JPWO2013073269A1 - 蓄電池ユニット - Google Patents

Abstract

蓄電池ユニットは、蓄電池と、蓄電池を監視する制御部と、動作電力を制御部に供給する制御電源部と、充放電用端子と、充放電用端子と蓄電池との間の充放電路に設けられた開閉器と、を一体に備える。制御電源部は、充放電用端子と開閉器との間の充放電路に接続されており、当該充放電路を介して電力を受け取って制御部に動作電力を供給する。制御部は、蓄電池に異常が発生した場合に蓄電池の異常を報知手段が報知するように報知手段を制御する。開閉器は、蓄電池の充放電が行われない場合に開く。

Description

本発明は、電源からの電力を蓄電する蓄電池を有する蓄電池ユニットに関する。

従来から、負荷機器へ電力を供給する電力供給システムに用いられ、電源（例えば商用電源、分散電源）からの電力を蓄電する蓄電池を有する蓄電池ユニットが知られている（例えば日本国特許公開２０１１−８０８１１号公報参照）。

従来の蓄電池ユニット９１は、図４に示すように、充放電用端子９１１と、通信用端子９１２と、蓄電池９１３と、蓄電池９１３を監視する制御部９１４とを備え、外部機器（図４の例では充放電ユニット９２）によって充放電制御が行われる。なお、図４では、電力線を実線で示し、信号線および制御線を破線で示している。

従来の制御部９１４は、蓄電池９１３の電池電圧（総電圧）を監視する電圧監視部９１５と、蓄電池９１３の電池温度を監視する温度監視部９１６と、蓄電池９１３の充電電流および放電電流を検出する電流検出部９１７とを備えている。また、制御部９１４は、充放電ユニット９２と通信する通信部９１８と、各種の処理を行う処理部９１９とを備えている。

処理部９１９は、蓄電池９１３の電池電圧の監視結果を電圧監視部９１５から取得し、蓄電池９１３の電池温度の監視結果を温度監視部９１６から取得し、蓄電池９１３の充放電電流の検出結果を電流検出部９１７から取得する。これらの情報を取得した処理部９１９は、電池電圧の監視結果と電池温度の監視結果と充放電電流の検出結果とを用いて、蓄電池９１３の充放電に関する異常発生を検出する。

一方、従来の充放電ユニット９２は、連系入出力部９２１と、充放電用端子９２２と、通信用端子９２３と、解列器９２４と、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ９２５と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９２６とを備えている。また、充放電ユニット９２は、蓄電池ユニット９１と通信する通信部９２７と、解列器９２４と双方向ＤＣ／ＡＣインバータ９２５と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ９２６と通信部９２７とを制御する制御回路９２８とを備えている。さらに、充放電ユニット９２は、制御回路９２８を動作させるための動作電力（駆動電力）を制御回路９２８に供給する制御電源回路９２９を備えている。連系入出力部９２１は、分電盤９４に接続されている。

ところで、従来の蓄電池ユニット９１は、制御部９１４を動作させるための動作電力を充放電ユニット９２などの外部機器から確保することが一般的である。図４の場合、従来の充放電ユニット９２の制御電源回路９２９が制御部９１４の動作電力を蓄電池ユニット９１に供給する。したがって、従来の蓄電池ユニット９１は、上記動作電力を受け取るための電源用端子９３１を備え、従来の充放電ユニット９２は、上記動作電力を蓄電池ユニット９１に供給するための電源用端子９３２を備えている。

しかしながら、図４に示す従来の蓄電池ユニット９１は、自己に接続されている外部機器によっては、制御部９１４の動作電力を確保することができない場合がある。例えば従来の蓄電池ユニット９１に接続されている外部機器が動作電力を外部に供給する機能を有していない場合、従来の蓄電池ユニット９１は、制御部９１４の動作電力を受けることができなくなる。このため、従来の蓄電池ユニット９１では、制御部９１４が動作していない状態すなわち蓄電池９１３を監視していない状態で、蓄電池９１３の充放電が行われることになり、その結果、蓄電池９１３を過充電したり過放電させたりするといったことが発生する。

また、蓄電池ユニット９１と充放電ユニット９２とが別体であるため、蓄電池ユニット９１が充放電ユニット９２から取り外されて直流電源および負荷機器に直接接続されて用いられる場合がある。このような場合においても、蓄電池ユニット９１では、蓄電池９１３を監視していない状態となり、蓄電池９１３を過充電したり過放電させたりするといったことが発生する。

さらに、充放電ユニット９２が故障して制御部９１４の動作電力を確保することができなくなった場合においても、蓄電池ユニット９１では、蓄電池９１３を監視していない状態となり、蓄電池９１３を過充電したり過放電させたりするといったことが発生する。

本発明は上記の点に鑑みて為された発明であり、本発明の目的は、どのような外部機器が接続されたとしても蓄電池を監視しながら蓄電池の充放電を安定に行うことができる蓄電池ユニットを提供することにある。

本発明の蓄電池ユニットは、蓄電池と、前記蓄電池を監視する監視機能を有する制御部と、前記制御部を動作させるための動作電力を当該制御部に供給する制御電源部と、前記蓄電池の充放電を行うための充放電用端子と、前記充放電用端子と前記蓄電池との間の充放電路に設けられた開閉器とを一体に備え、前記制御電源部は、前記充放電用端子と前記開閉器との間の充放電路に接続されており、当該充放電路を介して電力を受け取って前記制御部に前記動作電力を供給し、前記制御部は、前記監視機能として、前記蓄電池の異常の有無を判断し、前記蓄電池に異常が発生した場合に前記蓄電池の異常を報知手段が報知するように当該報知手段を制御し、前記開閉器は、前記蓄電池の充放電が行われない場合に開くよう構成されたことを特徴とする。

この蓄電池ユニットにおいて、前記制御部は、前記蓄電池の充放電中に異常が発生した場合に、前記開閉器が開くように当該開閉器を制御することが好ましい。

本発明によれば、どのような外部機器に接続されたとしても、蓄電池を監視しながら蓄電池の充放電を安定に行うことができる。

実施形態に係る蓄電池ユニットおよび充放電ユニットの構成を示すブロック図である。 同上に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。 同上に係る蓄電池ユニットの他の接続例を示すブロック図である。 従来の蓄電池ユニットおよび充放電ユニットの構成を示すブロック図である。

本実施形態に係る電力供給システム１について図２を用いて説明する。本実施形態の電力供給システム１は、例えば電力会社から電力が供給されている需要家で用いられる。需要家としては、例えば戸建住宅、集合住宅の各住戸、工場、事務所などがある。

本実施形態の電力供給システム１は、太陽光発電設備（太陽電池パネル３１、パワーコンディショナ３２）と蓄電設備（充放電ユニット４、蓄電池ユニット５）とを組み合わせたシステムである。使用例としては、昼間に太陽光発電により負荷機器６へ電力を供給し、余剰電力で蓄電池ユニット５の蓄電池５３（図１参照）を充電したり、商用電力系統へ逆潮流したりする。一方、夜間など太陽光発電を利用できない場合、蓄電池５３を放電させて、負荷機器６へ電力を供給する。なお、電力供給システム１の使用例は、上記に限定されない。

本実施形態の電力供給システム１は、分電盤２と、太陽電池パネル３１と、パワーコンディショナ３２と、充放電ユニット４と、蓄電池ユニット５とを備えている。分電盤２には、負荷機器６が接続されている。負荷機器６としては、例えば照明機器、空調機器、家電機器などがある。

このような電力供給システム１において、本実施形態の蓄電池ユニット５は、図１に示すように、制御部５５を動作させるための動作電力（駆動電力）を制御部５５に供給する制御電源部５６を蓄電池５３および制御部５５と一体に備えている。なお、図１では、電力線を実線で示し、信号線および制御線を破線で示している。

図２に示す分電盤２は、主電源ブレーカ（図示せず）と、複数の分岐ブレーカ（図示せず）と、太陽光発電用ブレーカ（図示せず）とを備えている。この分電盤２は、需要家内に引き込まれた単相３線式２００Ｖ／１００Ｖの幹線電路８１が接続されており、電力会社の商用電源７から幹線電路８１を介して商用電力が供給される。また、分電盤２は、パワーコンディショナ３２を介して太陽電池パネル３１の発電電力が供給される。幹線電路８１は、主電源ブレーカを介して複数の分岐ブレーカに接続されており、各分岐ブレーカを介して複数の分岐電路８２に分岐する。分岐電路８２のそれぞれには負荷機器６が接続されており、各分岐電路８２によって負荷機器６へ交流電力が供給される。

太陽電池パネル３１は、複数枚の太陽電池が並んで接続された状態で例えば住戸の屋根などに設置され、太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電によって直流電力を生成する。太陽電池パネル３１が発電した直流電力は、パワーコンディショナ３２に供給される。

パワーコンディショナ３２は、太陽電池パネル３１の出力電圧である直流電圧を交流電圧に変換する。パワーコンディショナ３２は、交流電路８３から分電盤２の太陽光発電用ブレーカを介して主電源ブレーカの一次側に接続される。これにより、パワーコンディショナ３２から出力された交流電力は、太陽光発電用ブレーカおよび主電源ブレーカおよび分岐ブレーカを介して分岐電路８２へ供給される。パワーコンディショナ３２から出力された交流電力のうち、消費されなかった余剰分は、充放電路８４（８４０）を介して充放電ユニット４へ供給される。

続いて、充放電ユニット４について図１を用いて説明する。充放電ユニット４は、分電盤２の分岐ブレーカ（図示せず）に充放電路８４０経由で接続されており、分電盤２を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、上記直流電力で蓄電池ユニット５の蓄電池５３を充電する。また、充放電ユニット４は、蓄電池ユニット５に蓄えられている直流電力を交流電力に変換し、分電盤２を介して上記交流電力を負荷機器６へ供給する。すなわち、充放電ユニット４は、ＡＣ／ＤＣ変換機能とＤＣ／ＡＣ変換機能との両方を有している。

このような充放電ユニット４は、連系入出力部４１と、充放電用端子（充放電ユニット側充放電用端子）４２と、通信用端子（充放電ユニット側通信用端子）４３と、解列器４４と、双方向電力変換部４５と、双方向直流変換部４６とを備えている。また、充放電ユニット４は、通信部（充放電制御側通信部）４７と、充放電制御部４８と、充放電制御電源部４９とを備えている。連系入出力部４１には、分電盤２からの充放電路８４０が接続されている。

充放電用端子４２は、充放電ユニット４側の充放電路８４と蓄電池ユニット５側の充放電路８４とを接続するために設けられた端子であり、蓄電池ユニット５の充放電用端子５１に電気的に接続されている。

通信用端子４３は、充放電ユニット４と蓄電池ユニット５との間を有線で通信するために設けられた端子であり、蓄電池ユニット５の通信用端子５２に電気的に接続されている。

解列器４４（例えばリレーからなる）は、連系入出力部４１と双方向電力変換部４５との間の充放電路８４に挿入されて設けられ、充放電制御部４８の制御によって開閉する。すなわち、解列器４４は、連系入出力部４１と双方向電力変換部４５との間を電気的に接続させるように閉じたり、連系入出力部４１と双方向電力変換部４５との間を電気的に遮断させるように開いたりする。

双方向電力変換部４５は、充放電制御部４８の制御によって直流電力と交流電力との間を変換する双方向ＤＣ／ＡＣインバータである。この双方向電力変換部４５は、蓄電池ユニット５の蓄電池５３を充電する場合、充放電路８４から連系入出力部４１および解列器４４を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、上記直流電力を双方向直流変換部４６へ出力する。これに対して、蓄電池５３を放電させる場合、双方向電力変換部４５は、双方向直流変換部４６から出力された直流電力を交流電力に変換する。充放電制御部４８は、双方向電力変換部４５の動作を制御するとともに、解列器４４を開閉制御することによって、双方向電力変換部４５の出力電力である交流電力を連系入出力部４１から分電盤２へ供給する。なお、充放電ユニット４は、連系入出力部４１から分電盤２へ供給する交流電力を、商用電源７が供給する商用電力に協調させる系統連系運転機能を有している。

双方向直流変換部４６は、充放電制御部４８の制御によって直流電力を変換する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。この双方向直流変換部４６は、蓄電池ユニット５の蓄電池５３を充電する場合、双方向電力変換部４５から出力された直流電力を変換して充放電用端子４２へ（すなわち蓄電池ユニット５へ）出力する。これに対して、蓄電池５３を放電させる場合、双方向直流変換部４６は、（充放電用端子４２を介して入力された）蓄電池ユニット５の直流電力を変換して、双方向電力変換部４５へ出力する。

通信部４７は、充放電制御部４８の制御によって蓄電池ユニット５と通信する通信機能を有している。上記通信機能を有している通信部４７は、例えば、蓄電池ユニット５に関する電池情報を蓄電池ユニット５から受信したり、充放電ユニット４の異常発生を表わす異常発生情報を蓄電池ユニット５に送信したりするなど、蓄電池ユニット５との間で各種情報の授受を行う。

充放電制御部４８は、例えばマイクロコンピュータを主構成要素とし、解列器４４と双方向電力変換部４５と双方向直流変換部４６と通信部４７とを制御する機能を有している。この充放電制御部４８は、通信部４７で受信された電池情報に基づいて、解列器４４と双方向電力変換部４５と双方向直流変換部４６と通信部４７とを制御することによって、蓄電池５３の充放電を制御する。以下に具体例を示す。

充電制御時において、蓄電池５３の電池電圧（総電圧）が所定の充電停止電圧に到達した（或いは、充電停止電圧を上回った）ことを示す電池情報を蓄電池ユニット５から通信部４７が受信した場合、充放電制御部４８は、蓄電池５３の充電を停止するように、双方向電力変換部４５と双方向直流変換部４６とを制御する。蓄電池５３の各セル電圧が所定の充電停止電圧に到達した（充電停止電圧を上回った）ことを示す電池情報、あるいは、蓄電池５３の電池温度が所定の動作上限温度以上または所定の動作下限温度以下であることを示す電池情報を蓄電池ユニット５から通信部４７が受信した場合も同様である。

放電制御時において、蓄電池５３の電池電圧が所定の放電停止電圧に到達した（或いは、放電停止電圧を下回った）ことを示す電池情報を蓄電池ユニット５から通信部４７が受信した場合、充放電制御部４８は、蓄電池５３の放電を停止するように、双方向電力変換部４５と双方向直流変換部４６とを制御する。蓄電池５３の各セル電圧が所定の放電停止電圧に到達した（例えば、蓄電池５３の複数のセルのうち少なくとも一つのセルのセル電圧が、放電停止電圧に到達した／下回った）ことを示す電池情報、あるいは、蓄電池５３の電池温度が所定の動作上限温度以上または所定の動作下限温度以下であることを示す電池情報を蓄電池ユニット５から通信部４７が受信した場合も同様である。

充放電制御電源部４９は、充放電制御部４８を動作させるための動作電力を充放電制御部４８に供給する電源回路である。充放電制御電源部４９は、連系入出力部４１と解列器４４との間の充放電路８４（８４１）と、双方向電力変換部４５と双方向直流変換部４６との間の充放電路８４（８４２）とに接続されており、充放電路８４１，８４２を介して電力を受け取って充放電制御部４８に動作電力を供給する。

続いて、蓄電池ユニット５について図１を用いて説明する。蓄電池ユニット５は、充放電ユニット４に接続されており、充放電ユニット４を介して供給される直流電力で蓄電池５３を充電したり、蓄電池５３を放電させて直流電力を充放電ユニット４へ供給したりする。蓄電池ユニット５とは別体に設けられた充放電ユニット４の制御によって充放電が行われる。

このような蓄電池ユニット５は、充放電用端子（蓄電池ユニット側充放電用端子）５１と、通信用端子（蓄電池ユニット側通信用端子）５２と、蓄電池５３と、開閉器５４と、制御部５５と、制御電源部５６と、報知制御部５５６とを一体に備えている。本実施形態の蓄電池ユニット５は、充放電用端子５１と通信用端子５２と蓄電池５３と開閉器５４と制御部５５と制御電源部５６とを例えば単一の器体などに収納することによって、これらを一体に備えている。

充放電用端子５１は、蓄電池５３の充放電を行うために設けられた端子すなわち蓄電池５３と外部の充放電路８４とを接続するために設けられた端子であり、本実施形態では、充放電ユニット４の充放電用端子４２に電気的に接続されている。

通信用端子５２は、蓄電池ユニット５と外部機器（外部ユニットを含む）との間を有線で通信するために設けられた端子であり、本実施形態では、充放電ユニット４の通信用端子４３に電気的に接続されている。

蓄電池５３は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの複数のセルが直列に接続された構成である。

開閉器５４は、充放電用端子５１と蓄電池５３との間の充放電路８４に挿入されて設けられ、充放電用端子５１と蓄電池５３との間を電気的に接続させるように閉じたり、充放電用端子５１と蓄電池５３との間を電気的に遮断させるように開いたりする。本実施形態の開閉器５４は、手動で開閉する機構と、制御部５５の制御によって開閉する機構（自動で開閉する機構）とを有している。開閉器５４は、例えば蓄電池５３の充放電中に異常が発生した場合または蓄電池５３の充放電が行われない場合（未使用時）に開く。例えば、開閉器５４は常開型の開閉器であって、制御部５５によって閉じるよう制御されているときにだけ閉じる構成であってもよい。

制御部５５は、蓄電池５３を保護するために蓄電池５３を監視する機能を有している。特に蓄電池５３がリチウムイオン電池である場合、正常領域と異常領域とが接近しているので、蓄電池５３の電池電圧および各セルのセル電圧を監視したり、蓄電池５３の電池温度を監視したりして、蓄電池５３の充放電を制御する必要がある。

本実施形態の制御部５５は、電圧監視部５５１と、温度監視部５５２と、電流検出部５５３と、通信部（蓄電池ユニット側通信部）５５４と、処理部５５５と、報知制御部５５６とを備えている。

電圧監視部５５１は、蓄電池５３の電池電圧および各セルのセル電圧を監視（検出）するように構成された回路である。電池電圧およびセル電圧は、例えば内部短絡の発生、自己放電の増大、不純物の混入、内部抵抗の異常上昇などによって変化する。電池電圧およびセル電圧のばらつきは多少あるが、電池電圧およびセル電圧の少なくともいずれかが保守の規定範囲を逸脱した蓄電池５３は、何らかの異常が発生したと判断される。

温度監視部５５２は、例えばサーミスタなどの温度検出素子を備え、蓄電池５３の電池温度を監視するように構成された回路である。蓄電池ユニット５では、蓄電池５３が低温時に充放電を行う場合、蓄電池５３を放電させることができなくなるおそれがある。そこで、電池温度が所定の動作下限温度以下になると、蓄電池５３の充放電を停止して、蓄電池５３を暖める必要がある。一方、蓄電池５３が高温になるにつれて劣化が促進されるという特性を有しているため、電池温度が所定の動作上限温度以下となるように、蓄電池５３を冷やす必要がある。このような理由から、蓄電池ユニット５には、電池温度を監視する温度監視部５５２が設けられている。

電流検出部５５３は、蓄電池５３を充電する際に蓄電池５３に流れる充電電流と、蓄電池５３を放電させる際に蓄電池５３から流れる放電電流とを検出するように構成された回路である。なお本実施形態では、充電電流と放電電流とを総称して充放電電流という。充放電時に大電流（過電流）が流れると、蓄電池５３に過負荷がかかり、蓄電池５３の劣化が促進される。このため、蓄電池ユニット５には、充放電電流を検出する電流検出部５５３が設けられている。

通信部５５４は、処理部５５５の制御によって充放電ユニット４と通信する通信機能を有している。上記通信機能を有している通信部５５４は、例えば、蓄電池ユニット５に関する電池情報を充放電ユニット４に送信したり、充放電ユニット４の異常発生を表わす異常発生情報を充放電ユニット４から受信したりするなど、充放電ユニット４との間で各種情報の授受を行う。蓄電池ユニット５に関する電池情報としては、蓄電池５３の電池電圧および各セルのセル電圧の監視結果、蓄電池５３の温度の監視結果、蓄電池５３の充放電電流の検出結果、蓄電池ユニット５の異常発生を表わす異常発生情報がある。蓄電池５３の電池電圧および各セルのセル電圧の監視結果としては、例えば電池電圧およびセル電圧の電圧値、電池電圧およびセル電圧の少なくともいずれかが所定の充電停止電圧または所定の放電停止電圧に到達したという判断結果などがある。蓄電池５３の温度の監視結果としては、例えば電池温度の計測値、電池温度が所定の動作上限温度以上または所定の動作下限温度以下であるという判断結果などがある。

処理部５５５は、例えばマイクロコンピュータを主構成要素とし、蓄電池５３の電池電圧および各セル電圧の監視結果を電圧監視部５５１から取得する。さらに、処理部５５５は、蓄電池５３の電池温度の監視結果を温度監視部５５２から取得し、蓄電池５３の充放電電流の検出結果を電流検出部５５３から取得する。

蓄電池５３の充電時において、処理部５５５は、電池電圧および各セル電圧の監視結果を用いて、電池電圧およびセル電圧の少なくともいずれかが所定の充電停止電圧に到達したか否かを判断する。また、処理部５５５は、電池温度が所定の動作上限温度以上または所定の動作下限温度以下であるか否かを判断する。

一方、蓄電池５３の放電時においては、処理部５５５は、電池電圧およびセル電圧の少なくともいずれかが所定の放電停止電圧に到達したか否かを判断する。また、処理部５５５は、電池温度が所定の動作上限温度以上または所定の動作下限温度以下であるか否かを判断する。

さらに、充電時および放電時のいずれの場合においても、処理部５５５は、電池電圧および各セル電圧の監視結果と電池温度の監視結果と充放電電流の検出結果とを用いて、蓄電池５３の異常（蓄電池ユニット５の異常）の有無を判断する。例えば電池電圧、各セル電圧、電池温度および充放電電流の少なくとも１つが正常範囲から逸脱した場合など、蓄電池ユニット５の充電停止条件・放電停止条件を満たさない場合に、処理部５５５は、蓄電池５３の異常（蓄電池ユニット５の異常）を検出する。処理部５５５は、蓄電池５３の異常（蓄電池ユニット５の異常）を検出した場合、蓄電池ユニット５の異常発生を報知手段（図示せず）が報知するように報知制御部５５６を制御する。さらに、処理部５５５は、上記の場合に、蓄電池ユニット５の異常発生を示す異常発生情報を充放電ユニット４へ送信するように通信部５５４を制御する。

一方処理部５５５は、蓄電池ユニット５が充放電ユニット４に接続されているときには、通信部５５４を介して得られた充放電ユニット４との通信結果を用いて、充放電ユニット４の異常の有無を判断する。例えば充放電ユニット４の異常発生を示す異常発生情報を充放電ユニット４から通信部５５４が受信した場合、処理部５５５は、充放電ユニット４の異常を検出する。処理部５５５は、充放電ユニット４の異常を検出した場合、充放電ユニット４の異常発生を報知手段が報知するように報知制御部５５６を制御する。

つまり、本実施形態における蓄電池５３の充放電に関する異常発生には、蓄電池ユニット５（特に蓄電池５３）の異常発生だけではなく、充放電ユニット４の異常発生も含まれる。

報知制御部５５６は、蓄電池５３の充放電に関する異常発生（蓄電池ユニット５の異常発生または充放電ユニット４の異常発生）が処理部５５５で検出された場合、処理部５５５の制御によって、上記異常発生を示す異常発生情報を報知手段（図示せず）へ出力する。報知手段は、例えば表示装置などであり、報知制御部５５６から異常発生情報を受け取ると、蓄電池５３の充放電に関する異常発生の旨をユーザへ報知する。すなわち、報知手段が表示装置である場合、表示装置は、上記異常発生の旨を表示画面に表示してユーザへ報知する。なお、報知手段は、蓄電池ユニット５と一体に設けられていてもよいし、蓄電池ユニット５とは別体に設けられていてもよい。

これにより、ユーザは、報知手段の報知を確認すること（表示装置の表示画面を見ること）によって、蓄電池５３の充放電に関する異常発生を認識することができ、充放電ユニット４や蓄電池ユニット５を復旧させるための対応をとることができる。なお、報知手段は、警報音鳴動によって、蓄電池５３の充放電に関する異常発生をユーザへ報知してもよい。

また、制御部５５の処理部５５５は、蓄電池５３の充放電中に異常が発生した場合に、開閉器５４が開くように開閉器５４を制御する。上記異常発生としては、充放電ユニット４の異常発生と、蓄電池ユニット５の異常発生とがある。例えば、蓄電池ユニット５の充電停止条件・放電停止条件が成立していても、充放電ユニット４の故障により蓄電池５３の充放電を停止することができない場合、処理部５５５は、開閉器５４が開くように開閉器５４を制御する。

これにより、充放電ユニット４および蓄電池ユニット５が正常な状態で、蓄電池５３の充放電を行うことができる。

なお、本実施形態の処理部５５５は、充放電ユニット４と蓄電池ユニット５との間で通信が確立しない状態で蓄電池５３の充放電が開始した場合（例えば、制御電源部５６を介して制御部５５へ電力の供給が開始されてから、所定の時間が経過しても、通信部５５４に所定の通信信号が送信されない場合）に、開閉器５４が開くように開閉器５４を制御するよう構成されている。また処理部５５５は、この場合に、報知制御部５５６を介して報知手段で異常の発生を報知させる。

これにより、蓄電池ユニット５が正規の充放電ユニット４に接続された場合にのみ、蓄電池５３の充放電が行われる。したがって、蓄電池５３を過充電したり過放電させたりする可能性が低くなり、安全性を高めることができる。

ただし、“充放電ユニット４と蓄電池ユニット５との間で通信が確立しない状態で蓄電池５３の充放電が開始した場合に、処理部５５５が、開閉器５４が開くように開閉器５４を制御する”という上記の構成は、必須ではない。通信が確立しない状態でも開閉器５４が閉じるのを許可することで、どのような外部機器が接続された場合でも、（制御部５５で蓄電池５３の状態を監視しながら）蓄電池５３の充放電を行うことができる。

制御電源部５６は、制御部５５を動作させるための動作電力を制御部５５に供給する電源回路である。制御電源部５６は、充放電用端子５１と開閉器５４との間の充放電路８４（８４３）に接続されており、充放電路８４３を介して電力を受け取って蓄電池５３に動作電力を供給する。本実施形態では、制御電源部５６が、蓄電池ユニット５内の充放電路８４に接続されているので、蓄電池５３の充放電が行われる際には、必ず制御部５５に電力が供給されることになる。したがって、蓄電池ユニット５にどのような外部機器が接続された場合でも、蓄電池５３を監視しながら蓄電池５３の充放電を安定に行うことができる。

制御電源部５６は、制御部５５と一体に設けられている。制御電源部５６が制御部５５と一体に設けられている状態とは、例えば制御電源部５６が制御部５５と同一の器体に収納されている状態、制御電源部５６と制御部５５とが異なる器体に収納されていても、これらの器体が常に一緒に用いられる状態などをいう。

次に、本実施形態の電力供給システム１における蓄電設備（充放電ユニット４、蓄電池ユニット５）の動作について図１を用いて説明する。

まず、蓄電池５３を充電する場合について説明する。充放電ユニット４では、充放電制御電源部４９が電力を受け取って充放電制御部４８に動作電力を供給する。この状態で、充放電ユニット４は、充放電制御部４８の制御によって、分電盤２から供給される交流電力を直流電力に変換し、上記直流電力を蓄電池ユニット５に供給する。蓄電池ユニット５では、制御電源部５６が電力を受け取って制御部５５に動作電力を供給する。その後、蓄電池ユニット５は、開閉器５４が閉じ、制御部５５によって蓄電池５３を監視しながら、蓄電池５３を充電する。

続いて、蓄電池５３を放電させる場合について説明する。まず、蓄電池ユニット５では、開閉器５４が閉じ（例えば、手動の開閉機構を操作することによって開閉器５４を閉じ）、制御電源部５６が電力を受け取って制御部５５に動作電力を供給する。その後、蓄電池ユニット５は、制御部５５によって蓄電池５３を監視しながら、蓄電池５３を放電させる。充放電ユニット４では、充放電制御電源部４９が電力を受け取って充放電制御部４８に動作電力を供給する。その後、充放電ユニット４は、充放電制御部４８の制御によって、蓄電池ユニット５から供給される直流電力を交流電力に変換し、上記交流電力を分電盤２に供給する。

上記のような蓄電池５３の充放電中において、充放電ユニット４または蓄電池ユニット５に異常が発生した場合、報知制御部５５６は、制御部５５の制御によって、異常発生情報を報知手段（図示せず）へ出力し、異常発生の旨を報知手段に報知させる。また、開閉器５４は、上記の場合に、制御部５５の制御によって、充放電用端子５１と蓄電池５３との間を電気的に遮断させるように開く。

以上説明した本実施形態の電力供給システム１では、制御部５５に動作電力を供給する制御電源部５６を蓄電池ユニット５が備えている。これにより、蓄電池ユニット５がどのような外部機器に接続されたとしても、制御部５５の動作電力を蓄電池ユニット５の内部に確保して制御部５５を動作させることができるので、蓄電池５３を監視しながら蓄電池５３の充放電を安定に行うことができる。例えば図３に示すように蓄電池ユニット５が直流電源７１および負荷機器６に直接接続されている場合であっても、蓄電池ユニット５は、制御部５５を動作させることができる。

また、本実施形態の電力供給システム１では、蓄電池ユニット５が制御電源部５６を備えていることによって、蓄電池ユニット５において制御部５５の動作電力を取得するための電源用端子（図４の電源用端子９３１）が不要となる。これにより、蓄電池ユニット５の端子数を減らすことができる（図４の従来例では３個→図１の実施形態では２個）。

さらに、本実施形態の電力供給システム１では、蓄電池ユニット５において、制御電源部５６が充放電用端子５１と開閉器５４との間の充放電路８４３から電力を受け取るように設けられ、長期にわたって蓄電池５３の充放電が行われない場合（未使用時）に開閉器５４が開く。これにより、長期にわたって使用されていない時に、制御電源部５６から制御部５５への動作電力の供給を停止することができるので、蓄電池ユニット５での消費電力を抑えることができる。また、蓄電池５３の充放電が行われない期間が短期間の場合であっても、開閉器５４を開かせることができる。すなわち、開閉器５４をこまめに開閉することができる。これにより、短期の未使用時においても、制御電源部５６から制御部５５への動作電力の供給を停止することができるので、蓄電池ユニット５での消費電力を抑えることができる。なお、開閉器５４は、自動で開く構成（制御部５５の制御によって開く機構など）であってもよいし、手動で開く構成であってもよい。

また、本実施形態の電力供給システム１では、例えば過充電・過放電など、蓄電池５３に異常が発生した場合に、蓄電池ユニット５の制御部５５が蓄電池５３の異常を報知手段（図示せず）に報知させる。これにより、（正規の充放電ユニット４を用いている場合には、過充電・過放電が発生することはほとんどないため、）例えば誤使用または不正使用であることをユーザに認識させることができる。

さらに、本実施形態の電力供給システム１では、蓄電池５３の充放電中に異常が発生した場合に、制御部５５の制御によって開閉器５４が開く。これにより、蓄電池５３の充放電中に、例えば誤使用時や不正使用時などにおいて、蓄電池５３に異常が発生した場合に、確実に過充電・過放電を防止することができる。また、蓄電池ユニット５に接続されている充放電ユニット４が故障した場合においても、過充電・過放電を確実に防止することができる。

なお、本実施形態の蓄電池ユニット５は、所定の充放電ユニット（本実施形態の充放電ユニット４）以外の外部機器に接続された場合であっても、制御部５５が制御電源部５６からの動作電力によって動作することができる。これにより、上記外部機器と蓄電池ユニット５との間の通信が確立せずに蓄電池５３の充放電が開始した場合に、制御部５５の制御によって開閉器５４を開かせることによって、蓄電池ユニット５（特に蓄電池５３）を保護することができる。

言い換えて説明すると、本実施形態の蓄電池ユニット５は、充放電用端子５１と、通信用端子５２と、蓄電池５３と、開閉器５４と、制御部５５と、制御電源部５６と、報知制御部５５６とを一体に備えている。本実施形態の蓄電池ユニット５は、充放電ユニット４の制御によって充放電が行われる。

蓄電池ユニット５の充放電用端子５１は、充放電ユニット４の充放電用端子４２に接続される。蓄電池ユニット５の通信用端子５２は、充放電ユニット４の通信用端子４３に接続される。

開閉器５４は、充放電用端子５１と蓄電池５３との間の充放電路８４に設けられている。

制御電源部５６は、制御部５５を動作させるための動作電力を制御部５５に供給する。制御電源部５６は、充放電用端子５１と開閉器５４との間の充放電路８４３に接続され、充放電路８４３を介して電力を受け取って、制御部５５に動作電力を供給する。

制御部５５は、蓄電池５３の異常の有無を判断し、蓄電池５３に異常が発生した場合に蓄電池５３の異常を報知手段が報知するように当該報知手段を制御する。

これにより、蓄電池ユニット５がどのような外部機器に接続されたとしても、充放電路８４３から制御電源部５６を介して制御部５５に電力が供給される。したがって、制御部５５の動作電力を蓄電池ユニット５の内部に確保して制御部５５を動作させることができるので、蓄電池５３を監視しながら蓄電池５３の充放電を安定に行うことができる。また蓄電池ユニット５は、蓄電池５３の異常が発生した場合に、報知手段を介して使用者に報知できる。

制御部５５は、蓄電池５３を監視する監視機能を有している。制御部５５は、蓄電池５３の充放電に関する異常の発生（蓄電池ユニット５、充放電ユニット４の異常の発生）を検知するための状態検知部を、少なくとも一つ有している。

制御部５５は、制御電源部５６から電力を供給されている状態において、状態検知部での検知結果に基づいて異常が発生していると判断した場合に、開閉器５４を開くよう構成されている。

また制御部５５は、制御電源部５６から電力を供給されている状態において、状態検知部での検知結果に基づいて異常が発生していると判断した場合に、報知制御部５５６を介して異常の発生を報知するよう構成されている。

本実施形態の状態検知部は、第１の状態検知部として、蓄電池５３の電池温度を検出するよう構成された温度監視部５５２を含む。制御部５５は、温度監視部５５２で検出された電池温度が、所定の上限閾値温度よりも高いときまたは所定の下限閾値温度よりも低いときに、異常が発生していると判断する。充放電ユニット４での制御と蓄電池ユニット５での制御とを両立させるために、“上限閾値温度”は、充放電ユニット４での制御に用いられる“動作上限温度”以上であることが好ましく、“下限閾値温度”は、充放電ユニット４での制御に用いられる“動作下限温度”以下であることが好ましい。

本実施形態の状態検知部は、第２の状態検知部として、蓄電池５３の電池電圧を検出するよう構成された電圧監視部５５１を含む。制御部５５は、電圧監視部５５２で検出された電池電圧が所定の上限電圧値よりも大きいときまたは所定の下限電圧値よりも小さいときに、異常が発生していると判断する。充放電ユニット４での制御と蓄電池ユニット５での制御とを両立させるために、“上限電圧値”は、充放電ユニット４での制御に用いられる“充電停止電圧”以上であることが好ましく、“下限電圧値”は、充放電ユニット４での制御に用いられる“放電停止電圧”以下であることが好ましい。

本実施形態の状態検知部は、第３の状態検知部として、蓄電池ユニット５の充放電電流を検出するよう構成された電流検出部５５３を含む。制御部５５は、電流監視部５５３で検出された充放電電流が所定の基準値よりも大きいときに、異常が発生していると判断する。

本実施形態の状態検知部は、第４の状態検知部として、外部の充放電ユニット４と通信するための通信部５５４を含む。制御部５５は、充放電ユニット４から当該充放電ユニット４での異常発生を示す情報を通信部５５４を介して受信したときに、異常が発生していると判断する。また本実施形態の制御部５５は、充放電ユニット４との間で通信が確立されていない状態で蓄電池５３の充放電が開始されたときに、異常が発生していると判断する。

なお、本実施形態の変形例として、電力供給システム１は、蓄電設備（充放電ユニット４、蓄電池ユニット５）と太陽光発電設備（太陽電池パネル３１、パワーコンディショナ３２）とを組み合わせた構成ではなく、蓄電設備のみを備える構成であってもよい。本変形例の場合、電力供給システム１は、例えば夜間に安い深夜電力で蓄電池５３を充電し、昼間に蓄電池５３を放電させることができる。

また、蓄電池ユニット５は、本実施形態において充放電ユニット４とともに用いられているが、充放電ユニット４から取り外して電源（例えば商用電源７）または分電盤２に直接取り付けて用いられてもよい。この場合であっても、蓄電池ユニット５が制御電源部５６を備えているので、蓄電池５３を監視しながら蓄電池５３の充放電を安定に行うことができる。

さらに、蓄電池ユニット５は、充放電ユニット４などの外部機器と有線ではなく無線で通信してもよい。

Claims (2)

1. 蓄電池と、
   前記蓄電池を監視する監視機能を有する制御部と、
   前記制御部を動作させるための動作電力を当該制御部に供給する制御電源部と、
   前記蓄電池の充放電を行うための充放電用端子と、
   前記充放電用端子と前記蓄電池との間の充放電路に設けられた開閉器と、
   を一体に備え、
   前記制御電源部は、前記充放電用端子と前記開閉器との間の充放電路に接続されており、当該充放電路を介して電力を受け取って前記制御部に前記動作電力を供給し、
   前記制御部は、前記監視機能として、前記蓄電池の異常の有無を判断し、前記蓄電池に異常が発生した場合に前記蓄電池の異常を報知手段が報知するように当該報知手段を制御し、
   前記開閉器は、前記蓄電池の充放電が行われない場合に開く
   ことを特徴とする蓄電池ユニット。
2. 前記制御部は、前記蓄電池の充放電中に異常が発生した場合に、前記開閉器が開くように当該開閉器を制御することを特徴とする請求項１記載の蓄電池ユニット。

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