JP2008154392A - 電源システム、電源システムの電力供給制御方法及び電源システムの電力供給制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通常電源の停止時に蓄電装置の電力供給力を一時的に増大させることができる電源システム、電源システムの電力供給制御方法及び、その電力供給制御プログラムを提供する。
【解決手段】負荷装置２００に電力を供給する通常電源１００と、通常電源１００の停止時に、通常電源１００に代わって、負荷装置２００に電力を供給する蓄電装置３００と、蓄電装置３００から負荷装置２００への電力供給を制御する制御部５２０とを備えた電源システムである。制御部５２０は、統合制御ＥＣＵ６００から通常電源１００の停止情報を受け取ると、蓄電装置３００の放電を終了すべき電圧として決定される動作可能電圧を低下させ、通信部５０４から統合制御ＥＣＵ６００に出力し、統合制御ＥＣＵ６００は、その低下させられた動作可能電圧に基づいて、充放電制御装置４００を制御し、蓄電装置３００の電力供給力を増大させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源等の通常電源が停電した際に電力を供給する蓄電装置を備えた電源システム、その電源システムの電力供給制御方法及び、その電源システムの電力供給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、蓄電装置は商用電源のバックアップ用電源として注目され利用されている。バックアップ電源は、商用電源が正常に動作している場合には充電され、商用電源が異常の場合には、商用電源に代わって機器に電力を供給し続ける機構となっている。このような例としてはＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）が挙げられる。商用電源が停電時にバックアップ電源からの出力に瞬間的に切り替えることにより、使用中のコンピュータや記憶装置、サーバー等のネットワーク機器などが停止することを未然に防止している。

このような蓄電装置を組み合わせたバックアップ用電源は、充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を示す残存容量（以下「ＳＯＣ」と呼ぶ。）を高い状態に維持するように制御が行なわれている。

一方、エレベータでは、乗りものかごとつりあいおもりとを備えることで、運転中に必要な電力消費量を抑制したハイブリットエレベータが開発されている。

一般的にこのようなシステムでは、電動機の発電作用により余剰電力を効率良く蓄電装置に充電するため、ＳＯＣが１００％にまで増大しないように、充放電制御が行なわれている。また、必要な時に電動機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、充放電制御が行なわれている。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なわれている。

このようなハイブリットエレベータは、バッテリの電力を停電時に活用することで、運転中に停電等の異常状態が発生した場合に、電源からエレベータを駆動するための電力を供給し、最寄りの階あるいは任意の階までエレベータを運転して、かごの内の乗客を安全に救出するようにしている。

エレベータの自動着床装置の制御方法としては、以下のようなものが提案されている。例えば特許文献１では、バッテリ電源の出力電圧、出力電流、温度を検出し、バッテリ電源の電力供給力に応じた救出運転を行う方法が開示されている。

また、電力供給力の算出方法としては、一般的には、下記の式（１）に示すように、バッテリ電源の開放電圧と内部抵抗と最低電圧（動作可能電圧）から算出する方法が知られている。

電力供給力＝最低電圧×（開放電圧−最低電圧）／内部抵抗・・・（１）
電力供給力を算出する際に用いる最低電圧は、バッテリ電源の寿命を考慮して、ある程度マージンを持って設定される。

また、ハイブリットエレベータでは、商用電源が正常に動作している間に、緊急時に必要な階まで運転できるエネルギー量を必ず確保しなければならず、高容量かつ大型の蓄電装置が必要であった。
特開平１１−１９９１５２号公報

特許文献１に開示の方法では、出力電圧値と電圧設定値とを放電時間により比較し、その大小関係によりバッテリの放電状態を検出し、エレベータの運転を制御している。このため、バッテリ電源の電力供給力が少ない場合は、電力供給能力がなくなるとバッテリからの電力供給を中止してしまう。そして、通常電源が復帰してから、バッテリ電源に充電を開始し、充電完了後に救出運転するため、最寄りの階までの救出運転を行なうことができずに、乗員はエレベータ内に閉じ込められた状態になるという問題があった。

また、ハイブリットエレベータのように、災害などにより通常電源が停止した場合に、バックアップ電源には、安全性、信頼性を確保するため最低限の操作を可能とするために最低限の電力供給力保証する必要があった。このため、バックアップ電源の容量にマージンが必要になるため大型の蓄電装置が必要であった。

さらに、電力供給力を算出する際に用いる最低電圧は、寿命特性を考慮し、マージンを持っている。このため、本来の蓄電装置が持つ電力供給力に比べ、実際の電力供給量は小さい値になってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、災害などにより通常電源が停止した場合に、蓄電装置の電力供給力を一時的に向上させることで少なくとも最低限のバックアップ機能を実現し、かつ、蓄電装置の長寿命化、小型化も図ることができる電源システム、電源システムの電力供給制御方法、及び、電源システムの電力供給制御プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係る電源システムは、負荷装置に電力を供給する電源装置と、前記電源装置の停止時に、前記電源装置に代わって、前記負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、前記蓄電装置から前記負荷装置への電力供給を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電源装置の動作時に、前記蓄電装置の放電を終了すべき電圧として決定される動作可能電圧を第１の電圧に設定し、前記電源装置が停止すると、前記動作可能電圧を、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧に設定することにより、前記蓄電装置が前記負荷装置に供給する電力を増大させる。

本発明に係る電源システムによれば、電源装置の停止時に、電源装置の通常動作時に設定した蓄電装置の動作可能電圧を低下させることにより、蓄電装置からの電力供給力を向上させることができる。また、電源装置の停止後、蓄電装置の動作可能電圧を低下させるので、動作可能電圧の低下による蓄電装置の過放電の回数を増大させることがなく、このため、蓄電装置の長寿命化を図ることができる。さらに、電源装置の停止時の電力供給の増大を考慮して、蓄電装置の容量を予め大きくする必要もないので、蓄電装置の小型化される。

上記の電源システムにおいて、前記制御部は、前記電源装置の停止の有無を判定する停止判定部と、前記動作可能電圧を設定する電圧設定部とを備え、前記停止判定部が前記電源装置の停止有りと判定した場合に、前記電圧設定部は、前記動作可能電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧に変更することが好ましい。

この構成によれば、停止判定部が電源装置の停止の発生を判定し、停電発生時に瞬時に負荷装置に供給する電力を増大させることができる。

上記の電源システムにおいて、前記制御部はさらに、前記蓄電装置が前記負荷装置に供給可能な出力可能電力を算出する出力可能電力算出部と、前記電源装置の停止時に前記負荷装置が必要とする最低限電力を算出する最低限電力算出部と、前記出力可能電力算出部が算出する出力可能電力が、前記最低限電力算出部が算出する最低限電力以下であるか否かを判定する電力判定部と、を備え、前記電圧設定部は、前記出力可能電力算出部が算出する出力可能電力が、前記最低限電力算出部が算出する最低限電力以下であると判定された場合には、前記動作可能電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧に変更することが好ましい。

上記の構成によれば、蓄電装置の出力可能電力、及び、負荷装置の最低限の運転に必要な電力を算出し、電源装置の停止時に、蓄電装置の出力可能電力が負荷装置の最低限の運転に必要な電力以下である場合のみ、蓄電装置の動作可能電圧を低下させることが可能となる。このため、動作可能電圧の低下による蓄電装置の過放電の回数をより少なくすることができる。したがって、蓄電装置の長寿命化をより向上させることができる。

上記の電源システムにおいて、前記制御部はさらに、前記蓄電装置の出力電圧を取得し、当該取得した前記蓄電装置の出力電圧が前記第１の電圧以下であるか否かを判定する電圧判定部を備え、前記電圧設定部は、前記電圧判定部が取得した前記蓄電装置の出力電圧が前記第１の電圧以下であると判定された場合には、前記動作可能電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧に変更することが好ましい。

この構成によれば、蓄電装置の出力電圧を、予め設定された動作可能電圧よりも小さい場合のみ、動作可能電圧を低下させることが可能となる。このため、動作可能電圧の低下による蓄電装置の過放電の回数をより少なくし、蓄電装置を長寿命化できる。

上記の電源システムにおいて、前記電圧設定部は、前記電源装置の停止が解消され、再び動作した時には、前記動作可能電圧を前記第２の電圧から前記第１の電圧に変更することが好ましい。

この構成によれば、電源装置の停止が解消され、再び電源装置から電源が供給されるようになった時に、電源装置の通常時における動作可能電圧を再設定し、蓄電装置の電力供給力を通常時に戻すことができる。このため、動作可能電圧の低下による蓄電装置の過放電の回数は少なくなり、蓄電装置を長寿命化できる。

本発明に係る電源システムの電力供給制御方法は、負荷装置に電力を供給する電源装置の停止時に、前記電源装置に代わって、前記負荷装置に電力を供給する蓄電装置を備える電源システムの電力供給制御方法であって、前記電源装置の動作時に、前記蓄電装置の放電を終了すべき電圧として決定される動作可能電圧を第１の電圧に設定するステップと、前記電源装置が停止すると、前記動作可能電圧を、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧に設定することにより、前記蓄電装置が前記負荷装置に供給する電力を増大させるステップとを備える。

本発明に係る電源システムの電力供給制御方法によれば、電源装置の停止時に、電源装置の通常動作時に設定した蓄電装置の動作可能電圧を低下させることにより、蓄電装置からの電力供給力を向上させることができる。また、電源装置の停止後に、蓄電装置の動作可能電圧を低下させるので、動作可能電圧の低下による蓄電装置の過放電の回数を増大させることがなく、このため、蓄電装置の長寿命化を図ることができる。さらに、電源装置の停止時の電力供給の増大を考慮して、蓄電装置の容量を予め大きくする必要もないので、蓄電装置の小型化も実現することができる。

本発明に係る電源システムの電力供給制御プログラムは、負荷装置に電力を供給する電源装置の停止時に、前記電源装置に代わって、前記負荷装置に電力を供給する蓄電装置を備える電源システムの電力供給制御プログラムであって、前記電源装置の停止の有無を判定する停止判定部と、前記電源装置の動作時に、前記蓄電装置の放電を終了すべき電圧として決定される動作可能電圧を第１の電圧に設定し、前記電源装置が停止すると、前記動作可能電圧を、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧に設定することにより、前記蓄電装置が前記負荷装置に供給する電力を増大させる電圧設定部と、を備える。

本発明に係る電源システムの電力供給制御プログラムによれば、電源装置の停止時に、電源装置の通常動作時に設定した蓄電装置の動作可能電圧を低下させることにより、蓄電装置からの電力供給力を向上させることができる。また、電源装置の停止後に、蓄電装置の動作可能電圧を低下させるので、動作可能電圧の低下による蓄電装置の過放電の回数を増大させることがなく、このため、蓄電装置の長寿命化を図ることができる。さらに、電源装置の停止時の電力供給の増大を考慮して、蓄電装置の容量を予め大きくする必要もないので、蓄電装置の小型化も実現することができる。

本発明によれば、通常電源が停止した場合に、蓄電装置の動作可能電圧を通常よりも低く再設定することにより、蓄電装置からの電力供給力を増やすことができる。このため、通常電源の停止時における電源システムの利便性を高めることが可能となる。

本発明によれば、通常電源の停止時に、蓄電装置の動作可能電圧を低下させるので、蓄電装置が過放電される回数を増大させることがない。このため、過放電による寿命劣化を抑制し、蓄電装置の長寿命化が可能となる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電源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電源システム１０は、通常電源１００と、蓄電装置３００と、充放電制御装置４００と、電力供給制御装置５００と、総合制御ＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）６００と、を備える。

通常電源１００は、例えば商用電源であり、また、エンジンを動力源とする発電機等も含まれる。負荷装置２００は、電力の供給により駆動される各種の負荷を含む。

蓄電装置３００は、通常電源１００からの余剰電力や負荷装置２００で発生する回生電力を貯蔵し、その貯蔵された電力を負荷装置２００に必要に応じて供給する。蓄電装置３００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３０１を電気的に直列に接続して構成されている。各蓄電素子３０１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、及び電気二重層キャパシタを用いることができる。尚、蓄電素子ブロックの数Ｎ、蓄電素子３０１の数は特に限定されるものではない。

また、蓄電装置３００は、蓄電装置３００の電池特性、寿命、信頼性を損なうことが無いよう、あらかじめ所定の作動電圧範囲が決定される。この作動電圧範囲の最低電圧である動作可能電圧は、蓄電装置３００の放電を終了すべき電圧であり、通常時には、この動作可能電圧を蓄電装置３００の出力電圧が下回った場合に、蓄電装置３００の放電、すなわち、蓄電装置３００からの電力供給が停止する。ただし、動作可能電圧を下回るまで、すなわち、動作可能電圧を低下させることで、さらに蓄電装置３００からの電力供給も可能である。この場合、蓄電装置３００は一時的には過放電となるが、蓄電装置３００の電池特性、寿命、信頼性を損なわない範囲で実施すれば、蓄電装置３００の電池特性等に影響を及ぼすことは無い。

充放電制御装置４００は、蓄電装置３００の充放電を制御する。通常電源１００、負荷装置２００及び蓄電装置３００のそれぞれと接続され、通常電源１００から蓄電装置３００への充電、及び蓄電装置３００から負荷装置２００への放電を制御する。充放電制御装置４００は、負荷装置２００の消費電流が急激に増大した場合、または、負荷装置２００から要求される電力が所定値を越える場合、その不足分の電力を蓄電装置３００から負荷装置２００に放電する。

充放電制御装置４００による充放電制御は、通常、蓄電装置３００のＳＯＣが２０〜８０％程度の範囲内に入るように行われる。ただし、夜間電力の有効活用をした負荷平準化電源やプラグインハイブリット車等では、ＳＯＣが１００％の状態まで充電され、負荷装置でエネルギーが必要な時に放電されるように制御される。

電力供給制御装置５００は、通常電源１００の停止時に、蓄電装置３００から負荷装置２００への電力供給を制御する。

総合制御ＥＣＵ６００は、充放電制御装置４００及び電力供給制御装置５００と接続されて、電源システム１０全体を制御する。

次に、本発明の実施の形態１に係る電源システム１０の電力供給制御装置５００について説明する。

図１において、電力供給制御装置５００は、電圧測定部５０１と、電流測定部５０２と、温度測定部５０３と、通信部５０４と、制御部５２０と、を備える。

電圧測定部５０１は、蓄電池３００の電圧値を測定する。具体的には、電圧測定部５０１は、蓄電装置３００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を所定の周期で時系列的に測定する。測定した蓄電素子ブロック毎の端子間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及びその加算値を蓄電装置３００の端子電圧データＶＤとして出力する。電圧測定部５０１から制御部５２０へのデータ出力は予め定められた周期で行われる。この蓄電素子ブロック毎の端子間電圧を時系列に測定する方法としては、例えばフライングキャパシタ方式が知られている。

電流測定部５０２は、蓄電装置３００の電流値を測定する。具体的には、電流測定部５０２は、電流センサ３０２を用いて蓄電装置３００の充放電電流Ｉを所定の周期で測定する。測定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。電流測定部５０２から制御部５２０へのデータ出力も、電圧測定部５０１からのデータ出力と同様、予め定められた周期で行われる。ここで、電流センサ３０２は、抵抗素子、電流変成器などで構成される。

温度測定部５０３は、蓄電装置３００の温度を測定する。具体的には、温度測定部５０３は、蓄電装置３００内に配置された温度センサ３０３を用いて蓄電装置３００内の温度を所定の周期で測定する。測定された温度をアナログ信号からデジタル信号に変換して温度データＴとして予め定められた周期で制御部５２０へ出力する。

通信部５０４は、制御部５２０とＥＣＵ６００との間での通信を可能とする。例えば、制御部５２０は、蓄電装置３００の電圧、温度、電流などの測定値やそれらを用いて演算したＳＯＣや、電流センサなどの故障情報をＥＣＵ６００に送信する。ＥＣＵ６００は、例えば、これらの送信データに基づいて電源システム１０全体の制御を行うことができる。ＥＣＵ６００と通信部５０４との通信手段は、ＣＡＮおよびＥｔｈｅｎｅｔであってもよく、無線などであってもよい。

制御部５２０は、電力供給制御装置５００内の各部を制御する。例えば、電流測定部５０２から出力された充放電電流データＩＤの積算を所定期間（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。この積算の際、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）を乗算する。制御部５２０は、積算容量Ｑを用いて残存容量ＳＯＣを予測して記憶する。

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、本実施の形態はこれに限るものではない。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３００の内部抵抗及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３００の温度が大きく変化するような用途では、温度測定部５０３から出力された温度データＴを上記の起電力−ＳＯＣ特性テーブルの補正パラメータとすることもできる。

次に、本発明の実施の形態１に係る電源システム１０の電力供給制御装置５００の電力供給制御の処理について説明する。

本実施の形態に係る電力供給制御装置５００は、通常電源１００の停止時に蓄電装置３００から負荷装置２００に電力を供給する場合において、蓄電装置３００の動作可能電圧を再設定し、蓄電装置３００からの電力供給力を向上させるものである。以下、この電力供給制御の処理について詳細に説明する。なお、最初に、図２を用いて制御部５２０の構成について説明し、その後、この電力供給制御の処理手順について説明するものとする。

制御部５２０は、上述したように、電力供給制御装置５００内の各部を制御するが、上記の電力供給制御の処理を実行するために、例えば次のような構成を備える。

図２に、本発明の実施の形態１に係る電力供給制御装置５００の電力供給制御の処理を実現するために制御部５２０が備える構成を示す。図２に示すように、制御部５２０は、蓄電装置３００の動作可能電圧を設定する電圧設定部５２１と、通常電源１００の停止の有無を判定する停止判定部５２２と、通常電源１００の停止有りと判定された場合、停止フラグを立てる停止フラグ記憶部５２３と、停止フラグが立つと、蓄電装置３００の電圧が先に設定した蓄電装置３００の動作可能電圧よりも小さいか否かを判定する電圧判定部５２４と、を備える。

電圧設定部５２１は、蓄電装置３００の動作可能電圧を設定する。また、通信部５０４を介して通常電源１００の停止情報が制御部５２０に入力されると、電圧設定部５２１は蓄電装置３００の動作可能電圧を必要に応じて再設定する。ここで、蓄電装置３００の動作可能電圧は、蓄電装置３００の出力電力を決定するために設定される蓄電装置３００の出力電圧である。この蓄電装置３００の出力電圧は、通信部５０４、統合制御ＥＣＵ６００を介して、充放電制御装置４００に出力される。充放電制御装置４００は、この動作可能電圧を用いて、蓄電装置３００の充放電を制御する。

停止判定部５２２は、通常電源１００の停止情報が制御部５２０に入力されることを監視し、その入力の有無を判定する。なお、通常電源１００の停電情報とは、例えば、商用電源、主電源等の停止のことをいうものとする。さらに、商用電源が停止する可能性がある災害情報を含んでもよい。災害情報とは、水害を予測する気象情報や火災情報さらに地震情報であってもよい。もちろん、上記の例に限定されるものでなく、通常電源の停止及びそれを予測される災害情報であれば良い。

停止フラグ記憶部５２３は、停止判定部５２２が通常電源１００の停止情報の入力有りと判定すると、停止フラグを立てる（Ｆｌａｇ＝１）。

電圧判定部５２４は、停止フラグ記憶部５２３に停止フラグが立つと、電圧測定部５０１から制御部５２０に入力された蓄電装置３００の電圧が、蓄電装置３００に設定されている動作可能電圧よりも小さいか否かを判定する。

次に、図３を用いて、この電力供給制御の処理手順について説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る電力供給制御装置５００の電力供給制御の処理の手順を示すフローチャートである。

図３に示すように、制御部５２０の電圧設定部５２１は、通常電源１００が電力供給可能である通常時における、蓄電装置３００の動作可能電圧を設定する（ステップＳ１０１）。設定された動作可能電圧は、通信部５０４を介して統合制御ＥＣＵ６００に出力される。統合制御ＥＣＵ６００は、その動作可能電圧に基づいて充放電制御装置４００を制御する。

次に、制御部５２０の停止判定部５２２は、通常電源１００の停止情報が制御部５２０に入力されることを監視し、その入力の有無の判定を開始する（ステップＳ１０２）。ここで、通常電源１００の停止情報は、統合制御部ＥＣＵ６００によって取得され、電力供給制御装置５００に出力される。統合制御ＥＣＵ６００は、その内部に通常電源１００の停止情報を取得するための停止情報取得部６０１を備えており、外部から通常電源１００の停止情報を、停止情報取得部６０１を用いて取得する。通常電源１００の停止情報としては、例えば、気象や、火災、地震の災害等による通常電源１００の停電に関する情報であり、これらの情報を停止情報取得部６０１が取得する。また、停止情報取得部６０１が通常電源１００の電力供給の停止を直接検出しても良い。

次に、停止判定部５２２が通常電源１００の停止有りと判定した場合には（ステップＳ１０２ＹＥＳ）、停止判定部５２２は、停止フラグ記憶部５２３に停止フラグを立てる（ステップＳ１０３）。

次に、停止フラグ記憶部５２３に停止フラグが立つと、電圧判定部５２３は、電圧測定部５０１から入力された蓄電装置３００の電圧と、上記のステップＳ１０１で設定された蓄電装置３００の動作可能電圧と、を比較する。そして、蓄電装置３００の電圧が設定された動作可能電圧以下である場合には（ステップＳ１０４ＹＥＳ）、電圧設定部５２１は、蓄電装置３００の電圧に基づいて、新たに、蓄電装置３００の動作可能電圧の再設定を行う（ステップＳ１０５）。この動作可能電圧の再設定によって、この時点での蓄電装置３００の最大電力供給力を得ることができる。なお、ここで再設定された動作可能電圧は、制御部５２０から通信部５０４に出力される。電力供給制御装置５００は、通信部５０４を用いて、この再設定された動作可能電圧を統合制御ＥＣＵ６００に出力する。統合制御ＥＣＵ６００は、この再設定された動作可能電圧に基づいて、充放電制御装置４００を制御することになる。

一方、通常電源１００の停止がない場合（ステップＳ１０２ＮＯ）、及び、蓄電装置３００の電圧が蓄電装置３００に設定された動作可能電圧より大きい場合（ステップＳ１０４ＮＯ）、停止フラグ記憶部５２３は初期化されることになる（ステップＳ１０６）。

このようにして、本発明の実施の形態１に係る電力供給制御の処理が実行される。

なお、上記のステップＳ１０５にて蓄電装置３００の動作可能電圧を再設定する場合に、例えば蓄電装置３００がニッケル水素電池であれば、通常時の動作可能電圧を１．０Ｖ／蓄電素子と設定し、再設定する動作可能電圧を０．７Ｖ／蓄電とすればよい。このように再設定することで、蓄電装置３００からの電力供給力を増大させることができる。動作可能電圧を低下させることで、一時的に最低電圧（終止電圧）を小さくし、電力供給力を向上させることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、通常電源の停止時に、その時点での蓄電装置の最大電力供給力を得ることができるように、蓄電装置の動作可能電圧を再設定することができる。このため、通常電源の停止時に、蓄電装置が必要とする電力を負荷装置に供給し続けることができる。

また、本発明の実施の形態１によれば、通常電源の停止時のみ、蓄電装置の動作可能電圧を低下させるので、動作可能電圧の低下による蓄電装置の過放電の回数を増大させることもない。このため、蓄電装置の電池特性、信頼性を大きく損なうこともない。さらに、過放電による寿命劣化を抑制し、蓄電装置の長寿命化を図ることができる。

さらに、本発明の実施の形態１によれば、通常電源の停止時に蓄電装置の電源供給力を増大させることができるので、通常電源停止時の電力供給を考慮して、蓄電装置の容量を予め大きくする必要がなくなる。このため、蓄電装置の容量に関するマージンを少なくできるため、蓄電装置の小型化も図ることができる。

本発明の実施の形態１において、上記のステップ１０４にて蓄電装置３００の電圧と蓄電装置３００の動作可能電圧との比較を実行することなく、上記のステップＳ１０５にて蓄電装置３００の動作可能電圧の再設定を行うようにしてもよい。蓄電装置３００の電圧が設定された動作可能電圧よりも大きい場合であっても、予め動作可能電圧を再設定しておけば、蓄電装置３００の電圧減少につれて、その電力供給力が大きく低下することがなくなる。

また、本発明の実施の形態１において、通常電源１００の停止が解消され、通常電源１００からの電力供給が通常に戻った場合には、再び、蓄電装置３００の動作可能電圧を再設定するようにしてもよい。

さらに、本発明の実施の形態１において、電力供給制御装置５００の電力供給制御の処理を実現するプログラムをマイクロコンピュータ上で実行してもよい。すなわち、マイクロコンピュータに図２に示す制御部５２０が備える電圧設定部５２１、停止判定部５２２、停止フラグ記憶部５２３及び、電圧判定部５２４を実現するための電力供給制御プログラムをインストールし、その電力供給制御プログラムをマイクロコンピュータ上で実行させればよい。

この電力供給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、このプログラムを実行することによって、電力供給装置５００の電力供給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電力供給制御プログラムをインストールし、この電力供給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。この電力供給制御プログラムをマイクロコンピュータの演算部で実行させることにより、電圧設定部５２１、停止判定部５２２及び、電圧判定部５２４が実現され、マイクロコンピュータの記憶部に停止フラグ記憶部５２３を設ければよい。

また、本発明の実施の形態１において、充放電制御装置４００に制御部５２０の機能を持たせることも可能である。この場合、例えば、充放電制御装置４００を構成するマイクロコンピュータに上記の電力供給制御プログラムをインストールし、そのプログラムを実行させればよい。もちろん、制御部５２０に充放電制御装置４００の機能を設けても構わない。さらに、負荷装置２００または統合制御ＥＣＵ６００に制御部５２０の機能を持たせてもよい。例えば、統合制御ＥＣＵ６００が制御部５２０の機能を備える構成であった場合、電力供給制御装置５００は蓄電装置３００の電圧、温度、電流を測定する機能等限定された機能のみを備えることになる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。上記の実施の形態１では、通常電源の停止時に、蓄電装置の動作可能電圧を再設定することにより、蓄電装置の電力供給力を増大させるものであった。

それに対し、本発明の実施の形態２では、通常電源の停止時に、蓄電装置の出力可能な電力又はその電力量と負荷装置の最低限の運転に必要な電力又は電力量を比較し、負荷装置の最低限の運転に必要な電力又は電力量が蓄電装置の出力可能な電力又は電力量を上回っている場合に、蓄電装置の動作可能電圧を再設定し、蓄電装置の電力供給量を増大させるものである。

以下、本発明の実施の形態２に係る電源システムの電力供給制御装置の電力供給制御の処理について説明する。なお、本実施の形態に係る電源システムは、図１の電源システムの構成と同一の構成で実現可能である。ただし、本実施の形態に係る電力供給制御装置５００の電力供給制御の処理を実現するために制御部５２０が備える構成が異なる。図４に、本実施の形態に係る制御部５２０の構成を示す。

図４に示すように、本実施の形態に係る制御部５２０は、蓄電装置３００の動作可能電圧を設定する電圧設定部５２０１と、蓄電装置３００の状態量を算出する状態量算出部５２０２と、蓄電装置３００の出力可能電力を算出する出力可能電力算出部５２０３と、負荷装置２００の最低限の運転に必要な電力を算出する最低限電力算出部５２０４と、通常電源１００の停止の有無を判定する停止判定部５２０５と、通常電源１００の停止有りと判定された場合、停止フラグを立てる停止フラグ記憶部５２０６と、停止フラグが立つと、蓄電装置３００の出力可能電力が負荷装置２００の最低限の運転に必要な電力よりも小さいか否かを判定する電力判定部５２０７と、蓄電装置３００の電圧が先に設定した蓄電装置３００の動作可能電圧よりも小さいか否かを判定する電圧判定部５２４と、を備える。

電圧設定部５２０１は、蓄電装置３００の動作可能電圧を設定する。また、通信部５０４を介して通常電源１００の停止情報が制御部５２０に入力されると、電圧設定部５２０１は蓄電装置３００の動作可能電圧を必要に応じて再設定する。

状態量算出部５２０２は、出力可能電力算出部５２０３が蓄電装置３００の出力可能電力を算出する際に必要となる蓄電装置３００の状態量を算出する。この状態量としては例えばＳＯＣと開放電圧である。ＳＯＣは上述したように、電流測定部５０２からの充放電電流データＩＤを用いて電流積算により算出される。また、開放電圧は、蓄電装置３００の端子間電圧から、その内部抵抗による電圧降下分と分極電圧を引くことで算出される。

出力可能電力算出部５２０３は、状態量算出部５２０２が算出した状態量を用いて、蓄電装置３００の出力可能電力を算出する。例えば、上記のＳＯＣ及び開放電圧を用いて、上記の式（１）から算出すればよい。ここでは、蓄電装置３００の出力可能電力を算出するが、さらに電力量を算出しても構わない。

最低限電力算出部５２０４は、負荷装置２００内に格納されている各種機器の運転に必要な電力から、現状の最低限の運転に必要な電力を算出する。この最低限の運転とは、例えば、エレベータシステムに適用される電源システムの場合であれば、通常電源の停止時に、かごを最寄りの階あるいは任意の階まで駆動させ、かご内の乗客を安全に救出する運転である。なお、出力可能電力算出部５２０３と同様に、電力量を算出しても構わない。

停止判定部５２０５は、通常電源１００の停止情報が制御部５２０に入力されることを監視し、その入力の有無を判定する。

停止フラグ記憶部５２０６は、停止判定部５２２が通常電源１００の停止情報の入力有りと判定すると、停止フラグを立てる（Ｆｌａｇ＝１）。

電力判定部５２０７は、停止フラグ記憶部５２３に停止フラグが立つと、出力可能電力算出部５２０３から入力された蓄電装置３００の出力可能電力が、最低限電力算出部５２０４から入力された負荷装置２００の最低限の運転に必要な電力よりも小さいか否かを判定する。なお、出力可能電力算出部５２０３、最低限電力算出部５２０４からそれぞれの電力量が入力される場合には、それら電力量同士で判定される。

電圧判定部５２０８は、電圧測定部５０１から制御部５２０に入力された蓄電装置３００の電圧が、蓄電装置３００に設定されている動作可能電圧よりも小さいか否かを判定する。

次に、図５を用いて、この電力供給制御の処理手順について説明する。図５は、本発明の実施の形態２に係る電力供給制御装置５００の電力供給制御の処理の手順を示すフローチャートである。

図５に示すように、制御部５２０の電圧設定部５２０１は、通常電源１００が電力供給可能である通常時における、蓄電装置３００の動作可能電圧を設定する（ステップＳ１０１）。設定された動作可能電圧は、通信部５０４を介して統合制御ＥＣＵ６００に出力される。統合制御ＥＣＵ６００は、その動作可能電圧に基づいて充放電制御装置４００を制御する。

次に、状態量算出部５２０２は、電圧測定部５０１、電流測定部５０２及び温度測定部５０３から入力される電圧データＶＤ、充放電電流データＩＤ及び温度データＴを用いて、蓄電装置３００の状態量を算出する（ステップＳ２０２）。

次に、出力可能電力算出部５２０３は、状態量算出部５２０２から入力された蓄電装置３００の状態量を用いて、蓄電装置３００の現在の出力可能電力を算出し（ステップＳ２０３）、最低限電力算出部５２０４は、負荷装置２００内に格納されている各種機器の運転に必要な電力から、現状の最低限の運転に必要な電力を算出する（ステップＳ２０４）。

次に、停止判定部５２０５は、通常電源１００の停止情報が制御部５２０に入力されることを監視し、その入力の有無の判定を開始する（ステップＳ２０５）。

次に、停止判定部５２０５が通常電源１００の停止有りと判定した場合には（ステップＳ２０５ＹＥＳ）、停止判定部５２０５は、停止フラグ記憶部５２０６に停止フラグを立てる（ステップＳ２０６）。

次に、停止フラグ記憶部５２０６に停止フラグが立つと、電力判定部５２０７は、出力可能電力算出部５２０３から入力された蓄電装置３００の出力可能電力と、最低限電力算出部５２０４から入力された負荷装置２００の最低限の運転に必要な電力と、を比較する（ステップＳ２０７）。そして、蓄電装置３００の出力可能電力が負荷装置２００の最低限の運転に必要な電力以下である場合には（ステップＳ２０７ＹＥＳ）、電圧判定部５２０７は、電圧測定部５０１から入力された蓄電装置３００の電圧と、上記のステップＳ２０１で設定された蓄電装置３００の動作可能電圧と、を比較する。そして、蓄電装置３００の電圧が設定された動作可能電圧以下である場合には（ステップＳ２０８ＹＥＳ）、電圧設定部５２０１は、蓄電装置３００の電圧に基づいて、新たに、蓄電装置３００の動作可能電圧の再設定を行う（ステップＳ２０９）。再設定された動作可能電圧は、制御部５２０から通信部５０４に出力される。電力供給制御装置５００は、通信部５０４を用いて、この再設定された動作可能電圧を統合制御ＥＣＵ６００に出力する。統合制御ＥＣＵ６００は、この再設定された動作可能電圧に基づいて、充放電制御装置４００を制御することになる。

一方、通常電源１００の停止がない場合（ステップＳ２０５ＮＯ）、蓄電装置３００の出力可能電力が負荷装置２００の最低限の運転に必要な電力より大きい場合（ステップＳ２０７ＮＯ）、及び、蓄電装置３００の電圧が蓄電装置３００に設定された動作可能電圧より大きい場合（ステップＳ２０８ＮＯ）、停止フラグ記憶部５２３は初期化されることになる（ステップＳ２１０）。

このようにして、本発明の実施の形態２に係る電力供給制御の処理が実行される。

以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、通常電源の停止時に、その時点での蓄電装置の最大電力供給力を得ることができるように、蓄電装置の動作可能電圧を再設定することができる。このため、通常電源の停止時に、蓄電装置が必要とする電力を負荷装置に供給し続けることができる。

また、本発明の実施の形態２によれば、通常電源の停止時のみ、蓄電装置の動作可能電圧を低下させるので、動作可能電圧の低下による蓄電装置の過放電の回数を増大させることもない。

さらに、本発明の実施の形態２によれば、蓄電装置の出力可能電力及び負荷装置の最低限の運転に必要な電力を算出し、通常電源の停止時で、蓄電装置の出力可能電力が負荷装置の最低限の運転に必要な電力以下である場合のみ、蓄電装置の動作可能電圧を低下させるので、動作可能電圧の低下による蓄電装置の過放電の回数をより少なくすることができる。したがって、蓄電装置の電池特性、信頼性を大きく損なうこともなく、過放電による寿命劣化を抑制し、蓄電装置の長寿命化を図ることができる。

また、本発明の実施の形態２によれば、通常電源の停止時に、蓄電装置の出力可能電力では負荷装置の最低限の運転に必要な電力を供給することができない場合のみ、蓄電装置の電力供給力を増大させることができるので、蓄電装置の容量を予め大きくする必要がなくなる。このため、蓄電装置の容量に関するマージンを少なくできるため、蓄電装置の小型化も図ることができる。

本発明の実施の形態２において、上記のステップＳ２０１にて蓄電装置３００のＳＯＣの動作範囲の設定を再設定するようにしてもよい。具体的には、通常のＳＯＣの通常使用範囲よりも、通常電源１００の停止時に、ＳＯＣの下限の使用範囲を低く設定すればよい。

本発明の実施の形態２において、上記のステップ２０８にて蓄電装置３００の電圧と蓄電装置３００の動作可能電圧との比較を実行することなく、上記のステップＳ２０９にて蓄電装置３００の動作可能電圧の再設定を行うようにしてもよい。蓄電装置３００の電圧が設定された動作可能電圧よりも大きい場合であっても、予め動作可能電圧を再設定しておけば、蓄電装置３００の電圧減少につれて、その電力供給力が大きく低下することを防止できる。

また、本発明の実施の形態２において、通常電源１００の停止が解消され、通常電源１００からの電力供給が通常に戻った場合には、再び、蓄電装置３００の動作可能電圧を再設定するようにしてもよい。

さらに、本発明の実施の形態２においても、電力供給制御装置５００の電力供給制御の処理を実現するプログラムをマイクロコンピュータ上で実行してもよい。すなわち、マイクロコンピュータに図４に示す制御部５２０が備える電圧設定部５２０１、状態量算出部５２０２、出力可能電力算出部５２０３、最低限電力算出部５２０４、停止判定部５２０５、停止フラグ記憶部５２０６、電力判定部５２０７及び、電圧判定部５２０８を実現するための電力供給制御プログラムをインストールし、その電力供給制御プログラムをマイクロコンピュータ上で実行させればよい。

この電力供給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、このプログラムを実行することによって、電力供給装置５００の電力供給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電力供給制御プログラムをインストールし、この電力供給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。この電力供給制御プログラムをマイクロコンピュータの演算部で実行させることにより、電圧設定部５２０１、状態量算出部５２０２、出力可能電力算出部５２０３、最低限電力算出部５２０４、停止判定部５２０５、電力判定部５２０７及び、電圧判定部５２０８が実現され、マイクロコンピュータの記憶部に停止フラグ記憶部５２０４を設ければよい。

また、本発明の実施の形態１において、充放電制御装置４００に制御部５２０の機能を持たせることも可能である。この場合、例えば、充放電制御装置４００を構成するマイクロコンピュータに上記の電力供給制御プログラムをインストールし、そのプログラムを実行させればよい。もちろん、制御部５２０に充放電制御装置４００の機能を設けても構わない。さらに、負荷装置２００または統合制御ＥＣＵ６００に制御部５２０の機能を持たせてもよい。例えば、統合制御ＥＣＵ６００が制御部５２０の機能を備える構成であった場合、電力供給制御装置５００は蓄電装置３００の電圧、温度、電流を測定する機能等限定された機能のみを備えることになる。

今回開示した本発明の実施の形態は、例示であってこれに限定されるものではない。
本発明の範囲は開示した内容ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明における電源システム、電源システムの電力供給制御方法及び、電源システムの電力供給制御プログラムは、バックアップ電源機能を有する電源及び機器に有効であり、産業上の利用可能性を有するものである。

本発明の実施の形態１に係る電源システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係る電力供給制御の処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る電力供給制御の処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 電源システム
１００ 通常電源
２００ 負荷装置
３００ 蓄電装置
３０１ 蓄電素子
３０２ 電流センサ
３０３ 温度センサ
４００ 充放電制御装置
５００ 電力供給制御装置
５０１ 電圧測定部
５０２ 電流測定部
５０３ 温度測定部
５０４ 通信部
５２０ 制御部
５２１、５２０１ 電圧設定部
５２２、５２０５ 停止判定部
５２３、５２０６ 停止フラグ記憶部
５２４ 電圧判定部
５２０２ 状態量算出部
５２０３ 出力可能電力算出部
５２０４ 最低限電力算出部
５２０７ 電力判定部
５２０８ 電圧判定部
６００ 統合制御ＥＣＵ
６０１ 停止情報取得部

Claims (7)

1. 負荷装置に電力を供給する電源装置と、
   前記電源装置の停止時に、前記電源装置に代わって、前記負荷装置に電力を供給する蓄電装置と、
   前記蓄電装置から前記負荷装置への電力供給を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記電源装置の動作時に、前記蓄電装置の放電を終了すべき電圧として決定される動作可能電圧を第１の電圧に設定し、
   前記電源装置が停止すると、前記動作可能電圧を前記第１の電圧よりも低い第２の電圧に設定することにより、前記蓄電装置が前記負荷装置に供給する電力を増大させることを特徴とする電源システム。
2. 前記制御部は、
   前記電源装置の停止の有無を判定する停止判定部と、
   前記動作可能電圧を設定する電圧設定部と
   を備え、
   前記停止判定部が前記電源装置の停止有りと判定した場合に、前記電圧設定部は、前記動作可能電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧に変更することを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
3. 前記制御部はさらに、
   前記蓄電装置が前記負荷装置に供給可能な出力可能電力を算出する出力可能電力算出部と、
   前記電源装置の停止時に前記負荷装置が必要とする最低限電力を算出する最低限電力算出部と、
   前記出力可能電力算出部が算出する出力可能電力が、前記最低限電力算出部が算出する最低限電力以下であるか否かを判定する電力判定部と、を備え、
   前記電圧設定部は、前記出力可能電力算出部が算出する出力可能電力が、前記最低限電力算出部が算出する最低限電力以下であると判定された場合には、前記動作可能電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧に変更することを特徴とする請求項２に記載の電源システム。
4. 前記制御部はさらに、前記蓄電装置の出力電圧を取得し、当該取得した前記蓄電装置の出力電圧が前記第１の電圧以下であるか否かを判定する電圧判定部を備え、
   前記電圧設定部は、前記電圧判定部が取得した前記蓄電装置の出力電圧が前記第１の電圧以下であると判定された場合には、前記動作可能電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧に変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。
5. 前記電圧設定部は、前記電源装置の停止が解消され、再び動作した時には、前記動作可能電圧を前記第２の電圧から前記第１の電圧に変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に電源システム。
6. 負荷装置に電力を供給する電源装置の停止時に、前記電源装置に代わって、前記負荷装置に電力を供給する蓄電装置を備える電源システムの電力供給制御方法であって、
   前記電源装置の動作時に、前記蓄電装置の放電を終了すべき電圧として決定される動作可能電圧を第１の電圧に設定するステップと、
   前記電源装置が停止すると、前記動作可能電圧を前記第１の電圧よりも低い第２の電圧に設定することにより、前記蓄電装置が前記負荷装置に供給する電力を増大させるステップと
   を備えることを特徴とする電源システムの電力供給制御方法。
7. 負荷装置に電力を供給する電源装置の停止時に、前記電源装置に代わって、前記負荷装置に電力を供給する蓄電装置を備える電源システムの電力供給制御プログラムであって、
   前記電源装置の停止の有無を判定する停止判定部と、
   前記電源装置の動作時に、前記蓄電装置の放電を終了すべき電圧として決定される動作可能電圧を第１の電圧に設定し、前記電源装置が停止すると、前記動作可能電圧を前記第１の電圧よりも低い第２の電圧に設定することにより、前記蓄電装置が前記負荷装置に供給する電力を増大させる電圧設定部と
   を備えることを特徴とする電源システムの電力供給制御プログラム。

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