(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流給電系と直流給電系とが混在する給電系の前記直流給電系に並列に接続され、整流装置によって充電され、商用電源に異常が発生したときに放電するバックアップ用蓄電装置と、
前記直流給電系に並列に接続され、電力需要のオフピーク負荷時に前記整流装置によって充電され、ピーク負荷時に放電する負荷平準化用蓄電装置とを備え、
前記負荷平準化用蓄電装置が、蓄電池と、前記蓄電池の電流を検出する電流検出器と、前記蓄電池用のブースタコンバータとの直列接続回路から構成され、前記蓄電池には充電用の充電器を接続し、
前記負荷平準化用蓄電装置が、前記蓄電池の充・放電状態の制御および前記充・放電状態の情報を記録する充・放電パターンテーブルと、前記電流検出器が検出した、前記蓄電池の放電電流を積分して蓄電池容量を算出する積分器と、前記充・放電パターンテーブルの情報により前記ブースタコンバータの昇圧電圧を制御し、前記蓄電池の放電電流を調整する負荷分担制御回路とを備え、
前記バックアップ用蓄電装置と前記負荷平準化用蓄電装置との機能を一定サイクルで切り換える選択回路を備え、前記バックアップ用蓄電装置が、蓄電池と電流検出器とブースタコンバータとの直列回路と、積分器と、充・放電パターンテーブルと、負荷分担制御回路とを備え、前記直流給電系には商用電源の停電を検出する停電検出回路を備えたことを特徴とする電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、負荷に電力を供給する電力供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力供給システムは、商用電源の供給を受けて、直流電力や交流電力を各種の負荷に供給する。このような電力供給システムが特開平９−２８５０３７号公報に示されている。この公報に記載された技術によれば、整流装置の商用交流側に蓄電池が設置されている。正常時には商用電源から負荷に給電し、異常時には配線を切り換えて蓄電池側から給電する方法が示されている。
【０００３】
また、電力供給システムには、負荷として例えば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からは、交換機や伝送装置等が必要とする直流電力、および空調用や照明用等が必要とする交流電力の両者が供給される。直流電力用として、通常、バックアップ用に蓄電池が用いられている。蓄電池は重くてかさ張るので、蓄電池の設置スペースや床荷重等が制限される。
【０００４】
しかし、蓄電池の即応性が高いので、蓄電池は短時間（例えば３０分程度）のエネルギー供給を行う。そして、時間が経過すると、即応性はあまりないが、大電力の供給が可能な予備発電装置が起動し、受電装置に交流給電を開始し、蓄電池からの給電が停止する。蓄電池は、通常、待機状態で浮動充電されており、停電時には予備発電装置が起動するまでの繋ぎに使用されている。
【０００５】
このように、蓄電池と予備発電装置とを用いる電力供給系が、Advanced Telecommunication Air Conditioning Systems in the Multimedia Era（Intelec'94,）pp.14-20に示されている。この文献の電力供給系は、通常、商用電源を受電装置で受電してから、交流分岐装置に引き込む。そして、電力供給系は、交流分岐装置で空調装置などの交流をそのまま使用する装置と、整流装置のように交流を直流に変換する装置とに分けてエネルギーを供給する。以下では、整流装置等にて交流を直流に変換して給電する配線系を直流給電系という。
【０００６】
前記文献による電力供給系を図１１に示す。図１１の電力給電系では、通常、遮断器などを具備する受電装置１０１が、商用電源２０１の供給を受け、交流分岐装置１０２に引き込む。交流分岐装置１０２は、空調装置２０２と整流装置１０３とに分けて商用電源を供給する。空調装置２０２は交流をそのまま使用する装置であり、整流装置１０３は交流を直流に変換する装置である。
【０００７】
整流装置１０３からの整流された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４、ＤＣ／ＡＣコンバータ１０５および通信装置２０３に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４は整流された電力の電圧レベルを変換して直流電力を生成し、ＤＣ／ＡＣコンバータ１０５は整流された電力を再度交流に変換して交流電力を生成する。
【０００８】
一方、蓄電池１０６が整流装置１０３の出力側に接続され、予備発電装置１０７が受電装置に接続されている。蓄電池１０６は、商用電源２０１が停電したときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４、ＤＣ／ＡＣコンバータ１０５および通信装置２０３に直流電力を供給する短時間エネルギー供給源である。予備発電装置１０７は、商用電源２０１が停電したときに、受電装置１０１を経由して交流電力を交流分岐装置１０２に供給する長時間エネルギー供給源である。このような予備発電装置１０７として、エンジンを用いたものがある。
【０００９】
つぎに、電力給電系の動作について、図１２を用いて説明する。通常、電力給電系は、商用電源２０１を空調装置２０２に供給すると共に、直流電力および交流電力を通信装置２０３に供給する。また、電力給電系では、蓄電池１０６が浮動充電されている（ステップＳ１０１）。
【００１０】
通信装置２０３は、情報通信の心臓部といっても過言でないほど重要な装置であるので、電力供給の瞬断は許されない。このため、電力給電系は、商用電源２０１の異常発生を監視している（ステップＳ１０２）。商用電源２０１が正常である場合、電力給電系は、処理をステップＳ１０１に戻す。
【００１１】
商用電源２０１に異常が発生したことを検出すると、予備発電装置１０７へ起動信号を送信すると同時に、蓄電池１０６による直流の供給を開始する（ステップＳ１０３）。そして、電力給電系は、予備発電装置１０７が起動したかどうかを調べる（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４で予備発電装置１０７が起動したことを検出すると、電力給電系は、予備発電装置１０７からの電力を空調装置２０２に供給すると共に、この電力によってＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣコンバータ１０５が生成した直流電力および交流電力を通信装置２０３に供給する。同時に、電力給電系は蓄電池１０６の浮動充電をする（ステップＳ１０６）。
【００１２】
通常、予備発電装置１０７の即応性があまりないので、ステップＳ１０４で、予備発電装置１０７が起動しないことが検出されると、電力給電系は蓄電池１０６からの直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１０４、ＤＣ／ＡＣコンバータ１０５および通信装置２０３に供給する（ステップＳ１０５）。
【００１３】
ステップＳ１０６の後、電力給電系は、商用電源２０１が回復したかどうかを監視する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７で商用電源２０１が回復したことを検出すると、電力給電系は、処理をステップＳ１０１に戻す。また、商用電源２０１が回復していなければ、電力給電系は、ステップＳ１０６の処理を継続する。
【００１４】
こうして、商用電源２０１の停電時には、蓄電池１０６から通信装置２０３への直流電力供給が最初に行われる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＮＥＤＯ（新エネルギー・産業技術総合開発機構）は、平成４年度以降、電力需要の均一化を図るために、負荷平準化（ロードレベリング）を目指した高能率型電池の開発や分散型電池電力貯蔵システムの開発を進めている。これらは時間帯によって異なる電力需要を平準化するという点に特化しており、負荷装置のバックアップと組み合わせた構成は検討されていない。
【００１６】
また、先に述べた特開平９−２８５０３７号公報に示されている技術には、平準化動作を行う構成について示されていない。また、図１１の電力給電系は、直流給電系によってバックアップ体制を完備しているが、最近の省電力化に完全に対応して負荷平準化動作を行っていない。
【００１７】
ところで、通信装置には、負荷装置のバックアップが必須条件である。これに加えて、負荷平準化による省エネルギーを実現する回路構成も必要である。たとえば、バックアップだけを考慮した回路構成で、負荷平準化動作を行った場合には、ピーク負荷時の蓄電池放電直後の停電時に、蓄電池のバックアップ用の容量が不足し、予備発電装置の起動前に通信装置への電力供給が途絶してしまう。
【００１８】
負荷平準化動作で、ピーク負荷時に放電する際に、バックアップ用の容量を蓄電池に残しておくことも考えられるが、ある種の電池には、完全放電を時々しないと、メモリ効果により容量が低下するという問題がある。また、蓄電池は劣化するので、容量が時間的に変化し、正確に残容量を予測することが困難である。
【００１９】
通信用の電力供給系には、交換機や伝送装置等が必要とする直流電力と、空調用や照明用等が必要とする交流電力の両者が使用される。直流電力には、通常、バックアップ用に蓄電池を接続している。負荷平準化用としては、燃料電池やＮａＳ（ナトリウム硫黄）電池などの直流電力を一旦インバータで交流電力に変換して、商用交流電力と併用してエネルギーの平準化を図る。
【００２０】
しかし、この負荷平準化方法では、商用電源の流入部に向けてインバータの交流電力を集中的に供給する必要がある。この結果、エネルギー貯蔵装置やインバータに大規模な装置が必要になる。インバータが故障すると、負荷平準化が不能になる。また、インバータの損失もあるので、インバータを介した負荷平準化は最適とは言えない。
【００２１】
本発明は、前記課題を解決し、直流給電系のバックアップを行うと同時に、間接的に負荷平準化を行う電力供給システムを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の電力供給システムは、交流給電系と直流給電系とが混在する給電系の前記直流給電系に並列に接続され、整流装置によって充電され、商用電源に異常が発生したときに放電するバックアップ用蓄電装置と、前記直流給電系に並列に接続され、電力需要のオフピーク負荷時に前記整流装置によって充電され、ピーク負荷時に放電する負荷平準化用蓄電装置とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の前記電力供給システムにおいて、前記負荷平準化用蓄電装置が、蓄電池と、前記蓄電池の電流を検出する電流検出器と、前記蓄電池用のブースタコンバータとの直列接続回路から構成され、前記蓄電池には充電用の充電器を接続したことを特徴とする。
【００２４】
前記構成の電力供給システムによれば、蓄電池の電圧を整流装置の電圧以下となるように設計し、ブースタコンバータが動作停止中の場合には、通信装置のような負荷への直流給電は整流装置のみから行われる。蓄電池の電圧にブースタコンバータの昇圧電圧が加わると、蓄電池側から通信装置に直流電力が給電されるようになり、整流装置側からの直流電力は減少できる。
【００２５】
また、本発明は、前記電力供給システムにおいて、前記負荷平準化用蓄電装置が、前記蓄電池の充・放電状態の制御および前記充・放電状態の情報を記録する充・放電パターンテーブルと、前記電流検出器が検出した、前記蓄電池の放電電流を積分して蓄電池容量を算出する積分器と、前記充・放電パターンテーブルの情報により前記ブースタコンバータの昇圧電圧を制御し、前記蓄電池の放電電流を調整する負荷分担制御回路とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
前記構成の電力供給システムによれば、充・放電パターンテーブルの蓄電池の容量は、前回の放電容量の測定値で更新し、次の負荷平準化の充・放電サイクルで使用するように構成するので、蓄電池の劣化の状況を計測できると共に、ピーク時、オフピーク時を予測して、蓄電池の充・放電を行うことができる。
【００２７】
さらに、本発明は、前記電力供給システムにおいて、前記バックアップ用蓄電装置と前記負荷平準化用蓄電装置との機能を一定サイクルで切り換える選択回路を備え、前記バックアップ用蓄電装置が、蓄電池と電流検出器とブースタコンバータとの直列回路と、積分器と、充・放電パターンテーブルと、負荷分担制御回路とを備え、前記直流給電系には商用電源の停電を検出する停電検出回路を備えたことを特徴とする。
【００２８】
前記構成の電力供給システムによれば、一方の蓄電池をバックアップ専用、他方を平準化専用に使用することがなくなるので、蓄電池寿命も改善され、一定周期でそれぞれの蓄電池の容量を計測することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
この実施の形態による電力供給システムは、直流給電系のみで負荷平準化を行うエネルギー蓄積装置を分散して備え、直流給電系のバックアップは従来通り行う。以下では、２つの実施の形態について説明する。
【００３１】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１を示すブロック図である。図１に示す電力供給システム１には、交流給電系と直流給電系とが混在する。つまり、電力供給システム１は、商用電源２０１の供給を受けて、空調装置２０２に交流電力を供給すると共に、通信装置２０３に直流電力と交流電力とを供給する。
【００３２】
電力供給システム１は、受電装置１１、予備発電装置１２、交流分岐装置１３、整流装置１４、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５、ＤＣ／ＡＣコンバータ１６およびバックアップ装置１７を備えている。電力供給システム１では、受電装置１１、予備発電装置１２および交流分岐装置１３が交流供給系を構成し、整流装置１４およびバックアップ装置１７が直流供給系を構成する。なお、図１の受電装置１１、予備発電装置１２、交流分岐装置１３、整流装置１４、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５およびＤＣ／ＡＣコンバータ１６は、図１１の受電装置１０１、予備発電装置１０７、交流分岐装置１０２、整流装置１０３、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０４およびＤＣ／ＡＣコンバータ１０５とそれぞれ同じであるので、それらの説明を省略する。
【００３３】
バックアップ装置１７は、ロードレベリング付きであり、短時間エネルギー供給源として用いられている。バックアップ装置１７は、図２に示すように、蓄電池１７Ａ、１７Ｄ、ブースタコンバータ１７Ｂ、電流検出器１７Ｃ、充電器１７Ｅ、積分装置１７Ｆ、充・放電パターンテーブル部１７Ｇ、負荷分担制御回路１７Ｈ、入力端子１７Ｊ、１７Ｋおよび出力端子１７Ｌ、１７Ｍを備えている。
【００３４】
バックアップ装置１７では、入力端子１７Ｊ、１７Ｋが出力端子１７Ｌ、１７Ｍにそれぞれ接続されている。整流装置１４が接続されている入力端子１７Ｊと入力端子１７Ｋとの間には、蓄電池１７Ａおよび充電器１７Ｅがそれぞれ接続されている。ブースタコンバータ１７Ｂと電流検出器１７Ｃと蓄電池１７Ｄとが直列に接続され、その直列接続回路が入力端子１７Ｊと入力端子１７Ｋとの間に接続されている。
【００３５】
積分装置１７Ｆと充・放電パターンテーブル部１７Ｇとが接続されている。積分装置１７Ｆの出力端子が負荷分担制御回路１７Ｈの入力端子に接続され、積分装置１７Ｆの入力端子には、電流検出器１７Ｃの出力端子が接続されている。充・放電パターンテーブル部１７Ｇの各出力端子が充電器１７Ｅおよび負荷分担制御回路１７Ｈの入力端子にそれぞれ接続されている。
【００３６】
バックアップ装置１７は、バックアップ用蓄電装置と負荷平準化用蓄電装置とで構成されている。
【００３７】
蓄電池１７Ａは、バックアップ用蓄電装置である。蓄電池１７Ａは、パックアップ専用であり、自己放電を補うために、整流装置１４の出力で絶えず浮動充電される。蓄電池１７Ａの常時充電のために、蓄電池１７Ａは、過充電される可能性が高い。このために、蓄電池１７Ａとして、鉛蓄電池のように過充電に強い電池を使用すれば、整流装置１４の出力で直接、浮動充電することも可能である。
【００３８】
蓄電池１７Ｄを含む装置、つまり、ブースタコンバータ１７Ｂ、電流検出器１７Ｃ、蓄電池１７Ｄ、充電器１７Ｅ、積分装置１７Ｆ、充・放電パターンテーブル部１７Ｇおよび負荷分担制御回路１７Ｈは、負荷平準化専用蓄電装置を構成する。
【００３９】
ブースタコンバータ１７Ｂは、蓄電池１７Ｄの電圧を昇圧して、蓄電池１７Ｄの電圧に加算する。ブースタコンバータ１７Ｂは、蓄電池１７Ｄの放電電流を調整するために使用される。ブースタコンバータ１７Ｂの一例を図３に示す。図３のブースタコンバータは、フォワード形であり、トランス２１、スイッチ素子２２、ダイオード２３、２４、平滑フィルタ２５、出力電流検出部２６、出力電圧検出部２７およびＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路２８を備えている。
【００４０】
このブースタコンバータでは、トランス２１の一次巻線２１Ａに直列に接続されたスイッチ素子２２が、ＰＷＭ制御回路２８の制御によってオン、オフを繰り返す。これによって、蓄電池１７Ｄの直流電圧がパルス状の交流電圧に変換される。この交流電圧によって、トランス２１の二次巻線２１Ｂに交流電圧が誘起され、誘起電圧は、整流用のダイオード２３と還流用のダイオード２４とによって整流される。整流された電圧は、コイル２５Ａとコンデンサ２５Ｂとで構成される平滑フィルタ２５によって平滑されて、直流電圧になる。その直流電圧が出力端子１７Ｌ、１７Ｍに加えられる。
【００４１】
直流電圧の出力に際して、ブースタコンバータの出力電流検出部２６が、直流電圧によって流れる電流値を検出し、出力電圧検出部２７が直流電圧の電圧値を検出する。ＰＷＭ制御回路２８は、出力電流検出部２６からの検出結果、出力電圧検出部２７からの検出結果および負荷分担制御回路１７Ｈからの制御信号ａを基にして、スイッチ素子２２の開閉のタイミングを制御する。この制御の結果、デューティ比の異なるパルスがスイッチ素子２２によって生成される。つまり、図３のブースタコンバータによって、スイッチ素子２２のオンオフ比を調整することで、ブースタコンバータから出力される昇圧電圧を自在に調整することができる。
【００４２】
ブースタコンバータの他の例を図４に示す。図４のブースタコンバータは、フルブリッジ形であり、スイッチ３１Ａ〜３１Ｄを具備するスイッチ素子３１、トランス３２、ダイオード３３Ａ、３３Ｂ、平滑フィルタ３４、出力電流検出部３５、出力電圧検出部３６およびＰＷＭ制御回路３７を備えている。
【００４３】
このブースタコンバータでは、ブリッジ状に接続されたスイッチ３１Ａ〜３１Ｄが、ＰＷＭ制御回路３７の制御によってオン、オフを繰り返す。このとき、スイッチ３１Ａ、３１Ｄがオンになると、スイッチ３１Ｂ、３１Ｃがオフになる。これらのスイッチ３１Ａ〜３１Ｄによって蓄電池１７Ｄの直流電圧がパルス状の交流電圧に変換される。このとき、トランス３２の一次巻線３２Ａには、図３の一次巻線２１Ａに発生する電圧の約２倍の電圧が生成される。
【００４４】
生成された交流電圧によって、トランス３２の二次巻線３２Ｂに交流電圧が誘起され、誘起電圧は、整流用のダイオード３３Ａ、３３Ｂによって整流される。整流された電圧は、コイル３４Ａとコンデンサ３４Ｂとで構成される平滑フィルタ３４によって平滑されて、直流電圧になる。その直流電圧が出力端子１７Ｌ、１７Ｍに加えられる。
【００４５】
以下、出力電流検出部３５、出力電圧検出部３６およびＰＷＭ制御回路３７は、図３の出力電流検出部２６、出力電圧検出部２７およびＰＷＭ制御回路２８とそれぞれ同じ動作をして、スイッチ３１Ａ〜３１Ｄの開閉のタイミングを制御する。
【００４６】
なお、図３および図４のブースタコンバータとして、通常のコンバータが使用可能である。これら図３および図４のブースタコンバータによって、スイッチ素子のオン、オフ比が調整されるので、昇圧電圧は自在に調整される。また、これらのコンバータが万一故障しても、還流ダイオードまたは整流ダイオードを通して蓄電池１７Ｄの放電が可能である。
【００４７】
蓄電池１７Ｄは、電力需要のオフピーク時に充電器１７Ｅにより充電される。充電器１７Ｅの充電電圧は、整流装置１４の全負荷状態で整流装置１４の出力電圧以下に設定されている。したがって、ブースタコンバータ１７Ｂが昇圧動作を行わない限り、蓄電池１７Ｄが放電することはできない。
【００４８】
電流検出器１７Ｃは、蓄電池１７Ｄから流れる放電電流を検出し、検出した電流値を積分装置１７Ｆに送る。
【００４９】
充電器１７Ｅは、蓄電池１７Ｄを充電する。充電器１７Ｅの充電電圧は、整流装置１４の全負荷状態で、整流装置１４の出力電圧以下に設定されている。充電器１７Ｅは、充・放電パターンテーブル部１７Ｇから蓄電池１７Ｄの必要な情報を読み出す。充電器１７Ｅは、読み出した情報から電力需要のオフピーク時を調べ、このオフピーク時に蓄電池１７Ｄを充電する。
【００５０】
充電器１７Ｅによる充電に際して、電流検出器１７Ｃの検出した放電電流値を積分した値で充電容量が決定されると、蓄電池１７Ｄの充電能率が低い場合に不足充電になる。このために、充電器１７Ｅによる充電方法として、一定時間の補充電を行う方法、△Ｖ検出方法、充電電圧のピーク値検出方法などのような公知の充電方法を組み合わせることが有効である。なお、充電器１７Ｅの充電電流は、定電流またはパルス電流であってもよい。
【００５１】
積分装置１７Ｆは、蓄電池１７Ｄの放電電流の値を電流検出器１７Ｃから受け取ると、この電流値を積分する。積分装置１７Ｆは、電流の積分によって蓄電池１７Ｄの容量を算出する。
【００５２】
充・放電パターンテーブル部１７Ｇは、蓄電池１７Ｄに関する情報を充・放電パターンテーブルに記憶し、この充・放電パターンテーブルの更新もする。充・放電パターンテーブルに必要な情報を図５に示す。図５に示される充・放電パターンテーブル１７ＰＴの情報には、ロードレベリングを行ったサイクル回数がある。ロードレベリングサイクル回数では、昼間（例えば午前７時〜午後１１時）と夜間（例えば午後１１時〜午前７時）の２４時間を１サイクルとする。
【００５３】
さらに、充・放電パターンテーブル１７ＰＴの情報には、蓄電池容量、放電開始時刻および放電終了時刻、充電開始時刻および充電終了時刻がある。蓄電池容量は、Ｎサイクル回数目の測定データによって更新された、Ｎ＋１サイクル回数目のデータである。放電開始時刻および放電終了時刻は、ピーク負荷の発生する時間帯から推定されている。充電開始時刻および充電終了時刻は、目安であり、季節別時間別料金割引の適用される時刻でよい。
【００５４】
充・放電パターンテーブル部１７Ｇの充・放電パターンテーブルには、これら６つデータが書き込まれている。充・放電パターンテーブルには、初期値として、過去の類似データが入力されている。そして、充・放電パターンテーブル部１７Ｇは、ロードレベリングを行うたびに、その値で次回のロードレベリングを行う充・放電パターンを更新する。
【００５５】
負荷分担制御回路１７Ｈは、ロードレベリング用の制御を行う。つまり、負荷分担制御回路１７Ｈは、積分装置１７Ｆの積分値と充・放電パターンテーブル部１７Ｇの情報とに基づいて制御信号ａを送り、ブースタコンバータ１７Ｂを制御する。制御に際して、負荷分担制御回路１７Ｈは、充・放電パターンテーブル部１７Ｇの記憶している、蓄電池１７Ｄの充・放電パターンテーブルから必要な情報を読み出す。たとえば、ピーク負荷が予測される時刻に、負荷分担制御回路１７Ｈは、ブースタコンバータ１７ＢのＰＷＭ制御回路に昇圧信号を制御信号ａとして送出し、ブースタコンバータ１７Ｂに通信装置２０３の直流電流を一部分担させる。現在時刻がピーク負荷を過ぎた場合や蓄電池１７Ｄが予想より早く終止電圧に達した場合、負荷分担制御回路１７Ｈはブースタコンバータ１７Ｂに停止信号を制御信号ａとして送信する。
【００５６】
実施の形態１は以上の構成である。つぎに、実施の形態１の動作について説明する。商用電源２０１が正常である場合、商用電源２０１は、受電装置１１と交流分岐装置１３とを経由して空調装置２０２に供給される。また、交流分岐装置１３から整流装置１４に供給された交流電力は、直流に変換されて通信装置２０３に供給される。整流装置１４からの直流は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１５によってレベルの異なる直流電力に変換されて通信装置２０３に供給され、ＤＣ／ＡＣコンバータ１６によって再び交流電力に変換されて通信装置２０３に供給される。
【００５７】
このような状態のとき、バックアップ装置１７では、図６に示される処理が行われる。つまり、負荷分担制御回路１７Ｈは、充・放電パターンテーブル部１７Ｇの充・放電パターンテーブルを読み出して、放電サイクルの蓄電池容量と放電情報とを読み出す（ステップＳ１）。読み出しが終了すると、負荷分担制御回路１７Ｈは、次の式を用いて放電電流を算出する（ステップＳ２）。
放電電流＝蓄電池容量／（放電終了時刻−放電開始時刻）
ステップＳ１、Ｓ２によって、充・放電パターンテーブルを使用して放電電流を決定し、ピーク負荷発生時刻にロードレベリングが開始される。ロードレベリングは、負荷分担制御回路１７Ｈがブースタコンバータ１７Ｂに昇圧信号を送出して開始されるが、整流装置１４との負荷分担量は、整流装置１４とブースタコンバータ１７Ｂのレギュレーションの交点が安定動作点になる。この様子を図７に示す。図７によれば、整流装置１４とブースタコンバータ１７Ｂのレギュレーションが負荷分担を決める。整流装置１４の負荷曲線が一定で、ブースタコンバータ１７Ｂの昇圧電圧を変化することで、両者の出力電圧の交点（停留点）を変化させることが可能になり、負荷分担量を自在に調整できる。
【００５８】
蓄電池１７Ｄが放電すると、図８に示すように、整流装置１４の供給電流がその分だけ減少し、間接的に整流装置１４の入力電流を減少することができる。通信装置２０３は、現在、ほとんど電子化されているので、通信装置２０３の電流は昼夜を問わずほぼ一定である。蓄電池１７Ｄを使用することで、空調等の負荷が増大する昼間の電力を下げることが可能になり、負荷平準化が達成される。
【００５９】
放電電流を算出すると、負荷分担制御回路１７Ｈは、ピーク負荷の予想される時刻つまり放電開始時刻かどうかを判断する（ステップＳ３）。放電開始時刻でなければ、待機状態を保ち（ステップＳ４）、処理をステップＳ３に戻す。放電開始時刻になると、負荷分担制御回路１７Ｈは、ブースタコンバータ１７Ｂに昇圧信号と、放電電流を示す放電電流設定信号を送信する（ステップＳ５）。
【００６０】
ブースタコンバータ１７Ｂによって蓄電池１７Ｄが放電を開始すると、電流検出器１７Ｃが放電電流を検出し、検出された放電電流を積分装置１７Ｆが積算する（ステップＳ６）。放電電流の積算値が蓄電池容量に到達したか、または蓄電池電圧が終了電圧に到達したかどうかが判断される（ステップＳ７）。容量が残っている場合、または蓄電池電圧が終了電圧より高い場合、待機状態を保ち（ステップＳ８）、処理をステップＳ７に戻す。
【００６１】
放電電流の積算値が蓄電池容量に到達した場合、または蓄電池電圧が終了電圧に到達すると、負荷分担制御回路１７Ｈは、ブースタコンバータ１７Ｂに降圧信号を送信する。同時に、充・放電パターンテーブル部１７Ｇは、充・放電パターンテーブル部１７Ｇの充・放電パターンテーブルの蓄電池容量を積算値に置き換え、放電終了時刻を実時刻に置き換える（ステップＳ９）。
【００６２】
ステップＳ５〜ステップＳ９によって、蓄電池１７を終止電圧まで放電し、蓄電池容量を算出する。次回の充・放電パターンテーブルの容量を書き換える。
【００６３】
この後、充電開始時刻かどうかが判断される（ステップＳ１０）。充電開始時刻でなければ、待機状態を保ち（ステップＳ１１）、処理をステップＳ１０に戻す。充電開始時刻になると、蓄電池１７Ｄの充電開始信号が充・放電パターンテーブル部１７Ｇから充電器１７Ｅに送信される（ステップＳ１２）。
【００６４】
充電器１７Ｅは、信号を受け取ると蓄電池１７Ｄを充電する（ステップＳ１３）。蓄電池１７Ｄの充電は、夜間電力時間帯に行われる。蓄電池１７Ｄの充電が終了したかどうかが判断される（ステップＳ１４）。充電が終了すると、充電器１７Ｅに停止信号が充・放電パターンテーブル部１７Ｇから送信される。同時に、負荷分担制御回路１７Ｈは、充・放電パターンテーブル部１７Ｇの充・放電パターンテーブル中のロードレベリングサイクル数を１回進める（ステップＳ１５）。ステップＳ１５が終了すると、処理はステップＳ１に戻される。
【００６５】
ステップＳ１２からステップＳ１５によって、深夜電力で蓄電池を充電し、充電終了後は待機モードとなり、次回のロードレベリング動作に備える。
【００６６】
このように、実施の形態１によれば、各直流給電系に、直流給電系のみで負荷平準化を行うエネルギー蓄積装置を分散して備え、直流給電系のバックアップは従来通り行うので、バックアップおよび負荷平準化を行うことができる。
【００６７】
また、実施の形態１によれば、ブースタコンバータ１７Ｂが万が一故障したとしても、還流ダイオードまたは整流ダイオードを通して蓄電池の放電が可能であるので、バックアップ用蓄電池の完全放電や商用電源の停電などのような最悪の事熊には、蓄電池をバックアップ用蓄電池の代用品として使用することが可能になる。
【００６８】
さらに、実施の形態１によれば、ロードレベリング用のバックアップ装置１７を直流給電系に接続しても、他の部分の配線を変えることがないという利点がある。直流給電系に直列に装置を接続した場合には、バックアップ装置の故障時にバックアップ給電が途絶するという点があるが、実施の形態１によれば、従来通りの接続で対応できるので、給電系の信頼性に与える影響が少ないという利点がある。
【００６９】
［実施の形態２］
実施の形態２では、図１のバックアップ装置１７の代わりに、図９に示すバックアップ装置１８が用いられている。バックアップ装置１８は、入力端子１８Ａ、１８Ｂ、出力端子１８Ｃ、１８Ｄ、蓄電装置５０、６０および選択回路７０を備えている。
【００７０】
蓄電装置５０は、ブースタコンバータ５１、電流検出器５２、蓄電池５３、充電器５４、積分装置５５、充・放電パターンテーブル部５６および負荷分担制御回路５７を備えている。また、蓄電装置６０は、ブースタコンバータ６１、電流検出器６２、蓄電池６３、充電器６４、積分装置６５、充・放電パターンテーブル部６６および負荷分担制御回路６７を備えている。蓄電装置５０、６０のブースタコンバータ５１、６１、電流検出器５２、６２、蓄電池５３、６３、充電器５４、６４、積分装置５５、６５および充・放電パターンテーブル部５６、６６は、実施の形態１のバックアップ装置１７のブースタコンバータ１７Ｂ、電流検出器１７Ｃ、蓄電池１７Ｄ、充電器１７Ｅ、積分装置１７Ｆおよび充・放電パターンテーブル部１７Ｇと同じであるので、説明を省略する。
【００７１】
バックアップ装置１８では、入力端子１８Ａ、１８Ｂと出力端子１８Ｃ、１８Ｄに対して、蓄電装置５０のブースタコンバータ５１、電流検出器５２、蓄電池５３、充電器５４、積分装置５５、充・放電パターンテーブル部５６および負荷分担制御回路５７と、蓄電装置６０のブースタコンバータ６１、電流検出器６２、蓄電池６３、充電器６４、積分装置６５、充・放電パターンテーブル部６６および負荷分担制御回路６７とが、実施の形態１のバックアップ装置１７と同じように接続されている。
【００７２】
さらに、バックアップ装置１８では、選択回路７０の入力端子が停電検出回路１４Ａに接続され、選択回路７０の出力端子が負荷分担制御回路５７、６７にそれぞれ接続されている。停電検出回路１４Ａは整流装置１４に備えられている。そして、商用電源２０１の停電を検出する。
【００７３】
選択回路７０は、蓄電装置５０をバックアップ用にすると共に、蓄電装置６０をロードレベリング用にする第１設定をするか、または、蓄電装置５０をロードレベリング用にすると共に、蓄電装置６０をバックアップ用にする第２設定をする。そして、選択回路７０は、第１設定と第２設定との切り換えを一定の周期で行う。選択回路７０は、整流装置１４の停電検出回路１４Ａが動作したかどうかを監視する。停電検出回路１４Ａが停電を検出すると、選択回路７０は、切り換えを行わないで、現在の設定を維持する。
【００７４】
負荷分担制御回路５７、６７は、選択回路７０によってバックアップ用に設定されると、ブースタコンバータ５１、６１に停止信号を送信して、ブースタコンバータ５１、６１を停止させる。また、負荷分担制御回路５７、６７は、選択回路７０によってロードレベリング用に設定されると、バックアップ装置１７と同じロードレベリングの制御を行う。
【００７５】
実施の形態２は以上の構成である。つぎに、実施の形態２の動作について説明する。通常動作は実施の形態１と同じであるので、通常動作の説明を省略する。
【００７６】
通常動作が行われているとき、バックアップ装置１８では、図１０に示す処理が行われる。つまり、選択回路７０が一方の蓄電装置、例えば蓄電装置５０の蓄電池５３をバックアップ用にし、蓄電装置６０の蓄電池６３をロードレベリング用にする第１設定をする（ステップＳ２１）。これによって、ブースタコンバータ５１が停止し、同時に、蓄電装置６０が図６に示す処理を行う（ステップＳ２２）。
【００７７】
選択回路７０は、ロードレベリング１サイクル回数の動作中に、整流装置１４の停電検出回路１４Ａが動作したかどうかを判断する（ステップＳ２３）。停電検出回路１４Ａが動作すると、選択回路７０は、次回の動作サイクルでバックアップ用の蓄電池５３とロードレベリング用の蓄電池６３とを切り換えないで、第１設定を維持する。同時に、選択回路７０は、ロードレベリング用の充・放電パターンテーブルを書き換える（ステップＳ２４）。
【００７８】
ステップＳ２３で停電検出が行われなければ、選択回路７０は、次回の動作サイクルで、第２設定に切り換え、蓄電池５３をロードレベリング用にし、蓄電池６３をバックアップ用に交代する。同時に、ロードレベリング用の充・放電パターンテーブルを書き換える（ステップＳ２５）。ステップＳ２４、Ｓ２５の後、処理は、ステップＳ２２に戻される。
【００７９】
このように、実施の形態２によれば、蓄電池５３と蓄電池６３とを交互に使用して、負荷平準化を達成することができる。また、一方の蓄電池をバックアップ専用、他方を平準化専用に使用することがないので、蓄電池５３、６３の寿命を改善し、一定周期でそれぞれの蓄電池５３、６３の容量を計測することができる。
【００８０】
さらに、実施の形態２は、停電検出回路１４Ａと、バックアップ用蓄電池とロードレベリング用蓄電池を切り換える選択回路７０とを有し、基本的には、選択回路７０で機械的にサイクル毎にバックアップ用蓄電池とロードレベリング用電池とを切り換える。しかし、停電や事故が起きた場合、バックアップ用蓄電池の充電前に、これをロードレベリング用に切り換えてしまうとロードレベリングに使用できる蓄電池容量が不足する。これを避けるために、実施の形態２では、１サイクル動作中に停電を検出した場合に、選択回路７０による切換動作を停止し、そのままの状態で動作を継続するので、安定した電力供給を実現することができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次の効果を達成することができる。
（１）バックアップ用蓄電装置を用いることによって、通信装置のような負荷側に対するバックアップを行うことが可能になると共に、負荷平準化用蓄電装置を用いることによって、商用電源の供給側に対して負荷平準化を行うことが可能になり、信頼性と省エネルギーとを考慮した電力供給システムを実現することができる。
【００８２】
（２）蓄電池の容量を絶えず更新しながら負荷平準化動作を行うので、確実な省エネルギーを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】図１のバックアップ装置を示すブロック図である。
【図３】図２のブースタコンバータの一例を示す回路図である。
【図４】図２のブースタコンバータの他の例を示す回路図である。
【図５】充・放電パターンテーブルの一例を示す構成図である。
【図６】バックアップ装置のロードレベリング機能の１サイクル毎の充・放電動作を示すフローチャートである。
【図７】負荷分担曲線を示す図である。
【図８】蓄電池および整流装置の供給電流を概念的に示した図である。
【図９】実施の形態２に用いられるバックアップ装置の一例を示すブロック図である。
【図１０】実施の形態２のバックアップ装置による処理を示すフローチャートである。
【図１１】従来の電力供給系を示すブロック図である。
【図１２】図１１の電力供給系の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  電力供給システム
１１  受電装置
１２  予備発電装置
１３  交流分岐装置
１４  整流装置
１４Ａ  停電検出回路
１５  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１６  ＤＣ／ＡＣコンバータ
１７、１８  バックアップ装置
１７Ａ、１７Ｄ、５３、６３  蓄電池
１７Ｂ、５１、６１  ブースタコンバータ
１７Ｃ、５２、６２  電流検出器
１７Ｅ、５４、６４  充電器
１７Ｆ、５５、６５  積分装置
１７Ｇ、５６、６６  充・放電パターンテーブル部
１７Ｈ、５７、６７  負荷分担制御回路
１７Ｊ、１７Ｋ、１８Ａ、１８Ｂ  入力端子
１７Ｌ、１７Ｍ、１８Ｃ、１８Ｄ  出力端子
１７ＰＴ  充・放電パターンテーブル
２１、３２  トランス
２１Ａ  一次巻線
２１Ｂ  二次巻線
２２、３１  スイッチ素子
２３、２４、３３Ａ、３３Ｂ  ダイオード
２５、３４  平滑フィルタ
２５Ａ  コイル
２５Ｂ  コンデンサ
２６、３５  出力電流検出部
２７、３６  出力電圧検出部
２８、３７  ＰＷＭ制御回路
３１Ａ〜３１Ｄ  スイッチ
５０、６０  蓄電装置
７０  選択回路
２０１  商用電源
２０２  空調装置
２０３  通信装置
【図１】
0003695641.tif 000002
【図２】
0003695641.tif 000003
【図３】
0003695641.tif 000004
【図４】
0003695641.tif 000005
【図５】
0003695641.tif 000006
【図６】
0003695641.tif 000007
【図７】
0003695641.tif 000008
【図８】
0003695641.tif 000009
【図９】
0003695641.tif 000010
【図１０】
0003695641.tif 000011
【図１１】
0003695641.tif 000012
【図１２】
0003695641.tif 000013