JP2008043148A - 電源システム、電源システムの制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】負荷装置の利便性を向上させた電源システムを提供する。
【解決手段】第１の演算記憶部４３が、記憶している気象情報に基づいて将来の発電量を予測して記憶する。第２の演算記憶部４４が、記憶している蓄電装置３の過去の充放電電力量と現在の充放電電力量とを比較して、将来の充放電電力量を予測して記憶する。制御部４６が、予測された将来の充放電電力が放電電力である場合、予測された将来の発電量に蓄電装置３の現在の残存容量に対応する蓄電量を加えた供給可能電力量と、予測された将来の放電電力量との大小比較を行った結果に基づき、負荷装置２への蓄電装置３の放電電力量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自然エネルギーから電力を発電する発電装置と、前記発電装置の電力を貯蔵して必要に応じて負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、前記発電装置からの前記蓄電装置の充電および前記負荷装置への前記蓄電装置の放電を制御する制御装置とを有する電源システム、かかる電源システムの制御方法、および前記電源システムの制御方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。

近年、蓄電装置は、例えば太陽電池などの発電装置と組み合わされ、電源システムとして利用されることがある。発電装置は、太陽光、風力、水力といった自然エネルギーを用いて電力を発電する。このような蓄電装置を組み合わせた電源システムは、余剰な電力を蓄電装置に蓄積し、負荷装置が必要な時に蓄電装置から電力を供給することによって、エネルギー効率の向上を図っている。

かかる電源システムの一例としては、太陽光発電システムが挙げられる。太陽光発電システムでは、太陽光による発電量が負荷装置の消費電力量よりも多い場合には、余剰電力で蓄電装置に充電が行われ、逆に、発電量が負荷装置の消費電力量よりも少ない場合には、不足の電力を補うために蓄電装置から放電された電力が負荷装置に供給される。

このように、太陽光発電システムにおいては、従来利用されていなかった余剰電力を蓄電装置に蓄積できるため、従来の電源システムに比べてエネルギー効率を高めることができる。

また、太陽光発電システムにおいては、余剰電力を効率良く蓄電装置に充電するため、蓄電装置の充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を示す残存容量（以下、ＳＯＣという）が１００％にまで増大しないように、また、必要な時に負荷装置に電力を供給するため、ＳＯＣが０（ゼロ）にまで低下しないように、充放電制御が行われている。具体的には、通常、蓄電装置においては、ＳＯＣが２０％〜８０％の範囲で推移するように制御が行われている。

ところで、電源システムに搭載される蓄電装置は、複数の蓄電素子（単電池、単位電池等）を直列に接続することによって構成されている。このような蓄電素子では、個々の蓄電素子の容量バラツキにより、大きな電流で深い放電が行われると、容量の小さい蓄電素子がより過放電されて劣化し、蓄電装置全体の寿命を低下させることとなる。

このような蓄電装置の寿命の低下を抑制するため、太陽光発電を用いた電源システムにおいては、蓄電装置の充電状態の低下が発生した場合、負荷装置への供給電力を通常レベルよりも下げることにより、蓄電装置の劣化を抑制していた。また、この操作により、蓄電装置を一定時間長く使用することを可能にし、負荷装置が使用できずに電源システム全体へ影響が及ぶことを抑制していた。

特に、特許文献１には、電源システム全体へ影響が及ぶことを抑制するために、蓄電装置の残存容量の低下を検出した場合、負荷装置への送信電力を通常レベルよりも下げることで、蓄電装置を長時間使用するシステムが開示されている。
特開平９−８６７６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているような、蓄電装置の現在の残存容量の低下しか検出しない方法では、今後、発電装置により蓄電装置が充電され、蓄電装置の残存容量が所定値以上になることが予測され、負荷装置への送信電力を通常レベルに戻しても問題がない場合でも、蓄電装置の残存容量の低下を検出すると常に、負荷装置の機能を一部停止して、送信電力を通常レベルよりも下げるため、負荷装置の利便性が低下するという問題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、負荷装置の利便性を向上させた電源システム、かかる電源システムの制御方法、および前記電源システムの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明に係る電源システムは、自然エネルギーから電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された電力を貯蔵して負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、前記発電装置からの前記蓄電装置の充電および前記負荷装置への前記蓄電装置の放電を制御する制御装置とを有する電源システムであって、前記制御装置は、気象情報と、前記蓄電装置の端子電圧および充放電電流とを測定する測定部と、前記測定部により測定された気象情報に基づいて将来の発電量を予測し、予測発電量として記憶する第１の演算記憶部と、前記測定部により測定された端子電圧と充放電電流とを乗算して第１の所定期間にわたって積算することにより、前記第１の所定期間内における前記蓄電装置の充放電電力量を算出し、算出された充放電電力量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶する第２の演算記憶部と、前記測定部により測定された充放電電流の、前記第１の所定期間にわたった積算により算出した積算容量を用いて前記蓄電装置の現在の残存容量を推定して記憶する第３の演算記憶部と、前記将来の予測発電量に前記蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加えた供給可能電力量により、前記負荷装置への前記蓄電装置の放電電力量を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、測定した気象情報に対する発電量から、将来、現在の発電量が増加するのか、または減少するのかを把握することにより、将来の発電量が予測される。また、記憶されている過去の充放電電力量（充電電力量または放電電力量）と、現在の充放電電力量とを比較して、現在の充放電電力が充電方向にあるのか、または放電方向にあるのか、また、現在の充放電電力が放電方向にある場合、将来、現在の放電電力量が増加するのか、または減少するのかを把握することにより、将来の充放電電力量が予測される。そして、予測された将来の発電量に蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加えた供給可能電力量と、予測された将来の充放電電力量、特に放電電力量との大小比較を行った結果に基づき、負荷装置への蓄電装置の放電電力量が制御される。

これにより、蓄電装置の現在の残存容量だけでなく、発電装置の将来の発電量も考慮にいれて、将来、負荷装置への蓄電装置の放電電力量が増加するかどうかを予測して、負荷装置への蓄電装置の放電電力量を制御するので、負荷装置にとって、供給電力が下げられるために機能の一部を停止せざるをえないという機会が減り、負荷装置の利便性を向上させることができる。

本発明に係る電源システムにおいて、前記第１の演算記憶部は、前記情報取得部により取得された気象情報と対応付けて前記発電装置の発電量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶しておき、記憶している過去の、前記第１の所定期間よりも長く前記第２の所定期間よりも短い第３の所定期間における前記第１の所定期間毎の気象情報に対応する発電量と、現在の気象情報に対応する発電量とを比較することにより、将来の発電量を予測し、予測発電量として記憶することが好ましい。

この構成によれば、過去の気象情報を取得することが不可能な環境にある場合、測定した気象情報に対応する発電量を第２の所定期間にわたって第１の所定期間毎に時系列に記憶しておき、記憶している過去の第３の所定期間における気象情報に対応する発電量と、現在の気象情報に対応する発電量とを比較し、過去の第３の所定期間における発電量の推移から、将来、現在の発電量が増加するのか、または減少するのかを把握して、将来の発電量を予測することができる。

本発明に係る電源システムはさらに、カレンダー情報を取得する情報取得部を備え、前記第１の演算記憶部は、前記測定部により測定された気象情報および前記情報取得部により取得されたカレンダー情報と対応付けて前記発電装置の発電量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶しておき、現在の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報に対応する発電量と、現在の気象情報に対応する発電量とを比較し、将来の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報に対応する発電量を参照することにより、過去の日付と同じ前記将来の日付の前記第１の所定期間内における発電量を予測し、予測発電量として記憶することが好ましい。

この構成によれば、まず、現在の日付と同じ過去の日付の気象情報に対する発電量と、現在の発電量とを比較して、現在の発電量が増加傾向にあるのか、または減少傾向にあるのかを把握し、次に、将来の日付と同じ過去の日付の気象情報に対する発電量を参照して、将来の発電量を予測することができる。

本発明に係る電源システムにおいて、前記制御部は、前記予測充放電電力量が放電電力量であり、該放電電力量が前記供給可能電力量よりも大きいと判断した場合、前記負荷装置に対する前記蓄電装置の放電電力量が通常時よりも少なくなるよう制御することが好ましい。

この構成によれば、発電装置の将来の発電量と蓄電装置の現在の残存容量とを加算した供給可能電力量よりも、蓄電装置の将来の放電電力量が大きくなると判断された場合にのみ、蓄電装置の放電電力、すなわち負荷装置への供給電力が下げられるので、負荷装置の機能の一部を停止せざるをえないという機会が減り、負荷装置の利便性を向上させることができる。

本発明に係る電源システムにおいて、前記第１の所定期間は１以下の期間であり、前記第２の所定期間は少なくとも１年間であることが好ましい。

この構成によれば、過去最低でも１年間にわたって１日以下の期間毎に発電量と充放電電力量とを記憶しているので、将来の任意の月、任意の日（または、任意の日の任意の時間）の発電量と充放電電力量も予測することができる。

本発明に係る電源システムにおいて、前記気象情報は、少なくとも外気温と日射量であり、前記発電装置は自然エネルギーとして太陽光を利用することが好ましい。

この構成によれば、資源コストを要せず自由に利用できる太陽光（光または熱）により発電を行うことで、発電した電力を負荷装置に供給したとしても余剰となる電力を蓄電装置に貯蔵しておくことで、外気温と日射量から将来の発電量が低下することが予測される場合でも、蓄電装置の放電電力を負荷装置に供給することができるので、低コストで負荷装置の利便性を向上させることができる。

本発明に係る電源システムの制御方法は、自然エネルギーから電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された電力を貯蔵して負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、前記発電装置からの前記蓄電装置の充電および前記負荷装置への前記蓄電装置の放電を制御する制御装置とを有する電源システムの制御方法であって、（ａ）気象情報を測定し、（ｂ）前記気象情報に基づいて発電量を予測して予測発電量として記憶し、（ｃ）前記蓄電装置の端子電圧および充放電電流を測定し、（ｄ）前記端子電圧と充放電電流とを乗算して前記第１の所定期間にわたって積算することにより、前記第１の所定期間内における前記蓄電装置の充放電電力量を算出し、（ｅ）算出された充放電電力量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶し、（ｆ）前記充放電電流の、前記第１の所定期間にわたった積算により算出した積算容量を用いて前記蓄電装置の現在の残存容量を推定し、（ｇ）前記将来の予測発電量に前記蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加えた供給可能電力量により、前記負荷装置への前記蓄電装置の放電電力量を制御する工程を含むことを特徴とする。

この構成によれば、測定した気象情報に対する発電量から、将来、現在の発電量が増加するのか、または減少するのかを把握することにより、将来の発電量が予測される。また、記憶されている過去の充放電電力量（充電電力量または放電電力量）と、現在の充放電電力量とを比較して、現在の充放電電力が充電方向にあるのか、または放電方向にあるのか、また、現在の充放電電力が放電方向にある場合、将来、現在の放電電力量が増加するのか、または減少するのかを把握することにより、将来の充放電電力量が予測される。そして、予測された将来の発電量に蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加えた供給可能電力量と、予測された将来の充放電電力量、特に放電電力量との大小比較を行った結果に基づき、負荷装置への蓄電装置の放電電力量が制御される。

これにより、蓄電装置の現在の残存容量だけでなく、発電装置の将来の発電量も考慮にいれて、将来、負荷装置への蓄電装置の放電電力量が増加するかどうかを予測して、負荷装置への蓄電装置の放電電力量を制御するので、負荷装置にとって、供給電力が下げられるために機能の一部を停止せざるをえないという機会が減り、負荷装置の利便性を向上させることができる。

本発明に係る電源システムの制御方法において、前記工程（ｂ）は、（ｂ１）測定した気象情報と対応付けて前記発電装置の発電量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶し、（ｂ２）記憶している過去の、前記第１の所定期間よりも長く前記第２の所定期間よりも短い第３の所定期間における前記第１の所定期間毎の気象情報に対応する発電量と、現在の気象情報に対応する発電量とを比較することにより、将来の発電量を予測し、予測発電量として記憶する工程を含むことが好ましい。

この構成によれば、過去の気象情報を取得することが不可能な環境にある場合、測定した気象情報に対応する発電量を第２の所定期間にわたって第１の所定期間毎に時系列に記憶しておき、記憶している過去の第３の所定期間における気象情報に対応する発電量と、現在の気象情報に対応する発電量とを比較し、過去の第３の所定期間における発電量の推移から、将来、現在の発電量が増加するのか、または減少するのかを把握して、将来の発電量を予測することができる。

本発明に係る電源システムの制御方法はさらに、カレンダー情報を取得する工程を含み、前記工程（ｂ）は、（ｂ１）測定した前記気象情報および取得した前記カレンダー情報と対応付けて前記発電装置の発電量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶し、（ｂ２）現在の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報に対応する発電量と、現在の気象情報に対応する発電量とを比較し、将来の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報に対応する発電量を参照することにより、過去の日付と同じ前記将来の日付の前記第１の所定期間内における発電量を予測し、予測発電量として記憶する工程を含む請求項７記載の電源システムの制御方法。

この構成によれば、まず、現在の日付と同じ過去の日付の気象情報に対する発電量と、現在の発電量とを比較して、現在の発電量が増加傾向にあるのか、または減少傾向にあるのかを把握し、次に、将来の日付と同じ過去の日付の気象情報に対する発電量を参照して、将来の発電量を予測することができる。

本発明に係る電源システムの制御方法において、前記工程（ｇ）は、（ｇ１）前記予測充放電電力量が放電電力量であるか否かを判定し、（ｇ２）前記予測充放電電力量が放電電力量である場合、前記放電電力量が前記供給可能電力量よりも大きいか否かを判定し、（ｇ３）前記放電電力量が前記供給可能電力量よりも大きいと判断した場合、前記負荷装置への前記蓄電装置の放電電力量が通常時よりも少なくなるよう制御する工程を含むことが好ましい。

この構成によれば、発電装置の将来の発電量と蓄電装置の現在の残存容量とを加算した供給可能電力量よりも、蓄電装置の将来の放電電力量が大きくなると判断された場合にのみ、蓄電装置の放電電力、すなわち負荷装置への供給電力が下げられるので、負荷装置の機能の一部を停止せざるをえないという機会が減り、負荷装置の利便性を向上させることができる。

本発明に係る電源システムの制御方法において、前記第１の所定期間は１日以下の期間であり、前記第２の所定期間は少なくとも１年間であることが好ましい。

この構成によれば、過去最低でも１年間にわたって１日以下の期間毎に発電量と充放電電力量とを記憶しているので、将来の任意の月、任意の日（または、任意の日の任意の時間）の発電量と充放電電力量も予測することができる。

本発明に係る電源システムの制御方法において、前記気象情報は、少なくとも外気温と日射量であり、前記発電装置は自然エネルギーとして太陽光を利用することが好ましい。

この構成によれば、資源コストを要せず自由に利用できる太陽光（光または熱）により発電を行うことで、発電した電力を負荷装置に供給したとしても余剰となる電力を蓄電装置に貯蔵しておくことで、外気温と日射量から将来の発電量が低下することが予測される場合でも、蓄電装置の放電電力を負荷装置に供給することができるので、低コストで負荷装置の利便性を向上させることができる。

本発明に係るプログラムは、自然エネルギーから電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された電力を貯蔵して負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、前記発電装置からの前記蓄電装置の充電および前記負荷装置への前記蓄電装置の放電を制御する制御装置とを有する電源システムの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、（ａ）気象情報を測定するステップと、（ｂ）前記気象情報に基づいて将来の発電量を予測して予測発電量として記憶するステップと、（ｃ）前記蓄電装置の端子電圧および充放電電流を測定するステップと、（ｄ）前記端子電圧と充放電電流とを乗算して前記第１の所定期間にわたって積算することにより、前記第１の所定期間内における前記蓄電装置の充放電電力量を算出するステップと、（ｅ）算出された充放電電力量を前記カレンダー情報と対応付けて前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶するステップと、（ｆ）前記充放電電流の、前記第１の所定期間にわたった積算により算出した積算容量を用いて前記蓄電装置の現在の残存容量を推定するステップと、（ｇ）前記将来の予測発電量に前記蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加えた供給可能電力量により、前記負荷装置への前記蓄電装置の放電電力量を制御するステップとを含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

この構成によれば、測定した気象情報に対する発電量から、将来、現在の発電量が増加するのか、または減少するのかを把握することにより、将来の発電量が予測される。また、記憶されている過去の充放電電力量（充電電力量または放電電力量）と、現在の充放電電力量とを比較して、現在の充放電電力が充電方向にあるのか、または放電方向にあるのか、また、現在の充放電電力が放電方向にある場合、将来、現在の放電電力量が増加するのか、または減少するのかを把握することにより、将来の充放電電力量が予測される。そして、予測された将来の発電量に蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加えた供給可能電力量と、予測された将来の充放電電力量、特に放電電力量との大小比較を行った結果に基づき、負荷装置への蓄電装置の放電電力量が制御される。

これにより、蓄電装置の現在の残存容量だけでなく、発電装置の将来の発電量も考慮にいれて、将来、負荷装置への蓄電装置の放電電力量が増加するかどうかを予測して、負荷装置への蓄電装置の放電電力量を制御するので、負荷装置にとって、供給電力が下げられるために機能の一部を停止せざるをえないという機会が減り、負荷装置の利便性を向上させることができる。

本発明によれば、蓄電装置の現在の残存容量だけでなく、発電装置の将来の発電量も考慮にいれて、将来の発電量に蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加算した供給可能電力量を超えて、将来、負荷装置への蓄電装置の放電電力量が増加するかどうかを予測して、放電電力量の増加が予測される場合にのみ、負荷装置への蓄電装置の放電電力量を少なくするので、負荷装置にとって、供給電力が下げられるために機能の一部を停止せざるをえないという機会が減り、負荷装置の利便性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電源システムの概略構成を示す機能ブロック図である。図１において、電源システムは、発電装置１と、蓄電装置３と、制御装置４と、外気温センサ５と、日射量センサ６とから構成されている。

発電装置１は、自然エネルギーとして太陽光を利用して電力を発電する太陽電池である。

負荷装置２は、本実施の形態１の電源システムに接続され、電力の供給により駆動される各種の負荷を含み、周知の装置以外にも自然エネルギーと発電機（例えば、燃料電池）での発電を利用した水素ステーションなども考えられる。

蓄電装置３は、Ｎ個の蓄電素子ブロックＢ１、Ｂ２、…、ＢＮを直列に接続して構成されている。また、蓄電素子ブロックＢ１、Ｂ２、…、ＢＮのそれぞれは、複数個の蓄電素子３１を電気的に直列に接続して構成されている。各蓄電素子３１としては、ニッケル水素電池などのアルカリ蓄電池、リチウムイオン電池などの有機電池、および電気二重層キャパシタを用いることができる。なお、蓄電素子ブロックの数、蓄電素子３１の数は、本実施の形態に特に限定されるものではない。また、蓄電装置３の構成も上記に限定されるものではない。

制御装置４は、発電装置１が出力した電力のうち負荷装置２に対して余剰となる分で蓄電装置３を充電する制御を行う。また、制御装置４は、負荷装置２の消費電流が急激に増大する、または、発電装置１の発電量が低下して、負荷装置２により要求される電力が発電装置１の発電量を超えた場合に、蓄電装置３から不足の電力を放電させ負荷装置２へと供給する制御を行う。この場合、制御装置４は、蓄電装置３のＳＯＣが通常２０〜８０％程度の範囲内に入るように充放電制御を行う。

外気温センサ５は、気象情報Ｗｅのひとつとして外気の温度Ｔａを検出して制御装置４に出力する。

日射量センサ６は、気象情報Ｗｅのひとつとして太陽の日射量Ｓａを検出して制御装置４に出力する。

次に、制御装置４の内部構成について説明する。制御装置４は、測定部４１と、情報取得部４２と、第１の演算記憶部４３と、第２の演算記憶部４４と、第３の演算記憶部４５と、制御部４６とから構成されている。

測定部４１は、電圧検出部４１１と、電流検出部４１２と、記憶部４１３と、気象情報検出部４１４とから構成される。

電圧検出部４１１は、蓄電装置３のＮ個の蓄電素子ブロックＢ１、Ｂ２、…、ＢＮのそれぞれの端子電圧Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、…、ＶＮ−１、ＶＮを所定のサンプリング周期で時系列に検出し、検出したブロック毎の端子電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換し、ブロック毎の電圧データを加算して蓄電装置３の端子電圧データＶＤとして出力する。この蓄電素子ブロック毎の端子電圧を時系列に検出する方法としては、例えばフライングキャパシタ方式が知られている。

電流検出部４１２は、電流センサ３２により検出された蓄電装置３の充放電電流Ｉを所定のサンプリング周期で検出し、検出した充放電電流をアナログ信号からデジタル信号に変換して、充電方向（＋）と放電方向（−）を示す符号Ｃ／Ｄとともに充放電電流データＩＤとして出力する。ここで、電流センサ３２は、抵抗素子、電流変成器などで構成される。

記憶部４１３は、電圧検出部４１１から出力された端子電圧データＶＤと、電流検出部４１２から出力された充放電電流データＩＤとを、ペアデータとして記憶する。

気象情報検出部４１４は、外気温センサ５により検出された外気温Ｔａと、日射量センサ６により検出された日射量Ｓａとを所定のサンプリング周期で検出し、検出した外気温Ｔａと日射量Ｓａをアナログ信号からデジタル信号に変換して、気象情報Ｗｅとして出力する。

情報取得部４２は、例えばｅメール送受信機能を利用して、カレンダー情報Ｃａを取得する。

第１の演算記憶部４３は、測定部４１により測定された気象情報Ｗｅおよび情報取得部４２により取得されたカレンダー情報Ｃａと対応付けて発電装置１の発電量を第２の所定期間（例えば、少なくとも１年間）にわたって第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）毎に時系列に記憶しておき、現在の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報Ｗｅ（ｐｒｅ１）に対応する発電量Ｐｇｅ（ｐｒｅ１）と、現在の気象情報Ｗｅ（ｎｏｗ）に対応する発電量Ｐｇｅ（ｎｏｗ）とを比較して、現在の発電量Ｐｇｅ（ｎｏｗ）が増加傾向にあるのか、または減少傾向にあるのかを把握し、将来の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報Ｗｅ（ｐｒｅ２）に対応する発電量Ｐｇｅ（ｐｒｅ２）を参照することにより、過去の日付と同じ将来の日付の第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）内における発電量を予測し、予測発電量Ｐｇｅ（ｐｏｓｔ）として記憶する。

第２の演算記憶部４４は、測定部４１の記憶部４１３から読み出した電圧データＶＤと電流データＩＤとのペアデータの積算により第２の所定期間（例えば、１日以下の期間）内の充放電電力量Ｑｃｄを算出し、算出された充放電電力量Ｑｃｄをカレンダー情報Ｃａと対応付けて第２の所定期間（例えば、少なくとも１年間）にわたって第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）毎に時系列に記憶する。

第３の演算記憶部４５は、まず、測定部４１から出力された充放電電流データＩＤの積算を第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）にわたって行い積算容量Ｑを算出するが、このとき、充放電電流データＩＤとともに受け取った符号Ｃ／Ｄが充電方向（＋）を示す場合、充放電電流データＩＤに充電効率（１よりも小さい係数、例えば０．８）を乗算して電流積算が行われる。第３の演算記憶部４５は、積算容量Ｑを用いて残存容量ＳＯＣを推定して記憶する。

なお、本実施の形態では、積算容量Ｑを用いてＳＯＣを求めたが、本発明はこれに限定されず、例えば、電圧データＶＤと電流データＩＤとの複数のペアデータを充電方向（＋）と放電方向（−）について取得し、これらペアデータを直線（ＶＤ−ＩＤ直線）近似した際の電圧切片である無負荷電圧Ｖｏを求め、蓄電装置３の内部抵抗および分極成分による電圧降下を無負荷電圧Ｖｏから減算して得られた起電力Ｖｅｍｆを索引として、予め実験により求められている起電力−ＳＯＣ特性テーブルを参照してＳＯＣを求めることもできる。

なお、この場合、蓄電装置３の温度が大きく変化するような用途では、温度センサを蓄電装置３に設けて、温度センサにより検出された蓄電装置３の温度を測定部４１に送り、測定部４１から出力された温度データを上記起電力−ＳＯＣ特性テーブルの補正パラメータとすることもできる。

制御部４６は、現在の日付と同じ過去の日付で第２の演算記憶部４４に記憶されている充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｒｅ１）と、現在の充放電電力量Ｑｃｄ（ｎｏｗ）とを比較して、現在の充放電電力が充電方向にあるのか、または放電方向にあるのか、また、現在の充放電電力が放電方向にある場合、放電電力量Ｑｄ（ｎｏｗ）が増加傾向にあるのか、または減少傾向にあるのかを把握し、将来の日付と同じ過去の日付で第２の演算記憶部４４に記憶されている充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｒｅ２）を参照することにより、過去の日付と同じ将来の日付の第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）内における充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｏｓｔ）を予測する。

次に、制御部４６は、予測した充放電電力が放電電力である場合、過去の日付と同じ将来の日付の第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）内における予測放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）と、将来の日付の第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）内における予測発電量Ｐｇｅ（ｐｏｓｔ）に蓄電装置３の現在の残存容量ＳＯＣに対応する蓄電量を加えた供給可能電力量ＳＰとを比較する。この比較の結果、制御部４６は、予測した将来の放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）が予測した供給可能電力量ＳＰよりも大きいと判断した場合、負荷装置２への蓄電装置３の放電電力量が通常時よりも少なくなるよう制御する。

すなわち、制御部４６は、発電装置１の将来の発電量Ｐｇｅ（ｐｏｓｔ）と蓄電装置３の現在の残存容量に対応する蓄電量とを加算した供給可能電力量ＳＰよりも、蓄電装置３の将来の放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）が大きくなると判断した場合にのみ、蓄電装置３の放電電力、すなわち負荷装置２への供給電力を下げるので、負荷装置２の機能の一部を停止せざるをえないという機会が減り、負荷装置２の利便性を向上させることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、電源システムの制御装置４の機能を専用ハードウェアで実現した場合における負荷装置２への蓄電装置３の放電制御について説明したが、本発明の実施の形態２では、制御装置４をコンピュータで構成し、負荷装置２への蓄電装置３の放電制御をソフトウェアによりコンピュータ上で実行する場合について説明する。

図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施の形態２に係る電源システムの制御方法における処理ステップを示すフローチャートである。なお、図２Ａおよび図２Ｂに示す処理ステップは、半導体メモリ、光ディスクなどの記憶媒体に格納されている制御プログラムによりコンピュータ上で実行される。

図２Ａにおいて、まず、気象情報Ｗｅとして外気温Ｔａと日射量Ｓａを測定し（ステップＳ２０１）、次にカレンダー情報Ｃａを取得する（ステップＳ２０２）。次に、測定した気象情報Ｗｅおよび取得したカレンダー情報Ｃａと対応付けて発電装置１の発電量を第２の所定期間Ｄ２（例えば、少なくとも１年間）にわたって第１の所定期間Ｄ１（例えば、１日以下の期間）毎に時系列に記憶する（ステップＳ２０３）。

次に、現在の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報Ｗｅ（ｐｒｅ１）に対応する発電量Ｐｇｅ（ｐｒｅ１）と、現在の気象情報Ｗｅ（ｎｏｗ）に対応する発電量Ｐｇｅ（ｎｏｗ）とを比較して、現在の発電量Ｐｇｅ（ｎｏｗ）が増加傾向にあるのか、または減少傾向にあるのかを把握し、将来の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報Ｗｅ（ｐｒｅ２）に対応する発電量Ｐｇｅ（ｐｒｅ２）を参照することにより、過去の日付と同じ将来の日付の第１の所定期間Ｄ１（例えば、１日以下の期間）内における発電量を予測し、予測発電量Ｐｇｅ（ｐｏｓｔ）として記憶する（ステップＳ２０４）。

次に、蓄電装置３の端子電圧と充放電電流を測定し、端子電圧データＶＤと充放電電流データＩＤ（充電方向であるのか、放電方向であるのかを示す符号Ｃ／Ｄを付した）とをペアデータとして記憶する（ステップＳ２０５）。記憶されている端子電圧データＶＤと充放電電流データＩＤとのペアデータの積算により第１の所定期間Ｄ１（例えば、１日以下の期間）内の充放電電力量Ｑｃｄを算出し（ステップＳ２０６）、算出された充放電電力量Ｑｃｄをカレンダー情報Ｃａと対応付けて第２の所定期間Ｄ２（例えば、少なくとも１年間）にわたって第１の所定期間Ｄ１（例えば、１日以下の期間）毎に時系列に記憶する（ステップＳ２０７）。

次に、現在の日付と同じ過去の日付で記憶されている充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｒｅ１）と、現在の充放電電力量Ｑｃｄ（ｎｏｗ）とを比較して、現在の充放電電力が充電方向にあるのか、または放電方向にあるのか、また、現在の充放電電力が放電方向にある場合、放電電力量Ｑｄ（ｎｏｗ）が増加傾向にあるのか、または減少傾向にあるのかを把握し、将来の日付と同じ過去の日付で記憶されている充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｒｅ２）を参照することにより、過去の日付と同じ将来の日付の第１の所定期間Ｄ１（例えば、１日以下の期間）内における充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｏｓｔ）を予測する（ステップＳ２０８）。

次に、充放電電流データＩＤの、第１の所定期間Ｄ１（例えば、１日以下の期間）にわたった積算により算出した積算容量Ｑを用いて蓄電装置３の現在の残存容量ＳＯＣを推定する（ステップＳ２０９）。

次に、図２Ｂに示すように、予測した将来の充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｏｓｔ）が放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）であるか否かを判定し（ステップＳ２１０）、放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）でない、すなわち充電電力量Ｑｃ（ｐｏｓｔ）である場合（ステップＳ２１０の判断でＮＯ）、処理を終了する。一方、ステップＳ２１０の判断で、予測した将来の充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｏｓｔ）が放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）である場合（ＹＥＳ）、予測した将来の放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）が、発電装置１の将来の予測発電量Ｐｇｅ（ｐｏｓｔ）に蓄電装置３の現在のＳＯＣに対応する蓄電量を加算した供給可能電力量ＳＰよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２１１）。

ステップＳ２１１の判断で、予測した将来の放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）が供給可能電力量ＳＰ以下である場合（ＮＯ）、処理を終了する。一方、ステップＳ２１１の判断で、予測した将来の放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）が供給可能電力量ＳＰよりも大きい場合（ＹＥＳ）、負荷装置２への蓄電装置３の放電電力量を下げる旨を負荷装置２に通知して（ステップＳ２１２）、処理を終了する。

なお、本実施の形態においては、過去の気象情報を予め取得することが不可能な環境にある場合を例に挙げて、気象情報に対応する発電量を、過去最低でも１年間にわたって１日以下の期間毎に時系列に記憶しておき、現在から少なくとも１年前の過去の気象情報に対応する発電量と現在の気象情報に対応する発電量とを比較し、将来の日付と同じ過去の日付の気象情報に対応する発電量を参照して、将来の発電量を予測する構成について説明した。

しかし、現在から、少なくとも１年前の過去の気象情報に対応する発電量ではなく、例えば１週間（第３の所定期間）前までの気象情報に対応する発電量と現在の気象情報に対応する発電量とを比較し、過去１週間における発電量の推移から、将来の発電量を予測することもできる。

なお、本実施の形態においては、測定部４１と、情報取得部４２と、第１の演算記憶部４３と、第２の演算記憶部４４と、第３の演算記憶部４５と、制御部４６というように、機能手段別に制御装置４の構成を分けているが、これらは、メモリを具備したマイクロコンピュータなどのように実構成上は一つであってもかまわない。また、各演算記憶部は、演算部と記憶部とに分かれていても良い。

例えば、制御装置４は、図２Ａおよび図２Ｂに示す各種処理ステップを具現化させるプログラムをマイクロコンピュータにインストールし、このプログラムを実行することによって実現することができる。この場合、マイクロコンピュータのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が前記演算部として機能する。また、蓄電装置３の各蓄電ブロックの端子への接続回路とＣＰＵとが電圧検出部４１１として機能し、電流センサ３２への接続回路とＣＰＵとが電流検出部４１２として機能し、外気温センサ５および日射量センサ６への接続回路とＣＰＵとが気象情報検出部４１４として機能し、さらに、マイクロコンピュータが備える各種メモリが測定部４１の記憶部４１１と各演算記憶部の記憶部として機能する。

更に、制御部４６を、蓄電装置３の将来の充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｏｓｔ）が発電装置１の将来の発電量Ｐｇｅ（ｐｏｓｔ）に蓄電装置３の現在のＳＯＣに対応する蓄電量を加算した供給可能電力量よりも大きいか否かを判定する第１の制御部と、第１の制御部からの判定結果を受けて、負荷装置２への蓄電装置３の放電電力量を制御する第２の制御部とに分けた構成とすることもできる。

なお、本実施の形態では、発電装置１として太陽電池を用いて、気象情報Ｗｅとして外気温Ｔａと日射量Ｓａを測定する構成としたが、気象情報Ｗｅとして日射時間を加えることもでき、また発電装置１として風力発電装置を用いた場合、気象情報Ｗｅとして風速と気圧などを測定するような構成としてもよい。

なお、カレンダー情報は、本実施の形態のように外部から取得してもよく、電源システム内のカレンダー情報を活用してもよい。

本発明にかかる電源システムは、蓄電装置の現在の残存容量だけでなく、発電装置の将来の発電量も考慮にいれて、将来の発電量に蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加算した供給可能電力量を超えて、将来、負荷装置への蓄電装置の放電電力量が増加するかどうかを予測して、放電電力量の増加が予測される場合にのみ、負荷装置への蓄電装置の放電電力量を少なくするので、負荷装置にとって、供給電力が下げられるために機能の一部を停止せざるをえないという機会が減り、負荷装置の利便性を向上させることができるという利点を有し、太陽電池などの、自然エネルギーから電力を発電する発電装置を有する電源システムとして有用である。

本発明の実施の形態１に係る電源システムの概略構成を示す機能ブロック図 本発明の実施の形態２に係る電源システムの制御方法における処理ステップを示すフローチャート 本発明の実施の形態２に係る電源システムの制御方法における処理ステップを示すフローチャート

符号の説明

１ 発電装置
２ 負荷装置
３ 蓄電装置
４ 制御装置
５ 外気温センサ
６ 日射量センサ
３１ 蓄電素子
３２ 電流センサ
４１ 測定部
４２ 情報取得部
４３ 第１の演算記憶部
４４ 第２の演算記憶部
４５ 第３の演算記憶部
４６ 制御部
４１１ 電圧検出部
４１２ 電流検出部
４１３ 記憶部
４１４ 気象情報検出部

Claims (13)

1. 自然エネルギーから電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された電力を貯蔵して負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、前記発電装置からの前記蓄電装置の充電および前記負荷装置への前記蓄電装置の放電を制御する制御装置とを有する電源システムであって、前記制御装置は、
   気象情報と、前記蓄電装置の端子電圧および充放電電流とを測定する測定部と、
   前記測定部により測定された気象情報に基づいて将来の発電量を予測し、予測発電量として記憶する第１の演算記憶部と、
   前記測定部により測定された端子電圧と充放電電流とを乗算して第１の所定期間にわたって積算することにより、前記第１の所定期間内における前記蓄電装置の充放電電力量を算出し、算出された充放電電力量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶する第２の演算記憶部と、
   前記測定部により測定された充放電電流の、前記第１の所定期間にわたった積算により算出した積算容量を用いて前記蓄電装置の現在の残存容量を推定して記憶する第３の演算記憶部と、
   前記将来の予測発電量に前記蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加えた供給可能電力量により、前記負荷装置への前記蓄電装置の放電電力量を制御する制御部とを備えたことを特徴とする電源システム。
2. 前記第１の演算記憶部は、前記測定部により測定された気象情報と対応付けて前記発電装置の発電量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶しておき、記憶している過去の、前記第１の所定期間よりも長く前記第２の所定期間よりも短い第３の所定期間における前記第１の所定期間毎の気象情報に対応する発電量と、現在の気象情報に対応する発電量とを比較することにより、将来の発電量を予測し、予測発電量として記憶する請求項１記載の電源システム。
3. 前記電源システムはさらに、カレンダー情報を取得する情報取得部を備え、
   前記第１の演算記憶部は、前記測定部により測定された気象情報および前記情報取得部により取得されたカレンダー情報と対応付けて前記発電装置の発電量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶しておき、現在の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報に対応する発電量と、現在の気象情報に対応する発電量とを比較し、将来の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報に対応する発電量を参照することにより、過去の日付と同じ前記将来の日付の前記第１の所定期間内における発電量を予測し、予測発電量として記憶する請求項１記載の電源システム。
4. 前記制御部は、前記予測充放電電力量が放電電力量であり、該放電電力量が前記供給電力量よりも大きいと判断した場合、前記負荷装置への前記蓄電装置の放電電力量が通常時よりも少なくなるよう制御する請求項１から３のいずれか一項記載の電源システム。
5. 前記第１の所定期間は１日以下の期間であり、前記第２の所定期間は少なくとも１年間である請求項１から４のいずれか一項記載の電源システム。
6. 前記気象情報は、少なくとも外気温と日射量であり、前記発電装置は自然エネルギーとして太陽光を利用する請求項１から５のいずれか一項記載の電源システム。
7. 自然エネルギーから電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された電力を貯蔵して負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、前記発電装置からの前記蓄電装置の充電および前記負荷装置への前記蓄電装置の放電を制御する制御装置とを有する電源システムの制御方法であって、
   （ａ）気象情報を測定し、
   （ｂ）前記気象情報に基づいて発電量を予測して予測発電量として記憶し、
   （ｃ）前記蓄電装置の端子電圧および充放電電流を測定し、
   （ｄ）前記端子電圧と充放電電流とを乗算して前記第１の所定期間にわたって積算することにより、前記第１の所定期間内における前記蓄電装置の充放電電力量を算出し、
   （ｅ）算出された充放電電力量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶し、
   （ｆ）前記充放電電流の、前記第１の所定期間にわたった積算により算出した積算容量を用いて前記蓄電装置の現在の残存容量を推定し、
   （ｇ）前記将来の予測発電量に前記蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加えた供給可能電力量により、前記負荷装置への前記蓄電装置の放電電力量を制御する工程を含むことを特徴とする電源システムの制御方法。
8. 前記工程（ｂ）は、
   （ｂ１）測定した気象情報と対応付けて前記発電装置の発電量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶し、
   （ｂ２）記憶している過去の、前記第１の所定期間よりも長く前記第２の所定期間よりも短い第３の所定期間における前記第１の所定期間毎の気象情報に対応する発電量と、現在の気象情報に対応する発電量とを比較することにより、将来の発電量を予測し、予測発電量として記憶する工程を含む請求項７記載の電源システムの制御方法。
9. 前記電源システムの制御方法はさらに、カレンダー情報を取得する工程を含み、
   前記工程（ｂ）は、
   （ｂ１）測定した前記気象情報および取得した前記カレンダー情報と対応付けて前記発電装置の発電量を前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶し、
   （ｂ２）現在の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報に対応する発電量と、現在の気象情報に対応する発電量とを比較し、将来の日付と同じ過去の日付で記憶している気象情報に対応する発電量を参照することにより、過去の日付と同じ前記将来の日付の前記第１の所定期間内における発電量を予測し、予測発電量として記憶する工程を含む請求項７記載の電源システムの制御方法。
10. 前記工程（ｇ）は、
    （ｇ１）前記予測充放電電力量が放電電力量であるか否かを判定し、
    （ｇ２）前記予測充放電電力量が放電電力量である場合、前記放電電力量が前記供給可能電力量よりも大きいか否かを判定し、
    （ｇ３）前記放電電力量が前記供給可能電力量よりも大きいと判断した場合、前記負荷装置への前記蓄電装置の放電電力量が通常時よりも少なくなるよう制御する工程を含む請求項７から９のいずれか一項記載の電源システムの制御方法。
11. 前記第１の所定期間は１日以下の期間であり、前記第２の所定期間は少なくとも１年間である請求項７から１０のいずれか一項記載の電源システムの制御方法。
12. 前記気象情報は、少なくとも外気温と日射量であり、前記発電装置は自然エネルギーとして太陽光を利用する請求項７から１１のいずれか一項記載の電源システムの制御方法。
13. 自然エネルギーから電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された電力を貯蔵して負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、前記発電装置からの前記蓄電装置の充電および前記負荷装置への前記蓄電装置の放電を制御する制御装置とを有する電源システムの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    （ａ）気象情報を測定するステップと、
    （ｂ）前記気象情報に基づいて将来の発電量を予測して予測発電量として記憶するステップと、
    （ｃ）前記蓄電装置の端子電圧および充放電電流を測定するステップと、
    （ｄ）前記端子電圧と充放電電流とを乗算して前記第１の所定期間にわたって積算することにより、前記第１の所定期間内における前記蓄電装置の充放電電力量を算出するステップと、
    （ｅ）算出された充放電電力量を前記カレンダー情報と対応付けて前記第２の所定期間にわたって前記第１の所定期間毎に時系列に記憶するステップと、
    （ｆ）前記充放電電流の、前記第１の所定期間にわたった積算により算出した積算容量を用いて前記蓄電装置の現在の残存容量を推定するステップと、
    （ｇ）前記将来の予測発電量に前記蓄電装置の現在の残存容量に対応する蓄電量を加えた供給可能電力量により、前記負荷装置への前記蓄電装置の放電電力量を制御するステップとを含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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