(57)【要約】【課題】蓄電池を長寿命化する電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法を提供する。【解決手段】再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部１３０、および蓄電池１４０を系統３００に連系して、負荷２００に電力を供給可能な電力制御装置１は、発電部１３０の発電電力の予測情報および蓄電池１４０の蓄電量情報を取得して、蓄電池１４０の充放電を制御する制御部１０を備え、制御部１０は、予測情報および蓄電量情報に基づいて、蓄電池１４０を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部、および蓄電池を系統に連系して、負荷に電力を供給可能な電力制御装置であって、
前記電力制御装置は、前記発電部の発電電力の予測情報および前記蓄電池の蓄電量情報を取得して、当該蓄電池の充放電を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記予測情報および前記蓄電量情報に基づいて、前記蓄電池を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御する、電力制御装置。
【請求項２】
前記再生可能エネルギーに基づいて発電を行う発電部は、太陽光発電を行う発電部である、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記蓄電池が満充電になるまで充電する電流が最小になるように制御する、請求項１または２に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記発電部の発電電力の予測情報および前記蓄電池の蓄電量情報の少なくとも一方を所定時間ごとに取得し、当該所定時間ごとに取得される前記予測情報および前記蓄電量情報の少なくとも一方に基づいて、前記蓄電池を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記蓄電量情報に基づいて前記蓄電池を定電流充電または定電圧充電のいずれを行うか判断し、定電流充電を行うと判断した際に、前記蓄電池を充電する電流が最小になるように制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力制御装置。
【請求項６】
再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部と、
蓄電池と、
前記発電部および前記蓄電池を系統に連系して、負荷に電力を供給可能な電力制御装置と、を含む電力制御システムであって、
前記電力制御装置は、前記発電部の発電電力の予測情報および前記蓄電池の蓄電量情報を取得して、当該蓄電池の充放電を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記予測情報および前記蓄電量情報に基づいて、前記蓄電池を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御する、電力制御システム。
【請求項７】
再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部、および蓄電池を系統に連系して、負荷に電力を供給可能な電力制御装置の電力制御方法であって、
前記発電部の発電電力の予測情報および前記蓄電池の蓄電量情報を取得する取得ステップと、
前記蓄電池の充放電を制御する制御ステップと、を含み、
前記制御ステップにおいて、前記予測情報および前記蓄電量情報に基づいて、前記蓄電池を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御する、電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法に関するものである。より詳細には、本発明は、逆潮流可能な電力を出力する太陽光発電などの分散電源、および蓄電池を系統に連系して、負荷に電力を供給可能な電力制御装置に関するものである。さらに、本発明は、このような電力制御装置を含む電力制御システム、および、このような電力制御装置の電力制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば太陽電池などの発電装置および蓄電池の双方に対応して電力変換を行う、ハイブリッド型の電力制御装置が知られている。このような電力制御装置は、発電装置および蓄電池のような分散電源の出力を、系統および／または負荷に供給することにより、連系運転または自立運転を行うことができる。このような分散電源として用いられる発電装置には、太陽電池の他にも、例えば燃料電池などがある。このような電力制御装置において、複数の分散電源が供給可能な電力に応じて、負荷を構成する機器の消費電力を制御することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、例えばリチウムイオン電池のような蓄電池は、充放電を行う際の電流が小さいほど寿命が長くなる特性がある。逆に、過大な電流で充電してしまうと、蓄電池は著しく寿命が短くなる。このような蓄電池を過大な電流で充電すると、寿命を短くするのみならず、蓄電池が故障する等の不具合の原因にもなり得る。したがって、このような蓄電池を充電する際には、定められた電流の制限値を超えないようにして充電する必要がある。従来の蓄電池の制御システムにおいては、このような電流の制限値が予め設定され、蓄電池を充電する電流量が、その制限値を超えないように制御される。このように、過度の電流で充電されることを防止することにより、電池の長寿命化を試みる技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０２６０号公報
【特許文献２】特開２０１０−０４１８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、電力制御装置に接続されて使用される蓄電池は、比較的大きな電流で充電すると、寿命が短くなり、使用可能なサイクル数が少なくなるおそれがある。蓄電池は一般的に高価であるため、蓄電池の寿命を縮めるような運用は経済的でなく、蓄電池のポテンシャルを考慮して、可能な限り長寿命化できることが望ましい。
【０００６】
上述の特許文献２に記載の発明は、充電電流を制限する時間を設定する等して、過度の電流で充電するのを防止するものであるが、蓄電池の長寿命化を最大にしようと試みる観点は考慮されていない。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、蓄電池を長寿命化する電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する第１の観点に係る発明は、
再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部、および蓄電池を系統に連系して、負荷に電力を供給可能な電力制御装置であって、
前記電力制御装置は、前記発電部の発電電力の予測情報および前記蓄電池の蓄電量情報を取得して、当該蓄電池の充放電を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記予測情報および前記蓄電量情報に基づいて、前記蓄電池を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御するものである。
【０００９】
また、前記再生可能エネルギーに基づいて発電を行う発電部は、太陽光発電を行う発電部であってもよい。
【００１０】
また、前記制御部は、前記蓄電池が満充電になるまで充電する電流が最小になるように制御してもよい。
【００１１】
また、前記制御部は、前記発電部の発電電力の予測情報および前記蓄電池の蓄電量情報の少なくとも一方を所定時間ごとに取得し、当該所定時間ごとに取得される前記予測情報および前記蓄電量情報の少なくとも一方に基づいて、前記蓄電池を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御してもよい。
【００１２】
また、前記制御部は、前記蓄電量情報に基づいて前記蓄電池を定電流充電または定電圧充電のいずれを行うか判断し、定電流充電を行うと判断した際に、前記蓄電池を充電する電流が最小になるように制御してもよい。
【００１３】
上記目的を達成する第２の観点に係る発明は、
再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部と、
蓄電池と、
前記発電部および前記蓄電池を系統に連系して、負荷に電力を供給可能な電力制御装置と、を含む電力制御システムであって、
前記電力制御装置は、前記発電部の発電電力の予測情報および前記蓄電池の蓄電量情報を取得して、当該蓄電池の充放電を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記予測情報および前記蓄電量情報に基づいて、前記蓄電池を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御するものである。
【００１４】
上記目的を達成する第３の観点に係る発明は、
再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部、および蓄電池を系統に連系して、負荷に電力を供給可能な電力制御装置の電力制御方法であって、
前記発電部の発電電力の予測情報および前記蓄電池の蓄電量情報を取得する取得ステップと、
前記蓄電池の充放電を制御する制御ステップと、を含み、
前記制御ステップにおいて、前記予測情報および前記蓄電量情報に基づいて、前記蓄電池を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蓄電池を長寿命化する電力制御装置、電力制御システム、および電力制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る電力制御装置を含む電力制御システムを概略的に示す機能ブロック図である。
【図２】一般的なリチウムイオン蓄電池の充電特性の例を示す図である。
【図３】太陽電池による発電電力と負荷による消費電力との関係の例を示す図である。
【図４】従来の電力制御装置の動作の概念を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電力制御装置の動作の例を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電力制御装置の動作の他の例を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電力制御装置の電流量算出処理を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に係る電力制御装置の充電動作に係る処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る電力制御装置を含む構成を概略的に示す図である。
【００１９】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る電力制御装置１は、制御部１０、インバータ２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０を備えている。電力制御装置１は、さらに、中間リンクコンデンサ、電圧センサ、および電流センサなども備えているが、本実施形態に係る蓄電池の充電と関連性が低いため、これらの要素については説明を省略する。また、以下の説明において、従来よく知られている要素および機能部については、適宜、説明を簡略化または省略する。
【００２０】
また、図１に示すように、電力制御装置１は、再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部１３０、蓄電池システム１４０、負荷２００、および系統３００に接続されている。本実施形態において、再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部１３０は、例として、太陽光発電を行う発電部、すなわち太陽電池１３０として説明する。しかしながら、本発明において、再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部１３０は、太陽電池に限定されるものではなく、例えば風力発電装置などのような、任意の再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部とすることができる。また、本実施形態において、蓄電池システム１４０は、適宜、単に「蓄電池１４０」と略記する。すなわち、蓄電池システム１４０は、本発明に係る蓄電池を構成する。図１に示すように、本実施形態に係る電力制御装置１は、太陽電池１３０および蓄電池１４０を系統３００に連系して、負荷２００に電力を供給可能に構成される。
【００２１】
また、図１に示すように、電力制御システム１００は、電力制御装置１と、太陽電池１３０と、蓄電池１４０と、を含んで構成される。すなわち、本実施形態に係る電力制御システム１００は、太陽電池１３０および蓄電池１４０を含む、いわゆる創蓄連携システムを構成する。
【００２２】
制御部１０は、電力制御装置１の各機能部をはじめとして電力制御装置１の全体を制御および管理する。制御部１０は、例えばマイコンまたはプロセッサなどで構成することができる。特に、本実施形態において、制御部１０は、インバータ２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、およびＤＣ／ＤＣコンバータ４０を制御および管理する。このため、制御部１０は、これらの各機能部に制御ラインにより接続されている。なお、図１においては、制御ラインおよび情報伝達ラインは破線により示し、電力ラインは太い実線により示してある。
【００２３】
本実施形態において、制御部１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御することにより、太陽電池１３０が発電する電力を制御する。また、本実施形態において、制御部１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を制御することにより、蓄電池１４０が放電する電力を制御する。さらに、本実施形態において、制御部１０は、インバータ２０を制御することにより、電力制御装置１が出力する電力を制御する。制御部１０によるこれらの制御については、必要に応じて後述する。
【００２４】
インバータ２０は、太陽電池１３０および蓄電池１４０の少なくとも一方が出力する直流電力を、交流電力に変換して出力する。このため、インバータ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０とＤＣ／ＤＣコンバータ４０とを並列接続した出力端に、さらに接続されている。また、インバータ２０が直流電力を交流電力に変換した出力端には、宅内などの負荷２００および系統３００に接続されている。負荷２００は、図１においては、１つのみ例示してあるが、家庭の宅内などで電力を必要とする、任意の個数の各種の負荷とすることができる。図１に示すように、インバータ２０は、系統３００に接続されることにより、太陽電池１３０および蓄電池１４０を系統３００に連系して、負荷２００に電力を供給可能に構成される。
【００２５】
また、電力制御装置１は、インバータ２０から系統３００に出力される電力のうち、負荷２００に供給された後の電力を検出するために、電流センサ５０を備えている。電流センサ５０は、例えば、ＣＴ（Current Transformer：変流器）とすることができる。しかしながら、電流を検出することができる要素であれば、任意のものを採用することができる。電流センサ５０が検出する電流およびインバータ２０が出力する交流の電圧から、逆潮流電力を算出することができる。ここで、逆潮流電力とは、インバータ２０から系統３００に出力される電力のうち、負荷２００に供給された後の電力である。電流センサ５０が検出した電流は、制御部１０に直接的または間接的に通知されるようにする。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、太陽電池１３０が発電する電力の電圧を昇降圧することにより制御する。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、太陽電池１３０が発電する電力の出力端に接続される。また、太陽電池１３０からＤＣ／ＤＣコンバータ３０に出力される電力は、これらの用の間に設けられる電圧センサによって電圧が検出され、電流センサによって電流が検出される。このようにして検出された電圧および電流は、直接的または間接的に、制御部１０に通知されるようにする。
【００２７】
太陽電池１３０は、太陽光を利用して発電することができ、太陽光のエネルギーを直接的に電力に変換する。本実施形態において、太陽電池１３０は、例えば家の屋根などにソーラパネルを設置して、太陽光を利用して発電するような態様を想定している。しかしながら、本発明において、太陽電池１３０は、太陽光のエネルギーを電力に変換できるものであれば、任意のものを採用することができる。図１においては、太陽電池１３０を１つのみ例示してあるが、任意の個数の各種の太陽電池を接続することができる。
【００２８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、蓄電池１４０が出力する電力の電圧を昇降圧することにより制御する。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、蓄電池１４０が放電する電力の出力端に接続される。
【００２９】
図１に示すように、蓄電池システム１４０は、より詳細には、蓄電池１４２と、バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）１４４を備えている。蓄電池システム１４０において、蓄電池１４２は、入力される電力を充電し、出力する電力を放電する。また、ＢＭＳ１４４は、制御部１０からの指示により、蓄電池１４２の充放電を制御および管理する。上述したように、蓄電池１４２およびＢＭＳ１４４を備える蓄電池システム１４０は、本明細書において、適宜、「蓄電池１４０」と略記する。本実施形態において、ＢＭＳ１４４が設置される箇所は、蓄電池システム１４０の内部に限定されない。ＢＭＳ１４４は、蓄電池１４２の充放電を制御および管理するものであれば、例えば電力制御装置１内部などの任意の箇所に設けられる任意の要素とすることができる。この場合、蓄電地１４０の蓄電量は、制御部１０がＢＭＳ１４４から取得するのではなく、当該任意の要素において測定してもよい 。
【００３０】
蓄電池１４０は、充電された電力を放電することにより、電力を供給することができる。また、蓄電池１４０は、系統３００または太陽電池１３０等から供給される電力を充電することもできる。本実施形態においては、主として蓄電池１４０の充電時の動作について説明し、放電時の動作については、詳細な説明は省略する。図１においては、蓄電池１４０を１つのみ例示してあるが、任意の個数の各種の蓄電池を接続することができる。
【００３１】
蓄電池１４０からＤＣ／ＤＣコンバータ４０に出力される電力は、ＢＭＳ１４４によって電圧および電流が検出される。このようにして検出された電圧および電流は、直接的または間接的に、制御部１０に通知される。また、ＢＭＳ１４４は、蓄電池１４２の現在の蓄電量（蓄電深度、または現在の蓄電量の満充電に対する割合など）を検出する。このようなＢＭＳ１４４による検出の結果も、制御部１０に通知される。
【００３２】
図１に示すように、電力制御装置１の制御部１０は、ネットワーク４００に接続されている。この接続は有線または無線の任意の方法によるものとすることができる。制御部１０は、このようにネットワーク４００に接続されることにより、例えば外部のサーバなどと通信を行うことができる。制御部１０は、このようにネットワーク４００を経て、例えば天気予報などの各種情報を含む気象情報および時刻情報などをはじめとして、各種の情報を取得することができる。
【００３３】
次に、本実施形態に係る電力制御装置１の動作について説明する。
【００３４】
まず、本実施形態に係る電力制御装置１に接続される蓄電池１４０について説明する。
【００３５】
図２は、一般的なリチウムイオン蓄電池の充電特性の例を示す図である。図２において、横軸は蓄電池１４０の蓄電量（充電深度）を表し、縦軸は蓄電池１４０を充電する際の電圧または電流を表す。すなわち、図２のグラフは、蓄電池１４０の蓄電量（充電深度）と、蓄電池１４０を充電する際の電圧または電流との対応を表すものである。図２において、電圧を示すグラフは実線で記し、電流を示すグラフは破線で記してある。以下、電力制御装置１は、図２に示すような充電特性を有する蓄電池１４０に接続することにより、この蓄電池１４０に充電を行うものとして説明する。しかしながら、本実施形態に係る電力制御装置１に接続される蓄電池１４０は、リチウムイオン蓄電池に限定されない。
【００３６】
このような蓄電池の充電特性は、陽極および陰極の素材をはじめとする各種の仕様により変化する傾向にある。しかしながら、基本的には、図２に示すように、蓄電量（充電深度）が小さいときには、電流一定モード（ＣＣ(Constant Current)モード）で、一定の電流値による充電を行う（図２に示す区間α）。そして、蓄電量（充電深度）がある程度大きくなると、電圧一定モード（ＣＶ(Constant Voltage)モード）で、一定の電圧値による充電を行う（図２に示す区間β）ように切り替える。ＣＣモードにおいては、蓄電池１４０を充電する際の電流値が小さいほど、蓄電池１４０にかかるダメージは小さくなり、寿命が延びる傾向がある。
【００３７】
本実施形態において、制御部１０は、蓄電池１４０に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ４０および／またはＢＭＳ１４４を制御することにより、蓄電池１４０を充電する際の電流を制御することができる。また、上述したように、蓄電池システム１４０に搭載されたＢＭＳ１４４は、蓄電池１４２の現在の蓄電量などを管理する。そして、制御部１０は、このような情報をＢＭＳ１４４から受信することができる。
【００３８】
次に、本実施形態に係る電力制御装置１の動作、すなわち電力制御装置１において蓄電池１４０を充電する際の電流制御の概念について説明する。
【００３９】
本実施形態に係る電力制御装置１は、蓄電池１４０の充電する際の電流を算出するために、太陽電池１３０の発電電力の予測情報および蓄電池１４０の蓄電量情報を取得する。本実施形態において、太陽電池１３０の発電電力の予測情報とは、所定の時刻に発電可能と見込まれる電力量を示す情報とすることができる。このような発電電力の予測情報を取得するために、制御部１０は、ネットワーク４００を経て、例えば外部のサーバから、例えば気象情報など、太陽電池１３０の発電電力の予測情報のもととなる情報を受信する。電力制御装置１がネットワーク４００を経て受信する情報は、予め電力制御装置１用に用意された情報としてもよい。また、電力制御装置１が受信する情報は、基礎となる所定の情報を受信した後に、電力制御装置１で利用可能なように制御部１０が加工する等の処理を行った情報としてもよい。さらに、制御部１０は、ＢＭＳ１４４から、蓄電池１４０（蓄電池１４２）の蓄電量情報を取得する。このように、本実施形態に係る電力制御装置１において、制御部１０は、太陽電池１３０の発電電力の予測情報および蓄電池１４０の蓄電量情報を取得して、蓄電池１４０の充放電を制御する。
【００４０】
図３は、電力制御装置１が取得した太陽電池１３０の発電電力の予測情報の例を示す図である。図３において、横軸は時刻を表し、縦軸は予想される発電電力を表す。図３に示す例によれば、電力制御装置１において、太陽電池１３０の発電電力は、実線で示す曲線のような時間変化を辿ることが予想されている。すなわち、図３に示す例によれば、電力制御装置１において、朝６時頃の日の出から徐々に太陽電池１３０が発電可能な電力は増大して、昼頃にピークとなり、夕方１８時以降の日没後は発電ができなくなることが見込まれている。電力制御装置１において、制御部１０は、例えばネットワーク４００を経て受信した気象情報などから、図３に示すような発電電力の予測（の時間変化の）情報を取得する。
【００４１】
また、図３において、粗い破線は、家庭内負荷の消費量を参考のために示してある。朝昼の食事時および夜の時間帯は、家庭において電力を使用するため、家庭内負荷の消費が増加していることが分かる。さらに、図３において、細かい破線は、太陽電池１３０の発電する電力量から、家庭内負荷で消費される電力量を差し引いた差分を示している。この差分を表す曲線が、プラス側に存在する時は、太陽電池１３０の発電する電力が負荷の消費する電力を上回っていることを意味する。すなわち、このような場合、太陽電池１３０の発電する電力は余剰となっている状態にある。図３に示す例においては、８時前に余剰電力が発生し、昼の時間帯に余剰電力は１５００Ｗを超える程度になり、１６時過ぎには余剰電力が無くなっていることが示してある。太陽電池１３０の発電する電力が余剰になっている時は、余剰電力を蓄電池１４０に充電することができる。一方、太陽電池１３０の発電する電力に余剰ない時は、蓄電池１４０に蓄えた電力を放電することで、系統３００から電力を買うことなく電力の自給を行うことができる。
【００４２】
電力制御装置１のように、太陽電池１３０によって発電された電力を蓄電池１４０に充電し、蓄電池１４０に蓄電していた電力を必要なときに放電するシステムでは、太陽電池１３０の発電量の方が蓄電池１４０の容量よりも数倍〜数十倍大きくなることがある。特に、快晴の日などは、太陽電池１３０は安定して大きな電力を発電することができる。
【００４３】
このような場合、太陽電池１３０が発電する電力を蓄電池１４０に充電すると、可及的速やかに充電を完了することができる。また、太陽電池１３０が発電した電力のうち、蓄電池１４０を充電する電力の制限値を超えた電力、および蓄電池１４０の充電が終了した後の電力は、系統３００に逆潮流することで売電することもできる。このように、蓄電池１４０の充電が完了した後も、太陽電池１３０の発電が継続している場合は多々ある。
【００４４】
この場合、たとえ蓄電池１４０を充電する電力が制限値を超えていないとしても、より小さな電流量で蓄電池１４０を充電し得たことになる。すなわち、この場合、蓄電池１４０を長寿命化する観点からは、必要以上の電流量で蓄電池１４０を充電していたことになる。
【００４５】
図４は、従来の電力制御装置において、上述した必要以上の電流量で蓄電池を充電している状態を説明する図である。図４において、発電電力、消費電力、および、これらの差分を表すグラフ、ならびにその他の記号等については、図３と同じであるため、説明を省略する。
【００４６】
図４においては、ハッチングを施した箇所は、蓄電池の充電を行っていることを意味する。ただし、図４において、ハッチングを施した箇所の縦軸方向は、充電を行う際の電流量を表している。図４に示す例では、朝８時頃から余剰電力が発生したため、その時点から蓄電池の充電を開始したことを表している。この場合、蓄電池を充電する電力の制限値を超えない最大の電力で充電を行ったため、正午過ぎ頃には蓄電池の充電が完了、すなわち満充電になったことを表している。太陽電池が発電する電力のうち蓄電池の充電で消費されない電力は、逆潮させて売電することができる。
【００４７】
しかしながら、このような充電制御を行うと、蓄電池の充電時間は短くなるもののが、蓄電池の寿命を短くする原因となる。そこで、本実施形態による充電制御においては、図５に示すように、可能な限り小さな電流によって蓄電池１４０の充電を行うように制御する。
【００４８】
図５は本実施形態による充電制御を説明する図である。図５においても、発電電力、消費電力、および、これらの差分を表すグラフ、ならびにその他の記号等については、図３と同じであるため、説明を省略する。また、図５において、ハッチングを施した箇所の意味は、図４と同じである。
【００４９】
本実施形態に係る電力制御装置１においては、制御部１０は、取得した太陽電池１３０の発電電力の予測情報をもとに、太陽電池１３０が発電可能な時間が終了するまでに蓄電池１４０の充電が終了するように逆算する。これにより、制御部１０は、充電に際し、可能な限り最小の電流量を算出する。そして、制御部１０は、太陽電池１３０の時間的な発電予測に基づいて、充電時間はかかるものの充電際の電流を小さくして、例えば満充電などの所定の蓄電量まで、算出した電流量で充電を行うように制御する。また、制御部１０は、例えば満充電などの所定の蓄電量を把握するため、ＢＭＳ１４４から現在の蓄電池１４０の蓄電量の情報を取得する。太陽電池１３０の発電電力の予測情報、および蓄電池１４０の蓄電量情報が取得できれば、制御部１０は、太陽電池１３０が発電する電力の余剰電力を把握することにより、上述のような充電の電流を制御することができる。制御部１０は、電流センサ５０が検出する電力から、太陽電池１３０が発電する電力の余剰電力を把握することができる。
【００５０】
このような制御により、図５に示すように、蓄電池１４０の充電に要する時間は図４に示した例よりも長くなるものの、図４に示した例と同じだけの蓄電量を、図４に示した例よりも小さな電流で蓄電池１４０を充電することができる。したがって、本実施形態に係る電力制御装置１によれば、結果として蓄電池１４０の長寿命化を見込むことができる。また、電力制御装置１による充電の制御を行っても、余剰電力として売電する電力量は変わらないため、経済的デメリットも発生しない。
【００５１】
このように、本実施形態では、制御部１０は、予測情報および蓄電量情報に基づいて、蓄電池１４０を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御する。ここで、所定の蓄電量とは、蓄電池１４０が満充電になる蓄電量とすることができる。
【００５２】
なお、蓄電池１４０の特性および仕様によっては、満充電になるまで充電してしまうと、かえって寿命を短くしてしまう恐れがあるものもある。このような場合は、上述した所定の蓄電量を、蓄電池１４０が満充電になる蓄電量とはせずに、蓄電池１４０が満充電になる手前の蓄電量を規定するのが好適である。
【００５３】
また、制御部１０が取得した太陽電池１３０の発電電力の予測情報は、未来についての予測の情報であるため、例えば天候が急変するなどして、実際の太陽電池１３０の発電電力とはズレが生じることも考えられる。したがって、本実施形態では、制御部１０は、適当な時間間隔ごとに、太陽電池１３０の発電電力の予測情報および蓄電池１４０の蓄電量情報を取得し直すのが好適である。このように、適当な時間間隔ごとに、予測情報および蓄電量情報を取得し直すことにより、制御部１０は、蓄電池１４０に充電を行う際の電流量を補正することができる。
【００５４】
図６は本発明を適用した場合の、動的な充電電流補正についてのイメージである。図６においても、発電電力、消費電力、および、これらの差分を表すグラフ、ならびにその他の記号等については、図３と同じであるため、説明を省略する。また、図６においても、ハッチングを施した箇所の意味は、図４と同じである。
【００５５】
図６では、当初受信した気象情報によれば一日中曇りの予報であったため、制御部１０は、それに応じて蓄電池１４０の充電電流を設定した様子を示している。図６に示すように、電力制御装置１は、当該設定した電流で８時前後から充電を開始している。その後、図６に示すように、１０時の時点で受信した気象情報によれば昼過ぎから雨の予報となったため、制御部１０は、それに応じて蓄電池１４０の充電電流を設定し直している。図６に示すように、電力制御装置１は、１０時前後から充電の電流を当該設定し直した電流に変更して少し大きくしている。
【００５６】
次に、本実施形態に係る電力制御装置１の動作について、さらに具体的に説明する。
【００５７】
図７および図８は、図５および図６で説明したような充電制御を行うための制御部１０の制御を説明するフローチャートである。
【００５８】
図７および図８に示すフローチャートは、本実施形態による処理として、蓄電池１４０の充電に関する制御を行うための処理のみを示したものであり、電力制御装置１による電力の制御に関する処理は省略する。本実施形態に係る電力制御装置１による電力の制御に関する処理は、よく知られた一般的なパワーコンディショナのような電力制御装置と同様の処理に基づいて行うことができる。
【００５９】
図７は、電力制御装置１において、制御部１０が蓄電池１４０を充電する際の電流を算出する処理を説明するフローチャートである。
【００６０】
図７に示す処理が開始すると、制御部１０は、発電部１３０の発電電力の予測情報を取得する（ステップＳ１１）。本実施形態では、例えばネットワーク４００経由で外部サーバなどから例えば気象情報を受信することにより、制御部１０は、発電部１３０の発電電力の予測情報を取得することができる。ステップＳ１１の処理により、制御部１０は、図５および図６において実線で示した曲線のような発電部１３０が発電する電力の予測を認識することができる。
【００６１】
ステップＳ１１において予測情報を取得したら、制御部１０は、蓄電池１４０の蓄電量情報を取得する（ステップＳ１２）。本実施形態では、制御部１０は、蓄電池１４０のＢＭＳ１４４と通信することで、蓄電池１４０の蓄電量情報を取得することができる。ステップＳ１２の処理により、制御部１０は、蓄電池１４０に、あとどの程度充電すべきであるかという目標の電力量を認識することができる。
【００６２】
ステップＳ１２において蓄電量情報を取得したら、制御部１０は、この目標電力量および発電電力の予測情報から、可能な限りの最小の電流量によって目標電力の充電が達成されるように、充電を行う際の電流量を算出する（ステップＳ１３）。特に、本実施形態では、ステップＳ１３で算出した電流量を、ＣＣモードで充電する際の電流量とするのが好適である。
【００６３】
ステップＳ１３において電流量が算出されたら、制御部１０は、予め設定された所定の時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において所定の時間が経過するまでは、制御部１０は、充電制御に関する処理を待機し、ステップＳ１４において所定の時間が経過したら、制御部１０は、ステップＳ１１に戻って処理を繰り返す。ここで、所定の時間とは、例えば数分程度、数十分程度、または１時間程度のような時間を想定することができる。このような時間は、取得する予測情報および蓄電量情報が更新される可能性があると想定される時間として、制御部１０において設定しておくのが好適である。
【００６４】
このように、本実施形態において、制御部１０は、発電部１３０の発電電力の予測情報および蓄電池１４０の蓄電量情報の少なくとも一方を所定時間ごとに取得するのが好適である。そして、制御部１０は、その所定時間ごとに取得される予測情報および蓄電量情報の少なくとも一方に基づいて、蓄電池１４０を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御するのが好適である。
【００６５】
図８は、電力制御装置１において、蓄電池１４０を充電する際の電流量に従って、制御部１０が蓄電池１４０を充電する際の電流制御を行う際の処理を説明するフローチャートである。
【００６６】
図８に示す処理が開始すると、制御部１０は、蓄電池１４０の蓄電量情報を取得する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１においては、図７で説明したステップＳ１２の結果を用いることができる。
【００６７】
ステップＳ２１において蓄電量情報を取得したら、制御部１０は、蓄電池１４０の充電が必要か否かを判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２においては、制御部１０は、予め設定された蓄電池１４０の蓄電量の目標値に、取得した蓄電量情報に基づく蓄電量が達しているか否かを判定することができる。ステップＳ２２において蓄電量が既に目標の蓄電量に達していたら、充電制御は必要ないため、制御部１０は、ステップＳ２１に戻って処理を続行する。
【００６８】
ステップＳ２２において蓄電池１４０の充電が必要であると判定されたら、制御部１０は、蓄電池１４０の充電に際して、ＣＣモードで充電を行うか、ＣＶモードで充電を行うかを判断する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３においては、制御部１０は、例えば、取得した蓄電量情報に基づく蓄電池１４０の蓄電量が、例えば図２で説明したような蓄電池１４０の充電特性において、ＣＣモードまたはＣＶモードのいずれにより充電すべき蓄電量であるかを判断する。例えば、取得した蓄電量情報に基づく蓄電量が満充電に近づいてきた状態であれば、制御部１０は、ＣＣモードで充電を行っていても、ＣＶモードの充電に切り替える必要がある。
【００６９】
ステップＳ２３においてＣＣモードの充電を行うと判断されたら、制御部１０は、図７で説明したステップＳ１３で算出された電流量により、ＣＣモードで蓄電池１４０の充電を行う（ステップＳ２４）。一方、ステップＳ２３においてＣＶモードの充電を行うと判断されたら、制御部１０は、ＣＶモードで蓄電池１４０の充電を行う（ステップＳ２５）。
【００７０】
このように、本実施形態において、制御部１０は、蓄電量情報に基づいて蓄電池１４０を定電流充電または定電圧充電のいずれを行うか判断するようにするのが好適である。そして、制御部１０は、蓄電池１４０の定電流充電を行うと判断した際に、蓄電池１４０を充電する電流が最小になるように制御するのが好適である。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態による電流制御は、必要最小限の電流量で蓄電池を充電するため、高価な蓄電池を長寿命化することができる。
【００７２】
本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。
【００７３】
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した実施形態に係る電力制御装置１のような電力制御装置による電力制御方法として実現することもできる。この場合、本発明に係る電力制御装置の電力制御方法は、発電部１３０の発電電力の予測情報および蓄電池１４０の蓄電量情報を取得する取得ステップと、蓄電池１４０の充放電を制御する制御ステップと、を含んで構成される。また、本発明に係る電力制御装置の電力制御方法は、上記制御ステップにおいて、予測情報および蓄電量情報に基づいて、蓄電池１４０を所定の蓄電量まで充電する電流が最小になるように制御する。
【００７４】
また、本発明において、発電部１３０の発電電力の予測情報を取得する際に、さらに、電力の需給状況に応じて価格を変動させるダイナミックプライシングも加味することにより、充電の制御を行うようにしてもよい。この場合、電力の売電および買電の価格と、蓄電池１４０の寿命の長短の変動によるコストの増減などを総合的に考慮して、蓄電池１４０充電の制御を行うのが好適である。
【００７５】
また、制御部１０は、発電部１３０の発電電力の予測情報を、ネットワーク４００を経て外部から受信した情報に基づいて取得するのではなく、例えばＨＥＭＳ(Home Energy Management System)のような電力管理装置など、他の機器から受信した情報に基づいて取得してもよい。また、制御部１０は、発電部１３０の発電電力の予測情報として、電力制御システム１００内の任意の要素が保持している過去の発電の履歴情報および日時情報などから予測した情報を取得してもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  電力制御装置
１０  制御部
２０  インバータ
３０，４０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０  電流センサ
１００  電力制御システム
１３０  太陽電池（再生可能エネルギーに基づく発電を行う発電部）
１４０  蓄電池システム
１４２  蓄電池
１４４  バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ）
２００  負荷
３００  系統
４００  ネットワーク
【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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【図７】
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【図８】
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