JP2003153553A - 電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置

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JP2003153553A
JP2003153553A JP2001344144A JP2001344144A JP2003153553A JP 2003153553 A JP2003153553 A JP 2003153553A JP 2001344144 A JP2001344144 A JP 2001344144A JP 2001344144 A JP2001344144 A JP 2001344144A JP 2003153553 A JP2003153553 A JP 2003153553A
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Tadashi Sadahira
匡史 貞平
Tomoya Fujinami
知也 藤濤
Shinichiro Sumiyoshi
眞一郎 住吉
Kazuo Fujishita
和男 藤下
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用者が利便性を損なうことなく容易かつ安
価に、接続された電源種別に応じた充電制御を行うこと
ができる電力変換装置を提供すること。 【解決手段】 直流電源10を接続するためのコネクタ
を有し電源種別を特定し電源種別信号を出力する直流電
源種別特定手段11を備え、制御手段20が直流電源種
別特定手段11で得られた電源種別に基づき充電制御方
法を切り換えて電源種別に基づき充電制御方法を切り換
えるようにしたものであり、これによって、使用者は利
便性を損なうことなく、容易かつ安価に、電源種別に応
じた充電制御を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源から得ら
れた直流電力を交流に変換して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8に基づいて説明する。図において、電力変換
装置は、太陽電池1、鉛蓄電池2、第1の整流素子と、
第2の整流素子4、充電コントローラ5、蓄電手段6、
昇圧コンバータ7、およびインバータ手段8から構成さ
れている。そして直流電力は、太陽電池1または鉛蓄電
池2から充電コントローラ5を通して蓄電手段6に供給
される。ここで、第1、第2の整流素子3、4の働きに
より、太陽電池1と鉛蓄電池2の電圧が高い方の電源か
らのみ蓄電手段6に電力が供給され、蓄電手段6が充電
される。このように蓄電手段6に蓄えられた直流電力
は、昇圧コンバータ7で商用電源電圧以上に昇圧された
後、インバータ手段8により商用交流電力として取り出
され、接続された電気機器9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、電力を最大限に取り出すためのポイントを有する
特徴を持つ太陽電池1と、直流電源の寿命を縮めないよ
うに一定電流制御を行った方がよい鉛蓄電池2とで、同
じ制御を行うため、充電の効率や電源の長寿命化に関す
る課題があった。
【0004】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、使用者が利便性を損なうことなく容易かつ安価に、
接続された電源種別に応じた充電制御を行うことができ
る電力変換装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の電力変換装置は、接続された電源の種別を
特定し、直流電源種別特定手段で得られた電源種別に基
づき充電制御方法を切り換えるようにしたものである。
【0006】これによって、使用者が利便性を損なうこ
となく容易かつ安価に、接続された電源種別に応じた充
電制御を行うことができる。
【0007】
【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、前記直流電源を接続するためのコネクタを有し
電源種別を特定し電源種別信号を出力する直流電源種別
特定手段と、前記直流電源から得られるエネルギーを蓄
える蓄電手段と、前記直流電源の電圧を検出する入力電
圧検出手段と、前記電源から前記蓄電手段に流れる電流
を検出する入力電流検出手段と、前記蓄電手段の電圧を
検出する蓄電手段電圧検出手段と、昇圧を行い前記蓄電
手段に充電するための第1のコンバータ手段と、前記蓄
電手段に蓄えられたエネルギーを昇圧する第2のコンバ
ータ手段と、前記第2のコンバータ手段で昇圧された直
流電圧を交流に変換するインバータ手段と、前記インバ
ータ手段の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、前
記入力電流検出手段と前記入力電圧検出手段と前記蓄電
手段電圧検出手段と出力電圧検出手段から得られる検出
値により前記第1のコンバータ手段と前記第2のコンバ
ータ手段とインバータ手段の動作を制御する制御手段か
らなり、前記制御手段が前記直流電源種別特定手段で得
られた電源種別に基づき充電制御方法を切り換えること
を特徴とする電力変換装置とすることにより、使用者が
利便性を損なうことなく容易かつ安価に、接続された電
源種別に応じた充電制御を行うことができる。
【0008】請求項2に記載した発明は、直流電源種別
特定手段の有する接続コネクタが電源種別毎に異なった
形状を持つことを特徴とする電力変換装置とすること
で、使用者の接続間違いを防止することができる。
【0009】請求項3に記載した発明は、蓄電手段にニ
ッケル水素電池を用いたことを特徴とする電力変換装置
とすることで、同じ電力量を蓄えていても重量が軽く、
持ち運びをより容易とすることができる。
【0010】請求項4に記載した発明は、蓄電手段にニ
ッカド電池を用いたことを特徴とする電力変換装置とす
ることで、屋外の温度が高い所でも充電・放電を可能に
することができる。
【0011】
【実施例】(実施例1)図1は本発明の実施例1におけ
る電力変換装置を示すものである。図において、10は
直流電源、11は直流電源10を接続するためのコネク
タを有し電源種別を特定し電源種別信号を出力する直流
電源種別特定手段、12は直流電源10から得られるエ
ネルギーを蓄える蓄電手段、13は直流電源10の電圧
を検出する入力電圧検出手段、14は直流電源10から
蓄電手段12に流れる電流を検出する入力電流検出手
段、15は蓄電手段12の電圧を検出する蓄電手段電圧
検出手段、16は昇圧を行い蓄電手段12に充電するた
めの第1のコンバータ手段、17は蓄電手段12に蓄え
られたエネルギーを昇圧する第2のコンバータ手段、1
8は第2のコンバータ手段17で昇圧された直流電圧を
交流に変換するインバータ手段、19はインバータ手段
18の出力電圧を検出する出力電圧検出手段、20は入
力電流検出手段14と入力電圧検出手段13と蓄電手段
電圧検出手段15と出力電圧検出手段19から得られる
検出値により第1のコンバータ手段16と第2のコンバ
ータ手段17とインバータ手段18の動作を制御する制
御手段、2は電力変換装置に接続する蛍光灯等の電気機
器である。
【0012】なお、直流電源10には太陽電池またはA
Cアダプタ(交流−直流変換器)または鉛蓄電池などの
電池、蓄電手段12には鉛蓄電池、制御手段20にはマ
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。
【0013】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10か
ら直流電力が与えられると、制御手段20は第1のコン
バータ手段16を制御し、直流電源10の電圧を蓄電手
段12以上の電圧に昇圧し充電を行い、蓄電手段電圧検
出手段15から得られる蓄電手段12の電圧値が所定値
(例えば60V)になるまで充電を継続する。使用者に
より電気機器21が電力変換装置に接続され、制御手段
20に商用電力出力の指示があると、制御手段20は第
2のコンバータ手段17とインバータ手段18に交流電
力出力指示を行う。この時、第2のコンバータ手段17
は、蓄電手段12の電圧から商用電圧(例えばAC10
0V)以上の電圧(例えば200V)に昇圧を行い、イ
ンバータ手段18に出力する。ここで、出力電圧検出手
段19により検出される出力電圧を基に制御手段20が
出す指令により、インバータ手段18が、第2のコンバ
ータ手段17で昇圧された直流電圧をチョッピングし、
出力すべき波形に合うように(例えば、正弦波)交流電
力出力を行う。
【0014】次に直流電源種別特定手段11の構成およ
び動作を図2に基づいて説明する。図において、22は
スライド式の接点付き蓋、23は太陽電池用コネクタ、
24は電池・ACアダプタ接続用コネクタである。図2
(a)(b)に示すように接点付き蓋22をスライドさ
せると、太陽電池用コネクタ23に直流電源10を繋ぐ
ことができるようになる。この時、接点付き蓋、22に
より電源種別信号Vsは5Vが出力される。また図2
(c)(d)に示すように接点付き蓋22をスライドさ
せると、電池・ACアダプタ接続用コネクタ24に直流
電源10を繋ぐことができるようになる。この時、接点
付き蓋22により電源種別信号Vsは0Vが出力され
る。制御手段20は、この電源種別信号を受けて接続さ
れた直流電源の種別を認識し、適切な充電制御方法を選
択する。
【0015】次に、電源種別毎の充電制御方法について
説明を行う。まず、直流電源10として太陽電池が接続
された場合の制御方法について説明を行う。太陽電池に
は図3に示すような電流−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、直流電源10として
太陽電池を用いる場合は、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。制御手段20は、第1の
コンバータ手段16を制御し、所定時間毎に動作電圧を
図3の方向aへ動かすと同時に、入力電圧検出手段13
と入力電流検出手段14により、入力電圧および入力電
流を取得し、これを掛け算することで入力電力を得る。
ここで、動作電圧を図3の方向bへ動かす条件を満たさ
なければ、この動作点を方向aへ動かす動作が行われ
る。
【0016】動作電圧を方向bへ動かす条件としては、
次の2つが存在する。1つは、動作電圧を方向a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方向b
へ戻す。また、もう1つは、動作電圧を方向b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、動作電圧を更に方向b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、効率良く太陽電池からエネルギーを取り出すこと
ができる。
【0017】直流電源10として電池やACアダプタを
用いる場合、太陽電池とは異なり最大電力は存在しない
ので、制御手段20は、蓄電手段12を効率よく充電で
きるように、一定電流で充電を行う。制御手段20は、
入力電流検出手段14の検出値を監視し、一定電流充電
制御を行うように第1のコンバータ手段16の制御を行
う。
【0018】以上のように、本実施例においては、直流
電源種別特定手段11で電源種別を特定し、電源種別に
応じた制御方法に切り換えることで、使用者が利便性を
損なうことなく容易かつ安価に、接続された電源種別に
応じた充電制御を行うことができる電力変換装置を提供
できる。
【0019】(実施例2)図4、図5は本発明の実施例
2における電力変換装置を示すものである。図におい
て、実施例1と異なるところは、接続コネクタが電源種
別毎に異なった形状を持つ直流電源種別特定手段25を
備えている点である。図5に示すように、接続コネクタ
として、異なった形状を持つ太陽電池用コネクタ26
(例えば丸型)と電池・ACアダプタ接続用コネクタ2
7(例では角型)を備えている。このように電源種別毎
にコネクタ形状を変えることで、使用者が直流電源10
を接続する際に誤接続するのを防ぐことができる。
【0020】以上のように、本実施例においては、直流
電源種別特定手段25の有する接続コネクタが電源種別
毎に異なった形状とすることで、使用者の接続間違いを
防止することが可能な電力変換装置を提供できる。
【0021】(実施例3)図6は本発明実施例3におけ
る電力変換装置を示すものである。図において、実施例
1と異なるところは、蓄電手段としてニッケル水素電池
28を用いた点である。
【0022】以下、本実施例の動作について説明する。
ニッケル水素電池28は、単位重量あたりのエネルギー
蓄積量が多いため、同じエネルギーを蓄える蓄電手段を
用いても蓄電手段の重量を軽減することができる。これ
により電力変換装置の総重量が軽くすることが可能とな
る。
【0023】以上のように、本実施例においては、蓄電
手段としてニッケル水素電池28を用いることで、同じ
電力量を蓄えていても重量が軽く、持ち運びをより容易
とすることが可能な電力変換装置を提供できる。
【0024】(実施例4)図7は本発明の実施例4にお
ける電力変換装置を示すものである。図において、実施
例1と異なるところは、蓄電手段としてニッカド電池2
9を用いたことである。
【0025】以下、本実施例の動作について説明する。
ニッカド電池29は、高温での充電・放電特性に優れて
いる。直流電源10に太陽電池を用いる場合は、太陽光
を受けて発電を行う関係上、電力変換装置が使用される
雰囲気温度は高くなる。よって、蓄電手段としてニッカ
ド電池29を用いることで、雰囲気温度が高い場合でも
充電・放電が可能となる。
【0026】以上のように、本実施例においては、蓄電
手段としてニッカド電池29を用いることで、屋外の温
度が高い所でも充電・放電が可能な電力変換装置を提供
することができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明の電力変換装置に
よれば、直流電源種別特定手段で電源種別を特定し、電
源種別に応じた制御方法に切り換えることで、使用者が
利便性を損なうことなく容易かつ安価に、接続された電
源種別に応じた充電制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における電力変換装置の構成
を示すブロック図
【図2】(a)同電力変換装置における直流電源種別特
定手段を説明する側面図 (b)(a)における要部の正面図 (c)(a)からの動作状態を説明する側面図 (d)(c)における要部の正面図
【図3】同電力変換装置における太陽電池の特性図
【図4】本発明の実施例2における電力変換装置の構成
を示すブロック図
【図5】(a)同電力変換装置における直流電源種別特
定手段の要部の正面図 (b)(a)からの動作状態を示す要部の正面図
【図6】本発明の実施例3における電力変換装置の構成
を示すブロック図
【図7】本発明の実施例4における電力変換装置の構成
を示すブロック図
【図8】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】
10 直流電源 11、25 直流電源種別特定手段 12 蓄電手段 13 入力電圧検出手段 14 入力電流検出手段 15 蓄電手段電圧検出手段 16 第1のコンバータ手段 17 第2のコンバータ手段 18 インバータ手段 19 出力電圧検出手段 20 制御手段 21 電気機器 23、26 太陽電池用コネクタ 24、27 電池・ACアダプタ接続用コネクタ 28 ニッケル水素電池 29 ニッカド電池
───────────────────────────────────────────────────── 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 藤下 和男 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) 5G003 AA04 AA06 BA01 CA01 CA11 CC02 DA04 GB03 GB06 5H007 AA06 BB03 BB07 CB02 CC01 CC06 DA05 DA06 DB02 DC02 DC03 DC05 5H030 AS01 AS03 BB04 BB07 BB08 BB09 BB26 DD20 FF42 FF43

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源と、前記直流電源を接続するた
    めのコネクタを有し電源種別を特定し電源種別信号を出
    力する直流電源種別特定手段と、前記直流電源から得ら
    れるエネルギーを蓄える蓄電手段と、前記直流電源の電
    圧を検出する入力電圧検出手段と、前記電源から前記蓄
    電手段に流れる電流を検出する入力電流検出手段と、前
    記蓄電手段の電圧を検出する蓄電手段電圧検出手段と、
    昇圧を行い前記蓄電手段に充電するための第1のコンバ
    ータ手段と、前記蓄電手段に蓄えられたエネルギーを昇
    圧する第2のコンバータ手段と、前記第2のコンバータ
    手段で昇圧された直流電圧を交流に変換するインバータ
    手段と、前記インバータ手段の出力電圧を検出する出力
    電圧検出手段と、前記入力電流検出手段と前記入力電圧
    検出手段と前記蓄電手段電圧検出手段と出力電圧検出手
    段から得られる検出値により前記第1のコンバータ手段
    と前記第2のコンバータ手段とインバータ手段の動作を
    制御する制御手段からなり、前記制御手段が前記直流電
    源種別特定手段で得られた電源種別に基づき充電制御方
    法を切り換えることを特徴とする電力変換装置。
  2. 【請求項2】 直流電源種別特定手段の有する接続コネ
    クタが電源種別毎に異なった形状を持つことを特徴とす
    る請求項1に記載の電力変換装置。
  3. 【請求項3】 蓄電手段にニッケル水素電池を用いたこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装
    置。
  4. 【請求項4】 蓄電手段にニッカド電池を用いたことを
    特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
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