JP2009148070A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、住宅、店舗、オフィスなどの建築物に配置された機器への給電に際して、商用電源のような主電源とは別に、二次電池を備え主電源の停電時などに電源供給のバックアップを行う分散電源を設けた電力供給システムに関するものである。 The present invention provides a backup of power supply when a power supply is provided to a device arranged in a building such as a house, a store, an office, etc., in addition to a main power source such as a commercial power source, provided with a secondary battery. The present invention relates to a power supply system provided with a distributed power source for performing the above.
一般に、この種の電力供給システムとして、商用電源のような主電源が停電していない定常時において主電源の電力を用いてバックアップ用の二次電池を充電しておき、主電源の停電時には、二次電池の電力を用いて電源のバックアップを行う構成のものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。二次電池の充電は主電源が停電していない定常時に行われており、二次電池に蓄電される電荷量が多いほど停電時に長時間に亘って供給する電力を確保することができるという観点から、一般には、二次電池の蓄電量は満充電時の電荷量になるように制御されている。
しかしながら、二次電池をつねに満充電まで充電した状態に保っていると過充電になる危険を伴う。とくに、二次電池としてリチウムイオン電池を用いる場合には、過充電と過放電とのいずれもが故障の原因になり、主電源の停電時にバックアップ用の電力を確保することができなくなるから、過充電と過放電とは避けなければならない。 However, if the secondary battery is always kept fully charged, there is a risk of overcharging. In particular, when a lithium ion battery is used as a secondary battery, both overcharge and overdischarge cause failure, and it becomes impossible to secure backup power when the main power fails. Charging and overdischarge must be avoided.
このような問題の発生を回避するには、主電源により充電する二次電池の蓄電量の目標値を、満充電時の電荷量よりも少なくすることが考えられる。しかしながら、二次電池に蓄電されている電荷量が少ないと主電源の停電時において機器を運転できる台数や時間が短くなるという問題が生じる。蓄電可能な電荷量の十分に大きい二次電池を用いると、満充電時よりも少ない蓄電量でも機器の運転台数や運転時間の制限を緩和することができるが、蓄電可能な電荷量の大きい二次電池は高価である上に、体積が大きく大型化するという問題が生じる。 In order to avoid the occurrence of such a problem, it is conceivable that the target value of the charged amount of the secondary battery charged by the main power source is made smaller than the charge amount at the time of full charge. However, when the amount of electric charge stored in the secondary battery is small, there arises a problem that the number of units and the time in which the device can be operated during a power failure of the main power supply is shortened. If a secondary battery with a sufficiently large charge amount can be used, restrictions on the number of operating devices and operation time can be relaxed even with a smaller charge amount than when fully charged. The secondary battery is expensive and has a problem of large volume and large size.
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、常時は二次電池に蓄電する電荷量を比較的少なくして二次電池の故障を防止し、二次電池による電源のバックアップが必要になり、かつバックアップの期間が長期化すると考えられる災害時には二次電池の蓄電量を増加させることで比較的長期に亘る機器の運転を可能にした電力供給システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and its purpose is to always reduce the amount of electric charge stored in the secondary battery to prevent the failure of the secondary battery, and to prevent the power supply by the secondary battery. To provide a power supply system that enables operation of a device for a relatively long period of time by increasing the amount of power stored in a secondary battery at the time of a disaster that requires backup and the backup period is expected to be prolonged. .
請求項1の発明は、二次電池を含み主電源の停止時に給電のバックアップが可能な分散電源を備える電力供給部と、建築物に配置され電力供給部から供給される電力により駆動される機器と、二次電池を充電する充電制御部と、主電源の停止が予想される災害の発生予報を取得する災害予報取得部とを備え、充電制御部は、災害予報取得部が災害の発生予報を取得した後に二次電池に蓄電された電荷量を定常時より増加させることを特徴とする。
The invention of
請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記災害予報取得部は、機器が配置されている建築物に設置した火災感知器の出力から得られる火災の発生予報を取得することを特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to
請求項3の発明では、請求項1の発明において、前記災害予報取得部は、地震の発生予報を取得することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the disaster forecast acquisition unit acquires an earthquake occurrence forecast.
請求項4の発明では、請求項1の発明において、前記災害予報取得部は、台風の接近予報を取得することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the disaster forecast acquisition unit acquires a typhoon approach forecast.
請求項5の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれかの発明において、前記充電制御部は、前記主電源が停止していない定常時において前記二次電池に蓄電されている電荷量が前記機器のうちの既定機器が既定時間の動作を継続するのに必要な電荷量を下回らない目標充電量を設定し、目標充電量を下回らないように充電制御を行うことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the charge control unit is configured to determine a charge amount stored in the secondary battery in a steady state when the main power supply is not stopped. A target charge amount that does not fall below a charge amount necessary for a predetermined device among the devices to continue operation for a predetermined time is set, and charge control is performed so as not to fall below the target charge amount.
請求項6の発明では、請求項5の発明において、前記充電制御部は、前記二次電池に蓄電可能な電荷量の上限が初期時から低下した程度を二次電池の劣化の評価として前記主電源が停止していない定常時において求める劣化評価手段と、劣化評価手段により求めた劣化の程度が大きいほど前記目標充電量を増加させる目標設定手段とを備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the charge control unit determines the extent to which the upper limit of the amount of charge that can be stored in the secondary battery has decreased from the initial time as the evaluation of the deterioration of the secondary battery. It is characterized by comprising deterioration evaluation means obtained at a steady time when the power supply is not stopped, and target setting means for increasing the target charge amount as the degree of deterioration obtained by the deterioration evaluation means is larger.
請求項7の発明では、請求項1ないし請求項6のいずれかの発明において、前記電力供給部は直流電力を供給し、前記機器は直流電力により駆動される直流機器であることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the invention, in any one of the first to sixth aspects of the invention, the power supply unit supplies direct current power, and the device is a direct current device driven by direct current power. .
請求項1の発明の構成によれば、災害の発生予報を取得すると二次電池に蓄電された電荷量を定常時よりも増加させるように充電の制御を行うから、定常時には二次電池に蓄電する電荷量を満充電時よりも少なくしておき、過充電になる可能性を低減することができる。一方、災害の発生予報を取得すると二次電池に蓄電された電荷量を定常時よりも増加させるから、電源のバックアップを行う期間が長期化すると考えられる災害時には、蓄電量を増加させて比較的長期に亘る機器の運転を可能にすることができる。 According to the configuration of the first aspect of the invention, when the occurrence forecast of the disaster is acquired, the charge control is performed so that the amount of charge stored in the secondary battery is increased from that in the normal state. It is possible to reduce the amount of charge to be made less than when fully charged, thereby reducing the possibility of overcharging. On the other hand, when a disaster occurrence forecast is acquired, the amount of charge stored in the secondary battery is increased compared to the steady state, so in the event of a disaster where the power backup period is expected to be prolonged, Operation of equipment over a long period of time can be enabled.
請求項2ないし請求項4の発明では、災害予報取得部が取得する災害の種類を特定しており、建築物に設置した火災感知器の出力により火災の発生予報を取得した場合、地震の発生予報を取得した場合に、台風の接近予報を取得した場合のそれぞれにおいて、二次電池の蓄電量を増加させるから、避難経路の照明機器や通報に必要な情報機器などへの電力を確保することができる。 In the inventions of claims 2 to 4, the type of disaster acquired by the disaster forecast acquisition unit is specified, and when a fire occurrence forecast is acquired from the output of a fire detector installed in a building, the occurrence of an earthquake When the forecast is acquired, the storage amount of the secondary battery is increased each time the typhoon approach forecast is acquired, so it is necessary to secure power to lighting equipment on the evacuation route and information equipment required for reporting Can do.
請求項5の発明の構成によれば、既定機器が既定時間の動作を継続するのに必要な電荷量を下回らないように、二次電池の充電制御を行うから、災害以外の原因で主電源が停止したとき(たとえば、商用電源の瞬時停電のとき)にも必要な機器は継続動作させることが可能になる。 According to the configuration of the invention of claim 5, since the secondary battery is charged so that the predetermined device does not fall below the amount of charge necessary to continue the operation for the predetermined time, the main power source is not caused by a disaster. Necessary equipment can be continuously operated even when the power supply is stopped (for example, when there is an instantaneous power failure of the commercial power supply).
請求項6の発明の構成によれば、二次電池の劣化の程度を評価し、二次電池の劣化が進むほど定常時において二次電池に供給する充電量を増加させることにより、二次電池に蓄電される電荷量を確保することが可能になる。言い換えると、二次電池が劣化して蓄電量の上限が低下しても、定常時における二次電池に蓄電量は低下せず、主電源の停止時において既定機器が既定時間の動作を継続するのに必要な電荷量を確保することができる。 According to the configuration of the sixth aspect of the invention, the secondary battery is evaluated by evaluating the degree of deterioration of the secondary battery and increasing the amount of charge supplied to the secondary battery in the steady state as the deterioration of the secondary battery progresses. It is possible to secure the amount of charge stored in the. In other words, even if the secondary battery deteriorates and the upper limit of the storage amount decreases, the storage amount does not decrease in the secondary battery in the steady state, and the default device continues to operate for the predetermined time when the main power supply is stopped. Therefore, it is possible to secure a necessary charge amount.
請求項7の発明の構成によれば、機器が直流であるから、分散電源として二次電池を用いる場合に交流電力に変換する必要がなく、分散電源では出力電圧の制御のみを行えばよく、分散電源の構成が簡単になる。 According to the configuration of the invention of claim 7, since the device is a direct current, when using a secondary battery as a distributed power source, there is no need to convert it into alternating current power, and the distributed power source only needs to control the output voltage, The configuration of the distributed power supply is simplified.
以下に説明する実施形態は、本発明を適用する建築物として戸建て住宅の家屋を想定して説明するが、本発明の技術思想を集合住宅に適用することを妨げるものではない。図4は本実施形態を適用する電力供給システムの全体構成である。家屋Hには、図4に示すように、直流電力を出力する直流電力供給部(電力供給部)101と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器(機器)102とが設けられ、直流電力供給部101の出力端部に接続した直流供給線路Wdcを通して直流機器102に直流電力が供給される。直流電力供給部101と直流機器102との間には、直流供給線路Wdcに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流供給線路Wdc上で直流電力供給部101から直流機器102への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ114が設けられる。
Although the embodiment described below is described assuming a detached house as a building to which the present invention is applied, it does not preclude applying the technical idea of the present invention to an apartment house. FIG. 4 shows the overall configuration of a power supply system to which this embodiment is applied. As shown in FIG. 4, the house H is provided with a DC power supply unit (power supply unit) 101 that outputs DC power and a DC device (equipment) 102 as a load driven by the DC power. DC power is supplied to the
直流供給線路Wdcは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより直流供給線路Wdcに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。 The DC supply line Wdc is used as both a DC power supply path and a communication path, and is connected to the DC supply line Wdc by superimposing a communication signal for transmitting data on a DC voltage using a high-frequency carrier wave. Enables communication between devices. This technique is similar to a power line carrier technique in which a communication signal is superimposed on an AC voltage in a power line that supplies AC power.
直流供給線路Wdcは、直流電力供給部101を介して宅内サーバ116に接続される。宅内サーバ116は、宅内の通信網(以下、「宅内網」という)を構築する主装置であり、宅内網において直流機器102が構築するサブシステムなどと通信を行う。
The DC supply line Wdc is connected to the
図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、IP電話機のような情報系の直流機器102からなる情報機器システムK101、照明器具のような照明系の直流機器102からなる照明システムK102,K105、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器102からなる玄関システムK103、火災感知器のような警報系の直流機器102からなる住警器システムK104などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。
In the example shown in the drawing, as an subsystem, an illumination system comprising an information equipment system K101 comprising an information-
上述した直流ブレーカ114は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムK101、照明システムK102および玄関システムK103、住警器システムK104、照明システムK105に関連付けて4個の直流ブレーカ114を設けている。1台の直流ブレーカ114に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Wdcの系統を分割する接続ボックス121が設けられる。図示例においては、照明システムK102と玄関システムK103との間に接続ボックス121が設けられている。
The above-described
情報機器システムK101としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋Hに先行配置(家屋Hの建築時に施工)される直流コンセント131に接続される直流機器102からなる情報機器システムK101が設けられる。
As the information equipment system K101, there is provided an information equipment system K101 composed of a
照明システムK102、K105としては、家屋Hに先行配置される照明器具(直流機器102)からなる照明システムK102と、天井に先行配置される引掛シーリング132に接続する照明器具(直流機器102)からなる照明システムK105とが設けられる。引掛シーリング132には、家屋Hの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。
The lighting systems K102 and K105 include a lighting system K102 composed of a lighting device (DC device 102) arranged in advance in the house H and a lighting device (DC device 102) connected to a
照明システムK102を構成する直流機器102である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Wdcに接続されたスイッチ141から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ141は直流機器102とともに通信の機能を有している。また、スイッチ141の操作によらず、宅内網の別の直流機器102あるいは宅内サーバ116から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。
In addition to using an infrared remote control device, a control instruction for the lighting apparatus that is the
上述した直流コンセント131、引掛シーリング132には、任意の直流機器102を接続することができ、接続された直流機器102に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント131、引掛シーリング132を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。
Since any
これらの直流アウトレットは、直流機器102に直接設けた接触子(図示せず)または接続線を介して設けた接触子(図示せず)が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器102が通信機能を有する場合には、直流供給線路Wdcを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器102だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。
These DC outlets have a plug-in connection port into which a contact (not shown) provided directly on the
宅内サーバ116は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網NTに接続される接続口を有している。宅内サーバ116が広域網NTに接続されている場合には、広域網NTに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ200によるサービスを享受することができる。
The
センタサーバ200が提供するサービスには、広域網NTを通して宅内網に接続された機器(主として直流機器102であるが通信機能を有した他の機器も含む)の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットTV、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末(図示せず)を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。
The service provided by the
宅内サーバ116は、広域網NTに接続されたセンタサーバ200との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報(ここでは、IPアドレスを用いるものとする)の取得の機能を備える。
The in-
宅内サーバ116は、センタサーバ200との通信機能を用いることにより、広域網NTに接続された通信端末からセンタサーバ200を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ200は、宅内の機器と広域網NT上の通信端末とを仲介する。
The
通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ200に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。
When monitoring and controlling home devices from a communication terminal, monitoring and control requests are stored in the
また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ200に通知し、センタサーバ200から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。
Further, when an event that should be notified to the communication terminal, such as a fire detection, occurs in the home device, the home device notifies the
宅内サーバ116における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ116では、UPnP(Universal Plug and Play)を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ116はブラウザ機能を有する表示器117を備え、検出した機器の一覧を表示器117に表示する。この表示器117はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器117の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ116の利用者(施工業者あるいは家人)は、表示器117の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器117は宅内サーバ116とは分離して設けてもよい。
An important function among the communication functions with the home network in the
宅内サーバ116では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ116にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。
The in-
機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ116を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。
Each device holds the relationship of the interlocking operation of the devices. Therefore, the device can operate in an interlocked manner without passing through the
ところで、直流電力供給部101は、基本的には、商用電源のように宅外から供給される交流電源ACの電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、交流電源ACは、分電盤110に内器として取り付けられた主幹ブレーカ111を通して、スイッチング電源を含むAC/DCコンバータ112に入力される。AC/DCコンバータ112から出力される直流電力は、協調制御部113を通して各直流ブレーカ114に接続される。
By the way, the DC
直流電力供給部101には、交流電源ACから電力が供給されない期間(たとえば、商用電源ACの停電期間)に備えて二次電池162が設けられている。また、直流電力を生成する太陽電池161や燃料電池163を併用することも可能になっている。交流電源ACから直流電力を生成するAC/DCコンバータ112を備える主電源に対して、太陽電池161や二次電池162や燃料電池163は分散電源になる。なお、図示例において、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163は出力電圧を制御する回路部を含み、二次電池162は放電だけではなく充電を制御する回路部も含んでいる。
The DC
分散電源のうち太陽電池161や燃料電池163は必ずしも設けなくてもよいが、二次電池162は設けるのが望ましい。二次電池162は主電源や他の分散電源により適時充電され、二次電池162の放電は、交流電源ACから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池162の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部113により行われる。すなわち、協調制御部113は、直流電力供給部101を構成する主電源および分散電源から直流機器102への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。なお、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163の出力を交流電力に変換し、AC/DCコンバータ112の入力電力として用いる構成を採用してもよい。
Of the distributed power sources, the
直流機器102の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部113にDC/DCコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、1系統のサブシステム(もしくは1台の直流ブレーカ114に接続された直流機器102)に対して1種類の電圧が供給されるが、1系統のサブシステムに対して3線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Wdcを2線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。DC/DCコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。
Since the driving voltage of the
上述の構成例では、AC/DCコンバータ112を1個だけ図示しているが、複数個のAC/DCコンバータ112を並設することが可能であり、複数個のAC/DCコンバータ112を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転するAC/DCコンバータ112の台数を増減させるのが望ましい。
In the above configuration example, only one AC /
上述したAC/DCコンバータ112、協調制御部113、直流ブレーカ114、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器102を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器2に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。
The AC /
上述の例では主幹ブレーカ111から出力された交流電力をAC/DCコンバータ112により直流電力に変換するために、AC/DCコンバータ112を分電盤110内に配置しているが、主幹ブレーカ111の出力側において分電盤110内に設けた分岐ブレーカ(図示せず)で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路にAC/DCコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。
In the above example, the AC /
この場合、家屋Hの各階や各部屋を単位として直流電力供給部101を設けることができるから、直流電力供給部101を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器102との間の直流供給線路Wdcの距離が小さくなるから、直流供給線路Wdcでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ111および分岐ブレーカを分電盤110に収納し、AC/DCコンバータ112と協調制御部113と直流ブレーカ114と宅内サーバ116とを分電盤110とは別の盤に収納してもよい。
In this case, since the DC
以下では、図1を参照して本実施形態の要部について説明する。図1において実線は電力の供給経路を示し、破線は通信経路を示している。上述のように、通信信号は直流電圧に重畳しているが、通信信号を伝送する通信路を直流供給線路Wdcとは別に設けてもよい。直流電力供給部101は、AC/DCコンバータ112を含み交流電源ACを電源とする主電源10と、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163のうち少なくとも二次電池162を含む分散電源20とを備える。
Below, the principal part of this embodiment is demonstrated with reference to FIG. In FIG. 1, a solid line indicates a power supply path, and a broken line indicates a communication path. As described above, the communication signal is superimposed on the DC voltage, but a communication path for transmitting the communication signal may be provided separately from the DC supply line Wdc. The direct-current
また、図示例では、直流電力供給部101が、主電源10の停止(停電や線間電圧の異常低下)を検出する停電検出部11と、主電源10と分散電源20と直流供給線路Wdcとの接続を行う給電制御部12とを備える。さらに、分散電源20に設けた二次電池162への充電電流を制御する充電制御部13が設けられる。停電検出部11と給電制御部12とは直流電力供給部101とは別に設けてもよい。給電制御部12は、停電検出部11が主電源10の停止を検出すると、直流供給線路Wdcから主電源10を切り離し、分散電源20のみを直流供給線路Wdcに接続する。この構成により、主電源10の停止時に分散電源20によるバックアップが可能になっている。停電検出部11と給電制御部12と充電制御部13とは、協調制御部113に設けられる。
In the illustrated example, the DC
一方、宅内サーバ116は、上述したように住警器システムK104に含まれる直流機器102としての火災感知器と通信可能であり、また、広域網NTを通して各種サーバから情報を取得することができる。本実施形態において重要な情報は、主電源10の停止が予想される災害の情報であり、これらの災害については、火災感知器の出力から得られる火災の発生予報(煙濃度の増加など)、地震の発生予報、台風の進路予測に基づく接近予報のような発生予報の情報を取得することが可能になってきている。
On the other hand, the
そこで、宅内サーバ116には、これらの災害予報を取得する災害予報取得部14を設ける。火災の発生予報は宅内の火災感知器から取得し、地震、台風の発生予報は外部のサーバから取得する。主電源10の停止が予想される事象には、これらの災害のほか、落雷や電力会社による配電設備のメンテナンスなども考えられるから、災害予報取得部14において、これらの情報も災害の発生予報として取得してもよい。また、広域網NTからのみではなく、放送電波を利用した緊急放送により災害の発生予報を取得してもよい。
Therefore, the in-
充電制御部13は、停電監視部11が停電を検出しておらず災害予報取得部14が災害予報を取得していない定常時においては、二次電池162の充放電を行う。定常時における二次電池162の放電は、宅内の直流機器102の運転や停止に伴う負荷変動に対して交流電源ACからの電力供給量を平準化するために行うが、本発明の要旨ではないから、ここでは説明しない。したがって、充電制御部13は、定常時には基本的に、二次電池162の充電電流を制御しているものとする。
The charging
充電制御部13には、二次電池162に蓄電する電荷量を目標充電量として設定する目標設定手段13aが設けられ、目標設定手段13aには定常時における電荷量に関する第1の目標充電量と、災害予報取得部14が災害予報を取得した後の電荷量に関する第2の目標充電量とが設定される。目標充電量の標準値は工場出荷前に設定されるが、宅内サーバ116と通信可能な情報端末や表示器117を用いることにより、利用者が宅内の直流機器102の現場環境に合わせて適宜に調節することができる。目標充電量は、電荷量の絶対値で与えられるのではなく百分率で与えられる。
The
充電制御部13では、目標設定手段13aに設定された目標充電量を下限とし、二次電池162に蓄電される電荷量がこの下限に対して所定範囲内に維持されるように充電制御を行う。したがって、定常時においては、二次電池162に蓄電された電荷量は、目標設定手段13aに設定された第1の目標充電量を下回らないように充電制御が行われる。したがって、交流電源ACの瞬時停電のように災害以外の原因で主電源10が停止したときにも必要な機器は継続動作させることが可能になる。
In the
また、充電制御部13では、災害予報取得部14が災害の発生予報を取得すると、目標設定手段13aの目標充電量を第1の目標充電量から第2の目標充電量に切り換える。またこのとき、二次電池162に蓄電される電荷量が第2の目標充電量に短時間で到達するように、充電電流を増加させて急速充電を行う。第1の目標充電量は、直流機器102のうち主電源10の停止時であっても動作させることが必要な既定機器について、既定時間の継続動作を可能とするように設定される。機器および時間は、利用者が情報端末や表示器117を用いて設定することが可能であるが、宅内サーバ116は直流機器102に関する情報(機器の種別や場所の情報)を取得するから、宅内サーバ116において、主電源10の停止時に動作させることが必要な機器およびその時間を自動的に決定してもよい。
Further, in the
第2の目標充電量は、災害時のように、主電源10が停止する状態が長期化し、また安全の確認などのために駆動する必要のある直流機器102が増加すると予測されるときに、必要な電荷量を確保するために設定される。したがって、第2の目標充電量は第1の目標充電量よりも大きい。
When the second target charge amount is predicted to increase the number of
二次電池162の蓄電可能な最大の電荷量と、どの直流機器102に対して電源のバックアップを行うかに応じて第1の目標充電量および第2の目標充電量は異なるが、たとえば、図2(a)のように、第1の目標充電量を二次電池162に蓄電可能な電荷量の20%とし、図2(b)のように、第2の目標充電量を二次電池162に蓄電可能な電荷量の60%などと設定することが可能である(斜線が蓄電される電荷量を示す)。
The first target charge amount and the second target charge amount differ depending on the maximum charge amount that can be stored in the
上述の説明から明らかなように、第1の目標充電量および第2の目標充電量は、蓄電する電荷量の下限を意味しており、この電荷量に対して所定範囲となるように蓄電量が維持されるから、二次電池162の過充電や過放電を防止することができる。しかも、災害の発生予報を取得すると二次電池162に蓄電される電荷量を定常時よりも増加させるから、災害に備えた電荷量を二次電池162に蓄電することが可能になる。
As is apparent from the above description, the first target charge amount and the second target charge amount mean the lower limit of the amount of charge to be stored, and the stored amount of charge is within a predetermined range with respect to this amount of charge. Therefore, overcharge and overdischarge of the
また、火災、地震、台風などの災害発生時には、第2の目標充電量に達するように充電を行って二次電池162の蓄電量を定常時よりも増加させているから、災害時の避難経路の照明機器や通報に必要な情報機器などへの電力を確保することができる。さらに、直流機器102との通信を行うことにより、災害の発生時に必要な直流機器102のみを動作させるようにすれば、災害の種類別に、必要な直流機器102のみを動作させることが可能になる。たとえば、火災の場合には避難経路の照明機器(誘導灯が望ましい)のみを動作可能とし、地震の場合には通信に必要な情報機器のみを動作可能とするのである。
In addition, when a disaster such as a fire, an earthquake, or a typhoon occurs, charging is performed so that the second target charge amount is reached, and the amount of power stored in the
ところで、二次電池162は充放電の繰り返しにより劣化し、満充電での蓄電量は充放電の繰り返しにより低下することが知られている。そこで、本実施形態では、二次電池162に蓄電可能な電荷量の上限(つまり、満充電時の電荷量)が低下した程度を評価する劣化評価手段13bを充電制御部14に設け、劣化の程度に応じて目標設定手段13aにおける第1の目標充電量および第2の目標充電量を変更する構成を採用している。つまり、劣化の程度が大きいほど目標充電量を増加させる。劣化評価手段13bでは、主電源10が停止していない定常時において規定負荷を通して規定時間だけ放電したときの電圧変化を用いて劣化程度を推定するか、充放電の回数を記憶しておき劣化程度を推定する。
By the way, it is known that the
たとえば、二次電池162が、初期時には図3(a)のように満充電で100Ahの蓄電が可能であったものとし、充放電を繰り返すうちに図3(b)のように満充電で80Ahの蓄電しかできなくなったとする。この場合、第1の目標充電量を20%の値に固定していると、図3(a)の状態では第1の目標充電量に対して20Ahの蓄電量であるのに対して、図3(b)の状態では第1の目標充電量に対して16Ahの蓄電量に低下することになる。そこで、満充電の蓄電量の減少に伴って目標充電量を増加させ、目標充電量に対して二次電池162に充電される電荷量が二次電池162の劣化後も維持されるようにするのである。図3(b)の例では第1の目標充電量を25%に設定しているから、蓄電される電荷量は20Ahになる。
For example, the
なお、二次電池162の劣化に伴って内部抵抗が増加し、蓄電された電荷量が等しくても取り出せる電荷量が減少する可能性があるから、満充電の蓄電量と目標充電量との積を一定に保つように目標充電量を設定するよりは、劣化に伴って満充電の蓄電量と目標充電量との積が増加するように目標電荷量を設定するのが望ましい。
Note that the internal resistance increases with the deterioration of the
この動作により、二次電池162が劣化して満充電時の電荷量が低下しても、主電源10の停止時における必要な電荷量を確保することができる。また、初期時においても第2の目標電荷量は二次電池162の劣化を見込んで60〜70%に設定しておくことが望ましい。
With this operation, even when the
上述した実施形態では、電力供給部として直流電力供給部101を例示したが、交流電力供給部を用いることも可能である。この場合、直流機器102に代えて機器として交流機器を用いることになる。
In the above-described embodiment, the DC
10 主電源
11 停電検出部
12 給電制御部
13 充電制御部
13a 目標設定手段
13b 劣化評価手段
14 災害予報取得部
20 分散電源
101 直流電力供給部(電力供給部)
102 直流機器(機器)
116 宅内サーバ
162 二次電池(電池)
H 家屋(建築物)
Wdc 直流供給線路
DESCRIPTION OF
102 DC equipment (equipment)
116
H House (Building)
Wdc DC supply line
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