(57)【要約】【課題】簡易な方式で電力アシストとしての放電を実行することが可能な蓄電デバイス制御方法を提供する。【解決手段】交流電力系統の電力に加えて、蓄電デバイスに蓄電した電力を負荷の駆動回路に供給する蓄電デバイス制御方法であって、交流電力系統から駆動回路に対して供給される電力量の値を測定するステップと、交流電力系統から駆動回路に対して電力が供給される供給電力波形を取得するステップと、駆動回路からの回生電力または交流電力系統から負荷へのピーク電力をアシストするためのピークアシスト電力を蓄電デバイスに蓄電するステップと、供給電力波形および蓄電されたピークアシスト電力に基づいて、蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する電力量閾値を算出するステップと、測定された電力量が電力量閾値を超えた場合に、蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始するステップとを含む。【選択図】図２
2013192413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力系統の電力に加えて、蓄電デバイスに蓄電した電力を負荷の駆動回路に供給する蓄電デバイス制御方法であって、
前記交流電力系統から前記駆動回路に対して供給される電力量の値を測定するステップと、
前記交流電力系統から前記駆動回路に対して電力が供給される供給電力波形を取得するステップと、
前記駆動回路からの回生電力または前記交流電力系統から前記負荷へのピーク電力をアシストするためのピークアシスト電力を前記蓄電デバイスに蓄電するステップと、
前記供給電力波形および蓄電されたピークアシスト電力に基づいて、前記蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する電力量閾値を算出するステップと、
測定された電力量が前記電力量閾値を超えた場合に、前記蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始するステップとを備える、蓄電デバイス制御方法。
【請求項２】
前記蓄電デバイスは、前記交流電力系統と接続され、
前記蓄電するステップは、前記交流電力系統から前記駆動回路に電力が供給される前に、前記交流電力系統から前記ピークアシスト電力分を前記蓄電デバイスに充電するステップを含む、請求項１記載の蓄電デバイス制御方法。
【請求項３】
前記蓄電デバイスに蓄電されるピークアシスト電力は、前記駆動回路からの回生電力よりも小さくなるように設定される、請求項２記載の蓄電デバイス制御方法。
【請求項４】
前記蓄電デバイスには、前記回生電力から前記ピークアシスト電力を減算した残りの余剰電力が蓄積され、
前記蓄積デバイスにおける前記余剰電力の蓄積量を測定するステップと、
前記蓄電デバイスにおける前記余剰電力の蓄積量が所定の電力量以上であるかどうかを判断するステップと、
前記蓄積量が所定の電力量以上であると判断した場合には、前記交流電力系統の代わりに前記蓄積デバイスから前記駆動回路に前記余剰電力を供給するステップとをさらに備える、請求項３記載の蓄電デバイス制御方法。
【請求項５】
前記所定の電力量は、前記蓄電デバイスの蓄電容量に従って前記駆動回路からの回生電力を確保可能なように設定される、請求項４記載の蓄電デバイス制御方法。
【請求項６】
前記電力量の値を測定するステップは、前記駆動回路に前記交流電力系統から供給される交流電流を測定し、その電流値と前記交流電力系統の所定の電圧から演算する、請求項１記載の蓄電デバイス制御方法。
【請求項７】
前記電力量の値を測定するステップは、前記交流電力系統と前記駆動回路との間に設けられた前記交流電力系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換する直流回路の出力電圧および出力電流を測定する、請求項１記載の蓄電デバイス制御方法。
【請求項８】
交流電力系統の電力に加えて、蓄電デバイスに蓄電した電力を負荷の駆動回路に供給する蓄電デバイス制御装置であって、
前記交流電力系統から前記駆動回路に対して供給される電力量の値を測定する電力量測定手段と、
前記交流電力系統から前記駆動回路に対して電力が供給される供給電力波形を取得する電力波形取得手段と、
前記駆動回路からの回生電力または前記交流電力系統から前記負荷へのピーク電力をアシストするためのピークアシスト電力を前記蓄電デバイスに蓄電する蓄電制御手段と、
前記供給電力波形および蓄電されたピークアシスト電力に基づいて、前記蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する電力量閾値を算出する閾値算出手段と、
前記電力量測定手段により測定された電力量が前記電力量閾値を超えた場合に、前記蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する放電制御手段とを含む、蓄電デバイス制御装置。
【請求項９】
蓄電デバイスと、
交流電力系統の電力に加えて、前記蓄電デバイスに蓄電した電力を負荷の駆動回路に供給する蓄電デバイス制御装置とを備える、蓄電デバイス制御システムであって、
前記蓄電デバイス制御装置は、
前記交流電力系統から前記駆動回路に対して供給される電力量の値を測定する電力量測定手段と、
前記交流電力系統から前記駆動回路に対して電力が供給される供給電力波形を取得する電力波形取得手段と、
前記駆動回路からの回生電力または前記交流電力系統から前記負荷へのピーク電力をアシストするためのピークアシスト電力を前記蓄電デバイスに蓄電する蓄電制御手段と、
前記供給電力波形および蓄電されたピークアシスト電力に基づいて、前記蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する電力量閾値を算出する閾値算出手段と、
前記電力量測定手段により測定された電力量が前記電力量閾値を超えた場合に、前記蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する放電制御手段とを含む、蓄電デバイス制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスに蓄電した電力を負荷の駆動回路に供給する蓄電デバイス制御方法、蓄電デバイス制御装置、蓄電デバイス制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電デバイス制御装置は、交流電力系統と負荷間に接続されて負荷電力をアシストする装置として利用されている。
【０００３】
この点で、特開２００９−２３２５２６号公報においては、負荷電力をアシストする電力変換装置が示されており、当該電力変換装置は、昇降圧チョッパと電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスよりなる直流電力アシスト装置と、インバータ装置との組合せで構成され、負荷電力に対して電力アシストする方式が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３２５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電力アシストとして放電する際、上記電力変換装置においては、負荷のカ行状態によって電力系統の瞬時電圧低下を検知して実行する方式が示されているが、電源容量が大きい場合には電力系統の瞬時電圧低下を検知することは難しい。すなわち、放電のタイミングの検出が難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、簡易な方式で電力アシストとしての放電を実行することが可能な蓄電デバイス制御方法、蓄電デバイス制御装置、蓄電デバイス制御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】
【０００７】
本発明のある局面に従う蓄電デバイス制御方法は、交流電力系統の電力に加えて、蓄電デバイスに蓄電した電力を負荷の駆動回路に供給する蓄電デバイス制御方法であって、交流電力系統から駆動回路に対して供給される電力量の値を測定するステップと、交流電力系統から駆動回路に対して電力が供給される供給電力波形を取得するステップと、駆動回路からの回生電力または交流電力系統から負荷へのピーク電力をアシストするためのピークアシスト電力を蓄電デバイスに蓄電するステップと、供給電力波形および蓄電されたピークアシスト電力に基づいて、蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する電力量閾値を算出するステップと、測定された電力量が電力量閾値を超えた場合に、蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始するステップとを備える。
【０００８】
好ましくは、蓄電デバイスは、交流電力系統と接続され、蓄電するステップは、交流電力系統から駆動回路に電力が供給される前に、交流電力系統からピークアシスト電力分を蓄電デバイスに充電するステップを含む。
【０００９】
特に、蓄電デバイスに蓄電されるピークアシスト電力は、駆動回路からの回生電力よりも小さくなるように設定される。
【００１０】
特に、蓄電デバイスには、回生電力からピークアシスト電力を減算した残りの余剰電力が蓄積され、蓄積デバイスにおける余剰電力の蓄積量を測定するステップと、蓄電デバイスにおける余剰電力の蓄積量が所定の電力量以上であるかどうかを判断するステップと、蓄積量が所定の電力量以上であると判断した場合には、交流電力系統の代わりに蓄積デバイスから駆動回路に余剰電力を供給するステップとをさらに備える。
【００１１】
特に、所定の電力量は、蓄電デバイスの蓄電容量に従って駆動回路からの回生電力を確保可能なように設定される。
【００１２】
好ましくは、電力量の値を測定するステップは、駆動回路に交流電力系統から供給される交流電流を測定し、その電流値と交流電力系統の所定の電圧から演算する。
【００１３】
好ましくは、電力量の値を測定するステップは、交流電力系統と駆動回路との間に設けられた交流電力系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換する直流回路の出力電圧および出力電流を測定する。
【００１４】
本発明のある局面に従う蓄電デバイス制御装置は、交流電力系統の電力に加えて、蓄電デバイスに蓄電した電力を負荷の駆動回路に供給する蓄電デバイス制御装置であって、交流電力系統から駆動回路に対して供給される電力量の値を測定する電力量測定手段と、交流電力系統から駆動回路に対して電力が供給される供給電力波形を取得する電力波形取得手段と、駆動回路からの回生電力または交流電力系統から負荷へのピーク電力をアシストするためのピークアシスト電力を蓄電デバイスに蓄電する蓄電制御手段と、供給電力波形および蓄電されたピークアシスト電力に基づいて、蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する電力量閾値を算出する閾値算出手段と、電力量測定手段により測定された電力量が電力量閾値を超えた場合に、蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する放電制御手段とを含む。
【００１５】
本発明のある局面に従う蓄電デバイス制御システムは、蓄電デバイスと、交流電力系統の電力に加えて、蓄電デバイスに蓄電した電力を負荷の駆動回路に供給する蓄電デバイス制御装置とを備える、蓄電デバイス制御システムであって、蓄電デバイス制御装置は、交流電力系統から駆動回路に対して供給される電力量の値を測定する電力量測定手段と、交流電力系統から駆動回路に対して電力が供給される供給電力波形を取得する電力波形取得手段と、駆動回路からの回生電力または交流電力系統から負荷へのピーク電力をアシストするためのピークアシスト電力を蓄電デバイスに蓄電する蓄電制御手段と、供給電力波形および蓄電されたピークアシスト電力に基づいて、蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する電力量閾値を算出する閾値算出手段と、電力量測定手段により測定された電力量が電力量閾値を超えた場合に、蓄電デバイスからピークアシスト放電を開始する放電制御手段とを含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に従えば、簡易な方式で電力アシストとしての放電を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に従う電力システムの構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態に従うコントローラ１２の機能ブロック図である。
【図３】一般的なモータの駆動と系統電源から供給される電力波形の模式図を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態に従うピークアシスト放電および余剰電力放電を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態に従う蓄電デバイスの閾値設定ついて説明するフロー図である。
【図６】蓄電デバイス１０の蓄電容量に対するバックアップ電力閾値およびピークアシスト電力閾値の設定を説明する図である。
【図７】蓄電デバイス１０の蓄電容量に対する余剰電力閾値の設定を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態に従うピークアシスト放電を開始する電力量の閾値を算出するフロー図である。
【図９】モータに系統電源が供給される場合の供給電力波形の一例を説明する図である。
【図１０】モータに系統電源が供給される場合の供給電力波形についてモデリングする一例を説明する図である。
【図１１】ピークアシスト放電を開始する電力量の閾値の算出を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態に従う蓄電デバイス制御システムの動作を説明するフロー図である。
【図１３】本発明の実施の形態に従う余剰放電モードについて説明するフロー図である。
【図１４】本発明の実施の形態に従うモータの駆動と系統電源から供給される電力波形ならびに蓄電デバイスの蓄電容量の関係を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態に従う蓄電デバイス制御システムを用いた場合と他の比較例との工場使用電力を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に従う電力システムの構成を説明する図である。
図１を参照して、本発明の実施の形態に従う電力システムは、電動機（モータ）４を駆動するために設けられたインバータ６と、インバータ６と接続された系統電源２とを含む。当該電力システムに対して本例においては、系統電源２の負荷電力をアシストするために蓄電デバイス制御システムを設けた場合が示されている。インバータ６の内部には、系統電源２からの交流電圧を直流電圧に変換する回路等が含まれている。なお、図示しないがインバータ６を制御してモータ４の回転数等を制御するモータ制御装置も設けられているものとする。
【００２０】
本例における蓄電デバイス制御システムは、インバータ６と接続された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、インバータ６と双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８を介して接続される蓄電デバイス１０と、蓄電デバイス１０の充放電制御を実行するために双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８を制御するコントローラ１２とを含む。
【００２１】
蓄電デバイス１０は、充放電可能な電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ（Electric  Double  Layer  Capacitor））で構成されるものとする。
【００２２】
双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８は、コントローラ１２からの指示に従いインバータ６に対して蓄電デバイス１０に蓄積された電力を放電する。また、インバータ６で生じる回生電力をコントローラ１２からの指示に従い蓄電デバイス１０に充電する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータについては一般的であるのでその詳細な説明は省略する。
【００２３】
コントローラ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０と、メモリ３２と、アナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ（Analog Digital Converter））３４，３８，４０と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路３６と、クランプ型電力量計１３とを含む。
【００２４】
メモリ３２は、当該システムを動作させるために必要な各種プログラムおよびデータが格納されている。
【００２５】
ＣＰＵ３０は、メモリ３２に格納されている各種プログラムおよびデータを読み出して実行することにより以下に説明するフローを実行する。
【００２６】
ＣＰＵ３０は、ＡＤＣ３４から入力される蓄電デバイス１０の電圧を検出して蓄電デバイス１０の蓄電容量に基づく蓄電電力量を算出する。
【００２７】
また、ＣＰＵ３０は、ＡＤＣ３８から入力される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８と接続されるインバータ６の内部ノードの電圧を検出して、蓄電デバイス１０から双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８を介してインバータ６に放電する際の供給電力を調整する。
【００２８】
クランプ型電力量計１３は、系統電源２に対して設けられ、系統電源２からインバータ６に供給される供給電力の値を計測する。具体的には、系統電源２から供給される交流電流を測定し、その電流値と系統電源から供給される所定の電圧値とに基づいて演算する。当該計測値は、ＡＤＣ４０を介してＣＰＵ３０に出力される。
【００２９】
また、ＣＰＵ３０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８を駆動するＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ回路３６を制御する。ＣＰＵ３０は、当該ＰＷＭ回路３６を制御することにより双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８を駆動して蓄電デバイス１０の充放電制御を実行する。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態に従うコントローラ１２の機能ブロック図である。
図２を参照して、コントローラ１２は、電力測定部２０と、放電制御部２２と、蓄電制御部２４と、ピークアシスト放電を開始する閾値を算出する閾値算出部２６と、電力波形取得部２８とを含む。各機能ブロックは、ＣＰＵ３０とメモリ３２ならびに他の周辺回路により実現されるブロックである。なお、充放電回路８は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ８に対応するものである。
【００３１】
当該コントローラ１２において、電力測定部２０は、系統電源２からインバータ６に供給される供給電力を測定し、その結果を放電制御部２２に出力する。
【００３２】
蓄電制御部２４は、充放電回路８を制御して蓄電デバイス１０に回生電力または系統電源からの供給電力を蓄電する。
【００３３】
電力波形取得部２８は、予め取得した系統電源２からインバータ６に供給される供給電力の電力波形を閾値算出部２６に出力する。
【００３４】
閾値算出部２６は、電力波形取得部２８から出力された予め取得した系統電源２からインバータ６に供給される供給電力の波形および蓄電制御部２４により蓄電デバイス１０に蓄電されたピークアシスト電力に基づいてピークアシスト放電を開始するタイミングとなるピークアシスト放電開始閾値を算出する。そして、閾値算出部２６は、算出されたピークアシスト放電開始閾値を放電制御部２２に出力する。本例におけるピークアシスト放電とは、負荷へのピーク電力の供給を系統電源２の代わりにアシストする放電制御のことを指す。そして、ピークアシスト電力とは、ピークアシスト放電の際に放電される電力のことを指し示す。
【００３５】
放電制御部２２は、電力測定部２０により測定される系統電源２から供給される供給電力が算出されたピークアシスト放電開始閾値以上であると判断した場合に充放電回路８を制御して蓄電デバイス１０からピークアシスト電力を放電する。
【００３６】
なお、最初のピークアシスト放電を行う前、すなわち、系統電源２からの供給電力によりモータ４を駆動する前に、蓄電制御部２４は、充放電回路８を制御してピークアシスト電力を蓄電デバイス１０に充電する。そして、蓄電制御部２４は、モータ４の駆動に伴う回生電力が発生する場合には、充放電回路８を制御して蓄電デバイス１０に回生電力を充電する。また、蓄電制御部２４は、蓄電デバイス１０に蓄電された余剰電力が余剰電力閾値を超えた場合に放電制御部２２に余剰電力放電を実行するように指示する。放電制御部２２は、蓄電制御部２４からの指示に従い充放電回路８を制御して蓄電デバイス１０から余剰電力を放電する。
【００３７】
図３は、一般的なモータの駆動と系統電源から供給される電力波形の模式図を説明する図である。
【００３８】
図３（Ａ）を参照して、モータは目標回転数まで加速し、そして、一定速で駆動した後、減速する工程を繰り返す。
【００３９】
当該モータの駆動の際に、図３（Ｂ）に示されるようにカ行状態において加速の際に系統電源から電力が供給される。供給電力波形としては、ピーク波形が形成される。そして、一定速の場合には定電力となる。また、減速の際には回生電力波形が形成される場合が示されている。すなわち、モータの加減速処理によりピーク波形と回生電力波形とが交互に生じることになる。
【００４０】
図４は、本発明の実施の形態に従うピークアシスト放電および余剰電力放電を説明する図である。
【００４１】
図４（Ａ）を参照して、ここでは、ピークアシスト放電する場合が示されている。右側に記載されているのは蓄電デバイス１０の蓄電容量に対して蓄積される電力量を模式的に説明した図である。
【００４２】
蓄電デバイス１０には、バックアップ分の電力（バックアップ電力）と、ピークアシスト分の電力（ピークアシスト電力）とが蓄電されている。
【００４３】
バックアップ分の電力とは、系統電源２から電力供給の停止が有った場合であっても負荷等の回路を所定期間保障するための電力である。また、系統電源２の電力供給の停止から復帰する際に必要な電力としても用いられる。また、ピークアシスト分の電力とは、ピークアシスト放電を実行する際に用いられる電力である。
【００４４】
本例においては、蓄電容量に基づいてバックアップ分の電力量およびピークアシスト放電する際の電力量を設定する。そして、設定されたピークアシスト電力分がピークアシスト放電の際に用いられる。
【００４５】
図４（Ｂ）を参照して、ここでは、余剰電力放電を実行する場合が示されている。右側に記載されているのは蓄電デバイス１０の蓄電容量に対して蓄積される電力量を模式的に説明した図である。
【００４６】
蓄電デバイス１０には、バックアップ分の電力と、ピークアシスト分の電力および余剰放電分の電力が蓄電されている。
【００４７】
余剰放電分の電力とは、余剰放電を実行する際に用いられる電力である。すなわち、モータの駆動に伴い回生電力が蓄電デバイス１０に充電されるが、そのうちピークアシスト分は放電される。その残りの電力は余剰電力として蓄積されることになる。本例においては、余剰放電を実行する際の電力量を設定し、当該電力が余剰放電の際に用いられる。なお、余剰放電は、ピークアシスト放電も含み、ピークアシスト分の電力はピークアシスト放電の際に用いられる。
【００４８】
図５は、本発明の実施の形態に従う蓄電デバイスの閾値設定について説明するフロー図である。
【００４９】
図５を参照して、本例における蓄電デバイス１０においては、蓄電デバイス１０の蓄電容量に対する各種の電圧閾値が設定される。蓄電デバイスに蓄電した最大の電圧値がＶｃｐｍａｘとする。当該電圧値を測定することにより蓄電デバイス１０に蓄電された電力量を算出することが可能である。
【００５０】
まず、バックアップ電力閾値が設定される（ステップＳ２）。バックアップ分の電力として必要な蓄電容量に対する電圧閾値である。
【００５１】
次に、ピークアシスト電力閾値が設定される（ステップＳ４）。ピークアシスト分の電力として必要な蓄電容量に対する電圧閾値である。
【００５２】
そして、余剰電力閾値を設定する（ステップＳ６）。余剰放電を開始する基準となる蓄電容量に対する電圧閾値である。当該電圧閾値を超えた場合に、余剰放電が開始される。
【００５３】
そして、処理を終了する（エンド）。
図６は、蓄電デバイス１０の蓄電容量に対するバックアップ電力閾値およびピークアシスト電力閾値の設定を説明する図である。
【００５４】
図６を参照して、バックアップ分の電力量Ｅｂ［Ｊ］は予め定められており、当該電力量に対するバックアップ電力閾値Ｔｈｂ［Ｖ］が設定される。また、本例においては、ピークアシスト分の電力量Ｅｐ［Ｊ］は任意に設定することが可能である。なお、電力量Ｅｐ［Ｊ］は、回生電力として蓄電される回生電力量Ｅｒ［Ｊ］（＞Ｅｐ［Ｊ］）よりも小さい値であるものとする。なお、回生電力量Ｅｒ［Ｊ］は、予め計測されているものとする。そして、当該ピークアシスト分の電力量Ｅｐ［Ｊ］に従って当該電力量に対するピークアシスト電力閾値Ｔｈｐ［Ｖ］が設定される。
【００５５】
そして、本例においては、最初のピークアシスト放電を行う前、すなわち、系統電源２からの供給電力によりモータ４を駆動する前に、系統電源２から蓄電デバイス１０に対して、バックアップ分に対する電力量Ｅｂ［Ｊ］およびピークアシスト分の電力量Ｅｐ［Ｊ］が充電される。具体的には、蓄電デバイス１０の電圧レベルがピークアシスト電力閾値Ｔｈｐ［Ｖ］に到達するまで最初に系統電源２から充電される。本例においては、一例として、インバータ６の内部でＤＣ変換した直流電圧を蓄電デバイス１０に充電する。
【００５６】
図７は、蓄電デバイス１０の蓄電容量に対する余剰電力閾値の設定を説明する図である。
【００５７】
図７を参照して、余剰放電分の電力量Ｅｔｃ［Ｊ］は任意に設定することが可能であるが、本例においては、蓄電容量を最大限有効に活用する余剰電力閾値に設定する場合について説明する。
【００５８】
より具体的には、余剰電力閾値Ｔｈａ［Ｖ］を蓄電容量の最大に対して回生電力量Ｅｒ［Ｊ］分の空きが生じるように閾値を設定する。すなわち、蓄電デバイス１０の電圧レベルが余剰電力閾値Ｔｈａ［Ｖ］の近傍に上昇した場合であって、回生電力が蓄電される場合であっても、確実に回生電力が蓄電デバイス１０に蓄電されるように余剰電力閾値Ｔｈａを設定することにより、回生電力が無駄にならないように蓄電デバイス１０に蓄電することが可能となる。
【００５９】
この場合、キャパシタの静電容量Ｃｃｐとした場合に（Ｃｃｐ×Ｖｃｐｍａｘ2）／２−Ｅｒ≧Ｅｐ＋Ｅｂの場合には、余剰電力閾値Ｔｈａは、次式に基づいて設定することが可能である。
【００６０】
余剰電力閾値Ｔｈａ＝（Ｖｃｐｍａｘ2−２Ｅｒ）1/2
一方、キャパシタの静電容量Ｃｃｐとした場合に（Ｃｃｐ×Ｖｃｐｍａｘ2）／２−Ｅｒ＜Ｅｐ＋Ｅｂの場合には、ピークアシスト電力閾値が大きいため余剰電力閾値Ｔｈａ＝Ｔｈｐに設定する。
【００６１】
これにより回生電力が発生した場合に、常にピークアシスト放電を含む余剰放電が行われるが、回生電力量Ｅｒ［Ｊ］のための空きを蓄電容量に対して確保することが可能であるため効率的に回生電力を蓄電することが可能である。
【００６２】
図８は、本発明の実施の形態に従うピークアシスト放電を開始する電力量の閾値を算出するフロー図である。
【００６３】
図８を参照して、まず、供給電力波形をサンプリング取得する（ステップＳ１２）。
そして、供給電力波形についてモデリングする（ステップＳ１４）。具体的には、供給電力波形についてモデリングしてピーク波形が形成される三角形を抽出する。
【００６４】
次に、抽出された三角形およびピークアシスト分の電力量からピークアシスト放電を開始する電力量の閾値を算出する（ステップＳ１６）。
【００６５】
そして、処理を終了する（エンド）。
図９は、モータに系統電源が供給される場合の供給電力波形の一例を説明する図である。
【００６６】
図９を参照して、ここでは、図８のステップＳ１２のサンプリング取得により得られる加速時にピークが形成される供給電力波形が示されている。
【００６７】
ここで、ピーク波形が形成される供給電力波形は、外形的に直角三角形に近似することが可能である。
【００６８】
当該モータに系統電源が供給される場合の供給電力波形は、閾値を算出する前に予め取得しておくものとする。たとえば、本実施例に従う蓄電デバイス制御システムによる制御を実行する前に、系統電源２からインバータ６に電力を供給して、クランプ型電力量計１３を用いて計測することにより当該供給電力波形をサンプリング取得することが可能である。また、その際に、回生電力の波形も取得することにより回生電力量を算出することが可能である。なお、実際に計測しなくても、予めモデルとなる供給電力波形のデータをメモリ３２に格納しておいて当該データを用いるようにすることも可能である。
【００６９】
図１０は、モータに系統電源が供給される場合の供給電力波形についてモデリングする一例を説明する図である。
【００７０】
図１０を参照して、図８のステップＳ１４において、モデリングされる場合が示されている。
【００７１】
当該図に示されるように、ピーク波形が形成される直角三角形に近似して抽出した場合が示されている。
【００７２】
そして、当該直角三角形のピークが形成される領域に対してピークアシスト分の電力量Ｅｐ［Ｊ］が供給されるように、ピークアシスト放電を開始する電力量の閾値が算出される。
【００７３】
図１１は、ピークアシスト放電を開始する電力量の閾値の算出を説明する図である。
図１１を参照して、モデリングした直角三角形のピーク部分に対してピークアシスト分の電力量Ｅｐ［Ｊ］を供給する場合において、当該電力を供給する開始タイミングとなる系統電源から供給される電力（消費電力）量の値（閾値）を算出する。
【００７４】
ピーク部分を形成する小さい直角三角形に対してピークアシスト分の電力量Ｅｐ［Ｊ］が供給されるものとする。
【００７５】
当該直角三角形の辺の比をＲとすると、ピークアシスト放電を開始する電力量の閾値（ピークアシスト放電開始閾値）Ｐｔｈは、次式に基づいて算出される。
【００７６】
Ｐｔｈ＝Ｐｐｋ×（１−Ｒ）＝Ｐｐｋ×（１−（２Ｅｐ／（Ｐｐｋ×Ｔｐｋ））1/2）
ここで、Ｐｐｋは、モデリングされた直角三角形のピーク部分、すなわち最大電力量の値である。Ｔｐｋは、モータの加速期間である。
【００７７】
系統電源２から供給される供給電力の値が、当該算出されたピークアシスト放電開始閾値Ｐｔｈに到達した場合にピークアシスト放電を開始する。
【００７８】
図１２は、本発明の実施の形態に従う蓄電デバイス制御システムの動作を説明するフロー図である。
【００７９】
図１２を参照して、まず、蓄電デバイスの蓄電力は、ピークアシスト電力閾値以上であるかどうかを判断する（ステップＳ２０）。具体的には、蓄電デバイス１０の電圧レベルを計測して、当該電圧レベルが設定したピークアシスト電力閾値Ｔｈｐ以上であるかどうかを判断する。
【００８０】
ステップＳ２０において、蓄電デバイスの蓄電力は、ピークアシスト電力閾値以上でないと判断した場合（ステップＳ２０においてＮＯ）には、系統電源から充電する（ステップＳ２２）。そして、ステップＳ２０に戻る。
【００８１】
すなわち、バックアップ分およびピークアシスト分の電力量を蓄電デバイス１０に蓄電する必要があるため蓄電デバイスの蓄電力がピークアシスト電力閾値Ｔｈｐ以上となるまで当該処理を繰り返す。
【００８２】
ステップＳ２０において、ピークアシスト電力閾値以上であると判断した場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）には、動作を開始する（ステップＳ２４）。具体的には、図示しないモータ制御装置を駆動してインバータ６に系統電源２から電力を供給してモータ４を動作させる。
【００８３】
次に、系統電源からの供給電力を監視する（ステップＳ２６）。具体的には、クランプ型電力量計１３から計測される系統電源２からの供給電力の値を計測する。
【００８４】
次に、系統電源２からの供給電力がピークアシスト放電開始閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳ２８）。具体的には、計測された電力値が計算されたピークアシスト放電開始閾値Ｐｔｈを超えたかどうかを判断する。
【００８５】
ピークアシスト放電開始閾値を超えるまではステップＳ２６に戻り当該処理を繰り返す。
【００８６】
ステップＳ２８において、供給電力がピークアシスト放電開始閾値を超えたと判断した場合（ステップＳ２８においてＹＥＳ）には、ピークアシスト放電を開始する（ステップＳ３０）。具体的には、蓄電デバイス１０からピークアシスト分の電力量をインバータ６に供給する。具体的には、ピークアシスト電力閾値Ｔｈｐとバックアップ電力閾値Ｔｈｂの差分の量だけ蓄電デバイス１０の電圧レベルが低下したかどうかに基づいてピークアシスト分の電力量を放電することが可能である。
【００８７】
そして、ピークアシスト分の電力を放電した後、ピークアシスト放電を終了する（ステップＳ３２）。
【００８８】
次に、回生電力が発生したかどうかを判断する（ステップＳ３４）。具体的には、インバータ６の内部ノードの電圧レベルを監視して当該電圧レベルが反転したかどうかに基づいて判断することが可能である。
【００８９】
そして、ステップＳ３４において、回生電力が発生したと判断した場合（ステップＳ３４においてＹＥＳ）には、蓄電デバイス１０に発生した回生電力を充電する（ステップＳ３６）。
【００９０】
次に、余剰電力閾値以上であるかどうかを判断する（ステップＳ３８）。具体的には、蓄電デバイス１０の電圧レベルが余剰電力閾値Ｔｈａ以上であるかどうかを判断する。
【００９１】
ステップＳ３８において、余剰電力閾値以上であると判断した場合（ステップＳ３８においてＹＥＳ）には、ステップＳ４０に進む。
【００９２】
すなわち、余剰放電モードに進む（ステップＳ４０）。
一方、余剰電力閾値以上でないと判断した場合（ステップＳ３８においてＮＯ）には、ステップＳ２６に戻る。
【００９３】
以降の処理については、上述したのと同様である。具体的には、蓄電デバイス１０の電圧レベルが余剰電力閾値Ｔｈａ以上でないと判断した場合には、余剰電力閾値Ｔｈａ以上となるまで充電する。
【００９４】
図１３は、本発明の実施の形態に従う余剰放電モードについて説明するフロー図である。
【００９５】
図１３を参照して、系統電源からの供給電力を監視する（ステップＳ４２）。具体的には、クランプ型電力量計１３から計測される系統電源２からの供給電力の値を計測する。
【００９６】
次に、供給電力は、ピークアシスト放電開始閾値を超えたかどうかを判断する（ステップＳ４４）。
【００９７】
ピークアシスト放電開始閾値を超えるまでは、ステップＳ４２に戻り当該処理を繰り返す。
【００９８】
ステップＳ４４において、供給電力がピークアシスト電力閾値以上を超えたと判断した場合（ステップＳ４４においてＹＥＳ）には、余剰放電を開始する（ステップＳ４６）。具体的には、余剰放電は、ピークアシスト放電を含み、蓄電デバイス１０からピークアシスト分の電力量をインバータ６に供給する。さらに、ピークアシスト分の電力量以外に、通常の系統電源２から供給される電力を蓄電デバイス１０の余剰電力から供給する。具体的には、蓄電デバイス１０の電圧レベルがバックアップ電力閾値Ｔｈｂに到達するまで余剰放電することが可能である。
【００９９】
そして、余剰放電分の電力量を放電した後、余剰放電を終了する（ステップＳ４８）。なお、余剰放電の途中で回生電力が発生した場合も余剰放電を終了する。
【０１００】
そして、処理を終了する（リターン）。そして、ステップＳ３４に戻る。
図１４は、本発明の実施の形態に従うモータの駆動と系統電源から供給される電力波形ならびに蓄電デバイスの蓄電容量の関係を説明する図である。
【０１０１】
図１４（Ａ）を参照して、モータは目標回転数まで加速し、そして、一定速で駆動した後、減速する工程を繰り返す。図３（Ａ）で説明したのと同様である。
【０１０２】
図１４（Ｂ）を参照して、当該モータの駆動の際に、系統電源に加えて、系統電源２からの供給電力がピークアシスト放電開始閾値を超える場合には、蓄電デバイス１０からのピークアシスト放電により当該電力が補填される。図１４（Ｃ）を参照して、予め蓄電デバイス１０においては、上述したようにピークアシスト電力閾値まで電力が蓄電されている。そして、ピークアシスト放電に伴い、蓄電デバイス１０の電力量は、ピークアシスト分の電力量だけ減少する。そして、回生電力の発生に伴い、蓄電デバイス１０に回生電力が蓄電されて蓄電容量の電圧レベルが上昇する。
【０１０３】
２回目の加速の際に、再び、系統電源２からの供給電力がピークアシスト放電開始閾値を超える場合には、蓄電デバイス１０からのピークアシスト放電により当該電力が補填される。その際、ピークアシスト放電に伴い、蓄電デバイス１０の電力量は、ピークアシスト分の電力量だけ減少する。そして、再び、回生電力の発生に伴い、蓄電デバイス１０に回生電力が蓄電されて蓄電容量の電圧レベルが上昇する。
【０１０４】
この際、蓄電容量の電圧レベルが余剰電力閾値以上であるものとする。すなわち、余剰放電モードに移行する。
【０１０５】
そして、３回目の加速の際に、再び、系統電源２からの供給電力がピークアシスト放電開始閾値を超える場合には、蓄電デバイス１０からの余剰放電によりピークアシスト電力が供給される。また、系統電源２の代わりに余剰電力が供給される。
【０１０６】
本例においては、余剰電力が供給されて蓄電デバイス１０の電圧レベルがバックアップ電力閾値まで低下した場合が示されている。
【０１０７】
そして、再び、回生電力の発生に伴い、蓄電デバイス１０に回生電力が蓄電されて蓄電容量の電圧レベルが上昇する。当該処理が同様の方式で繰り返される。
【０１０８】
本方式は、系統電源２からの供給電力を監視して、系統電源からの供給電力の値がピークアシスト放電開始閾値を超える場合にピークアシスト放電を開始するため従来の方式のように電力系統の瞬時電圧低下を検知する必要が無く、容易にピークアシスト放電を実行することが可能である。また、蓄電デバイスに回生電力を確実に蓄積して放電することが可能であるため蓄電電力の無駄がなく効率的なシステムを構築することが可能である。
【０１０９】
なお、上記における余剰放電モードにおいては、ピークアシスト放電開始閾値をトリガとして余剰放電を開始する場合について説明したが、特にこれに限られず、ピークアシスト放電開始閾値前においても余剰放電を開始しても良いし、あるいは、ピークアシスト放電が終了した後に余剰放電を開始するようにしても良い。
【０１１０】
図１５は、本発明の実施の形態に従う蓄電デバイス制御システムを用いた場合と他の比較例との工場使用電力を説明する図である。
【０１１１】
図１５を参照して、比較例として、回生電力の利用をしない場合には、最も工場使用電力のピークが大きくなる。一方、回生電力を利用する場合には、回生電力を利用しない場合に比べてピークの値を抑制することができる。さらに、本実施の形態に従う構成の場合には、回生電力を利用するとともに、ピークアシスト放電を実行することにより、さらにピークの値を抑制することが可能である。当該方式により、系統電源から供給される電力量の最大値の値を減少させることが可能である。すなわち、購入する電力の最大電力量を減少させることにより発電業者から電力を購入する際の費用を低減することが可能となる。
【０１１２】
なお、本例においては、蓄電デバイスとして、ＥＤＬＣの場合について説明したが、電力を蓄電し管理することが可能なデバイスであればどのようなものを用いても良い。たとえば、ＥＤＬＣに限らずリチウムイオンキャパシタ（ＬｉＣ）あるいはリチウムイオンバッテリー等を用いることも可能である。なお、蓄電デバイスの特性に合わせて、必要に応じて容量の使用範囲等を制限するようにしても良い。また、蓄電デバイスの特性に合わせて残容量（ＳＯＣ（State of Charge））を推定し、推定結果に基づいて蓄電量を管理するようにしても良い。
【０１１３】
また、本例においては、モータ４と接続されたインバータ６について説明したが、サーボモータと接続されたサーボドライバ等、一定の規則に従って回生電力が生じる機構であれば同様に適用可能である。たとえば、モータ４を水平軸駆動として用いた場合、あるいは、垂直軸駆動として用いる場合いずれの場合であっても適用可能である。
【０１１４】
また、本例においては、クランプ型電力量計１３を用いて系統電源２からの供給電力の値を計測する場合について説明したが、特にクランプ型に限られず系統電源２から供給される供給電力を計測できればどのような方式を採用しても良い。たとえば、インバータ６内部の直流電圧および内部に流れる電流に基づいて系統電源２からの供給電力の値を計測するようにすることも可能である。
【０１１５】
今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１６】
２  系統電源、４  モータ、６  インバータ、８  双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０  蓄電デバイス、１２  コントローラ、１３  クランプ型電力量計、３０  ＣＰＵ、３２  メモリ、３４，３８，４０  ＡＤＣ、３６  ＰＷＭ回路。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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