JP5563267B2 - 電力供給システムの蓄電池残量監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力供給システムの一電源である蓄電池の電池残量を監視する電力供給システムの蓄電池残量監視装置に関する。

住宅には、商用電源のＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換して宅内の各種機器に供給する電力供給システム（特許文献１等参照）が設けられている。近年の電力供給システムの中には、太陽光による発電によって電力を生成する太陽電池を設け、商用電源のみならず、太陽電池でも各種機器にＤＣ電力が可能なものも普及し始めてきている。また、電力供給システムには、同システムのバックアップ用電源として蓄電池が設けられたものもあり、料金の安い夜間の商用電源や、昼間に余分に太陽光により発電することができた電力を蓄電池に蓄えておくことが可能となっている。

特開２００９−１５９６９０号公報

ところで、この種の蓄電池においては、消費されるに従って電池残量がその都度減っていくので、途中で電力切れに陥らないためにも、電圧残量が残り少なくなってきた際には、蓄電量が充分な他の蓄電池に切り換えなければならない。よって、この種の電力供給システムでは、蓄電池の最適な切り換えタイミングを見るために、蓄電池の電池残量をより正確に監視する機能を搭載する必要がある。このため、蓄電池の電池残量をより正確に見ることが可能な技術の開発が要望されていた。

本発明の目的は、蓄電池の電池残量の検出精度を向上することができる電力供給システムの蓄電池残量監視装置を提供することにある。

前記問題点を解決するために、本発明では、系統又は自立発電電池から得た電圧を電圧変換しつつ同電圧を分岐させて各負荷に供給し、前記系統又は前記自立発電電池のバックアップ用電源として蓄電池を搭載した電力供給システムの蓄電池残量監視装置において、前記蓄電池の放電速度を検出可能な範囲で放電電流が変動する幅を持った一定電流下における放電速度を検出する放電速度検出手段と、前記放電速度をその閾値と比較することにより、前記蓄電池の残量を監視する蓄電池残量監視手段とを備え、前記閾値は可変値であることを要旨とする。

この構成によれば、蓄電池の放電速度（電圧変化量）を監視し、この放電速度とその閾値とを比較することにより、蓄電池の残量を監視する。ところで、蓄電池には、電池残量が無くなる直前は、放電速度が大きく低下する傾向がある。よって、蓄電池の放電速度が大きく低下する際には、蓄電池の残量が残り僅かであると判断し、例えば電源を他電源に切り換える。このため、蓄電池の放電速度の変化という精度の高い形式で、蓄電池が下限残量に至った否かを判定することが可能となる。

なお、定義として、一定電流下とは、放電速度を検出できるのであれば、電流値がある程度変動することも含む幅を持った値であることとする。そのため、仮に放電電流に変動が生じたとしても放電速度の検出ができる。さらに上記構成では、放電速度と比較する閾値を可変値としている。この構成によれば、放電速度の変動に則すように閾値を好適に設定することが可能となる。すなわち、放電電流が変動する変動電流下においても放電速度の監視を行うことができ、蓄電池の残量検出精度を高くすることができる。
本発明では、前記放電速度が前記閾値以下になった際、前記負荷の電源を他の蓄電池に切り換える電源切換手段を備えたことを要旨とする。

この構成によれば、蓄電池の残量が残り僅かとなった際には、蓄電池を他の蓄電池に切り換えるので、蓄電池の残量が残り少なくなっても、継続して負荷に電力を供給することが可能となる。

本発明では、前記電源切り替え手段は、前記負荷に対して電力供給が不要になると、前記蓄電池に対して受電を行うようにし、前記蓄電池を満充電まで回復させることを要旨とする。
この構成によれば、負荷に対して電力供給が不要となる都度、蓄電池の容量を回復させることができる。
本発明では、前記放電速度は第１の放電速度であり、前記電源切り替え手段は、前記負荷に対して電力供給が不要になると、前記他の蓄電池から前記蓄電池への放電を行うようにし、前記放電速度検出手段は、前記他の蓄電池から前記蓄電池への放電を行う際の放電速度を第２の放電速度として検出することを要旨とする。
この構成によれば、負荷に対して電力供給が不要となる都度、他の蓄電池の容量を回復させることができる。また、蓄電池から蓄電池への放電速度を検出することによって、エネルギー損失を少なく抑えて蓄電池の電池残量を検出することが可能となる。
本発明では、前記第２の放電速度が前記閾値以下になり、前記負荷に対して電力供給が不要なとき、前記電源切り替え手段は、前記他の蓄電池に対して受電を行うようにし、前記他の蓄電池を満充電まで回復させ、前記負荷に対して電力供給が必要なとき、前記電源切り替え手段は、前記負荷の電源を前記蓄電池に切り換えることを要旨とする。
この構成によれば、他の蓄電池の残量が残り僅かとなった際には、負荷の電源を他の蓄電池から蓄電池に切り換えるので、他の蓄電池の残量が残り少なくなっても、継続して負荷に電力を供給することが可能となる。また、負荷に対して電力供給が不要なときには他の蓄電池を満充電まで回復させるため、蓄電池と他の蓄電池とを交互に使用することができる。
本発明では、前記蓄電池の満充電からの放電電流を積算する放電容量積算手段と、前記放電容量積算手段の積算値から前記蓄電池の使用可能容量を算出する蓄電池容量算出手段とを備えたことを要旨とする。

この構成によれば、蓄電池の満充電からの放電電流を積算して蓄電池の使用可能容量を算出するので、蓄電池の下限残量を精度よく見ることに加え、蓄電池の使用可能容量も把握することが可能となる。

本発明では、前記蓄電池を充電する際に充電電流を積算する充電容量積算手段と、前記充電容量積算手段の積算値から前記蓄電池の使用可能容量を算出する蓄電池容量算出手段とを備えたことを要旨とする。

この構成によれば、充電電流を積算することによっても、蓄電池の使用可能容量を算出することが可能となる。
本発明では、前記蓄電池の満充電からの放電電流を積算する放電容量積算手段と、前記蓄電池を充電する際に充電電流を積算する充電容量積算手段と、前記放電容量積算手段の積算値と、前記充電容量積算手段の積算値との二つの値の平均値から、前記蓄電池の使用可能容量を算出する蓄電池容量算出手段とを備えたことを要旨とする。

この構成によれば、放電時の放電電流の積算値と、充電値の充電電流の積算値との平均値により、蓄電池の残量を算出するので、より正確に蓄電池の使用可能容量を特定することが可能となる。

本発明によれば、蓄電池の電池残量の検出精度を向上することができる。

第１実施形態における電力供給システムの構成を示すブロック図。 電池残量監視システムの構成を示すブロック図。 蓄電池の放電電圧の変化を示す波形図。 （ａ）〜（ｄ）は、蓄電池の使用過程を示す説明図。 （ａ）〜（ｄ）は、第２実施形態における蓄電池の使用過程を示す説明図。

（第１実施形態）
以下、本発明の電力供給システムの蓄電池残量監視装置を住宅に具体化した第１実施形態を図１〜図４に従って説明する。

図１に示すように、住宅には、宅内に設置された各種機器（照明機器、エアコン、家電、オーディオビジュアル機器等）に電力を供給する電力供給システム１が設けられている。電力供給システム１は、系統２から得る商用交流電源（ＡＣ電源）を電力として各種機器を動作させる他に、太陽光により発電する太陽電池３の電力も各種機器に電源として供給する。太陽電池３は、例えば複数のセル４から構成されている。電力供給システム１は、直流電源（ＤＣ電源）を入力して動作するＤＣ機器５の他に、交流電源（ＡＣ電源）を入力して動作するＡＣ機器６にも電力を供給する。なお、太陽電池３が自立発電電池に相当し、ＤＣ機器５及びＡＣ機器６が負荷を構成する。

電力供給システム１には、同システム１の分電盤としてコントロールユニット７及びＤＣ分電盤（直流ブレーカ内蔵）８が設けられている。また、電力供給システム１には、住宅のＤＣ機器５の動作を制御する機器として制御ユニット９及びリレーユニット１０が設けられている。

コントロールユニット７には、交流電源を分岐させるＡＣ分電盤１１が交流系電力線１２を介して接続されている。コントロールユニット７は、このＡＣ分電盤１１を介して系統２に接続されるとともに、直流系電力線１３を介して太陽電池３に接続されている。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１から交流電力を取り込むとともに太陽電池３から直流電力を取り込み、これら電力を機器電源として所定の直流電力に変換する。そして、コントロールユニット７は、この変換後の直流電力を、直流系電力線１４を介してＤＣ分電盤８に出力したり、又は直流系電力線１５を介して蓄電池ユニット１６に出力して同電力を蓄電したりする。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１から交流電力を取り込むのみならず、太陽電池３や蓄電池ユニット１６の電力を交流電力に変換してＡＣ分電盤１１に供給することも可能である。コントロールユニット７は、信号線１７を介してＤＣ分電盤８とデータやり取りを実行する。

ＤＣ分電盤８は、直流電力対応の一種のブレーカである。ＤＣ分電盤８は、コントロールユニット７から入力した直流電力を分岐させ、その分岐後の直流電力を、直流系電力線１８を介して制御ユニット９に出力したり、直流系電力線１９を介してリレーユニット１０に出力したりする。また、ＤＣ分電盤８は、信号線２０を介して制御ユニット９とデータやり取りをしたり、信号線２１を介してリレーユニット１０とデータをやり取りしたりする。

制御ユニット９には、複数のＤＣ機器５，５…が接続されている。これらＤＣ機器５は、直流電力及びデータの両方を１対の線によって搬送可能な直流供給線路２２を介して制御ユニット９と接続されている。直流供給線路２２は、ＤＣ機器の電源となる直流電圧に、高周波の搬送波によりデータを電送する通信信号を重畳する、いわゆる電力線搬送通信により、１対の線で電力及びデータの両方をＤＣ機器５に搬送する。制御ユニット９は、直流系電力線１８を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線２０を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５をどのように制御するのかを把握する。そして、制御ユニット９は、指示されたＤＣ機器５に直流供給線路２２を介して直流電圧及び動作指令を出力し、ＤＣ機器５の動作を制御する。

制御ユニット９には、宅内のＤＣ機器５の動作を切り換える際に操作するスイッチ２３が直流供給線路２２を介して接続されている。また、制御ユニット９には、例えば赤外線リモートコントローラからの発信電波を検出するセンサ２４が直流供給線路２２を介して接続されている。よって、ＤＣ分電盤８からの動作指示のみならず、スイッチ２３の操作やセンサ２４の検知によっても、直流供給線路２２に通信信号を流してＤＣ機器５が制御される。

リレーユニット１０には、複数のＤＣ機器５，５…がそれぞれ個別の直流系電力線２５を介して接続されている。リレーユニット１０は、直流系電力線１９を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線２１を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５を動作させるのかを把握する。そして、リレーユニット１０は、指示されたＤＣ機器５に対し、内蔵のリレーにて直流系電力線２５への電源供給をオンオフすることで、ＤＣ機器５の動作を制御する。また、リレーユニット１０には、ＤＣ機器５を手動操作するための複数のスイッチ２６が接続されており、スイッチ２６の操作によって直流系電力線２５への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、ＤＣ機器５が制御される。

ＤＣ分電盤８には、例えば壁コンセントや床コンセントの態様で住宅に建て付けられた直流コンセント２７が直流系電力線２８を介して接続されている。この直流コンセント２７にＤＣ機器のプラグ（図示略）を差し込めば、同機器に直流電力を直接供給することが可能である。

また、系統２とＡＣ分電盤１１との間には、系統２の使用量を遠隔検針可能な電力メータ２９が接続されている。電力メータ２９には、商用電源使用量の遠隔検針の機能のみならず、例えば電力線搬送通信や無線通信の機能が搭載されている。電力メータ２９は、電力線通信や無線通信等を介して検針結果を電力会社等に送信する。

電力供給システム１には、宅内の各種機器をネットワーク通信によって制御可能とするネットワークシステム３０が設けられている。ネットワークシステム３０には、同システム３０のコントロールユニットとして宅内サーバ３１が設けられている。宅内サーバ３１は、インターネットなどのネットワークＮを介して宅外の管理サーバ３２と接続されるとともに、信号線３３を介して宅内機器３４に接続されている。また、宅内サーバ３１は、ＤＣ分電盤８から直流系電力線３５を介して取得する直流電力を電源として動作する。

宅内サーバ３１には、ネットワーク通信による宅内の各種機器の動作制御を管理するコントロールボックス３６が信号線３７を介して接続されている。コントロールボックス３６は、信号線１７を介してコントロールユニット７及びＤＣ分電盤８に接続されるとともに、直流供給線路３８を介してＤＣ機器５を直接制御可能である。コントロールボックス３６には、例えば使用したガス量や水道量を遠隔検針可能なガス／水道メータ３９が接続されるとともに、ネットワークシステム３０の操作パネル４０に接続されている。操作パネル４０には、例えばドアホン子器やセンサやカメラからなる監視機器４１が接続されている。

宅内サーバ３１は、ネットワークＮを介して宅内の各種機器の動作指令を入力すると、コントロールボックス３６に指示を通知して、各種機器が動作指令に準じた動作をとるようにコントロールボックス３６を動作させる。また、宅内サーバ３１は、ガス／水道メータ３９から取得した各種情報を、ネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供可能であるとともに、監視機器４１で異常検出があったことを操作パネル４０から受け付けると、その旨もネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供する。

図２に示すように、コントロールユニット７には、太陽電池３と繋がるＤＣ／ＤＣコンバータ４２が設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、太陽電池３からの直流電圧を所定値に変換し、変換後の直流電圧をＤＣ分電盤８や蓄電池ユニット１６に出力する。ＤＣ分電盤８に出力された直流電力は、機器電源としてＤＣ機器５に供給される。また、蓄電池ユニット１６に出力された直流電力は、蓄電池ユニット１６内の複数の蓄電池４３，４３…に蓄電される。本例の場合、２つの蓄電池４３，４３のうち、一方を第１蓄電池４３ａとし、他方を第２蓄電池４３ｂとする。

コントロールユニット７には、ＡＣ分電盤１１に繋がる双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４４が設けられている。双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４４は、系統２から取得した交流電力を直流電力に変換してＤＣ分電盤８や蓄電池ユニット１６に出力したり、これとは逆に例えば太陽電池３から取得した直流電力を交流電力に変換してＡＣ分電盤１１に供給したりする。

ＤＣ分電盤８には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４２及び双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ４４に繋がるＤＣ／ＤＣコンバータ４５が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４５は、コントロールユニット７から取得した直流電圧を所定値に変換し、ブレーカ４６，４６…を介して各種ＤＣ機器５に出力する。

蓄電池ユニット１６には、同ユニット１６において入出力する直流電圧を所定値に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ４７が設けられている。このＤＣ／ＤＣコンバータ４７は、コントロールユニット７から入力する直流電圧で蓄電池４３，…を充電する際、この電圧を所定値に変換したり、或いは蓄電池４３，…の直流電圧をコントロールユニット７に出力する際、この電圧を所定値に変換したりする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４７は、自身に流れる放電電流Ｉｈを、入力電圧を基にして適宜切り換え可能となっている。

電力供給システム１には、使用中の蓄電池４３の電池残量を監視する電池残量監視システム１ａが設けられている。本例の電池残量監視システム１ａは、使用中の蓄電池４３の放電速度Ｋを算出し、この放電速度Ｋとその閾値Ｋｒとを比較することにより、蓄電池４３の残量が下限残量に至ったか否かを監視する。そして、電池残量監視システム１ａは、使用中の蓄電池４３の放電速度Ｋが閾値Ｋｒよりも低下すると、蓄電池４３が残量少となったと認識して、電源を他の蓄電池４３に切り換える。

この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ４７と第１蓄電池４３ａとを繋ぐ配線４８の経路上には、これら２者の接続をオンオフする第１開閉スイッチ４９が接続されている。配線４８には、第１蓄電池４３ａに流入出する電流を検出する第１蓄電池電流検出部５０と、第１蓄電池４３ａの電圧を検出する第１蓄電池電圧検出部５１とが設けられている。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４７と第２蓄電池４３ｂとを繋ぐ配線５２の経路上には、これら２者の接続をオンオフする第２開閉スイッチ５３が接続されている。配線５２には、第２蓄電池４３ｂに流入出する電流を検出する第２蓄電池電流検出部５４と、第２蓄電池４３ｂの電圧を検出する第２蓄電池電圧検出部５５とが設けられている。

蓄電池ユニット１６には、複数の蓄電池４３，…のうちバックアップ電源として使用中の蓄電池の電池残量を監視する状態検出判定制御部５６が設けられている。状態検出判定制御部５６には、蓄電池４３の放電速度を検出する放電速度検出部５７が設けられている。放電速度検出部５７は、第１蓄電池電圧検出部５１から得る電圧の単位時間当たりの変化量を求めることにより、第１蓄電池４３ａの放電速度Ｋ１を算出する。即ち、第１蓄電池４３ａの電圧をＶとし、時間をｔとすると、放電速度Ｋ１は、図３に示すように電圧波形の傾きであるΔＶ／Δｔによって求まる。放電速度検出部５７は、第１蓄電池４３ａの場合と同様の方式により、第２蓄電池４３ｂの放電速度Ｋ２も算出可能である。なお、放電速度検出部５７が放電速度検出手段に相当する。

ここで、蓄電池４３の放電速度Ｋを算出するに際して、もし仮に放電電流Ｉｈが変動してしまうと、この変動に応じて放電電圧も変化するので、蓄電池４３の残量に応じた正確な放電速度Ｋを算出することができない。よって、本例の場合は、電力供給対象の機器として、定電流負荷５８（図４参照）が使用されている。定電流負荷５８は、放電電流Ｉｈが一定となるように自らが制御を行う負荷のことである。なお、定電流負荷５８が負荷を構成する。

図２に示すように、状態検出判定制御部５６には、放電速度Ｋを基に蓄電池４３の残量を監視する蓄電池残量監視部５９が設けられている。ところで、図３に示すように、蓄電池４３は、電池残量が下限残量、つまり残量が残り僅かとなると、放電速度Ｋが大きく低下し、この状態の蓄電池４３を電源として使用すると、非常に効率が落ちることが知られている。そこで、蓄電池残量監視部５９は、放電速度Ｋとその閾値Ｋｒとを比較し、放電速度Ｋが閾値Ｋｒ以下の値をとってしまったか否かを見る。そして、蓄電池残量監視部５９は、放電速度Ｋが閾値Ｋｒ以下となると、蓄電池４３が残量少になったと認識する。下限残量は、蓄電池４３の残量がこれ以上低くなると、各種機器に動作のための電力を供給することができない状態に陥る値である。なお、蓄電池残量監視部５９が蓄電池残量監視手段に相当する。

状態検出判定制御部５６には、蓄電池残量監視部５９の監視結果を基に、バックアップ電源として使用する蓄電池４３を４３ａ，４３ｂのどちらか一方に切り換える電源切換部６０が設けられている。電源切換部６０は、使用中の蓄電池４３が残量少になると、満充電の他の蓄電池４３に使用を切り換える。また、電源切換部６０は、負荷５８に対して電力供給不要の期間中、ＤＣ／ＤＣコンバータ４７を介して残量少の蓄電池４３に充電電流を流し、切り換え前に使用していた蓄電池４３に充電を実行する。なお、電源切換部６０が電源切換手段に相当する。

状態検出判定制御部５６には、使用中の蓄電池４３が放電動作をとる際、満充電からの放電電流Ｉｈを積算する放電容量積算部６１と、その放電電流積算値から蓄電池４３の使用可能容量を算出する蓄電池容量算出部６２とが設けられている。第１蓄電池４３ａの放電電流Ｉｈは、第１蓄電池電流検出部５０の検出値から算出され、第２蓄電池４３ｂの放電電流Ｉｈは、第２蓄電池電流検出部５４の検出値から算出される。蓄電池容量算出部６２は、この放電電流積算値を、蓄電池４３の使用可能容量、即ち蓄電池４３がどれだけ充電できるのかの値として算出する。なお、放電容量積算部６１が放電容量積算手段に相当し、蓄電池容量算出部６２が蓄電池容量算出手段に相当する。

次に、本例の電力供給システム１の動作を図４に従って説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、第１蓄電池４３ａがバックアップ電源として使用され、第２蓄電池４３ｂが満充電をとっていることを前提とする。このとき、第１開閉スイッチ４９はオンにされ、第２開閉スイッチ５３はオフにされる。そして、例えば住宅が停電するなどしてバックアップ電源が必要になると、図４（ｂ）に示すように、第１蓄電池４３ａがバックアップ電源として働き、第１蓄電池４３ａから放電電流Ｉｈが流される。

このとき、放電速度検出部５７は、第１蓄電池電圧検出部５１の検出値を基に、放電速度Ｋ１を算出する。そして、蓄電池残量監視部５９は、放電速度Ｋ１とその閾値Ｋｒとを比較し、第１蓄電池４３ａが残量少になっていないかどうかを監視する。

蓄電池残量監視部５９は、図４（ｃ）に示すように、放電速度Ｋ１が閾値Ｋｒ以下となったことを確認すると、第１蓄電池４３ａが残量少になったと認識し、電源切換要求を電源切換部６０に出力する。電源切換部６０は、この電源切換要求を受け付けると、第１開閉スイッチ４９をオフにし、第２開閉スイッチ５３をオンにして、バックアップ電源をそれまでの第１蓄電池４３ａから満充電状態の第２蓄電池４３ｂに切り換える。これにより、第１蓄電池４３ａが残留少となっても、継続して負荷５８に電力を供給することが可能となる。

第１蓄電池４３ａが放電される際、放電容量積算部６１は、第１蓄電池電流検出部５０の検出値を基に放電電流Ｉｈを積算する。そして、蓄電池容量算出部６２は、この放電電流積算値を基に、第１蓄電池４３ａの使用可能容量を算出する。そして、蓄電池容量算出部６２は、使用可能容量が基準値以下となったことを確認すると、蓄電池４３を新しいものに取り換えるようにしてもよい。また、使用可能容量が基準値以下に達するスピードが早くなったり、或いは基準値以下に達する回数が所定回数以上となったりした際、蓄電池４３の取り換えアナウンスをしてもよい。

また、図４（ｄ）に示すように、負荷５８に対して電力供給が不要になると、電源切換部６０は、第１開閉スイッチ４９をオンして、切り換え前に使用していた第１蓄電池４３ａに充電を行う。電源切換部６０は、負荷５８に対して電量供給が不要となる都度、第１蓄電池４３ａへの受電を行って、第１蓄電池４３ａを満充電まで回復させる。

第２蓄電池４３ｂがバックアップ電源として使用される際、第２蓄電池４３ｂの放電速度Ｋ２も、第１蓄電池４３ａのときと同様の形式で算出される。また、第２蓄電池４３ｂの使用可能容量も、同様に算出される。そして、放電速度Ｋ２が閾値Ｋｒ以下となった際には、満充電に回復された第１蓄電池４３ａに使用が切り換えられる。このようにして、第１蓄電池４３ａ及び第２蓄電池４３ｂが、電力供給システム１のバックアップ電源として交互に使用される。

さて、本例においては、蓄電池４３が放電動作をとる際の放電速度Ｋを算出し、放電速度Ｋが閾値Ｋｒ以下の値をとるか否かを見ることにより、蓄電池４３の電池残量を判定する。よって、蓄電池４３の放電速度Ｋというパラメータによって蓄電池４３の残量を判定するので、精度の高い形式によって蓄電池４３の電池残量を検出することが可能となる。このため、蓄電池４３の電池残量を監視する際に、真に見たい電池残量によって蓄電池４３を残量判定することが可能となる。

また、蓄電池４３の使用可能容量の算出は、蓄電池４３の放電電流Ｉｈから算出することに限定されず、例えば蓄電池４３の充電電流Ｉｊから算出してもよい。この場合、図２に示すように、状態検出判定制御部５６には、蓄電池４３が充電される際、その充電電流Ｉｊを積算する充電容量積算部６３が設けられている。第１蓄電池４３ａの充電電流Ｉｊは、第１蓄電池電流検出部５０検出値から算出され、第２蓄電池４３ｂの充電電流Ｉｊは、第２蓄電池電流検出部５４の検出値から算出される。蓄電池容量算出部６２は、この充電電流積算値を蓄電池４３の使用可能容量として算出する。なお、充電容量積算部６３が充電容量積算手段に相当する。

さらに、蓄電池４３の使用可能容量の算出は、放電電流積算値と充電電流積算値との平均から算出してもよい。即ち、蓄電池容量算出部６２は、蓄電池４３を放電する際に算出した放電電流積算値と、残量少となったこの蓄電池４３を充電する際に算出する充電電流積算値とを足して２で割り、これにより求まる平均値を蓄電池４３の使用可能容量として算出する。よって、蓄電池４３の使用可能容量を、放電電流積算値と充電電流積算値との平均という精度の高い値として求めることが可能となる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）蓄電池４３の放電速度Ｋを算出し、この放電速度Ｋとその閾値Ｋｒとを比較することにより、蓄電池４３の電池残量を検出する。このため、放電速度Ｋという精度よく蓄電池４３の残量を見ることが可能なパラメータで電池残量の判断を行うことが可能となるので、蓄電池４３の電池残量をより精度よく見ることができる。

（２）蓄電池４３の電池残量が残量少となった際には、他の蓄電池４３に使用が切り換えられるので、使用中の蓄電池４３の電池残量が残り少なくなっても、継続して負荷５８に電力を供給することができる。

（３）蓄電池４３の満充電からの放電電流Ｉｈを積算し、この放電電流積算値によって蓄電池４３の使用可能容量を算出する。よって、蓄電池４３の下限残量を精度よく見ることに加え、蓄電池４３の使用可能容量も把握することができる。

（４）放電電流Ｉｈの供給先である負荷として定電流負荷５８を使用するので、蓄電池４３の残量検出をより精度よく行うことができる。
（５）蓄電池４３に流れ込む充電電流Ｉｊを積算し、この充電電流積算値から蓄電池４３の使用可能容量を算出可能とした。よって、パラメータとして放電電流Ｉｈのみならず、充電電流Ｉｊでも蓄電池４３の使用可能容量を算出することができる。

（６）蓄電池４３が放電する際に求まる放電電流積算値と、蓄電池４３を充電する際に求まる充電電流積算値との平均値を、蓄電池４３の使用可能容量として算出可能とした。よって、より正確に蓄電池４３の使用可能容量を導き出すことができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図５に従って説明する。なお、本例は、第１実施形態に対して、蓄電池４３の残量検出を他の形式としたことのみが異なる。よって、他の基本的な構成は第１実施形態と同様であるので、同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ詳述する。

図５に示すように、放電速度検出部５７は、バックアップ電源が第１蓄電池４３ａから第２蓄電池４３ｂに切り換えられた後、第２蓄電池４３ｂの電荷を、残量少となった第１蓄電池４３ａに放電させる。そして、放電速度検出部５７は、このときの放電速度Ｋと閾値Ｋｒとを比較して、第２蓄電池４３ｂの電池残量を監視する。よって、本例の場合、第２蓄電池４３ｂの電池残量を検出する際の定電流負荷が、他の蓄電池４３、即ち切り換え前に使用していた残量少の第１蓄電池４３ａとなっている。

さて、図５（ａ）に示すように、第１蓄電池４３ａがバックアップ電源として使用され、第２蓄電池４３ｂが満充電をとっていることを前提にとすると、まずは第１蓄電池４３ａから定電流負荷５８に放電電流Ｉｈが流される。そして、図５（ｂ）に示すように、放電速度Ｋ１が閾値Ｋｒ以下となると、使用するバックアップ電源が第１蓄電池４３ａから第２蓄電池４３ｂに切り換えられる。これにより、第１蓄電池４３ａが残量少となっても、継続して負荷５８に電力供給することが可能となる。

このとき、図５（ｃ）に示すように、負荷５８に対して電力供給が不要となると、第２蓄電池４３ｂから負荷５８に放電電流Ｉｈが流される動作が停止され、第２蓄電池４３ｂから一定の放電電流Ｉhxが第１蓄電池４３ａに流されて、第２蓄電池４３ｂの電荷が第１蓄電池４３ａに放電される。このとき、放電速度検出部５７は、第２蓄電池４３ｂの放電速度Ｋ２を算出する。放電速度検出部５７は、放電速度Ｋ２が閾値Ｋｒ以下となるまで放電電流Ｉhxを流し続け、仮にこの途中で負荷５８に電力供給が必要となると、放電電流Ｉhxを流す動作を一時停止し、放電電流Ｉｈを負荷５８に供給する。そして、放電速度検出部５７は、負荷５８への電力供給が不要となると、第１蓄電池４３ａへ放電電流Ｉhxを流す動作を再開する。

そして、蓄電池残量監視部５９は、放電速度Ｋ２が閾値Ｋｒ以下になったことを確認すると、第２蓄電池４３ｂが残量少になった旨を電源切換部６０に通知する。ところで、第１蓄電池４３ａは第２蓄電池４３ｂの放電電流Ｉhxによって充電されているので、電池残量が回復している。よって、電源切換部６０は、第２蓄電池４３ｂが残量少になったことを確認すると、バックアップ電源を第２蓄電池４３ｂから第１蓄電池４３ａに切り換える。これにより、第２蓄電池４３ｂが残量少となった際には、バックアップ電源が第１蓄電池４３ａに切り換えられ、継続した電力供給が可能となる。

なお、図５（ｄ）に示すように、残留少となった第２蓄電池４３ｂには、負荷５８に対して電力供給が不要となる期間中に、充電電流Ｉｊによって充電される。そして、第１蓄電池４３ａの放電速度Ｋ１が閾値Ｋｒ以下となって残量少となる度に、図５（ａ）〜（ｄ）に示す流れの動作が繰り返され、第１蓄電池４３ａと第２蓄電池４３ｂとが、バックアップ電源として交互に使用される。

本実施形態の構成によれば、第１実施形態の効果である（１）〜（６）に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
（７）本例の場合、蓄電池４３（第２蓄電池４３ｂ）を一定電流下で放電させるのに必要となる定電流負荷を、他の蓄電池４３（第１蓄電池４３ａ）で代用した。ところで、蓄電池４３というのは動作の際に実際にエネルギーを消費する負荷であるが、このような負荷を用いて放電速度Ｋが検出可能となれば、エネルギー損失を少なく抑えて電池残量を検出することができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・第１及び第２実施形態において、閾値Ｋｒは、第１蓄電池４３ａと第２蓄電池４３ｂとで異なる値としてもよい。

・第１及び第２実施形態において、閾値Ｋｒは、固定値に限らず、可変値としてもよい。
・第１及び第２実施形態において、自立発電電池は、太陽電池３に限らず、例えば燃料電池としてもよい。

・第１及び第２実施形態において、蓄電池４３は、二次電池やコンデンサなど、種々の蓄電部材を採用可能である。
・第１及び第２実施形態において、例えば蓄電池ユニット１６内に定電流回路を組み込んで、放電動作を一定電流下の動作としてもよい。

・第１及び第２実施形態において、蓄電池４３が残量少となった際、例えば燃料電池に電源が切り換わるものでもよい。
・第１及び第２実施形態において、蓄電池４３が残量少となるまでに要する時間や、蓄電池４３を満充電にするのに要する時間などを見ることにより、蓄電池４３の使用可能容量を算出してもよい。

・第１及び第２実施形態において、蓄電池４３の数は、２つに限らず、３つ以上としてもよい。
・第１及び第２実施形態において、系統２は、交流電圧を供給する商用交流電源に限らず、直流電圧を供給するものでもよい。

・第１及び第２実施形態において、電力供給システム１は、住宅に使用されることに限らず、例えば工場等の他の建物に応用してもよい。
・第１及び第２実施形態において、本発明の特徴的構成要件をなし得る機能部は、電力供給システム１の構成部材であれば、どこに設けられてもよい。

・第１実施形態に記述の各種技術思想と、第２実施形態の記載の各種技術思想とを、適宜組み合わせてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。

（イ）請求項１〜７のいずれかにおいて、前記負荷に電力線通信を介して電力及びデータを供給して、該負荷を制御する電力線通信制御部を備えた。この構成によれば、電力線通信によって負荷を制御することが可能となるので、少ない配線で負荷に電力及びデータを供給することが可能となる。

１…電力供給システム、２…系統、３…自立発電電池としての太陽電池、５…負荷を構成するＤＣ機器、６…負荷を構成するＡＣ機器、４３（４３ａ，４３ｂ）…蓄電池（他の蓄電池）、５７…放電速度検出手段としての放電速度検出部、５８…負荷を構成する定電流負荷、５９…蓄電池残量監視手段としての蓄電池残量監視部、６０…電源切換手段としての電源切換部、６１…放電容量積算手段としての放電容量積算部、６２…蓄電池容量算出手段としての蓄電池容量算出部、６３…充電容量積算手段としての充電容量積算部、Ｋ（Ｋ１，Ｋ２）…放電速度、Ｋｒ…閾値、Ｉｈ（Ｉhx）…放電電流，Ｉｊ…充電電流。

Claims (8)

1. 系統又は自立発電電池から得た電圧を電圧変換しつつ同電圧を分岐させて各負荷に供給し、前記系統又は前記自立発電電池のバックアップ用電源として蓄電池を搭載した電力供給システムの蓄電池残量監視装置において、
   前記蓄電池の放電速度を検出可能な範囲で放電電流が変動する幅を持った一定電流下における放電速度を検出する放電速度検出手段と、
   前記放電速度をその閾値と比較することにより、前記蓄電池の残量を監視する蓄電池残量監視手段とを備え、
   前記閾値は可変値であることを特徴とする電力供給システムの蓄電池残量監視装置。
2. 前記放電速度が前記閾値以下になった際、前記負荷の電源を他の蓄電池に切り換える電源切換手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システムの蓄電池残量監視装置。
3. 前記電源切り替え手段は、前記負荷に対して電力供給が不要になると、前記蓄電池に対して受電を行うようにし、前記蓄電池を満充電まで回復させることを特徴とする請求項２に記載の電力供給システムの蓄電池残量監視装置。
4. 前記放電速度は第１の放電速度であり、
   前記電源切り替え手段は、前記負荷に対して電力供給が不要になると、前記他の蓄電池から前記蓄電池への放電を行うようにし、
   前記放電速度検出手段は、前記他の蓄電池から前記蓄電池への放電を行う際の放電速度を第２の放電速度として検出することを特徴とする請求項２に記載の電力供給システムの蓄電池残量監視装置。
5. 前記第２の放電速度が前記閾値以下になり、
   前記負荷に対して電力供給が不要なとき、前記電源切り替え手段は、前記他の蓄電池に対して受電を行うようにし、前記他の蓄電池を満充電まで回復させ、
   前記負荷に対して電力供給が必要なとき、前記電源切り替え手段は、前記負荷の電源を前記蓄電池に切り換えることを特徴とする請求項４に記載の電力供給システムの蓄電池残量監視装置。
6. 前記蓄電池の満充電からの放電電流を積算する放電容量積算手段と、
   前記放電容量積算手段の積算値から前記蓄電池の使用可能容量を算出する蓄電池容量算出手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の電力供給システムの蓄電池残量監視装置。
7. 前記蓄電池を充電する際に充電電流を積算する充電容量積算手段を備え、
   前記充電容量積算手段の積算値から前記蓄電池の使用可能容量を算出する蓄電池容量算出手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の電力供給システムの蓄電池残量監視装置。
8. 前記蓄電池の満充電からの放電電流を積算する放電容量積算手段と、
   前記蓄電池を充電する際に充電電流を積算する充電容量積算手段と、
   前記放電容量積算手段の積算値と、前記充電容量積算手段の積算値との二つの値の平均値から、前記蓄電池の使用可能容量を算出する蓄電池容量算出手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の電力供給システムの蓄電池残量監視装置。

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