(57)【要約】【課題】電圧補償に加えて負荷平準化をも行う無停電電源装置において、低コストで確実に瞬低補償をする。【解決手段】無停電電源装置は、二次電池と、当該二次電池の放電電圧を測定する電圧測定手段と、当該二次電池の許容下限電圧ＶＬよりも大きい予め定められた電圧であって、前記負荷平準化中に瞬低が発生した場合に、前記無停電電源装置が行う前記電圧補償において低下する当該二次電池の電圧が許容下限電圧ＶＬとなるときの、当該瞬低発生直前の当該二次電池の放電電圧である瞬低対応電圧ＶＴ１を予め記憶する記憶手段と、前記二次電池の放電を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記負荷平準化中の前記二次電池の放電電圧が瞬低対応電圧ＶＴ１となった時点で前記二次電池の放電を停止させる。【選択図】図２
2011120338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を備え、当該二次電池に貯蔵された電力を用いて電圧補償と負荷平準化とを行う無停電電源装置であって、
前記二次電池の放電電圧を測定する電圧測定手段と、
前記二次電池の許容下限電圧よりも大きい予め定められた電圧であって、前記負荷平準化中に瞬時電圧低下が発生した場合に、前記無停電電源装置が行う前記電圧補償において低下する当該二次電池の電圧が当該許容下限電圧となるときの、当該瞬時電圧低下発生直前の当該二次電池の放電電圧である瞬低対応電圧を予め記憶する記憶手段と、
前記二次電池の放電を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記負荷平準化中の前記二次電池の放電電圧が前記瞬低対応電圧となった時点で前記二次電池の放電を停止させる無停電電源装置。
【請求項２】
前記二次電池の残容量を算出する残容量算出手段をさらに備え、
前記記憶部は、前記負荷平準化時に放電することなく確保する前記残容量の下限値として予め定められた前記二次電池の電池容量である補償容量をさらに記憶し、
前記制御手段は、前記負荷平準化中の前記二次電池の放電電圧が前記瞬低対応電圧を上回る場合であっても、前記残容量算出手段が算出した前記残容量が前記補償容量となったときには、当該残容量が当該補償容量となった時点で前記二次電池の放電を停止させる請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項３】
前記二次電池の放電電流値を測定する電流測定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記負荷平準化時に、前記電圧測定手段が測定した前記二次電池の前記放電電圧が前記瞬低対応電圧よりも大きい予め定められた電圧である電流値変更電圧となった時点で、前記二次電池の放電電流値を低下させる請求項２に記載の無停電電源装置。
【請求項４】
前記二次電池の放電電流値を測定する電流測定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記負荷平準化時に、前記残容量算出手段が算出した前記残容量が前記補償容量よりも大きい予め定められた残容量である電流値変更容量となった時点で、前記二次電池の放電電流値を低下させる請求項２に記載の無停電電源装置。
【請求項５】
前記二次電池の放電電流値を測定する電流測定手段と、
前記無停電電源装置に接続される負荷の消費電力を測定する電力測定手段と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記負荷平準化時に、前記電力測定手段が測定した前記消費電力が予め定められた閾値を下回った場合に、前記二次電池の放電電流値を低下させる請求項２に記載の無停電電源装置。
【請求項６】
前記二次電池の放電電流値を測定する電流測定手段をさらに備え、
前記記憶手段は、前記二次電池の充放電のスケジュールをさらに記憶し、
前記制御手段は、前記負荷平準化時に、前記記憶手段に記憶された前記スケジュールに従って予め定められた時間帯に前記二次電池の放電電流値を低下させる請求項２に記載の無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無停電電源装置による瞬低補償の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無停電電源装置は、二次電池や電気二重層キャパシタ等の電力貯蔵手段を備え、例えば商用電源等の電力系統に瞬時電圧低下（瞬低）が生じた場合に当該電力貯蔵手段に貯蔵された貯蔵電力を用いて負荷に対して電力を補償する瞬低補償と、当該電力系統に停電が生じた場合に当該電力貯蔵手段に貯蔵された貯蔵電力を用いて負荷に対して無瞬断で電力を供給する停電補償と、を行う。なお、前記瞬低補償と前記停電補償とを合わせて電圧補償と称する。
【０００３】
一般的な無停電電源装置において、前記貯蔵電力は、前記電圧補償が必要となる場合に限り利用され、前記電力系統から正常に給電されている場合には利用されない。当該貯蔵電力を有効に利用するため、前記電圧補償に必要な電力容量を前記電力貯蔵手段に残して当該貯蔵電力を負荷に供給することで、当該貯蔵電力を、前記電力系統から負荷への電力供給量を抑える負荷平準化に用いる従来技術が知られている。
【０００４】
例えば特許文献１に開示されている高温作動型二次電池システムは、高温作動型二次電池を備え、当該高温作動型二次電池の残容量が予め設定された停電補償容量に達したときを、当該高温作動型二次電池の放電終点としている（段落００２８）。
【０００５】
また、特許文献２に開示されている電力バッファ装置システムは、例えば電気二重層キャパシタ等のパワー密度が大きいが重量エネルギー密度が小さい電力貯蔵装置である瞬発力型電力バッファと、例えば二次電池等の重量エネルギー密度が大きいがパワー密度が小さい電力貯蔵装置である持続力型電力バッファと、を備える。この電力バッファ装置システムは、主に前記持続力型電力バッファに貯蔵された電力を用いて電圧補償および負荷平準化を行い、負荷が急激に変化するとき変化分を前記瞬発力型電力バッファに入出力する（段落００１１〜段落００２３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８９９８０号公報
【特許文献２】特開２００７−６０７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで前記二次電池は、過放電により劣化するので、使用時には予め定められた許容下限電圧に到達した時点で放電を停止させる。そのため、特許文献１に開示されているような従来技術において、負荷平準化によって前記二次電池の貯蔵電力が消費され当該二次電池の電圧が低下していた場合に瞬低が発生すると、瞬低補償を行うために前記二次電池が大電流で放電されるものの、当該二次電池の内部抵抗に起因するＩＲドロップによって当該二次電池の放電電圧が許容下限電圧を下回ってしまい、当該二次電池の放電が停止され瞬低補償ができない可能性がある。
【０００８】
特許文献２に開示されている技術では、負荷が急激に変化するとき変化分を前記瞬発力型電力バッファに入出力するので、前記ＩＲドロップによって当該二次電池の放電電圧が許容下限電圧を下回り当該二次電池の放電が停止され瞬低補償ができなくなる可能性は少なくなるものの、前記持続力型電力バッファとして用いる前記二次電池に加えて、容量当り単価が当該二次電池よりも高額な前記電気二重層キャパシタを前記瞬発力型電力バッファとして備えるので、無停電電源装置のコストアップを招いてしまう。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電圧補償に加えて負荷平準化をも行う無停電電源装置において、低コストで確実に瞬低補償をすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る無停電電源装置は、二次電池を備え、当該二次電池に貯蔵された電力を用いて電圧補償と負荷平準化とを行う無停電電源装置であって、前記二次電池の放電電圧を測定する電圧測定手段と、前記二次電池の許容下限電圧よりも大きい予め定められた電圧であって、前記負荷平準化中に瞬時電圧低下が発生した場合に、前記無停電電源装置が行う前記電圧補償において低下する当該二次電池の電圧が当該許容下限電圧となるときの、当該瞬時電圧低下発生直前の当該二次電池の放電電圧である瞬低対応電圧を予め記憶する記憶手段と、前記二次電池の放電を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記負荷平準化中の前記二次電池の放電電圧が前記瞬低対応電圧となった時点で前記二次電池の放電を停止させる。
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、前記制御手段は、前記負荷平準化中の前記二次電池の放電電圧が前記瞬低対応電圧となった時点で前記二次電池の放電を停止させるので、前記負荷平準化中に瞬時電圧低下（瞬低）が発生した場合であっても、当該二次電池の放電電圧が前記許容下限電圧を上回るようにすることができる。したがって、確実に瞬低補償をすることができる。しかも、前記二次電池の負荷を低減するための電気二重層キャパシタ等のさらなる蓄電手段を必要としないので、低コストで確実に瞬低補償を行うことができる。なお前記電圧補償とは、瞬低が生じた場合に前記二次電池に貯蔵された貯蔵電力を用いて負荷に対して電力を補償する瞬低補償と、停電が生じた場合に前記二次電池に貯蔵された貯蔵電力を用いて前記負荷に対して無瞬断で電力を供給する停電補償と、を合わせて称するものである。
【００１２】
本発明の請求項２に係る無停電電源装置は、請求項１に係る無停電電源装置において、前記二次電池の残容量を算出する残容量算出手段をさらに備え、前記記憶部は、前記負荷平準化時に放電することなく確保する前記残容量の下限値として予め定められた前記二次電池の電池容量である補償容量をさらに記憶し、前記制御手段は、前記負荷平準化中の前記二次電池の放電電圧が前記瞬低対応電圧を上回る場合であっても、前記残容量算出手段が算出した前記残容量が前記補償容量となったときには、当該残容量が当該補償容量となった時点で前記二次電池の放電を停止させる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、前記制御手段は、前記負荷平準化中の前記二次電池の放電電圧が前記瞬低対応電圧を上回る場合であっても、前記残容量算出手段が算出した前記残容量が前記補償容量となったときには、当該残容量が当該補償容量となった時点で前記二次電池の放電を停止させるので、当該補償容量を前記残容量として確実に確保することができる。したがって、前記補償容量以上の電力を前記停電補償に用いることが可能となるので、前記瞬低補償に加えて当該停電補償をも確実に行うことが可能となる。
【００１４】
本発明の請求項３に係る無停電電源装置は、請求項２に係る無停電電源装置において、前記二次電池の放電電流値を測定する電流測定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記負荷平準化時に、前記電圧測定手段が測定した前記二次電池の前記放電電圧が前記瞬低対応電圧よりも大きい予め定められた電圧である電流値変更電圧となった時点で、前記二次電池の放電電流値を低下させる。
【００１５】
本発明の請求項４に係る無停電電源装置は、請求項２に係る無停電電源装置において、前記二次電池の放電電流値を測定する電流測定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記負荷平準化時に、前記残容量算出手段が測定した前記残容量が前記補償容量よりも大きい予め定められた残容量である電流値変更容量となった時点で、前記二次電池の放電電流値を低下させる。
【００１６】
本発明の請求項５に係る無停電電源装置は、請求項２に係る無停電電源装置において、前記二次電池の放電電流値を測定する電流測定手段と、前記無停電電源装置に接続される負荷の消費電力を測定する電力測定手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記負荷平準化時に、前記電力測定手段が算出した前記消費電力が予め定められた閾値を下回った場合に、前記二次電池の放電電流値を低下させる。
【００１７】
本発明の請求項６に係る無停電電源装置は、請求項２に係る無停電電源装置において、前記二次電池の放電電流値を測定する電流測定手段をさらに備え、前記記憶手段は、前記二次電池の充放電のスケジュールをさらに記憶し、前記制御手段は、前記負荷平準化時に、前記記憶手段に記憶された前記スケジュールに従って予め定められた時間帯に前記二次電池の放電電流値を低下させる。
【００１８】
請求項３〜６のいずれか１項に記載の発明によれば、前記制御手段は、前記負荷平準化時に予め定められた条件に該当するようになった時点で、前記二次電池の放電電流値を低下させるので、当該二次電池の放電電圧の低下速度を遅くすることができる。したがって、前記負荷平準化中に、前記二次電池の前記放電電圧が前記瞬低対応電圧よりも高い状態を長く保つことができるので、前記二次電池の残容量が前記補償容量に近い容量となるまで負荷平準化を行うことが可能となり、当該二次電池に貯蔵された貯蔵電力を有効に利用することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、負荷平準化中に瞬低が発生した場合であっても、無停電電源装置が備える二次電池の放電電圧を、許容下限電圧を上回るようにすることが低コストで可能となる。したがって、確実に瞬低補償をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る無停電電源装置の概略を示す機能ブロック図である。
【図２】負荷平準化時に二次電池の残容量が補償容量まで減少する前に当該二次電池の放電電圧が瞬低対応電圧まで低下した場合に、放電制御部が行う二次電池の放電制御を説明するための図である。（Ａ）は、当該二次電池の電池電圧の経時変化を示す図であり、（Ｂ）は、当該二次電池の残容量の経時変化を示す図である。
【図３】負荷平準化時に二次電池の放電電圧が瞬低対応電圧まで低下する前に当該二次電池の残容量が補償容量まで減少した場合に、放電制御部が行う二次電池の放電制御を説明するための図である。（Ａ）は、当該二次電池の電池電圧の経時変化を示す図であり、（Ｂ）は、当該二次電池の残容量の経時変化を示す図である。
【図４】負荷平準化時に放電制御部が前記二次電池の放電電流値を低下させる制御を説明するための図である。（Ａ）は、当該二次電池の電池電圧および放電電流値の経時変化を示す図であり、（Ｂ）は、当該二次電池の残容量の経時変化を示す図である。
【図５】図１に示す無停電電源装置の電圧補償および負荷平準化における動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る無停電電源装置が、負荷平準化時に前記二次電池の放電電流値を低下させる制御を説明するための図であり、当該二次電池の電池電圧および放電電流値の経時変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る無停電電源装置１の概略を示すブロック図である。無停電電源装置１は外部電源２に接続され、無停電電源装置１および外部電源２に、負荷３が接続されている。
【００２２】
無停電電源装置１は、制御部１００（制御手段）と、電流・電圧計１３０（電圧測定手段、電流測定手段）と、電力計１４０（電力測定手段）と、交流直流変換部１５０と、連系リアクトル１６０と、スイッチ１７０と、二次電池２００と、を備える。
【００２３】
無停電電源装置１は、例えば商用電源である外部電源２から電力の供給を受けて、例えばリチウムイオン電池である二次電池２００に電力を貯蔵し、この貯蔵電力を用いて負荷平準化および電圧補償を行う。なお、電圧補償とは、瞬時電圧低下（瞬低）が生じた場合に二次電池２００に貯蔵された貯蔵電力を用いて負荷３に対して電力を補償する瞬低補償と、停電が生じた場合に二次電池２００に貯蔵された貯蔵電力を用いて負荷３に対して無瞬断で電力を供給する停電補償と、を合わせて称するものである。
【００２４】
スイッチ１７０は、無停電電源装置１と外部電源２との接続を切断可能にするスイッチである。無停電電源装置１の待機時および負荷平準化時には、制御部１００はスイッチ１７０をＯＮとし、外部電源２から負荷３への電力供給を可能とする。無停電電源装置１の待機時には、外部電源２のみから負荷３に電力が供給され、負荷平準化動作時には、外部電源２からの電力供給に加えて、無停電電源装置１によって、二次電池２００に貯蔵された電力も負荷３に供給される。前記電圧補償時には、商用電力系統である外部電源２側への逆潮流を防止するために、制御部１００はスイッチ１７０をＯＦＦとし、二次電池２００に貯蔵された電力を負荷３に供給する。なお、制御部１００については後に詳しく説明する。また本実施形態においては、無停電電源装置１は、負荷３の消費電力が増大する時間帯である負荷平準化時間帯に負荷平準化を行う。
【００２５】
電流・電圧計１３０は、二次電池２００の放電時に二次電池２００が放電する電力の放電電流値および放電電圧値を測定する。電力計１４０は、負荷３の消費電力を測定する。
【００２６】
交流直流変換部１５０は、二次電池２００の充電時には、外部電源２から供給される交流電力を直流電力に変換して二次電池２００に供給する整流器として機能し、二次電池２００の放電時には、二次電池２００から放電される直流電力を、負荷３に応じた電圧値または電流値もしくは電力値の交流電力に変換して負荷３に供給するインバータとして機能する。また交流直流変換部１５０は、外部電源２から供給される電力を用いて、例えば定電圧・定電流充電方式で二次電池２００を充電する。
【００２７】
連系リアクトル１６０は、交流直流変換部１５０と外部電源２との間に設けられている。負荷平準化動作時に交流直流変換部１５０は、交流直流変換部１５０側の交流電力Ｖ２の位相を外部電源２側の交流電力Ｖ１の位相よりも進ませることで、二次電池２００に貯蔵されている電力を負荷３に供給する。二次電池２００の充電時に交流直流変換部１５０は、Ｖ２の位相をＶ１の位相よりも遅らせることで、外部電源２の電力を二次電池２００に供給する。なお、交流直流変換部１５０が、Ｖ２の位相とＶ１の位相とを等しくした場合は、二次電池２００は充電も放電もされない待機状態となる。
【００２８】
制御部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１０、計時部１０１、および記憶部１０２（記憶手段）を備える。
【００２９】
記憶部１０２は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を備え、充放電制御プログラム、二次電池２００の充放電スケジュール、二次電池２００の許容下限電圧ＶＬ、瞬低対応電圧ＶＴ１、補償容量ＣＬ等を予め記憶する。
【００３０】
なお、許容下限電圧ＶＬとは、二次電池２００の過放電による劣化を防止するために、予め定められた二次電池２００の放電電圧の下限値である。補償容量ＣＬとは、前記負荷平準化時に放電することなく確保する二次電池２００の残容量の下限値として予め定められた二次電池２００の電池容量である。また、前記充放電スケジュールには、予め設定されている負荷平準化時間帯の開始時刻と終了時刻の情報が含まれている。
【００３１】
さらに、瞬低対応電圧ＶＴ１とは、許容下限電圧ＶＬよりも大きい予め定められた電圧であって、前記負荷平準化中に瞬低が発生した場合に、無停電電源装置１が行う前記電圧補償において低下する二次電池２００の電圧が許容下限電圧ＶＬとなるときの、当該瞬低発生直前の二次電池２００の放電電圧である。瞬低対応電圧ＶＴ１は、負荷３の特性に応じて異なる値となる。例えば、稼働時に負荷３が大電流を必要とする場合には、前記電圧補償時における二次電池２００の内部抵抗に起因するＩＲドロップは大きくなるので、瞬低対応電圧ＶＴ１と許容下限電圧ＶＬとの差は大きくなり、逆に、負荷３が大電流を必要としない場合には、前記電圧補償時における前記ＩＲドロップは小さくなるので、瞬低対応電圧ＶＴ１は許容下限電圧ＶＬに近い値となる。すなわち、無停電電源装置１のユーザは、無停電電源装置１に接続する負荷３の特性に応じて瞬低対応電圧ＶＴ１を決定し、記憶部１０２に予め記憶させることで、瞬低対応電圧ＶＴ１を設定する。
【００３２】
計時部１０１は、一定周期でクロック信号を発生させるクロック発信器を備え、このクロック信号をＣＰＵ１１０に出力する。当該クロック信号および記憶部１０２が記憶する充放電スケジュールに基づいて、後述の放電制御部１１１、充電制御部１１２、および充放電切替指示部１１３は、負荷平準化を行う時間帯であるか否かを判定する。
【００３３】
ＣＰＵ１１０は、記憶部１０２に予め格納されている前記充放電制御プログラムを実行することで、放電制御部１１１と、充電制御部１１２と、充放電切替指示部１１３と、放電量算出部１１４と、残容量算出部１１５（残容量算出手段）と、をソフトウェア的に具備するように機能する。なお、前記の各部を、ハードウェアとしてＣＰＵ１１０内部にそれぞれ設けることも可能である。
【００３４】
放電制御部１１１は、二次電池２００の放電時、すなわち前記電圧補償時または前記負荷平準化時に、電流・電圧計１３０および電力計１４０が測定した測定値の少なくとも１つに基づいて、負荷３に供給する交流電力の電圧値および電流値ならびに電力値の少なくとも１つを決定する。そして放電制御部１１１は、負荷３に供給される電力がこのように決定された値を有する交流電力となるように交流直流変換部１５０を制御する。なお、前記負荷平準化時における放電制御部１１１の動作については、後に詳しく説明する。
【００３５】
充電制御部１１２は、電流・電圧計１３０および電力計１４０が測定した測定値の少なくとも１つに基づいて、二次電池２００の充電時に交流直流変換部１５０が二次電池２００に印加する電流値および電圧値を決定する。充電制御部１１２は、交流直流変換部１５０に指示して、充電完了条件に該当するまで、すなわち、（１）二次電池２００の残容量が充電完了容量ＣＨとなるまで充電された場合、（２）二次電池２００の電圧値が所定の閾値ＶＨ（初期電圧）以上となった場合、（３）二次電池２００が所定の充電時間Ｔｔｈまで充電された場合、のいずれかの場合に該当するまで、前記電流値および前記電圧値で二次電池２００を充電させる。なお、充電完了容量ＣＨならびにＶＨおよびＴｔｈは、予め記憶部１０２に記憶されている。
【００３６】
充放電切替指示部１１３は、記憶部１０２に記憶されている充放電スケジュールおよび計時部１０１が出力するクロック信号に基づいて、二次電池２００を充電するか放電するかを判断し、交流直流変換部１５０に充放電の切替を指示する。
【００３７】
放電量算出部１１４は、計時部１０１が出力するクロック信号に基づいて、電流・電圧計１３０が測定する電流値を、二次電池２００の放電時に所定の間隔でサンプリングし、当該電流値を積分することで、二次電池２００の放電量（単位はＡｈ）を算出する。
【００３８】
残容量算出部１１５は、記憶部１０２に記憶されている充電完了容量ＣＨから、放電量算出部１１４が算出した前記放電量を減じることで、二次電池２００の残容量を算出する。このように残容量算出部１１５が前記残容量を算出することで、例えば二次電池２００の放電電圧値に基づいて残容量を算出する場合と比較して、前記残容量を正確に算出することができる。
【００３９】
図２は、負荷平準化時に放電制御部１１１が行う二次電池２００の放電制御を説明するための図である。図２（Ａ）は、二次電池２００の電池電圧の経時変化を示す図であり、図２（Ｂ）は、二次電池２００の残容量の経時変化を示す図である。図２（Ａ）および（Ｂ）に太線で示すように、放電制御部１１１は、前記負荷平準化時間帯の開始時刻になった時点（Ｔ０）で、二次電池２００の放電を開始させる。そして放電制御部１１１は、負荷平準化時間帯の終了時刻前であっても、二次電池２００の放電電圧が瞬低対応電圧ＶＴ１となった時点、または残容量算出部１１５が算出した二次電池２００の残容量が補償容量ＣＬとなった時点のいずれか早いほうの時点で二次電池２００の放電を停止させる。なお、図２は、二次電池２００の残容量が補償容量ＣＬとなる前に二次電池２００の放電電圧が瞬低対応電圧ＶＴ１となって、放電制御部１１１が二次電池２００の放電を停止させる例を示している（Ｔ１の時点）。
【００４０】
制御部１００は、前記負荷平準化時間帯の終了時刻（＝充電開始時刻）となるまで（Ｔｃの時点）無停電電源装置１を待機状態とする。なお、無停電電源装置１の待機中に、二次電池２００の電池電圧は、初期電圧ＶＨよりは低く瞬低対応電圧ＶＴ１よりは高い値まで回復する。充電開始時刻となると、充電制御部１１２は、二次電池２００の充電を開始する。直ちに充電制御部１１２が二次電池２００の充電を開始しない理由は、負荷平準化時間帯においては負荷３の消費電力が大きいため、二次電池２００の充電を開始するとさらに外部電源２の負荷が大きくなり、負荷平準化の目的に反するからである。
【００４１】
電圧補償に加えて負荷平準化をも行う従来の無停電電源装置は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に細線で示すように、二次電池２００の残容量が補償容量ＣＬとなった時点で二次電池２００の放電を停止させる（Ｔ１１の時点）。このような従来の無停電電源装置では、二次電池２００の放電電圧が瞬低対応電圧ＶＴ１を下回った時点（図２（Ａ）に丸付数字１で示す時点）で瞬低が発生すると、図２（Ａ）に細破線で示すように、前記瞬低補償を行うために二次電池２００が大電流で放電されるものの、二次電池２００の内部抵抗に起因するＩＲドロップによって二次電池２００の放電電圧が許容下限電圧ＶＬを下回ってしまい、二次電池２００の放電が停止される。そのため、前記瞬低補償を行うことができない。
【００４２】
瞬低時のＩＲドロップを低減するために、二次電池に加えて電気二重層キャパシタ等の大電流を放電可能な蓄電手段をさらに設けることも従来行われているが、このような蓄電手段は容量当り単価が当該二次電池よりも高額であるため、無停電電源装置のコストアップを招いてしまう。
【００４３】
一方、本実施形態に係る無停電電源装置１においては、放電制御部１１１は、二次電池２００の放電電圧が瞬低対応電圧ＶＴ１となった時点で二次電池２００の放電を停止させるので（Ｔ１の時点）、図２（Ａ）に太破線で示すように、二次電池２００の放電停止前に瞬低が発生した場合（図２（Ａ）に丸付数字２で示す時点）、および、二次電池２００の放電停止後に瞬低が発生した場合（図２（Ａ）に丸付数字３で示す時点）、のいずれの場合であっても、二次電池２００の放電電圧が許容下限電圧ＶＬを上回るので、二次電池２００の放電を継続させることが可能であり、確実に前記瞬低補償を行うことができる。しかも二次電池２００の他に電気二重層キャパシタ等の蓄電手段をさらに設ける必要がないので、確実な瞬低補償が低コストで可能となる。
【００４４】
図２に図示する場合とは異なり、負荷平準化時に二次電池２００の放電電圧が瞬低対応電圧ＶＴ１まで低下する前に二次電池２００の残容量が補償容量ＣＬまで減少した場合の二次電池２００の電池電圧の経時変化と二次電池２００の残容量の経時変化とを、それぞれ図３（Ａ）と図３（Ｂ）とに示す。
【００４５】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、放電制御部１１１は、前記負荷平準化中の二次電池２００の放電電圧が瞬低対応電圧ＶＴ１を上回る場合であっても、二次電池２００の残容量が補償容量ＣＬとなった時点（Ｔ１２の時点）で二次電池２００の放電を停止させる。そのため無停電電源装置１において、補償容量ＣＬを二次電池２００の残容量として確実に確保することができる。したがって、補償容量ＣＬ以上の電力を前記停電補償に用いることが可能となるので、前記瞬低補償に加えて当該停電補償をも確実に行うことが可能となる。
【００４６】
図４は、負荷平準化時に放電制御部１１１が二次電池２００の放電電流値を低下させる制御を説明するための図である。図４（Ａ）は、二次電池２００の電池電圧および放電電流値の経時変化を示す図であり、図４（Ｂ）は、二次電池２００の残容量の経時変化を示す図である。放電制御部１１１は、前記負荷平準化時に、電力計１４０が測定した負荷３の消費電力が予め定められた閾値Ｗｔｈを下回った場合に（Ｔ２の時点）、図４（Ａ）に破線で示すように、二次電池２００の放電電流値をＡ１からＡ２へと低下させる。
【００４７】
これにより、図４（Ａ）に破線で示すように、二次電池２００の放電電圧の低下速度を遅くすることができる。したがって、前記負荷平準化中に、二次電池２００の前記放電電圧が瞬低対応電圧ＶＴ１よりも高い状態を長く保つことができるので、図４（Ｂ）に破線で示すように、二次電池２００の残容量が補償容量ＣＬに近い容量となるまで負荷平準化を行うことが可能となり、二次電池２００に貯蔵された貯蔵電力を有効に利用することが可能となる。なお、図４においては、説明を簡略化するために二次電池２００の放電電流値を固定値Ａ１および固定値Ａ２として図示しているが、負荷３の消費電力の増減に応じて、放電制御部１１１が二次電池２００の放電電流値を増減させるようにすることもできる。
【００４８】
図５は、無停電電源装置１の電圧補償および負荷平準化における動作を説明するためのフローチャートである。無停電電源装置１が起動されると、制御部１００は、外部電源２から正常に電力が供給されているか否かをモニタリングする（ステップＳ１）。瞬低または停電が発生した場合は（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ２１に進んで、放電制御部１１１が二次電池２００の放電を開始させることで、無停電電源装置１は電圧補償を開始する。外部電源２からの給電が正常に復帰するまで（ステップＳ２２でＮＯ）、放電制御部１１１は二次電池２００の放電を継続させ、外部電源２からの給電が正常に復帰すると（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２３に進んで、放電制御部１１１が二次電池２００の放電を終了させることで、無停電電源装置１は電圧補償を終了する。電圧補償の終了後は、ステップＳ１に戻る。
【００４９】
外部電源２から正常に電力が供給されている場合（ステップＳ１でＮＯ）、記憶部１０２に記憶されている充放電スケジュールおよび計時部１０１が出力するクロック信号に基づいて、制御部１００は、その時点が負荷平準化時間帯であるか否かを判定する（ステップＳ２）。負荷平準化開始時刻となった場合は（ステップＳ２でＹＥＳ）、放電制御部１１１は二次電池２００の放電を開始させ、無停電電源装置１は負荷平準化を開始する（ステップＳ３）。
【００５０】
負荷平準化時に、電力計１４０が測定した負荷３の消費電力が閾値Ｗｔｈを下回った場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、放電制御部１１１は二次電池２００の放電電流値を低下させる（ステップＳ５）。また、二次電池２００の残容量が補償容量Ｃ１となった時点で（ステップＳ６でＮＯ）、放電制御部１１１は二次電池２００の放電を終了させ、負荷平準化が終了する（ステップＳ９）。二次電池２００の残容量が補償容量Ｃ１を上回っている場合は（ステップＳ６でＹＥＳ）、負荷平準化終了時刻（充電開始時刻）となるまでは（ステップＳ７でＮＯ）、ステップＳ４からステップＳ７が繰り返され、負荷平準化終了時刻となった時点で（ステップＳ７でＹＥＳ）、放電制御部１１１は二次電池２００の放電を終了させ、負荷平準化が終了する（ステップＳ８）。
【００５１】
一方、二次電池２００の残容量が補償容量Ｃ１となり、ステップＳ９に進んで負荷平準化が終了した場合は、制御部１００は、無停電電源装置１を充電開始時刻まで充放電を行わない待機状態とする（ステップＳ１０）。
【００５２】
ステップＳ１０の待機状態において充電開始時刻となった場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、充電開始時刻となって（ステップＳ７でＹＥＳ）負荷平準化が終了した場合（ステップＳ８）のいずれかに該当する場合に、充電制御部１１２は、二次電池２００の充電を開始する（ステップＳ１２）。二次電池２００の充電が前記充電完了条件に該当するまで進むと、充電制御部１１２は、二次電池２００の充電を終了させ（ステップＳ１３でＹＥＳ）、制御部１００は、無停電電源装置１を待機状態とする（ステップＳ１４）。
【００５３】
以上、本発明の一実施形態に係る無停電電源装置１について説明したが、当該実施形態はあくまでも例示であり、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能であり、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。
【００５４】
（１）上記実施形態では、負荷平準化時に、電力計１４０が測定した負荷３の消費電力が閾値Ｗｔｈを下回った場合に、放電制御部１１１は二次電池２００の放電電流値を低下させる。これに換えて、例えば図６に示すように、負荷平準化時間帯（Ｔ０からＴｃまで）において負荷３の消費電力が減少する昼休み等の特定の時間帯（Ｔ２からＴ３まで）を前記充放電スケジュールの一部としてさらに記憶部１０２に記憶させ、当該時間帯に放電制御部１１１が二次電池２００の放電電流値を低下させるようにしてもよい。この方法によっても、図６に二点鎖線で示すように、前記負荷平準化中に、二次電池２００の前記放電電圧が瞬低対応電圧ＶＴ１よりも高い状態を長く保つことができる（二次電池２００の放電終了がＴ１からＴ１２へと延長される）。
【００５５】
（２）さらに、放電制御部１１１が二次電池２００の放電電流値を低下させる条件は、負荷３の消費電力や時間帯に限られるものではない。例えば、前記負荷平準化時に、電流・電圧計１３０が測定した二次電池２００の放電電圧が瞬低対応電圧ＶＴ１よりも大きい予め定められた電圧である電流値変更電圧ＶＴ２となった時点で、すなわち二次電池２００の放電電圧がある程度低下した時点で、放電制御部１１１が二次電池２００の放電電流値を低下させるようにしてもよい。また、例えば、前記負荷平準化時に、残容量算出部１１５が算出した二次電池２００の残容量が補償容量ＣＬよりも大きい予め定められた残容量である電流値変更容量ＣＴとなった時点で、すなわち二次電池２００の残容量がある程度減少した時点で、放電制御部１１１が二次電池２００の放電電流値を低下させるようにしてもよい。
【００５６】
（３）上記実施形態では、電力を貯蔵する二次電池２００としてリチウムイオン電池を用いているが、これに換えてニッケル水素電池等の他の二次電池を用いることもできる。
【符号の説明】
【００５７】
１  無停電電源装置
２  外部電源
３  負荷
１００  制御部（制御手段）
１０１  計時部
１０２  記憶部（記憶手段）
１１０  ＣＰＵ
１１１  放電制御部
１１２  充電制御部
１１３  充放電切替指示部
１１４  放電量算出部
１１５  残容量算出部（残容量算出手段）
１３０  電流・電圧計（電流測定手段、電圧測定手段）
１４０  電力計（電力測定手段）
２００  二次電池
【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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