JP6417117B2 - 制御装置、制御方法、および制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、商用電力系統から蓄電池に対して充電する制御を行う制御装置、制御方法、および制御プログラムに関する。

近年、災害時にも携帯電話が使えるようにするため、多くの無線基地局装置には災害対策がなされている。また、電力需要者の地球環境問題に対する意識が高まり、自然エネルギーを利用した太陽光発電（ＰＶ）が併設されているシステムも考えられている。

例えば、特許文献１には、災害発生時の停電対応として、基地局にバックアップ用電源の鉛蓄電池と太陽電池とを設置する電源電力供給総合管理システムが記載されている。この電源電力供給総合管理システムは、災害等により商用電力の機能が停止した際にも一定期間電力を供給することができるものであり、蓄電池は商用電力から充電し、停電時においては、太陽電池または蓄電池から電力の供給を行うことができる。

特開２０００−４５４５号公報

しかしながら、停電後の復電時には、蓄電池に対して充電を行なったり、そのほか負荷に対して電力供給を行なうため、消費電力のピークが大きくなるという問題がある。例えば、携帯電話の基地局においては、冷却のための空調設備が備えられているが、停電時には当然に空調が停止しているため、基地局内の温度が高い。そのため復電時においては、蓄電池に対する充電を行なうとともに、空調設備による冷却動作が行われるため、消費電力が高くなるという問題がある。したがって、復電時における消費電力のピークに合わせた電力供給が可能な契約電力を結んでおく必要があり、その費用が高騰するという問題がある。

そこで、本発明においては、消費電力のピークを低く抑えることのできる制御装置、制御方法および制御プログラムを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明の制御装置は、消費電力対象である無線通信装置において消費される消費電力を検出する検出手段と、商用電力系統から供給される電力に基づいて動作する電力消費対象である空調設備の復電時における動作状態を把握するための情報として取得された空調設定温度と室温センサにより検出された室温と差、および、前記検出手段により検出された、停電からの復電時における消費電力に基づいて充電の可否の判定を行う充電判定手段と、前記充電判定手段による判定結果に従って蓄電池に対する充電制御を行う充電制御手段と、を備える。

また、本発明の制御方法は消費電力対象である無線通信装置において消費される消費電力を検出する検出ステップと、商用電力系統から供給される電力に基づいて動作する電力消費対象である空調設備の動作状態を把握するための情報として取得された空調設定温度と室温センサにより検出された室温と差、および、前記検出ステップにより検出された、停電からの復電時における消費電力に基づいて充電の可否の判定を行う充電判定ステップと、前記充電判定ステップによる判定結果に従って蓄電池に対する充電制御を行う充電制御ステップと、を備える。

また、本発明の制御プログラムは、消費電力対象である無線通信装置において消費される消費電力を検出する検出モジュールと、商用電力系統から供給される電力に基づいて動作する電力消費対象の動作状態を把握するための情報として取得された空調設定温度と室温センサにより検出された室温と差、および、前記検出モジュールにより検出された、停電からの復電時における消費電力に基づいて充電の可否の判定を行う充電判定モジュールと、前記充電判定モジュールによる充電判定結果に基づいて、蓄電池に対する充電制御を行う充電制御モジュールと、をコンピュータにより実行させる。

この発明によれば、商用電力系統から供給される電力に基づいて動作する電力消費対象の動作状態を把握するための情報に基づいて充電の可否の判定を行い、この判定結果に従って蓄電池に対する充電制御を行う。これにより、電力消費対象の動作状態に応じた充電制御を行なうことができ、例えば、電力消費対象が商用電力系統からの電力供給を多く必要とする動作状態であると判定する場合には、充電を行わないように制御することにより、充電による消費電力を抑え、消費電力全体を抑えることができる。したがって、商用電力系統の契約電力を低く抑えることができ、よってそのコストを低減することができる。
また、この発明によれば、電力消費対象である空調設備の動作状態を把握できる。例えば、空調設定温度と室温との差が所定の閾値より大きい場合には、空調設備の消費電力は大きいと判断することができ、その場合には、蓄電池に対する充電を行わないようにすることで、全体としての消費電力を抑えることができる。また、その差が所定の閾値以下である場合には、空調設備の消費電力は大きくないと判断することができ、蓄電池に対する充電を行うことを可能にする。
さらに、一般的に、停電からの復電時においては、無線通信装置は多くの通信が発生し、そのため消費電力が大きくなる。よって、このような場合には、その消費電力に応じて充電の可否を判定して、充電制御を行なうことで、商用電力系統の契約電力以内に消費電力を抑えるよう制御することができる。

また、本発明の制御装置は、太陽電池における発電状態を示す発電情報を取得する発電情報取得手段をさらに備え、前記充電判定手段は、前記動作状態取得手段により取得された動作状態および前記発電情報取得手段により取得された発電情報に基づいて充電の可否の判定を行う。

この発明によれば、太陽電池における発電状態を示す発電情報を取得し、電力消費対象の動作状態および太陽電池の発電情報に基づいて充電の可否の判定を行う。これにより、太陽電池による発電がなされている場合には、蓄電池に対する充電を行なっても、商用電力系統からの電力供給量を抑えることができる。よって、商用電力系統における契約電力を低く抑えることができる。

本発明によれば、商用電力系統の契約電力を低く抑えることができ、よってそのコストを低減することができる。

第1本実施形態の電力システム１０のシステム構成を示すブロック図である。 グリーン電力コントローラ１００の機能構成を示すブロック図である。 グリーン電力コントローラ１００の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態の電力システム１０ａのシステム構成を示すブロック図である。 グリーン電力コントローラ１００ａの機能構成を示すブロック図である。 グリーン電力コントローラ１００ａの処理を示すフローチャートである。 制御プログラム１００ｃのモジュール構成を示すブロック図である。

添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

［第1実施形態］
図１は、第1本実施形態の電力システム１０のシステム構成を示すブロック図である。この電力システム１０は、携帯電話の無線基地局内に構成されたものであり、グリーン電力コントローラ１００、蓄電池１０１、商用電力系統１０２、整流器１０３、空調設備１０４、室温センサ１０５、および負荷１０６を含んで構成されている。

グリーン電力コントローラ１００は、室温センサ１０５で検出した温度と、空調設備１０４において設定された温度とに基づいて商用電力系統１０２から供給される電力を蓄電池に対して充電するか否かを制御する制御装置である。

蓄電池１０１は、商用電力系統１０２から充電可能な電池であり、商用電力系統１０２が停電した時には、放電をすることにより、負荷１０６に対して電力供給を可能にする。

商用電力系統１０２は、電力会社などの電力供給を行なう部分を総称したものである。

整流器１０３は、商用電力系統１０２から電力供給された交流を直流に変換するための回路である。

空調設備１０４は、基地局内の温度をあらかじめ定められた温度に保つための設備であり、基地局の保守者によって設定温度が設定される。この設定温度は、グリーン電力コントローラ１００に対して通知されるよう構成されている。

室温センサ１０５は、基地局内の温度を検出するためのセンサである。

負荷１０６は、蓄電池１０１または商用電力系統１０２から電力供給を受けることにより所定の動作を行なうものであり、本実施形態においては、複数の携帯電話と無線通信することで基地局としての機能を有する無線通信装置である。

この電力システム１０においては、商用電力系統１０２から蓄電池１０１、空調設備１０４および負荷１０６に対して電力供給を行うことで、蓄電池は充電を行い、また空調設備１０４および負荷１０６（例えば、無線通信装置など）は所定の動作を行なうことができる。そして、停電時においては、蓄電池１０１からの電力供給により、負荷１０６はその動作を行なうことができる。

復電時においては、商用電力系統１０２から電力供給が、空調設備１０４、蓄電池１０１および負荷１０６に対して再度行われることになるが、商用電力系統１０２の契約電力に基づく電力供給量が、その消費電力を超えないように、グリーン電力コントローラ１００がその判定制御をおこなって、蓄電池に対する充電を抑えるようにその充電制御を行なう。

このように構成された電力システム１０におけるグリーン電力コントローラ１００についてさらに詳細に説明する。図２は、グリーン電力コントローラ１００の機能構成を示すブロック図である。図２に示される通り、グリーン電力コントローラ１００は、閾値設定部１１１、電流値検出部１１２（検出手段）、充電判定部１１３（充電判定手段）、および充電制御部１１４（充電制御手段）を含んで構成されている。

閾値設定部１１１は、充電の可否を判断するための、空調設備１０４における空調設定温度と室温との差の閾値を記憶する部分である。この閾値は、過去の空調の挙動を参考に設定することができる。すなわち、空調設備の設定温度と室温との差がどの程度小さくなると空調設備による消費電力が小さくなるかという空調設備の挙動によって閾値を設定することができる。ただし、本例においてはその設定方法に限定するものではない。

電流値検出部１１２は、商用電力系統１０２から負荷１０６に対して電力供給する際の電流値を検出する部分である。なお、本実施形態では負荷１０６における消費電力を把握するにあたって電流値を検出しているが、これに限るものではなく、消費電力を把握できる情報であれば何でもよい。

充電判定部１１３は、室温センサ１０５において検出された室温、空調設備１０４から受け付けられた空調設定温度、および閾値設定部１１１に記憶されている閾値に基づいて、充電の可否を判定する部分である。例えば、空調設定温度が２８度、室温が２６度、閾値（設定温度と室温との差分の設定値）を２度とした場合には、その温度の差が２度であり、閾値も２度であることから、充電可であると判定することができる。すなわち、充電判定部１１３は、室温が閾値以内である場合には、空調設備１０４が空調動作を行なうにあたって、大きな電力を必要としないと判断することができ、商用電力系統１０２からの電力をもって、空調設備１０４および蓄電池１０１の両方に対した電力供給を可能にすると判断することができる。

なお、本実施形態では、充電判定部１１３は、空調設備１０４から設定温度の通知を、信号線を介して受け付ける構成としているがこれに限るものではなく、基地局の保守者によって空調設備１０４に設定された設定温度を、別途保守者によってグリーン電力コントローラ１００内に設定（記憶）するようにしてもよい。

さらに、充電判定部１１３は、電流値検出部１１２により検出された商用電力系統１０２から負荷１０６に対して供給された電流値に基づいて、充電の可否を判定するようにすることもできる。例えば、基地局においては、復電時に無線通信装置が携帯電話と通信を行なうための処理を実行する場合が多く、多くの電力を必要とする場合が多い。そのため、無線通信装置に対して電力供給を行なうとともに、蓄電池１０１に対しても充電をさせると、商用電力系統１０２からの電力をより多く必要とする場合が多く、契約電力を大きく設定しておく必要がある。

そこで、電流値検出部１１２が、整流器１０３（商用電力系統１０２）から負荷１０６に対して電力供給のために流れている電流値を計測し、充電判定部１１３が、あらかじめ定められた電流値を超えていると判定する場合には、充電否と判定する。これにより、蓄電池１０１と、負荷１０６との両方に対して電力供給を行なうことを防止することができ、商用電力系統１０２の契約電力で定められる電力供給内に、消費電力を抑えることができる。

充電制御部１１４は、充電判定部１１３により充電可であると判定されると、蓄電池１０１と整流器１０３との間のスイッチ回路を閉じる制御を行なう部分である。これによって、整流器１０３と蓄電池１０１とをつなぐことができ、蓄電池１０１に対して充電を可能にさせる。

このようにして、空調設備１０４における空調設定温度、室温センサ１０５により検出された室温、そして、閾値設定部１１１に設定されている閾値に基づいて、充電の可否を判定することができ、電力システム１０における停電からの復電時における消費電力のピーク値を抑えることができる。よって、商用電力系統１０２における契約電力を低く抑えることができる。

また、充電判定部１１３は、負荷１０６に対する電力供給量、すなわち電流値に基づいて充電の可否を判定することができ、復電時における負荷１０６の消費電力のピーク時には、充電を抑えることで、全体の消費電力のピークを抑えることができる。

つぎに、グリーン電力コントローラ１００の動作について説明する。図３は、グリーン電力コントローラ１００の動作を示すフローチャートである。まず、充電判定部１１３において、空調設備１０４において設定された空調設定温度が取得される（Ｓ１０１）。上述した通り、空調設備１０４からの通知を受け付けてもよいし、空調設備１０４において設定された設定温度と同じ数値が記憶されており、その数値を取得するようにしてもよい。

また、充電判定部１１３において、室温センサ１０５から検出された室温が取得される（Ｓ１０２）。そして、充電判定部１１３において、空調設定温度と室温との絶対差分値が、閾値設定部１１１に記憶されている閾値以下であるか否かが判定される（Ｓ１０３）。ここで、閾値以下であると判定されると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、充電制御部１１４により、蓄電池１０１につなげるスイッチ回路を閉じる制御が行われる。そして、目標ＳＯＣ（電池容量）に達するまで充電が行われる（Ｓ１０４）。

このように、消費電力のピークを抑えることができ、商用電力系統１０２の契約電力を大きくすることなく、蓄電池１０１に対する充電制御と、負荷１０６（無線通信装置など）に対する電力供給を効率的に行うことができる。

つぎに、本実施形態のグリーン電力コントローラ１００の作用効果について説明する。本実施形態のグリーン電力コントローラ１００によれば、充電判定部１１３が、商用電力系統１０２から供給される電力に基づいて動作する空調設備１０４（電力消費対象）や負荷１０６（電力消費対象）の復電時における動作状態を把握するための情報に基づいて充電の可否の判定を行う。そして、充電制御部１１４は、この判定結果に従って蓄電池に対する充電制御を行う。これにより、電力消費対象の動作状態に応じた充電制御を行なうことができ、例えば、消費電力対象が商用電力系統１０２からの電力供給を多く必要とする場合には、充電を行わないように制御することにより、充電による消費電力を抑えることができる。したがって、商用電力系統１０２の契約電力を低く抑えることができ、よってそのコストを低減することができる。

ここで、充電判定部１１３は、空調設備１０４の動作状態を把握するための情報として空調設定温度と室温とを取得し、これら情報に基づいて充電の可否の判定を行う。これにより、電力消費対象である空調設備の動作状態を把握できる。例えば、空調設定温度と室温との差が所定の閾値より大きい場合には、空調設備の消費電力は大きいと判断することができ、その場合には、蓄電池に対する充電を行わないようにすることで、全体としての消費電力を抑えることができる。また、その差が所定の閾値以下である場合には、空調設備の消費電力は大きくないと判断することができ、蓄電池に対する充電を行ったとしても、全体としての消費電力は契約電力以内に抑えることができる。

また、充電判定部１１３は、電力消費対象の動作状態を把握するために電流値検出部１１２により検出された停電からの復電時における電流値（負荷１０６（無線通信装置）の消費電力）に基づいて充電の可否の判定を行う。停電からの復電時においては、負荷１０６は多くの電力を消費する場合が多く、例えば無線通信装置は、通信が発生することで、その動作により消費電力が大きい。よって、このような場合には、その消費電力に応じて充電の可否を判定して、充電制御を行なうことで、商用電力系統１０２の契約電力以内に消費電力を抑えるよう制御することができる。

［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態について説明する。この第２実施形態におけるグリーン電力コントローラ１００は、太陽電池１０７において発電した電力を蓄電池１０１に対して充電し、また負荷１０６に対して電力供給をすることができる。

図４は、第２実施形態の電力システム１０ａのシステム構成を示すブロック図である。図４に示される通り、この電力システム１０ａは、第１実施形態の電力システム１０に、太陽電池１０７を追加して構成されたものである。図４において、太陽電池１０７は、太陽光に基づいて発電を行なうものである。上述した通り、太陽電池１０７が発電した電力は、グリーン電力コントローラ１００ａを介して蓄電池１０１に対して充電され、また、負荷１０６に対して供給される。

グリーン電力コントローラ１００ａは、太陽電池１０７において発電された電力量に基づいて蓄電池１０１に対する充電制御を行なうように構成されており、太陽電池１０７において発電した電力に対して、その直流電圧を変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータ１１５を備えている。

図５は、グリーン電力コントローラ１００ａの機能構成を示すブロック図である。図５に示される通り、グリーン電力コントローラ１００ａは、閾値設定部１１１、電流値検出部１１２、充電判定部１１３ａ、充電制御部１１４、および電力検出部１１６を含んで構成されている。このグリーン電力コントローラ１００ａは、電力検出部１１６（発電情報取得手段）を備えている点で、第１実施形態におけるグリーン電力コントローラ１００と相違している。以下、相違している構成に着目して説明する。

電力検出部１１６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１５において変換された直流電圧に基づいて、太陽電池１０７における発電量を検出する部分である。

充電判定部１１３ａは、電力検出部１１６において検出された太陽電池１０７の発電量に基づいて、蓄電池１０１に対する充電可否を判定することができる。

より詳細には、充電判定部１１３ａが、電力検出部１１６において検出された太陽電池１０７の発電量があらかじめ定められた設定値以上であると判断すると、充電制御部１１４は、整流器１０３と蓄電池１０１との間のスイッチ回路を閉じるよう制御し、充電が開始される。

また、充電判定部１１３ａが、電力検出部１１６において検出された太陽電池１０７の発電量があらかじめ定められた設定値より小さいと判断すると、さらに、空調設備１０４の空調設定温度と、室温センサ１０５で検出した室温との絶対差分値が、閾値設定部１１１で設定された閾値以下であるか否かを判断する。

充電判定部１１３ａは、空調設定温度と室温との差が閾値以下であると判断すると、充電制御部１１４は、整流器１０３と蓄電池１０１との間のスイッチ回路を閉じるよう制御し、充電が開始される。その差が閾値以下ではないと判断すると、１４−充電を開始することなく、所定時間経過後に、再度判定処理を行なう。

ここで、太陽電池１０７の発電量に基づく判定制御に用いられる設定値として、空調設備１０４の最大消費電力を設定することが効果的である。こうすることにより、空調設備１０４の消費電力が加算され、電力システム１０ａ全体の消費電力がピークに達しても、太陽電池１０７により発電された電力により、そのピークはカットされ、商用電力系統１０２の契約電力を高くすることなく、電力供給を可能にすることができる。なお、その設定値の設定基準は、当然にこれに限るものではなく、任意に設定してもよい。

このようにして、太陽光発電の発電量を考慮することにより、契約電力を大きくすることなく、より適切な充電制御を行なうことができる。

つぎに、このグリーン電力コントローラ１００ａの処理について説明する。図６は、グリーン電力コントローラ１００ａの処理を示すフローチャートである。

図６に示される通り、充電判定部１１３ａにおいて、空調設備１０４において設定された空調設定温度が取得され（Ｓ１０１）、 また、室温センサ１０５から検出された室温が取得される（Ｓ１０２）。そして、電力検出部１１６により検出された太陽電池１０７の発電量があらかじめ設定された設定値以上であるか否かが、充電判定部１１３ａにより判定される（Ｓ１０３ａ）。

そして、充電判定部１１３ａにおいて、太陽電池１０７の発電量がその設定値以上である場合には、充電制御部１１４によりスイッチ回路を閉じる制御が行われ、充電が開始される（Ｓ１０４）。また、太陽電池１０７の発電量がその設定値以上ではない場合には、充電判定部１１３ａにより、空調設定温度と室温との絶対差分値が、閾値設定部１１１に記憶されている閾値以下であるか否かが判定される（Ｓ１０３）。ここで、閾値以下であると判定されると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、充電制御部１１４により、蓄電池１０１につなげるスイッチ回路を閉じる制御が行われる。そして、目標ＳＯＣ（電池容量）に達するまで充電が行われる（Ｓ１０４）。

このように、太陽電池１０７による発電量を考慮した充電制御を行なうことができ、契約電力を高くすることなく、効率的に蓄電池１０１に対する充電を可能にする。

つぎに、本実施形態のグリーン電力コントローラ１００ａの作用効果について説明する。このグリーン電力コントローラ１００ａによれば、電力検出部１１６が、太陽電池１０７における発電状態を示す発電情報を取得する。例えば、電力検出部１１６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１５における電圧値や電流値を検出することで、その発電状態を検出することができる。

そして、充電判定部１１３ａは、電力消費対象である負荷１０６または空調設備１０４の動作状態および太陽電池１０７の発電情報に基づいて充電の可否の判定を行う。これにより、太陽電池による発電がなされている場合には、商用電力系統１０２からの電力供給量を抑えることができる。よって、商用電力系統１０２における契約電力を抑えることができる。

［第３実施形態］
上述第１実施形態および第２実施形態におけるグリーン電力コントローラ１００および１００ａの機能を有するプログラムをコンピュータに読み込ませることにより、グリーン電力コントローラ１００および１００ａと同様の機能を実現することができる。

図７は、その制御プログラム１００ｃのモジュール構成を示すブロック図である。図７に示されるように、制御プログラム１００ｃは、閾値設定モジュール１１１ｃおよび充電判定モジュール１１３ｃを含んで構成されている。

閾値設定モジュール１１１ｃは、第１実施形態における閾値設定部１１１と同様に、空調設定温度と室温との差分の閾値を設定する部分である。設定された差分の閾値は、コンピュータ内におけるメモリに記憶される。

充電判定モジュール１１３ｃは、第１実施形態における充電判定部１１３または第２実施形態における充電判定部１１３ａと同等の判定処理を実行するためのモジュールであり、空調設定温度、室温、および上述差分の閾値に基づいて、充電の可否を判定する部分である。

第３実施形態においては、充電制御回路、電流検出回路、電力検出回路、または室温センサが、ハードウエアとして充電制御システム内に構成されており、これら各回路で得た電流値や室温などの情報に基づいてＣＰＵは、その制御プログラムに従って、充電可否の判定処理を行ない、充電制御回路を制御することができる。

１０、１０ａ…電力システム、１００、１００ａ…グリーン電力コントローラ、１００ｃ…制御プログラム、１０１…蓄電池、１０２…商用電力系統、１０３…整流器、１０４…空調設備、１０５…室温センサ、１０６…負荷、１０７…太陽電池、１１１…閾値設定部、１１１ｃ…閾値設定モジュール、１１２…電流値検出部、１１３…充電判定部、１１３ａ…充電判定部、１１３ｃ…充電判定モジュール、１１４…充電制御部、１１５…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１１６…電力検出部。

Claims (4)

1. 消費電力対象である無線通信装置において消費される消費電力を検出する検出手段と、
   商用電力系統から供給される電力に基づいて動作する電力消費対象である空調設備の復電時における動作状態を把握するための情報として取得された空調設定温度と室温センサにより検出された室温と差、および、前記検出手段により検出された、停電からの復電時における消費電力に基づいて充電の可否の判定を行う充電判定手段と、
   前記充電判定手段による判定結果に従って蓄電池に対する充電制御を行う充電制御手段と、
   を備える制御装置。
2. 太陽電池における発電状態を示す発電情報を取得する発電情報取得手段をさらに備え、 前記充電判定手段は、前記電力消費対象の動作状態および前記発電情報取得手段により取得された発電情報に基づいて充電の可否の判定を行う、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 消費電力対象である無線通信装置において消費される消費電力を検出する検出ステップと、
   商用電力系統から供給される電力に基づいて動作する電力消費対象である空調設備の動作状態を把握するための情報として取得された空調設定温度と室温センサにより検出された室温と差、および、前記検出ステップにより検出された、停電からの復電時における消費電力に基づいて充電の可否の判定を行う充電判定ステップと、
   前記充電判定ステップによる判定結果に従って蓄電池に対する充電制御を行う充電制御ステップと、
   を備える制御方法。
4. 消費電力対象である無線通信装置において消費される消費電力を検出する検出モジュールと、
   商用電力系統から供給される電力に基づいて動作する電力消費対象の動作状態を把握するための情報として取得された空調設定温度と室温センサにより検出された室温と差、および、前記検出モジュールにより検出された、停電からの復電時における消費電力に基づいて充電の可否の判定を行う充電判定モジュールと、
   前記充電判定モジュールによる充電判定結果に基づいて、蓄電池に対する充電制御を行う充電制御モジュールと、
   をコンピュータにより実行させる制御プログラム。

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