(57)【要約】【課題】非常用電池に異常が発生し、かつ救難船側の給電線からの受電が一旦停止すると、システムコントローラが起動できない。【解決手段】一実施形態によれば、救難船１にそれぞれ設けられた複数の主電源１０、１１と、主電源１０、１１および船内機器間の給電線３９に接続され主電源１０、１１による船内機器への電力供給を制御する主電源毎に設けられたシステムコントローラ１３、１４と、これらのシステムコントローラ１３、１４および給電線３９間に接続され給電線３９から充電される非常用電源２０と、この非常用電源２０および主電源１０、１１から独立にシステムコントローラ１３、１４毎に設けられた電池３と、それぞれの電池３およびシステムコントローラ１３、１４間を接続又は切断するシステムコントローラ１３、１４毎のスイッチ４と、を備えた電源システムが提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
救難船にそれぞれ設けられた複数の主電源と、
前記複数の主電源および船内機器間の給電線に接続され前記主電源による前記船内機器への電力供給を制御する前記主電源毎に設けられたシステムコントローラと、
これらのシステムコントローラおよび前記給電線間に接続され前記給電線から充電される非常用電源と、
この非常用電源および前記複数の主電源から独立して前記システムコントローラ毎に設けられた電池と、
前記電池および前記システムコントローラ間を接続又は切断する前記システムコントローラ毎のスイッチと、
を備えた電源システム。
【請求項２】
前記スイッチは前記救難船の操作室に設けられ、手動により前記電池の電力を前記システムコントローラへ供給する切替えを行う請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記スイッチは前記システムコントローラへの通電再開により、前記電池および前記システムコントローラ間を切断する請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
前記電池は前記非常用電源により充電される蓄電池である請求項１〜３の何れかに記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一実施形態は電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
海洋観測や深海探査では潜水船に人が乗船し、水中で潜行活動を行う（例えば特許文献１参照）。潜水船が魚網にからまる等、海面に浮上できなくなった場合、救難船を搭載した母船が救難に向かい母船から有人の救難船が海中に降下され遭難した潜水船から乗員を救出する（例えば特許文献２参照）。
【０００３】
救難船は主電池と非常用電池とを併設する電源システムを有する。この救難船用の電源システムは主電池からＤＣＤＣコンバータにより船内機器への各種の電圧を供給している。救難船用電源システムのシステムコントローラはＤＣＤＣコンバータもしくは非常用電池から電源の供給を受けており、非常用電池は救難船のＤＣＤＣコンバータから充電を受けることによってその蓄電容量を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７９４４７号公報
【特許文献２】特開平２−９８０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非常用電池に異常が発生し、かつ瞬時停電等によりＤＣＤＣコンバータからの給電が一旦停止する万一の事態を想定すると、主電池が正常であったとしてもシステムコントローラへ給電されず、救難船の操舵装置に電源が供給されない可能性が全くないとは言えない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するため、一実施形態によれば、救難船にそれぞれ設けられた複数の主電源と、前記複数の主電源および船内機器間の給電線に接続され前記主電源による前記船内機器への電力供給を制御する前記主電源毎に設けられたシステムコントローラと、これらのシステムコントローラおよび前記給電線間に接続され前記給電線から充電される非常用電源と、この非常用電源および前記複数の主電源から独立して前記システムコントローラ毎に設けられた電池と、前記電池および前記システムコントローラ間を接続又は切断する前記システムコントローラ毎のスイッチと、を備えた電源システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態に係る電源システムの電源系統の構成図である。
【図２】実施の形態に係る電源システムに用いられる非常用電源およびシステムコントローラの構成図である。
【図３】実施の形態に係る電源システムによる復旧手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態に係る電源システムについて、図１乃至図３を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すと共に、重複した説明は省略する。
【０００９】
図１は実施の形態に係る電源システムの電源系統の構成図である。本実施形態に係る電源システムは救難船電源復旧システムであり、救難船１と、この救難船１の主電池を充電する母船側の充電器室２とを備えている。本実施形態に係る電源システムは、救難船１にそれぞれ設けられた主電池１０、１１（主電源）と、これらの主電池１０、１１および船内機器間の給電線３９に接続され主電池１０、１１による船内機器への電力供給を制御する主電池１０、１１毎のシステムコントローラ１３、１４とを備えている。なお、図１では例として２系統の構成を示しており、１系統の場合、主電池１０、システムコントローラ１４は無くても良い。この電源システムは、これらのシステムコントローラ１３、１４および給電線３９間に接続され給電線３９から充電される蓄電池１５および蓄電池１５の管理部５（ＢＭＵ）を有する非常用電池２０（非常用電源）と、この非常用電池２０および主電池１０、１１から独立してシステムコントローラ１３、１４毎に設けられた電池３と、それぞれの電池３およびシステムコントローラ１３、１４間を接続又は切断するシステムコントローラ１３、１４毎の電源スイッチ４（スイッチ）とを備えている。
【００１０】
第１の主電池１０は互いに並列接続された複数の主電池モジュール２２と、これらの主電池モジュール２２の電圧をそれぞれ監視する主電池モジュール２２毎に設けられた別の管理部３７とを有する。主電池モジュール２２にはリチウムイオン蓄電池が用いられる。各管理部３７はバッテリ管理ユニットであり、システムコントローラ１３へ主電池モジュール２２毎の電圧情報を送る。また、管理部３７は対応する主電池モジュール２２を主電池１０から電気的に切り離す。第２の主電池１１も同様であり、互いに並列接続された複数の主電池モジュール２５と、主電池モジュール２５毎に設けられた管理部３８とを有する。主電池モジュール２５、管理部３８はそれぞれ主電池モジュール２２、管理部３７と同じである。主電池１０、１１は電池室に設けられている。
【００１１】
主電池１０、１１にはそれぞれ電力を分配する接続箱２３、２６を介して給電線１２に接続されている。給電線１２は直流電圧の電源バスであり、この給電線１２にはインバータ盤１６を介して負荷（負荷Ｃ）１８が接続され、ＤＣＤＣコンバータ１７を介して負荷（負荷Ａ）１９が接続されている。これらのインバータ盤１６、ＤＣＤＣコンバータ１７、負荷１８、１９は船内機器である。インバータ盤１６は直流電圧を交流電圧へ変換するインバータを有し、変換後の交流電圧が交流負荷である負荷１８へ給電される。ＤＣＤＣコンバータ１７は直流電圧の電圧値を別の電圧値に変換するものであり、変換後の直流電圧が給電線３９により動力や操舵装置などの負荷１９へ給電される。
【００１２】
また、システムコントローラ１３は主電池１０の監視及び制御を行う電源管理装置である。システムコントローラ１３は信号バス３０を介して各管理部３７との間で主電池モジュール２２の接続数及び各主電池モジュール２２の電圧を監視する。システムコントローラ１３は異常状態の主電池モジュール２２を特定してこの主電池モジュール２２の識別情報を対応の管理部３７へ通知する制御を行う。システムコントローラ１３は主電池１０の起動の制御を行う。システムコントローラ１３の機能はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭにより実行される。システムコントローラ１４は主電池１１用の電源管理装置であり、システムコントローラ１３の例と実質同等である。システムコントローラ１３、１４は操作室に設けられており、主電池表示パネル２１上に主電池１０、１１の電圧値や電池容量を表示する。システムコントローラ１３、１４は給電線２９により動作電力を供給される。
【００１３】
図２は本実施形態に係る電源システムに用いられる非常用電池２０及びシステムコントローラ１３、１４の構成例を示す図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。非常用電池２０は負荷（負荷Ｂ）３６へ電力を供給するものである。この負荷３６とは例えば救難船１の錘体をこの救難船１から切り離すための切り離し装置である。
【００１４】
非常用電池２０は、蓄電池１５に常時接続された切替器３５と、この切替器３５に接続された抵抗器である電流制限抵抗３２と、カソードがこの電流制限抵抗３２に接続されたダイオードＤ１と、このダイオードＤ１のアノードに常時接続されＤＣＤＣコンバータ１７の出力側の給電線３９に接続された切替器３４とを備えている。更に非常用電池２０はアノードがこのＤＣＤＣコンバータ１７の出力に接続されカソードが給電線２９に接続されたダイオードＤ２と、カソードがこの給電線２９に接続されアノードが電流制限抵抗３２に接続されたダイオードＤ３とを備えている。
【００１５】
また、システムコントローラ１３は蓄電池１５とは別途の電池３と、電源スイッチ４とを内蔵している。電池３は非常用電池２０により充電される蓄電池であってもよい。電源スイッチ４は救難船１の操作室に設けられたハードウェアスイッチであり、乗員の手動操作によりこの電池３の電力をシステムコントローラ１３内のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び回路素子などへ供給する切替えを行う。電源スイッチ４はシステムコントローラ１３への通電再開により、電池３およびシステムコントローラ１３内の回路素子等への給電を切断する。電源スイッチ４には、押しボタン式スイッチやタクトスイッチ、シーソースイッチ、スライドスイッチ、トグルスイッチあるいはロータリスイッチなどが用いられる。システムコントローラ１４にも電池３、電源スイッチ４が内蔵され、システムコントローラ１３と同様の構成を有する。
【００１６】
上述の構成の本実施形態に係る電源システムを有する救難船１が母船としての船舶に搭載された状態で目的の海域に向かって航行する。船舶は地上支援装置４０により特定された緯度、経度において停止し又は低速で航行しながら救難船１を海中に降下させる。
【００１７】
図１のように、救難船１において、リチウムイオン電池を使った大規模電源システムはシステムコントローラ１３、１４によりこのシステム全体を制御し、通常運行時における十分な安全性に加えて二重三重の安全性を確保している。主電池１０、１１は充電器室２側の主電池用充電器２４により満充電にされ、非常用電池２０は充電器室２側の非常用電池用充電器２８により接続箱２７を介して満充電にされる。図２のように非常用電池２０ではＤＣＤＣコンバータ１７からの例えば２８Ｖの電圧が、給電線３９、ダイオードＤ２及び給電線２９を介してシステムコントローラ１３、１４へ供給される。つまりシステムコントローラ１３、１４はこれらのシステムコントローラ１３、１４自身の外部から電源の供給を受けた状態で動作している。
【００１８】
図３は本実施形態に係る電源システムによる復旧手順の一例を示すフローチャートである。ステップＡ１のように万が一複数の異常が重なる状況が発生することを想定すると、操作室内の照明、計器類及び主電池表示パネル２１が十分な表示を行えなくなる。
【００１９】
ステップＡ２において乗組員は操作室内でシステムコントローラ１３、１４のうちの何れか一方又は両方の電源スイッチ４を押下する。例えばシステムコントローラ１３については、給電線２９から独立な電池３は、システムコントローラ１３への電力が遮断されている状態でこのシステムコントローラ１３へ電力を供給する。システムコントローラ１３は電池３からの電力により起動する。システムコントローラ１３による主電池１０の起動によって、ＤＣＤＣコンバータ１７経由で非常用電池２０を動作させ始める。非常用電池２０にはシステムコントローラ１３、１４、主電池１０、１１及び負荷３６（負荷Ｂ）を動作させるために十分な程度の蓄電容量が確保されており、この残蓄電容量は非常用電池２０の蓄電容量の全体の数割程度であればよい。ステップＡ１の事象が発生した際、乗組員はシステムコントローラ１４の電源スイッチ４を押下して、システムコントローラ１４を起動させ、このシステムコントローラ１４による主電池１１を起動させる。
【００２０】
ステップＡ３において、非常用電池２０からの電力供給の再開によって主電池１０、１１、システムコントローラ１３、１４が動作を再開する。非常用電池２０の最小出力電圧がシステムコントローラ１３、１４の動作電圧及び主電池１０、１１による供給電圧よりもやや低い場合であっても、これらのシステムコントローラ１３、１４、主電池１０、１１の動作可能な許容電圧範囲の下限が非常用電池２０の最小出力電圧よりも低い値になるように予め動作電圧範囲を設定しておくことにより本実施形態に係る電源システムはシステムコントローラ１３、１４、主電池１０、１１を必ず動作させることができる。ステップＡ４においてシステムコントローラ１３、１４は各主電池１０、１１からの電力を受電しＤＣＤＣコンバータ１７が起動する。
【００２１】
引き続きステップＡ５においてＤＣＤＣコンバータ１７は、負荷３６（負荷Ｂ）に電力を供給すると共に、非常用電池２０への充電を行う。負荷３６への給電により浮上の電力系統が確保される。非常用電池２０では、ＤＣＤＣコンバータ１７の出力が分岐し、一方は非常用電池２０内のダイオードＤ２を経由して負荷Ｂに給電される。他方は、ダイオードＤ１、電流制限用抵抗３２を介して内部の蓄電池１５を充電する。電流制限用抵抗３２により蓄電池１５への充電電流が小さくなるため、蓄電池１５のサイズを小型化でき、簡素化を図ることができる。ステップＡ６においてＤＣＤＣコンバータ１７は負荷１９（負荷Ａ）へ電力を供給する。救難船１のエンジンや操舵装置へ通電される。
【００２２】
以上をまとめると、まず、システムコントローラ１３、１４への電源スイッチ４を人がオンにすると、システムコントローラ１３、１４の動作により主電池１０、１１に電源が供給される。これらの主電池１０、１１がアクティブになり、ＤＣＤＣコンバータ１７に電力が供給され、ＤＣＤＣコンバータ１７がアクティブになり、非常用電池２０、システムコントローラ１３、１４へ直流電圧が供給される。そして救難船１の監視盤で人が機器の動作を確認した後、システムコントローラ１３、１４への電源スイッチ４を人がオフにする。
【００２３】
本実施形態に係る電源システムによれば、非常用電池２０からシステムコントローラ１３、１４への電源供給機能に不具合が万一発生したとしても、システムコントローラ１３、１４に電源供給を復旧させることができ、通常時万全を期している安全性に一層手厚い安全性が加わって電源システムを復旧させることができる。主電池１０、１１が正常であれば万が一にも救難船１の操舵装置に電源が供給されないことはない。
【００２４】
尚、上記の実施形態は実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。図２では給電線２９及び接地間にＤＣ電圧計を設置しておき、更にこのＤＣ電圧計の出力値が閾値を下がった場合、各電源スイッチ４を投入する通電用のスイッチング素子及び制御用の素子を設けてもよい。上記の実施形態では、主電池１０、１１、システムコントローラ１３、１４は３ペア以上であってもよい。電源スイッチ４はスイッチトップ面に蓄光又は発光性の加工がされていてもよい。
【００２５】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２６】
１…救難船、２…充電器室、３…電池、４…電源スイッチ（スイッチ）、５…管理部、１０，１１…主電池（主電源）、１２，２９，３９…給電線、１３，１４…システムコントローラ、１５…蓄電池、１６…インバータ盤、１７…ＤＣＤＣコンバータ、１８，１９，３６…負荷、２０…非常用電池（非常用電源）、２１…主電池表示パネル、２２，２５…主電池モジュール、２３，２６，２７…接続箱、２４…主電池用充電器、２８…非常用電池用充電器、３０…信号バス、３２…電流制限抵抗、３４，３５…切替器、３７，３８…管理部、４０…地上支援装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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