JP2011130644A - Dc power distribution system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、それぞれ直流電力により動作する直流機器に対して直流電力を供給する直流配電システムに関するものである。 The present invention relates to a DC power distribution system that supplies DC power to DC devices that are operated by DC power.
従来の直流配電システムとして、図4に示すようなものがある(例えば、特許文献1参照)。この従来システムは、直流電力を供給する主電源装置100と、主電源装置100の給電が停止したときに主電源装置100に代わって直流電力を供給するバックアップ電源装置101と、直流電力によって動作する複数の直流機器102とを備え、主電源装置100に対してバックアップ電源装置101並びに複数の直流機器102が給電路103を介して並列に接続されている。バックアップ電源装置101は、例えば、二次電池(蓄電池)及び当該二次電池の充電回路と放電回路を有し、主電源装置100から給電路103を介して供給される直流電力によって充電回路が二次電池を充電することで直流電力を蓄電している。また、直流機器102としては、発光ダイオードを光源とする照明装置や、パーソナルコンピュータなどがある。
As a conventional DC power distribution system, there is one as shown in FIG. 4 (see, for example, Patent Document 1). This conventional system operates with DC power, a
かかる従来システムでは、主電源装置100から供給される直流電力で複数の直流機器102が動作するとともにバックアップ電源装置101に蓄電される。そして、主電源装置100からの給電が停止した場合、バックアップ電源装置101の放電回路が二次電池を放電させることによって給電路103を介して複数の直流機器102に直流電力が供給されるようになっている。
In such a conventional system, a plurality of
しかしながら、主電源装置100からの給電(電力供給)が停止した場合に、主電源装置100から給電されている場合と同様に直流機器102を動作させると電力消費が多いため、二次電池の容量が足りずにパックアップ電源装置101が早期に給電不可になってしまう虞がある。また、パックアップ電源装置101と主電源装置100とが給電路103を介して常時接続されているため、バックアップ電源装置101から供給される直流電力が給電路103を介して主電源装置100へ漏洩してしまう虞がある。
However, when the power supply (power supply) from the main
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、バックアップ電源装置の給電期間の延長とバックアップ電源装置から供給される直流電力の漏洩防止とが図れる直流配電システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a DC distribution system capable of extending the power supply period of a backup power supply device and preventing leakage of DC power supplied from the backup power supply device. It is in.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、直流電力を供給する主電源装置と、主電源装置から供給される直流電力を蓄電し主電源装置の電力供給が停止した場合に蓄電されている直流電力を供給するバックアップ電源装置と、主電源装置から供給される直流電力によって動作する1乃至複数の第1直流機器と、主電源装置又はバックアップ電源装置から供給される直流電力によって動作する複数の第2直流機器と、主電源装置に第1直流機器を接続する第1給電路と、主電源装置に対してバックアップ電源装置並びに第2直流機器を並列接続する第2給電路と、第2給電路の途中に設けられて複数の第2直流機器を主電源装置とバックアップ電源装置に択一的に切替接続する切替手段と、主電源装置とバックアップ電源装置を接続する第2給電路に設けられて主電源装置からバックアップ電源装置に向かう向きに整流する整流手段とを備え、複数の第2直流機器は、切替手段によってバックアップ電源装置に切替接続されている場合に動作を停止する第1のグループと、切替手段によってバックアップ電源装置に切替接続されている場合には切替手段によって主電源装置に切替接続されている場合よりも消費電力が少なくなるように動作する第2のグループとにグループ分けされていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項1の発明によれば、主電源装置から直流電力が供給される場合と比較して、バックアップ電源装置から直流電力が供給される場合における複数の第2直流機器のトータルの消費電力を削減することができるので、従来例と比較してバックアップ電源装置の給電期間の延長が図れる。また、整流手段によってバックアップ電源装置から主電源装置への逆流が阻止されるので、バックアップ電源装置から供給される直流電力の漏洩防止が図れる。 According to the first aspect of the present invention, the total power consumption of the plurality of second DC devices is reduced when the DC power is supplied from the backup power supply device, compared to the case where the DC power is supplied from the main power supply device. Therefore, the power supply period of the backup power supply device can be extended as compared with the conventional example. Further, since the backflow from the backup power supply device to the main power supply device is blocked by the rectifying means, it is possible to prevent leakage of DC power supplied from the backup power supply device.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、バックアップ電源装置は、二次電池と、主電源装置から供給される直流電力によって二次電池を充電する充電回路と、二次電池を放電させることで切替手段が設けられた第2給電路を介して直流電力を供給する給電回路とを具備し、給電回路は、主電源装置が供給する直流電力波形と異なる波形の直流電力を給電路に供給してなり、複数の第2直流機器は、第2給電路を介して供給される直流電力の波形に基づいて切替手段が主電源装置とバックアップ電源装置の何れに切替接続しているのかを識別する識別手段を具備することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the backup power supply device discharges the secondary battery, a charging circuit that charges the secondary battery with DC power supplied from the main power supply device, and the secondary battery. A power supply circuit for supplying DC power via a second power supply path provided with a switching means, and the power supply circuit supplies DC power having a waveform different from the DC power waveform supplied by the main power supply device to the power supply path. The plurality of second DC devices are connected to the main power supply device or the backup power supply device based on the waveform of the DC power supplied via the second power supply path. An identification means for identifying is provided.
請求項2の発明によれば、直流電力波形に基づいて当該直流電力の供給元(主電源装置又はバックアップ電源装置)を識別することにより、切替手段の切替接続の状態を専用の信号線を利用して複数の直流機器に伝達する場合と比較して省配線にできる。 According to the second aspect of the present invention, the state of switching connection of the switching means is used by using a dedicated signal line by identifying the DC power supply source (main power supply device or backup power supply device) based on the DC power waveform. Thus, the wiring can be reduced as compared with the case of transmitting to a plurality of DC devices.
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、複数の第2直流機器は、他の第2直流機器に対して動作内容を指示する一つのマスタ機器と、マスタ機器から指示される動作内容に従って動作する前記他の第2直流機器たる1乃至複数のスレーブ機器とからなり、伝送路を介して伝送される伝送信号によってマスタ機器からスレーブ機器に前記動作内容を指示するための伝送信号が伝送され、マスタ機器である第2直流機器は、スレーブ機器である他の第2直流機器が第1及び第2のグループの何れに所属しているかを記憶しており、切替手段によって主電源装置からバックアップ電源装置に切替接続されたとき、スレーブ機器である他の第2直流機器に対して、所属するグループに応じた動作内容を指示する前記伝送信号を送信することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the plurality of second DC devices are instructed by one master device that instructs the operation content to the other second DC devices and the master device. A transmission signal for instructing the operation content from the master device to the slave device by a transmission signal transmitted through the transmission path, comprising one or more slave devices as the other second DC devices that operate according to the operation content. The second DC device that is the master device stores whether the other second DC device that is the slave device belongs to the first group or the second group, and the main power source is switched by the switching means. When the device is switched and connected to the backup power supply device, the transmission signal instructing the operation content corresponding to the group to which the device belongs is transmitted to the other second DC device that is the slave device. The features.
請求項3の発明によれば、マスタ機器がスレーブ機器の動作内容を指示することにより、スレーブ機器の動作を細かく制御することができる。 According to the third aspect of the invention, the master device can finely control the operation of the slave device by instructing the operation content of the slave device.
本発明によれば、バックアップ電源装置の給電期間の延長とバックアップ電源装置から供給される直流電力の漏洩防止とが図れるという効果がある。 According to the present invention, it is possible to extend the power supply period of the backup power supply device and prevent leakage of DC power supplied from the backup power supply device.
以下、発光ダイオードを光源とする照明装置を直流機器とした直流配電システムに本発明の技術思想を適用した実施形態について説明する。ただし、本発明の技術思想が適用可能な直流配電システムの直流機器は照明装置に限定されるものではなく、直流電力が供給されて動作する機器を直流機器とする直流配電システム全般に本発明の技術思想が適用可能である。 Hereinafter, an embodiment in which the technical idea of the present invention is applied to a DC power distribution system in which a lighting device using a light emitting diode as a light source is used as a DC device will be described. However, the DC device of the DC power distribution system to which the technical idea of the present invention can be applied is not limited to the lighting device, and the present invention can be applied to all DC power distribution systems in which the device that operates by supplying DC power is used as the DC device. Technical ideas are applicable.
(実施形態1)
本実施形態の直流配電システムは、図1に示すように主電源装置1、バックアップ電源装置2、第1直流機器たる複数の照明装置6、第2直流機器たる複数の照明装置3、切替器4、整流器5、給電路Lpで構成されている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the DC power distribution system of this embodiment includes a main
主電源装置1は、太陽電池や燃料電池などの自家発電設備で発電される直流電力をDC/DCコンバータで所望の電圧レベルを有する直流電力に変換するもの、あるいは、交流電力系統から供給される交流電力をAC/DCコンバータで直流電力に変換するものである。ただし、このような主電源装置1の構成は従来周知の技術で実現可能であるから詳細な構成及び動作の説明並びに図示は省略する。
The
バックアップ電源装置2は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池(蓄電池)20と、主電源装置1から供給される直流電力で二次電池20を充電する充電回路21と、二次電池20を放電させて直流電力を供給する給電回路22とを有している。なお、給電回路22はDC/DCコンバータを具備しており、二次電池20から放電される直流電力の電圧を所望の電圧に変換して出力している。
The backup
第2直流機器たる照明装置3は、1乃至複数の発光ダイオード(図示せず)からなる光源部30と、光源部30に直流電流を流して発光させる発光回路31と、主電源装置1又はバックアップ電源装置2から供給される直流電力を安定化して発光回路31に供給する電源回路32と、発光回路31の動作を制御する制御部33とを具備している。制御部33は、発光回路31をオンデューティ制御して光源部30に供給する単位時間当たりの直流電力を増減することにより光源部30の光出力を調整(調光)する。また、これら複数の照明装置3は、第2給電路Lp3を介して互いに並列接続されている。ただし、第1直流機器たる照明装置6は、制御部を除いて照明装置3と共通の構成を有し、主電源装置1に対して第1給電路Lp1を介して互いに並列接続されている。
The
切替器4は、第1給電路Lp1から分岐された給電路Lp2を介して主電源装置1に接続されている常開接点4aと、給電路Lp4を介してバックアップ電源装置2の給電回路22に接続されている常閉接点4bと、第2給電路Lp3を介して複数の照明装置3に接続されている共通接点4cと、第1給電路Lp1(給電路Lp2)に直流電圧が印加されている間は共通接点4cと常開接点4aとを閉成させるとともに第1給電路Lp1(給電路Lp2)に直流電圧が印加されなくなれば共通接点4cと常閉接点4bとを閉成させるリレー(図示せず)とを具備している。すなわち、切替器4は主電源装置1から直流電力が供給されている間はリレーがオンして共通接点4cと常開接点4aとを閉成することで主電源装置1を照明装置3に切替接続し、主電源装置1から直流電力が供給されなくなるとリレーがオフして共通接点4cと常閉接点4bとを閉成することで照明装置3をバックアップ電源装置2に切替接続するのである。
The
整流器5はダイオードなどの整流素子からなり、主電源装置1とバックアップ電源装置2を接続する給電路Lp5に挿入されて主電源装置1からバックアップ電源装置2に向かう向きに整流するものである。
The
次に本実施形態の動作を説明する。第1直流機器たる照明装置6は、主電源装置1から供給される直流電力で発光回路が光源部を発光させる。また、主電源装置1から直流電力が供給されている間は切替器4によって複数の照明装置3が主電源装置1に切替接続されている。第2直流機器たる照明装置3では、主電源装置1から供給される直流電力によって発光回路31が光源部30を発光させる。このとき、バックアップ電源装置2では主電源装置1から整流器5を介して供給される直流電力によって充電回路21が二次電池20を充電している。なお、バックアップ電源装置2の給電回路22は切替器4によって照明装置3と切り離されている。
Next, the operation of this embodiment will be described. In the
一方、交流電力系統の停電や日没による太陽電池の発電停止などによって主電源装置1の給電が停止すると、上述したように切替器4によって照明装置3が主電源装置1からバックアップ電源装置2に切替接続される。そして、バックアップ電源装置2では充電回路21の充電動作を停止して給電回路22の動作を開始し、二次電池20に蓄電されている直流電力を給電回路22より給電路Lp2,LP3を介して照明装置3に供給する。このとき、主電源装置1と充電回路21を接続する給電路Lp4に整流器5が挿入されているため、二次電池20から放電される直流電力が充電回路21を介して主電源装置1に逆流することはない。なお、第1直流機器たる照明装置6は、主電源装置1の給電停止に伴って動作を停止する。
On the other hand, when the power supply of the main
ここで、主電源装置1からは一定電圧の直流電力が供給されているが、バックアップ電源装置2の給電回路22は主電源装置1が供給する直流電力波形(時間的に電圧が変化しない直線状の波形)と異なる波形の直流電力を給電路Lp2に供給している。例えば、給電回路22は、図2(a)に示すように電圧レベルが周期的に低下(ゼロを含む)する矩形波状の波形の直流電力を供給するか、あるいは図2(b)に示すように主電源装置1が供給する電圧レベル(破線ロ参照)よりも低い電圧レベル(実線イ参照)の直流電力を供給する。
Here, although DC power of a constant voltage is supplied from the main
一方、照明装置3では、電源回路32で受け取る直流電力の電圧レベルを制御部33で監視しており、当該電圧レベルの周期的な低下(図2(a)参照)若しくは連続的な低下(図2(b)参照)による直流電力(直流電圧)の波形変化に基づいて、直流電力の供給元が主電源装置1とバックアップ電源装置2の何れであるかを識別している。そして、制御部33は直流電力の供給元がバックアップ電源装置2に切り替わったことを識別すれば、光源部30を発光させない停止モード、あるいは光源部30の発光光量を減少させる調光モードの何れかの動作モードで発光回路31を制御する。なお、複数の照明装置3の制御部33が停止モードと調光モードの何れの動作モードに制御するかということは、各照明装置3毎にディップスイッチなどを用いて個別に設定されている。つまり、停止モードに設定されている1乃至複数の照明装置3が第1のグループ、調光モードに設定されている1乃至複数の照明装置3が第2のグループにグループ分けされている。
On the other hand, in the
さらに、主電源装置1の給電が再開されると、第1直流機器たる照明装置6が動作を再開して光源部を発光させるとともに、切替器4によって第2直流機器たる照明装置3がバックアップ電源装置2から主電源装置1に切替接続される。そして、照明装置3では、電源回路32で受け取る直流電力の電圧レベルが一定となって直流電力(直流電圧)の波形が直線状の波形に戻るか、あるいは当該電圧レベルが所定レベル以上に復帰したことを制御部33で検出することによって直流電力の供給元が主電源装置1に切り替わったことを識別する。そして、制御部33は直流電力の供給元が主電源装置1に切り替わったことを識別すれば、発光回路31を制御して光源部30を定格で発光させる。
Further, when the power supply of the main
而して、第2直流機器たる照明装置3において光源部30が発光を停止するか、あるいは光源部30を調光すれば、光源部30を定格で発光させる場合と比較して各照明装置3の消費電力が減少することになる。故に本実施形態によれば、主電源装置1から直流電力が供給される場合と比較して、バックアップ電源装置2から直流電力が供給される場合における複数の第2直流機器(照明装置3)のトータルの消費電力を削減することができる。その結果、主電源装置1及びバックアップ電源装置2の何れから直流電力が供給されているかに関わらず、全ての第2直流機器(照明装置3)において光源部30を常に定格で発光させる場合と比較して、バックアップ電源装置2の給電期間(二次電池20を放電して直流電力を供給することができる期間)の延長が図れる。
Thus, if the
しかも、本実施形態では直流電力波形に基づき、各照明装置3の制御部33が当該直流電力の供給元(主電源装置1又はバックアップ電源装置2)を識別しているので、切替器4の切替接続の状態を専用の信号線を利用して複数の照明装置3に伝達する場合と比較して省配線にできるという利点がある。
In addition, in the present embodiment, since the
(実施形態2)
本実施形態の直流配電システムは、図3に示すように基本的な構成が実施形態1と共通であるから、共通する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
Since the basic configuration of the DC power distribution system of the present embodiment is the same as that of the first embodiment as shown in FIG. 3, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態では、第2直流機器たる照明装置3が1台のマスタ機器3Mとマスタ機器3Mを除く複数のスレーブ機器3Sに区別されている。照明装置3(マスタ機器3M及びスレーブ機器3S1,3S2,…)は、図3に示すように光源部30、発光回路31、電源回路32、制御部33に加えて、通信部34と記憶部35を具備している。通信部34は通信線Lsを介して他の照明装置3の通信部32との間で伝送信号を送受信するものである。また記憶部35は、電気的に書換可能な不揮発性の半導体メモリ(例えば、フラッシュメモリなど)からなる。
In the present embodiment, the
ここで、マスタ機器3Mの記憶部35には、バックアップ電源装置2から給電されるときの自分自身(マスタ機器3M)及び各スレーブ機器3Si(i=1,2,…)の動作内容が記憶されている。例えば、マスタ機器3Mとスレーブ機器3S1は調光比50%の調光発光、スレーブ機器3S2は調光比20%の調光発光、スレーブ機器3S3は発光停止という動作内容がマスタ機器3Mの記憶部35に記憶されている。言い換えると、マスタ機器3Mの記憶部35には、マスタ機器3Mとスレーブ機器3S1,3S2が第2のグループ(調光発光するグループ)に所属し、スレーブ機器3S3が第1のグループ(発行停止するグループ)に所属することが記憶されている。ここで、調光比とは主電源装置1から給電されているときに発光回路31から光源部30に供給する単位時間当たりの電流量を100%としたときの割合であり、低い値に設定されるほど光源部30の光量並びに消費電力が減少する。
Here, the
次に本実施形態の動作を説明する。ただし、第1直流機器たる照明装置6の動作は実施形態1と共通であるから説明は省略する。
Next, the operation of this embodiment will be described. However, since the operation of the
主電源装置1の給電が停止すると、切替器4が照明装置3への給電元を主電源装置1からバックアップ電源装置2に切り替える。マスタ機器3Mの制御部33は、直流電力の供給元が主電源装置1からバックアップ電源装置2に切り替わったことを識別すると、各スレーブ機器3Siの動作内容を記憶部35から読み出し、読み出した動作内容を含む伝送信号を通信部34より各スレーブ機器3Siに宛てて送信する。なお、スレーブ機器3Siには固有のアドレスが割り当てられており、当該アドレスを指定することで特定のスレーブ機器3Siのみが伝送信号を受信することができる。
When the power supply of the main
マスタ機器3Mから送信される伝送信号が各スレーブ機器3Siの通信部34で受信されると、スレーブ機器3Siの制御部33は、受信した伝送信号に含まれる動作内容通りに発光回路31を制御する。例えば、スレーブ機器3S2の制御部33では、発光回路31を制御して光源部30を調光比20%で調光発光させ、スレーブ機器3S3の制御部33では、発光回路31を制御して光源部30を発光停止させる。なお、マスタ機器3Mの制御部33は記憶部35に記憶している自己の動作内容通りに発光回路31を制御して光源部30を調光比50%で調光発光させる。
When the transmission signal transmitted from the
一方、マスタ機器3Mの制御部33は、直流電力の供給元がバックアップ電源装置2から主電源装置1に切り替わったことを識別すると、全てのスレーブ機器3Siに対して元の動作内容(調光比100%の定格発光)を含む伝送信号を通信部34より送信する。そして、各スレーブ機器3Siの通信部34では、マスタ機器3Mから指示された動作内容通りに発光回路31を制御して光源部30を定格で発光させる。
On the other hand, the
而して本実施形態によれば、マスタ機器3Mからスレーブ機器3Siの動作内容を指示することにより、スレーブ機器3Siの動作を細かく制御することができる。しかも、実施形態1では各照明装置3の動作内容を個別にそれぞれの照明装置3で設定する必要が有るのに対し、本実施形態ではマスタ機器3Mに全ての照明装置3の動作内容を一括して設定することができて設定作業の手間が大幅に減らせるという利点がある。
According Thus to the present embodiment, by the
1 主電源装置
2 バックアップ電源装置
3 照明装置(第2直流機器)
4 切替器(切替手段)
5 整流器(整流手段)
6 照明装置(第1直流機器)
Lp1,Lp2,Lp5 第1給電路
Lp3,Lp4 第2給電路
1 Main
4 switcher (switching means)
5 Rectifier (rectifying means)
6 Lighting equipment (first DC equipment)
Lp1, Lp2, Lp5 1st feeding path Lp3, Lp4 2nd feeding path
Claims (3)
複数の第2直流機器は、切替手段によってバックアップ電源装置に切替接続されている場合に動作を停止する第1のグループと、切替手段によってバックアップ電源装置に切替接続されている場合には切替手段によって主電源装置に切替接続されている場合よりも消費電力が少なくなるように動作する第2のグループとにグループ分けされていることを特徴とする直流配電システム。 A main power supply device that supplies DC power, a backup power supply device that stores DC power supplied from the main power supply device, and supplies stored DC power when the power supply of the main power supply device is stopped, and a main power supply device One to a plurality of first DC devices that operate with DC power supplied from the power supply, a plurality of second DC devices that operate with DC power supplied from the main power supply device or the backup power supply device, and a first DC power supply to the main power supply device A first power supply path for connecting devices, a second power supply path for connecting a backup power supply device and a second DC device in parallel to the main power supply device, and a plurality of second DC devices provided in the middle of the second power supply path Switching means for selectively connecting the main power supply unit and the backup power supply unit, and a second power supply path connecting the main power supply unit and the backup power supply unit. And a rectifying means for rectifying the direction towards the flop power supply,
The plurality of second DC devices are operated by a switching unit when the first group stops operation when the switching unit is switched to the backup power supply unit, and when the switching unit is switched to the backup power source unit by the switching unit. A DC power distribution system that is grouped into a second group that operates so as to consume less power than when switched to the main power supply device.
複数の第2直流機器は、第2給電路を介して供給される直流電力の波形に基づいて切替手段が主電源装置とバックアップ電源装置の何れに切替接続しているのかを識別する識別手段を具備することを特徴とする請求項1記載の直流配電システム。 The backup power supply device includes a secondary battery, a charging circuit that charges the secondary battery with DC power supplied from the main power supply device, and a second feeding path that is provided with switching means by discharging the secondary battery. A power supply circuit for supplying direct current power, and the power supply circuit supplies direct current power having a waveform different from the direct current power waveform supplied by the main power supply device to the power supply path,
The plurality of second DC devices have identification means for identifying whether the switching means is switched to the main power supply device or the backup power supply device based on the waveform of DC power supplied via the second power supply path. The DC power distribution system according to claim 1, further comprising:
マスタ機器である第2直流機器は、スレーブ機器である他の第2直流機器が第1及び第2のグループの何れに所属しているかを記憶しており、切替手段によって主電源装置からバックアップ電源装置に切替接続されたとき、スレーブ機器である他の第2直流機器に対して、所属するグループに応じた動作内容を指示する前記伝送信号を送信することを特徴とする請求項1又は2記載の直流配電システム。 The plurality of second DC devices are one master device that instructs the operation content to the other second DC devices and one or more of the other second DC devices that operate according to the operation content instructed by the master device. A transmission signal for instructing the operation content from the master device to the slave device is transmitted by a transmission signal transmitted through the transmission path.
The second DC device that is the master device stores whether the other second DC device that is the slave device belongs to the first group or the second group, and the backup power source is switched from the main power supply device by the switching means. 3. The transmission signal for instructing operation contents according to a group to which the device belongs is transmitted to another second DC device that is a slave device when the device is switched and connected. DC power distribution system.
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