WO2012133249A1

WO2012133249A1 - 電力管理システム及び電力管理方法

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Publication number: WO2012133249A1
Application number: PCT/JP2012/057642
Authority: WO
Inventors: 靖志佐々木; 伸夫朽木; 馬場　隆; 三浩北地
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Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2012-10-04
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Abstract

　電力管理システムは、電力供給手段と、電力供給手段の発電環境を測定する測定手段と、測定手段によって測定された情報を送信する通信手段とを備える。電力管理システムは、測定手段及び通信手段を制御する制御部を備える。測定手段及び通信手段の電源として、電力供給手段が利用される。制御部は、電力供給手段から供給される供給電力量に基づいて、測定手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第１電力閾値、及び、通信手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第２電力閾値を設定する。

Description

電力管理システム及び電力管理方法

　本発明は、太陽電池に代表される電力供給手段と、前記電力供給手段の発電環境を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された情報を送信する通信手段とを備える電力管理システム及び電力管理方法に関する。

　従来、太陽電池の発電量を最大化するために、太陽電池の動作電力点を変化させる技術が知られている。このような技術は、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ）法と称される（例えば、特許文献１）。

　また、太陽電池と電力系統との間の連系を制御するシステム（以下、ＥＭＳ：Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）も知られている。このようなＥＭＳは、太陽電池によって発電された電力を電力系統側に出力する制御（逆潮流制御）などを行う。

　ここで、太陽電池の発電量は、天候によって影響を受けるため、太陽電池の発電量を予測するために、測定手段によって測定される情報が利用される。なお、測定手段は、例えば、日射量を測定する日射計、気温を測定する気温計、太陽電池の温度を測定する熱電対などである。このようなケースにおいて、測定手段は、太陽電池の近傍に配置されることが好ましいため、測定手段によって測定された情報をＥＭＳに送信する通信手段が利用される。

　ところで、太陽電池に代表される電力供給手段の設置場所として、自由に電源を確保できないケースが考えられる。例えば、太陽電池を砂漠に設置するケースが考えられる。

　発明者らは、このようなケースにおいて、測定手段や通信手段の電源として、太陽電池に代表される電力供給手段を利用することに想到した。

　一方で、上述したように、太陽電池に代表される自らが発電する電力供給手段の発電量は、天候によって影響を受ける。従って、測定手段や通信手段の電源として太陽電池に代表される電力供給手段を利用する場合には、測定手段や通信手段に安定的に電力を供給することができない。

特開２００４－２９５６８８号公報

　第１の特徴に係る電力管理システム（電力管理システム１００）は、電力供給手段（例えば、太陽電池１０）と、前記電力供給手段の発電環境を測定する測定手段（測定手段２０）と、前記測定手段によって測定された情報を送信する通信手段（通信手段４３）とを備える。電力管理システムは、前記測定手段及び前記通信手段を制御する制御部（制御部４２）を備える。前記測定手段及び前記通信手段の電源として、前記電力供給手段が利用される。前記制御部は、前記測定手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第１電力閾値、及び、前記通信手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第２電力閾値を設定する。前記制御部は、前記供給電力量と前記第１電力閾値との比較結果に基づいて、前記測定手段の動作状態を切り替え、前記供給電力量と前記第２電力閾値との比較結果に基づいて、前記通信手段の動作状態を切り替える。

　第１の特徴において、前記電力供給手段として、太陽電池が設けられる。

　第１の特徴において、前記第２電力閾値が前記第１電力閾値よりも大きい。

　第１の特徴において、前記第１電力閾値は、前記測定手段の動作を開始するか否かの判定に用いる第１動作開始電力閾値及び前記測定手段の動作を停止するか否かの判定に用いる第１動作停止電力閾値である。前記第２電力閾値は、前記通信手段の動作を開始するか否かの判定に用いる第２動作開始電力閾値及び前記通信手段の動作を停止するか否かの判定に用いる第２動作停止電力閾値である。前記制御部は、前記第１動作開始電力閾値として、前記第２動作開始電力閾値よりも低い閾値を設定し、前記第１動作停止電力閾値として、前記第２動作停止電力閾値よりも低い閾値を設定する。制御部は、供給電力量と第１電力閾値との比較結果に基づいて、測定手段の動作状態を切り替え、供給電力量と第２電力閾値との比較結果に基づいて、通信手段の動作状態を切り替える。

　第１の特徴において、前記制御部は、前記供給電力量として、前記電力供給手段によって発電されるリアルタイムの発電量を用いる。

　第１の特徴において、電力管理システムは、前記電力供給手段によって発電される電力を蓄積する蓄電池をさらに備える。前記制御部は、前記供給電力量として、前記蓄電池に蓄積される蓄電量を用いる。

　第１の特徴において、電力管理システムは、前記電力供給手段によって発電される電力を蓄積する蓄電池をさらに備える。前記制御部は、前記供給電力量として、前記電力供給手段によって発電されるリアルタイムの発電量及び前記蓄電池に蓄積される蓄電量を用いる。

　第１の特徴において、前記第１電力閾値は、前記測定手段の測定周期を延長するか否かの判定に用いる第１延長電力閾値及び前記測定手段の測定周期を短縮するか否かの判定に用いる第１短縮電力閾値である。前記第２電力閾値は、前記通信手段の送信周期を延長するか否かの判定に用いる第２延長電力閾値及び前記通信手段の送信周期を短縮するか否かの判定に用いる第２短縮電力閾値である。前記制御部は、前記第１延長電力閾値として、前記第２延長電力閾値よりも低い閾値を設定し、前記第１短縮電力閾値として、前記第２短縮電力閾値よりも低い閾値を設定する。

　第１の特徴において、前記制御部は、前記測定手段が動作しない期間において、所定閾値よりも小さい電流を前記測定手段に供給する。

　第１の特徴において、電力管理システムは、前記測定手段及び前記通信手段の電源として利用可能な補助的太陽電池をさらに備える。前記制御部は、前記供給電力量として、前記補助的太陽電池から供給される電力量を用いる。

　第２の特徴に係る電力管理システムは、電力供給手段と、前記電力供給手段の発電環境を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された情報を送信する通信手段とを備える。電力管理システムは、前記測定手段及び前記通信手段を制御する制御部を備える。前記制御部は、前記測定手段の動作状態の切り替わりを示す情報、或いは、前記通信手段の動作状態の切り替わりを示す情報を送信するように、前記通信手段を制御する。

　第３の特徴に係る電力管理方法は、電力供給手段と、前記電力供給手段の発電環境を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された情報を送信する通信手段とを備える電力管理システムで用いる方法である。前記測定手段及び前記通信手段の電源として、前記電力供給手段が利用される。電力管理方法は、前記電力供給手段から供給される供給電力量に基づいて、前記測定手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第１電力閾値、及び、前記通信手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第２電力閾値を設定するステップと、前記供給電力量と前記第１電力閾値との比較結果に基づいて、前記測定手段の動作状態を切り替え、前記供給電力量と前記第２電力閾値との比較結果に基づいて、前記通信手段の動作状態を切り替えるステップとを備える。

　第３の特徴において、前記電力供給手段として、太陽電池が設けられる。

　第３の特徴において、前記第２電力閾値が前記第１電力閾値よりも大きい。

　第３の特徴において、前記第１電力閾値は、前記測定手段の動作を開始するか否かの判定に用いる第１動作開始電力閾値及び前記測定手段の動作を停止するか否かの判定に用いる第１動作停止電力閾値である。前記第２電力閾値は、前記通信手段の動作を開始するか否かの判定に用いる第２動作開始電力閾値及び前記通信手段の動作を停止するか否かの判定に用いる第２動作停止電力閾値である。電力管理方法は、前記第１動作開始電力閾値として、前記第２動作開始電力閾値よりも低い閾値を設定するステップと、前記第１動作停止電力閾値として、前記第２動作停止電力閾値よりも低い閾値を設定するステップとを備える。

　第３の特徴において、前記供給電力量として、前記電力供給手段によって発電されるリアルタイムの発電量を用いるステップを備える。

　第３の特徴において、前記電力供給手段によって発電される電力を蓄積する蓄電池が設けられる。電力管理方法は、前記供給電力量として、前記蓄電池に蓄積される蓄電量を用いるステップを備える。

　第３の特徴において、前記電力供給手段によって発電される電力を蓄積する蓄電池が設けられる。電力管理方法は、前記供給電力量として、前記電力供給手段によって発電されるリアルタイムの発電量及び前記蓄電池に蓄積される蓄電量を用いるステップを備える。

　第３の特徴において、前記第１電力閾値は、前記測定手段の測定周期を延長するか否かの判定に用いる第１延長電力閾値及び前記測定手段の測定周期を短縮するか否かの判定に用いる第１短縮電力閾値である。前記第２電力閾値は、前記通信手段の送信周期を延長するか否かの判定に用いる第２延長電力閾値及び前記通信手段の送信周期を短縮するか否かの判定に用いる第２短縮電力閾値である。電力管理方法は、前記第１延長電力閾値として、前記第２延長電力閾値よりも低い閾値を設定するステップと、前記第１短縮電力閾値として、前記第２短縮電力閾値よりも低い閾値を設定するステップとを備える。

図１は、第１実施形態に係る電力管理システム１００を示す図である。図２は、第１実施形態に係る接続箱４０を示す図である。図３は、第１実施形態に係る測定手段２０を制御するための回路を示す図である。図４は、第１実施形態に係る動作状態の制御例を示す図である。図５は、変更例１に係る接続箱４０を示す図である。図６は、変更例１に係る動作状態の制御例を示す図である。図７は、変更例２に係る動作状態の制御例を示す図である。図８は、変更例３に係る接続箱４０を示す図である。図９は、変更例３に係る接続箱４０を示す図である。

　以下において、本発明の実施形態に係る電力管理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

　ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
　実施形態に係る電力管理システムは、電力供給手段と、電力供給手段の発電環境を測定する測定手段と、測定手段によって測定された情報を送信する通信手段とを備える。電力管理システムは、測定手段及び通信手段を制御する制御部を備える。測定手段及び通信手段の電源として、電力供給手段が利用される。制御部は、電力供給手段から供給される供給電力量に基づいて、測定手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第１電力閾値、及び、通信手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第２電力閾値を設定する。

　実施形態では、制御部は、電力供給手段から供給される供給電力量に基づいて、第１電力閾値及び第２電力閾値を設定する。言い換えると、供給電力量と第１電力閾値との比較結果に応じて、測定手段の動作状態が切り替わる。また、供給電力量と第２電力閾値との比較結果に応じて、通信手段の動作状態が切り替わる。

　従って、測定手段や通信手段の電源として太陽電池を利用する場合に、測定手段や通信手段の動作を適切に制御することができる。

　なお、本発明における電力供給手段は、太陽電池、風力発電装置、水力発電装置などの自らで発電を行なえる手段である。実施形態では、電力供給手段として太陽電池を例示する。

　［第１実施形態］
　（電力管理システムの構成）
　以下において、第１実施形態に係る電力管理システムについて、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る電力管理システム１００を示す図である。

　図１に示すように、電力管理システム１００は、複数の太陽電池１０と、測定手段２０と、変換部３０と、複数の接続箱４０と、複数のＰＣＳ５０と、ＡＣ集電盤６０と、分離装置７０と、計測処理装置８０と、通信網１１０と、サーバ１２０とを有する。

　複数の太陽電池１０（図１では、ＰＶ）は、第１グループに属する太陽電池群１０_１（太陽電池１０Ａ_１～太陽電池１０Ｘ_１）と、第２グループに属する太陽電池群１０_２（太陽電池１０Ａ_２～太陽電池１０Ｘ_２）と、…第ｎグループに属する太陽電池群１０_ｎ（太陽電池１０Ａ_ｎ～太陽電池１０Ｘ_ｎ）とを有する。

　なお、太陽電池１０は、電力を供給する電力供給手段の一例である。具体的には、太陽電池１０は、太陽光などの光に応じて電力を発電する。

　測定手段２０は、センシングデバイス、測定ブロック、測定器などの測定器類である。第１実施形態では、測定手段２０は、例えば、太陽電池１０の発電環境を測定するセンサなどである。測定手段２０は、太陽電池１０の近傍に設けられており、例えば、日射計２０Ａと、気温計２０Ｂと、熱電対２０Ｃとを含む。日射計２０Ａは、太陽電池１０に照射される日射量を測定する。気温計２０Ｂは、太陽電池１０の近傍の気温を測定する。熱電対２０Ｃは、太陽電池１０の温度を測定する。

　なお、測定手段２０は、日射計２０Ａ、気温計２０Ｂ及び熱電対２０Ｃのいずれか一つであってもよい。或いは、測定手段２０は、日射計２０Ａ、気温計２０Ｂ及び熱電対２０Ｃ以外の測定器であってもよい。

　なお、測定手段２０の電源として、太陽電池１０が利用される。図１に示すケースでは、測定手段２０の電源として、太陽電池群１０_１が利用される。

　変換部３０は、測定手段２０で測定された情報を変換する。具体的には、変換部３０は、測定手段２０から出力されるアナログ信号をサンプリングして、アナログ信号をデジタル信号に変換する。

　第１実施形態では、変換部３０は、接続箱４０_１に接続されており、測定手段２０で測定された情報を接続箱４０_１に出力する。

　複数の接続箱４０のそれぞれは、太陽電池１０のグループのそれぞれに対応している。具体的には、複数の接続箱４０は、太陽電池群１０_１に対応する接続箱４０_１と、太陽電池群１０_２に対応する接続箱４０_２と、…太陽電池群１０_ｎに対応する接続箱４０_ｎとを有する。

　各接続箱４０に収容される回路群は、接続箱４０に接続されている複数の太陽電池１０から延びる電力線を集線する。また、各接続箱４０に収容される回路群は、接続箱４０に接続されている複数の太陽電池１０の出力（出力電圧や出力電流）を個別に検出する。

　複数の接続箱４０は、無線或いは有線で互いに接続される。各接続箱４０に収容される回路群で検出された太陽電池１０の出力（出力電圧や出力電流）は、複数の接続箱４０に収容される回路群の間で互いに交換される。

　第１実施形態では、接続箱４０_１に収容される回路群は、上述したように、変換部３０に接続されており、測定手段２０で測定された情報を変換部３０から取得する。また、接続箱４０_１に収容される回路群は、無線或いは有線で計測処理装置８０に接続されており、測定手段２０で測定された情報を計測処理装置８０に送信する。第１実施形態では、接続箱４０_１と計測処理装置８０との間の通信は、電力線を利用するＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）によって行われる。

　なお、接続箱４０に収容される回路群の詳細については後述する（図２を参照）。

　ここで、太陽電池１０、測定手段２０、変換部３０及び接続箱４０は、例えば、屋外に設けられることに留意すべきである。

　複数のＰＣＳ５０のそれぞれは、複数の接続箱４０のそれぞれに対応している。具体的には、複数のＰＣＳ５０は、接続箱４０_１に対応するＰＣＳ５０_１と、接続箱４０_２に対応するＰＣＳ５０_２と、…接続箱４０_ｎに対応するＰＣＳ５０_ｎとを有する。

　各ＰＣＳ５０は、直流電力を交流電力に変換する装置（Ｐｏｗｅｒ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）である。具体的には、ＰＣＳ５０は、太陽電池１０から供給される直流電力を交流電力に変換して、交流電力を電力系統側に供給する。

　なお、ＰＣＳ５０は、交流電力を直流電力に変換する機能を有していてもよい。例えば、ＰＣＳ５０は、電力系統側から供給される交流電力を直流電流に変換して、直流電力を蓄電池（不図示）に供給してもよい。

　ＡＣ集電盤６０は、複数のＰＣＳ５０から延びる電力線を集線する。ＡＣ集電盤６０は、複数のＰＣＳ５０によって変換された交流電力を電力系統側に供給する。

　分離装置７０は、電力線を流れる電流に重畳された信号を分離する。分離装置７０は、無線或いは有線で計測処理装置８０と接続される。分離装置７０は、電力線を流れる電流から分離された信号を計測処理装置８０に送信する。

　第１実施形態では、分離装置７０は、接続箱４０_１及びＰＣＳ５０_１と電力線を介して接続される。分離装置７０は、接続箱４０_１によって電流に重畳された信号（すなわち、測定手段２０で測定された情報）を分離する。

　計測処理装置８０は、分離装置７０からの信号およびＰＣＳ５０からの信号を受け取る装置であり、例えば、通信網１１０を介してサーバ１２０に対して、測定手段２０で測定された情報を送信する。なお、計測処理装置８０は、複数のＰＣＳ５０を含んでいてもよい。或いは、計測処理装置８０は、複数のＰＣＳ５０及びＡＣ集電盤６０を含んでいてもよい。なお、計測処理装置８０を複数の太陽電池１０と電力系統との間の連系を制御する装置（Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）とし、屋内の負荷にも接続されて、接続された負荷を制御するようにしてもよい。　ここで、ＰＣＳ５０、ＡＣ集電盤６０、分離装置７０及び計測処理装置８０は、例えば、屋内に設けられることに留意すべきである。

　通信網１１０は、例えば、インターネットなどのネットワークである。サーバ１２０は、例えば、各施設に設けられた太陽電池の発電量を予測する機能を有する。或いは、サーバ１２０は、各施設に設けられた太陽電池から出力される電力量（逆潮流量）を制御する。

　（接続箱の構成）
　以下において、第１実施形態に係る接続箱について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る接続箱４０に収容される回路群を示す図である。ここでは、計測処理装置８０と通信を行う回路群を収容する接続箱４０（第１実施形態では、接続箱４０_１）について説明することに留意すべきである。

　図２に示すように、接続箱４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、制御部４２と、通信手段４３とを有する。図２に示すように、太陽電池１０から供給される電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１及びＰＣＳ５０に供給されることに留意すべきである。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、太陽電池１０から供給される電力を変圧する回路である。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１によって変圧された電力は、測定手段２０（以下、変換部３０を含む）、制御部４２及び通信手段４３に供給される。

　制御部４２は、測定手段２０及び通信手段４３を制御する。具体的には、制御部４２は、太陽電池１０から供給される電力量に基づいて、測定手段２０の動作状態及び通信手段４３の動作状態を制御する。

　第１に、制御部４２は、太陽電池１０から供給される供給電力量を検出する。第１実施形態では、制御部４２は、供給電力量として、太陽電池１０によって発電されるリアルタイムの発電量を検出する。

　第２に、制御部４２は、測定手段２０の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第１電力閾値及び通信手段４３の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第２電力閾値を設定する。

　例えば、測定手段２０の動作状態としては、例えば、測定手段２０の動作を停止した状態（ＯＦＦ状態）及び測定手段２０が動作している状態（ＯＮ状態）が考えられる。言い換えると、第１電力閾値は、測定手段２０の動作を開始するか否かの判定に用いる第１動作開始電力閾値であってもよく、測定手段２０の動作を停止するか否かの判定に用いる第１動作停止電力閾値であってもよい。なお、第１動作開始電力閾値及び第１動作停止電力閾値は互いに異なる値であってもよい。

　或いは、測定手段２０の動作状態としては、例えば、測定手段２０の測定周期が長い状態（延長状態）及び測定手段２０の測定周期が長い状態（短縮状態）が考えられる。言い換えると、第１電力閾値は、測定手段２０の測定周期を延長するか否かの判定に用いる第１延長電力閾値であってもよく、測定手段２０の測定周期を短縮するか否かの判定に用いる第１短縮電力閾値であってもよい。なお、第１延長電力閾値及び第１短縮電力閾値は互いに異なる値であってもよい。

　例えば、通信手段４３の動作状態としては、例えば、通信手段４３の動作を停止した状態（ＯＦＦ状態）及び通信手段４３が動作している状態（ＯＮ状態）が考えられる。言い換えると、第２電力閾値は、通信手段４３の動作を開始するか否かの判定に用いる第２動作開始電力閾値であってもよく、通信手段４３の動作を停止するか否かの判定に用いる第２動作停止電力閾値であってもよい。なお、第２動作開始電力閾値及び第２動作停止電力閾値は互いに異なる値であってもよい。

　或いは、通信手段４３の動作状態としては、例えば、通信手段４３の送信周期が長い状態（延長状態）及び通信手段４３の送信周期が短い状態（短縮状態）が考えられる。言い換えると、第２電力閾値は、通信手段４３の送信周期を延長するか否かの判定に用いる第２延長電力閾値であってもよく、通信手段４３の送信周期を短縮するか否かの判定に用いる第２短縮電力閾値であってもよい。なお、第２延長電力閾値及び第２短縮電力閾値は互いに異なる値であってもよい。

　ここで、通信手段４３の消費電力は、測定手段２０の消費電力よりも大きいことが一般的である。

　従って、制御部４２は、第１動作開始電力閾値として、第２動作開始電力閾値よりも低い閾値を設定し、第１動作停止電力閾値として、第２動作停止電力閾値よりも低い閾値を設定することが好ましい。或いは、制御部４２は、第１延長電力閾値として、第２延長電力閾値よりも低い閾値を設定し、第１短縮電力閾値として、第２短縮電力閾値よりも低い閾値を設定することが好ましい。

　第３に、制御部４２は、供給電力量（第１実施形態では、リアルタイムの発電量）と第１電力閾値との比較結果に基づいて、測定手段２０の動作状態を切り替える。

　例えば、制御部４２は、供給電力量が第１動作開始電力閾値を超える場合に、測定手段２０の動作状態をＯＮ状態に切り替える。或いは、制御部４２は、供給電力量が第１動作停止電力閾値を下回る場合に、測定手段２０の動作状態をＯＦＦ状態に切り替える。或いは、制御部４２は、供給電力量が第１短縮電力閾値を超える場合に、測定手段２０の動作状態を短縮状態に切り替える。或いは、制御部４２は、供給電力量が第１延長電力閾値を下回る場合に、測定手段２０の動作状態を延長状態に切り替える。

　また、制御部４２は、供給電力量が第２動作開始電力閾値を超える場合に、通信手段４３の動作状態をＯＮ状態に切り替える。或いは、制御部４２は、供給電力量が第２動作停止電力閾値を下回る場合に、通信手段４３の動作状態をＯＦＦ状態に切り替える。或いは、制御部４２は、供給電力量が第２短縮電力閾値を超える場合に、通信手段４３の動作状態を短縮状態に切り替える。或いは、制御部４２は、供給電力量が第２延長電力閾値を下回る場合に、通信手段４３の動作状態を延長状態に切り替える。

　通信手段４３は、通信デバイス、通信ブロック、通信機などの通信機類である。具体的には、通信手段４３は、測定手段２０によって測定された情報を計測処理装置８０に送信する。上述したように、接続箱４０_１と計測処理装置８０との間の通信はＰＬＣによって行われる場合には、通信手段４３は、ＰＬＣアダプタなどである。

　（測定手段の制御例）
　以下において、第１実施形態に係る測定手段の制御例について説明する。図３は、第１実施形態に係る測定手段２０を制御するための回路を示す図である。なお、本図面では「太陽電池１０」と図示したが、「太陽電池１０」には安定した電圧を供給するための回路となる電源部を含むものとする。

　図３に示すように、制御部４２は、Ｎｃｈトランジスタのゲート及びＰｃｈトランジスタのゲートの双方に接続されており、Ｎｃｈトランジスタのゲート電圧及びＰｃｈトランジスタのゲート電圧を同時に制御する。抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値は互いに異なっている（例えば、Ｒ２≧Ｒ１）。

　このようなケースにおいて、Ｎｃｈトランジスタのゲート電圧及びＰｃｈトランジスタのゲート電圧が閾値よりも大きい場合には、ＮｃｈトランジスタがＯＮであり、ＰｃｈトランジスタがＯＦＦである。従って、抵抗Ｒ１を介して流れる電流が測定手段２０に供給される。すなわち、抵抗Ｒ１の抵抗値が小さいため、大きい電流が測定手段２０に供給される。

　一方で、Ｎｃｈトランジスタのゲート電圧及びＰｃｈトランジスタのゲート電圧が閾値よりも小さい場合には、ＮｃｈトランジスタがＯＦＦであり、ＰｃｈトランジスタがＯＮである。従って、抵抗Ｒ２を介して流れる電流が測定手段２０に供給される。すなわち、抵抗Ｒ２の抵抗値が大きい、小さい電流が測定手段２０に供給される。

　このように、適切な抵抗値を有する抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２を配置することによって、測定手段２０を制御することが可能である。

　具体的には、測定手段２０の動作状態としては、上述したように、ＯＮ状態、ＯＦＦ、延長状態、短縮状態などが考えられる。いずれの動作状態においても、測定手段２０が動作していない期間が存在する。

　このように、測定手段２０が動作していない期間であっても、制御部４２は、Ｎｃｈトランジスタのゲート電圧及びＰｃｈトランジスタのゲート電圧を制御することによって、所定閾値よりも小さい電流（微小電流）を測定手段２０に供給する。これによって、測定手段２０の故障を防ぐことができる。

　（動作状態の制御例）
　以下において、第１実施形態に係る動作状態の制御例について説明する。図４は、第１実施形態に係る動作状態の制御例を示す図である。

　ここでは、測定手段２０の動作状態として、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態が存在するケースについて例示する。また、通信手段４３の動作状態として、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態が存在するケースについて例示する。なお、閾値Ａは、第２動作開始電力閾値及び第２動作停止電力閾値であり、閾値Ｂは、第１動作開始電力閾値及び第１動作停止電力閾値である。

　図４に示すケースでは、供給電力量として、太陽電池１０によって発電されるリアルタイムの発電量が用いられている。

　図４に示すように、時刻ｔ_１において、発電量が閾値Ｂを超えるため、制御部４２は、測定手段２０の動作を開始する。時刻ｔ_２において、発電量が閾値Ａを超えるため、制御部４２は、通信手段４３の動作を開始する。時刻ｔ_３において、発電量が閾値Ａを下回るため、制御部４２は、通信手段４３の動作を停止する。時刻ｔ_４において、発電量が閾値Ｂを下回るため、制御部４２は、測定手段２０の動作を停止する。

　（作用及び効果）
　第１実施形態では、制御部４２は、太陽電池１０から供給される供給電力量（発電量）に基づいて、第１電力閾値及び第２電力閾値を設定する。言い換えると、供給電力量（発電量）と第１電力閾値との比較結果に応じて、測定手段２０の動作状態が切り替わる。また、供給電力量（発電量）と第２電力閾値との比較結果に応じて、通信手段４３の動作状態が切り替わる。

　従って、測定手段２０や通信手段４３の電源として太陽電池１０を利用する場合に、測定手段２０や通信手段４３の動作を適切に制御することができる。

　詳細には、供給電力量（発電量）が小さくなった場合に、測定手段２０の動作を停止する制御が可能であり、通信手段４３の動作を停止する制御が可能である。同様に、供給電力量（発電量）が小さくなった場合に、測定手段２０の測定周期を延長する制御が可能であり、通信手段４３の送信周期を延長する制御が可能である。

　第１実施形態では、制御部４２は、第１動作開始電力閾値として、第２動作開始電力閾値よりも低い閾値を設定し、第１動作停止電力閾値として、第２動作停止電力閾値よりも低い閾値を設定する。

　言い換えると、測定手段２０の消費電力よりも大きい電力を消費する通信手段４３が測定手段２０よりも後に動作を開始し、通信手段４３が測定手段２０よりも先に動作を停止する。従って、大きい電力を消費する通信手段４３の動作を安定化することができる。

　第１実施形態では、制御部４２は、第１延長電力閾値として、第２延長電力閾値よりも低い閾値を設定し、第１短縮電力閾値として、第２短縮電力閾値よりも低い閾値を設定する。

　言い換えると、測定手段２０の消費電力よりも大きい電力を消費する通信手段４３が測定手段２０よりも後に短縮状態を開始し、通信手段４３が測定手段２０よりも先に短縮状態を停止する。従って、大きい電力を消費する通信手段４３の動作を安定化することができる。

　［変更例１］
　以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。

　変更例１では、太陽電池によって発電される電力を蓄積する蓄電池がさらに設けられるケースについて例示する。

　具体的には、図５に示すように、接続箱４０は、図２に示す構成に加えて、蓄電池４４を有する。蓄電池４４は、太陽電池１０によって発電された電力を蓄積する。

　（動作状態の制御例）
　以下において、変更例１に係る動作状態の制御例について説明する。図６は、変更例１に係る動作状態の制御例を示す図である。

　図６に示すケースでは、供給電力量として、蓄電池４４に蓄積される蓄電量が用いられている。

　図６に示すように、時刻ｔ_１において、蓄電量が閾値Ｂを超えるため、制御部４２は、測定手段２０の動作を開始する。時刻ｔ_２において、蓄電量が閾値Ａを超えるため、制御部４２は、通信手段４３の動作を開始する。時刻ｔ_３において、蓄電量が閾値Ａを下回るため、制御部４２は、通信手段４３の動作を停止する。時刻ｔ_４において、蓄電量が閾値Ｂを下回るため、制御部４２は、測定手段２０の動作を停止する。

　（作用及び効果）
　上述したように、太陽電池１０によって発電されるリアルタイムの発電量に代えて、蓄電池４４に蓄積される蓄電量を用いても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

　［変更例２］
　以下において、第１実施形態の変更例２について説明する。以下においては、変更例１に対する相違点について主として説明する。

　変更例１では、供給電力量として、蓄電池４４に蓄積される蓄電量が用いられる。これに対して、変更例２では、供給電力量として、太陽電池１０によって発電されるリアルタイムの発電量及び蓄電池４４に蓄積される蓄電量の双方が用いられる。

　（動作状態の制御例）
　以下において、変更例２に係る動作状態の制御例について説明する。図７は、変更例２に係る動作状態の制御例を示す図である。

　図７に示すケースでは、供給電力量として、太陽電池１０によって発電されるリアルタイムの発電量及び蓄電池４４に蓄積される蓄電量が用いられる。詳細には、第１電力閾値は、蓄電池４４に蓄積される蓄電量と比較される。これに対して、第２電力閾値は、太陽電池１０によって発電されるリアルタイムの発電量と比較される。

　図７に示すように、時刻ｔ_１において、蓄電量が閾値Ｂを超えるため、制御部４２は、測定手段２０の動作を開始する。時刻ｔ_２において、発電量が閾値Ａを超えるため、制御部４２は、通信手段４３の動作を開始する。時刻ｔ_３において、発電量が閾値Ａを下回るため、制御部４２は、通信手段４３の動作を停止する。時刻ｔ_４において、蓄電量が閾値Ｂを下回るため、制御部４２は、測定手段２０の動作を停止する。

　（作用及び効果）
　上述したように、太陽電池１０によって発電されるリアルタイムの発電量及び蓄電池４４に蓄積される蓄電量の双方を用いても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

　変更例２では、制御部４２は、第１電力閾値と蓄電量との比較結果に基づいて、測定手段２０の動作状態を切り替え、制御部４２は、第２電力閾値と発電量との比較結果に基づいて、通信手段４３の動作状態を切り替える。

　このように、測定手段２０の消費電力よりも大きい電力を消費する通信手段４３の動作状態は、太陽電池１０によって発電されるリアルタイムの発電量に基づいて制御される。従って、電力が安定した状態で通信手段４３が動作するため、従って、大きい電力を消費する通信手段４３の動作を安定化することができる。

　［変更例３］
　以下において、第１実施形態の変更例３について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。

　変更例３では、測定手段によって測定された情報を格納するメモリがさらに設けられるケースについて例示する。

　具体的には、図８に示すように、接続箱４０は、図２に示す構成に加えて、メモリ４５を有する。メモリ４５は、測定手段２０によって測定された情報を格納する。

　例えば、メモリ４５は、測定手段２０が動作しており、通信手段４３が動作していない期間（例えば、夜間）などにおいて、測定手段２０によって測定された情報を格納する。なお、通信手段４３は、通信手段４３の動作が行われる際に、メモリ４５に格納された情報を計測処理装置８０に送信する。

　従って、リアルタイムに情報を計測処理装置８０に送信することができない期間において測定手段２０によって測定された情報を計測処理装置８０に伝達することが可能である。

　［変更例４］
　以下において、第１実施形態の変更例４について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。

　変更例４では、測定手段及び通信手段の電源として利用可能な補助的太陽電池がさらに設けられるケースについて例示する。

　具体的には、図９に示すように、測定手段２０及び通信手段４３の電源として利用可能な補助的太陽電池２００が設けられている。補助的太陽電池２００は、測定手段２０及び通信手段４３に接続されており、ＰＣＳ５０には接続されていない。言い換えると、補助的太陽電池２００は、測定手段２０及び通信手段４３の電源として専用で利用される。

　なお、補助的太陽電池２００の発電能力は、太陽電池１０の発電能力よりも低くてもよい。すなわち、補助的太陽電池２００は、太陽電池１０よりも小型であってもよい。

　（作用及び効果）
　変更例４では、測定手段２０及び通信手段４３の電源として専用で利用する補助的太陽電池２００が設けられる。従って、ＰＣＳ５０に供給すべき電力量に左右されずに、測定手段２０及び通信手段４３に対して安定的に電力を供給することができる。

　［変更例５］
　以下において、第１実施形態の変更例５について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。

　変更例５では、制御部４２は、測定手段２０の動作状態の切り替わりを示す情報（以下、第１状態フラグ）を計測処理装置８０に送信するように通信手段４３を制御する。或いは、制御部４２は、通信手段４３の動作状態の切り替わりを示す情報（以下、第２状態フラグ）を計測処理装置８０に送信するように通信手段４３を制御する。

　例えば、第１状態フラグは、１ビットで構成される。このようなケースでは、測定手段２０がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる場合に、“０”がセットされた第１状態フラグが計測処理装置８０に送信される。一方で、測定手段２０がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる場合に、“１”がセットされた第１状態フラグが計測処理装置８０に送信される。或いは、測定手段２０が短縮状態から延長状態に切り替わる場合に、“０”がセットされた第１状態フラグが計測処理装置８０に送信される。一方で、測定手段２０が延長状態から短縮状態に切り替わる場合に、“１”がセットされた第１状態フラグが計測処理装置８０に送信される。

　例えば、第２状態フラグは、１ビットで構成される。このようなケースでは、通信手段４３がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる場合に、“０”がセットされた第２状態フラグが計測処理装置８０に送信される。一方で、通信手段４３がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる場合に、“１”がセットされた第２状態フラグが計測処理装置８０に送信される。或いは、通信手段４３が短縮状態から延長状態に切り替わる場合に、“０”がセットされた第２状態フラグが計測処理装置８０に送信される。一方で、通信手段４３が延長状態から短縮状態に切り替わった場合に、“１”がセットされた第２状態フラグが計測処理装置８０に送信される。

　なお、制御部４２は、第１状態フラグのみを送信するように通信手段４３を制御してもよい。制御部４２は、第２状態フラグのみを送信するように通信手段４３を制御してもよい。制御部４２は、第１状態フラグ及び第２状態フラグの双方を送信するように通信手段４３を制御してもよい。

　また、第１状態フラグを送信するタイミングは、測定手段２０の状態が切り替わるタイミングよりも後であってもよい。或いは、第１状態フラグを送信するタイミングは、測定手段２０の状態が切り替わるタイミングよりも前であってもよい。

　同様に、第２状態フラグを送信するタイミングは、通信手段４３の状態が切り替わるタイミングよりも後であってもよい。或いは、第２状態フラグを送信するタイミングは、通信手段４３の状態が切り替わるタイミングよりも前であってもよい。

　但し、通信手段４３がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り変わる場合には、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り変わるタイミングよりも前に第２状態フラグが送信されることが好ましい。また、通信手段４３がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り変わる場合には、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り変わるタイミングよりも後に第２状態フラグが送信されることが好ましい。

　（作用及び効果）
　変更例５では、制御部４２は、測定手段２０の動作状態の切り替わりを示す情報（第１状態フラグ）を計測処理装置８０に送信するように通信手段４３を制御する。或いは、制御部４２は、通信手段４３の動作状態の切り替わりを示す情報（第２状態フラグ）を計測処理装置８０に送信するように通信手段４３を制御する。

　従って、計測処理装置８０は、屋外に設けられた測定手段２０や通信手段４３（接続箱４０）で異常が生じたか否かを判断することが可能である。詳細には、予定された時刻の情報が測定手段２０によって測定されていない場合には、測定手段２０に異常が生じたと判断することができる。また、予定された時刻に情報が受信されなかった場合に、通信手段４３（接続箱４０）に異常が生じたと判断することができる。或いは、予定された時刻に情報が受信されなかった場合に、有線や無線などの通信線に異常が生じたと判断することができる。

　［その他の実施形態］
　本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

　実施形態では、計測処理装置８０と通信を行う回路群を収容する接続箱４０は、接続箱４０_１のみであるケースについて例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。接続箱４０_１以外の接続箱４０が計測処理装置８０と通信を行う回路群を収容していてもよい。

　実施形態では特に触れていないが、供給電力量として、太陽電池１０によって発電されるリアルタイムの発電量及び蓄電池４４に蓄積される蓄電量の合計が用いられてもよい。

　また、上述した実施形態では、所定閾値を下回る場合に、測定手段２０や通信手段４３の動作を停止したり、測定周期や送信周期を延長したりすることで、消費電力を抑える場合について説明したが、図３に開示された回路を用いることで、測定手段２０や通信手段４３に供給する電流を小さくするようにしてもよい。

　なお、日本国特許出願第２０１１－０６７９８７号（２０１１年３月２５日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

　本発明によれば、測定手段や通信手段の電源として電力供給手段を利用する場合に、測定手段や通信手段の動作を適切に制御することを可能とする電力管理システムを提供することができる。

Claims

　電力供給手段と、前記電力供給手段の発電環境を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された情報を送信する通信手段とを備える電力管理システムであって、
　前記測定手段及び前記通信手段を制御する制御部を備え、
　前記測定手段及び前記通信手段の電源として、前記電力供給手段が利用されており、
　前記制御部は、前記電力供給手段から供給される供給電力量に基づいて、前記測定手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第１電力閾値、及び、前記通信手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第２電力閾値を設定し、
　前記制御部は、前記供給電力量と前記第１電力閾値との比較結果に基づいて、前記測定手段の動作状態を切り替え、前記供給電力量と前記第２電力閾値との比較結果に基づいて、前記通信手段の動作状態を切り替えることを特徴とする電力管理システム。
　前記電力供給手段として、太陽電池が設けられることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
　前記第２電力閾値が前記第１電力閾値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
　前記第１電力閾値は、前記測定手段の動作を開始するか否かの判定に用いる第１動作開始電力閾値及び前記測定手段の動作を停止するか否かの判定に用いる第１動作停止電力閾値であり、
　前記第２電力閾値は、前記通信手段の動作を開始するか否かの判定に用いる第２動作開始電力閾値及び前記通信手段の動作を停止するか否かの判定に用いる第２動作停止電力閾値であり、
　前記制御部は、
　前記第１動作開始電力閾値として、前記第２動作開始電力閾値よりも低い閾値を設定し、
　前記第１動作停止電力閾値として、前記第２動作停止電力閾値よりも低い閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
　前記制御部は、前記供給電力量として、前記電力供給手段によって発電されるリアルタイムの発電量を用いることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
　前記電力供給手段によって発電される電力を蓄積する蓄電池をさらに備え、
　前記制御部は、前記供給電力量として、前記蓄電池に蓄積される蓄電量を用いることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
　前記電力供給手段によって発電される電力を蓄積する蓄電池をさらに備え、
　前記制御部は、前記供給電力量として、前記電力供給手段によって発電されるリアルタイムの発電量及び前記蓄電池に蓄積される蓄電量を用いることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
　前記第１電力閾値は、前記測定手段の測定周期を延長するか否かの判定に用いる第１延長電力閾値及び前記測定手段の測定周期を短縮するか否かの判定に用いる第１短縮電力閾値であり、
　前記第２電力閾値は、前記通信手段の送信周期を延長するか否かの判定に用いる第２延長電力閾値及び前記通信手段の送信周期を短縮するか否かの判定に用いる第２短縮電力閾値であり、
　前記制御部は、
　前記第１延長電力閾値として、前記第２延長電力閾値よりも低い閾値を設定し、
　前記第１短縮電力閾値として、前記第２短縮電力閾値よりも低い閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
　前記制御部は、前記測定手段が動作しない期間において、所定閾値よりも小さい電流を前記測定手段に供給することを特徴とする請求項３に記載の電力管理システム。
　前記制御部は、前記測定手段が動作しない期間において、所定閾値よりも小さい電流を前記測定手段に供給することを特徴とする請求項７に記載の電力管理システム。
　前記測定手段及び前記通信手段の電源として利用可能な補助的太陽電池をさらに備え、
　前記制御部は、前記供給電力量として、前記補助的太陽電池から供給される電力量を用いることを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
　前記測定手段及び前記通信手段の電源として利用可能な補助的太陽電池をさらに備え、
　前記制御部は、前記供給電力量として、前記補助的太陽電池から供給される電力量を用いることを特徴とする請求項２に記載の電力管理システム。
　電力供給手段と、前記電力供給手段の発電環境を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された情報を送信する通信手段とを備える電力管理システムであって、
　前記測定手段及び前記通信手段を制御する制御部を備え、
　前記制御部は、前記測定手段の動作状態の切り替わりを示す情報、或いは、前記通信手段の動作状態の切り替わりを示す情報を送信するように、前記通信手段を制御することを特徴とする電力管理システム。
　電力供給手段と、前記電力供給手段の発電環境を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された情報を送信する通信手段とを備える電力管理システムで用いる電力管理方法であって、
　前記測定手段及び前記通信手段の電源として、前記電力供給手段が利用されており、
　前記電力供給手段から供給される供給電力量に基づいて、前記測定手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第１電力閾値、及び、前記通信手段の動作状態を切り替えるか否かの判定に用いる第２電力閾値を設定するステップと、
　前記供給電力量と前記第１電力閾値との比較結果に基づいて、前記測定手段の動作状態を切り替え、前記供給電力量と前記第２電力閾値との比較結果に基づいて、前記通信手段の動作状態を切り替えるステップとを備えることを特徴とする電力管理方法。
　前記電力供給手段として、太陽電池が設けられることを特徴とする請求項１４に記載の電力管理方法。
　前記第２電力閾値が前記第１電力閾値よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の電力管理方法。
　前記第１電力閾値は、前記測定手段の動作を開始するか否かの判定に用いる第１動作開始電力閾値及び前記測定手段の動作を停止するか否かの判定に用いる第１動作停止電力閾値であり、
　前記第２電力閾値は、前記通信手段の動作を開始するか否かの判定に用いる第２動作開始電力閾値及び前記通信手段の動作を停止するか否かの判定に用いる第２動作停止電力閾値であり、
　前記第１動作開始電力閾値として、前記第２動作開始電力閾値よりも低い閾値を設定するステップと、
　前記第１動作停止電力閾値として、前記第２動作停止電力閾値よりも低い閾値を設定するステップとを備えることを特徴とする請求項１４に記載の電力管理方法。
　前記電力供給手段によって発電される電力を蓄積する蓄電池が設けられており、
　前記供給電力量として、前記蓄電池に蓄積される蓄電量を用いるステップを備えることを特徴とする請求項１４に記載の電力管理方法。
　前記電力供給手段によって発電される電力を蓄積する蓄電池が設けられており、
　前記供給電力量として、前記電力供給手段によって発電されるリアルタイムの発電量及び前記蓄電池に蓄積される蓄電量を用いるステップを備えることを特徴とする請求項１４に記載の電力管理方法。
　前記第１電力閾値は、前記測定手段の測定周期を延長するか否かの判定に用いる第１延長電力閾値及び前記測定手段の測定周期を短縮するか否かの判定に用いる第１短縮電力閾値であり、
　前記第２電力閾値は、前記通信手段の送信周期を延長するか否かの判定に用いる第２延長電力閾値及び前記通信手段の送信周期を短縮するか否かの判定に用いる第２短縮電力閾値であり、
　前記第１延長電力閾値として、前記第２延長電力閾値よりも低い閾値を設定するステップと、
　前記第１短縮電力閾値として、前記第２短縮電力閾値よりも低い閾値を設定するステップとを備えることを特徴とする請求項１３に記載の電力管理方法。