JP2016063716A - 給電設備及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用目的の異なる蓄電池ごとの独立した充放電制御が容易に実現できる給電設備を提供する。
【解決手段】コンデンサ１０による容量を持つＤＣバス４と、ダイオード３を介してＤＣバス４に電力を提供する定電圧電源装置１と、ＤＣバス４の電圧又は定電圧電源装置１の出力電圧に基づいて充電され、定電圧電源装置１が停電した場合には、電力をＤＣバス４に提供するための放電を行うバックアップ用蓄電池８と、ＤＣバス４の電圧による充電、及び、ＤＣバス４へ電力を提供するための放電、のサイクルを、バックアップ用蓄電池８よりも日常的に実行するサイクル用蓄電池６と、ＤＣバス４とサイクル用蓄電池６との間に介在する双方向性の変換装置７と、ＤＣバス４の電圧と閾値とを比較して変換装置７にサイクル用蓄電池６の充電又は放電を行わせるとともに、閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させ、かつ、サイクル用蓄電池６の放電がバックアップ用蓄電池８の放電よりも優先的に行われるようにする制御部と、を備えた給電装置である。
【選択図】図３

Description

本発明は、負荷に電力を供給する給電設備及びその運転方法に関する。

近年、無線基地局やサーバールームの電源として、商用電源等に、蓄電池を組み合わせた給電設備が実用化されている。また、このような蓄電池を複数備えたものも提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。複数の蓄電池が設けられている場合は、充放電を統合して管理する制御が必要になる。例えば特許文献１の給電設備では、一方の蓄電池が放電してＤＣバスに電力を供給しているとき、他方の蓄電池はＤＣバスの電圧により充電される。これにより、ＤＣバスの電圧を一定に保つことができる。また、特許文献２の給電設備では、２つの群に分けられた組電池が、互いに充電の時期をずらすという制御が行われる。

一方、主たる使用目的の異なる複数の蓄電池を用いる給電設備も、市場の需要がある。例えば、蓄電池を用いる目的の１つは、停電等、非常時のバックアップ用である。このような用途には、満充電のまま使用しなくても劣化が少なく安価な鉛蓄電池が好適である。もう１つの目的は、ピークシフトである。例えば、昼間より低価格な夜間電力を蓄電池に蓄え、昼間に放電させて使用する。また、太陽光発電の電力を蓄電池に蓄えて、夜間に放電させて使用することもできる。このような蓄電池としては、例えば、繰り返しの充放電に強いリチウムイオン電池が好適である。

一般に、バックアップ用の蓄電池は普及しているが、ピークシフト等のための蓄電池はまだそれほど普及していない。従って、既にバックアップ用の蓄電池を備えている給電設備に、ピークシフト用の蓄電池を増設する需要は、今後の増大が期待される。

特許第５０２８５１７号 特許第４９３３４６５号

しかしながら、特許文献１又は２のように、複数の蓄電池の充放電を統合管理する制御は複雑であり、製作が難しい。その結果、安価に製作することが困難である。また、増設により、使用目的の違う複数種類の蓄電池が設けられた場合は、統合管理する制御がさらに難しくなる。

かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、使用目的の異なる蓄電池ごとの独立した充放電制御が容易に実現できる給電設備を提供することを目的とする。

本発明の給電設備は、負荷に電力を供給する給電設備であって、コンデンサによる容量を持つＤＣバスと、ダイオードを介して前記ＤＣバスに電力を提供する定電圧電源装置と、前記ＤＣバスの電圧又は前記定電圧電源装置の出力電圧に基づいて充電され、前記定電圧電源装置が停電した場合には、電力を前記ＤＣバスに提供するための放電を行うバックアップ用蓄電池と、前記ＤＣバスの電圧による充電、及び、前記ＤＣバスへ電力を提供するための放電、のサイクルを、前記バックアップ用蓄電池よりも日常的に実行するサイクル用蓄電池と、前記ＤＣバスと前記サイクル用蓄電池との間に介在する双方向性の変換装置と、前記ＤＣバスの電圧と閾値とを比較して前記変換装置に前記サイクル用蓄電池の充電又は放電を行わせるとともに、前記閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させ、かつ、前記サイクル用蓄電池の放電が前記バックアップ用蓄電池の放電よりも優先的に行われるようにする制御部と、を備えている。

また、本発明の給電設備の運転方法は、コンデンサによる容量を持つＤＣバスから負荷に電力を供給し、ダイオードを介して前記ＤＣバスに電力を提供する定電圧電源装置と、前記ＤＣバスの電圧又は前記定電圧電源装置の出力電圧に基づいて充電され、前記定電圧電源装置が停電した場合には、電力を前記ＤＣバスに提供するための放電を行うバックアップ用蓄電池と、前記ＤＣバスの電圧による充電、及び、前記ＤＣバスへ電力を提供するための放電、のサイクルを、前記バックアップ用蓄電池よりも日常的に実行するサイクル用蓄電池と、前記ＤＣバスと前記サイクル用蓄電池との間に介在する双方向性の変換装置と、を備えた給電設備の運転方法であって、前記ＤＣバスの電圧と閾値とを比較して前記変換装置に前記サイクル用蓄電池の充電又は放電を行わせるとともに、前記閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させ、かつ、前記サイクル用蓄電池の放電が前記バックアップ用蓄電池の放電よりも優先的に行われるようにする、給電設備の運転方法である。

本発明によれば、使用目的の異なる蓄電池ごとの独立した充放電制御が容易に実現できる給電設備を提供することができる。

第１実施形態に係る給電設備を示す接続図であり、充電モードでの充放電の閾値を示している。 図１におけるサイクル用蓄電池の変換装置の回路図である。 第１実施形態に係る給電設備を示す接続図であり、放電モードでの充放電の閾値を示している。 充電モードにおけるＤＣバスの電圧と、各蓄電池の充放電との関係を示すグラフである。 放電モードにおけるＤＣバスの電圧と、各蓄電池の充放電との関係を示すグラフである。 需要家における、１日の使用電力の変化例を示すグラフである。 第２実施形態に係る給電設備を示す接続図である。 第３実施形態に係る給電設備を示す接続図である。 第３実施形態の充電モードにおけるＤＣバスの電圧と、各蓄電池の充放電との関係を示すグラフである。 第３実施形態の放電モードにおけるＤＣバスの電圧と、各蓄電池の充放電との関係を示すグラフである。 第４実施形態に係る給電設備を示す接続図である。 図１１の給電設備において、商用電源は停電し、太陽光発電は行われていない（夜間）場合を考えた接続図である。 図１２の状態から、バックアップ用蓄電池が放電し、直流負荷に給電するに足る残量が無くなったときの状態を示す接続図である。

［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。

（１）これは、負荷に電力を供給する給電設備であって、コンデンサによる容量を持つＤＣバスと、ダイオードを介して前記ＤＣバスに電力を提供する定電圧電源装置と、前記ＤＣバスの電圧又は前記定電圧電源装置の出力電圧に基づいて充電され、前記定電圧電源装置が停電した場合には、電力を前記ＤＣバスに提供するための放電を行うバックアップ用蓄電池と、前記ＤＣバスの電圧による充電、及び、前記ＤＣバスへ電力を提供するための放電、のサイクルを、前記バックアップ用蓄電池よりも日常的に実行するサイクル用蓄電池と、前記ＤＣバスと前記サイクル用蓄電池との間に介在する双方向性の変換装置と、前記ＤＣバスの電圧と閾値とを比較して前記変換装置に前記サイクル用蓄電池の充電又は放電を行わせるとともに、前記閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させ、かつ、前記サイクル用蓄電池の放電が前記バックアップ用蓄電池の放電よりも優先的に行われるようにする制御部と、を備えている。

上記のように構成された給電設備では、サイクル用蓄電池に関して、閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させることができる。従って、例えばピークシフト目的等でサイクル用蓄電池を放電させるモードや、逆に、充電するモードの設定を、共通の変換装置を用いて容易に実現することができる。また、閾値を適切に設定することで、サイクル用蓄電池の放電がバックアップ用蓄電池の放電より優先的に行われるようにすることができる。従って、できるだけサイクル用蓄電池を活用し、バックアップ用蓄電池の出番を減らすことができる。これにより、例えば鉛蓄電池を使用したバックアップ用蓄電池であればその耐用寿命を長くすることができる。

（２）また、（１）の給電設備において、前記変換装置を第１の変換装置とすると、前記ＤＣバスと前記バックアップ用蓄電池との間に介在する双方向性の第２の変換装置を備え、前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ１以上になったとき前記サイクル用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１以下になったとき前記サイクル用蓄電池から放電を開始するよう前記第１の変換装置を制御し、また、
前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ２以上になったとき前記バックアップ用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ２以下になったとき前記バックアップ用蓄電池から放電を開始するよう前記第２の変換装置を制御し、
ここで、前記定電圧電源装置の電圧をＶ_Ｆとするとき、相対的な大小関係において、
Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ２≦Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｆ、又は、Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ
の関係となる充電モード、及び、
Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１
の関係となる放電モードを、前記制御部が選択的に実行することができるようにしてもよい。

この場合、充電モードでは、定電圧電源装置の定電圧Ｖ_Ｆがある場合は、バックアップ用蓄電池、サイクル用蓄電池が共に、充電される。定電圧電源装置の定電圧Ｖ_Ｆが維持できずＤＣバスの電圧が低下した場合は、サイクル用蓄電池の放電が優先的に行われる。放電モードでは、定電圧電源装置の定電圧Ｖ_Ｆがある場合でも、この定電圧Ｖ_Ｆは放電開始電圧Ｖ_Ｄ１より低いので、サイクル用蓄電池の放電が行われる。また、定電圧電源装置の定電圧Ｖ_Ｆが維持できずＤＣバスの電圧が低下した場合も、サイクル用蓄電池の放電が優先的に行われる。

（３）また、（１）の給電設備において、前記ＤＣバスと前記バックアップ用蓄電池との間に介在するスイッチ装置を備え、前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ１以上になったとき前記サイクル用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１以下になったとき前記サイクル用蓄電池から放電を開始するよう前記変換装置を制御し、また、前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ２以上になったとき前記バックアップ用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ２以下になったとき前記バックアップ用蓄電池から放電を開始するよう前記スイッチ装置を制御し、
ここで、前記定電圧電源装置の電圧をＶ_Ｆとするとき、相対的な大小関係において、
Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ２≦Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｆ、又は、Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ
の関係となる充電モード、及び、
Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１
の関係となる放電モードを、前記制御部が選択的に実行することができるようにしてもよい。

この場合、充電モードでは、定電圧電源装置の定電圧Ｖ_Ｆがある場合は、バックアップ用蓄電池、サイクル用蓄電池が共に、充電される。定電圧電源装置の定電圧Ｖ_Ｆが維持できずＤＣバスの電圧が低下した場合は、サイクル用蓄電池の放電が優先的に行われる。放電モードでは、定電圧電源装置の定電圧Ｖ_Ｆがある場合でも、この定電圧Ｖ_Ｆは放電開始電圧Ｖ_Ｄより低いので、サイクル用蓄電池の放電が行われる。また、定電圧電源装置の定電圧Ｖ_Ｆが維持できずＤＣバスの電圧が低下した場合も、サイクル用蓄電池の放電が優先的に行われる。なお、スイッチ装置としては例えばリレーを用いることもでき、変換装置を使用するよりも簡素で安価な構成となる。

（４）また、（１）の給電設備において、前記定電圧電源装置はＡＣ／ＤＣの変換装置の出力側に前記ダイオードが接続された構成であり、当該変換装置と前記ダイオードとの接続点に、前記バックアップ用蓄電池が直接、接続されていてもよい。
この場合、バックアップ用蓄電池は定電圧電源装置によって常時定電圧充電（フロート充電）される。例えば鉛蓄電池を使用したバックアップ用蓄電池であれば、その耐用寿命を長くするために効果的な接続場所であるといえる。

（５）また、（４）の給電設備において、前記定電圧電源装置の停電が検知された場合に、前記サイクル用蓄電池の前記変換装置に対して前記サイクル用蓄電池の充電を禁止するようにしてもよい。
この場合、定電圧電源装置が停電した場合に、バックアップ用蓄電池からサイクル用蓄電池に充電電流が流れることを防止できる。

（６）また、（２）の給電設備において、前記第２の変換装置は、前記バックアップ用蓄電池を充電するとき、定電流充電を実行し、満充電の状態であることを検知すると、定電圧充電を実行することができる。
この場合、満充電後のバックアップ用蓄電池は定電圧充電（フロート充電）される。これにより、例えば鉛蓄電池を使用したバックアップ用蓄電池であればその耐用寿命を長くすることができる。

（７）また、（１）〜（６）のいずれかの給電設備において、前記ＤＣバスに、前記定電圧電源装置とは別に、自然エネルギーを利用した発電装置が接続されていてもよい。
自然エネルギーを利用した発電装置は、発電量が安定しないが、サイクル用蓄電池との併用によって、負荷への安定した電力供給が可能となる。

（８）また、（２）又は（３）の給電設備において、前記制御部は、前記サイクル用蓄電池の残量が所定の下限値以下になると前記充電モードを実行し、当該残量が所定の上限値以上になると前記放電モードを実行するようにしてもよい。
この場合、サイクル用蓄電池を、その残量に応じて充電し、又は放電させることにより活用することができる。

（９）また、（２）又は（３）の給電設備において、時間に応じて前記制御部が、前記放電モードを選択して実行するようにしてもよい。
この場合、電力需要の多い時間帯や曜日に、積極的にサイクル用蓄電池から給電すれば、ピークシフトを容易に実現することができる。

（１０）一方、方法としては、コンデンサによる容量を持つＤＣバスから負荷に電力を供給し、ダイオードを介して前記ＤＣバスに電力を提供する定電圧電源装置と、前記ＤＣバスの電圧又は前記定電圧電源装置の出力電圧に基づいて充電され、前記定電圧電源装置が停電した場合には、電力を前記ＤＣバスに提供するための放電を行うバックアップ用蓄電池と、前記ＤＣバスの電圧による充電、及び、前記ＤＣバスへ電力を提供するための放電、のサイクルを、前記バックアップ用蓄電池よりも日常的に実行するサイクル用蓄電池と、前記ＤＣバスと前記サイクル用蓄電池との間に介在する双方向性の変換装置と、を備えた給電設備の運転方法であって、前記ＤＣバスの電圧と閾値とを比較して前記変換装置に前記サイクル用蓄電池の充電又は放電を行わせるとともに、前記閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させ、かつ、前記サイクル用蓄電池の放電が前記バックアップ用蓄電池の放電よりも優先的に行われるようにする、給電設備の運転方法である。

このような給電設備の運転方法では、サイクル用蓄電池に関して、閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させることができる。従って、例えばピークシフト目的等でサイクル用蓄電池を放電させるモードや、逆に、充電するモードの設定を、共通の変換装置を用いて容易に実現することができる。また、閾値を適切に設定することで、サイクル用蓄電池の放電がバックアップ用蓄電池の放電より優先的に行われるようにすることができる。従って、できるだけサイクル用蓄電池を活用し、バックアップ用蓄電池の出番を減らすことができる。これにより、例えば鉛蓄電池を使用したバックアップ用蓄電池であればその耐用寿命を長くすることができる。

（１１）また、（２）の場合と同様に、（１０）の給電設備の運転方法において、前記変換装置を第１の変換装置とすると、前記ＤＣバスと前記バックアップ用蓄電池との間に介在する双方向性の第２の変換装置を備え、前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ１以上になったとき前記サイクル用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１以下になったとき前記サイクル用蓄電池から放電を開始するよう前記第１の変換装置を制御し、また、前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ２以上になったとき前記バックアップ用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ２以下になったとき前記バックアップ用蓄電池から放電を開始するよう前記第２の変換装置を制御し、
ここで、前記定電圧電源装置の電圧をＶ_Ｆとするとき、相対的な大小関係において、
Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ２≦Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｆ、又は、Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ
の関係となる充電モード、及び、
Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１
の関係となる放電モードを、前記制御部が選択的に実行するようにしてもよい。

（１２）また、（３）の場合と同様に、（１０）の給電設備の運転方法において、前記ＤＣバスと前記バックアップ用蓄電池との間に介在するスイッチ装置を備え、前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ１以上になったとき前記サイクル用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１以下になったとき前記サイクル用蓄電池から放電を開始するよう前記変換装置を制御し、また、前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ２以上になったとき前記バックアップ用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ２以下になったとき前記バックアップ用蓄電池から放電を開始するよう前記スイッチ装置を制御し、
ここで、前記定電圧電源装置の電圧をＶ_Ｆとするとき、相対的な大小関係において、
Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ２≦Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｆ、又は、Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ
の関係となる充電モード、及び、
Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１
の関係となる放電モードを、前記制御部が選択的に実行するようにしてもよい。

（１３）また、（７）の場合と同様に、（１０）において、前記ＤＣバスに、前記定電圧電源装置とは別に、自然エネルギーを利用した発電装置が接続されていてもよい。
（１４）また、（８）の場合と同様に、（１１）又は（１２）において、前記制御部は、前記サイクル用蓄電池の残量が所定の下限値以下になると前記充電モードを実行し、当該残量が所定の上限値以上になると前記放電モードを実行するようにしてもよい。
（１５）また、（９）の場合と同様に、（１１）又は（１２）において、時間に応じて前記制御部が、前記放電モードを選択して実行するようにしてもよい。

［実施形態の詳細］
以下、実施形態の詳細について図面を参照して説明する。

《第１実施形態》
図１は、第１実施形態に係る給電設備１００を示す接続図である。図において、商用の商用電源ＰＳから電力供給を受ける変換装置２は、定電圧Ｖ_Ｆを発生し、さらにダイオード３を介して、ＤＣバス４に電力を供給することができる。なお、ダイオード３は、変換装置２に内蔵することも可能である。変換装置２は、ＡＣ／ＤＣの整流を行う。商用電源ＰＳ、変換装置２及びダイオード３は、定電圧Ｖ_ＦをＤＣバス４に提供する定電圧電源装置１を構成している。ＤＣバス４には直流負荷５が接続され、ＤＣバス４から電力の供給を受ける。なお、本例は直流負荷５であるが、交流負荷の場合には、ＤＣバス４からインバータ（図示せず。）を介して交流負荷に電力が供給される。

ＤＣバス４と、サイクル用蓄電池６との間には、双方向性の変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）７が設けられている。また、ＤＣバス４と、バックアップ用蓄電池８との間には、双方向性の変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）９が設けられている。ＤＣバス４には、コンデンサ１０が接続されており、これによって、ＤＣバス４は、静電容量を有している。

サイクル用蓄電池６は、例えばリチウムイオン電池であり、繰り返しの充放電に好適である。サイクル用蓄電池６は、ＤＣバス４の電圧による充電、及び、ＤＣバス４へ電力を提供するための放電、のサイクルを、バックアップ用蓄電池８よりも日常的に実行する。バックアップ用蓄電池８は例えば鉛蓄電池である。鉛蓄電池は、安価であり、満充電での長期間待機に好適である。バックアップ用蓄電池８は、ＤＣバス４の電圧に基づいて充電され、定電圧電源装置１が停電した場合には、電力をＤＣバス４に提供するための放電を行う。

図２は、図１におけるサイクル用蓄電池６用の変換装置７の回路図である。バックアップ用蓄電池８用の変換装置９についても同様であるので、代表としてサイクル用蓄電池６用の変換装置７について説明する。

変換装置７は、変換部７１と、サイクル用蓄電池６の両端子間の電圧Ｖ_Ｂを検知する電圧センサ７２と、蓄電池６から変換部７１へ出力する電流Ｉ_Ｂ又はその逆に、変換部７１から蓄電池６へ入力する電流Ｉ_Ｂを検知する電流センサ７３と、ＤＣバス４の電圧Ｖ_ＤＣを検知する電圧センサ７４と、制御部７０とを備えている。変換部７１は、左側から順に、コンデンサ７１１、スイッチング素子７１２，７１３、リアクトル７１４及びコンデンサ７１５を備え、図示のように接続されている。

制御部７０は、スイッチング素子７１２，７１３のオン／オフを制御する。また、電圧センサ７２，７４及び電流センサ７３の検知出力情報は、制御部７０に与えられる。
サイクル用蓄電池６の放電によりＤＣバス４に電力を送り込むときは、制御部７０の制御に基づくスイッチング素子７１２，７１３のＰＷＭ制御により、昇圧チョッパとしての制御が行われる。ＤＣバス４の電圧Ｖ_ＤＣに基づいてサイクル用蓄電池６を充電するときは、制御部７０の制御に基づくスイッチング素子７１２，７１３のＰＷＭ制御により、降圧チョッパとしての制御が行われる。なお、制御部７０は、変換装置７の一部としてではなく、外部にあってもよい。

以下、給電設備１００の動作について説明するが、これはまた、給電設備１００の運転方法についての説明でもある。
給電設備１００の動作には、負荷への給電の他に、サイクル用蓄電池６及びバックアップ用蓄電池８の充電を主体とした「充電モード」と、負荷への給電の他に、サイクル用蓄電池６の放電を主体とした「放電モード」とがある。

＜充電モード＞
次に、図１及び図４を参照して、充電モードでの給電設備１００の動作について説明する。まず、図１において、定電圧電源装置１が出力する定電圧Ｖ_Ｆは３８０Ｖである、とする。サイクル用蓄電池６に接続されている変換装置７は、充電開始電圧Ｖ_Ｃ１が３７８Ｖ、放電開始電圧Ｖ_Ｄ１が３７０Ｖである。従って、ＤＣバス４の電圧が３７８Ｖ以上であれば変換装置７はサイクル用蓄電池６の充電を行い、ＤＣバス４の電圧が３７０Ｖ以下であればサイクル用蓄電池６を放電させる。なお、これら閾値となる電圧Ｖ_Ｃ１，Ｖ_Ｄ１は、変換装置７の制御部７０（図２）に設定されている。

一方、バックアップ用蓄電池８に接続されている変換装置９は、充電開始電圧Ｖ_Ｃ２が３７５Ｖ、放電開始電圧Ｖ_Ｄ２が３６５Ｖである。従って、ＤＣバス４の電圧が３７５Ｖ以上であれば変換装置９はバックアップ用蓄電池８の充電を行い、ＤＣバス４の電圧が３６５Ｖ以下ではバックアップ用蓄電池８を放電させる。なお、これら閾値となる電圧Ｖ_Ｃ２，Ｖ_Ｄ２は、変換装置９の制御部７０（図２）に設定されている。

以上の電圧値及び閾値をまとめると以下のようになる。
Ｖ_Ｆ＝３８０Ｖ
Ｖ_Ｃ１＝３７８Ｖ
Ｖ_Ｄ１＝３７０Ｖ
Ｖ_Ｃ２＝３７５Ｖ
Ｖ_Ｄ２＝３６５Ｖ
大小関係は、Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｆ ・・・（１）
である。なお、Ｖ_Ｃ１，Ｖ_Ｃ２に関しては、制御上、どちらが大きくてもよいし、また、互いに同じであってもよい。従って、充電モードにおける電圧及び閾値の大小関係は、以下の２式で表される。
Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ２≦Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｆ ・・・（１ａ）
Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ ・・・（１ｂ）

図４は、上記の充電モードにおけるＤＣバス４の電圧と、各蓄電池６，８の充放電との関係を示すグラフである。図において、定電圧電源装置１から定電圧Ｖ_ＦがＤＣバス４に供給されている場合は、ＤＣバス４の電圧は充電開始電圧Ｖ_Ｃ１，Ｖ_Ｃ２以上であるため、各蓄電池６，８は共に、ＤＣバス４の電圧により充電されている。定電圧Ｖ_ＦがＤＣバス４に安定供給されている限り、この状態が続く。

なお、バックアップ用蓄電池８の変換装置９において、バックアップ用蓄電池８を充電するとき、最初は定電流充電を実行し、満充電の状態であることを制御部７０（図２）が検知すると、定電圧充電を実行することが好ましい。満充電であることは、充電電流の積算や、バックアップ用蓄電池８の開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）の検知により把握することができる。
この場合、満充電後のバックアップ用蓄電池８は定電圧充電（フロート充電）される。これにより、例えば鉛蓄電池を使用したバックアップ用蓄電池８であればその耐用寿命を長くすることができる。

ここで、サイクル用蓄電池６について充電中に充電停止となる電圧又は、放電中に放電停止となる共通の電圧を「充放電停止電圧Ｖ_Ｓ１」とし、例えばＶ_Ｓ１＝３７３Ｖとする。また、バックアップ用蓄電池８について充電中に充電停止となる電圧又は、放電中に放電停止となる共通の電圧を「充放電停止電圧Ｖ_Ｓ２」とし、例えばＶ_Ｓ２＝３７０Ｖとする。

定電圧電源装置１の異常発生等により、ＤＣバス４の電圧が定電圧Ｖ_Ｆより下がり、充放電停止電圧Ｖ_Ｓ１（３７３Ｖ）になると、変換装置７によるサイクル用蓄電池６の充電は停止となる。さらにＤＣバス４の電圧が下がって、放電開始電圧Ｖ_Ｄ１（３７０Ｖ）になると、変換装置７は、サイクル用蓄電池６の放電を開始させる。また、このとき、放電開始電圧Ｖ_Ｄ１と、バックアップ用蓄電池８についての充放電停止電圧Ｖ_Ｓ２とは同じ（３７０Ｖ）であるので、変換装置９は、バックアップ用蓄電池８の充電を停止させる。

サイクル用蓄電池６の放電開始により、ＤＣバス４の電圧が上昇して充放電停止電圧Ｖ_Ｓ１（３７３Ｖ）に達すると、放電停止となるが、放電停止によりＤＣバス４の電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１（３７０Ｖ）まで下がれば再びサイクル用蓄電池６が放電する。定電圧電源装置１による定電圧Ｖ_Ｆが回復しなければ、この状態の繰り返しとなる。サイクル用蓄電池６の残量が十分にある間は、繰り返しの放電により、ＤＣバス４の電圧はサイクル用蓄電池６の放電開始電圧Ｖ_Ｄ１（３７０Ｖ）と充放電停止電圧Ｖ_Ｓ１（３７３Ｖ）の間を往復する。

そして、サイクル用蓄電池６の放電が進み、ＤＣバス４の電圧を上げることができなくなると、ＤＣバス４の電圧はバックアップ用蓄電池８の放電開始電圧Ｖ_Ｄ２（３６５Ｖ）まで下がる。ここで、変換装置９は、初めて、バックアップ用蓄電池８の放電を開始させる。バックアップ用蓄電池８の放電開始により、ＤＣバス４の電圧が上昇して充放電停止電圧Ｖ_Ｓ２（３７０Ｖ）に達すると、放電停止となるが、放電停止によりＤＣバス４の電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ２（３６５Ｖ）まで下がれば再びバックアップ用蓄電池８が放電する。定電圧電源装置１による定電圧Ｖ_Ｆが回復しなければ、この状態の繰り返しとなる。

定電圧電源装置１による定電圧Ｖ_Ｆが回復すると、ＤＣバス４の電圧はＶ_Ｆとなり、図４の初期の状態に戻る。すなわち、サイクル用蓄電池６及びバックアップ用蓄電池８が共に充電される状態となる。電源の交代による瞬時停電は生じない。
また、以上のように、充電モードでは、定電圧電源装置１の定電圧Ｖ_Ｆがある場合は、バックアップ用蓄電池８、サイクル用蓄電池６が共に、充電される。定電圧電源装置１の定電圧Ｖ_Ｆが維持できずＤＣバス４の電圧が低下した場合は、サイクル用蓄電池６の放電が優先的に行われる。

＜放電モード＞
次に、図３及び図５を参照して、放電モードでの給電設備１００の動作について説明する。
図３は、第１実施形態に係る給電設備１００を示す接続図であり、放電モードでの充放電の閾値を記載している。図３において、定電圧電源装置１が出力する定電圧Ｖ_Ｆは３８０Ｖである。また、バックアップ用蓄電池８に接続されている変換装置９は、充電開始電圧Ｖ_Ｃ２が３７５Ｖ、放電開始電圧Ｖ_Ｄ２が３６５Ｖである。従って、ＤＣバス４の電圧が３７５Ｖ以上であれば変換装置９はバックアップ用蓄電池８の充電を行い、ＤＣバス４の電圧が３６５Ｖ以下ではバックアップ用蓄電池８を放電させる。ここまでは、充電モードと同じである。

一方、サイクル用蓄電池６に接続されている変換装置７は、充電開始電圧Ｖ_Ｃ１が３９０Ｖ、放電開始電圧Ｖ_Ｄ１が３８５Ｖである。従って、ＤＣバス４の電圧が３９０Ｖ以上であれば変換装置７はサイクル用蓄電池６の充電を行い、ＤＣバス４の電圧が３８５Ｖ以下ではサイクル用蓄電池６を放電させる。図１との比較により明らかなように、変換装置７における充放電の閾値が、充電モードよりも高くなっている。これにより、定電圧電源装置１による定電圧Ｖ_Ｆがあっても、サイクル用蓄電池６を放電させることが可能となる。

放電モードにおける以上の電圧値及び閾値をまとめると以下のようになる。
Ｖ_Ｆ＝３８０Ｖ
Ｖ_Ｃ１＝３９０Ｖ
Ｖ_Ｄ１＝３８５Ｖ
Ｖ_Ｃ２＝３７５Ｖ
Ｖ_Ｄ２＝３６５Ｖ
大小関係は、Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１ ・・・（２）
である。

図５は、上記の放電モードにおけるＤＣバス４の電圧と、各蓄電池６，８の充放電との関係を示すグラフである。
ここで、サイクル用蓄電池６について充電中に充電停止となる電圧又は、放電中に放電停止となる共通の電圧を「充放電停止電圧Ｖ_Ｓ１」とし、例えばＶ_Ｓ１＝３９０Ｖとする。また、バックアップ用蓄電池８について充電中に充電停止となる電圧又は、放電中に放電停止となる共通の電圧を「充放電停止電圧Ｖ_Ｓ２」とし、例えばＶ_Ｓ２＝３７０Ｖとする。

図５において、定電圧電源装置１から定電圧Ｖ_ＦがＤＣバス４に供給されている場合であっても、ＤＣバス４の電圧（３８０Ｖ）は３８５Ｖ以下である。従って、変換装置７は、サイクル用蓄電池６を放電させる。この放電によりＤＣバス４の電圧が定電圧Ｖ_Ｆより上がり、充放電停止電圧Ｖ_Ｓ１（３９０Ｖ）になると、変換装置７によるサイクル用蓄電池６の放電は停止となる。

放電停止によりＤＣバス４の電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１（３８５Ｖ）まで下がれば再びサイクル用蓄電池６が放電する。サイクル用蓄電池６に十分な残量がある限り、このような放電が繰り返され、サイクル用蓄電池６から直流負荷５に電力が供給される。なお、この間、ＤＣバス４の電圧は３８５〜３９０Ｖに保たれるので、定電圧電源装置１からＤＣバス４に電力を送り込むことはできない。こうして、定電圧電源装置１（商用電源）を使用せずに、サイクル用蓄電池６に蓄えた電力を使用することができる。例えば電気料金の安い夜間にサイクル用蓄電池６に蓄えた電力を昼間に使用することや、電力需給が逼迫するピーク時に商用電源からの買電を抑制してサイクル用蓄電池６に蓄えた電力を使用するピークシフトを実行することができる。

その後、サイクル用蓄電池６が放電して残量が少なくなると、高いレベルの電圧を維持することができなくなり、定電圧電源装置１から定電圧Ｖ_Ｆが、ＤＣバス４に供給される状態に戻る。

また、定電圧電源装置１も停電等の異常により定電圧Ｖ_Ｆを維持できなくなると、ＤＣバス４の電圧はバックアップ用蓄電池８の放電開始電圧Ｖ_Ｄ２（３６５Ｖ）まで下がる。ここで、変換装置９は、初めて、バックアップ用蓄電池８の放電を開始させる。バックアップ用蓄電池８の放電開始により、ＤＣバス４の電圧が上昇して充放電停止電圧Ｖ_Ｓ２（３７０Ｖ）に達すると、放電停止となるが、放電停止によりＤＣバス４の電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ２（３６５Ｖ）まで下がれば再びバックアップ用蓄電池８が放電する。定電圧電源装置１による定電圧Ｖ_Ｆが回復しなければ、この状態の繰り返しとなる。

定電圧電源装置１による定電圧Ｖ_Ｆが回復すると、ＤＣバス４の電圧はＶ_Ｆとなる。このとき、電源の交代による瞬時停電は生じない。また、この後、制御は図４の充電モードに戻り、サイクル用蓄電池６及びバックアップ用蓄電池８共に、ＤＣバス４の電圧により充電される状態となる。

以上のように、放電モードでは、定電圧電源装置１の定電圧Ｖ_Ｆがある場合でも、この定電圧Ｖ_Ｆは放電開始電圧Ｖ_Ｄ１より低いので、サイクル用蓄電池６の放電が行われる。また、定電圧電源装置１の定電圧Ｖ_Ｆが維持できずＤＣバス４の電圧が低下した場合も、サイクル用蓄電池６の放電が優先的に行われる。

＜まとめ＞
上記の充電モード・放電モードの制御に関して、制御部７０（図２）は、ＤＣバス４の電圧と閾値とを比較して変換装置７にサイクル用蓄電池６の充電又は放電を行わせるとともに、閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させ、かつ、サイクル用蓄電池６の放電がバックアップ用蓄電池８の放電よりも優先的に行われるようにしている。

すなわち、このように構成された給電設備１００では、サイクル用蓄電池６に関して、図１、図３に示したように、閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させることができる。従って、例えばピークシフト目的等でサイクル用蓄電池６を放電させるモード（図３，図５）や、逆に、充電するモード（図１，図４）の設定を、共通の変換装置７を用いて容易に実現することができる。また、閾値を適切に設定することで、サイクル用蓄電池６の放電がバックアップ用蓄電池８の放電より優先的に行われるようにすることができる。従って、できるだけサイクル用蓄電池６を活用し、バックアップ用蓄電池８の出番を減らすことができる。これにより、例えば鉛蓄電池を使用したバックアップ用蓄電池８であればその耐用寿命を長くすることができる。

なお、変換装置７の制御部７０は、サイクル用蓄電池６の残量（ＳＯＣ：State of Charge）が所定の下限値以下になると充電モードを実行し、当該残量が所定の上限値以上になると放電モードを実行するようにすればよい。
これにより、サイクル用蓄電池６を、その残量に応じて充電し、又は放電させることにより活用することができる。

上記のような給電設備１００は、前述のように、モード変更により、ピークシフトに対応することができる。例えば、１日の使用電力が図６のように変化する需要家の場合、電力需要が多くなると予想される時間帯若しくは曜日に応じて節減の目標電力を設定する。そして、目標電力を超える時間帯は積極的にサイクル用蓄電池６の電力を活用し、サイクル用蓄電池６が失った電力は、例えば夜間電力を利用して充電するようにすれば、ピークシフトに容易に対応することができる。

《第２実施形態》
図７は、第２実施形態に係る給電設備１００を示す接続図である。図１及び図３との違いは、太陽光発電パネル１１の出力を、変換装置１２を介してＤＣバス４に接続した点であり、その他は第１実施形態と同様である。変換装置１２は、太陽光発電パネル１１に対してＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を行う。なお、太陽光発電の他、風力発電等の自然エネルギーを利用した発電装置を接続することができる。

自然エネルギーを利用した発電装置は、発電量が安定しないが、サイクル用蓄電池６との併用によって、負荷への安定した電力供給が可能となる。
また、太陽光発電の電力を用いて、サイクル用蓄電池６及びバックアップ用蓄電池８を充電することができる。

《第３実施形態》
図８は、第３実施形態に係る給電設備１００を示す接続図である。図７との違いは、変換装置９を、スイッチ装置（例えばリレー）９Ｒによって簡易に代用した点である。これは、変換装置（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を用いる場合に比べると、簡素で安価な構成となる。スイッチ装置９Ｒは、例えば変換装置７の制御部７０からの指令により制御することができる。なお、スイッチ装置９Ｒとしては、半導体スイッチを用いることもできる。

＜充電モード＞
図９は、図８の給電設備１００の充電モードにおけるＤＣバス４の電圧と、各蓄電池６，８の充放電との関係を示すグラフである。図４と同様に、定電圧電源装置１から定電圧Ｖ_ＦがＤＣバス４に供給されている場合は、充電開始電圧Ｖ_Ｃ１以上であるため、サイクル用蓄電池６はＤＣバス４の電圧により充電されている。また、この場合、スイッチ装置９Ｒの接点は閉じており、バックアップ用蓄電池８はＤＣバス４の電圧により充電されている。定電圧Ｖ_ＦがＤＣバス４に安定供給されている限り、この状態が続く。

（サイクル用蓄電池）
定電圧電源装置１の異常発生等により、ＤＣバス４の電圧が定電圧Ｖ_Ｆより下がり、充放電停止電圧Ｖ_Ｓ１（３７３Ｖ）になると、変換装置７によるサイクル用蓄電池６の充電は停止となる。さらにＤＣバス４の電圧が下がって、放電開始電圧Ｖ_Ｄ１（３７０Ｖ）になると、変換装置７は、サイクル用蓄電池６の放電を開始させる。

サイクル用蓄電池６の放電開始により、ＤＣバス４の電圧が上昇して充放電停止電圧Ｖ_Ｓ１（３７３Ｖ）に達すると、放電停止となるが、放電停止によりＤＣバス４の電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１（３７０Ｖ）まで下がれば再びサイクル用蓄電池６が放電する。定電圧電源装置１による定電圧Ｖ_Ｆが回復しなければ、この状態の繰り返しとなる。サイクル用蓄電池６の残量が十分にある間は、繰り返しの放電により、ＤＣバス４の電圧はサイクル用蓄電池６の放電開始電圧Ｖ_Ｄ１（３７０Ｖ）と充放電停止電圧Ｖ_Ｓ１（３７３Ｖ）の間を往復する。

（バックアップ用蓄電池）
一方、ＤＣバス４の電圧がバックアップ用蓄電池８の公称電圧Ｖ_Ｓ２より高い場合は、バックアップ用蓄電池８の残量に応じて、スイッチ装置９Ｒはオン又はオフになる。例えば、残量が９５％を下回るか、９５％に相当する電圧（開放電圧）より低くなったとき、変換装置７の指令によりスイッチ装置９Ｒがオン（閉）となる。これにより、ＤＣバス４の電圧によるバックアップ用蓄電池８の充電が行われる。

また、サイクル用蓄電池６の放電が進み、ＤＣバス４の電圧を上げることができなくなると、ＤＣバス４の電圧はバックアップ用蓄電池８の公称電圧Ｖ_Ｓ２以下になる。従って、スイッチ装置９Ｒはオフになる。
さらに、ＤＣバス４の電圧はバックアップ用蓄電池８の放電開始電圧Ｖ_Ｄ２（３６５Ｖ）まで下がる。ここで、変換装置７からの指示によりスイッチ装置９Ｒが閉じ、バックアップ用蓄電池８の放電開始となる。これにより、バックアップ用蓄電池８から直流負荷５に給電される状態となる。但し、昇圧はできないので、ＤＣバス４の電圧は上がらない。

定電圧電源装置１による定電圧Ｖ_Ｆが回復すると、ＤＣバス４の電圧はＶ_Ｆとなり、図９の初期の状態に戻る。すなわち、サイクル用蓄電池６及びバックアップ用蓄電池８が共に充電される状態となる。電源の交代による瞬時停電は生じない。
また、以上のように、充電モードでは、定電圧電源装置１の定電圧Ｖ_Ｆがある場合は、バックアップ用蓄電池８、サイクル用蓄電池６が共に、充電される。定電圧電源装置１の定電圧Ｖ_Ｆが維持できずＤＣバス４の電圧が低下した場合は、サイクル用蓄電池６の放電が優先的に行われる。

＜放電モード＞
図１０は、図８の給電設備１００の充電モードにおけるＤＣバス４の電圧と、各蓄電池６，８の充放電との関係を示すグラフである。
図１０において、定電圧電源装置１から定電圧Ｖ_ＦがＤＣバス４に供給されている場合であっても、ＤＣバス４の電圧（３８０Ｖ）は３８５Ｖ以下である。従って、変換装置７は、サイクル用蓄電池６を放電させる。この放電によりＤＣバス４の電圧が定電圧Ｖ_Ｆより上がり、充放電停止電圧Ｖ_Ｓ１（３９０Ｖ）になると、変換装置７によるサイクル用蓄電池６の放電は停止となる。

放電停止によりＤＣバス４の電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１（３８５Ｖ）まで下がれば再びサイクル用蓄電池６が放電する。サイクル用蓄電池６に十分な残量がある限り、このような放電が繰り返され、サイクル用蓄電池６から直流負荷５に電力が供給される。なお、この間、ＤＣバス４の電圧は３８５〜３９０Ｖに保たれるので、定電圧電源装置１からＤＣバス４に電力を送り込むことはできない。こうして、定電圧電源装置１（商用電源）を使用せずに、サイクル用蓄電池６に蓄えた電力を使用することができる。例えば電気料金の安い夜間にサイクル用蓄電池６に蓄えた電力を昼間に使用することや、電力需給が逼迫するピーク時に商用電源からの買電を抑制してサイクル用蓄電池６に蓄えた電力を使用するピークシフトを実行することができる。

その後、サイクル用蓄電池６が放電して残量が少なくなると、高いレベルの電圧を維持することができなくなり、定電圧電源装置１から定電圧Ｖ_Ｆが、ＤＣバス４に供給される状態に戻る。

一方、ＤＣバス４の電圧がバックアップ用蓄電池８の公称電圧Ｖ_Ｓ２より高い場合は、バックアップ用蓄電池８の残量に応じて、スイッチ装置９Ｒはオン又はオフになる。例えば、残量が９５％を下回るか、９５％に相当する電圧（開放電圧）より低くなったとき、変換装置７の指令によりスイッチ装置９Ｒがオン（閉）となる。これにより、ＤＣバス４の電圧によるバックアップ用蓄電池８の充電が行われる。

また、サイクル用蓄電池６の放電が進み、ＤＣバス４の電圧を上げることができなくなり、さらに、定電圧Ｖ_Ｆも停電により供給されない状態になると、ＤＣバス４の電圧はバックアップ用蓄電池８の放電開始電圧Ｖ_Ｄ２（３６５Ｖ）まで下がる。ここで、変換装置７からの指示によりスイッチ装置９Ｒが閉じ、バックアップ用蓄電池８の放電開始となる。これにより、バックアップ用蓄電池８から直流負荷５に給電される状態となる。但し、昇圧はできないので、ＤＣバス４の電圧は上がらない。

定電圧電源装置１による定電圧Ｖ_Ｆが回復すると、ＤＣバス４の電圧はＶ_Ｆとなる。このとき、電源の交代による瞬時停電は生じない。また、その後、図９の充電モードに戻り、サイクル用蓄電池６及びバックアップ用蓄電池８が共に充電される状態となる。

以上のように、放電モードでは、定電圧電源装置１の定電圧Ｖ_Ｆがある場合でも、この定電圧Ｖ_Ｆは放電開始電圧Ｖ_Ｄ１より低いので、サイクル用蓄電池６の放電が行われる。また、バックアップ用蓄電池８に比べて、サイクル用蓄電池６の放電は優先的に行われる。

＜まとめ＞
第３実施形態の場合も、サイクル用蓄電池６は変換装置７によって第１実施形態と同様に動作し、同様の作用効果を奏する。サイクル用蓄電池６をバックアップ用蓄電池８よりも優先的に使用する点も同様である。
一方、バックアップ用蓄電池８の充放電は、スイッチ装置９Ｒによって行うことができるので、変換装置を使用するよりも簡素で安価な構成となる。

《第４実施形態》
図１１は、第４実施形態に係る給電設備１００を示す接続図である。図８との違いは、バックアップ用蓄電池８が、ＡＣ／ＤＣの変換装置２と、ダイオード３との接続点に、直接、接続されている点である。この場合も、サイクル用蓄電池６は変換装置７によって第１実施形態と同様に動作し、同様の作用効果を奏する。図８の構成では、スイッチ装置９Ｒがオフ（開）のとき、バックアップ用蓄電池８は、定電圧充電（フロート充電）の状態ではなくなる。しかし、鉛蓄電池の場合は、常時、定電圧充電（フロート充電）の状態にしておく方が、耐用寿命を長くすることができる。

この点において、図１１の構成は、商用電源ＰＳが停電しない限り、バックアップ用蓄電池８を常に、定電圧充電（フロート充電）の状態にしておくことができる。これにより、バックアップ用蓄電池８が鉛蓄電池である場合に、その耐用寿命を長くすることができる。

ところが、バックアップ用蓄電池８がこの位置に接続されていることにより、以下のような問題が生じる。
図１２は、図１１の給電設備１００において、商用電源ＰＳが停電し、太陽光発電は行われていない（夜間）場合を考えた接続図である。図において、機能しない部分は点線で示している。この場合、バックアップ用蓄電池８は直流負荷５に電力を供給するとともに、ＤＣバス４から変換装置７を介してサイクル用蓄電池６を充電してしまう。

図１３は、図１２の状態から、バックアップ用蓄電池８が放電し、直流負荷５に給電するに足る残量が無くなった状態を示す接続図である。図において、機能しない部分は点線で示している。この場合、サイクル用蓄電池６から変換装置７を介して直流負荷５に電力が供給される。

図１２，図１３に示したような充放電は、サイクル用蓄電池６の放電を優先させる既述の実施形態の考え方に反する。鉛蓄電池であるバックアップ用蓄電池８が放電しきると、劣化が著しくなる。また、バックアップ用蓄電池８から一旦、サイクル用蓄電池６を充電し、その後にサイクル用蓄電池６を放電させるのは、電力の損失が大きくなり、無駄が多い。

そこで、図１１の給電設備１００では、商用電源ＰＳの停電を検知した変換装置２からサイクル用蓄電池６の変換装置７に制御信号を送り、サイクル用蓄電池６が充電させることを禁止する。これにより、バックアップ用蓄電池８の放電によりサイクル用蓄電池が充電されることは、回避できる。

また、図１１において、満充電のバックアップ用蓄電池８の電圧は定電圧Ｖ_Ｆと同じになる。放電モードでは、定電圧Ｖ_Ｆがあっても、サイクル用蓄電池６は放電するので、バックアップ用蓄電池８よりも優先的に使用される。また、充電されたサイクル用蓄電池６の電圧が定電圧Ｖ_Ｆより高いレベルで放電するようにすれば、商用電源ＰＳの停電時にも、まずはサイクル用蓄電池を放電させ、残量が無くなったらバックアップ用蓄電池を放電させることができる。

《その他》
なお、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はないと考えられるべきである。本発明の範囲は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。

１ 定電圧電源装置
２ 変換装置
３ ダイオード
４ ＤＣバス
５ 直流負荷
６ サイクル用蓄電池
７ 変換装置
８ バックアップ用蓄電池
９ 変換装置
９Ｒ スイッチ装置
１０ コンデンサ
１１ 太陽光発電パネル
１２ 変換装置
７０ 制御部
７１ 変換部
７２ 電圧センサ
７３ 電流センサ
７４ 電圧センサ
１００ 給電設備
７１１ コンデンサ
７１２，７１３ スイッチング素子
７１４ リアクトル
７１５ コンデンサ
ＰＳ 商用電源

Claims (15)

1. 負荷に電力を供給する給電設備であって、
   コンデンサによる容量を持つＤＣバスと、
   ダイオードを介して前記ＤＣバスに電力を提供する定電圧電源装置と、
   前記ＤＣバスの電圧又は前記定電圧電源装置の出力電圧に基づいて充電され、前記定電圧電源装置が停電した場合には、電力を前記ＤＣバスに提供するための放電を行うバックアップ用蓄電池と、
   前記ＤＣバスの電圧による充電、及び、前記ＤＣバスへ電力を提供するための放電、のサイクルを、前記バックアップ用蓄電池よりも日常的に実行するサイクル用蓄電池と、
   前記ＤＣバスと前記サイクル用蓄電池との間に介在する双方向性の変換装置と、
   前記ＤＣバスの電圧と閾値とを比較して前記変換装置に前記サイクル用蓄電池の充電又は放電を行わせるとともに、前記閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させ、かつ、前記サイクル用蓄電池の放電が前記バックアップ用蓄電池の放電よりも優先的に行われるようにする制御部と、
   を備えている給電設備。
2. 前記変換装置を第１の変換装置とすると、前記ＤＣバスと前記バックアップ用蓄電池との間に介在する双方向性の第２の変換装置を備え、
   前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ１以上になったとき前記サイクル用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１以下になったとき前記サイクル用蓄電池から放電を開始するよう前記第１の変換装置を制御し、また、
   前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ２以上になったとき前記バックアップ用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ２以下になったとき前記バックアップ用蓄電池から放電を開始するよう前記第２の変換装置を制御し、
   ここで、前記定電圧電源装置の電圧をＶ_Ｆとするとき、相対的な大小関係において、
   Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ２≦Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｆ、又は、Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ
   の関係となる充電モード、及び、
   Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１
   の関係となる放電モードを、前記制御部が選択的に実行する請求項１に記載の給電設備。
3. 前記ＤＣバスと前記バックアップ用蓄電池との間に介在するスイッチ装置を備え、
   前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ１以上になったとき前記サイクル用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１以下になったとき前記サイクル用蓄電池から放電を開始するよう前記変換装置を制御し、また、
   前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ２以上になったとき前記バックアップ用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ２以下になったとき前記バックアップ用蓄電池から放電を開始するよう前記スイッチ装置を制御し、
   ここで、前記定電圧電源装置の電圧をＶ_Ｆとするとき、相対的な大小関係において、
   Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ２≦Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｆ、又は、Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ
   の関係となる充電モード、及び、
   Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１
   の関係となる放電モードを、前記制御部が選択的に実行する請求項１に記載の給電設備。
4. 前記定電圧電源装置はＡＣ／ＤＣの変換装置の出力側に前記ダイオードが接続された構成であり、当該変換装置と前記ダイオードとの接続点に、前記バックアップ用蓄電池が直接、接続されている請求項１に記載の給電設備。
5. 前記定電圧電源装置の停電が検知された場合に、前記サイクル用蓄電池の前記変換装置に対して前記サイクル用蓄電池の充電を禁止する請求項４に記載の給電設備。
6. 前記第２の変換装置は、前記バックアップ用蓄電池を充電するとき、定電流充電を実行し、満充電の状態であることを検知すると、定電圧充電を実行する請求項２に記載の給電設備。
7. 前記ＤＣバスに、前記定電圧電源装置とは別に、自然エネルギーを利用した発電装置が接続されている請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の給電設備。
8. 前記制御部は、前記サイクル用蓄電池の残量が所定の下限値以下になると前記充電モードを実行し、当該残量が所定の上限値以上になると前記放電モードを実行する請求項２又は請求項３に記載の給電設備。
9. 時間に応じて前記制御部が、前記放電モードを選択して実行する請求項２又は請求項３に記載の給電設備。
10. コンデンサによる容量を持つＤＣバスから負荷に電力を供給し、ダイオードを介して前記ＤＣバスに電力を提供する定電圧電源装置と、前記ＤＣバスの電圧又は前記定電圧電源装置の出力電圧に基づいて充電され、前記定電圧電源装置が停電した場合には、電力を前記ＤＣバスに提供するための放電を行うバックアップ用蓄電池と、前記ＤＣバスの電圧による充電、及び、前記ＤＣバスへ電力を提供するための放電、のサイクルを、前記バックアップ用蓄電池よりも日常的に実行するサイクル用蓄電池と、前記ＤＣバスと前記サイクル用蓄電池との間に介在する双方向性の変換装置と、を備えた給電設備の運転方法であって、
    前記ＤＣバスの電圧と閾値とを比較して前記変換装置に前記サイクル用蓄電池の充電又は放電を行わせるとともに、前記閾値を可変設定することで充放電の条件を変化させ、かつ、前記サイクル用蓄電池の放電が前記バックアップ用蓄電池の放電よりも優先的に行われるようにする、給電設備の運転方法。
11. 前記変換装置を第１の変換装置とすると、前記ＤＣバスと前記バックアップ用蓄電池との間に介在する双方向性の第２の変換装置を備え、
    前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ１以上になったとき前記サイクル用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１以下になったとき前記サイクル用蓄電池から放電を開始するよう前記第１の変換装置を制御し、また、
    前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ２以上になったとき前記バックアップ用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ２以下になったとき前記バックアップ用蓄電池から放電を開始するよう前記第２の変換装置を制御し、
    ここで、前記定電圧電源装置の電圧をＶ_Ｆとするとき、相対的な大小関係において、
    Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ２≦Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｆ、又は、Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ
    の関係となる充電モード、及び、
    Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１
    の関係となる放電モードを、前記制御部が選択的に実行する請求項１０に記載の給電設備の運転方法。
12. 前記ＤＣバスと前記バックアップ用蓄電池との間に介在するスイッチ装置を備え、
    前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ１以上になったとき前記サイクル用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ１以下になったとき前記サイクル用蓄電池から放電を開始するよう前記変換装置を制御し、また、
    前記制御部は、前記ＤＣバスの電圧が充電開始電圧Ｖ_Ｃ２以上になったとき前記バックアップ用蓄電池の充電を開始し、前記ＤＣバスの電圧が放電開始電圧Ｖ_Ｄ２以下になったとき前記バックアップ用蓄電池から放電を開始するよう前記スイッチ装置を制御し、
    ここで、前記定電圧電源装置の電圧をＶ_Ｆとするとき、相対的な大小関係において、
    Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ２≦Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｆ、又は、Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ
    の関係となる充電モード、及び、
    Ｖ_Ｄ２＜Ｖ_Ｃ２＜Ｖ_Ｆ＜Ｖ_Ｄ１＜Ｖ_Ｃ１
    の関係となる放電モードを、前記制御部が選択的に実行する請求項１０に記載の給電設備の運転方法。
13. 前記ＤＣバスに、前記定電圧電源装置とは別に、自然エネルギーを利用した発電装置が接続されている請求項１０に記載の給電設備の運転方法。
14. 前記制御部は、前記サイクル用蓄電池の残量が所定の下限値以下になると前記充電モードを実行し、当該残量が所定の上限値以上になると前記放電モードを実行する請求項１１又は請求項１２に記載の給電設備の運転方法。
15. 時間に応じて前記制御部が、前記放電モードを選択して実行する請求項１１又は請求項１２に記載の給電設備の運転方法。

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