(57)【要約】 【課題】  過充電により蓄電池への充電が停止されていても、日射量を継続して算定することができる安価な独立系電源装置とその制御方法を提供する。【解決手段】  太陽電池１に蓄電池２を接続し、蓄電池２の蓄積エネルギーにより負荷４を動作するようにした独立系電源装置の制御方法であって、蓄電池２への充電電流より日射量を算定し、日射量に基づいて負荷４の動作を制御する。また、蓄電池２の過充電を検出すると、太陽電池１を発電電流検知用負荷７側に切り換えて接続し、この発電電流検知用負荷７を流れる発電電流より日射量を継続して算定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池に蓄電池を接続し、当該蓄電池の蓄積エネルギーにより負荷を動作するようにした独立系電源装置の制御方法であって、
前記蓄電池への充電電流より日射量を算定し、当該日射量に基づいて負荷の動作を制御することを特徴とする独立系電源装置の制御方法。
【請求項２】
前記蓄電池の過充電を検出すると、前記太陽電池と前記蓄電池の接続を遮断すると共に、前記大陽電池を発電電流検知用負荷に切り換えて接続し、当該発電電流検知用負荷を流れる電流より日射量を算定することを特徴とする請求項１に記載の独立系電源装置の制御方法。
【請求項３】
日射量に応じた発電量を出力する太陽電池と、当該太陽電池の発電電流を充電する蓄電池とを備え、日射量に基づき、当該蓄電池の蓄積エネルギーにより負荷の動作を制御する独立系電源装置において、
前記蓄電池への充電電流を検知して前記日射量を算定する制御装置を備えることを特徴とする独立系電源装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記蓄電池の過充電を検知して前記太陽電池と前記蓄電池の接続を遮断すると共に、前記太陽電池を発電電流検知用負荷に切り換えて接続する切換手段を備え、過充電検出時は前記発電電流検知用負荷を流れる電流を検知して日射量を算定することを特徴とする請求項３に記載の独立系電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光発電により、建物内の換気装置、遮光装置、冷房装置等に電力供給を行う独立系電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、日射量に応じた発電量を出力する太陽電池を商用電力系統と接続し、太陽電池の発電量（すなわち、日射量）に基づいて建物内の換気装置や遮光装置、或いは冷房装置等の動作を制御することにより、屋内温度を適切な状態に管理するようにした太陽光発電施設（系統連携装置）が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
通常、上記系統連携装置は、負荷の電力消費が少なくて太陽電池の発電電力に余剰が生じた場合に余剰電力を商用電力系統へ放電（売電）すると共に、日射量が少なく電力が不足した場合に商用電力系統から電力の不足分を補充（買電）する機能を搭載した制御装置を備えている。
【０００４】
従って、このような系統連携装置では、発電可能な日射が得られる間は、太陽電池は常に発電を継続し、負荷の電力消費の有無にかかわらず上記制御装置において日射量の算定が可能である。
【０００５】
一方、商用電力系統との接続を行わない独立系電源装置では、太陽電池の発電電流を充電する蓄電池を備え、この蓄電池の蓄積エネルギーを使用して負荷の動作を制御することにより、日射量の少ない時にでも負荷の安定動作が得られるようにしている。
また、通常、このような蓄電池を備えた独立系電源装置では、太陽電池の発電電力量が負荷の電力消費量を上回った場合に充電が行われるが、充電電圧が一定値以上に達した場合に、蓄電池を保護する目的で太陽電池と蓄電池の接続を遮断して蓄電池への充電を停止する過充電防止機能が備えられている。
【特許文献１】特開平１１−８１５７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、係る独立系電源装置の場合、既述したように、蓄電池に過充電が生じた時に太陽電池と蓄電池の接続が遮断されることから、系統連携装置のように、制御装置において太陽電池の発電量より日射量を算定することができなくなるという問題があった。 
【０００７】
本発明は、このような独立系電源装置が有する問題に鑑み成されたもので、蓄電池に過充電が生じて太陽電池と蓄電池の接続が遮断されても、その間も継続して日射量の算定が行える独立系電源装置および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】
【０００８】
すなわち、請求項１に記載の本発明は、太陽電池に蓄電池を接続し、当該蓄電池の蓄積エネルギーにより負荷を動作するようにした独立系電源装置の制御方法であって、前記蓄電池への充電電流より日射量を算定し、当該日射量に基づいて負荷の動作を制御することを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の独立系電源装置の制御方法において、前記蓄電池の過充電を検出すると、前記太陽電池と前記蓄電池の接続を遮断すると共に、前記太陽電池を発電電流検知用負荷に切り換えて接続し、当該発電電流検知用負荷を流れる電流より日射量を算定することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項３に記載の本発明は、日射量に応じた発電量を出力する太陽電池と、当該太陽電池の発電電流を充電する蓄電池とを備え、日射量に基づき、当該蓄電池の蓄積エネルギーにより負荷の動作を制御する独立系電源装置において、前記蓄電池への充電電流を検知して前記日射量を算定する制御装置を備えることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の独立系電源装置において、前記制御装置は、前記蓄電池の過充電を検知して前記太陽電池と前記蓄電池の接続を遮断すると共に、前記太陽電池を発電電流検知用負荷に切り換えて接続する切換手段を備え、過充電検出時は前記発電電流検知用負荷を流れる電流を検知して日射量を算定することを特徴としている。
【００１２】
ここで、請求項３に記載の構成では、発電時の太陽電池の発電電流を計測することにより日射量を算定することができるため、専用の日射センサは不要であり、コストダウンが図れる。
【００１３】
また、請求項４に記載の構成では、上記作用効果に加え、過充電により蓄電池への充電が停止されていても発電可能な日射が得られている間は日射量を継続して算定することができ、よって、日射量に応じた負荷の連続的な制御が可能となる。
また、この間、日射量算定のために消費される電力は、蓄電池への充電に供さない発電電力であり、太陽電池の発電を有効に利用したものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、専用の日射センサを用いずに日射量を算定することができ、装置の低コスト化が図れる。
また、過充電により蓄電池への充電が停止されていても、発電可能な日射が得られている間は日射量を継続して算定することができ、よって、日射量に応じた負荷の連続的な制御が可能となる。例えば、負荷として、換気装置、遮光装置、冷房装置等の動作を制御すれば、建物内の温度環境を日射量に応じた適切な状態に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の独立系電源装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る独立系電源装置の回路構成を示し、図２、図３は太陽電池における日射量と発電電流の関係を示している。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の独立系電源装置は、日射量に応じた発電量を出力する太陽電池１と、この太陽電池１の発電電流を充電する蓄電池２と、建物設置負荷４（負荷４）への電力供給を制御する制御部３とを備えている。
【００１７】
太陽電池１の正極（＋）と蓄電池２の正極（＋）の間には、切換手段５（切換スイッチ５）が介在され、太陽電池１の負極（−）と蓄電池２の負極（−）の間には、発電電流検知負荷７（抵抗７）が接続され、蓄電池２と負荷４の間には切断スイッチ６が介在されている。
上記切換スイッチ５は、太陽電池の（＋）出力を蓄電池２または抵抗７の何れかに切換えて接続するためのスイッチであり、上記切断スイッチ６は、負荷４への電力供給をオン／オフ制御するためのスイッチであり、且つ、これらスイッチ５、６の動作は制御部３の制御により行われるようになっている。この制御部３には、蓄電池２の充電電圧Ｖ１および抵抗７の両端電圧（負荷電圧）Ｖ２が入力されている。
【００１８】
上記負荷４は、例えば、建物内部に設置される空調装置や建物内外の通風を行う送風装置や建物の外部や内部に取り付けられる遮光装置等であり、蓄電池２から供給される直流電力で動作するもの、直流／交流変換器を通して交流電力にて動作するもの等が使用できる。発電時の日射量に応じて、これら負荷４の動作を制御することにより、建物内部の温度管理を行うことができる。
【００１９】
上記構成の独立系電源装置においては、蓄電池２の充電電圧Ｖ１が所定電圧以下の場合には、切換スイッチ５の動作により太陽電池１と蓄電池２が接続されて充電経路が構成され、この充電経路を通して太陽電池１の発電電流が蓄電池２に充電されると共に、負荷４に対しては、切断スイッチ６を通して蓄電池２の充電電力が供給される。
【００２０】
既述したように、負荷４の動作は発電時の日射量に応じてオン／オフ制御されるものであるが、この日射量は、充電中に発電電流検知用の抵抗７に太陽電池１の発電電流が流れることにより生じる電圧（両端電圧Ｖ２）より算出することができる。以下にその制御形態を説明する。
【００２１】
ここで先ず、図２および図３について説明すれば、図２は蓄電池２に負荷４が接続されている時の日射量と発電電流の関係を示し、図３は蓄電池２と負荷４の接続が遮断されている時（後述する蓄電池の過充電検出時）の日射量と発電電流の関係を示している。また、図２、図３において、（イ）は充電中の特性を示し、（ロ）は、過充電により充電が停止されている時の特性を示している。各図より明らかなように、何れの場合も、太陽電池１における日射量と発電電流とは正の相関を示している。
【００２２】
従って、制御部３においては、入力された抵抗７の両端電圧Ｖ２より太陽電池１の発電電流を求めると共に、制御部内蔵の演算回路（図示せず）により、得られた発電電流を上記日射量−発電電流特性に基づいて日射量に換算する。制御部３は、算定した日射量を予め設定した基準値と比較し、日射量の多少に応じて切断スイッチ６をオン／オフすることにより負荷４の動作を制御する。
例えば、発電電流より算定した日射量が上記基準値を超えている場合は、負荷４への電力供給を開始して負荷を作動し、日射量が基準値以下の場合は、負荷４への電力供給を停止して負荷の動作を停止するように切断スイッチ６の動作を制御する。係る制御により、建物内部の好適な温度管理を行う。
【００２３】
蓄電池２への充電が進み、充電電圧Ｖ１が一定値以上に上昇した場合、制御部３は蓄電池２の過充電を検知し、過充電による蓄電池２の損傷や破裂を防止するために切換スイッチ５を抵抗７側へ切換え、太陽電池１から蓄電池２への充電経路を遮断する。
【００２４】
従来装置では、太陽電池１と蓄電池２の充電経路が断たれた場合に日射量の算定ができなくなるという問題があったが、本発明では、過充電により充電経路が遮断された場合にも、その間の日射量の算定を継続可能にしている。
【００２５】
すなわち、本実施形態では、充電が進んで蓄電池２の過電圧が検出された際に、切換スイッチ５を抵抗７側に切換えることにより、太陽電池（＋）〜抵抗７〜太陽電池（−）による発電電流のバイパス経路を構成し、その際の抵抗７の両端電圧Ｖ２に基づき、制御部３において日射量の演算を行うものである。尚、この場合の日射量の算定処理は、上記した充電時の場合と同様である。
【００２６】
このように、本発明では、過充電により蓄電池２への充電が停止されていても、バイパス経路を介して抵抗７に発電電流を流すことにより、発電可能な日射量が得られている間は制御部３において日射量を継続して算定することができ、よって、日射量に応じた負荷４の連続的な制御が可能となる。
例えば、負荷として、換気装置、遮光装置、冷房装置等の動作を制御すれば、蓄電池２の充電／過充電状態を問わず、常に建物内の温度環境を日射量に応じた適切な状態に保持することができる。加えて、この間、日射量の算定のために消費される電力は蓄電池２への充電に供さない発電電力であり、太陽電池１の発電電力を有効に利用したものである。
【００２７】
また、本発明の構成では、負荷４を動作するための電力源である太陽電池１を日射センサとしても利用するため、日射量の算定に従来のような専用の日射センサを用いる必要は無くなり、よって、装置構成が簡略化し、低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る独立系電源装置のブロック構成図。
【図２】負荷接続時の太陽電池における日射量と発電電流の関係を示す図。
【図３】負荷接続を切断した時の太陽電池における日射量と発電電流の関係を示す図。
【符号の説明】
【００２９】
１  太陽電池
２  蓄電池
３  制御部
４  負荷（建物設置負荷）
５  切換手段（切換スイッチ）
６  切断スイッチ
７  発電電流検知用負荷（抵抗）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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