(57)【要約】  分散電源は、太陽光発電装置によって発電された電力を蓄電池に蓄積し、蓄電池に蓄えた電力を外部に供給する。給電制御装置の制御部は、分散電源から、住戸内の負荷への電力供給を制御する。制御部は、蓄電池の電池電圧が第１閾値を下回ると、蓄電池の蓄電残量が所定値を下回ったと判断して、負荷への供給量を下げる制御を行う。制御部は、負荷への供給量を下げる制御を行ったことによる、蓄電池の電池電圧の上昇は、蓄電残量の増加と判断せず、負荷への供給量を下げる制御を継続する。
2015015527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置によって発電された電力を蓄電池に蓄積し前記蓄電池に蓄えた電力を外部に供給する分散電源から、負荷への電力供給を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記蓄電池の電池電圧が第１閾値を下回ると、前記蓄電池の蓄電残量が所定値を下回ったと判断して、前記負荷への供給量を下げる制御を行い、
前記制御部は、前記負荷への供給量を下げる制御を行ったことによる、前記蓄電池の電池電圧の上昇は、前記蓄電残量の増加と判断せず、前記負荷への供給量を下げる制御を継続するように構成された、
ことを特徴とする給電制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記負荷への供給量を下げる制御を行っている状態で、前記蓄電池が満充電になるまで充電されると、前記負荷への供給量を上げる制御を行うように構成された、
ことを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記蓄電池の電池電圧が第２閾値以上で、且つ、前記電池電圧の変化幅が所定の許容範囲以下になると、前記蓄電池が満充電になるまで充電されたと判断するように構成された、
ことを特徴とする請求項２記載の給電制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記蓄電池の電池電圧が満充電状態を示す第３閾値以上となる状態が所定時間以上継続すると、前記蓄電池が満充電になるまで充電されたと判断するように構成された、
ことを特徴とする請求項２記載の給電制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記蓄電池の電池電圧が所定の許容範囲を超えて増減を繰り返すことから充電中と判断し、前記負荷への供給量を上げる制御を行うように構成された、
ことを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記蓄電池の電池電圧が所定の許容範囲を超えて増減を繰り返すことから充電中と判断し、充電中と判断した状態で、前記蓄電池の電池電圧が上昇する上昇速度が所定の基準値よりも大きければ、前記負荷への供給量を上げる制御を行うように構成された、
ことを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記蓄電池の電池電圧が第１閾値を下回った場合でも、前記負荷への供給量を上げる制御を行ったことによる前記電池電圧の低下は、前記蓄電残量の低下と判断せず、前記負荷への供給量を下げる制御を行わないように構成された、
ことを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記蓄電池が満充電の状態から前記負荷に供給した供給量が第４閾値を超えると、前記負荷への供給量を下げる制御を行うように構成された、
ことを特徴とする請求項７記載の給電制御装置。
【請求項９】
前記発電装置が、自然エネルギで発電する第１発電装置と、前記制御部によって発電量が調整可能な第２発電装置を備え、前記第１発電装置及び前記第２発電装置でそれぞれ発電された電力を前記蓄電池が蓄える場合に、
前記制御部は、前記第１発電装置の発電量が第５閾値よりも低い場合に、前記第２発電装置の発電量を増加させるように構成された、
ことを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記蓄電池の蓄電残量に応じて前記負荷への供給量の大きさを調整するように構成された、
ことを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散電源から複数の需要家への給電をそれぞれ制御する給電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次電池の端子電圧が放電禁止電圧以下になると、放電を遮断することによって、過放電を防止した二次電池パックが提案されている（例えば文献１［日本国公開特許公報第２０１０−２３９７３５号公報］参照）。【０００３】
ところで、二次電池の端子電圧は、二次電池から負荷への放電量に応じて変動するため、放電を遮断することによって、負荷への放電量が減少すると、二次電池の端子電圧が放電禁止電圧を上回る可能性がある。【０００４】
文献１の二次電池パックは、二次電池の端子電圧が放電禁止電圧以下になって、放電を遮断した場合、二次電池パックの端子間電圧が所定電圧以上にならない限り、放電を再開しないようにしている。すなわち、文献１の二次電池パックでは、放電禁止電圧と所定電圧の間にヒステリシスを設けることで、放電の遮断と再開を繰り返すハンチング動作を回避している。【０００５】
しかしながら、放電を遮断したことによる放電量の減少によって、蓄電池（二次電池）の端子電圧が大幅に上昇すると、二次電池パックの端子間電圧が所定電圧以上になる場合があり、放電の遮断と再開を繰り返すハンチング動作が発生する可能性があった。このようなハンチング動作が発生すると、蓄電池からの給電が不安定になり、また蓄電池が過放電することで、蓄電池の劣化を招くという問題があった。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為され、蓄電池からの給電を安定させつつ、過放電による蓄電池の劣化を抑制した給電制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明に係る給電制御装置は、発電装置によって発電された電力を蓄電池に蓄積し前記蓄電池に蓄えた電力を外部に供給する分散電源から、負荷への電力供給を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記蓄電池の電池電圧が第１閾値を下回ると、前記蓄電池の蓄電残量が所定値を下回ったと判断して、前記負荷への供給量を下げる制御を行い、前記制御部は、前記負荷への供給量を下げる制御を行ったことによる、前記蓄電池の電池電圧の上昇は、前記蓄電残量の増加と判断せず、前記負荷への供給量を下げる制御を継続するように構成されたことを特徴とする。
【０００８】
この給電制御装置において、前記制御部は、前記負荷への供給量を下げる制御を行っている状態で、前記蓄電池が満充電になるまで充電されると、前記負荷への供給量を上げる制御を行うように構成されることも好ましい。
【０００９】
この給電制御装置において、前記制御部は、前記蓄電池の電池電圧が第２閾値以上で、且つ、前記電池電圧の変化幅が所定の許容範囲以下になると、前記蓄電池が満充電になるまで充電されたと判断するように構成されることも好ましい。
【００１０】
この給電制御装置において、前記制御部は、前記蓄電池の電池電圧が満充電状態を示す第３閾値以上となる状態が所定時間以上継続すると、前記蓄電池が満充電になるまで充電されたと判断するように構成されることも好ましい。
【００１１】
この給電制御装置において、前記制御部は、前記蓄電池の電池電圧が所定の許容範囲を超えて増減を繰り返すことから充電中と判断し、前記負荷への供給量を上げる制御を行うように構成されることも好ましい。
【００１２】
この給電制御装置において、前記制御部は、前記蓄電池の電池電圧が所定の許容範囲を超えて増減を繰り返すことから充電中と判断し、充電中と判断した状態で、前記蓄電池の電池電圧が上昇する上昇速度が所定の基準値よりも大きければ、前記負荷への供給量を上げる制御を行うように構成されることも好ましい。
【００１３】
この給電制御装置において、前記制御部は、前記蓄電池の電池電圧が第１閾値を下回った場合でも、前記負荷への供給量を上げる制御を行ったことによる前記電池電圧の低下は、前記蓄電残量の低下と判断せず、前記負荷への供給量を下げる制御を行わないように構成されることも好ましい。
【００１４】
この給電制御装置において、前記制御部は、前記蓄電池が満充電の状態から前記負荷に供給した供給量が第４閾値を超えると、前記負荷への供給量を下げる制御を行うように構成されることも好ましい。
【００１５】
この給電制御装置において、前記発電装置が、自然エネルギで発電する第１発電装置と、前記制御部によって発電量が調整可能な第２発電装置を備え、前記第１発電装置及び前記第２発電装置でそれぞれ発電された電力を前記蓄電池が蓄える場合に、前記制御部は、前記第１発電装置の発電量が第５閾値よりも低い場合に、前記第２発電装置の発電量を増加させるように構成されることも好ましい。
【００１６】
この給電制御装置において、前記制御部は、前記蓄電池の蓄電残量に応じて前記負荷への供給量の大きさを調整するように構成されることも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態における給電制御装置を用いた配電システムの一例を示す図である。
【図２】実施形態の動作を説明する状態遷移図である。
【図３】実施形態の動作を説明する状態遷移図である。
【図４】実施形態における蓄電池の電池電圧の時間的な変化を示す図である。
【図５】実施形態における蓄電池の電池電圧の時間的な変化を示す図である。
【図６】実施形態の動作を説明する状態遷移図である。
【図７】実施形態の動作を説明する状態遷移図である。
【図８】実施形態の動作を説明する状態遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明にかかる給電制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
本実施形態の給電制御装置は、分散電源から複数の需要家に電力を供給する配電システムに用いられる。本実施形態の給電制御装置が適用される配電システムは、辺境地や島嶼部などの無電化地域に設置され、分散電源で発電された電力を、無電化地域にある需要家（例えば一般の住戸や学校、病院などの公共施設）に供給するような比較的小規模のシステムである。
【００２０】
図１は配電システムの一例を示す図であり、この配電システムは、分散電源１０で発電された電力（例えばＡＣ２２０Ｖの交流電力）を、複数の需要家の住戸２０に配電する給電制御装置１を備えている。なお、配電システムの配電先は、個人の需要家が居住する一般の住戸２０に限定されず、学校施設や病院などの公共施設や、工場や店舗などの事業所でもよい。
【００２１】
分散電源１０は、太陽光発電装置（ＰＶ：photovoltaics）１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、蓄電池１３と、ＤＣ／ＡＣコンバータ１４とを備える。
【００２２】
太陽光発電装置１１は、太陽光を電気エネルギにそれぞれ変換する複数の太陽電池パネルを備えている。太陽光発電装置１１の発電容量は、供給先の電力需要に合わせて適宜変更が可能である。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、太陽光発電装置１１の出力を安定化して略一定の直流電圧（例えばＤＣ４８Ｖ）に変換し、蓄電池１３を充電する。
【００２４】
蓄電池１３は、例えば鉛蓄電池からなり、太陽光発電装置１１で発電された電力を蓄える。
【００２５】
ＤＣ／ＡＣコンバータ１４は、蓄電池１３から放電された直流電圧を交流（例えばＡＣ２２０Ｖ）に変換して、給電制御装置１に出力する。
【００２６】
ここで、太陽光発電装置１１の発電容量及び蓄電池１３の蓄電容量を、負荷の規模に対して必要十分な量で準備すると、配電システムの導入及び運用に多額の費用が必要になる。そのため、本実施形態では発電容量及び蓄電容量とも、負荷全体の需要を１００％充足できるだけの量を準備しておらず、供給電力量を電力需要が上回ると、負荷全体への電力供給がストップする可能性がある。また、蓄電池１３は、蓄電残量が低い状態で使用されると、劣化が進んで寿命が短くなる可能性がある。そこで、本実施形態では、給電制御装置１が、太陽光発電装置１１の発電量や蓄電池１３の蓄電残量などに基づいて、負荷に供給する電力（供給量）を調整しており、この動作については後述する。
【００２７】
給電制御装置１は、複数の開閉器２と、計測部３と、制御部４と、記憶部５と、複数の電流検出器６とを備えている。給電制御装置１は、例えば２０フィートコンテナからなる箱体の内部に、開閉器２と、計測部３と、制御部４と、記憶部５と、電流検出器６とを収納して構成される。この給電制御装置１は分散電源１０の近くに設置されている。
【００２８】
給電制御装置１は、分散電源１０に接続された幹線３０を複数の分岐回路３１に分岐しており、各分岐回路３１には対応する住戸２０の負荷が接続されている。
【００２９】
各々の分岐回路３１には開閉器２が接続されている。開閉器２は例えば電磁リレーからなり、開閉器２の一次側には分散電源１０が接続され、開閉器２の二次側には配電線３２を介して住戸２０内の負荷（図示せず）が接続される。開閉器２は制御部４によってオン／オフが切り替えられる。開閉器２がオンになると、分散電源１０から配電線３２を介して対応する住戸２０内の負荷に電力が供給される。開閉器２がオフになると、分散電源１０から対応する住戸２０内の負荷への電力供給が遮断される。すなわち、給電制御装置１は、複数の住戸２０への電力供給を個別に制御することができる。
【００３０】
各々の分岐回路３１には、分岐回路３１に流れる電流を検出するために電流検出器６が設けられている。電流検出器６は例えばホール効果を利用した磁電変換素子からなり、分岐回路３１に流れる電流の大きさに応じて、出力の大きさが変化する。
【００３１】
計測部３は、所定の測定間隔で電流検出器６の出力を取り込み、電流検出器６の出力をもとに、各々の分岐回路３１に接続された負荷（住戸２０内の負荷）による消費電力を演算により求めるとともに、消費電力の総和を求めている。また、計測部３は蓄電池１３の出力電圧を計測している。蓄電池１３の蓄電残量を直接計測することはできないため、計測部３は、蓄電残量を把握するために、蓄電残量に応じて変化する蓄電池１３の出力電圧を計測する。
【００３２】
記憶部５は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ、又は、バックアップ用の電源が設けられたＲＡＭ（Random Access Memory）からなる。記憶部５は、計測部３によって計測された負荷での電力需要や、蓄電池１３の蓄電残量や、太陽光発電装置１１の発電電力などのデータを記憶する。また記憶部５には後述する各種の閾値や、開閉器２の制御モードが予め登録されている。ここでは、制御モードとして、全ての開閉器２をオンに切り替える制御モードＭ１と、全ての開閉器２をオフに切り替える制御モードＭ２の２つのモードが予め設定されている。
【００３３】
制御部４は、計測部３によって計測された電池電圧及び負荷での消費電力と、記憶部５に登録された閾値に基づいて、複数の開閉器２のオン／オフを制御する。
【００３４】
本実施形態の給電制御装置１を用いた配電システムは上記のような構成を有しており、以下では図２を参照してその動作を説明する。
【００３５】
制御部４は、計測部３が計測した蓄電池１３の電池電圧と、記憶部５に登録されている第１閾値Ｖ１（例えば４２Ｖ）との高低を定期的に比較する。
【００３６】
初期状態では蓄電池１３の蓄電残量が所定値以上であり、電池電圧が第１閾値Ｖ１以上であるとする。この場合、制御部４は、制御モードＭ１を選択して全ての開閉器２をオンに切り替え、各住戸２０内の負荷に電力を供給する。
【００３７】
住戸２０内の負荷が電力を消費することによって、蓄電池１３の蓄電残量が減少すると、蓄電残量の減少に伴って電池電圧が低下する。そして、電池電圧が第１閾値Ｖ１未満になると（ステップＳ１）、制御部４は、蓄電池１３の蓄電残量が所定値よりも低下したと判断して、制御モードＭ２を選択し、全ての開閉器２をオフに切り替え、負荷への供給量を下げる制御を行う。
【００３８】
その後、蓄電池１３の電池電圧が第１閾値Ｖ１以上になった場合に、制御モードをモードＭ２に切り替えた直後であるという条件１か、又は、計測部３が計測した負荷の消費電力の総和が前回計測時から一定量以上減少するという条件２の何れかが成立していれば、制御部４は、負荷への供給量を下げる制御を行ったことによる電池電圧の上昇と判断し、蓄電池１３の蓄電残量が回復していないと判断する。この場合、制御部４は、制御モードをモードＭ１に切り替えず、全ての開閉器２をオフさせたままとする。ここで、上記の一定量は固定値でもよいし、消費電力の変動と電池電圧の変動との相関から平均変動幅を求め、この値を上記の一定量として用いてもよい。
【００３９】
一方、蓄電池１３の電池電圧が第１閾値Ｖ１以上になった場合に、上記の条件１、条件２が両方共に成立していなければ、制御部４は、蓄電池１３の蓄電残量が回復したと判断し、制御モードをモードＭ１に切り替え（ステップＳ２）、全ての開閉器２をオンさせる。
【００４０】
これにより、制御部４は、負荷を下げる制御を行ったことによる電池電圧の上昇を、蓄電残量が回復したと誤検出しにくくなる。なお、上記の条件１において制御モードをモードＭ２に切り替えた直後とは、制御モードがモードＭ２に切り替えられてから所定の経過時間が経過するまでの時間である。この経過時間は、蓄電池１３の出力変化を収集したデータをもとに、負荷への供給量を下げることによって電池電圧が変動する場合に、その電圧変動が収まるまでの時間より長い時間に設定されている。
【００４１】
ここで、制御モードがモードＭ２からモードＭ１に切り替えられると、負荷への供給量が増加することによって、電池電圧が減少するが、制御部４は、負荷への供給量を増やしたことで発生した電池電圧の低下は、電池残量の低下と判断しないようにしてもよい。
【００４２】
すなわち、蓄電池１３の電池電圧が第１閾値Ｖ１未満になった場合に、制御モードをモードＭ１に切り替えた直後であるという条件３か、又は、計測部３が計測した負荷の消費電力の総和が前回計測時から一定量以上増加するという条件４の何れかが成立していれば、制御部４は、負荷への供給量を増やしたことによる電池電圧の低下と判断し、蓄電池１３の蓄電残量が低下していないと判断する。
【００４３】
これにより、制御部４は、負荷への供給量を増やす制御を行ったことによる電池電圧の低下を、蓄電残量の減少と誤検出しにくくなる。なお、上記の条件３において制御モードをモードＭ１に切り替えた直後とは、制御モードがモードＭ１に切り替えられてから所定の経過時間が経過するまでの時間である。この経過時間は、蓄電池１３の出力変化を収集したデータをもとに、負荷への供給量を増やしたことによって電池電圧が変動する場合に、その電圧変動が収まるまでの時間より長い時間に設定されている。
【００４４】
ところで、図２の状態遷移図に示す動作では、制御部４は、制御モードＭ２に切り替えた後に、蓄電池１３の電池電圧が第１閾値Ｖ１以上になった場合、上記の条件１、条件２が両方共に成立していなければ負荷への供給量を上げる制御を行っているが、蓄電池１３が満充電になったと判断すると、負荷への供給量を上げる制御を行ってもよい。この動作を図３に基づいて説明する。
【００４５】
初期状態では蓄電池１３の蓄電残量が所定値以上であり、電池電圧が第１閾値Ｖ１以上であるとする。この場合、制御部４は、制御モードＭ１を選択して全ての開閉器２をオンに切り替え、各住戸２０内の負荷に電力を供給する。
【００４６】
住戸２０内の負荷が電力を消費することによって、蓄電池１３の蓄電残量が減少すると、蓄電残量の減少に伴って電池電圧が低下する。そして、電池電圧が第１閾値Ｖ１未満になると（図３のステップＳ１）、制御部４は、蓄電池１３の蓄電残量が低下したと判断して、制御モードＭ２を選択し、全ての開閉器２をオフに切り替え、負荷への供給量を下げる制御を行う。なお、電池電圧が第１閾値Ｖ１未満になった場合に、上記の条件３、条件４が両方とも成立していなければ、制御部４は、負荷への供給量を上げる制御を行ったことによる電池電圧の低下ではないと判断して、負荷への供給量を下げる制御を行うようにしてもよい。
【００４７】
その後、制御部４は、蓄電池１３の電池電圧と、満充電時の電池電圧に相当する閾値Ｖ１０（例えば５４Ｖ）との高低を定期的に比較する。そして、蓄電池１３が満充電となるまで充電され、電池電圧が閾値Ｖ１０以上になると（図３のステップＳ３）、制御部４は、蓄電池１３が満充電となるまで充電されたと判断して、制御モードＭ１を選択し、全ての開閉器２をオンにする。
【００４８】
このように、電池電圧が第１閾値Ｖ１を下回るまで蓄電残量が低下すると、制御部４は、開閉器２をオフにして、蓄電池１３からの放電を停止させ、その後、蓄電池１３が満充電になるまで、蓄電池１３から負荷への放電を止めている。鉛蓄電池のような蓄電池１３では、放電後速やかに満充電まで充電することが好ましく、蓄電池１３の寿命を伸ばすことができる。
【００４９】
また、図３の状態遷移図に示す動作では、制御部４は、満充電時の電池電圧に相当する閾値と電池電圧との高低を比較することで、満充電か否かを判断しているが、満充電か否かを判断する方法は上記の方法に限定されない。
【００５０】
蓄電池１３を充電する電源が、太陽光発電装置１１のような、自然エネルギで発電する発電装置（以下、第１発電装置という。）の場合、日射の影響で発電量が変動するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が蓄電池１３を充電する動作が断続的に行われる。図４は充電中の電池電圧を示した図であり、発電量の変動に応じて蓄電池１３の充電動作が断続的に繰り返されることによって、電池電圧は増減を繰り返しながら、徐々に上昇していく。時刻ｔ１以後は蓄電池１３が満充電状態となっており、蓄電池１３が満充電になると、発電が抑制され、充電動作が行われなくなるので、電池電圧は安定する。而して、制御部４では、この挙動をとらえることによって満充電と判断しており、この判断方法について以下に説明する。
【００５１】
計測部３は、蓄電池１３の電池電圧及び負荷での消費電力を定期的に計測する。制御部４は、計測部３から電池電圧を定期的に取り込み、計測部３から取り込んだ電池電圧と第２閾値Ｖ２との高低を比較する。制御部４は、電池電圧が第２閾値Ｖ２以上で、且つ、電池電圧の変化幅が所定の許容範囲ｄＶ１（例えば０．５Ｖ）以下になる状態が１０回以上連続して検出できれば、満充電と判断する。図４の例では、時刻ｔ１以後は電池電圧が第２閾値Ｖ２以上で、且つ、電池電圧の変化幅が許容範囲ｄＶ１以下になっている。電池電圧が第２閾値Ｖ２以上で、且つ、電池電圧の変化幅が許容範囲ｄＶ１以下になるという条件を満たす電池電圧が計測部３によって１０回連続して計測された時刻ｔ２において、制御部４は、蓄電池１３が満充電まで充電されたと判断する。
【００５２】
ここで、電池電圧の変化幅の許容範囲ｄＶ１は固定値としているが、負荷での消費がある場合は、負荷での消費電力と電池電圧の変化との相関の記録をもとに、可変値として与えてもよい。また、負荷での消費がある場合に、負荷の大きさが変動するのであれば、それによっても電池電圧が変動するので、電池電圧の変化幅の許容範囲に、負荷の変動を加味してもよい。
【００５３】
また、制御部４は、電池電圧が第２閾値Ｖ２以上で、且つ、電池電圧の変化幅が所定の許容範囲ｄＶ１以下になる状態が、所定回数以上連続して検出できれば、満充電と判断しているが、この状態が所定時間以上継続すれば、満充電と判断してもよい。
【００５４】
また、蓄電池１３の満充電を検出する方法は上記の方法に限らず、制御部４は、電池電圧が、満充電状態を示す第３閾値Ｖ３以上となる状態が所定時間Ｔ１以上継続すると、蓄電池１３が満充電となるまで充電されたと判断してもよい。なお、記憶部５には、満充電状態を示す第３閾値Ｖ３として例えば５４Ｖが登録され、電池電圧が第３閾値Ｖ３以上となる状態が継続する時間の判定基準（所定時間Ｔ１）として例えば３０分が登録されている。
【００５５】
図５は充電中の電池電圧を示した図であり、発電量の変動に応じて蓄電池１３の充電動作が断続的に繰り返されることによって、電池電圧は増減を繰り返しながら、徐々に上昇していく。計測部３は、蓄電池１３の電池電圧及び負荷での消費電力を定期的に計測する。制御部４は、計測部３から電池電圧を定期的に取り込んでおり、計測部３から定期的に取り込んだ電池電圧と第３閾値Ｖ３とを比較し、電池電圧が第３閾値Ｖ３以上となる状態が所定時間Ｔ１以上継続すると、満充電となるまで充電されたと判断する。なお、制御部４は、定期的に電池電圧と第３閾値Ｖ３との高低を比較しており、電池電圧が第３閾値Ｖ３以上となる状態が所定回数以上連続して検出できれば、満充電まで充電されたと判断するようにしてもよい。
【００５６】
また、制御部４は、電池電圧が第２閾値Ｖ２以上で、且つ、電池電圧の変化幅が所定の許容範囲ｄＶ１（例えば０．５Ｖ）以下になる状態が所定回数以上連続して検出できるか又は所定時間連続するという条件と、電池電圧が第３閾値Ｖ３以上となる状態が所定時間Ｔ１以上継続するという条件のうち、何れかの条件が成立すれば、蓄電池１３が満充電まで充電されたと判断してもよく、より確実に満充電状態を検出できる。
【００５７】
ところで、図３の状態遷移図に示す動作では、制御部４は、制御モードＭ２に切り替えた後に、蓄電池１３が満充電まで充電されたと判断すると、負荷への供給量を上げる制御を行っているが、充電中であると判断すると、負荷への供給量を上げる制御を行うようにしてもよい。
【００５８】
蓄電池１３を充電する電源が、太陽光発電装置１１のような、自然エネルギで発電する発電装置（以下、第１発電装置という。）の場合、日射の影響で発電量が変動するために、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が蓄電池１３を充電する動作が断続的に行われる。その結果、電池電圧は増減を繰り返しながら、徐々に上昇していくことになり、この挙動をとらえることで制御部４は充電中と判断する。そして、制御部４は、蓄電池１３が充電されていると判断すると、満充電まで充電されていなくても、負荷への供給量を上げる制御を行う。
【００５９】
ここで、給電制御装置１から各住戸２０に配電線３２が２系統配線され、２系統ある配電線３２の一方には消費電力が基準レベルよりも大きい負荷が接続され、２系統ある配電線３２の他方には消費電力が基準レベル以下の負荷が接続されているものとする。また記憶部５には、制御モードとして、３つの制御モードＭ１，Ｍ２，Ｍ３が設定されているものとする。制御モードＭ１は全ての開閉器２をオンにするモードであり、制御モードＭ２は全ての開閉器２をオフにするモードである。また制御モードＭ３は、消費電力が基準レベルよりも小さい負荷が接続された配電線３２に対応する開閉器２をオンにし、比較的大きい負荷が接続された配電線３２に対応する開閉器２をオフにする制御モードである。また記憶部には、閾値として、第１閾値Ｖ１（例えば４２Ｖ）と、蓄電池１３の蓄電残量が中程度の状態を示す閾値Ｖ１０（例えば５０Ｖ）とが登録されている、
ここで、図６の状態遷移図を参照して、制御部４の動作を説明する。
【００６０】
初期状態では蓄電池１３の蓄電残量が所定値以上であり、電池電圧が閾値Ｖ１０以上であるとする。この場合、制御部４は、制御モードＭ１を選択して全ての開閉器２をオンに切り替え、各住戸２０内の負荷に電力を供給する。
【００６１】
住戸２０内の負荷が電力を消費することによって、蓄電池１３の蓄電残量が減少すると、蓄電残量の減少に伴って電池電圧が低下する。そして、電池電圧が閾値Ｖ１０未満になると（ステップＳ４）、制御部４は、蓄電池１３の蓄電残量が中程度に低下したと判断して、制御モードＭ３を選択し、消費電力が比較的大きい負荷への給電を停止し、消費電力が比較的小さい負荷へは給電を継続する。
【００６２】
消費電力が比較的小さい負荷への給電は継続しており、発電量よりも電力需要が上回っていると、負荷による電力消費によって蓄電池１３の蓄電残量がさらに減少し、蓄電残量の減少に伴って電池電圧が低下する。そして、電池電圧が第１閾値Ｖ１未満になった場合に、上記の条件３、条件４が両方とも成立していなければ（ステップＳ５）、制御部４は、蓄電池１３の蓄電残量が所定値よりも低下したと判断して、制御モードＭ２を選択し、全ての開閉器２をオフに切り替え、負荷への供給量を下げる制御を行う。
【００６３】
その後、太陽光発電装置１１が発電した電力によって蓄電池１３が充電されると、太陽光発電装置１１の発電量は日射量で変動するため、電池電圧は増減を繰り返しながら徐々に増加していく。制御部４は、計測部３が計測した電池電圧を定期的に取り込んでおり、所定回数（例えば１０回）以上連続して、前回の電池電圧からの変化幅が所定の許容範囲ｄＶ１内に収まらない場合、制御部４は、充電中であると判断して、制御モードＭ３に切り替え、消費電力が比較的小さい負荷への給電を開始する（ステップＳ６）。なお、制御部４は、所定回数以上連続して、前回の電池電圧からの変化幅が所定の許容範囲ｄＶ１内に収まらず、且つ、何れの電池電圧も閾値Ｖ１０以上であるという条件が成立すれば、充電中と判断してもよい。
【００６４】
制御モードＭ３で給電されている負荷は、消費電力が基準レベル以下の負荷であるから、給電中の負荷の需要電力を発電量が上回る可能性が高く、需要電力を発電量が上回っていれば、蓄電池１３が充電されて、いずれは満充電になると推測される。そして、蓄電池１３が満充電になるのを制御部４が検出すると、制御部４は、制御モードＭ１に切り替え、全ての開閉器２をオンにして、負荷への給電を行わせる（ステップＳ７）。なお、蓄電池１３が満充電になったか否かの判断は、図３〜図５を参照して説明した何れかの方法で行えばよく、その説明は省略する。
【００６５】
上述のように、制御部４が、蓄電残量に応じて負荷への供給量を調整することも好ましい。本実施形態では、蓄電残量に応じて、消費電力が比較的小さい負荷のみに給電する状態と、全ての負荷に給電する状態とを切り替えており、蓄電残量に応じてきめ細かい制御が可能になる。
【００６６】
ところで、制御部４は、制御モードＭ２に切り替えられた状態で、充電中と判断した場合に、発電装置の発電量が大きければ、負荷への供給量を上げる制御を行うようにしてもよい。
【００６７】
太陽光発電装置１１の発電量は日射量によって変動するが、大きな発電量が得られる場合は、負荷への供給量を発電量が上回る可能性が高くなる。満充電まで充電された後に負荷への供給量を上げる制御を行ったのでは、発電量のうち負荷への供給量を上回る分を蓄電池１３に充電することができず、発電量を有効に利用できない可能性がある。
【００６８】
制御部４は、蓄電池１３が充電中と判断した状態で、蓄電池１３の電池電圧が上昇する上昇速度と基準値との高低を比較することによって、太陽光発電装置１１の発電量が基準レベルよりも大きいか、小さいかを判定する。そして、蓄電池１３の充電中に電池電圧が上昇する上昇速度が基準値よりも大きければ、制御部４は、太陽光発電装置１１の発電量が基準レベルよりも大きいと判断し、負荷への供給量を上げる制御を行う。ここで、図７の状態遷移図を参照して、制御部４の動作を説明する。
【００６９】
初期状態では蓄電池１３の蓄電残量が所定値以上であり、電池電圧が閾値Ｖ１０以上であるとする。この場合、制御部４は、制御モードＭ１を選択して全ての開閉器２をオンに切り替え、各住戸２０内の負荷に電力を供給する。
【００７０】
住戸２０内の負荷が電力を消費することによって、蓄電池１３の蓄電残量が減少すると、蓄電残量の減少に伴って電池電圧が低下する。そして、電池電圧が第１閾値Ｖ１未満になると（図７のステップＳ１）、制御部４は、蓄電池１３の蓄電残量が低下したと判断して、制御モードＭ２を選択し、全ての開閉器２をオフに切り替え、負荷への供給量を下げる制御を行う。なお、電池電圧が第１閾値Ｖ１未満になった場合に、上記の条件３、条件４が両方とも成立していなければ、制御部４は、蓄電池１３の蓄電残量が所定値よりも低下したと判断して、制御モードＭ２を選択し、全ての開閉器２をオフに切り替えるようにしてもよい。
【００７１】
その後、制御部４は、計測部３が計測した電池電圧を定期的に取り込み、蓄電池１３が充電中であると判断すると、発電量の大小を判定する処理を行う。ここで、制御部４は、充電中と判断した状態で、蓄電池１３の電池電圧と時間との関係を一次式で近似し、その傾き（電池電圧の上昇速度）ａが所定の基準値（例えば１）よりも大きければ、発電量が基準レベルよりも大きいと判断する。このとき、制御部４は、制御モードをモードＭ１に切り替えて、負荷への給電を開始させており（図７のステップＳ８）、負荷への供給量を上げる制御を行う。一方、蓄電池１３が充電中であっても、蓄電池１３の電池電圧の上昇速度ａが基準値以下の場合、制御部４は、負荷への給電量を上げる制御を行わず、その後蓄電池１３が満充電になったと判断した時点で、負荷への供給量を上げる制御を行えばよい。
【００７２】
なお、制御部４は、発電量の大小に応じて負荷への供給量を変化させてもよい。例えば、電池電圧が増加する傾きａが所定の閾値以下の場合、制御部４は、消費電力が比較的小さい負荷が接続された配電線３２に対応する開閉器２のみオンにし、その後充電が進むと、全ての開閉器をオンにする。一方、電池電圧が増加する傾きａが閾値よりも大きい場合、制御部４は、全ての開閉器をオンにして、全ての負荷への給電を開始させる。
【００７３】
また、本実施形態の配電システムにおいて、分散電源１０が、自然エネルギで発電する第１発電装置（例えば太陽光発電装置１１）の他に、制御部４が発電量を調整可能な第２発電装置を備えていてもよく、制御部４が、第１発電装置の発電量が第５閾値よりも低いと判断した場合には、停止中の第２発電装置を稼働させて、蓄電池１３を速やかに充電してもよい。なお、制御部４は、第１発電装置の発電量が第５閾値よりも低いと判断した場合に第２発電装置の発電量を増加させればよく、蓄電池１３を速やかに充電することができる。
【００７４】
また、図２の状態遷移図に示す動作では、電池電圧が第１閾値Ｖ１未満になると（図２のステップＳ１）、制御部４は、蓄電池１３の蓄電残量が低下したと判断して、制御モードをモードＭ２に切り替えているが、蓄電残量の低下を別の方法で判定してもよい。他の方法による判定動作を図８に基づいて説明する。
【００７５】
制御部４は、計測部３が計測した電池電圧および各負荷での消費電力を定期的に取り込んでおり、上述した何れかの方法で蓄電池１３が満充電まで充電されたか否かを判定する。制御部４は、蓄電池１３が満充電まで充電されたと判断すると、蓄電池１３の定格容量（満充電時の容量）から、計測部３が計測した消費電力と損失との合計（負荷への供給電力）を差し引いて、現在の蓄電残量を推測する。制御部４は、蓄電池１３の電池電圧が第１閾値を下回るか、又は、満充電からの供給電力が所定の第４閾値を超えると、蓄電残量が所定値を下回ったと判断して、制御モードをモードＭ２に切り替え、全ての開閉器２をオフさせる（図８のステップＳ９）。蓄電池１３の定格容量が１０ｋＷｈの場合に、上記の第４閾値を５ｋＷｈに設定しておけば、放電深度が５０％以下になることはなく、放電深度を確実に守ることができる。
【００７６】
その後、蓄電池１３が充電されると、蓄電池１３の電池電圧が上昇する。電池電圧が所定の閾値（例えば５０Ｖ）以上になると、制御部４は、蓄電残量が十分回復したと判断して、制御モードをモードＭ１に切り替え、全ての開閉器２をオンさせることで、負荷に電力を供給する（図８のステップＳ１０）。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態の給電制御装置１は制御部４を備える。この制御部４は、太陽光発電装置１１（発電装置）によって発電された電力を蓄電池１３に蓄積し、蓄電池１３に蓄えた電力を外部に供給する分散電源１０から、負荷への電力供給を制御する。制御部４は、蓄電池１３の電池電圧が第１閾値を下回ると、蓄電池１３の蓄電残量が所定値を下回ったと判断して、負荷への供給量を下げる制御を行う。制御部４は、負荷への供給量を下げる制御を行ったことによる、蓄電池１３の電池電圧の上昇は、蓄電残量の増加と判断せず、負荷への供給量を下げる制御を継続するように構成されたことを特徴とする。
【００７８】
このように、制御部４は、負荷を下げる制御を行ったことによる、電池電圧の低下は蓄電残量の増加と判断せず、負荷への供給量を下げる制御を継続するので、蓄電池からの給電を安定させつつ、過放電による蓄電池１３の劣化を抑制することができる。
【００７９】
この給電制御装置において、制御部４は、負荷への供給量を下げる制御を行っている状態で、蓄電池１３が満充電になるまで充電されると、負荷への供給量を上げる制御を行うように構成されることも好ましい。蓄電池１３の蓄電残量が第１閾値を下回ると、蓄電池１３が満充電に充電されるまで、負荷への供給量を下げる制御が継続されるので、蓄電池１３が速やかに満充電に充電されることになり、蓄電池１３の劣化が抑制される。
【００８０】
この給電制御装置において、制御部４は、蓄電池１３の電池電圧が第２閾値以上で、且つ、電池電圧の変化幅が所定の許容範囲以下になると、蓄電池１３が満充電になるまで充電されたと判断するように構成されることも好ましい。制御部４が、蓄電池１３の電池電圧だけから満充電を判断する場合に比べて、より正確に満充電を判断できる。
【００８１】
この給電制御装置において、制御部４は、蓄電池１３の電池電圧が満充電状態を示す第３閾値以上となる状態が所定時間以上継続すると、蓄電池１３が満充電になるまで充電されたと判断するように構成されることも好ましい。制御部４が、蓄電池１３の電池電圧と閾値との高低を比較した結果だけから満充電を判断する場合に比べ、簡便な方法で、より正確に満充電を判断できる。
【００８２】
この給電制御装置において、制御部４は、蓄電池１３の電池電圧が所定の許容範囲を超えて増減を繰り返すことから充電中と判断し、負荷への供給量を上げる制御を行うように構成されることも好ましい。蓄電池１３が充電中であれば、その後蓄電池１３が満充電となる可能性が高く、制御部４が、充電中と判断すると負荷への供給量を上げる制御を行うことによって、より早いタイミングで負荷への供給量を上げることができる。
【００８３】
この給電制御装置において、制御部４は、蓄電池１３の電池電圧が所定の許容範囲を超えて増減を繰り返すことから充電中と判断する。そして、制御部４は、充電中と判断した状態で、蓄電池１３の電池電圧が上昇する上昇速度が所定の基準値よりも大きければ、負荷への供給量を上げる制御を行うように構成されることも好ましい。充電中に電池電圧の上昇速度が基準値よりも大きければ、発電装置の発電量が大きく、負荷への供給量を上げても、蓄電池１３が満充電まで充電されると考えられる。制御部４は、蓄電池１３の充電中に電池電圧の上昇速度が基準値よりも大きいと判断すると、負荷への供給量を上げる制御を行うので、より早いタイミングで負荷への供給量を上げることができる。
【００８４】
この給電制御装置において、制御部４は、蓄電池１３の電池電圧が第１閾値を下回った場合でも、負荷への供給量を上げる制御を行ったことによる電池電圧の低下は、蓄電残量の低下と判断せず、負荷への供給量を上げる制御を継続するように構成されることも好ましい。制御部４が負荷への供給量を上げる制御を行ったことによって電池電圧が低下したことを、制御部４が蓄電残量の低下と判断せず、負荷への供給量を上げる制御を継続するから、蓄電池からの給電を安定させることができる。
【００８５】
この給電制御装置において、制御部４は、蓄電池１３が満充電の状態から負荷に供給した供給量が第４閾値を超えると、負荷への供給量を下げる制御を行うように構成されることも好ましい。制御部４が蓄電池１３の放電量を制限することで、蓄電池１３の劣化を抑制できる。
【００８６】
この給電制御装置において、発電装置が、自然エネルギで発電する第１発電装置（太陽光発電装置１１）と、制御部４によって発電量が調整可能な第２発電装置を備え、第１発電装置及び第２発電装置でそれぞれ発電された電力を蓄電池１３が蓄える場合に、制御部４は、第１発電装置の発電量が第５閾値よりも低い場合に、第２発電装置の発電量を増加させるように構成されることも好ましい。第１発電装置の発電量が第５閾値よりも低い場合は、制御部４が第２発電装置の発電量を増加させることで、蓄電池１３を速やかに充電することができる。
【００８７】
この給電制御装置において、制御部４は、蓄電池１３の蓄電残量に応じて負荷への供給量の大きさを調整するように構成されることも好ましく、負荷への供給量を、蓄電残量に応じて細かく制御することができる。
【００８８】
本発明をいくつかの好ましい実施形態によって記述したが、本発明の本来の精神および範囲、すなわち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によってさまざまな修正および変形が可能である。
【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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【国際調査報告】
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