(57)【要約】【課題】発電機の出力電圧が低くても充電を開始でき、しかも、発電機の出力電圧が高いときでも発電能力に見合う充電を行える、風力発電などのように出力電圧が変動する発電機用の蓄電システムを提供する。【解決手段】発電機Ｇの出力電圧を検知する電圧センサー３と、複数の蓄電池Ｂ１〜Ｂ４と、発電機Ｇに接続する蓄電池の数を、複数の蓄電池を発電機に接続するときはそれらの蓄電池を互いに直列に接続する態様で、切り換えるスイッチＲ１〜Ｒ７と、電圧センサー３で検知された電圧値に応じ、それが低いと発電機Ｇに接続される蓄電池の数を少なくし、高いと発電機Ｇに接続される蓄電池の数を多くするよう、スイッチＲ１〜Ｒ７に切換えの動作を行わせる制御手段４とが備えられている。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の出力電圧を検知する電圧センサーと、
複数の蓄電池と、
発電機に接続する蓄電池の数を、複数の蓄電池を発電機に接続するときはそれらの蓄電池を互いに直列に接続する態様で、切り換える切換え手段と、
電圧センサーで検知された電圧値に応じ、それが低いと発電機に接続される蓄電池の数を少なくし、高いと発電機に接続される蓄電池の数を多くするよう、切換え手段に切換えの動作を行わせる制御手段と
が備えられていることを特徴とする出力電圧が変動する発電機用の蓄電システム。
【請求項２】
複数の蓄電池と、
発電機に接続する蓄電池の数を、複数の蓄電池を発電機に接続するときはそれらの蓄電池を互いに直列に接続する態様で、切り換える切換え手段と
が備えられていることを特徴とする出力電圧が変動する発電機用の蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力電圧が変動する発電機用の蓄電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び課題】
例えば、風力発電システムでは、発電機で発電した電気を蓄電するため蓄電池が備えられているが、蓄電池は充電電圧が一定であるため、この電圧以上の発電が行われないと充電が開始されない。
【０００３】
そのため、電圧の高い蓄電池を用いると、高風速下では発電機の出力電圧が高くなるため充電が行われるが、低風速下では発電機の出力電圧が蓄電池の端子電圧以上とならないために充電が開始されない。そこで、電圧の低い蓄電池を用いることも考えられるが、その場合は、低風速下で充電を開始することができるようになるが、高風速下では発電機の発電能力に見合うような充電がなされず、発電機保護の対策も必要になってくるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題点に鑑み、発電機の出力電圧が低くても充電を開始することができ、しかも、発電機の出力電圧が高いときでも発電能力に見合う充電を行うことができる、出力電圧が変動する発電機用の蓄電システムを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、発電機の出力電圧を検知する電圧センサーと、
複数の蓄電池と、
発電機に接続する蓄電池の数を、複数の蓄電池を発電機に接続するときはそれらの蓄電池を互いに直列に接続する態様で、切り換える切換え手段と、
電圧センサーで検知された電圧値に応じ、それが低いと発電機に接続される蓄電池の数を少なくし、高いと発電機に接続される蓄電池の数を多くするよう、切換え手段に切換えの動作を行わせる制御手段と
が備えられていることを特徴とする出力電圧が変動する発電機用の蓄電システムによって解決される。
【０００６】
この蓄電システムでは、複数の蓄電池と、切換え手段とが備えられ、切換え手段によって、発電機に接続する蓄電池の数が切り換えられるようになされると共に、複数の蓄電池が発電機に接続されるときはそれらの蓄電池が直列に接続されるようになされているから、発電機の出力電圧が低いときには、切換え手段により少ない数の蓄電池が発電機に接続されることで充電を開始でき、しかも、発電機の出力電圧が高いときには、切換え手段により多い数の蓄電池が発電機に接続されることで発電機の発電能力に見合う充電を行うことができ、発電機保護にも役立つ。
【０００７】
しかも、本システムでは、発電機の出力電圧を検知する電圧センサーと、制御手段とが備えられ、電圧センサーで検知される電圧値に応じ、それが低いと発電機に接続される蓄電池の数を少なくし、高いと発電機に接続される蓄電池の数を多くするよう、切換え手段に切換えの動作を行わせるようになされているから、上記のような合理的な充電を人手によらず自動で行わせることができる。
【０００８】
なお、上記の課題は、基本的には、複数の蓄電池と、
発電機に接続する蓄電池の数を、複数の蓄電池を発電機に接続するときはそれらの蓄電池を互いに直列に接続する態様で、切り換える切換え手段と、
切換え手段に切換えを行わせるための操作手段が備えられていることを特徴とする出力電圧が変動する発電機用の蓄電システムによっても解決される。
【０００９】
即ち、切換え手段に切換えの動作を行わせる手段は、上記の場合のような電圧検知センサーと制御手段との連繋によらなくともよく、操作ボタンなどによるマニュアル操作で切換え操作を行う手段からなっていてもよい。また、電圧検知センサーは、出力電圧が不明のときには必要であるが、発電機の電圧値の変動が予めわかっているような場合には省略されてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示す第１実施形態の蓄電システムは、風力発電用のもので、発電機Ｇは、定格電流が一定で、出力電圧が風の強さによって高低変動するものである。この蓄電システムには、例えば各６ボルトの４つの蓄電池Ｂ１〜Ｂ４が備えられると共に、配線２と、切換え手段としてのスイッチＲ１〜Ｒ７とが備えられ、発電機Ｇに接続する蓄電池Ｂ１〜Ｂ４の数が、スイッチＲ１〜Ｒ７のオン・オフ制御によって切り換えられるようになされている。しかも、複数の蓄電池を発電機Ｇに接続するときは、スイッチＲ１〜Ｒ７のオン・オフによって、それらの蓄電池が互いに直列に接続されるようになされている。
【００１２】
また、発電機Ｇの出力電圧を検知する電圧検知センサー３が備えられ、電圧センサー３で検知した電圧値は制御手段４に送られ、制御手段４はこの電圧値情報に基づいてスイッチＲ１〜Ｒ７のオン・オフ制御を行うようになされている。
【００１３】
制御手段４は、リレーシーケンス制御やマイコン制御などによるもので、その制御の流れは、図２に示すように、すべてのスイッチＲ１〜Ｒ７がオフの状態でスタートし、発電機Ｇの出力電圧が６〜１２Ｖの範囲であるか否かを判断し（ステップＳ１）、出力電圧がその範囲であるときはスイッチＲ２〜Ｒ７はオフ、スイッチＲ１はオンの状態に切り替え（ステップＳ２）、蓄電池Ｂ１のみで充電を行っていく。
【００１４】
また、出力電圧がその範囲でないときは、出力電圧が１２〜１８Ｖの範囲であるか否かを判断し（ステップＳ３）、出力電圧がその範囲であるときはスイッチＲ１，Ｒ４〜Ｒ７はオフ、スイッチＲ２，Ｒ３はオンの状態に切り換え（ステップＳ４）、２つの蓄電池Ｂ１，Ｂ２で充電を行っていく。
【００１５】
また、出力電圧がその範囲でないときは、出力電圧が１８〜２４Ｖの範囲であるか否かを判断し（ステップＳ５）、出力電圧がその範囲であるときはスイッチＲ１，Ｒ２，Ｒ６，Ｒ７はオフ、スイッチＲ３〜Ｒ５はオンの状態に切り換え（ステップＳ６）、３つの蓄電池Ｂ１〜Ｂ４で充電を行っていく。
【００１６】
また、出力電圧がその範囲でないときは、出力電圧が２４Ｖ以上であるかどうかを判断し（ステップＳ７）、出力電圧が２４Ｖ以上であるときはスイッチＲ１，Ｒ２，Ｒ４はオフ、スイッチＲ３，Ｒ５〜Ｒ７はオンの状態にし（ステップＳ８）、４つのすべての蓄電池Ｂ１〜Ｂ４で充電を行っていく。
【００１７】
また、出力電圧が２４Ｖ以上でもないときは、発電機Ｇの出力電圧が６Ｖを下回っていると判断し、スイッチＲ１〜Ｒ７はオフの状態のままで、充電は行わず、ステップＳ１に戻り、この判断を繰り返していく。
【００１８】
上記の蓄電システムによれば、風力の強さによって、発電機Ｇの出力電圧が６〜１２Ｖの範囲であるときは１つの蓄電池Ｂ１で充電が行われ、１２〜１８Ｖの範囲であるときは２つの蓄電池Ｂ１，Ｂ２で充電が行われ、１８〜２４Ｖの範囲であるときは３つの蓄電池Ｂ１〜Ｂ３で充電が行われ、２４Ｖ以上であるときは４つの蓄電池Ｂ１〜Ｂ３で充電が行われる。従って、発電機Ｇの出力電圧が低いときでも充電を開始でき、しかも、発電機Ｇの出力電圧が高いときには発電機Ｇの発電能力に見合う充電を行うことができ、また発電機保護にも役立つ。
【００１９】
しかも、切換えは制御手段４と電圧検知センサー３の連繋によって自動で行われるようになされているから、上記のような合理的な充電を自動で行っていくことができる。
【００２０】
なお、蓄電池を直列に接続した場合、発電機の出力電圧が高い時に充電を担当することとなる蓄電池が自然放電をする可能性があるが、その場合は、充電中以外の時期を選んで蓄電池の回路を閉じ、他の蓄電池より充電を行って自然放電分を充電するようにすればよい。
【００２１】
また、上記の実施形態では、蓄電池Ｂ１〜Ｂ４がそれぞれ６ボルトのものからなり、６ボルトの整数倍数を基準にスイッチの切換えが行われるようになされているが、実際には様々な要因が作用することがあることから、それらの要因を加味した基準、６ボルトの例えば１．３倍を切換えの基準として切換えが行われるようにするとよい。
【００２２】
図３に示す第２実施形態の蓄電システムでは、第１実施形態の蓄電システムにおいて、スイッチＲ８が追加され、蓄電池がＢ１とＢ２による第１の群５と、Ｂ３とＢ４による第２群６とのいずれかを切り換え可能に選択して充電を行うことができるようになされている。
【００２３】
即ち、まず第１の群５で充電を行う場合は、発電機Ｇの出力電圧が６〜１２Ｖの範囲であるか否かが判断され、出力電圧がその範囲であるときはスイッチＲ２〜Ｒ８はオフ、スイッチＲ１はオンの状態に切り替えられ、蓄電池Ｂ１のみで充電が行われ、出力電圧がその範囲でないときは、出力電圧が１２Ｖ以上であるか否かが判断され、出力電圧がその範囲であるときはスイッチＲ１，Ｒ４〜Ｒ８はオフ、スイッチＲ２，Ｒ３はオンの状態に切り換えられ、蓄電池Ｂ１，Ｂ２で充電が行われていく。
【００２４】
この状態から第２の群６での充電モードに切り換えると、発電機Ｇの出力電圧が６〜１２Ｖの範囲であるか否かが判断され、出力電圧がその範囲であるときはスイッチＲ１〜Ｒ３，Ｒ５〜Ｒ７はオフ、スイッチＲ４，Ｒ８はオンの状態に切り替えられ、蓄電池Ｂ３のみで充電が行われ、出力電圧がその範囲でないときは、出力電圧が１２Ｖ以上であるか否かが判断され、出力電圧がその範囲であるときはスイッチＲ１〜Ｒ５はオフ、スイッチＲ６〜Ｒ８はオンの状態に切り換えられ、蓄電池Ｂ３，Ｂ４で充電が行われていく。
【００２５】
このように、複数の群のうちの一部の群で充電を行い、その間、残りの群での充電を休み、充電を行う群と休む群とでその切換えを行えるようにするシステム構成とすることにより、蓄電池の寿命を延ばすことが可能となる。
【００２６】
なお、図示しないけれども、蓄電池に蓄電された電気を電灯などの負荷に用いる場合には、負荷の電圧に合わせてその負荷に使用する蓄電池やその個数などをリレーなどで選択できるようにしておくものよい。
【００２７】
以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で、各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、本発明の蓄電システムを風力発電に用いた場合を示しているが、風力発電に限られるものではなく、要は、出力電圧が変動するような各種発電機に広く用いることができるものであることはいうまでもない。また、上記の実施形態では、電圧検知センサーと制御手段とが備えられて、直列に接続する蓄電池の数が、発電機の出力電圧に応じて自動でコントロールされるようになされているが、発電機の出力電圧の変動が電圧検知センサーによらなくてもわかるような場合にはそのようなセンサーは省略されてもよいし、また、切り換えをマニュアル操作で行うシステム構成としてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、以上のとおりのものであるから、発電機の出力電圧が低くても充電を開始することができ、しかも、発電機の出力電圧が高いときでも発電機の発電能力に見合う充電を行うことができて発電機保護にも役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の蓄電システムを示す構成図である。
【図２】制御手段による制御のフローを示すチャート図である。
【図３】第２実施形態の蓄電システムを示す構成図である。
【符号の説明】
２…配線
３…電圧検知センサー
４…制御手段
Ｇ…発電機
Ｂ１〜Ｂ４…蓄電池
Ｒ１〜Ｒ７…スイッチ（切換え手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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