JP2009005529A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】電源装置の停止時に、蓄電装置の状態を確実に監視することで、バックアップ機能をできる限り持続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、電源システム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に電力を供給する電源装置１００と、電源装置１００の停止時に、電源装置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の状態を監視し、蓄電装置３００の異常状態を検出することにより、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５００とを備え、制御部５００は、電源装置１００の停止が予測される災害情報が取得されると、蓄電装置３００の状態を監視する監視周期を短縮する電源システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源等の電源装置が停止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。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では、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。）を高い状態に維持するように制御が行なわれている。

また、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。

このような原理は、エンジンとモータを用いたハイブリット自動車（Hybrid Electric Vehicle、以下、「ＨＥＶ」と呼ぶ。）でも利用されている。ＨＥＶは、走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、余剰の電力で発電機を駆動して蓄電装置を充電する。また、ＨＥＶは、車両の制動や減速時には、モータを発電機として利用することで蓄電装置を充電する。

さらに、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が注目されている。負荷平準化電源は電力消費が少ないシステムである。電力料金が安い夜間に蓄電装置に電力を貯蔵し、電力消費がピークとなる日中に貯蔵した電力を活用する。電力の消費量を平滑化することにより、電力の発電量を一定にし、電力設備の効率的運用や設備投資の削減に貢献することを目的としている。

一方、プラグインハイブリット車は夜間電力を活用するものである。燃費が悪い市街地走行時には蓄電装置から電力を供給するＥＶ走行を主体とし、長距離走行時にはエンジンとモータを活用したＨＥＶ走行を行う。プラグインハイブリット車はトータルのＣＯ_２の排出量の削減を目的としている。

さらに、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エレベータシステムでは、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電制御され、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放電制御される。具体的には、通常、蓄電装置の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、蓄電装置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、蓄電装置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。

上記の電源システム等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。このため、このような電源システムでは、蓄電装置や、蓄電装置を構成する各蓄電素子を所定のサンプル周期で監視し、蓄電素子に異常が発生した場合に、蓄電装置に入出力される電力を停止し、蓄電素子の過放電や過充電による劣化を防止している。

このような蓄電装置の制御方法として、例えば特許文献１には、二次電池の電力値を所定周期毎に計測し、その計測結果から二次電池の異常を判定することにより、二次電池を過放電や過充電から保護する制御方法が開示されている。
特開２００６−１３６１０１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された制御方法では、二次電池の電圧と電流の計測、それら計測結果に基づく二次電池の電力値の演算、及び、その演算結果に基づく二次電池の異常判定を、所定の周期毎にすべて実行しなければならない。さらに、これらの処理は二次電池の正常時においても当然に実行されるため、これらの処理を制御するマイクロコンピュータには非常に大きな負荷が掛かることになる。このため、上記のような処理を行う周期が短くなった場合においては、一定の時間内にすべての処理を完了させることが困難となってしまう。

特に、蓄電装置が危険な状態になる直前までエネルギーの供給が要求されるバックアップ用途では、蓄電装置の状態をリアルタイムで監視できなくなると、蓄電装置を危険な状態に至らしめる可能性があった。

上記課題に鑑み、本発明の目的は、災害などにより電源装置が停止した場合に、蓄電装置の状態の監視を確実に実行することにより、バックアップ機能をできる限り長期間に渡り持続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、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、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、前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出することにより、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、前記電源装置の停止が予測される災害情報が取得されると、前記蓄電装置の状態を監視する監視周期を短縮する。

本発明に係る電源システムによれば、電源装置の停止が予測される場合に、蓄電装置の状態を監視する監視周期を短縮することにより、負荷装置への電力供給により蓄電装置が危険な状態に入ったとしても、その蓄電装置の異常状態を確実に検出することができる。このため、蓄電装置を危険な状態に至らしめること無く、蓄電装置による負荷装置への電力供給をできるだけ長く持続することができる。

前記制御部は、前記蓄電装置の異常状態を検出すると、前記電源装置から前記蓄電装置への充電電力及び前記蓄電装置から前記負荷装置への放電電力を低下させることにより、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ことが好ましい。

この場合、蓄電装置が異常状態であっても、蓄電装置に入力される充電電力及び蓄電装置から出力される放電電力の低下により、蓄電装置に入出力される電力が所定の範囲内に制限される。この結果、蓄電装置の入出力電力の増大により蓄電装置が危険な状態に至ることを防止できる。

上記の電源システムにおいて、前記制御部は、前記災害情報を取得する情報取得部と、前記蓄電装置の状態を前記監視周期で監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出する第１の異常検出部と、を有し、前記電源装置の通常動作時に、前記監視周期として第１の周期が設定され、前記災害情報が取得されると、前記監視周期として前記第１の周期よりも短い第２の周期が設定されることが好ましい。

この場合、情報取得部により災害情報が取得されるので、電源装置の停止の予測に合わせて監視周期を短縮することができる。

上記の電源システムにおいて、前記制御部はさらに、前記蓄電装置の充電状態を所定の範囲で維持するために、前記蓄電装置を充電する際の目標値とすべき前記蓄電装置の充電状態を示す第１の目標状態量及び前記蓄電装置を放電する際の目標値とすべき前記蓄電装置の充電状態を示す第２の目標状態量を設定する充放電管理部、を有し、前記災害情報が取得されると、前記第１の目標状態量を上昇させ、前記第２の目標状態量を低下させることにより、前記蓄電装置による前記負荷装置への電力供給量を増大させることが好ましい。

この場合、電源装置の停止が予測される場合に蓄電装置の第１の目標状態量を上昇させ、第２の目標状態量を低下させることにより、災害時等に負荷装置への電力供給量を一時的に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、前記災害情報の取得時における前記蓄電装置の状態の監視及び前記蓄電装置の異常状態の検出を実行する第２の異常検出部、を有し、前記第１の異常検出部は、前記電源装置の通常動作時における前記蓄電装置の状態の監視及び前記蓄電装置の異常状態の検出を実行するが好ましい。

この場合、電源装置の停止が予測された場合における蓄電装置の状態監視及び蓄電装置の異常状態の検出のみを実行する第２の異常検出部を別途設けることにより、これらの処理を第１の監視周期より短い第２の監視周期でも確実に完了させることが可能となる。

上記の電源システムにおいて、前記電源システムはさらに、前記蓄電装置と前記電源システムとの間の電気的接続を切断可能な開閉部、を備え、前記制御部はさらに、前記災害情報が取得されると、所定時間経過後に、前記開閉部による前記蓄電装置と前記電源システムとの間の電気的接続の切断を実行させる開閉実行部、を有することが好ましい。

この場合、負荷装置へ所定の電力量が供給された後に、蓄電装置を電源システムから電気的に切断されるので、蓄電装置が過放電などによる危険な状態に陥ることを確実に防止して、蓄電装置や、電源システム自体の安全性を確保できる。

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、前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出することにより、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、前記電源装置の通常動作時に、前記蓄電装置の状態を監視する第１の監視周期で前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出するステップと、前記電源装置の停止が予測される災害情報が取得されると、前記第１の監視周期よりも短い第２の監視周期で前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出す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、電源装置の停止が予測された場合に、蓄電装置の状態を監視する監視周期を短縮することにより、負荷装置への電力供給により蓄電装置が危険な状態に入ったとしても、その蓄電装置の異常状態をより迅速に検出することができる。このため、蓄電装置を危険な状態に至らしめること無く、蓄電装置による負荷装置への電力供給をできるだけ長く持続することができる。

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、前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出することにより、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が予測される災害情報を取得する情報取得部と、前記蓄電装置の状態を監視する監視周期で前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出する異常検出部としてコンピュータを機能させ、前記異常検出部は、前記電源装置の通常動作時に、第１の監視周期で監視し、前記災害情報が取得されると、前記第１の監視周期よりも短い第２の監視周期で監視する。

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、電源装置の停止が予測された場合に、蓄電装置の状態を監視する監視周期を短縮することにより、負荷装置への電力供給により蓄電装置が危険な状態に入ったとしても、その蓄電装置の異常状態をより迅速に検出することができる。このため、蓄電装置を危険な状態に至らしめること無く、蓄電装置による負荷装置への電力供給をできるだけ長く持続することができる。

本発明によれば、電源装置の停止時に、蓄電装置の状態の監視を確実に実行することにより、バックアップ機能をできる限り長期間に渡り持続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ことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同一部分には同一符号を付し、図面で同一の符号が付いたものは、説明を省略する場合もある。

（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、電源装置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。電源システム１０は、例えば、自然エネルギーから電力を発電する発電装置を用いた電源システムや、負荷平準化電源、プラグインハイブリット車といった夜間電力を活用した蓄電装置を備える電源システム、ＵＰＳやハイブリットエレベータなどのように通常電源をバックアップする電源システムであってもよい。

電源装置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、電源装置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。なお、蓄電装置３００は、少なくとも一つの蓄電素子から構成された蓄電素子ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、ＢＮのことをいうものとする。もちろん、その個数や接続関係は図１に限定されるものでなく、少なくとも一つの蓄電素子を組み合わせたものであればよい。

充放電制御装置４００は、蓄電装置３００の充放電を制御する。電源装置１００、負荷装置２００及び蓄電装置３００のそれぞれと接続され、電源装置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、電源装置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、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、第１の制御部５０５と、第２の制御部５０６と、第１の切換部５０７と、第２の切換部５０８と、を備える。

電圧測定部５０１は、蓄電装置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から第１の切換部５０７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から第１の切換部５０７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ＴＤとして予め定められた周期で第１の切換部５０７へ出力する。

通信部５０４は、第２の切換部５０８とＥＣＵ６００との間での通信を可能とする。ＥＣＵ６００と通信部５０４との通信手段は、通常のＲＳ２３２Ｃなどのシリアル通信、ＣＡＮ、ＬＩＮ及びＥｔｈｅｎｅｔであってもよく、無線などであってもよい。

第１の制御部５０５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。第１の制御部５０５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。

第２の制御部５０６は、後述するように、第１の制御部５０５により実行される処理のうち、電源装置１００の停止時における蓄電装置３００の異常状態の検出及びそれに基づく蓄電装置３００の充放電管理のみを行うものである。第２の制御部５０６は、これらの処理の実行に特化された制御部であり、その処理内容を限定することにより第１の制御部５０５に対して処理能力が大幅に向上されている。

第１の切換部５０７は、電圧測定部５０１からの端子電圧データＶＤ、電流測定部５０２からの充放電電流データＩＤ及び温度測定部５０３からの温度データＴDが入力され、それらデータを第１の制御部５０５及び第２の制御部５０６のうちのいずれか一方に出力する。第１の切換部５０７は第１の制御部５０６により制御されており、第１の制御部５０６からの指示に基づき第１の切換部５０７の出力先が決定される。

第２の切換部５０８は、第１の制御部５０５及び第２の制御部５０６のうちのいずれか一方を通信部５０４を用いた統合制御ＥＣＵ６００との間での通信を可能にする。第２の切換部５０８は第１の制御部５０６により制御されており、第１の制御部５０６からの指示に基づき第１の切換部５０７の接続先が決定される。

次に、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。電力供給制御装置５００は、電源装置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の状態を監視し、蓄電装置３００の電力供給力を維持するものである。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及び図３を用いて第１の制御部５０５及び第２の制御部５０６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。

まず、第１の制御部５０５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、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第１の制御部５０５が備えるべき構成を示す。図２において、第１の制御部５０５は、第１の異常検出部５０５１と、第１の充放電管理部５０５２と、情報取得部５０５３と、切換実行部５０５４と、を備える。

第１の異常検出部５０５１は、蓄電装置３００の蓄電素子ブロックＢ１、Ｂ２、…、ＢＮの状態を所定の周期により監視し、蓄電装置３００の異常状態を検出する。第１の異常検出部５０５１は、電圧測定部５０１、電流測定部５０２及び温度測定部５０３から出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ＴＤを第１の切換部５０７を通して適宜取得し、それらのデータＶＤ、ＩＤ及びＴＤに基づいて各種の演算を行い、蓄電装置３００の異常状態を検出する。例えば、第１の異常検出部５０５１は、蓄電装置３００の電圧値が所定の期間、所定の電圧値以下であれば、蓄電装置３００が過放電状態にあると判定し、蓄電装置３００の異常状態を検出する。

第１の充放電管理部５０５２は、充放電制御装置４００による蓄電装置３００の充放電制御の際に利用される、蓄電装置３００の状態量の目標値（以下、「目標状態量」と呼ぶ。）を設定する。充放電制御装置４００は、この目標状態量に基づき、蓄電装置３００の充放電を制御する。蓄電装置３００の状態量は、例えば、蓄電装置３００の充電状態を示すＳＯＣであり、第１の充放電管理部５０５２は、必要に応じて、この目標状態量の再設定を行う。なお、設定される目標状態量は、第２の切換部５０８、通信部５０４及び統合制御ＥＣＵ６００を介して、充放電制御装置４００に出力される。

情報取得部５０５３は、電源装置１００の停止情報が第１の制御部５０５に入力されることを監視し、その停止情報を取得する。電源装置１００の停止情報とは、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、電源装置１００の停止及びそれを予測される災害情報であれば良い。

切換実行部５０５４は、第１の切換部５０７及び第１の切換部５０８を制御する。切換実行部５０５４は、第１の切換部５０７を制御することにより、第１の制御部５０５及び第２の制御部５０６のうちのいずれか一方に、電圧測定部５０１、電流測定部５０２及び温度測定部５０３から出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ＴＤを入力する。また、切換実行部５０５４は、第２の切換部５０８を制御することにより、第１の制御部５０５及び第２の制御部５０６のうちのいずれか一方に、通信部５０４を用いた統合制御ＥＣＵ６００との通信を可能にする。

次に、図３に、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第２の制御部５０６が備えるべき構成を示す。図３において、第２の制御部５０６は、第２の異常検出部５０６１と、第２の充放電管理部５０６２と、を備える。

第２の異常検出部５０６１は、上記の第１の異常検出部５０５１と同様に、蓄電装置３００の蓄電素子ブロックＢ１、Ｂ２、…、ＢＮの状態を所定の周期により監視し、蓄電装置３００の異常状態を検出する。第２の異常検出部５０６１は、電圧測定部５０１、電流測定部５０２及び温度測定部５０３から出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ＴＤを第１の切換部５０７を通して適宜取得し、それらのデータＶＤ、ＩＤ及びＴＤに基づいて各種の演算を行い、蓄電装置３００の異常状態を検出する。例えば、第２の異常検出部５０６１は、蓄電装置３００の電圧値が所定の期間、所定の電圧値以下であれば、蓄電装置３００が過放電状態にあると判定し、蓄電装置３００の異常状態を検出する。

ここで、第２の異常検出部５０６１と第１の異常検出部５０５１との異なる点は、第２の異常検出部５０６１による蓄電装置３００の状態監視の周期が第１の異常検出部５０５１よりも短く設定されている点である。上述したように、第２の制御部５０６は、電源装置１００の停止時における蓄電装置３００の異常状態の検出及びそれに基づく蓄電装置３００の充放電管理のみを行うものであり、第１の制御部５０５に比較して、これら処理に対する処理能力が大幅に向上されている。このため、第２の異常検出部５０６１は、蓄電装置３００の状態を第１の異常検出部５０５１よりも短い周期によりリアルタイムで監視することができる。したがって、電源装置１００の停止時において、蓄電装置３００が危険な状態になる直前まで蓄電装置３００からの電力供給を持続することが可能となる。例えば、第１の異常検出部５０５１による蓄電装置３００の状態監視は１００ｍｓの周期で実行され、第２の異常検出部５０６１による蓄電装置３００の状態監視は５０ｍｓの周期で実行される。

第２の充放電管理部５０６２は、上記の第１の充放電管理部５０５２と同様に、充放電制御装置４００による蓄電装置３００の充放電制御の際に利用される、蓄電装置３００の目標状態量を設定する。充放電制御装置４００は、この目標状態量に基づき、蓄電装置３００の充放電を制御する。蓄電装置３００の状態量は、例えば、蓄電装置３００の充電状態を示すＳＯＣであり、第２の充放電管理部５０６２は、必要に応じて、この目標状態量の再設定を行う。

次に、図４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４は、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の手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、情報取得部５０５３は、電源装置１００の停止情報が第１の制御部５０５に入力されることを監視し、その停止情報を取得する（ステップＳ１０１）。ここで、電源装置１００の停止情報は、統合制御部ＥＣＵ６００によって収集され、電力供給制御装置５００に出力される。統合制御ＥＣＵ６００は、その内部に電源装置１００の停止情報を収集するための情報収集６０１を備えており、外部から電源装置１００の停止情報を情報収集部６０１を用いて収集する。電源装置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電源装置１００の停電に関する情報であり、これらの情報を情報収集部６０１が収集する。また、情報収集部６０１が電源装置１００の電力供給の停止を直接検出しても良い。

情報取得部５０５３により電源装置１００の停止情報が取得されると、切換実行部５０５４は、第１の切換部５０７を制御することにより、電圧測定部５０１、電流測定部５０２及び温度測定部５０３から出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ＴＤを第２の制御部５０６に入力する。また、切換実行部５０５４は、第２の切換部５０８を制御することにより、通信部５０４を用いた統合制御ＥＣＵ６００との通信を第２の制御部５０６との間で可能にする（ステップＳ１０２）。すなわち、第１の制御部５０５は、電源装置１００の停止情報が取得されると、それまで第１の制御部５０５により実行されていた、蓄電装置３００の異常状態の検出及びそれに基づく蓄電装置３００の充放電管理を、第２の制御部５０６により実行させるべく、切換実行部５０５４により第１及び第２の切換部５０７及び５０８を制御する。このため、電源装置１００が停止し、蓄電装置３００によるバックアップ機能が実行される場合において、蓄電装置３００の状態監視が、電源装置１００の通常動作時よりも短い周期で、かつ、リアルタイム性を損なうことなく確実に、実行されることになる。

第２の制御部５０６の第２の異常検出部５０６１は、第１の制御部５０５の第１の異常検出部５０５１に代わって、蓄電装置３００の状態監視を開始する（ステップＳ１０３）。第２の異常検出部５０６１は、所定の周期により蓄電装置３００の状態を監視すると共に、蓄電装置３００の異常状態が検出されると（ステップＳ１０３ＹＥＳ）、第２の制御部５０６は、蓄電装置３００が異常状態にあることを通信部５０４を用いて統合制御ＥＣＵ６００に通知する（ステップＳ１０５）。

一方、上記のステップＳ１０３において、蓄電装置３００の異常が検出されない限り（ステップＳ１０３ＮＯ）、電源装置１００が復帰されるまで（ステップＳ１０４ＹＥＳ）、上記のステップＳ１０３の蓄電装置３００の状態監視が継続される。

統合制御ＥＣＵ６００は、電力供給制御装置５００から蓄電装置３００の異常状態の通知を受け取ると、充放電制御部４００を制御することにより、蓄電装置３００の充放電を停止させる（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。

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、電源装置１００の停止時に、蓄電装置３００の状態を監視する周期を電源装置１００の通常動作時よりも短くすることにより、蓄電装置３００の異常状態を速やかに、かつ、確実に検出して、蓄電装置３００を停止させ、蓄電装置３００を保護することができる。このため、蓄電装置３００が危険な状態になる直前まで電力供給が要求される場合であっても、蓄電装置３００を危険な状態に至らしめること無く、蓄電装置３００によるバックアップ機能をできる限り長期間に渡り持続させることが可能となる。

本発明の実施の形態１において、図４のステップＳ１０１にて、第１の充放電管理部５０５２が情報取得部５０５３により取得された電源装置１００の停止情報に基づき電源装置１００の停止状態の内容を把握し、その内容に応じて蓄電装置３００の目標状態量の再設定を行うようにしてもよい。蓄電装置３００の目標状態量を一時的に低下させることにより、蓄電装置３００の電力供給力を増大させることができる。このため、例えば、電源装置１００の停止が長引く場合であれば、蓄電装置３００の電力供給力を増大させることで、負荷装置２００が必要とする電力を、より長期間に渡って供給し続けることが可能となる。

また、図４のステップＳ１０５にて、第２の充放電管理部５０６２が第２の異常検出部５０６１により検出された蓄電装置３００の異常状態の内容を把握し、その内容に応じて蓄電装置３００の目標状態量の再設定を行うようにしてもよい。この場合も、蓄電装置３００の目標状態量を一時的に低下させることにより、蓄電装置３００の電力供給力を増大させることができる。これにより、蓄電装置３００の状態監視の周期を短くして異常を早期に検出し、蓄電装置３００の異常状態に応じて、蓄電装置３００の充電状態を安全な範囲に制限するので、蓄電装置３００の安全性を確保しながら災害時にエネルギーを最大限に供給することが可能となる。

なお、上記のいずれの場合であっても、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る限り、蓄電装置３００の電池特性等に影響を及ぼすことは無い。

また、本発明の実施の形態１において、例えば第１の制御部の処理能力を大幅に向上させることにより、第１の制御部５０５と第２の制御部５０６とを一体化することも可能である。この場合、第１及び第２の切換部５０７及び５０８も不要となり、電力供給制御装置５００の部品点数を少なくすることができ、電源システム１０の低コスト化を図ることができる。第１の制御部５０５と第２の制御部５０６とが一体化された制御部は、電源装置１００の停止情報が取得されると、蓄電装置３００の状態監視を電源装置１００の通常動作時よりも短い周期で実行する。また、電源装置１００の停止が解消された場合に蓄電装置３００の状態監視の周期を通常に戻すように構成すれば良い。

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に示す第１の制御部５０５が備える第１の異常検出部５０５１、第１の充放電管理部５０５２、情報取得部５０５３及び切換実行部５０５４、並びに、図３に示す第２の制御部５０６が備える第２の異常検出部５０６１及び第２の充放電管理部５０６２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、電力供給制御装置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、第１の異常検出部５０５１、第１の充放電管理部５０５２、情報取得部５０５３、切換実行部５０５４、第２の異常検出部５０６１及び第２の充放電管理部５０６２が実現される。

また、本発明の実施の形態１において、充放電制御装置４００に第１の制御部５０５及び第２の制御部５０６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、第１の制御部５０５または第２の制御部５０６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に第１及び第２の制御部５０５及び５０６の機能を持たせてもよい。例えば、統合制御ＥＣＵ６００が第１及び第２の制御部５０５及び５０６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。また、本発明の電源装置は、情報の送受信部を備えたネットワーク型の電源装置としてもよい。

（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は、電源装置１００の停止情報が取得された場合に、蓄電装置３００の状態監視の周期を短くすることにより、蓄電装置の状態の監視を確実に実行し、バックアップ機能をできる限り長期間に渡り持続させる電源システムに係るものであった。これに対し、本実施の形態は、電源装置１００の停止情報が取得された場合に、所定の時間経過後、蓄電装置３００を充放電制御装置４００から強制的に切り離すことにより、蓄電装置３００や電源システム１０の安全性を確実に確保するものである。

図５は、本発明の実施の形態２に係る電源システムの構成を示すブロック図である。。図５に示すように、本実施の形態に係る電源システム１０は、上記の実施の形態１と同様、電源装置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。本実施の形態に係る電源システム１０が上記の実施の形態１と異なる点は、電力供給制御装置５００が第１の制御部５０５に代えて第１の制御部５０５ａを備えると共に、蓄電装置３００と充放電制御部４００とを結ぶ経路上に開閉部７００が配置されている点である。以下、この点について説明する。

図６に、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第１の制御部５０５ａが備えるべき構成を示す。図６において、第１の制御部５０５ａは、上記の実施の形態１の第１の制御部５０５と同様に、第１の異常検出部５０５１と、第１の充放電管理部５０５２と、情報取得部５０５３と、切換実行部５０５４と、を備え、さらに、開閉実行部５０５５を備える。

開閉実行部５０５５は、情報取得部５０５３により電源装置１００の提示情報が取得されると、その取得の時点からの経過時間を計測し、あらかじめ定められた所定時間経過後、その所定時間経過を通信部５０４を用いて統合制御ＥＣＵ６００に通知する。この通知の際、第１の制御部５０５ａは、切換実行部５０５４により第２の切換部５０８を制御し、統合制御ＥＣＵ６００との間の通信を確保する。この所定時間は、電源システム１０に接続される負荷装置２００が必要とする電力に応じて、あらかじめ決定すればよい。もちろん、電源装置１００の停止の期間に合わせて、その長短を決めても良い。

次に、図７を用いて、本実施の形態に係る電力供給制御の処理手順について説明する。図７は、本実施の形態に係る電力供給制御の処理手順を示すフローチャートである。

図７に示すように、情報取得部５０５３は、電源装置１００の停止情報が第１の制御部５０５に入力されることを監視し、その停止情報を取得する（ステップＳ２０１）。情報取得部５０５３により電源装置１００の停止情報が取得されると、上記の実施の形態１と同様、切換実行部５０５４は、第１の切換部５０７を制御することにより、電圧測定部５０１、電流測定部５０２及び温度測定部５０３から出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ＴＤを第２の制御部５０６に入力する。また、切換実行部５０５４は、第２の切換部５０８を制御することにより、通信部５０４を用いた統合制御ＥＣＵ６００との通信を第２の制御部５０６との間で可能にする（ステップＳ２０３）。その後、図４のステップＳ１０３に進むことになる。

本実施の形態ではさらに、情報取得部５０５３により電源装置１００の停止情報が取得されると（ステップＳ２０１）、開閉実行部５０５５は、その取得の時点からの経過時間の計測を開始する（ステップＳ２０２）。そして、あらかじめ定められた時間経過後（ステップＳ２０４ＹＥＳ）、開閉実行部５０５５は、第２の切換部５０８及び通信部５０４を用いて、その所定時間経過を統合制御ＥＣＵ６００に通知する（ステップＳ２０６）。統合制御ＥＣＵ６００は、電力供給制御装置５００からその通知を受け取ると、開閉部７００を制御することにより、蓄電装置３００を充放電制御装置４００から切り離す。

一方、上記のステップＳ２０４において、所定時間が経過しない限り（ステップＳ２０４ＮＯ）、電源装置１００が復帰されるまで（ステップＳ２０５ＹＥＳ）、上記のステップＳ２０４の所定時間の経過の監視が継続される。

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、電源装置１００の停止時に、負荷装置２００に所定量の電力供給を行った後に開閉部７００を開状態にすることにより、蓄電装置３００が過放電などによる危険な状態に陥ることを確実に防止して、蓄電装置３００や、電源システム１０自体の安全性を確保することができる。このため、負荷装置２００をできる限り稼動させつつ、電源システム１０の安全性が確保されることになる。

本発明の実施の形態２において、図８に示すように、開閉部７００ａを充放電制御装置４００と負荷装置２００とを結ぶ経路上に配置してもよいし、図９に示すように、開閉部７００ｂを充放電制御装置４００と電源装置１００とを結ぶ経路上に配置してもよい。これらの場合、蓄電装置３００が危険な状態に至った場合でも、電源装置１００、負荷装置２００の安全性を確保することできる。

また、電源装置１００の停止が解消された場合には、統合制御ＥＣＵ６００は、開閉部７００を制御することにより、再び、蓄電装置３００と充放電制御装置４００とを接続するようにすればよい。

さらに、図７のステップＳ２０４にて、所定の時間の経過前であっても、第２の制御部５０６により蓄電装置３００の異常が検出された場合には、開閉部７００により蓄電装置３００を充放電制御部４００から切り離すようにしてもよい。

本発明の実施の形態２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６に示す第１の制御部５０５が備える第１の異常検出部５０５１、第１の充放電管理部５０５２、情報取得部５０５３、切換実行部５０５４及び開閉実行部５０５５、並びに、図３に示す第２の制御部５０６が備える第２の異常検出部５０６１及び第２の充放電管理部５０６２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、電力供給制御装置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、第１の異常検出部５０５１、第１の充放電管理部５０５２、情報取得部５０５３、切換実行部５０５４、開閉実行部５０５５、第２の異常検出部５０６１及び第２の充放電管理部５０６２が実現される。

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、その電力供給制御方法及びそ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。 第１の制御部の構成を示すブロック図である。 第２の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に係る電源システムの構成を示すブロック図である。 第１の制御部の他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手順を示すフローチャートである。 開閉部の他の配置構成を示す図である。 開閉部のさらに他の配置構成を示す図である。

符号の説明

１０ 電源装置
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 温度測定部
５０３ 温度測定部
５０４ 通信部
５０５、５０５ａ 第１の制御部
５０６ 第２の制御部
５０７ 第１の切換部
５０８ 第２の切換部
６００ 統合制御ＥＣＵ
６０１ 情報収集部
７００、７００ａ、７００ｂ 開閉部
５０５１ 第１の異常検出部
５０５２ 第１の充放電管理部
５０５３ 情報取得部
５０５４ 切換実行部
５０５５ 開閉実行部
５０６１ 第２の異常検出部
５０６２ 第２の充放電管理部

Claims (8)

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、
   前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出することにより、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、前記電源装置の停止が予測される災害情報が取得されると、前記蓄電装置の状態を監視する監視周期を短縮することを特徴とする電源システム。
2. 前記制御部は、前記蓄電装置の異常状態を検出すると、前記電源装置から前記蓄電装置への充電電力及び前記蓄電装置から前記負荷装置への放電電力の低下により前記蓄電装置の入出力電力を所定の範囲内に収めることにより、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、
   前記災害情報を取得する情報取得部と、
   前記蓄電装置の状態を前記監視周期で監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出する第１の異常検出部と、を有し、
   前記電源装置の通常動作時に、前記監視周期として第１の周期が設定され、
   前記災害情報が取得されると、前記監視周期として前記第１の周期よりも短い第２の周期が設定されることを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
4. 前記制御部はさらに、
   前記蓄電装置の充電状態を所定の範囲で維持するために、前記蓄電装置を充電する際の目標値とすべき前記蓄電装置の充電状態を示す第１の目標状態量及び前記蓄電装置を放電する際の目標値とすべき前記蓄電装置の充電状態を示す第２の目標状態量を設定する充放電管理部、を有し、
   前記災害情報が取得されると、前記第１の目標状態量を上昇させ、前記第２の目標状態量を低下させることにより、前記蓄電装置による前記負荷装置への電力供給量を増大させることを特徴とする請求項３に記載の電源システム。
5. 前記制御部はさらに、
   前記災害情報の取得時における前記蓄電装置の状態の監視及び前記蓄電装置の異常状態の検出を実行する第２の異常検出部、を有し、
   前記第１の異常検出部は、前記電源装置の通常動作時における前記蓄電装置の状態の監視及び前記蓄電装置の異常状態の検出を実行することを特徴とする請求項３に記載の電源システム。
6. 前記電源システムはさらに、
   前記蓄電装置と前記電源システムとの間の電気的接続を切断可能な開閉部、を備え、
   前記制御部はさらに、
   前記災害情報が取得されると、所定時間経過後に、前記開閉部による前記蓄電装置と前記電源システムとの間の電気的接続の切断を実行させる開閉実行部、を有することを特徴とする請求項３〜４のいずれか１項に記載の電源システム。
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、前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出することにより、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、
   前記電源装置の通常動作時に、前記蓄電装置の状態を監視する第１の監視周期で前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出するステップと、
   前記電源装置の停止が予測される災害情報が取得されると、前記第１の監視周期よりも短い第２の監視周期で前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出するステップと
   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。
8. 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、前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出することにより、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が予測される災害情報を取得する情報取得部と、
   前記蓄電装置の状態を監視する監視周期で前記蓄電装置の状態を監視し、前記蓄電装置の異常状態を検出する異常検出部としてコンピュータを機能させ、
   前記異常検出部は、
   前記電源装置の通常動作時に、第１の監視周期で監視し、
   前記災害情報が取得されると、前記第１の監視周期よりも短い第２の監視周期で監視す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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