JP5555337B1

JP5555337B1 - 充電装置

Info

Publication number: JP5555337B1
Application number: JP2013018721A
Authority: JP
Inventors: 勝哉梶山
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2033-02-01
Also published as: JP2014150683A

Abstract

【課題】再生可能エネルギーを用いた発電事業をより効率的に実現する。
【解決手段】再生可能エネルギーを用いて発電された電力をバッテリに充電する充電装置であって、前記バッテリを収納する複数のバッテリ収納ユニットと、前記バッテリ収納ユニットに収納された前記バッテリに充電を行なうバッテリ充電部と、前記バッテリ収納ユニット毎に異なるタイミングで前記バッテリの充電が開始されるように、前記バッテリ充電部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする充電装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電装置に関する。

近年、わが国のエネルギー自給率の向上や地球温暖化の防止等を目指し、太陽光発電や風力発電、地熱発電、バイオマス発電等の再生可能エネルギーを用いた発電の事業化が推進されている。

またこのような再生可能エネルギーを用いて発電を行なう場合の新たな技術が開発されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−２０５８５８号公報

しかしながら再生可能エネルギーを用いた発電を事業として行なう場合には、事業規模に応じた発電設備を建設する敷地の確保が必要となる。そして事業規模が大きい場合にはそれだけ広大な敷地が必要となり、一般的には、電力需要の多い都市部から離れた地域が選定されることになる。

ところが、このような地域には、元々その地域で必要としていた少量の電力需要に応じた規模の送配電設備しか構築されていないことが多く、再生可能エネルギーを用いて発電された電力を既存の送配電系統に合流させるために、新たに送配電設備の強化を行うことが必要となる。

そのため発電事業の予定者は、事業用地の取得費用や発電設備の建設費用に加えて、新たな送配電設備の建設費用も負担することが必要になる。そしてこのような投資額の増大に耐えられず、発電事業を断念せざるを得ないケースもある。

このように、再生可能エネルギーを用いた発電事業は次世代のエネルギー事業としての期待が大きい一方で、事業化への障壁も大きい。

一方で、送配電設備の強化を行って再生可能エネルギーにより発電された電力を既存の送配電系統へ合流させるようにしたとしても、再生可能エネルギーを用いて発電される電力は気象条件等に起因して大きく変動するため、既存の送配電系統へ影響を与えないようにするための対策も必要となる。

このようなことから、例えば、再生可能エネルギーを用いて発電した電力を、発電所内あるいは発電所の近傍において一旦再利用可能なバッテリに充電し、このバッテリを電力の消費地まで運搬して利用するようにすることが考えられる。このようにすれば、大規模な送配電設備を新たに建設する必要がなくなり事業コストを下げることができる上、既存の送配電系統へ影響を与えないようにすることも可能となる。

しかしながらこのような場合であっても、電力の輸送効率つまりバッテリの輸送効率を上げる等、より一層の効率化を図ることが求められる。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、再生可能エネルギーを用いた発電事業を、より効率的に実現可能とする技術を提供することを一つの目的とする。

一つの側面に係る、再生可能エネルギーを用いて発電された電力をバッテリに充電する充電装置は、前記バッテリを収納する複数のバッテリ収納ユニットと、前記バッテリ収納ユニットに収納された前記バッテリに充電を行なうバッテリ充電部と、前記バッテリ収納ユニット毎に、前記バッテリ収納ユニットに収納されている前記バッテリの残充電容量の合計を求め、前記残充電容量の合計が大きな前記バッテリ収納ユニットから先に、前記バッテリ収納ユニット内の前記バッテリの充電が行なわれるように、前記バッテリ充電部を制御する制御部と、を備える。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。

再生可能エネルギーを用いた発電事業をより効率的に実現することができる。

電力システムを示す図である。太陽光発電所及び充電装置を示す図である。バッテリ充電部及びバッテリ収納部を示す図である。制御部を示す図である。残充電容量と電流との関係を示す図である。残充電容量と電圧との関係を示す図である。充電装置の処理の流れを示すフローチャートである。充電装置の処理の流れを示すフローチャートである。バッテリ収納部に収納されるバッテリの様子を示すテーブルである。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＝＝電力システム＝＝
本実施形態に係る電力システム１０００を図１に示す。
本実施形態に係る電力システム１０００は、以下に述べる太陽光発電所１００とバッテリ交換ステーション（バッテリ交換所）４００との間で運搬車７００を往復させ、バッテリ交換ステーション４００で回収された使用済みのバッテリ８２０を太陽光発電所１００に運搬するとともに、太陽光発電所１００で充電された充電済みのバッテリ８１０をバッテリ交換ステーション４００に運搬することで、電力を流通させるものである。

なお以下の説明において、使用済みのバッテリ８２０と充電済みのバッテリ８１０とを特に区別する必要がない場合には、これらをまとめてバッテリ８００とも記す。

＜太陽光発電所＞
太陽光発電所１００は、太陽光発電装置６００と、電力系統２００と、充電装置３００と、測定装置６１と、を備えて構成される。

太陽光発電装置６００は、再生可能エネルギーを用いた発電装置の一つであり、太陽光エネルギーを電力に変換する発電装置である。
電力系統２００は、太陽光発電装置６００によって発電された電力を充電装置３００に供給するための電力供給路である。
充電装置３００は、太陽光発電装置６００によって発電された電力を、使用済みのバッテリ８２０に充電するための装置である。
測定装置６１は、太陽光発電装置６００から電力系統２００に流れる電流Ｉ１の大きさを測定する。測定装置６１は電力系統２００を流れる電流Ｉ１を測定して、測定結果を示す電流情報を出力する。
太陽光発電所１００で充電された充電済みバッテリ８１０は運搬車７００に搭載され、バッテリ交換ステーション４００に運搬される。

＜バッテリ交換ステーション＞
バッテリ交換ステーション４００は、例えばバッテリ交換型の電気自動車７１０の動力源として使用されるバッテリ８００を、使用済みのバッテリ８２０から充電済みのバッテリ８１０に交換するための作業を行うために各地に設けられる施設である。
バッテリ交換型の電気自動車７１０は、使用済みのバッテリ８２０を充電済みのバッテリ８１０に交換することで、動力源として用いるエネルギーを再充填する仕組みの電気自動車である。バッテリ交換型の電気自動車７１０は、国内ではタクシーなどで実証試験が行われており、海外においてもイスラエルやデンマークなどで導入が進められている。

＜運搬車＞
運搬車７００は、所定個数（本実施形態では６個）のバッテリ８００を搭載するように作られたトラック等の車両である。
運搬車７００は、電力需要の少ない地域に建設されることが多い太陽光発電所１００と、電力需要の多い地域に設置されることの多いバッテリ交換ステーション４００との間を往復する。

＝＝充電装置＝＝
次に、本実施形態に係る充電装置３００について、図２を参照しながら説明する。
充電装置３００は、太陽光発電装置６００によって発電された電力を、使用済みのバッテリ８２０に充電するための装置である。
充電装置３００は、バッテリ充電部３１０、バッテリ収納部３２０、制御部３３０を備えて構成される。

＜バッテリ収納部＞
バッテリ収納部３２０には、運搬車７００によってバッテリ交換ステーション４００から運搬されてくる使用済みのバッテリ８２０が装着される。これらの使用済みバッテリ８２０は、充電装置３００による充電が行われたあとは充電済みのバッテリ８１０となる。

バッテリ収納部３２０は、複数のバッテリ収納ユニット３２１を備えて構成されている。各バッテリ収納ユニット３２１は、運搬車７００に搭載される所定個数（本実施形態では６個）のバッテリ８００をそれぞれ収納できるように構成されている。バッテリ交換ステーション４００から運搬車７００によって運搬されてきた使用済みバッテリ８２０は、運搬車７００毎に異なるバッテリ収納ユニット３２１に収納される。

また各バッテリ収納ユニット３２１には、運搬車７００によって運搬されてきたバッテリ８２０のバッテリ収納ユニット３２１内への収納が完了したか否かを検知するバッテリ収納センサ３２３が設けられている。

バッテリ収納センサ３２３は、バッテリ収納ユニット３２１内へバッテリ８２０の収納が完了したことを検知すると、その旨を示す情報を制御部３３０に出力する。これにより制御部３３０は、バッテリ収納ユニット３２１内にバッテリ８２０の収納が完了したか否かを、バッテリ収納ユニット３２１毎に検知する。

なお図２に示す例ではバッテリ収納部３２０が３個のバッテリ収納ユニット３２１を備えるように構成されているが、もちろん３個以上でも３個以下でも良い。

＜バッテリ充電部＞
バッテリ充電部３１０は、太陽光発電装置６００によって発電された電力を、バッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリ８２０に充電する装置である。バッテリ充電部３１０は、バッテリ収納部３２０と電力系統２００との間に電気的に接続される。

図３を参照して本実施形態に係るバッテリ充電部３１０について説明する。
本実施形態に係るバッテリ充電部３１０は、３個のバッテリ収納ユニット３２１にそれぞれ対応する３個のバッテリ充電ユニット３１１を備えて構成されている。各バッテリ充電ユニット３１１は、それぞれ対応するバッテリ収納ユニット３２１に収納されているバッテリ８２０の充電を行う。

またバッテリ充電ユニット３１１は、バッテリ収納ユニット３２１内に収納される６個のバッテリ８２０にそれぞれ対応して、６個の個別充電部３１２を備えている。

個別充電部３１２は、電力調整器３１３、測定装置３１４、スイッチＳＷを備えて構成される。
スイッチＳＷは、電力系統２００とバッテリ８２０とを電気的に接続したり、遮断したりするために開閉する。スイッチＳＷの開閉は、制御部３３０から出力される開閉命令に基づいて制御される。開閉命令については後述する。

電力調整器３１３は、電力系統２００の電力を、バッテリ８２０を充電するための電力に変換する。
測定装置３１４は、バッテリ８２０の端子電圧を測定し、測定結果を示す電圧情報を制御部３３０に出力する。

制御部３３０がスイッチＳＷを閉じる命令（開閉命令）を個別充電部３１２に出力すると、個別充電部３１２はスイッチＳＷを閉じる（ＯＮする）。そうすると、電力系統２００とバッテリ８２０とは電気的に接続されて、バッテリ８２０が電力系統２００の電力によって充電される。

また制御部３３０がスイッチＳＷを開ける命令（開閉命令）を個別充電部３１２に出力すると、個別充電部３１２はスイッチＳＷを開く（ＯＦＦする）。そうすると、電力系統２００とバッテリ８２０とは電気的に遮断されて、バッテリ８２０が充電されない状態となる。

＜制御部＞
制御部３３０は、バッテリ充電部３１０を制御する装置である。詳しくは後述するが、制御部３３０は、バッテリ収納ユニット３２１毎に異なるタイミングでバッテリ８２０の充電が開始されるように、バッテリ充電部３１０を制御する。例えば制御部３３０は、バッテリ８２０の充電が、バッテリ収納ユニット３２１毎に逐次的に行われるように、バッテリ充電部３１０を制御する。

図４を参照して本実施形態に係る制御部３３０について説明する。
本実施形態に係る制御部３３０は、送受信部３３１、演算部３３２、記憶部３３３、判別部３３４、検出部３３５、処理部３３６、優先順位設定部３３７、選択部３３８、判断部３３９を有して構成されている。

送受信部３３１は、測定装置６１から電流情報を取得する。また送受信部３３１は、バッテリ収納センサ３２３から、バッテリ収納ユニット３２１へのバッテリ８２０の収納が完了した旨を示す情報を取得する。

記憶部３３３は、第１の領域３３３Ａ、第２の領域３３３Ｂ、第３の領域３３３Ｃ、及び第４の領域３３３Ｄを有する。
第１の領域３３３Ａには、充電装置３００を制御するための各種制御プログラムや制御データが記憶される。
第２の領域３３３Ｂには、閾値電流情報が記憶される。閾値電流情報は、電力系統２００の電力をバッテリ８２０に供給するか否かの判断を行う際に用いられる閾値電流Ｉｔ１を示す情報である。
第３の領域３３３Ｃには、バッテリ８２０の端子電圧と残充電容量との関係を示す残充電容量情報が記憶される。

バッテリ８２０の端子電圧とは、バッテリ８２０の端子に現れる電圧を示す。バッテリ８２０の端子電圧は、測定装置３１４により測定される。

バッテリ８２０の残充電容量とは、バッテリ８２０に充電されている電力容量を示す。バッテリ８２０の残充電容量は、例えばバッテリ８２０の最大電力容量に対する充電済み電力容量の割合で示される。尚、バッテリ８２０に対して充電済みの電力容量が最大電力容量以上の場合、バッテリ８２０は満充電であるとする。また第３の領域３３３Ｃには、バッテリ８２０の最大電力容量も記憶されている。もちろん、上記満充電の定義は一例であり、例えば、充電済みの電力容量が最大電力容量の９５％以上の場合に満充電であるとしても良い。
またバッテリ８２０の残充電容量は、上記割合で示されるほかにも、例えばバッテリ８２０の充電済み電力容量の値で示されるようにしても良い。

第４の領域３３３Ｄには、バッテリ８２０の充電特性を示す充電特性情報が記憶される。バッテリ８２０の充電特性とは、バッテリ８２０を充電する際の残充電容量と、電流、電圧との関係である。充電特性情報については後述する。

検出部３３５は、測定装置３１４により測定されたバッテリ８２０の端子電圧と、第３の領域３３３Ｃに記憶された残充電容量情報とに基づいて、バッテリ８２０の残充電容量を検出する。

判別部３３４は、電流Ｉ１が閾値電流Ｉｔ１より減少したか否かを判別する。
演算部３３２は、電流Ｉ１と閾値電流Ｉｔ１との差分を基に総必要充電量を算出する。総必要充電量とは、電力系統２００からバッテリ８２０に充電されるべき電力を示す。尚、演算部３３２は、電流Ｉ１が閾値電流Ｉｔ１より多いと判別部３３４が判別した際に総必要充電量を算出するものとする。

また演算部３３２は、第４の領域３３３Ｄに記憶されている充電特性情報と、検出部３３５が検出したバッテリ８２０の残充電容量とに基づいて、バッテリ８２０の充電量を算出する。バッテリ８２０の充電量とは、バッテリ８２０を充電する際に、それぞれのバッテリ８２０に供給するべき電力を示す。充電量の詳細については後述する。

優先順位設定部３３７は、各バッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリ８２０の充電を行なう際の順序を設定する。

まず優先順位設定部３３７は、バッテリ収納ユニット３２１毎に異なるタイミングでバッテリ８２０の充電が開始されるように、各バッテリ収納ユニット３２１の優先順位を設定する。本実施形態では、優先順位設定部３３７は、各バッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリ８２０の充電が、バッテリ収納ユニット３２１毎に逐次的に行われるように、各バッテリ収納ユニット３２１の優先順位を設定する。

例えば優先順位設定部３３７は、バッテリ収納ユニット３２１内に収納されているバッテリ８２０の残充電容量の合計をバッテリ収納ユニット３２１毎に求め、この残充電容量の合計がより大きなバッテリ収納ユニット３２１内のバッテリ８２０への充電が先に行なわれるように、各バッテリ収納ユニット３２１に優先順位を設定する。

これにより、本実施形態に係る充電装置３００は、複数の運搬車７００がそれぞれ運搬してきた所定個数のバッテリ８２０の組のうち、より短時間で充電を完了できる見込みのバッテリ８２０の組から先に充電を行なうようにできるようになる。このため、短時間で充電を完了する見込みのバッテリ８２０を運搬してきた運搬車７００が太陽光発電所１００に待機している時間を短くすることができる。そして、いち早く充電が完了したバッテリ８２０をいち早くバッテリ交換ステーション４００に輸送することができるようになるので、電力の輸送効率が向上し、より効率的に電力の利用を促進することが可能となる。

なお優先順位設定部３３７は、送受信部３３１がバッテリ収納センサ３２３から取得したバッテリ収納ユニット３２１へのバッテリ８２０の収納が完了した旨を示す情報に基づいて、バッテリ収納ユニット３２１へのバッテリ８２０の収納がより早く完了したバッテリ収納ユニット３２１内のバッテリ８２０への充電が先に行なわれるように、各バッテリ収納ユニット３２１に優先順位を設定するようにしても良い。

これにより、先に運搬され、先にバッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリ８２０から先に充電を開始することが可能となる。そして、いち早く充電が完了したバッテリ８２０をいち早くバッテリ交換ステーション４００に輸送することができるようになるので、電力の輸送効率が向上し、より効率的に電力の利用を促進することが可能となる。

いずれの場合であっても、本実施形態に係る充電装置３００は、バッテリ収納ユニット３２１毎に異なるタイミングでバッテリ８２０の充電が開始されるように、各バッテリ収納ユニット３２１の優先順位を設定する。

これによりいち早く充電を開始したバッテリ収納ユニット３２１内のバッテリ８２０の充電をいち早く終わらせ、バッテリ交換ステーション４００に搬送することができるようになるので、電力の輸送効率が向上し、より効率的に電力の利用を促進することが可能となる。

特に本実施形態では、各バッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリ８２０の充電が、バッテリ収納ユニット３２１毎に逐次的に行われるように、各バッテリ収納ユニット３２１の優先順位を設定することにより、運搬車７００が運搬してきたバッテリ８２０を単位として、各バッテリ８２０への充電を行なうことができるので、バッテリ８２０を運搬してきた運搬車７００が太陽光発電所１００に待機している時間を短くすることができる。そして、いち早く充電が完了したバッテリ８２０をいち早くバッテリ交換ステーション４００に輸送することができるようになるので、電力の輸送効率が向上し、より効率的に電力の利用を促進することが可能となる。

優先順位設定部３３７は、このようにして各バッテリ収納ユニット３２１の優先順位を設定した上で、さらに、バッテリ収納ユニット３２１内に収納されている所定個数（６個）のバッテリ８２０について、各バッテリ８２０への充電の優先順位を設定する。例えば優先順位設定部３３７は、検出部３３５によって検出された各バッテリ８２０の残充電容量に基づいて、残充電容量が多い順にバッテリ８２０を充電する優先順位を設定する。

これにより、本実施形態に係る充電装置３００は、満充電とできるバッテリ８２０の数を増加させることが可能となる。

選択部３３８は、上記のように設定された優先順位に従って、まず充電対象のバッテリ収納ユニット３２１を選択する。そして選択部３３８は、そのバッテリ収納ユニット３２１に収納されている所定個数のバッテリ８２０の中から、充電されるべきバッテリ８２０を選択する。

選択部３３８がバッテリ収納ユニット３２１の中で充電されるべきバッテリ８２０を選択する際には、選択された各バッテリ８２０の充電量の総和が、総必要充電量を超えない範囲で、優先順位の高いバッテリ８２０から順にバッテリ８２０を選ぶ。尚、選択部３３８によるバッテリ８２０の選択の詳細については後述する。

なおバッテリ８２０の充電量とは、そのバッテリ８２０を充電する際に、そのバッテリ８２０に供給するべき電力を示す。
判断部３３９は、バッテリ８２０が満充電であるか否かを判断する。

処理部３３６は、第１の領域３３３Ａに記憶された各種制御プログラムを実行する。これにより処理部３３６は充電装置３００の全体を制御する。
例えば処理部３３６は、判別部３３４が、電流Ｉ１が閾値電流Ｉｔ１より多いと判別した場合に、充電命令を出力するとともに、総必要充電量を算出する。充電命令とは、電力系統２００の電力によってバッテリ８２０を充電するための処理を開始する命令である。

また処理部３３６は、上記充電命令が出力された後に、判別部３３４が、電流Ｉ１が閾値電流Ｉｔ１以下になったと判別した場合には、充電停止命令を出力する。充電停止命令とは、バッテリ８２０の充電を停止するための命令である。
また処理部３３６は、各個別充電部３１２のスイッチＳＷを開閉する開閉命令を出力する。

＝＝充電特性、充電量＝＝
以下、図５及び図６を参照して、本実施形態における充電特性、及び充電量について説明する。図５は、本実施形態に係るバッテリ８２０を充電する際の残充電容量と電流との関係を示す図である。図６は、本実施形態に係るバッテリ８２０を充電する際の残充電容量と電圧との関係を示す図である。尚、バッテリ８２０を充電する際の残充電容量と電流、電圧との関係が充電特性である。

一般に、バッテリ８２０を充電する際には、残充電容量が所定充電容量Ｙ２よりも小さい場合には定電流充電を行い、残充電容量が所定充電容量Ｙ２よりも大きい場合には定電圧充電を行う。
所定充電容量Ｙ２は、最大充電容量Ｙ３の例えば８割程度の充電容量に設定される。尚、最大充電容量Ｙ３はバッテリ８２０に充電できる最大の電力容量を示すものとする。

バッテリ８２０の充電特性は、バッテリ８２０の寿命が短くなるのを防止できるように事前に求められている。このため、バッテリ８２０を長持ちさせるためには、バッテリ８２０の充電特性に沿った電流及び電圧で、バッテリ８２０の充電を行なうことが望ましい。なおバッテリ８２０の寿命とは、バッテリ８２０の充電と放電とを繰り返すことができる回数を示す。バッテリ８２０の寿命が短くなるとは、当該充電及び放電を行える回数が減少することを示す。

バッテリ８２０の充電量とは、個々のバッテリ８２０を充電する際に、それぞれのバッテリ８２０に供給するべき電力を示す。上述のように、演算部３３２は、バッテリ８２０の充電特性を示す充電特性情報と、バッテリ８２０の残充電容量と、に基づいて、バッテリ８２０の充電量を算出する。

すなわち、演算部３３２は、バッテリ８２０の充電特性を参照して、バッテリ８２０の残充電容量に対応する電流値と電圧値とを乗じて、バッテリ８２０の充電量を算出する。具体的には、例えば、演算部３３２は、バッテリ８２０の残充電容量Ｙ１（図５、図６）に対応する電流値Ｉ１２と、電圧値Ｖ１１と、を乗じた値をバッテリ８２０の充電量として算出する。

＝＝処理の流れ＝＝
以下、図７、図８に示すフローチャートを参照しながら、図９に示す具体例に沿って、本実施形態に係る充電装置３００の処理の流れについて説明する。
図９に示す例は、本実施形態に係る充電装置３００が備える３つのバッテリ収納ユニット３２１のうち、Ｎｏ１とＮｏ２にはバッテリ８２０が収納されているが、Ｎｏ３には収納されていないことを示している。なお以下の説明において、Ｎｏ１及びＮｏ２の各バッテリ収納ユニット３２１に収納されているバッテリ８２０を特定する場合には、それぞれＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６の符号を付して示す。

＜充電開始、充電停止＞
まず充電装置３００は、太陽光発電装置６００により発電された電力をバッテリ８２０に充電する制御を行なうにあたり、太陽光発電装置６００による電力系統２００への電力の供給量と電力系統２００上の各種負荷による電力の消費量とのバランスの変動等の電力系統２００の状態に応じて、バッテリ８２０への充電開始や充電停止を制御する処理を実行する。

充電装置３００がバッテリ８２０への充電開始や充電停止を制御する際の処理の流れを図７に示す。

充電装置３００は、測定装置６１から、電力系統２００を流れる電流Ｉ１（電流情報）を取得する（Ｓ１）。そして充電装置３００は、この電力系統２００の電流Ｉ１を、第２の領域３３３Ｂに記憶されている閾値電流Ｉｔ１と比較する（Ｓ２）。
充電装置３００は、電流Ｉ１が閾値電流Ｉｔ１以下である場合には（Ｓ２のＮＯ）、測定装置６１からの電流Ｉ１の取得を継続して行なう。
一方、電流Ｉ１が閾値電流Ｉｔ１より多い場合には（Ｓ２のＹＥＳ）、充電装置３００は、電流Ｉ１と閾値電流Ｉｔ１との差分を基に総必要充電量を算出する（Ｓ３）。総必要充電量とは、電力系統２００からバッテリ８２０に充電されるべき電力を示す。そして充電装置３００は、充電命令を出力する（Ｓ４）。
そうすると充電装置３００は、太陽光発電装置６００により発電された電力をバッテリ８２０に充電する処理を開始する。バッテリ８２０への充電処理については図８を参照しながら後述する。

その後充電装置３００は、バッテリ８２０への充電処理を実行しつつ、測定装置６１から電流Ｉ１の取得を継続する（Ｓ５）。そして充電装置３００は、電流Ｉ１と閾値電流Ｉｔ１とを比較する（Ｓ６）。電流Ｉ１が閾値電流Ｉｔ１より多い場合には（Ｓ６のＹＥＳ）、充電装置３００は、バッテリ８２０への充電処理を継続すると共に、測定装置６１からの電流Ｉ１の取得も続けて行なう。
一方、電流Ｉ１が閾値電流Ｉｔ１以下となった場合には（Ｓ６のＮＯ）、充電装置３００は、充電停止命令を出力する（Ｓ７）。これにより充電装置３００は、バッテリ８２０への充電処理を停止する。

＜充電処理＞
次に、充電装置３００が太陽光発電装置６００により発電された電力をバッテリ８２０に充電する際に実行する処理の流れを、図８を参照しながら説明する。

充電装置３００は、充電命令が出力されるとバッテリ８２０への充電処理を開始する（Ｓ１１）。
まず充電装置３００（検出部３３５）は、測定装置３１４により測定された各バッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６の端子電圧と、第３の領域３３３Ｃに記憶された残充電容量情報とに基づいて、各バッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６の残充電容量を検出する（Ｓ１２）。
具体的には充電装置３００は、図９に示すバッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６の残充電容量を求める。

また充電装置３００（演算部３３２）は、第４の領域３３３Ｄに記憶されている充電特性情報と、検出部３３５が検出したバッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６の残充電容量とに基づいて、各バッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６の充電量を算出する（Ｓ１２）。
具体的には充電装置３００は、図９に示すバッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６の充電量を求める。

次に充電装置３００（判断部３３９）は、各バッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６が満充電であるか否かを判断する（Ｓ１３）。全てのバッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６が満充電である場合には、充電装置３００は充電処理を終了する。

一方、全てのバッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６が満充電ではない場合には、充電装置３００（優先順位設定部３３７）は、各バッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６を充電する際の優先順位を設定する（Ｓ１４）。
優先順位設定部３３７は、まず、各バッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６の充電が、バッテリ収納ユニット３２１毎に逐次的に行われるように、各バッテリ収納ユニット３２１の優先順位を設定する（Ｓ１４）。

例えば優先順位設定部３３７は、バッテリ収納ユニット３２１毎に、バッテリ収納ユニット３２１内に収納されているバッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６の残充電容量の合計を求め、この残充電容量の合計がより大きなバッテリ収納ユニット３２１内のバッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６への充電が先に行なわれるように、各バッテリ収納ユニット３２１に優先順位を設定する。

図７に示す例では、Ｎｏ１のバッテリ収納ユニット３２１の残充電容量の合計は３５％であり、Ｎｏ２のバッテリ収納ユニット３２１の残充電容量の合計は３０％であるので、Ｎｏ１のバッテリ収納ユニット３２１が優先順位１番となり、Ｎｏ２のバッテリ収納ユニット３２１が優先順位２番となる。
なおバッテリ収納ユニット３２１内に収納されているバッテリ８２０の残充電容量の合計とは、例えば各バッテリ８２０の最大電力容量の合計値に対する、各バッテリ８２０の充電済み電力容量の合計値の割合で示される。
バッテリ収納ユニット３２１内に収納されているバッテリ８２０の残充電容量の合計は、上記割合で示されるほかにも、例えば各バッテリ８２０の充電済み電力容量の合計値で示されるようにしても良い。

そして優先順位設定部３３７は、優先順位１番に設定されたＮｏ１のバッテリ収納ユニット３２１内に収納されている所定個数（６個）のバッテリＢ１１〜Ｂ１６について、各バッテリＢ１１〜Ｂ１６への充電の優先順位を設定する（Ｓ１５）。
優先順位設定部３３７は、例えば、検出部３３５によって検出されたバッテリ８２０の残充電容量に基づいて、残充電容量が多い順にバッテリＢ１１〜Ｂ１６を充電する優先順位を設定する。

図７に示す例では、バッテリＢ１１〜Ｂ１６の残充電容量は、夫々、６０％、３０％、４０％、２０％、５０％、１０％であるので、優先順位設定部３３７は、バッテリＢ１１、Ｂ１５、Ｂ１３、Ｂ１２、Ｂ１４、Ｂ１６の順に優先順位を設定する。
続いて充電装置３００（選択部３３８）は、充電されるべきバッテリＢ１１〜Ｂ１６を選択し、選択されたバッテリＢ１１〜Ｂ１６を充電する（Ｓ１６）。

選択部３３８は、各バッテリＢ１１〜Ｂ１６の充電量と、総必要充電量と、優先順位とに基づいて、バッテリＢ１１乃至Ｂ１６の中から充電されるべきバッテリを選択する。
具体的には、まず選択部３３８は、優先順位に従って充電されるべきバッテリＢ１１〜Ｂ１６を選択する。そして選択部３３８は、充電量の総和が総必要充電量に応じた量となるように、充電されるべきバッテリＢ１１〜Ｂ１６を選択する。
例えば選択部３３８は、充電されるべきバッテリＢ１１〜Ｂ１６として、バッテリＢ１１、Ｂ１３、Ｂ１５を選択する。
そして充電装置３００は、上記選択された各バッテリＢ１１、Ｂ１３、Ｂ１５への充電を開始する。具体的には、充電装置３００は、バッテリＢ１１、Ｂ１３、Ｂ１５にそれぞれ対応する個別充電部３１２に対し、スイッチＳＷをＯＮにする開閉命令を出力する。

なお、選択部３３８によって選択されたバッテリＢ１１、Ｂ１３、Ｂ１５への充電が始まった後に、バッテリＢ１１、Ｂ１３、Ｂ１５のうち少なくとも一つのバッテリ８２０が満充電となった際に、選択部３３８は、優先順位に従って次に充電されるべきバッテリ８２０を選択する。

例えば、バッテリＢ１１が満充電となった場合、選択部３３８は、優先順位が４番目のバッテリＢ１２を選択する。バッテリＢ１３、Ｂ１５、Ｂ１２の充電量の総和が総必要充電量を超えない場合には、選択部３３８は、充電されるべきバッテリ８２０として優先順位が５番目のバッテリＢ１４も選択する。それでも超えない場合には、優先順位が６番目のバッテリＢ１６、それでも超えない場合はＮｏ２のバッテリ収納ユニットで最も優先順位の高いバッテリも選択しても良い。そして充電装置３００は選択したバッテリへの充電を開始する。

一方、バッテリＢ１３、Ｂ１５、Ｂ１２の充電量の総和が総必要充電量を超える場合には、バッテリＢ１２は最適な充電量より少ない充電しか行うことができないが、それは許容する。

充電装置３００は、全てのバッテリＢ１１〜Ｂ１６、Ｂ２１〜Ｂ２６が満充電になる（Ｓ１７）か、充電停止命令が出力された（Ｓ１８）場合に、バッテリ８２０への充電処理を終了する。

このように処理することにより、充電装置３００（処理部３３６）は、バッテリ収納ユニット３２１ごとにバッテリ８２０への充電を行なうことができると共に、Ｎｏ１のバッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリＢ１１〜Ｂ１６の充電がまず行われ、その後、Ｎｏ２のバッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリＢ２１〜Ｂ２６の充電が行なわれるように、バッテリ充電部３１０を制御することができる。

Ｎｏ２のバッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリＢ２１〜Ｂ２６の充電が終わると、充電装置３００は、バッテリ８２０への充電処理を終了する。

なお、Ｎｏ１のバッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリＢ１１〜Ｂ１６の充電が終わると、これらのバッテリＢ１１〜Ｂ１６は、Ｎｏ２のバッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリＢ２１〜Ｂ２６への充電完了を待たずにバッテリ収納ユニット３２１から取り外され、バッテリＢ１１〜Ｂ１６を運搬してきた運搬車７００に搭載されて、バッテリ交換ステーション４００に運ばれていく。

また充電装置３００は、Ｎｏ２のバッテリ収納ユニット３２１に収納されたバッテリＢ２１〜Ｂ２６の充電中に、Ｎｏ１あるいはＮｏ３、あるいはＮｏ１とＮｏ３の両方のバッテリ収納ユニット３２１に新たにバッテリ８２０が収納された場合には、新たに収納されたバッテリ８２０について、各バッテリ８２０の残充電容量を検出する処理を行い（Ｓ１２）、バッテリ収納ユニット３２１毎に、これらのバッテリ８２０への充電を開始する。

以上、本実施形態に係る充電装置３００について説明したが、本実施形態に係る充電装置３００によれば、いち早く充電を開始したバッテリ収納ユニット３２１内のバッテリ８２０の充電をいち早く終わらせ、バッテリ交換ステーション４００に搬送することができるようになるので、電力の輸送効率が向上し、より効率的に電力の利用を促進することが可能となる。

また本実施形態に係る充電装置３００は、バッテリ交換ステーション４００からバッテリ８２０を運搬してくる複数の運搬車７００にそれぞれ搭載されている複数のバッテリ８２０を複数のバッテリ収納ユニット３２１にそれぞれ収納し、バッテリ８２０への充電が、バッテリ収納ユニット３２１毎に逐次的に行われるように制御する。このため、バッテリ８２０を運搬してきた運搬車７００が太陽光発電所１００に待機している時間を短くすることができる。そして、いち早く充電が完了したバッテリ８２０をいち早くバッテリ交換ステーション４００に輸送することができるようになるので、電力の輸送効率が向上し、より効率的に電力の利用を促進することが可能となる。

また大規模な送配電設備を新たに建設する必要もなくせるので、事業コストを下げることができる。さらに既存の送配電系統への影響も減らすことも可能となる。そして太陽光発電事業をより効率的に実現することが可能となる。

また本実施形態に係る充電装置３００は、バッテリ収納ユニット３２１内に収納されているバッテリ８２０の残充電容量をバッテリ収納ユニット３２１毎に求め、この残充電容量がより大きなバッテリ収納ユニット３２１内のバッテリ８２０への充電が先に行なわれるように、バッテリ収納ユニット３２１ごとに充電を行なう。

これにより、複数の運搬車７００がそれぞれ運搬してきた所定個数のバッテリ８２０の組のうち、より短時間で充電を完了できる見込みのバッテリ８２０の組から先に充電を行なうようにできるようになる。このため、短時間で充電を完了する見込みのバッテリ８２０を運搬してきた運搬車７００が太陽光発電所１００に待機している時間を短くすることができる。そして、いち早く充電が完了したバッテリ８２０をいち早くバッテリ交換ステーション４００に輸送することができるようになるので、電力の輸送効率が向上し、より効率的に電力の利用を促進することが可能となる。

あるいは本実施形態に係る充電装置３００は、送受信部３３１がバッテリ収納センサ３２３から取得したバッテリ収納ユニット３２１へのバッテリ８２０の収納が完了した旨を示す情報に基づいて、バッテリ収納ユニット３２１へのバッテリ８２０の収納がより早く完了したバッテリ収納ユニット３２１内のバッテリ８２０への充電が先に行なわれるように、バッテリ収納ユニット３２１ごとに充電を行なうようにしても良い。

さらに本実施形態に係る充電装置３００は、バッテリ収納ユニット３２１内に収納されている所定個数（６個）のバッテリ８２０について、各バッテリ８２０への充電の優先順位を設定し、例えば、検出部３３５によって検出された各バッテリ８２０の残充電容量に基づいて、残充電容量が多い順にバッテリ８２０を充電する優先順位を設定する。
これにより、満充電とできるバッテリ８２０の数を増加させることが可能となる。

また上記実施形態では、太陽光発電装置６００を用いて発電を行なう場合について説明したが、太陽光発電装置６００を用いて発電を行なう場合は、昼夜あるいは日々の気象条件等により発電量が大きく変動することがあるため、例えば突然発電量が減少し、充電対象の全てのバッテリ８２０を充電するだけの電力量が得られない状況になった場合であっても、少なくとも１台の運搬車７００分のバッテリ８２０の充電をより速く完了させることができる。このため、いち早く充電が完了したバッテリ８２０をいち早くバッテリ交換ステーション４００に輸送することができるようになるので、電力の輸送効率が向上し、より効率的に電力の利用を促進することが可能となる。

また上記実施形態では、バッテリ交換型の電気自動車７１０に搭載されるバッテリ８００に充電する場合について説明したが、バッテリ交換型の電気自動車７１０には、多数のバッテリ８００が保管されたバッテリ交換ステーション４００が必要となるため、まとまった電池容量を１箇所で確保できるというメリットがある。

また上記実施形態では、太陽光発電所１００とバッテリ交換ステーション４００との間で運搬車７００を往復させ、バッテリ交換ステーション４００で回収された使用済みのバッテリ８２０を太陽光発電所１００に運搬するとともに、太陽光発電所１００で充電された充電済みのバッテリ８１０をバッテリ交換ステーション４００に運搬することで、電力を流通させる場合について説明した。

このような形態により、太陽光発電所１００は必ずしも発電所用に整備された連系線を持つ必要がなくなるため、発電所を設置可能なエリアの選択肢を大きく広げることが可能となる。

また太陽光発電所１００から発電される電力は昼夜で大きく異なる上、気象条件にも左右されるなど不安定であるが、このような不安定な電力を、既設の商用送配電系統に取り込まずに済むため、既設の送配電系統を安定的に稼動させることが可能となる。

またバッテリ交換型の電気自動車７１０にはバッテリ交換ステーション４００が必要となるが、バッテリ交換ステーション４００には、多数のバッテリ８００が保管されており、まとまった電池容量を１箇所で確保できる。
このため、本実施形態に係る電力システム１０００によれば、バッテリ交換ステーション４００に保管されているバッテリ８００を余剰対策用の電力貯蔵装置として活用していくことも可能となる。

上述した実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば上記実施形態では、再生可能エネルギー発電として太陽光発電を例示したが、例えば風力発電、地熱発電、バイオマス発電等の場合も同様に適用可能である。

６１測定装置
１００太陽光発電所
２００電力系統
３００充電装置
３１０バッテリ充電部
３１１バッテリ充電ユニット
３１２個別充電部
３１３電力調整器
３１４測定装置
３２０バッテリ収納部
３２１バッテリ収納ユニット
３２２バッテリ収納センサ
３３０制御部
３３１送受信部
３３２演算部
３３３記憶部
３３３Ａ第１の領域
３３３Ｂ第２の領域
３３３Ｃ第３の領域
３３３Ｄ第４の領域
３３４判別部
３３５検出部
３３６制御部
３３７優先順位設定部
３３８選択部
３３９判断部
４００バッテリ交換ステーション
６００太陽光発電装置
７００運搬車
７１０電気自動車
８００バッテリ
８１０充電済みバッテリ
８２０使用済みバッテリ
１０００電力システム
ＳＷスイッチ

Claims

再生可能エネルギーを用いて発電された電力をバッテリに充電する充電装置であって、
前記バッテリを収納する複数のバッテリ収納ユニットと、
前記バッテリ収納ユニットに収納された前記バッテリに充電を行なうバッテリ充電部と、
前記バッテリ収納ユニット毎に、前記バッテリ収納ユニットに収納されている前記バッテリの残充電容量の合計を求め、前記残充電容量の合計が大きな前記バッテリ収納ユニットから先に、前記バッテリ収納ユニット内の前記バッテリの充電が行なわれるように、前記バッテリ充電部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする充電装置。
請求項１に記載の充電装置であって、
複数の前記バッテリ収納ユニットには、それぞれ複数の前記バッテリが収納され、
前記制御部は、
前記バッテリ収納ユニット内に収納されている複数の前記バッテリのそれぞれの残充電容量を検知し、前記バッテリ収納ユニット内においては、前記残充電容量がより多い前記バッテリの充電が先に行われるように前記バッテリ充電部を制御する
ことを特徴とする充電装置。
請求項１又は２に記載の充電装置であって、
前記電力は、太陽光発電装置によって発電された電力である
ことを特徴とする充電装置。
請求項１〜３のいずれかに記載の充電装置であって、
前記バッテリは、バッテリ交換型の電気自動車の動力源として前記電気自動車に搭載されるバッテリである
ことを特徴とする充電装置。
請求項４に記載の充電装置であって、
前記バッテリは、前記電気自動車に搭載される前記バッテリの交換作業を行うために設けられるバッテリ交換所から運搬されてくるバッテリであり、
複数の前記バッテリ収納ユニットには、前記バッテリ交換所から前記バッテリを運搬してくる複数の運搬車に搭載される前記バッテリがそれぞれ収納される
ことを特徴とする充電装置。