特許 6656554 電力供給システムおよび電力合成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6656554

(24)【登録日】2020年2月7日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】電力供給システムおよび電力合成装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20200220BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20200220BHJP

【ＦＩ】

   H02J1/00 306B

   H02J7/35 K

【請求項の数】33

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2019-539692(P2019-539692)

(86)(22)【出願日】2018年8月31日

(86)【国際出願番号】JP2018032507

(87)【国際公開番号】WO2019045083

(87)【国際公開日】20190307

【審査請求日】2019年8月23日

(31)【優先権主張番号】特願2017-169034(P2017-169034)

(32)【優先日】2017年9月1日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514120531

【氏名又は名称】シオン電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112520

【弁理士】

【氏名又は名称】林 茂則

(72)【発明者】

【氏名】村野 實

(72)【発明者】

【氏名】棚橋 真

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 伸一

【審査官】 永井 啓司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平５−８３８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−６７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４９７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−６９４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−９５２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０９８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−６６３２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ３１／０２

３１／０２１６−３１／０２２４

３１／０２３６

３１／０２４８−３１／０２５６

３１／０３５２−３１／０３６

３１／０３９２−３１／０７８

３１／１８

５１／４２−５１／４８

Ｈ０２Ｊ１／００−７／１２

７／３４−７／３６

Ｈ０２Ｓ１０／００−１０／４０

３０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電力を給電する直流給電機構と、
直流電力を蓄電する直流蓄電機構と、
前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方から供給される直流電力を直流負荷に出力する直流出力端と、を有し、
前記直流給電機構が、単一または複数の直流発電体と、受電した交流電力を直流電力に変換する交流直流変換器と、を有し、
前記直流給電機構の出力と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、
前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、
前記直流発電体および前記交流直流変換器の接続状態を調整することで前記直流給電機構の目標電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲内で一致させる
電力供給システム。

【請求項2】

前記直流発電体の接続状態を変更する状態変更機構をさらに有し、
前記状態変更機構により前記直流発電体の直列接続数を動的に変更することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させる
請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項3】

前記直流蓄電機構が、単一または複数の蓄電体を有し、
前記蓄電体の接続状態を調整することで前記直流蓄電機構の端子電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させる
請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項4】

前記直流蓄電機構が、電気自動車に搭載された自動車用蓄電池を有し、
前記蓄電体および前記自動車用蓄電池の接続状態を調整することで前記直流蓄電機構の端子電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させる
請求項３に記載の電力供給システム。

【請求項5】

前記蓄電体の接続状態を変更する状態変更機構をさらに有し、
前記状態変更機構により前記蓄電体の直列接続数を動的に変更することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させる
請求項３に記載の電力供給システム。

【請求項6】

前記直流蓄電機構が、電気自動車に搭載された自動車用蓄電池である
請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項7】

前記直流蓄電機構と直列に接続された可変電圧源をさらに含み、
前記可変電圧源の電圧を調整することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させる
請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項8】

直流電力を給電する直流給電機構と、
直流電力を蓄電する直流蓄電機構と、
前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方から供給される直流電力を直流負荷に出力する直流出力端と、を有し、
前記直流蓄電機構が、単一または複数の蓄電体と、電気自動車に搭載された自動車用蓄電池と、を有し、
前記直流給電機構の出力と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、
前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、
前記蓄電体および前記自動車用蓄電池の接続状態を調整することで前記直流蓄電機構の端子電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲内で一致させる
電力供給システム。

【請求項9】

直流電力を給電する直流給電機構と、
直流電力を蓄電する直流蓄電機構と、
前記直流蓄電機構と直列に接続された可変電圧源と、
前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方から供給される直流電力を直流負荷に出力する直流出力端と、を有し、
前記直流給電機構の出力と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、
前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、
前記可変電圧源の電圧を調整することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲内で一致させる
電力供給システム。

【請求項10】

前記直流出力端の電圧を計測する供給電圧計測手段と、
前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断する遮断手段と、をさらに有し、
前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えた場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断する
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の電力供給システム。

【請求項11】

前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電復帰電圧を下回った場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を回復する
請求項１０に記載の電力供給システム。

【請求項12】

前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の放電終止電圧を下回った場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断する
請求項１０に記載の電力供給システム。

【請求項13】

前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の放電復帰電圧を超えた場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を回復する
請求項１２に記載の電力供給システム。

【請求項14】

前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えている場合、余剰電力発生信号を出力する信号生成手段をさらに有する
請求項１０の何れか一項に記載の電力供給システム。

【請求項15】

前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方からの電力供給を受ける単一または複数の負荷をさらに有し、
前記負荷のうち予め定めた重要度の低い負荷については、前記余剰電力発生信号を受けてその稼働が許容される
請求項１４に記載の電力供給システム。

【請求項16】

前記直流給電機構が、再生可能エネルギーを起源とする単一または複数の第１給電要素と、非再生可能エネルギーを起源とする単一または複数の第２給電要素と、を有し、
全ての前記第１給電要素の目標電圧を前記第２給電要素の目標電圧の最大値より高く設定することで、前記第２給電要素からの電力供給よりも前記第１給電要素からの電力供給が優先されるよう構成されている
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の電力供給システム。

【請求項17】

前記第１供給要素および前記第２供給要素に含まれる各供給要素の目標電圧が、電力供給に係る費用の多寡その他の順序に従って決定され、目標電圧の高い供給要素からの電力供給が優先されるように構成されている
請求項１６に記載の電力供給システム。

【請求項18】

前記第２供給要素からの電力供給量を計測する電力計測手段と、
前記電力計測手段による計測値が所定値を超えている場合、非再生可能エネルギー起源電力使用信号を出力する信号生成手段と、をさらに有する
請求項１６に記載の電力供給システム。

【請求項19】

前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方からの電力供給を受ける単一または複数の負荷をさらに有し、
前記負荷のうち予め定めた重要度の低い負荷については、前記非再生可能エネルギー起源電力使用信号を受けてその稼働が禁止される
請求項１８に記載の電力供給システム。

【請求項20】

直流入力端および交流出力端を有する直流交流変換器をさらに有し、
前記直流交流変換器の前記直流入力端が前記直流出力端に接続され、
前記直流交流変換器の前記交流出力端が、交流負荷への交流電力を供給する
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の電力供給システム。

【請求項21】

前記直流出力端に接続される直流負荷をさらに有し、
前記直流負荷が、少なくとも前記適合電圧範囲の全領域において作動可能な直流電気機器である
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の電力供給システム。

【請求項22】

前記直流出力端に接続される直流負荷をさらに有し、
前記直流負荷が、フィラメントによる電熱器、ヒートポンプ機器、蓄熱槽、水素生成装置または車両用バッテリである
請求項１から請求項９の何れか一項に記載の電力供給システム。

【請求項23】

直流給電機構からの直流電力を受電する直流電力受電端と、
直流電力を蓄電する直流蓄電機構と、
前記直流蓄電機構と直列に接続された可変電圧源と、
前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方から供給される直流電力を直流負荷に出力する直流出力端と、を有し、
直流電力受電端と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、
前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、
前記可変電圧源の電圧を調整することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲内で一致させる
電力合成装置。

【請求項24】

前記直流蓄電機構が、単一または複数の蓄電体を有し、
前記蓄電体の接続状態を調整することで前記直流蓄電機構の端子電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させる
請求項２３に記載の電力合成装置。

【請求項25】

前記直流蓄電機構が、電気自動車に搭載された自動車用蓄電池を有し、
前記蓄電体および前記自動車用蓄電池の接続状態を調整することで前記直流蓄電機構の端子電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させる
請求項２４に記載の電力合成装置。

【請求項26】

前記蓄電体の接続状態を変更する状態変更機構をさらに有し、
前記状態変更機構により前記蓄電体の直列接続数を動的に変更することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させる
請求項２４に記載の電力合成装置。

【請求項27】

直流給電機構からの直流電力を受電する直流電力受電端と、
直流電力を蓄電する直流蓄電機構と、
前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方から供給される直流電力を直流負荷に出力する直流出力端と、を有し、
前記直流蓄電機構が、単一または複数の蓄電体と、電気自動車に搭載された自動車用蓄電池と、を有し、
直流電力受電端と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、
前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、
前記蓄電体および前記自動車用蓄電池の接続状態を調整することで前記直流蓄電機構の端子電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させる
電力合成装置。

【請求項28】

前記直流出力端の電圧を計測する供給電圧計測手段と、
前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断する遮断手段と、をさらに有し、
前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えた場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断する
請求項２３から請求項２７の何れか一項に記載の電力合成装置。

【請求項29】

前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電復帰電圧を下回った場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を回復する
請求項２８に記載の電力合成装置。

【請求項30】

前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の放電終止電圧を下回った場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断する
請求項２８に記載の電力合成装置。

【請求項31】

前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の放電復帰電圧を超えた場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を回復する
請求項３０に記載の電力合成装置。

【請求項32】

前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えたとき、余剰電力発生信号を出力する信号生成手段をさらに有する
請求項２８に記載の電力合成装置。

【請求項33】

直流入力端および交流出力端を有する直流交流変換器をさらに有し、
前記直流交流変換器の前記直流入力端が前記直流出力端に接続され、
前記直流交流変換器の前記交流出力端が、交流負荷への交流電力を供給する
請求項２３から請求項２７の何れか一項に記載の電力合成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力供給システムおよび電力合成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば、特許文献１は、設置コストの低減、直流負荷に対する安定的な電力供給、および、電力供給能力の向上を目的とする直流電源利用システムを開示している。当該直流電源利用システムは、直流電源と、交流商用電源と、交流商用電源を直流電源に変換する直流変換器と、直流電源及び直流に変換された商用電源の双方から直流の電力供給を受ける直流負荷器とを備え、直流電源と直流負荷器との間及び直流変換器と直流負荷器との間には各々逆流防止のダイオードが取り付けられると共に、直流電源側から優先的に直流負荷器に電力供給を行う電源優先供給装置が取り付けられたことを特徴とする。当該直流電源利用システムによれば、直流電源に太陽電池を含む場合に日射量が減少したとしても、その日射量において発電した電力を最大限利用できる簡易な制御法が提供できるとされている。

【0003】

たとえば、特許文献２は、所望する電源を選択し、選択した電源の種類に対応した無駄のない利用を目的とした電力送出システムを開示する。当該電力送出システムは、複数の直流電源と、直流電力の供給を受ける負荷とを有し、直流電源には電力優先取り出し装置が取り付けられ、コントローラーにより制御し、電力優先取り出し装置が取り付けられた直流電源から負荷への電力優先取り出しの電力量を決定することを特徴とする。当該電力送出システムによれば、商用電源のみならず、各自然エネルギーから発電された電力群を合成する際、少ない自然エネルギーから発電された少量の電力を無駄にすることなく有効に利用でき、また複数の電源を組み合わせて利用でき、ひとつの電源が断たれても自動的に他の電源から電力が供給でき、また複数の電源を利用するときに、利用優先順位が容易に設定できる利点があるとされている。

【0004】

たとえば、特許文献３は、負荷の消費電力が太陽電池からの供給電力を超える場合に、太陽電池の発電電力を最大限取り出すことを目的とした太陽光発電用電力給電システムが開示されている。当該太陽光発電用電力給電システムは、太陽光電源装置と、太陽光電源装置以外の電源装置と、該電源装置からの電力を合成する電力合成装置と、該電力合成装置で合成された電力が入力される負荷とを備え、負荷の消費電力が、太陽光電源装置の発電電力と略等しいかそれよりも大きい条件において、太陽光電源装置から最大効率の電力が取得できる電圧値を検出し、太陽光電源装置以外の電源装置の電圧値を検出した電圧値と略同等の電圧値として設定し、複数の電源装置からの電力を電力合成装置で合成し、合成した電力を負荷へ電力供給する構成を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１８１０５５号公報

【特許文献2】特開２０１４−１２１２４１号公報

【特許文献3】特開２０１６−０１９４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記したような、複数の電力源からの直流電力を合成し負荷に供給するシステムに、太陽電池のような、出力電圧に応じて出力電流が変動する、すなわち出力電圧に応じて取り出せる電力が変動する電力源を含む場合、一般に、出力を最大化する最適な電流−電圧を自動的に求めるMPPT（Maximum Power Point Tracking）方式の制御装置が用いられる。

【0007】

しかし、MPPT制御装置は、それ自体が電力損失の原因になり得る。また、MPPT制御装置は、制御方法として山登り法（Hill Climbing Method）を採用し、DC-DCコンバータを用いることから、必然的にパルス状または鋸歯状の電圧変動が発生し、これら電圧変動が蓄電池を劣化させる要因になり得る問題がある。

【0008】

本発明の目的は、複数の電力源に、太陽電池のような最適出力電圧が変動する電力源を含むような場合であっても、出力を適切に維持または制御し、全体としての発電効率を高める電力供給システムおよび電力合成装置を提供することにある。また、本発明の目的は、複数の電力源に、太陽電池のような最適出力電圧が変動する電力源を含むような場合であっても、蓄電池の劣化が抑制された電力供給システムおよび電力合成装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、直流電力を給電する直流給電機構と、直流電力を蓄電する直流蓄電機構と、前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方から供給される直流電力を直流負荷に出力する直流出力端と、を有し、前記直流給電機構の出力と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とが、所定の適合電圧範囲内で一致されている電力供給システムを提供する。

【0010】

前記直流給電機構が、単一または複数の直流発電体を有し、前記直流発電体の接続状態を調整することで前記直流給電機構の目標電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。この場合、前記直流給電機構が、受電した交流電力を直流電力に変換する交流直流変換器をさらに有し、前記直流発電体および前記交流直流変換器の接続状態を調整することで前記直流給電機構の目標電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。さらに、前記直流発電体の接続状態を変更する状態変更機構をさらに有し、前記状態変更機構により前記直流発電体の直列接続数を動的に変更することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。なお、交流直流変換器の出力電圧を変えて前記直流給電機構の目標電圧を調整してもよい。

【0011】

また、前記直流蓄電機構が、単一または複数の蓄電体を有し、前記蓄電体の接続状態を調整することで前記直流蓄電機構の端子電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。この場合、前記直流蓄電機構が、電気自動車に搭載された自動車用蓄電池を有し、前記蓄電体および前記自動車用蓄電池の接続状態を調整することで前記直流蓄電機構の端子電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。さらに、前記蓄電体の接続状態を変更する状態変更機構をさらに有し、前記状態変更機構により前記蓄電体の直列接続数を動的に変更することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。

【0012】

また、前記直流蓄電機構が、電気自動車に搭載された自動車用蓄電池であってもよい。前記直流蓄電機構と直列に接続された可変電圧源をさらに含み、前記可変電圧源の電圧を調整することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。

【0013】

前記直流出力端の電圧を計測する供給電圧計測手段と、前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断する遮断手段と、をさらに有し、前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えた場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断してもよい。前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電復帰電圧を下回った場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を回復してもよい。また、前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の放電終止電圧を下回った場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断してもよい。前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の放電復帰電圧を超えた場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を回復してもよい。さらに、前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えている場合、余剰電力発生信号を出力する信号生成手段をさらに有してもよい。この場合、前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方からの電力供給を受ける単一または複数の負荷をさらに有し、前記負荷のうち予め定めた重要度の低い負荷については、前記余剰電力発生信号を受けてその稼働が許容されてもよい。

【0014】

前記直流給電機構が、再生可能エネルギーを起源とする単一または複数の第１給電要素と、非再生可能エネルギーを起源とする単一または複数の第２給電要素と、を有し、全ての前記第１給電要素の目標電圧を前記第２給電要素の目標電圧の最大値より高く設定することで、前記第２給電要素からの電力供給よりも前記第１給電要素からの電力供給が優先されるよう構成されてもよい。この場合、前記第１供給要素および前記第２供給要素に含まれる各供給要素の目標電圧が、電力供給に係る費用の多寡その他の順序に従って決定され、目標電圧の高い供給要素からの電力供給が優先されるように構成されてもよい。なお、目標電圧は再生可能エネルギーを起源とする給電要素によって決定されてもよい。複数の再生可能エネルギーを起源とする給電要素が存在する場合は、その各々の目標電圧が、前記所定の適合電圧範囲内で一致される構成とすることができる。

【0015】

また、前記第２供給要素からの電力供給量を計測する電力計測手段と、前記電力計測手段による計測値が所定値を超えている場合、非再生可能エネルギー起源電力使用信号を出力する信号生成手段と、をさらに有してもよい。さらに、前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方からの電力供給を受ける単一または複数の負荷をさらに有し、前記負荷のうち予め定めた重要度の低い負荷については、前記非再生可能エネルギー起源電力使用信号を受けてその稼働が禁止されてもよい。

【0016】

直流入力端および交流出力端を有する直流交流変換器をさらに有し、前記直流交流変換器の前記直流入力端が前記直流出力端に接続され、前記直流交流変換器の前記交流出力端が、交流負荷への交流電力を供給してもよい。前記直流出力端に接続される直流負荷をさらに有し、前記直流負荷が、少なくとも前記適合電圧範囲の全領域において作動可能な直流電気機器であってもよい。前記直流出力端に接続される直流負荷をさらに有し、前記直流負荷が、フィラメントによる電熱器、ヒートポンプ機器、蓄熱槽、水素生成装置または車両用バッテリであってもよい。

【0017】

本発明の第２の態様においては、直流給電機構からの直流電力を受電する直流電力受電端と、直流電力を蓄電する直流蓄電機構と、前記直流給電機構、前記直流蓄電機構またはその両方から供給される直流電力を直流負荷に出力する直流出力端と、を有し、直流電力受電端と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端とが、直接または電流逆流防止機構を介して接続され、前記直流電力受電端に接続される前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とが、所定の適合電圧範囲内で一致されている電力合成装置が提供される。

【0018】

前記直流蓄電機構が、単一または複数の蓄電体を有し、前記蓄電体の接続状態を調整することで前記直流蓄電機構の端子電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。この場合、前記直流蓄電機構が、電気自動車に搭載された自動車用蓄電池を有し、前記蓄電体および前記自動車用蓄電池の接続状態を調整することで前記直流蓄電機構の端子電圧を調整し、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。また、前記蓄電体の接続状態を変更する状態変更機構をさらに有し、前記状態変更機構により前記蓄電体の直列接続数を動的に変更することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。

【0019】

前記直流蓄電機構と直列に接続された可変電圧源をさらに含み、前記可変電圧源の電圧を調整することで、前記直流給電機構の目標電圧と前記直流蓄電機構の端子電圧とを、前記所定の適合電圧範囲内で一致させてもよい。

【0020】

前記直流出力端の電圧を計測する供給電圧計測手段と、前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断する遮断手段と、をさらに有し、前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えた場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断してもよい。前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電復帰電圧を下回った場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を回復してもよい。また、前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の放電終止電圧を下回った場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を遮断してもよい。前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の放電復帰電圧を超えた場合、前記遮断手段が前記直流蓄電機構の入出力端と前記直流出力端との間の接続を回復してもよい。さらに、前記供給電圧計測手段による前記直流出力端の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えたとき、余剰電力発生信号を出力する信号生成手段をさらに有してもよい。

【0021】

直流入力端および交流出力端を有する直流交流変換器をさらに有し、前記直流交流変換器の前記直流入力端が前記直流出力端に接続され、前記直流交流変換器の前記交流出力端が、交流負荷への交流電力を供給してもよい。

【0022】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】電力供給システム１００を示す機能ブロック図である。

【図2】電力供給システム１００の動作を説明するためのグラフである。

【図3】直流給電機構１２０の一例を示す回路ブロック図である。

【図4】直流給電機構１２０の他の例を示す回路ブロック図である。

【図5】直流蓄電機構１４０の一例を示す回路ブロック図である。

【図6】直流蓄電機構１４０の他の例を示す回路ブロック図である。

【図7】電力供給システム２００を示す機能ブロック図である。

【図8】電力供給システム３００を示す機能ブロック図である。

【図9】電力供給システム４００を示す機能ブロック図である。

【図10】遮断手段４２０の一例を示す回路図である。

【図11】電力供給システム５００を示す機能ブロック図である。

【図12】電力供給システム６００を示す機能ブロック図である。

【図13】電力供給システム７００を示す機能ブロック図である。

【図14】電力供給システム８００を示す機能ブロック図である。

【図15】電力供給システム９００を示す機能ブロック図である。

【図16】電力供給システム１０００を示す機能ブロック図である。

【図17】実施例の電力供給システムにおける電力出力の変化（時間経過）を比較例とともに示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0025】

図１は、電力供給システム１００を示す機能ブロック図である。電力供給システム１００は、直流給電機構１２０、直流蓄電機構１４０および直流出力端１６０を有する。直流給電機構１２０は直流電力を給電し、直流蓄電機構１４０は直流電力を蓄電する。直流出力端１６０は直流給電機構１２０、直流蓄電機構１４０またはその両方から供給される直流電力を直流負荷に出力する。

【0026】

直流給電機構１２０の出力と直流出力端１６０、および、直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０とは、MPPT制御装置等を介することなく、直接接続される。直流給電機構１２０の出力と直流出力端１６０、および、直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０とが直接接続されることから、MPPT制御装置等による電力損失がなく、高効率な電力供給システムを構成することができる。また、MPPT制御装置等により発生するパルス状または鋸歯状の電圧変動がなく、蓄電池の劣化を防止することができる。

【0027】

また、電力供給システム１００では、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とが、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致される。直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とが、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致されるため、直流給電機構１２０を構成する太陽電池等発電体から高い効率で電力取り出しを行うことができる。

【0028】

図２は、電力供給システム１００の動作を説明するためのグラフである。図２の左軸を参照するグラフは、太陽電池のＩ−Ｖ特性（電流電圧特性）である。電圧が低い領域では、光照射量に応じて一定の電流が出力されるが、電圧が高くなると出力される電流は急激に低下する。これを電力で示したのが右軸を参照するグラフである。電圧が高くなるに従い出力される電力は増加し、最大出力電力Ｐｍａｘを経て、出力電力は低下する。このＰｍａｘを示すＩ−Ｖ特性上の点が最大出力動作点Ｑｍａｘであり、その電圧が最大出力動作電圧Ｖｑｍａｘである。太陽電池は、一般に、最大出力動作電圧Ｖｑｍａｘに出力電圧が制御されたとき、最も効率良く電力が取り出されるため、太陽電池等を含む直流給電機構１２０の目標電圧は、最大出力動作電圧Ｖｑｍａｘに制御すればよいということになる。従来技術におけるMPPT制御装置はその電圧制御を精密に自動的に行うものである。

【0029】

しかしながら、電力供給システム１００では、この電圧制御を精密に行うことなく、適合電圧範囲ΔＶ内で直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とが一致していれば良いとするものである。適合電圧範囲ΔＶ内で直流給電機構１２０の目標電圧を制御するため、取り出し得る最大電力からは若干外れるものの、MPPT制御装置を用いる必要がなく、結果、MPPT制御装置による電力損失がなく、MPPT制御装置を用いた場合より高い効率の電力取り出しを行うことができる。また、MPPT制御装置により発生するパルス状または鋸歯状の電圧変動がなく、蓄電池の劣化を防止することも可能になる。

【0030】

直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを適合電圧範囲ΔＶ内で一致させるには、直流給電機構１２０の目標電圧、または、直流蓄電機構１４０の端子電圧、またはその両方を変化させて一致させることができる。

【0031】

まずは、直流給電機構１２０の目標電圧を変化させることで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを適合電圧範囲ΔＶ内で一致させる場合を説明する。図３は、直流給電機構１２０の一例を示す回路ブロック図である。図３に示す直流給電機構１２０は、複数の直流発電体１２２を有し、直流発電体１２２の接続状態を調整することで直流給電機構１２０の目標電圧を調整しようとするものである。直流発電体１２２は、直流電力を出力する電気装置であり、たとえば太陽電池、燃料電池等を挙げることができる。直流発電体１２２は、再生可能エネルギーであることが好ましい。直流給電機構１２０の目標電圧を調整することで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させることができる。

【0032】

図４は、直流給電機構１２０の他の例を示す回路ブロック図である。図３に示す直流給電機構１２０は、複数の直流発電体１２２に加え、受電した交流電力１２６を直流電力に変換する交流直流変換器１２４をさらに有しており、直流発電体１２２および交流直流変換器１２４の接続状態を調整することで直流給電機構１２０の目標電圧を調整しようとするものである。直流給電機構１２０の目標電圧を調整することで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させることができる。

【0033】

なお、交流電力１２６は、交流直流変換機１２４に入力される際に、絶縁トランスやオートトランスを用いて、入力電圧が調整されても良い。その際、絶縁トランスを用いれば、交流直流変換機１２４の出力側の直流回路を入力側の交流回路と切り離すことができ、交流回路の接地電位に関わりなく、直流回路の基準電位を任意に設計することができる。オートトランスを用いた場合は、出力側の直流回路と入力側の交流回路は切り離されない。交流電力１２６として、商用系統電力、風力、地熱等交流出力の再生可能エネルギーが例示できる。

【0034】

図３および図４において、直流発電体１２２および交流直流変換器１２４の接続状態、すなわち直並列状態を任意に変更できるスイッチＳＷが含まれている。スイッチＳＷは、直流発電体１２２および交流直流変換器１２４の接続状態を変更する状態変更機構の一例である。状態変更機構は、直流発電体１２２等各電気装置の接続状態を、直列、並列またはこれらの組み合わせに任意に組み替える機構であり、たとえば各電気装置間に配置したリレースイッチを切り替えて、直並列の組み合わせを任意に変更することができる。当該状態変更機構により、直流発電体１２２の直列接続数を動的に変更し、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧を所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させることができる。

【0035】

たとえば、直列接続数を変更したときに、直流発電体１２２の直列接続数が、直流発電体１２２の総数の半数以下になる場合は、「直列接続した直流発電体」を２組構成でき、並列に接続し、出力電流を増加させることができる。あるいは、直流発電体１２２の直列接続数が、直流発電体１２２の総数の１／３以下になる場合は、「直列接続した直流発電体」を３組構成することができ、この３組を並列に接続することで、出力電流を増加させることができる。総数の１／４以下になる場合、１／５以下になる場合、それ以下になる場合も同様であり、最小は、直列数が１となる場合であり、このときは総数分の並列数を構成することができる。なお、組み合わせの数によっては、直列数が合わず、複数組での並列接続ができない場合、接続できない直流発電体１２２の電力は使われないことになる。この場合は、例外的に、電圧が所定の適合電圧範囲ΔＶ内に最も近く、接続できない直流発電体１２２が発生しない組み合わせと比較し、最も電力を得られる方法を選択することも可能である。

【0036】

以上のように、直流給電機構１２０の目標電圧を変化させることで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを適合電圧範囲ΔＶ内で一致させることができる。

【0037】

次に、直流蓄電機構１４０の端子電圧を変化させることで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを適合電圧範囲ΔＶ内で一致させる場合を説明する。図５は、直流蓄電機構１４０の一例を示す回路ブロック図である。図５に示す直流蓄電機構１４０は、複数の蓄電体１４２を有し、蓄電体１４２の接続状態を調整することで直流蓄電機構１４０の端子電圧を調整しようとするものである。蓄電体１４２は、直流電力を蓄積することができる電気装置であり、たとえば蓄電池、コンデンサを挙げることができる。直流蓄電機構１４０の端子電圧を調整することで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させることができる。ここで、接続されない蓄電体１４２が発生する場合は、一定時間ごと（例えば数分毎）に接続されない蓄電体１４２と接続されている蓄電体１４２を切り替えることで、蓄電体１４２の充電量のばらつきを軽減することが可能である。

【0038】

図６は、直流蓄電機構１４０の他の例を示す回路ブロック図である。図６に示す直流蓄電機構１４０は、複数の蓄電体１４２に加えて電気自動車に搭載された自動車用蓄電池１４４を有し、蓄電体１４２および自動車用蓄電池１４４の接続状態を調整することで直流蓄電機構１４０の端子電圧を調整しようとするものである。直流蓄電機構１４０の端子電圧を調整することで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させることができる。

【0039】

図５および図６において、蓄電体１４２および自動車用蓄電池１４４の接続状態、すなわち直並列状態を任意に変更できるスイッチＳＷが含まれている。スイッチＳＷは、蓄電体１４２および自動車用蓄電池１４４の接続状態を変更する状態変更機構の一例である。状態変更機構は、蓄電体１４２等各電気装置の接続状態を、直列、並列またはこれらの組み合わせに任意に組み替える機構であり、たとえば各電気装置間に配置したリレースイッチを切り替えて、直並列の組み合わせを任意に変更することができる。当該状態変更機構により、蓄電体１４２の直列接続数を動的に変更し、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させることができる。

【0040】

以上のように、直流蓄電機構１４０の端子電圧を変化させることで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを適合電圧範囲ΔＶ内で一致させることができる。なお、図３〜図６の構成を組み合わせ、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧の両方を変化させ、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを適合電圧範囲ΔＶ内で一致させることができる。

【0041】

適合電圧範囲ΔＶとして、たとえば以下のような具体例を挙げることができる。
（１）（最大出力動作電圧Ｖｑｍａｘ−蓄電体１４２の電圧の１／２）〜（最大出力動作電圧Ｖｑｍａｘ＋蓄電体１４２の電圧の１／２）の範囲
（２）最大出力電力Ｐｍａｘが７０％になる下限電圧から上限電圧の範囲、好ましくは、Ｐｍａｘが８０％になる下限電圧から上限電圧の範囲、より好ましくはＰｍａｘが９０％になる下限電圧から上限電圧の範囲
（３）（最大出力動作電圧Ｖｑｍａｘ−直流発電体１２２のＮ個分の起電圧）〜（最大出力動作電圧Ｖｑｍａｘ＋直流発電体１２２のＮ個分の起電圧）の範囲。ただし、Ｎは５、好ましくは３、より好ましくは１とする。

【0042】

なお、直流蓄電機構１４０は、単一または複数の蓄電体１４２を必ずしも含む必要はなく、電気自動車に搭載された自動車用蓄電池１４４のみが含まれるものであってもよい。

【0043】

図７は、電力供給システム２００を示す機能ブロック図である。電力供給システム２００は、電力供給システム１００が有する構成に加え、電流逆流防止機構２１０を有する。電力供給システム２００に含まれる、電力供給システム１００と同様の構成については、説明を省略する。

【0044】

電流逆流防止機構２１０は、所定方向とは逆に流れようとする電流を阻止するための電気装置であり、たとえば継電器（リレー）、逆流防止ダイオードを挙げることができる。電流逆流防止機構２１０は、直流給電機構１２０の出力と直流出力端１６０との間、直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間に位置する。すなわち、直流給電機構１２０の出力と直流出力端１６０、および、直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０とは、電流逆流防止機構２１０を介して接続される。

【0045】

電流逆流防止機構２１０を介して接続されることで、電流の逆流による機器故障等の障害を回避することができる。

【0046】

図８は、電力供給システム３００を示す機能ブロック図である。電力供給システム３００は、電力供給システム１００が有する構成に加え、可変電圧源３１０をさらに有する。電力供給システム３００に含まれる、電力供給システム１００と同様の構成については、説明を省略する。

【0047】

可変電圧源３１０は、直流蓄電機構１４０と直列に接続された、出力電圧が任意に変更できる直流電圧源である。ただし、可変電圧源３１０の内部インピーダンスは、直流蓄電機構１４０の入出力端する電流を十分流せる程度に小さいことが望ましい。また、可変電圧源３１０は、正負両方の電流の向きに対応していることが望ましい。

【0048】

可変電圧源３１０の電圧を調整することで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させることができる。

【0049】

図９は、電力供給システム４００を示す機能ブロック図である。電力供給システム４００は、電力供給システム１００が有する構成に加え、供給電圧計測手段４１０と、遮断手段４２０を有する。電力供給システム４００に含まれる、電力供給システム１００と同様の構成については、説明を省略する。

【0050】

供給電圧計測手段４１０は、直流出力端１６０の電圧を計測する。遮断手段４２０は、直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間の接続を遮断する。図１０は、遮断手段４２０の一例を示す回路図である。逆流防止用のダイオード４２２および４２６とスイッチ４２４および４２８とが互いに直列接続され、ダイオード４２２およびスイッチ４２４が充電制御回路を、ダイオード４２６およびスイッチ４２８が放電制御回路を構成する。

【0051】

そして、供給電圧計測手段４１０による直流出力端１６０の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えた場合、遮断手段４２０が直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間の接続を遮断する。これにより、直流蓄電機構１４０への過充電を防止して、蓄電池の寿命を長くすることができる。充電終止電圧は、たとえば蓄電体が満充電に達したときの電圧である。

【0052】

また、供給電圧計測手段４１０による直流出力端１６０の電圧計測値が所定の充電復帰電圧を下回った場合、遮断手段４２０が直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間の接続を回復する。これにより、充電を再開することができる。充電復帰電圧は、充電終止電圧と同じかそれより低い電圧とすることができる。

【0053】

また、供給電圧計測手段４１０による直流出力端１６０の電圧計測値が所定の放電終止電圧を下回った場合、遮断手段４２０が直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間の接続を遮断する。これにより、過剰放電を防止して、蓄電池の寿命を長くすることができる。放電終止電圧は、たとえば蓄電体が放電し切った状態における電圧である。

【0054】

また、供給電圧計測手段４１０による直流出力端１６０の電圧計測値が所定の放電復帰電圧を超えた場合、遮断手段４２０が直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間の接続を回復する。これにより、直流蓄電機構１４０の動作を再開できる。放電復帰電圧は、放電終止電圧と同じかそれより高い電圧とすることができる。

【0055】

図１１は、電力供給システム５００を示す機能ブロック図である。電力供給システム５００は、電力供給システム４００が有する構成に加え、信号生成手段５１０を有する。電力供給システム５００に含まれる、電力供給システム４００と同様の構成については、説明を省略する。

【0056】

信号生成手段５１０は、供給電圧計測手段４１０による直流出力端１６０の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えている場合、余剰電力発生信号を出力する。信号生成手段５１０が出力する余剰電力発生信号を用いれば、余剰電力が発生した場合に稼働が許可される負荷を稼働して、余剰電力を有効に活用することができる。

【0057】

図１２は、電力供給システム６００を示す機能ブロック図である。電力供給システム６００は、電力供給システム５００が有する構成に加え、低重要負荷６１０、重要負荷６２０および負荷コントローラー６３０を有する。電力供給システム６００に含まれる、電力供給システム５００と同様の構成については、説明を省略する。

【0058】

低重要負荷６１０および重要負荷６２０は、直流給電機構１２０、直流蓄電機構１４０またはその両方からの電力供給を受ける負荷であり、低重要負荷６１０は、予め定めた重要度の低い負荷である。低重要負荷６１０は、負荷コントローラー６３０に接続されており、負荷コントローラー６３０は、余剰電力発生信号を受けて低重要負荷６１０の稼働を許可する。これにより、余剰電力を有効に活用することができる。

【0059】

図１３は、電力供給システム７００を示す機能ブロック図である。電力供給システム７００は、電力供給システム１００における直流給電機構１２０を他の例で説明するものである。電力供給システム７００に含まれる、電力供給システム１００と同様の構成については、説明を省略する。

【0060】

電力供給システム７００の直流給電機構１２０は、複数の給電要素Ａ〜ｘを含む。指標ｎおよびｘは、定まった指標ではなく、給電要素の数に応じて変動する変数指標である。すなわち、給電要素Ａ〜ｎの数は任意であり、給電要素Ｐ〜ｘの個数も任意である。給電要素Ａ〜ｎは、再生可能エネルギーを起源とする単一または複数の第１給電要素の例であり、給電要素Ｐ〜ｘは、非再生可能エネルギーを起源とする単一または複数の第２給電要素の例である。

【0061】

全ての第１給電要素（給電要素Ａ〜ｎ）の目標電圧Ｖａ〜Ｖｎは、第２給電要素（給電要素Ｐ〜ｘ）の目標電圧Ｖｐ〜Ｖｘの最大値より高く設定されている。これにより、第２給電要素からの電力供給よりも第１給電要素からの電力供給が優先され、結果、再生可能エネルギーを起源とする電源が優先される。よって、地球に優しい電源システムが構成される。

【0062】

なお、第１供給要素および第２供給要素に含まれる各供給要素の目標電圧が、電力供給に係る費用の多寡その他の順序に従って決定され、目標電圧の高い供給要素からの電力供給が優先されるように構成されている。この結果、よりコストの低い電源を優先するよう構成することが可能になる。

【0063】

図１４は、電力供給システム８００を示す機能ブロック図である。電力供給システム８００は、電力供給システム７００が有する構成に加え、電力計測手段８１０および信号生成手段８２０をさらに有する。電力供給システム８００に含まれる、電力供給システム７００と同様の構成については、説明を省略する。

【0064】

電力計測手段８１０は、第２供給要素からの電力供給量を計測し、信号生成手段８２０は、電力計測手段８１０による計測値が所定値を超えている場合、非再生可能エネルギー起源電力使用信号を出力する。非再生可能エネルギー起源電力使用信号を利用して、たとえば重要度の低い電源の使用を禁止等することができる。

【0065】

図１５は、電力供給システム９００を示す機能ブロック図である。電力供給システム９００は、電力供給システム８００が有する構成に加え、低重要負荷９１０、重要負荷９２０および負荷コントローラー９３０を有する。電力供給システム９００に含まれる、電力供給システム８００と同様の構成については、説明を省略する。

【0066】

低重要負荷９１０および重要負荷９２０は、直流給電機構１２０、直流蓄電機構１４０またはその両方からの電力供給を受ける負荷であり、低重要負荷９１０は、予め定めた重要度の低い負荷である。低重要負荷９１０は、負荷コントローラー９３０に接続されており、負荷コントローラー９３０は、非再生可能エネルギー起源電力使用信号を受けて、低重要負荷９１０の稼働を禁止する。これにより、非再生可能エネルギーを起源とする電力の使用を極力小さく抑えることができる。

【0067】

図１６は、電力供給システム１０００を示す機能ブロック図である。電力供給システム１０００は、電力供給システム１００が有する構成に加え、直流交流変換器１０１０をさらに有する。電力供給システム１０００に含まれる、電力供給システム１００と同様の構成については、説明を省略する。

【0068】

直流交流変換器１０１０は、直流入力端および交流出力端１０２０を有し、直流交流変換器１０１０の直流入力端が直流出力端１６０に接続され、直流交流変換器１０１０の交流出力端１０２０が、交流負荷への交流電力を供給する。当該構成により、交流出力端１０２０を介して電力を交流負荷に供給することができる。なお、直流交流変換器１０１０の内部にトランス等の変圧装置を備えて交流出力電圧を調整し、あるいは、交流出力端１０２０と交流負荷との間にトランス等の変圧装置を配置し、交流負荷に供給する交流電圧を調整することができる。

【0069】

なお、上記した電力供給システム１００〜電力供給システム１０００は、原理に反しない限り、その構成を任意に組み合わせることができる。また、電力供給システム１００〜電力供給システム１０００には、直流出力端１６０に接続される直流負荷をその構成に含んでも良い。直流負荷として、少なくとも適合電圧範囲ΔＶの全領域において作動可能な直流電気機器が例示できる。また、直流負荷として、フィラメントによる電熱器、ヒートポンプ機器、蓄熱槽、水素生成装置または車両用バッテリを例示することができる。

【0070】

（実施例）
図１７は、実施例の電力供給システムにおける電力出力の変化（時間経過）を比較例とともに示したグラフである。本実施例では、直流給電機構１２０として太陽電池を用い、直流蓄電機構１４０として蓄電池を用いた、本実施例では蓄電池の直列接続数を変えて端子電圧を変化させ、太陽電池の目標電圧と蓄電池の端子電圧とが、適合電圧範囲ΔＶ内で一致するようにした。比較例は従来のMPPT制御装置を用いた場合である。

【0071】

図１７は、実際の太陽光を照射して実測した結果である。実施例の出力平均は236.1Wであり、比較例の出力は203.6Wであった。比較例よりも大きな電力が出力されている。比較例におけるMPPT制御装置の入力段における電力計測値が238.6Wであることから、MPPT制御装置を用いたことによる損失は１−203.6/238.6＝約１５％であったといえる。これに対し、本実施例においては、MPPT制御装置を用いた場合の入力段電力と殆ど変わらず、MPPT制御装置を用いた場合と比較して遜色なく有効に電力取り出しが行われ、かつMPPT制御装置による損失がないので、理想的な電力取り出しが行われた場合の９９％程度の効率が達成できているといえ、きわめて高い効率が達成できたことがわかる。

【0072】

また、MPPT制御装置を用いた比較例では、パルス状または鋸歯状の電圧変動が発生しているが、実施例においてはそのような電圧変動は見られない。すなわち、実施例の電力供給システムでは、パルス状または鋸歯状の電圧変動による蓄電池の劣化は生じないことがわかる。

【0073】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0074】

また、本実施の形態の電力供給システムは、直流給電機構１２０をその構成から除外した場合、電力合成装置として把握することも可能である。すなわち、以下の電力合成装置が把握できる。

【0075】

（１）直流給電機構１２０からの直流電力を受電する直流電力受電端と、直流電力を蓄電する直流蓄電機構１４０と、直流給電機構１２０、直流蓄電機構１４０またはその両方から供給される直流電力を直流負荷に出力する直流出力端１６０と、を有し、直流電力受電端と直流出力端１６０とが、直接または電流逆流防止機構２１０を介して接続され、直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０とが、直接または電流逆流防止機構２１０を介して接続され、直流電力受電端に接続される直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とが、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致されている電力合成装置。
（２）直流蓄電機構１４０が、単一または複数の蓄電体１４２を有し、蓄電体１４２の接続状態を調整することで直流蓄電機構１４０の端子電圧を調整し、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させる電力合成装置。
（３）直流蓄電機構１４０が、電気自動車に搭載された自動車用蓄電池１４４を有し、蓄電体１４２および自動車用蓄電池１４４の接続状態を調整することで直流蓄電機構１４０の端子電圧を調整し、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させる電力合成装置。
（４）蓄電体１４２の接続状態を変更する状態変更機構をさらに有し、状態変更機構により蓄電体１４２の直列接続数を動的に変更することで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させる電力合成装置。
（５）直流蓄電機構１４０と直列に接続された可変電圧源３１０をさらに含み、可変電圧源３１０の電圧を調整することで、直流給電機構１２０の目標電圧と直流蓄電機構１４０の端子電圧とを、所定の適合電圧範囲ΔＶ内で一致させる電力合成装置。
（６）直流出力端１６０の電圧を計測する供給電圧計測手段４１０と、直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間の接続を遮断する遮断手段４２０と、をさらに有し、供給電圧計測手段４１０による直流出力端１６０の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えた場合、遮断手段４２０が直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間の接続を遮断する電力合成装置。
（７）供給電圧計測手段４１０による直流出力端１６０の電圧計測値が所定の充電復帰電圧を下回った場合、遮断手段４２０が直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間の接続を回復する電力合成装置。
（８）供給電圧計測手段４１０による直流出力端１６０の電圧計測値が所定の放電終止電圧を下回った場合、遮断手段４２０が直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間の接続を遮断する電力合成装置。
（９）供給電圧計測手段４１０による直流出力端１６０の電圧計測値が所定の放電復帰電圧を超えた場合、遮断手段４２０が直流蓄電機構１４０の入出力端と直流出力端１６０との間の接続を回復する電力合成装置。
（１０）供給電圧計測手段４１０による直流出力端１６０の電圧計測値が所定の充電終止電圧を超えたとき、余剰電力発生信号を出力する信号生成手段５１０をさらに有する電力合成装置。
（１１）直流入力端および交流出力端１０２０を有する直流交流変換器１０１０をさらに有し、直流交流変換器１０１０の直流入力端が直流出力端１６０に接続され、直流交流変換器１０１０の交流出力端１０２０が、交流負荷への交流電力を供給する電力合成装置。

【符号の説明】

【0076】

１００…電力供給システム、１２０…直流給電機構、１２２…直流発電体、１２４…交流直流変換器、１２６…交流電力、１４０…直流蓄電機構、１４２…蓄電体、１４４…自動車用蓄電池、１６０…直流出力端、２００…電力供給システム、２１０…電流逆流防止機構、３００…電力供給システム、３１０…可変電圧源、４００…電力供給システム、４１０…供給電圧計測手段、４２０…遮断手段、４２２…ダイオード、４２４…スイッチ、４２６…ダイオード、４２８…スイッチ、５００…電力供給システム、５１０…信号生成手段、６００…電力供給システム、６１０…低重要負荷、６２０…重要負荷、６３０…負荷コントローラー、７００…電力供給システム、８００…電力供給システム、８１０…電力計測手段、８２０…信号生成手段、９００…電力供給システム、９１０…低重要負荷、９２０…重要負荷、９３０…負荷コントローラー、１０００…電力供給システム、１０１０…直流交流変換器、１０２０…交流出力端。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】