JP6402925B2 - 蓄電池搭載機器及びその保守運用システム - Google Patents

Description

本明細書によって開示される発明は、蓄電池搭載機器及びその保守運用システムに関する。

蓄電池搭載機器として例えば無停電電源装置があり、これは電力系統の停電時に蓄電池から負荷装置に交流電力を供給するバックアップ電源として機能するよう設計されている。近年、この無停電電源装置等の蓄電池搭載機器は、リチウムイオン電池等の高性能蓄電池を多数搭載して、高容量化・高機能化が進み、ネットワークを介した運用監視が実用化されている。

ところが、高容量の蓄電池を搭載した蓄電池搭載機器では、蓄電池のセル数は極めて多数にのぼり、その分、管理情報量は膨大になる。このため、その情報を管理用のネットワークを介してサーバーに送り込むとネットワークのトラフィック量が大きくなって各種の障害が予想される。

そこで、例えば、セル毎の電流・電圧の経時的な計測情報、停電検出情報、蓄電池の充電情報等の管理情報を無停電電源装置側の記憶装置に蓄積しておき、例えば無停電電源装置の状態が変化したときに電子メール機能によって管理者にメールを送信するメール報知システムが実用化されている。メールを受けた保守要員は、管理コンピュータのウエブブラウザから無停電電源装置の制御装置に設定されているウエブサーバーにアクセスして無停電電源装置の管理情報を確認したり、無停電電源装置の設置場所に赴いて直接に検査したりすることになる。

特開２０１３−００９５３１号公報

異常報知のメールを受けて保守要員が現場に赴いた場合、現場において詳細な管理情報を確認したいときがある。そのためには、ネットワークにノートパソコン等を接続して無停電電源装置のウエブサーバーからの情報を閲覧することが望ましい。しかし、多くの場合、無停電電源装置のメーカーのサービスマンである保守要員が顧客会社のネットワークにノートパソコンを接続するには、セキュリティ上の問題があるため、その承認手続は容易ではない。

このため、蓄電池搭載機器の管理用のネットワークに接続しなくても、簡易に管理情報を閲覧できる仕組みが要望されていた。

そこで本明細書は、蓄電池搭載機器を運用保守するに際し、保守要員が蓄電池搭載機器に記録された管理情報を簡易に確認できる技術を開示する。

本明細書で開示される蓄電池搭載機器の保守運用システムは、蓄電池搭載機器は、蓄電池の状態をその蓄電池の管理情報として取得して記憶する管理情報記憶部と、管理用ネットワークを介して前記蓄電池搭載機器の管理用コンピュータと通信する管理ネットワーク用通信部と、前記管理用ネットワークとは独立した無線通信回線を介して携帯情報端末と通信する無線通信部とが備えられ、前記無線通信回線を介して前記管理情報を前記携帯情報端末に送信するようにしたものである。

蓄電池搭載機器が電力管理システムの電力管理サーバーによって制御されている場合には、携帯情報端末が公衆無線電話回線を介して電力管理サーバーと通信する公衆回線通信部を有することが好ましい。

本明細書により開示される技術によれば、蓄電池搭載機器を運用保守するに際し、保守要員が蓄電池搭載機器に記録された管理情報を簡易に確認できるようになる。

電力管理システムの構成を示すブロック図 無停電電源装置の構成を示すブロック図 ネットワークユニットと保守運用システムの構成を示すブロック図

実施形態を図１ないし図３を参照して説明する。

交流の電力系統１０に複数台の負荷装置１１〜１４が接続されている。負荷装置１１，１２としては電力系統１０の停電に対して電力のバックアップを必要とするサーバー機器を例示でき、負荷装置１３，１４としては空調機器や照明機器等の一般的な負荷装置を例示できる。負荷装置１１，１２は、電力バックアップのためそれぞれ蓄電池搭載機器に相当する無停電電源装置２０（以後、「ＵＰＳ２０」と称する）を介して電力系統１０に連なる。

２台のＵＰＳ２０及び負荷装置１３，１４は、ネットワーク３０を介してＥＭＳコントローラ３１に接続され、後に詳述するように電力管理サーバー３２からの信号を受けたＥＭＳコントローラ３１によってそれらの動作が制御される。なお、電力管理サーバー３２は、各負荷装置１１〜１４及びＵＰＳ２０の動作に関する情報のデータベースを有しており、それに基づいて実際の電力需給状態に応じて負荷装置の最適な運用態様を解析し、その解析結果に基づいてＥＭＳコントローラ３１がＵＰＳ２０，負荷装置１３，１４に動作指令を出力する。

ＵＰＳ２０は、図２に示すように、電力系統１０からの交流を整流器２１によって整流し、双方向コンバーター２２を介してリチウムイオン電池等の蓄電池２３を充電する。蓄電池２３に蓄えられた電力は、双方向コンバーター２２を介してインバータ２４に与えられ、交流電力に変換されてインバータバイパススイッチ２５を介して負荷装置１１，１２に与えられる。

ＵＰＳ２０内の構成要素である整流器２１、双方向コンバーター２２、インバータ２４及びインバータバイパススイッチ２５はＵＰＳ制御回路２６によって制御される。電力系統１０が正常に電力を供給している場合には、蓄電池２３が所定の残容量を維持するように充電すると共にインバータ２４からの交流電力が負荷装置１１，１２に供給される。

蓄電池２３の残容量は、例えば蓄電池２３の電圧・内部抵抗等の情報からＵＰＳ制御装置２６が演算する。ＵＰＳ制御装置２６は、その蓄電池２３を構成するセル毎の電圧、ＳＯＣ（State Of Charge：残容量）、ＳＯＨ（State Of Health：劣化状態）及び温度も所定時間毎に演算又は測定しており、併せてＵＰＳ２０の動作状態、ＵＰＳ２０を構成する部品の故障状況も取得し、ＵＰＳ制御装置２６内に設けられている図示しない記憶回路に記憶している。従って、このＵＰＳ制御装置２６が蓄電池２３の状態をその蓄電池の管理情報として取得して記憶する管理情報記録部として機能する。

一方、電力系統１０の停電が検出されると、ＵＰＳ制御装置２６は、蓄電池２３に充電されている直流電力を、双方向コンバーター２２を介してインバータ２４に供給して交流電力に変換し、インバータ２４からの交流電力を負荷装置１１，１２に供給する。このように、このＵＰＳ制御装置２６は、蓄電池２３の充放電を所定の充放電アルゴリズムに従って制御する充放電制御装置として機能する。その充放電アルゴリズムは、ＵＰＳ制御装置２６のメモリーと後述するネットワークユニット４０に設けられているアルゴリズム記憶部に相当する記憶部４１に記録されている。なお、インバータバイパススイッチ２５は例えばＵＰＳ２０の点検作業時にインバータ２４を停止させる場合に、電力系統１０の電力を負荷装置１１，１２に直接的に供給するように切り換えられる。

ＵＰＳ２０には、ＵＰＳ２０をネットワーク３０に接続するためのネットワークユニット４０が備えられている。このネットワークユニット４０は、詳細には図３に示す構成で、前述の記憶部４１，有線ＬＡＮ用通信部４２，主演算部４３及び無線ＬＡＮ用通信部４４を備える。

有線ＬＡＮ用通信部４２は、ＥＭＳコントローラ３１がつながるネットワーク３０に有線接続するためのコネクタ（図示せず）を有する。ネットワーク３０は図３に示すようにＵＰＳ２０の動作をモニターする管理用コンピュータ４５も接続することができ、電力管理システムのためのネットワークとして機能するだけでなく、ＵＰＳ２０の動作を管理する管理用ネットワークとしても機能する。

無線通信部４４は例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）等の無線ＬＡＮ又はブルートゥース（登録商標）等の無線通信回線のためのインターフェースである。この無線通信部４４は例えば保守点検用の携帯情報端末５０を無線通信によって接続するためのもので、ネットワーク３０とは切り離された独立の無線ネットワークを確立する。なお、携帯情報端末５０は、３Ｇ又は４Ｇ等の公衆無線電話回線を介して基地局５１とも通信できる。携帯情報端末５０には、基地局５１がつながるネットワーク５２を介して例えばＵＰＳ２０群の動作パラメータや動作ログを記録しているＵＰＳ２０用の運用サーバー５３との間で通信するための通信プログラムがインストールされている。

記憶部４１には、主演算部４３の各種機能を実行するプログラムが格納されている。例えば、ＵＰＳ制御装置２６において取得した蓄電池２３の管理情報がＵＰＳ制御装置２６の記憶部内でオーバーフローする前に記憶部４１に転送するプログラム、それらの情報を管理するログファイルプログラム、動作情報をHTTP/HTTPSベースのユーザインターフェースとして提供するためのＷＥＢサーバープログラム、遠隔監視のためのＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）プログラム、無線通信部４４を介して携帯情報端末５０との間で通信する通信制御プログラム、ＵＰＳ２０側で異常や停電を検出した場合にメール送信するメール送信プログラム等が記憶部４１に記録されている。併せて、記憶部４１には、前述したＵＰＳ制御装置２６の充放電アルゴリズムを記憶する領域と、蓄電池２３の管理情報を記憶する領域が確保され、管理情報記憶部としても機能する。

次に、本実施形態において、ＵＰＳ２０に異常が生じたときの保守手順について説明する。ＵＰＳ２０において、例えば蓄電池２３のＳＯＨが設定レベルを下回った場合、或いは部品故障を検出した場合、或いは蓄電池２３の温度が設定レベルを上回った場合等には、ネットワーク３０内の所定のアドレスにそれを報知する電子メールがネットワークユニット４０から送信される。ネットワーク３０に接続されている管理用コンピュータ４５にインストールしたブラウザにおいて所定のＵＲＬを入力することで、ネットワークユニット４０に設定されているＷＥＢサーバーからＵＰＳ２０の動作状況が管理用コンピュータ４５に送信され、遠隔地の管理用コンピュータ４５のブラウザで確認することができる。

その結果、ＵＰＳ２０が設置されている現場に保守要員が出向く必要があると判断される場合には、保守要員は所定の携帯情報端末５０を持って現場にでかける。ＵＰＳ２０の設置現場に到着したら、携帯情報端末５０において無線ＬＡＮ接続のための所定の認証作業を行えば、携帯情報端末５０がネットワークユニット４０の無線ＬＡＮ用通信部４４を介してデータ通信が確立する。そこで、携帯情報端末５０の所定のアプリケーションプログラムを立ち上げることで、ＵＰＳ２０のログファイルを記憶部４１から読み出して携帯情報端末５０において閲覧することができる。

この場合、携帯情報端末５０とネットワークユニット４０との間の無線通信回線によって確立された無線ネットワークを介して、膨大なデータ量の管理情報が送信されることになるが、その無線ネットワークは管理用のネットワーク３０とは全く独立であるから、ネットワーク３０を介した電力管理サーバー３２による電力管理システムの管理動作やＵＰＳ２０の監視動作に影響を与えることはなく、安全・安定的に電力管理とＵＰＳ２０の監視を継続することができる。また、携帯情報端末５０からネットワーク３０内に侵入することはできないから、セキュリティ上の問題・懸念を生じさせることもない。

保守要員は、携帯情報端末５０にＵＰＳ２０のＵＰＳ制御装置２６およびネットワークユニット４０に記憶されている管理情報を転送してディスプレイに表示させたり、携帯情報端末５０において所定の分析用アプリケーションを動作させたりすることでＵＰＳ２０に発生した問題点を分析することができる。または、取得した管理情報を、携帯情報端末５０が備えている３Ｇ又は４Ｇの公衆無線電話回線を介して運用サーバー５３に送り込み、ここで分析するようにしてもよい。その分析結果は、携帯情報端末５０に送り返され、保守要員はその結果を見てＵＰＳ２０の異常対策を講ずることができる。

また、異常が生じた時や点検時など、携帯情報端末５０と運用サーバー５３との間において通信が行われた際に、携帯情報端末５０には、ＵＰＳ２０のファームウェアなどの更新情報が表示され、保守要員は、携帯情報端末５０を操作することにより、運用サーバー５３から携帯情報端末５０を介してＵＰＳ２０のファームウェアなどを更新することもできる。

運用サーバー５３を利用した保守手順としては、次のものが例示できる。
例えば運用サーバー５３には、ＵＰＳ２０が設置される地域毎の望ましい停電検出レベルがデータベースとして記録されている。停電検出レベルとは、例えば電力系統１０の電圧が定格電圧の８０％を下回ったときに停電とみなして、バックアップ動作に移行するという基準である。携帯情報端末５０から運用サーバー５３に管理情報を送信し、運用サーバー５３においてログを分析したところ、停電検出頻度が飛び抜けて高い場合には、例えば携帯情報端末５０から取得したＧＰＳデータに基づいてＵＰＳ２０の設置場所を取得し、データベースからその設置場所における標準的な停電検出レベルと実際に設定されている停電検出レベルとを比較する。両者が異なる場合には、情報端末５０に標準的な停電検出レベルを送信し、保守要員にそのＵＰＳ２０の停電検出レベルを標準値に設定し直すように指示するのである。

保守要員が携帯情報端末５０において、停電検出レベルの設定操作を行うと、その情報が無線ネットワークを介してネットワークユニット４０に送信され、主演算部４３からの信号によってＵＰＳ制御装置２６に設定されている停電検出レベルが新しい値に設定される。これと同時に携帯情報端末５０から公衆無線電話回線を介して運用サーバー５３のデータベースに当該ＵＰＳ２０において、停電検出レベルが新しい値に更新されたことが記憶される。これにより、適切な停電検出レベルにおいてＵＰＳ２０を運用することができる。

また、運用サーバー５３には、地域毎の望ましい停電検出レベルだけでなく、例えば、ＵＰ有線ＬＡＮ通信部４２、無線通信部４４などの設定情報が記憶されており、ＵＰＳ２０を新規もしくは更新などにより設置する際に、当該設定情報を、携帯情報端末５０を介してネットワークユニット４０に設定することができる。

また、運用サーバー５３には、ＵＰＳ２０を新規もしくは更新などにより設置する際に、ＵＰＳ２０の個別情報（例えば、シリアル番号、ハードウェアやファームウェアのバージョン、設置場所など）や携帯情報端末５０から入力する設定情報が、停電検出レベルと共に、運用サーバー５３のデータベースに記憶されるようになっており、ネットワークユニット４０が故障などした際に、運用サーバー５３に記憶された設定情報や停電検出レベルなどの設定情報を、交換後の新しいネットワークユニットに転送することで復旧作業の効率化を図ることができる。

つまり、ネットワークユニット４０において有線ＬＡＮ用通信部４２において通信できないトラブル（例えば、ＬＡＮポートの故障や通信異常など）が生じた場合、ネットワークユニット４０の交換後、運用サーバー５３に記憶されていた設定情報を転送することで、復旧作業を効率的に行うことができる。

さらに、運用サーバー５３を利用することにより、次のような保守手順を実施できる。例えば、通信設定情報に相当するアクセスパスワード忘れにより管理コンピュータ４５からブラウザを用いてネットワークユニット４０にアクセスできなくなった場合、保守要員は、まず、無線ネットワーク側の運用サーバー５３において事前に保存しておいたセキュリティコードを、携帯情報端末５０によって取得する。そして、取得したセキュリティコードを用いて携帯情報端末５０からネットワークユニット４０にアクセスすることにより使用回数および使用期限付きの仮パスワードを取得する。

次に、保守要員が取得した仮パスワードを受け取り、管理用のネットワーク３０の管理コンピュータ４５のブラウザから仮パスワードを用いてネットワークユニット４０にアクセスすることにより、アクセスパスワードを再設定する。つまり、無線ネットワークと管理用のネットワーク３０とを独立に構築し、セキュリティコードの認証による仮パスワードの発行と、仮パスワードによるアクセスパスワードの再設定とを異なるネットワークにおいて行うようにしているから、セキュリティの強化を図りつつパスワードの再設定を行うことができるようになっている。

＜他の実施形態＞
（１）上記実施形態では、蓄電池搭載機器として無停電電源装置を例示したが、これに限られず、例えば深夜電力によって充電した電力を昼間に放電させて電力需要の平準化を図るピークシフト用の蓄電池搭載機器や、昼間に太陽電池出力によって充電し、夜間に放電する太陽電池用の蓄電池搭載機器であってもよい。

（２）上記実施形態では、蓄電池がリチウムイオン電池からなる例を示したが、これに限らず、鉛蓄電池やニッケル水素電池等の各種の二次電池が利用できることはもちろんである。

（３）上記実施形態では、説明の簡略化のために電力管理システムが４台の負荷装置１１〜１４を管理する構成を例示したが、これに限らず、電力管理システムが工場全体の電力負荷を管理するFEMS(Factory Energy Management System)、家庭内の電力機器を管理するHEMS(Home Energy Management System)、街や地域の電力機器を管理するCEMS(Community Energy Management System)、ビル全体や商業施設の電力機器を管理するBEMS(Building Energy Management System)に適用できることはもちろんである。

（４）上記実施形態では、ＥＭＳコントローラ３１とは別に電力管理サーバー３２を設けた構成例を示したが、これに限らず、ＥＭＳコントローラ３１に電力管理サーバー３２のデータ処理機能を与えて両者を一体化した構成としてもよい。或いは、複数のＥＭＳコントローラを、ネットワークを介して電力管理サーバーに接続した大規模な電力管理システムに適用しても良い。

（５）上記実施形態では、管理用のネットワーク３０は有線ネットワークである例を示したが、これに限られず、少なくとも一部を無線ＬＡＮによって置き換えてもよい。

（６）上記実施形態では、携帯情報端末５０には、ＵＰＳ２０のネットワークユニット４０や運用５３にと接続して各種情報を確認・設定するための専用のアプリケーションをインストールする例を示したが、これに限らず携帯情報端末５０が備えるＷＥＢブラウザ機能を利用して、ネットワークユニット４０や運用サーバーと情報の授受を行うようにしてもよいことはもちろんである。
（７）上記実施形態では、ＵＰＳ制御装置２６が蓄電池２３を構成するセル毎の電圧、ＳＯＣ、ＳＯＨ及び温度等の管理情報を取得した例を示したが、例えば、電池モジュール毎に電池の電圧、ＳＯＣ、ＳＯＨ、電流および温度等の管理情報を取得してもよい。

１０：電力系統
１１〜１４：負荷装置
２０：ＵＰＳ（蓄電池搭載機器）
２６：ＵＰＳ制御装置（充放電制御装置）
３０：管理用ネットワーク
３１：ＥＭＳコントローラ
３２：電力管理サーバー
４０：ネットワークユニット
４１：記憶部（管理情報記憶部）
４２：有線ＬＡＮ用通信部（管理ネットワーク用通信部）
４４：無線ＬＡＮ用通信部（無線通信部）
４５：管理用コンピュータ
５３：運用サーバー

Claims (10)

1. 蓄電池及びその蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置を備えた蓄電池搭載機器の保守運用システムであって、
   前記蓄電池搭載機器には、前記蓄電池の状態をその蓄電池の管理情報として取得して記憶する管理情報記憶部と、管理用ネットワークを介して前記蓄電池搭載機器の管理用コンピュータと通信する管理ネットワーク用通信部と、前記管理用ネットワークとは独立した無線通信回線を介して携帯情報端末と通信する無線通信部とが備えられ、
   前記無線通信回線を介して前記管理情報を前記携帯情報端末に送信する蓄電池搭載機器の保守運用システム。
2. 請求項１に記載の保守運用システムにおいて、前記蓄電池を管理するための設定情報を、前記携帯情報端末から前記蓄電池搭載機器に設定する蓄電池搭載機器の保守運用システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の保守運用システムにおいて、前記携帯情報端末は、前記管理情報記憶部から取得した前記管理情報を分析して表示する分析アプリケーションを有する蓄電池搭載機器の保守運用システム。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の保守運用システムにおいて、前記携帯情報端末は、前記蓄電池搭載機器の前記管理情報を記録したデータベースを有する運用サーバーと公衆無線電話回線を介して通信する通信アプリケーションを有する蓄電池搭載機器の保守運用システム。
5. 請求項４に記載の保守運用システムにおいて、前記運用サーバーは、前記蓄電池を管理するための設定情報を、前記運用サーバーから前記携帯情報端末を介して前記蓄電池搭載機器に設定する、もしくは前記蓄電池搭載機器に設定された前記設定情報を、前記携帯情報端末を介して取得し記憶する蓄電池搭載機器の保守運用システム。
6. 請求項４または請求項５に記載の保守運用システムにおいて、前記管理用ネットワークから前記管理ネットワーク用通信部に通信できなくなった際には、前記運用サーバーに予め設定されたセキュリティコードの認証により前記携帯情報端末から前記無線通信回線を介して前記管理ネットワーク用通信部の通信用設定情報を設定する蓄電池搭載機器の保守運用システム。
7. 請求項４から請求項６の何れか一項に記載の保守運用システムにおいて、前記携帯情報端末は、前記管理情報記憶部から取得した前記管理情報を分析して表示する分析アプリケーションを有する蓄電池搭載機器の保守運用システム。
8. 請求項７に記載の保守運用システムにおいて、前記分析アプリケーションは、前記サーバーが前記管理情報記憶部から取得して分析した前記管理情報を表示する蓄電池搭載機器の保守運用システム。
9. 蓄電池及びその蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置を備えた蓄電池搭載機器であって、
   前記蓄電池の状態をその蓄電池の管理情報として取得して記憶する管理情報記憶部と、
   前記管理情報記憶部によって記憶されている前記管理情報を、管理用ネットワークを介して前記蓄電池搭載機器の管理用コンピュータに送信する管理ネットワーク用通信部と、
   前記管理用ネットワークとは独立したネットワークであって携帯情報端末と無線通信回線を介して確立される無線ネットワークに接続されて前記管理情報を、前記無線ネットワークを介して前記携帯情報端末に送信する無線通信部とを備える蓄電池搭載機器。
10. 請求項９に記載の蓄電池搭載機器において、前記蓄電池を管理するための設定情報は、前記携帯情報端末から前記無線ネットワークを介して設定する蓄電池搭載機器。

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