JP2014050216A

JP2014050216A - 電力供給システム

Info

Publication number: JP2014050216A
Application number: JP2012191137A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Tsuchiya; 静男土屋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: WO2014034126A1; JP5900249B2; US9906025B2; US20150326012A1

Abstract

【課題】太陽光発電装置の発電電力を機器の運転に有効使用して余剰電力の発生を抑止することができる電力供給システムを提供する。
【解決手段】電力供給システム１００は、太陽光発電装置と、太陽光発電装置によって得られる発電電力を使用して運転、または充電する複数の電力使用機器と、当該発電電力の使用に関して優先順位付けされた複数の電力使用機器に対し、供給する発電電力量を制御するシステムＥＣＵ６と、を備える。システムＥＣＵ６は、太陽光発電装置によって得られる発電電力量と各電力使用機器が必要とする所定の供給電力量とに応じて、優先順位の高い機器から順に発電電力を供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光エネルギーから得られた電力を利用して機器の運転、充電等を行う電力供給システムに関する。

従来技術として、特許文献１に開示された電力供給システムが知られている。当該電力供給システムは、商用電源に電力が逆潮流し、太陽電池と商用電源を接続するインバータ回路で変換された交流電力の電圧が所定値よりも高くなったときに、インバータ回路と商用電源との間に接続された電気機器の運転を開始する。このように電気機器を運転することにより、自家消費電力量が増加し、逆潮流の電力量が減少する。

特開２００４−８８９４９号公報

上記の特許文献１に記載の装置では、発電電力の売電によって電力系統の電力が上昇した場合に、特定の電気機器を運転して太陽光発電装置の発電電力を無駄なく活用しようとするが、電力系統への逆潮流（売電）を積極的に防止することまではできず、余剰電力が発生し、また太陽光発電装置の発電力量が大きい場合に系統電力を安定させることは難しい。

そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、太陽光発電装置の発電電力を機器の運転等に有効使用して余剰電力の発生を抑止することができる電力供給システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願の電力供給システムに係る発明は、太陽光エネルギーを用いて発電する太陽光発電装置（１）と、
前記太陽光発電装置によって得られる発電電力を使用して運転、または充電する複数の電力使用機器（８）と、
前記発電電力を使用する順位に関して優先順位付けされた前記複数の電力使用機器に対し、供給する発電電力量を制御する制御装置（６）と、を備え、
前記制御装置は、前記太陽光発電装置によって得られる発電電力量と前記各電力使用機器が必要とする所定の供給電力量とに応じて、前記優先順位の高い機器から順に前記発電電力を供給することを特徴とする。

この発明によれば、所定の電力使用機器に関して、電力供給の優先順位、各機器の所定の供給電力量に基いて、太陽光発電装置の発電電力量を割り振ることができる。まず、優先順位の最も高い電力使用機器に対して所定の供給電力量を供給し、残りの発電電力量を次位以下の優先順位の機器に対して順に所定の供給電力量ずつ供給していく。このように、太陽光発電装置の発電電力量を可能な限り各電力使用機器に供給するため、発電電力を使い切る制御を実施することができる。したがって、本願発明によれば、太陽光発電装置の発電電力を電力使用機器の運転等に有効に使用して余剰電力の発生を抑止することができる電力供給システムを提供できる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本発明を適用した第１実施形態に係る電力供給システムの構成を示す概略図である。第１実施形態に係る、太陽光発電装置の発電電力使用に関する電力供給システムの作動を示すフローチャートである。図２の住宅電池充電モード（ステップ６３）に関する処理を示すフローチャートである。図２の車両電池充電モード（ステップ７３）に関する処理を示すフローチャートである。第２実施形態に係る、太陽光発電装置の発電電力使用に関する電力供給システムの作動を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態の電力供給システム１００は、太陽光発電装置と、太陽光発電装置によって得られる発電電力を使用して運転、または充電する複数の電力使用機器からなる電力使用機器群８と、電力使用機器群８に対し、供給する発電電力量を制御するシステムＥＣＵ６と、を備える。電力供給システム１００は、さらに、例えば住宅である建物に設置された分電盤７と、分電盤７から延びる電力線７０によって接続された住宅一般負荷４と、電力使用機器の一つである車両電池２に充電する充電スタンド２０と、電力使用機器の一つである住宅電池３に充電する充電器３０と、を備える。

電力使用機器群８に含まれる複数の電力使用機器は、太陽光発電装置の発電電力を使用し、その使用順位に関して優先順位付けが設定されている。電力使用機器のそれぞれには、必要とする所定の供給電力量が設定されている。システムＥＣＵ６は、各電力使用機器に対し、太陽光発電装置による発電電力量から、個々に設定された所定の供給電力量を優先順位の順に供給することができる。複数の電力使用機器としては、上記の車両電池２、住宅電池３の他に、給湯装置、空調装置、床暖房装置等を設定してもよい。

車両電池２は、車両に搭載される蓄電容量の大きな二次電池である。車両は、例えばプラグインハイブリッド自動車、電気自動車等である。住宅電池３は、建物、土地等に固定された定置式の蓄電装置であり、建物に定置される蓄電容量の大きな二次電池であり、住宅で使用される電気製品、車両電池２等へ電力を供給することができる。車両電池２や住宅電池３は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池からなる単電池を複数組み合わせた組電池である。

太陽光発電装置は、太陽光エネルギーを得て発電する太陽電池を含む太陽光パネル１と、パワーコンディショナ１０とを備える。太陽光パネル１が太陽光エネルギーから発電する直流電力は、パワーコンディショナ１０に送られる。パワーコンディショナ１０は、太陽光パネル１で発電した直流電力を効率よく交流電力に変換する電力変換装置である。パワーコンディショナ１０に送られた電力は、交流と直流の間で電力変換されて、ブレーカ１１を介して分電盤７に送られる。

パワーコンディショナ１０とブレーカ１１の間には、電力量を検出する電力検出装置１２が設けられている。システムＥＣＵ６は、電力検出装置１２の検出信号を取得して、太陽光発電装置からの供給電力量を検出することができる。分電盤７に送られた電力は、一般電力使用機器であって各種の電化製品等からなる住宅一般負荷４、充電スタンド２０、充電器３０等に供給される。各種の電化製品は、例えば、照明機器、空調装置、床暖房装置、浴室暖房装置等である。

電力線７０は、例えば単相３線式の（１本の中性線と２本の電圧線とからなる）交流電力線であり、電力会社の電力系統５の系統電力や、パワーコンディショナ１０に送られた発電電力が分電盤７を介して供給される。分電盤７と電力系統５の間には、両者間を流れる電力量を検出する電力検出装置５０が設けられている。システムＥＣＵ６は、電力検出装置５０の検出信号を取得して、電力系統５からの供給電力量、電力系統５への逆潮流電力（売電電力量）を検出することができる。また、分電盤７には、例えば、主幹ブレーカ、各回路系統に流れる電流上限値を規制する漏電検知機能付きの電流ブレーカが設けられている。電力線７０には、各種の電化製品等からなる住宅一般負荷４が接続されており、これらの電化製品等には電力線７０を介して給電されるようになっている。

充電スタンド２０、充電器３０のそれぞれには、分電盤７からの電力を給電するための電力線７１が接続されている。充電スタンド２０は、電力系統５からの系統電力やパワーコンディショナ１０に送られた発電電力を供給して車両電池２に充電する充電装置である。充電器３０は、例えば、充電・ＰＣＳ制御用基盤、電源変換回路、通信基盤及びＡＣ／ＤＣコンバータを備える。

電力線７１は、分電盤７と充電スタンド２０を連結し、充電スタンド２０から外部に延出する充電ケーブル２２に電気的に接続されている。充電ケーブル２２の先端部には、充電コネクタが取付けられている。充電ケーブル２２内には、電力線とともにＣＰＬＴ線及びＧＮＤ線が配設され、ＣＰＬＴ信号が通信可能となっている。分電盤７と充電スタンド２０の間には、電力線７１を流れる電力量を検出する電力検出装置２１が設けられている。システムＥＣＵ６には、電力検出装置２１の検出信号が入力される。

車両には、例えば充電コネクタの差込部が設けられている。この差込部に充電スタンド２０の充電コネクタを接続することにより、車載の充電器である双方向インバータを介して、車両電池２に対して充電だけでなく放電することも可能である。車両電池２を充電する際には、充電ケーブル２２を介して供給された交流電力を双方向インバータが直流電力に変換して、車両電池２に充電する。一方、車両電池２から放電する際には、車両電池２が蓄電している直流電力を双方向インバータが交流電力に変換して、リレー、充電ケーブル２２を介して充電スタンド２０へ放電する。システムＥＣＵ６は、双方向インバータを制御して、車両電池２に対する充電及び放電を制御することができる。

電力線７２は、分電盤７と充電器３０を連結し、充電器３０から外部に延出する連結ケーブル３２に電気的に接続されている。分電盤７と充電器３０の間には、電力線７２を流れる電力量を検出する電力検出装置３１が設けられている。システムＥＣＵ６には、電力検出装置３１の検出信号が入力される。

住宅電池３は、連結ケーブル３２を介して充電器３０に電気的に接続されている。充電器３０は、連結ケーブル３２を介して住宅電池３に交流電力を充電する。さらに住宅電池３は、蓄電された直流電力を連結ケーブル３２を介して分電盤７へ放電できる蓄電装置でもある。システムＥＣＵ６は、充電器３０内の双方向インバータを制御して、住宅電池３に対する充電及び放電を制御することができる。

システムＥＣＵ６は、充電スタンド２０、充電器３０、分電盤７等の作動を制御可能な制御装置であり、所定の制御条件にしたがって、太陽光発電装置による発電電力量を各電力使用機器に対して割り振る量を決定し、各電力使用機器への供給電力量を操作表示装置に表示する。操作表示装置は、電力供給システム１００の各種機器を制御可能とする拡張ＥＣＵであるとともに、電力供給システム１００の動作状態が表示される装置であり、例えば住宅の建物内に配設される遠隔操作手段である。また、システムＥＣＵ６は、ユーザーが操作入力できる操作表示装置の内部に搭載される構成でもよい。

次に、電力供給システム１００の発電電力の使用に関する作動例について図２〜図４にしたがって説明する。当該制御に係る処理は、主にシステムＥＣＵ６によって実行される。

システムＥＣＵ６は、太陽光発電装置の発電の可能性がある時間帯になると、当該発電電力の使用に関する図２のメインフローチャートによる制御を開始する。まず、図２のステップ１０で、電力検出装置１２の検出信号によって太陽光発電装置による発電電力量Ｗを読み込む。一例として、発電電力量Ｗは２３００（Ｗ）であるとする。そして、ステップ２０で、発電電力量Ｗが０（Ｗ）を超えているか否かを判定する。ステップ２０で、太陽光発電装置による発電電力量がないと判定すると、ステップ６２で所定のＴＸ時間待機する処理を実行してからステップ１０に進み、再びステップ２０の判定を行う。

ステップ２０で太陽光発電装置による発電電力量があると判定すると、ステップ３０で、住宅一般負荷４、電力使用機器群８の合計消費電力である住宅消費電力Ｗｏｕｔを読み込む。この時点では、電力使用機器群８の消費電力は０（Ｗ）であるので、住宅消費電力Ｗｏｕｔは、通常の生活活動において消費される住宅一般負荷４での消費電力のみである。したがって、一例として住宅消費電力Ｗｏｕｔは１０００（Ｗ）であるとする。

さらにステップ４０で、住宅電池３への供給開始電力量Ｗｈｂｍｉｎを読み込む。Ｗｈｂｍｉｎは、予め設定された値であり、例えば３００（Ｗ）に設定されている。さらにステップ５０で、車両電池２への供給開始電力量Ｗｃｂｍｉｎを読み込む。Ｗｃｂｍｉｎは、予め設定された値であり、例えば１３００（Ｗ）に設定されている。

この後、ステップ６０及び６１と、ステップ７０及び７１とが並行して実行されることになる。ステップ６０及び６１の処理について先に説明する。ステップ６０では、住宅消費電力Ｗｏｕｔから、住宅電池３への供給電力を除いた負荷Ｗｒｅ２（＝Ｗｏｕｔ−Ｗｈｂ）を算出する。ここで、Ｗｏｕｔ＝１０００（Ｗ）であり、充電電力はこの時点ではまだゼロであるためＷｈｂ＝０（Ｗ）である。したがって、Ｗｒｅ２は１０００（Ｗ）となる。次にステップ６１では、発電電力量ＷからＷｒｅ２を差し引いた値が供給開始電力量Ｗｈｂｍｉｎ以上であるか否かを判定する。

ステップ６１で、Ｗ−Ｗｒｅ２がＷｈｂｍｉｎ未満であると判定すると、ステップ６２で所定のＴＸ時間待機する処理を実行してからステップ１０に進み、再びステップ２０以降の処理を実行する。ステップ６１で、Ｗ−Ｗｒｅ２がＷｈｂｍｉｎ以上であると判定すると、次にステップ６３で住宅電池３に充電を行う住宅電池充電モードを開始する処理を実行するために図３に示すサブルーチンを開始し、本メインフローを終了する。この時点では、Ｗ＝２３００（Ｗ）、Ｗｒｅ２＝１０００（Ｗ）、Ｗｈｂｍｉｎ＝３００（Ｗ）であるから、Ｗ−Ｗｒｅ２は１３００（Ｗ）であり、Ｗｈｂｍｉｎ（＝３００（Ｗ））より大きくなる。したがって、ステップ６３に進み、図３のサブルーチンが開始される。

次に、ステップ６０及び６１と並行して行われるステップ７０及び７１の処理について説明する。ステップ７０では、住宅消費電力Ｗｏｕｔから、住宅電池３への供給電力及び車両電池２への供給電力を除いた負荷Ｗｒｅ１（＝Ｗｏｕｔ−Ｗｈｂ−Ｗｃｂ）を算出する。ここで、Ｗｏｕｔ＝１０００（Ｗ）であり、充電電力はこの時点ではまだゼロであるためＷｈｂ＝０（Ｗ）、Ｗｃｂ＝０（Ｗ）である。したがって、Ｗｒｅ１は１０００（Ｗ）となる。次にステップ７１では、発電電力量ＷからＷｒｅ１を差し引いた値が供給開始電力量Ｗｃｂｍｉｎ以上であるか否かを判定する。

ステップ７１で、Ｗ−Ｗｒｅ１がＷｃｂｍｉｎ未満であると判定すると、ステップ７２で所定のＴＹ時間待機する処理を実行してからステップ１０に進み、再びステップ２０以降の処理を実行する。ステップ７１で、Ｗ−Ｗｒｅ１がＷｃｂｍｉｎ以上であると判定すると、次にステップ７３で車両電池２に充電を行う車両電池充電モードを開始する処理を実行するために図４に示すサブルーチンを開始し、本メインフローを終了する。この時点では、Ｗ＝２３００（Ｗ）、Ｗｒｅ１＝１０００（Ｗ）、Ｗｃｂｍｉｎ＝１３００（Ｗ）であるから、Ｗ−Ｗｒｅ１は１３００（Ｗ）であり、Ｗｃｂｍｉｎ（＝１３００（Ｗ））と同等になる。したがって、ステップ７３に進み、図４のサブルーチンが開始される。このように、メインフローチャートの制御における初期時には、住宅電池充電モードと車両電池充電モードの両方が開始され、住宅電池３、車両電池２ともに、最低充電電力（住宅電池３の場合は２５０（Ｗ）、車両電池２の場合は１２００（Ｗ））で充電が開始されることになる。

システムＥＣＵ６は、図３のサブルーチンに示す住宅電池充電モードと図４のサブルーチンに示す車両電池充電モードを実行する。住宅電池充電モードでは、まずステップ６３０でタイマー計測を開始する。そして最低充電電力Ｈｍｉｎ（＝２５０（Ｗ））で充電を開始し（ステップ６３１）、所定のＴＡ時間の経過後（ステップ６３２）、発電電力量Ｗ及び負荷Ｗｒｅ２を読み込む（ステップ６３３）。そして、ステップ６３４に示す充電電力特性線に従い、先の読み込み値を用いて算出されたＷ−Ｗｒｅ２の値に応じて、充電量を決定する。ステップ６３４で決定された充電量に従って住宅電池３への充電が行われる。また、車両電池充電モードでは、まずステップ７３０でタイマー計測を開始する。そして最低充電電力Ｃｍｉｎ（＝１２００（Ｗ））で充電を開始し（ステップ７３１）、所定のＴＡ時間の経過後（ステップ７３２）、発電電力量Ｗ及び負荷Ｗｒｅ１を読み込む（ステップ７３３）。そして、ステップ７３４に示す充電電力特性線に従い、先の読み込み値を用いて算出されたＷ−Ｗｒｅ１の値に応じて、充電量を決定する。ステップ７３４で決定された充電量に従って車両電池２への充電が行われる。

すなわち、住宅電池充電モードは、Ｗ−Ｗｒｅ２の値と充電量の値がステップ６３４の充電電力特性線上を動くように進行し、Ｗ−Ｗｒｅ２の値が１２０（Ｗ）になるとＷｈｂｓｔｏｐ点を満たし、住宅電池３への充電が０（Ｗ）になり、実質的に住宅電池３への充電が停止する。また、同時に車両電池充電モードが開始されている場合には、車両電池充電モードは、Ｗ−Ｗｒｅ１の値と充電量の値が図４に示すステップ７３４の充電電力特性線上を動くように進行し、Ｗ−Ｗｒｅ１の値が１２００（Ｗ）になるとＷｃｂｓｔｏｐ点を満たし、車両電池２への充電が０（Ｗ）になり、実質的に車両電池２への充電が停止する。

なお、ステップ６３４の充電電力特性線において、開始点を通って横軸が供給開始電力量Ｗｈｂｍｉｎ（３００（Ｗ））になると、住宅電池充電モードが開始され、最低充電電力Ｈｍｉｎ（住宅電池３の場合は２５０（Ｗ））で充電が開始される。また、ステップ７３４の充電電力特性線において、開始点を通って横軸が供給開始電力量Ｗｃｂｍｉｎ（１３００（Ｗ））になると、車両電池充電モードが開始され、最低充電電力Ｃｍｉｎ（車両電池２の場合は１２００（Ｗ））で充電が開始される。

住宅電池充電モードでは、ステップ６３５で電池のＳＯＣ（State Of Charge、充電率）が満充電状態になったか否かを判定する。満充電状態である場合は、住宅電池充電モードを終了する。まだ充電状態になっていない場合は、時刻がＰＭ５：００になったか否かを判定し（ステップ６３６）、ＰＭ５：００になった場合は、日照量が少なくなり発電電力が得られにくいため、住宅電池充電モードを終了する。まだＰＭ５：００になっていない場合は、ステップ６３７で所定のＴＢ時間待機する処理を実行してからステップ６３３に戻り、充電を継続する。

同様に、車両電池充電モードでは、ステップ７３５で電池のＳＯＣが満充電状態になったか否かを判定する。満充電状態である場合は、車両電池充電モードを終了するが、まだ充電状態になっていない場合は、時刻がＰＭ５：００になったか否かを判定し（ステップ７３６）、ＰＭ５：００になった場合は車両電池充電モードを終了する。まだＰＭ５：００になっていない場合は、ステップ７３７で所定のＴＢ時間待機する処理を実行してからステップ７３３に戻り、充電を継続する。

並行して開始された車両電池充電モードと住宅電池充電モードにおいて、発電電力量Ｗと住宅一般負荷４での消費電力の両方に変化がないとする。この場合、車両電池２の最低充電電力Ｃｍｉｎ＝１２００（Ｗ）、住宅電池３の最低充電電力Ｈｍｉｎ＝２５０（Ｗ）、発電電力量Ｗ＝２３００（Ｗ）であるから、
住宅消費電力Ｗｏｕｔ＝１０００＋２５０＋１２００＝２４５０（Ｗ）、
Ｗｒｅ２＝２４５０−２５０＝２２００（Ｗ）、
Ｗｒｅ１＝２４５０−２５０−１２００＝１０００（Ｗ）となる。

したがって、住宅電池充電モードについては、Ｗ−Ｗｒｅ２＝２３００−２２００＝１００（Ｗ）となる。この値は、ステップ６３４の充電電力特性線におけるＷｈｂｓｔｏｐ点（＝１２０（Ｗ））よりも小さいため、住宅電池３への充電が０（Ｗ）に制御されて実質的に住宅電池３への充電が停止する。一方、車両電池充電モードについては、Ｗ−Ｗｒｅ１＝２３００−１０００＝１３００（Ｗ）となる。この値は、ステップ７３４の充電電力特性線における供給開始電力量Ｗｃｂｍｉｎ（＝１３００（Ｗ））以上であるため、車両電池充電モードは継続されることになる。以降、Ｗ−Ｗｒｅ１の値がＷｃｂｓｔｏｐ点（＝１２００（Ｗ））未満になるまで、住宅電池３への充電状態にかかわらず、車両電池２への充電は優先的に継続されるのである。

このように第１実施形態の電力供給システムでは、複数の電力使用機器のうち、住宅電池３よりも優先順位付けの高い車両電池２の方に、太陽光発電装置の発電電力量が優先的に割り振られるようになる。さらに、住宅一般負荷４と優先順位付けの高い電力使用機器とに電力供給したときに、まだ発電電力を全て使い切っていない場合には、残りの発電電力を次に優先順位の高い電力使用機器（例えば住宅電池３）に供給することなる。すなわち、太陽光発電装置の発電電力は、所定の電力使用機器に関して予め定められた優先順位及び所定の供給電力量と当該発電電力量とに応じて、複数の電力使用機器において消費される。したがって、当該発電電力が可能な限り消費されるので、その余剰電力の発生を抑制することができる。

なお、車両電池２を充電する車両電池充電モード時には、システムＥＣＵ６は、まず、充電ケーブル２２の先端の充電コネクタが車両の差込部に接続されていることをＣＰＬＴ通信等にて確認し、ＬＡＮ経由で宅内の操作表示装置へ接続完了を送信する。操作表示装置は、例えば表示画面に接続完了を表示する。次に、システムＥＣＵ６は、ＰＬＣ通信を開始し、ＰＬＣ通信等にて検出した車両側の情報をＬＡＮ経由で操作表示装置へ送信する。操作表示装置は、例えば表示画面に車両情報を表示する。

さらにシステムＥＣＵ６は、車両電池充電モード時に、充電コネクタが車両に接続されたことをＣＰＬＴ通信等によって確認した場合には、車両内の直流電力線に介設されたリレーをオフ状態とする。そして、システムＥＣＵ６は、操作表示装置の操作スイッチ等が操作されて操作表示装置からＬＡＮ経由で充電開始指令が送信された場合には、リレーをオン状態とし、ＣＰＬＴ通信等にて車載の双方向インバータに指定電力での充電開始を指示する。システムＥＣＵ６は、ステップ７３５で満充電状態であると判定した場合には、充電終了情報をＬＡＮ経由にて操作表示装置に送信して待機する。操作表示装置は、例えば表示画面に充電終了情報を表示する。

また、優先順位付けされた電力使用機器のそれぞれには、所定の供給電力量に予め定められた範囲があり、最低の供給電力量が設定されている。以下に、発電電力量と電力使用機器への電力量の割り振りとについて、例示する。

例えば、優先順位１位の機器に関して最低供給電力量が３００（Ｗ）、所定の供給電力量が３００〜１５００（Ｗ）の範囲であり、優先順位２位の機器に関して最低供給電力量が１２００（Ｗ）、所定の供給電力量が１２００〜２４００（Ｗ）の範囲であり、優先順位３位の機器に関して最低供給電力量５００（Ｗ）、所定の供給電力量が５００〜１０００（Ｗ）の範囲であるとする。

ここで、発電電力量が５００（Ｗ）の場合には、システムＥＣＵ６は、優先順位１位の機器のみに５００（Ｗ）を供給して、発電電力量の全てを使い切るように制御する。また、発電電力量が２７００（Ｗ）の場合には、システムＥＣＵ６は、優先順位１位の機器に１５００（Ｗ）を供給し、優先順位２位の機器に１２００（Ｗ）を供給して、発電電力量の全てを使い切るように制御する。

また、発電電力量が２９００（Ｗ）であって、優先順位１位の機器に対して電力を供給する必要がない場合（例えば、当該機器が二次電池であって満充電状態である場合）には、優先順位２位の機器への電力供給が最優先され、システムＥＣＵ６は、優先順位２位の機器に２４００（Ｗ）を供給し、優先順位３位の機器に５００（Ｗ）を供給して、発電電力量の全てを使い切るように制御する。

また、システムＥＣＵ６は、優先順位１位の機器への電力供給を開始した場合、当該機器への供給電力が所定の供給電力量の最大値に達するまでは、優先順位下位の機器への電力供給を行わないように制御してもよい。この場合、優先順位１位の機器への電力供給が最大値に達した場合に、優先順位２位の機器への電力供給を開始するように制御する。

優先順位１位の機器が二次電池等の蓄電装置であって、劣化が進んだ充電末期品である場合には、予め設定された供給電力量の最大値に比べて、小さい電力量しか充電できない状態にある。このため、優先順位１位の機器が充電末期品である場合には、優先順位２位の機器への電力供給が行われ易くなる。

また、システムＥＣＵ６は、優先順位が上位の機器に対して電力供給ができない状態である場合には、次位の優先順位である機器に対して電力供給を開始するように制御する。電力供給不能な状態とは、例えば、当該機器が車両電池２である場合、充電ケーブル２２の先端の充電コネクタが車両の差込部に接続されていない、電気的に非接続な状態である。

第１実施形態の電力供給システム１００がもたらす作用効果を以下に述べる。電力供給システム１００によれば、システムＥＵＣ６は、太陽光発電装置によって得られる発電電力量と各電力使用機器が必要とする所定の供給電力量とに応じて、優先順位の高い機器から順に発電電力を供給する。

これによれば、電力使用機器群８の各電力使用機器について設定された、電力供給の優先順位及び所定の供給電力量に基いて、太陽光発電装置の発電電力量を電力使用機器等に割り振ることができる。まず、発電電力量のうち、優先順位の最も高い電力使用機器に対応する所定の供給電力量を供給し、残りの発電電力量を次位以下の優先順位の機器に対して可能な限り順に、対応する所定の供給電力量を供給することができる。このように、太陽光発電装置の発電電力量を可能な限り各電力使用機器に供給することにより、発電電力量を使い切る制御を実施することができ、発電電力が余剰電力となって電力系統５へ売電されることを抑制することができる。

また、システムＥＵＣ６は、太陽光発電装置によって得られる発電電力を、優先順位付けされた複数の電力使用機器と優先順位付けされていない住宅一般負荷４とに対して供給可能である。システムＥＵＣ６は、複数の電力使用機器と住宅一般負荷４の両方で使用される電力を合計した総合使用電力量Ｗｏｕｔから、優先順位付けされたすべての機器に関する所定の供給電力量（Ｗｈｂ、Ｗｃｂ）を減じる演算によって、優先順位付けされたすべての機器（住宅電池３）への供給電力量を除いた電力負荷量Ｗｒｅ１を求める（ステップ７０）。

さらにシステムＥＵＣ６は、太陽光発電装置の発電電力量Ｗから電力負荷量Ｗｒｅ１を減じた値が、予め定めた最低供給電力量Ｗｃｂｍｉｎ以上であると判定した場合（ステップ７１）には、優先順位が最も高い電力使用機器（車両電池２）に対して太陽光発電装置の発電電力を供給する（ステップ７３）。

これによれば、ステップ７０のとおり、Ｗｒｅ１＝Ｗｏｕｔ−Ｗｈｂ−Ｗｃｂの演算式によって電力負荷量Ｗｒｅ１を求めるため、総合使用電力量Ｗｏｕｔから、優先順位最上位機器への供給電力量だけでなく、優先順位付けされた他の機器への供給電力量をも除いた電力負荷量Ｗｒｅ１を定義できる。これにより、最優先機器に関する電力負荷量Ｗｒｅ１は、下位の優先順位機器に関する電力負荷量（例えばＷｒｅ２）よりも小さな値になる。したがって、発電電力量Ｗから電力負荷量Ｗｒｅ１を減じた値（＝Ｗ−Ｗｒｅ１）は、発電電力量Ｗから電力負荷量Ｗｒｅ２を減じた値（＝Ｗ−Ｗｒｅ２）よりも大きな値になりやすく、優先順位１位の機器に関するＷ−Ｗｒｅ１の値は、他の機器よりも、所定の最低供給電力量以上であると判定されやすい。以上より、システムＥＵＣ６は、太陽光発電装置の発電電力量を、優先順位の最も高い電力使用機器に対して確実に割り振ることができる制御を提供する。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る発電電力の使用に関する制御は、第１実施形態で説明した図２のフローチャートに対する他の形態である。第２実施形態は、電力供給システム１００の構成及びその作動、作用効果は第１実施形態と同様であるが、優先順位１位を住宅電池３に設定し、優先順位２位を車両電池２に設定する点が相違する。

第２実施形態の発電電力の使用に関する制御の処理手順について、図５のフローチャートにしたがって説明する。第２実施形態で説明する制御は、第１実施形態の制御に対して、ステップ１０、２０、３０、４０、５０、６２、６３、７２、７３の各処理と、図３に示す住宅電池充電モードと、図４に示す車両電池充電モードとが同じである。以下、第１実施形態と異なる部分のみ説明する。

第２実施形態に係る制御においても、ステップ６０Ａ及び６１Ａと、ステップ７０Ａ及び７１Ａとが並行して実行されることになる。ステップ６０Ａ及び６１Ａの処理について先に説明する。ステップ６０Ａでは、住宅消費電力Ｗｏｕｔから、住宅電池３への供給電力及び車両電池２への供給電力を除いた負荷Ｗｒｅ１Ａ（＝Ｗｏｕｔ−Ｗｃｂ−Ｗｈｂ）を算出する。初期時は、Ｗｏｕｔ＝１０００（Ｗ）であり、充電電力はこの時点ではまだゼロであるためＷｈｂ＝０（Ｗ）、Ｗｃｂ＝０（Ｗ）である。したがって、Ｗｒｅ１Ａは１０００（Ｗ）となる。次にステップ６１Ａでは、発電電力量ＷからＷｒｅ１Ａを差し引いた値が供給開始電力量Ｗｈｂｍｉｎ以上であるか否かを判定する。

ステップ６１Ａで、Ｗ−Ｗｒｅ１ＡがＷｈｂｍｉｎ未満であると判定すると、ステップ６２で所定のＴＸ時間待機する処理を実行してからステップ１０に進み、再びステップ２０以降の処理を実行する。ステップ６１Ａで、Ｗ−Ｗｒｅ１ＡがＷｈｂｍｉｎ以上であると判定すると、次にステップ６３で住宅電池３に充電を行う住宅電池充電モードを開始する処理を実行するために図３に示すサブルーチンを開始し、本メインフローを終了する。なお、第２実施形態では、図３におけるＷｒｅ２はＷｒｅ１Ａに置き換え、図４におけるＷｒｅ１はＷｒｅ２Ａに置き換えるものとする。

この時点では、Ｗ＝２３００（Ｗ）、Ｗｒｅ１Ａ＝１０００（Ｗ）、Ｗｈｂｍｉｎ＝３００（Ｗ）であるから、Ｗ−Ｗｒｅ１Ａは１３００（Ｗ）であり、Ｗｈｂｍｉｎ（＝３００（Ｗ））より大きくなる。したがって、ステップ６３に進み、図３のサブルーチンが開始される。

次に、ステップ６０Ａ及び６１Ａと並行して行われるステップ７０Ａ及び７１Ａの処理について説明する。ステップ７０Ａでは、住宅消費電力Ｗｏｕｔから、車両電池２への供給電力を除いた負荷Ｗｒｅ２Ａ（＝Ｗｏｕｔ−Ｗｃｂ）を算出する。ここで、Ｗｏｕｔ＝１０００（Ｗ）であり、充電電力はこの時点ではまだゼロであるためＷｃｂ＝０（Ｗ）である。したがって、Ｗｒｅ２Ａは１０００（Ｗ）となる。次にステップ７１Ａでは、発電電力量ＷからＷｒｅ２Ａを差し引いた値が供給開始電力量Ｗｃｂｍｉｎ以上であるか否かを判定する。

ステップ７１Ａで、Ｗ−Ｗｒｅ２ＡがＷｃｂｍｉｎ未満であると判定すると、ステップ７２で所定のＴＹ時間待機する処理を実行してからステップ１０に進み、再びステップ２０以降の処理を実行する。ステップ７１Ａで、Ｗ−Ｗｒｅ２ＡがＷｃｂｍｉｎ以上であると判定すると、次にステップ７３で車両電池２に充電を行う車両電池充電モードを開始する処理を実行するために図４に示すサブルーチンを開始し、本メインフローを終了する。

この時点では、Ｗ＝２３００（Ｗ）、Ｗｒｅ２Ａ＝１０００（Ｗ）、Ｗｃｂｍｉｎ＝１３００（Ｗ）であるから、Ｗ−Ｗｒｅ２Ａは１３００（Ｗ）であり、Ｗｃｂｍｉｎ（＝１３００（Ｗ））と同等になる。したがって、ステップ７３に進み、図４のサブルーチンが開始される。このように、メインフローチャートの制御における初期時には、住宅電池充電モードと車両電池充電モードの両方が開始され、住宅電池３、車両電池２ともに、最低充電電力（住宅電池３の場合は２５０（Ｗ）、車両電池２の場合は１２００（Ｗ））で充電が開始されることになる。

並行して開始された図３の住宅電池充電モードと図４の車両電池充電モードにおいて、発電電力量Ｗと住宅一般負荷４での消費電力の両方に変化がないとする。この場合、住宅電池３の最低充電電力Ｈｍｉｎ＝２５０（Ｗ）、車両電池２の最低充電電力Ｃｍｉｎ＝１２００（Ｗ）、発電電力量Ｗ＝２３００（Ｗ）であるから、
住宅消費電力Ｗｏｕｔ＝１０００＋２５０＋１２００＝２４５０（Ｗ）、
Ｗｒｅ２Ａ＝２４５０−１２００＝１２５０（Ｗ）、
Ｗｒｅ１Ａ＝２４５０−１２００−２５０＝１０００（Ｗ）となる。

したがって、車両電池充電モードについては、Ｗ−Ｗｒｅ２Ａ＝２３００−１２５０＝１０５０（Ｗ）となる。この値は、ステップ７３４の充電電力特性線におけるＷｃｂｓｔｏｐ点（＝１２００（Ｗ））よりも小さいため、車両電池２への充電が０（Ｗ）に制御されて実質的に車両電池２への充電が停止する。一方、住宅電池充電モードについては、Ｗ−Ｗｒｅ１Ａ＝２３００−１０００＝１３００（Ｗ）となる。この値は、ステップ６３４の充電電力特性線における供給開始電力量Ｗｈｂｍｉｎ（＝２５０（Ｗ））以上であるため、住宅電池充電モードは継続されることになる。以降、Ｗ−Ｗｒｅ１Ａの値がＷｈｂｓｔｏｐ点（＝１２０（Ｗ））未満になるまで、車両電池２への充電状態にかかわらず、住宅電池３への充電は優先的に継続されるのである。

このように第２実施形態の電力供給システムでは、複数の電力使用機器のうち、車両電池２よりも優先順位付けの高い住宅電池３の方に、太陽光発電装置の発電電力量が優先的に割り振られるようになる。さらに、住宅一般負荷４と優先順位付けの高い電力使用機器とに電力供給したときに、まだ発電電力を全て使い切っていない場合には、残りの発電電力を次に優先順位の高い電力使用機器（例えば車両電池２）に供給することなる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

上記実施形態の電力供給システムにおいて、電力使用機器群８に含まれる複数の電力使用機器の優先順位は、あらかじめ設定されているが、当該優先順位をユーザーの意思に基づいて、または所定の優先順位決定条件に基づいて新たに決定し、更新できるように構成してもよい。

上記実施形態の電力供給システムにおいて、システムＥＣＵ６は、複数の電力使用機器に二次電池等の蓄電装置が複数含まれる場合には、各蓄電装置の充電率を検出し、充電率の低い蓄電装置から順に上位となるように優先順位を更新してもよく、充電切れを起こしにくいシステムを構築することができる。逆に、システムＥＣＵ６は、充電率の高い蓄電装置から順に上位となるように優先順位を更新してもよく、満充電状態の機器を増やすようにシステムを構築することもできる。

上記実施形態の電力供給システムにおいて、システムＥＣＵ６は、過去の所定期間の実績から、電力供給頻度の高い機器からから順に上位となるように優先順位を更新してもよい。また、ある優先順位の機器に関して、過去の所定期間の実績に基づく電力供給頻度の順位がその優先順位よりも低い場合には、当該機器の優先順位を所定順位分下げるように更新してもよい。また、ある優先順位の機器に関して、過去の所定期間の実績に基づく電力供給頻度の順位がその優先順位よりも高い場合には、当該機器の優先順位を所定順位分上げるように更新してもよい。

上記実施形態の電力供給システムにおいて、電力使用機器群８に含まれる電力使用機器として、例えば貯湯式給湯装置等が設定されている場合には、システムＥＣＵ６は、貯湯式給湯装置等の貯湯量を検出し、貯湯量が少なく湯が不足すると判定すると、貯湯式給湯装置等の優先順位を最上位となるように更新する。これによれば、予測を超えて給湯使用量が増加した場合に湯切れ状態を防止できるとともに、エネルギー利用効率に優れ、ユーザーにとって有用な電力供給システムが得られる。

上記実施形態では、各構成要素間で情報を伝達する通信において、ＬＡＮ通信、ＰＬＣ通信、ＣＰＬＴ通信等を用いているが、この形態に限定されるものではなく、上記実施形態の記載とは異なる通信方法を採用してもよい。また、有線通信に限定されず、無線通信を採用することも可能である。

上記実施形態では、一般電力使用機器となる住宅一般負荷が設置される建物は住宅であったが、この形態に限定されない。例えば、建物は、商業施設、公共施設、工場、倉庫等であってもよい。

１…太陽光パネル（太陽光発電装置）
４…住宅一般負荷（一般電力使用機器）
６…システムＥＣＵ（制御装置）
８…電力使用機器群（電力使用機器）

Claims

太陽光エネルギーを用いて発電する太陽光発電装置（１）と、
前記太陽光発電装置によって得られる発電電力を使用して運転、または充電する複数の電力使用機器（８）と、
前記発電電力を使用する順位に関して優先順位付けされた前記複数の電力使用機器に対し、供給する発電電力量を制御する制御装置（６）と、を備え、
前記制御装置は、前記太陽光発電装置によって得られる発電電力量と前記各電力使用機器が必要とする所定の供給電力量とに応じて、前記優先順位の高い機器から順に前記発電電力を供給することを特徴とする電力供給システム。
前記制御装置は、前記太陽光発電装置によって得られる発電電力を、前記優先順位付けされた前記複数の電力使用機器と優先順位付けされていない一般電力使用機器（４）とに対して供給可能に構成され、
前記制御装置は、
前記複数の電力使用機器と前記一般電力使用機器の両方で使用される電力を合計した総合使用電力量から、前記優先順位付けされたすべての機器に関する前記所定の供給電力量を減じる演算によって、前記優先順位付けされたすべての機器への供給電力量を除いた電力負荷量を求め、
さらに前記太陽光発電装置の前記発電電力量から前記電力負荷量を減じた値が、予め定めた最低供給電力量以上であると判定した場合には、優先順位が最も高い前記電力使用機器に対して前記太陽光発電装置の発電電力を供給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。