WO2012144358A1 - 電力供給装置、電力供給装置の制御方法、および直流給電システム - Google Patents

電力供給装置、電力供給装置の制御方法、および直流給電システム Download PDF

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WO2012144358A1
WO2012144358A1 PCT/JP2012/059604 JP2012059604W WO2012144358A1 WO 2012144358 A1 WO2012144358 A1 WO 2012144358A1 JP 2012059604 W JP2012059604 W JP 2012059604W WO 2012144358 A1 WO2012144358 A1 WO 2012144358A1
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WO
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bus
power supply
voltage
storage battery
power
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PCT/JP2012/059604
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Inventor
義明 野崎
藤田 敏之
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44Methods for charging or discharging
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H02J3/322Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means the battery being on-board an electric or hybrid vehicle, e.g. vehicle to grid arrangements [V2G], power aggregation, use of the battery for network load balancing, coordinated or cooperative battery charging
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power supply apparatus, a control method for the power supply apparatus, and a DC power supply system in a small-scale area that can be controlled independently from an AC system such as a home.
  • Photovoltaic power generation has been required to be connected to an AC system or connected to AC power distribution in the home, so it has been necessary to convert the generated DC output to AC power by a power conditioner.
  • the supply of AC power is suitable for household appliances and general lighting equipment using a motor such as a vacuum cleaner, a washing machine, an air conditioner, and a refrigerator.
  • a motor such as a vacuum cleaner, a washing machine, an air conditioner, and a refrigerator.
  • the progress of LED lighting, and home appliances that have been operating by performing AC-DC conversion in devices such as TV devices and audio devices. For this reason, AC distribution is not always excellent in the home.
  • a DC power supply system connected to DC home appliances operating by external DC power supply in a small area such as a general home.
  • a DC device 130 such as an air conditioner or a TV apparatus is directly connected without AC-DC conversion or via a DC-DC converter (not shown).
  • DC power is supplied to the DC bus B from the photovoltaic power generator 110 (for example, output voltage 100V to 380V) via the DC-DC converter 120 without DC-AC conversion.
  • the bus voltage of the DC bus B is controlled so as to be held at a voltage within a certain range of, for example, 380V to 400V.
  • the storage battery 111 such as a lithium ion battery, which has been developed recently, can be connected to the DC bus B via the DC-DC converter 121, so that surplus power can be stored, and direct current can be stored.
  • the power supply system 101 has been pushed to an increasingly realistic one.
  • the concept of optimizing the power network in a small-scale area such as a general home by introducing a direct current power supply system or the like is called the microgrid.
  • Patent Document 1 describes a DC power supply system that improves power efficiency when a storage battery is provided in a DC power supply path.
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 2008-048470 (published February 28, 2008)”
  • the storage battery 111 discharges the stored power to the DC bus B via the DC-DC converter 121 so as to compensate for the gradual voltage drop of the DC bus.
  • the DC-DC converter 121 boosts the output voltage (for example, 30 V to 60 V) of the storage battery 111 to the voltage of the DC bus B.
  • the DC power distribution system has a problem that more than a certain amount of power is consumed even during the load downtime period, and improvement in power efficiency is hindered.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a power supply apparatus and a power supply apparatus control method capable of obtaining high power efficiency by suppressing power consumption during a load suspension time period. And a DC power supply system.
  • the power supply device of the present invention provides A power supply device that is supplied with DC power from a DC power supply means and that supplies DC power to a connected DC device, A DC bus serving as a bus for the DC power supply, Power storage means for charging and discharging with the DC bus; DC-converting the DC power to be transferred between at least one of the DC bus, the DC device, the DC power supply means, and the power storage means connected to the DC bus.
  • DC conversion means The first storage battery as the power storage means, wherein the first DC-DC converter as the DC-DC conversion means is connected between the DC bus and the first storage battery.
  • a switch circuit connected in parallel with the first DC-DC converter between the DC bus and the first storage battery; And a control unit that performs conduction cutoff control of the switch circuit.
  • the DC power supply system of the present invention A DC power supply system that supplies DC power to a connected DC device, A DC bus serving as a bus for the DC power supply, DC power supply means for supplying DC power to the DC bus; Power storage means for charging and discharging with the DC bus; DC-converting the DC power to be transferred between at least one of the DC bus, the DC device, the DC power supply means, and the power storage means connected to the DC bus.
  • DC conversion means The first storage battery as the power storage means, wherein the first DC-DC converter as the DC-DC conversion means is connected between the DC bus and the first storage battery.
  • a switch circuit connected in parallel with the first DC-DC converter between the DC bus and the first storage battery; And a control unit that performs conduction cutoff control of the switch circuit.
  • the switch circuit if the switch circuit is made conductive by the control unit, power can be supplied from the first storage battery to the DC bus via the switch circuit. Therefore, it is possible to stop the operating power supply of the DC-DC converting means including the first DC-DC converter during a load suspension period such as midnight. Therefore, power consumption can be reduced by stopping the operating power supply of the DC-DC converting means.
  • Patent Document 1 when a storage battery (battery unit) supplies power, the DC system control unit is controlled by communication to adjust the DC power consumption, thereby optimizing the power output of the storage battery. Moreover, in patent document 1, when optimizing the power output of a storage battery, a DC / DC converter is always interposed between the storage battery and the DC unit. On the other hand, the present invention is characterized in that the direct current unit is not controlled, and when the power consumption of the direct current unit is reduced, the storage battery and the direct current bus are directly connected to stop the DC / DC converter.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment of the present invention and is a diagram illustrating a relationship between a voltage of a first storage battery and a connection state to a DC bus.
  • FIG. 3 is a graph showing an embodiment of the present invention and showing a load curve representing a change in daily power consumption in the DC power supply system of FIG. 1. It is a block diagram which shows a prior art and shows the structure of a DC power supply system. It is a graph which shows a prior art and shows the load curve showing the change of the daily electric power consumption in the direct-current power supply system of FIG.
  • FIGS. 1 to 4 Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 as follows.
  • FIG. 1 shows the configuration of a DC power supply system 1 and a power supply device 2 according to this embodiment.
  • the DC power supply system 1 configured by the power supply device 2 and solar power generation supplies DC power to the connected DC device 30.
  • the DC power supply system 1 is shown as a power distribution system in a general household as an example.
  • the DC power supply system 1 includes a power supply device 2, a solar power generation device (DC power supply means: indicated as “solar” in the figure) 10, a DC-DC converter (DC-DC conversion means) 20, and an AC-DC.
  • a converter (DC power supply means) 23 is provided.
  • the power supply device 2 includes a DC bus (direct current bus) B, a storage battery (power storage means, first storage battery) 11, a storage battery (power storage means, second storage battery) 12, a switch circuit 13, and a controller (control unit). 14, a DC-DC converter (DC-DC converter) 22 and a DC-DC converter (DC-DC converter, first DC-DC converter) 21 are provided.
  • the DC device 30 is a load device such as a DC home appliance that operates with DC power such as an air conditioner or a TV apparatus.
  • DC power such as an air conditioner or a TV apparatus.
  • the DC device 30 operates with a DC voltage of 360V to 400V.
  • the DC device 30 is connected to the DC bus B without a DC-DC converter.
  • the DC device 30 may be connected to the DC bus B via a switch such as a power switch, even if it is not connected to the DC bus B without a DC-DC converter.
  • the DC bus B carries power supplied to the DC device 30 as a bus of the power supply device 2.
  • the bus voltage range of the DC bus B is within the operating voltage range of the DC device 30, that is, a voltage of 360 to 400 V DC here. Within the range.
  • the bus voltage range of the DC bus B is set to the operating voltage range of the DC device 30 connected to the DC bus B without a DC-DC converter.
  • the solar power generation device 10 supplies DC power generated on the DC bus B.
  • the solar power generation device 10 outputs a DC output voltage corresponding to the number of cell arrays, for example, 100V to 380V.
  • the output voltage need not be DC-AC converted when power is supplied to the DC bus B. Therefore, the output voltage is converted into the bus voltage of the DC bus B by the DC-DC converter 20 that performs voltage conversion of the DC power transferred between the photovoltaic power generation apparatus 10 and the DC bus B.
  • the DC-DC converter 20 includes a boost converter that boosts the output voltage of the photovoltaic power generation apparatus 10 to the bus voltage of the DC bus B.
  • the DC-DC converter 20 may be a step-down converter that steps down the output voltage of the photovoltaic power generation apparatus 10 to the bus voltage of the DC bus B.
  • the solar power generation device 10 is provided as a DC power supply means, the solar power generation device 10 can be suitably used for the power supply device 2 without significantly reducing the use efficiency of the generated power.
  • the solar power generation device 10 may be linked to a commercial AC system so that the generated power can be sold. It is not always necessary to provide the solar power generation device 10 as the DC power supply means.
  • the AC-DC converter 23 may convert the AC power of the AC distribution network 40 into DC power and supply it to the DC bus B as DC power supply means.
  • This AC power distribution network is, for example, an AC 200V power source using a single-phase three-wire drawn into a house from a commercial AC system.
  • a boost converter is used here because the bus voltage of the DC bus B is larger than the rectified voltage of the AC voltage of the AC distribution network 40, but the bus voltage of the DC bus B is used for the AC distribution network 40. When it is smaller than the rectified voltage of the AC voltage, a step-down converter is used.
  • a chemical fuel power generation device such as a fuel cell
  • a natural energy power generation device such as a wind power generation device (final output is set to DC), and the like are also possible.
  • the storage battery 11 is composed of an arbitrary secondary battery.
  • the storage battery 11 is assumed to be a lithium ion battery mounted on an electric vehicle (EV). Since the battery for electric vehicles has high output and excellent charge / discharge characteristics, it is easily adapted to the power supply device 2.
  • EV electric vehicle
  • lead storage batteries used for electric equipment in general vehicles or office buildings / factories, nickel cadmium batteries and nickel hydride batteries mounted in hybrid vehicles, sodium sulfur batteries (NAS batteries), etc. are used as the storage batteries 11. Is possible.
  • the rechargeable battery 11 in FIG. 1 has a chargeable voltage range of, for example, 220V to 400V. That is, the rechargeable voltage range of the storage battery 11 includes the bus voltage range of the DC bus B.
  • the storage battery 11 charges and discharges with the DC bus B via a DC-DC converter 21 that performs voltage conversion of DC power transferred between the storage battery 11 and the DC bus B. Since the switch circuit 13 is provided in the power supply device 2 as will be described later, the DC-DC converter 21 is a boost converter that boosts the bus voltage of the DC bus B to the voltage of the storage battery 11 here.
  • the DC-DC converter 21 may be a bidirectional DC-DC converter in which the step-up converter and a step-down converter that steps down the bus voltage of the DC bus B to the voltage of the storage battery 11 are combined.
  • the storage battery 11 is detachable from the power supply device 2.
  • the storage battery 11 is a battery for an electric vehicle, for example, the storage battery 11 is mounted on the vehicle in a state where the storage battery 11 is charged at a charging station or a 200V or 100V commercial AC power source at home, or after driving. It is possible to attach to the power supply device 2 through a DC output connector provided on the power supply 2.
  • the storage battery 11 may be provided as a battery pack that can be attached to and detached from the vehicle, and the battery pack may be attached to the power supply device 2.
  • the power supply device 2 itself may be used for charging the storage battery 11 for driving the vehicle. In that case, it is advantageous if a socket for DC charging is provided on the vehicle side.
  • the storage battery 11 When the storage battery 11 is a battery for a hybrid vehicle, the storage battery 11 charged while the vehicle is running can be attached to the power supply device 2. In this case, the storage battery 11 charged by the power supply device 2 can be used for vehicle travel. Thus, when the storage battery 11 is not used for the power supply device 2, the storage battery 11 can be used for other purposes. When a vehicle-mounted battery is used as the storage battery 11, the storage battery 11 can be used at times other than when the vehicle is running, and the utilization efficiency is increased. In addition, the output voltage of the on-vehicle battery is easily adapted to the bus voltage of the DC bus B. The storage battery 11 can be adapted so that it can be used in any device as a portable DC power supply other than for vehicles. In general, a device for converting the output voltage of the storage battery 11 to DC 12V is combined. It is clear from that. The storage battery 11 may be always connected to the power supply device 2 for use.
  • the storage battery 12 is also composed of a secondary battery similar to the storage battery 11.
  • the rechargeable voltage of the storage battery 12 is smaller than the value of the bus voltage range of the DC bus B, and is, for example, in the range of 30V to 60V. That is, in comparison with the rechargeable voltage range, the storage battery 11 is a high voltage storage battery, whereas the storage battery 12 is a low voltage storage battery.
  • the storage battery 12 charges and discharges with the DC bus B via a DC-DC converter 22 that performs voltage conversion of electric power transferred between the storage battery 12 and the DC bus B. Since the storage battery 12 is a low-voltage storage battery, the safety when used in a general home or in a limited space is high.
  • the DC-DC converter 22 is a bidirectional combination of a step-down converter that operates when charging the storage battery 12 from the DC bus B and a boost converter that operates when discharging from the storage battery 12 to the DC bus B. It is a DC-DC converter.
  • the storage battery 12 is always connected to the power supply device 2 and used, the storage battery 12 may be detachable from the power supply device 2 similarly to the storage battery 11.
  • the switch circuit 13 is connected in parallel with the DC-DC converter 21 between the DC bus B and the storage battery 11.
  • the switch circuit 13 has a configuration including a field effect transistor 13a in which protective diodes 13b are connected in parallel.
  • the switch circuit 13 other arbitrary switch elements such as a thyristor, an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and an electromagnetic switch (magnet switch) can be used. Since the switch circuit 13 only operates at a certain timing as will be described later, the power consumption is generally small. Therefore, the switch circuit 13 may be a switch element that operates by AC driving.
  • the controller 14 performs conduction cutoff control of the switch circuit 13.
  • the controller 14 monitors the voltage Vb of the DC bus B and the voltage Vs of the storage battery 11, and instructs whether the switch circuit 13 is turned on or off according to the detected voltage Vb and voltage Vs.
  • a control signal s1 is output.
  • the control signal s1 is a gate signal of the field effect transistor 13a when the switch circuit 13 includes the field effect transistor 13a. Further, the controller 14 controls turning on / off of the operating power of the DC-DC converters 20, 21, 22 and the AC-DC converter 23 when conducting the conduction cutoff control of the switch circuit 13.
  • the controller 14 operates the DC-DC converters 20, 21 and 22 and the AC-DC converter 23 in accordance with the detected voltage Vb and voltage Vs in order to turn on and off the operation power.
  • a control signal s2 for instructing whether to turn on or off the power is output.
  • the switch circuit 13 and the controller 14 may be housed in, for example, one control panel as the direct connection control unit 15 that controls whether or not the storage battery 11 and the DC bus B are directly connected.
  • FIG. 2 (a) shows a basic configuration of a DC-DC converter used in the DC-DC converters 20, 21, and 22.
  • the basic configuration of the DC-DC converter includes a converter unit 201 and a control unit 202.
  • the converter unit 201 includes, for example, a choke coil 201a, a switching transistor 201b, and a switching transistor 201c.
  • the choke coil 201a and the switching transistor 201c are connected in series with the choke coil 201a as an input side.
  • the switching transistor 201b is connected between a connection point between the choke coil 201a and the switching transistor 201c and a common line.
  • the control unit 202 inputs the control signal X1 shown in FIG. 2B to the gate terminal which is the control terminal of the switching transistor 201b, and controls the conduction interruption of the switching transistor 201b. Further, the control unit 202 inputs the control signal X2 shown in FIG. 2B to the gate terminal which is the control terminal of the switching transistor 201c, and controls the conduction interruption of the switching transistor 201c.
  • Each of the control signals X1 and X2 is composed of a binary voltage of an active level (here, High) and an inactive level (here, Low). The active period of the control signal X1 and the active period of the control signal X2 do not overlap each other.
  • the current flowing through the choke coil 201a and the switching transistor 201b increases so as to have a proportional constant that depends on the input voltage and the self-inductance of the choke coil 201a when the conduction resistance of the switching transistor 201b is small. That is, the magnitude of the magnetic energy accumulated in the choke coil 201a changes according to the length of the conduction period of the switching transistor 201b. Therefore, the magnitude of the output voltage of the DC-DC converter can be controlled by adjusting the length of the conduction period of the switching transistor 201b and the length of the conduction period of the switching transistor 201c.
  • 2A can be used as a step-up converter or a step-down converter.
  • the DC-DC converters 20 and 21 include only the boost converter in the above example, it is sufficient to have one basic configuration shown in FIG. Since the DC-DC converter 22 includes a step-up converter and a step-down converter, the two basic configurations shown in FIG. 2A can be combined in antiparallel with each other. At this time, when one operates as a step-up converter or a step-down converter, the other stops operating.
  • the DC-DC converter 21 as will be described later, when the bus voltage of the DC bus B and the voltage of the storage battery 11 become a predetermined voltage equal to each other, the switch circuit 13 is turned on, and the DC bus B and the storage battery 11 are mutually connected. Directly connected. Accordingly, the length of the conduction period of the switching transistor 201b of the DC-DC converter 21 and the length of the conduction period of the switching transistor 201c are adjusted until the DC bus B and the storage battery 11 reach the predetermined voltage.
  • DC power is supplied to the DC device 30 from morning to night by the power supplied from the photovoltaic power generation device 1 to the DC bus B and the power supplied from the AC distribution network 40 to the DC bus B during daylight hours. Is supplied.
  • the storage battery 12 is normally charged from the DC bus B.
  • the power is insufficient, the storage battery 12 is discharged to the DC bus B.
  • FIG. 4 shows a load curve representing an example of changes in the daily power consumption at this time.
  • the storage battery 11 may or may not be attached to the power supply device 2. However, as an example, the storage battery 11 is removed from the power supply device 2 from morning to night and is used for vehicle travel, and power is supplied from midnight to the next morning. Consider the case where the device 2 is mounted.
  • the DC device 30 as a load stops operating except for performing a standby operation. Therefore, at midnight, power consumption is smaller than from morning to night. Therefore, the storage battery 11 is mounted on the power supply device 2 at midnight, and power is supplied to the DC bus B by discharging from the storage battery 11. At this time, the switch circuit 13 is controlled to be in a conductive state, and the operation power sources of the DC-DC converters 20, 21, 22 and the AC-DC converter 23 are stopped.
  • Step 1 When the storage battery 11 is attached to the power supply device 2, the controller 14 receives an attachment detection signal (not shown in FIG. 1), and sets the control signals X1 and X2 in the DC-DC converter 21 to charge the storage battery 11. Control.
  • the detachable storage battery 11 When the detachable storage battery 11 is mounted, the process of supplying power from the storage battery 11 to the DC bus B described later is started, so that the operation efficiency of the power supply device 2 is increased.
  • the user instead of detecting that the storage battery 11 is attached to the power supply device 2, the user makes a predetermined input, presses a button, etc., and sets the control signals X 1 and X 2 in the DC-DC converter 21 to store the storage battery. You may perform the instruction
  • Step 2 The controller 14 charges the storage battery 11 until the voltage Vs reaches 400 V, which is the maximum voltage in the bus voltage range of the DC bus B. In this case, since the storage battery 11 discharges from the maximum voltage to the DC bus B as described later, it is possible to supply power for a long time.
  • the charging end point voltage is not limited to the maximum voltage, and may be a predetermined voltage higher than the minimum voltage 360 V of the bus voltage range in a predetermined bus voltage range of 360 V to 400 V of the DC bus B. . In that case, the maximum voltage after step 3 is read as a predetermined voltage.
  • Step 3 When the voltage Vs reaches the maximum voltage and charging of the storage battery 11 is completed, the controller 14 instructs the DC-DC converter 22 or the AC-DC converter 23 if the voltage Vb of the DC bus B is lower than the maximum voltage.
  • the control signals X1 and X2 are set so that the voltage Vb becomes the maximum voltage. If the time zone in which the storage battery 11 is mounted is a sunshine time zone, the controller 14 sets the control signals X1 and X2 in the DC-DC converter 20 to control the voltage Vb to be the maximum voltage. May be.
  • Completion of charging is determined by the constant current and constant voltage charging time when the charging current is very small in constant voltage charging after constant current charging, for example, when performing constant current constant voltage charging to a lithium ion battery. Can do. Completion of such charging can be appropriately determined by a known method applied to various storage batteries.
  • the voltage change of the storage battery 11 from step 1 to step 3 is shown in the portion of the curve c in FIG. 3 up to time t1.
  • Step 4 The controller 14 compares the voltage Vb and the voltage Vs, and if they are equal, the controller 14 controls the switch circuit 13 to be in a conducting state by the control signal s1. According to step 3, the storage battery 11 can be safely connected to the DC bus B via the switch circuit 13 by the controller 14. This state corresponds to the time t1 portion of the curve c in FIG.
  • Step 5 The control unit 14 performs control to stop the operating power of the DC-DC converters 20, 21, and 22 and the AC-DC converter 23 by the control signal s 2 while controlling the switch circuit 13 to be conductive.
  • the DC power supply means the operation of the AC-DC converter 23 is stopped.
  • the DC-DC converter for stopping the operation power supply is not limited to all the provided DC-DC converters, and may be a part of the DC-DC converters. It is only necessary to stop the operation power supply. However, since the switch circuit 13 is conductive, the operating power supply of the DC-DC converter 21 is always stopped.
  • the DC power supply means for stopping the operation the operation of the DC power supply means designated in advance may be stopped.
  • Step 6 When the voltage Vb drops to the minimum voltage 360V in the bus voltage range while the switch circuit 13 is conducting, the control unit 14 cuts off the switch circuit 13 by the control signal s1 and connects the storage battery 11 to the DC bus. Separate from B. This state corresponds to the time t2 portion of the curve c in FIG. Then, the control unit 14 turns on the operating power of the DC-DC converter 21 by the control signal s2 and is designated in advance among the DC power supply means including the DC-DC converters 20 and 22 and the AC-DC converter 23. Control to turn on the operating power. In this way, the control unit 14 performs control to charge the storage battery 11 by supplying power from the DC power supply means to the DC bus B. This state corresponds to a portion after time t2 of curve c in FIG.
  • Step 7 The control unit 14 again performs control to charge the storage battery 11 to the maximum voltage, and returns to step 3. Even if the voltage of the storage battery 11 drops to the minimum voltage by steps 6 and 7, it is charged again to the maximum voltage and power is supplied to the DC bus B. Therefore, the discharge from the storage battery 11 to the DC bus B can be repeated with the minimum necessary power consumption.
  • the power supply device 2 is conventionally operated by stopping the operation power supply of the DC-DC converter designated in advance at midnight or further stopping the operation of the DC power supply means designated in advance. Even midnight power consumption is reduced.
  • the power supply device 2 is provided with a DC-DC converter 20 between the solar power generation device 10 and the DC bus B.
  • the output voltage of the solar power generation device 10 is not equal to the bus voltage of the DC bus B.
  • the conventional DC-AC conversion is unnecessary, and the operating power supply of the DC-DC converter 20 can be stopped during the load suspension period, so that power consumption can be suppressed as much as possible.
  • the power supply from the AC distribution network can be stopped and the power consumption of the AC-DC converter can be reduced.
  • the power consumption becomes W1 at midnight, which is smaller than the power consumption W0 of FIG.
  • the load suspension time zone is other than midnight, it goes without saying that the power consumption is reduced by executing the above steps 1 to 7 in that time zone.
  • the power supply device 2 has been described above.
  • the power supply device 2 according to the present invention constituting the DC power supply system 1 functions effectively not only in a general home but also in a business office such as an office building or a factory.
  • the control unit monitors the voltage of the DC bus and the voltage of the first storage battery, and when the voltage of the DC bus and the voltage of the first storage battery are different, While the switch circuit is shut off, the voltage of the DC bus and the voltage of the first storage battery are larger than the minimum voltage of the bus voltage range and equal to each other in a predetermined bus voltage range of the DC bus. At some point, the switch circuit is controlled to conduct, The control unit performs control to stop the operating power supply of the DC / DC converting means designated in advance including the first DC-DC converter while controlling the switch circuit to be conductive. Also good.
  • control unit can safely connect the first storage battery to the DC bus via the switch circuit, and then stop the operation power supply of the DC / DC converting means designated in advance. There is an effect.
  • control unit may perform control to stop the operation of the DC power supply unit designated in advance while controlling the switch circuit to conduct. .
  • the predetermined voltage may be a maximum voltage in the bus voltage range.
  • the first storage battery discharges from the maximum voltage to the DC bus, there is an effect that electric power can be supplied for a long time.
  • the switch circuit In addition to shutting off, the operation power of the first DC-DC converter is turned on to supply power from the DC power supply means to the DC bus to charge the first storage battery to the predetermined voltage. You may go.
  • the first storage battery may be removable.
  • the first storage battery can be used for other purposes when the first storage battery is not used in the power supply device.
  • the first storage battery is detachable, and the control unit charges the first storage battery to the predetermined voltage when the first storage battery is attached.
  • the operation of the first DC-DC converter may be controlled, and when the first storage battery is charged to the predetermined voltage, the voltage of the DC bus may be controlled to the predetermined voltage.
  • the process of supplying power from the first storage battery to the DC bus is started, so that the operation efficiency of the power supply device is increased.
  • the first storage battery may be an in-vehicle battery.
  • the vehicle-mounted battery can be used at times other than when the vehicle is running, and there is an effect that utilization efficiency is increased.
  • the battery may be a battery for an electric vehicle.
  • the battery for an electric vehicle since the battery for an electric vehicle has high output and excellent charge / discharge characteristics, there is an effect that it is easily adapted to a power supply device.
  • the bus voltage range of the DC bus is within a predetermined operating voltage range of the DC device, and the DC bus and the predetermined DC device are the DC- It may be connected without going through the DC conversion means.
  • the DC device can be used by being directly connected to the DC bus, there is an effect that the power supply device can be simply configured.
  • the power supply device of the present invention may include a second storage battery having a chargeable voltage smaller than the bus voltage range of the DC bus as the power storage means.
  • the second storage battery is a low voltage storage battery, there is an effect that safety is high when used in a general home or in a limited space.
  • the control unit monitors the voltage of the DC bus and the voltage of the first storage battery, and shuts off the switch circuit when the voltage of the DC bus and the voltage of the first storage battery are different, while the DC bus
  • the switch circuit is made conductive.
  • Control The control unit performs control to stop the operating power supply of the DC / DC converting means designated in advance including the first DC-DC converter while controlling the switch circuit to be conductive. Also good.
  • power can be supplied from the first storage battery to the DC bus via the switch circuit by making the switch circuit conductive by the control unit. Therefore, it is possible to stop the operating power supply of the DC-DC converting means including the first DC-DC converter during a load suspension period such as midnight. Therefore, power consumption can be reduced by stopping the operating power supply of the DC-DC converting means.
  • control unit performs control to stop the operation of the DC power supply means designated in advance while controlling the switch circuit to be conductive. May be.
  • the predetermined voltage may be a maximum voltage in the bus voltage range.
  • the first storage battery discharges from the maximum voltage to the DC bus, there is an effect that electric power can be supplied for a long time.
  • control unit when the voltage of the DC bus drops to the minimum voltage in the bus voltage range while the switch circuit is conducting, The switch circuit is shut off and the operating power of the first DC-DC converter is turned on to supply power from the DC power supply means to the DC bus to charge the first storage battery to the predetermined voltage. Control may be performed.
  • the first storage battery is detachable, and the control unit, when the first storage battery is mounted, causes the first storage battery to reach the predetermined voltage.
  • the operation of the first DC-DC converter may be controlled so as to be charged, and the voltage of the DC bus may be controlled to the predetermined voltage when the first storage battery is charged to the predetermined voltage.
  • the process of supplying power from the first storage battery to the DC bus is started, so that the operation efficiency of the power supply device is increased.
  • the DC power supply system of the present invention may include an AC-DC converter that performs AC-DC conversion between the AC distribution network and the DC bus as the DC power supply means specified in advance. .
  • the DC power supply system of the present invention may include a solar power generation device as the DC power supply means.
  • the photovoltaic power generation apparatus can be suitably used for the DC power supply system without significantly reducing the utilization efficiency of the generated power.
  • the DC-DC conversion means may be provided between the solar power generation device and the DC bus.
  • the conventional DC-AC conversion is not required, and the DC-DC conversion means is used during the load suspension period. Since the operation power supply can be stopped, power consumption can be suppressed as much as possible.
  • the present invention can be suitably used for a microgrid.

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Abstract

 蓄電手段(11、12)として、直流バスと第1の蓄電池(11)との間に第1のDC-DCコンバータ(21)が接続された第1の蓄電池(11)が設けられており、直流バス(B)と第1の蓄電池(11)との間に第1のDC-DCコンバータ(21)と並列に接続されたスイッチ回路(13)と、スイッチ回路(13)の導通遮断制御を行う制御部(14)とをさらに備えている。

Description

電力供給装置、電力供給装置の制御方法、および直流給電システム
 本発明は、家庭などの交流系統からは独立に制御可能な小規模エリアにおける電力供給装置、電力供給装置の制御方法、および直流給電システムに関するものである。
 広域に及ぶ交流系統範囲でIT技術を駆使することにより電力需給制御を行おうとするスマートグリッドが世界中で推進されている。一方、これとは独立に、デジタル家電などの直流家電が普及した家庭内などの小規模エリアでは、当該エリア内での電力システムを最適化しようとするマイクログリッドが提唱され、その計画が商用レベルで推進されている。
 太陽光発電は、これまで交流系統に連系したり、家庭内の交流配電と接続される必要があったことから、発電直流出力をパワーコンディショナによって交流電力に変換する必要があった。また、掃除機、洗濯機、エアコンディショナ、冷蔵庫などのようにモータを用いる家電機器や一般照明器具には交流電力の供給が適していた。しかし、昨今、家電のデジタル化が進んだことや照明のLED化が進められていること、TV装置や音響機器など元々機器内で交流-直流変換を行うことにより稼動していた家電機器などがあることから、家庭内においては必ずしも交流配電が優れているとは限らなくなった。例えば、交流で給電される家電機器は、内蔵する電源回路によって交流を直流に変換するので、交流-直流変換に伴う電力損失が発生するとともに、整流回路などは本来不要な部品であった。また、パワーコンディショナはインバータによって直流-交流変換を行うので、直流電力で稼動する機器にとっては余分な設備であって、インバータ内の損失が太陽光発電出力の利用効率向上を妨げていた。
 そこで、交流系統から受ける商用の配電システムの他に、外部からの直流給電により稼動する直流家電が接続される直流給電システムを一般家庭などの小規模エリア内に敷設することが提唱された。直流配電網では、図5に示す直流給電システム101のように、エアコンディショナ、TV装置などの直流機器130が、交流-直流変換を伴うことなく直接に、あるいは図示しないDC-DCコンバータを介してDCバスBに接続される。DCバスBには、太陽光発電装置110(例えば出力電圧100V~380V)から直流-交流変換を伴うことなくDC-DCコンバータ120を介して直流電力が供給される。DCバスBの母線電圧は例えば380V~400Vの一定範囲の電圧に保持されるよう制御される。また、昨今開発が進んだリチウムイオン電池などの蓄電池111が、DC-DCコンバータ121を介してDCバスBに接続可能に存在するようになったことで、余剰電力の蓄積が可能になり、直流給電システム101がますます現実的なものに押し上げられた。このように直流給電システムなどを導入することにより一般家庭内などの小規模エリア内における電力網の最適化を行う構想は前記マイクログリッドと呼ばれる。
 特許文献1には、直流給電路に蓄電池を備える場合の電力効率を改善した直流給電システムが説明されている。
日本国公開特許公報「特開2008-048470号公報(2008年2月28日公開)」
 上記の直流給電システム101においては、深夜にはほとんどの負荷が動作を停止し、実質的に待機電力のみを消費する状態となる。このときには、図5において、例えば蓄電池111がDCバスの漸次の電圧低下を補うように、貯蔵した電力をDC-DCコンバータ121を介してDCバスBに放電する。DC-DCコンバータ121は、蓄電池111の出力電圧(例えば30V~60V)をDCバスBの電圧にまで昇圧する。
 しかしながら、このように深夜でもDC-DCコンバータを動作させる必要があるため、待機負荷にDC-DCコンバータの電力消費分が加わった電力が深夜に消費される。DC-DCコンバータの電力消費は、主にスイッチング損失である。この結果、図6に示すように、朝から夜にかけていくつかのピーク負荷を経た後に、深夜にほぼ負荷休止状態となったはずのシステムにおいても、無視できないほどの電力W0が消費される。
 このように、直流配電システムには、負荷休止時間帯でも一定以上の電力が消費されて、電力効率の向上が妨げられるという問題があった。
 本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、負荷休止時間帯の電力消費を抑制して高い電力効率を得ることのできる電力供給装置、電力供給装置の制御方法、および直流給電システムを実現することにある。
 本発明の電力供給装置は、上記課題を解決するために、
 直流電力供給手段から直流電力を供給され、接続される直流機器に直流給電を行う電力供給装置であって、
 上記直流給電の母線となる直流バスと、
 上記直流バスとの間で充放電を行う蓄電手段と、
 上記直流バスと、上記直流機器と上記直流電力供給手段と上記蓄電手段とを含む上記直流バスに接続される機器のうちの少なくとも1つとの間に、受け渡しする直流電力の電圧変換を行う直流-直流変換手段とを備えており、
 上記蓄電手段として、第1の蓄電池であって、上記直流バスと上記第1の蓄電池との間に上記直流-直流変換手段としての第1のDC-DCコンバータが接続された上記第1の蓄電池が設けられており、
 上記直流バスと上記第1の蓄電池との間に上記第1のDC-DCコンバータと並列に接続されたスイッチ回路と、
 上記スイッチ回路の導通遮断制御を行う制御部とをさらに備えていることを特徴としている。
 さらに、本発明の直流給電システムは、上記課題を解決するために、
 接続される直流機器に直流給電を行う直流給電システムであって、
 上記直流給電の母線となる直流バスと、
 上記直流バスに直流電力を供給する直流電力供給手段と、
 上記直流バスとの間で充放電を行う蓄電手段と、
 上記直流バスと、上記直流機器と上記直流電力供給手段と上記蓄電手段とを含む上記直流バスに接続される機器のうちの少なくとも1つとの間に、受け渡しする直流電力の電圧変換を行う直流-直流変換手段とを備えており、
 上記蓄電手段として、第1の蓄電池であって、上記直流バスと上記第1の蓄電池との間に上記直流-直流変換手段としての第1のDC-DCコンバータが接続された上記第1の蓄電池が設けられており、
 上記直流バスと上記第1の蓄電池との間に上記第1のDC-DCコンバータと並列に接続されたスイッチ回路と、
 上記スイッチ回路の導通遮断制御を行う制御部とをさらに備えていることを特徴としている。
 上記の発明によれば、制御部によってスイッチ回路を導通させれば、第1の蓄電池からスイッチ回路を介して直流バスに電力を供給することができる。従って、深夜などの負荷休止期間に、第1のDC-DCコンバータを含む直流-直流変換手段の動作電源を停止させることができる。従って、直流-直流変換手段の動作電源を停止させることで、消費電力の削減を行うことができる。
 以上により、負荷休止時間帯の電力消費を抑制して高い電力効率を得ることのできる直流給電システムを実現することができるという効果を奏する。
 特許文献1において、蓄電池(バッテリーユニット)は電力を供給する際、直流系制御ユニットを通信により制御して直流の消費電力を調整することで、蓄電池の電力出力を最適化している。また、特許文献1において、蓄電池の電力出力を最適化する際、蓄電池と直流ユニットの間にはDC/DCコンバータが常に介在している。一方で、本発明は、直流ユニットは制御せず、直流ユニットの消費電力が低下した際に蓄電池と直流バスを直結にして、DC/DCコンバータを停止させることを特徴としている。
 本発明によれば、負荷休止時間帯の電力消費を抑制して高い電力効率を得ることのできる直流給電システムを実現することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態を示すものであり、直流給電システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示すものであり、図2の(a)はDC-DCコンバータの構成を示す回路ブロック図であり、図2の(b)は図2の(a)のDC-DCコンバータの制御信号の波形図である。 本発明の実施形態を示すものであり、第1の蓄電池の電圧と直流バスへの接続状態との関係を説明する図である。 本発明の実施形態を示すものであり、図1の直流給電システムにおける1日の電力使用量の変化を表す負荷曲線を示すグラフである。 従来技術を示すものであり、直流給電システムの構成を示すブロック図である。 従来技術を示すものであり、図5の直流給電システムにおける1日の電力使用量の変化を表す負荷曲線を示すグラフである。
 本発明の実施形態について図1ないし図4を用いて説明すれば、以下の通りである。
 図1に、本実施形態に係る直流給電システム1および電力供給装置2の構成を示す。
 電力供給装置2と太陽光発電により構成される直流給電システム1は、接続される直流機器30に直流給電を行うものである。直流給電システム1は、一例として一般家庭内における配電システムとして示されている。当該直流給電システム1は、電力供給装置2、太陽光発電装置(直流電力供給手段:図中「ソーラー」と表記)10、DC-DCコンバータ(直流-直流変換手段)20、および、AC-DCコンバータ(直流電力供給手段)23を備えている。また、電力供給装置2は、DCバス(直流バス)B、蓄電池(蓄電手段、第1の蓄電池)11、蓄電池(蓄電手段、第2の蓄電池)12、スイッチ回路13、制御器(制御部)14、DC-DCコンバータ(直流-直流変換手段)22、DC-DCコンバータ(直流-直流変換手段、第1のDC-DCコンバータ)21を備えている。
 直流機器30は、エアコンディショナやTV装置などの直流電力で動作する、直流家電などの負荷機器である。ここでは、一例として、直流機器30が360V~400Vの直流電圧で動作するものとする。当該直流機器30は、DCバスBにDC-DCコンバータを介することなく接続される。なお、直流機器30は、DCバスBにDC-DCコンバータを介することなく接続されていなくとも、電源スイッチなどのスイッチを介してDCバスBに接続されていてよい。
 また、上記例以外に、(1)DCバスBにDC-DCコンバータを介して接続される他の直流機器が存在する、あるいは、(2)直流機器としてDCバスBにDC-DCコンバータを介して接続される直流機器のみが存在する、のいずれかであってもよい。(1)および(2)の場合には当該DC-DCコンバータが電力供給装置2の構成要素に含まれる。
 DCバスBは、電力供給装置2の母線として直流機器30に供給する電力を搬送する。ここでは、DCバスBに直結される直流機器30に電力を供給する目的があることから、DCバスBの母線電圧範囲は直流機器30の動作電圧範囲内、すなわちここでは直流360V~400Vの電圧範囲内、に設定される。また、前記(1)の場合には、DCバスBの母線電圧範囲はDCバスBにDC-DCコンバータを介することなく接続される直流機器30の動作電圧範囲に設定される。
 太陽光発電装置10は、DCバスBに発電した直流電力を供給する。太陽光発電装置10は、セルアレイ数に応じた直流の出力電圧、例えば100V~380Vを出力する。当該出力電圧はDCバスBへの電力供給に際して直流-交流変換が行われる必要がない。従って、当該出力電圧は、太陽光発電装置10とDCバスBとの間で受け渡しする直流電力の電圧変換を行うDC-DCコンバータ20によって、DCバスBの母線電圧に変換される。DC-DCコンバータ20は、ここでは太陽光発電装置10の出力電圧をDCバスBの母線電圧に昇圧する昇圧コンバータからなる。なお、DC-DCコンバータ20は、太陽光発電装置10の出力電圧をDCバスBの母線電圧に降圧する降圧コンバータからなっていてもよい。
 太陽光発電装置10が直流電力供給手段として設けられているので、発電電力の利用効率をあまり低下させずに電力供給装置2に好適に利用することができる。また、図示しないが、太陽光発電装置10が商用交流系統に連系されて、発電した電力の売電が行えるようになっていてもよい。直流電力供給手段として、太陽光発電装置10が必ずしも備えられている必要はない。AC-DCコンバータ23が、直流電力供給手段として、交流配電網40の交流電力を直流電力に変換してDCバスBに供給するようになっていてもよい。この交流配電網は、例えば商用交流系統から家屋内に引き込まれた単相3線による交流200Vの電源である。AC-DCコンバータ23として、ここではDCバスBの母線電圧が交流配電網40の交流電圧の整流電圧よりも大きいため昇圧型コンバータが用いられるが、DCバスBの母線電圧が交流配電網40の交流電圧の整流電圧よりも小さい場合には降圧型コンバータが用いられる。また、直流電力供給手段として、燃料電池などの化学燃料発電装置や、風力発電装置などの自然エネルギー発電装置(最終出力を直流とする)なども可能である。
 蓄電池11は、任意の2次電池で構成される。ここでは一例として、蓄電池11として、電気自動車(EV)に搭載されるリチウムイオン電池を想定する。電気自動車用のバッテリは高出力であって充放電特性が優れていることから電力供給装置2に適合しやすい。その他に、例えば、一般車載用やオフィスビル・工場の電気設備として用いられる鉛蓄電池、ハイブリッド車などに搭載されるニッケルカドミウム電池およびニッケル水素電池、ナトリウム硫黄電池(NAS電池)などが蓄電池11として使用可能である。図1の蓄電池11は充電可能電圧範囲が例えば220V~400Vである。すなわち、蓄電池11の充電可能電圧範囲は、DCバスBの母線電圧範囲を含んでいる。蓄電池11は、蓄電池11とDCバスBとの間で受け渡しする直流電力の電圧変換を行うDC-DCコンバータ21を介してDCバスBとの間で充放電を行う。後述のように電力供給装置2にスイッチ回路13が設けられていることから、DC-DCコンバータ21は、ここではDCバスBの母線電圧を蓄電池11の電圧に昇圧する昇圧コンバータからなる。なお、DC-DCコンバータ21は、当該昇圧コンバータと、DCバスBの母線電圧を蓄電池11の電圧に降圧する降圧コンバータとが組み合わされた双方向DC-DCコンバータであってもよい。
 また、蓄電池11は電力供給装置2に対して着脱可能である。蓄電池11が電気自動車用のバッテリである場合に、例えば、蓄電池11に充電ステーションであるいは家庭にある200Vまたは100Vの商用交流電源で充電された状態、あるいは、運転後の状態で、蓄電池11を車両に設けられた直流出力用コネクタを通して電力供給装置2に装着することが可能である。あるいは、蓄電池11を車両に対して着脱可能なバッテリパックとして設けておき、当該バッテリパックを電力供給装置2に装着するようにしてもよい。車両を駆動するための蓄電池11への充電に、電力供給装置2そのものを用いてもよい。その場合に、車両側に直流充電用のソケットが設けられていると有利である。蓄電池11がハイブリッド車用のバッテリである場合に、車両走行中に充電された蓄電池11を電力供給装置2に装着することができる。この場合に、電力供給装置2によって充電された蓄電池11を車両走行用に用いることができる。このように、蓄電池11を電力供給装置2に使用しないときには、蓄電池11を他の用途に使用することができる。車載用のバッテリを蓄電池11として使用する場合には、蓄電池11を車両走行時以外にも使用することができ、利用効率が高くなる。また、車載用のバッテリの出力電圧はDCバスBの母線電圧に適合しやすい。なお、蓄電池11を、車両用以外に、ポータブルの直流電源として任意の機器に使用可能なように適合させることができるのは、これら蓄電池11の出力電圧を直流12Vに変換する装置が一般に組み合わされることからも明らかである。なお、蓄電池11は電力供給装置2に常時接続されて使用されてもよい。
 蓄電池12も蓄電池11と同様の2次電池で構成される。但し、蓄電池12の充電可能電圧は、DCバスBの母線電圧範囲の値よりも小さく、例えば30V~60Vの範囲にある。すなわち、充電可能電圧範囲で比較して、蓄電池11が高電圧蓄電池であるのに対して、蓄電池12は低電圧蓄電池である。蓄電池12は、蓄電池12とDCバスBとの間で受け渡しする電力の電圧変換を行うDC-DCコンバータ22を介してDCバスBとの間で充放電を行う。蓄電池12は低電圧蓄電池であることから、一般家庭内や限られたスペースで用いる場合の安全性が高い。DC-DCコンバータ22は、DCバスBから蓄電池12への充電を行うときに動作する降圧コンバータと、蓄電池12からDCバスBへの放電を行うときに動作する昇圧コンバータとが組み合わされた双方向DC-DCコンバータである。蓄電池12は電力供給装置2に常時接続されて使用されるが、蓄電池11と同様に電力供給装置2に対して着脱可能であってもよい。
 スイッチ回路13は、DCバスBと蓄電池11との間にDC-DCコンバータ21と並列に接続されている。スイッチ回路13は、例えば図1に示すように、保護ダイオード13bが並列に接続された電界効果トランジスタ13aを備えた構成である。スイッチ回路13として、サイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)、電磁開閉器(マグネットスイッチ)など、他の任意のスイッチ素子を用いることができる。スイッチ回路13は、後述のようにあるタイミングで動作するのみであるので消費電力は一般に小さい。従って、スイッチ回路13は、交流駆動により動作するスイッチ素子でも構わない。
 制御器14は、スイッチ回路13の導通遮断制御を行う。制御器14は、DCバスBの電圧Vbおよび蓄電池11の電圧Vsを監視しており、検出した電圧Vbおよび電圧Vsの大きさに応じて、スイッチ回路13を導通させるか遮断させるかを指示する制御信号s1を出力する。当該制御信号s1は、スイッチ回路13が上記電界効果トランジスタ13aを備えている場合には、上記電界効果トランジスタ13aのゲート信号である。また、制御器14は、スイッチ回路13の導通遮断制御を行うときに、DC-DCコンバータ20・21・22、および、AC-DCコンバータ23の動作電源の投入遮断を制御する。制御器14は、当該動作電源の投入遮断を行うために、検出した電圧Vbおよび電圧Vsの大きさに応じて、DC-DCコンバータ20・21・22、および、AC-DCコンバータ23に、動作電源を投入するか遮断するかの指示を行う制御信号s2を出力する。
 スイッチ回路13および制御器14は、蓄電池11とDCバスBとを直結するか否かを制御する直結制御部15として、例えば1つの制御盤に収められていてもよい。
 次に、図2の(a)に、前記DC-DCコンバータ20・21・22に用いられるDC-DCコンバータの基本構成を示す。当該DC-DCコンバータの基本構成は、コンバータ部201と制御部202とを備えている。
 コンバータ部201は、例えば、チョークコイル201a、スイッチングトランジスタ201b、および、スイッチングトランジスタ201cを備えている。コンバータ部201の活性ライン上に、チョークコイル201aを入力側としてチョークコイル201aとスイッチングトランジスタ201cとが直列に接続されている。スイッチングトランジスタ201bは、チョークコイル201aとスイッチングトランジスタ201cとの接続点と、コモンラインとの間に接続されている。
 制御部202は、スイッチングトランジスタ201bの制御端子であるゲート端子に、図2の(b)で示される制御信号X1を入力して、スイッチングトランジスタ201bの導通遮断を制御する。また、制御部202は、スイッチングトランジスタ201cの制御端子であるゲート端子に、図2の(b)で示される制御信号X2を入力して、スイッチングトランジスタ201cの導通遮断を制御する。制御信号X1・X2のそれぞれはアクティブレベル(ここではHigh)と非アクティブレベル(ここではLow)との2値電圧により構成されている。制御信号X1のアクティブ期間と制御信号X2のアクティブ期間とは互いに重ならない。
 図2の(a)のDC-DCコンバータに直流電圧が入力された状態で、制御信号X1がアクティブレベルになるとともに制御信号X2が非アクティブレベルになると、スイッチングトランジスタ201bが導通状態になるとともにスイッチングトランジスタ201cが遮断状態となる。従って、チョークコイル201aとスイッチングトランジスタ201bとを通して電流が流れる。このとき、チョークコイル201aには、スイッチングトランジスタ201bの導通期間の最後に流れる電流値によって決まる磁気エネルギーが蓄積される。この状態から、制御信号X1が非アクティブレベルになるとともに、制御信号X2がアクティブレベルになると、スイッチングトランジスタ201bが遮断状態になるとともにスイッチングトランジスタ201cが導通状態となる。このとき、チョークコイル201aに蓄積されていた磁気エネルギーはスイッチングトランジスタ201cを通して流れる電流によって電気エネルギーとして放出され、図示しないキャパシタなどで平滑化された直流出力となる。
 チョークコイル201aとスイッチングトランジスタ201bとを通して流れる電流は、スイッチングトランジスタ201bの導通抵抗が小さい場合に、およそ、入力電圧とチョークコイル201aの自己インダクタンスとに依存する比例定数を有するように増大する。すなわち、チョークコイル201aに蓄積される磁気エネルギーの大きさは、スイッチングトランジスタ201bの導通期間の長さに応じて変化する。従って、スイッチングトランジスタ201bの導通期間の長さと、スイッチングトランジスタ201cの導通期間の長さとを調節することにより、DC-DCコンバータの出力電圧の大きさを制御することができる。これにより、図2の(a)の基本構成は、昇圧コンバータとしても降圧コンバータとしても使用することができる。DC-DCコンバータ20・21は前記例では昇圧コンバータのみからなるので、図2の(a)の基本構成を1つ備えていればよい。DC-DCコンバータ22は昇圧コンバータと降圧コンバータとからなるので、図2の(a)の基本構成が2つ、互いに逆並列になるように組み合わされた構成とすることができる。このとき、一方が昇圧コンバータまたは降圧コンバータとして動作するときには他方は動作を停止する。DC-DCコンバータ21においては、後述するようにDCバスBの母線電圧と蓄電池11の電圧とが互いに等しい所定電圧になるとスイッチ回路13が導通状態にされて、DCバスBと蓄電池11とが互いに直結される。従って、DCバスBと蓄電池11とが上記所定電圧になる状態まで、DC-DCコンバータ21のスイッチングトランジスタ201bの導通期間の長さと、スイッチングトランジスタ201cの導通期間の長さとが調節される。
 次に、以上の構成の電力供給装置2の動作について説明する。
 直流給電システム1では、朝から夜にかけて、日照時間に太陽光発電装置1からDCバスBに供給される電力および交流配電網40からDCバスBに供給される電力によって、直流機器30に直流電力が供給される。この間に、余剰電力があれば、通常はDCバスBから蓄電池12への充電が行われ、逆に電力が不足すれば、蓄電池12からDCバスBへの放電が行われる。このときの1日の電力使用量の変化の例を表す負荷曲線を図4に示す。蓄電池11は電力供給装置2に装着されていてもいなくてもよいが、一例として、朝から夜までは電力供給装置2から取り外されて車両走行に用いられ、夜から翌朝までの深夜に電力供給装置2に装着される場合を考える。
 一般に、深夜には、負荷としての直流機器30は、待機動作を行う以外は動作を停止している。従って、深夜には、朝から夜までよりも消費電力が小さい。そこで、深夜には蓄電池11を電力供給装置2に装着した状態とし、DCバスBへは蓄電池11からの放電によって電力供給を行う。このときに、スイッチ回路13を導通状態に制御するとともに、DC-DCコンバータ20・21・22およびAC-DCコンバータ23の動作電源を停止する。
 具体的な手順としては、次のようなステップを順次行うことが挙げられる。
 (ステップ1)
 蓄電池11が電力供給装置2に装着されると、制御器14は図1に図示しない装着検知信号を受け取り、DC-DCコンバータ21に制御信号X1・X2の設定を行って蓄電池11の充電を行わせる制御を行う。着脱可能な蓄電池11を装着すると、蓄電池11から後述するDCバスBへの電力供給の処理が開始されるので、電力供給装置2の運転能率が高くなる。蓄電池11が電力供給装置2に装着されたことを検知する代わりに、ユーザが、所定の入力やボタンの押下などを行って、DC-DCコンバータ21に制御信号X1・X2の設定を行って蓄電池11の充電を行わせる指示を行ってもよい。これは、制御部14が備えられた制御盤などに組み込まれた制御パネルなどで実現可能である。すなわち、制御部14は、ステップ1からステップ7の処理を行う制御モードを有している。
 (ステップ2)
 制御器14は、電圧VsがDCバスBの母線電圧範囲の最大電圧である400Vに達するまで蓄電池11を充電する。この場合には、蓄電池11が後述のように最大電圧からDCバスBに放電を行うので、長時間の電力供給が可能になる。なお、充電終点電圧は当該最大電圧に限ることなく、DCバスBの予め定められた母線電圧範囲である360V~400Vにおいて、当該母線電圧範囲の最小電圧360Vよりも大きい所定電圧であってもよい。その場合には、ステップ3以降の最大電圧を所定電圧に読み替えるものとする。
 (ステップ3)
 電圧Vsが上記最大電圧に達して蓄電池11への充電が完了すると、制御器14は、DCバスBの電圧Vbが当該最大電圧よりも低ければ、DC-DCコンバータ22あるいはAC-DCコンバータ23に制御信号X1・X2の設定を行って電圧Vbが当該最大電圧になるように制御する。なお、蓄電池11を装着する時間帯が日照時間帯であれば、制御器14は、DC-DCコンバータ20に制御信号X1・X2の設定を行って電圧Vbが当該最大電圧になるように制御してもよい。充電の完了は、リチウムイオン電池に例えば定電流定電圧充電を行う場合に、定電流充電の後の定電圧充電において充電電流が非常に小さくなったことや定電流定電圧充電時間で判定することができる。このような充電の完了は、各種蓄電池に適用されている公知の方法で適宜判定することが可能である。ステップ1からステップ3までの蓄電池11の電圧変化は図3の曲線cの時刻t1までの部分に示されている。
 (ステップ4)
 制御器14は、電圧Vbと電圧Vsとを比較し、両者が等しいならば、制御信号s1によってスイッチ回路13を導通状態に制御する。ステップ3によれば、制御器14によって、蓄電池11をスイッチ回路13を介して安全にDCバスBに接続することができる。この状態は、図3の曲線cの時刻t1の部分に相当する。
 (ステップ5)
 制御部14は、スイッチ回路13を導通させるように制御している間に、制御信号s2によって、DC-DCコンバータ20・21・22およびAC-DCコンバータ23の動作電源を停止する制御を行う。直流電力供給手段としてはAC-DCコンバータ23の動作を停止させることになるが、前述したその他の直流電力供給手段を用いている場合には、その動作を停止させる。なお、動作電源を停止するDC-DCコンバータは、設けられている全てのDC-DCコンバータに限ることはなく、一部のDC-DCコンバータであってもよく、予め指定されたDC-DCコンバータの動作電源が停止されればよい。但し、スイッチ回路13が導通しているため、DC-DCコンバータ21の動作電源は必ず停止する。動作を停止する直流電力供給手段についても、予め指定された直流電力供給手段の動作を停止すればよい。
 (ステップ6)
 制御部14は、スイッチ回路13を導通させている間に、電圧Vbが上記母線電圧範囲の最小電圧360Vまで降下した場合には、制御信号s1によってスイッチ回路13を遮断して蓄電池11をDCバスBから切り離す。この状態は、図3の曲線cの時刻t2の部分に相当する。そして、制御部14は、制御信号s2によってDC-DCコンバータ21の動作電源を投入するとともにDC-DCコンバータ20・22およびAC-DCコンバータ23を含む直流電力供給手段のうちの予め指定されたものの動作電源を投入する制御を行う。このようにして、制御部14は、直流電力供給手段からDCバスBへの電力供給を行って蓄電池11を充電する制御を行う。この状態は、図3の曲線cの時刻t2以降の部分に相当する。
 (ステップ7)
 制御部14は、再び、蓄電池11を上記最大電圧まで充電する制御を行い、ステップ3に戻る。ステップ6および7により、蓄電池11の電圧が最小電圧まで降下しても、再度最大電圧まで充電されてDCバスBに電力が供給される。従って、必要最小限の消費電力で蓄電池11からDCバスBへの放電を繰り返すことができる。
 以上の手順により、電力供給装置2は、深夜において予め指定されたDC-DCコンバータの動作電源が停止される、あるいはさらに予め指定された直流電力供給手段の動作が停止されることで、従来よりも深夜の消費電力が削減される。電力供給装置2には、太陽光発電装置10とDCバスBとの間にDC-DCコンバータ20が設けられているが、太陽光発電装置10の出力電圧がDCバスBの母線電圧と等しくなくても、従来のような直流-交流変換が不要であるし、負荷休止期間にはDC-DCコンバータ20の動作電源を停止することができるので、消費電力を極力抑制することができる。AC-DCコンバータの動作を停止させる場合には、交流配電網からの電力供給を止めるとともに、AC-DCコンバータの消費電力を削減することができる。
 これにより、図4に示すように、深夜には消費電力がW1となり、図6の消費電力W0よりも小さくなる。負荷休止時間帯が深夜以外である場合には、その時間帯で上記ステップ1~7を実行することにより消費電力が削減されることはもちろんである。
 これにより、負荷休止時間帯の電力消費を抑制して高い電力効率を得ることのできる電力供給装置およびその制御方法を実現することができる。
 以上、電力供給装置2について説明した。なお、直流給電システム1を構成する本発明に係る電力供給装置2は、一般家庭内に限らず、オフィスビルや工場などの事業所内でも有効に機能する。
 また、本発明は、以下のように表現しても良い。
 すなわち、本発明の電力供給装置は、上記制御部は、上記直流バスの電圧および上記第1の蓄電池の電圧を監視し、上記直流バスの電圧と上記第1の蓄電池の電圧とが異なるときには上記スイッチ回路を遮断する一方、上記直流バスの電圧と上記第1の蓄電池の電圧とが上記直流バスの予め定められた母線電圧範囲において上記母線電圧範囲の最小電圧よりも大きくかつ互いに等しい所定電圧であるときに、上記スイッチ回路を導通させる制御を行い、
 上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させるように制御している間に、上記第1のDC-DCコンバータを含む予め指定された上記直流-直流変換手段の動作電源を停止する制御を行ってもよい。
 上記の発明によれば、制御部によって、第1の蓄電池をスイッチ回路を介して安全に直流バスに接続してから、予め指定された直流-直流変換手段の動作電源を停止させることができるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置は、上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させるように制御している間に、予め指定された上記直流電力供給手段の動作を停止する制御を行ってもよい。
 上記の発明によれば、予め指定された直流電力供給手段の動作を停止することにより、さらに消費電力を削減することができるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置は、上記所定電圧は上記母線電圧範囲の最大電圧であってもよい。
 上記の発明によれば、第1の蓄電池が最大電圧から直流バスに放電を行うので、長時間の電力供給が可能になるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置は、上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させている間に、上記直流バスの電圧が上記母線電圧範囲の最小電圧まで降下した場合には、上記スイッチ回路を遮断するとともに、上記第1のDC-DCコンバータの動作電源を投入して、上記直流電力供給手段から上記直流バスへの電力供給を行って上記第1の蓄電池を上記所定電圧まで充電する制御を行ってもよい。
 上記の発明によれば、第1の蓄電池の電圧が最小電圧まで降下しても、再度所定電圧まで充電されて直流バスに電力が供給される。従って、必要最小限の消費電力で第1の蓄電池から直流バスへの放電を繰り返すことができるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置は、上記第1の蓄電池は着脱可能であってもよい。
 上記の発明によれば、第1の蓄電池を電力供給装置に使用しないときに、第1の蓄電池を他の用途に使用することができるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置は、上記第1の蓄電池は着脱可能であり、上記制御部は、上記第1の蓄電池が装着されると、上記第1の蓄電池が上記所定電圧まで充電されるように上記第1のDC-DCコンバータの動作を制御し、上記第1の蓄電池が上記所定電圧まで充電されると上記直流バスの電圧を上記所定電圧に制御してもよい。
 上記の発明によれば、着脱可能な第1の蓄電池を装着すると、第1の蓄電池から直流バスへの電力供給の処理が開始されるので電力供給装置の運転能率が高くなるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置は、上記第1の蓄電池は車載用のバッテリであってもよい。
 上記の発明によれば、車載用のバッテリを、車両走行時以外にも使用することができ、利用効率が高くなるという効果を奏する。また、車載用のバッテリの出力電圧が直流バスの母線電圧に適合しやすいという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置は、上記バッテリは電気自動車用のバッテリであってもよい。
 上記の発明によれば、電気自動車用のバッテリは高出力であって充放電特性が優れていることから電力供給装置に適合しやすいという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置は、上記直流バスの母線電圧範囲は予め定められた上記直流機器の動作電圧範囲内にあり、上記直流バスと上記予め定められた上記直流機器とは上記直流-直流変換手段を介することなく接続されていてもよい。
 上記の発明によれば、直流機器を直流バスに直結して使用することができるので、電力供給装置を簡素に構成することができるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置は、上記蓄電手段として、上記直流バスの母線電圧範囲よりも充電可能電圧の小さい第2の蓄電池が含まれていてもよい。
 上記の発明によれば、第2の蓄電池は低電圧蓄電池であることから、一般家庭内や限られたスペースで用いる場合の安全性が高いという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置の制御方法であって、
 上記制御部は、上記直流バスの電圧および上記第1の蓄電池の電圧を監視し、上記直流バスの電圧と上記第1の蓄電池の電圧とが異なるときには上記スイッチ回路を遮断する一方、上記直流バスの電圧と上記第1の蓄電池の電圧とが上記直流バスの予め定められた母線電圧範囲において上記母線電圧範囲の最小電圧よりも大きくかつ互いに等しい所定電圧であるときに、上記スイッチ回路を導通させる制御を行い、
 上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させるように制御している間に、上記第1のDC-DCコンバータを含む予め指定された上記直流-直流変換手段の動作電源を停止する制御を行ってもよい。
 上記の発明によれば、制御部によってスイッチ回路を導通させることにより、第1の蓄電池からスイッチ回路を介して直流バスに電力を供給することができる。従って、深夜などの負荷休止期間に、第1のDC-DCコンバータを含む直流-直流変換手段の動作電源を停止させることができる。従って、直流-直流変換手段の動作電源を停止させることで、消費電力の削減を行うことができる。
 以上により、負荷休止時間帯の電力消費を抑制して高い電力効率を得ることのできる電力供給装置の制御方法を実現することができるという効果を奏する。
 また、制御部によって、第1の蓄電池をスイッチ回路を介して安全に直流バスに接続してから、予め指定された直流-直流変換手段の動作電源を停止させることができるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置の制御方法において、上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させるように制御している間に、予め指定された上記直流電力供給手段の動作を停止する制御を行ってもよい。
 上記の発明によれば、予め指定された直流電力供給手段の動作を停止することにより、さらに消費電力を削減することができるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置の制御方法において、上記所定電圧は上記母線電圧範囲の最大電圧であってもよい。
 上記の発明によれば、第1の蓄電池が最大電圧から直流バスに放電を行うので、長時間の電力供給が可能になるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置の制御方法において、上記制御部は、上記スイッチ回路が導通している間に、上記直流バスの電圧が上記母線電圧範囲の最小電圧まで降下した場合には、上記スイッチ回路を遮断するとともに、上記第1のDC-DCコンバータの動作電源を投入して、上記直流電力供給手段から上記直流バスへの電力供給を行って上記第1の蓄電池を上記所定電圧まで充電する制御を行ってもよい。
 上記の発明によれば、第1の蓄電池の電圧が最小電圧まで降下しても、再度所定電圧まで充電されて直流バスに電力が供給される。従って、必要最小限の消費電力で第1の蓄電池から直流バスへの放電を繰り返すことができるという効果を奏する。
 さらに、本発明の電力供給装置の制御方法において、上記第1の蓄電池は着脱可能であり、上記制御部は、上記第1の蓄電池が装着されると、上記第1の蓄電池が上記所定電圧まで充電されるように上記第1のDC-DCコンバータの動作を制御し、上記第1の蓄電池が上記所定電圧まで充電されると上記直流バスの電圧を上記所定電圧に制御してもよい。
 上記の発明によれば、着脱可能な第1の蓄電池を装着すると、第1の蓄電池から直流バスへの電力供給の処理が開始されるので電力供給装置の運転能率が高くなるという効果を奏する。
 さらに、本発明の直流給電システムは、上記予め指定された上記直流電力供給手段として、交流配電網と上記直流バスとの間における交流-直流変換を行うAC-DCコンバータが含まれていてもよい。
 上記の発明によれば、AC-DCコンバータの動作を停止させることにより、交流配電網からの電力供給を止めるとともに、AC-DCコンバータの消費電力を削減することができるという効果を奏する。
 さらに、本発明の直流給電システムは、上記直流電力供給手段として太陽光発電装置が含まれていてもよい。
 上記の発明によれば、太陽光発電装置を、発電電力の利用効率をあまり低下させずに直流給電システムに好適に利用することができるという効果を奏する。
 さらに、本発明の直流給電システムは、上記太陽光発電装置と上記直流バスとの間に上記直流-直流変換手段が設けられていてもよい。
 上記の発明によれば、太陽光発電装置の出力電圧が直流バスの母線電圧と等しくなくても、従来のような直流-交流変換が不要であるとともに、負荷休止期間には直流-直流変換手段の動作電源を停止することができるので、消費電力を極力抑制することができるという効果を奏する。
 本発明は、マイクログリッドに好適に使用することができる。
 1      直流給電システム
 2      電力供給装置
 10     太陽光発電装置(直流電力供給手段)
 11     蓄電池(蓄電手段、第1の蓄電池)
 12     蓄電池(蓄電手段、第2の蓄電池)
 13     スイッチ回路
 14     制御器(制御部)
 20、22  DC-DCコンバータ(直流-直流変換手段)
 21     DC-DCコンバータ(直流-直流変換手段、第1のDC-DCコンバータ)
 23     AC-DCコンバータ(直流電力供給手段)
 30     直流機器
 40     交流配電網
 B      DCバス(直流バス)
 Vb     電圧(母線電圧)
 Vc     電圧
 

Claims (20)

  1.  直流電力供給手段から直流電力を供給され、接続される直流機器に直流給電を行う電力供給装置であって、
     上記直流給電の母線となる直流バスと、
     上記直流バスとの間で充放電を行う蓄電手段と、
     上記直流バスと、上記直流機器と上記直流電力供給手段と上記蓄電手段とを含む上記直流バスに接続される機器のうちの少なくとも1つとの間に、受け渡しする直流電力の電圧変換を行う直流-直流変換手段とを備えており、
     上記蓄電手段として、第1の蓄電池であって、上記直流バスと上記第1の蓄電池との間に上記直流-直流変換手段としての第1のDC-DCコンバータが接続された上記第1の蓄電池が設けられており、
     上記直流バスと上記第1の蓄電池との間に上記第1のDC-DCコンバータと並列に接続されたスイッチ回路と、
     上記スイッチ回路の導通遮断制御を行う制御部とをさらに備えていることを特徴とする電力供給装置。
  2.  上記制御部は、上記直流バスの電圧および上記第1の蓄電池の電圧を監視し、上記直流バスの電圧と上記第1の蓄電池の電圧とが異なるときには上記スイッチ回路を遮断する一方、上記直流バスの電圧と上記第1の蓄電池の電圧とが上記直流バスの予め定められた母線電圧範囲において上記母線電圧範囲の最小電圧よりも大きくかつ互いに等しい所定電圧であるときに、上記スイッチ回路を導通させる制御を行い、
     上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させるように制御している間に、上記第1のDC-DCコンバータを含む予め指定された上記直流-直流変換手段の動作電源を停止する制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の電力供給装置。
  3.  上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させるように制御している間に、予め指定された上記直流電力供給手段の動作を停止する制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の電力供給装置。
  4.  上記所定電圧は上記母線電圧範囲の最大電圧であることを特徴とする請求項2または3に記載の電力供給装置。
  5.  上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させている間に、上記直流バスの電圧が上記母線電圧範囲の最小電圧まで降下した場合には、上記スイッチ回路を遮断するとともに、上記第1のDC-DCコンバータの動作電源を投入して、上記直流電力供給手段から上記直流バスへの電力供給を行って上記第1の蓄電池を上記所定電圧まで充電する制御を行うことを特徴とする請求項2から4までのいずれか1項に記載の電力供給装置。
  6.  上記第1の蓄電池は着脱可能であることを特徴とする請求項1に記載の電力供給装置。
  7.  上記第1の蓄電池は着脱可能であり、上記制御部は、上記第1の蓄電池が装着されると、上記第1の蓄電池が上記所定電圧まで充電されるように上記第1のDC-DCコンバータの動作を制御し、上記第1の蓄電池が上記所定電圧まで充電されると上記直流バスの電圧を上記所定電圧に制御することを特徴とする請求項2から5までのいずれか1項に記載の電力供給装置。
  8.  上記第1の蓄電池は車載用のバッテリであることを特徴とする請求項6または7に記載の電力供給装置。
  9.  上記バッテリは電気自動車用のバッテリであることを特徴とする請求項8に記載の電力供給装置。
  10.  上記直流バスの母線電圧範囲は予め定められた上記直流機器の動作電圧範囲内にあり、上記直流バスと上記予め定められた上記直流機器とは上記直流-直流変換手段を介することなく接続されていることを特徴とする請求項1から9までのいずれか1項に記載の電力供給装置。
  11.  上記蓄電手段として、上記直流バスの母線電圧範囲よりも充電可能電圧の小さい第2の蓄電池が含まれていることを特徴とする請求項1から10までのいずれか1項に記載の電力供給装置。
  12.  請求項1に記載の電力供給装置の制御方法であって、
     上記制御部は、上記直流バスの電圧および上記第1の蓄電池の電圧を監視し、上記直流バスの電圧と上記第1の蓄電池の電圧とが異なるときには上記スイッチ回路を遮断する一方、上記直流バスの電圧と上記第1の蓄電池の電圧とが上記直流バスの予め定められた母線電圧範囲において上記母線電圧範囲の最小電圧よりも大きくかつ互いに等しい所定電圧であるときに、上記スイッチ回路を導通させる制御を行い、
     上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させるように制御している間に、上記第1のDC-DCコンバータを含む予め指定された上記直流-直流変換手段の動作電源を停止する制御を行うことを特徴とする電力供給装置の制御方法。
  13.  上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させるように制御している間に、予め指定された上記直流電力供給手段の動作を停止する制御を行うことを特徴とする請求項12に記載の電力供給装置の制御方法。
  14.  上記所定電圧は上記母線電圧範囲の最大電圧であることを特徴とする請求項12または13に記載の電力供給装置の制御方法。
  15.  上記制御部は、上記スイッチ回路が導通している間に、上記直流バスの電圧が上記母線電圧範囲の最小電圧まで降下した場合には、上記スイッチ回路を遮断するとともに、上記第1のDC-DCコンバータの動作電源を投入して、上記直流電力供給手段から上記直流バスへの電力供給を行って上記第1の蓄電池を上記所定電圧まで充電する制御を行うことを特徴とする請求項12から14までのいずれか1項に記載の電力供給装置の制御方法。
  16.  上記第1の蓄電池は着脱可能であり、上記制御部は、上記第1の蓄電池が装着されると、上記第1の蓄電池が上記所定電圧まで充電されるように上記第1のDC-DCコンバータの動作を制御し、上記第1の蓄電池が上記所定電圧まで充電されると上記直流バスの電圧を上記所定電圧に制御することを特徴とする請求項12から15までのいずれか1項に記載の電力供給装置の制御方法。
  17.  接続される直流機器に直流給電を行う直流給電システムであって、
     上記直流給電の母線となる直流バスと、
     上記直流バスに直流電力を供給する直流電力供給手段と、
     上記直流バスとの間で充放電を行う蓄電手段と、
     上記直流バスと、上記直流機器と上記直流電力供給手段と上記蓄電手段とを含む上記直流バスに接続される機器のうちの少なくとも1つとの間に、受け渡しする直流電力の電圧変換を行う直流-直流変換手段とを備えており、
     上記蓄電手段として、第1の蓄電池であって、上記直流バスと上記第1の蓄電池との間に上記直流-直流変換手段としての第1のDC-DCコンバータが接続された上記第1の蓄電池が設けられており、
     上記直流バスと上記第1の蓄電池との間に上記第1のDC-DCコンバータと並列に接続されたスイッチ回路と、
     上記スイッチ回路の導通遮断制御を行う制御部とをさらに備えていることを特徴とする直流給電システム。
  18.  上記制御部は、上記直流バスの電圧および上記第1の蓄電池の電圧を監視し、上記直流バスの電圧と上記第1の蓄電池の電圧とが異なるときには上記スイッチ回路を遮断する一方、上記直流バスの電圧と上記第1の蓄電池の電圧とが上記直流バスの予め定められた母線電圧範囲において上記母線電圧範囲の最小電圧よりも大きくかつ互いに等しい所定電圧であるときに、上記スイッチ回路を導通させる制御を行い、
     上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させるように制御している間に、上記第1のDC-DCコンバータを含む予め指定された上記直流-直流変換手段の動作電源を停止する制御を行い、
     上記制御部は、上記スイッチ回路を導通させるように制御している間に、予め指定された上記直流電力供給手段の動作を停止する制御を行い、
     上記予め指定された上記直流電力供給手段として、交流配電網と上記直流バスとの間における交流-直流変換を行うAC-DCコンバータが含まれていることを特徴とする請求項17に記載の直流給電システム。
  19.  上記直流電力供給手段として太陽光発電装置が含まれていることを特徴とする請求項17または18に記載の直流給電システム。
  20.  上記太陽光発電装置と上記直流バスとの間に上記直流-直流変換手段が設けられていることを特徴とする請求項19に記載の直流給電システム。
     
     
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