CN103081289A - 直流电源系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种直流电源系统，该直流电源系统具备直流电源和备用二次电池，在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压低时，使用上述二次电池的电力将额外电压加到上述直流电源的电压使得向上述二次电池的输入电压变得比上述二次电池的电压高，对上述二次电池进行充电。

Description

直流电源系统
技术领域
本发明涉及一种以二次电池作为备用的直流电源系统。
背景技术
近年来，正在普及使用了太阳能发电、家庭用燃料电池等的直流电源系统。然而，太阳能电池根据气象条件、温度等而发电量发生变化，因此其输出电压不稳定，一般以二次电池作为备用(例如，参照专利文献1)。
在直流电源系统中，在二次电池充电用DC/DC转换器与二次电池放电用DC/DC转换器的并联电路上串联连接有二次电池的电路与太阳能电池等直流电源并联连接。通常，使用电压比直流电源的恒压低的二次电池。而且，在直流电源的电压比二次电池的电压高时，经由充电用DC/DC转换器在二次电池中流过充电用电流，对二次电池进行充电。另一方面，在直流电源的电压比二次电池的电压低时，经由放电用DC/DC转换器从二次电池流出放电电流，从二次电池供给电力。
在太阳能发电的情况下，即使在没有由负载消耗电力时太阳能电池也持续发电，因此利用这个期间发电产生的电力充入二次电池。然而，例如当日照条件过于良好而太阳能电池自身的温度变得过高时，太阳能电池的输出电压反而下降。在专利文献1中，关于在直流电源的电压比二次电池的电压低时对二次电池进行充电的情况没有直接记载，但例如通过使用能够升压的DC/DC转换器来能够对二次电池进行充电。然而，在使太阳能电池的输出电压升压至二次电池的电压以上来进行充电的情况下，流过DC/DC转换器的次级侧的电流成为对流过DC/DC转换器的初级侧的电流乘以转换效率和升压率的倒数所得到的值，电流值变得相当小。即，充电效率下降，能量损耗变大。
专利文献1：日本特开第2008-48544号公报
发明内容
本发明提供一种实现高的充电效率、并且即使在直流电源的电压比二次电池的电压低时也能够对二次电池进行充电的直流电源系统。
基于本发明的一个实施方式的直流电源系统的特征在于，具备直流电源和备用二次电池，在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压低时，使用上述二次电池的电力将额外电压加到上述直流电源的电压使得向上述二次电池的输入电压变得比上述二次电池的电压高，对上述二次电池进行充电。
基于本发明的其它实施方式的直流电源系统具备直流电源以及与上述直流电源并联连接并包括备用二次电池的备用电源电路，该直流电源系统的特征在于，上述备用电源电路具备：第一充电用DC/DC转换器，其用于在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压高时，对上述二次电池进行充电；第一放电用DC/DC转换器，其用于在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压高时，将充入上述二次电池中的电力进行放电；第二充电用DC/DC转换器，其用于在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压低时，使用上述二次电池的电力将额外电压加到上述直流电源的电压，对上述二次电池进行充电；第二放电用DC/DC转换器，其用于在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压低时，将充入上述二次电池的电力进行放电；以及控制电路，其用于控制上述第一充电用DC/DC转换器、上述第一放电用DC/DC转换器、上述第二充电用DC/DC转换器以及上述第二放电用DC/DC转换器。
另外，也可以是，上述第一充电用DC/DC转换器与上述第二放电用DC/DC转换器是同一个第一DC/DC转换器，上述第二充电用DC/DC转换器与上述第一放电用DC/DC转换器是与上述第一DC/DC转换器不同的同一个第二DC/DC转换器。
另外，也可以是，上述第二DC/DC转换器的输入端子并联连接于上述二次电池的两个端子，上述第二DC/DC转换器的输出端子串联连接在上述直流电源的高压侧端子与上述二次电池的高压侧端子之间。
另外，也可以是，上述第一DC/DC转换器的输入端子连接于上述第二DC/DC转换器的输出端子，上述第一DC/DC转换器的输出端子连接于上述二次电池的两个端子。
另外，作为上述第一DC/DC转换器的输入侧电路和上述第二DC/DC转换器的输出侧电路，也可以使用具有使用了GaN/AlGaN的横向晶体管结构的双向开关元件。
根据本发明，即使在直流电源的电压比二次电池的电压低时，例如在负载的电力消耗量少的情况下，也能够使用二次电池的电力将额外电压加到直流电源的电压，对二次电池进行充电。由此，能够将通过太阳能发电等直流电源发电产生的电力有效地进行蓄电而使用。另外，并非使用升压用DC/DC转换器来直接对直流电源的电压进行升压，因此能够将从直流电源引入的电流直接设为充电电流，能够实现高的充电效率。
附图说明
本发明的目的及特征将通过参照如下的附图的后面的优选实施例的说明而变得清楚。
图1是表示基于本发明的一个实施方式的直流电源系统的基本结构的框图。
图2是表示在直流电源的电压比二次电池的电压高、且对二次电池进行充电的情况下的上述直流电源系统的动作的图。
图3是表示在直流电源的电压比二次电池的电压高、且从二次电池进行放电的情况下的上述直流电源系统的动作的图。
图4是表示在直流电源的电压比二次电池的电压低、且对二次电池进行充电的情况下的上述直流电源系统的动作的图。
图5是表示在直流电源的电压比二次电池的电压低、且从二次电池进行放电的情况下的上述直流电源系统的动作的图。
图6是表示上述直流电源系统中的第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器的具体电路结构的图。
图7是表示双向开关元件(单栅极)的结构的平面图。
图8是图7中的范围A的放大图。
图9是图7中的IX-IX截面图。
图10是表示双向开关元件(双栅极)的结构的平面图。
图11是图10中的XI-XI截面图。
具体实施方式
下面，参照形成本说明书的一部分的附图来更详细地说明本发明的实施方式。在所有附图中对同一或者类似的部分附加同一参照标记并省略说明。
说明本发明的一个实施方式所涉及的直流电源系统。该直流电源系统1具备太阳能电池、家庭用燃料电池等直流电源2以及与直流电源2并联连接并包括备用二次电池3的备用电源电路4。
备用电源电路4具备并联连接的第一DC/DC转换器5和第二DC/DC转换器6、与该并联电路串联连接的二次电池3以及控制第一DC/DC转换器5和第二DC/DC转换器6的控制电路7。另外，备用电源电路4具备检测直流电源2的电压V1的第一电压检测部8和检测二次电池3的电压V2的第二电压检测部10。并且，根据需要，备用电源电路4也可以具备检测流过负载20的电流I1的第一电流检测部9和检测流过备用电源电路4的充电电流或者放电电流I2的第二电流检测部11。
第二DC/DC转换器6的输入端子并联连接于二次电池3的两个端子，第二DC/DC转换器6的输出端子串联连接在直流电源2的高压侧端子与二次电池3的高压侧端子之间。另外，第一DC/DC转换器5的输入端子连接于第二DC/DC转换器6的输出端子，第一DC/DC转换器5的输出端子连接于二次电池3的两个端子。
第一DC/DC转换器5和第二DC/DC转换器6存在根据直流电源2的电压V1和二次电池3的电压V2的大小而分别作为放电用DC/DC转换器而发挥功能的情况和作为充电用DC/DC转换器而发挥功能的情况。具体地说，在直流电源2的电压V1比二次电池3的电压V2高时(V1>V2)，第一DC/DC转换器5作为用于对二次电池3进行充电的第一充电用DC/DC转换器而发挥功能，第二DC/DC转换器6作为用于将被充入二次电池3中的电力进行放电的第一放电用DC/DC转换器而发挥功能。另一方面，在直流电源2的电压V1比二次电池3的电压V2低时(V2>V1)，第二DC/DC转换器6作为用于对二次电池3进行充电的第二充电用DC/DC转换器而发挥功能，第一DC/DC转换器5作为用于将被充入二次电池3中的电力进行放电的第二放电用DC/DC转换器而发挥功能。
第一DC/DC转换器5由变压器51、输入侧(初级侧)电路52以及输出侧(次级侧)电路53等构成。另外，第二DC/DC转换器6由变压器61、输入侧(初级侧)电路62以及输出侧(次级侧)电路63等构成。在图6中示出这些第一DC/DC转换器5和第二DC/DC转换器6的具体的电路结构。此外，后述电路结构的说明。
控制电路7将通过第一电压检测部8检测出的直流电源2的电压V1与通过第二电压检测部10检测出的二次电池3的电压V2进行比较，根据比较结果来控制第一DC/DC转换器5和第二DC/DC转换器6的输入侧电路52、62。下面分为直流电源2的电压V1比二次电池3的电压V2高的情况(V1>V2)和直流电源2的电压V1比二次电池3的电压V2低的情况(V2>V1)来说明具体的动作。此外，为了便于说明，将二次电池3的电压固定为380V，电流值始终是假定的值。
(具体的动作例1)
参照图2说明在直流电源2的电压V1比二次电池3的电压V2高(V1>V2)、且对二次电池3进行充电的情况。例如负载20的功耗少而通过直流电源2发电产生的电力有余量的情况等符合这种情况。第一DC/DC转换器5作为第一充电用DC/DC转换器而发挥功能。
如图2所示，将直流电源2的电压V1假定为400V，将二次电池3的电压V2假定为380V。控制电路7根据直流电源2的电压V1与二次电池3的电压V2的比较结果来驱动第一DC/DC转换器5的输入侧(初级侧)电路52，从直流电源2向该备用电源电路4引入电流。
假定从直流电源2向该备用电源电路4引入了2A的电流。第一DC/DC转换器5的输入侧的电位差是20V，在输入侧(初级侧)的电路52中流过2A的电流，因此输入电力为20V×2A=40W。当将第一DC/DC转换器5的效率假定为90%时，向第一DC/DC转换器5的输出侧(电路53)的输出电力为40W×0.9=36W。第一DC/DC转换器5设定有升压比使得在其次级侧产生380V的电压以对二次电池3进行充电。在第一DC/DC转换器5的输出侧电路53中流过36W÷380V=0.095A的电流。
流过第一DC/DC转换器5的输入侧电路52的2A的电流按原样经由二次电池3流入地，因此在二次电池3中流过将输入侧的2A与输出侧的0.095A合起来的2.095A的电流。从直流电源2输出400V×2A=800W的电力，在二次电池3中被充入380V×2.095A=796W的电力。即，该直流电源系统整体的充电效率为796W÷800W=0.995，获得效率非常高的充电电路。此外，在这期间第二DC/DC转换器6没有发挥功能。另外，通过第二电流检测部11检测充电电流I2，控制流过第一DC/DC转换器5的输出侧电路53的电流，由此能够对充电电流进行恒流控制。
(具体的动作例2)
参照图3说明直流电源2的电压V1比二次电池3的电压V2高(V1>V2)、且从二次电池3进行放电的情况。例如太阳能电池等直流电源2的输出电力下降了的情况、负载20的功耗大而只通过直流电源2无法提供足够的电力的情况等符合这种情况。第二DC/DC转换器6作为第一放电用DC/DC转换器而发挥功能。
控制电路7根据直流电源2的电压V1与二次电池3的电压V2的比较结果来驱动第二DC/DC转换器6的输入侧(初级侧)电路62，在第二DC/DC转换器6的输入侧电路62中例如流过0.1A的电流。第二DC/DC转换器6产生用于加到二次电池3的电压V2(380V)使得相加后的电压为直流电源2的电压V1(400V)以上的额外电压。
当第二DC/DC转换器6的输入侧电路中流过0.1A的电流时，向第二DC/DC转换器6的输入电力为380V×0.1A=38W。当将第二DC/DC转换器6的效率假定为90%时，向第二DC/DC转换器6的输出侧的输出电力为38W×0.9=34.2W。第二DC/DC转换器6设定有降压比使得在其次级侧产生用于补充直流电源2与二次电池3的电压差的额外电压20V。在第二DC/DC转换器6的输出侧电路63中流过34.2W÷20V=1.71A的电流。
流过该第二DC/DC转换器6的输出侧电路63的电流也流过二次电池3，因此在二次电池3中流过将流过输入侧电路62的电流与流过输出侧电路63的电流合起来的0.1A+1.71A=1.81A的电流。从二次电池3放出380V×1.81A=687.8W的电力。另一方面，从二次电池3供给至负载20的电力为400V×1.71A=684W。该直流电源系统整体的放电效率为684W÷687.8W=0.994，获得效率非常高的放电电路。此外，在这期间第一DC/DC转换器5没有发挥功能。
(具体的动作例3)
参照图4说明直流电源2的电压V1比二次电池3的电压V2低(V2>V1)、且对二次电池3进行充电的情况。例如负载20的功耗少、且太阳能电池等直流电源2的输出电压下降了的情况等符合这种情况。第二DC/DC转换器6作为第二充电用DC/DC转换器而发挥功能。
控制电路7根据直流电源2的电压V1与二次电池3的电压V2的比较结果来驱动第二DC/DC转换器6的输入侧(初级侧)电路62，在第二DC/DC转换器6的输入侧电路62中例如流过0.1A的电流。第二DC/DC转换器6产生用于加到直流电源2的电压V1(360V)使得相加后的电压为二次电池3的电压V2(380V)以上的额外电压。在第二DC/DC转换器6的输出侧(次级侧)电路63中产生的额外电压的极性相比于图3所示的情况为反向。
与上述的情况同样地，当第二DC/DC转换器6的输入侧电路62中流过0.1A的电流时，向第二DC/DC转换器6的输入电力为380V×0.1A=38W。当将第二DC/DC转换器6的效率假定为90%时，第二DC/DC转换器6的输出侧的输出电力为38W×0.9=34.2W。第二DC/DC转换器6设定有升压比使得在其次级侧产生用于补充直流电源2与二次电池3的电压差20V的额外电压。在第二DC/DC转换器6的输出侧电路63中流过34.2W÷20V=1.71A的电流。但是，电流流动的方向相反。
流过该第二DC/DC转换器6的输出侧电路63的电流将来自直流电源2的电力引入备用电源电路4以用于对二次电池3进行充电。实际上向二次电池3作为充电电流流过的电流为从流过第二DC/DC转换器6的输出侧电路63的电流减去流过输入侧电路62的电流而得到的1.71A-0.1A=1.61A。
从直流电源2输出360V×1.71A=616W的电力，向二次电池3充入380V×1.61A=612W的电力。即，该直流电源系统整体的充电效率为612W÷616W=0.994，获得效率非常高的充电电路。此外，在这期间第一DC/DC转换器5没有发挥功能。另外，通过第二电流检测部11检测充电电流I2，控制流过第二DC/DC转换器6的输入侧电路62的电流，由此能够对充电电流进行恒流控制。
(具体的动作例4)
参照图5说明直流电源2的电压V1比二次电池3的电压V2低(V2>V1)、且从二次电池3进行放电的情况。作为这种情况，例如考虑尽管处于直流电源2的电压低的状态、但继续驱动负载20的情况等。该二次电池3始终是用于辅助直流电源2的，备用电源电路4将二次电池3的电压降低至直流电源2的电压后输出。第一DC/DC转换器5作为第二放电用DC/DC转换器而发挥功能。
控制电路7根据通过第一电流检测部9检测出的负载电流I1的值使第一DC/DC转换器5的输入侧(初级侧)电路52导通，在第一DC/DC转换器5的输入侧电路52中例如流过2A的电流。第一DC/DC转换器5的输入侧电路52使二次电池3的电压V2(380V)降压至直流电源2的电压V1(360V)。同时地，为了对二次电池3进行充电而在第一DC/DC转换器5的输出侧产生380V的电压。
当在第一DC/DC转换器5的输入侧电路52中流过2A的电流时，向第一DC/DC转换器5的输入电力为(380V-360V)×2A=40W。当将第一DC/DC转换器5的效率假定为90%时，第一DC/DC转换器5的输出侧的输出电力为40W×0.9=36W。在第一DC/DC转换器5的输出侧电路53中流过36W÷380V=0.095A的充电电流。
该充电电流回流至二次电池3，因此从二次电池3流出从上述2A减去充电电流0.095A而得到的1.905A的电流，从二次电池3放出380V×1.905A=724W的电力。另一方面，从二次电池3供给至负载的电力为360V×2A=720W。该直流电源系统整体的放电效率为720W÷724W=0.994，获得效率非常高的放电电路。此外，在这期间第二DC/DC转换器6没有发挥功能。另外，通过控制第一DC/DC转换器5的输出侧电路53的电流(充电电流)的值，能够对从二次电池3流过负载20的放电电流进行恒流控制。
如上述那样，第一DC/DC转换器5和第二DC/DC转换器6根据直流电源2的电压和二次电池3的电压的大小而分别作为放电用DC/DC转换器或者充电用DC/DC转换器而发挥功能。在第一DC/DC转换器5作为第一充电用DC/DC转换器发挥功能的情况和作为第二放电用DC/DC转换器发挥功能的情况下，流过输入侧的电流的方向反转，输入端子的电压的极性也反转。同样地，在第二DC/DC转换器6作为第二充电用DC/DC转换器发挥功能的情况和作为第一放电用DC/DC转换器发挥功能的情况下，流过输出侧的电流的方向反转，输出端子的电压的极性也反转。因此，如图6所示，作为构成第一DC/DC转换器5的输入侧电路52和第二DC/DC转换器6的输出侧电路63的开关元件而使用双向开关元件。
如图6所示，第一DC/DC转换器5的输入侧电路52具有串联连接的两个双向开关Q1和Q2。在双向开关Q2上并联连接有被串联连接的电容器、电感器和变压器51的初级侧绕组。通过使双向开关Q1和Q2相互以规定的频率进行接通和断开，在变压器51的初级侧绕组中流过脉冲电流，由此在次级侧绕组中产生电动势。由于在输入侧电路52中双向地流过电流，因此根据电流的方向而输入至输出侧电路53的电压的极性反转。因此，为了对二次电池3进行充电，输出侧电路53由二极管构成使得将在变压器51的次级侧绕组中产生的电动势始终向同一方向流动。
第二DC/DC转换器6的输入侧电路62具有串联连接的两个开关Q3和Q4。在开关Q4上并联连接有被串联连接的电容器和变压器61的初级侧绕组。通过使开关Q3和Q4相互以规定的频率进行接通和断开，在变压器61的初级侧绕组中流过脉冲电流，由此在次级侧绕组中产生电动势。此外，由于在输入侧电路62中电流始终向相同方向流过，因此输入至输出侧电路63的电压的极性是固定的。然而，如上述那样，在第二DC/DC转换器6作为放电用DC/DC转换器发挥功能的情况和作为充电用DC/DC转换器发挥功能的情况下，电流的方向反转。因此，输出侧电路63由连接于变压器61的次级绕组的两个双向开关Q5和Q6构成。而且，通过在双向开关Q5接通时断开双向开关Q6、在双向开关Q6接通时断开双向开关Q5，使在输出侧电路63中流过的电流的方向反转。此外，由于在输入侧电路62中电流始终向相同方向流过，因此开关Q3和Q4不需要是双向开关，也可以是MOSFET等。
作为双向开关的具体例，详细地说明具有使用了GaN/AlGaN的横向晶体管结构的双向开关元件100。图7是表示双向开关元件100的结构的平面图，图8是范围A的放大图，图9是IX-IX截面图。此外，在该双向开关元件100中，将在两个电极D1和D2之间只设置有一个栅极G的结构称为单栅极(singlegate)型。
如图9所示，双向开关元件100的基板101由导体层101a以及层叠在导体层101a之上的GaN层101b和AlGaN层101c构成。在本实施方式中，将在AlGaN/GaN异质界面上产生的二维电子气层用作沟道层。如图7所示，在基板101的表面101d形成有第一电极D1、第二电极D2以及相对于第一电极D1的电位和第二电极D2的电位成为中间电位的中间电位部S。并且，在中间电位部S之上层叠形成有控制电极(栅极)G。例如将肖特基电极用作控制电极G。第一电极D1和第二电极D2为具有彼此相互平行地排列的多个电极部111、112、113…以及121、122、123…的梳齿状，被配置成以梳齿状排列的电极部彼此相互相向。中间电位部S和控制电极G分别配置在以梳齿状排列的电极部111、112、113…和121、122、123…之间，具有与形成在电极部之间的空间的平面形状相似的形状(大致呈鱼脊骨状)。
接着，说明构成双向开关元件100的横向的晶体管结构。如图8所示，第一电极D1的电极部111和第二电极D2的电极部121被排列成它们的宽度方向上的中心线位于同一条线上。另外，中间电位部S和控制电极G被设置成分别与第一电极D1的电极部111和第二电极D2的电极部121的排列平行。上述宽度方向上的第一电极D1的电极部111和第二电极D2的电极部121与中间电位部S及控制电极G之间的距离被设定为能够维持规定的耐电压的距离。在与上述宽度方向正交的方向、即第一电极D1的电极部111和第二电极D2的电极部121的长度方向上也是同样的。另外，它们的关系针对其它的电极部112和122、113和123…也是同样的。即，中间电位部S和控制电极G被配置在相对于第一电极D1和第二电极D2能够维持规定的耐电压的位置。
因此，在第一电极D1为高电位侧、第二电极D2为低电位侧的情况下，在双向开关元件100断开时，至少在第一电极D1与控制电极G及中间电位部S之间，电流被可靠地切断(在控制电极(栅极)G的正下方电流被阻止)。另一方面，在双向开关元件100接通时、即对控制电极G施加了规定的阈值以上的电压的信号时，如图中箭头所示那样，电流以第一电极D1(电极部111…)、中间电位部S、第二电极D2(电极部121…)的路径流动。相反的情况下也同样。其结果，即使将施加至控制电极G的信号的阈值电压降低至所需最低限度的水平，也能够使双向开关元件100可靠地接通/断开，能够实现低接通电阻。另外，能够将第一电极D1的电极部111、112、113…以及第二电极D2的电极部121、122、123…以梳齿状排列，能够不加大双向开关元件100的芯片尺寸而取出大电流。
图10和图11表示具有使用了GaN/AlGaN的横向晶体管结构的其它双向开关元件300的结构。图10是表示双向开关元件300的结构的平面图，图11是XI-XI截面图。此外，该双向开关元件300由于在两个电极D1与D2之间设置有两个栅极G1和G2，因此被称为双栅极(dual gate)型。
如图10和图11所示，横向的双栅极晶体管结构的主开关元件300是实现将维持耐压的部位设为一处的损失小的双向元件的结构。即，漏极电极D1和D2分别形成为到达GaN层，栅极电极G1和G2分别形成在AlGaN层之上。在未对栅电极G1、G2施加电压的状态下，在栅电极G1、G2的正下方的AlGaN/GaN异质界面上产生的二维电子气层中产生电子的空白地带，电流不流动。另一方面，当对栅极电极G1、G2施加电压时，从漏极电极D1向D2(或者与其相反地)在AlGaN/GaN异质界面电流流动。栅极电极G1与G2之间需要耐电压，需要设置一定的距离，但漏极电极D1与栅极电极G1之间以及漏极电极D2与栅极电极G2之间不需要耐电压。因此，漏极电极D1与栅极电极G1以及漏极电极D2与栅极电极G2也可以隔着绝缘层In相重叠。此外，该结构的元件需要以漏极电极D1、D2的电压为基准来进行控制，需要对两个栅极电极G1、G2分别输入驱动信号(因此，被称为双栅极晶体管结构)。
如以上所说明的那样，根据本发明，即使在直流电源2的电压V1比二次电池3的电压V2低时，也从二次电池3向第二DC/DC转换器6的输入侧电路62流出电流，使变压器61的次级侧绕组中产生电压。而且，通过将输出至输出侧电路63的额外电压加到直流电源2的电压，使得相加后的电压比二次电池3的电压高，来对二次电池3进行充电。由此，能够将通过太阳能发电等直流电源发电产生的电力有效地进行蓄电而使用。
并且，通过在第一DC/DC转换器5和输入侧电路52以及第二DC/DC转换器6的输出侧电路63中使用双向开关，在充电时和放电时能够使电流以相反方向流过同一个DC/DC转换器。即，能够将一个DC/DC转换器用作充电用DC/DC转换器和放电用DC/DC转换器，因此能够实现备用电源电路4的小型化和低成本化。并且，通过将不具有寄生二极管的具有使用了GaN/AlGaN的横向晶体管结构的双向开关元件用作双向开关，能够实现低损失的备用电源电路4。
此外，本发明并不限定于上述实施方式的结构，能够进行各种变形。例如，作为一个双向开关，既可以使用以寄生二极管的方向相互相反的方式串联连接的两个MOSFET，也可以使用三端双向交流开关(triac)等其它的双向开关。并且，在上述实施方式中记载的数值是用于容易理解本发明的说明的，并不一定是实际的数值，这是不言而喻的。
以上，说明了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限定于这些特定实施方式，在后述的权利要求书的范围内能够进行各种变更和修正，可以说这些变更和修正也属于本发明的范畴。

Claims (6)

1.一种直流电源系统，其特征在于，
具备直流电源和备用二次电池，在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压低时，使用上述二次电池的电力将额外电压加到上述直流电源的电压使得向上述二次电池的输入电压变得比上述二次电池的电压高，对上述二次电池进行充电。
2.一种直流电源系统，具备直流电源以及与上述直流电源并联连接并包括备用二次电池的备用电源电路，该直流电源系统的特征在于，
上述备用电源电路具备：
第一充电用DC/DC转换器，其用于在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压高时，对上述二次电池进行充电；
第一放电用DC/DC转换器，其用于在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压高时，将充入上述二次电池中的电力进行放电；
第二充电用DC/DC转换器，其用于在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压低时，使用上述二次电池的电力将额外电压加到上述直流电源的电压，对上述二次电池进行充电；
第二放电用DC/DC转换器，其用于在上述直流电源的电压比上述二次电池的电压低时，将充入上述二次电池中的电力进行放电；以及
控制电路，其用于控制上述第一充电用DC/DC转换器、上述第一放电用DC/DC转换器、上述第二充电用DC/DC转换器以及上述第二放电用DC/DC转换器。
3.根据权利要求2所述的直流电源系统，其特征在于，
上述第一充电用DC/DC转换器与上述第二放电用DC/DC转换器是同一个第一DC/DC转换器，
上述第二充电用DC/DC转换器与上述第一放电用DC/DC转换器是与上述第一DC/DC转换器不同的同一个第二DC/DC转换器。
4.根据权利要求3所述的直流电源系统，其特征在于，
上述第二DC/DC转换器的输入端子并联连接于上述二次电池的两个端子，上述第二DC/DC转换器的输出端子串联连接在上述直流电源的高压侧端子与上述二次电池的高压侧端子之间。
5.根据权利要求4所述的直流电源系统，其特征在于，
上述第一DC/DC转换器的输入端子连接于上述第二DC/DC转换器的输出端子，上述第一DC/DC转换器的输出端子连接于上述二次电池的两个端子。
6.根据权利要求3～5中的任一项所述的直流电源系统，其特征在于，
作为上述第一DC/DC转换器的输入侧电路和上述第二DC/DC转换器的输出侧电路，使用具有使用了GaN/AlGaN的横向晶体管结构的双向开关元件。
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