JP5895231B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、配電技術に関し、特に再生可能エネルギー発電装置に接続された蓄電池と、商用電源とが併存するシステムにおける電力を制御する技術に関する。

蓄電池と商用電源とを負荷に並列に接続し、商用電源の停電時に備えて負荷で消費される電力のバックアップとして蓄電池を用いるとともに、通常時は負荷で消費される電力のピークシフトのために蓄電池の電力を充放電する技術が開発されている。このような技術においては、例えば夜間などの負荷による電力消費の少ない時間帯に商用電源からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池に蓄電し、昼間などの負荷による電力消費の多い時間帯に蓄電池の電力を交流電力に変換して負荷に供給することが行われる。また、このような蓄電システムと太陽光発電システムを連携させる技術も開発されている。

特開２０１１−１９３７０１号公報

蓄電システムでは短時間かつ安全性の高い充電が求められる。そのためには過電流を抑制しつつ、できるだけ大きな電流を流すことが望ましい。このような蓄電システムに、太陽電池などの自然条件の影響を受ける発電装置が接続されている場合、蓄電池への充電電流の管理が難しくなる。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、商用電源と再生可能エネルギー発電装置の両方に接続された蓄電池に、安全かつ効率的に充電する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御装置は、商用電源が接続されたインバータと、蓄電池との間の経路を流れる電流値を取得する電流取得部と、前記電流取得部により取得される蓄電池方向への電流値が第１電流値を超えると、前記インバータに、前記経路を流れる電流を吸収するよう指示し、前記蓄電池方向への電流値が第２電流値を所定期間に複数回連続して超えると、前記蓄電池への充電を停止する制御部と、を備える。前記経路に、再生可能エネルギー発電装置の出力端子が接続され、前記第１電流値は、前記第２電流値より低い値に設定される。

本発明によれば、商用電源と再生可能エネルギー発電装置の両方に接続された蓄電池に、安全かつ効率的に充電できる。

本発明の実施の形態に係る配電システムを模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置の構成を示す図である。 図３（ａ）−（ｂ）は、設定値保持部に保持される電流値設定テーブルの例を示す図である。 図４（ａ）−（ｂ）は、太陽電池の発電中に電流センサにより検出される電流値の例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置による充電時電流制御の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御装置による充電時電流制御の動作を示すフローチャートである。 変形例１に係る、制御装置による充電時電流制御の動作を示すフローチャートである。 変形例２に係る、制御装置による充電時電流制御の動作を示すフローチャートである。 表示装置に表示される履歴情報の一例を示す図である。

本発明の実施の形態は、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から負荷へ電力を供給するとともに、蓄電池を充電する配電システムに関する。このような配電システムは、例えば商業施設、公共施設、オフィスビル、マンションなどへの設置に適している。電力会社が時間帯別電気料金制度を採用している場合、夜間の時間帯の電気料金は、昼間の時間帯の電気料金よりも安く設定される。これらの時間帯の一例として、昼間の時間帯は７時から２３時であり、夜間の時間帯は２３時から翌日の７時というように規定される。このような低い電気料金を有効に利用するために、配電システムは、夜間の時間帯に、商用電源からの電力によって蓄電池に蓄電する。

蓄電池に蓄えられた電力は、商用電源が停電したときに、サーバやエレベータなどの重要な機器を動作するためのバックアップ電源として用いられる。さらに蓄電池は、一般に電気の使用量が大きくなる昼間の時間帯において放電することによって、昼間の商用電力における使用量の最大値を下げる、いわゆるピークシフトとしても用いられる。

このように、蓄電池は特定の負荷のバックアップとしての役割と、ピークシフトとしての役割のふたつの役割を持つ。実施の形態に係る配電システムは、蓄電池に上述のふたつの役割を果たさせるために、商用電源が通電中の通常時には蓄電池に一定の蓄電量を確保しつつピークシフトを実行し、商用電源が停電の場合には、蓄電池を放電して特定の負荷に電力を供給する。

図１は、本発明の実施の形態に係る配電システム１００を模式的に示す図である。実施の形態に係る配電システム１００は負荷４０に電力を供給するためのシステムであり、太陽電池６０、双方向インバータ５０、蓄電池７０、蓄電池管理装置８０、制御装置１０、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、第４スイッチＳＷ４、電流センサＣＩ、入力装置９２および表示装置９４を含む。太陽電池６０は再生可能エネルギー発電装置の一例であり、太陽電池６０に限らず、例えば風力発電装置であってもよい。またそれらが併存されてもよい。

負荷４０は、第１種負荷４２および第２種負荷４４に分類される。両者とも交流電力で駆動される機器である。第１種負荷４２は電力供給の優先順位が高い特定負荷である。例えばエレベータ、サーバなどが該当する。第２種負荷４４は一般負荷である。停電時には第１種負荷４２のみが蓄電池７０からバックアップ電源の供給を受ける。このように負荷４０に優先順位をつけることにより、停電時に、蓄電池７０に蓄積された限られた電力を効果的に使用できる。

商用電源２０は電力会社から供給される系統電源である。分電盤３０は系統に接続されるとともに、第１スイッチＳＷ１を介して双方向インバータ５０に接続される。分電盤３０は系統から引き込んだ交流電力を構内の負荷４０に供給する。また分電盤３０は、双方向インバータ５０を介して太陽電池６０からの発電電力、蓄電池７０からの放電電力またはその合成電力を受ける。分電盤３０は、その電力と系統からの電力を合成して負荷４０に供給することもできる。分電盤３０は、系統側端子およびインバータ側端子それぞれの電力を計測し、制御装置１０に通知する。例えば系統の停電時に、分電盤３０はその停電を制御装置１０に通知する。

第１スイッチＳＷ１は、分電盤３０と双方向インバータ５０との間に設けられ、制御装置１０によりオンオフ制御される。第１スイッチＳＷ１がオフに制御されるとき負荷４０に系統電力のみが供給され、第１スイッチＳＷ１がオンに制御されるとき系統電力と双方向インバータ５０から供給される電力との合成電力が供給される。

第２スイッチＳＷ２は、第１種負荷４２の入力端子の接続先を、分電盤３０と第１スイッチＳＷ１とのノード（以下、外部側端子という）に接続するか、双方向インバータ５０と第１スイッチＳＷ１とのノード（以下、内部側端子という）に接続するか切り替える。第２スイッチＳＷ２は制御装置１０により切り替え制御される。通常時は第１種負荷４２の入力端子が外部側端子に接続されるよう制御される。停電時は第１種負荷４２にのみバックアップ電源が供給されるよう、第１スイッチＳＷ１がオフに制御され、第２スイッチＳＷ２が内部側端子に接続されるよう制御される。なお停電時において負荷４０に優先順位をつけない場合、通常時と同じ接続状態が維持される。

太陽電池６０は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する発電装置である。太陽電池６０として、シリコン太陽電池、さまざまな化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型（有機太陽電池）などが使用される。太陽電池６０は、第３スイッチＳＷ３を介して双方向インバータ５０に接続される。

双方向インバータ５０は、交流側端子から入力される交流電力を直流電力に変換して直流側端子に出力するとともに、直流側端子から入力される直流電力を交流電力に変換して交流側端子に出力する。双方向インバータ５０の交流側端子は系統および負荷４０に接続され、直流側端子は太陽電池６０および蓄電池７０に接続される。

第３スイッチＳＷ３は太陽電池６０と、直流ノードとの間に設けられる。第３スイッチＳＷ３は制御装置１０によりオンオフ制御される。当該直流ノードは、双方向インバータ５０の直流側端子と、太陽電池６０の出力端子に接続された第３スイッチＳＷ３のインバータ側端子と、蓄電池７０の入出力端子に接続された第４スイッチＳＷ４のインバータ側端子が結合されるノードである。

太陽電池６０の発電量は太陽光の量によって左右されるため、発電量を制御することは困難である。第３スイッチＳＷ３を設けることにより、太陽電池６０の発電電力による蓄電池７０の過充電を防止できる。

蓄電池７０は、充放電自在で繰り返し使用できる二次電池である。蓄電池７０は例えば、多数のリチウムイオン電池セルを内蔵する電池パックが複数組み合わされて形成される。具体的には複数の電池パックは直並列接続され、直列単位でスイッチングユニットにより接続／切断制御される。

蓄電池７０は第４スイッチＳＷ４を介して上述の直流ノードに接続される。蓄電池７０は基本的に、双方向インバータ５０によって直流電力に変換された系統電力によって充電される。また太陽電池６０が発電した電力によっても充電される。蓄電池７０は、双方向インバータ５０によって直流電力から交流電力に変換された放電電力を負荷４０に供給する。特に停電時、第１種負荷４２に供給する。

蓄電池７０を構成する各電池パックは、図示しない電流センサ、電圧センサ、温度センサを内蔵する。各電池パックは、内蔵する各電池セルの電流、電圧、温度を常時監視し、監視データを蓄電池管理装置８０に送信する。

第４スイッチＳＷ４は蓄電池７０と、上述の直流ノードとの間に設けられる。第４スイッチＳＷ４は蓄電池管理装置８０によりオンオフ制御される。電流センサＣＩは、第４スイッチＳＷ４と上述の直流ノードとの間の電流路に挿入される。電流センサＣＩは当該電流路の電流値を検出し、制御装置１０に出力する。

蓄電池管理装置８０は、充放電指令および蓄電池７０から受信される監視データをもとに、蓄電池７０の充放電制御および保護制御を行う。充電指令が発動された場合、蓄電池管理装置８０は蓄電池７０のスイッチングユニットに、電池パックと、双方向インバータ５０につながるバスとを接続させるよう指示する。それとともに制御装置１０に、双方向インバータ５０にＡＣ−ＤＣ変換させるよう指示する。放電指令が発動された場合、蓄電池管理装置８０は当該スイッチングユニットに、電池パックと当該バスとを接続させるよう指示する。それとともに制御装置１０に、双方向インバータ５０にＤＣ−ＡＣ変換させるよう指示する。

また蓄電池管理装置８０は、蓄電池７０から受信される監視データをもとに蓄電池７０における短絡、過電流、過充電または過放電を検出すると、上述のスイッチングユニットの少なくとも一つのスイッチおよび／または第４スイッチＳＷ４をオフするよう制御する。また蓄電池管理装置８０は、制御装置１０から過電流検出信号を受信した場合も、上述のスイッチングユニットの少なくとも一つのスイッチおよび／または第４スイッチＳＷ４をオフするよう制御する。

制御装置１０および双方向インバータ５０は双方向パワーコンディショナを構成する。双方向インバータ５０は、商用電源２０が通電中の場合は商用電源２０の周波数に同期した周波数で動作し、商用電源２０が停電中の場合は商用電源２０の周波数と非同期の周波数で動作する。

制御装置１０は、太陽電池６０および／または蓄電池７０から負荷４０に給電する際、系統連系運転モードと自立運転モードのいずれかを選択する。系統連系運転モードは、太陽電池６０および／または蓄電池７０が商用電源２０と電気的に接続し、双方向インバータ５０が系統に商用電源２０に同期した電流を流している運転状態をいう。この系統に流している電流は、商用電源２０の周波数と同じ周波数で、規定値以上の高周波電流を含まない正弦波であり、力率が概略１（商用電源２０の電圧と同じ位相）の電流である。

自立運転モードは、太陽電池６０および／または蓄電池７０が商用電源２０と電気的に切り離された状態で、双方向インバータ５０が第１種負荷４２に電力を供給している運転状態をいう。自立運転モードでは、双方向インバータ５０自体が規定の電圧および周波数で規定値以上の歪みのない正弦波の電圧を発生させる。

制御装置１０は、太陽電池６０および／または蓄電池７０から負荷４０に給電する際、商用電源２０が停電していない場合は系統連系運転モードで運転し、商用電源２０が停電している場合は自立運転モードで運転する。系統連系運転モードで運転する場合、制御装置１０は第１スイッチＳＷ１をオンに、第２スイッチＳＷ２の接続先を上述の外部側端子に制御する。それとともに双方向インバータ５０に、商用電源２０と連系すべく商用電源２０に同期した位相と周波数を設定する。自立運転モードで運転する場合、制御装置１０は第１スイッチＳＷ１をオフに、第２スイッチＳＷ２の接続先を上述の内部側端子に制御する。それとともに双方向インバータ５０に、商用電源２０と独立した位相と周波数を設定する。

また制御装置１０は配電システム１００の電流制御および保護制御を行う。これらの制御の詳細は後述する。

入力装置９２は操作スイッチ、操作ボタン、操作キーなどを備える。入力装置９２はユーザ操作を受け付け、その操作に対応する指示信号を制御装置１０または蓄電池管理装置８０に送信する。表示装置９４はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）などの表示パネルを備える。表示装置９４は制御装置１０または蓄電池管理装置８０から提供される情報を表示する。なお入力装置９２と表示装置９４は一体型のタッチパネルディスプレイで構成されてもよい。

図２は、本発明の実施の形態に係る制御装置１０の構成を示す図である。制御装置１０は、電流取得部１１、操作受付部１２、表示制御部１３、制御部１４、設定値保持部１５および履歴保持部１６を含む。

電流取得部１１は、電流センサＣＩにより検出される電流値を取得し、制御部１４に出力する。蓄電池７０への充電の際は、電流取得部１１は基本的に、商用電源２０から双方向インバータ５０を介して蓄電池７０に充電される電流値を取得する。太陽電池６０が発電している場合は、その電流値に、太陽電池６０により発電された電流が合算された値が取得される。蓄電池７０からの放電の際は、電流取得部１１は蓄電池７０から双方向インバータ５０に向けて放電される電流値を取得する。

操作受付部１２は入力装置９２から入力される指示信号を受け付けて、制御部１４に出力する。表示制御部１３は、制御部１４により生成された表示データを表示装置９４に表示させる。

設定値保持部１５は各種の設定値を保持する。当該設定値には、後述する充電の際の上限電流値、異常判定電流値が含まれる。履歴保持部１６は電流制御に関する履歴を保持する。

制御部１４は制御装置１０全体を統括的に制御する。本実施の形態では主に、蓄電池７０に充電する際の電流制御に注目する。制御部１４は電流取得部１１により取得される電流値が、充電電流の上限を規定する上限電流値を超えると双方向インバータ５０に、太陽電池６０からの電流を吸収すべく、双方向インバータ５０から負荷４０に給電する電流値を上げるよう指示する。双方向インバータ５０は制御部１４から当該指示を受けると、太陽電池６０からの電流をより多く吸収し、蓄電池７０に流入する電流がより少なくなるように制御する。制御部１４は双方向インバータ５０に対して、負荷方向へ吐き出す電流値を指示することにより、蓄電池方向への電流値を当該上限電流値、または当該上限電流値より所定の値低い電流値に制御できる。

また制御部１４は電流取得部１１により取得される電流値が、過電流検出用の異常判定電流値を所定期間に連続して超えると、蓄電池７０への充電を停止するよう制御する。具体的には蓄電池管理装置８０に充電停止するよう指示し、蓄電池管理装置８０はその指示を受けると、上述のスイッチングユニット内のスイッチおよび／または第４スイッチＳＷ４をオフするよう制御する。

制御部１４は蓄電池管理装置８０から蓄電池７０の温度を取得する。制御部１４は設定値保持部１５に保持される電流値設定テーブルを参照し、取得される温度に応じた上限電流値および異常判定電流値を特定する。

図３（ａ）−（ｂ）は、設定値保持部１５に保持される電流値設定テーブルの例を示す図である。図３（ａ）は充電時の異常判定電流値と、充電時の上限電流値を一致させる例を示し、図３（ｂ）は充電時の異常判定電流値と、充電時の上限電流値を一致させず、後者を前者より低い値に規定する例を示している。なお放電時も、充電時と同様の上限電流制御を実行してもよいが、本実施の形態では放電時は異常判定電流値による過電流保護制御のみを実行する例を想定する。

図３（ａ）−（ｂ）に示す電流値設定テーブルにおいて、１５℃以下での放電時の異常判定電流値は４０Ａ、１５℃以下での充電時の異常判定電流値は１２Ａ、１５〜３５℃での放電時の異常判定電流値は４０Ａ、１５〜３５℃での充電時の異常判定電流値は４０Ａ、３５〜４５℃での放電時の異常判定電流値は４０Ａ、３５〜４５℃での充電時の異常判定電流値は２８Ａ、４５℃以上での放電時の異常判定電流値は２８Ａ、４５℃以上での充電時の異常判定電流値は２８Ａにそれぞれ規定されている。これらの設定値は蓄電池７０の仕様による。

蓄電池７０への充電の際、充電時間を短くするには図３（ａ）に示すように充電時の上限電流値を、充電時の異常判定電流値に一致させることが好ましい。即ち、充電電流をできるだけ高く維持することが好ましい。しかしながら両者を一致させると充電電流が異常判定電流値を所定時間超え、充電が停止する可能性が高くなる。図３（ｂ）に示す電流値設定テーブルは、その対策として充電時の上限電流値を、充電時の異常判定電流値より３Ａ低く規定している。

図４（ａ）−（ｂ）は、太陽電池６０の発電中に電流センサＣＩにより検出される電流値の例を示す図である。図４（ａ）は太陽電池６０の発電量が相対的に小さい場合の例を示し、図４（ｂ）は太陽電池６０の発電量が相対的に大きい場合の例を示している。この例では以下を前提とする。まず図３（ａ）に示す電流値設定テーブルを使用する。また蓄電池７０の温度は１５℃以下である。したがって充電時の異常判定電流値および上限電流値はともに１２Ａに設定される。また制御部１４は充電電流が、上限電流値である１２Ａを超えると、充電電流が１１．５Ａ（１２Ａ−０．５Ａ）になるように双方向インバータ５０を制御する。また制御部１４は１秒間に１回検知される充電電流が、異常判定電流値である１２Ａを５回連続で超えると充電を停止させる。また図４（ａ）−（ｂ）では、１回目の電流検知と４回目の電流検知を電流制御タイミングとする。

図４（ａ）は太陽電池６０による発電量の増分が、０．５Ａ／秒未満の例を示し、図４（ｂ）はその増分が０．５Ａ／秒以上の例を示している。図４（ａ）に示す例において、１回目の電流検出では電流値が１２Ａ未満である。したがって１回目の電流制御タイミングで電流制御は発動されない。２回目の電流検出では電流値が１２Ａ未満であり、３回目の電流検出では電流値が１２Ａを超える。このタイミングは電流制御タイミングでないため電流制御は発動されない。４回目の電流検出でも電流値が１２Ａを超える。このタイミングは電流制御タイミングであるため電流制御が発動される。これにより電流値が１１．５Ａに低下する。５回目の電流検出では電流値が１２Ａ未満であり、６回目の電流検出では電流値が１２Ａを超える。以上の例では検出される電流値が１２Ａを５回連続して超えないため、充電は停止しない。

図５（ｂ）に示す例において、１回目の電流検出では電流値が１２Ａ未満である。したがって１回目の電流制御タイミングで電流制御は発動されない。２回目および３回目の電流検出では電流値が１２Ａを超える。これらのタイミングは電流制御タイミングでないため電流制御は発動されない。５回目の電流検出でも電流値が１２Ａを超える。このタイミングは電流制御タイミングであるため電流制御が発動される。これにより電流値が１１．５Ａに低下する。６回目の電流検出でも電流値が１２Ａを超える。発電量の増分が０．５Ａ／秒以上であるためである。７回目の電流検出でも電流値が１２Ａを超える。これらのタイミングは電流制御タイミングでないため電流制御は発動されない。以上の例では検出される電流値が１２Ａを５回連続して超えるため、充電が停止される。

この充電停止を回避するため、上述の前提を以下のように変更する。まず図３（ａ）に示す電流値設定テーブルではなく、図３（ｂ）に示す電流値設定テーブルを使用する。したがって充電時の異常判定電流値は１２Ａ、充電時の上限電流値は９Ａに設定される。また制御部１４は充電電流が、上限電流値である９Ａを超えると当該上限電流値である９Ａになるように双方向インバータ５０を制御する。

以上の変更により太陽電池６０により発電された電流が充電電流に追加されることによる充電停止を回避できる。なお以上の変更は一例である。電流検出間隔における、太陽電池６０の発電電流の増加値より、異常判定電流値と上限電流値の差分値を大きく設定すれば、発電電流の追加による充電停止を回避できる。なお発電電流の増加値は、瞬間的にスパイクする場合がある。したがってその増加値に合わせて上述の差分値（即ち、電流低下値）を設定すると、充電電流が低くなりすぎでしまう。

そこで、ある時間幅において連続して増加しないことが保証される、発電電流の増加値を設定する。好ましくはこの条件を満たす増加値の最大値に設定する。なお当該時間幅は、異常電流の判定時間幅として許容される時間幅以内である必要がある。このように設定すれば判定時間内に、少なくとも１回は、検出される電流が上限電流値未満となり、発電電流による充電停止を回避できる。なお双方向インバータ５０には個体差があるため、双方向インバータ５０が出力電流値を瞬時に目標電流値まで低下できない場合も発生する。したがって上述の差分値に一定のマージンを持たせることが好ましい。なお、上述の連続回数の閾値は、太陽電池の特性によって応じて変更することが望ましい。発電量が３Ａ／秒以上で１０秒間連続して増加しない太陽電池を使用し、当該閾値を１０にすれば、当該充電停止を完全に回避できる。

図５は、本発明の実施の形態に係る制御装置１０による充電時電流制御の一例を示す図である。上述したように本実施の形態では、充電時において上限電流値を異常判定電流値より低く設定する。制御部１４は電流センサＣＩにより検出される電流値が、上限電流値を超えると（図５のａ１、ａ２参照）、双方向インバータ５０に出力電流の低下を指示する。また制御部１４は電流センサＣＩにより検出される電流値が、所定時間連続して異常判定電流値を超えると（図５のｂ１参照）、充電停止するよう蓄電池管理装置８０に指示する。

図６は、本発明の実施の形態に係る制御装置１０による充電時電流制御の動作を示すフローチャートである。まず操作受付部１２が入力装置９２から充電指示信号を受け付けると、制御部１４は充電制御を開始する（Ｓ１０）。なおこの充電指示信号は蓄電池管理装置８０を経由して受け付けてもよい。またユーザによる充電開始操作に起因せず、予め設定された充電スケジュールにもとづき充電制御を開始してもよい。

制御部１４は蓄電池管理装置８０に指示して、蓄電池管理装置８０に蓄電池７０の充電制御を実行させる。それとともに制御部１４は双方向インバータ５０に指示して、双方向インバータ５０に、系統電力をＡＣ−ＤＣ変換して蓄電池７０に充電させるよう制御する。その際、制御部１４は出力電流値が上限電流値になるよう双方向インバータ５０に指示する。上述したように制御部１４は、蓄電池管理装置８０から取得した蓄電池７０の温度をもとに、上述の電流値設定テーブルを参照して当該上限電流値を決定する。

制御部１４は充電制御を終了するか否か判定する（Ｓ２０）。蓄電池管理装置８０は蓄電池７０のＳＯＣ（State of. Charge）を監視しており、蓄電池管理装置８０は充電終了と判定すると制御部１４に充電終了通知を送信する。制御部１４はその充電終了通知を受信すると充電終了と判定する。

電流取得部１１は、電流センサＣＩにより検出された電流値を所定時間ごとに取得し、制御部１４に出力する（Ｓ３０）。制御部１４は、取得される電流値が上限電流値を超えるか否か判定する（Ｓ４０）。超えない場合（Ｓ４０のＮ）、ステップＳ２０に遷移する。超える場合（Ｓ４０のＹ）、制御部１４は双方向インバータ５０に出力電流を低下させるよう指示する（Ｓ５０）。制御部１４は、取得される電流値が異常判定電流値を所定期間に複数回連続して超えるか否か判定する（Ｓ６０）。超えない場合（Ｓ６０のＮ）、ステップＳ２０に遷移する。超える場合（Ｓ６０のＹ）、制御部１４は蓄電池管理装置８０に指示して、蓄電池管理装置８０に充電制御を停止させる（Ｓ７０）。

次に本実施の形態に係る制御装置１０による充電時電流制御の変形例を説明する。変形例では制御部１４は上限電流値を、温度条件以外のさらに別の条件に応じて適応的に変化させる。

変形例１では制御部１４は時間帯に応じて上限電流値を切り替える。回路自体の不具合または誤動作以外で異常電流検出の判定条件が満たされるのは、充電経路に太陽電池６０により発電された電流が流入するためである。したがって太陽電池６０が発電しない、または発電量が少ない時間帯（具体的には夜間帯）は、発電電流の流入により異常電流検出の判定条件が満たされることはない。したがってその時間帯は上限電流値を低く設定する必要がない。制御部１４はその時間帯において、上限電流値を異常判定電流値に一致させるか、少なくとも近づける。

上述の時間帯は場所、季節、天気により異なるため配電システム１００ごとに個別に設定される必要がある。ユーザにより設定されてもよい。また制御装置１０がネットワーク接続されている場合、ネットワーク上の管理サーバにアクセスして、その時間帯の設定を取得してもよい。

図７は、変形例１に係る、制御装置１０による充電時電流制御の動作を示すフローチャートである。図７のフローチャートは、図６のフローチャートにステップＳ１１、ステップＳ１２、ステップＳ１３が追加されたものである。以下、図６のフローチャートとの相違点を説明する。制御部１４は蓄電池７０への充電制御が開始された後（Ｓ１０）、現在の時刻が夜間帯であるか否か判定する（Ｓ１１）。夜間帯である場合（Ｓ１１のＹ）、制御部１４は上限電流値を高い値に設定する（Ｓ１２）。例えば、図３（ａ）に示すように異常判定電流値と同じ値に設定する。夜間帯でない場合（Ｓ１１のＮ）、制御部１４は上限電流値を低い値に設定する（Ｓ１３）。例えば、図３（ｂ）に示すように異常判定電流値より３Ａ低い値に設定する。以下、ステップＳ２０以降の処理は、図６のフローチャートと同じであるため説明を省略する。

変形例１では制御部１４は時間帯に応じて上限電流値を切り替えた。この点、太陽電池６０の出力経路に電流センサを設け、制御部１４はその電流センサにより検出される発電電流値に応じて上限電流値を切り替えてもよい。例えば、当該発電電流値が所定の設定値より高い場合、制御部１４は上限電流値を低い値に設定し、当該発電電流値が所定の設定値より低い場合、制御部１４は上限電流値を高い値に設定する。

次に変形例２について説明する。変形例２では制御部１４は、電流取得部１１により取得される電流値が異常判定電流値を超えたとき、その履歴情報を履歴保持部１６に登録する。制御部１４は、その履歴情報に時刻、温度、上限電流値、異常判定電流値を超えた期間、異常電流検出の判定条件を満たしたか否か、などを含める。

変化例２では制御部１４は、履歴保持部１６に保持される履歴情報を参照して、上限電流値を決定する。例えば、当該履歴情報を参照して、上限電流値を所定時間ごとに適応的に変化させる。より具体的には制御部１４は上限電流値の設定レンジを設定する。例えば、設定レンジの上限値は異常判定電流値に設定し、その下限値は異常判定電流値より３Ａ低い値に設定する。制御部１４は、蓄電池７０への充電開始時の上限電流値をその設定レンジの下限値に設定する。制御部１４は、充電開始後の履歴情報の参照結果をもとに上限電流値を上げていく。具体的には充電開始後から一定時間、検出される電流が異常判定電流値に到達しなければ、上限電流値を一単位上げる。

図８は、変形例２に係る、制御装置１０による充電時電流制御の動作を示すフローチャートである。図８のフローチャートは、図６のフローチャートにステップＳ１４、ステップＳ１５、ステップＳ１６、ステップＳ１７。ステップＳ５１、ステップＳ５２が追加されたものである。以下、図６のフローチャートとの相違点を説明する。制御部１４は蓄電池７０への充電制御が開始された後（Ｓ１０）、制御部１４は上限電流値を、設定レンジの下限値に設定する（Ｓ１４）。

制御部１４は、一定期間内に、電流センサＣＩにより検出される電流値が異常判定電流値に到達したか否かを判定する（Ｓ１５）。この判定処理は当該一定期間ごとに行われ、前回の判定時（初回は充電開始時）から今回の判定時までの間に、異常判定電流値に到達したか否かが判定される。当該一定期間は例えば、３０分または１時間などに設定される。当然のことながら上限電流値が低いほど、異常判定電流値に到達する可能性は低くなる。

制御部１４は、一定期間内に、異常判定電流値に到達したか否かを履歴保持部１６に保持される履歴情報を参照して特定する。ここで異常判定電流値に到達したとは、一定期間内に少なくとも一回到達することであってもよいし、複数回（例えば、２回）到達することであってもよい。

ステップＳ１５において一定期間内に、異常判定電流値に到達していない場合（Ｓ１５のＮ）、制御部１４は上限電流値を一単位アップさせ（Ｓ１７）、到達している場合（Ｓ１５のＹ）、制御部１４は上限電流値を一単位ダウンさせる（Ｓ１６）。一単位は例えば、０．５Ａであってもよい。なおこの上限電流値の変更は、設定レンジ内に限定され、上限電流値が設定レンジの上限値に到達すれば、それ以上は上げられない。同様に上限電流値が設定レンジの下限値に到達すれば、それ以上は下げられない。

以下、ステップＳ２０〜ステップＳ５０までの処理は、図６のフローチャートと同じであるため説明を省略する。制御部１４は、取得される電流値が異常判定電流値を超えるか否か判定する（Ｓ５１）。超える場合（Ｓ５１のＹ）、制御部１４はその履歴情報を履歴保持部１６に登録する（Ｓ５２）。超えない場合（Ｓ５１のＮ）、ステップＳ５２をスキップする。以下、ステップＳ６０、ステップＳ７０の処理は、図６のフローチャートと同じであるため説明を省略する。

次に変形例３について説明する。変形例３では制御部１４は、上限電流値をユーザにより入力装置９２に入力された値に設定する。それに先立ち、制御部１４はユーザによる上限電流値の入力に寄与する情報を生成し、表示制御部１３に渡す。表示制御部１３は、その情報を表示装置９４に表示させる。制御部１４はユーザによる上限電流値の入力に寄与する情報として、例えば履歴保持部１６に保持される履歴情報をもとに生成した情報を表示させる。

図９は、表示装置９４に表示される履歴情報の一例を示す図である。この履歴情報は、日単位で、その日の平均気温、最高気温、最低気温、上限電流値、異常判定電流値の超過回数、充電停止回数を含む。制御部１４は、履歴保持部１６に保持される履歴情報をもとに、これらの情報を計算または集計して生成する。ユーザはこれらの情報を参照して、上限電流値を設定または変更できる。

以上説明したように本発明の実施の形態によれば、商用電源２０と太陽電池６０の両方に接続された蓄電池７０に、安全かつ効率的に充電できる。即ち、双方向インバータ５０による出力電流調整の処理間隔内における充電電流の上昇を考慮して、制御目標とすべき上限電流値を、異常判定電流値より低く設定する。これにより、太陽電池６０の発電電流が追加されることによる異常電流検出の判定条件が満たされることを回避しつつ、できるだけ高い充電電流で充電できる。したがって充電停止を回避しながら充電時間の増加を抑制できる。

また変形例１によれば、太陽電池６０の発電状態を考慮して、上限電流値を切り替えることにより、安全性確保の要請と充電時間短縮の要請をより最適に満たすことができる。即ち、発電量が少ない状態では上限電流値を高く設定して充電時間を短縮し、発電量が多い状態では上限電流値を低く設定して、安全性を確保する。

また変形例２によれば、異常判定電流値に到達したか否かの履歴情報をもとに、上限電流値を適応的に変化させることにより、上限電流値の最適な動作点を探索できる。即ち、太陽電池６０の発電電流が追加されることによる異常電流検出の判定条件が満たされることを回避しつつ、できるだけ高い充電電流で充電する動作点を常に探索できる。

また変形例３によれば、上限電流値をユーザ設定することにより、上限電流値をより柔軟に設定できる。また履歴情報を表示してユーザに判断材料を提供することにより、ユーザによる最適な上限電流値の設定が期待できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

なお、本実施の形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。

［項目１］
商用電源が接続されたインバータと、蓄電池との間の経路を流れる電流値を取得する電流取得部と、
前記電流取得部により取得される蓄電池方向への電流値が第１電流値を超えると、前記インバータに、前記経路を流れる電流を吸収するよう指示し、前記蓄電池方向への電流値が第２電流値を所定期間に複数回連続して超えると、前記蓄電池への充電を停止する制御部と、を備え、
前記経路に、再生可能エネルギー発電装置の出力端子が接続され、
前記第１電流値は、前記第２電流値より低い値に設定されることを特徴とする制御装置。

［項目２］
前記制御部は、前記再生可能エネルギー発電装置の発電量が少ない時間帯において、前記第１電流値を、前記第２電流値に一致または近づけさせることを特徴とする項目１に記載の制御装置。

［項目３］
前記蓄電池方向への電流値が前記第２電流値を超えた履歴を保持する履歴保持部を、さらに備え、
前記制御部は、前記履歴を参照して前記第１電流値を所定時間ごとに変更することを特徴とする項目１に記載の制御装置。

［項目４］
前記制御部は、前記蓄電池への充電開始時の前記第１電流値をその設定レンジの下限値に設定し、その後の前記履歴の参照結果をもとに前記第１電流値を上げることを特徴とする項目３に記載の制御装置。

［項目５］
前記制御部は、前記第１電流値を、ユーザにより入力された値に設定することを特徴とする項目１に記載の制御装置。

［項目６］
前記制御部は、ユーザによる前記第１電流値の入力に寄与する情報を表示装置に表示させることを特徴とする項目５に記載の制御装置。

１００ 配電システム、 １０ 制御装置、 １１ 電流取得部、 １２ 操作受付部、 １３ 表示制御部、 １４ 制御部、 １５ 設定値保持部、 １６ 履歴保持部、 ２０ 商用電源、 ３０ 分電盤、 ４０ 負荷、 ４２ 第１種負荷、 ４４ 第２種負荷、 ５０ 双方向インバータ、 ６０ 太陽電池、 ７０ 蓄電池、 ８０ 蓄電池管理装置、 ９２ 入力装置、 ９４ 表示装置、 ＳＷ１ 第１スイッチ、 ＳＷ２ 第２スイッチ、 ＳＷ３ 第３スイッチ、 ＳＷ４ 第４スイッチ、 ＣＩ 電流センサ。

本発明は、太陽光発電と連携した大規模蓄電システムに利用できる。

Claims (6)

1. 商用電源が接続されたインバータと、蓄電池との間の経路を流れる電流値を取得する電流取得部と、
   前記電流取得部により取得される蓄電池方向への電流値が第１電流値を超えると、前記インバータに、前記経路を流れる電流を吸収するよう指示し、前記蓄電池方向への電流値が第２電流値を所定期間に複数回連続して超えると、前記蓄電池への充電を停止する制御部と、を備え、
   前記経路に、再生可能エネルギー発電装置の出力端子が接続され、
   前記第１電流値は、前記第２電流値より低い値に設定されることを特徴とする制御装置。
2. 前記制御部は、前記再生可能エネルギー発電装置の発電量が少ない時間帯において、前記第１電流値を、前記第２電流値に一致または近づけさせることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記蓄電池方向への電流値が前記第２電流値を超えた履歴を保持する履歴保持部を、さらに備え、
   前記制御部は、前記履歴を参照して前記第１電流値を所定時間ごとに変更することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記制御部は、前記蓄電池への充電開始時の前記第１電流値をその設定レンジの下限値に設定し、その後の前記履歴の参照結果をもとに前記第１電流値を上げることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記制御部は、前記第１電流値を、ユーザにより入力された値に設定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
6. 前記制御部は、ユーザによる前記第１電流値の入力に寄与する情報を表示装置に表示させることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。

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