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公開番号2022097773
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-07-01
出願番号2020210903
出願日2020-12-21
発明の名称電源装置
出願人FDK株式会社
代理人個人
主分類H02J 9/00 20060101AFI20220624BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】 2次電池を満充電状態まで充電すると共に、停電の発生を検出して瞬時に2次電池から負荷装置への放電を開始し得る電源装置を提供する。
【解決手段】 電源装置1は、外部電源2、負荷装置3、電源ライン4、および電池ユニット10を含む電源装置であって、電池ユニットは、第1電池パック11と、外部電源の電圧を電池パックの充電電圧まで昇圧する昇降圧回路12と、第1充電回路13と、外部電源の電圧降下を検出して電池パックから負荷装置へ放電する第1放電回路14と、充放電を制御する制御回路15と、を備え、放電回路は、電池パックと電源ラインの間に直列に接続された第1放電スイッチ16および第2放電スイッチ17を有し、第1放電スイッチは制御回路から切り替え信号を受信することでオン/オフが切り替えられ、第2放電スイッチは制御回路を通さずに外部電源の電圧に基づいて直接オン/オフが切り替えられる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
外部電源から負荷装置へ電力を供給する電源ラインと、前記電源ラインに接続され、前記外部電源と並列接続される電池ユニットと、を含む電源装置であって、
前記電池ユニットは、充電電圧が前記外部電源の電圧よりも高い電圧である電池パックと、前記外部電源の電圧を前記電池パックの前記充電電圧まで昇圧する昇降圧回路と、前記充電電圧で前記電池パックを充電する充電回路と、前記外部電源の電圧降下を検出して前記電源ラインを通じて前記電池パックから前記負荷装置へ放電する放電回路と、前記充電回路および前記放電回路を制御する制御回路と、を備え、
前記放電回路は、前記電池パックと前記電源ラインの間に直列に接続された第1放電スイッチおよび第2放電スイッチを有し、前記第1放電スイッチは前記制御回路から切り替え信号を受信することでオン/オフが切り替えられ、前記第2放電スイッチは前記制御回路を通さずに前記外部電源の前記電圧に基づいて直接オン/オフが切り替えられる、電源装置。
続きを表示(約 960 文字)【請求項2】
前記第2放電スイッチは、前記外部電源の前記電圧が所定の電圧以下に降下したときにオンに切り替わる、請求項1に記載の電源装置。
【請求項3】
前記制御回路は、前記電池パックの出力電圧を監視し、前記電池パックの前記出力電圧が放電可能範囲にあるときは前記第1放電スイッチをオン状態とすることで前記電池ユニットを放電可能状態とし、前記出力電圧が前記放電可能範囲から外れているときは前記第1放電スイッチをオフ状態とすることで前記電池ユニットを放電禁止状態とする、請求項1または2に記載の電源装置。
【請求項4】
前記電池パックの前記出力電圧の前記放電可能範囲の下限値が前記電池パックの放電終止電圧で画定され、前記放電可能範囲の上限値が前記負荷装置の許容電圧の上限値で画定される、請求項3に記載の電源装置。
【請求項5】
前記電池パックの満充電状態の出力電圧は、前記負荷装置の前記許容電圧の上限値よりも高い、請求項4に記載の電源装置。
【請求項6】
前記制御回路は、前記電池パックを満充電状態まで充電し、前記満充電状態まで達した後、前記電池パックの出力電圧が前記放電可能範囲に低下するまでの間は、前記第1放電スイッチをオフ状態として前記電池ユニットの前記放電禁止状態を維持する、前記請求項3から5までのいずれか1項に記載の電源装置。
【請求項7】
前記放電回路は、前記電源ラインと前記第2放電スイッチとの間に接続された電圧降下回路を更に有し、前記電圧降下回路は、前記電池パックの出力電圧を所定の電圧だけ低下させて前記電源ラインに出力する、請求項3から6までのいずれか1項に記載の電源装置。
【請求項8】
前記電圧降下回路は、ダイオードまたはトランジスタにより構成される、請求項7に記載の電源装置。
【請求項9】
前記電圧降下回路は、抵抗素子により構成される、請求項7に記載の電源装置。
【請求項10】
前記放電可能範囲の上限値は、前記電圧降下回路により低下する前記所定の電圧の分だけ高くなる、請求項7から9までのいずれか1項に記載の電源装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電源装置に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
無停電電源装置は、予め充電した2次電池から負荷装置へ電力を供給する電源装置あり、停電等によって外部電源から負荷装置へ電力の供給が停止されたときに、負荷装置を停止させることなく電力を供給する。無停電電源装置の2次電池は、通常動作時に外部電源から供給される電力で充電される。無停電電源装置に用いられる2次電池の一例として、例えば、ニッケル水素2次電池等のアルカリ2次電池が知られている。
【0003】
アルカリ2次電池は、その性質上、出力可能電圧よりも高い電圧で充電を行う必要がある。しかし、無停電電源装置では、負荷装置に電力を供給する電源線に電池を常時接続することが一般的である。したがって、電池の端子電圧は充電時においても出力可能電圧、すなわち負荷装置の電圧に規制されて満充電されない。その結果、放電可能な電力量が本来の電池容量よりも低下する。充電時に出力可能電圧よりも高い適正な充電電圧を印加するためには、電池と電源線との間にスイッチを設け、充電時に電池を電源線から切り離すことが必要となる。
【0004】
一方、無停電電源装置は、停電発生時に電池から負荷装置へ電力を供給するものであるから、停電状態を検出してスイッチを接続状態にして電池を電源線に接続することが必須である。加えて、アルカリ2次電池を適正な充電電圧で満充電まで充電すると、満充電直後に電池の出力電圧が負荷装置の許容電圧の上限値より高くなり、一時的に電池から負荷装置への接続ができない状態となることがある。
【0005】
このような電源装置の先行技術として、外部電源および蓄電装置を1つの負荷装置に接続した電力制御装置において、効率よく電力を制御する電源を切り替える技術が、例えば、特許文献1に開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2014-057393号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
停電時にアルカリ2次電池を電源線に接続して負荷装置に放電するためには、停電状態であることを検出することはもとより、電池に出力電圧が、負荷装置に接続可能な電圧範囲内にあるかを監視することが必須となる。このように、様々な判断を行ってからスイッチの接続信号が送信され、スイッチの接続状態を切り替えるためには時間を要するため、電池から負荷装置に電力を供給する以前に負荷装置が停止する虞がある。
【0008】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アルカリ2次電池を満充電状態まで充電して放電可能な電力量を確保すると共に、停電の発生を検出して瞬時にアルカリ2次電池から負荷装置への放電を開始し得る電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の電源装置の態様は、外部電源から負荷装置へ電力を供給する電源ラインと、その電源ラインに接続され、外部電源と並列接続される電池ユニットと、を含み、電池ユニットは、充電電圧が外部電源の電圧よりも高い電圧である電池パックと、外部電源の電圧を電池パックの充電電圧まで昇圧する昇降圧回路と、充電電圧で電池パックを充電する充電回路と、外部電源の電圧降下を検出して電源ラインを通じて電池パックから負荷装置へ放電する放電回路と、充電回路および放電回路を制御する制御回路と、を備え、放電回路は、電池パックと電源ラインの間に直列に接続された第1放電スイッチおよび第2放電スイッチを有し、第1放電スイッチは制御回路から切り替え信号を受信することでオン/オフが切り替えられ、第2放電スイッチは制御回路を通さずに外部電源の電圧に基づいて直接オン/オフが切り替えられる、という特徴を有する。
【発明の効果】
【0010】
本開示の電源装置によれば、アルカリ2次電池を満充電状態まで充電して放電可能な電力量を確保すると共に、停電の発生を検出して瞬時にアルカリ2次電池から負荷装置への放電を開始し得る電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
(【0011】以降は省略されています)

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