(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-12
(45)【発行日】2024-11-20
(54)【発明の名称】無停電電源システム
(51)【国際特許分類】
H02J 9/06 20060101AFI20241113BHJP
H02J 1/00 20060101ALI20241113BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20241113BHJP
H02J 7/35 20060101ALI20241113BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20241113BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20241113BHJP
【ＦＩ】
H02J9/06 110
H02J1/00 304E
H02J7/00 302C
H02J7/35 K
H02J1/00 304H
H02J1/00 304G
H02J1/00 306H
H01M10/44 P
H01M10/48 P
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021003575
(22)【出願日】2021-01-13
(65)【公開番号】P2022108530
(43)【公開日】2022-07-26
【審査請求日】2023-11-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000003942
【氏名又は名称】日新電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】邱 大偉
(72)【発明者】
【氏名】栗尾 信広
(72)【発明者】
【氏名】蓑輪 義文
【審査官】鈴木 智之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－０８３０８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０４５６７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１２１４６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１４９８７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－７０５８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１０２３４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２３９３２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２２０８３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１２８３８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１２４０１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１０７８４０１３（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ９／０６
Ｈ０２Ｊ １／００
Ｈ０２Ｊ ７／００
Ｈ０２Ｊ ７／３５
Ｈ０１Ｍ １０／４４
Ｈ０１Ｍ １０／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
切替回路と、前記切替回路に接続された発電装置と、前記切替回路に接続された負荷とを有した直流系統と、第１の充放電回路を介して前記切替回路に接続された第１の蓄電池と、
第２の充放電回路を介して前記切替回路に接続された第２の蓄電池と、
前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び第２の充放電回路を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び第２の充放電回路を制御して、
前記直流系統での直流電力が余剰である場合に、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池のうちの一方の蓄電池を充電させ、
前記直流系統での直流電力が不足である場合に、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池のうちの他方の蓄電池を放電させる、無停電電源システム。
【請求項2】
前記直流系統は、前記切替回路に接続された交直変換回路であって、交流電源から受電した交流電力を直流電力に変換する交直変換回路を、さらに有する、請求項１に記載の無停電電源システム。
【請求項3】
前記制御装置は、前記負荷の消費電力の所定時間当たりの変動量が予め定められた第１の閾値を超える場合に、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び前記第２の充放電回路を制御して、前記発電装置を前記負荷から切り離すとともに、前記一方の蓄電池と接続させて、更に、前記交直変換回路を前記負荷と接続させる、請求項２に記載の無停電電源システム。
【請求項4】
前記制御装置は、前記発電装置の発電電力の所定時間当たりの変動量が予め定められた第２の閾値を超える場合に、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び前記第２の充放電回路を制御して、前記一方の蓄電池を前記負荷から切り離すとともに、前記発電装置と接続させる、請求項１から３のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
【請求項5】
前記制御装置は、前記発電装置の発電電力の所定時間当たりの変動量が前記第２の閾値を超える場合に、更に、前記他方の蓄電池を前記負荷と接続させる、請求項４に記載の無停電電源システム。
【請求項6】
前記制御装置は、前記他方の蓄電池の充電量が予め定められた下限値より小さくなった場合に、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池について、前記一方の蓄電池としての役割と前記他方の蓄電池としての役割を交代させる、請求項１から５のいずれか１項に記載の無停電電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、無停電電源システムに関する。
【背景技術】
【0002】
商用交流（ＡＣ）電源からの電力と、太陽電池等の自然エネルギーを利用した発電装置からの電力とを負荷に供給可能であり、更に太陽電池の余剰電力を充電するとともに、太陽電池の発電電力が小さい場合に負荷に対して電力を放電して供給する蓄電池を備えた無停電電源システムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１８／１２７９４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記のような従来技術では、太陽電池（発電装置）の発電電力の変動が大きい場合において、蓄電池に対して、充電及び放電の切り替え動作を頻繁に行わせることが要求される。この結果、従来技術の無停電電源システムでは、蓄電池あるいは蓄電池の充放電回路に故障が発生し易いという問題点を生じることがあった。
【0005】
本開示は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、発電装置の発電電力の変動が大きい場合でも、蓄電池に対して、充電及び放電の切り替え動作を頻繁に行わせることなく、故障が生じる可能性を低減できる無停電電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る無停電電源システムは、切替回路と、前記切替回路に接続された発電装置と、前記切替回路に接続された負荷とを有した直流系統と、第１の充放電回路を介して前記切替回路に接続された第１の蓄電池と、第２の充放電回路を介して前記切替回路に接続された第２の蓄電池と、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び第２の充放電回路を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び第２の充放電回路を制御して、前記直流系統での直流電力が余剰である場合に、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池のうちの一方の蓄電池を充電させ、前記直流系統での直流電力が不足である場合に、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池のうちの他方の蓄電池を放電させる構成を備えている。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一態様によれば、発電装置の発電電力の変動が大きい場合でも、蓄電池に対して、充電及び放電の切り替え動作を頻繁に行わせることなく、故障が生じる可能性を低減できる無停電電源システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本開示の一実施形態に係る無停電電源システムの構成例を説明する図である。
【図4】上記無停電電源システムの動作例を説明する図である。
【図6】上記無停電電源システムの別の動作例（モード１）を説明する図である。
【図7】上記無停電電源システムの別の動作例（モード２）を説明する図である。
【図8】上記無停電電源システムの別の動作例（モード３）を説明する図である。
【図9】上記無停電電源システムの別の動作例（モード４）を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
〔実施形態〕
以下、本発明の一実施形態について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る無停電電源システムの構成例を説明する図である。図２は、図１に示した切替回路の具体的な構成例を説明する図である。
以下、本発明の一実施形態について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る無停電電源システムの構成例を説明する図である。図２は、図１に示した切替回路の具体的な構成例を説明する図である。
【0010】
図１の例では、本実施形態の無停電電源システム１００は、発電装置ＰＳと、切替回路１１と、負荷として、例えば、２つの直流負荷Ｓ１、Ｓ２を含んだ直流系統１０１において、直流負荷Ｓ１、Ｓ２に対して、電力供給を停止することなく、直流電力を常時供給可能な無停電電源システムである。
【0011】
また、本実施形態の無停電電源システム１００では、発電装置ＰＳは、例えば、太陽電池１とＤＣ／ＤＣコンバータ５とを含んでおり、太陽電池１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を介して切替回路１１に接続されている。
【0012】
また、この切替回路１１には、直流負荷Ｓ１、Ｓ２がそれぞれ接続されている。そして、本実施形態の無停電電源システム１００では、発電装置ＰＳからの直流電力が切替回路１１を介して直流負荷Ｓ１、Ｓ２に供給される。直流負荷Ｓ１、Ｓ２は、例えば、直流電力によって動作する電気機器である。
【0013】
また、本実施形態の無停電電源システム１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１の充放電回路）８を介して直流系統１０１の切替回路１１に接続された第１の蓄電池３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２の充放電回路）９を介して直流系統１０１の切替回路１１に接続された第２の蓄電池４と、当該無停電電源システム１００の各部を制御する制御装置１０とを備える。そして、本実施形態の無停電電源システム１００では、第１の蓄電池３あるいは第２の蓄電池４からの直流電力が切替回路１１を介して直流負荷Ｓ１、Ｓ２に供給される。
【0014】
更に、本実施形態の無停電電源システム１００は、交直変換回路７を備えている。この交直変換回路７には、切替回路１１と、変圧器６を介して商用交流電源（交流電源）２とが接続されている。商用交流電源２は、例えば、６０Ｈｚまたは５０Ｈｚの商用周波数の交流電力を無停電電源システム１００に供給する。そして、本実施形態の無停電電源システム１００では、商用交流電源２からの交流電力が交直変換回路７で直流電力に変換されて切替回路１１を介して直流負荷Ｓ１、Ｓ２に供給される。
【0015】
太陽電池１は、太陽光のエネルギーを光電変換して直流電力を発生する。太陽電池１は、発生した直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ５を介して切替回路１１に出力する。尚、発電装置ＰＳとして、太陽電池１に代えて、例えば、風力発電機などの太陽光以外の自然エネルギーを利用するものや、コジェネレーションシステムや電動機などの非自然エネルギーを利用するものを用いることもできる。
【0016】
第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４は、直流電力を充放電可能な二次電池である。第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４は、それぞれ制御装置１０に制御されるＤＣ／ＤＣコンバータ８、９の動作に応じて、充放電が行われる。
【0017】
切替回路１１は、制御装置１０からの指示に従って、発電装置ＰＳ、第１の蓄電池３、第２の蓄電池４、交直変換回路７（商用交流電源２）、及び直流負荷Ｓ１、Ｓ２の接続状態を切り替える。
【0018】
本実施形態の無停電電源システム１００では、図２に示すように、切替回路１１は、例えば、９つの開閉器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｇ、１１Ｈ、１１Ｉを含んで構成され得る。これらの開閉器１１Ａ～１１Ｉは、直流系統１０１内の電路に配置されており、その各開閉状態が制御装置１０からの指示に従って制御される。
【0019】
また、本実施形態の無停電電源システム１００では、図２に示すように、発電装置ＰＳと開閉器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃとが接続点Ｃ１に接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ８と開閉器１１Ａ、１１Ｅとが接続点Ｃ２に接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ９と開閉器１１Ｂ、１１Ｇとが接続点Ｃ３に接続されている。
【0020】
また、開閉器１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｈ、１１Ｉが接続点Ｃ４に接続されている。また、開閉器１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｇ、１１Ｉが接続点Ｃ５に接続されている。また、開閉器１１Ｈには、交直変換回路７が接続されている。更に、開閉器１１Ｄには、直流負荷Ｓ１が接続され、開閉器１１Ｆには、直流負荷Ｓ２が接続されている。
【0021】
さらに、本実施形態の無停電電源システム１００の制御装置１０は、通常時、直流負荷Ｓ１、Ｓ２への電力供給の優先順位が発電装置ＰＳ（太陽電池１）、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４、及び商用交流電源２の順番となるように開閉器１１Ａ～１１Ｉを制御するようになっている。そして、本実施形態の無停電電源システム１００では、商用交流電源２からの受電電力を極力最少化するように構成されている（詳細は後述）。
【0022】
【0023】
図３に示すように、制御装置１０は、通信部１０Ａ、発電電力検出部１０Ｂ、第１の充電量検出部１０Ｃ、第２の充電量検出部１０Ｄ、第１の消費電力検出部１０Ｆ１、第２の消費電力検出部１０Ｆ２、制御部１０Ｇ、及び記憶部１０Ｈを備える。
【0024】
通信部１０Ａは、無停電電源システム１００の各部との間で双方向の通信を行う機能ブロックである。発電電力検出部１０Ｂは、発電装置ＰＳの発電電力Ｑsunを検出する機能ブロックである。
【0025】
第１の充電量検出部１０Ｃは、第１の蓄電池３の充電量ＳＯＣ１を検出する機能ブロックである（ＳＯＣ：State Of Charge）。第２の充電量検出部１０Ｄは、第２の蓄電池４の充電量ＳＯＣ２を検出する機能ブロックである。
【0026】
第１の消費電力検出部１０Ｆ１は、直流負荷Ｓ１の消費電力Ｑload１を検出する機能ブロックである。第２の消費電力検出部１０Ｆ２は、直流負荷Ｓ２の消費電力Ｑload２を検出する機能ブロックである。
【0027】
記憶部１０Ｈは、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置であり、制御部１０Ｇで実行される各種の処理プログラムを記憶する。また、記憶部１０Ｈは、消費電力Ｑload１、Ｑload２の所定時間当たりの変動量に関する第１の閾値、発電電力Ｑsunの所定時間当たりの変動量に関する第２の閾値、第１の蓄電池３の充電量ＳＯＣ１及び第２の蓄電池の充電量ＳＯＣ２に関する下限値ＳＯＣminを予め記憶する。
【0028】
尚、この説明以外に、例えば、通信部１０Ａを介して、外部から第１の閾値、第２の閾値、及び下限値ＳＯＣminを記憶部１０Ｈに適宜設定する構成でもよい。
【0029】
制御部１０Ｇは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、情報処理に応じて各構成要素の制御を行う機能ブロックである。
【0030】
制御部１０Ｇは、発電電力検出部１０Ｂの検出結果、第１の充電量検出部１０Ｃの検出結果、第２の充電量検出部１０Ｄの検出結果、第１の消費電力検出部１０Ｆ１の検出結果、及び第２の消費電力検出部１０Ｆ２の検出結果を用いて、後掲のモード１～４のいずれかのモードの制御を選択して、切替回路１１（開閉器１１Ａ～１１Ｉの各開閉状態）、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８、９を制御する。
【0031】
【0032】
＜受電電力の最少化制御＞
まず、図４及び図５を用いて、本実施形態の無停電電源システム１００での商用交流電源からの受電電力を最少化する制御の動作について具体的に説明する。図４は、上記無停電電源システムの動作例を説明する図である。図５は、図１に示した商用交流電源からの受電電力を最少化する制御を説明する図である。
まず、図４及び図５を用いて、本実施形態の無停電電源システム１００での商用交流電源からの受電電力を最少化する制御の動作について具体的に説明する。図４は、上記無停電電源システムの動作例を説明する図である。図５は、図１に示した商用交流電源からの受電電力を最少化する制御を説明する図である。
【0033】
本実施形態の無停電電源システム１００では、上述したように、通常時、直流負荷Ｓ１、Ｓ２への電力供給の優先順位が発電装置ＰＳに設定されている。つまり、通常時、例えば、図４に矢印Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にて示すように、発電装置ＰＳからの直流電力が直流負荷Ｓ１に供給される。また、図４に矢印Ｐ１、Ｐ４、Ｐ５にて示すように、発電装置ＰＳからの直流電力が直流負荷Ｓ２に供給される。
【0034】
また、本実施形態の無停電電源システム１００では、制御部１０Ｇは図４に矢印ＣＰにて示す最少受電電力制御点において、商用交流電源２からの受電電力が最少となるように、切替回路１１、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８、９を制御する。
【0035】
具体的には、制御部１０Ｇは、発電電力検出部１０Ｂで検出された発電装置ＰＳの発電電力Ｑsun、第１の消費電力検出部１０Ｆ１の検出結果から得られる直流負荷Ｓ１の負荷状況、第２の消費電力検出部１０Ｆ２の検出結果から得られる直流負荷Ｓ２の負荷状況、及び記憶部１０Ｈに予め記憶されている直流系統１０１の系統特性などに基づいて、例えば、記憶部１０Ｈに予め記憶されている、複数の発電装置ＰＳの発電特性曲線（図５に実線及び点線で示した曲線）のデータのうち、実線で示した発電装置ＰＳの発電特性曲線Ｔ１のデータを選定する。そして、制御部１０Ｇは、直流電力を直流系統１０１に放電している第２の蓄電池４において、その直流電力の放電量を増加及び減少のいずれか一方に変化させる。
【0036】
例えば、制御部１０Ｇが、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を制御して第２の蓄電池４の放電量を増加させると、上記最少受電電力制御点での商用交流電源２からの受電電力は、発電特性曲線Ｔ１上を右方向に変化する。一方、制御部１０Ｇが、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を制御して第２の蓄電池４の放電量を減少させると、上記最少受電電力制御点での商用交流電源２からの受電電力は、発電特性曲線Ｔ１上を左方向に変化する。
【0037】
そして、制御部１０Ｇは、受電電力が増加から減少に変化した時点（すなわち、発電特性曲線Ｔ１において、受電電力が０の値となる時点）を検出すると、第２の蓄電池４の放電量を増加及び減少の一方の変化から他方の変化に変更する。
【0038】
更に、制御部１０Ｇは、この第２の蓄電池の放電量の増減動作を繰り返し行うことにより、商用交流電源２からの受電電力を最少化する。つまり、本実施形態では、商用交流電源２からの受電電力の最少化を容易に行うことができる。
【0039】
【0040】
本実施形態の無停電電源システム１００において、制御部１０Ｇは、発電装置ＰＳの発電電力Ｑsunが変動する場合に、すなわち、天候が曇りである場合などの常時の動作では、発電電力Ｑsunが消費電力Ｑload１、Ｑload２の合計量よりも大きくなったり、小さくなったりする場合に、モード１の制御を実行する。また、このモード１の制御を実行する場合、制御部１０Ｇは、図６に示すように、開閉器１１Ｂのみ開状態とし、それ以外の開閉器１１Ａ、１１Ｃ～１１Ｉは閉状態とするように、各開閉器１１Ａ～１１Ｉを動作させる。
【0041】
つまり、モード１の制御を実行する場合、本実施形態の無停電電源システム１００では、直流系統１０１での直流電力が余剰である場合と直流系統１０１での直流電力が不足である場合とが現れるため、このような常時の動作では、制御部１１Ｇは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８、９を制御する。
【0042】
具体的には、直流系統１０１での直流電力が余剰である場合に、制御部１０Ｇは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御して、第１の蓄電池３（一方の蓄電池）に対して、太陽電池１からの直流電力を充電させる。
【0043】
すなわち、制御部１０Ｇは、直流系統１０１での直流電力が余剰である場合に、図６に矢印Ｐ１、ＰＪにて示すように、第１の蓄電池３に対して、発電装置ＰＳの余剰電力（＝発電電力Ｑsun－消費電力Ｑload１、Ｑload２）を充電させる。
【0044】
一方、直流系統１０１での直流電力が不足である場合に、制御部１０Ｇは、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を制御して、第２の蓄電池４に対して、直流電力を直流系統１０１に放電させる。
【0045】
すなわち、制御部１０Ｇは、直流系統１０１での直流電力が不足である場合に、図６に矢印ＰＨ、Ｐ８～Ｐ１０にて示すように、第２の蓄電池４からの直流電力を直流負荷Ｓ１、Ｓ２に供給させる。
【0046】
また、モード１の制御では、制御部１０Ｇは、第２の蓄電池４のみを放電させているので、当該第２の蓄電池４の充電量ＳＯＣ２が上記下限値ＳＯＣminより小さくなった場合に、第１の蓄電池３及び前記第２の蓄電池４について、一方の蓄電池としての役割と他方の蓄電池としての役割を交代させる。つまり、制御部１０Ｇは、切替回路１１を制御して、開閉器１１Ａを開状態とし、開閉器１１Ｂを閉状態とする。そして、制御部１０Ｇは、第２の蓄電池４に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を充電させるとともに、第１の蓄電池３から直流電力を直流系統１０１に放電させて直流負荷Ｓ１、Ｓ２に当該直流電力を供給させる。
【0047】
この結果、本実施形態の無停電電源システム１００では、直流負荷Ｓ１、Ｓ２に対する直流電力の供給を維持しつつ、第２の蓄電池４が完全に放電した状態となるのを確実に低減するができ、無停電電源システム１００の機能が損なわれるのを確実に低減することができる。
【0048】
以上のように、本実施形態では、制御部１０Ｇは、第２の蓄電池４（他方の畜電池）において、その充電量が下限値ＳＯＣminよりも小さくなると、当該第２の蓄電池４に対して、直流電力を充電させる。これにより、本実施形態では、例えば、第２の蓄電池４からの電力供給によるレジリエンスを強化するためのＢＣＰ（事業継続計画：Business Continuity Plan）に対応した制御を行うことができ、無停電電源システム１００を継続的に使用することが可能となる。
【0049】
【0050】
本実施形態の無停電電源システム１００において、制御部１０Ｇは、発電装置ＰＳ及び商用交流電源２がともに直流電力の供給を行うことが困難となった場合に、モード２の制御を実行する。尚、以下の説明では、発電装置ＰＳの発電電力Ｑsunと商用交流電源２からの受電電力とがともに零である場合を例示して説明する。
【0051】
具体的には、制御部１０Ｇは、切替回路１１を制御して、発電装置ＰＳからの直流電力の供給を停止させる。また、制御部１０Ｇは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８、９を制御して、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４に対して、直流電力を直流系統１０１に放電させる。
【0052】
詳細にいえば、制御部１０Ｇは、図７に示すように、例えば、開閉器１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｇ、１１Ｉを閉状態とし、開閉器１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｈを開状態とする。これにより、モード２の制御では、制御部１０Ｇは、図７に矢印Ｐ１１、Ｐ１３にて例示するように、第１の蓄電池３からの直流電力を直流負荷Ｓ１に供給させる。また、制御部１０Ｇは、図７に矢印Ｐ１２、Ｐ１４にて例示するように、第２の蓄電池４からの直流電力を直流負荷Ｓ２に供給させる。
【0053】
尚、上記の説明では、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４の双方を放電させて、直流負荷Ｓ１、Ｓ２に対して直流電力を供給する場合を説明したが、本実施形態はこれに限定されはなく、直流負荷Ｓ１、Ｓ２の消費電力Ｑload１、Ｑload２や発電装置ＰＳの発電電力Ｑsunなどによっては、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４の一方の蓄電池に対して、直流電力を放電させて直流負荷Ｓ１、Ｓ２に当該直流電力を供給させてもよい。
【0054】
【0055】
本実施形態の無停電電源システム１００において、制御部１０Ｇは、発電装置ＰＳの発電電力Ｑsunの所定時間当たりの変動量が予め定められた第２の閾値を超える場合に、モード３の制御を実行する。つまり、制御部１０Ｇは、発電装置ＰＳの発電電力Ｑsunが大きく変動する場合に、モード３の制御で切替回路１１、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８、９を制御する。
【0056】
具体的には、制御部１０Ｇは、切替回路１１を制御して、発電装置ＰＳからの直流電力を当該切替回路１１の内部に供給させる。また、制御部１０Ｇは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８、９を制御して、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４のうち、例えば、第１の蓄電池３（他方の蓄電池）に対して、直流電力を直流系統１０１に放電させるとともに、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４のうち、例えば、第２の蓄電池４（一方の蓄電池）に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を充電させる。
【0057】
詳細にいえば、制御部１０Ｇは、図８に示すように、例えば、開閉器１１Ｂ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｈ、１１Ｉを閉状態とし、開閉器１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｇを開状態とする。これにより、モード３の制御では、制御部１０Ｇは、図８に矢印Ｐ１５、Ｐ１６にて例示するように、第２の蓄電池４に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を充電させる。
【0058】
また、制御部１０Ｇは、図８に矢印Ｐ１７、Ｐ１８、Ｐ１９にて示すように、第１の蓄電池３からの直流電力を直流負荷Ｓ１に供給させ、図８に矢印Ｐ１７、Ｐ１８、Ｐ２０にて示すように、第１の蓄電池３からの直流電力を直流負荷Ｓ２に供給させる。
【0059】
また、このモード３の制御では、制御部１０Ｇは、図８に示すように、第２の蓄電池４を直流負荷Ｓ１、Ｓ２から切り離すとともに、発電装置ＰＳと第２の蓄電池４とからなる閉回路を構成させている。すなわち、制御部１０Ｇは、発電装置ＰＳと第２の蓄電池４とを自立させている。これにより、本実施形態では、発電装置ＰＳの発電電力Ｑsunが大きく変動する場合でも、当該発電電力Ｑsunを確実に第２の蓄電池４（一方の蓄電池）に充電することができる。
【0060】
また、このモード３の制御では、制御部１０Ｇは、図８に示すように、第１の蓄電池３を発電装置ＰＳから切り離すとともに、第１の蓄電池３と直流負荷Ｓ１、Ｓ２とからなる閉回路を構成させている。すなわち、制御部１０Ｇは、第１の蓄電池３と直流負荷Ｓ１、Ｓ２とを自立させている。これにより、本実施形態では、発電装置ＰＳの発電電力Ｑsunが大きく変動する場合でも、その発電電力Ｑsunの変動の影響を受けることなく、第１の蓄電池３（他方の蓄電池）から直流負荷Ｓ１、Ｓ２に対して、安定した電力供給を行うことができる。
【0061】
また、このモード３の制御では、制御部１０Ｇは、第１の蓄電池３の充電量ＳＯＣ１が上記下限値ＳＯＣminよりも小さくなった場合には、モード１の場合と同様に、上記ＢＣＰに対応した制御が行われる。すなわち、制御部１０Ｇは、第１の蓄電池３に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を充電させるとともに、第２の蓄電池４から直流電力を直流系統１０１に放電させて直流負荷Ｓ１、Ｓ２に当該直流電力を供給させる。更に、この場合には、制御部１０Ｇは、発電装置ＰＳと第１の蓄電池３とからなる閉回路を構成させる。
【0062】
また、このモード３の制御では、制御部１０Ｇは、第２の蓄電池４の充電量ＳＯＣ２が許容可能な充電量に達した場合には、第１の蓄電池３に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を充電させるとともに、第２の蓄電池４から直流電力を直流系統１０１に放電させて直流負荷Ｓ１、Ｓ２に当該直流電力を供給させる。更に、この場合にも、制御部１０Ｇは、発電装置ＰＳと第１の蓄電池３とからなる閉回路を構成させる。また、第２の蓄電池４での過充電を確実に低減することができる。
【0063】
また、上記の説明以外に、モード３の制御において、商用交流電源２からの電力供給を停止させることも可能である。また、商用交流電源２からの電力供給を行う場合は、図５を用いて説明した商用交流電源２からの受電電力を極力最少化する制御が実施される。
【0064】
【0065】
本実施形態の無停電電源システム１００において、制御部１０Ｇは、直流負荷Ｓ１、Ｓ２の消費電力Ｑload１、Ｑload２の所定時間当たりの変動量が予め定められた第１の閾値を超える場合に、モード４の制御を実行する。つまり、制御部１０Ｇは、直流負荷Ｓ１、Ｓ２の消費電力Ｑload１、Ｑload２が大きく変動する場合に、モード４の制御で切替回路１１、及びＤＣ／ＤＣコンバータ８、９を制御する。
【0066】
尚、以下の説明では、直流負荷Ｓ１の消費電力Ｑload１の所定時間当たりの変動量が予め定められた第１の閾値を超える場合を例示して説明する。つまり、直流負荷Ｓ１の消費電力Ｑload１が大きく変動する場合を例示して説明する。
【0067】
具体的には、制御部１０Ｇは、切替回路１１を制御して、発電装置ＰＳからの直流電力を当該切替回路１１の内部に供給させる。また、制御部１０Ｇは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８、９を制御して、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４のうち、例えば、第１の蓄電池３（他方の蓄電池）に対して、直流電力を直流系統１０１に放電させるとともに、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４のうち、例えば、第２の蓄電池４（一方の蓄電池）に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を充電させる。
【0068】
詳細にいえば、制御部１０Ｇは、図９に示すように、例えば、開閉器１１Ｂ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ、１１Ｈを閉状態とし、開閉器１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｇ、１１Ｉを開状態とする。これにより、モード４の制御では、制御部１０Ｇは、図９に矢印Ｐ２１、Ｐ２２にて例示するように、第２の蓄電池４に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を充電させる。また、制御部１０Ｇは、図９に矢印Ｐ２３、Ｐ２４、Ｐ２７にて示すように、第１の蓄電池３からの直流電力を直流負荷Ｓ２に供給させる。
【0069】
更に、このモード４の制御では、制御部１０Ｇは、交直変換回路７によって商用交流電源２からの交流電力を直流電力に変換して、当該直流電力を直流系統１０１に供給する。そして、制御部１０Ｇは、図９に矢印Ｐ２５、Ｐ２６にて示すように、商用交流電源２からの直流電力を直流負荷Ｓ１に供給させる。
【0070】
また、このモード４の制御では、制御部１０Ｇは、図９に示すように、発電装置ＰＳを直流負荷Ｓ１から切り離すとともに、直流負荷Ｓ１と商用交流電源２とからなる閉回路を構成させている。つまり、制御部１０Ｇは、直流負荷Ｓ１を自立させている。これにより、本実施形態では、直流負荷Ｓ１の消費電力Ｑload１が大きく変動する場合でも、当該直流負荷Ｓ１に対して、商用交流電源２から安定した電力供給を容易に行うことができる。
【0071】
また、このモード４の制御では、制御部１０Ｇは、図９に示すように、例えば、上記モード３の制御と同様に、第２の蓄電池４を直流負荷Ｓ１、Ｓ２から切り離すとともに、発電装置ＰＳと第２の蓄電池４とからなる閉回路を構成させている。これにより、第２の蓄電池４に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を安定的に充電させるとともに、第１の蓄電池３に対して、放電させて直流電力を安定的に直流負荷Ｓ２に供給させることが可能となる。
【0072】
また、このモード４の制御では、制御部１０Ｇは、第１の蓄電池３の充電量ＳＯＣ１が上記下限値ＳＯＣminよりも小さくなった場合には、モード１の場合と同様に、上記ＢＣＰに対応した制御が行われる。すなわち、制御部１０Ｇは、第１の蓄電池３に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を充電させるとともに、第２の蓄電池４から直流電力を直流系統１０１に放電させて直流負荷Ｓ２に当該直流電力を供給させる。更に、この場合には、制御部１０Ｇは、発電装置ＰＳと第１の蓄電池３とからなる閉回路を構成させる。また、第２の蓄電池４での過充電を確実に低減することができる。
【0073】
また、このモード４の制御では、制御部１０Ｇは、第２の蓄電池４の充電量ＳＯＣ２が許容可能な充電量に達した場合には、第１の蓄電池３に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を充電させるとともに、第２の蓄電池４から直流電力を直流系統１０１に放電させて直流負荷Ｓ１、Ｓ２に当該直流電力を供給させる。更に、この場合にも、制御部１０Ｇは、発電装置ＰＳと第１の蓄電池３とからなる閉回路を構成させる。
【0074】
尚、上記の説明以外に、例えば、直流負荷Ｓ２の消費電力Ｑload２の所定時間当たりの変動量もまた予め定められた第１の閾値を超える場合などにおいて、商用交流電源２と直流負荷Ｓ１、Ｓ２とからなる閉回路を構成させてもよい。この場合には、発電装置ＰＳと第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４とからなる閉回路を構成させて、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４に対して、発電装置ＰＳからの直流電力を充電させることもできる。
【0075】
以上のように構成された本実施形態の無停電電源システム１００では、発電装置ＰＳの発電電力Ｑsunが大きく変動する場合でも、制御装置１０は、直流系統１０１での直流電力が余剰である場合には、上記モード１の制御を選択して、例えば、第１の蓄電池３（一方の蓄電池）のみ余剰な直流電力を充電させる。また、制御装置１０は、直流系統１０１での直流電力が不足である場合には、上記モード１の制御を選択して、例えば、第２の蓄電池４（他方の蓄電池）のみ直流電力を放電させる。
【0076】
この結果、本実施形態の無停電電源システム１００では、発電装置ＰＳの発電電力Ｑsunの変動が大きい場合でも、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４に対して、充電及び放電の切り替え動作を頻繁に行わせることなく、当該第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ（充放電回路）８、９に故障が生じる可能性を低減できる。さらには、第１の蓄電池３及び第２の蓄電池４の電池寿命を容易に伸ばすことができ、無停電電源システム１００の点検などの保守期間もまた容易に伸ばすことができる。
【0077】
したがって、本実施形態の無停電電源システム１００が、例えば、無線通信局などの無人の電気施設に適用された場合において、これら電気施設での保守作業などの機会を大幅に減らすことができ、高い利便性を有する無停電電源システムを提供することが可能となる。
【0078】
また、本実施形態の無停電電源システム１００では、第１の蓄電池３または第２の蓄電池４のいずれか一方の蓄電池に対して、直流電力を充電させるとともに、他方の蓄電池に対して、直流電力を放電させて直流負荷に供給させている。このため、本実施形態の無停電電源システム１００では、上記ＢＣＰに対応した制御を容易に行うことができる。
【0079】
さらには、他方の蓄電池から直流電力を直流負荷に供給させることにより、商用交流電源２の受電電力の最少化を容易に行いつつ、一方の蓄電池に発電装置ＰＳからの直流電力を充電させることにより、当該発電装置ＰＳの余剰電力の有効活用を容易に行うことができる。
【0080】
尚、上記の説明では、２つの直流負荷Ｓ１、Ｓ２に対して、直流電力を供給する構成について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、少なくとも１つの直流負荷に対して直流電力を供給するものであれば何等限定されない。
【0081】
また、上記の説明では、第１の蓄電池３と第２の蓄電池４とを備えた構成について説明したが、本実施形態は一方の蓄電池に直流電力を充電させ、他方の蓄電池に直流電力を放電させるものであれば何等限定されるものではなく、例えば、一方の蓄電池及び他方の蓄電池に各々複数の蓄電池（例えば、組電池）を含ませることもできる。
【0082】
例えば、本実施形態では、上記余剰電力が生じた場合に、複数の蓄電池からなる一方の蓄電池に当該余剰電力を充電させ、上記発電電力が不足する場合に、複数の蓄電池からなる他方の蓄電池から直流電力を放電させてもよい。
【0083】
〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置１０の機能ブロック（特に、制御部１０Ｇ）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
制御装置１０の機能ブロック（特に、制御部１０Ｇ）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【0084】
後者の場合、制御部１０Ｇは、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本開示の目的が達成される。
【0085】
上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを更に備えていてもよい。
【0086】
また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【0087】
〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る無停電電源システムは、切替回路と、前記切替回路に接続された発電装置と、前記切替回路に接続された負荷とを有した直流系統と、第１の充放電回路を介して前記切替回路に接続された第１の蓄電池と、第２の充放電回路を介して前記切替回路に接続された第２の蓄電池と、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び第２の充放電回路を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び第２の充放電回路を制御して、前記直流系統での直流電力が余剰である場合に、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池のうちの一方の蓄電池を充電させ、前記直流系統での直流電力が不足である場合に、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池のうちの他方の蓄電池を放電させる構成を備えている。
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る無停電電源システムは、切替回路と、前記切替回路に接続された発電装置と、前記切替回路に接続された負荷とを有した直流系統と、第１の充放電回路を介して前記切替回路に接続された第１の蓄電池と、第２の充放電回路を介して前記切替回路に接続された第２の蓄電池と、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び第２の充放電回路を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び第２の充放電回路を制御して、前記直流系統での直流電力が余剰である場合に、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池のうちの一方の蓄電池を充電させ、前記直流系統での直流電力が不足である場合に、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池のうちの他方の蓄電池を放電させる構成を備えている。
【0088】
上記構成によれば、発電装置の発電電力の変動が大きい場合でも、蓄電池に対して、充電及び放電の切り替え動作を頻繁に行わせることなく、故障が生じる可能性を低減できる。
【0089】
上記一側面に係る無停電電源システムにおいて、前記直流系統は、前記切替回路に接続された交直変換回路であって、交流電源から受電した交流電力を直流電力に変換する交直変換回路を、さらに有する構成を備えていてもよい。
【0090】
上記構成によれば、交直変換回路が商用交流電源からの交流電力を直流電力に変換して、直流系統に供給することができ、負荷が停止するのを確実に低減することができる。
【0091】
上記一側面に係る無停電電源システムにおいて、前記制御装置は、前記負荷の消費電力の所定時間当たりの変動量が予め定められた第１の閾値を超える場合に、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び前記第２の充放電回路を制御して、前記発電装置を前記負荷から切り離すとともに、前記一方の蓄電池と接続させて、更に、前記交直変換回路を前記負荷と接続させる構成を備えていてもよい。
【0092】
上記構成によれば、発電装置を一方の蓄電池のみに接続させるとともに、負荷を自立させているので、当該負荷の消費電力が大きく変動する場合でも、その変動の影響を受けることなく、一方の蓄電池での充電を行うことができ、更には当該直荷に対して、商用交流電源から安定した電力供給を容易に行うことができる。
【0093】
上記一側面に係る無停電電源システムにおいて、前記制御装置は、前記発電装置の発電電力の所定時間当たりの変動量が予め定められた第２の閾値を超える場合に、前記切替回路、前記第１の充放電回路、及び前記第２の充放電回路を制御して、前記一方の蓄電池を前記負荷から切り離すとともに、前記発電装置と接続させる構成を備えていてもよい。
【0094】
上記構成によれば、一方の蓄電池を負荷から切り離して、当該一方の蓄電池と発電装置とを自立させているので、発電装置の発電電力が大きく変動する場合でも、当該発電電力を確実に一方の蓄電池に充電することができる。
【0095】
上記一側面に係る無停電電源システムにおいて、前記制御装置は、前記発電装置の発電電力の所定時間当たりの変動量が前記第２の閾値を超える場合に、更に、前記他方の蓄電池を前記負荷と接続させる構成を備えていてもよい。
【0096】
上記構成によれば、他方の蓄電池を発電装置から切り離して、当該他方の蓄電池と負荷とを自立させているので、発電装置の発電電力が大きく変動する場合でも、その発電電力の変動の影響を受けることなく、負荷に対して、安定した電力供給を容易に行うことができる。
【0097】
上記一側面に係る無停電電源システムにおいて、前記制御装置は、前記他方の蓄電池の充電量が予め定められた下限値より小さくなった場合に、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池について、前記一方の蓄電池としての役割と前記他方の蓄電池としての役割を交代させる構成を備えていてもよい。
【0098】
上記構成によれば、負荷への電力供給を停止させることなく、一方の蓄電池の充電量が零の値、つまり当該蓄電池が完全に放電した状態となるのを確実に低減することができ、無停電電源システムの機能が損なわれるのを確実に低減することができる。
【0099】
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0100】
２ 商用交流電源
３ 第１の蓄電池
４ 第２の蓄電池
７ 交直変換回路
８ ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１の充放電回路）
９ ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２の充放電回路）
１０ 制御装置
１１ 切替回路
ＰＳ 発電装置
Ｓ１、Ｓ２ 直流負荷（負荷）
１００ 無停電電源システム
１０１ 直流系統
３ 第１の蓄電池
４ 第２の蓄電池
７ 交直変換回路
８ ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１の充放電回路）
９ ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２の充放電回路）
１０ 制御装置
１１ 切替回路
ＰＳ 発電装置
Ｓ１、Ｓ２ 直流負荷（負荷）
１００ 無停電電源システム
１０１ 直流系統
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】