WO2011042788A1

WO2011042788A1 - 給電管理装置

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Publication number: WO2011042788A1
Application number: PCT/IB2010/002495
Authority: WO
Inventors: 清隆竹原
Original assignee: パナソニック電工株式会社
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2011-04-14
Also published as: CN102640385A; US9620990B2; EP2475069A1; US20120212050A1; CN102640385B; JP5518419B2; JP2011082277A; EP2475069A4

Abstract

給電管理装置は、太陽電池と商用交流電源と蓄電池とを備え、太陽電池の電力により蓄電池を充電し、太陽電池と商用交流電源と蓄電池とのうち少なくとも１つの電力を負荷装置に供給する給電管理装置として、太陽電池の発電量と負荷装置の消費電力量と大きさの比較結果及び蓄電池の容量に対する充電割合を示す充電レベルの大きさに基づいて、負荷装置の消費電カレベルを制御する。

Description

明細書給電管理装置技術分野

本発明は、太陽電池と商用交流電源と蓄電池とを備え、太陽電池の電力により蓄電池を充電し、太陽電池と商用交流電源と蓄電池とのうち少なくとも 1つの電力を負荷装置に供給する給電管理装置に関する。背景技術

太陽電池と蓄電池とを組み合わせた給電管理装置が知られている。

給電管理装置では、昼間に太陽電池により発電を行い、その電力の一部を電気機器に供給し、余剰電力を蓄電池に供給して充電する。夜間には、蓄電池から放電して電気機器に電力を供給している（例えば、特許文献 1 )。

【特許文献 1】日本特開 2 0 0 4— 0 2 3 8 7 9号公報

ところで、太陽エネルギを有効利用して、負荷装置の消費電力量が自動的且つ最適に省エネすることが望まれている。一方、従来の給電管理装置によれば、家庭内の負荷装置の消費電力量が太陽光発電量を上回る場合には、電力の不足分を商用交流電源により賄うようにしている。このため、上記の要望を満たすという点においては改善の余地が残されている。発明の概要

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、太陽電池の発電量及び蓄電池の充電レべルに基づいて、負荷装置の消費電力量を自動的且つ最適に制御することのできる給電管理装置を提供する。

本発明によれば、太陽電池と商用交流電源と蓄電池とを備え、前記太陽電池の電力によリ前記蓄電池を充電し、前記太陽電池と前記商用交流電源と前記蓄電池との少なくとも 1 つの電力を負荷装置に供給する給電管理装置において、前記太陽電池の発電量と前記負荷装置の消費電力量と大きさの比較結果及び前記蓄電池の容量に対する充電割合を示す充電レベルの大きさに基づいて、前記負荷装置の消費電力レベルが制御される給電管理装置が提供される。

このような構成によれば、電力を創出する太陽電池の発電量と電力を消費する負荷装置の消費電力量とを比較結果すなわ余剰電力量と、太陽電池の発電に基づいて蓄電される蓄電池の充電レベルとに基づいて、負荷装置の消費電力レベルが制御されている。すなわち、太陽エネルギの創出状況及び備蓄状況に応じて負荷装置の消費電力量が制限されるため、消費電力量を自動的且つ最適に制御することができる。

また、前記太陽電池の電力が前記商用交流電源の電力よリも優先して前記負荷装置及び前記蓄電池に供給され、前記太陽電池の発電量が前記負荷装置の消費電力量よリも大きく、且つ前記蓄電池の充電レベルが基準充電レベル以下のときには、前記負荷装置の消費電力が予め設定された電力レベルを超えないように制限されてもよい。

このような構成によれば、太陽電池の発電量が負荷装置の消費電力量以下のときには、負荷装置に供給される。太陽電池の発電量が負荷装置の消費電力量よリも大きいときには、負荷装置及び蓄電池に供給される。蓄電池の充電レベルが基準充電レベル以下のときには、負荷装置の消費電力が予め設定された電力レベルを超えないように制限される。これによリ、負荷装置の消費電力量を自動的且つ最適に低減することができる。この結果、商用交流電源の電力の使用を抑制することができる。

また、前記太陽電池の発電量が前記負荷装置の消費電力量よりも大きく、且つ前記蓄電池の充電レベルが前記基準充電レベルよりも大きいときには、前記負荷装置の消費電力の制限が行われなくてもよい。

このような構成によれば、太陽電池の発電量が負荷装置の消費電力よりも大きく、且つ蓄電池の充電レベルが基準充電レベルよりも大きいとき、すなわち太陽電池及び蓄電池の電力により負荷装置の消費電力を賄うことができるとき、負荷装置の消費電力の制限が禁止される。従って、商用交流電源の電力を使用しなくとも負荷装置の性能を維持することができる。

また、前記太陽電池の発電量が前記負荷装置の消費電力量以下で、且つ前記蓄電池の充電レベルが前記基準充電レベルよりも大きいときには、前記負荷装置の消費電力が前記予め設定された電力レベルよリも小さい基準電力レベルを超えないように制限されてもよし、。このような構成によれば、太陽電池の発電量が負荷装置の消費電力量以下で、且つ蓄電池の充電レベルが基準充電レベルよりも大きいとき、すなわち蓄電池の電力の消費量が多くなる旨予測されるとき、負荷装置の消費電力が基準電力レベルを超えないように制限される。従って、蓄電池の充電レベルが過度に低下することを抑制することができる。また、制限のレベルとして予め設定された電力レベルよリも小さい基準電力レベルを用いているため、充電レベルの低下の抑制をより確実なものとすることができる。

また、前記太陽電池の発電量が前記負荷装置の消費電力量以下で、且つ前記蓄電池の充電レベルが基準充電レベル以下のときには、前記負荷装置の消費電力が前記基準電カレべルよりも小さいバックアップ電力レベルを超えないように制限されてもよい。

このような構成によれば、太陽電池の発電量が負荷装置の消費電力量以下で、且つ蓄電池の充電レベルが基準充電レベル以下のとき、すなわち蓄電池の電力の消費量がより多くなる旨予測されるとき、負荷装置の消費電力がバックアップ電力レベルを超えないように制限される。従って、蓄電池の充電レベルが過度に低下することを抑制することができる。また、制限のレベルとして基準電力レベルよりも小さいバックアップ電力レベルを用いているため、充電レベルの低下の抑制をより確実なものとすることができる。

また、前記基準充電レベルとして、前記負荷装置により夜間に消費される夜間電力量に相当するレベルが設定されてもよい。

このような構成によれば、蓄電池の充電レベルが負荷装置により夜間に消費される夜間電力量に相当するレベル以下のとき、負荷装置の消費電力が予め設定された電力レベルを超えないように制限されるため、充電レベルが夜間電力量に相当するレベルよリも過度に低いものとなることを抑制することができる。

また、前記商用交流電源の電力料金を定める時間帯として、前記電力料金が通常料金となる通常時間帯と、前記電力料金が前記通常料金よリも低額となる低額時間帯とが設定されているとき、前記基準充電レベルとして、前記負荷装置により夜間に消費される夜間電力量から前記低額時間帯に使用される低額電力量が差し引かれた電力量に相当するレベルが設定されてもよい。

このような構成によれば、負荷装置により夜間に消費される夜間電力量から低額時間帯に使用される低額電力量が差し引かれた電力量に相当するレベルが基準充電レベルとして設定されていることにより、負荷装置により夜間に消費される夜間電力量に相当するレべルが基準充電レベルとして設定される場合と比較して、基準充電レベルは低くなる。これにより、蓄電池の充電レベルが基準充電レベルよりも小さくなる頻度が低くなるため、負荷装置の消費電力が予め設定された電力レベルを超えないように制限される頻度を低減することができる。

また、前記負荷装置の消費電力を制御する時刻が前記低額時間帯にあるときには、前記負荷装置の消費電力の制限レベルは、同低額時間帯以外の時間帯にて行われる前記負荷装置の消費電力の制限レベルよりも緩和されてもよい。

このような構成によれば、低額時間帯において消費電力の制限が緩和されることにより、同時間帯においてはこの制限緩和がない場合に比較して、負荷装置の消費電力量が増大する。この場合、その負荷装置への電力供給は商用交流電源と蓄電池から賄われることになリ、商用交流電源からの電力供給頻度を増やすことができる。これにより、比較的低コストで、夜間時における負荷装置の使用制限を緩和することができる。発明の効果

本発明によれば、商用交流電源の電力の使用を抑制することのできる給電管理装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

本発明の目的及び特徴は以下のような添付図面とともに与えられた後述する好ましい実施形態の説明から明白になる。

【図 1】本発明の給電管理装置を具体化した一実施形態について、同装置を含む電力供給システムの構成を示すブロック図。

【図 2】同実施形態の給電管理装置の電力制御装置について、その構造を示す模式図。

【図 3】同実施形態の電力制御装置により実行される「電力制御処理」について、その処理手順を示すフローチヤ一ト。

【図 4】同実施形態の電力制御装置により実行される「消費電力制限処理」について、その処理手順を示すフローチヤ一ト。

【図 5】同実施形態の給電管理装置について、その制御態様の一例を示すタイミングチャ一ト。

【図 6】同実施形態の電力制御装置により実行される「消費電力制限処理」について、その変形例を示すフローチヤ一ト。発明を実施するため最良の形態

以下、本発明の実施形態が本明細書の一部をなす添付図面を参照にしてより詳細に説明する。図面全体において、同一または類似した部分には同じ部材符号を付してそれについての重複する説明を省略する。

図 1〜図 6を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、本発明の給電管理装置を電力供給システムの一部として実施した場合を例示している。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、家庭用の商用交流電源（A C電源） 2の電力の他に、太陽光によリ発電する太陽電池 3の電力も各種機器に供給する。電力供給システム 1は、直流電源（D C電源）を入力して動作する D C機器 5の他に、商用交流電源 2を入力して動作する A C 機器 6にも電力を供給する。以下、実施形態の説明において、電力供給システム 1が設置される場所として住宅を例にあげて説明しているが、これに限定されるものではなく、集合住宅やマンション、事務室、工場などに設置して適用することができる。

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ュニットフ及び D C分電盤（直流ブレーカ内蔵） 8が設けられている。また、電力供給システム 1には、住宅の D C機器 5の動作を制御する機器として制御ュニット 9及びリレ一ュニット 1 0が設けられている。

コントロールユニット 7には、交流電力を分岐させる A C分電盤 1 1が交流系電力線 1 2を介して接続されている。コントロールユニット 7は、 A C分電盤 1 1を介して商用交流電源 2に接続されるとともに、直流系電力線 1 3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、 A C分電盤 1 1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 1 4を介して D C分電盤 8に出力し、また直流系電力線 1 5を介して蓄電池 1 6に出力する。コントロールユニット 7は、交流電力を取り込むのみならず、太陽電池 3や蓄電池 1 6の直流電力を交流電力に変換して A C分電盤 1 1に供給する。コントロールユニット 7は、信号線 1 7 を介して D C分電盤 8とデータやり取りを実行する。

D C分電盤 8は、直流電力対応の一種のブレーカである。 D C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 1 8を介して制御ュニット 9に出力したり、直流系電力線 1 9を介してリレ一ュニット 1 0に出力したりする。また、 D C分電盤 8は、信号線 2 0を介して制御ユニット 9とデ一タのやり取りをしたり、信号線 2 1を介してリレ一ュニット 1 0とデータのやり取りをしたりする。

制御ユニット 9には、複数の D C機器 5が接続されている。これら D C機器 5は、直流電力及びデータの両方を搬送する直流供給線路 2 2を介して制御ュニット 9と接続されている。直流供給線路 2 2は、 D C機器 5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、一対の線で電力及びデータの両方を D C機器 5に搬送する。制御ユニット 9は、直流系電力線 1 8を介して D C機器 5の直流電力を取得し、 D C分電盤 8から信号線 2 0を介して得る動作指令に基づいて D C機器 5の動作制御態様について把握する。そして、制御ユニット 9は、指示された D C機器 5に直流供給線路 2 2を介して直流電圧及び動作指令を出力し、 D C機器 5の動作を制御する。

制御ュニット 9には、宅内の D C機器 5の動作を切り換える際に操作するスィッチ 2 3 が直流供給線路 2 2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 2 4が直流供給線路 2 2を介して接続されている。よって、 D C分電盤 8からの動作指示のみならず、スィッチ 2 3の操作やセンサ 2 4の検知によっても、直流供給線路 2 2を通じて送信される通信信号により、 D C機器 5が制御される。

リレ一ュニット 1 0には、複数の D C機器 5がそれぞれ個別の直流系電力線 2 5を介して接続されている。リレーユニット 1 0は、直流系電力線 1 9を介して D C機器 5の直流電源を取得し、 D C分電盤 8から信号線 2 1を介して得る動作指令に基づいて、いずれの D C機器 5を動作させるのかについて把握する。そして、リレ一ユニット 1 0は、指示された D C機器 5に対し、内蔵のリレ一にて直流系電力線 2 5への電源供給をオンオフすることにより、 D C機器 5の動作を制御する。また、リレーユニット 1 0には、 D C機器 5 を手動操作するための複数のスィッチ 2 6が接続されており、スィッチ 2 6の操作によつて直流系電力線 2 5への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、 D C機器 5が制御される。

D C分電盤 8には、例えば壁コンセントゃ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 2 7が直流系電力線 2 8を介して接続されている。この直流コンセント 2 7に D C機器 5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、 A C分電盤 1 1には、例えば商用交流電源 2の使用量を遠隔検針可能な電力メータ 2 9が接続されている。電力メータ 2 9には、商用交流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 2 9は、電力線搬送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ヮ一ク通信によって制御可能とするネットワークシステム 3 0が設けられている。ネットワークシステム 3 0には、同システム 3 0のコント口一ルュニッ卜として宅内サーバ 3 1が設けられている。宅内サーバ 3 1 は、インタ一ネットなどのネットワーク Nを介して宅外の管理サ一バ 3 2と接続されるとともに、信号線 3 3を介して宅内機器 3 4に接続されている。また、宅内サーバ 3 1は、 D C分電盤 8から直流系電力線 3 5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 3 1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 3 6が信号線 3 7を介して接続されている。コントロールボックス 3 6は、信号線 1 7を介してコントロールュニットフ及び D C分電盤 8に接続されるとともに、直流供給線路 3 8を介して D C機器 5を直接制御する。コントロールボックス 3 6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 3 9が接続されるとともに、ネットワークシステム 3 0の操作パネル 4 0が接続されている。操作パネル 4 0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 4 1が接続されている。宅内サ一バ 3 1は、ネットヮ一ク 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 3 6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 3 6を動作させる。また、宅内サーバ 3 1は、ガス水道メ一タ 3 9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 3 2に提供可能であるとともに、監視機器 4 1で異常検出があったことを操作パネル 4 0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 3 2に提供する。

給電管理装置 1 0 0は、太陽電池 3と、蓄電池 1 6と、コントロールュニットフと、電力制御装置 7 0とにより構成されている。給電管理装置 1 0 0は、太陽電池 3の発電量及び蓄電池 1 6の充電レベル C Lに応じて、 D C機器 5の消費電力を制限する。

太陽電池 3は、太陽光発電量 P W Sを周期的に計測し、信号線 5 1を介して太陽光発電量 P W Sを電力制御装置 7 0に出力する。なお、太陽光発電量 P W Sは、太陽光の強さにより変動するとともに、太陽電池 3に加わる負荷によっても変動する。例えば、太陽電池 3に発電余力が十分にあるときでも、太陽電池 3に接続されている D C機器 5の直流電力総使用量がその太陽電池 3の発電量よリも小さいときは、太陽電池 3は D C機器 5の総消費電力量に応じた分だけ発電を行うこともできる。

蓄電池 1 6は、電力制御装置 7 0からの要求に応じて充電及び放電する。蓄電池 1 6は、バックアップレベル C L Bと、予備充電レベル C L A (基準充電レベル）との 2つのレべルにより管理される。バックアップレベル C L Bは、夜間時の停電や火災等の非常時において電力供給が停止されたときに所定期間電力を賄うために設定される。例えば、バックアップレベル C LBは、非常時において使用される電力量に相当する充電レベル C Lに設定される。蓄電池 1 6は、通常、蓄電池 1 6の充電量がバックアップレベル C LB以下とならないように、制御されている。

予備充電レベル C L Aは、バックアップレベル C L巳よりも高い充電レベルに設定されるものであり、夜間時の DC機器 5の消費電力を賄うために設定される。例えば、予備充電レベル C L Aは、 DC機器 5により夜間に使用される一晚あたりの電力量に相当する充電レベル C Lに設定される。蓄電池 1 6は、周期的に充電レベル C Lを計測し、信号線 5 2を介してこの充電レベル C Lを電力制御装置 70に出力する。

コントロールュニットフには、太陽電池 3の電力を低電圧の直流電力に変換する DC/ DCコンバータが設けられている。 DCZDCコンバータにより、太陽電池 3による電力が所定の電圧値に変換される。コントロールユニット 7は、電力制御装置 70からの要求に応じて、商用交流電源 2からの交流を直流に変換し、また太陽電池 3や蓄電池 1 6からの直流を交流に変換する。例えば、 DC機器 5の直流使用量（すなわち消費電力量）が、太陽電池 3からの太陽光発電量 P W Sよりも大きくなリ、直流電力が不足しているときは、コントロールュニット 7により交流が直流に変換されて、不足している直流電力が賄われる。一方、 DC機器 5の直流使用量 PWDが太陽電池 3からの太陽光発電量 PWSよりも小さく、太陽電池 3の電力が余っているときは、直流が交流に変換される。コントロールユニット 7は、交流から直流に変換した ACDC電力量、及び直流から交流に変換した D CAC電力量を計測し、信号線 53を介してこれら電力量を電力制御装置 70に出力する。図 2に示すように、電力制御装置 70は、演算装置 7 1と、太陽電池 3及びコント口一ルュニットフ及び蓄電池 1 6等の外部装置と情報通信をする通信部 72と、太陽光発電量格納部 73と、 AC DC電力量格納部 74と、蓄電池充電レベル格納部 75と、直流使用量格納部 76と、蓄電池基準値格納部 77と、により構成されている。

通信部 72は、信号線 5 1〜53を介して、太陽電池 3と、蓄電池 1 6と、コント口一ルユニット 7から出力される、太陽光発電量 PWS、充電レベル Cし、 ACDC電力量、 DCAC電力量等の情報を受信する。また同通信部 72は、これら情報を演算装置 7 1へ出力する。さらに通信部 72は、演算装置 7 1からの動作指令を太陽電池 3、蓄電池 1 6 及びコントロールュニットフに送信する。

演算装置 7 1は、太陽光発電量 PWSを発電量推移データ DT Aに形成する。発電量推移データ DT Aは、太陽光発電量 PWSが送られてくる時刻とその時刻における太陽光発電量 PWSとを纏めたデータである。また、演算装置 7 1は、電力制御処理及び消費電力制限処理を行う。電力制御処理では、太陽電池の太陽光発電量 PWS及び蓄電池の充電レベル C Lに応じて、 DC機器 5への電力供給源を選択する。消費電力制限処理では、太陽電池の発電量及び蓄電池の充電レベル C Lに応じて、 D C機器 5の消費電力を制限する。太陽光発電量格納部 73は、発電量推移データ DT A及び一日当りの総発電量 DT Bを太陽光発電データ DTとして記憶する。太陽光発電データ DTは数年間保持される。 AC DC電力量格納部 74は、 A CD C電力量及び DC AC電力量を記憶する。蓄電池充電レベル格納部 75は、蓄電池 1 6の充電レベル C Lを記憶する。直流使用量格納部 76は、直流電力の使用量を記憶する。蓄電池基準値格納部 77は、バックアップレベル C L Bと、予備充電レベル C L Aとを記憶する。

図 3を参照して、電力制御装置 70により実行される「電力制御処理」について、その処理手順を説明する。なお同処理は、電力制御装置 70により所定の演算周期毎に繰り返し実行される。

ステップ S 1 1 0にて、太陽電池 3の電力は、優先的に、 DC機器 5への電力供給に割リ当てられる。すなわち、 DC機器 5は、商用交流電源 2及び太陽電池 3からの電力供給を受けるが、同機器 5は優先的に太陽電池 3からの電力を消費する。

ステップ S 1 20にて、太陽光発電量 PWSと DC機器 5の直流使用量 PWDとが比較される。同ステップ S 1 20にて、太陽光発電量 PWSが直流使用量 PWDよりも大きい旨判定されたとき、すなわち太陽光発電量 PWSが余剰するときは、ステップ S 1 30にて蓄電池 1 6の充電レベル C Lが満充電レベル C L Cに達しているか否か判定される。蓄電池 1 6の充電レベル C Lが満充電レベル C L Cに達していないときは、ステップ S 1 40にて、太陽電池 3の電力は、 DC機器 5への電力供給に割り当てられるとともに、その余剰電力が蓄電池 1 6の充電に割り当てられる。このとき、太陽光発電量 PWSは、 DC機器 5の直流使用量 PWDと、蓄電池 1 6への充電量 PWEと総和になっている。一方、蓄電池 1 6の充電レベル C Lが満充電レベル C L Cに達しているときは、ステツプ S 1 50にて、太陽電池 3による電力は、 DC機器 5への電力供給に割り当てられ、その余剰電力は棄てられる。このとき、太陽光発電量 PWSは DC機器 5の直流使用量 PW Dと等しくなつている。

ステップ S 1 20にて、太陽光発電量 PWSが直流使用量 PWD以下である旨判定されたときは、ステップ S 1 60にて、蓄電池 1 6の充電レベル C Lがバックアップレベル C LBより大きいか否かが判定される。

同ステップ S 1 60にて、肯定判定されるときは、ステップ S 1 70にて、直流使用量 PWDの不足電力に相当する電力量を蓄電池 1 6から放電する。このとき、太陽光発電量 PWSと蓄電池 1 6からの放電量 PWFとの総和が、 DC機器 5の直流使用量 PWDと等しくなる。

一方、蓄電池 1 6の充電レベル C Lがバックアップレベル C L B以下である旨判定されたときは、ステップ S 1 80にて、直流使用量 PWDの不足電力に相当する電力量の交流を直流に変換して、 DC機器 5へ電力を供給する。このとき、太陽光発電量 PWSと、交流から直流に変換された AC DC電力量との総和が、 DC機器 5の直流使用量 PWDと等しくなつている。

図 4を参照して、電力制御装置 70により実行される「消費電力制限処理」について、その処理手順を説明する。なお同処理は、電力制御装置 70により所定の演算周期毎に繰リ返し実行される。

ステップ S 2 1 0にて、太陽電池 3による太陽光発電量 PWSと DC機器 5の直流使用量 PWDとが比較さる。同ステップ S 2 1 0にて太陽光発電量 PWSが直流使用量 PWD よりも大きい旨判定されたとき、ステップ S 220にて、蓄電池 1 6の充電レベル Cしが予備充電レベル C L Aより大きいか否か判定される。

同ステップ S 220にて肯定判定されたときは、ステップ S 230にて、 DC機器 5の消費電力の電力制限は行われない。すなわち、太陽光発電量 PWSが十分にあり、且つ蓄電池 1 6には、夜間消費電力を賄うために十分な電力が蓄えられているため、電力制限は行われない。

—方、蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下のときは、ステップ S 240にて、 DC機器 5の消費電力が第 1電力レベルを超えないように制限される。例えば、第 1電力レベルでは、ステップ S 220の判定時点における全ての DC機器 5の総消費電力の 1 0%に相当する電力が制限される。具体的には、全ての DC機器 5のうちで使用制限可能なものを選出し、さらに使用制限したときに、総消費電力の 1 0%に相当する電力の消費が減少するようになるものを予め 1個又は複数個特定する。そして、消費電力の制限処理が実行されるときに、電力制御装置 70からリレ一ユニット 1 0又は制御ュニット 9への動作指令によって特定された DC機器 5への電力供給を遮断する。

ステップ S 2 1 0にて、太陽光発電量 PWSが直流使用量 PWD以下である判定されたとき、ステップ S 250にて、蓄電池 1.6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L Aより大きいか否か判定される。

蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C LAよりも大きいときは、ステップ S 260にて、 DC機器 5の消費電力が第 2電力レベルを超えないように制限される。第 2 電力レベルは、電力制限度合いが第 1電力レベルよリも大きくなるように設定されている。直流使用量 P W Dについて太陽電池 3の電力により賄うことができないため、暫くの時間経過後に、充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下になると推定される。このため、第 1電力レベルよリも制限量が大きい第 2電力レベルにて D C機器 5の消費電力を制限して、充電レベル C Lの低減を緩和させている。第 2電力レベルでは、例えば、ステップ S 250の判定時点における DC機器 5の総消費電力の 20%に相当する電力が制限される。

—方、蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下となるときは、ステツプ S 270にて、 DC機器 5の消費電力について、第 2電力レベルよりも制限量が大きい第 3電力レベルを超えないように制限される。すなわち、直流使用量 PWDについて太陽電池 3による電力により賄うことができず、且つ、充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下であることから、暫くの時間経過後に、充電レベル C Lがバックアップレベル C L B以下になると推定される。このため、第 2電力レベルよりも電力制限量が大きい第 3電カレベルにて、 DC機器 5の消費電力がさらに制限される。第 3電力レベルでは、例えば、ステップ S 250の判定時点における DC機器 5の総消費電力の 3 Oo/oに相当する電力が制限される。

図 5を参照して、給電管理装置の制御態様の一例について説明する。

時刻 t 1のとき、すなわち深夜において、太陽光発電量 PWSが直流使用量 PWD以下であり且つ蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下のとき、 DC機器 5 の消費電力について、第 3電力レベルに制限される。

ここで太陽電池 3による発電は行われない一方、 D C機器 5の待機電力が使用されるため、直流使用量 PWDが太陽光発電量 PWSよりも大きくなる。また、蓄電池 1 6の充電レベル C Lはバックアップレベル C L Bになっている。蓄電池 1 6の充電レベル CLをバックアップレベル C LBに維持するために商用交流電力が使用される。このとき、 DC機器 5の消費電力は第 3電力レベルに制限される。深夜においては、使用される DC機器 5 が少ないため、実質的には、 DC機器 5の駆動が制限されることは殆どない。

その後、太陽の上昇とともに太陽光発電量 PWSが増大する。一方、 DC機器 5の消費電力も増大するため、太陽電池 3の発電開始から暫くの間は、太陽光発電量 PWSは DC 機器 5の直流使用量 PWD以下の状態で推移する。

時刻 t 2のとき、すなわち太陽光発電量 PWSが DC機器 5の直流使用量 PWDょリ大きくなリ、且つ蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下のとき、太陽光発電量 PWSが余ることになるため、蓄電池 1 6への充電が開始される。このとき、 DC 機器 5の消費電力は第 1電力レベルに制限されている。

時刻 t 3のとき、すなわち太陽光発電量 PWSが DC機器 5の直流使用量 PWDょリ大きく、且つ蓄電池 1 6の充電レベル CLが予備充電レベル CLAよりも大きくなつたとき、 DC機器 5の消費電力についての制限は解除される。このとき、全ての DC機器 5を駆動させることができる。

時刻 t 4のとき、すなわち蓄電池 1 6の充電レベル C Lが満充電レベル C LCに達したとき、太陽光発電量 PWSは、 DC機器 5の総電力消費量と一致することになる。すなわち、同図（A) の示されるように、太陽電池 3は 2点鎖線に沿って発電することができると推定される。ところが、太陽電池 3に接続されている DC機器 5の総電力消費量が発電可能な太陽光発電量 PWS以下のため、実際の太陽光発電量 PWSは DC機器 5の負荷と応じた値となっている。このとき、発電可能な太陽光発電量 PWSから実際の太陽光発電量 PWSを差し引いた電力が結局のところ放電されていると考えられる。

その後、太陽の下降とともに太陽光発電量 PWSが徐々に低下する。太陽光発電量 PW Sが直流使用量 PWDより大きい間は、太陽電池 3の電力によリ D C機器 5の使用電力が賄われるため、蓄電池 1 6の放電は行われない。そのため、この間、蓄電池 1 6の充電レベル C Lは満充電レベル C L Cに維持される。

時刻 t 5のとき、すなわち、太陽光発電量 PWSが DC機器 5の直流使用量 PWDより小さくなつたとき、 DC機器 5への供給電力が不足するため、蓄電池 1 6から放電が開始される。一方、 DC機器 5の消費電力については第 2電力レベルに制限される。この制限がない場合と比べて蓄電池 1 6からの放電が抑制されるため、蓄電池 1 6の充電レベル C Lの低下が抑制される。

その後、太陽光発電量 PWSが減少し、且つ蓄電池 1 6の充電レベル C Lが低下する。そして、夜間では、太陽電池 3の発電が行われないため、蓄電池 1 6の放電がさらに進行する。

時刻 t 6のとき、すなわち太陽光発電量 PWSが DC機器 5の直流使用量 PWDより小さく且つ蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下となったとき、 DC機器 5の消費電力について、第 3電力レベルに制限される。

すなわち、この時点においては、太陽電池 3による発電力が DC機器 5の直流使用量 P WDよりも小さくなリ、且つ、蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下となるため、 DC機器 5の消費電力に対する制限が第 2電力レベルから第 3電力レベルに引き上げられる。

時刻 t 7のとき、すなわち蓄電池 1 6の充電レベル C Lがバックアップレベル C L巳となったときは、蓄電池 1 6からの放電が禁止される。一方、蓄電池 1 6の充電レベル C L を維持するために、電力の不足分は商用交流電源 2からの電力により賄われる。

本実施形態の給電管理装置 1 00によれば、以下の効果を奏することができる。

(1 ) 本実施形態では、電力を創出する太陽電池 3の発電量と電力を消費する DC機器 5の消費電力量とを比較結果すなわ余剰電力量と、太陽電池 3の発電に基づいて蓄電される蓄電池 1 6の充電レベル C Lとに基づいて、 DC機器 5の消費電力レベルが制御されている。

この構成によれば、太陽エネルギの創出状況及び備蓄状況に応じて DC機器 5の消費電力量が制限されるため、消費電力量を自動的且つ最適に制御することができる。

(2) 本実施形態では、太陽電池 3の発電量が DC機器 5の直流使用量 PWDよりも大きいときには、 DC機器 5及び蓄電池 1 6に供給される。太陽電池 3の発電量が DC機器 5の直流使用量 PWD以下のときには、 DC機器 5に供給される。太陽電池 3の発電量が D C機器 5の直流使用量 P W Dより大きく蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下のときには、 DC機器 5の消費電力が第 1電力レベルを超えないように制限される。

この構成によれば、太陽電池 3の発電量が DC機器 5の直流使用量 PWD以下のときには D C機器 5に供給される。太陽電池 3の発電量が D C機器 5の直流使用量 PWDよりも大きいときには、 DC機器 5及び蓄電池 1 6に供給される。太陽電池 3の発電量が DC機器 5の直流使用量 PWDより大きく蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C LA 以下のときには、 D C機器 5の消費電力が第 1電力レベルを超えないように制限される。これにより、 DC機器 5の消費電力量を自動的且つ最適に低減することができる。この結果、商用交流電源 2の電力の使用を抑制することができる。 (3) 本実施形態では、太陽電池 3の発電量が DC機器 5の直流使用量 PWDよりも大きく、且つ蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C LAよりも大きいときには、 D C機器 5の消費電力の制限が行われない。

この構成によれば、太陽電池 3の発電量が DC機器 5の消費電力よりも大きく、且つ蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L Aよりも大きいとき、すなわち太陽電池 3及び蓄電池 1 6の電力により DC機器 5の消費電力を賄うことができるとき、 DC機器 5の消費電力の制限が禁止される。従って、商用交流電源 2の電力を使用しなくとも DC 機器 5の性能を維持することができる。

(4) 本実施形態では、太陽電池 3の発電量が DC機器 5の直流使用量 PWD以下で、且つ蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C LAよりも大きいときには、 DC機器 5の消費電力が第 1電力レベルよリも小さい第 2電力レベルを超えないように制限される。

この構成によれば、太陽電池 3の発電量が DC機器 5の直流使用量 PWD以下で、且つ蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C LAよりも大きいとき、すなわち蓄電池 1 6の電力の消費量が多くなる旨予測されるとき、 DC機器 5の消費電力が第 2電カレべルを超えないように制限される。従って、蓄電池 1 6の充電レベル C Lが過度に低下することを抑制することができる。また、制限のレベルとして第 1電力レベルよりも小さい第 2電力レベルを用いているため、充電レベル C Lの低下の抑制をより確実なものとすることができる。

(5) 本実施形態では、太陽電池 3の発電量が DC機器 5の直流使用量 PWD以下で、且つ蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下のときには、 DC機器 5の消費電力が第 2電力レベルよりも小さい第 3電力レベルを超えないように制限される。

この構成によれば、太陽電池 3の発電量が DC機器 5の直流使用量 PWD以下で、且つ蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下のとき、すなわち蓄電池 1 6の電力の消費量がよリ多くなる旨予測されるとき、 D C機器 5の消費電力が第 3電力レベルを超えないように制限される。従って、蓄電池 1 6の充電レベル C Lが過度に低下することを抑制することができる。また、制限のレベルとして第 2電力レベルよりも小さい第 3 電力レベルを用いているため、充電レベル C Lの低下の抑制をより確実なものとすることができる。なお、上記実施形態では、第 3電力レベルとして DC機器 5の総消費電力の 3 006に相当する電力が制限されるとしているが、この制限に代えて、 DC機器 5の使用を停止させてもよい。

(6) 本実施形態では、予備充電レベル Cしとして、 DC機器 5により夜間に消費される夜間電力量に相当するレベルが設定される。この構成によれば、太陽電池 3の発電量が D C機器 5の直流使用量 PWDより大きく蓄電池 1 6の充電レベル C Lが D C機器 5により夜間に消費される夜間電力量に相当するレベル以下のとき、 DC機器 5の消費電力が第 1電力レベルを超えないように制限されるため、充電レベル C Lが夜間電力量に相当するレベルよりも過度に低いものとなることを抑制することができる。

(その他の実施形態）

本発明の給電管理装置の実施態様は、上記実施形態に例示した内容に限定されるものではなく、例えば以下のように変更して実施することもできる。また、以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものでなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。

■上記実施形態では、消費電力制限処理において消費電力を制限する場合に、 D C機器 5の総消費電力に対する割合によつてその制限を行っているが、このような制限に代えて、 D C機器 5の総消費電力に対して数量的に制限を行ってもよい。例えば、 D C機器 5の総直流使用量について、その最大直流使用量から第 1電力レベルでは 2 0 O W、第 2電カレベルでは 4 0 0 W、第 3電力レベルでは 6 0 O Wの電力を減ずることにより、使用電力の制限を行ってもよい。

■上記実施形態では、予備充電レベルじしは、夜間時において使用されるー晚あたりの電力量に相当する充電レベル C Lとして設定されているが、これに代えて、季節毎に設定を変更してもよい。例えば、春季や秋季は、予備充電レベル C L Aが夏季や冬季よりも低く設定する。この設定値は、タツチパネル等のインタ一フェイスを介して設定の変更を可能とする。

-また、予備充電レベル C L Aについては、夜間時において使用される一晩あたりの電力量だけを基準とするのではなく、蓄電池 1 6の最大容量を考慮して、設定してもよい。例えば、蓄電池 1 6の容量が D C機器 5の夜間時使用量よりも十分に大きい場合は、夜間時において使用される一晚あたリの電力量よリも高いレベルに予備充電レベル C L Aが設定される。このような設定によれば、夜間時に電力不足時に商用交流電源 2から電力供給を受ける頻度を抑制することができる。

，また、蓄電池 1 6の容量が夜間時使用量よりも小さい場合は、夜間時において使用されるー晚あたリの電力量よリも低いレベルに予備充電レベル C L Aを設定してもよい。このような設定によれば、蓄電池 1 6の容量が小さい場合でも、適宜、 D C機器 5の電力消費を制限することができる。

•予備充電レベル C L Aについては、夜間時において使用されるー晚あたりの電力量だけを基準とするのではなく、電力料金の低額時間帯である場合は、次のように設定してもよい。すなわち、予備充電レベル C L Aは、 D C機器 5が夜間に消費する夜間電力量から低額時間帯に使用される電力量を差し引いた電力量と同等レベルに設定する。

この構成によれば、蓄電池 1 6の充電レベル C Lは、 D C機器 5が夜間に消費する夜間電力量から低額時間帯に使用される電力量を差し引いた電力量に相当するレベルを基準として、 D C機器 5の消費電力の制限が行われるようになる。従って、低額時間帯の電力を有効に活用することによって、太陽電池 3による発電量のうち、蓄電池 1 6への充電に割リ当てられる電力を小さくすることができるため、 D C機器 5への電力供給を増大させることができる。

-商用交流電源の電力料金を定める時間帯として、電力料金が通常料金となる通常時間帯と、電力料金が通常料金よりも低額となる低額時間帯とが設定されている場合がある。そこで、図 6に示すように、消費電力制限処理のステップ S 2 5 0以降の処理において、当該処理時刻が、電力料金の低額時間帯であるか否かの結果に基づいて制限レベルを変更してもよい。すなわち、商用交流電源 2からの電力は時間帯よつて料金が異なっているため、低額時間帯において消費電力量の制限度合いを変更することにより、商用交流電源 2 からの電力を有効に利用する。なお、図 6は、図 4の 2点鎖線で囲った部分の変形例を示し、同処理については同符号を付している。

具体的には次の処理が実行される。すなわち、ステップ S 2 5 0にて、蓄電池 1 6の充電レベル C Lが予備充電レベル C L A以下となるときは、ステップ S 2 5 1にて、その処理時刻が低額時間帯であるか否か判定される。処理時刻が、電力料金の低額時間帯ではないとき、すなわち通常料金時間帯であるときは、ステップ S 2 6 1にて、 D C機器 5の消費電力について第 3電力レベルに制限される。すなわち、電力料金が通常料金であるため、比較的高いレベルで D C機器 5の消費電力について制限される。一方、処理時刻が、電力料金の低額時間帯であるときは、ステップ S 2 6 2にて、 D C機器 5の消費電力について、第 2電力レベルよリも電力制限量が大きく且つ第 3電力レベルよリも小さい値に制限される。すなわち、電力料金が低料金であるため、比較的高いレベルで D C機器 5の消費電力制限が緩和され、商用交流電源からの電力の使用が促進される。これにより、比較的低コス卜で、夜間時における D C機器 5の使用制限を緩和することができる。

•上記実施形態では、電力制御処理において、太陽電池 3による太陽光発電量 P W Sが D C機器 5の直流使用量 P W Dよりも大きくなつておリ且つ蓄電池 1 6が満充電レベル C L Cになっているときは、太陽電池 3の余剰電力は棄てられるようになつている。このような場合、この余剰電力をコントロールユニット 7により直流から交流に変換して、 A C 機器 6に電力を供給してもよい。このような直流交流供給制御を行うとき、コントロールユニット 7は一種の D C機器 5とみなされる。このときコントロ一ルュニット 7による直流から交流への電力変換量が直流使用量 P W Dとして扱われるようになる。

■上記実施形態では、電力制御処理において、特定の D C機器 5の消費電力を制限しているが、このような制限に代えて、全ての D C機器 5について一律に消費電力の使用量を制限するようにしてもよい。また、所定の電力レベルに制限する場合において、特定の D C機器 5を設定するのではなく、各 D C機器 5について使用の優先順位を設定してその優先順位の低い順から、その消費電力の制限を加えるようにしてもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態が説明されているが、本発明はこれらの特定の実施形態に限られるものではなく、請求範囲の範疇から離脱しない多様な変更及び変形が可能であり、それも本発明の範疇内に属する。

Claims

請求の範囲

【請求項 1】

太陽電池と商用交流電源と蓄電池とを備え、前記太陽電池の電力によリ前記蓄電池を充電し、前記太陽電池と前記商用交流電源と前記蓄電池とのうち少なくとも 1つの電力を負荷装置に供給する給電管理装置において、

前記太陽電池の発電量と前記負荷装置の消費電力量と大きさの比較結果及び前記蓄電池の容量に対する充電割合を示す充電レベルの大きさに基づいて、前記負荷装置の消費電力レベルが制御される

給電管理装置。

【請求項 2】

請求項 1に記載の給電管理装置において、

前記太陽電池の電力が前記商用交流電源の電力よリも優先して前記負荷装置及び前記蓄電池に供給され、

前記太陽電池の発電量が前記負荷装置の消費電力量よリも大きく、且つ前記蓄電池の充電レベルが基準充電レベル以下のときには、前記負荷装置の消費電力が予め設定された電カレベルを超えないように制限される

給電管理装置。

【請求項 3】

請求項 2に記載の給電管理装置において、

前記太陽電池の発電量が前記負荷装置の消費電力量よリも大きく、且つ前記蓄電池の充電レベルが前記基準充電レベルよりも大きいときには、前記負荷装置の消費電力の制限が行われない

給電管理装置。

【請求項 4】

請求項 2または 3に記載の給電管理装置において、

前記太陽電池の発電量が前記負荷装置の消費電力量以下で、且つ前記蓄電池の充電レべルが前記基準充電レベルよりも大きいときには、前記負荷装置の消費電力が前記予め設定された電力レベルよリも小さい基準電力レベルを超えないように制限される

給電管理装置。

【請求項 5】

請求項 4に記載の給電管理装置において、

前記太陽電池の発電量が前記負荷装置の消費電力量以下で、且つ前記蓄電池の充電レべルが基準充電レベル以下のときには、前記負荷装置の消費電力が前記基準電力レベルよりも小さいバックアップ電力レベルを超えないように制限される

給電管理装置。

【請求項 6】

請求項 2〜 5のいずれか一項に記載の給電管理装置において、

前記基準充電レベルとして、前記負荷装置によリ夜間に消費される夜間電力量に相当するレベルが設定される

給電管理装置。

【請求項 7】

請求項 2 - 6のいずれか一項に記載の給電管理装置において、

前記商用交流電源の電力料金を定める時間帯として、前記電力料金が通常料金となる通常時間帯と、前記電力料金が前記通常料金よリも低額となる低額時間帯とが設定されているとき、前記基準充電レベルとして、前記負荷装置により夜間に消費される夜間電力量から前記低額時間帯に使用される低額電力量が差し引かれた電力量に相当するレベルが設定される

給電管理装置。

【請求項 8】

請求項 7に記載の給電管理装置において、

前記負荷装置の消費電力を制御する時刻が前記低額時間帯にあるときには、前記負荷装置の消費電力の制限レベルは、同低額時間帯以外の時間帯にて行われる前記負荷装置の消費電力の制限レベルよりも緩和される

給電管理装置。