WO2016038442A1 - Power feed control device, power feed control method, and power supply device - Google Patents

Power feed control device, power feed control method, and power supply device Download PDF

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Abstract

A power source device 20 includes a solar panel 21, and a storage battery 23 that is a lead acid storage battery. A power feed control device 10 includes a plurality of switches 33 respectively provided to electrical paths between the power source device 20 and electrical loads 30. The power feed control device 10 further includes a control unit 11, and a communication unit 14. The communication unit 14 communicates with the power source device 20, and receives information pertaining to the power generation status of the solar panel 21, and information pertaining to the battery voltage of the storage battery 23. Once the storage battery 23 is fully charged, the control unit 11 turns on a specific switch 33, with a period in which power generated by the solar panel 21 includes excessive power used as a power feedable period T1 during which power is supplied to an electrical load 30.

Description

給電制御装置、給電制御方法及び電力供給装置Power supply control device, power supply control method, and power supply device
　本発明は、発電装置と蓄電池とを備える電源装置から電気負荷への電力供給を制御する給電制御装置、および給電制御方法と、電源装置と給電制御装置とを組み合わせた電力供給装置に関する。 The present invention relates to a power supply control device that controls power supply from a power supply device including a power generation device and a storage battery to an electric load, a power supply control method, and a power supply device that combines the power supply device and the power supply control device.
　従来、発電装置と蓄電池とを備える電源装置が提供されている（たとえば、日本国公開特許第２００５−１４３２１７号公報参照）。日本国公開特許第２００５−１４３２１７号公報に記載された電源装置（独立電源システム）は、ソーラパネル（太陽電池モジュール）と、太陽電池モジュールから出力される直流電圧を蓄積する蓄電池とを備える。この独立電源システムは、昼間には主として太陽電池モジュールから蓄電池への充電を行い、夜間には主として蓄電池の放電を行う。
　日本国公開特許第２００５−１４３２１７号公報に記載された電源装置のように蓄電池を備える電源装置は、出力可能な電力には制限があり、電気負荷が消費する電力が増加すると、電気負荷が要求する電力を充足できない可能性がある。仮に、電源装置から供給可能である電力よりも電気負荷が要求する電力のほうが大きくなると、電気負荷に電力を供給することができなくなる。
　ここで、電源装置から複数の電気負荷に電力を供給する場合に、電源装置が供給する電力では、すべての電気負荷が要求する電力を充足することができない場合でも、一部の電気負荷が要求する電力は充足できる場合がある。そのため、電源装置から電気負荷への電力の供給を条件に応じて制御する技術が知られている。すなわち、電源装置から電気負荷に供給されている電力を監視することにより、電気負荷が要求する電力が電源装置から供給可能な電力を超えないように制御する技術が知られている。 Conventionally, a power supply device including a power generation device and a storage battery has been provided (see, for example, Japanese Patent Publication No. 2005-143217). A power supply device (independent power supply system) described in Japanese Patent Publication No. 2005-143217 includes a solar panel (solar cell module) and a storage battery that stores a DC voltage output from the solar cell module. This independent power supply system mainly charges the storage battery from the solar cell module in the daytime and mainly discharges the storage battery at night.
A power supply device provided with a storage battery, such as the power supply device described in Japanese Patent Publication No. 2005-143217, is limited in the power that can be output, and when the power consumed by the electric load increases, the electric load is required. Power may not be sufficient. If the electric load required by the electric load becomes larger than the electric power that can be supplied from the power supply device, the electric load cannot be supplied.
Here, when power is supplied from a power supply device to a plurality of electric loads, even if the power supplied by the power supply device cannot satisfy the power required by all the electric loads, some of the electric loads are required. The power to do may be sufficient. Therefore, a technique for controlling the supply of power from the power supply device to the electric load according to conditions is known. That is, a technique is known in which the power required by the electrical load is controlled so as not to exceed the power that can be supplied from the power supply device by monitoring the power supplied from the power supply device to the electrical load.
　ところで、蓄電池は、電池残量が適正に制御されていなければ、蓄電池の寿命が極端に短くなるなどの問題が生じることがある。その一方で、蓄電池を含む電源装置の電力を電気負荷で可能なかぎり利用することも要求される。蓄電池の寿命を管理し、かつ電気負荷で利用可能な電力量を増やすには、蓄電池の電池残量を正確に計測する必要がある。
　しかしながら、蓄電池の電池残量を正確に計測することは難しく、多くの場合、蓄電池の電池電圧に基づいて電池残量が推定されているにすぎない。蓄電池の電池電圧は、電気負荷の消費電力の変動などにより変動するから、電池電圧に基づいて蓄電池の電池残量を推定しても、電池残量の推定精度は低く、蓄電池の寿命を延長し、電気負荷で利用可能な電力量を増加させる目的を達成することができない。
　本発明は、電源装置が用いている蓄電池の電池残量を精度よく推定し、かつ電源装置から電気負荷へ給電する期間を比較的長くすることが可能な給電制御装置及び給電制御方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、この給電制御装置を用いた電力供給装置を提供することを目的とする。 By the way, in the storage battery, if the remaining battery level is not properly controlled, there may be a problem that the life of the storage battery becomes extremely short. On the other hand, it is also required to use the power of the power supply device including the storage battery as much as possible with the electric load. In order to manage the life of the storage battery and increase the amount of power that can be used by the electric load, it is necessary to accurately measure the remaining battery capacity of the storage battery.
However, it is difficult to accurately measure the remaining battery level of the storage battery, and in many cases, the remaining battery level is only estimated based on the battery voltage of the storage battery. Since the battery voltage of the storage battery fluctuates due to fluctuations in the power consumption of the electrical load, etc., even if the remaining battery capacity is estimated based on the battery voltage, the estimation accuracy of the remaining battery capacity is low and the battery life is extended. The purpose of increasing the amount of power available at the electrical load cannot be achieved.
The present invention provides a power supply control device and a power supply control method capable of accurately estimating the remaining battery capacity of a storage battery used by a power supply device and relatively extending the period during which power is supplied from the power supply device to an electrical load. For the purpose. Furthermore, an object of this invention is to provide the electric power supply apparatus using this electric power feeding control apparatus.
　本発明に係る給電制御装置は、発電装置と蓄電池とを備える電源装置と前記電源装置から供給される電力が供給される複数の電気負荷との間の電路に一対一に設けられ、前記発電装置から前記電気負荷に給電するオンの状態と前記発電装置から前記電気負荷に給電しないオフの状態とが個別に選択される複数個の開閉器と、前記複数個の開閉器のオンとオフとを個別に制御する制御部と、前記電源装置と通信し前記発電装置の発電状態に関する情報と前記蓄電池の電池電圧に関する情報とを受け取る通信部とを備え、前記制御部は、前記通信部によって受け取った前記情報に従って、前記蓄電池が満充電に達した後、前記発電装置が発電した電力に余剰の電力が生じている状態が維持されている期間を、前記電気負荷に電力を供給する給電可能期間として前記複数個の開閉器から選択される特定の開閉器をオンにすることを特徴とする。
　本発明に係る電力供給装置は、ソーラパネルと蓄電池とを備える電源装置と、上述した給電制御装置とを備えることを特徴とする。
　本発明に係る給電制御方法は、発電装置と蓄電池とを備える電源装置と前記電源装置から供給される電力が供給される複数の電気負荷との間の電路に一対一に設けられ、前記発電装置から前記電気負荷に給電するオンの状態と前記発電装置から前記電気負荷に給電しないオフの状態とが個別に選択される複数個の開閉器のオンとオフとを個別に制御するステップと、前記電源装置と通信し前記発電装置の発電状態に関する情報と前記蓄電池の電池電圧に関する情報とを受け取るステップとを含み、前記制御するステップは、前記受け取るステップで受け取った前記情報に従って、前記蓄電池が満充電に達した後、前記蓄電池と複数の電機負荷への電力を供給する発電装置が発電した電力に余剰の電力が生じている状態が維持されている期間を、給電可能期間として前記複数個の開閉器から選択される特定の開閉器をオンにするステップを含むことを特徴とする。 The power supply control device according to the present invention is provided on a one-to-one basis on an electric circuit between a power supply device including a power generation device and a storage battery and a plurality of electric loads to which power supplied from the power supply device is supplied. A plurality of switches in which an on state in which power is supplied to the electrical load from and a state in which power is not supplied from the power generator to the electrical load are individually selected, and on and off of the plurality of switches. A control unit that individually controls, and a communication unit that communicates with the power supply device and receives information on a power generation state of the power generation device and information on a battery voltage of the storage battery, the control unit received by the communication unit In accordance with the information, after the storage battery reaches full charge, power can be supplied to supply power to the electric load during a period in which surplus power is generated in the power generated by the power generation device. Characterized by turning on a specific switch of said selected from a plurality of switches as the period.
The power supply device according to the present invention includes a power supply device including a solar panel and a storage battery, and the above-described power supply control device.
The power supply control method according to the present invention is provided on a one-to-one basis on a power path between a power supply device including a power generation device and a storage battery and a plurality of electric loads to which power supplied from the power supply device is supplied. Individually controlling on and off of a plurality of switches in which an on state in which power is supplied to the electrical load from and an off state in which power is not supplied to the electrical load from the power generation device are selected, and Communicating with a power supply device and receiving information on a power generation state of the power generation device and information on a battery voltage of the storage battery, wherein the controlling step is performed when the storage battery is fully charged according to the information received in the receiving step. A period in which surplus power is generated in the power generated by the power generation device that supplies power to the storage battery and the plurality of electric loads is maintained. Characterized in that it comprises a step of turning on a specific switch selected from the plurality of switches as a feeding period.
　本発明の構成によれば、電源装置が用いている蓄電池の電池残量が精度よく推定できるようになり、しかも、電源装置から電気負荷へ給電する期間を比較的長くすることが可能になる。 According to the configuration of the present invention, the remaining battery level of the storage battery used by the power supply apparatus can be accurately estimated, and the period during which power is supplied from the power supply apparatus to the electric load can be made relatively long.
　本発明の目的及び特徴は以下のような添付図面を参照する以後の好ましい実施例の説明により明確になる。 The objects and features of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
実施形態の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of embodiment. 実施形態の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of embodiment. 図３Ａは実施形態の動作説明図、図３Ｂは比較例の動作説明図である。FIG. 3A is an operation explanatory diagram of the embodiment, and FIG. 3B is an operation explanatory diagram of a comparative example. 図４Ａは実施形態の動作説明図、図４Ｂは比較例の動作説明図である。4A is an operation explanatory diagram of the embodiment, and FIG. 4B is an operation explanatory diagram of a comparative example.
　以下に説明する電力供給装置は、発電装置と給電制御装置とを備える。給電制御装置は、電力を供給する電源装置と電力を消費する電気負荷との間の電路に設けられ、電源装置における電力の供給能力に応じて電気負荷への電力の供給期間を制御する。
　電源装置は、独立型電源を想定している。独立型電源は、電気事業者が電力を供給するために敷設した電力系統に対して電気的に分離された電源を意味する。この種の電源装置は、電力系統であるグリッドから独立しているからオフグリッドと呼ばれることがある。この種の独立型電源は、電化が進んでいない辺境地あるいは島嶼のような地域であっても使用可能である。ただし、以下に説明する技術は、系統電源に連系する分散型電源であっても用いることが可能である。
　また、以下に説明する実施形態において、電気負荷は、建物を単位としているが、建物内の部屋を単位としてもよく、また、個別の電気負荷を単位としてもよい。電気負荷の単位は、電源装置との間の電路が１台の開閉器で開閉される範囲を意味する。たとえば、１つの建物に配置された複数の電気機器に給電する電路が１台の開閉器で一括して開閉される場合には、建物に配置された複数の電気機器が電気負荷の１単位になる。建物は、住宅のほか、学校、病院などの公共施設であってもよい。
　電源装置は、独立型電源であるから、発電装置を含んでいる。発電装置として、本実施形態は、ソーラパネル（太陽電池）を用いているが、風力あるいは水力のエネルギーを用いる発電装置、バイオマスのエネルギーを用いる発電装置を用いてもよい。また、液体燃料あるいは気体燃料を燃焼させる内燃機関を備えた発電装置を用いることも可能である。
　電源装置は、発電装置が発電した電力を受けて、電気負荷に交流の電力を供給するために、充電装置と蓄電池と電力変換器とを備える。充電装置は、発電装置が発電した電力を用いて電圧を調節した直流を出力する。充電装置から出力される電力は、蓄電池と電力変換器とに供給される。電力変換器は、ＤＣ／ＡＣコンバータであって、直流電力を交流電力に変換し、この交流電力が電源装置の出力になる。
　充電装置から蓄電池と電力変換器とに電力を供給するために、蓄電池は、充電装置と電力変換器とを接続する電路上に常時接続されている。したがって、発電装置が発電を行っている期間に、蓄電池はフロート充電が行われていることになる。この構成の電源装置において、発電装置の出力電圧の変動は充電装置により抑制され、電気負荷が要求する電力の変動は蓄電池により抑制される。充電装置は、発電装置が発電した電力を蓄電池に供給するだけではなく、蓄電池の電池電圧など蓄電池の充電の状態を把握するための情報を監視する機能を有する。
　ところで、ソーラパネルのように、発電を任意のタイミングで停止させることができない発電装置を用いる場合、蓄電池が満充電状態であって、発電した電力が電気負荷で利用される電力を超えていると、電力に余剰が生じる。つまり、発電された電力が、蓄電池の充電に利用されず、かつ電気負荷で利用される電力を超えていると、発電された電力に余剰が生じる。電源装置は独立型電源であるから、このような余剰の電力は、利用されずに破棄される。
　発電装置の構成および蓄電池の容量によるが、電源装置としては、数ｋＷｈ~数百ｋＷｈ程度の容量、かつ数ｋＶＡ~数十ｋＶＡ程度の出力を想定している。また、電源装置は、自動車などを用いて移動可能な程度のサイズのハウジングを備えることが望ましい。ハウジングは箱状であって、ハウジングのサイズは、たとえば、輸送用のコンテナと同程度であって、幅および高さが２~３ｍ程度、長さが３~１５ｍ程度の範囲に収まるように構成される。電源装置が、このようなハウジングを備えていれば、コンテナと同様の輸送手段を用いて設置現場まで電源装置を輸送し、設置現場で組み立てを行った後に、電気負荷との配線を敷設するだけで電源装置を利用することが可能になる。
　なお、上述した数値は、実施形態を説明するための例としての数値であって、限定する趣旨ではない。また、本実施形態では、電源装置のハウジングが、ソーラパネルを搭載可能である構成を例示するが、ハウジングがソーラパネルを搭載可能であることは必須ではない。
　以下、図面を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態の給電制御装置１０は、上述した電源装置２０と電気負荷３０との間の電路に設けられる。本実施形態では、電気負荷３０が複数設けられている場合を想定して説明するが、給電制御装置１０は、電気負荷３０が一つであっても利用することは可能である。
　電源装置２０は、上述したように、ソーラパネル２１と充電装置２２と蓄電池２３と電力変換器２４とにより構成され、コンテナのような箱状のハウジング２に搭載される。電源装置２０と給電制御装置１０とにより電力供給装置１が構成され、ハウジング２は電力供給装置１の運搬および設置にも利用される。
　ソーラパネル２１は、ハウジング２を利用して設置されるか、あるいは自立するように構成される。たとえば、ソーラパネル２１は、ハウジング２の屋根に取り付けた架台に載せることが可能である。また、ソーラパネル２１の一部をハウジング２の屋根で支持し、残りの部分を地面に建てた支柱で支持することも可能である。あるいはまた、ソーラパネルを地面に自立する架台に載せることも可能である。ソーラパネル２１の設置作業は、電源装置２０の輸送前と輸送後とのどちらで行ってもよいが、通常は、輸送後に設置現場で行われる。
　ところで、本実施形態で用いる蓄電池２３は、鉛蓄電池を想定している。鉛蓄電池は、放電量（または電池残量）と電池電圧との関係がほぼ線形であって、放電量の管理が容易であり、また比較的安価であって入手も比較的容易であるという長所を有している。ただし、鉛蓄電池は、長期にわたって使用するために、過放電を防止し、放電後はただちに充電するように、充電および放電の管理を行う必要がある。なお、以下に説明する蓄電池２３は鉛蓄電池に限定されないが、蓄電池の種類に応じた制御内容の修正が必要である。
　充電装置２２は、ソーラパネル２１の出力を安定化し、ほぼ一定の直流電圧を出力するように構成されている。充電装置２２の出力電圧は、蓄電池２３の仕様である推奨電圧と蓄電池２３の接続の態様とにより定められ、たとえば、１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖなどから選択される。また、充電装置２２は、蓄電池２３の電池電圧および充電電流を監視することによって、出力電圧の値および出力電流の値を制御する機能を有している。
　鉛蓄電池は、電池電圧が上昇しすぎると過充電になる。そのため、本実施形態の充電装置２２は、第１の充電状態と第２の充電状態と第３の充電状態との３種類の充電状態を選択し、蓄電池２３の過充電を防止している。
　第１の充電状態では、電池残量が少ない期間において採用され、充電装置２２は、比較的大きい充電電流で充電を行う。第１の充電状態で充電が進み、蓄電池２３の電池電圧が設定された電圧値に達すると、充電装置２２は、第２の充電状態に移行する。
　第２の充電状態に移行させる電圧値は、蓄電池２３がほぼ満充電に達したことを判定するように設定されている。第２の充電状態では、充電装置２２は、充電電流を断続的に流すことによって、電池電圧を設定された電圧値に維持しながら充電を継続し、満充電に近づくように蓄電池２３の充電を継続する。第２の充電状態では、蓄電池２３の電池電圧が設定された電圧値に維持されているから、蓄電池２３の過充電が避けられる。
　第２の充電状態では、電池電圧は設定された電圧値に維持されるから、第２の充電状態を維持する期間は、時間を用いて定められる。たとえば、第２の充電状態は２~３時間程度維持される。第２の充電状態を維持する期間が終了すると、充電装置２２は、第３の充電状態に移行する。
　第３の充電状態では、充電装置２２は、出力電圧を、第２の充電状態において維持されている電圧よりも低い電圧値に設定する。本実施形態において、第３の充電状態は、フロート充電を行う状態であり、出力電圧をフロート充電を行うために設定された電圧値まで引き下げる。これは、蓄電池２３が満充電になった状態でさらに充電を継続すると、蓄電池２３が過充電になるからである。したがって、第３の充電状態において設定される電圧値は、蓄電池２３の過充電を防止する程度に設定される。
　第１の充電状態では、ソーラパネル２１が発電した電力はほぼすべて蓄電池２３の充電に用いられる。つまり、第１の充電状態ではソーラパネル２１が発電した最大限の電力が蓄電池２３の充電に利用される。ただし、第１の充電状態の期間であっても、電池残量が所定の下限値以上であれば、電気負荷３０に対する電力の供給は可能である。
　上述した充電装置２２の動作例を図２に示す。図２において、蓄電池２３の第１の充電状態（ソーラパネル２１が発電した電力をすべて蓄電池２３の充電に利用する充電）を行っている期間において、時刻ｔ１に電池電圧が適宜に設定された閾値Ｖｔ１に達したとする。図示例において、閾値Ｖｔ１は、第２の充電状態において維持する電圧値と第３の充電状態において維持する電圧値との間に設定されている。
　上述したように、鉛蓄電池は電池電圧と電池残量との関係がほぼ線形であるから、閾値Ｖｔ１を適切に設定すれば、電池電圧が所定の閾値Ｖｔ１以上である期間を、満充電とみなすことが可能である。
　ただし、実際には、電池電圧が閾値Ｖｔ１を超えただけでは、完全に満充電に達したとは言えない。図示例では、充電装置２２は、閾値Ｖｔ１よりやや高く設定した設定値（第２の充電状態において維持する電圧値）に電池電圧が達した時刻ｔ２において、蓄電池２３がほぼ満充電に到達したと判断している。すなわち、充電装置２２は、時刻ｔ２において第１の充電状態から第２の充電状態に移行する。第１の充電状態と第２の充電状態とを切り替える電圧値は、蓄電池２３の仕様などに応じて適宜に設定される。図２に示す動作例では、閾値Ｖｔ１が第２の充電状態において維持する電圧値よりも低く設定されているが、閾値Ｖｔ１は第２の充電状態において維持するように設定された電圧値とすることが可能である。
　ところで、充電装置２２の出力電圧を第２の充電状態における設定値に維持して蓄電池２３の充電を継続し、満充電に達した後にも充電を継続すると、蓄電池２３が過充電になって過熱する。蓄電池２３が過充電になると、蓄電池２３の劣化が促進され、結果的に蓄電池２３の寿命が短くなるという問題が生じる。そのため、充電装置２２は、蓄電池２３の過充電を防止するために、出力電圧を、第２の充電状態の設定値よりも低い第３の充電状態の設定値に引き下げるように構成されている。図示例では、時刻ｔ４において充電装置２２の出力電圧が第３の充電状態の設定値に引き下げられている。充電装置２２が第２の充電状態から第３の充電状態に移行する時刻ｔ４は、上述のように、時刻ｔ２から一定時間後としてもよいが、蓄電池２３の温度を監視する温度センサの出力に基づいて定めてもよい。
　時刻ｔ４において蓄電池２３は満充電であるから、時刻ｔ４以降には、ソーラパネル２１が発電した電力が電気負荷３０が要求する電力より多ければ、ソーラパネル２１が発電した電力の少なくとも一部は、余剰の電力として破棄される。また、時刻ｔ４以降には、ソーラパネル２１が発電する電力では電気負荷３０が必要とする電力が充足されない場合は、蓄電池２３から不足分の電力が補われる。このような関係の場合は、余剰の電力は生じない。
　蓄電池２３が放電することにより、蓄電池２３の電池電圧が第３の充電状態における設定電圧よりも低下し、この状態が所定時間継続すると（時刻ｔ５）、充電装置２２は、第３の充電状態から第１の充電状態に移行する。なお、充電装置２２は、充電状態を切り替えるタイミングを定めるために、蓄電池２３の電池電圧だけではなく、蓄電池２３の充電電流および放電電流の値を併用してもよい。ここではソーラパネル２１が発電している状態を想定しているが、夜間のようにソーラパネル２１が発電していなければ、電源装置２０から出力される電力は蓄電池２３のエネルギーのみを用いて生成される。
　ソーラパネル２１が発電した電力に余剰が生じているか否かは、充電装置２２が、ソーラパネル２１の出力電流および出力電圧の値と、蓄電池２３への充電電流の値と、電気負荷３０に供給している電流の値とを用いて判断する。つまり、充電装置２２は、ソーラパネル２１が発電した電力のうち破棄されている電力が生じていると、余剰があると判断する。充電装置２２の判断結果は、電源情報として電源装置２０の外部に取り出すことが可能になっている。電源情報は、ソーラパネル２１が発電しているか否かの情報、および蓄電池２３の電池電圧の値も含む。そのため、充電装置２２は、電源装置２０において適宜に配置された電流センサ２５などの出力を監視し、電源情報を生成して出力する機能を有している。なお、図１に示す電流センサ２５は充電電流および放電電流を計測するために設けられているが、他にもセンサが適宜に配置される。
　電力変換器２４は、充電装置２２または蓄電池２３から直流電力を受けて交流電力を出力する。電力変換器２４から出力される交流電圧の実効値は、たとえば、１００Ｖあるいは２２０Ｖなどに設定される。充電装置２２および電力変換器２４は、基本的には、スイッチング電源として構成される。
　ところで、図１に示す構成例では、複数の電気負荷３０が設けられ、電源装置２０からそれぞれの電気負荷３０に給電する電路は複数系統に分岐している。以下、電気負荷３０ごとに電力を供給する電路を負荷電路３１と呼ぶ。給電制御装置１０は、電源装置２０に接続される主電路３２を、複数系統の負荷電路３１に分岐させ、負荷電路３１ごとに挿入された複数個の開閉器３３を備える。すなわち、開閉器３３は負荷電路３１に一対一に設けられる。また、一つの負荷電路３１に複数の電気負荷３０が接続されている場合も、一つの電気負荷３０として扱う。開閉器３３のオンとオフとは、開閉器３３ごとに個別に制御される。したがって、開閉器３３がオンである負荷電路３１に接続された電気負荷３０のみが電源装置２０からの電力を受電する。
　開閉器３３は、たとえば、電磁継電器、電磁接触器、リモコンブレーカなどから選択される。ここでは、電磁継電器は、アマチュアを備える電磁石装置を用いて接点を駆動する開閉器を意味し、電磁接触器は、直進移動するアクチュエータを備えた電磁石装置を用いて接点を駆動する開閉器を意味する。また、リモコンブレーカは、接点のオンとオフとを遠隔で操作できるブレーカを意味する。なお、開閉器３３は、１次側への指示に応じて２次側の電路を導通または遮断できる構成であればよく、機械式の接点を備える構成に限らず、半導体スイッチを用いた開閉器であってもよい。なお、開閉器３３のオンとオフは、開閉器３３の１次側へのオンまたはオフの指示に応じて、２次側の電路を導通または遮断するという意味で用いている。
　開閉器３３のオンとオフとは、給電制御装置１０に設けられた制御部１１から指示される。なお、図１において、実線は電力の経路を表し、破線は情報の経路を表す。制御部１１は、電源装置２０から電気負荷３０に流れる電流と、電源装置２０から出力される電源情報とを用いて、個々の開閉器３３のオンとオフとを決定する。後述するように、制御部１１は、開閉器３３のオンとオフとの決定に、記憶部１２が記憶している補正値を併せて用いることが望ましい。
　制御部１１は、開閉器３３のオンとオフとを指示する条件を、開閉器３３ごとに定めている。たとえば、開閉器３３に優先順位が設定され、電力を優先的に供給する電気負荷３０に対応した開閉器３３は、優先順位の低い電気負荷３０に対応する開閉器３３よりもオンになる期間が長くなるように条件が定められる。制御部１１が開閉器３３をオンの状態またはオフの状態にする条件は後述する。
　電源装置２０から電気負荷３０に流れる電流は、主電路３２に配置された電流センサ３４で監視され、計測部１３が電流センサ３４の出力から電流値を求める。計測部１３は、電源装置２０の出力電圧も監視することが望ましい。電源情報は、充電装置２２と通信する通信部１４が取得する。電流センサ３４は、トロイダルコアのような環状コアに巻線を巻き付けた構成、平面状の空芯コイルであるロゴスキーコイル、ホール素子あるいは磁気抵抗素子のような磁気能動素子を磁気コアに取り付けた構成などから選択される。
　給電制御装置１０は、負荷電路３１あるいは主電路３２の短絡、または電源装置２０に対する過負荷などに備えて、配線用遮断器（ブレーカ）を備えていてもよい。ブレーカとしては、主電路３２に挿入される主幹ブレーカと、負荷電路３１ごとに挿入される分岐ブレーカとがあればよい。また、リモコンブレーカを分岐ブレーカとして用いる場合には、分岐ブレーカを開閉器３３として兼用することが可能である。
　本実施形態の制御部１１は、通信部１４を通して電源装置２０から電源情報を取得しており、電源装置２０が図２に示す時刻ｔ２において第２の充電状態に移行すると、原則としてすべての開閉器３３をオンにする。すなわち、時刻ｔ２において電力変換器２４の運転が開始されると、電源装置２０から電力が出力されるから、この電力を電気負荷３０に供給するために、開閉器３３をオンにする。電源装置２０の容量と電気負荷３０の消費電力との関係は、すべての開閉器３３をオンにすることができるように定められている。なお、特定の電気負荷３０に対応した開閉器３３は、蓄電池２３の電池電圧が後述する下限値Ｖｔ２以上であれば、オンにすることが可能である。
　ところで、電源装置２０が給電する電力は変動する。そのため、制御部１１は、開閉器３３をオンにした後に、電気負荷３０に流れる電流値を計測部１３から受け取る。そして、制御部１１は、この電流値が電源装置２０の容量を超えないように、オンにする開閉器３３を優先順位に従って制限する。
　たとえば、学校のような公共施設の照明、ファンのような電気負荷３０の優先順位は最上位に設定され、水汲み用のポンプのような電気負荷３０の優先順位は低く設定される。また、家庭用の照明のような電気負荷３０の優先順位は、公共施設の照明、ファンなどよりは低いが、比較的高くなるように設定される。
　給電制御装置１０は、優先順位が低い電気負荷３０に対して、電源装置２０から供給可能な電力が大きいときの期間にのみ電力が供給されるように開閉器３３を制御する。また、給電制御装置１０は、優先順位が高い電気負荷３０に対しては、可能なかぎり長期間にわたって電力が供給されるように開閉器３３を制御する。
　本実施形態では、開閉器３３が優先順位の低いほうの電気負荷３０に対応している場合に、制御部１１は、第２の充電状態の期間と、第３の充電状態において余剰の電力が生じている期間とに当該開閉器３３をオンにする。一方、開閉器３３が優先順位の高いほうの電気負荷３０に対応する場合に、制御部１１は、第２の充電状態および第３の充電状態の期間に加えて、第１の充電状態において蓄電池２３の電池電圧が基準値よりも高い期間に当該開閉器３３をオンにする。基準値は、電気負荷３０の優先順位に応じて適宜に定められ、基準値は個々の開閉器３３において異なっていてもよい。
　要するに、優先順位が低いほうの電気負荷３０に対しては、蓄電池２３がほぼ満充電である期間にのみ給電される。また、優先順位が高いほうの電気負荷３０に対しては、電気負荷３０の優先順位に応じて、蓄電池２３の電池電圧に関する許容範囲が基準値によって定められる。
　ここで、制御部１１は、通信部１４を通して電源情報を受け取っており、電源装置２０において、第２の充電状態で動作している期間、および第３の充電状態で余剰が生じて電力を破棄している期間を認識する。制御部１１は、蓄電池２３が満充電に近い状態であることを電源情報によって認識すると、一旦、すべての開閉器３３をオンにした後、計測部１３から通知される電流値が、電源装置２０の容量以下になるように、優先順位の低い開閉器３３から順にオフにする。開閉器３３の優先順位は、電気負荷３０の場所および種類によって人為的に定められる。要するに、制御部１１がすべての開閉器３３をオンにできるのは、蓄電池２３が満充電に近い期間のみであり、蓄電池２３が満充電ではない期間には、特定の電気負荷３０に対応する開閉器３３のみをオンにするように定められている。なお、蓄電池２３が満充電に近い状態は、上述したように、第２の充電状態と、第３の充電状態のうち電力に余剰が生じている状態とである。
　以上のように、本実施形態では、電気負荷３０に対して電力を供給可能な期間（給電可能期間Ｔ１）が、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの比較的長い期間になる。これは、制御部１１が、計測部１３が電流センサ３４が監視する主電路３２の電流に関する情報だけではなく、通信部１４を通して充電装置２２から取得する電源情報を併せて用いることにより実現されている。
　本実施形態の比較例として、蓄電池２３の電池電圧が閾値Ｖｔ１を超える期間にのみ電気負荷３０に電力を供給する構成を想定する。この構成では、電池電圧が閾値Ｖｔ１を超えている期間を、蓄電池２３がほぼ満充電である期間とみなしている。このような構成を採用すると、電気負荷３０に電力を供給することができる期間は、図２の動作例であれば、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間になる。本実施形態の動作では、上述したように、時刻ｔ２から時刻ｔ５までが給電可能期間Ｔ１であるから、給電可能期間が時刻ｔ１から時刻ｔ３までである比較例に対して、本実施形態の技術を用いるほうが、給電可能期間が長くなる。
　すなわち、電池電圧が閾値以上である期間を給電可能期間とする比較例の動作では、蓄電池２３の過充電を防止するために、第２の充電状態から第３の充電状態に移行させた場合に、給電可能期間が短くなる可能性がある。これに対して、本実施形態では、ソーラパネル２１が発電し、かつ余剰の電力を廃棄している期間は、蓄電池２３の満充電が維持されているとみなし、この期間にも電気負荷３０への給電を可能にしている。したがって、比較例の構成と比べて給電可能期間を延長することが可能になる。
　本実施形態のように、蓄電池２３の満充電の状態を、ソーラパネル２１が発電し、かつ余剰の電力を廃棄している状態によって推定する構成では、蓄電池２３の電池残量を計測する必要がない。一般に、蓄電池２３の電池残量を計測する場合、電気負荷３０の消費電力の相違、充電中か放電中かの状態の相違などによって、計測結果にばらつきが生じて誤差が大きくなる可能性がある。これに対して、本実施形態の技術は、電池残量を計測するのではなく、発電と余剰電力の発生という状態の組み合わせで蓄電池２３の満充電を推定するから、満充電を推定する際の精度のばらつきを抑制することが可能になる。
　以上説明した動作は、優先順位の低い電気負荷３０に対応する開閉器３３を制御する際に適用することが可能であって、優先順位の低い電気負荷３０に対して、給電可能期間Ｔ１を比較的長くすることを可能にしている。一方、優先順位の高い電気負荷３０に対しては、蓄電池２３が満充電ではない期間にも電力を供給可能し、電源装置２０から可能なかぎり電力を供給することが要求される。すなわち、優先順位の低い電気負荷３０に対して給電を停止している第１の充電状態と、ソーラパネル２１が発電していない期間とについても、優先順位の高い電気負荷３０に対しては給電可能であることが要求される。
　給電制御装置１０の制御部１１は、優先順位の高い電気負荷３０に対応した開閉器３３に対しては、以下の条件でオンとオフとの制御を行う。ここでは、ソーラパネル２１が発電する電力では電気負荷３０に必要な電力を充足できなくなった状態を想定する。この状態は、日中においてソーラパネル２１の発電する電力が電気負荷３０に必要な電力を下回るようになった期間だけではなく、夜間においてソーラパネル２１が発電を停止している期間においても生じる。この状態では、優先順位の低い電気負荷３０に対応する開閉器３３はオフである。
　この状態では、蓄電池２３が放電するから、図３Ｂに実線で示すように、電池残量に応じて電池電圧は徐々に低下する。給電制御装置１０の制御部１１は、電気負荷３０の優先順位に応じて蓄電池２３の電池電圧に下限値Ｖｔ２を設定する。下限値Ｖｔ２は、電気負荷３０の優先順位が高いほど低く設定される。ただし、下限値Ｖｔ２の最小値は、蓄電池２３が過放電にならないように設定される。つまり、給電制御装置１０の制御部１１は、通信部１４を通して電源装置２０から取得する電源情報を用いて蓄電池２３の電池電圧を監視し、電池電圧が下限値Ｖｔ２に達すると、開閉器３３をオフにして電気負荷３０への給電を停止する。
　要するに、蓄電池２３の電力を利用して電気負荷３０に給電している期間には、制御部１１は、電池電圧が下限値Ｖｔ２より大きい期間を給電可能期間Ｔ２として開閉器３３をオンにする。また、図３Ｂの例において、電池電圧が時刻ｔ６に下限値Ｖｔ２に達すると、制御部１１は開閉器３３をオフにする。なお、図示例において、時刻ｔ６の後にも電気負荷３０が電力を消費しているが、下限値Ｖｔ２がより低く設定された開閉器３３に対して給電を継続している状態を示している。
　上述した動作では、図３Ｂに破線で示すように電気負荷３０が要求する電力が急に増加すると、負荷インピーダンスの低下によって、蓄電池２３の電池電圧が急激に低下することになる。そのため、蓄電池２３の電池残量が比較的多いにもかかわらず、電気負荷３０の起動時における突入電流などによって一時的に負荷インピーダンスが低下した場合であっても、制御部１１は開閉器３３をオフにする可能性がある。すなわち、蓄電池２３の電池残量が、電気負荷３０への給電を継続できる程度であっても、電池電圧の変動によって開閉器３３がオフになることによって、給電可能期間Ｔ２が短縮される可能性がある。
　そのため、制御部１１は、電気負荷３０が要求する電力が急に増加しても制御部１１が過敏に応答して開閉器３３をオフにしないように、記憶部１２が記憶している補正値を用いて電池電圧を補正するように構成されている。つまり、制御部１１は、電源情報により、ソーラパネル２１が発電していない状態と、蓄電池２３の電池電圧が所定値以下である状態との少なくとも一方であると認識すると、給電可能期間Ｔ２を判断する電池電圧を、電源情報の電池電圧よりも高い値に補正する。上述した所定値は、下限値Ｖｔ２よりは高く設定される。また、制御部１１は、電気負荷３０が消費する電力に応じた補正値を適用することにより、給電可能期間Ｔ２を判断する電池電圧を、電源情報の電池電圧よりも高い値に補正する。
　補正値は、たとえば、電気負荷３０が消費する電力値に補正する電圧値を対応付けているか、あるいは、電源情報から得られる電池電圧の移動平均を用いる。前者の補正値を採用する場合、たとえば、補正のルールは、１ｋＷ当たりについて１Ｖを加算するように定められる。このルールを適用すると、電源情報により得られた電池電圧が５０Ｖであって、電気負荷３０の消費する電力が１ｋＷであるときには、給電可能期間Ｔ２を判断する電池電圧が５１Ｖになる。後者の補正値を採用する場合は、電気負荷３０が消費する電力が急に変化しても、図３Ａに一点鎖線で示すように、給電可能期間Ｔ２を判断する電池電圧の変動が抑制される。
　上述のように電池電圧を補正することによって、電気負荷３０が要求する電力が急に変化したとしても、ただちに開閉器３３が遮断されることがなく、図３Ｂに示した時刻ｔ６よりも遅い時刻ｔ７まで給電可能期間Ｔ２が延長されることになる。
　ところで、上述した補正値は自動的に定めることが可能である。以下では、電気負荷３０がオンとオフとのみが可能であって、電気負荷３０の運転と停止とは開閉器３３の開閉のみによって行われる場合について説明する。この場合、開閉器３３のオンとオフとの状態を切り替えることによって、電気負荷３０での消費電力と蓄電池２３の電池電圧とが変動するが、蓄電池２３の電池残量は変化しないと考えてよい。
　したがって、開閉器３３の切替前後における電気負荷３０の消費電力の差ΔＷｘと、開閉器３３の切替前後における蓄電池２３の電池電圧の変化ΔＶｘとを用いて補正値を定めることが可能である。ここでは、以下の方法で補正値を求める。
　ここでは、説明の簡略化のために、開閉器３３が２個の場合を例として説明する。また、一方の開閉器３３を第１開閉器、他方の開閉器３３を第２開閉器と呼ぶ。制御部１１は、蓄電池２３が満充電である期間（図２の時刻ｔ２から時刻ｔ５の期間）にのみ第１開閉器をオンにし、蓄電池２３の電池残量が下限値Ｖｔ２まで低下すると第２の開閉器をオフにする場合を想定する。この例のように、制御部１１は、個々の開閉器３３に対してオンにする条件とオフにする条件とを定めることが可能である。
　ここで、制御部１１が第１開閉器および第２開閉器を次のように制御したと仮定する。制御部１１は、蓄電池２３が満充電になった時刻ｔ１０（図２の時刻ｔ２に相当）において、第１開閉器をオフからオンに切り替え、第１開閉器の切替前後における蓄電池２３の電池電圧と電気負荷３０の消費電力とを記憶部１２に格納する。
　次に、制御部１１は、電力供給期間のうち蓄電池２３の電池電圧が閾値Ｖｔ１よりも低い期間において、時刻ｔ１１において、ソーラパネル２１が発電する電力に余剰がなくなると、第１開閉器をオンからオフにする。つまり、給電制御装置１０は、電気負荷３０への給電を停止し、また、電源装置２０は第１の充電状態に移行する。この場合も、第１開閉器の切替前後における蓄電池２３の電池電圧と電気負荷３０の消費電力とが記憶部１２に格納される。
　一方、制御部１１は、ソーラパネル２１の発電電力が停止している状態において第２開閉器３３をオンに制御しており、蓄電池２３の電池電圧が時刻ｔ１２において下限値Ｖｔ２まで低下すると第２開閉器３３をオンからオフに切り替える。この場合も、第２開閉器の切替前後における蓄電池２３の電池電圧と電気負荷３０の消費電力とが記憶部１２に格納される。
　ところで、開閉器３３の切替の直後には、蓄電池２３の電池電圧および電気負荷３０の消費電力が不安定な期間が生じる。そのため、開閉器３３の切替後に記憶部１２に格納する蓄電池２３の電池電圧および電気負荷３０の消費電力の値は、開閉器３３の切替から３０秒ないし１分程度が経過してからの値を用いることが望ましい。
　上述の動作によって記憶部１２には、表１のような結果が格納されたとする。表１において、時刻ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２に付加した「−」は該当する時刻の直前を表し、時刻ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２に付加した「＋」は該当する時刻の直後を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１の補正値は、蓄電池２３の電池電圧の電圧差ΔＶｘを、電気負荷３０の消費電力の電力差ΔＷｘで除した値である（ΔＶｘ／ΔＷｘ）。求められた補正値の平均値は０．５４であって、この値が上述した補正値として用いられる。つまり、上述した例のように、蓄電池２３の電池電圧が５０Ｖであって、電気負荷３０の消費電力が１ｋＷであるときに、補正後の電池電圧は５０．５４Ｖになる。
　なお、上述した補正値の求め方は一例であって、最終的な補正値として３種類の制御に対して求めた補正値の平均値を用いることは必須ではなく、また、電圧差ΔＶｘを消費電力ΔＷｘで除した値を用いることも必須ではない。たとえば、開閉器３３がオフからオンに切り替える場合の変化のみを用いて補正値を求めてもよく、また、倍率も１００倍ではない適宜の値を用いることが可能である。
　上述した動作は、蓄電池２３から電気負荷３０に給電している期間において、開閉器３３をオフにして電気負荷３０への給電を停止させるタイミングを、蓄電池２３の電池電圧が低下したことに基づいて決めている。ここで、開閉器３３がオンからオフに切り替えられる時点は、ソーラパネル２１の発電が停止している期間であることを想定している。
　ソーラパネル２１の発電が停止している期間であっても、開閉器３３がオフになったことにより、電気負荷３０の消費電力が低減されると、蓄電池２３の電池電圧が下限値Ｖｔ２より高くなる可能性がある。このように、蓄電池２３の電池電圧が下限値Ｖｔ２を超えると、電気負荷３０への給電を開始することが可能になるが、この時点で給電を開始すると、蓄電池２３の電池電圧がすぐに低下して電気負荷３０への給電が短時間で停止する可能性がある。
　一方、開閉器３３のオフ後に、ソーラパネル２１が発電を開始すると、蓄電池２３の電池電圧は上昇し、やがて下限値Ｖｔ２に達することになる。ソーラパネル２１が発電する電力が十分に大きければ、電気負荷３０への給電を行っても蓄電池２３の電池電圧がすぐに低下することはない。しかしながら、ソーラパネル２１の発電する電力が、蓄電池２３を充電する電力と、電気負荷３０が要求する電力とを充足していなければ、蓄電池２３の電池電圧がすぐに低下して電気負荷３０への給電が短時間で停止する可能性がある。
　ここで、図４Ｂのように、電気負荷３０への給電を再開するか否かを判定する判定値Ｖｔ３を定め、この判定値Ｖｔ３を下限値Ｖｔ２よりも高い値に定めることが考えられる。この場合、給電可能期間Ｔ３は、電池電圧が判定値Ｖｔ３を超える時刻ｔ８から判定値Ｖｔ３に戻る時刻ｔ９までの期間になる。しかしながら、蓄電池２３の電池電圧は一時的に上昇しているだけであるから、判定値Ｖｔ３を高くするほど、給電可能期間Ｔ３は短い時間に制限される。
　そのため、制御部１１では、電池電圧が下限値Ｖｔ２以上になっても、ソーラパネル２１が発電していなければ、オフである開閉器３３に対応した電気負荷３０への給電を再開しないように条件が定められている。また、制御部１１では、ソーラパネル２１が発電し、かつ発電電力が所定の基準値以下である場合も、電気負荷３０への給電を再開しないように条件が定められている。もっとも、上述したように、電源装置２０において蓄電池２３が第１の充電状態であると、ソーラパネル２１が発電したすべての電力が蓄電池２３の充電に利用される。したがって、ソーラパネル２１が発電を開始しても、第１の充電状態で蓄電池２３の充電に利用されている期間は、電気負荷３０への給電は開始されない。
　この動作では、図４Ａに示すように、いずれかの電気負荷３０に対応した開閉器３３が時刻ｔ８においてオフになったことにより、全体の消費電力が破線のように低下すると、蓄電池２３の電池電圧は実線のように上昇する。ここで、仮に、蓄電池２３の電池電圧が判定値Ｖｔ３を超えたとしても、ソーラパネル２１が実質的に発電を行っていなければ、オフである開閉器３３に対応した電気負荷３０には給電されることがない。つまり、蓄電池２３の電力が他の電気負荷３０によって消費されることがなく、オンである開閉器３３に対応する電気負荷３０に対してのみ給電が継続される。
　このような動作を行うことによって、蓄電池２３に貯えられた電力は、所要の電気負荷３０にだけ供給され、この電気負荷３０を長時間にわたって利用することが可能になる。
　給電制御装置１０において、制御部１１、記憶部１２、計測部１３、通信部１４は、プログラムに従って動作するプロセッサを備えたデバイスと、他装置との間で情報を授受するためのインターフェイスを構成するデバイスとを主なハードウェア要素にしている。プロセッサを備えるデバイスは、プロセッサがメモリと一体であるマイコン（Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、あるいはプロセッサをメモリとは別に必要とするＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などから選択される。
　また、プログラムは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）に書き込まれていてもよいが、プログラムを更新することを踏まえて、ＥＥＰＲＯＭにプログラムを書き込み、インターネットのような電気通信回線を通して更新用のプログラムを提供してもよい。また、プログラムは、コンピュータで読取可能な記録媒体により提供してもよい。
　本発明に係るプログラムは、コンピュータにより、発電装置と蓄電池とを備える電源装置と前記電源装置から供給される電力が供給される複数の電気負荷との間の電路に一対一に設けられ、前記発電装置から前記電気負荷に給電するオンの状態と前記発電装置から前記電気負荷に給電しないオフの状態とが個別に選択される複数個の開閉器のオンとオフとを個別に制御し、電源装置と通信し発電装置の発電状態に関する情報と蓄電池の電池電圧に関する情報とを受け取り、前記制御する動作は、受け取るステップで受け取った前記情報に従って、蓄電池が満充電に達した後、蓄電池と複数の電機負荷への電力を供給する発電装置が発電した電力に余剰の電力が生じている状態が維持されている期間を、給電可能期間として前記複数個の開閉器から選択される特定の開閉器をオンにする動作を含む。
　以上説明した給電制御装置１０は、発電装置（ソーラパネル２１）と蓄電池２３とを備える電源装置２０と電源装置２０から供給される電力が供給される複数の電気負荷３０との間の電路に一対一に設けられた複数個の開閉器３３を備える。さらに、給電制御装置１０は、制御部１１と通信部１４とを備える。複数個の開閉器３３は、発電装置から電気負荷３０に給電するオンの状態と発電装置から電気負荷３０に給電しないオフの状態とが個別に選択される。制御部１１は、複数個の開閉器３３のオンとオフとを個別に制御する。通信部１４は、電源装置２０と通信し発電装置の発電状態に関する情報と蓄電池２３の電池電圧に関する情報とを受け取る。制御部１１は、蓄電池２３が満充電に達した後、発電装置が発電した電力に余剰の電力が生じている状態が維持されている期間を、電気負荷３０に電力を供給する給電可能期間Ｔ１として複数個の開閉器３３から選択される特定の開閉器３３をオンにする。発電装置はソーラパネル２１を備え、蓄電池２３は鉛蓄電池であることが望ましい。
　この構成によれば、制御部１１は、通信部１４を通して電源装置２０から取得する情報（電源情報）により、蓄電池２３が満充電に達したと推定された後に、発電装置（ソーラパネル２１）が発電する電力に余剰が生じている状態を認識することが可能になる。したがって、制御部１１は、蓄電池２３の電池電圧によらずに、蓄電池２３が満充電であるか否かを正確に判断することが可能になる。
　たとえば、電源装置２０において、蓄電池２３の過充電を避けるために満充電に達した後に電池電圧を引き下げる充電方法を採用している場合であっても、制御部１１は、満充電の状態を誤りなく認識する。すなわち、蓄電池２３が満充電の期間という条件でいずれかの開閉器３３をオンにする場合に、蓄電池２３の電池電圧のみで判定するよりも正確に条件が判定される。そのため、電池電圧に変動があっても給電可能期間Ｔ１（開閉器３３をオンにする期間）が維持される。その結果、蓄電池２３が満充電であるにもかかわらず、制御部１１が開閉器３３を早期にオフにしてしまうことが防止される。
　制御部１１は、蓄電池２３の電池電圧と比較して複数の開閉器３３のうち特定の開閉器を除く開閉器をオフにするための下限値Ｖｔ２を設定していることが望ましい。この場合、蓄電池２３が放電している期間には、制御部１１は、通信部１４を通して電源装置２０から受け取る蓄電池２３の電池電圧を、電気負荷３０が消費している電力に応じて引き上げるように補正することが望ましい。
　この構成によれば、発電装置（ソーラパネル２１）の発電が停止している期間に、電気負荷３０で消費する電力が増加し蓄電池２３の電池電圧が急に低下した場合、制御部１１は、電源装置２０から受け取った電池電圧を引き上げるように補正する。そして、制御部１１は、補正後の電池電圧を下限値Ｖｔ２と比較するから、電源装置２０から受け取った電池電圧を下限値Ｖｔ２と比較する場合よりも、開閉器３３がオフになるまでのタイミングが延長される。つまり、電気負荷３０に電力を供給する期間が延長される。また、制御部１１が下限値Ｖｔ２と比較する電池電圧は、電気負荷３０が消費している電力に応じて補正されているから、消費電力に応じた電池電圧の変動幅を加味した補正が可能になる。
　上述した給電制御装置１０は、開閉器３３のオンとオフとの切替前後における蓄電池２３の電池電圧の変化分と、開閉器３３のオンとオフとの切替前後における電気負荷３０の消費電力の変化分とを記憶する記憶部１２を備えることが望ましい。この構成において、制御部１１は、記憶部１２が記憶している電池電圧の変化分と消費電力の変化分とに基づいて補正値を算出する機能を有することが望ましい。
　この構成によれば、下限値Ｖｔ２と比較する電池電圧を補正する補正値を求める手順が自動化可能になり、補正値の設定に要する工数の低減が可能になる。
　この構成において、制御部１１は、蓄電池２３が放電している期間には、開閉器３３を新規にオンにすることが禁止されていることが望ましい。
　すなわち、複数の開閉器３３のうちのいずれかがオンからオフになり、電気負荷３０の消費電力が低減すると、蓄電池２３の電池電圧が上昇することがあるが、発電装置（ソーラパネル２１）が発電していなければ、電源装置２０が供給可能な電力量には変化がない。上記構成では、このような状況において、制御部１１が、オンである開閉器３３を新規に増やさず、電気負荷３０の消費電力を増加させないようにしている。
　その結果、電源装置２０から電力がすでに供給されている電気負荷３０に対しては、可能なかぎり長く電力を供給することが可能になる。言い換えると、電力の供給が維持されている電気負荷３０について、他の電気負荷３０に給電することによって給電可能期間Ｔ３が予想よりも短縮されず、むしろ給電可能期間Ｔ３が延長されることになる。このことは、電気負荷３０に優先順位を定めている場合に、優先的に電力を供給する必要のある電気負荷３０への給電可能期間Ｔ１の延長につながる。
　また、発電装置（ソーラパネル２１）が発電していない期間に、制御部１１がいずれかの開閉器３３をオフにした後に新規に開閉器３３をオンにすると、蓄電池２３の電池残量が早期に低下し、しかも蓄電池２３がただちに充電されることはない。そのため、蓄電池２３が鉛蓄電池であると劣化が進みやすくなるが、上述した構成では、開閉器３３を新規にオンにしないから、蓄電池２３の電池残量が低下する期間が抑制される。その結果、蓄電池２３の寿命の短縮が抑制され、電源装置２０を長期にわたって運用することが可能になる。
　なお、上述した実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。 The power supply device described below includes a power generation device and a power supply control device. The power supply control device is provided in an electric circuit between a power supply device that supplies power and an electric load that consumes power, and controls a supply period of power to the electric load according to the power supply capability of the power supply device.
The power supply device assumes a stand-alone power source. The stand-alone power source means a power source that is electrically separated from an electric power system installed to supply power by an electric power company. This type of power supply device is sometimes called off-grid because it is independent of the grid that is the power system. This type of stand-alone power supply can be used even in remote areas or islands where electrification is not progressing. However, the technology described below can be used even with a distributed power source that is linked to a system power source.
In the embodiments described below, the electrical load is in units of buildings, but may be in units of rooms in the building or in units of individual electrical loads. The unit of the electric load means a range in which the electric path to the power supply device is opened / closed by one switch. For example, when electric circuits for supplying power to a plurality of electric devices arranged in one building are collectively opened and closed by a single switch, the plurality of electric devices arranged in the building are used as one unit of electric load. Become. The building may be a public facility such as a school or hospital in addition to a house.
Since the power supply device is an independent power supply, it includes a power generation device. Although this embodiment uses a solar panel (solar cell) as the power generation device, a power generation device using wind energy or hydraulic energy or a power generation device using biomass energy may be used. It is also possible to use a power generator equipped with an internal combustion engine that burns liquid fuel or gaseous fuel.
The power supply device includes a charging device, a storage battery, and a power converter in order to receive power generated by the power generation device and supply AC power to the electric load. The charging device outputs a direct current whose voltage is adjusted using the electric power generated by the power generation device. The electric power output from the charging device is supplied to the storage battery and the power converter. The power converter is a DC / AC converter, which converts DC power into AC power, and this AC power becomes an output of the power supply device.
In order to supply electric power from the charging device to the storage battery and the power converter, the storage battery is always connected on an electric path connecting the charging device and the power converter. Therefore, during the period when the power generation device is generating power, the storage battery is float-charged. In the power supply device having this configuration, fluctuations in the output voltage of the power generation device are suppressed by the charging device, and fluctuations in power required by the electric load are suppressed by the storage battery. The charging device not only supplies the power generated by the power generation device to the storage battery but also has a function of monitoring information for grasping the state of charge of the storage battery, such as the battery voltage of the storage battery.
By the way, when using a power generation device that cannot stop power generation at an arbitrary timing, such as a solar panel, the storage battery is in a fully charged state, and the generated power exceeds the power used by the electric load. A surplus in power is generated. That is, if the generated power is not used for charging the storage battery and exceeds the power used by the electric load, a surplus is generated in the generated power. Since the power supply device is an independent power supply, such surplus power is discarded without being used.
Depending on the configuration of the power generation device and the capacity of the storage battery, the power supply device is assumed to have a capacity of several kWh to several hundred kWh and an output of several kVA to several tens of kVA. In addition, the power supply device desirably includes a housing having a size that can be moved using an automobile or the like. The housing is box-shaped, and the size of the housing is about the same as, for example, a transport container, and the width and height are about 2 to 3 m and the length is about 3 to 15 m. Is done. If the power supply device has such a housing, simply transport the power supply device to the installation site using the same means of transportation as the container, assemble the wiring on the installation site, and then lay the wiring with the electrical load. This makes it possible to use the power supply device.
In addition, the numerical value mentioned above is a numerical value as an example for describing embodiment, Comprising: It is not the meaning to limit. Further, in the present embodiment, the configuration in which the housing of the power supply apparatus can mount the solar panel is exemplified, but it is not essential that the housing can mount the solar panel.
Hereinafter, it demonstrates using drawing. As shown in FIG. 1, the power supply control device 10 of the present embodiment is provided in an electric circuit between the power supply device 20 and the electric load 30 described above. In the present embodiment, the case where a plurality of electrical loads 30 are provided will be described. However, the power supply control device 10 can be used even if there is only one electrical load 30.
As described above, the power supply device 20 includes the solar panel 21, the charging device 22, the storage battery 23, and the power converter 24, and is mounted on the box-shaped housing 2 such as a container. The power supply device 1 is configured by the power supply device 20 and the power supply control device 10, and the housing 2 is also used for transportation and installation of the power supply device 1.
The solar panel 21 is installed using the housing 2 or is configured to be self-supporting. For example, the solar panel 21 can be placed on a mount attached to the roof of the housing 2. It is also possible to support a part of the solar panel 21 with the roof of the housing 2 and support the remaining part with a column built on the ground. Alternatively, the solar panel can be placed on a stand that stands on the ground. The installation work of the solar panel 21 may be performed either before or after the power supply device 20 is transported, but is usually performed at the installation site after transport.
By the way, the storage battery 23 used by this embodiment assumes the lead storage battery. The lead-acid battery has the advantage that the relationship between the discharge amount (or remaining battery level) and the battery voltage is almost linear, the discharge amount is easy to manage, and it is relatively inexpensive and easy to obtain. have. However, in order to use a lead storage battery for a long period of time, it is necessary to manage charging and discharging so as to prevent overdischarge and charge immediately after discharging. In addition, although the storage battery 23 demonstrated below is not limited to a lead storage battery, the correction of the control content according to the kind of storage battery is required.
The charging device 22 is configured to stabilize the output of the solar panel 21 and output a substantially constant DC voltage. The output voltage of the charging device 22 is determined by the recommended voltage that is the specification of the storage battery 23 and the connection mode of the storage battery 23, and is selected from, for example, 12V, 24V, 48V, and the like. The charging device 22 has a function of controlling the value of the output voltage and the value of the output current by monitoring the battery voltage and the charging current of the storage battery 23.
Lead acid batteries are overcharged when the battery voltage rises too much. Therefore, the charging device 22 of the present embodiment selects three types of charging states, ie, a first charging state, a second charging state, and a third charging state, and prevents the storage battery 23 from being overcharged.
In the first charging state, it is adopted in a period when the remaining battery level is low, and the charging device 22 performs charging with a relatively large charging current. When charging proceeds in the first charging state and the battery voltage of the storage battery 23 reaches the set voltage value, the charging device 22 shifts to the second charging state.
The voltage value to be shifted to the second charging state is set so as to determine that the storage battery 23 has almost reached full charge. In the second charging state, the charging device 22 continues charging while maintaining the battery voltage at the set voltage value by intermittently flowing a charging current, and charges the storage battery 23 so as to approach full charging. continue. In the second charging state, the battery voltage of the storage battery 23 is maintained at the set voltage value, so that overcharging of the storage battery 23 can be avoided.
In the second charging state, the battery voltage is maintained at the set voltage value, and therefore the period for maintaining the second charging state is determined using time. For example, the second state of charge is maintained for about 2 to 3 hours. When the period for maintaining the second state of charge ends, the charging device 22 transitions to the third state of charge.
In the third charging state, the charging device 22 sets the output voltage to a voltage value lower than the voltage maintained in the second charging state. In the present embodiment, the third charging state is a state in which float charging is performed, and the output voltage is lowered to a voltage value set for performing floating charging. This is because the storage battery 23 is overcharged if charging is further continued in a state where the storage battery 23 is fully charged. Therefore, the voltage value set in the third charging state is set to such an extent that the overcharge of the storage battery 23 is prevented.
In the first charging state, almost all the electric power generated by the solar panel 21 is used for charging the storage battery 23. That is, the maximum power generated by the solar panel 21 is used for charging the storage battery 23 in the first charging state. However, even during the period of the first charging state, it is possible to supply power to the electric load 30 as long as the remaining battery level is equal to or greater than a predetermined lower limit value.
An operation example of the above-described charging device 22 is shown in FIG. In FIG. 2, the threshold at which the battery voltage is appropriately set at time t <b> 1 during a period in which the first charging state of the storage battery 23 (charging that uses all the power generated by the solar panel 21 for charging the storage battery 23) is performed. Assume that Vt1 is reached. In the illustrated example, the threshold value Vt1 is set between a voltage value maintained in the second charging state and a voltage value maintained in the third charging state.
As described above, since the relationship between the battery voltage and the remaining battery level is almost linear in the lead storage battery, if the threshold value Vt1 is appropriately set, a period in which the battery voltage is equal to or higher than the predetermined threshold value Vt1 is regarded as fully charged. It is possible.
However, in reality, it cannot be said that the battery has reached full charge only when the battery voltage exceeds the threshold value Vt1. In the illustrated example, the charging device 22 indicates that the storage battery 23 has almost reached full charge at time t2 when the battery voltage has reached a set value (voltage value maintained in the second charging state) set slightly higher than the threshold value Vt1. Deciding. That is, the charging device 22 shifts from the first charging state to the second charging state at time t2. The voltage value for switching between the first charging state and the second charging state is appropriately set according to the specifications of the storage battery 23 and the like. In the operation example shown in FIG. 2, the threshold value Vt1 is set lower than the voltage value maintained in the second charge state, but the threshold value Vt1 is set to a voltage value set to be maintained in the second charge state. It is possible.
By the way, if the output voltage of the charging device 22 is maintained at the set value in the second charging state to continue charging the storage battery 23 and continue charging after reaching full charge, the storage battery 23 becomes overcharged and overheats. To do. When the storage battery 23 is overcharged, deterioration of the storage battery 23 is promoted, resulting in a problem that the life of the storage battery 23 is shortened. Therefore, the charging device 22 is configured to lower the output voltage to a third charge state set value lower than the second charge state set value in order to prevent the storage battery 23 from being overcharged. In the illustrated example, the output voltage of the charging device 22 is lowered to the set value of the third charging state at time t4. As described above, the time t4 when the charging device 22 shifts from the second charging state to the third charging state may be after a certain time from the time t2, but the output of the temperature sensor that monitors the temperature of the storage battery 23 is used. You may decide based on.
Since the storage battery 23 is fully charged at time t4, if the power generated by the solar panel 21 is greater than the power required by the electrical load 30 after time t4, at least a part of the power generated by the solar panel 21 is Discarded as surplus power. In addition, after time t4, when the electric power generated by the solar panel 21 does not satisfy the electric power required by the electric load 30, the shortage electric power is supplemented from the storage battery 23. In such a relationship, no surplus power is generated.
When the storage battery 23 is discharged, the battery voltage of the storage battery 23 is lower than the set voltage in the third charging state, and when this state continues for a predetermined time (time t5), the charging device 22 starts from the third charging state. Transition to the first state of charge. In addition, the charging device 22 may use not only the battery voltage of the storage battery 23 but also the values of the charging current and the discharging current of the storage battery 23 in order to determine the timing for switching the charging state. Here, it is assumed that the solar panel 21 is generating power. However, if the solar panel 21 is not generating power at night, the power output from the power supply device 20 is generated using only the energy of the storage battery 23. Is done.
Whether or not there is a surplus in the power generated by the solar panel 21 is determined by the charging device 22 supplying the values of the output current and output voltage of the solar panel 21, the value of the charging current to the storage battery 23, and the electric load 30. Judgment is made using the current value. That is, the charging device 22 determines that there is a surplus when the discarded power is generated among the power generated by the solar panel 21. The determination result of the charging device 22 can be taken out of the power supply device 20 as power supply information. The power supply information includes information on whether or not the solar panel 21 is generating power and the value of the battery voltage of the storage battery 23. Therefore, the charging device 22 has a function of monitoring the output of the current sensor 25 and the like appropriately arranged in the power supply device 20, and generating and outputting power supply information. Although the current sensor 25 shown in FIG. 1 is provided for measuring the charging current and the discharging current, other sensors are appropriately arranged.
The power converter 24 receives DC power from the charging device 22 or the storage battery 23 and outputs AC power. The effective value of the AC voltage output from the power converter 24 is set to 100 V or 220 V, for example. The charging device 22 and the power converter 24 are basically configured as a switching power supply.
By the way, in the configuration example shown in FIG. 1, a plurality of electrical loads 30 are provided, and an electric path for supplying power from the power supply device 20 to each of the electrical loads 30 is branched into a plurality of systems. Hereinafter, an electric circuit that supplies electric power for each electric load 30 is referred to as a load electric circuit 31. The power supply control device 10 includes a plurality of switches 33 that branch the main electric circuit 32 connected to the power supply device 20 into a plurality of load electric circuits 31 and are inserted for each load electric circuit 31. That is, the switch 33 is provided on the load electric circuit 31 on a one-on-one basis. Further, a case where a plurality of electrical loads 30 are connected to one load electric circuit 31 is handled as one electrical load 30. ON / OFF of the switch 33 is individually controlled for each switch 33. Therefore, only the electric load 30 connected to the load electric circuit 31 in which the switch 33 is on receives power from the power supply device 20.
The switch 33 is selected from, for example, an electromagnetic relay, an electromagnetic contactor, a remote control breaker, or the like. Here, an electromagnetic relay means a switch that drives a contact using an electromagnetic device equipped with an armature, and an electromagnetic contactor means a switch that drives a contact using an electromagnet device equipped with an actuator that moves straight. To do. Further, the remote control breaker means a breaker that can be remotely operated to turn on and off the contacts. The switch 33 is not limited to a configuration having a mechanical contact, and may be a switch using a semiconductor switch as long as the switch 33 can be turned on or off according to an instruction to the primary side. It may be. The on / off state of the switch 33 is used to mean that the secondary side electric circuit is conducted or cut off in response to an on / off instruction to the primary side of the switch 33.
On / off of the switch 33 is instructed from the control unit 11 provided in the power supply control device 10. In FIG. 1, a solid line represents a power path, and a broken line represents an information path. The control unit 11 determines on / off of each switch 33 using the current flowing from the power supply device 20 to the electric load 30 and the power supply information output from the power supply device 20. As will be described later, it is desirable that the control unit 11 also uses the correction value stored in the storage unit 12 for determining whether the switch 33 is on or off.
The control unit 11 determines a condition for instructing to turn on and off the switch 33 for each switch 33. For example, the switch 33 corresponding to the electrical load 30 in which priority is set for the switch 33 and that supplies power preferentially has a period during which the switch 33 corresponding to the electrical load 30 having a low priority is turned on. Conditions are set to be longer. Conditions for the controller 11 to turn the switch 33 on or off will be described later.
A current flowing from the power supply device 20 to the electric load 30 is monitored by a current sensor 34 disposed in the main electric circuit 32, and the measurement unit 13 obtains a current value from the output of the current sensor 34. It is desirable that the measurement unit 13 also monitors the output voltage of the power supply device 20. The communication unit 14 that communicates with the charging device 22 acquires the power supply information. The current sensor 34 has a configuration in which a winding is wound around an annular core such as a toroidal core, a Rogowski coil that is a flat air-core coil, and a magnetic active element such as a Hall element or a magnetoresistive element attached to the magnetic core. It is selected from the configuration.
The power supply control device 10 may include a circuit breaker (breaker) in preparation for a short circuit of the load electric circuit 31 or the main electric circuit 32 or an overload on the power supply device 20. As the breaker, there may be a main breaker inserted into the main electric circuit 32 and a branch breaker inserted into each load electric circuit 31. Further, when the remote control breaker is used as a branch breaker, the branch breaker can also be used as the switch 33.
The control unit 11 of the present embodiment acquires power supply information from the power supply device 20 through the communication unit 14, and when the power supply device 20 shifts to the second charging state at time t2 shown in FIG. The device 33 is turned on. That is, when the operation of the power converter 24 is started at time t <b> 2, power is output from the power supply device 20, so that the switch 33 is turned on in order to supply this power to the electric load 30. The relationship between the capacity of the power supply device 20 and the power consumption of the electrical load 30 is determined so that all the switches 33 can be turned on. The switch 33 corresponding to the specific electric load 30 can be turned on if the battery voltage of the storage battery 23 is equal to or higher than a lower limit value Vt2 described later.
Incidentally, the power supplied by the power supply device 20 varies. Therefore, the control unit 11 receives the current value flowing through the electric load 30 from the measurement unit 13 after turning on the switch 33. And the control part 11 restrict | limits the switch 33 to turn on according to a priority so that this electric current value may not exceed the capacity | capacitance of the power supply device 20. FIG.
For example, the priority of the electric load 30 such as a lighting for a public facility such as a school or a fan is set to the highest priority, and the priority of the electric load 30 such as a pump for fetching water is set low. In addition, the priority of the electrical load 30 such as household lighting is set to be relatively high, although it is lower than the lighting of public facilities, fans, and the like.
The power supply control device 10 controls the switch 33 so that electric power is supplied to the electric load 30 having a low priority only during a period when the electric power that can be supplied from the power supply device 20 is large. In addition, the power supply control device 10 controls the switch 33 so that electric power is supplied to the electric load 30 having a high priority as long as possible.
In the present embodiment, when the switch 33 corresponds to the electric load 30 having the lower priority, the control unit 11 is configured to generate excess power during the second charging state and the third charging state. The switch 33 is turned on during the generated period. On the other hand, when the switch 33 corresponds to the electric load 30 with the higher priority, the control unit 11 adds the storage battery in the first charging state in addition to the periods of the second charging state and the third charging state. The switch 33 is turned on during a period when the battery voltage of 23 is higher than the reference value. The reference value is appropriately determined according to the priority order of the electric load 30, and the reference value may be different in each switch 33.
In short, the electric load 30 with the lower priority is supplied with power only during the period when the storage battery 23 is almost fully charged. For the electric load 30 with the higher priority, the allowable range related to the battery voltage of the storage battery 23 is determined by the reference value according to the priority of the electric load 30.
Here, the control unit 11 has received the power supply information through the communication unit 14, and the power supply device 20 discards the power due to a surplus in the third charging state during the period of operation in the second charging state. Recognize the period when When the control unit 11 recognizes from the power supply information that the storage battery 23 is almost fully charged, the current value notified from the measurement unit 13 is turned on once after all the switches 33 are turned on. It is turned off in order from the switch 33 with the lowest priority so that the capacity is less than or equal to. The priority of the switch 33 is artificially determined by the location and type of the electrical load 30. In short, the control unit 11 can turn on all the switches 33 only during a period in which the storage battery 23 is nearly fully charged, and in a period in which the storage battery 23 is not fully charged, an opening / closing corresponding to a specific electrical load 30 is performed. It is determined that only the device 33 is turned on. Note that the state in which the storage battery 23 is nearly fully charged is the second charged state and the state in which surplus power is generated in the third charged state, as described above.
As described above, in the present embodiment, the period during which power can be supplied to the electrical load 30 (power feedable period T1) is a relatively long period from time t2 to time t5. This is realized by the control unit 11 using not only the information related to the current of the main electric circuit 32 monitored by the current sensor 34 but also the power supply information acquired from the charging device 22 through the communication unit 14. Yes.
As a comparative example of the present embodiment, a configuration is assumed in which power is supplied to the electrical load 30 only during a period when the battery voltage of the storage battery 23 exceeds the threshold value Vt1. In this configuration, a period in which the battery voltage exceeds the threshold value Vt1 is regarded as a period in which the storage battery 23 is almost fully charged. When such a configuration is adopted, the period during which power can be supplied to the electrical load 30 is the period from time t1 to time t3 in the operation example of FIG. In the operation of the present embodiment, as described above, since the power supply period T1 is from time t2 to time t5, the technique of the present embodiment is compared with the comparative example in which the power supply period is from time t1 to time t3. The period during which power can be supplied becomes longer when using.
That is, in the operation of the comparative example in which the period during which the battery voltage is equal to or higher than the threshold value is set as the period in which power supply is possible, in order to prevent the overcharge of the storage battery 23, There is a possibility that the power supply period may be shortened. On the other hand, in this embodiment, it is considered that the full charge of the storage battery 23 is maintained during the period in which the solar panel 21 generates power and discards surplus power, and the electric load 30 is also supplied during this period. Power supply is possible. Therefore, it is possible to extend the power supply period as compared with the configuration of the comparative example.
As in the present embodiment, in the configuration in which the state of full charge of the storage battery 23 is estimated by the state where the solar panel 21 generates power and discards surplus power, it is necessary to measure the remaining battery level of the storage battery 23. Absent. In general, when measuring the remaining battery capacity of the storage battery 23, there is a possibility that the measurement result varies due to a difference in power consumption of the electric load 30, a difference in state of charging or discharging, and an error becomes large. . On the other hand, the technique of this embodiment does not measure the remaining battery capacity, but estimates the full charge of the storage battery 23 by the combination of the state of generation and generation of surplus power. It becomes possible to suppress variations in accuracy.
The operation described above can be applied when controlling the switch 33 corresponding to the electrical load 30 with a low priority, and the power supply possible period T1 is compared with the electrical load 30 with a low priority. It is possible to make it longer. On the other hand, the electric load 30 having a high priority is required to be able to supply power even during a period when the storage battery 23 is not fully charged, and to supply power as much as possible from the power supply device 20. That is, even in the first charging state where power supply to the electrical load 30 with low priority is stopped and the period during which the solar panel 21 is not generating power, power is supplied to the electrical load 30 with high priority. It is required to be possible.
The control unit 11 of the power supply control device 10 performs ON / OFF control on the switch 33 corresponding to the electrical load 30 having a high priority under the following conditions. Here, it is assumed that the power generated by the solar panel 21 cannot satisfy the power required for the electric load 30. This state occurs not only in the period when the power generated by the solar panel 21 during the day is lower than the power required for the electric load 30, but also in the period when the solar panel 21 stops generating power at night. In this state, the switch 33 corresponding to the electrical load 30 having a low priority is off.
In this state, since the storage battery 23 is discharged, as shown by a solid line in FIG. 3B, the battery voltage gradually decreases according to the remaining battery level. The control unit 11 of the power supply control device 10 sets the lower limit value Vt <b> 2 to the battery voltage of the storage battery 23 according to the priority order of the electric load 30. The lower limit value Vt2 is set lower as the priority of the electrical load 30 is higher. However, the minimum value of the lower limit value Vt2 is set so that the storage battery 23 is not overdischarged. That is, the control unit 11 of the power supply control device 10 monitors the battery voltage of the storage battery 23 using the power supply information acquired from the power supply device 20 through the communication unit 14, and when the battery voltage reaches the lower limit value Vt2, the switch 33 is turned on. The power supply to the electric load 30 is stopped by turning it off.
In short, during the period when power is supplied to the electrical load 30 using the power of the storage battery 23, the control unit 11 turns on the switch 33 with the period when the battery voltage is larger than the lower limit value Vt2 as the power supply possible period T2. In the example of FIG. 3B, when the battery voltage reaches the lower limit value Vt2 at time t6, the control unit 11 turns off the switch 33. Note that, in the illustrated example, the electric load 30 still consumes power after time t6, but power is continuously supplied to the switch 33 in which the lower limit value Vt2 is set lower.
In the operation described above, when the electric power required by the electric load 30 suddenly increases as indicated by a broken line in FIG. 3B, the battery voltage of the storage battery 23 rapidly decreases due to the decrease in load impedance. For this reason, even when the remaining amount of battery of the storage battery 23 is relatively large, even when the load impedance is temporarily reduced due to an inrush current at the start of the electric load 30, the control unit 11 causes the switch 33 to May turn off. That is, even if the remaining battery level of the storage battery 23 is such that the power supply to the electrical load 30 can be continued, the switchable power supply period T2 may be shortened by turning off the switch 33 due to a change in battery voltage. There is.
For this reason, the control unit 11 stores the correction value stored in the storage unit 12 so that the control unit 11 does not turn off the switch 33 in response to an abrupt increase in power required by the electrical load 30. Is used to correct the battery voltage. That is, when the control unit 11 recognizes at least one of the state where the solar panel 21 is not generating power and the state where the battery voltage of the storage battery 23 is equal to or lower than a predetermined value based on the power supply information, the control unit 11 determines the power supply possible period T2. The battery voltage to be corrected is corrected to a value higher than the battery voltage of the power supply information. The predetermined value described above is set higher than the lower limit value Vt2. Moreover, the control part 11 correct | amends the battery voltage which judges the electric power feeding possible period T2 to a value higher than the battery voltage of power supply information by applying the correction value according to the electric power which the electric load 30 consumes.
As the correction value, for example, a voltage value to be corrected is associated with a power value consumed by the electric load 30, or a moving average of battery voltages obtained from power supply information is used. When the former correction value is employed, for example, the correction rule is determined to add 1 V per 1 kW. When this rule is applied, when the battery voltage obtained from the power supply information is 50V and the power consumed by the electric load 30 is 1 kW, the battery voltage for determining the power supply possible period T2 is 51V. When the latter correction value is adopted, even if the power consumed by the electrical load 30 changes suddenly, as shown by the one-dot chain line in FIG. 3A, the fluctuation of the battery voltage for determining the power supply possible period T2 is suppressed. .
By correcting the battery voltage as described above, even if the power required by the electrical load 30 changes suddenly, the switch 33 is not immediately shut off, and the time later than the time t6 shown in FIG. 3B. The power supply possible period T2 is extended until t7.
By the way, the correction value described above can be determined automatically. Hereinafter, a case will be described in which the electric load 30 can be turned on and off only, and the operation and stop of the electric load 30 are performed only by opening and closing the switch 33. In this case, the power consumption in the electric load 30 and the battery voltage of the storage battery 23 change by switching the on / off state of the switch 33, but it may be considered that the remaining battery level of the storage battery 23 does not change. .
Therefore, the correction value can be determined using the difference ΔWx in the power consumption of the electric load 30 before and after the switching of the switch 33 and the change ΔVx in the battery voltage of the storage battery 23 before and after the switching of the switch 33. Here, the correction value is obtained by the following method.
Here, in order to simplify the description, a case where there are two switches 33 will be described as an example. One switch 33 is called a first switch, and the other switch 33 is called a second switch. The control unit 11 turns on the first switch only during the period when the storage battery 23 is fully charged (the period from time t2 to time t5 in FIG. 2), and second when the remaining battery level of the storage battery 23 decreases to the lower limit value Vt2. Assume that the switch is turned off. As in this example, the control unit 11 can determine the conditions for turning on and off the individual switches 33.
Here, it is assumed that the control unit 11 controls the first switch and the second switch as follows. At time t10 (corresponding to time t2 in FIG. 2) when the storage battery 23 is fully charged, the control unit 11 switches the first switch from off to on, and the battery voltage of the storage battery 23 before and after switching the first switch. And the power consumption of the electric load 30 are stored in the storage unit 12.
Next, when the battery voltage of the storage battery 23 is lower than the threshold value Vt1 in the power supply period, the control unit 11 turns on the first switch when there is no surplus in the power generated by the solar panel 21 at time t11. To turn off. That is, the power supply control device 10 stops power supply to the electric load 30 and the power supply device 20 shifts to the first charging state. Also in this case, the battery voltage of the storage battery 23 and the power consumption of the electric load 30 before and after switching of the first switch are stored in the storage unit 12.
On the other hand, the control unit 11 controls the second switch 33 to be on while the generated power of the solar panel 21 is stopped. When the battery voltage of the storage battery 23 decreases to the lower limit value Vt2 at time t12, the second switch 33 is turned on. The switch 33 is switched from on to off. Also in this case, the battery voltage of the storage battery 23 and the power consumption of the electric load 30 before and after switching of the second switch are stored in the storage unit 12.
By the way, immediately after switching of the switch 33, a period in which the battery voltage of the storage battery 23 and the power consumption of the electric load 30 are unstable occurs. Therefore, the value of the battery voltage of the storage battery 23 and the power consumption of the electric load 30 stored in the storage unit 12 after switching of the switch 33 is the value after about 30 seconds to 1 minute has elapsed since switching of the switch 33. It is desirable to use it.
It is assumed that the result shown in Table 1 is stored in the storage unit 12 by the above operation. In Table 1, “-” added at times t10, t11, and t12 represents immediately before the corresponding time, and “+” added at times t10, t11, and t12 represents immediately after the corresponding time.
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 The correction values in Table 1 are values obtained by dividing the voltage difference ΔVx of the battery voltage of the storage battery 23 by the power difference ΔWx of the power consumption of the electric load 30 (ΔVx / ΔWx). The average value of the obtained correction values is 0.54, and this value is used as the correction value described above. That is, as in the example described above, when the battery voltage of the storage battery 23 is 50V and the power consumption of the electric load 30 is 1 kW, the corrected battery voltage is 50.54V.
Note that the above-described method for obtaining the correction value is an example, and it is not essential to use the average value of the correction values obtained for the three types of control as the final correction value, and the voltage difference ΔVx is consumed. It is not essential to use a value divided by the power ΔWx. For example, the correction value may be obtained using only the change when the switch 33 is switched from OFF to ON, and an appropriate value that is not 100 times the magnification may be used.
The above-described operation is based on the fact that the battery voltage of the storage battery 23 is lowered at the timing when the switch 33 is turned off and the power supply to the electrical load 30 is stopped during the period when the storage battery 23 supplies power to the electrical load 30. I have decided. Here, it is assumed that the point in time when the switch 33 is switched from on to off is a period in which power generation of the solar panel 21 is stopped.
Even when the power generation of the solar panel 21 is stopped, when the power consumption of the electric load 30 is reduced due to the switch 33 being turned off, the battery voltage of the storage battery 23 becomes higher than the lower limit value Vt2. There is a possibility. As described above, when the battery voltage of the storage battery 23 exceeds the lower limit value Vt2, it becomes possible to start power supply to the electric load 30, but when power supply is started at this time, the battery voltage of the storage battery 23 immediately decreases. As a result, the power supply to the electric load 30 may stop in a short time.
On the other hand, when the solar panel 21 starts power generation after the switch 33 is turned off, the battery voltage of the storage battery 23 increases and eventually reaches the lower limit value Vt2. If the power generated by the solar panel 21 is sufficiently large, the battery voltage of the storage battery 23 does not drop immediately even if power is supplied to the electric load 30. However, if the power generated by the solar panel 21 does not satisfy the power required to charge the storage battery 23 and the power required by the electric load 30, the battery voltage of the storage battery 23 immediately decreases to the electric load 30. There is a possibility that power supply stops in a short time.
Here, as shown in FIG. 4B, it is conceivable to determine a determination value Vt3 for determining whether or not to resume power supply to the electric load 30, and to determine the determination value Vt3 to a value higher than the lower limit value Vt2. In this case, the power supply possible period T3 is a period from time t8 when the battery voltage exceeds the determination value Vt3 to time t9 when the battery voltage returns to the determination value Vt3. However, since the battery voltage of the storage battery 23 is only temporarily increased, the power supply possible period T3 is limited to a shorter time as the determination value Vt3 is increased.
Therefore, in the control unit 11, even if the battery voltage becomes equal to or higher than the lower limit value Vt2, if the solar panel 21 is not generating power, the condition is set so that the power supply to the electrical load 30 corresponding to the switch 33 that is off is not resumed. Is stipulated. In the control unit 11, conditions are set so that power supply to the electric load 30 is not resumed even when the solar panel 21 generates power and the generated power is equal to or less than a predetermined reference value. However, as described above, when the storage battery 23 is in the first charging state in the power supply device 20, all the electric power generated by the solar panel 21 is used for charging the storage battery 23. Therefore, even if the solar panel 21 starts power generation, power supply to the electric load 30 is not started during the period in which the storage battery 23 is used in the first charging state.
In this operation, as shown in FIG. 4A, when the switch 33 corresponding to any one of the electric loads 30 is turned off at time t8, the overall power consumption is reduced as indicated by the broken line, and the battery of the storage battery 23 The voltage rises as shown by the solid line. Here, even if the battery voltage of the storage battery 23 exceeds the determination value Vt3, power is supplied to the electrical load 30 corresponding to the switch 33 that is off if the solar panel 21 is not substantially generating power. There is nothing to do. That is, the electric power of the storage battery 23 is not consumed by the other electric load 30, and power feeding is continued only to the electric load 30 corresponding to the switch 33 that is on.
By performing such an operation, the electric power stored in the storage battery 23 is supplied only to the required electric load 30, and the electric load 30 can be used for a long time.
In the power supply control device 10, the control unit 11, the storage unit 12, the measurement unit 13, and the communication unit 14 constitute an interface for exchanging information between a device including a processor that operates according to a program and another device. The device is the main hardware element. The device including the processor is selected from a microcomputer (Microcontroller) in which the processor is integrated with a memory, or an MPU (Micro Processing Unit) that requires the processor separately from the memory.
In addition, the program may be written in a ROM (Read Only Memory). However, based on the fact that the program is updated, the program is written in the EEPROM and an update program is provided through an electric communication line such as the Internet. May be. The program may be provided by a computer-readable recording medium.
The program according to the present invention is provided by a computer on a one-to-one basis on a power path between a power supply device including a power generation device and a storage battery and a plurality of electric loads to which power supplied from the power supply device is supplied. A power supply device that individually controls on and off of a plurality of switches in which an on state in which power is supplied from the device to the electrical load and an off state in which power is not supplied from the power generator to the electrical load are individually selected. The information on the power generation state of the power generator and the information on the battery voltage of the storage battery, and the controlling operation is performed according to the information received in the receiving step, after the storage battery reaches full charge, The plurality of switches as a period during which power can be supplied during a period in which a state in which surplus power is generated is maintained in the power generated by the power generation device that supplies power to the load It includes operations to turn certain switches that are al selected.
The power supply control device 10 described above is paired on an electric circuit between a power supply device 20 including a power generation device (solar panel 21) and a storage battery 23 and a plurality of electric loads 30 to which power supplied from the power supply device 20 is supplied. A plurality of switches 33 provided in one are provided. Furthermore, the power supply control device 10 includes a control unit 11 and a communication unit 14. The plurality of switches 33 are individually selected between an on state in which power is supplied from the power generator to the electrical load 30 and an off state in which power is not supplied from the power generator to the electrical load 30. The control unit 11 individually controls turning on and off of the plurality of switches 33. The communication unit 14 communicates with the power supply device 20 and receives information regarding the power generation state of the power generation device and information regarding the battery voltage of the storage battery 23. After the storage battery 23 reaches full charge, the control unit 11 supplies a period of time T1 during which power is supplied to the electrical load 30 during a period in which surplus power is generated in the power generated by the power generation device. A specific switch 33 selected from the plurality of switches 33 is turned on. The power generation device includes a solar panel 21 and the storage battery 23 is preferably a lead storage battery.
According to this configuration, after the control unit 11 estimates that the storage battery 23 has reached full charge based on information (power supply information) acquired from the power supply device 20 through the communication unit 14, the power generation device (solar panel 21) It is possible to recognize a state where surplus power is generated. Therefore, the control unit 11 can accurately determine whether or not the storage battery 23 is fully charged regardless of the battery voltage of the storage battery 23.
For example, even when the power supply device 20 adopts a charging method that lowers the battery voltage after reaching full charge in order to avoid overcharging of the storage battery 23, the control unit 11 incorrectly sets the full charge state. Recognize without. That is, when any one of the switches 33 is turned on under the condition that the storage battery 23 is fully charged, the condition is determined more accurately than when only the battery voltage of the storage battery 23 is determined. Therefore, even if the battery voltage fluctuates, the power supply possible period T1 (period in which the switch 33 is turned on) is maintained. As a result, it is possible to prevent the control unit 11 from turning off the switch 33 early even though the storage battery 23 is fully charged.
It is desirable that the control unit 11 sets a lower limit value Vt2 for turning off the switches excluding the specific switch among the plurality of switches 33 as compared with the battery voltage of the storage battery 23. In this case, during the period when the storage battery 23 is discharged, the control unit 11 increases the battery voltage of the storage battery 23 received from the power supply device 20 through the communication unit 14 according to the power consumed by the electrical load 30. It is desirable to correct.
According to this configuration, when the power generation of the power generation apparatus (solar panel 21) is stopped, when the power consumed by the electric load 30 increases and the battery voltage of the storage battery 23 suddenly decreases, the control unit 11 It correct | amends so that the battery voltage received from the power supply device 20 may be pulled up. And since the control part 11 compares the battery voltage after correction | amendment with lower limit value Vt2, the timing until the switch 33 turns off rather than the case where the battery voltage received from the power supply device 20 is compared with lower limit value Vt2. Is extended. That is, the period for supplying power to the electrical load 30 is extended. In addition, since the battery voltage that the control unit 11 compares with the lower limit value Vt2 is corrected according to the power consumed by the electric load 30, it is possible to correct the battery voltage in accordance with the power consumption. become.
The power supply control device 10 described above changes the battery voltage of the storage battery 23 before and after the switch 33 is switched on and off, and changes in the power consumption of the electric load 30 before and after the switch 33 is switched on and off. It is desirable to provide a storage unit 12 for storing minutes. In this configuration, the control unit 11 desirably has a function of calculating a correction value based on the change in battery voltage and the change in power consumption stored in the storage unit 12.
According to this configuration, the procedure for obtaining a correction value for correcting the battery voltage to be compared with the lower limit value Vt2 can be automated, and the number of steps required for setting the correction value can be reduced.
In this configuration, it is desirable that the controller 11 is prohibited from newly turning on the switch 33 during the period when the storage battery 23 is discharged.
That is, when any of the plurality of switches 33 is turned from on to off and the power consumption of the electric load 30 is reduced, the battery voltage of the storage battery 23 may increase, but the power generation device (solar panel 21) If power is not generated, there is no change in the amount of power that can be supplied by the power supply device 20. In the above configuration, in such a situation, the control unit 11 does not newly increase the number of switches 33 that are on, and does not increase the power consumption of the electrical load 30.
As a result, it is possible to supply power to the electrical load 30 to which power has already been supplied from the power supply device 20 as long as possible. In other words, with respect to the electrical load 30 in which the supply of power is maintained, feeding the other electrical load 30 does not shorten the feedable period T3 than expected, but rather extends the feedable period T3. . This leads to the extension of the power supply possible period T1 to the electrical load 30 that needs to be preferentially supplied with power when priority is set for the electrical load 30.
In addition, when the control unit 11 turns off any of the switches 33 during a period when the power generation device (solar panel 21) is not generating power, if the switch 33 is turned on newly, the remaining battery level of the storage battery 23 becomes early. In addition, the storage battery 23 is not immediately charged. For this reason, when the storage battery 23 is a lead storage battery, the deterioration easily proceeds. However, in the above-described configuration, the switch 33 is not newly turned on, and therefore the period during which the remaining battery capacity of the storage battery 23 decreases is suppressed. As a result, shortening of the life of the storage battery 23 is suppressed, and the power supply device 20 can be operated over a long period of time.
The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made according to design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it can be changed.

Claims (7)

  1. 　発電装置と蓄電池とを備える電源装置と前記電源装置から供給される電力が供給される複数の電気負荷との間の電路に一対一に設けられ、前記発電装置から前記電気負荷に給電するオンの状態と前記発電装置から前記電気負荷に給電しないオフの状態とが個別に選択される複数個の開閉器と、
    　前記複数個の開閉器のオンとオフとを個別に制御する制御部と、
    　前記電源装置と通信し前記発電装置の発電状態に関する情報と前記蓄電池の電池電圧に関する情報とを受け取る通信部とを備え、
    　前記制御部は、
    　前記通信部によって受け取った前記情報に従って、
    　前記蓄電池が満充電に達した後、前記発電装置が発電した電力に余剰の電力が生じている状態が維持されている期間を、前記電気負荷に電力を供給する給電可能期間として前記複数個の開閉器から選択される特定の開閉器をオンにする
    　ことを特徴とする給電制御装置。     A power supply device including a power generation device and a storage battery and a plurality of electric loads supplied with power supplied from the power supply device are provided on a one-to-one basis, and is turned on to supply power from the power generation device to the electric load. A plurality of switches in which a state and an off state in which the electric load is not supplied from the power generation device are individually selected;
    A control unit for individually controlling on and off of the plurality of switches;
    A communication unit that communicates with the power supply device and receives information on the power generation state of the power generation device and information on the battery voltage of the storage battery;
    The controller is
    According to the information received by the communication unit,
    After the storage battery reaches full charge, a period during which surplus power is generated in the power generated by the power generation device is maintained as a power supply possible period for supplying power to the electric load. A power supply control device that turns on a specific switch selected from the switches.
  2. 　前記発電装置はソーラパネルを備え、前記蓄電池は鉛蓄電池である
    　請求項１記載の給電制御装置。     The power supply control device according to claim 1, wherein the power generation device includes a solar panel, and the storage battery is a lead storage battery.
  3. 　前記制御部は、
    　前記蓄電池の電池電圧と比較して前記複数の開閉器のうち前記特定の開閉器を除く開閉器をオフにするための下限値を設定しており、
    　前記蓄電池が放電している期間には、前記通信部を通して前記電源装置から受け取る前記蓄電池の電池電圧を、前記電気負荷が消費している電力に応じて引き上げるように補正する
    　請求項１又は２記載の給電制御装置。     The controller is
    Set a lower limit for turning off the switch excluding the specific switch among the plurality of switches compared to the battery voltage of the storage battery,
    3. The battery voltage of the storage battery received from the power supply device through the communication unit is corrected so as to be raised according to the power consumed by the electric load during a period in which the storage battery is discharged. Power supply control device.
  4. 　前記開閉器のオンとオフとの切替前後における前記蓄電池の電池電圧の変化分と、前記開閉器のオンとオフとの切替前後における前記電気負荷の消費電力の変化分とを記憶する記憶部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記記憶部が記憶している電圧の変化分と電力の変化分とに基づいて前記補正値を算出する機能を有する
    　請求項３記載の給電制御装置。     A storage unit for storing a change in battery voltage of the storage battery before and after switching on and off of the switch and a change in power consumption of the electric load before and after switching on and off of the switch; In addition,
    The power supply control device according to claim 3, wherein the control unit has a function of calculating the correction value based on a change in voltage and a change in power stored in the storage unit.
  5. 　前記制御部は、
    　前記蓄電池が放電している期間には、前記開閉器を新規にオンにすることが禁止されている
    　請求項３又は４記載の給電制御装置。     The controller is
    The power supply control device according to claim 3 or 4, wherein the switch is newly turned on during a period in which the storage battery is discharged.
  6. 　ソーラパネルと蓄電池とを備える電源装置と、
    　請求項１~５のいずれか１項に記載の給電制御装置とを備える
    　ことを特徴とする電力供給装置。     A power supply device comprising a solar panel and a storage battery;
    A power supply device comprising: the power supply control device according to any one of claims 1 to 5.
  7. 　発電装置と蓄電池とを備える電源装置と前記電源装置から供給される電力が供給される複数の電気負荷との間の電路に一対一に設けられ、前記発電装置から前記電気負荷に給電するオンの状態と前記発電装置から前記電気負荷に給電しないオフの状態とが個別に選択される複数個の開閉器のオンとオフとを個別に制御するステップと、
    　前記電源装置と通信し前記発電装置の発電状態に関する情報と前記蓄電池の電池電圧に関する情報とを受け取るステップとを含み、
    　前記制御するステップは、前記受け取るステップで受け取った前記情報に従って、前記蓄電池が満充電に達した後、前記蓄電池と複数の電機負荷への電力を供給する発電装置が発電した電力に余剰の電力が生じている状態が維持されている期間を、給電可能期間として前記複数個の開閉器から選択される特定の開閉器をオンにするステップを含む
    　ことを特徴とする給電制御方法。     A power supply device including a power generation device and a storage battery and a plurality of electric loads supplied with power supplied from the power supply device are provided on a one-to-one basis, and is turned on to supply power from the power generation device to the electric load. Individually controlling on and off of a plurality of switches in which a state and an off state in which the electric load is not supplied from the power generation device are individually selected; and
    Communicating with the power supply device and receiving information on the power generation state of the power generation device and information on the battery voltage of the storage battery,
    According to the information received in the receiving step, the controlling step includes surplus power in the power generated by a power generation device that supplies power to the storage battery and a plurality of electric loads after the storage battery reaches full charge. A power supply control method comprising the step of turning on a specific switch selected from the plurality of switches as a power supply possible period in a period in which the generated state is maintained.
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