JPH0657048U

JPH0657048U - 交流充放電装置

Info

Publication number: JPH0657048U
Application number: JP094006U
Authority: JP
Inventors: 一路藤岡
Original assignee: 一路藤岡
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】複数のバッテリー＆スイッチを設け、変動電圧を直接
（直流に変換せず）、制御装置のスイッチ指令で充電す
る。放電はＬＣによりおこなうことにより高性能、安価
な装置を実現する。【目的】夜間電力、太陽エネルギー等安価なエネルギー
を効率良く蓄電し、夏場の負荷平準化、エネルギー問題
解決の一翼を担う。【構成】大小の電圧を有する複数のバッテリーとそれぞ
れに接続するスイッチとスイッチをオンオフする制御装
置からなる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、夜間電力や太陽エネルギーをバッテリーに蓄え、昼間の需要時に利用する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

太陽電池と夜間充電電池とは別システムであった。また、充電時は、交流電圧を整流し一定電圧（（または定電流として）外部抵抗を設けてバッテリーを充電するため、損失が大きかった。放電時には、インバータとして交流に変換していた。整流のため、大きなコンデンサーやインダクタンスを必要とし、また、バッテリーエレメントの電流を個別に変えることはできなかった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案では、大小の電圧を持つバッテリーを組み合わせて交流に近い波形を出し、入力を交流のまま（整流せず）時間的に分割してバッテリーに充電し、損失が少なく、バッテリーの効率を向上させることができる。従来の欠点を解消しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

【図１】は、本考案による交流充放電装置の原理図である。同図で、１は電力会社の交流電圧を全波整流後の電圧線である。２は本装置による電圧線である。３はスイッチ群である。４はバッテリーエレメント群（Ｂ１からＢ１０まで直列に接続）である。５は太陽パネル、６は負荷で、家庭であれば電灯・洗濯機・テレビ等である。例えば、昼間はスイッチＳ２３、Ｓ２４をオンにし、太陽パネルから充電する。日照の具合いにより電圧が変化しても、スイッチＳ１からＳ２０のうち、適切に選択して充電する。一方、深夜にはＳ２１、Ｓ２２をオンにして（Ｓ２３、Ｓ２４オフ）電圧の大きさに応じたバッテリーのスイッチをオンにし、充電する。また、Ｓ２５、Ｓ２６を交互オンにして負荷６に交流電力を供給する。１９，２０は、交流共振子である。

【０００５】

【図２】は、

【図１】での（夜間充電のときの）動作電圧の説明図である。同図で、７は入力電、８は選択バッテリー電圧、９は時間軸である。同図のように入力電圧７に追従してバッテリー電圧８を階段状に変化させる理由は、双方の低い内部抵抗に起因する大電流を阻止するためである。また、

【図１】に戻って説明すれば、スイッチＳ２０をオンのまま、Ｓ１０、Ｓ９、Ｓ８、Ｓ７・・・・と次々に切り替えれば階段状電圧になる。ただし、

【図２】の１０のように入力電圧より高いか等しい電圧を充電するには、

【図１】で、Ｓ２０の代わりにＳ１９をオンにする。以上の動作は、

【図１】の太陽パネル５が接続のときも行なわれる。

【０００６】また、個々バッテリーへの充放電量が別途、検出器・制御装置により計算されていて、バランスの悪いバッテリーだけを充電することができる。例えば、Ｂ４とＢ５が充電量不足のときは、他のスイッチはオフでＳ４とＳ１４のみオンにすればよい。

【０００７】

【図３】は、

【図２】の詳細説明図である。１１、１２はバッテリー電圧変更タイミング点であり、例えば、１１のタイミングで切り替えると斜線部の電圧がバッテリーに加わり、これを内部抵抗（バッテリー＋スイッチ＋入力電源）で割った充電電流が流れる。（スイッチ）タイミング点を１２の時点まで遅らせると、より大きな電流が流れる。

【０００８】このように、本考案の大きな特長の１つは、入力電圧の変化に対応しバッテリーエレメントの選択（スイッチ）タイミングにより充電電流量を自由に変えられることにあり、内部抵抗のみのため、従来のように外部可変抵抗挿入による損失を激減することができる。また、階段状電圧のため、いわゆるパルス幅変調のような振幅の大きな電流は流れない。

【実施例】

【０００９】

【図４】に、やや詳しい典型的な実施例を示す。まず、本装置を使用しないときは、スイッチｓ１４，ｓ１５のみがオンで１００ｖの商用電源が負荷６に加えられる。夜間になるとｓ１４、Ｓ１５がオフ、Ｓ２１、Ｓ２２がオンになり、整流器１３を通って

【図３】のような変化電圧が２に供給される。バッテリーエレメント４は、直列に接続されている。（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３・・・・Ｂ９，ｂ１，ｂ２，・・・ｂ５，ｂ６）。いま、Ｂ群は１２ボルト，ｂ群は２ボルトとする。

【００１０】スイッチ群３（Ｓ１〜Ｓ１７，ｓ１〜ｓ１３）のどこを”オン”するかで１２０ボルトまでの任意の電圧２ボルト単位で発生できる。例えば、８２ボルトで充電したいときは、Ｓ４３とｓ１２をオンにするとよい。また、バッテリーの充電量のバランス上、ｂ２を特に充電したい時は、ｓ２、ｓ９をオンすればよい。これらのスイッチをオンオフするのは、制御装置１６が、供給線２の電圧の値、時刻、充電量の状態、電流値の状態、などを総合的に判断しておこなう。なお、バッテリーの容量を１２ボルトごと一定とすると、まず、ｂ群が充電完了するので、ｓ７をオンにしてＢ９の充電完了を待つ。完了したらＳ１７をオンにしてＢ８の充電完了を待つ。・・・以下同様にすれば、各バッテリー充電量を一定にすることができる。

【００１１】昼間、Ｓ２１・Ｓ２２がオフになりＳ２３・Ｓ２４がオンになるので太陽パネル５から電圧が２に供給される。上記と同様に、２の電圧に応じてバッテリーのスイッチをオン、オフすればよい。１４・１５は、電流値検出用コイルである。また、

【図４】でスイッチ（Ｓ１〜ｓ１３）は種類が種々考えられる。Ｓ１４・Ｓ１５・Ｓ２１〜Ｓ２４・は頻度が日１回程度と低いため、リレー接点が抵抗が少なくて良い。一方、Ｓ２５・Ｓ２６は高頻度・大電流素子（今の所、半導体等）となろう。放電はＳ２５・Ｓ２６を交互にオン、オフすることでおこなわれる。Ｓ２６オンでコンデンサー２０を充電し、Ｓ２５オンで放電する。

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、変動する入力電圧から無理のないバッテリー充電が行なれれ、また、なめらかな出力が得られる。経済的には安い夜間電力や太陽電気を蓄え、効率よく利用できる。勿論、商用電気の供給停止に備える無停電装置としても利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】原理図

【図２】電圧波形

【図３】詳細波形

【図４】実施例

【符号の説明】

１商用交流電源線２バッテリー電圧線３スイッチ４バッテリーエレメント５太陽パネル６負荷（電灯、空調機、等）７交流電圧波形８バッテリー電圧波形９時間軸１０最大電圧１１小電流充電時のスイッチタイミング点１２大電流充電時のスイッチタイミング点１３整流器１４バッテリー検流コイル１５負荷検流コイル１６制御装置１９交流共振コイル２０交流共振コンデンサー

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複数の異なる電圧を有するバッテリー
と、変動電圧線と該バッテリーとをつなぐスイッチ群
と、該スイッチをオン・オフする制御機構、からなる交
流電圧充放電装置。