JP2013013235A

JP2013013235A - 交流電力供給装置

Info

Publication number: JP2013013235A
Application number: JP2011144265A
Authority: JP
Inventors: Masanori Noguchi; 正則野口
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-17

Abstract

【解決手段】太陽電池１により充電されるバッテリー３と、バッテリー３と商用電源７とのうちいずれかに切り換え得る切換装置４と、バッテリー電圧検知器１０の検知電圧に基づき切換装置４をバッテリー３と商用電源７との間で切り換え得る処理装置９とを備えている。処理装置９は、電圧検知器１０の検知電圧が設定電圧以下から設定電圧を超えるように変動した場合に所定の遅延時間の経過後に切換装置４により商用電源７からバッテリー３に切り換えて、その検知電圧が設定電圧を超えている間はバッテリー切換状態を維持する。
【効果】バッテリー３が設定電圧を超えてから所定の遅延時間が経過するまで商用電源７からバッテリー３への切換えを遅らせて、所定の遅延時間でバッテリー３に発生させた余裕電圧の範囲でバッテリー３に電圧変動を生じても商用電源７に切り換わらない。従って、バッテリー３と商用電源７との間で頻繁な自動切換えを抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源以外の電源例えば太陽電池により充電されるバッテリーと商用電源とのうちいずれかに切り換え得る交流電力供給装置に関するものである。

従来、例えば下記の特許文献１に開示されているように、このようなバッテリーと商用電源とのうちいずれかに切り換え得る交流電力供給装置が一般に知られている。

特開２００９−２７８７７６号公報

従来の交流電力供給装置では、バッテリーの電圧が所定値を越えると自動的にバッテリー切換状態となり、逆にバッテリーの電圧が所定値以下になると自動的に商用電源切換状態となる。特に太陽電池により充電されるバッテリーでは電圧変動が天気の変化に左右され易くなり、また、そのほかのバッテリーでも家電製品等による消費電力の多少に応じて電圧変動が生じ易くなるため、それらの切換えが頻繁に行なわれる。その自動切換えが頻繁に起こると、瞬停電が発生して、照明機器やオーディオ機器などの異常現象を引き起こす原因になる。

この発明は、バッテリー電圧の監視により商用電源からバッテリーに切り換えるタイミングを制御して頻繁な自動切換えを抑制することを目的としている。

後記実施形態（図１に示す第１実施形態、図２に示す第２実施形態）の図面の符号を援用して本発明を説明する。
請求項１の発明にかかる交流電力供給装置は、下記のように構成されている。

商用電源（７）以外の電源（１）により充電されるバッテリー（３）と、そのバッテリー（３）と商用電源（７）とのうちいずれかに切り換え得る切換手段（４）と、そのバッテリー（３）の電圧を検知するバッテリー電圧検知手段（１０）の検知電圧に基づき前記切換手段（４）をバッテリー（３）と商用電源（７）との間で切り換え得る処理手段（９）とを備えている。この処理手段（９）は、そのバッテリー電圧検知手段（１０）の検知電圧が設定電圧以下から設定電圧を超えるように変動した場合に所定の遅延時間の経過後に前記切換手段（４）により商用電源（７）からバッテリー（３）に切り換えて、その検知電圧が設定電圧を超えている間はこのバッテリー切換状態を維持する。

請求項１の発明では、バッテリー（３）が設定電圧を超えてから所定の遅延時間が経過するまで商用電源（７）からバッテリー（３）への切換えを遅らせて、所定の遅延時間でバッテリー（３）に設定電圧以上の充電を行なうため、その設定電圧を超えた余裕電圧の範囲でバッテリー（３）に電圧変動が生じても、バッテリー（３）が設定電圧以下になりにくくなり、バッテリー（３）から商用電源（７）に切り換わらない。従って、バッテリー（３）と商用電源（７）との間の頻繁な自動切換えを抑制することができる。

請求項１の発明を前提とする請求項２の発明において、前記処理手段（９）は、バッテリー電圧検知手段（１０）の検知電圧がバッテリー切換状態で設定電圧以下に変動した場合に前記切換手段（４）によりバッテリー（３）から商用電源（７）に切り換えて、その検知電圧が設定電圧以下の間は商用電源切換状態を維持するように切換える。請求項２の発明では、バッテリー切換状態と商用電源切換状態とに円滑に切り換えることができる。

請求項１または請求項２の発明を前提とする請求項３の発明において、前記処理手段（９）は、所定の遅延時間を調節することができるタイマ（１１）を備えている。請求項３の発明では、必要に応じて所定の遅延時間を調節してバッテリー（３）の余裕電圧を調節することができる。

請求項１から請求項３のうちいずれか一つの請求項の発明を前提とする請求項４の発明において、前記処理手段（９）例えばそのバッテリー電圧検知手段（１０）は、前記設定電圧を調節することができる。請求項４の発明では、必要に応じて設定電圧を調節してバッテリー（３）と商用電源（７）との切換タイミングを調節することができる。

請求項１から請求項４のうちいずれか一つの請求項の発明を前提とする請求項５の発明において、前記切換手段（４）は、バッテリー（３）に接続されたＡＣ／ＤＣインバータ（５）と、このＡＣ／ＤＣインバータ（５）及び商用電源（７）に接続された変換手段（６）とを有し、前記処理手段（９）はこの変換手段（６）を切換える。その際、ＡＣ／ＤＣインバータ（５）を介して変換手段（６）を切換えたり、変換手段（６）を直接切換えたりすることができる。請求項５の発明では、バッテリー（３）からＡＣ／ＤＣインバータ（５）を介して交流電力を変換手段（６）に供給することができる。

請求項１から請求項５のうちいずれか一つの請求項の発明を前提とする請求項６の発明において、前記切換手段（４）の変換手段（６）の出力側、または、前記切換手段（４）におけるＡＣ／ＤＣインバータから変換手段（６）への出力側の電圧を検知する出力電圧検知手段（１２，１３）を備えている。請求項６の発明では、この出力電圧検知手段（１２，１３）により出力側の電圧を監視して電力供給状況を把握し、それに基づき安定した交流電力供給を実現することが可能になる。

請求項１から請求項６のうちいずれか一つの請求項の発明を前提とする請求項７の発明において、前記商用電源（７）以外の電源は太陽電池（１）などの自然エネルギー発電である。請求項７の発明では、自然エネルギー発電を有効に利用した交流電力供給を実現することができる。

本発明は、太陽電池（１）などの自然エネルギー発電を主体とした電源により充電されるバッテリー（３）と商用電源（７）とのうちいずれかに切り換え得る交流電力供給装置において、バッテリー電圧の監視により商用電源（７）からバッテリー（３）に切り換えるタイミングを制御して頻繁な自動切換えを抑制し、円滑な交流電力供給を実現することができる。

第１実施形態にかかる交流電力供給装置を示す電気ブロック図である。第２実施形態にかかる交流電力供給装置を示す電気ブロック図である。

まず、本発明の第１実施形態にかかる交流電力供給装置について図１を参照して説明する。
自然エネルギー発電としての太陽発電である太陽電池１（市販品）により発生した電気は、充電器２（市販品）により調整されてバッテリー３（市販品）に供給される。切換手段としての切換装置４はＡＣ／ＤＣインバータ５（市販品）と変換手段としての変換器６（市販品）とを備えている。ＡＣ／ＤＣインバータ５は直流１２Ｖ電圧を交流１００Ｖ電圧に変換する。変換器６は、ＡＣ／ＤＣインバータ５と商用電源７とに接続され、それらの交流１００Ｖ電圧のうちいずれかを接続器８（市販品）に供給するように切り換える。接続器８は、例えばコンセントなどであって、交流１００Ｖ電圧を利用し得るすべてのものである。

処理手段としての処理装置９は、バッテリー電圧検知手段としてのバッテリー電圧検知器１０（市販品）とタイマ１１（市販品）とを備えている。バッテリー３はバッテリー電圧検知器１０に接続されている。バッテリー電圧検知器１０は、ボルテイジセンサ（電圧検知リレー）であって、上限の設定電圧（例えば１３．５Ｖ）及び下限の設定電圧（例えば１１Ｖ）を調節することができる。

バッテリー電圧検知器１０が下限の設定電圧を超えて上限の設定電圧を検知すると、処理装置９は、タイマ１１を作動させ、タイマ１１が所定の遅延時間（例えば３０分）を経過した後に、電圧検知リレーからの信号に基づくリレースイッチのＯＮによりＡＣ／ＤＣインバータ５を作動させて、変換器６によりＡＣ／ＤＣインバータ５を接続器８に接続するとともに商用電源７を接続器８から遮断する。従って、商用電源７からバッテリー３に切り換えられ、バッテリー電圧検知器１０の検知電圧が下限の設定電圧を超えている間はこのバッテリー切換状態を維持する。タイマ１１は所定の遅延時間を調節することができる。

また、処理装置９は、バッテリー電圧検知器１０の検知電圧がバッテリー切換状態で下限の設定電圧以下に変動した場合に、電圧検知リレーからの信号に基づくリレースイッチのＯＦＦによりＡＣ／ＤＣインバータ５を停止させ、変換器６によりＡＣ／ＤＣインバータ５を接続器８から遮断するとともに商用電源７を接続器８に接続する。従って、変換器６によりバッテリー３から商用電源７に切り換えられ、バッテリー電圧検知器１０の検知電圧が下限の設定電圧以下の間は商用電源切換状態を維持する。

変換器６から接続器８に至る出力電圧は、出力電圧検知器１２により検知され、出力電圧検知器１２の検知電圧に基づきバッテリー３及び商用電源７からの電力供給状況を把握するために、処理装置９に入力される。

次に、本発明の第２実施形態にかかる交流電力供給装置について第１実施形態との相違点を中心に図２を参照して説明する。
第２実施形態の処理装置９は、ＡＣ／ＤＣインバータ５を介さずに、直接、変換器６を作動させる点で、第１実施形態と異なる。また、ＡＣ／ＤＣインバータ５から変換器６に至る出力電圧が、出力電圧検知器１３により検知され、出力電圧検知器１３の検知電圧に基づきバッテリー３からの電力供給状況を把握するために、処理装置９に入力される。

本実施形態は下記の効果を有する。
（１）太陽電池１などの自然エネルギー発電を有効に利用した交流電力供給を行なう際に、バッテリー３が設定電圧を超えてから所定の遅延時間が経過するまで商用電源７からバッテリー３への切換えを遅らせて、所定の遅延時間でバッテリー３に設定電圧以上の充電を行なう。そのため、その設定電圧を超えた余裕電圧の範囲でバッテリー３に電圧変動が生じても、バッテリー３が設定電圧以下になりにくくなり、バッテリー３と商用電源７との間の頻繁な自動切換えを抑制することができる。従って、太陽電池１などの自然エネルギー発電を主体とした電源により充電されるバッテリー３と商用電源７とのうちいずれかに切り換え得る交流電力供給装置において、円滑な交流電力供給を実現することができる。

（２）太陽電池１などの自然エネルギー発電では、発電環境例えば太陽発電の場合には季節や天候に応じて、バッテリー３への充電状況が異なる。そのため、処理装置９においてタイマ１１における所定の遅延時間を調節し、所定の遅延時間で充電されるバッテリー３の余裕電圧を発電環境に応じて調節することができる。

（３）処理装置９においてバッテリー電圧検知器１０の設定電圧を調節し得るため、バッテリー３と商用電源７との切換タイミングを発電環境に応じて調節することができる。

（４）出力側の電圧を検知する出力電圧検知器１２，１３により出力側の電圧を監視して電力供給状況を把握し、それに基づき、例えば、所定の遅延時間（充電時間）に関する情報などを発電環境に応じて提供したり、さらには、不安定な自然エネルギー発電を商用電源７とともに自動制御して、安定した交流電力供給を実現することが可能になる。

前記実施形態以外にも例えば下記のように構成してもよい。
・自然エネルギー発電としては、太陽発電以外に、水力発電や風力発電や地熱発電などを利用することができる。

・充電器２に内蔵された電圧端子をバッテリー電圧検知手段として利用してもよい。

１…太陽電池（電源）、３…バッテリー、４…切換手段としての切換装置、５…ＡＣ／ＤＣインバータ、６…変換手段としての変換器、７…商用電源、９…処理手段としての処理装置、１０…バッテリー電圧検知手段としてのバッテリー電圧検知器、１１…タイマ、１２，１３…出力電圧検知手段としての出力電圧検知器。

Claims

商用電源以外の電源により充電されるバッテリーと、そのバッテリーと商用電源とのうちいずれかに切り換え得る切換手段と、そのバッテリーの電圧を検知するバッテリー電圧検知手段の検知電圧に基づき前記切換手段をバッテリーと商用電源との間で切り換え得る処理手段とを備え、
この処理手段は、そのバッテリー電圧検知手段の検知電圧が設定電圧以下から設定電圧を超えるように変動した場合に所定の遅延時間の経過後に前記切換手段により商用電源からバッテリーに切り換えて、その検知電圧が設定電圧を超えている間はこのバッテリー切換状態を維持するように切換える
ことを特徴とする交流電力供給装置。
前記処理手段は、バッテリー電圧検知手段の検知電圧がバッテリー切換状態で設定電圧以下に変動した場合に前記切換手段によりバッテリーから商用電源に切り換えて、その検知電圧が設定電圧以下の間は商用電源切換状態を維持するように切換えることを特徴とする請求項１に記載の交流電力供給装置。
前記処理手段は、所定の遅延時間を調節することができるタイマを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の交流電力供給装置。
前記処理手段は、前記設定電圧を調節することができることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一つの請求項に記載の交流電力供給装置。
前記切換手段は、バッテリーに接続されたＡＣ／ＤＣインバータと、このＡＣ／ＤＣインバータ及び商用電源に接続された変換手段とを有し、前記処理手段はこの変換手段を切換えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一つの請求項に記載の交流電力供給装置。
前記切換手段の変換手段の出力側、または、前記切換手段におけるＡＣ／ＤＣインバータから変換手段への出力側の電圧を検知する出力電圧検知手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一つの請求項に記載の交流電力供給装置。
前記商用電源以外の電源は自然エネルギー発電であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一つの請求項に記載の交流電力供給装置。