JP2002191126A

JP2002191126A - 電力供給システム

Info

Publication number: JP2002191126A
Application number: JP2000384935A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Sakakibara; 一彦榊原; Akira Yamashita; 山下　　明; Masamichi Onozaki; 雅道小野崎
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-07-05
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: JP3695641B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】交流給電系と直流給電系とが混在する給
電系の直流給電系に並列に接続され、整流装置１４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（蓄電池１７Ａ）と、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１４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（ブースタコンバータ１７
Ｂ、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）とを備えた。

Description

【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 C
onditioning Systems in the Multimedia Era（Intele
c'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１
０５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１０
７は、商用電源２０１が停電したときに、受電装置１０
１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１
２を用いて説明する。通常、電力給電系は、商用電源２
０１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Ｓ１０
２）。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Ｓ１０
４）。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１０
７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、請求項１に記載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】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の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】請求項３に記載の本発明は、請求項２記載
の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】請求項４に記載の本発明は、請求項３に記
載の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、Ｄ
Ｃ／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１
０１、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１７
Ｈ、入力端子１７Ｊ、１７Ｋおよび出力端子１７Ｌ、１
７Ｍを備えている。

【００３４】バックアップ装置１７では、入力端子１７
Ｊ、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１７
Ｊ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１７
Ｄ、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１７
Ｄ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１７
Ｂ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２
２、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（Puls
e 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２
１の一次巻線２１Ａに直列に接続されたスイッチ素子２
２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３
１、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３
２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３
４Ｂ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２
８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１７
Ｄ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１７
Ｆ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１７
Ｇから蓄電池１７Ｄの必要な情報を読み出す。充電器１
７Ｅ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１７Ｐ
Ｔ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１
７Ｇ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２
０１が正常である場合、商用電源２０１は、受電装置１
１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２０
３に供給される。整流装置１４からの直流は、ＤＣ／Ｄ
Ｃ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２
０３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１
７Ｈ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Ｓ
９）。

【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Ｓ１
４）。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１
８は、入力端子１８Ａ、１８Ｂ、出力端子１８Ｃ、１８
Ｄ、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５
１、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６
３、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５
４、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１７
Ｃ、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１８
Ａ、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１４
Ａ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５
０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１４
Ａ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１
４Ａ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１５ＤＣ／ＤＣコンバータ１６ＤＣ／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、３７ＰＷＭ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小野崎雅道東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA02 CA02 CA12 DA03 DA06 DA16 GB04 5G015 GA03 GA07 GA17 HA02 HA04 JA32 JA34 JA35 JA53 JA55 5G066 BA03 CA07 CA08 DA08 HA11 HA15 HB02 HB09 JA02 JA12 JA13 JB03

Claims

【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たことを特
徴とする電力供給システム。
【請求項２】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
特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】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請求項２に記載の電力供
給システム。
【請求項４】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請求項３
に記載の電力供給システム。