JP2002165463A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の電力変換装置は、蓄電手段に直流で蓄
えられたエネルギーを、交流に変換する際、高い電圧ま
で昇圧する必要があるため、電圧安定用の大きなコンデ
ンサが必要となり、経時変化による性能低下を起こしや
すいという課題がある。 【解決手段】 直流電源１０１から得られる電圧を、あ
らかじめ昇圧した状態で蓄えておいて、交流に変換する
方法を用いることにより、電圧安定化のためのコンデン
サを不要とし、電力変換装置としての能力が経時変化の
影響を受けにくい電力変換装置を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力電源を独立に
供給する電力変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から使用されている電力変換装置の
一例を図１６を用いて説明する。図１６において電力変
換装置は、太陽電池１６０１と、充電コントローラ１６
０２と、蓄電手段１６０３と、ＤＣ／ＤＣ昇圧コンバー
タ１６０４と、電圧安定化用の電解コンデンサ１６０５
と、商用電力を供給するインバータ手段１６０６から構
成されている。直流電源１６０１から供給される直流電
力は、充電コントローラ１６０２によって蓄電手段１６
０３に蓄えられ、ＤＣ／ＤＣ昇圧コンバータで１２Ｖか
ら商用電源電圧以上に昇圧された後、電解コンデンサ１
６０５を通してインバータ手段１６０６により商用交流
電力として取り出され、電気機器１６０７を動作させる
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の電力変換装
置は次のような課題を有している。従来の電力変換装置
では、蓄電手段１６０３として自動車用として広く販売
されている１２Ｖまたは２４Ｖの鉛蓄電池が利用され
る。よって、直流電源１６０１から充電コントローラ１
６０２によって蓄電手段１６０３へ供給される電力は、
直流電圧１２Ｖまたは２４Ｖとして蓄えられる。従っ
て、蓄電手段１６０３に蓄えられたエネルギーをＤＣ／
ＤＣ昇圧コンバータ１６０４で昇圧し、インバータ手段
１６０６を用いて商用交流電圧１００Ｖとして引き出す
時、２４Ｖ仕様の蓄電池を用いた場合でも６倍以上昇圧
しなければならないため、ＤＣ／ＤＣ昇圧コンバータ１
６０４とインバータ手段１６０６の間には、電圧安定用
の大きなコンデンサが必要となるため、容量的に電解コ
ンデンサ１６０５を用いなければならない。電解コンデ
ンサは、構成上内部に電解液を含んでいるため、経時変
化により容量変化を起こしやすい。よって、電力変換装
置としての能力が経時変化を受け、低下してしまうこと
になる。

【０００４】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、経時変化による能力低下の少ない電力変換装置を提
供することを第１の目的とする。

【０００５】また、経時変化を抑えた上で、更に蓄電手
段への高周波成分の影響を減らし、蓄電手段を保護する
ことができる電力変換装置を提供することを第２の目的
とする。

【０００６】また、経時変化を抑えた上で、更に使用者
の利便性を損なうことのない電力変換装置を提供するこ
とを第３の目的とする。

【０００７】また、経時変化を抑えた上で、更に使用者
に使用可能な電力量を知らせることができる電力変換装
置を提供することを第４の目的とする。

【０００８】また、経時変化を抑えた上で、更に使用者
に残り使用可能時間を知らせることができる電力変換装
置を提供することを第５の目的とする。

【０００９】また、経時変化を抑えた上で、更に蓄電池
の寿命も長くすることができる電力変換装置を提供する
ことを第６の目的とする。

【００１０】また、経時変化を抑えた上で、更に交流電
圧より高い電圧を安価に構成した電力変換装置を提供す
ることを第７の目的とする。

【００１１】また、経時変化を抑えた上で、更に電力変
換装置の能力を自由に設定することができる電力変換装
置を提供することを第８の目的とする。

【００１２】また、経時変化を抑え、電力変換装置の能
力を自由に設定し、その際の蓄電池の劣化を防ぐことが
できる電力変換装置を提供することを第９の目的とす
る。

【００１３】また、経時変化を抑えた上で、更に冷却手
段による冷却を効果的に行い電力利用効率を高めた電力
変換装置を提供することを第１０の目的とする。

【００１４】また、経時変化を抑えた上で、更に商用周
波数の矩形波を出力する矩形波インバータ手段で構成さ
れていることにより、安価な電力変換装置を提供するこ
とを第１１の目的とする。

【００１５】また、経時変化を抑えた上で、更に自由な
場所で使用可能な電力変換装置を提供することができる
電力変換装置を提供することを第１２の目的とする。

【００１６】また、経時変化を抑えた上で、太陽光から
得られるエネルギーを最大限に利用することができる電
力変換装置を提供することを第１３の目的とする。

【００１７】また、経時変化を抑えた上で、安定した電
力を供給することができる電力変換装置を提供すること
を第１４の目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の電力変換装置は、変換装置の能力が
経時変化を受けないように、電解コンデンサを用いず
に、直流電源から得られる電力を商用交流電力に変換す
ることができる電力変換装置としたものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、直流
電源と、商用交流電圧より高い定格電圧で構成され前記
直流電源から得られる電力を蓄える蓄電手段と、前記直
流電源の電圧を昇圧し前記蓄電池に充電する充電コント
ローラと、前記直流電源および前記蓄電手段から得られ
る直流電力を商用交流電力に変換するインバータ手段を
備えた電力変換装置とすることにより、直流電源の電圧
を出力する交流電圧より高い電圧として蓄え、そこから
出力交流電力に変換するため、従来方式の出力交流電圧
より低い電圧から出力交流電力に変換する場合に必要と
なる、電圧安定化のための容量が大きく経時変化を受け
やすいコンデンサが不要になり、経時変化を受けにくい
電力変換装置とすることができる。

【００２０】請求項２に記載した発明は、前記蓄電手段
とインバータ手段の間に高周波成分除去用のコンデンサ
を備えた電力変換装置とすることで、蓄電手段への高周
波成分の影響を減らし、蓄電手段を保護することができ
る電力変換装置を提供することができる。

【００２１】請求項３に記載した発明は、出力電力検出
手段と、前記出力電力検出手段の検出値が低下した時、
商用交流電源に切り換えるための電力源切換手段を備え
た電力変換装置とすることで、出力電力が低下してきた
時に、自動的に商用交流電源に切り換えることができ、
使用者が接続している電気機器に安定して電力を供給す
ることができる。

【００２２】請求項４に記載した発明は、入力電力検出
手段と、残電力量演算手段と、残電力量表示手段を備
え、前記入力電力検出手段の積分値と前記出力電力演算
手段の検出値の積分値の差から、前記蓄電手段に残って
いる電力を報知することができる電力変換装置とするこ
とで、電力変換装置から出力可能な電力が表示され、使
用者が電気機器を接続する際の使用可能量を知ることが
できる。

【００２３】請求項５に記載した発明は、出力電力検出
手段と、入力電力検出手段と、残電力量演算手段と、前
記出力電力検出手段の検出値と前記残電力量演算手段の
持つ残電力演算値から現状出力継続可能残時間を演算し
表示する残時間表示手段を備えた電力変換装置とするこ
とで、現在使用中の電気機器の残り使用可能時間を表示
することができるため、使用者が直感的に分かりやすい
情報を提供することができる。

【００２４】請求項６に記載した発明は、前記蓄電手段
として定格電圧の低い蓄電池を直列接続のみで接続した
電力変換装置とすることで、全ての蓄電池を同じ電流で
充放電することができ、全ての蓄電池の負荷を均等化
し、蓄電池全体の寿命を長くすることができる。

【００２５】請求項７に記載した発明は、前記蓄電手段
として充電電池を１１８本以上直列にした電力変換装置
とすることで、出力する交流電力より高い電圧を安価に
確保することができる。

【００２６】請求項８に記載した発明は、前記蓄電手段
として直列接続した電池列を並列に接続した電力変換装
置とすることで、出力の電圧を直列数で固定した上で、
必要な電力量を並列数で確保することができ、電力変換
装置の能力を自由に設定することができる。

【００２７】請求項９に記載した発明は、前記直列接続
した電池列を並列に接続した構成の前記蓄電手段に充電
を行う際に、直列接続した電池列を切り換えて充電を行
うための電池列切換手段を備えた電力変換装置とするこ
とで、直列接続された電池列毎に充電を行うことができ
るため、直列構成した充電電池群の電圧ばらつきによ
り、並列接続された他の列に不要な電流が流れることを
防止することができる。

【００２８】請求項１０に記載した発明は、入力電力検
出手段と、前記入力電力検出手段の検出値を用いて電力
が供給されている間だけ電力変換装置構成部品を冷却す
る冷却手段を備えた電力変換装置することで、温度上昇
により劣化する部品の冷却を行い、蓄電池の放電を抑え
たり、インバータ手段の効率を高め、より電力利用効率
を高くすることができる。

【００２９】請求項１１に記載した発明は、前記インバ
ータ手段が、商用周波数の矩形波を出力する矩形波イン
バータ手段で構成されている電力変換装置としたもので
あり、インバータ手段の構成を簡素化することができ、
安価な電力変換装置を提供することができる。

【００３０】請求項１２に記載した発明は、前記直流電
源が太陽電池で構成されている電力変換装置とすること
で、太陽光があればどこでも商用電源用電気機器を使用
することができる電力変換装置を提供することができ
る。

【００３１】請求項１３に記載した発明は、入力電力検
出手段と、前記太陽電池から最大電力を引き出すための
最大電力点追尾部を備えた電力変換装置とすることで、
太陽光から得られるエネルギーを最大限に利用可能な電
力変換装置を提供することができる。

【００３２】請求項１４に記載した発明は、前記直流電
源が燃料電池で構成されている電力変換装置とすること
で、安定した電力を供給可能な電力変換装置を提供する
ことができる。

【００３３】

【実施例】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施例
における電力変換装置のブロック図を示すものである。
図１において、１０１は直流電源、１０２は商用交流電
圧より高い定格電圧で構成され直流電源１０１から得ら
れる電力を蓄える蓄電手段、１０３は直流電源１０１の
電圧を昇圧し蓄電手段１０２に充電する充電コントロー
ラ、１０４は直流電源１０１および蓄電手段１０２から
得られる直流電力を商用交流電力に変換するインバータ
手段、１０５は取り出された交流電力を使用者が利用す
るための電気機器である。なお、蓄電手段１０２にはニ
ッケル水素電池、充電コントローラ１０３には蓄電手段
１０２の電圧を検出できるマイクロコンピュータを備え
たＤＣ／ＤＣコンバータを用いることでこの構成を容易
に実現できる。

【００３４】以上のように構成された電力変換装置につ
いて、以下その動作、作用を説明する。直流電源１０１
から直流電力が与えられると、充電コントローラ１０３
は蓄電手段１０２の電圧を検出し、直流電源１０１の電
圧を蓄電手段１０２の電圧以上の電圧まで昇圧し、蓄電
手段１０２に電気を蓄えるための充電電流を供給する。
ここで充電コントローラ１０３は、蓄電手段１０２の電
圧が所定の電圧（例えば２００Ｖ）に達するまで蓄電手
段１０２に充電電流の供給を継続する。使用者により電
気機器１０５（例えば蛍光灯）が電力変換装置に接続さ
れ、商用電力出力の指示があると、インバータ手段１０
６は、蓄電手段１０２に蓄えられた直流電力から交流電
力を出力する。この時、蓄電手段１０２の電圧は、商用
交流電圧の最大値１４１Ｖより高いので、出力すべき波
形に合うように（例えば正弦波）、直流をチョッピング
することで交流正弦波形を作ることができ、交流を作る
際に電圧を安定させるための大きなコンデンサがなくて
も交流電力出力が可能となっている。

【００３５】以上のように、本実施例においては、直流
電源の電圧を、出力する交流電圧より高い電圧として蓄
え、そこから出力交流電力に変換するため、電圧安定化
のための容量が大きく経時変化を受けやすいコンデンサ
が不要になり、経時変化を受けにくい電力変換装置を提
供することができる。

【００３６】（実施例２）図２は、本発明の第２の実施
例における電力変換装置のブロック図である。図２にお
いて、実施例１と異なるところは、高周波ノイズを抑え
るためのコンデンサ２０１を設けた点である。コンデン
サ２０１には、セラミックコンデンサを用いている。

【００３７】以下、本実施例の動作について説明する。
実施例１で説明を行ったように、インバータ手段１０４
が、蓄電手段１０２の蓄えている直流電力を、交流電力
に変換する際には、インバータ手段１０４はスイッチン
グ動作を行う。ここで、高い電圧を高速にオン、オフす
ることになるため、高周波のノイズが発生してしまうこ
とになる。この時、蓄電手段１０２には高周波ノイズ成
分による高周波電圧がかかり、過電圧状態となるため発
熱してしまう。コンデンサ２０１は、ここで発生する高
周波ノイズ成分を除去し、蓄電手段１０２の両端電圧を
安定化する機能を果たす。

【００３８】以上のように、本実施例においては、蓄電
手段１０２とインバータ手段１０４の間に高周波成分除
去用のコンデンサ２０１を備えたことで、蓄電手段１０
２への高周波成分の影響を減らし、蓄電手段１０２を保
護することが可能な電力変換装置を提供することができ
る。

【００３９】なお、本実施例ではコンデンサ２０１とし
てセラミックコンデンサを用いたが、電解液を含まない
コンデンサであれば、どのような種類のコンデンサを用
いてもよい。

【００４０】（実施例３）図３は、本実施例の第３の実
施例における電力変換装置のブロック図である。図３に
おいて、実施例１と異なるところは、出力電力検出手段
３０１、出力電力検出手段３０１の検出値が低下した
時、商用交流電源３０３に切り換えるための電力源切換
手段３０２を設けた点である。出力電力検出手段３０１
には電圧および電流を検出し、電力を演算するマイクロ
コンピュータ、電力源切換手段３０２はリレーを用いる
ことでこの構成を容易に実現できる。

【００４１】以下、本実施例の動作について説明する。
使用者により電気機器１０５が電力変換装置に接続さ
れ、インバータ手段１０４による電気機器１０５への電
力出力が開始されると、出力電力検出手段３０１は、所
定時間毎（例えば１秒）にインバータ手段１０４の出力
する電圧および電流から出力電力を演算する。蓄電手段
１０２に蓄えられた電力が消費され、蓄電手段１０２の
端子電圧が低下してくると、インバータ手段１０４への
入力電圧も低下していき、商用交流電圧を維持できなく
なってくる。出力電力検出手段３０１は、インバータ手
段１０４への入力電圧が低下し、更に出力電力が低下し
た場合、蓄電手段１０２が蓄えている電力が低下したと
判断し、電力源切換手段３０２に指令を出し、商用交流
電源３０３に交流電源を切り換える。出力電力検出手段
３０１は所定時間毎（例えば１時間）に、電力源切換手
段３０２に指令を出し、出力を電力変換装置側に切り換
え、電圧や電力が低下しない場合は電力変換装置から出
力を行う。このように切換を行うことで、蓄電手段１０
２から得られる電力が低下しても電気機器１０５の動作
が停止することを防ぐことができる。

【００４２】以上のように、本実施例においては、出力
電力が低下してきた時に、自動的に商用交流電源に切り
換えることができ、使用者が接続している電気機器に安
定して電力を供給することが可能な電力変換装置を実現
できる。

【００４３】（実施例４）図４は、本発明の第４の実施
例における電力変換装置のブロック図である。図４にお
いて、実施例１と異なるところは、出力電力検出手段４
０１と、入力電力検出手段４０２と、残電力演算手段４
０３と、残電力量表示手段４０３を設けた点である。出
力電力検出手段４０１と入力電力検出手段４０２には、
電圧および電流を検出し、電力を演算するマイクロコン
ピュータ、残電力量演算手段４０３には積算電力演算機
能を備えたマイクロコンピュータ、残電力量表示手段４
０４には液晶表示器を用いることでこの構成を容易に実
現できる。

【００４４】以下、本実施例の動作について説明する。
使用者により電気機器１０５が電力変換装置に接続さ
れ、インバータ手段１０４による電気機器１０５への電
力出力が開始されると、出力電力検出手段４０１は、所
定時間毎（例えば１秒）にインバータ手段１０４の出力
する電圧および電流から出力電力を演算する。一方、入
力電力検出手段４０２は、所定時間毎に（例えば１秒）
充電コントローラ１０３が蓄電手段１０２に充電した電
力を検出する。残電力量演算手段４０３は、出力電力検
出手段４０１および入力電力検出手段４０２の検出電力
を、所定時間毎（例えば１秒）に受け取り、それぞれの
積算電力量演算を行う。残電力量表示手段４０４は、こ
こで得られた入力電力量と出力電力量の差を液晶表示し
使用者に知らせる。

【００４５】以上のように、出力電力検出手段の積分値
と入力電力検出手段の検出値の積分値の差から、蓄電手
段に残っている電力の報知が可能な電力変換装置を実現
できる。

【００４６】なお、本実施例では残電力量を液晶で表示
したが、ＬＥＤの点滅などの他の手段を用いても構わな
いことは言うまでもない。

【００４７】（実施例５）図５は、本発明の第５の実施
例における電力変換装置のブロック図である。図５にお
いて、実施例１と異なるところは、出力電力検出手段５
０１と、入力電力検出手段５０２と、残電力演算手段５
０３と、電気機器１０５を使用可能な残時間を表示する
ための残時間表示手段５０４を設けた点である。出力電
力検出手段５０１と入力電力検出手段５０２には、電圧
および電流を検出し、電力を演算するマイクロコンピュ
ータ、残電力量演算手段５０３には積算電力演算機能を
備えたマイクロコンピュータ。残時間表示手段５０４に
は液晶表示装置および残時間演算機能を備えたマイクロ
コンピュータを用いることでこの構成を容易に実現でき
る。

【００４８】以下、本実施例の動作について説明する。
使用者により電気機器１０５が電力変換装置に接続さ
れ、インバータ手段１０４による電気機器１０５への電
力出力が開始されると、出力電力検出手段５０１は、所
定時間毎（例えば１秒）にインバータ手段１０４の出力
する電圧および電流から出力電力を演算する。一方、入
力電力検出手段５０２は、所定時間毎に（例えば１秒）
充電コントローラ１０３が蓄電手段１０２に充電した電
力を検出する。残電力量演算手段５０３は、出力電力検
出手段５０１および入力電力検出手段５０２の検出電力
を、所定時間毎（例えば１秒）に受け取り、それぞれの
積算電力量演算を行う。ここで、残時間演算手段５０４
は、残電力量演算手段５０３から残電力量情報（例えば
１００Ｗｈ）を受け取ると同時に、出力電力検出手段５
０１から現在出力中の電力を受け取る（例えば１００
Ｗ）。残時間演算手段５０４は、これらの検出値から残
時間を演算し（例えば１００Ｗｈ／１００Ｗ＝１時
間）、現在電気機器１０５が出力している電力をどのく
らい継続可能かを表示する。

【００４９】以上のように、本実施例においては、現在
使用中の電気機器の残り使用可能時間を表示することが
できるため、使用者が直感的に分かりやすい情報を提供
することが可能な電力変換装置を実現できる。

【００５０】なお、本実施例では残時間を液晶で表示し
たが、ＬＥＤの点滅などの他の手段を用いても構わない
ことは言うまでもない。

【００５１】（実施例６）図６は、本発明の第６の実施
例における電力変換装置のブロック図である。図６にお
いては、蓄電手段６０１として定格電圧の低い蓄電池を
直列接続のみで接続した電力変換装置としている。蓄電
手段６０１を構成する蓄電池にはニッケル水素電池を用
いることで、この構成を容易に実現できる。

【００５２】以下、本実施例について説明する。蓄電手
段６０１を構成するニッケル水素電池１本の電圧は１.
２Ｖである。１.６Ａｈのニッケル水素電池を用い、充
電電池容量を３００Ｗｈ取りたい場合、３００Ｗｈ／
（１.２Ｖ×１.６Ａｈ）≒１５７本を直列にすればよ
い。このように構成した蓄電手段６０１の両端電圧は、
１８８.４Ｖとなる。この電圧は、商用交流電源の電圧
最大値（約１４１Ｖ）より大きいため、インバータ手段
１０４で直流電力を交流電力に変換する際、チョッピン
グのみで交流波形を作ることができ、電圧安定化のため
の大きなコンデンサが不要となる。蓄電手段６０１に対
して、充電コントローラ１０３が充電を行い、インバー
タ手段１０４により放電を行う場合、すべての蓄電池が
直列で接続されているため、充放電に用いられる電流は
一定となる。よって、均質に作られた各ニッケル水素電
池の充放電時の電流は、すべて一定となるため、蓄電池
にかかる負荷をすべて均一にすることができ、１部の電
池だけが劣化することを防ぐことができる。

【００５３】以上のように、本実施例においては、蓄電
手段を直列接続のみで構成することで、全ての蓄電池を
同じ電流で充放電することができ、全ての蓄電池の負荷
を均等化し、蓄電池全体の寿命を長くすることができ
る。

【００５４】（実施例７）図７は、本発明の第７の実施
例における電力変換装置のブロック図である。図７にお
いては、蓄電手段７０１として充電電池を１１８本以上
直列にした電力変換装置としている。蓄電手段７０１を
構成する蓄電池には、ニッケル水素電池を用いることで
この構成を容易に実現できる。

【００５５】以下、本実施例について説明する。蓄電手
段７０１に蓄えられた直流電力からインバータ手段１０
４が交流電力に変換する際、昇圧を必要としない最小の
蓄電手段７０１の端子電圧は、変換する交流電圧がＡＣ
１００Ｖである場合、約１４１Ｖである。ここで、蓄電
能力よりもコストが重視される場合は、蓄電池を最小限
に用いればよい。蓄電手段７０１を構成するニッケル水
素電池１本の電圧は１.２Ｖであるので、蓄電池の最小
構成は１１８本となる。後は、コストの許す限り、直列
数を増やすことで、蓄電能力を増やすこともできる。

【００５６】以上のように、本実施例においては、蓄電
手段を１１８本以上とすることで、出力する交流電力よ
り高い電圧を安価に確保することができる。

【００５７】（実施例８）図８は、本発明の第８の実施
例における電力変換装置のブロック図である。図８にお
いては、蓄電手段８０１として、直列接続した電池列を
並列に接続した電力変換装置としている。蓄電手段８０
１を構成する蓄電池には、ニッケル水素電池を用いるこ
とでこの構成を容易に実現できる。

【００５８】以下、実施例について説明する。蓄電手段
８０１を構成する際、蓄電能力として非常に大きい電力
を求められた場合（例えば９００Ｗｈ）、ニッケル水素
電池を用いて直列のみで構成すると、４６９本を直列に
する必要がある。この場合、蓄電手段８０１の両端電圧
は、１.２Ｖ×４６９≒５６３Ｖとなる。インバータ手
段１０４を用いて交流電力に変換する際、チョッピング
動作のみで交流を作ることはできるが、降圧すべき電圧
が高すぎるため損失が大きくなってしまう。よって、直
列数は実施例６同様１５７本、これを並列に３列並べる
ことで１.２Ｖ×１.６Ａｈ×１５７本×３列≒９０４Ｗ
ｈとなり、交流を作る際に都合がよく、更に必要とされ
る電力を調整することができる。

【００５９】以上のように、直列接続した電池列を並列
に接続することで、出力の電圧を直列数で固定した上
で、必要な電力量を並列数で確保することができ、電力
変換装置の能力を自由に設定することができる。

【００６０】（実施例９）図９は、本発明の第９の実施
例における電力変換装置のブロック図である。図９にお
いて、実施例８と異なるのは、直列接続した電池列を並
列に接続した構成の前記蓄電手段に充電を行う際に、直
列接続した電池列を切り換えて充電を行うための電池列
切換手段９０１を設けた点である。電池列切換手段９０
１には、タイマー付き切換リレーを用いることでこの構
成を容易に実現できる。

【００６１】以下、本実施例の動作について説明する。
実施例８で説明したような蓄電手段８０１の構成で充電
コントローラ１０３を用いて充電を行うと、電池の内部
抵抗ばらつきにより、並列接続された列毎の抵抗が異な
るため、列毎に充電電流は異なってくる。この時、電流
が多く流れた列は、早く満充電を迎えるため、他の列よ
り電圧が高くなり、並列接続された電圧が一定になるよ
うに、他の列へ電流を流すようになってしまう。よっ
て、電池列切換手段９０１は、タイマー手段により所定
時間毎（例えば１０秒）に、直流電源へ接続される電池
列が１列づつとなるように切り換え動作を行い、充電を
行う際に他の電池列へ電流が流れるのを防ぐ。

【００６２】以上のように、電池列切換手段により、直
列接続された電池列毎に充電を行うことができるため、
直列構成した充電電池群の電圧ばらつきにより、並列接
続された他の列に不要な電流が流れることを防止するこ
とができる。

【００６３】（実施例１０）図１０は、本発明の第１０
の実施例における電力変換装置のブロック図である。図
１０において、実施例１と異なるのは、入力電力検出手
段１００１と、構成部品を冷却するための冷却手段１０
０２を設けた点である。入力電力検出手段１００１には
電圧および電流を検出し、電力を演算するマイクロコン
ピュータ、冷却手段１００２には冷却ファンを用いるこ
とで、この構成を容易に実現できる。

【００６４】以下、本実施例の動作について説明する。
一般的に蓄電池は、温度が上昇すると充電性能が低下
し、自然放電量が多くなってしまう。また、直流電源に
太陽電池を用いた場合、温度が上昇すると発電量が低下
してしまい、インバータ手段１０４の効率が低下するこ
とになる。そこで、本発明においては、入力電力検出手
段１００１の検出値を用いて、入力電力検出を行い、電
力変換装置が動作していることを検出し、冷却手段１０
０２を動作させることで構成部品の性能低下を防ぐ。

【００６５】以上のように、本実施例においては、入力
電力検出手段により、電力が供給されている間だけ電力
変換装置構成部品を冷却する冷却手段を備えた電力変換
装置することで、温度上昇により性能が低下する部品の
冷却を行い、蓄電池の放電を抑えたり、インバータ手段
の効率を高め、より電力利用効率を高くすることができ
る。

【００６６】（実施例１１）図１１は、本発明の第１１
の実施例における電力変換装置のブロック図である。図
１１においては、インバータ手段として矩形波インバー
タ手段１１０１を用いている。

【００６７】以下、本実施例の動作について説明する。
インバータ手段で、直流電流を交流電流に変換する場
合、変換する波形の形が直流から大きく変わると、その
波形を作るためにチョッピングを行う回数が多くなる。
チョッピング回数が増えるということは、必然的にイン
バータ手段を構成するスイッチング素子のスイッチング
回数が増えることにつながる。これにより発熱が大きく
なるため、冷却構成が大きくなる。また、出力波形作成
のための出力参照波形が複雑になったり、高速スイッチ
ング可能なスイッチング素子が要求されることになる。
ここで、インバータ手段として矩形波インバータ手段１
１０１を用いると、スイッチングを商用周波数（５０Ｈ
ｚまたは６０Ｈｚ）という低速で行えばよいため、構成
を簡易化し、低速なスイッチング素子を用いることがで
きる。

【００６８】以上のように、本実施例においては、イン
バータ手段が、商用周波数の矩形波を出力する矩形波イ
ンバータ手段で構成されている電力変換装置とすること
で、インバータ手段の構成を簡素化することができ、安
価な電力変換装置を提供することができる。

【００６９】（実施例１２）図１２は、本発明の第１２
の実施例における電力変換装置のブロック図である。図
１２においては、入力電源として太陽電池１２０１を用
いている。

【００７０】以下、本実施例の動作について説明する。
太陽電池１２０１をセットし、太陽光が当たると太陽電
池１２０１は発電を開始する。ここで発生する電力を用
いて、実施例１と同様の動作で、直流電力から商用交流
電力への変換が行われる。

【００７１】以上のように、本実施例においては、直流
電源が太陽電池で構成されている電力変換装置とするこ
とで、太陽光があればどこでも商用電源用電気機器を使
用することが可能な電力変換装置を提供することができ
る。

【００７２】（実施例１３）図１３は、本発明の第１３
の実施例における電力変換装置のブロック図である。図
１３において、実施例１２と異なるところは、入力電力
検出手段１３０１と、太陽電池から最大電力を引き出す
ための最大電力点追尾部１３０２を設けた点である。入
力電力検出手段１３０１には電圧および電流を検出し、
電力を演算するマイクロコンピュータ、最大電力点追尾
部にはマイクロコンピュータで制御可能なＤＣ／ＤＣコ
ンバータを用いることで、この構成を容易に実現でき
る。

【００７３】以下、本実施例の動作について説明する。
太陽電池１２０１には、図１４のような電流−電圧特性
があり、日照に応じた最適動作点が存在する。よって、
電力を取り出す際には、太陽電池の電圧が最適動作点に
おける電圧に制御されることが、エネルギーを最大限に
引き出すために必要である。最大電力点追尾部１３０２
は、ＤＣ／ＤＣコンバータの働きにより、所定時間毎に
動作電圧をａの方向（図１４）へ動かし、入力電力検出
手段１３０１で電力を取得する。次に述べる動作電圧を
ｂ方向（図１４）へ動かす条件がなければ、この動作点
をａ方向へ動かす動作が行われる。動作電圧をｂ方向へ
動かす条件としては、次の２つが存在する。１つは、動
作電圧をａ方向（図１４）に動かしたにも関わらず電力
が低下した場合であり、この時は、最大電力点を発見し
たとみなして動作電圧をｂ方向へ戻す。また、もう１つ
は、動作電圧をｂ方向へ戻したにも関わらず、電力がさ
らに下がった場合であり、この時は、まだ最大電力点ま
で戻し切れていないとみなして、動作電圧を更にｂ方向
へ戻す。この動作を繰り返すことで、電力変換装置は、
日照に応じた最大電力点を追尾し、効率良く太陽電池１
２０１からエネルギーを取り出すことができる。

【００７４】以上のように、本実施例においては、太陽
電池から最大電力を引き出すための最大電力点追尾部を
備えた電力変換装置とすることで、太陽光から得られる
エネルギーを最大限に利用可能な電力変換装置を提供す
ることができる。

【００７５】（実施例１４）図１５は、本発明の第１４
の実施例における電力変換装置のブロック図である。図
１５においては、入力電源として燃料電池１５０１を用
いている。

【００７６】以下、本実施例の動作について説明する。
燃料電池１５０１をセットし動作を開始すると直流電力
が出力される。ここで発生する電力を用いて、実施例１
と同様の動作で、直流電力から商用交流電力への変換が
行われる。

【００７７】以上のように、本実施例においては、直流
電源が燃料電池で構成されている電力変換装置とするこ
とで、安定した電力を供給可能な電力変換装置を提供す
ることができる。

【００７８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、経時変
化による能力低下の少ない電力変換装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である電力変換装置の構
成を示すブロック図

【図２】本発明の第２の実施例である電力変換装置の構
成を示すブロック図

【図３】本発明の第３の実施例である電力変換装置の構
成を示すブロック図

【図４】本発明の第４の実施例である電力変換装置の構
成を示すブロック図

【図５】本発明の第５の実施例である電力変換装置の構
成を示すブロック図

【図６】本発明の第６の実施例である電力変換装置の構
成を示すブロック図

【図７】本発明の第７の実施例である電力変換装置の構
成を示すブロック図

【図８】本発明の第８の実施例である電力変換装置の構
成を示すブロック図

【図９】本発明の第９の実施例である電力変換装置の構
成を示すブロック図

【図１０】本発明の第１０の実施例である電力変換装置
の構成を示すブロック図

【図１１】本発明の第１１の実施例である電力変換装置
の構成を示すブロック図

【図１２】本発明の第１２の実施例である電力変換装置
の構成を示すブロック図

【図１３】本発明の第１３の実施例である電力変換装置
の構成を示すブロック図

【図１４】同、動作を説明する説明図

【図１５】本発明の第１４の実施例である電力変換装置
の構成を示すブロック図

【図１６】従来例である電力変換装置の構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１０１ 直流電源 １０２ 蓄電手段 １０３ 充電コントローラ １０４ インバータ手段 １０５ 電気機器 ２０１ コンデンサ ３０１ 出力電力検出手段 ３０２ 電力源切換手段 ３０３ 商用交流電源 ４０１ 出力電力検出手段 ４０２ 入力電力検出手段 ４０３ 残電力量演算手段 ４０４ 残電力量表示手段 ５０１ 出力電力検出手段 ５０２ 入力電力検出手段 ５０３ 残電力量演算手段 ５０４ 残時間表示手段 ６０１ 蓄電手段 ７０１ 蓄電手段 ８０１ 蓄電手段 ９０１ 電池列切換手段 １００１ 入力電力検出手段 １００２ 冷却手段 １１０１ 矩形波インバータ手段 １２０１ 太陽電池 １３０１ 入力電力検出手段 １３０２ 最大電力点追尾部 １５０１ 燃料電池 １６０１ 直流電源 １６０２ 充電コントローラ １６０３ 蓄電手段 １６０４ ＤＣ／ＤＣ昇圧コンバータ １６０５ 電解コンデンサ １６０６ インバータ手段 １６０７ 電気機器

フロントページの続き (72)発明者 住吉 眞一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大森 英樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 BB07 CC01 DA04 DB02 DC03 5H420 BB14 CC03 CC06 DD03 EA47 EB37 EB39 FF05 FF22 FF25

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源と、商用交流電圧より高い定格
   電圧で構成され前記直流電源から得られる電力を蓄える
   蓄電手段と、前記直流電源の電圧を昇圧し前記蓄電手段
   に充電する充電コントローラと、前記直流電源および前
   記蓄電手段から得られる直流電力を商用交流電力に変換
   するインバータ手段を備えた電力変換装置。
2. 【請求項２】 蓄電手段とインバータ手段の間に高周波
   成分除去用のコンデンサを備えた請求項１記載の電力変
   換装置。
3. 【請求項３】 出力電力検出手段と、前記出力電力検出
   手段の検出値が低下した時商用交流電源に切り換えるた
   めの電力源切換手段を備えた請求項１または２に記載し
   た電力変換装置。
4. 【請求項４】 出力電力検出手段と、入力電力検出手段
   と、残電力量演算手段と、残電力量表示手段を備え、前
   記入力電力検出手段の積分値と前記出力電力検出手段の
   検出値の積分値の差から、前記蓄電手段に残っている電
   力を報知することができる請求項１から３のいずれか１
   項に記載の電力変換装置。
5. 【請求項５】 出力電力検出手段と、入力電力検出手段
   と、残電力量演算手段と、前記出力電力検出手段の検出
   値と前記残電力量演算手段の持つ残電力演算値から現状
   出力継続可能残時間を演算し表示する残時間表示手段を
   備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換
   装置。
6. 【請求項６】 蓄電手段として定格電圧の低い蓄電池を
   直列接続のみで接続した請求項１から５のいずれか１項
   に記載した電力変換装置。
7. 【請求項７】 蓄電手段として充電電池を１１８本以上
   直列にした請求項６に記載した電力変換装置。
8. 【請求項８】 蓄電手段として直列接続した電池列を並
   列に接続した請求項１から７のいずれか１項に記載した
   電力変換装置。
9. 【請求項９】 直列接続した電池列を並列に接続した構
   成の前記蓄電手段に充電を行う際に、直列接続した電池
   列を切り換えて充電を行うための電池列切換手段を備え
   た請求項８記載の電力変換装置。
10. 【請求項１０】 入力電力検出手段と、前記入力電力検
    出手段の検出値を用いて電力が供給されている間だけ電
    力変換装置構成部品を冷却する冷却手段を備えた請求項
    １から９のいずれか１項に記載した電力変換装置。
11. 【請求項１１】 インバータ手段が、商用周波数の矩形
    波を出力する矩形波インバータ手段で構成されているこ
    とを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載
    の電力変換装置。
12. 【請求項１２】 直流電源が太陽電池で構成されている
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記
    載の電力変換装置。
13. 【請求項１３】 入力電力検出手段と、太陽電池から最
    大電力を引き出すための最大電力点追尾部を備えた請求
    項１２記載の電力変換装置。
14. 【請求項１４】 直流電源が燃料電池で構成されている
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記
    載の電力変換装置。