JP4485489B2

JP4485489B2 - 直流電源システムとその試験方法ならびに直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラム

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Publication number: JP4485489B2
Application number: JP2006159681A
Authority: JP
Inventors: 利一北野; 尊久正代; 明宏宮坂; 明山下
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: JP2007330045A

Description

本発明は直流電源システムとその試験方法ならびに直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムに関する。

一般に、直流負荷装置へ電力を供給する電源システムでは、商用交流電力を受け、直流４８Ｖなどの直流電力を出力する整流器が用いられている。さらに、商用電力が停電した場合でも負荷装置への給電を継続するために、整流器の出力に蓄電池を備えている。蓄電池を直流電源システムに適用する場合には、通常、単セルと呼ばれる１本の蓄電池を複数個直列にしたものを１つ以上並列接続した組電池を用いる。整流器と蓄電池とを組み合わせた直流電源システムを図６に示す。

図６において、商用電源１の交流電力は整流器２に供給され、整流器２は交流電力を所定の直流電力に変換して負荷４へ供給している。組電池３は、商用電源１が有効であるときは整流器２を介して充電され、商用電源１の停電時には放電器５を介して負荷への放電を行う。

直流電源システムでは、商用電源停止時には整流器は停止し、負荷への電力供給は蓄電池から行うため、蓄電池の信頼性がシステムの信頼性に大きく影響する。蓄電池は充放電回数や経年により劣化し、蓄電容量が低下するため、蓄電池の蓄電容量を把握するための容量試験を実施する必要がある。また、蓄電池放電時に放電器が故障すると蓄電池を活用することができず負荷設備への給電が停止するため、放電器の動作確認試験を実施する必要がある。

下記特許文献１、２、３には、直流無停電電源システムにおける放電試験法が記載され、特許文献１には、整流器の出力電圧を低下する制御信号を送出して蓄電池から負荷への放電を開始し、制御信号をリセットすることが記載され、特許文献２には、放電容量試験を最初に実行すべき二次電池セル列を組電池の中からランダムに選択する方法が記載され、特許文献３には、劣化判定対象の組電池を満充電まで充電させたうえで放電容量試験を行うことが記載されている。
特開平８−２５１８３３号公報特開平１０−００２９４３号公報特開２００４−１２０８５６号公報

昨今の通信設備の電力需要増に対応するため、直流電源システムにおいては直列接続した電池系列をさらに並列接続することにより大容量化を図っている。このようなシステムにおいては、例えば、定格２Ｖの鉛蓄電池セルを２４本直列し、これを１系（下記組電池に相当）とし、６系を搭載する。電池電圧を負荷の電圧許容範囲に収めるための放電器を、電池系列２系ごとに１台を備える。さらに、商用電源を直流に変換するための整流器、および制御部を備える。図１に上記システムの構成図を示す。

図１において、複数の組電池３が、整流器２の出力によって充電され、複数の放電器５を介して負荷４へ電力を供給するようになっている。複数の放電器５が、その出力点で電気的に接続される構成であり、放電器５および組電池３を増設することによってシステムの拡張が可能となる。

放電器５は、電池電圧が許容範囲内のときは電池出力をコンバータ非経由でバイパスし、許容範囲を下回るときはコンバータによる昇圧を行う。

上記のシステムを実現させ、このシステムをさらに複数システム並列とすることで、大容量のシステムを実現させることができる。

この直流電源システムにおいて、特許文献１記載のように整流器２の出力電圧を低下させて放電試験を実施する場合、以下の問題が生じる。

全ての放電器５が放電を開始し、全ての電池系列が放電を行うため、試験中に停電が起こることを考慮すると、組電池３の完全放電まで放電試験を続けることは実用上困難である。

また、完全放電まで放電試験を続けるとしても、全ての電池系列が同時に放電するため、組電池間の容量ばらつきにより、放電試験中に組電池の放電電流が常に変動し、組電池の容量を正確に評価できない。

なお、前記の放電試験時にシステムに搭載される全ての電池系列が放電し容量試験と放電器動作試験が困難であるという問題は、鉛蓄電池やニッケル水素蓄電池、およびリチウムイオン電池などの二次電池を組み合わせてなる組電池を複数個有し、前記組電池が出力する電力を複数のコンバータを介して負荷に供給する二次電池システム、さらには、一次電池を含めて、複数の電池を組合わせてなる複数の組電池が出力する電力を複数のコンバータを介して負荷に供給する電池システム、さらには、電力貯蔵用キャパシタを含めて、複数の直流電圧源を組合わせてなる複数の電源が出力する電力を複数のコンバータを介して負荷に供給する電源システムにおいても生じる問題である。

本発明は前記の、放電試験時にシステムに搭載される全ての電池系列が放電し容量試験と放電器動作試験が困難であるという問題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、バックアップ能力を維持しながら放電試験を実施することを可能とする直流電源システムとその試験方法ならびに直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明においては、請求項１に記載のように、
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムにおいて、放電試験信号を受信したときには、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧のみが前記整流器の出力電圧よりも高い第１の設定値に再設定されて該放電器から前記負荷への放電が開始されることを特徴とする直流電源システムを構成する。

また、本発明においては、請求項２に記載のように、
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムにおいて、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧よりも低い値に設定され、放電試験信号を受信したときには、前記整流器の出力電圧が、該放電試験信号を受信する前の前記整流器の出力電圧よりも低く、該放電試験信号を受信する前の前記放電器の出力電圧よりも高い第２の設定値に再設定され、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧が前記第２の設定値よりも高い第３の設定値に再設定されることにより、該放電器からのみ前記負荷への放電が開始されることを特徴とする直流電源システムを構成する。

また、本発明においては、請求項３に記載のように、
請求項１または２記載の直流電源システムにおいて、前記放電試験信号を受信した放電器が複数の前記組電池からの出力を入力としている場合に、該複数の組電池のうちの１つを残して他の組電池を該放電器から電気的に切り離す切り離し動作後に、該放電器の出力電圧が前記第１または第３の設定値に再設定されることを特徴とする直流電源システムを構成する。

また、本発明においては、請求項４に記載のように、
請求項１、２または３記載の直流電源システムにおいて、前記放電試験信号を受信した放電器の放電試験中に前記整流器の動作が停止したときに、前記放電試験信号に基づいて再設定された出力電圧が、前記整流器の出力電圧を除いて、それぞれの再設定前の設定値に戻され、前記切り離し動作によって該放電器から電気的に切り離された組電池があれば該組電池が該切り離し動作前の接続状態に戻されることを特徴とする直流電源システムを構成する。

また、本発明においては、請求項５に記載のように、
請求項１、２または３記載の直流電源システムにおいて、前記放電試験信号を受信した放電器の放電試験中に該放電器を介して前記負荷への放電を行っている組電池の電圧が第４の設定値以下になったときに、前記放電試験信号に基づいて再設定された出力電圧のすべてが、それぞれの再設定前の設定値に戻され、前記切り離し動作によって該放電器から電気的に切り離された組電池があれば該組電池が該切り離し動作前の接続状態に戻されることを特徴とする直流電源システムを構成する。

また、本発明においては、請求項６に記載のように、
請求項１ないし５のいずれかに記載の直流電源システムにおいて、前記組電池が鉛蓄電池またはニッケル水素蓄電池であることを特徴とする直流電源システムを構成する。

また、本発明においては、請求項７に記載のように、
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムの放電試験を行う、直流電源システムの試験方法において、放電試験信号を受信したときには、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧のみを前記整流器の出力電圧よりも高い第１の設定値に再設定して該放電器から前記負荷への放電を開始させることを特徴とする直流電源システムの試験方法を構成する。

また、本発明においては、請求項８に記載のように、
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムの放電試験を行う、直流電源システムの試験方法において、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧を前記整流器の出力電圧よりも低い値に設定し、放電試験信号を受信したときには、前記整流器の出力電圧を、該放電試験信号を受信する前の前記整流器の出力電圧よりも低く、該放電試験信号を受信する前の前記放電器の出力電圧よりも高い第２の設定値に再設定し、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧を前記第２の設定値よりも高い第３の設定値に再設定することにより、該放電器からのみ前記負荷への放電を開始させることを特徴とする直流電源システムの試験方法を構成する。

また、本発明においては、請求項９に記載のように、
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムの放電試験を行う、直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムであって、放電試験信号を受信したときには、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧のみを前記整流器の出力電圧よりも高い第１の設定値に再設定して該放電器から前記負荷への放電を開始させる手順をコンピュータに実行させることを特徴とする、直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムを構成する。

また、本発明においては、請求項１０に記載のように、
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムの放電試験を行う、直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムであって、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧を前記整流器の出力電圧よりも低い値に設定し、放電試験信号を受信したときには、前記整流器の出力電圧を、該放電試験信号を受信する前の前記整流器の出力電圧よりも低く、該放電試験信号を受信する前の前記放電器の出力電圧よりも高い第２の設定値に再設定し、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧を前記第２の設定値よりも高い第３の設定値に再設定することにより、該放電器からのみ前記負荷への放電を開始させる手順をコンピュータに実行させることを特徴とする、直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムを構成する。

バックアップ能力を維持しながら放電器または組電池を選択して放電試験を行うことが可能となり、その結果として、バックアップ能力を維持しながら放電試験を実施することを可能とする直流電源システムとその試験方法ならびに直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムを提供することができる。

すなわち、放電試験時にバックアップ能力を維持しながら、放電器動作試験および対象組電池の完全放電を行い、また各組電池に対する同一条件の試験により正しく電池容量を評価することができる。

例えば、使用期間が長い放電器だけを放電試験対象とすることや、経年劣化の疑いのある組電池だけの容量試験を実施することが可能になり、システム試験を効率的に計画することができるようになる。

また、システムに搭載される複数の組電池のうち、１組のみで容量試験を行うことによって、試験中のシステム全体のバックアップ能力の低下を最小限に抑えることができる。特許文献１に記載の方法では、システムに搭載される全ての蓄電池が放電を行うため、完全放電まで継続する容量試験を行った場合、システムのバックアップ能力が全て失われ、試験中に停電が起こるとき、負荷設備への給電時間が極めて短いものとなる。

従来は、複数の組電池のうち、特定の組電池のみで放電試験を行うには、作業者が組電池を取り外して別に配線を行い、擬似負荷を設置して監視を行うという作業が必要になる。本発明に係る直流電源システムの試験方法により、蓄電池をシステムに搭載したまま、任意の組電池を選択して実負荷放電が可能になるため、作業量を大幅に軽減でき、放電試験指令を遠隔地からの放電試験信号により行うことで、監視拠点から無人で放電試験を実施することも可能となる。

さらに、ニッケル水素蓄電池やニッケル・カドミウム蓄電池では、浅い充放電を繰り返した後に深い放電を行ったときに見かけ上の容量が低下する現象（メモリー効果）があり、メモリー効果は、完全放電を行うことによって解消されることが知られている。本発明に係る直流電源システムの試験方法の容量試験を行うことによって、試験対象となった蓄電池は完全放電されるため、メモリー効果を解消して蓄電池容量を高い状態に維持することができる。

本発明に係る、直流電源システムの試験方法においては、試験対象となった放電器の出力電圧を整流器の出力電圧以上に設定することで、蓄電池から負荷への放電を開始する。そのために、例えば、整流器と、蓄電池と、蓄電池出力と負荷との間に設けられた放電器とを備える直流電源システムを構成し、放電器に外部信号（放電試験信号）が受信されたときに、放電器出力電圧を整流器出力電圧よりも高くする機能を付加する。

さらに、放電器の入力に複数の組電池を持つ場合は、回路の切り離しを行うことによって、放電試験対象以外の電池からの寄与を排除することができるようにする。

以下に、本発明の実施の形態について、蓄電池が鉛蓄電池またはニッケル水素蓄電池である場合を例として説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。

（鉛蓄電池を用いた例）
図１に示した直流電源システムにおいて、組電池３が鉛蓄電池で構成される場合の、本発明に係る直流電源システムとその試験方法について以下に説明する。

本直流電源システムにおいて、商用電源１が有効であるときは、その商用交流電力が整流器２により直流電力に変換され、その直流電力は負荷４へ供給され、組電池３の充電にも使用される。ここに、整流器２は、出力する直流電力の電圧を制御する機能を有するものとする。

商用電力の停電などにより整流器２の動作が停止すると、組電池３から出力される電力が放電器５を介して負荷４へ供給される。本直流電源システムは３台の放電器５を備え、それぞれの放電器５には２組の組電池３からの電力が入力される。

整流器２の出力電圧は５０Ｖに設定されている。放電試験信号を受信していないときには、組電池３が整流器２の出力で充電され、放電器５の出力電圧は整流器２の出力電圧以下に設定される。ここに、放電器５の出力電圧の設定は、バイパス動作をも含むものとする。さらに、放電器５は、組電池３の電圧が４５Ｖ以上であるときはコンバータを介さずに放電器５内部でバイパス動作を行い、組電池３の電圧が４５Ｖを下回ると、放電器５は昇圧動作を行い、放電器出力電圧を４５Ｖに維持する。組電池３の出力回路には、ダイオードなどの逆流防止手段が挿入されている。従って、整流器２が正常に動作し、かつ、放電試験が行われていない間は、負荷４への電力供給は整流器２によって行われている。

整流器２が正常に動作し、負荷４に電力を供給しているときに、放電試験である試験方法を実施する場合には、充電スイッチ６が閉じていればそれを開放した後、３台の放電器５のうちの１台に放電試験信号を送信する。放電試験信号を受信した放電器５は、その出力電圧を５１Ｖとする昇圧動作を行う。すなわち、放電試験信号を受信した放電器５の出力電圧のみが整流器の出力電圧である５０Ｖよりも高い第１の設定値である５１Ｖに再設定されて、その放電器５から負荷４に電力が供給されるようになり、その放電器５を対象とする、初期出力電圧５１Ｖの放電試験が開始される。放電試験中は、放電試験結果の解析に必要な数値、例えば放電電流、電池電圧などが測定される。なお、放電器５の出力電圧の再設定に対して、過負荷による垂下動作が優先する。

放電器５の１台分の出力容量により負荷４への電力供給が全てまかなえるときは、放電試験信号を受信して放電試験動作中の放電器５が出力電圧５１Ｖで全負荷分の電力供給を行う。放電器１台分の出力容量では負荷４への電力供給が不足するとき、放電試験動作中の放電器５は過負荷により垂下動作を行い、整流器２の出力電圧である５０Ｖまで出力電圧が低下し、不足分の出力は整流器２が担う。

図２に、放電試験動作による負荷４への出力電圧の推移を示す。図において、平常時（商用給電中）は、組電池３が電圧５０Ｖで満充電され、その出力電圧は５０Ｖよりもわずかに低い値になっていて、整流器２から負荷４への電力供給が行われている。図中のＡ時点で、放電試験信号を受信した放電器５は、その出力電圧を５１Ｖとする昇圧動作（出力電圧再設定）を行い、これによって、初期出力電圧５１Ｖの放電試験が開始される。その後、図中のＢ時点で、放電試験動作中の放電器５の出力容量だけでは負荷４への電力供給が不足し、放電試験動作中の放電器５は過負荷により垂下動作を行い、整流器２の出力電圧である５０Ｖまで出力電圧が低下し、不足分の出力は整流器２が担う。

この放電試験動作により、放電試験動作中の１台の放電器５へ接続される２組の組電池３だけが放電を行うため、組電池３の放電終止電圧まで放電試験動作を継続することで、この２組の組電池３に対して放電容量試験を実施することができ、かつ、他の４組の組電池３の放電を行わないことによって、バックアップ能力の低下量は全体の蓄電容量に対して３分の１に抑えられる。

放電試験動作中に、停電などにより整流器２の動作が停止した場合は、負荷４へ供給する電力を放電器５の１台ではまかなえないとき、放電試験動作中の放電器５はさらに垂下して放電試験動作をしていない他の２台の放電器５の出力電圧まで出力電圧が低下し、他の２台の放電器５が放電を開始するため、負荷４へは無瞬断で電力供給が継続される。あるいは、整流器２の動作の停止を検知して、放電試験信号を停止するように制御すれば放電試験動作中の放電器５へ電流が集中することもない。すなわち、放電試験中に整流器２の動作が停止したときに、放電試験対象の放電器５の出力電圧を再設定前の５０Ｖ以下に戻し、すべての放電器５が負荷４へ電力を供給できるようにしてもよい。

なお、図２には、Ｃ時点で停電が起こり、それ以降、放電器５が、昇圧動作を行わずに、組電池３の出力をそのまま負荷４に供給するバイパス動作を行う場合が示されている。この場合には、停電中の直流電源システムの出力電圧は４５Ｖまで低下を続け、その後昇圧動作により４５Ｖに維持される。

６組ある組電池３のうち、１組のみで放電試験を行うときは、その組と同じ放電器５に接続される他方の組を放電器５から電気的に切り離した後に、前記の放電試験動作を実行すればよい。すなわち、放電試験対象となっている放電器５に接続している組電池３に対して、１組の組電池３のみを残し、他の組電池３をその放電器５から電気的に切り離す切り離し動作後に、その放電器５の出力電圧を第１の設定値である５１Ｖに再設定すればよい。このようにして切り離された組電池３は、放電試験終了後、あるいは放電試験中に整流器２の動作が停止したときには、切り離し動作前の接続状態に戻される。

負荷４の電源仕様によっては、整流器２の出力電圧（５０Ｖ）より高い電圧を出力できない場合がある。その場合には、通常時の放電器５の出力電圧を降圧動作によって４８Ｖとした上で、放電試験信号の受信時に、整流器２の出力電圧を第２の設定値である４９Ｖに再設定し、放電試験動作をする放電器５の出力電圧を第３の設定値である５０Ｖに再設定する方法も可能である。

図３に、この方法による負荷４への出力電圧の推移を示す。図において、平常時（商用給電中）は、放電器５のすべての出力電圧は４８Ｖとなっていて、放電器５から負荷４への電力供給は行われず、整流器２から負荷４への電力供給が行われている。図中のＡ時点で、放電試験信号が受信され、整流器２の出力電圧が４９Ｖに再設定され、放電試験信号を受信した放電器５は、その出力電圧を５０Ｖとする昇圧動作（出力電圧再設定）を行い、これによって、初期出力電圧５０Ｖの放電試験が開始される。なお、放電試験信号受信前の放電器５の出力電圧は、この例のように、第２の設定値以下となるように設定される必要がある。

放電試験中は、放電試験結果の解析に必要な数値、例えば放電電流、電池電圧などが測定される。その後、図中のＢ時点で、放電試験動作中の放電器５の出力容量だけでは負荷４への電力供給が不足し、放電試験動作中の放電器５は過負荷により垂下動作を行い、整流器２の出力電圧である４９Ｖまで出力電圧が低下し、不足分の出力は整流器２が担う。

放電試験動作中に、図３のＣ時点におけるように、停電などにより整流器２の動作が停止した場合は、負荷４へ供給する電力を放電器５の１台ではまかなえないとき、放電試験動作中の放電器５はさらに垂下して放電試験動作をしていない他の２台の放電器５の出力電圧まで出力電圧が低下し、他の２台の放電器５が放電を開始するため、負荷４へは無瞬断で電力供給が継続される。あるいは、整流器２の動作の停止を検知して、放電試験信号を停止するように制御すれば放電試験動作中の放電器５へ電流が集中することもない。すなわち、放電試験中に整流器２の動作が停止したときに、放電試験対象の放電器５の出力電圧を再設定前の４８Ｖに戻し、すべての放電器５が負荷４へ電力を供給できるようにしてもよい。この場合に、放電器５は、出力電圧４８Ｖへの降圧動作を行っているので、図３に示されているように、停電中も、しばらくの間は、直流電源システムの出力電圧は一定に保たれる。

以上のような直流電源システムを構成することにより、特定の放電器のみの放電動作試験を実施することや、特定の組電池のみの完全放電・容量試験を実施することが可能となる。

（ニッケル水素蓄電池を用いた例）
図４は、本発明に係る直流電源システムが、ニッケル水素蓄電池で構成される組電池３を用いた場合の形態例を説明する図である。

本直流電源システムにおいて、商用電源１が有効であるときは、その商用交流電力が整流器２により直流電力に変換され、その直流電力は負荷４へ供給される。ここに、整流器２は、出力する直流電力の電圧を制御する機能を有するものとする。充電器８は、外部からの充電指令を受け、整流器２からの電力によって、ニッケル水素蓄電池を組み合わせてなる組電池３の充電を行う。なお、充電器８は、図１に示された充電スイッチ６に相当するスイッチ手段を内蔵している。

整流器２の出力電圧は５２Ｖに設定されている。放電器５は、組電池３（その出力電圧は６４Ｖから４０Ｖまで変化する）から入力される電圧を昇圧または降圧することにより、放電器出力電圧を５０Ｖから４５Ｖの間に収める。

さらに、放電器５は、外部からの放電試験信号の受信時に、放電器出力電圧を５３Ｖとする昇降圧動作（出力電圧の再設定）を行うものである。

整流器２が正常に動作し、負荷４に電力を供給しているときに、放電試験である試験方法を実施する場合には、充電器８に内蔵されている、充電スイッチ６に相当するスイッチ手段が閉じていれば、それを開放した後、３台の放電器５のうちの１台に放電試験信号を送信し、その出力電圧を５３Ｖに再設定し、初期出力電圧５３Ｖの放電試験動作を開始させる。

放電器５の１台分の出力容量により負荷４への電力供給が全てまかなえるときは、放電試験動作中の放電器５が出力電圧５３Ｖで全負荷分の電力供給を行う。放電器１台分の出力容量では負荷４への電力供給が不足するとき、放電試験動作中の放電器５は過負荷により垂下動作を行い、整流器２の出力電圧である５２Ｖまで出力電圧が低下し、不足分の出力は整流器２が担う。

図５に放電試験動作による負荷４への出力電圧の推移を示す。図５の説明は、図２または図３の場合と同様であるので、省略する。この場合に、放電器５は、出力電圧５０Ｖへの降圧動作を行っているので、停電中も、しばらくの間は、直流電源システムの出力電圧は一定に保たれる。

この放電試験動作により、放電試験動作中の１台の放電器５へ接続される２組の組電池３だけが放電を行うため、組電池３の放電終止電圧まで放電試験動作を継続することでこの２組に対して放電容量試験を実施することができ、かつ、他の４組の組電池３の放電を行わないことによって、バックアップ能力の低下量は全体の蓄電容量に対して３分の１に抑えられる。

放電試験動作中に、停電などにより整流器２の動作が停止した場合は、負荷４を放電器１台ではまかなえないとき、放電試験動作中の放電器５はさらに垂下して放電試験動作をしていない他の２台の放電器５の出力電圧（最高５０Ｖ）まで出力電圧が低下し、他の２台の放電器５が放電を開始するため、負荷４へは無瞬断で電力供給が継続される。整流器２の停止を検知して、放電試験信号を停止するように制御すれば放電試験動作中の放電器５へ電流が集中することもない。その方法は、上記の鉛蓄電池を用いた例の場合と同様である。

６組ある組電池３のうち、１組のみで放電試験を行うときは、その組と同じ放電器５に接続される他方の組を放電器５から電気的に切り離した後に、前記の放電試験動作を実行すればよい。その方法も、上記の鉛蓄電池を用いた例の場合と同様である。この場合にも、切り離された組電池３は、放電試験終了後、あるいは放電試験中に整流器２の動作が停止したときには、切り離し動作前の接続状態に戻される。

負荷４の電源仕様により、整流器２の出力電圧（５２Ｖ）より高い電圧を出力できない場合には、放電試験信号の受信時に、整流器２の出力電圧を５１Ｖとし、放電試験動作をする放電器５の出力電圧を５２Ｖとする方法も可能である。その方法も、上記の鉛蓄電池を用いた例の場合と同様である。

以上のような直流電源システムを構成することにより、特定の放電器のみの放電動作試験を実施することや、特定の組電池のみの完全放電・容量試験を実施すること、さらには組電池の完全放電によるメモリー効果の解消が可能となる。

上記の放電動作試験は、試験対象となっている組電池の電池電圧が第４の設定値である過放電電圧（例えば、ニッケル水素蓄電池単セルで１.０Ｖ）に到達したときに終了する。そして、放電試験信号に基づいて再設定された電圧のすべてが、それぞれの再設定前の設定値に戻され、切り離し動作によって放電器から電気的に切り離された組電池があれば、それが切り離し動作前の接続状態に戻される。放電試験対象となった組電池は、その電圧が過放電電圧以下となっているので、次に充電されるまでは、電力の供給源とはならない。

本発明に係る直流電源システムの試験方法における手順をコンピュータに実行させることができる。そのような手順の一例を図７に示す。

図７において、ステップＳ１で、放電試験信号を受信したか否かを判断し、ＮｏならばステップＳ１に戻り、ＹｅｓならばステップＳ２で放電試験対象となった放電器の出力電圧Ｖ_Ｄを整流器の出力電圧よりも高い第１の設定値Ｖ_１に再設定し、ステップＳ３で放電試験結果の解析に用いるデータ取得し、ステップＳ４で放電試験対象となった放電器の電池電圧Ｖ_Ｂが第４の設定値である過放電電圧Ｖ_４よりも高いか否かを判断し、ＹｅｓならばステップＳ３に戻り、ＮｏならばステップＳ５でＶ_Ｄを再設定前の設定値に戻して放電試験を終了する。

この手順をコンピュータに実行させるプログラムを作成すれば、そのプログラムは、放電試験信号を受信したときには、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧のみを前記整流器の出力電圧よりも高い第１の設定値に再設定して該放電器から前記負荷への放電を開始させる手順をコンピュータに実行させることを特徴とする、直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムとなる。

また、ステップＳ２として、整流器の出力電圧を放電試験信号を受信する前の設定値よりも低い第２の設定値Ｖ_２に再設定するとともに、放電試験対象となった放電器の出力電圧Ｖ_Ｄを第２の設定値Ｖ_２よりも高い第３の設定値Ｖ_３に再設定し、ステップＳ５として、整流器の出力電圧と放電器の出力電圧Ｖ_Ｄとを、それぞれの再設定前の設定値に戻すようにしてもよい。

このような変更後の手順をコンピュータに実行させるプログラムを作成すれば、そのプログラムは、放電試験信号を受信したときには、前記整流器の出力電圧を放電試験信号受信前の設定値よりも低い第２の設定値に再設定し、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧を前記第２の設定値よりも高い第３の設定値に再設定して該放電器から前記負荷への放電を開始させる手順をコンピュータに実行させることを特徴とする、直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムとなる。

以上、本発明の実施の形態について、電池が鉛蓄電池とニッケル水素蓄電池である場合を例として、説明したが、本発明はこれに限られるものではない。

以下に、本発明によって生じる効果について説明する。
（１）複数の放電器や組電池をもつ直流電源システムにおいて、放電器または組電池を選択して放電試験を行うことが可能となる。例えば、使用期間が長い放電器だけを放電試験対象とすることや、経年劣化の疑いのある組電池だけの容量試験を実施することが可能になり、システム試験を効率的に計画することができるようになる。
（２）特許文献１に記載の方法では、システムに搭載される全ての蓄電池が放電を行うため、完全放電まで継続する容量試験を行った場合、システムのバックアップ能力が全て失われ、試験中に停電が起こるとき、負荷設備への給電時間が極めて短いものとなる。本発明に係る直流電源システムの試験方法により、システムに搭載される複数の組電池のうち、１組のみで容量試験を行うことができるため、試験中のシステム全体のバックアップ能力の低下を最小限に抑えることができる。
（３）複数の組電池のうち、特定の組電池のみで放電試験を行うには、作業者が蓄電池を取り外して別に配線を行い、擬似負荷を設置して監視を行うという作業が必要になる。本発明に係る直流電源システムの試験方法により、蓄電池をシステムに搭載したまま、任意の組電池を選択して実負荷放電が可能になるため、作業量を大幅に軽減でき、放電試験指令を遠隔地からの信号により行うことで、監視拠点から無人で放電試験を実施することも可能となる。
（４）ニッケル水素蓄電池やニッケル・カドミウム蓄電池では、浅い充放電を繰り返した後に深い放電を行ったときに見かけ上の容量が低下する現象（メモリー効果）があり、メモリー効果は、完全放電を行うことによって解消されることが知られている。本発明に係る直流電源システムの試験方法の容量試験を行うことによって、蓄電池は完全放電されるため、メモリー効果を解消して蓄電池容量を高い状態に維持することができる。

鉛蓄電池を用いた直流電源システムの構成図である。本発明の実施の形態における負荷への出力電圧の推移を説明する図である。本発明の実施の形態における負荷への出力電圧の推移を説明する図である。ニッケル水素蓄電池を用いた本発明の形態例を説明する図である。本発明の実施の形態における負荷への出力電圧の推移を説明する図である。整流器と蓄電池とを組み合わせた直流電源システムの構成図である。本発明に係る直流電源システムの試験方法における手順を示す流れ図である。

符号の説明

１：商用電源、２：整流器、３：組電池、４：負荷、５：放電器、６：充電スイッチ、８：充電器。

Claims

商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムにおいて、
放電試験信号を受信したときには、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧のみが前記整流器の出力電圧よりも高い第１の設定値に再設定されて該放電器から前記負荷への放電が開始されることを特徴とする直流電源システム。
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムにおいて、
放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧よりも低い値に設定され、放電試験信号を受信したときには、前記整流器の出力電圧が、該放電試験信号を受信する前の前記整流器の出力電圧よりも低く、該放電試験信号を受信する前の前記放電器の出力電圧よりも高い第２の設定値に再設定され、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧が前記第２の設定値よりも高い第３の設定値に再設定されることにより、該放電器からのみ前記負荷への放電が開始されることを特徴とする直流電源システム。
請求項１または２記載の直流電源システムにおいて、
前記放電試験信号を受信した放電器が複数の前記組電池からの出力を入力としている場合に、該複数の組電池のうちの１つ以上を残して他の組電池を該放電器から電気的に切り離す切り離し動作後に、該放電器の出力電圧が前記第１または第３の設定値に再設定されることを特徴とする直流電源システム。
請求項１、２または３記載の直流電源システムにおいて、
前記放電試験信号を受信した放電器の放電試験中に前記整流器の動作が停止したときに、前記放電試験信号に基づいて再設定された出力電圧が、前記整流器の出力電圧を除いて、それぞれの再設定前の設定値に戻され、前記切り離し動作によって該放電器から電気的に切り離された組電池があれば該組電池が該切り離し動作前の接続状態に戻されることを特徴とする直流電源システム。
請求項１、２または３記載の直流電源システムにおいて、
前記放電試験信号を受信した放電器の放電試験中に該放電器を介して前記負荷への放電を行っている組電池の電圧が第４の設定値以下になったときに、前記放電試験信号に基づいて再設定された出力電圧のすべてが、それぞれの再設定前の設定値に戻され、前記切り離し動作によって該放電器から電気的に切り離された組電池があれば該組電池が該切り離し動作前の接続状態に戻されることを特徴とする直流電源システム。
請求項１ないし５のいずれかに記載の直流電源システムにおいて、
前記組電池が鉛蓄電池またはニッケル水素蓄電池であることを特徴とする直流電源システム。
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムの放電試験を行う、直流電源システムの試験方法において、
放電試験信号を受信したときには、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧のみを前記整流器の出力電圧よりも高い第１の設定値に再設定して該放電器から前記負荷への放電を開始させることを特徴とする直流電源システムの試験方法。
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムの放電試験を行う、直流電源システムの試験方法において、
放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧を前記整流器の出力電圧よりも低い値に設定し、放電試験信号を受信したときには、前記整流器の出力電圧を、該放電試験信号を受信する前の前記整流器の出力電圧よりも低く、該放電試験信号を受信する前の前記放電器の出力電圧よりも高い第２の設定値に再設定し、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧を前記第２の設定値よりも高い第３の設定値に再設定することにより、該放電器からのみ前記負荷への放電を開始させることを特徴とする直流電源システムの試験方法。
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムの放電試験を行う、直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムであって、
放電試験信号を受信したときには、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧のみを前記整流器の出力電圧よりも高い第１の設定値に再設定して該放電器から前記負荷への放電を開始させる手順をコンピュータに実行させることを特徴とする、直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラム。
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に供給する整流器と、複数の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池と、前記整流器の動作停止時に前記組電池が出力する直流電力をそのまま、あるいは電圧変換して前記負荷に供給する複数の放電器とを有し、放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧が前記整流器の出力電圧以下に設定されている直流電源システムの放電試験を行う、直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラムであって、
放電試験信号を受信していないときには、前記放電器の出力電圧を前記整流器の出力電圧よりも低い値に設定し、放電試験信号を受信したときには、前記整流器の出力電圧を、該放電試験信号を受信する前の前記整流器の出力電圧よりも低く、該放電試験信号を受信する前の前記放電器の出力電圧よりも高い第２の設定値に再設定し、該放電試験信号を受信した前記放電器の出力電圧を前記第２の設定値よりも高い第３の設定値に再設定することにより、該放電器からのみ前記負荷への放電を開始させる手順をコンピュータに実行させることを特徴とする、直流電源システムの試験方法を実行するためのプログラム。