JPH08308144A - バッテリーチャージャー付ポータブル電池 - Google Patents
バッテリーチャージャー付ポータブル電池Info
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- JPH08308144A JPH08308144A JP7135967A JP13596795A JPH08308144A JP H08308144 A JPH08308144 A JP H08308144A JP 7135967 A JP7135967 A JP 7135967A JP 13596795 A JP13596795 A JP 13596795A JP H08308144 A JPH08308144 A JP H08308144A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の問題を解消し、実用上有益な電源を供
給する。 【構成】 コンデンサの電圧・電流特性を有する電気二
重層電池を太陽光を受光し発電するセルの後段に設置す
るに際し、セルの出力パワーと電気二重層電池のパワー
のバランスを計るためのインピーダンス変換回路を設置
し、電気二重層電池出力側はその後段に設置された後段
二次電池との間に、該二次電池の出力側にこれとパワー
のバランスがとれる出力を有するＤＣ／ＤＣコンバータ
ーを介して前記電気二重層電池出力と結合してなるバッ
テリーチャージャ付ポータブル電源。
給する。 【構成】 コンデンサの電圧・電流特性を有する電気二
重層電池を太陽光を受光し発電するセルの後段に設置す
るに際し、セルの出力パワーと電気二重層電池のパワー
のバランスを計るためのインピーダンス変換回路を設置
し、電気二重層電池出力側はその後段に設置された後段
二次電池との間に、該二次電池の出力側にこれとパワー
のバランスがとれる出力を有するＤＣ／ＤＣコンバータ
ーを介して前記電気二重層電池出力と結合してなるバッ
テリーチャージャ付ポータブル電源。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電池電源の制作に係わる
ものであり、特に太陽光を電気に変換し、変換された電
気を蓄える二次電池の制作を主体とする。ソーラー電池
という太陽光エネルギーを電気として蓄える電池があ
る。ソーラー電池とは、太陽光を電気に換えたのち、こ
れを蓄電池に蓄え、蓄えられた電気を少量づつ、もっぱ
ら数種類のトランジスタ機器に同時に与え、これらを並
列に稼働せしめることを可能にした電源である。
ものであり、特に太陽光を電気に変換し、変換された電
気を蓄える二次電池の制作を主体とする。ソーラー電池
という太陽光エネルギーを電気として蓄える電池があ
る。ソーラー電池とは、太陽光を電気に換えたのち、こ
れを蓄電池に蓄え、蓄えられた電気を少量づつ、もっぱ
ら数種類のトランジスタ機器に同時に与え、これらを並
列に稼働せしめることを可能にした電源である。
【０００２】太陽光を電気に換えるためのセルを日本人
は「太陽電池」とよんでいるが、これは誤りである。セ
ルは太陽光を電気に変換する変換器の機能を有するだけ
で蓄電の機能は全くない。発生した電気を電気を貯める
には他に蓄電池が必要なのである。ソーラー電池は、こ
の言葉のあいまいさを少なくすることから始まっている
技術でもある。
は「太陽電池」とよんでいるが、これは誤りである。セ
ルは太陽光を電気に変換する変換器の機能を有するだけ
で蓄電の機能は全くない。発生した電気を電気を貯める
には他に蓄電池が必要なのである。ソーラー電池は、こ
の言葉のあいまいさを少なくすることから始まっている
技術でもある。
【０００３】太陽は地球上赤道を中心として南北緯各６
５°の範囲を平均１ｍ2 （１ｍ×１ｍ）１ＫＷのエネル
ギーを注いでいる。このエネルギーを電気に換えるのに
半導体単結晶では、１５〜１６％、多結晶では１４％内
外、アモルファス（非結晶）では７〜９％の効率（変換
効率）のものが使われている。これらを使って家庭の電
球（１００Ｗ）を光らせると、１ｍ2 のセルには、太陽
が注がれている間、単結晶、多結晶セル電球１個だけが
光る量の電気を生み、アモルファスではこの電球を点灯
することはできない。これらの技術の根本であるコスト
面から比較してみると、単結晶の多くは、一旦多結晶を
精製し、これを更に引き上げ法などの過程を通して再精
製して造るもので、そのコストは多結晶よりも高い。変
換効率が上記のように１〜２％のアップ差であっても、
そのコストは多結晶セルの倍以上かかっているのが普通
である。
５°の範囲を平均１ｍ2 （１ｍ×１ｍ）１ＫＷのエネル
ギーを注いでいる。このエネルギーを電気に換えるのに
半導体単結晶では、１５〜１６％、多結晶では１４％内
外、アモルファス（非結晶）では７〜９％の効率（変換
効率）のものが使われている。これらを使って家庭の電
球（１００Ｗ）を光らせると、１ｍ2 のセルには、太陽
が注がれている間、単結晶、多結晶セル電球１個だけが
光る量の電気を生み、アモルファスではこの電球を点灯
することはできない。これらの技術の根本であるコスト
面から比較してみると、単結晶の多くは、一旦多結晶を
精製し、これを更に引き上げ法などの過程を通して再精
製して造るもので、そのコストは多結晶よりも高い。変
換効率が上記のように１〜２％のアップ差であっても、
そのコストは多結晶セルの倍以上かかっているのが普通
である。
【０００４】一方アモルファスでは、その変換効率形結
晶の半分にしか達していない。その製造工程において、
非結晶と多結晶とのコスト差は殆どない。その上、非結
晶（アモルファス）のセルは経年変化という、日時がた
つにつれてその特性が劣化する不利がまとわりついてい
る。そうなると、同一性能を出すためには、多結晶のセ
ルの面積の倍の面積を必要とすることになる。さきほど
述べた１ｍ2 当たり１４％内外の変換効率を持つ多結晶
が１３０〜１４０Ｗの電気エネルギーを作り出すのにた
いし、アモルファスではセル平面が２倍の２ｍ2 必要と
なる。すなわち、コスト的に余り合うものではない。
晶の半分にしか達していない。その製造工程において、
非結晶と多結晶とのコスト差は殆どない。その上、非結
晶（アモルファス）のセルは経年変化という、日時がた
つにつれてその特性が劣化する不利がまとわりついてい
る。そうなると、同一性能を出すためには、多結晶のセ
ルの面積の倍の面積を必要とすることになる。さきほど
述べた１ｍ2 当たり１４％内外の変換効率を持つ多結晶
が１３０〜１４０Ｗの電気エネルギーを作り出すのにた
いし、アモルファスではセル平面が２倍の２ｍ2 必要と
なる。すなわち、コスト的に余り合うものではない。
【０００５】現在、電灯や重工業の電源は１００〜２０
０Ｖの交流商用電源でまかなわれている。そのもとは、
水力、石灰火力、石油火力、ＬＰＧ火力、または原子力
である。これらのエネルギー源は非常に大きなもので、
家庭の一軒一軒においてまかなえるような小さなエネル
ギーではない。同時に家庭一件一件で使うにはあまりに
も危険である。このために山や谷や海だとか、民家から
離れたところに大規模に設置し、このエネルギーを遠く
まで配達するために１００Ｖ、２００Ｖと電圧を高め、
送電線をとおして送り、各家庭や工場に配っているのが
現状である。こうしなければ管理ができず、またコスト
も安くならない。我々はこれを集中管理方式と呼んでお
り、この管理方式は電力会社、国にまかされている。
０Ｖの交流商用電源でまかなわれている。そのもとは、
水力、石灰火力、石油火力、ＬＰＧ火力、または原子力
である。これらのエネルギー源は非常に大きなもので、
家庭の一軒一軒においてまかなえるような小さなエネル
ギーではない。同時に家庭一件一件で使うにはあまりに
も危険である。このために山や谷や海だとか、民家から
離れたところに大規模に設置し、このエネルギーを遠く
まで配達するために１００Ｖ、２００Ｖと電圧を高め、
送電線をとおして送り、各家庭や工場に配っているのが
現状である。こうしなければ管理ができず、またコスト
も安くならない。我々はこれを集中管理方式と呼んでお
り、この管理方式は電力会社、国にまかされている。
【０００６】一方、ソーラーセルは先に述べたように１
ｍ2 のセルがたとえば１００％の変換効率でも１００Ｗ
電球１０個がお天道様が照っている間発生するだけのエ
ネルギーでしかない。これを家庭や工場において、送電
線によってまかない、必要に応じては電力会社買っても
らうという方法を採用している。この方式はそれなりに
極めて定義があるが、技術面からみれば、あまりにもコ
ストが高くなり過ぎるし、これで２０％以下のエネルギ
ーしかまかないきれない。更に日本のように送配電が行
き届いている国は世界でもまれで、お隣の中国をはじ
め、東南アジアや中近東諸国の多くでは、これら送電は
全く不可能である。会場や山中での配線のないところで
も、その生活は難しい。現在、各家庭の電化製品で使わ
れている半導体回路は、メモリー素子が３．３Ｖ駆動、
ドライバー回路素子が５．５Ｖ駆動のものが圧倒的に多
く、これら回路を動かすのにも、もっぱら１００Ｖの商
用電源をして１２Ｖ以下のＩＣ回路様の電圧・電流に落
とす場合、 イ） 電気事業法による法的規制があり、取り扱いには
種々の制約を受け、家庭で勝手にいじることは許されな
い。 ロ） もしトランジスタ回路がＰＮＰ−ＮＰＮのコンプ
リメンタリーの構成である時は、両者が近似の特性でな
いと、開閉トランジスタ側の電極にアンバランス電流が
発生し、ショートしたり、大きな電流が流れて火災にな
るといった不本意な現象が起こることがある。ＰＮＰあ
るいはＮＰＮ単独の接地型トランジスタ回路素子による
電源では、大きな電流が流れるため、電源の消耗が激し
く、時には、この電流量が多くなりすぎて、回路もショ
ートしたり、負荷に過電流を流してこれをショートして
しまったりすることがある。
ｍ2 のセルがたとえば１００％の変換効率でも１００Ｗ
電球１０個がお天道様が照っている間発生するだけのエ
ネルギーでしかない。これを家庭や工場において、送電
線によってまかない、必要に応じては電力会社買っても
らうという方法を採用している。この方式はそれなりに
極めて定義があるが、技術面からみれば、あまりにもコ
ストが高くなり過ぎるし、これで２０％以下のエネルギ
ーしかまかないきれない。更に日本のように送配電が行
き届いている国は世界でもまれで、お隣の中国をはじ
め、東南アジアや中近東諸国の多くでは、これら送電は
全く不可能である。会場や山中での配線のないところで
も、その生活は難しい。現在、各家庭の電化製品で使わ
れている半導体回路は、メモリー素子が３．３Ｖ駆動、
ドライバー回路素子が５．５Ｖ駆動のものが圧倒的に多
く、これら回路を動かすのにも、もっぱら１００Ｖの商
用電源をして１２Ｖ以下のＩＣ回路様の電圧・電流に落
とす場合、 イ） 電気事業法による法的規制があり、取り扱いには
種々の制約を受け、家庭で勝手にいじることは許されな
い。 ロ） もしトランジスタ回路がＰＮＰ−ＮＰＮのコンプ
リメンタリーの構成である時は、両者が近似の特性でな
いと、開閉トランジスタ側の電極にアンバランス電流が
発生し、ショートしたり、大きな電流が流れて火災にな
るといった不本意な現象が起こることがある。ＰＮＰあ
るいはＮＰＮ単独の接地型トランジスタ回路素子による
電源では、大きな電流が流れるため、電源の消耗が激し
く、時には、この電流量が多くなりすぎて、回路もショ
ートしたり、負荷に過電流を流してこれをショートして
しまったりすることがある。
【０００７】そこで２０Ｖ以下の電圧、２Ａ以下の電流
にたよるトランジスタ回路に最もふさわしい電源は、ソ
ーラーセルで電気を起こし、その電気を貯めたソーラー
電池を電源として使うということになる。
にたよるトランジスタ回路に最もふさわしい電源は、ソ
ーラーセルで電気を起こし、その電気を貯めたソーラー
電池を電源として使うということになる。
【０００８】もう少し詳しくいうと、半導体を使ってい
る機器（その大部分は６Ｖ以下の電極で駆動している機
器）、あるいは、自動車のように１２Ｖ電圧で駆動する
のに、セルと一緒に二次電池を積むことによって、（こ
の二次電池は自動車搭載鉛電池を兼用してもよい）、さ
らにこれにガソリンによるエネルギーとのハイブリッド
構成によって駆動させる機構−これは配線を使わない
で、一戸単位で処理できるので分散処理機構と呼んでい
るが−においては、機器を動かすエネルギーは従来の集
中管理システム電源エネルギーの数百・数千分の一で済
む分散処理システムでとは別に分散処理機構電源によっ
てその大部分をまかなうことができる。つまり集中管理
システムとは別に分散処理システムでソーラー電池技術
による電源は、機器にやさしく、また、何年、何十年と
電池交換をしないで済む電源として役に立つのである。
ソーラー電池はその意味ではトータル・エネルギー量の
１％程度のエネルギーで主として半導体回路機器の９０
％以上をまかなえ得る「ピカッ」と光る技術なのであ
る。
る機器（その大部分は６Ｖ以下の電極で駆動している機
器）、あるいは、自動車のように１２Ｖ電圧で駆動する
のに、セルと一緒に二次電池を積むことによって、（こ
の二次電池は自動車搭載鉛電池を兼用してもよい）、さ
らにこれにガソリンによるエネルギーとのハイブリッド
構成によって駆動させる機構−これは配線を使わない
で、一戸単位で処理できるので分散処理機構と呼んでい
るが−においては、機器を動かすエネルギーは従来の集
中管理システム電源エネルギーの数百・数千分の一で済
む分散処理システムでとは別に分散処理機構電源によっ
てその大部分をまかなうことができる。つまり集中管理
システムとは別に分散処理システムでソーラー電池技術
による電源は、機器にやさしく、また、何年、何十年と
電池交換をしないで済む電源として役に立つのである。
ソーラー電池はその意味ではトータル・エネルギー量の
１％程度のエネルギーで主として半導体回路機器の９０
％以上をまかなえ得る「ピカッ」と光る技術なのであ
る。
【０００９】
【従来の技術】従来の技術としては、シリコンセルから
の電気を自動車用鉛蓄電池やニッカド電池に蓄え、これ
を用いてトランジスタ機器を稼働せしめる方式がある。
しかしながらこの方式では、 二次電池の充放電が４００回以下であること。 二次電池のうち鉛蓄電池の電極では硫酸塩（ＰｂＳＯ
4 ）の絶縁層が形成され、このために充電が思うように
行かない。強力な充電をしないと硫酸塩を分解すること
ができない。このため充放電２００回以下になってしま
う。 重量が重くなる。鉛蓄電池の場合１２Ｖ用で８ｋｇか
ら１０ｋｇぐらいになる。 ニッカド電池、リチウム電池は充放電回数には制限が
あるのでコストが高くなる。 それにこの電池では太陽電池セルからの充電はほとん
ど全くと言っていいほど出来ない。
の電気を自動車用鉛蓄電池やニッカド電池に蓄え、これ
を用いてトランジスタ機器を稼働せしめる方式がある。
しかしながらこの方式では、 二次電池の充放電が４００回以下であること。 二次電池のうち鉛蓄電池の電極では硫酸塩（ＰｂＳＯ
4 ）の絶縁層が形成され、このために充電が思うように
行かない。強力な充電をしないと硫酸塩を分解すること
ができない。このため充放電２００回以下になってしま
う。 重量が重くなる。鉛蓄電池の場合１２Ｖ用で８ｋｇか
ら１０ｋｇぐらいになる。 ニッカド電池、リチウム電池は充放電回数には制限が
あるのでコストが高くなる。 それにこの電池では太陽電池セルからの充電はほとん
ど全くと言っていいほど出来ない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠陥を
改良せんとするもので二次電池の寿命を大巾に改善し、
これまでの二次電池を連続して５年以上使用し続けるこ
とができるものである。
改良せんとするもので二次電池の寿命を大巾に改善し、
これまでの二次電池を連続して５年以上使用し続けるこ
とができるものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のバッテリーチャ
ージャー付ポータブル電池は、コンデンサの電圧・電流
特性を有する電気二重層電池を太陽光を受光し発電する
セルの後段に設置するに際し、セルの出力パワーと電気
二重層電池のパワーとのバランスを計るためのインピー
ダンス変換回路を設置し、電気二重層電池出力側はその
後段に設置される後段二次電池との間に、二次電池の入
力側にこれとパワーのバランスがとれる出力を有するＤ
Ｃ／ＤＣコンバーターを設置し、これを前記電気二重層
電池出力と結合してなることを特徴とする。
ージャー付ポータブル電池は、コンデンサの電圧・電流
特性を有する電気二重層電池を太陽光を受光し発電する
セルの後段に設置するに際し、セルの出力パワーと電気
二重層電池のパワーとのバランスを計るためのインピー
ダンス変換回路を設置し、電気二重層電池出力側はその
後段に設置される後段二次電池との間に、二次電池の入
力側にこれとパワーのバランスがとれる出力を有するＤ
Ｃ／ＤＣコンバーターを設置し、これを前記電気二重層
電池出力と結合してなることを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明は上記の構成にすることにより、実用的
かつ有益な電源が得られる。
かつ有益な電源が得られる。
【００１３】
（１）太陽電池セルは、太陽光を電気に変換する素子で
ある。蓄電能力はない。そこで太陽光による電気エネル
ギーを蓄電するためには別途二次電池を必要とする。鉛
蓄電池は典型的二次電池である。然し乍ら一般に、太陽
電池セルに鉛蓄電池を接続しても電池電源は動作しな
い。一週間や１０日間続いて稼働したところで、この電
池電源は本特許出頭の電池であるとは言わない。ではど
ういう電池が電源電池であるかというと、例えば６Ｖ、
約１Ａの二次電源を電源として稼働するワイヤレステレ
フォン（携帯電話）を接続したままで、３〜５年間（時
間的には３０，０００時間以上）稼働せしめる電源電池
を言う。ところで現在のワイヤレステレフォンは通話状
態で５０ｍＡ乃至１００ｍＡの半導体回路電流で、電圧
は５．５Ｖが普通である。この通話状態で６Ｖ、０．９
Ａ乃至１Ａのニッカド二次電池、リチウム二次電池は４
時間程度しかもたない。そこで待機中受信可能な電圧を
パルス状にし、動作時の１／５程度にパワーを落とすこ
とによって１８乃至１９時間もたせることにより、常時
２個以上（３個が普通である）の電池を常備し、順次１
００Ｖ電源からのバッテリーチャージャーによってその
都度充電（充電は普通８時間以上）をしながら稼働せし
めているのが現状である。これでは電池の交換が大変
で、毎日二次電池を交換して充電をしなけば連続して使
用することができないのである。しかもこれら二次電池
はほぼ４００回しか呼吸（充・放電の繰り返し）ができ
ず、毎日交換した場合には１年乃至１．５年しかもたな
い筈である。 （２）ここに図１のごとき充電回路図を有する太陽電池
電源が登場する。重要なことは負荷（１０）のパワーに
よって電源側のパワーや時定数が決定されることであ
る。例えば、６Ｖ、０．９Ａの負荷用二次電池（９）で
あるとすると、その前段の電源用二次電池は（８）はそ
のパワーにより１０乃至２０％上昇しておかなければな
らず、約７Ｖ乃至７．２Ｖ、１乃至１．１Ａのパワーを
有するものでなければならない。であるとすると、さら
にその前段である電気二重層電池（６）のパワーはさら
に二次電池の１０％乃至２０％アップ、７．９乃至８．
６Ｖ、１．１Ａ乃至１．３Ａ以上のものが使用されなけ
ればならない。そのためには太陽電池セル（４）は１０
Ｖ以上、１．５Ａ内外のパワーが出るものが使われなけ
ればならない。而して（５）、（７）はそれぞれ後段回
路と整合するインピーダンス変換器等に電気二重層電池
（６）と二次電池（８）との間には入力パワーに関係の
少ないＤＣ／ＤＣコンバーターが必要である。尚、（１
１）は逆流防止ダイオード、（１）、（１）′はセルの
出力ターミナル、（３）、（３）′は負荷用電池のター
ミナルを示す。この場合、電源用二次電池（８）と負荷
用二次電池（９）との間で、パワー電圧値、電池値が不
整いの時は、勿論負荷用二次電池（９）のみをもって、
電源用二次電池として差し支えない。また、セル（４）
は例えば図２の（ａ）（ｂ）に示す如く折り畳んだ構造
にしておけばこの内部に電気二重層電池や二次電池、ま
た半導体回路や配線に至る全ての素子がおさまり、かつ
全体の大きさが半分以下になり持ち運びが極めて便利に
なる。尚電池供給電流の過剰は熱を持つもので、これを
防止として図３乃至図５の如き過電流防止回路をインピ
ーダンス変換器（５）（７）と一緒に組み込めばさらに
安定した二次電池（９）の充電が行われる。ちなみに多
結晶半導体によるセルは蓄変換効率が１４乃至１５％で
あり、約１０ｃｍ2 のもので１Ｗの出力が得られること
を憶えておくと便利である。 （３）さらに必要に応じて、（５）のインピーダンス変
換器内に図３の如き、ＳＣＲで太陽電池セルを短絡して
充電を停止する回路や図４の如きＳＣＲ短絡で充電を停
止する回路をコンデンサ電圧の低下でリセットする方式
を採用したり、図５の如き充電用トランジスタをオン・
オフすることによってセル出力を制御する方式を採用す
ることができる。ここで図３のＳＣＲで太陽電池セルを
短絡して充電を停止する回路に於て、 ＳＣＲ１：例えば２Ａ、４００Ｖのサイリスタを使用。
耐圧は４００Ｖは必要ないが、放熱板をつけることが必
要。 ＺＤ１：定電圧ダイード、６Ｖよりツェナー電圧が低い
場合、立ち上がり特性がソフトなための調整が必要。 Ｒ１：１００ΩでＳＣＲ１の保持電流が５ｍＡ以下にな
るとＳＣＲ１はオフとなる。 Ｄ１：２Ａ、１００Ｖ以上の整流ダイオード Ｒ2 、Ｒ3 ：コンデンサの電圧のバランスをとるための
抵抗で、充電時の漏れ電流や容量の違い、ばらつきを考
慮して決める。 等の選択が肝要である。
ある。蓄電能力はない。そこで太陽光による電気エネル
ギーを蓄電するためには別途二次電池を必要とする。鉛
蓄電池は典型的二次電池である。然し乍ら一般に、太陽
電池セルに鉛蓄電池を接続しても電池電源は動作しな
い。一週間や１０日間続いて稼働したところで、この電
池電源は本特許出頭の電池であるとは言わない。ではど
ういう電池が電源電池であるかというと、例えば６Ｖ、
約１Ａの二次電源を電源として稼働するワイヤレステレ
フォン（携帯電話）を接続したままで、３〜５年間（時
間的には３０，０００時間以上）稼働せしめる電源電池
を言う。ところで現在のワイヤレステレフォンは通話状
態で５０ｍＡ乃至１００ｍＡの半導体回路電流で、電圧
は５．５Ｖが普通である。この通話状態で６Ｖ、０．９
Ａ乃至１Ａのニッカド二次電池、リチウム二次電池は４
時間程度しかもたない。そこで待機中受信可能な電圧を
パルス状にし、動作時の１／５程度にパワーを落とすこ
とによって１８乃至１９時間もたせることにより、常時
２個以上（３個が普通である）の電池を常備し、順次１
００Ｖ電源からのバッテリーチャージャーによってその
都度充電（充電は普通８時間以上）をしながら稼働せし
めているのが現状である。これでは電池の交換が大変
で、毎日二次電池を交換して充電をしなけば連続して使
用することができないのである。しかもこれら二次電池
はほぼ４００回しか呼吸（充・放電の繰り返し）ができ
ず、毎日交換した場合には１年乃至１．５年しかもたな
い筈である。 （２）ここに図１のごとき充電回路図を有する太陽電池
電源が登場する。重要なことは負荷（１０）のパワーに
よって電源側のパワーや時定数が決定されることであ
る。例えば、６Ｖ、０．９Ａの負荷用二次電池（９）で
あるとすると、その前段の電源用二次電池は（８）はそ
のパワーにより１０乃至２０％上昇しておかなければな
らず、約７Ｖ乃至７．２Ｖ、１乃至１．１Ａのパワーを
有するものでなければならない。であるとすると、さら
にその前段である電気二重層電池（６）のパワーはさら
に二次電池の１０％乃至２０％アップ、７．９乃至８．
６Ｖ、１．１Ａ乃至１．３Ａ以上のものが使用されなけ
ればならない。そのためには太陽電池セル（４）は１０
Ｖ以上、１．５Ａ内外のパワーが出るものが使われなけ
ればならない。而して（５）、（７）はそれぞれ後段回
路と整合するインピーダンス変換器等に電気二重層電池
（６）と二次電池（８）との間には入力パワーに関係の
少ないＤＣ／ＤＣコンバーターが必要である。尚、（１
１）は逆流防止ダイオード、（１）、（１）′はセルの
出力ターミナル、（３）、（３）′は負荷用電池のター
ミナルを示す。この場合、電源用二次電池（８）と負荷
用二次電池（９）との間で、パワー電圧値、電池値が不
整いの時は、勿論負荷用二次電池（９）のみをもって、
電源用二次電池として差し支えない。また、セル（４）
は例えば図２の（ａ）（ｂ）に示す如く折り畳んだ構造
にしておけばこの内部に電気二重層電池や二次電池、ま
た半導体回路や配線に至る全ての素子がおさまり、かつ
全体の大きさが半分以下になり持ち運びが極めて便利に
なる。尚電池供給電流の過剰は熱を持つもので、これを
防止として図３乃至図５の如き過電流防止回路をインピ
ーダンス変換器（５）（７）と一緒に組み込めばさらに
安定した二次電池（９）の充電が行われる。ちなみに多
結晶半導体によるセルは蓄変換効率が１４乃至１５％で
あり、約１０ｃｍ2 のもので１Ｗの出力が得られること
を憶えておくと便利である。 （３）さらに必要に応じて、（５）のインピーダンス変
換器内に図３の如き、ＳＣＲで太陽電池セルを短絡して
充電を停止する回路や図４の如きＳＣＲ短絡で充電を停
止する回路をコンデンサ電圧の低下でリセットする方式
を採用したり、図５の如き充電用トランジスタをオン・
オフすることによってセル出力を制御する方式を採用す
ることができる。ここで図３のＳＣＲで太陽電池セルを
短絡して充電を停止する回路に於て、 ＳＣＲ１：例えば２Ａ、４００Ｖのサイリスタを使用。
耐圧は４００Ｖは必要ないが、放熱板をつけることが必
要。 ＺＤ１：定電圧ダイード、６Ｖよりツェナー電圧が低い
場合、立ち上がり特性がソフトなための調整が必要。 Ｒ１：１００ΩでＳＣＲ１の保持電流が５ｍＡ以下にな
るとＳＣＲ１はオフとなる。 Ｄ１：２Ａ、１００Ｖ以上の整流ダイオード Ｒ2 、Ｒ3 ：コンデンサの電圧のバランスをとるための
抵抗で、充電時の漏れ電流や容量の違い、ばらつきを考
慮して決める。 等の選択が肝要である。
【００１４】図４に於てはＳＣ１がオンするまでは、通
常の充電動作であり、コンデンサの電圧がＺＤ２のツェ
ナー電圧が高くなると充電電流の一部はＺＤ２に流れる
が、０．５ｍＡ程度である。ＳＣＲ１がオンすると、Ｔ
ｒ２もオンしコレクタ電流が流れるがＺＤ２を通じてＴ
ｒ１のベース電流がバイパスされる。コンデンサの電圧
がＺＤ２のＶｚより小さくなるとＴｒ３がオフ、Ｔｒ１
がオンしＳＣＲ１の電流をバイパスするのでＳＣＲ１が
オフ→Ｔｒ２がオフ→Ｔｒ１がオフし充電が再開する。
Ｔｒ１のオフを少し遅らせるためＣが必要な場合もあ
る。
常の充電動作であり、コンデンサの電圧がＺＤ２のツェ
ナー電圧が高くなると充電電流の一部はＺＤ２に流れる
が、０．５ｍＡ程度である。ＳＣＲ１がオンすると、Ｔ
ｒ２もオンしコレクタ電流が流れるがＺＤ２を通じてＴ
ｒ１のベース電流がバイパスされる。コンデンサの電圧
がＺＤ２のＶｚより小さくなるとＴｒ３がオフ、Ｔｒ１
がオンしＳＣＲ１の電流をバイパスするのでＳＣＲ１が
オフ→Ｔｒ２がオフ→Ｔｒ１がオフし充電が再開する。
Ｔｒ１のオフを少し遅らせるためＣが必要な場合もあ
る。
【００１５】図５に於てはコンデンサの充電電圧が低い
時Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４はオフでＲ1 を通じてＴｒ１
がオン充電する。コンデンサの充電電圧が上昇しＺＤ１
のツェナー電圧になるとＴｒ３、Ｔｒ４はお互いをオン
し、スイッチとして動作する。Ｔｒ３、Ｔｒ４のオンに
よりＴｒ２がオンし、Ｔｒ１がオフとなって充電を停止
する。コンデンサの充電電圧が低下しＺＤ２のツェナー
電圧近くになるとＴｒ４のエミッタ電流がほぼゼロにな
りＴｒ３、Ｔｒ４はそれぞれオフするのでＴｒ２もオ
フ、Ｔｒ１がオンして充電が再開されるといった回路を
必要とする場合がある。これは電池間のバランス上必要
に応じて設置するものである。 （４）気象庁によれば日本の年平均１日の日照時間は
３．８時間である。そこでこの３．８時間以内にセルに
よるパワーを蓄積しておかなければならず、このために
はコンデンサタイプの電池である電気二重層電池が絶対
に必要である。要は、 イ）セルから電気二重層電池への充電は急速であること
を要す。 ロ）過電流は熱を発するので、バイパスを必要とする。 ハ）電気二重層電池はパンクしやすいので、電圧制限が
必要。 ニ）電気二重層電池のエネルギーは全てゆっくりと次段
電池（例えばニッカド二次電池）へ移し、常時からの状
態にしておき、次の充電に備えさせることを要す。 （５）さらにこのような回路は必要の都度図１の７、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバーターに接続する場合がある。
時Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４はオフでＲ1 を通じてＴｒ１
がオン充電する。コンデンサの充電電圧が上昇しＺＤ１
のツェナー電圧になるとＴｒ３、Ｔｒ４はお互いをオン
し、スイッチとして動作する。Ｔｒ３、Ｔｒ４のオンに
よりＴｒ２がオンし、Ｔｒ１がオフとなって充電を停止
する。コンデンサの充電電圧が低下しＺＤ２のツェナー
電圧近くになるとＴｒ４のエミッタ電流がほぼゼロにな
りＴｒ３、Ｔｒ４はそれぞれオフするのでＴｒ２もオ
フ、Ｔｒ１がオンして充電が再開されるといった回路を
必要とする場合がある。これは電池間のバランス上必要
に応じて設置するものである。 （４）気象庁によれば日本の年平均１日の日照時間は
３．８時間である。そこでこの３．８時間以内にセルに
よるパワーを蓄積しておかなければならず、このために
はコンデンサタイプの電池である電気二重層電池が絶対
に必要である。要は、 イ）セルから電気二重層電池への充電は急速であること
を要す。 ロ）過電流は熱を発するので、バイパスを必要とする。 ハ）電気二重層電池はパンクしやすいので、電圧制限が
必要。 ニ）電気二重層電池のエネルギーは全てゆっくりと次段
電池（例えばニッカド二次電池）へ移し、常時からの状
態にしておき、次の充電に備えさせることを要す。 （５）さらにこのような回路は必要の都度図１の７、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバーターに接続する場合がある。
【００１６】
【発明の効果】これを要するに本発明バッテリーチャー
ジャ付ポータブル電源によれば半導体電気機器の９０％
以上のものが分散処理により各家庭で扱う事が出来、自
動車のイグニションをはじめとする瞬間パルス電圧、電
流の供給等搬送車の電源の一部にも使用できる電源が得
られる。
ジャ付ポータブル電源によれば半導体電気機器の９０％
以上のものが分散処理により各家庭で扱う事が出来、自
動車のイグニションをはじめとする瞬間パルス電圧、電
流の供給等搬送車の電源の一部にも使用できる電源が得
られる。
【図１】 充電回路図を有する太陽電池電源図である。
【図２】 セルの構造図である。
【図３】 ＳＣＲで太陽電池セルを短絡して充電を停止
する回路図である。
する回路図である。
【図４】 ＳＣＲ短絡で充電を停止する回路図である。
【図５】 過電流防止回路図である。
１，１′ セルの出力ターミナル ３，３′ 負荷用電池のターミナル ４ 太陽電池セル ５，７ インピーダンス変換器 ６ 電気二重層電池 ８ 電源用二次電池 ９ 負荷用二次電池 １０ 負荷 １１ 逆流防止ダイオード
Claims (1)
- 【請求項１】コンデンサの電圧・電流特性を有する電気
二重層電池を太陽光を受光し発電するセルの後段に設置
するに際し、セルの出力パワーと電気二重層電池のパワ
ーとのバランスを計るためのインピーダンス変換回路を
設置し、電気二重層電池出力側はその後段に設置される
後段二次電池との間に、二次電池の入力側にこれとパワ
ーのバランスがとれる出力を有するＤＣ／ＤＣコンバー
ターを設置し、これを前記電気二重層電池出力と結合し
てなるバッテリーチャージャー付ポータブル電源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7135967A JPH08308144A (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | バッテリーチャージャー付ポータブル電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7135967A JPH08308144A (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | バッテリーチャージャー付ポータブル電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08308144A true JPH08308144A (ja) | 1996-11-22 |
Family
ID=15164050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7135967A Pending JPH08308144A (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | バッテリーチャージャー付ポータブル電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08308144A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001160498A (ja) * | 1999-12-01 | 2001-06-12 | Sony Corp | 充電用半導体装置 |
| KR20040028424A (ko) * | 2002-09-30 | 2004-04-03 | 엘지전자 주식회사 | 이동통신단말기의 배터리 충전장치 |
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| JP2007526730A (ja) * | 2003-06-17 | 2007-09-13 | エコソル ソーラー テクノロジーズ，リミテッド | ２段階エネルギー貯蔵装置 |
| US20080122518A1 (en) * | 2006-11-27 | 2008-05-29 | Besser David A | Multi-Source, Multi-Load Systems with a Power Extractor |
| JP2008532467A (ja) * | 2005-02-25 | 2008-08-14 | エルジー・ケム・リミテッド | ２次電池保護装置及び方法 |
| CN101647172A (zh) * | 2007-02-06 | 2010-02-10 | 艾克斯兰能源技术公司 | 具有功率提取器的多电源多负载系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63277470A (ja) * | 1987-05-06 | 1988-11-15 | Fuji Electric Co Ltd | 発電システム |
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| JPH06121471A (ja) * | 1991-10-25 | 1994-04-28 | Tatsuhiro Matsuyama | ソーラー 発電機 |
| JPH0759271A (ja) * | 1991-09-13 | 1995-03-03 | S Ii Project Kk | 太陽発電ー蓄電システム |
-
1995
- 1995-05-08 JP JP7135967A patent/JPH08308144A/ja active Pending
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