(57)【要約】【課題】風車の機械的破損を回避するとともに、風車のモニュメントとしての価値を下げず、バッテリが満充電になった場合のバッテリの性能劣化の軽減の制御を行うことができる発電制御装置を提供する。【解決手段】バッテリが満充電になったか否かを判定し、満充電と判定した場合に、発電機とバッテリとの接続を切り離し、発電機と電力消費器とを接続する。【選択図】図１
2010035334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機からの電力を蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段が満充電になったか否かを判定する満充電判定手段と、
前記満充電と判定した場合に、前記発電機と蓄積手段との接続を切り離し、前記発電機と電力消費手段とを接続する切替手段と、
を備えることを特徴とする発電制御装置。
【請求項２】
発電機からの電力を蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段が満充電になったか否かを判定する満充電判定手段と、
前記満充電と判定した場合に、前記蓄積手段と電力消費手段を接続し、前記蓄積手段に蓄積されている電力を前記電力消費手段で消費させる切替手段と、
ことを特徴とする発電制御装置。
【請求項３】
風車回転軸の回転速度に基づいて、前記発電機の最大出力の得られる風車出力値を特定する風車出力値特定手段と、
予め記憶した損失電力値であって本装置の発電機が発電してから前記蓄積手段に蓄積するまでに損失する損失電力値を読み取って、前記風車出力値の示す電力値から前記損失電力値を減じて電力指令値を算出する電力指令値算出手段と、
前記電力指令値と前記蓄積手段に蓄積している電力値とによって、充電器が前記蓄積手段に充電する電力を調整する充電調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発電制御装置。
【請求項４】
蓄積手段が、発電機からの電力を蓄積し、
満充電判定手段が、前記蓄積手段が満充電になったか否かを判定し、
切替手段が、前記満充電と判定した場合に、前記発電機と蓄積手段との接続を切り離し、前記発電機と電力消費手段とを接続する
ことを特徴とする発電制御方法。
【請求項５】
蓄積手段が、発電機からの電力を蓄積し、
満充電判定手段が、前記蓄積手段が満充電になったか否かを判定し、
切替手段が、前記満充電と判定した場合に、前記蓄積手段と電力消費手段を接続し、前記蓄積手段に蓄積されている電力を前記電力消費手段で消費させる
ことを特徴とする発電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリに発電した電力を蓄積する発電制御装置及び発電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型風力発電装置では、発電した電力をバッテリに充電しているが、そのバッテリに充電された電力が利用されない状態が続くとバッテリが満充電となる。ここでバッテリが充電になっても風力発電装置が発電し続け、バッテリへの充電が続くとバッテリが過充電となりその性能が劣化する。従って、バッテリが満充電となった場合には、風車の回転が発電機に伝わらないように制御することで、バッテリへの充電を停止すれば、バッテリの性能劣化を避けることができる。なお、風力発電装置によりバッテリへ電力を充電する技術が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開昭５２−５７９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のようにバッテリの性能劣化を回避するために風車の回転を発電機に伝わらないようにした場合、風速に従って風車の回転速度が増し、許容回転速度を超過して機械的な故障を発生させる可能性がある。よって、風車の回転を停止させて、発電機が発電しなくなるよう制御することも可能であるが、今度は、風が吹いているにもかかわらず風車が回転ないことにより、「風が吹けば風車が回転する」という風車の通念が得られず、風車のモニュメントとしての価値が下がるという問題がある。つまり、風車である以上、風が吹いた場合には風車が回転することが求められている。
【０００４】
そこでこの発明は、風車の機械的破損を回避するとともに、風車のモニュメントとしての価値を下げず、バッテリが満充電になった場合のバッテリの性能劣化の軽減の制御を行うことができる発電制御装置及び発電制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、発電機からの電力を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段が満充電になったか否かを判定する満充電判定手段と、前記満充電と判定した場合に、前記発電機と蓄積手段との接続を切り離し、前記発電機と電力消費手段とを接続する切替手段と、を備えることを特徴とする発電制御装置である。
本発明によれば、蓄積手段が発電機からの電力を蓄積し、満充電判定手段が蓄積手段が満充電になったか否かを判定し、切替手段が満充電と判定した場合に、発電機と蓄積手段との接続を切り離し、発電機と電力消費手段とを接続する。これにより、発電機から出力された電力が電力消費手段で消費されることとなるため、蓄積手段の満充電時における、過充電が回避され、バッテリの性能劣化の軽減を行うことができるとともに、風車は回り続けるため、風車のモニュメントとしての価値の低下を防ぐことができる。
【０００６】
また本発明は、発電機からの電力を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段が満充電になったか否かを判定する満充電判定手段と、前記満充電と判定した場合に、前記蓄積手段と電力消費手段を接続し、前記蓄積手段に蓄積されている電力を前記電力消費手段で消費させる切替手段と、ことを特徴とする発電制御装置である。
本発明によれば、蓄積手段が発電機からの電力を蓄積し、満充電判定手段が蓄積手段が満充電になったか否かを判定し、満充電と判定した場合に、切替手段が蓄積手段と電力消費手段を接続し、蓄積手段に蓄積されている電力を電力消費手段で消費させる。これにより、蓄積手段の満充電を回避することができるので、蓄積手段への過充電が回避され、バッテリの性能劣化の軽減を行うことができるとともに、風車は回り続けるため、風車のモニュメントとしての価値の低下を防ぐことができる。
【０００７】
また本発明は、風車回転軸の回転速度に基づいて、前記発電機の最大出力の得られる風車出力値を特定する風車出力値特定手段と、予め記憶した損失電力値であって本装置の発電機が発電してから前記蓄積手段に蓄積するまでに損失する損失電力値を読み取って、前記風車出力値の示す電力値から前記損失電力値を減じて電力指令値を算出する電力指令値算出手段と、前記電力指令値と前記蓄積手段に蓄積している電力値とによって、充電器が前記蓄積手段に充電する電力を調整する充電調整手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、風車出力値特定手段が風車回転軸の回転速度に基づいて、発電機の最大出力の得られる風車出力値を特定し、電力指令値算出手段が予め記憶した損失電力値であって本装置の発電機が発電してから蓄積手段に蓄積するまでに損失する損失電力値を読み取って、風車出力値の示す電力値から損失電力値を減じて電力指令値を算出し、充電調整手段が電力指令値と蓄積手段に蓄積している電力値とによって、充電器が蓄積手段に充電する電力を調整する。これにより、蓄積手段に蓄積可能な電力量以上の電力の蓄積手段への蓄積を防ぐことができるため、過充電が回避され、バッテリの性能劣化の軽減を行うことができる。
【０００８】
また本発明は、蓄積手段が、発電機からの電力を蓄積し、満充電判定手段が、前記蓄積手段が満充電になったか否かを判定し、切替手段が、前記満充電と判定した場合に、前記発電機と蓄積手段との接続を切り離し、前記発電機と電力消費手段とを接続することを特徴とする発電制御方法である。
本発明によれば、蓄積手段が発電機からの電力を蓄積し、満充電判定手段が蓄積手段が満充電になったか否かを判定し、切替手段が満充電と判定した場合に、発電機と蓄積手段との接続を切り離し、発電機と電力消費手段とを接続する。これにより、発電機から出力された電力が電力消費手段で消費されることとなるため、蓄積手段の満充電時における、過充電が回避され、バッテリの性能劣化の軽減を行うことができるとともに、風車は回り続けるため、風車のモニュメントとしての価値の低下を防ぐことができる。
【０００９】
また本発明は、蓄積手段が、発電機からの電力を蓄積し、満充電判定手段が、前記蓄積手段が満充電になったか否かを判定し、切替手段が、前記満充電と判定した場合に、前記蓄積手段と電力消費手段を接続し、前記蓄積手段に蓄積されている電力を前記電力消費手段で消費させることを特徴とする発電制御方法である。
本発明によれば、蓄積手段が発電機からの電力を蓄積し、満充電判定手段が蓄積手段が満充電になったか否かを判定し、満充電と判定した場合に、切替手段が蓄積手段と電力消費手段を接続し、蓄積手段に蓄積されている電力を電力消費手段で消費させる。これにより、蓄積手段の満充電を回避することができるので、蓄積手段への過充電が回避され、バッテリの性能劣化の軽減を行うことができるとともに、風車は回り続けるため、風車のモニュメントとしての価値の低下を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、風車の機械的破損を回避するとともに、風車のモニュメントとしての価値を下げず、バッテリが満充電になった場合のバッテリの性能劣化の軽減の制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態による発電制御装置を図面を参照して説明する。
図１は発電制御装置の構成を示す第１のブロック図である。
この図において、符号１は発電制御装置である。また発電制御装置１は風車２の回転によって連動して回転する回転軸の動力により発電機３が発電した電力を制御する。そして、発電制御装置１は、整流器１１と、充電器１２と、バッテリ１３と、放電器１４と、電力消費器１５と、満充電管理器１６と、電力調整器１７と、を備える装置である。
【００１２】
そして、発電制御装置１において、整流器１１は発電機３から出力された電流を整流し、充電器１２は整流器１１から出力された電流によりバッテリ１３に電力を蓄積する。また放電器１４は整流器１１から出力された電流を放電し、その放電された電流により電力消費器１５が電力を消費する。また満充電管理器１６はバッテリ１３が満充電となったか否かを判定し、電力調整器１７は、満充電となった場合に整流器１１からの出力を充電器１２から放電器１４へ切り替える制御を行う。
【００１３】
このような発電制御装置１において、まず、風車２が回転するとその回転の速度（以下、風車回転速度［rad/秒or分］と呼ぶ）を回転センサ（図示せず）が計測する。そして回転センサは計測した情報を発電制御装置１に送信する。また風車２の回転にともなって、発電機４の端子に電圧が発生しその端子に結線されている発電制御装置へ電流が出力される。この電流は発電制御装置１の整流器１１が整流し、充電器１２に送られ、充電器１２がバッテリ１３に充電する。またこの時、電力調整器１７は充電器１２のバッテリ１３への充電量の調整を行う。
【００１４】
図２は発電制御装置の一部回路構成を示す図である。
図１で示した発電制御装置１の整流器１１、充電器１２、バッテリ１３を、図２を用いてより詳細に説明すると、まず、発電機３からの電流を整流器１１で整流する。そして、充電器１２がバッテリ１３へ充電することとなるが、ここで充電器１２は、電力調整器１７から出力された充電器操作量に基づいて、充電量を調整する。つまり、本実施形態においては、スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することにより、発電機３の出力を整流したＤＣ電源によって充電電力を調整する。ここで、ＰＷＭ制御とは、スイッチング素子のＯｎ幅を制御しながら高周波でＯｎ／Ｏｆｆを繰返すことで電力を変換する技術である。本実施形態においては、充電量を多くしたい場合はＯｎ幅を広く、また、充電量を少なくしたい場合はＯｎ幅を狭くすることで充電電力の調整を行なう。なお、充電器操作量とはこのスイッチング素子のＯｎ幅（ＰＷＭパルス幅）を示しており、この指示を示す情報が、電力調整器１７から充電器１２へ出力される。なお、放電器１４の構成は充電器１２の構成と同一であり、満充電管理器１６がバッテリ１３において満充電となったかどうかを判定し、満充電になった場合には、切替スイッチにより電力調整器１７からの出力を充電器１７から放電器１４へ切り替える。従って、この時、充電器１２からは電流がバッテリへ出力されなくなる。
【００１５】
図３は風車回転速度に対する風車出力の関係図である。
図３では、風速に応じた風車回転速度とその風車出力との関係を表している。そして、風車出力は、ほぼ風速の３乗に比例する。この特性を利用して、発電制御装置１は、風車２から常に最大出力を得るように制御する。つまり、発電制御装置１は、風車出力により発電機を回転させ、充電調整器１４の出力により充電器１２または放電器１４の出力を調整することにより、所望の発電状態を制御する。
【００１６】
次に、発電制御装置の処理について説明する。
まず、電力調整器１７は、回転センサの計測した風車回転速度の入力を受付ける（ステップＳ１０１）と、予め記憶している風車回転速度に対応する風車出力（Ｐｗ）の出力特性データから、入力を受付けた風車回転速度に対応する風車出力（Ｐｗ）を特定、または算出する（ステップＳ１０２）。ここで、ステップＳ１０２で特定される風車出力（Ｐｗ）は、図３において、最高の風車出力が得られる値である。つまり、風車回転速度を受付けると、その値に対応する最高出力の値を図３で示すようなデータやテーブルから特定、または補間計算による算出を行う。なお、風車回転速度でなくとも、風車から風速などの値を得て、風速の値に応じた風車出力の最高値を対応付けて記憶されているデータから、その風車の最高出力値を読み取るまたは補間計算により算出して特定してもよい。
【００１７】
そして、電力調整器１７は、風車２などの機械的な要因による電力のロス（以下、メカロスと呼ぶ）と、充電器１２の電気的な要因による電力のロス（以下、充電器ロスと呼ぶ）と、発電機３の銅損や鉄損による電力のロス（以下、発電機ロス）を合計した損失電力（Ｐｌｏｓｓ）を算出する（ステップＳ１０３）。
【００１８】
ここで、メカロス、充電器ロス、発電機ロスの各電力値は予め測定されて、電力調整器１７が記憶しているものとする。そして、電力調整器１７は、ステップＳ１０２で特定した風車出力の最高値（Ｐｗ）から、ステップＳ１０３で算出した損失電力（Ｐｌｏｓｓ）を減じ（ステップＳ１０４）、電力指令値（Ｐｂ）を算出する（ステップＳ１０５）。また、電力調整器１７は電力指令値（Ｐｂ）から、既にバッテリ１３に充電されている充電電力を減じることにより、バッテリに蓄積できる電力量を算出する（ステップＳ１０６）。そして、電力調整器１３は充電補償器により、バッテリ１３に蓄積できる電力量に対応する充電器操作量を算出し、その充電器操作量（例えば、ＰＷＭパルス幅）を充電器１２へ出力する（ステップＳ１０７）。なおバッテリ１３の充電電力は、バッテリ電圧Ｖｂと、バッテリ充電電流ＶＩを検出して、その積を算出することにより得られる。そして、充電器１２は充電器操作量で示されるＰＷＭパルス幅によりＰＷＭ制御を行い、バッテリ１３に充電する（ステップＳ１０８）。
【００１９】
このようなステップＳ１０１〜ステップＳ１０８の動作によりバッテリ１３には徐々に電力が蓄積される。そして満充電管理器１６は、バッテリ１３が満充電となったか否かを常時検出する（ステップＳ１０９）。そして、満充電になった場合には、満充電管理器１６は充電器１２に結線されていた電力調整器１７のスイッチを、放電器１４に切り替える（ステップＳ１１０）。なお、この時、バッテリ電圧Ｖｂと、バッテリ充電電流ＶＩを検出するための端子のスイッチも放電器１４と電力消費器１５の間の線の端子に切り替える。そして、整流器１１を通過した電流は放電器１４から電力消費器１５へと送出され、電力消費器１５内の抵抗によって電力が消費される（ステップＳ１１１）。
【００２０】
以上の動作により、バッテリ１３が満充電となった場合には、電力消費器１５において電力が消費されるのでバッテリへの過充電が無くなり、バッテリの過充電による消耗を回避することができる。また風車の回転を止めることなく、回し続けることができるので、モニュメントとしての価値を損なわないよう配慮した風車の発電制御装置とすることができる。また、メカロス、充電器ロス、発電機ロスを合計した損失電力を算出して、その損失電力を風車出力の最高値から差し引いた電力指令値を算出し、さらにその電力指令値から既にバッテリ１３に充電されている充電電力を減じることにより、バッテリに蓄積できる電力量を計算して、その電力量に対応する充電器操作量を用いて充電器１２を操作している。したがって、バッテリ１３に対して必要以上に大きな充電を行うことが無くなり、バッテリ１３の劣化速度を軽減することができる。
【００２１】
図４は発電制御装置の構成を示す第２のブロック図である。
発電制御装置１は、図１のような構成以外に、図４で示すような構成であってもよい。図４の場合において発電制御装置１の整流器１１、充電器１２、電力調整器１７の動作は図１の発電制御装置１で説明した動作と同様である。そして図４の発電制御装置１においては、図１の発電制御装置１の放電器１４が備えられておらず、電力消費器１５がバッテリ１３に蓄積された電力を消費するよう接続されている。そして電力消費器１５とバッテリとの間にスイッチが備えられている。このような発電制御装置１においては、満充電管理器１６は、バッテリ１３がバッテリ電圧Ｖｂと、バッテリ充電電流ＶＩを検出して満充電となったか否かを判定し、バッテリが満充電となった場合には、スイッチをＯＮしてバッテリの電力を電力消費器１５に消費させる。ここで、電力消費器１５の単位時間あたりの電力消費量は、充電器１２がバッテリ１３に蓄積する単位時間当たりの電力量よりも多いこととする。
【００２２】
なお、上述の電力調整器１７が内部に、コンピュータシステムを有するようにしてもよい。この場合、上述した充電調整器１４の処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００２３】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】発電制御装置の構成を示す第１のブロック図である。
【図２】発電制御装置の一部回路構成を示す図である。
【図３】風車回転速度に対する風車出力の関係図である。
【図４】発電制御装置の構成を示す第２のブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・発電制御装置、２・・・風車、３・・・発電機、１１・・・整流器、１２・・・充電器、１３・・・バッテリ、１４・・・放電器、１５・・・電力消費器、１６・・・満充電管理器、１７・・・電力調整器
【図１】
2010035334.tif 000003
【図２】
2010035334.tif 000004
【図３】
2010035334.tif 000005
【図４】
2010035334.tif 000006