JPH0970148A - 蓄電池充電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 増設した補助蓄電池を充分に活用できる装置
を提供するとともに、きわめて簡便な構成で補助蓄電池
の過放電放置を太陽電池の充電によって極力防止する蓄
電池充電制御装置を提供すること。 【解決手段】 主及び補助発電手段Ｐ１（Ｇ），Ｐ２
と、これら両発電手段の双方から充電される主蓄電池Ｂ
１と、補助発電手段により充電され且つ主蓄電池にスイ
ッチを介して接続された補助蓄電池Ｂ２と、主蓄電池Ｂ
１の端子電圧が設定電圧を越え且つ補助蓄電池Ｂ２の端
子電圧より高い場合に、スイッチを閉じ、補助蓄電池Ｂ
２の端子電圧が設定電圧を越えた場合、又は補助蓄電池
Ｂ２側から主蓄電池Ｂ１側へ電流が流れた場合に、スイ
ッチを開くように制御するスイッチ制御回路Ｃ２とから
成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、商用電源の利用困
難な砂漠地帯，山間地，キャンプ場，海岸，洋上等で、
電気機器を利用する場合に使用される太陽光発電システ
ムの主業務に使用される主蓄電池と、汎用に補助的に使
用される増設蓄電池（以下、補助蓄電池という）の制御
や、自動車，ボート等でエンジンスタート用に使用され
る蓄電池と、増設して汎用に使用される蓄電池を制御し
たり、補助蓄電池の電圧低下を知らせるのに好適な蓄電
池充電制御装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】従来より、蓄電池は種々の用
途に用いられるが、特に、商用電源の利用が困難な場所
では、太陽光発電システムが好適に使用され、天候の不
順な日が多く続いたような場合などに備えて、使用され
る蓄電池の容量に余裕を持たせることが一般に行われて
いる。

【０００３】このような太陽光発電システムでは、主業
務以外の用途で電力を利用することが度々行われる。例
えば、照明用システムにＴＶ等の電気機器を増設して娯
楽用としても利用できるようにすることがある。この場
合、蓄電池電圧がある規定値以下になった際に、ＴＶ負
荷を切離して照明用にのみ電力を供給するように制御を
行い、発電電力の有効利用を図ることがある。

【０００４】また、最近のアウトドアレジャーで活躍す
るキャンピングカー等では、エンジンスタート用の蓄電
池の他に、キャンピングカー内で使用する電源のために
増設用の補助蓄電池を設けることがある。このような場
合、車に搭載されている発電機により増設した蓄電池を
充電できれば発生電力を有効に利用する上で大変都合が
良い。

【０００５】ところで、蓄電池を増設しても上述の太陽
光発電システムの主業務に支障を来さないようにするに
は、太陽光発電量に余裕が有る場合だけ電力を使用する
のが絶対条件であり、娯楽用に増設したＴＶを使用しす
ぎると照明運用時間が短縮される。また、キャンピング
カーの例では、エンジンスタート用の蓄電池を放電して
しまえば重大な問題となるのは明らかである。

【０００６】このため、増設した補助蓄電池はエンジン
スタート用の蓄電池と電気的に分離する必要が生じる。
すなわち、エンジンの発電機による充電は行いつつ、エ
ンジンスタート用の蓄電池からは充電しないといった制
御が必要になる。従来からこの用途にダイオードによる
逆流防止をおこなっているシステムがあった。これは、
アイソレータを用いたものが知られており、発電機の出
力を２つのダイオードで分流し、増設用とエンジンスタ
ート用とを分離する方式である。

【０００７】しかしながら、アイソレータを用いた方式
は発電機の電圧がダイオードにより約１Ｖ程度も低下し
てしまうため、予め発電機の出力を高くする必要があっ
たり、ＩＣ化された発電機に制御電流が流れずに、発電
が開始出来ないといった問題があった。

【０００８】また、分離独立して増設された蓄電池では
使用直後の充電が行われないために、過放電放置される
ケースが多く、蓄電池の寿命に著しい影響を与えてい
た。

【０００９】さらに増設した蓄電池は、過放電状態まで
使用してしまうことができるために、負荷のスイッチ切
り忘れ等の原因で過放電状態になってしまう事故が発生
していた。この様な事故を未然に防ぐために、補助蓄電
池の端子電圧を常に監視し、規定値以下に低下した場合
は、警報を発したり過放電状態を事前に防止するような
装置を併設するなど装置全体が複雑となり、このような
警報装置を含めたシステムのコストを上昇させていた。

【００１０】

【目的】そこで、本発明は上記従来の諸問題を解決し、
増設した負荷を充分利用したり、増設した補助蓄電池を
フルに活用できる装置を提供するとともに、きわめて簡
便な構成で補助蓄電池の過放電放置を太陽電池の充電に
よって極力くい止め、さらに補助蓄電池の過放電状態を
電圧変動で使用者に伝えるなどの蓄電池充電制御装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の蓄電池充電制御装置は、主及び補助発電手
段と、これら両発電手段の双方から充電される主蓄電池
と、補助発電手段により充電され且つ主蓄電池にスイッ
チを介して接続された補助蓄電池と、主蓄電池の端子電
圧が設定電圧を越え且つ補助蓄電池の端子電圧より高い
場合に、スイッチを閉じ、補助蓄電池の端子電圧が設定
電圧を越えた場合、又は補助蓄電池側から主蓄電池側へ
電流が流れた場合に、スイッチを開くように制御するス
イッチ制御回路とから成る。

【００１２】また、補助発電手段と主蓄電池との接続を
開閉する第１スイッチと、補助発電手段と補助蓄電池と
の接続を開閉する第２スイッチを配設し、スイッチ制御
回路によって主蓄電池の端子電圧が設定電圧を越えた場
合には第１スイッチを開き、補助蓄電池の端子電圧が設
定電圧を越えた場合には第２スイッチを開くようにした
ことを特徴とする。

【００１３】また、補助蓄電池の端子電圧が設定電圧を
下回る場合は、スイッチの開閉動作を繰り返し行うこと
によって、補助蓄電池を使用している負荷への供給電圧
が過放電状態での電圧と主蓄電池の電圧とに、スイッチ
の開閉動作に応じて変動し特別な表示装置を使用せず
に、負荷に接続されている機器の表示灯などを過放電表
示装置として使用することが可能となる。

【００１４】また、両蓄電池間に流れる電流の大きさが
設定値より上回ったことを検出した場合に、スイッチの
開閉を繰り返してこの電流が一定になるように制御する
ようにしてもよい。

【００１５】さらに、上記主発電手段を車両エンジンの
発電機とし、主蓄電池をエンジンのスタート用などに用
いられる蓄電池とすると特に効果が大きい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施例につ
いて詳細に説明する。

【００１７】図１に示すように、本発明の蓄電池充電制
御装置は、主発電手段である第１の太陽電池Ｐ１と、こ
れにより充電される主蓄電池Ｂ１が設けられた主業務用
の太陽光発電システムＳと、補助発電手段である第２の
太陽電池Ｐ２、この太陽電池Ｐ２に後記する制御回路Ｍ
を介して接続された補助蓄電池Ｂ２、及び補助蓄電池Ｂ
２に接続された負荷Ｌ２（例えばテレビ等の娯楽用の負
荷）から成る回路とから構成されている。

【００１８】さらに、太陽光発電システムＳの主蓄電池
Ｂ１及び補助蓄電池Ｂ２は、太陽電池Ｐ１，Ｐ２の双方
から充電され、主蓄電池Ｂ１と補助蓄電池Ｂ２とは制御
回路Ｍを介して接続されている。

【００１９】ここで、太陽光発電システムＳに設けられ
ている主蓄電池Ｂ１は、照明，医療用冷蔵庫，通信機等
の主業務用の負荷Ｌ１に接続されている。なお、図中Ｃ
１は主に主蓄電池Ｂ１の過充電や過放電の防止等を行う
蓄電池制御回路であり、太陽電池Ｐ１と逆流防止ダイオ
ードＤ５を介して接続されている。

【００２０】また、制御回路Ｍは、太陽電池Ｐ２からの
電流が第１スイッチである電界効果トランジスタＦＥＴ
１、主蓄電池Ｂ１からの逆流を防止する逆流防止ダイオ
ードＤ１、第２スイッチであるＦＥＴ４、補助蓄電池Ｂ
２からの逆流を防止する逆流防止ダイオードＤ４、及び
主蓄電池Ｂ１と補助蓄電池Ｂ２との接続を開閉するため
の蓄電池間スイッチであるＦＥＴ２，ＦＥＴ３，主蓄電
池Ｂ１から補助蓄電池Ｂ２への逆流を防止するダイオー
ドＤ２，補助蓄電池Ｂ２から主蓄電池Ｂ１への逆流を防
止するダイオードＤ３と、これらスイッチの開閉を制御
するスイッチ制御回路Ｃ２とから構成されている。

【００２１】太陽光発電システムＳからの充電電流は、
制御回路Ｍに設けられた蓄電池間スイッチであるＦＥＴ
２，ＦＥＴ３を通じて補助蓄電池Ｂ２を充電することが
できる。スイッチ制御回路Ｃ２は、補助蓄電池Ｂ２の端
子電圧と主蓄電池Ｂ１の端子電圧とを検出する電圧検出
手段を備えており、主蓄電池Ｂ１の端子電圧が第１の設
定値より低い場合は、蓄電池間スイッチであるＦＥＴ２
及びＦＥＴ３をオフ状態（スイッチを開放）にするよう
に制御する。

【００２２】この場合は、太陽光発電システムＳからの
補助蓄電池Ｂ２への充電は行われない。一方、太陽光発
電システムＳでの電気使用量が少なく、主蓄電池Ｂ１が
満充電状態に近づき、電圧検出手段が主蓄電池Ｂ１の端
子電圧が第１の設定電圧を越え、しかもこの端子電圧が
補助蓄電池Ｂ２の端子電圧より高い場合を検出した場合
には、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３をオン状態（スイッチを閉
成）に制御して、太陽光発電システムＳからの充電電流
が補助蓄電池Ｂ２へ流れるようにする。

【００２３】すなわち、この第１の設定電圧を、太陽光
発電システムＳで使用されている主蓄電池Ｂ１がほぼ満
充電状態を示す値に設定しておいた場合には、同システ
ムに余剰電力が発生した場合のみ増設した補助蓄電池Ｂ
２を充電する動作を行うのである。なお、補助蓄電池Ｂ
２が満充電となり第２の設定電圧を越えたことを電圧検
出手段が検出した場合は、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３をオフ
状態とする。

【００２４】また、主蓄電池Ｂ１の出力端子とＦＥＴ２
との間には電流検出手段である微小抵抗ＲＳが接続され
ている。これは、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３がオンとなると
主蓄電池Ｂ１から補助蓄電池Ｂ２へ向かって電流が流れ
るが、この電流値を制限することにより、補助蓄電池Ｂ
２の許容電流値を越えた充電電流が流れた際に、これら
ＦＥＴ２及びＦＥＴ３によって補助蓄電池Ｂ２を保護す
ることができる。

【００２５】すなわち、微小抵抗器ＲＳの両端に発生す
る電圧を利用して、この電圧値が設定値以上になった場
合は、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３をオン・オフする制御を行
うのである。このオン・オフ制御に時定数を設けること
によって一般的なスイッチング動作を行うことが容易に
実現でき、一定の充電電流値にクランプさせることが可
能となるのである。

【００２６】また、スイッチ制御回路Ｃ２は太陽電池Ｐ
２の充電等により主蓄電池Ｂ１の端子電圧が高くなり、
主蓄電池Ｂ１の端子電圧が第１の設定電圧より高くなっ
た場合には、ＦＥＴ１をオフするように制御し、補助蓄
電池Ｂ２の端子電圧が第１の設定電圧より高くなった場
合はＦＥＴ４をオフにするように制御する。

【００２７】また、補助蓄電池Ｂ２の端子電圧が過放電
状態を示す値まで低下したような場合は、ＦＥＴ２及び
ＦＥＴ３を使用者が認識できる程度のゆっくりした周期
（例えば約０．５秒以上）でスイッチ制御回路Ｃ２によ
りオン・オフを制御することでもって、補助蓄電池Ｂ２
が過放電状態に陥った時点で、強制的に主蓄電池Ｂ１か
ら充電電流を流すことにより、補助蓄電池Ｂ２の端子電
圧を変動させることができる。このような電圧変動は、
補助蓄電池Ｂ２に接続されている負荷にも電圧変動とし
て伝わり、機器の表示灯や画面等の変動（明・暗を繰り
返すなどの変動）として使用者に知らせることができ
る。

【００２８】次に、本蓄電池装置を自動車や船舶のエン
ジンによる発電システムに接続した場合について説明す
る。図２に示すように、上述の太陽光発電システムＳに
代えて、車両に搭載されたエンジンによる発電機Ｇ（主
発電手段）が主蓄電池Ｂ１の端子に並列に接続される構
成としてもよい。

【００２９】例えば、エンジンが停止し発電機Ｇからの
充電が行われていない状態で、主蓄電池Ｂ１の端子電圧
が設定値より低い場合は、上述したようにＦＥＴ２及び
ＦＥＴ３をオフとする。また逆に、エンジンがスタート
し発電機Ｇによる蓄電池Ｂ１への充電が行われ、主蓄電
池Ｂ１が満充電状態に近づき、主蓄電池Ｂ１の端子電圧
が設定電圧を越えると、ＦＥＴ２及びＦＥＴ３はオンと
なるので充電電流が補助蓄電池Ｂ２へ流れる。

【００３０】すなわちこの場合でも、設定電圧を主蓄電
池Ｂ１の満充電状態を示す値にしておいた場合には、エ
ンジンによる発電システムに余剰電力が発生した場合の
み増設した補助蓄電池Ｂ２へ充電するという動作を行う
ことができる。なお、主蓄電池Ｂ１の端子とＦＥＴ２と
の間に設けた微小抵抗ＲＳの機能については図１に基づ
いて既に述べたので説明を省略する。

【００３１】なお、上述した発電機Ｇが停止した場合
や、太陽電池Ｐ２による太陽光発電システムの負荷Ｌ２
への電力供給が増加したことによって、補助蓄電池Ｂ２
への充電電流が低下し、さらに電流が反転した場合に
は、主蓄電池Ｂ１の端子電圧がたとえ設定値を越えた場
合でも、補助蓄電池Ｂ２から逆に主蓄電池Ｂ１への放電
電流が流れてしまう。この放電を防止するために、制御
回路内に比較器を設け、これにより主蓄電池Ｂ１の端子
電圧より補助蓄電池Ｂ２の端子電圧が高くなった場合
は、主蓄電池Ｂ１の端子電圧が第１の設定値より高い場
合でもＦＥＴ２及びＦＥＴ３をオフとするように制御し
てもよい。

【００３２】なおまた、主発電手段や補助発電手段は太
陽電池や車両に搭載されたエンジンによる発電機に限定
されるものではなく、風力や水力等周知の発電手段が適
用できることはいうまでもない。またスイッチも電界効
果トランジスタに限定されるものではなく、周知の各種
スイッチ手段を適用できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主発電手段及び補助発電手段の双方から増設した補助蓄
電池を充電することができるだけでなく、たとえ補助蓄
電池を過放電状態まで使い切った場合でも、補助発電手
段として太陽電池を適用したものでは、例えば翌日の日
中にある程度充電することができるため、補助蓄電池の
ダメージを極力低減することができる。特に、キャンピ
ングカー等の野外で使用されるものに適用した場合で
は、増設した補助蓄電池を使い切ることが可能になり、
補助蓄電池の能力を最大限に活用できる。

【００３４】また、例えばエンジン発電機等のＩＣ化さ
れた主発電手段には、従来は接続できなかった補助蓄電
池を接続することが可能となり利用上大変都合が良い。

【００３５】また、太陽光発電システムに本発明を適用
した場合では、太陽光発電システムの電力余剰分を補助
蓄電池に蓄えることが可能となるため、娯楽用に増設し
た電気機器による主システムの運転停止などの障害が発
生しない。これにより、エネルギーの利用効率が非常に
高くなり、本来の用途以外にも余剰電力を安心かつ有効
に供給できるという顕著な効果を期待できる。

【００３６】また、複雑な過放電警報装置を併設しなく
とも、簡便な構成で負荷の表示灯等の明暗、点滅動作等
を警報信号として、負荷の使用者への警報信号とするこ
とが可能となり、システムコストも著しく低減させるこ
とができる。

【００３７】さらに、補助発電手段からの充電電流を主
蓄電池の制御用スイッチと補助蓄電池の制御用スイッチ
と独立して制御できるようにすることにより、仮に主蓄
電池の端子電圧が設定電圧より高くなって、主蓄電池へ
の充電をストップした場合でも、補助蓄電池への充電を
続行することが可能となり、補助発電手段の能力を最大
限に生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蓄電池充電制御装置の一実施例を
示す全体構成図である。

【図２】本発明に係る蓄電池充電制御装置の他の実施例
を示す全体構成図である。

【符号の説明】

Ｐ１ ・・・ 第１の太陽電池（主発電手段） Ｐ２ ・・・ 第２の太陽電池（補助発電手段） Ｇ ・・・ 発電機（主発電手段） ＦＥＴ２，ＦＥＴ３ ・・・ 蓄電池間スイッチ ＦＥＴ１ ・・・ 第１スイッチ ＦＥＴ４ ・・・ 第２スイッチ Ｂ１ ・・・ 主蓄電池 Ｂ２ ・・・ 補助蓄電池 ＲＳ ・・・ 微小抵抗器（電流検出手段） Ｃ１ ・・・ 蓄電池制御回路 Ｃ２ ・・・ スイッチ制御回路 Ｍ ・・・ 制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主及び補助発電手段と、これら両発電手
   段の双方から充電される主蓄電池と、前記補助発電手段
   により充電され且つ前記主蓄電池にスイッチを介して接
   続された補助蓄電池と、前記主蓄電池の端子電圧が設定
   電圧を越え且つ前記補助蓄電池の端子電圧より高い場合
   に、前記スイッチを閉じ、前記補助蓄電池の端子電圧が
   設定電圧を越えた場合、又は前記補助蓄電池側から前記
   主蓄電池側へ電流が流れた場合に、前記スイッチを開く
   ように制御するスイッチ制御回路とから成る蓄電池充電
   制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の蓄電池充電制御装置で
   あって、前記補助発電手段と前記主蓄電池との接続を開
   閉する第１スイッチと、前記補助発電手段と前記補助蓄
   電池との接続を開閉する第２スイッチを配設し、前記ス
   イッチ制御回路によって前記主蓄電池の端子電圧が設定
   電圧を越えた場合には前記第１スイッチを開き、前記補
   助蓄電池の端子電圧が設定電圧を越えた場合には前記第
   ２スイッチを開くようにしたことを特徴とする蓄電池充
   電制御装置。