JP5662877B2 - 蓄電池システム - Google Patents

Description

この発明は、ＵＰＳとして利用することが可能な蓄電池システムに関する。

現在、一般的なオフィスにおいて、停電時にサーバ等の情報機器が正常終了するまでの間、情報機器に電力を供給する無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）の普及が進んでいる。さらには、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギー（renewable energy）を利用した独立型電源をＵＰＳに併設することによって、商用電力の使用を抑制することも検討されている。

たとえば、特開２００３−３４８７６８号公報（特許文献１）は、独立型電源と併設されたＵＰＳについて開示する。この文献に記載のＵＰＳでは、交流商用電源の停電時において、独立型電源からの出力と二次電池出力とが交流変換されて出力端に出力される。交流商用電源受電時、停電時にかかわらず、独立型電源からの出力電力に余剰が生じた場合には、この余剰電力が交流商用電源に回生される。

特開２０１０−１６９８９号公報（特許文献２）は、独立型電源が商用電力系統に連系されている場合に、売電と自家消費のいずれが有利かの判断や予測を行なう発電システムを開示する。具体的には、商用電力は、売電用・買電用電力量計を経由して商用電力系統から家庭内の電力線へ供給される。自然エネルギー発電装置によって生成された電力もこの家庭内の電力線に供給される。電力線に供給された電力は、分電盤を経由して、家庭内負荷および情報処理部に供給される。情報処理部は、売電および自家消費いずれが有利か判断し予測する。

特表２０１０−５１２７２７号公報（特許文献３）は、分散化電気資源のための電力集約化システム、いわゆるスマートグリッドについて開示する。この文献の一実施形態において、サービスは、電気自動車などの、電力グリッドに断続的に接続される多数の電気資源に対して個々のインターネット接続を確立する。そして、サービスは、電力グリッドのニーズに適するように多数の資源にわたるフローを集約しながら、各資源および各資源所有者のニーズに適するように電力フローを最適化する。

特開２００３−３４８７６８号公報 特開２０１０−１６９８９号公報 特表２０１０−５１２７２７号公報

ところで、仮にＵＰＳ用の蓄電池を大容量化したとすれば、このようなＵＰＳは、商用電力系統との間で電力の授受を行なうことにより、電力を有効利用するための蓄電池システムとして利用できる。たとえば、夜間の余剰電力を蓄えて、昼間の電力使用のピーク時に自家消費したり、売電したりすることができる。しかしながら、このようなＵＰＳ対応の蓄電池システムは現時点ほとんど実用となっておらず、ＵＰＳとしての機能と大容量蓄電池としての機能とをどのように組合わせるのが効率的であるかについては明らかでない。

したがって、この発明の目的は、ＵＰＳとして利用可能な効率的な蓄電池システムを提供することである。

この発明の実施の一形態による蓄電池システムは、蓄電池と、残量検知部と、停電検知部と、制御部とを備える。蓄電池は、商用電力系統および独立型電源の少なくとも一方から供給された電力を充電し、充電した電力を複数の電気機器または商用電力系統に供給する。残量検知部は、蓄電池の残量を検知する。停電検知部は、商用電力系統が停電状態であるか否かを検知する。制御部は、残量検知部および停電検知部の検知結果に基づいて、蓄電池の動作状態を充電または放電に切替えるとともに、蓄電池の接続先を切替える。商用電力系統が停電状態でないときには、制御部は、蓄電池の残量が基準値を超えている場合に限って、蓄電池から複数の電気機器または商用電力系統へ電力を供給する。この基準値は、商用電力系統の停電時に複数の電気機器に供給する必要がある電力量に基づいて定められる。

上記の実施の形態によれば、停電時に必要な電力量を保持し、それを超えて充電された電力が複数の電気機器または商用電力系統に供給されるので、蓄電池に充電された電力を効率的に利用することができる。

この発明の実施の形態１によるＵＰＳ対応蓄電池システム１の構成を示すブロック図である。 商用電力系統の非停電時に、充電、給電および売電のいずれを行なうのかを判断する処理手順の一例を示すフローチャートである。 商用電力系統の停電時に蓄電池システム１によって実行される処理を示すフローチャートである。 ＵＰＳ機能に関する情報を収集する手順を示すフローチャートである。 給電路ごとの消費電力の計測し、計測結果をコントローラ１０２に送信する手順を示すフローチャートである。 実施の形態１によるＵＰＳ対応蓄電池システムの具体的な適用例を示す図である。 この発明の実施の形態２によるＵＰＳ対応蓄電池システム１Ａの構成を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。

＜実施の形態１＞
［ＵＰＳ対応蓄電池システムの概要］
大容量の蓄電池にＵＰＳとしての機能を付加したシステムを、ＵＰＳ対応蓄電池システムと呼ぶことにする。このようなシステムは家庭やオフィスなどで利用することができる。ＵＰＳ対応蓄電池システムの特徴を以下に示す。

(i)電気料金の安い夜間の電力で充電を行ない、電気料金の高い日中に利用することで、電気料金を節約することができる。

(ii)蓄電池内に充電された残余の電力を、発電所側に売電することで、対価を得ることができる。

(iii)停電時には、蓄電池から給電を行ない、各家電製品の駆動を維持することができる。さらに、停電時には、サーバ等の情報機器が正常に終了するように指令することができる。以下、(iii)の機能をＵＰＳ機能と称する。

ＵＰＳ対応蓄電池システムが、都市で大規模に普及した場合、昼夜における消費電力が平滑化され、発電所における最大発電量を抑えることができ、社会全体の省エネルギー化につながる。

実施の形態１によるＵＰＳ対応蓄電池システムでは、蓄電池に充電された電気エネルギーのうち、ＵＰＳ機能の実現に必要な最低限の電力量に対応する容量分（以降、ＵＰＳ用電気容量と呼ぶ）が保持される。このＵＰＳ用電気容量を除いた残余の電気エネルギーを、給電・売電に利用することができる。この場合、ＵＰＳ用電気容量を正確に見積もるとともに、ＵＰＳ用電気容量をできるだけ小さくすることが望ましい。そこで、ＵＰＳ対応蓄電池システムには、以下の機能が備えられている。

(i)給電路ごとに給電をオンオフすることができる。これによって、ＵＰＳ用電気容量をできるだけ小さくすることができる。

(ii)情報機器から、ＵＰＳ機能に必要な情報を収集することで、ＵＰＳ用電気容量を正確に見積もることができる。

(iii)給電路毎の消費電力を計測することで、ＵＰＳ用電気容量を正確に見積もることができる。

(iv)ＰＬＣ（Power Line Communications：電力線通信）モデムを持ち、情報機器と電力線を介したＰＬＣ通信を行なうことで、ＵＰＳ機能に必要な情報を収集することができる。以下、これらの機能について具体的に説明する。

［ＵＰＳ対応蓄電池システムの具体的構成］
図１は、この発明の実施の形態１によるＵＰＳ対応蓄電池システム１の構成を示すブロック図である。図１を参照して、ＵＰＳ対応蓄電池システム１は、家庭内やオフィスなどに設置され、蓄電装置１００と分電盤２００とを含む。

図１には、一例として、分電盤２００から２本の給電路Ｌ１，Ｌ２（総称する場合に給電路Ｌと記載する）が引き出された場合が示されている。給電路Ｌ１には情報機器３００＿１および非情報機器４００＿１が接続され、給電路Ｌ２には情報機器３００＿２および非情報機器４００＿２が接続される。給電路Ｌの本数は２本より多くてよいし、各給電路Ｌには、より多数の情報機器３００および非情報機器４００が接続されていてもよい。

ここで、情報機器３００（３００＿１，３００＿２）は、通信機能を持ち、停電時においてＵＰＳからの給電が必要となる機器であり、たとえば、サーバやパーソナルコンピュータなどである。非情報機器４００（４００＿１，４００＿２）は情報機器３００以外の機器をさす。以下では、情報機器と非情報機器とをまとめて電気機器とも称する。なお、図１では、停電時にＵＰＳからの給電が必要となる機器（特定機器とも称する）の代表例として、情報機器３００が示されているが、これに限られるものでない。情報機器以外の例として、たとえば、非常用照明や安全設備などが挙げられる。

（蓄電装置１００の構成）
蓄電装置１００は、蓄電池１０１、コントローラ１０２、記憶装置１０３、ＰＬＣモデム１０４、電池残量計測器１０５、充電制御スイッチ１０６、給電制御スイッチ１０７、売電制御スイッチ１０８、および停電検知装置１０９を含む。

蓄電池１０１は、大容量の蓄電池であり、商用電力系統（商用電源）１０あるいは太陽光パネルなどの独立型電源１１から供給された電力を充電し、充電した電力を使って、電気機器に給電したり、商用電力系統１０に供給する売電を行なったりする。

コントローラ１０２は、蓄電装置１００を制御するためのコントローラであり、蓄電池１０１の充電、給電、および売電を制御する。コントローラ１０２は、さらに、ＰＬＣモデム１０４を使って、分電盤２００や情報機器３００と通信を行う。

記憶装置１０３は、コントローラ１０２が制御を行うために必要な情報の書き込み、読み出しを行う装置である。たとえば、記憶装置１０３は、各時間帯における電気料金・売電料金や、分電盤２００および情報機器３００から収集した情報を記憶する。

ＰＬＣモデム１０４は、コントローラ１０２が、分電盤２００や情報機器３００とＰＬＣ通信を行うためのモデムである。

電池残量計測器１０５は、蓄電池１０１の残量（現在の充電量）を計測または推定するための装置である。

充電制御スイッチ１０６は、商用電力系統１０あるいは独立型電源１１から供給された電力を、蓄電池１０１に充電するか否かを、コントローラ１０２の指令に従って切替える。なお、蓄電池１０１に充電される際には、商用電力系統１０からの交流は直流に変換される。風力発電装置のように独立型電源１１の出力が交流の場合も直流に変換された後に蓄電池１０１に充電される。

給電制御スイッチ１０７は、商用電力系統１０から受電した電力および蓄電池１０１の出力電力のいずれを、分電盤２００を介して電気機器（情報機器３００、非情報機器４００）に供給するかを選択するための制御スイッチである。給電制御スイッチ１０７の接続の切替えは、コントローラ１０２の指令に従って行なわれる。なお、電気機器３００，４００に電力を供給する際には、蓄電池１０１の直流出力は交流に変換される。

売電制御スイッチ１０８は、蓄電池１０１から商用電力系統１０に給電する売電を行なうか否かを、コントローラ１０２の指令に従って切替える。なお、商用電力系統１０に逆潮流する際に、蓄電池１０１の出力は交流に変換される。

（分電盤２００の構成）
分電盤２００は、給電路Ｌごとに設けられた、コントローラ２０１、記憶装置２０２、ＰＬＣモデム２０３、電力計測器２０４、および給電制御スイッチ２０５を含む。なお、図１において、対応する給電路Ｌ１，Ｌ２を区別するために、参照符号の末尾に「＿１」、「＿２」がそれぞれ付される。分電盤２００において、給電路Ｌ１に対応する部分をまとめて分電部２００＿１と称し、給電路Ｌ２に対応する部分をまとめて分電部２００＿２と称する。

コントローラ２０１は、分電盤２００を制御するためのコントローラであり、給電路Ｌ１，Ｌ２に対して給電を行うか否かを制御する。コントローラ２０１は、さらに、ＰＬＣモデム２０３を使って、蓄電装置１００や情報機器３００と通信を行なう。

記憶装置２０２は、コントローラ２０１が制御を行うために必要な情報の書き込み、読み出しを行う装置である。たとえば、記憶装置２０２は、情報機器３００から収集したＵＰＳ機能に関する情報を記憶する。

ＰＬＣモデム２０３は、コントローラ２０１が、蓄電装置１００や情報機器３００とＰＬＣ通信を行なうためのモデムである。

電力計測器２０４は、対応の給電路Ｌに接続された全電気機器３００，４００の消費電力を計測する。

給電制御スイッチ２０５は、対応の給電路Ｌに対して給電を行うか否かを、コントローラ２０１の指令に従って切替える。

（情報機器３００の構成）
情報機器３００は、停電時においてＵＰＳからの給電が必要となる機器であり、分電盤２００および蓄電装置１００との間で通信を行なう。情報機器３００は、コントローラ３０１、記憶装置３０２、およびＰＬＣモデム３０３を含む。情報機器３００が接続される給電路Ｌ１，Ｌ２を区別するために、参照符号の末尾に「＿１」、「＿２」がそれぞれ付される。

コントローラ３０１は、情報機器３００を制御する。コントローラ３０１は、さらに、ＰＬＣモデム３０３を使って、蓄電装置１００や分電盤２００とＰＬＣ通信を行なう。

記憶装置３０２は、コントローラ３０１が制御を行うために必要な情報の書き込み、読み出しを行う装置である。

ＰＬＣモデム３０３は、コントローラ３０１が、蓄電装置１００や分電盤２００とＰＬＣ通信を行うためのモデムである。

（非情報機器４００の構成）
非情報機器４００は、停電時においてＵＰＳからの給電が必要ない機器であり、本実施の形態の場合には通信機能を持たない。非情報機器４００が接続される給電路Ｌ１，Ｌ２を区別するために、参照符号の末尾に「＿１」、「＿２」がそれぞれ付される。

なお、ＵＰＳ対応蓄電池システム１において、コントローラ１０２，２０１、記憶装置１０３，２０２、ＰＬＣモデム１０４，２０３、および制御スイッチ１０６，１０７，１０８，２０５が、この発明の制御部２０に対応する。制御部２０は、電池残量計測器１０５および停電検知装置１０９の検知結果に基づいて、蓄電池１０１の動作状態を充電または放電に切替えるとともに、蓄電池１０１の接続先（すなわち、電力の供給元または供給先）を切替える。

［ＵＰＳ対応蓄電池システムの動作］
次に、図１のＵＰＳ対応蓄電池システム１の動作について説明する。

（充電・給電・売電）
蓄電装置１００は、商用電力系統１０が停電状態でないとき、蓄電池１０１を使って電力の充電、負荷への給電、および売電を行なうことができる。

商用電力系統１０からの電力を蓄電池１０１に充電する場合、コントローラ１０２は、充電制御スイッチ１０６の接続先を商用電力系統１０側に切替える。すなわち、充電制御スイッチ１０６を介して、商用電力系統１０と蓄電池１０１とが接続される。

独立型電源１１の出力を蓄電池１０１に充電する場合、コントローラ１０２は、充電制御スイッチ１０６の接続先を独立型電源１１側に切替える。すなわち、充電制御スイッチ１０６を介して、独立型電源１１と蓄電池１０１とが接続される。

商用電力系統１０からの電力を負荷である電気機器３００，４００に給電する場合、コントローラ１０２は、給電制御スイッチ１０７の接続先を蓄電池１０１側から商用電力系統１０側に切替える。これによって、商用電力系統１０から供給された電力が、分電盤２００を介して給電路Ｌ１，Ｌ２に供給される。

蓄電池１０１の出力を負荷である電気機器３００，４００に給電に利用する場合、コントローラ１０２は、給電制御スイッチ１０７の接続先を商用電力系統１０側から蓄電池１０１側に切替える。これによって、蓄電池１０１から出力された電力が、分電盤２００を介して給電路Ｌ１，Ｌ２に供給される。

蓄電池１０１の出力を商用電力系統１０に供給する場合（売電の場合）、コントローラ１０２は、売電制御スイッチ１０８をオン状態にする。この結果、蓄電池１０１の出力電力が、電力会社に売電される。

商用電力系統１０が停電状態でないときに充電、給電および売電のいずれを行なうのかは、電力の使用料金、売電料金、および蓄電池１０１の残量に応じてコントローラ１０２が判断する。この判断の基準とするために、記憶装置１０３には、各時間帯における商用電力の使用料金および電力会社への売電料金が予め記憶される。

図２は、商用電力系統の非停電時に、充電、給電および売電のいずれを行なうのかを判断する処理手順の一例を示すフローチャートである。

図１、図２を参照して、まず最初に、コントローラ１０２は、蓄電池１０１の残量がＵＰＳ用電気容量より大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、ＵＰＳ電気容量は、商用電力系統１０の停電時に、負荷である電気機器に供給する必要がある電力量に相当するものである。ＵＰＳ電気容量の算出方法については後述する。

蓄電池１０１の残量がＵＰＳ用電気容量以下の場合には（ステップＳ１でＮＯ）、コントローラ１０２は、商用電力系統１０から電気機器３００，４００に電力が供給されるように、給電制御スイッチ１０７を切替える（ステップＳ６）。さらに、コントローラ１０２は、商用電力系統１０および独立型電源１１の少なくとも一方から供給された電力によって蓄電池１０１が充電されるように、充電制御スイッチ１０６の接続を切替える。これによって、蓄電池１０１は最大容量まで充電される（ステップＳ７）。その後、処理はステップＳ１に戻る。

一方、蓄電池１０１の残量がＵＰＳ用電気容量を超えている場合には（ステップＳ１でＹＥＳ）、コントローラ１０２は、記憶装置１０３に予め記憶されたデータに基づいて、現在の売電代金が電気代金（商用電力の使用料金）を超えているか否かを判断する（ステップＳ２）。

この結果、売電代金が電気代金を超えている場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、コントローラ１０２は、商用電力系統１０から電気機器３００，４００に電力が供給されるように、給電制御スイッチ１０７を切替える（ステップＳ３）。さらに、コントローラ１０２は、蓄電池１０１の出力を商用電力系統１０に逆潮流させることによって電力会社に売電するために、売電制御スイッチ１０８をオン状態にする（ステップＳ４）。

一方、売電代金が電気代金以下の場合には(ステップＳ２でＮＯ）、コントローラ１０２は、蓄電池１０１から電気機器３００，４００に電力が供給されるように、給電制御スイッチ１０７を切替える（ステップＳ５）。

上記のステップＳ４またはＳ５が実行された後、処理はステップＳ１に戻る。そして、蓄電池の残量がＵＰＳ用容量を超えている間（ステップＳ１でＹＥＳの間）、上記のステップＳ２〜Ｓ５が繰返される。この結果、商用電力系統１０から供給された電力をより経済的に利用することができる。

このように実施の形態１のＵＰＳ対応蓄電池システム１においては、商用電力系統１０が停電状態でないときには、蓄電池の残量がＵＰＳ用電気容量を超えている場合に限って、蓄電池１０１から電気機器３００，４００への給電および蓄電池１０１から商用電力系統１０への電力供給（売電）が可能になる。

（ＰＬＣ通信）
蓄電装置１００、分電盤２００、情報機器３００はそれぞれＰＬＣによって通信を行う。すなわち、蓄電装置１００のコントローラ１０２は、ＰＬＣモデム１０４を制御し、分電盤２００および情報機器３００に対してＰＬＣ信号の送信、受信を行なう。分電盤２００のコントローラ２０１は、ＰＬＣモデム２０３を制御し、蓄電装置１００および情報機器３００に対してＰＬＣ信号の送信、受信を行なう。情報機器３００のコントローラ３０１は、ＰＬＣモデム３０３を制御し、蓄電装置１００および分電盤２００に対してＰＬＣ信号の送信、受信を行なう。

（ＵＰＳ機能）
図３は、商用電力系統の停電時に蓄電池システム１によって実行される処理を示すフローチャートである。以下、図１、図３を参照して、停電時におけるＵＰＳ対応蓄電池システム１の動作について説明する。

(i)停電の検知および負荷への給電を維持
商用電力系統１０が停電した場合、まず、蓄電装置１００の停電検知装置１０９が停電を検知し、停電発生の情報をコントローラ１０２に伝える（ステップＳ１０）。

コントローラ１０２は、停電の情報を受けると、給電制御スイッチ１０７に対して接続先を商用電力系統１０側から蓄電池１０１側に切替えるように指令する(ステップＳ３０）。切替指令を受けた給電制御スイッチ１０７の接続先は、蓄電池１０１側に切替わる（ステップＳ５０）。この結果、蓄電池１０１の出力によって電気機器３００，４００への給電が維持される。

コントローラ１０２は、さらに、売電制御スイッチ１０８に対してオフ指令を発行する（ステップＳ３１）。オフ指令を受けた売電制御スイッチ１０８がオフ状態になること（ステップＳ４０）によって、蓄電池１０１から商用電力系統１０への売電が停止する。

(ii)情報機器３００に対する正常終了処理
停電時には、さらに、コントローラ１０２は、記憶装置１０３にアクセスして（ステップＳ３２）、記憶装置１０３から送信された、後述するＵＰＳ機能に関する情報を受信する（ステップＳ２０）。コントローラ１０２は、このＵＰＳ機能に関する情報をもとに、各情報機器３００に対して制御命令を発行する（ステップＳ３３）。制御命令は、基本的には情報機器３００に対して正常終了を促す命令であるが、具体的な内容は情報機器３００ごとに異なる。蓄電装置１００と情報機器３００との間の情報のやり取りは、分電盤２００のコントローラ２０１を介して行なわれる。

なお、蓄電装置１００に設けられた記憶装置１０３および分電盤２００に設けられた記憶装置２０２は、予めＵＰＳ機能に関する情報を記憶している。ＵＰＳ機能情報には、各情報機器３００が正常終了するまでに要する時間（停電時の動作時間）の情報などが含まれる。

(iii)情報機器に対する正常終了の確認
各情報機器３００のコントローラ３０１は、動作中には、分電盤２００の対応のコントローラ２０１に対して予め定める一定の周期で生存メッセージを送信している（ステップＳ８０）。各情報機器３００のコントローラ３０１は、対応のコントローラ２０１を介してコントローラ１０２が発行する制御命令を受けると、終了処理を開始する（ステップＳ８１）。

分電盤２００の各コントローラ２０１は、対応の情報機器３００が正常終了するのに要する時間が経過した後（ステップＳ６０）、対応の情報機器３００から生存メッセージを受信するか否かを確認する（ステップＳ６１）。

(iv)給電路に対する給電停止によるＵＰＳ用電気容量の低減の実現
分電盤２００の各コントローラ２０１は、対応する給電路Ｌに接続されたすべての情報機器３００が正常終了したことを確認した後（ステップＳ６１）、対応の給電制御スイッチ２０５に対してオフ指令を発行する（ステップＳ６２）。オフ指令を受けた給電制御スイッチ２０５がオフ状態になることによって(ステップＳ７０）、対応の給電路Ｌへの給電が停止される。

このように、全ての情報機器３００の正常終了が確認された給電路から順番に給電を停止することによって、給電が停止された給電路に接続され非情報機器４００による電力消費も０になるので、ＵＰＳ用電気容量をより少なくすることができる。

分電盤２００の各コントローラは、対応の給電制御スイッチ２０５に対してオフ指令を発行した後（ステップＳ６２）、その情報を蓄電装置１００のコントローラ１０２に通知する（ステップＳ６３）。この結果、蓄電装置１００のコントローラ１０２によって給電停止が確認される（ステップＳ３４）。

（ＵＰＳ用電気容量の見積もり）
以下、コントローラ１０２が、ＵＰＳ機能に関する情報および消費電力の測定結果を取得する手順、ならびにこれらの情報に基づいてＵＰＳ用電気容量の算出する方法について説明する。

(v)ＵＰＳ機能に関する情報の収集
図４は、ＵＰＳ機能に関する情報を収集する手順を示すフローチャートである。

図１、図４を参照して、各情報機器３００のコントローラ３０１は給電路Ｌに接続されると、蓄電装置１００のコントローラ１０２および分電盤２００の対応のコントローラ２０１に対して、ＵＰＳ機能に関する情報を送信する（ステップＳ１６０）。ＵＰＳ機能情報には、自身の識別情報、停電時に実行すべき制御命令、正常終了までにかかる時間（停電時の動作時間）、および消費電力などが含まれる。ＵＰＳ機能情報は、予め記憶装置３０２に記憶されている。

ＵＰＳ機能情報を受け取った蓄電装置１００のコントローラ１０２は、対応する記憶装置１０３にアクセスして（ステップＳ１２０）、記憶装置１０３にＵＰＳ機能情報を記憶させる（ステップＳ１１０）。同様に、各分電盤２００に設けられた、ＵＰＳ機能情報を受け取ったコントローラ２０１は、対応する記憶装置２０２にアクセスして（ステップＳ１５０）、記憶装置２０２にＵＰＳ機能情報を記憶させる（ステップＳ１３０）。

(vi)給電路ごとの消費電力の計測
図５は、給電路ごとの消費電力の計測し、計測結果をコントローラ１０２に送信する手順を示すフローチャートである。

図１、図５を参照して、分電盤２００の各コントローラ２０１は、一定時間毎に電力計測器２０４を使って、対応の給電路Ｌに接続された電気機器３００，４００全体の消費電力を計測する（ステップＳ１４０）。各コントローラ２０１は、消費電力の計測結果を蓄電装置１００のコントローラ１０２に送信する（ステップＳ１５１）。蓄電装置１００のコントローラ１０２は、記憶装置にアクセスして（ステップＳ１２１）、取得した消費電力の計測結果を記憶装置１０３に記憶させる（ステップＳ１１１）。

(vii)ＵＰＳ用電気容量の見積もり
蓄電装置１００のコントローラ１０２は、上述したＵＰＳ機能に関する情報および給電路Ｌごとの消費電力から、以下の式（１），（２）に従って、ＵＰＳ用電気容量を算出する。

ここで、分電盤２００からｍ本の給電路Ｌ１，Ｌ２，…，Ｌｍが引き出されているとする。そして、第１番目の給電路Ｌ１には、ｎ台の情報機器３００＿１〜３００＿ｎが接続されているとする。このｎ台の情報機器３００＿１〜３００＿ｎを正常終了させるのに要する時間をそれぞれＴ１，Ｔ２，…，Ｔｎとし、Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔｎの最大値をＴｍａｘとする。ｎ台の情報機器３００＿１〜３００＿ｎの消費電力をそれぞれＷ１，Ｗ２，…，Ｗｎとし、給電路Ｌ１に接続される電気機器３００，４００全体の消費電力をＰとする。そうすると、停電時に情報機器３００を正常終了させるために、第１番目の給電路Ｌ１に供給する必要のある電力量ＷＨ１は、
ＷＨ１＝Ｗ１×Ｔ１＋Ｗ２×Ｔ２＋…＋Ｗｎ×Ｔｎ＋Ｑ×Ｔｍａｘ …(1)
Ｑ＝Ｐ−（Ｗ１＋Ｗ２＋…＋Ｗｎ） …(2)
で算出される。

上式（１）、（２）において注意すべき点は、給電路Ｌ１に接続された全情報機器３００が正常終了したときに、対応の給電制御スイッチ２０５がオフ状態になり、この結果、非情報機器４００への電力供給が停止する点である。このため、式（１）において非情報機器４００に対する電力供給量がＱ×Ｔｍａｘと表わされている。Ｔｍａｘは、停電時に給電路Ｌへの給電が維持されている時間に相当する。

上記と同様の方法で、停電時に情報機器３００を正常終了させるために第２番目から第ｍ番の給電路にＬ２〜Ｌｍにそれぞれ供給する必要のある電力量ＷＨ２〜ＷＨｍが算出できる。最終的に求められるＵＰＳ用電気容量は、
ＷＨ１＋ＷＨ２＋…＋ＷＮｍ …(3)
で表わされる電力量に相当する。

このように、蓄電装置１００のコントローラ１０２は、各情報機器３００のＵＰＳ機能に関する情報と給電路Ｌごとの全消費電力の測定結果とを取得し、これらの情報に基づいてＵＰＳ用電気容量を正確に求めることができる。この結果、蓄電池の全容量のうちでＵＰＳ用容量以外の部分を給電、売電に効率的に利用することができる。

さらに、全ての特定機器が正常終了した給電路Ｌから順番に給電が停止されるので、ＵＰＳ用電気容量をより小さくすることができ、売電および給電に利用できる容量分をより増やすことができる。

［具体例］
図６は、実施の形態１によるＵＰＳ対応蓄電池システムの具体的な適用例を示す図である。既に説明したように、蓄電池の残量ＲＣのうちＵＰＳ用電気容量ＭＣを超えた部分が売電および給電に使われる。

図６を参照して、分電盤２００から給電線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が引き出されている。給電線Ｌ１には、情報機器５００，５０１と非情報機器５１０が接続される。給電線Ｌ２には、情報機器５０２，５０３が接続されている。給電路Ｌ３には、情報機器５０４と非情報機器５１１とが接続される。情報機器Ａ５００，５０１，５０２の各消費電力を１００Ｗとし、これらの情報機器Ａ５００，５０１，５０２を正常終了させるのに要する時間を３０秒とする。情報機器Ｂ５０３の消費電力を５０Ｗとし、この情報機器Ｂ５０３を正常終了させるのに要する時間を１２０秒とする。情報機器Ｃ５０４の消費電力を２００Ｗとし、この情報機器Ｃ５０４を正常終了させるのに要する時間を１５秒とする。非情報機器Ａ５１０の消費電力を５０Ｗとし、非情報機器Ｂ５１１の消費電力を１００Ｗとする。

この場合、停電発生後に給電路Ｌ１への電力供給を停止するまでに給電路Ｌ１に供給する電力量ＷＨ１は、
ＷＨ１＝１００×３０＋１００×３０＋５０×３０＝７５００（Ｊ）
となる。停電発生後に給電路Ｌ２への電力供給を停止するまでに給電路Ｌ２に供給する電力量ＷＨ２は、
ＷＨ２＝１００×３０＋５０×１２０＝９０００（Ｊ）
となる。停電発生後に給電路Ｌ３への電力供給を停止するまでに給電路Ｌ３に供給する電力量ＷＨ３は、
ＷＨ３＝２００×１５＋１００×１５＝４５００（Ｊ）
となる。したがって、ＵＰＳ用電気容量は、
ＷＨ１＋ＷＨ２＋ＷＨ３＝７５００＋９０００＋４５００＝２１０００（Ｊ）
で与えられる。

もし仮に、全ての情報機器５００〜５０４が正常終了した後に、前記給電路Ｌ１〜Ｌ３への電力供給を停止すると、電力供給を停止するまでに供給する電力量ＷＨｃは、
ＷＨｃ＝100*30+100*30+50*120+100*30+50*120+200*15+100*120＝36000(J)
となる。ＵＰＳ用電気容量は、この電力量ＷＨｃに対応した値となり、先の計算結果より大きくなる。実施の形態１のように、接続された全ての特定機器が正常終了した給電路Ｌから順番に給電を停止することによって、ＵＰＳ用電気容量をより小さくすることができることがわかる。

＜実施の形態２＞
図７は、この発明の実施の形態２によるＵＰＳ対応蓄電池システム１Ａの構成を示すブロック図である。図７の分電盤２００Ａは、電力計測器２０４＿１，２０４＿２に代えて信号計測器２０６＿１，２０６＿２をそれぞれ含む点で、図１の分電盤２００と異なる。信号計測器２０６＿１は、コントローラ２０１＿１と情報機器３００＿１のコントローラ３０１＿１とがＰＬＣ通信する際に生じるＰＬＣ信号の振幅を計測する。同様に、信号計測器２０６＿２は、コントローラ２０１＿２と情報機器３００＿２のコントローラ３０１＿２とがＰＬＣ通信する際に生じるＰＬＣ信号の振幅を計測する。各信号計測器２０６と対応するＰＬＣモデム２０３とは一体化することができる。図７のその他の点は図１の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。

ＰＬＣ通信を行なう際に生じるＰＬＣ信号の振幅は、給電路Ｌに接続された負荷のインピーダンス（すなわち、電気機器３００，４００全体のインピーダンス）が増加するにつれて減少する。したがって、ＰＬＣ信号の振幅を検出することによって、給電路Ｌに接続された電子機器全体のインピーダンスを推定することができる。電気機器全体の消費電力は、推定されたインピーダンスと給電路Ｌの電圧とから算出できる。蓄電装置１００のコントローラは、このようにして給電路Ｌごとに得られた電気機器全体の消費電力に基づいて、ＵＰＳ用電気容量を求める。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ＵＰＳ対応蓄電池システム、１０ 商用電力系統（商用電源）、１１ 独立型電源、２０ 制御部、１００ 蓄電装置、１０１ 蓄電池、１０２，２０１，３０１ コントローラ、１０３，２０２，３０２ 記憶装置、１０４，２０３，３０３ ＰＬＣモデム、１０５ 電池残量計測器、１０６ 充電制御スイッチ、１０７，２０５ 給電制御スイッチ、１０８ 売電制御スイッチ、１０９ 停電検知装置、２００ 分電盤、２０４ 電力計測器、２０６ 信号計測器、３００ 情報機器（特定機器）、４００ 非情報機器（非特定機器）、Ｌ１〜Ｌ３ 給電路。

Claims (3)

1. 蓄電池システムであって、
   商用電力系統および独立型電源の少なくとも一方から供給された電力を充電し、充電した電力を複数の電気機器に共通の給電路を介して供給可能であるとともに前記商用電力系統に供給可能な蓄電池と、
   前記蓄電池の残量を検知する残量検知部と、
   前記商用電力系統が停電状態であるか否かを検知する停電検知部と、
   前記残量検知部および前記停電検知部の検知結果に基づいて、前記蓄電池の動作状態を充電または放電に切替えるとともに、前記蓄電池の接続先を切替える制御部とを備え、
   前記商用電力系統が停電状態でないときには、前記制御部は、前記蓄電池の残量が基準値を超えている場合に限って、前記蓄電池から前記複数の電気機器または前記商用電力系統へ電力を供給し、
   前記複数の電気機器の各々は、前記商用電力系統の停電時には個別に設定された動作時間の間少なくとも動作させる必要がある特定機器と、前記商用電力系統の停電時には動作させる必要がない非特定機器とに分類され、
   前記基準値は、前記商用電力系統の停電時に前記複数の電気機器に含まれる各前記特定機器を前記動作時間の間動作させるのに必要な電力量に基づいて定められた値であり、
   各前記特定機器は、前記動作時間の情報と自機器の消費電力の情報とを少なくとも含む所定の情報を記憶する記憶部を有し、
   前記制御部は、各前記特定機器と電力線通信によって通信することによって、各前記特定機器に記憶された前記所定の情報を取得し、
   前記蓄電池システムは、電力線通信を行なう際に前記給電路を伝送する信号の振幅を計測する信号計測器をさらに備え、
   前記制御部は、前記信号計測器の計測結果に基づいて前記複数の電気機器全体の消費電力を推定し、推定した前記複数の電気機器全体の消費電力と各前記特定機器に記憶された前記所定の情報とに基づいて前記基準値を算出する、蓄電池システム。
2. 前記複数の電気機器は、ｎ台（ｎは１以上の整数）の前記特定機器を含み、
   前記商用電力系統の停電時に前記ｎ台の特定機器を動作させる時間をそれぞれＴ１，Ｔ２，…，Ｔｎとし、前記ｎ台の特定機器の動作に必要な電力をそれぞれＷ１，Ｗ２，…，Ｗｎとし、前記ｎ台の特定機器の停電時の動作時間の最大値をＴｍａｘとし、前記複数の電気機器から前記ｎ台の特定機器を除いた非特定機器全体の消費電力をＱとすると、前記基準値は、
   Ｗ１×Ｔ１＋Ｗ２×Ｔ２＋…＋Ｗｎ×Ｔｎ＋Ｑ×Ｔｍａｘ
   で表わされる電力量に対応する、請求項１に記載の蓄電池システム。
3. 前記複数の電気機器は、前記特定機器を少なくとも１つずつ含む複数のグループに分類され、
   前記複数の電気機器は、前記グループごとに設けられた共通の給電路を介して前記グループごとに前記蓄電池から電力の供給を受け、
   前記制御部は、前記商用電力系統の停電時には、給電時間が経過したグループから順番に各前記グループへの電力の供給を停止し、
   前記給電時間は、各前記グループ内の各特定機器に定められた前記動作時間の最大値である、請求項１に記載の蓄電池システム。

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