JP2008086109A - 電源システム、ネットワークシステム、ネットワークシステムの制御方法、及びネットワークシステムの電源システム制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】負荷装置の利便性を向上させることができる電源システム、ネットワークシステム、ネットワークシステムの制御方法、及びその電源システム制御プログラムを提供する。
【解決手段】通信回線１００と、通信回線１００に接続された電源システム１０２〜１０４と、今後の気象情報を予測して予測気象情報を生成し、その予測気象情報を通信回線１００を介して電源システム１０１〜１０４に送信するサーバー装置１１０とからなるネットワークシステムである。サーバー装置１１０は情報源装置１２０からの測定された気象情報に基づき、予測気象情報を生成し、電源システム１０１〜１０４はその予測気象情報を用いて負荷装置の充放電制御を最適化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電池の充放電を制御する制御装置を備えた電源システム、並びに、この電源システムと、この電源システムに気象情報を提供する情報源装置と、この情報源装置から提供される気象情報を管理し、電源システムに提供するサーバーとから構成されたネットワークシステム、このネットワークシステムの制御方法、及びこのネットワークシステムの電源システム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る。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」と呼ぶ）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、個々の蓄電素子に容量バラツキがある場合がある。この場合、蓄電装置に大電流で深い放電が行われると、容量の小さい蓄電素子が他の素子と比べてより過放電されてしまう。その結果、過放電された素子は劣化し、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が行われていた。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、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次のような問題があった。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る。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してしまう。

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ることができる電源システム、この電源システムから構成されたネットワークシステム、このネットワークシステムの制御方法及び電源システム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。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、通信回線と、前記通信回線に接続されたサーバー装置と、前記通信回線に接続された少なくとも１つの電源システムと、を備えるネットワークシステムにおいて、前記サーバー装置は、第１の通信部と、測定された気象情報を前記第１の通信部を用いて入力し、前記測定された気象情報に基づいて今後の気象情報を予測して予測気象情報を生成し、前記予測気象情報を前記第１の通信部を用いて前記通信回線に出力する予測部と、を備え、前記電源システムは、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、前記発電装置から前記蓄電装置への充電及び前記蓄電装置から前記負荷装置への放電を制御する充放電制御装置と、を備え、前記充放電制御装置は、前記予測気象情報を前記通信回線を介して受信する受信部と、前記予測気象情報に基づいて、前記発電装置の今後の発電量を予測して予測発電量を記憶する第１の演算記憶部と、前記蓄電装置の端子電圧及び充放電電流を測定する第１の測定部と、前記測定された端子電圧及び充放電電流に基づいて所定期間内の前記蓄電装置の電力量を算出して時系列電力量を記憶する第２の演算記憶部と、前記測定された充放電電流に基づいて前記蓄電装置の残存容量を推定して記憶する第３の演算記憶部と、前記予測発電量、時系列電力量及び残存容量に基づいて前記蓄電装置の前記負荷装置への放電電力量を制御する制御部と、を備えるネットワークシステムであることである。

本発明の第１の特徴によれば、サーバー装置が実際に測定された気象情報を考慮して今後の気象情報を予測するので、今後の気象情報の予測精度を格段に向上させることができる。したがって、この高精度の予測気象情報に基づく発電装置の今後の発電量の予測も精度が向上する。この予測した高精度の発電量と蓄電装置の残存容量と時系列電力量とから負荷装置の消費電力モードが設定される。

すなわち、本発明の第１の特徴によれば、予測される発電量と過去のデータとから今後入出力される電力量を予測し、現状の蓄電装置の残存容量から将来の残存容量をさらに精度よく予想できる。このため、現状の残存容量から負荷装置の消費電力モードを設定した従来の場合に比べ、負荷装置を将来の蓄電装置の状態量変動に応じて設定でき、負荷装置を効率よく駆動できる。

本発明の第１の特徴において、前記ネットワークシステムは、周囲の気象情報を測定する第２の測定部と、前記測定された気象情報を記憶する気象情報記憶部と、前記記憶された気象情報を前記サーバー装置に送信する第２の通信部とを備える情報源装置をさらに備えることが好ましい。この情報源装置により周囲の気象情報を容易に測定することができる。この情報源装置は例えば車両等の移動体、携帯電話等の携帯機器に搭載すればよい。広範囲の気象情報を測定・収集することが可能となる。

本発明の第１の特徴において、前記負荷装置に、通常電力モード及び省電力モードを少なくとも含む複数の消費電力モードを持たせ、前記制御部が、前記蓄電装置の残存容量が所定値以下と判定し、かつ、前記負荷装置の今後の消費電力量がさらに増大すると予測した場合に、前記負荷装置の消費電力モードを前記省電力モードに移行するよう構成すれば良い。この構成によれば、蓄電装置の残存容量が所定以下になっているため、負荷装置を低消費電力モードに移行することにより、蓄電装置への負荷を低下させることができる。したがって、容量が低い蓄電素子が過放電されることが抑制され、蓄電素子の劣化を抑制し、蓄電装置全体の寿命を向上させることができる。

本発明の第２の特徴は、通信回線と、前記通信回線に接続されたサーバー装置と、前記通信回線に接続された少なくとも１つの電源システムと、を備えるネットワークシステムの制御方法において、測定された気象情報に基づいて今後の気象情報を予測して予測気象情報を生成し、前記予測気象情報を前記通信回線を介して前記サーバー装置から前記電源システムに送信する第１のステップと、前記予測気象情報に基づいて、発電装置の今後の発電量を予測して予測発電量を算出する第２のステップと、蓄電装置の端子電圧及び充放電電流を測定する第３のステップと、前記第３のステップで測定された端子電圧及び充放電電流に基づいて所定期間内の前記蓄電装置の電力量を算出して時系列電力量を算出する第４のステップと、前記第３のステップで測定された充放電電流に基づいて前記蓄電装置の残存容量を算出する第５のステップと、前記第２のステップで算出された予測発電量、前記第４のステップで算出された時系列電力量及び前記第５のステップで算出された残存容量に基づいて前記蓄電装置の負荷装置への放電電力量を制御する第６のステップとを含むネットワークシステムの制御方法であることである。

上記本発明の第３の特徴に係るネットワークシステムの電源システム制御方法を実現するためのプログラムをコンピュータシステムによって読み込ませることにより、本発明のネットワークの電源システム制御を実行することができる。すなわち、本発明の第３の特徴は、通信回線と、前記通信回線に接続されたサーバー装置と、前記通信回線に接続された少なくとも１つの電源システムと、を備えるネットワークシステムの電源システム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において、測定された気象情報に基づいて今後の気象情報が予測された予測気象情報を前記通信回線を介して前記サーバー装置から受信する第１のステップと、前記予測気象情報に基づいて、発電装置の今後の発電量を予測して予測発電量を算出する第２のステップと、蓄電装置の端子電圧及び充放電電流を測定する第３のステップと、前記第３のステップで測定された端子電圧及び充放電電流に基づいて所定期間内の前記蓄電装置の電力量を算出して時系列電力量を算出する第４のステップと、前記第３のステップで測定された充放電電流に基づいて前記蓄電装置の残存容量を算出する第５のステップと、前記第２のステップで算出された予測発電量、前記第４のステップで算出された時系列電力量及び前記第５のステップで算出された残存容量に基づいて前記蓄電装置の負荷装置への放電電力量を制御する第６のステップとを含む処理をコンピュータに実行させるネットワークシステムの電源システム制御プログラムであることである。

本発明の第３の特徴に係る制御プログラムによりコンピュータの演算部（ＣＰＵ）を制御しながら効率よく高精度なネットワークの制御が可能となる。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１の特徴に係るネットワークシステムを構成する電源システムであり、第１の通信部と、測定された気象情報を前記第１の通信部を用いて入力し、前記測定された気象情報に基づいて今後の気象情報を予測して予測気象情報を生成し、前記予測気象情報を前記第１の通信部を用いて通信回線に出力する予測部と、を備えたサーバー装置に前記通信回線を介して接続され、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、前記発電装置から前記蓄電装置への充電及び前記蓄電装置から前記負荷装置への放電を制御する充放電制御装置と、を備え、前記充放電制御装置は、前記予測気象情報を前記通信回線を介して受信する受信部と、前記予測気象情報に基づいて、前記発電装置の今後の発電量を予測して予測発電量を記憶する第１の演算記憶部と、前記蓄電装置の端子電圧及び充放電電流を測定する第１の測定部と、前記測定された端子電圧及び充放電電流に基づいて所定期間内の前記蓄電装置の電力量を算出して時系列電力量を記憶する第２の演算記憶部と、前記測定された充放電電流に基づいて前記蓄電装置の残存容量を推定して記憶する第３の演算記憶部と、前記予測発電量、時系列電力量及び残存容量に基づいて前記蓄電装置の前記負荷装置への放電電力量を制御する制御部と、を備える電源システムであることである。

本発明によれば、情報源装置から提供される実際の気象情報を考慮して気象情報を予測するので、今後の気象情報の予測精度を格段に向上させることができる。したがって、発電量の予測もこの高精度の気象情報をもとにするため精度が向上する。この予測した高精度の発電量と蓄電装置の状態量と時系列的に蓄電装置に入出力される電力量データから、負荷装置の消費電力モードが設定される。

つまり、本発明においては、予測される発電量と過去のデータとから今後入出力される電力量を予測し、現状の蓄電装置の状態量から将来の蓄電装置の状態量をさらに精度よく予想できるため、現状の状態量から負荷装置の消費電力モードを設定した場合に比べ、負荷装置を将来の蓄電装置の状態量変動に応じて設定できるので、負荷装置を効率よく駆動できる。

さらに、将来の蓄電装置の状態量から、負荷装置内の中で消費電力の大きな機能を切り離し、長時間使用したい場合最低限の機能のみでさらに長時間駆動させることも可能となる。また、この場合、蓄電装置の状態量が所定以下になっているため、低消費電力モードに移行することにより蓄電装置への負荷が低下する。したがって、容量が低い蓄電素子が過放電されることが抑制され、蓄電素子の劣化を抑制し、蓄電装置全体の寿命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用いて説明する。
（第1の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係るネットワークシステムは、測定された実際の気象情報をサーバー装置が管理し、そのサーバー装置が今後の気象情報を予測し、その予測された今後の気象情報を少なくとも１つの独立した電源システムに送信するネットワーク機能を有している。以下、図面を用いて具体的に本発明の第１の実施の形態に係るネットワークシステムについて説明する。

図１は、本発明の第1の実施の形態に係るネットワークシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態に係るネットワークシステムは、通信回線１００と、通信回線１００に接続された複数の独立した電源システム１０１、１０２、１０３、１０４と、電源システム１０１〜１０４のそれぞれと通信回線１００を介して接続されたサーバー装置１１０と、サーバー装置１１０に実際に測定された気象情報等を含む情報を提供する情報源装置１２０と、から構成される。ここでは、電源システム１０１〜１０４を４個としているが、本実施の形態はこの数に限られるものではない。１個でも４個以上であっても構わない。

通信回線１００は、電源システム１０１〜１０４とサーバー装置１１０との間でやり取りを行う情報を運ぶ回線であり、一般的な通信網であれば有線、無線を問わずいずれであっても本実施の形態で利用可能である。

情報源装置１２０は、実際の気象情報の提供元の装置である。図２は、図１の情報源装置１２０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、情報源装置１２０は、周囲の気象情報を測定する測定部１２０１と、一定間隔毎に測定された気象情報に対して各種演算し、格納する気象情報演算記憶部１２０２と、気象情報演算記憶部１２０２に格納された気象情報をサーバー装置１１０に送信する通信部１２０３と、を備える。例えば車両等の移動体、携帯電話等の携帯機器を情報源装置１２０とすることができる。移動体や携帯機器であれば、周囲の気象情報の測定・収集が容易である。この場合、この移動体等の測定部１２０１は一定間隔で周囲の気象情報を測定・収集する。測定部１２０１は例えば温度計、湿度計、風速計等の周知の測定機器で構成すればよい。気象情報演算記憶部１２０２は測定された気象情報を用いて各種演算して気象情報を生成する。そして、この移動体等の通信部１２０３は、無線通信等の通信手段を利用して、その気象情報をサーバー装置１１０に送信する。サーバー装置１１０への送信は無線に限る必要はなく、有線通信、記録媒体を介しての通信等、気象情報をサーバー装置１１０に渡すことができる手段であればよい。

また、情報源装置１２０の利用に代えて、気象庁及び地方気象台等で予測された気象情報を用いることも可能である。この場合、サーバー装置１１０は気象庁等から気象情報を得るための手段（例えば、ラジオ、ＴＶのチューナ装置）が必要である。さらに、情報源装置１２０は複数あっても良く、この場合、サーバー装置１１０は同時期に複数の気象情報を得ることができる。

ここで、「気象情報」とは、外気温、日射量、風速、気圧等を含むものであり、このいずれか１つ、あるいは、これらの組み合わせ等であっても良い。例えば、太陽光発電システムの場合は、外気温、日射量データ、気圧のうちのいずれか１つ、または、外気温と日射量のペアデータとすれば良い。風力発電システムの場合は、風速と気圧の組み合わせとすれば良い。太陽光発電と風力発電システムのハイブリットシステムでは、外気温、日射量、風速、気圧のうちの少なくとも１つを用いればよい。

サーバー装置１１０は、通信回線１００に接続され、電源システム１０１〜１０４に対して予測した今後の気象情報を提供するハードウェアで構成された装置である。図３にサーバ装置１１０の構成を示す。図３に示すように、サーバー装置１１０は、情報源装置１２０から送信された気象情報を基にして、今後の気象情報を予測する予測部１１０１と、通信回線１００や情報源装置１２０との間の通信を行うための通信部１１０２と、を備える。情報源装置１２０が複数あれば、複数の気象情報を考慮して、今後の気象情報（以下、「予測気象情報」という）を生成し、電源システム１０１〜１０４のそれぞれに送信する。複数の気象情報を考慮することで予測の精度を向上することができる。情報源装置１２０が移動体や携帯機器等で構成される場合、通信部１１０２は、情報源装置１２０の通信部１２０３と情報のやり取りを行う。電源システム１０１〜１０４はそれぞれ蓄電装置を備えている。サーバー装置１１０から受け取った予測気象情報に基づいて、それぞれの蓄電装置の充放電を制御する。電源システム１０１〜１０４はさらに発電装置を有し、発電装置の余剰電力を蓄電装置に充電し、また必要に応じて蓄電装置から各電源システム１０１〜１０４に接続された負荷装置に電力を供給する。

次に、図１の電源システム１０１について図面を用いて説明する。ここでは、電源システム１０１について説明するが、その他の電源システム１０２〜１０４についても同様である。

図４は、図１の電源システム１０１の構成を示すブロック図である。図４に示すように、図１の電源システム１０１は、太陽光、風力、水力などの自然エネルギーから電力を発電する発電装置１と、発電装置１のからの余剰電力を貯蔵し、その貯蔵された電力を電力供給により駆動される負荷装置２に必要に応じて供給する蓄電装置３と、蓄電装置３の充放電を制御する充放電制御装置４と、から構成される。

発電装置１は例えば太陽光発電装置（太陽電池）や、風力発電装置、水力発電装置等である。負荷装置２は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。

充放電制御装置４は、発電装置１、負荷装置２及び蓄電装置３のそれぞれと接続され、発電装置１から蓄電装置３への充電、及び蓄電装置３から負荷装置２への放電を制御する。充放電制御装置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を蓄電装置３に充電する。一方、負荷装置２の消費電流が急激に増大した場合、または、発電装置１の発電量が低下して、負荷装置２から要求される電力が発電装置１の発電量を超えた場合、その不足分の電力を蓄電装置３から負荷装置２に放電する。この際、充放電制御装置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。

この充放電制御の際、充放電制御装置４は、発電装置１の発電状況とサーバー装置１１０から入手した予測気象情報を考慮し、発電装置１の今後の発電量を予測する。そして、今後の発電量と負荷装置２の消費電力の状況と現在の蓄電装置１５の充電状態量と記憶されている過去の時系列的な電力量から、負荷装置２への電力供給量を決定する。そして、決定された電力供給量に応じた駆動モードで負荷装置２が駆動されることになる。

次に、図４を用いて充放電制御装置４の内部構成について説明する。図４において、充放電制御装置４は、図１のサーバー装置１１０から予測気象情報を受け取る受信部４１と、受信部４１から予測気象情報を入力し、発電装置１の今後の発電量を予測し、記憶する第１の演算記憶部４２と、蓄電装置３の各種特性値を測定する測定部４３と、測定部４３からの測定データに基づいて蓄電装置３の充放電電力量を予測し、記憶する第２の演算記憶部４４と、測定部４３からの測定データに基づいて蓄電装置３の残存容量を予測し、記憶する第３の演算記憶部４５と、第１、第２及び第３の演算記憶部４２、４４、４５それぞれの予測データに基づいて蓄電装置３から負荷装置２への放電電力量を制御する制御部４６と、から構成される。

受信部４１は図１の通信回線１００に接続され、サーバー装置１１０から予測気象情報を受信する。

第１の演算記憶部４２は、受信部４１で受信された予測気象情報及び発電装置１の発電量を入力し、発電装置１の今後の発電量（以下、「予測発電量」という）を予測し、記憶する。

測定部４３は、蓄電装置３の電圧値を検出する電圧検出部４３１と、蓄電装置３の電流値を検出する電流検出部４３２と、電圧検出部４３１及び電流検出部４３２からの検出データを記憶する記憶部４３３と、から構成される。

電圧検出部４３１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する。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４３２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する。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４３３は、電圧検出部４３１から出力された端子電圧データＶＤと、電流検出部４３２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。

第２の演算記憶部４４は、測定部４３の記憶部４３３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１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４３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。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を予測して記憶する。

なお、ここでは、上記のように積算容量Ｑを用いてＳＯＣを求めたが、本発明はこれに限定されない。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。

さらに、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４３に送り、測定部４３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。

次に、本発明の第１の実施の形態に係るネットワークシステムの制御方法について説明する。図５及び図６は、本実施の形態に係るネットワークシステムの制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
（ａ）図５のステップＳ５０１において、周囲の気象情報を一定間隔で測定・収集する。気象情報の測定・収集は、例えば車、携帯電話等で構成される情報源装置１２０でで行われる。一定間隔で測定された気象情報に対して各種の演算処理が施され、時系列に記憶される。また、情報源装置１２０による測定・収集に代えて、気象庁、地方気象台、あるいは民間の気象情報提供機関からの気象情報を一定間隔で収集し、時系列に記憶しても良い。さらに、同時に複数の気象情報を測定・収集しても良い。
（ｂ）ステップＳ５０２において、情報源装置１２０から時系列的に記憶された気象情報がサーバー装置１１０に送信される。情報源装置１２０からサーバー装置１１０への気象情報の送信は、無線通信、有線通信のいずれでも良く、また気象庁等からの気象情報をサーバー装置１１０が直接受信しても良い。
（ｃ）ステップＳ５０３において、サーバー装置１１０が情報源装置１２０から受け取った気象情報に基づき、今後の気象情報（予測気象情報）を生成する。
（ｄ）ステップＳ５０４において、サーバー装置１１０で生成された予測気象情報が通信回線１００を介して電源システム１０２〜１０４のそれぞれの受信部４１に送信される。
（ｅ）ステップＳ５０５において、電源システム１０２〜１０４のそれぞれの受信部４１で受信された予測気象情報は電源システム１０２〜１０４のそれぞれの第１の演算記憶部４２に出力される。第１の演算記憶部４２では、その予測気象情報と発電装置１の発電量から発電装置１の今後の発電量（予測発電量）が予測され、記憶される。
（ｆ）ステップＳ５０６において、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。
（ｇ）ステップＳ５０７において、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を算出する。
（ｈ）ステップＳ５０８において、ステップＳ５０７で算出された充放電電力量Ｑｃｄ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。
（ｉ）ステップＳ５０９において、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。
（ｊ）ステップＳ５１０において、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。
（ｋ）図６のステップＳ５１１において、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、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Ｓ５１１ＮＯ）、処理を終了する。
（ｌ）ステップＳ５１２において、ステップＳ５１１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（ステップＳ５１１ＹＥＳ）、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Ｓ５１２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（ステップＳ５１２ＮＯ）、処理を終了する。
（ｍ）ステップＳ５１３において、ステップＳ５１２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（ステップＳ５１２ＹＥＳ）、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、処理を終了する。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、予測気象情報から今後の発電量を予測し、過去のデータから今後入出力される電力量を予測するので、現状の蓄電装置３の状態量から将来の蓄電装置３の状態量を精度よく予想することが可能となる。従って、現状の状態量から負荷装置２の消費電力モードを設定した従来の場合よりも、負荷装置２を蓄電装置３の状態量における将来の変動に応じて設定でき、負荷装置２を効率よく駆動できる。

さらに、本発明の第１の実施の形態によれば、将来の蓄電装置３の状態量から、負荷装置２内の中で消費電力の大きな機能を切り離すことができる。それにより、最低限の機能のみで駆動させることで、負荷装置２をさらに長時間駆動させることも可能となる。

なお、本実施の形態においては、充放電制御装置４を測定部４３、第１の演算記憶部４２、第２の演算記憶部４４、第３の演算記憶部４５、制御部４６、というように機能手段別に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等のように実構成上は一つになっても構わない。また、第１乃至第３の演算記憶部４２、４４、４５はそれぞれが演算部と記憶部に分かれていても良い。測定部４３も電圧測定部、電流測定部等それぞれの特性値ごとの測定を行う部分に分かれていても構わない。

負荷装置２の駆動モードの決定主体は、充放電制御回路４に限定するものでなく、負荷装置２への電力供給量の情報を得て負荷装置２自体で行ってもよく、その他であっても問題ない。

負荷装置２の駆動状態を設定するのでなく、蓄電装置３に入出力可能な電力を算出し、算出された電力量に応じて、負荷装置２を駆動する態様としてもよい。

ＳＯＣを算出する方法は、温度補正された電圧データから算出してもよく、上記の電流積算による算出方法との併用であってもよい。

電源システム１０１〜１０４の充放電制御装置４の制御方法はプログラムをマイクロコンピュータ上で実行することで実現してもよい。すなわち、マイクロコンピュータに図５のステップＳ５０４〜図６のステップＳ５１３に示す各処理ステップを実現するための制御プログラムをインストールし、その制御プログラムを実行させることで実現可能である。

この制御プログラムをマイクロコンピュータによって読み込ませ、この制御プログラムを実行することによって、電源システム１０１〜１０４の充放電制御方法を実現する。マイクロコンピュータの記憶部にこの制御プログラムをインストールし、この制御プログラムをマイクロコンピュータの演算部（Central Processing Unit：ＣＰＵ）で実行させればよい。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を第１及び第２の実施の形態によって記載したが、本発明はこれらの実施の形態に限られるものではない。

本発明の第１及び第２の実施の形態では、図１の情報源装置１２０として、車両等の移動体や、気象庁等からの入手を示したが、電源システム１０１〜１０４自体に図１の情報源装置１２０の機能を持たせても良い。図７に、図４の電源システム１０１に図１の情報源装置１２０の機能をさらに追加した構成を示す。図７に示すように、この電源システム１０１ａは、図４の構成に加えて、気象情報測定装置５をさらに備える。気象情報測定装置５は、周囲の気象情報を測定する測定部５１と、一定間隔毎に測定された気象情報に対して各種演算し、格納する第４の演算記憶部５２と、第４の演算記憶部５２に格納された気象情報をサーバー装置１１０に送信する通信部５３と、から構成されている。

測定部５１は一定間隔で周囲の気象情報を測定・収集する。測定部５１は例えば温度計、湿度計、風速計等の周知の測定機器で構成すればよい。第４の演算記憶部５２は測定された気象情報を用いて各種演算して気象情報を生成する。そして、通信部５３は、通信回線１００を介して、その気象情報をサーバー装置１１０に送信する。気象情報測定装置５の測定部５１及び第４の演算記憶部５２は、メモリを具備したマイクロコンピュータ等のように実構成上は１つになっても構わない。第４の演算記憶部５２は演算部と記憶部に分かれていても良い。また、充放電制御装置４の受信部４１と気象情報測定装置５の通信部５３は１つの構成になってもよい。

また、本発明の第１及び第２の実施の形態では、図１に示すように、通信回線１００に接続されたサーバー装置１１０、第１乃至第４の電源システム１０１〜１０４とから成るネットワークシステムの構成を用いたが、本発明をこの構成は特に限定されるものでない。

さらに、図１の発電装置の予測発電量の算出は、第１及び第２の実施の形態のように電源システム１０１〜１０４のそれぞれが行なってもよく、サーバー装置１１０で行なう形態であってもよい。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むということを理解すべきである。

本発明に係る電源システム、ネットワークシステム、ネットワークシステムの制御方法及びその電源システム制御プログラムは、太陽電池などの自然エネルギーから発電する発電装置と組み合わされた電源システムに有効であり、産業上の利用可能性を有するものである。

本発明の第１の実施の形態に係るネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 図１の情報源装置１２０の構成を示すブロック図である。 図１のサーバー装置１１０の構成を示すブロック図である。 図１の電源システム１０１の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るネットワークシステムの制御方法を説明するためのフローチャートである（その１）。 本発明の第１の実施の形態に係るネットワークシステムの制御方法を説明するためのフローチャートである（その２）。 本発明のその他の実施の形態に係るネットワークシステムに接続された電源システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 発電装置
２ 負荷装置
３ 蓄電装置
４ 充放電制御装置
５ 気象情報測定装置
３１ 蓄電素子
３２ 電流センサ
４１ 受信部
４２ 第１の演算記憶部
４３、５１、１２０１ 測定部
４４ 第２の演算記憶部
４５ 第３の演算記憶部
４６ 制御部
５２ 第４の演算記憶部
５３、１１０２、１２０３ 通信部
１００ 通信回線
１０１、１０１ａ、１０２、１０３、１０４ 電源システム
１１０ サーバー装置
１２０ 情報源装置
４３１ 電圧検出部
４３２ 電流検出部
４３３ 記憶部
１１０１ 予測部
１２０２ 気象情報演算記憶部

Claims (10)

1. 通信回線と、前記通信回線に接続されたサーバー装置と、前記通信回線に接続された少なくとも１つの電源システムと、を備えるネットワークシステムにおいて、
   前記サーバー装置は、
   第１の通信部と、
   測定された気象情報を前記第１の通信部を用いて入力し、前記測定された気象情報に基づいて今後の気象情報を予測して予測気象情報を生成し、前記予測気象情報を前記第１の通信部を用いて前記通信回線に出力する予測部と、を備え、
   前記電源システムは、
   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、
   前記発電装置から前記蓄電装置への充電及び前記蓄電装置から前記負荷装置への放電を制御する充放電制御装置と、を備え、
   前記充放電制御装置は、
   前記予測気象情報を前記通信回線を介して受信する受信部と、
   前記予測気象情報に基づいて、前記発電装置の今後の発電量を予測して予測発電量を記憶する第１の演算記憶部と、
   前記蓄電装置の端子電圧及び充放電電流を測定する第１の測定部と、
   前記測定された端子電圧及び充放電電流に基づいて所定期間内の前記蓄電装置の電力量を算出して時系列電力量を記憶する第２の演算記憶部と、
   前記測定された充放電電流に基づいて前記蓄電装置の残存容量を推定して記憶する第３の演算記憶部と、
   前記予測発電量、時系列電力量及び残存容量に基づいて前記蓄電装置の前記負荷装置への放電電力量を制御する制御部と、を備えることを特徴とするネットワークシステム。
2. 前記ネットワークシステムは、
   周囲の気象情報を測定する第２の測定部と、
   前記測定された気象情報を記憶する気象情報記憶部と、
   前記記憶された気象情報を前記サーバー装置に送信する第２の通信部と
   を備える情報源装置をさらに備えること特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
3. 前記情報源装置は、車両または携帯機器のいずれかに搭載されることを特徴とする請求項２に記載のネットワークシステム。
4. 前記測定された気象情報は、外気温、日射量、風速及び気圧のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
5. 前記第１の測定部はさらに前記蓄電装置の温度を測定し、
   前記第２の演算記憶部は、前記蓄電装置の端子電圧、充放電電流及び温度に基づいて前記蓄電装置の電力を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
6. 前記負荷装置は、通常電力モード及び省電力モードを少なくとも含む複数の消費電力モードを有し、
   前記制御部は、前記蓄電装置の残存容量が所定値以下と判定され、かつ、前記負荷装置の今後の消費電力量がさらに増大すると予測された場合に、前記負荷装置の消費電力モードを前記省電力モードに移行する、ことを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
7. 前記電源システムはさらに、気象情報測定装置を備え、
   前記気象情報測定装置は、
   周囲の気象情報を測定する第３の測定部と、
   前記測定された気象情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶された気象情報を前記通信回線を介して前記サーバー装置に送信する第３の通信部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
8. 通信回線と、前記通信回線に接続されたサーバー装置と、前記通信回線に接続された少なくとも１つの電源システムと、を備えるネットワークシステムの制御方法において、
   測定された気象情報に基づいて今後の気象情報を予測して予測気象情報を生成し、前記予測気象情報を前記通信回線を介して前記サーバー装置から前記電源システムに送信する第１のステップと、
   前記予測気象情報に基づいて、発電装置の今後の発電量を予測して予測発電量を算出する第２のステップと、
   蓄電装置の端子電圧及び充放電電流を測定する第３のステップと、
   前記第３のステップで測定された端子電圧及び充放電電流に基づいて所定期間内の前記蓄電装置の電力量を算出して時系列電力量を算出する第４のステップと、
   前記第３のステップで測定された充放電電流に基づいて前記蓄電装置の残存容量を算出する第５のステップと、
   前記第２のステップで算出された予測発電量、前記第４のステップで算出された時系列電力量及び前記第５のステップで算出された残存容量に基づいて前記蓄電装置の負荷装置への放電電力量を制御する第６のステップと
   を含むことを特徴とするネットワークシステムの制御方法。
9. 通信回線と、前記通信回線に接続されたサーバー装置と、前記通信回線に接続された少なくとも１つの電源システムと、を備えるネットワークシステムの電源システム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において、
   測定された気象情報に基づいて今後の気象情報が予測された予測気象情報を前記通信回線を介して前記サーバー装置から受信する第１のステップと、
   前記予測気象情報に基づいて、発電装置の今後の発電量を予測して予測発電量を算出する第２のステップと、
   蓄電装置の端子電圧及び充放電電流を測定する第３のステップと、
   前記第３のステップで測定された端子電圧及び充放電電流に基づいて所定期間内の前記蓄電装置の電力量を算出して時系列電力量を算出する第４のステップと、
   前記第３のステップで測定された充放電電流に基づいて前記蓄電装置の残存容量を算出する第５のステップと、
   前記第２のステップで算出された予測発電量、前記第４のステップで算出された時系列電力量及び前記第５のステップで算出された残存容量に基づいて前記蓄電装置の負荷装置への放電電力量を制御する第６のステップと
   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ネットワークシステムの電源システム制御プログラム。
10. 第１の通信部と、測定された気象情報を前記第１の通信部を用いて入力し、前記測定された気象情報に基づいて今後の気象情報を予測して予測気象情報を生成し、前記予測気象情報を前記第１の通信部を用いて通信回線に出力する予測部と、を備えたサーバー装置に前記通信回線を介して接続され、
    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、
    前記発電装置から前記蓄電装置への充電及び前記蓄電装置から前記負荷装置への放電を制御する充放電制御装置と、を備え、
    前記充放電制御装置は、
    前記予測気象情報を前記通信回線を介して受信する受信部と、
    前記予測気象情報に基づいて、前記発電装置の今後の発電量を予測して予測発電量を記憶する第１の演算記憶部と、
    前記蓄電装置の端子電圧及び充放電電流を測定する第１の測定部と、
    前記測定された端子電圧及び充放電電流に基づいて所定期間内の前記蓄電装置の電力量を算出して時系列電力量を記憶する第２の演算記憶部と、
    前記測定された充放電電流に基づいて前記蓄電装置の残存容量を推定して記憶する第３の演算記憶部と、
    前記予測発電量、時系列電力量及び残存容量に基づいて前記蓄電装置の前記負荷装置への放電電力量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする電源システム。

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