JP7138440B2 - アクティブインバーター蓄電装置、及びアクティブインバーターシステム - Google Patents

Description

本発明は、宅内配電網に設置される蓄電装置、及び蓄電システムに関する。

近年、インターネットの急速な普及に伴いネットワーク関連機器の開発は日進月歩の勢いであり、インターネットとの親和性が高く気軽に扱える電化製品の市場投入により、一般家庭においても高度なネットワーク環境を構築しやすい状況が整いつつある。

また、日常生活を豊かにする電化製品は、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）技術等の更なる高度な技術を融合させ付加価値の高い製品として益々需要が高まっており、より快適な生活のためにＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）への期待も伴い電気の需要も高くなっている。

他方、環境問題よりも経済発展に注力した新興国や発展途上国を中心としたＣＯ２排出量の増加に伴う地球温暖化の懸念や、世界的な気象変動による大規模災害の発生等、商用電力を供給する電気事業者だけでは解決できない安定的な電力の供給を阻害する要因も増加している。

需要者においても快適な生活を永続的に維持できるよう地球環境への関心が高まっており、商用電力の安定供給に寄与すべく省エネルギーを実践したり、商用電力の供給が停止するような不測の事態が発生しても従来の生活スタイルを最低限でも維持したいという意識が行動として顕在化しつつある。

このような状況下では、電気を効率よく使用したり発電するための技術開発も急速に進んでおり、例えば、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）のような機器により宅内の電気使用量を抑制したり、太陽光発電装置により商用電力の消費を抑制する動きが一般家庭においても活発となっている。

また、蓄電池を用いて停電時の補助電力とする技術は古くから提案されているものの、蓄電池の性能や価格面、大がかりな工事の必要性等の問題から一般に普及する程度の実用性が乏しかったところ、例えば、特許文献１に係る技術が開示されている。

本技術によれば、宅内配電網に充放電可能な蓄電装置を設置し、停電時の宅内給電や変動する電気使用量に応じたピークシフト処理を行なうもので、宅内コンセントに接続された蓄電装置の充放電を、配電盤の上流側に配設された逆潮監視装置により制御することで、停電時でも宅内配電網に電力を供給でき、ピークシフト処理も可能とする電力制御システムとしている。

国際公開第ＷＯ２０１４／１４８０５４号

確かに特許文献１に記載の技術によれば、逆潮監視装置を設置し蓄電装置を宅内コンセントに接続すれば電力制御システムを容易に構築でき、また、ピークシフトの際には蓄電池からの放電によりピークカットを実現でき、しかも、蓄電池を停電時の補助電源として容易に利用できる点で優れている。

しかしながら、本技術を一般家庭で主流となっている単相三線式の配電方式に適用したとすると、電力の位相を同期させやすいＬ１－Ｎ間またはＬ２－Ｎ間の各々の１００Ｖ系統しか対応できず、エアコンや電気調理器等で使用されるＬ１－Ｌ２間の２００Ｖ系統への電力の供給が不可能であることから単相三線式の配電方式に完全対応できないという問題を有している。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、単相三線式の配電方式下において、宅内コンセントに着脱自在で宅内配電網から充電し、宅内配電網に放電可能とするアクティブインバーター蓄電装置、及びアクティブインバーター蓄電装置を備えたアクティブインバーターシステムを提供することにある。

以上のような目的を達成するために、本発明は以下の技術を提供する。

請求項１に係る発明では、商用電力が供給されている宅内配電網の宅内のＬ１－Ｎ間及びＬ２－Ｎ間に配設された宅内コンセントに接続されるアクティブインバーター蓄電装置と、前記アクティブインバーター蓄電装置よりも上流に設置され、電力の逆潮流と前記アクティブインバーター蓄電装置の充放電を管理制御する単相三線式の配電方式下において稼動する管理装置と、からなるアクティブインバーターシステムであって、
前記管理装置は、商用電力のＬ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間及びＬ１－Ｌ２間の電力を検知して監視する電力監視部と、当該３系統の電力を制御する管理電力制御部と、宅内及び外部との通信を行う管理通信部と、で構成したアクティブインバーター蓄電装置を備えたアクティブインバーターシステムにおいて、
前記電力監視部は、前記宅内コンセントに接続された前記アクティブインバーター蓄電装置の放電容量情報と電池残量情報、及び前記宅内コンセントに接続された家電製品の負荷器機の負荷容量情報を前記管理通信部を介して取得するよう構成してなり、
前記管理装置は、Ｌ１－Ｎ間またはＬ２－Ｎ間の何れか一方のみに電力が供給されている前記宅内配電網において、前記電力監視部が取得する前記アクティブインバーター蓄電装置の前記放電容量情報と前記電池残量情報に基づいて前記管理電力制御部により放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置を算出すると共に、前記管理通信部を介して取得したピークシフト情報に基づく放電の開始時間または／及び予め前記管理電力制御部に設定された放電の開始時間に、前記管理通信部を介して放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置に無線通信により前記電力監視部が作成した前記Ｌ１－Ｎ間の電力の位相または／及びＬ２－Ｎ間の電力の位相、もしくはＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間との電力の位相を示すゼロクロス点情報を含む放電の開始情報を一斉に送信することで放電可能なアクティブインバーター蓄電装置から前記宅内配電網への放電を同時に開始させ、しかも、前記管理通信部を介して取得した前記ピークシフト情報に基づく放電の終了時間または／及び予め前記管理電力制御部に設定された放電の終了時間に、放電中の前記アクティブインバーター蓄電装置に放電の停止情報を送信することで前記アクティブインバーター蓄電装置から宅内配電網への電力の供給を停止するよう構成したことを特徴とする。

請求項２に係る発明では、前記電力監視部は、電力の位相を検出して電力の位相を示すゼロクロス点情報を作成する管理側ゼロクロス回路を備えたことを特徴とする。

請求項３に係る発明では、前記管理装置は、前記商用電力が供給されている前記宅内配電網において、前記電力監視部が取得する前記アクティブインバーター蓄電装置の前記放電容量情報と前記電池残量情報に基づいて前記管理電力制御部により放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置を算出すると共に、前記管理通信部を介して取得したピークシフト情報に基づく放電の開始・終了時間または／及び予め前記管理電力制御部に設定された放電の開始・終了時間に、前記管理通信部を介して放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置に送信することで放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置から前記宅内配電網への放電を開始・終了させるよう構成したことを特徴とする。

請求項４に係る発明では、前記電力監視部は、停電を検知して前記管理電力制御部に通知すると共に、前記管理電力制御部は、前記商用電力の前記３系統への電力の供給を遮断し、前記管理通信部から前記アクティブインバータ蓄電装置に放電の停止情報を送信することで宅内配線網への電力の供給を停止するように構成したことを特徴とする。

請求項５に係る発明では、放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置から前記宅内配電網への放電を同時に開始させるよう構成したことを特徴とする

請求項６に係る発明では、前記電力監視部は、復電を検知して前記管理電力制御部に通知すると共に、前記管理電力制御部は、前記管理通信部を介して放電中の前記アクティブインバーター蓄電装置に放電の停止情報を送信することで宅内配電網への電力の供給を停止した後、前記商用電力の前記３系統への電力の供給を開始するよう構成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、少なくとも、電力が流れていない電力系統の異なるＬ１－Ｎ間またはＬ２－Ｎ間に設置された放電に最適なアクティブインバーター蓄電装置に対して無線通信によりゼロクロス点情報を含む放電の開始情報を電力線搬送通信等に比してタイムロスなく瞬時に伝えることができるので、Ｌ１－Ｎ間またはＬ２－Ｎ間の何れか一方に既に流れている電力に対して電力が流れていなかった電力系統に位相ずれなく同期させ放電することが可能となり、Ｌ１－Ｌ２間に高品質の２００Ｖ電力を給電することができる。

請求項２の発明によれば、電力監視部は、電力の位相を検出して電力の位相を示すゼロクロス点情報を作成する管理側ゼロクロス回路を備えたことより、停電時に、管理電力制御部から管理通信部を介して宅内配電網の各電力系統に設置された各アクティブインバーター蓄電装置にゼロクロス点情報を送信することで各電力系統の電力の位相を同期させることができる。

請求項３記載の発明によれば、放電に最適なアクティブインバーター蓄電装置を稼動させることができるので、商用電力の消費を効率よく抑制することができる。

請求項４記載の発明によれば、電力監視部は、停電を検知して管理電力制御部に通知すると共に、管理電力制御部は、商用電力の３系統への電力の供給を遮断し、管理通信部からアクティブインバーター蓄電装置に放電の停止情報を送信することで宅内配電網への電力の供給を停止するよう構成したことより、停電時の逆潮流を防止することができる。

請求項５は記載の発明によれば、電力系統の異なるＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間に設置された放電に最適なアクティブインバーター蓄電装置に対して放電の開始情報を電力線搬送通信等に比してタイムロスなく瞬時に伝えることができるので、Ｌ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間で同期する位相ずれのない放電を行うことが可能となり、Ｌ１－Ｌ２間に高品質の２００Ｖ電力を給電することができる。

請求項６記載の発明によれば、宅内配電網への電力の供給を停止した後、商用電力の３系統への電力の供給を開始するよう構成したことより、復電時の逆潮流を防止することができる。

本実施形態に係るアクティブインバーターシステムの概略構成を示す説明図である。 本実施形態に係るアクティブインバーター蓄電装置の説明図である。 アクティブインバーター蓄電装置の一側面を示す説明図である。 アクティブインバーター蓄電装置の一側面を示す他の説明図である。 アクティブインバーター蓄電装置の独立モード時のフローを示す説明図である。 アクティブインバーター蓄電装置の独立モード時のフローを示す他の説明図である。 本実施形態に係る管理装置の説明図である。 管理装置からアクティブインバーター蓄電装置への放電指示に関する説明図である。

本発明の実施形態に係るアクティブインバーター蓄電装置の要旨は、単相三線式の配電方式下において、宅内コンセントに着脱自在で宅内配電網から充電し、宅内配電網に放電可能とするアクティブインバーター蓄電装置であって、蓄電池と、交流電力と直流電力とを相互に変換するアクティブインバーターと、外部器機と通信を行う蓄電池通信部と、アクティブインバーター蓄電装置の動作を制御する蓄電池制御部と、を備えたことを特徴とする。すなわち、単相三線式の配電方式下において、宅内配電網への蓄電池の設置を宅内コンセントに接続するだけで実現できるアクティブインバーター蓄電装置の提供を図ろうとするものである。

また、本発明の実施形態に係るアクティブインバーターシステムの要旨は、宅内のＬ１－Ｎ間及びＬ２－Ｎ間に配設された宅内コンセントに接続されるアクティブインバーター蓄電装置と、アクティブインバーター蓄電装置よりも上流に設置され、電力の逆潮流と前記アクティブインバーター蓄電装置の充放電を管理制御する単相三線式の配電方式下において稼動する管理装置と、からなるアクティブインバーターシステムであって、管理装置は、商用電力のＬ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間及びＬ１－Ｌ２間の電力を検知して監視する電力監視部と、当該３系統の電力を制御する管理電力制御部と、宅内及び外部との通信を行う管理通信部と、で構成したことを特徴とする。すなわち、ピークシフトのアクションや、停電時・復電時の充放電をアクティブインバーター蓄電池に実行させることができ、しかも、放電時の逆潮流を監視し防止することができるアクティブインバーターシステムの提供を図ろうとするものである。

本発明に係るアクティブインバーター蓄電装置１、及びアクティブインバーターシステムＡは、単相三線式の配電方式下で使用されるものであり、図１に示すように、外部から宅内に引き込まれる商用電力Ｖは配電盤ＨでメインブレーカＭＢからＬ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間のサブブレーカＳＢ１～ＳＢ３を介して宅内に１００Ｖが送電され、Ｌ１－Ｌ２間のサブブレーカＳＢ４を介して宅内に２００Ｖが送電される。

Ｌ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間の各電力系統は宅内の複数の所定箇所まで延在し、照明器具Ｗ１～Ｗ３を点灯させたり、端部に宅内コンセントＥ１，Ｅ２を備え、アクティブインバーター蓄電装置１ａ，１ｂが有するプラグＰａ，Ｐｂを宅内コンセントＥ１，Ｅ２に接続することでアクティブインバーター蓄電装置１ａ，１ｂが宅内配電網Ｔに設置される。

なお、Ｌ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間の各電力系統の宅内コンセントＥ１，Ｅ２には、負荷器機Ｆ１，Ｆ２としてのＴＶやＰＣ等の１００Ｖの電化製品のプラグＧ１，Ｇ２も接続される。

また、Ｌ１－Ｌ２間の電力系統も宅内の複数の所定箇所まで延在し、端部に連設した宅内コンセントＪには、負荷器機Ｄとしてのエアコンや電気調理器具等の２００Ｖの電化製品のプラグＱが接続される。なお、プラグＱを用いず宅内配電網Ｔに直接接続してもよい。

このように、本発明に係るアクティブインバーター蓄電装置１は、Ｌ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間の電力系統に設置され、これら２系統に設置されたアクティブインバーター蓄電装置１からの放電によりＬ１－Ｌ２間の電力系統に高品質な２００Ｖの電力を供給しようとするものである。

また、配電盤ＨのメインブレーカＭＢと各サブブレーカＳＢ１～ＳＢ４は中継配線Ｃにより管理装置５０と接続され、管理装置５０は無線通信やＰＬＣ通信等の有線通信により各アクティブインバーター蓄電装置１ａ，１ｂと通信を行うことができる。

なお、管理装置５０は、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）との連携や管理装置５０自体にＨＥＭＳを組み込むことが望ましい。

このように、本発明に係るアクティブインバーターシステムＡは、アクティブインバーター蓄電装置１と管理装置５０により構成され、以下に説明する各状況に応じて各アクティブインバーター蓄電装置１に充放電のアクションを実行させようとするものである。

以下、本発明に係るアクティブインバーター蓄電装置１、及びアクティブインバーターシステムＡの実施形態について図面を参照しながら説明する。

[アクティブインバーター蓄電装置の実施形態]
本発明の実施形態に係るアクティブインバーター蓄電装置１は、図１、図２に示すように、単相三線式の配電方式下において、宅内コンセントＥに着脱自在で宅内配電網Ｔから充電し、宅内配電網Ｔに放電可能とするアクティブインバーター蓄電装置１であって、蓄電池５と、交流電力と直流電力とを相互に変換するアクティブインバーター４と、外部器機と通信を行う蓄電池通信部９と、アクティブインバーター蓄電装置１の動作を制御する蓄電池制御部８とで構成している。

また、アクティブインバーター蓄電装置１は、Ｌ１－Ｎ間の電力の位相または／及びＬ２－Ｎ間の電力の位相、もしくはＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間との電力の位相を同期させるための蓄電側ゼロクロス回路７を有する２系統同期・非同期部６を備えている。

更に、２系統同期・非同期部６は、電力の位相を示すゼロクロス点情報を取得するとゼロクロス点情報に基づく位相により電力を放電するよう構成している。

なお、ゼロクロス点情報とは、後述する蓄電側ゼロクロス回路７により検出された所定の位相と周波数からなる情報、または、予め記憶された情報であり、ゼロクロス点情報を取得することで所定の位相と周波数からなる交流電力を放電することができるものである。

具体的には、アクティブインバーター蓄電装置１は箱型に形成されており、アクティブインバーター蓄電装置１の側面には、図３に示すように、電源スイッチ１１、放電確認ランプ１２、通電確認ランプ１３が配設されている。電源スイッチ１１はアクティブインバーター蓄電装置１本体の電源をＯＮ／ＯＦＦするものであり、放電確認ランプ１２は自身のアクティブインバーター蓄電装置１が放電している際に点灯するＬＥＤ照明であり、通電確認ランプ１３は宅内コンセントＥにアクティブインバーター蓄電装置１のプラグＰを接続した際、接続した電力系統に既に電力が供給されていれば点灯するＬＥＤ照明である。

なお、これら電源スイッチ１１、放電確認ランプ１２、通電確認ランプ１３の詳細な構成については説明を省略する。

また、図２に示すように、宅内コンセントＥと着脱自在のプラグＰを有するアクティブインバーター蓄電装置１の内部には、制御スイッチ部３、アクティブインバーター４、蓄電池５、２系統同期・非同期部６、蓄電池制御部８、蓄電池通信部９を備えている。

制御スイッチ部３は、蓄電池制御部８からの指示により宅内配電網Ｔへの充放電を切り替えるものであり、アクティブインバーター４は、宅内配電網Ｔから入力された交流電力を蓄電池５に充電可能な直流電力に変換すると共に、蓄電池５から出力された直流電力を交流電力に変換するものである。

また、蓄電池５は、直流電力を充放電可能とする、例えばリチウムイオン蓄電池や鉛蓄電池等であり、蓄電池通信部９は、宅内配電網Ｔを構成する配線を通信線としたＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ：電力線搬送通信）や専用ケーブルを用いた有線ＬＡＮ（Ｗｉｒｅｄ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や、Ｗｉ－Ｆｉ等の無線ＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等による無線通信により外部器機としての別途のアクティブインバーター蓄電装置１や後述する管理装置５０と通信を行うものである。

蓄電池制御部８は、蓄電池通信部９を介して受信した情報に基づき、制御スイッチ部３の切り替えや、アクティブインバーター４への動作制御、蓄電池５の充放電制御を行うと共に、制御スイッチ部３の切り替え状況や、アクティブインバーター４の動作状況、蓄電池５の充放電情報や放電容量情報、電池残量情報等を取得して蓄電池通信部９を介して外部器機としての別途のアクティブインバーター蓄電装置１や後述する管理装置５０に送信するものである。

このように構成することで、アクティブインバーター蓄電装置１から宅内配電網Ｔへの放電や宅内配電網Ｔからの充電を可能としている。

また、２系統同期・非同期部６は、Ｌ１－Ｎ間の電力の位相または／及びＬ２－Ｎ間の電力の位相、もしくはＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間との電力の位相を同期させて放電させるものである。

また、２系統同期・非同期部６は、蓄電側ゼロクロス回路７を有しており、宅内配電網Ｔに既に交流電力が流れていた場合は、その交流電力の位相と周波数を蓄電側ゼロクロス回路７により検出すると共に、アクティブインバーター４を介して放出される交流電力を、検出された位相と周波数に整え制御スイッチ部３から宅内配電網Ｔに出力するものである。

更に、２系統同期・非同期部６は、停電時のように宅内配電網Ｔに交流電力が流れていない場合においても高品質の電力を放電するために所定の位相と周波数からなるゼロクロス点情報を予め有しており、ゼロクロス点情報に基づいた電力に整えてから宅内配電網Ｔに非同期で放電する。

ゼロクロス点情報は、交流電力の位相と周波数を蓄電側ゼロクロス回路７により検出される度に生成され、上書きされて記憶される。すなわち、ゼロクロス点情報は常に最新の電力の位相と周波数の状態からなる情報となるが、上書きされない別途のゼロクロス点情報を有していてもよい。

なお、本実施形態ではアクティブインバーター４と２系統同期・非同期部６を分けて説明しているが、これらの機能を統合させ１つのモジュールとしてもよい。

また、２系統同期・非同期部６は、制御スイッチ部３の開閉に関わらず、常に宅内配電網Ｔに流れる電力の位相と周波数を監視している。

また、蓄電側ゼロクロス回路７は、ゼロクロス点情報を蓄電池制御部８から蓄電池通信部９を介して他のアクティブインバーター蓄電装置１や管理装置５０に送信可能に構成している。

更に、２系統同期・非同期部６は、ゼロクロス点情報を取得するとゼロクロス点情報に基づく位相により電力を放電するよう構成しているので、他のアクティブインバーター蓄電装置１や管理装置５０からゼロクロス点情報を取得するとゼロクロス点情報に基づく放電を行うことができ、Ｌ１－Ｎ間の電力の位相または／及びＬ２－Ｎ間の電力の位相、もしくはＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間との電力の位相を容易に同期させて放電させることができる。

ここで、本実施形態に係るアクティブインバーター蓄電装置１は、後述する管理装置５０が存在しなくても単独で稼動できるよう、図４、図５に示すように独立モード１６と連携モード１７を切り替え自在とする独立／連携モードスイッチ１５を構成することもでき、負荷器機Ｆを接続するための非常用コンセント１４を備えることもできる。

この場合、独立モード１６（Ｓ１００：ＹＥＳ）では、アクティブインバーター蓄電装置１単独での稼動の他、他のアクティブインバーター蓄電装置１間での通信を伴う稼動も可能である。

また、連携モード１７（Ｓ１００：ＮＯ、Ｓ１０１）は、管理装置５０の指示の下で動作するアクティブインバーターシステムＡの稼動の際に有効となるモードであり、これについては後述する。

独立モード１６（Ｓ１００：ＹＥＳ）について具体的には、図５に示すように、宅内配電網Ｔに既に交流電力が流れていた場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、アクティブインバーター蓄電装置１をＬ１－Ｎ間やＬ２－Ｎ間の宅内コンセントＥ１，Ｅ２に接続すれば、流れている交流電力を検知して通電確認ランプ１３が点灯（Ｓ１０３）し自動的にアクティブインバーター蓄電装置１への充電が開始され（Ｓ１０４）、交流電力が流れていなければ（Ｓ１０２：ＮＯ）、特段の動作はない。

従って、管理装置５０とは無関係に予めアクティブインバーター蓄電装置１を充電しておくことができるので、停電時においても充電されたアクティブインバーター蓄電装置１の非常用コンセント１４に負荷器機Ｆ１，Ｆ２である電化製品を接続して使用することが可能となる。

更に、独立モード１６では、このようなアクティブインバーター蓄電装置１単独での稼動以外に、他のアクティブインバーター蓄電装置１間との通信により、Ｌ１－Ｎ間やＬ２－Ｎ間に設置されたアクティブインバーター蓄電装置１から放電される電力の位相と同期させることができる。

しかも、蓄電池通信部９は、アクティブインバーター蓄電装置１が外部器機としての別途のアクティブインバーター蓄電装置１に自身が放電する電力のゼロクロス点情報を無線通信により送受信可能とすることで、配線を通信線としたＰＬＣや専用配線による有線ＬＡＮに比して可及的にゼロクロス点情報を送受信することができる。

例えば、放電中のＬ２－Ｎ間に設置されたアクティブインバーター蓄電装置１ｂからゼロクロス点情報を送信し、放電していないＬ１－Ｎ間に設置された別途のアクティブインバーター蓄電装置１ａがこのゼロクロス点情報を受信してＬ２－Ｎ間に設置されたアクティブインバーター蓄電装置１ｂと同様の位相と周波数により放電することで、Ｌ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間で電力を同期させることができ、しかも、Ｌ１－Ｌ２間に高品質の２００Ｖの電力を供給することができる。

具体的には、図４に示すように、アクティブインバーター蓄電装置１は独立モード１６でのみ有効な充電／放電スイッチ１８を備え、図６に示すような動作を可能とする。

まず、アクティブインバーター蓄電装置１の独立／連携モードスイッチ１５を独立モード１６に切り替え（Ｓ１００：ＹＥＳ）、更に、充電／放電スイッチ１８を放電側２０に切り替える（Ｓ２００：ＹＥＳ）。なお、充電側１９の場合（Ｓ２００：ＮＯ）は、上述のように宅内配電網Ｔに既に交流電力が流れていれば（Ｓ１０２：ＹＥＳ）通電確認ランプ１３が点灯（Ｓ１０３）し自動的に蓄電池５への充電が開始され（Ｓ１０４）、交流電力が流れていなければ（Ｓ１０２：ＮＯ）、特段の動作はない。

放電側２０に切り替える（Ｓ２００：ＹＥＳ）と、既にＬ１－Ｎ間に電力が供給されていれば（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、通電確認ランプ１３が点灯（Ｓ２０２）し上述の通り２系統同期・非同期部６により供給電力に同期させて放電する（Ｓ２０３）と共に放電確認ランプ１２が点灯（Ｓ２０４）してゼロクロス点情報を無線通信により所定間隔で送信し続ける（Ｓ２０５）。

また、Ｌ１－Ｎ間に電力が供給されていなければ（Ｓ２０１：ＮＯ）通電確認ランプ１３は点灯せず（Ｓ２０６）、ゼロクロス点情報を無線通信により所定時間だけ送受信する（Ｓ２０７）。

更に、Ｌ１－Ｎ間に設置されたアクティブインバーター蓄電装置１ａが所定時間内にゼロクロス点情報を受信した場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、すなわち、Ｌ２－Ｎ間に設置されたアクティブインバーター蓄電装置１ｂが放電しており、それに伴うゼロクロス点情報を受信した場合は、受信したゼロクロス点情報に基づく電力の位相でＬ１－Ｎ間に設置されたアクティブインバーター蓄電池１ａからの放電を開始（Ｓ２０９）し、同時に放電確認ランプ１２が点灯する（Ｓ２１０）と共にゼロクロス点情報を無線通信により所定間隔で送信し続ける（Ｓ２１１）。

また、Ｌ１－Ｎ間に設置されたアクティブインバーター蓄電装置１ａが所定時間内にゼロクロス点情報を受信しなかった場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、すなわち、Ｌ２－Ｎ間に放電しているアクティブインバーター蓄電装置１が存在しない場合は、Ｌ１－Ｎ間に設置されたアクティブインバーター蓄電装置１ａ自身が有するゼロクロス点情報に基づいて放電を開始（Ｓ２１２）し、同時に放電確認ランプ１２が点灯（Ｓ２１３）すると共にゼロクロス点情報を無線通信により所定間隔で送信し続ける（Ｓ２１４）。

このようにしてＬ１－Ｎ間の電力の位相はＬ２－Ｎ間の電力の位相と同期させた状態で放電させることができる。

また、ゼロクロス点情報の送受信については、例えば、図４及び図６中のカッコ内（Ｓ３００）に示すように、上述した独立モード１６でのみ有効な充電／放電スイッチ１８と共に放電側２０に切り替えた際に有効な受信釦２４からなる同期スイッチ２３を備えることもできる。

これは、上述した独立モード１６の構成において、ゼロクロス点情報の無線通信による送受信を別途の受信釦２４の押下により実施しようとするものである。

このように構成することで、宅内配電網Ｔに設置されたアクティブインバーター蓄電装置１が備える充電／放電スイッチ１８を放電側２０に切り替えるだけ、または、更に受信釦２４を押下することで、他のアクティブインバーター蓄電装置１間との無線通信により、Ｌ１－Ｎ間やＬ２－Ｎ間に設置されたアクティブインバーター蓄電装置１から放電される電力の位相を正確に同期させることができ、従って、Ｌ１－Ｌ２間に高品質の２００Ｖの電力を供給することも容易となる。

以上説明したように、本実施形態に係るアクティブインバーター蓄電装置１は、単相三線式の配電方式下において、宅内コンセントＥに着脱自在で宅内配電網Ｔから充電し、宅内配電網Ｔに放電可能とするアクティブインバーター蓄電装置１であって、蓄電池５と、交流電力と直流電力とを相互に変換するアクティブインバーター４と、外部器機と通信を行う蓄電池通信部９と、アクティブインバーター蓄電装置１の動作を制御する蓄電池制御部８と、を備えたことより、宅内配電網Ｔへの蓄電装置１の設置を宅内コンセントＥに接続するだけで実現できるため、大掛かりな工事を行うことなくアクティブインバーター蓄電装置１を導入することができる。

また、Ｌ１－Ｎ間の電力の位相または／及びＬ２－Ｎ間の電力の位相、もしくはＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間との電力の位相を同期させるための蓄電側ゼロクロス回路７を有する２系統同期・非同期部６を備えたことより、単相三線の全ての電力系統に流れる電力の位相に同期させて放電させたり非同期で放電させることができるので、宅内配電網Ｔへの商用電力Ｖの通電有無に関わらず宅内配電網Ｔに１００Ｖと２００Ｖの放電を行うことができる。

また、２系統同期・非同期部６は、電力の位相を示すゼロクロス点情報を取得するとゼロクロス点情報に基づく位相により電力を放電するよう構成したことより、放電する電力の位相を既に流れている電力の位相と容易に同期させることができる。

更に、蓄電池通信部９は、アクティブインバーター蓄電装置１が外部器機としての別途のアクティブインバーター蓄電装置１に自身が放電する電力のゼロクロス点情報を無線通信により送受信可能に構成したことより、ＰＬＣに比してタイムロスなく瞬時に伝えることができるので、停電時に、放電を行なっているＬ１－Ｎ間に接続されたアクティブインバーター蓄電装置１のゼロクロス点情報を、電力系統の異なる停止中のＬ２－Ｎ間に接続されたアクティブインバーター蓄電装置１も共有して位相ずれなく同期させ放電でき、Ｌ１－Ｌ２間に高品質の２００Ｖ電力を給電することができる。

次に、本実施形態に係るアクティブインバーターシステムＡについて図面を参照しながら説明する。

[アクティブインバーターシステムの実施形態]
本発明の実施形態に係るアクティブインバーターシステムＡは、図１、図７に示すように、宅内のＬ１－Ｎ間及びＬ２－Ｎ間に配設された宅内コンセントＥに接続される上述したアクティブインバーター蓄電装置１と、アクティブインバーター蓄電装置１よりも上流に設置され、電力の逆潮流とアクティブインバーター蓄電装置１の充放電を管理制御する単相三線式の配電方式下において稼動する管理装置５０と、からなるアクティブインバーターシステムＡであって、管理装置５０は、商用電力ＶのＬ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間及びＬ１－Ｌ２間の電力を検知して監視する電力監視部５２と、当該３系統の電力を制御する管理電力制御部５４と、宅内及び外部との通信を行う管理通信部５５と、で構成している。

また、電力監視部５２は、宅内コンセントＥに接続されたアクティブインバーター蓄電装置１の放電容量情報と電池残量情報、及び宅内コンセントＥに接続された家電製品等の負荷器機Ｆの負荷容量情報を管理通信部５５を介して取得するよう構成している。

ここで、管理装置５０が宅内コンセントＥに接続されたアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆを認識する方法について例示する。

まず、アクティブインバーター蓄電装置１には、個体識別情報として各々異なる蓄電池ＩＤを有しており電力監視部５２に記憶されている。また、蓄電池ＩＤは管理装置５０から送信される蓄電池ＩＤ要求の信号を受け取ると蓄電池通信部９から管理装置５０に蓄電池ＩＤを送信する。

また、管理装置５０とアクティブインバーター蓄電装置１との通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や、Ｗｉ－Ｆｉ等の無線ＬＡＮによる無線通信により行うことができると共に、ＰＬＣや有線ＬＡＮによる通信も可能である。

負荷器機Ｆは、例えば、エコ－ネットライト（ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ）等の規格に準拠したものであれば、当初より当該規格に準じた負荷ＩＤを有しているため、管理装置５０から送信される負荷ＩＤ要求の信号を受け取ると負荷器機Ｆから管理装置５０に負荷ＩＤが送信される。

また、負荷器機Ｆ自体が当該規格に準拠したものでなくても、負荷器機ＦのプラグＧと宅内コンセントＥとの間に、当該規格に準拠したアダプターを介在させることで上述同様に扱うことができる。

また、例えば、特許第５５５５９１８号に記載のように、負荷器機ＦのプラグＧ自体に負荷ＩＤを記憶するＩＣタグを備え、宅内コンセントＥにタグリーダを備えた構成であってもよい。

なお、アクティブインバーター蓄電装置１が上述した規格等に準拠したものであったり、アダプターを介在させたり、特許文献に記載の方法を採用したり等してもよい。

また、上述した蓄電池ＩＤや負荷ＩＤに関する技術は例示であり、アクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機ＦがＭＡＣアドレスを有する機器であればこれをＩＤとして用いることができる等、本発明の要旨の範囲内において種々の変形・変更が可能である。

このように、管理装置５０は、宅内コンセントＥに接続されたアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆを個別に認識することができるので、各々の機器の情報をＩＤと紐付けされた状態で取得したり、各々の機器を個別に制御することが可能となる。

次に、本実施形態に係るアクティブインバーターシステムＡについて具体的に詳述する。

図１、図７に示すように、管理装置５０は、配電盤Ｈに内設したメインブレーカＭＢとサブブレーカＳＢ１～ＳＢ４に中継配線Ｃを介して接続されており、電力監視部５２は、商用電力ＶのＬ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間及びＬ１－Ｌ２間の電力を検知するものである。

更に、電力監視部５２は、アクティブインバーター蓄電装置１の放電容量情報と電池残量情報、及び負荷器機Ｆの負荷容量情報を管理通信部５５を介して取得することができる。

また、管理電力制御部５４は、Ｌ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間及びＬ１－Ｌ２間の３系統の電力を制御するものであり、管理通信部５５は、宅内及び外部との通信を有線又は無線により行うものである。

具体的には、電力監視部５２は、管理電力制御部５４の指示の下で宅内配電網Ｔに接続されたアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆに対して管理通信部５５を介して所定間隔でＩＤ要求信号を送信し、ＩＤ要求信号を受信したアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆは、蓄電池ＩＤや負荷ＩＤを管理装置５０に向けて送信する。

管理装置５０は、管理通信部５５を介して取得した蓄電池ＩＤや負荷ＩＤを電力監視部で記憶することで、宅内配電網Ｔに接続されたアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆを認識する。

すなわち、管理装置５０は所定間隔で常にＩＤ要求信号を送信し、そのつど蓄電池ＩＤや負荷ＩＤを受信することでアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆが宅内配電網Ｔに接続されていることを把握する。

従って、管理装置５０が認識していたアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆが宅内配電網Ｔから外されると、外されたアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆから蓄電池ＩＤや負荷ＩＤが送信されないため、外された機器を把握することができる。

この場合、電力監視部５２に記憶されていた宅内配電網Ｔから外された機器の蓄電池ＩＤや負荷ＩＤは消去される。

また、電力監視部５２は、管理電力制御部５４の指示の下で宅内配電網Ｔに接続され蓄電池ＩＤが明らかなアクティブインバーター蓄電装置１に対して管理通信部５５を介して所定間隔で放電容量情報や電池残量情報等の蓄電池情報要求信号を送信し、蓄電池情報要求信号を受信したアクティブインバーター蓄電装置１は、放電容量情報や電池残量情報等を管理装置５０に向けて送信する。

また、電力監視部５２は、管理電力制御部５４の指示の下で宅内配電網Ｔに接続され負荷ＩＤが明らかな負荷器機Ｆに対して管理通信部５５を介して所定間隔で負荷容量情報要求信号を送信し、負荷容量情報要求信号を受信した負荷器機Ｆは、負荷容量情報を管理装置５０に向けて送信する。

管理装置５０は、管理通信部５５を介して取得した蓄電池ＩＤと紐付けされた放電容量情報や電池残量情報、負荷ＩＤと紐付けされた負荷容量情報を電力監視部５２で記憶することで、宅内配電網Ｔに接続されたアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆの状況や特性を認識する。

すなわち、管理装置５０は所定間隔で常に蓄電池情報要求信号と負荷容量情報要求信号を送信し、そのつど放電容量情報や電池残量情報、負荷容量情報を受信することでアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆの最新の状況や特性を把握することができる。

なお、管理装置５０が認識していたアクティブインバーター蓄電装置１や負荷器機Ｆが宅内配電網Ｔから外されると、電力監視部５２の記憶から消去される蓄電池ＩＤや負荷ＩＤと共に放電容量情報や電池残量情報、負荷容量情報も同時に消去される。

また、本実施形態に係るアクティブインバーターシステムＡを構成する管理装置５０の電力監視部５２は、電力の位相を検出して電力の位相を示すゼロクロス点情報を作成する管理側ゼロクロス回路５３を備えている。

具体的には、管理側ゼロクロス回路５３は、電力監視部５２により検出したＬ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間の電力の位相と周波数を基に上述したアクティブインバーター蓄電装置１と同様のゼロクロス点情報を生成するものである。

また、ゼロクロス点情報は、上書きされ常に最新の電力の位相と周波数の状態からなる情報となるが、上書きされない別途のゼロクロス点情報を有していてもよい。

また、管理装置５０は、商用電力Ｖが供給されている宅内配電網Ｔにおいて、電力監視部５２が取得するアクティブインバーター蓄電装置１の放電容量情報と電池残量情報に基づいて管理電力制御部５４により放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１を算出すると共に、管理通信部５５を介して取得したピークシフト情報に基づく放電の開始・終了時間または／及び予め管理電力制御部５４に設定された放電の開始・終了時間に、管理通信部５５を介して放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１に送信することで放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１から宅内配電網Ｔへの放電を開始・終了させるよう構成している。

ここで、ピークシフト情報とは、例えば、電気を供給している電気事業者が提供するものであり、同じ供給元から電気の供給を受けている需要者が同じ時間帯に多くの電気を使用すると需要に対して供給が厳しくなるため、このような時間帯では電気料金が割高に設定され、特に工場や企業等が稼働している平日の昼間の時間帯が対象となる。

他方、工場や企業等の稼働が少ない夜間や休日では供給に対して需要が少ないため電気が余ることから、このような時間帯では電気料金が割安に設定される。

本実施形態ではピークシフト情報は電気料金が割高に設定される時間帯の情報を示し、本情報は、例えば、電気事業者のＷＥＢページ等から取得することができ、管理通信部５５によりインターネット等の通信ネットワークＮを介してピークシフト情報を取得する。

また、ピークシフト情報以外に、予め管理電力制御部５４にアクティブインバーター蓄電装置１の充放電を行う時間帯を記憶させておくこともできるので、生活パターンに応じた細かい制御を行うことができる。

従って、例えば、電気料金が割安な夜間や休日に充電された放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１を、ピークシフト情報に基づいて電気料金が割高な昼間の時間帯に宅内配電網Ｔに放電して家電製品等の負荷器機Ｆを使用すれば電気料金を低廉に抑えることができる。

具体的には、アクティブインバーター蓄電装置１の放電容量情報と電池残量情報は、有線通信または無線通信により管理通信部５５を介して電力監視部５２が取得して最新の情報に更新すると共に、これら情報は管理電力制御部５４により演算処理される。

管理電力制御部５４は、放電を予定する時間内にできるだけ長く放電するために電池残量情報を参照したり、放電容量情報と、電力監視部５２が別途取得する負荷容量情報を参照しながら逆潮流が発生する可能性も加味した上で放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１を算出する。

また、管理通信部５５は、通信ネットワークＮを介して電気事業者が提供するピークシフト情報を取得すると共に管理電力制御部５４に当該情報を送信し、管理電力制御部５４は、算出された放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１に放電を行う時間を示して管理通信部５５から対象のアクティブインバーター蓄電装置１に有線通信または無線通信により送信する。

蓄電池通信部９により放電の開始・終了時間を受信した対象のアクティブインバーター蓄電装置１は、蓄電池制御部８から所定の時間に放電を開始し終了するよう制御スイッチ部３等を制御する。

なお、宅内配電網Ｔには既に商用電力Ｖが供給されているため、２系統同期・非同期部６により、商用電力Ｖの位相と周波数を蓄電側ゼロクロス回路７により検出し、検出された位相と周波数に整えて同期させ、制御スイッチ部３から宅内配電網Ｔに電力が出力される。

また、選択されなかった放電させないアクティブインバーター蓄電装置１は充電を行うことになる。

このように、本実施形態では図８に示す放電概要７０に従ってアクティブインバーター蓄電装置１からの放電やアクティブインバーター蓄電装置１への充電が行われる。

なお、管理装置５０には、内部時計を有することが望ましく、各アクティブインバーター蓄電装置１との通信時に各アクティブインバーター蓄電装置１が有する内部時計の値を管理装置５０の値と合わせておけば、管理装置５０が有する内部時計に基づいて放電を開始させることも可能となり、以下の実施形態でも同様の構成を含むことができる。

また、本実施形態に係るアクティブインバーターシステムＡを構成する管理装置５０は、Ｌ１－Ｎ間またはＬ２－Ｎ間の何れか一方のみに電力が供給されている宅内配電網Ｔにおいて、電力監視部５２が取得するアクティブインバーター蓄電装置１の放電容量情報と電池残量情報に基づいて管理電力制御部５４により放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１を算出すると共に、管理通信部５５を介して取得したピークシフト情報に基づく放電の開始時間または／及び予め管理電力制御部５４に設定された放電の開始時間に、管理通信部５５を介して放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１に無線通信により電力監視部５２が作成したゼロクロス点情報を含む放電の開始情報を一斉に送信することで放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１から宅内配電網Ｔへの放電を同時に開始させ、しかも、管理通信部５５を介して取得したピークシフト情報に基づく放電の終了時間または／及び予め管理電力制御部５４に設定された放電の終了時間に、放電中のアクティブインバーター蓄電装置１に放電の停止情報を送信することでアクティブインバーター蓄電装置１から宅内配電網Ｔへの電力の供給を停止するよう構成している。

なお、本実施形態において宅内配電網ＴのＬ１－Ｎ間またはＬ２－Ｎ間の何れか一方のみに電力が供給されている状況とは、商用電力Ｖの供給が停止した後述する停電時に何れかの電力系統のアクティブインバーター蓄電装置１が稼動していることが想定される。

例えば、Ｌ１－Ｎ間のアクティブインバーター蓄電装置１ａは稼動しており、Ｌ２－Ｎ間のアクティブインバーター蓄電装置１ｂが稼動していなければ、Ｌ２－Ｎ間だけでなく２００Ｖが必要なＬ１－Ｌ２間にも電力が供給されていないため、Ｌ２－Ｎ間とＬ１－Ｌ２間に接続された負荷器機Ｆ２，Ｄを使用することはできない。

なお、以下の説明では、Ｌ１－Ｎ間のアクティブインバーター蓄電装置１ａは稼動しており、Ｌ２－Ｎ間のアクティブインバーター蓄電装置１ｂが稼動していない状況でＬ２－Ｎ間のアクティブインバーター蓄電装置１ｂに放電の開始と終了を動作させる例を示して説明する。

また、放電容量情報と電池残量情報の取得方法や放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１の算出方法、ピークシフト情報の取得方法については上述の説明と同様のため割愛し、異なる点についてのみ説明する。

まず、放電の開始時間と終了時間はピークシフト情報が示す時間帯であるか、予め管理電力制御部５４に記憶させた時間帯が適用され、放電の開始情報とは、ゼロクロス点情報とゼロクロス点情報に基づいて放電を行うことを指示する情報であり、当該情報は管理通信部５５から無線通信により対象のアクティブインバーター蓄電装置１ｂに一斉に送信される。

ゼロクロス点情報は、電力監視部５２により取得した放電中のＬ１－Ｎ間の電力の位相と周波数からなる情報であり、Ｌ２－Ｎ間でゼロクロス点情報に基づいて放電が行われればＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間で電力の位相を同期させることができる。

従って、放電の開始時間に放電の開始情報を無線通信により受信した対象のアクティブインバーター蓄電装置１ｂは、ゼロクロス点情報に基づいて可及的に放電を開始する。なお、Ｌ２－Ｎ間に対象となる放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１が複数存在した場合、放電の開始情報を受信した全てのアクティブインバーター蓄電装置１はゼロクロス点情報に基づいて同時に放電を開始する。

このように、放電の開始情報を無線通信により送受信することで有線通信の場合に比して瞬時に情報のやり取りを行うことができるため、取得したＬ１－Ｎ間のゼロクロス点情報を遅滞なくＬ２－Ｎ間での放電に寄与させることができ、Ｌ２－Ｎ間にもＬ１－Ｎ間の電力と同期した電力が放電され、Ｌ１－Ｌ２間には高品質な２００Ｖの交流電力を供給することができる。

また、放電の終了時間になると管理通信部５５からＬ２－Ｎ間に接続されたアクティブインバーター蓄電装置１ｂに放電の終了情報が送信され、対象のアクティブインバーター蓄電装置１は放電を停止する。

なお、放電の終了情報とは、単に対象のアクティブインバーター蓄電装置１に放電の停止を指示する情報であり、当該情報の送受信については有線通信であっても無線通信であっても構わない。

このように、本実施形態では図８に示す放電概要７１に従って無線通信によりアクティブインバーター蓄電装置１からの放電が行われる。

次に、本実施形態に係るアクティブインバーターシステムＡの停電～復電までの構成について説明を行う。

本実施形態に係るアクティブインバーターシステムＡを構成する電力監視部５２は、停電を検知して管理電力制御部５４に通知すると共に、管理電力制御部５４は、商用電力Ｖの３系統への電力の供給を遮断し、管理通信部５５からアクティブインバーター蓄電装置１に放電の停止情報を送信することで宅内配電網Ｔへの電力の供給を停止するよう構成している。

具体的には、商用電力Ｖを監視している電力監視部５２は、停電により商用電力Ｖから宅内配電網Ｔへの電力の供給が停止したことを検知し、停電したことを管理電力制御部５４に送信すると共に、管理電力制御部５４は、管理通信部５５を介して少なくともＬ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間、Ｌ１－Ｌ２間の各サブブレーカＳＢ１～ＳＢ４を遮断する。

以後、復電するまで各サブブレーカＳＢ１～ＳＢ４は遮断され、外部から宅内配電網Ｔへの意図しない電力の供給や、宅内配電網Ｔからの逆潮流の防止を図る。なお、管理電力制御部５４によりメインブレーカＭＢを遮断するよう構成してもよい。

また、管理電力制御部５４は管理通信部５５を介して宅内配電網Ｔに接続されたアクティブインバーター蓄電装置１に放電の停止情報を送信することでアクティブインバーター蓄電装置１からの放電を停止させる。

なお、管理通信部５５から送信される各サブブレーカＳＢ１～ＳＢ４の遮断とアクティブインバーター蓄電装置１への放電の停止情報の送信は有線通信であっても無線通信であっても構わない。

このように、停電時にアクティブインバーター蓄電装置１を停止させるのは、宅内配電網Ｔからの逆潮流の防止と、宅内配電網Ｔの電力をゼロとしてフラットな状態で再びアクティブインバーター蓄電装置１からの放電を開始させるためである。

また、電力の供給の無い停電時に上述のような動作を可能としているのは、図７に示すように管理装置５０が有するバックアップ蓄電池５６による。

また、各サブブレーカＳＢ１～ＳＢ４の遮断とアクティブインバーター蓄電装置１への放電の停止を電力監視部５２により確認することで以下のようにして停電中の宅内配電網Ｔにアクティブインバーター蓄電装置１から放電が開始される。

本実施形態に係るアクティブインバーターシステムＡを構成する管理装置５０は、電力の供給が停止している宅内配電網Ｔに電力の供給を開始させるために、電力監視部５２が取得するアクティブインバーター蓄電装置１の放電容量情報と電池残量情報に基づいて管理電力制御部５４により放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１を算出すると共に、管理通信部５５を介して放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１に無線通信により放電の開始情報を一斉に送信することで放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１から宅内配電網Ｔへの放電を同時に開始させるよう構成している。

なお、以下の説明では、Ｌ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間に少なくとも各１台の放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１ａ，１ｂが接続されている状況でＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間のアクティブインバーター蓄電装置１ａ，１ｂに放電を開始させる例を示して説明する。

また、放電容量情報と電池残量情報の取得方法や放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１の算出方法については上述の説明と同様のため割愛し、異なる点についてのみ説明する。

まず、管理電力制御部５４により算出された放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１ａ，１ｂに対して管理通信部５５から無線通信により放電の開始情報が一斉に送信される。なお、ここでは放電の開始情報とは、単に対象のアクティブインバーター蓄電装置１に放電を行うことを指示する情報である。

放電の開始情報を無線通信により受信した対象のアクティブインバーター蓄電装置１ａ，１ｂは、可及的に放電を開始する。なお、Ｌ１－Ｎ間やＬ２－Ｎ間に対象となる放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１が複数存在した場合、放電の開始情報を受信した全てのアクティブインバーター蓄電装置１は同時に放電を開始する。

なお、放電の開始情報を受信したアクティブインバーター蓄電装置１から放電される電力は、各アクティブインバーター蓄電装置１が備える同様のゼロクロス点情報に基づいて放電されるよう構成することが望ましい。

このように、放電の開始情報を無線通信により送受信することで有線通信の場合に比して瞬時に情報のやり取りを行うことができるため、取得した放電の開始情報を遅滞なくＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間での放電に寄与させることができ、Ｌ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間には互いに電力の位相が同期した状態で放電され、停電時であってもＬ１－Ｌ２間には高品質な２００Ｖの交流電力を供給することができる。

また、放電の開始情報は、上述のように電力監視部５２が作成したゼロクロス点情報を含むものであってもよい。

この場合、放電の開始情報を無線通信により受信した対象のアクティブインバーター蓄電装置１は、ゼロクロス点情報に基づいて可及的に放電を開始する。

このように、管理装置５０で一元化されたゼロクロス点情報を含む放電の開始情報を無線通信により送受信することで有線通信の場合に比して瞬時に情報のやり取りを行うことができ、Ｌ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間には互いに電力の位相が同期した状態で放電され、停電時であってもＬ１－Ｌ２間には高品質な２００Ｖの交流電力を供給することができる。

すなわち、本実施形態では図８に示す放電概要７２に従って無線通信によりアクティブインバーター蓄電装置１からの放電が行われる。

また、アクティブインバーター蓄電装置１の放電中に商用電力Ｖが復電した場合は、以下のようにして復電が実行される。

本実施形態に係るアクティブインバーターシステムＡを構成する電力監視部５２は、復電を検知して管理電力制御部５４に通知すると共に、管理電力制御部５４は、管理通信部５５を介して放電中のアクティブインバーター蓄電装置１に放電の停止情報を送信することで宅内配電網Ｔへの電力の供給を停止した後、商用電力Ｖの３系統への電力の供給を開始するよう構成している。

具体的には、管理電力制御部５４は管理通信部５５を介して宅内配電網Ｔに接続されたアクティブインバーター蓄電装置１に放電の停止情報を送信することで、放電中のアクティブインバーター蓄電装置１からの放電を停止させる。

なお、管理電力制御部５４によりメインブレーカＭＢを遮断するよう構成していた場合はメインブレーカＭＢも接続する。

また、商用電力Ｖを監視している電力監視部５２は、復電により商用電力Ｖからの宅内配電網Ｔへの電力の供給が開始されたことを検知し、復電したことを管理電力制御部５４に送信すると共に、管理電力制御部５４は、管理通信部５５を介して、遮断されていたＬ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間、Ｌ１－Ｌ２間の各サブブレーカＳＢ１～ＳＢ４を接続する。

なお、管理通信部５５から送信される各サブブレーカＳＢ１～ＳＢ４の接続とアクティブインバーター蓄電装置１への放電の停止情報の送信は有線通信であっても無線通信であっても構わない。

このように、復電時にアクティブインバーター蓄電装置１を停止させるのは、宅内配電網Ｔからの逆潮流の防止を図るためである。

以上説明したように、本実施形態に係るアクティブインバーターシステムＡは、宅内のＬ１－Ｎ間及びＬ２－Ｎ間に配設された宅内コンセントＥに接続されるアクティブインバーター蓄電装置１と、アクティブインバーター蓄電装置１よりも上流に設置され、電力の逆潮流とアクティブインバーター蓄電装置１の充放電を管理制御する単相三線式の配電方式下において稼動する管理装置５０と、からなるアクティブインバーターシステムＡであって、管理装置５０は、商用電力ＶのＬ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間及びＬ１－Ｌ２間の電力を検知して監視する電力監視部５２と、当該３系統の電力を制御する管理電力制御部５４と、宅内及び外部との通信を行う管理通信部５５と、で構成したことより、ピークシフトのアクションや、停電時・復電時の充放電をアクティブインバーター蓄電装置１に実行させることができ、しかも、放電時の逆潮流を監視して防止することができる。

また、電力監視部５２は、宅内コンセントＥに接続されたアクティブインバーター蓄電装置１の放電容量情報と電池残量情報、及び宅内コンセントＥに接続された家電製品等の負荷器機Ｆの負荷容量情報を管理通信部５５を介して取得するよう構成したことより、宅内配電網Ｔに接続されたアクティブインバーター蓄電装置１と負荷器機Ｆの情報を管理装置５０が認識できるので、ピークシフトや停電時・復電時に負荷器機Ｆとのバランスを考慮した最適なアクティブインバーター蓄電装置１を選択して稼動させることができる。

また、電力監視部５２は、電力の位相を検出して電力の位相を示すゼロクロス点情報を作成する管理側ゼロクロス回路５３を備えたことより、停電時に、管理電力制御部５４から管理通信部５５を介して宅内配電網Ｔの各電力系統に設置された各アクティブインバーター蓄電装置１にゼロクロス点情報を送信することで各電力系統の電力の位相を同期させることができる。

また、管理装置５０は、商用電力Ｖが供給されている宅内配電網Ｔにおいて、電力監視部５２が取得するアクティブインバーター蓄電装置１の放電容量情報と電池残量情報に基づいて管理電力制御部５４により放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１を算出すると共に、管理通信部５５を介して取得したピークシフト情報に基づく放電の開始・終了時間または／及び予め管理電力制御部５４に設定された放電の開始・終了時間に、管理通信部５５を介して放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１に送信することで放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１から宅内配電網Ｔへの放電を開始・終了させるよう構成したことより、放電に最適なアクティブインバーター蓄電装置１を稼動させることができるので、商用電力Ｖの消費を効率よく抑制することができる。

また、Ｌ１－Ｎ間またはＬ２－Ｎ間の何れか一方のみに電力が供給されている宅内配電網Ｔにおいて、電力監視部５２が取得するアクティブインバーター蓄電装置１の放電容量情報と電池残量情報に基づいて管理電力制御部５４により放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１を算出すると共に、管理通信部５５を介して取得したピークシフト情報に基づく放電の開始時間または／及び予め管理電力制御部５４に設定された放電の開始時間に、管理通信部５５を介して放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１に無線通信により電力監視部５２が作成したゼロクロス点情報を含む放電の開始情報を一斉に送信することで放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１から宅内配電網Ｔへの放電を同時に開始させ、しかも、管理通信部５５を介して取得したピークシフト情報に基づく放電の終了時間または／及び予め管理電力制御部５４に設定された放電の終了時間に、放電中のアクティブインバーター蓄電装置１に放電の停止情報を送信することでアクティブインバーター蓄電装置１から宅内配電網Ｔへの電力の供給を停止するよう構成したことより、少なくとも、電力が流れていない電力系統の異なるＬ１－Ｎ間またはＬ２－Ｎ間に設置された放電に最適なアクティブインバーター蓄電装置１に対して無線通信によりゼロクロス点情報を含む放電の開始情報を電力線搬送通信等に比してタイムロスなく瞬時に伝えることができるので、Ｌ１－Ｎ間またはＬ２－Ｎ間の何れか一方に既に流れている電力に対して電力が流れていなかった電力系統に位相ずれなく同期させ放電することが可能となり、Ｌ１－Ｌ２間に高品質の２００Ｖ電力を給電することができる。

また、電力監視部５２は、停電を検知して管理電力制御部５４に通知すると共に、管理電力制御部５４は、商用電力Ｖの３系統への電力の供給を遮断し、管理通信部５５からアクティブインバーター蓄電装置１に放電の停止情報を送信することで宅内配電網Ｔへの電力の供給を停止するよう構成したことより、停電時の逆潮流を防止することができる。

また、管理装置５０は、電力の供給が停止している宅内配電網Ｔに電力の供給を開始させるために、電力監視部５２が取得するアクティブインバーター蓄電装置１の放電容量情報と電池残量情報に基づいて管理電力制御部５４により放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１を算出すると共に、管理通信部５５を介して放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１に無線通信により放電の開始情報を一斉に送信することで放電可能なアクティブインバーター蓄電装置１から宅内配電網Ｔへの放電を同時に開始させるよう構成したことより、電力系統の異なるＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間に設置された放電に最適なアクティブインバーター蓄電装置１に対して放電の開始情報を電力線搬送通信等に比してタイムロスなく瞬時に伝えることができるので、Ｌ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間で同期する位相ずれのない放電を行うことが可能となり、Ｌ１－Ｌ２間に高品質の２００Ｖ電力を給電することができる。

更に、電力監視部５２は、復電を検知して管理電力制御部５４に通知すると共に、管理電力制御部５４は、管理通信部５５を介して放電中のアクティブインバーター蓄電装置１に放電の停止情報を送信することで宅内配電網Ｔへの電力の供給を停止した後、商用電力Ｖの３系統への電力の供給を開始するよう構成したことより、復電時の逆潮流を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

Ａ アクティブインバーターシステム
Ｅ 宅内コンセント
Ｆ 負荷器機
Ｔ 宅内配電網
１ アクティブインバーター蓄電装置
４ アクティブインバーター
５ 蓄電池
６ ２系統同期・非同期部
７ 蓄電側ゼロクロス回路
８ 蓄電池制御部
９ 蓄電池通信部
５０ 管理装置
５２ 電力監視部
５３ 管理側ゼロクロス回路
５４ 管理電力制御部
５５ 管理通信部

Claims (6)

1. 商用電力が供給されている宅内配電網の宅内のＬ１－Ｎ間及びＬ２－Ｎ間に配設された宅内コンセントに接続されるアクティブインバーター蓄電装置と、前記アクティブインバーター蓄電装置よりも上流に設置され、電力の逆潮流と前記アクティブインバーター蓄電装置の充放電を管理制御する単相三線式の配電方式下において稼動する管理装置と、からなるアクティブインバーターシステムであって、
   前記管理装置は、商用電力のＬ１－Ｎ間、Ｌ２－Ｎ間及びＬ１－Ｌ２間の電力を検知して監視する電力監視部と、当該３系統の電力を制御する管理電力制御部と、宅内及び外部との通信を行う管理通信部と、で構成したアクティブインバーター蓄電装置を備えたアクティブインバーターシステムにおいて、
   前記電力監視部は、前記宅内コンセントに接続された前記アクティブインバーター蓄電装置の放電容量情報と電池残量情報、及び前記宅内コンセントに接続された家電製品の負荷器機の負荷容量情報を前記管理通信部を介して取得するよう構成してなり、
   前記管理装置は、Ｌ１－Ｎ間またはＬ２－Ｎ間の何れか一方のみに電力が供給されている前記宅内配電網において、前記電力監視部が取得する前記アクティブインバーター蓄電装置の前記放電容量情報と前記電池残量情報に基づいて前記管理電力制御部により放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置を算出すると共に、前記管理通信部を介して取得したピークシフト情報に基づく放電の開始時間または／及び予め前記管理電力制御部に設定された放電の開始時間に、前記管理通信部を介して放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置に無線通信により前記電力監視部が作成した前記Ｌ１－Ｎ間の電力の位相または／及びＬ２－Ｎ間の電力の位相、もしくはＬ１－Ｎ間とＬ２－Ｎ間との電力の位相を示すゼロクロス点情報を含む放電の開始情報を一斉に送信することで放電可能なアクティブインバーター蓄電装置から前記宅内配電網への放電を同時に開始させ、しかも、前記管理通信部を介して取得した前記ピークシフト情報に基づく放電の終了時間または／及び予め前記管理電力制御部に設定された放電の終了時間に、放電中の前記アクティブインバーター蓄電装置に放電の停止情報を送信することで前記アクティブインバーター蓄電装置から宅内配電網への電力の供給を停止するよう構成したことを特徴とするアクティブインバーターシステム。
2. 前記電力監視部は、電力の位相を検出して電力の位相を示すゼロクロス点情報を作成する管理側ゼロクロス回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のアクティブインバーターシステム。
3. 前記管理装置は、前記商用電力が供給されている前記宅内配電網において、前記電力監視部が取得する前記アクティブインバーター蓄電装置の前記放電容量情報と前記電池残量情報に基づいて前記管理電力制御部により放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置を算出すると共に、前記管理通信部を介して取得したピークシフト情報に基づく放電の開始・終了時間または／及び予め前記管理電力制御部に設定された放電の開始・終了時間に、前記管理通信部を介して放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置に送信することで放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置から前記宅内配電網への放電を開始・終了させるよう構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のアクティブインバーターシステム。
4. 前記電力監視部は、停電を検知して前記管理電力制御部に通知すると共に、前記管理電力制御部は、前記商用電力の前記３系統への電力の供給を遮断し、前記管理通信部から前記アクティブインバーター蓄電装置に放電の停止情報を送信することで宅内配電網への電力の供給を停止するよう構成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のアクティブインバーターシステム。
5. 前記管理装置は、電力の供給が停止している宅内配電網に電力の供給を開始させるために、前記電力監視部が取得する前記アクティブインバーター蓄電装置の前記放電容量情報と前記電池残量情報に基づいて前記管理電力制御部により放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置を算出すると共に、前記管理通信部を介して放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置に無線通信により放電の開始情報を一斉に送信することで放電可能な前記アクティブインバーター蓄電装置から前記宅内配電網への放電を同時に開始させるよう構成したことを特徴とする請求項１乃４の何れか１項に記載のアクティブインバーターシステム。
6. 前記電力監視部は、復電を検知して前記管理電力制御部に通知すると共に、前記管理電力制御部は、前記管理通信部を介して放電中の前記アクティブインバーター蓄電装置に放電の停止情報を送信することで宅内配電網への電力の供給を停止した後、前記商用電力の前記３系統への電力の供給を開始するよう構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のアクティブインバーターシステム。

Images