(57)【要約】【課題】  交流電気負荷と直流電気負荷の両方を利用可能にし、かつ、仕様範囲を超える電流が流れた場合や、蓄電池の接続の誤りにより入力電圧が仕様範囲を超える場合に、電力変換装置の損傷を防ぐことができる独立電源システムを提供する。【解決手段】  制御回路１５は、昇圧回路１０とインバータブリッジ１１を駆動して交流電力を供給し、スイッチ１３を導通させて直流電力を供給する。仕様範囲を超える電流が流れた場合や、入力電圧が仕様範囲を超える場合には、制御回路１５は、昇圧回路１０とインバータブリッジ１１を停止するとともにスイッチ１３を非導通にさせることで電力供給を停止する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の直流電圧を出力する第１の直流電源と、
前記第１の直流電圧により充電され、第２の直流電圧を放電する第２の直流電源と、
前記第１の直流電源と前記第２の直流電源の両方に接続され、交流電力供給と直流電力供給とを行なう電力供給手段とを備え、
前記電力供給手段は、
前記第２の直流電圧を交流電圧に変換して供給する交流電力供給手段と、
前記第２の直流電圧を受けて直流電力を供給する直流電力供給手段と、
前記交流電力供給手段と前記直流電力供給手段とを制御する制御部とを含み、
直流電力と交流電力とをそれぞれ個別に出力するだけでなく、同時に出力可能である、独立電源システム。
【請求項２】
前記交流電力供給手段は交流電力の供給と停止とを選択する第１の出力選択手段を有し、
前記直流電力供給手段は直流電力の供給と停止とを選択する第２の出力選択手段を有し、
直流電力と交流電力とを同時に出力可能である、請求項１に記載の独立電源システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の出力選択手段の選択状態を検知して前記交流電力供給手段の電力供給を制御し、前記第２の出力選択手段の選択状態を検知して前記直流電力供給手段の電力供給を制御する、請求項２に記載の独立電源システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記電力供給手段内を流れる電流を検出する直流電流検出手段を有し、
検出された前記電流が予め定められた値を超えたことに応じて前記交流電力供給手段の電力供給と前記直流電力供給手段の電力供給とを制御する、請求項１に記載の独立電源システム。
【請求項５】
前記直流電力供給手段は、前記制御部からの指示に応じて直流電力の供給と停止とを選択する第３の出力選択手段を有する、請求項１に記載の独立電源システム。
【請求項６】
前記第２の直流電源は蓄電池であって、
前記制御部は、前記蓄電池の直流電圧を検知し、前記蓄電池の直流電圧が予め定められた値を超えたことに応じて前記交流電力供給手段の電力供給と前記直流電力供給手段の電力供給とを制御する、請求項１に記載の独立電源システム。
【請求項７】
前記第２の直流電源は蓄電池であって、
前記制御部は、前記蓄電池の直流電圧を検知し、前記蓄電池の直流電圧が予め定められた値を下回ったことに応じて、交流電力供給手段の電力供給を制御する、請求項１に記載の独立電源システム。
【請求項８】
前記第２の直流電源は蓄電池であって、
前記制御部は、前記第１の直流電源から前記蓄電池に対する前記第１の直流電圧の供給と停止との切り換えを行なう切換手段を有する、請求項１に記載の独立電源システム。
【請求項９】
前記第２の直流電源は蓄電池であって、
前記制御部は、前記蓄電池の直流電圧を検知し、前記蓄電池の直流電圧が予め定められた値を下回ったことに応じて前記切換手段の切り換えを制御し、前記第１の直流電源から前記蓄電池へ前記第１の直流電圧を供給する、請求項１に記載の独立電源システム。
【請求項１０】
前記第１の直流電源は、太陽電池である、請求項１に記載の独立電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立した太陽電池等の直流電源からの直流電力を蓄電池に充電し、一般直流負荷と一般交流負荷の双方の負荷に電力供給を行なうことを可能とする、小規模な独立電源システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池や風力発電機は、自然エネルギーを利用して直流電力を出力する直流電源であり、電力を出力する際には有害な物質を排出しないので、シンプルでクリーンなエネルギー源として知られている。このような直流電源は、出力した直流電力を一旦蓄電池に蓄えて必要な時に電力変換を行なうことにより、電気負荷に一定の出力電力を供給することが多い。商用電力系統が発達していない地域では、このような発電システムを用いて交流電気負荷を運転している。
【０００３】
特に直流電源が太陽電池の場合には、太陽電池モジュールと蓄電池および電力変換装置を組み合わせることにより、簡単に設置できて利用しやすい、小規模な独立電源システムを構成することが可能である。
【０００４】
図７は従来の小規模独立電源システムの例であり、出力は約１００Ｗ程度である。図７を参照して、小規模独立電源システム１０１は、太陽電池モジュール１０２と、太陽電池モジュール１０２から出力される直流電力を蓄積する蓄電池１０３と、蓄電池１０３から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータユニット１０４からなる。
【０００５】
交流電気負荷１０５は、インバータユニット１０４から出力される交流電力により動作する。インバータユニット１０４にはＡＣコンセント１０６が設けられ、交流電気負荷１０５が一般的な交流電気負荷であれば、容易に接続して動作可能である。また、蓄電池１０３は汎用の鉛蓄電池が使用され、蓄電池１０３が消耗した場合に容易に交換できる。
【０００６】
また、このような太陽電池と蓄電池を組み合わせた独立電源システムの例として、特開２０００−２４２８７１号公報（特許文献１）は、太陽電池と、蓄電池を直流電源とし、制御盤と、モータとを駆動させる緊急時対応装置の例を開示する。この緊急時対応装置は、災害発生時には商用電源のバックアップ電源として太陽電池と蓄電池を使用し、機器に電力供給することを可能にするものである。
【特許文献１】特開２０００−２４２８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の小規模独立電源システムは、商用電力系統が発達していない地域でも、一般の交流電気負荷を利用することができる。
【０００８】
しかしながら、従来の独立電源システムは交流電気負荷への電力供給を目的としたものであるため、直流電気負荷は利用できない。
【０００９】
また、直流電気負荷と交流電気負荷の両方を利用できるよう独立電源システムを構成しても、直流電気負荷と交流電気負荷とを同時に利用すれば、負荷への電力供給のため、独立電源システムの仕様範囲を超える電流が流れる場合がある。この場合、インバータユニットが故障するおそれがある。
【００１０】
また、汎用的なシステムとするために蓄電池が利用されるが、システム設置時に誤って定格外の蓄電池が接続される場合がある。この場合、仕様範囲を超える入力電圧がインバータユニットに印加されるため、インバータユニットが損傷するおそれがある。
【００１１】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、交流電気負荷と直流電気負荷の両方を利用可能にし、仕様範囲を超える電流が流れた場合や蓄電池の接続の誤りにより入力電圧が仕様範囲を超える場合には、電力変換装置の損傷を防ぐことができる独立電源システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、要約すれば、独立電源システムであり、独立電源システムは、第１の直流電圧を出力する第１の直流電源と、第１の直流電圧により充電され、第２の直流電圧を放電する第２の直流電源と、第１の直流電源と第２の直流電源の両方に接続され、交流電力供給と直流電力供給とを行なう電力供給手段とを備え、電力供給手段は、第２の直流電圧を交流電圧に変換して供給する交流電力供給手段と、第２の直流電圧を受けて直流電力を供給する直流電力供給手段と、交流電力供給手段と直流電力供給手段とを制御する制御部とを含み、直流電力と交流電力とをそれぞれ個別に出力するだけでなく、同時に出力可能である。
【００１３】
好ましくは、交流電力供給手段は交流電力の供給と停止とを選択する第１の出力選択手段を有し、直流電力供給手段は直流電力の供給と停止とを選択する第２の出力選択手段を有し、直流電力と交流電力とを同時に出力可能である。
【００１４】
より好ましくは、制御部は、第１の出力選択手段の選択状態を検知して交流電力供給手段の電力供給を制御し、第２の出力選択手段の選択状態を検知して直流電力供給手段の電力供給を制御する。
【００１５】
好ましくは、制御部は、電力供給手段内を流れる電流を検出する直流電流検出手段を有し、検出された電流が予め定められた値を超えたことに応じて交流電力供給手段の電力供給と直流電力供給手段の電力供給とを制御する。
【００１６】
好ましくは、直流電力供給手段は、制御部からの指示に応じて直流電力の供給と停止とを選択する第３の出力選択手段を有する。
【００１７】
好ましくは、第２の直流電源は蓄電池であって、制御部は、蓄電池の直流電圧を検知し、蓄電池の直流電圧が予め定められた値を超えたことに応じて交流電力供給手段の電力供給と直流電力供給手段の電力供給とを制御する。
【００１８】
好ましくは、第２の直流電源は蓄電池であって、制御部は、蓄電池の直流電圧を検知し、蓄電池の直流電圧が予め定められた値を下回ったことに応じて、交流電力供給手段の電力供給を制御する。
【００１９】
好ましくは、第２の直流電源は蓄電池であって、制御部は、第１の直流電源から蓄電池に対する第１の直流電圧の供給と停止との切り換えを行なう切換手段を有する。
【００２０】
好ましくは、第２の直流電源は蓄電池であって、制御部は、蓄電池の直流電圧を検知し、蓄電池の直流電圧が予め定められた値を下回ったことに応じて切換手段の切り換えを制御し、第１の直流電源から蓄電池へ第１の直流電圧を供給する。
【００２１】
好ましくは、第１の直流電源は、太陽電池である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の独立電源システムは、交流電気負荷と直流電気負荷とを同時に利用することができる。また、直流電気負荷および交流電気負荷が接続され、電力変換装置の仕様を上回る電流が流れた場合に、電力供給を停止して電力変換装置の損傷を防ぐことができる。また、誤って仕様範囲外の蓄電池が接続される場合に、電力供給を停止して電力変換装置や直流電気負荷の損傷を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［発明の実施の形態１］
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２４】
図１は本発明の独立電源システムのブロック図である。
【００２５】
図１を参照して、独立電源システム１は、太陽電池モジュール２と、太陽電池モジュール２から出力される直流電圧を蓄積する蓄電池３と、蓄電池３からの直流電力を交流に変換して交流電力を供給するとともに直流のまま電力供給を行なうこともできる電力供給装置４とを備える。電力供給装置４には、交流電気負荷５と直流電気負荷６とが接続され、電力供給装置４から交流電力および直流電力が供給されることにより、各々の負荷を利用することができる。なお、本発明の独立電源システム１は、太陽電池モジュール２が風力発電機であってもよい。
【００２６】
電力供給装置４は、直流電力供給部２１と、交流電力供給部２２と、電力供給装置４および蓄電池３の状態を表わす表示部１６と、制御部２０とを含む。直流電力供給部２１は、直流電力を外部に出力する経路に設けられ、直流電力の供給と停止を電気的信号により選択可能なスイッチ１３と、直流電力の供給と停止とを機械的に選択可能なスイッチ１４とを含む。
【００２７】
交流電力供給部２２は、蓄電池３から出力される直流電圧を所定の直流電圧に昇圧する昇圧回路１０と、昇圧回路１０により昇圧された直流電圧を所定の周波数の商用交流電力に変換するインバータブリッジ１１と、交流電力の供給と停止とを機械的に選択可能なスイッチ１２とを含む。制御部２０は、太陽電池モジュール２の正極と負極が逆に接続された場合に、電力供給装置４に電流が逆方向に流れるのを防ぐ逆流防止ダイオード７と、太陽電池モジュール２から蓄電池３への直流電力の供給と停止とを電気的信号により切り換えるスイッチ８と、電力供給装置４に流れる直流電流を検出する直流電流検出器９と、制御回路１５とを含む。
【００２８】
制御回路１５は、スイッチ１２が導通していることを検知して昇圧回路１０とインバータブリッジ１１とを駆動するための駆動信号を送信する。また、制御回路１５はスイッチ１４が導通していることを検知して、スイッチ１３を駆動するためのオン信号を送信する。
【００２９】
さらに、制御回路１５は、直流電流検出器９に流れる直流電流値を検知して、直流電流値が仕様範囲を超えると、昇圧回路１０とインバータブリッジ１１と停止させるための低信号を送信し、スイッチ１３を非導通にするためのオフ信号を送信する。
【００３０】
さらに、制御回路１５は蓄電池３の端子電圧を検知して、端子電圧の電圧値に応じてスイッチ８を導通あるいは非導通にするための信号を送信する。スイッチ８が導通すると太陽電池モジュール２から供給される直流電力により蓄電池３は充電される。
【００３１】
さらに、制御回路１５は蓄電池３の端子電圧を検知して、端子電圧の電圧値が設定値を超えると、昇圧回路１０とインバータブリッジ１１と停止させるための停止信号を送信し、スイッチ１３を非導通にするためのオフ信号を送信する。
【００３２】
さらに、制御回路１５は、逆流防止ダイオード７のアノード部の電圧値を検知することで太陽電池モジュール２の直流電圧を監視し、直流電圧値が仕様範囲以上であれば、スイッチ８を非導通にするためのオフ信号を送信する。図１では制御回路１５は逆流防止ダイオード７のアノード部の電圧値を検知しているが、逆流防止ダイオード７のカソード部の電圧値を検知しても太陽電池モジュール２の直流電圧を監視することができる。
【００３３】
図１の独立電源システムの出力が約１００Ｗである場合の例について説明すると、太陽電池モジュール２の仕様は、定格１２０Ｗ、開放電圧２１Ｖである。また、蓄電池３は直流電圧を出力し、出力電圧値は１２Ｖである。また、昇圧回路１０は、直流電圧を１２Ｖから２４０Ｖに昇圧する。インバータブリッジ１１は、昇圧回路１０から出力される２４０Ｖの直流電圧を、実効電圧値が＋２２０Ｖから−２２０Ｖの間で振幅し、周波数が５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚである交流電圧に変換する。
【００３４】
まず、電力供給装置４が交流電気負荷５および直流電気負荷６に電力を供給する場合を説明する。
【００３５】
太陽電池モジュール２から出力された直流電力は電力供給装置４に入力され、一旦、蓄電池３に蓄えられる。蓄電池３に直流電力が十分に蓄えられており、電力供給装置４に交流電気負荷５または直流電気負荷６が接続される場合に蓄電池３から電力供給装置４に直流電力が入力される。スイッチ１２およびスイッチ１４が導通していると、制御回路１５は昇圧回路１０とインバータブリッジ１１を駆動して交流電力を供給し、スイッチ１３を導通させて直流電力を供給する。よって、交流電気負荷５および直流電気負荷６を同時に運転させることができる。
【００３６】
図２は、電力供給装置４における電力供給制御フローを示すフローチャートである。スイッチ１２とスイッチ１４の導通に応じ、制御回路１５は、直流電力供給部２１と交流電力供給部２２の電力供給を制御する。
【００３７】
図２を参照して、ステップＳ１において処理が開始されると、ステップＳ２に進み、制御回路１５にはスイッチ１２における接点の状態の情報が入力される。次に、ステップＳ３で、スイッチ１２について導通であるか非導通であるかが検知される。
【００３８】
ステップＳ３でスイッチ１２が導通していると検知される場合にはステップＳ４に進み、制御回路１５は昇圧回路１０に駆動信号を出力する。昇圧回路１０は駆動信号を受け、内部のスイッチング素子をオンあるいはオフさせる。昇圧回路１０により、直流電力の電圧値は交流電気負荷５の入力電圧レベルまで昇圧される。次に、ステップＳ５では、制御回路１５は、インバータブリッジ１１に駆動信号を出力する。インバータブリッジ１１は駆動信号を受け、内部のスイッチング素子のオンとオフとを一定の周期で繰り返し行なう。昇圧回路１０で昇圧された直流電力は、インバータブリッジ１１により交流電力に変換される。変換された交流電力は、スイッチ１２を介して交流電気負荷５に供給される。ステップＳ５が終了すると、ステップＳ６に進む。
【００３９】
一方、ステップＳ３において、スイッチ１２が非導通であると検知される場合には、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、制御回路１５は昇圧回路１０に停止信号を出力する。昇圧回路１０は停止信号を受けて、駆動を停止する。次に、ステップＳ５０では、制御回路１５はインバータブリッジ１１に停止信号を出力する。インバータブリッジは、停止信号を受けて、駆動を停止する。ステップＳ５０が終了すると、ステップＳ５と同様にステップＳ６に進む。
【００４０】
ステップＳ６では、制御回路１５には、スイッチ１４における接点の状態の情報が入力される。次に、ステップＳ７で、スイッチ１４が導通であるか非導通であるかが検知される。
【００４１】
ステップＳ７で、スイッチ１４が導通していると検知される場合には、ステップＳ８に進み、制御回路１５は、スイッチ１３にオン信号を出力する。スイッチ１３がオン信号を受けて導通すると、スイッチ１４を介して直流電気負荷６に直流電力が供給される。ステップＳ８が終了すると、ステップＳ９に進み、処理が終了する。
【００４２】
一方、ステップＳ７において、スイッチ１４が非導通であると検知される場合には、ステップＳ８０に進み、制御回路１５はスイッチ１３にオフ信号を出力する。この場合は、スイッチ１３は非導通となるので、直流電気負荷６に直流電力は供給されない。ステップＳ８０が終了すると、ステップＳ９に進み、処理が終了する。
【００４３】
次に、仕様範囲を超える電流が電力供給装置４に流れる場合の電力供給装置４の保護動作について説明する。
【００４４】
仕様範囲を上回る交流電気負荷５および直流電気負荷６が接続されて運転される場合には、仕様範囲を超える電流が流れる。
【００４５】
図３は、電力供給装置４における、過電流保護動作制御フローを示すフローチャートである。電力供給装置４に流れる直流電流値が仕様範囲を超える場合に、制御回路１５は、直流電力供給部２１と交流電力供給部２２の両方の電力供給を停止させる。
【００４６】
図３を参照して、ステップＳ１１において、制御回路１５における処理が開始されると、ステップＳ１２に進み、直流電流検出器９から電力供給装置４内を流れる直流電流値に関する情報が制御回路１５に入力される。続いて、ステップＳ１３に進み、電力供給装置４を流れる直流電流値が仕様範囲内であるかが判断される。
【００４７】
ステップＳ１３において、直流電流値が仕様範囲内と判断される場合には、ステップＳ１９に進み、処理が終了する。
【００４８】
一方、ステップＳ１３において、直流電流値が仕様範囲外と判断される場合には、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、制御回路１５は、昇圧回路１０に停止信号を出力する。昇圧回路１０は停止信号を受けて、駆動を停止する。次に、ステップＳ１５では、制御回路１５は、インバータブリッジ１１に停止信号を出力する。インバータブリッジ１１は、停止信号を受けて駆動を停止する。続いてステップＳ１８では、制御回路１５は、スイッチ１３にオフ信号を出力する。ステップＳ１８が終了すると、ステップＳ１９に進み、処理が終了する。
【００４９】
このように、直流電流値が仕様範囲外の場合、制御回路１５は昇圧回路１０およびインバータブリッジ１１を停止させて交流電気負荷５への電力供給を停止し、スイッチ１３を非導通にして直流電気負荷６への電力供給を停止する。よって、電力供給装置４の損傷を防止することができる。
【００５０】
次に、充電モードにおける独立電源システム１の動作を説明する。独立電源システム１は昼間には主として太陽電池モジュール２から蓄電池３への充電を行なう。一方、独立電源システム１は夜間には直流電気負荷６や交流電気負荷５への電力供給のため、主として蓄電池３の放電を行なう。
【００５１】
蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が充電再開電圧値以下になると、スイッチ８が導通する。日射があり、太陽電池モジュール２から直流電力が電力供給装置４に供給されると、蓄電池３の充電が行なわれる。交流電気負荷５と直流電気負荷６とが電力供給装置４に接続され、スイッチ１２とスイッチ１４とが導通していると、蓄電池３から放電が行なわれて蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が低下する。蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が低下して放電抑制電圧値を下回ると、交流電気負荷５への電力供給が停止される。引き続き、直流電気負荷６への電力供給により、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値がさらに低下して放電停止電圧値を下回ると、直流電力の供給が停止される。
【００５２】
蓄電池３から交流電気負荷５や直流電気負荷６に対する電力の供給が停止されると蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が上昇する。蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電再開電圧値を上回ると、独立電源システム１は放電モードで動作する。放電モードについては後に詳細な説明がなされる。
【００５３】
図４は、電力供給装置４における充電モードでの制御フローを示すフローチャートである。充電モードでは、制御回路１５はスイッチ８を導通させる。また、制御回路１５は、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電停止電圧値よりも低ければ、交流電力供給部２２と直流電力供給部２１とに対して電力供給停止の制御を行なう。
【００５４】
図４を参照して、ステップＳ２１において処理が開始されるとステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、制御回路１５により検知された蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が充電再開電圧値未満かどうかが判断される。充電再開電圧値は、たとえば１３．０Ｖに設定される。
【００５５】
ステップＳ２２において、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が充電再開電圧値未満であれば、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、制御回路１５からスイッチ８にオン信号が出力されてスイッチ８が導通する。スイッチ８が導通することで、太陽電池モジュール２から蓄電池３に充電がなされる。ステップＳ２３で処理が行なわれると、続いてステップＳ２４に進む。
【００５６】
ステップＳ２２において、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が充電再開電圧値以上であれば、ステップＳ２９に進み、放電モードのフローチャートへ進む。
【００５７】
ステップＳ２４において、制御回路１５により蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が検知され、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電抑制電圧値未満かどうかが判断される。蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電抑制電圧値未満であれば、ステップＳ２５に進む。一方、ステップＳ２４において、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電抑制電圧値以上であれば、ステップＳ２９に進み、放電モードのフローチャートへ進む。ステップＳ２４において、放電抑制電圧値は、たとえば１１．５Ｖに設定される。
【００５８】
ステップＳ２５において、制御回路１５は、昇圧回路１０に停止信号を出力する。昇圧回路１０は、停止信号を受けて駆動を停止する。続いてステップＳ２６に進み、制御回路１５は、インバータブリッジ１１に停止信号を出力する。インバータブリッジ１１は、停止信号を受けて駆動を停止する。つまり、ステップＳ２５とステップＳ２６により交流電力供給部２２は停止することになる。続いてステップＳ２７に進む。
【００５９】
ステップＳ２７において、制御回路１５により蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が検知され、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電停止電圧値未満かどうかが判断される。蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電停止電圧値未満であれば、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２７において、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電停止電圧値以上であれば、ステップＳ２９に進み、放電モードのフローチャートへ進む。ステップＳ２７において、放電停止電圧値は、たとえば１１．０Ｖに設定される。
【００６０】
ステップＳ２８において、制御回路１５はスイッチ１３にオフ信号を出力する。スイッチ１３はオフ信号を受けて非導通となり、直流電力供給部２１は電力供給を停止する。
【００６１】
また、ステップＳ２８では、図示しない制御回路１５から表示部１６への制御が行なわれる。表示部１６は制御回路１５からの表示制御を受けて電力変換装置４の出力停止を示すとともに、蓄電池３の残量不足を示す。続いてステップＳ２９に進み、放電モードのフローチャートへ進む。
【００６２】
続いて、放電モードにおける独立電源システム１の動作を説明する。
【００６３】
電力供給装置４に交流電気負荷５と直流電気負荷６が接続され、スイッチ１２またはスイッチ１４が導通されていると、蓄電池３は放電を開始し、蓄電池３から直流電力が電力供給装置４に供給される。
【００６４】
図５は、電力供給装置４における放電モードでの制御フローを示すフローチャートである。放電モードでは、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電再開電圧値よりも高いと、制御回路１５は交流電力供給部２２と直流電力供給部２１とを駆動させる制御を行なう。また、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が充電停止電圧を上回ると、スイッチ８を非導通にして蓄電池３への充電を停止する。
【００６５】
図５を参照して、ステップＳ３１において処理が開始されると、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が検知され、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電再開電圧値以上かどうかが判断される。放電再開電圧値は、たとえば１２．６Ｖに設定される。
【００６６】
ステップＳ３３において、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電再開電圧値以上と判断されれば、ステップＳ３３１に進む。一方、ステップＳ３３において、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が放電再開電圧値未満と判断されれば、ステップＳ３９に進み、充電モードのフローチャートへ進む。
【００６７】
ステップＳ３３１において、スイッチ１２が導通であるか非導通であるかが検知される。ステップＳ３３１で、スイッチ１２が導通していると検知される場合には、ステップＳ３４に進む。一方、ステップＳ３３１でスイッチ１２が非導通であると検知される場合には、後述するステップＳ３５１に進む。
【００６８】
ステップＳ３４において、制御回路１５は昇圧回路１０に駆動信号を出力する。昇圧回路１０は駆動信号を受けて駆動される。続いてステップＳ３５において、制御回路１５はインバータブリッジ１１に駆動信号を出力する。インバータブリッジ１１は駆動信号を受けて駆動される。昇圧回路１０とインバータブリッジ１１とが駆動されることにより、交流電気負荷５に交流電力が供給される。
【００６９】
続いて、ステップＳ３５１に進む。ステップＳ３５１において、スイッチ１４が導通であるか非導通であるかが検知される。ステップＳ３５１で、スイッチ１４が導通していると検知される場合には、ステップＳ３６に進む。一方、ステップＳ３５１でスイッチ１４が非導通であると検知される場合には、後述するステップＳ３７に進む。
【００７０】
ステップＳ３６において、制御回路１５はスイッチ１３にオン信号を出力する。スイッチ１３はオン信号を受けて導通する。スイッチ１３が導通することにより、直流電気負荷６に直流電力が供給される。ステップＳ３６で処理が行なわれると、続いてステップＳ３７に進む。
【００７１】
ステップＳ３７において、制御回路１５により蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が検知され、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が充電停止電圧値以上かどうかが判断される。蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が充電停止電圧値以上であればステップＳ３８に進む。蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が充電停止電圧値未満であればステップＳ３９に進み、充電モードのフローチャートへ進む。充電停止電圧値は、たとえば１４．４Ｖに設定される。
【００７２】
また、ステップＳ３７では、図示しない制御回路１５から表示部１６への制御が行なわれる。表示部１６は制御回路１５からの表示制御を受けて蓄電池が満充電されたことを表示する。
【００７３】
ステップＳ３８において、制御回路１５は、スイッチ８にオフ信号を出力する。スイッチ８はオフ信号を受けて非導通となる。スイッチ８が非導通となることで、蓄電池３への充電は停止される。続いてステップＳ３９に進み、充電モードのフローチャートへ進む。
【００７４】
続いて、仕様範囲を上回る蓄電池３が接続される場合を説明する。
【００７５】
図６は、電力供給装置４における、過電圧保護動作制御フローを示すフローチャートである。蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が過電圧保護値を超える場合に、制御回路１５は、直流電力供給部２１と交流電力供給部２２の両方の電力供給を停止させる。
【００７６】
図６を参照して、ステップＳ４１において処理が開始されると、ステップＳ４２に進み、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの検知が行なわれる。次に、ステップＳ４３に進み、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が過電圧保護値以上であるかの判断がされる。過電圧保護値は、たとえば１５Ｖに設定される。
【００７７】
ステップＳ４３において、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が過電圧保護値未満と判断される場合には、ステップＳ４９に進み、処理が終了する。
【００７８】
一方、ステップＳ４３において、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が過電圧保護値以上である場合には、ステップＳ４４に進み、制御回路１５は昇圧回路１０に対し停止信号を出力する。そしてステップＳ４５に進み、制御回路１５はインバータブリッジ１１に対し、停止信号を送信する。次にステップＳ４８に進み、制御回路１５はスイッチ１３にオフ信号を送信する。さらにステップＳ４００に進み、制御回路１５は、表示部１６に対し、出力停止表示を指示する。続いて、ステップＳ４９に進み、処理が終了する。
【００７９】
このように、蓄電池端子電圧ＶＢｉｎの電圧値が過電圧保護値以上である場合は、制御回路１５は昇圧回路１０およびインバータブリッジ１１を停止させるとともに、スイッチ１３を非導通にすることにより、過電圧による電力供給装置４の損傷あるいは直流電気負荷６の損傷を防止することができる。
【００８０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】実施の形態１の独立電源システムのブロック図である。
【図２】電力供給制御フローを示すフローチャートである。
【図３】過電流保護動作制御フローを示すフローチャートである。
【図４】充電モードでの制御フローを示すフローチャートである。
【図５】放電モードでの制御フローを示すフローチャートである。
【図６】過電圧保護動作制御フローを示すフローチャートである。
【図７】従来技術の独立電源システムの構成図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  独立電源システム、２  太陽電池モジュール、３  蓄電池、４  電力供給装置、５，１０５  交流電気負荷、６  直流電気負荷、７  逆流防止ダイオード、８，１２，１３，１４  スイッチ、９  直流電流検出器、１０  昇圧回路、１１  インバータブリッジ、１５  制御回路、１６  表示部、２０  制御部、２１  直流電力供給部、２２  交流電力供給部、１０１  小規模独立電源システム、１０２  太陽電池モジュール、１０３  蓄電池、１０４  インバータユニット、１０６  ＡＣコンセント、Ｓ１〜Ｓ４００  ステップ。
【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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