JP2016220461A - 直流電源システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電装置の余剰電力および夜間電力を有効活用しつつ蓄電池のＳＯＣを高く維持する。【解決手段】設定部５３ａは、蓄電池４０の充電および放電を制御するための複数のモードが実行されるタイミングを設定する。実行部５３ｂは、設定部５３ａによって設定されたタイミングに基づいて、複数のモードを実行する。複数のモードは、太陽光発電装置３０の発電電力のうち通信装置２０で消費されない余剰電力が発生したときには余剰電力によって蓄電池４０を充電するＰＶ充電モードと、蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣになるように蓄電池４０を放電させる強制放電モードと、蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣよりも高い回帰ＳＯＣになるように夜間の外部電力によって蓄電池４０を充電する回帰モードと、を含む。設定部５３ａは、ＰＶ充電モードの後に強制放電モードが実行され、強制放電モードの後に回帰モードが実行されるように、タイミングを設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、直流電源システムの制御装置に関し、より具体的には、太陽光発電装置と蓄電池とを備える直流電源システムの制御装置に関する。

近年、太陽光発電等の自然エネルギーの利用が注目される中で、施設および住宅にも太陽光発電装置が設置されることが多くなってきている。現状では、太陽光発電装置が発電した直流の電力は、パワーコンディショナーによって交流に変換されて利用されているものがほとんどである。この場合、もともと直流で動作する機器や設備も多いため、直流−交流−直流の変換ロスが発生することになる。この変換ロスを低減するために、直流電源システムが注目されつつある（たとえば下記特許文献１参照）。

図１を参照して従来の無線基地局の直流電源システムの概要について説明する。図１に示すように、従来の直流電源システム１は、太陽光発電装置３、蓄電池４、商用電源６からの交流電力を直流電力に変換して出力する整流器５、およびそれらから直流電力（矢印ＡＲ１〜ＡＲ３）を供給される通信装置（負荷）２で構成される。太陽光発電装置３はたとえば４８Ｖバス（図１ではノードＮとして概念的に示される）に直接接続され、太陽光発電装置３の発電電力が優先的に通信負荷２に供給される。

特開２０１４−４２４１７号公報

太陽光発電装置にパワーコンディショナーを用いれば、発電電力が設備の負荷を上回る場合には系統に逆潮流するなどして有効に活用することが可能である。しかしながら、直流給電システムにおいては太陽光発電装置の発電量が設備の負荷を上回る場合、余剰電力は熱として放出されるため、有効に活用することができない。これを解決する手段として、蓄電池の充放電による太陽光発電装置の余剰電力の活用が考えられる。

一方、安価で且つ環境に優しい夜間電力を購入し、それを利用することも有効な電力制御の一つである。その場合の蓄電池の充放電制御としては、昼間に放電を行い夜間に充電を行うことが考えられるが、このような制御は、前述の太陽光発電装置の余剰電力活用と併せて（同時に）行われることが望ましい。現在、余剰電力活用と夜間電力活用とを両立することができる、蓄電池の適切な充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を決定する明確なアルゴリズムは提案されていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、太陽光発電装置の余剰電力および夜間電力を有効活用しつつ蓄電池のＳＯＣを高く維持することが可能な、直流電源システムの制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る制御装置は、太陽光発電装置および蓄電池を備えるとともに外部から得られる外部電力を利用可能に構成された直流電源システムに設けられた制御装置であって、蓄電池の充電および放電を制御するための複数のモードが実行されるタイミングを設定する設定部と、設定部によって設定されたタイミングに基づいて、複数のモードを実行する実行部と、を備え、複数のモードは、太陽光発電装置の発電電力のうち負荷で消費されない余剰電力が発生したときには余剰電力によって蓄電池を充電するＰＶ充電モードと、蓄電池のＳＯＣが所定の下限レベルになるように蓄電池を放電させる強制放電モードと、蓄電池のＳＯＣが下限レベルよりも高い所定の設定レベルになるように夜間の外部電力によって蓄電池を充電する回帰モードと、を含み、設定部は、ＰＶ充電モードの後に強制放電モードが実行され、強制放電モードの後に回帰モードが実行されるように、タイミングを設定する。

上記の直流電源システムの制御装置によれば、ＰＶ充電モードでは、太陽光発電装置の余剰電力が蓄電池に充電される。これにより、太陽光発電装置の余剰電力を有効活用することができる。その後の強制放電モードでは、蓄電池のＳＯＣが所定の下限レベルになるように蓄電池が放電される。これにより、たとえばバックアップ用として最小限の電力量を蓄電池に残しつつ（つまり蓄電池のＳＯＣを高く維持しつつ）、蓄電池の空き容量を確保することができる。その後の回帰モードでは、夜間の外部電力によって蓄電池が充電される。これにより、夜間電力を有効活用することができる。よって、太陽光発電装置の余剰電力および夜間電力を有効活用しつつ蓄電池のＳＯＣを高く維持することが可能となる。

下限レベルは、所定期間以上、蓄電池からの電力によって負荷の消費電力を賄うことが可能な蓄電池のＳＯＣであってもよい。このように下限レベルを定めることによって、バックアップ用の電力を、蓄電池に確保させておくことができる。

設定レベルは、１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池に充電することが可能な蓄電池のＳＯＣであってもよい。これにより、太陽光発電の余剰電力を全て蓄電池に充電することができるので、余剰電力を確実に有効活用することができる。

設定部は、夜間電力の購入が可能な時間帯の開始前に強制放電モードによる放電が完了するように、タイミングを設定してもよい。これにより、夜間電力が購入可能な時間帯が開始するまでに、蓄電池において、夜間電力を充電するための空き容量を確保しておくことができる。

複数のモードは、余剰電力が発生したときには余剰電力によって蓄電池を充電し、余剰電力が発生せず且つ発電電力が負荷で消費される電力に対して不足するときには、当該不足する電力が蓄電池から負荷に供給されるように蓄電池を放電させる停電放電モード、をさらに含み、設定部は、外部電力が利用できない停電時に停電放電モードが実行されるように、タイミングを設定してもよい。このようにして蓄電池をバックアップ用電源として用いることができる。

直流電源システムは、交流電力である外部電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、太陽光発電装置、負荷および蓄電池に向かって出力する整流器をさらに備え、実行部は、整流器の出力電圧を制御することによって蓄電池の充電および放電を制御してもよい。このようにして、蓄電池の充放電を制御することができる。

本発明によれば、太陽光発電装置の余剰電力および夜間電力を有効活用しつつ蓄電池のＳＯＣを高く維持することが可能になる。

従来の直流電源システムの概略構成を示す図である。 実施形態に係る制御装置が設けられる直流電源システムの概略構成を示す図である。 制御部のハードブロック構成を示す図である。 直流電源システムの動作を示す第１のフローチャートである。 直流電源システムの動作を概念的に示す第１のタイミングチャートである。 直流電源システムの動作を示す第２のフローチャートである。 直流電源システムの動作を示す第３のフローチャートである。 直流電源システムの動作を示す第４のフローチャートである。 直流電源システムの動作を示す第５のフローチャートである。 直流電源システムの動作を示す第６のフローチャートである。 直流電源システムの動作を概念的に示す第２のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図２は、実施形態に係る制御装置が設けられる、直流電源システムの概略構成を示す図である。直流電源システム１０は、商用電源６からの電力（外部電力）を利用可能に構成されている。外部電力の電力料金は、昼間電力時間帯（たとえば７：００〜２３：００）と、昼間の時間帯以外の夜間電力時間帯（たとえば２３：００〜翌日の７：００）とによって異なる料金に設定されている。夜間電力時間帯の電力料金は、昼間電力時間帯の電力料金よりも安く設定され得る。直流電源システム１０は、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０と、整流器５０とを含む。本実施形態に係る制御装置は、後述の整流器５０に含まれる制御装置５２として実現される。

通信装置２０は、電力を受けて動作する負荷であって、無線基地局を含んで構成される。この負荷は、一般家庭またはオフィスのような負荷と比較して、とくに、直流電力を消費する点、および消費電力の変動が小さくほぼ一定とみなせる点、において相違する。

太陽光発電装置３０は、太陽光を受けてその日射量に応じた大きさの直流電力を発生する発電装置であって、ソーラーパネルなどを含んで構成される。直流電源システム１０において、太陽光発電装置３０は、通信装置２０に供給するための電力を発生する。太陽光発電装置３０は、日射量に応じた大きさの直流電力を発生する。太陽光発電装置の出力電圧（太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖ）は、一定電圧（たとえば５５Ｖ）に設定されている。

蓄電池４０は、直流電源システム１０において、太陽光発電装置３０が発生した電力のうち通信装置２０で消費されない電力（余剰電力）を充電する。また、蓄電池４０は、放電によって通信装置２０に電力を供給する。

電力線ＰＬは、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０と、整流器５０とを電気的に接続するバスラインである。バス電圧は、通信装置２０の定格電圧（たとえば５７Ｖ）を超えない電圧（たとえば４８Ｖ）となるように制御される。電力線ＰＬは、電力線ＰＬ１と、電力線ＰＬ２とを含む。電力線ＰＬ１は、通信装置２０および太陽光発電装置３０と、後述の整流器５０の端子Ｔ２とを接続する部分である。電力線ＰＬ２は、蓄電池４０と、後述の整流器５０の端子Ｔ３とを接続する部分である。なお、端子Ｔ２、通信装置２０および太陽光発電装置３０の接続点が、ノードＮ１として図示される。

整流器５０は、交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置である。直流電源システム１０において、整流器５０は、通信装置２０および蓄電池４０に電気的に接続され、商用電源６（外部電源）からの交流電力を直流電力に変換し、通信装置２０および蓄電池４０に向かって出力する。整流器５０は、端子Ｔ１〜Ｔ３と、整流部５１と、制御装置５２と、電流センサ５６ａ，５６ｂと、電圧センサ５７ａと、電圧検出部５７と、リレーＲＬとを含む。

端子Ｔ１は、交流電力が入力される入力端子であり、商用電源６に接続される。端子Ｔ２は、直流電力が入力されまたは直流電力を出力する入出力端子であり、通信装置２０および太陽光発電装置３０に接続される。端子Ｔ３も、端子Ｔ２と同様に、入出力端子であり、蓄電池４０に接続される。これにより、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０とは、電力線ＰＬ、端子Ｔ２,Ｔ３およびリレーＲＬを介して電気的に接続される。なお、リレーＲＬは、蓄電池４０の過充電を防止する等のために開状態とされるものであって、通常は閉状態（導通状態）とされる。

整流部５１は、端子Ｔ１に入力された交流電力を直流電力に変換する。整流部５１は、たとえば、整流回路および電圧変換回路（昇圧回路または降圧回路）などを組み合わせて構成される。整流部５１から出力される直流電力の電圧は、整流器５０の出力電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）であり、整流部５１を構成する回路を制御することによって調節可能である。

制御装置５２は、整流器５０に含まれる要素、とくに整流部５１を制御することによって直流電源システム１０を制御する。制御装置５２による整流部５１の制御は、たとえば制御信号を用いて行なわれる。

制御装置５２は、制御部５３と、計算部５４と、記憶部５５と、電流検出部５６と、電圧検出部５７とを含む。

制御部５３は、制御装置５２の全体制御を行う部分である。とくに、制御部５３は、蓄電池４０の充電および放電を制御する。蓄電池４０の充電および放電は、整流部５１を制御して整流器出力電圧Ｖｒｃを調節することによって行われる。整流器出力電圧Ｖｒｃを調節することによって、制御部５３は、蓄電池４０を強制的に充電し、あるいは、強制的に放電させることができる。また、制御部５３は、整流器出力電圧Ｖｒｃを調節することによって、蓄電池４０の充電電流値および放電電流値を制御することもできる。充電電流値および放電電流値がゼロとなるように制御することで、制御部５３は、蓄電池４０の充電および放電を停止することもできる。なお、蓄電池４０の充電および放電を強制的に停止するために、前述のリレーＲＬを開状態（非導通状態）とする制御が行われてもよい。

計算部５４は、たとえば、蓄電池４０の充電に掛かる時間（放電時間）を計算する。計算部５４によって計算される放電時間の例については後述する。

記憶部５５は、制御装置５２によって実行される処理に必要な種々の情報（たとえば後述の下限ＳＯＣ、回帰ＳＯＣなど）を記憶する。

電流検出部５６は、たとえば、電流センサ５６ａを用いて、整流部５１とノードＮ２との間を流れる電流を検出する。ノードＮ２は、整流部５１、端子Ｔ２およびリレーＲＬ（リレーＲＬが閉状態のときは端子Ｔ３）の接続ノードである。また、電流検出部５６は、電流センサ５６ｎを用いて、ノードＮ２と端子Ｔ２との間を流れる電流を検出する。

電圧検出部５７は、整流部５１と端子Ｔ２との間の電圧を、電圧センサ５７ａを用いて検出する。この電圧は、たとえば電力線ＰＬの電圧であり、バス電圧でもある。

本実施形態では、制御部５３は、蓄電池４０の充電および放電を制御するための複数のモードを実行する。このために、制御部５３は、設定部５３ａおよび実行部５３ｂを含む。

設定部５３ａは、複数のモードが実行されるタイミングを設定する部分（である。ここでのタイミングは、複数のモードが実行される開始時刻、終了時刻、時間帯などを含む。

実行部５３ｂは、設定部５３ａによって設定されたタイミングに基づいて、複数のモードを実行する部分である。

本実施形態において、複数のモードは、ＰＶ（Photo Voltaic）充電モードと、強制放電モードと、回帰モードとの３つのモードを含む。ＰＶ充電モードは、太陽光発電装置３０の発電電力のうち通信装置２０で消費されない余剰電力が発生したときには余剰電力によって蓄電池４０を充電する第１のモードである。強制放電モードは、蓄電池４０のＳＯＣが後述の下限ＳＯＣになるように蓄電池４０を放電させる第２のモードである。回帰モードは、蓄電池４０のＳＯＣが後述の回帰ＳＯＣになるように夜間の外部電力（つまり夜間における商用電源６からの電力）によって蓄電池４０を充電する第３のモードである。

設定部５３ａは、ＰＶ充電モードの後に強制放電モードが実行されるようにタイミングを設定する。また、設定部５３ａは、強制放電モードの後に回帰モードが実行されるようにタイミングを設定する。

下限ＳＯＣは、直流電源システム１０における蓄電池４０に対して設定される値（下限レベル）である。下限ＳＯＣは、たとえば、所定期間以上、蓄電池４０からの電力（あるいは蓄電池４０および太陽光発電装置３０からの電力）によって通信装置２０の消費電力を賄うことが可能な蓄電池４０のＳＯＣに設定される。下限ＳＯＣは、記憶部５５に記憶されている。

回帰ＳＯＣは、下限ＳＯＣと同様に、直流電源システム１０における蓄電池４０に対して設定される値（設定レベル）である。回帰ＳＯＣは、下限ＳＯＣよりも高く設定される。回帰ＳＯＣは、１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池４０に充電することが可能な蓄電池４０のＳＯＣに設定される。回帰ＳＯＣも、下限ＳＯＣと同様に、記憶部５５に記憶されている。

下限ＳＯＣおよび回帰ＳＯＣは、通信装置２０、太陽光発電装置３０および蓄電池４０の設計データに基づいて予め定められてもよいし、シミュレーション結果または実験データに基づいて予め定められてもよい。

設定部５３ａは、夜間電力の購入が可能な時間帯（夜間電力時間帯）の開始前に強制放電モードによる放電が完了するように、タイミングを設定する。たとえば、強制放電モードが完了するのに必要な時間（つまり蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣになる）が最大となる場合でも、強制放電モードが夜間電力時間帯の開始前に完了するように、タイミングが設定される。強制放電モードが完了するのに必要な時間が最大になる場合とは、たとえば、ＰＶ充電モードによって蓄電池４０が満充電状態となった後、強制放電モードによって蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣになるまで蓄電池４０を放電させる場合である。

強制放電モードが完了するのに必要な時間は、計算部５４によって計算されてもよい。その場合、まず、計算部５４は、電流検出部５６によって検出された電流値のうち、端子Ｔ２からノードＮ２に向かって流れる電流の値と、電圧検出部５７によって検出された電圧値とを乗ずることによって、蓄電池４０の充電電力を計算する。そして、充電電力に充電時間を乗ずることによって、蓄電池４０に充電された余剰電力量を計算する。次に、計算部５４は、蓄電池４０のＳＯＣを回帰ＳＯＣまで低下させるのに必要な第１の放電時間を計算する。たとえば、太陽光発電装置３０の発電電力を考慮しない場合には、蓄電池４０に充電された余剰電力量を通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄで除することによって、第１の放電時間が計算される。さらに、計算部５４は、蓄電池４０のＳＯＣを回帰ＳＯＣから下限ＳＯＣまで低下させるのに必要な第２の放電時間を計算する。そして、計算部５４は、第１の放電時間を第２の放電時間との合計時間を、強制放電モードが完了するのに必要な時間として求める。

さらに、複数のモードには、停電時に実行される停電放電モードが含まれてよい。停電放電モードは、商用電源６からの電力が利用できない停電時において、太陽光発電装置３０の余剰電力が発生したときには発生した余剰電力によって蓄電池４０を充電し、太陽光発電装置３０の余剰電力が発生せず且つ太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが通信装置２０で消費される電力に対して不足するときには、当該不足する電力が蓄電池４０から通信装置２０に供給されるように蓄電池４０を放電させるモードである。設定部５３ａは、外部電力が利用できない停電時に停電放電モードが実行されるようにタイミングを設定してよい。

ここで、図３を参照して、制御部５３のハードウェア構成について説明する。図３に示されるように、制御部５３は、物理的には、１または複数のＣＰＵ（Central Processing unit）６１、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）６２およびＲＯＭ（Read Only Memory)６３、データ送受信デバイスである通信モジュール６６、半導体メモリなどの補助記憶装置６７、操作盤（操作ボタンを含む）やタッチパネルなどのユーザの入力を受け付ける入力装置６８、ディスプレイなどの出力装置６９などのハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。制御部５３の機能は、たとえば、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２などのハードウェア上に１または複数の所定のコンピュータソフトウェア（プログラム）を読み込ませることにより、ＣＰＵ６１の制御のもとで通信モジュール６６、入力装置６８、出力装置６９、を動作させるとともに、ＲＡＭ６２および補助記憶装置６７におけるデータの読み出しおよび書き込みを行うことで実現することができる。

次に、制御装置５２によって実行される制御について、図４を参照して説明する。図４は制御装置５２によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。とくに説明がない場合は、その処理は、制御装置５２の制御部５３によって実行され得る。

前提条件として、設定部５３ａによって各モード（ＰＶ充電モード、強制放電モード、回帰モード）のタイミングが予め設定されているものとする。たとえば、たとえば、制御装置５２はタイマ機能を有しており、７：００〜１５：００（開始時刻＝７：００、終了時刻＝１５：００）の時間帯にＰＶ充電モードが実行されるようにタイマが設定される。１５：００〜２３：００（開始時刻＝１５：００、終了時刻＝２３：００）の時間帯に強制放電モードが実行されるようにタイマが設定される。２３：００〜翌日の７：００（開始時刻＝２３：００、終了時刻＝翌日の７：００）の時間帯に回帰モードが実行されるようにタイマが設定される。なお、以下の説明において、蓄電池４０の充放電に関する状態を「ＬＢＰＭ状態」と言う場合もある。

ステップＳ１の処理は、図４に示されるフローチャートの各処理を周期的に実行するための処理である。たとえば、上述のタイマ機能が用いられることによって、各処理が周期的に実行される。具体的に、制御装置５２は、周期タイマが満了したか否か（その周期において所定時間が経過したか否か）を判断する（ステップＳ１）。周期タイマが満了した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御装置５２は、ステップＳ２に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御装置５２は、たとえば所定のＷａｉｔ時間処理を待機した後、ステップＳ１に再び処理を戻す。

ステップＳ２の処理は、商用電源６からの電力が利用できない停電中であって蓄電池４０が放電中である場合（ＬＢＰＭ状態が停電放電中である場合）に、停電時の処理を優先的に実行するための処理である。具体的に、制御装置５２は、ＬＢＰＭ状態が停電放電中であると判断すると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、図４に示されるフローチャートでは、ステップＳ１に再び処理を戻す。ＬＢＰＭ状態が停電放電中の場合には、その間の時間帯は、設定部５３ａによって先に説明した停電放電モードを実行すべきタイミングに設定され、実行部５３ｂによって停電放電モードが実行される。ＬＢＰＭ状態が停電放電中でない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ３に処理を進める。なお、停電状態の判断は、停電信号（たとえば商用電源６から整流部５１への電力がなくなったことに応じて発生し得る）の受信によって行われてもよいし、電圧検出部５７によってバス電圧（電力線ＰＬの電圧）の降下が検出されることによって行われてもよい。

ステップＳ３〜Ｓ７の処理は、蓄電池４０のＳＯＣが低くなりすぎた場合にそのＳＯＣを回復させるための処理である。蓄電池４０のＳＯＣが低くなりすぎた場合としては、たとえば停電放電モードによって蓄電池４０のＳＯＣが低下した後の、商用電源６からの電力が利用可能となった復電時などが想定される。その場合の対処として、バックアップ電源の確保のために強制充電ＳＯＣを設定して、強制充電ＳＯＣを下回るときに充電を行うことで、下限ＳＯＣを維持することを実現する。

まず、制御装置５２は、蓄電池４０が下限ＳＯＣ充電中且つＬＢＰＭ状態が充電中であるか否かを判断する（ステップＳ３）。下限ＳＯＣ充電中とは、蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣを下回る場合に、蓄電池４０が充電されている状態である。下限ＳＯＣ充電中且つＬＢＭＰ状態が充電中の場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御装置５２は、蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣ以上であれば（ステップＳ４：ＹＥＳ）、蓄電池４０の充電を強制的に停止するための強制停止（待機）設定を行い（ステップＳ５）、ステップＳ１に再び処理を戻す。なお、蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣ未満の（ステップＳ４：ＮＯ）には、制御装置５２は、ステップＳ５の処理をスキップして（つまり強制停止設定を行うことなく）、ステップＳ１に再び処理を戻す。

一方、先のステップＳ３において下限ＳＯＣ充電中且つＬＢＰＭ状態が充電中でない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御装置５２は、蓄電池４０のＳＯＣが強制充電ＳＯＣ以下であるか否かを判断する（ステップＳ６）。強制充電ＳＯＣは、下限ＳＯＣおよび回帰ＳＯＣと同様に、直流電源システム１０における蓄電池４０に対して設定される値である。強制充電ＳＯＣは、たとえば下限ＳＯＣと同じであってもよいし下限ＳＯＣよりも低くてもよい。蓄電池４０のＳＯＣが強制充電ＳＯＣ以下の場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御装置５２は、充電電流値を充電電流固定値に設定し、強制充電をＯＮに設定する（ステップＳ７）。充電電流固定値は、停電放電復旧時（つまり復電時）に蓄電池４０を充電する際の充電電流値である。強制充電をＯＮに設定すると、充電電流固定値を充電電流値として、蓄電池４０を強制的に充電するための強制充電処理が実行される。ステップＳ７の処理が完了した後、制御装置５２は、ステップＳ１に再び処理を戻す。

一方、先のステップＳ６において蓄電池４０のＳＯＣが強制充電ＳＯＣよりも大きい場合（ステップＳ６：ＮＯ）、制御装置５２は、時刻判定を行う（ステップＳ８）。具体的に、実行部５３ｂが、現在の時刻と、設定部５３ａによって設定されたタイミングとに基づいて、ＰＶ充電処理、強制放電処理および回帰処理のいずれの処理を実行すべきかを判断する。現在の時刻は、前述のタイマ機能を用いて取得され得る。たとえば、現在の時刻がＰＶ充電処理を実行すべき時間帯（ＰＶ充電開始時刻〜強制放電開始時刻）に含まれる場合、制御装置５２は、ＰＶ充電処理を実行する（ステップＳ１０）。現在の時刻が強制放電処理を実行すべき時間帯（強制放電開始時刻〜回帰開始時刻）に含まれる場合、制御装置５２は、強制放電処理を実行する（ステップＳ５０）。現在の時刻が回帰処理を実行すべき時間帯（その他の時間帯）に含まれる場合、制御装置５２は、回帰処理を実行する（ステップＳ６０）。

ＰＶ充電処理（ステップＳ１０）は、余剰電力が発生する時間帯（たとえば７：００〜１５：００）において実行される。余剰電力の発生の有無は、電圧検出部５７がバス電圧（電力線ＰＬの電圧）の変化を検出することによって、行うことができる。余剰電力が蓄電池４０に充電されるよう、太陽光発電装置３０の発電電力を優先して通信装置２０に供給するためには、太陽光発電装置３０の出力電圧（太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖ）を整流器５０の出力電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）より高く設定すればよい。すなわち、整流器出力電圧Ｖｒｃを、太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖよりも低く設定すればよい。このとき、余剰電力の発生時、すなわち太陽光発電装置３０の発電電力のみで通信装置２０の消費電力の全てを賄っているときには、整流器５０の出力電力はゼロとなるため、バス電圧は整流器出力電圧Ｖｒｃでなく、太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖに影響される。電圧検出部５７によりバス電圧を検出し、バス電圧が、整流器出力電圧Ｖｒｃから太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖに遷移したとみなせる閾値を超えている場合は、ＬＢＰＭ状態が充電状態であると判断し、所定の増加電流値分、蓄電池４０の充電電流値を増加させる。この増加電流値については、増加電流値を可変にすることも可能であり、この点も含め、ＰＶ充電処理の詳細については、後に図６〜８を参照して説明する。

強制放電処理（ステップＳ５０）は、昼間電力時間帯（たとえば７：００〜２３：００）でありながら余剰電力の発生が期待されない時間帯（たとえば１５：００〜２３：００）において実行される。強制放電処理では、蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣを上回るときには、そのＳＯＣが下限ＳＯＣとなるまで蓄電池４０を強制的に放電させる。蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣとなったときには、災害対策の観点から、蓄電池４０の放電が停止され、待機状態（放電も充電も行わない状態）へと移行する。強制放電処理の詳細については、後に図９を参照して説明する。

回帰処理（ステップＳ６０）は、夜間電力時間帯（たとえば２３：００〜翌日の７：００）において実行される。回帰処理の開始時において、蓄電池４０のＳＯＣと回帰ＳＯＣの大小が比較される。蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣより小さい場合は蓄電池４０を充電し、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣに達するまで充電を行い（回帰充電を行い）、その後は回帰処理終了時刻まで待機状態とする。蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣより大きい場合は蓄電池４０を強制放電させ、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣに達するまで放電を行い（回帰放電を行ない）、その後は回帰処理終了時刻まで待機状態とする。蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣと等しい場合は、回帰処理終了時刻まで待機状態とする。回帰処理の詳細については、後に図１０を参照して説明する。

図４のフローチャートによれば、設定部５３ａによって設定されたタイミングに基づいて、実行部５３ｂによってＰＶ充電処理、強制放電処理および回帰処理が実行される（ステップＳ８，Ｓ１０，Ｓ５０，Ｓ６０）。

次に、ＰＶ充電処理、強制放電処理および回帰処理による、蓄電池４０の充放電制御（ＳＯＣの変化）について、図５を参照して説明する。図５は直流電源システム１０の動作を概念的に示すタイミングチャートである。図５において「ＳＯＣ」は蓄電池４０のＳＯＣを示す。「Ｖｐｖ」は、太陽光発電装置３０の太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖを示す。「Ｖｒｃ」は、整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃを示す。「Ｖｂａｔ」は蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔを示す。「Ｐｌｏａｄ」は、通信装置２０の消費電力を示す。「Ｐｐｖ」は、太陽光発電装置３０の発電電力を示す。なお、図５における太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖは、晴天を想定したものである。たとえば雲による日射の遮断の影響等を考慮した場合の例については、後に図１１を参照して説明する。

条件の例を説明すると、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖの最大値（最大出力）が１００Ｗであり、通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄが７０Ｗである。回帰ＳＯＣは６０％であり、当初（時刻ｔ１において）、蓄電池４０のＳＯＣは回帰ＳＯＣとなっている。蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣのときの蓄電池電圧Ｖｂａｔ（回帰電圧Ｖ０）は４９Ｖとする。蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣのときの蓄電池電圧Ｖｂａｔ（下限電圧Ｖ１）は回帰電圧ＶＯよりも低い電圧である。下限電圧Ｖ１は、たとえば、下限ＳＯＣの値と、蓄電池４０の設計データあるいは実験データなどとに基づき求められる（推定される）。整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃは、回帰電圧Ｖ０に設定される。太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖは５５Ｖに設定されている。日中の最も日射量が大きいときには、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖは最大出力になるものとする。

図５において、ＰＶ充電処理は、時刻ｔ２〜ｔ５において実行される。強制放電処理は、時刻ｔ５〜ｔ７において実行される。回帰処理は、時刻ｔ７〜翌日の時刻ｔ２において実行される。以下、時刻ｔ２〜ｔ８，および翌日の時刻ｔ１の順に説明する。

時刻ｔ２において、太陽光発電装置３０が発電を開始し、発電電力Ｐｐｖが増加し始める。時刻ｔ２は、たとえば７：００頃である。ここでの発電電力Ｐｐｖは通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄよりも小さいので、発電電力Ｐｐｖは全て通信装置２０で消費される。なお、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖだけでは通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄに対して不足するが、その分の電力（不足電力）は、整流器５０によって賄われる。これは、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔと、整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃとが等しく、蓄電池４０が浮動充電状態となっているためである。浮動充電状態では、蓄電池４０のＳＯＣがそのレベル（つまり回帰ＳＯＣ）に維持される。

時刻ｔ３において、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄを上回る。時刻ｔ３は、たとえば８：００頃である。太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖのうち、通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄを上回る分の電力が、余剰電力となる。余剰電力が発生することによって、蓄電池４０の充電が開始され、蓄電池４０のＳＯＣが上昇し始める。それとともに、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔも上昇し始める。蓄電池電圧Ｖｂａｔが整流器出力電圧Ｖｒｃを上回るため、蓄電池４０は浮動充電状態ではなくなる。

時刻ｔ４には、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが最大になる。このときは、発電電力Ｐｐｖが１００Ｗであるのに対し、通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄが７０Ｗであるので、その差分である３０Ｗの電力が、余剰電力として蓄電池４０に充電される。時刻ｔ４を過ぎると、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが低下し始める。

時刻ｔ５において、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄを下回る。時刻ｔ５は、たとえば１５：００頃である。通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄのうち、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖを上回る分の電力が、不足電力となる。不足電力が発生することによって、蓄電池４０の放電が開始される。これは、時刻ｔ３以降の充電により、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔが整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃよりも大きくなっているためである。蓄電池４０の放電が開始されることによって、蓄電池４０のＳＯＣが低下し始める。それとともに、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔも低下し始める。ここで、本実施形態では、時刻ｔ５において、整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃが、回帰電圧Ｖ０よりも低い下限電圧Ｖ１に設定される。これにより、蓄電池４０を確実（強制的に）放電させることができる。

時刻ｔ６において、太陽光発電装置３０の発電が終了し、発電電力Ｐｐｖがゼロとなる。時刻ｔ６は、たとえば１７：００〜１９：００頃である。ここでは、依然として蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔが整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃよりも大きいので、蓄電池４０の放電およびＳＯＣの低下が継続する。

時刻ｔ７において、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔが整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃまで低下する。これにより、蓄電池４０のＳＯＣは下限ＳＯＣとなる。また、蓄電池４０は浮動充電状態となる。通信装置２０の消費電力は、整流器５０からの電力によって賄われる。

時刻ｔ８において整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃは、下限電圧Ｖ１よりも高い回帰電圧Ｖ０に設定される。時刻ｔ８は、たとえば２３：００頃である。整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃは、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔを上回る。このため、蓄電池４０の充電が開始され、蓄電池４０のＳＯＣが上昇し始める。それとともに、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔも上昇し始める。

時刻ｔ８において、蓄電池４０の充電が開始された後、時刻ｔ１（ここでは翌日の時刻ｔ１を意味する）において、蓄電池４０のＳＯＣは、回帰ＳＯＣとなる。これにより、蓄電池４０は、浮動充電状態となる。時刻ｔ１は、たとえば６：００頃である。

以上説明したように、制御装置５２によれば、ＰＶ充電モード（ステップＳ１０、時刻ｔ２〜ｔ５）では、太陽光発電装置３０の余剰電力が蓄電池４０に充電される。これにより、蓄電池４０の余剰電力を有効活用することができる。その後の強制放電モード（ステップＳ５０、時刻ｔ６〜ｔ７）では、蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣになるように蓄電池４０が放電される。これにより、たとえばバックアップ用として最小限の電力量を蓄電池４０に残しつつ（つまり蓄電池４０のＳＯＣを高く維持しつつ）、蓄電池４０の空き容量を確保することができる。その後の回帰モード（ステップＳ６０、時刻ｔ７〜ｔ８，ｔ８〜ｔ２）では、夜間の外部電力によって蓄電池４０が充電される。これにより、夜間電力を有効活用することができる。よって、太陽光発電装置３０の余剰電力および夜間電力を有効活用しつつ蓄電池４０のＳＯＣを高く維持することができる。

下限ＳＯＣ（下限レベル）は、所定期間以上、蓄電池４０からの電力（太陽光発電装置３０および蓄電池４０からの電力）によって通信装置２０の消費電力を賄うことが可能な蓄電池４０のＳＯＣである。このように下限ＳＯＣを定めることによって、バックアップ用の電力を、蓄電池４０に確保させておくことができる。

回帰ＳＯＣ（設定レベル）は、１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池に充電することが可能な蓄電池４０のＳＯＣである。これにより、太陽光発電装置３０の余剰電力を全て蓄電池４０に充電することができるので、余剰電力を確実に有効活用することができる。

設定部５３ａは、夜間電力の購入が可能な時間帯（たとえば２３：００〜翌日の７：００）の開始前に強制放電モードによる放電が完了するように、タイミングを設定する。これにより、夜間電力が購入可能な時間帯が開始するまでに、蓄電池４０において、夜間電力を充電するための空き容量を確保しておくことができる。

複数のモードとして、停電放電モードがさらに準備されていてもよい。停電放電モードは、太陽光発電装置３０の余剰電力が発生したときには余剰電力によって蓄電池４０を充電し、余剰電力が発生せず且つ太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが通信装置２０で消費される電力に対して不足するときには、当該不足する電力が蓄電池４０から通信装置２０に供給されるように蓄電池４０を放電させる停電放電モードである。設定部５３ａは、外部電力が利用できない停電時に実行部５３ｂによって停電放電モードが実行されるように、タイミングを設定してもよい。このようにして蓄電池４０をバックアップ用電源として用いることができる。

以上説明した制御装置５２による蓄電池４０の充放電制御は、たとえば、実行部５３ｂが整流器５０の出力電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）を制御することによって実現される。

たとえば、直流電源システム１０において、天気情報を利用できるようにし、天候に応じて蓄電池４０の充放電制御を行うことも考えらえるが、その場合には、たとえば天気情報を取得するための装置（受信装置または日射計など）が必要になる。天気情報をネットワーク経由で受信する場合には、ネットワークコストも必要になる。これに対し、制御装置５２では、下限ＳＯＣと回帰ＳＯＣの２つの値を制御パラメータとして用い、天候に依らない制御を実現している。すなわち、蓄電池４０の充放電制御を、環境や天候に依らず一意に定めることで、蓄電池４０の充放電制御のための外部情報（天気情報など）を取得するための、受信装置や日射計といった新たなハードウェアの追加を必要とせず、コストを低く抑えることができる。

次に、先に図４を参照して説明したＰＶ充電処理（ステップＳ１０）、強制放電処理（ステップＳ５０）および回帰処理（ステップＳ６０）について改めて説明する。

まず、ＰＶ充電処理について説明すると、ＰＶ充電処理が実行される時間帯（図５の時刻ｔ２〜ｔ５）においては、太陽光発電装置３０の発電電力が刻一刻と変化し得る。このため、ＰＶ充電処理においては、蓄電池４０の充電電流を細かく変化させる制御を行うことによって、太陽光発電電力の変化（増減）に蓄電池４０の充放電を追従させる。これにより、太陽光発電装置３０の発電電力を取りこぼすこと（整流器５０から無駄な電力を引くこと）を回避できる。そのようなＰＶ充電処理の詳細について、次に図６〜図８を参照して説明する。

図６は、ＰＶ充電処理において実行される処理の一例を示すフローチャートである。各フローチャートにおいて、とくに説明がない場合は、その処理は、制御装置５２の実行部５３ｂによって実行され得る。

まず、制御装置５２は、前回充電電流値として充電電流値を設定する（ステップＳ１１）。具体的に、図６に示されるフローチャートにおける前回のループが終了した時点での蓄電池４０の充電電流値が、前回充電電流値として設定される。

次に、制御装置５２は、バス電圧を読み込み（ステップＳ１３）、バス電圧が閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１３）。バス電圧は、たとえば電圧検出部５７によって検出される。閾値は、たとえば５２Ｖ程度であってよい。バス電圧が閾値よりも大きく（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ＬＢＰＭ状態が充電中の場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、制御装置５２は、充電電流増加処理を実行する（ステップＳ３１）。一方、バス電圧が閾値以下であり（ステップＳ１３：ＮＯ）、ＬＢＰＭ状態が充電中の場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、制御装置５２は、充電電流減少処理を実行する（ステップＳ１７）。

先のステップＳ１４においてＬＢＰＭ状態が充電中でない場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、制御装置５２は、ＬＢＰＭ状態が放電中であれば（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、強制停止設定を行い（ステップＳ１６）、ＰＶ充電処理を終了する。なお、ＬＢＰＭ状態が放電中でない場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ１６の処理はスキップして（つまり強制停止設定を行うことなく）、ＰＶ充電処理を終了する。

先のステップＳ３０においてＬＢＰＭ状態が充電中でない場合（ステップＳ３０：ＮＯ）、制御装置５２は、充電電流値を充電電流初期値に設定し、強制充電をＯＮに設定する（ステップＳ４１）。充電電流初期値は、たとえば１Ａ程度であってよい。ステップＳ４１の処理が完了した後、制御装置５２は、ＰＶ充電処理を終了する。

図７は、充電電流減少処理（ステップＳ１７）において実行される処理の一例を示すフローチャートである。この充電電流減少処理は、充電電流値を、前回の充電電流値よりも減少させるための処理である。充電電流値の減少幅は、係数Ａを用いて定められる。係数Ａはたとえば初期値は１であるが、他の２つの係数Ｂ，Ｃとの組み合わせによって初期値とは異なるさまざまな値とされ、それによって充電電流値の減少幅が調整される。

まず、制御装置５２は、前回充電電流が減少したか否かを判断する（ステップＳ１８）。たとえば、図６に示されるフローチャートの前回のループにおいて充電電流減少処理（ステップＳ１７）が実行された場合に、前回充電電流が減少したと判断される。前回充電電流が減少した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、制御装置５２は、係数Ａを、（係数Ａ＋係数Ｂ）×係数Ｃに設定し（ステップＳ１９）、充電電流値を、前回充電電流値-（減少電流値×係数Ａ）として算出する（ステップＳ２０）。減少電流値は、たとえば５０ｍＡ程度であってよい。一方、前回充電電流が減少していない場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、制御装置５２は、係数Ａを１に設定し（ステップＳ２１）、充電電流値を、前回充電電流値-（初期減少電流値×係数Ａ）、つまり前回充電電流値-初期減少電流値（係数Ａ＝１のため）として算出する（ステップＳ２２）。初期減少電流値は、たとえば５０ｍＡ程度であってよい。

ステップＳ２０またはステップＳ２２の処理が完了した後、制御装置５２は、充電電流値が最小値未満であるか判断する（ステップＳ２３）。最小値は、上述の充電電流初期値であってよい。充電電流値が最小値未満の場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、制御装置５２は、充電電流値を最小値とし（ステップＳ２４）、ステップＳ２５に処理を進める。なお、充電電流値が最小値以上の場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ２４の処理をスキップして、ステップＳ２５に処理を進める。

そして、制御装置５２は、前回充電電流値が最小値でないか否かを判断する（ステップＳ２５）。前回充電電流値が最小値でない場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、制御装置５２は、充電電流値を、先のステップＳ２０またはステップＳ２３で算出された充電電流値に設定し（ステップＳ２６）、ステップＳ２７に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ２６の処理をスキップして、ステップＳ２７に処理を進める。

次に、制御装置５２は、充電電流値が最小値を継続しているか否かを判断する（ステップＳ２７）。たとえば、前回実行された充電電流減少処理においてもステップＳ２４にて充電電流値が最小値とされた場合、充電電流値が最小値を継続していると判断される。充電電流値が最小値を継続している場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、制御装置５２は、ＬＢＭ状態が待機中（つまり充放電が強制停止中）であるとき（ステップＳ２８：ＹＥＳ）には充電電流減少処理を終了し、そうでないとき（ステップＳ２８：ＮＯ）には強制停止設定を行ったうえで（ステップＳ２９）、充電電流減少処理を終了する。なお、先のステップＳ２７において充電電流値が最小値を継続していない場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、制御装置５２は、充電電流減少処理を終了する。

図８は、充電電流増加処理（ステップＳ３７）において実行される処理の一例を示すフローチャートである。この充電電流増加処理は、充電電流値を、前回の充電電流値よりも増加させるための処理である。充電電流値の増加幅は、係数Ａを用いて定められる。係数Ａはたとえば初期値は１であるが、他の２つの係数Ｂ，Ｃを組み合わせることによって初期値とは異なる値とされ、それによって充電電流値の増加幅が調整される。

まず、制御装置５２は、前回充電電流が増加したか否かを判断する（ステップＳ３２）。具体的に、図６に示されるフローチャートの前回のループにおいて充電電流増加処理（ステップＳ３１）が実行された場合に、前回充電電流が増加したと判断される。前回充電電流が増加した場合（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、制御装置５２は、係数Ａを、（係数Ａ＋係数Ｂ）×係数Ｃに設定し（ステップＳ３３）、充電電流値を、前回充電電流値＋（増加電流値×係数Ａ）として算出する（ステップＳ３４）。増加電流値は、たとえば５０ｍＡ程度であってよい。一方、前回充電電流が増加していない場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、制御装置５２は、係数Ａを１に設定し（ステップＳ３５）、充電電流値を、前回充電電流値＋（初期増加電流値×係数Ａ）、つまり前回充電電流値＋初期増加電流値（Ａ＝１のため）として算出する（ステップＳ２２）。初期増加電流値は、たとえば５０ｍＡ程度であってよい。

ステップＳ３４またはステップＳ３６の処理が完了した後、制御装置５２は、充電電流値が最大値より大きいか否かを判断する（ステップＳ３７）。最大値は、たとえば３０Ａ程度であってよい。充電電流値が最大値より大きい場合（ステップＳ３７：ＹＥＳ）、制御装置５２は、充電電流値を最大値とし（ステップＳ３８）、ステップＳ３９に処理を進める。なお、充電電流値が最大値以下の場合には（ステップＳ３７：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ３８の処理をスキップし、ステップＳ３９に処理を進める。

そして、制御装置５２は、前回充電電流値が最大値でないか否かを判断する（ステップＳ３９）。前回充電電流値が最大値でない場合（ステップＳ３９：ＹＥＳ）、制御装置５２は、充電電流値を、先のステップＳ３４またはステップＳ３６で算出された充電電流値に設定し（ステップＳ４０）、充電電流増加処理を終了する。そうでない場合（ステップＳ３９：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ４０の処理をスキップして、充電電流増加処理を終了する。

次に、強制放電処理について説明する。図９は、強制放電処理において実行される処理の一例を示すフローチャートである。とくに説明がない場合、各処理は、制御装置５２の実行部５３ｂによって実行され得る。

まず、制御装置５２は、蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣ以下であるか否かを判断する（ステップＳ５１）。蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣ以下の場合（ステップＳ５１：ＮＯ）、制御装置５２は、ＬＢＰＭ状態が待機中であるか否かを判断する（ステップＳ５２）。ＬＢＰＭ状態が待機中の場合（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、制御装置５２は、強制放電処理を終了する。そうでない場合（ステップＳ５２：ＮＯ）、制御装置５２は、強制停止をＯＮに設定し（ステップＳ５３）、強制放電処理を終了する。つまり、強制停止設定がなされ、蓄電池４０の充放電が強制的に停止される。

一方、蓄電池４０のＳＯＣが下限ＳＯＣより大きい場合（ステップＳ５１：ＹＥＳ）、制御装置５２は、ＬＢＰＭ状態が放電中であるか否かを判断する（ステップＳ５４）。ＬＢＰＭ状態が放電中の場合（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、制御装置５２は、強制放電処理を終了する。そうでない場合（ステップＳ５４：ＮＯ）、制御装置５２は、強制放電をＯＮに設定し（ステップＳ５５）、強制放電処理を終了する。強制放電がＯＮに設定されると、蓄電池４０が強制的に放電される。

次に、回帰処理について説明する。図１０は、回帰処理において実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下の説明において「動作状態」は、回帰処理における直流電源システム１０の状態を示す。動作状態は、フラグであってよい。一例として、回帰処理における動作状態は、１，２または５の３通りの動作状態が用いられる。動作状態＝１は、回帰処理において蓄電池４０が充電中（回帰充電中）であることを示す。動作状態＝２は、回帰処理において蓄電池４０が放電中（回帰放電中）であることを示す。動作状態＝５は、回帰処理において蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣとなり、回帰処理が完了している状態を示す。

まず、制御装置５２は、動作状態およびＬＢＰＭ状態を確認する（ステップＳ６１）。動作状態＝１であって且つＬＢＰＭ状態が充電中の場合、制御装置５２は、ステップＳ７１に処理を進める。動作状態＝２であって且つＬＢＰＭ状態が放電中の場合、制御装置５２は、ステップＳ７４に処理を進める。その他の場合、制御装置５２は、ステップＳ６２に処理を進める。動作状態＝５であって且つＬＢＰＭが待機中の場合、制御装置５２は、回帰処理を終了する。

ステップＳ６２において、制御装置５２は、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣ未満であるか否かを判断する。蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣ未満の場合（ステップＳ６２：ＹＥＳ）、制御装置５２は、充電電流値を充電電流固定値（回帰時）に設定し、強制充電をＯＮに設定し（ステップＳ６９）、動作状態＝１に設定し（ステップＳ７０）、回帰処理を終了する。そうでない場合（ステップＳ６２：ＮＯ）、制御装置５２は、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣより大きいか否かを判断する（ステップＳ６３）。充電電流固定値（回帰時）は、たとえば２０Ａ程度であってよい。

蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣより大きい場合（ステップＳ６３：ＹＥＳ）、制御装置５２は、強制放電をＯＮに設定し（ステップＳ６７）、動作状態＝２に設定し（ステップＳ６８）、回帰処理を終了する。そうでない場合（ステップＳ６３：ＮＯ）、制御装置５２は、ＬＢＰＭ状態が待機中であるか否かを判断する（ステップＳ６４）。

ＬＢＰＭ状態が待機中である場合（ステップＳ６４：ＹＥＳ）、制御装置５２は、動作状態＝５に設定し（ステップＳ６５）、回帰処理を終了する。そうでない場合には（ステップＳ６４：ＮＯ）、制御装置５２は、強制停止をＯＮに設定したうえで（ステップＳ６６）、動作状態＝５に設定し（ステップＳ６５）、回帰処理を終了する。

一方、ステップＳ７１において、制御装置５２は、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣ以上であるか否かを判断する。蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣ以上の場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、制御装置５２は、強制停止をＯＮに設定し（ステップＳ７２）、動作状態＝５に設定し（ステップＳ７３）、回帰処理を終了する。そうでない場合（ステップＳ７１：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ７２，Ｓ７３の処理をスキップし、回帰処理を終了する。

一方、ステップＳ７４において、制御装置５２は、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣ以下であるか否かを判断する。蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣ以下の場合（ステップＳ７４：ＹＥＳ）、制御装置５２は、強制停止をＯＮに設定し（ステップＳ７５）、動作状態＝５に設定し（ステップＳ７６）、回帰処理を終了する。そうでない場合（ステップＳ７４：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ７５，Ｓ７６の処理をスキップし、回帰処理を終了する。

以上、たとえば図６〜図１０を参照して説明したようにして、ＰＶ充電処理（ステップＳ１０）、強制放電処理（ステップＳ５０）および回帰処理（ステップＳ６０）が実現される。

先に説明した図５のタイミングチャートは、晴天を想定していたが、たとえば曇りの日などでは、日射量が細かく変化するため、太陽光発電装置３０の発電電力の発電電力Ｐｐｖはさらに細かく変化し得る。具体的に、図１１に示されるように、時刻ｔ２〜ｔ６において、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが細かく変化する。この場合でも、ＰＶ充電処理（図６〜図８）においては、蓄電池４０の充電電流を細かく変化させる制御を行うことによって、太陽光発電電力の変化（増減）に蓄電池４０の充放電を追従させることができるので、整流器５０の出力電力を抑えつつ、余剰電力を蓄電池４０に充電させることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

たとえば、上記実施形態では、整流器５０内に電流センサ５６ａおよび電圧センサ５７ａが設けられているが、電流センサ５６ａおよび電圧センサ５７ａは、整流器５０の外部に設けられてもよい。

また、上記実施形態では、直流電源システム１０が電力を供給する負荷は、無線基地局などの通信装置２０であったが、負荷はこれに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、ＰＶ充電処理が実行される時間帯において太陽光発電装置３０の発電電力が通信装置２０の消費電力を下回ったときにＬＢＰＭが待機状態に移行するものであったが（ステップＳ１３〜Ｓ１６）、待機状態ではなく放電状態に移行してもよい。これにより、昼間電力時間帯において利用される外部電力の、さらなる積極的な削減が可能となる。この場合、強制放電処理は必要でないので、上記実施形態のようにＰＶ充電処理が実行される時間帯をたとえば７：００〜１５：００、強制放電処理が実行される時間帯を１５：００〜２３：００と区別せず、ＰＶ充電処理時間帯を７：００〜２３：００に設定してよい。

また、上記実施形態では、天候に依らず回帰ＳＯＣと下限ＳＯＣを定めるものであったが、天気情報や日射量情報を取得できる場合には、下限ＳＯＣおよび回帰ＳＯＣを可変にしてもよい。たとえば雨の日に備えて、事前に、回帰ＳＯＣを高く設定しておくことで、その分夜間時間帯における外部電力を多く蓄電池４０に充電することができるので、より積極的な夜間電力の活用が可能となる。

また、上記実施形態では、バス電圧（電力線ＰＬの電圧）の監視により余剰電力発生の有無を検出するものであったが、太陽光発電装置３０の出力電流、あるいは整流器５０の出力電流を監視することにより、余剰電力発生の有無を検出してもよい。たとえば、理想的な環境（たとえば直流電源システム１０内における電力ロスが無い場合）では、太陽光発電装置３０の出力電流が、蓄電池４０の充電電流および負荷の消費電流の合計電流と等しく、また、整流器５０の出力電流がゼロの場合は、余剰電力が発生していると判断できる。

また、上記実施形態では、回帰ＳＯＣは、所定期間のうちの１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池４０に充電することが可能な蓄電池４０のＳＯＣとしていたが、より具体的に、回帰ＳＯＣはできるだけ高く設定されてよく、たとえば、所定期間のうちの１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池に充電することが可能な蓄電池のＳＯＣの上限値であってもよい。余剰電力量は、１日において発生した余剰電力を積算した値である。所定期間は、２日以上の期間であり、たとえば数週間〜数か月、あるいは数年の期間であってもよい。

最大余剰電力量は、所定期間のうちの１日において、太陽光発電装置３０が発生し得る最大発電電力量から、通信装置２０が消費し得る最小消費電力量を差し引いた電力量として定められてよい。太陽光発電装置３０が発生し得る最大発電電力量は、太陽光発電装置３０の設置地点における過去の気象情報に基づいて算出された電力量であってよい。気象情報は、たとえば日射データおよび気温データを含む。過去の気象情報と、太陽光発電装置３０の設計データ（あるいは実験データ）とに基づけば、設置地点における太陽光発電装置３０の発電電力が予測できるので、太陽光発電装置３０が発生し得る最大発電電力量を算出することができる。通信装置２０が消費し得る最小消費電力量は、たとえば、通信装置２０の設計データ、あるいは実験データに基づいて算出される。前述したように、通信装置２０の消費電力はほぼ一定であるので、その一定の消費電力に時間を積算すするだけで通信装置２０の消費電力量（＝最小消費電力量）を算出できる。このように最大余剰電力量を定め、また、最大発電電力量を算出することによって、回帰ＳＯＣをより適切なレベルに設定することができる。

なお、以上説明した直流電源システム１０は、次のような動作も含むものである。

すなわち、直流電源システム１０は、太陽光発電装置３０の発電量が通信装置２０（負荷）の消費電力を上回るときに、蓄電池４０に余剰電力を充電しながら通信装置２０に電力を供給し、余剰電力が発生しない時間帯で且つ昼間時間帯に蓄電池４０のＳＯＣを一定以上に維持する範囲で放電を行い、夜間に翌日の太陽光発電装置３０の余剰電力を蓄える程度まで充電を行うことで、太陽光発電装置３０の発電電力及び夜間電力を活用する。

直流電源システム１０は、バス電圧（電力線ＰＬの電圧）を監視することで太陽光発電装置３０の余剰電力を充電できるように蓄電池４０のＳＯＣを調節する。

直流電源システム１０は、蓄電池４０の状態及び充電率を監視することで、前記蓄電池の充電量を一定以上に維持する。

直流電源システム１０は、時間帯に応じて蓄電池４０の充放電制御を変更する。

直流電源システム１０は、停電時には太陽光発電装置３０および蓄電池４０から通信装置２０に電力を供給し、余剰電力は蓄電池４０に充電する。

直流電源システム１０は、整流器５０の電圧を変更することで、太陽光発電装置３０の発電量が通信装置２０の消費電力を上回るときに、蓄電池４０に余剰電力を充電しながら通信装置２０に電力を供給し、余剰電力が発生しない時間帯で且つ昼間時間帯に蓄電池４０のＳＯＣを一定以上に維持する範囲で放電を行い、夜間に翌日の太陽光発電装置３０の余剰電力を蓄える程度まで充電を行う。

直流電源システム１０は、蓄電池４０のＳＯＣから蓄電池４０の電圧（蓄電池電圧Ｖｂａｔ）を推定し（求め）、整流器５０の電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）を、推定した蓄電池４０の電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）に設定する。

直流電源システム１０は、時間帯に応じて整流器５０の電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）を変更する。

直流電源システム１０は、蓄電池４０の状態（ＬＢＰＭ状態）を待機状態とするように整流器５０の電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）を調節する。

６…商用電源（外部電源）、１０…直流電源システム、２０…通信装置（負荷）、３０…太陽光発電装置、４０…蓄電池、５０…整流器、５１…整流部、５２…制御装置、５３…制御部、５３ａ…設定部、５３ｂ…実行部。

Claims (6)

1. 太陽光発電装置および蓄電池を備えるとともに外部から得られる外部電力を利用可能に構成された直流電源システムに設けられた制御装置であって、
   前記蓄電池の充電および放電を制御するための複数のモードが実行されるタイミングを設定する設定部と、
   前記設定部によって設定されたタイミングに基づいて、前記複数のモードを実行する実行部と、
   を備え、
   前記複数のモードは、
   前記太陽光発電装置の発電電力のうち負荷で消費されない余剰電力が発生したときには前記余剰電力によって蓄電池を充電するＰＶ充電モードと、
   前記蓄電池のＳＯＣが所定の下限レベルになるように前記蓄電池を放電させる強制放電モードと、
   前記蓄電池のＳＯＣが前記下限レベルよりも高い所定の設定レベルになるように夜間の前記外部電力によって前記蓄電池を充電する回帰モードと、
   を含み、
   前記設定部は、前記ＰＶ充電モードの後に前記強制放電モードが実行され、前記強制放電モードの後に前記回帰モードが実行されるように、前記タイミングを設定する、
   直流電源システムの制御装置。
2. 前記下限レベルは、所定期間以上、前記蓄電池からの電力によって前記負荷の消費電力を賄うことが可能な前記蓄電池のＳＯＣである、請求項１に記載の直流電源システムの制御装置。
3. 前記設定レベルは、１日において発生し得る最大余剰電力量を前記蓄電池に充電することが可能な前記蓄電池のＳＯＣである請求項１または２に記載の直流電源システムの制御装置。
4. 前記設定部は、夜間電力の購入が可能な時間帯の開始前に前記強制放電モードによる放電が完了するように、前記タイミングを設定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の直流電源システムの制御装置。
5. 前記複数のモードは、前記余剰電力が発生したときには前記余剰電力によって蓄電池を充電し、前記余剰電力が発生せず且つ前記発電電力が前記負荷で消費される電力に対して不足するときには、当該不足する電力が蓄電池から前記負荷に供給されるように前記蓄電池を放電させる停電放電モード、をさらに含み、
   前記設定部は、前記外部電力が利用できない停電時に前記停電放電モードが実行されるように、前記タイミングを設定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流電源システムの制御装置。
6. 前記直流電源システムは、交流電力である前記外部電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を、前記太陽光発電装置、前記負荷および前記蓄電池に向かって出力する整流器をさらに備え、
   前記実行部は、前記整流器の出力電圧を制御することによって前記蓄電池の充電および放電を制御する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の直流電源システムの制御装置。

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