JP2013201856A

JP2013201856A - 電源装置

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Publication number: JP2013201856A
Application number: JP2012069537A
Authority: JP
Inventors: Eizo Kobayashi; 栄藏小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-10-03
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP5809592B2

Abstract

【課題】たとえば悪天候や夜間等のように太陽光からのエネルギーの供給が絶たれてしまう状況であっても、安定して電力の使用を継続することができるようにする。
【解決手段】太陽電池９０ａ〜９０ｄからの電力を充電させる場合、バッテリ１０ａ〜１０ｄ又は２０ａ〜２０ｄが並列状態で充電される。また、インバータ５０側へは、バッテリ１０ａ〜１０ｄ又は２０ａ〜２０ｄが直列に接続され、放電される。また、太陽光からのエネルギーの供給が絶たれた場合は、バッテリ３０からの電力がバッテリ１０ａ〜１０ｄ又は２０ａ〜２０ｄに充電される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自然エネルギーの利用に適した電源装置に関する。

近年、環境問題を考慮して太陽光や風力等の自然エネルギーを利用した電源装置の開発が進められている。しかし、自然エネルギーを利用する発電方式は、エネルギー密度が低い他、その発電による出力量が気象条件に影響されやすく、常時安定した電力供給を行うことができないという欠点があることから、安定した電力供給を行うことができる装置が種々提案されている。

その一つとして、特許文献１では、大容量電池パックに小容量電池パックを並列に接続し、電池温度が規定値より低いときは大容量電池パックに充電し、電池温度が規定値より高いときは小容量電池パックに充電するようにしたバックアップ電源装置を提案している。

特開２００８−５６１６号公報

上述した特許文献１でのバックアップ電源装置では、特に、電池温度が高くなっても小容量電池パックに確実に充電することで、夏場のような高温雰囲気下にあっても充電容量が確保されるため、必要な放電容量が確保されるようになっている。

ところが、このようなバックアップ電源装置では、自然エネルギーがたとえば太陽光である場合、たとえば悪天候や夜間等のように太陽光からのエネルギーの供給が絶たれてしまう状況では、充電した電力の消費が尽きてしまうと、その後、太陽光からのエネルギーの供給が得られるまで電力の使用を行うことができないという問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、たとえば悪天候や夜間等のように太陽光からのエネルギーの供給が絶たれてしまう状況であっても、安定して電力の使用を継続することができる電源装置を提供することを目的とする。

本発明の電源装置は、第１の自然エネルギー源に接続される第１及び第２のメインバッテリと、第ｎ（以下、ｎは自然数である）の自然エネルギー源に接続される第ｎ−１及び第ｎのメインバッテリと、前記第１の自然エネルギー源又は前記第１〜第ｎの自然エネルギー源に接続されるサブバッテリと、前記第１及び第２のメインバッテリと前記第ｎ−１及び第ｎのメインバッテリのそれぞに対応し、前記サブバッテリからの電力を前記第１〜第ｎのメインバッテリに充電させる第１〜第ｎの充電回路と、該第１〜第ｎの充電回路のオン／オフ動作を行わせるための所定の周波数を発生する周波数発生回路と、前記第１〜第ｎのメインバッテリの電力を交流に変換するインバータと、前記第１のメインバッテリから前記第１の自然エネルギー源への接続経路と、前記第１のメインバッテリから前記インバータへの接続経路とを切り替える第１の切替スイッチと、前記第２のメインバッテリから前記第１の自然エネルギー源への接続経路と、前記第２のメインバッテリから前記インバータへの接続経路とを切り替える第２の切替スイッチと、前記第ｎ−１のメインバッテリから前記第ｎの自然エネルギー源への接続経路と、前記第第ｎ−１のメインバッテリから前記インバータへの接続経路とを切り替える第ｎ−１の切替スイッチと、前記第ｎのメインバッテリから前記第ｎの自然エネルギー源への接続経路と、前記第ｎのメインバッテリから前記インバータへの接続経路とを切り替える第ｎの切替スイッチと、前記第１及び第ｎ−１の切替スイッチ又は前記第２及び第ｎの切替スイッチを、前記第１〜第ｎの自然エネルギー源への接続経路又は前記インバータへの接続経路に切り替えさせる第１のメインスイッチと、前記周波数発生回路を動作させる際にオンされる第２のメインスイッチとを備え、前記第１〜第ｎの自然エネルギー源からの充電の際は、前記第１のメインバッテリと前記第ｎ−１のメインバッテリ、又は前記第２のメインバッテリと前記第ｎのメインバッテリのそれぞれが並列接続され、前記インバータへの放電の際は、前記第１のメインバッテリと前記第ｎ−１のメインバッテリ、又は前記第２のメインバッテリと前記第ｎのメインバッテリのそれぞれが直列接続され、前記第２のメインスイッチがオンされると、前記サブバッテリからの電力が前記第１〜第ｎの充電回路により、前記第１及び第ｎ−１のメインバッテリ又は前記第２及び第ｎのメインバッテリに充電されることを特徴とする。
また、本発明の電源装置は、第１の自然エネルギー源に接続される第１及び第２のメインバッテリと、第ｎ（以下、ｎは自然数である）の自然エネルギー源に接続される第ｎ−１及び第ｎのメインバッテリと、前記第１の自然エネルギー源又は前記第１〜第ｎの自然エネルギー源に接続されるサブバッテリと、前記第１及び第２のメインバッテリと前記第ｎ−１及び第ｎのメインバッテリのそれぞに対応し、前記サブバッテリからの電力を前記第１〜第ｎのメインバッテリに充電させる第１〜第ｎの充電回路と、該第１〜第ｎの充電回路のオン／オフ動作を行わせるための所定の周波数を発生する周波数発生回路と、前記第１〜第ｎのメインバッテリの電力を交流に変換するインバータと、前記第１のメインバッテリから前記第１の自然エネルギー源への接続経路と、前記第１のメインバッテリから前記インバータへの接続経路を切り替える第１の切替スイッチと、前記第２のメインバッテリから前記第１の自然エネルギー源への接続経路と、前記第２のメインバッテリから前記インバータへの接続経路を切り替える第２の切替スイッチと、前記第ｎ−１のメインバッテリから前記第ｎの自然エネルギー源への接続経路と、前記第ｎ−１のメインバッテリから前記インバータへの接続経路を切り替える第ｎ−１の切替スイッチと、前記第ｎのメインバッテリから前記第ｎの自然エネルギー源への接続経路と、前記第ｎのメインバッテリから前記インバータへの接続経路を切り替える第ｎの切替スイッチと、前記第１及び第ｎ−１の切替スイッチ又は前記第２及び第ｎの切替スイッチを、前記第１〜第ｎの自然エネルギー源への接続経路又は前記インバータへの接続経路に切り替えさせる第１のメインスイッチ手段と、前記周波数発生回路を動作させる際にオンされる第２のメインスイッチとを備え、前記第１〜第ｎの自然エネルギー源からの充電の際は、前記第１のメインバッテリと前記第ｎのメインバッテリ、又は前記第２のメインバッテリと前記第ｎ−１のメインバッテリのそれぞれが並列接続され、前記インバータへの放電の際は、前記第１のメインバッテリと前記第ｎのメインバッテリ、又は前記第２のメインバッテリと前記第ｎ−１のメインバッテリのそれぞれが直列接続され、前記第２のメインスイッチがオンされると、前記サブバッテリからの電力が前記第１〜第ｎの充電回路により、前記第１及び第ｎのメインバッテリ又は前記第２及び第ｎ−１のメインバッテリに充電され、前記第１のメインスイッチ手段は、励磁切替回路で構成されていることを特徴とする。
本発明の電流検出装置では、たとえば第１〜第ｎの自然エネルギー源からの充電の際は、第１のメインバッテリと第ｎ−１のメインバッテリ、第２のメインバッテリと第ｎのメインバッテリのそれぞれが並列接続され、インバータへの放電の際は、第１のメインバッテリと第ｎ−１のメインバッテリ、第２のメインバッテリと第ｎのメインバッテリのそれぞれが直列接続され、第２のメインスイッチがオンされると、サブバッテリからの電力が第１〜第ｎの充電回路により、第１及び第ｎ−１のメインバッテリ又は第２及び第ｎのメインバッテリに充電される。

本発明の電源装置によれば、たとえば第１〜第ｎの自然エネルギー源からの充電の際は、第１のメインバッテリと第ｎ−１のメインバッテリ、第２のメインバッテリと第ｎのメインバッテリのそれぞれが並列接続され、インバータへの放電の際は、第１のメインバッテリと第ｎ−１のメインバッテリ、第２のメインバッテリと第ｎのメインバッテリのそれぞれが直列接続され、第２のメインスイッチがオンされると、サブバッテリからの電力が第１〜第ｎの充電回路により、第１及び第ｎ−１のメインバッテリ又は第２及び第ｎのメインバッテリに充電されるようにしたので、たとえば悪天候や夜間等のように太陽光からのエネルギーの供給が絶たれてしまう状況であっても、安定して電力の使用を継続することができる。

本発明の電源装置の第１実施形態を説明するための回路図である。本発明の電源装置の第２実施形態を説明するための回路図である。図２の励磁切替回路の詳細を説明するための回路図である。

以下、本発明の電源装置の実施形態の詳細を、図１〜図３を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１に示す電源装置は、主として、バッテリ１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄ、バッテリ３０、充電回路４０ａ〜４０ｄ、インバータ５０、周波数発生回路６０を備えている。バッテリ１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄは、小容量であり、充電及び放電によってＡＣ（１００Ｖ）電源を出力するためのメインバッテリとされるものであって、たとえば太陽電池９０ａ〜９０ｄに接続されている。すなわち、太陽電池９０ａには切替スイッチ１１ａ、２１ａを介してバッテリ１０ａ、２０ａが接続され、太陽電池９０ｂには切替スイッチ１１ｂ、２１ｂを介してバッテリ１０ｂ、２０ｂが接続され、太陽電池９０ｃには切替スイッチ１１ｃ、２１ｃを介してバッテリ１０ｃ、２０ｃが接続され、太陽電池９０ｄには切替スイッチ１１ｄ、２１ｄを介してバッテリ１０ｄ、２０ｄが接続されている。

バッテリ３０は、夜間時等において、充電した電力をバッテリ１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄに再び充電させるためのサブバッテリであり、大容量のものとされている。また、バッテリ３０の＋端子は充電回路４０ａ〜４０ｄの＋端子に接続され、−端子は図中ａ点に接続されている。なお、充電回路４０ａ〜４０ｄの＋端子は、太陽電池９０ａ〜９０ｄの＋端子に接続されているため、太陽電池９０ａ〜９０ｄの＋端子とバッテリ３０の＋端子とは、充電回路４０ａ〜４０ｄの＋端子を介して接続されることになる。

ちなみに、太陽電池９０ａ〜９０ｄからの電流は、ダイオード４６ａを介してバッテリ３０に流れる。このとき、ダイオード４６のカソード側の電位が高くなるため、ダイオード４６は逆バイアスとなり、ダイオード４６のアノード側からカソード側への電流は流れない。一方、バッテリ３０からの電流は、ダイオード４６を介してバッテリ１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄに流れる。このとき、ダイオード４６ａのカソード側の電位が高くなるため、ダイオード４６ａは逆バイアスとなり、ダイオード４６ａのアノード側からカソード側への電流は流れない。

充電回路４０ａ〜４０ｄは、バッテリ３０の電力をバッテリ１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄに再び充電させるためのものである。ここで、充電回路４０ａは切替スイッチ１１ａ、２１ａを介してバッテリ１０ａ、２０ａに接続され、充電回路４０ｂは切替スイッチ１１ｂ、２１ｂを介してバッテリ１０ｂ、２０ｂに接続され、充電回路４０ｃは切替スイッチ１１ｃ、２１ｃを介してバッテリ１０ｃ、２０ｃに接続され、充電回路４０ｄは切替スイッチ１１ｄ、２１ｄを介してバッテリ１０ｄ、２０ｄに接続されている。

インバータ５０は、バッテリ１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄに充電された直流電力をＡＣ（１００Ｖ）に変換するものであり、＋端子が切替スイッチ８０を介して切替スイッチ１１ａ、２１ａに接続され、−端子がバッテリ１０ａ、２０ｄの−端子に接続されている。周波数発生回路６０は、切替スイッチ７０がオンされると、充電回路４０ａ〜４０ｄに対して充電動作を行わせるための所定の周波数を出力するものである。

なお、図中符号１２はダイオードであり、符号５１はＡＣ（１００Ｖ）の出力コネクタであり、符号５２は切替スイッチ８０をオン／オフさせるための（１６Ｖ）電源回路であり、符号５３は周波数発生回路６０の電源となるバッテリ５４に電力を充電させるための（１２Ｖ）電源回路である。

ここで、バッテリ１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄはメインバッテリであり、バッテリ３０はサブバッテリである。

次に、上述した構成の電源装置の動作について説明する。まず、太陽電池９０ａ〜９０ｄからの電力をバッテリ１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄに充電させる場合は、切替スイッチ１１ａ〜１１ｄを図示の実線方向に傾けることで、太陽電池９０ａ〜９０ｄからの電力がバッテリ１０ａ〜１０ｄに充電される。この場合、バッテリ１０ａ〜１０ｄは並列状態で充電されることになる。また、切替スイッチ２１ａ〜２１ｄを図示の点線方向に傾けることで、太陽電池９０ａ〜９０ｄからの電力がバッテリ２０ａ〜２０ｄに充電される。この場合、バッテリ２０ａ〜２０ｄは並列状態で充電されることになる。このとき、バッテリ３０にも、太陽電池９０ａ〜９０ｄからの電力が充電される。なお、切替スイッチ１１ａ〜１１ｄ、２１ａ〜２１ｄの切り替えは、切替スイッチ８０の切り替えに連動させるようにすることができる。

また、インバータ５０からＡＣ（１００Ｖ）を出力させる場合、切替スイッチ８０を点線方向に傾けてオンさせる。このとき、切替スイッチ２１ａ〜２１ｄが実線方向に傾けられていると、バッテリ２０ａ〜２０ｄが直列に接続され、ＤＣ（４８Ｖ）がインバータ５０によりＡＣ（１００Ｖ）に変換されて出力される。また、切替スイッチ１１ａ〜１１ｄが点線方向に傾けられると、バッテリ１０ａ〜１０ｄが直列に接続され、ＤＣ（４８Ｖ）がインバータ５０によりＡＣ（１００Ｖ）に変換されて出力される。

よって、この場合は、切替スイッチ１１ａ〜１１ｄ、２１ａ〜２１ｄを切り替えることで、一方のバッテリ１０ａ〜１０ｄを充電用として用い、他方のバッテリ２０ａ〜２０ｄを放電用として用いることができる。また、他方のバッテリ２０ａ〜２０ｄの電圧が下がった場合は、他方のバッテリ２０ａ〜２０ｄを充電として用い、一方のバッテリ１０ａ〜１０ｄを放電用として用いることができる。

一方、夜間時等において、太陽光からのエネルギーの供給が絶たれた場合は、切替スイッチ７０をオンさせる。このとき、バッテリ５４からの電力が周波数発生回路６０に供給されることで、周波数発生回路６０から所定の周波数が充電回路４０ａ〜４０ｄに出力される。このとき、切替スイッチ１１ａ〜１１ｄ、２１ａ〜２１ｄが図示のように、実線方向に傾けられているとき、バッテリ３０からの電力が充電回路４０ａによりバッテリ１０ａに充電される。また、充電回路４０ｂによりバッテリ１０ｂに充電され、充電回路４０ｃによりバッテリ１０ｃに充電され、充電回路４０ｄによりバッテリ１０ｄに充電される。この場合、上述したように、切替スイッチ１１ａ〜１１ｄ、２１ａ〜２１ｄを切り替えることで、バッテリ３０からの電力が充電回路４０ａによりバッテリ２０ａに充電される。また、充電回路４０ｂによりバッテリ２０ｂに充電され、充電回路４０ｃによりバッテリ２０ｃに充電され、充電回路４０ｄによりバッテリ２０ｄに充電される。

ここで、インバータ５０からＡＣ（１００Ｖ）を出力させる場合、上記同様に、切替スイッチ８０を点線方向に傾けてオンさせると、図示のように、切替スイッチ２１ａ〜２１ｄが実線方向に傾けられているとき、他方のバッテリ２０ａ〜２０ｄが直列に接続され、ＤＣ（４８Ｖ）がインバータ５０によりＡＣ（１００Ｖ）に変換されて出力される。また、切替スイッチ１１ａ〜１１ｄ、２１ａ〜２１ｄを図中点線方向に傾けることで、一方のバッテリ１０ａ〜１０ｄが直列に接続され、ＤＣ（４８Ｖ）がインバータ５０によりＡＣ（１００Ｖ）に変換されて出力される。

このように、第１実施形態では、太陽電池９０ａ〜９０ｄからの電力を充電させる場合、切替スイッチ１１ａ〜１１ｄが図示の実線方向に傾けられることで、バッテリ１０ａ〜１０ｄに充電される。この場合、バッテリ１０ａ〜１０ｄは並列状態で充電されることになる。また、切替スイッチ２１ａ〜２１ｄが図示の点線方向に傾けられることで、バッテリ２０ａ〜２０ｄに充電される。この場合、バッテリ２０ａ〜２０ｄは並列状態で充電されることになる。

また、インバータ５０側へは、切替スイッチ２１ａ〜２１ｄが実線方向に傾けられることで、バッテリ２０ａ〜２０ｄが直列に接続され、放電される。また、切替スイッチ１１ａ〜１１ｄが点線方向に傾けられることで、バッテリ１０ａ〜１０ｄが直列に接続され、放電される。一方、夜間時等において、太陽光からのエネルギーの供給が絶たれた場合は、バッテリ３０からの電力が充電回路４０ａ〜４０ｄによりバッテリ１０ａ〜１０ｄ又は２０ａ〜２０ｄに充電される。これにより、たとえば悪天候や夜間等のように太陽光からのエネルギーの供給が絶たれてしまう状況であっても、安定して電力の使用を継続することができる。

なお、第１実施形態では、図示のように、太陽電池９０ａを４個とし、バッテリ１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄを８個とし、バッテリ３０を１個とし、充電回路４０ａ〜４０ｄを４個として説明したが、これらの数はいずれもこれに限定されるものではなく適宜変更可能である。また、第１実施形態では、バッテリ１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄが２段構成とされているが、３段以上の構成とされていてもよい。

（第２実施形態）
図２及び図３は、第２実施形態を説明するための図であり、以下、図１と共通する部分には同一符号を付し、重複する説明は適宜行うものとする。また、図２では、説明の都合上、太陽電池及び充電回路を２個とした場合として説明するものとする。

第２実施形態では、主に上述した切替スイッチ８０を図２に示すように、励磁切替回路８０Ａに置き換えている点に特徴がある。なお、太陽電池９０ａには切替スイッチ１１ａ、２１ａを介してバッテリ１０ａ、２０ａが接続され、太陽電池９０ｂには切替スイッチ１１ｂ、２１ｂを介してバッテリ１０ｂ、２０ｂが接続されている。

バッテリ３０の＋端子は図中ｂ、ｃ点に接続され、その−端子は図中ａ点に接続されている。なお、図中ａ点は、太陽電池９０ａ、９０ｂの−端子に接続されているものとする。充電回路４０ａ、４０ｂは、ｐｎｐ型のトランジスタ４１ｐ、４２ｐと、ｎｐｎ型のトランジスタ４１ｎ、４２ｎと、コンデンサ４５ａ、４５ｂ、ダイオード４６等を備えて構成されている。そして、充電回路４０ａの出力側は図中ｂ点に接続され、充電回路４０ｂの出力側は図中ｃ点に接続されている。なお、バッテリ３０には、太陽電池９０ａ、９０ｂが接続されているが、いずれか一方のみが接続されていてもよい。

ここで、太陽電池９０ａ、９０ｂからの電流は、充電回路４０ａ、４０ｂのダイオード４６ａを介してバッテリ３０に流れる。このとき、ダイオード４６のカソード側の電位が高くなるため、ダイオード４６は逆バイアスとなり、ダイオード４６のアノード側からカソード側への電流は流れない。一方、バッテリ３０からの電流は、ダイオード４６を介してバッテリ１０ａ、２０ａ、１０ｂ、２０ｂに流れる。このとき、ダイオード４６ａのカソード側の電位が高くなるため、ダイオード４６ａは逆バイアスとなり、ダイオード４６ａのアノード側からカソード側への電流は流れない。

周波数発生回路６０は、充電回路４０ａ、４０ｂのトランジスタ４１ｐ、４２ｐ、４１ｎ、４２ｎをオン／オフさせるための周波数を発生させるものであって、トランス６１を有している。また、トランス６１の一次側には、コンデンサ６２、抵抗６３、ｐｎｐ型のトランジスタ６１ｐが設けられている。トランス６１の二次側には、ｎｐｎ型のトランジスタ６４ｎ、抵抗６５が設けられている。

励磁切替回路８０Ａは、図３に示すように、ソレノイド８１ａ、８１ｂ、可動子８２、下方接点８５に接続される接点８４を有した中間部材８３、押しボタンスイッチ８６ａ、８６ｂ、切替スイッチ８７ａ、８７ｂ、コンデンサ８８を備えて構成されている。

ここで、押しボタンスイッチ８６ａがａ方向に押されると、切替スイッチ８７ａのみがオンし、（１６Ｖ）電源回路５２からの電力を受けてソレノイド８１ａが駆動し、可動子８２を矢印ａ方向に引き込む。このとき、中間部材８３の接点８４が下方接点８５から離れることで、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂは図中実線方向に傾けられるようになっている。一方、押しボタンスイッチ８６ｂがｂ方向に押されると、切替スイッチ８７ｂのみがオンし、（１６Ｖ）電源回路５２からの電力を受けてソレノイド８１ｂが駆動し、可動子８２を矢印ｂ方向に引き込む。このとき、中間部材８３の接点８４が下方接点８５に接続することで、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂは図中点線方向に傾けられるようになっている。

ここで、バッテリ１０ａ〜１０ｂ、２０ａ〜２０ｂはメインバッテリであり、バッテリ３０はサブバッテリである。また、励磁切替回路８０Ａは第１のメインスイッチ手段であり、切替スイッチ７０は第２のメインスイッチである。また、バッテリ３０はサブバッテリである。

次に、上述した構成の電源装置の動作について説明する。まず、太陽電池９０ａ、９０ｂからの電力をバッテリ１０ａ、２０ａ、１０ｂ、２０ｂに充電させる場合は、上述した押しボタンスイッチ８６ａをａ方向に押すと、（１６Ｖ）電源回路５２を駆動源として動作するソレノイド８１ａの駆動により、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂは図中実線方向に傾けられる。このとき、太陽電池９０ａからの電力がバッテリ１０ａに充電され、太陽電池９０ｂからの電力がバッテリ２０ｂに充電される。この場合、バッテリ１０ａとバッテリ２０ｂとは並列状態で充電されることになる。また、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂは図中点線方向に傾けられると、太陽電池９０ａからの電力がバッテリ２０ａに充電され、太陽電池９０ｂからの電力がバッテリ１０ｂに充電される。この場合、バッテリ２０ａとバッテリ１０ｂとは並列状態で充電されることになる。

また、インバータ５０からＡＣ（１００Ｖ）を出力させる場合、上述した押しボタンスイッチ８６ｂをｂ方向に押すと、（１６Ｖ）電源回路５２を駆動源として動作するソレノイド８１ｂの駆動により、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂは図中点線方向に傾けられる。このとき、バッテリ２０ａとバッテリ１０ｂとが直列に接続され、ＤＣ（２４Ｖ）がインバータ５０によりＡＣ（１００Ｖ）に変換されて出力される。また、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂが図中実線方向に傾けられると、バッテリ１０ａとバッテリ２０ｂとが直列に接続され、ＤＣ（２４Ｖ）がインバータ５０によりＡＣ（１００Ｖ）に変換されて出力される。

一方、夜間時等において、太陽光からのエネルギーの供給が絶たれた場合は、切替スイッチ７０をオンさせると、バッテリ３０からの電力が充電回路４０ａによりバッテリ１０ａ又は２０ａに充電され、また、充電回路４０ｂによりバッテリ３０からの電力がバッテリ１０ｂ又は２０ｂに充電される。すなわち、バッテリ５４からの電力が周波数発生回路６０に供給されると、エミッタ接続されているトランジスタ６１ｐからの出力（コンデンサ６２抵抗６３によって決められた周波数）がトランス６１を介し、このトランス６１の二次側のトランジスタ６４ｎ、６４ｐのベースに与えられる。そして、図中左側のトランジスタ６４ｎ、６４ｐの出力（周波数）は充電回路４０ａに与えられ、図中右側のトランジスタ６４ｎ、６４ｐの出力は充電回路４０ｂに与えられる。

ここで、充電回路４０ａ、４０ｂでは、トランジスタ４１ｐ、４１ｎのエミッタ出力により一方のコンデンサ４５ａの電圧が所定電圧まで上昇し、トランジスタ４２ｐ、４２ｎのエミッタ出力により他方のコンデンサ４５ｂの電圧が所定電圧まで上昇する。そして、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂが図示のように、実線方向に傾けられているとき、コンデンサ４５ａ、４５ｂの電圧が一定とされると、バッテリ３０からの一定電流がそれぞれのバッテリ１０ａ、２０ｂに流れ、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂが図示のように、点線方向に傾けられているとき、バッテリ２０ａ、１０ｂに流れ、それぞれのバッテリ１０ａ、２０ａ、１０ｂ、２０ｂに充電される。

ここで、インバータ５０からＡＣ（１００Ｖ）を出力させる場合、上記同様に、押しボタンスイッチ８６ｂをｂ方向に押すと、ソレノイド８１ｂの駆動により、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂは図中点線方向に傾けられる。このとき、上述したように、バッテリ１０ａとバッテリ２０ｂとが直列に接続され、ＤＣ（２４Ｖ）がインバータ５０によりＡＣ（１００Ｖ）に変換されて出力される。また、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂが図中実線方向に傾けられると、上述したように、バッテリ２０ａとバッテリ１０ｂとが直列に接続され、ＤＣ（２４Ｖ）がインバータ５０によりＡＣ（１００Ｖ）に変換されて出力される。

このように、第２実施形態では、太陽電池９０ａ、９０ｂからの充電の際は、メインバッテリであるバッテリ１０ａ（２０ａ）とメインバッテリであるバッテリ２０ｂ（１０ｂ）が並列接続される。また、インバータ５０側へは、バッテリ１０ａ（２０ａ）とバッテリ２０ｂ（１０ｂ）とが直列に接続されて放電される。一方、夜間時等において、太陽光からのエネルギーの供給が絶たれた場合は、バッテリ３０からの電力が充電回路４０ａによりバッテリ１０ａ又は２０ａに充電され、充電回路４０ｂによりバッテリ１０ｂ又は２０ｂに充電される。これにより、たとえば悪天候や夜間等のように太陽光からのエネルギーの供給が絶たれてしまう状況であっても、安定して電力の使用を継続することができる。

また、第１のメインスイッチ手段である励磁切替回路８０Ａにより、切替スイッチ１１ａ、２１ａ、１１ｂ、２１ｂの切り替えを行わせているため、バッテリ１０ａ、２０ａ、１０ｂ、２０ｂに対する充電や放電の切り替えを容易かつ確実に行うことができる。

また、充電回路４０ａ、４０ｂにおけるコンデンサ４５ａ、４５ｂを、たとえば２個ずつとしているため、コンデンサ４５ａ、４５ｂを１個とした場合に比べ、コンデンサ４５ａ、４５ｂからの発熱量を小さくすることができる。

なお、第２実施形態では、図示のように、太陽電池９０ａを２個とし、バッテリ１０ａ、２０ａ、１０ｂ、２０ｂを４個とし、バッテリ３０を１個とし、充電回路４０ａ、４０ｂを２個として説明したが、これらの数はいずれもこれに限定されるものではなく適宜変更可能である。また、第２実施形態では、バッテリ１０ａ〜２０ｂ、２０ａ〜１０ｂが２段構成とされているが、上記同様に、３段以上の構成とされていてもよい。

また、第２実施形態では、励磁切替回路８０Ａの構成において、押しボタンスイッチ８６ａ、８６ｂを手動で操作する場合として説明したが、これらの押しボタンスイッチ８６ａ、８６ｂがタイマー装置等により、自動で押下されるようにすることもできる。

太陽光の自然エネルギーを利用した電源装置に限らず、風力等の他の自然エネルギーを利用した電源装置にも適用可能である。

１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄ、３０、５４バッテリ
４０ａ充電回路
４０ａ〜４０ｄ充電回路
４１ｎ、４１ｐ、４２ｎ、４２ｐ、６１ｐ、６４ｎ、６４ｐトランジスタ
４５ａ、４５ｂ、６２、８８コンデンサ
１２、４６、４６ａダイオード
５０インバータ
５２（１６Ｖ）電源回路
５３（１２Ｖ）電源回路
６０周波数発生回路
６１トランス
４３、４４、６３、６５抵抗
１１ａ〜１１ｄ、２１ａ〜２１ｄ、７０、８０、８７ａ、８７ｂ切替スイッチ
８０Ａ励磁切替回路
８１ａ、８１ｂソレノイド
８６ａ、８６ｂ押しボタンスイッチ
９０ａ〜９０ｄ太陽電池

Claims

第１の自然エネルギー源に接続される第１及び第２のメインバッテリと、
第ｎ（以下、ｎは自然数である）の自然エネルギー源に接続される第ｎ−１及び第ｎのメインバッテリと、
前記第１の自然エネルギー源又は前記第１〜第ｎの自然エネルギー源に接続されるサブバッテリと、
前記第１及び第２のメインバッテリと前記第ｎ−１及び第ｎのメインバッテリのそれぞに対応し、前記サブバッテリからの電力を前記第１〜第ｎのメインバッテリに充電させる第１〜第ｎの充電回路と、
該第１〜第ｎの充電回路のオン／オフ動作を行わせるための所定の周波数を発生する周波数発生回路と、
前記第１〜第ｎのメインバッテリの電力を交流に変換するインバータと、
前記第１のメインバッテリから前記第１の自然エネルギー源への接続経路と、前記第１のメインバッテリから前記インバータへの接続経路とを切り替える第１の切替スイッチと、
前記第２のメインバッテリから前記第１の自然エネルギー源への接続経路と、前記第２のメインバッテリから前記インバータへの接続経路とを切り替える第２の切替スイッチと、
前記第ｎ−１のメインバッテリから前記第ｎの自然エネルギー源への接続経路と、前記第第ｎ−１のメインバッテリから前記インバータへの接続経路とを切り替える第ｎ−１の切替スイッチと、
前記第ｎのメインバッテリから前記第ｎの自然エネルギー源への接続経路と、前記第ｎのメインバッテリから前記インバータへの接続経路とを切り替える第ｎの切替スイッチと、
前記第１及び第ｎ−１の切替スイッチ又は前記第２及び第ｎの切替スイッチを、前記第１〜第ｎの自然エネルギー源への接続経路又は前記インバータへの接続経路に切り替えさせる第１のメインスイッチと、
前記周波数発生回路を動作させる際にオンされる第２のメインスイッチとを備え、
前記第１〜第ｎの自然エネルギー源からの充電の際は、前記第１のメインバッテリと前記第ｎ−１のメインバッテリ、又は前記第２のメインバッテリと前記第ｎのメインバッテリのそれぞれが並列接続され、
前記インバータへの放電の際は、前記第１のメインバッテリと前記第ｎ−１のメインバッテリ、又は前記第２のメインバッテリと前記第ｎのメインバッテリのそれぞれが直列接続され、
前記第２のメインスイッチがオンされると、前記サブバッテリからの電力が前記第１〜第ｎの充電回路により、前記第１及び第ｎ−１のメインバッテリ又は前記第２及び第ｎのメインバッテリに充電される
ことを特徴とする電源装置。
第１の自然エネルギー源に接続される第１及び第２のメインバッテリと、
第ｎ（以下、ｎは自然数である）の自然エネルギー源に接続される第ｎ−１及び第ｎのメインバッテリと、
前記第１の自然エネルギー源又は前記第１〜第ｎの自然エネルギー源に接続されるサブバッテリと、
前記第１及び第２のメインバッテリと前記第ｎ−１及び第ｎのメインバッテリのそれぞに対応し、前記サブバッテリからの電力を前記第１〜第ｎのメインバッテリに充電させる第１〜第ｎの充電回路と、
該第１〜第ｎの充電回路のオン／オフ動作を行わせるための所定の周波数を発生する周波数発生回路と、
前記第１〜第ｎのメインバッテリの電力を交流に変換するインバータと、
前記第１のメインバッテリから前記第１の自然エネルギー源への接続経路と、前記第１のメインバッテリから前記インバータへの接続経路を切り替える第１の切替スイッチと、
前記第２のメインバッテリから前記第１の自然エネルギー源への接続経路と、前記第２のメインバッテリから前記インバータへの接続経路を切り替える第２の切替スイッチと、
前記第ｎ−１のメインバッテリから前記第ｎの自然エネルギー源への接続経路と、前記第ｎ−１のメインバッテリから前記インバータへの接続経路を切り替える第ｎ−１の切替スイッチと、
前記第ｎのメインバッテリから前記第ｎの自然エネルギー源への接続経路と、前記第ｎのメインバッテリから前記インバータへの接続経路を切り替える第ｎの切替スイッチと、
前記第１及び第ｎ−１の切替スイッチ又は前記第２及び第ｎの切替スイッチを、前記第１〜第ｎの自然エネルギー源への接続経路又は前記インバータへの接続経路に切り替えさせる第１のメインスイッチ手段と、
前記周波数発生回路を動作させる際にオンされる第２のメインスイッチとを備え、
前記第１〜第ｎの自然エネルギー源からの充電の際は、前記第１のメインバッテリと前記第ｎのメインバッテリ、又は前記第２のメインバッテリと前記第ｎ−１のメインバッテリのそれぞれが並列接続され、
前記インバータへの放電の際は、前記第１のメインバッテリと前記第ｎのメインバッテリ、又は前記第２のメインバッテリと前記第ｎ−１のメインバッテリのそれぞれが直列接続され、
前記第２のメインスイッチがオンされると、前記サブバッテリからの電力が前記第１〜第ｎの充電回路により、前記第１及び第ｎのメインバッテリ又は前記第２及び第ｎ−１のメインバッテリに充電され、
前記第１のメインスイッチ手段は、励磁切替回路で構成されていることを特徴とする電源装置。