(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に供給するための電力を発生する太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置が発生した電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を充電し且つ放電によって前記負荷に電力を供給するための蓄電池と、を備える直流電源システムに設けられた制御装置であって、
１日ごとに、前記蓄電池の充電が開始される前に、前記蓄電池のＳＯＣが設定レベルになるように前記蓄電池の放電を制御する制御手段を備え、
前記設定レベルは、２日以上の所定期間のうちの１日において発生し得る最大余剰電力量を前記蓄電池に充電することが可能な前記蓄電池のＳＯＣである、
直流電源システムの制御装置であって、
前記制御手段は、当日に余剰電力によって前記蓄電池の充電が完了した後、翌日に余剰電力によって前記蓄電池の充電が開始されるまでの間における、前記蓄電池のＳＯＣの平均レベルが最大となるように、前記蓄電池の放電を制御し、
前記制御装置は、前記太陽光発電装置が発電し得る時間帯において前記余剰電力が発生しなくなったことを検出する検出手段、をさらに備え、
前記制御手段は、前記負荷および前記蓄電池に電気的に接続され前記負荷および前記蓄電池に向かって電力を供給する整流器の整流部の出力電圧を制御することによって前記蓄電池の放電を制御する制御手段であり、前記検出手段によって前記余剰電力が発生しなくなったことが検出されると、前記整流部の出力電圧が前記蓄電池の電圧に等しくなるように前記整流部の出力電圧を制御し、
前記検出手段は、前記整流部及び前記蓄電池と前記負荷及び前記太陽光発電装置との間の電力線において前記整流部及び前記蓄電池から前記負荷に向かって流れる電流を検出することによって、前記太陽光発電装置が発電し得る時間帯において前記余剰電力が発生しなくなったことを検出する、
直流電源システムの制御装置。
【請求項２】
前記最大余剰電力量は、前記所定期間のうちの１日において、前記太陽光発電装置が発生し得る最大発電電力量から、前記負荷が消費し得る最小消費電力量を差し引いた電力量として定められている、請求項１に記載の直流電源システムの制御装置。
【請求項３】
前記最大発電電力量は、前記太陽光発電装置の設置地点における過去の気象情報に基づいて算出された電力量である、請求項２に記載の直流電源システムの制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、翌日に余剰電力によって前記蓄電池の充電が開始されるまでに、当日に余剰電力によって前記蓄電池に充電された電力量に等しい電力量を前記蓄電池に放電させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の直流電源システムの制御装置。
【請求項５】
前記当日に余剰電力によって前記蓄電池に充電された電力量に等しい電力量を、前記蓄電池が放電するのに必要な時間を計算する計算手段、をさらに備え、
前記制御手段は、前記計算手段によって計算された時間に基づいて、翌日に余剰電力によって前記蓄電池の充電が開始される直前に、前記蓄電池の放電を完了させる、請求項１に記載の直流電源システムの制御装置。
【請求項６】
負荷に供給するための電力を発生する太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置が発生した電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を充電し且つ放電によって前記負荷に電力を供給するための蓄電池と、を備える直流電源システムによって実行される制御方法であって、
前記蓄電池の充電が開始される前に、前記蓄電池のＳＯＣが設定レベルになるように前記蓄電池の放電を制御するステップと、
前記制御するステップを１日ごとに繰り返すステップと、
を含み、
前記設定レベルは、２日以上の所定期間のうちの１日において発生し得る最大余剰電力量を前記蓄電池に充電することが可能な前記蓄電池のＳＯＣである、
制御方法であって、
前記制御するステップでは、当日に余剰電力によって前記蓄電池の充電が完了した後、翌日に余剰電力によって前記蓄電池の充電が開始されるまでの間における、前記蓄電池のＳＯＣの平均レベルが最大となるように、前記蓄電池の放電を制御し、
前記制御方法は、前記太陽光発電装置が発電し得る時間帯において前記余剰電力が発生しなくなったことを検出するステップ、をさらに含み、
前記制御するステップでは、前記負荷および前記蓄電池に電気的に接続され前記負荷および前記蓄電池に向かって電力を供給する整流器の整流部の出力電圧を制御することによって前記蓄電池の放電を制御するステップであり、前記検出するステップによって前記余剰電力が発生しなくなったことが検出されると、前記整流部の出力電圧が前記蓄電池の電圧に等しくなるように前記整流部の出力電圧を制御し、
前記検出するステップでは、前記整流部及び前記蓄電池と前記負荷及び前記太陽光発電装置との間の電力線において前記整流部及び前記蓄電池から前記負荷に向かって流れる電流を検出することによって、前記太陽光発電装置が発電し得る時間帯において前記余剰電力が発生しなくなったことを検出する、
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源システムの制御装置および制御方法に関し、より具体的には、太陽光発電装置を備える直流電源システムに設けられた制御装置および制御方法にする。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電等の自然エネルギーの利用が注目される中で、施設および住宅にも太陽光発電装置が設置されることが多くなってきている。現状では、太陽光発電装置が発電した直流の電力は、パワーコンディショナーによって交流に変換されて利用されているものがほとんどである。この場合、もともと直流で動作する機器や設備も多いため、直流−交流−直流の変換ロスが発生することになる。この変換ロスを低減するために、直流電源システムが注目されつつある（たとえば下記特許文献１参照）。
【０００３】
図１を参照して従来の無線基地局の直流電源システムの概要について説明する。図１に示すように、従来の直流電源システム１は、太陽光発電装置３、蓄電池４、商用電源６からの交流電力を直流電力に変換して出力する整流器５、およびそれらから直流電力（矢印ＡＲ１〜ＡＲ３）を供給される通信装置（負荷）２で構成される。太陽光発電装置３はたとえば４８Ｖバス（図１ではノードＮとして概念的に示される）に直接接続され、太陽光発電装置３の発電電力が優先的に通信負荷２に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−４２４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
太陽光発電装置にパワーコンディショナーを用いれば、発電電力が設備の負荷を上回る場合には系統に逆潮流するなどして有効に活用することが可能である。しかしながら、直流給電システムにおいては太陽光発電装置の発電量が設備の負荷を上回る場合、余剰電力は熱として放出されるため、有効に活用することができない。これを解決する手段として、蓄電池の充放電による太陽光発電装置の余剰電力の活用が考えられるが、通信設備（無線通信の基地局等）の蓄電池は特に災害対策の観点から平常時高い充電状態であることが望ましい。太陽光発電装置の余剰電力を充電するためには、事前に蓄電池の充電率（以下、ＳＯＣ（State  Of  Charge）という）を下げる必要があるが、ＳＯＣを必要以上に下げると、前述の災害対策の観点から望ましくない。現在、蓄電池の適切なＳＯＣを決定する明確なアルゴリズムは提案されていない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、太陽光発電装置の余剰電力を有効活用しつつ蓄電池のＳＯＣを高く維持することが可能な、直流電源システムの制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る直流電源システムの制御装置は、負荷に供給するための電力を発生する太陽光発電装置と、太陽光発電装置が発生した電力のうち負荷で消費されない余剰電力を充電し且つ放電によって負荷に電力を供給するための蓄電池と、を備える直流電源システム、に設けられた制御装置であって、１日ごとに、蓄電池の充電が開始される前に、蓄電池のＳＯＣが設定レベルになるように蓄電池の放電を制御する制御手段を備え、設定レベルは、２日以上の所定期間のうちの１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池に充電することが可能な蓄電池のＳＯＣである。
【０００８】
本発明の一態様に係る制御方法は、負荷に供給するための電力を発生する太陽光発電装置と、太陽光発電装置が発生した電力のうち負荷で消費されない余剰電力を充電し且つ放電によって負荷に電力を供給するための蓄電池と、を備える直流電源システムによって実行される制御方法であって、蓄電池の充電が開始される前に、蓄電池のＳＯＣが設定レベルになるように蓄電池の放電を制御するステップと、制御するステップを１日ごとに繰り返すステップと、を含み、設定レベルは、２日以上の所定期間のうちの１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池に充電することが可能な蓄電池のＳＯＣである。
【０００９】
上記の直流電源システムの制御装置および制御方法によれば、１日ごとに、蓄電池の充電が開始される前に、蓄電池のＳＯＣが設定レベルとなるように蓄電池が放電される。蓄電池のＳＯＣを設定レベルまで放電させておけば、１日に発生する余剰電力を全て蓄電池に充電することができる。よって、太陽光発電装置の余剰電力を有効活用することができる。ここで、設定レベルは、２日以上の所定期間のうちの１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池に充電することが可能な蓄電池のＳＯＣである。設定レベルはできるだけ高く設定されてよく、たとえば、１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池に充電することが可能な蓄電池のＳＯＣの上限値であってもよい。たとえばこのようにして、２日以上の長い期間であっても、１日ごとに、蓄電池のＳＯＣが設定レベルとなるように蓄電池を放電させるというシンプルな制御を実行するだけで、太陽光発電装置の余剰電力を有効活用しつつ蓄電池のＳＯＣを高く維持することができる。
【００１０】
最大余剰電力量は、所定期間のうちの１日において、太陽光発電装置が発生し得る最大発電電力量から、負荷が消費し得る最小消費電力量を差し引いた電力量として定められてよい。このように最大余剰電力量を定めることによって、より適切な設定レベルを得ることができる。
【００１１】
最大発電電力量は、太陽光発電装置の設置地点における過去の気象情報に基づいて算出された電力量であってよい。このように最大発電電力量を算出することによって、さらに適切な設定レベルを得ることができる。
【００１２】
制御手段は、翌日に余剰電力によって蓄電池の充電が開始されるまでに、当日に余剰電力によって蓄電池に充電された電力量に等しい電力量を蓄電池に放電させてよい。このようなシンプルな制御によっても、蓄電池のＳＯＣを充電前の蓄電池のＳＯＣ、つまり設定レベルに戻すことができる。
【００１３】
制御手段は、当日に余剰電力によって蓄電池の充電が完了した後、翌日に余剰電力によって蓄電池の充電が開始されるまでの間における、蓄電池のＳＯＣの平均レベルが最大となるように、蓄電池の放電を制御してよい。これにより、蓄電池のＳＯＣが高い状態を長く維持することができる。
【００１４】
直流電源システムの制御装置は、太陽光発電装置が発電し得る時間帯において余剰電力が発生しなくなったことを検出する検出手段、をさらに備え、制御手段は、負荷および蓄電池に電気的に接続され負荷および蓄電池に向かって電力を供給する整流器の出力電圧を制御することによって蓄電池の放電を制御する制御手段であり、検出手段によって余剰電力が発生しなくなったことが検出されると、整流器の出力電圧が蓄電池の電圧に等しくなるように整流器の出力電圧を制御してよい。これにより、余剰電力による充電が終了した時点での、蓄電池のＳＯＣが高い状態を長く維持することができる。
【００１５】
直流電源システムの制御装置は、当日に余剰電力によって蓄電池に充電された電力量に等しい電力量を、蓄電池が放電するのに必要な時間を計算する計算手段、をさらに備え、制御手段は、計算手段によって計算された時間に基づいて、翌日に余剰電力によって蓄電池の充電が開始される直前に、蓄電池の放電を完了させてよい。これにより、たとえば、放電のタイミングをできるだけ遅らせることができるので、蓄電池のＳＯＣが高い状態を長く維持することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、太陽光発電装置の余剰電力を有効活用しつつ蓄電池のＳＯＣを高く維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の直流電源システムの概略構成を示す図である。
【図２】実施形態に係る制御装置が設けられる直流電源システムの概略構成を示す図である。
【図３】制御部のハードブロック構成を示す図である。
【図４】直流電源システムの第１の動作を概念的に示すタイミングチャートである。
【図５】直流電源システムの第２の動作を示すフローチャートである。
【図６】直流電源システムの第２の動作を概念的に示すタイミングチャートである。
【図７】直流電源システムの第３の動作を概念的に示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
図２は、実施形態に係る制御装置が設けられる、直流電源システムの概略構成を示す図である。直流電源システム１０は、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０と、整流器５０とを含む。本実施形態に係る制御装置は、後述の整流器５０に含まれる制御装置５２として実現される。
【００２０】
通信装置２０は、電力を受けて動作する負荷であって、無線基地局を含んで構成される。この負荷は、一般家庭またはオフィスのような負荷と比較して、とくに、直流電力を消費する点、および消費電力の変動が小さくほぼ一定とみなせる点、において相違する。
【００２１】
太陽光発電装置３０は、太陽光を受けてその日射量に応じた大きさの直流電力を発生する発電装置であって、ソーラーパネルなどを含んで構成される。直流電源システム１０において、太陽光発電装置３０は、通信装置２０に供給するための電力を発生する。太陽光発電装置３０は、日射量に応じた大きさの直流電力を発生する。太陽光発電装置の出力電圧（太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖ）は、一定電圧（たとえば５５Ｖ）に設定されている。
【００２２】
蓄電池４０は、直流電源システム１０において、太陽光発電装置３０が発生した電力のうち通信装置２０で消費されない電力（余剰電力）を充電する。また、蓄電池４０は、放電によって通信装置２０に電力を供給する。
【００２３】
電力線ＰＬは、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０と、整流器５０とを電気的に接続するバスラインである。バス電圧は、通信装置２０の定格電圧（たとえば５７Ｖ）を超えない電圧（たとえば４８Ｖ）となるように制御される。電力線ＰＬは、電力線ＰＬ１と、電力線ＰＬ２とを含む。電力線ＰＬ１は、通信装置２０および太陽光発電装置３０と、後述の整流器５０の端子Ｔ２とを接続する部分である。電力線ＰＬ２は、蓄電池４０と、後述の整流器５０の端子Ｔ３とを接続する部分である。
【００２４】
整流器５０は、交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置である。直流電源システム１０において、整流器５０は、通信装置２０および蓄電池４０に電気的に接続され、商用電源６からの交流電力を直流電力に変換し、通信装置２０および蓄電池４０に向かって出力する。整流器５０は、端子Ｔ１〜Ｔ３と、整流部５１と、制御装置５２と、電流検出部５６と、電圧検出部５７と、リレーＲＬとを含む。
【００２５】
端子Ｔ１は、交流電力が入力される入力端子であり、商用電源６に接続される。端子Ｔ２は、直流電力が入力されまたは直流電力を出力する入出力端子であり、通信装置２０および太陽光発電装置３０に接続される。端子Ｔ３も、端子Ｔ２と同様に、入出力端子であり、蓄電池４０に接続される。これにより、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０とは、電力線ＰＬ、端子Ｔ２,Ｔ３およびリレーＲＬを介して電気的に接続される。なお、リレーＲＬは、蓄電池４０の過充電を防止する等のために開状態とされるものであって、通常は閉状態（導通状態）とされる。
【００２６】
整流部５１は、端子Ｔ１に入力された交流電力を直流電力に変換する。整流部５１は、たとえば、整流回路および電圧変換回路（昇圧回路または降圧回路）などを組み合わせて構成される。整流部５１から出力される直流電力の電圧は、整流器５０の出力電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）であり、整流部５１を構成する回路を制御することによって調節可能である。
【００２７】
制御装置５２は、整流器５０に含まれる要素、とくに整流部５１を制御することによって直流電源システム１０を制御する。制御装置５２による整流部５１の制御は、たとえば制御信号を用いて行なわれる。
【００２８】
制御装置５２は、制御部５３と、計算部５４と、記憶部５５と、電流検出部５６と、電圧検出部５７とを含む。ここでは、制御部５３について説明し、計算部５４、記憶部５５、電流検出部５６および電圧検出部５７については後に詳述する。
【００２９】
制御部５３は、制御装置５２の全体制御を行う部分（制御手段）である。とくに、制御部５３は、蓄電池４０の放電を制御する。蓄電池４０の放電は、整流部５１を制御して整流器出力電圧Ｖｒｃを調節することによって行われる。具体的に、制御部５３は、蓄電池４０の充電が開始される前に、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣとなるまで放電させる。蓄電池４０の放電は１日ごとに行われる。回帰ＳＯＣは、直流電源システム１０における蓄電池４０のＳＯＣに対して設定される値（設定レベル）である。回帰ＳＯＣは、所定期間のうちの１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池４０に充電することが可能な蓄電池４０のＳＯＣである。回帰ＳＯＣはできるだけ高く設定されてよく、たとえば、１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池に充電することが可能な蓄電池のＳＯＣの上限値であってもよい。回帰ＳＯＣの値は、記憶部５５に記憶されている。余剰電力量は、１日において発生した余剰電力を積算した値である。所定期間は、２日以上の期間であり、たとえば数週間〜数か月、あるいは数年の期間であってもよい。
【００３０】
上述の制御部５３の制御によれば、たとえば、１日ごとに、蓄電池４０の充電が開始される前に、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣとなるように蓄電池４０が放電され得る。蓄電池４０のＳＯＣを回帰ＳＯＣまで放電させておけば、１日に発生する余剰電力を全て蓄電池４０に充電することができる。よって、太陽光発電装置３０の余剰電力を有効活用することができる。たとえば、回帰ＳＯＣは、２日以上の所定期間のうちの１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池４０に充電することが可能な蓄電池４０のＳＯＣの上限値（つまりできるだけ高いＳＯＣ）である。このようなアルゴリズムによって決定された回帰ＳＯＣに基づくことで、２日以上の長い期間であっても、１日ごとに、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣとなるように蓄電池４０を放電させるというシンプルな制御を実行するだけで、太陽光発電装置３０の余剰電力を有効活用しつつ蓄電池４０のＳＯＣを高く維持することができる。
【００３１】
最大余剰電力量は、所定期間のうちの１日において、太陽光発電装置３０が発生し得る最大発電電力量から、通信装置２０が消費し得る最小消費電力量を差し引いた電力量として定められている。太陽光発電装置３０が発生し得る最大発電電力量は、太陽光発電装置３０の設置地点における過去の気象情報に基づいて算出された電力量であってよい。気象情報は、たとえば日射データおよび気温データを含む。過去の気象情報と、太陽光発電装置３０の設計データ（あるいは実験データ）とに基づけば、設置地点における太陽光発電装置３０の発電電力が予測できるので、太陽光発電装置３０が発生し得る最大発電電力量を算出することができる。通信装置２０が消費し得る最小消費電力量は、たとえば、通信装置２０の設計データ、あるいは実験データに基づいて算出される。前述したように、通信装置２０の消費電力はほぼ一定であるので、その一定の消費電力に時間を積算すするだけで通信装置２０の消費電力量（＝最小消費電力量）を算出できる。このように最大余剰電力量を定め、また、最大発電電力量を算出することによって、回帰ＳＯＣをより適切なレベルに設定することができる。
【００３２】
ここで、図３を参照して、制御部５３のハードウェア構成について説明する。図３に示されるように、制御部５３は、物理的には、１または複数のＣＰＵ（Central  Processing  unit）６１、主記憶装置であるＲＡＭ（Random  Access  Memory）６２およびＲＯＭ（Read  Only  Memory)６３、データ送受信デバイスである通信モジュール６６、半導体メモリなどの補助記憶装置６７、操作盤（操作ボタンを含む）やタッチパネルなどのユーザの入力を受け付ける入力装置６８、ディスプレイなどの出力装置６９などのハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。制御部５３の機能は、たとえば、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２などのハードウェア上に１または複数の所定のコンピュータソフトウェア（プログラム）を読み込ませることにより、ＣＰＵ６１の制御のもとで通信モジュール６６、入力装置６８、出力装置６９、を動作させるとともに、ＲＡＭ６２および補助記憶装置６７におけるデータの読み出しおよび書き込みを行うことで実現することができる。
【００３３】
［第１制御］
以上説明した制御部５３によって実行される制御方法の一例について説明する。この制御では、制御部５３は、翌日に余剰電力によって蓄電池４０に充電が開始されるまでに、当日に余剰電力によって蓄電池４０に充電された電力量に等しい電力量を蓄電池４０に放電させる。上述した回帰ＳＯＣが適切なレベルに定められていることによって、このようなシンプルな制御が可能となる。
【００３４】
図４は、直流電源システム１０の動作を概念的に示すタイミングチャートである。図４において「ＳＯＣ」は蓄電池４０のＳＯＣを示す。「Ｖｐｖ」は、太陽光発電装置３０の太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖを示す。「Ｖｒｃ」は、整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃを示す。「Ｐｌｏａｄ」は、通信装置２０の消費電力を示す。「Ｐｐｖ」は、太陽光発電装置３０の発電電力を示す。なお、図４のタイミングチャートは概念的に示されるものであって、必ずしも実際のものとは一致しない。たとえば、「Ｐｐｖ」は、実際には日射の変化に応じてたとえば曲線的に変化するものであり、それに応じて他の値も変化する。
【００３５】
条件の例を説明すると、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖの最大値（最大出力）が１００Ｗであり、通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄが７０Ｗである。回帰ＳＯＣは６０％であり、当初、蓄電池４０のＳＯＣは回帰ＳＯＣとなっている。蓄電池４０のＳＯＣ＝回帰ＳＯＣのときの蓄電池電圧Ｖｂａｔ（回帰電圧Ｖ０）は４９Ｖとする。整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃは、回帰電圧Ｖ０に設定される。太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖは５５Ｖに設定されている。天候は晴天であり、日中の最も日射量が多いときには、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖは最大出力になるものとする。
【００３６】
まず、時刻ｔ１において、太陽光発電装置３０が発電を開始し、発電電力Ｐｐｖが増加し始める。時刻ｔ１は、日の出の時刻、たとえば５：００〜７：００頃である。ここでの発電電力Ｐｐｖは通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄよりも小さいので、発電電力Ｐｐｖは全て通信装置２０で消費される。なお、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖだけでは通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄに対して不足するが、その分の電力（不足電力）は、整流器５０によって賄われる。これは、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔと、整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃとが等しく、蓄電池４０が浮動充電状態となっているためである。浮動充電状態では、蓄電池４０のＳＯＣがそのレベル（つまり回帰ＳＯＣ）に維持される。
【００３７】
時刻ｔ２において、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄを上回る。時刻ｔ２は、日の出からしばらく経過した時刻、たとえば８：００頃である。太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖのうち、通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄを上回る分の電力が、余剰電力となる。余剰電力が発生することによって、蓄電池４０の充電が開始され、蓄電池４０のＳＯＣが上昇し始める。それとともに、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔも上昇し始める。蓄電池電圧Ｖｂａｔが整流器出力電圧Ｖｒｃを上回るため、蓄電池４０は浮動充電状態ではなくなる。
【００３８】
時刻ｔ３には、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが最大になる。このときは、発電電力Ｐｐｖが１００Ｗであるのに対し、通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄが７０Ｗであるので、その差分である３０Ｗの電力が、余剰電力として蓄電池４０に充電される。時刻ｔ３を過ぎると、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが低下し始める。
【００３９】
時刻ｔ４において、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄを下回る。時刻ｔ４は、日が暮れはじめた時刻、たとえば１６：００頃である。通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄのうち、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖを上回る分の電力が、不足電力となる。不足電力が発生することによって、蓄電池４０の放電が開始される。これは、時刻ｔ２以降の充電により、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔが整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃよりも大きくなっているためである。蓄電池４０の放電が開始されることによって、蓄電池４０のＳＯＣが低下し始める。それとともに、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔも低下し始める。
【００４０】
時刻ｔ５において、太陽光発電装置３０の発電が終了し、発電電力Ｐｐｖがゼロとなる。時刻ｔ５は、たとえば１７：００〜１９：００頃である。ここでは、依然として蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔが整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃよりも大きいので、蓄電池４０の放電およびＳＯＣの低下が継続する。
【００４１】
時刻ｔ６において、蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔが整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃまで低下する。これにより、蓄電池４０のＳＯＣは回帰ＳＯＣとなる。また、蓄電池４０は浮動充電状態となる。通信装置２０の消費電力は、整流器５０からの電力によって賄われる。
【００４２】
時刻ｔ６以降は、蓄電池４０が浮動充電状態であるので、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣに維持される。以上で、１日における制御装置５２による制御が終了し、次の日も、再び同様の処理（つまり時刻ｔ１以降の処理）が実行される。
【００４３】
以上、図４のタイミングチャートを参照して説明した制御によれば、翌日に余剰電力によって蓄電池４０の充電が開始されるまで（時刻ｔ１まで）に、当日の余剰電力によって蓄電池４０に充電された電力量（時刻ｔ２〜ｔ４の間に充電された電力量）に等しい電力量（時刻ｔ４〜ｔ６の間に放電された電力量）が、蓄電池４０から放電される。回帰ＳＯＣが適切なレベルに定められていることによって、このようなシンプルな制御によっても、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣを下回らないように、ＳＯＣを高く維持しつつも、余剰電力を全て充電して有効活用することができる。
【００４４】
［第２制御］
次に、制御部５３によって実行される制御方法の別の例について説明する。この制御では、制御部５３は、当日に余剰電力によって蓄電池４０の放電が完了した後、翌日に余剰電力によって蓄電池４０の放電が開始されるまでの間における、蓄電池４０のＳＯＣの平均レベルが最大となるように、蓄電池４０の放電を制御する。このような制御においては、さらに、図２に示される計算部５４、電流検出部５６および電圧検出部５７が用いられる。
【００４５】
電流検出部５６は、太陽光発電装置３０が発電し得る時間帯において余剰電力が発生しなくなったことを検出する検出手段として機能する。この検出は、たとえば、ノードＮ２から端子Ｔ２に向かって流れる電流の検出によって行われる。このような電流が検出されるときは、余剰電力が発生していないために、整流器５０が通信装置２０に向かって電力を出力し始めた、あるいは、蓄電池４０が放電を開始し始めた状態を示しているためである。
【００４６】
また、電流検出部５６は、整流部５１とノードＮ２との間の電流も検出する。このような電流が検出されるときは、蓄電池４０の放電による通信装置２０への電力供給に代えて、整流器５０から通信装置２０へ電力が供給される状態を示す。換言すれば、蓄電池４０が浮動充電状態であり、そのＳＯＣが維持されている状態を示す。
【００４７】
制御部５３は、電流検出部５６によって余剰電力が発生しなくなったことが検出されると、整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃが蓄電池４０の蓄電池電圧Ｖｂａｔに等しくなるように、整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃを制御する。
【００４８】
計算部５４は、当日に余剰電力によって蓄電池４０に充電された電力量に等しい電力量（以下、単に「余剰電量」という場合もある）を蓄電池４０が放電するのに必要な時間（放電時間）を計算する部分（計算手段）である。蓄電池４０に充電された余剰電力量の計算は、電流検出部５６および電圧検出部５７によって検出された電流値および電圧値に基づいて行われる。なお、余剰電力量の計算は、制御装置５２によって行われてもよい。
【００４９】
具体的に、まず、計算部５４は、電流検出部５６によって検出された電流値のうち、端子Ｔ２からノードＮ２に向かって流れる電流の値と、電圧検出部５７によって検出された電圧値とを乗ずることによって、蓄電池４０の充電電力を計算する。そして、充電電力に充電時間を乗ずることによって、蓄電池４０に充電された余剰電力量を計算する。さらに、計算部５４は、蓄電池４０に充電された余剰電力量を通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄで除することによって、放電時間を計算する。つまり、この放電時間は、通信装置２０が蓄電池４０に充電された余剰電力を消費するのに掛かる時間である。
【００５０】
制御部５３は、計算部５４によって計算された放電時間に基づいて、翌日に余剰電力によって蓄電池４０の充電が開始される前に、蓄電池４０の放電が完了するように、蓄電池４０の放電を制御する。
【００５１】
以上説明した制御について、図５および図６を参照して説明する。図５は制御装置５２によって実行される処理の一例を示すフローチャートであり、図６は直流電源システム１０の動作を概念的に示すタイミングチャートである。条件の例については、先に図４を参照して説明したフローチャートの場合と同様である。また、先に図４を参照して説明した内容と重複する部分については説明を省略する。
【００５２】
まず、ステップＳ１〜Ｓ５において実行される処理について説明する。これらの処理は、時刻ｔ１２〜ｔ１５の間に実行される処理である。
【００５３】
まず、制御装置５２は、余剰電力が発生し得る時間帯（時刻ｔ１２〜ｔ１４の間の時間帯）か否かを判断する（ステップＳ１）。余剰電力が発生し得る時間帯は、８：００〜１６：００等であり、たとえば記憶部５５に予め記憶されている。余剰電力が発生し得る時間帯である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御装置５２は、ステップＳ２に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ６に処理を進める。
【００５４】
ステップＳ２において、制御装置５２は、バス電圧（電力線ＰＬの電圧）の低下を検出したか否かを判断する。この判断は、電圧検出部５７によって検出される電圧の変化に基づいて行われる。たとえば、時刻ｔ１２においては、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄを上回り余剰電力が発生しているので、蓄電池４０のＳＯＣおよび蓄電池電圧Ｖｂａｔは上昇し始める。太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが９０Ｗのときには、そのうちの７０Ｗの電力が通信装置２０に供給され、残りの２０Ｗの電力が余剰電力として蓄電池４０に充電される。バス電圧は蓄電池電圧Ｖｂａｔに依存するので、このときには、バス電圧の低下は検出されない。なお、時刻ｔ１３においては、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが最大になる。このときは、発電電力Ｐｐｖが１００Ｗであるのに対し、通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄが７０Ｗであるので、その差分である３０Ｗの電力が、余剰電力として蓄電池４０に充電される。一方、時刻ｔ１４においては、太陽光発電装置３０の発電電力Ｐｐｖが通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄを下回るので、余剰電力が発生しなくなる。そのとき、蓄電池４０の放電が開始され、バス電圧が低下する。バス電圧の低下を検出した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御装置５２は、ステップＳ３に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ２：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ１に再び処理を戻す。時刻ｔ１２以降であって、時刻ｔ１４に到達する前は、ステップＳ１，Ｓ２の処理が繰り返し実行されることとなる。
【００５５】
ステップＳ３において、制御装置５２は、整流器出力が有るか否かを判断する。たとえば、電流検出部５６によって整流器５０からノードＮ２に向かう電流の大きさが所定電流を超えることが検出されると、制御装置５２は、整流器５０が電力を出力している（整流器出力が有る）と判断する。そのような電流が流れている状態は、蓄電池４０が浮動充電状態であることを示している。一方、整流器出力が無い場合には、蓄電池４０の放電によって通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄが賄われるので、蓄電池４０のＳＯＣが低下してしまう。そこで、整流器出力電圧Ｖｒｃを上昇させる（たとえば蓄電池電圧Ｖｂａｔが５１Ｖまで上昇しているのであれば整流器出力電圧Ｖｒｃを５１Ｖとなるように上昇させる）ための制御が実行されるように、処理が進められる。具体的に、整流器出力が無い場合（ステップＳ３：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ４に処理を進める。そうでなく整流器出力がある場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、制御装置５２は、ステップＳ１に再び処理を戻す。
【００５６】
ステップＳ３において整流器出力が無いと判断されると、制御装置５２は、整流器出力電圧Ｖｒｃが閾値未満であるか否かを判断する（ステップＳ４）。ここでの閾値は、通信装置２０の動作電圧の上限値（５７Ｖ）であり、たとえば記憶部５５に予め記憶されている。整流器出力電圧Ｖｒｃが閾値未満の場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御装置５２は、ステップＳ４に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、制御装置５２は、ステップＳ１に再び処理を戻す。
【００５７】
ステップＳ４において整流器出力電圧Ｖｒｃが閾値未満であると判断されると、制御装置５２は、整流器出力電圧ＶｒｃをΔＶ上昇させる（ステップＳ５）。ΔＶは、整流器出力電圧Ｖｒｃを細かく調節できるように、たとえば０．１Ｖ程度に設定される。ステップＳ４の処理が完了した後、制御装置５２は、ステップＳ１に再び処理を戻す。ステップＳ１〜Ｓ４の処理が繰り返し実行されることによって、整流器出力電圧Ｖｒｃは、蓄電池電圧Ｖｂａｔ（たとえば５１Ｖ）以上となる。なお、これらの処理はコンピュータ制御によって短時間で実行されるので、時刻ｔ１４になった時点から、ほとんど時間を経過することなく完了する。よって、図６において、時刻ｔ１４になってから整流器出力電圧Ｖｒｃが上昇する様子については、図示が省略されている。
【００５８】
次に、ステップＳ６〜Ｓ１１において実行される処理について説明する。これらの処理は、時刻ｔ１５〜からｔ２１（時刻ｔ２１は翌日の時刻であって、当日の時刻ｔ１１に対応する時刻である）の間に実行される処理である。
【００５９】
先のステップＳ１において余剰電力が発生し得る時間帯でないと判断されると、制御装置５２は、充電電力量を計算する（ステップＳ６）。具体的に、制御装置５２または計算部５４が、電流検出部５６および電圧検出部５７によって検出された電流値および電圧値に基づいて、蓄電池４０に充電された電力量を計算する。この計算は、余剰電力が発生し得る時間帯（時刻ｔ１１〜ｔ１４）を過ぎたときに行われるため、当日の余剰電力によって蓄電池４０に充電された電力量となる。
【００６０】
次に、制御装置５２は、放電開始時刻を計算する（ステップＳ７）。具体的に、計算部５４が、蓄電池４０に充電された電力量を、通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄを除することによって、放電時間を計算する。そして、計算部５４は、翌日に余剰電力が発生し得る時間帯の開始時刻（時刻ｔ２１）から、計算した放電時間だけ前の時刻（後述の時刻ｔ１６）を、放電開始時刻として計算する。
【００６１】
たとえば、整流器出力電圧Ｖｒｃ（＝蓄電池電圧Ｖｂａｔ）が５１Ｖとして、そのときの蓄電池４０に充電されている電力量（充電量）を１０００Ｗｈ、回帰電圧４９Ｖ（つまり回帰ＳＯＣ）での充電量を８６０Ｗｈである（この充電量の値は記憶部５５に記憶されている）とすると、１４０Ｗｈの電力量が余剰電力によって充電された電力量であることが分かる。この場合、１４０Ｗｈを通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄである７０Ｗで除することによって、２時間という時間が放電時間として算出される。
【００６２】
次に、制御装置５２は、放電開始時刻か否かを判断する（ステップＳ８）。具体的に、現在の時刻が、先のステップＳ６において計算された放電開始時刻であるか否かが判断される。放電開始時刻である場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、制御装置５２は、ステップＳ８に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、制御装置５２は、制御装置５２は、たとえば所定のｗａｉｔ時間だけ処理を待機した後、再度、ステップＳ７の処理を実行する。なお、たとえば、ステップＳ６〜Ｓ８の処理が実行されている間に、時刻ｔ１５となって、太陽光発電装置３０の発電が終了し、発電電力Ｐｐｖがゼロとなる。
【００６３】
ステップＳ８において放電開始時刻であると判断すると、制御装置５２は、整流器出力電圧Ｖｒｃを回帰電圧Ｖ０に設定する（ステップＳ９）。そして、制御装置５２は、蓄電池の充電が開始したか否かを判断する（ステップＳ１０）。蓄電池の充電が開始した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御装置５２は、ステップＳ１０に処理を進める。そうでない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、制御装置５２は、たとえば所定のｗａｉｔ時間だけ処理を待機した後、再度、ステップＳ９の処理を実行する。
【００６４】
ステップＳ１１において、制御装置５２は、蓄電池の充電が完了したか否かを判断する。たとえば、制御装置５２は、余剰電力が発生し得る時間帯の開始時刻（時刻ｔ２１）の直前になると、蓄電池４０の充電が完了したと判断する。あるいは、蓄電池４０のＳＯＣが検出可能に構成されているのであれば、蓄電池４０のＳＯＣが回帰ＳＯＣになったことに応じて、蓄電池４０の充電が完了したと判断してもよい。いずれにしても、蓄電池４０の充電が完了したときには、蓄電池４０のＳＯＣは、回帰ＳＯＣとなる。蓄電池の充電が完了した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御装置５２は、ステップＳ１に再び処理を戻す。そうでない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、たとえば所定のｗａｉｔ時間だけ処理を待機した後、再度、ステップＳ１１の処理を実行する。
【００６５】
以上、図５のフローチャートおよび図６のタイミングチャートを参照して説明した制御によれば、当日に余剰電力によって蓄電池４０の放電が完了した後（ステップＳ１→Ｓ２、時刻１４）、翌日に余剰電力によって蓄電池４０の放電が開始されるまで（ステップＳ６〜Ｓ１１、時刻ｔ２１）の間の時間帯における、蓄電池４０のＳＯＣができるだけ高く維持される。これは、その時間帯における蓄電池４０のＳＯＣの平均レベル（時刻ｔ１４〜時刻ｔ２１までの間のＳＯＣの値の平均値）が最大となるように、蓄電池４０の放電が制御されるということでもある。
【００６６】
具体的に、制御部５３は、電流検出部５６によって余剰電力が発生しなくなったことが検出されると（ステップＳ２）、整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃが蓄電池電圧Ｖｂａｔに等しくなるように、整流器５０の整流器出力電圧Ｖｒｃを制御する。これにより、これにより、余剰電力による充電が終了した時点（時刻ｔ１４）での、蓄電池４０のＳＯＣが高い状態を長く維持することができる。
【００６７】
また、制御部５３は、計算部５４によって計算された放電時間に基づいて、翌日に余剰電力によって蓄電池４０の充電が開始される前に、蓄電池４０の放電が完了するように、蓄電池４０の放電を制御する（ステップＳ７〜Ｓ１１）。これにより、蓄電池４０の放電のタイミングをできるだけ遅らせる（時刻ｔ１４→時刻ｔ１６）ことができるので、蓄電池４０のＳＯＣが高い状態を長く維持することができる。
【００６８】
よって、無線基地局などを含む通信装置２０において、直流電源システム１０による高効率な電力供給が可能であり、且つ、バックアップ電源としての蓄電池４０のＳＯＣを確保しながら、太陽光発電装置３０の発電量を最大限に活用することが可能となり、停電など災害対策に配慮しながら、電力需要を削減することが可能となる。また、充放電制御を環境や天候に依らず一意に定めることで、充放電制御のための外部情報である日射計など新たなハードウエアの追加を必要とせず、コストを低く抑えることができる。
【００６９】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、次に説明するような変形例についても、本発明の実施形態とすることができる。
【００７０】
すなわち、上記実施形態は整流器出力電圧Ｖｒｃの制御による蓄電池４０の充放電制御に関して述べたものであったが、無線基地局に蓄電池４０の充放電制御装置が備わる場合には、整流器出力電圧Ｖｒｃの制御ではなく、その充放電制御装置を用いた蓄電池４０の充放電制御により実施しても良い。
【００７１】
また、上記実施形態は整流器５０の内部に電流センサ（電流検出部５６）及び、電圧センサ（電圧検出部５７）を備えるものであったが、これらは整流器５０の外に設置しても良い。
【００７２】
また、上記実施形態は天気予報、日射量予測など外部からの情報を受信せず、過去の統計情報から回帰ＳＯＣを定めるものであったが、上記情報を受信できる場合には、上記情報をもとに回帰ＳＯＣ定めるものであっても良い。たとえば明日が雨の場合など発電が期待できないとき（つまり余剰電力が発生しないと予測されるとき）には、回帰ＳＯＣを１００％に定めることにより災害時のバックアップ時間を確保することが可能であり、災害対策の観点から望ましい。
【００７３】
また、上記実施形態は、直流電源システム１０において太陽光発電装置３０の余剰電力を有効活用するというものであったが、これは無線基地局に限定しなくてもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、一例として、所定期間のうちの１日において発生し得る最大余剰電力量を蓄電池４０に充電することが可能な蓄電池４０のＳＯＣの上限値を回帰ＳＯＣとして設定した。このような回帰ＳＯＣ（以下、「第１の回帰ＳＯＣ」という）を設定すると、一日単位では太陽光発電装置３０の発電量を最大限に活用することができるが、通信負荷（通信装置２０の消費電力Ｐｌｏａｄ）が小さいときには充電した発電量を余剰電力が発生しない時間帯（たとえば図４の時刻ｔ４から次の日の時刻ｔ２まで）に放電が完了せず、蓄電池４０のＳＯＣが、第１の回帰ＳＯＣには戻らない可能性がある。このような場合には、過去データから年間単位で太陽光発電装置３０の発電電力量を推定し、通信負荷（通信装置２０の消費電力）で定まる蓄電池４０の放電電力量を考慮に入れて、余剰電力を充電できるように、回帰ＳＯＣを、第１の回帰ＳＯＣよりも低い、第２の回帰ＳＯＣに設定するとよい。具体的には、たとえば、最大余剰電力量から通信負荷で定まる放電電力量を差し引いた値が、第１の回帰ＳＯＣを超過する可能性のある一日当たりの電力量であることを利用して、設置する地点で記録した連続晴天日数をこの超過する可能性のある電力量に乗ずることで、第１の回帰ＳＯＣを超過する可能性のある最大電力量を求め、この最大電力量の分だけ第１の回帰ＳＯＣを低くしたＳＯＣを第２の回帰ＳＯＣとして求めればよい。
【００７５】
たとえば、図７に示すように、余剰電力が発生しなくなった時刻ｔ４を過ぎた後、次の日に余剰電力が発生し始める時刻ｔ３１までに、蓄電池４０が、前の日の余剰電力によって蓄電池４０に充電された電力量（時刻ｔ２〜ｔ４の間に充電された電力量）を全て放電することができない場合でも、回帰ＳＯＣが第２の回帰ＳＯＣに設定されていれば、次の日の余剰電力を全て蓄電池４０に充電することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０…直流電源システム、２０…通信装置（負荷）、３０…太陽光発電装置、４０…蓄電池、５０…整流器、５１…整流部、５２…制御装置、５３…制御部（制御手段）、５４…計算部（計算手段）、５５…記憶部、５６…電流検出部（検出手段）、５７…電圧検出部（検出手段）。
【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】
0006532274.tif 000008