WO2012043723A1

WO2012043723A1 - 電源装置

Info

Publication number: WO2012043723A1
Application number: PCT/JP2011/072384
Authority: WO
Inventors: 山口　昌男
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2013-04-01
Also published as: JPWO2012043723A1

Abstract

【課題】電圧差のある電池ユニットを蓄電池に接続しながら、電流制限抵抗の発熱量を小さくする。【解決手段】電源装置は、複数の電池ユニット２を備える蓄電池１と、電池ユニット２を充電する電源９と、電池ユニット２を並列ライン１０に接続する電流制限抵抗１１と均等化スイッチ１２との直列回路からなるプリ接続回路６と、電池ユニット２を並列ライン１０に接続するメインスイッチ７と、均等化スイッチ１２とメインスイッチ７を制御する制御回路８とを備える。電源装置は、並列ライン１０の電圧と電池ユニット２の電圧差が設定電圧よりも小さくなる状態で均等化スイッチ１２をオンに切り換えて、電池ユニット２の電圧を並列ライン１０の電圧に均等化し、均等化された電池ユニット２をメインスイッチ７を介して並列ライン１０に接続する。

Description

電源装置

　本発明は、太陽光の発電電力や、深夜電力で電池ユニットを充電し、充電された電池ユニットの電力を商用電源に同期した交流として出力する電源装置に関し、とくに、太陽電池や商用電源を複数の電池ユニットに蓄えて出力を大きくしている電源装置に関する。

　ＣＯ₂削減等の環境問題に配慮し、化石燃料によらない自然エネルギーを用いて発電した電力を蓄電して利用する電源システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。
　この電源システムでは、太陽電池と二次電池をスイッチ素子を介して接続し、制御回路でスイッチ素子のＯＮ／ＯＦＦを制御し、太陽電池から二次電池への充電制御を行っている。これにより、日中の太陽光で得られた電力を二次電池に貯えておき、必要時に二次電池を放電して電力を利用することができる。

特開２００８－１４１８０６号公報

　このような電源システムにおいては、通常の商用電源のような安定した出力が得られる電力でもって二次電池を充電するのでなく、太陽光によって出力が大きく変動する不安定な電力で二次電池を充電しなければならない。太陽電池では毎日安定した発電を得ることが困難であり、天候や季節等によって得られる電力が異なり、特に日毎の変化が極めて大きい。一方で、二次電池を長期にわたって安定的に使用するためには、使用する二次電池の種別に応じた適切な電流値、電圧値などの条件に従い、過放電や過充電を避けつつ、所定の範囲で充放電することが大切である。

　太陽電池の不安定な発電電力は、深夜電力を併用して解消できる。たとえば、天気予報で日照時間が短いとされる前日には、深夜電力で二次電池を充電することで、二次電池を所定の容量まで充電できる。

　ところで、太陽電池は自然エネルギーを有効に利用でき、深夜電力は、夜間の停止できない発電機から出力される電力を有効に利用できる。太陽電池の発電電力や深夜電力で蓄電池を充電し、充電された蓄電池の出力をＤＣ／ＡＣインバータで商用電源に同期して、商用電源と並列に接続して出力することで、昼間の電力として有効に利用できる。この方式は、商用電源と蓄電池の出力の両方から負荷に電力を供給するので、蓄電池に蓄電された容量を放電するまでは蓄電池から負荷に電力を供給して、蓄電池が所定の残容量まで放電されると商用電源から負荷に電力を供給できる。また、蓄電池の出力のみで負荷に電力を供給できない状態にあっては、蓄電池と商用電源の両方から負荷に電力を供給できる。この状態で、太陽電池の発電電力と深夜電力を有効に利用するには、蓄電池の容量を大きくする必要がある。

　容量の大きい蓄電池は、多数の素電池を直列や並列に接続して実現される。素電池を直列に接続する個数を多くして出力電圧を高く、並列に接続する個数を多くして出力電流を大きくできる。この蓄電池は、電気特性や劣化する特性が異なる多数の素電池からなるので、一部を交換できる構造として有効に利用できる。複数の素電池で電池ユニットを構成し、さらに複数の電池ユニットを並列に接続して蓄電池とする構造は、一部の電池ユニットを外し、あるいは増加する状態においても使用できる。並列に接続する電池ユニットの個数が、蓄電池の出力電圧を変化させないからである。したがって、この構造の蓄電池は、並列に接続する電池ユニットを増加して容量を大きくでき、また、電池ユニットを外したり接続したりすることで交換してメンテナンスを簡単にできる特徴がある。

　ただ、大容量の電池ユニットを外した後、これを並列に接続すると、接続した瞬間に大きな突入電流が流れることがある。接続する電池ユニットの電圧が、蓄電池の電圧と異なるからである。電池ユニットの電圧が蓄電池よりも低いと、蓄電池から電池ユニットに大きな充電電流が流れ、反対に電池ユニットの電圧が蓄電池よりも高いと、電池ユニットから放電電流が流れる。接続時に流れる大きな突入電流は、電池ユニットを構成する素電池に弊害を与えるばかりでなく、電池ユニットを蓄電池に接続するスイッチの故障の原因となる。この弊害は、電流制限抵抗を介して電池ユニットを蓄電池に接続することで解消できる。電流制限抵抗は、突入電流を、電池ユニットと蓄電池の電圧差に比例して、電気抵抗に反比例する電流に制限する。したがって、電流制限抵抗は、電気抵抗を大きくして突入電流を小さくできる。ただ、電流制限抵抗は、突入電流によってジュール熱で発熱し、発熱量が電気抵抗に比例して大きくなる。したがって、電流制限抵抗の電気抵抗を大きくすると、電池ユニットと蓄電池の電圧差を解消するまでに電流制限抵抗の発熱量が大きく、これが加熱される弊害がある。電流制限抵抗の発熱は、電池ユニットや蓄電池に充電された電力を無駄に消費するばかりでなく、電流制限抵抗の放熱を難しくする。

　本発明は、従来のこのような問題に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、電圧差のある電池ユニットを蓄電池に接続しながら、電流制限抵抗の発熱量を小さくできる電源装置を提供することにある。
　また、本発明の他の大切な目的は、太陽電池や深夜電力で蓄電池を充電して、充電された電力を有効に利用でき、しかも蓄電池の容量を大きくしながら、そのメンテナンスを簡単にできる電源装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

　本発明の電源装置は、複数の電池ユニット２を並列ライン１０に接続してなる蓄電池１と、蓄電池１を構成する電池ユニット２を充電する電源９と、電池ユニット２を並列ライン１０に接続する電流制限抵抗１１と均等化スイッチ１２との直列回路からなるプリ接続回路６と、プリ接続回路６で電圧差の解消された電池ユニット２を並列ライン１０に接続するメインスイッチ７と、プリ接続回路６の均等化スイッチ１２とメインスイッチ７とをオンオフに制御する制御回路８とを備えている。電源装置は、蓄電池１に接続してなる並列ライン１０の電圧と、この並列ライン１０に接続される電池ユニット２の電圧差が設定電圧よりも小さくなる状態で制御回路８がプリ接続回路６の均等化スイッチ１２をオンに切り換えて、電池ユニット２の電圧を並列ライン１０の電圧に均等化し、均等化された電池ユニット２を制御回路８でオン状態に切り換えられるメインスイッチ７を介して並列ライン１０に接続する。

　以上の電源装置は、電圧差のある電池ユニットを交換するときに、突入電流を制限して電圧を均等化する電流制限抵抗の発熱量を小さくできる特徴を実現する。それは、電圧が変動する蓄電池に、電圧差が設定値よりも小さくなる状態を検出して、電池ユニットを、電流制限抵抗を介して蓄電池と並列に接続し、電圧差の均等化された電池ユニットを蓄電池と並列に接続するからである。

　本発明の電源装置は、電源９が、蓄電池１を構成する電池ユニット２を充電する太陽電池３と、蓄電池１を構成する電池ユニット２を商用電源３０で充電する充電回路４とを備えて、さらに、並列ライン１０に接続されて蓄電池１の出力を商用電源３０に同期する交流に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータ５を備えることができる。
　以上の電源装置は、太陽電池と深夜電力で蓄電池を充電することで、自然のエネルギーと無駄に使用されない深夜電力を有効に利用でき、しかも蓄電池の容量を大きくしながら、そのメンテナンスを簡単にできる特徴がある。とくに、以上の電源装置は、太陽電池や深夜電力で充電され、昼間に放電されて電圧が毎日変動する蓄電池に、電圧差が設定値よりも小さくなる状態を検出しながら電池ユニットを接続して、電流制限抵抗の発熱量を小さくできる。

　本発明の電源装置は、充電回路４が蓄電池１の充電時間を記憶するタイマ１６を備え、このタイマ１６に記憶される時間帯の商用電源３０で蓄電池１を充電することができる。
　以上の電源装置は、タイマに深夜電力の時間帯を記憶することで、電気代が安くなる深夜電力を有効に利用して蓄電池を充電できる。

　本発明の電源装置は、電池ユニット２が複数の素電池２１を直列と並列に接続することができる。
　以上の電源装置は、電池ユニットが、複数の素電池を直列と並列に接続して内蔵することで、電池ユニットの出力電圧と出力電流を大きくできる。

本発明の一実施例にかかる電源装置のブロック図である。電池ユニットを構成する電池ブロックの一例を示すブロック図である。均等化スイッチを制御する制御回路の一例を示すブロック図である。

　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための電源装置を例示するものであって、本発明は電源装置を以下のものに特定しない。なお、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

　図１に示す電源装置は、電源９で蓄電池１を充電し、充電された蓄電池１から負荷４０に電力を供給する。図１の電源装置は、電源９である太陽電池３と商用電源３０で蓄電池１を充電し、充電された蓄電池１をＤＣ／ＡＣインバータ５を介して商用電源３０の負荷４０に出力する。負荷４０には、商用電源３０と蓄電池１の両方から電力が供給される。したがって、蓄電池１の出力を交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ５は、商用電源３０の交流に同期する交流を出力する。また、このＤＣ／ＡＣインバータ５は、蓄電池１から出力する電力をコントロールしながら負荷４０に電力を供給する。

　電源装置は、たとえば、駐輪場に設置されて電動自転車のバッテリを充電する。この用途に使用される電源装置は、ＤＣ／ＡＣインバータから商用電源に同期する交流を出力する。さらに、この電源装置は、交流の商用電源で、電動自転車のバッテリを充電する電圧と電流に変換する負荷としての充電器を備えている。充電器は、ＤＣ／ＡＣインバータから出力される電力と、商用電源の両方の電力を、バッテリを充電する電圧と電流に変換して出力する。蓄電池の残容量が充分な状態にあって、蓄電池の出力でバッテリを充電できる状態にあっては、充電器はＤＣ／ＡＣインバータの出力のみでバッテリを充電する。蓄電池の残容量が少なくなって、あるいは蓄電池の最大出力がバッテリの充電電力を越える状態にあっては、充電器はＤＣ／ＡＣインバータと商用電源の両方の出力でバッテリを充電する。さらに、蓄電池が完全に放電されて放電を停止する状態にあっては、充電器は商用電源のみでバッテリを充電する。ＤＣ／ＡＣインバータは、蓄電池の残容量を検出して、出力をコントロールする。蓄電池の残容量が設定値よりも小さくなると、ＤＣ／ＡＣインバータは動作を停止して、蓄電池の放電を停止する。

　さらに、電源装置は、瞬間的に大きな電力を消費する負荷に、商用電源と共に電力を供給する用途にも使用される。たとえば、夏場の暑いときにエアコンに電力を供給し、あるいはコンビニや食堂などの飲食店に設置される複数の電子レンジが同時に使用されるときに、商用電源と共に負荷のエアコンや電子レンジに電力を供給して、負荷が商用電源から消費するピーク電力を制限する。発電所は、消費電力がピーク値となる最大出力に耐えるように設計される。発電所の消費電力がピーク値となるのは、夏場の最も暑い昼間であって、同時に多くのエアコンが使用されるタイミングに発生する。発電所の最大出力をこのピーク値に耐えるように設計しても、常時に最大出力で運転されるのではない。大出力の発電機を設置することは、設備コストが極めて高騰するばかりでなく、大出力の発電機を、常に小出力な状態で運転すると発電効率が低下する。発電所のピーク電力を小さくできると、発電所の設備コストを低減しながら、発電効率を高くできる特徴が実現できる。さらに、発電所は、消費電力の低下する深夜においても、発電機を停止できず、連続して運転する必要がある。このことから、深夜にあっては、発電電力が消費電力よりも大きくなって、発電した電力を有効に使用できない。この弊害は、深夜電力で蓄電池を充電し、充電された蓄電池を消費電力がピーク値となるタイミングに放電して解消できる。この方式は、深夜電力を有効に蓄電池の充電に利用して、深夜電力を有効に利用し、さらにこれを消費電力がピーク値となるタイミングで放電することで、発電所のピーク電力を小さくできる。本発明の電源装置は、この用途にも使用できる。

　さらに、コンビニや食堂などにあっては、複数の電子レンジを設けて、食品を加熱できるようにしている。この状態で使用される電子レンジは、食事時に一時に使用される。このため、消費電力が一時的に極めて大きくなる。本発明の電源装置は、この用途に使用されてピーク電力を少なくすることもできる。複数の電子レンジを使用するときに、商用電源のみでなく、蓄電池を放電して、商用電源と一緒に負荷の電子レンジに電力を供給できるからである。

　以上の用途に使用される電源装置は、図１に示すように、複数の電池ユニット２を並列ライン１０に接続している蓄電池１と、この蓄電池１の電池ユニット２を充電する電源９と、電圧差のある電池ユニット２を並列ライン１０に接続するプリ接続回路６と、プリ接続回路６で電圧差が解消されて均等化された電池ユニット２を並列ライン１０に接続するメインスイッチ７と、プリ接続回路６の均等化スイッチ１２とメインスイッチ７とをオンオフに制御する制御回路８とを備えている。図の電源装置は、電池１の電池ユニット２を充電する電源９として、太陽電池３と、蓄電池１の電池ユニット２を商用電源３０で充電する充電回路４を備えている。さらに、図の電源装置は、蓄電池１の出力を商用電源３０に同期する交流に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータ５を並列ライン１０に接続している。

　さらに、図１の電源装置は、並列ライン１０の出力側に充電スイッチ１３と放電スイッチ１４とを設けている。充電スイッチ１３は、蓄電池１を太陽電池３の出力と充電回路４に接続し、放電スイッチ１４は、蓄電池１をＤＣ／ＡＣインバータ５に接続する。充電スイッチ１３と放電スイッチ１４は、制御回路８にコントロールされる。制御回路８は、蓄電池１の残容量を検出して、充電スイッチ１３と放電スイッチ１４をオンオフに制御する。制御回路８は、充電スイッチ１３をオン状態として蓄電池１を充電し、蓄電池１が満充電されると充電スイッチ１３をオフに切り換えて充電を停止する。また、放電スイッチ１４をオン状態として蓄電池１を放電し、蓄電池１の残容量が最低容量になると放電スイッチ１４をオフに切り換えて、蓄電池１の放電を停止する。制御回路は、放電スイッチに代わってＤＣ／ＡＣインバータを制御し、蓄電池の残容量が最低容量まで低下するとＤＣ／ＡＣインバータを動作しない状態として、蓄電池の放電を停止することもできる。

　蓄電池１は、複数の電池ユニット２からなり、各々の電池ユニット２は、複数の電池ブロック２０を直列に接続しており、各々の電池ブロック２０は、素電池を直列と並列に接続している。電池ブロック２０は、好ましくは、素電池を直列と並列に接続している。素電池はリチウムイオン電池である。ただ、素電池には、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池のように充電できる全ての電池を使用できる。

　電池ブロック２０は、図２に示すように、例えば５個のリチウムイオン電池からなる素電池２１を直列に接続して直列ユニット２２とし、さらに４組の直列ユニット２２を並列に接続している。この電池ブロック２０は、出力電圧を約２０Ｖとして、電流容量を１個のリチウムイオン電池の４倍にできる。また、他の例においては、１３個のリチウムイオン電池からなる素電池を直列に接続して直列ユニットとし、さらに２４組の直列ユニットを並列に接続することもできる。図１の蓄電池１は、１組の電池ブロック２０の容量を１５０Ｗｈとして、５組の電池ブロック２０を直列に接続して電池ユニット２とするので、電池ユニット２の容量を７５０Ｗｈにできる。さらに、図１の蓄電池１は、５組の電池ユニット２を並列に接続しているので、蓄電池１の容量は３．７５ＫＷと相当に大きくできる。この蓄電池１は、満充電される状態で、消費電力を１ＫＷとするエアコンを３．７時間運転でき、消費電力を１ＫＷとする電子レンジ５台を同時に約４５分使用できる。蓄電池１は、並列に接続する電池ユニット２の個数を変更して、容量をさらに大きくし、また、小さくすることもできる。

　太陽電池３は、並列ライン１０に接続されて発電電力で蓄電池１を充電する。太陽電池３は充電スイッチ１３とダイオード１５を介して並列ライン１０に接続されて、出力電圧のある状態で蓄電池１を充電する。太陽電池３は昼間に蓄電池１を充電する。残容量の大きい蓄電池１が太陽電池３で充電されると過充電となる。過充電は蓄電池１を劣化させる原因となる。この弊害を防止するために、制御回路８は蓄電池１の満充電を検出して、充電スイッチ１３をオフに切り換える。

　蓄電池１は、太陽電池３と充電回路４の両方で充電される。充電回路４は、太陽電池３の充電で充電容量が不足する状態で蓄電池１を充電する。太陽電池３の充電が充分な状態において、蓄電池１は太陽電池３のみで充電されて、充電回路４では充電されない。充電回路４は、深夜電力で蓄電池１を充電するタイミングにおいて、蓄電池１の残容量を検出すると共に、次の日に太陽電池３が蓄電池１を充電できる容量と蓄電池１が放電される容量を推測して、蓄電池１を充電する容量を特定する。次の日に太陽電池３が蓄電池１を充電する容量は、天気予報から推測し、次の日に蓄電池１が放電される容量は、過去の放電容量の平均値から推測する。充電回路４は、太陽電池３によって蓄電池１が昼間に満充電されず、かつ蓄電池１から負荷４０に供給できる電力を最大とするように、蓄電池１の充電容量を推定して、この充電容量で蓄電池１を充電する。充電回路４は、次の日の太陽電池３の充電容量が少ない状態にあっては、蓄電池１の充電容量を大きくし、反対に次の日の太陽電池３の充電容量が大きい状態にあっては、蓄電池１の充電容量を小さくする。充電回路４は、蓄電池１を充電する時間を特定するタイマ１６を備えている。タイマ１６は、深夜電力で蓄電池１を充電する時間帯に設定されている。

　ＤＣ／ＡＣインバータ５は、蓄電池１から出力される直流を商用電源３０に同期した交流に変換して負荷４０に供給する。ＤＣ／ＡＣインバータ５の最大出力は、蓄電池１の放電電流の最大値に制限される。ＤＣ／ＡＣインバータ５は、最大出力よりも小さい交流を出力する。交流の負荷４０は、ＤＣ／ＡＣインバータ５からの出力と、商用電源３０の両方から電力が供給される。負荷４０の消費電力が、ＤＣ／ＡＣインバータ５の出力よりも小さい状態において、負荷４０にはＤＣ／ＡＣインバータ５のみから電力が供給される。負荷４０の消費電力がＤＣ／ＡＣインバータ５の最大出力よりも大きくなると、ＤＣ／ＡＣインバータ５と商用電源３０の両方から負荷４０に電力が供給される。この状態で、商用電源３０の出力は、負荷４０の消費電力からＤＣ／ＡＣインバータ５の最大出力を減算した電力となる。負荷４０に供給する電力を、商用電源３０よりも優先して蓄電池１からの出力とすることで、蓄電池１をより有効に利用して、商用電源３０の消費電力を少なくできる。

　プリ接続回路６は、電流制限抵抗１１と均等化スイッチ１２との直列回路で構成される。電流制限抵抗１１は、並列ライン１０に接続される電池ユニット２に流れる過大な電流を小さく制限しながら、電池ユニット２の電圧を均等化する。複数の電池ユニット２を並列に接続して蓄電池１の容量を大きくしている本発明の電源装置は、電池ユニット２を交換するときに、あるいは電池ユニット２の個数を増加するときに、別の電池ユニット２を並列ライン１０に接続する必要がある。このとき、新たに接続される電池ユニット２の電圧は、必ずしも並列ライン１０の電圧と同一とはならない。電池ユニット２と並列ライン１０の電圧との電圧差は、接続する電池ユニット２に過大な電流を流す弊害がある。電流制限抵抗１１は、この電流を制限する。電流制限抵抗１１は、電気抵抗を大きくして、電圧差のある電池ユニット２の電流を小さくできる。ただ、電流制限抵抗１１は、電気抵抗を大きくするとジュール熱による発熱量が増加し、また、電池ユニット２の電圧を均等化する時間が長くなる。したがって、電流制限抵抗１１の電気抵抗は、電池ユニット２の電圧を速やかに均等化しながら、発熱量を少なくできる電気抵抗に設定される。電流制限抵抗１１の電気抵抗は、電池ユニット２の電圧によって最適値が異なるが、電池ユニット２の電圧を２０Ｖとして、例えば１Ω～５Ω、好ましくは１Ω～３Ω、さらに好ましくは１Ω～２Ωに設定される。均等化スイッチ１２はリレーである。ただ、均等化スイッチは、ＦＥＴやトランジスタ等の半導体スイッチング素子とすることもできる。

　メインスイッチ７は、電圧の均等化された電池ユニット２を並列ライン１０に接続するスイッチであって、リレーや半導体スイッチング素子である。メインスイッチ７は、制御回路８に制御されて、プリ接続回路６で均等化された電池ユニット２を並列ライン１０に接続する。

　制御回路８は、並列ライン１０に接続される電池ユニット２の電圧と、並列ライン１０の電圧を比較して、プリ接続回路６の均等化スイッチ１２を制御する。さらに、制御回路８は、電池ユニット２の均等化を検出してメインスイッチ７を制御する。図３に示す制御回路８は、均等化スイッチ１２をオンオフに切り換えるために、並列ライン１０の電圧と電池ユニット２の電圧を入力側に接続している差動アンプ１７を備えている。差動アンプ１７の出力側にリレー１２Ａを接続して、リレー１２Ａのノーマルオンの接点１２ａを均等化スイッチ１２としている。ノーマルオンの接点１２ａは、リレー１２Ａの励磁コイル１２ｂに通電されない状態でオン、励磁コイル１２ｂに通電される状態でオフとなる。リレー１２Ａは、差動アンプ１７の出力でオンオフに切り換えられる。差動アンプ１７の出力側には、リレー１２Ａの励磁コイル１２ｂとの間に直列抵抗１８を接続している。直列抵抗１８は、差動アンプ１７の出力でリレー１２Ａをオンオフに切り換える出力電圧を調整する。さらに、差動アンプ１７は、負帰還量で電圧増幅率を調整して、均等化スイッチ１２をオンに切り換える電池ユニット２と並列ライン１０との電圧差を最適値に調整することができる。

　以上の制御回路８は、異常、故障や特性劣化等の理由で、あるいは、メインテナンス等の理由で電池ユニット２を外して交換あるいはメインテナンスし、電池ユニット２を取り付けて電池ユニット２を並列ライン１０に接続するときは、以下のように制御される。制御回路８は、電池ユニット２の電圧と並列ライン１０の電圧差が大きい状態で、リレー１２Ａの出力電圧が大きく、リレー１２Ａの励磁コイル１２ｂを励磁して、均等化スイッチ１２であるノーマルオンの接点１２ａをオフ状態に保持する。電池ユニット２の電圧が並列ライン１０に接近して、差動アンプ１７の出力電圧が低下すると、リレー１２Ａの励磁コイル１２ｂに流れる電流が減少して、リレー１２Ａが切り換えられ、均等化スイッチ１２であるノーマルオンの接点１２ａは、オフからオンに切り換えられる。この状態で、電池ユニット２が電流制限抵抗１１と均等化スイッチ１２を介して並列ライン１０に接続されて、電圧が均等化される。

　ＦＥＴなどの半導体スイッチング素子をオンオフに切り換える制御回路は、電池ユニットの電圧と並列ラインの電圧を、一定のサンプリング周期でデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、このＡ／Ｄコンバータの出力で均等化スイッチを制御するコントロール回路とを備えている。コントロール回路は、一定の周期でデジタル信号として入力される電池ユニットの電圧と、並列ラインの電圧とを比較し、電圧差が設定値（例えば、１３個の電池を直列接続した電池ブロックを５つ直列接続するときは、約５Ｖとする。）よりも大きい状態では、均等化スイッチをオフに保持し、電圧差が設定値よりも小さくなると、均等化スイッチをオンに切り換える。この制御回路は、均等化スイッチをオンに切り換える電圧値を設定値として記憶している。
　そして、電池ユニットの電圧と並列ラインの電圧とを比較し、電圧差が第２設定値（例えば、１３個の電池を直列接続した電池ブロック２０を５つ直列接続するときは、約０．５Ｖとする。）よりも小さい状態で、均等化スイッチをオフとして、メインスイッチをオフからオンに切り換える。

　さらに、制御回路８は、電池ユニット２が均等化されたことを検出して、メインスイッチ７をオンに切り換えて、電池ユニット２を並列ライン１０に接続する。電池ユニット２の均等化を検出してメインスイッチ７をオンに切り換えるために、制御回路８はタイマ１９を備えている。タイマ１９は、タイムアップする時間を設定時間として記憶している。タイマ１９は、均等化スイッチ１２がオンに切り換えられたタイミングでカウントを開始し、設定時間が経過するとタイムアップして、メインスイッチ７をオンに切り換える。

　制御回路は、タイマによらず電流制限抵抗に流れる電流が設定値よりも小さくなることを検出して、メインスイッチをオンに切り換えることもできる。この制御回路は、電流制限抵抗に電流が流れない状態、すなわち均等化スイッチがオフの状態で、メインスイッチをオフに保持し、電流制限抵抗に電流が流れて、この電流が設定値よりも小さくなることを検出して、メインスイッチをオンに切り換える。この制御回路は、一定のサンプリング周期で電流制限抵抗の電流を検出し、検出される電流値が設定値よりも小さくなることを検出してメインスイッチをオンに切り換える。

　以上は、電池ユニット２を並列ライン１０に接続する状態を詳述したが、電池ユニット２を電源装置から外すときは、均等化スイッチ１２とメインスイッチ７をオフに切り換えて、電池ユニット２を並列ライン１０から切り離す。この状態で、電池ユニット２を電源装置から外し、その後、新しい電池ユニット２をセットし、均等化スイッチ１２で均等化してメインスイッチ７をオンに切り換えて並列ライン１０に接続する。

　本発明に係る電源装置は、太陽電池の発電電力や深夜電力を蓄電池に蓄えて有効に利用し、電動自転車のバッテリの充電、エアコンや電子レンジ等の一時的な大負荷に電力を供給して発電所のピーク電力を削減できる。

　　１…蓄電池
　　２…電池ユニット
　　３…太陽電池
　　４…充電回路
　　５…ＤＣ／ＡＣインバータ
　　６…プリ接続回路
　　７…メインスイッチ
　　８…制御回路
　　９…電源
　１０…並列ライン
　１１…電流制限抵抗
　１２…均等化スイッチ　　　　　　　　１２Ａ…リレー
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１２ａ…接点
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１２ｂ…励磁コイル
　１３…充電スイッチ
　１４…放電スイッチ
　１５…ダイオード
　１６…タイマ
　１７…差動アンプ
　１８…直列抵抗
　１９…タイマ
　２０…電池ブロック
　２１…素電池
　２２…直列ユニット
　３０…商用電源
　４０…負荷

Claims

　複数の電池ユニット(2)を並列ライン(10)に接続してなる蓄電池(1)と、
　蓄電池(1)を構成する電池ユニット(2)を充電する電源(9)と、
　電池ユニット(2)を並列ライン(10)に接続する電流制限抵抗(11)と均等化スイッチ(12)との直列回路からなるプリ接続回路(6)と、
　プリ接続回路(6)で電圧差の解消された電池ユニット(2)を並列ライン(10)に接続するメインスイッチ(7)と、
　前記プリ接続回路(6)の均等化スイッチ(12)とメインスイッチ(7)とをオンオフに制御する制御回路(8)とを備えており、
　前記蓄電池(1)に接続してなる並列ライン(10)の電圧と、この並列ライン(10)に接続される電池ユニット(2)の電圧差が設定電圧よりも小さくなる状態で制御回路(8)が前記プリ接続回路(6)の均等化スイッチ(12)をオンに切り換えて、電池ユニット(2)の電圧が並列ライン(10)の電圧に均等化され、
　前記均等化された電池ユニット(2)が制御回路(8)でオン状態に切り換えられるメインスイッチ(7)を介して並列ライン(10)に接続されるようにしてなる電源装置。
　前記電源(9)が、前記蓄電池(1)を構成する電池ユニット(2)を充電する太陽電池(3)と、前記蓄電池(1)を構成する電池ユニット(2)を商用電源(30)で充電する充電回路(4)とを備えており、
　さらに、前記並列ライン(10)に接続されて、前記蓄電池(1)の出力を商用電源(30)に同期する交流に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータ(5)を備える請求項１に記載される電源装置。
　前記充電回路(4)が蓄電池(1)の充電時間を記憶するタイマ(16)を備え、このタイマ(16)に記憶される時間帯の商用電源(30)で蓄電池(1)を充電する請求項２に記載される電源装置。
　前記電池ユニット(2)が複数の素電池(21)を直列と並列に接続している請求項１ないし３のいずれかに記載される電源装置。