WO2012124158A1 - 充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システム - Google Patents

充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システム Download PDF

Info

Publication number
WO2012124158A1
WO2012124158A1 PCT/JP2011/056967 JP2011056967W WO2012124158A1 WO 2012124158 A1 WO2012124158 A1 WO 2012124158A1 JP 2011056967 W JP2011056967 W JP 2011056967W WO 2012124158 A1 WO2012124158 A1 WO 2012124158A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power generation
power
charging
solar
storage battery
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/056967
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
西川　武男
潤一郎 山田
亘 岡田
Original Assignee
オムロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オムロン株式会社 filed Critical オムロン株式会社
Publication of WO2012124158A1 publication Critical patent/WO2012124158A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to a charge control device, a charge control method, and a solar power generation system, and more particularly to a charge control device, a charge control method, and a solar power generation system that can charge a storage battery more efficiently.
  • a plurality of charging methods have been proposed as charging methods for charging the storage battery with the electric power generated by the photovoltaic power generation panel.
  • the DC voltage power generated by the photovoltaic power generation panel is converted to AC voltage power by the power conditioner for the power generation panel, and is supplied to the bidirectional power conditioner via the distribution board.
  • the storage battery is charged after being converted into electric power.
  • DC / DC (Direct Current / Direct Current) converter converts the DC voltage power generated by the photovoltaic power generation panel to the specified DC voltage power suitable for charging the storage battery, and then charges the storage battery. There is a method.
  • the charging efficiency is lowered according to the conversion efficiency by the power conditioner or the DC / DC converter. Therefore, when using a charging method that charges the storage battery directly, that is, without performing voltage conversion by a power conditioner or a DC / DC converter, the power of the DC voltage generated by the photovoltaic power generation panel is used. It is assumed that a decrease in charging efficiency can be avoided.
  • the voltage between the photovoltaic power generation panel and the storage battery is not adjusted, so the voltage fluctuation of the electric power output from the photovoltaic power generation panel is May affect the charging efficiency of the storage battery. For this reason, we are anxious about the charge efficiency of a storage battery falling depending on the irradiation condition of the sunlight to a photovoltaic power generation panel.
  • patent document 1 performs charge control based on the temperature of a lithium ion secondary battery. Technology is disclosed.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to charge a storage battery more efficiently.
  • the charging control device includes: an estimation unit that estimates whether or not a voltage value that maximizes power output from a power generation unit that generates power using natural energy increases; And charging start means for starting charging the storage means of the electric power generated by the power generation means when the value is estimated to rise.
  • the power control method estimates whether or not the voltage value that maximizes the power output from the power generation means that generates power using natural energy increases, and the voltage value is estimated to increase.
  • the method includes a step of starting charging the storage means of the electric power generated by the power generation means.
  • the photovoltaic power generation system includes a power generation unit that generates power using natural energy, a storage unit that charges power, and a voltage value that maximizes the power output from the power generation unit. Characterized in that it comprises an estimation means for estimating the charge value, and a charging start means for starting charging the storage means of the electric power generated by the solar power generation means when the estimation means estimates that the voltage value is increased. To do.
  • the power storage means stores the power generated by the power generation means. Is started.
  • the storage battery can be charged more efficiently.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structural example of one Embodiment of the solar energy power generation system to which this invention is applied. It is a figure which shows the current voltage characteristic and power voltage characteristic of a photovoltaic power generation panel. It is a figure which shows the charge characteristic in the system which charges with a constant current and a constant voltage. It is a figure explaining the example of charge when the amount of solar radiation tends to increase and fall. It is a flowchart explaining the process which judges the start of charge. It is a figure explaining the conditions of the simulation performed about the relationship between the amount of sunlight and charging efficiency. It is a figure which shows the result of having performed simulation. It is a figure which shows the charging efficiency calculated
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an embodiment of a solar power generation system to which the present invention is applied.
  • system represents the entire apparatus constituted by a plurality of apparatuses.
  • the solar power generation system 11 includes a solar power generation panel 12, a storage battery 13, and a power control device 14.
  • the solar power generation panel 12 is a panel configured by connecting a plurality of solar cell modules, and is a solar power generation means that generates power according to the amount of sunlight irradiated.
  • the storage battery 13 is configured to include, for example, a lithium ion storage battery or a lead storage battery, and is storage means for storing (charging) power supplied via the power control device 14.
  • the power control device 14 functions as a charge control device that controls the charging of the storage battery 13 with the power generated by the solar power generation panel 12.
  • the power control device 14 supplies the power generated by the photovoltaic power generation panel 12 to a load or a commercial power system (both not shown) via the distribution board, or commercializes via the distribution board. Power control is performed such that the power supplied from the power system is charged in the storage battery 13 or the power stored in the storage battery 13 is supplied to the load via the distribution board.
  • the power control device 14 includes a diode 21, a switch 22, a bidirectional AC / DC (Alternating (Current / Direct Current) conversion unit 23, a communication unit 24, and a control unit 25.
  • the anode of the diode 21 is connected to the photovoltaic power generation panel 12.
  • the cathode of the diode 21 is connected to the storage battery 13 via the switch 22 and also connected to the bidirectional AC / DC converter 23.
  • the bidirectional AC / DC conversion unit 23 is connected to a commercial power system, each load, and the like via a distribution board, for example.
  • the diode 21 allows the power from the photovoltaic power generation panel 12 to be supplied to the storage battery 13 and the bidirectional AC / DC converter 23, while the power from the storage battery 13 and the bidirectional AC / DC converter 23 is sunlight.
  • the flow into the power generation panel 12 is restricted.
  • the switch 22 is arranged in the wiring on the storage battery 13 side from the connection point between the diode 21 and the bidirectional AC / DC converter 23.
  • the switch 22 brings the connection between the photovoltaic power generation panel 12 and the bidirectional AC / DC converter 23 and the storage battery 13 into an open state or a closed state according to the control of the control unit 25.
  • the bidirectional AC / DC converter 23 converts the DC voltage power output from the photovoltaic power generation panel 12 or the storage battery 13 into AC voltage power and outputs it to the distribution board, or is supplied via the distribution board.
  • the AC voltage power is converted into DC voltage power and supplied to the storage battery 13.
  • the bidirectional AC / DC converter 23 drives or stops power conversion in accordance with the control of the control unit 25.
  • the communication unit 24 is connected to a network through a wired or wireless line, and acquires various types of information through communication via the network and supplies the information to the control unit 25.
  • the control unit 25 controls the charging of the electric power generated by the solar power generation panel 12 to the storage battery 13 according to the change in the amount of solar radiation applied to the solar power generation panel 12. Further, the control unit 25 controls driving or stopping of power conversion by the bidirectional AC / DC conversion unit 23.
  • the control unit 25 Information for predicting the weather is acquired via the unit 24. And the control unit 25 estimates the change of the solar radiation amount irradiated to the photovoltaic power generation panel 12 based on the information, and controls the charge with respect to the storage battery 13 according to the change of the solar radiation amount.
  • FIG. 2 is a diagram showing current-voltage characteristics and power-voltage characteristics of the photovoltaic power generation panel 12.
  • the horizontal axis indicates the voltage [V] output from the photovoltaic power generation panel 12
  • the left vertical axis indicates the current [A] output from the solar power generation panel 12
  • the right vertical axis Indicates electric power [W] output from the photovoltaic power generation panel 12.
  • the amount of sunlight irradiated to the photovoltaic power generation panel 12 is 1000 [W / m 2 ], 800 [W / m 2 ], and 600 [W / m 2 ].
  • the current-voltage characteristics and the power-voltage characteristics are shown.
  • the power conditioner follows the maximum power point that is the peak of the curve indicated by the power voltage characteristic so that the output power of the photovoltaic power generation panel 12 is maximized.
  • MPPT Maximum Power Point Tracking
  • the voltage output from the photovoltaic power generation panel 12 is the voltage of the storage battery 13. For this reason, the voltage output from the photovoltaic power generation panel 12 does not necessarily become a voltage value that maximizes the output voltage.
  • the voltage at the maximum power point of the photovoltaic power generation panel 12, that is, the voltage value that maximizes the power output from the photovoltaic power generation panel 12 is irradiated to the photovoltaic power generation panel 12. It changes according to the amount of sunlight irradiated. That is, as the amount of sunlight irradiated to the photovoltaic power generation panel 12 increases, the voltage value that maximizes the power output from the photovoltaic power generation panel 12 also increases.
  • FIG. 3 shows a method of charging at a constant current and a constant voltage, and changes in voltage (V), changes in charging current (CA), and charging capacity when charging a storage battery 13 having rated capacities of 1C and 0.5C. It is a figure which shows the change of (CAh).
  • the voltage of the storage battery 13 increases as the charge capacity (remaining amount) of the storage battery 13 increases. That is, the voltage of the storage battery 13 increases as the charging proceeds.
  • the voltage value which maximizes the electric power output from the photovoltaic power generation panel 12 increases as the charging of the storage battery 13 progresses by utilizing the tendency that the voltage of the storage battery 13 increases as the charging of the storage battery 13 progresses.
  • the storage battery 13 can be charged with a voltage approximate to the voltage at the maximum power point. Thereby, the storage battery 13 can be charged efficiently.
  • the voltage value that maximizes the power output from the photovoltaic power generation panel 12 increases as the amount of sunlight irradiated to the photovoltaic power generation panel 12 increases (see FIG. 2).
  • the storage battery 13 can be efficiently charged by starting the charging of the storage battery 13 when it is predicted that the amount of sunlight irradiated to the power generation panel 12 will increase.
  • FIG. 4 shows the current-voltage characteristics and power-voltage characteristics of the photovoltaic power generation panel 12 as in FIG.
  • a voltage V0 indicates an initial voltage when charging of the storage battery 13 is started
  • a voltage V1 indicates an intermediate voltage during charging of the storage battery 13
  • a voltage V2 indicates the voltage of the storage battery 13. It shows the final voltage when charging is completed. That is, in FIG. 4, the storage battery is charged until charging starts from the initial voltage V0 (for example, about 19 V), passes through the intermediate voltage V1 (for example, about 20 V), and reaches the final voltage V2 (for example, about 21 V). 13 shows an example in which charging is performed.
  • the left side of FIG. 4 shows an example of charging when the amount of solar radiation tends to increase in the order of 600 [W / m 2 ], 800 [W / m 2 ], and 1000 [W / m 2 ]. ing.
  • the solar radiation panel 12 corresponds to the initial voltage V0 of the storage battery 13 and the solar radiation amount is 600 [W / m 2 ].
  • the charging is started with the electric power W0 output from the photovoltaic power generation panel 12 in accordance with the electric power voltage characteristics.
  • the amount of solar radiation increases, and is output from the photovoltaic power generation panel 12 according to the power voltage characteristic when the amount of solar radiation is 800 [W / m 2 ] corresponding to the intermediate voltage V1 of the storage battery 13.
  • Charging is performed with the electric power W1.
  • the amount of solar radiation increases, corresponding to the final voltage V2 of the storage battery 13, and output from the photovoltaic power generation panel 12 according to the power voltage characteristics when the amount of solar radiation is 1000 [W / m 2 ].
  • Charging is performed with the electric power W2.
  • the storage battery 13 when charging is started when the amount of solar radiation tends to increase, the voltage of the storage battery 13 increases as the charging proceeds, and the voltage value that maximizes the power output from the photovoltaic power generation panel 12 also rises. Therefore, the storage battery 13 is charged at a voltage approximate to the voltage at the maximum output point.
  • the right side of FIG. 4 shows an example of charging when the amount of solar radiation tends to decrease in the order of 1000 [W / m 2 ], 800 [W / m 2 ], and 600 [W / m 2 ]. It is shown.
  • charging is started when the solar radiation amount tends to decrease in this way, when the solar radiation amount is 1000 [W / m 2 ] corresponding to the initial voltage V 0 of the storage battery 13 from the photovoltaic power generation panel 12.
  • Charging is started with power W0 ′ output from the photovoltaic power generation panel 12 in accordance with the power voltage characteristics.
  • the electric power W0 ′ is lower than the electric power W2 and deviates from the maximum output point.
  • the amount of solar radiation decreases, and is output from the photovoltaic power generation panel 12 according to the power voltage characteristic when the amount of solar radiation is 800 [W / m 2 ] corresponding to the intermediate voltage V1 of the storage battery 13.
  • Charging is performed with electric power W1 ′.
  • the amount of solar radiation decreases, and output from the photovoltaic power generation panel 12 according to the power voltage characteristic when the amount of solar radiation is 600 [W / m 2 ] corresponding to the final voltage V2 of the storage battery 13.
  • Charging is performed with the electric power W2 ′.
  • the electric power W2 ′ is lower than the electric power W0 and deviates from the maximum output point.
  • the storage battery 13 is not charged at a voltage approximate to the voltage at the maximum output point, and charging starts when the amount of solar radiation tends to increase.
  • the storage battery 13 is charged with lower power than when the battery is used.
  • the voltage approximates the voltage at the maximum output point compared to when charging starts when the amount of solar radiation tends to decrease.
  • the storage battery 13 can be charged for a long time. Therefore, the storage battery 13 can be charged more efficiently by starting charging when the amount of solar radiation tends to increase.
  • the control unit 25 predicts a change in the amount of solar radiation applied to the photovoltaic power generation panel 12 based on the information for predicting the weather, and sunlight sunshine to the photovoltaic power generation panel 12.
  • the amount increases that is, the voltage value that maximizes the power output from the photovoltaic power generation panel 12 is increased
  • the charging control is performed so that the storage battery 13 starts to be charged.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process in which the control unit 25 of the power control device 14 of FIG. 1 determines the start of charging of the storage battery 13.
  • the communication unit 24 performs communication via a network and acquires information (so-called weather forecast information or the like) for predicting the weather in the area where the solar power generation system 11 is installed.
  • step S11 the process proceeds to step S12, and the control unit 25 calculates the amount of sunlight for the photovoltaic power generation panel 12 based on the information that predicts the weather acquired by the communication unit 24 in step S11 and the current time. Predict changes.
  • the control unit 25 when the information for predicting the weather indicates that clear sky continues in the area where the solar power generation system 11 is installed, the sunshine for the solar power generation panel 12 Expect the amount to increase. Moreover, the control unit 25, when the information for predicting the weather in the daytime time zone shows that the area where the photovoltaic power generation system 11 is installed changes from cloudy to sunny, the photovoltaic power generation panel 12 The amount of sunshine is expected to increase. In addition, the control unit 25 is in the evening time zone, or when the information predicting the weather indicates that the area where the solar power generation system 11 is installed changes from sunny to cloudy or rainy. The amount of sunshine for the photovoltaic power generation panel 12 is predicted to decrease.
  • step S13 is the control unit 25 estimated from the prediction result in step S12 that the voltage value that maximizes the power output from the photovoltaic power generation panel 12, that is, the voltage value at the maximum output point increases? Determine whether or not.
  • the control unit 25 estimates that the voltage value of the maximum output point is increased when, for example, the amount of sunlight for the photovoltaic power generation panel 12 is predicted to increase in step S12. On the other hand, for example, when it is predicted that the amount of sunlight for the photovoltaic power generation panel 12 does not change or the amount of sunlight for the photovoltaic power generation panel 12 decreases in step S12, the control unit 25 determines that the voltage value of the maximum output point is Estimated not to rise.
  • step S13 when the control unit 25 estimates that the voltage value at the maximum output point does not increase (when it is not estimated that the voltage value at the maximum output point increases), the process proceeds to step S14.
  • step S ⁇ b> 14 the control unit 25 causes the bidirectional AC / DC conversion unit 23 to perform power conversion, and disconnects the connection between the photovoltaic power generation panel 12 and the storage battery 13 by opening the switch 22 (already disconnected. If so, continue cutting). As a result, the DC voltage power generated in the photovoltaic power generation panel 12 is supplied to the bidirectional AC / DC converter 23 and converted into AC voltage power, and then output to the outside through the distribution board. . After the process of step S14, the process returns to step S11. At this time, after waiting for a predetermined period to elapse, the control unit 25 performs control so that communication is performed with respect to the communication unit 24, and thereafter the same processing is repeated.
  • step S13 when the control unit 25 estimates in step S13 that the voltage value at the maximum output point increases, the process proceeds to step S15.
  • step S15 the control unit 25 stops the power conversion by the bidirectional AC / DC conversion unit 23 and connects the photovoltaic power generation panel 12 and the storage battery 13 with the switch 22 in a closed state. Thereby, the electric power generated in the solar power generation panel 12 is directly supplied to the storage battery 13 via the diode 21 and the switch 22 and charging of the storage battery 13 is started.
  • step S15 the process for determining the start of charging of the storage battery 13 is terminated.
  • the control unit 25 determines to start charging the storage battery 13 when it is estimated that the voltage value that maximizes the power output from the solar power generation panel 12 increases.
  • the storage battery 13 can be charged for a long time with a voltage approximate to the voltage at the maximum power point. Thereby, when the amount of sunshine does not change or when the amount of sunshine decreases, the storage battery 13 can be charged more efficiently than when charging of the storage battery 13 is started.
  • the solar power generation system 11 power is directly supplied from the solar power generation panel 12 to the storage battery 13 without being converted by a power conditioner, a DC / DC converter, or the like. There is no loss due to conversion efficiency of DC / DC converters.
  • charging can be performed with higher efficiency as compared with the charging method in which charging is performed via a power conditioner, a DC / DC converter, or the like.
  • the configuration of the solar power generation system 11 can be relatively simplified as compared with the solar power generation system that performs charging via a power conditioner, a DC / DC converter, or the like, space saving and low cost can be achieved. And standby power can be reduced.
  • the charging method of the photovoltaic power generation system 11 is advantageous when the photovoltaic power generation panel 12 and the power control device 14 are sold as a set.
  • FIG. 6 shows conditions when the simulation is performed.
  • the photovoltaic power generation panel 12 As the photovoltaic power generation panel 12, a simulation was performed under the condition that 18 solar cells were connected and used.
  • the connection configuration of solar cells is a configuration in which nine solar cells are connected in series and two cell rows are connected in parallel.
  • the output power of one cell is 0.153 kW.
  • the simulation was performed under the condition that 48 lithium ion storage batteries were connected in series. Further, as the charging characteristics of the storage battery 13, a 7.5 kWh charging curve is used, the initial voltage V0 is 166.1V, the intermediate voltage V1 is 181.5V, and the final voltage V2 is 196.88V.
  • the amount of solar radiation was in the range of 600 to 1000 W / m 2 , and simulations were performed under the first to fourth conditions.
  • the amount of sunlight was constant at 800 W / m 2
  • the amount of sunlight was constant at 1000 W / m 2 .
  • the amount of sunlight is assumed to be constant at 1000 W / m 2 after changing from 600 W / m 2 to 1000 W / m 2 in 3.5 hours.
  • the amount of sunlight is from 1000 W / m 2. After changing to 600 W / m 2 in 3.5 hours, it became constant at 600 W / m 2 .
  • FIGS. 7A to 7D show the results of simulation with the amount of sunshine under the first to fourth conditions.
  • the horizontal axis represents time
  • the left vertical axis represents voltage (V)
  • the right vertical axis represents solar radiation (W / m 2 ).
  • 7A to 7D show changes in the voltage (PV MPPT voltage) that is the maximum output point when MPPT control is performed, along with changes in the voltage of the storage battery 13 obtained by simulation.
  • the change in the voltage of the storage battery 13 is the one closest to the change in the PV MPPT voltage as compared with the case where the charging is performed under the other conditions. It becomes. Since the PV MPPT voltage is a voltage that is controlled so that the output power of the photovoltaic power generation panel 12 is maximized, the maximum output power from the photovoltaic power generation panel 12 depends on the voltage when charging is performed under the third condition. Power close to can be obtained. That is, from this simulation result, it can be said that by performing charging under the third condition, the storage battery 13 is charged more efficiently than when charging under other conditions.
  • FIG. 8 shows the charging efficiency obtained by the simulation performed with the amount of sunshine under the first to fourth conditions.
  • the charging efficiency [%] is obtained by multiplying the value obtained by dividing “the power used for charging the storage battery” by “the power that can be originally obtained from the photovoltaic power generation panel (by MPPT control)”. Is required.
  • control unit 25 makes a determination to start charging the storage battery 13 based on the change in the amount of solar radiation.
  • the start of charging of the storage battery 13 may be determined with reference to the temperature of the solar power generation panel 12.
  • the control unit 25 is configured so that the temperature of the solar power generation panel 12 is not higher than a predetermined temperature at which the power generation efficiency of the solar power generation panel 12 is reduced to a predetermined reference value or lower, that is, lower than the predetermined temperature.
  • charge control which starts charge to the storage battery 13 can be performed. Thereby, the storage battery 13 can be charged with higher efficiency.
  • a temperature sensor is provided in the photovoltaic power generation panel 12, or the control unit 25 predicts the weather acquired by the communication unit 24 (for example, the temperature)
  • the temperature of the photovoltaic power generation panel 12 can be estimated from the information).
  • information that predicts the change in the amount of sunlight applied to the solar power generation system 11 at a location where the solar power generation system 11 is installed is provided to the solar power generation system 11 by a program executed in a server (not shown). You may do it.
  • the control unit 25 acquires information predicting a change in the amount of sunlight through the communication unit 24, and does not predict a change in the amount of sunlight by the control unit 25 itself, and performs charge control according to the information. be able to.
  • control unit 25 may charge the storage battery 13 in a time zone (for example, in the morning) where an increase in the amount of sunlight is estimated according to only the information indicating the time.
  • control unit 25 is not limited to performing charge control on the storage battery 13 using information for predicting the weather. That is, the control unit 25 can perform charging control for the storage battery 13 based on various conditions such as information predicting a change in the amount of sunlight, information indicating time, the temperature of the photovoltaic power generation panel 12, and the like. From this information, when it is estimated that the voltage value that maximizes the power output from the photovoltaic power generation panel 12 is increased, the charging control can be performed so as to start charging the storage battery 13.
  • the control unit 25 includes a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), flash memory (for example, EEPROM (Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)), and the like.
  • the storage battery 13 is charged by loading a program stored in the ROM or flash memory into the RAM and executing the program. Note that the program executed by the CPU can be downloaded to the flash memory and updated as appropriate in addition to those stored in the ROM and the flash memory in advance.
  • the processes described with reference to the flowcharts described above do not necessarily have to be processed in time series in the order described in the flowcharts, but are performed in parallel or individually (for example, parallel processes or objects). Processing).
  • the program may be processed by one CPU, or may be distributedly processed by a plurality of CPUs.
  • the power generation system using the solar power generation panel 12 as a power generation unit has been described.
  • the present technology uses the natural energy such as wind power generation in addition to the solar power generation panel 12 to generate power. This can be applied to a power generation system that uses power generated by the power generation means.

Abstract

より効率良く蓄電池を充電する。太陽光発電システム１１は、太陽光発電パネル１２、蓄電池１３、電力制御装置１４から構成される。電力制御装置１４の制御ユニット２５が、通信部２４がネットワークを介して取得した天候を予測する情報に基づいて、太陽光発電パネル１２に照射される太陽光の日射量が増加すると予測した場合、太陽光発電パネル１２により発電された電力の蓄電池１３への充電を開始する。本発明は、例えば、太陽光発電パネルと蓄電池とを有する太陽光発電システムに適用できる。

Description

充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システム
　本発明は、充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システムに関し、特に、より効率良く蓄電池を充電することができるようにした充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システムに関する。
　近年、太陽光発電パネルおよび蓄電池を備えた太陽光発電システムが普及している。このような太陽光発電システムにおいて、太陽光発電パネルで発電された電力は、各負荷で消費される他、発電量や消費量などに応じて蓄電池に充電される。
　また、太陽光発電パネルで発電された電力を蓄電池に充電する充電方式として、複数の充電方式が提案されている。例えば、太陽光発電パネルで発電された直流電圧の電力を、発電パネル用のパワーコンディショナにより交流電圧の電力に変換し、分電盤を介して双方向パワーコンディショナに供給して直流電圧の電力に変換した後、蓄電池に充電する充電方式がある。また、太陽光発電パネルで発電された直流電圧の電力を、DC/DC（Direct Current/Direct Current）コンバータにより、蓄電池の充電に適した規定の直流電圧の電力に変換した後、蓄電池に充電する方式がある。
　しかしながら、これらの充電方式では、パワーコンディショナまたはDC/DCコンバータによる変換効率に応じて充電効率が低下してしまう。従って、太陽光発電パネルで発電された直流電圧の電力を直接的に、つまり、パワーコンディショナまたはDC/DCコンバータにより電圧変換を行うことなく、蓄電池に充電する充電方式を用いた場合には、充電効率の低下を回避することができると想定される。
　ところで、太陽光発電パネルからの電力を直接的に蓄電池に充電する充電方式では、太陽光発電パネルと蓄電池との間の電圧が調整されないため、太陽光発電パネルから出力される電力の電圧変動が、蓄電池の充電効率に影響を及ぼすことがある。このため、太陽光発電パネルへの太陽光の照射状況によっては、蓄電池の充電効率が低下することが懸念される。
　また、蓄電池に効率良く充電するために、蓄電池の状況に応じて充電制御を行うことが提案されており、例えば、特許文献１には、リチウムイオン二次電池の温度に基づいて充電制御を行う技術が開示されている。
特開２００９－１４８０４６号公報
　上述したように、太陽光発電パネルからの電力を直接的に蓄電池に充電する充電方式では、蓄電池の充電効率が低下することが懸念されており、充電効率の低下を回避して、より効率良く蓄電池を充電することが求められている。
　本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より効率良く蓄電池を充電することができるようにするものである。
　本発明の一側面の充電制御装置は、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇するか否かを推定する推定手段と、推定手段により、電圧値が上昇すると推定された場合、発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電を開始する充電開始手段とを備えることを特徴とする。
　本発明の一側面の電力制御方法は、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇するか否かを推定し、電圧値が上昇すると推定された場合、発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電を開始するステップを含むことを特徴とする。
　本発明の一側面の太陽光発電システムは、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段と、電力を充電する蓄積手段と、発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇するか否かを推定する推定手段と、推定手段により、電圧値が上昇すると推定された場合、太陽光発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電を開始する充電開始手段とを備えることを特徴とする。
　本発明の一側面においては、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇すると推定された場合、発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電が開始される。
　本発明の一側面によれば、より効率良く蓄電池を充電することができる。
本発明を適用した太陽光発電システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 太陽光発電パネルの電流電圧特性および電力電圧特性を示す図である。 定電流および定電圧で充電を行う方式での充電特性を示す図である。 日射量が増加および低下する傾向であるときの充電例について説明する図である。 充電の開始を判断する処理を説明するフローチャートである。 日照量および充電効率の関係について行われたシミュレーションの条件を説明する図である。 シミュレーションを行った結果を示す図である。 シミュレーションにより求められた充電効率を示す図である。
　以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１は、本発明を適用した太陽光発電システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
　図１において、太陽光発電システム１１は、太陽光発電パネル１２、蓄電池１３、電力制御装置１４を備えて構成される。
　太陽光発電パネル１２は、複数の太陽電池モジュールが接続されて構成されるパネルであり、太陽光の照射量に応じて発電する太陽光発電手段である。蓄電池１３は、例えば、リチウムイオン蓄電池や鉛蓄電池などを備えて構成され、電力制御装置１４を介して供給される電力を蓄積（充電）する蓄積手段である。
　電力制御装置１４は、太陽光発電パネル１２において発電された電力の蓄電池１３への充電を制御する充電制御装置として機能する。また、電力制御装置１４は、太陽光発電パネル１２において発電された電力を、分電盤を介して負荷または商用電力系統（いずれも図示せず）に供給したり、分電盤を介して商用電力系統から供給される電力を蓄電池１３に充電したり、蓄電池１３に蓄電されている電力を、分電盤を介して負荷に供給したりするような電力制御を行う。
　電力制御装置１４は、ダイオード２１、スイッチ２２、双方向AC/DC（Alternating Current / Direct Current）変換部２３、通信部２４、および制御ユニット２５を備えて構成される。
　電力制御装置１４では、ダイオード２１のアノードが、太陽光発電パネル１２に接続されている。また、ダイオード２１のカソードが、スイッチ２２を介して蓄電池１３に接続されるとともに、双方向AC/DC変換部２３に接続されている。また、双方向AC/DC変換部２３は、例えば、分電盤を介して商用電力系統や各負荷などに接続されている。
　ダイオード２１は、太陽光発電パネル１２からの電力が蓄電池１３および双方向AC/DC変換部２３に供給されるようにする一方、蓄電池１３および双方向AC/DC変換部２３からの電力が太陽光発電パネル１２に流れ込むのを規制する。
　スイッチ２２は、ダイオード２１と双方向AC/DC変換部２３との接続点よりも蓄電池１３側の配線に配置されている。スイッチ２２は、制御ユニット２５の制御に従って、太陽光発電パネル１２および双方向AC/DC変換部２３と、蓄電池１３との接続を開放状態または閉鎖状態とする。
　双方向AC/DC変換部２３は、太陽光発電パネル１２または蓄電池１３から出力される直流電圧の電力を交流電圧の電力に変換して分電盤へ出力したり、分電盤を介して供給される交流電圧の電力を直流電圧の電力に変換して蓄電池１３に供給したりする。また、双方向AC/DC変換部２３は、制御ユニット２５の制御に従って、電力変換の駆動または停止を行う。
　通信部２４は、有線または無線の回線を通じてネットワークに接続されており、そのネットワークを介して通信を行うことで、各種の情報を取得し、制御ユニット２５に供給する。
　制御ユニット２５は、太陽光発電パネル１２に照射される太陽光の日射量の変化に従って、太陽光発電パネル１２により発電された電力の蓄電池１３への充電を制御する。また、制御ユニット２５は、双方向AC/DC変換部２３による電力変換の駆動または停止を制御する。
　例えば、図示しないサーバにおいて実行されるプログラムにより、太陽光発電システム１１が設置されている地域の天候を予測する情報が、太陽光発電システム１１に対して提供される場合、制御ユニット２５は、通信部２４を介して天候を予測する情報を取得する。そして、制御ユニット２５は、その情報に基づいて、太陽光発電パネル１２に照射される太陽光の日射量の変化を予測し、太陽光の日照量の変化に従って蓄電池１３に対する充電を制御する。
　ここで、図２乃至図４を参照して、太陽光の日射量の変化に従った蓄電池１３に対する充電制御についての基本的な概念を説明する。
　図２は、太陽光発電パネル１２の電流電圧特性および電力電圧特性を示す図である。
　図２において、横軸は、太陽光発電パネル１２から出力される電圧［Ｖ］を示し、左側の縦軸は、太陽光発電パネル１２から出力される電流［Ａ］を示し、右側の縦軸は太陽光発電パネル１２から出力される電力［Ｗ］を示している。また、図２には、太陽光発電パネル１２に照射される太陽光の照射量が、1000［W/m2］、800［W/m2］、および600［W/m2］であるときの電流電圧特性と電力電圧特性とが示されている。
　例えば、通常のパワーコンディショナを使用したとき、パワーコンディショナは、太陽光発電パネル１２の出力電力が最大となるように、つまり、電力電圧特性が示す曲線の頂点である最大電力点を追従するようにMPPT（Maximum Power Point Tracking）制御を行う。
　これに対し、図１の太陽光発電システム１１の構成では、即ち、太陽光発電パネル１２が、パワーコンディショナなどを介さずに蓄電池１３に接続される構成では、蓄電池１３の電圧が支配的となるため、太陽光発電パネル１２から出力される電圧は、蓄電池１３の電圧となる。このため、太陽光発電パネル１２から出力される電圧が、出力電圧が最大となる電圧値になるとは限らない。
　また、図２に示すように、太陽光発電パネル１２の最大電力点の電圧は、即ち、太陽光発電パネル１２から出力される電力を最大とする電圧値は、太陽光発電パネル１２に照射される太陽光の照射量に従って変化する。つまり、太陽光発電パネル１２に照射される太陽光の照射量が増加するのに従って、太陽光発電パネル１２から出力される電力を最大とする電圧値も増加する。
　図３は、定電流および定電圧で充電を行う方式で、定格容量が１Ｃと0.5Ｃである蓄電池１３を充電する際における電圧（Ｖ）の変化、充電電流（ＣＡ）の変化、および充電容量（CAh）の変化を示す図である。
　図３に示すように、蓄電池１３の電圧は、蓄電池１３の充電容量（残量）が多くなると上昇する。つまり、蓄電池１３は、充電が進むにつれて電圧が上昇する。
　このように、蓄電池１３の充電が進むにつれて蓄電池１３の電圧が上昇するという傾向を利用し、蓄電池１３の充電が進むにつれて、太陽光発電パネル１２から出力される電力を最大とする電圧値が増加するようなタイミングで充電を行うことで、最大電力点の電圧に近似した電圧で蓄電池１３を充電することができる。これにより、効率良く蓄電池１３を充電することができる。
　つまり、太陽光発電パネル１２から出力される電力を最大とする電圧値は、太陽光発電パネル１２に照射される太陽光の照射量が増加するのに従って増加するので（図２参照）、太陽光発電パネル１２に照射される太陽光の照射量が増加することが予測されたときに蓄電池１３の充電を開始することで、効率良く蓄電池１３を充電することができる。
　図４を参照して、日射量が増加する傾向であるときの充電例と、日射量が低下する傾向であるときの充電例とについて説明する。
　図４には、図２と同様に、太陽光発電パネル１２の電流電圧特性および電力電圧特性が示されている。
　また、図４において、電圧Ｖ０は、蓄電池１３の充電を開始したときの初期電圧を示しており、電圧Ｖ１は、蓄電池１３の充電中における中間電圧を示しており、電圧Ｖ２は、蓄電池１３の充電が終了したときの最終電圧を示している。つまり、図４には、初期電圧Ｖ０（例えば、約１９Ｖ）から充電が開始され、中間電圧Ｖ１（例えば、約２０Ｖ）を通過して、最終電圧Ｖ２（例えば、約２１Ｖ）となるまで、蓄電池１３に充電が行われる例が示されている。
　図４の左側には、日射量が、600［W/m2］、800［W/m2］、および1000［W/m2］の順で増加する傾向であるときの充電例が示されている。このように日射量が増加する傾向であるときに充電を開始すると、太陽光発電パネル１２からは、蓄電池１３の初期電圧Ｖ０に対応して、日射量が600［W/m2］であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル１２から出力される電力Ｗ０で充電が開始される。
　その後、充電が進むのと共に日射量が増加し、蓄電池１３の中間電圧Ｖ１に対応して、日射量が800［W/m2］であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル１２から出力される電力Ｗ１で充電が行われる。そして、さらに充電が進むのと共に日射量が増加し、蓄電池１３の最終電圧Ｖ２に対応して、日射量が1000［W/m2］であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル１２から出力される電力Ｗ２で充電が行われる。
　このように、日射量が増加する傾向であるときに充電を開始すると、充電が進むのに従って蓄電池１３の電圧が上昇するのと共に、太陽光発電パネル１２から出力される電力を最大とする電圧値も上昇する。従って、最大出力点の電圧に近似した電圧で蓄電池１３の充電が行われる。
　一方、図４の右側には、日射量が、1000［W/m2］、800［W/m2］、および600［W/m2］の順で低下する傾向であるときの充電例が示されている。このように日射量が低下する傾向であるときに充電を開始すると、太陽光発電パネル１２からは、蓄電池１３の初期電圧Ｖ０に対応して、日射量が1000［W/m2］であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル１２から出力される電力Ｗ０’で充電が開始される。ここで、図４に示すように、電力Ｗ０’は、電力Ｗ２よりも低く、最大出力点からずれている。
　その後、充電が進むのと共に日射量が低下し、蓄電池１３の中間電圧Ｖ１に対応して、日射量が800［W/m2］であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル１２から出力される電力Ｗ１’で充電が行われる。そして、さらに充電が進むのと共に日射量が低下し、蓄電池１３の最終電圧Ｖ２に対応して、日射量が600［W/m2］であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル１２から出力される電力Ｗ２’で充電が行われる。ここで、図４に示すように、電力Ｗ２’は、電力Ｗ０よりも低く、最大出力点からずれている。
　このように、日射量が低下する傾向であるときに充電を開始すると、最大出力点の電圧に近似した電圧では蓄電池１３の充電は行われず、日射量が増加する傾向であるときに充電を開始したときよりも低い電力で蓄電池１３の充電が行われる。
　つまり、日射量が増加する傾向であるときに充電を開始した場合には、日射量が低下する傾向であるときに充電を開始した場合に比較して、最大出力点の電圧に近似した電圧で長時間にわたって蓄電池１３を充電することができる。従って、日射量が増加する傾向であるときに充電を開始することにより、より効率良く蓄電池１３を充電することができる。
　以上のことより、制御ユニット２５は、天候を予測する情報に基づいて、太陽光発電パネル１２に照射される太陽光の日射量の変化を予測し、太陽光発電パネル１２への太陽光の日照量が増加すること、即ち、太陽光発電パネル１２から出力される電力を最大とする電圧値が上昇することが推定される場合、蓄電池１３に対して充電を開始するように充電制御を行う。
　図５は、図１の電力制御装置１４の制御ユニット２５が、蓄電池１３の充電の開始を判断する処理を説明するフローチャートである。
　例えば、太陽光発電パネル１２に太陽光が照射されて発電可能な状態となり電力の出力が開始されたことが検知されると処理が開始され、ステップＳ１１において、制御ユニット２５は、通信部２４に対して通信を行うように制御する。通信部２４は、ネットワークを介して通信を行い、太陽光発電システム１１が設置されている地域の天候を予測する情報（所謂、天気予報情報など）を取得する。
　ステップＳ１１の処理後、処理はステップＳ１２に進み、制御ユニット２５は、ステップＳ１１で通信部２４が取得した天候を予測する情報と、現在の時刻とに基づいて、太陽光発電パネル１２に対する日照量の変化を予測する。
　例えば、制御ユニット２５は、午前中の時間帯において、天候を予測する情報が、太陽光発電システム１１が設置されている地域で晴天が続くことを示している場合、太陽光発電パネル１２に対する日照量が増加すると予測する。また、制御ユニット２５は、昼間の時間帯において、天候を予測する情報が、太陽光発電システム１１が設置されている地域で曇りから晴れに変化することを示している場合、太陽光発電パネル１２に対する日照量が増加すると予測する。また、制御ユニット２５は、夕方の時間帯である場合や、天候を予測する情報が、太陽光発電システム１１が設置されている地域で晴れから曇りまたは雨に変化することを示している場合など、太陽光発電パネル１２に対する日照量が低下すると予測する。
　ステップＳ１３において、制御ユニット２５は、ステップＳ１２での予測の結果から、太陽光発電パネル１２から出力される電力を最大とする電圧値、つまり、最大出力点の電圧値が上昇すると推定されるか否かを判定する。
　制御ユニット２５は、例えば、ステップＳ１２において、太陽光発電パネル１２に対する日照量が増加すると予測されたとき、最大出力点の電圧値が上昇すると推定する。一方、制御ユニット２５は、例えば、ステップＳ１２において、太陽光発電パネル１２に対する日照量が変化しない、または、太陽光発電パネル１２に対する日照量が低下すると予測されたとき、最大出力点の電圧値が上昇しないと推定する。
　ステップＳ１３において、制御ユニット２５が、最大出力点の電圧値が上昇しないと推定した場合（最大出力点の電圧値が上昇すると推定しなかった場合）、処理はステップＳ１４に進む。
　ステップＳ１４において、制御ユニット２５は、双方向AC/DC変換部２３により電力変換を行わせるとともに、スイッチ２２を開放状態として太陽光発電パネル１２と蓄電池１３との接続を切断させる（既に切断されている場合には、切断を継続させる）。これにより、太陽光発電パネル１２において発電された直流電圧の電力は双方向AC/DC変換部２３に供給されて交流電圧の電力に変換された後、分電盤を介して外部に出力される。ステップＳ１４の処理後、処理はステップＳ１１に戻る。このとき、制御ユニット２５は、所定の周期が経過するまで待機した後、通信部２４に対して通信を行うように制御を行い、以下、同様の処理が繰り返される。
　一方、ステップＳ１３において、制御ユニット２５が、最大出力点の電圧値が上昇すると推定した場合、処理はステップＳ１５に進む。
　ステップＳ１５において、制御ユニット２５は、双方向AC/DC変換部２３による電力変換を停止させるとともに、スイッチ２２を閉鎖状態として、太陽光発電パネル１２と蓄電池１３とを接続させる。これにより、太陽光発電パネル１２において発電された電力が、ダイオード２１およびスイッチ２２を介して直接的に蓄電池１３に供給され、蓄電池１３の充電が開始される。ステップＳ１５の処理後、蓄電池１３の充電の開始を判断する処理は終了される。
　以上のように、太陽光発電システム１１では、制御ユニット２５が、太陽光発電パネル１２から出力される電力を最大とする電圧値が上昇すると推定したときに蓄電池１３の充電を開始すると判断するので、図４を参照して説明したように、最大電力点の電圧に近似した電圧で長時間にわたって蓄電池１３を充電することができる。これにより、日照量が変化しなかったり、日照量が低下したりするときに、蓄電池１３の充電を開始する場合と比較して、より効率良く蓄電池１３を充電することができる。
　また、太陽光発電システム１１では、パワーコンディショナやDC/DCコンバータなどにより電力が変換されることなく、太陽光発電パネル１２から直接的に蓄電池１３に電力が供給されるため、パワーコンディショナやDC/DCコンバータなどの変換効率によるロスがない。
　従って、太陽光発電システム１１の充電方式では、パワーコンディショナやDC/DCコンバータなどを介して充電を行う充電方式と比較して、高効率で充電を行うことができる。また、パワーコンディショナやDC/DCコンバータなどを介して充電を行う太陽光発電システムよりも、太陽光発電システム１１は、構成を比較的に簡素化することができるので、省スペース化、低コスト化、および待機電力の低減を図ることができる。さらに、太陽光発電システム１１の充電方式は、太陽光発電パネル１２と電力制御装置１４とがセットで販売される場合にも有利である。
　ここで、図６乃至図８を参照して、日照量の変化と充電効率との関係について行われたシミュレーションの結果について説明する。
　図６には、シミュレーションを行ったときの条件が示されている。
　太陽光発電パネル１２としては、１８枚の太陽電池セルが接続されて使用される条件でシミュレーションが行われた。また、太陽電池セルの接続構成としては、９枚の太陽電池セルが直列に接続され、そのセル列が２本並列に接続された構成とし、例えば、１枚のセルの出力電力を0.153kWとすると、太陽光発電パネル１２は、2.75kW（＝0.153×18）の出力電力とされる。
　また、蓄電池１３としては、４８セルのリチウムイオン蓄電池が直列に接続されて使用される条件でシミュレーションが行われた。また、蓄電池１３の充電特性としては、7.5kWhの充電カーブが使用され、初期電圧Ｖ０が166.1Ｖであり、中間電圧Ｖ１が181.5Ｖであり、最終電圧Ｖ２が196.88Ｖである。
　また、日射量は、600～1000W/m2の範囲とされ、第１乃至第４の条件でシミュレーションが行われた。第１の条件では、日照量が800W/m2で一定であるとし、第２の条件では、日照量が1000W/m2で一定であるとした。第３の条件では、日照量が600W/m2から1000W/m2へ3.5時間で変化した後に1000W/m2で一定となるものとし、第４の条件では、日照量が1000W/m2から600W/m2へ3.5時間で変化した後に600W/m2で一定となるものとした。
　このような第１乃至第４の条件の日照量で、太陽光発電パネル１２と蓄電池１３とを直接的に接続し、太陽光発電パネル１２により発電された電力で蓄電池１３を充電するときの蓄電池１３の電圧の変化がシミュレーションにより求められた。
　図７Ａ乃至図７Ｄには、第１乃至第４の条件の日照量でシミュレーションを行った結果が示されている。図７Ａ乃至図７Ｄにおいて、横軸は、時間を表し、左側の縦軸は、電圧（Ｖ）を表し、右側の縦軸は、日射量（W/m2）を表している。また、図７Ａ乃至図７Ｄには、シミュレーションで求められた蓄電池１３の電圧の変化とともに、MPPT制御を行った場合における最大出力点となる電圧（PV MPPT電圧）の変化が示されている。
　図７に示すように、第３の条件で充電を行った場合、他の条件で充電を行った場合と比較して、蓄電池１３の電圧の変化は、PV MPPT電圧の変化に最も近似したものとなる。PV MPPT電圧は、太陽光発電パネル１２の出力電力が最大となるように制御された電圧であるので、第３の条件で充電を行ったときの電圧によって、太陽光発電パネル１２から最大出力電力に近い電力を得ることができる。つまり、このシミュレーション結果より、第３の条件で充電を行うことにより、他の条件で充電を行うよりも、より効率良く蓄電池１３が充電されると言うことができる。
　図８には、第１乃至第４の条件の日照量で行われたシミュレーションにより求められた充電効率が示されている。
　図８に示すように、充電効率［％］は、「蓄電池の充電に使用した電力」を、「太陽光発電パネルから本来（MPPT制御で）取得可能な電力」で除算した値に100を掛けることで求められる。
　そして、シミュレーションにより求められた充電効率は、第１の条件において98.9％、第２の条件において99.1％、第３の条件において99.5％、第４の条件において97.7％であった。このように、第３の条件において最も高い充電効率となることが求められた。
　なお、本実施の形態では、制御ユニット２５は、太陽光の日射量の変化に基づいて蓄電池１３の充電を開始する判断を行っているが、太陽光の日射量の変化に加えて、例えば、太陽光発電パネル１２の温度を参照して蓄電池１３の充電の開始を判断してもよい。
　即ち、太陽光発電パネル１２は、温度が高くなると発電効率が低下して出力電圧が低下する傾向がある。このことより、制御ユニット２５は、太陽光発電パネル１２の温度が、太陽光発電パネル１２の発電効率が所定の基準値以下に低下するような所定の温度以上でないとき、即ち、所定の温度以下であるときに、蓄電池１３への充電を開始するような充電制御を行うことができる。これにより、より高効率で蓄電池１３を充電することができる。また、この場合、太陽光発電パネル１２の温度を検知するために、太陽光発電パネル１２に温度センサを設けたり、制御ユニット２５が、通信部２４が取得した天候を予測する情報（例えば、気温の情報）から太陽光発電パネル１２の温度を推定したりすることができる。
　また、例えば、図示しないサーバにおいて実行されるプログラムにより、太陽光発電システム１１が設置されている箇所の太陽光の日照量の変化を予測した情報が、太陽光発電システム１１に対して提供されるようにしてもよい。この場合、制御ユニット２５は、通信部２４を介して太陽光の日照量の変化を予測した情報を取得し、制御ユニット２５自身で日照量の変化を予測せず、その情報に従って充電制御を行うことができる。
　さらに、例えば、制御ユニット２５は、時刻を示す情報にだけ従って、日照量の増加が推定される時間帯（例えば、午前中）に、蓄電池１３に充電を行うようにしてもよい。
　このように、制御ユニット２５は、天候を予測する情報を使用して、蓄電池１３に対する充電制御を行うのに限られるものではない。つまり、制御ユニット２５は、日照量の変化を予測した情報や、時刻を示す情報、太陽光発電パネル１２の温度などの様々な条件に基づいて、蓄電池１３に対する充電制御を行うことができ、それらの情報より、太陽光発電パネル１２から出力される電力を最大とする電圧値が上昇すると推定された場合に、蓄電池１３の充電を開始するように充電制御を行うことができる。
　また、制御ユニット２５は、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（例えば、EEPROM（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory））などを備えて構成されており、ROMまたはフラッシュメモリに記憶されているプログラムをRAMにロードして実行することで、蓄電池１３に対する充電制御を行う。なお、CPUが実行するプログラムは、あらかじめROMおよびフラッシュメモリに記憶されているものの他、適宜、フラッシュメモリにダウンロードして更新することができる。
　なお、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。また、プログラムは、１のCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。
　さらに、本実施の形態では、太陽光発電パネル１２を発電手段とした発電システムについて説明したが、本技術は、太陽光発電パネル１２の他、風力発電などのように、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段による電力を利用した発電システムに適用することができる。
　なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　１１　太陽光発電システム，　１２　太陽光発電パネル，　１３　蓄電池，　１４　電力制御装置，　２１　ダイオード，　２２　スイッチ，　２３　双方向AC/DC変換部，　２４　通信部，　２５　制御ユニット

Claims (6)

  1. 　自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇するか否かを推定する推定手段と、
    　前記推定手段により、前記電圧値が上昇すると推定された場合、前記発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電を開始する充電開始手段と
    　を備えることを特徴とする充電制御装置。
  2. 　前記発電手段は、太陽光の照射に応じて発電を行う太陽光発電手段であり、
    　天候を予測する情報を取得する取得手段と、
    　前記取得手段が取得した前記情報に基づいて、前記太陽光発電手段に照射される日射量の変化を予測する予測手段と
    　をさらに備え、
    　前記推定手段は、前記予測手段による予測結果において、前記太陽光発電手段に照射される日射量が増加すると予測されたとき、前記電圧値が上昇すると推定する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。
  3. 　前記予測手段は、前記天候を予測する情報とともに、時刻にも基づいて、前記太陽光発電手段に照射される日射量の変化を予測する
    　ことを特徴とする請求項２に記載の充電制御装置。
  4. 　前記充電開始手段は、前記太陽光発電手段の温度が、所定の温度以下であるときに、前記蓄積手段への充電を開始する
    　ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の充電制御装置。
  5. 　自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇するか否かを推定し、
    　前記電圧値が上昇すると推定された場合、前記発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電を開始する
    　ステップを含むことを特徴とする電力制御方法。
  6. 　自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段と、
    　電力を充電する蓄積手段と、
    　前記発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇するか否かを推定する推定手段と、
    　前記推定手段により、前記電圧値が上昇すると推定された場合、前記発電手段により発電された電力の前記蓄積手段への充電を開始する充電開始手段と
    　を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
PCT/JP2011/056967 2011-03-15 2011-03-23 充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システム WO2012124158A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-056953 2011-03-15
JP2011056953A JP5413390B2 (ja) 2011-03-15 2011-03-15 充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012124158A1 true WO2012124158A1 (ja) 2012-09-20

Family

ID=46830266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/056967 WO2012124158A1 (ja) 2011-03-15 2011-03-23 充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5413390B2 (ja)
WO (1) WO2012124158A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11444473B2 (en) 2019-10-15 2022-09-13 Inventus Holdings, Llc Dynamic battery charging for maximum wind/solar peak clipping recapture
EP3989391A4 (en) * 2019-06-20 2023-04-26 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation DC-DC CONVERTER SYSTEM AND PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101550227B1 (ko) * 2012-11-28 2015-09-11 에스케이 주식회사 외기 온도를 이용한 최대 전력점 추종을 제어하는 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 방법
JP5798594B2 (ja) 2013-06-18 2015-10-21 トヨタ自動車株式会社 充電制御装置
JP5882443B1 (ja) * 2014-12-17 2016-03-09 東芝エレベータ株式会社 太陽光蓄電システム
CN105529810A (zh) * 2016-01-17 2016-04-27 国家电网公司 储能式光伏电站光伏充电系统及其控制方法
JP6394652B2 (ja) 2016-07-19 2018-09-26 トヨタ自動車株式会社 太陽光発電装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000175374A (ja) * 1998-12-08 2000-06-23 Sonoda Keiki Kogyo Kk 送電鉄塔における航空障害灯の電源装置
JP2007033057A (ja) * 2005-07-22 2007-02-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 候補経路作成装置、方法、プログラム、交通シミュレーション装置、方法及びプログラム、経路探索装置、方法、及びプログラム
WO2007086472A1 (ja) * 2006-01-27 2007-08-02 Sharp Kabushiki Kaisha 電力供給システム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003079054A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Sanyo Electric Co Ltd 蓄電池を備えた太陽光発電システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000175374A (ja) * 1998-12-08 2000-06-23 Sonoda Keiki Kogyo Kk 送電鉄塔における航空障害灯の電源装置
JP2007033057A (ja) * 2005-07-22 2007-02-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 候補経路作成装置、方法、プログラム、交通シミュレーション装置、方法及びプログラム、経路探索装置、方法、及びプログラム
WO2007086472A1 (ja) * 2006-01-27 2007-08-02 Sharp Kabushiki Kaisha 電力供給システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3989391A4 (en) * 2019-06-20 2023-04-26 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation DC-DC CONVERTER SYSTEM AND PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM
US11444473B2 (en) 2019-10-15 2022-09-13 Inventus Holdings, Llc Dynamic battery charging for maximum wind/solar peak clipping recapture

Also Published As

Publication number Publication date
JP5413390B2 (ja) 2014-02-12
JP2012196022A (ja) 2012-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5413390B2 (ja) 充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システム
JP5882156B2 (ja) 電力制御装置
JP5806132B2 (ja) 発電量予測装置、発電量予測補正方法、および自然エネルギー発電システム
JP5738212B2 (ja) 電力貯蔵型の発電システム
JP5925554B2 (ja) 制御装置、制御システム、及び制御方法
JP2008048544A (ja) 太陽光発電システム
JP5997845B2 (ja) 電源システム及びその制御方法
US11251648B2 (en) Battery charge method and device
JP5582338B2 (ja) 電力調整装置および電力調整方法、太陽光発電システム、並びに管理装置
JPWO2013175702A1 (ja) 制御システム
JP7032474B2 (ja) 配電制御システム、配電制御方法
JP2013243894A (ja) 制御システム、制御装置および制御方法
JP2013242805A (ja) 制御システム、制御装置および制御方法
JP2012161189A (ja) 蓄電池への太陽電池電力の充放電制御方法
JP5709910B2 (ja) 制御装置及び方法並びにプログラム、それを備えた自然エネルギー発電装置
JP5841279B2 (ja) 電力充電供給装置
JP2015142460A (ja) 電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法
CN102097820A (zh) 太阳能峰谷电力调节系统
JP6041216B2 (ja) 給電システム及び給電方法
JP5876374B2 (ja) 電力制御方法、電力制御システム、及び電力制御装置
Yahmadi et al. Sizing and improving performances of a photovoltaic water pumping system for irrigation in Jerid Tunisia
KR101550227B1 (ko) 외기 온도를 이용한 최대 전력점 추종을 제어하는 계통 연계형 전력 저장 시스템 및 방법
Kbidi et al. Energy Management System in Micro-Grid with Storage and Hydrogen Production
JP7181160B2 (ja) 発電制御装置、発電制御方法および再生可能エネルギーハイブリッド発電システム
JP2019009960A (ja) 定置用蓄電池装置及び定置用蓄電池装置の制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11861239

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11861239

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1