JP2001186679A - ポンプアップによるバッテリー充電装置 - Google Patents
ポンプアップによるバッテリー充電装置Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
［課題］ 弱風時における風力発電機の低電圧発電電
力を有効利用するため、低電圧を昇圧する際、昇圧によ
る負荷への電力の供給で発電機に負荷が加わり、風車の
回転が停止しないよう間欠的に昇圧することで、低電圧
発電電力を高電圧へ電力変換し、バッテリーへ充電でき
るようにし、強風時は、ポンプアップ動作をやめ常時昇
圧して効率をはかる。 ［解決手段］ 発電電力を整流する整流器１０２の出
力側へ２個の昇圧アンプ１７，１８と３個のコンデンサ
１４，１５，１６と、３個の電界効果トランジスタ１
１，１２，１３及び電界効果トランジスタ１１，１２，
１３のゲート２０，２１，２２を制御するマイクロコン
トローラ１９，整流器１０２の出力電圧を監視する電圧
監視器１０を図１のように回路構成する。
力を有効利用するため、低電圧を昇圧する際、昇圧によ
る負荷への電力の供給で発電機に負荷が加わり、風車の
回転が停止しないよう間欠的に昇圧することで、低電圧
発電電力を高電圧へ電力変換し、バッテリーへ充電でき
るようにし、強風時は、ポンプアップ動作をやめ常時昇
圧して効率をはかる。 ［解決手段］ 発電電力を整流する整流器１０２の出
力側へ２個の昇圧アンプ１７，１８と３個のコンデンサ
１４，１５，１６と、３個の電界効果トランジスタ１
１，１２，１３及び電界効果トランジスタ１１，１２，
１３のゲート２０，２１，２２を制御するマイクロコン
トローラ１９，整流器１０２の出力電圧を監視する電圧
監視器１０を図１のように回路構成する。
Description
【０００１】［発明の属する技術分野］この発明は、弱
風時における低速回転での風力発電機の低電圧発電電力
を、高電圧へ昇圧する際に、負荷を取ることで低速回転
の風車に過負荷が掛り風車の回転が停止しないよう、間
欠的に負荷を取る昇圧方法で、風車への負荷を軽減しつ
つ、低速回転時の発電電力も、より有効にバッテリーへ
充電できるようにした装置である。
風時における低速回転での風力発電機の低電圧発電電力
を、高電圧へ昇圧する際に、負荷を取ることで低速回転
の風車に過負荷が掛り風車の回転が停止しないよう、間
欠的に負荷を取る昇圧方法で、風車への負荷を軽減しつ
つ、低速回転時の発電電力も、より有効にバッテリーへ
充電できるようにした装置である。
【０００２】［従来の技術］図２のような回路構成であ
るため、風力発電機の発電電力が、バッテリーに充電さ
れている電圧以上にならないと充電できず、弱風時の風
車の低速回転による低電圧発電電力では充電できないた
め、風力発電機の能力を十分に発揮できず、有効利用で
きない。
るため、風力発電機の発電電力が、バッテリーに充電さ
れている電圧以上にならないと充電できず、弱風時の風
車の低速回転による低電圧発電電力では充電できないた
め、風力発電機の能力を十分に発揮できず、有効利用で
きない。
【０００３】［発明が解決しようとする課題］弱風時の
風車の低速回転による低電圧発電電力をも有効に利用す
るため、バッテリーへ充電可能な電圧まで昇圧でき、か
つ、弱風時の風車の低速回転による風力発電機に掛かる
負荷を軽減して、風車が停止しないような昇圧方法が必
要である。
風車の低速回転による低電圧発電電力をも有効に利用す
るため、バッテリーへ充電可能な電圧まで昇圧でき、か
つ、弱風時の風車の低速回転による風力発電機に掛かる
負荷を軽減して、風車が停止しないような昇圧方法が必
要である。
【０００４】［課題を解決するための手段］上記目的を
達成するために、請求項１の記載内容の方法に依れば、
弱風時の低電圧発電時の発電電力をもバッテリーへ充電
することができ、自然エネルギーの有効利用が可能であ
る。
達成するために、請求項１の記載内容の方法に依れば、
弱風時の低電圧発電時の発電電力をもバッテリーへ充電
することができ、自然エネルギーの有効利用が可能であ
る。
【０００５】また、コンデンサ１４に容量の大きいもの
を使用することで、発電電力を可能な限り蓄積し、後段
へ最大限に電荷を受渡すと同時に、風速の変化による発
電電力の変動をコンデンサ１４の充放電動作により極力
おさえる目的も有る。電荷の受渡しタイミングは、図３
の記載に依るが、電荷を受渡す電界効果トランジスタ１
１が動作するチャート（ａ）の時間ｔ１と電界効果トラ
ンシスタ１２が動作するチャート（ｂ）の時間ｔ３の間
隔ｔ２と、電界効果トランジスタ１２が動作するチャー
ト（ｂ）の時間ｔ３と電界効果トランジスタ１３が動作
するチャート（ａ）の時間ｔ１との間隔ｔ４を完全にオ
フにすることで、弱風時の発電機に一気に重負荷が掛か
らないよう配慮している。スイッチとして使用する電界
効果トランジスタ１１，１２，１３は動作抵抗の低いも
のを使用し、スイッチ部での電力消費を極力おさえ、ま
た２段の昇圧アンプ１７，１８は、図４の回路構成で昇
圧動作を実施する。
を使用することで、発電電力を可能な限り蓄積し、後段
へ最大限に電荷を受渡すと同時に、風速の変化による発
電電力の変動をコンデンサ１４の充放電動作により極力
おさえる目的も有る。電荷の受渡しタイミングは、図３
の記載に依るが、電荷を受渡す電界効果トランジスタ１
１が動作するチャート（ａ）の時間ｔ１と電界効果トラ
ンシスタ１２が動作するチャート（ｂ）の時間ｔ３の間
隔ｔ２と、電界効果トランジスタ１２が動作するチャー
ト（ｂ）の時間ｔ３と電界効果トランジスタ１３が動作
するチャート（ａ）の時間ｔ１との間隔ｔ４を完全にオ
フにすることで、弱風時の発電機に一気に重負荷が掛か
らないよう配慮している。スイッチとして使用する電界
効果トランジスタ１１，１２，１３は動作抵抗の低いも
のを使用し、スイッチ部での電力消費を極力おさえ、ま
た２段の昇圧アンプ１７，１８は、図４の回路構成で昇
圧動作を実施する。
【０００６】一方、弱風から風速が増し、十分発電電力
が得られるようになると、発電電圧を監視している電圧
監視器１０がハイレベルを検知し、マイクロコントロー
ラ１９がハイレベルを認識すると、３個の電界効果トラ
ンジスタ１１，１２，１３が全てオンとなり、定常的に
昇圧を行なう動作状態となる。これが請求項２の動作で
ある。
が得られるようになると、発電電圧を監視している電圧
監視器１０がハイレベルを検知し、マイクロコントロー
ラ１９がハイレベルを認識すると、３個の電界効果トラ
ンジスタ１１，１２，１３が全てオンとなり、定常的に
昇圧を行なう動作状態となる。これが請求項２の動作で
ある。
【０００７】［発明の実施形態］本発明の実施例につ
き、図１から図４を用いて説明する。風力発電機の発電
電力を利用してバッテリーを充電する場合、概、図２の
ような、比較的簡単な回路構成をとっている。この方法
であると、安価に回路構成できるが、風力発電機の発電
電力は、風車の回転数が風速に比例し、発電電力量も比
例するため、すでにある程度充電されているバッテリー
へ補充電するためには、現在のバッテリーの端子電圧以
上の電圧を供給できる風速をもった風が発生しないと補
充電できない。
き、図１から図４を用いて説明する。風力発電機の発電
電力を利用してバッテリーを充電する場合、概、図２の
ような、比較的簡単な回路構成をとっている。この方法
であると、安価に回路構成できるが、風力発電機の発電
電力は、風車の回転数が風速に比例し、発電電力量も比
例するため、すでにある程度充電されているバッテリー
へ補充電するためには、現在のバッテリーの端子電圧以
上の電圧を供給できる風速をもった風が発生しないと補
充電できない。
【０００８】しかるに、図１の回路構成において、ポン
プアップ充電装置１００を設置することにより、弱風時
でも補充電が可能となる。風力発電機１０１で充電され
た電力は、整流器１０２を通過し、コンデンサ１４へ予
備充電される。このコンデンサ１４は交流を直流へ変換
した際の平滑作用も兼ねている。コンデンサ１４は、可
能な限り大容量にしているため、風速の変化による発電
電力の変化分を極力おさえ、後段における昇圧動作に与
える影響を少なくしている。
プアップ充電装置１００を設置することにより、弱風時
でも補充電が可能となる。風力発電機１０１で充電され
た電力は、整流器１０２を通過し、コンデンサ１４へ予
備充電される。このコンデンサ１４は交流を直流へ変換
した際の平滑作用も兼ねている。コンデンサ１４は、可
能な限り大容量にしているため、風速の変化による発電
電力の変化分を極力おさえ、後段における昇圧動作に与
える影響を少なくしている。
【０００９】図１の電圧監視器１０で、コンデンサ１４
に印加される入力電圧を監視し、あらかじめ、設定した
規定電値以下の場合は、コンデンサ１４に充電した電荷
を受渡しする電界効果トランジスタ１１，１２，１３で
構成したスイッチを図３のタイミング動作に従ってオ
ン，オフさせ、コンデンサ１４に予備充電した電荷を順
次昇圧しつつコンデンサ１５，１６へと受渡していく。
コンデンサ１６に充電された昇圧電荷はバッテリー１０
４の充電状態にもよるが、逆流防止ダイオード１０３を
通して十分充電可能な電圧を得ることができる。このポ
ンプアップ充電装置１００は電力変換器であるため、電
圧が昇圧された分、バッテリー１０４へ流出する電流は
入力電流に比べて減少する。
に印加される入力電圧を監視し、あらかじめ、設定した
規定電値以下の場合は、コンデンサ１４に充電した電荷
を受渡しする電界効果トランジスタ１１，１２，１３で
構成したスイッチを図３のタイミング動作に従ってオ
ン，オフさせ、コンデンサ１４に予備充電した電荷を順
次昇圧しつつコンデンサ１５，１６へと受渡していく。
コンデンサ１６に充電された昇圧電荷はバッテリー１０
４の充電状態にもよるが、逆流防止ダイオード１０３を
通して十分充電可能な電圧を得ることができる。このポ
ンプアップ充電装置１００は電力変換器であるため、電
圧が昇圧された分、バッテリー１０４へ流出する電流は
入力電流に比べて減少する。
【００１０】一方、昇圧アンプの動作を、図４の回路を
もとに昇圧アンプ１７について説明する。コンデンサ１
４に充電された電荷は、電界効果トランジスタ１１がオ
ンすると、まずインダクタンス５０とダイオード５１を
通過してコンデンサ１５へ充電される。コンデンサ１５
の（＋）電極に接続する抵抗５４と、抵抗５４と直列接
続する抵抗５５との接続点５９の電圧を監視し、この電
圧が昇圧アンプ１７の設定電圧５８に達していない場
合、スイッチング制御回路５７が高い周波数のパルスを
電界効果トランジスタ５２のゲート端子５３へ供給す
る。電界効果トランジスタ５２のオン、オフ動作によ
り、インダクタンス５０に貯えられた電荷は、電界効果
トランジスタ５２がオフした瞬間、インダクタンス５０
に貯えられた電荷の極性が逆転し、蓄積した電圧より高
電圧となってダイオード５１を正バイアスし、コンデン
サ１５を充電する。この動作をくり返すことによりコン
デンサ１５は、設定電圧に達する。コンデンサ１５が設
定電圧に達すると、コンパレータ５６を介してスイッチ
ング制御回路５７は、電界効果トランジスタ５２のゲー
ト５３へ供給していたパルスの周波数を低下する。電界
効果トランジスタ１２がオンし、コンデンサ１５の電荷
が後段の昇圧アンプ１８へ転送されると、またコンデン
サ１５の端子電圧が低下するから、ノード５９の電圧も
低下し、コンパレータ５６がスイッチング制御回路５７
をトリガーして、パルスが電界効果トランジスタ５２の
ゲート５３へ供給される。また、電界効果トランジスタ
５２が、高い周波数で動作するため、コンデンサ１５へ
電荷が供給されて端子電圧が上昇する。この動作をくり
返す。昇圧アンプ１８も、同様の動作をくり返す。
もとに昇圧アンプ１７について説明する。コンデンサ１
４に充電された電荷は、電界効果トランジスタ１１がオ
ンすると、まずインダクタンス５０とダイオード５１を
通過してコンデンサ１５へ充電される。コンデンサ１５
の（＋）電極に接続する抵抗５４と、抵抗５４と直列接
続する抵抗５５との接続点５９の電圧を監視し、この電
圧が昇圧アンプ１７の設定電圧５８に達していない場
合、スイッチング制御回路５７が高い周波数のパルスを
電界効果トランジスタ５２のゲート端子５３へ供給す
る。電界効果トランジスタ５２のオン、オフ動作によ
り、インダクタンス５０に貯えられた電荷は、電界効果
トランジスタ５２がオフした瞬間、インダクタンス５０
に貯えられた電荷の極性が逆転し、蓄積した電圧より高
電圧となってダイオード５１を正バイアスし、コンデン
サ１５を充電する。この動作をくり返すことによりコン
デンサ１５は、設定電圧に達する。コンデンサ１５が設
定電圧に達すると、コンパレータ５６を介してスイッチ
ング制御回路５７は、電界効果トランジスタ５２のゲー
ト５３へ供給していたパルスの周波数を低下する。電界
効果トランジスタ１２がオンし、コンデンサ１５の電荷
が後段の昇圧アンプ１８へ転送されると、またコンデン
サ１５の端子電圧が低下するから、ノード５９の電圧も
低下し、コンパレータ５６がスイッチング制御回路５７
をトリガーして、パルスが電界効果トランジスタ５２の
ゲート５３へ供給される。また、電界効果トランジスタ
５２が、高い周波数で動作するため、コンデンサ１５へ
電荷が供給されて端子電圧が上昇する。この動作をくり
返す。昇圧アンプ１８も、同様の動作をくり返す。
【００１１】［発明の効果］本発明、ポンプアップ充電
装置を風力発電機の出力側へ設置することで、今まで利
用できなかった弱風時の低電圧発電電力をも、多少なり
とも有効利用することができるようになり、風力発電機
の相対的な効率がアップすることに成る。又、強い風に
よる高電圧発電時は、ポンプアップ動作をやめ、常時昇
圧動作に切換わることで、一層充電効率がアップする。
装置を風力発電機の出力側へ設置することで、今まで利
用できなかった弱風時の低電圧発電電力をも、多少なり
とも有効利用することができるようになり、風力発電機
の相対的な効率がアップすることに成る。又、強い風に
よる高電圧発電時は、ポンプアップ動作をやめ、常時昇
圧動作に切換わることで、一層充電効率がアップする。
【図１】実施例における充電回路図。
【図２】既存の充電方法。
【図３】実施例における３個の電界効果トランジスタの
動作チャート。
動作チャート。
【図４】実施例における昇圧アンプの回路図。
１００ ポンプアップ充電装置 １０１ 風力発電機 １０２ 整流器 １０３ ダイオード １０４ バッテリー １０ 電圧監視器 １１，１２，１３ 電界効果トランジスタ １４，１５，１６ コンデンサ １７，１８ 昇圧アンプ １９ マイクロコントローラ ２０，２１，２２ 電界効果トランジスタのゲート ５０ インダクタンス ５１ ダイオード ５２ 電界効果トランジスタ ５３ 電界効果トランジスタ５２のゲート ５４，５５ 分圧抵抗 ５６ コンパレータ ５７ スイッチング制御回路 ５８ 基準電圧 ５９ ノード
Claims (2)
- 【請求項１】 風力発電機の発電電力をバッテリーに
充電する際、弱風時の発電機の低速回転による低電圧発
電電力をバッテリーへ昇圧充電するために、図１の回路
において、回転する風力発電機が負荷による影響を極力
受けないよう、昇圧アンプ１７，１８を２段階に設置
し、３個の電界効果トランジスタ１１，１２，１３と、
３個の予備充電用コンデンサ１４，１５，１６および電
圧監視器１０，制御用マイクロコントローラ１９を接続
する。２個の電界効果トランジスタ１１，１３のゲート
２０，２２と電界効果トランジスタ１２のゲート２１を
図３の動作チャートに従い、動作波形（ａ）をゲート２
０，２２へ印加し、動作波形（ｂ）をゲート２１へ供給
して、スイッチの機能を持つ電界効果トランジスタ１
１，１３および１２を交互に動作させ、ポンプアップす
ることで、２個のコンデンサ１５，１６へ順次昇圧した
電荷を予備充電した後、バッテリー１０４へ充電する装
置。 - 【請求項２】 風が強くなり風力発電機１０１が高速
回転し始めると、風力発電機１０１の発電電力量が増加
し、電圧も高くなるので電圧監視器１０がハイレベルを
検出する。このハイレベル信号を、マイクロコントロー
ラ１９が検出すると、図３の動作チャートのタイミング
で動いていた電界効果トランジスタ１１，１２，１３は
ポンプアップ動作をやめ、３個共、オン状態へ移項す
る。風力発電機１０１は発電電力量が増加しているた
め、電界効果トランジスタ１１，１２，１３のオンオフ
動作をやめても大きな負荷変動は発生せず、昇圧アンプ
１７，１８が定常的に発電電力を昇圧するので、より一
層効率よくバッテリー１０４へ充電できる装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37748399A JP2001186679A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | ポンプアップによるバッテリー充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37748399A JP2001186679A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | ポンプアップによるバッテリー充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001186679A true JP2001186679A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=18508887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37748399A Pending JP2001186679A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | ポンプアップによるバッテリー充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001186679A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200490439Y1 (ko) * | 2018-09-28 | 2019-12-02 | 박찬도 | 매립형 발전장치. |
-
1999
- 1999-12-27 JP JP37748399A patent/JP2001186679A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200490439Y1 (ko) * | 2018-09-28 | 2019-12-02 | 박찬도 | 매립형 발전장치. |
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