JP5303032B2 - 電力供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数台の電源機器が並列運転して直流電力を負荷機器に供給する電力供給装置に関するものである。

従来から、複数台の電源機器が並列運転して直流電力を負荷機器に供給する電力供給装置として、さまざまな方式のものが知られている。

従来の電力供給装置の一例として、出力電流が大きくなると出力電圧が単調に小さくなる電源機器を２台備える電力供給装置が知られている（例えば特開平１０−２４８２５３号公報参照）。この電力供給装置では、２台の電源機器の出力電流−出力電圧特性の傾斜角度が異なっている。つまり、出力電流が同じ大きさだけ変化したときに、一方の電源機器の出力電圧の変化量と他方の電源機器の出力電圧の変化量とが異なる。

上記のような電力供給装置では、すべての負荷機器の総使用電流（負荷電流）の大きさに応じて、各電源機器がそれぞれ出力電流−出力電圧特性と負荷電流のバランス点で落ち着くことによって、各電源機器から任意の出力電圧で任意の出力電流を出力することができる。

しかしながら、２台の電源機器の出力電流−出力電圧特性の傾斜角度が異なっている電力供給装置は、負荷電流の大きさに応じて各電源機器の出力電圧つまり負荷機器への供給電圧が変動してしまうため、負荷機器への供給電圧を安定に保つことができないという問題があった。仮に、このような電力供給装置に対して、各電源機器の出力電流を所望の電流値に変更したときに、出力電流の変更前後において負荷機器への供給電圧を定電圧に保つためには、２台の電源機器の出力電流−出力電圧特性の両方を水平移動する必要があり、構成が複雑になってしまう。

ここで、上記問題を解決するための手段として、並列運転する複数台の電源機器のうち、１台の電源機器が定電圧制御であり、残りの電源機器が、出力電流が大きくなるにつれて単調に小さくなる直流電圧を出力電圧とする傾斜制御である電力供給装置が考えられる。このような電力供給装置では、傾斜制御の電源機器の出力電圧が定電圧制御の電源機器の出力電圧（基準電圧）に合わせ込まれた状態で、傾斜制御の電源機器が電流を負荷機器に出力する。このとき、負荷電流の不足分は、定電圧制御の電源機器から負荷機器に出力される。これにより、この電力供給装置では、負荷電流がある程度変化しても、負荷機器への供給電圧を定電圧（定電圧制御の電源機器の出力電圧）に保ったまま、負荷機器への電力供給を安定に行うことができる。

ところで、上記のような電源機器に接続される電源として、商用電源が用いられる場合がある。商用電源が接続される電源機器には、内蔵のＤＣ／ＤＣコンバータ部分において、定常損失（スイッチング素子のオン抵抗やインダクタの寄生抵抗などによる損失）などの内部損失が存在する。その結果、電源機器の変換効率（電源機器の入力電力に対する電源機器の出力電力の比）は、図９（ａ）に示すように、ある大きさの出力電流で最大となる特性になる。したがって、商用電源が接続されている電源機器は、変換効率が最大となるときの出力電流で用いると、効率よく運転することができる。

しかしながら、従来の電力供給装置では、負荷電流の大きさに応じて各電源機器の出力電流の大きさを変動する場合に、商用電源が接続されている電源機器を必ずしも効率よく運転させているとはいえなかった。

本発明は上記の点に鑑みて為され、その目的は、商用電源が接続されている電源機器を最大変換効率で運転させることができる電力供給装置を提供することである。

本発明に係る電力供給装置は、負荷機器が接続される直流供給線路に接続され、上記直流供給線路を通じて上記負荷機器に直流電力を供給する第１の電源機器および第２の電源ユニットと、上記直流供給線路を流れる電流の値を計測して計測値として出力する負荷電流検出手段と、上記負荷電流検出手段より上記計測値を得ると、得られた上記計測値が最適電流値より大きいか否かを判定する判定手段と、制御手段と、を備える。上記第１の電源機器は、商用電源に接続され、上記商用電源より得た電力を直流電力に変換することで、上記直流供給線路に出力する電流の大きさに関わらず上記直流供給線路に一定の電圧を与える定電圧制御を行うように構成される。上記最適電流値は、上記第１の電源機器の変換効率が最大であるときに上記第１の電源機器が上記直流供給線路に出力する電流の値である。上記第２の電源ユニットは、第２の電源機器を備える。上記第２の電源機器は、上記直流供給線路に出力する出力電流が増加するにつれて上記直流供給線路に与える出力電圧を単調に下降させ、上記出力電流が減少するにつれて上記出力電圧を単調に上昇させる傾斜制御を行うように構成される。上記制御手段は、上記最適電流値より上記計測値が大きいと上記判定手段が判定すると、上記第２の電源ユニットが上記直流供給線路に出力する電流の値が上記計測値と上記最適電流値との差分値と等しくなるように、上記第２の電源機器に指示値を出力するように構成される。上記第２の電源機器は、上記制御手段から受け取った上記指示値に基づいて上記出力電流の値を調整する調整手段を備える。上記調整手段は、上記制御手段から上記指示値を受け取ると、上記傾斜制御の条件を変更することで、上記出力電圧を変化させることなく上記出力電流の値を上記指示値に対応する値に設定するように構成される。

好ましい形態では、上記制御手段は、上記計測値が上記最適電流値以下であると上記判定手段が判定すると、上記第２の電源ユニットに上記直流供給線路への電流の出力を停止させるように構成される。

好ましい形態では、上記第２の電源ユニットは、複数の上記第２の電源機器を備える。上記第２の電源ユニットが上記直流供給線路に出力する電流の値は、上記複数の第２の電源機器の上記出力電流の値の総和である。

本発明の実施形態の要部を示すブロック図である。 同上の構成図である。 同上に係る第１の電源機器の回路図である。 同上に係る第２の電源機器の回路図である。 同上に係る電力供給装置において、（ａ）が第２の電源機器の出力電流−出力電圧特性を示す図、（ｂ）が第１の電源機器の出力電流−出力電圧特性を示す図、（ｃ）が第２の電源機器の出力電流について説明する図である。 同上に係る第２の電源機器の動作を説明する図である。 同上に係る第２の電源機器の出力電流−出力電圧特性のシフトについて説明する図である。 同上に係る電力供給装置の動作を説明するフローチャートである。 同上に係る電力供給装置において、（ａ）が第１の電源機器の出力電流−出力電圧特性を示す図、（ｂ）がＰＶコンバータの出力電流−出力電圧特性を示す図、（ｃ）がＢＡＴコンバータの出力電流−出力電圧特性を示す図である。

以下に説明する形態は、本発明に係る電力供給装置３を適用する建物として戸建て住宅の家屋を想定して説明するが、本発明の技術思想を集合住宅に適用することを妨げるものではない。家屋Ｈには、図２に示すように、直流電力を出力する直流電力供給部１０１と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器（負荷機器）１０２とが設けられ、直流電力供給部１０１の出力端部に接続した直流供給線路Ｗｄｃを通して直流機器１０２に直流電力が供給される。直流電力供給部１０１と直流機器１０２との間には、直流供給線路Ｗｄｃに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流供給線路Ｗｄｃ上で直流電力供給部１０１から直流機器１０２への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ１１４が設けられる。

直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより直流供給線路Ｗｄｃに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。

直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力供給部１０１を介して宅内サーバ１１６に接続される。宅内サーバ１１６は、宅内の通信網（以下「宅内網」という）を構築する主装置であり、宅内網において直流機器１０２が構築するサブシステムなどと通信を行う。

図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、ＩＰ電話機のような情報系の直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１、照明器具のような照明系の直流機器１０２からなる照明システムＫ１０２，Ｋ１０５、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器１０２からなる玄関システムＫ１０３、火災感知器のような警報系の直流機器１０２からなる住警器システムＫ１０４などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。

上述した直流ブレーカ１１４は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムＫ１０１、照明システムＫ１０２および玄関システムＫ１０３、住警器システムＫ１０４、照明システムＫ１０５に関連付けて４個の直流ブレーカ１１４を設けている。１台の直流ブレーカ１１４に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Ｗｄｃの系統を分割する接続ボックス１２１が設けられる。図示例においては、照明システムＫ１０２と玄関システムＫ１０３との間に接続ボックス１２１が設けられている。

情報機器システムＫ１０１としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋Ｈに先行配置（家屋Ｈの建築時に施工）される直流コンセント１３１に接続される直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１が設けられる。

照明システムＫ１０２，Ｋ１０５としては、家屋Ｈに先行配置される照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０２と、天井に先行配置される引掛シーリング１３２に接続する照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０５とが設けられる。引掛シーリング１３２には、家屋Ｈの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。

照明システムＫ１０２を構成する直流機器１０２である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４１から通信信号を用いて与えることができる。照明システムＫ１０５を構成する直流機器１０２である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４２から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ１４１，１４２は直流機器１０２とともに通信の機能を有している。また、スイッチ１４１，１４２の操作によらず、宅内網の別の直流機器１０２あるいは宅内サーバ１１６から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。

上述した直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２には、任意の直流機器１０２を接続することができ、接続された直流機器１０２に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。

これらの直流アウトレットは、直流機器１０２に直接設けた接触子（図示せず）または接続線を介して設けた接触子（図示せず）が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器１０２が通信機能を有する場合には、直流供給線路Ｗｄｃを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器１０２だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。

宅内サーバ１１６は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網ＮＴに接続される接続口を有している。宅内サーバ１１６が広域網ＮＴに接続されている場合には、広域網ＮＴに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ２００によるサービスを享受することができる。

センタサーバ２００が提供するサービスには、広域網ＮＴを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器１０２であるが通信機能を有した他の機器も含む）の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットＴＶ、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末（図示せず）を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。

宅内サーバ１１６は、広域網ＮＴに接続されたセンタサーバ２００との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報（ここでは、ＩＰアドレスを用いるものとする）の取得の機能を備える。

宅内サーバ１１６は、センタサーバ２００との通信機能を用いることにより、広域網ＮＴに接続された通信端末からセンタサーバ２００を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ２００は、宅内の機器と広域網ＮＴ上の通信端末とを仲介する。

通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ２００に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。

また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ２００に通知し、センタサーバ２００から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。

宅内サーバ１１６における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ１１６では、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ１１６はブラウザ機能を有する表示器１１７を備え、検出した機器の一覧を表示器１１７に表示する。この表示器１１７はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器１１７の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ１１６の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器１１７の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器１１７は宅内サーバ１１６とは分離して設けてもよい。

宅内サーバ１１６では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ１１６にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。

機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ１１６を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、例えば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。

ところで、直流電力供給部１０１は、基本的には、宅外から供給される商用電源ＡＣの電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、商用電源ＡＣは、分電盤１１０に内器として取り付けられた主幹ブレーカ１１１を通して、スイッチング電源を含むＡＣ／ＤＣコンバータ１１２に入力される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２から出力される直流電力は、協調制御部１１３を通して各直流ブレーカ１１４に接続される。

直流電力供給部１０１には、商用電源ＡＣから電力が供給されない期間（例えば商用電源ＡＣの停電期間）に備えて二次電池１６２が設けられている。二次電池１６２としては、例えばリチウムイオン二次電池などが用いられる。また、直流電力を生成する太陽電池１６１や燃料電池１６３を併用することも可能になっている。商用電源ＡＣから直流電力を生成するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を備える主電源に対して、太陽電池１６１や二次電池１６２や燃料電池１６３は分散電源になる。なお、図示していないが、二次電池１６２は、充電を制御する回路部を含んでいる。

二次電池１６２は、商用電源ＡＣや太陽電池１６１、燃料電池１６３によって適時充電され、二次電池１６２の放電は、商用電源ＡＣから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池１６２の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部１１３により行われる。すなわち、協調制御部１１３は、直流電力供給部１０１を構成する主電源および分散電源から直流機器１０２への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。

直流機器１０２の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部１１３にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、１系統のサブシステム（もしくは１台の直流ブレーカ１１４に接続された直流機器１０２）に対して１種類の電圧が供給されるが、１系統のサブシステムに対して３線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。また、直流供給線路Ｗｄｃを２線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。

上述の構成例では、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を１個だけ図示しているが、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を並設することが可能であり、複数個のＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転するＡＣ／ＤＣコンバータ１１２の台数を増減させるのが望ましい。

上述したＡＣ／ＤＣコンバータ１１２、協調制御部１１３、直流ブレーカ１１４、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器１０２を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器１０２に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。

上述の例では主幹ブレーカ１１１から出力された交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ１１２により直流電力に変換するために、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を分電盤１１０内に配置しているが、主幹ブレーカ１１１の出力側において分電盤１１０内に設けた分岐ブレーカ（図示せず）で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路にＡＣ／ＤＣコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。

この場合、家屋Ｈの各階や各部屋を単位として直流電力供給部１０１を設けることができるから、直流電力供給部１０１を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器１０２との間の直流供給線路Ｗｄｃの距離が小さくなるから、直流供給線路Ｗｄｃでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ１１１および分岐ブレーカを分電盤１１０に収納し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４と宅内サーバ１１６とを分電盤１１０とは別の盤に収納してもよい。

続いて、直流電力供給部１０１に収納されている電力供給装置３について図１を用いて説明する。電力供給装置３は、並列運転して直流電力を直流機器（負荷機器）１０２に供給する複数台（図示例では４台）の電源機器４（５，６）と、直流電力供給のシステム全体を監視する監視装置７とを備えている。

複数台の電源機器４は、１台の第１の電源機器５と、複数台（図示例では３台）の第２の電源機器６（６ａ〜６ｃ）とで構成されている。

複数台の第２の電源機器６（６ａ〜６ｃ）は、第２の電源ユニット８を構成する。すなわち、本実施形態では、第２の電源ユニット８は、３つの第２の電源機器６ａ，６ｂ，６ｃを備える。そのため、第２の電源ユニット８が直流供給線路Ｗｄｃに出力する電流の値は、３つの第２の電源機器６の出力電流Ｉｏ２の値の総和（＝Ｉｏａ＋Ｉｏｂ＋Ｉｏｃ）である。

ところで、本実施形態では、第２の電源ユニット８は３つの第２の電源機器６を備えるが、第２の電源ユニット８は第２の電源機器６を１つだけ備えていてもよい。この場合、第２の電源ユニット８が直流供給線路Ｗｄｃに出力する電流の値は、第２の電源機器６の出力電流Ｉｏ２に等しい。また、第２の電源ユニット８は、第２の電源機器６を２つだけ備えていてもよいし、４つ以上備えていてもよい。

第１の電源機器５は、出力電流Ｉｏ１の大きさに関わらず常に定電圧となる直流電圧を出力電圧Ｖｏ１とするものである（図５（ｂ）参照）。第１の電源機器５には、商用電源ＡＣからの電源電圧が入力電圧Ｖｉ１（図３参照）として入力される。つまり、第１の電源機器５は、商用電源ＡＣを入力電源として直流電力を直流機器１０２に供給する商用電源用電源機器である。

すなわち、第１の電源機器５は、商用電源ＡＣに接続される。第１の電源機器５は、商用電源ＡＣより得た電力を直流電力に変換することで、直流供給線路Ｗｄｃに出力する電流（出力電流Ｉｏ１）の大きさに関わらず直流供給線路Ｗｄｃに一定の電圧（出力電圧Ｖｏ１）を与える定電圧制御を行うように構成される。

なお、本実施形態では、図２に示すように、第１の電源機器５は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２を介して商用電源ＡＣに接続されている。すなわち、商用電源ＡＣの交流電圧は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２で所定の直流電圧に変換されて、第１の電源機器５に与えられる。よって、入力電圧Ｖｉ１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１２が出力する直流電圧である。しかしながら、入力電圧Ｖｉ１は、商用電源ＡＣが出力する交流電圧であってもよい。この場合、第１の電源機器５には、交流電圧である入力電圧Ｖｉ１を直流電圧に変換してＤＣ／ＤＣコンバータ５２に出力するＡＣ／ＤＣコンバータが設けられる。

この第１の電源機器５は、図３に示すように、出力電圧Ｖｏ１を検出する電圧検出手段５０と、基準電圧Ｖ２と電圧検出手段５０の検出電圧Ｖ１とに応じてオンデューティ幅が設定されたパルス幅変調信号Ｓ１を生成するスイッチング制御手段５１と、スイッチング制御手段５１からのパルス幅変調信号Ｓ１のオンデューティ幅に応じてオンオフ動作するスイッチング素子５２０を有するＤＣ／ＤＣコンバータ５２とを備えている。

電圧検出手段５０は、直列接続の２つの抵抗器５００，５０１と、抵抗器５００，５０１による分割電圧が入力される電圧ホロア５０２とを備えており、第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１を検出する。電圧検出手段５０は、出力電圧Ｖｏ１を検出し、検出された出力電圧Ｖｏ１に応じた検出電圧Ｖ１をスイッチング制御手段５１に与えるように構成される。

スイッチング制御手段５１は、電圧検出手段５０の検出電圧（電圧ホロア５０２の出力電圧）Ｖ１および基準電圧Ｖ２が入力されるスイッチングＩＣ５１０を備えている。

スイッチングＩＣ５１０は、基準電圧Ｖ２と検出電圧Ｖ１との差分電圧（Ｖ２−Ｖ１）が一定となるようにオンデューティ幅が設定されたパルス幅変調信号Ｓ１をスイッチング素子５２０に出力する。つまり、スイッチングＩＣ５１０は、出力電圧Ｖｏ１（検出電圧Ｖ１）が常に一定となるように、パルス幅変調信号Ｓ１のオンデューティ幅を設定する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ５２は、入力側から順に、平滑コンデンサ５２１と、インダクタ５２２と、スイッチング素子５２０と、ダイオード５２３と、平滑コンデンサ５２４とを備えており、スイッチング素子５２０のオンオフ動作によって入力電圧Ｖｉ１を昇圧する。

スイッチング素子５２０は、例えば電界効果トランジスタなどであり、スイッチングＩＣ５１０からのパルス幅変調信号Ｓ１が抵抗器５２５を介してゲートに入力される。スイッチング素子５２０がオンになると、ソースとドレインの間が導通し、インダクタ５２２には電磁エネルギーが蓄えられる。その後、スイッチング素子５２０がオフになると、インダクタ５２２に蓄えられた電磁エネルギーが放出されることによって昇圧する。昇圧された電圧は平滑コンデンサ５２４で平滑される。平滑コンデンサ５２４で平滑された直流電圧は、出力電圧Ｖｏ１として直流機器１０２（図１参照）に出力される。

上記の動作により、第１の電源機器５は、図５（ｂ）に示すように、出力電流Ｉｏ１の大きさに関わらず出力電圧Ｖｏ１を一定の直流電圧とする出力電流−出力電圧特性から外れないようにフィードバック制御を行うことができる。

第２の電源機器６は、図５（ａ）に示すように、出力電流（直流供給線路Ｗｄｃに出力する電流）Ｉｏ２が大きくなるにつれて単調に小さくなる直流電圧を出力電圧（直流供給線路Ｗｄｃに与える電圧）Ｖｏ２とするものである。このような第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性を、Ｖｏ２＝−αＩｏ２＋Ｖ０（α＞０、Ｖ０＞０）と表わすことができる。上記の出力電流−出力電圧特性では、Ｖｏ２＋αＩｏ２はＶ０で一定値となる。αは、第２の電源機器６ごとに異なった値であってもよいし、同じ値であってもよい。

すなわち、第２の電源機器６は、直流供給線路Ｗｄｃに出力する出力電流Ｉｏ２が増加するにつれて直流供給線路Ｗｄｃに与える出力電圧Ｖｏ２を単調に下降させ、出力電流Ｉｏ２が減少するにつれて出力電圧Ｖｏ２を単調に上昇させる傾斜制御を行うように構成される。

図１に示すように、第２の電源機器６ａには太陽電池１６１が接続され、第２の電源機器６ｂには二次電池１６２が接続され、第２の電源機器６ｃには燃料電池１６３が接続されている。各第２の電源機器６は、それぞれ接続されている電池１６１〜１６３から入力電圧Ｖｉ２（図４参照）が入力される。つまり、第２の電源機器６ａは、太陽電池１６１を入力電源として直流電力を直流機器１０２に供給する太陽電池用電源機器（ＰＶコンバータ）であり、第２の電源機器６ｂは、二次電池１６２を入力電源として直流電力を直流機器１０２に供給する二次電池用電源機器（ＢＡＴコンバータ）であり、第２の電源機器６ｃは、燃料電池１６３を入力電源として直流電力を直流機器１０２に供給する燃料電池用電源機器（ＦＣコンバータ）である。なお、各第２の電源機器６は、第１電源機器５に対して他の電源機器に相当する。

各第２の電源機器６は、図４に示すように、出力電流Ｉｏ２を検出する電流検出手段６０と、出力電圧Ｖｏ２を検出する電圧検出手段６１と、電圧検出手段６１の検出電圧Ｖ５と電流検出手段６０から出力される電圧Ｖ８とに応じてオンデューティ幅が設定されたパルス幅変調信号Ｓ２を生成するスイッチング制御手段６２と、スイッチング制御手段６２からのパルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅に応じてオンオフ動作するスイッチング素子６３０を有するＤＣ／ＤＣコンバータ６３と、後述の制御部７３（図１参照）の制御によって出力電流Ｉｏ２の大きさを調整する調整手段６４とを備えている。

電流検出手段６０は、抵抗器６００，６０５と、抵抗器６００の両端電圧を検出する電流ＩＣ６０１と、電流ＩＣ６０１の出力電圧Ｖ３を分割する抵抗器６０２，６０３と、抵抗器６０２，６０３で分割された分割電圧が入力される電圧ホロア６０４とを備えており、出力電流Ｉｏ２を検出する。

電圧検出手段６１は、直列接続の２つの抵抗器６１０，６１１と、抵抗器６１０，６１１による分割電圧が入力される電圧ホロア６１２とを備えており、出力電圧Ｖｏ２を検出する。電圧検出手段６１は、出力電圧Ｖｏ２を検出し、検出された出力電圧Ｖｏ２に応じた検出電圧Ｖ５をスイッチング制御手段６２に与えるように構成される。

スイッチング制御手段６２は、電圧検出手段６１の検出電圧（電圧ホロア６１２の出力電圧）Ｖ５および後述の電圧Ｖ８が入力されるスイッチングＩＣ６２０を備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６３は、入力側から順に、平滑コンデンサ６３１と、インダクタ６３２と、スイッチング素子６３０と、ダイオード６３３と、平滑コンデンサ６３４とを備えており、スイッチング素子６３０のオンオフ動作によって入力電圧Ｖｉ２を昇圧する。

調整手段６４は、後述の制御部７３（図１参照）から出力電流Ｉｏ２の指示値を取得するＣＰＵ６４０と、ＣＰＵ６４０の出力電圧Ｖ６を分割する２つの抵抗器６４１，６４２と、抵抗器６４１，６４２による分割電圧が入力される非反転増幅回路６４３とを備えている。

ＣＰＵ６４０では、電力供給装置３の動作中において、つまり電力供給装置３による直流機器１０２への電力供給時において、制御部７３からの指示値に基づいて、出力電流Ｉｏ２の大きさを変動するための制御が行われる。

監視装置７は、図１に示すように、直流機器１０２に供給される負荷電流Ｉ_Lの電流値を検出する負荷電流検出部（負荷電流検出手段）７０と、太陽電池１６１および燃料電池１６３の供給可能範囲ならびに二次電池１６２の残量を検出する残量検出部７１と、負荷電流検出部７０で検出された負荷電流Ｉ_Lが後述の最適電流値Ｉｍより大きいか否かを判定する判定部７２と、各第２の電源機器６の出力電流Ｉｏ２の大きさを制御する制御部（制御手段）７３とを備えている。

負荷電流検出部７０は、電力供給装置３が動作中において、つまり電力供給装置３による直流機器１０２への電力供給時において、予め設定された時間間隔で各直流機器１０２から必要な電流を検出して、直流機器１０２側の総使用電流である負荷電流Ｉ_Lを検出する。予め設定された時間間隔は、負荷追従を満足する時間間隔（例えば数ミリ秒間）である。このように、負荷電流検出部７０、直流供給線路Ｗｄｃを流れる電流（負荷電流Ｉ_L）の値（電流値）Ｉ０を計測して計測値として出力するように構成される。

残量検出部７１は、電力供給装置３が動作中（電力供給装置３による直流機器１０２への電力供給時）において、上記時間間隔で二次電池１６２の出力電圧および出力電流を検出し、検出結果を用いて二次電池１６２の残量を検出する。

判定部７２は、負荷電流検出部７０より計測値を得ると、得られた計測値が最適電流値Ｉｍより大きいか否かを判定するように構成される。

また、判定部７２は、上述したように負荷電流Ｉ_Lが最適電流値Ｉｍより大きいか否かを判定するとともに、残量検出部７１で検出された二次電池１６２の残量が、二次電池１６２が接続されている第２の電源機器（ＢＡＴコンバータ）６ｂが出力電流Ｉｏ２（Ｉｏｂ）を出力できるほど十分であるか否かも判定する。具体的には、二次電池１６２の残量が、予め設定された閾値以上であれば、判定部７２は、ＢＡＴコンバータ６ｂが電流値Ｉ２の出力電流Ｉｏｂを出力できるほど二次電池１６２の残量が十分であると判定する。一方、二次電池１６２の残量が閾値未満であれば、判定部７２は、ＢＡＴコンバータ６ｂが電流値Ｉ２の出力電流Ｉｏｂを出力できるほど二次電池１６２の残量が十分ではないと判定する。

制御部７３は、システム全体としてどの電源機器５，６からどれだけの電力を各直流機器１０２に供給すればよいのかを求め、それに応じて各電源機器５，６の出力を調整する。制御部７３は、各第２の電源機器６の調整手段６４のそれぞれに対して、出力電流Ｉｏ２の電流値を指示するための指示値を送信する。なお、指示値は、出力電流Ｉｏ２の電流値を直接表わす値であってもよいし、出力電流Ｉｏ２の電流値を換算した電圧値であってもよい。また、指示値は、各第２の電源機器６における出力電流Ｉｏ２の電流値を指示するための値に限定されるものではなく、各第２の電源機器６における出力電力の大きさを指示するための値であってもよい。

図４に示すＣＰＵ６４０は、制御部７３（図１参照）からの指示値に応じた大きさの出力電圧Ｖ６を出力する。非反転増幅回路６４３の出力電圧Ｖ７は、ＣＰＵ６４０の出力電圧Ｖ６が大きくなるにつれて大きくなっていき、ＣＰＵ６４０の出力電圧Ｖ６が小さくなるにつれて小さくなっていく。

また、電流検出手段６０には、電圧ホロア６０４と抵抗器６０５との間に差動増幅回路６０６が挿入されている。差動増幅回路６０６は、非反転増幅回路６４３の出力電圧Ｖ７と電流検出手段６０の検出電圧（電圧ホロア６０４の出力電圧）Ｖ４との差分電圧（Ｖ７−Ｖ４）に比例した電圧Ｖ８（＝β（Ｖ７−Ｖ４）（β＞０））をスイッチングＩＣ６２０に出力する。したがって、検出電圧Ｖ４が同じ大きさであっても、制御部７３からの指示値に応じて出力電圧Ｖ６および出力電圧Ｖ７が大きくなった場合、スイッチングＩＣ６２０に出力される電圧Ｖ８も大きくなる。逆に、出力電圧Ｖ６および出力電圧Ｖ７が小さくなった場合、スイッチングＩＣ６２０に出力される電圧Ｖ８も小さくなる。なお、βの大きさは、後述のスイッチングＩＣ６２０において、電圧Ｖ８が検出電圧Ｖ５と演算できるように設定される。

スイッチングＩＣ６２０は、電圧Ｖ８と検出電圧Ｖ５との差分電圧（Ｖ８−Ｖ５）つまり電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が一定となるようにオンデューティ幅が設定（変更）されたパルス幅変調信号Ｓ２をスイッチング素子６３０に出力する。具体的には、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでよりも大きくなると、スイッチングＩＣ６２０は、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が小さくなるように（電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでと同じ大きさになるように）、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅を広く設定する。逆に、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでよりも小さくなると、スイッチングＩＣ６２０は、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が大きくなるように（電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでと同じ大きさになるように）、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅を狭く設定する。

スイッチング素子６３０は、例えば電界効果トランジスタなどであり、スイッチングＩＣ６２０からのパルス幅変調信号Ｓ２が抵抗器６３５を介してゲートに入力される。スイッチング素子６３０がオンになると、ソースとドレインの間が導通し、インダクタ６３２には電磁エネルギーが蓄えられる。その後、スイッチング素子６３０がオフになると、インダクタ６３２に蓄えられた電磁エネルギーが放出されることによって昇圧する。昇圧された電圧は、平滑コンデンサ６３４で平滑される。平滑コンデンサ６３４で平滑された直流電圧は、出力電圧Ｖｏ２として直流機器１０２（図１参照）に出力される。

上記の動作により、出力電流Ｉｏ２（検出電圧Ｖ４）がこれまでよりも大きくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでよりも小さくなるが、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでと同じ大きさになるようにオンデューティ幅を狭く設定して昇圧を小さくすることによって、出力電圧Ｖｏ２（検出電圧Ｖ５）をこれまでよりも小さくすることができる。一方、出力電流Ｉｏ２（検出電圧Ｖ４）がこれまでよりも小さくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでよりも大きくなるが、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））がこれまでと同じ大きさになるようにオンデューティ幅を広く設定して昇圧を大きくすることによって、出力電圧Ｖｏ２（検出電圧Ｖ５）をこれまでよりも大きくすることができる。

よって、このような構成の各第２の電源機器６は、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））を一定とすることによって、図５（ａ）に示すように、出力電流Ｉｏ２が大きくなると出力電圧Ｖｏ２が単調（直線上）に小さくなる出力電流−出力電圧特性（Ｖｏ２＋αＩｏ２が一定値である特性）から外れないようにフィードバック制御を行うことができる。

このような出力電流−出力電圧特性を持つ各第２の電源機器６は、第１の電源機器５とともに用いられた交点を持つ状態において、出力電圧Ｖｏ２が第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれ、出力電圧Ｖｏ２が出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれたときの出力電流Ｉｏ２を出力する。

ここで、出力電流Ｉｏ２が減少した場合、出力電圧Ｖｏ２は、図６の出力電流−出力電圧特性にしたがって変動し、一時的に大きくなる（図６の（Ａ））。出力電圧Ｖｏ２が大きくなると、出力電流Ｉｏ２は大きくなり、その結果、検出電圧Ｖ４も大きくなる（図６の（Ｂ））。検出電圧Ｖ４が大きくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が小さくなることにより、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅が狭くなり、出力電圧Ｖｏ２（検出電圧Ｖ５）は小さくなる（図６の（Ｃ））。これにより、出力電圧Ｖｏ２は出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれる。

一方、出力電流Ｉｏ２が増加した場合、出力電圧Ｖｏ２は、図６の出力電流−出力電圧特性にしたがって変動し、一時的に小さくなる（図６の（Ｄ））。出力電圧Ｖｏ２が小さくなると、出力電流Ｉｏ２は小さくなり、その結果、検出電圧Ｖ４も小さくなる（図６の（Ｅ））。検出電圧Ｖ４が小さくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が大きくなることにより、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅が広くなり、出力電圧Ｖｏ２（検出電圧Ｖ５）は大きくなる（図６の（Ｆ））。これにより、出力電圧Ｖｏ２は出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれる。

続いて、このような第２の電源機器６に対して、直流機器１０２側の総使用電流（負荷電流Ｉ_L）が大きくなり、出力電圧Ｖｏ２（検出電圧Ｖ５）が一定のもとで、出力電流Ｉｏ２を大きくする指示値が制御部７３からあった場合について図７を用いて説明する。まず、上記指示値があると、出力電圧Ｖ７および電圧Ｖ８（＝β（Ｖ７−Ｖ４））が大きくなる。このとき、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が大きくなるので、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅は広くなり、出力電圧Ｖｏ２は一時的に出力電圧Ｖｏ１より大きくなる（図７の（Ａ））。この動作は、第２の電源機器６の出力電圧Ｖｏ２に所定電圧を加算することに相当する。出力電圧Ｖｏ２が大きくなると、出力電流Ｉｏ２（検出電圧Ｖ４）も大きくなる（図７の（Ｂ））。検出電圧Ｖ４が大きくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））は小さくなるので、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅は狭くなる。その結果、出力電圧Ｖｏ２は小さくなる（図７の（Ｃ））。上記の動作を繰り返した後、出力電圧Ｖｏ２は出力電圧Ｖｏ１になる。これにより、第２の電源機器６は、定電圧特性（第１の電源機器５の出力電流−出力電圧特性）との交点の出力電流Ｉｏ２が指示値（電流値Ｉ１）になるように第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性をシフトしたことになり、指示値通りの出力電流Ｉｏ２を出力する。

これに対して、負荷電流Ｉ_Lが小さくなり、出力電圧Ｖｏ２（検出電圧Ｖ５）が一定のもとで、出力電流Ｉｏ２を小さくする指示値が制御部７３からあった場合、出力電圧Ｖ７および電圧Ｖ８（＝β（Ｖ７−Ｖ４））が小さくなる。このとき、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））が小さくなるので、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅は狭くなり、出力電圧Ｖｏ２は一時的に出力電圧Ｖｏ１より小さくなる（図７の（Ｄ））。この動作は、第２の電源機器６の出力電圧Ｖｏ２に所定電圧を減算することに相当する。出力電圧Ｖｏ２が小さくなると、出力電流Ｉｏ２（検出電圧Ｖ４）も小さくなる（図７の（Ｅ））。検出電圧Ｖ４が小さくなると、電圧（βＶ７−（Ｖ５＋βＶ４））は大きくなるので、パルス幅変調信号Ｓ２のオンデューティ幅は広くなる。その結果、出力電圧Ｖｏ２は大きくなる（図７の（Ｆ））。上記の動作を繰り返した後、出力電圧Ｖｏ２は出力電圧Ｖｏ１になる。これにより、第２の電源機器６は、定電圧特性（第１の電源機器５の出力電流−出力電圧特性）との交点の出力電流Ｉｏ２が指示値（電流値Ｉ０）になるように第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性をシフトしたことになり、指示値通りの出力電流Ｉｏ２を出力する。

このように、調整手段６４は、制御部（制御手段）７３から指示値を受け取ると、傾斜制御の条件を変更することで、出力電圧Ｖｏ２を変化させることなく出力電流Ｉｏ２の値を受け取った指示値に対応する値に設定するように構成される。調整手段６４は、傾斜制御の条件を変更することで、出力電流−出力電圧特性をシフトさせる（すなわち、出力電流−出力電圧特性を示す線を平行移動させる）。

上記のように第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性がシフトした後も、シフト前と同様、第２の電源機器６の出力電圧Ｖｏ２が第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれ、出力電圧Ｖｏ２が出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれたときの出力電流Ｉｏ２を出力する。

上記より、負荷電流Ｉ_Lが変化したときに、各第２の電源機器６において、制御部７３からの指示値に基づいて、図７に示すように、出力電流−出力電圧特性をシフトすることができる。シフトさせた後においても、各第２の電源機器６は、出力電圧Ｖｏ２が第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれ、出力電圧Ｖｏ２が出力電圧Ｖｏ１と同じ大きさであるときの出力電流Ｉｏ２を直流機器１０２に出力することができる。これにより、負荷電流Ｉ_Lが変化しても、電力供給装置３は各第２の電源機器６を負荷電流Ｉ_Lに応じた出力電流Ｉｏ２に設定することができるとともに、負荷電流Ｉ_Lが変化しても、第２の電源機器６の出力電圧Ｖｏ２が第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれることで、上記出力電圧Ｖｏ２を定電圧に保つことができる。その結果、直流機器１０２への電力供給を安定に行うことができる。

以下に一例を示す。図５では、（ａ）が第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性を示し、（ｂ）が第１の電源機器５の出力電流−出力電圧特性を示す。ここで、図５（ｃ）に示すように、制御部７３からの指示値としてＩ１１が指示されて第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性を図５（ｃ）の矢印のようにシフトさせた場合、第２の電源機器６の出力電流Ｉｏ２をＩ１２からＩ１１に増加させることができる。

また、第２の電源機器６において、出力電流Ｉｏ２が大きくなるにつれて単調に出力電圧Ｖｏ２が小さくなる関係を、第１の電源機器５の構成から部品点数をほとんど増やすことなく、容易に実現することができる。

続いて、図１に示す監視装置７について詳細に説明する。以下の説明において、第１の電源機器５の変換効率が最大となるときの第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１の電流値を最適電流値Ｉｍとする。すなわち、最適電流値Ｉｍは、第１の電源機器５の変換効率が最大であるときに第１電源機器５が直流供給線路Ｗｄｃに出力する電流（出力電流Ｉｏ１）の値である。第１の電源機器５の変換効率は、例えば、電力変換効率は、第１の電源機器５に入力される商用電源ＡＣからの電力ＰＩＮに対する第１の電源機器５が直流供給線路Ｗｄｃに出力する電力ＰＯＵＴの比の値（＝ＰＯＵＴ／ＰＩＮ）である。

本実施形態では、制御部７３は、最適電流値Ｉｍより計測値（負荷電流Ｉ_Lの値）Ｉ０が大きいと判定部７２が判定すると、第２電源ユニット８が直流供給線路Ｗｄｃに出力する電流の値（＝Ｉｏａ＋Ｉｏｂ＋Ｉｏｃ）が計測値と最適電流値Ｉｍとの差分値と等しくなるように、第２電源機器６に指示値を出力するように構成される。

すなわち、監視装置７の制御部７３は、負荷電流検出部７０で検出された負荷電流Ｉ_Lが最適電流値Ｉｍ以上である場合、第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１が最適電流値Ｉｍになるように、つまり、各第２の電源機器６の出力電圧Ｖｏ２が第１の電源機器５の出力電圧Ｖｏ１に合わせ込まれたときの各第２の電源機器６の出力電流Ｉｏ２の総和が負荷電流Ｉ_Lの電流値と最適電流値Ｉｍとの差分値に相当するように、各第２の電源機器６の調整手段６４（図４参照）に対して各第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性をシフトさせる。

一方、制御部７３は、計測値Ｉ０が最適電流値Ｉｍ以下であると判定部７２が判定すると、第２の電源ユニット８に直流供給線路Ｗｄｃへの電流の出力を停止させるように構成される。例えば、制御部７３は、計測値Ｉ０が最適電流値Ｉｍ以下であると判定部７２が判定すると、第２の電源ユニット８の各第２の電源機器６に、出力停止信号を送信するように構成される。上記出力停止信号を受け取った第２の電源機器６は、出力電流Ｉｏ２の出力を停止するように構成される。

次に、本実施形態に係る電力供給装置３の動作について図８および図９を用いて説明する。

まず、負荷電流検出部７０が負荷電流Ｉ_Lの電流値Ｉ０を検出する（図８のＳ１）。続いて、負荷電流Ｉ_Lの電流値Ｉ０が最適電流値Ｉｍより大きいか否かを判定部７２が判定する（Ｓ２）。電流値Ｉ０が最適電流値Ｉｍより大きい場合、制御部７３は、太陽電池１６１の供給能力範囲内でＰＶコンバータ６ａの出力電流Ｉｏａが電流値Ｉ０と最適電流値Ｉｍとの差分値（Ｉ０−Ｉｍ）になるような指示値をＰＶコンバータ６ａに送信する（Ｓ３）。ＰＶコンバータ６ａは、制御部７３から指示値を受け取ると、調整手段６４を用いてＰＶコンバータ６ａの出力電流−出力電圧特性をシフトし、出力電流Ｉｏａを差分値（Ｉ０−Ｉｍ）として直流機器１０２に供給する。

ここで、図９（ｂ）に示すようにＰＶコンバータ６ａの出力電流Ｉｏａを最大電流値Ｉ１にしても差分値（Ｉ０−Ｉｍ）に満たさない場合（Ｉ０−Ｉｍ＞Ｉ１の場合）（Ｓ４）、制御部７３は、ＢＡＴコンバータ６ｂの出力電流Ｉｏｂが電流値Ｉ２（Ｉ２＝Ｉ０−Ｉｍ−Ｉ１）になるような指示値をＢＡＴコンバータ６ｂに送信する（Ｓ５）。ＢＡＴコンバータ６ｂは、制御部７３から指示値を受け取ると、調整手段６４を用いてＢＡＴコンバータ６ｂの出力電流−出力電圧特性をシフトし、図９（ｃ）に示すように出力電流Ｉｏｂを電流値Ｉ２として直流機器１０２に供給する。

上記ステップＳ３〜ステップＳ５において、差分値（Ｉ０−Ｉｍ）を補う制御として、ＰＶコンバータ６ａをＢＡＴコンバータ６ｂより優先することによって、省エネルギー化を図ることができる。

なお、ステップＳ４，Ｓ５の他の例として、制御部７３は、差分値（Ｉ０−Ｉｍ）がわかった時点で、ＰＶコンバータ６ａの出力電流Ｉｏａを現在の日照環境における最大電流値Ｉ１としてもまだ足りず、さらに、ＢＡＴコンバータ６ｂの出力電流Ｉｏｂを電流値Ｉ２にさせるべきと計算によって瞬時に判断し、そこから、ＰＶコンバータ６ａの出力電流Ｉｏａが最大電流値Ｉ１になるようにＰＶコンバータ６ａに指示値を出すとともに、ＢＡＴコンバータ６ｂの出力電流Ｉｏｂが電流値Ｉ２になるようにＢＡＴコンバータ６ｂに指示値を出してもよい。

その後、第１の電源機器５からは、最適電流値Ｉｍの出力電流Ｉｏ１が直流機器１０２に供給される（Ｓ６）。なお、ＰＶコンバータ６ａやＢＡＴコンバータ６ｃの出力電流Ｉｏａ，Ｉｏｂのシフトが完了して、総和として電流値Ｉ０の電流が出力されるまでの間は、第１の電源機器５から不足分が供給されており、負荷（直流機器１０２）への安定供給には問題がない。

一方、ステップＳ２において、負荷電流Ｉ_Lの電流値Ｉ０が最適電流値Ｉｍ以下である場合、制御部７３は、各第２の電源機器６の電流出力を停止するように各第２の電源機器６を制御する。これにより、第１の電源機器５からは、電流値Ｉ０の出力電流Ｉｏ１が直流機器１０２に供給される（Ｓ６）。

また、ステップＳ４において、差分電流（負荷電流−最適電流値）がＰＶコンバータ６ａの出力電流Ｉｏａと同じ場合、制御部７３は、ＰＶコンバータ６ａ以外の第２の電源機器６（ＢＡＴコンバータ６ｂ、ＦＣコンバータ６ｃ）の電流出力を停止させる。これにより、第１の電源機器５からは、最適電流値Ｉｍの出力電流Ｉｏ１が直流機器１０２に出力される（Ｓ６）。すなわち、制御部７３は、第２の電源機器６ａに指示値を送信し、残りの第２の電源機器６ｂ，６ｃに出力停止信号を送信する。

上記の動作により、本実施形態に係る電力供給装置３は、負荷電流Ｉ_Lが増加すると、ＰＶコンバータ６ａおよびＢＡＴコンバータ６ｂの出力電流Ｉｏａ，Ｉｏｂの総量を負荷電流Ｉ_Lの増加分だけ増加させ、負荷電流Ｉ_Lが減少すると、出力電流Ｉｏａ，Ｉｏｂの総量を負荷電流Ｉ_Lの減少分だけ減少させる。なお、ＰＶコンバータ６ａおよびＢＡＴコンバータ６ｂの出力電流Ｉｏａ，Ｉｏｂの総和を減少させる場合、最初にＢＡＴコンバータ６ｂの出力電流Ｉｏｂを減少させて、次にＰＶコンバータ６ａの出力電流Ｉｏａを減少させるように制御してもよい。

電力供給装置３は、ステップＳ１からステップＳ６までの動作を定期的（予め設定された時間間隔）に行えば、各電池１６１〜１６３の供給能力が変動した場合や負荷電流Ｉ_Lの大きさが変動した場合であっても、変動に対応した出力電流Ｉｏ２の設定を行うことができる。予め設定された時間間隔は、負荷追従を満足する時間間隔（例えば数ミリ秒間）である。なお、電力供給装置３は、ステップＳ１からステップＳ６までの動作を、予め設定された時間間隔以外に行ってもよい。

本実施形態の電力供給装置３は、商用電源ＡＣを入力電源とし出力電流Ｉｏ１の大きさに関わらず定電圧となる直流電圧を出力電圧Ｖｏ１とする商用電源用電源機器（第１の電源機器）５と、電源電圧が入力され出力電流Ｉｏ２が大きくなるにつれて単調に小さくなる直流電圧を出力電圧Ｖｏ２とし第１電源機器５と並列運転して直流電力を負荷機器１０２に供給する１乃至複数の他の電源機器（第２の電源機器）６と、負荷機器１０２に供給される負荷電流Ｉ_Lの電流値を検出する負荷電流検出手段（負荷電流検出部）７０と、第２の電源機器６の出力電流Ｉｏ２の電流値を制御する制御手段（制御部）７３とを備え、第１の電源機器５の変換効率が最大となるときの第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１の電流値を最適電流値Ｉｍとし、第２の電源機器６は、負荷機器１０２への電力供給時に出力電流Ｉｏ２と出力電圧Ｖｏ２の関係を示す出力電流−出力電圧特性をシフトする調整手段６４を有し、制御部７３は、負荷電流検出部７０で検出された負荷電流Ｉ_Lが最適電流値Ｉｍより大きい場合、第２の電源機器６の出力電流Ｉｏ２の総和が負荷電流Ｉ_Lと最適電流値Ｉｍの差分電流に相当するように、調整手段６４に対して第２の電源機器６の出力電流−出力電圧特性をシフトさせる。

すなわち、本実施形態の電力供給装置３は、負荷機器１０２が接続される直流供給線路Ｗｄｃに接続され、直流供給線路Ｗｄｃを通じて負荷機器１０２に直流電力を供給する第１の電源機器５および第２の電源ユニット６と、直流供給線路Ｗｄｃを流れる電流（負荷電流）Ｉ_Lの値（電流値）Ｉ０を計測して計測値Ｉ０として出力する負荷電流検出手段（負荷電流検出部）７０と、負荷電流検出部７０より計測値Ｉ０を得ると、得られた計測値Ｉ０が最適電流値Ｉｍより大きいか否かを判定する判定手段（判定部）７２と、制御手段（制御部）７３と、を備える。第１の電源機器５は、商用電源ＡＣに接続され、商用電源ＡＣより得た電力を直流電力に変換することで、直流供給線路Ｗｄｃに出力する電流（出力電流）Ｉｏ１の大きさに関わらず直流供給線路Ｗｄｃに一定の電圧（出力電圧）Ｖｏ１を与える定電圧制御を行うように構成される。最適電流値Ｉｍは、第１の電源機器５の変換効率が最大であるときに第１の電源機器５が直流供給線路Ｗｄｃに出力する電流（出力電流）Ｉｏ１の値である。第２の電源ユニット８は、第２の電源機器６を備える。第２の電源機器６は、直流供給線路Ｗｄｃに出力する出力電流Ｉｏ２が増加するにつれて直流供給線路Ｗｄｃに与える出力電圧Ｖｏ２を単調に下降させ、出力電流Ｉｏ２が減少するにつれて出力電圧Ｖｏ２を単調に上昇させる傾斜制御を行うように構成される。制御部７３は、最適電流値Ｉｍより計測値Ｉ０が大きいと判定部７２が判定すると、第２の電源ユニット８が直流供給線路Ｗｄｃに出力する電流の値が計測値Ｉ０と最適電流値Ｉｍとの差分値（差分電流の値）と等しくなるように、第２の電源機器６に指示値を出力するように構成される。第２の電源機器６は、制御部７３から受け取った指示値に基づいて出力電流Ｉｏ２の値を調整する調整手段６４を備える。調整手段６４は、制御部７３から指示値を受け取ると、傾斜制御の条件を変更することで、出力電圧Ｖｏ２を変化させることなく出力電流Ｉｏ２の値を指示値に対応する値に設定するように構成される。

以上、本実施形態によれば、負荷電流Ｉ_Lが、商用電源ＡＣが接続されている第１の電源機器５が最大変換効率になるときの出力電流Ｉｏ１の電流値（最適電流値Ｉｍ）以上である場合に、第１の電源機器５の出力電流Ｉｏ１が最適電流値Ｉｍになるように各第２の電源機器６の出力電流Ｉｏ２の電流値を調整することによって、第１の電源機器５を最大変換効率の状態で運転させることができる。

また、制御部７３は、負荷電流検出部７０で検出された負荷電流Ｉ_Lが最適電流値Ｉｍ以下である場合、第２の電源機器６の電流出力を停止するように第２の電源機器を制御する。すなわち、制御部７３は、計測値Ｉ０が最適電流値Ｉｍ以下であると判定部７２が判定すると、第２の電源ユニット８に直流供給線路Ｗｄｃへの電流の出力を停止させるように構成される。

そのため、本実施形態によれば、負荷電流Ｉ_Lが最適電流値Ｉｍより小さい場合であっても、第１の電源機器５をできるだけ最大変換効率に近い状態で運転させることができる。

なお、本実施形態では、負荷電流Ｉ_Lが最適電流値Ｉｍより大きい場合に、差分電流（負荷電流−最適電流値）をＰＶコンバータ６ａとＢＡＴコンバータ６ｂの組み合わせで補うが、本実施形態の変形例として、上記差分電流をＰＶコンバータ６ａとＢＡＴコンバータ６ｂの組み合わせではなく、ＰＶコンバータ６ａとＦＣコンバータ６ｃの組み合わせまたはＢＡＴコンバータ６ｂとＦＣコンバータ６ｃの組み合わせで補ってもよい。

Claims (3)

1. 負荷機器が接続される直流供給線路に接続され、上記直流供給線路を通じて上記負荷機器に直流電力を供給する第１の電源機器および第２の電源ユニットと、
   上記直流供給線路を流れる電流の値を計測して計測値として出力する負荷電流検出手段と、
   上記負荷電流検出手段より上記計測値を得ると、得られた上記計測値が最適電流値より大きいか否かを判定する判定手段と、
   制御手段と、を備え、
   上記第１の電源機器は、商用電源に接続され、上記商用電源より得た電力を直流電力に変換することで、上記直流供給線路に出力する電流の大きさに関わらず上記直流供給線路に一定の電圧を与える定電圧制御を行うように構成され、
   上記最適電流値は、上記第１の電源機器の変換効率が最大であるときに上記第１の電源機器が上記直流供給線路に出力する電流の値であり、
   上記第２の電源ユニットは、少なくとも１つの第２の電源機器を備え、
   上記第２の電源機器は、上記直流供給線路に出力する出力電流が増加するにつれて上記直流供給線路に与える出力電圧を単調に下降させ、上記出力電流が減少するにつれて上記出力電圧を単調に上昇させる傾斜制御を行うように構成され、
   上記制御手段は、上記最適電流値より上記計測値が大きいと上記判定手段が判定すると、上記第２の電源ユニットが上記直流供給線路に出力する電流の値が上記計測値と上記最適電流値との差分値と等しくなるように、上記第２の電源機器に指示値を出力するように構成され、
   上記第２の電源機器は、上記制御手段から受け取った上記指示値に基づいて上記出力電流の値を調整する調整手段を備え、
   上記調整手段は、上記制御手段から上記指示値を受け取ると、上記傾斜制御の条件を変更することで、上記出力電圧を変化させることなく上記出力電流の値を上記指示値に対応する値に設定するように構成される
   ことを特徴とする電力供給装置。
2. 上記制御手段は、上記計測値が上記最適電流値以下であると上記判定手段が判定すると、上記第２の電源ユニットに上記直流供給線路への電流の出力を停止させるように構成される
   ことを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
3. 上記第２の電源ユニットは、複数の上記第２の電源機器を備え、
   上記第２の電源ユニットが上記直流供給線路に出力する電流の値は、上記複数の第２の電源機器の上記出力電流の値の総和である
   ことを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。

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