JP5986552B2 - ポータブル電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、装着された二次電池の直流電圧を交流電圧に変換して出力するためのポータブル電源装置に関する。

安全性やメンテナンス性の点から、家庭用として、特許文献１に示すような電動式草刈機や特許文献２に示すような電動式耕耘機が普及し始めている。このような電動式草刈機や電動式耕耘機では、電力源となる電池として二次電池を用い、本体から電池を取り外して充電装置によって充電可能な構成とすることにより、手軽に電池の充電を行うことができる。

一方、電動草刈機や電動式耕耘機は、必ずしも一年中使用されるものではないので、通常、年間の稼動回数はそれほど多くはない。従って、電動草刈機や電動式耕耘機を使用していない場合には、二次電池も使用されないことになってしまう。そこで、二次電池の不使用状態を減らして有効に活用するために、この二次電池を電源とする電源装置を構成し、ポータブル電源として利用することが考えられる。

特開平１０−５６８４５号公報 特開２００９−３４０００号公報

このようなポータブル電源装置を利用することにより、ＡＣ１００Ｖの電源を必要とする各種装置を屋外で使用することが可能となる。

しかし、一般的に電池側には、自己放電を防止するために、軽負荷状態（例えば、１Ａ以下での出力）が一定時間（例えば１５分間）以上続くと、出力を停止させるような保護回路が設けられている。

そのため、このようなポータブル電源装置を、例えば携帯電話機の電源として使用するような軽負荷状態でしようした場合、この保護回路が動作してしまい電池側で出力がストップしてしまう。つまり、このようなポータブル電源装置に軽負荷の装置を接続して使用した場合には継続的な使用ができないという問題がある。

本発明の目的は、上記のような課題を解決するために、軽負荷の装置を接続して使用した場合でも、電池側に備えられている保護回路を動作させることなく継続使用が可能なポータブル電源装置を提供することである。

［ポータブル電源装置］
上記目的を達成するために、本発明のポータブル電源装置は、装着された二次電池の直流電圧を交流電圧に変換して出力するためのポータブル電源装置であって、
装着された二次電池からの直流電圧を交流電圧に変換する電圧変換部と、
前記二次電池に対して所定時間間隔で所定値以上の電流が流れるような制御を行う保護回路動作防止回路とを備えている。

本発明のポータブル電源装置では、携帯電話機のような軽負荷の装置が接続された場合でも、保護回路動作防止回路により二次電池に対して所定時間間隔で所定値以上の電流が流れるような制御が行われる。そのため、本発明によれば、二次電池に設けられた保護回路が動作することを防止して継続的な使用を行うことが可能となる。

また、本発明の他のポータブル電源装置では、前記保護回路動作防止回路を、
所定時間間隔を計時するためのタイマ回路と、
前記タイマ回路からの出力に基づいて、前記所定時間間隔でオン状態となるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子がオン状態となることにより前記二次電池の正極と負極間に前記所定値以上の電流を流すための負荷回路とを有する構成としても良い。

また、本発明の他のポータブル電源装置では、前記所定時間間隔を、装着される二次電池に設けられている保護回路が動作する時間よりも短くし、前記所定値を、前記保護回路が軽負荷状態であると判定する電流閾値よりも大きな値とするようにしても良い。

本発明によれば、軽負荷の装置を接続して使用した場合でも、電池側に備えられている保護回路を動作させることなく継続使用が可能になるという効果を得ることができる。

本発明の一実施形態のポータブル電源装置１０の外観を横からみた場合の概略構造を示す図である。 本発明の一実施形態のポータブル電源装置１０の回路構成の概略を示す図である。 本発明の一実施形態のポータブル電源装置１０に装着されたバッテリ２０の出力電流の変化を説明するための図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態のポータブル電源装置１０の外観を横からみた場合の概略構造を示す図である。

本実施形態のポータブル電源装置１０は、図１に示されるように、バッテリ２０が装着できるような構造となっている。そして、バッテリ２０をポータブル電源装置１０に装着することによりバッテリ２０の出力端子がポータブル電源装置１０の入力端子と電気的に接続されるようになっている。

このバッテリ２０は、例えばリチウムイオン電池のような二次電池であり、通常は電動草刈機や電動式耕耘機等の電源として使用されているものである。

そして、ポータブル電源装置１０は、装着されたバッテリ２０の直流電圧である３６Ｖを交流電圧に変換して電源コンセト１５からＡＣ１００Ｖとして出力する。

このようなポータブル電源装置１０を利用することにより、ＡＣ１００Ｖの電源を必要とする各種電気機器を屋外で使用することが可能となる。

次に、本実施形態のポータブル電源装置１０の回路構成の概略を図２を参照して説明する。なお、この図２では実際の回路構成から本発明の説明に必要のない部分については省略しているが、実際には図２に示した以外の回路構成が備えられている。

本実施形態のポータブル電源装置１０は、図２に示されるように、電解コンデンサ１１、保護回路動作防止回路１２、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３、ＤＣ／ＡＣインバータ１４により構成されている。

電解コンデンサ１１は、バッテリ２０からの直流電圧３６Ｖを蓄えて電圧を安定させる働きをしている。そして、保護回路動作防止回路１２は、バッテリ２０に対して所定時間間隔で所定値以上の電流が流れるような制御を行っている。

具体的には、この所定時間間隔は、装着されるバッテリ２０に設けられている保護回路が動作する時間よりも短く、所定値は、保護回路が軽負荷状態であると判定する電流閾値よりも大きな値に設定される。

例えば、バッテリ２０に設けられている保護回路が、動作電流が１Ａ以下の状態が１５分以上継続した場合に、自己放電を防止するために出力を停止させるような設定となっているものとする。

このような場合、本実施形態における保護回路動作防止回路１２は、バッテリ２０に対して１０分間隔で１Ａ以上の電流が流れるような制御を行う。

この保護回路動作防止回路１２は、図２に示されるように、タイマ回路２１と、抵抗素子２２、２４と、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field effect transistor）２３とから構成されている。

タイマ回路２１は、所定時間間隔である１０分間隔を計時するための回路であり、１０分間隔でＭＯＳＦＥＴ２３を１秒間だけオン状態とするようなハイレベルの信号を生成して出力する。

ＭＯＳＦＥＴ２３は、ゲートがタイマ回路２１の出力に接続され、ソースがグランドに接続され、ドレインが抵抗素子２４の一端に接続されている。

そして、ＭＯＳＦＥＴ２３は、タイマ回路２１からの出力に基づいて、１０分間隔でオン状態となる。なお、本実施形態では、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いる場合について説明を行うが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、バイポーラトランジスタ等の他のスイッチング素子を用いる場合でも同様に適用可能である。

抵抗素子２４は、一端がＭＯＳＦＥＴ２３のドレインに接続され、他端がバッテリ２０からの直流電圧３６Ｖに接続されている。そのため、抵抗素子２４は、ＭＯＳＦＥＴ２３がオン状態となることによりバッテリ２０の正極と負極間に１Ａ以上の電流を流すための負荷回路として機能する。

具体的には、抵抗素子２４は、抵抗値３３[Ω]の抵抗素子であり、ＭＯＳＦＥＴ２３がオン状態となることにより、約３６Ｖ／３３Ω≒１．１Ａの電流がバッテリ２０の正極と負極間を流れることになる。

なお、抵抗素子２３は、タイマ回路２１の出力が不定の場合に、ＭＯＳＦＥＴ２３のゲートをロウレベルとするために設けられている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、バッテリ２０からの直流電圧３６Ｖを例えば直流電圧１４０Ｖのような高圧に昇圧する。そして、ＤＣ／ＡＣインバータ１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３からの出力電圧を１００Ｖの交流電圧に変換して出力する。

そのため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とＤＣ／ＡＣインバータ１４とにより、装着されたバッテリ２０からの直流電圧を交流電圧に変換する電圧変換部が構成される。

次に、本実施形態のポータブル電源装置１０に携帯電話機のような軽負荷が接続された場合の、バッテリ２０に流れる電流の様子を図３に示す。

図３に示されるように、保護回路動作防止回路１２が動作していない状態では、バッテリ２０では１Ａ以下の電流しか流れていない。しかし、１０分間隔で約１秒間だけ保護回路動作防止回路１２が動作することにより、バッテリ２０では１０分毎に１Ａ以上の電流が流れることが分かる。

このように、本実施形態のポータブル電源装置１０では、携帯電話機のような軽負荷の装置が接続された場合でも、保護回路動作防止回路１２によりバッテリ２０に対して１０分間隔で１Ａ以上の電流が流れるような制御が行われる。そのため、バッテリ２０の保護回路は、出力電流が１Ａ以下の状態が１５分以上継続した状態を検出することはない。その結果、本実施形態のポータブル電源装置１０によれば、バッテリ２０に設けられた保護回路が動作してしまうことを防止して継続的な使用を行うことが可能となる。

１０ ポータブル電源装置
１１ 電解コンデンサ
１２ 保護回路動作防止回路
１３ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４ ＤＣ／ＡＣインバータ
１５ 電源コンセント
２０ バッテリ
２１ タイマ回路
２２ 抵抗素子
２３ ＭＯＳＦＥＴ
２４ 抵抗素子

Claims (3)

1. 装着された二次電池の直流電圧を交流電圧に変換して出力するためのポータブル電源装置であって、
   装着された二次電池からの直流電圧を交流電圧に変換する電圧変換部と、
   前記二次電池に対して所定時間間隔で所定値以上の電流が流れるような制御を行う保護回路動作防止回路と、
   を備えているポータブル電源装置。
2. 前記保護回路動作防止回路は、
   所定時間間隔を計時するためのタイマ回路と、
   前記タイマ回路からの出力に基づいて、前記所定時間間隔でオン状態となるスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子がオン状態となることにより前記二次電池の正極と負極間に前記所定値以上の電流を流すための負荷回路と、
   を有する請求項１記載のポータブル電源装置。
3. 前記所定時間間隔は、装着される二次電池に設けられている保護回路が動作する時間よりも短く、前記所定値は、前記保護回路が軽負荷状態であると判定する電流閾値よりも大きな値である請求項１または２記載のポータブル電源装置。

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