JP2015033234A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電池を含む複数の電源から共通のDCバスに出力する回路構成を有する電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply system having a circuit configuration that outputs a plurality of power supplies including a storage battery to a common DC bus.
例えば、無停電電源装置は、商用交流電源を直流に変換した出力と、蓄電池の出力とを共通のDCバスに出力し、DCバスからインバータを介して負荷に交流電力を供給することができるよう構成されている(例えば、特許文献1参照。)。商用電源の停電時には、蓄電池から負荷に電力を供給することができるが、その時間は限られる。 For example, the uninterruptible power supply can output the output obtained by converting commercial AC power into DC and the output of the storage battery to a common DC bus so that AC power can be supplied from the DC bus to the load via the inverter. (For example, refer patent document 1). In the event of a commercial power failure, power can be supplied from the storage battery to the load, but the time is limited.
長時間にわたって蓄電池が放電し続けると、電池が過放電の状態となって、劣化する。一旦劣化すると、充電しても、もはや使用不能となることが多い。そこで、例えば比較的高価なリチウムイオン電池の蓄電池には、過放電の状態になる前に、負荷への給電を停止する監視装置が付属的に設けられている。負荷への給電を停止することにより、過放電は基本的には防止されるはずである。 If the storage battery continues to discharge for a long time, the battery will be in an overdischarged state and will deteriorate. Once deteriorated, it is often no longer usable after charging. Therefore, for example, a relatively expensive lithium ion battery storage battery is provided with a monitoring device that stops power supply to the load before the battery is overdischarged. By stopping the power supply to the load, overdischarge should be basically prevented.
しかしながら、無停電電源装置は、半導体スイッチ等の、制御電源を要する電子デバイスを搭載しており、その制御電源電圧が必要である。無停電電源装置は、負荷への給電をしない状態であっても、内部の制御電源電圧は生きており、待機状態にある。
従って、商用電源の停電が長期にわたると、制御電源電圧を生成し続けるための電力消費により蓄電池が過放電に至る。
また、無停電電源装置とは別に、商用電源が利用しにくい立地条件での電源システムとしては、太陽光発電のような自然エネルギーを利用した電源と蓄電池とが互いに併用される場合がある。このような場合でも、例えば、徐々に放電が進み過放電に近づいていた蓄電池において、制御電源電圧を生成することが最終的な原因となって過放電に至る場合がある。
However, the uninterruptible power supply device is equipped with an electronic device that requires a control power supply, such as a semiconductor switch, and requires a control power supply voltage. Even when the uninterruptible power supply is in a state of not supplying power to the load, the internal control power supply voltage is alive and is in a standby state.
Therefore, when the power failure of the commercial power supply lasts for a long time, the storage battery is overdischarged due to the power consumption for continuously generating the control power supply voltage.
In addition to the uninterruptible power supply device, as a power supply system in a location where it is difficult to use a commercial power supply, a power supply using natural energy such as solar power and a storage battery may be used together. Even in such a case, for example, in a storage battery in which discharge gradually progresses and approaches overdischarge, generation of a control power supply voltage may ultimately cause overdischarge.
一方、蓄電池以外の電源が復活した場合には、電子デバイスを搭載する電源システムの再起動が支障なく行われることも、重要である。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、蓄電池の過放電を確実に防止し、かつ、再起動にも支障を生じない電源システムを提供することを目的とする。
On the other hand, when the power source other than the storage battery is restored, it is also important that the power source system equipped with the electronic device is restarted without any trouble.
In view of such conventional problems, an object of the present invention is to provide a power supply system that reliably prevents overdischarge of a storage battery and that does not interfere with restart.
本発明の電源システムは、第1電源からコンバータを介してDCバスに給電する第1電源系統、及び、蓄電池である第2電源と前記DCバスとを双方向DC/DCコンバータを介して互いに接続する第2電源系統を含む、電源装置と、前記蓄電池と前記双方向DC/DCコンバータとの間に設けられ、前記蓄電池の残量監視機能及び電路を開閉するスイッチ機能を有し、前記蓄電池の残量が所定のレベルまで低下した場合には当該電路を開くことにより前記蓄電池の放電を全停止の状態とする過放電保護回路と、前記DCバスの電圧を前記過放電保護回路に提供するDC給電路と、前記DCバスの電圧に基づいて制御電源電圧を生成する、前記電源装置の制御電源回路と、前記制御電源電圧の供給を受けて動作し、前記制御電源電圧が失われた状態から復活した場合には、前記過放電保護回路に対して前記電路を閉じる信号を送る制御部とを備えている。 The power supply system of the present invention connects a first power supply system that supplies power to a DC bus from a first power supply via a converter, and a second power supply that is a storage battery and the DC bus connected to each other via a bidirectional DC / DC converter. Including a second power supply system, a power supply device, provided between the storage battery and the bidirectional DC / DC converter, having a remaining capacity monitoring function of the storage battery and a switch function for opening and closing an electric circuit, An overdischarge protection circuit that fully stops the discharge of the storage battery by opening the electric circuit when the remaining amount drops to a predetermined level, and a DC that provides the voltage of the DC bus to the overdischarge protection circuit A control power supply circuit of the power supply device that generates a control power supply voltage based on a power supply path and the voltage of the DC bus, and operates by receiving the supply of the control power supply voltage, and the control power supply voltage is lost When raised from state, and a control unit sending a signal to close said path to said overdischarge protection circuit.
本発明によれば、蓄電池の過放電を確実に防止し、かつ、再起動にも支障を生じない電源システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power supply system that reliably prevents overdischarge of a storage battery and that does not interfere with restart.
[実施形態の要旨]
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
[Summary of Embodiment]
The gist of the embodiment of the present invention includes at least the following.
(1)この電源システムは、第1電源からコンバータを介してDCバスに給電する第1電源系統、及び、蓄電池である第2電源と前記DCバスとを双方向DC/DCコンバータを介して互いに接続する第2電源系統を含む、電源装置と、前記蓄電池と前記双方向DC/DCコンバータとの間に設けられ、前記蓄電池の残量監視機能及び電路を開閉するスイッチ機能を有し、前記蓄電池の残量が所定のレベルまで低下した場合には当該電路を開くことにより前記蓄電池の放電を全停止の状態とする過放電保護回路と、前記DCバスの電圧を前記過放電保護回路に提供するDC給電路と、前記DCバスの電圧に基づいて制御電源電圧を生成する、前記電源装置の制御電源回路と、前記制御電源電圧の供給を受けて動作し、前記制御電源電圧が失われた状態から復活した場合には、前記過放電保護回路に対して前記電路を閉じる信号を送る制御部とを備えている。 (1) In this power supply system, a first power supply system that feeds power from a first power supply to a DC bus via a converter, and a second power supply that is a storage battery and the DC bus are mutually connected via a bidirectional DC / DC converter. A power supply device including a second power supply system to be connected; and the storage battery, which is provided between the storage battery and the bidirectional DC / DC converter, has a remaining capacity monitoring function of the storage battery and a switch function for opening and closing an electric circuit; When the remaining amount of the battery drops to a predetermined level, an overdischarge protection circuit that fully stops discharging of the storage battery by opening the electric circuit and a voltage of the DC bus are provided to the overdischarge protection circuit A control power supply circuit of the power supply device that generates a control power supply voltage based on a DC power supply path and a voltage of the DC bus, and operates by receiving the supply of the control power supply voltage, and the control power supply voltage is lost When it resurrected from state, and a control unit sending a signal to close said path to said overdischarge protection circuit.
上記(1)のように構成された電源システムでは、例えば、第1電源の出力が得られず、蓄電池からDCバスに給電している場合において、蓄電池の残量が所定のレベルまで低下した場合に、過放電保護回路は、蓄電池の放電を全停止の状態とする。これにより、蓄電池の全負荷(DCバス及び制御電源回路への給電)を遮断するので、蓄電池の過放電を防止することができる。また、この結果、DCバスへの給電のみならず、制御電源電圧も失われる。制御電源電圧は、電源システム内で必要であり、制御電源電圧が無い状態では、当該電源システムは動作しない。しかし、第1電源の出力が再び得られるようになれば、DCバスの電圧が復活し、制御電源回路が制御電源電圧を出力するので、当該電源システムは動作可能となる。また、DCバスの電圧はDC給電線を介して過放電保護回路にも提供され、制御部が信号を送って過放電保護回路の電路を閉じることにより、蓄電池の充電が可能となる。
このようにして蓄電池の過放電を確実に防止し、かつ、再起動にも支障を生じない電源システムを提供することができる。
In the power supply system configured as in (1) above, for example, when the output of the first power supply cannot be obtained and the power is supplied from the storage battery to the DC bus, the remaining capacity of the storage battery is reduced to a predetermined level. In addition, the overdischarge protection circuit completely stops discharging the storage battery. Thereby, since the full load of the storage battery (power supply to the DC bus and the control power supply circuit) is cut off, the overdischarge of the storage battery can be prevented. As a result, not only the power supply to the DC bus but also the control power supply voltage is lost. The control power supply voltage is necessary in the power supply system, and the power supply system does not operate without the control power supply voltage. However, when the output of the first power supply can be obtained again, the voltage of the DC bus is restored and the control power supply circuit outputs the control power supply voltage, so that the power supply system becomes operable. The voltage of the DC bus is also provided to the overdischarge protection circuit through the DC power supply line, and the control unit sends a signal to close the electric circuit of the overdischarge protection circuit, so that the storage battery can be charged.
In this way, it is possible to provide a power supply system that reliably prevents overdischarge of the storage battery and that does not interfere with restart.
(2)また、(1)の電源システムにおいて、前記第1電源系統の前記コンバータは、スイッチング動作をしない場合でも、入力された電圧に基づいて電圧を出力する回路構成であることが好ましい。
この場合、第1電源の出力が再び得られるようになった直後の電圧が、コンバータを通過してDCバスへ供給される。従って、制御電源電圧を立ち上げることができる。
(2) In the power supply system of (1), it is preferable that the converter of the first power supply system has a circuit configuration that outputs a voltage based on the input voltage even when the switching operation is not performed.
In this case, the voltage immediately after the output of the first power supply can be obtained again is supplied to the DC bus through the converter. Therefore, the control power supply voltage can be raised.
(3)また、(1)又は(2)の電源システムにおいて、前記過放電保護回路は、前記電源装置とは別に、前記蓄電池の電圧に基づいて制御電源電圧を生成する第2の制御電源回路と、前記スイッチ機能を実現するスイッチ回路とを備え、前記スイッチ回路は、手動操作している間だけ前記電路を閉路する第1スイッチと、当該閉路により前記第2の制御電源回路により制御電源電圧を得て継続的に前記電路を閉路する第2スイッチとを含むものであってもよい。
この場合、第1スイッチを閉じることによって制御電源電圧が立ち上がれば、第1スイッチを開いても第2スイッチにより電路は継続的に閉路される。例えば蓄電池を交換(若しくは設置)した直後で、かつ、第1電源の出力が得られない場合でも、スイッチ回路は手動操作を受け付けることにより電路を閉じ、制御電源回路が制御電源電圧を出力するので、当該電源システムは動作可能となる。
(3) Moreover, in the power supply system of (1) or (2), the overdischarge protection circuit generates a control power supply voltage based on the voltage of the storage battery separately from the power supply device. And a switch circuit that realizes the switch function, wherein the switch circuit closes the electric circuit only during manual operation, and the control power supply voltage is controlled by the second control power circuit by the closed circuit. And a second switch that continuously closes the electric circuit.
In this case, if the control power supply voltage rises by closing the first switch, the electric circuit is continuously closed by the second switch even if the first switch is opened. For example, even after the storage battery is replaced (or installed) and the output of the first power supply cannot be obtained, the switch circuit closes the electric circuit by accepting a manual operation, and the control power supply circuit outputs the control power supply voltage. The power supply system can be operated.
(4)また、(1)〜(3)のいずれかの電源システムにおいて、前記第1電源は、自然エネルギーを利用した電源であってもよい。
この場合、例えば太陽光発電や風力発電を利用することで、当該電源システムは、商用電源の供給が困難な場所でも使用でき、かつ、蓄電池の過放電を防止することができることにより電池交換の手間とコストが大幅に節約される。
(4) In the power supply system according to any one of (1) to (3), the first power supply may be a power supply using natural energy.
In this case, for example, by using solar power generation or wind power generation, the power supply system can be used even in a place where it is difficult to supply commercial power, and it is possible to prevent overdischarge of the storage battery, thereby replacing the battery. And the cost will be greatly saved.
(5)また、(1)〜(3)のいずれかの電源システムにおいて、商用交流電源からコンバータを介して前記DCバスに給電する電源系統を含むこともできる。
この場合、当該電源システムは、一般家庭等の需要家における自立電源システムとすることができるほか、時間帯別電気料金を有効利用した電源システムとすることができる。
(5) Moreover, the power supply system in any one of (1)-(3) can also include the power supply system which supplies electric power to the said DC bus via a converter from commercial AC power supply.
In this case, the power supply system can be a self-sustained power supply system in a consumer such as a general household, and can be a power supply system that makes effective use of hourly electricity charges.
[実施形態の詳細]
《電源システムの第1実施形態》
図1は、本発明の第1実施形態に係る電源システム100の一例を示す回路図である。負荷5への給電を行う電源システム100は、主要な構成要素として、電源装置P、過放電保護回路7、DC給電路Ldc、制御電源回路10及び制御部11を備えている。
電源装置Pとは、第1電源としての発電装置1からDC/DCコンバータ2を介してDCバスBdcに給電する第1電源系統P1、及び、第2電源としての蓄電池6とDCバスBdcとを双方向DC/DCコンバータ8を介して互いに接続する第2電源系統P2を含むものである。
[Details of the embodiment]
<< First Embodiment of Power Supply System >>
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a
The power supply device P includes a first power supply system P1 that supplies power to the DC bus Bdc from the
詳細には、図1において、発電装置1は、例えば太陽光発電装置、風力発電装置等の自然エネルギーを利用した電源である。DC/DCコンバータ2は、発電装置1の出力を電圧変換してDCバスBdcに出力する。DCバスBdcに出力された電圧は、平滑コンデンサ3によって平滑され、インバータ4に入力される。インバータ4は、直流電圧を交流電圧に変換し、負荷5に供給する。
Specifically, in FIG. 1, the
蓄電池6は、例えば、リチウムイオン電池である。蓄電池6の出力は、過放電保護回路7を介して、双方向DC/DCコンバータ8に提供される。この双方向DC/DCコンバータ8は、蓄電池6の出力を電圧変換してDCバスBdcに出力することと、逆に、DCバスBdcの電圧を電圧変換して蓄電池6を充電することが可能である。また、DCバスBdcには、逆流阻止用のダイオード9を介して、制御電源回路10が接続されている。制御部11は、制御電源回路10から制御電源電圧の供給を受けて動作する。制御電源回路10に供給される電圧は、渡り線のDC給電路Ldcを介して、過放電保護回路7内の制御電源回路74にも供給される。
The
制御電源回路10は、DCバスBdcの電圧から制御電源電圧(Vcc)を生成する回路であり、入力電圧は広範囲に入力可能である。出力電圧は、供給先に必要な電圧であり、それぞれ基本的には一定値である。制御電源電圧は、DC/DCコンバータ2、インバータ4、双方向DC/DCコンバータ8、及び、制御部11に供給される。
The control
過放電保護回路7は、第2電源系統P2の電路を開閉するスイッチ機能と、蓄電池6の残量監視機能とを備えている。スイッチ機能は、スイッチ回路70によって実現されている。スイッチ回路70は、手動操作している間だけ電路LP2を閉路する第1スイッチ71(起動スイッチ)と、当該閉路により制御電源電圧を得て継続的に電路LP2を閉路する第2スイッチ72とを含み、両スイッチ71,72は互いに並列に接続されている。第1スイッチ71は、例えば押しボタンスイッチである。第2スイッチ72は、例えばリレーであり、接点72cと、励磁コイル72sとを有する。励磁コイル72sは、半導体スイッチ73を直列に介して、制御電源回路74の出力線L1,L2に接続されている。制御電源回路74には、電路LP2の電圧が、逆流阻止用のダイオード75を介して入力される。
The
また、電池残量監視装置76は、電路LP2の電圧あるいは、充放電電流の積算から、蓄電池6の残量(SOC:State of Charge)を検知する。半導体スイッチ73は、この電池残量監視装置76によってオン又はオフに制御される。例えば、検知した残量が所定のレベルまで低下した場合、電池残量監視装置76は半導体スイッチ73をオフにする。また、電池残量監視装置76は、制御電源回路74から制御電源電圧の供給を受けている。
なお、上記の過放電保護回路7の内部回路構成は一例に過ぎず、その他、種々の回路構成があり得る。
The battery remaining
The internal circuit configuration of the
図2は、図1におけるDC/DCコンバータ2及び双方向DC/DCコンバータ8について、それらの内部回路の一例を示す回路図(複線図)である。
DC/DCコンバータ2は、インダクタ21と、ダイオード22と、半導体のスイッチング素子23と、スイッチング素子23のオン/オフ制御を行う制御部24とを有し、昇圧チョッパを構成している。発電装置1が太陽光発電装置である場合は、制御部24は、スイッチング素子23のオン/オフをPWM制御してMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を行うことができる。DC/DCコンバータ2の出力電圧は平滑コンデンサ3によって平滑され、DCバスBdcの2線間に、直流電圧を供給する。
FIG. 2 is a circuit diagram (double-line diagram) showing an example of an internal circuit of the DC /
The DC /
一方、双方向DC/DCコンバータ8は、インダクタ81と、半導体のスイッチング素子82,83と、スイッチング素子82,83のオン/オフ制御を行う制御部84とを有し、昇降圧チョッパを構成している。例えば、DCバスBdcの2線間に印加される直流電圧を双方向DC/DCコンバータ8で降圧して蓄電池6の充電を行うことができる。また、逆に、蓄電池6の直流電圧を双方向DC/DCコンバータ8で昇圧して、DCバスBdcの2線間に直流電圧を供給することができる。すなわち、双方向DC/DCコンバータ8は、蓄電池6からDCバスBdcの方向には昇圧、その逆の方向には降圧の機能を発揮することができる。
On the other hand, the bidirectional DC /
制御部84は、昇圧時には例えばスイッチング素子83をオフとして、スイッチング素子82をPWM制御することにより、昇圧された直流電圧を、スイッチング素子83の内蔵ダイオード83dを介してDCバスBdcの2線間に供給する。また、制御部84は、降圧時にはスイッチング素子82をオフとして、スイッチング素子83をPWM制御することにより、降圧された充電用の直流電圧を、蓄電池6に供給する。
なお、制御部24,84は、1つの制御部にまとめることも可能であり、さらに、図1の制御部11と一体化することも可能である。
For example, the
Note that the
次に、以上のように構成された電源システム100の動作について説明する。
電源システム100を含む、図1の回路を構成した初期の始動時において、発電装置1の出力が得られない状態であるとすると、十分な残量が蓄電池6にあっても、スイッチ回路70が電路LP2を遮断しており、制御電源電圧が生成されない状態である。従って、動作するに当たって制御電源電圧を必要とするDC/DCコンバータ2、双方向DC/DCコンバータ8、制御部11、電池残量監視装置76、スイッチ回路70は、自らは起動できない。
Next, the operation of the
Assuming that the output of the
そこで、図1において、操作者が第1スイッチ71をオンにする。これにより、蓄電池6から第1スイッチ71、ダイオード75を介して、制御電源回路74に蓄電池6の電圧が入力される。電圧入力により制御電源回路74が起動すると、電池残量監視装置76に制御電源電圧が与えられ、電池残量監視装置76は、半導体スイッチ73をオンにする。これにより、第2スイッチ72の励磁コイル72sに電流が流れ、接点72cが閉路して、以後、第1スイッチ71を開いても、スイッチ回路70は継続的に閉じている状態となる。
Therefore, in FIG. 1, the operator turns on the
また、ダイオード75からDC給電路Ldcを介して、制御電源回路10にも電圧が供給される。これにより、制御電源回路10は制御電源電圧の生成を開始し、制御部11が起動する。
こうして、電源システム100内の、制御電源電圧を必要とする全ての機器に、制御電源電圧が供給される。
In addition, a voltage is also supplied from the
In this way, the control power supply voltage is supplied to all devices in the
電源システム100内に制御電源電圧が行き渡ると、需要に応じて、双方向DC/DCコンバータ8が動作して蓄電池6からDCバスBdcに電圧が供給される。また、DCバスBdcからインバータ4を介して交流に変換された出力が、負荷5に供給される。
なお、例えば蓄電池6を、十分に充電されたものに交換した直後で、発電装置1の出力が得られない状態である場合でも、同様に、第1スイッチ71の手動操作により電路LP2を閉じ、制御電源回路10及び74が制御電源電圧を出力するので、電源システム100は動作可能となる。
When the control power supply voltage is distributed in the
For example, immediately after replacing the
その後、発電装置1から出力が得られる状態になれば、DC/DCコンバータ2が動作して発電装置1からDCバスBdcに電圧が供給される。また、DCバスBdcからインバータ4を介して交流に変換された出力が、負荷5に供給される。
Thereafter, when an output can be obtained from the
発電装置1の出力に基づく電力の供給力が負荷に要する電力を上回るときは、DCバスBdcの電圧を双方向DC/DCコンバータ8で変換して蓄電池6を充電することができる。逆に、発電装置1の出力に基づく電力の供給力が負荷に要する電力を下回るときは、蓄電池6の電圧を双方向DC/DCコンバータ8で変換してDCバスBdcに送り込むことにより不足分を補填することができる。
通常は、このように、蓄電池6と発電装置1とを併用又は単独使用して、負荷5に対して必要な給電を行いつつ、蓄電池6の充電が行われる。
When the power supply capability based on the output of the
Normally, the
一方、発電装置1の出力が得られない状態で、蓄電池6の残量が所定のレベル(過放電にまでは至らない低レベル)にまで低下すると、電池残量監視装置76は、半導体スイッチ73をオフにする。これにより接点72cは開き、蓄電池6の放電は全停止の状態となる。すなわち、DCバスBdcへの給電停止のみならず、制御電源回路10及び74への給電も停止する。これにより、蓄電池6の過放電を確実に防止することができる。
On the other hand, when the remaining amount of the
このようにして、蓄電池6の全負荷(DCバスBdcへの電源提供及び制御電源回路10及び74への給電)を遮断するので、蓄電池6の過放電を防止することができる。但し、この結果として、DCバスBdcへの給電のみならず、制御電源電圧も失われる。制御電源電圧は、各DC/DCコンバータ2,8、インバータ4、電池残量監視装置76、制御部11に必要であり、制御電源電圧が無い状態では、電源システム100は動作しない。
In this way, since the entire load of the storage battery 6 (power supply to the DC bus B dc and power supply to the control
ここで、発電装置1の出力が再び得られるようになれば、発電装置1からDC/DCコンバータ2、DCバスBdc、ダイオード9を介して、制御電源回路10及び74に電圧が供給される。なお、このとき、DC/DCコンバータ2はまだ、スイッチング動作しないが、図2におけるインダクタ21及びダイオード22を介して通電が可能である。言い換えれば、DC/DCコンバータ2は、スイッチング動作をしない場合でも、入力された電圧に基づいて電圧を出力する回路構成である。従って、発電装置1の出力が再び得られるようになった直後の電圧が、DC/DCコンバータ2を通過してDCバスBdcへ供給される。
Here, when the output of the
こうして、電圧が与えられた制御電源回路10及び74は、制御電源電圧を立ち上げる。制御電源電圧が出力されると、図1において、制御部11は、半導体スイッチ73をオンにする信号を出力する。これにより、接点72cが閉じて、蓄電池6の充電が可能となる。なお、蓄電池6の残量が所定のレベルまで低下しているときは、双方向DC/DCコンバータ8は、DCバスBdcの電圧により蓄電池6を充電するように動作する。
Thus, the control
このようにして蓄電池6の過放電を確実に防止し、かつ、再起動にも支障を生じない電源システム100を提供することができる。
また、このような電源システム100は、第1電源の発電装置1として例えば太陽光発電や風力発電を利用することにより、商用電源の供給が困難な場所(例えば山の上、離島など。)でも使用でき、かつ、蓄電池6の過放電を抑制することができる。蓄電池6の過放電を抑制することができれば、かかる場所に赴いて電池交換を行う手間とコストが大幅に節約されるという実用上の大きな利点がある。
In this way, it is possible to provide the
Further, such a
《電源システムの第2実施形態》
図3は、本発明の第2実施形態に係る電源システム100の一例を示す回路図である。図1との違いは、蓄電池6に付随して、蓄電池6の状態を監視する監視装置としてのBMS(Battery Management System)12が設けられている点であり、その他は、図1(第1実施形態)と同様である。BMS12は、蓄電池6の残量に相当するSOC(State of Charge)を検知するほか、蓄電池6のOCV(Open Circuit Voltage)、電圧降下(立ち下がり)、充電/放電の識別、温度を検知する。
<< Second Embodiment of Power Supply System >>
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the
BMS12には、制御電源回路74から制御電源電圧が、出力線L1,L2により供給される。また、BMS12は、半導体スイッチ73をオン/オフする駆動信号を出力することができる。例えば、BMS12は、蓄電池6の残量等から過放電や過充電を防止する必要があると検知すると、半導体スイッチ73をオフにして、接点72cを開くことができる。なお、このようなBMS12が設けられている場合は、BMS12が、電池残量監視装置76の機能を担うことができるので、電池残量監視装置76を省略してもよい。
第2実施形態におけるBMS12は、過放電保護回路7の一部であるとも言える。
A control power supply voltage is supplied to the
It can be said that the
例えば、発電装置1の出力が得られない状態で、蓄電池6の残量が所定のレベル(過放電にまでは至らない低レベル)にまで低下すると、BMS12は、半導体スイッチ73をオフにする。これにより接点72cは開き、蓄電池6の放電は全停止の状態となる。すなわち、DCバスBdcへの給電停止のみならず、制御電源回路10及び74への給電も停止する。これにより、蓄電池6の過放電を確実に防止することができる。
For example, the
発電装置1の出力が再び得られるようになれば、発電装置1からDC/DCコンバータ2、ダイオード9を介して、制御電源回路10及び74に電圧が供給される。
こうして、電圧が与えられた制御電源回路10及び74は、制御電源電圧を出力する。
制御電源電圧が出力されると、制御部11及びBMS12は、半導体スイッチ73をオンにする信号を出力する。これにより、接点72cが閉じて、蓄電池6の充電が可能となる。なお、蓄電池6の残量が所定のレベルまで低下しているときは、双方向DC/DCコンバータ8は、DCバスBdcの電圧により蓄電池6を充電するように動作する。
When the output of the
Thus, the control
When the control power supply voltage is output, the
このようにして、第1実施形態と同様に、蓄電池6の過放電を確実に防止し、かつ、再起動にも支障を生じない電源システム100を提供することができる。また、BMS12がある場合は、これに、電池残量監視装置76の役割をさせることができる。
In this manner, as in the first embodiment, it is possible to provide the
《電源システムの第3実施形態》
図4は、本発明の第3実施形態に係る電源システム100の一例を示す回路図である。図において、図1との違いは、いわば第3電源として商用電源13及び、AC/DCコンバータ(例えばダイオードブリッジを含んで構成されるもの)14を使用している点であり、その他は図1と同様である。
すなわち、第3電源としての商用電源13は、第3のコンバータとしてのAC/DCコンバータ14を介して、DCバスBdcに電圧を出力する。DCバスBdcに出力された電圧は、平滑コンデンサ3によって平滑され、インバータ4に入力される。インバータ4は、直流電圧を交流電圧に変換し、負荷5に供給する。
<< Third embodiment of the power supply system >>
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a
That is, the
例えば、商用電源13が停電し、しかも、発電装置1の出力が得られない状態で、蓄電池6の残量が所定のレベル(過放電にまでは至らない低レベル)にまで低下すると、電池残量監視装置76は、半導体スイッチ73をオフにする。これにより接点72cは開き、蓄電池6の放電は全停止の状態となる。すなわち、DCバスBdcへの給電停止のみならず、制御電源回路10及び74への給電も停止する。これにより、蓄電池6の過放電を確実に防止することができる。
For example, if the
発電装置1の出力が再び得られるようになるか、又は、商用電源13が回復すれば、DCバスBdcの電圧が復活するので、ダイオード9を介して、制御電源回路10及び74に電圧が供給される。なお、AC/DCコンバータ14は、スイッチングによる同期整流を行わないダイオードブリッジであれば、制御電源電圧が無くてもDCバスBdcに電圧を供給することができる。
If the output of the
こうして、電圧が与えられた制御電源回路10及び74は、制御電源電圧を出力する。
制御電源電圧が出力されると、制御部11は、半導体スイッチ73をオンにする信号を出力する。これにより、接点72cが閉じて、蓄電池6の充電が可能となる。なお、蓄電池6の残量が所定のレベルまで低下しているときは、双方向DC/DCコンバータ8は、DCバスBdcの電圧により蓄電池6を充電するように動作する。
Thus, the control
When the control power supply voltage is output, the
このようにして、第1,第2実施形態と同様に、蓄電池6の過放電を確実に防止し、かつ、再起動にも支障を生じない電源システム100を提供することができる。
また、このような第3実施形態の電源システム100は、一般家庭等の需要家における自立電源システムとして好適であるほか、時間帯別電気料金を有効利用した電源システムとすることもでき、かつ、蓄電池6の過放電を防止することができる。
In this way, as in the first and second embodiments, it is possible to provide the
In addition, the
《その他》
なお、図4において、発電装置1の電源系統を省略する構成も可能である。その場合は、商用電源13が「第3電源」ではなく、「第1電源」に置き換わることになる。
また、上記各実施形態では、蓄電池6としてリチウムイオン電池を使用したが、これは一例に過ぎず、その他、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、溶融塩電池等、種々の二次電池が使用可能である。
<Others>
In addition, in FIG. 4, the structure which abbreviate | omits the power supply system of the electric
Moreover, in each said embodiment, although the lithium ion battery was used as the
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 発電装置
2 DC/DCコンバータ
3 平滑コンデンサ
4 インバータ
5 負荷
6 蓄電池
7 過放電保護回路
8 双方向DC/DCコンバータ
9 ダイオード
10 制御電源回路
11 制御部
12 BMS
13 商用電源
14 AC/DCコンバータ
21 インダクタ
22 ダイオード
23 スイッチング素子
24 制御部
70 スイッチ回路
71 第1スイッチ
72 第2スイッチ
72c 接点
72s 励磁コイル
73 半導体スイッチ
74 制御電源回路
75 ダイオード
76 電池残量監視装置
81 インダクタ
82,83 スイッチング素子
83d 内蔵ダイオード
84 制御部
100 電源システム
Bdc DCバス
L1,L2 出力線
LP2 電路
P 電源装置
P1 第1電源系統
P2 第2電源系統
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記蓄電池と前記双方向DC/DCコンバータとの間に設けられ、前記蓄電池の残量監視機能及び電路を開閉するスイッチ機能を有し、前記蓄電池の残量が所定のレベルまで低下した場合には当該電路を開くことにより前記蓄電池の放電を全停止の状態とする過放電保護回路と、
前記DCバスの電圧を前記過放電保護回路に提供するDC給電路と、
前記DCバスの電圧に基づいて制御電源電圧を生成する、前記電源装置の制御電源回路と、
前記制御電源電圧の供給を受けて動作し、前記制御電源電圧が失われた状態から復活した場合には、前記過放電保護回路に対して前記電路を閉じる信号を送る制御部と
を備えている電源システム。 A first power supply system that feeds power from a first power supply to a DC bus via a converter, and a second power supply system that connects a second power supply that is a storage battery and the DC bus to each other via a bidirectional DC / DC converter A power supply,
When the storage battery is provided between the storage battery and the bidirectional DC / DC converter, has a remaining capacity monitoring function of the storage battery and a switch function for opening and closing an electric circuit, and when the remaining capacity of the storage battery is lowered to a predetermined level An overdischarge protection circuit that fully discharges the storage battery by opening the electric circuit;
A DC power supply path for providing the voltage of the DC bus to the overdischarge protection circuit;
A control power supply circuit of the power supply device that generates a control power supply voltage based on the voltage of the DC bus;
A control unit that operates upon receiving the supply of the control power supply voltage and sends a signal for closing the electric circuit to the overdischarge protection circuit when the control power supply voltage is restored from the lost state. Power system.
前記スイッチ回路は、手動操作している間だけ前記電路を閉路する第1スイッチと、当該閉路により前記第2の制御電源回路により制御電源電圧を得て継続的に前記電路を閉路する第2スイッチとを含む請求項1又は請求項2に記載の電源システム。 The overdischarge protection circuit includes, separately from the power supply device, a second control power supply circuit that generates a control power supply voltage based on the voltage of the storage battery, and a switch circuit that realizes the switch function,
The switch circuit includes a first switch for closing the electric circuit only during manual operation, and a second switch for continuously closing the electric circuit by obtaining a control power supply voltage from the second control power supply circuit by the closing circuit. The power supply system of Claim 1 or Claim 2 containing these.
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