(57)【要約】【課題】蓄電池から負荷に電源を供給する際に、電源の供給時間の低下を抑制することができる電源供給システムとすること。【解決手段】蓄電池１１と、蓄電池から供給された電源の電圧を変更可能な電圧変換装置１２が配置された主回路１３と、前記電圧変換装置を経ずに負荷に蓄電池の電源を供給可能なバイパス回路１４と、蓄電池の電源が負荷に供給される経路を選択可能なコントローラ１５と、を備え、前記コントローラは、蓄電池の出力電圧が所定電圧内であれば、蓄電池の電源がバイパス回路を通じて負荷に供給されるように経路を選択する電源供給システム１とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池と、蓄電池から供給された電源の電圧を変更可能な電圧変換装置が配置された主回路と、前記電圧変換装置を経ずに負荷に蓄電池の電源を供給可能なバイパス回路と、蓄電池の電源が負荷に供給される経路を選択可能なコントローラと、を備え、前記コントローラは、蓄電池の出力電圧が所定電圧内であれば、蓄電池の電源がバイパス回路を通じて負荷に供給されるように経路を選択する電源供給システム。
【請求項２】
電圧変換装置の一次側に主回路スイッチを備え、蓄電池の出力電圧が所定電圧内であれば、コントローラが主回路スイッチをオフにするよう制御する請求項１に記載の電源供給システム。
【請求項３】
コントローラは、蓄電池の出力電圧が一定電圧以下の際に、主回路とバイパス回路の双方の経路を遮断するよう制御する請求項１又は２に記載の電源供給システム。
【請求項４】
コントローラは、負荷の動作が不要な時間帯に、主回路とバイパス回路の双方の経路を遮断するよう制御する請求項１から３の何れかに記載の電源供給システム。
【請求項５】
所定電圧と放電終止電圧の少なくとも一方を設定する設定部をコントローラに備えた請求項１から４の何れかに記載の電源供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されているように、蓄電池から負荷に電源を供給する際に、コンバータなどの電圧変換装置を介して行うことが知られている。例えば、太陽光の余剰分を蓄電池に供給し、夜間や停電時は蓄電池にため込まれた電力エネルギーを負荷に対して供給する場合、蓄電池にため込まれたエネルギーを電圧変換装置で負荷に適する電圧に変換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４７７８０号公報
【０００４】
ところで、電圧変換装置は内部に降圧回路及び昇圧回路を備えている。これらの回路内のコイルを電気が通過すると、コイルの抵抗値などにより、エネルギーが損失する。このようなエネルギーの損失は、降圧や昇圧を行わなくても生じている。つまり、電圧変換装置を介して負荷への電源供給を行うと、電圧変換を行うか否かに関わらずエネルギーが損失する。したがって、蓄電池のエネルギー消費が負荷での使用量より多くなる。このため、停電が生じる可能性が高くなる状態であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明の課題は、蓄電池から負荷に電源を供給する際に、電源の供給時間の低下を抑制することができる電源供給システムとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、蓄電池と、蓄電池から供給された電源の電圧を変更可能な電圧変換装置が配置された主回路と、前記電圧変換装置を経ずに負荷に蓄電池の電源を供給可能なバイパス回路と、蓄電池の電源が負荷に供給される経路を選択可能なコントローラと、を備え、前記コントローラは、蓄電池の出力電圧が所定電圧内であれば、蓄電池の電源がバイパス回路を通じて負荷に供給されるように経路を選択する電源供給システムとする。
【０００７】
また、電圧変換装置の一次側に主回路スイッチを備え、蓄電池の出力電圧が所定電圧内であれば、コントローラが主回路スイッチをオフにするよう制御する構成とすることが好ましい。
【０００８】
また、コントローラは、蓄電池の出力電圧が一定電圧以下の際に、主回路とバイパス回路の双方の経路を遮断するよう制御する構成とすることが好ましい。
【０００９】
また、コントローラは、負荷の動作が不要な時間帯に、主回路とバイパス回路の双方の経路を遮断するよう制御する構成とすることが好ましい。
【００１０】
また、所定電圧と放電終止電圧の少なくとも一方を設定する設定部をコントローラに備えた構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、蓄電池から負荷に電源を供給する際に、電圧変換装置によるエネルギーの損失の発生を抑制でき、蓄電池の電源の供給時間を長くすることができる。そのため、負荷への電力供給が止まることを防止することができる電源供給システムとすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における電源供給システムにおいて、主回路スイッチがオフであり、バイパス回路がオンである状態を表した図である。なお、この状態における主要部の状況を表に記している。但し、負荷許容電圧が１１Ｖ〜１３Ｖである場合におけるものである。
【図２】コントローラの構造を示したブロック図である。
【図３】実施形態における電源供給システムにおいて、蓄電池の出力電圧が負荷許容電圧よりやや小さい状態を表した図である。なお、この状態における主要部の状況を表に記している。但し、負荷許容電圧が１１Ｖ〜１３Ｖである場合におけるものである。
【図４】実施形態における電源供給システムにおいて、蓄電池の出力電圧が負荷許容電圧より大きい状態を表した図である。なお、この状態における主要部の状況を表に記している。但し、負荷許容電圧が１１Ｖ〜１３Ｖである場合におけるものである。
【図５】実施形態における電源供給システムにおいて、蓄電池の出力電圧が放電終止電圧以下の状態を表した図である。なお、この状態における主要部の状況を表に記している。但し、負荷許容電圧が１１Ｖ〜１３Ｖである場合におけるものである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に発明を実施するための形態を示す。図１及び図２に示されていることから理解されるように、本実施形態の電源供給システム１は、蓄電池１１と、蓄電池１１から供給された電源の電圧を変更可能な電圧変換装置１２が配置された主回路１３と、前記電圧変換装置１２を経ずに負荷２に蓄電池１１の電源を供給可能なバイパス回路１４と、蓄電池１１の電源が負荷２に供給される経路を選択可能なコントローラ１５と、を備えている。また、このコントローラ１５は、蓄電池１１の出力電圧が所定電圧内であれば、蓄電池１１の電源がバイパス回路１４を通じて負荷２に供給されるように経路を選択する。このため、蓄電池１１から負荷２に電源を供給する際に、電源の供給時間を長くすることができ、負荷２への電源供給が止まることを防止することができる電源供給システム１とすることが可能となる。
【００１４】
実施形態の電源供給システム１は、夜間や商用電源停電時に蓄電池１１より放電して、LED電灯、監視カメラ、放送システムなどの負荷２へ電源を供給するためのものである。また、実施形態においては、太陽電池３から供給された電源を蓄電池１１に供給するとともに負荷２に供給するものである。このため、負荷２が許容する電圧に調整する第１電圧変換装置１２と蓄電池１１が許容する電圧に調整する第２電圧変換装置１８を備えている。第１電圧変換装置１２は、蓄電池１１と負荷２の間に位置するように配置され、第２電圧変換装置１８は、蓄電池１１と太陽電池３の間に位置するように配置されている。
【００１５】
第２電圧変換装置１８は蓄電池１１へ充電する為に商用電源または太陽電池３から適切な電圧に変換するものであればよく、AC/DCコンバータ、または、DC/DCコンバータなどを用いることができる。なお、本実施形態においては太陽電池３を使用した電源供給システム１を説明する。
【００１６】
また、実施形態では第１電圧変換装置１２は、DC/DCコンバータであり、太陽電池３から第２電圧変換装置１８を介した電源、又は、蓄電池１１からの電源について、負荷２に対して適切な電圧に変換する。なお、蓄電池１１は、使用時間や温度上昇によって出力電圧の変動がある。
【００１７】
実施形態では第１電圧変換装置１２への電源の供給は必要に応じて行えるようにするものであるため、第１電圧変換装置１２を備えた主回路１３に加えて、第１電圧変換装置１２を経ずに蓄電池１１から負荷２へ電源を供給するルートを作るバイパス回路１４を備えている。また、主回路１３にはオンオフを切り替え可能な主回路スイッチ１６が備えられ、バイパス回路１４にもオンオフを切り替え可能なバイパススイッチ１７が備えられている。この主回路スイッチ１６とバイパススイッチ１７はコントローラ１５により操作される。実施形態のコントローラ１５は蓄電池１１と第１電圧変換装置１２との間の電圧を蓄電池電圧検出部３３で測定する。この測定結果を受けた制御部３４は、主回路スイッチ１６とバイパススイッチ１７の双方について、オンオフいずれにするのかを定める。制御部３４が定めた内容に沿って、主回路スイッチ１６やバイパススイッチ１７に向けて出力部３８から出力がなされる。
【００１８】
ここで、蓄電池１１の出力電圧が負荷許容電圧（所定電圧）が１１から１３Ｖである場合を例に具体的な動作について説明する。図１に示すように、蓄電池１１の出力電圧としてコントローラ１５が測定した電圧値が１１から１３Ｖであれば、第１電圧変換装置１２を経ずに負荷２に電源を送るようにするため、主回路スイッチ１６をオフとし、バイパススイッチ１７をオンとする。このようにすれば、電圧変換装置を経ることによるエネルギーロスを防ぐことができる。
【００１９】
また、図３に示すように、蓄電池１１の出力電圧としてコントローラ１５が測定した電圧値が１０から１０．９Ｖであれば、第１電圧変換装置１２で昇圧させてから負荷２に電源を送るようにするため、主回路スイッチ１６をオンとし、バイパススイッチ１７をオフとする。
【００２０】
また、図４に示すように、蓄電池１１の出力電圧としてコントローラ１５が測定した電圧値が１３．１Ｖ以上であれば、第１電圧変換装置１２で降圧させてから負荷２に電源を送るようにするため、主回路スイッチ１６をオンとし、バイパススイッチ１７をオフとする。なお、通常、蓄電池１１は、負荷許容電圧内に対応する定格電圧の蓄電池１１が使用される。この蓄電池１１は使用時間が長くなるにつれ、出力電圧が低下していく。つまり、最初のうちは蓄電池１１からの電源はバイパス回路１４を介して負荷２に送るが、使用時間が長くなり負荷許容電圧以下となれば第１電圧変換装置１２で昇圧して負荷２に電源を送ることとなるので、負荷許容電圧内では第１電圧変換装置１２を介さずに負荷に電源を送るためエネルギー損失が発生せず負荷許容電圧内での蓄電池１１の使用時間を長くすることができるものである。
【００２１】
ここで、第２電圧変換装置１８から蓄電池１１への充電電圧は蓄電池定格電圧より高く設定される。そのため、第２電圧変換装置１８からの出力が、そのまま負荷に送られる場合は、負荷許容電圧以上となるため、第１電圧変換装置１２で降圧して負荷２に電源を送る。また、蓄電池１１が負荷許容電圧以上の定格電圧のものを使用した場合には、最初のうちは第１電圧変換装置１２で降圧して負荷２に電源が送られるものである。
【００２２】
ところで、蓄電池１１は、ある一定以下の電圧値で使用し続けると寿命が低下する。この電圧を放電終止電圧という。このため、コントローラ１５が、蓄電池１１の出力電圧が一定電圧以下の際に、主回路１３とバイパス回路１４の双方の経路を遮断するよう制御することが好ましい。このようにすれば、放電終止電圧の監視装置を別途設ける必要が無い。実施形態では、コントローラ１５が放電終止電圧を監視し、主回路１３及びバイパス回路１４を遮断する。そこで、図５に示すように、蓄電池１１の出力電圧としてコントローラ１５が測定した電圧値が９．９Ｖ以下であれば、負荷２に電源を送る経路を遮断するため、主回路スイッチ１６をオフとするとともに、バイパススイッチ１７をオフとする。
【００２３】
また、所定電圧と放電終止電圧の少なくとも一方を設定する設定部３７をコントローラ１５に備えた構成とすることが好ましい。より詳しくは、負荷２の許容電圧と放電終止電圧の少なくとも一方を設定する設定部３７をコントローラ１５に備えた構成とすることが好ましい。これにより自由に負荷２の許容電圧などの所定電圧や蓄電池１１の放電終止電圧を設定することができる。実施形態のコントローラ１５は手動で許容電圧を設定することができる設定部３７を設けている。コントローラ１５は設定された許容電圧の値を元に制御部３４で蓄電池１１の出力電圧との比較を行う。また、実施形態のコントローラ１５は、外部と接続可能な入力部３６が備えられ、入力部３６に入った情報を設定部３７に反映させることができる。なお、この入力部３６などを用いて、自動で許容電圧を設定するように構成しても良い。この場合、例えば、定格の±10％などを許容電圧とし、これに対して自動設定を行うようにすればよい。なお、本実施形態においては、負荷２を負荷許容電圧１１〜１３Ｖのものとして説明したが、この負荷許容電圧である負荷に限るものではない。
【００２４】
なお、電圧変換装置１２の一次側に主回路スイッチ１６を備えるとともに、蓄電池１１の出力電圧が負荷許容電圧内であれば、コントローラ１５が主回路スイッチ１６をオフにするよう制御する構成とすることが好ましい。主回路スイッチ１６を電圧変換装置１２の二次側に配置する場合と比べて、主回路スイッチ１６をオフにした場合に電圧変換装置１２で消費されるエネルギーが抑制されるからである。
【００２５】
また、コントローラ１５は、負荷２の動作が不要な時間帯に、主回路１３とバイパス回路１４の双方の経路を遮断するよう制御することが好ましい。タイマー設定により負荷２の動作が不要な時間を監視すれば蓄電池１１の不必要な使用を抑制することができる。なお、実施形態では、タイマー部３５を設け、このタイマー部３５の設定により負荷２の動作が不要な時間を管理している。なお、第１電圧変換装置１２の一次側に主回路スイッチ１６を形成しているため、負荷２の動作が不要な時間には、第１電圧変換装置１２には電源が供給されないので、エネルギー損失が発生することを防止している。
【００２６】
なお、コントローラ１５は太陽電池３や蓄電池１１から電源を受け取る電源部３２を備えており、この電源部３２から制御部３４に電源を供給する。なお、電源部３２にはバッテリ部３１が接続されており、太陽電池３や蓄電池１１から電源を供給してもらえない場合にも、電源を一時的に制御部３４に供給できるように構成している。
【００２７】
以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、蓄電池電圧検出部を、蓄電池が使用されていない場合にも作動させ、負荷許容電圧になった場合に、バイパス回路に電気を通過させるようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１      電源供給システム
２      負荷
１１    蓄電池
１３    主回路
１４    バイパス回路
１５    コントローラ
１６    主回路スイッチ
【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】
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