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技術 電力供給システムの蓄電池残量監視装置

出願人 パナソニック株式会社
発明者 塩川明実
出願日 2009年10月2日 (11年2ヶ月経過) 出願番号 2009-230861
公開日 2011年4月21日 (9年8ヶ月経過) 公開番号 2011-083057
状態 特許登録済
技術分野 遮断器と発電機・電動機と電池等の試験 電池等の充放電回路 二次電池の保守(充放電、状態検知)
主要キーワード 特徴的構成要件 一定電流下 蓄電部材 DC機器 リレーユニット 蓄電池残量 電力供給対象 充電値
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

蓄電池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蓄電池残量監視装置を提供する。

解決手段

蓄電池ユニット16には、複数の蓄電池43a,43bが搭載される。放電速度検出部57は、バックアップ電源として例えば第1蓄電池43aが放電動作をとる際、第1蓄電池43aの放電速度を算出する。そして、蓄電池残量監視部59は、この放電速度とその閾値とを比較し、放電速度が閾値以下となると、第1蓄電池43aの電池残量が残り僅かとなったと認識する。このとき、電源切換部60は、バックアップ電源をそれまでの第1蓄電池43aから第2蓄電池43bに切り換えて、継続して負荷電源供給する。

概要

背景

住宅には、商用電源のAC電圧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。

概要

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。蓄電池ユニット16には、複数の蓄電池43a,43bが搭載される。放電速度検出部57は、バックアップ電源として例えば第1蓄電池43aが放電動作をとる際、第1蓄電池43aの放電速度を算出する。そして、蓄電池残量監視部59は、この放電速度とその閾値とを比較し、放電速度が閾値以下となると、第1蓄電池43aの電池残量が残り僅かとなったと認識する。このとき、電源切換部60は、バックアップ電源をそれまでの第1蓄電池43aから第2蓄電池43bに切り換えて、継続して負荷電源供給する。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

系統又は自立発電電池から得た電圧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蓄電池残量監視装置において、前記蓄電池の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た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。

請求項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。

請求項3

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又は2に記載の電力供給システムの蓄電池残量監視装置。

請求項4

前記負荷は、放電電流が一定となるように自らが制御を行う定電流負荷であり、前記放電速度は、前記定電流負荷に電力を放電する際に生じる放電速度であることを特徴とする請求項1〜3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。

請求項5

放電時に前記蓄電池の電圧変化を一定電流下の変化とする定電流負荷は、前記負荷への電源として使用されていない他の蓄電池であり、前記放電速度は、当該他の電池へ放電を行う際の放電速度であることを特徴とする請求項1〜4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。

請求項6

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1〜5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。

請求項7

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1〜6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。

技術分野

0001

本発明は、電力供給システムの一電源である蓄電池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。

背景技術

0002

住宅には、商用電源のAC電圧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。

先行技術

0003

特開2009−159690号公報

発明が解決しようとする課題

0004

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。

0005

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。

課題を解決するための手段

0006

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たことを要旨とする。

0007

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。

0008

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。
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。

0009

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。

0010

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。

0011

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。

0012

本発明では、前記負荷は、放電電流が一定となるように自らが制御を行う定電流負荷であり、前記放電速度は、前記定電流負荷に電力を放電する際に生じる放電速度であることを要旨とする。

0013

この構成によれば、負荷として定電流負荷を使用するので、蓄電池の残量検出をより精度よく行うことが可能となる。
本発明では、放電時に前記蓄電池の電圧変化を一定電流下の変化とする定電流負荷は、前記負荷への電源として使用されていない他の蓄電池であり、前記放電速度は、当該他の電池へ放電を行う際の放電速度であることを要旨とする。

0014

この構成によれば、他の蓄電池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蓄電池の放電速度を検出すれば、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。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

発明の効果

0018

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。

図面の簡単な説明

0019

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。

実施例

0020

(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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。

0024

DC分電盤8は、直流電力対応の一種ブレーカである。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。

0025

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。

0026

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。

0027

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。

0028

DC分電盤8には、例えば壁コンセント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。

0029

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。

0030

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。

0031

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。

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。

0037

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。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

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。

0042

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。

0043

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。

0044

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。

0045

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。

0046

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。

0047

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。

0048

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。

0049

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。

0050

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。

0051

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。

0052

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。

0053

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。

0054

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。

0055

(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。

0056

(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。

0057

(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。

0058

(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。

0059

(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。

0060

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。

0061

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。

0062

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。

0063

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。

0064

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。

0065

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。

0066

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。

0067

・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。

0068

・第1及び第2実施形態において、蓄電池43は、二次電池コンデンサなど、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。

0069

・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。

0070

・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。

0071

・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。

0072

・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。

0073

(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。

0074

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。

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