電力供給システム
【課題】太陽電池の発電量が少ない場合でも太陽電池が生成したエネルギーを有効活用することができる電力供給システムを提供する。
【解決手段】電力供給システムは、太陽電池１と、少なくとも一つの蓄電池２を含む蓄電部と、太陽電池１から出力される電力及び前記蓄電部から出力される電力を電力変換する電力変換部（例えばインバータ３）と、太陽電池１、前記蓄電部、及び前記電力変換部の間の接続状態を切り換える切換部（例えばスイッチＳＷ１及びＳＷ２）と、太陽電池１の発電量が少ないと判断した場合に、太陽電池１から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに蓄電池２に充電すること、及び、蓄電池２を放電して蓄電池２から前記電力変換部へ電力を供給すること、の少なくとも一方を実行するように前記切換部を制御する制御部（例えばコントローラ５）とを備える。
【解決手段】電力供給システムは、太陽電池１と、少なくとも一つの蓄電池２を含む蓄電部と、太陽電池１から出力される電力及び前記蓄電部から出力される電力を電力変換する電力変換部（例えばインバータ３）と、太陽電池１、前記蓄電部、及び前記電力変換部の間の接続状態を切り換える切換部（例えばスイッチＳＷ１及びＳＷ２）と、太陽電池１の発電量が少ないと判断した場合に、太陽電池１から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに蓄電池２に充電すること、及び、蓄電池２を放電して蓄電池２から前記電力変換部へ電力を供給すること、の少なくとも一方を実行するように前記切換部を制御する制御部（例えばコントローラ５）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流系統やＤＣ負荷（ＤＣ電源入力端子を有する負荷）等に電力を供給する電力供給システムに関し、特に太陽電池と蓄電池とを備える電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流系統やＤＣ負荷等に電力を供給する電力供給システムの中には、太陽電池と蓄電池とを備えるタイプのものがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
太陽電池と蓄電池とを備える電力供給システムでは、電力供給先である交流系統やＤＣ負荷等に所定の電圧値の電力を供給するために、太陽電池から出力される電力が電力変換部によって所定の電圧値の電力に変換される。なお、電力変換部は、電力供給システムが電力供給先にＡＣ電力を供給するシステムである場合にはインバータとし、電力供給システムが電力供給先にＤＣ電力を供給するシステムである場合にはＤＣ／ＤＣコンバータとする。
【０００４】
インバータは図８に示すような変換効率特性を有しており、インバータに入力される電力が小さければ、インバータの変換効率は低くなる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータは図９に示すような変換効率特性を有しており、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電流が小さければ、ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率は低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４６４４５号公報（段落００１１及び００１７）
【特許文献１】特開平１１−１５５２４２号公報（第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽電池の発電量は、太陽電池の設置場所、日照条件、季節などにより大きく変動する。太陽電池の発電量が少ない場合、太陽電池から電力変換部に入力される電力や電流が小さくなるので、電力変換部の変換効率が低くなり、太陽電池が生成したエネルギーの大半が無駄になるという問題があった。
【０００７】
なお、特許文献１で開示されているシステムは、太陽電池の出力電圧が蓄電池の出力電圧より低くなった場合には太陽光発電を活用しないので、太陽電池が生成したエネルギーを有効活用しきれていない。
【０００８】
また、特許文献２で開示されているシステムは、日出から太陽電池の出力電圧が所定値に達するまでの期間（日出から第１のモードが開始されるまでの期間）は、太陽光発電を活用しないので、太陽電池が生成したエネルギーを有効活用しきれていない。
【０００９】
本発明は、上記の状況に鑑み、太陽電池の発電量が少ない場合でも太陽電池が生成したエネルギーを有効活用することができる電力供給システム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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る電力供給システムは、太陽電池と、少なくとも一つの蓄電池を含む蓄電部と、前記太陽電池から出力される電力及び前記蓄電部から出力される電力を電力変換する電力変換部と、前記太陽電池、前記蓄電部、及び前記電力変換部の間の接続状態を切り換える切換部と、前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに前記蓄電池に充電すること、及び、前記蓄電池を放電して前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給すること、の少なくとも一方を実行するように前記切換部を制御する制御部とを備える構成（第１の構成）とする。
【００１１】
上記第１の構成の電力供給システムにおいて、前記制御部は、閾値と前記太陽電池の発電量に依存する物理量との比較結果により前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第１の判断手法、前記太陽電池の発電量が少ないことが予測される時間帯を予め定め、前記時間帯に応じて前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第２の判断手法、及び前記太陽電池の過去の発電量を履歴データとして記憶して前記履歴データを用いて前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第３の判断手法、の少なくとも一つを用いて、前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する構成（第２の構成）にしてもよい。
【００１２】
上記第１または第２の構成の電力供給システムにおいて、前記蓄電部は、前記蓄電池を一つのみ有し、前記制御部は、前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、前記蓄電池の充電容量が所定値以下であれば、前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに前記蓄電池に充電し、前記蓄電池の充電容量が前記所定値より多ければ、前記蓄電池を放電して前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給するように前記切換部を制御する構成（第３の構成）にしてもよい。
【００１３】
上記第１または第２の構成の電力供給システムにおいて、前記蓄電部は、前記蓄電池を複数有し、前記制御部は、前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、複数の前記蓄電池の少なくとも一つに前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに充電すると同時に、複数の前記蓄電池の他の少なくとも一つを放電してその放電した前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給するように前記切換部を制御し得る構成（第４の構成）にしてもよい。
【００１４】
上記第１〜４のいずれかの構成の電力供給システムにおいて、前記電力変換部は、直流電力を交流電力に変換するインバータであり、前記蓄電部から出力される電力を、前記電力変換部を経由することなく直接直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを備える構成にしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る電力供給システムによると、制御部によって太陽電池の発電量が少ないと判断された場合に、電力変換部に太陽電池の出力電力のみが入力されることがなくなるので、電力変換部が低い変換効率で電力変換を行うことを防止することができる。また、本発明に係る電力供給システムによると、制御部によって太陽電池の発電量が少ないと判断された場合に、太陽電池の出力電力を蓄電部に蓄え、蓄電部に蓄えたまとまった量の電力を電力変換部に出力することで電力変換部が高い変換効率で電力変換を行うことができる。これにより、太陽電池の発電量が少ない場合でも太陽電池が生成したエネルギーを有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第１及び第２実施形態におけるコントローラの制御動作例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第３及び第４実施形態におけるコントローラの制御動作例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの変形例の概略構成を示す図である。
【図８】インバータの変換効率特性を示す図である。
【図９】ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００１８】
＜本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの構成＞
本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの概略構成を図１に示す。本発明の第１実施形態に係る電力供給システムは、交流系統１００に電力を供給するシステムであって、太陽電池１と、蓄電池２と、太陽電池１から出力される電力及び蓄電電池２から出力される電力をＤＣ／ＡＣ変換するインバータ３と、太陽電池１とインバータ３との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ１と、太陽電池１と蓄電池２との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ２と、太陽電池１の出力電力を検出する電力検出器４と、蓄電池２から送信される電池情報及び電力検出器４から送られる電力情報に基づいてスイッチＳＷ１及びＳＷ２を制御するコントローラ５とを備え、インバータ３の出力端から交流系統１００に電力を供給している。
【００１９】
太陽電池１の形態は特に限定されないが、例えば、複数直列接続した太陽電池モジュールを複数並列接続した太陽電池モジュール集合体を用いることができる。
【００２０】
蓄電池２の形態も特に限定されないが、例えば、電池パックを複数直列接続した電池パックストリングを複数並列接続した電池パック集合体を用いることができる。電池パックの構成例としては、電池セルを複数並列接続した電池ブロックを複数直列接続した構成を挙げることができる。なお、蓄電池２は、蓄電池２の＋−電極間の電流値および電圧値並びに蓄電池２の充電容量を検出する検出部と、当該検出部によって検出されたデータを電池情報としてコントローラ５に送信する通信部とを備えている。
【００２１】
インバータ３は、太陽電池１を最大電力点で動作させるＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）機能を有していることが望ましい。
【００２２】
＜本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの構成＞
本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの概略構成を図２に示す。なお、図２において図１とハードウェアの構成が同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。本発明の第２実施形態に係る電力供給システムは、ＤＣ負荷２００に電力を供給するシステムであって、太陽電池１と、蓄電池２と、太陽電池１から出力される電力及び蓄電電池２から出力される電力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６と、太陽電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ６との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ１と、太陽電池１と蓄電池２との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ２と、太陽電池１の出力電流を検出する電流検出器７と、蓄電池２から送信される電池情報及び電流検出器７から送られる電流情報に基づいてスイッチＳＷ１及びＳＷ２を制御するコントローラ５とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の出力端からＤＣ負荷２００に電力を供給している。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、太陽電池１を最大電力点で動作させるＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）機能を有していることが望ましい。
【００２４】
＜本発明の第１及び第２実施形態におけるコントローラの制御動作例＞
図３は、本発明の第１及び第２実施形態におけるコントローラ５の制御動作例を示すフローチャートである。
【００２５】
コントローラ５は、制御動作を開始すると、まず太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００２６】
本発明の第１実施形態では、コントローラ５は、電力検出器４から送られる電力情報によって検知した太陽電池１の出力電力が閾値未満である場合、太陽電池１の発電量が少ないと判断し、電力検出器４から送られる電力情報によって検知した太陽電池１の出力電力が閾値以上である場合、太陽電池１の発電量が少なくないと判断する。また、本発明の第２実施形態では、コントローラ５は、電流検出器７から送られる電流情報によって検知した太陽電池１の出力電流が閾値未満である場合、太陽電池１の発電量が少ないと判断し、電流検出器７から送られる電流情報によって検知した太陽電池１の出力電流が閾値以上である場合、太陽電池１の発電量が少なくないと判断する。なお、閾値は、コントローラ５の内部メモリに不揮発的に記憶しておくとよい。また、コントローラ５の内部メモリに不揮発的に記憶される閾値は書き換え可能であることが望ましい。
【００２７】
本発明の第１実施形態では、インバータ３の変換効率がインバータ３の入力電力に応じて変化するため、閾値と太陽電池１の出力電力とを比較し、本発明の第２実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の変換効率がＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力電流に応じて変化するため、閾値と太陽電池１の出力電流とを比較したが、閾値と太陽電池１の発電量に依存する他の物理量とを比較するようにしてもよい。太陽電池１の出力電力、太陽電池１の出力電流以外の太陽電池１の発電量に依存する物理量としては、例えば、太陽電池１の出力電圧、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）の効率等を挙げることができる。
【００２８】
また、太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する他の判断手法として、太陽電池１の発電量が少ないことが予測される時間帯（例えば、夕方１７時以降朝方８時迄の時間帯）を予め定め、その時間帯であれば太陽電池１の発電量が少ないと判断し、その時間帯でなければ太陽電池１の発電量が少なくないと判断する手法や太陽電池１の過去の発電量を年間通して履歴データとして記憶し、その履歴データを用いて太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する手法（例えば、過去の同月同日同時刻の発電量データと閾値とを比較する手法）を挙げることができ、これらの判断手法を採用してもよい。上記の時間帯に応じて太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する手法を採用した場合、電力検出器４や電流検出器７が不要になる代わりにコントローラ５が時計機能を有する必要がある。また、上記の履歴データを用いて太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する手法を採用した場合、コントローラ５が履歴データを不揮発的に記憶し、尚かつ、コントローラ５がカレンダー機能及び時計機能を有する必要があり、さらに本発明の第２実施形態のシステム構成である場合には電流検出器７を電力検出器に置き換える必要がある。
【００２９】
ステップＳ１０において太陽電池１の発電量が少なくないと判断した場合（ステップＳ１０のＮＯ）、コントローラ５は、太陽電池１の出力電力を電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）へ出力するように、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を制御する（ステップＳ２０）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ１をオン状態にし、スイッチＳＷ２をオフ状態にする。ステップＳ２０の処理が終了すると、後述するステップＳ６０に移行する。
【００３０】
一方、ステップＳ１０において太陽電池１の発電量が少ないと判断した場合（ステップＳ１０のＹＥＳ）、コントローラ５は、蓄電池２から送られる電池情報によって検知した蓄電池２の充電容量が所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。
【００３１】
ステップＳ３０において蓄電池２の充電容量が所定値以下であると判断した場合（ステップＳ３０のＹＥＳ）、コントローラ５は、太陽電池１の出力電力を蓄電池２に充電するように、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を制御する（ステップＳ４０）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ１をオフ状態にし、スイッチＳＷ２をオン状態にする。このとき、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に電力が入力されないので、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が低い変換効率で電力変換を行うことを防止することができる。ステップＳ４０の処理が終了すると、後述するステップＳ６０に移行する。
【００３２】
ステップＳ３０において蓄電池２の充電容量が所定値以下でないと判断した場合（ステップＳ３０のＮＯ）、コントローラ５は、蓄電池２が放電するように、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を制御する（ステップＳ５０）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態にする。このとき、太陽電池１の出力電力に加えて、充電容量が所定値より大きい（高出力が可能な）蓄電池２の出力電力も電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に入力されるので、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が高い変換効率で電力変換を行うことができる。ステップＳ５０の処理が終了すると、後述するステップＳ６０に移行する。
【００３３】
ステップＳ６０において、コントローラ５は、ユーザ操作等によって運転終了が指示されているか否かを判断する。
【００３４】
運転終了が指示されなければ（ステップＳ６０のＮＯ）、ステップＳ１０に戻る。これにより、上述した処理が繰り返されることになる。したがって、ステップＳ４０において蓄電池２に蓄えられた太陽電池１の出力電力は、その後ステップＳ６０において蓄電池２が放電することによって、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が高い変換効率で電力変換を行う状態のときに、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に入力され、有効活用される。
【００３５】
一方、運転終了が指示されれば（ステップＳ６０のＹＥＳ）、コントローラ５は制御動作を終了する。
【００３６】
＜本発明の第３実施形態に係る電力供給システムの構成＞
次に、本発明の第３実施形態に係る電力供給システムの概略構成を図４に示す。なお、図４において図１とハードウェアの構成が同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。本発明の第３実施形態に係る電力供給システムは、交流系統１００に電力を供給するシステムであって、太陽電池１と、蓄電池２Ａ及び２Ｂを含む蓄電部と、太陽電池１から出力される電力及び蓄電部から出力される電力をＤＣ／ＡＣ変換するインバータ３と、太陽電池１とインバータ３との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ１と、太陽電池１と蓄電池２Ａ及び２Ｂとの接続状態を切り換えるスイッチＳＷ３と、蓄電池２Ａ及び２Ｂとインバータ３との接続状態を切り換えるスイッチＳＷ４と、太陽電池１の出力電力を検出する電力検出器４と、蓄電池２Ａ及び２Ｂからそれぞれ送信される各電池情報及び電力検出器４から送られる電力情報に基づいてスイッチＳＷ１、ＳＷ３、及びＳＷ４を制御するコントローラ５とを備え、インバータ３の出力端から交流系統１００に電力を供給している。
【００３７】
スイッチＳＷ３は、太陽電池１が蓄電池２Ａに接続される第１の状態、太陽電池１が蓄電池２Ｂに接続される第２の状態、太陽電池１が蓄電池２Ａ及び２Ｂのいずれにも接続されない第３の状態の中からいずれか一つの状態を選択する。スイッチＳＷ４は、インバータ３の入力端が蓄電池２Ａに接続される第１の状態、インバータ３の入力端が蓄電池２Ｂに接続される第２の状態、インバータ３の入力端が蓄電池２Ａ及び２Ｂのいずれにも接続されない第３の状態の中からいずれか一つの状態を選択する。
【００３８】
上述した構成により、本発明の第３実施形態に係る電力供給システムは、蓄電部において充電と放電とを同時に行うことができる。
【００３９】
＜本発明の第４実施形態に係る電力供給システムの構成＞
本発明の第４実施形態に係る電力供給システムの概略構成を図５に示す。なお、図５において図４とハードウェアの構成が同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。本発明の第４実施形態に係る電力供給システムは、ＤＣ負荷２００に電力を供給するシステムであって、太陽電池１と、蓄電池２Ａ及び２Ｂを含む蓄電部と、太陽電池１から出力される電力及び蓄電部から出力される電力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６と、太陽電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ６との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ１と、太陽電池１と蓄電池２Ａ及び２Ｂとの接続状態を切り換えるスイッチＳＷ３と、蓄電池２Ａ及び２ＢとＤＣ／ＤＣコンバータ６との接続状態を切り換えるスイッチＳＷ４と、太陽電池１の出力電流を検出する電流検出器７と、蓄電池２Ａ及び２Ｂからそれぞれ送信される各電池情報及び電流検出器７から送られる電流情報に基づいてスイッチＳＷ１、ＳＷ３、及びＳＷ４を制御するコントローラ５とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の出力端からＤＣ負荷２００に電力を供給している。
【００４０】
スイッチＳＷ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力端が蓄電池２Ａに接続される第１の状態、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力端が蓄電池２Ｂに接続される第２の状態、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力端が蓄電池２Ａ及び２Ｂのいずれにも接続されない第３の状態の中からいずれか一つの状態を選択する。
【００４１】
上述した構成により、本発明の第４実施形態に係る電力供給システムは、蓄電部において充電と放電とを同時に行うことができる。
【００４２】
＜本発明の第３及び第４実施形態におけるコントローラの制御動作例＞
図６は、本発明の第３及び第４実施形態におけるコントローラ５の制御動作例を示すフローチャートである。なお、図６において図３と同一のステップには同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００４３】
コントローラ５は、制御動作を開始すると、まず太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００４４】
ステップＳ１０において太陽電池１の発電量が少なくないと判断した場合（ステップＳ１０のＮＯ）、コントローラ５は、太陽電池１の出力電力を電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）へ出力するように、スイッチＳＷ１、ＳＷ３、及びＳＷ４を制御する（ステップＳ２０）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ１をオン状態にし、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をそれぞれ上述した第３の状態にする。ステップＳ２０の処理が終了すると、後述するステップＳ６０に移行する。
【００４５】
一方、ステップＳ１０において太陽電池１の発電量が少ないと判断した場合（ステップＳ１０のＹＥＳ）、コントローラ５は、蓄電池２Ａ及び２Ｂからそれぞれ送られる各電池情報によって蓄電池２Ａ及び２Ｂの各充電容量を検知し、充電容量が少ない方の蓄電池に太陽電池１の出力電力を充電するように、スイッチＳＷ１、ＳＷ３、及びＳＷ４を制御する（ステップＳ３５）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ１をオフ状態にし、スイッチＳＷ３を上述した第１の状態または上述した第２の状態にする。これにより、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に太陽電池１の出力電力が入力されないので、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が低い変換効率で電力変換を行うことを防止することができる。
【００４６】
ステップＳ３５の処理が終了すると、コントローラ５は、充電容量が多い方の蓄電池の充電容量が所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４５）。
【００４７】
ステップＳ４５において充電容量が多い方の蓄電池の充電容量が所定値以下であると判断した場合（ステップＳ４５のＹＥＳ）、コントローラ５は、充電容量が多い方の蓄電池が放電しないようにスイッチＳＷ４を制御してから後述するステップＳ６０に移行する。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ４を上述した第３の状態にしてから後述するステップＳ６０に移行する。
【００４８】
一方、ステップＳ４５において充電容量が多い方の蓄電池の充電容量が所定値以下でないと判断した場合（ステップＳ４５のＮＯ）、コントローラ５は、充電容量が多い方の蓄電池が放電するようにスイッチＳＷ４を制御する（ステップＳ５５）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ４を上述した第１の状態または上述した第２の状態にする。このとき、充電容量が所定値より大きい（高出力が可能な）蓄電池の出力電力が電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に入力されるので、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が高い変換効率で電力変換を行うことができる。ステップＳ５５の処理が終了すると、後述するステップＳ６０に移行する。
【００４９】
ステップＳ６０において、コントローラ５は、ユーザ操作等によって運転終了が指示されているか否かを判断する。
【００５０】
運転終了が指示されなければ（ステップＳ６０のＮＯ）、ステップＳ１０に戻る。これにより、上述した処理が繰り返されることになる。したがって、ステップＳ３５において蓄電池に蓄えられた太陽電池１の出力電力は、その後ステップＳ５５において蓄電池が放電することによって、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が高い変換効率で電力変換を行う状態のときに、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に入力され、有効活用される。
【００５１】
一方、運転終了が指示されれば（ステップＳ６０のＹＥＳ）、コントローラ５は制御動作を終了する。
【００５２】
＜変形例＞
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。
【００５３】
例えば、本発明の第１実施形態に係る電力供給システムに、ＤＣ／ＤＣコンバータ６と、蓄電池２とＤＣ／ＤＣコンバータ６との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ５とを追加し、図７に示す構成にしてもよい。このような構成の場合、例えば、図３に示すフローチャートのステップＳ２０において、スイッチＳＷ５をオン状態にして蓄電池２とＤＣ／ＤＣコンバータ６とを接続するようにすればよい。
【００５４】
交流系統１００には、ＡＣアダプタ（交流系統１００のＡＣ電力をＤＣ電力に変換する電力変換用アダプタ）を介してＤＣ負荷が接続されることがある。このＤＣ負荷にインバータ３経由で蓄電池２からの電力を供給する場合、インバータ３、ＡＣアダプタ双方において電力損失が生じる。なお、一般的にＡＣアダプタは変圧比が大きいため電力損失が大きい。これに対して、このＤＣ負荷にＤＣ／ＤＣコンバータ６経由で蓄電池２からの電力を供給する場合、ＡＣアダプタが不要になるので、ＡＣアダプタでの電力損失をなくすことができる。したがって、太陽電池１が生成し蓄電池２が蓄えたエネルギーをより一層有効活用することができる。
【００５５】
なお、本発明の第３実施形態に係る電力供給システムに対しても同様の変形を行うことができる。
【００５６】
また、本発明の第３及び第４実施形態に係る電力供給システムは、蓄電部が２つの蓄電池を備える構成であるが、蓄電部が３つ以上の蓄電池を備える構成であってもよい。蓄電部が３つ以上の蓄電池を備える構成の場合、例えば、図６に示すフローチャートのステップＳ３５において、充電容量が少ない方からＮ個（Ｎは任意の自然数）の蓄電池に太陽電池１の出力電力を充電し、図６に示すフローチャートのステップＳ５５において、充電容量が所定値より多い蓄電池全てが放電するようにすればよい。
【符号の説明】
【００５７】
１ 太陽電池
２、２Ａ、２Ｂ 蓄電池
３ インバータ
４ 電力検出器
５ コントローラ
６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７ 電流検出器
１００ 交流系統
２００ ＤＣ負荷
ＳＷ１〜ＳＷ５ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流系統やＤＣ負荷（ＤＣ電源入力端子を有する負荷）等に電力を供給する電力供給システムに関し、特に太陽電池と蓄電池とを備える電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流系統やＤＣ負荷等に電力を供給する電力供給システムの中には、太陽電池と蓄電池とを備えるタイプのものがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
太陽電池と蓄電池とを備える電力供給システムでは、電力供給先である交流系統やＤＣ負荷等に所定の電圧値の電力を供給するために、太陽電池から出力される電力が電力変換部によって所定の電圧値の電力に変換される。なお、電力変換部は、電力供給システムが電力供給先にＡＣ電力を供給するシステムである場合にはインバータとし、電力供給システムが電力供給先にＤＣ電力を供給するシステムである場合にはＤＣ／ＤＣコンバータとする。
【０００４】
インバータは図８に示すような変換効率特性を有しており、インバータに入力される電力が小さければ、インバータの変換効率は低くなる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータは図９に示すような変換効率特性を有しており、ＤＣ／ＤＣコンバータに入力される電流が小さければ、ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率は低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３４６４４５号公報（段落００１１及び００１７）
【特許文献１】特開平１１−１５５２４２号公報（第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽電池の発電量は、太陽電池の設置場所、日照条件、季節などにより大きく変動する。太陽電池の発電量が少ない場合、太陽電池から電力変換部に入力される電力や電流が小さくなるので、電力変換部の変換効率が低くなり、太陽電池が生成したエネルギーの大半が無駄になるという問題があった。
【０００７】
なお、特許文献１で開示されているシステムは、太陽電池の出力電圧が蓄電池の出力電圧より低くなった場合には太陽光発電を活用しないので、太陽電池が生成したエネルギーを有効活用しきれていない。
【０００８】
また、特許文献２で開示されているシステムは、日出から太陽電池の出力電圧が所定値に達するまでの期間（日出から第１のモードが開始されるまでの期間）は、太陽光発電を活用しないので、太陽電池が生成したエネルギーを有効活用しきれていない。
【０００９】
本発明は、上記の状況に鑑み、太陽電池の発電量が少ない場合でも太陽電池が生成したエネルギーを有効活用することができる電力供給システム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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る電力供給システムは、太陽電池と、少なくとも一つの蓄電池を含む蓄電部と、前記太陽電池から出力される電力及び前記蓄電部から出力される電力を電力変換する電力変換部と、前記太陽電池、前記蓄電部、及び前記電力変換部の間の接続状態を切り換える切換部と、前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに前記蓄電池に充電すること、及び、前記蓄電池を放電して前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給すること、の少なくとも一方を実行するように前記切換部を制御する制御部とを備える構成（第１の構成）とする。
【００１１】
上記第１の構成の電力供給システムにおいて、前記制御部は、閾値と前記太陽電池の発電量に依存する物理量との比較結果により前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第１の判断手法、前記太陽電池の発電量が少ないことが予測される時間帯を予め定め、前記時間帯に応じて前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第２の判断手法、及び前記太陽電池の過去の発電量を履歴データとして記憶して前記履歴データを用いて前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第３の判断手法、の少なくとも一つを用いて、前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する構成（第２の構成）にしてもよい。
【００１２】
上記第１または第２の構成の電力供給システムにおいて、前記蓄電部は、前記蓄電池を一つのみ有し、前記制御部は、前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、前記蓄電池の充電容量が所定値以下であれば、前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに前記蓄電池に充電し、前記蓄電池の充電容量が前記所定値より多ければ、前記蓄電池を放電して前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給するように前記切換部を制御する構成（第３の構成）にしてもよい。
【００１３】
上記第１または第２の構成の電力供給システムにおいて、前記蓄電部は、前記蓄電池を複数有し、前記制御部は、前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、複数の前記蓄電池の少なくとも一つに前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに充電すると同時に、複数の前記蓄電池の他の少なくとも一つを放電してその放電した前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給するように前記切換部を制御し得る構成（第４の構成）にしてもよい。
【００１４】
上記第１〜４のいずれかの構成の電力供給システムにおいて、前記電力変換部は、直流電力を交流電力に変換するインバータであり、前記蓄電部から出力される電力を、前記電力変換部を経由することなく直接直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを備える構成にしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る電力供給システムによると、制御部によって太陽電池の発電量が少ないと判断された場合に、電力変換部に太陽電池の出力電力のみが入力されることがなくなるので、電力変換部が低い変換効率で電力変換を行うことを防止することができる。また、本発明に係る電力供給システムによると、制御部によって太陽電池の発電量が少ないと判断された場合に、太陽電池の出力電力を蓄電部に蓄え、蓄電部に蓄えたまとまった量の電力を電力変換部に出力することで電力変換部が高い変換効率で電力変換を行うことができる。これにより、太陽電池の発電量が少ない場合でも太陽電池が生成したエネルギーを有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第１及び第２実施形態におけるコントローラの制御動作例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る電力供給システムの概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第３及び第４実施形態におけるコントローラの制御動作例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの変形例の概略構成を示す図である。
【図８】インバータの変換効率特性を示す図である。
【図９】ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００１８】
＜本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの構成＞
本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの概略構成を図１に示す。本発明の第１実施形態に係る電力供給システムは、交流系統１００に電力を供給するシステムであって、太陽電池１と、蓄電池２と、太陽電池１から出力される電力及び蓄電電池２から出力される電力をＤＣ／ＡＣ変換するインバータ３と、太陽電池１とインバータ３との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ１と、太陽電池１と蓄電池２との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ２と、太陽電池１の出力電力を検出する電力検出器４と、蓄電池２から送信される電池情報及び電力検出器４から送られる電力情報に基づいてスイッチＳＷ１及びＳＷ２を制御するコントローラ５とを備え、インバータ３の出力端から交流系統１００に電力を供給している。
【００１９】
太陽電池１の形態は特に限定されないが、例えば、複数直列接続した太陽電池モジュールを複数並列接続した太陽電池モジュール集合体を用いることができる。
【００２０】
蓄電池２の形態も特に限定されないが、例えば、電池パックを複数直列接続した電池パックストリングを複数並列接続した電池パック集合体を用いることができる。電池パックの構成例としては、電池セルを複数並列接続した電池ブロックを複数直列接続した構成を挙げることができる。なお、蓄電池２は、蓄電池２の＋−電極間の電流値および電圧値並びに蓄電池２の充電容量を検出する検出部と、当該検出部によって検出されたデータを電池情報としてコントローラ５に送信する通信部とを備えている。
【００２１】
インバータ３は、太陽電池１を最大電力点で動作させるＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）機能を有していることが望ましい。
【００２２】
＜本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの構成＞
本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの概略構成を図２に示す。なお、図２において図１とハードウェアの構成が同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。本発明の第２実施形態に係る電力供給システムは、ＤＣ負荷２００に電力を供給するシステムであって、太陽電池１と、蓄電池２と、太陽電池１から出力される電力及び蓄電電池２から出力される電力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６と、太陽電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ６との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ１と、太陽電池１と蓄電池２との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ２と、太陽電池１の出力電流を検出する電流検出器７と、蓄電池２から送信される電池情報及び電流検出器７から送られる電流情報に基づいてスイッチＳＷ１及びＳＷ２を制御するコントローラ５とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の出力端からＤＣ負荷２００に電力を供給している。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ６は、太陽電池１を最大電力点で動作させるＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）機能を有していることが望ましい。
【００２４】
＜本発明の第１及び第２実施形態におけるコントローラの制御動作例＞
図３は、本発明の第１及び第２実施形態におけるコントローラ５の制御動作例を示すフローチャートである。
【００２５】
コントローラ５は、制御動作を開始すると、まず太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００２６】
本発明の第１実施形態では、コントローラ５は、電力検出器４から送られる電力情報によって検知した太陽電池１の出力電力が閾値未満である場合、太陽電池１の発電量が少ないと判断し、電力検出器４から送られる電力情報によって検知した太陽電池１の出力電力が閾値以上である場合、太陽電池１の発電量が少なくないと判断する。また、本発明の第２実施形態では、コントローラ５は、電流検出器７から送られる電流情報によって検知した太陽電池１の出力電流が閾値未満である場合、太陽電池１の発電量が少ないと判断し、電流検出器７から送られる電流情報によって検知した太陽電池１の出力電流が閾値以上である場合、太陽電池１の発電量が少なくないと判断する。なお、閾値は、コントローラ５の内部メモリに不揮発的に記憶しておくとよい。また、コントローラ５の内部メモリに不揮発的に記憶される閾値は書き換え可能であることが望ましい。
【００２７】
本発明の第１実施形態では、インバータ３の変換効率がインバータ３の入力電力に応じて変化するため、閾値と太陽電池１の出力電力とを比較し、本発明の第２実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の変換効率がＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力電流に応じて変化するため、閾値と太陽電池１の出力電流とを比較したが、閾値と太陽電池１の発電量に依存する他の物理量とを比較するようにしてもよい。太陽電池１の出力電力、太陽電池１の出力電流以外の太陽電池１の発電量に依存する物理量としては、例えば、太陽電池１の出力電圧、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）の効率等を挙げることができる。
【００２８】
また、太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する他の判断手法として、太陽電池１の発電量が少ないことが予測される時間帯（例えば、夕方１７時以降朝方８時迄の時間帯）を予め定め、その時間帯であれば太陽電池１の発電量が少ないと判断し、その時間帯でなければ太陽電池１の発電量が少なくないと判断する手法や太陽電池１の過去の発電量を年間通して履歴データとして記憶し、その履歴データを用いて太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する手法（例えば、過去の同月同日同時刻の発電量データと閾値とを比較する手法）を挙げることができ、これらの判断手法を採用してもよい。上記の時間帯に応じて太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する手法を採用した場合、電力検出器４や電流検出器７が不要になる代わりにコントローラ５が時計機能を有する必要がある。また、上記の履歴データを用いて太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する手法を採用した場合、コントローラ５が履歴データを不揮発的に記憶し、尚かつ、コントローラ５がカレンダー機能及び時計機能を有する必要があり、さらに本発明の第２実施形態のシステム構成である場合には電流検出器７を電力検出器に置き換える必要がある。
【００２９】
ステップＳ１０において太陽電池１の発電量が少なくないと判断した場合（ステップＳ１０のＮＯ）、コントローラ５は、太陽電池１の出力電力を電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）へ出力するように、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を制御する（ステップＳ２０）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ１をオン状態にし、スイッチＳＷ２をオフ状態にする。ステップＳ２０の処理が終了すると、後述するステップＳ６０に移行する。
【００３０】
一方、ステップＳ１０において太陽電池１の発電量が少ないと判断した場合（ステップＳ１０のＹＥＳ）、コントローラ５は、蓄電池２から送られる電池情報によって検知した蓄電池２の充電容量が所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ３０）。
【００３１】
ステップＳ３０において蓄電池２の充電容量が所定値以下であると判断した場合（ステップＳ３０のＹＥＳ）、コントローラ５は、太陽電池１の出力電力を蓄電池２に充電するように、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を制御する（ステップＳ４０）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ１をオフ状態にし、スイッチＳＷ２をオン状態にする。このとき、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に電力が入力されないので、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が低い変換効率で電力変換を行うことを防止することができる。ステップＳ４０の処理が終了すると、後述するステップＳ６０に移行する。
【００３２】
ステップＳ３０において蓄電池２の充電容量が所定値以下でないと判断した場合（ステップＳ３０のＮＯ）、コントローラ５は、蓄電池２が放電するように、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を制御する（ステップＳ５０）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオン状態にする。このとき、太陽電池１の出力電力に加えて、充電容量が所定値より大きい（高出力が可能な）蓄電池２の出力電力も電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に入力されるので、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が高い変換効率で電力変換を行うことができる。ステップＳ５０の処理が終了すると、後述するステップＳ６０に移行する。
【００３３】
ステップＳ６０において、コントローラ５は、ユーザ操作等によって運転終了が指示されているか否かを判断する。
【００３４】
運転終了が指示されなければ（ステップＳ６０のＮＯ）、ステップＳ１０に戻る。これにより、上述した処理が繰り返されることになる。したがって、ステップＳ４０において蓄電池２に蓄えられた太陽電池１の出力電力は、その後ステップＳ６０において蓄電池２が放電することによって、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が高い変換効率で電力変換を行う状態のときに、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に入力され、有効活用される。
【００３５】
一方、運転終了が指示されれば（ステップＳ６０のＹＥＳ）、コントローラ５は制御動作を終了する。
【００３６】
＜本発明の第３実施形態に係る電力供給システムの構成＞
次に、本発明の第３実施形態に係る電力供給システムの概略構成を図４に示す。なお、図４において図１とハードウェアの構成が同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。本発明の第３実施形態に係る電力供給システムは、交流系統１００に電力を供給するシステムであって、太陽電池１と、蓄電池２Ａ及び２Ｂを含む蓄電部と、太陽電池１から出力される電力及び蓄電部から出力される電力をＤＣ／ＡＣ変換するインバータ３と、太陽電池１とインバータ３との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ１と、太陽電池１と蓄電池２Ａ及び２Ｂとの接続状態を切り換えるスイッチＳＷ３と、蓄電池２Ａ及び２Ｂとインバータ３との接続状態を切り換えるスイッチＳＷ４と、太陽電池１の出力電力を検出する電力検出器４と、蓄電池２Ａ及び２Ｂからそれぞれ送信される各電池情報及び電力検出器４から送られる電力情報に基づいてスイッチＳＷ１、ＳＷ３、及びＳＷ４を制御するコントローラ５とを備え、インバータ３の出力端から交流系統１００に電力を供給している。
【００３７】
スイッチＳＷ３は、太陽電池１が蓄電池２Ａに接続される第１の状態、太陽電池１が蓄電池２Ｂに接続される第２の状態、太陽電池１が蓄電池２Ａ及び２Ｂのいずれにも接続されない第３の状態の中からいずれか一つの状態を選択する。スイッチＳＷ４は、インバータ３の入力端が蓄電池２Ａに接続される第１の状態、インバータ３の入力端が蓄電池２Ｂに接続される第２の状態、インバータ３の入力端が蓄電池２Ａ及び２Ｂのいずれにも接続されない第３の状態の中からいずれか一つの状態を選択する。
【００３８】
上述した構成により、本発明の第３実施形態に係る電力供給システムは、蓄電部において充電と放電とを同時に行うことができる。
【００３９】
＜本発明の第４実施形態に係る電力供給システムの構成＞
本発明の第４実施形態に係る電力供給システムの概略構成を図５に示す。なお、図５において図４とハードウェアの構成が同一の部分には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。本発明の第４実施形態に係る電力供給システムは、ＤＣ負荷２００に電力を供給するシステムであって、太陽電池１と、蓄電池２Ａ及び２Ｂを含む蓄電部と、太陽電池１から出力される電力及び蓄電部から出力される電力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６と、太陽電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ６との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ１と、太陽電池１と蓄電池２Ａ及び２Ｂとの接続状態を切り換えるスイッチＳＷ３と、蓄電池２Ａ及び２ＢとＤＣ／ＤＣコンバータ６との接続状態を切り換えるスイッチＳＷ４と、太陽電池１の出力電流を検出する電流検出器７と、蓄電池２Ａ及び２Ｂからそれぞれ送信される各電池情報及び電流検出器７から送られる電流情報に基づいてスイッチＳＷ１、ＳＷ３、及びＳＷ４を制御するコントローラ５とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の出力端からＤＣ負荷２００に電力を供給している。
【００４０】
スイッチＳＷ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力端が蓄電池２Ａに接続される第１の状態、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力端が蓄電池２Ｂに接続される第２の状態、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の入力端が蓄電池２Ａ及び２Ｂのいずれにも接続されない第３の状態の中からいずれか一つの状態を選択する。
【００４１】
上述した構成により、本発明の第４実施形態に係る電力供給システムは、蓄電部において充電と放電とを同時に行うことができる。
【００４２】
＜本発明の第３及び第４実施形態におけるコントローラの制御動作例＞
図６は、本発明の第３及び第４実施形態におけるコントローラ５の制御動作例を示すフローチャートである。なお、図６において図３と同一のステップには同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００４３】
コントローラ５は、制御動作を開始すると、まず太陽電池１の発電量が少ないか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００４４】
ステップＳ１０において太陽電池１の発電量が少なくないと判断した場合（ステップＳ１０のＮＯ）、コントローラ５は、太陽電池１の出力電力を電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）へ出力するように、スイッチＳＷ１、ＳＷ３、及びＳＷ４を制御する（ステップＳ２０）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ１をオン状態にし、スイッチＳＷ３及びＳＷ４をそれぞれ上述した第３の状態にする。ステップＳ２０の処理が終了すると、後述するステップＳ６０に移行する。
【００４５】
一方、ステップＳ１０において太陽電池１の発電量が少ないと判断した場合（ステップＳ１０のＹＥＳ）、コントローラ５は、蓄電池２Ａ及び２Ｂからそれぞれ送られる各電池情報によって蓄電池２Ａ及び２Ｂの各充電容量を検知し、充電容量が少ない方の蓄電池に太陽電池１の出力電力を充電するように、スイッチＳＷ１、ＳＷ３、及びＳＷ４を制御する（ステップＳ３５）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ１をオフ状態にし、スイッチＳＷ３を上述した第１の状態または上述した第２の状態にする。これにより、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に太陽電池１の出力電力が入力されないので、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が低い変換効率で電力変換を行うことを防止することができる。
【００４６】
ステップＳ３５の処理が終了すると、コントローラ５は、充電容量が多い方の蓄電池の充電容量が所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ４５）。
【００４７】
ステップＳ４５において充電容量が多い方の蓄電池の充電容量が所定値以下であると判断した場合（ステップＳ４５のＹＥＳ）、コントローラ５は、充電容量が多い方の蓄電池が放電しないようにスイッチＳＷ４を制御してから後述するステップＳ６０に移行する。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ４を上述した第３の状態にしてから後述するステップＳ６０に移行する。
【００４８】
一方、ステップＳ４５において充電容量が多い方の蓄電池の充電容量が所定値以下でないと判断した場合（ステップＳ４５のＮＯ）、コントローラ５は、充電容量が多い方の蓄電池が放電するようにスイッチＳＷ４を制御する（ステップＳ５５）。すなわち、コントローラ５は、スイッチＳＷ４を上述した第１の状態または上述した第２の状態にする。このとき、充電容量が所定値より大きい（高出力が可能な）蓄電池の出力電力が電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に入力されるので、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が高い変換効率で電力変換を行うことができる。ステップＳ５５の処理が終了すると、後述するステップＳ６０に移行する。
【００４９】
ステップＳ６０において、コントローラ５は、ユーザ操作等によって運転終了が指示されているか否かを判断する。
【００５０】
運転終了が指示されなければ（ステップＳ６０のＮＯ）、ステップＳ１０に戻る。これにより、上述した処理が繰り返されることになる。したがって、ステップＳ３５において蓄電池に蓄えられた太陽電池１の出力電力は、その後ステップＳ５５において蓄電池が放電することによって、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）が高い変換効率で電力変換を行う状態のときに、電力変換部（インバータ３またはＤＣ／ＤＤＣコンバータ６）に入力され、有効活用される。
【００５１】
一方、運転終了が指示されれば（ステップＳ６０のＹＥＳ）、コントローラ５は制御動作を終了する。
【００５２】
＜変形例＞
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。
【００５３】
例えば、本発明の第１実施形態に係る電力供給システムに、ＤＣ／ＤＣコンバータ６と、蓄電池２とＤＣ／ＤＣコンバータ６との接続／遮断を切り換えるスイッチＳＷ５とを追加し、図７に示す構成にしてもよい。このような構成の場合、例えば、図３に示すフローチャートのステップＳ２０において、スイッチＳＷ５をオン状態にして蓄電池２とＤＣ／ＤＣコンバータ６とを接続するようにすればよい。
【００５４】
交流系統１００には、ＡＣアダプタ（交流系統１００のＡＣ電力をＤＣ電力に変換する電力変換用アダプタ）を介してＤＣ負荷が接続されることがある。このＤＣ負荷にインバータ３経由で蓄電池２からの電力を供給する場合、インバータ３、ＡＣアダプタ双方において電力損失が生じる。なお、一般的にＡＣアダプタは変圧比が大きいため電力損失が大きい。これに対して、このＤＣ負荷にＤＣ／ＤＣコンバータ６経由で蓄電池２からの電力を供給する場合、ＡＣアダプタが不要になるので、ＡＣアダプタでの電力損失をなくすことができる。したがって、太陽電池１が生成し蓄電池２が蓄えたエネルギーをより一層有効活用することができる。
【００５５】
なお、本発明の第３実施形態に係る電力供給システムに対しても同様の変形を行うことができる。
【００５６】
また、本発明の第３及び第４実施形態に係る電力供給システムは、蓄電部が２つの蓄電池を備える構成であるが、蓄電部が３つ以上の蓄電池を備える構成であってもよい。蓄電部が３つ以上の蓄電池を備える構成の場合、例えば、図６に示すフローチャートのステップＳ３５において、充電容量が少ない方からＮ個（Ｎは任意の自然数）の蓄電池に太陽電池１の出力電力を充電し、図６に示すフローチャートのステップＳ５５において、充電容量が所定値より多い蓄電池全てが放電するようにすればよい。
【符号の説明】
【００５７】
１ 太陽電池
２、２Ａ、２Ｂ 蓄電池
３ インバータ
４ 電力検出器
５ コントローラ
６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７ 電流検出器
１００ 交流系統
２００ ＤＣ負荷
ＳＷ１〜ＳＷ５ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と、
少なくとも一つの蓄電池を含む蓄電部と、
前記太陽電池から出力される電力及び前記蓄電部から出力される電力を電力変換する電力変換部と、
前記太陽電池、前記蓄電部、及び前記電力変換部の間の接続状態を切り換える切換部と、
前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに前記蓄電池に充電すること、及び、前記蓄電池を放電して前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給すること、の少なくとも一方を実行するように前記切換部を制御する制御部とを備えることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記制御部は、
閾値と前記太陽電池の発電量に依存する物理量との比較結果により前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第１の判断手法、
前記太陽電池の発電量が少ないことが予測される時間帯を予め定め、前記時間帯に応じて前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第２の判断手法、及び
前記太陽電池の過去の発電量を履歴データとして記憶して前記履歴データを用いて前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第３の判断手法、の少なくとも一つを用いて、前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記蓄電部は、前記蓄電池を一つのみ有し、
前記制御部は、前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、前記蓄電池の充電容量が所定値以下であれば、前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに前記蓄電池に充電し、前記蓄電池の充電容量が前記所定値より多ければ、前記蓄電池を放電して前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給するように前記切換部を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記蓄電部は、前記蓄電池を複数有し、
前記制御部は、前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、複数の前記蓄電池の少なくとも一つに前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに充電すると同時に、複数の前記蓄電池の他の少なくとも一つを放電してその放電した前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給するように前記切換部を制御し得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記電力変換部は、直流電力を交流電力に変換するインバータであり、
前記蓄電部から出力される電力を、前記電力変換部を経由することなく直接直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１】
太陽電池と、
少なくとも一つの蓄電池を含む蓄電部と、
前記太陽電池から出力される電力及び前記蓄電部から出力される電力を電力変換する電力変換部と、
前記太陽電池、前記蓄電部、及び前記電力変換部の間の接続状態を切り換える切換部と、
前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに前記蓄電池に充電すること、及び、前記蓄電池を放電して前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給すること、の少なくとも一方を実行するように前記切換部を制御する制御部とを備えることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記制御部は、
閾値と前記太陽電池の発電量に依存する物理量との比較結果により前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第１の判断手法、
前記太陽電池の発電量が少ないことが予測される時間帯を予め定め、前記時間帯に応じて前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第２の判断手法、及び
前記太陽電池の過去の発電量を履歴データとして記憶して前記履歴データを用いて前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断する第３の判断手法、の少なくとも一つを用いて、前記太陽電池の発電量が少ないか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記蓄電部は、前記蓄電池を一つのみ有し、
前記制御部は、前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、前記蓄電池の充電容量が所定値以下であれば、前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに前記蓄電池に充電し、前記蓄電池の充電容量が前記所定値より多ければ、前記蓄電池を放電して前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給するように前記切換部を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記蓄電部は、前記蓄電池を複数有し、
前記制御部は、前記太陽電池の発電量が少ないと判断した場合に、複数の前記蓄電池の少なくとも一つに前記太陽電池から出力される電力を前記電力変換部を経由せずに充電すると同時に、複数の前記蓄電池の他の少なくとも一つを放電してその放電した前記蓄電池から前記電力変換部へ電力を供給するように前記切換部を制御し得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記電力変換部は、直流電力を交流電力に変換するインバータであり、
前記蓄電部から出力される電力を、前記電力変換部を経由することなく直接直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７８１９４（Ｐ２０１３−７８１９４Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６１５３（Ｐ２０１１−２１６１５３）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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