(57)【要約】【課題】並列接続された各系統間の放電電流のばらつきを解消し、放電時に直流電源の放電能力を十分に有効活用する放電器、放電方法および直流電源システムを提供すること。【解決手段】組電池１ａ〜１ｂが具備され、組電池１ａ〜１ｂの出力にはそれぞれ放電器２ａ〜２ｂが接続され、放電器２ａ〜２ｂが出力において並列接続されて負荷４へ電力を供給する直流電源システムにおいて、放電器２ａ〜２ｂが、入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、出力電圧値を設定する手段とを具備し、放電器２ａ〜２ｂが、電力出力中に入力電圧が所定の第１の電圧に達して、出力を停止した時点において、前記出力端電圧が所定の第２の電圧以上である場合に、出力電圧設定値を自律的に下げる制御を行うことを特徴とする直流電源システムを構成する。【選択図】図１
2010252552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を入力し、降圧または昇圧して出力する放電器において、
入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、出力電圧値を設定する手段とを具備し、
電力を出力中に入力電圧が低下して所定の第１の電圧に達した時点または出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止することを特徴とする放電器。
【請求項２】
電力出力中に入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて出力が停止した時点において、前記出力端電圧が所定の第２の電圧以上である場合に、出力電圧設定値を下げる制御と、
電力出力中に入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて出力が停止した時点において、前記出力端電圧が前記第２の電圧未満である場合に、出力電圧設定値を上げる制御と
のうちの少なくとも一方の制御を自律的に行うことを特徴とする請求項１に記載の放電器。
【請求項３】
直流電力を入力し、降圧または昇圧して出力する放電器において、
入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、出力電圧値を設定する手段と、時間計測手段とを具備し、
電力を出力中に入力電圧が低下して所定の第１の電圧に達した時点または出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止することを特徴とする放電器。
【請求項４】
電力出力中に入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて出力が停止した時点から前記出力端電圧が所定の第２の電圧未満となるまでの時間ＴＯＮを計測し、計測されたＴＯＮが所定の第１の時間以上である場合に、出力電圧設定値を下げる制御と、
前記計測されたＴＯＮが所定の第２の時間未満である場合に、出力電圧設定値を上げる制御と
のうちの少なくとも一方の制御を自律的に行うことを特徴とする請求項３に記載の放電器。
【請求項５】
蓄電池が出力する直流電力を入力とすることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の放電器。
【請求項６】
直流電力を入力し、降圧または昇圧して出力し、入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段とを具備し、電力を出力中に入力電圧が低下して所定の第１の電圧に達した時点または出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止する放電器を用いた放電方法であって、
該放電器の電力出力中に該放電器の入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは該放電器の出力電力が出力容量を超えて該放電器の出力が停止した時点において、前記出力端電圧が所定の第２の電圧以上である場合に、該放電器の出力電圧設定値を下げる制御と、
該放電器の電力出力中に該放電器の入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは該放電器の出力電力が出力容量を超えて該放電器の出力が停止した時点において、前記出力端電圧が前記第２の電圧未満である場合に、該放電器の出力電圧設定値を上げる制御と
のうちの少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする放電方法。
【請求項７】
直流電力を入力し、降圧または昇圧して出力し、入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、時間計測手段とを具備し、電力を出力中に入力電圧が低下して所定の第１の電圧に達した時点または出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止する放電器を用いる放電方法であって、
該放電器の電力出力中に該放電器の入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは該放電器の出力電力が出力容量を超えて該放電器が出力を停止した時点から前記出力端電圧が所定の第２の電圧未満となるまでの時間ＴＯＮを計測し、計測されたＴＯＮが所定の第１の時間以上である場合に、出力電圧設定値を下げる制御と、
前記計測されたＴＯＮが所定の第２の時間未満である場合に、出力電圧設定値を上げる制御と
のうちの少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする放電方法。
【請求項８】
直流電力を入力し、降圧または昇圧して出力し、入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、時間計測手段とを具備し、電力を出力中に入力電圧が低下して所定の第１の電圧に達した時点または出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止する複数の放電器を並列接続して用いる放電方法であって、
各前記放電器について、該放電器の電力出力中に該放電器の入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは該放電器の出力電力が出力容量を超えて該放電器が出力を停止した時点から前記出力端電圧が所定の第２の電圧未満となるまでの時間ＴＯＮを計測して該放電器に対応させ、
それぞれの前記放電器の出力電圧設定値が、該放電器に対応するＴＯＮ以上のＴＯＮに対応する前記放電器の出力電圧設定値以上となるように、出力電圧の設定を行うことを特徴とする放電方法。
【請求項９】
前記放電器が、蓄電池が出力する直流電力を入力とすることを特徴とする請求項６、７または８に記載の放電方法。
【請求項１０】
１つ以上の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池が具備され、各前記組電池の出力にはそれぞれ放電器が接続され、複数の前記放電器が出力において並列接続されて負荷へ電力を供給する直流電源システムにおいて、
前記放電器が請求項１ないし５のいずれかに記載の放電器であることを特徴とする直流電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電器、放電方法および直流電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、直流負荷装置へ電力を供給する直流電源システムでは、商用交流電力を受け、直流４８Ｖなどの直流電力を出力する整流器が用いられている。さらに、商用交流電力が停電した場合でも直流負荷装置への給電を維持するために、整流器の出力に蓄電池と、該蓄電池を充電するための充電器を備え、バックアップ電源システムとする。蓄電池は、直流負荷装置の動作電圧に対応するように直列接続した組電池とするが、蓄電池の電圧は充電や放電により変動するため、組電池の電圧が直流負荷装置の入力電圧範囲に合致しないことがある。このため、組電池と直流負荷装置との間に放電器を介挿し、昇圧あるいは降圧を行うことにより供給電圧を許容範囲に収めるようにしている。
【０００３】
下記特許文献１、２には、複数の組電池が出力する電力を放電器を介して負荷に供給する電源システムが記載され、特許文献１には、昇圧回路の出力電圧が設定値Ｖ９を下回らないように昇圧回路のスイッチング素子が動作し、降圧回路の出力電圧が設定値Ｖ１０を上回らないように降圧回路のスイッチング素子が動作することが記載され、特許文献２には、放電停止信号、入力電圧低下、過電圧出力のいずれかを検知したとき負荷への放電を停止させ、放電停止信号のリセット時または入力電圧の回復時、負荷への放電を再開し、制御部の電力を、放電器の出力側のみならず、手動スイッチ操作時は放電器入力側からも供給可能とし、かつ、制御部の停電時は、スイッチング素子を開放状態に維持することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１２５５８号公報
【特許文献２】特開２００８−０９２７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４は、整流器と複数の組電池、充電器および放電器からなる直流電源システムの構成図である。図において、組電池１（６組の組電池のいずれかを特定しない場合には単に組電池１で示す）は、複数のニッケル水素蓄電池セル（定格電圧１．２Ｖ、定格容量１００Ａｈ）を４０セル直列接続して構成した組電池であり、６系統（１系〜６系）のそれぞれに組電池１ａ〜１ｆが搭載されている。組電池１ａ〜１ｆにはそれぞれ放電器２ａ〜２ｆと、充電器３ａ〜３ｆが接続されている。整流器５は、交流電源６から入力した電力を直流電力に変換して所定の電圧（例えば５１Ｖ）の直流電力を出力し、負荷４へ供給する。充電器３ａ〜３ｆは、交流電源６から入力した電力を直流電力に変換してそれぞれ組電池１ａ〜１ｆを充電する。放電器２ａ〜２ｆは、出力電圧が所定の電圧（例えば５０Ｖ）に設定されている。６系統の放電器２ａ〜２ｆは、その出力点において並列接続され、さらに整流器５から負荷４に至る電路に並列接続される。
【０００６】
この直流電源システムでは、交流電源６が有効であるときは、整流器５が出力する電力が負荷４へ供給され、充電器３ａ〜３ｆによりそれぞれ組電池１ａ〜１ｆが充電される。交流電源６が停電であるとき、組電池１ａ〜１ｆが放電する電力がそれぞれ放電器２ａ〜２ｆを介して負荷４へ供給される。
【０００７】
６台の放電器２ａ〜２ｆは同一仕様であるが、出力電圧の誤差や放電器出力点から並列接続点までの配線抵抗の差（配線径、配線長の差）により、放電時に系統間で放電電流の偏りが生じる。
【０００８】
放電開始前に全系統の組電池１ａ〜１ｆが等しく充電されていたとしても、この放電電流の偏りは避けられないため、電流が最も集中する系統の組電池１は他の系統よりも先に、放電終止電圧に達して放電が停止する。この後、残りの系統に分担される放電出力が増加するため、分担された放電出力が放電器２（６個の放電器のいずれかを特定しない場合には単に放電器２で示す）の出力容量を超えることになり、システム全体の放電動作が停止する。
【０００９】
この結果、６系統の組電池１ａ〜１ｆに蓄積された放電可能なエネルギーの一部が残されたまま、負荷４への給電が停止してしまうため、交流電源６の停電時に負荷４に対して給電することができる時間が短くなってしまう。したがって、蓄電池すなわち組電池１を余分に増設する必要性が生じ、直流電源システムの設置スペースや構築に要する費用を増大させるという問題が生じてしまう。
【００１０】
放電電流の偏りを解消するために、各系統の放電電流を計測し、放電器２ａ〜２ｆの出力電流を調整する方法があるが、別に制御装置が必要となり、また制御装置と各系統との通信線を敷設する必要があるため、コストの上昇や信頼性の低下という別の問題が生じる。この問題を解決するためには、各系統が独立して放電制御を行い、かつ電流の偏りを抑制できることが必要である。
【００１１】
この問題は、ニッケル水素蓄電池を用いたシステムだけではなく、他の二次電池や一次電池を用いたシステム、電気二重層キャパシタや燃料電池といって直流電源システムにおいても起こりうる問題である。
【００１２】
本発明は、前述のように、並列放電器間の出力電圧誤差や放電器出力点から並列接続点までの配線抵抗差により、放電能力の余力を残したまま、システムの放電が停止するという問題を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、並列接続された各系統間の放電電流のばらつきを解消し、放電時に直流電源の放電能力を十分に有効活用する放電器、放電方法および直流電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、請求項１に記載のように、
直流電力を入力し、降圧または昇圧して出力する放電器において、入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、出力電圧値を設定する手段とを具備し、電力を出力中に入力電圧が低下して所定の第１の電圧に達した時点または出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止することを特徴とする放電器を構成する。
【００１４】
また、本発明においては、請求項２に記載のように、
電力出力中に入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて出力が停止した時点において、前記出力端電圧が所定の第２の電圧以上である場合に、出力電圧設定値を下げる制御と、電力出力中に入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて出力が停止した時点において、前記出力端電圧が前記第２の電圧未満である場合に、出力電圧設定値を上げる制御とのうちの少なくとも一方の制御を自律的に行うことを特徴とする請求項１に記載の放電器を構成する。
【００１５】
また、本発明においては、請求項３に記載のように、
直流電力を入力し、降圧または昇圧して出力する放電器において、
入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、出力電圧値を設定する手段と、時間計測手段とを具備し、電力を出力中に入力電圧が低下して所定の第１の電圧に達した時点または出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止することを特徴とする放電器を構成する。
【００１６】
また、本発明においては、請求項４に記載のように、
電力出力中に入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて出力が停止した時点から前記出力端電圧が所定の第２の電圧未満となるまでの時間ＴＯＮを計測し、計測されたＴＯＮが所定の第１の時間以上である場合に、出力電圧設定値を下げる制御と、前記計測されたＴＯＮが所定の第２の時間未満である場合に、出力電圧設定値を上げる制御とのうちの少なくとも一方の制御を自律的に行うことを特徴とする請求項３に記載の放電器を構成する。
【００１７】
また、本発明においては、請求項５に記載のように、
蓄電池が出力する直流電力を入力とすることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の放電器を構成する。
【００１８】
また、本発明においては、請求項６に記載のように、
直流電力を入力し、降圧または昇圧して出力し、入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段とを具備し、電力を出力中に入力電圧が低下して所定の第１の電圧に達した時点または出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止する放電器を用いた放電方法であって、該放電器の電力出力中に該放電器の入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは該放電器の出力電力が出力容量を超えて該放電器の出力が停止した時点において、前記出力端電圧が所定の第２の電圧以上である場合に、該放電器の出力電圧設定値を下げる制御と、該放電器の電力出力中に該放電器の入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは該放電器の出力電力が出力容量を超えて該放電器の出力が停止した時点において、前記出力端電圧が前記第２の電圧未満である場合に、該放電器の出力電圧設定値を上げる制御とのうちの少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする放電方法を構成する。
【００１９】
また、本発明においては、請求項７に記載のように、
直流電力を入力し、降圧または昇圧して出力し、入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、時間計測手段とを具備し、電力を出力中に入力電圧が低下して所定の第１の電圧に達した時点または出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止する放電器を用いる放電方法であって、
該放電器の電力出力中に該放電器の入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは該放電器の出力電力が出力容量を超えて該放電器が出力を停止した時点から前記出力端電圧が所定の第２の電圧未満となるまでの時間ＴＯＮを計測し、計測されたＴＯＮが所定の第１の時間以上である場合に、出力電圧設定値を下げる制御と、前記計測されたＴＯＮが所定の第２の時間未満である場合に、出力電圧設定値を上げる制御とのうちの少なくとも一方の制御を行うことを特徴とする放電方法を構成する。
【００２０】
また、本発明においては、請求項８に記載のように、
直流電力を入力し、降圧または昇圧して出力し、入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、時間計測手段とを具備し、電力を出力中に入力電圧が低下して所定の第１の電圧に達した時点または出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止する複数の放電器を並列接続して用いる放電方法であって、各前記放電器について、該放電器の電力出力中に該放電器の入力電圧が低下して前記第１の電圧に達するかまたは該放電器の出力電力が出力容量を超えて該放電器が出力を停止した時点から前記出力端電圧が所定の第２の電圧未満となるまでの時間ＴＯＮを計測して該放電器に対応させ、それぞれの前記放電器の出力電圧設定値が、該放電器に対応するＴＯＮ以上のＴＯＮに対応する前記放電器の出力電圧設定値以上となるように、出力電圧の設定を行うことを特徴とする放電方法を構成する。
【００２１】
また、本発明においては、請求項９に記載のように、
前記放電器が、蓄電池が出力する直流電力を入力とすることを特徴とする請求項６、７または８に記載の放電方法を構成する。
【００２２】
また、本発明においては、請求項１０に記載のように、
１つ以上の蓄電池を直列接続してなる複数の組電池が具備され、各前記組電池の出力にはそれぞれ放電器が接続され、複数の前記放電器が出力において並列接続されて負荷へ電力を供給する直流電源システムにおいて、
前記放電器が請求項１ないし５のいずれかに記載の放電器であることを特徴とする直流電源システムを構成する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の放電器、放電方法および直流電源システムによれば、放電時における各系統の放電動作の推移に応じて、次回放電の際の出力電圧設定値を変更することによって、直流電源の放電可能なエネルギーを余すことなく使い切ることができるため、余分に設置する直流電源を減らすことができるため、コストとスペースを節約することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態例を説明する説明する図である。
【図２】放電時の電池系統の電圧、放電電流の推移を示す図である。
【図３】本発明の放電制御を説明するフローチャートである。
【図４】整流器と複数の組電池、充電器および放電器からなる直流電源システムの構成図である。
【図５】本発明の放電制御を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の放電制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明においては、放電電流が集中した系統では、次回放電の際の放電器出力電圧を下げるよう設定し、放電電流が少なかった系統では、次回放電の際の放電器出力電圧を上げるよう設定する放電器、およびこの放電器を並列給電系統の各々に接続した直流電源システムを構成する。
【００２６】
以下に、本発明に係る放電器について、該放電器を、直流電源としてニッケル水素蓄電池を用いた直流電源システムに適用した場合を例として説明するが、本発明はこれに限られるものではない。さらに、該放電器が入力直流電力を降圧して出力するものであるとして説明するが、本発明は、入力直流電力を昇圧して出力する放電器にも適用される。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態例を説明する図である。
【００２８】
図１では、組電池１（２組の組電池のいずれかを特定しない場合には単に組電池１で示す）、放電器２（２個の放電器のいずれかを特定しない場合には単に放電器２で示す）から構成される放電系統が２系統の場合を示している。
【００２９】
図１の直流電源システムにおいて、交流電源６から入力した交流電力を直流電力に変換する整流器５（出力電圧は５２Ｖ）と、２系統の放電器２ａ〜２ｂが並列接続され、負荷４へ電力供給を行っている。
【００３０】
組電池１は、ニッケル水素蓄電池（定格電圧１．２Ｖ、定格容量１００Ａｈ）を６０セル直列接続した組電池（定格電圧７２Ｖ、定格容量１００Ａｈ）である。
【００３１】
放電器２ａ〜２ｂは、それぞれ組電池１ａ〜１ｂから入力した電力を降圧して負荷４へ出力するコンバータを構成要素とする。さらに、放電器２ａ〜２ｂは、入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、出力電圧値を設定する手段と、時間計測手段とを具備しているが、後述の制御法Ａ１、Ａ２を実行する際には、時間計測手段は必要でない。
【００３２】
負荷４は、通信機器など直流電力により動作する負荷であり、許容電圧の上限は５３Ｖである。
【００３３】
充電器３ａ〜３ｂは、それぞれ接続先の組電池１ａ〜１ｂを充電する。組電池１は、満充電時に電圧が９０Ｖに達し、放電終止電圧は６０Ｖである。このため、放電器２は、負荷４への供給電圧を５０Ｖに降圧する。ただし、この出力電圧は、後述するように、本発明が特徴とする放電電流ばらつきを抑制する制御手法によって微調整される。また、放電器２は、組電池１が過放電となることを防ぐため、入力電圧が６０Ｖ（組電池１の放電終止電圧）に達した時点で入力を遮断して放電を停止する機能を有し、また、出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止する機能も有する。
【００３４】
この直流電源システムでは、交流電源６が有効であるときは整流器５が出力する電力が負荷４へ供給され、交流電源６が停電のときは組電池１ａ〜１ｂが出力する電力がそれぞれ放電器２ａ〜２ｂを介して負荷4へ供給される。
【００３５】
交流電源６が停電のとき、組電池１ａ〜１ｂが出力する電力は、それぞれ放電器２ａ〜２ｂを介して負荷４へ供給されるが、各系統に分担される放電電流は、停電前の充電状態によってばらつきが生じる。さらに、並列放電器２ａ〜２ｂ間の出力電圧誤差や放電器出力点から並列接続点までの配線抵抗差によってもばらつきが起こる。このため、停電により放電を開始すると、放電電流が偏った状態のまま放電が進行し、電流が集中した放電系統では早期に放電停止となり、前述した問題が生じる。例えば、図２の各系統の出力電圧、電流の推移に示すように、１系の出力電圧がわずかに高いため、２系よりも出力電流の負担が大きく、１系が先に放電停止となり、この後は２系のみで負荷４への給電を行うことになる。
【００３６】
そこで、本発明においては、各放電器２が、自系統が放電停止した後も、出力側に現れる他系統の放電器２の出力電圧を検知し、その時間的推移に応じて、次回の放電における出力電圧の設定変更を行い、それによって電力集中を抑制する。
【００３７】
放電器（例えば２ａとする）は、入力電圧である組電池１ａの電圧が放電終止電圧６０Ｖに達した時点、または、出力電力が出力容量を超えた時点で、入力を遮断し、出力を停止する。さらに、その後、出力端電圧である出力側の電圧を監視する。
【００３８】
ここで、放電器２ａ〜２ｂの出力は接続点において電気的に繋がっているので、他の放電器（ここでは２ｂ）が未だ出力中であれば、自身の放電器（ここでは２ａ）の出力端に電圧が印加されるので、それによって放電器２ｂが放電中であることを検知できる。
【００３９】
本実施例では、下記の制御法のうちの少なくとも１つを実施する。
【００４０】
（制御法Ａ１）
放電器（例えば２ａとする）が放電中に、その入力電圧が所定の第１の電圧Ｖ１（例えば組電池１の放電終止電圧である６０Ｖ）に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて出力が停止した時点において、放電器２ａの出力端電圧が所定の第２の電圧Ｖ２（例えば４８Ｖ、放電器２ａ〜２ｂの少なくとも一方が放電中である場合の出力電圧よりも低い値とする）以上であれば、それは、他の放電器（ここでは２ｂ）が放電余力を残し、電力を負荷４へ供給していることを示しているから、放電器２ａは自体の出力電圧設定値を自律的に下げる制御を行う。これによって、次回の放電において、放電器２ａはより長く放電を続けて、放電余力のばらつきがより小さくなる。
【００４１】
（制御法Ａ２）
また、放電器２ａが上記と同様に出力を停止した時点において、放電器２ａの出力端電圧が第２の電圧Ｖ２未満であれば、それは、他の放電器（ここでは２ｂ）が放電器２ａよりも早く出力を停止していたことを示しているから、放電器２ａは自体の出力電圧設定値を自律的に上げる制御を行う。これによって、次回の放電において、放電器２ｂはより長く放電を続けて、放電余力のばらつきがより小さくなる。
【００４２】
なお、上記の制御法Ａ１、Ａ２においては、時間計測は必要でない。
【００４３】
（制御法Ｂ１）
放電器２ａ〜２ｂは、それぞれ時間計測手段を内蔵しているものとする。
【００４４】
放電器（例えば２ａとする）が放電中に、その入力電圧が所定の第１の電圧Ｖ１（例えば組電池１の放電終止電圧である６０Ｖ）に到達するかまたは出力電力が出力容量を超えて出力が停止した時点において、放電器２ａの出力端電圧が第２の電圧Ｖ２（例えば４８Ｖ）以上である場合に、その出力端電圧がＶ２以上に持続される時間（ＴＯＮとする）を計測するものとする。
【００４５】
最後には、他の全ての放電系統で放電停止となり、出力側の電圧が第２の電圧Ｖ２未満となるため、このとき以降の時間計測を停止する。
【００４６】
放電器２ａは、自系統が放電停止となってから全系統が放電停止（出力端電圧が第２の電圧Ｖ２未満）となるまでの時間ＴＯＮの計測結果が、所定の第１の時間Ｔ１（例えば１０分）以上であるときは、次回放電時の出力電圧設定値をΔＶ（例えば０．１Ｖ）自律的に下げる。図２の例では、１系が放電停止となってから全系統が放電停止となるまでの時間は１．７５時間であるから、１系の放電器２ａの出力電圧設定値を０．１Ｖ下げる。これによって、次回の放電において、放電器２ａはより長く放電を続けて、放電余力のばらつきがより小さくなる。
【００４７】
以上の放電器２ａ〜２ｂの制御（制御法Ｂ１）は、例えば、図３に示すフローチャートにより表すことができる（図において、第２の電圧Ｖ２、第１の時間Ｔ１は、それぞれ、Ｖ２、Ｔ１で表されている）。
【００４８】
図３において、例えば系統１の組電池１ａ出力電圧が所定の第１の電圧Ｖ１（例えば組電池１の放電終止電圧である６０Ｖ）に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて系統１の出力が停止した時点（放電停止時点）を起点とし、ステップ２１（Ｓ２１で表す、以下同様）において、放電器２ｂの出力端電圧（Ｖｏｕｔ）が第２の電圧（Ｖ２）以上であるときはステップ２２へ進み、そうでないときはステップ２４へ進む。ステップ２２において、放電器２ｂの出力端電圧（Ｖｏｕｔ）が第２の電圧（Ｖ２）以上である時間（ＴＯＮ）に時間Δｔ（ここでは１秒）を加算し、ステップ２３へ進む。なお、ＴＯＮは起点においてゼロにリセットさている。ステップ２３において、時間Δｔ待機してステップ２１へ戻る。ステップ２４において、ＴＯＮが第１の時間（Ｔ１）以上であるときはステップ２５へ進み、そうでないときは制御を終了する。ステップ２５において、放電器２ａが自体の出力電圧設定値を自律的にΔＶ（例えば０．１Ｖ）下げて制御を終了する。
【００４９】
このような放電制御（制御法Ｂ１）を放電の度に各系統が自律的に行うことにより、放電電流が集中した系統では、次回の放電の際、その系統の放電器２の出力電圧が下がるため、放電電流の負担が軽くなり、電流ばらつきが抑制される。さらに、この放電制御は各系統の放電器２ａ〜２ｂが独自に行うため、別に制御部を備える必要がない。
【実施例２】
【００５０】
放電系統を６系統にした第２の実施例について、図４を用いて説明する。
【００５１】
図４に示した直流電源システムにおいて、交流電源６から入力した交流電力を直流電力に変換する整流器５（出力電圧は例えば５２Ｖ）と、６系統の放電器２ａ〜２ｆが並列接続され、負荷４へ電力供給を行っている。
【００５２】
組電池１ａ〜１ｆは、ニッケル水素蓄電池セル（定格電圧１．２Ｖ、定格容量１００Ａｈ）を６０セル直列接続した組電池（定格電圧７２Ｖ、定格容量１００Ａｈ）である。
【００５３】
放電器２ａ〜２ｆは、組電池１ａ〜１ｆから入力した電力を降圧して負荷４へ出力するコンバータを構成要素とする。さらに、放電器２ａ〜２ｆは、入力電圧を計測する手段と、出力端電圧を計測する手段と、出力電圧値を設定する手段と、時間計測手段とを具備しているが、上記の制御法Ａ１、Ａ２を実施する際には、時間計測手段は必要でない。
【００５４】
負荷４は、通信機器などの直流電力により動作する負荷であり、許容電圧の上限は例えば５３Ｖである。
【００５５】
充電器３ａ〜３ｆは、接続先の組電池１ａ〜１ｆを充電する。組電池１ａ〜１ｆは、満充電時に電圧が９０Ｖに達し、放電終止電圧は６０Ｖである。このため、放電器２ａ〜２ｆは、負荷４への供給電圧を例えば５０Ｖに降圧する。ただし、この出力電圧は、本発明が特徴とする放電電流ばらつきを抑制する制御手法によって微調整される。また、放電器２ａ〜２ｆは、組電池１ａ〜１ｆが過放電となることを防ぐため、入力電圧が第１の電圧Ｖ１（組電池１の放電終止電圧である６０Ｖ）に達したとき入力を遮断して放電を停止させる機能を有し、また、出力電力が出力容量を超えた時点で出力を停止する機能も有する。
【００５６】
この直流電源システムでは、交流電源６が有効であるときは整流器５が出力する電力が負荷４へ供給され、交流電源６が停電のときは組電池１ａ〜１ｆが出力する電力がそれぞれ放電器２ａ〜２ｆを介して負荷4へ供給される。
【００５７】
本実施例においても、実施例１と同様に、制御法Ａ１、Ａ２およびＢ１が適用可能であり、それによって、放電電流集中を抑制する制御を行うことができる。すなわち、例えば制御法Ｂ１は、図３に示したフローチャートに従って実行すればよい。
【００５８】
このような放電制御を各系統が行うことにより、系統数にかかわらず、放電電流が集中した系統では、次回の放電の際、その系統の放電器２の出力電圧が下がるため、放電電流の分担が小さくなり、電流ばらつきが抑制される。さらに、この放電制御は各系統の放電器２ａ〜２ｆが自律的に行うため、別に制御部を備える必要がない。
【実施例３】
【００５９】
実施例１および２では、制御法Ｂ１において、放電停止後の放電器２の出力端電圧が一定値Ｖ２以上である時間が一定時間Ｔ１以上持続した場合に放電器出力電圧を下げる制御（制御法Ｂ１）を説明したが、本実施例では、逆に、放電停止後の放電器２の出力端電圧が一定値Ｖ２以上である時間が短い場合に放電器出力電圧を上げる制御（制御報Ｂ２とする）を説明する。
【００６０】
（制御法Ｂ２）
給電系統構成は実施例２と同じであり、自系統の組電池１が第１の電圧Ｖ１（例えば組電池１の放電終止電圧である６０Ｖ）に達するかまたは出力電力が出力容量を超えた時点で入力を遮断した後の出力電圧の設定方法が異なる。系統構成は図４と同じである。
【００６１】
放電電流のばらつきにより、他の系統より放電電流が少なかった系統では、システム全体の放電が終了するまで放電が継続しているため、その系統の放電停止とともにシステム全体の放電が停止するから、放電電流が少なかった系統の放電器２の出力側の電圧は無電圧となる。つまり、放電停止直後に、出力側の電圧が無電圧となった放電器２は、他の系統より負担が少なかったことを意味し、この情報によって次回の放電時に出力電圧を上げるようにする。
【００６２】
放電器２は、同系統に属する組電池１がＶ１（例えば組電池１の放電終止電圧である６０Ｖ）に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて系統１の出力が停止した時点で入力を遮断し、出力を停止する。さらに、その後、出力側の電圧（出力端電圧）を監視する。ここで、出力側の電圧が第２の電圧Ｖ２（例えば４８Ｖ）以上である場合は、それが持続する時間ＴＯＮを計測する。
【００６３】
最後には他の全ての系統も放電停止となり、出力側の電圧がＶ２未満となるため、このとき持続時間の計測が停止する。
【００６４】
ここまでは実施例２の制御法Ｂ１と同じであるが、制御法Ｂ２においては、放電器２は、自系統が放電停止となってから全系統が放電停止（出力側電圧がＶ２未満）となるまでの時間ＴＯＮの計測結果が、第２の時間Ｔ２（例えば１０秒）未満であるときは、出力電圧設定値をΔＶ（例えば０．１Ｖ）上げる。
【００６５】
以上の放電器２の制御は、例えば、図５に示すフローチャートにより表すことができる（図において、第２の電圧Ｖ２、第２の時間Ｔ２は、それぞれ、Ｖ２、Ｔ２で表されている）。
【００６６】
図５において、自系統の組電池（例えば１ａとする）が所定の第１の電圧Ｖ１（例えば組電池１の放電終止電圧である６０Ｖ）に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて系統１の出力が停止した時点（放電停止時点）を起点とし、ステップ３１において、放電器２の出力端電圧（Ｖｏｕｔ）が第２の電圧（Ｖ２）以上であるときはステップ３２へ進み、そうでないときはステップ３４へ進む。ステップ３２において、放電器２の出力端電圧（Ｖｏｕｔ）が第２の電圧（Ｖ２）以上である時間（ＴＯＮ）に時間Δｔ（ここでは１秒）を加算し、ステップ３３へ進む。なお、ＴＯＮは起点においてゼロにリセットされている。ステップ３３において、時間Δｔ待機してステップ３１へ戻る。ステップ３４において、ＴＯＮが第２の時間（Ｔ２）未満であるときはステップ３５へ進み、そうでないときは制御を終了する。ステップ３５において、自系統の出力電圧設定値を自律的にΔＶ（例えば０．１Ｖ）上げて制御を終了する。
【００６７】
このような放電制御を各系統が行うことにより、放電電流が他系統より少なかった系統では次回の放電において放電器２の出力電圧が上がるため、放電電流の分担が多くなり、電流ばらつきが抑制される。さらに、この放電制御は各系統の放電器２が自律的に行うため、別に制御部を備える必要がない。
【実施例４】
【００６８】
本実施例は、放電器２の出力電圧を上下させる。すなわち、制御法Ｂ１およびＢ２を併用する。
【００６９】
構成は実施例２と同じく図４で示され、自系統の組電池１がＶ１（例えば組電池１の放電終止電圧である６０Ｖ）に達するかまたは出力電力が出力容量を超えた時点で入力を遮断して出力を停止した後の出力電圧の設定方法が異なる。
【００７０】
放電電流が集中した系統では、実施例１と同様の制御に従って次回の出力電圧設定値を上昇させ、放電電流が少なかった系統では、実施例３と同様の制御に従って次回の出力電圧設定値を降下させるようにする。
【００７１】
放電器２は、自系統の組電池１が第１の電圧Ｖ１（例えば組電池１の放電終止電圧である６０Ｖ）に達するかまたは出力電力が出力容量を超えた時点で入力を遮断し、出力を停止する。さらに、その後、出力側の電圧を監視する。ここで、出力側の電圧が第２の電圧Ｖ２（４８Ｖ）以上である場合は、それが持続する時間を記録する。最後には他の全ての系統も放電停止となり、出力側の電圧がＶ２未満となるため、このとき持続時間の計測が停止する。
【００７２】
放電器２は、自系統が放電停止となってから全系統が放電停止（出力側電圧がＶ２未満）となるまでの時間の計測結果が、１０分（第１の時間）以上であるときは、出力電圧設定値を０．１Ｖ下げ、１０秒（第２の時間）未満であるときは、出力電圧設定値を０．１Ｖ上げる。
【００７３】
以上の放電器２の制御は、例えば、図６に示すフローチャートにより表すことができる（図において、第２の電圧Ｖ２、第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２は、それぞれ、Ｖ２、Ｔ１、Ｔ２で表されている）。
【００７４】
図６において、自系統の組電池（例えば１ａとする）が所定の第１の電圧Ｖ１（例えば組電池１の放電終止電圧である６０Ｖ）に達するかまたは出力電力が出力容量を超えて出力が停止した時点（放電停止時点）を起点として記述すると、ステップ４１において、放電器２の出力端電圧（Ｖｏｕｔ）が第２の電圧（Ｖ２）以上であるときはステップ４２へ進み、そうでないときはステップ４４へ進む。ステップ４２において、放電器２の出力端電圧（Ｖｏｕｔ）が第２の電圧（Ｖ２）以上である時間（ＴＯＮ）に時間Δｔ（ここでは１秒）を加算し、ステップ４３へ進む。なお、ＴＯＮは起点においてゼロにリセットされている。ステップ４３において、時間Δｔ待機してステップ４１へ戻る。ステップ４４において、ＴＯＮが第１の時間（Ｔ１）以上であるときはステップ４６へ進み、そうでないときはステップ４５へ進む。ステップ４５において、ＴＯＮが第２の時間（Ｔ２）未満であるときはステップ４７へ進み、そうでないときは制御を終了する。ステップ４６において、自系統の出力電圧設定値をΔＶ（０．１Ｖ）自律的に下げて制御を終了する。ステップ４７において、自系統の出力電圧設定値をΔＶ（０．１Ｖ）自律的に上げて制御を終了する。
【００７５】
このような放電制御を各系統が自律的に行うことにより、放電電流が集中した系統では次回の放電では放電器２の出力電圧が下がるため放電電流の負担が軽くなり、放電電流が他系統より少なかった系統では次回の放電では放電器２の出力電圧が上がるため、放電電流の負担が多くなり、電流ばらつきが抑制される。さらに、この放電制御は各系統の放電器２が独自に行うため、別に制御部を備える必要がない。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について、ニッケル水素蓄電池を用いた直流電源システムを例として説明したが、本発明はこれに限られるものではない。ニッケル水素蓄電池の代わりに、鉛電池やリチウムイオン蓄電池といった他の二次電池を用いて構成することも可能である。さらに、二次電池に限らず、一次電池、電気二重層キャパシタや燃料電池といった直流電源により構成することも可能であり、放電電流ばらつきの解消を達成することができる。なお、直流電源として一次電池、燃料電池を用いる場合には、充電器は必要ない。
【００７７】
上記各実施例において、第１の電圧Ｖ１は組電池の放電終止電圧以外の予め設定された電圧でもよく、電圧Ｖ２も同様である。また、第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２および時間Δｔは予め所定の値に設定され、各系統の放電器内部のメモリに格納しておく。
【００７８】
なお、上記の実施例においては、放電器の出力電圧の設定を自動で行っていたが、これを手動で行ってもよい。例えば、放電器は上記のＴＯＮを記憶するだけで、自らの出力電圧の設定変更は行わず、交流電源の復電後に、作業者が、放電器に記憶されているＴＯＮの値を勘案して、次回放電時の出力電圧の設定を手動で行ってもよい。
【００７９】
この場合に、各放電器に、それぞれが記憶しているＴＯＮを対応させ、それぞれの前記放電器の出力電圧設定値が、該放電器に対応するＴＯＮ以上のＴＯＮに対応する前記放電器の出力電圧設定値以上となるように、出力電圧の設定を行う。
【００８０】
さらに、例えば、ＴＯＮの放電器間の平均値ＴＡＶを計算し、ＴＡＶよりも長いＴＯＮを記憶している放電器の出力電圧設定値を、ＴＯＮ−ＴＡＶの大きさに応じて下げ、ＴＡＶよりも短いＴＯＮを記憶している放電器の出力電圧設定値を、ＴＡＶ−ＴＯＮの大きさに応じて上げる等、この方法は、人手を要するけれども、自動制御の場合よりもきめ細かい制御を行うことができる。
【００８１】
以下に、本発明によって生じる効果について説明する。
【００８２】
（１）複数系統の放電器を出力において並列接続した直流電源システムでは、放電器の配置や放電器の入力である電池の状態の差により並列系統間に容量ばらつきが起こり、特定の系統に大きな負荷が分担され、系統間の放電電流に偏りが生じ、放電可能なエネルギーが残されたままシステムの放電が終了し、余分に電池を搭載する必要が生じてコストとスペースを増加させるという問題がある。
【００８３】
本発明により、容量ばらつきが解消され、電池に蓄積された放電可能なエネルギーが余すことなく負荷へ供給されるため、余分に設置する蓄電池を減らすことができ、コストとスペースを節約することが可能となる。
【００８４】
（２）放電電流の偏りを解消するために、各系統の放電電流を計測し、放電器の出力電流を調整する方法があるが、別に制御装置が必要となり、また制御装置と各系統との通信回線を敷設する必要があるため、コストの上昇や信頼性の低下という別の問題が生じる。
【００８５】
本発明により、放電器が独自に判断して出力電圧を自律的に制御すれば、別に制御装置を必要とせず、コストを節約し、信頼性の高い直流電源システムを提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００８６】
１：組電池、２：放電器、３：充電器、４：負荷、５：整流器、６：交流電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010252552.tif 000007
【図６】
2010252552.tif 000008