(57)【要約】【課題】曇天時等の発電できない太陽光パネルや風力が弱い風力発電の出力以下の時に、蓄電池に充電するための充電装置、充電方法及び常時使用可能な高効率の発電供給システムとその蓄電残量計測方法を提供する。【解決手段】本発明の充電装置は、自然エネルギーを活用する発電装置のパワーコンディショナー（ＰＣＳ）と蓄電池との間に接続され、ＰＣＳの動作電圧範囲を検出して、該動作電圧が所定の値以下と判定する低電圧検出器と、前記の動作電圧が所定の値を超えるときには、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とは電気的に接続されず、前記の動作電圧が所定の値以下と判定されたときに、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とを電気的に接続する接点付継電器とを備える。本発明の充電装置は、蓄電池の残留容量値確認用の充放電量計測部と組み合わせて常時使用可能な高効率の電力供給システムを提供できる。【選択図】図４
2014103819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを活用する発電装置のパワーコンディショナー（ＰＣＳ）の入力部分に前記ＰＣＳと並列に接続され、蓄電池と直列に接続される充電装置であって、
前記ＰＣＳの動作電圧範囲を検出して、該動作電圧が所定の値未満と判定する低電圧検出器と、
前記動作電圧が所定の値以上のときには、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とは電気的に接続されず、前記動作電圧が所定の値未満と判定されたときに、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とを電気的に接続する接点付継電器とを備える充電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充電装置は、さらに、前記低電圧検出器が前記ＰＣＳの内部制御部の動作範囲外条件接点及び／又は日照計と電気的に並列に接続されたＡＮＤ回路を備えることを特徴とする充電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の充電装置は、さらに、前記動作電圧が所定の値以下のときに前記動作電圧の微分的変化出力を積分して充電電力を蓄積するコンデンサを、前記接点付継電器の出力側に備えることを特徴とする充電装置。  
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の充電装置は、さらに、該充電装置が有する直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）の出力側に、前記蓄電池からの電流の逆流を防止するための逆流防止ダイオードを備えることを特徴とする充電装置。  
【請求項５】
前記の自然エネルギーを活用する発電装置が、太陽光発電装置であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の充電装置。
【請求項６】
自然エネルギーを活用する発電装置によって発電する電力を蓄電池に充電する方法であって、
前記発電装置のパワーコンディショナー（ＰＣＳ）の動作電圧範囲を検出し、該動作電圧が所定の値未満と判定する工程と、
前記の動作電圧が所定の値以上のときには、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とは電気的に接続されず、前記の動作電圧が所定の値未満と判定されたときに、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とを電気的に接続することによって、前記蓄電池へ前記発電装置からの電力を充電する工程とを有することを特徴とする充電方法。  
【請求項７】
請求項６に記載の充電方法は、さらに、前記ＰＣＳの内部制御部の動作範囲外条件接点及び／又は日照計によって、前記ＰＣＳの動作の有無及び／又は日照量の多さを確認する工程を有し、
前記蓄電池へ前記発電装置からの電力を充電する工程において、前記の動作電圧が所定の値未満と判定されるともに、前記ＰＣＳの動作が無いこと、及び前記日照量が所定の値未満であること、の少なくとも何れか一つが確認されたときに、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とを電気的に接続することを特徴とする充電方法。
【請求項８】
前記の自然エネルギーを活用する発電装置が、太陽光発電装置であることを特徴とする請求項６又は７に記載の充電方法。
【請求項９】
パワーコンディショナー（ＰＣＳ）を備える自然エネルギーを活用する発電装置と、請求項１〜５の何れかに記載の充電装置と、蓄電池と
前記の充電装置と前記の蓄電池との間に電気的に配置して接続され、前記の蓄電池の外部端子部に電流検出器を設けることによって蓄電池の残留容量を検知して表示する充放電量計測部とを有する電力供給システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力供給システムは、さらに、前記の充電装置と前記の充放電量計測部との間に電気的に配置して接続され、起動及び停止の信号を前記の充放電検出部に蓄積されるデータと連動させることによって前記蓄電池の蓄電残量を制御しながら、前記蓄電池からの直流を交流に変換して商用電力系統へ発電を行わせるための交流給電部を有することを特徴とする電力供給システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電力供給システムは、さらに、前記の充電装置と前記の充放電量計測部との間に電気的に配置して接続され、商用電力系統からの交流電圧をＡＣ／ＤＣ変換器によって前記の蓄電池へ給電するための交流給電部を有することを特徴とする電力供給システム。
【請求項１２】
請求項９〜１１の何れかに記載の電力供給システムに備わる前記蓄電池の残存容量を計測する方法であって、前記の充電装置と前記の蓄電池との間に電気的に配置して接続され、前記の蓄電池の外部端子部に設けた電流検出器によって充放電時の電流を検知する工程と、充電量と放電量をそれぞれの累積積分値として取得する工程と、前記充電量の累積積分値から前記放電量のの累積積分値を減算する処理を行って蓄電池の残存容量値を算出する工程と、前記残存容量値を表示する工程とからなることを特徴とする電力供給システムの蓄電残量計測方法。
【請求項１３】
前記電流検出器より得られる充電時又は放電時の電流値において、充電時の電流（Ａ）×時間（ｈ）の積算容量（ΣＡｈ）は、１未満で０．８以上である補正値（ｋ）を乗算することによって、ｋ×ΣＡｈとして計測し、放電時の電流（Ａ）×時間（ｈ）の積算容量（ΣＡｈ）は、そのままΣＡｈとして計測することを特徴とする請求項１２に記載の電力供給システムの蓄電残量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、常時使用可能な高効率の電力供給システムを構築するために、自然エネルギー活用の発電装置を蓄電池と組み合わせて使用するための充電装置、充電方法及び電力供給システムとその蓄電残量計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギー活用の発電法（太陽光発電、風力発電、マイクロ水力発電等)が普及・加速している。
【０００３】
しかし、太陽発電や風力発電等は天候などの自然気象現象に左右される宿命があり、その対策として如何に発電効率を向上させるかの工夫が盛んである。例えば、特許文献１では、複数の太陽光発電装置による電力系統への売電量の変動を低減させるために、日の出時刻より日没時刻の期間を運用システムで最適化させることが示されている。
【０００４】
一方、特許文献２では、電気自動車の蓄電池への充電用として家庭内の直流電源装置とを連携させて充電効率を向上する発明が記載されている。
【０００５】
また、最近の新聞によれば、停電時に電気自動車の蓄電池を家庭内へ給電し、停電対策も出来るという記事が散見される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０-２８８３９３号公報
【特許文献２】特開２００３-７９０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、太陽光発電の安定化には蓄電池が必要であるが、売電用に供する場合は、蓄電池の接続が認められていないので、自家消費に限定されてしまうという課題を有する。
【０００８】
また、日射量に応じた太陽パネルの発電量のため、曇り空では発電量が極端に少ないか、又は、発電できない状態となる。同様な状態は、風力が極端に弱いときの風力発電の場合にもみられる。
【０００９】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、曇天時等の発電できない太陽光パネルや風力が弱い風力発電の出力以下の時に、蓄電池に充電回路を構成して、直流／直流変換器（Ｄ／Ｄコンバータ）で蓄電池に整合させて充電することができる充電装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、蓄電池の容量は［電圧（Ｖ）×電流（Ａ）×時間（ｈ）］によって表されるが、一般に電圧（Ｖ）の低下監視が簡便なため、電圧Ｖが規定値（定格１２Ｖのときは、１０．５Ｖが使用下限電圧）以下になると、通常使用を停止して、再充電作業により１２Ｖに復帰させて、再負荷することが行われている。本発明では、この従来方法に代えて、蓄電池の入力端の電流（Ａ）の出入り（入るときは充電モード、出るときは放電使用モード）を計測した［Ａ×ｈ］の積として処理して充電量と放電量とを表示する。すなわち、充電量がどの程度なのかの残留容量表示器を有する充放電量計測部を備えることによって、蓄電池の残留容量を計測するとともに、充電量と放電量が目視できるようにする電力供給システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
太陽光パネルや風力発電等の自然エネルギー活用の発電装置の中継箱とパワーコンディショナー（ＰＣＳ）との間にＤＣ充電装置を設けて蓄電池への回路構成を設ける。本発明の充電装置は、ＰＣＳ動作電圧範囲以下と判定する低電圧検出器により、接点付継電器を動作させて、Ｄ/Ｄコンバータで蓄電電圧に整合させて充電させるＤＣの充電装置を設けたものである。
【００１２】
また、本発明の充電装置は、前記ＰＣＳの動作の有無及び／又は日照量の多さを確認するために、前記ＰＣＳの内部制御部の動作範囲外条件接点及び／又は日照計と電気的に並列に接続されたＡＮＤ回路を備え、それに加えて、充電電力を蓄積するための回路を構成するコンデンサ、及び蓄電池からの電流逆流を防止するための逆流防止ダイオードの少なくとも何れかを備えても良い。
【００１３】
また、本発明の充電方法は、前記発電装置のパワーコンディショナー（ＰＣＳ）の動作電圧範囲を検出し、該動作電圧が所定の値未満と判定する工程と、前記の動作電圧が所定の値以上のときには、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とは電気的に接続されず、前記の動作電圧が所定の値未満と判定されたときに、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とを電気的に接続することによって、前記蓄電池へ前記発電装置からの電力を充電する工程を有する。さらに、前記ＰＣＳの内部制御部の動作範囲外条件接点及び／又は日照計によって、前記ＰＣＳの動作の有無及び／又は日照量の多さを確認する工程を有しても良い。
【００１４】
また、本発明の電力供給システムは、蓄電池への入力部にＤＣ電流検出器を配置することで充電量（（＋）Ａｈ）と放電量（（−）Ａｈ）を判別するとともに、蓄電池の残留容量値も確認できる充放電計測部を設けたものである。
【００１５】
また、本発明の電力供給システムにおいて行われる前記蓄電池の残存容量を計測する方法は、前記の充電装置と前記の蓄電池との間に電気的に配置して接続され、前記の蓄電池の外部端子部に設けた電流検出器によって充放電時の電流を検知する工程と、充電量と放電量をそれぞれの累積積分値として取得する工程と、前記充電量の累積積分値から前記放電量の累積積分値を減算する処理を行って蓄電池の残存容量値を算出する工程と、前記残存容量値を表示する工程とからなる。
【発明の効果】
【００１６】
前記手段に記述した本発明の構成によれば、次の効果を得ることができる。曇天時の太陽光発電しないときや風力が弱くて十分な電力を得られなった風力発電のときも、本発明の充電装置を取り付けることによって蓄電池への充電が可能となるので、太陽光や風力等の自然エネルギー利用による発電の無駄が無くなる。また、前記ＰＣＳの動作の有無及び／又は日照量の多さを確認するために、前記ＰＣＳの内部制御部の動作範囲外条件接点及び／又は日照計と電気的に並列に接続されるＡＮＤ回路を備えることによって、太陽光や風力による発電装置として売電する場合に、ＰＣＳの入力側ＤＣ回路に蓄電池を接続してはいけないという規制に対して確実に対応できる信頼性の高い充電装置が得られる。さらに、充電電力を蓄積するためのコンデンサ、及び蓄電池からの電流逆流を防止するための逆流防止ダイオードの少なくとも何れかを備えることによって、充電装置として機能の向上を図ることができる。
【００１７】
本発明の電力供給システムによれば、蓄電池への充電量も測れるので、蓄電池が充電モードと放電使用モードでも蓄電池の残留容量値もわかる。それによって、蓄電池が何時使えなくなるのかが判り、急速充電させるか、又は通電を使用制限するのかの対策が事前にできるので、蓄電電力が使い易くなる。さらに、蓄電池からの直流を交流に変換して商用電力系統へ発電を行わせるための交流給電部、又は、商用電力系統からの交流電圧を蓄電池へ給電するための交流給電部を備えることによって、突然の蓄電容量停止を防止したり、急速充電が行うことができるため、常時使用可能な高効率の電力供給システムを構築することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の電力供給システムによって行われる蓄電残量計測方法は、経験則から充電時の発熱損失を考慮して、充電容量を放電量よりも多く見積もるための補正値を適用することによって、充放電による蓄電池の残留容量を実情に即した状態で適正に制御及び管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の充電装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の充電装置において、低電圧検出器がＰＣＳの内部制御部の動作範囲外条件接点及び／又は日照計と電気的に並列に接続されたＡＮＤ回路を示す図である。
【図３】本発明の充電装置によるDC充電部の動作説明図である。
【図４】本発明の電力供給システムを示す図である。
【図５】本発明の電力供給システムにおける充放電計測部の動作説明図である。
【図６】本発明の電力供給システムにおいて、太陽光発電と風力発電を併用したときの発電部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の充電装置の構成を図１に基づいて説明する。
図１には、自然エネルギーを活用する発電装置の例として太陽光発電装置を示している。図１に示す太陽光発電装置において、１は、複数個の太陽光パネル(Ｐ１〜Ｐｎ)で、中継箱２(逆流防止用ダイオード付)とＰＣＳ(パワーコンデイショナー)３とより構成し、発電電力は電力量計４で計測して、商用電源系統５に接続される。ここに、ＰＣＳとはＤＣ入力をＳ１で受けてＳｗｔ(スイッチング回路)により交流化して、Ｔｒ(変圧器)経由でＡＣ出力をＳ２経由で出力する構成である。
【００２１】
本発明の充電装置６は、上記１〜４の構成を有する太陽光発電装置に組み合わせて用いられ、ＰＣＳ３の入力部分にＰＣＳ３と並列に接続される入力端子部と、蓄電池１０と直列に接続される出力端子部とを有する。
【００２２】
ＰＣＳの内部処理手段では、ＤＣ入力変化（一般に２５０〜４５０Ｖ）条件に対してスイッチング（Ｓｗｔ）とトタンジスタ（Ｔｒ）とによりＡＣ出力を、例えば１００Ｖ又は２００Ｖと一定にする機能としているので、ＤＣ入力が２５０〜２００Ｖに低下する場合、一定ＡＣ出力とする変換制御ができなくなるため、ＤＣ／ＡＣ変換機能を停止又はロックして、ＡＣ出力の質（電圧変動と周波数変動）を確保している。
【００２３】
このように、ＰＣＳ３の動作可能なＤＣ入力電圧は、一般に２００Ｖ〜５００Ｖ範囲としており、実用的には、２５０Ｖ〜４５０Ｖの範囲で一定電圧の交流電力を出力している。
【００２４】
高出力条件とは晴天で日射量が最大となる時点で、ＤＣ入力電圧は４５０Ｖ〜５００Ｖに上昇する。
【００２５】
曇天時は２５０Ｖ以下となるため、ＰＣＳ３は動作範囲外となり、安定したＡＣ出力制御ができなくなるので、ＡＣ出力を停止する制限的ロックをかける仕掛をしている。
【００２６】
本発明では、曇天時のＤＣ２５０Ｖ未満、好ましくはＤＣ２００Ｖ以下のときのみ、太陽光セルの出力を利用しようとするもので、その手段として、ＰＣＳ３の入力端子部にＤＣの充電装置６を接続し、さらに充電装置６と蓄電池１０とを接続し、充電電力として利用する方法である。
【００２７】
ＤＣ充電装置６の機能を具体的な実施形態によって説明する。
【００２８】
＜第１の実施形態＞
先ず、ＰＣＳの入力電圧は低電圧検出器(ＡＶ)６−２で検出し併せて日射計６−１が曇天である条件をＡＮＤ回路６−３で判定し、ＤＣ２５０Ｖ未満、具体的にはＤＣ２００Ｖ以下ならば接点付継電器６−４を動作させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ６−５と逆流防止ダイオード６−６とにより蓄電池１０の充電電圧に整合して充電させる。逆流防止ダイオード６−６としては、定格電流が１０〜３０Ａで、逆耐圧が５００Ｖ以上のものを使用することができる。
【００２９】
ここにコンデンサ６−７を付加しておくと、曇天時の日射量の微分的変化出力が積分されてコンデンンサ６−７に蓄積できるので効率よく充電電力を取り出すことができる。本発明では、コンデンサ６−７として容量が２０〜５００ファラッド（Ｆ）の範囲のものを使用する。
【００３０】
なお、中継箱２とＰＣＳ３との結線により引出し線でＤＣの充電部装置６に接続するときは、次のような制約条件が存在する。
（１）太陽光発電装置として売電する場合は（電力量計４−１を使用）、ＰＣＳの入力側ＤＣ回路に蓄電池を接続してはいけない規制がある。理由は、太陽光発電のみの売電契約条件があり、蓄電入力は、夜間電力の利用等が行われる可能性があるため、売電という本来の目的に対して契約違反となる。
（２）太陽光発電装置として自家発電する場合は（電力量計４−２を使用）、上記の規制は無くなり、自在に蓄電池１０を設けて、昼間に蓄電をし、夜間に使用する等としてもよいことになる、その場合、ＰＣＳ３内のＳ２の切替えで商用電源系統５のＳ３に接続して使用される。
【００３１】
故に、本発明のように、接点付継電器６−４で、太陽電池装置が蓄電池１０との間で物理的に接続しない条件として、ＰＣＳ動作条件のときは蓄電池１０への回路は物理的に遮断されることが必須となる。
【００３２】
本実施形態の変形例としては、低電圧検出器６−２は高抵抗設置回路をつくり分圧の小さい電圧で６−２の入力電源としてもよい。
【００３３】
また、図２に示すように、ＡＮＤ回路６−３の条件は、日照計６−１ではなく、ＰＣＳ３の内部制御部の動作範囲外条件接点を使用してもよい。図２は、本発明の充電装置において、低電圧検出器６−２がＰＣＳ３の内部制御部の動作範囲外条件接点及び／又は日照計６−１と電気的に並列に接続されたＡＮＤ回路６−３を示す図である。ここで、日照計６−１及びＰＣＳ３の内部制御部の動作範囲外条件接点は、それらの何れか一つを使用しても良いし、両者を同時に併用しても良い。両者を併用することにより、上記の（１）の制約条件を確実に遵守することができるため、充電装置６を発電装置と組み合わせたときに充電機能の信頼性が大幅に向上するだけでなく、売電契約の履行に対して保証が得られる。
【００３４】
本発明においては、日照計６−１及び／又はＰＣＳ３の内部制御部の動作範囲外条件接点を接続するＡＮＤ回路を備えることは、必ずしも必須の条件ではない。上記の（１）の制約条件が将来的に緩和される場合には、日照計６−１及び／又はＰＣＳ３の内部制御部の動作範囲外条件接点を接続するＡＮＤ回路を備えなくても、充電装置としての機能を十分に発揮することができる。
【００３５】
図３は、ＤＣ充電部６の動作説明図である。
太陽光セル１の出力ＤＣ電圧は、晴天曇天具合により日射量が変化するので、縦軸に出力電圧、横軸に日射量の多さを示すと、ＰＣＳ３の動作範囲はＤＣ２５０Ｖ〜４５０Ｖの範囲で制御して、ＰＣＳ内部でＡＣ出力一定の処理をしている。曇天の場合、太陽光セル1の出力が低下するとＤＣ２５０Ｖ未満、より具体的にはＤＣ２００Ｖ以下においてＰＣＳ３は動作範囲外となり、ＤＣ充電装置６が再利用電源としてＤＣ２００Ｖ〜５０Ｖの範囲で充電制御して使用することを示す。
【００３６】
なお、ＤＣ５０Ｖとは蓄電池１０のセル構成数に依存し、セル電圧２Ｖで２４個直列接続すると４８Ｖとなり、充電電圧は４８Ｖ×１．２＝５７．６Ｖと、ＤＣ／ＤＣコンバータ（Ｄ／Ｄ）６−５で出力を設定すればよい。
【００３７】
以上のように、本発明の充電装置を取り付けることによって曇天時の太陽光発電しないときでも蓄電池への充電が可能となる。そこで行う本発明の充電方法は、発電装置のパワーコンディショナー（ＰＣＳ）の動作電圧範囲を検出し、該動作電圧が所定の値未満と判定する工程と、前記の動作電圧が所定の値以上のときには、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とは電気的に接続されず、前記の動作電圧が所定の値未満と判定されたときに、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とを電気的に接続することによって、前記蓄電池へ前記発電装置からの電力を充電する工程とを有することを特徴とする。
【００３８】
さらに、前記ＰＣＳの内部制御部の動作範囲外条件接点及び／又は日照計によって、前記ＰＣＳの動作の有無及び／又は日照量の多さを確認する工程を有し、前記蓄電池へ前記発電装置からの電力を充電する工程において、前記の動作電圧が所定の値未満と判定されるとともに、前記ＰＣＳの動作が無いこと、及び前記日照量が所定の値未満であること、の少なくとも何れか一つが確認されたときに、前記ＰＣＳの入力側ＤＣ回路と前記蓄電池とを電気的に接続する充電方法である。
【００３９】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の電力供給システムについて、図４を用いて説明する。
図４に示す電力供給システムは、ＰＣＳを備える太陽発電装置と、本発明の充電装置６と、蓄電池１０とを備え、少なくとも、前記の充電装置と前記の蓄電池との間に電気的に配置して接続され、前記の蓄電池の外部端子部に電流検出器９−１を設けることによって蓄電池の残留容量を検知して表示する充放電量計測部９とを有する。ここで、充放電量計測部９は、以下に説明するような機能を有し、蓄電池の残留容量値を把握するために設ける。
【００４０】
蓄電池１０は、電池のセルを複数個直列にして構成し、電圧×電流×時間＝電力量（Wｈ）が定まる。セル電圧がｅ１〜ｅｎであることで端子電圧が定まる。
【００４１】
鉛蓄電池の場合において、例えば［１２Ｖ×６０Ａｈ／５時間］の蓄電池の条件とは、「定格電流Ｉ（＝６０Ａ／５時間＝１２Ａ／ｈ）を一定時間消費させて、端子電圧Ｖ（＝１２Ｖ）が終止電圧ＶＥ（＝１０．５Ｖ）となるときの時間が５時間以上を１００％容量」と規定している。また、充電・放電との繰返し工程で使われるが、その繰返し回数をサイクル寿命と定義し、容量が充電しても８０％以下となるときを交換寿命期として、新品を推奨しようとしている。
【００４２】
しかしながら、この放電特性を求める定電流放電器は、高価で蓄電池より大型となるため、電力メーカ以外では汎用的に使うことができないので、端子電圧の低下レベルで蓄電や容量を概略表示する小型表示器が汎用化され使われている。ただし、定電流放電時の電圧降下特性は蓄電池の型式・製造法によって様々に異なるので、小型表示器による表示は負荷使用可否の限界確認のための目安であり、容量寿命（Ａｈ）を示してはいない。また、蓄電池の寿命劣化、すなわち充電しても回復しない理由は、電気化学反応において、ＰｂＳＯ４が結晶化して充電面積を小さくしていくのが原因であり、一定電流の放電時間でのみ実物判定できる方法として確立している。
【００４３】
また、特殊事情として、充電容量の（Ａｈ）と放電容量の（Ａｈ）とは等しくなく、前者が１１０〜１２０％多く充電しないと１００％の蓄電ができない。これは、定電圧充電方式で充電すると、満充電に近づくと蓄電池内の内部インピーダンスが大きくなり、充電電流が小さくなるので、ゆるやかな充電期間が必要となり、さらに溶液（Ｈ２ＳＯ４）の電気分解でＨ２ガス化により充電に寄与しない反応も同時に生じることも原因となっている。
【００４４】
故に、過電圧とならない定電圧充電方式で充電容量を充電すると１２０％のＡｈ（充電量）が、放電試験時の１００％Ａｈとよく一致するという知見が得られている。
【００４５】
本発明では、充電量は充電電流×時間(Ａｈ)であるので、充放電量計測部９により求めることができ、それによって蓄電池の残留容量を検知して表示する方法を採用する。このとき、ＤＣ電流検出器９−１により、充電方向を正(＋)とし、放電方向の電流を負(−)と定義しておく。
【００４６】
電流検出器より処理しやすいレベルとする増幅器９−２により、プラス（＋）、マイナス（−）の電流値を得ることができる。充電方向の成分は［ｋΣ（＋）Ａｈ］９−３として計測する。この係数ｋとは、前述の知見（１２０％充電容量＝１００％放電容量）より入れる補正値であり、ここではｋ＝０．８とする。一方、負荷放電時の方向成分は［Σ（−）Ａｈ］９−４として計測する。なお、［Σ（＋）Ａｈ］及び［Σ（−）Ａｈ］に示す（＋）及び（−）は、それぞれ充電及び放電における電流の方向を示す記号である。
【００４７】
本発明においては、経験則として補正値ｋは１未満で０．８以上であることが必要である。充電容量を放電量よりも多く見積もるために、補正値ｋは１未満であることが必要条件であるが、逆に補正値ｋ値が０．８未満の場合は充電量が大きくなりすぎて現実的ではなく、余分な充電が必要となるため充電効率の大きな低下を招く。本発明において適用する補正値ｋは、充電時の発熱損失を考慮したときの充放電状態及び充電効率向上の観点から０．８〜０．９が好ましい。
【００４８】
時々刻々の蓄電池１０の残存容量は、充電量の累積積分器(Σ（＋）Ａｈ)９−３と放電量の累積積分器（Σ（−）Ａｈ）９−４とでデータを取得して、同時に減算器(ΣＡｈ)９−５により出力されたデータを残存容量表示器９−６に与えることで知ることができる。
【００４９】
図５は、充放電量制御計測部９の動作説明図である。
横軸は時間（ｔ）、縦軸は充電量累積積分器（Σ（＋）Ａｈ）９−３が充電していてt1で終了、放電量は放電量累積積分器（Σ（−）Ａｈ）９−４が放電し、ｔ１〜ｔ２で終了する。
【００５０】
次に、ｔ２より充電しｔ４で終了するが放電がｔ３〜ｔ５まで使用するような充放電量の重なる範囲もある。このような時に、減算差（ΣＡｈ）９−５では、図５のように常時表示されるので、放電容量がどの位残っているかが分かる。その量は残存容量表示器9-6で表示されるので目視で確認することができる。
【００５１】
このように、本発明の電力供給システムの大きな特徴は、充電装置６と蓄電池１０との間に電気的に配置して接続され、前記の蓄電池の外部端子部に設けた電流検出器９−１によって充放電時の電流を検知する工程と、充電量と放電量をそれぞれの累積積分値として取得する工程と、前記充電量の累積積分値から前記放電量の累積積分値を減算する処理を行って蓄電池の残存容量値を算出する工程と、前記残存容量値を表示する工程とからなる電力供給システムの蓄電残量計測方法を有することである。さらに、上記で述べたように、充電時の発熱損失を考慮して、経験側から充電容量を放電量よりも多く見積もるための補正値を適用することによって、充放電による蓄電池の残留容量を実情に即した状態で適正に制御及び管理することができる。
【００５２】
また、本発明では、別の実施形態として、図４に示すように、Ａｈの残存容量表示器９−６のデータを、給電部８と給電ユニットのＰＣＳ−Ｘ（８−３）又はＩＮＶ（８−１）の起動／停止信号とリンケージさせて、蓄電残量が、例えば１０％に近くなる値のときに、ＰＣＳ−Ｘ（８−３）又はＩＮＶ（８−１）を停止させたり、或いは急速充電処理としてＡＣ充電部７のＡ／Ｄコンバータ（７−１）起動制御を行うことで突然の蓄電容量停止を防止することができる。
【００５３】
この実施形態では、蓄電池１０の活用法として、給電部８により蓄電池の放電電流はＩＮＶ（ＤＣ／ＡＣインバータ)８−１で交流化し、関連負荷（ΔＬ)５−２にてＳ７の切替えで消費される。
【００５４】
ＰＣＳ−Ｘ（８−３）を使う場合は、商用電源系統５と同一周波数と同期制御しているので、蓄電池１０や出力電圧に合わせてＤ／Ｄコンバータ（８−２）により昇圧してＰＯＳ−Ｘの入力電圧としてＡＣ出力化するので、Ｓ５経由で給電すれば関連負荷ΔＬ（５−２）には、Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７経由として接続できる。このような場合は、負荷ΔＬ（５−２）の昼間午後１時〜３時までの時間のピークカット給電として、契約電力を下げることができる節電として用いることができる。ＩＮＶ（８−１）は非同期のＡＣ出力のため、Ｓ７を使い停電時の給電として用いることができる。
【００５５】
さらに別の実施形態として、充電量を急速に必要とする場合には、ＡＣ充電部７により、蓄電池１０への充電ができるようにしてある。つまり、商用電源系統５よりＡＣ／ＤＣコンバータ７−１を通し充電電圧を合わせて給電すればよい。それによって、急速充電時に対応するだけでなく、上記で述べたように、突然の蓄電容量の停止を防止できるという効果も得られる。なお、図４に示す逆流防止ダイオード７−２は、ＤＣ充電部６と干渉しないために設けてある。
【００５６】
図４には、本発明の電力供給システムとして太陽光発電のみを示しているが、本発明においては風力発電又はマイクロ水力発電にも適用することができる。また、これらの自然エネルギーを活用する発電装置の２以上を組み合わせることも可能である。
【００５７】
図６は、本発明の電力供給システムにおいて、太陽光発電と風力発電を併用したときの発電部の模式図である。図６に示す風力発電部１１は、太陽光発電用の太陽光パネル１と並列に接続される構成となっており、発電機（Ｇｅｎ）１１−１を介して直流／直流（Ｄ／Ｄ）変換器１１−２によって約４００Ｖに昇圧された直流が電気的に接続されて中継箱２（逆流防止用ダイオード）に供給された後、ＰＣＳ３に出力される。このとき、直流／直流（Ｄ／Ｄ）変換器１１−２に代えて、交流／直流（Ａ／Ｄ）変換器を使用しても良い。充電装置６は、図１及び図４に示す充電装置と同じように、ＰＣＳ３と並列に接続され、蓄電池（図６では図示せず）と直列に接続される。
【００５８】
以上のように、本発明の充電装置及び充電方法によれば、曇天時の太陽光発電しないときや風力が弱くて従来は電力を得られなった風力発電のときも蓄電池への充電が可能となるので、太陽光や風力等の自然エネルギー利用による発電の無駄が無くなる。また、前記ＰＣＳの動作の有無及び／又は日照量の多さを確認する機能を有するために、太陽光や風力による発電装置として売電する場合に、ＰＣＳの入力側ＤＣ回路に蓄電池を接続してはいけないという規制に対して確実に対応できる信頼性に高い充電装置を得ることができる。
【００５９】
また、本発明の電力供給システム及びその蓄電残量計測方法によれば、蓄電池への充電量も測れるので、蓄電池が充電モードと放電使用モードでも蓄電池の残留容量値もわかる。それによって、蓄電池が何時使えなくなるのかが判り、急速充電させるか、又は通電を使用制限するのかの対策が事前にできるので、蓄電電力が使い易くなる。さらに、蓄電池からの直流を交流に変換するための交流給電部、又は、商用電力系統からの交流電圧を蓄電池へ給電するための交流給電部をそれぞれ備えることによって、突然の蓄電容量停止を防止したり、急速充電が必要となる場合に対応できるようになる。したがって、本発明は、自然エネルギーを活用する電力供給システムにおいて、常時使用可能な高効率のシステムを構築することができるだけでなく、様々な発電形態への適用が可能となるため、その有用性は極めて高い。
【符号の説明】
【００６０】
１  太陽光パネル                    ７  AC充電部
２  中継箱                          ８  給電部  
３  パワーコンデイショナー          ９  充放電量計測部
４  電力量計                        １０  蓄電池
５  商用電源系統                    １１  風力発電部
６  充電装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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