KR20140034848A

KR20140034848A - 충전 장치

Info

Publication number: KR20140034848A
Application number: KR1020137034132A
Authority: KR
Inventors: 요시키요 타니카와
Original assignee: 가부시키가이샤 케이엔드엠
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2013-05-01
Publication date: 2014-03-20
Also published as: KR101531625B1; CN103733465A; TWI497866B; WO2014017141A1; US20140111137A1; DE112013000137T5; JP2014027757A; JP5162043B1; TW201406003A; CN103733465B

Abstract

자립 운전 시에도 축전지를 충분히 충전하는 것이 가능한 충전 장치를 제공한다.
자립 운전 기능을 가지는 파워 컨디셔너(12)의 자립 운전 콘센트(12a)에서 공급되는 전력에 의해 축전지를 충전할 수 있는 충전 장치(20)에 있어서, 축전지(23)로의 충전 전류를 증감하는 증감 수단(충전제어회로(22))과, 발전 전원(태양전지(14))에서 파워 컨디셔너(12)로 공급되는 전압 또는 전류의 시간적 변화를 검출하는 검출수단(델타V 판정 회로(21))과, 증감수단에 의해 충전 전류를 시간 경과와 함께 증가시켜 검출수단에 의해서 검출되는 전압 또는 전류의 시간적 감소량이 소정의 역치보다 작은 경우에는 증감 수단에 의한 충전 전류의 증가를 계속하고, 전압 또는 전류의 시간적 감소량이 소정의 역치 이상인 경우에는 증감 수단에 의해 충전 전류를 소정 양 감소시키는 제어를 행하는 제어수단(충전제어회로(22))을 가진다.

Description

충전 장치 {CHARGING APPARATUS}

본 발명은 충전 장치에 관한 것이다.

동 일본 대지진의 정전으로 인해 축전지에 의한 비상 전원 장치가 중요시되었다. 또, 동 일본 대지진과 같은 대규모의 재해에서는 장기 정전에 대응한 축전 장치의 필요성이 주장되고 있으며, 예를 들어 태양 전지로부터 직접 충전을 할 수 있는 장치에 관한 기술도 제안되었다.

특허문헌 1에는 전압계에 의해 축전지의 충전 전류를 검출하고, 이 충전 전류가 최대가 되도록 스위치를 제어함으로써, 간단한 구성으로 축전지를 태양 전지에 의해 효율적으로 충전하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 축전지로부터 방전용 다이오드 및 릴레이를 통해서 파워 컨디셔너의 입력 측에 이르는 방전 경로와는 별도로 파워 컨디셔너의 출력 측에서 축전지에 이르는 충전 경로를 구비함으로써, 연계 운전시에도 태양 전지로부터의 충전이 가능해지는 기술이 개시되어 있다.

일본특허공개공보 특개평07-200963호 일본특허공개공보 특개2008-131759호

그런데, 특허문헌 1에 개시된 기술은, 상용 전원과의 연계는 고려되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 2에 공개된 기술에서는 상용 전원과의 연계는 고려되어 있지만, 새로운 회로의 추가가 요구되기 때문에 기존의 파워 컨디셔너에는 적용할 수 없다. 따라서, 이러한 기술은 전국에서 100만 가구 이상에 설치된 태양광 발전 장치에는 적용할 수 없는 문제점이 있다.

한편, 기존의 태양광 발전 장치에서는, 파워 컨디셔너가 자립 운전 기능을 가지고 있어서, 이 자립 운전 기능을 이용하면 장기 정전시에도 낮에는 최대 약 1.5kW의 교류 전력을 얻을 수 있다. 이 때문에 이 자립 운전 기능을 이용해서 축전지를 충전하는 것도 고려될 수 있다.

그러나, 일반적인 태양광 발전 장치에서는, 자립 운전시, 부하 전력이 태양 전지에서 공급되는 전력보다 커진 경우에는 파워 컨디셔너가 셧 다운되어버린다. 또한, 이와 같은 셧 다운이 생긴 경우, 파워 컨디셔너를 수동으로 재기동하지 않는 한 복귀되지 않는 경우가 많다. 따라서, 예를 들면, 1kW의 입력 전력이 필요한 축전 장치를 태양광 발전장치의 자립 운전에 의해 충전하고자 할 경우, 흐리거나 비가 오는 경우 등 1kW 이하의 발전 전력밖에 얻을 수 없는 날에는 충전을 시작할 수 없으며, 또한 쾌청한 날에는 처음에는 충전이 시작될 수 있더라도 구름이 끼어 태양 전지에 그림자가 생기면 바로 파워 컨디셔너가 셧 다운되어 충전이 중지되는 사태가 발생한다. 이 때문에 기존의 태양광 발전 장치에서는 축전지를 충분히 충전할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로 파워 컨디셔너의 자립 운전 시에도 축전지를 충분히 충전할 수 있는 충전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 자립 운전 기능을 가지는 파워 컨디셔너의 자립 운전 콘센트에서 공급되는 전력에 의해 축전지를 충전할 수 있는 충전 장치에 있어서, 상기 축전지로의 충전 전류를 줄이고 늘리는 증감수단과, 발전 전원에서 상기 파워 컨디셔너에 공급되는 전압 또는 전류의 시간적 변화를 검출하는 검출수단과, 상기 증감수단에 의해 상기 충전 전류를 시간 경과와 함께 증가시켜 상기 검출수단에 의해서 검출되는 상기 전압 또는 전류의 시간적 감소량이 소정의 역치보다 작은 경우에는 상기 증감수단에 의한 상기 충전 전류의 증가를 계속하고, 상기 전압 또는 전류의 시간적 감소량이 소정의 역치 이상인 경우에는 상기 증감 수단에 의해서 상기 충전 전류를 소정 양 감소시키는 제어를 행하는 제어수단을 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 따르면 자립 운전 시에도 축전지를 충분히 충전할 수 있다.

또한, 발명의 한 측면은, 상기 발명에 더하여 상기 발전 전원은 태양 전지이며, 상기 제어수단은 상기 태양 전지에서 상기 파워 컨디셔너를 통해서 상기 축전지에 공급되는 충전 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 따르면 일조 상태에 따라 시시각각 변화하는 태양 전지라 하더라도 축전지를 충분히 충전할 수 있다.

또한, 발명의 한 측면은, 상기 발명에 더하여 상기 제어수단은 상기 전압 또는 전류의 시간적 감소량을 전압 값 또는 전류 값으로 나누어 얻어지는 감소율이 소정의 역치보다 작은 경우에는 상기 증감 수단에 따른 상기 충전 전류의 증가가 계속되고, 상기 감소율이 소정의 역치 이상인 경우에는 상기 증감 수단에 의해서 상기 충전 전류를 소정 양 감소시키는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 따르면, 전압 또는 전류의 감소율을 참조하여서 파워 컨디셔너가 셧 다운되는 것을 확실하게 막을 수 있다.

또한, 발명의 한 측면은, 상기 발명에 더하여 상기 검출수단은 상기 발전 전원의 전압 또는 전류를 다른 두 개의 시정수(時定數)를 가지는 회로를 통해 입력하고, 이들 두 개의 회로의 출력을 비교함으로써 상기 전압 또는 전류의 시간적 감소량 또는 시간적 감소율을 검출하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성에 따르면, 간단한 회로 구성에 의해 전압의 시간적 감소량 또는 시간적 감소율을 확실하게 검출할 수 있다.

본 발명에 따르면, 파워 컨디셔너의 자립 운전 시에도 축전지를 충분히 충전할 수 있는 충전 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 구성 예를 나타내는 블록도이며,
도 2는 도 1에 나타낸 델타V 판정 회로의 구성 예를 나타내는 회로도이고,
도 3은 파워 컨디셔너의 부하가 변화된 경우의 전류, 입력 전압, 전압 변화 및 변화율의 관계를 나타낸 표이며,
도 4는 파워 컨디셔너의 부하가 변화된 경우의 전류, 입력 전압, 전압 변화 및 변화율의 관계를 나타내는 그래프이며,
도 5는 본 발명의 실시형태의 동작을 설명하기 위한 도면이며,
도 6은 본 발명의 실시형태의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

이어서 본 발명의 실시형태에 관해 설명한다.

(A) 실시형태의 구성의 설명

도 1은 본 발명의 실시형태와 관련된 충전 장치와, 태양광 발전 장치를 조합시킨 시스템의 전체 모습을 나타낸다. 이 도면에서 나타내는 바와 같이, 태양광 발전 장치(10)는 일반적으로 상용 전원 계통(1)과 제휴해서 구성되어 있으며, 본 발명의 실시형태와 관련된 충전장치(20)는 그 상용 전원 계통(1) 및 태양광 발전 장치(10)에 접속해서 사용한다.

태양광 발전 장치(10)는, 연계(連系) 브레이커(11), 파워 컨디셔너(12), 접속함(13) 및 태양 전지(14)를 가진다. 또한, 충전장치(20)는, 델타V 판정 회로(21), 충전제어회로(22), 축전지(23), AC-DC인버터(24) 및 DC-AC인버터(25)를 가지고 있으며, 또한, 상용 전원 계통(1)은, 전력계(2) 및 분전반(分電盤)(3)을 가지고 있다.

여기서, 상용 전원 계통(1)의 전력계(2)는, 상용 전원에서 공급(賣電)되는 전력량 또는 태양광 발전 장치(10)에서 상용 전원으로 공급(買電)되는 전력량을 측정해서 표시한다. 분전반(3)은, 상용 전원 또는 파워 컨디셔너(12)에서 공급되는 전력을, 각 부하로 분배하면서 동시에 각 부하의 전력 소비량이 규정치를 넘는 경우에는 차단하는 차단 장치를 가진다.

태양광 발전 장치(10)의 연계 브레이커(11)는, 온(ON) 상태에서는 태양광 발전 장치(10)를 상용 전원 계통(1)에 연계시키고, 오프(OFF) 상태에서는 태양광 발전 장치(10)를 상용 전원 계통(1)으로부터 분리한다.

파워 컨디셔너(12)는, 태양 전지(14)가 발생한 직류 전력을 상용 전원과 같은 전압(예를 들면,100V), 같은 주파수(예를 들면,50Hz 또는 60Hz) 및 같은 위상을 지닌 교류 전력으로 변환한다. 또한, 파워 컨디셔너(12)는 상용 전원에 관계없이 태양 전지(14)에서 발생한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 자립 운전 콘센트 (12a)에서 출력한 자립 운전 기능을 가지는 것이 일반적이다. 이에 따라, 상용 전원이 정전된 경우에도 파워 컨디셔너(12)의 미도시된 조작부를 조작하여 자립 운전 모드로 설정하고, 자립 운전 콘센트(12a)에 부하를 접속함으로써 부하로 최대 1.5kW정도의 전력을 공급할 수 있다. 그리고, 도 1의 예에서는 자립 운전 콘센트(12a)에는 충전 장치(20)의 전원 플러그(26)가 접속가능하게 되어 있다.

접속함(13)은, 복수의 패널로 구성되는 태양 전지(14)의 각각의 패널에서 발전한 직류 전력을 통합하여 파워 컨디셔너(12)에 공급한다. 태양 전지(14)는, 복수의 패널에 의해 구성되며 태양광을 직류 전력으로 변환해서 출력한다.

충전장치(20)의 델타V 판정 회로(21)는, 파워 컨디셔너(12)에 입력되는 전압의 시간적 감소율을 검출하고, 시간적 감소율이 소정의 역치 이상인 경우에는 출력 신호를 하이(high)상태로 하고, 그 이외의 경우에 로우(low) 상태로 한다. 충전제어회로(22)는 델타V 판정 회로(21)의 출력 신호를 토대로 하여, AC-DC인버터(24)에서 축전지(23)로 흐르는 충전 전류를 제어(증감)하면서 축전지(23)를 충전하는 기능을 갖는다.

축전지(23)는, 예를 들면, 리튬 이온 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 또는 납 축전지 그 밖의 2차 전지로 구성되며, 충전제어회로(22)에서 공급되는 직류 전력에 의해 충전되면서 동시에 DC-AC인버터(25)에 대해 충전된 직류 전력을 공급한다.

AC-DC인버터(24)는, 전원 플러그(26)에서 공급되는 교류 전력(AC)을 직류 전력(DC)으로 변환해서 출력한다. DC-AC 인버터(25)는 축전지(23)에서 공급되는 직류 전력(DC)을 교류 전력(AC)으로 변환해서 부하에 공급한다.

이어서, 도 2를 참조하여 도 1에 나타내는 델타V 판정 회로(21)의 구성의 일 예에 관해 설명한다. 이 도 2에서 나타내는 바와 같이 델타V 판정 회로(21)는 저항(211~217), 다이오드(218,219), 콘덴서(220~222), 가변저항(223), 콤퍼레이터(224), 트랜지스터(225) 및 전자릴레이(226)를 갖는다.

여기에서, 저항(211,212)은 직렬 접속된 상태로, 태양 전지(14)의 출력에 접속된다. 이에 따라 저항(211,212)은 태양 전지(14)의 출력 전압을 이들 소자 값에 따라 분압(分壓)해서 출력한다.

다이오드(218,219)는 전압 유지용 다이오드이며, 태양 전지(14)의 전압이 떨어진 경우에는 역 바이어스 상태가 되어 차단상태가 되고, 콘덴서(220,221)의 전압을 일정 시간 유지한다.

콘덴서(220)는, 예를 들면 전해 콘덴서로 구성되고, 가변 저항(223) 및 저항 (213)과 병렬 접속된다. 이 콘덴서(220)는, 태양 전지(14)의 출력 전압에 따라 충전되고, 콘덴서(220)와 가변 저항(223) 및 저항(213)에 의해 발생되는 시정수에 따라서 태양 전지(14)의 출력 전압을 일정 기간 유지한다. 보다 구체적으로는, 가변 저항(223)의 소자 값을 VR로 하고, 저항(213)의 소자 값을 R1로 하며, 콘덴서(220)의 소자값을 C1로 한 경우에 C1·(VR+R1)에 의해 나타내지는 시정수에 따른 시간, 전압을 유지한다.

콘덴서(221)는 예를 들면 전해 콘덴서로 구성되며, 저항(214)과 병렬 접속된다. 이 콘덴서(221)는 태양 전지(14)의 출력 전압에 따라 충전되어, 콘덴서(221)와 저항(214)에 의해 생기는 시정수에 따라서 태양 전지(14)의 출력 전압을 일정 기간 유지한다. 더 구체적으로는 저항(214)의 소자 값을 R2로 하고, 콘덴서(221)의 소자 값을 C2로 하는 경우에, C2·R2에 의해 나타내지는 시정수에 따른 시간, 전압을 유지한다. 또한, 전술한 콘덴서(220) 및 가변 저항(223) 및 저항(213)에 의해 생기는 시정수C1·(VR+R1)과, 콘덴서(221) 및 저항(214)에 의해 생기는 시정수 C2·R2는, C1·(VR+R1)＞C2·R2의 관계를 갖도록 설정되어 있다. 또한, C1·(VR+R1)는 몇 초 정도의 시정수이며, C2·R2는 그것보다 짧은 시정수이다.

가변 저항(223)은, 가변 단자가 저항(215)을 통해서 콤퍼레이터(224)의 입력 단자에 접속되어 있다. 이 가변 저항(223)을 조작함으로써 콤퍼레이터(224)에 입력되는 전압을 조정하여 콤퍼레이터(224)가 온(ON)이 되는 전압비를 설정할 수 있다.

저항(215,216)은 콤퍼레이터(224)의 입력 저항이고, 콤퍼레이터(224)에 입력되는 전류가 적정한 범위가 되도록 조정한다.

콤퍼레이터(224)는 가변 저항(223)의 출력 전압과 저항(214)의 출력을 비교하여, 가변 저항(223)의 출력 전압 쪽이 높은 경우에는 출력 신호를 하이 상태로 하고, 그 밖의 경우에는 출력 신호를 로우 상태로 한다.

저항(217) 및 콘덴서(222)는 평활화 회로를 구성하여, 콤퍼레이터(224)의 출력을 평활화하여 출력한다. 이에 따라 전자릴레이(226)의 채터링 등의 발생을 방지한다.

트랜지스터(225)는, 예를 들어 NPN형 바이폴라 트랜지스터에 의해 구성되어 콤퍼레이터(224)의 출력 신호가 하이 상태가 된 경우에는 온(on) 상태가 되어 콜렉터에 접속된 전자릴레이(226)에 전류를 통하게 하고, 로우 상태가 된 경우에는 오프(off) 상태가 되어 전자릴레이(226)로의 전류를 차단한다.

전자릴레이(226)는, 트랜지스터(225)가 온(on)의 상태가 된 경우에는 코일에 전류가 통해 접점이 전환되어 출력 신호가 하이 상태, 그 밖의 경우에는 출력 신호가 로우 상태가 된다. 이 전자릴레이(226)의 출력 신호는, 충전제어회로(22)에 공급된다. 그리고, 여기에서는 콤퍼레이터(224)의 출력에 의해 전자릴레이(226)를 온/오프 함으로써, 하이/로우 신호를 출력하는 예를 나타내고 있지만, 전자릴레이(226)를 사용하지 않고 콤퍼레이터(224) 또는 트랜지스터(225)의 출력 신호를 그대로 출력하게 해도 좋다. 콤퍼레이터(224)의 출력을 받아 어떻게 충전 전류를 제어하느냐에 대해서는 특별히 한정되지 않는다.

(B) 실시형태의 동작의 설명

이어서, 본 발명의 실시형태의 동작에 대해 설명한다. 또한, 이하에서는 평상시의 동작과 상용 전원이 정전 등에 의해서 정지되었을 경우의 동작에 관해 각각 설명한다.

우선, 상용 전원이 정상으로 동작하고 있는 평상시에는 태양 전지(14)에서 발전된 직류 전력은 접속함(13)을 통해서 파워 컨디셔너(12)에 공급된다. 파워 컨디셔너(12)에서는 직류 전력을 상용 전원과 같은 전압, 같은 주파수, 그리고 같은 위상의 교류 전력으로 변환해서 출력한다. 이와 같이 하여 출력된 교류 전력은 연계 브레이커(11)를 통해서 분전반(3)에 공급된다. 분전반(3)에 공급된 교류 전력은, 분전반(3)에 접속되어 있는 도시하지 않는 부하(예를 들어 가전 제품 등)에 분배된다. 여기에서 부하에 공급되는 전력보다 파워 컨디셔너(12)에서 공급되는 전력이 클 경우에는, 잉여 전력은 전력계(2)를 통해서 상용 전원에 대해 역조류(매전)된다. 또한, 부하에 공급되는 전력보다 파워 컨디셔너(12)에서 공급되는 전력이 작을 경우에는 부족 전력은 전력계(2)를 통해서 상용 전원에서 공급(매전)된다.

평상시에는 충전장치(20)의 전원 플러그(26)는 자립 운전 콘센트(12a)에는 접속되지 않고, 분전반(3)에 접속되어 있는 콘센트에 접속되고, 상용 전원 또는 태양 전지(14)로부터의 전력에 의해 충전된다. 또한, 이 경우에는 충전제어회로(22)는 후술하는 처리가 아닌 통상의 충전 처리를 실행한다. 즉, 충전제어회로(22)는 충전 개시시에는 어느 정도 큰 전류에 의해 충전을 실행하고, 완전 충전에 가까워지면, 전류를 서서히 줄이는 제어를 실행한다. 이에 따라 단시간에 확실하게 축전지(23)를 완전 충전 상태로 할 수 있다.

이어서, 정전 등에 의해 상용 전원에서의 전력 공급이 정지했을 경우의 동작에 관해 설명한다. 이러한 경우, 사용자는 파워 컨디셔너(12)의 미도시된 조작부를 조작하여 파워 컨디셔너(12)를 자립 운전 모드로 전환한다. 이에 따라, 파워 컨디셔너(12)의 자립 운전 콘센트(12a)에서는 최대 1.5kW 정도의 전력을 얻을 수 있다.

우선, 자립 운전 모드에서의 파워 컨디셔너(12)의 동작에 관해 설명한다. 도 3은 자립 운전 모드에 있어서, 자립 운전 콘센트(12a)에 접속되는 부하와, 부하로 흐르는 전류, 파워 컨디셔너(12)로의 입력 전압, 10W당 전압 변화, 및 전압의 변화율의 한 예를 나타내고 있으며, 도 4는 도 3에서 나타내는 관계를 그래프로서 나타내고 있다. 이들 도면에서 나타내는 바와 같이, 자립 운전 콘센트(12a)에 접속하는 부하가 증가하면, 그에 따라 파워 컨디셔너(12)에 입력되는 직류 전압(태양 전지(14) 출력전압)이 약간의 변화율로 서서히 감소한다. 그리고, 부하가 최대 전력점 부근(도3,4의 예에서는 850W 부근)에서 급격히 변화하여, 도 4에 X표로 나타내는 전력을 넘으면, 파워 컨디셔너(12)가 셧 다운하여 부하로의 전력 공급이 정지된다. 이러한 상태에 빠진 경우, 파워 컨디셔너(12)를 사용자가 수동으로 재시작할 필요가 생기는 경우가 많다. 이 때문에 기존의 충전 장치를 자립 운전 콘센트 (12a)에 접속해서 충전할 경우, 예를 들면, 충전 중에 구름의 영향 등으로 태양 전지(14)의 발전량이 감소하여 충전 장치의 소비 전력을 밑돌았을 경우에는 파워 컨디셔너(12)가 셧 다운되고, 사람이 눈치채지 못하는 경우에는 그대로 회복되지 못하기 때문에 충전되지 못한 상태가 되는 경우가 있었다.

본 실시형태에서는 이러한 불편을 해소하기 위해 다음과 같은 동작이 실행된다. 즉, 자립 운전 모드에 있어서, 축전지(23)를 충전하기 위해 충전장치(20)의 전원 플러그(26)가 자립 운전 콘센트(12a)에 접속되면, 충전제어회로(22)는, AC-DC인버터(24)에서 축전지(23)로 공급되는 충전 전류를, 0A의 상태에서 일정량(예를 들면, 10W에 상당하는 전류)만 증가시킨다. 그리고, 그때 델타V 판정 회로(21)의 출력 신호를 참조하여, 파워 컨디셔너(12)에 입력되는 부하 증가의 전후에서의 전압의 감소율(전압 감소량을 전압으로 나누어 얻어지는 값)이 소정의 역치 미만인 경우에는 같은 동작을 계속하고, 감소율이 소정의 역치 이상(예를 들면, 1%이상)인 경우에는 충전 전류를 0으로 설정하거나, 혹은 소정 양(예를 들면, 수십W) 감소시킨다. 예를 들어 부하를 10W증가한 경우에, 전압이 270V에서 265V로 감소한 경우에는, 전압 감소율은 1.85%(=(275-265)/270)으로 1%이상이기 때문에 충전전류가 0으로 설정되거나, 혹은 50W감소시킨다.

더 상세하게는 도 5(A)에서와 같이, 시각 T0에 있어서 충전이 시작되면, 충전제어회로(22)의 제어에 의해 충전 전류가 시간 경과와 함께 서서히 증가한다. 충전 전류가 증가하면, 도 4에 있어서 부하가 서서히 증가하는 상태가 되기 때문에, 직류 입력 전압(태양전지(14)의 출력 전압)이 서서히 감소한다. 그리고, 부하가 증대해서 최대 발전 전력 포인트 근처(I-V커브(도 4참조)의 어깨 부근)를 넘으면(도 4에서는 850W를 넘으면), 부하를 증대했을 때의 전압의 감소율이 급격히 커진다. 델타V 판정 회로(21)는 두 개의 다른 시정수(즉, C1·(VR+R1)과 C2·R2)에 의해 전압의 감소율을 검출하고, 이 감소율이 소정의 역치(예를 들면, 1%) 이상인 경우에는 콤퍼레이터(224)의 출력이 하이(high) 상태가 되어 전자릴레이(226)의 접점 상태가 변화하며, 델타V 판정 회로(21)의 출력이 도 5(B)에서 나타내는 바와 같이 시각 T1에 있어서 하이 상태가 된다. 이 결과, 충전제어회로(22)는, 충전 전류를 소정 양(예를 들면, 수십 W에 대한 전류) 감소시키기 때문에, 도 5(A)에서 나타내는 바와 같이 충전 전류가 소정 양 감소한다. 이 때문에, 도 4에 나타내는 ×표에 도달하기 전에 충전 전류가 감소하기(부하가 경감된다) 때문에, 파워 컨디셔너(12)가 셧 다운되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 전압의 감소율이 소정의 역치 미만인 경우에는 충전 전류가 점차 증가되도록 한다.

또한, 도 5(A)의 예에 나타내어진 대로, 시각 T1에 있어서, 충전 전류가 감소된 뒤에는 다시 충전 전류가 증가되고, 도 5(B)에서와 같이 시각 T2에 있어서 델타V 판정 회로(21)의 출력이 하이 상태가 되어 충전 전류가 소정 양 감소된다. 이때, 시각 T1보다 충전 전류의 도달 레벨이 증가하고 있는 것은, 태양 전지(14)의 발전량이 증가한 경우의 예이다. 또한, 시각 T3에서는 시각 T2의 경우와 발전량이 거의 변화하지 않은 예를 나타내고, 충전 전류의 도달 레벨은 시각 T2의 경우와 거의 같게 되어 있다. 시각 T3 후에는 발전량이 더욱 증가한 경우로, 델타V 판정 회로(21)에서 하이 펄스가 발생하지 않기 때문에, 최대 충전 전류까지 도달한다.

이어서, 도 6을 참조하여, 도 1에 나타내는 충전제어회로(22)에 있어서 실행되는 처리의 흐름에 대해 설명한다. 도 6에 나타내는 흐름도의 처리가 시작되면, 아래의 단계가 실행된다.

스텝 S1에서는, 충전제어회로(22)는, 델타V 판정 회로(21)에서 출력 신호를 입력한다. 구체적으로는 델타V 판정 회로(21)는 태양 전지(14)의 출력 전압을 입력하고, 두 개의 다른 시정수(C1·(VR+R1)과 C2·R2)에 의해 출력 전압의 시간적 변화를 검출한다. 이때, C1·(VR+R1)＞C2·R2이며, 또한 C1·(VR+R1)는 몇 초 정도의 시정수이며, C2·R2는 그것보다 짧은 시정수이므로, 예를 들면, 가변 저항(223)에서는 충전 전류 변화 전의 태양 전지(14)의 출력 전압에 대응하는 전압이 출력되며, 한편 저항(214)에서는 충전 전류 변화 후의 태양 전지(14)의 출력 전압에 대응하는 전압이 출력된다. 콤퍼레이터(224)는 이들을 비교하여, 변화 후의 전압 감소율이 소정의 역치 이상인 경우에는 출력을 하이 상태로 하고, 그 밖의 경우에는 로우 상태로 한다. 이 결과 콤퍼레이터(224)의 출력이 하이 상태가 된 경우에는 전자릴레이(226)가 구동되어, 델타V 판정 회로(21)의 출력이 하이 상태가 되며, 그 밖의 경우에는 로우 상태가 된다. 충전제어회로(22)는 델타V 판정 회로(21)의 출력 신호를 입력한다.

스텝 S2에서는 충전제어회로(22)는 델타V 판정 회로(21)의 출력이 하이(high)인지 아닌지 그 여부를 판정하여, 하이인 경우(스텝 S2:Yes)에는 스텝 S4로 진행되고, 그 이외의 경우(스텝 S2:No)에는 스텝 S3로 진행된다. 예를 들어, 도 5에서 T1, T2, T3의 타이밍에서는 델타V 판정 회로(21)가 하이 상태이기 때문에, Yes로 판정해서 스텝 S4로 진행하고, 그 밖의 경우에는 스텝 S3로 진행한다.

스텝 S3에서는 충전제어회로(22)는 축전지(23)의 충전 전류를 소정 양 증가시킨다. 예를 들면, 충전제어회로(22)는 축전지(23)로의 충전 전류를 10W증가시킨다. 그리고 스텝 S5에 진행된다.

스텝 S4에서는 충전제어회로(22)는 축전지(23)의 충전 전류를 소정 양 감소시킨다. 예를 들면, 충전제어회로(22)는 축전지(23)로의 충전 전류를 수십W 감소시킨다. 혹은 충전 전류를 0으로 한다. 그리고 스텝 S5로 진행된다. 이에 따라 도 5(A)의 시각 T1, T2, T3에서 나타내는 바와 같이 충전 전류가 일정량 감소한다. 또한 이때의 충전 전류의 감소량은 스텝 S3에서의 증가량보다 커지도록 설정한다(예를 들면, 전술과 같이 10W와 수십W와 같이 설정한다).

스텝 S5에서는 충전제어회로(22)는 처리할지 말지를 판정하고, 처리를 종료하지 않는다고 판정했을 경우(스텝 S5:No)에는 스텝 S1에 돌아가 앞의 경우와 같은 처리를 반복하고, 그 이외의 경우(스텝 S5:Yes)에는 처리를 종료한다. 덧붙여 처리를 종료할지 여부의 판정 방법으로서는, 예를 들면 축전지(23)의 전압이 축전지(23)의 종류에 따라 정해지는 어떤 전압 값이 되었을 경우에는 처리를 종료하는 방법이 있다. 그리고, 충전 종료 후에 자연 방전을 포함한 방전으로 잃어버린 만큼 조금씩 충전하는 모드(일반적으로 트리클 충전이라 한다)로 들어가도록 해도 좋다.

이상과 같은 처리에 따르면, 축전지(23)로의 충전 전류를 서서히 증가시키고, 태양 전지(14)의 전압의 감소율이 소정의 역치 이상인 경우에는, 충전 전류를 소정 양 감소시키도록 했기 때문에(예를 들면 파워컨디셔너(14)의 자립 운전시, 부하 전력을 태양 전지에서 공급되는 전력보다 커지지 않도록 했기 때문에), 자립 운전 중의 파워 컨디셔너(12)가 셧 다운되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 파워 컨디셔너(12)가 모르는 사이에 셧 다운되어 충전이 정지하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 사용자가 파워 컨디셔너(12)를 재기동하는 수고를 생략할 수 있다. 그리고 또한, 태양 전지(14)의 발전 전력이 충전 장치(20)의 필요한 입력 전력(예를 들면, 정격 입력 전력)보다 작은 경우에도 축전지(23)를 충전할 수 있다.

(C)변형 실시형태의 설명

이상의 실시형태는 일 예로서, 본 발명이 상술한 바와 같은 경우에만 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다. 예를 들면, 이상의 실시형태에서는 발전 전원으로서 태양 전지(14)를 사용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이 밖에도 예를 들면, 풍력 발전이나 수력 발전을 이용하는 것도 가능하다.

또, 이상의 실시 형태에서는 델타V 판정 회로(21)로써, 다른 시정수의 회로와 콤퍼레이터(224)를 이용하도록 했지만 이런 구성은 일례로서, 이 이외의 구성을 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 태양 전지(14)의 출력 전압을 A/D변환해서 디지털 신호로 변환하고, 변환 후의 디지털 데이터에 따라 DSP(Digital Signal Processor) 또는 CPU(Central Processing Unit)에 의해 같은 처리를 실현하도록 해도 좋다.

또, 이상의 실시형태에서는, 도 5에서와 같이 델타V 판정 회로(21)의 출력이 하이 상태가 된 경우에는 충전 전류를 항상 일정량 줄이도록 했지만, 상황에 따라 줄이는 양을 변화시키도록 해도 좋다. 예를 들면, 델타V 판정 회로(21)의 출력이 하이 상태가 되는 시점에서의 충전 전류가 시간적으로 증가하고 있는 경우(예를 들어 도 5처럼 시각 T1, T2, T3에서의 충전 전류가 증가하고 있는 경우), 또는 충전 전류가 시간적으로 거의 일정한 경우에는 태양 전지(14)의 출력이 증가 또는 일정한 상태이므로, 그러한 경우에는 충전 전류의 감소량을 적게 설정하고, 전력의 손실을 적게 하는 한편 델타V 판정 회로(21)의 출력이 하이 상태가 되는 시점에서의 충전 전류가 시간적으로 감소하고 있는 경우에는 태양 전지(14)의 출력이 감소하고 있는 상태이므로, 그러한 경우에는 파워 컨디셔너(12)를 셧 다운시키지 않는 것을 최우선시하여, 충전 전류의 감소량을 많이 설정할 수 있다.

또한, 이상의 실시 형태에서는, 충전 전류를 증가한 경우의 전압의 감소율의 대소에 따라 제어하도록 했지만, 예를 들면 전압의 감소율이 아니라 전압의 감소량에 따라 제어를 실시하도록 해도 좋다. 또한, 전압이 아니라 전류의 감소율 또는 감소량에 근거하여 판정하거나 전력의 감소율 또는 감소량에 근거하여 판정하거나 해도 좋다.

1; 상용 전원 계통
2; 전력계
3; 분전반
10; 태양광 발전 장치
11; 연계 브레이커
12; 파워 컨디셔너
13; 접속함
14; 태양 전지
20; 축전 장치
21; 델타V 판정 회로(검출수단)
22; 충전제어회로(증감수단, 제어수단)
23; 축전지
24; AC-DC인버터
25; DC-AC인버터

Claims

자립 운전 기능을 가진 파워 컨디셔너의 자립 운전 콘센트로부터 공급되는 전력에 의해 축전지를 충전할 수 있는 충전 장치에 있어서,
상기 축전지로의 충전 전류를 줄이고 늘리는 증감수단과,
발전 전원에서 상기 파워 컨디셔너에 공급되는 전압 또는 전류의 시간적 변화를 검출하는 검출수단과,
상기 증감 수단에 의해서 상기 충전 전류를 시간 경과와 함께 증가시켜, 상기 검출수단에 의해 검출되는 상기 전압 또는 전류의 시간적 감소량이 소정의 역치보다 작은 경우에는 상기 증감 수단에 의한 상기 충전 전류의 증가를 계속하고, 상기 전압 또는 전류의 시간적 감소량이 소정의 역치 이상인 경우에는 상기 증감 수단에 의해서 상기 충전 전류를 소정 양 감소시키는 제어를 수행하는 제어수단을 가지는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
제 1항에 있어서,
상기 발전 전원은 태양 전지이며,
상기 제어 수단은 상기 태양 전지에서 상기 파워 컨디셔너를 통해 상기 축전지로 공급되는 충전 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제어수단은 상기 전압 또는 전류의 시간적 감소량을 전압 값 또는 전류 값으로 나누어 얻어지는 감소율이 소정 역치보다 작은 경우에는 상기 증감 수단에 의한 상기 충전 전류의 증가를 계속하고, 상기 감소율이 소정의 역치 이상인 경우에는 상기 증감 수단에 의해서 상기 충전 전류를 소정 양 감소시키는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출수단은 상기 발전 전원에서의 전압 또는 전류를, 다른 두 개의 시정수를 가지는 회로를 통해서 입력하고, 이들 두 개의 회로의 출력을 비교함으로써, 상기 전압 또는 전류의 시간적 감소량 또는 시간적 감소율을 검출하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.