(57)【要約】【課題】同一の電力供給系統内で特定の負荷用のバックアップ電源として設置した蓄電池が他の負荷に電力供給を行うことを、１つの切替スイッチのみで防ぐこと。【解決手段】本発明の切替装置は、第１の端子と、第２の端子と、第３の端子と、第１の端子と第２の端子との間に接続され、第１の端子に向かう方向に電流が流れることを阻止するためのダイオードと、第２の端子と第３の端子との間に接続された切替スイッチと、第１の端子における電圧を第１の電圧として検出する第１の電圧検出部と、第１の電圧に基づいて切替スイッチを制御する制御回路と、を備え、制御回路は、第１の電圧が第１の閾値以上である場合には切替スイッチをＯＮとし、第１の電圧が第１の閾値未満かつ第２の閾値以上に低下した場合には切替スイッチをＯＦＦとし、第１の電圧がさらに第２の閾値未満に低下した場合には再び切替スイッチをＯＮとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端子と、
第２の端子と、
第３の端子と、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続され、前記第１の端子に向かう方向に電流が流れることを阻止するためのダイオードと、
前記第２の端子と前記第３の端子との間に接続された切替スイッチと、
前記第１の端子における電圧を第１の電圧として検出する第１の電圧検出部と、
前記第１の電圧検出部で検出された第１の電圧に基づいて前記切替スイッチを制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
第１の閾値と、前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値と、が設定され、
前記第１の電圧が前記第１の閾値以上である場合には前記切替スイッチをＯＮとし、前記第１の電圧が前記第１の閾値未満かつ前記第２の閾値以上に低下した場合には前記切替スイッチをＯＦＦとし、前記第１の電圧がさらに前記第２の閾値未満に低下した場合には再び前記切替スイッチをＯＮとする、切替装置。
【請求項２】
前記第３の端子における電圧を第２の電圧として検出する第２の電圧検出部をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１の電圧検出部で検出された第１の電圧および前記第２の電圧検出部で検出された第２の電圧に基づいて前記切替スイッチを制御するものであり、
前記第２の閾値よりも小さな第３の閾値がさらに設定され、
前記第１の電圧が前記第２の閾値未満に低下して前記切替スイッチをＯＮとした後、前記第２の電圧が前記第３の閾値未満に低下した場合には再び前記切替スイッチをＯＦＦとする、請求項１に記載の切替装置。
【請求項３】
第１および第２の負荷に電力供給を行う直流給電システムであって、
電源装置と、
前記電源装置から電力が供給される給電線に接続された第１の蓄電池と、
前記給電線を前記第１および前記第２の負荷の各々へ分岐させた分岐線のうち前記第１の負荷への分岐線に設けられた、請求項１または２に記載の切替装置と、
前記切替装置に接続された第２の蓄電池と、を有し、
前記切替装置は、
前記第１の端子には、前記電源装置、前記第１の蓄電池、および前記第２の負荷が接続され、
前記第２の端子には、前記第１の負荷が接続され、
前記第３の端子には、前記第２の蓄電池が接続される、直流給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流給電システムにおいて、商用電源の停電時に蓄電池を切替えるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電源からの交流電力を直流電力に変換して負荷に給電する直流給電システムがある。また、この種の直流給電システムの中には、商用電源の停電時にも負荷への電力供給を継続するために、バックアップ用電源として蓄電池を設置したものもある。
【０００３】
ところで、最近は、負荷の増大に伴い、商用電源の停電時のバックアップ用電源となる蓄電池の容量も増加している。
【０００４】
しかし、すべての負荷のバックアップ時間を統一する必要はないため、負荷ごとに、その負荷のバックアップ時間に応じた容量を備える蓄電池を準備することが経済的である。
【０００５】
従来、負荷ごとにバックアップ時間を区別する方法としては、図４に示すように、負荷ごとに、商用電源による電力供給系統を区別することで対応する方法がある。
【０００６】
すなわち、図４に示した直流給電システムにおいては、商用電源１００からの交流電力を直流電力に変換する２つの電源装置２００Ａ，２００Ｂを並列に設けることで、２つの負荷４００Ａ、４００Ｂごとに電力供給系統を区別している。また、負荷４００Ａ用の電力供給系統には負荷４００Ａ用のバックアップ用電源として蓄電池３００Ａを、負荷４００Ｂ用の電力供給系統には負荷４００Ｂ用のバックアップ用電源として蓄電池３００Ｂを、それぞれ設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２６３６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図４に示した方法では、負荷４００Ａ、４００Ｂごとに電源装置２００Ａ，２００Ｂを準備する必要があり、設置スペースや導入コストが増大し経済的ではない。
【０００９】
したがって、負荷ごとにバックアップ時間を区別する方法としては、電力供給系統を区別することなく同一の電力供給系統内でバックアップ時間のみを区別する方法が望ましい。
【００１０】
ただし、この方法を実現するためには、特定の負荷用のバックアップ電源として設置した蓄電池が他の負荷に電力供給を行うことを防ぐ必要があるという課題がある。
【００１１】
特許文献１に記載されている切替回路を使用して、上記の課題を解決しようとすると、直流給電システムは、図５に示すようなシステム構成となる。
【００１２】
図５に示した直流給電システムにおいては、電源装置２００を１つだけ設け、電源装置２００から直流電力が供給される給電線を、負荷４００Ａ、４００Ｂの各々への分岐線に分岐させることで、２つの負荷４００Ａ、４００Ｂで電力供給系統を同一にしている。また、負荷４００Ｂへの分岐線には切替回路５００を設け、切替回路５００に蓄電池３００−１、３００−２をそれぞれ接続している。
【００１３】
ここで、蓄電池３００−１は、２つの負荷４００Ａ、４００Ｂ用のバックアップ電源である。また、負荷４００Ａは、負荷４００Ｂと比較して、バックアップ時間が長く、そのため、負荷４００Ａ用のバックアップ電源として、さらに蓄電池３００−２が設けられている。
【００１４】
切替回路５００は、電源装置２００から負荷４００Ｂへの分岐線に接続された切替スイッチＳ３と、切替スイッチＳ３の負荷４００Ｂ側で蓄電池３００−１に接続された切替スイッチＳ１と、切替スイッチＳ３の電源装置２００側で蓄電池３００−２に接続された切替スイッチＳ２と、を有している。なお、切替回路５００の内部には、切替スイッチＳ１、Ｓ２およびＳ３を制御する手段が設けられているが、図５では省略されている。
【００１５】
切替回路５００においては、電源装置２００による電力供給時は、切替スイッチＳ１、Ｓ２およびＳ３をＯＮする。これにより、電源装置２００から負荷４００Ａ、４００Ｂに電力供給が行われると共に、蓄電池３００−１、３００−２が充電される。
【００１６】
また、蓄電池３００−１による電力供給時は、切替スイッチＳ１およびＳ３をＯＮし、切替スイッチＳ２をＯＦＦする。これにより、蓄電池３００−１から負荷４００Ａ、４００Ｂに電力供給が行われる。
【００１７】
また、蓄電池３００−２による電力供給時は、切替スイッチＳ２をＯＮし、切替スイッチＳ１およびＳ３をＯＦＦする。これにより、負荷４００Ａ用のバックアップ電源として設置した蓄電池３００−２からは、負荷４００Ａにのみ電力供給が行われ、他の負荷４００Ｂに電力供給が行われることを防ぐことができる。
【００１８】
しかし、図５に示した切替回路５００においては、３つの切替スイッチＳ１、Ｓ２およびＳ３を用いているため、切替スイッチの故障や制御異常によって切替回路５００が異常動作となる可能性が高くなる。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、同一の電力供給系統内で特定の負荷用のバックアップ電源として設置した蓄電池が他の負荷に電力供給を行うことを、１つの切替スイッチのみで防ぐことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の切替装置は、
第１の端子と、
第２の端子と、
第３の端子と、
前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続され、前記第１の端子に向かう方向に電流が流れることを阻止するためのダイオードと、
前記第２の端子と前記第３の端子との間に接続された切替スイッチと、
前記第１の端子における電圧を第１の電圧として検出する第１の電圧検出部と、
前記第１の電圧検出部で検出された第１の電圧に基づいて前記切替スイッチを制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
第１の閾値と、前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値と、が設定され、
前記第１の電圧が前記第１の閾値以上である場合には前記切替スイッチをＯＮとし、前記第１の電圧が前記第１の閾値未満かつ前記第２の閾値以上に低下した場合には前記切替スイッチをＯＦＦとし、前記第１の電圧がさらに前記第２の閾値未満に低下した場合には再び前記切替スイッチをＯＮとする。
【００２１】
なお、前記第３の端子における電圧を第２の電圧として検出する第２の電圧検出部をさらに備え、
前記制御回路は、
前記第１の電圧検出部で検出された第１の電圧および前記第２の電圧検出部で検出された第２の電圧に基づいて前記切替スイッチを制御するものであり、
前記第２の閾値よりも小さな第３の閾値がさらに設定され、
前記第１の電圧が前記第２の閾値未満に低下して前記切替スイッチをＯＮとした後、前記第２の電圧が前記第３の閾値未満に低下した場合には再び前記切替スイッチをＯＦＦとすることとしても良い。
【００２２】
本発明の直流給電システムは、
第１および第２の負荷に電力供給を行う直流給電システムであって、
電源装置と、
前記電源装置から電力が供給される給電線に接続された第１の蓄電池と、
前記給電線を前記第１および前記第２の負荷の各々へ分岐させた分岐線のうち前記第１の負荷への分岐線に設けられた前記切替装置と、
前記切替装置に接続された第２の蓄電池と、を有し、
前記切替装置は、
前記第１の端子には、前記電源装置、前記第１の蓄電池、および前記第２の負荷が接続され、
前記第２の端子には、前記第１の負荷が接続され、
前記第３の端子には、前記第２の蓄電池が接続される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、制御回路は、第１の端子における第１の電圧が第１の閾値以上である場合には切替スイッチをＯＮとし、第１の電圧が第１の閾値未満かつ第２の閾値以上に低下した場合には切替スイッチをＯＦＦとし、第１の電圧がさらに第２の閾値未満に低下した場合には再び切替スイッチをＯＮとする。
【００２４】
ここで、第１の端子には、電源装置、第１の蓄電池、および第２の負荷を接続し、第２の端子には第１の負荷を接続し、第３の端子には第２の蓄電池を接続した場合を考える。なお、第１の蓄電池は、第１および第２の負荷用のバックアップ用電源であり、第２の蓄電池は、第１の負荷用のバックアップ用電源であるものとする。
【００２５】
この場合、第１の電圧が第１の閾値以上である場合には、切替スイッチをＯＮとし、電源装置からの電力によって第２の蓄電池を充電し、第１の電圧が第１の閾値未満かつ第２の閾値以上に低下した場合は、切替スイッチをＯＦＦし、第１の蓄電池による第１の負荷への電力供給を開始させる。このとき、切替スイッチがＯＦＦされているため、第２の蓄電池は放電しない。また、第１の電圧がさらに第２の閾値未満に低下した場合は、切替スイッチを再度ＯＮし、第２の蓄電池による第１の負荷への電力供給を開始させる。このとき、ダイオードにより第２の負荷への電力供給が阻止されるため、第２の蓄電池の電力は第１の負荷のみに供給される。
【００２６】
したがって、同一の電力供給系統内で第１の負荷用のバックアップ電源として設置した第２の蓄電池が第２の負荷に電力供給を行うことを、１つの切替スイッチのみで防ぎつつ、第１および第２の負荷ごとにバックアップ時間を区別することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態の直流給電システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示した切替回路の構成を示す図である。
【図３】図１に示した直流給電システムの動作を説明する図である。
【図４】従来の直流給電システムの構成の一例を示す図である。
【図５】従来の直流給電システムの構成の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態の直流給電システムは、負荷４０Ａ、４０Ｂに電力供給を行うものであり、電源装置２０と、蓄電池３０−１、３０−２と、切替回路５０と、を有している。
【００３０】
電源装置２０は、商用電源１０からの交流電力を直流電力に変換する。
【００３１】
蓄電池３０−１は、電源装置２０から電力が供給される給電線に接続されており、商用電源１０の停電時に、負荷４０Ａ、４０Ｂに電力供給を行う、負荷４０Ａ、４０Ｂ用のバックアップ用電源である。
【００３２】
切替回路５０は、電源装置２０から電力が供給される給電線を負荷４０Ａ、４０Ｂの各々へ分岐させた分岐線のうち負荷４０Ａへの分岐線に設けられている。
【００３３】
蓄電池３０−２は、切替回路５０に接続されており、負荷４０Ｂと比較してバックアップ時間が長くなっている負荷４０Ａ用のバックアップ用電源である。
【００３４】
切替回路５０は、商用電源１０の停電時に、負荷４０Ａに対し、初めは蓄電池３０−１による電力供給を行い、蓄電池３０−１の電圧がなくなったときに蓄電池３０−２による電力供給に切替える回路である。
【００３５】
図２に示すように、切替回路５０は、入力端子（第１の端子）Ｔ１と、出力端子（第２の端子）Ｔ２と、蓄電池接続端子（第３の端子）Ｔ３と、切替スイッチＳと、ダイオードＤと、電圧検出部（第１の電圧検出部）５１と、電圧検出部（第２の電圧検出部）５２と、制御回路５３と、設定スイッチ５４と、表示回路５５と、を有している。
【００３６】
入力端子Ｔ１は、電源装置２０、蓄電池３０−１、および負荷４０Ｂに接続され、電源装置２０および蓄電池３０−１から電力が入力される。
【００３７】
出力端子Ｔ２は、負荷４０Ａに接続され、負荷４０Ａに電力を出力する。
【００３８】
蓄電池接続端子Ｔ３は、蓄電池３０−２に接続され、蓄電池３０−２から電力が入力される。
【００３９】
切替スイッチＳは、出力端子Ｔ２と蓄電池接続端子Ｔ３との間に接続されたスイッチである。
【００４０】
ダイオードＤは、入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２との間に接続され、入力端子Ｔ１に向かう方向に電流が流れることを阻止するためのダイオードである。
【００４１】
電圧検出部５１は、入力端子Ｔ１における電圧（第１の電圧）を検出する。
【００４２】
電圧検出部５２は、蓄電池接続端子Ｔ３における電圧（第２の電圧）を検出する。
【００４３】
制御回路５３は、電圧検出部５１および電圧検出部５２で検出された電圧に基づいて、切替スイッチＳを制御する。
【００４４】
設定スイッチ５４は、制御回路５２に動作条件を設定するためのスイッチである。
【００４５】
表示回路５５は、設定スイッチ５４により制御回路５２に設定された動作条件を表示する。
【００４６】
以下、図１および図２に示した直流給電システムの動作について、図３を参照して説明する。
【００４７】
まず、制御回路５３に対し、設定スイッチ５４により、以下の値を動作条件として設定する。ただし、設定＃３の値を設定するか否かは任意である。
・入力電圧の正常範囲の下限値（設定＃１。第１の閾値）
・蓄電池３０−２からの電力供給に切替える入力電圧値（設定＃２。第２の閾値）
・蓄電池３０−２からの電力供給を停止する放電終止電圧値（設定＃３。第３の閾値）
なお、設定＃１の値＞設定＃２の値＞設定＃３の値、の関係にあるとする。
【００４８】
電圧検出部５１で検出した電圧が設定＃１の値以上である場合は、電源装置２０から正常に電力が供給されていると考えられる。そのため、制御回路５３は、切替スイッチＳをＯＮする。この場合、入力端子Ｔ１から入力された電力は出力端子Ｔ２を通り負荷４０Ａに供給されるとともに、蓄電池３０−２がフロート充電される。
【００４９】
電圧検出部５１で検出した電圧が設定＃１の値未満でかつ設定＃２の値以上に低下した場合は、商用電源１０が停電したと考えられる。そのため、制御回路５３は、切替スイッチＳをＯＦＦし、蓄電池３０−１による負荷４０Ａへの電力供給を開始させる。このとき、切替スイッチＳがＯＦＦされているため、蓄電池３０−２が放電することはない。
【００５０】
電圧検出部５１で検出した電圧がさらに設定＃２の値未満に低下した場合は、蓄電池３０−１の電圧が放電により設定＃２の値未満まで低下したと考えられる。そのため、制御回路５３は、切替スイッチＳをＯＮし、蓄電池３０−２による負荷４０Ａへの電力供給を開始させる。このとき、逆流阻止のためのダイオードＤにより負荷４０Ｂへの電力供給が阻止されるため、蓄電池３０−２の電力は負荷４０Ａのみに供給される。
【００５１】
放電終始電圧値（設定＃３）が設定されている場合、電圧検出部５２で検出した電圧が設定＃３の値未満になった場合は、蓄電池３０−２の電圧が放電により設定＃３の値未満まで低下したと考えられる。そのため、制御回路５３は、切替スイッチＳをＯＦＦし、蓄電池３０−２による電力供給を止め、直流給電システムが停止となる。
【００５２】
一方、放電終始電圧値（設定＃３）が設定されていない場合、制御回路５３は、切替スイッチＳをＯＮのままとし、負荷４０Ａが停止するまで蓄電池３０−２による電力供給を継続する。
【００５３】
上述したように本実施形態においては、電圧検出部５１の検出電圧が設定＃１の値以上である場合は、切替スイッチＳをＯＮして、電源装置２０からの電力によって蓄電池３０−２を充電し、電圧検出部５１の検出電圧が設定＃１の値未満でかつ設定＃２の値以上に低下した場合は、切替スイッチＳをＯＦＦし、蓄電池３０−１による負荷４０Ａへの電力供給を開始させる。このとき、切替スイッチＳがＯＦＦされているため、蓄電池３０−２が放電することはない。また、電圧検出部５１の検出電圧がさらに設定＃２の値未満に低下した場合は、切替スイッチＳを再度ＯＮし、蓄電池３０−２による負荷４０Ａへの電力供給を開始させる。このとき、ダイオードＤにより負荷４０Ｂへの電力供給が阻止されるため、蓄電池３０−２の電力は負荷４０Ａのみに供給される。
【００５４】
したがって、同一の電力供給系統内で特定の負荷４０Ａ用のバックアップ電源として設置した蓄電池３０−２が他の負荷４０Ｂに電力供給を行うことを、１つの切替スイッチＳのみで防ぎつつ、負荷４０Ａ、４０Ｂごとにバックアップ時間を区別することができるという効果が得られる。
【符号の説明】
【００５５】
１０    商用電源
２０    電源装置
３０−１、３０−２    蓄電池
４０Ａ、４０Ｂ    負荷
５０    切替回路
Ｔ１    入力端子
Ｔ２    出力端子
Ｔ３    蓄電池接続端子
Ｓ    切替スイッチ
Ｄ    ダイオード
５１    電圧検出部
５２    電圧検出部
５３    制御回路
５４    設定スイッチ
５５    表示回路
【図１】
2013172547.tif 000003
【図２】
2013172547.tif 000004
【図３】
2013172547.tif 000005
【図４】
2013172547.tif 000006
【図５】
2013172547.tif 000007