WO2016175286A1 - 給電システム - Google Patents

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品川　雅之
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株式会社アイピーコア研究所
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    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators

Definitions

  • the present invention relates to a power supply system that supplies electric power from an external power source to electronic devices such as ICT (Information and Communication Technology) devices.
  • ICT Information and Communication Technology
  • the output voltage of the AC adapter or PSU must match the input voltage of the electronic device. For this reason, when using a plurality of electronic devices having different input voltages, it is necessary to use different AC adapters or PSUs correspondingly. Therefore, when power is supplied from a commercial power source to an electronic device to use the electronic device, a dedicated AC adapter or PSU is provided for each electronic device in order to avoid unstable operation of the electronic device due to a mismatch of DC input voltages. Had the disadvantage of having to prepare.
  • an object of the present invention is to provide a power supply system that does not require a dedicated AC adapter for each input voltage value even when a plurality of electronic devices having different input voltages are used. .
  • an object of the present invention is to provide a power feeding system that can stably supply electric power to an electronic device even when electric power using natural renewable energy, a fuel cell, or the like is used.
  • the present inventor has focused on the LVDC (Japanese registered trademark) concept and has completed the present invention.
  • a power supply system is a power supply system that supplies electric power from an external power source to an electronic device that operates at a predetermined DC voltage, and is connected to the electronic device and receives a DC voltage within a predetermined voltage range.
  • a wide range DC / DC converter that outputs one or a plurality of types of fixed value voltages regardless of the value of the input DC voltage, and an output of the external power source and an input of the wide range DC / DC converter, And a discharger for stabilizing supply power that discharges in response to a decrease in the output voltage of the external power supply.
  • the wide-area DC / DC converter is connected to a switch that selectively outputs any one of a plurality of output voltages of the external power source, and the discharge to the switch and the wide-area DC / DC converter. It is desirable that electrical equipment is connected.
  • the discharger discharges during the power supply stop period until the switch is disconnected from the external power source and connected to the other external power source, whereby the wide range DC / It is desirable to be configured to supply power to the DC converter.
  • the electronic device includes a plurality of parts that operate with different DC voltages.
  • the discharger is a charge / discharge device for stabilizing supply power that performs charging / discharging in accordance with increase / decrease of the output voltage of the external power supply.
  • the charger / discharger preferably includes an electric double layer capacitor.
  • the charger / discharger preferably includes a rechargeable battery.
  • the charger / discharger preferably includes a primary battery.
  • the DC voltage input by the wide range DC / DC converter fluctuates within a safe voltage of 60 V or less.
  • the charger / discharger for stabilizing the supply power is connected to the input of the wide range DC / DC converter, so even if the power supply from the external power source fluctuates due to various causes, the wide range DC / DC converter In this way, stable voltage output can be performed.
  • the present invention it is possible to supply power to a plurality of electronic devices having different operating voltages using the same power supply system, and therefore it is not necessary to use a dedicated adapter for each electronic device.
  • the power supply is provided regardless of the characteristics of each power supply (stability of power supply and ability to follow fluctuations in power consumption of electronic devices). Can be stabilized.
  • the power supply system becomes inexpensive.
  • the charger / discharger by configuring the charger / discharger so that only the DC input voltage within the range of the safety voltage of 60V or less is applied to the wide-range DC / DC converter, it can be used even when the inside of the electronic device is exposed. It is possible to prevent a situation where a person or the like is exposed to a high voltage danger.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
  • the power feeding system 1 according to the first embodiment is configured in conformity with the LVDC concept.
  • the present invention can also be applied to systems other than systems based on LVDC.
  • the power supply system 1 includes a charging battery (secondary battery) 6 and a large-capacity capacitor 7 as the charger / discharger of the present invention.
  • the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7 are connected in parallel to each other, and each of them has four types of external power sources (that is, the first power source 5A, the second power source 5B, the third power source 5C, and the fourth power source).
  • Power supply 5D The power from the external power sources 5A to 5D is supplied to the electronic devices 2A and 2B via the wide range DC / DC converters 10A and 10B.
  • the wide range DC / DC converter 10A is externally connected to the electronic device 2A.
  • the wide range DC / DC converter 10B is built in the electronic device 2B.
  • the wide range DC / DC converter 10A for example, a DC / DC converter having a wide range input function, a digital power source having a wide range input function, or the like can be used.
  • the wide range DC / DC converter 10B for example, a DC / DC converter having a wide range input function, a POL (Point Of Load) converter having a wide range input function, a digital power source having a wide range input function, or the like is used. Can do.
  • the wide-range input function is a function that outputs one or a plurality of types of fixed value voltages regardless of the value of the input DC voltage when a DC voltage within a predetermined wide range is input.
  • the DC / DC converters 10A and 10B input a DC voltage within a range of 60V or less which is a safe voltage, and three types of DC output voltages (for example, 3.3V, 5V, 12V, etc.) ) Will be described as an example.
  • the DC output voltages of the wide range DC / DC converters 10A and 10B may be one type each.
  • the wide range DC / DC converters 10A and 10B for example, GADIWA-3161 or GADIWA-R9271 manufactured by Portwell can be employed.
  • Each electronic device 2A, 2B includes three parts 21, 22, 23 that operate with different DC voltages (for example, 3.3V, 5V, 12V, etc.).
  • each of the wide range DC / DC converters 10A and 10B inputs a wide range of DC voltage within the range of the safety voltage of 60V or less, and outputs a DC output voltage corresponding to the DC operating voltage of the electronic devices 2A and 2B.
  • a function of outputting to the electronic devices 2A and 2B is provided. Thereby, the electronic devices 2A and 2B can be operated by the supply voltage of only one corresponding wide-area DC / DC converter 10A or 10B.
  • the first power source 5A is, for example, an AC / DC converter that converts a commercial AC power source into a direct current and outputs it.
  • the second power source 5B is a DC power source that outputs power generated by natural renewable energy such as wind energy, solar energy, solar thermal energy, and the like.
  • the third power source 5C is a DC power source that outputs power obtained by a human power generator used in a disaster, for example.
  • the fourth power source 5D is, for example, a fuel cell.
  • any one of the output powers of the external power supplies 5A to 5D is selectively supplied to the wide range DC / DC converters 10A and 10B.
  • the power supply system 1 can use a plurality of external power supplies 5A to 5D having different power generation principles.
  • the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7 are chargers / dischargers that store the electric power supplied from the external power sources 5A to 5D as described above. As shown in FIG. 1, each of the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7 has one terminal connected to the input terminals of the wide range DC / DC converters 10A and 10B and the other terminal grounded. .
  • the rechargeable battery 6 a battery whose output voltage at full charge is within a range of allowable input voltages of the wide range DC / DC converters 10A and 10B (here, 60 V or less) is used.
  • a lead battery, a nickel metal hydride battery, a lithium battery, a redox flow battery, or the like can be used.
  • the charging battery 6 it is desirable to use an external electronic circuit that turns on / off discharging and turns on / off charging.
  • the large-capacity capacitor 7 for example, an electric double layer capacitor is used.
  • the capacitance of the large-capacitance capacitor 7 is preferably, for example, 1 Farad or more.
  • both the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7 are used as the charger / discharger.
  • only one of the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7 may be used, and further, other types of chargers / dischargers may be used. good.
  • the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7 are charged using the current supplied from the external power sources 5A to 5D, and are discharged when the output voltage of the external power sources 5A to 5D is lowered. Thereby, the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7 alleviate fluctuations in the input voltage of the wide-area DC / DC converters 10A and 10B.
  • the supplied power may temporarily decrease (for example, about several seconds to several minutes).
  • the charging battery 6 and the charging / discharging are performed according to the increase / decrease of the input voltage, so that fluctuations in the supplied power can be reduced.
  • the power supply to the power feeding system 1 is temporarily stopped (for example, about 1 second). There is a risk. In this power supply system 1, even in such a case, the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7 discharge, so that it is possible to prevent the power supply to the wide-area DC / DC converters 10A and 10B from being stopped.
  • the power consumption of the electronic devices 2A and 2B may increase temporarily for some reason.
  • the power supplied from the external power supply (any one of the power supplies 5A to 5D) connected to the power supply system 1 may not be able to follow this increase in power consumption.
  • the output of the fuel cell 5D has a low following speed in such a case, and thus there is a possibility that sufficient power cannot be stably supplied to the electronic devices 2A and 2B.
  • the amount of discharge of the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7 can be made to follow the increase in power consumption of the electronic devices 2A and 2B, so that sufficient power supply can be maintained.
  • the power supply system 1 when using electric power from wind power generation or solar power generation, when switching the external power source used, or when the power consumption of the electronic devices 2A and 2B is rapidly increased Etc., it is possible to stably supply power to the wide range DC / DC converters 10A and 10B by using the charging battery 6 and the large capacity capacitor 7.
  • the wide-area DC / DC converters 10A and 10B apply a stable voltage to the components 21, 22, and 23 of the electronic devices 2A and 2B. be able to. Therefore, in the power supply system 1, even when the input voltage from the external power sources 5A to 5D is not stable, the electronic devices 2A and 2B can be stably operated.
  • the power supply system 1 can stably apply a voltage to the electronic devices 2A and 2B using the wide range DC / DC converters 10A and 10B. Therefore, in the power feeding system 1, it is not necessary to prepare a dedicated AC adapter for each electronic device according to the type of the external power sources 5A to 5D.
  • the wide range DC / DC converters 10A and 10B input only a DC voltage within the range of the safety voltage of 60 V or less, so that the electronic devices 2A and 2B can be exposed even when the insides of the electronic devices 2A and 2B are exposed.
  • the wide range DC / DC converters 10A and 10B input only a DC voltage within the range of the safety voltage of 60 V or less, so that the electronic devices 2A and 2B can be exposed even when the insides of the electronic devices 2A and 2B are exposed.
  • the rechargeable battery 6 having a voltage different from the originally required voltage can be used by the wide range input function of the wide range DC / DC converters 10A and 10B.
  • the electronic devices 2A and 2B that require an input voltage of around 19V can be operated by the rechargeable battery 6 of about 12V.
  • the power supply system 1 includes a wide range DC / DC converters 10A and 10B, a rechargeable battery 6 and a large-capacity capacitor 7, so that an external power source (especially, power sources 5B and 5C using natural renewable energy and human power generation) is provided. Even when a device for stabilizing the supply power is not provided, stable power supply can be performed.
  • the power supply system 1 that supplies power from the four types of external power supplies 5A to 5D to the electronic devices 2A and 2B has been described.
  • the external power supplies 5A to 5D for supplying power to the electronic devices 2A and 2B are not limited to these four types, and for example, primary batteries such as dry batteries can be adopted.
  • the wide range DC / DC converters 10A and 10B input a wide range of direct current voltages. Therefore, even if the primary battery drops due to its use, the electronic devices 2A and 2B are operated. There are benefits to be continued.
  • the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7 are used as the charger / discharger.
  • other chargers / dischargers are used instead. Or they can be used together.
  • a primary battery such as a dry battery may be used instead of the rechargeable battery 6, a primary battery such as a dry battery may be used instead of the charger / discharger of the first embodiment (a combination of the charging battery 6 and the large-capacity capacitor 7), a combination of the primary battery and the large-capacity capacitor 7 may be used, or a charging / discharging device may be used.
  • only the primary battery may be used.
  • a main power source such as a commercial power source with very little fluctuation in power supply is mainly used, sufficient stability can be obtained with only a primary battery.
  • the primary battery By using the primary battery, a circuit for turning on / off charging is not necessary, and the price of the battery itself can be reduced. Therefore, the price of the power supply system as a whole can be reduced.

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Abstract

【課題】ＩＣＴ機器などの電子機器を安定して動作させる給電システムを提供する。 【解決手段】本発明の給電システムは、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータと、充放電器とを備える。広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータは、所定電圧範囲内の直流電圧を入力したときに、その入力直流電圧の値に拘わらず、１又は複数種類の固定値の電圧を出力して、電子機器に提供する。充放電器は、外部電源及び広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータに接続され、外部電源の出力電圧の上昇／下降に応じて充電／放電を行うことにより、この広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータへの供給電力を安定化する。

Description

給電システム
　本発明は、ＩＣＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）機器などの電子機器に外部電源の電力を供給する給電システムに関するものである。
　この種の電子機器は、直流電力で作動するものが大部分である。そのため、従来、この電子機器を、交流の商用電源を用いて作動させる際には、交流電流を直流電流に変換するＡＣアダプターやＰＳＵ（Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｕｎｉｔ）を介して、この電子機器を商用電源に接続して電力を供給する給電システムが広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８－２２８４７５号公報
　しかしながら、こうした従来の給電システムでは、ＡＣアダプターやＰＳＵの出力電圧を、電子機器の入力電圧に一致させなければならない。このため、入力電圧が異なる複数の電子機器を使用する場合には、それに対応して、異なるＡＣアダプターやＰＳＵを使用する必要がある。したがって、電子機器を使用すべく商用電源から電子機器に電力を供給する際には、直流入力電圧の不一致による電子機器の不安定な動作を回避すべく、電子機器ごとに専用のＡＣアダプターやＰＳＵを用意しなければならないという欠点があった。
　また、近年では、風力や太陽光等の自然再生可能エネルギーを用いた電力の利用や、燃料電池の利用の促進が図られている。このため、これらの電力を、主電源として使用することや、商用電源と併用することが望まれる。しかし、自然再生可能エネルギーによる発電には、安定供給が不十分であるという欠点がある。また、燃料電池には、電子機器による電力消費量の急激な変化に追随し難いという欠点がある。更には、電源を併用する場合に、電子機器を安定して作動させるためには、電力供給を中断させること無しに、これら電源の相互切替を行う必要がある。
　本発明の課題は、このような事情に鑑み、入力電圧が異なる複数の電子機器を使用する場合でも各入力電圧値毎に専用のＡＣアダプターを用意する必要が無い給電システムを提供することにある。
　加えて、本発明の課題は、自然再生可能エネルギーを用いた電力や燃料電池等を使用する場合でも、電子機器に安定した電力供給を行うことができる給電システムを提供することにある。
　かかる目的を達成するため、本発明者は、ＬＶＤＣ（日本の登録商標）構想に着目し、本発明を完成するに至った。
　本発明に係る給電システムは、所定の直流電圧で作動する電子機器に、外部電源の電力を供給する給電システムであって、前記電子機器に接続され、所定電圧範囲内の直流電圧を入力したときに、その入力直流電圧の値に拘わらず、１又は複数種類の固定値の電圧を出力する広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記外部電源の出力及び前記広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータの入力に接続され、前記外部電源の出力電圧の下降に応じて放電を行う、供給電力安定化用の放電器と、を有することを特徴とする。
　本発明において、前記広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータは、複数の前記外部電源の出力電圧の何れか一つを選択的に出力する切替器に接続され、該切替器及び該広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータに前記放電器が接続されることが望ましい。
　本発明においては、前記切替器が前記外部電源との接続を解除して他の前記外部電源と接続されるまでの電力供給停止期間に、前記放電器が放電を行うことにより、前記広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータへ電力を供給するように構成されたことが望ましい。
　本発明において、前記電子機器には、互いに異なる直流電圧で作動する複数の部品が含まれることが望ましい。
　本発明において、前記放電器は、前記外部電源の出力電圧の上昇／下降に応じて充電／放電を行う、供給電力安定化用の充放電器であることが望ましい。
　本発明において、前記充放電器は、電気二重層キャパシターを含むことが望ましい。
　本発明において、前記充放電器は、充電バッテリーを含むことが望ましい。
　本発明において、前記充放電器は、一次電池を含むことが望ましい。
　本発明において、前記広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータが入力する直流電圧は、安全電圧６０Ｖ以下の範囲内で変動することが望ましい。
　本発明の給電システムは、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータの入力に供給電力安定化用の充放電器を接続したので、外部電源からの電力供給が種々の原因で変動する場合でも、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータに、安定した電圧出力を行わせることができる。その結果、本発明によれば、作動電圧が異なる複数の電子機器に対して、同一の給電システムを使用して電力供給を行え、従って、電子機器毎の専用アダプターを使用する必要が無い。
　本発明によれば、複数の電源を切替器で切り替えて使用してする場合でも、各電源の特性（電力供給の安定性や、電子機器の消費電力変動に対する追随能力）に拘わらず、供給電力を安定化することができる。
　本発明によれば、切替器が電源を切り替える際の電力供給停止期間にも、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータに電力を安定供給できる。
　本発明によれば、電子機器が、異なる電圧で作動する複数の部品を含む場合でも、これら電圧の電力を安定して供給できる。
　本発明において、放電器として電気二重層キャパシターや充電バッテリー等を使用することにより、放電器の交換が不要になり、供給電力の十分な安定化を実現でき、且つ、システムの小型化が容易になる。
　本発明において、充放電器が一次電池を含む構成とすることで、給電システムが安価になる。
　本発明において、安全電圧６０Ｖ以下の範囲内の直流入力電圧のみが広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータに印加されるように充放電器を構成することにより、電子機器の内部が剥き出しにされた状態でも、使用者等が高電圧の危険に曝される事態の発生を防ぐことができる。
本発明の実施の形態１に係る給電システムの模式図である。
　以下、本発明の実施の形態について説明する。
　［発明の実施の形態１］
　図１には、本発明の実施の形態１を示す。
　実施の形態１に係る給電システム１は、ＬＶＤＣ構想に適合させて構成されている。但し、本発明は、ＬＶＤＣに基づくシステム以外のシステムにも適用できる。
　図１に示すように、給電システム１は、本発明の充放電器としての、充電バッテリー（二次電池）６及び大容量キャパシター７を有する。これら充電バッテリー６及び大容量キャパシター７は、互いに並列に接続されており、それぞれが、４種類の外部電源（すなわち、第１の電源５Ａ、第２の電源５Ｂ、第３の電源５Ｃおよび第４の電源５Ｄ）に接続される。また、外部電源５Ａ～５Ｄの電力は、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂを介して、電子機器２Ａ、２Ｂに供給される。ここで、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａは、電子機器２Ａに外付けで接続されている。また、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂは、電子機器２Ｂに内蔵されている。
　広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａとしては、例えば、広範囲入力機能を持ったＤＣ／ＤＣコンバータ、広範囲入力機能を持ったデジタル電源などを用いることができる。
　一方、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ｂとしては、例えば、広範囲入力機能を持ったＤＣ／ＤＣコンバータ、広範囲入力機能を持ったＰＯＬ（Ｐｏｉｎｔ　Ｏｆ　Ｌｏａｄ）コンバータ、広範囲入力機能を持ったデジタル電源などを用いることができる。
　ここで、広範囲入力機能とは、所定の広い範囲内の直流電圧を入力したときに、その入力直流電圧の値に拘わらず、１又は複数種類の固定値の電圧を出力する機能である。実施の形態１は、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂが、安全電圧である６０Ｖ以下の範囲内の直流電圧を入力して、三種類の直流出力電圧（例えば、３．３Ｖ、５Ｖ、１２Ｖなど）に変換する場合を例に採って説明する。但し、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂの直流出力電圧は、それぞれ一種類であっても良い。
　広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂとしては、例えば、ポートウェル社製のＧＡＤＩＷＡ－３１６１やＧＡＤＩＷＡ－Ｒ９２７１等を採用できる。
　各電子機器２Ａ、２Ｂには、それぞれ、互いに異なる直流電圧（例えば、３．３Ｖ、５Ｖ、１２Ｖなど）で作動する３個の部品２１、２２、２３が含まれている。
　上述のように、各広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂはそれぞれ、安全電圧６０Ｖ以下の範囲内の広範囲な直流電圧を入力するとともに、電子機器２Ａ、２Ｂの直流作動電圧に対応した直流出力電圧を電子機器２Ａ、２Ｂに出力する機能を備えている。これにより、電子機器２Ａ、２Ｂは、対応する１個の広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ又は１０Ｂのみの供給電圧によって作動できる。
　第１の電源５Ａは、例えば商用交流電源を直流に変換して出力するＡＣ／ＤＣコンバータである。第２の電源５Ｂは、例えば風力エネルギーや太陽光エネルギー、太陽熱エネルギー等の自然再生可能エネルギーによって発電された電力を出力する直流電源である。第３の電源５Ｃは、例えば、災害時等に使用される人力発電機で得られた電力を出力する直流電源である。第４の電源５Ｄは、例えば燃料電池である。これら外部電源５Ａ～５Ｄは、図示しない切替器を介して、給電システム１の広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂに接続される。すなわち、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂには、外部電源５Ａ～５Ｄの出力電力の何れか一つが、選択的に供給される。このように、この給電システム１は、複数の外部電源５Ａ～５Ｄとして、発電原理が異なるものを併用できる。
　充電バッテリー６及び大容量キャパシター７は、上述のように、外部電源５Ａ～５Ｄから供給された電力を蓄電する充放電器である。図１に示したように、これら充電バッテリー６及び大容量キャパシター７は、それぞれ、一方の端子が広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂの入力端子に接続されると共に、他方の端子が接地されている。
　充電バッテリー６としては、満充電時の出力電圧が、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂの許容入力電圧の範囲内（ここでは６０Ｖ以下）のものが使用される。例えば、鉛電池、ニッケル水素電池、リチウム電池、レドックスフロー電池等が、使用可能である。なお、充電バッテリー６を使用する場合には、放電のオン／オフや充電のオン／オフを行う外付電子回路を使用することが望ましい。
　また、大容量キャパシター７としては、例えば電気二重層キャパシターが使用される。大容量キャパシター７の静電容量は、電子機器２Ａ、２Ｂが通常のＩＣＴ機器である場合、例えば１ファラッド以上とすることが望ましい。
　ここでは、充放電器として充電バッテリー６及び大容量キャパシター７の両方を使用したが、充電バッテリー６及び大容量キャパシター７の一方のみでも良く、更には、他の種類の充放電器であっても良い。
　充電バッテリー６及び大容量キャパシター７は、外部電源５Ａ～５Ｄから供給された電流を用いて充電され、また、外部電源５Ａ～５Ｄの出力電圧が低下したときに放電を行う。これにより、充電バッテリー６及び大容量キャパシター７は、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂの入力電圧の変動を緩和する。
　例えば、自然再生可能エネルギーや人力発電を用いた電源５Ｂ、５Ｃでは、供給電力が一時的（例えば数秒～数分程度）に低下する場合がある。この実施の形態１では、このような場合に、この入力電圧の上昇／下降に応じて、充電バッテリー６及び充電／放電を行うので、供給電力の変動を低減できる。
　また、給電システム１に接続される外部電源を、電源５Ａ～５Ｄの何れか一つから他の一つに切り替える場合、この給電システム１への電力供給が一時的に（例えば１秒程度）停止するおそれがある。この給電システム１では、このような場合にも、充電バッテリー６及び大容量キャパシター７が放電を行うので、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂへの電力供給の停止を防止できる。
　更に、何らかの事情で、電子機器２Ａ、２Ｂの消費電力が一時的に急上昇する場合がある。このような場合、給電システム１に接続されている外部電源（電源５Ａ～５Ｄの何れか）の供給電力が、この消費電力増大に追随できない場合がある。特に、燃料電池５Ｄの出力は、このような場合の追随速度が遅く、このため、電子機器２Ａ、２Ｂに安定して十分な電力を供給できなくなるおそれがある。この給電システム１では、このような場合でも、充電バッテリー６及び大容量キャパシター７の放電量を電子機器２Ａ、２Ｂの消費電力増大に追随させることができるので、十分な電力供給を維持できる。
　以上説明したように、この給電システム１においては、風力発電や太陽光発電等による電力を使用する場合や、使用外部電源を切り替える場合や、電子機器２Ａ、２Ｂの消費電力が急激に上昇した場合等でも、充電バッテリー６及び大容量キャパシター７を用いて、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂへ安定して電力供給することができる。
　従って、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂは、電子機器２Ａ、２Ｂに電力を供給する際には、これら電子機器２Ａ、２Ｂの各部品２１、２２、２３に対して、安定した電圧を印加することができる。このため、この給電システム１では、外部電源５Ａ～５Ｄからの入力電圧が安定しない場合でも、電子機器２Ａ、２Ｂを安定して作動させることができる。
　その結果、この給電システム１では、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂを使用して、電子機器２Ａ、２Ｂに安定して電圧を印加することが可能になる。このため、この給電システム１では、外部電源５Ａ～５Ｄの種類に応じて、電子機器ごとに専用ＡＣアダプターを用意する必要が無い。
　しかも、この給電システム１では、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂは、安全電圧６０Ｖ以下の範囲内の直流電圧しか入力しないため、電子機器２Ａ、２Ｂの内部が剥き出しにされた状態でも、電子機器２Ａ、２Ｂの使用者等が高電圧の危険にさらされる事態の発生を未然に防ぐことにより、給電システム１の使用時の安全性を高めることができる。
　さらに、この給電システム１では、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂの広範囲入力機能により、本来必要とする電圧と異なる充電バッテリー６を使用することもできる。例えば、１９Ｖ前後の入力電圧を必要とする電子機器２Ａ、２Ｂを１２Ｖ程度の充電バッテリー６で作動させることも可能である。
　加えて、この給電システム１は、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂや充電バッテリー６、大容量キャパシター７を備えているので、外部電源（特に、自然再生可能エネルギーや人力発電による電源５Ｂ、５Ｃ）に供給電力を安定化するための装置を設けない場合でも、安定した電力供給を行える。
　［発明のその他の実施の形態］
　なお、上述した実施の形態１では、４種類の外部電源５Ａ～５Ｄから電子機器２Ａ、２Ｂに電力を供給する給電システム１について説明した。しかし、電子機器２Ａ、２Ｂに電力を供給する外部電源５Ａ～５Ｄとしては、これらの４種類に限るわけではなく、例えば、乾電池などの一次電池を採用することもできる。一次電池を外部電源として用いる場合、広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ１０Ａ、１０Ｂが広範囲な直流電圧を入力するため、この一次電池がその使用に伴って電圧降下しても、電子機器２Ａ、２Ｂを作動させ続けられる利点がある。
　また、上述した実施の形態１では、充放電器として充電バッテリー６および大容量キャパシター７を用いたが、外部電源から供給される電気をためられるものである限り、これら以外の充放電器を代用または併用することも可能である。
　更には、充電バッテリー６に代えて、乾電池等の一次電池を使用してもよい。すなわち、実施の形態１の充放電器（充電バッテリー６及び大容量キャパシター７の組み合わせ）に代えて、一次電池と大容量キャパシター７との組み合わせを使用してもよいし、充放電器を使用せずに一次電池のみを使用してもよい。例えば商用電源のように、供給電力の変動が非常に少ない電源を主に使用する場合には、一次電池のみで十分な安定性を得られる。一次電池を使用することにより、充電のオン／オフを行う回路が不要となると共に、電池自体の低価格化を図れ、従って、給電システム全体としても低価格化を図れる。
　本発明によれば、例えば乾電池が１本あれば、種々の直流電圧で作動する電子機器を作動させることが可能となり、極めて有用である。
１　給電システム
２Ａ、２Ｂ　電子機器
３　商用電源
４　ＡＣアダプター
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ　外部電源
６　バッテリー（充放電器）
７　大容量キャパシター（充放電器）
１０Ａ、１０Ｂ　広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータ
２１、２２、２３　部品

Claims (9)

  1. 　所定の直流電圧で作動する電子機器に、外部電源の電力を供給する給電システムであって、
    　前記電子機器に接続され、所定電圧範囲内の直流電圧を入力したときに、その入力直流電圧の値に拘わらず、１又は複数種類の固定値の電圧を出力する広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータと、
    　前記外部電源の出力及び前記広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータの入力に接続され、前記外部電源の出力電圧の下降に応じて放電を行う、供給電力安定化用の放電器と、
    　を有することを特徴とする給電システム。
  2. 　前記広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータは、複数の前記外部電源の出力電圧の何れか一つを選択的に出力する切替器に接続されており、該切替器及び該広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータに前記放電器が接続されたことを特徴とする請求項１に記載の給電システム。
  3. 　前記切替器が前記外部電源との接続を解除して他の前記外部電源と接続されるまでの電力供給停止期間に、前記放電器が放電を行うことにより、前記広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータへ電力を供給するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の給電システム。
  4. 　前記電子機器には、互いに異なる直流電圧で作動する複数の部品が含まれていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の給電システム。
  5. 　前記放電器は、前記外部電源の出力電圧の上昇／下降に応じて充電／放電を行う、供給電力安定化用の充放電器であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の給電システム。
  6. 　前記充放電器は、電気二重層キャパシターを含むことを特徴とする請求項５に記載の給電システム。
  7. 　前記充放電器は、充電バッテリーを含むことを特徴とする請求項５に記載の給電システム。
  8. 　前記充放電器は、一次電池を含むことを特徴とする請求項５に記載の給電システム。
  9. 　前記広範囲ＤＣ／ＤＣコンバータが入力する直流電圧は、安全電圧６０Ｖ以下の範囲内で変動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の給電システム。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007104794A (ja) * 2005-10-03 2007-04-19 Yutaka Denki Seisakusho:Kk 多出力スイッチング電源装置
US20090021078A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Selver Corhodzic Direct-Coupled IT Load
JP2010110072A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Nec Network & Sensor Systems Ltd 電源瞬断対策回路および電子機器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000197347A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Hitachi Ltd 電源装置
JP4828511B2 (ja) * 2007-12-03 2011-11-30 日本電信電話株式会社 バックアップ電源およびその制御方法
JP2014108008A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 蓄電装置、及びこれに用いる制御装置、コンピュータプログラム、電源装置
JP2014193010A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Toshiba Tec Corp 電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007104794A (ja) * 2005-10-03 2007-04-19 Yutaka Denki Seisakusho:Kk 多出力スイッチング電源装置
US20090021078A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Selver Corhodzic Direct-Coupled IT Load
JP2010110072A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Nec Network & Sensor Systems Ltd 電源瞬断対策回路および電子機器

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