JP2014060896A - 電源システム、電源制御装置およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電源システムは、発電部と蓄電部と切替部と第1測定部と第2測定部と制御部とを備える。蓄電部は、発電部で発電された電力を蓄える。切替部は、発電部で発電された電力が負荷に供給される第1状態と、蓄電部と負荷が接続されて、蓄電部に蓄えられた電力が負荷に供給される第2状態とを切り替える。第1測定部は、負荷に供給される電力を測定する。第2測定部は、エネルギー変換部から供給される電力を測定する。制御部は、第2測定部で測定された電力の値から第1の値を差し引いた値が、第1測定部で測定された電力の値以上の場合は、第1状態に切り替える制御を行う一方、第2測定部で測定された電力の値から第1の値を差し引いた値が、第1測定部で測定された電力の値を下回る場合は、第2状態に切り替える制御を行う。
【選択図】図1
Description
図1は、負荷200に電力を供給する電源システム100の構成例を示すブロック図である。図1に示すように、電源システム100は、エネルギー変換部10と、蓄電部20と、切替部30と、第1変圧部40と、第2変圧部50と、第1測定部60と、第2測定部70と、第3測定部110と、制御部80と、を含む。
図14は、第2実施形態の電源システム1000の構成例を示す図である。第2実施形態の電源システム1000においては、上述の第2測定部70が設けられず、制御部800は、第1測定部60で測定された電力の値が第2閾値を下回る場合は、第1状態に切り替える制御を行う一方、第1測定部60で測定された電力の値が第2閾値以上の場合は、第2状態に切り替える制御を行う。以下、具体的に説明する。
上述の第2実施形態では、第1測定部60で測定された電力の値を用いて、負荷200の電力供給源(エネルギー変換部10、蓄電部20)を選択しているが、これに限らず、例えば負荷200に供給される電流値を用いて、電力供給源を選択する形態であってもよい。この場合、例えば第1測定部60(計算部64)は、負荷200に供給される電力の値の計算を行わずに、シャント抵抗61の端子間の電圧差を、予め定められたシャント抵抗61の抵抗値で除算することにより、シャント抵抗61を流れる電流値のみを算出する形態であってもよい。この場合、第1測定部60は、負荷200に供給される電流を測定する電流測定部として機能する。要するに、負荷200に供給される電流を測定する電流測定部が設けられる形態であればよい。この形態では、制御部800は、電流測定部で測定された電流値を取得する電流値取得部を備え、切替制御部84は、第3取得部83で取得された蓄電量が第1閾値未満であり、かつ、電流値取得部で取得された電流値が第3閾値未満の場合は、第1状態に切り替える制御を行う一方、第3取得部83で取得された蓄電量が第1閾値未満であり、かつ、電流値取得部で取得された電流値が第3閾値未満であるという条件が成立しない場合は、第2状態に切り替える制御を行うこともできる。さらに、例えば切替制御部84は、電流値取得部で取得された電流値が第3閾値未満の場合は、蓄電部20の蓄電量に関わらず、第1状態に切り替える制御を行う一方、電流値取得部で取得された電流値が第3閾値以上の場合は、蓄電部20の蓄電量に関わらず、第2状態に切り替える制御を行うこともできる。
上述の第1実施形態では、第1測定部60および第2測定部70の各々で測定された電力の値を用いて、負荷200の電力供給源(エネルギー変換部10、蓄電部20)を選択しているが、上述の例では、第1変圧部40および第2変圧部50の各々の出力電圧は同値であるので、電流値を用いて、電力供給源を選択する形態であってもよい。この場合、第1測定部60は、負荷200に供給される電力の値の計算を行わずに、シャント抵抗61の端子間の電圧差を、予め定められたシャント抵抗61の抵抗値で除算することにより、シャント抵抗61を流れる電流値のみを算出する形態であってもよい。この場合、第1測定部60は、負荷200に供給される電流を測定する電流測定部として機能する。同様に、第2測定部70は、エネルギー変換部10から供給される電力の値の計算を行わずに、エネルギー変換部10(第1変圧部40)と切替部30との間に配置されるシャント抵抗の端子間の電圧差を、予め定められたシャント抵抗の抵抗値で除算することにより、シャント抵抗を流れる電流値のみを算出する形態であってもよい。この場合、第2測定部70は、エネルギー変換部10から出力される電流を測定する電流値測定部として機能する。
上述の第1実施形態では、第2測定部70は、第1変圧部40の後段に配置されているが、これに限らず、例えば図17に示すように、第2測定部70は、第1変圧部40の前段に配置される形態であってもよい。
例えば図18に示すように、第1スイッチSW1と並列にダイオードD1が設けられ、かつ、第3スイッチSW3と並列にダイオードD3が設けられる形態であってもよい。なお、ここでは、第1実施形態の電源システム100の構成を前提としているが、第2実施形態の電源システム1000に適用することも可能である。例えば第1スイッチSW1および第2スイッチSW2の各々がオンになり、第3スイッチSW3がオフになる第1状態において、第2変圧部50から負荷200への出力電圧は、第3スイッチSW3と並列に接続されたダイオードD3により降圧され、第1変圧部40から負荷200への出力電圧はダイオードD1を介さないので降圧されない。そのため、第2変圧部50から負荷200への出力電圧よりも第1変圧部40から負荷200への出力電圧の方が高くなり、エネルギー変換部10からの電力が負荷200に供給される。
上述の第1実施形態では、図1に示すように、第2変圧部50は、第1変圧部40と並列に接続される形態に限られるものではなく、例えば図19に示すように、第2変圧部50が第1変圧部40と直列に接続される形態であってもよい。図19の例では、第2変圧部50は、切替部30と第1測定部60との間に配置されている。
切替部30を構成する3つのスイッチ(SW1,SW2,SW3)は図1のように配置される形態に限られず、例えば図22のように配置される形態であってもよい。図22の例では、第2スイッチSW2の一方の端部は、蓄電部20として構成されるキャパシタの一方の電極に接続され、第2スイッチSW2の他方の端部は、第1変圧部40と第1スイッチSW1との間に介在するノードND5に接続される。
例えば図23に示すように、タイマー105が設けられ、制御部80は、タイマー105からの割り込みを受信したときに上述の切替処理を開始する形態であってもよい。タイマー105は制御部80に含まれていてもよいし、制御部80とは別に設けられていてもよい。また、タイマー105に限らず、負荷200からの割り込みなど、何らかの割り込みを契機として上述の切替処理が開始される形態であってもよい。
上述の各実施形態では、負荷200に供給される電力の値を第1測定部60で測定しているが、これに限らず、例えば上述の第1測定部60を構成するADCや計算部64が制御部80に含まれ、制御部80が、電力値を計算して求める形態であってもよい。同様に、上述の第2測定部70を構成するADCや計算部が制御部80に含まれる形態であってもよい。
上述の実施形態では、蓄電部20として構成されるキャパシタに蓄えられた電力量(蓄電量)を第3測定部110で測定し、その結果を制御部80が取得しているが、これに限らず、例えば上述の第3測定部110を構成するADCや計算部113が制御部80に含まれ、制御部80が、蓄電量を計算して求める形態であってもよい。
上述のシャント抵抗61、シャント抵抗61を流れる電流値と抵抗間の電圧との間には比例関係がある。また、上述のホール素子90において、ホール素子90を流れる電流値とホール素子90から出力される電圧との間にも比例関係がある。そのため、第1測定部60と第2測定部70で全く同じ部品を使用していれば、計算部または制御部で電力(もしくは電流)を計算せず、シャント抵抗の端子電圧もしくはホール素子の出力電圧を比較して電力供給源を選択する形態であってもよい。
上述の蓄電部20として構成されるキャパシタに蓄えられている電力量(蓄電量)とキャパシタの端子電圧との間には比例関係がある。そのため、計算部113または制御部80で蓄電量を計算せず、キャパシタの端子電圧を蓄電量とみなす形態であってもよい。
上述の第1実施形態において、例えば図24に示すように、第1変圧部40および第2変圧部50が設けられず、エネルギー変換部10から供給される電力がそのまま第2測定部70に入力されるとともに、蓄電部20の出力電圧がそのまま切替部30に入力される形態であってもよい。また、図24に示すように、第3測定部110が設けられない形態であってもよい。要するに、第1実施形態の電源システム100は、電気以外のエネルギーを電力に変換するエネルギー変換部10と、エネルギー変換部10で変換された電力を蓄える蓄電部20と、上述の第1状態と第2状態とを切り替える切替部30と、負荷200に供給される電力を測定する第1測定部60と、エネルギー変換部10から供給される電力を測定する第2測定部70と、第2測定部70で測定された電力の値から第1の値を差し引いた値が、第1測定部60で測定された電力の値以上の場合は、第1状態に切り替える制御を行う一方、第2測定部70で測定された電力の値から第1の値を差し引いた値が、第1測定部60で測定された電力の値を下回る場合は、第2状態に切り替える制御を行う制御部80と、を備える形態であればよい。
20 蓄電部
30 切替部
40 第1変圧部
50 第2変圧部
60 第1測定部
61 シャント抵抗
62 ADC
63 ADC
64 計算部
65 保持部
70 第2測定部
80 制御部
81 第1取得部
82 第2取得部
83 第3取得部
84 切替制御部
90 ホール素子
100 電源システム
101 電源線
105 タイマー
110 第3測定部
200 負荷
Claims (11)
- 発電部と、
前記発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と、
前記発電部と負荷が接続されて、前記発電部で発電された電力が負荷に供給される第1状態と、前記発電部と前記負荷が接続されずに前記蓄電部と前記負荷が接続されて、前記蓄電部に蓄えられた電力が前記負荷に供給される第2状態とを切り替える切替部と、
前記負荷に供給される電力を測定する第1測定部と、
前記発電部から供給される電力を測定する第2測定部と、
前記第2測定部で測定された電力の値から第1の値を差し引いた値が、前記第1測定部で測定された電力の値以上の場合は、前記第1状態に切り替える制御を行う一方、前記第2測定部で測定された電力の値から前記第1の値を差し引いた値が、前記第1測定部で測定された電力の値を下回る場合は、前記第2状態に切り替える制御を行う制御部と、を備える、
電源システム。 - 前記蓄電部の蓄電量を測定する第3測定部をさらに備え、
前記制御部は、前記第3測定部で測定された蓄電量が第1閾値を下回り、かつ、前記第2測定部で測定された電力の値から前記第1の値を差し引いた値が、前記第1測定部で測定された電力の値以上であることを示す条件を満たす場合は、前記第1状態に切り替える制御を行う一方、前記条件を満たさない場合は、前記第2状態に切り替える制御を行う、
請求項1の電源システム。 - 前記蓄電部と前記負荷との間に配置され、前記蓄電部の出力電圧を、予め定められた電圧に昇圧する変圧部をさらに備える、
請求項2の電源システム。 - 発電部と、
前記発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と、
前記発電部と負荷が接続されて、前記発電部で発電された電力が負荷に供給される第1状態と、前記発電部と前記負荷が接続されずに前記蓄電部と前記負荷が接続されて、前記蓄電部に蓄えられた電力が前記負荷に供給される第2状態とを切り替える切替部と、
前記負荷に供給される電力を測定する第1測定部と、
前記第1測定部で測定された電力の値が第2閾値を下回る場合は、前記第1状態に切り替える制御を行う一方、前記第1測定部で測定された電力の値が前記第2閾値以上の場合は、前記第2状態に切り替える制御を行う制御部と、を備える、
電源システム。 - 前記蓄電部の蓄電量を測定する第3測定部をさらに備え、
前記制御部は、前記第3測定部で測定された蓄電量が第1閾値を下回り、かつ、前記第1測定部で測定された電力の値が前記第2未満であることを示す条件を満たす場合は、前記第1状態に切り替える制御を行う一方、前記条件を満たさない場合は、前記第2状態に切り替える制御を行う、
請求項4の電源システム。 - 負荷に供給される電力の値を取得する第1取得部と、
発電部から供給される電力の値を取得する第2取得部と、
前記発電部と前記負荷が接続されて、前記発電部で発電された電力が前記負荷に供給される第1状態と、前記発電部と前記負荷が接続されずに、前記発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と前記負荷が接続されて、前記蓄電部に蓄えられた電力が前記負荷に供給される第2状態とを切り替える切替部を制御し、前記第2取得部で取得された電力の値から第1の値を差し引いた値が、前記第1取得部で取得された電力の値以上の場合は、前記第1状態に切り替える制御を行う一方、前記第2取得部で取得された電力の値から前記第1の値を差し引いた値が、前記第1取得部で取得された電力の値を下回る場合は、前記第2状態に切り替える制御を行う切替制御部と、を備える、
電源制御装置。 - 前記蓄電部の蓄電量を取得する第3取得部をさらに備え、
前記切替制御部は、前記第3取得部で取得された蓄電量が第1閾値を下回り、かつ、前記第2取得部で取得された電力の値から前記第1の値を差し引いた値が、前記第1取得部で取得された電力の値以上であることを示す条件を満たす場合は、前記第1状態に切り替える制御を行う一方、前記条件を満たさない場合は、前記第2状態に切り替える制御を行う、
請求項6の電源制御装置。 - 負荷に供給される電力の値を取得する第1取得部と、
発電部と前記負荷が接続されて、前記発電部で発電された電力が前記負荷に供給される第1状態と、前記発電部と前記負荷が接続されずに、前記発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と前記負荷が接続されて、前記蓄電部に蓄えられた電力が前記負荷に供給される第2状態とを切り替える切替部を制御し、前記第1取得部で取得された電力の値が第2閾値を下回る場合は、前記第1状態に切り替える制御を行う一方、前記第1取得部で取得された電力の値が前記第2閾値以上の場合は、前記第2状態に切り替える制御を行う切替制御部と、を備える、
電源制御装置。 - 前記蓄電部の蓄電量を取得する第3取得部をさらに備え、
前記切替制御部は、前記第3取得部で取得された蓄電量が第1閾値を下回り、かつ、前記第1取得部で取得された電力の値が前記第2閾値を下回ることを示す条件を満たす場合は、前記第1状態に切り替える制御を行う一方、前記条件を満たさない場合は、前記第2状態に切り替える制御を行う、
請求項8の電源制御装置。 - コンピュータを、
負荷に供給される電力の値を取得する第1取得手段と、
発電部から供給される電力の値を取得する第2取得手段と、
前記発電部と前記負荷が接続されて、前記発電部で発電された電力が前記負荷に供給される第1状態と、前記発電部と前記負荷が接続されずに、前記発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と前記負荷が接続されて、前記蓄電部に蓄えられた電力が前記負荷に供給される第2状態とを切り替える切替部を制御し、前記第2取得手段で取得された電力の値から第1の値を差し引いた値が、前記第1取得手段で取得された電力の値以上の場合は、前記第1状態に切り替える制御を行う一方、前記第2取得手段で取得された電力の値から前記第1の値を差し引いた値が、前記第1取得手段で取得された電力の値を下回る場合は、前記第2状態に切り替える制御を行う切替制御手段として機能させる、
プログラム。 - コンピュータを、
負荷に供給される電力の値を取得する第1取得手段と、
発電部と前記負荷が接続されて、前記発電部で発電された電力が前記負荷に供給される第1状態と、前記発電部と前記負荷が接続されずに、前記発電部で発電された電力を蓄える蓄電部と前記負荷が接続されて、前記蓄電部に蓄えられた電力が前記負荷に供給される第2状態とを切り替える切替部を制御し、前記第1取得手段で取得された電力の値が第2閾値を下回る場合は、前記第1状態に切り替える制御を行う一方、前記第1取得手段で取得された電力の値が前記第2閾値以上の場合は、前記第2状態に切り替える制御を行う切替制御手段として機能させる、
プログラム。
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