JPWO2012050180A1 - 優先回路及び電力供給システム - Google Patents

Abstract

系統電源１００と二次電池部３０のうちから一つを選択供給源とし、他を非選択供給源として選択し、電源部５２に対して選択供給源から優先的に電力を供給させるための優先回路６０であって、非選択供給源は、電圧降下を生じさせるダイオード素子７４を介して電源部５２に接続され、選択供給源は、ダイオード素子８４を介さずに電源部５２に電力を供給することを特徴とする。

Description

本発明は、優先回路及び電力供給システムに関する。

二次電池等の蓄電装置を利用することで、エネルギーの有効活用がなされている。例えば、近年、環境に優しいクリーンエネルギーとして太陽光発電システムの開発が盛んに行なわれているが、太陽光を電力に変換する太陽電池モジュールは蓄電機能を備えていないため、二次電池と組み合わせて使用されることがある。例えば、太陽電池モジュールにより発電された電力を一旦二次電池に充電して、外部負荷の要求等に応じて二次電池から放電する充放電制御によってエネルギーの有効活用が行なわれている。

本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、太陽電池と、この太陽電池で充電される複数の二次電池と、各々の二次電池と太陽電池との間に接続されて二次電池の充電を制御する充電スイッチと、各々の二次電池と負荷との間に接続してなる放電スイッチと、充電スイッチと放電スイッチとを制御する制御回路とを備える太陽電池の電源装置が開示されている。ここでは、制御回路が、複数の充電スイッチを制御して充電する二次電池の優先順位を特定し、優先順位の高い二次電池を優先順位の低い二次電池よりも先に充電し、優先順位の高い二次電池が所定容量充電されると、優先順位の低い二次電池を充電するようにしてなることが開示されている。

特開２００３−１１１３０１号公報

上記制御回路は、動作電源として系統および二次電池から電力供給を受けることが可能である。このとき、複数の動作電源のうち１つを選択し他を非選択として、選択された動作電源からの電力を優先的に供給することが望ましい。

本発明に係る優先回路は、複数の電力供給源から一つを選択供給源とし、他を非選択供給源として選択し、供給対象に対して選択供給源から優先的に電力を供給させるための優先回路であって、非選択供給源は、電圧降下を生じさせる電圧降下発生部を介して供給対象に接続され、選択供給源は、電圧降下発生部よりも電圧降下の小さい経路を介して供給対象に電力を供給することを特徴とする。

上記構成によれば、選択された一つをメインの電力供給源とし、残りをバックアップ用の電力供給源とすることができる。

本発明の第１実施形態に係る電力供給システムを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電力供給システムを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る電力供給システムを示す図である。 本発明の第４実施形態に係る電力供給システムを示す図である。

以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。以下では、二次電池は、リチウムイオン二次電池であるものとして説明するが、これ以外の充放電可能な蓄電池であってもよい。例えば、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム蓄電池、鉛蓄電池、金属リチウムイオン二次電池等であってもよい。

また、以下では、全ての図面において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

（第１実施形態）
図１は、電力供給システム１０を示す図である。電力供給システム１０は、ブレーカ部２８と、二次電池部３０と、充電用スイッチ回路２４と、ダイオード素子２５と、放電用スイッチ回路３８と、ダイオード素子２６と、切替回路４０と、充放電制御部５０と、復帰回路６０と、優先回路６５と、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０と、ＡＣ／ＤＣ変換回路８０とを備える。電力供給システム１０は、太陽電池モジュール２０と、系統電源１００と、負荷９９とに接続されている。電力供給システム１０は、太陽電池モジュール２０により発電された電力、二次電池部３０に蓄電された電力を、負荷９９に供給するためのものである。なお、負荷９９へは、系統電源からの電力を供給することもできる。

太陽電池モジュール２０は、太陽光（自然エネルギー）を電力に変換する光電変換装置（発電機）である。太陽電池モジュール２０の出力側端子は、充電用スイッチ回路２４の第１端子２４ａに接続されている。なお、太陽電池モジュール２０によって発電された発電電力は直流電力である。電力供給システム１０では、太陽電池モジュール２０の代わりに、風力発電機や、太陽熱発電機等の自然エネルギーを利用した種々の発電機を用いることができる。

二次電池部３０は、太陽電池モジュール２０の発電電力を蓄電するものであり、複数の二次電池を直列／並列に接続して構成されている。次電池部３０の正極側端子３０ａは、ブレーカ部２８の第２端子２８ｂに接続され、負極側端子３０ｂは接地されている。また、二次電池部３０は、蓄電量に対応した蓄電状態を示すＳＯＣ（Ｓｔａｇｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が所定の範囲内（例えば、２０％〜８０％）に入るように充放電制御がなされる。ここで、ＳＯＣ（充放電状態）とは、電力を最大に貯蔵した状態におけるＳＯＣを１００とし、それを基準にして電力の各貯蔵状態でのＳＯＣを百分率で表したものであり、二次電池部３０の電圧等に基づいて算出することができる。なお、二次電池部３０から放電される放電電力は直流電力である。

ブレーカ部２８は、二次電池部３０を保護する必要がある時に、二次電池部３０と太陽電池モジュール２０または負荷９９との接続を遮断する装置である。ブレーカ部２８は、第１端子２８ａおよび第２端子２８ｂを有しており、第１端子２８ａが充電用スイッチ回路２４の第２端子２４ｂおよび放電用スイッチ回路３８の第１端子３８ａに接続され、第２端子２８ｂは二次電池部３０の正極側端子３０ａに接続される。

充電用スイッチ回路２４は、充放電制御部５０の指示または太陽電池モジュール２０の出力電圧に応じて、太陽電池モジュール２０から二次電池部３０への充電経路のオン／オフを切り替えるスイッチ（第１スイッチ部）である。充電用スイッチ回路２４は、太陽電池モジュール２０の発電電力を二次電池部３０に充電する場合にはオンされ、充電を停止させる場合にはオフされる。充電用スイッチ回路２４は、第１端子２４ａと、第２端子２４ｂと、制御端子２４ｃとを有する。第１端子２４ａは、太陽電池モジュール２０の出力側端子に接続されている。第２端子２４ｂは、放電用スイッチ回路３８の第１端子３８ａおよびブレーカ部２８の第１端子２８ａに接続されている。また、制御端子２４ｃは、切替回路４０の第３端子４０ｃに接続されており、第３端子４０ｃは充放電制御部５０および太陽電池モジュール２０のいずれかに接続される。充電用スイッチ回路２４は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されている。

充電用スイッチ回路２４は、切替回路４０の第３端子４０ｃが充放電制御部５０に接続されている場合には、充放電制御部５０から制御端子２４ｃにオンまたはオフの制御信号が送信されるため、指示に応じて太陽電池モジュール２０から二次電池部３０への充電経路のオンまたはオフを制御する。また、充電用スイッチ回路２４は、第３端子４０ｃが太陽電池モジュール２０に接続されている場合には、太陽電池モジュール２０の出力電圧が制御端子２４ｃに印加されるため、出力電圧が所定値以上になったときに充電経路がオンされ、所定値以下のときは充電経路がオフされる。

ダイオード素子２５は、アノード端子が充電用スイッチ回路２４の第２端子２４ｂに接続され、カソード端子が充電用スイッチ回路２４の第１端子２４ａに接続されるダイオードである。なお、ダイオード素子２５は、充電用スイッチ回路２４が設けられる際に形成される寄生ダイオードであるが、もちろん、特別にダイオード素子を取り付けるようにしてもよい。

切替回路４０は、第１端子４０ａと、第２端子４０ｂと、第３端子４０ｃとを有し、第１端子４０ａは充放電制御部５０に接続され、第２端子４０ｂは太陽電池モジュール２０の出力側端子に接続され、第３端子４０ｃは充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃに接続されている回路（第２スイッチ部）である。切替回路４０は、復帰回路６０からの指示に応じて、第３端子４０ｃの接続先を第１端子４０ａあるいは第２端子４０ｂのいずれか一方に切り替える。

第３端子４０ｃが第１端子４０ａに接続された場合には、充電用スイッチ回路２４は、充放電制御部５０からの制御信号に基づき、オン／オフが制御される。また、第３端子４０ｃが第２端子４０ｂに接続された場合には、充電用スイッチ回路２４は、太陽電池モジュール２０の出力電圧に応じて、オン／オフが制御される。

放電用スイッチ回路３８は、充放電制御部５０の指示に応じて、二次電池部３０から負荷９９への放電経路のオン／オフを切り替えるスイッチである。放電用スイッチ回路３８は、二次電池部３０に蓄電された電力を負荷９９に放電する場合にはオンされ、放電を停止させる場合にはオフされる。放電用スイッチ回路３８は、第１端子３８ａと、第２端子３８ｂと、制御端子３８ｃとを有する。第１端子３８ａは充電用スイッチ回路２４の第２端子２４ｂおよびブレーカ部２８の第１端子２８ａに接続され、第２端子３８ｂは負荷９９に接続される。また、制御端子３８ｃは、充放電制御部５０に接続されている。放電用スイッチ回路３８は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されている。

放電用スイッチ回路３８は、充放電制御部５０から制御端子３８ｃにオンまたはオフの制御信号が送信されるため、指示に応じて二次電池部３０から負荷９９への放電経路のオンまたはオフを制御する。

ダイオード素子２６は、アノード端子が放電用スイッチ回路３８の第２端子３８ｂに接続され、カソード端子が放電用スイッチ回路３８の第１端子３８ａに接続されるダイオードである。なお、ダイオード素子２６は、放電用スイッチ回路３８が設けられる際に形成される寄生ダイオードであるが、もちろん、特別にダイオード素子を取り付けるようにしてもよい。

負荷９９は、放電用スイッチ回路３８の第２端子３８ｂに接続される負荷装置である。ここでは、負荷９９は、直流電力で動作する負荷を用いることができ、例えば、パーソナルコンピュータ等が接続されている。

ＤＣ／ＤＣ変換回路７０は、電力供給源として機能する二次電池部３０の出力電力（例えば、９６Ｖ）を、電源部５２に供給するために、異なる電力（例えば、１２Ｖ）に変換する。ＤＣ／ＤＣ変換回路７０は、入力側端子７０ａが二次電池部３０の正極側端子３０ａと接続され、出力側端子７０ｂが優先回路６５の第１スイッチ回路７２の第１端子７２ａと接続される。

系統電源１００は、電力会社から供給され、電力供給源として機能する交流電源である。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路８０は、電源部５２に供給するために、電力会社から供給される交流電力（例えば、２００Ｖ）を直流電力（例えば、１２Ｖ）に変換する。ＡＣ／ＤＣ変換回路８０は、入力側端子８０ａが系統電源１００と接続され、出力側端子８０ｂが第２スイッチ回路８２の第１端子８２ａと接続される。

優先回路６５は、充放電制御部５０からの指示に基づき、二次電池部３０および系統電源１００のいずれか一方を選択供給電源、他方を非選択供給電源として、選択供給源を非選択供給電源に対して優先させ、選択供給源から電力の供給対象である充放電制御部５０の電源部５２に電力を供給する。優先回路６５は、充放電制御部５０からの指示によらずに、電源から電源部５２への電力供給が遮断された場合には、二次電池部３０および系統電源１００のうち、遮断された電源とは異なる電源と接続が切り替わる。優先回路６５は、第１スイッチ回路７２と、第１ダイオード素子７４と、第２スイッチ回路８２と、第２ダイオード素子８４とを含んで構成される。

第１スイッチ回路７２は、充放電制御部５０からの指示に応じて、二次電池部３０から電源部５２への電力供給経路のオン／オフを切り替えるスイッチである。第１スイッチ回路７２は、第１端子７２ａと、第２端子７２ｂと、制御端子７２ｃとを有する。第１端子７２ａは、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力側端子７０ｂに接続され、第２端子７２ｂは、第２スイッチ回路８２の第２端子８２ｂと接続点７９で合流して充放電制御部５０の電源部５２と接続されている。また、制御端子７２ｃは、充放電制御部５０に接続されている。第１スイッチ回路７２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されている。第１スイッチ回路７２は、充放電制御部５０から制御端子７２ｃにオンまたはオフの制御信号が送信されるため、指示に応じて二次電池部３０から電源部５２への電力供給経路のオンまたはオフを制御する。また、第１スイッチ回路７２がオンされた状態では、電圧降下がほぼゼロの状態であるため、後述する第１ダイオード素子７４における電圧降下よりも小さい経路となる。

第１ダイオード素子７４は、カソード端子が第１スイッチ回路７２の第２端子７２ｂに接続され、アノード端子が第１スイッチ回路７２の第１端子７２ａに接続されるダイオード（順方向接続の整流素子）である。なお、第１ダイオード素子７４は、第１スイッチ回路７２が設けられる際に形成される寄生ダイオードであるが、もちろん、特別にダイオード素子を取り付けるようにしてもよい。第１ダイオード素子７４は、順方向に電圧を降下させる電圧降下発生部として機能する。

第２スイッチ回路８２は、充放電制御部５０からの指示に応じて、系統電源１００から電源部５２への電力供給経路のオン／オフを切り替えるスイッチである。第１スイッチ回路８２は、第１端子８２ａと、第２端子８２ｂと、制御端子８２ｃとを有する。第１端子８２ａは、ＡＣ／ＤＣ変換回路８０の出力側端子８０ｂに接続され、第２端子８２ｂは、第１スイッチ回路７２の第２端子７２ｂと接続点７９で合流して充放電制御部５０の電源部５２と接続されている。また、制御端子８２ｃは、充放電制御部５０に接続されている。第２スイッチ回路８２は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されている。第２スイッチ回路８２は、充放電制御部５０から制御端子８２ｃにオンまたはオフの制御信号が送信されるため、指示に応じて系統電源１００から電源部５２への電力供給経路のオンまたはオフを制御する。また、第２スイッチ回路８２がオンされた状態では、電圧降下がほぼゼロの状態であるため、後述する第２ダイオード素子８４における電圧降下よりも小さい経路となる。

第２ダイオード素子８４は、カソード端子が第２スイッチ回路８２の第２端子８２ｂに接続され、アノード端子が第２スイッチ回路８２の第１端子８２ａに接続されるダイオード（順方向接続の整流素子）である。なお、第２ダイオード素子８４は、第２スイッチ回路８２が設けられる際に形成される寄生ダイオードであるが、もちろん、特別にダイオード素子を取り付けるようにしてもよい。第２ダイオード素子８４は、順方向に電圧を降下させる電圧降下発生部として機能する。

充放電制御部５０は、二次電池部３０の充放電状態を検出するとともに、充電用スイッチ回路２４および放電用スイッチ回路３８のオン／オフを切り替えることにより充放電制御を行う。充放電制御部５０は、電源部５２と、充放電処理部５０２と、電池保護処理部５０４と、優先選択処理部５０６とを含んで構成される。なお、充放電制御部５０の各処理部構成は、ハードウェアで構成してもよく、ソフトウェアで構成することも可能である。

電源部５２は、充放電処理部５０２、電池保護処理部５０４および優先選択処理部５０６に電力を供給する。電源部５２は、第１スイッチ回路７２の第２端子７２ｂおよび第２スイッチ回路８２の第２端子８２ｂと接続されており、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０あるいはＡＣ／ＤＣ変換回路８０を介して二次電池部３０あるいは系統電源１００から供給された電力を、充放電制御部５０の各要素に供給する。

充放電制御部５０は、通常時は、第２スイッチ回路８２の制御端子８２ｃにスイッチをオンするための制御信号を送り、第２スイッチ回路８２をオンさせて、系統電源１００から電源部５２に電力を供給するものとする。この場合に、通常時から停電時に移行すると、系統電源１００から電源部５２に電力を供給できなくなるが、ダイオード７４を介して、二次電池部３０から電源部５２への電力が供給されるようになる。そして、第１スイッチ回路７２をオンさせることで、第１スイッチ回路７２を介して、二次電池部３０から電源部５２への電力が供給される。したがって、優先回路６５を介して電源部５２へ電力を供給することにより、電源部５２への電力供給が途絶えることを防止することができる。

充放電処理部５０２は、二次電池部３０のＳＯＣを取得し、ＳＯＣと所定の充電上限値または放電下限値とを比較し、その比較結果に基づいて充電用スイッチ回路２４および放電用スイッチ回路３８のオン／オフ制御を行う。なお、所定の充電上限値および放電下限値とは、二次電池部３０が過充電状態および過放電状態になるのを防止するための基準値である。充電上限値としては、例えば、ＳＯＣ：９０％としてもよいし、ＳＯＣ：７０％としてもよい。また、放電下限値としては、例えば、ＳＯＣ：１０％としてもよいし、ＳＯＣ：３０％としてもよい。充放電処理部５０２は、太陽電池モジュール２０によって発電された発電電力を二次電池部３０に充電するために、充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃにスイッチをオンするための制御信号を送り、充電用スイッチ回路２４をオンする。また、充放電処理部５０２は、二次電池部３０に蓄電された電力を負荷９９に供給するために、放電用スイッチ回路３８の制御端子３８ｃにスイッチをオンするための制御信号を送り、放電用スイッチ回路３８をオンする。

さらに、充放電処理部５０２は、二次電池部３０のＳＯＣが充電上限値よりも大きくなったと判断したときに、充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃにスイッチをオフするための制御信号を送り、充電用スイッチ回路２４をオフする。

また、充放電処理部５０２は、二次電池部３０のＳＯＣが放電下限値よりも低いと判断したときに、放電用スイッチ回路３８の制御端子３８ｃにスイッチをオフするための制御信号を送り、放電用スイッチ回路３８をオフする。

電池保護処理部５０４は、停電時に二次電池部３０の出力電圧が所定の保護基準電圧値よりも低くなった場合に、二次電池部３０から電源部５２へ電力供給を停止させる。具体的には、電池保護処理部５０４は、停電時に二次電池部３０から電源部５２に電力を供給している場合、二次電池部３０の出力電圧を取得し、出力電圧の値が所定の保護基準電圧値よりも低いかどうかを判断する。電池保護処理部５０４は、二次電池部３０の出力電圧が保護基準電圧値よりも低いと判断した場合に、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０の作動を停止させる。これにより、二次電池部３０から電源部５２への電力供給が停止されるため、二次電池部３０が過放電状態になることを防止することができる。なお、保護基準電圧値は、二次電池部３０が過放電状態となる電圧値よりも高い電圧値であればよい。
なお、充電上限値、放電下限値および保護基準電圧値は、充放電制御部５０や電池保護処理部５０４に設けられる記憶部に格納し、適宜読み出すことができる。

優先選択処理部５０６は、二次電池部３０および系統電源１００のいずれから、他方に優先して電力を電源部５２に供給するかを決定し、優先回路６５に制御信号を送信する。例えば、系統電源１００からの電力供給を優先する場合には、第１スイッチ回路７２をオフし、第２スイッチ回路８２をオンする。

復帰回路６０は、二次電池部３０の出力電圧を取得し、出力電圧と保護基準電圧値とを比較するとともに、比較結果に基づき切替回路４０の第３端子４０ｃを第１端子４０ａまたは第２端子４０ｂのいずれかに接続させる。具体的には、復帰回路６０は、二次電池部３０の出力電圧が保護基準電圧値よりも高いときは、切替回路４０の第３端子４０ｃの接続先を第１端子４０ａとする切替信号を切替回路４０に出力する。また、二次電池部３０の出力電圧が保護基準電圧値よりも低いときは、切替回路４０の第３端子４０ｃの接続先を第１端子４０ａから第２端子４０ｂへと切り替える切替信号を切替回路４０に出力する。停電時に、二次電池部３０の出力電圧が保護基準電圧値よりも低くなった場合、電池保護処理部５０４により二次電池部３０から電源部５２への電力供給が遮断されるため、充放電制御部５０の指示によらずに太陽電池モジュール２０から二次電池部３０への充電を行う必要がある。そのため、復帰回路６０により切替回路４０の第３端子４０ｃを第２端子４０ｂに接続することにより、太陽電池モジュール２０の出力電圧の値により自動的に二次電池部３０に電力を蓄電することができる。

なお、復帰回路６０の動作電源は、充放電制御部５０の電源部５２へ供給されるものとは別の経路から供給されており、例えば、二次電池部３０とは別の二次電池から電源を供給したり、太陽電池モジュール２０より電源が供給されている。また、太陽電池モジュール２０と切替回路４０の第２端子４０ｂとの間には、充電用スイッチ回路２４の制御に適切な電圧にするための回路が備わっている（不図示）。例えば、太陽電池モジュール２０の出力電圧を適切な電圧まで降圧させる降圧回路等が備わっている。

次に、電力供給システム１０の作用について説明する。電力供給システム１０では、通常時は、二次電池部３０および系統電源１００のうち、系統電源１００から優先的に充放電制御部５０の電源部５２へ電力が供給される。具体的には、充放電制御部５０の優先選択処理部５０６の制御により、優先回路６５において、第１スイッチ回路７２がオフされ、第２スイッチ回路８２がオンされている。

このとき、二次電池部３０および系統電源１００からＤＣ／ＤＣ変換回路７０およびＡＣ／ＤＣ変換回路８０を介して出力された出力電圧が、例えば１２Ｖである場合には、スイッチ回路８２のみがオンされており、第２スイッチ回路８２の接続点７９側の電圧は１２Ｖとなる。一方、第１スイッチ回路７２はオフされているが、ダイオード７４は、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０から接続点７９に向かって順方向に接続されているため、電流が流れようとする。この場合、ダイオード７４による電圧降下（例えば０．７Ｖ）が生じるため、第１スイッチ回路７２の接続点７９側の電圧は１１．３Ｖになり、第２スイッチ回路８２の接続点７９側の電圧１２Ｖよりも小さい。したがって、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０から電力が供給されることはない。

また、第２スイッチ回路８２がオンされている場合、すなわち系統電源１００から電源部５２に電力が供給されている場合に、系統電源１００からの電力供給が断たれると、第２スイッチ回路８２の接続点７９側の電圧は０Ｖに向かって降下しようとする。一方、上記の通り、第１スイッチ回路７２の接続点７９側の電圧は１１．３Ｖであり、第２スイッチ回路８２の接続点７９側の電圧がこれより小さくなった時点で、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０から電源部５２に向かって電力が供給されるようになる。
以上のように、系統電源１００から電源部５２への電力供給が優先されている場合に、停電等で電力供給が遮断されたとしても、自動的に二次電池部３０からＤＣ／ＤＣ変換回路７０を介して電源部５２に電力供給が行われる。

以下に、電力供給システム１０の作用効果について説明する。電力供給システム１０では、通常の状態では、系統電源１００からＡＣ／ＤＣ変換回路８０を介して電源部５２に電力が供給されている。しかし、停電等の非常時には、系統電源１００からの電力供給が停止するため、二次電池部３０からＤＣ／ＤＣ変換回路７０を介して電源部５２に電力が供給される。

さらに、二次電池部３０の出力電圧が保護基準電圧値よりも低くなった場合は、電池保護処理部５０４により二次電池部３０から電源部５２への電力供給が遮断される。すなわち、停電時であって、二次電池部３０の出力電圧が保護基準電圧値よりも低くなった場合には、二次電池部３０および系統電源１００のいずれからも電源部５２に対して電力供給されなくなり、充電制御部５０の状態がノーマル状態からスリープ状態へと移行する。このとき、充電用スイッチ回路２４および放電用スイッチ回路３８はオフとなる。充放電制御部５０をスリープ状態からノーマル状態に復帰させるためには、系統電源１００が復帰するか、あるいは二次電池部３０の出力電圧が保護基準電圧値よりも高くなっている必要がある。しかし、充電制御部５０がスリープ状態のときは、充電スイッチ回路２４がオフとなっているため、太陽電池モジュール２０から二次電池部３０に対して電力を供給することができない。

そこで、電力供給システム１０では、復帰回路６０によって切替回路４０の第３端子４０ｃを第１端子４０ａに接続させ、充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃと太陽電池モジュール２０の出力端子とを接続している。これにより、太陽電池モジュール２０の出力電圧が所定値以上の場合には、自動的に充電用スイッチ回路２４がオンとなり、太陽電池モジュール２０の発電電力を二次電池部３０に蓄電することができる。そして、二次電池部３０の蓄電量が十分な量になった場合、すなわち、二次電池部３０の出力電圧が保護基準電圧値よりも高くなったときに、充放電制御部５０はスリープ状態からノーマル状態へと復帰することが可能である。このように、電力供給システム１０では、二次電池部３０の出力電圧が保護基準電圧値よりも低くなった場合には、太陽電池モジュール２０の出力電圧によって充電用スイッチ回路２４のオン／オフを制御することができるため、停電時であっても太陽電池モジュール２０により発電されていれば二次電池部３０を充電することが可能である。
第１実施形態では、優先回路６５において、第１スイッチ回路７２と第１ダイオード素子７４とによって構成される電源供給経路と、第２スイッチ回路８２と第２ダイオード素子８４とによって構成される電源供給経路の２経路の電源供給経路を有していたが、電源供給経路の数は、これに限られない。優先回路６５は、これらの電源供給回路と同様の構成を有する他の電源供給経路を、更に含むことができる。ここで、上記各電源供給経路は、上記ダイオード素子以外の要素を含んでもよい。例えば、上記各電源供給経路は、他のダイオード素子を含んで構成することもできる。具体的には、第１ダイオード素子７４にアノード端子側に第１ダイオード素子７４と同じ方向となるように別のダイオード素子を直列接続することができる。また、第２ダイオード素子８４についても同様に別のダイオード素子を直列接続することができる。これにより、仮に選択供給源からの電力供給ができなくなった場合であっても、非選択供給源から選択供給源側に向かって電流が流れ込むことを防止することができる。

（第２実施形態）
次に、電力供給システム１０の変形例である電力供給システム１１について説明する。図２は、電力供給システム１１を示す図である。電力供給システム１１と電力供給システム１０の主な相違点は、優先回路６６であるため、その相違点を中心に説明する。

優先回路６６は、充放電制御部５０からの指示に基づき、二次電池部３０および系統電源１００のいずれか一方を選択供給電源、他方を非選択供給電源として、選択供給源を非選択供給電源に対して優先させ、選択供給源から電力の供給対象である充放電制御部５０の電源部５２に電力を供給する。優先回路６６は、第１ダイオード素子７８と、第２ダイオード素子８８と、切替回路９０とを含んで構成される。

切替回路９０は、充放電制御部５０からの指示に応じて、系統電源１００あるいは二次電池部３０から電源部５２への電力供給経路を切り替えるスイッチである。切替回路９０は、第１端子９０ａと、第２端子９０ｂと、第３端子９０ｃとを有する。第１端子９０ａは、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力側端子７０ｂに接続され、第２端子９０ｂは、ＡＣ／ＤＣ変換回路８０の出力側端子８０ｂに接続され、第３端子９０ｃは、電源部５２に接続される。切替回路９０は、充放電制御部５０からの指示に応じて、第３端子９０ｃの接続先を第１端子９０ａと第２端子９０ｂのいずれか一方に切り替える。

第１ダイオード素子７８は、アノード端子がＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力側端子７０ｂと切替回路９０の第１端子９０ａとの間に接続され、カソード端子がＡＣ／ＤＣ変換回路８０の出力側端子８０ｂと切替回路９０の第２端子９０ｂとの間に接続されるダイオード（整流素子）である。第１ダイオード素子７８は、電圧降下発生部として機能する。

第２ダイオード素子８８は、アノード端子がＡＣ／ＤＣ変換回路８０の出力側端子８０ｂと切替回路９０の第２端子９０ｂとの間に接続され、カソード端子がＤＣ／ＤＣ変換回路７０の出力側端子７０ｂと切替回路９０の第１端子９０ａとの間に接続されるダイオード（整流素子）である。第２ダイオード素子８８は、電圧降下発生部として機能する。そして、図２に示されるように、２つの電力供給源である二次電池部３０と系統電源１００とを一対の整流素子（第１ダイオード素子７８と第２ダイオード素子８８）によって相互接続する。

電力供給システム１１の作用について説明する。電力供給システム１１では、通常時は、二次電池部３０および系統電源１００のうち、系統電源１００から優先的に充放電制御部５０の電源部５２へ電力が供給される。具体的には、充放電制御部５０の優先選択処理部５０６の制御により、優先回路６６において、切替回路９０の第３端子９０ｃの接続先を第２端子９０ｂとする。

このとき、二次電池部３０および系統電源１００からＤＣ／ＤＣ変換回路７０およびＡＣ／ＤＣ変換回路８０を介して出力された出力電圧が、例えば１２Ｖである場合には、切替回路９０の第３端子９０ｃの接続先が第２端子９０ｂとなっているため、第３端子９０ｃの電圧はＡＣ／ＤＣ変換回路８０と同じく１２Ｖである。一方、第１ダイオード素子７８のカソード側の電圧は、ダイオード素子自体の電圧降下（例えば０．７Ｖ）により１１．３Ｖである。この電圧は第３端子９０ｃの電圧１２Ｖよりも低いため、第１ダイオード素子７８を介してＤＣ／ＤＣ変換回路７０より電源部５２に電力が供給されることはない。

第３端子９０ｃが第２端子９０ｂと接続されている場合、すなわち系統電源１００から電源部５２に電力が供給されている場合に、系統電源１００からの電力供給が断たれると、出力側端子８０ｂにおける電圧は０Ｖに向かって降下しようとする。一方、上記の通り、第１ダイオード素子７８のカソード側の電圧は１１．３Ｖであり、出力側端子８０ｂにおける電圧がこれより小さくなった時点で、第１ダイオード素子７８を介して、ＤＣ／ＤＣ変換回路７０から電源部５２に向かって電力が供給されるようになる。
以上のように、系統電源１００から電源部５２への電力供給が優先されている場合に停電等で電力供給が遮断されたとしても、自動的に二次電池部３０からＤＣ／ＤＣ変換回路７０を介して電源部５２に電力供給が行われる。

以下に、電力供給システム１１の作用効果について説明する。電力供給システム１１では、通常の状態では、系統電源１００からＡＣ／ＤＣ変換回路８０を介して電源部５２に電力が供給されている。しかし、停電等の非常時には、系統電源１００からの電力供給が停止するため、二次電池部３０からＤＣ／ＤＣ変換回路７０を介して電源部５２に電力が供給される。

さらに、電力供給システム１１は、電力供給システム１０との構成において優先回路６６が相違するだけでその他の構成は同じである。したがって、電力供給システム１１によっても、充放電制御部５０がノーマル状態からスリープ状態へと移行してしまい、充電用スイッチ回路２４がオフされた場合であっても、復帰回路６０により切替回路４０の第３端子４０ｃを第１端子４０ａに接続することにより、太陽電池モジュール２０の出力電圧の値により自動的に二次電池部３０に電力を蓄電することができる。これにより、二次電池部３０が十分充電された場合に、充放電制御部５０をスリープ状態からノーマル状態へと復帰させることができる。

なお、上記電力供給システム１０、１１では、二次電池部３０および系統電源１００のうち、系統電源１００から優先的に充放電制御部５０の電源部５２へ電力が供給されるものとして説明したが、優先する電源を入れ替えてもよい。具体的には、通常時は、二次電池部３０および系統電源１００のうち、二次電池部３０から優先的に充放電制御部５０の電源部５２へ電力が供給されるものとし、二次電池部３０の出力電圧が小さくなったときに、系統電源１００に切替えるものとしてもよい。ここで、系統電源１００に切り替えているときに停電になった場合には、切替回路４０の第３端子４０ｃを第１端子４０ｂに接続することにより、太陽電池モジュール２０の出力電圧により自動的に二次電池部３０に電力を蓄電するものとしてもよい。

また、上記電力供給システム１０、１１では、二次電池部３０および系統電源１００のうち、系統電源１００から優先的に充放電制御部５０の電源部５２へ電力が供給されるものとして説明したが、当初から系統電源１００を動作電源としない構成としてもよい。具体的には、通常時は、二次電池部３０および系統電源１００のうち、二次電池部３０のみから充放電制御部５０の電源部５２へ電力が供給されるものとし、二次電池部３０の出力電圧が小さくなったら、切替回路４０の第３端子４０ｃを第１端子４０ｂに接続することにより、太陽電池モジュール２０の出力電圧により自動的に二次電池部３０に電力を蓄電するものとしてもよい。

（第３実施形態）
次に、電力供給システム１０および１１の変形例である電力供給システム１２について説明する。図３は、電力供給システム１２を示す図である。電力供給システム１２と電力供給システム１０および１１との主な相違点は、復帰回路６０と切替回路４０の代わりに切替回路部１１０を用いたことであるため、その相違点を中心に説明する。

切替回路部１１０は、ダイオード素子１１１とスイッチ回路１１２とを備える。切替回路部１１０の一方側端子は、太陽電池モジュール２０と充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃに接続され、他方側端子は、接地されている。ダイオード素子１１１とスイッチ回路１１２は、それぞれダイオード素子２５とスイッチ回路２４と同様の要素で構成することが可能であるため詳細な説明は省略する。

スイッチ回路１１２は、第１端子１１２ａと第２端子１１２ｂと制御端子１１２ｃとを有する回路（第３スイッチ部）である。第１端子１１２ａは、ダイオード素子１１１のアノード端子と太陽電池モジュール２０と制御端子２４ｃとに接続される。第２端子１１２ｂは、ダイオード素子１１１のカソード端子に接続されて接地されている。制御端子１１２ｃは、充放電制御部５０と接続され、充放電制御部５０の制御によってスイッチ回路１１２がオン／オフされる。なお、太陽電池モジュール２０と充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃとの間には、充電用スイッチ回路２４の制御に適切な電圧にするための回路が備わっている（不図示）。例えば、太陽電池モジュール２０の出力電圧を適切な電圧まで降圧させる降圧回路等が備わっている。

以下に、電力供給システム１２の作用効果について説明する。通常時は、スイッチ回路１１２は、充放電制御部５０の制御によってオン制御されている。このとき、充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃの電位は０Ｖであるから充電用スイッチ回路２４はオフ状態となる。そして、停電時には充放電制御部５０からの出力電位は０Ｖとなるため、スイッチ回路１１２はオフ状態となる。このとき、充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃは、太陽電池モジュール２０の出力電圧が与えられるため、充電用スイッチ回路２４はオン状態となる。これにより、太陽電池モジュール２０の出力電圧の値により自動的に二次電池部３０に電力を蓄電することができるため、電力供給システム１０，１１と同様に二次電池部３０が十分充電された場合に、充放電制御部５０をスリープ状態からノーマル状態へと復帰させることができる。

（第４実施形態）
次に、電力供給システム１２の変形例である電力供給システム１３について説明する。図４は、電力供給システム１３を示す図である。電力供給システム１３と電力供給システム１２の主な相違点は、切替回路部１２０であるため、その相違点を中心に説明する。

切替回路部１２０は、ダイオード素子１１１とスイッチ回路１１２とダイオード素子１２２を備える。ダイオード素子１１１とスイッチ回路１１２は、切替回路部１１０と同じものであるため詳細な説明は省略する。

ダイオード素子１２２のアノード端子は、太陽電池モジュール２０、ダイオード素子１１１のアノード端子及びスイッチ回路１１２の第１端子１１２ａと接続される整流素子である。また、ダイオード素子１２２のカソード端子は、充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃと充放電制御部５０に接続される。なお、太陽電池モジュール２０と充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃとの間には、充電用スイッチ回路２４の制御に適切な電圧にするための回路が備わっている（不図示）。例えば、太陽電池モジュール２０の出力電圧を適切な電圧に降圧させる降圧回路等が備わっている。

以下に、電力供給システム１３の作用効果について説明する。通常時は、スイッチ回路１１２は、充放電制御部５０の制御によってオン制御されている。このとき、ダイオード素子１２２のアノード端子の電位は０Ｖであるから、ダイオード素子１２２はオフ状態となる。したがって、充電用スイッチ回路２４の制御端子２４ｃの制御は充放電制御部５０によってなされることとなる。しかし、停電時には充放電制御部５０からの出力電位は０Ｖとなるため、スイッチ回路１１２はオフ状態となるが、ダイオード素子１２２のアノード端子には太陽電池モジュール２０の出力電圧が与えられる。したがって、太陽電池モジュール２０の出力電圧が印加されることによって、ダイオード素子１２２がオン状態となる。これにより、充電用スイッチ回路２４もオンするため、太陽電池モジュール２０の出力電圧の値により自動的に二次電池部３０に電力を蓄電することができるため、電力供給システム１０〜１２と同様に二次電池部３０が十分充電された場合に、充放電制御部５０をスリープ状態からノーマル状態へと復帰させることができる。

１０，１１，１２，１３ 電力供給システム、２０ 太陽電池モジュール、２４ 充電用スイッチ回路、２５，２６ ダイオード素子、２８ ブレーカ部、３０ 二次電池部、３８ 放電用スイッチ回路、４０ 切替回路、４０ａ 第１端子、４０ｂ 第２端子、４０ｃ 第３端子、５０ 充放電制御部、５２ 電源部、６０ 復帰回路、６５，６６ 優先回路、７０ ＤＣ／ＤＣ変換回路、７２ 第１スイッチ回路、７４，７８ 第１ダイオード素子、７９ 接続点、８０ ＡＣ／ＤＣ変換回路、８２ 第２スイッチ回路、８４，８８ 第２ダイオード素子、９０ 切替回路、９０ａ 第１端子、９０ｂ 第２端子、９０ｃ 第３端子、９９ 負荷、１００ 系統電源、１１０ 切替回路部、１１１ ダイオード素子、１１２ スイッチ回路、１１２ａ 第１端子、１１２ｂ 第２端子、１１２ｃ 制御端子、１２０ 切替回路部、１２２ ダイオード素子、５０２ 充放電処理部、５０４ 電池保護処理部、５０６ 優先選択処理部。

本発明に係る優先回路は、複数の電力供給源から一つを選択供給源とし、他を非選択供給源として選択し、供給対象に対して選択供給源から優先的に電力を供給させるための優先回路であって、非選択供給源は、電圧降下を生じさせる電圧降下発生部を介して供給対象に接続され、選択供給源は、電圧降下発生部よりも電圧降下の小さい経路を介して供給対象に電力を供給し、優先回路は、非選択供給源の出力側に接続される第１端子と、選択供給源の出力側に接続される第２端子と、アノード端子が非選択供給源の出力側と第１端子との間に接続され、カソード端子が選択供給源の出力側と第２端子との間に接続される第１ダイオード素子と、アノード端子が選択供給源の出力側と第２端子との間に接続され、カソード端子が非選択供給源の出力側と第１端子との間に接続される第２ダイオード素子と、供給対象の接続先を第１端子または記第２端子のいずれか一方に切り替える切替部と、を有することを特徴とする。

Claims (8)

1. 複数の電力供給源から一つを選択供給源とし、他を非選択供給源として選択し、
   供給対象に対して前記選択供給源から優先的に電力を供給させるための優先回路であって、
   前記非選択供給源は、電圧降下を生じさせる電圧降下発生部を介して前記供給対象に接続され、前記選択供給源は、前記電圧降下発生部よりも電圧降下の小さい経路を介して前記供給対象に電力を供給することを特徴とする優先回路。
2. 請求項１に記載の優先回路において、
   前記複数の電力供給源を、それぞれ前記電圧降下発生部を介して前記供給対象に常時接続しており、
   前記電圧降下の小さい経路の接続又は遮断を切り替えることで、前記供給対象に対して前記選択供給源から優先的に電力を供給させることを特徴とする優先回路。
3. 請求項２に記載の優先回路において、
   前記電圧降下発生部は、順方向接続の整流素子であることを特徴とする優先回路。
4. 請求項１に記載の優先回路において、
   前記電圧降下発生部は、順方向で低抵抗となり逆方向で高抵抗となる整流素子であり、
   複数の電力供給源を、一対の整流素子によって相互接続し、
   前記優先回路は、前記複数の電力供給源から一つの選択供給源を選択し、
   前記選択供給源が前記供給対象に接続されるように電力供給経路を切り替える切替回路を有することを特徴とする優先回路。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の優先回路において、
   前記優先回路は、
   アノード端子が前記非選択供給源の出力側に接続され、カソード端子が前記供給対象に接続される第１ダイオード素子と、
   前記第１ダイオード素子に並列に接続される第１スイッチ回路と、
   アノード端子が前記選択供給源の出力側に接続され、カソード端子が前記供給対象に接続される第２ダイオード素子と、
   前記第２ダイオード素子に並列に接続される第２スイッチ回路と、
   を有することを特徴とする優先回路。
6. 請求項１または請求項４に記載の優先回路において、
   前記優先回路は、
   前記非選択供給源の出力側に接続される第１端子と、
   前記選択供給源の出力側に接続される第２端子と、
   アノード端子が前記非選択供給源の出力側と前記第１端子との間に接続され、カソード端子が前記選択供給源の出力側と前記第２端子との間に接続される第１ダイオード素子と、
   アノード端子が前記選択供給源の出力側と前記第２端子との間に接続され、カソード端子が前記非選択供給源の出力側と前記第１端子との間に接続される第２ダイオード素子と、
   前記供給対象の接続先を前記第１端子または記第２端子のいずれか一方に切り替える切替部と、
   を有することを特徴とする優先回路。
7. 接続された負荷へ電力を供給する電力供給システムであって、
   請求項５または請求項６に記載の優先回路と、
   二次電池と、
   前記二次電池への充電および前記二次電池から前記負荷への放電を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記二次電池および系統電源のいずれかから電力供給を受ける電源部を有し、
   前記非選択供給源は、前記二次電池または前記系統電源であり、
   前記選択供給源は、前記二次電池および前記系統電源のうち、前記非選択供給源として選択されなかったものであり、
   前記供給対象は、前記電源部であることを特徴とする電力供給システム。
8. 請求項７に記載の電力供給システムであって、
   前記制御部の前記電源部は、優先的に前記系統電源から電力供給を受け、前記系統電源からの電力が供給されない場合に、前記二次電池から電力供給を受けることを特徴とする電力供給システム。

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