WO2020100256A1 - 充放電制御装置および直流電源システム - Google Patents
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Definitions
- the embodiment of the present invention relates to a charge / discharge control device and a DC power supply system.
- a DC power supply system that converts an AC power supply such as a commercial power supply into a DC power and supplies the power to a DC load has been used. Further, in such a DC power supply system, DC power is normally supplied from a rectifier to a storage battery to store electricity, and power is supplied from the storage battery to a DC load during a power failure such as a commercial power supply. There is a stable supply. For example, a DC power supply system using a lead storage battery as a storage battery is known.
- Lithium ion batteries need to prevent over-discharge with higher accuracy than lead batteries. For this reason, there is known a technique of disconnecting the lithium ion battery from the rectifier and the DC load before the over-discharge in the case of long-term power failure.
- the lithium-ion battery may be replaced.
- the inrush current of the device became large. Therefore, in the prior art, before reconnecting the lithium ion battery, the worker manually checks the voltage of the lithium ion battery and adjusts the settings of the rectifier, and restarts the charging quickly after power restoration. Was sometimes difficult.
- the charge / discharge control device includes a first determination unit, a second determination unit, and a switching unit.
- the first determination unit determines whether or not the voltage value of the storage battery capable of supplying power to the DC load is equal to or lower than the first threshold value when the supply of AC power is stopped.
- the second determination unit when the supply of the AC power is restarted, the voltage value of the storage battery, and the voltage value of the DC power output from the rectifier that converts the AC power into the DC power and supplies the DC load and the storage battery. It is determined whether or not the difference is less than or equal to the second threshold.
- the switching unit disconnects the connection between the storage battery and the rectifier and the DC load when the first determination unit determines that the voltage value of the storage battery is equal to or lower than the first threshold value, and the second determination unit When it is determined that the difference between the voltage value of the storage battery and the voltage value of the DC power is less than or equal to the second threshold value, the connection from the rectifier to the storage battery is restarted.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a DC power supply device according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the control device according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the DC power supply device according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a diagram showing an example of the overall configuration of the DC power supply device according to the second embodiment.
- FIG. 5 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the DC power supply device according to the second embodiment.
- FIG. 6 is a diagram showing an example of the overall configuration of the DC power supply device according to the third embodiment.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a DC power supply device according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the control device according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the
- FIG. 7 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the DC power supply device according to the third embodiment.
- FIG. 8 is a figure which shows an example of the whole structure of the DC power supply device concerning 4th Embodiment.
- FIG. 9 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the DC power supply device according to the fourth embodiment.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a DC power supply device 20 according to the first embodiment.
- the DC power supply device 20 includes a rectifier 21, a control device 22, a power supply device 23, a storage battery 40, a storage battery monitoring device 41, an AC input terminal 24, and an AC side current sensor 26.
- the DC power supply device 20 is an example of the DC power supply system in this embodiment.
- the capacitor 28, the DC side current sensor 29, the DC side voltage sensor 30, the DC output terminal 32, and the diode 33 are collectively referred to as a DC circuit 60.
- the DC circuit 60 is assumed to be located between the rectifier 21 and the DC load 50.
- the AC input terminal 24 receives AC power from the AC power supply 10.
- the AC power supply 10 is, for example, a commercial power supply or the like.
- the rectifier 21 is a power conversion device that converts the AC power supplied from the AC power supply 10 into DC power having a specified voltage and outputs the DC power to the DC load 50 and the storage battery 40.
- the rectifier 21 uses the AC power received by the AC input terminal 24 as input power.
- the rectifier 21 is a thyristor rectifier, a transistor rectifier, or the like.
- a floating charging method is used in which the DC load 50 and the storage battery 40 are connected in parallel to the rectifier 21 and power is supplied to the DC load 50 and the storage battery 40 is charged at the same time.
- the power output from the rectifier 21 is supplied to the DC load 50 at normal times, that is, when the AC power supply 10 supplies the power.
- the AC power supply 10 is out of power, that is, when the power supply from the AC power supply 10 is stopped, the electric power discharged from the storage battery 40 is supplied to the DC load 50.
- the rectifier 21 is normally set to a predetermined floating charging voltage value as a specified voltage.
- the DC load 50 is a device, lighting equipment, or the like that consumes DC power.
- the DC power output from the rectifier 21 is branched by the third branch 34 and supplied to the DC load 50 and the storage battery 40, respectively. More specifically, the DC output terminal 32 supplies the power converted into DC by the rectifier 21 to the DC load 50.
- the storage battery 40 is an assembled battery having a plurality of battery cells connected in series and parallel.
- Each battery cell is a secondary battery that can be repeatedly used by charging.
- each battery cell is a lithium-ion battery, but may be, for example, a lead battery or a nickel-cadmium battery.
- the storage battery 40 is assumed to be capable of supplying electric power to the DC load 50. Specifically, the storage battery 40 is connected to the rectifier 21 and the DC load 50 via the DC circuit 60, and in a normal time, that is, when power is supplied from the AC power source 10, the power output from the rectifier 21. To charge. Further, the storage battery 40 supplies power to the DC load 50 when the AC power supply 10 fails.
- the switch 42 is provided between the storage battery 40 and the rectifier 21 and the DC load 51. More specifically, the switch 42 is provided between the DC circuit 60 and the storage battery 40.
- the switch 42 opens or closes in accordance with an instruction from the control device 22 described later, thereby connecting or disconnecting the storage battery 40 and the rectifier 21 and the DC load 51.
- the switch 42 is in the closed state, the storage battery 40 is connected to the rectifier 21 and the DC load 51, and when the switch 42 is in the open state, the storage battery 40 is connected to the rectifier 21 and the DC load 51. Is cut off. It is assumed that the switch 42 is normally closed. Further, opening the switch 42 is also referred to as disconnecting the storage battery 40 from the DC circuit 60.
- the AC side current sensor 26 detects the current value of the AC power input from the AC input terminal 24 and outputs the detection result to the control device 22. Further, the AC side voltage sensor 27 detects the voltage value of the AC power input from the AC input terminal 24 and outputs the detection result to the control device 22. The AC side current sensor 26 and the AC side voltage sensor 27 are installed closer to the AC input terminal 24 than the rectifier 21.
- the capacitor 28 is attached to the output side of the rectifier 21, and temporarily stores the DC power output from the rectifier 21. Since the capacitor 28 temporarily stores the DC power, the voltage of the DC power output from the rectifier 21 is stabilized.
- the DC side current sensor 29 detects the current value of the DC power output from the rectifier 21, and outputs the detection result to the control device 22. Further, the DC side voltage sensor 30 detects the voltage value of the DC power output from the rectifier 21, and outputs the detection result to the control device 22. In the present embodiment, the DC side current sensor 29, the DC side voltage sensor 30, and the capacitor 28 are placed on the opposite side of the rectifier 21.
- the diode 33 is a backflow prevention diode that prevents the current discharged from the storage battery 40 from flowing back to the rectifier 21.
- the diode 33 is provided on the output side of the rectifier 21. The diode 33 passes the current output from the rectifier 21 toward the DC load 50 and the storage battery 40, and does not pass the current discharged from the storage battery 40 toward the rectifier 21.
- the control device 22 acquires the detection results from the AC side current sensor 26, the AC side voltage sensor 27, the DC side current sensor 29, and the DC side voltage sensor 30, and based on these detection results, sets the specified voltage of the rectifier 21. Set. Further, the control device 22 controls the opening and closing of the switch 42 to cut off or restart the connection between the storage battery 40 and the rectifier and the DC load 50.
- the control device 22 of the present embodiment is assumed to be a computer including a processor such as a CPU and a memory.
- the memory is, for example, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), or a flash memory.
- the control device 22 is an example of the charge / discharge control device in the present embodiment. Details of the function of the control device 22 will be described later.
- the power supply device 23 is a device that supplies operating power (control power) to the control device 22 and the storage battery monitoring device 41. More specifically, the power supply device 23 uses AC power input via the first branch 25 and DC power input via the second branch 31 as input power sources. When at least one of AC power and DC power is input, the power supply device 23 generates a control power supply based on the input power and supplies the control power supply to the control device 22 and the storage battery monitoring device 41. That is, the power supply device 23 operates on the AC power when the AC power supply 10 is supplying power, and the DC power discharged from the storage battery 40 when the power supply from the AC power supply 10 is stopped. To work with.
- the control power supply is DC power of a predetermined voltage.
- the power supply device 23 is also referred to as a control power supply unit.
- the storage battery monitoring device 41 is a device that monitors the state of the storage battery. More specifically, the storage battery monitoring device 41 measures the voltage of the storage battery 40 and outputs the measurement result to the control device 22. Further, the storage battery monitoring device 41 may measure the current, temperature, etc. of the storage battery 40 in addition to the voltage.
- the storage battery monitoring device 41 is, for example, a CMU (Cell Monitoring Unit) or a BMU (Battery Management Unit).
- FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the control device 22 of this embodiment.
- the control device 22 includes a first acquisition unit 221, a second acquisition unit 222, a third acquisition unit 223, a power failure determination unit 224, a first determination unit 225, The second determination unit 226, the switching unit 227, and the rectifier control unit 228 are provided.
- the first acquisition unit 221 acquires the voltage value of the storage battery 40 from the storage battery monitoring device 41.
- the first acquisition unit 221 sends the acquired voltage value to the first determination unit 225, the second determination unit 226, and the rectifier control unit 228.
- the second acquisition unit 222 acquires the voltage value of the DC power output from the rectifier 21 from the DC side voltage sensor 30.
- the second acquisition unit 222 also acquires the current value of the DC power output from the rectifier 21 from the DC-side current sensor 29.
- the second acquisition unit 222 sends the acquired voltage value and current value to the second determination unit 226.
- the third acquisition unit 223 acquires the current value of the AC power input from the AC input terminal 24 from the AC side current sensor 26. Further, the third acquisition unit 223 acquires the voltage value of the AC power input from the AC input terminal 24 from the AC side voltage sensor 27. The third acquisition unit 223 sends the acquired current value and voltage value to the power failure determination unit 224.
- the power failure determination unit 224 sets the current value of the AC power acquired by the third acquisition unit 223 from the AC current sensor 26 and the voltage value of the AC power acquired by the third acquisition unit 223 from the AC voltage sensor 27. Based on this, it is determined whether or not power is being supplied from the AC power supply 10.
- the power failure determination unit 224 determines that a power failure has occurred when it determines that power is not being supplied from the AC power supply 10.
- the power outage determination unit 224 informs the second acquisition unit 222, the third acquisition unit 223, the first determination unit 225, and the rectifier control unit 228 of the power outage. Notify the occurrence. Further, when the power outage determination unit 224 determines that the AC power supply 10 has returned to power, it notifies the second determination unit 226 and the rectifier control unit 228 that power has been restored.
- the first determination unit 225 determines whether or not the voltage value of the storage battery 40 is equal to or lower than the first threshold value when the supply of AC power is stopped. Specifically, based on the voltage value of the storage battery 40 acquired by the first acquisition unit 221 from the storage battery monitoring device 41, the first determination unit 225 determines whether the voltage value of the storage battery 40 is the first threshold value or less. Determine whether or not. When the first determination unit 225 determines that the voltage value of the storage battery 40 is equal to or lower than the first threshold value, it notifies the switching unit 227 that the voltage value of the storage battery 40 is equal to or lower than the first threshold value. ..
- the first threshold value is a predetermined voltage value, for example, the discharge end voltage of the storage battery 40.
- the storage battery 40 When the storage battery 40 is further discharged from the state where the voltage value of the storage battery 40 is equal to or lower than the first threshold value, the storage battery 40 may be over-discharged.
- the value of the first threshold differs depending on the type of storage battery 40.
- the second determination unit 226 determines whether the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power are based on the voltage value of the storage battery 40 and the voltage value of the DC power output from the rectifier 21 when the supply of the AC power is restarted. It is determined whether the difference is less than or equal to the second threshold. More specifically, the second determination unit 226 determines the voltage of the storage battery 40 acquired by the first acquisition unit 221 when the supply of the AC power is restarted and the switch 42 is in the open state. It is determined whether the difference between the value and the voltage of the DC power acquired by the second acquisition unit 222 is less than or equal to the second threshold value.
- the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value
- the difference between the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power is second.
- the switching unit 227 is notified that the threshold value is equal to or less than the threshold value.
- the switch 42 when the switch 42 is switched from the open state to the closed state in a state where the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power supplied to the storage battery 40 are large, the inrush current flowing to the storage battery 40 may increase. There is a nature. If the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power supplied to the storage battery 40 are equal, no inrush current is generated. In the present embodiment, even if a rush current is generated, the switch 42 may be closed as long as the cable and the like around the storage battery 40 have an allowable tolerance for overcurrent.
- the second threshold value of the present embodiment is such that when the switch 42 is switched from the open state to the closed state, the inrush current generated is equal to or less than the allowable value due to the overcurrent resistance of the cable around the storage battery 40.
- the voltage difference is
- the switching unit 227 cuts off or restarts the connection between the storage battery 40 and the rectifier 21 and the DC load 50 by controlling the opening and closing of the switch 42.
- the switching unit 227 switches the switch 42 to the open state when the first determination unit 225 determines that the voltage of the storage battery 40 is equal to or lower than the first threshold value, thereby switching between the storage battery 40 and the storage battery 40.
- the connection between the rectifier 21 and the DC load 50 is cut off.
- the switching unit 227 switches the switch 42 to the closed state when the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value.
- the connection from the rectifier 21 to the storage battery 40 is restarted.
- the rectifier control unit 228 controls starting and stopping of the rectifier 21. Further, the rectifier control unit 228 controls the voltage of the DC power generated by the rectifier 21, that is, the specified voltage. More specifically, the rectifier control unit 228 stops the rectifier 21 when it determines that the AC power supply 10 has failed. In addition, when the rectifier control unit 228 determines that the power failure determination unit 224 has restored power, that is, when the supply of alternating-current power is restarted, the rectifier 21 is activated and then the rectifier 21 is controlled to control the first.
- the voltage of the storage battery 40 acquired by the acquisition unit 221 of No. 1 is set as the specified voltage of the DC power generated by the rectifier 21.
- the rectifier control unit 228 stops the rectifier 21 when the power failure determination unit 224 determines that a power failure has occurred. In addition, the rectifier control unit 228 operates the rectifier 21 again when the power failure determination unit 224 determines that the power failure has ended. Further, the rectifier control unit 228 controls the rectifier 21 to gradually increase the specified voltage after the supply of the AC power is restored and after the supply of the power to the voltage of the storage battery 40 is restarted, and finally. Shall be increased up to the floating charging voltage.
- FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the DC power supply device 20 according to this embodiment.
- the DC power output from the rectifier 21 supplies the DC power to the DC load 50 and the floating charge of the storage battery 40.
- the switch 42 is in the closed state at the start of the process of this flowchart.
- the third acquisition unit 223 acquires the current value and voltage value of the AC power input from the AC input terminal 24 from the AC side current sensor 26 and the AC side voltage sensor 27 (S101).
- the third acquisition unit 223 sends the acquired current value and voltage value to the power failure determination unit 224.
- the power failure determination unit 224 determines whether or not a power failure has occurred in the AC power supply 10 based on the current value and voltage value of the AC power received from the third acquisition unit 223 (S102).
- the rectifier control unit 228 stops the rectifier 21 (S103).
- the rectifier 21 is stopped, the DC power discharged from the storage battery 40 flows to the DC load 50, so that the power supply from the storage battery 40 to the DC load 50 starts.
- the power supply device 23 also continues to operate by the DC power discharged from the storage battery 40. Therefore, the storage battery monitoring device 41 and the control device 22 continue to operate by the electric power supplied from the power supply device 23 even while the AC power supply 10 is out of power.
- the third acquisition unit 223 again acquires the current value and voltage value of the AC power input from the AC input terminal 24 from the AC side current sensor 26 and the AC side voltage sensor 27 (S104).
- the third acquisition unit 223 sends the acquired current value and voltage value to the power failure determination unit 224.
- the power failure determination unit 224 determines whether or not the AC power supply 10 is restored, based on the current value and voltage value of the AC power received from the third acquisition unit 223 (S105).
- the first acquisition unit 221 acquires the voltage value of the storage battery 40 from the storage battery monitoring device 41 (S106). .. The first acquisition unit 221 sends the acquired voltage value of the storage battery 40 to the first determination unit 225.
- the first determination unit 225 determines whether the voltage value of the storage battery 40 received from the first acquisition unit 221 is less than or equal to the first threshold value (S107).
- the first determination unit 225 determines that the voltage value of the storage battery 40 is larger than the first threshold value (S107 “No”), the processes of S104 to S107 are repeated. While the voltage value of the storage battery 40 is maintained in a state of being higher than the first threshold value, there is no risk of the storage battery 40 being over-discharged, and therefore the power supply from the storage battery 40 to the DC load 50 continues.
- the rectifier control unit 228 starts the rectifier 21 (S108). After that, the process returns to S1.
- the switching unit 227 switches the switch 42 to the open state. (S109).
- the storage battery 40 is disconnected from the DC circuit 60 by opening the switch 42. Therefore, the connection between the storage battery 40 and the rectifier 21 and the DC load 50 is cut off, and the power supply from the storage battery 40 to the DC load 50 is stopped. Further, here, the power supply from the storage battery 40 to the power supply device 23 is also stopped. Therefore, the storage battery monitoring device 41 and the control device 22 also stop. This state continues until the AC power supply 10 is restored.
- the power supply device 23 is activated by AC power (S111).
- the power supply device 23 supplies electric power to the storage battery monitoring device 41 and the control device 22 to activate the storage battery monitoring device 41 and the control device 22 (S112).
- the storage battery monitoring device 41 acquires the voltage value of the storage battery 40 (S113).
- the storage battery monitoring device 41 outputs the acquired voltage value to the control device 22.
- the first acquisition unit 221 of the control device 22 acquires the voltage value of the storage battery 40 from the storage battery monitoring device 41.
- the first acquisition unit 221 sends the acquired voltage value to the rectifier control unit 228 and the second determination unit 226.
- the rectifier control unit 228 of the control device 22 activates the rectifier 21 (S114). Then, the rectifier control unit 228 sets the voltage value of the storage battery 40 in the rectifier 21 as a specified voltage. After setting the specified voltage, the rectifier control unit 228 controls the rectifier 21 to start conversion of AC power to DC power and output of DC power (S115). When the output of the DC power from the rectifier 21 is started, the power supply from the rectifier 21 to the DC load 50 is restarted.
- the second acquisition unit 222 acquires the voltage value of the DC power output from the rectifier 21 from the DC side voltage sensor 30 (S116).
- the second acquisition unit 222 sends the acquired voltage value of the DC power to the second determination unit 226.
- the second determination unit 226 determines the voltage of the storage battery 40 and the DC power based on the voltage value of the storage battery 40 acquired by the first acquisition unit 221 and the voltage value of the DC power acquired by the second acquisition unit 222. It is determined whether the voltage difference is less than or equal to the second threshold value (S117).
- the process returns to S116.
- the voltage of the storage battery 40 and the DC-side voltage sensor 30 are measured by controlling the charging current to the storage battery 40 and the DC voltage and the DC current by the rectifier control unit 228.
- the voltage difference of the DC power generated may become unstable.
- the second acquisition unit 222 and the second determination unit 226 wait until the voltage of the DC circuit 60 stabilizes by repeating the processing of S116 and S117.
- the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value (S117 “Yes”), the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power.
- the switching unit 227 is notified that the difference between the two is less than or equal to the second threshold.
- the switching unit 227 switches the switch 42 to the closed state (S118).
- the switch 42 is closed, the connection from the rectifier 21 to the storage battery 40 is restarted, and the charging of the storage battery 40 is restarted.
- the rectifier control unit 228 increases the specified voltage of the rectifier 21 stepwise, and finally changes the specified voltage of the rectifier 21 to the floating charging voltage (S119).
- the specified voltage of the rectifier 21 increases, the storage battery 40 charging current also increases.
- the rectifier control unit 228 determines that the rectifier 21 Control such as decreasing the specified voltage may be performed.
- the process of this flowchart returns to the start point, and the process is repeated from S101.
- the control device 22 of the present embodiment when it is determined that the voltage value of the storage battery 40 is the first threshold value or less when the supply of the AC power is stopped, the storage battery 40, the rectifier 21, and the direct current When the connection with the load 50 is cut off and it is determined that the difference between the voltage value of the storage battery 40 and the voltage value of the DC power is less than or equal to the second threshold value, the connection from the rectifier 21 to the storage battery 40 is restarted. .. Therefore, according to the control device 22 of the present embodiment, in the case where the connection between the storage battery 40 and the rectifier 21 and the DC load 50 is cut off in order to prevent over-discharge of the storage battery 40 when the AC power supply 10 fails.
- control device 22 of the present embodiment controls the rectifier 21 to set the voltage of the storage battery 40 as the voltage of the DC power generated by the rectifier 21 when the supply of the AC power is restored. Therefore, according to the control device 22 of the present embodiment, by making the voltage of the DC power output from the rectifier 21 equal to the voltage of the storage battery 40, the inrush current applied to the storage battery 40 can be reduced. ..
- the DC power supply device 20 of the present embodiment includes a storage battery monitoring device 41 in addition to the rectifier 21 and the control device 22. Further, the control device 22 of the DC power supply device 20 controls the rectifier 21 when the supply of the AC power is restored, and the voltage of the storage battery 40 measured by the storage battery monitoring device 41 is the voltage of the DC power generated by the rectifier 21. And Therefore, according to the DC power supply device 20 of the present embodiment, when the rectifier 21 of the storage battery 40 is reconnected after the power is restored, the difference between the voltage of the storage battery 40 and the voltage applied to the storage battery 40 can be reduced. Therefore, the inrush current to the storage battery 40 can be reduced.
- the lithium-ion battery has a low internal resistance, the inrush current tends to be larger than that of the lead battery.
- the control device 22 of the present embodiment after the AC power supply 10 is restored, the rectifier 21 of the storage battery 40 is reactivated. Since it is possible to reduce the inrush current at the time of connection, it is suitable for controlling a lithium ion battery. Since the lithium ion battery has higher energy density, quick charging performance, and long life characteristics than the lead battery, according to the DC power supply device 20 of the present embodiment, by adopting the lithium ion battery as the storage battery 40, The reliability of the power supply to the load 50 can be improved.
- each configuration included in the DC power supply device 20 does not have to be installed in one housing, and may be provided as separate housings to configure a DC power supply system.
- the switch 42, the storage battery 40, and the storage battery monitoring device 41 may be provided outside the DC power supply device 20.
- control device 22 controls the opening / closing of the switch 42, but the storage battery monitoring device 41 may control the opening / closing of the switch 42.
- the floating charging method is adopted in the present embodiment, the charging method is not limited to this, and constant voltage charging or the like may be used.
- the first determination unit 225 of the control device 22 determines whether or not the voltage of the storage battery 40 is equal to or lower than the first threshold value based on the voltage of the storage battery 40, and thus the storage battery Although 40 has determined the possibility of reaching over-discharge, the determination of the possibility of reaching over-discharge is not limited to this.
- the first determination unit 225 may determine the possibility that the storage battery 40 will be over-discharged based on the voltage of each storage battery cell that constitutes the storage battery 40 and the minimum voltage of each storage battery cell.
- FIG. 4 is a diagram showing an example of the overall configuration of the DC power supply device 20 according to the present embodiment.
- the DC power supply device 20 of the present embodiment includes a rectifier 21, a control device 22, a power supply device 23, a first storage battery 40a, a second storage battery 40b, and a first storage battery.
- the first storage battery 40a and the second storage battery 40b are collectively referred to as the storage battery 40. Further, the first storage battery monitoring device 41a and the second storage battery monitoring device 41b are collectively referred to as the storage battery monitoring device 41. The first switch 42a and the second switch 42b are collectively referred to as the switch 42.
- first storage battery 40a and the second storage battery 40b of this embodiment are connected in parallel.
- the first storage battery monitoring device 41a measures the voltage of the first storage battery 40a and outputs the measurement result to the control device 22.
- the second storage battery monitoring device 41b measures the voltage of the second storage battery 40b and outputs the measurement result to the control device 22.
- the first switch 42a is provided between the first storage battery 40a and the rectifier 21 and the DC load 51. More specifically, the first switch 42a is provided between the DC circuit 60 and the first storage battery 40a.
- the second switch 42b is provided between the second storage battery 40b and the rectifier 21 and the DC load 51. More specifically, the second switch 42b is provided between the DC circuit 60 and the second storage battery 40b.
- the first switch 42a and the second switch 42b connect or disconnect the first storage battery 40a or the second storage battery 40b and the rectifier 21 and the DC load 51 by opening or closing according to an instruction from the control device 22. Cut off.
- the control device 22 includes a first acquisition unit 221, a second acquisition unit 222, a third acquisition unit 223, a power failure determination unit 224, and a first acquisition unit 223.
- the second acquisition unit 222, the third acquisition unit 223, and the power failure determination unit 224 have the same functions as in the first embodiment.
- the 1st acquisition part 221 of this embodiment is provided with the function of 1st Embodiment, acquires the voltage value of the 1st storage battery 40a from the 1st storage battery monitoring device 41a, and monitors the 2nd storage battery.
- the voltage value of the second storage battery 40b is acquired from the device 41b.
- the first determination unit 225 of the present embodiment has the function of the first embodiment, and when the supply of AC power is stopped, the voltage value of the first storage battery 40a and the second storage battery 40a. It is determined whether the voltage value of 40b is less than or equal to the first threshold value.
- the first determination unit 225 is configured such that the first acquisition unit 221 acquires the voltage value of the first storage battery 40a acquired from the first storage battery monitoring device 41a and the first acquisition unit 221 detects the second storage battery 40a. Based on the voltage value of the second storage battery 40b acquired from the storage battery monitoring device 41b, whether the voltage value of the first storage battery 40a and the voltage value of the second storage battery 40b are each less than or equal to the first threshold value. Determine whether or not.
- the first determination unit 225 determines that the voltage values of the first storage battery 40a and the second storage battery 40b are less than or equal to the first threshold value, the voltage of the first storage battery 40a and the second storage battery 40b.
- the switching unit 227 is notified that the value is less than or equal to the first threshold.
- the rectifier control unit 228 of the present embodiment has the functions of the first embodiment, and when the supply of AC power is restored, the rectifier control unit 228 of the first storage battery 40a acquired by the first acquisition unit 221 is provided. It is determined whether or not the voltage value and the voltage value of the second storage battery 40b are different. When the rectifier control unit 228 determines that the voltage value of the first storage battery 40a and the voltage value of the second storage battery 40b are different, the rectifier 21 generates the voltage value of the first storage battery 40a. It is set in the rectifier 21 as the voltage of the DC power to be used. Moreover, the rectifier control unit 228 sets the voltage value of the second storage battery 40b in the rectifier 21 as the voltage of the DC power generated by the rectifier 21 after the charging of the first storage battery 40a is restarted.
- the second determination unit 226 of the present embodiment has the function of the first embodiment, and the first storage battery acquired by the first acquisition unit 221 when the supply of AC power is restored. It is determined whether the difference between the voltage value of 40a and the voltage value of the DC power acquired by the second acquisition unit 222 is less than or equal to the second threshold value. In addition, the second determination unit 226 of the present embodiment determines whether the second storage unit 40a has the second switch 42a after the first switch 42a is in the closed state, that is, when the charging of the first storage battery 40a is restarted after the power recovery. It is determined whether the difference between the voltage value of the storage battery 40b and the voltage value of the DC power is less than or equal to the second threshold value.
- the switching unit 227 of the present embodiment has the functions of the first embodiment, and the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage value of the first storage battery 40a and the voltage value of the DC power is the first. When it is determined that it is equal to or less than the threshold value of 2, the first switch 42a is closed. That is, when the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage value of the first storage battery 40a and the voltage value of the DC power is less than or equal to the second threshold value, the switching unit 227 causes the rectifier 21 to change the first value. The supply of DC power to the storage battery 40a is restarted.
- the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage of the second storage battery 40b and the voltage of the DC power is the first. When it is determined that the value is equal to or less than the threshold value of 2, the second switch is closed. In the case where the charging to the first storage battery 40a is restarted, the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage of the second storage battery 40b and the voltage of the DC power is equal to or less than the second threshold value. In this case, the supply of DC power from the rectifier 21 to the second storage battery 40b is restarted.
- FIG. 5 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the DC power supply device 20 according to this embodiment.
- the DC power output from the rectifier 21 supplies the DC power to the DC load 50 and the first storage battery 40a and the second storage battery 40b. It is assumed that floating charging is performed. Further, at the start of the process of this flowchart, the first switch 42a and the second switch 42b are assumed to be in the closed state.
- the first storage battery monitoring device 41a acquires the voltage value of the first storage battery 40a. Further, the second storage battery monitoring device 41b acquires the voltage value of the second storage battery 40b (S206). The first storage battery monitoring device 41a and the second storage battery monitoring device 41b output the acquired voltage value to the control device 22.
- the 1st acquisition part 221 of the control apparatus 22 acquires the voltage value of the 1st storage battery 40a and the 2nd storage battery 40b from the 1st storage battery monitoring device 41a and the 2nd storage battery monitoring device 41b.
- the first acquisition unit 221 sends the acquired voltage value to the first determination unit 225.
- the first determination unit 225 determines whether the voltage values of the first storage battery 40a and the second storage battery 40b are less than or equal to the first threshold value (S207).
- the first determination unit 225 determines that the voltage values of the first storage battery 40a and the second storage battery 40b are larger than the first threshold value (S207 “No”), the processes of S204 to S207 are repeated.
- the switching unit 227 When the first determination unit 225 determines in the process of S207 that the voltage values of the first storage battery 40a and the second storage battery 40b are equal to or lower than the first threshold value (S207 “Yes”), the switching unit 227. Switches the first switch 42a and the second switch 42b to the open state (S209). From the restoration of the AC power supply 10 in S210 to the process of starting the first storage battery monitoring device 41a, the second storage battery monitoring device 41b, and the control device 22 in S212, the processes of S110 to S112 of the first embodiment. Is the same as.
- the first storage battery monitoring device 41a acquires the voltage value of the first storage battery 40a. Further, the second storage battery monitoring device 41b acquires the voltage value of the second storage battery 40b (S213).
- the first storage battery monitoring device 41a and the second storage battery monitoring device 41b output the acquired voltage value to the control device 22.
- the 1st acquisition part 221 of the control apparatus 22 acquires the voltage value of the 1st storage battery 40a and the 2nd storage battery 40b from the 1st storage battery monitoring device 41a and the 2nd storage battery monitoring device 41b.
- the first acquisition unit 221 sends the acquired voltage value to the rectifier control unit 228 and the second determination unit 226.
- the activation of the rectifier 21 in S214 is the same as the processing in S114 of the first embodiment.
- the rectifier control unit 228 of the control device 22 detects the first storage battery 40a based on the voltage value of the first storage battery 40a and the voltage value of the second storage battery 40b acquired by the first acquisition unit 221. It is determined whether the voltage and the voltage of the second storage battery 40b are different (S215).
- the rectifier control unit 228 determines that the voltage of the first storage battery 40a and the voltage of the second storage battery 40b are different (S215 “No”), the rectifier 21 generates the voltage value of the first storage battery 40a.
- the DC voltage is set in the rectifier 21 as a specified voltage.
- the rectifier control unit 228 controls the rectifier 21 to start conversion of AC power to DC power and output of DC power (S216).
- the power supply from the rectifier 21 to the DC load 50 is restarted.
- the process of acquiring the voltage value of the DC power output from the rectifier 21 in S217 is the same as the process of S106 of the first embodiment.
- the second determination unit 226 makes a first determination based on the voltage value of the first storage battery 40a acquired by the first acquisition unit 221 and the voltage value of the DC power acquired by the second acquisition unit 222. It is determined whether the difference between the voltage of the storage battery 40a and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value (S218).
- the process returns to S217.
- the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage of the first storage battery 40a and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value (S218 “Yes”), the first storage battery 40a's The switching unit 227 is notified that the difference between the voltage and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value.
- the switching unit 227 receives the notification from the second determination unit 226, it switches the first switch 42a to the closed state (S219).
- the connection from the rectifier 21 to the first storage battery 40a is restarted, and the charging of the first storage battery 40a is restarted.
- the rectifier control unit 228 sets the voltage value of the second storage battery 40b in the rectifier 21 as the specified voltage of the DC power generated by the rectifier 21 (S220).
- the second acquisition unit 222 acquires the voltage value of the DC power output from the rectifier 21 from the DC side voltage sensor 30 (S221).
- the second acquisition unit 222 sends the acquired voltage value of the DC power to the first determination unit 225.
- the second determination unit 226 determines the second value based on the voltage value of the second storage battery 40b acquired by the first acquisition unit 221 and the voltage value of the DC power acquired by the second acquisition unit 222. It is determined whether the difference between the voltage of the storage battery 40b and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value (S222).
- the process returns to S221.
- the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage of the second storage battery 40b and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold (S222 “Yes”), the second storage battery 40b The switching unit 227 is notified that the difference between the voltage and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value.
- the switching unit 227 switches the second switch 42b to the closed state (S223).
- the connection from the rectifier 21 to the second storage battery 40b is restarted, and the charging of the second storage battery 40b is restarted.
- the rectifier control unit 228 gradually increases the specified voltage of the rectifier 21 and finally changes the specified voltage of the rectifier 21 to the floating charging voltage (S224).
- the process of this flowchart returns to the start point, and the process is repeated from S201.
- the rectifier control unit 228 determines in the process of S215 that the voltage of the first storage battery 40a and the voltage of the second storage battery 40b are equal (S215 “Yes”), the first storage battery 40a and the second storage battery 40a Voltage value of the storage battery 40b (hereinafter, when the voltage value of the first storage battery 40a and the voltage value of the second storage battery 40b are equal, simply referred to as the voltage value of the storage battery 40), the regulation of the DC power generated by the rectifier 21. Is set in the rectifier 21. After setting the specified voltage, the rectifier control unit 228 controls the rectifier 21 to start conversion of AC power to DC power and output of DC power (S225).
- the process of determining whether the difference between the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power in S227 is less than or equal to the second threshold value is similar to the processing of S116 to S117 of the first embodiment.
- the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value (S227 “Yes”), the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power.
- the switching unit 227 is notified that the difference between the two is less than or equal to the second threshold.
- the switching unit 227 switches the first switch 42a and the second switch 42b to the closed state (S228).
- the connection from the rectifier 21 to the first storage battery 40a and the second storage battery 40b is restarted, and the first storage battery 40a and the second storage battery 40a. Charging of 40b resumes.
- S228, the process proceeds to S224.
- the first The voltage value of the storage battery 40a is set in the rectifier 21 as the voltage of the DC power generated by the rectifier 21, and when the charging of the first storage battery 40a is restarted, the rectifier 21 changes the voltage of the second storage battery 40b. It is set in the rectifier 21 as the voltage of the generated DC power. Therefore, according to the DC power supply device 20 of the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, when a plurality of storage batteries 40 are provided, the rush power at the time of restarting the charging of each storage battery 40 can be reduced. You can Therefore, according to the DC power supply device 20 of the present embodiment, charging of the plurality of storage batteries 40 can be quickly restarted after the AC power supply 10 is restored.
- the DC power supply device 20 includes two storage batteries 40, but the number of storage batteries 40 is not limited to this.
- FIG. 6 is a diagram showing an example of the overall configuration of the DC power supply device 20 according to the present embodiment.
- the DC power supply device 20 of the present embodiment includes a rectifier 21, a control device 22, a power supply device 23, a storage battery 40, a storage battery monitoring device 41, an AC input terminal 24, and an AC side.
- a resistor 44 is a resistor 44.
- the direct connection side switch 42c is provided between the storage battery 40 and the rectifier 21 and the DC load 50. More specifically, the direct connection side switch 42c is provided between the DC circuit 60 and the storage battery 40, and is directly connected to the storage battery 40 without the resistor 44. The direct connection side switch 42c is provided in parallel with the resistance side switch 42d and the resistance 44. In the normal state, the direct connection side switch 42c is in a closed state.
- the direct connection side switch 42c is an example of the first switch in this embodiment.
- the resistor side switch 42d is provided in parallel with the direct connection side switch 42c between the storage battery 40 and the rectifier 21 and the DC load 50.
- the resistor side switch 42d is provided in series with the resistor 44.
- the resistance side switch 42d is provided between the DC circuit 60 and the storage battery 40.
- a resistor 44 is provided between the resistor side switch 42d and the storage battery 40. In the normal state, the resistance side switch 42d is in the open state.
- the resistance-side switch 42d is an example of the second switch in this embodiment.
- the resistor 44 is provided in a position in parallel with the direct connection side switch 42c and in series with the resistance side switch 42d.
- the resistor 44 may be a fixed resistor or a variable resistor.
- the control device 22 includes a first acquisition unit 221, a second acquisition unit 222, a third acquisition unit 223, a power failure determination unit 224, and a first acquisition unit 223.
- the 1st acquisition part 221, the 2nd acquisition part 222, the 3rd acquisition part 223, the power failure judgment part 224, the 1st judgment part 225, and the 2nd judgment part 226 are the 1st. It has the same function as the embodiment.
- the rectifier control unit 228 of the present embodiment has the function of the first embodiment, and when the supply of AC power is restored, the rectifier control unit 228 outputs a predetermined floating charging voltage of the DC power generated by the rectifier 21.
- the rectifier 21 is set as a specified voltage.
- the switching unit 227 of the present embodiment has the function of the first embodiment, and is connected directly when the first determination unit 225 determines that the voltage of the storage battery 40 is equal to or lower than the first threshold value.
- the switch 42c and the resistor side switch 42d are opened.
- the switching unit 227 closes the resistance side switch 42d when the rectifier control unit 228 sets the floating charging voltage in the rectifier 21 as the voltage of the DC power generated by the rectifier 21, after the supply of the AC power is restarted. To do.
- the switching unit 227 determines that the difference between the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value by the second determination unit 226 after closing the resistance side switch 42d. , The direct connection side switch 42c is closed.
- FIG. 7 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the DC power supply device 20 according to this embodiment.
- the DC power output from the rectifier 21 supplies the DC power to the DC load 50 and the floating charge of the storage battery 40.
- the direct connection side switch 42c is in the closed state and the resistance side switch 42d is in the open state at the start of the process of this flowchart. That is, at the start of the process of this flowchart, the DC power output from the rectifier 21 is supplied to the storage battery 40 via the direct coupling side switch 42c.
- the first embodiment described in FIG. It is similar to the processing of S101 to S107 of the embodiment.
- the process of starting the rectifier 21 in S308 is similar to the process of S108 of the first embodiment.
- the switching unit 227 of the present embodiment switches the direct connection side switch 42c to the open state ( S309). As described above, the resistance-side switch 42d is already in the open state, so the connection between the storage battery 40 and the DC circuit 60 is cut off at this point.
- steps from the restoration of the AC power supply 10 in S310 to the processing of starting the storage battery monitoring device 41 and the control device 22 in S312 are the same as the processing of S110 to S112 of the first embodiment described in FIG. Further, the process of starting the rectifier 21 in S313 is the same as the process of S114 of the first embodiment.
- the rectifier control unit 228 of the present embodiment sets the floating charging voltage as a specified voltage, and then controls the rectifier 21 to perform conversion from AC power to DC power and output of DC power. It is started (S314).
- the switching unit 227 of the present embodiment switches the resistance side switch 42d to the closed state (S315).
- the charging of the storage battery 40 is restarted.
- electric power is supplied from the rectifier 21 to the storage battery 40 via the resistor 44, so that there is a difference between the floating charging voltage and the voltage of the storage battery 40. In some cases, the inrush current is reduced.
- the storage battery monitoring device 41 acquires the voltage value of the storage battery 40 (S116).
- the storage battery monitoring device 41 outputs the acquired voltage value to the control device 22.
- the first acquisition unit 221 of the control device 22 acquires the voltage value of the storage battery 40 from the storage battery monitoring device 41.
- the first acquisition unit 221 sends the acquired voltage value to the rectifier control unit 228 and the second determination unit 226.
- the process returns to S316.
- the control device 22 repeats the processing of S116 to S318 until the difference between the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power becomes less than or equal to the second threshold value due to the storage battery 40 being charged.
- the second determination unit 226 determines that the difference between the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power is less than or equal to the second threshold value (S318 “Yes”), the voltage of the storage battery 40 and the voltage of the DC power.
- the switching unit 227 is notified that the difference between the two is less than or equal to the second threshold.
- the switching unit 227 switches the direct connection side switch 42c to the closed state (S319).
- the direct connection side switch 42c By closing the direct connection side switch 42c, electric power is supplied from the rectifier 21 to the storage battery 40 without passing through the resistor 44, and thus the charging speed of the storage battery 40 is improved.
- the switching unit 227 switches the direct connection side switch 42c to the closed state and then switches the resistance side switch 42d to the open state (S320).
- the processing of this flowchart returns to the start point, and the processing is repeated from S301.
- the DC power supply device 20 of the present embodiment includes the direct connection side switch 42c, the resistance side switch 42d, and the resistor 44, and when it is determined that the voltage value of the storage battery 40 is equal to or lower than the first threshold value.
- the direct connection side switch 42c and the resistance side switch 42d are opened, and when the supply of AC power is restored, the resistance side switch 42d is closed, and the difference between the voltage value of the storage battery 40 and the DC power value is the second. If it is determined that the value is less than or equal to the threshold value of, the direct connection side switch 42c is closed.
- the DC power supply device 20 of the present embodiment in addition to the effects of the first embodiment, when the charging of the storage battery 40 is restarted after the power recovery, the rush current can be reduced by the resistor 44. .. Further, according to the DC power supply device 20 of the present embodiment, the charging of the storage battery 40 can be resumed without changing the regulated voltage of the rectifier 21 from the floating charging voltage. It can be simplified.
- the control device 22 or the storage battery monitoring device 41 may change the resistance value of the resistor 44.
- the control device 22 may gradually reduce the resistance value of the resistor 44 after the resistor side switch 42d is closed. ..
- the storage battery 40 can be charged more quickly.
- a variable capacitor or the like may be adopted instead of the resistor 44.
- the path through which power is supplied to the storage battery 40 and the path through which power is discharged from the storage battery 40 are common paths, but in the fourth embodiment, charging is performed.
- a path for discharge and a path for discharge are provided separately.
- FIG. 8 is a diagram showing an example of the overall configuration of the DC power supply device 20 according to the present embodiment.
- the DC power supply device 20 of the present embodiment includes a rectifier 21, a control device 22, a power supply device 23, a storage battery 40, a storage battery monitoring device 41, an AC input terminal 24, and an AC side.
- Current sensor 26, AC side voltage sensor 27, capacitor 28, DC side current sensor 29, DC side voltage sensor 30, DC output terminal 32, diode 33, switch 42, resistor 44, and for discharging A diode 45 and a charging diode 46 are provided.
- the resistor 44 is provided in a position in series with the charging diode 46 and in parallel with the discharging diode 45 and the switch 42. In the present embodiment, the resistor 44 is provided between the charging diode 46 and the storage battery 40. Further, similarly to the third embodiment, the resistor 44 may be a fixed resistor or a variable resistor.
- the discharging diode 45 is provided in series with the switch 42. More specifically, the discharging diode 45 is provided between the switch 42 and the DC circuit 60.
- the discharging diode 45 is a backflow prevention diode that prevents a backflow of current from the DC circuit 60 toward the storage battery 40. In the present embodiment, the discharging diode 45 passes the current discharged from the storage battery 40 and does not pass the current output from the rectifier 21.
- the charging diode 46 is provided in parallel with the discharging diode 45. More specifically, the charging diode 46 is provided between the resistor 44 and the DC circuit 60.
- the charging diode 46 is a backflow prevention diode that prevents a backflow of current from the storage battery 40 toward the DC circuit 60. In the present embodiment, the charging diode 46 does not pass the current discharged from the storage battery 40, but passes the current output from the rectifier 21.
- a path connecting the DC circuit 60 and the storage battery 40 via the discharging diode 45 and the switch 42 is a path for discharging, and a DC circuit 60 and the storage battery are connected via the charging diode 46 and the resistor 44.
- the path connecting 40 is called a charging path.
- no switch is provided in the charging path. Therefore, the storage battery 40 is always connected to the DC circuit 60 via the charging diode 46 and the resistor 44.
- the charging diode 46 prevents the reverse flow, and therefore, the charging path is very small. Except for such leak current, it is not discharged from the storage battery 40 to the DC circuit 60 side.
- the switch 42 of the present embodiment has the same function as that of the first embodiment and is installed between the storage battery 40 and the discharging diode 45. The switch 42 is normally closed.
- the control device 22 includes a first acquisition unit 221, a second acquisition unit 222, a third acquisition unit 223, a power failure determination unit 224, and a first acquisition unit 223.
- the 1st acquisition part 221, the 2nd acquisition part 222, the 3rd acquisition part 223, the power failure judgment part 224, the 1st judgment part 225, and the 2nd judgment part 226 are the 1st. It has the same function as the embodiment.
- the rectifier control unit 228 of the present embodiment has the function of the first embodiment, and when the supply of the AC power is resumed, the rectifier control unit 228 outputs the predetermined floating charging voltage of the DC power generated by the rectifier 21.
- the rectifier 21 is set as a specified voltage.
- the switching unit 227 of the present embodiment has the function of the first embodiment, and switches when the first determination unit 225 determines that the voltage of the storage battery 40 is equal to or lower than the first threshold value. 42 is opened.
- the switching unit 227 closes the switch 42 when the rectifier control unit 228 sets the floating charging voltage in the rectifier 21 as the voltage of the DC power generated by the rectifier 21, after the supply of the AC power is restarted.
- FIG. 9 is a flowchart showing an example of the flow of processing executed by the DC power supply device 20 according to this embodiment.
- the DC power output from the rectifier 21 supplies the DC power to the DC load 50 and the floating charge of the storage battery 40.
- the switch 42 is in the closed state, and the electric power discharged from the storage battery 40 can be output to the DC circuit 60 side via the switch 42 and the discharging diode 45. It is assumed that
- the DC power supply device 20 of the present embodiment includes the discharging diode 45 that is provided in series with the switch 42 and the charging diode 46 that is provided in series with the resistor 44, and controls the DC power supply device 20.
- the device 22 opens the switch 42 when it determines that the voltage of the storage battery 40 is equal to or lower than the first threshold value, and when the supply of the AC power is resumed, the rectifier 21 generates a predetermined floating charging voltage.
- the rectifier 21 is set as the voltage of the DC power to be used, and then the switch 42 is closed. Therefore, according to the DC power supply device 20 of the present embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the time from the restoration of the AC power supply 10 to the start of charging the storage battery 40 can be further shortened.
- the control device 22 or the storage battery monitoring device 41 may change the resistance value of the resistor 44.
- the control device 22 may gradually reduce the resistance value of the resistor 44 after the AC power supply 10 is restored.
- the storage battery 40 can be charged more quickly.
- the DC power supply device 20 may include a plurality of storage batteries 40 as in the second embodiment.
- the DC power supply device 20 includes a plurality of the storage battery management modules. It may be provided. Further, in this case, the plural storage battery management modules are connected in parallel.
- the DC battery 20 includes the storage battery 40, the storage battery monitoring device 41, the switch 42, the resistor 44, the discharging diode 45, and the charging diode 46 as one set of storage battery management module.
- a plurality of storage battery management modules may be provided.
- the programs executed by the control device 22 of the first to fourth embodiments are provided by being pre-installed in the ROM or the like.
- the program executed by the control device 22 of the first to fourth embodiments is a file of an installable format or an executable format, and is a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, a DVD (Digital It may be configured to be recorded and provided on a computer-readable recording medium such as a Versatile Disk).
- the program executed by the control device 22 of the first to fourth embodiments may be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by being downloaded via the network. good. Further, the program executed by the control device 22 of the first to fourth embodiments may be provided or distributed via a network such as the Internet.
- the programs executed by the control device 22 of the first to fourth embodiments are the above-mentioned units (first acquisition unit, second acquisition unit, third acquisition unit, power failure determination unit, first determination unit). , A second determination unit, a switching unit, and a rectifier control unit), and as actual hardware, a CPU (processor) reads out a program from the ROM and executes the program so that the above-described units perform main storage.
- the first storage unit, the second acquisition unit, the third acquisition unit, the power failure determination unit, the first determination unit, the second determination unit, the switching unit, and the rectifier control unit that are loaded on the device are the main storage devices. It is supposed to be generated above.
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Abstract
実施形態の充放電制御装置は、第1の判断部と、第2の判断部と、切替部とを備える。第1の判断部は、交流電力の供給が停止した場合に、直流負荷に電力を供給可能な蓄電池の電圧値が第1の閾値以下であるか否かを判断する。第2の判断部は、交流電力の供給が再開した場合に、蓄電池の電圧値と、交流電力を直流電力に変換して直流負荷および蓄電池に供給する整流器から出力された直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であるか否かを判断する。切替部は、第1の判断部が蓄電池の電圧値が第1の閾値以下であると判断した場合に、蓄電池と、整流器および直流負荷との間の接続を遮断し、第2の判断部が蓄電池の電圧値と直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であると判断した場合に、整流器から蓄電池への接続を再開する。
Description
本発明の実施形態は、充放電制御装置および直流電源システムに関する。
従来から、商用電源等の交流電源を直流に変換して直流負荷に電力を供給する直流電源システムが用いられている。また、このような直流電源システムには、通常時は整流器から直流電力を蓄電池に供給して蓄電しておき、商用電源等の停電時に当該蓄電池から直流負荷に電力を供給することで、直流電源を安定供給するものがある。例えば、鉛蓄電池を蓄電池として使用する直流電源システムが知られている。
一方、近年では、高いエネルギー密度と急速充電性能、長寿命特性を有するリチウムイオン電池を蓄電池として用いることのニーズが高まっている。リチウムイオン電池は、鉛電池よりも、過放電をより高精度に防止する必要がある。このため、長時間の停電が発生した場合は、過放電に至る前に、リチウムイオン電池を整流器および直流負荷から切り離す技術が知られている。
しかしながら、停電から回復した後に、再度リチウムイオン電池を整流器および直流負荷と接続すると、放電後のリチウムイオン電池の電圧と、整流器から印加される電圧との差異の大きさによっては、リチウムイオン電池への突入電流が大きくなる場合があった。このため、従来技術においては、リチウムイオン電池の再接続の前に、作業員がリチウムイオン電池の電圧の確認と整流器の設定の調整を手動で行っており、復電後に迅速に充電再開することが困難な場合があった。
実施形態の充放電制御装置は、第1の判断部と、第2の判断部と、切替部とを備える。第1の判断部は、交流電力の供給が停止した場合に、直流負荷に電力を供給可能な蓄電池の電圧値が第1の閾値以下であるか否かを判断する。第2の判断部は、交流電力の供給が再開した場合に、蓄電池の電圧値と、交流電力を直流電力に変換して直流負荷および蓄電池に供給する整流器から出力された直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であるか否かを判断する。切替部は、第1の判断部が蓄電池の電圧値が第1の閾値以下であると判断した場合に、蓄電池と、整流器および直流負荷との間の接続を遮断し、第2の判断部が蓄電池の電圧値と直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であると判断した場合に、整流器から蓄電池への接続を再開する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態にかかる直流電源装置20の全体構成の一例を示す図である。図1に示すように、直流電源装置20は、整流器21と、制御装置22と、電源供給装置23と、蓄電池40と、蓄電池監視装置41と、交流入力端子24と、交流側電流センサ26と、交流側電圧センサ27と、コンデンサ28と、直流側電流センサ29と、直流側電圧センサ30と、直流出力端子32と、ダイオード33と、スイッチ42とを備える。直流電源装置20は、本実施形態における直流電源システムの一例である。
図1は、第1の実施形態にかかる直流電源装置20の全体構成の一例を示す図である。図1に示すように、直流電源装置20は、整流器21と、制御装置22と、電源供給装置23と、蓄電池40と、蓄電池監視装置41と、交流入力端子24と、交流側電流センサ26と、交流側電圧センサ27と、コンデンサ28と、直流側電流センサ29と、直流側電圧センサ30と、直流出力端子32と、ダイオード33と、スイッチ42とを備える。直流電源装置20は、本実施形態における直流電源システムの一例である。
また、本実施形態においては、コンデンサ28と、直流側電流センサ29と、直流側電圧センサ30と、直流出力端子32と、ダイオード33とを総称して直流回路60ともいう。直流回路60は、整流器21と直流負荷50の間に位置するものとする。
交流入力端子24は、交流電源10から交流電力を受電する。交流電源10は、例えば商用電源等である。
整流器21は、交流電源10から供給された交流電力を規定の電圧の直流電力に変換して直流負荷50および蓄電池40に出力する電力変換装置である。整流器21は、交流入力端子24が受電した交流電力を入力電力とする。具体的には、整流器21は、サイリスタ整流器やトランジスタ整流器等である。
本実施形態の直流電源装置20においては、整流器21に対して直流負荷50と蓄電池40とを並列に接続し、直流負荷50への電力供給と同時に蓄電池40を充電する浮動充電方式が用いられる。浮動充電方式においては、通常時、すなわち交流電源10から電力が供給されている場合は、整流器21から出力された電力が直流負荷50に供給される。また、交流電源10の停電時、すなわち交流電源10からの電力供給が停止した場合には、蓄電池40から放電された電力が直流負荷50に供給される。また、本実施形態においては、通常時には、整流器21には、規定の電圧として、予め定められた浮動充電電圧の値が設定されているものとする。
直流負荷50は、直流電力を消費する機器や照明器具等である。整流器21から出力された直流電力は、第3の分岐34で分岐し、直流負荷50と蓄電池40にそれぞれ供給される。より具体的には、直流出力端子32は、整流器21によって直流に変換された電力を、直流負荷50に供給する。
蓄電池40は、直並列接続された複数の電池セルを有する組電池である。各電池セルは、充電により繰り返し使用可能な二次電池であるものとする。本実施形態においては、各電池セルは、リチウムイオン電池とするが、例えば、鉛電池、またはニッケル・カドミウム電池等でも良い。
蓄電池40は、直流負荷50に電力を供給可能であるものとする。具体的には、蓄電池40は、直流回路60を介して整流器21と直流負荷50とに接続し、通常時、すなわち交流電源10から電力が供給されている場合は、整流器21から出力された電力により充電する。また、蓄電池40は、交流電源10の停電時には、直流負荷50に電力を供給する。
スイッチ42は、蓄電池40と、整流器21および直流負荷51との間に設けられる。より具体的には、スイッチ42は、直流回路60と蓄電池40の間に設けられる。スイッチ42は、後述の制御装置22からの指示により開閉することによって、蓄電池40と、整流器21および直流負荷51との間を接続または遮断する。スイッチ42が閉状態の場合には、蓄電池40と、整流器21および直流負荷51との間が接続し、スイッチ42が開状態の場合には、蓄電池40と、整流器21および直流負荷51との間が遮断される。スイッチ42は、通常時には、閉状態となっているものとする。また、スイッチ42が開状態となることを、蓄電池40が直流回路60から切り離されるともいう。
交流側電流センサ26は、交流入力端子24から入力された交流電力の電流値を検出し、検出結果を制御装置22に出力する。また、交流側電圧センサ27は、交流入力端子24から入力された交流電力の電圧値を検出し、検出結果を制御装置22に出力する。交流側電流センサ26および交流側電圧センサ27は、整流器21よりも交流入力端子24側に設置される。
コンデンサ28は、整流器21の出力側に取り付けられ、整流器21から出力された直流電力を一時的に蓄電する。コンデンサ28が直流電力を一時的に蓄電することにより、整流器21から出力される直流電力の電圧が安定化する。
直流側電流センサ29は、整流器21から出力された直流電力の電流値を検出し、検出結果を制御装置22に出力する。また、直流側電圧センサ30は、整流器21から出力された直流電力の電圧値を検出し、検出結果を制御装置22に出力する。本実施形態においては、直流側電流センサ29と、直流側電圧センサ30と、コンデンサ28を挟んで整流器21の反対側に設置される。
ダイオード33は、蓄電池40から放電された電流が整流器21の方へ逆流することを防止する逆流防止ダイオードである。本実施形態においては、ダイオード33は、整流器21の出力側に設けられる。ダイオード33は、整流器21から出力された電流を直流負荷50および蓄電池40の方へ通し、かつ、蓄電池40から放電された電流を整流器21の方へ通さないものとする。
制御装置22は、交流側電流センサ26、交流側電圧センサ27、直流側電流センサ29、および直流側電圧センサ30から検出結果を取得し、これらの検出結果に基づいて整流器21の規定の電圧を設定する。また、制御装置22は、スイッチ42の開閉を制御することによって、蓄電池40と、整流器および直流負荷50との間の接続を遮断または再開する。本実施形態の制御装置22は、CPU等のプロセッサ、およびメモリを備えるコンピュータであるものとする。メモリは、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、またはフラッシュメモリ等である。制御装置22は、本実施形態における充放電制御装置の一例である。制御装置22の機能の詳細については後述する。
電源供給装置23は、制御装置22および蓄電池監視装置41に動作用電源(制御電源)を供給する装置である。より詳細には、電源供給装置23は、第1の分岐25を介して入力される交流電力、および第2の分岐31を介して入力される直流電力を入力電源とする。電源供給装置23は、交流電力と直流電力の少なくとも一方の電力が入力されれば、入力された電力を基に制御電源を生成し、制御装置22および蓄電池監視装置41に制御電源を供給する。つまり、電源供給装置23は、交流電源10が電力を供給している場合は交流電力で稼働し、交流電源10からの電力供給が停止している場合には、蓄電池40から放電された直流電力で稼働する。制御電源は、所定の電圧の直流電力とする。なお、電源供給装置23は、制御電源部ともいう。
蓄電池監視装置41は、蓄電池の状態を監視する装置である。より詳細には、蓄電池監視装置41は、蓄電池40の電圧を計測し、計測結果を制御装置22に出力する。また、蓄電池監視装置41は、電圧の他に、蓄電池40の電流、温度等を計測するものとしても良い。蓄電池監視装置41は、例えばCMU(Cell Monitoring Unit:セル監視装置)またはBMU(Battery Management Unit:電池管理装置)とする。
次に、制御装置22の機能の詳細について説明する。
図2は、本実施形態の制御装置22の機能的構成の一例を示すブロック図である。図2に示すように、制御装置22は、第1の取得部221と、第2の取得部222と、第3の取得部223と、停電判定部224と、第1の判断部225と、第2の判断部226と、切替部227と、整流器制御部228とを備える。
図2は、本実施形態の制御装置22の機能的構成の一例を示すブロック図である。図2に示すように、制御装置22は、第1の取得部221と、第2の取得部222と、第3の取得部223と、停電判定部224と、第1の判断部225と、第2の判断部226と、切替部227と、整流器制御部228とを備える。
第1の取得部221は、蓄電池監視装置41から、蓄電池40の電圧値を取得する。第1の取得部221は、取得した電圧値を、第1の判断部225、第2の判断部226および整流器制御部228に送出する。
第2の取得部222は、整流器21から出力された直流電力の電圧値を直流側電圧センサ30から取得する。また、第2の取得部222は、整流器21から出力された直流電力の電流値を直流側電流センサ29から取得する。第2の取得部222は、取得した電圧値および電流値を、第2の判断部226に送出する。
第3の取得部223は、交流入力端子24から入力された交流電力の電流値を、交流側電流センサ26から取得する。また、第3の取得部223は、交流入力端子24から入力された交流電力の電圧値を、交流側電圧センサ27から取得する。第3の取得部223は、取得した電流値および電圧値を、停電判定部224に送出する。
停電判定部224は、第3の取得部223が交流側電流センサ26から取得した交流電力の電流値と、第3の取得部223が交流側電圧センサ27から取得した交流電力の電圧値とに基づいて、交流電源10から電力が供給されているか否かを判断する。停電判定部224は、交流電源10から電力が供給されていないと判断した場合に、停電が発生していると判定する。停電判定部224は、交流電源10の停電が発生したと判断した場合に、第2の取得部222、第3の取得部223、第1の判断部225、および整流器制御部228に、停電の発生を通知する。また、停電判定部224は、交流電源10が復電したと判断した場合は、第2の判断部226および整流器制御部228に、復電したことを通知する。
第1の判断部225は、交流電力の供給が停止した場合に、蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下であるか否かを判断する。具体的には、第1の判断部225は、第1の取得部221が蓄電池監視装置41から取得した蓄電池40の電圧値に基づいて、蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下であるか否かを判断する。第1の判断部225は、蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下であると判断した場合には、蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下であることを、切替部227に通知する。
第1の閾値は、予め定められた電圧値であり、例えば、蓄電池40の放電終止電圧である。蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下の状態から、蓄電池40をさらに放電した場合には、蓄電池40は過放電となる可能性があるものとする。第1の閾値の値は、蓄電池40の種類によって異なる。
第2の判断部226は、交流電力の供給が再開した場合に、蓄電池40の電圧値と整流器21から出力された直流電力の電圧値とに基づいて、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であるか否かを判断する。より詳細には、第2の判断部226は、交流電力の供給が再開した場合であって、かつ、スイッチ42が開状態である場合に、第1の取得部221が取得した蓄電池40の電圧値と第2の取得部222が取得した直流電力の電圧との差が第2の閾値以下であるか否かを判断する。第2の判断部226は、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧との差が第2の閾値以下であると判断した場合には、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧との差が第2の閾値以下であることを、切替部227に通知する。
ここで、蓄電池40の電圧と、蓄電池40に供給される直流電力の電圧との差が大きい状態で、スイッチ42が開状態から閉状態に切り換えられると、蓄電池40へ流れる突入電流が大きくなる可能性がある。蓄電池40の電圧と、蓄電池40に供給される直流電力の電圧とが等しければ、突入電流は発生しない。本実施形態においては、突入電流が発生する場合であっても、蓄電池40周辺のケーブル等の過電流耐性で許容可能な大きさであれば、スイッチ42を閉状態にしても良いものとする。このため、本実施形態の第2の閾値は、スイッチ42が開状態から閉状態に切り換えられた場合に、発生する突入電流が蓄電池40周辺のケーブル等の過電流耐性で許容可能な大きさ以下となる電圧差とする。
切替部227は、スイッチ42の開閉を制御することによって、蓄電池40と、整流器21および直流負荷50との間の接続を遮断または再開する。本実施形態においては、切替部227は、第1の判断部225が蓄電池40の電圧が第1の閾値以下であると判断した場合に、スイッチ42を開状態に切り替えることによって、蓄電池40と、整流器21および直流負荷50との間の接続を遮断する。また、切替部227は、第2の判断部226が蓄電池40の電圧と直流電力の電圧との差が第2の閾値以下であると判断した場合に、スイッチ42を閉状態に切り替えることによって、整流器21から蓄電池40への接続を再開する。
整流器制御部228は、整流器21の起動および停止を制御する。また、整流器制御部228は、整流器21が生成する直流電力の電圧、つまり規定の電圧を制御する。より詳細には、整流器制御部228は、交流電源10の停電が発生したと判断した場合に、整流器21を停止する。また、整流器制御部228は、停電判定部224が復電したと判断した場合、つまり、交流電力の供給が再開した場合には、整流器21を起動した上で、整流器21を制御して、第1の取得部221が取得した蓄電池40の電圧を、整流器21が生成する直流電力の規定の電圧として設定する。また、整流器制御部228は、停電判定部224が停電が発生したと判断した場合に、整流器21を停止させる。また、整流器制御部228は、停電判定部224が停電が終了したと判断した場合に、整流器21を再び稼働させる。また、整流器制御部228は、交流電力の供給が回復した後に、蓄電池40の電圧への電力の供給が再開した後は、整流器21を制御して規定の電圧を段階的に大きくし、最終的には浮動充電電圧まで大きくするものとする。
次に、以上のように構成された本実施形態の直流電源装置20で実行される処理の流れについて説明する。
図3は、本実施形態にかかる直流電源装置20で実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理の開始時点では、停電は発生しておらず、整流器21から出力された直流電力によって、直流負荷50への直流電力の供給と、蓄電池40の浮動充電とが行われているものとする。また、このフローチャートの処理の開始時点では、スイッチ42は閉状態であるものとする。
まず、第3の取得部223は、交流入力端子24から入力された交流電力の電流値と電圧値を、交流側電流センサ26および交流側電圧センサ27から取得する(S101)。第3の取得部223は、取得した電流値および電圧値を、停電判定部224に送出する。
次に、停電判定部224は、第3の取得部223から受け取った交流電力の電流値および電圧値に基づいて、交流電源10の停電が発生しているか否かを判断する(S102)。
停電判定部224は、交流電源10の停電が発生していないと判断した場合には(S102“No”)、S101の処理に戻る。
また、停電判定部224が交流電源10の停電が発生したと判断した場合には(S102“Yes”)、整流器制御部228は、整流器21を停止する(S103)。整流器21が停止した場合、蓄電池40が放電した直流電力が直流負荷50へ流れるため、蓄電池40から直流負荷50への電力供給が開始する。また、ここで、電源供給装置23も蓄電池40が放電した直流電力によって稼働を継続する。このため、蓄電池監視装置41および制御装置22は、交流電源10が停電している間も、電源供給装置23から供給される電力によって稼働を継続する。
ここで、第3の取得部223は、再び、交流入力端子24から入力された交流電力の電流値と電圧値を交流側電流センサ26および交流側電圧センサ27から取得する(S104)。第3の取得部223は、取得した電流値および電圧値を停電判定部224に送出する。
そして、停電判定部224は、第3の取得部223から受け取った交流電力の電流値および電圧値に基づいて、交流電源10が復電しているか否かを判断する(S105)。
停電判定部224が交流電源10が復電していないと判断した場合(S105“No”)、第1の取得部221は、蓄電池監視装置41から、蓄電池40の電圧値を取得する(S106)。第1の取得部221は、取得した蓄電池40の電圧値を、第1の判断部225に送出する。
次に、第1の判断部225は、第1の取得部221から受け取った蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下であるか否かを判断する(S107)。
第1の判断部225が蓄電池40の電圧値が第1の閾値より大きいと判断した場合(S107“No”)、S104~S107の処理が繰り返される。蓄電池40の電圧値が第1の閾値より大きい状態で保たれている間は、蓄電池40が過放電となるおそれがないため、蓄電池40から直流負荷50への電力供給が継続する。
また、蓄電池40の電圧値が第1の閾値より大きい状態で保たれている間に、停電判定部224が交流電源10が復電したと判断した場合(S105“Yes”)、整流器制御部228は、整流器21を起動する(S108)。その後は、S1の処理に戻る。
また、S107の処理で、第1の判断部225が蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下であると判断した場合(S107“Yes”)、切替部227は、スイッチ42を開状態に切り替える(S109)。スイッチ42が開状態になることによって、蓄電池40が直流回路60から切り離される。このため、蓄電池40と、整流器21および直流負荷50との間の接続が遮断されて、蓄電池40から直流負荷50への電力供給が停止する。また、ここで、蓄電池40から電源供給装置23への電力供給も停止する。このため、蓄電池監視装置41および制御装置22も停止する。交流電源10が復電するまでの間は、この状態が継続するものとする。
次に、交流電源10が復電すると(S110)、まず、電源供給装置23が交流電力によって起動する(S111)。次に、電源供給装置23が、蓄電池監視装置41および制御装置22に電力を供給することにより、蓄電池監視装置41および制御装置22が起動する(S112)。
次に、蓄電池監視装置41は、蓄電池40の電圧値を取得する(S113)。蓄電池監視装置41は、取得した電圧値を制御装置22に出力する。制御装置22の第1の取得部221は、蓄電池監視装置41から、蓄電池40の電圧値を取得する。第1の取得部221は、取得した電圧値を整流器制御部228および第2の判断部226に送出する。
次に、制御装置22の整流器制御部228は、整流器21を起動する(S114)。そして、整流器制御部228は、整流器21に、蓄電池40の電圧値を、規定の電圧として設定する。整流器制御部228は、規定の電圧の設定後に、整流器21を制御して交流電力から直流電力への変換および直流電力の出力を開始させる(S115)。整流器21から直流電力の出力が開始することにより、整流器21から直流負荷50への電力供給が再開する。
次に、第2の取得部222は、整流器21から出力された直流電力の電圧値を、直流側電圧センサ30から取得する(S116)。第2の取得部222は、取得した直流電力の電圧値を、第2の判断部226に送出する。
第2の判断部226は、第1の取得部221が取得した蓄電池40の電圧値と第2の取得部222が取得した直流電力の電圧値とに基づいて、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であるか否かを判断する(S117)。
第2の判断部226は、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値より大きいと判断した場合は(S117“No”)、S116の処理に戻る。例えば、直流回路60への電圧の印加が開始された直後は、蓄電池40への充電電流や整流器制御部228による直流電圧及び直流電流の制御により、蓄電池40の電圧と直流側電圧センサ30によって計測される直流電力の電圧の差が不安定になる場合がある。このような場合に、第2の取得部222および第2の判断部226は、S116およびS117の処理を繰り返すことによって、直流回路60の電圧が安定するまで待機する。
また、第2の判断部226は、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であると判断した場合は(S117“Yes”)、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であることを、切替部227に通知する。
そして、切替部227は、第2の判断部226から通知を受けると、スイッチ42を閉状態に切り替える(S118)。スイッチ42が閉状態になることによって、整流器21から蓄電池40への接続が再開し、蓄電池40の充電が再開する。
次に、整流器制御部228は、整流器21の規定の電圧を段階的に大きくし、最終的には、整流器21の規定の電圧を浮動充電電圧に変更する(S119)。整流器21の規定の電圧が大きくなると蓄電池40充電電流も大きくなるが、例えば、整流器制御部228は、直流側電圧センサ30で計測された電流値が所定の制限値を超える場合は、整流器21の規定の電圧を小さくするなどの制御をしても良い。ここで、このフローチャートの処理は開始時点に戻り、S101から処理が繰り返される。
このように、本実施形態の制御装置22では、交流電力の供給が停止した場合に、蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下であると判断した場合に、蓄電池40と、整流器21および直流負荷50との間の接続を遮断し、蓄電池40の電圧値と直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であると判断した場合に、整流器21から蓄電池40への接続を再開する。このため、本実施形態の制御装置22によれば、交流電源10の停電時に蓄電池40の過放電を防止するために蓄電池40と整流器21および直流負荷50との接続が遮断された場合であっても、復電後に蓄電池40の整流器21再接続する際に蓄電池40に印加される突入電流を低減することができる。このため、本実施形態の制御装置22によれば、蓄電池40の過放電を防止した上で、復電後に迅速に蓄電池40の蓄電を再開することができる。
従来、復電後に蓄電池40の充電を再開する際に突入電流が大きくなることを防ぐために、作業員が蓄電池の電圧の確認と整流器の設定変更とを手動で実施する場合があった。このような作業は時間を要すると共に、手作業のため設定ミスの発生の可能性もあった。これに対して、本実施形態の制御装置22によれば、復電後に突入電流を低減した上で蓄電池40の充電を自動的に再開することができるため、復電後に迅速に蓄電池40の蓄電を再開することができる。停電は断続的に複数回発生する可能性があるため、蓄電池40は、復電後に迅速に充電を開始することにより、次の停電に備えることができる。
また、本実施形態の制御装置22は、交流電力の供給が回復した場合に、整流器21を制御して、蓄電池40の電圧を、整流器21が生成する直流電力の電圧として設定する。このため、本実施形態の制御装置22によれば、整流器21から出力される直流電力の電圧と蓄電池40の電圧とを等しくすることにより、蓄電池40に印加される突入電流を低減することができる。
また、本実施形態の直流電源装置20は、整流器21と、制御装置22とに加えて、蓄電池監視装置41を備える。また、直流電源装置20の制御装置22は、交流電力の供給が回復した場合に、整流器21を制御して、蓄電池監視装置41が計測した蓄電池40の電圧を整流器21が生成する直流電力の電圧とする。このため、本実施形態の直流電源装置20によれば、復電後に蓄電池40の整流器21再接続する際に、蓄電池40の電圧と、蓄電池40に印加される電圧との差異を低減することができるため、蓄電池40への突入電流を低減することができる。
また、リチウムイオン電池は内部抵抗が低いため、鉛電池よりも突入電流が大きくなる傾向があるが、本実施形態の制御装置22によれば、交流電源10の復電後に蓄電池40の整流器21再接続する際の突入電流を低減することができるため、リチウムイオン電池の制御に適している。リチウムイオン電池は、鉛電池よりも、高いエネルギー密度と急速充電性能、長寿命特性を有するため、本実施形態の直流電源装置20によれば、リチウムイオン電池を蓄電池40として採用することにより、直流負荷50への電力供給の信頼性を向上させることができる。
なお、本実施形態における直流電源装置20の構成は一例であり、これに限定されるものではない。また、直流電源装置20が備える各構成は、1つの筐体内に設置されなくとも良く、それぞれ別々の筐体として設けられて直流電源システムを構成するものとしても良い。例えば、スイッチ42、蓄電池40、および蓄電池監視装置41は、直流電源装置20の外に設けられるものとしても良い。
なお、本実施形態においては、制御装置22がスイッチ42の開閉を制御するものとしたが、蓄電池監視装置41がスイッチ42の開閉を制御する構成を採用しても良い。
また、本実施形態では浮動充電方式を採用したが、充電の方式はこれに限定されるものではなく、定電圧充電等でも良い。
また、本実施形態においては、制御装置22の第1の判断部225は、蓄電池40の電圧に基づいて、蓄電池40の電圧が第1の閾値以下であるか否かを判断することによって、蓄電池40が過放電に至る可能性を判断していたが、過放電に至る可能性の判断はこれに限定されるものではない。例えば、第1の判断部225は、蓄電池40を構成する個々の蓄電池セルの電圧、および個々の蓄電池セルの最小電圧に基づいて蓄電池40が過放電に至る可能性を判断しても良い。
(第2の実施形態)
上述の第1の実施形態では、直流電源装置20が1つの蓄電池を備える構成について説明したが、この第2の実施形態では、直流電源装置20は、複数の蓄電池40を備えるものとする。
上述の第1の実施形態では、直流電源装置20が1つの蓄電池を備える構成について説明したが、この第2の実施形態では、直流電源装置20は、複数の蓄電池40を備えるものとする。
図4は、本実施形態にかかる直流電源装置20の全体構成の一例を示す図である。図4に示すように、本実施形態の直流電源装置20は、整流器21と、制御装置22と、電源供給装置23と、第1の蓄電池40aと、第2の蓄電池40bと、第1の蓄電池監視装置41aと、第2の蓄電池監視装置41bと、交流入力端子24と、交流側電流センサ26と、交流側電圧センサ27と、コンデンサ28と、直流側電流センサ29と、直流側電圧センサ30と、直流出力端子32と、ダイオード33と、第1のスイッチ42aと、第2のスイッチ42bとを備える。
第1の蓄電池40aと第2の蓄電池40bを総称する場合は、蓄電池40という。また、第1の蓄電池監視装置41aと第2の蓄電池監視装置41bとを総称する場合は、蓄電池監視装置41という。第1のスイッチ42aと第2のスイッチ42bを総称する場合は、スイッチ42という。
本実施形態の第1の蓄電池40aと第2の蓄電池40bとは、並列で接続しているものとする。
第1の蓄電池監視装置41aは、第1の蓄電池40aの電圧を計測し、計測結果を制御装置22に出力する。また、第2の蓄電池監視装置41bは、第2の蓄電池40bの電圧を計測し、計測結果を制御装置22に出力する。
第1のスイッチ42aは、第1の蓄電池40aと、整流器21および直流負荷51との間に設けられる。より具体的には、第1のスイッチ42aは、直流回路60と第1の蓄電池40aの間に設けられる。
第2のスイッチ42bは、第2の蓄電池40bと、整流器21および直流負荷51との間に設けられる。より具体的には、第2のスイッチ42bは、直流回路60と第2の蓄電池40bの間に設けられる。
第1のスイッチ42aおよび第2のスイッチ42bは、制御装置22からの指示により開閉することによって、第1の蓄電池40aまたは第2の蓄電池40bと、整流器21および直流負荷51との間を接続または遮断する。
次に、本実施形態の制御装置22の機能について説明する。本実施形態の制御装置22は、第1の実施形態と同様に、第1の取得部221と、第2の取得部222と、第3の取得部223と、停電判定部224と、第1の判断部225と、第2の判断部226と、切替部227と、整流器制御部228とを備える。第2の取得部222と、第3の取得部223と、停電判定部224とは、第1の実施形態と同様の機能を備える。
本実施形態の第1の取得部221は、第1の実施形態の機能を備えた上で、第1の蓄電池監視装置41aから第1の蓄電池40aの電圧値を取得し、第2の蓄電池監視装置41bから第2の蓄電池40bの電圧値を取得する。
また、本実施形態の第1の判断部225は、第1の実施形態の機能を備えた上で、交流電力の供給が停止した場合に、第1の蓄電池40aの電圧値および第2の蓄電池40bの電圧値が第1の閾値以下であるか否かを判断する。具体的には、第1の判断部225は、第1の取得部221が第1の蓄電池監視装置41aから取得した第1の蓄電池40aの電圧値と、第1の取得部221が第2の蓄電池監視装置41bから取得した第2の蓄電池40bの電圧値と、に基づいて、第1の蓄電池40aの電圧値と、第2の蓄電池40bの電圧値とがそれぞれ第1の閾値以下であるか否かを判断する。第1の判断部225は、第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bの電圧値が第1の閾値以下であると判断した場合には、第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bの電圧値が第1の閾値以下であることを、切替部227に通知する。
また、本実施形態の整流器制御部228は、第1の実施形態の機能を備えた上で、交流電力の供給が回復した場合に、第1の取得部221が取得した第1の蓄電池40aの電圧値と、第2の蓄電池40bの電圧値とが異なるか否かを判断する。また、整流器制御部228は、第1の蓄電池40aの電圧値と、第2の蓄電池40bの電圧値とが異なると判断した場合には、第1の蓄電池40aの電圧値を、整流器21が生成する直流電力の電圧として、整流器21に設定する。また、整流器制御部228は、第1の蓄電池40aの充電再開後に、第2の蓄電池40bの電圧値を、整流器21が生成する直流電力の電圧として、整流器21に設定する。
また、本実施形態の第2の判断部226は、第1の実施形態の機能を備えた上で、交流電力の供給が回復した場合に、第1の取得部221が取得した第1の蓄電池40aの電圧値と第2の取得部222が取得した直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であるか否かを判断する。また、本実施形態の第2の判断部226は、第1のスイッチ42aが閉状態となった後、つまり、復電後に第1の蓄電池40aへの充電が再開された場合に、第2の蓄電池40bの電圧値と直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であるか否かを判断する。
また、本実施形態の切替部227は、第1の実施形態の機能を備えた上で、第2の判断部226が第1の蓄電池40aの電圧値と直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であると判断した場合に、第1のスイッチ42aを閉状態にする。つまり、切替部227は、第2の判断部226が第1の蓄電池40aの電圧値と直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であると判断した場合に、整流器21から第1の蓄電池40aへの直流電力の供給を再開する。
また、本実施形態の切替部227は、さらに、第1のスイッチ42aが閉状態となった後に、第2の判断部226が第2の蓄電池40bの電圧と直流電力の電圧との差が第2の閾値以下であると判断した場合に、第2のスイッチを閉状態にする。第1の蓄電池40aへの充電が再開された場合であって、第2の判断部226が第2の蓄電池40bの電圧と直流電力の電圧との差が第2の閾値以下であると判断した場合に、整流器21から第2の蓄電池40bへの直流電力の供給を再開する。
次に、以上のように構成された本実施形態の直流電源装置20で実行される処理の流れについて説明する。
図5は、本実施形態にかかる直流電源装置20で実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理の開始時点では、停電は発生しておらず、整流器21から出力された直流電力によって、直流負荷50への直流電力の供給と、第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bの浮動充電とが行われているものとする。また、このフローチャートの処理の開始時点では、第1のスイッチ42aおよび第2のスイッチ42bは閉状態であるものとする。
S201の交流電力の電圧値および電流値の取得の処理から、S205の交流電源10が復電しているか否かの判断の処理までは、図3で説明した第1の実施形態のS101~S105の処理と同様である。また、S208の整流器21の起動の処理は、第1の実施形態のS108の処理と同様である。
S205の交流電源10が復電しているか否かの判断の処理の後、第1の蓄電池監視装置41aは、第1の蓄電池40aの電圧値を取得する。また、第2の蓄電池監視装置41bは、第2の蓄電池40bの電圧値を取得する(S206)。第1の蓄電池監視装置41aおよび第2の蓄電池監視装置41bは、取得した電圧値を制御装置22に出力する。制御装置22の第1の取得部221は、第1の蓄電池監視装置41aおよび第2の蓄電池監視装置41bから、第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bの電圧値を取得する。第1の取得部221は、取得した電圧値を第1の判断部225に送出する。
そして、第1の判断部225は、第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bの電圧値が第1の閾値以下であるか否かを判断する(S207)。
第1の判断部225が第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bの電圧値が第1の閾値より大きいと判断した場合(S207“No”)、S204~S207の処理が繰り返される。
また、S207の処理で、第1の判断部225が第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bの電圧値が第1の閾値以下であると判断した場合(S207“Yes”)、切替部227は、第1のスイッチ42aおよび第2のスイッチ42bを開状態に切り替える(S209)。S210の交流電源10の復電から、S212の第1の蓄電池監視装置41a、第2の蓄電池監視装置41b、および制御装置22の起動の処理までは、第1の実施形態のS110~S112の処理と同様である。
S212の処理で第1の蓄電池監視装置41a、第2の蓄電池監視装置41b、および制御装置22が起動した後に、第1の蓄電池監視装置41aは、第1の蓄電池40aの電圧値を取得する。また、第2の蓄電池監視装置41bは、第2の蓄電池40bの電圧値を取得する(S213)。第1の蓄電池監視装置41aおよび第2の蓄電池監視装置41bは、取得した電圧値を制御装置22に出力する。制御装置22の第1の取得部221は、第1の蓄電池監視装置41aおよび第2の蓄電池監視装置41bから、第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bの電圧値を取得する。第1の取得部221は、取得した電圧値を整流器制御部228および第2の判断部226に送出する。
S214の整流器21の起動は、第1の実施形態のS114の処理と同様である。
次に、制御装置22の整流器制御部228は、第1の取得部221が取得した第1の蓄電池40aの電圧値と第2の蓄電池40bの電圧値とに基づいて、第1の蓄電池40aの電圧と第2の蓄電池40bの電圧とが異なるか否かを判断する(S215)。
整流器制御部228は、第1の蓄電池40aの電圧と第2の蓄電池40bの電圧とが異なると判断した場合(S215“No”)、第1の蓄電池40aの電圧値を、整流器21が生成する直流電力の規定の電圧として、整流器21に設定する。整流器制御部228は、規定の電圧の設定後に、整流器21を制御して交流電力から直流電力への変換および直流電力の出力を開始させる(S216)。ここで、整流器21から直流負荷50への電力供給が再開する。S217の整流器21から出力された直流電力の電圧値の取得の処理は、第1の実施形態のS106の処理と同様である。
次に、第2の判断部226は、第1の取得部221が取得した第1の蓄電池40aの電圧値と第2の取得部222が取得した直流電力の電圧値とに基づいて、第1の蓄電池40aの電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であるか否かを判断する(S218)。
第2の判断部226は、第1の蓄電池40aの電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値より大きいと判断した場合は(S218“No”)、S217の処理に戻る。
また、第2の判断部226は、第1の蓄電池40aの電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であると判断した場合は(S218“Yes”)、第1の蓄電池40aの電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であることを、切替部227に通知する。
そして、切替部227は、第2の判断部226から通知を受けると、第1のスイッチ42aを閉状態に切り替える(S219)。第1のスイッチ42aが閉状態になることによって、整流器21から第1の蓄電池40aへの接続が再開し、第1の蓄電池40aの充電が再開する。
次に、整流器制御部228は、第2の蓄電池40bの電圧値を、整流器21が生成する直流電力の規定の電圧として、整流器21に設定する(S220)。
次に、第2の取得部222は、整流器21から出力された直流電力の電圧値を、直流側電圧センサ30から取得する(S221)。第2の取得部222は、取得した直流電力の電圧値を、第1の判断部225に送出する。
そして、第2の判断部226は、第1の取得部221が取得した第2の蓄電池40bの電圧値と第2の取得部222が取得した直流電力の電圧値とに基づいて、第2の蓄電池40bの電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であるか否かを判断する(S222)。
第2の判断部226は、第2の蓄電池40bの電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値より大きいと判断した場合は(S222“No”)、S221の処理に戻る。
また、第2の判断部226は、第2の蓄電池40bの電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であると判断した場合は(S222“Yes”)、第2の蓄電池40bの電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であることを、切替部227に通知する。
そして、切替部227は、第2の判断部226から通知を受けると、第2のスイッチ42bを閉状態に切り替える(S223)。第2のスイッチ42bが閉状態になることによって、整流器21から第2の蓄電池40bへの接続が再開し、第2の蓄電池40bの充電が再開する。
次に、整流器制御部228は、整流器21の規定の電圧を段階的に大きくし、最終的には、整流器21の規定の電圧を浮動充電電圧に変更する(S224)。ここで、このフローチャートの処理は開始時点に戻り、S201から処理が繰り返される。
また、整流器制御部228は、S215の処理で、第1の蓄電池40aの電圧と第2の蓄電池40bの電圧とが等しいと判断した場合(S215“Yes”)、第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bの電圧値(以下、第1の蓄電池40aの電圧値と第2の蓄電池40bの電圧値とが等しい場合、単に蓄電池40の電圧値という)を、整流器21が生成する直流電力の規定の電圧として、整流器21に設定する。整流器制御部228は、規定の電圧の設定後に、整流器21を制御して交流電力から直流電力への変換および直流電力の出力を開始させる(S225)。
S226の整流器21から出力された直流電力の電圧値の取得の処理から、S227の蓄電池40の電圧と直流電力の電圧との差が第2の閾値以下か否かを判断する処理とは、第1の実施形態のS116からS117の処理と同様である。
また、第2の判断部226は、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であると判断した場合は(S227“Yes”)、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であることを、切替部227に通知する。
そして、切替部227は、第2の判断部226から通知を受けると、第1のスイッチ42aおよび第2のスイッチ42bを閉状態に切り替える(S228)。第1のスイッチ42aおよび第2のスイッチ42bが閉状態になることによって、整流器21から第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bへの接続が再開し、第1の蓄電池40aおよび第2の蓄電池40bの充電が再開する。S228の後は、S224の処理に進む。
このように、本実施形態の直流電源装置20では、制御装置22は、第1の蓄電池40aの電圧値と、第2の蓄電池40bの電圧値とが異なると判断した場合には、第1の蓄電池40aの電圧値を、整流器21が生成する直流電力の電圧として整流器21に設定し、第1の蓄電池40aへの充電が再開された場合に、第2の蓄電池40bの電圧を、整流器21が生成する直流電力の電圧として整流器21に設定する。このため、本実施形態の直流電源装置20によれば、第1の実施形態の効果に加えて、複数の蓄電池40を備える場合に、各蓄電池40の充電再開の際の突入電力を低減することができる。このため、本実施形態の直流電源装置20によれば、交流電源10の復電後に、複数の蓄電池40の充電を迅速に再開することができる。
なお、本実施形態では、直流電源装置20は、2つの蓄電池40を備えるものとしたが、蓄電池40の数はこれに限定されるものではない。
(第3の実施形態)
上述の第1の実施形態および第2の実施形態では、1つの蓄電池40に対して、1つのスイッチ42が設けられていた。これに対して、この第3の実施形態では、1つの蓄電池40に対して、2つのスイッチが設けられる。
上述の第1の実施形態および第2の実施形態では、1つの蓄電池40に対して、1つのスイッチ42が設けられていた。これに対して、この第3の実施形態では、1つの蓄電池40に対して、2つのスイッチが設けられる。
図6は、本実施形態にかかる直流電源装置20の全体構成の一例を示す図である。図6に示すように、本実施形態の直流電源装置20は、整流器21と、制御装置22と、電源供給装置23と、蓄電池40と、蓄電池監視装置41と、交流入力端子24と、交流側電流センサ26と、交流側電圧センサ27と、コンデンサ28と、直流側電流センサ29と、直流側電圧センサ30と、直流出力端子32と、ダイオード33と、直結側スイッチ42cと、抵抗側スイッチ42dと、抵抗44とを備える。
直結側スイッチ42cは、蓄電池40と整流器21および直流負荷50との間に設けられる。より詳細には、直結側スイッチ42cは、直流回路60と蓄電池40の間に設けられ、抵抗44を介さずに蓄電池40と直結する。また、直結側スイッチ42cは、抵抗側スイッチ42dおよび抵抗44と並列に設けられる。通常時においては、直結側スイッチ42cは閉状態であるものとする。また、直結側スイッチ42cは、本実施形態における第1のスイッチの一例である。
抵抗側スイッチ42dは、蓄電池40と整流器21および直流負荷50との間に、直結側スイッチ42cと並列に設けられる。また、抵抗側スイッチ42dは、抵抗44と直列に設けられる。本実施形態においては、図6に示すように、抵抗側スイッチ42dは、直流回路60と蓄電池40の間に設けられる。また、抵抗側スイッチ42dと蓄電池40との間には、抵抗44が設けられる。通常時においては、抵抗側スイッチ42dは開状態であるものとする。また、抵抗側スイッチ42dは、本実施形態における第2のスイッチの一例である。
抵抗44は、直結側スイッチ42cと並列になり、かつ、抵抗側スイッチ42dと直列になる位置に設けられる。抵抗44は、固定抵抗器でも良いし、可変抵抗器であっても良い。
次に、本実施形態の制御装置22の機能について説明する。本実施形態の制御装置22は、第1の実施形態と同様に、第1の取得部221と、第2の取得部222と、第3の取得部223と、停電判定部224と、第1の判断部225と、第2の判断部226と、切替部227と、整流器制御部228とを備える。第1の取得部221と、第2の取得部222と、第3の取得部223と、停電判定部224と、第1の判断部225と、第2の判断部226とは、第1の実施形態と同様の機能を備える。
本実施形態の整流器制御部228は、第1の実施形態の機能を備えた上で、交流電力の供給が回復した場合に、予め定められた浮動充電電圧を、整流器21が生成する直流電力の規定の電圧として、整流器21に設定する。
また、本実施形態の切替部227は、第1の実施形態の機能を備えた上で、第1の判断部225が蓄電池40の電圧が第1の閾値以下であると判断した場合に直結側スイッチ42cおよび抵抗側スイッチ42dを開状態にする。
また、切替部227は、交流電力の供給の再開後に、整流器制御部228が浮動充電電圧を整流器21が生成する直流電力の電圧として整流器21に設定した場合に、抵抗側スイッチ42dを閉状態にする。
また、切替部227は、抵抗側スイッチ42dを閉状態にした後に、第2の判断部226が蓄電池40の電圧と直流電力の電圧との差が第2の閾値以下であると判断した場合に、直結側スイッチ42cを閉状態にする。
次に、以上のように構成された本実施形態の直流電源装置20で実行される処理の流れについて説明する。
図7は、本実施形態にかかる直流電源装置20で実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理の開始時点では、停電は発生しておらず、整流器21から出力された直流電力によって、直流負荷50への直流電力の供給と、蓄電池40の浮動充電とが行われているものとする。また、このフローチャートの処理の開始時点では直結側スイッチ42cは閉状態であり、抵抗側スイッチ42dは開状態であるものとする。つまり、このフローチャートの処理の開始時点では、蓄電池40には、直結側スイッチ42cを介して整流器21から出力された直流電力が供給されている。
S301の交流電力の電圧値および電流値の取得の処理から、S307の蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下であるか否かの判断の処理までは、図3で説明した第1の実施形態のS101~S107の処理と同様である。また、S308の整流器21の起動の処理は、第1の実施形態のS108の処理と同様である。
第1の判断部225が蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下であると判断した場合(S307“Yes”)、本実施形態の切替部227は、直結側スイッチ42cを開状態に切り替える(S309)。上述のように、抵抗側スイッチ42dは既に開状態であるため、この時点で、蓄電池40と直流回路60との接続が遮断される。
また、S310の交流電源10の復電から、S312の蓄電池監視装置41および制御装置22の起動の処理までは、図3で説明した第1の実施形態のS110~S112の処理と同様である。また、S313の整流器21の起動の処理は、第1の実施形態のS114の処理と同様である。
本実施形態の整流器制御部228は、整流器21を起動した後に、浮動充電電圧を規定の電圧として設定した上で、整流器21を制御して交流電力から直流電力への変換および直流電力の出力を開始させる(S314)。
次に、本実施形態の切替部227は、抵抗側スイッチ42dを閉状態に切り替える(S315)。抵抗側スイッチ42dが閉状態になることにより、蓄電池40の充電が再開する。本実施形態においては、復電後に蓄電池40の充電が再開する際には、整流器21から蓄電池40に抵抗44を介して電力が供給されるため、浮動充電電圧と蓄電池40の電圧とに差異がある場合でも、突入電流が低減する。
次に、蓄電池監視装置41は、蓄電池40の電圧値を取得する(S116)。蓄電池監視装置41は、取得した電圧値を制御装置22に出力する。制御装置22の第1の取得部221は、蓄電池監視装置41から、蓄電池40の電圧値を取得する。第1の取得部221は、取得した電圧値を整流器制御部228および第2の判断部226に送出する。
S317の直流電力の電圧値の取得から、S318の蓄電池40の電圧と直流電力の電圧との差が第2の閾値以下か否かを判断する処理までは、第1の実施形態のS116からS117の処理と同様である。
第2の判断部226は、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値より大きいと判断した場合は(S318“No”)、S316の処理に戻る。制御装置22は、蓄電池40が充電されることによって蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下となるまで、S116~S318の処理を繰り返す。
そして、第2の判断部226は、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であると判断した場合は(S318“Yes”)、蓄電池40の電圧と直流電力の電圧の差が第2の閾値以下であることを、切替部227に通知する。
そして、切替部227は、第2の判断部226から通知を受けると、直結側スイッチ42cを閉状態に切り替える(S319)。直結側スイッチ42cが閉状態になることによって、整流器21から蓄電池40に抵抗44を介さずに電力が供給されるため、蓄電池40の充電速度が向上する。
そして、切替部227は、直結側スイッチ42cを閉状態にした後に、抵抗側スイッチ42dを開状態に切り替える(S320)。ここで、このフローチャートの処理は開始時点に戻り、S301から処理が繰り返される。
このように、本実施形態の直流電源装置20は、直結側スイッチ42cと、抵抗側スイッチ42dと、抵抗44とを備え、蓄電池40の電圧値が第1の閾値以下であると判断した場合に直結側スイッチ42cおよび抵抗側スイッチ42dを開状態にし、交流電力の供給が回復した場合に抵抗側スイッチ42dを閉状態にして、蓄電池40の電圧値と直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であると判断した場合に直結側スイッチ42cを閉状態にする。このため、本実施形態の直流電源装置20によれば、第1の実施形態の効果に加えて、復電後に蓄電池40の充電を再開する場合に、抵抗44によって突入電流を低減することができる。また、本実施形態の直流電源装置20によれば、整流器21の規定の電圧を、浮動充電電圧から変更しなくとも、蓄電池40への充電を再開することができるため、制御装置22の処理を簡易化することができる。
なお、抵抗44が可変抵抗器である場合には、制御装置22または蓄電池監視装置41が、抵抗44の抵抗値を変更するものとしても良い。例えば、制御装置22が抵抗44を制御する機能を有する場合には、制御装置22は、抵抗側スイッチ42dが閉状態となった後に、抵抗44の抵抗値を段階的に小さくするものとしても良い。当該構成を採用する場合は、より迅速に蓄電池40の充電を進めることができる。また、抵抗44の代わりに、バリアブルコンデンサ等を採用しても良い。
(第4の実施形態)
上述の第1~第3の実施形態では、蓄電池40に電力が供給される経路と、蓄電池40から電力が放電される経路とを共通の経路としていたが、この第4の実施形態では、充電用の経路と放電用の経路とを別個に設けることとする。
上述の第1~第3の実施形態では、蓄電池40に電力が供給される経路と、蓄電池40から電力が放電される経路とを共通の経路としていたが、この第4の実施形態では、充電用の経路と放電用の経路とを別個に設けることとする。
図8は、本実施形態にかかる直流電源装置20の全体構成の一例を示す図である。図8に示すように、本実施形態の直流電源装置20は、整流器21と、制御装置22と、電源供給装置23と、蓄電池40と、蓄電池監視装置41と、交流入力端子24と、交流側電流センサ26と、交流側電圧センサ27と、コンデンサ28と、直流側電流センサ29と、直流側電圧センサ30と、直流出力端子32と、ダイオード33と、スイッチ42と、抵抗44と、放電用ダイオード45と、充電用ダイオード46とを備える。
抵抗44は、充電用ダイオード46と直列になり、かつ、放電用ダイオード45およびスイッチ42と並列になる位置に設けられる。本実施形態においては、抵抗44は、充電用ダイオード46と蓄電池40との間に設けられる。また、第3の実施形態と同様に、抵抗44は、固定抵抗器でも良いし、可変抵抗器であっても良い。
放電用ダイオード45は、スイッチ42と直列に設けられる。より詳細には、放電用ダイオード45は、スイッチ42と直流回路60との間に設けられる。放電用ダイオード45は、直流回路60から蓄電池40方向への電流の逆流を防止する逆流防止ダイオードである。本実施形態においては、放電用ダイオード45は、蓄電池40から放電された電流を通し、かつ、整流器21から出力された電流は通さないものとする。
また、充電用ダイオード46は、放電用ダイオード45と並列に設けられる。より詳細には、充電用ダイオード46は、抵抗44と直流回路60との間に設けられる。充電用ダイオード46は、蓄電池40から直流回路60方向への電流の逆流を防止する逆流防止ダイオードである。本実施形態においては、充電用ダイオード46は、蓄電池40から放電された電流を通さず、かつ、整流器21から出力された電流を通すものとする。
本実施形態においては、放電用ダイオード45およびスイッチ42を経由して直流回路60と蓄電池40とを接続する経路を放電用の経路、充電用ダイオード46および抵抗44を経由して直流回路60と蓄電池40とを接続する経路を充電用の経路という。ここで、本実施形態においては、充電用の経路にはスイッチが設けられていない。このため、蓄電池40は、充電用ダイオード46および抵抗44を介して直流回路60に常時接続された状態となるが、充電用ダイオード46が逆流を防止することにより、充電用の経路においては、微小なリーク電流以外は蓄電池40から直流回路60側に放出されない。
本実施形態のスイッチ42は、第1の実施形態と同様の機能を備え、蓄電池40と放電用ダイオード45との間に設置されるものとする。スイッチ42は、通常時には閉状態であるものとする。
次に、本実施形態の制御装置22の機能について説明する。本実施形態の制御装置22は、第1の実施形態と同様に、第1の取得部221と、第2の取得部222と、第3の取得部223と、停電判定部224と、第1の判断部225と、第2の判断部226と、切替部227と、整流器制御部228とを備える。第1の取得部221と、第2の取得部222と、第3の取得部223と、停電判定部224と、第1の判断部225と、第2の判断部226とは、第1の実施形態と同様の機能を備える。
本実施形態の整流器制御部228は、第1の実施形態の機能を備えた上で、交流電力の供給が再開した場合に、予め定められた浮動充電電圧を、整流器21が生成する直流電力の規定の電圧として、整流器21に設定する。
また、本実施形態の切替部227は、第1の実施形態の機能を備えた上で、第1の判断部225が蓄電池40の電圧が第1の閾値以下であると判断した場合に、スイッチ42を開状態にする。
また、切替部227は、交流電力の供給の再開後に、整流器制御部228が浮動充電電圧を整流器21が生成する直流電力の電圧として整流器21に設定した場合に、スイッチ42を閉状態にする。
次に、以上のように構成された本実施形態の直流電源装置20で実行される処理の流れについて説明する。
図9は、本実施形態にかかる直流電源装置20で実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理の開始時点では、停電は発生しておらず、整流器21から出力された直流電力によって、直流負荷50への直流電力の供給と、蓄電池40の浮動充電とが行われているものとする。また、このフローチャートの処理の開始時点では、スイッチ42は、閉状態であり、蓄電池40から放電された電力が、スイッチ42および放電用ダイオード45を介して直流回路60側へ出力可能な状態となっているものとする。
S401の交流電力の電圧値および電流値の取得の処理から、S412の蓄電池監視装置41および制御装置22の起動の処理までは、図3で説明した第1の実施形態のS101~S112の処理と同様である。また、S413の整流器21の起動の処理から、S414の整流器21に浮動充電電圧を規定の電圧として設定して出力を開始する処理までは、図7で説明した第3の実施形態のS313からS314の処理と同様である。
整流器制御部228によって整流器21からの直流電力の供給が再開すると、充電用ダイオード46および抵抗44を介して、蓄電池40に電力が供給される。
このように、本実施形態の直流電源装置20は、スイッチ42と直列に設けられた放電用ダイオード45と、抵抗44と直列に設けられた充電用ダイオード46とを備え、直流電源装置20の制御装置22は、蓄電池40の電圧が第1の閾値以下であると判断した場合にスイッチ42を開状態にし、交流電力の供給が再開した場合に、予め定められた浮動充電電圧を整流器21が生成する直流電力の電圧として、整流器21に設定した上でスイッチ42を閉状態にする。このため、本実施形態の直流電源装置20によれば、第1の実施形態の効果に加えて、交流電源10の復電から蓄電池40の充電開始までの時間をより短縮することができる。
なお、第3の実施形態と同様に、抵抗44が可変抵抗器である場合には、制御装置22または蓄電池監視装置41が、抵抗44の抵抗値を変更するものとしても良い。例えば、制御装置22が抵抗44を制御する機能を有する場合には、制御装置22は、交流電源10が復電した後に、抵抗44の抵抗値を段階的に小さくするものとしても良い。当該構成を採用する場合は、より迅速に蓄電池40の充電を進めることができる。
(変形例)
上述の第3の実施形態および第4の実施形態においても、第2の実施形態のように、直流電源装置20が複数の蓄電池40を備える構成を採用しても良い。
上述の第3の実施形態および第4の実施形態においても、第2の実施形態のように、直流電源装置20が複数の蓄電池40を備える構成を採用しても良い。
例えば、第3の実施形態の蓄電池40、蓄電池監視装置41、直結側スイッチ42c、抵抗側スイッチ42d、および抵抗44を1セットの蓄電池管理モジュールとして、直流電源装置20は、当該蓄電池管理モジュールを複数備えるものとしても良い。また、この場合に、複数蓄電池管理モジュールは、並列に接続されるものとする。
また、第4の実施形態においては、蓄電池40、蓄電池監視装置41、スイッチ42、抵抗44、放電用ダイオード45、および充電用ダイオード46を1セットの蓄電池管理モジュールとして、直流電源装置20は、当該蓄電池管理モジュールを複数備えるものとしても良い。
以上説明したとおり、第1から第4の実施形態によれば、蓄電池40の過放電を防止した上で、復電後に迅速に蓄電池40の蓄電を再開することができる。
なお、第1から第4の実施形態の制御装置22で実行されるプログラムは、ROM等に予め組み込まれて提供される。また、第1から第4の実施形態の制御装置22で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD-ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD-R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
さらに、第1から第4の実施形態の制御装置22で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、第1から第4の実施形態の制御装置22で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
第1から第4の実施形態の制御装置22で実行されるプログラムは、上述した各部(第1の取得部、第2の取得部、第3の取得部、停電判定部、第1の判断部、第2の判断部、切替部、整流器制御部)を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはCPU(プロセッサ)が上記ROMからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、第1の取得部、第2の取得部、第3の取得部、停電判定部、第1の判断部、第2の判断部、切替部、整流器制御部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
本発明の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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
Claims (11)
- 交流電力の供給が停止した場合に、直流負荷に電力を供給可能な蓄電池の電圧値が第1の閾値以下であるか否かを判断する第1の判断部と、
前記交流電力の供給が再開した場合に、前記蓄電池の電圧値と、前記交流電力を直流電力に変換して前記直流負荷および前記蓄電池に供給する整流器から出力された直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であるか否かを判断する第2の判断部と、
前記第1の判断部が前記蓄電池の電圧値が前記第1の閾値以下であると判断した場合に、前記蓄電池と、前記整流器および前記直流負荷との間の接続を遮断し、前記第2の判断部が前記蓄電池の電圧値と前記直流電力の電圧値との差が前記第2の閾値以下であると判断した場合に、前記整流器から前記蓄電池への接続を再開する切替部と、
を備える充放電制御装置。 - 前記交流電力の供給が再開した場合に、前記整流器を制御して、前記蓄電池の電圧値を、前記整流器が生成する直流電力の電圧として設定する整流器制御部、をさらに備える、
請求項1に記載の充放電制御装置。 - 前記交流電力の供給が再開した場合に、前記整流器を制御して、予め定められた浮動充電電圧を、前記整流器が生成する直流電力の電圧とする整流器制御部、をさらに備える、
請求項1に記載の充放電制御装置。 - 前記切替部は、前記蓄電池と、前記整流器および前記直流負荷との間に設けられたスイッチの開閉を制御することによって、前記蓄電池と、前記整流器および前記直流負荷との間の接続を遮断または再開する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の充放電制御装置。 - 整流器と、充放電制御装置とを備える直流電源システムであって、
前記整流器は、交流電源から供給された交流電力を直流電力に変換して直流負荷および蓄電池に出力し、
前記充放電制御装置は、
交流電力の供給が停止した場合に、直流負荷に電力を供給可能な蓄電池の電圧値が第1の閾値以下であるか否かを判断する第1の判断部と、
前記交流電力の供給が再開した場合に、前記蓄電池の電圧値と前記整流器から出力された前記直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であるか否かを判断する第2の判断部と、
前記第1の判断部が前記蓄電池の電圧値が前記第1の閾値以下であると判断した場合に、前記蓄電池と、前記整流器および前記直流負荷との間の接続を遮断し、前記第2の判断部が前記蓄電池の電圧値と前記直流電力の電圧値との差が前記第2の閾値以下であると判断した場合に、前記整流器から前記蓄電池への接続を再開する切替部と、を備える、
直流電源システム。 - 前記直流電源システムは、
前記整流器と前記直流負荷とに接続して設けられた前記蓄電池と、
前記蓄電池の電圧を計測する蓄電池監視装置と、をさらに備え、
前記充放電制御装置は、前記蓄電池監視装置から、前記蓄電池の電圧値を取得する、
請求項5に記載の直流電源システム。 - 前記充放電制御装置は、
前記交流電力の供給が再開した場合に、前記整流器を制御して、前記蓄電池の電圧を、前記整流器が生成する直流電力の電圧とする整流器制御部、をさらに備える、
請求項5または6に記載の直流電源システム。 - 前記直流電源システムは、第1の蓄電池と、第2の蓄電池と、第1のスイッチと、第2のスイッチと、第1の蓄電池監視装置と、第2の蓄電池監視装置とをさらに備え、
前記第1のスイッチは、前記第1の蓄電池と前記整流器および前記直流負荷との間に設けられ、
前記第2のスイッチは、前記第2の蓄電池と前記整流器および前記直流負荷との間に設けられ、
前記第1の蓄電池監視装置は、前記第1の蓄電池の電圧を計測し、
前記第2の蓄電池監視装置は、前記第2の蓄電池の電圧を計測し、
前記整流器制御部は、前記交流電力の供給が再開した場合に、前記第1の蓄電池の電圧値と、前記第2の蓄電池の電圧値とが異なるか否かを判断し、前記第1の蓄電池の電圧値と、前記第2の蓄電池の電圧値とが異なると判断した場合には、前記第1の蓄電池の電圧値を、前記整流器が生成する直流電力の電圧として前記整流器に設定し、前記第1の蓄電池への充電が再開された場合に、前記第2の蓄電池の電圧を、前記整流器が生成する直流電力の電圧として前記整流器に設定し、
前記第2の判断部は、前記交流電力の供給が再開した場合に、前記第1の蓄電池の電圧値と前記直流電力の電圧値との差が第2の閾値以下であるか否かを判断し、前記第1のスイッチが閉状態となった後に、前記第2の蓄電池の電圧値と前記直流電力の電圧値との差が前記第2の閾値以下であるか否かを判断し、
前記切替部は、前記交流電力の供給が再開した場合に、前記第2の判断部が前記第1の蓄電池の電圧値と前記直流電力の電圧値との差が前記第2の閾値以下であると判断した場合に、前記第1のスイッチを閉状態にし、前記第1のスイッチが閉状態となった後に前記第2の判断部が前記第2の蓄電池の電圧値と前記直流電力の電圧値との差が前記第2の閾値以下であると判断した場合に、前記第2のスイッチを閉状態にする、
請求項7に記載の直流電源システム。 - 前記直流電源システムは、第1のスイッチと、第2のスイッチと、抵抗とをさらに備え、
前記第1のスイッチは、前記蓄電池と前記整流器および前記直流負荷との間に設けられ、
前記第2のスイッチは、前記蓄電池と前記整流器および前記直流負荷との間に、前記第1のスイッチと並列に設けられ、
前記抵抗は、前記第1のスイッチと並列になり、かつ、前記第2のスイッチと直列になる位置に設けられ、
前記充放電制御装置は、
前記交流電力の供給が再開した場合に、予め定められた浮動充電電圧を、前記整流器が生成する直流電力の電圧として、前記整流器に設定する整流器制御部、をさらに備え、
前記切替部は、前記第1の判断部が前記蓄電池の電圧値が前記第1の閾値以下であると判断した場合に前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチを開状態にし、前記交流電力の供給の再開後に前記整流器制御部が前記浮動充電電圧を前記整流器が生成する直流電力の電圧として前記整流器に設定した場合に前記第2のスイッチを閉状態にして、前記第2の判断部が前記蓄電池の電圧値と前記直流電力の電圧値との差が前記第2の閾値以下であると判断した場合に前記第1のスイッチを閉状態にする、
請求項5または6に記載の直流電源システム。 - 前記直流電源システムは、スイッチと、放電用ダイオードと、充電用ダイオードと、抵抗とをさらに備え、
前記スイッチは、前記蓄電池と前記整流器および前記直流負荷との間に設けられ、
前記放電用ダイオードは、前記スイッチと直列に設けられ、前記蓄電池から放電された電流を通し、かつ、前記整流器から出力された電流は通さず、
前記充電用ダイオードは、前記放電用ダイオードと並列に設けられ、前記蓄電池から放電された電流を通さず、かつ、前記整流器から出力された電流を通し、
前記抵抗は、前記充電用ダイオードと直列になり、かつ、前記放電用ダイオードおよび前記スイッチと並列になる位置に設けられ、
前記充放電制御装置は、
前記交流電力の供給が再開した場合に、予め定められた浮動充電電圧を、前記整流器が生成する直流電力の電圧として、前記整流器に設定する整流器制御部、をさらに備え、
前記切替部は、前記第1の判断部が前記蓄電池の電圧が前記第1の閾値以下であると判断した場合に前記スイッチを開状態にし、前記交流電力の供給の再開後に前記整流器制御部が前記浮動充電電圧を前記整流器が生成する直流電力の電圧として前記整流器に設定した場合に、前記スイッチを閉状態にする、
請求項5または6に記載の直流電源システム。 - 前記蓄電池は、リチウムイオン電池である、
請求項5から10のいずれか1項に記載の直流電源システム。
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