JP2016192895A - 二次電池を利用した電源装置及び前記電源装置のバッテリーモード転換方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明による二次電池を利用した電源装置は、充放電が可能な2以上の二次電池(1,2)と、前記2以上の二次電池(1,2)のいずれか一つの二次電池が放電するようにする場合に前記放電モードの二次電池のDC出力電圧を負荷に伝達するインバータ(30)と、前記2以上の二次電池の前記放電モードの二次電池を前記インバータ(30)に連結してくれて、他の時点では前記2以上の二次電池の前記放電モードと相異な他の二次電池を前記インバータ(30)に連結してくれるように切換を行うリレー(11,12)と、及び前記リレー(11,12)の切換動作を制御して前記インバータ(30)を通じた前記負荷に前記2以上の二次電池の電力を交代に供給するようにする制御部(20)と、を含んで、各DC端子の(+)及び(−)端子のうちで同一な一側極性の端子らが相互固定連結されており、固定連結されない他側極性の端子をそれぞれスイッチングして制御がなされることを特徴とする。
【選択図】図4
Description
正極:Pb(s)+HSO4-→PbSO4(s)+H++2e-
負極:PbO2(s)+HSO4 -+3H++2e-→PbSO4(s)+2H2O
2次鉛蓄電池:Pb(s)+Pbo2(s)+2HSO4 -+2H+→2PbSO4(s)+2H2O
のように電池反応が生じる。
前記2次鉛蓄電池が放電時に硫酸が消耗して水が生成されて、この水の密度は硫酸溶液密度のおおよそ70パーセントになるために電池の充電状態は電解液の密度を測定して分かって、2次鉛蓄電池が再充電される時に電極反応は前記反応の逆反応になる。
実際に通常自動車用でたくさん使われるデルコバッテリーの場合、鉛蓄電池一つの容量は12V、100Aとして、電力は1200Wになって、この鉛蓄電池2個を並列で連結すれば総電力は2400Wになるところ、この鉛蓄電池2個を並列で連結して300Wの負荷に電力を供給すれば、理論上に8時間を使わなければならないが、実際では連続放電時にそれにずっと及ばない1.5時間程度しか使用することができない。
図4は、本発明による電源装置の全体構成図であり、図5は図1のリレーの前方斜視写真であり、図6は図1のリレーの後方斜視写真であり、図7は図1のリレーの側面写真であり、図8は図1のリレーの部分断面図であり、図9は図1の制御部の回路図であり、図10は図9の制御部の制御動作を示す流れ図であり、図11aは本発明の電源装置のバッテリー1が放電状態である場合の外観写真としてバッテリー2の充電位がディスプレイされている状態の実際動作写真であり、図11bは本発明の電源装置のバッテリー2が放電状態である場合の外観写真としてバッテリー1の充電電圧がディスプレイされている状態の実際動作写真である。
一方、第1バッテリー1及び第2バッテリー2の(−)端子はそれぞれ、リレー部10の第1バッテリー連結端子15及び第2バッテリー連結端子16にそれぞれ接続されて、これは再び第1リレー11の可動接点110及び第2リレー12の可動接点120に接続されて、制御部20の第1バッテリー連結端子(B1)及び第2バッテリー連結端子(B2)の(−)端子に接続される。但し、前記リレー部10の第1バッテリー連結端子15及び第2バッテリー連結端子16と前記制御部20の第1バッテリー連結端子(B1)及び第2バッテリー連結端子(B2)は電源スイッチ(SW0)を通じて連結されることで、電源スイッチを入れた時だけに制御部にパワーが供給されて制御部が動作されるようにすることが望ましい。
図9に示されたところのように前記制御部20は、第1及び第2バッテリーの電源が入力されるバッテリー電源入力部210、前記バッテリー電源入力部210から入力されたバッテリーの電圧(+12Vあるいは+24V)をコンバートして+5V及び+12Vの静電圧を発生する静電圧回路部220、前記バッテリー電源入力部210から入力された第1及び第2バッテリーの電圧の大きさを出力する第1バッテリー電圧表示部260及び第2バッテリー電圧表示部270、前記リレー部の動作を制御する制御信号を出力するリレー制御信号出力部250及び前記第1及び第2バッテリーの電圧の大きさを検出して、前記リレー制御信号出力部250を通じてリレー制御信号を出力する制御ICを含む処理部240を含む。
先ず、バッテリー電源入力部210を説明すれば、第1バッテリー1のDC電圧(VB1)を分圧抵抗R37、R33を通じて検出して制御IC(Q1)のVBA端子を通じて入力して、第2バッテリー2のDC電圧(VB2)を分圧抵抗R41、R34を通じて検出して制御IC(Q1)のVBB端子を通じて入力する。参照で、C14及びC13はノイズフィルタリング用コンデンサである。
例えば、第1リレーの制御信号を出力する端子(S1)を通じて、'HIGH'信号を出力するようになれば、スイチング用トランジスター(Q2)がターンオンされて、したがって、第1リレー制御信号出力端(HD1)の制御端子信号
最終的に、放電中であるバッテリーの電圧が10.7V未満になれば、すべての動作を止めらせる必要があるところ、通常10.5V未満でも続いて放電時には、過放電によってバッテリーの再充電が不可能になるようになってしまう可能性があるためである。この場合、図10の流れ図で、S4段階すぐ以前に、第1バッテリーの電圧(VB1)が10.7V未満であるかを判断する段階が加えられなければならないし、第1バッテリーの電圧(VB1)が10.7V以上である場合に、S4段階に履行して、仮に、第1バッテリーの電圧(VB1)が10.7V未満である場合には充放電プログラムを全面中止する段階に行かなければならないし、同様にS14段階すぐ以前にも、第2バッテリーの電圧(VB2)が10.7V未満であるかを判断する段階が加えられなければならないし、第2バッテリーの電圧(VB2)が10.7V以上である場合に、S14段階で履行して、仮に第2バッテリーの電圧(VB2)が10.7V未満である場合には充放電プログラムを全面中止する段階に行かなければならない。
周知のように、二次電池は可逆的な電気化学反応を利用する蓄電池として、一例で鉛蓄電池の場合には過酸化鉛を正極で、鉛を負極で使って電解液で緩い硫酸を使用する。
充電器は強制で前記放電過程の反対方向に電子を流れるようにして逆反応が生じるようにして、放電過程の反対方向に反応が生じれば、電極物質が元々どおりに変わって、硫酸の量も再び増加して、充電された二次電池を利用して再び電源を供給することができるようになる。
Claims (5)
- 充放電が可能な2以上の二次電池と、
前記2以上の二次電池のいずれか一つの二次電池が放電されるようにする場合に放電モードの二次電池のDC電圧である出力の一部または全部をインバーティングして負荷に伝達するインバータと、
前記インバータの出力の一部を入力で受け入れるように前記インバータの出力に電気的に接続可能である充電器であって、前記インバータの出力に電気的に接続する時、前記2以上の二次電池のうちの前記放電モードの二次電池と相異な二次電池が充電モードになるように、前記2以上の二次電池のうちの前記放電モードの二次電池の出力の一部によって、前記充電モードの二次電池を充電する前記充電器と、
前記2以上の二次電池の前記放電モードの二次電池を前記インバータに連結し、他の時点では前記2以上の二次電池の前記放電モードと相異な他の二次電池を前記インバータに連結するように切換を行うリレー部と、
前記リレー部の各リレーの切換動作を制御して前記インバータを通じた前記負荷に前記2以上の二次電池の電力を交代に供給するように構成された制御部と、を含み、
前記2以上の二次電池のDC端子の(+)端子が相互固定連結され、
前記制御部は、前記2以上の二次電池の(−)端子をそれぞれスイッチングさせ、
前記充電器は、
前記充電モードの二次電池を充電する場合に、スイッチ(SW4)の切換動作によって、前記インバータの出力の一部を入力として受け入れる以外にも、常用AC電源または補助AC電源の外部交流電源を入力で受け入れることが可能であり、前記放電モードの二次電池がDC出力電圧をインバーティングして負荷に伝達する途中にも前記充電モードの二次電池を前記外部交流電源によって充電し、
前記リレー部は、
各二次電池の他側極性の端子にそれぞれ連結されるバッテリー連結板(15、16)と、
前記バッテリー連結板(15、16)の各々に可動端子が連結される第1及び第2リレー(11、12)と、
前記第1及び第2リレーの第1固定端子(111、121)に共通接続される充電器連結板(13)と、
前記第1及び第2リレーの第2固定端子(112、122)に共通接続されるインバータ連結板(14)と、を含み、
前記制御部は、
前記第1リレー(11)の可動端子を第1固定端子(111)に接続させるとともに前記第2リレー(12)の可動端子を第2固定端子(122)に接続させ、前記第1リレー(11)の可動端子を第2固定端子(112)に接続させるとともに前記第2リレー(12)の可動端子を第1固定端子(121)に接続させることにより、前記2以上の二次電池の(−)端子をそれぞれスイッチングさせて前記2以上の二次電池を放電モードと放電モードとの間で交互に切り換え、
前記制御部は、
前記二次電池の電源が入力されるバッテリー電源入力部(210)を含み、
前記バッテリー電源入力部(210)には、前記リレー部の各リレーの切換動作を制御する場合に前記二次電池の電源が入力され、
前記各リレーは、ベース(10a)上に備えられる基部としてのそれぞれのプレート(110b、120b)上に具備され、各プレートの前面に不導体の支持台(110c、120c)が固定設置され、前記各リレーの支持台上に充電器接続板(13)とインバータ接続板(14)が横切って固定設置されており、充電器接続板(13)とインバータ接続板(14)は、それぞれ電気的に分離されており、上記充電器接続板(13)は、各リレー(11、12)の第1固定端子(111、121)が電気的に接続され、前記インバータ接続板(14)は、各リレー(11、12)の第2の固定端子(112、122)が電気的に接続されている、電源装置。 - 前記充電モードの二次電池を直接充電するための外部ソーラー・セール(60)の外部直流電源をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池を利用した電源装置。
- 前記2以上の二次電池は、第1バッテリー(1)及び第2バッテリー(2)の2個の二次電池であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池を利用した電源装置。
- 前記制御部は、
前記バッテリー電源入力部(210)から入力された前記二次電池電圧の大きさを出力するバッテリー電圧表示部(260、270)と、
前記リレー部の動作を制御する制御信号を出力するリレー制御信号出力部(250)と、
前記二次電池の電圧の大きさを検出して前記リレー制御信号出力部(250)を通じてリレー制御信号を出力する制御ICを含む処理部(240)と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池を利用した電源装置。 - 請求項1による二次電池を利用した電源装置の充放電モード転換方法であって、
(a)前記二次電池の瞬間電圧を測定して各電圧表示部(260、270)を通じて出力する段階(S1、S2)と、
(b)前記測定された二次電池の瞬間電圧(VB1、VB2)を比べる段階(S3)と、
(c)前記測定された二次電池の瞬間電圧(VB1)が最大の二次電池を放電モードにして、瞬間電圧(VB1)が一番小さな二次電池を充電モードで指定する段階と、
(d)前記放電モードにある二次電池の電圧降下があらかじめ決まった基準値以上降りたかの可否を判断する段階(S5)と、
(e)前記電圧降下があらかじめ決まった基準値以上なら放電モードにある二次電池を充電モードで、そして充電モードにあったある二次電池を放電モードに切り替える段階(S8)と、を含み、
前記放電モードの二次電池がDC出力電圧をインバーティングして負荷に伝達する途中にも、前記充電モードの二次電池が、前記インバータの出力の一部または常用AC電源または補助AC電源の外部交流電源によって充電可能であることを特徴とする二次電池を利用した電源装置のバッテリーモード転換方法。
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