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公開番号2021180604
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211118
出願番号2020196429
出願日20201126
発明の名称協調充電システム
出願人個人
代理人
主分類H02J 7/35 20060101AFI20211022BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】主として蓄電池の寿命を延ばすことによる、蓄電池の費用(ランニングコスト)を抑えた充電システムを提供する。
【解決手段】協調充電システムは、第一の制御回路501及び第二の制御回路502を有する。第一の制御回路501には、第一のUSB機器106を接続し、第二の制御回路502には第二のUSB機器109を接続し、第一の直流直流変換器の入力ノードの電位により制御し、第一のUSB機器106に用いられる充電対象機器には、太陽電池101と商用交流電源102から常に満充電に向けて充電し続け、第二のUSB機器109に用いられる充電対象機器には、余剰電力がある場合にのみ充電する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第一の制御回路、第二の制御回路を持ち、
前記第一の制御回路は、第一の電圧判定回路、第一の直流直流変換器、第一のアナログスイッチ、第三のアナログスイッチを持ち、
前記第一の電圧判定回路は、前記第一の直流直流変換器の入力ノードの電圧を判定し、前記第一のアナログスイッチは、前記第一の直流直流変換器の出力ノードと前記第一の充電ノードの間に接続され、前記第三のアナログスイッチは、第三のノードと第一の充電ノードの間に接続され、前記第一の電圧判定回路は、前記第一の直流直流変換器の入力ノードの電圧が、第一の一定電圧値より大きいと判断した場合、前記第一のアナログスイッチをオンするように働き前記第三のアナログスイッチをオフするように働き、前記第一の直流直流変換器の入力ノードの電圧が、前記第一の一定電圧値より小さいと判断した場合、前記第一のアナログスイッチをオフし前記第三のアナログスイッチをオンするように働き、
前記第二の制御回路は、第二の電圧判定回路、第二のアナログスイッチを持ち、
前記第二の電圧判定回路は、第二の入力ノードの電圧を判定し、前記第二の入力ノードの入力ノードの電圧が、第二の一定電圧値より大きいと判断した場合、前記第二のアナログスイッチをオンするように働き、
前記第二の一定電圧値は前記第一の一定電圧値より大きく
前記第一の直流直流変換器の入力ノードが前記第一の一定電圧値より小さい場合、前記第三のノードからの供給電流により前記第一の充電ノードに電流を供給し、前記第二の充電ノードに電流は供給されず、
前記第一の直流直流変換器の入力ノードが前記第一の一定電圧値と等しい場合、前記第三のノードからの供給電流と前記第一の直流直流変換器の入力ノードからの供給電流により前記第一の充電ノードに電流を供給し、前記第二の充電ノードに電流は供給されず、
前記第一の直流直流変換器の入力ノードが前記第一の一定電圧値より大きく前記第二の一定電圧値より小さい場合、前記第一の直流直流変換器の入力ノードからの供給電流により前記第一の充電ノードに電流を供給し、前記第三のノードからの供給電流では、前記第一の充電ノードに電流を供給せず、前記第二の充電ノードに電流は供給されず、
前記第一の直流直流変換器の入力ノードが第二の一定電圧値と等しい場合および、前記第一の直流直流変換器の入力ノードが前記第二の一定電圧値より大きい場合、前記第一の直流直流変換器の入力ノードからの供給電流により前記第一の充電ノードに電流を供給し、前記第三のノードからの供給電流では、前記第一の充電ノードに電流を供給せず、また、前記第二の充電ノードに電流が供給される
ことを特徴とする充電システム。
続きを表示(約 880 文字)【請求項2】
前記第一のアナログスイッチは、お互いにソースを逆向きに接続した電界効果トランジスタを直列接続したものであり、前記第二のアナログスイッチは、お互いにソースを逆向きに接続した電界効果トランジスタを直列接続したものである
ことを特徴とする請求項1に記載の充電システム。
【請求項3】
前記第一の制御回路は、さらに、第一のキャパシタ、第三のキャパシタ、第五のキャパシタを持ち、
前記第二の制御回路は、さらに、第二の直流直流変換器、第四のキャパシタ、第六のキャパシタを持ち、
前記第一のキャパシタは、前記第一の直流直流変換器の入力ノードに接続され、前記第三のキャパシタは、前記第一の直流直流変換器の出力ノードに接続され、前記第五のキャパシタは第一の充電ノードに接続され、
前記第四のキャパシタは、前記第二の直流直流変換器の出力ノードに接続され、前記第六のキャパシタは第二の充電ノードに接続される
ことを特徴とする請求項2に記載の充電システム。
【請求項4】
前記第一の直流直流変換器の入力ノードは、太陽電池に接続され、前記第三のノードにはACアダプタが接続可能であり、前記第一の充電ノードには第一の充電対象装置が接続され、前記第二の充電ノードには第二の充電対象装置が接続され、
前記第一の充電対象装置が前記第二の充電対象装置より優先的に充電され、
前記第一の充電対象装置が充電を必要とする状態で接続されていて、かつ、ACアダプタが接続されていて商用電源と電気的につながっているときは、前記太陽電池または前記ACアダプタまたはその両方からの電流により第一の充電対象装置が充電され、
前記第一の充電対象装置が充電を必要とする状態で接続されていて、かつ、ACアダプタが接続されていないか商用電源とつながっておらず、前記太陽電池が発電しているときは、前記太陽電池により前記第一の充電対象装置が充電される
ことを特徴とする請求項3に記載の充電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池とACアダプタといった複数の電力源からの電力により対象機器を協調して充電するシステムに関する。
続きを表示(約 2,200 文字)【背景技術】
【0002】
近年、太陽光発電が注目を集めている。太陽光発電システムには、独立電源システムと系統連係システムがあり、前者は太陽電池パネルまたは太陽電池モジュールにより発電した電気を蓄電池に蓄え、必要な時にそのままあるいは100Vの交流に変換して用いる。一方系統連係システムは、100Vの交流に変換した上で、消費される電力より発電量が少なければ電力会社の系統から電力を購入し、消費される電力より発電量が多ければ電力会社の系統に売電する。蓄電池に蓄えられた電力が少なくなると瞬時停電を経て電力会社の系統から電力を供給するように切り替えるシステムも独立電源システムに含めるものとする。
【0003】
太陽光発電システムには、系統連係システムより独立電源システムが適する。しかし、通常の独立電源システムで用いられる蓄電池は消耗品であり、通常の使用方法では3年程度しか用いることはできない。
【0004】
ここで、独立電源システムのコスト感を検討してみることにする。一例であるが、太陽電池(160W)20,000円、鉛蓄電池(33Ah)10,000万円、チャージコントローラ5,000円、商用電源切り替え器5,000円、ACインバータ5,000円、USB充電器1,000円とする。この場合、合計費用は46,000円である。しかし、鉛蓄電池は3年程度しかもたない。そのため、12年間でかかるコストは、76,000円となる。すなわち、この例の場合、太陽電池の約4倍の費用がかかることがわかる。
【0005】
そのため、太陽電池からの入力に加え、商用電源からの入力を組み合わせて使う方法が、特許文献1に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2013−90560
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1には、概念的な議論のみで、具体的な回路と制御方法が示されていない。
【0008】
本発明は、以上を鑑み、費用(コスト)を抑えた充電システムを提供することを課題とする。ここで、費用を抑えるにあたり、特に、蓄電池の寿命を延ばすことにより、ランニングコストを抑えることにより、充電システムの費用を抑えることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この課題を解決するために、本発明においては、
第一の制御回路、第二の制御回路を持ち、
前記第一の制御回路は、第一の電圧判定回路、第一の直流直流変換器、第一のアナログスイッチ、第三のアナログスイッチを持ち、
前記第一の電圧判定回路は、前記第一の直流直流変換器の入力ノードの電圧を判定し、前記第一のアナログスイッチは、前記第一の直流直流変換器の出力ノードと前記第一の充電ノードの間に接続され、前記第三のアナログスイッチは、第三のノードと第一の充電ノードの間に接続され、前記第一の電圧判定回路は、前記第一の直流直流変換器の入力ノードの電圧が、第一の一定電圧値より大きいと判断した場合、前記第一のアナログスイッチをオンし前記第三のアナログスイッチをオフするように働き、前記第一の直流直流変換器の入力ノードの電圧が、前記第一の一定電圧値より小さいと判断した場合、前記第一のアナログスイッチをオフし前記第三のアナログスイッチをオンするように働き、
前記第二の制御回路は、第二の電圧判定回路、第二の直流直流変換器、第二のアナログスイッチ、第四のアナログスイッチを持ち、
前記第二の電圧判定回路は、第二の入力ノードの電圧を判定し、前記第二の入力ノードの入力ノードの電圧が、第二の一定電圧値より大きいと判断した場合、前記第二のアナログスイッチをオフするように働く。
【0010】
ここで、前記第二の一定電圧値は前記第一の一定電圧値より大きく
前記第一の直流直流変換器の入力ノードが前記第一の一定電圧値より小さい場合、前記第三のノードからの供給電流により前記第一の充電ノードに電流を供給し、前記第二の充電ノードに電流は供給されず、
前記第一の直流直流変換器の入力ノードが前記第一の一定電圧値と等しい場合、前記第三のノードからの供給電流と前記第一の直流直流変換器の入力ノードからの供給電流により前記第一の充電ノードに電流を供給し、前記第二の充電ノードに電流は供給されず、
前記第一の直流直流変換器の入力ノードが前記第一の一定電圧値より大きく前記第二の一定電圧値より小さい場合、前記第一の直流直流変換器の入力ノードからの供給電流により前記第一の充電ノードに電流を供給し、前記第二の充電ノードに電流は供給されず、
前記第一の直流直流変換器の入力ノードが第二の一定電圧値と等しい場合および、前記第一の直流直流変換器の入力ノードが前記第二の一定電圧値より大きい場合、前記第一の直流直流変換器の入力ノードからの供給電流により前記第一の充電ノードに電流を供給し、また、前記第二の充電ノードに電流は供給される。
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)

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