(57)【要約】【課題】消費された蓄電池ユニットを消費されていない他の蓄電池ユニットに切り替えて継続的に電力供給する場合でも、切り替えに伴う急激な電圧変動を低減したソフトスタートが可能な蓄電池システム等を実現することを目的とする。【解決手段】スイッチを切り替えることにより、停電時に負荷に供給する補償電源として選択可能に並列接続された複数の蓄電池ユニットを備える蓄電池システムにおいて、第一の蓄電池ユニットから第二の蓄電池ユニットへとスイッチを切り替える場合に、放電を終了させる第一の蓄電池ユニットの電圧から放電を開始させる第二の蓄電池ユニットの電圧への急激な電圧変動を低減する蓄電池電圧ソフトスタート部を第二の蓄電池ユニットの出力側に備える蓄電池システムとする。【選択図】図１
2015023647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチを切り替えることにより、停電時に負荷に供給する補償電源として選択可能に並列接続された複数の蓄電池ユニットを備える蓄電池システムにおいて、
第一の蓄電池ユニットから第二の蓄電池ユニットへと前記スイッチを切り替える場合に、放電を終了させる前記第一の蓄電池ユニットの電圧から放電を開始させる前記第二の蓄電池ユニットの電圧への急激な電圧変動を低減する蓄電池電圧ソフトスタート部を前記第二の蓄電池ユニットの出力側に備える
ことを特徴とする蓄電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電池システムにおいて、
前記蓄電池電圧ソフトスタート部は、前記第一の蓄電池ユニットから前記第二の蓄電池ユニットへと前記スイッチを切り替える場合に、放電を終了させる前記第一の蓄電池ユニットの電圧から、放電を開始させる前記第二の蓄電池ユニットの電圧へと次第に上昇させる
ことを特徴とする蓄電池システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蓄電池システムにおいて、
前記蓄電池電圧ソフトスタート部は、予め設定された前記第一の蓄電池ユニットの放電終止電圧をリファレンスとしてプラス側に入力されるオペアンプを備える
ことを特徴とする蓄電池システム。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の蓄電池システムにおいて、
前記蓄電池電圧ソフトスタート部は、前記第二の蓄電池ユニットの出力にコレクタが接続され、エミッタを出力とするトランジスタを備える
ことを特徴とする蓄電池システム。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の蓄電池システムにおいて、
前記蓄電池電圧ソフトスタート部は、前記第一の蓄電池ユニットから前記第二の蓄電池ユニットへと前記スイッチを切り替える場合に、前記第二の蓄電池ユニットの電圧出力を遅延させるコンデンサを備える
ことを特徴とする蓄電池システム。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の蓄電池システムにおいて、
前記第一の蓄電池ユニットは所定の放電終止電圧になった場合に放電終止信号を出力し、
前記第二の蓄電池ユニットは前記放電終止信号に基づいて、前記蓄電池電圧ソフトスタート部を介して電圧を供給する
ことを特徴とする蓄電池システム。
【請求項７】
請求項５に記載の蓄電池システムにおいて、
前記コンデンサの容量は、蓄電池ユニット切り替え時の電圧変動に起因する障害が蓄電池システムの出力が供給される電子デバイスに生じない程度の出力電圧平滑効果が得られる容量とする
ことを特徴とする蓄電池システム。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の蓄電池システムを備える
ことを特徴とする電源システム。
【請求項９】
請求項８に記載の電源システムにおいて、
商用電源から負荷に供給する直流電源へと変換する通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーターと、前記商用電源から前記蓄電池システムに供給する直流電源へと変換する充電用ＡＣ−ＤＣコンバーターとを備える
ことを特徴とする電源システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の電源システムにおいて、
前記蓄電池システムの出力電圧を前記負荷に供給する電圧へと変換するＤＣ−ＤＣコンバーターを備える
ことを特徴とする電源システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電源システムにおいて、
前記充電用ＡＣ−ＤＣコンバーターと前記蓄電池システムと前記ＤＣ−ＤＣコンバーターとは、前記通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーターに対して並列接続とされる
ことを特徴とする電源システム。
【請求項１２】
請求項８乃至請求項１１のいずれか一項に記載の電源システムにおいて、
前記負荷は無線装置である
ことを特徴とする電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池の切り替えに伴う急激な電圧変動を低減した蓄電池システム及びそれを備えた電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
専用の蓄電池室を用いることなく、工場やビル等への設置が容易な電力貯蔵システムを提供することを目的とする発明であって、単一の電力系統に連系用変圧器を介して接続された電力変換器の直流側に配設した二次電池で電力系統のピークカットやピークシフトの電力補償動作を実行する電力貯蔵ユニットを、それぞれに連系用変圧器と二次電池を備えた複数ユニットに分割すると共に、複数の各電力貯蔵ユニットにおける二次電池の電池容量を専用の蓄電池室を必要とする規定容量未満に設定して、複数の電力貯蔵ユニットの二次電池の合計電池容量でもって単一の電力系統の電力補償動作を実行させることが下記特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１によれば、複数の電力貯蔵ユニットの各々は、従来の単一の電力貯蔵システムと同様な構成であり、各電力貯蔵ユニットに用いられる二次電池は、従来の単一の電力貯蔵システムの二次電池を複数に分割・分散させたものに相当することが記載されている。また、複数の各電力貯蔵ユニットの二次電池の電池容量は全て同一、或いは、必要に応じて任意に設定可能であるが、全ての二次電池の容量を消防関連法規に触れない程度に小さく設定し、また、このように電池容量が小さく設定できるように電力貯蔵ユニットの分割数を設定することで、専用の蓄電池室を使用することなく、各電力貯蔵ユニットが工場やビル等に設置できるようになることが記載されている。
また、上記複数の電力貯蔵ユニットを建造物の区画された複数の区画毎に設置し、同建造物の任意の単一区画に設置された電力制御コントローラと各区画の電力貯蔵ユニットを通信回線で接続して、各電力貯蔵ユニットを電力制御コントローラで同期協調運転させることが可能であることが開示されている。
【０００４】
また、上述の構成により、複数に分割して分散させた電力貯蔵ユニットで単一の電力系統に接続される電力貯蔵システムを構成して、複数の電力貯蔵ユニットにおける二次電池の電池容量を消防関連法規に触れない程度に小さく設定したので、電力補償容量の大きな単一の電力系統の電力貯蔵システムであっても二次電池を専用の蓄電池室を使用することなく設置することが可能となって、工場やビル等に設備投資的有利に設置できる電力貯蔵システムが提供できる。また、工場やビル等の新築或いは既存の建造物に蓄電池室を建造等することなく電力貯蔵システムを設置することが容易となるので、工場やビル等の建造物への電力貯蔵システムの普及が容易となることが特許文献１に示されている。図８は、従来の電力貯蔵システムの構成概要を説明するブロック図である。
【０００５】
具体的には、図８に示すように、系統電源８１と負荷８２から成る単一の電力系統８Ａに複数の電力貯蔵ユニット８Ｙ・・・を並列接続して、複数の各電力貯蔵ユニット８Ｙ、・・・を共通の電力制御コントローラ８３０で同期協調運転させて単一の電力系統８Ａのピークカット、ピークシフトの電力補償動作を実行させる電力貯蔵システムであり、複数の各電力貯蔵ユニット８Ｙ，・・・に使用される二次電池８１６，・・・の電池容量を、消防関連法規の専用蓄電池室を必要とする規定容量未満に設定することで、全ての二次電池８１６，…が専用の蓄電池室を用いること無く床上等に設置できるようする技術思想が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５８１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複数の蓄電池ユニットを並列に接続し、使用中の蓄電池ユニットが消費されて電圧降下が生じた場合には他の蓄電池ユニットにスイッチ操作で順次切り替えて、当該複数の蓄電池ユニットを順次に使用することで、より長時間の電源補償を実現する蓄電池システムが知られている。
【０００８】
このような蓄電池システムでは、蓄電池ユニットそれぞれの容量や初期電圧等の電気的特性はデフォルトとして一般的には同一仕様であることが多い。電気的特性を同一仕様とすることにより、一つの蓄電池ユニットが消費されて他の蓄電池ユニットに切り替える場合においても、切り替えの前後で電気的特性の変動が生じることなく同様の電気的特性を継続的に供給し続けることが可能な補償電源となることが期待される。
【０００９】
一方、現実の蓄電池ユニットの切り替え時においては、消費されて出力電圧が所定の放電終止電圧にまで下降した蓄電池ユニットの電圧から、満充電状態で未使用の他の蓄電池ユニットの電圧へと電圧源が変更されることになる。この場合、切り替え直後の未使用の蓄電池ユニットの放電開始電圧（典型的には満充電電圧）と、切り替え直前の使用済みの蓄電池ユニットの放電終止電圧との間の電圧差が、蓄電池ユニットの電圧に基づいて負荷に所望の電圧を供給するＤＣ−ＤＣコンバーターにとって無視できない程度の電圧差になることが懸念される。
【００１０】
このような電圧源切り替えに伴う突発的な電圧変動により、当該電圧が入力されるＤＣ−ＤＣコンバーターにオーバーシュート等の過渡的現象を生じさせて予期せぬ障害を誘発し、さらにはＤＣ−ＤＣコンバーターを破損させたりＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧が供給される負荷に悪影響を与えることも懸念される。
【００１１】
本発明は、上述した問題点に鑑み為された発明であって、消費された蓄電池ユニットを消費されていない他の蓄電池ユニットに切り替えて継続的に電力供給する場合でも、切り替えに伴う急激な電圧変動を低減したソフトスタートが可能な蓄電池システム等を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の蓄電池システムは、スイッチを切り替えることにより、停電時に負荷に供給する補償電源として選択可能に並列接続された複数の蓄電池ユニットを備える蓄電池システムにおいて、第一の蓄電池ユニットから第二の蓄電池ユニットへとスイッチを切り替える場合に、放電を終了させる第一の蓄電池ユニットの電圧から放電を開始させる第二の蓄電池ユニットの電圧への急激な電圧変動を低減する蓄電池電圧ソフトスタート部を第二の蓄電池ユニットの出力側に備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の電源システムは、上述の蓄電池システムを備え、商用電源から負荷に供給する直流電源へと変換する通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーターと、商用電源から蓄電池システムに供給する直流電源へと変換する充電用ＡＣ−ＤＣコンバーターとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
消費された蓄電池ユニットを消費されていない他の蓄電池ユニットに切り替えて継続的に電力供給する場合でも、切り替えに伴う急激な電圧変動を低減したソフトスタートが可能な蓄電池システム等を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一の実施形態にかかる電源システムの構成概要を説明するブロック図である。
【図２】第一の実施形態にかかる電源システムの各部の電圧を説明するチャート図であり、（ａ）が商用電源の通常時から停電時への電圧波形の状態変化を説明し、（ｂ）が無線装置に供給される直流電圧の波形の通常時から停電時への電圧波形の状態変化を説明し、（ｃ）が蓄電池ユニット（１）の放電に伴う出力電圧の経時変化を説明し、（ｄ）が蓄電池ユニット（２）の放電に伴う出力電圧の経時変化を説明し、（ｅ）が蓄電池電圧ソフトスタート部（１）の出力電圧の経時変化を説明する図である。
【図３】無線基地局へ４８Ｖを供給するバックアップ電源の充放電制御構成概念を説明するブロック図である。
【図４】第一の実施形態との比較のために従来の電源システムの構成概要を説明する図である。
【図５】第一の実施形態との比較のために従来の電源システムの各部の電圧波形を説明する図であり、（ａ）が商用電源の通常時から停電時への電圧波形の状態変化を説明し、（ｂ）が無線装置に供給される直流電圧の波形の通常時から停電時への電圧波形の状態変化を説明し、（ｃ）が蓄電池ユニット（１）の放電に伴う出力電圧の経時変化を説明し、（ｄ）が蓄電池ユニット（２）の放電に伴う出力電圧の経時変化を説明し、（ｅ）がＤＣ−ＤＣコンバーターへの入力電圧の経時変化を説明する図である。
【図６】第二の実施形態にかかる電源システムの構成概要を説明するブロック図である。
【図７】第二の実施形態にかかる電源システムの各部の電圧を説明するチャート図であり、（ａ）が蓄電池ユニット（１）の放電に伴う出力電圧の経時変化及び放電終止信号の主力タイミングを説明し、（ｂ）が蓄電池電圧ソフトスタート部（１）のコンデンサの充電電圧（Ｖｃ）と第一のオペアンプのプラス側入力電圧と蓄電池電圧ソフトスタート部（１）の出力電圧との経時変化を説明する図であり、（ｃ）がＤＣ−ＤＣコンバーターへの入力電圧を説明する図である。
【図８】従来の電力貯蔵システムの構成概要を説明するブロック図である。
【図９】第二の実施形態にかかる電源システムの停電時の動作概要について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】
【００１６】
実施形態で例示する蓄電池システムは、例えば無線装置の基地局に使用可能なバックアップ用の蓄電池システムであって、停電補償時間を連続的かつ比較的長時間とするために、無線装置のバックアップ用のＤＣ−ＤＣコンバーターに順次に接続されて順次に放電される複数の蓄電池ユニットを備える。
【００１７】
実施形態においては、使用中の蓄電池ユニットが所定の放電を終了しその電圧値が低下して放電終止電圧となった場合に、次の蓄電池ユニットを蓄電池電圧ソフトスタート部を介してバックアップ用のＤＣ−ＤＣコンバーターに接続する。
【００１８】
蓄電池電圧ソフトスタート部は、切り替え前の蓄電池ユニットの出力電圧である放電終止電圧（例えば３３Ｖ）から、切り替え後の新しい蓄電池ユニットの出力電圧である放電開始電圧（典型的には満充電電圧（例えば５３Ｖ））まで、遅延回路や遅延素子等の機能によりある程度の時間をかけて緩慢に上昇させる。
【００１９】
したがって、バックアップ用のＤＣ−ＤＣコンバーターに対して、蓄電池ユニットの切り替え前後で急激な電圧変動を与えることを回避でき、突発的なサージ（例えば突入電流）やオーバーシュート等による予期せぬ故障や障害の発生を防止できるものとなる。また、バックアップ用のＤＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧が供給される所望の負荷に対しても、急激な電圧変動に起因する種々の好ましからざる悪影響が及ぶ懸念を低減できる。
【００２０】
（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態にかかる電源システム１０００の構成概要を説明するブロック図である。図１に示すように、電源システム１０００は、商用電源１００の交流電圧を直流電圧に変換する通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーター２００を備え、停電時を除く通常運転時においては通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーター２００の出力電圧（ＶＯ）が無線装置３００に供給されている。
【００２１】
電源システム１０００は、負荷の典型例として図１において無線装置３００を例示している。無線装置３００は、災害発生に際して同時に生じる傾向にある停電時等の非通常時においても、人々の情報連絡手段、情報伝達手段としてその稼働・運用が強く求められる典型的な装置の一つである。
【００２２】
また、災害発生時の停電においては、災害の程度によっては復旧に相当の時間を要する場合も少なくなく停電時間が長時間に及ぶ場合も想定される。従って、長時間の停電状態においても無線装置３００の稼働を安定的に確保できるように、無線装置３００をバックアップする補助電源は、当該長時間に亘って無線装置３００を稼働し続けられる程度の能力・容量が求められる。
【００２３】
一方、消防法関連法規の観点からは、単一の蓄電池として許容される最大容量は４８００Ａ・ｈ以下であり、蓄電池を収容する容器や蓄電池を設置する建家あたりの配置最大容量等も考慮することが求められる。
【００２４】
このため、長時間の停電状態においても無線装置３００の稼働を安定的に確保できるように、複数の建家に分散配置された許容容量以下の複数の蓄電池ユニットをバックアップ用の補助電源として、順次に継続的に同一の負荷に接続して利用できるような蓄電池システムが、特に無線装置３００の場合には必要となる。
【００２５】
従って、本実施形態では無線装置３００を電源システム１０００の負荷として示したものであるが、無線装置３００に限定されるものではなく、電源システム１０００の負荷として所望の負荷に電力を供給してもよく、当該所望の負荷に対して停電時のバックアップ電力を供給してもよい。
【００２６】
また、図１から理解できるように、電源システム１０００は、停電時のバックアップ電源として利用される蓄電池システム５００と、蓄電池システム５００へ充電電力を供給するように商用電源１００の交流電圧を直流電圧に変換する充電用ＡＣ−ＤＣコンバーター４００とを備える。
【００２７】
また、蓄電池システム５００の出力（ＶＢ）はＤＣ−ＤＣコンバーター６００により無線装置３００に適合する電圧へと変換された後、無線装置３００に供給される。すなわち、電源システム１０００は、通常時においては商用電源１００から通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーター２００を介した電力を無線装置３００に供給し、停電時においては通常時に充電された蓄電池システム５００の電力をＤＣ−ＤＣコンバーター６００を介して無線装置３００に供給する。
【００２８】
また図１において、蓄電池システム５００は、第一の蓄電池ユニット５１０（１）、第二の蓄電池ユニット５１０（２）、第三の蓄電池ユニット５１０（３）、・・、第ｎの蓄電池ユニット５１０（ｎ）の任意のｎ個の蓄電池ユニット５１０（１）・・５１０（ｎ）を備える。図１においては、任意のｎ個の蓄電池ユニット５１０（１）・・５１０（ｎ）が、停電時に一つずつ順次に接続されてバックアップ用電源として利用されるものとして説明している。
【００２９】
しかし、ｎ個の蓄電池ユニット５１０（１）・・５１０（ｎ）は、一つずつ順次に利用される方法に限定されるものではなく、二つずつ順次に利用されてもよく、三つずつ順次に利用されてもよく、バックアップ電力を供給する負荷と蓄電池ユニット５１０（１）・・５１０（ｎ）個々の電気的特性との相対的な関係で、任意の個数の蓄電池ユニットを同時に利用することとしてもよい。
【００３０】
但し、本実施形態においては、蓄電池ユニット５１０（１）・・５１０（ｎ）全てが同時に利用されることはなく、上述した長時間のバックアップ補償を実現する観点から、少なくとも一回は蓄電池ユニットの切り替え動作が行われるものとする。例えば、一回の蓄電池ユニットの切り替えが遂行されれば、バックアップ可能時間は約２倍になることが期待される。
【００３１】
また、図１において蓄電池システム５００は、第二の蓄電池ユニット５１０（２）、第三の蓄電池ユニット５１０（３）、・・、第ｎの蓄電池ユニット５１０（ｎ）の各蓄電池ユニット５１０（２）・・５１０（ｎ）の出力電圧を、切り替え直前の第一の蓄電池ユニット５１０（１）、第二の蓄電池ユニット５１０（２）、第三の蓄電池ユニット５１０（３）、・・、第ｎ−１の蓄電池ユニット５１０（ｎ−１）の各出力電圧から次第に上昇させて、すなわち遅延させるように電圧を出力させる蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（１）・・・を備える。
【００３２】
具体的には、バックアップ電源機能を終了させる放電済みの第一の蓄電池ユニット５１０（１）の出力電圧は、その容量に応じた所要時間の放電遂行により、次にバックアップ電源として用いる第二の蓄電池ユニット５１０（２）の当初の出力電圧よりも、相当に低くなっている。
【００３３】
このため、第二の蓄電池ユニット５１０（２）の出力端に接続された蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（１）は、第一の蓄電池ユニット５１０（１）の出力電圧と第二の蓄電池ユニット５１０（２）の出力電圧と電圧差が、切り替え時に突発的にＤＣ−ＤＣコンバーター６００に印加されることがないように、第一の蓄電池ユニット５１０（１）の出力電圧から第二の蓄電池ユニット５１０（２）の出力電圧へと次第に上昇させるように遅延動作を遂行する。従って、蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（１）は、所望の公知の遅延回路や遅延素子を用いて構成してもよい。
【００３４】
同様に、バックアップ電源機能を終了させる放電済みの第二の蓄電池ユニット５１０（２）の出力電圧は、その容量に応じた所要時間の放電処理により、次にバックアップ電源として用いる第三の蓄電池ユニット５１０（３）の出力電圧よりも、相当に低くなっている。
【００３５】
このため、第三の蓄電池ユニット５１０（３）の出力端に接続された蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（２）は、第二の蓄電池ユニット５１０（２）の出力電圧と第三の蓄電池ユニット５１０（３）の出力電圧と電圧差が、切り替え時に突発的にＤＣ−ＤＣコンバーター６００に印加されることがないように、第二の蓄電池ユニット５１０（２）の出力電圧から第三の蓄電池ユニット５１０（３）の出力電圧へと次第に上昇させるように遅延動作を遂行する。従って、蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（２）は、所望の公知の遅延回路や遅延素子を用いて構成してもよい。以下、同様に順次に蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（ｎ−１）まで備えるものとする。
【００３６】
また、各蓄電池ユニット５１０（１）・・５１０（ｎ）が同一の電気的特性を有する場合には、各蓄電池ユニット５１０（１）・・５１０（ｎ）の放電を終了させる放電終止電圧が予め単一に決まっている。従って、当該放電終止電圧をリファレンス値として設定されたオペアンプをバッファとして用い、オペアンプの出力をスイッチ素子であるトランジスタのベースに接続することで、蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（１）、・・・、蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（ｎ−１）をそれぞれ構成してもよい。
【００３７】
この場合に、当該電力制御素子（典型的にはトランジスタ、ＦＥＴ等）のエミッタを各蓄電池ユニット５１０（２）・・５１０（ｎ）の出力端にそれぞれ接続し、トランジスタのコレクタをＤＣ−ＤＣコンバーター６００の入力端にそれぞれ接続してもよい。このようにして、ｎ個の蓄電池ユニット５１０（１）・・５１０（ｎ）に対して、それより１個少ない（ｎ−１）個の蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（１）・・５２０（ｎ−１）を備えるものとする。１個少なくする理由は、図１に示すように、最初に利用される蓄電池ユニット５１０（１）の利用開始時は、通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーター２００の電圧からの最初の切り替えであるので、ＤＣ−ＤＣコンバーター６００へ悪影響が懸念される程度には印加電圧の変動が生じないからである。
【００３８】
図１においては、蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（１）が、オペアンプのプラス側入力端子にリファレンス電圧として予め設定された第一の蓄電池ユニット５１０（１）の放電終止電圧が入力され、オペアンプの出力端はオペアンプのマイナス側入力端子に接続されるとともにトランジスタのベースに接続され、当該トランジスタのエミッタに接続された第二の蓄電池ユニット５１０（２）の当初の出力電圧（放電開始電圧）が、トランジスタのコレクタ端子に所定の時定数で遅延されて次第に上昇するように出力される構成を示している。
【００３９】
同様に、不図示の蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（２）が、オペアンプのプラス側入力端子にリファレンス電圧として予め設定された第二の蓄電池ユニット５１０（２）の放電終止電圧が入力され、オペアンプの出力端はオペアンプのマイナス側入力端子に接続されるとともにトランジスタのベースに接続され、当該トランジスタのエミッタに接続された第三の蓄電池ユニット５１０（３）の当初の出力電圧（放電開始電圧）が、トランジスタのコレクタ端子に所定の時定数で遅延されて次第に上昇するように出力される構成を示している。以下、同様にして、不図示の蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（ｎ−１）まで備えるものとできる。
【００４０】
図２は、電源システム１０００の各部の電圧を説明するチャート図であり、（ａ）が商用電源１００の通常時から停電時への電圧波形の状態変化を説明し、（ｂ）が無線装置３００に供給される直流電圧の波形の通常時から停電時への電圧波形の状態変化を説明し、（ｃ）が蓄電池ユニット５１０（１）の放電に伴う出力電圧の経時変化を説明し、（ｄ）が蓄電池ユニット５１０（２）の放電に伴う出力電圧の経時変化を説明し、（ｅ）が蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（１）の出力電圧の経時変化を説明する図である。
【００４１】
図２に示すように、商用電源１００は、通常時は正弦波の電圧波形を示し無線装置３００の電源として利用されるが、停電になると商用電源１００は電圧ゼロとなるので電源としては当然に利用できない。
【００４２】
一方、停電が検知される（停電検知装置については既に公知であるので不図示）と蓄電池システム５００が稼働開始し、まず蓄電池ユニット５１０（１）のスイッチがオンとなりＤＣ−ＤＣコンバーター６００に接続される。満充電状態である蓄電池ユニット５１０（１）の当初の出力電圧は５３Ｖであり、この蓄電池ユニット５１０（１）の蓄電電力がＤＣ−ＤＣコンバーター６００を介して無線装置３００に供給されるため、無線装置３００に入力される直流電圧は中断されることなく、継続して無線装置３００の稼働が維持される。
【００４３】
しかし、停電状態が続いて蓄電池ユニット５１０（１）の放電を相当時間継続すると、限りのある蓄電池ユニット５１０（１）の蓄電量は放出されて次第に低減し、これに対応してその出力電圧も当初の５３Ｖから図２に示すように次第に低下する。この場合に、蓄電池ユニット５１０（１）の放電を取り止める（次の蓄電池ユニットに切り替える）しきい値電圧として、図２においては３３Ｖ（放電終止電圧）として例示している。
【００４４】
蓄電池ユニット５１０（１）の電圧が３３Ｖとなると、蓄電池ユニット５１０（１）のスイッチ接続が解除されて、代わりに蓄電池ユニット５１０（２）のスイッチがオンとなりＤＣ−ＤＣコンバーター６００に接続される。この時、蓄電池ユニット５１０（２）の当初の出力電圧は５３Ｖであるので、切り替え直前の蓄電池ユニット５１０（１）の放電終止電圧（３３Ｖ）と２０Ｖの電圧差が存在することとなる。
【００４５】
蓄電池ユニット５１０（２）の出力端に接続された蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（１）は、予め設定されたリファレンス値である３３Ｖから５３Ｖまで次第に電圧が増大するように、蓄電池ユニット５１０（２）の当初の出力電圧（５３Ｖ）を所望の時定数で遅延させながらＤＣ−ＤＣコンバーター６００に伝達する。
【００４６】
従って、蓄電池ユニットの切り替え時にＤＣ−ＤＣコンバーター６００に２０Ｖの電圧差が突発的に入力されることを回避し、図２に示すようにある程度の時間をかけて比較的緩慢な電圧立ち上がりを実現する。このため、ＤＣ−ＤＣコンバーター６００のサージやオーバーシュート等予期せぬ障害の発生を抑止し、また無線装置３００への悪影響をも抑止することが可能となる。
【００４７】
以下同様に、蓄電池ユニット５１０（２）のスイッチがＤＣ−ＤＣコンバーター６００に接続されると、蓄電池ユニット５１０（２）の当初の出力電圧は５３Ｖであり、蓄電池ユニット５１０（２）の蓄電電力がＤＣ−ＤＣコンバーター６００を介して無線装置３００に供給されるため、無線装置３００に入力される直流電圧は中断されることなく、継続して稼働が維持される。
【００４８】
しかし放電を継続すると限りのある蓄電池ユニット５１０（２）の蓄電量は放出されて低減し、これに対応してその出力電圧も当初の５３Ｖから次第に低下する。この場合に、蓄電池ユニット５１０（２）の放電を取り止めるしきい値電圧として、不図示ではあるが例えば３３Ｖ（放電終止電圧）とする。
【００４９】
蓄電池ユニット５１０（２）の電圧が３３Ｖとなると、蓄電池ユニット５１０（２）のスイッチ接続が解除されて、代わりに蓄電池ユニット５１０（３）のスイッチがオンとなりＤＣ−ＤＣコンバーター６００に接続される。この時、蓄電池ユニット５１０（３）の当初の出力電圧は５３Ｖであるので、切り替え直前の蓄電池ユニット５１０（２）の放電終止電圧と２０Ｖの電圧差が存在することとなる。
【００５０】
蓄電池ユニット５１０（３）の出力端に接続された蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（２）は、予め設定されたリファレンス値である３３Ｖから５３Ｖまで次第に電圧が増大するように、蓄電池ユニット５１０（３）の当初の出力電圧を所望の時定数で遅延させながらＤＣ−ＤＣコンバーター６００に伝達する。
【００５１】
従って、ＤＣ−ＤＣコンバーター６００に２０Ｖの電圧差が突発的に入力されることを回避し、ある程度の時間をかけて比較的緩慢な電圧立ち上がりを実現するので、ＤＣ−ＤＣコンバーター６００のサージやオーバーシュート等予期せぬ障害の発生を抑止し、また無線装置３００への悪影響をも抑止することが可能となる。上述のようにして、順次、蓄電池電圧ソフトスタート部５２０（ｎ−１）まで切り替え時の急激な電圧差を時間を引き延ばして緩和させる処理を遂行することが可能である。
【００５２】
図３は、無線基地局へ４８Ｖを供給するバックアップ電源の充放電制御構成概念を説明するブロック図である。図３に示すように、消防法関連法規に則り金属筐体に収納された１６００Ａｈ・セル未満の容量の複数の蓄電池ユニットの少なくとも一つが、スイッチ制御によりバックアップ用として接続されて放電される。
【００５３】
図３においては、最大３ユニットまで接続可能な例として示しており、いずれの蓄電池ユニットをどのタイミングで接続するかについては、スイッチ（ＳＷ）制御により自動切り替え可能な制御構成とする。
【００５４】
図３に示すように、紙面上方の蓄電池ユニットから順次にバックアップ利用することにより、少なくとも２４時間以上無停電バックアップが可能な補償電源システムを構成することができる。図３に示す補償電源システムにおいても、本実施形態で示した蓄電池電圧ソフトスタート部を備えることで、切り替え時の電圧急変を緩和できる。
【００５５】
（比較例）
図４は、第一の実施形態との比較のために従来の電源システム３０００の構成概要を説明する図である。また、図５は、第一の実施形態との比較のために従来の電源システム３０００の各部の電圧波形を説明する図である。
【００５６】
図４に示すように、電源システム３０００は、商用電源３１００の交流電圧を直流電圧に変換する通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーター３２００を備え、停電時を除く通常運転時においては通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーター３２００の出力電圧（ＶＯ）が無線装置３３００に供給されている。
【００５７】
電源システム３０００は、負荷の典型例として図４において無線装置３３００を例示している。無線装置３３００は、災害発生に際して同時に生じる傾向にある停電時等の非通常時においても、人々の情報連絡手段、情報伝達手段、安否確認手段としてその稼働・運用が強く求められる典型的な装置の一つである。
【００５８】
また、災害発生時の停電においては、災害の程度によっては復旧に相当の時間を要する場合も少なくなく停電時間が長時間に及ぶ場合も想定される。従って、長時間の停電状態においても無線装置３３００の稼働を安定的に確保できるように、無線装置３３００をバックアップする補助電源は、当該長時間に亘って無線装置３３００を稼働し続けられる程度の能力・容量が求められる。
【００５９】
一方、既に説明したように、消防法関連法規の観点からは、単一の蓄電池として許容される最大容量は４８００Ａ・ｈ以下であり、蓄電池を収容する容器や蓄電池を設置する建家あたりの配置最大容量等も考慮することが求められる。
【００６０】
このため、長時間の停電状態においても無線装置３３００の稼働を安定的に確保できるように、複数の建家に分散配置された許容容量以下の複数の蓄電池ユニットをバックアップ用の補助電源として、順次に継続的に同一の負荷に接続して利用できるような蓄電池システムが、特に無線装置３３００の場合には必要となる。
【００６１】
従って、図４においては無線装置３３００を電源システム３０００の負荷として示したものであるが、無線装置３３００に限定されるものではなく、電源システム３０００の負荷として所望の負荷に電力を供給してもよく、当該所望の負荷に対して停電時のバックアップ電力を供給してもよい。
【００６２】
また、図４から理解できるように、電源システム３０００は、停電時のバックアップ電源として利用される従来の蓄電池システム３５００と、蓄電池システム３５００へ充電電力を供給するように商用電源３１００の交流電圧を直流電圧に変換する充電用ＡＣ−ＤＣコンバーター３４００とを備える。
【００６３】
また、蓄電池システム３５００の出力はＤＣ−ＤＣコンバーター３６００により無線装置３３００に適合する電圧へと変換された後、無線装置３３００に供給される。すなわち、電源システム３０００は、通常時においては商用電源３１００から通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーター３２００を介した電力を無線装置３３００に供給し、停電時においては通常時に充電された蓄電池システム３５００の電力をＤＣ−ＤＣコンバーター３６００を介して無線装置３３００に供給する。
【００６４】
また図４において、蓄電池システム３５００は、第一の蓄電池ユニット３５１０（１）、第二の蓄電池ユニット３５１０（２）、第三の蓄電池ユニット３５１０（３）、・・、第ｎの蓄電池ユニット３５１０（ｎ）の任意のｎ個の蓄電池ユニット３５１０（１）・・３５１０（ｎ）を備える。図４においては、任意のｎ個の蓄電池ユニット３５１０（１）・・５１０（ｎ）が、停電時に一つずつ順次に接続されて負荷へのバックアップ用電源として利用されるものとして説明している。
【００６５】
しかし、ｎ個の蓄電池ユニット３５１０（１）・・３５１０（ｎ）は、一つずつ順次に利用される方法に限定されるものではなく、二つずつ順次に利用されてもよく、三つずつ順次に利用されてもよく、バックアップ電力を供給する負荷と蓄電池ユニット３５１０（１）・・３５１０（ｎ）個々の電気的特性との相対的な関係で、任意の個数の蓄電池ユニットを同時に利用することとしてもよい。
【００６６】
但し、本比較例においては、蓄電池ユニット３５１０（１）・・３５１０（ｎ）全てが同時に利用されることはなく、上述した長時間のバックアップ補償を実現する観点から、少なくとも一回は蓄電池ユニットの切り替え動作が行われるものとする。例えば、一回の蓄電池ユニットの切り替えが遂行されれば、バックアップ可能時間は約２倍になることが期待される。
【００６７】
そして、バックアップ電源機能を終了させる放電済みの第一の蓄電池ユニット３５１０（１）の出力電圧は、その容量に応じた所要時間の放電遂行により、次にバックアップ電源として用いる第二の蓄電池ユニット３５１０（２）の当初の出力電圧よりも、相当に低くなっている。
【００６８】
このため、切り替え時点の第一の蓄電池ユニット３５１０（１）の出力電圧（放電終止電圧）と第二の蓄電池ユニット３５１０（２）の当初の出力電圧と電圧差が、切り替え時に突発的にＤＣ−ＤＣコンバーター３６００に印加される。
【００６９】
同様に、バックアップ電源機能を終了させる放電済みの第二の蓄電池ユニット３５１０（２）の出力電圧は、その容量に応じた所要時間の放電処理により、次にバックアップ電源として用いる第三の蓄電池ユニット３５１０（３）の出力電圧よりも、相当に低くなっている。
【００７０】
このため、切り替え時点の第二の蓄電池ユニット３５１０（２）の出力電圧（放電終止電圧）と第三の蓄電池ユニット３５１０（３）の当初の出力電圧と電圧差が、切り替え時に突発的にＤＣ−ＤＣコンバーター３６００に印加される。以下、同様にして、第ｎの蓄電池ユニット３５１０（ｎ）までへの蓄電池ユニットの順次の切り替え動作毎に、この比較例においては２０Ｖの突発的な電圧差がＤＣ−ＤＣコンバーター３６００へと供給されることとなり、その合計回数は（ｎ−１）回にも及ぶこととなる。
【００７１】
図５は、電源システム３０００の各部の電圧を説明するチャート図であり、（ａ）が商用電源３１００の通常時から停電時への電圧波形の状態変化を説明し、（ｂ）が無線装置３３００に供給される直流電圧の波形の通常時から停電時への電圧波形の状態変化を説明し、（ｃ）が蓄電池ユニット３５１０（１）の放電に伴う出力電圧の経時変化を説明し、（ｄ）が蓄電池ユニット３５１０（２）の放電に伴う出力電圧の経時変化を説明し、（ｅ）がＤＣ−ＤＣコンバーター３６００への入力電圧の経時変化を説明する図である。
【００７２】
図５に示すように、商用電源３１００は、通常時は正弦波の電圧波形を示し無線装置３３００の電源（５４Ｖ）として利用されるが、停電になると商用電源３１００は電圧ゼロとなるので電源としては当然に利用できない。
【００７３】
一方、停電が検知される（停電検知装置については既に公知であるので不図示）と蓄電池システム３５００が稼働開始し、まず蓄電池ユニット３５１０（１）のスイッチがオンとなりＤＣ−ＤＣコンバーター３６００に接続される。満充電状態である蓄電池ユニット３５１０（１）の当初の出力電圧は５３Ｖであり、この蓄電池ユニット３５１０（１）の蓄電電力がＤＣ−ＤＣコンバーター３６００を介して無線装置３３００に供給されるため、無線装置３３００に入力される直流電圧は中断されることなく、継続して無線装置３３００の稼働が維持される。
【００７４】
しかし、停電状態が続いて蓄電池ユニット３５１０（１）の放電を相当時間継続すると、限りのある蓄電池ユニット３５１０（１）の蓄電量は放出されて次第に低減し、これに対応してその出力電圧も当初の５３Ｖから図５に示すように次第に低下する。この場合に、蓄電池ユニット３５１０（１）の放電を取り止める（次の蓄電池ユニットに切り替える）しきい値電圧として、図５においては３３Ｖ（放電終止電圧）として例示している。
【００７５】
蓄電池ユニット３５１０（１）の電圧が３３Ｖとなると、蓄電池ユニット３５１０（１）のスイッチ接続が解除されて、代わりに蓄電池ユニット３５１０（２）のスイッチがオンとなりＤＣ−ＤＣコンバーター３６００に接続される。この時、蓄電池ユニット３５１０（２）の当初の出力電圧は５３Ｖであるので、切り替え直前の蓄電池ユニット３５１０（１）の放電終止電圧（３３Ｖ）と２０Ｖの電圧差が存在することとなる。
【００７６】
従って、蓄電池ユニットの切り替え時にＤＣ−ＤＣコンバーター３６００に２０Ｖの電圧差が突発的に入力されることとなるので、図５に示すように瞬間的な２０Ｖの矩形電圧立ち上がりとなる。このため、ＤＣ−ＤＣコンバーター３６００のサージやオーバーシュート等予期せぬ障害の発生を誘発することとなり、また無線装置３３００への悪影響をも誘発することが懸念される。
【００７７】
以下同様に、蓄電池ユニット３５１０（２）のスイッチがＤＣ−ＤＣコンバーター３６００に接続されると、蓄電池ユニット３５１０（２）の当初の出力電圧は５３Ｖであり、蓄電池ユニット３５１０（２）の蓄電電力がＤＣ−ＤＣコンバーター３６００を介して無線装置３３００に供給されるため、無線装置３３００に入力される直流電圧は中断されることなく、継続して稼働が維持される。
【００７８】
しかし放電を継続すると限りのある蓄電池ユニット３５１０（２）の蓄電量は放出されて低減し、これに対応してその出力電圧も当初の５３Ｖから次第に低下する。この場合に、蓄電池ユニット３５１０（２）の放電を取り止めるしきい値電圧として、不図示ではあるが例えば３３Ｖ（放電終止電圧）とする。
【００７９】
蓄電池ユニット３５１０（２）の電圧が３３Ｖとなると、蓄電池ユニット３５１０（２）のスイッチ接続が解除されて、代わりに蓄電池ユニット３５１０（３）のスイッチがオンとなりＤＣ−ＤＣコンバーター３６００に接続される。この時、蓄電池ユニット３５１０（３）の当初の出力電圧は５３Ｖであるので、切り替え直前の蓄電池ユニット３５１０（２）の放電終止電圧と２０Ｖの電圧差が存在することとなる。
【００８０】
従って、蓄電池ユニットの切り替え時にＤＣ−ＤＣコンバーター３６００に２０Ｖの電圧差が突発的に入力されることとなるので、図５に示すように瞬間的な２０Ｖの矩形電圧立ち上がりとなる。このため、ＤＣ−ＤＣコンバーター３６００のサージやオーバーシュート等予期せぬ障害の発生を誘発することとなり、また無線装置３３００への悪影響をも誘発することが懸念される。上述のようにして、順次、蓄電池ユニット３５１０（ｎ）まで切り替え毎に、急激な２０Ｖの比較的大きな電圧差がＤＣ−ＤＣコンバーター３６００へ印加され、ＤＣ−ＤＣコンバーター３６００を介して間接的に無線装置３３００へと影響が及ぶこととなり、故障や予期せぬ障害発生を誘発することが懸念される。
【００８１】
（第二の実施形態）
図６は、第二の実施形態にかかる電源システム６０００の構成概要を説明するブロック図である。電源システム６０００は、商用電源６１００の交流電圧を直流電圧に変換する不図示の通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーターを備え、停電時を除く通常運転時においては通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーターの出力電圧（ＶＯ）が無線装置６３００に供給されている。但し、図６においては、重複した説明を避けるために、非通常時に利用するバックアップ系統のみを示している。
【００８２】
電源システム６０００は、負荷の典型例として図６において無線装置６３００を例示している。無線装置６３００は、災害発生に際して同時に生じる傾向にある停電時等の非通常時においても、人々の情報連絡手段、情報伝達手段としてその稼働・運用が強く求められる典型的な装置の一つである。
【００８３】
また、災害発生時の停電においては、災害の程度によっては復旧に相当の時間を要する場合も少なくなく停電時間が長時間に及ぶ場合も想定される。従って、長時間の停電状態においても無線装置６３００の稼働を安定的に確保できるように、無線装置６３００をバックアップする補助電源は、当該長時間に亘って無線装置６３００を稼働し続けられる程度の能力・容量が求められる。
【００８４】
一方、消防法関連法規の観点からは、単一の蓄電池として許容される最大容量は４８００Ａ・ｈ以下であり、蓄電池を収容する容器や蓄電池を設置する建家あたりの配置最大容量等も考慮することが求められる。
【００８５】
このため、長時間の停電状態においても無線装置６３００の稼働を安定的に確保できるように、複数の建家に分散配置された許容容量以下の複数の蓄電池ユニットをバックアップ用の補助電源として、順次に継続的に同一の負荷に接続して利用できるような蓄電池システムが、特に無線装置６３００の場合には必要となる。
【００８６】
従って、本実施形態では無線装置６３００を電源システム６０００の負荷として示したものであるが、無線装置６３００に限定されるものではなく、電源システム６０００の負荷として所望の負荷に電力を供給してもよく、当該所望の負荷に対して停電時のバックアップ電力を供給してもよい。
【００８７】
また、図６から理解できるように、電源システム６０００は、停電時のバックアップ電源として利用される蓄電池システム６５００と、蓄電池システム６５００へ充電電力を供給するように商用電源６１００の交流電圧を直流電圧に変換する充電用ＡＣ−ＤＣコンバーター６４００とを備える。
【００８８】
また、蓄電池システム６５００の出力（ＶＢ）はＤＣ−ＤＣコンバーター６６００により無線装置６３００に適合する電圧へと変換された後、無線装置６３００に供給される。すなわち、電源システム６０００は、通常時においては商用電源６１００から不図示の通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーターを介した電力を無線装置６３００に供給し、停電時においては通常時に充電された蓄電池システム６５００の電力をＤＣ−ＤＣコンバーター６６００を介して無線装置６３００に供給する。
【００８９】
また図６において、蓄電池システム６５００は、第一の蓄電池ユニット６５１０（１）、第二の蓄電池ユニット６５１０（２）、第三の蓄電池ユニット６５１０（３）、第四の蓄電池ユニット６５１０（４）、・・、第ｎの蓄電池ユニット６５１０（ｎ）の任意のｎ個の蓄電池ユニット６５１０（１）・・６５１０（ｎ）を備える。図６においては、任意のｎ個の蓄電池ユニット６５１０（１）・・６５１０（ｎ）が、停電時に一つずつ順次に接続されてバックアップ用電源として利用されるものとして説明している。
【００９０】
しかし、ｎ個の蓄電池ユニット６５１０（１）・・６５１０（ｎ）は、一つずつ順次に利用される方法に限定されるものではなく、二つずつ順次に利用されてもよく、三つずつ順次に利用されてもよく、バックアップ電力を供給する負荷と蓄電池ユニット６５１０（１）・・６５１０（ｎ）個々の電気的特性との相対的な関係で、任意の個数の蓄電池ユニットを同時に利用することとしてもよい。
【００９１】
但し、本実施形態においては、蓄電池ユニット６５１０（１）・・６５１０（ｎ）全てが同時に利用されることはなく、上述した長時間のバックアップ補償を実現する観点から、少なくとも一回は蓄電池ユニットの切り替え動作が行われるものとする。例えば、一回の蓄電池ユニットの切り替えが遂行されれば、バックアップ可能時間は約２倍になることが期待される。
【００９２】
また、図６において蓄電池システム６５００は、第二の蓄電池ユニット６５１０（２）、第三の蓄電池ユニット６５１０（３）、第四の蓄電池ユニット６５１０（４）、・・、第ｎの蓄電池ユニット６５１０（ｎ）の各蓄電池ユニット６５１０（２）・・６５１０（ｎ）の出力電圧を、切り替え直前の第一の蓄電池ユニット６５１０（１）、第二の蓄電池ユニット６５１０（２）、第三の蓄電池ユニット６５１０（３）、第四の蓄電池ユニット６５１０（４）、・・、第ｎ−１の蓄電池ユニット６５１０（ｎ−１）の各出力電圧から次第に上昇させて、すなわち遅延させるように電圧を出力させる蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（１）、蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（２）、蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（３）、・・・、蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（ｎ−１）を備える。
【００９３】
具体的には、バックアップ電源機能を終了させる放電済みの第一の蓄電池ユニット６５１０（１）の出力電圧は、その容量に応じた所要時間の放電遂行により、次にバックアップ電源として用いる第二の蓄電池ユニット６５１０（２）の当初の出力電圧よりも、相当に低くなっている。
【００９４】
このため、第二の蓄電池ユニット６５１０（２）の出力端に接続された蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（１）は、第一の蓄電池ユニット６５１０（１）の出力電圧と第二の蓄電池ユニット６５１０（２）の出力電圧と電圧差が、切り替え時に突発的にＤＣ−ＤＣコンバーター６６００に印加されることがないように、第一の蓄電池ユニット６５１０（１）の出力電圧から第二の蓄電池ユニット６５１０（２）の出力電圧へと次第に上昇させるように遅延動作を遂行する。従って、蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（１）は、上述の遅延機能を発揮できるように、所望の公知の遅延回路や遅延素子を用いて構成してもよい。
【００９５】
同様に、バックアップ電源機能を終了させる放電済みの第二の蓄電池ユニット６５１０（２）の出力電圧は、その容量に応じた所要時間の放電処理により、次にバックアップ電源として用いる第三の蓄電池ユニット６５１０（３）の出力電圧よりも、相当に低くなっている。
【００９６】
このため、第三の蓄電池ユニット６５１０（３）の出力端に接続された蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（２）は、第二の蓄電池ユニット６５１０（２）の出力電圧と第三の蓄電池ユニット６５１０（３）の出力電圧と電圧差が、切り替え時に突発的にＤＣ−ＤＣコンバーター６６００に印加されることがないように、第二の蓄電池ユニット６５１０（２）の出力電圧から第三の蓄電池ユニット６５１０（３）の出力電圧へと次第に上昇させるように遅延動作を遂行する。従って、蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（２）は、上述の遅延機能を発揮できるように、所望の公知の遅延回路や遅延素子を用いて構成してもよい。以下、同様に順次に蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（ｎ−１）まで備えるものとする。
【００９７】
また、各蓄電池ユニット６５１０（１）・・６５１０（ｎ）が同一の電気的特性を有する場合には、各蓄電池ユニット６５１０（１）・・６５１０（ｎ）の放電を終了させる放電終止電圧が予め単一に決まっている。従って、当該放電終止電圧をリファレンス値としてプラス側入力端子に設定された第一のオペアンプ６５２１（１）をバッファとして用い、当該第一のオペアンプ６５２１（１）の出力をスイッチ素子であるトランジスタのベースに接続することで、蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（１）、・・・、蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（ｎ−１）をそれぞれ構成してもよい。
【００９８】
この場合に、当該トランジスタのエミッタを各蓄電池ユニット６５１０（２）・・６５１０（ｎ）の出力端にそれぞれ接続し、トランジスタのコレクタをＤＣ−ＤＣコンバーター６６００の入力端にそれぞれ接続してもよい。このようにして、ｎ個の蓄電池ユニット６５１０（１）・・６５１０（ｎ）に対して、それより１個少ない（ｎ−１）個の蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（１）・・６５２０（ｎ−１）を備えるものとする。１個少なくする理由は、図６に示すように、最初に利用される蓄電池ユニット６５１０（１）の利用開始時は、不図示の通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーターの電圧からの最初の切り替えであるので、ＤＣ−ＤＣコンバーター６６００への印加電圧の変動は生じないからである。
【００９９】
図６においては、蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（１）が、第一のオペアンプ６５２１（１）のプラス側入力端子にリファレンス電圧として予め設定された第一の蓄電池ユニット６５１０（１）の放電終止電圧が入力され、当該第一のオペアンプ６５２１（１）の出力端は第一のオペアンプ６５２１（１）のマイナス側入力端子に接続されるとともにトランジスタのベースに接続され、当該トランジスタのエミッタに接続された第二の蓄電池ユニット６５１０（２）の当初の出力電圧（放電開始電圧）が、トランジスタのコレクタ端子に所定の時定数で遅延されて次第に上昇するように出力される構成を示している。
【０１００】
ここで、図６から理解できるように、本実施形態の蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（１）は、上述した第一のオペアンプ６５２１（１）のプラス側端子へのリファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）の入力値を嵩上げする機能を有する第二のオペアンプ６５２２（１）を備える。
【０１０１】
第二のオペアンプ６５２２（１）は、蓄電池ユニット６５１０（１）が放電終止電圧になった時に出力する放電終止信号を抵抗（Ｒ１）を介してプラス側端子に入力される。抵抗（Ｒ１）とプラス側端子との間には、遅延素子としてコンデンサ（Ｃ）が接続される。また、第二のオペアンプ６５２２（１）の出力は、第二のオペアンプ６５２２（１）のマイナス側端子に接続されるとともに上述したリファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）を嵩上げするように、そのグランド側に接続される。この場合に、リファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）の嵩上げを実効あるものとするため、第二のオペアンプ６５２２（１）の出力ノードとグランドとの間には抵抗が配置されてもよい。
【０１０２】
同様に、不図示の蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（２）が、第一のオペアンプ６５２１（２）のプラス側入力端子にリファレンス電圧として予め設定された第二の蓄電池ユニット６５１０（２）の放電終止電圧が入力され、当該第一のオペアンプ６５２１（２）の出力端は第一のオペアンプ６５２１（２）のマイナス側入力端子に接続されるとともにトランジスタのベースに接続され、当該トランジスタのエミッタに接続された第三の蓄電池ユニット６５１０（３）の当初の出力電圧（放電開始電圧）が、トランジスタのコレクタ端子に所定の時定数で遅延されて次第に上昇するように出力される構成を示している。
【０１０３】
ここで、図６から理解できるように、本実施形態の蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（２）は、上述した第一のオペアンプ６５２１（２）のプラス側端子へのリファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）の入力値を嵩上げする機能を有する第二のオペアンプ６５２２（２）を備える。
【０１０４】
第二のオペアンプ６５２２（２）は、蓄電池ユニット６５１０（２）が放電終止電圧になった時に出力する放電終止信号を抵抗（Ｒ１）を介してプラス側端子に入力される。抵抗（Ｒ１）とプラス側端子との間には、遅延素子としてコンデンサ（Ｃ）が接続される。また、第二のオペアンプ６５２２（２）の出力は、第二のオペアンプ６５２２（２）のマイナス側端子に接続されるとともに上述したリファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）を嵩上げするように、そのグランド側に接続される。この場合に、リファレンス電圧（Ｖｒｅｆ）の嵩上げを実効あるものとするため、第二のオペアンプ６５２２（２）の出力ノードとグランドとの間には抵抗が配置されてもよい。以下、同様にして、不図示の蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（ｎ−１）まで備えるものとできる。
【０１０５】
図７は、電源システム６０００の各部の電圧を説明するチャート図であり、（ａ）が蓄電池ユニット６５１０（１）の放電に伴う出力電圧の経時変化及び放電終止信号の主力タイミングを説明し、（ｂ）が蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（１）のコンデンサの充電電圧（Ｖｃ）と第一のオペアンプのプラス側入力電圧と蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（１）の出力電圧との経時変化を説明する図であり、（ｃ）がＤＣ−ＤＣコンバーター６６００への入力電圧を説明する図である。
【０１０６】
図７には示していないが、商用電源６１００は、通常時は正弦波の電圧波形を示し無線装置６３００の電源として利用されるが、停電になると商用電源６１００は電圧ゼロとなるので電源としては当然に利用できない。
【０１０７】
一方、停電が検知される（停電検知装置については既に公知であるので不図示）と蓄電池システム６５００が稼働開始し、まず蓄電池ユニット６５１０（１）のスイッチがオンとなりＤＣ−ＤＣコンバーター６６００に接続される。満充電状態である蓄電池ユニット６５１０（１）の当初の出力電圧（ＶＢ）は例えば５３Ｖであり、この蓄電池ユニット６５１０（１）の蓄電電力がＤＣ−ＤＣコンバーター６６００を介して無線装置６３００に供給されるため、無線装置６３００に入力される直流電圧は中断されることなく、継続して無線装置６３００の稼働が維持される。
【０１０８】
しかし、停電状態が続いて蓄電池ユニット６５１０（１）の放電を相当時間継続すると、限りのある蓄電池ユニット６５１０（１）の蓄電量は放出されて次第に低減し、これに対応してその出力電圧（ＶＢ）も当初の電圧から図７に示すように次第に低下する。この場合に、蓄電池ユニット６５１０（１）の放電を取り止める（次の蓄電池ユニットに切り替える）しきい値電圧として、図７に示すように放電終止電圧が設定される。
【０１０９】
蓄電池ユニット６５１０（１）の電圧が放電終止電圧となると、蓄電池ユニット６５１０（１）のスイッチ接続が解除されて、代わりに蓄電池ユニット６５１０（２）のスイッチがオンとなりＤＣ−ＤＣコンバーター６６００に接続される。この時、蓄電池ユニット５１０（２）の当初の出力電圧は放電終止電圧よりも高いので、切り替え直前の蓄電池ユニット６５１０（１）の放電終止電圧と相当の電圧差が存在することとなる。
【０１１０】
蓄電池ユニット６５１０（２）の出力端に接続された蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（１）は、予め設定されたリファレンス値（Ｖｒｅｆ）である放電終止電圧から次第に電圧が増大するように、蓄電池ユニット６５１０（２）の当初の出力電圧をコンデンサ（Ｃ）で遅延させながらＤＣ−ＤＣコンバーター６６００に伝達する。
【０１１１】
従って、蓄電池ユニットの切り替え時にＤＣ−ＤＣコンバーター６６００に大きな電圧差が突発的に入力されることを回避し、図７に示すように平滑化された電圧供給を実現する。このため、ＤＣ−ＤＣコンバーター６６００のサージやオーバーシュート等予期せぬ障害の発生を抑止し、また無線装置６３００への悪影響をも抑止することが可能となる。
【０１１２】
以下同様に、蓄電池ユニット６５１０（２）のスイッチがＤＣ−ＤＣコンバーター６６００に接続されると、蓄電池ユニット６５１０（２）の当初の出力電圧は５３Ｖであり、蓄電池ユニット６５１０（２）の蓄電電力がＤＣ−ＤＣコンバーター６６００を介して無線装置６３００に供給されるため、無線装置６３００に入力される直流電圧は中断されることなく、継続して稼働が維持される。
【０１１３】
しかし放電を継続すると限りのある蓄電池ユニット６５１０（２）の蓄電量は放出されて低減し、これに対応してその出力電圧も当初の５３Ｖから次第に低下する。この場合に、蓄電池ユニット６５１０（２）の放電を取り止めるしきい値電圧として、不図示ではあるが例えば３３Ｖ（放電終止電圧）とする。
【０１１４】
蓄電池ユニット６５１０（２）の電圧が３３Ｖとなると、蓄電池ユニット６５１０（２）のスイッチ接続が解除されて、代わりに蓄電池ユニット６５１０（３）のスイッチがオンとなりＤＣ−ＤＣコンバーター６６００に接続される。この時、蓄電池ユニット６５１０（３）の当初の出力電圧は５３Ｖであるので、切り替え直前の蓄電池ユニット６５１０（２）の放電終止電圧と２０Ｖの電圧差が存在することとなる。
【０１１５】
蓄電池ユニット６５１０（３）の出力端に接続された蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（２）は、予め設定されたリファレンス値である３３Ｖから５３Ｖまで次第に電圧が増大するように、蓄電池ユニット６５１０（３）の当初の出力電圧を所望の時定数で遅延させながらＤＣ−ＤＣコンバーター６６００に伝達する。
【０１１６】
従って、ＤＣ−ＤＣコンバーター６６００に２０Ｖの電圧差が突発的に入力されることを回避し、ある程度の時間をかけて比較的緩慢な電圧立ち上がりを実現するので、ＤＣ−ＤＣコンバーター６６００のサージやオーバーシュート等予期せぬ障害の発生を抑止し、また無線装置６３００への悪影響をも抑止することが可能となる。上述のようにして、順次、蓄電池電圧ソフトスタート部６５２０（ｎ−１）まで切り替え時の急激な電圧差を時間を引き延ばして緩和させる処理を遂行することが可能である。
【０１１７】
図９は、第二の実施形態にかかる電源システム６０００の停電時の動作概要について説明するフローチャートである。そこで、第二の実施形態にかかる電源システム６０００の停電時の動作概要について、図９に示した各ステップに基づいて順次以下に説明する。
【０１１８】
（ステップＳ９１０）
電源システム６０００の不図示の停電検知システムは、商用電源６１００が無線装置６３００の電源として利用できるか否かを判断する。電源システム６０００の不図示の停電検知システムが停電発生を検知した場合にはステップＳ９２０へと進み、電源システム６０００の不図示の停電検知システムが停電発生を検知した場合でなければステップＳ９１０で待機する。停電が発生していない場合には、商用電源６１００から通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーターで直流変換された電圧が、無線装置６３００へと供給される。また、停電が発生していない場合には、商用電源６１００から充電用ＡＣ−ＤＣコンバーター６４００で直流変換された電圧により、蓄電池システム６５００の各蓄電池ユニット６５１０（１）・・６５１０（ｎ）が充電される。
【０１１９】
（ステップＳ９２０）
蓄電池ユニット（ｘ）のスイッチをオンにする（但し、ｘの初期値は「１」とする）。このため、電源システム６０００は停電の検知に対応して、蓄電池ユニット１、・・、蓄電池ユニットｎをその蓄電電力が無線装置６３００に供給されるように順次にスイッチオンして接続するスイッチ制御部を備えてもよい。
【０１２０】
（ステップＳ９３０）
蓄電池ユニット（ｘ）が、その放電が進行して蓄電量が減少することによる電圧低下により、放電終止電圧にまで低下したことを示す放電終止信号を出力した否かを該スイッチ制御部が判断する。
【０１２１】
スイッチ制御部が蓄電池ユニット（ｘ）から放電終止信号が出力されたことを検知すればステップＳ９４０へと進み、スイッチ制御部が蓄電池ユニット（ｘ）から放電終止信号が出力されたことを検知した場合でなければステップＳ９３０で待機する。
【０１２２】
なお、各蓄電池ユニットは、所定の放電終止電圧をリファレンス値としてプラス側端子に設定され、蓄電池ユニットの出力電圧を分圧した電圧値をマイナス側に入力されたオペアンプ（比較器）により、放電終止信号を出力させることが可能であるが、その他の公知の回路構成により検知してもよくこれに限定されるものではない。
【０１２３】
（ステップＳ９４０）
蓄電池ユニット（ｘ）が、その蓄電電力が充分に放出されて電圧が低下したことを示す放電終止信号を出力すると、該スイッチ制御部は、蓄電池ユニット（ｘ）のスイッチをオフとして出力回路から切り離して放電を終了させるとともに、蓄電池ユニット（ｘ＋１）のスイッチをオンとして放電を開始させる。
【０１２４】
蓄電池ユニット（ｘ、ｘ＞１の自然数）のスイッチをオンにした場合には、当該蓄電池ユニット（ｘ）の出力端に接続された蓄電池電圧ソフトスタート部（ｘ−１）が、ユニット切り替えに伴う電圧変動を平滑化して変動を抑制する。
【０１２５】
（ステップＳ９５０）
停電から復旧した場合にはこのフローを終了し、停電から復旧した場合でなければステップＳ９６０へと進む。
【０１２６】
（ステップＳ９６０）
「ｘ」の値に１を加えて「ｘ＋１」とし、ステップＳ９３０へと進む。
【０１２７】
また、本発明の蓄電池システムは、スイッチを切り替えることにより、停電時に負荷に供給する補償電源として選択可能に並列接続された複数の蓄電池ユニットを備える蓄電池システムにおいて、第一の蓄電池ユニットから第二の蓄電池ユニットへとスイッチを切り替える場合に、放電を終了させる第一の蓄電池ユニットの電圧から放電を開始させる第二の蓄電池ユニットの電圧への急激な電圧変動を低減する蓄電池電圧ソフトスタート部を第二の蓄電池ユニットの出力側に備えることを特徴とする。
【０１２８】
これにより、切り替え直後の第二の蓄電池ユニットの出力電圧が例えば満充電電圧であって、切り替え直前の第一の蓄電池ユニットの使用済み電圧（放電終止電圧）よりも相当に高い場合であっても、蓄電池電圧ソフトスタート部を介して切り替え後の電圧供給を開始することにより、出力電圧の急激な変動が抑制される。
【０１２９】
従って、当該出力電圧を利用するＤＣ−ＤＣコンバーターや、ＤＣ−ＤＣコンバーターに接続された無線装置等の各種負荷にサージやオーバーシュート等の突発的な過渡現象が生じる懸念を低減し、切り替えストレスを低減したスムースな切り替えを可能とする。
【０１３０】
また、本発明の蓄電池システムは、好ましくは蓄電池電圧ソフトスタート部が、第一の蓄電池ユニットから第二の蓄電池ユニットへとスイッチを切り替える場合に、放電を終了させる第一の蓄電池ユニットの電圧から、放電を開始させる第二の蓄電池ユニットの電圧へと次第に上昇させることを特徴とする。
【０１３１】
これにより、切り替えに伴う急激な電圧変動が抑制されて、全体として平滑な安定した電源を継続的に供給し続けることが可能となる。第一の蓄電池ユニットは複数の電池ユニットや複数の電池セルで構成されてもよく、同様に第一の蓄電池ユニットは複数の電池ユニットや複数の電池セルで構成されてもよい。
【０１３２】
また、本発明は第一の蓄電池ユニットから第二の蓄電池ユニットへの切り替えだけに限定されるものではなく、同様に第二の蓄電池ユニットから第三の蓄電池ユニットへの切り替え、第三の蓄電池ユニットから第四の蓄電池ユニットへの切り替え、・・・と順次切り替えていく場合にも本発明を適用可能である。
【０１３３】
また、本発明の蓄電池システムは、さらに好ましくは蓄電池電圧ソフトスタート部が、予め設定された第一の蓄電池ユニットの放電終止電圧をリファレンスとしてプラス側に入力されるオペアンプを備えることを特徴とする。これにより、オペアンプがバッファとして機能して、第一の蓄電池ユニットの放電終止電圧から第二の蓄電池ユニットの放電開始電圧へと出力電圧を上昇させることが可能となる。
【０１３４】
また、本発明の蓄電池システムは、さらに好ましくは蓄電池電圧ソフトスタート部が、第二の蓄電池ユニットの出力にコレクタが接続され、エミッタを出力とするトランジスタを備えることを特徴とする。これにより、当該トランジスタのスイッチ機能により、第二の蓄電池ユニットの電圧をそのベースに入力される遅延信号等に対応させて、第二の蓄電池ユニットの放電開始電圧へと出力電圧を次第に上昇させながら出力し供給することが可能となる。
【０１３５】
また、本発明の蓄電池システムは、さらに好ましくは蓄電池電圧ソフトスタート部が、第一の蓄電池ユニットから第二の蓄電池ユニットへとスイッチを切り替える場合に、第二の蓄電池ユニットの電圧出力を遅延させるコンデンサを備えることを特徴とする。
【０１３６】
これにより、当該コンデンサの容量に対応した遅延効果が実現できる。すなわち、コンデンサの容量を大きな容量とした場合にはより大きな遅延となりより緩慢な電圧立ち上がりが実現され、コンデンサの容量を小さな容量とした場合には比較的小さな遅延となり比較的急峻な電圧立ち上がりが実現されることとなる。
【０１３７】
このため、当該コンデンサの容量は、蓄電池システムの出力が供給されるＤＣ−ＤＣコンバーターや、ＤＣ−ＤＣコンバーターに接続される負荷の電気的特性に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバーターや負荷に切り替え時の電圧変動に起因する障害が生じない程度の電圧平滑効果が得られる容量とすることが好ましい。
【０１３８】
また、本発明の蓄電池システムは、さらに好ましくは第一の蓄電池ユニットが所定の放電終止電圧になった場合に放電終止信号を出力し、第二の蓄電池ユニットは放電終止信号に基づいて、蓄電池電圧ソフトスタート部を介して電圧を供給することを特徴とする。
【０１３９】
これにより、放電終止信号に基づいて自動的に蓄電池ユニットが切り替え可能な蓄電池システムとすることが可能となる。また、既に消費されて蓄電量が殆どない蓄電池ユニットをそのまま使い続けるリスクを低減し、確実かつ継続的かつ安全に新しい蓄電池ユニットへの切り替えを可能とする。
【０１４０】
新しい蓄電池ユニットへの切り替え目安となる放電終止電圧をどの程度の電圧値に設定するかは、当該蓄電池ユニットの電気的特性及び蓄電池システムの出力電圧が供給されるＤＣ−ＤＣコンバーター及び負荷の特性によって異なる。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーター及び負荷が電圧の変動に対して比較的強い電気的特性を有する場合には、切り替え時の電圧変動が比較的大きくてもよいと考えられるので、電圧降下が相当に進行した状態の比較的小さな放電終止電圧としてもよい。
【０１４１】
この場合には、切り替え前の第一の蓄電池ユニットの放電終止電圧と切り替え後の第二の蓄電池ユニットの電圧との電圧差が比較的大きくなる。但し、この場合においても、蓄電池電圧ソフトスタート部の作用により、突発的に急激な電圧の変動は回避される。
【０１４２】
また、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバーター及び負荷が電圧の変動に対して比較的弱い電気的特性を有する場合には、切り替え時の電圧変動が比較的小さい必要があると考えられるので、電圧降下があまり進行していない状態の比較的大きな放電終止電圧としてもよい。
【０１４３】
この場合には、切り替え前の第一の蓄電池ユニットの放電終止電圧と切り替え後の第二の蓄電池ユニットの電圧との電圧差が比較的小さいものとなる。
【０１４４】
また、本発明の電源システムは、上述のいずれかに記載の蓄電池システムを備えることを特徴とする。これにより、単一の蓄電池ユニットのみからの電力供給では到底賄いきれないような長時間に亘って、電源補償を継続することが可能な電源システムとなる。
【０１４５】
また、単一の蓄電池ユニットとして消防関連法規上許容される上限の容量は４８００Ａ・ｈであるところ、複数の蓄電池ユニットを順次に切り替えて補償することにより、４８００Ａ・ｈを超える電力を長時間に亘って供給し続けることも可能な電源システムとなる。
【０１４６】
より具体的には、複数の蓄電池ユニットは、それぞれ別個の建家や建造物等に配置されてもよく、それぞれ別個の収容体（例えば金属製の収納容器等）に収容されてもよい。
【０１４７】
また、本発明の電源システムは好ましくは、商用電源から負荷に供給する直流電源へと変換する通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーターと、商用電源から蓄電池システムに供給する直流電源へと変換する充電用ＡＣ−ＤＣコンバーターとを備えることを特徴とする。
【０１４８】
これにより、通常時の負荷への電源供給とは別途に、通常時においても蓄電池システムに対して充電動作を遂行し、蓄電池システムの各蓄電池ユニットを常に満充電状態に維持して停電等の非通常時に備えることが可能となる。
【０１４９】
また、本発明の電源システムはさらに好ましくは、蓄電池システムの出力電圧を負荷に供給する電圧へと変換するＤＣ−ＤＣコンバーターを備えることを特徴とする。これにより、種々の負荷の電気的特性に対応した電圧を供給することが可能となり、幅広いニーズに対応可能な電源システムとすることができる。
【０１５０】
また、本発明の電源システムはさらに好ましくは、充電用ＡＣ−ＤＣコンバーターと蓄電池システムとＤＣ−ＤＣコンバーターとが、通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーターに対して並列接続とされることを特徴とする。これにより、通常時と停電時等の非通常時との電源切り替えがスムースに可能となり、非通常時の電源補償が円滑に遂行可能となる。
【０１５１】
また、本発明の電源システムはさらに好ましくは、負荷が無線装置であることを特徴とする。これにより、電圧の変動に敏感な無線装置であったとしても、また仮に停電等が生じたとしても安定して通信をすることが可能な無線装置とできる。
【０１５２】
上述の各実施形態で例示した電源システム１０００，６０００等は、実施形態での説明に限定されるものではなく、実施形態で説明する技術思想の範囲内かつ自明な範囲内で、適宜その構成や動作及び動作方法等を変更することができる。また、説明の便宜上実施形態においては個別に説明しているが、実施形態の構成を適宜組み合わせて適用し、またその動作も適宜組み合わせてアレンジしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明の電源システムは、停電等の非常時に、複数の蓄電池を順次に切り替えて比較的長時間に亘って使用可能な非常用バックアップ電源を備えた電源システムの構成として幅広く適用できる。
【符号の説明】
【０１５４】
１０００・・電源システム、１００・・商用電源、２００・・通常電源用ＡＣ−ＤＣコンバーター、３００・・無線装置（負荷）、４００・・充電用ＡＣ−ＤＣコンバーター、５００・・蓄電池システム、５１０・・蓄電池ユニット、５２０・・蓄電池電圧ソフトスタート部、６００・・ＤＣ−ＤＣコンバーター。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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