JP3153468U - Multi-function power storage - Google Patents
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Abstract
【課題】多様な電気製品に対応でき、交流、直流、各種電圧を供給する蓄電型電源を提供する。【解決手段】複数個の小型電気二重層キャパシタを筐体に格納した蓄電電源であって、蓄電池への充電電力は電灯線電力をＡＣ−ＤＣコンバータを用い、又太陽電池発電電力はＤＣ−ＤＣインバータを用いることによって交流と直流の両方が使用できるものであり、蓄電池からの放出電力はＤＣ−ＡＣコンバータを用いて交流に変換し、更にＤＣ−ＤＣインバータを用いることによって直流出力を可変電圧として取り出し、交流及び直流として供給できることを特徴とする。【選択図】図３Provided is a power storage type power supply that can accommodate various electric products and supplies alternating current, direct current, and various voltages. An electric storage power source in which a plurality of small electric double layer capacitors are housed in a casing, and the charging power for the storage battery is obtained by using an AC-DC converter for the charging power of the storage battery, and the generated electric power for the solar cell is DC-DC. By using an inverter, both alternating current and direct current can be used, and the discharge power from the storage battery is converted into alternating current using a DC-AC converter, and the direct current output is made variable by using a DC-DC inverter. It can be taken out and supplied as alternating current and direct current. [Selection] Figure 3
Description
本考案は主に屋外で多様な電気製品を使用する際に用いる可搬型電源であって、交流、直流、各種電圧を供給する蓄電型電源に関する。The present invention mainly relates to a portable power source that is used when various electric products are used outdoors, and relates to a storage power source that supplies AC, DC, and various voltages.
従来から屋外におけるキャンプ、祭りイベント、災害非難生活など電灯線の無い場所で使用する照明、通信、広報、風冷、調理器具など電気製品を使用する電源は、一次電池の乾電池、二次電池の充電可能なニッケル・水素、リチウム、ニッケルーカドミウム電池や鉛蓄電池が使用されている。懐中電灯、ラジオなどは乾電池でもよいが、使用する電力量が増えると乾電池型では電力容量が不足し、形状も重量も大きい鉛蓄電器が普及しており自動車内電装品などに広く使用されている。しかし鉛蓄電器は重量が重く繰り返し使用回数の寿命が短く、機器のメンテナンスが必要などの課題がある。鉛蓄電池を電気自動車の動力源として登用する場合は、急速放電や短時間蓄電、軽量化の種々の要請を満たすことができず、現状の自動車電源にはリチウムバッテリーが急伸しているが、更に使用性能の良い電気二重層キャパシタの開発が進んでおり、使用されるようになっている。Traditionally, power sources that use electrical products such as outdoor camping, festival events, disaster-free life such as lighting, communication, public relations, air cooling, cooking utensils, etc. are primary battery dry batteries and secondary batteries. Rechargeable nickel / hydrogen, lithium, nickel-cadmium and lead acid batteries are used. Batteries can be used for flashlights, radios, etc., but as the amount of power used increases, the dry cell type has a shortage of power capacity, and lead capacitors with a large shape and weight have become widespread and are widely used for electrical components in automobiles. . However, lead storage batteries are heavy and have a short life of repeated use, and there are problems such as requiring equipment maintenance. When lead-acid batteries are promoted as power sources for electric vehicles, various demands for rapid discharge, short-time power storage, and weight reduction cannot be met, and lithium batteries are rapidly growing in current automobile power sources. The development of electric double layer capacitors with good performance is progressing and is being used.
電気二重層キャパシタを用いたバッテリーは、化学反応を利用した従来の一次、二次電池と異なって物質変化を伴わないから性能の劣化が無く寿命が飛躍的に大きい特長を有している。更に、重量あたりの電気容量が大きくエネルギー密度が高いので急速放電電力が大きいし、充放電繰り返し使用回数もメモリー効果が無いので非常に高い。電解質として固体を使用したものでは液体を使用したものに較べてガス発生や液漏れも無く取り扱い処理が容易であり、使用している原料が炭素や高分子など比較的に環境に優しい材料なので、使用後の排気時の環境負荷が少なく次世代の蓄電電源として普及が急がれている。Unlike conventional primary and secondary batteries using chemical reactions, a battery using an electric double layer capacitor is not accompanied by a material change, and has a feature that there is no deterioration in performance and the life is dramatically increased. Furthermore, since the electric capacity per weight is large and the energy density is high, the rapid discharge power is large, and the number of repeated charge / discharge cycles is very high because there is no memory effect. Compared with liquids using solids as the electrolyte, there is no gas generation or leakage and handling is easy, and since the raw materials used are relatively environmentally friendly materials such as carbon and polymers, There is little environmental impact during exhaust after use, and it is urgently spreading as a next-generation power storage power source.
従来から、大容量コンデンサを使用して動力電源とする提案がなされてきた。特許文献１はコンデンサの蓄電効率を高めるための充電回路に工夫を凝らしたものであり、特許文献２は個々の電気二重層キャパシタ蓄電モジュールには特性のばらつきがあり発熱があるので、その抑制や充電時間の短縮化を回路の操作によって達成するように工夫している。更に特許文献３では充電又は放電の停止状態を判定して回路制御により電力損失を抑える提案がある。その他、電気二重層キャパシタの特性を利用して蓄電特性を有効に利用する特許提案は数十件なされている一方、特殊な負荷に対する放電や、コンデンサ特性を良く認識した上の効率的な充電方式に関するものが殆んどである。Conventionally, proposals have been made to use a large capacity capacitor as a power source. Patent Document 1 is an ingenuity in the charging circuit for increasing the storage efficiency of the capacitor, and Patent Document 2 has a variation in characteristics among individual electric double layer capacitor storage modules and generates heat. The device is devised to reduce the charging time by operating the circuit. Further, in Patent Document 3, there is a proposal for determining a stop state of charging or discharging and suppressing power loss by circuit control. In addition, there have been several dozen patent proposals that use the characteristics of electric double layer capacitors to make effective use of the storage characteristics. On the other hand, there are discharges for special loads and efficient charging methods that fully recognize capacitor characteristics. Most of them are related.
現在まで開発されている電気二重層キャパシタの特長を使用した蓄電装置を具体的にて製品とするための特許提案がなされてきたが、従来の二次電池とは異なる特性を持つことからそれの制御に関する方式や回路操作の特許が殆どであった。この有用な蓄電器を日常生活の中でもっと有用な使用方法や必要な利用方法が望まれている。電灯線電力の無い場所における電気機器製品を使用する場合には内燃エンジン付き発電機又は大型蓄電電源等が必要となる。発電機や電源のメンテナンスや使用の簡便さを考慮すると可搬型の蓄電電源が望ましい。このような場合に使用する蓄電器は、メンテナンスが必要なく長期間安定して使用できるものが望ましい。Patent proposals have been made to specifically produce power storage devices that use the features of electric double layer capacitors that have been developed so far, but they have different characteristics from conventional secondary batteries. Most of the patents were related to control and circuit operation. There are demands for more useful usage methods and necessary usage methods of this useful battery in daily life. When using an electrical device product in a place where there is no power line power, a generator with an internal combustion engine or a large-scale power storage power source is required. In view of the maintenance and ease of use of the generator and power supply, a portable storage power supply is desirable. The capacitor used in such a case is preferably one that can be used stably for a long period of time without maintenance.
具体的な電気機器製品としては、キャンプ時や不時災害時に必然である電気照明、広報通信、加熱冷却調理、調理加工具、風冷器具、雪上車・スクータなどがある。夜間屋外作業用又は田畑や道路の照明及び屋内であっても市中電灯の無い場所での作業用の照明もある。これらの電気機器製品は直流を使用する特別仕様のものだけでなく、電灯線のある場所で常時使用している交流１００Ｖ電源の電気機器製品もある。遠隔地や山岳地で使用する機器として昼夜を問わず照度・雨水・風力観測とデータ伝送、離島山岳地での電話放送通信中継機器、更に可般用の工事現場で使用する標識案内・掲示照明電機器具など蓄電電源の用途は大変多いのであるから、多様な電圧の出力が望まれる。Specific electrical equipment products include electric lighting, public relations communications, heating / cooling cooking, cooking processing tools, wind cooling equipment, snow vehicles, scooters, etc., which are inevitable during camping and emergency disasters. There is also illumination for outdoor work at night or for fields and roads and for work in places where there is no city light even indoors. These electrical equipment products are not only those of special specifications that use direct current, but also electrical equipment products of AC 100V power supply that are always used in places where there is a power line. Illumination, rainwater, wind power observation and data transmission as equipment used in remote areas and mountainous areas, day and night, telephone broadcasting and communication relay equipment in remote island mountainous areas, and sign guidance / posting lighting used in general construction sites Since there are so many uses for electrical storage power supplies such as electric appliances, output of various voltages is desired.
蓄電電源を室内に持ち込んで使用する機会も存在する。充電は電灯線電源を使用して容易であるし、直流を使用する機器も室内には多数ある。若者が自室で直流各種電子機器や部品を動かす機会は多いし、年配者であっても個室で自分の為に操作する電気器具、電子部品もある。又近年は半導体素子の産業への普遍化に伴い、全ての電気機器や動力機器まで直流で動作するようになってきた。ＴＶ、ラジオ、アミューズメント器具、電子レンジ、洗濯機などにもマイコンが搭載されて１００Ｖ入力を受電するが、内部ではブースターを使い直流低電圧に変換して使用している。将来家庭内配電も直流化することが検討され始めている時代になり、家庭内での蓄電電源の使用機会は増えるものと見られる。現状でもオフィスなど電灯線のある場所における蓄電電源の用途としては業務用コンピュータ、電話・携帯中継機、通年監視災害警報機及び無線機などがある。これらの中には電源の中断を許さないものがあり、この」課題を解決する為にこれらの機器には停電対策が最重要であり、バックアップのエンジン発電機では瞬時停電を補えないので無停電電源が必要とされている。これらの状況に対応して一般には鉛バッテリーが普及しているが、鉛バッテリーは前述したように短寿命、低い瞬発時出力、大容積、多重量の欠点を持っていながら使用している。従来バッテリーに替わるものとして電気二重層キャパシタ蓄電装置が提案されてきたが、個々の電気製品に対応して使用する電源にはなっても、上述したような多様な仕様の電気製品に対応できる蓄電電源は未だできていない。There is also an opportunity to use the storage power supply in the room. Charging is easy using a power line power supply, and there are many devices that use direct current in the room. There are many opportunities for young people to move various types of DC electronic devices and parts in their own room, and even elderly people have electrical appliances and electronic parts that operate for themselves in a private room. In recent years, along with the universalization of semiconductor devices in the industry, all electric devices and power devices have been operated with direct current. TVs, radios, amusement equipment, microwave ovens, washing machines, etc. are equipped with microcomputers that receive 100V input, but they are internally converted to DC low voltage using a booster. In the future, it will be an era when it is beginning to be considered that the domestic power distribution will be converted to direct current, and it is expected that there will be more opportunities to use the storage power supply in the home. Even in the present situation, there are business computers, telephones / portable relays, year-round monitoring disaster alarms, radios, etc. as power storage power sources in places where there are power lines such as offices. Some of these devices do not allow interruption of power supply, and in order to solve this problem, power outage countermeasures are the most important for these devices, and backup engine generators cannot compensate for instantaneous power outages, so there is no power outage A power supply is needed. In general, lead batteries are widely used in response to these situations. However, as described above, lead batteries are used with the shortcomings of short life, low instantaneous output, large volume, and multiple quantities. Electric double layer capacitor power storage devices have been proposed as an alternative to conventional batteries, but power storage that can be used for electrical products with various specifications as described above, even if the power supply is used for each electrical product. The power supply has not been made yet.
本考案蓄電電源の目標とするところを列挙すると以下の様になる。
（１）蓄電電源として使用するバッテリーは屋外はもとより屋内においても使用する可般型であること。電源は小型軽量であって大容量の充電能力を持ち、瞬時出力密度が高く取れるものであって充電時間が短時間であり、繰り返し充放電寿命が長く電解液補充や電池高官などのメンテナンスが不必要なものであること。
（２）蓄電電源は外部から電力の給電を受けて蓄電する。その場合の給電電力は多種類の交流・直流を受け入れ、受電場所は家屋内外を問わず、なるべく多くの選択肢を持つものが望ましい。このためには、家庭用電灯線を利用できることと同時に、屋外などでは太陽電池や風力発電、あるいは熱電発電や燃料電池など小電圧であってしかも電圧電流変動の大きい直流電力であっても利用できるものが望ましい。
（３）蓄電電源を用いて上記の多様な場所や条件の場合に使用する電気機器製品には、直流ばかりでなく交流を使用するものが数多くある。交流は一般家庭で使用する電気製品を屋外まで使用する際に是非必要である。又使用機器の電力量はキャンプ用ランプの数ワットから通信機器の数百Ｗ、数１０ＫＷまで存在するので、上記のこれら要請に容易に対処できる機能を持った蓄電電源が望まれる。
（４）直流電気機器の使用電圧はたとえばマイコンやパソコン用の６Ｖ、１２Ｖなど一定に決まったものばかりでなく２４，３６，４８Ｖなど数種類の出力を持つ電源が望ましい。The enumeration of the targets of the power storage power source of the present invention is as follows.
(1) The battery used as a storage power source is a general type that can be used indoors as well as outdoors. The power supply is small and light, has a large capacity charging capacity, has a high instantaneous output density, has a short charging time, has a long repeated charge / discharge life, and does not require maintenance such as electrolyte replenishment or battery officials. It is necessary.
(2) The power storage power source receives power from the outside and stores power. In such a case, it is desirable that the power supply accepts many types of alternating current and direct current, and the power receiving place has as many options as possible regardless of whether it is inside or outside the house. For this purpose, it is possible to use a household power line, and at the same time, it is possible to use a DC power having a large voltage and current fluctuation such as a solar cell, wind power generation, thermoelectric power generation, fuel cell, etc. Things are desirable.
(3) Many electrical equipment products that use a storage power source in the above-mentioned various places and conditions use alternating current as well as direct current. AC is essential when using electrical appliances used in general homes outdoors. In addition, since the power consumption of the equipment used ranges from several watts of camping lamps to hundreds of watts and tens of kilowatts of communication equipment, a power storage power source having a function that can easily cope with these requirements is desired.
(4) The working voltage of the DC electric equipment is not limited to a constant voltage such as 6V or 12V for a microcomputer or personal computer, but is preferably a power supply having several types of outputs such as 24, 36 and 48V.
（５）蓄電モジュールの動作状況を逐次知るためには、充放電状況や動作の可非を知らせる指示部品が必要である。
（６）更に可般型蓄電電源を使用すると消費電力量と残存電力量、実時間の補充電力量を知る必要が大変大きくなる。小型でよいから多変数を選択して検知しｍ数量を表示できるものが望ましい。
（７）上述してきたように、望ましい蓄電電源には外部の電子機器パソコンなどからの要請を請けて、複数の特電電源を一体化して操作でき、出力電力も自由に制御するできるものが必要になる。蓄電電源自体を複数台所持して接続し、多様な電力供給を可能にする必要がある。上述した要請を一部又は部分的に解決している提案や製品は見られるが、これら上述の要請を満たす簡便で可般な蓄電電源は未だ市場に出ていない。(5) In order to sequentially know the operation status of the power storage module, an instruction component for informing the charge / discharge status and the availability of the operation is required.
(6) Further, when a general-purpose power storage power source is used, it becomes very necessary to know the power consumption, the remaining power, and the real-time supplementary power. Since a small size is acceptable, it is desirable to be able to select and detect multiple variables and display the m quantity.
(7) As described above, it is necessary to have a desirable power storage power source that can be operated by integrating a plurality of special power sources upon request from an external electronic device personal computer, etc., and can also freely control output power. Become. It is necessary to connect a plurality of storage power sources by holding them in a kitchen to enable various power supplies. There are proposals and products that partially or partially solve the above-mentioned requirements, but a simple and general power storage power source that satisfies these above-mentioned requirements has not yet been put on the market.
本考案の電源は上記課題を解決する為に以下の手段を実施する。
（１）蓄電を行う電池には一次化学電池や鉛蓄電池を使用せず、電気二重層キャパシタを使用する。電気二重層キャパシタは小型であり、それが入った小型の筐体を蓄電モジュールとして複数個が電源筐体内に取り組まれている。この蓄電モジュールの各々は、その入出力端子ボードが本体筐体に設置されている受け口ジャックに容易に差し込み抜き出しできる構造になって取り付けられている。この電源本体筐体内に格納された複数個の蓄電モジュール筐体の搭載数は、負荷となる電気製品に必要とされる充電放出電力量に応じてあらかじめ必要な数量だけ筐体に収納して使用する。The power source of the present invention implements the following means in order to solve the above problems.
(1) A primary chemical battery or a lead storage battery is not used as a battery for storing electricity, but an electric double layer capacitor is used. The electric double layer capacitor is small, and a plurality of small-sized cases in which the electric double-layer capacitor is placed are assembled in a power supply case as a power storage module. Each of the power storage modules is attached in such a structure that its input / output terminal board can be easily inserted into and removed from a receiving jack installed in the main body housing. The number of storage module housings housed in the power supply housing is stored in the housing in advance according to the amount of charge / discharge power required for the electrical product to be used. To do.
（２）本考案の蓄電電源装置の本体筐体に２通りの充電電力入力口を設ける。即ち１つは電灯電源から受電する交流の受口コンセントであり、もう一方は直流電力を受電する受け口端子（又はコネクタの受け口でも良い）である。受電した交流は充放電監視装置から制御信号を受ける充電システムを経由して直流として電気二重層蓄電モジュールに入り、最適な電流電圧とタイミングに制御されて蓄電モジュールを充電する。本充電システムには電灯線交流電力を直流変換するＡＣ−ＤＣコンバータが含まれる。一方、端子から受電した直流電力も充放電監視装置から制御信号を受ける充電システムを経由して、最適な状況に処理調整された直流の充電電流を蓄電モジュールに流入し充電する。本充電システムには変動する直流電力絵を電気二重層蓄電モジュールに最適な状態で蓄電する為のＤＣ−ＤＣインバータが含まれている。 (2) Two types of charging power input ports are provided in the main body casing of the power storage device of the present invention. That is, one is an AC outlet receptacle that receives power from the lamp power supply, and the other is a receptacle terminal (or a connector receptacle) that receives DC power. The received alternating current enters the electric double layer power storage module as a direct current through a charging system that receives a control signal from the charge / discharge monitoring device, and charges the power storage module under control of an optimal current voltage and timing. The charging system includes an AC-DC converter that converts AC power of the power line into direct current. On the other hand, the DC power received from the terminal also flows through the charging system that receives a control signal from the charge / discharge monitoring device and flows into the power storage module with a DC charging current that is processed and adjusted to an optimum state. This charging system includes a DC-DC inverter for storing a fluctuating DC power picture in an optimal state in the electric double layer power storage module.
（３）負荷となる電気製品の容量が大きい場合に対応し、蓄積電力量容量を増やすにはキャパシタの容量を増やす。その為に小型蓄電モジュールを２個〜３個を並列接続したブロックを単位に取り扱う。蓄電される蓄電モジュールやブロック群の接続は基本的に直列接続であり、ブロック毎に充電と放電を行う。(3) Corresponding to the case where the capacity of the electric product as a load is large, the capacity of the capacitor is increased in order to increase the stored power amount capacity. For this purpose, a block in which two to three small power storage modules are connected in parallel is handled as a unit. The storage module and the block group to be stored are basically connected in series, and charging and discharging are performed for each block.
（４）本考案の蓄電電源の本体筐体には、蓄電した電力を出力する出力端子を２種類設ける。一つは交流１００Ｖ用のコンセント型出力端子であり、もう一方は直流用の出力端子である。筐体内部には直流出力の電圧を切り替えるための切り替えスイッチが設けられている。(4) The main body housing of the electricity storage power source of the present invention is provided with two types of output terminals for outputting the stored electricity. One is an outlet type output terminal for AC 100V, and the other is an output terminal for DC. A changeover switch for switching the DC output voltage is provided inside the housing.
（５）小型蓄電モジュール筐体には発色の異なる２種類のＬＥＤランプが取り付けられる。この一方は蓄電ブロックの動作が充電か放電かを区別するものであり、他方は蓄電モジュールの作動性能が正常であるか、破損していないかを判別するものである。(5) Two types of LED lamps with different colors are attached to the small power storage module housing. One of these is for distinguishing whether the operation of the power storage block is charging or discharging, and the other is for determining whether the operation performance of the power storage module is normal or not damaged.
（６）蓄電電源本体の正面にはＬＣＤデジタル数値表示素子が設置され、この表示素子は蓄電電源の充電状況や出力放電状況を常時監視するものである。(6) An LCD digital numerical display element is installed in front of the main body of the storage power source, and this display element constantly monitors the charging status and output discharging status of the storage power source.
（７）蓄電電源の入力や出力電力を外部からの信号によって制御するために制御信号バスラインを設ける。こうすることによって複数台の蓄電電源が各々の負荷電気製品に応じた出力を供給することができるようになる。(7) A control signal bus line is provided in order to control the input and output power of the storage power supply by an external signal. By doing so, a plurality of power storage power supplies can supply an output corresponding to each load electrical product.
本考案の電源は、室内や屋外を問わず使用する電気製品に対し多様な手段によって供給電力を蓄電し、市販電気機器及び屋外使用電気機器に対して多様な電力を供給する可般型蓄電電源である。本考案の効果の一つは電力の蓄電・放電を行う電池として電気二重層キャパシタを採用することである。このことによって従来の鉛蓄電池では得られなかった、多数回の充放電が可能となって長寿命化が図れ、蓄電性能劣化による頻繁な電池交換メンテナンスからの開放、瞬時の大電流放電や超短時間充電、単位重量・単位面積当たり蓄電容量の増大化等の課題が解決し非常に使い易い電源とすることができる。The power source of the present invention is a general-purpose storage power source that stores electric power supplied by various means for electric products used indoors and outdoors, and supplies various electric power to commercially available electric devices and outdoor electric devices. It is. One of the effects of the present invention is to employ an electric double layer capacitor as a battery for storing and discharging electric power. This makes it possible to charge and discharge a large number of times and extend the life, which was not possible with conventional lead-acid batteries, freeing from frequent battery replacement maintenance due to deterioration of storage performance, instantaneous high-current discharge and ultra-short Problems such as time charging, increase in storage capacity per unit weight / unit area, etc. can be solved, and the power source can be very easy to use.
次に、本考案の蓄電電源は容易に挿入離脱のできる小型の蓄電キャパシタモジュールを集合したものであるので、本電源を使用する場合の負荷の電力量に応じて蓄電モジュールを容易に抜き差ししてモジュール数を増減できる。更にモジュール電極はディップピンの切り替えによって容易に切り替え接続することができる。このことでモジュールは一個づつ独立に直流接続したり、又複数個のモジュールを並列接続してモジュールブロックを形成し、このブロックを直列に接続することで容易に電力量（エネルギー密度）を加減しモジュールの蓄電放出の効率を高めることができる。Next, since the storage power source of the present invention is a collection of small storage capacitor modules that can be easily inserted and removed, the storage module can be easily inserted and removed according to the amount of power of the load when using this power source. The number of modules can be increased or decreased. Further, the module electrodes can be easily switched and connected by switching the dip pins. As a result, the modules can be directly DC connected one by one, or a plurality of modules can be connected in parallel to form a module block, and the amount of energy (energy density) can be easily adjusted by connecting these blocks in series. The efficiency of storing and discharging the module can be increased.
次に本考案の電源は、蓄電する電力源として家庭用の交流電力の他に、屋外で得られる太陽光発電、風力発電、熱電発電や燃料電池を電力源とすることができることである。また通常の内燃エンジン付自動車や将来の電気自動車が自家発電する直流電力からも蓄電できるので、多様な電力を蓄電し、様々な電圧を必要とする電気機器全てに対応できるものとなる。即ちその使用例として、屋外においては夜間の電灯照明用や調理器、風冷器、通信機器等の直流電力としての電源と同時に、交流１００Ｖ出力があるので、屋内で日常使用している家庭電気器具用にも使用することができ利用機器の範囲が広い効果を生む。例えば屋外活動として屋外キャンプ、レクリエーション集会などのレジャー、屋台営業、建築土木作業、遠隔地や出張作業地における農作業、土木地形監視観察、中継装置稼動などの場合に利用される。屋外で蓄電された余剰電力は、市中電力として売電することも可能である。Next, the power source of the present invention is capable of using solar power, wind power, thermoelectric power, and fuel cells obtained outdoors as a power source in addition to household AC power as a power source for storing electricity. In addition, since it is possible to store electric power from direct-current power generated by a normal internal combustion engine-equipped vehicle or a future electric vehicle, it is possible to store a variety of electric power and handle all electric devices that require various voltages. That is, as an example of its use, there is an AC 100V output at the same time as a DC power source for nighttime lighting illumination, cooking appliances, air coolers, communication devices, etc. It can be used for appliances and produces a wide range of equipment. For example, it is used as outdoor activities such as outdoor camping, leisure such as recreational gatherings, stall sales, architectural civil engineering work, farming work in remote areas or business trip working areas, civil engineering landform monitoring observation, relay device operation, etc. Surplus power stored outdoors can be sold as city power.
屋外ばかりでなく室内においても本考案の交流出力は無停電電源（ＩＰＳ）として重要電子機器の緊急時の保護として役立つ効果は大きい。また、通常の蓄電電源が屋外でのみ使用できる装置であると、日常の普段では屋外の使用機会が少ないので使用する機会がなくて利用価値が下がるのに対し、本電源は屋内での使用機会が増えるので普段でも利用頻度が増え、所持する商品価値が大きい。The AC output of the present invention is useful not only outdoors but also indoors as an uninterruptible power supply (IPS), which is useful for protecting important electronic devices in an emergency. In addition, if a normal power storage device can only be used outdoors, there are few opportunities for outdoor use in everyday life, so there is no opportunity for use and the utility value is reduced. As the number of users increases, the frequency of use increases, and the value of the product is large.
本考案の蓄電電源は直流の出力電圧を容易に切り替えることができる。３〜４種類の電圧を得られることは、使用する負荷電気機器の種類を増やすことができ、大変便利である。The power storage power source of the present invention can easily switch the DC output voltage. Obtaining 3 to 4 types of voltages can increase the types of load electric devices to be used, which is very convenient.
また蓄電電源として使用する際に、蓄電モジュールの動作状況を確認できることは電源操作に安心感を与える。ＬＥＤの点滅を目視するだけで差動状況を把握することができる。In addition, when used as a power storage power source, being able to confirm the operation status of the power storage module gives a sense of security to the power operation. The differential state can be grasped only by visually observing the blinking of the LED.
更に蓄電電源の残留電力や充電途中の蓄電量を電圧指示としてＬＣＤ表示されることは、使用者への安心感を与えることになり、使用上の効果として挙げることができる。従来から使用されている鉛バッテリーの使用時においては、残存量がわからないことは大変不安な状態であった。Furthermore, displaying the residual power of the power storage power source or the amount of power stored during charging as a voltage instruction gives a sense of security to the user, and can be cited as an effect in use. When using a conventional lead battery, it was very uneasy that the remaining amount was unknown.
本考案の電源は外部からの信号で機能を変化できるリモートバスラインを備えている。本電源は利用する観点からは大変使いやすいものであるから、屋内において各種電気機器の電源として使用する際、複数台数の蓄電電源を共通の電源として一体化して使用したり、入力電源の切り替え、出力電力の交流・直流の切り替え、直流電圧の変更が外からの指令によって自由に行えるのは、使用上大変便利で好ましい。以上多機能を持った蓄電電源の使用上の効果は大変大きいものである。The power supply of the present invention is provided with a remote bus line whose function can be changed by an external signal. This power supply is very easy to use from the viewpoint of use, so when using it indoors as a power source for various electrical equipment, it is possible to integrate multiple power storage power sources as a common power source, switch input power, It is very convenient and preferable in use that the output power can be switched between AC and DC and the DC voltage can be freely changed by an external command. As described above, the use effect of the power storage power source having multiple functions is very large.
本考案の多機能蓄電電源の実施例を図面を持って説明する。本考案電源の機能は、市中電灯線の交流電力や屋外の太陽電池等の直流発電電力を複数個の小型二次蓄電池の集合体に蓄え、交流・直流・多種類直流電圧として出力するものである。蓄電装置の作動状況が簡易に認識できる表示部品等を搭載し、多機能な蓄電装置としてこれをひとつの筺体に纏めたものである。その筺体の大きさは電源ラックに搭載可能な矩形形状であり、図１はその正面の概観である。An embodiment of the multi-function power storage power source of the present invention will be described with reference to the drawings. The function of the power source of the present invention is to store the AC power of the city light line and the DC generated power such as outdoor solar cells in an assembly of multiple small secondary batteries and output them as AC / DC / multiple types of DC voltage It is. A display component or the like that can easily recognize the operating state of the power storage device is mounted, and the power storage device is integrated into a single casing as a multifunctional power storage device. The size of the housing is a rectangular shape that can be mounted on a power supply rack, and FIG. 1 is an overview of the front surface.
蓄電池は小型の電気二重層キャパシタのパックを小型の筐体に収納して蓄電モジュール２１，２２，２３、・・・２０＋ｎとしたものである。該蓄電モジュールに収納してある個々のキャパシタには誘電容量３，６００ファラッドの電気二重層キャパシタを用いた。これの電力量は１２Ｖ仕様であり７２Ｗｈの容量を持ったものである。実施例の蓄電電源にはモジュールを１０個収納しているので、この蓄電電源一台の電力容量は７２０Ｗｈとなる。該蓄電モジュール２１，２２，２３、・・・２０＋ｎは、電源本体筐体１に差し込み収納されている。各蓄電モジュールには筐体１への出し入れ時に使用する取手１１，１２，１３、・・・１０＋ｎが設けられている。又各モジュール正面には青と赤色の２種類のＬＥＤ３１，３２，３３、・・・３０＋ｎ及び４１，４２，４３、・・・４０＋ｎが設けてある。このＬＥＤランプ３１、３２，３３・・・３０＋ｎはそのモジュールに充電している時は点灯し、放電になると点滅を繰り返す。該モジュールが放電しきった時や、該モジュールに充電も放電もしていない時は消灯したままである。各モジュール筐体にはもう一種類の破損表示用ＬＥＤ４１，４２，４３、・・・４０＋ｎが設置される。これは動作不能になったモジュールを指示するものであり、高発熱などによる破損など蓄電不能状態の時に点灯する。このランプの点灯によりモジュールの除去や交換がおこなわれる。この蓄電モジュールの搭載数は、負荷となる電気製品に必要とされる電力量に応じてあらかじめ必要な数量だけ筐体に収納できる。またこのモジュールの結線は、負荷となる出力の電気容量の大小に応じピンを切り替えて各々を直列に結線したり、また複数モジュールを並列に結線してそれらのモジュールブロックを構成し、ブロックを直列に結線することもできる。電源筐体１の正面にはＬＣＤの小型デジタル表示素子が取り付けられ、作動中の蓄電モジュール番号、それに流入する充電電圧、放電中の電圧が表示される。The storage battery is obtained by storing a pack of small electric double layer capacitors in a small casing to form power storage modules 21, 22, 23,... 20 + n. An electric double layer capacitor having a dielectric capacity of 3,600 farads was used for each capacitor housed in the power storage module. The amount of power is 12V specification and has a capacity of 72 Wh. Since 10 modules are accommodated in the power storage power source of the embodiment, the power capacity of one power storage power source is 720 Wh. The power storage modules 21, 22, 23,... 20 + n are inserted and housed in the power supply main body housing 1. Each power storage module is provided with handles 11, 12, 13,... 10 + n that are used when being inserted into and removed from the housing 1. In addition, two types of LEDs 31, 32, 33,... 30 + n and 41, 42, 43,. The LED lamps 31, 32, 33,... 30 + n are turned on when the module is charged, and repeatedly blink when discharged. When the module is completely discharged, or when the module is neither charged nor discharged, it remains off. Another type of damage display LED 41, 42, 43,... 40 + n is installed in each module housing. This indicates a module that has become inoperable and is lit when the battery is in an incapable state of storage such as damage due to high heat generation. The module is removed or replaced by the lighting of this lamp. The number of power storage modules that can be installed can be stored in the housing in a required quantity in advance according to the amount of power required for the electrical product to be a load. In addition, this module can be connected in series by switching pins according to the electrical capacity of the output load, or by connecting multiple modules in parallel to form their module blocks. It can also be connected to. A small digital display element of LCD is attached to the front surface of the power supply housing 1, and the number of the power storage module in operation, the charging voltage flowing into it, and the voltage during discharging are displayed.
筐体１の裏側を図２に示す。ここには電灯線電力の交流を受電する入力コネクタ３と外部からの直流電力を受電する直流入力端子４がある。交流電力の電圧は１００〜２２０Ｖに対応しているので国内だけでなく海外でも使用できる。直流電力は不安定な発電をする太陽電池や風力発電機などに対応しており、微少電圧から５０Ｖまで対応して受電できる。出力用には交流用の交流出力プラグソケット６と直流出力用の直流出力端子５が設けられている。交流出力電圧は１００Ｖであり、直流出力電圧は筐体内部にある切り替えスイッチ９４を選択することにより６、１２，２４，３６Ｖが得られる。さらに筐体の裏側から外部パソコンや電子制御装置専用に１２Ｖの電源ケーブル７が設けられている。可般型蓄電電源なので屋外で各種電子機器を使用する機会が多いので専用の電源ケーブルを保持するものである。又、本考案の複数台の蓄電電源を外部信号によって自由に駆使して使用するため、制御信号用バスラインケーブル８を設けた。The back side of the housing 1 is shown in FIG. Here, there are an input connector 3 that receives alternating current of the lamp line power and a DC input terminal 4 that receives external DC power. Since the voltage of AC power corresponds to 100-220V, it can be used not only in Japan but also overseas. DC power corresponds to solar cells and wind power generators that generate unstable power, and can receive power from minute voltages to 50V. For output, an AC output plug socket 6 for AC and a DC output terminal 5 for DC output are provided. The AC output voltage is 100V, and the DC output voltage is 6, 12, 24, or 36V by selecting the changeover switch 94 inside the casing. Furthermore, a 12V power cable 7 is provided exclusively for the external personal computer and the electronic control device from the back side of the housing. Since it is a general power storage power source, there are many opportunities to use various electronic devices outdoors, so a dedicated power cable is held. In addition, a control signal bus line cable 8 is provided in order to freely use a plurality of storage power sources of the present invention by external signals.
受電した電力の制御と蓄電モジュールへの充電、モジュールからの電力の制御と出力の結線を図３に示す。外部からの交流入力電力はソケット３から充電器９１に入り、該充電器内にあるＤＣ−ＤＣインバータ及びＡＣ−ＤＣコンバータによって１２Ｖに整流され充放電制御器９２に導入される。一方太陽電池や風力発電などで発電した直流電力は端子４を経て充電器９１に入る。入力してくる直流は通常は電圧の変動が大変激しい。例えば太陽電池パネルの出力は昼間の晴天時にはセルの結線によって異なるが６〜２４Ｖであるが、日の出前や日没後また雨天や曇天になると極端に出力が減少し電圧も殆どゼロになるほど低い。そのため充電器では昇圧機能を持ち、交流も直流も１２Ｖに調圧して蓄電モジュール２１，２２、２３、・・・２０＋ｎを十分に満たせる充電電流を充放電制御器９２に送る。また充電器９１は入電している電力がどちらの電力であるかを検知し、充放電監視装置９３に信号を送る。FIG. 3 shows control of received power, charging of the power storage module, control of power from the module, and connection of output. The AC input power from the outside enters the charger 91 from the socket 3 , is rectified to 12 V by a DC-DC inverter and an AC-DC converter in the charger, and is introduced into the charge / discharge controller 92. On the other hand, DC power generated by a solar cell or wind power generation enters the charger 91 via the terminal 4. The direct current that is input usually has very severe voltage fluctuations. For example, the output of the solar battery panel is 6 to 24 V, although it varies depending on the cell connection during daytime fine weather, but it is so low that the output decreases drastically and the voltage becomes almost zero before raining or cloudy before sunrise or after sunset. For this reason, the charger has a boosting function and regulates both AC and DC to 12 V and sends a charging current that can sufficiently satisfy the storage modules 21, 22, 23,... 20 + n to the charge / discharge controller 92. Further, the charger 91 detects which power is input and sends a signal to the charge / discharge monitoring device 93.
充放電制御器９２は充放電監視装置９３の指示によって充電器からの電力を蓄電モジュール２１，２２，１３、・・・２０＋ｎに送って該モジュールを充電したり、蓄電されたモジュールの電力を出力側に送るという電力の切り替え操作を行う。充放電監視装置９３は充電器９１からの受電状況信号を受け、また充放電制御器を通して各蓄電モジュールへの充電電圧や放電時の電圧、更に出力側の負荷電気機器の有無を検知し、個々の蓄電モュール２１，２２、・・・、２０＋ｎの動作状況を指示するＬＥＤ３１，３２，３３、・・・３０＋ｎ、４１，４２，４３、・・・４０＋ｎの点滅を操作する。ＬＥＤ３１，３２、３３、・・・３０＋ｎは蓄電モジュールの充電および放電状態を点滅で指示し、ＬＥＤ４１，４２、４３、・・・４０＋ｎは蓄電モジュールの破損や動作不十分を点灯指示する。又充放電監視装置９３は先に得た作動中の蓄電モジュールの番号、充電中の直流入力の電圧、放電電圧等の情報を、ＬＣＤ表示素子１００にデジタル表示する。The charge / discharge controller 92 sends power from the charger to the storage modules 21, 22, 13,... 20 + n according to instructions from the charge / discharge monitoring device 93 to charge the module, or outputs the stored module power. The power is switched to send to the side. The charging / discharging monitoring device 93 receives the power reception status signal from the charger 91, detects the charging voltage to each power storage module and the voltage at the time of discharging through the charging / discharging controller, and the presence / absence of load electric equipment on the output side. .., 20 + n are instructed to operate the LEDs 31, 32, 33,... 30 + n, 41, 42, 43,. LEDs 31, 32, 33,... 30 + n indicate the charging and discharging states of the power storage module by blinking, and LEDs 41, 42, 43,. In addition, the charge / discharge monitoring device 93 digitally displays information such as the number of the power storage module in operation, the voltage of the DC input being charged, and the discharge voltage obtained previously on the LCD display element 100.
蓄電モジュール群から充放電制御器９２を経て出る電圧は１２Ｖであって、出力はこの電力を各種負荷となる電気機器への出力として用いる。蓄電された電力を交流で出力するにはコンバータ９５で交流１００Ｖに昇圧して交流出力プラグソケット５に結線される。
多様な電圧値を持つ直流出力は、充放電制御器９２からの出力を昇圧して得られる。充放電制御器９２からの出力は電圧切り替えスイッチ９４を通過するが、このスイッチの各接点端にはＤＣ−ＤＣインバータ９６、９７、９８，９９が接続されており、充放電制御器９２からの出力電力を例えばインバータ９６では６Ｖ、インバータ９７では１２Ｖ、インバータ９８では２４Ｖ、インバータ９９では３６Ｖに変換されて出力端６に接続されている。出力端７は屋外で使用するパーソナルコンピュータ専用の電源として頻繁に使用され、又大変便利に利用される出力端子としたものである。The voltage output from the power storage module group via the charge / discharge controller 92 is 12 V, and the output is used as an output to electric devices serving as various loads. In order to output the stored electric power as an alternating current, the converter 95 boosts the stored power to an alternating current of 100 V and connects it to the alternating current output plug socket 5.
DC output having various voltage values is obtained by boosting the output from the charge / discharge controller 92. The output from the charge / discharge controller 92 passes through the voltage changeover switch 94, and DC-DC inverters 96, 97, 98, 99 are connected to the contact terminals of this switch. in the output power for example, an inverter 96 6V, the inverter 97 12V, the inverter 98 24V, the inverter 99 is converted into 36V is connected to the output terminal 6. The output terminal 7 is an output terminal that is frequently used as a power source for a personal computer used outdoors and is used very conveniently.
本考案の蓄電電源には外部制御を可能にするバスライン７を設けている。本考案の電源は本来該電源一台に接続した電気製品を駆動するものであるが、複数台の本考案の蓄電電源を用意し、それらを外部制御バスライン７によって連動させることにより更に大容量の負荷電気機器類をも作動できるようにしたり、多数の電気機器に別個に給電して制御作動することができるようになる。The power storage power source of the present invention is provided with a bus line 7 that enables external control. The power source of the present invention originally drives an electrical product connected to one power source, but by preparing a plurality of power storage power sources of the present invention and interlocking them with the external control bus line 7, the capacity is further increased. This makes it possible to operate the load electric devices, and it is also possible to supply power separately to a large number of electric devices and control them.
１・・・・電源筺体
３・・・・電灯線入力ソケット
４・・・・直流入力端子
５・・・・交流出力プラグソケット
６・・・・直流出力端子
７・・・・パソコン用電源ケーブル
８・・・・制御信号用バスラインケーブル
１１・・・・１番目の蓄電モジュール筺体の取っ手
１２・・・・２番目の蓄電モジュール筺体の取っ手
１３・・・・３番目の蓄電モジュール筺体の取っ手
１０＋ｎ・・・ｎ番目の蓄電のジュール筺体の取っ手
２１・・・・１番目の蓄電モジュール
２２・・・・２番目の蓄電モジュール
２３・・・・３番目の蓄電モジュール
２０＋ｎ・・・ｎ番目の蓄電モジュール
３１・・・・１番目蓄電モジュールの充放電表示用ＬＥＤランプ
３２・・・・２番目蓄電モジュールの充放電表示用ＬＥＤランプ
３３・・・・３番目蓄電モジュールの充放電表示用ＬＥＤランプ
３０＋ｎ・・・ｎ番目蓄電モジュールの充放電表示用ＬＥＤランプ
４１・・・・１番目蓄電モジュールの破損表示用ＬＥＤランプ
４２・・・・２番目蓄電モジュールの破損表示用ＬＥＤランプ
４３・・・・３番目蓄電モジュールの破損表示用ＬＥＤランプ
４０＋ｎ・・・ｎ番目蓄電モジュールの破損表示用ＬＥＤランプ
９１・・・・充電器
９２・・・・充放電制御器
９３・・・・充放電監視装置
９４・・・・電圧選択スイッチ
９５・・・・ＡＣ−ＤＣコンバータ
９６・・・・ＤＣ−ＤＣインバータ
９７・・・・ＤＣ−ＤＣインバータ
９８・・・・ＤＣ−ＤＣインバータ
９９・・・・ＤＣ−ＤＣインバータ
１００・・・・ＬＣＤ表示素子DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply housing 3 ... Power line input socket 4 ... DC input terminal 5 ... AC output plug socket 6 ... DC output terminal 7 ... Power cable for personal computer 8... Control signal bus line cable 11... 1st power storage module housing handle 12... 2nd power storage module housing handle 13... 3rd power storage module housing handle 10 + n... Nth storage module handle 21... First storage module 22... Second storage module 23... Third storage module 20 + n. Storage module 31... LED lamp 32 for charge / discharge display of the first storage module... LED lamp 33 for charge / discharge display of the second storage module 33. LED lamp for discharge display 30 + n... LED lamp for charge / discharge display of nth power storage module... LED lamp for damage display of first power storage module 42... LED lamp for damage display of second power storage module 43... LED lamp 40 for indicating damage of third power storage module 40 + n... LED lamp for indicating damage of nth power storage module
91 ... Charger
92... Charge / discharge controller
93 .... Charge / discharge monitoring device 94 ... Voltage selection switch 95 ... AC-DC converter 96 ... DC-DC inverter 97 ... DC-DC inverter 98 ... DC -DC inverter 99 ... DC-DC inverter 100 ... LCD display element
Claims (6)
2. The multifunctional storage power supply according to claim 1, further comprising a bus line that controls functions in the storage power supply by an external instruction signal other than the storage power supply and integrates a plurality of storage power supplies.
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