JP2015080279A - 電力貯蔵システム - Google Patents

Abstract

【課題】 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、送電系統における電力負荷の平準化や電気自動車などの直流負荷への給電に有効利用することが可能な電力貯蔵システムを提供する。【解決手段】第１のスイッチＳＷ１がオフの状態では、第２の蓄電装置１７の残存容量と送電系統Ｍの電力需要情報と電気自動車５０からの電力供給要請情報とに基づき、第２の蓄電装置１７を、第２の電力変換装置１８が接続される電力平準化用回路Ａと電気自動車５０が接続される電力供給回路Ｂとのいずれかに接続する選択制御を行うスマートメータＥを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、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電力貯蔵システムに関する。

携帯電話基地局には、停電に備えて非常用の蓄電装置が設けられている。図１１は、携帯電話基地局１を示しており、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。電力変換装置４は、商用電力２を直流電力に変換し、直流電力を通信設備５などに供給している。通信設備５に供給された直流電力は、直流コンバータ５ａによって所定の電圧に変換され、サーバ５ｂなどに供給される。

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。蓄電装置６は、通常は充電された状態にあり、非常時のみに負荷である通信設備５に直流電力を供給するようになっている。従来から、携帯電話基地局におけるバックアップ用の蓄電装置の信頼性を高めるために、蓄電装置を適正な条件で充電する技術などが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−２２４３３３号公報

しかし、図１１の携帯電話基地局１におけるバックアップ用の蓄電装置６は、停電時のみに作動するだけであり、普段は有効に機能しないので、蓄電装置６の有効利用の観点からは課題が残る。つまり、従来の携帯電話基地局１では、停電の影響を確実に回避するため、大容量の蓄電装置６の導入に多額の投資をしているが、蓄電装置６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。

ところで、近年、地球環境の改善の観点から電気自動車が注目されているが、世界的に急速充電のインフラ整備が遅れているため、電気自動車の普及促進が進んでいない。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、世界の至る所に設置されている携帯電話基地局の蓄電装置を利用して電気自動車の急速充電ができれば、急速充電のための充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。

また、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを利用した発電は、二酸化炭素の排出を抑制できるので、地球温暖化を防止するのに最適であるが、気象条件によって出力変動が大きく、これを大量導入した場合は電圧上昇など送電系統に悪影響を及ぼすおそれがある。したがって、世界の至る所に設置されている携帯電話基地局の蓄電装置を利用して、送電系統の電力負荷の平準化が可能になれば、電力平準化のため電力貯蔵設備を新たに設けることなく、再生可能エネルギーの大量導入が可能となる。

バックアップ用の蓄電装置は、携帯電話基地局だけでなく、固定電話局、無線中継所、放送基地局、データセンタ、一般住宅などにも配置されており、これらの施設などにおけるバックアップ用の蓄電装置を利用することにより、電気自動車の急速充電や、再生可能エネルギーの大量導入が可能となる。

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、送電系統における電力負荷の平準化や電気自動車などの直流負荷への給電に有効利用することが可能な電力貯蔵システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、送電系統からの交流電力を直流電力に変換する第１の電力変換装置によって充電されるとともに、前記第１の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、前記送電系統に接続され、交流電力を直流電力に変換する機能と、直流電力を交流電力に変換する機能の双方を備えた第２の電力変換装置と、前記第２の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る第２の蓄電装置と、前記第１の直流負荷と前記第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の蓄電装置に接続される第２のスイッチと、前記第２のスイッチに接続され、前記第２の蓄電装置を前記第２の電力変換装置が接続される電力平準化用回路または前記第２の直流負荷が接続される電力供給回路のいずれかへ接続する選択スイッチと、前記交流電力の前記第１の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電力を前記送電系統または前記第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、前記第１のスイッチがオフの状態では、前記送電系統の電力需要情報と前記第２の蓄電装置の残存容量と前記第２の直流負荷からの電力供給要請情報とに基づき、前記第２の蓄電装置を、前記電力平準化用回路と前記電力供給回路とのいずれかに接続する選択制御を行うスマートメータと、を備えたことを特徴とする電力貯蔵システムである。

この発明によれば、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、第２の蓄電装置は、選択スイッチを介して電力負荷の平準化のために送電系統と接続されるか、または例えば電気自動車などの第２の直流負荷に接続される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電力貯蔵システムにおいて、前記第２の蓄電装置は、少なくともリチウムイオン二次電池のエネルギー密度以上のエネルギー密度を有する高い二次電池から構成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電力貯蔵システムにおいて、前記第１の電力変換装置と前記第１の直流負荷と前記第１の蓄電装置は、既存の施設に設置され、前記第２の電力変換装置と前記第２の蓄電装置は、少なくとも前記既存の施設に後付け可能な電力貯蔵施設に収納されていることを特徴としている。

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項に記載の電力貯蔵システムにおいて、前記第１の直流負荷は、通信施設に設置されている情報通信装置であり、前記第２の直流負荷は電気自動車から構成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、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、停電に対しては、第２の蓄電装置からも第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るとともに、停電時以外では第２の蓄電装置の稼動率を著しく高めることができる。すなわち、第２の蓄電装置は、停電時のバックアップだけでなく、条件によって送電系統の電力負荷の平準化または電気自動車などの第２の直流負荷への電力供給に利用できるので、第２の蓄電池装置の有効利用が図れ、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。

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、例えば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。

請求項２に記載の発明によれば、第２の蓄電装置は、少なくともリチウムイオン二次電池のエネルギー密度以上のエネルギー密度を有する高い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、第２の直流負荷が例えば短時間に大電力量を必要とする電気自動車であっても、対応が可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、第２の電力変換装置と第２の蓄電装置は、少なくとも既存の施設に後付け可能な電力貯蔵施設に収納されるので、例えば既存の施設の収容能力が小であっても、電力貯蔵に必要な第２の電力変換装置と第２の蓄電装置を設けることが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、第１の直流負荷は、通信施設に設置されている情報通信装置から構成されているので、停電時も情報通信装置を継続して運用することができ、停電時における情報通信の信頼性を確保することができる。また、携帯電話基地局などの通信施設は、世界の至る所に設置されているので、第２の直流負荷である電気自動車の給電（充電）が例えば山村部や山間部などでも可能となり、電気自動車の普及促進が図れる。

本発明の実施の形態１に係わる電力貯蔵システムの概要図である。 図１の電力貯蔵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１の電力貯蔵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１の電力貯蔵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。 本発明の実施の形態２に係わる電力貯蔵システムの概要図である。 図５の充電ロボットと電気自動車との接続状態を示す正面図である。 図６の電気自動車における充電コネクタの拡大正面図である。 図６における充電ロボットと電気自動車との接続状態を示す部分拡大正面図である。 本発明の実施の形態３に係わる電力貯蔵システムの概要図である。 図９の電気自動車を電力貯蔵手段として使用する場合の接続関係を示す電気回路図である。 従来の携帯電話基地局の一例を示す概要図である。

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。

（実施の形態１）
図１ないし図４は、本発明の実施の形態１を示しており、とくに通信施設としての携帯電話基地局に適用した場合を示している。図１において、携帯電話基地局１０には、送電系統Ｍ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、携帯電話基地局１０に設置された配電盤１２を介して第１の電力変換装置１３に供給されている。携帯電話基地局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。

第１の電力変換装置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。第１の電力変換装置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。

第１の電力変換装置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、第１の電力変換装置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、第１の電力変換装置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、第１の電力変換装置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、第１の電力変換装置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、携帯電話基地局１０の照明として利用されている。

第１の電力変換装置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、第１の電力変換装置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、例えば従来からバックアップ用の蓄電池として一般的に用いられている制御弁式鉛蓄電池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。

ここで、交流電力１１の停止とは、交流電力１１の供給が完全に一定時間停止する場合のほか、交流電力１１の瞬間的な停止や電圧低下も含まれる。この実施の形態１においては、第１の蓄電装置１６は制御弁式鉛蓄電池から構成されているが、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどから構成してもよい。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。

第１の電力変換装置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、後述する第２のスイッチＳＷ２を介して第２の電力変換装置１８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の電力変換装置１８は、商用電力１１を供給する送電系統Ｍに接続されており、交流電力を直流電力に変換する機能と、直流電力を交流電力に変換する機能の双方（双方向機能）を備えている。第２の蓄電装置１７は、貯蔵した第２の電力変換装置１８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。

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。

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。

携帯電話基地局１０内には、電力貯蔵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、配電盤１２の電力入力側に設けられた停電検知手段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。

第２のスイッチＳＷ２と第２の電力変換装置１８との間には、自動的に電気回路を選択する選択スイッチＥ１が設けられている。選択スイッチＥ１は、第２のスイッチＳＷ２に接続され、第２の蓄電装置１７を第２の電力変換装置１８が接続される電力平準化用回路Ａまたは第２の直流負荷５０が接続される電力供給回路Ｂのいずれかへ接続する機能を有している。すなわち、選択スイッチＥ１は、例えば可動接点Ｅ１ａを有しており、可動接点Ｅ１ａは、電力平準化用回路Ａに接続される固定接点Ｅ１ｂまたは電力供給回路Ｂに接続される固定接点Ｅ１ｃに接触可能となっている。これにより、第２の蓄電装置１７は、停電発生時以外は、第２の電力変換装置１８または電気自動車５０のいずれかと接続可能となっている。

配電盤１２の電力入力側には、スマートメータＥが設けられている。スマートメータＥは、電力量計と同様に携帯電話基地局１０へ供給される電力量を算出する機能や、通信機能および開閉機能などを有している。スマートメータＥには、送電系統Ｍの電力需要情報Ｊ１と、回路切替手段２０を介して、第２の蓄電装置１７の残存容量の情報Ｊ２（信号Ｓ６）と、送電系統Ｍの電力需要情報Ｊ２と、電気自動車５０の電力供給要請情報Ｊ３（充電要求信号Ｓ７）とが入力されている。スマートメータＥに入力される送電系統Ｍの電力需要情報Ｊ１は、この実施の形態１では例えば電力会社またはデータセンタなどから常時送られてくるようになっている。

選択スイッチＥ１は、スマートメータＥからの信号Ｓ８によって動作するようになっている。スマートメータＥは、第１のスイッチＳＷ１がオフの状態では、送電系統Ｍの電力需要情報Ｊ１と第２の蓄電装置１７の残存容量の情報Ｊ２と第２の直流負荷である電気自動車５０からの電力供給要請情報Ｊ３とに基づき、第２の蓄電装置１７を、第２の電力変換装置１８が接続される電力平準化用回路Ａと第２の直流負荷である電気自動車５０が接続される電力供給回路Ｂとのいずれかに接続する選択制御を行う機能を有している。

図２は、第２の蓄電装置１７から供給される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、携帯電話基地局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。

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。

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に供給された第２の蓄電装置１７からの純粋直流電力は、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。

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、ノイズの発生を解消することが可能なその他の方式を用いた回路構成としてもよい。

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。

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。携帯電話基地局１０は、電気自動車５０に搭載された充電履歴記憶手段８０ａからの情報を電気自動車５０の充電時に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、携帯電話基地局１０で受取った情報に基づく携帯電話会社や自動車会社などからの情報提供によって二次電池８５の交換時期が迫っていることを知ることができる。

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。

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。

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。

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が第３のスイッチＳＷ３に出力され、電気自動車５０の充電が中止される。

つぎに、実施の形態１における電力貯蔵システムの制御手順および作用について説明する。

まず、第１のスイッチＳＷ１および第２のスイッチＳＷ２の動きについて説明する。第１のスイッチＳＷ１は、商用電力１１の供給停止による停電時のみオンとなり、商用電力１１が供給されている状態では常時オフとなっている。また、第２のスイッチＳＷ２は、商用電力１１の供給停止による停電時のみオフとなり、商用電力１１が供給されている状態では常時オンとなっている。第１のスイッチＳＷ１は、オン指令信号Ｓ１によりオンとなり、オフ指令信号Ｓ２によりオフとなる。第２のスイッチＳＷ２は、オン指令信号Ｓ３によりオンとなり、オフ指令信号Ｓ４によりオフとなる。

携帯電話基地局１０においては、商用電力１１の供給が停止し停電状態になった際には、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。

図４は、回路切替手段２０およびスマートメータＥよる電力供給制御の動作手順を示している。図４のステップＳ１０１においては、第１の電力変換装置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Ｓ１０２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が判断される。この状態では、ステップＳ１０３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Ｓ１０２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Ｓ１０４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Ｓ１０５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。

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Ｓ１０６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。

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。

ステップＳ１０７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Ｓ１０６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Ｓ１０７において、停電が終了したと判断された場合は、ステップＳ１０８に進み、第１のスイッチＳＷ１をオフに維持するとともに、ステップＳ１０９に進み、第２のスイッチＳＷ２をオンに維持する。

つぎに、ステップＳ１０２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Ｓ１１１に進み、スマートメータＥによる電力供給制御が開始され、ステップＳ１１２において、第２の蓄電装置１７の残存容量が十分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された場合は、ステップＳ１１３に進み、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の急速充電が必要であると判断された場合は、ステップＳ１１４に進み、選択スイッチＥ１は、固定接点Ｅ１ａを固定接点Ｅ１ｃと接触させることにより、第２の蓄電装置１７を電力供給回路Ｂに接続する。これにより、第２の蓄電装置１７からの電力供給による電気自動車５０の急速充電が行われる。

ステップＳ１１２において、第２の蓄電装置１７の残存容量が十分でないと判断された場合、およびステップＳ１１３で電気自動車５０の急速充電が必要でないと判断された場合は、ステップＳ１１６に進み、選択スイッチＥ１を電力平準化用回路Ａ側に切替える。すなわち、選択スイッチＥ１は、固定接点Ｅ１ａを固定接点Ｅ１ｂと接触させ、第２の蓄電装置１７を電力平準化用回路Ａに接続する。これにより、ステップＳ１１７に示すように、第２の蓄電装置１７を用いた送電系統Ｍにおける電力負荷の平準化が行われる。つまり、送電系統Ｍにおける供給電力が過剰である場合は、第２の蓄電装置１７を利用した電力貯蔵が行われ、送電系統Ｍにおける供給電力が不足する場合は、第２の蓄電装置１７からの電力が送電系統Ｍに供給される。

ここで、送電系統Ｍの電力負荷の平準化および電気自動車５０などの第２の直流負荷への電力供給時に、送電系統Ｍの電力供給停止による停電が生じた場合は、図４のステップ１０２の判断により、送電系統Ｍの電力負荷の平準化または電気自動車５０などの第２の直流負荷への電力供給が停止され、第１の蓄電装置１６による第１の直流負荷としてのサーバ１４および照明装置１５への電力供給が行われる。

電気自動車５０の急速充電は、具体的には次のように行われる。電気自動車５０の急速充電に際しては、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。充電要求信号Ｓ７が回路切替手段２０に入力されると、回路切替手段２０からスマートメータＥに電力供給要請情報Ｊ３が出力され、スマートメータＥからの信号Ｓ８によって、選択スイッチＥ１は電力供給回路Ｂ側に切替えられる。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。

ここで、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、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。

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。

上述のように、実施の形態１においては、商用電力１１の供給停止による停電に対しては、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、長い停電に対しても、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る。さらに、第２の蓄電装置１７は、停電時のバックアップだけでなく、送電系統Ｍの電力負荷の平準化または電気自動車５０などの第２の直流負荷への電力供給に利用できるので、第２の蓄電池装置１７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。

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。

携帯電話基地局１０における直流負荷としてのサーバ１４および照明装置１５は、それぞれＤＣ−ＤＣコンバータ１４ａ、１４ｃ，１５ａを有しているので、サーバ１４と照明装置１５の作動電圧が異なる場合でも、一台の第１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。また、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。

また、長時間の停電は滅多に発生するものではなく、第１の蓄電装置１６からの長時間の放電は実質的にほとんど行われないことから、運用者側から見れば長時間の停電時に第１の蓄電装置１６が確実に機能するか否か不安である。したがって、第１の蓄電装置１６のみのバックアップの場合は、第１の蓄電装置１６の容量を定期的に把握する必要があった。これに対して、実施の形態１に示すように、本発明では、第２の蓄電装置１７が送電系統Ｍの電力負荷の平準化や電気自動車５０などの第２の直流負荷への電力供給に利用されるので、平時でも第２の蓄電装置１７では充放電が行われることになり、第２の蓄電装置１７が劣化しているか否かを容易に把握することが可能となる。したがって、万一、第１の蓄電装置１６が劣化などによって長時間の停電に対応できない場合でも、平常時に充放電している第２の蓄電装置１７によって確実にバックアップすることができ、停電に対する信頼性を維持することができる。

（実施の形態２）
図５ないし図８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、移動可能な電力貯蔵施設２００と充電ロボット２１０の有無であり、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。後述する実施の形態３の符号についても同様とする。

図５は、既存の携帯電話基地局１０に移動可能な電力貯蔵施設２００を後付けした例を示している。電力貯蔵施設２００としては、例えば海上コンテナが用いられている。海上コンテナは、大きさが国際規格で規定されていることがから、世界のどこへでも船舶によって移動することができ、流通の面で非常に便利である。電力貯蔵施設２００として使用される海上コンテナは、とくに電力貯蔵に適した構造に改造されている。

電力貯蔵施設２００には、図1の二点鎖線Ｃで囲んだ装置類のみが収納されている。図５に示す既存の携帯電話基地局１０には、図１の二点鎖線Ｃで囲んだ装置類以外の装置が収納されている。図１における二点鎖線Ｃで囲んだ装置類以外の構成は、図９に示す従来の携帯電話基地局１に準じている。すなわち、図５では、電力貯蔵施設２００を後付けすることによって、図１と同様の機能を携帯電話基地局１０に持たせている。図５に示すように、電力貯蔵施設２００内には、少なくとも第２の蓄電装置１７および第２の電力変換装置１８が収納されている。電力貯蔵施設２００に対する装置類の出し入れは、ドア２０１を介して行うことが可能となっている。

携帯電話基地局１０は、通常無人で運用されることから、この実施の形態２においては、電気自動車５０の急速充電は、充電ロボット２１０の支援よって行われるようになっている。また、この実施の形態２においては、同時に複数台の電気自動車５０を急速充電するために、例えば３台の充電ロボット２１０が電力貯蔵施設２００の近傍に配置されている。３台の充電ロボット２１０は、上方に設けられた屋根（図示略）によって、雨天時における雨水から保護されている。

充電ロボット２１０は、ロボット本体２１１と、第１の可動アーム２１２と、第２の可動アーム２１３と、充電アーム２１４とを有している。ロボット本体２１１の側面部には、充電スタンド２６が設けられている。充電スタンド２６は、ケーブル２０４を介して電力貯蔵施設２００内の各装置と電気的に接続されている。第１の可動アーム２１２は、上下方向および水平方向（図５のＸ、Ｙ、Ｚ軸の３次元方向）に移動可能となっている。第２の可動アーム２１３は、第１の可動アーム２１２の先端部に設けられており、支点２１３ａを中心として第１の可動アーム２１２に対して上下方向に揺動可能となっている。

充電アーム２１４には、電気自動車５０の充電コネクタ５４と結合可能な充電プラグ３０が取付けられている。充電アーム２１４の先端部には、電気自動車５０の充電コネクタ５４を視認するための視覚センサ２１４ａが設けられている。充電ロボット２１０は、視覚センサ２１４ａからの画像情報に基づき、第１の可動アーム２１２と第２の可動アーム２１３とを制御し、充電プラグ３０を電気自動車５０の充電コネクタ５４と最適な位置関係で結合させる機能を有している。充電アーム２１４は、第２の可動アーム２１３に対して前後方向に進退可能となっており、充電プラグ３０を充電コネクタ５４に嵌合させる機能を有している。

図７は、電気自動車５０の充電コネクタ５４を示している。充電コネクタ５４は、充電プラグ３０と嵌合可能な電気的絶縁性を有するハウジング５４ａを有している。ハウジング５４ａには、給電のためのマイナス電極５４ｂとプラス電極５４ｃが左右方向にそれぞれ設けられている。また、ハウジング５４ａの内側には、電気自動車５０と給電側との通信を行うための通信端子５４ｄ、５４ｅが上下方向にそれぞれ設けられている。ハウジング５４ａは、ボルト５４ｆを介して車両前部５１に固定されている。

図８は、電気自動車５０における充電コネクタ５４の取付け構造を示している。充電コネクタ５４は、電気自動車５０の車両前部５１に位置しており、通常は保護カバー５２によって覆われている。保護カバー５２の外面側には、電気自動車５０を識別するためのナンバープレート（自動車登録番号標）５３が取付けられている。すなわち、充電コネクタ５４は、ナンバープレート５３と対向する位置に設けられている。充電コネクタ５４を車両前部５１におけるナンバープレート５３と対向する位置に設けた理由は、地表ＧＬからナンバープレート５３までの高さがほとんどの車両で著しい差がなく、充電ロボット２１０による急速充電の自動化が容易となるからである。

図８に示すように、ナンバープレート５３が取付けられる保護カバー５２は、車両前部５１に対して上下方向に揺動可能に支持されている。保護カバー５２の一端部５２ａは、軸５２ｂを介して車両前部５１に回動可能となっている。保護カバー５２の自由端部側には、車両前部５１に設けられたロック機構部５１ａと係合可能なロック金具５２ｄが設けられている。ロック金具５２ｄがロック機構部５１ａと係合した状態では、充電コネクタ５４が保護カバー５２によって覆われるようになっている。保護カバー５２には、連動用アーム５２ｃが設けられている。連動用アーム５２ｃには、電気自動車５０の運転席側から保護カバー５２を開閉させるためのケーブルワイヤ５２ｅが連結されている。この実施の形態２においては、ケーブルワイヤ５２ｅは電動機（図示略）と連動しており、保護カバー５２の開閉は自動で行うことが可能となっている。

つぎに、実施の形態２における電気自動車５０の急速充電作業の手順および作用について説明する。

図６に示すように、電気自動車５０を急速充電するためには、まず電気自動車５０を充電ロボット２１０に近づけ、電気自動車５０の前輪を地表ＧＬに設けられた車止め２０５に接触させる。この状態で、電気自動車５０を停止させ、パーキングブレーキを動作させる。その後、運的席からの操作により、車両前部５１の保護カバー５２を開とし、充電コネクタ５４を露出させる。

つぎに、運転者が運転席から降り、充電スタンド２６の充電ロボット操作用スイッチ（図示略）を操作することにより、充電ロボット２１０を起動させる。充電ロボット２１０は、視覚センサ２１４ａを有しているので、視覚センサ２１４ａからの画像情報に基づき、第１の可動アーム２１２と第２の可動アーム２１３とを制御し、充電プラグ３０を電気自動車５０の充電コネクタ５４と最適な位置関係になるように位置決めする。つぎに、充電アーム２１４が車両前部５１に向かって前進し、充電プラグ３０を充電コネクタ５４に嵌合させる。この状態では、充電コネクタ５４と充電プラグ３０が電気的に結合された状態となり、電気自動車５０の急速充電の準備が完了する。その後、給電側と電気自動車５０側との信号授受が行われ、準備条件が満足した場合は電気自動車５０の急速充電が開始される。

電気自動車５０の急速充電は、第２の蓄電装置１７に貯蔵された電力を利用して行われるので、第２の蓄電装置１７から電気自動車５０に大電力を一気に供給することができ、充電は非常に速い時間で完了する。電気自動車５０の急速充電が完了すると、充電ロボット２１０は電気自動車５０からからの信号によって充電アーム２１４が後退し、充電プラグ３０が充電コネクタ５４から引抜かれる。その後、第１の可動アーム２１２が後退し、第１の可動アーム２１２は初期の位置に復帰する。

このように、電気自動車５０の急速充電を充電ロボット２１０の支援よって行うようにしているので、運転者の急速充電による負担が軽減でき、手作業による急速充電に比べて充電作業が著しく容易となる。また、車両前部のナンバープレートは、世界中においてほぼ同じ位置に取付けられるので、1台の充電ロボット２１０でほとんどの車種に対応することが可能となり、充電ロボット２１０の共用化を図ることができる。これにより、充電ロボット２１０を世界的に普及させることができ、充電ロボット２１０の国際標準化を図ることができる。

（実施の形態３）
図９および図１０は、本発明の実施の形態３を示している。実施の形態１、２においては、携帯電話基地局１０に適用した例を説明したが、実施の形態３は、スマートメータＥとＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）５５を有する住宅４０に適用した場合を示している。ＨＥＭＳ５５は、太陽電池４６や蓄電機能を備えた住宅４０において、住宅４０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。

実施の形態３においては、第１の電力変換装置１３は、例えば入力された電圧１００Ｖまたは２００Ｖの交流電力を例えば電圧３８０Ｖの直流電力に変換する機能を有している。第１の電力変換装置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４１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、第１の電力変換装置１３からの直流電力をＣＰＵ４１ｂ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、第１の電力変換装置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。

また、第１の電力変換装置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、第１の電力変換装置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、第１の電力変換装置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。

図１０は、電気自動車５０を電力貯蔵手段として使用する場合を示している。実施の形態１、２においては、電気自動車５０には、二次電池８５の充電専用の充電制御手段８０が搭載されているが、実施の形態３においては、電気自動車５０は、二次電池８５の急速充電制御および急速放電制御を可能とする充放電制御手段８０´を搭載している。充放電制御手段８０´は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータから構成されている。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータからなる充放電制御手段８０´は、充電スタンド２６側から供給される直流電力を二次電池８５の急速充電に最適な充電電圧および充電電流に制御する機能を有するとともに、二次電池８５に貯蔵された直流電力を電気自動車５０の外部に急速放電させる制御機能を有している。

充放電制御手段８０´は、商用電源の電力供給停止による大規模停電などの非常時にプラグＰを接続することにより、外部へ大電力を出力することが可能となっている。プラグＰには、直流電力を交流電力に変換するインバータ３００が接続可能となっている。インバータ３００には、例えば炊飯器や電気ポットなどの家電製品３０１が接続可能となっている。また、充放電制御手段８０´は、二次電池８５から出力される大電力を制御することが可能であるので、プラグＰを接続することにより、図１０（ｂ）に示すように、他の電気自動車５０´へ急速充電のための電力を供給することが可能となっている。

このように構成された実施の形態３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、従来に比べて家庭からのＣＯ_２の排出を大幅に低減することができる。また、電気自動車５０には、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータからなる充放電制御手段８０´が搭載されているので、図１０（ａ）に示すように、電気自動車５０に搭載された二次電池８５の急速充電だけでなく、図１０（ｂ）に示すように、二次電池８５から出力される直流電力Ｉａを充放電制御手段８０´を介して外部に急速放電させることができ、二次電池８５に貯蔵された電力を利用した家電製品３０１を使用が可能となる。

このように、電気自動車５０を電力貯蔵手段として使用することにより、自然災害による商用電源の供給停止による大規模停電の際や、野外でのキャンプなどでも家電製品３０１を使用することができ、電気自動車５０を別の用途に利用することができる。また、二次電池の残存容量が低下して走行困難な状態にある他の電気自動車５０´の急速充電を行うことができるので、急速充電インフラが十分に整備されていない地域においては、電気自動車５０が急速充電スタンドの役割を果たすことができ、急速充電の融通性を高めることが可能となる。

以上、この発明の実施の形態１および２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、本発明の電力貯蔵システムは、通信施設としての携帯電話基地局１０に適用した例を説明したが、通信施設は携帯電話基地局に限定されるものではなく、固定電話基地局、無線中継所、放送基地局、データセンタなど種々の施設が含まれる。また、電力貯蔵施設２００として海上コンテナを利用した場合を説明したが、電力貯蔵施設は海上コンテナに限定されることはなく、第２の蓄電装置１７などを最適な状態で収容できる屋外キュービクルなどを利用してもよい。

１０ 携帯電話基地局（通信施設）
１１ 商用電力（交流電力）
１３ 第１の電力変換装置
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
１８ 第２の電力変換装置
２０ 回路切替手段
２１ 停電検知手段
２２ 容量算出手段
５０ 電気自動車（第２の直流負荷）
２００ 電力貯蔵施設
２１０ 充電ロボット
ＳＷ１ 第１のスイッチ
ＳＷ２ 第２のスイッチ
Ｅ スマートメータ
Ｅ１ 選択スイッチ
Ａ 電力平準化用回路
Ｂ 電力供給回路

Claims (4)

1. 送電系統からの交流電力を直流電力に変換する第１の電力変換装置によって充電されるとともに、前記第１の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、
   前記送電系統に接続され、交流電力を直流電力に変換する機能と、直流電力を交流電力に変換する機能の双方を備えた第２の電力変換装置と、
   前記第２の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る第２の蓄電装置と、
   前記第１の直流負荷と前記第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の蓄電装置に接続される第２のスイッチと、
   前記第２のスイッチに接続され、前記第２の蓄電装置を前記第２の電力変換装置が接続される電力平準化用回路または前記第２の直流負荷が接続される電力供給回路のいずれかへ接続する選択スイッチと、
   前記交流電力の前記第１の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電力を前記送電系統または前記第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、
   前記第１のスイッチがオフの状態では、前記送電系統の電力需要情報と前記第２の蓄電装置の残存容量と前記第２の直流負荷からの電力供給要請情報とに基づき、前記第２の蓄電装置を、前記電力平準化用回路と前記電力供給回路とのいずれかに接続する選択制御を行うスマートメータと、
   を備えたことを特徴とする電力貯蔵システム。
2. 前記第２の蓄電装置は、少なくともリチウムイオン二次電池のエネルギー密度以上のエネルギー密度を有する高い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に記載の電力貯蔵システム。
3. 前記第１の電力変換装置と前記第１の直流負荷と前記第１の蓄電装置は、既存の施設に設置され、前記第２の電力変換装置と前記第２の蓄電装置は、少なくとも前記既存の施設に後付け可能な電力貯蔵施設に収納されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力貯蔵システム。
4. 前記第１の直流負荷は、通信施設に設置されている情報通信装置であり、前記第２の直流負荷は電気自動車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項に記載の電力貯蔵システム。
   

Images