WO2013080835A1

WO2013080835A1 - 充電制御装置、太陽光発電システム、および充電制御方法

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Publication number: WO2013080835A1
Application number: PCT/JP2012/080024
Authority: WO
Inventors: 西川　武男; 亘岡田; 潤一郎山田; 大橋　誠; 美宣砂畑
Original assignee: オムロン株式会社
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-06-06
Also published as: CN103907261A; US20140253014A1; US9337682B2; JP2013115993A; EP2747242A1; EP2747242A4; JP5995041B2

Abstract

　本開示は、より効率良く充電を行うことができるようにする充電制御装置、太陽光発電システム、および充電制御方法に関する。充電制御装置は、太陽光パネルから電力を取り出し、蓄電池の充電に必要な電圧に変換する充電用コンバータと、充電用コンバータから出力される出力電圧を調整する制御用CPUとを備えて構成される。そして、充電用コンバータは、ある出力電圧で、太陽光パネルから取り出し可能な２箇所の動作点で、太陽光パネルから電力を取り出して蓄電池を充電し、制御用CPUは、２箇所の動作点にそれぞれ対応する入力電圧の電圧差に従って出力電圧を調整する。本技術は、例えば、太陽光発電システムの充電制御装置に適用できる。

Description

充電制御装置、太陽光発電システム、および充電制御方法

　本開示は、充電制御装置、太陽光発電システム、および充電制御方法に関し、特に、より効率良く充電を行うことができるようにした充電制御装置、太陽光発電システム、および充電制御方法に関する。

　近年、自然エネルギーの活用や、災害時における対応用として、太陽光パネルおよび蓄電池が組み合わされて構成される太陽光発電システムに対する需要が高まっている。一般的に、太陽光発電システムでは、太陽光パネルにより発電される電力の供給と、負荷により消費される電力の需要とが一致しない時間帯が発生すため、蓄電池を活用した電力制御を行うことが必要となる。

　また、太陽光パネルから蓄電池へ効果的に充電する充電方法には、様々な手法が提案されている。例えば、特許文献１には、太陽光パネルから入力される電圧と、蓄電池の電圧との電圧差に応じた大電流による充電と、その大電流より小さな電流による充電とを切り替えて充電を行う充電装置が開示されている。

特開平１０－４２４８４号公報

　ところで、従来の太陽光発電システムでは、太陽光パネルから蓄電池へ充電を行う際に、太陽光パネルから取り出せる電力が最大となるようにMPPT（Maximum Power Point Tracking）制御を行う変換器と、蓄電池の充電状況（ＳＯＣ：state of charge）に応じた電圧で充電を行う充電機能を備えた変換器とが用いられていた。このように、２台の変換器を用いて電圧変換を２回行う構成では、太陽光発電システム全体としてみたときに、それぞれの変換器で変換ロスが発生するため、効率良く充電を行うことは困難であった。

　本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より効率良く充電を行うことができるようにするものである。

　本開示の一側面の充電制御装置は、発電を行う発電手段から電力を取り出し、蓄電池の充電に必要な電圧に変換する変換手段と、前記変換手段から出力される出力電圧を調整する調整手段とを備え、前記変換手段は、前記出力電圧で前記発電手段から取り出し可能な２箇所の動作点で、前記発電手段から電力を取り出して前記蓄電池を充電し、前記調整手段は、前記２箇所の動作点にそれぞれ対応する前記入力電圧の電圧差に従って、前記出力電圧を調整する。

　本開示の一側面の太陽光発電システムは、太陽光の照射に応じて発電を行う太陽光パネルから電力を取り出し、蓄電池の充電に必要な電圧に変換する変換手段と、前記変換手段から出力される出力電圧を調整する調整手段とを備え、前記変換手段は、前記出力電圧で前記太陽光パネルから取り出し可能な２箇所の動作点で、前記太陽光パネルから電力を取り出して前記蓄電池を充電し、前記調整手段は、前記２箇所の動作点にそれぞれ対応する前記入力電圧の電圧差に従って、前記出力電圧を調整する。

　本開示の一側面の充電制御方法は、発電を行う発電手段から電力を取り出し、蓄電池の充電に必要な電圧に変換する変換手段と、前記変換手段から出力される出力電圧を調整する調整手段とを備える充電制御装置の充電制御方法において、前記変換手段は、前記出力電圧で前記発電手段から取り出し可能な２箇所の動作点で、前記発電手段から電力を取り出して前記蓄電池を充電し、前記調整手段は、前記２箇所の動作点にそれぞれ対応する前記入力電圧の電圧差に従って、前記出力電圧を調整するステップを含む。　

　本開示の一側面においては、ある出力電圧で取り出し可能な２箇所の動作点で電力が取り出されて蓄電池に充電され、２箇所の動作点にそれぞれ対応する入力電圧の電圧差に従って、出力電圧が調整される。

　本開示の一側面によれば、より効率良く充電を行うことができる。

本技術を適用した充電制御方法の概念について説明する図である。太陽光パネルおよび蓄電池の電圧電流曲線を示す図である。太陽光パネルおよび蓄電池の電圧電流曲線を示す図である。太陽光パネルおよび蓄電池の電圧電流曲線を示す図である。本技術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。太陽光パネルおよび蓄電池の電力を放電する場合のフローを説明する図である。電力系統からの電力で蓄電池を充電する場合のフローを説明する図である。太陽光パネルで発電された電力を蓄電池に蓄電する場合のフローを説明する図である。第１の充電方法による処理を説明するフローチャートである。第２の充電方法による処理を説明するフローチャートである。第３の充電方法による処理を説明するフローチャートである。

　以下、本技術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。

　まず、図１乃至４を参照して、本技術を適用した充電制御方法の概念について説明する。

　図１のＡには、従来の太陽光発電システムが簡略化して示されている。従来の太陽光発電システムは、太陽光パネル（ＰＶ：Photovoltaic）１１から蓄電池１２までの間に、整流手段１３、DC/DC（Direct Current/Direct Current）コンバータ１４、およびDC/DCコンバータ１５が直列的に接続されて構成されている。

　太陽光パネル１１で発生された電力は、整流手段１３で整流されてDC/DCコンバータ１４に入力される。DC/DCコンバータ１４は、太陽光パネル１１から取り出せる電力が最大となるようにDC/DC変換するMPPT制御を行って、太陽光パネル１１から取り出した電力をDC/DCコンバータ１５に供給する。DC/DCコンバータ１５は、蓄電池１２に充電されている電力の充電状況に従って、蓄電池１２に充電するのに最適な電圧となるように、DC/DCコンバータ１４から出力される電力をDC/DC変換して、蓄電池１２に供給して充電を行う。

　このように、従来の太陽光発電システムでは、DC/DCコンバータ１４およびDC/DCコンバータ１５が使用され、DC/DC変換が２回行われていた。

　一方、図１のＢには、本技術を適用した充電制御方法を採用する太陽光発電システムが簡略化して示されている。図１のＢに示すように、この太陽光発電システムは、太陽光パネル１１から蓄電池１２までの間に、整流手段１３およびDC/DCコンバータ１６が直列的に接続されて構成されている。

　DC/DCコンバータ１６は、蓄電池１２に充電されている電力の充電状況に従って、蓄電池１２に充電するのに最適な電圧から適宜調整を行い、太陽光パネル１１から取り出せる電力が最大となる近傍の電圧で太陽光パネル１１から取り出した電力を蓄電池１２に供給して充電を行う。従って、本技術を適用した充電制御方法を採用する太陽光発電システムでは、従来と比較して、DC/DCコンバータ１６だけで効率良く充電を行うことができ、装置サイズを小型化することができるとともに、低コスト化を図ることができる。

　なお、以下の説明では、図１のＢに示すように、太陽光パネル１１からDC/DCコンバータ１６に入力される電力の電圧を入力電圧Ｖｉとし、そのときの電流を入力電流Ｉｉとする。また、DC/DCコンバータ１６が蓄電池１２に出力する電力の電圧を出力電圧Ｖｏとし、そのときの電流を出力電流Ｉｏとする。そして、DC/DCコンバータ１６の変換効率ηは、出力電圧Ｖｏ×出力電流Ｉｏ＝変換効率η×入力電圧Ｖｉ×入力電流Ｉｉの関係で表される。

　図２乃至図４には、太陽光パネル１１および蓄電池１２の電圧電流曲線が示されている。

　図２のＡは、横軸が、太陽光パネル１１からDC/DCコンバータ１６に入力される入力電圧Ｖｉを示し、縦軸が、太陽光パネル１１からDC/DCコンバータ１６に入力される入力電流Ｉｉを示している。そして、図２のＡには、DC/DCコンバータ１６が太陽光パネル１１から取り出すことができる電力の電圧および電流の関係を表す電圧電流曲線が示されている。

　つまり、太陽光パネル１１からは、入力電圧Ｖｉが増加するのに応じて入力電流Ｉｉが緩やかに減少するような電圧電流曲線上の任意の動作点で電力を取り出すことができる。また、電圧電力曲線は、太陽光パネル１１に照射される太陽光の照射量に応じて変化し、太陽光の照射量が増加すると、電圧電流曲線が右上方向にシフトするようにDC/DCコンバータ１６が太陽光パネル１１から取り出すことができる電力が増加する。

　図２のＢは、横軸が、DC/DCコンバータ１６が蓄電池１２に出力する電力の出力電圧Ｖｏを示し、縦軸が、DC/DCコンバータ１６が蓄電池１２に出力する電力の出力電流Ｉｏを示している。そして、図２のＢには、DC/DCコンバータ１６が蓄電池１２の充電状況に応じて出力することができる電力の電圧および電流の関係を表す電圧電流曲線が示されている。

　つまり、DC/DCコンバータ１６が出力する電力は、蓄電池１２の電圧V_batが出力電圧Ｖｏと一致する場合には出力電流Ｉｏが０となる。そして、出力電圧Ｖｏが増加するのに従って、出力電流Ｉｏが急激に増加するような電圧電流曲線に沿ってDC/DCコンバータ１６から電力が出力される。また、蓄電池１２の充電状況に応じてＳＯＣが高い状態になる（即ち、蓄電池１２に充電されている電力の電圧が増加する）と、電圧電流曲線が右方向にシフトするように、DC/DCコンバータ１６が出力する電力が増加する。

　ここで、図３のＢに示すように、DC/DCコンバータ１６が出力する電力の出力電圧Ｖｏが、出力電圧Ｖｏ１となるようにDC/DCコンバータ１６を設定した場合、蓄電池１２に流れる（流れようとする）出力電流Ｉｏは、蓄電池１２の電圧電流曲線に従って出力電流Ｉｏ１に一義的に決定される。このとき、蓄電池１２の電圧電流曲線上の点P_batが、蓄電池１２の動作点となる。

　一方、太陽光パネル１１の動作点は、入力電圧Ｖｉ１×入力電流Ｉｉ１＝出力電圧Ｖｏ１×出力電流Ｉｏ１／変換効率ηの関係を満たす点となる。つまり、変数ａ＝出力電圧Ｖｏ１×出力電流Ｉｏ１／変換効率ηとすると、入力電流Ｉｉ１＝変数ａ／入力電圧Ｖｉ１の関係が成り立つ。即ち、図３のＡに示すように、太陽光パネル１１の電圧電流曲線と、入力電流Ｉｉ＝変数ａ／入力電圧Ｖｉが示す曲線との交点が、太陽光パネル１１の動作点Ｐ１およびＰ２となる。このように、DC/DCコンバータ１６が出力する電力の出力電圧Ｖｏを決定すると、太陽光パネル１１の動作点は、動作点Ｐ１およびＰ２の２点に限定される。

　ところで、太陽光パネル１１から取り出し可能な最大の電力となる最大動作点P_maxは、太陽光パネル１１の電圧電流曲線上において、入力電圧Ｖｉ×入力電流Ｉｉが最大となる点である。従って、太陽光パネル１１を動作点Ｐ１またはＰ２で動作させたときには、太陽光パネル１１から最大の電力を取り出すことができるとは限られない。

　そこで、例えば、図４のＢに白抜きの矢印で示すように、出力電圧Ｖｏ１を増加させるのに伴って出力電流Ｉｏ１が増加する。その結果、変数ａ（＝出力電圧Ｖｏ１×出力電流Ｉｏ１／変換効率η）が増加することになる。従って、図４のＡに白抜きの矢印で示すように、入力電流Ｉｉ＝変数ａ／入力電圧Ｖｉが示す曲線が右上方向にシフトし、動作点Ｐ１およびＰ２が最大動作点P_maxに近接することになる。

　一方、出力電圧Ｖｏ１を増加させ過ぎると、太陽光パネル１１の電圧電流曲線と、入力電流Ｉｉ＝変数ａ／入力電圧Ｖｉが示す曲線との交点が存在しないことになる。この場合、DC/DCコンバータ１６が、蓄電池１２の充電に必要な電流を出力することができず、太陽光パネル１１の動作が不安定になり、DC/DCコンバータ１６の出力が急激に低下することになる。従って、太陽光パネル１１の電圧電流曲線と、入力電流Ｉｉ＝変数ａ／入力電圧Ｖｉが示す曲線との交点が存在しない状態を回避するように、出力電圧Ｖｏを制御する必要がある。

　例えば、DC/DCコンバータ１６は、太陽光パネル１１の動作点を意図的に大きく走査して、出力電圧Ｖｏが出力電圧Ｖｏ１となる２箇所の動作点Ｐ１および動作点Ｐ２を定期的に切り替えて利用する。そして、DC/DCコンバータ１６は、出力電圧Ｖｏ１を徐々に増加させ、動作点Ｐ１の入力電圧Ｖｉ１と、動作点Ｐ２の入力電圧Ｖｉ２との電圧差ΔＶｉが小さくなってきたら、最大動作点P_maxに近接していると判断する。このとき、DC/DCコンバータ１６は、出力電圧Ｖｏ１を増加させる幅を小さくしたり、出力電圧Ｖｏ１の増加を停止したりすることで、太陽光パネル１１の動作が不安定になることを回避する。

　このような制御方法により、１台のDC/DCコンバータ１６により、より効率良く充電を行うことができる。

　図５は、本技術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５に示すように、太陽光発電システム２１は、太陽光パネル２２、ＰＶ用パワーコンディショナ２３、分電盤２４、および、充電制御装置２５を備えて構成されており、分電盤２４に、商用電源から電力を供給するための電力系統２６が接続されている。

　太陽光パネル２２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を行う。

　ＰＶ用パワーコンディショナ２３は、太陽光パネル２２により発電される電力を調整し、太陽光パネル２２により発電された電力をDC/AC（Direct Current/Alternating Current）変換して、分電盤２４に出力する。そして、ＰＶ用パワーコンディショナ２３から出力された電力は、例えば、電力系統２６に逆潮流されて売電され、または、分電盤２４に接続された負荷に供給される。

　分電盤２４は、配線用ブレーカ（MCB：Molded Case Circuit Breaker）３１、漏電ブレーカ（ELB：Earth Leakage Circuit Breaker）３２および３３、並びに、複数のブレーカ３４を有して構成される。分電盤２４では、配線用ブレーカ３１を介して電力系統２６が接続され、漏電ブレーカ３２を介してＰＶ用パワーコンディショナ２３が接続され、漏電ブレーカ３３を介して充電制御装置２５が接続される。また、配線用ブレーカ３１、漏電ブレーカ３２、および漏電ブレーカ３３は、互いに接続されており、それらを接続する配線に接続された複数のブレーカ３４を介して、図示しない負荷が接続されている。

　充電制御装置２５は、蓄電池４１、バッテリマネジメントシステム（BMS：Battery Management System）４２、充電用コンバータ４３、放電用インバータ４４、表示部４５、制御用CPU（Central Processing Unit）４６を備えて構成されている。

　また、蓄電池４１および充電用コンバータ４３は、整流手段５１およびスイッチ５２を介して接続され、充電用コンバータ４３および分電盤２４のＥＬＢ３３は、スイッチ５３を介して接続される。また、整流手段５１およびスイッチ５２の間の接続点と、スイッチ５３およびＥＬＢ３３の間の接続点との間に、充電用コンバータ４３と並列的に放電用インバータ４４が接続される。また、太陽光パネル２２およびＰＶ用パワーコンディショナ２３は、スイッチ５５を介して接続され、太陽光パネル２２およびスイッチ５５の間の接続点と、充電用コンバータ４３およびスイッチ５３との間の接続点とが、スイッチ５４を介して接続される。

　蓄電池４１は、電力を蓄積する複数のセルを有しており、太陽光パネル２２または電力系統２６から充電用コンバータ４３を介して供給される電力が各セルに充電される。また、蓄電池４１のセルに充電されている電力は、放電用インバータ４４を介して、分電盤２４に接続されている複数の負荷（図示せず）に供給される。

　バッテリマネジメントシステム４２は、蓄電池４１が有する複数のセルの状況を管理する。例えば、バッテリマネジメントシステム４２は、蓄電池４１の電圧、電流、および温度を測定し、その測定結果を制御用CPU４６に供給する。

　充電用コンバータ４３は、制御用CPU４６の制御に従って、太陽光パネル２２により発電された電力を、蓄電池４１の充電状況に応じた電圧にDC/DC変換して、蓄電池４１に供給して蓄電池４１を充電する。また、充電用コンバータ４３は、分電盤２４を介して電力系統２６から供給される電力を、AC/DC（Alternating Current/Direct Current）変換して、蓄電池４１に供給して蓄電池４１を充電する。

　放電用インバータ４４は、蓄電池４１から出力される電力を、DC/AC変換して、分電盤２４に接続されている複数の負荷（図示せず）に供給する。なお、放電用インバータ４４によりDC/AC変換された蓄電池４１からの電力は、電力系統２６に出力されないように制御される。

　表示部４５は、制御用CPU４６の制御に従って、各種の情報を表示する。例えば、表示部４５は、太陽光パネル２２による電力の発電量や、蓄電池４１に蓄電されている電力の残量などを表示する。

　制御用CPU４６は、太陽光パネル２２による電力の発電量や、蓄電池４１に充電されている電力の残量、時間帯（例えば、昼間または夜間）などに応じて、充電制御装置２５が備える各ブロックに対する制御を行い、電力の充電または放電を制御する。

　例えば、太陽光パネル２２により発電が行われ、蓄電池４１に電力が十分に充電されているとき、制御用CPU４６は、太陽光パネル２２および蓄電池４１の電力を放電するように制御を行う。

　即ち、図６に示すように、制御用CPU４６は、スイッチ５５をオンにするとともに、スイッチ５４をオフにして、太陽光パネル２２で発電された電力がＰＶ用パワーコンディショナ２３に供給されるように制御を行う。また、このとき、制御用CPU４６は、スイッチ５２をオンにして、放電用インバータ４４を動作させる一方、充電用コンバータ４３の動作を停止させるように制御を行う。これにより、太陽光パネル２２で発電された電力がＰＶ用パワーコンディショナ２３によりDC/AC変換されて分電盤２４に供給され、蓄電池４１に充電されている電力が放電用インバータ４４によりDC/AC変換されて分電盤２４に供給される。

　また、例えば、太陽光パネル２２により発電が行われず、蓄電池４１に電力が十分に充電されていないとき、制御用CPU４６は、分電盤２４から充電用コンバータ４３を介して供給される電力により蓄電池４１を充電するように制御を行う。

　即ち、図７に示すように、制御用CPU４６は、スイッチ５２および５３をオンにし、充電用コンバータ４３を動作させる一方、放電用インバータ４４の動作を停止させるように制御を行う。これにより、電力系統２６から分電盤２４を介して供給される電力が、充電用コンバータ４３によりAC/DC変換されて蓄電池４１に充電される。

　また、例えば、太陽光パネル２２により発電が行われ、蓄電池４１に電力が十分に充電されていないとき、制御用CPU４６は、太陽光パネル２２で発電された電力を蓄電池４１に充電するように制御を行う。

　即ち、図８に示すように、制御用CPU４６は、スイッチ５２および５４をオンにし、スイッチ５３および５５をオフにするとともに、充電用コンバータ４３を動作させる一方、放電用インバータ４４の動作を停止させるように制御を行う。これにより、太陽光パネル２２で発電された電力が、充電用コンバータ４３によりDC/DC変換されて蓄電池４１に充電される。

　ここで、太陽光パネル２２で発電された電力を蓄電池４１に充電する場合には、図１のＢを参照して説明したように、太陽光パネル２２および蓄電池４１の間に、１台の充電用コンバータ４３が配置された構成となる。従って、充電用コンバータ４３および制御用CPU４６は、図２乃至図４を参照して説明したような充電制御方法により、蓄電池４１に対する充電を行う。つまり、充電用コンバータ４３は、太陽光パネル２２の電圧電流曲線と入力電流Ｉｉ＝変数ａ／入力電圧Ｖｉが示す曲線との交点で示される２箇所の動作点Ｐ１およびＰ２で太陽光パネル２２から電力を取り出し、制御用CPU４６は、動作点Ｐ１およびＰ２にそれぞれ対応する入力電圧の電圧差ΔＶｉに従って出力電圧Ｖｏ１を調整する。

　図９は、充電用コンバータ４３による第１の充電方法による処理を説明するフローチャートである。

　例えば、制御用CPU４６が、太陽光パネル２２の発電状況、および、蓄電池４１の充電状況に基づいて、太陽光パネル２２で発電された電力を蓄電池４１に充電すると判断した場合、処理は開始される。

　ステップＳ１１において、制御用CPU４６は、充電用コンバータ４３が蓄電池４１に対して出力する出力電圧Ｖｏ１を決定し、充電用コンバータ４３に対して設定する。例えば、制御用CPU４６は、バッテリマネジメントシステム４２により測定された蓄電池４１の充電状況に応じた電圧に基づいて、その電圧より若干高い電圧値を、出力電圧Ｖｏ１として決定する。

　ステップＳ１２において、制御用CPU４６は、蓄電池４１への充電を継続するか否かを判定する。例えば、制御用CPU４６は、蓄電池４１が満充電である場合や、太陽光パネル２２の発電量では蓄電池４１に充電を行うことができない状況である場合などに、蓄電池４１への充電を継続しないと判定する。

　ステップＳ１２において、制御用CPU４６が蓄電池４１への充電を継続すると判定した場合、処理はステップＳ１３に進み、充電用コンバータ４３は、設定されている出力電圧Ｖｏ１で電力を出力し、蓄電池４１への充電を行う。

　ここで、図３を参照して説明したように、蓄電池４１への充電を出力電圧Ｖｏ１で行うとき、太陽光パネル１１の電圧電流曲線上にある２箇所の動作点Ｐ１およびＰ２で、太陽光パネル１１を動作させることができる。充電用コンバータ４３は、入力電圧Ｖｉを大きく走査（変化）させながら太陽光パネル２２から電力を取り出し、出力電圧Ｖｏが出力電圧Ｖｏ１となる動作点Ｐ１およびＰ２を検出する。そして、充電用コンバータ４３は、スイッチング素子のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を大きく異なる２パターンで行い、動作点Ｐ１およびＰ２を定期的に切り替えながら、太陽光パネル１１から電力を取り出す。

　つまり、ステップＳ１３において、充電用コンバータ４３は、設定されている出力電圧Ｖｏ１で規定される動作点Ｐ１およびＰ２を定期的に切り替えながら太陽光パネル１１から電力を取り出し、出力電圧Ｖｏ１で電力を出力して蓄電池４１の充電を行う。

　ステップＳ１４において、制御用CPU４６は、充電用コンバータ４３が太陽光パネル２２から電力を取り出す２箇所の動作点Ｐ１およびＰ２について、動作点Ｐ１の入力電圧Ｖｉ１および動作点Ｐ２の入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉを算出する。

　ステップＳ１５において、制御用CPU４６は、入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉが、許容入力電圧差Ｖａ以上であるか否かを判定する。ここで、許容入力電圧差Ｖａは、この電圧差より電圧差ΔＶｉが小さくなると出力電圧Ｖｏ１を低下させるように予め設定されている値である。

　ステップＳ１５において、制御用CPU４６が、動作点Ｐ１の入力電圧Ｖｉ１および動作点Ｐ２の入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉが許容入力電圧差Ｖａ以上でないと判定した場合、処理はステップＳ１６に進む。

　ステップＳ１６において、制御用CPU４６は、充電用コンバータ４３の出力電圧Ｖｏ１を低下させる処理を行う。即ち、この場合、入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉが小さく、太陽光パネル２２の最大動作点P_maxに近いため、入力電流Ｉｉ＝変数ａ／入力電圧Ｖｉが示す曲線を図４の左下方向にシフトさせる。例えば、制御用CPU４６は、充電用コンバータ４３が蓄電池４１に対して出力する出力電圧Ｖｏ１を、充電用コンバータ４３に現在設定されている出力電圧Ｖｏ１から電圧ステップ幅ΔＶ１を減算した値（Ｖｏ１＝Ｖｏ１－ΔＶ１）に設定する。ここで、電圧ステップ幅ΔＶ１は、出力電圧が低下するように調整させる場合の調整量として予め設定されている値である。

　一方、ステップＳ１５において、制御用CPU４６が、入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉが許容入力電圧差Ｖａ以上であると判定した場合、処理はステップＳ１７に進む。

　ステップＳ１７において、制御用CPU４６は、入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉが、バッファ入力電圧差Ｖｂ以下であるか否かを判定する。ここで、バッファ入力電圧差Ｖｂは、この電圧差より電圧差が大きくなると出力電圧を増加させるように予め設定されている値である。

　ステップＳ１７において、制御用CPU４６が、入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉがバッファ入力電圧差Ｖｂ以下でないと判定した場合、処理はステップＳ１８に進む。

　ステップＳ１８において、制御用CPU４６は、充電用コンバータ４３の出力電圧Ｖｏ１を増加させる処理を行う。即ち、この場合、入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉが大きく、太陽光パネル２２の最大動作点P_maxから遠いため、入力電流Ｉｉ＝変数ａ／入力電圧Ｖｉが示す曲線を図４の右上方向にシフトさせる。例えば、制御用CPU４６は、充電用コンバータ４３が蓄電池４１に対して出力する出力電圧Ｖｏ１を、充電用コンバータ４３に現在設定されている出力電圧Ｖｏ１に電圧ステップ幅ΔＶ２を加算した値（Ｖｏ１＝Ｖｏ１＋ΔＶ２）に設定する。ここで、電圧ステップ幅ΔＶ２は、出力電圧が増加するように調整させる場合の調整量として予め設定されている値である。

　一方、ステップＳ１７において、制御用CPU４６が、入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉがバッファ入力電圧差Ｖｂ以下であると判定した場合、処理はステップＳ１９に進む。即ち、この場合、入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉは、許容入力電圧差Ｖａおよびバッファ入力電圧差Ｖｂにより規定される適切な所定範囲内になっている。

　ステップＳ１９において、制御用CPU４６は、充電用コンバータ４３の出力電圧Ｖｏ１を現在設定されている値で維持させる。

　また、ステップＳ１６、Ｓ１８、またはＳ１９の処理後、処理はステップＳ１２に戻り、以下、同様の処理が行われる。

　そして、ステップＳ１２において、制御用CPU４６が、蓄電池４１への充電を継続しないと判定した場合、処理は終了される。

　以上のように、充電制御装置２５では、入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉに従って、出力電圧Ｖｏ１が、最大動作点P_maxの近傍となるように調整されるので、より効率良く充電を行うことができる。また、動作点Ｐ１およびＰ２が存在しない状態になることを回避することで、太陽光パネル１１の動作が不安定になることを回避する。

　図１０は、充電用コンバータ４３による第２の充電方法による処理を説明するフローチャートである。

　ステップＳ３１乃至Ｓ３４において、図９のステップＳ１１乃至Ｓ１４と同様の処理が行われ、制御用CPU４６は、設定されている出力電圧Ｖｏ１で規定される動作点Ｐ１およびＰ２に対応する入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉを算出する。

　ステップＳ３５において、制御用CPU４６は、予め設定されている電圧差ΔＶｉの関数に基づいて、出力電圧を調整する調整量Ｆ（ΔＶｉ）を求める。そして、制御用CPU４６は、充電用コンバータ４３が蓄電池４１に対して出力する出力電圧Ｖｏ１を、充電用コンバータ４３に現在設定されている出力電圧Ｖｏ１に調整量Ｆ（ΔＶｉ）を加算した値（Ｖｏ１＝Ｖｏ１＋Ｆ（ΔＶｉ））に設定する。

　ここで、調整量Ｆ（ΔＶｉ）は、例えば、係数α、係数β、および係数γとして太陽光の照射状況に応じて学習を行うことで適切な係数を設定し、調整量Ｆ（ΔＶｉ）＝α×ΔＶｉ^３＋β×ΔＶｉ＋γで表される数式とすることができる。

　以上のように、充電制御装置２５では、電圧差ΔＶｉの関数に基づいて求められる調整量Ｆ（ΔＶｉ）により出力電圧Ｖｏ１を調整することにより、より効率良く充電を行うことができる。

　図１１は、充電用コンバータ４３による第３の充電方法による処理を説明するフローチャートである。

　ステップＳ５１において、制御用CPU４６は、充電用コンバータ４３が蓄電池４１に対して出力する出力電圧Ｖｏ１を決定し、充電用コンバータ４３に対して設定する。また、制御用CPU４６は、所定のカウント値ｎを初期値としての１に設定する。

　ステップＳ５２において、充電用コンバータ４３は、入力電圧Ｖｉを広い範囲で走査しながら太陽光パネル２２から電力を取り出す。

　ステップＳ５３において、充電用コンバータ４３は、出力電圧Ｖｏが出力電圧Ｖｏ１となる動作点Ｐ１およびＰ２を検出する。

　ステップＳ５４において、制御用CPU４６は、蓄電池４１への充電を継続するか否かを判定し、蓄電池４１への充電を継続すると判定した場合、処理はステップＳ５５に進む。

　ステップＳ５５において、現在の動作点Ｐ１およびＰ２に対応する入力電圧Ｖｉ１およびＶｉ２の近傍で入力電圧Ｖｉを走査し、出力電圧Ｖｏが出力電圧Ｖｏ１となる動作点Ｐ１およびＰ２を新たに検出する。なお、ステップＳ５５の処理は、カウント値ｎが１の場合はスキップされ、カウント値ｎが１以外の場合のみ行われる。

　ステップＳ５６およびＳ５７において、図１０のステップＳ３４および３５と同様に、制御用CPU４６は、入力電圧Ｖｉ１および入力電圧Ｖｉ２の電圧差ΔＶｉを算出し、出力電圧を調整する調整量Ｆ（ΔＶｉ）を求めて、出力電圧Ｖｏ１を調整する。

　ステップＳ５８において、制御用CPU４６は、カウント値ｎをインクリメントし（ｎ＝ｎ＋１）、処理はステップＳ５４に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。

　以上のように、充電制御装置２５では、動作点Ｐ１およびＰ２を検出した後は、入力電圧Ｖｉ１およびＶｉ２の近傍で入力電圧Ｖｉを走査することにより動作点Ｐ１およびＰ２を新たに検出するので、入力電圧Ｖｉの走査範囲が狭くてよく、より効率的に出力電圧Ｖｏ１を調整することができる。

　なお、本技術は、太陽光パネル２２により発電された電力を蓄電池４１に充電するシステムの他、風力発電や、燃料電池、コージェネレーションなどの各種の発電手段（分散電源）により発電された電力を蓄電池４１に充電するシステムに適用することができ、太陽光パネル２２と同様の制御方法で充電を行うことができる。また、それらの発電手段が組み合わされたシステムに適用してもよい。

　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。

　なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示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　太陽光パネル　１２　蓄電池
　１３　整流手段
　１４乃至１６　DC/DCコンバータ
　２１　太陽光発電システム
　２２　太陽光パネル
　２３　ＰＶ用パワーコンディショナ
　２４　分電盤
　２５　充電制御装置
　２６　電力系統
　４１　蓄電池
　４２　バッテリマネジメントシステム
　４３　充電用コンバータ
　４４　放電用インバータ
　４５　表示部
　４６　制御用CPU

Claims

　発電を行う発電手段から電力を取り出し、蓄電池の充電に必要な電圧に変換する変換手段と、
　前記変換手段から出力される出力電圧を調整する調整手段と
　を備え、
　前記変換手段は、前記出力電圧で前記発電手段から取り出し可能な２箇所の動作点で、前記発電手段から電力を取り出して前記蓄電池を充電し、
　前記調整手段は、前記２箇所の動作点にそれぞれ対応する入力電圧の電圧差に従って、前記出力電圧を調整する
　充電制御装置。
　前記調整手段は、前記入力電圧の電圧差を変数とした所定の関数に従って、前記出力電圧を調整する
　請求項１に記載の充電制御装置。
　前記調整手段は、前記入力電圧の電圧差が、所定の第１の設定値以上でない場合には前記出力電圧を低減させ、前記入力電圧の電圧差が、所定の第２の設定値以下でない場合には前記出力電圧を増加させるように、前記出力電圧を調整する
　請求項１に記載の充電制御装置。
　前記変換手段は、前記発電手段から取り出される電力の電圧を広範囲で変更させ、出力する電圧が前記調整手段により調整された前記出力電圧となる前記２箇所の動作点を検出する
　請求項１乃至３のいずれかに記載の充電制御装置。
　前記変換手段は、前記２箇所の動作点を検出した後、その２箇所の動作点に対応する前記入力電圧の近傍で、前記発電手段から取り出される電力の電圧を変更させ、前記２箇所の動作点を新たに検出して、前記出力電圧を調整する処理を繰り返す
　請求項４に記載の充電制御装置。
　前記発電手段で発電された電力を前記蓄電池に充電する際に前記発電手段と前記蓄電池とを接続する配線に、電力を変換する手段として前記変換手段のみが配置されている
　請求項１乃至５のいずれかに記載の充電制御装置。
　太陽光の照射に応じて発電を行う太陽光パネルから電力を取り出し、蓄電池の充電に必要な電圧に変換する変換手段と、
　前記変換手段から出力される出力電圧を調整する調整手段と
　を備え、
　前記変換手段は、前記出力電圧で前記太陽光パネルから取り出し可能な２箇所の動作点で、前記太陽光パネルから電力を取り出して前記蓄電池を充電し、
　前記調整手段は、前記２箇所の動作点にそれぞれ対応する前記入力電圧の電圧差に従って、前記出力電圧を調整する
　太陽光発電システム。
　発電を行う発電手段から電力を取り出し、蓄電池の充電に必要な電圧に変換する変換手段と、
　前記変換手段から出力される出力電圧を調整する調整手段と
　を備える充電制御装置の充電制御方法において、
　前記変換手段は、前記出力電圧で前記発電手段から取り出し可能な２箇所の動作点で、前記発電手段から電力を取り出して前記蓄電池を充電し、
　前記調整手段は、前記２箇所の動作点にそれぞれ対応する前記入力電圧の電圧差に従って、前記出力電圧を調整する
　ステップを含む充電制御方法。