JP7341081B2 - 電源ユニット及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電源ユニット及び制御方法に関する。

従来、電源ユニット及びインバータを有する可搬型の非常用電源が知られている。非常用電源は、直流電力のインタフェースを有しており、インタフェースから入力される直流電力によって電源ユニットを充電する（例えば、特許文献１）。

特開２０１６－２２０５１７号公報

しかしながら、上述した非常用電源については、あくまでも非常時に単体で用いる利用シーンが想定されているに過ぎず、非常時以外の通常時の利用シーンが想定されていない。従って、通常時において非常用電源が使用されることがなく、電源の利用シーンが限られている。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、電源の利用シーンを拡大することを可能とする電源ユニット及び制御方法を提供することを目的とする。

第１の特徴に係る電源ユニットは、電力変換装置を有する連結装置に対して着脱可能である。前記電源ユニットは、蓄電装置を少なくとも含む分散電源と、前記分散電源から出力される直流電力を前記電力変換装置に出力するための第１電力インタフェースと、前記分散電源から出力される直流電力を交流電力に変換する第１個別変換器と、前記第１個別変換器から出力される交流電力を出力するための第２電力インタフェースと、交流電力が入力される第３電力インタフェースと、前記電源ユニットが前記連結装置から取り外された状態において、前記第３電力インタフェースから入力される交流電力によって前記蓄電装置を充電する充電制御及び前記蓄電装置から出力される直流電力によって前記第２電力インタフェースから交流電力を出力する放電制御の少なくともいずれか１つを実行する制御部と、を備える。

第２の特徴に係る制御方法は、電力変換装置を有する連結装置に対して着脱可能な電源ユニットで用いる。前記電源ユニットは、蓄電装置を少なくとも含む分散電源と、前記分散電源から出力される直流電力を前記電力変換装置に出力するための第１電力インタフェースと、前記分散電源から出力される直流電力を交流電力に変換する第１個別変換器と、前記第１個別変換器から出力される交流電力を出力するための第２電力インタフェースと、交流電力が入力される第３電力インタフェースと、を備える。前記制御方法は、前記電源ユニットが前記連結装置から取り外された状態において、前記第３電力インタフェースから入力される交流電力によって前記蓄電装置を充電する充電制御及び前記蓄電装置から出力される直流電力によって前記第２電力インタフェースから交流電力を出力する放電制御の少なくともいずれか１つを実行するステップを備える。

本発明によれば、電源の利用シーンを拡大することを可能とする電源ユニット及び制御方法を提供する。

図１は、実施形態に係る電源システム１０の概要を示す図である。 図２は、実施形態に係る電源システム１０の詳細を示す図である。 図３は、実施形態に係る電源ユニット２００の取外状態を示す図である。 図４は、実施形態に係る制御装置１１６を示す図である。 図５は、実施形態に係る制御装置２８０を示す図である。 図６は、実施形態に係る電源ユニット２００を示す図である。 図７は、変更例１に係る電源ユニット２００を示す図である。 図８は、変更例２に係る放電制御を説明するための図である。 図９は、変更例３に係る制御方法を示す図である。

以下において、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものである。

以下において、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものである。

［実施形態］
（電源システムの概要）
以下において、実施形態に係る電力電源システムの概要について説明する。

図１に示すように、電源システム１０は、連結装置１００と、１以上の電源ユニット２００と、を有する。各電源ユニット２００は、連結装置１００に対して着脱可能に構成される。図１では、連結装置１００に対して最大で５つの電源ユニット２００（電源ユニット２００Ａ～２００Ｅ）が着脱可能であるケースが例示されている。

連結装置１００は、電力変換装置１１０と、収容ベイ１２０と、を有する。電力変換装置１１０は、電源ユニット２００から出力される直流電力を交流電力に変換する。電力変換装置１１０は、商用電源（例えば、１００Ｖ又は２００Ｖ）から入力される交流電力を直流電力に変換する。電力変換装置１１０の詳細については後述する。収容ベイ１２０は、最大で５つの電源ユニット２００を収容可能である。

収容ベイ１２０は、各電源ユニット２００を収容する個別ベイ毎に表示部１２１を有してもよい。表示部１２１は、７セグメントディスプレイであってもよく、ＬＥＤなどの発光素子であってもよく、液晶パネル又は有機ＥＬなどのディスプレイであってもよい。表示部１２１は、電力変換装置１１０の出力電力によって駆動してもよく、各電源ユニット２００の出力電力によって駆動してもよい。表示部１２１は、連結装置１００に電源ユニット２００が取り付けられた状態において、電源ユニット２００に関する情報を表示してもよい。例えば、電源ユニット２００に関する情報は、電源ユニット２００の動作状態を含んでもよい。動作状態は、運転、待機、停止などのステータスを含んでもよい。電源ユニット２００が蓄電装置を含む場合には、動作状態は、放電、充電などのステータスを含んでもよい。動作状態は、異常などのステータスを含んでもよい。

連結装置１００は、表示部１００Ｘを有してもよい。表示部１００Ｘは、７セグメントディスプレイであってもよく、ＬＥＤなどの発光素子であってもよく、液晶パネル又は有機ＥＬなどのディスプレイであってもよい。表示部１００Ｘは、電力変換装置１１０の出力電力によって駆動してもよい。表示部１００Ｘは、電力変換装置１１０に関する情報を表示してもよく、連結装置１００に取り付けられた電源ユニット２００に関する情報を表示してもよい。例えば、電力変換装置１１０に関する情報は、電力変換装置１１０の動作状態を含んでもよい。動作状態は、上述したステータスに加えて、電力変換装置１１０が電力系統と連系している状態（連系状態）、電力変換装置１１０が電力系統から解列された状態（自立状態）などのステータスを含んでもよい。

電源ユニット２００は、後述するように、少なくとも１つの分散電源を有する。分散電源は、太陽電池装置、蓄電装置及び燃料電池装置の中から選択された１以上の装置を含んでもよい。例えば、電源ユニット２００Ｄのように、電源ユニット２００の筐体は、底面２０１、天面２０２、裏面２０３、正面２０４、側面２０５及び側面２０６を有する形状を有してもよい。電源ユニット２００が収容ベイ１２０に収容された状態において、底面２０１、裏面２０３、側面２０５及び側面２０６は、収容ベイ１２０によって被覆される面（被覆面）であり、天面２０２及び正面２０４は、収容ベイ１２０によって被覆される面（露出面）であってもよい。天面２０２及び正面２０４には、太陽光パネルが設けられてもよい。側面２０５（又は、側面２０６）には、表示部２００Ｘが設けられてもよい。表示部２００Ｘは、７セグメントディスプレイであってもよく、ＬＥＤなどの発光素子であってもよく、液晶パネル又は有機ＥＬなどのディスプレイであってもよい。表示部２００Ｘは、電源ユニット２００の出力電力によって駆動してもよい。表示部２００Ｘは、連結装置１００から電源ユニット２００が取り外された状態において、電源ユニット２００に関する情報を表示してもよい。

（電源システムの詳細）
以下において、実施形態に係る電力電源システムの詳細について説明する。ここでは、電源ユニット２００が分散電源として太陽電池装置及び蓄電装置を有するケースを例示する。

図２に示すように、電力変換装置１１０は、変換器１１１と、変換器１１２と、フィルタ１１３と、切替器１１４と、電力インタフェース１１５と、制御装置１１６と、を有する。

変換器１１１は、直流電力の電圧を変換するDC/DCコンバータ（図２では、DC/DC）である。具体的には、変換器１１１は、電源ユニット２００から出力される直流電力の電圧を変換する。変換器１１１は、変換器１１２から出力される直流電力の電圧を変換してもよい。電源ユニット２００は、電力変換装置１１０に並列で接続されており、変換器１１１は、電源ユニット２００毎に設けられる変換器１１１Ａを含む。

変換器１１２は、連結側変換器の一例であり、変換器１１１から出力される直流電力を交流電力に変換するDC/ACコンバータ（図２では、INV）である。変換器１１２は、フィルタ１１３から出力される交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータを兼ねてもよい。

フィルタ１１３は、変換器１１２から出力される交流電力のノイズ成分（例えば、高周波成分）を除去するフィルタ（図２では、ACF（Alternating-Current Filter））である。

切替器１１４は、フィルタ１１３から出力される交流電力を出力する電力インタフェース１１５を切り替える切替器である。切替器１１４は、フィルタ１１３に入力される交流電力を入力する電力インタフェース１１５を切り替えてもよい。

電力インタフェース１１５は、連結側電力インタフェースの一例であり、電力変換装置１１０（変換器１１２）から交流電力を出力するための電力インタフェースである。電力インタフェース１１５は、電力変換装置１１０に交流電力を入力するための電力インタフェースであってもよい。電力インタフェース１１５は、出力電圧が異なる２以上の電力インタフェースを含んでもよい。図２では、電力インタフェース１１５として、電力インタフェース１１５Ａ及び電力インタフェース１１５Ｂが例示されている。電力インタフェース１１５Ａは、単相２線１００Ｖの電力インタフェースであってもよい。電力インタフェース１１５Ｂは、単相３線２００Ｖの電力インタフェースであってもよい。

制御装置１１６は、電力変換装置１１０を制御する装置（図２では、CTL）である。制御装置１１６は、電源ユニット２００と通信を実行する機能を有しており、電源ユニット２００から受信する通信情報に基づいて電力変換装置１１０を制御してもよい。制御装置１１６の詳細については後述する（図４を参照）。

図２に示すように、収容ベイ１２０は、切替器１３０及び電力インタフェース１４０を有してもよい。

切替器１３０は、第１電力インタフェース２５０と変換器１１１との接続のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。切替器１３０は、電源ユニット２００が収容ベイ１２０に収容された後においてＯＮに切り替えられる。切替器１３０は、収容ベイ１２０に設けられていなくてもよい。

電力インタフェース１４０は、電力インタフェース１１５と接続された電力インタフェースである。図２では、電力インタフェース１４０として、電力インタフェース１１５Ａと接続された電力インタフェース１４０Ａ及び電力インタフェース１１５Ｂと接続された電力インタフェース１４０Ｂが例示されている。電力インタフェース１４０Ａは、単相２線１００Ｖの電力インタフェースであってもよい。電力インタフェース１４０Ｂは、単相３線２００Ｖの電力インタフェースであってもよい。

図２に示すように、各電源ユニット２００は、分散電源２１０と、変換器２２０と、個別変換器２３０と、フィルタ２４０と、第１電力インタフェース２５０と、第２電力インタフェース２６０と、第３電力インタフェース２７０と、制御装置２８０と、を有する。

分散電源２１０は、直流電力を出力する電源である。図２では、分散電源２１０として、太陽電池装置２１０Ａ（図２では、PV）及び蓄電装置２１０Ｂ（図２では、BT）が例示されている。太陽電池装置２１０Ａは、受光に応じて直流電力を出力する装置である。蓄電装置２１０Ｂは、電力を蓄積する装置であり、直流電力を出力する装置である。

変換器２２０は、直流電力の電圧を変換するDC/DCコンバータである。図２では、変換器２２０として、太陽電池装置２１０Ａから出力される直流電力の電圧を変換する変換器２２０Ａ（図２では、PV_DC/DC）及び蓄電装置２１０Ｂから出力される直流電力の電圧を変換する変換器２２０Ｂ（図２では、BT_DC/DC）が例示されている。変換器２２０Ｂは、個別変換器２３０から出力される直流電力の電圧を変換してもよい。

個別変換器２３０は、第１個別変換器の一例であり、分散電源２１０から出力される直流電力を交流電力に変換するDC/ACコンバータ（図２では、INV）である。個別変換器２３０は、フィルタ２４０から出力される交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータを兼ねてもよい。

フィルタ２４０は、個別変換器２３０から出力される交流電力のノイズ成分（例えば、高周波成分）を除去するフィルタ（図２では、ACF）である。フィルタ２４０は、個別変換器２３０と第２電力インタフェース２６０との接続のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切替器２４１を含んでもよい。フィルタ２４０は、個別変換器２３０と第３電力インタフェース２７０との接続のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切替器２４２を含んでもよい。

第１電力インタフェース２５０は、分散電源２１０から出力される直流電力を電力変換装置１１０に出力するための電力インタフェースである。第１電力インタフェース２５０は、電力変換装置１１０から出力される直流電力を分散電源２１０に入力するための電力インタフェースを兼ねてもよい。

第２電力インタフェース２６０は、個別変換器２３０から出力される交流電力を出力するための電力インタフェースである。第２電力インタフェース２６０は、単相２線１００Ｖの電力インタフェースであってもよい。

第３電力インタフェース２７０は、交流電力を入力するための電力インタフェースである。交流電力は、商用電源から入力されてもよく、他の電源ユニット２００から入力されてもよい。第３電力インタフェース２７０は、単相２線１００Ｖの電力インタフェースであってもよい。

制御装置２８０は、電源ユニット２００を制御する装置（図２では、CTL）である。制御装置２８０は、電力変換装置１１０と通信を実行する機能を有しており、電力変換装置１１０の制御で用いる通信情報を電力変換装置１１０に送信してもよい。制御装置２８０の詳細については後述する（図５を参照）。

（電源ユニット２００の取付状態）
以下において、各電源ユニット２００が連結装置１００に取り付けられた状態、すなわち、各電源ユニット２００が収容ベイ１２０に収容された状態について説明する。

図２に示すように、各電源ユニット２００は、電力変換装置１１０に並列に接続される。各電源ユニット２００の第１電力インタフェース２５０は、電力変換装置１１０の変換器１１１と接続される（以下、ＤＣリンク接続と称することもある）。このようなＤＣリンク接続においては、上述した切替器１３０はＯＮであり、各電源ユニット２００の切替器２４１及び切替器２４２はＯＦＦである。

上述した電力インタフェース１４０は、電力システム３１０と接続される。電力システム３１０は、電力変換装置１１０から供給される電力を消費するシステム（負荷システム）を含んでもよい。電力システム３１０は、電力変換装置１１０に電力を供給するシステム（電源システム）を含んでもよい。図２では、電力インタフェース１４０Ａは、電力システム３１０Ａと接続可能であり、電力インタフェース１４０Ｂは、電力システム３１０Ｂと接続可能である。電力システム３１０Ａは、単相２線１００Ｖのシステムであってもよく、電力システム３１０Ｂは、単相３線２００Ｖのシステムであってもよい。

（電源ユニット２００の取外状態）
以下において、各電源ユニット２００が連結装置１００から取り外された状態、すなわち、各電源ユニット２００が収容ベイ１２０に収容されていない状態について説明する。

図３の上段に示すように、電源ユニット２００が電力を出力する場合には、第２電力インタフェース２６０に電力システム３２０が接続される。電力システム３２０は、電源ユニット２００から出力される電力を消費するシステム（負荷システム）である。電力システム３２０は、単相２線１００Ｖのシステムであってもよい。このようなケースにおいて、切替器２４１はＯＮであり、切替器２４２はＯＦＦである。上述した第１電力インタフェース２５０は用いられない。

図３の下段に示すように、電源ユニット２００に電力を入力する場合には、第３電力インタフェース２７０に電力システム３３０が接続される。電力システム３３０は、電源ユニット２００に電力を供給するシステム（電源システム）である。電力システム３３０は、単相２線１００Ｖのシステムであってもよい。このようなケースにおいて、切替器２４２はＯＮであり、切替器２４１はＯＦＦである。上述した第１電力インタフェース２５０は用いられない。

（制御装置）
以下において、実施形態に係る制御装置１１６について説明する。図４に示すように、制御装置１１６は、通信部１１６Ａと、検出部１１６Ｂと、制御部１１６Ｃと、を有する。

通信部１１６Ａは、通信モジュールによって構成される。通信モジュールは、IEEE802.11a/b/g/n、ZigBee、Wi-SUN、LTE、5Gなどの規格に準拠する無線通信モジュールであってもよく、IEEE802.3などの規格に準拠する有線通信モジュールであってもよい。

実施形態では、通信部１１６Ａは、電源ユニット２００と通信を実行する機能を有する。通信部１１６Ａは、電源ユニット２００から通信情報を受信する。例えば、通信情報は、分散電源２１０の出力可能容量を示す情報を含む。

出力可能容量は、分散電源２１０が単位時間当たりに出力可能な容量である。例えば、分散電源２１０が太陽電池装置２１０Ａである場合には、太陽電池装置２１０Ａの出力可能容量は、時々刻々と変化する出力電力によって定められてもよい。分散電源２１０が蓄電装置２１０Ｂである場合には、蓄電装置２１０Ｂの出力可能容量は、蓄電装置２１０Ｂの最大出力電力によって定められてもよく、蓄電装置２１０Ｂの定格出力電力によって定められてもよい。

検出部１１６Ｂは、各種状態を検出する。例えば、検出部１１６Ｂは、電源ユニット２００が連結装置１００に取り付けられているか否かを検出してもよい。電源ユニット２００が取り付けられているか否かは、収容ベイ１２０に設けられたセンサから受信する信号によって検出されてもよい。

制御部１１６Ｃは、少なくとも１つのプロセッサを含んでもよい。少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ）によって構成されてもよく、通信可能に接続された複数の回路（集積回路及び又はディスクリート回路（discrete circuits）など）によって構成されてもよい。

実施形態では、制御部１１６Ｃは、電源ユニット２００から受信する通信情報に基づいて電力変換装置１１０を制御する。例えば、通信情報は、連結装置１００に接続された電源ユニット２００から受信する情報であり、分散電源２１０の出力可能容量を示す情報を含む。制御部１１６Ｃは、分散電源２１０の出力可能容量に基づいて、電力インタフェース１１５の最大出力容量を制御してもよい。

例えば、１．０ｋＷｈの出力可能容量を有する２つの分散電源２１０が電力変換装置１１０に接続されているケースにおいて、制御部１１６Ｃは、２．０Ｗｈに係数を乗算した出力容量に電力インタフェース１１５の最大出力容量を制御してもよい。係数は、０～１．０の間で任意に設定可能な値であってもよい。

ここで、電力インタフェース１１５の出力容量は、電力インタフェース１１５に接続される電力システム３１０の負荷機器の消費電力に追従する。従って、制御部１１６Ｃは、負荷機器の消費電力が最大出力容量を超えないことを条件として、電力インタフェース１１５の出力容量を負荷機器の消費電力に追従させる。制御部１１６Ｃは、負荷機器の消費電力が最大出力容量を超える場合には、電力インタフェース１１５の出力容量を最大出力容量に維持する。

実施形態では、制御部１１６Ｃは、連結装置１００に接続された電源ユニット２００の数が２以上である場合に、２以上の電力インタフェース１１５の中から選択された電力インタフェース１１５から交流電力を出力してもよい。

例えば、連結装置１００に接続された電源ユニット２００の数が１である場合には、変換器１１２で単相３線２００Ｖの電力を生成することができないが、連結装置１００に接続された電源ユニット２００の数が２以上である場合には、変換器１１２で単相３線２００Ｖの電力を生成することができる。従って、連結装置１００に接続された電源ユニット２００の数が２以上である場合には、単相２線１００Ｖの電力インタフェース１１５Ａ及び単相３線２００Ｖの電力インタフェース１１５Ｂのいずれかを選択することが可能である。制御部１１６Ｃは、切替器１１４の切替によって電力インタフェース１１５を切り替える。電力インタフェース１１５は、ユーザによって任意に選択されてもよく、電力インタフェース１４０に対する電力システム３１０の接続状態によって自動的に選択されてもよい。

（制御装置）
以下において、実施形態に係る制御装置２８０について説明する。図５に示すように、制御装置２８０は、通信部２８１と、検出部２８２と、制御部２８３と、を有する。

通信部２８１は、通信モジュールによって構成される。通信モジュールは、IEEE802.11a/b/g/n、ZigBee、Wi-SUN、LTE、5Gなどの規格に準拠する無線通信モジュールであってもよく、IEEE802.3などの規格に準拠する有線通信モジュールであってもよい。

実施形態では、通信部２８１は、電力変換装置１１０と通信を実行する機能を有する。通信部２８１は、電源ユニット２００から通信情報を送信する。例えば、通信情報は、分散電源２１０の出力可能容量を示す情報を含む。

検出部２８２は、各種状態を検出する。例えば、検出部２８２は、電源ユニット２００が連結装置１００に取り付けられているか否かを検出してもよい。電源ユニット２００が取り付けられているか否かは、収容ベイ１２０に設けられたセンサから受信する信号によって検出されてもよい。上述した通信部２８１は、電源ユニット２００が取り付けられたことが検出部２８２によって検出された場合に、電源ユニット２００が取り付けられた旨を電力変換装置１１０に送信してもよい。

制御部２８３は、少なくとも１つのプロセッサを含んでもよい。少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ）によって構成されてもよく、通信可能に接続された複数の回路（集積回路及び又はディスクリート回路（discrete circuits）など）によって構成されてもよい。

実施形態では、制御部２８３は、電力変換装置１１０から受信する通信情報に基づいて電源ユニット２００を制御する。例えば、通信情報は、分散電源２１０の出力容量を指定する情報を含んでもよい。制御部２８３は、電力変換装置１１０によって指定された出力容量に分散電源２１０の出力容量を制御する。

ここで、太陽電池装置２１０Ａ及び蓄電装置２１０Ｂが混在するケースについて考える。制御部２８３は、電力変換装置１１０によって指定された出力容量よりも太陽電池装置２１０Ａの出力可能容量が小さい場合に、これらの差異に相当する電力を蓄電装置２１０Ｂから放電するように蓄電装置２１０Ｂを制御してもよい。制御部２８３は、電力変換装置１１０によって指定された出力容量よりも太陽電池装置２１０Ａの出力可能容量が大きい場合に、これらの差異に相当する電力を蓄電装置２１０Ｂに充電するように蓄電装置２１０Ｂを制御してもよい。

（利用シーン）
以下において、実施形態に係る利用シーンについて説明する。ここでは、分散電源２１０が少なくとも蓄電装置２１０Ｂを有しており、電源ユニット２００が連結装置１００から取り外された状態で使用される利用シーンについて説明する。

このようなケースにおいて、電源ユニット２００の制御部２８３は、第３電力インタフェース２７０から入力される交流電力によって蓄電装置２１０Ｂを充電する充電制御及び蓄電装置２１０Ｂから出力される直流電力によって第２電力インタフェース２６０から交流電力を出力する放電制御の少なくともいずれか１つを実行する。

具体的には、図６に示すように、電源ユニット２００は、検出部２４５及び検出部２４６を有する。検出部２４５は、個別変換器２３０と第２電力インタフェース２６０との間の電圧及び電流を検出する第１検出部の一例である。検出部２４５は、切替器２４１と第２電力インタフェース２６０との間の電力線上に設けられてもよい。検出部２４６は、個別変換器２３０と第３電力インタフェース２７０との間の電圧及び電流を検出する第２検出部の一例である。検出部２４６は、切替器２４２と第３電力インタフェース２７０との間の電力線上に設けられてもよい。制御部２８３は、検出部２４５及び検出部２４６の少なくともいずれか１つの検出結果に基づいて、蓄電装置２１０Ｂの充電制御及び放電制御の少なくともいずれか１つを実行する。

第１に、制御部２８３は、検出部２４６によって入力電力が検出されている場合に、電力システム３３０が第３電力インタフェース２７０に接続されていると判定する。このような場合に、制御部２８３は、切替器２４２をＯＮに制御し、電力システム３３０から入力される交流電力によって蓄電装置２１０Ｂの充電制御を実行する。

さらに、制御部２８３は、検出部２４５によって出力電力が検出されている場合に、電力システム３２０が第２電力インタフェース２６０に接続されていると判定する。このような場合に、制御部２８３は、切替器２４１をＯＮに制御し、蓄電装置２１０Ｂの充電制御と同時に電力システム３３０から供給される電力を電力システム３２０に供給する。一方で、制御部２８３は、検出部２４５によって出力電力が検出されていない場合に、電力システム３２０が第２電力インタフェース２６０に接続されていないと判定する。このような場合に、制御部２８３は、切替器２４１がＯＦＦに制御し、蓄電装置２１０Ｂの充電制御を実行する。

第２に、制御部２８３は、検出部２４６によって入力電力が検出されていない場合に、電力システム３３０が第３電力インタフェース２７０に接続されていないと判定する。このような場合に、制御部２８３は、切替器２４２をＯＦＦに制御し、蓄電装置２１０Ｂの充電制御を停止する。

さらに、制御部２８３は、電力システム３２０が第２電力インタフェース２６０に接続されている場合には、切替器２４１がＯＮに制御し、蓄電装置２１０Ｂの放電制御を実行する。制御部２８３は、電力システム３２０が第２電力インタフェース２６０に接続されていない場合には、切替器２４１がＯＦＦに制御し、蓄電装置２１０Ｂの放電制御を実行しない。

なお、制御部２８３は、電力システム３２０が第２電力インタフェース２６０に接続されている場合において、電力システム３３０から供給される電力が不足する場合に、蓄電装置２１０Ｂの充電制御を停止し、蓄電装置２１０Ｂの放電制御を実行してもよい。

図６に示すケースにおいて、検出部２４５によって入力電力を検出することも可能である。従って、第２電力インタフェース２６０から電力が入力されるケースにも対応することが可能である。言い換えると、電力システム３３０（電源システム）を第２電力インタフェース２６０に接続することも可能である。同様に、検出部２４６によって出力電力を検出することも可能である。従って、第３電力インタフェース２７０から電力が出力されるケースにも対応することが可能である。言い換えると、電力システム３２０（負荷システム）を第３電力インタフェース２７０に接続することも可能である。

（作用及び効果）
実施形態では、電源ユニット２００は、連結装置１００から取り外された状態で使用することが可能である。すなわち、電源ユニット２００を非常用電源として用いることが可能である。さらに、電源ユニット２００は、連結装置１００に取り付けられた状態で使用することも可能である。すなわち、電源ユニット２００を非常時以外の通常時に使用することができる。このようなケースにおいて、電源ユニット２００及び電力変換装置１１０がＤＣリンク接続で接続されるため、直流と交流との間の変換ロスを抑制することができる。上述したように、電源ユニット２００の利用シーンを拡大することができる。

実施形態では、電源ユニット２００は、第３電力インタフェース２７０から入力される交流電力によって蓄電装置２１０Ｂを充電する充電制御及び蓄電装置２１０Ｂから出力される直流電力によって第２電力インタフェース２６０から交流電力を出力する放電制御の少なくともいずれか１つを実行する。このような構成によれば、第３電力インタフェース２７０の存在によって、連結装置１００に取り付けられていない状態においても、蓄電装置２１０Ｂを充電することができる。従って、電源ユニット２００の利用シーンをさらに拡大することができる。

［変更例１］
以下において、実施形態の変更例１について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について主として説明する。変更例１においても、電源ユニット２００が連結装置１００から取り外された状態で使用される利用シーンについて説明する。

変更例１において、電源ユニット２００は、図７に示すように、整流回路２９１及び変換器２９２を有してもよい。整流回路２９１は、電力システム３３０から供給される交流電力を直流電力に変換する。整流回路２９１は、全波整流回路であってもよく、半波整流回路であってもよい。変換器２９２は、整流回路２９１から出力される直流電力の電圧を変換するDC/DCコンバータ（図７では、DC/DC）である。整流回路２９１及び変換器２９２は、第３電力インタフェース２７０から入力される交流電力を直流電力に変換する第２個別変換器の一例である。なお、整流回路２９１及び変換器２９２に代えて、AC/DCコンバータが用いられてもよい。

このような構成によれば、電源ユニット２００の制御部２８３は、第３電力インタフェース２７０から入力される交流電力によって蓄電装置２１０Ｂを充電する充電制御及び蓄電装置２１０Ｂから出力される直流電力によって第２電力インタフェース２６０から交流電力を出力する放電制御の少なくともいずれか１つを実行する。すなわち、図６で説明した検出部２４５及び検出部２４６を用いなくても、制御部２８３は、充電制御及び放電制御の少なくともいずれか１つを実行することができる。さらに、制御部２８３は、充電制御及び放電制御を同時に実行することもできる。

なお、図６に示すケースでは、電力システム３３０（電源システム）を第２電力インタフェース２６０に接続することが可能であるが、図７に示すケースでは、電力システム３３０（電源システム）を第２電力インタフェース２６０に接続することができなくてもよい。

（作用及び効果）
変更例１では、整流回路２９１及び変換器２９２を設けることによって、図６で説明した検出部２４５及び検出部２４６を用いなくても、蓄電装置２１０Ｂの充電制御及び放電制御を適切に実行することができる。

［変更例２］
以下において、実施形態の変更例２について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について主として説明する。

変更例２では、分散電源２１０が、蓄電装置２１０Ｂに加えて、再生可能エネルギーを用いて電力を発電する発電装置を含むケースについて説明する。上述した太陽電池装置２１０Ａは、このような発電装置の一例である。

電源ユニット２００の制御部２８３は、太陽電池装置２１０Ａから出力される直流電力によって充電された蓄電装置２１０Ｂの蓄電残量を管理する。例えば、制御部２８３は、図８の左欄に示すように、蓄電装置２１０Ｂの充電に用いた電力ソース毎に蓄電装置２１０Ｂの蓄電残量を管理する。蓄電残量（ＰＶ）は、太陽電池装置２１０Ａが電力ソースである蓄電残量である。蓄電残量（余剰）は、第３電力インタフェース２７０から入力される交流電力が逆潮流電力である場合に、逆潮流電力が電力ソースである蓄電残量である。蓄電残量（系統）は、第３電力インタフェース２７０から入力される交流電力が潮流電力である場合に、潮流電力（買電電力）が電力ソースである蓄電残量である。

ここで、電源ユニット２００が電力変換装置１１０に接続されていない状態（以下、非接続状態）においては、蓄電残量（ＰＶ）は、太陽電池装置２１０Ａの出力電力の積算電力であってもよい。電源ユニット２００が電力変換装置１１０に接続された状態（以下、接続状態）においては、蓄電残量（ＰＶ）は、連結装置１００が設けられる施設で電力系統への逆潮流が生じている期間（以下、逆潮流期間）において、太陽電池装置２１０Ａから出力された電力の積算電力であってもよい。

蓄電残量（余剰）は、逆潮流期間において、第３電力インタフェース２７０から入力された電力の積算電力であってもよい。蓄電残量（余剰）は、逆潮流期間において蓄電装置２１０Ｂに充電された電力の積算電力であってもよい。このようなケースにおいて、太陽電池装置２１０Ａの出力電力を用いた充電電力も蓄電残量（余剰）に分類されてもよい。

制御部２８３は、接続状態において、太陽電池装置２１０Ａから出力される直流電力によって充電された蓄電装置２１０Ｂの蓄電残量を超えない範囲で、第２電力インタフェース２６０を介した蓄電装置２１０Ｂの放電制御を実行してもよい。

制御部２８３は、接続状態において、第３電力インタフェース２７０から入力される電力が電力系統への逆潮流電力である場合に、逆潮流電力によって充電された蓄電装置２１０Ｂの蓄電残量を超えない範囲で、第２電力インタフェース２６０を介した蓄電装置２１０Ｂの放電制御を実行してもよい。

接続状態における蓄電装置２１０Ｂの放電可能容量は、蓄電残量（ＰＶ）であってもよく、蓄電残量（余剰）であってもよく、蓄電残量（ＰＶ）及び蓄電残量（余剰）の合計であってもよい。

なお、制御部２８３は、非接続状態においては、第２電力インタフェース２６０を介した蓄電装置２１０Ｂの放電制御を制限しなくてもよい。言い換えると、非接続状態における蓄電装置２１０Ｂの放電可能容量は、蓄電残量（ＰＶ）、蓄電残量（余剰）及び蓄電残量（系統）の合計であってもよい。

ここで、制御部２８３は、連結装置１００が設けられる施設で電力系統への逆潮流が生じているか否かを判定する必要がある。上述した通信部２８１は、連結装置１００が設けられる施設の電力計又はEMS（Energy Management System）から、逆潮流が生じているか否かを示す情報を受信してもよい。施設の電力計は、スマートとは別に分電盤に設けられた電力計を含んでもよい。通信部２８１は、逆潮流が生じているか否かを示す情報に加えて、逆潮流電力又は潮流電力を示す情報を受信してもよい。

（作用及び効果）
変更例２では、電源ユニット２００は、蓄電装置２１０Ｂの充電に用いた電力ソースに基づいて、蓄電装置２１０Ｂの放電制御を実行する。このような構成によれば、交流電力と直流電力との間の変換ロスを抑制することができる。例えば、接続状態において買電電力によって充電された蓄電装置２１０Ｂの蓄電残量（系統）を用いた放電制御を抑制することによって、不必要な放電制御によって生じる変換ロスが抑制される。

［変更例３］
以下において、実施形態の変更例３について説明する。以下においては、実施形態に対する相違点について主として説明する。変更例３では、蓄電装置２１０Ｂの充電方法について説明する。

電源ユニット２００の制御部２８３は、充電制御において蓄電装置２１０Ｂの電圧が所定電圧に達した場合に、以下の制御を実行してもよい。制御部２８３は、蓄電装置２１０Ｂの電圧が所定電圧に達するまでは、蓄電装置２１０Ｂの充電を定電流充電で実行してもよい。

具体的には、制御部２８３は、太陽電池装置２１０Ａから出力される直流電力によって蓄電装置２１０Ｂが充電される場合に、蓄電装置２１０Ｂの充電制御を定電圧充電で実行する。一方で、制御部２８３は、第３電力インタフェース２７０から入力される交流電力によって蓄電装置２１０Ｂが充電される場合に、蓄電装置２１０Ｂの充電制御を停止する。

ここで、所定電圧は、定電流充電の効率が閾値以下となる電圧である。所定電圧は、１００％よりも小さいSOC（State Of Charge）に相当する電圧であってもよい。

（制御方法）
以下において、変更例３に係る制御方法について説明する。

図９に示すように、ステップＳ１１において、電源ユニット２００は、蓄電装置２１０Ｂの充電を定電流充電で実行する。

ステップＳ１２において、電源ユニット２００は、蓄電装置２１０Ｂの電圧が所定電圧に達したか否かを判定する。

ステップＳ１３において、電源ユニット２００は、蓄電装置２１０Ｂの充電に用いる電力ソースが太陽電池装置２１０Ａであるか否かを判定する。判定結果がＹＥＳである場合には、ステップＳ１４の処理が実行される。判定結果がＮＯである場合には、ステップＳ１５の処理が実行される。例えば、判定結果がＮＯであるケースは、蓄電装置２１０Ｂの充電に用いる電力ソースが第３電力インタフェース２７０から入力される交流電力であるケースである。このようなケースは、連結装置１００が設けられる施設で潮流電力（買電電力）が生じているケースを含む。

ステップＳ１４において、電源ユニット２００は、蓄電装置２１０Ｂの充電制御を定電圧充電で実行する。

ステップＳ１５において、電源ユニット２００は、蓄電装置２１０Ｂの充電制御を停止する。

（作用及び効果）
変更例３では、電源ユニット２００は、蓄電装置２１０Ｂの充電に用いた電力ソースに基づいて、蓄電装置２１０Ｂの充電制御を実行する。このような構成によれば、買電電力を用いた効率の悪い充電制御を抑制することができる。一方で、太陽電池装置２１０Ａの出力電力を用いた効率の悪い充電制御を許容することによって、蓄電装置２１０ＢのSOCを１００％に近づけることができる。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態では、連結装置１００が１以上の電源ユニット２００を収容する収容ベイ１２０を有するケースを例示した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。具体的には、１以上の電源ユニット２００が連結装置１００に対して着脱可能であればよい。従って、１以上の電源ユニット２００は、ケーブルによって連結装置１００に接続されてもよい。すなわち、１以上の電源ユニット２００は、ケーブルに設けられたプラグの挿抜によって、連結装置１００に対して着脱可能に構成されてもよい。

実施形態では、表示部２００Ｘが電源ユニット２００に設けられるケースについて例示した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、電源ユニット２００がケーブルによって連結装置１００に接続される場合に、ケーブルに設けられたプラグに表示部２００Ｘが設けられてもよい。

実施形態では、充電制御及び放電制御を実行する制御部は、電源ユニット２００の制御部２８３である。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。制御部は、電源ユニット２００と通信可能な装置（例えば、EMS（Energy Management System））の制御部であってもよい。EMSは、連結装置１００に設けられてもよく、クラウドサービスによって提供されてもよい。

実施形態では、電源ユニット２００から電力変換装置１１０に送信される通信情報は、分散電源２１０の出力可能容量を示す情報を含む。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。通信情報は、分散電源２１０の劣化度を示す情報を含んでもよい。通信情報は、蓄電装置２１０Ｂの蓄電残量を示す情報を含んでもよい。

実施形態では、分散電源２１０として、太陽電池装置２１０Ａ及び蓄電装置２１０Ｂを例示した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。分散電源２１０は、燃料電池装置を含んでもよい。分散電源２１０は、燃料電池装置を含んでもよい。分散電源２１０は、風力発電装置、バイオマス発電装置を含んでもよく、地熱発電装置を含んでもよい。なお、風力発電装置、バイオマス発電装置及び地熱発電装置は、再生可能エネルギーを用いて電力を発電する発電装置の一例である。

実施形態では、電力変換装置１１０から電力を出力するインタフェースが単相であるケースについて例示した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。電力変換装置１１０から電力を出力するインタフェースが三相であってもよい。

実施形態では特に触れていないが、分散電源２１０の出力可能容量は予測によって特定されてもよい。例えば、太陽電池装置２１０Ａの出力可能容量は、気象情報（天気、日射量、気温、湿度など）に基づいて予測されてもよい。燃料電池装置がPEFC（Polymer Electrolyte Fuel Cell）である場合には、PEFCの出力可能容量は、排熱利用によって得られる湯量又は湯温に基づいて予測されてもよい。

実施形態では特に触れていないが、連結装置１００と電源ユニット２００との接続は、連結装置１００に電源ユニット２００が取り付けられたことを意味してもよく、電源ユニット２００が取り付けられた上で、切替器１３０のＯＮによって連結装置１００に電源ユニット２００が電気的に接続されたことを意味してもよい。

実施形態では特に触れていないが、連結装置１００と電源ユニット２００との切断は、切替器１３０がＯＦＦにされることを意味してもよく、切替器１３０がＯＦＦにされた上で、連結装置１００から電源ユニット２００が取り外されることを意味してもよい。

実施形態では特に触れていないが、通信情報は、電源ユニット２００から外部装置（EMS又はサーバなど）を経由して電力変換装置１１０に送信されてもよい。同様に、通信情報は、電力変換装置１１０から外部装置（EMS又はサーバなど）を経由して電源ユニット２００に送信されてもよい。

実施形態では特に触れていないが、電力とは、瞬時値（ｋＷ）であってもよく、単位時間の積算値（ｋＷｈ）であってもよい。

１０…電源システム、１００…連結装置、１００Ｘ…表示部、１１０…電力変換装置、１１１…変換器、１１２…変換器、１１３…フィルタ、１１４…切替器、１１５…電力インタフェース、１１６…制御装置、１１６Ａ…通信部、１１６Ｂ…検出部、１１６Ｃ…制御部、１２０…収容ベイ、１２１…表示部、１３０…切替器、１４０…電力インタフェース、２００…電源ユニット、２００Ｘ…表示部、２０１…底面、２０２…天面、２０３…裏面、２０４…正面、２０５…側面、２０６…側面、２１０…分散電源、２２０…変換器、２３０…個別変換器、２４０…フィルタ、２４１…切替器、２５０…第１電力インタフェース、２６０…第２電力インタフェース、２７０…第３電力インタフェース、２８０…制御装置、２８１…通信部、２８２…検出部、２８３…制御部、３１０…電力システム、３２０…電力システム、３３０…電力システム

Claims (8)

1. 電力変換装置を有する連結装置に対して着脱可能な電源ユニットであって、
   蓄電装置を少なくとも含む分散電源と、
   前記分散電源から出力される直流電力を前記電力変換装置に出力するための第１電力インタフェースと、
   前記分散電源から出力される直流電力を交流電力に変換する第１個別変換器と、
   前記第１個別変換器から出力される交流電力を出力するための第２電力インタフェースと、
   交流電力が入力される第３電力インタフェースと、
   前記電源ユニットが前記連結装置から取り外された状態において、前記第３電力インタフェースから入力される交流電力によって前記蓄電装置を充電する充電制御及び前記蓄電装置から出力される直流電力によって前記第２電力インタフェースから交流電力を出力する放電制御の少なくともいずれか１つを実行する制御部と、を備える電源ユニット。
2. 前記第３電力インタフェースから入力される交流電力を直流電力に変換する第２個別変換器を備える、請求項１に記載の電源ユニット。
3. 前記制御部は、前記電源ユニットが前記連結装置から取り外された状態において、前記充電制御及び前記放電制御を同時に実行する、請求項２に記載の電源ユニット。
4. 前記第１個別変換器の出力端は、前記第２電力インタフェース及び前記第３電力インタフェースの双方に接続されており、
   前記第１個別変換器と前記第２電力インタフェースとの間の電圧及び電流を検出する第１検出部と、
   前記第１個別変換器と前記第３電力インタフェースとの間の電圧及び電流を検出する第２検出部と、を備え、
   前記制御部は、前記電源ユニットが前記連結装置から取り外された状態において、前記第１検出部及び前記第２検出部の少なくともいずれか１つの検出結果に基づいて、前記充電制御及び前記放電制御の少なくともいずれか１つを実行する、請求項１に記載の電源ユニット。
5. 前記分散電源は、前記蓄電装置に加えて、再生可能エネルギーを用いて電力を発電する発電装置を含み、
   前記制御部は、前記電源ユニットが前記電力変換装置に接続された状態において、前記発電装置から出力される直流電力によって充電された前記蓄電装置の蓄電残量を超えない範囲で、前記第２電力インタフェースを介した前記蓄電装置の放電制御を実行する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電源ユニット。
6. 前記制御部は、前記電源ユニットが前記電力変換装置に接続された状態において、前記第３電力インタフェースから入力される電力が電力系統への逆潮流電力である場合に、前記逆潮流電力によって充電された前記蓄電装置の蓄電残量を超えない範囲で、前記第２電力インタフェースを介した前記蓄電装置の放電制御を実行する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電源ユニット。
7. 前記分散電源は、前記蓄電装置に加えて、再生可能エネルギーを用いて電力を発電する発電装置を含み、
   前記制御部は、前記充電制御において前記蓄電装置の電圧が所定電圧に達した場合に、
   前記発電装置から出力される直流電力によって前記蓄電装置が充電される場合に、前記蓄電装置の充電制御を定電圧充電で実行し、
   前記第３電力インタフェースから入力される交流電力によって前記蓄電装置が充電される場合に、前記蓄電装置の充電制御を停止する、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電源ユニット。
8. 電力変換装置を有する連結装置に対して着脱可能な電源ユニットで用いる制御方法であって、
   前記電源ユニットは、蓄電装置を少なくとも含む分散電源と、前記分散電源から出力される直流電力を前記電力変換装置に出力するための第１電力インタフェースと、前記分散電源から出力される直流電力を交流電力に変換する第１個別変換器と、前記第１個別変換器から出力される交流電力を出力するための第２電力インタフェースと、交流電力が入力される第３電力インタフェースと、を備え、
   前記電源ユニットが前記連結装置から取り外された状態において、前記第３電力インタフェースから入力される交流電力によって前記蓄電装置を充電する充電制御及び前記蓄電装置から出力される直流電力によって前記第２電力インタフェースから交流電力を出力する放電制御の少なくともいずれか１つを実行するステップを備える、制御方法。