WO2014103051A1

WO2014103051A1 - 蓄電装置

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Publication number: WO2014103051A1
Application number: PCT/JP2012/084182
Authority: WO
Inventors: 史一高橋; 輝三彰谷口; 廣田　昇一
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-03
Also published as: KR20140107098A; JP5536279B1; CN104025414A; TW201427232A; JPWO2014103051A1; US20150303731A1

Abstract

　蓄電装置などに関して、制御回路に対する効率的な給電手段の構成を実現する。本形態の蓄電装置（１Ａ）は、蓄電池（２）と、電源が接続可能な入出力の端子（３）と、蓄電池（２）と端子（３）との間の電力変換装置（４）と、蓄電池（２）に対する充放電の制御を行う制御回路（５）を含む制御部（５０）と、蓄電池（２）と電力変換装置（４）との間の第１のノードに接続され、第１の電圧（Ｖ１）を出力する第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（６１）と、電力変換装置（４）の内部の第２のノードに接続され、第２の電圧（Ｖ２）を出力する第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（６２）と、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（６１）と制御回路（５）との間に接続される第１のダイオード（７１）と、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（６２）と制御回路（５）との間に接続される第２のダイオード（７２）と、を有し、第１の電圧（Ｖ１）と第２の電圧（Ｖ２）とが異なる。

Description

蓄電装置

　本発明は、二次電池ないし蓄電池を利用した蓄電装置などの技術に関する。また、蓄電池の充放電（充電及び放電）の制御などに関する。

　リチウムイオン二次電池などによる蓄電池を備え、蓄電池の充放電を制御する蓄電装置ないし蓄電システムがある。このような蓄電装置では、運転状態として、例えば、充電モード時には、系統電源からのＡＣ入力により電力供給して蓄電池を充電し、放電モード時には、蓄電池からの放電によるＤＣ出力により電化製品などの電源負荷に対して電力供給する。蓄電装置に備える制御回路ないしそれを含む制御部は、蓄電池の状態を監視し、蓄電池の充放電を制御する。

　上記に関する先行技術例として、特開２０１２－１７５８０１号公報（特許文献１）、特開２００８－５４４７３号公報（特許文献２）などがある。

　特許文献１（「蓄電システム」）では、「システム効率を向上させ、しかも、停電時に蓄電池の過放電を防止することができると共に、停電が復帰した場合には自動的に動作再開ができるようにした蓄電システムを提供する」等の記載がある。また、「蓄電システム１０は、蓄電池１３と、電力変換装置１４と、蓄電システムコントローラ１７とを備え、前記蓄電システムコントローラ１７は、夜間の特定の時間帯の電力で蓄電池１３を充電し、昼間に蓄電池１３から放電を行うように制御し、蓄電池１３の充放電が行われない待機時及び蓄電池の充電時には系統１１側から給電され、蓄電池１３の放電時には、蓄電池１３側から電力変換装置１４を経ることなく給電され、蓄電池１３が過放電になる前に系統１１から給電する状態に切り替えると共に、蓄電池１３の放電を停止させる。」等の記載がある。

　特許文献２（「蓄電機能を有するパワーコンディショナ」）では、「太陽電池と蓄電池と商用電力系統の３つの電源を有するシステムにおいて、商用電力系統が停電時にも動作可能であり、蓄電池の回復充電が可能な信頼性の高いパワーコンディショナを提供する」等の記載がある。また、「直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、蓄電手段に充放電する充放電回路と、負荷に交流電力を供給する商用電力系統と、前記電力変換回路と充放電回路を制御する制御回路を備える。電源選択回路は、前記直流電源から駆動電力が供給される第１電源回路と、前記蓄電手段から駆動電力が供給される第２電源回路と、前記商用電力系統から駆動電力が供給される第３電源回路から少なくとも一つの電源回路を選択して、前記制御回路に駆動電力を供給する。」等の記載がある。

特開２０１２－１７５８０１号公報特開２００８－５４４７３号公報

　従来例の蓄電システムにおいて、蓄電池の充放電の制御などのためには、制御回路に対する給電が必要である。例えば特許文献１の蓄電システムでは、蓄電池のエネルギーを効率的に運用するため、停電時などの系統（１１）の遮断時、あるいはピークカット運転時などの、蓄電池（１３）からの放電時には、スイッチ（１９）を蓄電池（１３）側へ切り替え、１つのＤＣ／ＤＣコンバータ（２０）を介して制御回路（２１）へ供電する構成である。上記スイッチ（１９）は、蓄電池（１３）からの入力と系統（１１）側のＡＣ／ＤＣコンバータ（１８）を介した入力とを切り替えて、制御回路（２１）側のＤＣ／ＤＣコンバータ（２０）へ入力するスイッチである。言い換えると、従来例の蓄電システムは、制御回路への補助電源手段またはその制御手段として、特許文献１の例のように、蓄電池側からのＤＣ入力と、系統側からのＡＣ／ＤＣ変換によるＤＣ入力とを切り替え制御する構成である。

　上記のような従来例の蓄電システムの構成では、制御回路へのＤＣ入力を切り替えるスイッチ（１９）及びその駆動回路などを要するので、コストアップ等の要因になる。また、充電／放電／待機などの各運転状態ないしモードに応じて、上記スイッチ（１９）等の切り替えが必要であるため、蓄電システムの制御回路などによる制御の煩雑化を招来する。

　以上を鑑み、本発明の主な目的は、蓄電装置などに関して、制御回路に対する効率的な給電手段ないし補助電源手段の構成を実現すること、特に、ＤＣ入力のスイッチ等の回路の不要化または低減による低コスト化、及び当該スイッチ等の回路の煩雑な制御の不要化ないし制御の自動化や簡素化などを実現できる技術を提供することである。

　上記目的を達成するため、本発明のうち代表的な形態は、蓄電装置などであって、以下に示す構成を有することを特徴とする。

　（１）本形態の蓄電装置は、蓄電池と、電源が接続可能な入出力の端子と、前記蓄電池と前記端子との間に設けられた電力変換装置と、前記蓄電池に対する充放電の制御を行う制御回路を含む制御部と、前記蓄電池と前記電力変換装置との間の配線上の第１のノードに接続され、第１の電圧を出力する第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記電力変換装置の内部の第２のノードに接続され、前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を出力する第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータと前記制御回路との間に接続され前記第１の電圧を入力する第１のダイオードと、前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータと前記制御回路との間に接続され前記第２の電圧を入力する第２のダイオードとを有する。

　（２）例えば、本形態の蓄電装置は、前記第１の電圧よりも第２の電圧が小さい構成である。

　（３）例えば、本形態の蓄電装置は、前記第１の電圧よりも第２の電圧が大きい構成である。

　本発明のうち代表的な形態によれば、蓄電装置などに関して、制御回路に対する効率的な給電手段ないし補助電源手段の構成を実現できる。特に、ＤＣ入力のスイッチ等の回路の不要化または低減による低コスト化、及び当該スイッチ等の回路の煩雑な制御の不要化ないし制御の自動化や簡素化などを実現できる。

本発明の実施の形態１の蓄電装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態２の蓄電装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態３の蓄電装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態４の蓄電装置の構成を示す図である。本発明の実施の形態５の蓄電装置の構成を示す図である。実施の形態における運転状態などについてまとめた図である。

　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお実施の形態を説明するための全図において同一部には原則として同一符号を付しその繰り返しの説明は省略する。なお、ＤＣ：直流、ＡＣ：交流、を示す。

　＜概要等＞
　本実施の形態の蓄電システム（図１の蓄電装置１Ａ等）では、制御回路５に対する効率的な給電手段ないし補助電源手段を含む構成として以下を有する。

　（１）　本蓄電装置は、制御回路５を含む制御部５０の補助電源手段を構成するＤＣ／ＤＣコンバータ部６０として、蓄電池２と入出力の端子３との間のＤＣまたはＡＣの電気配線路における、蓄電池２側からのＤＣ入力に対応する第１のＤＣ／ＤＣコンバータ６１（＃１）と、端子３側ないし電力変換装置４側からのＤＣ入力に対応する第２のＤＣ／ＤＣコンバータ６２（＃２）とを有する構成である。各ＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１，＃２）のＤＣ出力の電圧（Ｖ１，Ｖ２）はダイオード７１，７２に順方向で接続され、各ダイオード７１，７２のＤＣ出力が制御回路５に接続される。即ち、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０のＤＣ出力（Ｖ１，Ｖ２）がダイオードＯＲ回路７０を通じて制御回路５に給電される構成である。

　上記蓄電池２側のノードＮ１に接続される第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１の出力電圧及び第１のダイオード７１の入力電圧である第１の電圧をＶ１とし、上記電力変換装置４側のノードＮ２に接続される第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２の出力電圧及び第２のダイオード７２の入力電圧である第２の電圧をＶ２とする。本蓄電装置は、構成要件として、上記電圧値（Ｖ１，Ｖ２）は、異なる値であり、一方が他方に対して高い値となる関係である（Ｖ１≠Ｖ２，Ｖ１＞Ｖ２またはＶ１＜Ｖ２）。これによりＤＣ／ＤＣコンバータ部６０及びダイオードＯＲ回路７０を通じて制御回路５に対する蓄電池２側と端子３側との２つのＤＣ入力を自動的に切り替える機構である。２つの入力（Ｖ１，Ｖ２）のうち高電圧の方が優先的に制御回路５へ給電される。

　上記電圧値（Ｖ１，Ｖ２）は、予め固定の設計値の形態としてもよいし、後述のように可変設定の形態としてもよい。

　（２）　また例えば、本蓄電装置（後述の実施の形態１）は、蓄電池２側のＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１の出力電圧Ｖ１を、電力変換装置４側のＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２の出力電圧Ｖ２よりも高い電圧に設計した構成である。即ち構成ＡとしてＶ１＞Ｖ２とする。この構成Ａの場合、蓄電池２側からのＤＣ入力がＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１を通じて優先的に制御回路５へ給電される。

　（３）　また例えば、本蓄電装置（後述の実施の形態２）は、蓄電池２側のＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１の出力電圧Ｖ１を、電力変換装置４側のＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２の出力電圧Ｖ２よりも低い電圧に設計した構成である。即ち構成ＢとしてＶ１＜Ｖ２とする。この構成Ｂの場合、端子３側からのＤＣ入力がＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２側を通じて優先的に制御回路５へ給電される。

　（４）　また例えば、本蓄電装置（後述の実施の形態１等）は、端子３は、ＡＣ入出力に対応した端子であり、系統電源などが接続され、電力変換装置４は、ＡＣ入出力に対応した装置である。あるいは、本蓄電装置（後述の実施の形態３）は、端子３は、ＤＣ入出力に対応した端子であり、ＤＣ入出力に対応した電源などが接続され、電力変換装置４は、ＤＣ入出力に対応した装置である。

　（５）　また例えば、本蓄電装置（後述の実施の形態４）は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０の出力の電圧値（Ｖ１，Ｖ２）を可変に設定する設定部を有する。例えば制御回路５から各ＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１，＃２）に対する制御信号により上記電圧値（Ｖ１，Ｖ２）を可変に設定する。本設定部により、構成Ａ（Ｖ１＞Ｖ２）と構成Ｂ（Ｖ１＜Ｖ２）とで切り替えも可能である。

　（６）　また例えば、本蓄電装置（後述の実施の形態１等）は、待機動作時（後述の待機モード時）には、制御回路５からの制御信号により、蓄電池２側のスイッチ８１をオフにすることで、端子３側からの入力によりＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２を通じて制御回路５に給電する構成である。

　（７）　また例えば、本蓄電装置（後述の実施の形態５）は、筐体などに外部からユーザ操作可能な自律運転（後述の自律運転モード）用のスイッチ９を設ける。端子３側が非接続の状態で、ユーザによるスイッチ９の押下により、蓄電池２側のスイッチ８１をオンにする。これにより、蓄電池２の放電によるＤＣ出力によりＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１を通じて制御回路５に給電する。これにより制御回路５による本蓄電システムの起動が可能な構成である。例えば本蓄電装置の出荷時や保守時など、端子３が系統電源などに非接続の状態で、本自律運転モードの動作が可能となり、確認作業などに有用である。

　＜実施の形態１＞
　図１に、実施の形態１の蓄電システムである蓄電装置１Ａの構成を示す。本蓄電装置１Ａは、蓄電池２と、入出力の端子３と、電力変換装置４と、制御回路５を含む制御部５０と、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１及び第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２を含むＤＣ／ＤＣコンバータ部６０と、第１のダイオード７１及び第２のダイオード７２を含むダイオードＯＲ回路７０と、スイッチ８１とを有する構成である。

　蓄電池（バッテリ）２は、例えばリチウムイオン二次電池などによる二次電池パックで構成される。スイッチ８１は、開閉器であり、蓄電池２と電力変換装置４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１との間の直流路上に設けられている。スイッチ８１は、蓄電池２の充放電の可否の状態を決めている。ノードＮ１はスイッチ８１と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１との間に設けられている。ノードＮ１からの分岐の直流路（ａ）が第１のＤＣ／ＤＣコンバータ６１に接続される。スイッチ８１は、制御回路５からの制御信号Ｃ３により、そのオン／オフが切り替え制御される。スイッチ８１は、例えば、待機モード時にはオフ状態、充電モード及び放電モード時にはオン状態にされる。

　端子３は、実施の形態１ではＡＣ電源接続ないしＡＣ入出力対応の端子である。端子３に対応するノードをＮ３とする。端子３は接続ケーブルなどと捉えてもよい。実施の形態１では、端子３には、系統電源のＡＣ入力や、電化製品などのＡＣ入力対応の電源負荷などが適宜接続される。

　電力変換装置４は、蓄電池２と端子３との間のＤＣまたはＡＣの配線路において、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、双方向ＤＣ／ＡＣインバータ４２とが接続された構成である。実施の形態１では、端子３のＡＣ入出力に対応して、電力変換装置４に、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ４２を備える。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１の両側のノードＮ１，Ｎ２から分岐する直流路（ａ，ｂ）でＤＣ／ＤＣコンバータ部６０に接続される。ノードＮ２は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と双方向ＤＣ／ＡＣインバータ４２との間の直流路上に設けられている。ノードＮ２からの分岐の直流路（ｂ）が第２のＤＣ／ＤＣコンバータ６２に接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１、及び双方向ＤＣ／ＡＣインバータ４２は、それぞれ、制御回路５からの制御信号（Ｃ１，Ｃ２）に基づいて、内部回路で充放電の方向などを制御する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、蓄電池２の充電時には、端子３及び４２側のノードＮ２からのＤＣ入力をＤＣ／ＤＣ変換しノードＮ１へ出力する。また蓄電池２の放電時には、蓄電池２及びスイッチ８１側のノードＮ１からのＤＣ入力をＤＣ／ＤＣ変換しノードＮ２へ出力する。双方向ＤＣ／ＡＣインバータ４２は、蓄電池２の充電時には、端子３側のノードＮ３からのＡＣ入力をＡＣ／ＤＣ変換しノードＮ２へ出力する。また、蓄電池２の放電時には、４１側のノードＮ２からのＤＣ入力をＤＣ／ＡＣ変換し端子３側のノードＮ３へ出力する。

　制御部５０は、制御回路５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０（６１，６２）と、ダイオードＯＲ回路７０（７１，７２）とを含む構成である。制御回路５に対する効率的な給電の機構として、蓄電池２側（Ｎ１）及び端子３側（Ｎ２）にそれぞれ関係付けて接続される２つのＤＣ／ＤＣコンバータ６１，６２及びダイオード７１，７２を有する。これらを用いて制御回路５に対する給電を自動的に切り替える機構である。

　制御回路５は、本蓄電装置１Ａの全体の制御を行い、蓄電池２などの状態の監視や保護の制御、及び、蓄電池２に対する電力変換装置４を通じた充放電の制御などを行う。制御回路５からは各部へ制御信号を与えることで各制御を実現する。例えば制御回路５から電力変換装置４の各部（４１，４２）に対して制御信号（Ｃ１，Ｃ２）を与えることで、充放電に伴う電力変換の方向などを制御する。例えば、端子３の系統電源からのＡＣ入力を双方向ＡＣ／ＤＣインバータ４２でＤＣへ変換し、そのＤＣ出力を双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１でＤＣへ変換し、そのＤＣ出力を蓄電池２に供給して充電する。また例えば、蓄電池２からの放電によるＤＣ出力を、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１でＤＣへ変換し、そのＤＣ出力を双方向ＡＣ／ＤＣインバータ４２でＡＣへ変換し、端子３に接続される電源負荷などへ供給する。また制御回路５からは、蓄電池２側のスイッチ８１に対し制御信号Ｃ３を与えることで、スイッチ８１のオン／オフを切り替える。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０は、制御回路５の補助電源手段として、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１，（＃２）６２を有する。第１のＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１は、入力ＤＣ側が、蓄電池２側の直流路上のノードＮ１に接続され、出力ＤＣ側が、第１の電圧Ｖ１であり、第１のダイオード７１に接続される。第２のＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２は、入力ＤＣ側が、端子３側の電力変換装置４内の直流路上のノードＮ２に接続され、出力ＤＣ側が、第２の電圧Ｖ２であり、第２のダイオード７２に接続される。

　ダイオードＯＲ回路７０は、２つのダイオード７１，７２を有し、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０（６１，６２）の各出力（Ｖ１，Ｖ２）に対して対応するダイオード７１，７２が順方向で接続されている。ダイオード７１，７２は、上記電圧値Ｖ１，Ｖ２（Ｖ１≠Ｖ２）に対応した特性を有する。ダイオードＯＲ回路７０（７１，７２）の出力のノードＮ４が制御回路５に接続される。ダイオードＯＲ回路７０の出力のノードＮ４の値は、２つの入力の電圧値（Ｖ１，Ｖ２）のうち高い方となる。即ち、制御回路５に対し蓄電池２側からのＤＣ電力と端子３側からのＤＣ電力とで電圧値（Ｖ１，Ｖ２）の高い方が優先的に給電される構成である。

　［構成Ａ（Ｖ１＞Ｖ２）］
　実施の形態１では、制御部５０のＤＣ／ＤＣコンバータ部６０及びダイオードＯＲ回路７０において、前述の電圧値の構成Ａ（Ｖ１＞Ｖ２）であり、蓄電池２側のＤＣ電力を優先的に使用して制御回路５へ給電する構成である。充電／放電モード時など、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０で、スイッチ８１のオン状態での蓄電池２側からのＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１へのＤＣ入力（ａ）と、端子３側からのＡＣ入力の変換によるＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２へのＤＣ入力（ｂ）とが両方ある場合、構成Ａでは以下の作用となる。即ち、Ｖ１＞Ｖ２であるため、ダイオードＯＲ回路７０の２つの入力（Ｖ１，Ｖ２）がある場合はＶ１側の出力が優先される。即ちＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１側の電圧Ｖ１が優先的に制御回路５へ給電される。

　これにより、構成Ａでは、利点として、放電モード時、蓄電池２側からＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１を通じて制御回路５にＤＣ電力を供給する際にエネルギー利用効率が高い。蓄電池２からの放電により電力変換装置４を介して端子３側へＡＣ出力する時に、制御回路５への給電は、電力変換が１段階、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１でのＤＣ／ＤＣ変換のみで済むため、電力変換効率が高い。

　また本構成では、蓄電池２の蓄電量が不足の場合は、端子３側からのＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２経由でのＤＣ入力に自動的に切り替わる。

　実施の形態１の蓄電装置１Ａによれば、特許文献１等の従来例の構成とは異なる、制御回路５に対する効率的な給電手段ないし補助電源手段の構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０（６１，６２）等による自動的な切り替えの機構を実現している。特に、従来例のＤＣ入力のスイッチ等の回路を不要化または低減することができるので低コストの蓄電システムが実現できる。また上記スイッチ等の回路の煩雑な制御を不要化、ないし制御の自動化や簡素化などを実現できる。

　＜実施の形態２＞
　図２は、実施の形態２の蓄電装置１Ｂの構成を示す。実施の形態２は、実施の形態１（図１）に対し異なる点として、制御部５０において、前述の電圧値の構成Ｂ（Ｖ１＜Ｖ２）である。

　［構成Ｂ（Ｖ１＜Ｖ２）］
　実施の形態２では、制御部５０のＤＣ／ＤＣコンバータ部６０及びダイオードＯＲ回路７０において、前述の電圧値の構成Ｂ（Ｖ１＜Ｖ２）であり、端子３側からのＡＣ／ＤＣ変換のＤＣ電力を優先的に使用して制御回路５へ給電する構成である。充電／放電モード時など、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０で、スイッチ８１のオン状態での蓄電池２側からのＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１へのＤＣ入力（ａ）と、端子３側からのＡＣ入力の変換によるＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２へのＤＣ入力（ｂ）とが両方ある場合、構成Ｂでは以下の作用となる。即ち、Ｖ１＜Ｖ２であるため、ダイオードＯＲ回路７０の２つの入力（Ｖ１，Ｖ２）がある場合はＶ２側の出力が優先される。即ちＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２側の電圧Ｖ２が優先的に制御回路５へ給電される。

　これにより、構成Ｂでは、利点として、充電モード時、端子３側からＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２を通じて制御回路５にＤＣ電力を供給する際にエネルギー利用効率が高い。端子３の接続の系統電源からのＡＣ入力により電力変換装置４を介してＤＣにより蓄電池２を充電する時に、制御回路５へのＤＣの給電は、電力変換が１段階、即ちＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２でのＤＣ／ＤＣ変換のみで済むため、電力変換効率が高い。

　また端子３側の系統電源による入力を優先する形となるので、蓄電池２のＤＣ電力の消費を抑制することができる。

　また本構成では、系統電源の停電時など、端子３のＡＣ入力の遮断時には、上記端子３側のＤＣ入力（ｂ）から、蓄電池２側からの放電によるＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１経由でのＤＣ入力（ａ）へ自動的に切り替わる。

　＜実施の形態３＞
　図３は、実施の形態３の蓄電装置１Ｃの構成を示す。実施の形態３の蓄電装置１Ｃでは、端子３は、ＤＣ接続ないしＤＣ入出力対応の端子である。これに対応して、電力変換装置４は、前述の双方向ＤＣ／ＡＣインバータ４２が不要であり、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を有する構成である。端子３のＤＣ入力は、端子３と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１との間のノードＮ２から分岐する直流路（ｂ）を通じて第２のＤＣ／ＤＣコンバータ６２に接続される構成である。ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０は、前述同様にＶ１≠Ｖ２の構成である。実施の形態３でも実施の形態１等と同様の効果が得られる。

　＜実施の形態４＞
　図４は、実施の形態４の蓄電装置１Ｄの構成を示す。実施の形態４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０の電圧値（Ｖ１，Ｖ２）について可変に設定可能とした設定部を有する構成である。実施の形態４では、特に、上記電圧値の設定部として、設定インタフェース部５１と、制御回路５の持つ設定処理機能とで実現している。設定インタフェース部５１は、例えば筐体に設けられ、制御回路５と接続される、ユーザによる設定操作を可能とする操作パネルなどである。ユーザは、設定インタフェース部５１で、上記電圧値（Ｖ１，Ｖ２）に関する設定値や、あるいは運転状態ないしモードの選択や、その他の本蓄電装置の設定値などを入力・指定などが可能である。

　制御回路５の設定処理機能は、設定インタフェース部５１での上記電圧値（Ｖ１，Ｖ２）の設定値の入力・指定に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ部６０（６１，６２）に対し制御信号（Ｃ１１，Ｃ１２）を与える。これにより各ＤＣ／ＤＣコンバータ（６１，６２）の出力の電圧値（Ｖ１，Ｖ２）を可変に設定する。

　また制御回路５は、蓄電池２の充放電に関する所定の制御に応じて、自身の判断で適宜、各ＤＣ／ＤＣコンバータ（６１，６２）の出力の電圧値（Ｖ１，Ｖ２）を変更してもよい。例えば、蓄電池２に対する充電／放電などのモードの切り替えに対応させて、上記電圧値（Ｖ１，Ｖ２）の設定を前述の構成Ａ（Ｖ１＞Ｖ２）と構成Ｂ（Ｖ１＜Ｖ２）とで切り替えてもよい。これによりエネルギー利用効率を向上させる。

　＜実施の形態５＞
　図５は、実施の形態５の蓄電装置１Ｅの構成を示す。実施の形態５の蓄電装置１Ｅでは、実施の形態１等の構成を前提として更に追加的な手段及び機構として、自律運転用のスイッチ９を含む回路部を設け、ユーザによるスイッチ９の押下により自律運転モードでの動作が可能である。またユーザによるスイッチ９の押下を制御回路５が認識する機構を有する。

　自律運転用のスイッチ９は、蓄電装置１Ｅの筐体などにおいて外部からユーザの手動操作が可能なボタン等の形で設ける。ユーザによるスイッチ９の押下（オン）により、その押下（オン）を示す制御信号Ｃ５が、ＯＲ回路８２の一方の入力端子に入力されると共に、制御回路５へ入力される。制御回路５からは、前述同様の制御信号Ｃ３がＯＲ回路８２の他方の入力端子に入力される。そしてＯＲ回路８２のＯＲ出力の制御信号Ｃ４が前述のスイッチ８１に入力され、前述同様にオン／オフが切り替えられる。

　蓄電装置１Ｅの端子３に系統電源などが非接続の状態で、ユーザによるスイッチ９の押下により、ＯＲ回路８２を介して、スイッチ８１がオンされる。これにより蓄電池２からのＤＣ出力によりＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１経由で制御回路５へ給電されるので、制御回路５の起動が可能である。また、制御回路５は、スイッチ９の押下による制御信号Ｃ５を入力して認識する。給電により起動された制御回路５は、スイッチ９の押下の認識に基づき、自律運転モードで動作する。

　実施の形態５の蓄電装置１Ｅの利用例としては、本装置の製造・組み立て後の出荷・点検時や、保守時などに、上記のように端子３の非接続の状態でユーザ（点検作業者など）によりスイッチ９を押下して自律運転モードにすることができる。本状態で装置動作の確認作業などができるので、有用である。

　実施の形態５の蓄電装置１Ｅによれば、上記のように自律運転モードを可能とし、点検時などの有用性と共に、運転方案の拡張性を実現できる。

　［運転状態］
　図６は、上述の各実施の形態の蓄電装置（１Ａ等）における各運転状態などについてまとめて表で示している。蓄電装置の運転状態ないしモードとして、図示のように、待機、充電、放電、自律運転などがある。なお完全停止状態は除く。また待機モードとしては待機（１），待機（２）で示す２種類が可能である。制御回路５はこれらのモードを制御する。表の項目で、（ａ）は上記運転状態ないしモードを示す。（ｂ）はスイッチ８１のオン／オフ状態による充放電可否を示す。（ｃ）は入出力の端子３の接続などの状態例を示す。（ｄ）は前述の実施の形態１のような構成Ａ（Ｖ１＞Ｖ２）の場合を示す。（ｅ）は前述の実施の形態２のような構成Ｂ（Ｖ１＜Ｖ２）の場合を示す。なお実施の形態１，２等のようにＡＣ接続の場合で示す。

　実施の形態１等の蓄電装置は、端子３への系統電源の接続によるＡＣ入力などにより、制御回路５を含む各部への給電によって起動し、まず待機モードへ移行する。待機モードでは、待機（１）のモードの場合は、スイッチ８１を基本的にオン（可）とする。待機（２）のモードの場合は、スイッチ８１を基本的にオフ（否）とする。制御回路５は所定の契機で待機モードから充電モードや放電モードへ移行させる。

　待機（１）のモードの場合、制御回路５からの制御信号Ｃ３によりスイッチ８１をオン状態にして蓄電池２の充放電を可能にする。構成Ａの場合は蓄電池２側からのＤＣ出力に基づきＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１経由で制御回路５に給電する。構成Ｂの場合は端子３側の系統接続などによるＡＣ入力に基づきＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２経由で制御回路５に給電する。

　待機（２）のモードの場合、制御回路５からの制御信号Ｃ３によりスイッチ８１をオフ状態にして蓄電池２の充放電を不可ないし遮断にし、構成Ａ、構成Ｂのいずれでも、端子３側の系統接続などによるＡＣ入力に基づきＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２経由で制御回路５に給電する。

　また、実施の形態５の場合には、前述のように端子３に非接続の状態で、ユーザによる自律運転用のスイッチ９の押下により、スイッチ８１をオン状態にして、蓄電池２側からのＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１経由での供電により制御回路５を起動し、自律運転モードでの動作となる。

　充電モードでは、スイッチ８１をオン状態にし、端子３の系統電源の接続によるＡＣ入力により電力変換装置４を介して蓄電池２へＤＣ入力により充電する。構成Ａ（Ｖ１＞Ｖ２）の場合、制御回路５に対して、蓄電池２側からＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１経由で優先的に給電される。また、構成Ｂ（Ｖ１＜Ｖ２）の場合、制御回路５に対して、端子３側からＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２経由で優先的に給電される。構成Ｂの場合、前述のように端子３側からの給電が高効率となる。

　放電モードでは、スイッチ８１をオン状態にし、蓄電池２からの放電によるＤＣ電力を電力変換装置４を介してＡＣ出力などとして端子３側に接続される電源負荷などに対して給電する。構成Ａ（Ｖ１＞Ｖ２）の場合、制御回路５に対して、蓄電池２側からＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１経由で優先的に給電される。構成Ａの場合、前述のように蓄電池２側からの給電が高効率となる。また、構成Ｂ（Ｖ１＜Ｖ２）の場合、制御回路５に対して、端子３側からＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２経由で優先的に給電される。

　また、蓄電装置で上記端子３に系統電源が接続される場合における運転状態などの制御の一例について以下に示す。

　（１）端子３に系統電源が接続される時、ＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２を優先的に動作させて、系統側からのＡＣ／ＤＣ変換によるＤＣ入力を制御回路５に給電する。実施の形態２の場合は構成Ｂ（Ｖ１＜Ｖ２）により自動的に上記のようにＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２経由の入力が優先される。また例えば実施の形態４のように、制御信号Ｃ１２をＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２へ与えることで、構成Ｂ（Ｖ１＜Ｖ２）の状態へ切り替えてもよい。これによりエネルギー利用効率の向上が可能である。

　蓄電池２からの放電の動作時には、スイッチ８１のオンと共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１を優先的に動作させて、制御回路５に給電する。実施の形態１の場合は構成Ａ（Ｖ１＞Ｖ２）により自動的に上記のようにＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１経由の入力が優先される。また例えば実施の形態４のように、制御信号Ｃ１１をＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１へ与えることで、構成Ａ（Ｖ１＞Ｖ２）の状態へ切り替えてもよい。これによりエネルギー利用効率の向上が可能である。

　（２）自律運転モード時には、制御回路５に対し、端子３に系統が非接続によりＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２側からの給電は無いので、必然的にＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１側、即ち蓄電池２側からの放電による電力が供給される。自律運転モード時、スイッチ９及びスイッチ８１のオンに伴い、電力変換装置４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１がＤＣ／ＤＣ変換による出力ないし放電の動作を開始すると、ノードＮ２を通じて一時的にＤＣ／ＤＣコンバータ（＃２）６２側から制御回路５に対し給電される。しかしながら、構成Ａ（Ｖ１＞Ｖ２）あるいは制御回路５による構成Ａの状態への切り替えの制御により、ノードＮ１を通じて優先的にＤＣ／ＤＣコンバータ（＃１）６１側から給電されるようにする構成によって、上記同様にエネルギー利用効率の向上が可能である。

　なお前記待機（２）のモードのようにスイッチ８１を基本的にオフ状態にする場合、待機状態で系統電源が停止ないし停電の場合には制御回路５への給電が無くなるので、蓄電装置が停止状態になってしまい、望ましくない。そこで以下のような蓄電装置の構成とするとよい。電力変換装置４は、端子３に接続される系統電源の停止ないし停電を検知する機能を備え、当該機能により停電を検知した時、制御回路５に対し放電開始指令を出す。当該指令に従い、制御回路５は、ノードＮ２の電圧が電力変換装置４内のキャパシタに一定時間保持されている間に、スイッチ８１をオフからオン状態に切り替える。これにより、蓄電池２からの放電開始による制御回路５への給電を行う。

　［補足］
　電力変換装置４（４１，４２）及び他部位の絶縁性について補足する。本実施の形態では、蓄電池２側と端子３の系統電源などの側とは、安全性確保の観点から、電力変換装置４における双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４１または双方向ＤＣ／ＡＣインバータ４２によって絶縁される。即ち電力変換装置４は絶縁機能を有する。なお絶縁は変圧器などの公知技術により可能である。また、制御回路部５０のＤＣ／ＤＣコンバータ部６０（６１，６２）においても、上記同様の観点から、絶縁機能を有する形態が望ましい。

　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

　本発明は、家庭用、ビル用、工場用などの各種の蓄電システムなどに利用可能である。

　１Ａ…蓄電装置、２…蓄電池、３…端子、４…電力変換装置、５…制御回路、９…スイッチ、４１…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、４２…双方向ＤＣ／ＡＣインバータ、５０…制御部、５１…設定インタフェース部、６０…ＤＣ／ＤＣコンバータ部、６１，６２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０…ダイオードＯＲ回路、７１，７２…ダイオード、８１…スイッチ、８２…ＯＲ回路。

Claims

　蓄電池と、
　電源が接続可能な入出力の端子と、
　前記蓄電池と前記端子との間に設けられた電力変換装置と、
　前記蓄電池に対する充放電の制御を行う制御回路を含む制御部と、
　前記蓄電池と前記電力変換装置との間の配線上の第１のノードに接続され、第１の電圧を出力する第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、
　前記電力変換装置の内部の第２のノードに接続され、前記第１の電圧とは異なる第２の電圧を出力する第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、
　前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータと前記制御回路との間に接続され前記第１の電圧を入力する第１のダイオードと、
　前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータと前記制御回路との間に接続され前記第２の電圧を入力する第２のダイオードと、を有する、蓄電装置。
　請求項１記載の蓄電装置において、
　前記第１の電圧よりも第２の電圧が小さい、蓄電装置。
　請求項１記載の蓄電装置において、
　前記第１の電圧よりも第２の電圧が大きい、蓄電装置。
　請求項１記載の蓄電装置において、
　前記第１及び第２の電圧の値を可変に設定する設定部を有する、蓄電装置。
　請求項４記載の蓄電装置において、
　前記設定部は、ユーザの操作により前記第１及び第２の電圧の値を設定可能とするインタフェース部を有し、
　前記制御部は、前記インタフェース部での設定値に従い、前記第１及び第２のＤＣ／ＤＣコンバータの電圧値を設定する、蓄電装置。
　請求項１記載の蓄電装置において、
　前記端子は、ＡＣ電源が接続され、ＡＣ電力を入出力する端子であり、
　前記電力変換装置は、
　前記蓄電池側からの第１のＤＣ電圧を入力して第２のＤＣ電圧へ変換する機能、及び前記第２のＤＣ電圧を入力して前記第１のＤＣ電圧へ変換する機能を有する、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
　前記端子側からのＡＣ電圧を入力して前記第２のＤＣ電圧へ変換する機能、及び前記第２のＤＣ電圧を入力して前記端子側へのＡＣ電圧へ変換する機能を有する、双方向ＤＣ／ＡＣインバータと、を有する、蓄電装置。
　請求項１記載の蓄電装置において、
　前記端子は、ＤＣ電源が接続され、ＤＣ電力を入出力する端子であり、
　前記電力変換装置は、前記蓄電池側からの第１のＤＣ電圧を入力して前記端子側への第２のＤＣ電圧へ変換する機能、及び前記端子側からの第２のＤＣ電圧を入力して前記蓄電池側への第１のＤＣ電圧へ変換する機能を有する、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを有する、蓄電装置。
　請求項１記載の蓄電装置において、
　前記蓄電池と前記電力変換装置との間に第１のスイッチを有し、
　前記制御部は、待機モードとして、前記第１のスイッチをオフにし、前記端子側の入力に基づくＤＣ電力を前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記制御部に給電する、蓄電装置。
　請求項１記載の蓄電装置において、
　前記蓄電池と前記電力変換装置との間の配線上に有する第１のスイッチと、
　ユーザによる操作が可能な自律運転用の第２のスイッチと、を有し、
　前記端子に電源が非接続の状態での、ユーザによる前記第２スイッチの押下に応じて、前記第１のスイッチがオンにされ、前記蓄電池側の放電によるＤＣ電力を前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータを通じて前記制御部に給電することで前記制御部を起動する、蓄電装置。
　請求項９記載の蓄電装置において、
　前記制御回路は、前記蓄電池側の放電によるＤＣ電力の供給により起動し、前記第２のスイッチの押下による信号を入力し、自律運転モードとして動作及び制御を行う、蓄電装置。