JP6752467B1 - DC power supply device - Google Patents

Abstract

【課題】再生可能エネルギを用いた直流電源供給装置を改良し、変換損失等のエネルギ損失を低減し、効率よく電力を供給する装置を提供する。また、電気自動車やハイブリッド車等の廃蓄電池の再利用を促進する。【解決手段】家屋を含む施設４０の施設内配線４１に直流電源を供給する電源供給装置１であって、再生可能エネルギによって発電する発電装置２に接続される正電源線１１及び負電源線１２と、施設内配線４１に接続される出力部１３と、正電源線１１及び負電源線１２に亘って接続された蓄電池ユニット１４として蓄電池ユニット１４を備える。また、系統電力の電力線３１に接続される直流化部１５と、電力を切り替える切替部１６を備える。蓄電池ユニット１４は、電気自動車やハイブリッド車等の廃蓄電池を再利用する。正電源線１１には蓄電池ユニット１４の正極が接続され、負電源線１２には負極が接続される。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for efficiently supplying electric power by improving an DC power supply device using renewable energy and reducing energy loss such as conversion loss. It also promotes the reuse of waste batteries in electric vehicles and hybrid vehicles. SOLUTION: A power supply device 1 for supplying DC power to an in-facility wiring 41 of a facility 40 including a house, and a positive power supply line 11 and a negative power supply line 12 connected to a power generation device 2 for generating power by renewable energy. And the output unit 13 connected to the wiring 41 in the facility, and the storage battery unit 14 as the storage battery unit 14 connected over the positive power supply line 11 and the negative power supply line 12. Further, a DC conversion unit 15 connected to the power line 31 of the system power and a switching unit 16 for switching the power are provided. The storage battery unit 14 reuses a waste storage battery of an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like. The positive electrode of the storage battery unit 14 is connected to the positive power line 11, and the negative electrode is connected to the negative power line 12. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、家庭やオフィス等の電源として直流電源を供給する装置に関する。 The present invention relates to a device that supplies DC power as a power source for homes and offices.

太陽光発電や風力発電等の再生可能エネルギの利用は、環境問題を解決するための手段として有力であり、従来より多くの場面で利用されている。例えば、特許文献１においては、太陽電池パネルを用いて太陽光発電を行うと共に、リチウムイオン電池を用いて発電された電力を充電し、太陽光発電を行っていない時間帯にリチウムイオン電池に蓄電された電力を用いる例が開示されている。 The use of renewable energy such as solar power generation and wind power generation is a promising means for solving environmental problems, and is used in more situations than before. For example, in Patent Document 1, while photovoltaic power generation is performed using a solar cell panel, the electric power generated by using a lithium ion battery is charged and stored in the lithium ion battery during a time period during which solar power generation is not performed. An example of using the generated power is disclosed.

このような例は、特許文献１を挙げるまでもなく、数多くの実施例があり、実際の現場においても数多くの実例が存在する。また、蓄電手段の一つとして、電気自動車を用いることも試みられており、自治体等においては、災害時の一時的な電源確保の手段として電気自動車を利用する試みも行われている。 Not to mention Patent Document 1, there are many examples of such an example, and there are many examples in the actual field. Attempts have also been made to use electric vehicles as one of the means of storing electricity, and local governments and the like have also attempted to use electric vehicles as a means of temporarily securing a power source in the event of a disaster.

一方で、近年において、電気自動車やハイブリッド車が普及しているが、このような車両は数年から十数年で廃車となるため、これらの車両に利用されていた蓄電池の回収の問題が生じる。近年、これらの車両に用いられている蓄電池の主流はリチウムイオン電池であり、この使用後のリチウムイオン電池の取り扱いが重要となる。 On the other hand, in recent years, electric vehicles and hybrid vehicles have become widespread, but since such vehicles will be scrapped in a few years to a dozen years, there will be a problem of collecting the storage batteries used in these vehicles. .. In recent years, the mainstream of storage batteries used in these vehicles is lithium-ion batteries, and it is important to handle the lithium-ion batteries after use.

しかしながら、これらの廃蓄電池は、電池の劣化状態を示すＳＯＨ（Ｓｔａｔｅｓ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）が低下しており、再度蓄電池として使用する際には蓄電性能の劣化のために、有力な用途は見つかっていない。 However, these waste storage batteries have a reduced SOH (States Of Health), which indicates the deterioration state of the batteries, and when they are used again as storage batteries, no promising use has been found due to the deterioration of the storage performance.

特開２０１０−１８２５４１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-182541 特開２０１９−１１５１１５号公報JP-A-2019-115115

本願発明者等は、廃蓄電池の用途として、特許文献２に示す直流電源システムを提案している。当該直流電源システムにおいては、電気自動車で使用されていた廃蓄電池を用いて、蓄電を主目的とするのではなく、太陽光発電等の再生可能エネルギの平滑化に用いている。当該直流電源システムでは、蓄電容量が劣化し、一般的には蓄電池としては使用し難い蓄電池であっても、十分に再生可能エネルギ平滑化の手段として利用可能であるとの知見を得た。 The inventors of the present application have proposed a DC power supply system shown in Patent Document 2 as an application of a waste storage battery. In the DC power supply system, waste storage batteries used in electric vehicles are used not for the main purpose of storing electricity but for smoothing renewable energy such as photovoltaic power generation. It has been found that in the DC power supply system, even a storage battery whose storage capacity is deteriorated and which is generally difficult to use as a storage battery can be sufficiently used as a means for smoothing renewable energy.

一方で、特許文献２においても、再生可能エネルギの利用は、パワーコンディショナを介して負荷に供給することがメインであり、一部直接直流電源が接続可能な機器への供給に止まっている（特許文献２の段落００５８及び図１、図５等参照）。 On the other hand, also in Patent Document 2, the use of renewable energy is mainly supplied to the load via the power conditioner, and is limited to the supply to the device to which the direct current power supply can be partially connected (partially). See paragraph 0058 of Patent Document 2 and FIGS. 1, 5, etc.).

このように、再生可能エネルギの利用においては、パワーコンディショナ等を用いて電流を交流化して用いることが主流となっている。これは、家庭や事業所等の施設内の配線が交流を前提とした配線となっており、施設内で使用される機器も交流電源を利用するものがほとんどであることに起因する。 As described above, in the use of renewable energy, it is the mainstream to use a power conditioner or the like to convert the current into alternating current. This is because the wiring in facilities such as homes and business establishments is premised on alternating current, and most of the equipment used in the facility also uses alternating current power.

しかしながら、パワーコンディショナで直流を交流に変換する際には、変換損失のためにエネルギを損失しており、電源の供給の際に貴重な再生可能エネルギの損失が不可避となっている。また、パワーコンディショナは、発電装置の定格容量に応じた規模の設備が必要となり、多くの電力を発電するためには大型の設備が必要となるため、設置費用が高騰するという不都合も生じる。 However, when converting direct current to alternating current with a power conditioner, energy is lost due to conversion loss, and loss of valuable renewable energy is inevitable when supplying power. In addition, the power conditioner requires equipment of a scale corresponding to the rated capacity of the power generation device, and a large-scale equipment is required to generate a large amount of electric power, which causes an inconvenience that the installation cost rises.

本発明は、再生可能エネルギを用いて発電し、電力を供給する装置の改良を目的とし、さらに詳しくは、変換損失等のエネルギ損失を低減し、効率よく電力を供給する装置を提供することを目的とする。また、本発明は、他の目的として、電気自動車やハイブリッド車等の普及によって、今後大量に発生する廃蓄電池の再利用のための用途の拡大も目的としている。 An object of the present invention is to improve an apparatus for generating electric power by using renewable energy and supplying electric power, and more specifically, to provide an apparatus for reducing energy loss such as conversion loss and efficiently supplying electric power. The purpose. Another object of the present invention is also to expand the application for reusing a large amount of waste storage batteries generated in the future due to the spread of electric vehicles and hybrid vehicles.

本発明の電源供給装置は、家屋を含む施設に設けられ、少なくとも一対の配線を有する施設内配線に直流電源を供給する装置であって、再生可能エネルギによって発電して直流での給電を行う発電装置に接続される正電源線及び負電源線と、前記正電源線及び前記負電源線が接続され、前記施設内配線に接続される少なくとも一対の出力線を備えた出力部と、前記発電装置から供給される電力を平滑化する平滑部と、を備え、前記平滑部は、前記正電源線に正極が接続され、前記負電源線に負極が接続される蓄電池を備え、前記発電装置の定格容量（ｋＷ）が前記蓄電池の定格容量（ｋＷｈ）を超えるものであり、前記蓄電池は、放電レート（Ｃ）が前記発電装置の定格容量を前記蓄電池の定格容量で除した値であり、且つ５Ｃ以上であることを特徴とする。 The power supply device of the present invention is a device provided in a facility including a house and supplies DC power to in-facility wiring having at least a pair of wires, and is a power generator that generates power by renewable energy and supplies power by DC. An output unit having at least a pair of output lines connected to the positive power supply line and the negative power supply line connected to the device, the positive power supply line and the negative power supply line connected to the wiring in the facility, and the power generation device. The smoothing portion includes a smoothing portion for smoothing the electric power supplied from the power supply line, and the smoothing portion includes a storage battery in which a positive electrode is connected to the positive power supply line and a negative electrode is connected to the negative power supply line. The capacity (kW) exceeds the rated capacity (kWh) of the storage battery, and the discharge rate (C) of the storage battery is a value obtained by dividing the rated capacity of the power generation device by the rated capacity of the storage battery and 5C. It is characterized by the above.

本発明の電源供給装置によれば、再生可能エネルギによって発電された電力が、直流のまま施設内配線に供給される。即ち、従来のようにパワーコンディショナを用いることなく施設内の負荷に供給されるため、変換損失を伴うことなく電力を供給することができる。また、パワーコンディショナの設置のための費用や設置場所も不要となる。 According to the power supply device of the present invention, the electric power generated by the renewable energy is supplied to the wiring in the facility as direct current. That is, since the power is supplied to the load in the facility without using the power conditioner as in the conventional case, the power can be supplied without any conversion loss. In addition, the cost and installation location for installing the power conditioner are not required.

通常、施設内配線からの電源の供給は、コンセントと呼ばれる差し込み口から行われるが、本発明の電源供給装置によれば、当該コンセントから直接直流電源が供給される。また、前記施設内配線については、単相二線式、単相三線式、三相三線式、又は三相四線式の各種配線において対応が可能である。 Normally, power is supplied from the wiring in the facility from an outlet called an outlet, but according to the power supply device of the present invention, DC power is directly supplied from the outlet. In addition, the in-facility wiring can be handled by various types of wiring such as single-phase two-wire system, single-phase three-wire system, three-phase three-wire system, and three-phase four-wire system.

ここで、施設内で使用される負荷は、交流から直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（以下ＡＤコンバータと略称する。）を介して電源が供給されるか、機器内にＡＤコンバータを内蔵しているものが多い。このように、施設内で使用される負荷の多くが直流電源に対応可能であることから、本発明の電源供給装置による電源の供給が可能となる。一方で、交流電源のみに対応可能な機器については、ＤＣをＡＣに変換するインバータを接続する等、個別に対応すればよい。また、一部のコンセントについて、交流電源を供給するようにしてもよい。 Here, the load used in the facility is supplied with power via an AC / DC converter (hereinafter abbreviated as AD converter) that converts AC to DC, or an AD converter is built in the device. There are many things. As described above, since most of the loads used in the facility are compatible with the DC power supply, the power supply device of the present invention can supply the power supply. On the other hand, for devices that can only support AC power, it may be handled individually, such as by connecting an inverter that converts DC to AC. Further, AC power may be supplied to some outlets.

また、本発明の電源供給装置において、前記施設内配線が三線式であって、一対のライブ電線と一本のニュートラル線を備えているときは、前記出力部が、一対の前記ライブ電線に正の電圧を印加する一対の正出力線と、前記ニュートラル線に接続されるニュートラル出力線を備えるものとすることができる。 Further, in the power supply device of the present invention, when the wiring in the facility is a three-wire type and includes a pair of live electric wires and one neutral wire, the output unit is positive to the pair of live electric wires. A pair of positive output lines to which the voltage of the above is applied and a neutral output line connected to the neutral line can be provided.

当該構成において、前記平滑部は前記蓄電池を少なくとも１台備え、前記正電源線及び前記負電源線が１対であり、前記出力部は一対の前記正電源線及び前記負電源線からの電力を前記施設内配線に分配する分配器を備えるときは、前記分配器の正の出力を前記施設内配線の一対の前記ライブ電線に接続すると共に前記分配器の負の出力を前記施設内配線の前記ニュートラル線に接続し、或いは、前記分配器の正の出力線を前記施設内配線のニュートラル線に接続すると共に前記分配器の負の出力を前記施設内配線の一対のライブ電線に接続することができる。 In the configuration, the smoothing unit includes at least one storage battery, the positive power supply line and the negative power supply line are a pair, and the output unit receives power from the pair of the positive power supply line and the negative power supply line. When the distributor is provided to distribute to the in-facility wiring, the positive output of the distributor is connected to the pair of the live wires of the in-facility wiring, and the negative output of the distributor is the said of the in-facility wiring. It may be connected to a neutral wire, or the positive output wire of the distributor may be connected to the neutral wire of the in-facility wiring and the negative output of the distributor may be connected to a pair of live wires in the in-facility wiring. it can.

又は、当該構成において、前記平滑部は前記蓄電池を少なくとも１台備え、前記正電源線及び前記負電源線が１対であり、前記出力部は、前記正電源線及び前記負電源線に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータを備えるときは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの正の出力を前記施設内配線の一対の前記ライブ電線に接続すると共に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの負の出力を前記施設内配線の前記ニュートラル線に接続し、或いは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの正の出力を前記施設内配線の前記ニュートラル線に接続すると共に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの負の出力を前記施設内配線の一対の前記ライブ電線に接続してもよい。 Alternatively, in the configuration, the smoothing unit includes at least one storage battery, the positive power supply line and the negative power supply line are a pair, and the output unit is connected to the positive power supply line and the negative power supply line. When the DC / DC converter is provided, the positive output of the DC / DC converter is connected to the pair of live electric wires of the in-facility wiring, and the negative output of the DC / DC converter is connected to the said in-facility wiring. The positive output of the DC / DC converter is connected to the neutral wire, or the negative output of the DC / DC converter is connected to the neutral wire of the in-facility wiring, and the negative output of the DC / DC converter is connected to the pair of the live electric wires of the in-facility wiring. You may connect to.

また、本発明の電源供給装置において、前記発電装置の定格容量が前記蓄電池の定格容量を超えるものであるときは、前記蓄電池は、放電レートが前記発電装置の定格容量を前記蓄電池の定格容量で除した値以上としている。 Further, in the power supply device of the present invention, when the rated capacity of the power generation device exceeds the rated capacity of the storage battery, the discharge rate of the storage battery is the rated capacity of the power generation device at the rated capacity of the storage battery. It is equal to or greater than the divided value.

発電装置の定格容量（公称最大出力）が蓄電池の定格容量を超える場合、蓄電池の放電レートが小さいと、発電装置の電力の増減に蓄電池の平滑化の能力が追従せず、施設内配線に供給される電力が低下するおそれがある。しかしながら、当該構成によれば、放電レートが高い蓄電池を用いることにより、発電装置の電力の増減に蓄電池の平滑化の能力が追従可能となるため、上記不都合が解消される。ここで、放電レートとは、蓄電池の放電スピードのことであり、定電流放電測定の場合、蓄電池の理論容量を１時間で完全放電させる電流の大きさが１Ｃと定義されている。 When the rated capacity (nominal maximum output) of the power generation device exceeds the rated capacity of the storage battery, if the discharge rate of the storage battery is small, the smoothing capacity of the storage battery does not follow the increase or decrease in the power of the power generation device, and it is supplied to the wiring in the facility. There is a risk that the power generated will decrease. However, according to this configuration, by using a storage battery having a high discharge rate, the smoothing ability of the storage battery can follow the increase / decrease in the electric power of the power generation device, so that the above inconvenience can be solved. Here, the discharge rate is the discharge speed of the storage battery, and in the case of constant current discharge measurement, the magnitude of the current that completely discharges the theoretical capacity of the storage battery in one hour is defined as 1C.

また、本発明の電源供給装置において、系統電力を直流化して前記正電源線及び前記負電源線に供給する直流化部を備えていてもよい。当該構成によれば、再生可能エネルギによる発電量が不十分な場合に、系統電力から電力を補充することが可能となる。 Further, the power supply device of the present invention may include a DC conversion unit that converts system power into DC and supplies it to the positive power supply line and the negative power supply line. According to this configuration, when the amount of power generated by the renewable energy is insufficient, it is possible to replenish the power from the grid power.

また、本発明の電源供給装置において、前記施設内配線に交流の系統電力の電力線が接続されているときは、前記出力部からの出力と前記系統電力からの電力の前記施設内配線への供給を切り替える切替部とをさらに備えることが好ましい。 Further, in the power supply device of the present invention, when the power line of the AC system power is connected to the facility wiring, the output from the output unit and the power from the system power are supplied to the facility wiring. It is preferable to further provide a switching unit for switching between.

当該切替部により、施設内配線に供給される電力を、直流と交流に切り替えることができる。この場合、施設内においては、時間帯によって直流電源と交流電源が切り替えられることになるが、予め施設内の各機器を直流交流の両対応が可能なものとすればよい。 The switching unit can switch the electric power supplied to the wiring in the facility between direct current and alternating current. In this case, the DC power supply and the AC power supply are switched depending on the time of day in the facility, but it is sufficient that each device in the facility can support both DC and AC in advance.

また、本発明の電源供給装置において、前記施設内配線の一対の前記配線の間に設けられた一又は複数の負荷と、前記負荷の上流側に設けられ前記負荷のオンオフを行う施設内スイッチ（開閉接点）を備えた前記施設において、前記施設内スイッチの下流側に、前記負荷と並列に、アーク放電を防止するアーク放電防止部を接続してもよい。 Further, in the power supply device of the present invention, one or a plurality of loads provided between the pair of the wirings in the facility and an in-facility switch provided on the upstream side of the load to turn on / off the load ( In the facility provided with the on-off contact), an arc discharge prevention unit for preventing arc discharge may be connected in parallel with the load on the downstream side of the switch in the facility.

施設内に供給される電源が直流電源の場合、施設内に設けられたスイッチをオンオフするとアーク放電が生じるおそれがあるが、前記施設内スイッチ（開放接点）の下流側に、負荷と並列にアーク放電防止部を接続することにより、当該アーク放電が抑制され、施設内スイッチ等の設備の負担を軽減することができる。 If the power supplied to the facility is a DC power supply, an arc discharge may occur when the switch provided in the facility is turned on and off, but an arc is performed in parallel with the load on the downstream side of the switch (open contact) in the facility. By connecting the discharge prevention unit, the arc discharge can be suppressed and the burden on equipment such as switches in the facility can be reduced.

また、本発明の電源供給装置において、前記施設内配線の一対の前記配線と負荷とを接続する一対の差込電極を有するコンセントに、前記差込電極間に亘ってコンデンサと抵抗が直列に接続され、前記負荷に対して並列となるアーク放電防止部を備えていてもよい。この場合、コンセントの外部にコンデンサ及び抵抗を配置するタイプとしてもよく、コンセントの内部にコンデンサ及び抵抗を配置するタイプとしてもよい。 Further, in the power supply device of the present invention, a capacitor and a resistor are connected in series between the plug electrodes to an outlet having a pair of plug electrodes for connecting the pair of the wiring in the facility and the load. The arc discharge prevention unit may be provided in parallel with the load. In this case, a capacitor and a resistor may be arranged outside the outlet, or a capacitor and a resistor may be arranged inside the outlet.

また、本発明の電源供給装置において、前記直流化部は、三相三線式の電力線により供給される系統電力を直流化するものであり、前記系統電力を全波整流する三相ダイオード整流回路を備えるものとしてもよい。当該構成によれば、三相交流を力率１００％で整流することが可能であり、送電電力を有効に活用することが可能となる。 Further, in the power supply device of the present invention, the DC conversion unit converts the system power supplied by the three-phase three-wire power line into DC, and provides a three-phase diode rectifier circuit for full-wave rectifying the system power. It may be provided. According to this configuration, it is possible to rectify the three-phase alternating current at a power factor of 100%, and it is possible to effectively utilize the transmitted power.

本発明の電源供給装置によれば、再生可能エネルギを用いて発電し、電力を供給する装置において、変換損失等のエネルギ損失を低減し、効率よく電力を供給する装置を提供することができる。また、本発明は、電気自動車やハイブリッド車等の普及によって、今後大量に発生する廃蓄電池の再利用のための用途の拡大を行うことができる。 According to the power supply device of the present invention, in a device that generates electric power using renewable energy and supplies electric power, it is possible to provide a device that reduces energy loss such as conversion loss and efficiently supplies electric power. Further, the present invention can be expanded in use for reusing a large amount of waste storage batteries generated in the future due to the widespread use of electric vehicles and hybrid vehicles.

本発明の電源供給装置を三線式の施設内配線に適用した状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the state which applied the power supply device of this invention to the wiring in a three-wire facility. （Ａ）は第一実施形態の電源供給装置の電力と時刻との関係を示すグラフ、（Ｂ）は比較例における電力と時刻との関係を示すグラフ。(A) is a graph showing the relationship between the electric power and the time of the power supply device of the first embodiment, and (B) is a graph showing the relationship between the electric power and the time in the comparative example. 第一実施形態の電源供給装置を異なる環境で用いた場合の構成を示す説明図。The explanatory view which shows the structure when the power supply device of 1st Embodiment is used in a different environment. 第一実施形態の電源供給装置の入力部を三相三線式の施設内配線に適用し、出力部を単相三線式の施設内配線に適用した状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the state which applied the input part of the power supply device of 1st Embodiment to a three-phase three-wire type in-facility wiring, and applied the output part to a single-phase three-wire type in-facility wiring. 第二実施形態の電源供給装置の構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the power supply device of 2nd Embodiment. 第三実施形態の電源供給装置を単相二線式の施設内配線に適用した状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the state which applied the power supply device of 3rd Embodiment to the wiring in a single-phase two-wire facility. 第四実施形態の電源供給装置を三線式の施設内配線に適用した状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the state which applied the power supply device of 4th Embodiment to the wiring in a three-wire facility. 施設内に設けられたアーク放電防止部を示す説明図。Explanatory drawing which shows the arc discharge prevention part provided in a facility. （Ａ）及び（Ｂ）はコンセント差込タイプのアーク放電防止部を示す説明図。(A) and (B) are explanatory views which show the arc discharge prevention part of the outlet plug-in type.

次に、本発明の電源供給装置の実施形態の一例について、図１から図９を参照して説明する。図１は、本実施形態の電源供給装置１を三線式の施設内配線４１に適用した第一実施形態を示す説明図である。 Next, an example of the embodiment of the power supply device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment in which the power supply device 1 of the present embodiment is applied to a three-wire facility wiring 41.

第一実施形態の電源供給装置１は、家屋や事業所等の施設４０に設けられている施設内配線４１に直接直流電源を供給する装置である。言い換えれば、電源供給装置１は、施設４０内のコンセント（図９参照）に直流電源を供給することを可能にする装置である。 The power supply device 1 of the first embodiment is a device that directly supplies DC power to the wiring 41 in a facility provided in a facility 40 such as a house or a business establishment. In other words, the power supply device 1 is a device that makes it possible to supply DC power to an outlet (see FIG. 9) in the facility 40.

家電製品等の電気機器は、施設４０内のコンセントから交流電源を取得しているが、電気機器の内部で直流に変換して電力を消費するものが多い。このような電気機器は、内部又は外部にＡＤコンバータ（ＡＣアダプタ）を有している。 Electric devices such as home appliances obtain AC power from an outlet in the facility 40, but many of them consume power by converting it into direct current inside the electric device. Such electrical equipment has an AD converter (AC adapter) inside or outside.

ＡＤコンバータは、整流回路を含んでおり、交流が入力されれば整流された直流となる。一方で、ＡＤコンバータに直流が入力された場合、電源が整流されているので、整流回路を通過して負荷に供給される。このように、ＡＤコンバータに直流が入力された場合でも、交流が入力された場合と同様に特に支障なく負荷に電源が供給されることがわかる。 The AD converter includes a rectifier circuit, and when alternating current is input, it becomes rectified direct current. On the other hand, when a direct current is input to the AD converter, the power supply is rectified, so that the direct current is supplied to the load through the rectifier circuit. As described above, it can be seen that even when a direct current is input to the AD converter, power is supplied to the load without any particular problem as in the case where an alternating current is input.

図１に示す通り、第一実施形態の電源供給装置１は、電力会社から供給される交流の系統電力からの電力線３１を施設内配線４１に接続している施設４０に設置されている。電源供給装置１は、発電装置２に接続される正電源線１１及び負電源線１２と、これらの配線に接続され、施設内配線４１に接続される出力部１３と、正電源線１１及び負電源線１２に亘って接続された平滑部である蓄電池ユニット１４を備えている。発電装置２は、太陽光発電等の再生可能エネルギによって発電して直流での給電を行うものである。 As shown in FIG. 1, the power supply device 1 of the first embodiment is installed in the facility 40 in which the power line 31 from the AC grid power supplied from the electric power company is connected to the in-facility wiring 41. The power supply device 1 includes a positive power supply line 11 and a negative power supply line 12 connected to the power generation device 2, an output unit 13 connected to these wirings and connected to an in-facility wiring 41, a positive power supply line 11 and a negative power supply line 11. It includes a storage battery unit 14 which is a smoothing portion connected over a power line 12. The power generation device 2 generates power from renewable energy such as solar power generation and supplies power by direct current.

また、電源供給装置１は、系統電力の電力線３１に接続され、交流を直流に変換して直流化する直流化部１５と、系統電力と発電装置２からの電力とを切り替える切替部１６を備えている。直流化部１５は、ダイオードブリッジを用いた整流回路が内蔵されており、蓄電池ユニット１４を備えることにより、平滑用のコンデンサを省くことができる。 Further, the power supply device 1 includes a DC conversion unit 15 that is connected to the power line 31 of the system power and converts alternating current into direct current, and a switching unit 16 that switches between system power and power from the power generation device 2. ing. The DC conversion unit 15 has a built-in rectifier circuit using a diode bridge, and by including the storage battery unit 14, a smoothing capacitor can be omitted.

切替部１６は、電源供給装置１内に設けられた第一スイッチ１７と、系統電源と施設内配線４１とを接続する電力線３１に設けられた第二スイッチ１８と、これらのスイッチのオンオフを行う制御部１９とを備えている。 The switching unit 16 turns on / off the first switch 17 provided in the power supply device 1, the second switch 18 provided in the power line 31 connecting the system power supply and the wiring 41 in the facility, and these switches. It includes a control unit 19.

正電源線１１及び負電源線１２は、電源供給装置１内において発電装置２からの電力が入力され、第一スイッチ１７を介して出力部１３の分配器２０に接続されている。また、正電源線１１には蓄電池ユニット１４の正極が接続され、負電源線１２には蓄電池ユニット１４の負極が接続されている。 The positive power supply line 11 and the negative power supply line 12 receive power from the power generation device 2 in the power supply device 1, and are connected to the distributor 20 of the output unit 13 via the first switch 17. Further, the positive electrode of the storage battery unit 14 is connected to the positive power supply line 11, and the negative electrode of the storage battery unit 14 is connected to the negative power supply line 12.

蓄電池ユニット１４は、第一実施形態では、エンジン駆動とモータ駆動とを併用するハイブリッド車に搭載可能な蓄電池ユニットである。特に廃車となったハイブリッド車（或いは電気自動車）から回収された蓄電池ユニット１４は、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅｓ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）が低下しているが、本発明の電源供給装置１において重要な蓄電池のレートスピード特性（充放電レートの特性）はＳＯＨとは無関係で、ほぼ一定の値を保っている。従って、このようなＳＯＨが低下した蓄電池ユニットを用いても電力の平滑化に支障がないため、積極的にこのような蓄電池ユニットを再利用することができる。 In the first embodiment, the storage battery unit 14 is a storage battery unit that can be mounted on a hybrid vehicle that uses both engine drive and motor drive. In particular, the storage battery unit 14 recovered from the scrapped hybrid vehicle (or electric vehicle) has a reduced SOH (States Of Health), but the rate speed characteristic of the storage battery, which is important in the power supply device 1 of the present invention ( The charge / discharge rate characteristics) are independent of SOH and maintain a substantially constant value. Therefore, even if such a storage battery unit having a reduced SOH is used, there is no problem in smoothing the electric power, so that such a storage battery unit can be positively reused.

第一実施形態においては、発電装置２の定格容量が蓄電池ユニット１４の定格容量を超えたものとなっている。また、蓄電池ユニット１４は、発電装置２の定格容量を自身の定格容量で除した値以上となる放電レートを有するものを採用している。 In the first embodiment, the rated capacity of the power generation device 2 exceeds the rated capacity of the storage battery unit 14. Further, the storage battery unit 14 employs one having a discharge rate equal to or higher than the value obtained by dividing the rated capacity of the power generation device 2 by its own rated capacity.

蓄電池ユニット１４の放電レートの測定は、蓄電池ユニット１４を満充電状態にした上で、所定負荷にて放電を行い、放電許容範囲まで放電してその時間を測定し、推定することができる。第一実施形態においては、放電レートが５Ｃ以上となる蓄電池ユニット１４を採用している。 The discharge rate of the storage battery unit 14 can be measured by measuring and estimating the time after the storage battery unit 14 is fully charged, discharged with a predetermined load, and discharged to the allowable discharge range. In the first embodiment, the storage battery unit 14 having a discharge rate of 5C or more is adopted.

第一実施形態においては、発電装置２の定格容量は５ｋＷ、蓄電池ユニット１４の定格容量は１ｋＷｈとなっている。蓄電池ユニット１４の放電レートは５Ｃであるので、当該放電レートは、発電装置２の定格容量を蓄電池ユニット１４の定格容量で除した値（５）以上の値となっている。 In the first embodiment, the rated capacity of the power generation device 2 is 5 kW, and the rated capacity of the storage battery unit 14 is 1 kWh. Since the discharge rate of the storage battery unit 14 is 5C, the discharge rate is a value (5) or more obtained by dividing the rated capacity of the power generation device 2 by the rated capacity of the storage battery unit 14.

蓄電池ユニット１４の内部は、当該蓄電池ユニット１４が使用されていた車両のメーカーにより内部構造が異なっているが、一般に、複数のセル（単体の蓄電池）と制御部が組み合わされたものとなっている。第１の実施形態では、１台の電源供給装置に、蓄電池ユニット１４を１台用いているが、少なくとも１台備えていればよく、複数組み合わせて用いてもよい。 The internal structure of the storage battery unit 14 differs depending on the manufacturer of the vehicle in which the storage battery unit 14 is used, but generally, a plurality of cells (single storage battery) and a control unit are combined. .. In the first embodiment, one storage battery unit 14 is used in one power supply device, but at least one storage battery unit 14 may be provided, and a plurality of storage battery units 14 may be used in combination.

電源供給装置１の出力部１３は、正電源線１１及び負電源線１２からの電力を施設内配線４１に分配する分配器２０を備えている。施設内配線４１は、図１においては、一般家庭に多く見られる単相三線式であり、一対のライブ電線４１ａと一本のニュートラル線４１ｂを備えている。ニュートラル線４１ｂは、アースＥによって接地されている。 The output unit 13 of the power supply device 1 includes a distributor 20 that distributes the electric power from the positive power supply line 11 and the negative power supply line 12 to the wiring 41 in the facility. In FIG. 1, the in-facility wiring 41 is a single-phase three-wire system that is often found in ordinary households, and includes a pair of live electric wires 41a and one neutral wire 41b. The neutral wire 41b is grounded by Earth E.

電源供給装置１の出力部１３は、分配器２０からの出力線として、一対のライブ電線４１ａに接続されて正の電圧を印加する一対の正出力線２１と、ニュートラル線４１ｂに接続されるニュートラル出力線２２を備えている。第一実施形態の分配器２０は、この一対のライブ電線４１ａに供給される電源を調整してバランスを保つＤＣバランス機能を備えている。 The output unit 13 of the power supply device 1 is a pair of positive output lines 21 connected to a pair of live electric wires 41a to apply a positive voltage and a neutral line connected to a neutral line 41b as output lines from the distributor 20. The output line 22 is provided. The distributor 20 of the first embodiment has a DC balance function that adjusts and maintains the balance of the power supplied to the pair of live electric wires 41a.

発電装置２は、第一実施形態では、再生可能エネルギとして、太陽電池パネルによって発電を行う太陽光発電を採用している。再生可能エネルギとしては、太陽光発電のみならず、風力発電、バイオマス発電、水力発電、地熱発電、或いは潮力発電等、環境負荷の小さい様々な発電技術によって生成されたエネルギを利用することができる。 In the first embodiment, the power generation device 2 employs photovoltaic power generation, which generates power by a solar cell panel, as renewable energy. As the renewable energy, not only solar power generation but also energy generated by various power generation technologies having a small environmental load such as wind power generation, biomass power generation, hydroelectric power generation, geothermal power generation, and tidal power generation can be used. ..

施設４０としては、一般家庭や、中小の事業所、大規模な工場等の様々な規模の施設４０を含む。また、再生可能エネルギの利用促進を図る地域や、災害等で通常の電力会社からの系統電力が遮断された地域等にも適用が可能である。特に、災害時は、避難所となる学校や公民館等に適用することが可能となる。 The facility 40 includes facilities 40 of various scales such as general households, small and medium-sized business establishments, and large-scale factories. It can also be applied to areas where the use of renewable energy is promoted and areas where grid power from ordinary power companies is cut off due to a disaster or the like. In particular, in the event of a disaster, it can be applied to schools and public halls that serve as evacuation centers.

次に、第一実施形態の電源供給装置１の作動について説明する。まず、発電装置２からの電力のみが施設内配線４１に供給される場合について説明する。この場合、制御部１９によって、第一スイッチ１７がオン（閉）となり、第二スイッチ１８がオフ（開）となる。これにより、系統電力からの電力が遮断され、発電装置２のみから電力が供給される。 Next, the operation of the power supply device 1 of the first embodiment will be described. First, a case where only the electric power from the power generation device 2 is supplied to the wiring 41 in the facility will be described. In this case, the control unit 19 turns on (closes) the first switch 17 and turns off (open) the second switch 18. As a result, the power from the system power is cut off, and the power is supplied only from the power generation device 2.

発電装置２によって十分な電力が供給されている場合は、発電装置２から正電源線１１及び負電源線１２に直流の電力が供給される。正電源線１１及び負電源線１２には、蓄電池ユニット１４が接続されているため、発電装置２の出力に変動があった場合でも、この蓄電池ユニット１４によって平滑化され、安定した電力の供給が行われる。 When sufficient power is supplied by the power generation device 2, DC power is supplied from the power generation device 2 to the positive power supply line 11 and the negative power supply line 12. Since the storage battery unit 14 is connected to the positive power supply line 11 and the negative power supply line 12, even if the output of the power generation device 2 fluctuates, the storage battery unit 14 smoothes the output and provides a stable power supply. Will be done.

蓄電池ユニット１４の下流側では、第一スイッチ１７を介して分配器２０に電力が供給され、分配器２０によって一対の正出力線２１とニュートラル出力線２２に電力が分配される。これにより、施設内配線４１のライブ電線４１ａと一本のニュートラル線４１ｂに直流の電力が供給され、施設４０内のコンセントに直流の電力が直接供給される。 On the downstream side of the storage battery unit 14, electric power is supplied to the distributor 20 via the first switch 17, and the electric power is distributed to the pair of positive output lines 21 and the neutral output line 22 by the distributor 20. As a result, DC power is supplied to the live electric wire 41a and one neutral wire 41b of the wiring 41 in the facility, and DC power is directly supplied to the outlet in the facility 40.

この状態から、発電装置２の発電量が一時的に減少した場合、蓄電池ユニット１４から一時的に電力が供給されるため、施設内配線４１には安定した電力の供給が行われる。このとき、発電装置２の発電量が大幅に減少した場合においても、蓄電池ユニット１４から電力が供給されるが、蓄電池ユニット１４の放電レートが５Ｃ以上なので、施設内配線４１には安定した電力を供給することができる。 From this state, when the amount of power generated by the power generation device 2 is temporarily reduced, power is temporarily supplied from the storage battery unit 14, so that stable power is supplied to the wiring 41 in the facility. At this time, even if the amount of power generated by the power generation device 2 is significantly reduced, power is supplied from the storage battery unit 14, but since the discharge rate of the storage battery unit 14 is 5C or more, stable power is supplied to the wiring 41 in the facility. Can be supplied.

図２は、発電装置２の発電量が一時的に減少した場合の負荷に対する電力の供給状態を示すグラフである。図２（Ａ）は、第一実施形態の電源供給装置１における発電装置２の出力（実線）と、蓄電池ユニット１４による平滑化後に負荷に供給される電力（点線）を示すグラフである。図２（Ｂ）は、蓄電池ユニット１４に代えて放電レートが１Ｃのテスト用蓄電池（図示省略）を用いた場合の発電装置２の出力（実線）と、テスト用蓄電池による平滑化後に負荷に供給される電力を示すグラフである。いずれのグラフも、横軸が時刻であり、縦軸が電力をとなっている。 FIG. 2 is a graph showing the state of power supply to the load when the amount of power generated by the power generation device 2 temporarily decreases. FIG. 2A is a graph showing the output (solid line) of the power generation device 2 in the power supply device 1 of the first embodiment and the power (dotted line) supplied to the load after smoothing by the storage battery unit 14. FIG. 2B shows the output (solid line) of the power generation device 2 when a test storage battery (not shown) having a discharge rate of 1C is used instead of the storage battery unit 14, and is supplied to the load after smoothing by the test storage battery. It is a graph which shows the electric power to be generated. In each graph, the horizontal axis is time and the vertical axis is electric power.

図２（Ａ）に示すように、第一実施形態の電源供給装置１によれば、発電装置２の発電量が一時的に減少した場合であっても、蓄電池ユニット１４の平滑作用及び放電作用により、負荷に供給される電力は一定となる。一方で、放電レートが１Ｃの蓄電池の場合、図２（Ｂ）に示すように、不足した電力を補うために蓄電池から供給される電力が追いつかず、負荷に供給される電力に変動が生じる。このように、蓄電池の放電レートの相違によって、負荷に供給される電力の安定化の度合いが異なるため、蓄電池の放電レートが所定の関係式（放電レートを発電装置２の定格容量を蓄電池ユニット１４の定格容量で除した値以上とする）を満たすものとすることが重要となる。 As shown in FIG. 2A, according to the power supply device 1 of the first embodiment, even when the power generation amount of the power generation device 2 is temporarily reduced, the smoothing action and the discharging action of the storage battery unit 14 As a result, the power supplied to the load becomes constant. On the other hand, in the case of a storage battery having a discharge rate of 1C, as shown in FIG. 2B, the power supplied from the storage battery to make up for the insufficient power cannot catch up, and the power supplied to the load fluctuates. As described above, since the degree of stabilization of the electric power supplied to the load differs depending on the difference in the discharge rate of the storage battery, the discharge rate of the storage battery has a predetermined relational expression (the discharge rate is the rated capacity of the power generation device 2 and the storage battery unit 14). It is important that the value is equal to or greater than the value divided by the rated capacity of.

この状態から、さらに発電装置２の発電量が大幅に減少し、蓄電池ユニット１４の蓄電容量では不足する電力を補えない場合は、直流化部１５内のスイッチ回路（図示省略）が作動し、系統電力からの電力が電源供給装置１に導入される。具体的には、系統電力の電力線３１から直流化部１５に電力が供給され、直流化部１５から正電源線１１及び負電源線１２に電力が供給される。これにより、発電装置２のみでは不足する電力を系統電力から補充することができる。 From this state, if the amount of power generated by the power generation device 2 further decreases and the power storage capacity of the storage battery unit 14 cannot compensate for the insufficient power, the switch circuit (not shown) in the DC conversion unit 15 operates and the system operates. The electric power from the electric power is introduced into the power supply device 1. Specifically, power is supplied from the power line 31 of the system power to the DC conversion unit 15, and power is supplied from the DC conversion unit 15 to the positive power supply line 11 and the negative power supply line 12. As a result, the power that is insufficient only with the power generation device 2 can be replenished from the system power.

また、発電装置２が太陽光発電を主とするものであって、夜間等で発電装置２からの電力が期待できない時間帯は、切替部１６によって系統電力からの電力に切り替える。具体的には、制御部１９によって、第二スイッチ１８をオン、第一スイッチ１７をオフにする。これにより、系統電力からの電力が施設内配線４１に供給され、発電装置２からの電力は遮断される。 Further, in a time zone in which the power generation device 2 is mainly for photovoltaic power generation and the power from the power generation device 2 cannot be expected at night or the like, the switching unit 16 switches the power from the grid power. Specifically, the control unit 19 turns on the second switch 18 and turns off the first switch 17. As a result, the power from the system power is supplied to the wiring 41 in the facility, and the power from the power generation device 2 is cut off.

以上の作動により、再生可能エネルギを用いた発電装置２の発電量が大きい場合は、第一実施形態の電源供給装置１によって、施設内配線４１に直流の電力が供給され、施設４０内の負荷によって直流の電力として消費される。従って、従来のように直流で発電された電力を、パワーコンディショナ等を用いて交流に変換する必要がないため、変換の際の損失を解消し、効率よく再生可能エネルギを利用することができる。 When the amount of power generated by the power generation device 2 using renewable energy is large due to the above operation, the power supply device 1 of the first embodiment supplies DC power to the wiring 41 in the facility, and the load in the facility 40. Is consumed as DC power. Therefore, it is not necessary to convert the electric power generated by direct current into alternating current by using a power conditioner or the like as in the conventional case, so that the loss at the time of conversion can be eliminated and the renewable energy can be used efficiently. ..

なお、上記第一実施形態においては、分配器２０の正出力線２１をライブ電線４１ａに接続し、ニュートラル出力線２２をニュートラル線４１ｂに接続しているが、これに限らず、正出力線２１をニュートラル線４１ｂに接続し、ニュートラル出力線２２を一対のライブ電線４１ａに接続するようにしてもよい。 In the first embodiment, the positive output line 21 of the distributor 20 is connected to the live electric wire 41a, and the neutral output line 22 is connected to the neutral line 41b, but the present invention is not limited to this. May be connected to the neutral wire 41b, and the neutral output wire 22 may be connected to the pair of live wires 41a.

この場合、ライブ電線４１ａを−１００Ｖ等の電圧とし、ニュートラル線４１ｂをアース電圧とすればよい。当該配線の極性は、施設内配線４１内に接続される負荷の極性に合わせればよいため、必要に応じて正負の極性を変更すればよい。 In this case, the live wire 41a may be a voltage such as -100V, and the neutral wire 41b may be a ground voltage. Since the polarity of the wiring may match the polarity of the load connected in the wiring 41 in the facility, the positive and negative polarities may be changed as necessary.

次に、第一実施形態の電源供給装置１を、災害発生後の施設４０に設置する場合について説明する。災害が発生して停電が長引くような状況においては、迅速な電源供給が急務となる。発電装置２においては、現在では大型のトレーラーに太陽光発電装置及び備蓄電源としての蓄電池を設けたものが実用化されている。 Next, a case where the power supply device 1 of the first embodiment is installed in the facility 40 after the occurrence of a disaster will be described. In situations where a disaster occurs and power outages are prolonged, prompt power supply is urgently needed. As for the power generation device 2, a large trailer equipped with a solar power generation device and a storage battery as a storage power source is currently in practical use.

第一実施形態の電源供給装置１では、このような臨時に設置が可能な発電装置２との組み合わせで、少なくとも日中の電源確保を行うことができる。具体的には、電源供給装置１を被災地の施設４０に設置し、正電源線１１及び負電源線１２に発電装置２の直流電源を接続する。当該構成によれば、発電装置２において発電された電力を変換することなく直流電源として施設４０に供給することができるので、効率のよい電力の供給を実現することができる。 The power supply device 1 of the first embodiment can secure power at least during the daytime in combination with the power generation device 2 that can be temporarily installed. Specifically, the power supply device 1 is installed in the facility 40 in the disaster area, and the DC power supply of the power generation device 2 is connected to the positive power supply line 11 and the negative power supply line 12. According to this configuration, the electric power generated by the power generation device 2 can be supplied to the facility 40 as a DC power source without being converted, so that efficient electric power supply can be realized.

次に、本発明の第一実施形態の電源供給装置１を、環境の異なる施設４０に設置する場合について、図３を参照して説明する。施設４０は、施設内配線４１に直流電源のみを供給する施設となっている。このような施設４０には、系統電力からの交流電源が供給されないか、或いは系統電力からの電力を直流に変換して施設内配線４１に供給する形態となる。 Next, a case where the power supply device 1 of the first embodiment of the present invention is installed in a facility 40 having a different environment will be described with reference to FIG. The facility 40 is a facility that supplies only DC power to the wiring 41 in the facility. AC power from the grid power is not supplied to such a facility 40, or the power from the grid power is converted into direct current and supplied to the wiring 41 in the facility.

電源供給装置１としては、上記第一実施形態における電源供給装置１と同様の構成となっている。一方で、第一の実施形態と異なるところは、系統電力から施設内配線４１への直接の電源供給が行われていない点である。 The power supply device 1 has the same configuration as the power supply device 1 in the first embodiment. On the other hand, the difference from the first embodiment is that the direct power supply from the system power to the wiring 41 in the facility is not performed.

第一実施形態の電源供給装置１によれば、このような状況においても、発電装置２からの電力と系統電力からの電力を組み合わせて、安定した電力を施設内配線４１に供給することができる。 According to the power supply device 1 of the first embodiment, even in such a situation, the power from the power generation device 2 and the power from the system power can be combined to supply stable power to the wiring 41 in the facility. ..

第一実施形態における電源供給装置１においては、系統電力として、三相三線式の電力を導入することも可能である。この場合は、図４に示すように、直流化部１５ａの内部回路として、整流回路１５ｂで整流を行う。 In the power supply device 1 of the first embodiment, it is also possible to introduce a three-phase three-wire system electric power as the system electric power. In this case, as shown in FIG. 4, rectification is performed by the rectifier circuit 15b as the internal circuit of the DC conversion unit 15a.

図４に示すように、整流回路１５ｂは、三相ダイオード整流回路であり、複数のダイオード１５ｃを組み合わせた簡易な回路によって三相交流を全波整流することができる。具体的には、整流回路１５ｂは、３本の電力線３１にそれぞれ接続される入力線１５ｄと、入力線１５ｄと電力線３１との接続部の上流側及び下流側に、一方向に向けてダイオード１５ｃを配置したものとなっている。当該構成により、三相交流を力率１００％で整流することが可能であり、送電電力を有効に活用することが可能となる。 As shown in FIG. 4, the rectifier circuit 15b is a three-phase diode rectifier circuit, and three-phase AC can be full-wave rectified by a simple circuit in which a plurality of diodes 15c are combined. Specifically, the rectifier circuit 15b has a diode 15c directed in one direction toward the upstream side and the downstream side of the input line 15d connected to each of the three power lines 31 and the connection portion between the input line 15d and the power line 31. Is arranged. With this configuration, it is possible to rectify three-phase alternating current with a power factor of 100%, and it is possible to effectively utilize the transmitted power.

また、後段の蓄電池ユニット１４が不安定な直流電力を平滑化し、電源回路に用いられる複雑なスイッチング機構や、コイル及びコンデンサ等を用いる必要がないため、高調波が発生しない。 Further, since the storage battery unit 14 in the subsequent stage smoothes the unstable DC power and it is not necessary to use a complicated switching mechanism, a coil, a capacitor or the like used in the power supply circuit, harmonics are not generated.

また、当該直流化部１５ａを用いることにより、従来の高圧受電設備の多くが力率８５％程度であったところ、力率１００％となるため、この力率に応じて決定される電気料金を大幅に削減することができる。また、直流化部１５ａによって設備費用が大幅に低減されるので、本発明の電源供給装置の導入がしやすくなるという利点がある。 Further, by using the DC conversion unit 15a, most of the conventional high-voltage power receiving equipment has a power factor of about 85%, but the power factor becomes 100%. Therefore, the electricity charge determined according to this power factor is set. It can be significantly reduced. Further, since the equipment cost is significantly reduced by the DC conversion unit 15a, there is an advantage that the power supply device of the present invention can be easily introduced.

次に、本発明の第二実施形態の電源供給装置１ａについて、図５を参照して説明する。第二実施形態の電源供給装置１ａは、分配器２０ではなく、ＤＣコンバータ２５（ＤＣ／ＤＣコンバータ）を用いている。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同様の構成については、上記と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 Next, the power supply device 1a of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The power supply device 1a of the second embodiment uses a DC converter 25 (DC / DC converter) instead of the distributor 20. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as above, and detailed description thereof will be omitted.

ＤＣコンバータ２５は、正出力線２１が、２本に分岐されて施設内配線４１の一対のライブ電線４１ａに接続され、ニュートラル出力線２２（負出力線）が施設内配線４１のニュートラル線４１ｂに接続される。第二実施形態においては、発電装置２から供給される電源を分配器２０ではなくＤＣコンバータ２５を用いて施設内配線４１に供給しているため、装置の構成を簡易なものとすることができる。 In the DC converter 25, the positive output line 21 is branched into two and connected to the pair of live electric wires 41a of the in-facility wiring 41, and the neutral output line 22 (negative output line) is connected to the neutral line 41b of the in-facility wiring 41. Be connected. In the second embodiment, since the power supplied from the power generation device 2 is supplied to the wiring 41 in the facility by using the DC converter 25 instead of the distributor 20, the configuration of the device can be simplified. ..

なお、この第二実施形態においても、ＤＣコンバータ２５の正出力線２１をニュートラル線４１ｂに接続し、ニュートラル出力線２２（負出力線）を一対のライブ電線４１ａに接続してもよい。この場合も、直流電源における正負の極性は、施設４０内で使用される負荷の極性に応じて適宜変更することができる。 Also in this second embodiment, the positive output line 21 of the DC converter 25 may be connected to the neutral line 41b, and the neutral output line 22 (negative output line) may be connected to the pair of live electric wires 41a. In this case as well, the positive and negative polarities of the DC power supply can be appropriately changed according to the polarity of the load used in the facility 40.

次に、本発明の第三実施形態について、図６を参照して説明する。第三実施形態の電源供給装置１ｂは、図６に示すように、施設内配線４１が単相二線式の施設４０に電力を供給する装置である。 Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the power supply device 1b of the third embodiment is a device in which the wiring 41 in the facility supplies power to the facility 40 of the single-phase two-wire system.

第三実施形態において、第一実施形態と異なるところは、分配器２０に代えてＤＣコンバータ２５を用いている点である。また、第二スイッチ１８ａが、三線式ではなく二線式のものとなっている。なお、その他の構成は、上記第一実施形態と同様の構成となっている。本発明の電源供給装置は、この第三実施形態の電源供給装置１ｂように、施設内配線４１が単相二線式であっても対応が可能である。 In the third embodiment, the difference from the first embodiment is that the DC converter 25 is used instead of the distributor 20. Further, the second switch 18a is not a three-wire type but a two-wire type. The other configurations are the same as those of the first embodiment. The power supply device of the present invention can be used even if the wiring 41 in the facility is a single-phase two-wire system as in the power supply device 1b of the third embodiment.

次に、本発明の第四実施形態の電源供給装置１ｃについて、図７を参照して説明する。第四実施形態の電源供給装置１ｃは、発電装置２が、太陽光発電のみならず、風力発電、水力発電等、複数の再生可能エネルギを組み合わせて、常時安定した電源の供給を行うことができる場合に用いられる。 Next, the power supply device 1c according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. In the power supply device 1c of the fourth embodiment, the power generation device 2 can constantly and stably supply power by combining a plurality of renewable energies such as wind power generation and hydroelectric power generation as well as solar power generation. Used in cases.

この第四実施形態の電源供給装置１ｃでは、図７に示すように、系統電力からの電源の供給を必要としないため、上記各実施形態のような直流化部１５は不要となる。なお、その他の構成は、上記第一実施形態と同様の構成となっている。 As shown in FIG. 7, the power supply device 1c of the fourth embodiment does not require the supply of power from the system power, so that the DC conversion unit 15 as in each of the above embodiments is unnecessary. The other configurations are the same as those of the first embodiment.

第四実施形態の電源供給装置１ｃは、再生可能エネルギの利用促進が図られた状況において用いられる電源供給装置であり、系統電力からの配線を必要としないので、施設４０への設置が容易となる。なお、第四実施形態の電源供給装置１ｃにおいて、第二実施形態と同様に、発電装置２に接続される正電源線１１及び負電源線１２を複数の系統（２系統）に分けて施設内配線４１に接続するようにしてもよい。 The power supply device 1c of the fourth embodiment is a power supply device used in a situation where the utilization of renewable energy is promoted, and does not require wiring from the grid power, so that it can be easily installed in the facility 40. Become. In the power supply device 1c of the fourth embodiment, as in the second embodiment, the positive power supply line 11 and the negative power supply line 12 connected to the power generation device 2 are divided into a plurality of systems (two systems) in the facility. It may be connected to the wiring 41.

次に、アーク放電防止部として、施設４０に設置される例について、図８を参照して説明する。図８に示すように、電源供給装置１〜１ｃに接続された施設内配線４１のうち、１本のライブ電線４１ａとニュートラル線４１ｂに複数の負荷４３が接続されている。この負荷４３は、本実施形態では室内照明であり、当該室内照明のオンオフ用の施設内スイッチ４２が設けられている。 Next, an example of being installed in the facility 40 as an arc discharge prevention unit will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, among the in-facility wiring 41 connected to the power supply devices 1 to 1c, a plurality of loads 43 are connected to one live electric wire 41a and the neutral wire 41b. The load 43 is indoor lighting in the present embodiment, and an in-facility switch 42 for turning on / off the indoor lighting is provided.

アーク放電防止器２６は、施設内スイッチ４２の下流の位置に、負荷４３と並列に設けられている。アーク放電防止器２６の内部には、アーク放電防止用のコンデンサ２６ａと抵抗２６ｂが直列に接続されて施設内配線４１に接続されている。 The arc discharge preventer 26 is provided in parallel with the load 43 at a position downstream of the in-facility switch 42. Inside the arc discharge preventer 26, a capacitor 26a and a resistor 26b for preventing arc discharge are connected in series and connected to the wiring 41 in the facility.

このように、アーク放電防止器２６を施設内スイッチ４２の下流の位置に設けることにより、複数の負荷４３の上流側に設けられた施設内スイッチ４２のオンオフの際に、アーク放電の発生を抑止することができる。なお、負荷４３は室内照明に限らず、他の電気機器であってもよい。 In this way, by providing the arc discharge preventer 26 at a position downstream of the in-facility switch 42, the generation of arc discharge is suppressed when the in-facility switch 42 provided on the upstream side of the plurality of loads 43 is turned on and off. can do. The load 43 is not limited to indoor lighting, and may be other electrical equipment.

アーク放電抑制の原理は次の通りである。施設内スイッチ４２をオフにすると、当該スイッチの接点間に継続して電流が流れようとするが、負荷４３とアーク放電防止器２６との間に閉回路が形成されている。これにより、施設内スイッチ４２の接点間にアーク放電を発生させるよりもコンデンサ２６ａから電流を流す方が抵抗が小さくなるため、コンデンサ２６から電流が流れ、施設内スイッチ４２の接点間のアーク放電が防止される。施設内スイッチ４２のオンの際も同様である。 The principle of arc discharge suppression is as follows. When the in-facility switch 42 is turned off, a continuous current tries to flow between the contacts of the switch, but a closed circuit is formed between the load 43 and the arc discharge preventer 26. As a result, the resistance becomes smaller when the current flows from the capacitor 26a than when the arc discharge is generated between the contacts of the in-facility switch 42, so that the current flows from the capacitor 26 and the arc discharge between the contacts of the in-facility switch 42 occurs. Be prevented. The same applies when the in-facility switch 42 is turned on.

また、アーク放電防止器２６は、図９に示すように、施設４０内に設けられたコンセント４４に差し込むタイプであってもよい。コンセント４４は、一対の施設内配線４１に接続され、電気機器等の負荷のプラグが差し込まれる差込電極４４ａを備えている。 Further, as shown in FIG. 9, the arc discharge preventer 26 may be of a type that is inserted into an outlet 44 provided in the facility 40. The outlet 44 is connected to a pair of in-facility wiring 41, and includes a plug electrode 44a into which a load plug for an electric device or the like is inserted.

図９（Ａ）に示すように、アーク放電防止器２６は、プラグ２６ｃと差込電極２６ｄを備えている。アーク放電防止器２６の内部は、図９（Ｂ）に示すように、プラグ２６ｃと差込電極２６ｄとを結ぶ配線に亘って、コンデンサ２６ａ及び抵抗２６ｂが直列に接続されている。 As shown in FIG. 9A, the arc discharge preventer 26 includes a plug 26c and a plug electrode 26d. Inside the arc discharge preventer 26, as shown in FIG. 9B, the capacitor 26a and the resistor 26b are connected in series over the wiring connecting the plug 26c and the insertion electrode 26d.

このアーク放電防止器２６をコンセント４４に差し込むことにより、アーク放電防止器２６の差込電極２６ｄに電気機器のプラグを差し込んだ際に、アーク放電を抑止することができる。なお、このアーク放電防止器２６は、コンセント４４の内部にコンデンサ２６ａ及び抵抗２６ｂを内蔵するタイプとしてもよい（図示省略）。 By inserting the arc discharge preventer 26 into the outlet 44, it is possible to suppress the arc discharge when the plug of the electric device is inserted into the insertion electrode 26d of the arc discharge preventer 26. The arc discharge preventer 26 may be of a type in which a capacitor 26a and a resistor 26b are built in the outlet 44 (not shown).

以上の各実施形態の電源供給装置によれば、蓄電池ユニット１４として、電気自動車やハイブリッド車で用いられていた廃蓄電池を有効に再利用することができる。従って、電気自動車やハイブリッド車等の普及によって、今後大量に発生する廃蓄電池の再利用のための用途の拡大が可能となる。また、装置としてパワーコンディショナを必要としないので、設置コストを削減することができる。 According to the power supply device of each of the above embodiments, the waste storage battery used in the electric vehicle or the hybrid vehicle can be effectively reused as the storage battery unit 14. Therefore, with the spread of electric vehicles and hybrid vehicles, it will be possible to expand the applications for reusing waste storage batteries that will be generated in large quantities in the future. Moreover, since the device does not require a power conditioner, the installation cost can be reduced.

また、各実施形態の電源供給装置によれば、蓄電池ユニット１４が設けられているため、従来の再生可能エネルギ利用の電源供給装置に設けられているＰＦＣ回路から平滑用コンデンサを除去することができる。平滑用コンデンサは、一般に外形寸法が大きく、重量もあり、価格も高額であるため、再生可能エネルギの利用促進のネックになっていた。本発明の電源供給装置によれば、このような平滑用コンデンサを不要とできるので、再生可能エネルギのさらなる利用促進を図ることができる。 Further, according to the power supply device of each embodiment, since the storage battery unit 14 is provided, the smoothing capacitor can be removed from the PFC circuit provided in the conventional power supply device using renewable energy. .. Smoothing capacitors generally have large external dimensions, are heavy, and are expensive, which has been a bottleneck in promoting the use of renewable energy. According to the power supply device of the present invention, such a smoothing capacitor can be eliminated, so that the utilization of renewable energy can be further promoted.

さらに、各実施形態の電源供給装置によれば、災害時に系統電力を利用できない場合であっても、既設の太陽光発電設備や、臨時に設置した太陽光発電装置で発電した電力を、直接直流電源として効率よく利用することができる。また、別途太陽光発電で生じた余剰電力を蓄電する蓄電装置と併用することで、昼夜を問わず災害時の非常用電力として、電力を有効活用することができる。 Further, according to the power supply device of each embodiment, even when the grid power cannot be used in the event of a disaster, the power generated by the existing photovoltaic power generation equipment or the temporarily installed photovoltaic power generation device is directly converted into direct current. It can be used efficiently as a power source. In addition, by using it in combination with a power storage device that separately stores surplus power generated by photovoltaic power generation, it is possible to effectively utilize the power as emergency power in the event of a disaster, day or night.

特に、スマートフォンやパーソナルコンピュータ等の直流での稼働や充電が可能な機器に対しては、パワーコンディショナ等による変換損失を生じることなく有効に電力を使用することができる。 In particular, for devices such as smartphones and personal computers that can be operated and charged by direct current, electric power can be effectively used without causing conversion loss due to a power conditioner or the like.

なお、上記各実施形態において、第一スイッチ１７について、蓄電池ユニット１４とは別個に設けているが、蓄電池ユニット１４に内蔵されているスイッチ（図示省略）を利用してもよい。電気自動車やハイブリッド車に用いられている蓄電池ユニットには、出力のオンオフを行うスイッチが設けられている。当該スイッチを利用することにより、電源供給装置１の構成を簡素化することができる。 In each of the above embodiments, the first switch 17 is provided separately from the storage battery unit 14, but a switch (not shown) built in the storage battery unit 14 may be used. The storage battery unit used in electric vehicles and hybrid vehicles is provided with a switch for turning the output on and off. By using the switch, the configuration of the power supply device 1 can be simplified.

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…電源供給装置
２…発電装置
１１…正電源線
１２…負電源線
１３…出力部
１４…蓄電池ユニット
１５，１５ａ…直流化部
１５ｂ…整流回路
１５ｃ…ダイオード
１５ｄ…入力線
１６…切替部
１７…第一スイッチ
１８，１８ａ…第二スイッチ
１９…制御部
２０…分配器
２１…正出力線
２２…ニュートラル出力線
２５…ＤＣコンバータ
２６…アーク放電防止器
２６ａ…コンデンサ
２６ｂ…抵抗
２６ｃ…プラグ
２６ｄ…差込電極
３１…電力線
４１…施設内配線
４１ａ…ライブ電線
４１ｂ…ニュートラル線
４２…施設内スイッチ
４３…負荷
４４…コンセント
４４ａ…差込電極

1,1a, 1b, 1c ... Power supply device 2 ... Power generation device 11 ... Positive power supply line 12 ... Negative power supply line 13 ... Output unit 14 ... Storage battery unit 15, 15a ... DC conversion unit 15b ... Rectifier circuit 15c ... Diode 15d ... Input Line 16 ... Switching unit 17 ... First switch 18, 18a ... Second switch 19 ... Control unit 20 ... Distributor 21 ... Positive output line 22 ... Neutral output line 25 ... DC converter 26 ... Arc discharge preventer 26a ... Capacitor 26b ... Resistance 26c ... Plug 26d ... Plug-in electrode 31 ... Power line 41 ... Facility wiring 41a ... Live wire 41b ... Neutral line 42 ... Facility switch 43 ... Load 44 ... Outlet 44a ... Plug-in electrode

Claims (9)

家屋を含む施設に設けられ、少なくとも一対の配線を有する施設内配線に直流電源を供給する装置であって、
再生可能エネルギによって発電して直流での給電を行う発電装置に接続される正電源線及び負電源線と、
前記正電源線及び前記負電源線が接続され、前記施設内配線に接続される少なくとも一対の出力線を備えた出力部と、
前記発電装置から供給される電力を平滑化する平滑部と、を備え、
前記平滑部は、前記正電源線に正極が接続され、前記負電源線に負極が接続される蓄電池を備え、
前記発電装置の定格容量（ｋＷ）が前記蓄電池の定格容量（ｋＷｈ）を超えるものであり、前記蓄電池は、放電レート（Ｃ）が前記発電装置の定格容量を前記蓄電池の定格容量で除した値であり、且つ５Ｃ以上であることを特徴とする電源供給装置。 A device that supplies DC power to in-facility wiring that is installed in a facility including a house and has at least a pair of wiring.
Positive power lines and negative power lines connected to a power generation device that generates electricity from renewable energy and supplies direct current.
An output unit having at least a pair of output lines to which the positive power line and the negative power line are connected and connected to the wiring in the facility.
A smoothing portion for smoothing the electric power supplied from the power generation device is provided.
The smooth portion includes a storage battery in which a positive electrode is connected to the positive power supply line and a negative electrode is connected to the negative power supply line.
The rated capacity (kW) of the power generation device exceeds the rated capacity (kWh) of the storage battery, and the discharge rate (C) of the storage battery is the value obtained by dividing the rated capacity of the power generation device by the rated capacity of the storage battery. A power supply device characterized by being 5C or more. 請求項１に記載の電源供給装置であって、
前記施設内配線が三線式であって、一対のライブ電線と一本のニュートラル線を備えているときは、
前記出力部が、一対の前記ライブ電線に正の電圧を印加する一対の正出力線と、前記ニュートラル線に接続されるニュートラル出力線を備えていることを特徴とする電源供給装置。 The power supply device according to claim 1.
When the wiring in the facility is a three-wire system and has a pair of live wires and one neutral wire,
A power supply device characterized in that the output unit includes a pair of positive output lines for applying a positive voltage to the pair of live electric wires and a neutral output line connected to the neutral line. 請求項２に記載の電源供給装置であって、
前記平滑部は前記蓄電池を少なくとも１台備え、
前記正電源線及び前記負電源線が１対であり、
前記出力部は一対の前記正電源線及び前記負電源線からの電力を前記施設内配線に分配する分配器を備え、
前記分配器の正の出力を前記施設内配線の一対の前記ライブ電線に接続すると共に前記分配器の負の出力を前記施設内配線の前記ニュートラル線に接続し、
或いは、前記分配器の正の出力線を前記施設内配線のニュートラル線に接続すると共に前記分配器の負の出力を前記施設内配線の一対のライブ電線に接続してなることを特徴とする電源供給装置。 The power supply device according to claim 2.
The smoothing portion includes at least one of the storage batteries.
The positive power line and the negative power line are a pair,
The output unit includes a distributor that distributes power from the pair of positive power lines and the negative power lines to the wiring in the facility.
The positive output of the distributor is connected to the pair of live wires of the in-facility wiring and the negative output of the distributor is connected to the neutral wire of the in-facility wiring.
Alternatively, the power supply is characterized in that the positive output line of the distributor is connected to the neutral line of the wiring in the facility and the negative output of the distributor is connected to the pair of live wires of the wiring in the facility. Feeding device. 請求項２に記載の電源供給装置であって、
前記平滑部は前記蓄電池を少なくとも１台備え、
前記正電源線及び前記負電源線が１対であり、
前記出力部は、前記正電源線及び前記負電源線に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータを備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの正の出力を前記施設内配線の一対の前記ライブ電線に接続すると共に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの負の出力を前記施設内配線の前記ニュートラル線に接続し、
或いは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの正の出力を前記施設内配線の前記ニュートラル線に接続すると共に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの負の出力を前記施設内配線の一対の前記ライブ電線に接続してなることを特徴とする電源供給装置。 The power supply device according to claim 2.
The smoothing portion includes at least one of the storage batteries.
The positive power line and the negative power line are a pair,
The output unit includes a DC / DC converter connected to the positive power supply line and the negative power supply line.
The positive output of the DC / DC converter is connected to the pair of live wires of the in-facility wiring, and the negative output of the DC / DC converter is connected to the neutral wire of the in-facility wiring.
Alternatively, the positive output of the DC / DC converter is connected to the neutral wire of the wiring in the facility, and the negative output of the DC / DC converter is connected to the pair of live wires of the wiring in the facility. A power supply device characterized by. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源供給装置であって、
系統電力を直流化して前記正電源線及び前記負電源線に供給する直流化部を備えていることを特徴とする電源供給装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 4 .
A power supply device including a DC conversion unit that converts system power into DC and supplies it to the positive power supply line and the negative power supply line. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源供給装置であって、
前記施設内配線に交流の系統電力の電力線が接続されているときは、
前記出力部からの出力と前記系統電力からの電力の前記施設内配線への供給を切り替える切替部とをさらに備えることを特徴とする電源供給装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 5 .
When the AC grid power line is connected to the facility wiring,
A power supply device further comprising a switching unit for switching between an output from the output unit and a switching unit for switching the supply of electric power from the system power to the wiring in the facility. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の電源供給装置であって、
前記施設内配線の一対の前記配線の間に設けられた一又は複数の負荷と、前記負荷の上流側に設けられ前記負荷のオンオフを行う施設内スイッチを備えた前記施設において、前記施設内スイッチの下流側に、前記負荷と並列に、アーク放電を防止するアーク放電防止部を接続してなることを特徴とする電源供給装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 6 .
In the facility provided with one or more loads provided between the pair of the wirings in the facility and an in-facility switch provided on the upstream side of the load to turn on / off the load, the in-facility switch. A power supply device characterized in that an arc discharge prevention unit for preventing arc discharge is connected in parallel with the load on the downstream side of the above. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の電源供給装置であって、
前記施設内配線の一対の前記配線と負荷とを接続する一対の差込電極を有するコンセントに、前記差込電極間に亘ってコンデンサと抵抗が直列に接続され、前記負荷に対して並列となるアーク放電防止部を備えていることを特徴とする電源供給装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 7 .
A capacitor and a resistor are connected in series between the plug electrodes to an outlet having a pair of plug electrodes for connecting the pair of the wiring in the facility and the load, and are parallel to the load. A power supply device characterized by having an arc discharge prevention unit. 請求項５〜８（請求項６〜８は請求項５以上に従属するものに限る）のいずれか一項に記載の電源供給装置であって、
前記直流化部は、三相三線式の電力線により供給される系統電力を直流化するものであり、前記系統電力を全波整流する三相ダイオード整流回路を備えていることを特徴とする電源供給装置。 The power supply device according to any one of claims 5 to 8 (claims 6 to 8 are limited to those subordinate to claims 5 and above).
The DC conversion unit converts system power supplied by a three-phase three-wire power line into DC, and is characterized by including a three-phase diode rectifier circuit for full-wave rectifying the system power. apparatus.

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