JP2011083060A - 電力供給システムの電源最適化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置サイズを小さく抑えることができる電力供給システムの電源最適化装置を提供する。
【解決手段】太陽電池３に、電力供給システムのバックアップ用電源として機能する蓄電設備４６（２次電池４７）を並列接続する。最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５には、太陽電池３及び蓄電設備４６の合成電力が供給される。最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、合成電力Ｊを最大出力点制御して高効率の値に変換出力し、この電力をＤＣ機器５に機器電源として供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、系統、自立発電電池、蓄電設備等から得た電力を各負荷に供給する電力供給システムの電源最適化装置に関する。

住宅には、商用電源のＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して宅内の各種機器に供給する電力供給システム（特許文献１等参照）が設けられている。近年の電力供給システムの中には、太陽光による発電によって電力を生成する太陽電池を設け、商用電源のみならず、太陽電池でも各種機器にＤＣ電力が可能なものも普及し始めてきている。また、電力供給システムには、同システムのバックアップ用電源として蓄電池が設けられたものもあり、料金の安い夜間の商用電源や、昼間に余分に太陽光により発電することができた電力を蓄電池に蓄えておくことが可能となっている。

図１７に示すように、この種の電力供給システム８１には、宅内において電気の幹線を分岐配線する装置として分電盤８２が設けられている。分電盤８２には、商用電源８３から入力するＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ８４と、太陽電池８５から入力するＤＣ電圧を所定値に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ８６と、蓄電池８７のＤＣ電圧を所定値に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ８８とが設けられている。これらコンバータ８４，８６，８８には、商用電源８３及び太陽電池８５の協調や、蓄電池８７の充放電を行う協調制御部８９が接続されている。協調制御部８９は、それぞれのブレーカ９０…を介して、各ＤＣ機器９１…に動作の際に必要なＤＣ電圧を供給する。

特開２００９−１５９６９０号公報

ところで、ＤＣ／ＤＣコンバータ８６は商用電源８３という高い電圧を入力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ８８は太陽電池８５という高い電圧を入力するので、これらコンバータ８６，８８は相対的に大容量サイズの大型コンバータを使用せざるを得ない現状がある。このため、従来の電力供給システム８１においては、分電盤８２に容量の大型ＤＣ／ＤＣコンバータ８６，８８を２つ搭載する必要があるので、その分だけ分電盤８２のサイズ、即ち装置全体のサイズが大型化する問題があった。

本発明の目的は、装置サイズを小さく抑えることができる電力供給システムの電源最適化装置を提供することにある。

前記問題点を解決するために、本発明では、系統から得る交流電力や、自立発電電池又は蓄電設備の直流電源から得る直流電力を、電圧変換しつつ同電圧を分岐させて各負荷に供給し、前記直流電源の少なくとも１つは、出力波形の中に最大電力点が含まれる波形に則った電圧を出力する電力供給システムの電源最適化装置において、前記直流電源が前記最大電力点で電力出力するように当該直流電源を最大出力点制御する出力電圧変換手段を備え、前記直流電源と前記蓄電設備とを並列接続して、これら２者の合成電力を前記直流電源として前記出力電圧変換手段に出力することを要旨とする。

この構成によれば、直流電源と蓄電設備とを並列接続して、これら２者の合成電力を出力電圧変換部によって最大出力点で電力出力可能としたので、１つの大容量の出力電圧変換手段を共用することが可能となる。このため、自立発電電池及び蓄電設備の各々に、個別に大容量の出力電圧変換手段を設けずに済むので、その分だけ装置サイズを小型化することが可能となる。

本発明では、前記蓄電設備は、２次電池からなることを要旨とする。
この構成によれば、例えば２次電池を複数用意して、これらを直並列することにより、蓄電設備の出力電圧や蓄電容量を、用途に応じて適宜設定することが可能となる。

本発明では、前記蓄電設備は、コンデンサからなることを要旨とする。
この構成によれば、例えばコンデンサを複数用意して、これらを直並列することにより、蓄電設備の出力電圧や蓄電容量を、用途に応じて適宜設定することが可能となる。また、蓄電設備にコンデンサを使用すれば、自立発電電池の電圧変動に対する蓄電設備の追従速度を早くすることが可能となる。

本発明では、前記蓄電設備は、２次電池及びコンデンサを直列接続した直列回路と、前記コンデンサに蓄積された電力を入力として、前記２次電池に電力を充電可能な充電コンバータとを備えたことを要旨とする。

この構成によれば、コンデンサに蓄積された電力を入力として、充電コンバータによって２次電池を充電することが可能となる。
本発明では、前記蓄電設備の残量を検出する電池残量検出手段と、前記自立発電電池の発電能力を検出する発電能力検出手段と、前記充電コンバータを流れる充電電流を検出する充電電流検出手段とを備え、前記充電コンバータは、前記蓄電設備の電池残量と前記自立発電電池の発電能力とに応じた充電電流により、前記蓄電設備を充電することを要旨とする。

この構成によれば、蓄電設備の電池残量と自立発電電池の発電能力とに応じた充電状態で、蓄電設備への充電を行うことが可能となるので、例えば自立発電電池により生成される電力のうち負荷に回した残りを蓄電設備に充電するというように、必要に応じたエネルギー貯蓄管理が可能となる。

本発明では、前記蓄電設備は、電力を蓄電可能な２次電池と、前記自立発電電池に入力部を接続し、前記２次電池に出力部を直列接続し、当該２次電池の放電を管理する放電コンバータと、前記放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記２次電池の両端に出力部を接続し、前記２次電池の充電を管理する充電コンバータとを備え、前記自立発電電池及び前記蓄電設備は、電力を並列に出力することが可能となっていることを要旨とする。

この構成によれば、自立発電電池からの電力と、蓄電設備からの電力とを、同時に混合して出力することが可能となるので、もし仮に放電コンバータが小容量のものであっても、大きな放電電力を確保することが可能となる。

本発明では、前記蓄電設備の残量を検出する電池残量検出手段と、前記自立発電電池の発電能力を検出する発電能力検出手段と、前記充電コンバータを流れる充電電流を検出する充電電流検出手段と、前記放電コンバータを流れる放電電流を検出する放電電流検出手段とを備え、前記充電コンバータ及び前記放電コンバータは、前記蓄電設備の電池残量と前記自立発電電池の発電能力とに応じて、前記充電電流や前記放電電流を電流制御することを要旨とする。

この構成によれば、蓄電設備の電池残量と自立発電電池の発電能力とに応じた状態で、蓄電設備に充放電を実行させることが可能となるので、蓄電設備の電池残量をより精度よく管理することが可能となる。

本発明では、前記自立発電電池のみから電力が出力されて前記最大出力点制御が実行される場合、前記放電コンバータ及び前記充電コンバータは、前記放電電流と前記充電電流との差がなくなるように、これらを電流制御することを要旨とする。

この構成によれば、自立発電電池の出力電圧が蓄電設備に影響を受けて変動してしまう状況が発生し難くなるので、出力電圧変換手段で行う最大出力点制御を、これまでと同じ制御内容のもので済ますことが可能となる。

本発明では、前記自立発電電池及び前記蓄電設備の両方から電力が出力される場合、前記放電コンバータは、放電時において前記放電電流を所定電流量に電流制御することを要旨とする。

この構成によれば、蓄電設備からは常に所定の電流量が流れるように制御されるので、出力電圧変換手段で行う最大出力点制御を、これまでと同じ制御内容のもので済ますことが可能となる。

本発明では、前記自立発電電池の電力が出力される場合、前記充電コンバータは、充電時において前記充電電流を所定電流量に電流制御することを要旨とする。
この構成によれば、自立発電電池の出力がないとき、出力電圧変換手段の入力が蓄電設備の電圧になって、蓄電設備からのみの電力を負荷に供給することが可能となる。

本発明では、前記自立発電電池が停止する際、放電コンバータをショートさせる短絡回路を備えたことを要旨とする。
この構成によれば、この短絡によって充放電回路が短絡されるので、充放電回路の通電ロスを削減することが可能となる。

本発明では、前記蓄電設備は、電力を蓄電可能な２次電池と、前記２次電池の両端に入力部を接続し、該２次電池に出力部を直列接続し、前記２次電池の放電を管理する放電コンバータと、前記放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記２次電池の両端に出力部を接続し、前記２次電池の充電を管理する充電コンバータとを備え、前記自立発電電池の出力有無によらず、前記２次電池の残量に応じた放電を実行することを要旨とする。

この構成によれば、放電コンバータの出力を２次電池に繋ぐと、自立発電電池の出力は周囲に関係なく放電コンバータに電力を供給することが可能となるので、２次電池の電池残量によって放電量を変えることが可能となる。よって、例えば電池残量が多い場合には、電池から多量の電力を出力し、電池残量が少ない場合には、電池からの出力を減らす動作をとることが可能となる。

本発明では、前記放電コンバータと前記充電コンバータとを一体化した充放電コンバータが使用されていることを要旨とする。
この構成によれば、充電と放電とで各々個別のコンバータを設けずに済むので、部品点数を少なく抑えることが可能となる。

本発明では、前記出力電圧変換手段を経て前記負荷に供給されるシステム電圧を一定に保つ定電圧手段を備えたことを要旨とする。
この構成によれば、蓄電設備からの電力が例えば電池残量や温度等によって変動する状況となっても、この電力は定電圧手段によって定電圧化された後、システム電圧として出力することが可能となる。よって、蓄電設備の状態によらず、定電圧を負荷に供給することが可能となる。

本発明では、前記定電圧手段は、電力を蓄電可能な定電圧用２次電池と、前記出力電圧変換手段の出力に入力部を接続し、前記定電圧用２次電池に出力部を直列接続し、該定電圧用２次電池を放電可能な定電圧用放電コンバータと、前記放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記定電圧用２次電池の両端に出力部を接続し、該定電圧用２次電池に充電が可能な定電圧用充電コンバータとを備え、前記負荷への電源出力が高い場合、前記定電圧用充電コンバータにより前記定電圧用２次電池を充電し、前記電源出力が低い場合、前記定電圧用放電コンバータにより前記定電圧用２次電池を放電させることにより、前記システム電圧を一定に保つことを要旨とする。

この構成によれば、定電圧手段の放電は、定電圧用２次電池と定電圧用放電コンバータとにより行われるので、定電圧用放電コンバータが小容量のものであっても、大きな放電電力を確保することが可能となる。

本発明では、前記定電圧手段は、電力を蓄電可能な定電圧用２次電池と、前記定電圧用２次電池の両端に入力部を接続し、該定電圧用２次電池に出力部を直列接続し、該定電圧用２次電池の放電可能な定電圧用放電コンバータと、前記放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記定電圧用２次電池の両端に出力部を接続し、該定電圧用２次電池を充電可能な定電圧用充電コンバータとを備え、前記負荷への電源出力が高い場合、前記定電圧用充電コンバータにより前記定電圧用２次電池を充電し、前記電源出力が低い場合、前記定電圧用放電コンバータにより前記定電圧用２次電池を放電させることにより、前記システム電圧を一定に保つことを要旨とする。

この構成によれば、出力電圧変換手段からの出力有無によらず、定電圧用２次電池の電池残量に応じた放電制御を行うことが可能となる。
本発明では、前記定電圧用放電コンバータと前記定電圧用充電コンバータとを一体化した定電圧用充放電コンバータが使用されていることを要旨とする。

この構成によれば、充電と放電とで各々個別のコンバータを設けずに済むので、部品点数を少なく抑えることが可能となる。

本発明によれば、電力供給システムの装置サイズを小さく抑えることができる。

第１実施形態における電力供給システムの全体構成を示すブロック図。 電力入出力制御装置の構成を示す構成図。 太陽電池のＶ−Ｉ曲線とＶ−Ｐ曲線とを示す波形図。 電力入出力制御装置の他の構成を示す構成図。 第２実施形態における電力入出力制御装置の構成を示す構成図。 電力入力制御装置の他の構成を示す構成図。 第３実施形態における電力入出力制御装置の構成を示す構成図。 電力入出力制御装置の他の構成を示す構成図。 太陽電池動作及び充放電制御動作を説明する図であり、（ａ）が太陽電池の出力電圧が増加する場合の説明図、（ｂ）が太陽電池の出力電圧が減少する場合の説明図。 第４実施形態における電力入出力制御装置の構成を示す構成図。 定電流制御を説明するための構成図と、外部指令値と出力電流との関係を示す特性波形図。 電力入出力制御装置の他の構成を示す構成図。 第５実施形態における電力入出力制御装置の構成を示す構成図。 電力入出力制御装置の他の構成を示す構成図。 定電流制御及び定電圧制御を説明するための構成図と、外部指令値と出力電流及び出力電圧との関係を示す特性波形図。 充電回路と放電回路の動作をまとめた表。 従来における電力供給システムの概略構成を示すブロック図。

（第１実施形態）
以下、本発明を住宅に具体化した電力供給システムの電源最適化装置の第１実施形態を図１〜図４に従って説明する。

図１に示すように、住宅には、宅内に設置された各種機器（照明機器、エアコン、家電、オーディオビジュアル機器等）に電力を供給する電力供給システム１が設けられている。電力供給システム１は、系統２から得る商用交流電源（ＡＣ電源）を電力として各種機器を動作させる他に、太陽光により発電する太陽電池３の電力も各種機器に電源として供給する。太陽電池３は、例えば複数のセル４から構成されている。電力供給システム１は、直流電源（ＤＣ電源）を入力して動作するＤＣ機器５の他に、交流電源（ＡＣ電源）を入力して動作するＡＣ機器６にも電力を供給する。なお、太陽電池３が直流電源及び自立発電電池を構成し、ＤＣ機器５及びＡＣ機器６が負荷を構成する。

電力供給システム１には、同システム１の分電盤としてコントロールユニット７及びＤＣ分電盤（直流ブレーカ内蔵）８が設けられている。コントロールユニット７には、同ユニット７の動作を統括制御する制御部７ａが設けられている。また、電力供給システム１には、住宅のＤＣ機器５の動作を制御する機器として制御ユニット９及びリレーユニット１０が設けられている。

コントロールユニット７には、交流電源を分岐させるＡＣ分電盤１１が交流系電力線１２を介して接続されている。コントロールユニット７は、このＡＣ分電盤１１を介して系統２に接続されるとともに、直流系電力線１３を介して太陽電池３に接続されている。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１から交流電力を取り込むとともに太陽電池３から直流電力を取り込み、これら電力を機器電源として所定の直流電力に変換する。そして、コントロールユニット７は、この変換後の直流電力を、直流系電力線１４を介してＤＣ分電盤８に出力したり、又は直流系電力線１５を介して蓄電池ユニット１６に出力して同電力を蓄電したりする。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１から交流電力を取り込むのみならず、太陽電池３や蓄電池ユニット１６の電力を交流電力に変換してＡＣ分電盤１１に供給することも可能である。コントロールユニット７は、信号線１７を介してＤＣ分電盤８とデータやり取りを実行する。

ＤＣ分電盤８は、直流電力対応の一種のブレーカである。ＤＣ分電盤８は、コントロールユニット７から入力した直流電力を分岐させ、その分岐後の直流電力を、直流系電力線１８を介して制御ユニット９に出力したり、直流系電力線１９を介してリレーユニット１０に出力したりする。また、ＤＣ分電盤８は、信号線２０を介して制御ユニット９とデータやり取りをしたり、信号線２１を介してリレーユニット１０とデータをやり取りしたりする。

制御ユニット９には、複数のＤＣ機器５，５…が接続されている。これらＤＣ機器５は、直流電力及びデータの両方を１対の線によって搬送可能な直流供給線路２２を介して制御ユニット９と接続されている。直流供給線路２２は、ＤＣ機器の電源となる直流電圧に、高周波の搬送波によりデータを電送する通信信号を重畳する、いわゆる電力線搬送通信により、１対の線で電力及びデータの両方をＤＣ機器５に搬送する。制御ユニット９は、直流系電力線１８を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線２０を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５をどのように制御するのかを把握する。そして、制御ユニット９は、指示されたＤＣ機器５に直流供給線路２２を介して直流電圧及び動作指令を出力し、ＤＣ機器５の動作を制御する。

制御ユニット９には、宅内のＤＣ機器５の動作を切り換える際に操作するスイッチ２３が直流供給線路２２を介して接続されている。また、制御ユニット９には、例えば赤外線リモートコントローラからの発信電波を検出するセンサ２４が直流供給線路２２を介して接続されている。よって、ＤＣ分電盤８からの動作指示のみならず、スイッチ２３の操作やセンサ２４の検知によっても、直流供給線路２２に通信信号を流してＤＣ機器５が制御される。

リレーユニット１０には、複数のＤＣ機器５，５…がそれぞれ個別の直流系電力線２５を介して接続されている。リレーユニット１０は、直流系電力線１９を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線２１を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５を動作させるのかを把握する。そして、リレーユニット１０は、指示されたＤＣ機器５に対し、内蔵のリレーにて直流系電力線２５への電源供給をオンオフすることで、ＤＣ機器５の動作を制御する。また、リレーユニット１０には、ＤＣ機器５を手動操作するための複数のスイッチ２６が接続されており、スイッチ２６の操作によって直流系電力線２５への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、ＤＣ機器５が制御される。

ＤＣ分電盤８には、例えば壁コンセントや床コンセントの態様で住宅に建て付けられた直流コンセント２７が直流系電力線２８を介して接続されている。この直流コンセント２７にＤＣ機器のプラグ（図示略）を差し込めば、同機器に直流電力を直接供給することが可能である。

また、系統２とＡＣ分電盤１１との間には、系統２の使用量を遠隔検針可能な電力メータ２９が接続されている。電力メータ２９には、商用電源使用量の遠隔検針の機能のみならず、例えば電力線搬送通信や無線通信の機能が搭載されている。電力メータ２９は、電力線通信や無線通信等を介して検針結果を電力会社等に送信する。

電力供給システム１には、宅内の各種機器をネットワーク通信によって制御可能とするネットワークシステム３０が設けられている。ネットワークシステム３０には、同システム３０のコントロールユニットとして宅内サーバ３１が設けられている。宅内サーバ３１は、インターネットなどのネットワークＮを介して宅外の管理サーバ３２と接続されるとともに、信号線３３を介して宅内機器３４に接続されている。また、宅内サーバ３１は、ＤＣ分電盤８から直流系電力線３５を介して取得する直流電力を電源として動作する。

宅内サーバ３１には、ネットワーク通信による宅内の各種機器の動作制御を管理するコントロールボックス３６が信号線３７を介して接続されている。コントロールボックス３６は、信号線１７を介してコントロールユニット７及びＤＣ分電盤８に接続されるとともに、直流供給線路３８を介してＤＣ機器５を直接制御可能である。コントロールボックス３６には、例えば使用したガス量や水道量を遠隔検針可能なガス／水道メータ３９が接続されるとともに、ネットワークシステム３０の操作パネル４０に接続されている。操作パネル４０には、例えばドアホン子器やセンサやカメラからなる監視機器４１が接続されている。

宅内サーバ３１は、ネットワークＮを介して宅内の各種機器の動作指令を入力すると、コントロールボックス３６に指示を通知して、各種機器が動作指令に準じた動作をとるようにコントロールボックス３６を動作させる。また、宅内サーバ３１は、ガス／水道メータ３９から取得した各種情報を、ネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供可能であるとともに、監視機器４１で異常検出があったことを操作パネル４０から受け付けると、その旨もネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供する。

図２に、太陽電池３及び蓄電池ユニット１６の電力入出力を管理する電力入出力制御装置１ａを図示し、以下にこれを説明する。同図に示すように、コントロールユニット７には、直流電力の交流電力への変換と交流電力の直流電力への変換との両方が可能な双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４２が設けられている。双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４２は、入力交流電圧を直流電圧に変換出力するＡＣ／ＤＣコンバータ４３と、入力直流電圧を交流電圧に変換出力するＤＣ／ＡＣインバータ４４とを備えている。ＡＣ／ＤＣコンバータ４３は、系統２から入力した交流電圧を直流電圧に変換してＤＣ機器５や蓄電池ユニット１６に出力する。また、ＤＣ／ＡＣインバータ４４は、太陽電池３や蓄電池ユニット１６から入力した直流電圧を交流電圧に変換して系統２に逆調する。

コントロールユニット７には、太陽電池３の電力を最も電力効率の良い点（最大電力点）で出力させる最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５が設けられている。最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、太陽電池３に接続されるとともに、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４２及びＤＣ機器５に接続されている。なお、最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５が出力電圧変換手段に相当する。

最大出力点制御は、いわゆるＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御と呼ばれる電圧出力制御の一種である。ところで、太陽電池３には、図３に示すように、電力を最も効率よく最大出力できる点、つまり最大電力点というものがあり、この点を満たす点で発電しているとき、無駄のない電力出力が可能である。しかし、太陽電池３は、日射量や温度によりＶ−Ｉ特性が刻々と変化し、それに応じて最大電力点もその都度変化する。よって、最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、太陽電池３の発電状態に応じて自動的に入力電圧を変化させることにより、太陽電池３の電圧、即ち最大電力点を追従させて、太陽電池３の電力を最も効率の良い電力で取り出している。最大出力点制御は、山登り法とも呼ばれ、太陽電池３の出力電圧を意図的に変動させて、変動前と後との値を比較し、現在の出力が最大か否かを確認することを繰り返し行う。

太陽電池３には、蓄電池ユニット１６の蓄電設備４６として２次電池４７が並列接続されている。最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、太陽電池３と２次電池４７との合成電力Ｊを入力し、これを最大出力点制御して電圧出力する。２次電池４７としては、例えばリチウムイオン電池が使用される。また、蓄電設備４６とは、蓄電池ユニット１６の電力蓄電箇所や、その入出力（充放電）の動作を司る機能のことをいう。なお、蓄電設備４６が直流電源を構成する。

さて、昼間において太陽電池３が太陽光発電する際、太陽電池３と２次電池４７との合成電力Ｊが最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５に出力される。最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、この合成電力Ｊを最大出力点制御し、入力電圧を切り換えることで合成電力Ｊを最大電力で出力する。よって、ＤＣ機器５やＡＣ機器６は、合成電力Ｊで機器電源として動作する。このとき、２次電池４７よりも太陽電池３の電力が大きく、これら２者間からの供給電力に差が生じても、これらは合成電力Ｊとして最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５に出力され、最大出力点を追従するという好適な値で出力される。

なお、合成電力Ｊが余った際には、ＤＣ／ＡＣインバータ４４を介して系統２に逆調されて売電される。また、昼間において天候不順により太陽光発電ができない場合、系統２の電力がＤＣ機器５やＡＣ機器６の機器電源として使用される。

夜間時は、太陽電池３が発電できないので、系統２の電源が使用される。このとき、コントロールユニット７は、系統２の交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ４３で直流に変換し、その直流電力をＤＣ機器５に供給する。

また、夜間においてバックアップ電源として残しておく量よりも多い電力が２次電池４７に蓄電されている場合や、或いは停電時には、２次電池４７の電力が機器電源として使用される。このとき、太陽電池３は発電していないので、２次電池４７の電圧のみが最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５にかかる。よって、２次電池４７の出力電力がＤＣ機器５に供給され、この電力によってＤＣ機器５やＡＣ機器６が動作される。

従って、本例においては、太陽電池３と２次電池４７（蓄電池ユニット１６）とを並列接続し、これらの合成電力を最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５に入力して、最大出力点制御を経た後の電力を、をＤＣ機器５やＡＣ機器６の電源として供給する。よって、１つの最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５、つまり大容量コンバータを、太陽電池３と２次電池４７とで共用することが可能となるので、この種の大容量コンバータの数を減らすことが可能となる。このため、コントロールユニット７、ひいては電力供給システム１の装置サイズを小型化することが可能となる。

さらに、蓄電池ユニット１６の蓄電箇所として２次電池４７を使用すれば、これ自体が電力入出力機能を持つので、特別な入出力用のコンバータを用意する必要がない。また、２次電池４７を複数用意し、これらを直並列することで、蓄電池ユニット１６の出力電圧や出力容量を適宜切り換えることが可能となる。よって、用途に応じて簡単に蓄電池ユニット１６の出力電圧や出力容量を変更することも可能となる。

また、蓄電池ユニット１６の電力蓄電箇所は、２次電池４７に限定されず、図４に示すように、例えばコンデンサ４８としてもよい。この場合、２次電池４７の場合と同様に、特別な入出力コンバータを用意する必要がない効果や、直並列することで出力電圧や出力容量を適宜切り換えることができる効果を得ることが可能である。また、蓄電池ユニット１６にコンデンサ４８を使用すれば、２次電池４７の場合と比較して、太陽電池３の電圧変動に対する追従速度を早くすることが可能となる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）太陽電池３に蓄電設備４６を並列接続し、これら２者から入力される合成電力Ｊを最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５によって最大出力点制御し、同制御後の電力をＤＣ機器５に供給する。このため、１つの最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５、即ち１つの大容量コンバータを、太陽電池３と蓄電設備４６とで共用することが可能となる。よって、太陽電池３と蓄電設備４６との各々に、個別の大容量ＤＣ／ＤＣコンバータを設ける必要がなくなるので、その分だけ装置サイズを小型化することができる。

（２）蓄電設備４６として２次電池４７やコンデンサ４８を使用すれば、電力入出力機能が部品内に組み込まれた構造を既にとっているので、この種の機能を別途用意せずに済む。また、２次電池４７やコンデンサ４８を複数個用意し、これらを直並列することにより、出力電圧や電池容量を、用途に応じて適宜変更することもできる。

（３）２次電池４７には、蓄電密度が高いという利点や電力入出力変動が小さいという利点があるので、蓄電設備４６として２次電池４７を使用すれば、効率よく電力を充電することができ、電圧変動少なく電力を入出力することができる。

（４）コンデンサ４８には、２次電池４７と比較して太陽電池３の電圧変動に対する追従性が高いという利点があるので、蓄電設備４６としてコンデンサ４８を使用すれば、太陽電池３の電圧変動に対して追従性高く充放電を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図５及び図６に従って説明する。なお、本例は第１実施形態と異なる部分についてのみ詳述する。

図５に示すように、太陽電池３には、２次電池４７とコンデンサ４８との直列回路４９が並列接続されている。また、２次電池４７とコンデンサ４８との間には、２次電池４７の充電を管理する充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０が接続されている。充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、一対の端子からなる入力部５１ａ，５１ａがコンデンサ４８の両端に接続され、一対の端子からなる出力部５１ｂ，５１ｂが２次電池４７の出力に接続されている。充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、コンデンサ４８に蓄積された電力を入力源に、２次電池４７に電力を供給する。なお、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０が充電コンバータを構成する。

太陽電池３が太陽光発電すると、太陽電池３により生成された電力によってコンデンサ４８に電荷が蓄電される。充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、コンデンサ４８の蓄電電荷を２次電池４７に流すことにより、太陽電池３から得る電力を２次電池４７に充電する。よって、太陽電池３の太陽光発電により得た電力によって、２次電池４７に充電を行うことが可能となる。

また、図６に示すように、２次電池４７の貯蓄電力を管理可能としてもよい。この場合、直列回路４９には、２次電池４７（蓄電池ユニット１６）の電池残量を検出する電池残量用電流検出回路５２が直列接続されている。電池残量用電流検出回路５２は、放電を開始した２次電池４７からどれだけの総量の電流が流れ出たのかを見ることで、蓄電池ユニット１６の電池残量を検出する。なお、電池残量用電流検出回路５２が電池残量検出手段に相当する。

太陽電池３の端子間には、太陽電池３の発電能力を検出するための発電能力用電圧検出回路５３が接続されている。太陽電池３の＋側配線上には、太陽電池３の発電能力を検出するための発電能力用電流検出回路５４が接続されている。太陽電池３の発電能力、即ち出力可能電力量は、太陽電池３の出力電圧と出力電流との乗算により計算される。このため、太陽電池３の発電能力は、発電能力用電圧検出回路５３から得る電圧と、発電能力用電流検出回路５４から得る電流との乗算によって算出される。なお、発電能力用電圧検出回路５３及び発電能力用電流検出回路５４が発電能力検出手段を構成する。

充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力配線上には、同コンバータ５０に流れる充電電流を検出する充電用電流検出回路５５が接続されている。充電用電流検出回路５５は、２次電池４７に流れ込む充電電流、即ち２次電池４７の充電量を検出する。なお、充電用電流検出回路５５が充電電流検出手段に相当する。

さて、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、電池残量用電流検出回路５２からの検出値を基に、２次電池４７の電池残量を把握する。また、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、発電能力用電圧検出回路５３及び発電能力用電流検出回路５４からの検出値を基に、太陽電池３の発電能力を把握する。そして、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、検出した電池残量及び発電能力に応じて、充電用電流検出回路５５の値を見ながら、２次電池４７を任意の充電電流により充電する。

このため、２次電池４７の電池残量を監視制御することができるので、電池寿命に応じた蓄電や、夜間の電池出力量など、必要に応じたエネルギー貯蓄管理を行うことが可能となる。よって、電力供給システム１を汎用性の高い高性能システムとすることが可能となる。

本実施形態の構成によれば、第１実施形態や第２実施形態に記載の（１）〜（４）に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
（５）２次電池４７とコンデンサ４８とを直列接続し、コンデンサ４８に蓄電された電力を入力源として２次電池４７に充電可能としたので、２次電池４７に電力を充電することができる。

（６）検出回路５２〜５５により検出した電池残量や発電能力に応じて、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０により任意の充電電流で充電可能である。このため、電池残量を監視制御することができるので、例えばＤＣ機器５に回した電力のうちの残りを２次電池４７に充電するというように、必要に応じたエネルギー貯蓄管理を実行することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図７〜図９に従って説明する。なお、本例も第１及び第２実施形態と異なる部分についてのみ詳述する。

図７に示すように、太陽電池３と２次電池４７との間には、２次電池４７の放電動作を管理する放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６が接続されている。放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６は、一対の端子からなる入力部５７ａ，５７ａが太陽電池３に並列接続され、同じく一対の端子からなる出力部５７ｂ，５７ｂが２次電池４７と直列接続されている。即ち、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６及び２次電池４７を直列接続し、放電動作の際には、この直列回路の端子間電圧を放電する。なお、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６が放電コンバータを構成する。

充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、第２実施形態で述べたものと同様のものである。この充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、入力部５１ａ，５１ａが放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の出力部５７ｂ，５７ｂに接続され、出力部５１ｂ，５１ｂが２次電池４７の両端に接続されている。充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６からの出力電力を入力源として、２次電池４７に電力を充電可能となっている。

さて、本例の場合は、太陽電池３に対して並列接続された２次電池４７に放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６を直列接続したので、太陽電池３からの出力と２次電池４７からの出力とを、並列に取り出すことが可能となる。即ち、これら２出力を同時に混合して出力可能である。なお、このときの放電電力は、２次電池４７の電圧と放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の電圧とを足した電圧に、２次電池４７（放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６）を流れる出力電流を乗算した値をとる。よって、仮に放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６が小容量のものを使用する場合であっても、大きな放電電流を確保することが可能となる。

また、図８に示すように、２次電池４７の充放電を更に細分化して制御することも可能である。この場合、コントロールユニット７には、第２実施形態で述べたような、電池残量用電流検出回路５２、発電能力用電圧検出回路５３、発電能力用電流検出回路５４及び充電用電流検出回路５５が設けられている。また、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の出力部５７ｂには、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６を流れる放電電流を検出する放電用電流検出回路５８が接続されている。さらに、太陽電池３の＋端子側には、逆流を防止するダイオードＤが接続されている。なお、放電用電流検出回路５８が放電電流検出手段に相当する。

さて、例えば昼間など太陽電池３のみ電力出力して、最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５が最大出力点制御する場合、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を流れる電流と、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６を流れる電流との差が、「０」となるように電流制御する形式をとることが可能である。このとき、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０が充電電流の値を制御し、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６が放電電流の値を制御する。これにより、２次電池４７が充放電されないこととなるので、太陽電池３の出力電圧は２次電池４７に影響を受けて変動し難くなり、従来と同じ最大出力点制御、即ち今まで通りの最大出力点制御を行うことが可能となる。

また、太陽電池３の発電量では足らず太陽電池３と２次電池４７との両方で電力を出力する場合、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６を流れる放電電流を所定値に電流制御しつつ、最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５で最大出力点制御を行う形式をとってもよい。このとき、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６が放電電流の値を制御する。これにより、２次電池４７からは常に所定の電流が供給されるようになるので、従来と同じ最大出力点制御を行うことが可能となる。

さらに、太陽電池３の発電電力で２次電池４７を充電する場合、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を流れる充電電流を所定値に電流制御しつつ、電力供給時には最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５で最大出力点制御を行う形式をとってもよい。このとき、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０が充電電流の値を制御する。これにより、２次電池４７を一定電流下で充電することが可能となる。

また、例えば図８の円枠内に示すように、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力部５１ａ，５１ａの間に短絡回路（スイッチ）５９を設け、太陽電池３の停止時、この短絡回路５９をショートさせることにより、充放電回路を２次電池４７のみから放電させるようにしてもよい。短絡回路５９がショートすると、充放電回路は短絡するので、充放電回路の通電ロスを削減することが可能となる。

続いて、最大出力点制御時の太陽電池動作と充放電制御動作とを、図９に図示する。図９（ａ）に示すように、太陽電池３の出力電圧が増加していく場合、この出力電圧が高くなるに連れて、太陽電池３の出力電流ΔＩ０（図８にも図示）も曲線波形をとって徐々に大きくなる。ここで、電池残量用電流検出回路５２を流れる電流Ｉα（図８にも図示）が「０」よりも大きいとき、太陽電池動作としては、２次電池４７への充電を実行する。また、充放電制御としては、放電用電流検出回路５８の放電電流を「０」よりも大きくする放電動作が実行され、電流Ｉαが「０」に合わせ込まれることにより、太陽電池３の出力電力が最大電力点に制御される。

また、電流Ｉαが「０」よりも小さいとき、太陽電池動作としては、２次電池４７に放電を実行させる。また、充放電制御としては、充電用電流検出回路５５の充電電流を「０」よりも大きくする充電動作が実行され、電流Ｉαが「０」に合わせ込まれることにより、太陽電池３の出力電力が最大電力点に制御される。

一方、図９（ｂ）に示すように、太陽電池３の出力電圧が減少していく場合、この出力電圧が高くなるに連れて、太陽電池３の出力電流ΔＩ０は曲線波形をとって徐々に小さくなる。ここで、電流Ｉαが「０」よりも小さいとき、太陽電池動作としては、２次電池４７に放電を実行させる。また、充放電制御としては、充電用電流検出回路５５の充電電流を「０」よりも大きくする充電動作が実行され、電流Ｉαが「０」に合わせ込まれることにより、太陽電池３の出力電力が最大電力点に制御される。

また、電流Ｉαが「０」よりも大きいとき、太陽電池動作としては、２次電池４７への充電を実行する。また、充放電制御としては、放電用電流検出回路５８の放電電流を「０」よりも大きくする放電動作が実行され、電流Ｉαが「０」に合わせ込まれることにより、太陽電池３の出力電力が最大電力点に制御される。

本実施形態の構成によれば、第１実施形態や第２実施形態に記載の（１）〜（６）に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
（７）蓄電設備４６を２次電池４７と充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６とから構成し、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の入力を太陽電池３に接続し、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の出力を２次電池４７に直列接続し、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力を放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の出力に接続し、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力を２次電池４７の両端に接続する。このため、太陽電池３からと２次電池４７からとを、同時に混合して電力を出力することができる。

（８）放電は２次電池４７及び放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６とから行われるので、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６が小容量のものであっても、大きな放電電力を確保することができる。

（９）検出回路５２〜５５，５８により検出した電池残量や発電能力に応じて、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０及び放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６により任意の充放電が可能となるので、蓄電設備４６の電池残量をより精度よく管理することができる。

（１０）太陽電池３のみ出力して最大出力点制御が行われる場合、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の電流と、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の電流との差が「０」となるように電流制御されれば、２次電池４７は充放電されないことになる。よって、太陽電池３の出力電圧の変動は、２次電池４７による影響を受けなくなるので、最大出力点制御を従来の形式のもので済ますことができる。

（１１）太陽電池３と２次電池４７との両方で電力を出力する場合、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の電流を所定電流量に電流制御する形式をとれば、２次電池４７からは常に同じ値の電流が流れることになるので、最大出力点制御を従来の形式のもので済ますことができる。

（１２）太陽電池３で２次電池４７を充電する場合、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の電流を所定電流量に電流制御する形式をとれば、太陽電池３の出力がないときには、最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５の入力は２次電池４７になって、２次電池４７の電力がＤＣ機器５が供給される。

（１３）蓄電設備４６に放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６をショートさせる短絡回路５９を設けたので、充放電回路の通電ロスを削減することができる。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態を図１０〜図１２に従って説明する。なお、本例も第１実施形態〜第３実施形態と異なる部分についてのみ詳述する。

図１０に示すように、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６は、入力部５７ａ，５７ａが２次電池４７の両端に接続され、出力部５７ｂ，５７ｂが２次電池４７と直列接続されている。また、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、入力部５１ａ，５１ａが電流検出回路５５，５８を介して放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の出力部５７ｂ，５７ｂに接続され、出力部５１ｂ，５１ｂが２次電池４７の両端に接続されている。

この場合、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の入力部５７ａ，５７ａを２次電池４７に接続すると、太陽電池３の出力は周囲に関係なく放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６に出力されるので、２次電池４７の電池残量に応じて放電量を切り換えることが可能となる。よって、例えば２次電池４７の電池残量が多いときには、２次電池４７から多量の出力を出し、２次電池４７の電池残量が少ないときには、２次電池４７からの出力を減らすように、太陽電池３の出力の有無に寄らず、２次電池４７の残量に応じた放電制御を行うことが可能となる。

また、蓄電設備４６は、図１１に示すように、電池残量用電流検出回路５２に流れる電流を定電流にして流す定電流制御によって、電流値を制御することも可能である。このとき、蓄電設備４６は、定電流充放電回路として機能する。この定電流値は、例えば外部指令値Ｒｉによって可変となっている。外部指令値Ｒｉは、例えばコントロールユニット７を統括制御する制御部７ａ（図１参照）から出力され、同指令値Ｒｉに応じた一定電流が充放電回路に流される。

また、図１２に示すように、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６とを一部品とすることにより、充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を使用してもよい。充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、一対の端子からなる入力部６１ａ，６１ａが充電用電流検出回路５５を介して２次電池４７と直列接続され、一対の端子からなる出力部６１ｂ，６１ｂが放電用電流検出回路５８を介して２次電池４７の両端に接続されている。なお、充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ６０が充放電コンバータ（充電コンバータ及び放電コンバータ）を構成する。

この場合、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６とを１つの部品として済ますことが可能となるので、部品点数を削減することが可能となる。
本実施形態の構成によれば、第１実施形態や第２実施形態に記載の（１）〜（６）に加え、以下に記載の効果を得ることができる。

（１４）蓄電設備４６を２次電池４７と充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６とから構成し、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の入力を２次電池４７の両端に接続し、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の出力を２次電池４７と直列出力し、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の入力を放電ＤＣ／ＤＣコンバータ５６の出力に接続し、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の出力を２次電池４７の両端に接続する。このため、太陽電池３の出力有無によらず、２次電池４７の電池残量に応じた放電制御を実行することができる。

（１５）１つのコンバータで充放電の両方が可能な充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を使用すれば、その分だけ部品点数を削減することができる。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態を図１３〜図１６に従って、説明する。なお、本例も第１実施形態〜第４実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図１３に示すように、最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５とＤＣ機器５との間には、ＤＣ機器５に印加される電圧（システム電圧Ｖｓと言う）を一定に保つ定電圧回路６２が接続されている。定電圧回路６２は、第３実施形態の蓄電設備４６と同じ構成をとるものであって、２次電池６３、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ６４、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ６５、電池残量用電流検出回路６６、充電用電流検出回路６７及び放電用電流検出回路６８を備えている。定電圧回路６２は、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ６５の一対の入力部６９ａ，６９ａが最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５の出力に並列接続されるとともに、電池残量用電流検出回路６６と２次電池６３の−端子とがＤＣ機器５の両端に接続されている。なお、定電圧回路６２が定電圧手段に相当し、２次電池６３が定電圧用２次電池に相当する。また、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ６４が定電圧用充電コンバータに相当し、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ６５が定電圧用放電コンバータに相当する。

ここで、電力供給システム１で電力を供給しなければならない負荷の総容量を負荷容量Ｗ１とし、定電圧回路６２を介してこれら負荷に供給される電源を電源出力Ｗ２とする。定電圧回路６２は、負荷容量Ｗ１が電源出力Ｗ２未満（負荷容量Ｗ１＜電源出力Ｗ２）のとき、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ６４によって２次電池６３を充電する。一方、負荷容量Ｗ１が電源出力Ｗ２以上（負荷容量Ｗ１≧電源出力Ｗ２）のとき、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ６５によって２次電池６３を放電する。このように、定電圧回路６２がバッファとして働くので、システム電圧Ｖｓを定電圧にすることが可能となる。

また、定電圧回路６２は、図１４に示すように、第４実施形態の蓄電設備４６と同じ構成をとるものでもよい。この場合、定電圧回路６２は、２次電池６３、充電用電流検出回路６７、放電用電流検出回路６８及び充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ７０を備える。充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、一対の入力部７１ａ，７１ａが２次電池６３と直列接続され、一対の出力部７１ｂ，７１ｂが２次電池６３の両端に接続されている。なお、充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ７０が定電圧用放電コンバータ（定電圧用充電コンバータ及び定電圧用放電コンバータ）を構成する。

なお、充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、図１０のように充電と放電とでコンバータが別々に分かれる部品でもよい。この場合、放電コンバータの入力部は２次電池６３の両端に接続され、出力部は２次電池６３に直列接続される。また、充電コンバータの入力部は放電コンバータの入力部に接続され、出力部は２次電池６３の両端に接続される。

更に、例えば図１５に示すように、太陽電池３がない場合、定電流電源７２からの電力を、定電流充放電回路７３で定電流制御しつつ、定電圧充放電回路７４で定電圧制御するものでもよい。なお、定電流充放電回路７３は、前述した実施形態の蓄電設備４６と同様の構成をとるものである。また、定電圧充放電回路７４は、本例の定電圧回路６２と同様の構成をとるもので、ここでは充電と放電とでコンバータが別々に分かれている型のものが使用されている。また、充電ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の入力部にはコンデンサ７５が接続され、直流負荷の端子間には直流負荷用電圧検出回路７６が接続されている。

定電圧制御は、直流負荷用電圧検出回路７６で検出される電圧を定電圧にすることにより行われる。また、定電圧値は、例えば外部指令値Ｒｖによって可変となっている。外部指令値Ｒｖは、コントロールユニット７の制御部７ａから出力され、同指令値Ｒｖに応じた一定電圧がＤＣ機器５に印加される。

図１６に、この場合の定電圧制御及び定電流制御の動作例をまとめる。まず、定電圧制御の場合、例えば定電圧値を４８Ｖに設定したとすると、システム電圧Ｖｓ（ライン電圧）が４８Ｖ以上の値をとるとき、充電回路がオンされ、放電回路がオフされる。これにより、２次電池６３が充電され、出力電圧が４８Ｖに維持される。また、システム電圧Ｖｓ（ライン電圧）が４８Ｖ未満の値をとるとき、充電回路がオフされ、放電回路がオンされる。これにより、２次電池６３が放電されて、出力電圧が４８Ｖに維持される。

続いて、定電流制御の場合、出力電流が＋５Ａに設定（電池放電）された場合、システム電圧Ｖｓは定電圧制御の電源で４８Ｖに設定され、充電回路がオフされ、放電回路が５Ａでオンされて、２次電池４７が放電される。また、出力電流が−５Ａに設定（電池充電）された場合、システム電圧Ｖｓは定電圧制御の電源で４８Ｖに設定され、充電回路が５Ａでオンされ、放電回路がオフされて、２次電池４７が充電される。更に、出力電流が０Ａに設定（電池充放電無し）された場合、システム電圧Ｖｓに＋電流が発生する際、充電回路がオンされ、放電回路がオフされ、逆にシステム電圧Ｖｓに−電流が発生する際、充電回路がオフされ、放電回路がオンされる。

本実施形態の構成によれば、第１実施形態〜第４実施形態に記載の（１）〜（１５）に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
（１６）電力供給システム１に、システム電圧Ｖｓを一定に保つ定電圧回路６２を設けた。よって、もし仮に電池残量や温度等によってシステム電圧Ｖｓが変動する状況となっても、これを一定値に保ってＤＣ機器５に供給することができる。

（１７）定電圧回路６２を第３実施形態の蓄電設備４６と同様の構成とした場合、定電圧回路６２の放電は２次電池６３及び放電ＤＣ／ＤＣコンバータ６５とから行われるので、放電ＤＣ／ＤＣコンバータ６５が小容量のものであっても、大きな放電電力を確保することができる。

（１８）定電圧回路６２を第４実施形態の蓄電設備４６と同様の構成とした場合、最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ４５からの出力有無によらず、２次電池６３の電池残量に応じた放電制御を実行することができる。

（１９）定電圧回路６２の放電ＤＣ／ＤＣコンバータと充電ＤＣ／ＤＣコンバータとを１つの充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ７０とした場合、充電と放電とで各々個別のコンバータを設けずに済むので、部品点数を少なく抑えることができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・第１〜第５実施形態において、自立発電電池は、太陽電池３に限定されず、例えば燃料電池としてもよい。

・第１〜第５実施形態において、自立発電電池の数は、１つのみに限らず、複数存在してもよい。また、これは蓄電設備でも同様に言える。
・第１〜第５実施形態において、２次電池（定電圧用２次電池）は、リチウムイオン電池であることに限らず、電力を蓄えることが可能な電池であれば、どのような種のものを使用してもよい。

・第２〜第５実施形態において、電池残量検出手段、発電能力検出手段、充電電流検出手段、放電電流検出手段は、電流検出回路や電圧検出回路等から構成されることに限らず、種々の計器やセンサ等が使用可能である。

・第１〜第５実施形態において、２次電池４７（６３）やコンデンサ４８の数は、各々１つずつに限定されず、複数設けてもよい。２次電池４７（６３）やコンデンサ４８を複数設けた場合、これらは自由に直並列可能である。

・第１〜第５実施形態において、蓄電設備４６は、２次電池４７やコンデンサ４８から構成されることに限らず、電力を蓄電可能なものであれば、どのような種のものでもよい。

・第１〜第５実施形態において、太陽電池３で発電して余った電力は、蓄電設備４６に蓄電しておいたものを問わず、系統２に逆調して売電してもよい。
・第５実施形態において、定電圧回路６２の２次電池６３に蓄電した電力は、太陽電池３及び系統２のどちらのものか分からないので、これを売電せず、蓄電設備４６の２次電池４７の電力は、太陽電池３から蓄えた電力であるので、系統２に逆調して売電してもよい。

・第１〜第５実施形態において、系統２は、交流電圧を供給する商用交流電源に限らず、直流電圧を供給するものでもよい。
・第１〜第５実施形態において、電力供給システム１は、住宅に使用されることに限らず、例えば工場等の他の建物に応用してもよい。

・第１〜第５実施形態において、本発明の特徴的構成要件をなし得る機能部は、電力供給システム１の構成部材であれば、どこに設けられてもよい。
・第１〜第５実施形態の各々に記載の技術思想は、場合によって適宜組み合わせることが可能である。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）請求項１〜１７のいずれかにおいて、前記負荷に電力線通信を介して電力及びデータを供給して、該負荷を制御する電力線通信制御部を備えた。この構成によれば、電力線通信によって負荷を制御することが可能となるので、少ない配線で負荷に電力及びデータを供給することが可能となる。

１…電力供給システム、２…系統、３…直流電源、自立発電電池を構成する太陽電池、５…負荷を構成するＤＣ機器、６…負荷を構成するＡＣ機器、４５…出力電圧変換手段としての最大出力点制御ＤＣ／ＤＣコンバータ、４６…直流電源を構成する蓄電設備、４７…２次電池、４８…コンデンサ、４９…直列回路、５０…充電コンバータを構成する充電ＤＣ／ＤＣコンバータ、５１ａ…入力部、５１ｂ…出力部、５２…電池残量検出手段としての電池残量用電流検出回路、５３…発電能力検出手段を構成する発電能力用電圧検出回路、５４…発電能力検出手段を構成する発電能力用電流検出回路、５５…充電電流検出手段としての充電用電流検出回路、５６…放電コンバータを構成する放電ＤＣ／ＤＣコンバータ、５７ａ…入力部、５７ｂ…出力部、５８…放電電流検出手段を構成する放電用電流検出回路、５９…短絡回路、６０…充放電コンバータ（充電コンバータ及び放電コンバータ）を構成する充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ、６１ａ…入力部、６１ｂ…出力部、６２…定電圧手段としての定電圧回路、６３…定電圧用２次電池としての２次電池、６４…定電圧用充電コンバータとしての充電ＤＣ／ＤＣコンバータ、６５…定電圧用放電コンバータとしての放電ＤＣ／ＤＣコンバータ、６９ａ…入力部、７０…定電圧用充放電コンバータ（定電圧用充電コンバータ及び定電圧用放電コンバータ）を構成する充放電ＤＣ／ＤＣコンバータ、７１ａ…入力部、７１ｂ…出力部、Ｊ…合成電力、Ｖｓ…システム電圧、Ｗ２…電源出力。

Claims (17)

1. 系統から得る交流電力や、自立発電電池又は蓄電設備の直流電源から得る直流電力を、電圧変換しつつ同電圧を分岐させて各負荷に供給し、前記直流電源の少なくとも１つは、出力波形の中に最大電力点が含まれる波形に則った電圧を出力する電力供給システムの電源最適化装置において、
   前記直流電源が前記最大電力点で電力出力するように当該直流電源を最大出力点制御する出力電圧変換手段を備え、
   前記直流電源と前記蓄電設備とを並列接続して、これら２者の合成電力を前記直流電源として前記出力電圧変換手段に出力することを特徴とする電力供給システムの電源最適化装置。
2. 前記蓄電設備は、２次電池からなることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
3. 前記蓄電設備は、コンデンサからなることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
4. 前記蓄電設備は、
   ２次電池及びコンデンサを直列接続した直列回路と、
   前記コンデンサに蓄積された電力を入力として、前記２次電池に電力を充電可能な充電コンバータと
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
5. 前記蓄電設備の残量を検出する電池残量検出手段と、
   前記自立発電電池の発電能力を検出する発電能力検出手段と、
   前記充電コンバータを流れる充電電流を検出する充電電流検出手段とを備え、
   前記充電コンバータは、前記蓄電設備の電池残量と前記自立発電電池の発電能力とに応じた充電電流により、前記蓄電設備を充電することを特徴とする請求項４に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
6. 前記蓄電設備は、
   電力を蓄電可能な２次電池と、
   前記自立発電電池に入力部を接続し、前記２次電池に出力部を直列接続し、当該２次電池の放電を管理する放電コンバータと、
   前記放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記２次電池の両端に出力部を接続し、前記２次電池の充電を管理する充電コンバータとを備え、
   前記自立発電電池及び前記蓄電設備は、電力を並列に出力することが可能となっていることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
7. 前記蓄電設備の残量を検出する電池残量検出手段と、
   前記自立発電電池の発電能力を検出する発電能力検出手段と、
   前記充電コンバータを流れる充電電流を検出する充電電流検出手段と、
   前記放電コンバータを流れる放電電流を検出する放電電流検出手段とを備え、
   前記充電コンバータ及び前記放電コンバータは、前記蓄電設備の電池残量と前記自立発電電池の発電能力とに応じて、前記充電電流や前記放電電流を電流制御することを特徴とする請求項６に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
8. 前記自立発電電池のみから電力が出力されて前記最大出力点制御が実行される場合、前記放電コンバータ及び前記充電コンバータは、前記放電電流と前記充電電流との差がなくなるように、これらを電流制御することを特徴とする請求項７に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
9. 前記自立発電電池及び前記蓄電設備の両方から電力が出力される場合、前記放電コンバータは、放電時において前記放電電流を所定電流量に電流制御することを特徴とする請求項７又は８に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
10. 前記自立発電電池の電力が出力される場合、前記充電コンバータは、充電時において前記充電電流を所定電流量に電流制御することを特徴とする請求項７〜９のうちいずれか一項に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
11. 前記自立発電電池が停止する際、放電コンバータをショートさせる短絡回路を備えたことを特徴とする請求項７〜１０のうちいずれか一項に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
12. 前記蓄電設備は、
    電力を蓄電可能な２次電池と、
    前記２次電池の両端に入力部を接続し、該２次電池に出力部を直列接続し、前記２次電池の放電を管理する放電コンバータと、
    前記放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記２次電池の両端に出力部を接続し、前記２次電池の充電を管理する充電コンバータとを備え、
    前記自立発電電池の出力有無によらず、前記２次電池の残量に応じた放電を実行することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
13. 前記放電コンバータと前記充電コンバータとを一体化した充放電コンバータが使用されていることを特徴とする請求項１２に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
14. 前記出力電圧変換手段を経て前記負荷に供給されるシステム電圧を一定に保つ定電圧手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
15. 前記定電圧手段は、
    電力を蓄電可能な定電圧用２次電池と、
    前記出力電圧変換手段の出力に入力部を接続し、前記定電圧用２次電池に出力部を直列接続し、該定電圧用２次電池を放電可能な定電圧用放電コンバータと、
    前記放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記定電圧用２次電池の両端に出力部を接続し、該定電圧用２次電池に充電が可能な定電圧用充電コンバータとを備え、
    前記負荷への電源出力が高い場合、前記定電圧用充電コンバータにより前記定電圧用２次電池を充電し、前記電源出力が低い場合、前記定電圧用放電コンバータにより前記定電圧用２次電池を放電させることにより、前記システム電圧を一定に保つことを特徴とする請求項１４に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
16. 前記定電圧手段は、
    電力を蓄電可能な定電圧用２次電池と、
    前記定電圧用２次電池の両端に入力部を接続し、該定電圧用２次電池に出力部を直列接続し、該定電圧用２次電池の放電可能な定電圧用放電コンバータと、
    前記放電コンバータの出力部に入力部を接続し、前記定電圧用２次電池の両端に出力部を接続し、該定電圧用２次電池を充電可能な定電圧用充電コンバータとを備え、
    前記負荷への電源出力が高い場合、前記定電圧用充電コンバータにより前記定電圧用２次電池を充電し、前記電源出力が低い場合、前記定電圧用放電コンバータにより前記定電圧用２次電池を放電させることにより、前記システム電圧を一定に保つことを特徴とする請求項１４に記載の電力供給システムの電源最適化装置。
17. 前記定電圧用放電コンバータと前記定電圧用充電コンバータとを一体化した定電圧用充放電コンバータが使用されていることを特徴とする請求項１６に記載の電力供給システムの電源最適化装置。

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