JP2008136259A - ネットワークシステム、ネットワークシステムの電源システム制御方法及びその制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に予測された発電量に基づいて負荷装置の駆動を効率よく行なうことができるネッネットネットワークシステム、ネットワークシステムの電源システム制御方法、及びその電源システム制御プログラムを提供する。
【解決手段】通信回線１００に接続された電源システム１０１〜１０５と、気象情報を測定し、電源システム１０１に送信する少なくとも１つの情報源装置とから構成されたネットワークシステムである。電源システム１０１は、気象情報が必要な地域に位置する情報源装置１１０に気象情報の提供の要求をし、その要求に応じて情報源装置１１０は電源システム１０１に気象情報を提供する。必要な地域に位置する情報源装置１１０を選択し、その情報源装置１１０から気象情報を受け取ることにより、今後の気象情報の予測精度の向上を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報源装置と、その情報源装置によって測定された気象情報を用いて、蓄電池の充放電を制御する制御装置を備えた電源システムと、から構成されたネットワークシステム、ネットワークシステムの電源システム制御方法及びこの電源システム制御方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。

近年、蓄電装置は、例えば太陽電池などの発電装置と組み合わされ、電源システムとして利用されることがある。発電装置は、太陽光、風力、水力といった自然エネルギーを用いて電力を発電する。このような蓄電装置を組み合わせた電源システムは、余剰な電力を蓄電装置に蓄積し、負荷装置が必要な時に蓄電装置から電力を供給することによって、エネルギー効率の向上を図っている。

かかる電源システムの一例としては、太陽光発電システムが挙げられる。太陽光発電システムでは、太陽光による発電量が負荷装置の消費電力量よりも多い場合には、余剰電力で蓄電装置に充電が行われる。逆に、発電量が負荷装置の消費電力量よりも少ない場合には、不足の電力を補うために蓄電装置から放電された電力が負荷装置に供給される。

このように、太陽光発電システムにおいては、従来利用されていなかった余剰電力を蓄電装置に蓄積できるため、従来の電源システムに比べてエネルギー効率を高めることができる。

また、太陽光発電システムにおいては、余剰電力を効率良く蓄電装置に充電するため、蓄電装置の充電状態（State Of Charge）を示す残存容量（以下、「ＳＯＣ」と呼ぶ）が１００％にまで増大しないように、また、必要な時に負荷装置に電力を供給するため、ＳＯＣが０（ゼロ）にまで低下しないように、充放電制御が行われている。具体的には、通常、蓄電装置においては、ＳＯＣが２０％〜８０％の範囲で推移するように制御が行われている。

ところで、電源システムに搭載される蓄電装置は、複数の蓄電素子（単電池、単位電池等）を直列に接続することによって構成されている。このような蓄電素子では、個々の蓄電素子に容量バラツキがある場合がある。この場合、蓄電装置に大電流で深い放電が行われると、容量の小さい蓄電素子が他の素子と比べてより過放電されてしまう。その結果、過放電された素子は劣化し、蓄電装置全体の寿命を低下させることとなる。

このような蓄電装置の寿命の低下を抑制するため、太陽光発電を用いた電源システムにおいては、蓄電装置の充電状態の低下が発生した場合、負荷装置への供給電力を通常レベルよりも下げることが行われていた。また、この操作により、蓄電装置を一定時間長く使用することを可能にし、負荷装置が使用できずに電源システム全体へ影響が及ぶことを抑制していた。

特に、特許文献１には、電源システム全体へ影響が及ぶことを抑制するために、蓄電装置の容量の低下を検出した場合、負荷装置への送信電力を通常レベルよりも下げ、蓄電装置を長時間使用するシステムが開示されている。
特開平９−８６７６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているような、蓄電装置の現在の残存容量の低下しか検出しない方法では次のような問題があった。今後、発電装置により蓄電装置が充電され、蓄電装置の残存容量が所定値以上になることが予測される。負荷装置への送信電力を通常レベルに戻しても問題がない場合でも、蓄電装置の残存容量の低下を検出すると常に、負荷装置の機能を一部停止して、送信電力を通常レベルよりも下げるため、負荷装置の利便性が低下してしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、今後の発電量の予測を高精度に行なうことができるネットワークシステム、このネットワークシステムの電源システム制御方法及びその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することである。

本発明の他の目的は、高精度に予測された発電量に基づいて負荷装置の駆動を効率よく行なうことができるネットワークシステム、このネットワークシステムの電源システム制御方法及びその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の特徴は、電源システムと、第１の通信回線を介して前記電源システムと接続され、前記電源システムに気象情報を提供する少なくとも１つの情報源装置と、を備えるネットワークシステムであって、前記電源システムは、自然エネルギーから電力を発電する発電装置と、前記発電装置により発電された電力を貯蔵して負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、前記第１の通信回線に接続された第１の通信部と、気象情報が必要な地域に位置する情報源装置に前記第１の通信部を用いて気象情報の提供を要求する気象情報要求装置と、前記気象情報要求装置が気象情報の提供を要求した情報源装置から送信される気象情報を前記第１の通信部を用いて受信し、当該受信した気象情報に基づいて前記発電装置の今後の発電量を予測することにより、前記発電装置から前記蓄電装置への充電及び前記蓄電装置から前記負荷装置への放電を制御する充放電制御装置と、を備え、前記情報源装置は、前記第１の通信回線に接続された第２の通信部と、周囲の気象情報を測定する第１の気象情報測定部と、前記気象情報測定部が測定する気象情報を記憶し、前記電源システムからの気象情報の提供の要求を前記第２の通信部を用いて受けると、記憶する気象情報を前記第２の通信部を用いて前記電源システムに送信する第１の気象情報記憶部と、を備えるネットワークシステムであることである。

本発明の第１の特徴によれば、情報源装置が実際に測定した気象情報を考慮して今後の気象情報を予測するので、今後の気象情報の予測精度を格段に向上させることができる。したがって、この高精度の予測気象情報に基づく発電装置の今後の発電量の予測も精度が向上する。

また、気象情報が必要な地域に位置する情報源装置に対して気象情報の提供要求をすることができるので、例えば電源システムにできるだけ近くに位置する地域の気象情報だけを収集し、今後の気象情報の予測精度をより向上させることが可能となる。

本発明の第１のネットワークシステムにおいて、前記気象情報要求装置は、気象情報の提供を要求可能な情報源装置が位置する地域を示す位置情報を含む情報源装置リストと、前記情報源装置リストに含まれる位置情報に基づいて気象情報が必要な地域に位置する情報源装置を選択する情報源装置選択部と、を備え、前記気象情報要求装置は、前記情報源装置選択部が選択した情報源装置に、気象情報の提供を要求することが好ましい。

この構成によれば、気象情報が必要な地域に位置する最適な情報源装置の選択が可能となる。

さらに、上記の構成において、前記気象情報要求装置は、気象情報の提供を要求可能な情報源装置から当該情報源装置が位置する地域を示す位置情報を収集し、前記情報源装置リストに出力する情報源装置情報収集部をさらに備え、前記情報源装置リストは、前記情報源装置情報収集部が収集した位置情報を入力されると、当該位置情報を格納することが好ましい。

この構成によれば、情報源装置が位置する地域が移動する場合であっても、情報源装置の位置する地域を知ることができる。したがって、気象情報の提供を要求する時点において、気象情報が必要な地域に位置する最適な情報源装置の選択が可能となる。

さらに、上記の構成において、前記情報源装置は、自己の位置情報を保持する位置情報保持部をさらに備え、前記位置情報が保持する自己の位置情報を前記第２の通信部を用いて前記電源システムに送信することが好ましい。

この構成によれば、情報源装置から電源システムへ位置情報の提供をすることが可能となる。

本発明の第１のネットワークシステムにおいて、前記電源システムは、前記第１の通信部を用いて第２の通信回線にさらに接続されると共に、気象情報測定装置をさらに備え、前記気象情報測定装置は、周囲の気象情報を測定する第２の気象情報測定部と、前記第２の気象情報測定部が測定する気象情報を記憶し、前記第２の通信回線に接続された他の電源システムからの気象情報の提供の要求を前記第１の通信部を用いて受けると、記憶する気象情報を前記第１の通信部を用いて前記他の電源システムに送信する第２の気象情報記憶部と、を備えることが好ましい。

この構成によれば、電源システム自体も情報源装置として気象情報の測定、気象情報の提供が可能となり、気象情報を必要とする地域に位置する最適な情報源装置を選択することができる。

本発明の第１のネットワークシステムにおいて、前記充放電制御装置は、前記気象情報要求装置が気象情報の提供を要求した情報源装置から送信される気象情報に基づいて、前記発電装置の今後の発電量を予測して予測発電量を記憶する第１の演算記憶部と、前記蓄電装置の端子電圧及び充放電電流を測定する測定部と、前記測定された端子電圧及び充放電電流に基づいて所定期間内の前記蓄電装置の電力量を算出して時系列電力量を記憶する第２の演算記憶部と、前記測定された充放電電流に基づいて前記蓄電装置の残存容量を推定して記憶する第３の演算記憶部と、前記予測発電量、時系列電力量及び残存容量に基づいて前記蓄電装置の前記負荷装置への放電電力量を制御する制御部と、を備えることが好ましい。

この構成によれば、蓄電装置の現在の残存容量だけでなく、発電装置の将来の発電量も考慮にいれて、将来、負荷装置への蓄電装置の放電電力量が増加するかどうかを予測して、負荷装置への蓄電装置の放電電力量を制御することができる。したがって、負荷装置にとって、供給電力が下げられるために機能の一部を停止せざるをえないという機会が減り、負荷装置の利便性を向上させることができる。

さらに、この構成において、前記測定部は、前記蓄電装置の温度をさらに測定し、前記第２の演算記憶部は、前記蓄電装置の端子電圧、充放電電流及び温度に基づいて前記蓄電装置の電力を算出することが好ましい。蓄電装置の電力の算出精度を向上させることができる。

また、この構成において、前記負荷装置は、通常電力モード及び省電力モードを少なくとも含む複数の消費電力モードを有し、前記制御部は、前記蓄電装置の残存容量が所定値以下と判定され、かつ、前記負荷装置の今後の消費電力量がさらに増大すると予測された場合に、前記負荷装置の消費電力モードを前記省電力モードに移行することが好ましい。蓄電装置の残存容量が所定以下になっているため、負荷装置を低消費電力モードに移行することにより、蓄電装置への負荷を低下させることができる。したがって、容量が低い蓄電素子が過放電されることが抑制され、蓄電素子の劣化を抑制し、蓄電装置全体の寿命を向上させることができる。

本発明の第１のネットワークシステムにおいて、前記情報源装置は、車両または携帯機器のいずれかに搭載されることが好ましい。この構成によれば、１つの情報源装置で複数の地域の気象情報の測定が可能となる。

本発明の第１のネットワークシステムにおいて、前記気象情報は、外気温、日射量、風速及び気圧のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。この構成によれば、一般的な測定機器によって気象情報の測定が可能となる。

本発明の第２の特徴は、電源システムと、第１の通信回線を介して前記電源システムと接続され、前記電源システムに気象情報を提供する少なくとも１つの情報源装置と、を備えるネットワークシステムの電源システム制御方法であって、気象情報の提供を要求可能な情報源装置が位置する地域を示す位置情報に基づいて、気象情報が必要な地域に位置する情報源装置を選択し、当該選択した情報源装置に、前記第１の通信回線を介して気象情報の提供を要求する第１のステップと、前記第１のステップで気象情報の提供を要求した情報源装置から送信される気象情報を前記第１の通信回線を介して受信し、当該受信した気象情報に基づいて発電装置の今後の発電量を予測することにより、前記発電装置から蓄電装置への充電及び前記蓄電装置から負荷装置への放電を制御する第２のステップとを含むネットワークシステムの電源システム制御方法であることである。

本発明の第２の特徴によれば、情報源装置が実際に測定した気象情報を考慮して今後の気象情報を予測するので、今後の気象情報の予測精度を格段に向上させることができる。したがって、この高精度の予測気象情報に基づく発電装置の今後の発電量の予測も精度が向上する。

また、気象情報が必要な地域に位置する情報源装置に対して気象情報の提供要求をすることができるので、例えば電源システムにできるだけ近くに位置する地域の気象情報だけを収集し、今後の気象情報の予測精度をより向上させることが可能となる。

本発明の第３の特徴は、電源システムと、第１の通信回線を介して前記電源システムと接続され、前記電源システムに気象情報を提供する少なくとも１つの情報源装置と、を備えるネットワークシステムの電源システム制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、気象情報の提供を要求可能な情報源装置が位置する地域を示す位置情報に基づいて、気象情報が必要な地域に位置する情報源装置を選択し、当該選択した情報源装置に、前記第１の通信回線を介して気象情報の提供を要求する第１のステップと、前記第１のステップで気象情報の提供を要求した情報源装置から送信される気象情報を前記第１の通信回線を介して受信し、当該受信した気象情報に基づいて発電装置の今後の発電量を予測することにより、前記発電装置から蓄電装置への充電及び前記蓄電装置から負荷装置への放電を制御する第２のステップとを含むネットワークシステムの電源システム制御プログラムであることである。

本発明の第３の特徴によれば、情報源装置が実際に測定した気象情報を考慮して今後の気象情報を予測するので、今後の気象情報の予測精度を格段に向上させることができる。したがって、この高精度の予測気象情報に基づく発電装置の今後の発電量の予測も精度が向上する。

また、気象情報が必要な地域に位置する情報源装置に対して気象情報の提供要求をすることができるので、例えば電源システムにできるだけ近くに位置する地域の気象情報だけを収集し、今後の気象情報の予測精度をより向上させることが可能となる。

本発明によれば、情報源装置から提供される実際の気象情報を考慮して気象情報を予測するので、今後の気象情報の予測精度を格段に向上させることができる。したがって、発電量の予測もこの高精度の気象情報をもとにするため精度が向上する。この予測した高精度の発電量と蓄電装置の状態量と時系列的に蓄電装置に入出力される電力量データから、負荷装置の消費電力モードが設定される。

つまり、本発明においては、予測される発電量と過去のデータとから今後入出力される電力量を予測し、現状の蓄電装置の状態量から将来の蓄電装置の状態量をさらに精度よく予想できるため、現状の状態量から負荷装置の消費電力モードを設定した場合に比べ、負荷装置を将来の蓄電装置の状態量変動に応じて設定できるので、負荷装置を効率よく駆動できる。

さらに、将来の蓄電装置の状態量から、負荷装置内の中で消費電力の大きな機能を切り離し、長時間使用したい場合最低限の機能のみでさらに長時間駆動させることも可能となる。また、この場合、蓄電装置の状態量が所定以下になっているため、低消費電力モードに移行することにより蓄電装置への負荷が低下する。したがって、容量が低い蓄電素子が過放電されることが抑制され、蓄電素子の劣化を抑制し、蓄電装置全体の寿命を向上させることができる。

また、複数の電源システムをネットワークシステム化することで、電源システム同士での情報の共有化が可能となり、お互いの発電装置、蓄電装置に関する情報を各蓄電装置の充放電制御に有効活用することが可能となる。

さらに、各電源システムが独自に測定された気象情報に基づいて発電量を予測し、蓄電装置の充放電制御を行なうので、ネットワークシステムを制御・管理するサーバー装置は不要であり、インフラ構築に要するコストの大幅な低減が実現される。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（第1の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電源システムが接続されたネットワークシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態に係るネットワークシステムは、通信回線１００と、通信回線１００に接続された複数の独立した電源システム１０１、１０２、１０３、１０４、１０５と、電源システム１０１〜１０５に実際に測定された気象情報等を含む情報を提供する情報源装置１１０と、から構成される。ここでは、電源システム１０１〜１０５を５個としているが、本実施の形態はこの数に限られるものではない。１個でも５個以上であっても構わない。

通信回線１００は、電源システム１０１〜１０５間でやり取りを行う情報を運ぶ回線であり、一般的な通信網であれば有線、無線を問わずいずれであっても本実施の形態で利用可能である。

情報源装置１１０は、実際の気象情報の提供元の装置である。図２は、図１の情報源装置１１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、情報源装置１１０は、周囲の気象情報を測定する気象情報測定部１１０１と、一定間隔毎に測定された気象情報に対して各種演算し、記憶する気象情報演算記憶部１１０２と、気象情報演算記憶部１１０２に格納された気象情報を電源システム１０１〜１０５に送信する通信部１１０３と、情報源装置１１０の位置情報を保持する位置情報保持部１１０４と、を備える。

例えば車両等の移動体、携帯電話等の携帯機器に情報源装置１１０を搭載すればよい。移動体や携帯機器であれば、周囲の気象情報の測定・収集が容易である。この場合、この情報源装置１１０の測定部１１０１は一定間隔で周囲の気象情報を測定・収集する。測定部１１０１は例えば温度計、湿度計、風速計等の周知の測定機器で構成すればよい。気象情報演算記憶部１１０２は測定された気象情報を用いて各種演算して、電源システム１０１〜１０５に送信するための気象情報を生成する。そして、この情報源装置１１０の通信部１１０３は、無線通信等の通信手段を利用して、その気象情報を電源システム１０１〜１０５に送信する。電源システム１０１〜１０５への送信は無線に限る必要はなく、有線通信、記録媒体を介しての通信等、気象情報を電源システム１０１〜１０５に渡すことができる手段であればよい。位置情報保持部１１０４は情報源装置１１０が搭載された移動体、携帯機器等の存在する地域等の位置情報を例えばＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて取得し、保持するものである。移動体、携帯機器等のユーザから位置情報が入力されるものであっても構わない。保持部１１０４に保持された位置情報は通信部１１０３を用いて情報源装置１１０と外部と間でやり取りが可能である。

また、情報源装置１１０の利用に代えて、気象庁及び地方気象台等で予測された気象情報を用いることも可能である。この場合、電源システム１０１〜１０５は気象庁等から気象情報を得るための手段（例えば、ラジオ、ＴＶのチューナ装置）が必要である。さらに、情報源装置１１０は複数あっても良く、この場合、各電源システム１０１〜１０５は同時期に複数の気象情報を得ることができる。

ここで、「気象情報」とは、外気温、日射量、風速、気圧等を含むものであり、このいずれか１つ、あるいは、これらの組み合わせ等であっても良い。例えば、太陽光発電システムの場合は、外気温、日射量データ、気圧のうちのいずれか１つ、または、外気温と日射量のペアデータとすれば良い。風力発電システムの場合は、風速と気圧の組み合わせとすれば良い。太陽光発電と風力発電システムのハイブリットシステムでは、外気温、日射量、風速、気圧のうちの少なくとも１つを用いればよい。

次に、図１の電源システム１０１について図面を用いて説明する。ここでは、電源システム１０１について説明するが、その他の電源システム１０２〜１０５についても同様である。

図３は、図１の電源システム１０１の構成を示すブロック図である。図３に示すように、図１の電源システム１０１は、太陽光、風力、水力などの自然エネルギーから電力を発電する発電装置１と、発電装置１からの余剰電力を貯蔵し、その貯蔵された電力を電力供給により駆動される負荷装置２に必要に応じて供給する蓄電装置３と、蓄電装置３の充放電を制御する充放電制御装置４と、から構成される。電源システム１０１は蓄電装置３の充放電を制御する。電源システム１０１は発電装置１の余剰電力を蓄電装置３に充電し、また必要に応じて蓄電装置３から負荷装置２に電力を供給する。

発電装置１は例えば太陽光発電装置（太陽電池）や、風力発電装置、水力発電装置等である。負荷装置２は電力の供給により駆動される各種の負荷を含み、周知の装置以外にも自然エネルギーと発電機（例えば、燃料電池）での発電を利用した水素ステーションなども考えられる。

蓄電装置３はＮ個の蓄電素子ブロックＢ１、Ｂ２、…、ＢＮを直列に接続して構成されている。また、蓄電素子ブロックＢ１、Ｂ２、…、ＢＮのそれぞれは、複数個の蓄電素子３１を電気的に直列に接続して構成されている。各蓄電素子３１としては、ニッケル水素電池などのアルカリ蓄電池、リチウムイオン電池などの有機電池、および電気二重層キャパシタを用いることができる。なお、蓄電素子ブロックの数、蓄電素子３１の数は、本実施の形態に特に限定されるものではない。また、蓄電装置３の構成も上記に限定されるものではない。

充放電制御装置４は、発電装置１、負荷装置２及び蓄電装置３のそれぞれと接続され、発電装置１から蓄電装置３への充電、及び蓄電装置３から負荷装置２への放電を制御する。充放電制御装置４は、発電装置１が出力した電力のうち負荷装置２に対して余剰となる分を蓄電装置３に充電する。一方、負荷装置２の消費電流が急激に増大した場合、または、発電装置１の発電量が低下して、負荷装置２から要求される電力が発電装置１の発電量を超えた場合、その不足分の電力を蓄電装置３から負荷装置２に放電する。この際、充放電制御装置４は、蓄電装置３のＳＯＣが通常２０〜８０％程度の範囲内に入るように充放電制御を行う。

この充放電制御の際、充放電制御装置４は、発電装置１の発電状況と情報源装置１１０から取得した気象情報を考慮し、発電装置１の今後の発電量を予測する。そして、今後の発電量と負荷装置２の消費電力の状況と現在の蓄電装置１５の充電状態量と記憶されている過去の時系列的な電力量から、負荷装置２への電力供給量を決定する。そして、決定された電力供給量に応じた駆動モードで負荷装置２が駆動されることになる。

次に、図３を用いて充放電制御装置４の内部構成について説明する。図３において、充放電制御装置４は、図１の情報源装置１１０から気象情報を受け取る受信部４１と、受信部４１から気象情報を入力し、発電装置１の今後の発電量を予測し、記憶する第１の演算記憶部４２と、蓄電装置３の各種特性値を測定する測定部４３と、測定部４３からの測定データに基づいて蓄電装置３の充放電電力量を予測し、記憶する第２の演算記憶部４４と、測定部４３からの測定データに基づいて蓄電装置３の残存容量を予測し、記憶する第３の演算記憶部４５と、第１、第２及び第３の演算記憶部４２、４４、４５それぞれの予測データに基づいて蓄電装置３から負荷装置２への放電電力量を制御する制御部４６と、から構成される。

受信部４１は情報源装置１１０に接続され、情報源装置１１０から気象情報を受信する。情報源装置１１０が複数個あれば、複数の気象情報を受信することが可能である。

第１の演算記憶部４２は、受信部４１で受信された気象情報及び発電装置１の発電量を入力し、発電装置１の今後の発電量（以下、「予測発電量」という）を予測し、記憶する。

測定部４３は、蓄電装置３の電圧値を検出する電圧検出部４３１と、蓄電装置３の電流値を検出する電流検出部４３２と、電圧検出部４３１及び電流検出部４３２からの検出データを記憶する記憶部４３３と、から構成される。

電圧検出部４３１は、蓄電装置３のＮ個の蓄電素子ブロックＢ１、Ｂ２、…、ＢＮのそれぞれの端子電圧Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、…、ＶＮ−１、ＶＮを所定のサンプリング周期で時系列に検出する。検出したブロック毎の端子電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換し、ブロック毎の電圧データを加算して、蓄電装置３の端子電圧データＶＤとして出力する。この蓄電素子ブロック毎の端子電圧を時系列に検出する方法としては、例えばフライングキャパシタ方式が知られている。

電流検出部４３２は、電流センサ３２により検出された蓄電装置３の充放電電流Ｉを所定のサンプリング周期で検出する。検出した充放電電流をアナログ信号からデジタル信号に変換して、充電方向（＋）と放電方向（−）を示す符号Ｃ(Charge)／Ｄ(Discharge)とともに充放電電流データＩＤとして出力する。ここで、電流センサ３２は、抵抗素子、電流変成器などで構成される。

記憶部４３３は、電圧検出部４３１から出力された端子電圧データＶＤと、電流検出部４３２から出力された充放電電流データＩＤとを、ペアデータとして記憶する。

第２の演算記憶部４４は、測定部４３の記憶部４３３から読み出した電圧データＶＤと電流データＩＤとのペアデータの積算により第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）内の充放電電力量Ｑｃｄを算出し、算出された充放電電力量Ｑｃｄを第２の所定期間（例えば、少なくとも１年間）にわたって第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）毎に時系列に記憶する。

第３の演算記憶部４５は、まず、測定部４３から出力された充放電電流データＩＤの積算を第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）にわたって行い積算容量Ｑを算出する。このとき、充放電電流データＩＤとともに受け取った符号Ｃ／Ｄが充電方向（＋）を示す場合、充放電電流データＩＤに充電効率（１よりも小さい係数、例えば０．８）を乗算して電流積算が行われる。第３の演算記憶部４５は、積算容量Ｑを用いて残存容量ＳＯＣを予測して記憶する。

なお、ここでは、上記のように積算容量Ｑを用いてＳＯＣを求めたが、本発明はこれに限定されない。例えば、電圧データＶＤと電流データＩＤとの複数のペアデータを充電方向（＋）と放電方向（−）について取得し、これらペアデータを直線（ＶＤ−ＩＤ直線）近似した際の電圧切片である無負荷電圧Ｖｏを求め、蓄電装置３の内部抵抗および分極成分による電圧降下を無負荷電圧Ｖｏから減算して得られた起電力Ｖｅｍｆを索引として、予め実験により求められている起電力−ＳＯＣ特性テーブルを参照してＳＯＣを求めることもできる。

さらに、蓄電装置３の温度が大きく変化するような用途では、温度センサを蓄電装置３に設けて、温度センサにより検出された蓄電装置３の温度を測定部４３に送り、測定部４３から出力された温度データを上記起電力−ＳＯＣ特性テーブルの補正パラメータとすることもできる。

制御部４６は、現在の日付と同じ過去の日付で第２の演算記憶部４４に記憶されている充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｒｅ１）と、現在の充放電電力量Ｑｃｄ（ｎｏｗ）とを比較して、現在の充放電電力が充電方向にあるのか、または放電方向にあるのか、また、現在の充放電電力が放電方向にある場合、放電電力量Ｑｄ（ｎｏｗ）が増加傾向にあるのか、または減少傾向にあるのかを把握し、将来の日付と同じ過去の日付で第２の演算記憶部４４に記憶されている充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｒｅ２）を参照することにより、過去の日付と同じ将来の日付の第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）内における充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｏｓｔ）を予測する。

次に、制御部４６は、予測した充放電電力が放電電力である場合、過去の日付と同じ将来の日付の第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）内における予測放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）と、将来の日付の第１の所定期間（例えば、１日以下の期間）内における予測発電量Ｐｇｅ（ｐｏｓｔ）に蓄電装置３の現在の残存容量ＳＯＣに対応する蓄電量を加えた供給可能電力量ＳＰとを比較する。この比較の結果、制御部４６は、予測した将来の放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）が予測した供給可能電力量ＳＰよりも大きいと判断した場合、負荷装置２への蓄電装置３の放電電力量が通常時よりも少なくなるよう制御する。

すなわち、制御部４６は、発電装置１の将来の発電量Ｐｇｅ（ｐｏｓｔ）と蓄電装置３の現在の残存容量に対応する蓄電量とを加算した供給可能電力量ＳＰよりも、蓄電装置３の将来の放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）が大きくなると判断した場合にのみ、蓄電装置３の放電電力、すなわち負荷装置２への供給電力を下げるので、負荷装置２の機能の一部を停止せざるをえないという機会が減り、負荷装置２の利便性を向上させることができる。

ここで、図３の電源システム１０１に以下に述べる構成を追加することで、複数の情報源装置のうちから必要な情報源装置に対して気象情報の提供を要求することが可能となる。この構成を追加することで、例えば、所定の地域の気象情報が欲しい場合に、所定の地域に位置する情報源装置に気象情報を要求し、気象情報を収集することができるようになる。以下、この構成について説明する。

図４は、図３の電源システムに気象情報要求装置５をさらに追加した構成を示す図である。図３と同一の構成についてはその説明を省略し、新たに追加された気象情報追加装置５についてのみ説明を行なう。

図４に示すように、電源システム１０１ａは、図３の構成に加えて、気象情報要求装置５をさらに備えている。気象情報要求装置５は、複数の情報源装置１１０のうちから気象情報の要求先の情報源装置１１０を選択する情報源装置選択部５１と、情報源装置選択部５１が選択可能な情報源装置１１０のリストを含む情報源装置リスト５２と、情報源装置１１０とのやり取りを行なう第１の通信部５３と、気象情報の提供の要求が可能な情報源装置１１０及び、その情報源装置１１０の位置情報を収集し、リスト５２に供給する情報源装置情報収集部５４と、から構成されている。

情報源装置情報収集部５４は電源システム１０１ａが気象情報の提供を要求可能な情報源装置１１０と通信部５３を用いて接続し、各情報源装置１１０の存在する地域に関する情報を収集する。情報源装置１１０が移動体、携帯機器等に搭載されている場合には、現在の地域、今後の移動先の地域等、存在する地域が時間的に変化することがあり得る。この場合には、その情報源装置１１０については異なる時間に異なる地域の気象情報の要求が可能となるが、このような変化する位置情報についても収集部５４は収集する。

情報源装置リスト５２は収集部５４が収集した気象情報の提供要求可能な情報源装置１１０及びその位置情報を一覧として格納する。図５に例を示す。各情報源装置１１０に対してその地域が関連付けられている。情報源装置１１０が移動体、携帯機器等に搭載される場合には、複数の地域が存在する期間と共に格納されることになる。情報源装置リスト５２内の一覧は電源システム１０１ａの充放電制御が開始される前に作成しておいても良いし、情報源装置情報収集部５４が随時、接続可能な情報源装置１１０からその位置情報を収集し、その一覧を更新するように構成しても良い。

情報源装置選択部５１はリスト５２上の情報源装置１１０のうちから必要とする地域に存在する情報源装置１１０を選択し、通信部５３を用いてその情報源装置１１０に接続する。そして、その情報源装置に対して気象情報の提供を要求する。

なお、充放電制御装置４の受信部４１と通信部５３は１つの構成になってもよい。

次に、本発明の第１の実施の形態に係る電源システムの制御方法について説明する。図６及び図７は、本実施の形態に係る電源システムの制御方法の処理手順を示すフローチャートである。

（ａ）図６のステップＳ１０１において、情報源装置１１０が周囲の気象情報を一定間隔で測定・収集する。気象情報の測定・収集は、例えば車、携帯電話等に搭載された情報源装置１１０で行われる。一定間隔で測定された気象情報に対して各種の演算処理が施され、時系列に記憶される。また、情報源装置１１０による測定・収集に代えて、気象庁、地方気象台、あるいは民間の気象情報提供機関からの気象情報を一定間隔で収集し、時系列に記憶しても良い。さらに、同時に複数の気象情報を測定・収集しても良い。

（ｂ）ステップＳ１０２において、電源システム１０１〜１０５は気象情報の提供の要求先の情報源装置１１０を選択する。電源システム１０１〜１０５は、気象情報の提供要求可能な情報源装置１１０のうちから必要とする地域、例えば、各電源システム１０１〜１０５の付近に位置する情報源装置１１０を選択する。情報源装置１１０が１つの場合には、このような選択は不要であり、自動的にその情報源装置１１０からの提供を受けることになる。

（ｃ）ステップＳ１０３において、上記のステップＳ１０２で選択された情報源装置１１０に対して、気象情報の提供を要求する。

（ｄ）ステップＳ１０４において、気象情報の提供要求を受けた情報源装置１１０は気象情報をその要求を出した電源システム１０１〜１０５の受信部４１に送信する。

（ｅ）ステップＳ１０５において、電源システム１０１〜１０４の受信部４１で受信された気象情報は電源システム１０１〜１０５の第１の演算記憶部４２に出力される。第１の演算記憶部４２では、その気象情報と発電装置１の発電量から発電装置１の今後の発電量（予測発電量）が予測され、記憶される。

（ｆ）ステップＳ１０６において、蓄電装置３の端子電圧と充放電電流を測定し、端子電圧データＶＤと充放電電流データＩＤ（充電方向であるのか、放電方向であるのかを示す符号Ｃ／Ｄを付した）とをペアデータとして記憶する。

（ｇ）ステップＳ１０７において、記憶されている端子電圧データＶＤと充放電電流データＩＤとのペアデータの積算により第１の所定期間Ｄ１（例えば、１日以下の期間）内の充放電電力量Ｑｃｄを算出する。

（ｈ）ステップＳ１０８において、ステップＳ１０７で算出された充放電電力量Ｑｃｄを第２の所定期間Ｄ２（例えば、少なくとも１年間）にわたって第１の所定期間Ｄ１（例えば、１日以下の期間）毎に時系列に記憶する。

（ｉ）ステップＳ１０９において、現在の日付と同じ過去の日付で記憶されている充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｒｅ１）と、現在の充放電電力量Ｑｃｄ（ｎｏｗ）とを比較して、現在の充放電電力が充電方向にあるのか、または放電方向にあるのか、また、現在の充放電電力が放電方向にある場合、放電電力量Ｑｄ（ｎｏｗ）が増加傾向にあるのか、または減少傾向にあるのかを把握し、将来の日付と同じ過去の日付で記憶されている充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｒｅ２）を参照することにより、過去の日付と同じ将来の日付の第１の所定期間Ｄ１（例えば、１日以下の期間）内における充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｏｓｔ）を予測する。

（ｊ）ステップＳ１１０において、充放電電流データＩＤの、第１の所定期間Ｄ１（例えば、１日以下の期間）にわたった積算により算出した積算容量Ｑを用いて蓄電装置３の現在の残存容量ＳＯＣを推定する。

（ｋ）図７のステップＳ１１１において、予測した将来の充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｏｓｔ）が放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）であるか否かを判定し、放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）でない、すなわち充電電力量Ｑｃ（ｐｏｓｔ）である場合（ステップＳ５１１ＮＯ）、処理を終了する。

（ｌ）ステップＳ１１２において、ステップＳ１１１の判断で、予測した将来の充放電電力量Ｑｃｄ（ｐｏｓｔ）が放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）である場合（ステップＳ１１１ＹＥＳ）、予測した将来の放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）が、発電装置１の将来の予測発電量Ｐｇｅ（ｐｏｓｔ）に蓄電装置３の現在のＳＯＣに対応する蓄電量を加算した供給可能電力量ＳＰよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１１２の判断で、予測した将来の放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）が供給可能電力量ＳＰ以下である場合（ステップＳ１１２ＮＯ）、処理を終了する。

（ｍ）ステップＳ１１３において、ステップＳ１１２の判断で、予測した将来の放電電力量Ｑｄ（ｐｏｓｔ）が供給可能電力量ＳＰよりも大きい場合（ステップＳ５１２ＹＥＳ）、負荷装置２への蓄電装置３の放電電力量を下げる旨を負荷装置２に通知して、処理を終了する。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態によれば、実際に測定された気象情報から今後の発電量を予測し、その予測発電量と過去のデータから今後入出力される電力量を予測する。このため、現状の蓄電装置３の状態量から将来の蓄電装置３の状態量を精度よく予想することが可能となる。したがって、現状の状態量から負荷装置２の消費電力モードを設定した従来の場合よりも、負荷装置２を蓄電装置３の状態量における将来の変動に応じて設定でき、負荷装置２を効率よく駆動できる。

さらに、本発明の第１の実施の形態によれば、将来の蓄電装置３の状態量から、負荷装置２内の中で消費電力の大きな機能を切り離すことができる。それにより、最低限の機能のみで駆動させることで、負荷装置２をさらに長時間駆動させることも可能となる。

なお、本実施の形態においては、充放電制御装置４を測定部４３、第１の演算記憶部４２、第２の演算記憶部４４、第３の演算記憶部４５、制御部４６、というように機能手段別に構成を分けているが、これらは、メモリを具備したマイクロコンピュータ等のように実構成上は一つになっても構わない。また、第１乃至第３の演算記憶部４２、４４、４５はそれぞれが演算部と記憶部に分かれていても良い。測定部４３も電圧測定部、電流測定部等それぞれの特性値ごとの測定を行う部分に分かれていても構わない。

負荷装置２の駆動モードの決定主体は、充放電制御回路４に限定するものでなく、負荷装置２への電力供給量の情報を得て負荷装置２自体で行ってもよく、その他であっても問題ない。

負荷装置２の駆動状態を設定するのでなく、蓄電装置３に入出力可能な電力を算出し、算出された電力量に応じて、負荷装置２を駆動する態様としてもよい。

ＳＯＣを算出する方法は、温度補正された電圧データから算出してもよく、上記の電流積算による算出方法との併用であってもよい。

電源システム１０１〜１０５の制御方法はプログラムをマイクロコンピュータ上で実行することで実現してもよい。すなわち、マイクロコンピュータに図６のステップＳ１０２〜図７のステップＳ１１３に示す各処理ステップを実現するための制御プログラムをインストールし、その制御プログラムを実行させることで実現可能である。

この制御プログラムをマイクロコンピュータによって読み込ませ、この制御プログラムを実行することによって、電源システム１０１〜１０５の制御方法を実現する。マイクロコンピュータの記憶部にこの制御プログラムをインストールし、この制御プログラムをマイクロコンピュータの演算部（Central Processing Unit：ＣＰＵ）で実行させればよい。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を第１の実施の形態によって記載したが、本発明はこれらの実施の形態に限られるものではない。

本発明の第１の実施の形態では、図１の情報源装置１１０として、車両等の移動体や、気象庁等からの入手を示したが、電源システム１０１〜１０５自体に図１の情報源装置１１０の機能を持たせても良い。図８に、図３の電源システム１０１に図１の情報源装置１１０の機能をさらに追加した構成を示す。図８に示すように、この電源システム１０１ｂは、図３の構成に加えて、気象情報測定装置６をさらに備える。気象情報測定装置６は、周囲の気象情報を測定する気象情報測定部６１と、一定間隔毎に測定された気象情報に対して各種演算し、格納する第４の演算記憶部６２と、第４の演算記憶部６２に格納された気象情報を他の電源システム１０２〜１０５に送信する第２の通信部６３と、から構成されている。

測定部６１は一定間隔で周囲の気象情報を測定・収集する。測定部６１は例えば温度計、湿度計、風速計等の周知の測定機器で構成すればよい。第４の演算記憶部６２は測定された気象情報を用いて各種演算して気象情報を生成する。そして、通信部６３は、通信回線１００を介して、その気象情報を他の電源システム１０２〜１０５に送信する。気象情報測定装置６の測定部６１及び第４の演算記憶部６２は、メモリを具備したマイクロコンピュータ等のように実構成上は１つになっても構わない。第４の演算記憶部６２は演算部と記憶部に分かれていても良い。また、充放電制御装置４の受信部４１と気象情報測定装置６の通信部６３は１つの構成になってもよい。さらに気象情報要求装置５の通信部５３も加えて１つの構成でも構わない。

このように電源システム１０１〜１０５自体が図１の情報源装置１１０の機能を備えた場合には、お互いの情報源装置リスト５２の一覧に他の電源システム１０１〜１０５及びその位置情報が加えられることになる。

また、本発明の第１の実施の形態では、図１に示すように、通信回線１００と、通信回線１００に接続された電源システム１０１〜１０５とから成るネットワークシステムの構成を用いたが、本発明をこの構成は特に限定されるものでない。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むということを理解すべきである。

本発明に係るネットワークシステム、ネットワークシステムの電源システム制御方法及びその制御プログラムは、太陽電池などの自然エネルギーから発電する発電装置と組み合わされた電源システムに有効であり、産業上の利用可能性を有するものである。

本発明の第１の実施の形態に係る電源システムが接続されたネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 図１の情報源装置１１０の構成を示すブロック図である。 図１の電源システム１０１の構成を示すブロック図である。 図３の電源システム１０１に気象情報要求装置５を追加した構成を示すブロック図である。 図４の情報源装置リスト５２を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電源システムの制御方法を説明するためのフローチャートである（その１）。 本発明の第１の実施の形態に係る電源システムの制御方法を説明するためのフローチャートである（その２）。 本発明のその他の実施の形態に係る電源システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 発電装置
２ 負荷装置
３ 蓄電装置
４ 充放電制御装置
５ 気象情報要求装置
６ 気象情報測定装置
３１ 蓄電素子
３２ 電流センサ
４１ 受信部
４２、４４、４５、６２、１１０２ 演算記憶部
４３ 測定部
４６ 制御部
５１ 情報源装置選択部
５２ 情報源装置リスト
５４ 情報源装置情報収集部
５３、６３、１１０３ 通信部
６１、１１０１ 気象情報測定部
１００ 通信回線
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０２、１０３、１０４、１０５ 電源システム
１１０ 情報源装置
４３１ 電圧検出部
４３２ 電流検出部
４３３ 記憶部
１１０４ 位置情報保持部

Claims (12)

1. 電源システムと、第１の通信回線を介して前記電源システムと接続され、前記電源システムに気象情報を提供する少なくとも１つの情報源装置と、を備えるネットワークシステムであって、
   前記電源システムは、自然エネルギーから電力を発電する発電装置と、
   前記発電装置により発電された電力を貯蔵して負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、
   前記第１の通信回線に接続された第１の通信部と、
   気象情報が必要な地域に位置する情報源装置に前記第１の通信部を用いて気象情報の提供を要求する気象情報要求装置と、
   前記気象情報要求装置が気象情報の提供を要求した情報源装置から送信される気象情報を前記第１の通信部を用いて受信し、当該受信した気象情報に基づいて前記発電装置の今後の発電量を予測することにより、前記発電装置から前記蓄電装置への充電及び前記蓄電装置から前記負荷装置への放電を制御する充放電制御装置と、を備え、
   前記情報源装置は、前記第１の通信回線に接続された第２の通信部と、
   周囲の気象情報を測定する第１の気象情報測定部と、
   前記気象情報測定部が測定する気象情報を記憶し、前記電源システムからの気象情報の提供の要求を前記第２の通信部を用いて受けると、記憶する気象情報を前記第２の通信部を用いて前記電源システムに送信する第１の気象情報記憶部と、を備えることを特徴とするネットワークシステム。
2. 前記気象情報要求装置は、気象情報の提供を要求可能な情報源装置が位置する地域を示す位置情報を含む情報源装置リストと、
   前記情報源装置リストに含まれる位置情報に基づいて気象情報が必要な地域に位置する情報源装置を選択する情報源装置選択部と、を備え、
   前記気象情報要求装置は、前記情報源装置選択部が選択した情報源装置に、気象情報の提供を要求することを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
3. 前記気象情報要求装置は、気象情報の提供を要求可能な情報源装置から当該情報源装置が位置する地域を示す位置情報を収集し、前記情報源装置リストに出力する情報源装置情報収集部をさらに備え、
   前記情報源装置リストは、前記情報源装置情報収集部が収集した位置情報を入力されると、当該位置情報を格納することを特徴とする請求項２に記載のネットワークシステム。
4. 前記情報源装置は、自己の位置情報を保持する位置情報保持部をさらに備え、
   前記位置情報が保持する自己の位置情報を前記第２の通信部を用いて前記電源システムに送信することを特徴とする請求項３に記載のネットワークシステム。
5. 前記電源システムは、前記第１の通信部を用いて第２の通信回線にさらに接続されると共に、気象情報測定装置をさらに備え、
   前記気象情報測定装置は、周囲の気象情報を測定する第２の気象情報測定部と、
   前記第２の気象情報測定部が測定する気象情報を記憶し、前記第２の通信回線に接続された他の電源システムからの気象情報の提供の要求を前記第１の通信部を用いて受けると、記憶する気象情報を前記第１の通信部を用いて前記他の電源システムに送信する第２の気象情報記憶部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のネットワークシステム。
6. 前記充放電制御装置は、前記気象情報要求装置が気象情報の提供を要求した情報源装置から送信される気象情報に基づいて、前記発電装置の今後の発電量を予測して予測発電量を記憶する第１の演算記憶部と、
   前記蓄電装置の端子電圧及び充放電電流を測定する測定部と、
   前記測定された端子電圧及び充放電電流に基づいて所定期間内の前記蓄電装置の電力量を算出して時系列電力量を記憶する第２の演算記憶部と、
   前記測定された充放電電流に基づいて前記蓄電装置の残存容量を推定して記憶する第３の演算記憶部と、
   前記予測発電量、時系列電力量及び残存容量に基づいて前記蓄電装置の前記負荷装置への放電電力量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のネットワークシステム。
7. 前記情報源装置は、車両または携帯機器のいずれかに搭載されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のネットワークシステム。
8. 前記気象情報は、外気温、日射量、風速及び気圧のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のネットワークシステム。
9. 前記測定部は、前記蓄電装置の温度をさらに測定し、
   前記第２の演算記憶部は、前記蓄電装置の端子電圧、充放電電流及び温度に基づいて前記蓄電装置の電力を算出することを特徴とする請求項６に記載のネットワークシステム。
10. 前記負荷装置は、通常電力モード及び省電力モードを少なくとも含む複数の消費電力モードを有し、
    前記制御部は、前記蓄電装置の残存容量が所定値以下と判定され、かつ、前記負荷装置の今後の消費電力量がさらに増大すると予測された場合に、前記負荷装置の消費電力モードを前記省電力モードに移行することを特徴とする請求項６に記載のネットワークシステム。
11. 電源システムと、第１の通信回線を介して前記電源システムと接続され、前記電源システムに気象情報を提供する少なくとも１つの情報源装置と、を備えるネットワークシステムの電源システム制御方法であって、
    気象情報の提供を要求可能な情報源装置が位置する地域を示す位置情報に基づいて、気象情報が必要な地域に位置する情報源装置を選択し、当該選択した情報源装置に、前記第１の通信回線を介して気象情報の提供を要求する第１のステップと、
    前記第１のステップで気象情報の提供を要求した情報源装置から送信される気象情報を前記第１の通信回線を介して受信し、当該受信した気象情報に基づいて発電装置の今後の発電量を予測することにより、前記発電装置から蓄電装置への充電及び前記蓄電装置から負荷装置への放電を制御する第２のステップと
    を含むことを特徴とするネットワークシステムの電源システム制御方法。
12. 電源システムと、第１の通信回線を介して前記電源システムと接続され、前記電源システムに気象情報を提供する少なくとも１つの情報源装置と、を備えるネットワークシステムの電源システム制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    気象情報の提供を要求可能な情報源装置が位置する地域を示す位置情報に基づいて、気象情報が必要な地域に位置する情報源装置を選択し、当該選択した情報源装置に、前記第１の通信回線を介して気象情報の提供を要求する第１のステップと、
    前記第１のステップで気象情報の提供を要求した情報源装置から送信される気象情報を前記第１の通信回線を介して受信し、当該受信した気象情報に基づいて発電装置の今後の発電量を予測することにより、前記発電装置から蓄電装置への充電及び前記蓄電装置から負荷装置への放電を制御する第２のステップと
    を含むことを特徴とするネットワークシステムの電源システム制御プログラム。

Images