(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力としての交流電力を直流電力に変換する電力変換装置によって充電されるとともに前記電力変換装置からの直流電力が供給される第１の直流負荷に常時並列に接続され、前記電力変換装置へ供給される交流電力が瞬間的に電圧低下した際または瞬間的に停止した際に前記第１の直流負荷へバックアップのための直流電力を供給することが可能な第１の蓄電装置と、
前記電力変換装置によって充電されるとともに前記第１の蓄電装置と前記第１の直流負荷に対して並列に接続可能であり、貯蔵した前記電力変換装置からの直流電力を第２の直流負荷に供給可能で前記第１の蓄電装置よりも容量が大である第２の蓄電装置と、
前記電力変換装置と前記第２の蓄電装置とを接続する回路に設けられる第１のスイッチと、
前記第２の蓄電装置と前記第２の直流負荷とを接続する回路に設けられる第２のスイッチと、
前記交流電力の前記電力変換装置への供給停止を検出する停電検知手段と、
前記第２の蓄電装置に貯蔵された直流電力を前記第２の直流負荷に供給する際には、前記第１のスイッチをオフにするとともに前記第２のスイッチをオンとし、前記停電検知手段により前記交流電力の前記電力変換装置への供給停止を検知した際には、優先的に前記第１のスイッチをオンにするとともに前記第２のスイッチをオフとする回路切替手段と、
通信機能、使用電力量制御機能、電力量計測機能を含む複数の機能を有するスマートメータと、
を備え、
前記スマートメータは、インバータによって交流に変換された前記第２の蓄電装置からの電力を、指令により前記商用電力としての前記交流電力を供給する送電系統に逆潮流させることを特徴とする直流給電システム。
【請求項２】
前記第１の蓄電装置は、キャパシタから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の直流給電システム。
【請求項３】
前記第２の蓄電装置は、二次電池から構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の直流給電システム。
【請求項４】
前記電力変換装置は、ＳｉＣ半導体素子またはＧａＮ半導体素子を利用したＡＣ−ＤＣコンバータから構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の直流給電システム。
【請求項５】
前記第１の直流負荷は、情報通信装置から構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の直流給電システム。
【請求項６】
前記第２の直流負荷は、前記第２の蓄電装置から供給される純粋直流電力を利用して急速充電を行う急速充電機能を有する電動式移動体であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の直流給電システム。
【請求項７】
前記回路切替手段は、特定の時間帯のみ前記第１のスイッチをオンとし前記第２のスイッチをオフとする機能と、前記第２の蓄電装置の残存電力貯蔵量が所定値以下になった場合は前記第２のスイッチをオフとする機能を有していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の直流給電システム。
【請求項８】
前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置と前記第１の直流負荷とには、少なくとも太陽電池からの直流電力または燃料電池からの直流電力が供給可能であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の直流給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ロスを低減する直流給電システムに関し、とくに停電発生時における負荷に対するバックアップの信頼性を高く維持しつつ、バックアップのための蓄電装置を有効利用することが可能な直流給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給システムには、負荷としての通信装置に電力を供給するものがある。通信用の電力供給システムにおいては、交換機や伝送機器などの負荷には直流電力が供給される。一方、データセンタや企業の多くは、交流給電方式を採用している。交流給電方式の場合は、ＩＴ機器などの負荷に給電するまでに複数回の電力変換を行う必要があり、電力ロスが多くなるという問題がある。【０００３】
そこで、データセンタなどでは、電力ロスを低減するため、負荷に直流電力を供給するようにした直流給電システムの導入が計画されている。図１１は、直流給電システムを採用したデータセンタ１の一例を示している。図１１に示すように、データセンタ１には交流電力としての商用電力２が供給されており、商用電力２は配電盤３を介して電力変換装置（整流器）４に供給されている。また、電力変換装置４には、商用電力２の停電時に発電機７から交流電力の供給が可能となっている。【０００４】
電力変換装置４は、商用電力２を直流電力に変換し、直流電力をサーバ５などに供給している。電力変換装置４の出力側には、停電時における負荷のバックアップのための蓄電装置６が接続されている。直流給電の場合は、サーバ５は直流仕様として設計されているので、サーバ５に直流電力を供給することができ、サーバ５に供給された直流電力は内蔵されたＤＣ−ＤＣコンバータ５ａによる電圧調整後、ＣＰＵ５ｂなどに送られる。このように、直流給電の場合は、負荷が直流機器であるので、電力会社から供給される交流電力２を電力変換装置４で直流電力に変換するだけでよく、電力ロスを小に抑えることができる。【０００５】
通信装置などへ電力を供給する電力供給システムにおいては、停電時における負荷のバックアップのための蓄電装置が必須であり、また電力負荷の平準化による省エネルギーの実現も要求される。そこで、直流給電系のバックアップを行うと同時に、空調などの負荷の平準化を行い、昼間の電力使用量を低減するようにした電力供給システムが提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６９５６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、商用電力の供給においては、瞬低と呼ばれる０．１秒前後の瞬間的な電圧降下や、瞬断と呼ばれる瞬間的な停電が不具合の大部分を占めているが、バックアップのための蓄電装置の容量は想定される最大停電時間を考慮して設定されているので、大規模な通信装置を有する設備では大容量の蓄電装置が必要となり、多額の設備投資が必要となる。つまり、従来の電力供給システムでは、瞬間的な停電の影響を確実に回避するため、大容量の蓄電装置の導入に多額の投資が必要となるが、蓄電装置は停電という非常時にしか機能せず、平常時は有効利用されていないので、装置の稼働率の観点からみると問題がある。特許文献１の電力供給システムにおいても、同じ負荷のみを対象として電力供給制御をしているので、蓄電池の有効利用の観点からは課題が残る。【０００８】
二次電池などの蓄電装置は、貯蔵されている電力を一気に放出できる特徴を有しているので、電気自動車の急速充電のための電力供給には最適であり、蓄電装置を利用して電気自動車の急速充電ができれば、急速充電のための大規模な変電設備を新たに設けることなく、電気自動車の普及促進が図れる。【０００９】
また、近年の情報通信技術の発達に伴い、一般家庭にもフェムトセルと呼ばれる超小型の携帯電話基地局が設置されるようになってきており、一般家庭においても停電に対する高い信頼性を有し、しかも電力ロスの少ない直流給電システムの導入が望まれる。【００１０】
そこで、本発明は、停電発生時におけるバックアップの信頼性を高く維持しつつ、バックアップのための蓄電装置を有効利用することが可能な直流給電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】
【００１１】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、商用電力としての交流電力を直流電力に変換する電力変換装置によって充電されるとともに前記電力変換装置からの直流電力が供給される第１の直流負荷に常時並列に接続され、前記電力変換装置へ供給される交流電力が瞬間的に電圧低下した際または瞬間的に停止した際に前記第１の直流負荷へバックアップのための直流電力を供給することが可能な第１の蓄電装置と、前記電力変換装置によって充電されるとともに前記第１の蓄電装置と前記第１の直流負荷に対して並列に接続可能であり、貯蔵した前記電力変換装置からの直流電力を第２の直流負荷に供給可能で前記第１の蓄電装置よりも容量が大である第２の蓄電装置と、前記電力変換装置と前記第２の蓄電装置とを接続する回路に設けられる第１のスイッチと、前記第２の蓄電装置と前記第２の直流負荷とを接続する回路に設けられる第２のスイッチと、前記交流電力の前記電力変換装置への供給停止を検出する停電検知手段と、前記第２の蓄電装置に貯蔵された直流電力を前記第２の直流負荷に供給する際には、前記第１のスイッチをオフにするとともに前記第２のスイッチをオンとし、前記停電検知手段により前記交流電力の前記電力変換装置への供給停止を検知した際には、優先的に前記第１のスイッチをオンにするとともに前記第２のスイッチをオフとする回路切替手段と、通信機能、使用電力量制御機能、電力量計測機能を含む複数の機能を有するスマートメータと、を備え、前記スマートメータは、インバータによって交流に変換された前記第２の蓄電装置からの電力を、指令により前記商用電力としての前記交流電力を供給する送電系統に逆潮流させることを特徴とする直流給電システムである。
【００１２】
この発明によれば、瞬間的な電圧低下や停電が生じた場合は、第１の蓄電装置に貯蔵されている直流電力が瞬時に第１の直流負荷に供給され、停電検知手段により交流電力の供給停止が検知されると、回路切換手段によって電力供給回路が切替えられ、第２の蓄電装置からも第１の直流負荷へ電力供給が開始される。停電発生以外の時は、回路切換手段によって第１の直流負荷と第２の蓄電手段は電気的に切り離されており、第２の蓄電手段に貯蔵された直流電力は、例えば電気自動車などの第２の直流負荷へ供給可能となる。【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直流給電システムにおいて、前記第１の蓄電装置は、キャパシタから構成されていることを特徴としている。【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の直流給電システムにおいて、前記第２の蓄電装置は、二次電池から構成されていることを特徴としている。【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の直流給電システムにおいて、前記電力変換装置は、ＳｉＣ半導体素子またはＧａＮ半導体素子を利用したＡＣ−ＤＣコンバータから構成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の直流給電システムにおいて、前記第１の直流負荷は、情報通信装置から構成されていることを特徴としている。【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の直流給電システムにおいて、前記第２の直流負荷は、前記第２の蓄電装置から供給される純粋直流電力を利用して急速充電を行う急速充電機能を有する電動式移動体であることを特徴としている。【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の直流給電システムにおいて、前記回路切替手段は、特定の時間帯のみ前記第１のスイッチをオンとし前記第２のスイッチをオフとする機能と、前記第２の蓄電装置の残存電力貯蔵量が所定値以下になった場合は前記第２のスイッチをオフとする機能を有していることを特徴としている。【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の直流給電システムにおいて、前記第１の蓄電装置と前記第２の蓄電装置と前記第１の直流負荷とには、少なくとも太陽電池からの直流電力または燃料電池からの直流電力が供給可能であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１に記載の発明によれば、瞬間的な電圧低下や停電に対しては、常時接続される第１の蓄電装置から第１の直流負荷への電力供給が可能となり、比較的長い停電に対しては、第２の蓄電装置から第１の直流負荷への電力供給が可能となるので、停電発生に対するシステムの信頼性を高く維持でき、しかも停電時以外の第２の蓄電装置の稼動率を著しく高めることができる。これにより、バックアップのために貯蔵されている直流電力の有効利用が図れ、蓄電装置に多額の設備投資をしても、設備投資の回収が容易となる。【００２１】
また、第２の直流負荷への電力供給時には、第１のスイッチがオフとなるので、第１の直流負荷は第２の直流負荷と電気的に切り離された状態となり、第２の直流負荷側からのノイズなどの進入が防止できる。つまり、第１の直流負荷が重要な情報通信設備などであっても、電気自動車などの第２の直流負荷によって生じるノイズなどは、オフとなる第１のスイッチにより遮断されるので、第２の直流負荷からのノイズが第１の直流負荷に悪影響を及ぼすことがなくなる。【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、第１の蓄電装置は、キャパシタから構成されているので、充電・放電の反応速度が非常に速く、瞬間的な電圧低下や瞬間的な停電が連続して生じても、第１の直流負荷のバックアップを確実に行うことができる。また、キャパシタは充放電による劣化がほとんどないので、長期にわたり高い性能を維持することができ、ランニングコストの低減が図れる。【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、第２の蓄電装置は、二次電池から構成されているので、リチウムイオン電池などのエネルギー密度の高い二次電池を用いた電力貯蔵が可能となる。これにより、長時間の停電に対しても第１の直流負荷のバックアップを確実に行うことが可能となる。また、第２の蓄電装置は、貯蔵している大電力を一気に放出することができることから、短時間に大電力を必要とする第２の直流負荷であっても、対応が可能となる。【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、電力変換装置はＳｉＣ半導体素子を利用したＡＣ−ＤＣコンバータから構成されているので、従来のシリコン半導体素子を利用したＡＣ−ＤＣコンバータに比べて電力変換効率を大幅に高めることができ、商用電力を直流電力に変換する際の電力損失を著しく低減することができる。【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、第１の直流負荷は、情報通信装置から構成されているので、企業が有するデータセンタの情報通信装置だけでなく、例えばフェムトセルと呼ばれる一般家庭に設置される超小型の携帯電話基地局の情報通信装置に対しても、停電時のバックアップの信頼性を高めることが可能となる。【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、第２の直流負荷は、第２の蓄電装置から供給される純粋直流電力を利用して急速充電を行う急速充電機能を有する電動式移動体であるので、バックアップための蓄電装置を有効活用して、企業や家庭における電気自動車の急速充電が可能となる。これにより、電気自動車の急速充電のインフラ整備が促進でき、電気自動車の普及拡大を図ることができる。【００２７】
請求項７に記載の発明によれば、回路切替手段は、特定の時間帯のみ第１のスイッチをオンとし第２のスイッチをオフとする機能を有しているので、例えば安価な夜間電力を利用して第２の蓄電装置に直流電力を貯蔵し、第２の直流負荷への電力供給が可能となる。また、回路切替手段は、第２の蓄電装置の残存電力貯蔵量が所定値以下になった場合は、第２のスイッチをオフとする機能を有しているので、第２の蓄電装置には停電に備えた最小限の電力量を貯蔵しておくことができる。【００２８】
請求項８に記載の発明によれば、第１の蓄電装置と第２の蓄電装置と第１の直流負荷とには、少なくとも太陽電池からの直流電力または燃料電池からの直流電力が供給可能であるので、商用電力以外の電力を利用することができ、ＣＯ２の削減により地球温暖化防止に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１に係わる直流給電システムの概要図である。
【図２】図１の直流給電システムを利用した電気自動車の急速充電の概要を示す正面図である。
【図３】図１の直流給電システムと電気自動車との接続関係を示す電気回路図である。
【図４】図１の直流給電システムにおける停電時および平常時の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】図１の直流給電システムにおける回路切替手段の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２に係わる直流給電システムの概要図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係わる直流給電システムの概要図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係わる直流給電システムの概要図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係わる直流給電システムの概要図である。
【図１０】本発明の実施の形態６に係わる直流給電システムの概要図である。
【図１１】直流給電システムの一例を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
つぎに、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。
【００３１】
（実施の形態１）
図１ないし図５は、本発明の実施の形態１を示しており、とくにデータセンタに適用した場合を示している。図１において、データセンタ１０には、電力会社からの商用電力１１が供給されている。商用電力１１は、三相交流電力であり、例えば電圧は６６００Ｖである。商用電力１１は、データセンタ１０に設置された配電盤１２を介して電力変換装置１３に供給されている。データセンタ１０の外側には非常用の発電機２５が配置されており、発電機２５からは交流電力が電力変換装置１３に供給可能となっている。発電機２５は、停電時間が非常に長い場合は、後述する第二の蓄電装置１７に代わって電力変換装置１３に電力を供給する機能を有している。データセンタ１０の電力回路は、スマートグリッド（次世代送電網）に接続されている。
【００３２】
電力変換装置１３は、交流電力を直流電力に変換する機能を有しており、たとえばＡＣ−ＤＣコンバータから構成されている。ＡＣ−ＤＣコンバータは、スイッチング制御により入力された交流電力を直流電力に変換する機能を有している。ＡＣ−ＤＣコンバータは、交流電力から直流電力に変換する際の変換効率を高めるため、ＳｉＣ（炭化ケイ素）半導体素子を利用して製作されている。ＳｉＣ半導体素子は、大電流の制御に好適であり、また耐熱性を有することから、ＡＣ−ＤＣコンバータの冷却構造を簡略化することが可能である。また、電力変換装置１３を構成するＡＣ−ＤＣコンバータは、ＳｉＣ半導体素子と同様の利点を有するＧａＮ（窒化ガリウム）半導体素子を用いた構成としてもよい。電力変換装置１３は、例えば入力された電圧６６００Ｖの交流電力を電圧３８０Ｖの直流電力に変換する機能を有している。
【００３３】
電力変換装置１３の出力側には、第１の直流負荷としてのサーバ１４が接続されている。サーバ１４は、情報通信装置の一つであり、ここでは業務用の高性能・高信頼性のコンピュータを意味する。サーバ１４は、２つのＤＣ−ＤＣコンバータ１４ａ、１４ｃと、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１４ｂと、ＨＨＤ（ハイブリッドハードディスク）１４ｄを有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ１４ａは、電力変換装置１３からの直流電力をＣＰＵ１４ｂに適合した電圧に制御する機能を有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ１４ｃは、電力変換装置１３からの直流電力をＨＨＤ１４ｄに適合した電圧に制御する機能を有している。また、電力変換装置１３の出力側には、第１の直流負荷としての照明装置１５が接続されている。照明装置１５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５ａと、ＬＥＤ（発光ダイオード）１５ｂとを有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ１５ａは、電力変換装置１３からの直流電力をＬＥＤ１５ｂに適合した電圧に制御する機能を有している。ＬＥＤ１５ｂは、直流電力によって発光する半導体素子であり、データセンタ１０の照明として利用されている。
【００３４】
電力変換装置１３の出力側には、第１の蓄電装置１６が接続されている。第１の蓄電装置１６は、第１の直流負荷であるサーバ１４および照明装置１５に常時並列に接続されており、電力変換装置１３からの直流電力によって充電されるようになっている。第１の蓄電装置１６は、キャパシタとしての電気二重層キャパシタから構成されている。第１の蓄電装置１６の出力電圧は、電力変換装置１３とほぼ同じである３８０Ｖに設定されている。第１の蓄電装置１６は、電力変換装置１３へ供給される交流電力１１が瞬間的に電圧低下した際、または瞬間的に停止した際に、サーバ１４および照明装置１５へバックアップのための最小限の直流電力を供給することが可能な電力貯蔵容量を有している。電気二重層キャパシタは、充電・放電の反応速度が二次電池に比べて非常に速く、瞬間的な電圧低下や停電に対して瞬時に反応するので、情報通信装置の心臓部であるサーバ１４のバックアップを確実に行うことができる。また、電気二重層キャパシタは、化学反応を充放電に利用していないので、使用による物質の劣化がほとんどなく、長期にわたり高い性能を維持することができる。この実施の形態１においては、キャパシタを電気二重層キャパシタとする構成としているが、キャパシタをリチウムイオンキャパシタから構成するようにしてもよい。リチウムイオンキャパシタは、リチウムイオン電池の負極と電気二重層キャパシタの正極を組み合わせた構造を有しており、電気二重層キャパシタに比べてエネルギー密度が高い。
【００３５】
電力変換装置１３には、第１のスイッチＳＷ１を介して第２の蓄電装置１７が接続されている。第１のスイッチＳＷ１は、入力される複数の制御信号に基づき回路をオンオフする機能を有している。第２の蓄電装置１７は、第１のスイッチＳＷ１を介して第１の蓄電装置１６と第１の直流負荷であるサーバ１４および照明装置１５に対して並列に接続可能となっている。第２の蓄電装置１７は、第１のスイッチＳＷ１を介して電力変換装置１３からの直流電力によって充電されるようになっている。第２の蓄電装置１７は、貯蔵した電力変換装置１３からの直流電力を第２の直流負荷である電気自動車５０に供給可能で、第１の蓄電装置１６よりも電力貯蔵容量が著しく大となっている。
【００３６】
第２の蓄電装置１７は、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池などの二次電池から構成されている。第２の蓄電装置１７の出力電圧は、電力変換装置１３と同じである３８０Ｖに設定されている。リチウムイオン電池などの二次電池は、エネルギー密度がキャパシタよりも高いので、大電力の貯蔵が可能となる。これにより、長時間の停電に対しても第１の直流負荷であるサーバ１４のバックアップを確実に行うことが可能となる。サーバ１４などの情報通信装置は、上述の通り情報通信の心臓部であり、電力供給の停止は許されないが、第２の蓄電装置１７の電力貯蔵容量を大に確保することにより、長時間の停電であっても確実にバックアップを行うことが可能となる。また、高いエネルギー密度を有する第２の蓄電装置１７は、停電時以外は第２の直流負荷に直流電力を供給することができるので、第２の直流負荷が使用電力の大きなものであっても、長時間にわたり電力を供給することが可能となる。
【００３７】
第２の蓄電装置１７には、第２のスイッチＳＷ２が接続されている。第２のスイッチＳＷ２は、入力される複数の制御信号に基づき回路をオンオフする機能を有している。第２のスイッチＳＷ２は、図１に示すように、第１のスイッチＳＷ１と第２の蓄電装置１７に並列に接続されている。第１のスイッチＳＷ１および第２のスイッチＳＷ２は、いずれも直流電力の供給または停止を行う開閉機能を有しており、半導体素子または電磁接触器から構成されている。第１のスイッチＳＷ１および第２のスイッチＳＷ２は、３８０Ｖという高電圧の直流電力を遮断する際に、アークの発生を抑制する機能を有している。
【００３８】
データセンタ１０内には、直流給電システムにおける回路を切替えるための回路切替手段２０が配置されている。回路切替手段２０には、停電検知手段２１が接続されている。回路切替手段２０は、第２の蓄電装置１７に貯蔵された直流電力を第２の直流負荷としての電気自動車５０に供給する際には、第１のスイッチＳＷ１をオフにするとともに第２のスイッチＳＷ２をオンとする機能を有している。また、回路切替手段２０は、停電検知手段２１により商用電力１１の電力変換装置１３への供給停止を検知した際には、優先的に第１のスイッチＳＷ１をオンにするとともに、第２のスイッチＳＷ２をオフとする機能を有している。第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２との間には、第２の蓄電装置１７の残存容量を算出する容量算出手段２２が設けられている。回路切替手段２０には、容量算出手段２２から第２の蓄電装置１７の残存容量の算出結果を示す信号Ｓ６が入力されるようになっている。
【００３９】
図２は、第２の蓄電装置１７から供給される純粋直流電力を利用して急速充電を行う急速充電機能を有する電気自動車５０の充電状態を示している。図２に示すように、第２のスイッチＳＷ２には、開閉手段としての第３のスイッチＳＷ３に直列に接続されている。第３のスイッチＳＷ３は、データセンタ１０の外に配置された充電スタンド２６に収納されている。第３のスイッチＳＷ３の出力側には、第２の直流負荷としての電動式移動体のひとつである電気自動車５０が接続可能となっている。充電スタンド２６は、表示部２７と操作部２８を有している。充電スタンド２６に収納された第３のスイッチＳＷ３には、充電回路の一部を構成する充電ケーブル２９が接続されている。第３のスイッチＳＷ３は、入力される複数の制御信号に基づき充電回路をオンオフする機能を有している。充電ケーブル２９は、充電以外の時は充電スタンド２６の側面に保持されており、充電時には電動式移動体としての電気自動車５０側に延びるようになっている。充電ケーブル２９の先端部には、電気自動車５０の充電コネクタ（図示略）と接続可能な充電プラグ３０が設けられている。
【００４０】
図３は、充電時における充電スタンド２６と電気自動車５０との接続関係を示している。充電ケーブル２９の充電プラグ３０は、電気自動車５０側に接続されている。第２の蓄電装置１７からの純粋直流電力は、第２のスイッチＳＷ２および第３のスイッチＳＷ３を介して電気自動車５０に供給されるようになっている。第３のスイッチＳＷ３は、充電スタンド２６の操作部２８からの信号または電気自動車５０からの信号により開閉動作し、第２の蓄電装置１７からの純粋直流電力の電気自動車５０への供給または停止を行う機能を有している。
【００４１】
第３のスイッチＳＷ３側には、電気自動車５０の充電制御手段８０からの信号Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ２０が入力可能となっている。電気自動車５０には充電制御手段８０の他に種々の機器が搭載されている。電気自動車５０に供給された純粋直流電力は、充電制御手段８０により所定の電圧および電流に制御された後、二次電池８５に供給されるようになっている。二次電池８５は、多数のセルが直列に接続されたリチウムイオン電池から構成されている。二次電池８５に貯蔵された直流電力は、コントローラ８６を介して走行モーター８７に供給可能となっており、電気自動車５０は走行モーター８７を駆動源として走行可能となっている。電気自動車５０には、充電系統における発熱部を冷却するための冷却ユニット６０が搭載されている。
【００４２】
充電制御手段８０は、第２の蓄電装置１７からの純粋直流電力を二次電池８５に適合した充電電圧および充電電流に制御する急速充電制御機能を有している。充電制御手段８０は、直流チョッパ回路（昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路を併用した直流チョッパ回路）を有するＤＣ−ＤＣコンバータおよび電流制御回路を有している。充電制御手段８０は、第２の蓄電装置１７から供給される純粋直流電力をチョッパ制御（スイッチング制御）し、二次電池８５を最適充電電圧で充電する機能を有している。リチウムイオン電池の充電については、とくに充電電圧に対して高い制御精度が必要となるため、充電制御手段８０ではこれを考慮した高精度の充電制御が行われるようになっている。充電制御手段８０における充電回路は、直流チョッパ回路に限られず、これ以外の方式を用いた回路構成としてもよい。
【００４３】
充電制御手段８０のＤＣ−ＤＣコンバータは、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路を併用した直流チョッパ回路を有しているので、電気自動車５０の充電時に第２の蓄電装置１７が放電により電圧が徐々に低下しても、第２の蓄電装置１７からの純粋直流電力の電圧を直流チョッパ回路により制御することにより、二次電池８５を最適電圧で充電することができる。したがって、急速充電時における第２の蓄電装置１７の出力電圧変化は、二次電池８５の充電に影響しない。このように、充電制御手段８０には、二次電池８５に対して最適な充電制御を行うための充電プログラムが予め入力されている。
【００４４】
電気自動車５０は、充電制御手段８０による二次電池８５の充電履歴を記憶する充電履歴記憶手段８０ａを有している。充電履歴記憶手段８０ａは、充電制御手段８０に接続されており、充電制御手段８０による二次電池８５の充電毎の充電結果（充電時における充電電圧、充電電流、充電時間など）を記憶するようになっている。電気自動車５０は、充電履歴記憶手段８０ａを介して充電回数などを把握することで、二次電池８５の寿命を推測することが可能となっている。データセンタ１０は、電気自動車５０に搭載された充電履歴記憶手段８０ａからの情報を無線などを介して受取ることが可能となっており、この情報に基づき二次電池８５の寿命を把握するようになっている。これにより、電気自動車５０の所有者は、データセンタ１０からの情報により二次電池８５の交換時期が迫っていることを知ることができる。
【００４５】
図３に示すように、充電制御手段８０には、多数の信号が入力され出力される。充電開始時には、第３のスイッチＳＷ３側に設けられた電圧測定センサ（図示略）からの信号Ｓ１２が充電制御手段８０に入力される。第２の蓄電装置１７の出力電圧（開放電圧）が所定範囲にある場合は、充電制御手段８０から電気自動車５０の急速充電が可能である旨の信号Ｓ１１が第３のスイッチＳＷ３側に出力される。
【００４６】
電気自動車５０には、図３に示すように、ロックセンサ７１と、運転起動確認センサ７２と、パーキングブレーキセンサ７３と、充電量表示計７４と、充電終了アラーム７５、電流センサ７６、温度センサ７７が設けられている。ロックセンサ７１は、充電プラグ３０が電気自動車５０側に接続されたことを確認する機能を有している。充電開始前には、ロックセンサ７１からの信号Ｓ１７が充電制御手段８０に入力される。運転起動確認センサ７２は、電気自動車５０の起動を確認する機能を有している。充電開始前には、運転起動確認センサ７２からの信号Ｓ１３が充電制御手段８０に入力される。
【００４７】
パーキングブレーキセンサ７３は、電気自動車５０が充電中に移動しないようにパーキングブレーキが動作していることを確認する機能を有している。充電開始前には、パーキングブレーキセンサ７３からの信号Ｓ１４が充電制御手段８０に入力される。充電量表示計７４は、二次電池８５の残存電力量を表示する機能を有している。充電中は、充電制御手段８０から信号Ｓ１８が充電量表示計７４に出力される。二次電池８５の近傍には、二次電池８５の温度を検出する温度センサ７７が設けられている。温度センサ７７からは、測定した温度に対応する信号Ｓ１５が充電制御手段８０に入力される。
【００４８】
充電終了アラーム７５は、二次電池８５が満充電に到達したことを運転者８８に知らせる機能を有する。充電時には、二次電池８５へ流れる充電電流が電流センサ７６によって測定され、電流センサ７６からの信号Ｓ１６に基づき二次電池８５が満充電に到達したか否かが充電制御手段８０によって判断される。二次電池８５が満充電に到達していると判断された場合は、充電制御手段８０から信号Ｓ１９が充電終了アラーム７５に出力される。充電終了アラーム７５は、無線により運転者８８が所有する携帯電話機８９に充電が終了した旨を通報する機能を有する。充電中に電気自動車５０に充電機能に異常が確認された場合は、充電制御手段８０から信号Ｓ２０が開閉手段ＳＷ３に出力され、電気自動車５０の充電が中止される。
【００４９】
つぎに、実施の形態１における直流給電システムの制御手順および作用について説明する。
【００５０】
本直流給電システムにおいては、商用電力１１が瞬低または瞬断した際には、第１の蓄電装置１６からサーバ１４および照明装置１５へ電力が供給される。つまり、第１の蓄電装置１６は、サーバ１４および照明装置１５に常時接続されているので、回路の切替を行う必要がなく、第１の蓄電装置１６からサーバ１４および照明装置１５へ瞬時に電力を供給することが可能となる。ここで、第１の蓄電装置１６は、電気二重層キャパシタから構成されているので、充電・放電の反応速度が非常に速く、瞬間的な電圧低下や停電に対して瞬時に反応するので、情報通信装置の心臓部であるサーバ１４のバックアップを確実に行うことができる。
【００５１】
図４は、回路切替手段２０おける制御の動作手順を示している。図４のステップ１０１においては、電力変換装置１３に商用電力１１が供給されているかどうかの監視が停電検知手段２１によって行われる。ステップ１０２においては、停電検知手段２１からの情報に基づき停電が発生したか否か（瞬断が継続しているか否か）が判断される。この状態では、ステップ１０３に示すように、第１の蓄電装置１６からサーバ１４および照明装置１５への電力の供給が継続されている。ステップ１０２において、停電が発生したと判断された場合は、停電検知手段２１からの停電信号Ｓ５が回路切替手段２０に入力される。これにより、回路切替手段２０による回路の切替指令が行われ、ステップ１０４において、回路切替手段２０から第２のスイッチＳＷ２にオフ指令信号Ｓ４が出力され、第２のスイッチＳＷ２がオフとされる。つぎに、ステップ１０５に進み、回路切替手段２０から第１のスイッチＳＷ１にオン指令信号Ｓ１が出力され、第１のスイッチＳＷ１がオンとされる。
【００５２】
このように、停電発生時は、優先的に第１のスイッチＳＷ１がオンとされ、第２のスイッチＳＷ２がオフとされるので、ステップ１０６では、第２の蓄電装置１７に貯蔵されている直流電力がサーバ１４および照明装置１５に供給される。ここで、第１の蓄電装置１６は、少なくとも第２の蓄電装置１７からの電力供給が開始された後でも、サーバ１４および照明装置１５に電力を供給する電力貯蔵容量を有しているので、情報通信装置の心臓部であるサーバ１４を確実にバックアップすることが可能となる。また、第２の蓄電装置１７は、第１の蓄電装置１６よりも電力貯蔵容量が著しく大であり、エネルギー密度の高いリチウムイオン電池などの二次電池から構成されているので、長時間の停電に対しても直流電力を供給し続けることが可能となり、長時間にわたるサーバ１４および照明装置１５のバックアップが可能となる。
【００５３】
ここで、第２の蓄電装置１７は、サーバ１４および照明装置１５に直流電力を供給することにより、出力電圧が徐々に低下してくるが、サーバ１４はＤＣ−ＤＣコンバータ１４ａ、１４ｃを有しており、照明装置１５はＤＣ−ＤＣコンバータ１５ａを有しているので、第２の蓄電装置１７の出力電圧の低下は問題とならない。つまり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４ａは、第２の蓄電装置１７からの直流電力をＣＰＵ１４ｂに適合した電圧に変換する機能を有しているので、第２の蓄電装置１７の出力電圧の低下はＣＰＵ１４ｂの動作に影響しない。同様に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４ｃは、ＨＤＤ１４ｄに適合した電圧に変換し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５ａは、ＬＥＤ１５ｂに適合した電圧に変換するので、第２の蓄電装置１７の出力電圧の低下は、ＨＤＤ１４ｄおよびＬＥＤ１５ｂの動作に影響しない。
【００５４】
ステップ１０７においては、停電が終了したか否かが判断される。ここで、停電が終了していないと判断された場合は、ステップ１０６に戻り、第２の蓄電装置１７からサーバ１４および照明装置１５へ直流電力の供給が継続される。ステップ１０７において、停電が終了したと判断された場合は、ステップ１０８に進み、第２のスイッチＳＷ２をオフに維持するとともに、ステップ１０９に進み、第１のスイッチＳＷ１をオンに維持する。これにより、ステップ１１０においては、電力変換装置１３からの直流電力の供給により、第２の蓄電装置１７の充電が継続される。また、停電が終了した場合は、サーバ１４および照明装置１５は、電力変換装置１３からの直流電力の供給により動作することになる。
【００５５】
つぎに、ステップ１０２において、停電が発生していないと判断された場合は、ステップ１１１に進み、第２の直流負荷である電気自動車５０の急速充電が必要であるか否かが判断される。ここで、電気自動車５０の急速充電が不要であると判断された場合は、ステップ１０８およびステップ１０９に進み、ステップ１１０で電力変換装置１３からの直流電力の供給により、第２の蓄電装置１７の充電が継続される。
【００５６】
ステップ１１１において、電気自動車５０の急速充電が必要であると判断された場合は、ステップ１１２に進み、図２に示すように充電スタンド２６の開閉手段ＳＷ３がオンとされ、開閉手段ＳＷ３からの充電要求信号Ｓ７が回路切替手段２０に入力される。これにより、ステップ１１３において、回路切替手段２０から第１のスイッチＳＷ１にオフ指令信号Ｓ２が出力され、第１のスイッチＳＷ１がオフとされる。つぎに、ステップ１１１４に進み、充電要求信号Ｓ７に基づき、回路切替手段２０から第２のスイッチＳＷ２にオン指令信号Ｓ３が出力され、第２のスイッチＳＷ２がオンとされる。そして、ステップ１１５では、第二の蓄電装置１７に貯蔵されている直流電力が第２の直流負荷である電気自動車５０に供給され、電気自動車５０の急速充電が開始される。
【００５７】
第２の蓄電装置は、第１の蓄電装置よりも電力貯蔵容量が著しく大であり、エネルギー密度の高いリチウムイオン電池などの二次電池から構成されているので、貯蔵している大電力を一気に放出することができ、電気自動車５０を極めて短時間で充電することが可能となる。ここで、第２の蓄電装置１７は電気自動車５０に直流電力を供給することにより、出力電圧が徐々に低下してくるが、電気自動車５０の充電制御手段８０は、ＤＣ−ＤＣコンバータを備えているので、第２の蓄電装置１７の出力電圧の変化は、電気自動車５０に搭載されている二次電池８５の充電制御に影響しない。
【００５８】
また、第２の蓄電装置１７から電気自動車５０に供給される電力は純粋直流電力となるので、純粋直流電力という高品質な電力を電気自動車５０に供給することは、高品質の電力が供給されることを前提として電気自動車５０の電気制御回路を設計することができる。したがって、第２の蓄電装置１７からの電力による電気自動車５０の急速充電においては、第２の蓄電装置１７から電気自動車５０に供給される直流電力については、リプル、ノイズ、サージをほとんど考慮する必要がなく、電気自動車５０の電気制御回路の設計が容易になるとともに、電気自動車５０の電気制御機能の信頼性を高めることができる。
【００５９】
電気自動車５０の充電が完了すると、ステップ１１６に進み、開閉手段ＳＷ３はオフとされる。その後、ステップ１０８に進んで、第２のスイッチＳＷ２がオフとされ、ステップ１０９で第１のスイッチＳＷ１がオンとされる。これにより、第２の蓄電装置１７は電力変換装置１３からの電力供給により充電される。
【００６０】
回路切替手段２０は、夜間帯（例えば前日の２２時から翌日の７時までの時間）のみ第１のスイッチＳＷ１をオンとし第２のスイッチＳＷ２をオフとする機能と、第２の蓄電装置１７の残存電力貯蔵量が所定値以下になった場合は第２のスイッチＳＷ２をオフとする機能を有している。図５は、回路切替手段２０における第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２の制御手順を示している。図５に示すように、ステップ１８１において、回路切替手段２０は、自己のタイマ機能に基づき夜間帯であるか否かが判断する。ここで、夜間帯であると判断した場合は、ステップ１８２に進み、電力変換装置１３から第２の蓄電装置１７への電力供給が行われる。すなわち、第２の蓄電装置１７は、夜間帯のみ電力変換装置１３からの電力供給によって充電される。
【００６１】
ステップ１８１において、夜間帯でないと判断された場合は、ステップ１８３に進み、容量算出手段２２からの残存容量信号Ｓ６に基づき第２の蓄電装置１７の残存容量が所定値以下であるか否かが判断される。ここで、第２の蓄電装置１７の残存容量が十分であると判断した場合は、ステップ１８４に進み、第１のスイッチＳＷ１をオフとし、第２の蓄電装置１７への電力供給を中止する。ステップ１８３において、容量算出手段２２からの算出信号Ｓ６に基づき第２の蓄電装置１７の残存容量が所定値以下であると判断した場合は、ステップ１８２に進み、第１のスイッチＳＷ１をオンとし、第２の蓄電装置１７への電力供給を行う。
【００６２】
このように、回路切替手段２０により時間帯に応じて第１のスイッチＳＷ１と第２のスイッチＳＷ２とをオンオフ制御することにより、第２の蓄電装置１７に貯蔵された安価な夜間電力を利用した電気自動車５０の急速充電が可能となる。また、回路切替手段２０は、第２の蓄電装置１７の残存電力貯蔵量が所定値以下になった場合は、第２のスイッチＳｗ２をオフとするので、第２の蓄電装置１７には停電に備えた最小限の電力量を貯蔵しておくことができる。
【００６３】
上述のように、実施の形態１においては、瞬間的な電圧低下や停電に対しては、常時接続される第１の蓄電装置１６から第１の直流負荷であるサーバ１４や照明装置１５への電力供給が可能となり、比較的長い停電に対しては、第２の蓄電装置１７からサーバ１４や照明装置１５への電力供給が可能となるので、停電発生に対するシステムの信頼性を高く維持でき、しかも停電時以外の第２の蓄電装置１７の稼動率を著しく高めることができる。これにより、バックアップのために貯蔵されている直流電力の有効利用が図れ、蓄電装置に多額の設備投資をしても、設備投資の回収が容易となる。
【００６４】
また、第１の蓄電装置１６は、電気二重層キャパシタから構成されているので、充放電による劣化がほとんどなく、長期にわたり高い性能を維持することができるので、ランニングコストの低減が図れる。そして、実施の形態１のように、直流給電システムを採用するデータセンタ１０においては、従来の交流給電方式に比べて、電力変換の回数の減少により電力ロスが大幅に低減できるので、省エネルギーが図れる。
【００６５】
第２の直流負荷である電気自動車５０への電力供給時には、第１のスイッチＳＷ１がオフとなるので、第１の直流負荷であるサーバ１４などは電気自動車５０と電気的に切り離された状態となり、電気自動車５０で生じるノイズなどの第１の直流負荷側への進入を防止することができる。つまり、第１の直流負荷がサーバ１４などの重要な情報通信設備などであっても、電気自動車５０などの第２の直流負荷側から生じるノイズなどは、オフとなる第１のスイッチＳＷ１により遮断されるので、電気自動車５０側で生じるノイズが情報通信の心臓部であるサーバ１４に悪影響を及ぼすことがなくなる。また、第２の蓄電装置１７の容量は、例えば電気自動車５０の二次電池８５の容量に比べて非常に大きな容量を有しているので、第２の蓄電装置１７は蓄電池の等価回路でいう非常に大きなキャパシタンス（静電容量）を有していることになる。これにより、例えば電気自動車５０の充電制御手段８０から生じるノイズなどを、第２の蓄電装置１７が有する非常に大きなキャパシタンスによって十分に吸収することができる。
【００６６】
さらに、直流給電システムにおいては、直流負荷はその負荷に応じた適正な電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを有しているので、ひとつの電力変換装置１３で各種の直流負荷に電力を供給することができる。したがって、電気自動車５０の場合も、搭載されている二次電池８５に対応したＤＣ−ＤＣコンバータが充電制御手段８０に組み込まれているので、第２の蓄電装置１７により充電電圧が異なる各種の電気自動車５０の急速充電が可能となる。このように、電気自動車５０は、供給される電力を二次電池８５の充電に適した電圧に変換できるＤＣ−ＤＣコンバータを備えることにより、直流電力が供給できるところであれば、出力電圧の相違に関わらず、世界のどこにおいても急速充電が可能となり、充電電力の標準化が図れる。そして、電気自動車５０に、二次電池８５の充電に対応した充電制御手段８０に組み込むことにより、一方の電気自動車５０からの電力を利用して他方の電気自動車５０（充電制御手段８０に組み込んだその他の電動式移動体を含む）への急速充電も可能となり、移動体の急速充電に対して融通性をもたせることができる。
【００６７】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２を示している。本実施の形態２が実施の形態１と異なるところは、非常用の発電機２５に代えて燃料電池３３を採用した点であり、その他の部分の構成は実施の形態１に準じるので、準じる部分に同一の符号を付すことにより準じる部分の説明を省略する。準じる部分の説明については、後述する他の実施の形態も同様とする。
【００６８】
データセンタ１０の外側には燃料電池３３およびインバータ３４が配置されている。燃料電池３３は、化石燃料を改質して得られた水素を燃料としており、直流電力を出力する機能を有している。燃料電池３３は、運用時に生じる熱を利用して発電できる熱発電素子３３ａを有しており、発電効率を高めるようになっている。燃料電池３３の出力側は、第４のスイッチＳＷ４を介して電力変換装置１３またはインバータ３４と接続可能となっている。燃料電池３３の出力電圧は、電力変換装置１３の出力電圧と同じ３８０Ｖに設定されている。燃料電池３３は、商用電力１１の停電時以外は、第４のスイッチＳＷ４を介してインバータ３４に接続されている。インバータ３４は、燃料電池３３からの直流電力を交流電力に変換し、商用電力系統に供給する機能を有している。図１の発電機２５は、停電時のみに作動するものであり、日常は停止したままであるが、燃料電池３３は昼夜を問わず常に作動し、商用電力系統に電力を供給している。
【００６９】
このように構成された実施の形態２においては、商用電力１１の供給が停止すると、停電検知手段２１からの停電信号Ｓ５が回路切替手段２０に入力される。これにより、回路切替手段２０から第２のスイッチＳＷ２にオフ指令信号Ｓ４が出力され、第２のスイッチＳＷ２がオフとされる。つぎに、停電検知手段２１からの停電信号Ｓ５に基づき、回路切替手段２０から第１のスイッチＳＷ１にオン指令信号Ｓ１が出力され、第１のスイッチＳＷ１がオンとされる。これにより、第２の蓄電装置１７に貯蔵されている直流電力が第１の直流負荷であるサーバ１４および照明装置１５に供給される。
【００７０】
第２の蓄電装置１７から第１の直流負荷であるサーバ１４および照明装置１５への電力供給が継続されると、徐々に第２の蓄電装置１７の残存容量が低下する。そして、第２の蓄電装置１７の残存容量が所定値よりも低下した際には、容量算出手段２２からの残存容量信号Ｓ６に基づき回路切替手段２０が容量低下信号Ｓ８を第４のスイッチＳＷ４に出力する。これにより、第４のスイッチＳＷ４が切替えられ、燃料電池３３からの電力は第１の直流負荷であるサーバ１４および照明装置１５へ供給される。したがって、サーバ１４および照明装置１５は、燃料電池３３からの電力供給によってバックアップされることになり、長時間にわたるバックアップが可能となる。
【００７１】
また、停電時以外は、燃料電池３３からインバータ３４を介して商用電力系統に電力を供給することが可能となるので、燃料電池３３の稼動率を高めることができるとともに、ＣＯ２の削減により地球温暖化防止に寄与することができる。
【００７２】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３を示している。実施の形態３においては、データセンタ１０にスマートメータ３１を取付け、このスマートメータ３１によってデータセンタ１０内の直流負荷の電力制御を行っている。ここで、スマートメータ３１とは、通信機能、使用電力量制御機能、電力量計測機能などの複数の機能を有する電子制御機器であり、デマンドコントロールを可能とするための必要な要素として活用されるものである。例えば、スマートメータ３１は、データセンタ１０の消費電力が所定値を超えた場合は、運用において優先順位の低い機器に対して消費電力を低減するように制御する機能を有する。また、スマートメータ３１は、電力会社からの指令により、電力変換装置（インバータ）３２によって交流に変換された第２の蓄電装置１７からの電力Ｅを、電力会社の送電系統に供給（逆潮流）する機能を有している。このように、スマートメータ３１を用いることにより、データセンタ１０内の電子機器や空調機器などの運転を効率よく行うことが可能となり、データセンタ１０からのＣＯ２の排出を大幅に低減することができる。
【００７３】
データセンタ１０内には、特定地域の電力量を安定化させるための電力安定供給制御装置３５が設けられている。電力安定供給制御装置３５は、特定地域にある工場や家庭の使用電力量をその工場や一般住宅に設けられたスマートメータ（図示略）からの信号ＥＳ１に基づき監視している。電力安定供給制御装置３５は、特定地域における電力の需給と供給のバランスをとるために、工場や一般住宅のスマートメータに向けて使用電力量を制御する信号ＥＳ２を出力する機能を有している。このように、工場や一般住宅においても、スマートメータを用いることにより、各種電気機器や空調機器などの運転を効率よく行うことが可能となり、ＣＯ２の排出を大幅に低減することができる。
【００７４】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４を示しており、第２の蓄電装置１７を利用した電気自動車５０、５１の充電方式を示している。実施の形態１〜３では、電気自動車５０は、二次電池８５を最適な電圧および電流で急速充電することができる充電制御手段８０を有しているが、この実施の形態４は、充電制御手段８０を搭載しない電気自動車５１の急速充電を可能とするものである。
【００７５】
図８に示すように、電気自動車５１には、走行モーター８７に電力を供給するための二次電池８５Ｂが搭載されている。充電スタンド２６内には、二次電池８５Ｂを急速充電するための充電制御手段４８が設けられている。充電制御手段４８は、二次電池８５Ｂの型式に基づく急速充電が可能な機能を有しており、電気自動車５１からの指令信号Ｋ２により二次電池８５Ｂに最適な充電電圧および充電電流で二次電池８５Ｂの急速充電を行う機能を有している。例えば、充電制御手段４８は、電気自動車５１の種類が異なる場合は、指令信号Ｋ２によって車種を判別し、その電気自動車５１に搭載されている二次電池８５Ｂの急速充電に最適な充電制御を行うようになっている。
【００７６】
充電スタンド２６充電ケーブル２９は、電気自動車５０と電気自動車５１の急速充電に共用可能となっている。充電ケーブル２９が電気自動車５０に接続された場合は、電気自動車５０からの指令信号Ｋ１に基づき制御部２６ａの第３のスイッチＳＷ３がオンとなり、充電スタンド２６の充電制御手段４８はその機能を停止する。すなわち、充電制御手段４８は、充電制御手段８０を搭載しない電気自動車５１の充電の場合だけ、動作するようになっている。
【００７７】
（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５を示している。実施の形態１、２においては、データセンタ１０に適用した例を説明したが、実施の形態５は住宅に適用した場合を示している。
【００７８】
実施の形態５においては、電力変換装置１３は、例えば入力された電圧１００Ｖまたは２００Ｖの交流電力を電圧３８０Ｖの直流電力に変換する機能を有している。電力変換装置１３の出力側には、第１の直流負荷としてのサーバ４１と、照明装置４２と、デジタルテレビ４３が接続されている。サーバ４１は、フェムトセルとよばれる家庭用の通信基地局を構成する情報通信装置の一つであり、ここでは家庭用の高性能・高信頼性のコンピュータを意味する。サーバ１４は、２つのＤＣ−ＤＣコンバータ４１ａ、４１ｃと、ＣＰＵ（中央演算処理装置）４１ｂと、ＨＨＤ（ハイブリッドハードディスク）４１ｄを有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ４１ａは、電力変換装置１３からの直流電力をＣＰＵ１４ｂに適合した電圧に制御する機能を有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ４１ｃは、電力変換装置１３からの直流電力をＨＨＤ４１ｄに適合した電圧に制御する機能を有している。
【００７９】
また、電力変換装置１３の出力側には、第１の直流負荷としての照明装置４２およびデジタルテレビ４３が接続されている。照明装置４２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４２ａと、ＬＥＤ４２ｂとを有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ４２ａは、電力変換装置１３からの直流電力をＬＥＤ４２ｂに適合した電圧に制御する機能を有している。ＬＥＤ４２ｂは、直流電力によって発光する半導体素子であり、住宅４０の室内照明として利用されている。
デジタルテレビ４３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａと、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレー）４３ｂとを有している。ＤＣ−ＤＣコンバータ４３ａは、電力変換装置１３からの直流電力をＦＰＤ４３ｂに適合した電圧に制御する機能を有している。
【００８０】
住宅４０の屋根４０ａには、太陽電池４６が取付けられている。太陽電池４６は、電力変換装置１３の出力側と常時接続されている。太陽電池４６から出力される直流電力の電圧は、電力変換装置１３の出力電圧と同様の３８０Ｖに設定されている。住宅４０内には、第２の直流負荷としての高出力電気ヒータ４５が設置されている。高出力電気ヒータ４５は、第５のスイッチＳＷ５を介して第２のスイッチＳＷ２の出力側に接続されている。高出力電気ヒータ４５は、極めて短時間に大量の熱エネルギーを出力するものであり、たとえば調理用電熱器、給湯器、暖房装置として利用される。高出力電気ヒータ４５は、ジュール熱のみを利用するものであり、誘導加熱を利用した電磁調理器のように電磁波を出さない利点がある。
【００８１】
このように構成された実施の形態５においては、高出力電気ヒータ４５の使用の際は、第５のスイッチＳＷ５をオンとすることにより、使用信号Ｓ９が回路切替手段２０に出力される。これにより、これにより、回路切替手段２０から第１のスイッチＳＷ１にオフ指令信号Ｓ２が出力され、第１のスイッチＳＷ１がオフとされる。つぎに、使用信号Ｓ９に基づき、回路切替手段２０から第２のスイッチＳＷ２にオン指令信号Ｓ３が出力され、第２のスイッチＳＷ２がオンとされる。これにより、第２の蓄電装置１７に貯蔵されている直流電力が第２の直流負荷である高出力電気ヒータ４５に供給される。したがって、高出力電気ヒータ４５は、極めて短時間で高温となり、高火力での調理などが可能となる。
【００８２】
実施の形態５においては、上述の電気自動車５０の急速充電の他に、第２の蓄電装置１７に貯蔵された電力を利用して高出力電気ヒータ４５も使用可能となり、第２の蓄電装置１７の利用価値を高めることができる。また、太陽電池４６からの直流電力は、第１の蓄電装置１６、第２の蓄電装置１７、サーバ４１、照明装置４２、デジタルテレビ４３に供給可能であるので、再生可能エネルギーによる電力を常時利用することができ、ＣＯ２の削減により地球温暖化防止に寄与することができる。
【００８３】
（実施の形態６）
図１０は、本発明の実施の形態６を示している。実施の形態６は、一般家庭にスマートメータ３１とＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）５５を適用した場合を示している。ＨＥＭＳ５５は、太陽電池４６、燃料電池４７、蓄電機能を備えた住宅において、住宅全体の電力供給や需要の状況を総合的に把握し、家電機器などの運転を効率よく行うことにより、総合的に省エネルギーを実現するものである。ＨＥＭＳ５５は、住宅４０における家電機器の使用状態をモニタリングして表示する機能と、家電機器を遠隔操作する機能を有している。ＨＥＭＳ５５は、直流負荷だけでなく、商用電源１１で動作する住宅４０内の交流負荷４９も制御する機能を有している。
【００８４】
住宅４０の外側には、第２の蓄電装置１７と接続された充電制御手段４８が設けられている。充電制御手段４８は、図８で説明したように、ＤＣ−ＤＣコンバータから構成されており、充電制御手段８０を搭載しない電気自動車５１の充電が可能となっている。充電制御手段４８は、電気自動車５０を急速充電するための第３のスイッチＳＷ３と並列に接続されている。これにより、住宅４０においては、充電方式が異なる２種類の急速充電が可能となっている。充電制御手段４８からの出力電力は、例えば直流電力系統を介してその他の直流負荷に供給可能となっている。このように構成された実施の形態６においては、ＨＥＭＳ５５により家電機器などの運転を効率よく行うことが可能となり、ＣＯ２の排出を大幅に低減することができる。
【００８５】
以上、この発明の実施の形態１ないし６を詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、本発明の直流給電システムは、データセンタ１０または住宅４０に適用した例を説明したが、電気自動車の充電が可能な大型立体駐車場や大型冷凍倉庫など大電力を使用する建物にも適用することが可能である。大型冷凍倉庫が港湾に近い場所に敷設される場合は、大型冷凍倉庫の大型蓄電池を利用して船舶への急速充電が可能となる。
【００８６】
また、第１の直流負荷は、情報通信装置を構成するサーバ１４、４１以外の装置であってもよく、情報通信装置は有線通信および無線通信を問わない。さらに、第２の直流負荷は、短時間で大電力を必要とする電気自動車５０などの電動式移動体に限られず、調理用電熱器、給湯器、介護ロボットなども含まれる。上述の実施の形態１ないし３においては、電力変換装置１３から出力される直流電力の出力電圧を３８０Ｖとしているが、この電圧値に限定されることはなく、例えばデータセンタ１０の場合は３６０Ｖまたは４００Ｖに設定してもよいし、一般住宅４０の場合は例えば４８Ｖとしてもよい。一般住宅４０においても、高電圧に対して十分な安全性が確保できる電気機器などを使用する場合は、３６０〜４００Ｖの高い電圧を使用することが可能である。
【００８７】
図９および図１０の住宅４０で用いられる第２の蓄電装置１７は、電気自動車５０、５１に搭載されていたものを再利用することができる。すなわち、電気自動車５０、５１に使用される二次電池８５、８５Ｂは、通常は容量に余裕を残した状態で交換されるので、使用済みの電池でも自動車以外の用途では長期にわたり使用できる。したがって、電気自動車５０、５１に搭載されていた二次電池８５、８５Ｂを住宅４０の蓄電装置として再利用することで、住宅４０における直流給電システムの投資コストを低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００８８】
１０        データセンタ
１１        商用電力（交流電力）
１３        電力変換装置
１４        サーバ（第１の直流負荷）
１５        照明装置（第１の直流負荷）
１６        第１の蓄電装置
１７        第２の蓄電装置
２０        回路切替手段
２１        停電検知手段
２２        容量算出手段
３３        燃料電池
３４        インバータ
４０        住宅
４３        デジタルテレビ（第１の直流負荷）
４５        高出力電気ヒータ（第２の直流負荷）
４６        太陽電池
５０        電気自動車（第２の直流負荷）
ＳＷ１      第１のスイッチ
ＳＷ２      第２のスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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