JP2006296109A - Household compact power supply - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は蓄電池を家庭用の交流電源に充電器を介して接続して充電すると共に、この蓄電池電源を交流電源に変換して、アウトドア活動や、家庭用交流電源のトラブルが発生時に利用することができる小型電源装置に関する。 In this invention, the storage battery is connected to a household AC power source via a charger for charging, and the storage battery power source is converted to an AC power source to be used when outdoor activities or troubles with a household AC power source occur. The present invention relates to a small power supply device that can
最近好まれるようになってきたアウトドア活動を充実するために、車載用の12Vや24Vの蓄電池を対象として、この蓄電池の直流電源を使って交流100V電源を取り出すDC/AC変換器が安価に販売されるようになり、交流100V電源がない自然の中で各種の家庭用の電気器具を簡単に使うことができるようになった。そして、この時使われる市販のDC/AC変換器は、車に積んだ蓄電池の使用を前提としているが、理論的には車から蓄電池を取り外すなどして、蓄電池単体とDC/AC変換器とを組み合わせて交流100V電源を取り出して使用することも可能である。 In order to enhance outdoor activities that have become popular recently, DC / AC converters that take AC 100V power from the DC power supply of this battery are sold inexpensively for 12V and 24V automotive batteries. As a result, various household electric appliances can be easily used in nature where there is no AC 100V power supply. The commercially available DC / AC converter used at this time is premised on the use of a storage battery loaded in the car. Theoretically, the storage battery alone and the DC / AC converter are removed by removing the storage battery from the car. It is also possible to take out and use an AC 100V power source in combination.
しかし、蓄電池を自動車から取り外した使い方をして過放電状態になると、再度この蓄電池を自動車にのせても、消耗した電池では自動車のセルモータが回らないから重大なトラブルとなり、結局、この市販のDC/AC変換器は、蓄電池を自動車に積んだ状態で、しかも、自動車のエンジンを動かして、充電しながら家庭用の電気器具を使う方法に限定せざるを得なかった。 However, if the storage battery is removed from the vehicle and it becomes over-discharged, even if this storage battery is placed on the vehicle again, it becomes a serious problem because the exhausted battery does not rotate the cell motor of the vehicle. The / AC converter has to be limited to a method of using household electric appliances while charging with a storage battery loaded in a car and running an automobile engine.
また、蓄電池には家庭用の交流電源に接続して充電するための充電器が市販されているから、車載用の蓄電池を取り外すのではなくこの目的のために蓄電池を入手すれば、この蓄電池は市販の充電器で充電することができるようになる。そして、満充電の蓄電池を電源としてDC/AC変換器を使用して、アウトドアの環境で交流100V電源を利用することは可能である(特許文献1参照)。
しかしながら、この種の目的に使用できる蓄電池の多くは、コストと容量の関係から自動車用の鉛蓄電池に限定されてしまうが、この蓄電池は過放電や過充電を行うと劣化が早くなり、自己放電も進みやすい性質がある。このため、常時使用している車載用の蓄電池であれば全く問題がないが、アウトドアで交流100V電源を使用するときには、使用する間隔がまちまちで、自己放電によって現在の電池容量が不明なときが多く、満充電で保管しておいても、実際にDC/AC変換器を使って交流100V電源を取り出して、各種の家庭用の電気器具を使おうとするときには、自己放電で予定した電気容量が失われている場合があり、蓄電池を過放電させてしまうことも多かった。 However, many of the storage batteries that can be used for this type of purpose are limited to lead-acid batteries for automobiles due to the relationship between cost and capacity. However, when these batteries are overdischarged or overcharged, they deteriorate quickly and self-discharge. Is easy to proceed. For this reason, there is no problem if it is an on-vehicle storage battery that is always used, but when using an AC 100V power supply outdoors, there are times when the interval of use varies and the current battery capacity is unknown due to self-discharge. In many cases, even if the battery is stored at full charge, when the AC 100V power supply is actually taken out using a DC / AC converter and various household appliances are used, the electric capacity planned by self-discharge is reduced. In some cases, it was lost, and the storage battery was often overdischarged.
また、市販の充電器を使って充電するときには、この蓄電池は不使用状態でも自己放電して充電の必要性が出てくるから、なれない人では適正な時期に充電操作が行えず、過充電や過放電を起こしてしまうことが多く、誰でも簡単に取り扱いができるものではなく、使い勝手が非常に悪いものとなっていた。 In addition, when charging using a commercially available charger, this storage battery will self-discharge even when not in use and the need for charging will come out. In many cases, overdischarge occurs, and it is not easy for anyone to handle, and it is very user-friendly.
また、夫々単独に市販されて一般的となった機能部品を組み合わせる使用方法では、充電する時や、交流100V電源を取り出す時には、夫々の配線の組換えが必要である。そして、この部分をあらかじめ配線しておいて、スイッチ操作などで切換えできるようになっていても、夫々の性質をよく理解した者にとっては使いこなせても、一般の家庭用として特別な予備知識のない誰もが使いこなせるものではなく、過充電や過放電のトラブルが発生するから、このような電源装置に対する期待があっても、商品化するには多くの問題点がある。 Moreover, in the usage method which combines the functional parts which were marketed independently and became common, when recharging or taking out AC 100V power supply, recombination of each wiring is required. And even if this part is wired in advance and can be switched by switch operation etc., it can be used for those who understand each property well, but there is no special background knowledge for general household use Not everyone can use it, and troubles of overcharge and overdischarge occur, so even if there are expectations for such a power supply device, there are many problems in commercialization.
このため、家庭用の交流100V電源のない屋外で家庭用電気器具を使おうとするときには、市販のエンジン発電機を使うとか、使用場所の近くに自動車をとめて、この自動車の蓄電池にDC/AC変換器を接続して交流100V電源を取り出して、延長コードを使って引き出して使用することが一般的とならざるを得なかった。 For this reason, when trying to use home appliances outdoors without a 100V AC power supply for home use, use a commercially available engine generator or stop the car near the place of use, and use DC / AC as the battery for this car. It has become common to connect the converter and take out the AC 100V power source, and use the extension cord to pull it out.
この発明は上記課題を解決するもので、蓄電池1を内装する枠体2を有し、この枠体2には電源入力部3と、この電源入力部3からの電力に基づいて前記蓄電池1に充電するための電池充電制御回路4と、この蓄電池1を電源として直流電源を交流100V電源に変換するDC/AC変換回路5と、このDC/AC変換回路5の交流出力を外部から使用できるようにする交流電源出力部6、とを備えた電源装置において、前記枠体2に内装された前記蓄電池1は複数個備えており、この複数個の蓄電池1は並列接続されずにその中の1個を所定の順序で選択するための選択手段7を有し、この選択手段7は選択された蓄電池1を前記DC/AC変換回路5に接続すると共に、前記電源入力部3から前記電池充電制御回路4に電源が供給されているときに、前記選択手段7によって選択されなかった蓄電池1の中の1個を選択する第二選択手段8を有し、この第二選択手段8は選択した蓄電池1に前記電池充電制御回路4を接続しており、所定の順序で蓄電池1を選択する前記選択手段7が、第二選択手段8で選択中の蓄電池1を選択したとき、この第二選択手段8は他の蓄電池1に選択変更することを特徴とする。
The present invention solves the above-described problem, and has a
また、前記DC/AC変換回路5の入力電気容量、もしくは交流電源出力部6の所定の出力電気容量が設定値から外れたときにおいて、前記選択手段7は前記DC/AC変換回路5の入力を所定の順序で次の蓄電池1に接続を切換え、前記交流電源出力部6から交流電源を連続して出力する構成としたから、複数個の蓄電池1を使って長時間使用できるようになった。
When the input electric capacity of the DC /
また、前記第二選択手段8によって選択して接続された電池充電制御回路4が充電中の蓄電池1の満充電を検出時、蓄電池1の充電操作を完了すると共に、前記第二選択手段8は残存容量が少ない蓄電池1を選択してこの蓄電池1に電池充電制御回路4を接続するから、複数個の蓄電池1は常に満充電状態に維持できるようになる。
When the battery
また、前記電池充電制御回路4には蓄電池1の充電時間をカウントする第一タイマー手段9aを備え、蓄電池1の充電操作を完了している電池充電制御回路4は、前記第一タイマー手段9aが第一時間をカウントしたときに、前記第二選択手段8が選択した蓄電池1に充電を開始するから、蓄電池1の使用頻度が少ないときにも複数個の蓄電池1は過充電にはならないものとなった。
The battery
また、前記電池充電制御回路4には蓄電池1の充電時間をカウントする第二タイマー手段9bを備え、前記電池充電制御回路4が充電中の蓄電池1の満充電を検出する前に前記第二タイマー手段9bが第二時間をカウントしたときに、前記電池充電制御回路4は警報手段10を作動させてその蓄電池1の充電操作を完了する構成としたから、利用している蓄電池1が劣化している時にはこの蓄電池1の異常がわかるようになる。
The battery
更に、前記蓄電池1が前記電池充電制御回路4及びDC/AC変換回路5と接続するための接続端子11は、前記蓄電池1を着脱自在に内装する枠体2の蓋12に取り付けられ、台枠13の上に載せられた蓄電池1は、この台枠13と前記接続端子11との間に狭着されながら、前記電池充電制御回路4及びDC/AC変換回路5に接続されているから、なれない人にも劣化した電池の交換が簡単にできるようになった。
Further, a connection terminal 11 for connecting the
この発明の枠体2内には複数個の蓄電池1が備え付けられており、この複数個の蓄電池1の中のひとつに、DC/AC変換回路5を接続して交流出力を取り出し、また、残った複数個の蓄電池1のひとつに電池充電制御回路4を接続して充電する構成であり、この蓄電池1の使用と充電は選択手段7によって所定の順序で選択されるから、ひとつの蓄電池1もしくは並列接続された蓄電池1を使って、蓄電池1への充電と交流100V電源の出力とを交互に行うものと違って、蓄電池1に充電しながら他の蓄電池1から100V交流電源の使用が可能となった。このため、主たる目的がアウトドアの環境で使う電源装置であっても、家庭で常に使う小電力の電気器具のラジオやテレビなどを、この小型電源装置に接続して使用できるようになる。
A plurality of
このようにこの小型電源装置はアウトドアの使用要求のないときでも、屋内で積極的にラジオやテレビに接続して使用できるようになったから、使われる蓄電池1は定期的に管理された状態で充電と放電を繰り返しており、蓄電池1は劣化せずに長期間に亘って使用できるようになった。また、本来の目的であるアウトドア環境で使用するときでも、備え付けられた蓄電池1は満充電に近い状態からの使用となるから、期待する電気容量を確保することができる。更に、アウトドアの環境で使って蓄電池1が放電しても、帰宅してからは先の電気器具の電源として使われるから、蓄電池1の充電が直ちにはじまり、過放電のまま放置して蓄電池1を劣化させてしまうようなことはない。
In this way, this small power supply can be used by actively connecting to a radio or television indoors even when there is no demand for outdoor use. Therefore, the
また、この発明では前記DC/AC変換回路5の入力電気容量、もしくは交流電源出力部6の所定の出力電気容量が維持できなくなったときに、入力側の蓄電池1の接続を自動的に交換する構成であるから、複数個の蓄電池1を使って必要とする容量の交流100V電源が連続して出力できるから、アウトドアの環境においても長時間に渡り交流100V電源を連続して使用することができるようになった。
In the present invention, when the input electric capacity of the DC /
また、前記DC/AC変換回路5が接続されていない蓄電池1を対象に電池充電制御回路4が接続されており、この電池充電制御回路4が接続されて満充電となったときに、第二選択手段8は残存容量が少ない蓄電池1を選択してこの蓄電池1に電池充電制御回路4を接続するから、アウトドアの環境で交流100V電源を使用するときに備えて蓄電池1は常に満充電状態に維持できて、アウトドアの環境での使用可能時間が長くなるものである。
Further, when the battery
また、この電源装置において、交流100Vの出力電源の使用頻度が少ないときには、各蓄電池1は満充電状態が維持されるから、更なる充電は過充電の恐れがある。この発明では、蓄電池1の充電時間をカウントする第一タイマー手段9aを設け、ひとつの蓄電池1に充電後次の蓄電池1の充電が開始される時間が管理できるようになったから、蓄電池1は必要以上の充電が行なわれなくなり、蓄電池1の耐久性が維持できるとともに、ひとつの蓄電池1から取り出せる電気容量は長期間に亘って安定することができた。
Moreover, in this power supply device, when the frequency of use of the AC 100V output power supply is low, each
また、使用する蓄電池1への充電時間は、使用する蓄電池1と電池充電制御回路4の組み合わせによっておおよその時間は決まってくる。蓄電池1が劣化して来ると、長時間に亘って高電流の充電電流が流れ続けるから、充電完了までの時間が長くなってしまう。この発明では第二タイマー手段9bを備えて第二時間をカウントしたときにまだ充電が完了できていない時にはこの蓄電池1は異常であり、この時には警報手段10によって異常を知らせるから、取扱者は蓄電池1の交換などの対応が直ぐにできるようになる。
Further, the charging time for the
また、家庭用の電池電源として使われる蓄電池1は、かなりの期間使い続けることができても、時期がくれば劣化して新しい蓄電池1に交換しなければならなくなる。この発明では枠体2の蓋12に蓄電池1の接続端子11が取り付けられており、この接続端子11と蓄電池1を載せる台枠13との間で蓄電池1を挟み込んで保持しているから、電池交換の信号などで、蓄電池1を取り外す時には、枠体2の蓋12を開けるだけで蓄電池1の上部が開放され、容易に蓄電池1の交換ができるようになった。また、新しい蓄電池1を台枠13の上に置いて蓋12を閉じるだけでそのまま電源が接続されるものであり、重くて大型のために取扱いにくい蓄電池1であっても、この発明ではその取扱いが非常に簡単にできるようになった。
Moreover, even if the
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1はこの発明の小型電源装置の構成を表したブロック図、図2はこの実施例の小型電源装置の斜視図、図3はその断面図である。2はこの小型電源装置の枠体、1はこの枠体2内に複数個収納された蓄電池、14は枠体2の底部に取り付けた車輪、15は車輪14とは反対側の枠体2の底部に取り付けられた補助脚、16はこの小型電源装置の移動時に使用する伸縮自在の把手であり、この把手16を引き出して補助脚15側を浮かせて枠体2を引っ張って移動することができ、使用する場所ではこの把手16を収納して、補助脚15を着地させることで枠体2が固定することができる。この時、車輪14に図示せざるストッパーが取り付けてあれば更に確実に固定することができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a small power supply device of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the small power supply device of this embodiment, and FIG. 3 is a sectional view thereof. 2 is a frame of the small power supply device, 1 is a storage battery housed in the
6は枠体2の側壁に設けた交流電源出力部であり、この交流電源出力部6に家庭用交流100Vを使う電気器具を接続することによって、屋外などで交流100V電源がない場所であっても、これらの電気器具を使用することができるようになり、この発明となる小型電源装置の主たる使用目的となっている。
この発明の小型電源装置の構成を表したブロック図である図1において、3は交流100Vなどの電源を取り込むための電源入力部、4はこの電源入力部3から供給された電源に基づいて前記蓄電池1に充電する為の電池充電制御回路であり、この電池充電制御回路4は対象となる蓄電池1に最も適した充電電流で蓄電池1を充電することができる。5は前記蓄電池1に接続されてこの蓄電池1の12Vまたは24Vの直流電源を交流100V電源に変換するためのDC/AC変換回路であり、このDC/AC変換回路5は前記交流電源出力部6に接続され、DC/AC変換回路5の交流100V出力を前記交流電源出力部6から取り出して、家庭用の交流100V仕様の電気器具を屋外などで使用することができる。
In FIG. 1, which is a block diagram showing the configuration of a small power supply device of the present invention, 3 is a power input unit for taking in a power source such as
前記枠体2内には少なくとも2個以上の蓄電池1が装備されており、電池充電制御回路4に接続されている蓄電池1はDC/AC変換回路5には接続されず、逆にDC/AC変換回路5に接続されている蓄電池1は電池充電制御回路4には接続されることはない。7は複数個ある蓄電池1のひとつをDC/AC変換回路5に接続するための選択手段、11は蓄電池1を着脱可能とするための接続端子、17は予備の蓄電池のための外部接続端子であり、前記選択手段7は所定の順序、例えば回路構成が非常に簡単になる取り付け場所の並び順とか、それぞれの蓄電池1の残存電気容量がわかる時には蓄電池1の電気容量の多い順序などの、あらかじめ定められた順序で蓄電池1を選択し、接続端子11や外部接続端子17に接続した蓄電池1をDC/AC変換回路5に切換え接続できるようになっている。
The
図に示す実施例の選択手段7の主要部はリレーブロックで構成されており、前記DC/AC変換回路5から蓄電池交換の指令が選択手段7に入力されると、新しい蓄電池1をDC/AC変換回路5に接続した直後に古い蓄電池1を開放しており、瞬間的には二つの蓄電池1が並列接続して新しい蓄電池1は放電した蓄電池1とDC/AC変換回路5に電流を流しながら古い蓄電池1を開放する構成であるから、DC/AC変換回路5に供給する直流電源は停電状態を起こすことがない。なお、DC/AC変換回路5の中にコンデンサーなどの蓄電機能が備え付けられており、蓄電池1からの供給電源が瞬間停電しても出力である交流100V電源が途切れることがない機能になっておれば、実施例のような切換え機構を使わず、同時に二つのリレーの切換え操作を行うことが可能となる。このようにDC/AC変換回路5からの蓄電池交換の指令があるたびに、選択手段7は複数個の備え付けられた蓄電池1を交換接続しており、備え付けられて複数個の蓄電池1の電気容量を使い切るまで連続して交流100V電源を出力できるようになった。
The main part of the selection means 7 of the embodiment shown in the figure is composed of a relay block, and when a battery replacement command is input from the DC /
8は複数個ある蓄電池1のひとつを電池充電制御回路4に接続するための第二選択手段、18は臨時に用意した蓄電池に充電するための充電接続端子であり、この第二選択手段8は家庭用の交流100V電源が電源入力部3に接続されるなどして蓄電池1に充電可能状態にあれば、前記選択手段7が選択していない蓄電池1や充電接続端子18に接続した蓄電池に対して電池充電制御回路4を接続して充電することができる。19は備え付けられた複数個の蓄電池1の電池容量センサーであり、この電池容量センサー19は前記電池充電制御回路4やDC/AC変換回路5が接続されていない蓄電池1に対してその電池容量検出を行っている。
8 is a second selection means for connecting one of the plurality of
図に示す実施例の第二選択手段8の主要部は前記選択手段7と同様にリレーブロックで構成されており、前記選択手段7のリレーの逆接点が第二選択手段8のリレーのコモン接点に接続され、更にこの第二選択手段8のリレーの逆接点が前記電池容量センサー19の検出入力となっている。このため、選択手段7が選択した蓄電池1を前記DC/AC変換回路5に接続するリレーが切り換われば、この蓄電池1は第二選択手段8のリレーブロックや電池容量センサー19に接続されることがない。そして、電池充電制御回路4やDC/AC変換回路5に接続されていない蓄電池1だけが電池容量センサー19に接続されて電池容量の検出を行っている。
The main part of the second selection means 8 of the embodiment shown in the figure is composed of a relay block like the selection means 7, and the reverse contact of the relay of the selection means 7 is the common contact of the relay of the second selection means 8. In addition, the reverse contact of the relay of the second selection means 8 serves as a detection input of the
また、第二選択手段8が選択して充電中の蓄電池1に対して選択手段7のリレー接点が切り換われば、直ちに充電は中止されてこの蓄電池1が前記DC/AC変換回路5に接続されて、交流100V電源の出力に利用される関係にある。このため、前記電池充電制御回路4は選択手段7によって電流が遮断されるので、この電流の変化を検出するなどの充電が停止した信号によって、前記第二選択手段8は次の充電すべき蓄電池1を電池充電制御回路4に接続することになる。
Further, when the second selection means 8 selects and the relay contact of the selection means 7 switches to the
したがって、複数個の蓄電池1のひとつがDC/AC変換回路5に接続されて交流100V電源の出力のために使われており、その他の枠体2内にセットした蓄電池1や、外部接続端子17に接続した予備の蓄電池1や、長時間のアウトドア環境での使用に備える充電接続端子18に接続した臨時使用の蓄電池に対して、第二選択手段8が夫々の蓄電池1が満充電となるように接続変更を適宜行っており、一方、選択手段7はDC/AC変換回路5に接続された蓄電池1が完全放電する前に随時他の蓄電池1に接続変更を行うことによって、複数の使用可能な蓄電池1は常に満充電の状態に維持できるようになった。
Therefore, one of the plurality of
そして、この電源装置をアウトドア環境で使うときには、電池充電制御回路4は不作動状態となるが、前記選択手段7が交流100V電源の使用状況にあわせて備え付けられた蓄電池1の接続変更を行い、長時間に亘って家庭用交流100V電源使用の電気器具が使用できるようになる。このアウトドアの環境では前記外部接続端子17に接続した蓄電池1を優先使用することによって、この蓄電池1が放電したときには、前記充電接続端子18で充電した臨時使用の蓄電池を外部接続端子17に接続することで、この臨時使用の蓄電池も交流100V電源の出力に利用できるようになり、更なる長時間にわたってアウトドア環境で家庭用交流100V電源を使う電気器具が利用可能になった。
When the power supply device is used in an outdoor environment, the battery
また、このようなアウトドア環境での使用によって放電した蓄電池1であっても、電源入力部3が家庭用100V電源などから電力の供給を受ければ直ちに蓄電池1への充電が始まり、また、この小型電源装置を家庭で使うラジオやテレビの電源としてそのまま利用すれば、取扱者は放電した蓄電池1に充電するという特別な意識を持つことなく蓄電池の充電ができ、誰でも気軽に小型電源装置の使用ができるようになった。
Further, even if the
一方、前記DC/AC変換回路5が蓄電池1に接続されて、この電池電源によって交流100V電源を得て、交流電源出力部6に電気器具を接続して運転している時において、DC/AC変換回路5に接続された蓄電池1が消耗して、交流100Vの出力電圧やそのための出力電気容量が維持できなくなって設定値から外れ、また、交流100Vが維持できても蓄電池1の寿命を長く保つための出力電圧値や取り出せる電気容量値があらかじめ設定された値から外れると、DC/AC変換回路5は接続した蓄電池1の取替え時期と判断して、電源である蓄電池1の接続変更を前記選択手段7に指示することになる。そして、この接続変更指示を受けた前記選択手段7は先に説明したように、単純に蓄電池1の取り付け場所に基づく順序や、それぞれの蓄電池1に電池容量を検出する電池容量センサー19が接続されておれば、この蓄電池1の電池容量の検出出力などに基づいた、所定の順序によって次の蓄電池1への接続を切換えるものである。
On the other hand, when the DC /
この蓄電池交換時期の判断の基準となる設定値は、電源入力部3に家庭用100V電源などが接続された充電可能な時と、電源入力部3に電源のない屋外で使用中の時と、別個に設定することができ、家庭内で蓄電池1に充電しながら、他の蓄電池1から交流100V電源を出力して使用する時は、蓄電池1の出力電圧が比較的高い間に電池交換の信号を出力する設定値とすれば、複数個の蓄電池1は常に満充電に近い状態に維持することができる。また、アウトドア環境の充電できない状態で交流100V電源を使用する時には、それぞれの蓄電池1の電気容量を使い切った時に電池交換の信号を出力する設定値とすれば、長時間に亘って、屋外で交流100V仕様の電気器具が利用できるようになった。
The reference value for determining the storage battery replacement time is when the
また、前記電池容量センサー19は前記電池充電制御回路4やDC/AC変換回路5が接続されていない蓄電池1に対してその電池容量の検出を行っており、この検出信号は前記選択手段7と第二選択手段8による蓄電池1の切換え先の蓄電池1の選択の判断に利用できる。前記電池充電制御回路4には充電中の蓄電池1の満充電を検出する手段が組み込まれており、蓄電池1の満充電を検出した電池充電制御回路4は、第二選択手段8に対して接続する蓄電池1の変更を指示する。そして、前記第二選択手段8は電池容量センサー19の検出信号に基づいて電池充電制御回路4を残存容量が少ない蓄電池1に接続するから、複数個の蓄電池1は放電した状態で放置されることはなく、常に蓄電池1は満充電の状態に維持できるようになった。
The
前記電池容量センサー19は電池充電制御回路4とDC/AC変換回路5とが接続されていない蓄電池1の電池容量の検出を行っており、この結果、複数個の蓄電池1の中には満充電状態の蓄電池1や放電がかなり進んだ蓄電池1が交じっている。そして、放電が進んだ蓄電池1に対しては、優先して充電制御回路4を接続して充電する必要があり充電時間も長くなる。しかし、満充電に近い蓄電池1の充電時間は短く、短時間で次の蓄電池1の充電が開始されるときには、満充電された蓄電池1に電池充電制御回路4が頻繁に接続されて充電が繰り返されることになり、それが短時間であっても蓄電池1は過充電となる恐れがある。
The
9aは前記電池充電制御回路4に配置した第一タイマー手段であり、この第一タイマー手段9aは蓄電池1への充電開始と共にカウントを開始し、第一時間までカウントを継続するタイマーである。そして、前記電池充電制御回路4が接続された蓄電池1から早い時間に満充電を検出することがあっても、電池充電制御回路4は第二選択手段8に充電中の蓄電池1への接続を開放する指示を出すものの、次の蓄電池1への接続は第一時間がカウントアップするまで保留して蓄電池1への充電を中止しており、第一時間が経過して初めて次の蓄電池1へ電池充電制御回路4を接続する働きがある。このため、電池充電制御回路4によって充電される蓄電池1が過充電を起こすことはなくなり、長期間に亘って良好な状態を保ち、蓄電池1の耐久性が向上するものとなった。
Reference numeral 9a denotes first timer means arranged in the battery
ところで、従来の蓄電池は管理された状態で充電と放電が繰り返されていても、少しずつ発生する劣化を食い止めることはできず、やがて、寿命が尽きてしまうものである。この発明のように複数個の蓄電池を利用して自動で充電と電力の取り出しを行うときには、このような寿命がきた蓄電池が交じっていて、この蓄電池から短時間で所望の電力が取り出せなくなっても、自動的に次の蓄電池に接続変更が行われて連続して充電や電力の取り出しが行われるから、蓄電池の不良に気が付くのが遅れてしまうことになる。そして、アウトドアの環境で使うときになって、蓄電池の使用個数から期待した電力が取り出せないというトラブルによって、はじめて蓄電池の異常に気が付くことになる。 By the way, even if the conventional storage battery is repeatedly charged and discharged in a controlled state, the deterioration that occurs little by little cannot be stopped, and eventually the life is exhausted. When automatically charging and taking out electric power using a plurality of storage batteries as in the present invention, even if the storage batteries having such a life are mixed and desired electric power cannot be taken out from the storage batteries in a short time. Since the connection change is automatically made to the next storage battery and the battery is continuously charged and the electric power is taken out, it is delayed to notice the failure of the storage battery. And when it is used in an outdoor environment, an abnormality of the storage battery is noticed for the first time due to the trouble that the expected power cannot be taken out from the number of storage batteries used.
9bは第一タイマー手段9aと同様に前記電池充電制御回路4に配置した第二タイマー手段であり、この第二タイマー手段9bも蓄電池1への充電開始と共にカウントを開始し、第二時間までカウントを継続するタイマーである。そして、この第二タイマー手段9bの第二時間は使用している蓄電池1が放電状態から満充電となるまでの通常の時間よりも長い時間に設定されており、前記電池充電制御回路4が接続された蓄電池1が満充電を検出するまでの間に、この第二タイマー手段9bの第二時間がカウントアップする時には、蓄電池1の劣化が進んでいると見なすことができる。劣化が進んだ蓄電池では自己放電によって充電電流の変化が検出しにくく、満充電の検出が遅れてしまうものであり、使用する蓄電池の性状に合わせてこの第二時間を適宜設定することによって、蓄電池の劣化が進み蓄電池の交換の必要性をこの第二タイマー手段9bの第二時間によって特定することができたものである。
9b is the 2nd timer means arrange | positioned in the said battery
20は枠体2の表面に設けた表示パネル、10aはこの表示パネル20の中に蓄電池1の取り付け位置に対応して設置された警告表示ランプ、10はこの警告表示ランプ10aや枠体2に装置した警告音を発生する警報器で構成する警報手段であり、前記第二タイマー手段9bによって充電時間の異常が検出されたときにはこの警報手段10を作動すると共に、充電中の蓄電池1への電池充電制御回路4の接続を開放する指示を第二選択手段8に出しており、その蓄電池1の充電操作を完了する。このため、警告音と警告表示ランプ10aの例えば赤色の点灯によって異常となる蓄電池1を特定することができ、この蓄電池1を取り外して交換することで、このトラブルに対応できるようになる。
図2〜図4に示す実施例において、12は枠体2内に収容する蓄電池1の上方に位置した蓋、21は蓋12を開閉するための支軸、22は蓋12の閉じた位置を保持するためのクランプであり、このクランプ22を外して支軸21を中心に蓋12を回動すると、図4に示すように枠体2内に収容した蓄電池1の上方が開放される。13は枠体2内に設置した蓄電池1の台枠、11aは蓄電池1の上部に配置した端子であり、前記電池充電制御回路4及びDC/AC変換回路5と接続するための接続端子11は蓋12の裏面で蓄電池1に向けて取り付けられており、図3に示すようにこの蓋12が閉じた状態では接続端子11が蓄電池1の端子11aと接合し、前記台枠13の上に載せられた蓄電池1は、この台枠13と前記接続端子11との間に狭着されて固定している。
In the embodiment shown in FIGS. 2 to 4, 12 is a lid positioned above the
このため、前記蓄電池1の端子11aと蓋12の接続端子11を介して接続された電池充電制御回路4及びDC/AC変換回路5は、前記警報手段10が作動して警告音と警告表示ランプ10aが点灯した時に、前記クランプ22を外して蓋12を開けば接続が開放される。そして、蓋12が開かれてできた空間から劣化した蓄電池1を引き出して、新しい蓄電池1と交換取り付けできるようになり、大型で重い蓄電池1であっても取り出しや取り付けが簡単で、蓄電池1の交換が初めての人でも取り扱えるようになった。また、一般に蓄電池1は電圧が低いから大電流を取り出さなければならず、蓄電池1と電気回路との接続は確実性が要求されるが、この発明では台枠13によって指定された位置に蓄電池1を載せて、蓋12を閉じるだけで確実に蓄電池1との接続ができるようになるから、蓄電池1の接続によるトラブルをなくすことができた。
For this reason, the battery
この発明の実施例を示す図2において、23は表示パネル20に取り付けた電源スイッチであり、この電源スイッチ23を閉路としたときには、枠体2内に備え付けられた蓄電池1のひとつから電池充電制御回路4やDC/AC変換回路5を構成する制御部に給電される。次にこの制御部では電源入力部3に外部電源が接続されているかを検出し、外部電源が接続されている時には、この電源入力部3からの電源に切換えて供給することによって、蓄電池1の電源を開放して不要な放電を停止し、蓄電池1の消耗を防止する。この時、電源スイッチ23が閉路となったときに接続される蓄電池1は枠体2内に収納する位置などで決まる特定の蓄電池とすることができ、この位置には必ず蓄電池がセットしてあることが要件となる。また、アウトドア環境で使用する時には前記選択手段7は最後にこの蓄電池を指定することによって、制御部の電源が途中で遮断してしまうトラブルの発生を防止している。
In FIG. 2 showing the embodiment of the present invention, reference numeral 23 denotes a power switch attached to the
また、24は表示パネルに取り付けた表示ランプであり、前記警告表示ランプ10aと併設して内装する複数の蓄電池1と対応させて取り付けている。この表示ランプ24は枠体2内に設置された蓄電池1の状態を表示しており、例えばDC/AC変換回路5が接続されている蓄電池1に対応する表示ランプ24は黄色系の点灯状態であり、放電した蓄電池1は消灯、蓄電池1の充電中は緑の点滅、満充電状態では緑色に点灯している。したがって、この表示パネル20の両ランプ表示によって蓄電池1の状態が一目でわかるようになった。
Reference numeral 24 denotes a display lamp attached to the display panel, which is attached in correspondence with the plurality of
上記の制御部はマイクロコンピュータ回路を使って構成することができる。図5に示す実施例において、25はマイクロコンピュータ、26はこのマイクロコンピュータ25で実現する動作手順のプログラムや基本数値が書き込まれたROM、27はプログラムの動作を実現するための一時的にデータなどを記憶するRAM、28はマイクロコンピュータ25の動作と外部の機器とをリンクさせるための入出力回路であり、これらの構成部分はデータをやり取りするバスラインによって一体化されている。 The control unit can be configured using a microcomputer circuit. In the embodiment shown in FIG. 5, 25 is a microcomputer, 26 is a program of an operation procedure realized by the microcomputer 25 and a ROM in which basic numerical values are written, 27 is temporary data for realizing the operation of the program, etc. Is an input / output circuit for linking the operation of the microcomputer 25 and an external device, and these components are integrated by a bus line for exchanging data.
前記電池充電制御回路4やDC/AC変換回路5はこのマイクロコンピュータ25によって直接機能部を実現する構成であってもよいが、図5の実施例では、前記電池充電制御回路4と電源入力部3と一体化したモジュールと、DC/AC変換回路5と交流電源出力部6と一体化したモジュールとを利用して、これらのモジュールがマイクロコンピュータ25の入出力回路28を介して制御される形態を備えている。そして、マイクロコンピュータ25は、両モジュールからの満充電の検出や交流100V電源にかかる入力電圧検出、及び、各蓄電池の電池容量検出などの出力を入出力回路28から取り込んで、従来では知識のない人では取り扱いが困難であった、蓄電池1の充電と、蓄電池1から交流100V電源の取り出しが簡単にできるようになった。
The battery
このマイクロコンピュータ25によるDC/AC変換回路5に関連する動作を図6に示すフローチャートによって説明すると、スタートのS100ステップでは交流電源出力部6に家庭用100V電気器具が接続されて電源要求の有無を判断しており、電源要求がないときにはS101へ分岐して電源となる蓄電池1がDC/AC変換回路5に接続されているかを確認し、接続されている時には選択手段7によってリレーブロックを開放して、すべての蓄電池1を第二選択回路8のリレーブロックに接続する。次に、S102ステップに進んでDC/AC変換回路5が不作動状態にあるかを確認して、DC/AC変換回路5が作動中であればこの動作を停止し、S110にジャンプして次回の交流電源の出力要求の有無判断を開始するための時間調整を行う。
The operation of the microcomputer 25 related to the DC /
S100ステップの交流電源の出力要求の有無判断で、交流電源の出力要求がある時には、S103で始めての出力要求では接続予定の蓄電池、継続使用中なら接続している蓄電池の電池電圧を検出し、S104ステップで検出電圧が設定された電圧を満足しているかを判断して、電池電圧が設定電圧を越えておれば電池出力はOKということでS109にジャンプする。 When there is an AC power supply output request in the determination of whether there is an AC power supply output request in step S100, the output request for the first time in S103 detects the storage battery to be connected, and if it is in continuous use, the battery voltage of the connected storage battery is detected, In step S104, it is determined whether the detected voltage satisfies the set voltage. If the battery voltage exceeds the set voltage, the battery output is OK and the process jumps to step S109.
一方、電池電圧が設定電圧を得られない時にはS105で次の電池番号を決め、次のS106ステップでこの電池番号が存在しているかを判断して、蓄電池1が存在していないときにはS107で電池番号を初期値に戻す。そして、次のS108で決められた電池番号の蓄電池1をDC/AC変換回路5に接続するように選択手段7に指示すると共に、接続後は速やかに先に接続していた蓄電池1を開放する。
On the other hand, when the battery voltage cannot obtain the set voltage, the next battery number is determined in S105, and it is determined whether or not this battery number exists in the next step S106. If the
このように、正常な電圧を持った蓄電池1がDC/AC変換回路5に接続されているから、S109ステップでこのDC/AC変換回路5の起動を確認し、初回の動作でまだ起動していないときにはDC/AC変換回路5を起動させる。
As described above, since the
その後のS110ステップは、次回の交流電源の出力要求の有無判断を開始するための時間調整を行っており、このステップを設けて時間調整をしてから前記S100ステップに動作を戻せば、交流電源の出力要求の有無判断のタイミングが、常に一定の時間ごとに行われるようになった。 In the subsequent step S110, the time adjustment for starting the next determination of whether or not there is an output request of the AC power supply is performed. If this step is provided and the time adjustment is performed and then the operation is returned to the step S100, the AC power supply The timing for determining whether or not there is an output request is always performed at regular intervals.
次に、このマイクロコンピュータ25による電池充電制御回路4に関連する動作を図7に示すフローチャートによって説明すると、スタートのS200ステップでは選択手段7や第二選択手段8で選択されていない蓄電池1に対して、電池容量センサー19が電池容量を検出しており、次のS201ではこの電池容量を判断し、検出した電池容量が満充電を検出しているときには、次回のこのプログラムの起動まで保留となる。また、この電池容量の判断において、検出した電 池容量が充電要求の蓄電池1を検出した時には、S202ステップで最も残存容量の少ない蓄電池1を電池充電制御回路4に接続するように第二選択手段8に動作指示し、S203ステップで電池充電制御回路4を起動し、S204ステップで第一タイマー手段9aと第二タイマー手段9bのカウントを開始する。
Next, the operation related to the battery
この動作によって、蓄電池1は充電が開始されており、S205ステップではこの充電中の蓄電池1の充電が完了しているかを判断しており、まだ充電が完了していないときには、S206で第二タイマー手段9bの第二時間が経過したかを判断しており、この第二時間が経過していないときにはS207でタイマーカウントの継続を指示してS205の充電完了判断に戻す。また、先のS206ステップで第二時間が経過したと判断されたときには、この充電中の蓄電池1は劣化して、所定の電気容量を期待できないことが明らかであるから、S208でタイマーカウントを停止し、S209で電池充電制御回路4を停止し、S210で警報手段10を起動して、取扱者に蓄電池1が劣化して使用不能であることを警告する。その後は、警告された蓄電池1以外の蓄電池1の充電操作が開始される、次回のこのプログラムの起動まで保留となる。
By this operation, charging of the
一方、前記S205ステップの充電完了判断において、電池充電制御回路4の検出出力が充電完了を示した時には、S211ステップに進み、電池充電制御回路4を停止する。次に、S212では第一タイマー手段9aの第一時間が経過しているかを判断し、この第一時間が経過していない時にはS213で第一タイマー手段9aのカウントの継続を指示して、その動作をS212の第一時間の経過判断に戻す。このS212ステップにおいて、第一時間が経過していると判断されたときには、S214ステップで第一タイマー手段9aと第二タイマー手段9bのカウントを停止すると共に、まだ、充電を必要とする蓄電池1の存在が予想されるので、動作を最初のS200ステップに戻し、不使用中の蓄電池1の容量読み出しを開始する。
On the other hand, if the detection output of the battery
以上のようにマイクロコンピュータ25のプログラムによっても本願発明の基本的な動作を実現することができ、DC/AC変換回路5を作動させるプログラムにおいて、交流電源の出力要求がないときには、DC/AC変換回路5と交流電源出力部6で構成するモジュールは不作動状態になっており、また、選択手段7は蓄電池からの出力を電池充電制御回路4や電池容量センサー19へ接続させており、電池充電制御回路4は装置された蓄電池1のすべてを対象として充電動作ができるようになる。また、電池充電制御回路4を作動させるプログラムにおいては、不良蓄電池の廃棄案内と、正常な蓄電池1であれば全ての蓄電池1が所定のタイミングで充電できるようになったものであり、過充電による蓄電池1の耐久性の劣化を最小限に抑制することができる機能を盛り込むことができた。そして、この発明の実施例では、DC/AC変換回路5と交流電源出力部6を構成するモジュールと、電池充電制御回路4と電源入力部3を構成するモジュールとを組み合わせて実現しているから、全体の回路構成はシンプルに実現できるようになった。
As described above, the basic operation of the present invention can also be realized by the program of the microcomputer 25, and in the program for operating the DC /
一方、この発明の小型電源装置は、複数の蓄電池1を使いながら充電はひとつの蓄電池1に対して行い、他の充電されていない満充電された蓄電池1から交流100Vを取り出すシステムであるから、アウトドア環境で使用しないときにも積極的に家庭用の電気器具を本願発明の電源を使うことができ、この使用法であれば使用する複数の蓄電池1は常時適正な放電と充電を繰り返すことができるようになり、使用された蓄電池1の劣化は最小に抑えることができたものである。また、一般の取扱者にとって最も困難な過放電の判断や過充電の判断は、特徴あるマイクロコンピュータシステムで実現できるから、初めて家庭用の蓄電池を使った誰でも簡単に使用できる本格的な電源装置が実用化できたものである。
On the other hand, the small power supply device of the present invention is a system in which charging is performed for one
また、この発明の小型電源装置の電源入力部3は家庭用の交流100V電源から電池充電制御回路4に電源を供給しているが、従来のこの種のDC/AC変換回路5が接続される蓄電池1のように、自動車の12Vの電源を入力としてアウトドア環境でも蓄電池1に充電できるような電源入力部3とすることができる。この構成であれば蓄電池1は自動車のエンジンをまわして充電可能となり、また、このような直流電源も入力できる電源入力部3であれば、アウトドア環境では太陽光発電などの自然エネルギーから得られる直流電源を使って、蓄電池1に充電できるようになる。
Further, the
1 蓄電池
2 枠体
3 電源入力部
4 電池充電制御回路
5 DC/AC変換回路
6 交流電源出力部
7 選択手段
8 連結配管
9a タイマー手段
9b タイマー手段
10 警報手段
11 接続端子
12 蓋
13 台枠
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記枠体2に内装された前記蓄電池1は複数個備えており、この複数個の蓄電池1は並列接続されずにその中の1個を所定の順序で選択するための選択手段7を有し、この選択手段7は選択された蓄電池1を前記DC/AC変換回路5に接続すると共に、
前記電源入力部3から前記電池充電制御回路4に電源が供給されているときに、前記選択手段7によって選択されなかった蓄電池1の中の1個を選択する第二選択手段8を有し、この第二選択手段8は選択した蓄電池1に前記電池充電制御回路4を接続しており、
所定の順序で蓄電池1を選択する前記選択手段7が、第二選択手段8で選択中の蓄電池1を選択したとき、この第二選択手段8は他の蓄電池1に選択変更することを特徴とする家庭用小型電源装置。 The frame 2 has a frame 2 that houses the storage battery 1. The frame 2 has a power input unit 3 and a battery charging control circuit 4 for charging the storage battery 1 based on the power from the power input unit 3. A DC / AC conversion circuit 5 that converts a DC power source into an AC 100V power source using the storage battery 1 as a power source, and an AC power source output unit 6 that enables the AC output of the DC / AC conversion circuit 5 to be used from the outside. In the power supply
A plurality of the storage batteries 1 provided in the frame 2 are provided, and the plurality of storage batteries 1 are not connected in parallel and have a selection means 7 for selecting one of them in a predetermined order. The selection means 7 connects the selected storage battery 1 to the DC / AC conversion circuit 5, and
When power is supplied from the power input unit 3 to the battery charge control circuit 4, the battery charging control circuit 4 includes second selection means 8 that selects one of the storage batteries 1 that is not selected by the selection means 7. This second selection means 8 connects the battery charge control circuit 4 to the selected storage battery 1,
When the selection means 7 for selecting the storage battery 1 in a predetermined order selects the storage battery 1 being selected by the second selection means 8, the second selection means 8 changes the selection to another storage battery 1. A small household power supply.
台枠13の上に載せられた蓄電池1は、この台枠13と前記接続端子11との間に狭着されながら、前記電池充電制御回路4及びDC/AC変換回路5に接続されていることを特徴とする請求項1から5の1項に記載の家庭用小型電源装置。 A connection terminal 11 for connecting the storage battery 1 to the battery charge control circuit 4 and the DC / AC conversion circuit 5 is attached to a lid 12 of a frame 2 that detachably houses the storage battery 1.
The storage battery 1 placed on the underframe 13 is connected to the battery charge control circuit 4 and the DC / AC conversion circuit 5 while being closely attached between the underframe 13 and the connection terminal 11. The small household power supply device according to claim 1, wherein:
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