JP2013255404A - マルチ充電装置と同装置を使用した災害対応型非常用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数種類の蓄電池に対応できる、汎用性のある充電装置を提供する。
【解決手段】蓄電池の種類に対応した複数の充電パターンを記憶した充電パターン記憶部２２ａを有するマルチ充電装置である。充電パターン記憶部２２ａから、充電のために接続された蓄電池の種類に対応した充電バターンを選択して充電を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチ充電装置と同装置を使用した災害対応型非常用電源装置に関する。

蓄電池はその種類によって特有の充電パターンがあり、例えば、自動車用鉛蓄電池、アルカリ蓄電池、ベント式蓄電池、密閉式据置型鉛蓄電池、ニッカド蓄電池、リチウム蓄電池など、それぞれに特有の充電パターンがある。従来の充電装置は、これら蓄電池の種類毎に設計されて製品化されており、蓄電池の種類の数だけ充電装置の種類がある。なお、複数の充電パターンを有する充電装置として特許文献１（特開２０１２−３９８２２号公報）が知られている。

特開２０１２−３９８２２号公報

従来の充電装置は汎用性がなく、使用する蓄電池の種類に合わせて備えておかなければならないので、新たな種類の蓄電池を使用する場合は必ず当該蓄電池に対応した新たな充電装置を購入する必要があり、充電装置のコストが嵩むという問題があった。なお、特許文献１の充電装置は車両に搭載される蓄電池用であって汎用の充電装置ではない。
本発明の目的は、汎用性のある充電装置を提供することにある。その他の目的は、以下の明細書の説明により明らかにする。

本発明は、蓄電池の種類に対応した複数の充電パターンを記憶した充電パターン記憶部を有し、前記充電パターン記憶部から、充電のために接続された蓄電池の種類に対応した充電バターンを選択して充電を行うようにしたことを特徴とするマルチ充電装置である。

本発明のマルチ充電装置は、複数の充電パターンを記憶した充電パターン記憶部を有するので、１つの充電装置で複数種類の蓄電池の充電が可能である。
ここで、前記蓄電池には、自動車用鉛蓄電池、アルカリ蓄電池、ベント式蓄電池、密閉式据置型鉛蓄電池、ニッカド蓄電池、リチウム蓄電池が含まれる。リチウム蓄電池を使用する場合、リチウム蓄電池の総電圧、残容量、入出力電流及び各セルの電圧、温度を検知して当該リチウム蓄電池の充放電を制御するバッテリーマネージメントシステムを装備することができる。

本発明は、前記マルチ充電装置と蓄電池を使用して災害対応型非常用電源装置として構成することができる。この災害対応型非常用電源装置は、入力側が商用電源又は再生可能エネルギによる発電装置に切換可能に接続され、出力側がインバータとＯＮ／ＯＦＦ制御装置を介して、又はインバータを介さずにＯＮ／ＯＦＦ制御装置を介して、１又は２以上の負荷に接続される。負荷の種類としては、ＡＣ１００Ｖを使用する一般電気機器、ＡＣ２００Ｖを使用する産業用電気機器、直流（ＤＣ）を使用する各種電気機器が含まれる。

工場や病院等では災害等の停電時に備えて自家発電装置を備えている所が多いが、自家発電装置はディーゼルエンジンやガスタービンエンジン等を始動用ＤＣモータで駆動するようにしている。この始動用ＤＣモータは始動用電源装置で駆動されるようになっているので、始動用電源装置の蓄電池が充電不十分等のために機能しないと、自家発電装置を始動することができない。

そこで、災害発生等による停電時に入力側を再生可能エネルギによる発電装置に切換接続することで、非常用電源装置の蓄電池の充電不足を補いつつ安定的な非常用電源を供給し、また自家発電装置の始動用電源装置に使用する蓄電池の充電不足を補うことによって、自家発電装置を確実に始動することができるようになる。蓄電池が複数種類の蓄電池で構成される場合、出力側に接続する蓄電池の種類に対応してインバータの入力電圧を変更する。またＯＮ／ＯＦＦ制御装置は、インターネットなどを通じて外部から遠隔制御可能にすることができる。再生可能エネルギによる発電装置は、太陽光発電装置、風力発電装置、波力発電装置、潮流発電装置又は潮力発電装置など各種の発電装置を有することができる。

本発明のマルチ充電装置は、複数の充電パターンを記憶した充電パターン記憶部を有するので、１つの充電装置で複数種類の蓄電池の充電が可能であり、このように充電装置に汎用性を持たせることで充電コストを低減することができる。

本発明の実施形態に係る、マルチ充電装置の概略図である。 本発明の実施形態に係る、マルチ充電装置と蓄電池を使用した災害対応型非常用電源装置の概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図１はマルチ充電装置２２を含むマルチ電源装置の概略図である。このマルチ電源装置のマルチ充電装置２２は、充電パターン記憶部２２ａとバッテリーマネジメントシステム（以下「ＢＭＳ」と呼称する）２２ｂを有し、リチウム蓄電池を含む複数種類の蓄電池の充電を可能にしている。ＢＭＳ２２ｂはリチウム蓄電池の場合だけ使用する。

充電パターン記憶部２２ａは、複数種類の蓄電池の充電パターンを予めＩＣに書き込んである。そして、蓄電池セレクタを充電しようとする蓄電池に接続し、充電パターン記憶部２２ａから当該蓄電池に対応した充電パターンを呼び出し、最適な充電パターンを実行する。

ＢＭＳ２２ｂは、リアルタイムにリチウム蓄電池の総電圧、残容量、入出力電流、各セルの電圧や温度等を検知し、リチウム蓄電池の充放電を制御することで過放電と過充電を防止する。リチウム蓄電池の充電時は、直列接続された各セルの電圧を監視してＢＭＳに設定された上限電圧値まで上昇すると充電を停止する。また、ＢＭＳに設定された復帰電圧値まで下降すると再度充電を開始する。このような動作を複数回行う事でバッテリーの電圧を均等化する。また、電圧、電流、温度の異常時には安全に充電を停止する。

放電時は、直列接続された各セルの電圧を監視してＢＭＳに設定された下限電圧値まで下降するとアラームブザーが鳴動しリチウム蓄電池の過放電状態を警告する。また、ＢＭＳに設定された復帰電圧値まで上昇するとアラームがリセットされる。放電の状況を常に把握することにより、リチウム蓄電池を効率良く利用し、ライフサイクルを延ばすことができる。

マルチ充電装置２２は通常は商用電源１２に接続してあるが、停電時など、必要に応じて再生可能エネルギによる発電装置１４に切換接続することができるようになっている。この発電装置１４は、太陽光発電装置、風力発電装置、波力発電装置、潮流発電装置又は潮力発電装置などの再生可能エネルギを利用するので、災害対応能力を高めることができる。

次に、前記マルチ充電装置２２と蓄電池を使用した災害対応型非常用電源装置１０について図２を参照して説明する。この非常用電源装置１０は、電圧調節部１８、ＡＣ／ＤＣ部（ＡＣ／ＤＣコンバータ）１６、マルチ充電装置２２、蓄電池３０ａ〜３０ｆ、インバータ部３２、ＯＮ／ＯＦＦ制御装置３３を有し、これらが複数の切換器２０−１〜２０−５で切換接続されるようになっている。すなわち、商用電源１２がＡＣ／ＤＣ部１６と切換器２０−１を介してマルチ充電装置２２に接続可能とされ、再生可能エネルギによる発電装置１４が電圧調整部１８と切換器２０−１を介してマルチ充電装置２２に接続可能とされている。

マルチ充電装置２２は切換器２０−２によって蓄電池３０ａ〜３０ｆのいずれかに選択的に接続可能とされている。各蓄電池３０ａ〜３０ｆは切換器２０−３を介してインバータ部３２に接続可能とされ、インバータ部３２は切換器２０−５を介して負荷１５に接続可能とされている。

前記蓄電池３０ａ〜３０ｆは複数示しているが、負荷１５の種類によって、１つの蓄電池だけで使用することも可能である。また、外部で余っている各種の蓄電池を必要に応じて自由に装着できるように、蓄電池搭載用スペースをいくつか設けておくとよい。

このような非常用電源装置１０は、通常時は切換器２０−１がＡ側に切り換えられ、切換器２０−２がＡ〜Ｇのいずれかに切り換えられ、切換器２０−３が開成され、切換器２０−５がＢ側に切り換えられている。そして商用電源１２からの電源がＯＮ／ＯＦＦ制御装置３３を介して負荷１５に直接供給されるようになっている。また、発電装置１４からの電源が蓄電池３０ａ〜３０ｆのいずれかに供給されるようになっている。マルチ充電装置２２は、接続される蓄電池３０ａ〜３０ｆの種類に対応した最適な充電パターンを充電パターン記憶部２２ａから呼び出して実行する。また、蓄電池３０ａ〜３０ｆがフル充電の場合は切換器２０−２をＧに切り換えてバイパスする。

火災、地震、津波などの災害等による停電時は、自動的に切換器２０−３が閉成されると共に切換器２０−５がＡ側に切り替わり、蓄電池３０ａ〜３０ｆからの電源が負荷１５に供給される。これにより、例えば非常口誘導灯などの機器を点灯ないし駆動し続けることができる。

この時、入力側の切換器２０−１は、通常の短時間の停電等であれば商用電源１２に接続したままでよいが、災害等で停電が長時間になる場合や、計画停電等で停電が頻繁かつ長時間にわたる場合は、切換器２０−１をＡ側に接続するのがよい。切換器２０−１の作動は、停電が所定時間以上続いた場合に、切換器２０−１をＡ側に自動接続するように構成することも可能である。

また、太陽光発電装置や風力発電装置など自然エネルギを資源とする電源で複数の蓄電池３０ａ〜３０ｆを順番に充電しながら、充電が完了した蓄電池３０ａ〜３０ｆを順番に負荷１５に接続することにより、自然エネルギのみで１つの負荷１５又は複数の負荷１５ａ、１５ｂ、１５ｃ…を長時間連続駆動することも可能である。

この場合、ＯＮ／ＯＦＦ制御装置３３によって、必ずしも常時（１日２４時間）電源を供給する必要性がない負荷、例えば非操業中の工場や非営業中の店舗等で電源供給を停止しても問題がない負荷機器に対しては、電源供給を停止するようにしてもよい。このような電源供給の停止は各負荷機器の電源スイッチを個別にＯＦＦにするのは手間が掛かるし、工場の操業開始や店舗の営業開始に合わせて各負荷機器の電源スイッチをＯＮに復帰させるのを忘れると重大事故を引き起こす可能性もある。

そこで、このような電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦをＯＮ／ＯＦＦ制御装置３３によって自動的に行うことが望ましい。工場の非操業時間や店舗の非営業時間が予め決まっている場合は、当該時間をＯＮ／ＯＦＦ制御装置３３のタイマに設定することができる。

ＯＮ／ＯＦＦ制御装置３３はインターネットなどを通じて外部から遠隔操作可能とすることで、ＯＮ／ＯＦＦの制御内容を変更することも可能である。また、インターネットなどを通じてＯＮ／ＯＦＦ制御装置３３の作動状況をモニタすることでＯＮ／ＯＦＦ制御の実行状況を確認することも可能である。

前記負荷１５は、ＡＣ１００Ｖを使用する一般電気機器を含む負荷１５ａ、ＡＣ２００Ｖを使用する産業用電気機器を含む負荷１５ｂ、直流（ＤＣ）を使用する各種電気機器を含む負荷１５ｃ、工場や病院等で使用する自家発電装置の始動用ＤＣ電源装置１５ｄが含まれる。負荷１５ｃ、１５ｄに直流電源を供給する場合は切換器２０−５をＣに切り換える。自家発電装置では始動用電源装置の蓄電池が充電不十分等のために機能しないと自家発電装置を始動することができず、重大事故等を引き起こす可能性がある。そこで、本発明の非常用電源装置１０により、災害発生等による停電時に入力側を再生可能エネルギによる発電装置に切換接続することで、自家発電装置の始動用電源装置に使用する蓄電池の充電不足を補うことができ、自家発電装置を確実に始動することができるようになる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。

１０：災害対応型非常用電源装置
１２：商用電源
１４：再生可能エネルギによる発電装置
１５：負荷
２２：マルチ充電装置
３０ａ、３０ｂ：蓄電池
３２：インバータ部

Claims (7)

1. 蓄電池の種類に対応した複数の充電パターンを記憶した充電パターン記憶部を有し、前記充電パターン記憶部から、充電のために接続された蓄電池の種類に対応した充電バターンを選択して充電を行うようにしたことを特徴とするマルチ充電装置。
2. 前記蓄電池が、自動車用鉛蓄電池、アルカリ蓄電池、ベント式蓄電池、密閉式据置型鉛蓄電池、ニッカド蓄電池、リチウム蓄電池を含むことを特徴とする請求項１のマルチ充電装置。
3. リチウム蓄電池の総電圧、残容量、入出力電流及び各セルの電圧、温度を検知して当該リチウム蓄電池の充放電を制御するバッテリーマネージメントシステムを有することを特徴とする請求項２のマルチ充電装置。
4. 請求項１から３のいずれか１のマルチ充電装置と蓄電池を有する災害対応型非常用電源装置であって、入力側が商用電源又は再生可能エネルギによる発電装置に切換可能に接続され、出力側がインバータとＯＮ／ＯＦＦ制御装置を介して、又はインバータを介さずにＯＮ／ＯＦＦ制御装置を介して、１又は２以上の負荷に接続されたことを特徴とする災害対応型非常用電源装置。
5. 前記蓄電池が複数種類の蓄電池を有し、前記インバータが出力側に接続する蓄電池の種類に対応した入力電圧に変更されて当該蓄電池に接続されるようにしたことを特徴とする災害対応型非常用電源装置。
6. 前記ＯＮ／ＯＦＦ制御装置が外部から遠隔制御可能であることを特徴とする請求項４の災害対応型非常用電源装置。
7. 前記再生可能エネルギによる発電装置が、太陽光発電装置、風力発電装置、波力発電装置、潮流発電装置又は潮力発電装置のいずれかを有することを特徴とする請求項４から６のいずれか１の災害対応型非常用電源装置。