JPH0657049U - AC charging / discharging device - Google Patents

AC charging / discharging device

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JPH0657049U
JPH0657049U JP005285U JP528593U JPH0657049U JP H0657049 U JPH0657049 U JP H0657049U JP 005285 U JP005285 U JP 005285U JP 528593 U JP528593 U JP 528593U JP H0657049 U JPH0657049 U JP H0657049U
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battery
voltage
charging
switches
turned
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一路 藤岡
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一路 藤岡
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Abstract

(57)【要約】 複数のバッテリーとスイッチを設け、変動入力電圧を整
流せず充電、または放電することを特徴とした交流充放
電装置 【目的】 夜間電力または太陽パネルから電力充電し、
需要時に放電することによる節電や停電対策。ポータブ
ル装置のコンパクトな電源を供給する。 【構成】 複数のバッテリーとスイッチ、スイッチをオ
ンオフする制御装置、検流計等センサー等
(57) [Summary] AC charging / discharging device characterized by charging and discharging without rectifying the fluctuating input voltage by providing multiple batteries and switches [Purpose] Nighttime power or solar panel power charging,
Measures for power saving and blackouts by discharging electricity when demanded. Provides a compact power supply for portable devices. [Structure] Multiple batteries and switches, control devices that turn the switches on and off, sensors such as galvanometers, etc.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、夜間電力をバッテリーに蓄え、昼間の需要時にや太陽エネルギーと一 緒に利用する装置に関するものである。 The present invention relates to a device that stores nighttime electric power in a battery and uses it together with solar energy at the time of daytime demand.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

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 ーエンレメントの電流を個別に変えることはできなかった。 The solar cell and nighttime rechargeable battery were separate systems. In addition, when charging, the battery was charged by rectifying the AC voltage and installing a constant voltage (or as a constant current) external resistance, resulting in a large loss. At the time of discharge, it was converted into alternating current as an inverter. Rectification required large capacitors and inductance, and the current of the battery element could not be changed individually.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

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。 装置は、コンパクトでかつ、太陽エネルギーを併用でき、従来の欠点を解消しよ うとするものである。 In the present invention, a battery with large and small voltages is combined to generate a waveform close to an alternating current, and the input is divided into the alternating current (without rectification) in time to charge the battery to reduce loss and improve battery efficiency. Can be made. The device is compact and can use solar energy at the same time, and attempts to overcome the drawbacks of the prior art.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【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の電圧線である。 2は本装置による電圧線である。3は双方向スイッチ群である。 4はバッテリーエレメント群(B1からB8、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。 まず、夜間はスイッチs100をオンにし、交流電圧から直接充電する。 詳細は省略するが、例えば、正の半波ではまずs1とs37がオンしてb10を 充電し、電圧の上昇とともにb9、b8、・・B8、B7、B6と充電する。負 の半波ではs19、s21オンでb1を充電し、以下b2、b3・・B1、B2 と充電する。この様に交互にスキャンすると充電量が平均化される。FIG. 1 is a principle view of an AC charging / discharging device according to the present invention. In the figure, 1 is a voltage line of an AC voltage of a power company. 2 is a voltage line by this device. Reference numeral 3 is a bidirectional switch group. Reference numeral 4 denotes a battery element group (B1 to B8, b1 to b10 connected in series). 5 is a solar panel, 6 is a load, and in the case of a home, it is an electric light, a washing machine, a television, etc. First, at night, the switch s100 is turned on and the battery is charged directly from the AC voltage. Although details are omitted, for example, in the positive half-wave, s1 and s37 are first turned on to charge b10, and as the voltage increases, b9, b8, ... B8, B7, B6 are charged. In the negative half-wave, s19 and s21 turn on to charge b1, and then b2, b3 ... B1, B2. By alternately scanning in this way, the charge amount is averaged.

【0005】 昼間は、交流1との並列運転をしないときは、s100をオフにし、s1〜s3 8をオン、オフして交流(階段状)を発生する。同時に太陽パネル5からの電圧 が加わる。これらは、負荷6に印加される。 太陽パネルからの電圧は100v以下の直流が多く、しかも日照の具合いにより 電圧が変化する。これの対策の一つとしてスイッチs200とコンデンサー8を 設ける。 7は、スイッチを駆動する信号を作る制御装置である。During the daytime, when parallel operation with AC 1 is not performed, s100 is turned off and s1 to s38 are turned on / off to generate AC (stepwise). At the same time, the voltage from the solar panel 5 is applied. These are applied to the load 6. Most of the voltage from the solar panel is 100 V or less, and the voltage changes depending on the condition of the sun. As one of countermeasures against this, a switch s200 and a capacitor 8 are provided. Reference numeral 7 is a control device that produces a signal for driving the switch.

【0006】[0006]

【図2】は、[Figure 2]

【図1】での(昼間放電のときの)動作電圧の波形図である。同図 で,11はバッテリからの出力電圧波形、12は太陽パネルからの出力電圧波形 、14は時間軸である。 13は、コンデンサー8の充電電圧波形であり、A点でスイッチs200が入り 放電する。この電流は、負荷6に流れ、バッテリーからの流出電流を減らすが、 条件によっては、双方向スイッチsを通ってバッテリーを充電する。 s200は正の半波を過ぎるとオフになるので、斜線の部分でバッテリー電力に 太陽パネルの電力供給が加わる。 勿論、正の半波の開始点(B)よりs200をオンする方法もあるが、大きな突 入電流がB点で発生する。FIG. 1 is a waveform diagram of an operating voltage (during daytime discharge) in FIG. In the figure, 11 is the output voltage waveform from the battery, 12 is the output voltage waveform from the solar panel, and 14 is the time axis. Reference numeral 13 is a charging voltage waveform of the capacitor 8, and the switch s200 is turned on and discharged at point A. This current flows to the load 6 to reduce the current flowing out from the battery, but depending on the condition, the battery is charged through the bidirectional switch s. Since the s200 turns off after passing the positive half-wave, the solar panel power supply is added to the battery power in the shaded area. Of course, there is also a method of turning on s200 from the start point (B) of the positive half wave, but a large inrush current occurs at point B.

【0007】 以上の例のように、放電時には各バッテリーの残充電量にばらつきが生じる。個 々ノ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るの で、充電時、バランスの悪いバッテリーだけを充電すると良い。 例えば、B1が充電量不足のときは、他のスイッチはオフでs22,s16(正 の半波)、s23,s17(負の半波)を適切なタイミングでオン・オフすれば よい。As in the above example, the remaining charge amount of each battery varies during discharging. Since the charge / discharge amount for each battery is calculated separately by the detector and controller, it is good to charge only the unbalanced battery when charging. For example, when the charge amount of B1 is insufficient, the other switches may be turned off and s22, s16 (positive half-wave) and s23, s17 (negative half-wave) may be turned on / off at appropriate timing.

【0008】 このように、スイッチ4ケをタイミング良くオンオフすれば、単一電圧のバッテ リーの充電を、商用交流から直接充電でき、従来のようにトランスや整流装置が 不用になる。 従って、一般のポータブル機器やコードレス機器にも応用でき、充電装置を(そ の小形・軽量性の故)内蔵することができる。As described above, if the four switches are turned on and off in a timely manner, it is possible to directly charge the battery with a single voltage from the commercial alternating current, thus eliminating the need for a transformer and a rectifying device as in the conventional case. Therefore, it can be applied to general portable devices and cordless devices, and a charging device can be built in (because of its small size and light weight).

【0009】 図2の9、は保護回路用抵抗である。 たとえば、スイッチS100がオフのとき、9を高抵抗とすると弱電流がながれ 、検流計10には適正な電圧が発生するが、2の抵抗や電圧(負荷状態)が異常 だとメインスイッチS100はオンにならず、ブザーやフリッカーランプで使用 者にしらせる。漏電(2つの抵抗9でのアンバランス電圧で検出)や雷にたいし ても異常ならS100をオンにしない。 S100がオン後の異常電流は検流計10が行い、S100をオフにする。Reference numeral 9 in FIG. 2 denotes a protection circuit resistor. For example, when the switch S100 is off, if 9 has a high resistance, a weak current flows and an appropriate voltage is generated in the galvanometer 10, but if the resistance or voltage (load state) of 2 is abnormal, the main switch S100 Does not turn on, but lets the user use a buzzer or flicker lamp. If there is an abnormality with respect to leakage (detected by the unbalanced voltage between the two resistors 9) or lightning, S100 is not turned on. The galvanometer 10 performs the abnormal current after S100 is turned on, and turns off S100.

【0010】 以上述べたように、本装置によれば、夜間電力を交流のまま充電し、昼間には太 陽パネルと共に利用することが小形・軽量の装置で実現可能であることを示した 。As described above, according to the present device, it has been shown that it is possible to charge the nighttime electric power in the form of alternating current and use it with the solar panel in the daytime with a small and lightweight device.

【実施例】【Example】

【0011】[0011]

【図3】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S300のみがオンで、100vの 商用電源が負荷6に加えられる。 夜間には、スイッチS100がオンになって本装置は’充電’となる。 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・・・ ・B8,b1,b2,・・・b9,b10)。いま、B群は12ボルト,b群は 2ボルトとする。FIG. 3 shows a slightly more detailed exemplary embodiment. First, when the apparatus is not used, only the switch S300 is turned on, and a 100v commercial power source is applied to the load 6. At night, switch S100 is turned on and the device is'charged '. The battery elements 4 are connected in series. (B1, B2, B3 ... B8, b1, b2, ... b9, b10). Now, it is assumed that the B group is 12 volts and the b group is 2 volts.

【0012】 スイッチ群3(s1〜s38)のどこを”オン”するかで120ボルトまでの任 意の電圧を2ボルト単位で発生できる。例えば、+104ボルトで充電したいと きは、s24とs2をオンにするとよい。また、バッテリー充電量のバランス上 、B2を特に充電したい時は、s25、s12(正の半波のとき)またはS26 、S13(負の半波 時)をオンすればよい。どのスイッチをオンオフするかは 、制御装置7が、供給 線2の電圧の値、時刻、充放電電流値、充電量、などを 総合的に判断しておこなう。 充電が全バッテリー均一に終了したときとか、時間切れとか、バッテリー異常と かの場合、S100をオフにする。An arbitrary voltage up to 120 V can be generated in units of 2 V depending on which part of the switch group 3 (s1 to s38) is turned “on”. For example, if you want to charge at +104 volts, turn on s24 and s2. Further, in view of the balance of the battery charge amount, when it is desired to particularly charge B2, s25, s12 (in the positive half-wave) or S26, S13 (in the negative half-wave) may be turned on. The control device 7 comprehensively determines the value of the voltage of the supply line 2, the time, the charging / discharging current value, the charge amount, etc. to determine which switch is turned on / off. If the charging is completed uniformly for all batteries, the time has expired, or the battery is abnormal, S100 is turned off.

【0013】 放電は、つぎのように行なう。まず、一般的にはS300をオフにする。 (並列運転のときはオンのまま)。 つぎに、S100をオンにし商用交流電圧1に同期してs1からs38のうち時 々刻々適切なスイッチをオンオフする。まず、Aからスキャンし、つぎにBから スキャンする。 S200は、正の半波で2のバッテリー電圧と等しい時点でオンにする。 このようにしてバッテリー4と太陽パネル5の並列運転(負荷6への電力供給ま たは余剰電力のバッテリー充電)がおこなわれる。The discharge is performed as follows. First, generally, S300 is turned off. (It remains on during parallel operation). Next, S100 is turned on, and in synchronism with the commercial AC voltage 1, an appropriate switch is turned on / off every moment from s1 to s38. First, scan from A, and then scan from B. S200 turns on at a time equal to the battery voltage of 2 on the positive half-wave. In this way, the parallel operation of the battery 4 and the solar panel 5 (power supply to the load 6 or charging of the surplus power of the battery) is performed.

【0014】 17はdi/dt軽減のためのコイル、16は時計である。 20バッテリーに出入りする電流を検出するためのコイルである。 放電は充電量0になるまでおこなわず、数%残すのが好ましい。無停電用電源と しても使うためである。Reference numeral 17 is a coil for reducing di / dt, and 16 is a timepiece. 20 A coil for detecting the current flowing in and out of the battery. Discharging is not performed until the charge amount reaches 0, and it is preferable to leave a few percent. This is because it is also used as an uninterruptible power supply.

【0015】 また、図3でスイッチ(s1〜s400)の種類は色々考えられる。s100や s300は動作頻度が日1回程度で低いため、リレースイッチ(オン抵抗が少な い)で良いが、s1〜38は、高頻度動作・大電流素子(今の所、半導体)が好 ましい。Further, various types of switches (s1 to s400) can be considered in FIG. Since the s100 and s300 operate at a low frequency of about once a day, a relay switch (with a low on-resistance) may be used, but for s1 to 38, a high-frequency operation / high-current device (currently a semiconductor) is preferable. Yes.

【0016】 図3では、太陽パネル5からの受電は図1とは別の方法を記載している。 即ち、スイッチs41〜s58を設け、パネルからの変動電圧に応じてオンする スイッチを変更する。 なお、高い電圧時にオンするスイッチs46〜s53は、半導体を用いても良い が、他のスイッチは、リレーが好ましい。In FIG. 3, a method of receiving electric power from the solar panel 5 different from that of FIG. 1 is described. That is, the switches s41 to s58 are provided, and the switches to be turned on are changed according to the fluctuating voltage from the panel. Semiconductors may be used for the switches s46 to s53 that are turned on when the voltage is high, but other switches are preferably relays.

【0017】 本装置の他の応用例として、移動しながら用いる高周波電源や可変電源が考えら れる。 上記までの記述では、スイッチ(s1〜38)の切り替え速度は、出力が入力商 用波形と同期したものであったが、s100をオフにしてスイッチの切り替え速 度を早めれば、高周波電源になる。 一方、1つのスイッチ時間内で、オン時間(デューティ比)を変えれば、出力可 変電源になる。いわゆるパルス幅変調(PWM)が、従来の欠点である大きなス パイクノイズなしに利用できる。 15はこのような、他のエネルギー利用機構を示し、制御装置7には周期や出力 値を指令する。As another application example of the present apparatus, a high frequency power source and a variable power source used while moving can be considered. In the above description, the switching speed of the switches (s1 to 38) was such that the output was synchronized with the input commercial waveform. However, if s100 is turned off and the switching speed of the switches is increased, a high frequency power supply is obtained. Become. On the other hand, if the on-time (duty ratio) is changed within one switch time, the output variable power supply is obtained. So-called pulse width modulation (PWM) can be used without the conventional drawback of large spike noise. Reference numeral 15 indicates such another energy utilization mechanism, which instructs the control device 7 about the cycle and the output value.

【考案の効果】[Effect of device]

以上のように、本考案によれば、変動する複数の入力電圧から効率よくバッテリ ー充電がおこなわれ、また、品質の良い出力を得るコンパクトな装置を提供でき る。 経済的には、安価な夜間電力や太陽エネルギーを蓄え、昼間の需要時に利用でき ることは勿論の事、無停電装置、可変電源、高周波電源に利用できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a compact device that efficiently charges a battery from a plurality of fluctuating input voltages and obtains a high-quality output. Economically, it can be used for uninterruptible devices, variable power supplies, and high-frequency power supplies, as well as being able to store inexpensive nighttime electric power and solar energy and use it during daytime demand.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】原理図[Figure 1] Principle diagram

【図2】電圧波形[Figure 2] Voltage waveform

【図3】実施例FIG. 3 Example

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 商用交流電源線 2 本装置の出力電圧線 3 スイッチ群 4 バッテリーエレメント群 5 太陽パネル 6 負荷(電灯、空調機、等) 7 スイッチの制御装置 8 コンデンサー 9 保護検出器 10 電流(及び電圧)検出器 11 交流電圧波形 12 太陽パネル出力電圧 13 コンデンサー電圧波形 14 時間軸 15 他の負荷 16 時計 1 Commercial AC power supply line 2 Output voltage line of this device 3 Switch group 4 Battery element group 5 Solar panel 6 Load (light, air conditioner, etc.) 7 Switch control device 8 Capacitor 9 Protection detector 10 Current (and voltage) detection Device 11 AC voltage waveform 12 Solar panel output voltage 13 Capacitor voltage waveform 14 Time axis 15 Other load 16 Clock

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【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。
1. An AC voltage charging / discharging device comprising: a battery having a plurality of different voltages; a group of switches connecting a variable voltage line to the battery; and a control mechanism for turning on / off the switches.
JP005285U 1993-01-05 1993-01-05 AC charging / discharging device Pending JPH0657049U (en)

Priority Applications (2)

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JP005285U JPH0657049U (en) 1993-01-05 1993-01-05 AC charging / discharging device
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