JP5186446B2 - 放電制御装置、無停電電源装置、および負荷平準化システム - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の放電制御の技術に関する。

二次電池を放電させる際に、当該二次電池の残容量を所定値以上に確保する必要がある用途が存在する。そのような用途の例として、例えば特許文献１に開示されている無停電電源装置がある。この無停電電源装置は、夜間に交流商用電源の電力を貯蔵しておき、昼間に、電力貯蔵手段の貯蔵電力量が基準貯蔵電力量以下にならないように制御しつつ、当該貯蔵電力を無停電電源装置の負荷に供給することにより、交流商用電源の夜間電力を昼間にシフトする。この無停電電源装置では、電力貯蔵手段の貯蔵電力量は、少なくとも基準貯蔵電力量以上に確保されているので、無停電電源装置本来の機能である停電補償機能は失われない。

特開２０００−２７８８６６号公報

二次電池に貯蔵されている貯蔵電力量の内、放電可能な容量（放電可能容量）は、当該二次電池の周囲温度によって変化する。すなわち、低温では二次電池の内部抵抗が大きくなるために、前記周囲温度が低くなるほど前記放電可能容量は少なくなる。そのため、二次電池を放電させる際に、当該二次電池の残容量を所定値以上に確保したとしても、当該残容量が全て放電可能容量となるわけではない。例えば、特許文献１に記載の無停電電源装置では、前記周囲温度の高低に関わらず前記基準貯蔵電力量は一定であるので、前記基準貯蔵電力量の全てが放電可能容量とは限らず、特に低温時において停電補償に必要な容量の電力を放電できないおそれがある。

本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、二次電池の周囲温度の高低に関わらず、必要な放電可能容量の電力を残して当該二次電池を放電させることを目的とする。

本発明の１の局面に係る放電制御装置は、外部電源から供給される電力を貯蔵する二次電池の周囲温度を測定する温度測定手段と、前記二次電池の残容量を算出する残容量算出手段と、第１の容量を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、前記残容量を、前記第１の容量と当該第１の容量を除いた第２の容量とに区分して管理し、前記第１の容量を、前記温度測定手段が測定した前記周囲温度に応じて変更し、前記残容量が前記第１の容量となった時点で前記二次電池の放電を停止させる放電制御装置において、前記周囲温度の計時変化を予測する温度変化予測手段をさらに備え、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、前記残容量算出手段は、前記二次電池が放電される時間帯の周囲温度に対応する前記残容量を算出する。

この構成によれば、二次電池の放電時に放電されずに確保される残容量は、当該二次電池の周囲温度に応じて変更される。したがって当該二次電池は、低温時でも必要な容量の電力を放電可能に確保することができる。また、前記二次電池が放電される時間帯の周囲温度に応じて前記第１の容量を確保するので、放電時に放電せずに確保しておく当該第１の容量を、実際の使用態様に合わせて算出することができる。

上記構成において、前記記憶手段は、前記周囲温度の変化に応じて設定された複数の値を前記第１の容量として記憶し、前記制御手段は、前記複数の値の中から前記温度測定手段が測定した前記周囲温度に対応する値を選択することで、前記第１の容量を、前記温度測定手段が測定した前記周囲温度に応じて変更することが望ましい。

この構成によれば、二次電池の放電時に放電せずに確保される前記第１の容量は、前記周囲温度の変化に応じて設定された複数の値から選択される。したがって、当該第１の容量を確実に変更することができる。

上記構成において、前記二次電池の放電量を算出する放電量算出手段をさらに備え、前記記憶手段は、前記二次電池の充電完了時の容量である充電完了容量をさらに記憶し、前記残容量算出手段は、前記放電量算出手段が算出した前記放電量を前記充電完了容量から減じることで前記残容量を算出することが望ましい。

この構成によれば、前記残容量を正確に算出することができるので、放電可能な電力として前記二次電池に確保される前記第１の容量を、正確に算出することができる。

上記構成において、前記記憶手段は、前記二次電池の充放電サイクル数に応じて設定された複数の値を前記充電完了容量として記憶し、前記残容量算出手段は、前記二次電池の放電時に、当該放電時の前記充放電サイクル数に対応する前記充電完了容量の値を、前記複数の値の中から選択して用いて前記残容量を算出することが望ましい。

この構成によれば、前記二次電池が劣化して前記充電完了容量が減少した場合にも前記残容量を正確に算出することができる。

上記構成において、前記記憶手段に記憶された前記充電完了容量を変更する充電完了容量変更手段をさらに備え、前記残容量算出手段は、前記充電完了容量変更手段によって変更された前記充電完了容量を用いて前記残容量を算出することが望ましい。

この構成によれば、前記二次電池が劣化して前記充電完了容量が減少した場合に、前記充電完了容量変更手段によって前記充電完了容量が変更される。したがって、前記二次電池が劣化して前記充電完了容量が減少した場合にも前記残容量を正確に算出することができる。

本発明の他の局面に係る放電制御装置は、外部電源から供給される電力を貯蔵する二次電池の周囲温度を測定する温度測定手段と、前記二次電池の残容量を算出する残容量算出手段と、第１の容量を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、前記残容量を、前記第１の容量と当該第１の容量を除いた第２の容量とに区分して管理し、前記第１の容量を、前記温度測定手段が測定した前記周囲温度に応じて変更し、前記残容量が前記第１の容量となった時点で前記二次電池の放電を停止させる放電制御装置において、前記二次電池の放電量を算出する放電量算出手段と、前記記憶手段に記憶された前記充電完了容量を変更する充電完了容量変更手段と、をさらに備え、前記記憶手段は、前記二次電池の充電完了時の容量である充電完了容量と、前記二次電池の充放電のスケジュールと、をさらに記憶し、前記残容量算出手段は、前記放電量算出手段が算出した前記放電量を前記充電完了容量から減じて前記残容量を算出すると共に、前記充電完了容量変更手段によって変更された前記充電完了容量を用いて前記残容量を算出するものであり、前記制御手段は、予め定められた時点での充電完了後に前記二次電池を完全放電させ、前記放電量算出手段は、前記完全放電時の放電量を算出し、前記充電完了容量変更手段は、予め記憶された充電完了容量に換えて、前記完全放電時の前記放電量を、前記充電完了容量として前記記憶手段に記憶させるものであって、前記周囲温度の計時変化を予測する温度変化予測手段をさらに備え、前記残容量算出手段は、前記二次電池が放電される時間帯の周囲温度に対応する前記残容量を算出する。

この構成によれば、前記二次電池の劣化度合いに応じて、前記充電完了容量を定期的かつ自動的に更新することができる。また、前記二次電池が放電される時間帯の周囲温度に応じて前記第１の容量を確保するので、放電時に放電せずに確保しておく当該第１の容量を、実際の使用態様に合わせて算出することができる。

上記構成において、前記温度測定手段は、前記周囲温度を予め定められた間隔で予め定められた期間測定し、前記記憶手段は、前記期間に測定された前記周囲温度をさらに記憶し、前記温度変化予測手段は、前記記憶手段に記憶された前記周囲温度に基づいて前記二次電池が放電される時間帯の周囲温度を予測することが望ましい。

この構成によれば、前記二次電池が放電される時間帯の周囲温度を、放電制御装置の設置環境における気温変化に基づいて予測することができる。

本発明のさらに他の局面に係る無停電電源装置は、上記の放電制御装置と、前記放電制御装置によって制御され、外部電源から供給される電力を貯蔵する二次電池と、を備え、前記外部電源が停止した場合には、前記二次電池に貯蔵された前記第１の容量の電力および前記第２の容量の電力の少なくとも一方を用いて、負荷に電力を供給する。

この構成によれば、前記第１の容量以上の電力が前記二次電池に貯蔵されているので、停電補償を確実に行うことができる。

本発明のさらに他の局面に係る負荷平準化システムは、上記の無停電電源装置を備え、負荷平準化動作時に、前記二次電池に貯蔵された前記第２の容量の電力のみを用いて負荷に電力を供給する。

この構成によれば、前記第１の容量以上の電力が前記二次電池に貯蔵されているので、無停電電源装置の機能を失うことなく、負荷平準化を行うことができる。

上記構成において、前記負荷の消費電力を測定する消費電力測定手段をさらに備え、前記消費電力が予め定められた電力値を超えた場合に、前記二次電池から前記負荷に対して電力を供給することが望ましい。

この構成によれば、前記負荷の前記消費電力が予め定められた電力値を超えた場合に負荷平準化を行うことができるので、より効果的な負荷平準化を行うことができる。

本発明によれば、二次電池の周囲温度の高低に関わらず、当該二次電池は必要な容量の電力を放電可能に確保することができる。したがって本発明は、例えば負荷平準化と停電補償との両立が求められる用途に適用するのに好適である。

本発明の一実施形態に係る負荷平準化システムの概略を示すブロック図である。 電池周囲温度と停電補償用容量との関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る負荷平準化システムが備える無停電電源装置が、負荷平準化時および停電補償時に行う制御を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る負荷平準化システムが備える無停電電源装置が、負荷の消費電力が予め定められた電力値を超えた場合に行う制御を示すフローチャートである。 本発明の変形実施形態に係る負荷平準化システムの概略を示すブロック図である。

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負荷平準化システム１の概略を示すブロック図である。負荷平準化システム１では、無停電電源装置２０が外部電源２に接続され、無停電電源装置２０および外部電源２に、負荷３が接続されている。

無停電電源装置２０は、放電制御装置１０と二次電池２００とを備える。無停電電源装置２０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停電補償を行う。

無停電電源装置２０は、外部電源２との接続を切断可能にするスイッチ１７０を備えている。無停電電源装置２０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２０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２０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。停電補償時には、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。

なお無停電電源装置２０による負荷平準化は、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である場合、または、前記消費電力の値が予め定められた閾値Ｗｔｈを超えた場合、のいずれかの場合に行われる。

放電制御装置１０は、制御部１００（制御手段）、温度センサ１２０（温度測定手段）、電流・電圧計１３０、電力計１４０（消費電力測定手段）、交流直流変換部１５０、連系リアクトル１６０、および前述のスイッチ１７０を備える。

温度センサ１２０は、二次電池２００の近傍に設置され、二次電池２００の周囲温度を測定する。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の使用電力量を測定する。

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。

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Ｖ_２の位相を外部電源２側の交流電力Ｖ_１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、Ｖ_２の位相をＶ_１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、Ｖ_２の位相とＶ_１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。

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。

記憶部１０２は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備え、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の充電完了時の容量である充電完了容量Ｃ０、閾値Ｗｔｈ、および二次電池２００の周囲温度と停電補償用容量Ｃ_１とを対応づけるテーブル等を記憶する。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。なお、停電補償用容量Ｃ_１については後に詳しく説明する。

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。

ＣＰＵ１１０は、記憶部１０２に予め格納されている前記放電制御プログラムを実行することで、放電制御部１１１、充電制御部１１２、充放電切替指示部１１３、放電量算出部１１４（放電量算出手段）、残容量算出部１１５（残容量算出手段）、停電補償用容量管理部１１６、および充電完了容量変更部１１７（充電完了容量変更手段）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。

放電制御部１１１は、二次電池２００の放電時、すなわち停電補償時または負荷平準化時に、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。

充電制御部１１２は、電流・電圧計１３０が測定した二次電池２００の電流値および電圧値に基づいて、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、充電終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Ｃ_０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Ｖｔｈ１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、Ｖｔｈ１およびＴｔｈは、Ｃ_０と同じく予め記憶部１０２に記憶されている。

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。

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。

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Ｃ_０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。

停電補償用容量管理部１１６は、残容量算出部１１５が算出した前記残容量を、停電補償用容量Ｃ_１（第１の容量）と負荷平準化用容量Ｃ_２（第２の容量）とに区分して管理する。停電補償用容量Ｃ_１は、停電補償に用いるために負荷平準化時には放電されずに確保される容量である。負荷平準化用容量Ｃ_２は、前記残容量から停電補償用容量Ｃ_１を差し引いた容量であり、負荷平準化の用途に用いられる。記憶部１０２に記憶されているテーブルであって、二次電池２００の周囲温度と停電補償用容量Ｃ_１とを対応づけるテーブルを参照して、停電補償用容量管理部１１６は温度センサ１２０が測定した前記周囲温度に応じて停電補償用容量Ｃ_１を変更する。このテーブルにおいて、二次電池２００の周囲温度が低くなるほど、停電補償用容量Ｃ_１は大きくなるように、両者は対応づけられている。

このように前記残容量が管理されているので、放電制御部１１１は、負荷平準化時に、二次電池２００の残容量が停電補償用容量Ｃ_１となった時点で二次電池２００の放電を停止させる。また停電補償時には、放電制御部１１１は、負荷平準化用容量Ｃ_２を使い切った場合に、停電補償用容量Ｃ_１も利用して二次電池２００を放電させる。

充電完了容量変更部１１７は、記憶部１０２に記憶された充電完了容量Ｃ_０を変更する。この変更について以下に説明する。放電制御部１１１は、記憶部１０２に予め記憶されている充放電スケジュールに基づいて、予め定められた時点での充電完了後に二次電池２００を完全放電させる。充電完了容量変更部１１７は、放電量算出部１１４が算出した当該完全放電時の放電量を、予め記憶されていた充電完了容量Ｃ_０に換えて、新たな充電完了容量Ｃ_０’として記憶部１０２に記憶させる。

このように、充電完了容量変更部１１７によって、二次電池２００の劣化度合いに応じた実測値として、充電完了容量Ｃ_０が定期的かつ自動的に更新されることになる。そのため、二次電池２００が充放電サイクルを繰り返すことや、二次電池２００の経年劣化を原因として、充電完了容量Ｃ_０が初期値よりも減少した場合にも（図２参照。初期値Ｃ_０、減少後Ｃ_０’）、残容量算出部１１５は、新たな充電完了容量Ｃ_０’を用いて二次電池２００の残容量を正確に算出することができる。

図２は、二次電池２００の周囲温度と停電補償用容量Ｃ１との関係を示す図である。低温では二次電池２００の内部抵抗が大きくなるために、二次電池２００に貯蔵されている貯蔵電力量（＝残容量。図２においては充電完了容量Ｃ_０である）に占める放電不能な容量（放電不能容量Ｃｄ）の割合は、二次電池２００の周囲温度が低くなるほど増加する。すなわち、二次電池２００の充電完了容量Ｃ_０に占める放電可能な容量（放電可能容量Ｃｅ）の割合は、二次電池２００の周囲温度が低くなるほど少なくなる。停電補償に必要な電力量（必要補償容量Ｃｋ）は、前記周囲温度にかかわらず一定であるから、停電補償用容量Ｃ_１（＝Ｃｄ＋Ｃｋ）は、二次電池２００の周囲温度が低くなるほど増加する。二次電池２００の周囲温度と停電補償用容量Ｃ_１とを対応づける前記テーブルには、このような関係が反映されている。

停電補償用容量管理部１１６は、前記テーブルを参照し、温度センサ１２０が測定した前記周囲温度に応じて停電補償用容量Ｃ_１を変更するので、二次電池２００は低温時においても必要補償容量Ｃｋを放電可能となる。すなわち停電補償時には、放電制御部１１１は、負荷平準化用容量Ｃ_２を使い切った場合に停電補償用容量Ｃ_１も利用して二次電池２００を放電させ、停電補償用容量Ｃ_１から放電不能容量Ｃｄを除いた必要補償容量Ｃｋを使い切らない限り停電補償を継続させる。なお、放電制御部１１１が必要補償容量Ｃｋを使い切ったことを判定する場合の判定条件は、電流・電圧計１３０が測定した二次電池２００の放電電圧値が、所定の閾値Ｖｔｈ２（Ｖ）以下となることである。閾値Ｖｔｈ２は、記憶部１０２に予め記憶されている。

図３は、負荷平準化システム１が備える無停電電源装置２０が、負荷平準化時および停電補償時に行う制御を示すフローチャートである。無停電電源装置２０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）。外部電源２からの電力供給が停止している場合は（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ１１に進んで無停電電源装置２０は停電補償を開始する。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）、制御部１００は、電力計１４０が測定した負荷３の消費電力が閾値Ｗｔｈ以下であるか否かをモニタリングする（ステップＳ２）。

前記消費電力がＷｔｈを超えている場合は（ステップＳ２でＮＯ）、図４の丸付数字１に進む。前記消費電力がＷｔｈ以下の場合は（ステップＳ２でＹＥＳ）、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Ｓ３）。負荷平準化時間帯である場合は（ステップＳ３でＹＥＳ）、停電補償用容量管理部１１６は、温度センサ１２０が測定した二次電池２００の周囲温度に基づいて停電補償用容量Ｃ_１を算出する（ステップＳ４）。また、残容量算出部１１５は、二次電池２００の残容量を算出する（ステップＳ５）。負荷平準化時間帯でない場合は（ステップＳ３でＮＯ）、ステップＳ１５に進む。

前記残容量が停電補償用容量Ｃ_１を上回っている場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、無停電電源装置２０は負荷平準化を開始する（ステップＳ７）。前記残容量が停電補償用容量Ｃ_１以下の場合は（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ１７に進む。

負荷平準化用容量Ｃ_２を使い切ることなく、すなわち負荷平準化中に前記残容量が停電補償用容量Ｃ_１とならず（ステップＳ８でＹＥＳ）、負荷平準化終了時刻になった場合は（ステップＳ９でＮＯ）、無停電電源装置２０は負荷平準化を終了し（ステップＳ１０）、二次電池２００の充電を開始する（ステップＳ１８）。負荷平準化中に負荷平準化用容量Ｃ_２を使い切って、前記残容量が停電補償用容量Ｃ_１となった場合には（ステップＳ８でＮＯ）、無停電電源装置２０は負荷平準化を終了する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１１で開始される停電補償時に、必要補償容量Ｃｋを使い切ることなく、すなわち二次電池２００の放電電圧値が閾値Ｖｔｈ２以下とならず（ステップＳ１２でＹＥＳ）、外部電源２からの給電が復帰した場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）、または、必要補償容量Ｃｋを使い切った場合、すなわち二次電池２００の放電電圧値が閾値Ｖｔｈ２以下となった場合（ステップＳ１２でＮＯ）、無停電電源装置２０は停電補償を終了する（ステップＳ１４）。

停電補償が終了したとき（ステップＳ１４）、または負荷平準化時間帯における負荷平準化が、二次電池２００の残容量が停電補償用容量Ｃ_１となったために終了したとき（ステップＳ１６）には、負荷平準化時間帯の終了を待って（ステップＳ１７でＮＯ）、充電制御部１１２は二次電池２００の充電を開始する（ステップＳ１８）。負荷平準化時間帯の終了を待って充電制御部１１２が二次電池２００の充電を開始するのは、負荷平準化時間帯においては（ステップＳ１７でＹＥＳ）、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。

ステップＳ３でＮＯの場合にステップＳ１５に進み、二次電池２００の残容量が充電完了容量Ｃ_０に満たないときにも（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１８に進んで充電制御部１１２は二次電池２００の充電を開始する。

ステップＳ１５に進み、二次電池２００の残容量が充電完了容量Ｃ_０であるとき、すなわち二次電池２００が充電完了後に放電されていないときには（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ２１に進んで無停電電源装置２０は待機状態となる。

ステップＳ１８に進んで二次電池２００の充電が開始され、二次電池２００が充電終了条件に該当するまで充電されると（ステップＳ１９でＹＥＳ）、充電制御部１１２は、二次電池２００の充電を終了させ（ステップＳ２０）、無停電電源装置２０は待機状態となる（ステップＳ２１）。

図４は、負荷平準化システム１が備える無停電電源装置２０が、負荷３の消費電力が閾値Ｗｔｈを超えた場合に行う制御を示すフローチャートである。外部電源２から正常に電力が供給されている場合に（ステップＳ１でＮＯ、図３参照）、電力計１４０が測定した負荷３の消費電力がＷｔｈを超えているときは（ステップＳ２でＮＯ、図３参照）、停電補償用容量管理部１１６は、温度センサ１２０が測定した二次電池２００の周囲温度に基づいて停電補償用容量Ｃ１を算出する（ステップＳ１０１）。また、残容量算出部１１５は、二次電池２００の残容量を算出する（ステップＳ１０２）。

負荷平準化用容量Ｃ_２が使い切られていない場合、すなわち前記残容量が停電補償用容量Ｃ１を上回っている場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、無停電電源装置２０は負荷平準化を開始する（ステップＳ１０４）。負荷平準化用容量Ｃ_２が使い切られている場合、すなわち前記残容量が停電補償用容量Ｃ_１以下の場合は（ステップＳ１０３でＮＯ）、図３の丸付数字２に進み、負荷平準化時間帯の終了を待って（ステップＳ１７でＮＯ、図３参照）、充電制御部１１２は二次電池２００の充電を開始する（ステップＳ１８、図３参照）。

負荷平準化用容量Ｃ_２が使い切られることなく、すなわち負荷平準化中に前記残容量が停電補償用容量Ｃ_１とならず（ステップＳ１０５でＮＯ）、電力計１４０が測定した負荷３の消費電力がＷｔｈ以下となったときは（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、無停電電源装置２０は負荷平準化を終了する（ステップＳ１０７）。負荷平準化中に負荷平準化用容量Ｃ_２が使い切られ、前記残容量が停電補償用容量Ｃ１まで減少した場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）には、図３の丸付数字３に進み、無停電電源装置２０は負荷平準化を終了する（ステップＳ１６、図３参照）。

なお、負荷平準化中に電力計１４０が測定した負荷３の消費電力がＷｔｈを超えたままのときは（ステップＳ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０５に戻り、負荷平準化用容量Ｃ_２が使い切られない限り、すなわち前記残容量が停電補償用容量Ｃ_１とならない限り負荷平準化を継続する。

負荷３の消費電力がＷｔｈ以下となり負荷平準化が終了した場合に（ステップＳ１０７）、負荷平準化時間帯でなければ（ステップＳ１０８でＮＯ）、図３の丸付数字４に進み、充電制御部１１２は二次電池２００の充電を開始する（ステップＳ１８、図３参照）。負荷平準化時間帯であれば（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、図３の丸付数字５に進み、負荷平準化に備えて、停電補償用容量管理部１１６は、温度センサ１２０が測定した二次電池２００の周囲温度に基づいて停電補償用容量Ｃ_１を算出する（ステップＳ４、図３参照）。

上記実施形態に係る負荷平準化システム１によれば、停電補償用容量管理部１１６は、前記テーブルを参照することで、温度センサ１２０が測定した前記周囲温度に応じて停電補償用容量Ｃ_１を確実に変更することが可能となり、二次電池２００は低温時においても必要補償容量Ｃｋを放電可能となる。

以上、本発明の一実施形態に係る負荷平準化システム１について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を取ることもできる。

（１）上記実施形態では、二次電池２００の充放電スケジュールに基づいて、放電制御部１１１が、予め定められた時点での充電完了後に二次電池２００を完全放電させ、充電完了容量変更部１１７が、当該完全放電時の放電量を新たな充電完了容量Ｃ_０’として記憶部１０２に記憶させている。これに代えて、二次電池２００の充放電サイクル数と充電完了容量Ｃ_０とを対応づけるテーブルを記憶部１０２に記憶させ、残容量算出部１１５は、二次電池２００の放電時に、当該放電時の前記充放電サイクル数に対応する充電完了容量Ｃ_０の値を、前記テーブルから選択して用いて前記残容量を算出するようにしてもよい。この構成によれば、二次電池２００が劣化して充電完了容量Ｃ_０が減少した場合に、充電完了容量Ｃ_０を実測することなく二次電池２００の残容量を正確に算出することができる。

（２）上記実施形態では、負荷平準化開始時の電池周囲温度に対応する停電補償用容量Ｃ_０を制御部１００が算出している。これに代えて、図５に示すように制御部１００に温度変化予測部１１８（温度変化予測手段）を設け、記憶部１０２に記憶されている二次電池２００の充放電スケジュールに基づいて、負荷平準化時間帯における電池周囲温度の経時変化を温度変化予測部１１８が予測し、当該経時変化における当該電池周囲温度の最低値に対応する停電補償用容量Ｃ０を停電補償用容量管理部１１６が算出するようにしても良い。

例えば、温度変化予測部１１８は、温度センサ１２０が測定する前記周囲温度を予め定められた間隔、例えば負荷平準化時間帯において数分ごとの間隔でサンプリングし、前記周囲温度の測定データを予め定められた期間分、例えば現時点から遡ること１週間分を記憶部１０２に記憶させ、温度変化予測部１１８が、当該周囲温度の平均値や経時変化の傾向に基づいて負荷平準化時間帯の周囲温度を予測するようにすることができる。

また例えば、負荷平準化システム１をネットワークに接続し、負荷平準化システム１が設置されている地域の気象予測データを外部のデータベースから温度変化予測部１１８が取得することで、負荷平準化が行われる時間帯における電池周囲温度の最低値を温度変化予測部１１８が予測するようにすることも可能である。

これらの構成によれば、二次電池２００が実際に放電される負荷平準化時間帯における電池周囲温度の最低値に対応する停電補償用容量を、負荷平準化システム１の設置環境における気温変化に基づいて確保し、負荷平準化時間帯における前記周囲温度の変動に応じた最適な値に設定することができる。

（３）上記実施形態では、温度センサ１２０が測定した電池周囲温度に対応する停電補償用容量Ｃ_１は、記憶部１０２にテーブルとして記憶されている。これに代えて、電池周囲温度から停電補償用容量Ｃ_１を算出可能な計算式を記憶部１０２に記憶させ、制御部１００が当該計算式を用いて、温度センサ１２０が測定した電池周囲温度に対応する停電補償用容量Ｃ_１を算出するようにしてもよい。

（４）上記実施形態では、充電完了容量変更部１１７によって、充電完了容量Ｃ_０が定期的かつ自動的に更新されている。これに代えて、例えばユーザが充電完了容量を入力可能な入力部を設け、当該入力部への入力値を、充電完了容量変更部１１７が新たな充電完了容量Ｃ_０’として更新するようにしてもよい。

（５）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。

１負荷平準化システム
２外部電源
３負荷
１０放電制御装置
２０無停電電源装置
１００制御部（制御手段）
１０１計時部
１０２記憶部（記憶手段）
１１０ＣＰＵ
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（放電量算出手段）
１１５残容量算出部（残容量算出手段）
１１６停電補償用容量管理部
１１７充電完了容量変更部（充電完了容量変更手段）
１１８温度変化予測部（温度変化予測手段）
１２０温度センサ（温度測定手段）
１４０電力計（消費電力測定手段）
２００二次電池

Claims (10)

1. 外部電源から供給される電力を貯蔵する二次電池の周囲温度を測定する温度測定手段と、
   前記二次電池の残容量を算出する残容量算出手段と、
   第１の容量を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、
   前記残容量を、前記第１の容量と当該第１の容量を除いた第２の容量とに区分して管理し、
   前記第１の容量を、前記温度測定手段が測定した前記周囲温度に応じて変更し、
   前記残容量が前記第１の容量となった時点で前記二次電池の放電を停止させる放電制御装置において、
   前記周囲温度の計時変化を予測する温度変化予測手段をさらに備え、
   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、
   前記残容量算出手段は、前記二次電池が放電される時間帯の周囲温度に対応する前記残容量を算出する、放電制御装置。
2. 前記記憶手段は、前記周囲温度の変化に応じて設定された複数の値を前記第１の容量として記憶し、
   前記制御手段は、前記複数の値の中から前記温度測定手段が測定した前記周囲温度に対応する値を選択することで、前記第１の容量を、前記温度測定手段が測定した前記周囲温度に応じて変更する請求項１に記載の放電制御装置。
3. 前記二次電池の放電量を算出する放電量算出手段をさらに備え、
   前記記憶手段は、前記二次電池の充電完了時の容量である充電完了容量をさらに記憶し、
   前記残容量算出手段は、前記放電量算出手段が算出した前記放電量を前記充電完了容量から減じることで前記残容量を算出する請求項１または２に記載の放電制御装置。
4. 前記記憶手段は、前記二次電池の充放電サイクル数に応じて設定された複数の値を前記充電完了容量として記憶し、
   前記残容量算出手段は、前記二次電池の放電時に、当該放電時の前記充放電サイクル数に対応する前記充電完了容量の値を、前記複数の値の中から選択して用いて前記残容量を算出する請求項３に記載の放電制御装置。
5. 前記記憶手段に記憶された前記充電完了容量を変更する充電完了容量変更手段をさらに備え、
   前記残容量算出手段は、前記充電完了容量変更手段によって変更された前記充電完了容量を用いて前記残容量を算出する請求項３に記載の放電制御装置。
6. 外部電源から供給される電力を貯蔵する二次電池の周囲温度を測定する温度測定手段と、
   前記二次電池の残容量を算出する残容量算出手段と、
   第１の容量を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、
   前記残容量を、前記第１の容量と当該第１の容量を除いた第２の容量とに区分して管理し、
   前記第１の容量を、前記温度測定手段が測定した前記周囲温度に応じて変更し、
   前記残容量が前記第１の容量となった時点で前記二次電池の放電を停止させる放電制御装置において、
   前記二次電池の放電量を算出する放電量算出手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記充電完了容量を変更する充電完了容量変更手段と、をさらに備え、
   前記記憶手段は、前記二次電池の充電完了時の容量である充電完了容量と、前記二次電池の充放電のスケジュールと、をさらに記憶し、
   前記残容量算出手段は、前記放電量算出手段が算出した前記放電量を前記充電完了容量から減じて前記残容量を算出すると共に、前記充電完了容量変更手段によって変更された前記充電完了容量を用いて前記残容量を算出するものであり、
   前記制御手段は、予め定められた時点での充電完了後に前記二次電池を完全放電させ、
   前記放電量算出手段は、前記完全放電時の放電量を算出し、
   前記充電完了容量変更手段は、予め記憶された充電完了容量に換えて、前記完全放電時の前記放電量を、前記充電完了容量として前記記憶手段に記憶させるものであって、
   前記周囲温度の計時変化を予測する温度変化予測手段をさらに備え、
   前記残容量算出手段は、前記二次電池が放電される時間帯の周囲温度に対応する前記残容量を算出する放電制御装置。
7. 前記温度測定手段は、前記周囲温度を予め定められた間隔で予め定められた期間測定し、
   前記記憶手段は、前記期間に測定された前記周囲温度をさらに記憶し、
   前記温度変化予測手段は、前記記憶手段に記憶された前記周囲温度に基づいて前記二次電池が放電される時間帯の周囲温度を予測する請求項１または６に記載の放電制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電制御装置と、
   前記放電制御装置によって制御され、外部電源から供給される電力を貯蔵する二次電池と、を備え、
   前記外部電源が停止した場合には、前記二次電池に貯蔵された前記第１の容量の電力および前記第２の容量の電力の少なくとも一方を用いて、負荷に電力を供給する無停電電源装置。
9. 請求項８に記載の無停電電源装置を備え、
   負荷平準化動作時に、前記二次電池に貯蔵された前記第２の容量の電力のみを用いて負荷に電力を供給する負荷平準化システム。
10. 前記負荷の消費電力を測定する消費電力測定手段をさらに備え、
    前記消費電力が予め定められた電力値を超えた場合に、前記二次電池から前記負荷に対して電力を供給する請求項９に記載の負荷平準化システム。
    

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