JP5927917B2 - バッテリ装置 - Google Patents

Description

本開示は、バッテリ装置に関する。

電力を発電する発電所では交流の電流が発電され、その電流は送電線を通じて送電される。交流の電流は、アダプタや電子機器の内部で直流の電流に変換されて利用される。しかし、効率面からは直流の電流をそのまま電子機器へ供給する方が望ましく、直流の電力供給についての技術開発が進められている。

近年では電力需要の高まりを受けて、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーを利用した発電が注目を浴びつつある。例えば、太陽電池により発電される電力は直流であり、その電力を一旦交流に変換してから再度直流に変換するのは非効率である。従って、今後は直流の電力供給がより一層重要になってくる。

バッテリやＡＣアダプタ等の機器に電力を供給する電源供給ブロックと、当該電源供給ブロックから電力が供給される電源消費ブロックとを、直流の１つの共通バスラインに接続した電源バスシステムが提案されている（例えば特許文献１、特許文献２）。かかる電源バスシステムにおいては直流の電流がバスラインを流れている。また、かかる電源バスシステムにおいては、各ブロックは自らがオブジェクトとして記述されており、各ブロックのオブジェクトがバスラインを介して相互に情報（状態データ）の送受信を行っている。また各ブロックのオブジェクトは、他のブロックのオブジェクトからの要求に基づいて情報（状態データ）を生成し、回答データとして送信している。そして、回答データを受信したブロックのオブジェクトは、受信した回答データの内容に基づいて電力の供給や消費を制御することができる。

特開２００１−３０６１９１号公報 特開２００８−１２３０５１号公報

従来においては、異なる規格（電圧仕様、電流容量、通信物理層、通信プロトコル等の規格）で動作する電源バスシステム間を相互接続する仕組みは存在していなかった。そのため、従来は異なる規格で動作する電源バスシステムを相互に接続することが出来なかった。異なる規格で動作する電源バスシステムを相互に接続する際には、規格の違いを考えずに容易に接続出来るようにすることが望ましく、異なる規格で動作する電源バスシステムの相互接続を容易にすることで、スケーラブルな電力システムの構築が可能になることが期待できる。

そこで、本開示は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的とするところは、複数の電力システム間を容易に相互接続することでスケーラブルな電力システムの構築が可能な、新規かつ改良されたバッテリ装置を提供することにある。

本開示によれば、電力を蓄える電力貯蔵部と、所定の規格の電力が供給される電力供給線にそれぞれ接続され、該電力供給線に供給される電力を前記電力貯蔵部の規格に合わせた電力に変換する複数の電力変換部と、前記電力変換部と一対に設けられ、前記電力変換部と前記電力貯蔵部との間で電力が出入りする複数の電力入出部と、を備える、バッテリ装置が提供される。

本開示によれば、電力貯蔵部は電力を蓄え、複数の電力変換部は、所定の規格の電力が供給される電力供給線にそれぞれ接続され、該電力供給線に供給される電力を前記電力貯蔵部の規格に合わせた電力に変換する。そして、複数の電力入出部は、電力変換部と一対に設けられ、前記電力変換部と前記電力貯蔵部との間で電力が出入りする。その結果、上記バッテリ装置は、複数の電力システム間を容易に相互接続することでケーラブルな電力システムの構築が可能となる。

以上説明したように本開示によれば、複数の電力システム間を容易に相互接続することでスケーラブルな電力システムの構築が可能な、新規かつ改良されたバッテリ装置を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１の構成例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１に含まれるセル１０の構成例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１で用いられるバッテリ装置１００ａの機能構成を示す説明図である。 本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置によるセルの接続例を示す説明図である。 本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置によるセルの接続例を示す説明図である。 本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置によるセルの接続例を示す説明図である。 セル１０とバッテリ装置１００ａとを接続した状態を示す説明図である。 本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置によるセルの接続例を示す説明図である。 本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置によるセルの接続例を示す説明図である。 各セルに設けられる電流および電圧制限のための構成例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１．本発明の一実施形態＞
［電力送配電システムの構成例］
［バッテリ装置の機能構成］
［電力送配電システムの応用例］
＜２．まとめ＞

＜１．本発明の一実施形態＞
［電力送配電システムの構成例］
まず、本開示の一実施形態に係る電力送配電システムの概略構成について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１の構成例を示す説明図である。以下、図１を用いて本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１の構成例について説明する。

図１に示したように、本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１は、セル１０、２０、３０と、バッテリ装置１００ａ、１００ｂと、含んで構成される。

本実施形態では、電力を生成する電力源、電力源が生成した電力を消費する負荷、電力源から負荷へ電力を供給する電力ライン、電力源が生成した電力を蓄える電力蓄積機能、電力源、負荷、バッテリ間の通信に用いられる通信ラインを含むものをセルと定義する。このセルは、本開示の発電ブロックの一例である。なお、通信ラインは、電力ラインとは別に設けられてもよく、電力ラインと同一のラインであってもよい。なお、電力蓄積機能は、電力を蓄積する際には負荷として、電力を供給する際には電力源として機能することになる。

本実施形態では、３つのセル１０、２０、３０を図示している。本実施形態では、この３つのセルは、電力源により異なる規格で電力が生成されるものとする。また、この３つのセルは、異なる規格で電力源、負荷、バッテリ間の通信が行われているものとする。

バッテリ装置１００ａ、１００ｂは、電力を蓄え、また蓄えた電力を負荷へ供給する。本実施形態では、バッテリ装置１００ａ、１００ｂは、異なるセル同士を接続できるようにするために、少なくとも２つの電力入出力ポートを備えているものとする。例えば、バッテリ装置１００ａは、セル１０とセル２０とを接続するために、少なくとも２つの電力入出力ポートを備えている。同様に、バッテリ装置１００ｂは、セル２０とセル３０とを接続するために、少なくとも２つの電力入出力ポートを備えている。

バッテリ装置１００ａ、１００ｂの具体的な構成例については後述するが、２組以上の電力ラインを備え、接続されるセルの物理仕様の違いを変換する機能を有する。またバッテリ装置１００ａ、１００ｂは、さらに２組以上の通信ラインを備え、接続されるセルの通信仕様の違いを吸収し、異なるセル間の通信を仲介する機能を有する。

図１では、セル１０とバッテリ装置１００ａとはバスライン２で、セル２０とバッテリ装置１００ａとはバスライン３で、セル２０とバッテリ装置１００ｂとはバスライン４で、セル３０とバッテリ装置１００ｂとはバスライン５で、それぞれ接続されている状態が図示されている。

ここで、本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１に含まれるセルの構成例について説明する。図２は、本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１に含まれるセル１０の構成例を示す説明図である。以下、図２を用いて本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１に含まれるセル１０の構成例について説明する。

図２に示したように、本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１に含まれるセル１０は、制御装置１１と、発電装置１２と、負荷１３と、バッテリ装置１４と、電力ライン１５と、通信ライン１６と、を含んで構成される。電力ライン１５と、通信ライン１６とでバスライン２を構成する。

制御装置１１は、発電装置１２、負荷１３、バッテリ装置１４に対して電力の送配電制御を実行する。制御装置１１が実行する電力の送配電制御は所定の方法に限定されるものではないが、一例を挙げると、例えば発電装置１２が発電した電力の供給タイミングを決定したり、電力供給の優先順序を決定したりする制御を実行する。制御装置１１は、発電装置１２、負荷１３、バッテリ装置１４との間で通信ライン１６を介した通信を実行することで、電力の送配電制御を実行する。制御装置１１から発電装置１２、負荷１３、バッテリ装置１４に対して電力の送配電制御を実行するために、発電装置１２、負荷１３、バッテリ装置１４は、それぞれユニークな識別情報を有する。この識別情報は、例えばＭＡＣアドレスの様にワールドユニークな情報であってもよく、ＩＰアドレスのように所定の範囲内で一意となるような情報であってもよい。

発電装置１２は、所定の仕様の電力を発生させる装置であり、例えば太陽電池、風力発電機、人力発電機等で構成されるものである。発電装置１２が発生させる電力は直流であっても交流であってもよいが、効率面からは直流の電力を発生させる方が望ましい。発電装置１２が発生させた電力は電力ライン１５を介して制御装置１１、負荷１３、バッテリ装置１４に供給される。

負荷１３は、発電装置１２が発生させた所定の仕様の電力を消費する装置である。負荷１３としては例えば一般的な電気機器で構成される。負荷１３は、発電装置１２が発生させた電力を、電力ライン１５を介して供給されることで動作する。また負荷１３は、制御装置１１との間で通信ライン１６を介した通信を実行することで、制御装置１１によって電力の送配電制御を受ける。

バッテリ装置１４は、発電装置１２が発生させた所定の仕様の電力を蓄えたり、蓄えた電力を放出したりする。バッテリ装置１４は、発電装置１２が発生させた電力を、制御装置１１の制御によって電力ライン１５を介して供給されることで蓄える。またバッテリ装置１４は、蓄えた電力を、制御装置１１の制御によって、電力ライン１５を介して供給する。

発電装置１２が発電した電力を、どの装置にどれだけの時間供給するかは、例えば制御装置１１による制御に基づいて実施されるようにしても良い。制御装置１１による制御に基づいて電力の供給が実施される際には、例えば、制御装置１１を介して、発電装置１２と、電力を使用する装置（例えば負荷１３）との間で通信ライン１６を用いた通信によりネゴシエーションを行う。そして制御装置１１は、負荷１３が希望する仕様の電力を発電装置１２から電力ライン１５へ出力するように発電装置１２および負荷１３を制御する。

図２では、通信ライン１６は、電力ライン１５とは別に設けられているように示したが、通信ライン１６の機能は電力ライン１５に設けられるようにしてもよい。また通信ライン１６は有線であってもよいが、制御装置１１と、発電装置１２、負荷１３、バッテリ装置１４との間の通信は無線であってもよい。

以上、本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１に含まれるセル１０の構成例について説明した。次に、本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１で用いられるバッテリ装置１００ａの機能構成について説明する。

［バッテリ装置の機能構成］
図３は、本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１で用いられるバッテリ装置１００ａの機能構成を示す説明図である。以下、図３を用いてバッテリ装置１００ａの機能構成について説明する。

図３に示したように、本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置１００ａは、電力変換部１１１、１１２と、電力貯蔵部１１３と、通信制御部１１４と、を含んで構成される。

電力変換部１１１は、バスライン２を介してセル１０から送られて来る電力を、電力貯蔵部１１３の物理仕様に合わせて、また、電力貯蔵部１１３からバスライン２を介してセル１０へ供給する電力を、セル１０の物理仕様に合わせて変換する。同様に、電力変換部１１２は、バスライン３を介してセル２０から送られて来る電力を、電力貯蔵部１１３の物理仕様に合わせて、また、電力貯蔵部１１３からバスライン３を介してセル２０へ供給する電力を、セル２０の物理仕様に合わせて変換する。

電力変換部１１１は、充電変換器１２１と、放電変換器１３１と、を含んで構成される。同様に、電力変換部１１２は、充電変換器１２２と、放電変換器１３２と、を含んで構成される。

充電変換器１２１は、バスライン２を介してセル１０から送られて来る電力を、電力貯蔵部１１３の物理仕様に合わせて変換する。例えば、電力貯蔵部１１３が１２Ｖの電力を蓄えるように構成されており、バスライン２を介してセル１０から送られて来る電力が４８Ｖである場合には、充電変換器１２１は、電力を４８Ｖから１２Ｖへダウンコンバートする。放電変換器１３１は、電力貯蔵部１１３からバスライン２を介してセル１０へ供給する電力を、セル１０の物理仕様に合わせて変換する。上述の例では、放電変換器１３１は、電力を１２Ｖから４８Ｖへアップコンバートする。

同様に、充電変換器１２２は、バスライン３を介してセル２０から送られて来る電力を、電力貯蔵部１１３の物理仕様に合わせて変換する。例えば、電力貯蔵部１１３が１２Ｖの電力を蓄えるように構成されており、バスライン２を介してセル１０から送られて来る電力が６０Ｖである場合には、充電変換器１２２は、電力を６０Ｖから１２Ｖへダウンコンバートする。放電変換器１３２は、電力貯蔵部１１３からバスライン３を介してセル３０へ供給する電力を、セル２０の物理仕様に合わせて変換する。上述の例では、放電変換器１３２は、電力を１２Ｖから６０Ｖへアップコンバートする。

電力貯蔵部１１３は、所定の仕様で電力を蓄える。電力貯蔵部１１３は、バスライン２、３を介してセル１０、２０から送られて来る電力を蓄えたり、セル１０、２０へバスライン２、３を介して電力を供給したりすることができる。電力貯蔵部１１３は、電力変換部１１１、１１２を介することにより、セル１０とセル２０の電力の物理仕様の違いを吸収することができる。なお、本開示においては、セル１０とセル２０の電力仕様は、同一の仕様であってもよい。同一の電力仕様のセル同士をバッテリ装置１００ａで接続することで、スケーラブルな電力システムの構築が容易に行える。

電力貯蔵部１１３は、セル１０とセル２０とを接続するために、少なくとも２つの電力入出力ポート１４１、１４２を備えている。バッテリ装置１００ａは、セル１０から見ると１つの電力貯蔵装置として認識される。同様に、バッテリ装置１００ａは、セル２０から見ても１つの電力貯蔵装置として認識される。従ってバッテリ装置１００ａは、電力貯蔵部１１３の２つの電力入出力ポート１４１、１４２は、それぞれ固有の、異なる識別情報を有する。

電力貯蔵部１１３は、制御部１５１と、バッテリ１５２と、を含んで構成される。制御部１５１は、バッテリ装置１００ａの動作を制御するものであり、セル１０、２０との間の通信によってバッテリ装置１００ａへの充電やバッテリ装置１００ａからの放電を制御する。バッテリ１５２は、電力を蓄えることができる二次電池である。

通信制御部１１４は、セル１０とセル２０との間の通信を中継するものである。セル１０とセル２０の通信プロトコルが同じものであれば、通信制御部１１４はセル１０とセル２０との間の通信をそのまま中継し、違うものであれば、通信制御部１１４はプロトコルの変換を行なって中継する。なお、本実施形態では、制御部１５１と通信制御部１１４とを別にしたが、本開示はかかる例に限定されず、制御部１５１と通信制御部１１４とを一体にしてもよい。

なお、図３では電力貯蔵部１１３への電力の供給および電力貯蔵部１１３からの電力の供給のための電力入出力ポート１４１、１４２を図示したが、電力貯蔵部１１３への電力の供給および電力貯蔵部１１３からの電力の供給は非接触給電によって行われるようにしても良い。

図３では、セル１０とセル２０との間に接続されるバッテリ装置１００ａの構成について説明したが、セル２０とセル３０との間に接続されるバッテリ装置１００ｂの構成についても同様である。以上、本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１で用いられるバッテリ装置１００ａの機能構成について説明した。次に、本開示の一実施形態に係る電力送配電システム１で用いられるバッテリ装置１００ａの動作について説明する。

［バッテリ装置の動作］
上述したように、バッテリ装置１００ａは、セル１０から見ると１つの電力貯蔵装置として認識され、セル２０から見ても１つの電力貯蔵装置として認識される。バッテリ装置１００ａがバスライン２に接続されると、セル１０の制御装置１１によって１つのアドレスが付与される。このアドレスの付与対象は電力入出力ポート１４１である。同様に、バッテリ装置１００ａがバスライン３に接続されると、セル２０の制御装置（図示せず）によって別のアドレスが付与される。このアドレスの付与対象は電力入出力ポート１４２である。

各セルは、制御装置によって、バスラインに接続されているデバイスの存在を定期的にモニタリングする機能を備える。制御装置１１は、定期的にポーリングを実行し、バスライン２にバッテリ装置１００ａが接続されたことを検出すると、バッテリ装置１００ａにアドレスを付与する。また通信制御部１１４は、セル１０の制御装置１１によってバッテリ装置１００ａにアドレスを付与されたことを検出すると、バッテリ装置１００ａがセル１０に接続されたことを認識するための情報を保持する。

そして、バスライン２からバッテリ装置１００ａが取り除かれると、制御装置１１はセル１０の要素からバッテリ装置１００ａを削除する。通信制御部１１４は、制御装置１１からのポーリング信号の不着によりバスライン２からバッテリ装置１００ａが取り除かれたことを認識できるので、その場合はバッテリ装置１００ａがセル１０に接続されたことを認識するための情報を削除してもよい。

バスライン２にバッテリ装置１００ａが接続され、セル１０の発電装置１２で発電された電力が、制御装置１１の制御によってバッテリ装置１００ａへ供給されると、バッテリ装置１００ａは、発電装置１２で発電された電力を充電変換器１２１で変換してバッテリ１５２へ蓄える。同様に、バスライン３にバッテリ装置１００ａが接続され、セル２０の発電装置（図示せず）で発電された電力が、制御装置（図示せず）の制御によってバッテリ装置１００ａへ供給されると、バッテリ装置１００ａは、発電装置（図示せず）で発電された電力を充電変換器１２２で変換してバッテリ１５２へ蓄える。

制御部１５１は、バスライン２に接続されているセル１０やバスライン３に接続されているセル２０に対し、バッテリ１５２への充電電流、充電電圧、充電量等の電力管理情報を、所定のタイミングで送信する。各セルは、制御部１５１から送信されてくる電力管理情報を制御装置で受信して、バッテリ装置１００ａの電力の供給を管理する。またバッテリ装置１００ａは、セル１０とセル２０との間の通信を中継するので、各セルは、バッテリ装置１００ａを介して接続されている互いのセルの状況を把握することができる。

例えば、セル１０は発電装置が発電する電力量に余裕があるが、セル２０は発電装置が発電する電力量に余裕が無い場合、セル１０はバッテリ装置１００ａを介してセル２０へ電力を供給することができる。すなわち、セル１０は、バッテリ装置１００ａへ送電してバッテリ装置１００ａに電力を蓄えさせる。そして、バッテリ装置１００ａは、所定量以上電力を蓄えると、セル２０へ蓄えた電力を供給する。このように、例え異なる規格で発電されているセルであっても、バッテリ装置１００ａを通じて規格を変換することができるので、バッテリ装置１００ａを介してセル間で電力を融通することができる。

本実施形態のように、セル間を接続するバッテリ装置を構成することで、複数のセルからなる電力送配電システムをスケーラブルに構築でき、発電される電力の規格やプロトコルの違いを考慮せずにセル間を接続することができる。以下において、本実施形態にかかるバッテリ装置によるセルの接続例を説明する。

図４は、本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置によるセルの接続例を示す説明図である。図４では、３つの電力層Ａ、Ｂ、Ｃがあり、それぞれの電力層にセルおよびバッテリ装置が存在している状態を示している。本実施形態では、電力層Ａ、Ｂ、Ｃの順に電力容量および電圧が大きいものと仮定する。また通信仕様や通信プロトコルも、各電力層において固有のものでもよいものと仮定する。

図４の様にセルおよびバッテリ装置が接続されていると、バッテリ装置Ａ１は、セルＡ１、セルＡ２、セルＢ２と接続されていることになる。従って、バッテリ装置Ａ１は、電力層Ａと電力層Ｂとの中継の機能を担うことになる。電力層Ａと電力層Ｂとで発電される電力の規格やプロトコルが異なっていても、バッテリ装置Ａ１が、図３に示したバッテリ装置１００ａのような構成を有することで、発電される電力の規格やプロトコルの違いを考慮せずに電力層Ａと電力層Ｂとを中継することが出来る。

バッテリ装置Ａ１は、図４に示したように、電力層Ａと電力層Ｂとを中継することができる。しかし、上述したように電力層Ａ、Ｂ、Ｃの順に電力容量および電圧が大きいものとしているので、電力層Ａと電力層Ｂは異なる電力仕様で電力が供給されていることになり、電力層Ａで使用されることを前提とする機器が電力層Ｂに接続されると不具合を起こす可能性がある。

従って、各電力層は、それぞれ固有のコネクタを物理接続手段として有するようにしてもよい。そして、バッテリ装置Ａ１は、電力層Ａに接続するためのコネクタと、電力層Ｂに接続するためのコネクタと、を備えていても良い。電力層Ａに接続するためのコネクタと、電力層Ｂに接続するためのコネクタと、を備えていることで、バッテリ装置Ａ１によって異なる電力層同士が誤って接続されることを防ぐことができる。また、同じコネクタであればその電力層で使用することができるので、電力層を意識せずに機器を接続することができる。

図４では、隣接する電力層をバッテリ装置で中継するケースを示したが、本開示はかかる例に限定されない。図５は、本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置によるセルの接続例を示す説明図である。図５では、図４と同様に３つの電力層Ａ、Ｂ、Ｃがあり、それぞれの電力層にセルおよびバッテリ装置が存在している状態を示している。本実施形態では、電力層Ａ、Ｂ、Ｃの順に電力容量および電圧が大きいものと仮定する。また通信仕様や通信プロトコルも、各電力層において固有のものでもよいものと仮定する。

図５に示したように、バッテリ装置は、電力層Ａと電力層Ｂの中継、電力層Ｂと電力層Ｃの中継の他、電力層Ａと電力層Ｃの中継の機能を担うことができる。図５に示した接続例では、セルＡ１からはバッテリ装置Ａ１およびバッテリ装置Ａ２が見え、セルＡ２からはバッテリ装置Ａ１およびバッテリ装置Ｂ２が見え、セルＡ３からはバッテリ装置Ａ２およびバッテリ装置Ｃ２が見えることになる。各セルは、見えているバッテリ装置の容量に応じて電力の供給および受給が可能である。

図６は、本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置によるセルの接続例を示す説明図である。図６では、単一の電力層に３つのセルＡ１、Ａ２、Ａ３と、２つのバッテリ装置Ａ１、Ａ２が存在している状態が図示されている。

図６に示したようにセルおよびバッテリ装置が接続されている状態において、バッテリ装置Ａ１は、セルＡ１、セルＡ２のいずれから見ても、それぞれのセルのエネルギー蓄積素子に見える。従って、それぞれのセルで決められる充電開始電圧および最低放電電圧が存在する。この電圧はエネルギー蓄積素子の物理的仕様よりも高い値であり、かつ最高充電電圧よりも低い値であるものとする。この条件を満たさない状態でバッテリ装置Ａ１を使用するとバッテリ装置Ａ１が故障するおそれがある。

バッテリ装置Ａ１の充電開始電圧は、セルＡ１とセルＡ２とで異なる値に設定することができる。例えば、セルＡ１でのバッテリ装置Ａ１の充電開始電圧をＶ_ａ１、セルＡ２でのバッテリ装置Ａ１の充電開始電圧をＶ_ａ２とする。

バッテリ装置Ａ１の充電開始電圧をＶ_ａ１の方がセルＡ２でのバッテリ装置Ａ１の充電開始電圧をＶ_ａ２よりも高い場合、すなわちＶ_ａ１＞Ｖ_ａ２である場合は、電力はセルＡ１からセルＡ２に移動していくことになる。一方、バッテリ装置Ａ１の充電開始電圧をＶ_ａ１の方がセルＡ２でのバッテリ装置Ａ１の充電開始電圧をＶ_ａ２よりも低い場合、すなわちＶ_ａ１＜Ｖ_ａ２である場合は、電力はセルＡ２からセルＡ１に移動していくことになる。すなわち、セルＡ１およびセルＡ２の総合的な電力量の大小に応じて、大きな電力系から小さな電力系へ電力を融通させることが出来る。逆に、小さな電力系の電力を大きな電力系へ集合させて、大きな電力系に余裕を持たせるような使用も可能となる。

もちろん、バッテリ装置Ａ１の充電開始電圧は、セルＡ１とセルＡ２とで同じ値に設定することもできる。バッテリ装置Ａ１の充電開始電圧は、セルＡ１とセルＡ２とで同じ値に設定することで、セルＡ１とセルＡ２とで電圧を均衡させることができる。

このような電力の融通は、セルＡ１とセルＡ２との間の通信が無くとも、予めＶ_ａ１、Ｖ_ａ２の値を適切に設定するだけで実現が可能である。もちろん、セルＡ１とセルＡ２との間で直接通信を行い、またＰＣ３００を介して、互いにダイナミックに充電開始電圧を設定するようにしてもよい。

図６に示したように、ＰＣ３００を介してセルＡ１とセルＡ２の設定を変更する際には、あくまで充電開始電圧Ｖ_ａ１、Ｖ_ａ２の値だけを設定可能にし、その他の情報はＰＣ３００からは設定できないようにしても良い。充電開始電圧Ｖ_ａ１、Ｖ_ａ２の値だけを設定可能にすることで、セルＡ１、セルＡ２を制御するための情報を外部から守ることが出来る。

上述したように、異なる電力仕様で電力が供給される電力層Ａ、Ｂは、それぞれ固有のコネクタを物理接続手段として有するようにしてもよい。そして、異なる電力仕様で電力が供給される電力層の間にバッテリ装置を接続する際には、電力層Ａに接続するためのコネクタと、電力層Ｂに接続するためのコネクタと、を備えていても良い。

図７は、セル１０とバッテリ装置１００ａとを接続した状態を示す説明図である。セル１０とバッテリ装置１００ａとは、所定の形状を有するコネクタ４００ａ、４００ｂで接続されている。また、セル１０を構成する各装置は、バスライン２と同じくコネクタ４００ａ、４００ｂで接続されている。このように、セル１０の電力仕様に適合する装置は同一のコネクタ４００ａ、４００ｂで接続することが出来る。

一方、バッテリ装置１００ａは、別途コネクタ５００ｂを備える。このコネクタ５００ｂは、セル１０の電力仕様とは異なる電力仕様で電力が供給されるセルを含む電力層に接続するためのコネクタである。コネクタ４００ｂとコネクタ５００ｂとの間には互換性はなく、コネクタ５００ｂをコネクタ４００ａに接続することは出来ない。その逆も同様である。このように、異なる電力仕様で電力が供給される電力層間ではコネクタに互換性を持たせないようにすることで、使用できない規格の電力がセルに供給されることを防ぎ、セルの内部の装置の故障等のトラブルを防ぐことができる。

これらのコネクタは、双方向に電力伝送ができる構造である。特にバッテリ装置１００ａに設けられるコネクタ４００ｂに関しては双方向に電力伝送を可能としておく。一方、発電装置や負荷については一方向の電力伝送が出来る構造のものであっても良い。ここでいう双方向とは、コネクタを抜いた状態では電極が絶縁物でカバーされ、電極間ショートが防げるもの、または、コネクタに半導体スイッチが併用される場合には、この半導体スイッチが双方向動作可能なもの、を意味する。

［電力送配電システムの応用例］
複数の電力層が存在する場合に、ある電力層は、最大電力、最大電圧が一般的に想定される安全範囲内であるようにしてもよい。図７で示した例では、セル１０で使用されるコネクタ４００ａ、４００ｂはある電力層専用のものであり、このコネクタを使用する限り、セル１０の構築、設計、施行、メンテナンス等、電力を発電、送配電、消費、蓄積するにあたり、特別な資格が要求されないようにしてもよい。

一般的に安全と考えられる範囲としては、例えば電圧が最大２０Ｖであり、電流が５Ａであるような場合である。電流制限は、各セルの制御装置に用意された電流制限回路や、コネクタ内に用意したヒューズ、あるいはそれらの併用により実施されるようにしてもよい。電流制限自体は、従来からヒューズという簡易な手段が極めて一般的に使用されてきているので、これによる安全性確保に対し、技術的な用意はできている。また電圧に関しては、人間が触れて感電しないレベルである必要があり、例えば２０Ｖ以下程度ならば通常は人体への問題ない。

このような制限のもとで、一つの電力マネージメントシステム（セル）を構築すると、このセルでは最大１００Ｗの電力が扱える。しかし、このようなセルを複数用意することで、扱う総合電力には制限はない。図８は、本開示の一実施形態にかかる、セルとバッテリ装置の接続例を示す説明図である。これらのセルを図８に示すように接続することで電力の融通も可能になり、最大１００Ｗの電力を供給できる複数のセルを総合することで、大きな総合電力を、資格なしに扱うことが可能となる。

一方、ある電力層に属するセルを、さらに上位の電力層に、本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置を介して接続することもできる。図９は、本開示の一実施形態にかかる、セルとバッテリ装置の接続例を示す説明図である。例えば、電力層Ａを、構築、設計、施行、メンテナンス等、電力を発電、送配電、消費、蓄積するにあたり、特別な資格が無くても使用できるレイヤとし、電力層Ｂは資格を有するレイヤとする。電力層Ｂに関しては、例えば現在の家庭内電灯線のように専門業者が敷設し、その電力層Ｂの接続点に対して、任意の数の電力層Ａに属するセルを接続することができる。

電力層Ａに関しては、一つのセル当たり１００Ｗの電力制限があるものの、電力層Ｂから見れば、いわば１００Ｗの電力が増加した様に見え、バッテリ装置を介して、電力層Ａで発電された電力を電力層Ｂで消費することも可能である。この電力層Ａと電力層Ｂとの接続に使用するコネクタは双方向電力伝送が可能なもので、また電力量が少ないので、小型軽量ものが使用できる。もちろん、電力層Ａで発電された電力は電力層Ａの中で消費することも可能である。また、電力層Ａでネットワークを組み、電力層Ｂとの接続点を増やせば、電力層Ａと電力層Ｂとの合計電力の増加が可能である。

図１０は、各セルに設けられる電流および電圧制限のための構成例を示す説明図である。ここではセル１０に設けられる電流および電圧制限のための構成を例として図示している。図１０は、電流および電圧制限のための構成として、電流ヒューズ６０１、電圧検出用ツェナーダイオード６０２、サイリスタ６０３、抵抗６０４を示している。また図１０には、バスライン２と、バスライン２に接続される制御装置１１とを図示している。

バスライン２の電圧が定格電圧以下である場合、ツェナーダイオード６０２は完全にカットオフされており、抵抗６０４には電流は流れない。従って、サイリスタ６０３のゲート電圧は０で、サイリスタ６０３はカットオフしている状態である。バスライン２の電圧がツェナー電圧以上になると、抵抗６０４に電流が流れ始め、サイリスタ６０３のゲートに電圧が加わり、サイリスタ６０３はターンオンする。すると、電流ヒューズ６０１が過電流により切断され、バスライン２上に高電圧が発生し続けることを妨げる。電流ヒューズ６０１は、もちろん制御装置１１の過電流対策ともなる。これらの対策は、制御装置１１に存在すべき、純電子的な電流制限、電圧制限に対して、さらに保護を加えるものである。従って、できるだけ簡単な方式が望ましい。

＜２．まとめ＞
以上説明したように本開示の一実施形態によれば、異なる規格で発電されている電力を使用するセル同士を接続するためのバッテリ装置が提供される。このバッテリ装置は、セルが発電する電力を蓄えるためのバッテリと、バッテリの規格に合わせて電圧を変換する電圧変換部とを備え、上記バッテリは、セル内で電力を供給するためのバスラインに接続するための電力入出力ポートを複数備える。

異なる規格で発電されている電力を使用するセル同士を接続するためのバッテリ装置がこのような構成を有することで、異なる規格で発電されている電力を使用するセル同士を接続でき、接続したセル間での電力の融通が可能になる。

また、本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置は、異なる規格で発電されている電力層間を接続することが可能である。異なる規格で発電されている電力層間を接続することで、ある電力層から他の電力層への電力の融通が可能になる。例えば小程度の電力を発電する電力層を複数接続し、その電力層と、上位の電力層との間を、本開示の一実施形態にかかるバッテリ装置で接続することで、上位の電力層から下位の電力層へ電力を供給することが出来ると共に、小程度の電力を集約させて上位の電力層に電力を供給することも出来る。

なお、上述してきた本開示の好適な実施の形態の説明では、発電装置が発電する電力は直流であることを想定して説明してきたものであるが、上述しているように、発電装置が発電する電力は交流に限られず、直流であっても同様に上述してきた本開示の好適な実施の形態を実施できるものである。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
電力を蓄える電力貯蔵部と、
所定の規格の電力が供給される電力供給線にそれぞれ接続され、該電力供給線に供給される電力を前記電力貯蔵部の規格に合わせた電力に変換する複数の電力変換部と、
前記電力変換部と一対に設けられ、前記電力変換部と前記電力貯蔵部との間で電力が出入りする複数の電力入出部と、
を備える、バッテリ装置。
（２）
前記複数の電力変換部は、それぞれ、異なる規格の電力が供給される前記電力供給線に接続される、前記（１）に記載のバッテリ装置。
（３）
前記電力供給線に接続される装置間での通信を他の電力供給線に接続される装置間での通信に変換する通信制御部を更に備える、前記（１）または（２）に記載のバッテリ装置。
（４）
前記電力入出部は、それぞれ固有の識別情報を有する、前記（１）から（３）のいずれかに記載のバッテリ装置。
（５）
前記電力供給線へ接続するコネクタを更に備える、前記（１）から（４）のいずれかに記載のバッテリ装置。
（６）
前記コネクタは、前記電力供給線に供給される電力の規格に応じて形状が定められる、前記（５）に記載のバッテリ装置。
（７）
前記コネクタは、異なる電力の規格間では互換性を有しない、前記（５）または（６）に記載のバッテリ装置。
（８）
前記コネクタは、前記電力供給線で供給される電力の規格を超える電力が該電力供給線に生じた際に、該電力供給線からの電力を遮断する電力遮断部を備える、前記（５）から（７）のいずれかに記載のバッテリ装置。
（９）
前記電力供給線との間の電力伝送は無線で行われる、前記（１）から（８）のいずれかに記載のバッテリ装置。

１ ：電力送配電システム
１０ ：セル
１１ ：制御装置
１２ ：発電装置
１３ ：負荷
１４ ：バッテリ装置
１５ ：電力ライン
１６ ：通信ライン
２０ ：セル
３０ ：セル
１００ａ、１００ｂ ：バッテリ装置
１１１、１１２ ：電力変換部
１１３ ：電力貯蔵部
１１４ ：通信制御部
１２１、１２２ ：充電変換器
１３１、１３２ ：放電変換器
１４１、１４２ ：電力入出力ポート
１５１ ：制御部
１５２ ：バッテリ
４００ａ、４００ｂ、５００ｂ ：コネクタ
６０１ ：ヒューズ
６０１ ：電流ヒューズ
６０２ ：ツェナーダイオード
６０２ ：電圧検出用ツェナーダイオード
６０３ ：サイリスタ
６０４ ：抵抗

Claims (8)

1. 電力を蓄える電力貯蔵部と、
   所定の規格の電力が供給される電力供給線にそれぞれ接続され、該電力供給線に供給される電力を前記電力貯蔵部の規格に合わせた電力に変換する複数の電力変換部と、
   前記電力変換部と一対に設けられ、前記電力変換部と前記電力貯蔵部との間で電力が出入りする複数の電力入出部と、
   前記電力供給線に接続される装置間での通信を他の電力供給線に接続される装置間での通信に変換する通信制御部と、
   を備える、バッテリ装置。
2. 前記複数の電力変換部は、それぞれ、異なる規格の電力が供給される前記電力供給線に接続される、請求項１に記載のバッテリ装置。
3. 前記電力入出部は、それぞれ固有の識別情報を有する、請求項１に記載のバッテリ装置。
4. 前記電力供給線へ接続するコネクタを更に備える、請求項１に記載のバッテリ装置。
5. 前記コネクタは、前記電力供給線に供給される電力の規格に応じて形状が定められる、請求項４に記載のバッテリ装置。
6. 前記コネクタは、異なる電力の規格間では互換性を有しない、請求項５に記載のバッテリ装置。
7. 前記コネクタは、前記電力供給線で供給される電力の規格を超える電力が該電力供給線に生じた際に、該電力供給線からの電力を遮断する電力遮断部を備える、請求項４に記載のバッテリ装置。
8. 前記電力供給線との間の電力伝送は無線で行われる、請求項１に記載のバッテリ装置。

Images