KR101489629B1 - 전력 제어 장치 및 전력 제어 방법 - Google Patents

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유카리 츠카모토
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

부하(4)에 대하여 전력을 공급하는 배터리(13)와 부하(4) 사이에 접속되며, 전기적인 도통 및 차단을 전환하는 전환 수단과, 부하(4)의 소비 전력의 시계열의 특성을 나타내는 부하 전력 특성을 예측하고, 예측한 부하 전력 특성에 기초하여 배터리(13)의 충방전 전력의 시계열의 특성을 나타내는 충방전 전력 특성을 예측하는 예측 수단과, 배터리(4)의 개방 전압을 검출하는 검출 수단과, 전환 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 제어 수단은, 예측 수단에 의해 예측된 충방전 전력 특성으로부터 배터리(13)의 충방전 전력이 소정 기간, 소정 전력 이하로 되는 기간을 전압 검출 기간으로서 특정하고, 전압 검출 기간 내에, 전환 수단을 차단하고 개방 전압을 검출한다.

Description

전력 제어 장치 및 전력 제어 방법{POWER CONTROL DEVICE AND POWER CONTROL METHOD}
본 발명은 전력 제어 장치 및 전력 제어 방법에 관한 것이다.
본 출원은 2012년 5월 11일에 출원된 일본 특허 출원의 일본 특허 출원 제2012-108975호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 문헌의 참조에 의한 편입이 인정되는 지정국에 대해서는, 상기의 출원에 기재된 내용을 참조에 의해 본 출원에 포함하고, 본 출원의 기재된 일부로 한다.
엔진과 모터ㆍ제네레이터를 선택적으로 구동원으로서 사용하여 주행하는 차량에 있어서, 모터ㆍ제네레이터의 구동 전원으로서의 42V계 전원(배터리)과 인버터 사이에, 42V계 전원으로부터 모터ㆍ제네레이터에의 전력의 공급 및 차단을 행하는 전원 릴레이를 접속하고, 엔진 주행 시에, 소정 기간 내에 당해 전원 릴레이를 오프로 하여, 42V계 전원의 OCV(개방 전압)를 측정하는 차량용 전원 장치가 알려져 있다(특허문헌 1).
일본 특허 출원 공개 제2003-291754호 공보
상기와 같은, 엔진과 모터ㆍ제네레이터를 선택적으로 사용하여 주행하는 차량에 있어서는, 엔진 주행 시에는 배터리의 OCV(개방 전압)를 측정하기 위해서 전원 릴레이를 오프로 하여, 배터리로부터 모터ㆍ제네레이터(부하)에의 전력 공급을 차단해도 차량의 주행에 영향을 미치지 않는다. 그러나, 예를 들면 가옥이나 시설의 부하에 전력을 공급하는 축전 장치와 같이 차량 이외에 사용되는 배터리에 있어서는, 배터리의 개방 전압을 검출하기 위해서 임의의 타이밍에서, 배터리와 부하 사이를 차단하면 부하에의 공급 전력이 불안정해진다는 문제가 있었다.
본 발명은, 배터리의 개방 전압의 검출에 의해, 부하에의 공급 전력이 불안정해지는 것을 방지하는 전력 제어 장치 및 전력 제어 방법을 제공한다.
본 발명은, 배터리의 충방전 전력의 시계열의 특성을 나타내는 충방전 전력 특성을 예측하고, 예측한 충방전 전력 특성으로부터 배터리의 충방전 전력이 소정 기간, 소정 전력 이하로 되는 기간을 전압 검출 기간으로서 특정하고, 전압 검출 기간 내에, 부하와 배터리 사이에 접속된 전환 수단을 차단하여 배터리의 개방 전압을 검출함으로써 상기 과제를 해결한다.
본 발명에 의하면, 배터리로부터 부하에의 충방전 전력이 소정 전력 이하로 되는 기간 내에, 전환 수단이 차단되어 개방 전압이 검출되기 때문에, 배터리의 개방 전압의 검출에 의해 부하에의 공급 전력이 불안정해지는 것을 방지한다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 전력 제어 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 전력 제어 장치에 있어서, 발전 전력 특성, 부하 전력 특성 및 충방전 전력 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 1의 전력 제어 장치에 있어서, 발전 전력 특성, 부하 전력 특성 및 충방전 전력 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1의 전력 제어 장치에 있어서, 발전 전력 특성, 부하 전력 특성 및 충방전 전력 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1의 전력 제어 장치의 제어 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 도 5의 스텝 S5의 제어 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 전력 제어 장치에 있어서, 발전 전력 특성, 부하 전력 특성 및 충방전 전력 특성을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
《제1 실시 형태》
도 1은 본 발명의 전력 제어 장치의 블록도이다. 본 예의 전력 제어 장치는 가정용의 옥내 또는 옥외에 설치되어 있는 부하의 전력을 제어하는 장치이다. 전력 제어 장치는 교류 전원(1)과, 태양광 패널(2)과, PV용 전력 제어기(3)와, 부하(4)와, 분전반(5)과, 축전 장치(10)와, 컨트롤러(100)를 구비하고 있다. 또한, 본 도면의 화살표선은 제어선을 의미하고, 그 이외의 실선은 전력선을 의미한다. 또한, 축전 장치(10) 내부의 전력선만 정부 각각의 전력선(2개의 전력선)으로 기재하고, 축전 장치(10) 외부의 전력선은 편의상, 정부의 전력선을 통합하여 하나의 실선으로 기재하고 있다.
교류 전원(1)은 상용 전원이며, 전력 회사로부터 각 가정에 분배되고 있는 전력원이다. 교류 전원(1)은 24시간, 부하(4)에 대하여 전력을 공급 가능한 전력이다. 태양광 패널(2)은 가옥의 옥상 등에 설치되며, 태양 전지를 이용하여 태양광의 에너지를 전력으로 변환하고, 부하(4)에 전력을 공급하는 발전 장치이다.
PV용 전력 제어기(3)는 전력 변환기 등을 구비하고, 태양광 패널(2)에 의해 발생한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 분전반(5)에 공급한다. 태양광 패널(2)에서 발생하는 전력은 기상 조건 등에 의해 변화되기 때문에, PV용 전력 제어기(3)는 태양광 패널(2)로부터의 출력에 따라서, 부하(4)에의 공급에 적합한 전력으로 되도록 태양광 패널(2)의 출력 전력을 제어한다. PV용 전력 제어기(3)는 태양광 패널(2)과 분전반(5) 사이에 전력선에 의해 접속되어 있다.
부하(4)는 부하 A 내지 D를 포함하고, 에어컨, 텔레비전, 급탕기 등의 가정에서 사용되는 가전 제품이다. 부하(4)의 소비 전력은 유저에 의한 부하 A 내지 D 등의 이용 상황에 따라서 변한다. 또한 부하(4)는 가옥 내에 배선된 전력선에 의해 분전반(5)에 접속되어 있다. 분전반(5)은 교류 전원(1), 태양광 패널(2) 및 배터리(13)로부터 공급되는 전력을 부하(4)에 분전하여 공급하는 장치이며, 누전 방지용의 차단기 등을 갖고 있다.
축전 장치(10)는 배터리용 전력 제어기(11)와, 릴레이 스위치(12)와, 배터리(13)와, 전압 센서(14)와, 배터리 컨트롤러(15)를 구비하고 있다. 축전 장치(10)는 가정 내에서 이용되는 교류 전원(1)의 소비 전력량을 억제하기 위해서, 부하(4)에서 소비되는 만큼의 전력을 미리 축전하는 장치이다.
배터리용 전력 제어기(11)는 전력 변환기 등을 구비하고, 축전 장치(10)의 배터리(13)로부터 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여, 분전반(5)을 통하여 부하(4)에 공급한다. 또한 본 예에서는, 교류 전원(1) 및 태양광 패널(2)의 전력에 의해 배터리(13)를 충전할 때에는, 배터리용 전력 제어기(11)는 충전기로서 기능하고, 교류 전원(1) 및 태양광 패널(2)의 전력을 배터리(13)의 충전에 적합한 충전 전력으로 변환하여, 배터리(13)에 공급한다.
릴레이 스위치(12)는 부하(4)와 배터리(13) 사이의 전기적인 도통 및 차단을 전환하기 위한 스위치이며, 배전반(5) 및 배터리용 전력 제어기(11)를 통하여 부하(4)와 배터리(13) 사이에 접속되어 있다. 릴레이 스위치(12)는 배터리 컨트롤러(15)의 제어에 의해 온, 오프를 전환한다.
배터리(13)는 리튬 이온 전지 등의 이차 전지를 복수 접속한 배터리이다. 배터리(13)는 전기 자동차 등의 차량용으로서 사용되고 있던 배터리를, 정치용의 배터리로서 재이용한 것이어도 된다. 전압 센서(14)는 배터리(13)의 양단부에 접속되어, 배터리(13)의 전압을 검출하는 센서이다.
배터리 컨트롤러(15)는 배터리(13)를 관리하는 컨트롤러이다. 배터리 컨트롤러(15)는 전압 센서(14)를 사용하여 배터리(13)의 전압을 검출함으로써, 배터리(13)의 충전 상태(State of Charge)를 측정하고 있다. 또한, 배터리(13)는 사용에 수반되어 열화되기 때문에, 배터리 컨트롤러(15)는 배터리(13)의 열화도, 만충전 시의 용량 등도 관리하고 있다. 또한, 배터리(13)의 열화도 등은 배터리(13)의 내부 저항을 연산함으로써 측정하면 된다. 또한 배터리 컨트롤러(15)는, 배터리(13)의 충방전 전류를 검출하는 전류 센서(도시 생략)를 사용하여, 배터리(13)의 충전 상태 등을 측정해도 된다.
배터리 컨트롤러(15)는, 배터리(13)의 관리 제어 외에, 배터리용 전력 제어기(11)의 제어 및 릴레이 스위치(12)의 온, 오프 제어를 행한다. 배터리(13)의 전력을 부하(4)에 공급하는 경우에는, 배터리 컨트롤러(15)는 배터리용 전력 제어기(11)를 제어하여, 배터리(13)로부터의 방전 전력을 부하(4)에의 공급에 적합한 전력으로 변환하고, 분전반(5)에 전력을 출력시킨다. 한편, 태양광 패널(2)의 발전 전력 또는 교류 전원(1)의 전력을 배터리(13)에 공급하는 경우에는, 배터리 컨트롤러(15)는 배터리용 전력 제어기(11)를 충전기로서 작용하도록 제어하고, 태양광 패널(2)의 발전 전력 또는 교류 전원(1)의 전력을 배터리(13)의 충전에 적합한 전력으로 변환하여, 배터리(13)에 출력한다. 배터리 컨트롤러(15)는, 배터리(13)의 방전 제어 중 또는 충전 제어 중, 전압 센서(14)의 검출 전압 및 도시하지 않은 전류 센서의 검출값을 사용하여 배터리(13)의 전력을 관리하고 있다.
배터리 컨트롤러(15)는, 배터리(13)의 개방 전압을 검출할 때에는, 배터리(13)를 무부하의 상태로 하기 위해서, 소정 기간, 릴레이 스위치(12)를 오프로 한다. 그리고, 배터리 컨트롤러(15)는, 릴레이 스위치(12)를 차단시킨 상태에서, 전압 센서(14)에 의해 배터리(13)의 전압을 검출함으로써, 배터리(13)의 개방 전압을 검출한다. 배터리 컨트롤러(15)는, 배터리(13)의 개방 전압을 검출하는 경우나 축전 장치(10)의 유지 보수 등을 제외하고, 축전 장치(10)를 가정용의 전원으로서 사용하고 있는 동안은 릴레이 스위치(12)를 도통시킨 상태로 유지시키고 있다.
배터리 컨트롤러(15)는 컨트롤러(100)와 신호선에 의해 접속되어 있다. 배터리 컨트롤러(15)에 의해 관리되고 있는 배터리(13)의 SOC 등의 정보는 컨트롤러(100)에 송신된다. 또한, 배터리 컨트롤러(15)는, 컨트롤러(100)로부터의 제어 신호에 기초하여, 배터리용 전력 제어기(11)의 제어 및 릴레이 스위치(12)의 온, 오프 제어를 행한다. 또한, 이 배터리 컨트롤러(15)는 후술하는 컨트롤러(100)에 구비되어 있어도 된다. 즉, 컨트롤러(100)가 배터리 컨트롤러(15)의 기능을 구비하고, 컨트롤러(100)가 직접, 배터리(13)의 관리 제어를 행함과 함께, 배터리용 전력 제어기(11)나 릴레이 스위치(12)를 제어하도록 해도 된다.
컨트롤러(100)는 태양광 패널(2), PV용 전력 제어기(3), 분전반(5)을 제어하고, 본 예의 전력 제어 장치의 전체를 제어하는 컨트롤러이다. 컨트롤러(100)는 소비 전력 예측부(101), 발전 전력 예측부(102) 및 충방전 전력 예측부(103)를 갖고 있다.
소비 전력 예측부(101)는 부하(4)의 이용 상황을 시계열로 파악하고, 부하(4)의 과거의 이용 상황으로부터 부하(4)에서 소비되는 전력을 예측한다. 부하(4)의 소비 전력은 계절, 기상 조건, 이용 시간대 등에 따라서, 어느 정도의 경향을 갖고 있다. 그리고, 소비 전력의 경향은 과거의 소비 전력의 이용 이력으로부터 파악할 수 있다. 소비 전력 예측부(101)는 소비 전력량을 계측하는 미터(도시 생략)의 값을 시계열로 축적하고, 축적한 데이터로부터 연산함으로써, 부하(4)에서 소비되는 소비 전력의 전력 특성(이하, 부하 전력 특성이라 칭함)을 시계열로 예측한다.
발전 전력 예측부(102)는 태양광 패널(2)에서 발전되는 전력의 특성(이하, 발전 전력 특성이라 칭함)을 시계열로 예측한다. 태양광 패널(2)에서 발전되는 전력은 태양광 패널(2)의 성능 및 설치 위치와 기상 조건 등에 의해 결정된다. 태양광 패널(2)의 성능 및 설치 위치는 미리 결정되어 있다. 그리고, 기상 조건은, 예를 들면 기상청의 데이터 등을 이용한다. 발전 전력 예측부(102)는 과거의 기상 데이터와 태양광 패널(2)에서 발전된 전력을 대응시키면서 시계열로 보존하고 있다. 그리고, 발전 전력 예측부(102)는, 기상 예보의 정보와 합치하는 과거의 전력 추이의 데이터를 추출함으로써, 태양광 패널(2)에서 발전되는 전력을 예측한다.
충방전 전력 예측부(103)는 배터리(13)의 충방전 전력의 특성(이하, 충방전 전력 특성이라 칭함)을 시계열로 예측한다. 배터리(13)의 충방전 전력은 태양광 패널(2)의 발전 전력 및 부하(7)의 소비 전력에 의해 결정된다. 그리고, 충방전 전력 예측부(103)는 소비 전력 예측부(101)에서 예측되는 부하 전력 특성 및 발전 전력 예측부(102)에서 예측되는 발전 전력 특성으로부터 충방전 전력 특성을 예측한다.
컨트롤러(100)는, 충방전 전력 예측부(103)에 의해 예측된 충방전 전력 특성으로부터, 릴레이 스위치(12)를 차단함으로써 부하(4)에의 공급 전력이 불안정해지지 않는 기간을 특정한다. 그리고, 컨트롤러(100)는, 당해 기간 내에, 배터리(13)의 개방 전압을 검출하기 위해서, 릴레이 스위치(12)를 오프로 하는 제어 신호를 배터리 컨트롤러(15)에 송신함으로써, 배터리 컨트롤러(15)를 통하여 릴레이 스위치(12)를 오프로 한다. 배터리 컨트롤러(15)는, 릴레이 스위치(12)가 오프로 되어 있는 기간에, 전압 센서(14)의 검출 전압으로부터 배터리(13)의 개방 전압을 검출한다.
여기서, 배터리(13)의 개방 전압을 검출하기 위해서, 릴레이 스위치(12)를 오프로 하는 릴레이 커트의 타이밍에 대하여 설명한다. 예를 들면, 배터리(13)를 하이브리드 차량용의 전원으로서 사용한 경우에는, 엔진에 의해 당해 차량을 주행시킴으로써, 배터리(13)는 무부하 상태로 되기 때문에, 배터리(13)와 모터 등의 부하 사이의 릴레이 스위치(12)를 오프로 하였다고 해도, 차량의 주행에는 영향은 없다. 또한, 배터리(13)를 전기 자동차 등의 차량용의 전원으로서 사용한 경우에는, 차량이 정차함으로써, 배터리(13)는 무부하 상태로 된다. 그 때문에, 차량 정차 중에, 마찬가지로 릴레이 스위치(12)를 오프로 하면, 개방 전압을 검출할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 예에서는, 배터리(13)는 가정용의 전원 장치인 축전 장치(10)에 설치되어, 부하(4)에 전력을 공급하기 위한 전력원으로서 사용되고 있다. 그리고, 부하(4)에서 전력을 소비하는 타이밍은 유저의 사용 상황에 의존하고, 유저마다 상이하기 때문에, 부하(4)에의 전력 공급을 안정화시키기 위해서는, 릴레이 스위치(12)는 항상 도통 상태로 하는 쪽이 좋다. 한편, 단순히, 배터리(13)의 개방 전압을 검출하기 위해서 임의의 타이밍에서 릴레이 스위치(12)를 오프로 하면, 부하(4)에의 공급 전력이 부족하여, 유저에게 위화감을 줄 가능성이 있었다. 그 때문에, 본 예는, 이하에 설명하는 바와 같이, 전력 특성으로부터 배터리(13)의 개방 전압을 검출하는 전압 검출 기간을 특정하고, 당해 릴레이 스위치(12)를 오프로 하여, 개방 전압을 검출한다.
다음에, 본 예의 전력 제어 장치의 제어 내용에 대하여 설명한다. 먼저, 전력 계통의 제어에 대하여 설명한다. 본 예는, 이하와 같이, 배터리(13)의 전력 및 태양광 패널(2)의 전력을 유효하게 활용함으로써, 교류 전원(1)으로부터 공급되는 전력을 억제하는 전력 제어를 행하고 있다.
태양광 패널(2)의 발전 전력이 부하(4)의 소비 전력보다 큰 경우에는, 컨트롤러(100)는 태양광 패널(2)에서 발전된 전력을 부하(4)에 공급하면서, 태양광 패널(2)에서 남은 전력으로 배터리(13)를 충전하도록 제어하고 있다. 또한, 태양광 패널(2)의 발전 전력이 부하(4)의 소비 전력보다 작은 경우에는, 컨트롤러(100)는 태양광 패널(2)에서 발전된 전력을 부하(4)에 공급하면서, 태양광 패널(2)에서 부족한 만큼의 전력을 배터리(13)로부터 방전시켜 부하(4)에 공급하도록 제어하고 있다.
컨트롤러(100)는, 교류 전원(1)의 전기 요금이 높은 시간대에서는 교류 전원(1)의 전력 이용을 억제하도록, 태양광 패널(2)의 발전 전력 및 배터리(1)에 충전되어 있는 전력을 이용한다. 컨트롤러(100)는, 교류 전원(1)의 전기 요금이 싼 시간대(예를 들면 심야 전력의 시간대)에서는, 교류 전원(1)의 전력을 부하(4)에 공급한다.
또한, 컨트롤러(100)는, 낮에 태양광 패널(2)에서 발전되는 전력량이 적거나 또는 부하(4)에서 소비되는 전력량이 많을 것이 발전 전력 특성 및 부하 전력 특성으로부터 예측되는 경우에는, 전기 요금이 싼 심야 시간에 배터리(13)를 충전하도록 배터리 컨트롤러(15)를 제어한다.
도 2 및 도 3에, 어떤 하루에 있어서의 발전 전력 특성, 부하 전력 특성 및 충방전 전력 특성을 도시한다. 도 2 및 도 3에 있어서, 그래프 a는 발전 전력 특성을, 그래프 b는 부하(4)의 부하 전력 특성을, 그래프 c는 배터리의 충방전 전력 특성을 나타낸다. 또한 그래프 c에 대하여, 플러스측의 전력 특성이 충전을 나타내고, 마이너스측의 전력 특성이 방전을 나타낸다. 도 2에 도시한 하루에 있어서, 0시(오전 0시)부터 6시 사이에는 부하(4)에서 일정한 전력이 소비되고 있지만, 당해 시간대는 전기 요금이 싼 시간대이기 때문에, 교류 전원(1)의 전력으로 부하(4)를 동작시키고 있다. 6시 이후, 태양광 패널(2)로부터의 전력이 발생한다. 그리고, 6시부터 16시 30분 사이는 태양광 패널(2)의 발전 전력이 부하(4)의 소비 전력보다 크기 때문에, 당해 시간대에 배터리(13)를 충전한다. 16시 30분부터 21시까지는, 배터리(13)에 충전된 전력으로, 부하(4)를 동작시키고 있다. 그리고, 21시 이후는 교류 전원(1)의 전력으로 부하(4)를 동작시키고 있다.
다음에, 도 3에 도시한 하루의 전력 특성을 설명한다. 도 3에서는, 초기 상태로서 배터리(13)가 만충전의 상태인 것으로 한다. 5시 이후(오전 5시 이후), 태양광 패널(2)은 전력을 발전하고 있지만, 태양광 패널(2)의 전력만으로는 부하(4)의 소비 전력을 만족시킬 수 없기 때문에, 컨트롤러(100)는 배터리 컨트롤러(15)에 제어 신호를 출력하고, 배터리 컨트롤러(15)로부터의 지령에 기초하여 배터리용 전력 제어기(11)는 배터리(13)로부터 부하(4)에 전력을 공급시킨다. 9시 30분이 되면, 태양광 패널(2)의 발전 전력이 부하(4)의 소비 전력보다 커져, 9시 30분부터 16시 30분까지, 태양광 패널(2)의 전력으로 배터리(13)를 충전한다. 16시 30분 이후, 태양광 패널(2)의 발전 전력이 부하(4)의 소비 전력보다 작아지기 때문에, 배터리(13)의 전력으로 부하(4)를 동작시킨다.
컨트롤러(100)는, 다음날의 부하(4)의 부하 전력 특성 및 다음날의 발전 전력 특성으로부터, 태양광 패널(2)의 발전 전력 및 배터리(13)의 충전 전력에 의해, 다음날의 전력 수요에 대응할 수 있는지 여부를 판정하고, 대응할 수 없는 경우에는, 부하(4)의 소비 전력이 작은 시간대(혹은, 전기 요금이 싼 시간대)에, 배터리(13)를 충전해 둔다. 도 3에 도시한 바와 같이, 23시 이후에, 교류 전원(1)의 전력으로 배터리(13)를 충전시키고 있다. 3시가 되면, 배터리(13)의 SOC가 목표 SOC로 되어, 충전을 종료한다. 이에 의해, 전기 요금이 싼 시간대에, 배터리(13)를 충전하여, 다음날의 전력 수요에 대응시키고 있다.
이와 같이, 컨트롤러(100)는 부하 전력 특성 및 발전 전력 특성을 예측하면서, 태양광 패널(2)의 발전 전력 및 배터리(13)의 충방전 전력의 사용 효율을 높여, 교류 전원(1)의 전력의 사용 효율을 억제한다. 또한, 컨트롤러(100)는, 부하(4)의 소비 전력이 작은 시간대(혹은, 전기 요금이 싼 시간대)에, 배터리(13)를 충전하도록, 배터리 컨트롤러(15)를 통하여 배터리용 전력 제어기(11)를 제어한다. 따라서, 컨트롤러(100)는, 상기와 같은 제어 조건 하에서, 부하 전력 특성 및 발전 전력 특성으로부터, 배터리(13)의 충방전 전력 특성을 예측한다.
다음에, 전압 검출 기간을 특정하기 위한 제어에 대하여 설명한다. 컨트롤러(100)는 상기한 바와 같이 부하 전력 특성 및 발전 전력 특성으로부터 충방전 전력 특성을 예측하면, 예측된 충방전 전력 특성에, 전압 검출 기간을 포함할지 여부를 판정한다.
여기서, 전압 검출 기간은 배터리(13)의 전력이 소정 기간, 소정 전력 이하로 되는 기간이다. 소정 시간의 길이는, 릴레이 스위치(12)를 오프 상태로 하고 나서, 배터리(13)의 단자간의 전압이 개방 전압으로 정착될(안정될) 때까지의 시간 이상이다. 릴레이 스위치(12)의 오프 후, 배터리(13)의 단자간 전압[여기서는 릴레이 스위치(12)를 오프한 시점의, 폐로 전압과 대략 동등한 전압]이 개방 전압으로 정착될 때까지의 시간은, 배터리(13)의 단자간 전압과 개방 전압의 편차가 클수록 길어진다. 그 때문에, 소정 시간은, 릴레이 스위치(12) 오프 직전에 배터리(13)에 흐르고 있던 전류의 크기를 고려하여 가장 편차가 큰 경우의 시간 또는 당해 시간보다도 긴 시간을 설정한다. 혹은, 소정 시간은 배터리(13)의 온도 센서(도시 생략)의 검출 온도에 따라서 설정한다. 또한, 소정 전력은 제로 혹은 실질적으로 제로와 동등한 값이다.
컨트롤러(100)는, 충방전 전력 특성으로부터, 배터리(13)의 충방전 전력이 소정 기간, 소정 전력 이하로 되는 기간을 추출한다. 그리고, 추출할 수 있는 경우에는, 컨트롤러(100)는 추출한 기간을 전압 검출 기간으로서 특정하고, 전압 검출 기간에서 릴레이 스위치(12)를 오프로 하고, 배터리(13)의 개방 전압을 검출하는 것을 나타내는 제어 신호를 배터리 컨트롤러(15)에 송신한다.
배터리 컨트롤러(15)는 당해 제어 신호를 수신하고, 시각이 당해 전압 검출 기간의 개시 시각으로 되었을 때에, 릴레이 스위치(12)를 오프로 한다. 그리고, 배터리 컨트롤러(15)는, 전압 센서(14)의 검출 전압으로부터 배터리(13)의 개방 전압을 검출한다. 개방 전압은, 릴레이 스위치(12)를 오프로 한 시점부터 배터리(13)의 전압이 개방 전압으로 정착될 때까지의 시간의 후의 타이밍에서 검출된다. 그리고, 전압 검출 기간이 경과하면, 배터리 컨트롤러(15)는 릴레이 스위치(12)를 온으로 한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 심야 전력의 시간대에서는, 부하(4)는 교류 전원(1)의 전력으로 동작하고, 배터리(13)는 충전 및 방전을 행하지 않는다. 그 때문에, 당해 기간에서는, 배터리(13)의 충방전 전력이 소정 시간 동안, 소정 전력 이하로 된다. 따라서, 컨트롤러(100)는, 당해 기간 내에서 전압 검출 기간을 특정하고, 배터리 컨트롤러(15)를 통하여, 릴레이 스위치(12)를 오프로 하여 개방 전압을 검출한다. 이에 의해, 본 예는, 부하(4)에의 공급 전력이 부족하지 않아, 유저에게 위화감을 주지 않고, 개방 전압을 검출할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 심야 전력의 시간대, 다음날의 전력 수요에 대비하여, 배터리(13)를 충전시키고 있다. 이때, 배터리(13)의 SOC가 낮아, 배터리(13)의 허용 충전 전력으로 충전해도 심야 전력의 시간대에서는 만충전까지 충전할 수 없는 경우에는, 배터리(13)의 충방전 전력은 심야 전력의 시간대에 제로로 되지 않는다. 또한, 본 예에서는, 배터리(13)의 개방 전압으로부터 배터리(13)의 SOC를 관리하고 있기 때문에, 개방 전압을 검출할 수 없는 경우에는, 컨트롤러(100) 또는 배터리 컨트롤러(15)는 배터리(13)의 상태를 정확하게 파악할 수 없다. 그 때문에, 컨트롤러(100)는 이하의 제어에 의해, 전압 검출 기간을 생성하고 있다.
컨트롤러(100)는, 충방전 전력 특성으로부터 전압 검출 기간을 특정할 수 없는 경우에는, 교류 전원(1)의 전력으로 배터리(13)를 충전 가능한 기간으로부터, 전압 검출 기간을 빼고, 나머지 시간에서 배터리(13)를 충전하도록 제어한다. 전압 검출 기간을 빼기 전의, 배터리(13)의 충전 가능 시간은 전기 요금이 싼 심야 전력의 시간대 혹은 부하 전력 특성으로부터 부하(4)의 소비 전력이 낮은 시간대이며, 미리 설정되는 시간이다. 그 때문에, 실제의 배터리(13)의 충전 시간은 당해 설정된 시간으로부터 전압 검출 기간을 뺀 시간으로 된다.
컨트롤러(100)는, 예측된 부하 전력 특성 및 발전 전력 특성으로부터, 배터리(13)에 필요한 SOC를 예측하고, 당해 필요한 SOC를 충전 시의 목표 SOC로 설정한다. 다음날의 소비 전력량이 많거나,또는, 다음날의 발전 전력량이 적을수록, 배터리(13)에 필요한 SOC는 높아지기 때문에, 컨트롤러(100)는 목표 SOC를 높은 값으로 설정한다.
전압 검출 기간을 뺀 충전 시간에서 배터리(13)를 목표 SOC까지 충전시킬 때까지의 전력이 배터리(13)의 허용 충전 전력보다 작은 경우에는, 컨트롤러(100)는, 설정한 목표 SOC와 충전 시간을 나타내는 신호를 배터리 컨트롤러(15)에 송신한다. 허용 충전 전력은 배터리(13)의 성능에 따라서 미리 설정되어 있는 전력이며, 배터리(13)의 성능에 영향을 미치지 않는 범위 내에서, 배터리(13)를 충전 가능한 최대 전력이다.
한편, 충전 시간에서 배터리(13)를 목표 SOC까지 충전시킬 때까지의 전력이 배터리(13)의 허용 충전 전력보다 큰 경우에는, 배터리(13)를 충전할 수 없다. 그 때문에 컨트롤러(100)는 목표 SOC를 낮은 값으로 설정하여, 충전 시간 내에서 충전 가능한 배터리(13)의 충전 전력을, 허용 충전 전력 이하까지 내린다. 이에 의해, 심야 전력의 시간대에서, 전압 검출 기간을 생성하고, 배터리(13)를 충전할 수 있다.
또한, 교류 전원(1)의 전력에 의한 배터리(13)의 충전 개시 시에, 배터리의 SOC가 높은 경우에는, 배터리의 충전 시간도 짧아진다. 이러한 경우에는, 컨트롤러(100)는, 심야 전력의 시간대로부터 배터리의 충전 시간을 뺀 시간 내에서, 전압 검출 기간을 특정하고, 특정된 기간 내에서, 릴레이 스위치(12)를 오프로 하여 개방 전압을 검출한다.
상기의 본 예의 제어에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다. 또한, 초기 조건으로서, 교류 전원(1)에 의한 배터리(13)의 충전 가능 시간이 23시부터 5시(6시간)로 설정되어 있는 것으로 한다. 먼저 컨트롤러(100)는 다음날의 전력 수요로부터 배터리(13)의 목표 SOC를 설정한다. 다음에, 컨트롤러(100)는 충전 가능 시간으로부터 전압 검출 기간을 뺀 시간을 충전 시간으로 설정한다. 이에 의해, 충전 가능 시간 중, 전압 검출 기간을 확보한 후에, 충전 시간이 설정된다. 도 3의 예에서는, 전압 검출 기간(도 3의 기간 Ta에 상당)을 30분으로 설정하고 있기 때문에, 충전 시간은, 충전 가능 시간 6시간으로부터 전압 검출 기간의 30분을 뺀 23시부터 4시 30분까지의 5시간 30분으로 설정된다.
그리고, 컨트롤러(100)는, 23시의 시점의 배터리(13)의 SOC로부터 목표 SOC까지 충전하는 용량을 연산하고, 당해 용량과 충전 시간으로부터 배터리(13)에의 충전 전력을 연산한다. 연산된 충전 전력이 배터리(13)의 허용 충전 전력(PL) 이하인 경우에는, 컨트롤러(100)는 배터리 컨트롤러(15)를 제어하여, 설정된 충전 시간과, 연산된 충전 전력으로, 배터리(13)를 충전한다. 도 3의 예에서는, 충전 전력은 허용 충전 전력(PL) 이하이기 때문에, 상기의 조건에서 충전을 행한다. 그리고, 배터리(13)의 충전 후, 기간 Ta 내에, 컨트롤러(100)는 배터리 컨트롤러(15)를 통하여 릴레이 스위치(12)를 오프로 하고, 개방 전압을 검출한다.
또 다른 예로서, 도 4를 사용하여, 상기의 본 예의 제어 중, 전압 검출 기간을 생성하는 제어에 대하여 설명한다. 충전 가능 시간 및 전압 검출 시간(도 4의 기간 Ta에 상당)의 설정 조건은 도 3과 마찬가지로 한다. 컨트롤러(100)는, 상기와 마찬가지로 충전 시간을 연산하고, 23시의 시점에서의 배터리(13)의 SOC로부터 예측된 전력 수요에 기초하는 목표 SOC까지 충전하는 용량을 연산하고, 충전 전력을 연산한다. 도 4의 그래프 c1에 나타내는 바와 같이, 연산된 충전 전력이 허용 충전 전력(PL)보다 큰 경우에는, 연산된 충전 전력으로 충전하면 배터리(13)에의 부하가 크다. 그 때문에, 컨트롤러(100)는 목표 SOC를 내려, 충전 전력이 허용 충전 전력 이하로 되도록 제어한다. 도 3의 예에서는, 그래프 c2의 충전 시간은 그래프c1의 충전 시간과 동일하지만, 충전 전력이 허용 충전 전력으로 설정되어 있다. 그리고, 컨트롤러(100)는, 그래프 c2에 나타내는 바와 같은 특성으로 배터리(13)를 충전시킨다. 배터리(13)의 충전 후, 기간 Ta 내에, 컨트롤러(100)는 배터리 컨트롤러(15)를 통하여 릴레이 스위치(12)를 오프로 하고, 개방 전압을 검출한다.
다음에, 도 5 및 도 6을 사용하여, 컨트롤러(100) 및 배터리 컨트롤러(15)의 제어 수순을 설명한다. 도 5 및 도 6은 본 예의 전력 제어 장치의 제어 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 스텝 S1에서, 소비 전력 예측부(101)는 부하(4)의 부하 전력 특성을 예측한다. 스텝 S2에서, 발전 전력 예측부(102)는 발전 전력 특성을 예측한다. 스텝 S3에서, 충방전 전력 예측부(103)는 부하 전력 특성 및 발전 전력 특성으로부터, 충방전 전력 특성을 예측한다. 스텝 S4에서, 컨트롤러(100)는, 예측된 충방전 전력 특성에 의해, 배터리(13)의 충방전 전력이 소정 기간, 소정 전력 이하로 되는 기간이 있는지 여부를 판정함으로써, 전압 검출 기간을 갖는지 여부를 판정한다. 전압 검출 기간을 갖지 않는 경우에는, 스텝 S5에서, 컨트롤러(100)는 전압 검출 기간을 생성하는 제어를 실행한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 스텝 S51에서, 컨트롤러(100)는 허용 충전 전력(PL)을 취득한다. 허용 충전 전력(PL)이 미리 설정되어 있는 경우에는 이 값을 사용한다. 스텝 S52에서, 컨트롤러(100)는 배터리(13)의 충전 시간을 설정한다. 심야 전력의 시간대를 이용하여, 미리 충전 가능 시간이 설정되어 있는 경우에는, 스텝 S52에서는, 당해 충전 가능 시간을 충전 시간으로서 설정한다.
스텝 S53에서, 컨트롤러(100)는, 부하 전력 특성 및 발전 전력 특성으로부터 배터리(13)에 필요한 SOC를 예측하고, 필요한 SOC에 따라서 목표 SOC를 설정한다. 스텝 S54에서, 컨트롤러(100)는 배터리 컨트롤러(15)로부터 배터리(13)의 빈 용량을 취득하고, 스텝 S52의 충전 시간에서, 당해 빈 용량에 상당하는 SOC로부터 목표 SOC까지 충전하기 위한 충전 전력(Pc)을 연산한다.
또한, 스텝 S54의 제어에 대하여, 배터리(13)의 충전 전력에는 최저 충전 전력이 미리 설정되어 있다. 배터리(13)는 최저 충전 전력 이하로 충전하는 것도 가능하지만, 충전 전력이 지나치게 작으면 충전 시간이 불필요하게 길어져 버린다. 그 때문에, 본 예는 최저 충전 전력을 설정하고 있다. 그리고, 스텝 S54에서 연산된 충전 전력(Pc)이 최저 충전 전력보다 낮은 경우에는, 컨트롤러(100)는 배터리(13)의 충전 전력을 최저 충전 전력으로 설정하면서, S52에서 설정한 충전 시간이 짧아지도록 조정한다.
스텝 S55에서, 컨트롤러(100)는 연산된 충전 전력(Pc)과 허용 충전 전력(PL)을 비교한다. 충전 전력(Pc)이 허용 충전 전력(PL)보다 큰 경우에는, 스텝 S56에서, 컨트롤러(100)는 스텝 S53에서 설정한 목표 SOC를 내리고, 스텝 S54로 이동한다.
스텝 S57에서, 컨트롤러(100)는 전압 검출 기간을 갖는지 여부를 판정한다. 스텝 S54에 의한 충전 시간을 단축시키는 제어가 행해지지 않는 한, 배터리(13)의 충전 시간은 미리 설정되어 있는 충전 가능 시간과 동등해지기 때문에, 이 시점에서는 전압 검출 기간을 갖고 않고, 스텝 S58로 이동한다. 한편, 스텝 S54에 의한 충전 시간을 단축시키는 제어가 행해졌을 때에는, 충전 시간이 충전 가능 시간보다 짧아지는 만큼, 충전 가능 기간 내에서, 전압 검출 기간이 생성되기 때문에, 도 6의 전압 검출 기간의 생성 제어를 종료하고, 도 5의 스텝 S6으로 이동한다. 또한, 스텝 S54에 의한 충전 시간을 단축시켜도, 충전 가능 기간의 나머지 기간이 전압 검출 기간보다 짧은 경우에는 스텝 S58로 이동한다.
스텝 S58에서, 컨트롤러(100)는, 스텝 S55보다 전의 제어 플로우에서 설정된 충전 시간으로부터 전압 검출 기간을 뺀 시간을, 충전 시간으로서 재설정한다. 스텝 S59에서, 스텝 S58의 충전 시간에서, 배터리(13)의 빈 용량에 상당하는 SOC로부터 목표 SOC까지 충전하기 위한 충전 전력(Pc)을 다시 연산한다.
스텝 S60에서, 컨트롤러(100)는 연산된 충전 전력(Pc)과 허용 충전 전력(PL)을 비교한다. 연산된 충전 전력(Pc)이 허용 충전 전력(PL) 이하인 경우에는, 전압 검출 시간을 생성한 후의 충전 시간에서, 허용 충전 전력(PL) 이하로 배터리(13)를 충전할 수 있는 상태로 되어, 스텝 S6으로 이동한다. 한편, 충전 전력(Pc)이 허용 충전 전력(PL)보다 큰 경우에는, 목표 SOC가 아직 높은 값으로 설정되어 있기 때문에, 스텝 S61에서, 컨트롤러(100)는 목표 SOC를 내리고, 스텝 S59로 이동한다. 즉, 스텝 S58 후에, 스텝 S59 내지 S61의 제어 루프를 반복함으로써, 전압 검출 시간을 생성한 후의 충전 시간 하에서, 배터리(13)를 충전할 수 있는 목표 SOC가 설정되게 된다.
도 5로 되돌아가서, 스텝 S6에서, 컨트롤러(100)는 전압 검출 시간의 정보를 배터리 컨트롤러(15)에 송신하고, 배터리 컨트롤러(15)는 전압 검출 시간에서 릴레이 스위치(12)를 오프로 한다. 스텝 S7에서, 배터리 컨트롤러(15)는, 전압 센서(14)를 사용하여, 개방 전압을 검출한다. 스텝 S8에서, 배터리 컨트롤러(15)는, 개방 전압의 검출 후, 릴레이 스위치(12)를 온으로 한다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시한 제어 플로우에서 설정된 목표 SOC 및 충전 시간은, 소정의 타이밍에서, 컨트롤러(100)로부터 배터리 컨트롤러(15)에 송신되고, 배터리 컨트롤러(15)는 송신된 목표 SOC 및 충전 시간에 기초하여, 배터리(13)의 충전 제어를 행한다.
상기와 같이 본 발명은, 소비 전력 예측부(101) 및 충방전 전력 예측부(103)에 의해 예측된 전력 특성으로부터 배터리(13)의 전력이 소정 기간, 소정 전력 이하로 되는 기간을 전압 검출 기간으로서 특정하고, 전압 검출 기간 내에, 릴레이 스위치(12)를 차단하여 개방 전압을 검출한다. 이에 의해, 본 예와 같은 24시간 가동시키는 시스템에 있어서, 전력 특성을 예측한 후에, 배터리(13)와 부하(4) 사이의 전기적인 도통을 차단하는 타이밍이 특정되기 때문에, 부하에의 공급 전력이 불안정해지는 것을 방지하면서, 배터리(13)의 개방 전압을 검출할 수 있다.
또한 본 예는, 발전 전력 특성 및 부하 전력 특성으로부터 충방전 전력 특성을 예측한다. 이에 의해, 태양광 패널(2) 등의 발전 장치에 의해 발전된 전력을 부하(4)에 공급하고 있는 기간 내에, 전압 검출 기간을 특정할 수 있기 때문에, 부하에의 공급 전력이 불안정해지는 것을 방지하면서, 배터리(13)의 개방 전압을 검출할 수 있다.
또한 본 예는, 충전 가능 기간으로부터 전압 검출 기간을 뺀 기간 내에서, 교류 전원(1)의 전력으로 배터리(13)를 충전한다. 이에 의해, 24시간 가동시키는 시스템에 있어서, 충전 가능 시간 중 전압 검출 기간을 확보한 후에 나머지 시간을 충전 시간으로 하기 때문에, 부하에의 공급 전력이 불안정해지는 것을 방지하면서, 배터리(13)의 개방 전압을 검출할 수 있다.
또한 본 예는, 심야 전력의 시간대에, 교류 전원(1)의 전력으로 배터리(13)를 충전시킨다. 이에 의해, 배터리(13)의 충전을 전기 요금이 저렴한 시간대에 행하여, 전기 요금이 높은 시간대의 수요에 대비함으로써, 전기 요금을 억제할 수 있다.
또한 본 예는, 부하 전력 특성으로부터 배터리(13)에 필요한 SOC를 예측하고, 예측된 SOC에 따라서 배터리의 충전의 목표 SOC를 설정한다. 이에 의해, 충전 후의 전력 수요에 대하여, 배터리(13)의 충전된 용량이 부족하여 부하(4)에의 공급 전력량이 적어지는 것을 방지하거나, 혹은, 배터리(13)의 빈 용량이 부족하여 태양광 패널(2)의 발전 전력을 효율적으로 배터리(13)에 충전할 수 없는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 예는, 전압 검출 기간의 소정 기간을, 릴레이 스위치(12)를 차단하고 나서 배터리(13)의 단자간의 전압이 안정될 때까지의 시간 이상으로 설정한다. 이에 의해, 24시간 가동시키는 시스템에 있어서, 릴레이 스위치(12)를 오프로 하고, 배터리(13)의 전압이 안정되고 나서, 개방 전압을 검출할 수 있다.
또한, 본 예에서는 발전 장치의 일례로서 태양광 패널(2)을 사용하였지만, 풍력 발전기 등의 다른 발전 장치이어도 된다. 또한 본 예의 전력 제어 장치는 반드시 태양광 패널(2) 등의 발전 장치를 사용하지는 않아도 된다. 발전 장치를 사용하지 않는 경우에는, 배터리(13)는 부하(4)의 소비 전력이 큰 시간대에 전력을 방전하고, 부하(4)의 소비 전력이 작은 시간대에, 교류 전원(1)의 전력으로 충전하도록 충방전 제어되면 된다. 그리고, 충방전 전력 예측부(102)는, 소비 전력 예측부(101)에 의해 예측된 부하 전력 특성으로부터, 부하(4)의 소비 전력이 큰 시간대 및 작은 시간대를 파악할 수 있어, 당해 충방전 제어로부터 충방전 특성을 예측할 수 있다.
또한, 낮의 시간대에 전압 검출 기간이 특정되는 경우에는, 컨트롤러(100)는 낮의 전압 검출 기간에 릴레이 스위치(12)를 오프로 하여 개방 전압을 검출해도 된다. 또한 배터리 컨트롤러(15) 및 컨트롤러(100)를 하나의 컨트롤러로 해도 된다. 또한 본 예에 있어서, 도 3에 도시한 특성에서는, 야간의 시간대에 전압 검출 기간을 특정하였지만, 낮의 시간대에, 배터리(13)의 전력이 소정 기간, 소정 전력 이하로 되는 기간이 있는 경우에는, 낮의 당해 기간을 전압 검출 기간으로 특정하고, 릴레이 스위치(12)를 오프로 하고, 개방 전압을 검출해도 된다.
상기의 릴레이 스위치(12)가 본 발명의 「전환 수단」에 상당하고, 소비 전력 예측부(101), 발전 전력 예측부(102) 및 충방전 전력 예측부(103)가 본 발명의 「예측 수단」에 상당하고, 전압 센서(14)가 「검출 수단」에, 배터리 컨트롤러(15) 및 컨트롤러(100)가 「제어 수단」에, 태양광 패널(2)이 「발전 수단」에 상당한다.
《제2 실시 형태》
본 발명의 다른 실시 형태에 관한 전력 제어 장치는, 상술한 제1 실시 형태에 대하여, 배터리(13)의 충전 제어 및 전압 검출 기간을 생성하기 위한 제어의 일부가 상이하다. 이 이외의 구성은 상술한 제1 실시 형태와 동일하기 때문에, 그 기재를 적절히 원용한다.
제1 실시 형태에서는, 예측된 전력 특성에 따라서 충전의 목표 SOC를 설정하고, 충전 가능 시간으로부터 전압 검출 기간을 뺀 나머지 시간을 충전 시간으로 하였지만, 본 예에서는, 충전의 목표 SOC를 만충전에 상당하는 SOC로 설정하고, 충전 전력을 허용 충전 전력으로 설정한다.
컨트롤러(100)는 배터리(13)의 만충전의 용량에 상당하는 SOC를 목표 SOC로 설정한다. 만충전의 용량에 상당하는 SOC는, 배터리(13)의 과충전을 방지하기 위해서 100%보다 낮은 SOC가 설정된다. 컨트롤러(100)는, 배터리(13)의 빈 용량에 상당하는 SOC로부터 만충전의 SOC까지 충전시키기 위한 용량을 연산하고, 당해 용량과 허용 충전 전력으로부터 충전 시간을 연산한다.
컨트롤러(100)는 충전 가능 시간으로부터 충전 시간을 뺀 시간이 전압 검출 시간보다 긴지 여부를 판정한다. 충전 가능 시간 및 전압 검출 기간은 제1 실시 형태에 관한 시간과 마찬가지의 시간이다. 충전 가능 시간으로부터 충전 시간을 제한 시간이 전압 검출 시간보다 긴 경우에는, 충전 가능 시간 내에, 허용 충전 전력으로 만충전까지 충전해도, 전압 검출 기간을 특정할 수 있기 때문에, 컨트롤러(100)는 연산된 충전 시간에서 충전을 행한다. 그리고, 충전 시간의 경과 후, 컨트롤러(100)는, 배터리 컨트롤러(15)를 통하여, 릴레이 스위치(12)를 오프로 하고, 배터리(13)의 개방 전압을 검출한다.
한편, 충전 가능 시간으로부터 충전 시간을 뺀 시간이 전압 검출 시간보다 짧은 경우에는, 충전 가능 시간 내에 전압 검출 기간을 특정할 수 없기 때문에, 컨트롤러(100)는 목표 SOC를 만충전의 SOC보다 낮은 SOC로 설정하여 충전 시간을 짧게 한다. 그리고, 컨트롤러(100)는 목표 SOC를 하향 수정시켜, 충전 시간을 충전 가능 시간으로부터 전압 검출 기간을 뺀 시간 이하로 한다. 이에 의해, 충전 가능 시간 내에, 전압 검출 시간을 확보한 후에, 배터리(13)를 충전할 수 있다.
도 7에, 어떤 하루에 있어서의, 발전 전력 특성, 부하 전력 특성 및 충방전 전력 특성을 도시한다. 도 7의 그래프 a 내지 c는 도 2, 도 3의 그래프 a 내지 c와 마찬가지이다. 충전 가능 시간은 23시부터 5시(6시간)로 설정되어 있다. 도 7에 도시한 예에서는, 허용 충전 전력(PL)으로, 23시의 시점에서의 SOC로부터 만충전의 SOC까지 충전한 경우에, 충전 시간은 3시간으로 된다.
컨트롤러(100)는 23시의 시점부터 충전을 개시하고, 충전 전력을 서서히 올려, 허용 충전 전력으로 배터리(13)를 충전한다. 3시간 후, 배터리(13)의 SOC는 만충전의 SOC에 도달하기 때문에, 컨트롤러(100)는 배터리(13)의 충전을 종료한다.
컨트롤러(100)는, 나머지 충전 가능 기간(Tb) 중 전력 검출 기간을 특정하고, 전력 검출 기간에서, 릴레이 스위치(12)를 오프로 하고 배터리(13)의 개방 전압을 검출한다. 이때, 전압 검출 기간은, 충전 가능 기간(Tb) 중, 일정한 소정 기간이며, 예를 들면 충전 종료 시간(2시)으로부터의 소정 기간, 혹은, 충전 가능 시간의 종료 시간(5시)까지의 소정 기간으로 한다.
상기한 바와 같이 본 예는, 충전 가능 기간으로부터 전압 검출 기간을 뺀 시간을 충전 시간으로 설정하고, 당해 충전 시간에서 배터리(13)를 만충전까지 충전한다. 이에 의해, 24시간 가동시키는 시스템에 있어서, 충전 가능 시간 중 전압 검출 기간을 확보한 후에 나머지 시간을 충전 시간으로 하기 때문에, 부하에의 공급 전력이 불안정해지는 것을 방지하면서, 배터리(13)의 개방 전압을 검출할 수 있다.
또한, 본 예에서는, 만충전까지 충전할 때에 충전 전력을 허용 충전 전력으로 설정하고, 충전 시간이 충전 가능 기간으로부터 전압 검출 기간을 뺀 시간 이하이면, 설정된 조건에서 충전 제어를 행하지만, 충전 시간이 충전 가능 기간으로부터 전압 검출 기간을 뺀 시간 이하인 조건을 만족시키는 한, 충전 전력을 허용 충전 전력보다 작게 하여, 배터리(13)를 충전해도 된다. 배터리(13)에의 충전 시의 부담을 고려하면, 충전 전력은 허용 충전 전력보다 낮은 전력쪽이 좋다. 또한, 배터리(13)의 개방 전압은, 배터리(13)의 충전 후, 적어도 1회 검출할 수 있으면 충분하다. 그 때문에, 전압 검출 시간을 필요 이상으로 길게 하는 것보다는 충전 시간을 길게 하고, 배터리(13)의 충전 전력을 내린 쪽이 배터리(13)의 열화를 억제할 수 있다.
1 : 교류 전원
2 : 태양광 패널
3 : PV용 전력 제어기
4 : 부하
5 : 분전반
10 : 축전 장치
11 : 배터리용 전력 제어기
12 : 릴레이 스위치
13 : 배터리
14 : 전압 센서
15 : 배터리 컨트롤러
100 : 컨트롤러
101 : 소비 전력 예측부
102 : 발전 전력 예측부
103 : 충방전 전력 예측부

Claims (8)

  1. 부하에 대하여 전력을 공급하는 배터리와 상기 부하 사이에 접속되며, 전기적인 도통 및 차단을 전환하는 전환 수단과,
    상기 부하의 소비 전력의 시계열의 특성을 나타내는 부하 전력 특성을 예측하고, 예측한 부하 전력 특성에 기초하여, 상기 배터리의 충방전 전력의 시계열의 특성을 나타내는 충방전 전력 특성을 예측하는 예측 수단과,
    상기 배터리의 단자간의 전압을 검출하는 검출 수단과,
    상기 전환 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은,
    상기 예측 수단에 의해 예측된 충방전 전력 특성으로부터 상기 배터리의 충방전 전력이 소정 기간, 소정 전력 이하로 되는 기간을 전압 검출 기간으로서 특정하고,
    상기 전압 검출 기간 내에, 상기 전환 수단을 오프함과 함께, 상기 검출 수단에 의해 검출된 단자간의 전압에 기초하여 배터리의 개방 전압을 검출하는 것을 특징으로 하는, 전력 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    전력을 발전하고, 발전한 전력으로 상기 배터리에 충전 가능한 발전 수단을 더 구비하고,
    상기 예측 수단은,
    상기 발전 수단의 전력의 시계열의 특성을 나타내는 발전 전력 특성을 예측하고,
    상기 발전 전력 특성 및 상기 부하 전력 특성으로부터 상기 충방전 전력 특성을 예측하는 것을 특징으로 하는, 전력 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배터리를 충전 가능한 외부 전원을 더 구비하고,
    상기 제어 수단은,
    미리 설정된, 상기 외부 전원의 전력에 의해 상기 배터리를 충전 가능한 기간으로부터 상기 전압 검출 기간을 뺀 기간 내에서, 상기 외부 전원에 의해 상기 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는, 전력 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외부 전원은 상용 전원이고,
    상기 제어 수단은,
    심야 전력의 시간대에 상기 상용 전원의 전력으로 상기 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는, 전력 제어 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 예측 수단은,
    상기 부하 전력 특성으로부터 상기 배터리에 필요한 충전 상태를 예측하고,
    상기 제어 수단은,
    상기 예측 수단에 의해 예측된 상기 필요한 충전 상태에 따라서, 상기 배터리의 충전의 목표값을 설정하는 것을 특징으로 하는, 전력 제어 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 수단은,
    미리 설정된, 외부 전원의 전력에 의해 상기 배터리를 충전 가능한 기간으로부터 상기 전압 검출 기간을 뺀 시간을 충전 시간으로 설정하고,
    상기 충전 시간에서 상기 배터리를 만충전까지 충전시키는 것을 특징으로 하는, 전력 제어 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소정 기간은,
    적어도, 상기 전환 수단을 차단하고 나서 상기 배터리의 단자간의 전압이 안정될 때까지의 시간 이상으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 전력 제어 장치.
  8. 배터리로부터 공급되는 전력으로 구동하는 부하의 소비 전력의 시계열의 특성을 나타내는 부하 전력 특성을 예측하고, 예측한 부하 전력 특성에 기초하여, 상기 배터리의 충방전 전력의 시계열의 특성을 나타내는 충방전 전력 특성을 예측하는 예측 공정과,
    상기 예측 공정에 의해 예측된 충방전 전력 특성으로부터 상기 배터리의 충방전 전력이 소정 기간, 소정 전력 이하로 되는 기간을 전압 검출 기간으로서 특정하는 공정과,
    상기 전압 검출 기간 내에, 상기 배터리와 상기 부하 사이에 접속되어 전기적인 도통 및 차단을 전환하는 전환 수단을 오프함과 함께, 배터리의 단자간의 전압을 검출하는 검출 수단에 의해 검출된 단자간의 전압에 기초하여 배터리의 개방 전압을 검출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전력 제어 방법.
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