JP4519077B2 - Power supply system, power supply system control program, and recording medium recording the same - Google Patents
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Description
本発明は電源システムならびに電源システム制御のためのプログラムおよびそれを記録した記録媒体に関する。 The present invention relates to a power supply system, a program for controlling the power supply system, and a recording medium on which the program is recorded.
ニッケル水素蓄電池は、鉛蓄電池に比べてエネルギー密度が大きく、電池寿命の長さや環境負荷の少ないことが特長である。軽量、小型で持ち運びで有利であるため、車載バッテリーや災害対策用電源として近年急速に普及しつつある。 Nickel metal hydride storage batteries have a higher energy density than lead storage batteries and are characterized by long battery life and low environmental impact. Since it is lightweight, compact, and convenient to carry, it has been rapidly spreading in recent years as an on-board battery and disaster countermeasure power source.
ニッケル水素蓄電池を電源として用いる場合には、例えば、単セルと呼ばれる１本（平均電圧１．２Ｖ、容量９５Ａｈ）を１０直列にしたものを１単位（１モジュールと称する）とし、４モジュールを直列接続したものを２つ並列接続して用いる。 When using a nickel-metal hydride storage battery as a power source, for example, one unit (average voltage 1.2 V, capacity 95 Ah) 10 units in series is used as one unit (referred to as one module), and four modules are connected in series. Two connected ones are used in parallel.
下記特許文献１には、複数の組電池と、充電制御手段と、放電制御手段とを備えた電源装置において、電池監視手段が組電池の残存容量を算出し、その結果に基づいて当該組電池の補充電時期を決定することが記載されている。
屋外での電力需要や、災害時等の非常電源確保の手段として、発動発電装置（エンジン）が一般に用いられているが、発電時の騒音や排気ガスにより、使用場所周辺の環境汚染や近隣住民への騒音、排煙被害が問題になっている。 The power generator (engine) is generally used as a means of securing outdoor power demand and emergency power in the event of a disaster, etc., but environmental pollution around the place of use and nearby residents due to noise and exhaust gas during power generation Noise and flue gas damage are a problem.
屋内におけるＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの停電への備えとして、ＵＰＳ（無停電電源装置）が普及している。ＵＰＳ用の電池としては鉛蓄電池が用いられているため、長時間のバックアップを行うにも設置面積、床荷重の制約があり、サーバ類が正常にシャットダウンする時間（２〜３分）のみの能力しか確保できないのが現状である。また、鉛製品は有害物質に指定されており、環境保護の観点から鉛蓄電池を廃止することが求められている。 An UPS (uninterruptible power supply) is widely used as a preparation for a power failure in an indoor PC (personal computer). Since a lead-acid battery is used as a battery for UPS, there are restrictions on the installation area and floor load even for long-time backup, and the capacity only for the time when servers normally shut down (2 to 3 minutes) Only the current situation can be secured. In addition, lead products are designated as hazardous substances, and lead storage batteries are required to be abolished from the viewpoint of environmental protection.
現在では、小型で軽量なニッケル水素蓄電池による直流バックアップ電源システムが構成可能となった。そこで、前記の災害、停電用電源への適用も可能となり、持ち運びが可能で、長時間のバックアップ能力を持ち、無騒音、無排気、さらには鉛フリーの環境に優しい電源システムが実現できる。 At present, a DC backup power supply system using a small and lightweight nickel metal hydride storage battery can be configured. Therefore, it can be applied to the power supply for disasters and power outages described above, can be carried, has a long-time backup capability, and can realize a noise-free, exhaust-free, and lead-free environment-friendly power supply system.
小型・軽量なニッケル水素蓄電池と、電池を充電する充電器と、負荷が所望する電気方式（ＡＣ１００Ｖ、ＤＣ１２Ｖなど）へ変換する変換器（インバータ、コンバータ）を組合わせることによって、バックアップ電源システムが構成可能である。 A backup power supply system is configured by combining a small and lightweight nickel metal hydride storage battery, a charger that charges the battery, and a converter (inverter, converter) that converts the electrical system (AC100V, DC12V, etc.) desired by the load. Is possible.
しかし、ニッケル水素蓄電池は、フロート充電（一定電圧による充電）には不適であり、一定電流による充電が必要である。このため、一定電流を出力する充電器に対して、充電開始および停止の命令を出す制御部を搭載する必要がある。 However, nickel-metal hydride storage batteries are unsuitable for float charging (charging with a constant voltage) and require charging with a constant current. For this reason, it is necessary to mount a control unit that issues charging start and stop commands to a charger that outputs a constant current.
また、ニッケル水素蓄電池は、過放電状態（単セルで１．０Ｖ未満）になると、劣化が進行し電池寿命に悪影響を与える。このため、負荷への放電中には電池電圧を監視し、所定の電圧値を下回ったときに放電を停止させる必要がある。 Moreover, when the nickel metal hydride storage battery is in an overdischarged state (less than 1.0 V in a single cell), the deterioration proceeds and adversely affects the battery life. For this reason, it is necessary to monitor the battery voltage during discharge to the load and stop the discharge when the voltage falls below a predetermined voltage value.
つまり、単純に、ニッケル水素蓄電池を充電器、放電器（インバータ、コンバータ）と組合わせただけでは、充電制御、放電制御、故障検出を行うことはできず、安全に充電を行うこともできず、電池が劣化する前に放電を止めることもできず、電池が異常な状態になっても検知することもできず、危険な温度上昇があってもシステムを保護することもできない。 In other words, simply by combining a nickel metal hydride storage battery with a charger or discharger (inverter or converter), charge control, discharge control, or failure detection cannot be performed, and charging cannot be performed safely. It is impossible to stop the discharge before the battery deteriorates, and even when the battery is in an abnormal state, it cannot be detected, and even if there is a dangerous temperature rise, the system cannot be protected.
上記の問題は、ニッケル水素蓄電池システムの場合に限らず、リチウムイオン電池などの二次電池を用いたシステムにおいても生じる問題である。 The above problem is not limited to the case of the nickel hydride storage battery system, but also occurs in a system using a secondary battery such as a lithium ion battery.
本発明は上記の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、ユーザはとくに意識することなく、商用電源さえ入力しておけば、常に十分なバックアップ能力を備え、停電時の対応制御を自動的に行う電源システムならびに電源システム制御のためのプログラムおよびそれを記録した記録媒体を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and the problem to be solved by the present invention is that the user always has sufficient backup capability as long as a commercial power supply is input without being particularly conscious. It is an object of the present invention to provide a power supply system that automatically performs response control in the event of a power failure, a program for controlling the power supply system, and a recording medium recording the program.
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、商用系統からの電力を入力とする第１の変換器と、二次電池を構成要素とする蓄電装置と、前記蓄電装置からの電力または前記第１の変換器からの電力を入力とする第２の変換器と、前記商用系統からの電力と前記第２の変換器からの電力を切替えて負荷に供給する切替器と、前記切替器を介して前記商用系統からの電力を直接負荷に供給するバイパス動作と、前記商用系統からの電力を用いて前記蓄電装置を充電する充電動作と、前記蓄電装置が出力する電力を前記第２の変換器が変換し前記切替器を介して負荷に供給する放電動作とを制御する制御部とを有し、前記切替器の出力電力を負荷に供給する電源システムにおいて、前記蓄電装置は、前記蓄電装置の充電を阻止する向きのダイオードとＭＯＳトランジスタを並列接続して構成した充電スイッチと前記蓄電装置の放電を阻止する向きのダイオードとＭＯＳトランジスタを並列接続して構成した放電スイッチとを直列接続した前記二次電池の入出力切替え回路を有し、前記制御部は、前記商用系統から前記電源システムへの入力電圧が所定の値以上か否かを判断する入力判断を行い、充電時に前記充電スイッチを構成するＭＯＳトランジスタをオンとし、放電時に前記放電スイッチを構成するＭＯＳトランジスタをオンとし、前記商用系統が有効であるときは前記切替器を介して前記商用系統からの電力を直接負荷に供給するバイパス動作をさせる制御を行い、前記商用系統が停電であるときは前記蓄電装置の出力電力を前記第２の変換器が変換する放電動作をさせた後に再び前記入力判断を実行する制御を行い、前記蓄電装置の放電電圧が予め定めた放電終止電圧以下となったとき前記放電動作を終了させる制御を行い、前記第１の変換器と前記第２の変換器を結ぶ電路と、前記蓄電装置との間に介挿された抵抗における電圧降下の値によって前記蓄電装置の残容量を計算し、前記商用系統が有効であって、前記商用系統から前記蓄電装置への充電継続を監視し、継続中である場合に再び前記入力判断を実行する制御を行い、前記商用系統が有効であって、前記蓄電装置の残容量が所定の値になったとき（Ｓ５）に前記商用系統から前記第１の変換器を介して該蓄電装置へ充電する充電動作を開始させ、その後に再び前記入力判断を実行する制御を行い、前記蓄電装置が満充電となったとき前記充電動作を終了させた後、前記電源システムの動作を継続する場合に再び前記入力判断を実行する制御を行うことを特徴とする電源システムを構成する。
In order to solve the above problems, in the present invention, as described in
また、本発明においては、請求項２に記載のように、
商用系統からの電力を入力とする第１の変換器と、二次電池を構成要素とする蓄電装置と、前記第１の変換器からの電力または前記蓄電装置からの電力を入力とする第２の変換器と、前記第１の変換器が出力する電力を前記第２の変換器が変換して負荷に供給する二変換動作と、前記商用系統からの電力を用いて前記蓄電装置を充電する充電動作と、前記蓄電装置が出力する電力を前記第２の変換器が変換して負荷に供給する放電動作とを制御する制御部とを有し、前記第２の変換器の出力電力を負荷に供給する電源システムにおいて、前記蓄電装置は、前記蓄電装置の充電を阻止する向きのダイオードとＭＯＳトランジスタを並列接続して構成した充電スイッチと前記蓄電装置の放電を阻止する向きのダイオードとＭＯＳトランジスタを並列接続して構成した放電スイッチとを直列接続した前記二次電池の入出力切替え回路を有し、前記制御部は、前記商用系統から前記電源システムへの入力電圧が所定の値以上か否かを判断する入力判断を行い、充電時に前記充電スイッチを構成するＭＯＳトランジスタをオンとし、放電時に前記放電スイッチを構成するＭＯＳトランジスタをオンとし、前記商用系統が有効であるときは前記第１の変換器の出力電力を前記第２の変換器が変換して前記負荷に供給する二変換動作をさせる制御を行い、前記商用系統が停電であるときは前記蓄電装置の出力電力を前記第２の変換器が変換して前記負荷に供給する放電動作をさせた後に再び前記入力判断を実行する制御を行い、前記蓄電装置の放電電圧が予め定めた放電終止電圧以下となったとき前記放電動作を終了させる制御を行い、前記第１の変換器と前記第２の変換器を結ぶ電路と、前記蓄電装置との間に介挿された抵抗における電圧降下の値によって前記蓄電装置の残容量を計算し、前記商用系統が有効であって、前記商用系統から前記蓄電装置への充電継続を監視し、継続中である場合に再び前記入力判断を実行する制御を行い、前記商用系統が有効であって、前記蓄電装置の残容量が所定の値になったときに前記商用系統から前記第１の変換器を介して該蓄電装置へ充電する充電動作を開始させ、その後に再び前記入力判断を実行する制御を行い、前記蓄電装置が満充電となったとき前記充電動作を終了させた後、前記電源システムの動作を継続する場合に再び前記入力判断を実行する制御を行うことを特徴とする電源システムを構成する。
In the present invention, as described in
A first converter that receives power from a commercial system, a power storage device having a secondary battery as a component, and a second power that receives power from the first converter or power from the power storage device The converter, a two-conversion operation in which the second converter converts the power output from the first converter and supplies it to the load, and charges the power storage device using the power from the commercial system A control unit that controls a charging operation and a discharging operation in which the second converter converts the power output from the power storage device and supplies the power to the load, and outputs the output power of the second converter to the load In the power supply system that supplies power to the battery, the power storage device includes a charge switch configured by connecting a diode and a MOS transistor in parallel to prevent charging of the power storage device, and a diode and MOS transistor in a direction that prevents discharge of the power storage device Ordinary A discharge switch which is constructed by connecting a input-output switching circuit of the secondary battery connected in series, the control unit, the input voltage from the utility power to the power system whether more than a predetermined value When the input is determined, the MOS transistor constituting the charge switch is turned on during charging, the MOS transistor constituting the discharge switch is turned on during discharging, and the first converter is activated when the commercial system is valid The second converter converts the output power of the power supply to the load and performs a two-conversion operation to supply the load. When the commercial system is out of power, the output power of the power storage device is converted to the second converter. There performs control to execute again the input decision on after the discharging operation is supplied to the load by converting, when the discharge voltage of the electric storage device becomes equal to or lower than a predetermined discharge termination voltage The discharge operation is controlled, and the electric storage device has a voltage drop value in a resistor interposed between the electric circuit connecting the first converter and the second converter and the electric storage device. Calculating the remaining capacity, monitoring the continuation of charging from the commercial system to the power storage device when the commercial system is valid, and performing control to execute the input determination again when the commercial system is continuing, Is effective, and when the remaining capacity of the power storage device reaches a predetermined value, a charging operation for charging the power storage device from the commercial system via the first converter is started, and then the power storage device again Performing control to execute input determination, and performing control to execute the input determination again when continuing the operation of the power supply system after terminating the charging operation when the power storage device is fully charged. Characteristic power supply system Configure the system.
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に記載の電源システムにおいて、前記制御部は、前記商用系統が有効であるときは前記第２の変換器を停止させ、前記商用系統が停電であるときは前記第２の変換器に前記放電動作をさせることを特徴とする電源システムを構成する。
In the present invention, as described in
2. The power supply system according to
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に記載の電源システムにおいて、前記制御部は、前記商用系統が有効であるときは前記第２の変換器を停止させ、前記商用系統が停電となったとき前記第２の変換器を運転させた後に前記切替器の入力を前記第２の変換器に切り替えて前記放電動作をさせることを特徴とする電源システムを構成する。
In the present invention, as described in
2. The power supply system according to
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ないし４のいずれかに記載の電源システムにおいて、前記制御部は、前記蓄電装置の放電中に前記蓄電装置の温度が所定値を超えているとき、あるいは、前記蓄電装置が充電されているときに前記蓄電装置に備えるファンを駆動させることを特徴とする電源システムを構成する。
In the present invention, as described in
5. The power supply system according to
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電源システムの前記制御部において行われるいずれかの制御をマイクロプロセッサまたはコンピュータに実行させることを特徴とする、電源システム制御のためのプログラムを構成する。
According to the present invention, as described in
また、本発明においては、請求項７に記載のように、請求項１ないし５のいずれかに記載の電源システムの前記制御部において行われるいずれかの制御をコンピュータに実行させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な、電源システム制御のためのプログラムを記録した記録媒体を構成する。
According to the present invention, as described in
また、本発明においては、請求項８に記載のように、請求項１ないし５のいずれかに記載の電源システムにおいて、静電容量とインダクタンスとからなる並列共振回路が前記商用系統からの入力に並列接続されていることを特徴とする電源システムを構成する。
Further, in the present invention, as described in
本発明により、正常時の動作および停電時の動作を制御する制御部を具備する電源システムを構成して、商用電源さえ入力しておけば、常に十分なバックアップ能力を備え、停電時の対応制御を自動的に行う電源システムを提供することが可能となる。 According to the present invention, a power supply system including a control unit that controls operation at normal time and operation at the time of power failure is configured, and as long as commercial power is input, sufficient backup capability is always provided, and control at the time of power failure is provided. It is possible to provide a power supply system that automatically performs the above.
（構成例１）
図１に、本発明に係る電源システムの構成例を示す。図において、１は商用系統の電源（以下、単に、商用系統と呼ぶ）であり、２は商用系統１からの電力を入力とする第１の変換器であり、３は電池を構成要素とする蓄電装置であり、４は蓄電装置３からの電力または第１の変換器２からの電力を入力とする第２の変換器であり、５は、商用系統１からの電力をバイパス回路を通して負荷６に供給するか、第２の変換器４からの電力を負荷６に供給するかを切替える切替器である。負荷６は、商用系統１を電力供給源としうる負荷であり、第１の変換器２はＡＣ／ＤＣ変換器であり、第２の変換器４はＤＣ／ＡＣ変換器である。
(Configuration example 1)
FIG. 1 shows a configuration example of a power supply system according to the present invention. In the figure, 1 is a power source for a commercial system (hereinafter simply referred to as a commercial system), 2 is a first converter that receives power from the
この電源システムは、商用系統１からの電力が正常に供給されている間は、切替器５を介して商用系統１からの電力を直接負荷６に供給するバイパス動作を行い、蓄電装置３が二次電池を構成要素とする場合には商用系統１からの電力を用いて、この場合には第１の変換器２を経由して、蓄電装置３を充電する充電動作を行い、商用系統１からの電力が正常に供給されない場合、例えば停電の場合には、蓄電装置３が出力する電力を第２の変換器４が変換し、切替器５を介して負荷に供給する放電動作を行う。
This power supply system performs a bypass operation of supplying power from the
本構成例の特徴は、制御部７が具備され、制御部７は、前記バイパス動作の開始・終了を含めた制御を行い、蓄電装置３が二次電池をを構成要素としない場合には前記放電動作の開始・終了を含めた制御を行い、蓄電装置３が二次電池を構成要素とする場合には前記充電動作の開始・終了を含めた制御、前記放電動作の開始・終了を含めた制御のうちの少なくとも１つを行うことである。制御部７を動作させるための電源としては、蓄電装置３を用いてもよいし、蓄電装置３とは異なる蓄電装置を用いてもよい。
A feature of this configuration example is that a
制御部７は、図２に示したように、構成要素ごとに備えられていてもよい。
As shown in FIG. 2, the
本構成例において、商用系統１からの電力が第１の変換器２で変換され、さらに第２の変換器４で変換され、切替器５を介して負荷に供給される場合（常時変換方式）もある。この場合には、図３に示したように、商用系統１からの電力を用い、専用のコンバータを有する充電器／放電器８を経由して、蓄電装置３を充電してもよい。
In this configuration example, when electric power from the
本構成例は、商用電源さえ入力しておけば、常に十分なバックアップ能力を備え、停電時の対応制御を自動的に行う電源システムとなっている。 This configuration example is a power supply system that always has sufficient backup capability as long as even commercial power is input, and automatically performs response control in the event of a power failure.
（構成例２）
図４に、本発明に係る電源システムの他の構成例を示す。図において、１は商用系統の電源であり、２は商用系統１からの電力を入力とする第１の変換器であり、３は電池を構成要素とする蓄電装置であり、４は蓄電装置３からの電力または第１の変換器２からの電力を入力とし、負荷６に電力を供給する第２の変換器であある。第１の変換器２はＡＣ／ＤＣ変換器であり、第２の変換器４はＤＣ／ＡＣ変換器あるいはＤＣ／ＤＣ変換器である。負荷６は、商用系統１を電力供給源としうる負荷であってもよいし、商用系統１を電力供給源とし得ない負荷であってもよい。
(Configuration example 2)
FIG. 4 shows another configuration example of the power supply system according to the present invention. In the figure, 1 is a power source of a commercial system, 2 is a first converter that receives power from the
この電源システムは、商用系統１からの電力が正常に供給されている間は、第１の変換器２からの電力を第２の変換器４を介して負荷６に電力を供給する二変換動作を行い、蓄電装置３が二次電池を構成要素とする場合には商用系統１からの電力を用いて、この場合には第１の変換器２を経由して、蓄電装置３を充電する充電動作を行い、商用系統１からの電力が正常に供給されない場合、例えば停電の場合には、蓄電装置３が出力する電力を第２の変換器４が変換して負荷６に供給する放電動作を行う。
This power supply system is a two-conversion operation for supplying power from the
本構成例の特徴は、制御部７が具備され、制御部７は、蓄電装置３が二次電池を構成要素としない場合には前記放電動作の開始・終了を含めた制御を行い、蓄電装置３が二次電池を構成要素とする場合には前記充電動作の開始・終了を含めた制御、前記放電動作の開始・終了を含めた制御のうちの少なくとも１つを行うことである。
A feature of the present configuration example is that a
制御部７は、図５に示したように、構成要素ごとに備えられていてもよい。
As shown in FIG. 5, the
本構成例において、商用系統１からの電力が第１の変換器２で変換され、さらに第２の変換器４で変換され、負荷に供給される（常時変換方式）。この場合に、図３に示したように、商用系統１からの電力を用い、専用のコンバータを有する充電器／放電器８を経由して、蓄電装置３を充電してもよい。
In this configuration example, electric power from the
（蓄電装置の入出力監視）
上記の構成例において、図６に示したように、蓄電装置３の入出力回路に抵抗９が挿入され、抵抗９における電圧降下の値が、正負の符号を含めて、制御部７に入力されることによって、制御部７は、蓄電装置３の入出力電流の値を計算でき、蓄電装置３の入出力状態を監視し、適切な動作制御を行うことができる。
(Storage input / output monitoring)
In the above configuration example, as illustrated in FIG. 6, the
蓄電装置３の入出力回路が、入力回路と出力回路とに分かれている場合には、入力回路と出力回路との両方に抵抗９を挿入し、それぞれにおける電圧降下の値が制御部７に入力されるようにすればよい。
When the input / output circuit of the
（放電スイッチと充電スイッチ）
上記の構成例において、図７に示したように、放電スイッチ１０と充電スイッチ１１とを、蓄電装置３中の二次電池の入出力回路に挿入することによって、その二次電池の入出力切替えができる。各スイッチは、ダイオード（Ｄ１、Ｄ２で示す）とノーマリオフのＭＯＳトランジスタとを組合わせたものである。放電の際には、放電スイッチ１０のＭＯＳトランジスタのゲートに正電圧を印加してトランジスタをオンとし、放電電流が、放電スイッチ１０のトランジスタと充電スイッチ１１のダイオードＤ２を通って流れるようにする。充電の際には、充電スイッチ１１のＭＯＳトランジスタのゲートに正電圧を印加してトランジスタをオンとし、充電電流が、充電スイッチ１１のトランジスタと放電スイッチ１０のダイオードＤ１を通って流れるようにする。
(Discharge switch and charge switch)
In the above configuration example, as shown in FIG. 7, the input / output switching of the secondary battery is performed by inserting the
図８、図９、図１０は、放電スイッチ１０と充電スイッチ１１との利用形態の例を示している。図８および図１０は、蓄電装置３中に二次電池が複数設置されている場合を示し、図９は、第１の変換器２と第２の変換器４とが、それぞれ、複数設置されている場合である。
8, 9, and 10 show examples of usage forms of the
（逆流阻止用ダイオード）
上記の構成例において、図１１に示したように、複数の蓄電装置３が並列接続されている場合に、蓄電装置３の各々の出力電路にダイオード１２を設け、放電動作中において電流の逆流を阻止することができる。
(Backflow prevention diode)
In the above configuration example, as shown in FIG. 11, when a plurality of
なお、この場合に、図１２に示したように、商用系統１からの電力を用い、専用のコンバータを有する充電器／放電器８を経由して、蓄電装置３を充電してもよい。
In this case, as shown in FIG. 12, the
なお、図７ないし図１０における充電スイッチ１１中のダイオード（Ｄ２、Ｄ４）は、このような逆流阻止用ダイオードとしての役割も果たしている。
The diodes (D2, D4) in the charging
（携帯電話器充電装置）
図１３は、図４に示した構成例（構成例２）に構成要素を付加して、携帯電話器充電装置とした構成を示している。図において、１３はＤＣ／ＤＣコンバータであり、１４は携帯電話器充電端子である。この場合に、携帯電話器充電端子１４を通して、最大４台の携帯電話器を充電することができる。充電中、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、制御部７によって、個別に制御される。
(Mobile phone charger)
FIG. 13 shows a configuration in which a component is added to the configuration example (configuration example 2) shown in FIG. In the figure, 13 is a DC / DC converter, and 14 is a mobile phone charging terminal. In this case, up to four mobile phones can be charged through the mobile
（構成要素の具体例）
上記の構成例における構成要素の具体例を以下に示す。
(Specific examples of components)
Specific examples of the components in the above configuration example are shown below.
商用系統１は、ＡＣ１００Ｖ電源を含む交流電源であり、
第１の変換器２は、定電圧コンバータ、２０Ａ垂下型ＤＣコンバータを含むコンバータまたは後述のクリーン電源（タイプＡ、タイプＢ）の充電器であり、
第２の変換器４は、後述のクリーン電源（タイプＡ、タイプＢ）のインバータを含むインバータ、またはコンバータであり、
蓄電装置３は、一次電池、ニッケル水素蓄電池を含む二次電池のうちの少なくとも１つを構成要素とし、
負荷６は、ＡＣ１００Ｖ負荷を含む交流負荷、または、ＤＣ１２Ｖ負荷を含む直流負荷である。
The
The
The
The
The
（制御部の動作例）
制御部７が行う動作の例は以下の通りである。
（１）上記充電動作を制御する動作
（２）上記放電動作を制御する動作
（３）電源システム内で故障が発生した場合に故障警報を発生させる動作
（４）蓄電装置３中の電池の残容量を算出する動作
（５）前記バイパス動作、充電動作、放電動作および二変換動作の動作間切替えを制御する動作
（６）電池システム中の液晶表示装置の動作を制御する動作
（７）電池システムの入出力機能を制御する動作
（８）パーソナルコンピュータのモニター機能を制御する動作
（９）パラメータ設定機能を制御する動作
（１０）蓄電装置３中の電池の劣化判定機能を制御する動作
上記、入出力機能、パラメータ設定機能、劣化判定機能については、後述のクリーン電源の説明において説明する。
(Control unit operation example)
An example of the operation performed by the
(1) Operation for controlling the charging operation (2) Operation for controlling the discharging operation (3) Operation for generating a failure alarm when a failure occurs in the power supply system (4) Remaining battery in the
（電気回路が生成する動作信号に基づく動作制御）
制御部７が制御動作を行う際には、制御動作を命令する動作信号を、電気回路、マイクロプロセッサまたはコンピュータによって生成し、その動作信号に基づいて、制御部７が制御動作を行うようにするとよい。
(Operation control based on operation signals generated by electrical circuits)
When the
電気回路が動作信号を生成する場合には、各種のスイッチが有効に利用される。例えば、放電動作を命令する動作信号は、入力電圧が所定の値以上ならばオフとなり、所定の値を下回ればオンとなるスイッチを流れる電流を抵抗に通し、その抵抗の両端間電圧差として得られる。 When the electric circuit generates an operation signal, various switches are effectively used. For example, an operation signal for instructing a discharge operation is obtained as a voltage difference between both ends of a resistor by passing a current flowing through a switch that is turned off when the input voltage is equal to or higher than a predetermined value and turned on when the input voltage is lower than a predetermined value. It is done.
（マイクロプロセッサまたはコンピュータによる動作信号の生成）
上記構成例１における、マイクロプロセッサまたはコンピュータによる動作信号生成の流れ図の一例を図１４に示す。
(Generation of operation signals by microprocessor or computer)
FIG. 14 shows an example of a flowchart of operation signal generation by the microprocessor or the computer in the configuration example 1 described above.
ステップＳ１で、入力は正常か否かを判断する。例えば、入力電圧が所定の値以上か否かを判断する。否の場合には、ステップＳ２で、放電動作を実行し制御することを命令する動作信号を生成してからステップＳ１に戻る。入力が正常の場合には、ステップＳ３で、バイパス動作を実行することを命令する動作信号を生成してステップＳ４に進む。 In step S1, it is determined whether or not the input is normal. For example, it is determined whether or not the input voltage is equal to or higher than a predetermined value. If not, in step S2, an operation signal instructing to execute and control the discharge operation is generated, and then the process returns to step S1. When the input is normal, in step S3, an operation signal instructing execution of the bypass operation is generated, and the process proceeds to step S4.
ステップＳ４で、電源システムが充電動作中か否かを判断する。充電動作中であれば、ステップＳ１に戻り、充電動作中でなければ、ステップＳ５に進む。 In step S4, it is determined whether or not the power supply system is being charged. If the charging operation is being performed, the process returns to step S1, and if the charging operation is not being performed, the process proceeds to step S5.
ステップＳ５で、充電動作が必要か否かを判断する。充電動作が必要であれば、ステップＳ６で、充電動作を実行し制御することを命令する動作信号を生成してからステップＳ１に戻る。充電動作が必要でなければ、ステップＳ７に進む。 In step S5, it is determined whether a charging operation is necessary. If the charging operation is necessary, an operation signal instructing to execute and control the charging operation is generated in step S6, and then the process returns to step S1. If no charging operation is required, the process proceeds to step S7.
ステップＳ７で、システム動作を終了するか否かを判断し、否ならばステップＳ１に戻り、システム動作を終了する場合には、システム動作終了を命令する動作信号を生成して、動作信号生成も終了する。 In step S7, it is determined whether or not to end the system operation. If not, the process returns to step S1, and if the system operation is to be ended, an operation signal for instructing the end of the system operation is generated, and the operation signal generation is also performed. finish.
上記構成例２における、マイクロプロセッサまたはコンピュータによる動作信号生成の流れ図の一例を図１５に示す。図１５が図１４と異なる点は、ステップＳ３が、二変換動作バイパス動作を実行し制御することを命令する動作信号を生成するステップであることのみである。 FIG. 15 shows an example of a flowchart of operation signal generation by the microprocessor or the computer in the configuration example 2 described above. FIG. 15 is different from FIG. 14 only in that step S3 is a step of generating an operation signal instructing to execute and control the two-conversion operation bypass operation.
（電源システム制御のためのプログラムおよびそれを記録した記録媒体）
図１４または図１５に例示した流れ図に従って動作信号を生成する手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを作成することができ、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を製造することができる。
(Program for power system control and recording medium on which it is recorded)
A program for causing a computer to execute a procedure for generating an operation signal according to the flowchart illustrated in FIG. 14 or FIG. 15 can be created, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded can be manufactured.
（共振回路による瞬断防止）
上記構成例１、２において、図１６に示したように、静電容量とインダクタンスとからなる並列共振回路１６を商用系統１からの入力に並列接続することによって、商用系統１が停電した場合に、負荷６への電力供給が、瞬断ではなく、短時間継続するようになる。
(Prevention of instantaneous interruption by resonance circuit)
In the above configuration examples 1 and 2, as shown in FIG. 16, when the
静電容量Ｃ、インダクタンスＬからなる共振回路１６の共振周波数は
１/[２π(ＬＣ)１／２]
で表される。
The resonance frequency of the
It is represented by
この共振周波数を商用系統１の周波数と正確に一致させておけば、共振回路１６には、常時、(１/２)Ｃ(ＶＭＡＸ)２のエネルギーが蓄積されている。ここに、ＶＭＡＸは入力電圧の、２の平方根倍である。商用系統１がＡＣ１００Ｖの電源であるときに、Ｃ＝１Ｆとすれば、その蓄積エネルギーは１０ｋＪとなる。
If this resonance frequency is exactly matched with the frequency of the
そこで、負荷６がたまたま１ｋＷで電力を消費していたときに停電が起こったとすると、共振回路は、そのまま共振を続け、同じ周波数の電力を負荷６に供給し、停電１秒後には蓄積エネルギーは約９ｋＪに減り、共振回路１６の出力電圧は（蓄積エネルギーの平方根に比例するから）約ＡＣ９５Ｖとなっている。
Therefore, if a power failure happens when the
そこで、この場合に、第２の変換器４が停電後１秒以内に起動するようにしておけば、電源システムは無瞬断給電を行うことができる。
Therefore, in this case, if the
なお、共振回路１６は、図１６の（ａ）に示したように、システム筐体の内部に設置してもよいし、（ｂ）に示したように、システム筐体の外部に外付けしてもよい。
The
（具体例）
以下に、本発明に係る電源装置の具体例として、災害対策用クリーン電源について説明する。
(Concrete example)
In the following, a disaster countermeasure clean power source will be described as a specific example of the power supply device according to the present invention.
従来では、災害対策用の電源や機器のバックアップ電源として、発動発電機や鉛蓄電池を搭載した電源が使用されていた。しかし、発動発電機では、騒音や悪臭の問題に加えて、日常の保守点検が煩雑であるという課題があり、また、鉛蓄電池では、重く、かつ占有する体積が大きいという課題があった。さらに近年では、欧州のＲｏＨＳ規制など、地球環境への配慮や有害物質への規制に関して厳しい対応になっている。鉛は有害物質に指定されており、鉛蓄電池に関しては、その代替手段がないという理由により、ＲｏＨＳ規制の対象外である。しかし、これら有害物質の規制は強まる傾向にあり、鉛蓄電池の代替となる手段が提供されれば、鉛蓄電池についても規制の対象となるものと考えられる。 Conventionally, a power supply equipped with an engine generator or a lead storage battery has been used as a disaster countermeasure power supply or a backup power supply for equipment. However, in the motor generator, in addition to the problem of noise and offensive odor, there is a problem that daily maintenance inspection is complicated, and the lead storage battery has a problem that it is heavy and occupies a large volume. Furthermore, in recent years, strict responses have been made regarding considerations for the global environment and regulations on harmful substances, such as European RoHS regulations. Lead is designated as a hazardous substance, and lead storage batteries are not subject to RoHS regulations because there is no alternative. However, regulations on these harmful substances tend to be strengthened, and it is considered that lead storage batteries are also subject to regulation if a means to replace lead storage batteries is provided.
（災害対策用クリーン電源の構成と動作）
本発明者らが開発したニッケル水素蓄電池は、小型・軽量に加えて長寿命の長所を有することから通信用バックアップ電源以外の領域においても活躍が期待できる。例えば、小型軽量であることから、災害時には可搬型電源として用いることが可能である。また、鉛蓄電池を用いた無瞬断電源では、機器を安全にシャットダウンできる２〜３分間で電力供給するだけであるが、ニッケル水素蓄電池に替えることによって、長時間のバックアップが可能になる。このように、ニッケル水素蓄電池を用いた電源の長所は、特に災害時の臨時用電源や非常用電源として期待できる点である。これらの点を踏まえた結果、ニッケル水素蓄電池を用いてＡＣ１００ＶやＤＣ１２Ｖを出力する小型電源システムとして、本発明者らは「災害対策用クリーン電源」を開発した。
(Configuration and operation of clean power supply for disaster countermeasures)
The nickel-metal hydride storage battery developed by the present inventors can be expected to play an active role in areas other than the communication backup power supply because it has the advantage of long life in addition to being small and light. For example, since it is small and light, it can be used as a portable power source in the event of a disaster. Moreover, in the uninterruptible power source using the lead storage battery, power is supplied only for 2 to 3 minutes that can safely shut down the device, but long-term backup is possible by replacing the battery with a nickel metal hydride storage battery. As described above, the advantage of the power source using the nickel-metal hydride storage battery is that it can be expected as a temporary power source or an emergency power source especially at the time of a disaster. As a result of taking these points into consideration, the present inventors have developed a “disaster countermeasure clean power source” as a small power source system that outputs 100 V AC or 12 V DC using a nickel metal hydride storage battery.
その災害対策用クリーン電源の特長を以下に示す。
（１）ニッケル水素蓄電池の形状を円筒型へ改良し、品質を大きく変えずに、従来の角型の蓄電池よりも３割程度のコスト削減が可能になる。
（２）電池１０セルをファンや電気コネクタを配した電池ユニット化することによって、ユニット数の増減により、カスタマの所望の電力量を有する電源を迅速に提供できる。また、電源箱へ挿入するだけで電気的な配線が完了し、複雑な配線作業を除くことができ、安全性を向上させ、迅速な作業が可能になる。
（３）ニッケル水素蓄電池の性能を十分発揮するように充放電の制御用マイコンを設けることによって煩雑な制御を効率よく制御可能である。
The features of the clean power supply for disaster countermeasures are as follows.
(1) The shape of the nickel metal hydride storage battery is improved to a cylindrical shape, and the cost can be reduced by about 30% compared to a conventional prismatic storage battery without greatly changing the quality.
(2) By forming the
(3) Complicated control can be efficiently controlled by providing a charge / discharge control microcomputer so that the performance of the nickel-metal hydride storage battery is sufficiently exhibited.
ＡＣ１００Ｖ電源（タイプＡ、タイプＢ）
図１７に、商用電源を電源とし、負荷（図中、バックアップ機器と表示）にＡＣ１００Ｖの電力を供給する災害対策用クリーン電源の構成例を示す。この上記構成例１（図１）を具体的に構成したものである。図１における構成要素と図１７における構成要素との対応を、同じ符号によって示す。
AC100V power supply (Type A, Type B)
FIG. 17 shows a configuration example of a disaster countermeasure clean power source that uses a commercial power source as a power source and supplies 100 VAC power to a load (indicated as a backup device in the figure). This configuration example 1 (FIG. 1) is specifically configured. Correspondences between the components in FIG. 1 and the components in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals.
このクリーン電源は、平常時には、ＡＣ１００Ｖの商用電源から電力を給電しており、停電時には、切換えスイッチを切換えて、蓄電池の電力をインバータを通して負荷へ供給する。出力はＡＣ１００Ｖである。このクリーン電源には、可搬型電源であるタイプＡと、長時間バックアップ用の小型電源であるタイプＢとがある。 This clean power supply is supplied with electric power from a commercial power supply of AC 100V in normal times, and in the event of a power failure, the selector switch is switched to supply the electric power of the storage battery to the load through the inverter. The output is AC100V. This clean power source includes a type A which is a portable power source and a type B which is a small power source for long-time backup.
＜動作説明＞
商用電源（ＡＣ１００Ｖ）が有効のとき、切替えスイッチはバイパス側にあり、商用電力が直接負荷へ供給される。商用電力有効時は、インバータは完全に停止させるように制御している（無負荷電力の節約のため）。この商用電力が有効な状態で、充電条件（後述）を満たすと、充電器は交流電力を整流して電池を充電する。このときインバータは停止しているので、充電器の出力は全て電池の充電に使われる。
<Description of operation>
When the commercial power supply (AC100V) is valid, the changeover switch is on the bypass side, and commercial power is directly supplied to the load. When commercial power is valid, the inverter is controlled to stop completely (to save no-load power). When this commercial power is valid and a charging condition (described later) is satisfied, the charger rectifies AC power and charges the battery. At this time, since the inverter is stopped, the output of the charger is all used for charging the battery.
停電が発生すると、インバータは制御部から信号を受けて起動し、さらに切替えスィッチがインバータ側になり、負荷へ電力が供給される（切替時間４秒）。このとき、商用電源により動作する充電器は停電により停止しているので、自然に電池からインバータへ放電する回路が形成される。
When a power failure occurs, the inverter is activated by receiving a signal from the control unit, and the switching switch is turned to the inverter side to supply power to the load (
タイプＡ、タイプＢの主な構成は、円筒系のニッケル水素蓄電池を搭載した電池ユニット、充電器、インバータ、制御用マイコンである。 The main configurations of Type A and Type B are a battery unit, a charger, an inverter, and a control microcomputer equipped with a cylindrical nickel-metal hydride storage battery.
図１８にタイプＡの電力系統図を、図１９にタイプＢの系統図を示す。タイプＡで用いた充電器は、商用電力１００Ｖが入力可能であり、電池へは、電圧１６Ｖ、直流電流２０Ａの直流電力で出力される。 FIG. 18 shows a type A power system diagram, and FIG. 19 shows a type B system diagram. The charger used in Type A can input commercial power of 100 V, and is output to the battery with DC power of a voltage of 16 V and a DC current of 20 A.
一方、タイプＢの充電器では、出力が電圧３１．５Ｖ、直流電流２０Ａであり、それを２台直列に配置している。したがって、タイプＢの充電電力は６３Ｖ、２０Ａである。 On the other hand, in the type B charger, the output is a voltage of 31.5 V and a direct current of 20 A, and two of them are arranged in series. Therefore, type B charging power is 63V, 20A.
コントローラとマイコンは、機器の故障や電池温度や電流や電圧などのモニタ機能を持ち、ファンの駆動、停止、充放電制御を行う。 The controller and microcomputer have monitoring functions such as device failure and battery temperature, current, and voltage, and control the drive, stop, and charge / discharge of the fan.
負荷への電力は、平常には商用１００Ｖ電源から供給され、停電時には、スイッチで切換えることによって、蓄電池からインバータを通して供給される。開発した電源は、商用電源と電池電源の切換えスイッチとして、リレースイッチを使用しており、停電が生じた後、電池からの電力へ切り替わる時間が４秒程度かかる。 The power to the load is normally supplied from a commercial 100V power source, and is supplied from the storage battery through the inverter by switching with a switch in the event of a power failure. The developed power supply uses a relay switch as a switch between commercial power supply and battery power supply, and it takes about 4 seconds to switch from battery power to power after a power failure.
カスタマによっては、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂ１ｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐ１ｙ Ｓｙｓｔｅｍ：無瞬断電源）機能が必要である場合や直流の出力が必要になる場合がある。 Depending on the customer, a UPS (Uninterruptible Power Supply System) function may be required or a DC output may be required.
そこで、これに変わる選択肢として、図１８、図１９で示した切り替えスイッチを、より高速に駆動するため、高速半導体スイッチを使用する方法などがある。 Therefore, as an alternative to this, there is a method of using a high-speed semiconductor switch in order to drive the change-over switch shown in FIGS. 18 and 19 at a higher speed.
さらに、精密機械やコンピュータの一部などで高品質な電力を要求される場合には、常時インバータ給電方式が考えられ、常にインバータで高品質の電力を保証する方法が用いられる。図２０に、そのような常時インバータ給電方式を示す。 Furthermore, when high-quality power is required by a precision machine or a part of a computer, a constant inverter power supply method can be considered, and a method of always guaranteeing high-quality power with an inverter is used. FIG. 20 shows such a constant inverter feeding system.
この方式では、平時には、商用電源からの電力を整流器にて交流から直流へ変換する。その後に、インバータで再度、交流へ変換して機器へ電力を供給する。停電が発生すると、蓄電池からインバータを通り電力が供給される。蓄電池の系統では、放電器から出力される電圧を整流器から流れている電圧よりもわずかに低い値に設定することによって、商用電源が正常に作動しているときには蓄電池からの電力は、機器へ供給されない、いわゆるホットスタンバイ状態で待機している。しかし、商用電源からの電力が停止、あるいは電圧が低下すると、蓄電池から電力が供給される。常時インバータの長所は、機器への供給する電力の品質は、インバータからの出力で保証され、商用電力からの電源に依存せずに常に同じ品質の電力を機器へ供給できる。 In this method, during normal times, power from a commercial power source is converted from AC to DC by a rectifier. After that, the inverter again converts it to alternating current and supplies power to the device. When a power failure occurs, power is supplied from the storage battery through the inverter. In storage battery systems, by setting the voltage output from the discharger to a value slightly lower than the voltage flowing from the rectifier, the power from the storage battery is supplied to the equipment when the commercial power supply is operating normally. Not waiting, so-called hot standby state. However, when the power from the commercial power supply is stopped or the voltage is lowered, the power is supplied from the storage battery. The advantage of a constant inverter is that the quality of the power supplied to the device is guaranteed by the output from the inverter, and power of the same quality can always be supplied to the device without depending on the power source from the commercial power.
（災害対策用クリーン電源の制御方法）
ニッケル水素蓄電池では、電池の劣化を予防するため、あるいは性能を十分に発揮させるため、充放電時に制御が必要になる。充電では、過充電を防止し、放電では過放電を防止する。そこで、災害対策用クリーン電源は、マイコンを内蔵し、その制御によって充放電を行っている。図２１に充放電時の制御フローを示す。
(Control method of clean power supply for disaster countermeasures)
In the nickel-metal hydride storage battery, control is required at the time of charge and discharge in order to prevent the battery from being deteriorated or to fully exhibit the performance. In charging, overcharge is prevented, and in discharging, overdischarge is prevented. Therefore, the disaster countermeasure clean power supply has a built-in microcomputer, and is charged and discharged by its control. FIG. 21 shows a control flow during charging / discharging.
マイコンは、様々な機能を有し、電源の正常性の監視や、正常動作を保証する運転を行う。以下にマイコンが有する機能を示す。
（１）充電制御機能
充電開始条件は、図２１の制御フローに示す番号、１〜３までの項目である。
（２）放電制御機能
放電時の条件としては、過放電状態にならないようにするため、放電を許容する下限値を規定している。図２１中の番号１０である。
（３）故障警報機能
機器や電池の故障を検出し、表示する機能を有する。図２１中の番号１１、１２などである。
（４）残容量の算出機能
電池の残容量を把握するため、残容量を計算、表示する機能を有する。
（５）系統切り替え機能
タイプＡおよびタイプＢでは、通常では商用電力を負荷へ供給しているが、停電時では、電池から負荷へ電力供給を行う。その際にリレーによって切り替えを行っている。
The microcomputer has various functions, and monitors the normality of the power supply and operates to guarantee normal operation. The functions of the microcomputer are shown below.
(1) Charging control function The charging start conditions are the numbers shown in the control flow of FIG.
(2) Discharge control function As a condition at the time of discharge, a lower limit value that allows discharge is specified in order to prevent an overdischarge state. It is
(3) Failure alarm function It has a function to detect and display device and battery failures.
(4) Remaining capacity calculation function In order to grasp the remaining capacity of the battery, it has a function of calculating and displaying the remaining capacity.
(5) System switching function In Type A and Type B, commercial power is normally supplied to the load. However, during a power failure, power is supplied from the battery to the load. At that time, switching is performed by a relay.
１：商用系統、２：第１の変換器、３：蓄電池装置、４：第２の変換器、５：切替器、６：負荷、７：制御部、８：充電器／放電器、９：抵抗、１０：放電スイッチ、１１：充電スイッチ、１２：ダイオード、１３：ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４：携帯電話器充電端子、１５：入力端子、１６：並列共振回路。 1: commercial system, 2: first converter, 3: storage battery device, 4: second converter, 5: switch, 6: load, 7: control unit, 8: charger / discharger, 9: Resistor, 10: discharge switch, 11: charge switch, 12: diode, 13: DC / DC converter, 14: mobile phone charging terminal, 15: input terminal, 16: parallel resonant circuit.
Claims (8)
二次電池を構成要素とする蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力または前記第１の変換器からの電力を入力とする第２の変換器と、
前記商用系統からの電力と前記第２の変換器からの電力を切替えて負荷に供給する切替器と、
前記切替器を介して前記商用系統からの電力を直接負荷に供給するバイパス動作と、前記商用系統からの電力を用いて前記蓄電装置を充電する充電動作と、前記蓄電装置が出力する電力を前記第２の変換器が変換し前記切替器を介して負荷に供給する放電動作とを制御する制御部と
を有し、前記切替器の出力電力を負荷に供給する電源システムにおいて、
前記蓄電装置は、
前記蓄電装置の充電を阻止する向きのダイオードとＭＯＳトランジスタを並列接続して構成した充電スイッチと前記蓄電装置の放電を阻止する向きのダイオードとＭＯＳトランジスタを並列接続して構成した放電スイッチとを直列接続した前記二次電池の入出力切替え回路を有し、
前記制御部は、
前記商用系統から前記電源システムへの入力電圧が所定の値以上か否かを判断する入力判断を行い、
充電時に前記充電スイッチを構成するＭＯＳトランジスタをオンとし、放電時に前記放電スイッチを構成するＭＯＳトランジスタをオンとし、
前記商用系統が有効であるときは前記切替器を介して前記商用系統からの電力を直接負荷に供給するバイパス動作をさせる制御を行い、
前記商用系統が停電であるときは前記蓄電装置の出力電力を前記第２の変換器が変換する放電動作をさせた後に再び前記入力判断を実行する制御を行い、
前記蓄電装置の放電電圧が予め定めた放電終止電圧以下となったとき前記放電動作を終了させる制御を行い、
前記第１の変換器と前記第２の変換器を結ぶ電路と、前記蓄電装置との間に介挿された抵抗における電圧降下の値によって前記蓄電装置の残容量を計算し、
前記商用系統が有効であって、前記商用系統から前記蓄電装置への充電継続を監視し、継続中である場合に再び前記入力判断を実行する制御を行い、
前記商用系統が有効であって、前記蓄電装置の残容量が所定の値になったときに前記商用系統から前記第１の変換器を介して該蓄電装置へ充電する充電動作を開始させ、その後に再び前記入力判断を実行する制御を行い、
前記蓄電装置が満充電となったとき前記充電動作を終了させた後、前記電源システムの動作を継続する場合に再び前記入力判断を実行する制御を行う
ことを特徴とする電源システム。 A first converter that receives power from a commercial system;
A power storage device including a secondary battery as a component;
A second converter that receives power from the power storage device or power from the first converter; and
A switch that switches power from the commercial system and power from the second converter to supply to a load;
A bypass operation for directly supplying power from the commercial system to the load via the switch, a charging operation for charging the power storage device using power from the commercial system, and power output from the power storage device A controller that controls a discharge operation that is converted by the second converter and supplied to the load via the switch, and a power supply system that supplies the output power of the switch to the load.
The power storage device
A charge switch configured by connecting a diode and a MOS transistor in parallel to prevent charging of the power storage device, and a discharge switch configured by connecting a diode and a MOS transistor connected in parallel to prevent discharge of the power storage device in series An input / output switching circuit for the connected secondary battery;
The controller is
An input determination is performed to determine whether an input voltage from the commercial system to the power supply system is a predetermined value or more,
The MOS transistor constituting the charge switch is turned on during charging, the MOS transistor constituting the discharge switch is turned on during discharging,
When the commercial system is effective, control is performed to perform a bypass operation for supplying power from the commercial system directly to the load via the switch,
When the commercial system is in a power failure, a control is performed to perform the input determination again after causing the second converter to convert the output power of the power storage device.
When the discharge voltage of the power storage device is equal to or lower than a predetermined discharge end voltage, control to end the discharge operation,
A remaining capacity of the power storage device is calculated by a voltage drop value in a resistor interposed between the electrical circuit connecting the first converter and the second converter and the power storage device;
The commercial system is effective, and monitoring of continuation of charging from the commercial system to the power storage device is performed.
When the commercial system is valid and the remaining capacity of the power storage device reaches a predetermined value, a charging operation for charging the power storage device from the commercial system via the first converter is started, and thereafter The control for executing the input determination is performed again .
A control system for performing the input determination again when the operation of the power supply system is continued after the charging operation is terminated when the power storage device is fully charged.
二次電池を構成要素とする蓄電装置と、
前記第１の変換器からの電力または前記蓄電装置からの電力を入力とする第２の変換器と、
前記第１の変換器が出力する電力を前記第２の変換器が変換して負荷に供給する二変換動作と、前記商用系統からの電力を用いて前記蓄電装置を充電する充電動作と、前記蓄電装置が出力する電力を前記第２の変換器が変換して負荷に供給する放電動作とを制御する制御部と
を有し、前記第２の変換器の出力電力を負荷に供給する電源システムにおいて、
前記蓄電装置は、
前記蓄電装置の充電を阻止する向きのダイオードとＭＯＳトランジスタを並列接続して構成した充電スイッチと前記蓄電装置の放電を阻止する向きのダイオードとＭＯＳトランジスタを並列接続して構成した放電スイッチとを直列接続した前記二次電池の入出力切替え回路を有し、
前記制御部は、
前記商用系統から前記電源システムへの入力電圧が所定の値以上か否かを判断する入力判断を行い、
充電時に前記充電スイッチを構成するＭＯＳトランジスタをオンとし、放電時に前記放電スイッチを構成するＭＯＳトランジスタをオンとし、
前記商用系統が有効であるときは前記第１の変換器の出力電力を前記第２の変換器が変換して前記負荷に供給する二変換動作をさせる制御を行い、
前記商用系統が停電であるときは前記蓄電装置の出力電力を前記第２の変換器が変換して前記負荷に供給する放電動作をさせた後に再び前記入力判断を実行する制御を行い、
前記蓄電装置の放電電圧が予め定めた放電終止電圧以下となったとき前記放電動作を終了させる制御を行い、
前記第１の変換器と前記第２の変換器を結ぶ電路と、前記蓄電装置との間に介挿された抵抗における電圧降下の値によって前記蓄電装置の残容量を計算し、
前記商用系統が有効であって、前記商用系統から前記蓄電装置への充電継続を監視し、継続中である場合に再び前記入力判断を実行する制御を行い、
前記商用系統が有効であって、前記蓄電装置の残容量が所定の値になったときに前記商用系統から前記第１の変換器を介して該蓄電装置へ充電する充電動作を開始させ、その後に再び前記入力判断を実行する制御を行い、
前記蓄電装置が満充電となったとき前記充電動作を終了させた後、前記電源システムの動作を継続する場合に再び前記入力判断を実行する制御を行う
ことを特徴とする電源システム。 A first converter that receives power from a commercial system;
A power storage device including a secondary battery as a component;
A second converter that receives power from the first converter or power from the power storage device; and
A two-conversion operation in which the second converter converts the electric power output from the first converter and supplies it to a load; a charging operation that charges the power storage device using electric power from the commercial system; and A control unit that controls a discharge operation in which the second converter converts the electric power output from the power storage device and supplies the electric power to the load, and supplies the output electric power of the second converter to the load In
The power storage device
A charge switch configured by connecting a diode and a MOS transistor in parallel to prevent charging of the power storage device, and a discharge switch configured by connecting a diode and a MOS transistor connected in parallel to prevent discharge of the power storage device in series An input / output switching circuit for the connected secondary battery;
The controller is
An input determination is performed to determine whether an input voltage from the commercial system to the power supply system is a predetermined value or more,
The MOS transistor constituting the charge switch is turned on during charging, the MOS transistor constituting the discharge switch is turned on during discharging,
When the commercial system is effective, the second converter converts the output power of the first converter and performs control to perform a two-conversion operation for supplying to the load,
When the commercial system is in a power failure, the second converter converts the output power of the power storage device and performs a discharge operation to supply the load to the load, and then performs the input determination again .
When the discharge voltage of the power storage device is equal to or lower than a predetermined discharge end voltage, control to end the discharge operation,
A remaining capacity of the power storage device is calculated by a voltage drop value in a resistor interposed between the electrical circuit connecting the first converter and the second converter and the power storage device;
The commercial system is effective, and monitoring of continuation of charging from the commercial system to the power storage device is performed.
When the commercial system is valid and the remaining capacity of the power storage device reaches a predetermined value, a charging operation for charging the power storage device from the commercial system via the first converter is started, and thereafter The control for executing the input determination is performed again .
A power supply system that performs control to execute the input determination again when the operation of the power supply system is continued after the charging operation is terminated when the power storage device is fully charged. .
前記制御部は、前記商用系統が有効であるときは前記第２の変換器を停止させ、前記商用系統が停電であるときは前記第２の変換器に前記放電動作をさせることを特徴とする電源システム。 The power supply system according to claim 1,
The control unit stops the second converter when the commercial system is valid, and causes the second converter to perform the discharging operation when the commercial system is out of power. Power system.
前記制御部は、前記商用系統が有効であるときは前記第２の変換器を停止させ、前記商用系統が停電となったとき前記第２の変換器を運転させた後に前記切替器の入力を前記第２の変換器に切り替えて前記放電動作をさせることを特徴とする電源システム。 The power supply system according to claim 1,
The control unit stops the second converter when the commercial system is valid, and operates the second converter when the commercial system is out of power, and then inputs the switch. A power supply system, wherein the discharge operation is performed by switching to the second converter.
前記制御部は、前記蓄電装置の放電中に前記蓄電装置の温度が所定値を超えているとき、あるいは、前記蓄電装置が充電されているときに前記蓄電装置に備えるファンを駆動させることを特徴とする電源システム。 The power supply system according to any one of claims 1 to 4,
The controller drives a fan included in the power storage device when a temperature of the power storage device exceeds a predetermined value during discharging of the power storage device or when the power storage device is charged. And power system.
静電容量とインダクタンスとからなる並列共振回路が前記商用系統からの入力に並列接続されていることを特徴とする電源システム。
The power supply system according to any one of claims 1 to 5,
A power supply system, wherein a parallel resonance circuit including an electrostatic capacity and an inductance is connected in parallel to an input from the commercial system.
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