２は、カートリッジ１００＿ｊに対応するスイッチ回路をオフさせる（ステップＳ３５）。具体的には、制御回路６２は、カートリッジ１００＿ｊに対応するスイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｊ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｊをＨレベルからＬレベルに変化させる。これにより、カートリッジ１００＿ｊに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｊ、及びスイッチ回路６７＿ｊ）はオフし、ＰＣＳ６１＿ｊは非活性化する。

次に、制御回路６２は、カートリッジ１００＿ｊは非選択とされ、すなわち充電状態ではなくなったので、カートリッジ１００＿ｊを抜いてもよいとの表示を指示する信号を電力管理装置４に対して出力する。電力管理装置４は、操作盤４ｂに設けられた表示装置に、蓄電システム６からカートリッジ１００＿ｊを抜いてもよいとの表示を行う。ユーザーは、カートリッジ１００＿ｊは充電対象から除外されており、カートリッジ１００＿ｊはＰＣＳ６１＿ｊに接続されることはないので、カートリッジ１００＿ｊを安全に抜き取ることができる。

制御回路６２は、カートリッジ電圧を監視しており、このうちカートリッジ１００＿ｉのカートリッジ電圧が７０．６Ｖ（第４の電圧）以上になると、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ回路をオフさせる（ステップＳ３６）。具体的には、制御回路６２は、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉをＨレベルからＬレベルに変化させる。これにより、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）はオフし、ＰＣＳ６１＿ｉは非活性化する。なお、このステップＳ３６においては、ステップＳ３５で非選択とされたカートリッジ１００＿ｊを除いて、カートリッジが非選択に、すなわち配電装置３と非接続とされる。

制御回路６２は、ステップＳ３４において選択したカートリッジのスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）がすべてオフしたか否かを判定する（ステップＳ３７)。ここでは、カートリッジＸ〜カートリッジＺのスイッチ回路が全てオフしたか否かを判定する。スイッチ回路がオフしているカートリッジは、ステップＳ３５において非選択とされたカートリッジ、及びステップＳ３６においてカートリッジ電圧が７０．６Ｖ以上になっていると判定されたカートリッジのいずれかである。そのため、本ステップＳ３７において、カートリッジＸ〜カートリッジＺのスイッチ回路が全てオフしている場合、ステップＳ３３において選択されたカートリッジ（ここではカートリッジＸ〜カートリッジＺ全て）は、ステップＳ３５において非選択とされたカートリッジを除いて、カートリッジ電圧が７０．６Ｖ以上となっている。

そして、カートリッジＸ〜カートリッジＺのスイッチ回路が全てオフした場合、ステップＳ３８に移行する（ステップＳ３７−Ｙｅｓ）。一方、ステップＳ３４において選択したカートリッジのうち、スイッチ回路がオフしていないカートリッジがある場合、上述のステップＳ３５へ移行する（ステップＳ３７−Ｎｏ）。本実施形態の場合、ステップＳ３５において非選択とされたカートリッジ、及びステップＳ３６においてカートリッジ電圧が７０．６Ｖ以上になっていると判定されたカートリッジを除くカートリッジは、まだカートリッジ電圧が７０．６Ｖより低い傾向にある。そのため、このカートリッジに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６７＿ｉ）のオン状態、及びＰＣＳ６１＿ｉの活性化状態は維持される。そして、ステップＳ３５、ステップＳ３６、及びステップＳ３７が繰り返される間に、このカートリッジが非選択となり（ステップＳ３５、ステップＳ３６）、カートリッジＸ〜カートリッジＺのスイッチ回路は全てオフし、ステップＳ３８へ移行する（ステップＳ３７−Ｙｅｓ）。

制御回路６２は、例えば電力管理装置４に対して充電終了を表す信号を出力する（ステップＳ３８）。電力管理装置４は、操作盤４ｂに設けられた表示装置に、蓄電システム６への充電動作が終了したことを表す表示を行う。

次に、蓄電システム６からの放電中にカートリッジを抜き取る際の処理について説明する。図１０は、蓄電システム６からの放電中においてカートリッジを抜き取る際の処理を説明するためのフローチャートである。なお、図１０に示す処理において、放電されるカートリッジは、図７の説明に用いたカートリッジＡ〜カートリッジＣとする。また、３つのカートリッジ（カートリッジＡ、カートリッジＢ、カートリッジＣ）のカートリッジ電圧が４７．８Ｖ（第１の電圧）以上であるものとする。
図１０においては、カートリッジＡ〜カートリッジＣのうち少なくとも１つのカートリッジが充電中にカートリッジ抜き取り信号、及びカートリッジ１００＿ｊの識別番号を示す信号が制御回路６２に入力された場合の処理を示している。なお、カートリッジ１００＿ｊとは、カートリッジＡ〜カートリッジＣのうちいずれかのカートリッジである。カートリッジ１００＿ｊは、カートリッジＡ〜カートリッジＣのうち、例えば、１つのカートリッジＡであってもよく、或いは、２つのカートリッジＡ、及びカートリッジＢであってもよく、または、３つのカートリッジＡ〜〜カートリッジＣであってもよい。

制御回路６２は、電力管理装置４から放電指示信号、及び充電指示信号のいずれの信号の入力がない状態では、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４をオフ状態にしている（ステップＳ４１）。具体的には、制御回路６２は、スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４、及びＰＣＳ６１＿１〜ＰＣＳ６１＿４において、スイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＣ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉ（ｉ＝１〜４）をＬレベルに維持している。この状態では、電力管理装置４から放電指示信号または放電指示信号が入力されることにより、随時、カートリッジから放電（配電装置３への電力供給）またはカートリッジへの充電を行うことができる。
制御回路６２は、電力管理装置４から放電指示信号が入力されると、蓄電装置６０におけるカートリッジの選択、選択されたカートリッジから配電装置３への交流電圧供給動作へ移行する（ステップＳ４２）。

まず、制御回路６２は、カートリッジ１００＿１〜１００＿４各々のカートリッジ電圧（出力電圧）を測定する（ステップＳ４３）。制御回路６２は、カートリッジ電圧の測定結果に基づき、カートリッジに接続されたスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）のいずれを選択するかを決定する。

制御回路６２は、カートリッジ電圧が４７．８Ｖ以上のカートリッジに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）をオンさせる（ステップＳ４４）。ここでは、カートリッジＡ〜カートリッジＣ各々に対応するスイッチ回路をオンさせる。具体的には、制御回路６２は、カートリッジＡ〜カートリッジＣに対応するスイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、及びＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＬレベルからＨレベルへ変化させて、カートリッジＡ〜カートリッジＣと配電装置３とを接続する。また、制御回路６２は、カートリッジＡ〜カートリッジＣ各々において、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉを制御して、各カートリッジから入力される直流電圧を、例えば３００Ｖの直流電圧に昇圧させる。また、制御回路６２は、カートリッジＡ〜カートリッジＣ各々において、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉを制御して、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉから入力される直流電圧を、例えば１００Ｖまたは２００Ｖの交流電圧に変換させる。配電装置３は、カートリッジＡ〜カートリッジＣ各々の直流電圧から変換された交流電圧が入力され、例えば通電モニタ５を介して電気器具５１に動作電圧を供給する。

カートリッジＡ〜カートリッジＣのうち、全てのカートリッジのカートリッジ電圧が４６．８Ｖになるまでの間に、ユーザーが電力管理装置４の操作盤４ｂからカートリッジ１００＿ｊを抜く指示を入力する。制御回路６２には、カートリッジ抜き取り信号、及びカートリッジ１００＿ｊの識別番号を示す信号が入力される。
制御回路６２は、カートリッジ１００＿ｊに対応するスイッチ回路をオフさせる（ステップＳ４５）。具体的には、制御回路６２は、カートリッジ１００＿ｊに対応するスイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｊ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｊをＨレベルからＬレベルに変化させる。これにより、カートリッジ１００＿ｊに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｊ、及びスイッチ回路６８＿ｊ）はオフし、ＰＣＳ６１＿ｊは非活性化する。

次に、制御回路６２は、カートリッジ１００＿ｊは非選択とされ、すなわち放電状態ではなくなったので、カートリッジ１００＿ｊを抜いてもよいとの表示を指示する信号を電力管理装置４に対して出力する。電力管理装置４は、操作盤４ｂに設けられた表示装置に、蓄電システム６からカートリッジ１００＿ｊを抜いてもよいとの表示を行う。ユーザーは、カートリッジ１００＿ｊは放電対象から除外されており、カートリッジ１００＿ｊはＰＣＳ６１＿ｊに接続されることはないので、カートリッジ１００＿ｊを安全に抜き取ることができる。

制御回路６２は、カートリッジ電圧を監視しており、このうちカートリッジ１００＿ｉのカートリッジ電圧が４６．８Ｖ（第２の電圧）以下になると、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ回路をオフさせる（ステップＳ４６）。具体的には、制御回路６２は、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ制御信号ＳＷＥ＿ｉ、ＰＣＳ制御信号ＰＣＳＤ＿ｉをＨレベルからＬレベルに変化させる。これにより、カートリッジ１００＿ｉに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）はオフし、ＰＣＳ６１＿ｉは非活性化する。なお、このステップＳ４６においては、ステップＳ４５で非選択とされたカートリッジ１００＿ｊを除いて、カートリッジが非選択に、すなわち配電装置３と非接続とされる。

制御回路６２は、ステップＳ４４において選択したカートリッジのスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）がすべてオフしたか否かを判定する（ステップＳ４７)。ここでは、カートリッジＡ〜カートリッジＣのスイッチ回路が全てオフしたか否かを判定する。スイッチ回路がオフしているカートリッジは、ステップＳ４５において非選択とされたカートリッジ、及びステップＳ４６においてカートリッジ電圧が４６．８Ｖ以下になっていると判定されたカートリッジのいずれかである。そのため、本ステップＳ４７において、カートリッジＡ〜カートリッジＣのスイッチ回路が全てオフしている場合、ステップＳ４３において選択されたカートリッジ（ここではカートリッジＡ〜カートリッジＣ全て）は、ステップＳ４５において非選択とされたカートリッジを除いて、カートリッジ電圧が４６．８Ｖ以下となっている。

そして、カートリッジＡ〜カートリッジＣのスイッチ回路が全てオフした場合、ステップＳ４８に移行する（ステップＳ４７−Ｙｅｓ）。一方、ステップＳ４４において選択したカートリッジのうち、スイッチ回路がオフしていないカートリッジがある場合、上述のステップＳ４５へ移行する（ステップＳ４７−Ｎｏ）。本実施形態の場合、ステップＳ４５において非選択とされたカートリッジ、及びステップＳ４６においてカートリッジ電圧が４６．８Ｖ以下になっていると判定されたカートリッジを除くカートリッジは、まだカートリッジ電圧が４６．８Ｖより高い傾向にある。そのため、このカートリッジに対応するスイッチ回路（スイッチ回路２１０＿ｉ、及びスイッチ回路６８＿ｉ）のオン状態、及びＰＣＳ６１＿ｉの活性化状態は維持される。そして、ステップＳ４５、ステップＳ４６、及びステップＳ４７が繰り返される間に、このカートリッジが非選択となり（ステップＳ４５、ステップＳ４６）、カートリッジＡ〜カートリッジＣのスイッチ回路は全てオフし、ステップＳ４８へ移行する（ステップＳ４７−Ｙｅｓ）。

制御回路６２は、例えば電力管理装置４に対して放電終了を表す信号を出力する（ステップＳ４８）。電力管理装置４は、操作盤４ｂに設けられた表示装置に、蓄電システム６からの放電動作が終了したことを表す表示を行う。

上述したように、本発明の蓄電システム６は、複数個接続したセルからなるカートリッジ１００＿１〜１００＿４が複数個並列で接続されており、個々のカートリッジが商用電圧に変換可能な電圧を独立に維持するとともに、複数個並列接続されたカートリッジのうち所定の電圧条件を満足するカートリッジに対して商用電圧を直流電圧に変換して充電し、または当該カートリッジから放電して商用電圧を出力することを特徴とする。
蓄電システム６は、スイッチ回路（スイッチ回路２１０＿１〜スイッチ回路２１０＿４）と、入力ノードがスイッチ回路に接続される双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉと、入力ノードが双方向ＤＣ−ＡＣインバータ６３＿ｉの出力ノードに接続され、出力ノードがカートリッジ１００＿ｉに接続される双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ６４＿ｉと、を、商用電圧を出力するノードとの間にカートリッジ１００＿１〜１００＿４各々に対応して設け、スイッチ回路の導通または非導通を制御する制御回路６２を備える。

本発明の蓄電システム６によれば、電池パックをカートリッジ化するようにしたため、定置用だけでなく、他の設備や装置に載せ替えて電力を供給することができる。これにより、電力を有効活用することができる。特に、平準化によるカートリッジ間のエネルギーバランスの処理を不要としつつ、個々のカートリッジのエネルギーを十分引き出すことができる蓄電システムを提供できる。

また、図１における蓄電システム６の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより充放電管理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更等も含まれる。

例えば、上記実施形態では、一般住宅に転用可能な蓄電システムについて説明した。本発明の蓄電システムを、用途として店舗、ビル、工場、バックアップ電源、メガソーラー電力貯蔵、風力電力貯蔵、地熱発電電力貯蔵、電気自動車、プラグインハイブリッド車、ハイブリッド車に転用可能としてもよい。

また、上記実施形態では、カートリッジと蓄電システムとの接続を物理的に行う例について説明した。この蓄電システムとカートリッジの接続部について、蓄電システムおよびカートリッジ側にワイヤレス電力輸送装置が設けられており、物理的に接続しなくとも電力の授受が可能となる構成としてもよい。カートリッジの取り外しの際、安全上、接触不良回避の観点から、電極タブなどの接続部はむき出しにしないことが望ましい。よって電力授受側、および電力提供側にワイヤレス充電ができるよう電気的部品（渦巻状ワイヤなど）を施してもよい。
また、図１に示すＰＣＳ６１＿ｉ各々は、各カートリッジの内部に設置されても構わない。

また、上記実施形態では、電気予報を基に、蓄電システム６への充電または蓄電システム６からの放電を、電力管理装置４が制御する構成とした。太陽電池および系統からの電力の有効活用化をより一層推進するため、以下の構成としてもよい。すなわち、天気予報を基に未来の太陽電池の発電量を算出し、算出された結果、太陽電池の発電量が、定格出力の半分以上である期間が予め決められた時間未満であるなら天気予報から太陽電池の出力量を予測し、天気予報を基に未来の太陽電池の発電量を算出し、算出された結果、太陽電池の発電量が、定格出力の半分以上である期間が予め決められた時間以上であるなら、系統からの蓄電をしない構成としてもよい。

また、図３に示したカートリッジ１００、及びセル１０１のサイズ、特性は一例であって、図に示した寸法等に限定されるものではない。また、制御回路６２がスイッチ回路２１０＿１〜２１０＿４のオンまたはオフを行なう際の判定電圧（第１の電圧〜第４の電圧）の電圧値は一例であって、それらの電圧値に限定されるものではない。

２…電力メータ、３…配電装置、４…電力管理装置、４ａ…制御装置、４ｂ…操作盤、５…通電モニタ、５１…電気器具、６…蓄電システム、６０…蓄電装置、１００，１００＿１，１００＿２，１００＿３，１００＿４…カートリッジ、１０１…セル、１０２…安全回路、１０３…ハンドル、１１１，１１１＿１，１１１＿２，１１１＿３，１１１＿４…＋端子、１１２，１１２＿１，１１２＿２，１１２＿３，１１２＿４…−端子、２１０＿１，２１０＿２，２１０＿３，２１０＿４，６７＿１，６７＿２，６７＿３，６７＿４，６８＿１，６８＿２，６８＿３，６８＿４…スイッチ回路、６４＿１，６４＿２，６４＿３，６４＿４…双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ、６３＿１，６３＿２，６３＿３，６３＿４…双方向ＤＣ−ＡＣインバータ、６２…制御回路、６６＿１，６６＿２，６６＿３，６６＿４，６９＿１，６９＿２，６９＿３，６９＿４…ダイオード

Claims (10)

1. 複数個接続したセルからなるカートリッジが単数または複数個並列で接続されており、個々のカートリッジが商用電圧に変換可能な電圧を独立に維持するとともに、単数もしくは複数個並列接続された前記カートリッジのうち所定の電圧条件を満足するカートリッジに対して前記商用電圧を直流電圧に変換して充電し、または当該カートリッジから放電して前記商用電圧を出力する蓄電システムであって、
   スイッチ回路と、
   入力ノードが前記スイッチ回路に接続される双方向ＤＣ−ＡＣインバータと、
   入力ノードが前記双方向ＤＣ−ＡＣインバータの出力ノードに接続され、出力ノードが前記カートリッジに接続される双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと、を、前記商用電圧を出力するノードとの間に前記カートリッジ各々に対応して設け、
   前記スイッチ回路の導通または非導通を制御する制御回路を備え、
   前記制御回路は、前記蓄電システムからの放電を指示する放電指示信号、または前記蓄電システムへの充電を指示する充電指示信号が入力されると、複数個並列に接続された前記カートリッジのうちから、前記所定の電圧条件を満足する複数個のカートリッジを選択する、
   ことを特徴とする蓄電システム。
2. 前記制御回路は、前記蓄電システムからの放電を指示する放電指示信号が入力されると、複数個並列に接続された前記カートリッジのうち、カートリッジの維持電圧が予め設定された第１の電圧以上のカートリッジを選択し、選択したカートリッジ各々の維持電圧が前記第１の電圧より低い第２の電圧になるまで、選択したカートリッジに対応する前記スイッチ回路を導通させ、前記商用電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記制御回路は、前記蓄電システムへの充電を指示する充電指示信号が入力されると、複数個並列に接続された前記カートリッジのうち、カートリッジの維持電圧が予め設定された第３の電圧以下のカートリッジを選択し、選択したカートリッジ各々の維持電圧が前記第３の電圧より高い第４の電圧になるまで、選択したカートリッジに対応する前記スイッチ回路を導通させ、前記商用電圧に応じて充電することを特徴とする請求項２に記載の蓄電システム。
4. 前記制御回路は、前記放電指示信号が入力されている場合であって、複数個並列に接続された前記カートリッジのうちいずれかのカートリッジをユーザーが抜き取ることを意図していることを表すカートリッジ抜き取り信号が入力された場合、
   当該カートリッジが放電中であれば、当該カートリッジに対応する前記スイッチ回路を非導通として、当該カートリッジが抜き取り可能であることを表す信号を出力し、
   当該カートリッジが放電中でなければ、当該カートリッジが抜き取り可能であることを表す信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３のうちいずれかに記載の蓄電システム。
5. 前記制御回路は、前記充電指示信号が入力されている場合であって、複数個並列に接続された前記カートリッジのうちいずれかのカートリッジをユーザーが抜き取ることを意図していることを表すカートリッジ抜き取り信号が入力された場合、
   当該カートリッジが充電中であれば、当該カートリッジに対応する前記スイッチ回路を非導通として、当該カートリッジが抜き取り可能であることを表す信号を出力し、
   当該カートリッジが充電中でなければ、当該カートリッジが抜き取り可能であることを表す信号を出力する、
   ことを特徴とする請求項２から請求項４のうちいずれか１項に記載の蓄電システム。
6. カートリッジ搭載個数がｎ個（ｎ：正数）で、ａ個（ａ：ｎ−１以下の正数）のカートリッジが搭載されている場合でも、ａ個のカートリッジで稼動する請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の蓄電システム。
7. 蓄電システムとカートリッジの接続部について、蓄電システムおよびカートリッジ側にカバーが設けられており、カートリッジを蓄電システムにはめ込むと接続部が露出して電気的接続を形成することを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の蓄電システム。
8. 蓄電システムとカートリッジの接続部について、蓄電システムおよびカートリッジ側にワイヤレス電力輸送装置が設けられており、物理的に接続しなくとも電力の授受が可能であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の蓄電システム。
9. 用途として一般住宅、店舗、ビル、工場、バックアップ電源、メガソーラー電力貯蔵、風力電力貯蔵、地熱発電電力貯蔵、電気自動車、プラグインハイブリッド車、ハイブリッド車に転用可能な請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載の蓄電システム。
10. 蓄電システムがＬＡＮに接続されており、天気予報を基に未来の太陽電池の発電量を算出し、算出された結果、太陽電池の発電量が、定格出力の半分以上である期間が予め決められた時間未満であるなら天気予報から太陽電池の出力量を予測し、天気予報を基に未来の太陽電池の発電量を算出し、算出された結果、太陽電池の発電量が、定格出力の半分以上である期間が前記予め決められた時間以上であるなら、系統からの蓄電をしないことを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載の蓄電システム。

Images