CN102148515A - 电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源系统，可根据设置场所和环境改变，其包括：具有开关元件(17)的主单元(10)；和子单元(20)。子反向阻断二极管(24)的输出侧与主单元(10)的主反向阻断二极管(14)和开关元件(17)间的连接点CP连接，子电池包(21)可以经由子反向阻断二极管(24)和开关元件(17)，向光源(3)供电，主单元(10)的主控制电路(13)对开关元件(17)进行ON/OFF控制，用主单元(10)的主电池包(11)和子单元(20)的子电池包(21)两方的电力，使光源(3)点亮。

Description

电源系统

技术领域

本发明涉及向二次电池蓄积利用自然能产生的电力并在夜间利用二次电池点亮光源的电源系统。

背景技术

已经开发了一种用自然能对二次电池充电、夜间用充电后的二次电池点亮光源的街灯(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2007-26962号公报

上述公报记载了一种街灯，白天利用太阳能电池的输出对二次电池进行充电，夜间用充电后的二次电池点亮光源。

该街灯由于是用太阳能电池发电，夜间点亮光源，所以具有能够有效利用自然能在夜间点亮光源的特征。不过，由于太阳能电池等自然能产生的电力会随自然环境的变化而变动，所以根据设置场所不同也存在光源无法充分点亮等弊端。例如当以太阳能电池进行二次电池充电的街灯被设置在日本海一侧时，光源在夜间会无法以规定的亮度、规定的时间点亮，因为在阴天较多的冬季，发电电力相当的小。虽然这个缺点可以通过使用较大的太阳能电池来克服。但是如果是太平洋一侧，冬天晴天居多，较大的太阳能电池又是不需要的。另外，随着街灯设置场所的变化，光源最符合要求的亮度也会发生变化。

现有街灯是用太阳能电池进行二次电池充电，用该二次电池点亮光源，要使光源更加明亮，必需增加太阳能电池，扩大二次电池容量。所以，现有街灯存在制造成本高的缺点，它需要根据设置场所和使用环境，变更太阳能电池的大小和二次电池的容量。

发明内容

本发明是鉴于现有的这类问题而提出的。主要目的在于，提供一种可以根据设置场所和环境简单容易地做出恰当变更、可以廉价量产的电源系统。

为了达到上述目的，根据本发明的第1电源系统，电源系统包括负载、主单元10和子单元20，所述主单元10具有：主自然能发电器，利用自然能发电；主电池包11，与所述主自然能发电器连接，串联或并联有多个二次电池，被所述主自然能发电器产生的电力充电；开关元件17，连接在所述主电池包11与所述负载之间，将所述主电池包11的电力向所述负载提供；主控制电路13，对所述开关元件17进行ON/OFF控制，控制所述负载的点亮；主反向阻断二极管14，处在所述主电池包11的输出侧，与所述开关元件17串联，允许所述主电池包11向所述负载放电，但阻止电流从所述负载侧流向所述主电池包11；所述子单元20具有：子电池包21，与所述主单元10的主电池包11并联，串联或并联有二次电池；子自然能发电器，对所述子电池包21充电；子反向阻断二极管24，处在子电池包21的输出侧，与所述开关元件17串联，允许所述子电池包21向所述负载放电，但阻止电流从所述负载侧流向所述子电池包21；所述子反向阻断二极管24的输出侧与所述主单元10的所述主反向阻断二极管14和所述开关元件17间的连接点CP连接，所述子电池包21可以经由子反向阻断二极管24和开关元件17，向所述负载提供电力。所述主单元10的主控制电路13通过控制所述开关元件17的ON/OFF，向所述负载提供所述主单元10的主电池包11和所述子单元20的子电池包21两方的电力。这样，装有自然能发电器和电池包的主单元与同样装有自然能发电器和电池包的子单元连接，就可以驱动同一负载例如光源，所以，通过增加单元数，可以稳定地提供电力。

此外，根据第2电源系统，所述主单元10还具有：主充电开关15，在所述主自然能发电器的输出侧与主电池包11之间连接，控制对所述主电池包11的充电；主放电开关16，在所述主电池包11的输出侧与所述开关元件17之间连接，控制对所述主电池包11的放电。所述子单元20还具有：子充电开关25，在所述子自然能发电器的输出侧与子电池包21之间连接，控制对所述子电池包21的充电；子放电开关26，在所述子电池包21的输出侧与所述开关元件17之间连接，控制对所述子电池包21的放电。这样，各单元就会分别具备充电开关和放电开关，每个单元都可以独立实行电池包的充电和电池包的放电，所以，负载可以从各单元中取出适当的电力，受到驱动。

另外，根据第3电源系统，电源系统还包括AC适配器单元30，它具有AC适配器31，转换商用电源的电力并供电；AC反向阻断二极管32，与所述AC适配器31的输出侧连接，允许所述AC适配器31向输出侧通电，但阻止电流从输出侧流向所述AC适配器31侧。所述AC适配器单元30的AC输出OA与所述连接点CP连接。这样，对电源系统追加AC适配器单元，就算是在例如长时间的雨天，电力不足，也可以通过商用电源提供的电力，稳定驱动负载，使可靠性进一步提高，同时，在通常情况下，可以通过采取不使用商用电源驱动负载的构成，维持一种尽可能利用自然能的方式。

另外还有，根据第4电源系统，所述主控制电路13将所述连接点CP的电压作为监视电压检测，利用该监视电压控制所述开关元件17的ON/OFF切换占空比，并且，使该监视电压为较低状态时的占空比小于该监视电压为较高状态时的占空比，从而向所述负载供电。所以，主控制电路可以监控监视电压，取得主单元和子单元分别供给的电力的总和，对负载的驱动状态进行适当控制。例如，在使用光源作为负载时，可以对占空比进行调整，通过PWM控制，得到一定的亮度，而不依赖于监视电压的高低。

另外还有，根据第5电源系统，所述主电池包11和所述子电池包21的电力不经过DC/DC转换器，由使所述开关元件17ON/OFF的占空比控制，提供给所述负载。所以，可以消除DC/DC转换器的转换损耗，高效地利用自然能。

另外还有，根据第6电源系统，所述自然能发电器是太阳能电池、风力发电机、浪潮发电机中的任何一个。所以，可以实现独立的电源系统，根据用途和设置场所，有效利用自然能。

另外还有，根据第7电源系统，所述二次电池是锂离子电池。所以，可以提高单位容积的电力，实现小型、高效的电源。

另外还有，根据第8电源系统，所述负载可以是光源。

另外还有，根据第9电源系统，所述光源可以利用发光二极管。所以，可以构建耗电低、持久性强的电源系统。

附图说明

图1是本发明的实施例1的电源系统的示意图。

图2是控制设备内部的框图。

图3是电源系统的框图。

图4是子单元的框图。

图5是从正面侧观察实施例2的电源系统的外观立体图。

图6是从背面侧观察图5的电源系统的立体图。

图7是把图6的电源系统的电池外壳去掉露出电池盒的状态的立体图。

符号说明：

1…单元箱，2…太阳能电池板，3…光源，4…无线摄像机，10…主单元，10a…基本单元机构，11…主电池包，12…主太阳能电池板，13…主控制电路，14…主反向阻断二极管，15…主充电开关，16…主放电开关，17、17A、17B…开关元件，18…二极管，19…第1保护电路，19B…电池保护组件，19C…第2保护电路，20…子单元，20b…子单元主体，21…子电池包，22…子太阳能电池板，23…子控制电路，24…子反向阻断二极管，25…子充电开关，26…子放电开关，30…AC适配器单元，31…AC适配器，32…AC反向阻断二极管，40…操作部，100、200…电源系统，202…支柱，203…基础部，204…照明组件，210…太阳能电池板，211…面板部，212…电池外壳，214…连结部，220…电池盒，224…平板，230…固定金属配件，RF…屋顶，AB…电动自行车，BP…电池包，AC…商用电源，O1、O2…负载输出，OUT…传感器电源输出，IU…子单元输入部，IS…传感器输入，IA…AC输入部，CP…连接点，CB…电缆，OA…AC输出。

具体实施方式

下面，根据附图，对本发明的实施方式进行说明。但是，以下所示的实施方式是用来具体化本发明技术思想的电源系统的一个例示，本发明不是特指以下的电源系统。另外，权利要求范围所示的部件绝对不是特指实施方式的部件。尤其是实施方式所述的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别明确的记述，都不代表本发明的范围仅限于所述内容，仅仅是说明例而已。另外，为进行明确说明，各附图所示部件的大小和位置关系等有时会被夸大。此外，在以下说明中，同一名称、符号表示同一或质地相同的部件，详细说明将会适当省略。再有，就本发明的各构成要素而言，既可以采取多个要素构成同一部件、一个部件同时使用多个要素的方式来实现，也可以颠倒过来，用多个部件分担一个部件的功能来实现。还有，部分实施例、实施方式说明的内容也可以用于其它实施例、实施方式等。

(实施例1)

图1～图4表示本发明的实施例1的电源系统100。在这些图中，图1是说明电源系统100用于停车场充电设备的一个实例的示意图，图2是表示控制设备内部的框图，图3是表示电源系统100的框图，图4是表示子单元20的框图。这些图表示了电源系统100的应用实例，自然能发电器为太阳能电池板，负载为街灯光源3。

图1的电源系统100包括：停车场屋顶RF上装配的太阳能电池板2；屋顶RF下装配的使用者伸手可及的单元箱1；和作为街灯的光源3。单元箱1如图2的框图所示，内部容纳了主单元10和子单元20。主单元10和子单元20通过电缆CB或连接器等彼此电连接。此外，主单元10和子单元20的内部分别具有电池包，它们各自与太阳能电池板连接。

如图3的框图所示，主单元10容纳了主电池包11，主太阳能电池板12作为主自然能发电器，可以用产生的电能使主电池包11充电。此外，子单元20容纳了子电池包21，子太阳能电池板22作为子自然能发电器，可以用产生的电能使子电池包21充电。

(主单元10)

图3的主单元10包括：主电池包11、主控制电路13、开关元件17、主反向阻断二极管14、主充电开关15、和主放电开关16。对于该主单元10，主电池包11与光源3之间，连接了主反向阻断二极管14和开关元件17的串联电路，主电池包11通过主反向阻断二极管14和开关元件17将电力输出到光源3，同时，主控制电路13对开关元件17进行ON/OFF控制。该主控制电路13由作为微型计算机的CPU或ASIC等构成。此外，主反向阻断二极管14处在主电池包11的输出侧，与开关元件17串联，允许主电池包11对光源3放电，但阻止电流从光源3侧流向主电池包11。

(开关元件17)

开关元件17与主单元10的负载输出连接。负载输出可以设置多个。此外，在图3的例子中，开关元件17设有多个，但开关元件17的构成不限于此，也可以仅设一个。在图3的例子中，主单元10具有用来连接负载的负载输出O1、负载输出O2，也就是说它们是使负载取出电力的输出端。在本例中，光源3与负载输出O1连接；无线摄像机4与负载输出O2连接。开关元件分别在各负载输出上设置。在图3的例子中，开关元件17A与负载输出O1连接；开关元件17B与负载输出O2连接。这些开关元件可以利用FET等。这样，就可以对负载输出进行ON/OFF控制，可以很容易地实现脉冲驱动。当负载输出O1、负载输出O2分别与作为负载的LED等光源连接时，主控制电路13会分开进行控制，对负载输出O1控制开关元件17A；对负载输出O2控制开关元件17B。这样，就可以实现不同的控制，诸如对发光图形的单独控制，以及利用计时器在规定时间经过后进行关断的控制等。另外，在图3的例子中，如后所述，在传感器电源输出OUT上没有设置开关元件。

此外，对于主单元10来说，作为与外部设备连接的接口，除了设置输出部以外，也设置了输入部。在图3的例子中，设置了连接子单元20的子单元输入部IU。

另外，主充电开关15连接在主太阳能电池板12的输出侧与主电池包11之间，由主控制电路13控制，使主电池包11的充电受到控制。由于该充电不进行通过DC/DC转换器的电压转换等，是利用主充电开关15的ON/OFF进行的脉冲充电，所以，可以提高效率，实现电路简化。

此外，主放电开关16连接在主电池包11的输出侧与开关元件17之间，当电池包11为过放电，电压处于在规定电压(例如3.1V/电池单体)以下时，用相当于微型计算机的控制电路13发出的信号来关断，会使主电池包11停止放电。这些主充电开关15、主放电开关16的ON/OFF由主控制电路13来控制。也就是说，在主太阳能电池板12的电压较高、主电池包可以充电的期间，一边监视主电池包11的电压，一边使主充电开关15ON/OFF，用主太阳能电池板12对主电池包11进行充电。另一方面，在驱动光源3等负载时，对主放电开关16进行ON/OFF驱动，在防止主电池包11过放电的同时进行电力供给，使光源3等点亮、驱动。在本例中，当主太阳能电池板12的电压升高也就是发电量升高时，判定是白天，将主电池包11设为充电模式；当主太阳能电池板12的电压因日落而降低时，判定是黑夜，将主电池包11切换成放电模式，对光源3进行点亮驱动。这样，就可以将太阳能电池板当作传感器来使用，不需要另行设置判定明暗用的传感器，来检测白天/黑夜。

在主控制电路13中，进行如下众所周知的控制。例如，通过检测电池电压来停止充电，防止过充电，或停止放电，防止过放电。此外，通过温度传感器(未图示)来测定电池温度，温度上升时，实行保护控制，停止充电、放电；或者，根据电流值检测电阻上的电压来测量电流值，过电流时，实行停止充电、放电等的控制。

另外，图3所示的主单元10的电路是一个实例，电路构成可以适当变更。例如，在主电池包11的正极侧，在主充电开关15与主太阳能电池板12之间，连接充电时阻止反向电流的二极管18。此外，也可以对主太阳能电池板12并联阻止电流反向流动的电阻。另外，在主充电开关15的放电侧，虽然是主反向阻断二极管14、主放电开关16依次连接，主放电开关16的输出侧(在图3的例子中就是FET的漏极侧)是连接点CP，主反向阻断二极管与主放电开关的位置也可以颠倒过来。另外，还可以根据需要，在主单元10中设置保护电路。在图3的例子中，主控制电路13是与第1保护电路19连接，主电池包11的正极侧与电池保护组件19B连接，该电池保护组件19B与第2保护电路19C连接。

(子单元20)

另一方面，图4表示子单元20的构成例。如该图所示，子单元20的构成大致与主单元10相同。对于与主单元10相同的部件，可以认为其构成、动作都与主单元10相同，名称上是把“主”开头记为“子”开头，详细说明省略。如图3所示，基本单元机构10a是主单元10内省略了开关元件17的主要部分，构成大致与子单元20相同。由此，利用共通的基本单元机构10a，可以很容易地进行设计、制造、施工、维护等，能够降低成本。

图4的子单元20与主单元10不同，省略了负载输出和传感器输入等。该子单元20包括：子电池包21，与主单元10的主电池包11并联，串联或并联有二次电池；子太阳能电池板22，作为子自然能发电器，使子电池包21充电；子充电开关25，连接在子太阳能电池板22的输出侧与子电池包21之间，控制子电池包21的充电；子放电开关26，连接在子电池包21的输出侧与开关元件17之间，控制子电池包21的放电；和子控制电路23，对这些子放电开关26和子充电开关25进行ON/OFF控制。另外，图3将子单元20中子太阳能电池板22、子反向阻断二极管24、子放电开关26以外的部分表示为子单元主体20b。

此外，对于子单元20，子反向阻断二极管24与子电池包21的输出侧连接，该子反向阻断二极管24的输出侧与主单元10的主反向阻断二极管14和主开关元件17的连接点CP连接，形成并列连接。因而，光源3的电力除了主电池包11供给之外，也通过子反向阻断二极管24和开关元件17，由子电池包21供给。这样，光源3除了接受主单元10的电力供给，还会接受子单元20的电力供给，在例如主单元10的电力不足、无法确保足够光量的情况下，可以接受子单元20的电力，补充不足的电力，实现更为长久的点亮。这样，与备用电源相连，可以提高对负载供电的稳定性、可靠性。

此外，这时，由于子单元20、主单元10的各电池输出经由反向阻断二极管14、24而并联，所以，即使主单元10的输出电压降低，也会因为子单元20有电力输出，而从子单元20接受不足部分的电力供给，维持输出电压。具体而言就是，主单元10的主控制电路13将连接点CP的电压当作监视电压来监控，根据该监视电压，控制开关元件17的ON/OFF，使光源3维持大致固定的光量。这里，监视电压就是与连接点CP连接的单元在各单元并联的状态下输出的电压。

这里，对于监视电压而言，如果各电池的输出均等，那么监视电压就会被施加均等的电池输出电压；如果各电池的输出不均等，那么监视电压就会被施加与连接点CP连接的单元中输出电压最高的那个电压。原因是，子单元20、主单元10的各电池输出经由反向阻断二极管14、24是并联的。而且，输出电压最高的单元会输出最多的输出电流，另一单元的输出电流会变小，或者变为零。所以，最终，各单元的输出电压会维持大致相等的状态。这种情况在多个单元连接时会得到以下好处：各单元可以维持大致固定的输出电压，使得各单元的二次电池能够实现特性均化，避免仅对特定的二次电池延长充放电时间，有助于二次电池延长寿命。

上述电源系统100是预先用各单元设置的太阳能电池板，对各个电池包进行充电。而且，各单元的输出是被用于负载供电。换句话讲，上述电源系统100使各单元只有可能由各自连接的太阳能电池板充电，不会被例如相连的其它单元的电池包或太阳能电池板充电。为实现这一构成，各单元一方面在连接点CP处彼此相连，另一方面又针对该连接点CP各自连接了反向阻断二极管。这样一来，电流即使从输出电压高的单元向输出电压低的单元反向流入，也会被各单元所设的反向阻断二极管阻止。所以，各单元的输出电流只被允许流向驱动负载的方向。在采取多个单元连接、驱动共同负载的形式时，上述构成可以有效阻止反向电流，避免单元之间一个二次电池对另一二次电池的充电。

另外，上述子单元20的构成是一个实例，也可以将例如图3的主单元作为子单元来使用。在这种情况下，被用作子单元的主单元的负载输出或传感器输入不连接。不论何种情况，都是一个主单元负责控制光源3等负载的供电，另一个单元用来向连接点CP提供电力。

此外，图3的例子说明的是主单元10与一个子单元20连接的例子，毋庸赘言，主单元10也可以与2个以上的子单元20连接。要特别指出的是，子单元的连接数增加，虽然可以提供更大的电力，提高可靠性和稳定性，但必要的设置空间和成本也会增大，所以，可以按照设计要求，适当决定子单元的连接数量。

(驱动控制)

如上所述，主控制电路13会对连接点CP的监视电压进行检测，按照该监视电压，控制开关元件17的ON/OFF。具体而言，就是利用PWM控制，调整ON占空比(duty)或OFF占空比，使光量恒定。也就是说，在监视电压低时，调大ON占空比，延长通电时间，即便电压降低，也要将消耗电力调整为恒定。此外，在监视电压高时，调小ON占空比，缩短通电时间，即便电压上升，也要将消耗电力调整为恒定。这样，不论监视电压是高是低，都可以得到恒定的亮度。所以，通过脉冲控制，点亮光源3，就不需要转换输出电压，不需要DC/DC转换器等，除了可以提高效率以外，还可以使DC/DC转换器的修理或交换等维护作业不费力，有助于实现免维护。

(操作部40)

上述主控制电路13与操作部40连接，使用者对操作部40进行操作，进行必要设定。例如可以调整光源3的亮度，或者变更点亮模式。操作部40适合利用键盘、鼠标、触屏或者控制台等输入设备。此外，还可以设置显示屏，显示当前的瞬间发电量、一天累积的发电量、或者使用中的负载所消耗的电力等。

另外，主控制电路13也可以配备与外部设备进行通信的通信用输出。通信用输出按照已经规范的通信协议，与外部设备进行通信。在图3的例子中，采用了SMBus通信。

(电池包)

电池包利用的是串联或并联多个电池单体的电池组。电池单体除了可以利用向一方延伸的圆柱状或圆筒状的电池单体，还可以利用外壳为方形的那种类型。该电池单体适合使用锂离子二次电池、镍氢电池、镍镉电池等二次电池。特别优选锂离子二次电池。锂离子二次电池的容积密度高，适合电池包的小型化、轻量化。此外，就可充放电的温度区域而言，锂离子二次电池比铅蓄电池、镍氢电池范围更大，可以在一整年中进行高效的充放电。

此外，电池单体的正极材料优选磷酸铁类材料。这样选材，可以提高稳定性，抑制充放电的温度依赖性。尤其要指出的是，上述材料在低温时也可以维持较高的充放电效率，所以冬天也可以进行高效的充放电。

另外，锂离子二次电池的正极可以是3成分正极。这种锂离子二次电池的正极利用的是Li-Ni-Mn-Co的复合氧化物与钴酸锂的混合，取代了以往的钴酸锂。这种锂离子二次电池的正极除了锂之外，还使用了由3个成分组成的Ni-Mn-Co，所以，它可以用高电压充电，热稳定性高，可以将充电最大电压提高到4.3V，扩大容量。

但是，对于使用的电池单体，优选有意识地将充电时的电压设定成低于满充电的判断电压。例如，在使用锂离子二次电池时，一般条件下，4.2V左右判断满充电，但是在设定时，要将满充电的判定电压设定成4V。这样，可以使电池单体寿命长久。

另外，额定电压作为由电池单体组成的电池包(电池模块)的标称电压(若为锂离子二次电池，则电压值约为3.7～4.0V/电池单体乘以串联的个数)，优选要低于太阳能电池板的最大输出工作电压Vop。更优选是Vop的70～90％。这是由于太阳能电池板的工作电压会受到电池包电压的影响，使用偏离Vop的电压，充电电力会减少。还有就是，太阳能电池板的电压会比电池包的放电深度大。所以，为进行满充电，更优选电池包的电压在将近满充电状态时接近Vop。此外，还需要考虑太阳能电池板的电压随温度变化所产生的变动，适当选择电池包的电压。所以，更优选上述的电压范围。

此外，在本实施例中，选择上述的电压范围，可以在电池单体充电时不要DC/DC转换器，抑制电力在DC/DC转换器内流失。由此，可以实现高效充电，消除DC/DC转换器的交换作业，减少部件数量。从而有望通过降低故障，提高可靠性，减低成本，实现长期的免维护。另外，由于本实施例选择的是上述的电压范围，所以电池单体41在充电时可以不要DC/DC转换器。

此外，将电池单体的可充电温度区域和可放电温度区域分开设定，将可放电区域扩大到低温侧，就可以在夜间进行高效的放电，即便夜间温度大多低于白天充电时的温度。

按照以上内容去做，不用连接商用电源，就可以实现可利用的独立型的电源系统。尤其是在无法利用商用电源的情况下诸如灾害发生时，也可以使用电力，所以，本发明是异常发生时使用的电源系统，适合作为例如应急灯或应急电源装置使用。此外，从不消耗矿石燃料这一点来评价，本发明是优选的绿色环保的电源。

(AC适配器单元30)

另外，图3的电源系统还包括提供商用电源的AC适配器单元30。所以，主单元10设置了AC输入部IA，与AC适配器单元30的AC输出OA连接。AC适配器单元30包括：降低商用电源AC电压的AC适配器31；和与AC适配器31的输出连接、允许AC适配器31向输出侧通电但阻止电流从输出侧流向AC适配器侧的AC反向阻断二极管32。该AC适配器单元30的AC输出部OA与主单元10的AC输入部IA连接。AC输入部IA与连接点CP连接。

这样构成，即便因长时间的雨天等使单元电力不足，街灯也可以暂时从商用电源获得电力而点亮，可以提高街灯的可靠性。此外，由于采取的是以下构成，即当监视电压可以维持在规定值以上时，不使用商用电源的电力点亮街灯，当然也不使用商用电源的电力对二次电池充电，所以，在通常情况下，可以选择不使用商用电源、尽量使用自然能的方式。

以上的例子是将太阳能电池板用作自然能发电器。也就是说，主单元是与作为主自然能发电器的主太阳能电池板12连接；子单元20是与作为子自然能发电器的子太阳能电池板22连接。不过，本发明的自然能发电器并不限于太阳能电池板，也可以使用例如风力发电机、浪潮发电机、或地热发电器等。或者也可以利用燃料电池、燃气发电器等发电器。在本说明书中，发电源并不限于自然能发电器，不局限于该名称，自然能发电器具有燃料电池等发电器的含义。

(光源3)

光源3适合使用发光二极管。发光二极管与白炽灯泡或荧光灯等相比，具有耗电少、寿命长、抗机械振动、可靠性高的优点。另外，发光二极管基本不用担心灯丝断裂，交换作业实质上不需要，可以长期免除维护。还有，LED不仅可以经常点亮或连续点亮，还可以间歇点亮或闪动。尤其是，发光二极管在应对突入电流上具有超强耐性，非常适合间歇点亮。例如，在电池组40的残量越来越少时，可以将发光二极管由经常点亮切换到间歇点亮，延长点亮时间。优选将间歇点亮的ON/OFF周期设定成人无法识别的高频度，例如10kHz～50Hz左右。这样，利用间歇点亮，就可以进一步抑制耗电，特别是在日照时间短的冬天或阴天持续的雨季等时候，可以延长点亮时间。尤其要指出的是，在雨天等持续无日照的情况下，由于只有太阳光才能使电池单体蓄电，所以电池单体的蓄电电力会不充足，按照上述内容去做，可以避免、抑制夜间无法照明的情况。

本电源系统在山间或无人岛等商用电源无法利用或难以利用的环境中，也可以方便使用，进行夜间照明。此外，在这种形式下，优选免去维护，优选使用寿命长的电池单体或照明组件。作为电池单体，例如可以使用锂离子二次电池，由此可以用数量更少的电池单元实现电力较高的充放电。此外，对二次电池充电时，将电流和电压限制在额定值以下，可以降低二次电池的负载，使电池延长寿命。另外，作为照明组件，如果使用发光二极管(LED)，就可以比白炽灯泡和荧光灯耗电更少，元件寿命也可以延长，点亮时间达到1万小时以上，可以实现免维护环境，所以，最优选发光二极管。

此外，电源系统除了与作为负载的街灯连接之外，还可以与摄像机或充电器等连接。例如，在图2的例子中，无线摄像机4就被连接在输出B上，其驱动电源使用的就是本电源系统。无线摄像机4可以作为监视摄像机，记录规定部位的图像。此外，在本例中，输出A是如上所述，与光源3连接，按照PWM控制，实行脉冲驱动。输出B是实行连续驱动。也就是说，输出B被经常性地提供电力，所以，如果输出B与例如光源连接，光源可以连续点亮。

此外，本电源系统还可以作为其它负载的电源装置使用，在备有充电器给所谓的电动自行车AB用的电池包BP充电的停车场，本电源系统可以对自行车用电池包BP的充电器提供电力。在本电源系统中，电池包充电器就是负载。此外，充电器并不限于自行车用的电池包BP的充电器，也可以是其它充电器，例如用电动踏板车(electric scooter)用的电池包充电器，取代自行车用的电池包充电器，或者两个都可以连接。此外，也可以设置将电动踏板车与充电电缆连接的用来进行插入式充电的踏板车用电源SB，和与商用电源相同的AC100V插座或AC200V插座等。这样，就可以按照用途，适当连接、追加各种负载。所以，本发明的负载不限于街灯，负载的名称不受限制，适当选择、连接的其它负载也属于本发明的范畴。

(传感器输入IS)

此外，主单元10也可以具有传感器输入IS。例如设置光电传感器等检测动作的传感器，将该传感器的输出与主单元10的传感器输入IS连接。而且，在传感器输入IS与例如主控制电路13连接、传感器感知到人的动作、通知主控制电路13时，点亮光源或使光源变亮。另外，也可以在传感器输入IS消失后，经过固定期间，使输出OFF。此外，主单元10为驱动该传感器会将传感器电源连接在传感器电源输出OUT上。由于该传感器需要经常性驱动，所以传感器电源输出OUT上不加开关元件17，连续输出。

(实施例2)

以上的实施例1说明的是利用太阳能电池板、在停车场附加电池包充电功能的例子，与电源系统连接的负载不限于此例，各种各样的电子设备都可以连接。例如实施例2，将要说明的是根据图5～图7的作为实施例2的连接街灯负载的电源系统。在这些图中，图5表示从正面侧观察电源系统的外观立体图，图6表示从背面侧观察的立体图，图7表示把图6的电池外壳去掉露出电池盒的状态的立体图。这些图所表示的电源系统200示出了适合街灯使用的电源装置的实例。为此，电源系统200被固定在支柱202的上端。如图5和图6所示，该街灯包括：基础(base)部203，以仰视的姿势被倾斜固定在截面为矩形的支柱202的上端；电源系统200，截面为矩形，固定在该基础部203上；和照明组件204，被固定在电源系统200下方相同的支柱202上。电源系统200使太阳能电池板210在金属制矩形板状基础部203的表面侧露出，背面侧如图7所示，固定了内藏电池组的电池盒220。此外，如图6所示，电池盒220的外部还罩有电池外壳212，对电池单体形成双层保护，避免风雨雪等的侵害。对于该电源系统200，白天太阳能电池板210被太阳光照射而发电，电池组由该电力充电，夜间作为照明组件204的LED会被该电力驱动。这样，不使用商用电源也可以在夜间点亮街灯，可以获得具有发电功能的自我表现型的街灯。

与实施例1同样，太阳能电池板210是一种平板状的面板(太阳能面板)，平面上配置有多个太阳能电池单体，该配置面是太阳光的受光面。太阳能电池板210的设置角度由其自身与支柱202间的角度决定。太阳能电池板210包括：矩形板状的面板部211；和其外周安装的铝合金等组成的外框15。面板部211的构造是，表面的受光面侧使用具有透光性的强化玻璃，里面使用薄膜，其间夹着太阳能电池单体，内部空隙由透明树脂填充。另一方面，基础部203由两部分组成：大致为矩形的金属制(铁等材质)平板224；和通过焊接等固定在平板224大致中心部的圆筒状连结部214。平板224的宽度按以下方式决定：基础部203的平板224要能够搭载太阳能电池板210。此外，支柱202的上端具有插入连结部214内部的圆筒状连结部，该圆筒状连结部插入连结部214，通过从外部拧进螺丝等众所周知的方法而被固定。平板224上设有开口，此处与支柱201连通。电池盒220的配线从平板224的里面通过另一开口出来，被配置在平板224的表面侧，也就是太阳能电池板210侧，然后再通过上述的平板224的开口，配置到支柱202中。太阳能电池板210的输出线通过另一开口被配置到电池盒220。

已知太阳能电池板210的设置角度是一个最佳角度，一般是根据设置场所的纬度，整年都可以获得最大发电量，本实施方式优选的设置角度要比这种已知的最佳角度大。在对每个季节的太阳高度进行设想的情况下，冬天优选较大的设置角度；夏天优选较小的设置角度。对于本实施方式，设置角度大于标准的设置角度，会提高尤其是冬天的发电量，夏天采用这种设置角度，虽然发电量低，但光照时间可以充分确保，所以在夜间的照度和点亮时间等上几乎不会发生问题。相反，采取适合冬天的设置，在冬天太阳能电池板210可以从太阳光获得更大的热量。由于太阳光的热量可以使电池单体的温度上升，提高发电电力，所以，电池单体因低温而导致的充电量降低也就是电力低下就可以得到抑制，不仅如此，由于夏天发生的热量也可以得到抑制。所以，最终本实施方式会取得冬天可以确保发电量、夏天可以抑制温度上升的突出效果。

太阳能电池板210的背面固定有电池盒220。如图7所示，电池盒220的外形是平板状的箱形，与太阳能电池板210固定的那一侧的固定面是平面状。此外，背面侧的角部被倒角，降低了风的阻力。该电池盒220由对外热传导性突出的金属制外壳构成。此外，四角设有金属固定配件230，作为固定机构，用来与太阳能电池板210固定。通过金属固定配件230，该电池盒220与太阳能电池板210被大致平行地固定。所以，电池盒220在固定后，能够同太阳能电池板210一起整体维持板状，使电源系统200的外形纤薄。此外，电池盒220中的电池组与太阳能电池板210的配置是大致平行且间隔开来的配置。最终，太阳能电池板210就可以利用太阳光的热量使电池单体均等加热，特别是在冬天，可以提高充电效率。这样，通过使电池组的可充电温度夏天不超上限、冬天不超下限，就可以高效灵活地使用二次电池。

产业上的利用可能性

本发明的电源系统适合用于无需商用电源的独立型的照明装置或电动自行车的电池充电装置等。

Claims (9)

1.一种电源系统，包括负载、主单元(10)和子单元(20)，

所述主单元(10)具有：主自然能发电器，利用自然能发电；主电池包(11)，串联或并联有多个二次电池，所述二次电池与所述主自然能发电器连接，被所述主自然能发电器产生的电力充电；开关元件(17)，连接在所述主电池包(11)与所述负载之间，用于从所述主电池包(11)向所述负载提供电力；主控制电路(13)，对所述开关元件(17)进行ON/OFF控制，控制所述负载的点亮；和主反向阻断二极管(14)，在所述主电池包(11)的输出侧与所述开关元件(17)串联，允许从所述主电池包(11)向所述负载放电，但阻止电流从所述负载侧流向所述主电池包(11)，

所述子单元(20)具有：子电池包(21)，与所述主单元(10)的主电池包(11)并联，并且串联或并联有二次电池；子自然能发电器，对所述子电池包(21)充电；和子反向阻断二极管(24)，在所述子电池包(21)的输出侧与所述开关元件(17)串联，允许从所述子电池包(21)向所述负载放电，但阻止电流从所述负载侧流向所述子电池包(21)，

所述电源系统的特征在于，

所述子反向阻断二极管(24)的输出侧与所述主单元(10)的所述主反向阻断二极管(14)和所述开关元件(17)间的连接点(CP)连接，能够从所述子电池包(21)经由子反向阻断二极管(24)和开关元件(17)向所述负载提供电力，

所述主单元(10)的主控制电路(13)通过控制所述开关元件(17)的ON/OFF，向所述负载提供所述主单元(10)的主电池包(11)和所述子单元(20)的子电池包(21)两方的电力。

2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，

所述主单元(10)还具有：主充电开关(15)，连接在所述主自然能发电器的输出侧与主电池包(11)之间，控制对所述主电池包(11)的充电；和主放电开关(16)，连接在所述主电池包(11)的输出侧与所述开关元件(17)之间，控制对所述主电池包(11)的放电，

所述子单元(20)还具有：子充电开关(25)，连接在所述子自然能发电器的输出侧与子电池包(21)之间，控制对所述子电池包(21)的充电；和子放电开关(26)，连接在所述子电池包(21)的输出侧与所述开关元件(17)之间，控制对所述子电池包(21)的放电。

3.根据权利要求1或2所述的电源系统，其特征在于，

还包括AC适配器单元(30)，所述AC适配器单元(30)具有：AC适配器(31)，转换来自商用电源的电力并供电；和AC反向阻断二极管(32)，与所述AC适配器(31)的输出侧连接，允许从所述AC适配器(31)向输出侧通电，但阻止电流从输出侧流向所述AC适配器(31)侧，

所述AC适配器单元(30)的AC输出(OA)与所述连接点(CP)连接。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的电源系统，其特征在于，

所述主控制电路(13)将所述连接点(CP)的电压作为监视电压进行检测，利用该监视电压控制将所述开关元件(17)切换为ON/OFF的占空比，并且，使该监视电压为较低状态时的占空比小于该监视电压为较高状态时的占空比，从而向所述负载供电。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的电源系统，其特征在于，

所述主电池包(11)和子电池包(21)的电力，不经过DC/DC转换器，由使所述开关元件(17)ON/OFF的占空比控制，并提供给所述负载。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的电源系统，其特征在于，

所述自然能发电器是太阳能电池、风力发电机、浪潮发电机中的任何一个。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的电源系统，其特征在于，

所述二次电池是锂离子电池。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的电源系统，其特征在于，

所述负载是光源。

9.根据权利要求8所述的电源系统，其特征在于，

所述光源是发光二极管。

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