JP6583782B2 - 蓄電システム、制御装置、運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、直流電力を交流電力に変換して出力する蓄電システム、制御装置、運転方法に関する。

安定した電力供給を可能にするために、蓄電池を用いた第１の蓄電回路に加えて、電気二重層コンデンサを用いた第２の蓄電回路が備えられる。外部負荷の消費電力が瞬間的に増加した場合、第２の蓄電回路から電力を供給した後に、第１の蓄電回路から電力が供給される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１１０２１０号公報

連携運転と自立運転とを切替可能な蓄電装置を複数備え、各蓄電装置の自立出力が並列接続されている蓄電システムがある。このような蓄電システムにおいて、いずれかの蓄電装置がマスタ蓄電装置として電圧制御を実行し、残りの蓄電装置がスレーブ蓄電装置として電流制御を実行する。一般的に、マスタ蓄電装置が電力の出力を開始してから、スレーブ蓄電装置が電力の出力を開始する。これは、電流制御であるスレーブ蓄電装置は重畳すべき電圧がなければ出力することができないためである。ここでは、蓄電システムが供給可能な電力以下の消費電力でありながら、各蓄電装置が供給可能な電力よりも大きな消費電力を有する負荷が蓄電システムに接続されている状況下において、マスタ蓄電装置だけが負荷に電力を供給している場合を想定する。このような場合が継続すると、当該マスタ蓄電装置は、過負荷のために停止してしまう。

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、消費電力の大きな負荷が接続されている場合であっても電力の供給を安定化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蓄電システムは、マスタ蓄電装置と、マスタ蓄電装置の出力端子と負荷とを結ぶ電路間において、マスタ蓄電装置に並列に接続されるスレーブ蓄電装置とを備える。マスタ蓄電装置は電圧制御を実行し、スレーブ蓄電装置は電流制御を実行し、スレーブ蓄電装置は、第２開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第２の準備期間を経過した後、マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になるまで待機し、マスタ蓄電装置は、第１開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第１の準備期間を経過すると、出力を開始し、スレーブ蓄電装置は、マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になった場合に、出力を開始し、第１の準備期間は、第２の準備期間よりも長く、スレーブ蓄電装置の準備処理が完了してから、マスタ蓄電装置の準備処理を完了させる。

本発明の別の態様は、制御装置である。この装置は、電圧制御を実行するマスタ蓄電装置の出力端子と負荷とを結ぶ電路間において、マスタ蓄電装置に並列に接続されるスレーブ蓄電装置に対して、電流制御を実行する制御装置であって、第２開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第２の準備期間を経過した後、マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になるまで待機し、マスタ蓄電装置が、第１開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第１の準備期間を経過して出力を開始することによって、マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になった場合に、出力を開始し、第１の準備期間は、第２の準備期間よりも長く、スレーブ蓄電装置の準備処理が完了してから、マスタ蓄電装置の準備処理を完了させる。

本発明の別の態様は、運転方法である。この方法は、マスタ蓄電装置と、マスタ蓄電装置の出力端子と負荷とを結ぶ電路間において、マスタ蓄電装置に並列に接続されるスレーブ蓄電装置とを備えるとともに、マスタ蓄電装置は電圧制御を実行し、スレーブ蓄電装置は電流制御を実行する蓄電システムにおける運転方法であって、スレーブ蓄電装置が、第２開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第２の準備期間を経過した後、マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になるまで待機するステップと、マスタ蓄電装置が、第１開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第１の準備期間を経過すると、出力を開始するステップと、スレーブ蓄電装置が、マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になった場合に、出力を開始するステップとを備える。第１の準備期間は、第２の準備期間よりも長く、スレーブ蓄電装置の準備処理が完了してから、マスタ蓄電装置の準備処理を完了させる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、またはコンピュータプログラムを記録した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、消費電力の大きな負荷が接続されている場合であっても電力の供給を安定化できる。

本発明の実施例に係る蓄電システムの構成を示す図である。 図１のスレーブ用制御部の構成を示す図である。 図３（ａ）−（ｈ）は、図１の蓄電システムにおける動作の概要を示す図である。 図４（ａ）−（ｈ）は、図１の蓄電システムにおける別の動作の概要を示す図である。 図５（ａ）−（ｈ）は、図１の蓄電システムにおけるさらに別の動作の概要を示す図である。 図１のスレーブ蓄電装置による出力の開始手順を示すフローチャートである。

本発明の実施例を具体的に説明する前に、実施例の概要を説明する。実施例は、マスタ蓄電装置とスレーブ蓄電装置が負荷に対して並列に接続される蓄電システムに関する。蓄電システムは、商用電力系統によって供給される商用電力に協調するように動作する連系運転と、商用電力系統からの商用電力の供給が停止している場合に自立的に動作する自立運転とを切りかえながら実行する。ここでは、自立運転を説明の対象とするので、連系運転の説明を省略する。例えば、連系運転には公知の技術が使用されればよい。自立運転を実行している場合、前述のごとく、マスタ蓄電装置は電圧制御を実行し、スレーブ蓄電装置は電流制御を実行するので、スレーブ蓄電装置は、マスタ蓄電装置からの電力の出力を確認してから電力の出力を開始する。

ここで、マスタ蓄電装置とスレーブ蓄電装置のそれぞれが供給可能な電力よりも大きな消費電力を有する負荷が蓄電システムに接続されている場合を想定する。なお、負荷の消費電力は、蓄電システムが供給可能な電力以下であるとする。特に、マスタ蓄電装置だけが電力の出力を開始し、スレーブ蓄電装置が電力の出力を開始していないと、マスタ蓄電装置だけが負荷に電力を供給する。このような状況が継続すると、マスタ蓄電装置の運転は、過負荷のために停止してしまう。さらに、マスタ蓄電装置の運転停止は、蓄電システムの自立運転の停止につながる。

このような状況に対応するために、本実施例に係る蓄電システムでは、マスタ蓄電装置における準備処理の完了よりも先に、スレーブ蓄電装置における準備処理が完了される。準備処理の完了とは、電力を出力する前の段階までの処理が完了したことに相当する。スレーブ蓄電装置は、準備処理を完了すると、マスタ蓄電装置からの出力電圧を監視する。マスタ蓄電装置は、スレーブ蓄電装置における準備処理の完了後に、準備処理を完了すると、電力の出力を開始する。スレーブ蓄電装置は、マスタ蓄電装置からの出力を検出すると、電力の出力を開始する。マスタ蓄電装置からの出力が検出されるまでに、スレーブ蓄電装置における準備処理が完了しているので、マスタ蓄電装置による電力の出力の開始から、マスタ蓄電装置の出力開始とほぼ同時にスレーブ蓄電装置の出力が開始可能となる。

以下では、説明を明りょうにするために、（１）蓄電システム１００の構成および通常時の動作（以下、「通常動作」という）を説明した後に、（２）蓄電システム１００において電力の出力が開始される際の動作（以下、「開始動作」という）を説明する。なお、実際には、（２）開始動作が実行された後に、（１）通常動作が実行される。

（１）構成および通常動作
図１は、本発明の実施例に係る蓄電システム１００の構成を示す。蓄電システム１００は、マスタ蓄電装置１０、スレーブ蓄電装置１２、トランス１４、負荷１６、第１電流センサ８４、第２電流センサ８６を含む。また、マスタ蓄電装置１０は、マスタ用蓄電池３０、マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２、マスタ用制御部３４を含み、スレーブ蓄電装置１２は、リレー１８、スレーブ用蓄電池４０、スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２、スレーブ用制御部４４を含む。トランス１４は、一次巻線２０、二次巻線２２を含む。

マスタ用蓄電池３０は、直列または直並列接続された複数の蓄電池セルにより構成される。蓄電池セルには、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池などが使用される。なお、マスタ用蓄電池３０として、電気二重層コンデンサが使用されてもよい。マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２は、自立運転時、つまりマスタ用蓄電池３０からの放電時、マスタ用蓄電池３０から供給される直流電力を交流電力に変換して第１出力端子３６、第２出力端子３８から出力する。本実施例では説明を省略するが、系統運転を考慮して、マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２は、双方ＤＣ−ＡＣ変換部であってもよい。マスタ用制御部３４は、マスタ用蓄電池３０、マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２を管理制御する。例えば、マスタ用制御部３４は、マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２から交流電力を出力する際の電圧値を設定する。マスタ用制御部３４での処理については、後述する。

マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２の第１出力端子３６には第１電圧線Ｌ１が接続され、第２出力端子３８には第２電圧線Ｌ２が接続される。第１電圧線Ｌ１、第２電圧線Ｌ２の２線によって２線式のマスタ交流電路７０が構成される。マスタ交流電路７０は、トランス１４を介して、３線式の自立電路７２に電気的に接続される。具体的に説明すると、マスタ交流電路７０における第１電圧線Ｌ１は、トランス１４の一次巻線２０の一端に接続され、第２電圧線Ｌ２は、一次巻線２０の他端に接続される。トランス１４は、一次巻線２０に加えて二次巻線２２も備えており、二次巻線２２の一端は、自立電路７２の第１電圧線Ｌ１１に接続され、二次巻線２２の他端は、自立電路７２の第２電圧線Ｌ１２に接続される。さらに、自立電路７２の中性点は、自立電路７２の中性線Ｌ１０に接続される。

このトランス１４は、マスタ交流電路７０からの２線式２００Ｖの交流電力を単相３線式２００／１００Ｖの交流電力に変換して自立電路７２に出力する。そのため、第１電圧線Ｌ１１と第２電圧線Ｌ１２との間の線間電圧は２００Ｖであり、第１電圧線Ｌ１１と中性線Ｌ１０との間の線間電圧は１００Ｖであり、第２電圧線Ｌ１２と中性線Ｌ１０との間の線間電圧は１００Ｖである。自立電路７２における二次巻線２２の反対側には、負荷１６が接続される。負荷１６は、任意の電気機器であるが、その消費電力は、マスタ蓄電装置１０から供給可能な電力、後述のスレーブ蓄電装置１２から供給可能な電力のそれぞれよりも大きく、かつマスタ蓄電装置１０とスレーブ蓄電装置１２によって供給可能な電力以下である。例えば、マスタ蓄電装置１０が供給可能な電力が「３ｋＷ」であり、スレーブ蓄電装置１２が供給可能な電力も「３ｋＷ」である場合、負荷１６の消費電力は、３ｋＷよりも大きく、かつ６ｋＷ以下である。

スレーブ用蓄電池４０、スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２は、マスタ用蓄電池３０、マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２と同様である。なお、スレーブ用蓄電池４０の構成はマスタ用蓄電池３０の構成と異なっていてもよい。スレーブ用制御部４４は、マスタ用制御部３４と互いに独立して構成され、スレーブ用蓄電池４０、スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２を管理制御する。例えば、スレーブ用制御部４４は、スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２から交流電力を出力する際の電流値を設定する。スレーブ用制御部４４での処理については、後述する。

スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２の第１出力端子４６には第１電圧線Ｌ２１が接続され、第２出力端子４８には第２電圧線Ｌ２２が接続される。第１電圧線Ｌ２１、第２電圧線Ｌ２２の２線によって２線式のスレーブ交流電路７４が構成される。スレーブ交流電路７４は、スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２の反対側において自立電路７２に接続される。具体的に説明すると、スレーブ交流電路７４の第１電圧線Ｌ２１は、第１接続点７６において、自立電路７２の第１電圧線Ｌ１１に接続され、スレーブ交流電路７４の第２電圧線Ｌ２２は、第２接続点７８において、自立電路７２の第２電圧線Ｌ１２に接続される。つまり、スレーブ蓄電装置１２は、自立電路７２の間において、マスタ蓄電装置１０に並列に接続される。

リレー１８は、スレーブ交流電路７４において、第１接続点７６および第２接続点７８と、スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２との間に配置される。リレー１８がオンにされることによって、スレーブ交流電路７４が導通し、リレー１８がオフにされることによってスレーブ交流電路７４が遮断される。ここで、リレー１８のオン／オフは、例えば、スレーブ用制御部４４によって制御される。なお、通常動作において、リレー１８はオンにされている。

自立運転における通常動作において、マスタ用制御部３４は、マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２に電圧制御を実行させる。ここで、マスタ用制御部３４は、マスタ蓄電装置の出力電圧が目標電圧となるようマスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２を制御する。なお、目標電圧は、商用電力系統の公称電圧に設定されており、例えば、２００Ｖである。マスタ用制御部３４は、マスタ蓄電装置の出力電圧が目標電圧と目標周波数に一致するようなＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号をマスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２に出力する。これにより、マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２は、目標電圧と目標周波数を有した交流電力を出力する。

一方、自立運転における通常動作において、スレーブ用制御部４４は、スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２に電流制御を実行させる。ここで、スレーブ用制御部４４は、スレーブ蓄電装置の出力電流が目標電流となるようスレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２を制御する。スレーブ用制御部４４が目標電流を決定するために、図１のごとく、自立電路７２の第１電圧線Ｌ１１には、第１電流センサ８４が設けられ、第２電圧線Ｌ１２には、第２電流センサ８６が設けられる。第１電流センサ８４は、第１電圧線Ｌ１１の第１負荷電流Ｉ１１を測定し、測定結果をスレーブ用制御部４４に出力する。一方、第２電流センサ８６は、第２電圧線Ｌ１２の第２負荷電流Ｉ１２を測定し、測定結果をスレーブ用制御部４４に出力する。ここで、第１負荷電流Ｉ１１、第２負荷電流Ｉ１２は、図１中の矢印の方向を正とする。なお、第１電流センサ８４、第２電流センサ８６の測定結果は、スレーブ用制御部４４がサンプリング周期毎に取得する。

図２は、スレーブ用制御部４４の構成を示す。スレーブ用制御部４４は、入力部５０、測定部５２、取得部５６、処理部５８を含む。取得部５６は、第１電流センサ８４から、第１負荷電流Ｉ１１の測定結果を取得するとともに、第２電流センサ８６から、第２負荷電流Ｉ１２の測定結果を取得する。取得部５６は、第１負荷電流Ｉ１１の測定結果と第２負荷電流Ｉ１２の測定結果とを処理部５８に出力する。処理部５８は、第１負荷電流Ｉ１１の測定結果と第２負荷電流Ｉ１２の測定結果とをもとに、負荷１６の消費電力を導出する。ここで、第１負荷電流Ｉ１１は、第１電圧線Ｌ１１および中性線Ｌ１０で構成される１００Ｖ系の負荷電流に相当し、第２負荷電流Ｉ１２は、第２電圧線Ｌ１２および中性線Ｌ１０で構成される１００Ｖ系の負荷電流に相当する。そのため、処理部５８は、（第１負荷電流Ｉ１１＋第２負荷電流Ｉ１２）×１００を計算することによって、負荷１６の消費電力を導出する。

次に、処理部５８は、負荷１６の消費電力を、スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２から出力する交流出力の電圧２００Ｖで除算することによって、換算電流を導出する。換算電流は、マスタ交流電路７０、スレーブ交流電路７４において、負荷１６の消費電力を供給可能な電流である。

（２）開始動作
開始動作は、（２−１）スレーブ蓄電装置１２の準備処理、（２−２）マスタ蓄電装置１０の準備処理および出力開始、（２−３）スレーブ蓄電装置１２の出力開始の順に実行される。ここでは、（２−１）、（２−２）、（２−３）の順に説明する。

（２−１）スレーブ蓄電装置１２の準備処理
図２における入力部５０は、スレーブ蓄電装置１２の動作を開始させるための信号（以下、「開始信号Ｓ２」という）を入力する。開始信号Ｓ２は、スレーブ蓄電装置１２に備えられたボタン（図示せず）をユーザが押し下げた場合や、スレーブ蓄電装置１２が系統運転から自立運転に切りかわった場合に、入力部５０に入力される。入力部５０が開始信号Ｓ２の入力を処理部５８に通知することによって、処理部５８は立ち上がる。処理部５８は、立ち上がると、図１のリレー１８をオフからオンに切りかえる。

また、処理部５８は、立ち上がると、カウンタ５４における内部シーケンスカウンタのカウントアップを指示する。カウンタ５４は、処理部５８からの指示を受けつけると、所定のクロックで、内部シーケンスカウンタを「０」からカウントアップする。内部シーケンスカウンタは、「２０」までカウントアップされ、「２０」を維持し続ける。なお、カウンタ５４は、処理部５８の動作が停止された場合に、内部シーケンスカウンタを「０」にリセットする。

図３（ａ）−（ｈ）は、蓄電システム１００における動作の概要を示す。図３（ａ）−（ｄ）は、マスタ蓄電装置１０の動作を示し、図３（ｅ）−（ｈ）は、スレーブ蓄電装置１２の動作を示す。図３（ｅ）は、開始信号Ｓ２を示す。入力部５０が開始信号Ｓ２を入力することは、タイミングＴ２において、開始信号Ｓ２が「ロー」状態から「ハイ」状態に切りかわることに相当する。図３（ｆ）は、内部シーケンスカウンタの値を示す。図示のごとく、タイミングＴ２より、内部シーケンスカウンタは、「０」から「２０」までカウントアップされる。図２に戻る。

測定部５２は、図１の第３接続点８０、第４接続点８２に接続される。第３接続点８０は、第１電圧線Ｌ２１における第１出力端子４６とリレー１８との間に設けられ、第４接続点８２は、第２電圧線Ｌ２２における第２出力端子４８とリレー１８との間に設けられる。測定部５２は、リレー１８がオンにされ、かつマスタ蓄電装置１０から交流電力が出力されている場合に、マスタ蓄電装置１０からの出力電圧を測定する。測定部５２は、出力電圧として、電圧の実効値を測定する。なお、測定部５２が測定を開始したタイミングにおいて、マスタ蓄電装置１０は交流電力を出力していないので、測定部５２において測定した出力電圧は「０Ｖ」に近くなる。処理部５８は、カウンタ５４における内部シーケンスカウンタが「８」になるまでの間を「第２準備期間」として、測定部５２に出力電圧の測定を実行させる。

処理部５８は、第２準備期間を経過した後も、測定部５２に出力電圧の測定を実行させるとともに、出力電圧としきい値とを比較する。しきい値は、マスタ蓄電装置１０からの交流電力の出力が確認されるように、例えば、整定値である「２００Ｖ」近くに設定される。処理部５８は、第２準備期間を経過してから、出力電圧がしきい値以上になるまでの期間を「判定期間」として管理する。図３（ｇ）は、処理部５８において管理される状態を示し、内部シーケンスカウンタ「０」から「８」までの第２準備期間につづいて、内部シーケンスカウンタ「８」以降の判定期間が配置される。

（２−２）マスタ蓄電装置１０の準備処理および出力開始
図１のマスタ蓄電装置１０のマスタ用制御部３４には、マスタ蓄電装置１０の動作を開始させるための信号（以下、「開始信号Ｓ１」という）が入力される。開始信号Ｓ１は、開始信号Ｓ２と同様に、マスタ蓄電装置１０に備えられたボタン（図示せず）をユーザが押し下げた場合や、マスタ蓄電装置１０が系統運転から自立運転に切りかわった場合に入力される。開始信号Ｓ１の入力によって、マスタ用制御部３４は立ち上がる。

また、マスタ用制御部３４は、立ち上がると、内部シーケンスカウンタのカウントアップを開始する。内部シーケンスカウンタは、所定のクロックで、「０」から「２０」までカウントアップされ、「２０」を維持し続ける。内部シーケンスカウンタは、マスタ用制御部３４の動作が停止された場合に「０」にリセットされる。さらに、マスタ用制御部３４は、内部シーケンスカウンタが「０」から「２０」までの間を「第１準備期間」として規定する。第１準備期間は、交流電力を出力するまでの待機期間といえる。

マスタ用制御部３４は、内部シーケンスカウンタが「２０」になると、つまり、第１準備期間が経過・完了すると、第１準備期間を「自立出力期間」に切りかえる。自立出力期間において、マスタ用制御部３４は、マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２にＰＷＭ信号を出力する。マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２は、ＰＷＭ信号を入力すると、交流電力の出力を開始する。そのため、自立出力期間になると、マスタ蓄電装置１０は、前述の通常動作を実行するといえる。

図３（ａ）は、開始信号Ｓ１を示す。マスタ用制御部３４が開始信号Ｓ１を入力することは、タイミングＴ１において、開始信号Ｓ１が「ロー」状態から「ハイ」状態に切りかわることに相当する。なお、ここでは、タイミングＴ１は、タイミングＴ２よりも後に到来する。これは、ユーザが、スレーブ蓄電装置１２のボタンを押し下げてから、マスタ蓄電装置１０のボタンを押し下げることに相当する。図３（ｂ）は、内部シーケンスカウンタの値を示す。図示のごとく、タイミングＴ１より、内部シーケンスカウンタは、「０」から「２０」までカウントアップされる。

図３（ｃ）は、マスタ用制御部３４において管理される状態を示し、内部シーケンスカウンタ「０」から「２０」までの第１準備期間につづいて、内部シーケンスカウンタ「２０」以降の自立出力期間が配置される。ここで、第１準備期間は第２準備期間よりも遅く開始されるとともに、第１準備期間は第２準備期間よりも長くされる。そのため、スレーブ蓄電装置１２の第２準備期間が完了してから、マスタ蓄電装置１０の第１準備期間が完了する。図３（ｄ）は、マスタ用制御部３４がマスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部３２に出力するＰＷＭ信号を示す。第１準備期間においてＰＷＭ信号は出力されないが、自立出力期間においてＰＷＭ信号は出力される。図１に戻る。このように、マスタ用制御部３４は、マスタ蓄電装置１０における準備処理、出力の開始を制御する。

（２−３）スレーブ蓄電装置１２の出力開始
図２の測定部５２は、判定期間において出力電圧を測定し続けているが、マスタ蓄電装置１０が交流電力の出力を開始することによって、処理部５８は、測定部５２において測定した出力電圧がしきい値以上になったことを検出する。処理部５８は、出力電圧がしきい値以上になったことを検出すると、判定期間を「自立出力期間」に切りかえる。自立出力期間において、処理部５８は、スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２にＰＷＭ信号を出力する。スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２は、ＰＷＭ信号を入力すると、交流電力の出力を開始する。つまり、スレーブ蓄電装置１２は、マスタ蓄電装置１０からの出力が開始してから、出力を開始する。そのため、自立出力期間になると、スレーブ蓄電装置１２は、前述の通常動作を実行するといえる。

図３（ｇ）では、判定期間につづいて自立出力期間が配置される。図３（ｈ）は、処理部５８がスレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２に出力するＰＷＭ信号を示す。第２準備期間、判定期間においてＰＷＭ信号は出力されないが、自立出力期間においてＰＷＭ信号は出力される。このように、スレーブ用制御部４４は、スレーブ蓄電装置１２における準備処理、出力の開始を制御する。

図３（ａ）−（ｈ）においては、スレーブ蓄電装置１２に開始信号Ｓ２が入力された後に、マスタ蓄電装置１０に開始信号Ｓ１が入力されている。前述のごとく、第２準備期間は第１準備期間よりも短いので、スレーブ蓄電装置１２における第２準備期間が完了した後に、マスタ蓄電装置１０における第１準備期間が完了する。さらに、マスタ蓄電装置１０が、第１準備期間が完了すると交流電力の出力を開始し、これにつづいて、スレーブ蓄電装置１２が、交流電力の出力を開始する。以下では、スレーブ蓄電装置１２に開始信号Ｓ２が入力されるタイミングＴ２と、マスタ蓄電装置１０に開始信号Ｓ１が入力されるタイミングＴ１との相対的な関係が異なる場合を説明する。

図４（ａ）−（ｈ）は、蓄電システム１００における別の動作の概要を示す。これは、スレーブ蓄電装置１２に開始信号Ｓ２が入力されるタイミングＴ２と、マスタ蓄電装置１０に開始信号Ｓ１が入力されるタイミングＴ１が同一の場合である。図４（ａ）−（ｄ）は、マスタ蓄電装置１０の動作を示し、これは、図３（ａ）−（ｄ）と同一である。図４（ｅ）−（ｈ）は、図３（ｅ）−（ｈ）と同様に、スレーブ蓄電装置１２の動作を示すが、開始信号Ｓ２が、タイミングＴ１と同一のタイミングＴ２において入力される。このようなタイミングに開始信号Ｓ２が入力されても、図４（ｇ）に示すように、第１準備期間が完了する前に、第２準備期間が完了する。これにつづく動作は、これまでと同様である。

図５（ａ）−（ｈ）は、蓄電システム１００におけるさらに別の動作の概要を示す。これは、スレーブ蓄電装置１２に開始信号Ｓ２が入力されるタイミングＴ２よりも、マスタ蓄電装置１０に開始信号Ｓ１が入力されるタイミングＴ１の方が先の場合である。図５（ａ）−（ｄ）は、マスタ蓄電装置１０の動作を示し、これは、図３（ａ）−（ｄ）と同一である。図５（ｅ）−（ｈ）は、図３（ｅ）−（ｈ）と同様に、スレーブ蓄電装置１２の動作を示すが、開始信号Ｓ２が、タイミングＴ１よりも後のタイミングＴ２において入力される。このようなタイミングに開始信号Ｓ２が入力されても、図５（ｇ）に示すように、第１準備期間が完了する前に、第２準備期間が完了する。つまり、第１準備期間と第２準備期間との差よりも短ければ、タイミングＴ１よりもタイミングＴ２が後であっても、第１準備期間が完了する前に、第２準備期間が完了する。これにつづく動作は、これまでと同様である。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

以上の構成による蓄電システム１００の動作を説明する。図６は、スレーブ蓄電装置１２による出力の開始手順を示すフローチャートである。処理部５８は、立ち上げられた後（Ｓ１０）、第２準備期間が経過しなければ（Ｓ１２のＮ）、待機する。第２準備期間が経過した場合（Ｓ１２のＹ）、出力電圧がしきい値以上でなければ（Ｓ１４のＮ）、処理部５８は待機する。出力電圧がしきい値以上である場合（Ｓ１４のＹ）、処理部５８は、スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部４２に出力を開始させる（Ｓ１６）。

本実施例によれば、スレーブ蓄電装置１２、マスタ蓄電装置１０のそれぞれの準備処理の完了につづいて、マスタ蓄電装置１０からの出力が開始された後、スレーブ蓄電装置１２からの出力が開始されるので、マスタ蓄電装置１０の出力開始とスレーブ蓄電装置１２の出力開始をほぼ同時にできる。また、マスタ蓄電装置１０の出力開始とスレーブ蓄電装置１２の出力開始をほぼ同時にできるので、負荷１６の消費電力が大きい場合であっても、マスタ蓄電装置１０だけが出力電力を出力している期間を短縮できる。また、マスタ蓄電装置１０だけが出力電力を出力している期間が短縮されるので、マスタ蓄電装置１０が動作を停止する可能性を低減できる。また、マスタ蓄電装置１０が動作を停止する可能性が低減されるので、消費電力の大きな負荷１６が接続されている場合であっても電力の供給を安定化できる。

また、第１準備期間が第２準備期間よりも長いので、スレーブ蓄電装置１２に開始信号Ｓ２が入力されるよりも、マスタ蓄電装置１０に開始信号Ｓ１が入力される場合であっても、第１準備期間の完了よりも第２準備期間を先に完了できる。また、マスタ用制御部３４とスレーブ用制御部４４とが互いに独立して構成されるので、制御を簡易にできる。

本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様の蓄電システム１００は、マスタ蓄電装置１０と、マスタ蓄電装置１０の第１出力端子３６、第２出力端子３８と負荷１６とを結ぶ自立電路７２間において、マスタ蓄電装置１０に並列に接続されるスレーブ蓄電装置１２とを備える。マスタ蓄電装置１０は電圧制御を実行し、スレーブ蓄電装置１２は電流制御を実行し、（１）スレーブ蓄電装置１２の準備処理が完了してから、（２）マスタ蓄電装置１０の準備処理が完了すると、マスタ蓄電装置１０からの出力が開始された後、（３）スレーブ蓄電装置１２からの出力が開始される。

マスタ蓄電装置１０は、立上げ後に、第１の準備期間を経過してから出力を開始し、スレーブ蓄電装置１２は、立上げ後に、第２の準備期間を経過してから、マスタ蓄電装置１０からの出力電圧がしきい値以上になった場合に、出力を開始し、第１の準備期間は、第２の準備期間よりも長い。

マスタ蓄電装置１０は、準備処理、出力の開始を制御するためのマスタ用制御部３４を備えてもよい。スレーブ蓄電装置１２は、準備処理、出力の開始を制御するためのスレーブ用制御部４４を備えてもよい。マスタ用制御部３４とスレーブ用制御部４４とは、互いに独立して構成されてもよい。

本発明の別の態様は、スレーブ用制御部４４である。この装置は、電圧制御を実行するマスタ蓄電装置１０の第１出力端子３６、第２出力端子３８と負荷１６とを結ぶ自立電路７２間において、マスタ蓄電装置１０に並列に接続されるスレーブ蓄電装置１２に対して、電流制御を実行するスレーブ用制御部４４であって、（１）本スレーブ蓄電装置１２の準備処理を完了してから、（２）マスタ蓄電装置１０の準備処理が完了すると、マスタ蓄電装置１０からの出力が開始された後、（３）本スレーブ蓄電装置１２からの出力を開始する。

本発明の別の態様は、運転方法である。この方法は、マスタ蓄電装置１０と、マスタ蓄電装置１０の第１出力端子３６、第２出力端子３８と負荷１６とを結ぶ自立電路７２間において、マスタ蓄電装置１０に並列に接続されるスレーブ蓄電装置１２とを備えるとともに、マスタ蓄電装置１０は電圧制御を実行し、スレーブ蓄電装置１２は電流制御を実行する蓄電システム１００における運転方法であって、スレーブ蓄電装置１２の準備処理を実行するステップと、スレーブ蓄電装置１２の準備処理が完了してから、マスタ蓄電装置１０の準備処理を実行するステップと、マスタ蓄電装置１０の準備処理が完了してから、マスタ蓄電装置１０からの出力を開始するステップと、マスタ蓄電装置１０からの出力が開始してから、スレーブ蓄電装置１２からの出力を開始するステップと、を備える。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合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。

本実施例において、マスタ蓄電装置１０にはマスタ用蓄電池３０が接続され、スレーブ蓄電装置１２にはスレーブ用蓄電池４０が接続される。しかしながらこれに限らず例えば、マスタ蓄電装置１０、スレーブ蓄電装置１２に、太陽電池が接続されてもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。

１０ マスタ蓄電装置、 １２ スレーブ蓄電装置、 １４ トランス、 １６ 負荷、 １８ リレー、 ２０ 一次巻線、 ２２ 二次巻線、 ３０ マスタ用蓄電池、 ３２ マスタ用ＤＣ−ＡＣ変換部、 ３４ マスタ用制御部、 ３６ 第１出力端子、 ３８ 第２出力端子、 ４０ スレーブ用蓄電池、 ４２ スレーブ用ＤＣ−ＡＣ変換部、 ４４ スレーブ用制御部（制御装置）、 ４６ 第１出力端子、 ４８ 第２出力端子、 ５０ 入力部、 ５２ 測定部、 ５４ カウンタ、 ５６ 取得部、 ５８ 処理部、 １００ 蓄電システム。

Claims (4)

1. マスタ蓄電装置と、
   前記マスタ蓄電装置の出力端子と負荷とを結ぶ電路間において、前記マスタ蓄電装置に並列に接続されるスレーブ蓄電装置とを備え、
   前記マスタ蓄電装置は電圧制御を実行し、前記スレーブ蓄電装置は電流制御を実行し、
   前記スレーブ蓄電装置は、第２開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第２の準備期間を経過した後、前記マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になるまで待機し、
   前記マスタ蓄電装置は、第１開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第１の準備期間を経過すると、出力を開始し、
   前記スレーブ蓄電装置は、前記マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になった場合に、出力を開始し、
   前記第１の準備期間は、前記第２の準備期間よりも長く、
   前記スレーブ蓄電装置の準備処理が完了してから、前記マスタ蓄電装置の準備処理を完了させることを特徴とする蓄電システム。
2. 前記マスタ蓄電装置は、マスタ用制御部を備え、
   前記スレーブ蓄電装置は、スレーブ用制御部を備え、
   前記マスタ用制御部と前記スレーブ用制御部とは、互いに独立して構成されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 電圧制御を実行するマスタ蓄電装置の出力端子と負荷とを結ぶ電路間において、前記マスタ蓄電装置に並列に接続されるスレーブ蓄電装置に対して、電流制御を実行する制御装置であって、
   第２開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第２の準備期間を経過した後、前記マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になるまで待機し、
   前記マスタ蓄電装置が、第１開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第１の準備期間を経過して出力を開始することによって、前記マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になった場合に、出力を開始し、
   前記第１の準備期間は、前記第２の準備期間よりも長く、
   前記スレーブ蓄電装置の準備処理が完了してから、前記マスタ蓄電装置の準備処理を完了させることを特徴とする制御装置。
4. マスタ蓄電装置と、前記マスタ蓄電装置の出力端子と負荷とを結ぶ電路間において、前記マスタ蓄電装置に並列に接続されるスレーブ蓄電装置とを備えるとともに、前記マスタ蓄電装置は電圧制御を実行し、前記スレーブ蓄電装置は電流制御を実行する蓄電システムにおける運転方法であって、
   前記スレーブ蓄電装置が、第２開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第２の準備期間を経過した後、前記マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になるまで待機するステップと、
   前記マスタ蓄電装置が、第１開始信号を受信して立ち上がったタイミングから、第１の準備期間を経過すると、出力を開始するステップと、
   前記スレーブ蓄電装置が、前記マスタ蓄電装置からの出力電圧がしきい値以上になった場合に、出力を開始するステップとを備え、
   前記第１の準備期間は、前記第２の準備期間よりも長く、
   前記スレーブ蓄電装置の準備処理が完了してから、前記マスタ蓄電装置の準備処理を完了させることを特徴とする運転方法。

Images