JP2000184616A

JP2000184616A - 電源制御装置およびこれを用いた太陽光発電システム

Info

Publication number: JP2000184616A
Application number: JP10354429A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Matsushita; 祐造松下
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】配線の引き回しや充電電流の影響をなくてバッ
テリの電圧を高精度で検出して適切な過充電保護動作を
可能にする。【解決手段】太陽電池１からバッテリ３に充電する充電
経路とは別に、バッテリ３の端子電圧を検出する端子電
圧検出用の端子Ｓ＋，Ｓ−を設け、この検出用端子Ｓ
＋，Ｓ−を、バッテリ３に接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、逆流防止および過
充電防止などの制御機能を有する電源制御装置およびこ
れを用いた太陽光発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池に並列にバッテリを接続し、こ
れらに並列に負荷を接続することで、日照のある昼間時
では太陽電池から負荷に電力を供給するとともにバッテ
リに発電電力を蓄積しておき、夜間時などの太陽電池か
らの発電電力の供給がないときはバッテリから負荷に電
力を供給するように構成されている太陽光発電システム
がある。

【０００３】このような太陽光発電システムにおいて
は、太陽電池の発電電圧の低下によってバッテリから太
陽電池に電流が逆流することは太陽電池の性能劣化など
の結果につながり好ましくない。

【０００４】そこで、こうした逆流を防止する電源制御
装置が種々提案されているのであるが、以下においては
その一例として、図１６に示される電源制御装置につい
て説明する。図１６において、この太陽光発電システム
は、電源となる太陽電池１と、この太陽電池１で発生す
る電力を蓄積し、かつ、放出するバッテリ２およびこの
バッテリ２に並列に接続された負荷７とが電源制御装置
３を介して接続されているとともに、バッテリ２側の端
子電圧を検出する過充電検出回路８を設けており、これ
による検出端子電圧が所定値以上になったときに、バッ
テリ２への電力供給を断つ過充電防止機能を備えるもの
である。

【０００５】具体的な回路構成としては、逆流防止ダイ
オード４に対して並列に接続されるスイッチング手段５
として、Ｐチャンネル形のパワーＭＯＳＦＥＴを使用す
る一方、電流検出手段６として、Ｐチャンネル形のパワ
ーＭＯＳＦＥＴ１からなる直流電流検出部６Ａ、シャン
ト抵抗Ｒ１〜Ｒ４およびコンパレータＩＣ１を使用した
ものであり、過充電検出回路８による検出端子電圧が所
定値以上になったとき、上記ＦＥＴ１がバッテリ２への
電力供給を断つように構成されている。

【０００６】上記構成において、過充電検出回路８によ
る検出端子電圧が所定値以下であるとき、その出力ＶＥ
がＬｏであり、上記ＦＥＴ１をオン状態に保持する。こ
の状態で、晴天時の日中のように、日射量が多くて太陽
電池１の発電電流Ｉｓが大きいときには、上記ＦＥＴ１
の両端電圧Ｖｓ１が大きくなってコンパレータＩＣ１の
出力Ｖ１がＬｏになり、電流検出手段６の出力がＬｏで
あるために、ＦＥＴはオン状態に維持される。その結
果、発電電流Ｉｓはダイオード４を流れず、それをバイ
パスして抵抗の小さいＦＥＴを通じてバッテリ２に流れ
ることになる。

【０００７】一方、太陽電池１の発電電流Ｉｓが所定値
以下になると、上記ＦＥＴ１の両端電圧Ｖｓ１が小さく
なって、コンパレータＩＣ１の出力Ｖ１がＨｉになり、
電流検出手段６の出力がＨｉになるため、ＦＥＴはオフ
状態になり、バッテリ２側から太陽電池１側への逆流が
防止される。

【０００８】また、過充電検出回路８による検出端子電
圧が所定値以上になったとき、その出力ＶＥがＨｉとな
り、上記ＦＥＴ１をオフ状態に保持して、上記バッテリ
２への電力供給を断ち、その過充電を防止することがで
きる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この従来例の過充電検
出回路８では、電圧検出端は、充電電流Ｉｓが流れる回
路ループ上からバッテリ２の＋端に結線されており、ま
た、過充電検出回路８の基準点は、内部で共通電位に接
続することから、矢符Ａで示されるように流れる充電電
流の回路ループ上で電圧を検出していることになる。

【００１０】したがって、電源制御装置からバッテリま
での配線が長く引き回されたり、あるいは、充電電流が
大電流である時には、配線抵抗による電圧降下が大きく
なり、検出点と実際のバッテリの端子電圧との間に大き
な差を生じることになり、このため、過充電保護動作の
動作点がずれるといった難点があり、この結果、バッテ
リの充電電圧を、充電可能な電圧範囲の狭い範囲でしか
利用できないことになる。

【００１１】例えば、線材がＡＧＷ１６であって、バッ
テリ迄の配線距離が＋，−側併せて１０ｍ、充電電流が
８Ａであるとすると、図１７に示されるように、電圧降
下は、１.２Ｖとなり、また、配線距離を１ｍ、充電電
流を２０Ａとすると、図１７に示されるように、電圧降
下は、０.３Ｖとなり、配線距離が１０ｍであるとする
と、電圧降下は、３Ｖとなる。したがって、バッテリ
が、例えば、１２Ｖ系の汎用カーバッテリなどの低電圧
バッテリを使用するシステムの場合には、過充電電圧の
検出点は、約１５Ｖ程度に設定するけれども、この時、
３Ｖの電圧降下が生じると、実際のバッテリ電圧は１２
Ｖとなってしまい、設定と実際の動作点とが大きくずれ
ることになる。

【００１２】また、太陽光発電システムでは、太陽電池
を構成する太陽電池モジュールの電圧あるいは電流仕様
に合った電源制御装置が必要であり、太陽電池モジュー
ルの仕様毎に、対応する電源制御装置が必要であった。

【００１３】このため、異なる仕様にも容易に対応でき
るようにした電源制御装置が望まれる。

【００１４】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、配線の引き回しや充電電流の影響をなくてバ
ッテリの電圧を高精度で検出して適切な過充電保護動作
を可能にすることを主たる目的とし、さらには、太陽電
池を構成する太陽電池モジュールの仕様にも容易に対応
できるようにすることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。

【００１６】すなわち、請求項１の本発明の電源制御装
置は、電源と、この電源からの電力を蓄積および放出す
るバッテリとの間に設けられ、バッテリから電源への逆
流防止制御を行うとともに、バッテリの端子電圧を検出
してバッテリの過充電防止制御を行う電源制御装置にお
いて、前記バッテリを充電するために該バッテリに接続
される充電用接続部とは別に、バッテリの端子電圧を検
出するために該バッテリに接続される検出用接続部を、
充電経路とは独立して設けている。

【００１７】請求項２の本発明は、請求項１の構成にお
いて、前記バッテリの充電経路を、外部信号によって遮
断する遮断手段を備えている。

【００１８】請求項３の本発明は、請求項２の構成にお
いて、前記遮断手段は、操作に応じて充電経路に直列接
続された過充電防止スイッチをオンオフするものであ
る。

【００１９】請求項４の本発明は、請求項１ないし３の
いずれかの構成において、前記逆流防止制御および前記
過充電防止制御を行う制御回路を備えるとともに、該制
御回路は、前記電源または前記バッテリから電源供給さ
れるものであって、制御動作の内容に応じて前記電源に
よる前記制御回路への第１電源供給ループと前記バッテ
リによる前記制御回路への第２電源供給ループとを有
し、充電経路に直列にそれぞれ接続された過充電防止ス
イッチおよび逆流防止スイッチに並列に、ダイオードＯ
Ｒを接続するとともに、該ダイオードＯＲを構成する少
なくとも２つの素子の共通接続部を、前記制御回路の電
源出力部側に接続し、前記第１電源供給ループを前記ダ
イオードＯＲを構成する一方の素子を介して前記電源
に、また、前記第２電源供給ループを前記ダイオードＯ
Ｒを構成する他方の素子を介して前記バッテリに、それ
ぞれ接続し、電源の正負側にそれぞれ接続される電源用
正負端子と、バッテリの正負側にそれぞれ接続されるバ
ッテリ用正負端子を備えている。

【００２０】請求項５の本発明の太陽光発電システム
は、前記電源としての太陽電池と、この太陽電池に対し
て直列的態様で接続される請求項４に記載の電源制御装
置のＮ個（Ｎは２以上の整数）とを備え、第１の電源制
御装置の電源用正端子を太陽電池の正側に接続するとと
もに、バッテリ用正端子をバッテリの正側に接続し、第
Ｎの電源制御装置の電源用負端子を太陽電池の負側に接
続するとともに、バッテリ用負端子をバッテリの負側に
接続し、第Ｎの電源制御装置の電源用正端子およびバッ
テリ用正端子を、第Ｎ−１の電源制御装置の電源用負端
子およびバッテリ用負端子に順次同様に接続するもので
ある。

【００２１】請求項６の本発明の太陽光発電システム
は、前記電源としての太陽電池と、この太陽電池に対し
て並列的態様で接続される請求項４に記載の電源制御装
置のＭ個（Ｍは２以上の整数）とを備え、第１の電源制
御装置の電源用正端子を太陽電池の正側に接続するとと
もに、第Ｍの電源制御装置のバッテリ用正端子を、バッ
テリの正側に接続し、第Ｍの電源制御装置の電源用正端
子を、第Ｍ−１の電源制御装置のバッテリ用正端子に順
次同様に接続し、各電源制御装置のバッテリ用負端子お
よび電源用負端子を、バッテリの負側および太陽電池の
負側にそれぞれ接続するものである。

【００２２】請求項７の本発明の太陽光発電システム
は、前記電源としての太陽電池と、この太陽電池に対し
て直並列的態様で接続される請求項４に記載の電源制御
装置のＮ×Ｍ個とを備え、これら複数の電源制御装置
を、Ｎ行×Ｍ列で配置したとしたときに、各行の電源制
御装置は、そのバッテリ用正端子が、各行においてそれ
ぞれ隣り合う電源制御装置の電源用正端子にそれぞれ接
続されるとともに、電源用負端子が各行において共通に
接続され、さらに、バッテリ用負端子が各行において共
通に接続され、各行の電源制御装置の電源用負端子の共
通接続部を、隣り合う行の１列目の電源制御装置の電源
用正端子に接続し、バッテリ用負端子の共通接続部を、
隣り合う行のＭ列目の電源制御装置のバッテリ用正端子
に接続し、１行目、１列目の電源制御装置の電源用正端
子を太陽電池の正側に接続し、１行目、Ｍ列目の電源制
御装置のバッテリ用正端子をバッテリの正側に接続し、
Ｎ行目の電源制御装置の電源用負端子の共通接続部を太
陽電池の負側に接続し、Ｎ行目の電源制御装置のバッテ
リ用負端子の共通接続部をバッテリの負側に接続するも
のである。

【００２３】請求項８の本発明は、請求項５また７の構
成において、直列的態様で接続される各電源制御装置の
電源用正負端子間に抵抗を介装するものである。

【００２４】（作用）請求項１の電源制御装置によれ
ば、バッテリの端子電圧を検出するための検出用接続部
を、充電経路とは個別に設けているので、バッテリ迄の
配線が長く引き回されたり、あるいは、充電電流が大電
流である場合の配線抵抗による電圧降下がなくなり、実
際のバッテリの端子電圧を検出できることになり、これ
によって、過充電保護動作点のずれが解消される。

【００２５】請求項２の電源制御装置によれば、必要に
応じてバッテリの充電経路を遮断することができる。

【００２６】請求項３の電源制御装置によれば、充電経
路の遮断を過充電防止スイッチによって行うので、別途
遮断スイッチを設ける必要がない。

【００２７】請求項４の電源制御装置によれば、制御回
路がいかなる制御状態、例えば逆流防止制御動作時ある
いは過充電防止制御動作時であっても制御回路に対する
電源供給ループが構成されることになる。

【００２８】請求項５の太陽光発電システムによれば、
電源制御装置のＮ個を直列的態様で接続するので、１個
の場合に比べてシステムの電圧仕様をＮ倍に拡大でき
る。

【００２９】請求項６の太陽光発電システムによれば、
電源制御装置のＭ個を並列的態様で接続するので、１個
の場合に比べてシステムの電流仕様をＭ倍に拡大でき
る。

【００３０】請求項７の太陽光発電システムによれば、
電源制御装置のＮ×Ｍ個を直並列的態様で接続するの
で、１個の場合に比べて電圧仕様をＮ倍、電流仕様をＭ
倍に拡大できる。

【００３１】請求項８の太陽光発電システムによれば、
直列的態様で接続される電源制御装置の電源用正負端子
間に抵抗を介装するので、この抵抗によって電源制御装
置の内部ＩＣの動作インピーダンスのバラツキの影響を
軽減できる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００３３】（実施の形態１）図１は太陽光発電システ
ムに適用された、本発明の実施の形態に従う電源制御装
置のブロック図である。

【００３４】この太陽光発電システムは、日照のある昼
間時では太陽電池１から負荷２に電力を供給するととも
にバッテリ３に太陽電池１の発電電力を蓄積しておき、
夜間時等に太陽電池１からの発電電力の供給がないとき
はバッテリ３から負荷２に電力を供給するように構成さ
れている。

【００３５】４は、本発明の係る電源制御装置であり、
この電源制御装置４は、ＦＥＴからなる逆流防止スイッ
チ５と、同じくＦＥＴからなる過充電防止スイッチ６
と、それらを制御する逆流防止制御部７および過充電防
止制御部８を有する制御回路９と、第１，第２ダイオー
ド１０，１１から構成されるダイオードＯＲ１２とを備
えている。なお、１３，１４は、ＦＥＴの寄生ダイオー
ドである。

【００３６】この実施の形態では、負側の充電経路に直
列にそれぞれ接続された過充電防止スイッチ５および逆
流防止スイッチ６に並列に、ダイオードＯＲ１２を接続
するとともに、両ダイオード１０，１１の共通接続部
を、制御回路９の電源出力部Ｖ−側に接続しており、さ
らに、一方のダイオード１０を介して太陽電池１に接続
して該太陽電池１から制御回路９に電源を供給する第１
電源供給ループを構成し、他方のダイオード１１を介し
て前記バッテリ３に接続して該バッテリ３から制御回路
９に電源を供給する第２電源供給ループを構成してい
る。

【００３７】すなわち、太陽電池１のプラス側→制御回
路９の電源入力部Ｖ＋→制御回路９の電源出力部Ｖ−→
第１ダイオード１０→太陽電池１のマイナス側のループ
で制御回路９に電源を供給する第１電源供給ループが構
成され、バッテリ３のプラス側→制御回路９の電源入力
部Ｖ＋→制御回路９の電源出力部Ｖ−→第２ダイオード
１１→バッテリ３のマイナス側のループで同じく制御回
路９に電源を供給するための第２電源供給ループが構成
されている。

【００３８】さらに、制御回路９は、図２の詳細回路図
に示すように第１比較回路１５および第２比較回路１６
を有しており、第１比較回路１５は逆流防止スイッチ５
のオンオフのためであり、第２比較回路１６は過充電防
止スイッチ６のオンオフのためのものである。

【００３９】上記構成において、充電時には、太陽電池
１の発電電圧≧バッテリ３の端子電圧でかつバッテリ３
の端子電圧≦設定電圧Ａ（ただし、設定電圧Ａは充電開
始におけるバッテリ３の端子電圧）の関係のため、太陽
電池１の＋側→バッテリ３のプラス側→バッテリ３のマ
イナス側→過充電防止スイッチ６→逆流防止スイッチ５
→太陽電池１のマイナス側へと電流が流れる。そして、
制御回路９には、第１電源供給ループから電源が供給さ
れる。

【００４０】逆流防止時には、太陽電池１の発電電圧≦
バッテリ２の端子電圧の関係にある状態なので、逆流防
止スイッチ５はオフ、過充電防止スイッチは６オンであ
り、また、太陽電池１は発電電圧が低下しているか、あ
るいは、最悪、発電電圧は発生していない。そのため太
陽電池１からは制御回路９に電源供給ができない。しか
し、第２電源供給ループでバッテリ３から制御回路９に
対する電源供給ループが構成されている。

【００４１】過充電防止時には、太陽電池１の発電電圧
は無関係であり、バッテリ３の蓄積電圧≧設定電圧Ｂ
（ただし、設定電圧Ｂは充電終了におけるバッテリ３の
蓄積電圧）の関係のため、逆流防止スイッチ５はオン、
過充電防止スイッチ６はオフであり、これによってバッ
テリ３には充電電流が流れず、制御回路９には第１電源
供給ループでもって発電状態にある太陽電池１から電源
が供給される。

【００４２】このように逆流防止制御動作あるいは過充
電防止制御動作のいずれの制御状態においても制御回路
９に対する電源供給ループが構成されて制御回路９が安
定に動作する。

【００４３】この実施の形態では、配線の引き回しや充
電電流の影響をなくしてバッテリ３の端子電圧を高精度
で検出して適切な過充電保護動作を可能にするために、
次のように構成している。

【００４４】すなわち、バッテリ３を充電するために該
バッテリ３に接続される充電用接続部としてのバッテリ
用正負端子Ｂ＋，Ｂ−とは別に、バッテリ３の端子電圧
を検出するために該バッテリ３に接続される検出用接続
部としての検出用正負端子Ｓ＋，Ｓ−を、太陽電池１か
らバッテリ３への充電経路とは独立して設けており、検
出用正端子Ｓ＋をバッテリ３の正側に接続するととも
に、検出用負端子Ｓ−をバッテリ３の負側に接続してい
る。この検出用正負端子＋Ｓ，−Ｓは、バッテリ３の正
負端子あるいはその直近に接続されるのが好ましい。

【００４５】このように充電経路とは別の経路でバッテ
リ３の端子電圧を検出するので、バッテリ３迄の配線が
長く引き回されたり、あるいは、充電電流が大電流であ
る場合の配線抵抗による電圧降下がなくなり、充電経路
を利用する従来例に比べてバッテリ３の端子電圧をより
高精度で検出できることになり、これによって、過充電
保護動作点のずれが解消され、さらに、バッテリ３の充
電電圧範囲を大きくとることができ、有効利用できるこ
とになる。

【００４６】図３（ａ），（ｂ）は、この実施の形態の
電源制御装置４の外観を示す平面図および側面図であ
り、太陽電池１の正負側にそれぞれ接続される電源用正
負端子Ｐ＋，Ｐ−と、バッテリ３の正負側に接続される
バッテリ用正負端子Ｂ＋，Ｂ−と、バッテリ３の端子電
圧検出用の検出用正負端子Ｓ＋，Ｓ−を備えている。ま
た、充電動作中および満充電状態をそれぞれ表示するＬ
ＥＤ１７，１８を備えている。

【００４７】（実施の形態２）図４は、本発明の他の実
施の形態のブロック図であり、図５は、その詳細回路図
であり、上述の実施の形態に対応する部分には、同一の
参照符号を付す。

【００４８】太陽電池１が電源制御装置４に接続されて
発電可能な状態においては、常に電力供給が可能な活線
状態となっているのであるが、この実施の形態では、外
部信号によって充電経路を強制的にオフできるようにし
ており、太陽電池１が発電可能な状態であっても電源制
御装置４のバッテリ用正負端子Ｂ＋，Ｂ−間に電圧が印
加されないように構成している。

【００４９】特に、この実施の形態では、図６に示され
るように、充電経路をオンオフするための遮断スイッチ
１９を設け、このスイッチ１９をオン操作することによ
って過充電防止スイッチ６を構成するＦＥＴのゲート電
位を内部の共通電位に落として過充電防止スイッチ６を
強制的にオフできるように構成している。

【００５０】なお、充電経路のオンオフは、スイッチに
限らず、図７に示されるように、遮断用端子２０，２１
を設け、この端子２０，２１間を、外付けのスイッチ、
トランジスタ、リレーあるいはショートバーなどを用い
てオンオフするようにしてもよい。

【００５１】その他の構成は、上述の実施の形態１と同
様であるので、その説明は省略する。

【００５２】（実施の形態３）この実施の形態は、太陽
光発電システムを構成する電源制御装置４の接続態様に
特徴を有するものであり、電源制御装置４自体の構成
は、上述の実施の形態１と同様である。

【００５３】この実施の形態は、以下に説明するように
太陽光発電システムの電圧や電流仕様の変更に容易に対
応できるものである。

【００５４】ここで、説明のために、図１，２の電源制
御装置４の構成を、図８に示されるように簡略化する。
この図８において、Ｚは制御回路９を構成するコントロ
ールＩＣの動作インピーダンス（Ω）、Ｒは過充電検出
部を構成する抵抗分（Ω）である。

【００５５】この電源制御装置４では、電圧仕様がコン
トロールＩＣの電源電圧範囲で決定され、電流仕様がス
イッチ素子の電流定格で決定される。

【００５６】電源制御装置４のＮ個（Ｎは２以上の整
数）を、太陽電池１に対して直列的態様で接続した場合
について説明する。

【００５７】図９は、電源制御装置４を２個直列的態様
で接続したものであり、第１の電源制御装置４₁の電源
用正端子Ｐ＋を、直列接続された二つの太陽電池モジュ
ール１₁，１₂からなる太陽電池１の正側に接続するとと
もに、バッテリ用正端子Ｂ＋を、直列接続された二つの
バッテリ３₁，３₂からなるバッテリ３の正側に接続し、
第２の電源制御装置４₂の電源用負端子Ｐ−を太陽電池
１の負側に接続するとともに、バッテリ用負端子Ｂ−を
バッテリ３の負側に接続し、第２の電源制御装置４₂の
電源用正端子Ｐ＋およびバッテリ用正端子Ｂ＋を、第１
の電源制御装置４₁の電源用負端子Ｐ−およびバッテリ
用負端子Ｂ−に接続したものである。

【００５８】かかる接続態様によれば、２個の電源制御
装置４₁，４₂によって電圧が分圧され、太陽光発電シス
テムとしては、１個の電源制御装置４の電圧の２倍の電
圧仕様となり、したがって、太陽電池１およびバッテリ
３の電圧仕様も電源制御装置４が１個の場合の２倍の電
圧仕様となる。

【００５９】なお、各電源制御装置４₁，４₂のバッテリ
端子電圧検出用の正負端子Ｓ＋，Ｓ−は、各バッテリ３
₁，３₂にそれぞれ接続する。また、他の実施の形態とし
て、検出精度は悪くなるが、バッテリ端子電圧検出用の
正負端子Ｓ＋，Ｓ−を、各電源制御装置４₁，４₂のバッ
テリ用正負端子Ｂ＋，Ｂ−にそれぞれ接続してもよい。

【００６０】２個の場合と同様に、３以上の電源制御装
置４を直列的態様で接続することができ、このようにＮ
個の電源制御装置４を直列的態様で接続することによ
り、電圧仕様をＮ倍に拡大できることになる。

【００６１】電源制御装置のＭ個（Ｍは２以上の整
数）を、太陽電池に対して並列的態様で接続した場合に
ついて説明する。

【００６２】図１０は、電源制御装置４を２個並列的態
様で接続したものであり、第１の電源制御装置４₁の電
源用正端子Ｐ＋を、並列接続された二つの太陽電池モジ
ュール１₁，１₂からなる太陽電池１の正側に接続すると
ともに、第２の電源制御装置４₂のバッテリ用正端子Ｂ
＋を、並列接続された二つのバッテリ３₁，３₂からなる
バッテリ３の正側に接続し、第２の電源制御装置４₂の
電源用正端子Ｐ＋を、第１の電源制御装置４₁のバッテ
リ用正端子Ｂ＋に接続し、各電源制御装置４₁，４₂のバ
ッテリ用負端子Ｂ−および電源用負端子Ｐ−を、バッテ
リ３の負側および太陽電池１の負側にそれぞれ接続して
いる。

【００６３】かかる接続態様によれば、電流が２個の電
源制御装置４₁，４₂に分流されるので、太陽光発電シス
テムとしては、１個の電源制御装置４の電流仕様の２倍
の電流仕様となり、太陽電池１およびバッテリ３の電流
仕様も電源制御装置４が１個の場合の２倍の電流仕様と
なる。

【００６４】ここで、各電源制御装置４₁，４₂による分
流動作についてさらに詳細に説明する。逆流防止スイッ
チ５および過充電防止スイッチ６は、上述のようにＦＥ
Ｔによって構成されており、ＦＥＴのドレイン−ソース
間のＯＮ抵抗は、正の温度係数を持っているため、電流
が流れる程、そのＯＮ抵抗が大きくなる。したがって、
並列的接続態様では、電流が多く流れたＦＥＴは抵抗が
高くなり、電流を制限するように動作し、最終的に全て
のＦＥＴの電流値が均一となる。

【００６５】なお、各電源制御装置４₁，４₂のバッテリ
端子電圧検出用の正負端子Ｓ＋，Ｓ−は、バッテリ３の
正負側にそれぞれ接続する。また、他の実施の形態とし
て、バッテリ端子電圧検出用の正負端子Ｓ＋，Ｓ−を、
各電源制御装置４₁，４₂のバッテリ用正負端子Ｂ＋，Ｂ
−にそれぞれ接続してもよい。

【００６６】２個の場合と同様に、３個以上の電源制御
装置４を並列的態様で接続することができ、このように
Ｍ個の電源制御装置４を並列的態様で接続することによ
り、電流仕様をＭ倍に拡大できることになる。

【００６７】電源制御装置４のＮ×Ｍ個を、太陽電池
１に対して直並列的態様で接続した場合について説明す
る。

【００６８】図１１は、電源制御装置４を３×３個直並
列的態様で接続したものであり、以下の説明において
は、３行×３列に配置したとしてその接続構成を説明す
る。

【００６９】各行の電源制御装置４₁,₁〜４₁,₃；４₂,₁
〜４₂,₃；４₃,₁〜４₃,₃は、そのバッテリ用正端子Ｂ＋
が、各行においてそれぞれ次列の電源制御装置４₁,₂〜
４₁,₃；４₂,₂〜４₂,₃；４₃,₂〜４₃,₃の電源用正端子Ｐ
＋にそれぞれ接続されるとともに、電源用負端子Ｐ−が
各行において共通に接続され、さらに、バッテリ用負端
子Ｂ−が各行において共通に接続される。

【００７０】各行の電源制御装置４₁,₁〜４₁,₃；４₂,₁
〜４₂,₃；４₃,₁〜４₃,₃の電源用負端子Ｐ−の共通接続
部を、次行の１列目の電源制御装置４₂,₁，４₃,₁の電源
用正端子Ｐ＋に接続し、バッテリ用負端子Ｂ−の共通接
続部を、次行の３列目の電源制御装置４₂,₃，４₃,₃のバ
ッテリ用正端子Ｂ＋に接続する。

【００７１】さらに、１行目、１列目の電源制御装置４
₁,₁の電源用正端子Ｐ＋を太陽電池１の正側に接続し、
１行目、３列目の電源制御装置４₁,₃のバッテリ用正端
子Ｂ＋をバッテリ３の正側に接続し、３行目の電源制御
装置４₃,₁〜４₃,₃の電源用負端子Ｐ−の共通接続部を太
陽電池１の負側に接続し、３行目の電源制御装置４₃,₁
〜４₃,₃のバッテリ用負端子Ｂ−の共通接続部をバッテ
リ３の負側に接続する。

【００７２】かかる接続態様によれば、電圧仕様を３
倍、電流仕様を３倍にそれぞれ拡大できることになる。

【００７３】なお、各電源制御装置４₁,₁〜４₃,₃のバッ
テリ端子電圧検出用の正負端子Ｓ＋，Ｓ−は、バッテリ
３の正負側にそれぞれ接続する。また、他の実施の形態
として、バッテリ端子電圧検出用の正負端子Ｓ＋，Ｓ−
を、各電源制御装置４₁,₁〜４₃,₃のバッテリ用正負端子
Ｂ＋，Ｂ−にそれぞれ接続してもよい。

【００７４】この３×３個の場合と同様に、直列方向並
列方向にそれぞれ４個以上の電源制御装置を直並列的態
様で接続することができ、このように直列方向にＮ個、
並列方向にＭ個の電源制御装置のＮ×Ｍ個を、直並列的
態様で接続することにより、電圧仕様をＮ倍、電流仕様
をＭ倍に拡大できることになる。

【００７５】本発明のさらに他の実施の形態として、
図１２に示されるように、直列的態様で接続される場合
に、各電源制御装置に印加される電圧がより均一化する
ように、補正用抵抗Ｒ１を接続してもよい。

【００７６】すなわち、電源制御装置４は、部品毎にバ
ラツキがあり、動作インピーダンスＺは均一とはなら
ず、各電源制御装置４によって分圧される電圧は均一と
ならないという難点がある。そこで、太陽電池用正負端
子間に補正用抵抗Ｒ１を介装し、動作インピーダンスＺ
の変動の影響を軽減するのである。太陽電池１側から見
た電源制御装置４のインピーダンスは、内部コントロー
ルＩＣの動作インピーダンスＺと補正用抵抗Ｒ１との並
列抵抗値Ｒｐ＝（Ｒ１×Ｚ）／（Ｒ１＋Ｚ）となり、こ
の抵抗値で各電源制御装置４が直列的態様で接続される
ことになる。

【００７７】ここで、補正用抵抗Ｒ１としてＺに対して
小さい値を入れることにより、並列抵抗値は補正用抵抗
Ｒ１が支配的になる。

【００７８】すなわち、（Ｒ１×Ｚ）／（Ｒ１＋Ｚ）＝
Ｒ１／｛（Ｒ１／Ｚ）＋１｝ここで、Ｒ１→小、Ｚ→大となるように設定することに
より、Ｒｐ≒Ｒ１となる。

【００７９】この補正用抵抗Ｒ１の接続用端子２２，２
３を、図１３に示されるように設ければよい。この接続
用端子２２，２３は、内部で電源用正負端子Ｐ＋，Ｐ−
にそれぞれ接続されている。

【００８０】なお、直並列的接続の場合に、抵抗を介装
した構成を図１４に示す。

【００８１】（その他の実施の形態）上述の実施の形態
におけるダイオードＯＲを構成する素子は、ダイオード
であったが、この素子以外に、図１５（ａ）で示すよう
にＪ−ＦＥＴ（接合型ＦＥＴ）の素子で構成しても構わ
ないし、図１５（ｂ）で示すようにＮＰＮトランジスタ
の素子で構成しても構わない。図１５（ｂ）のＮＣはノ
ンコネクションの意味である。

【００８２】本願の請求の範囲には含まれないが、バッ
テリの端子電圧検出用の検出端子を設けることなく、従
来と同様の充電経路を用いてバッテリの端子電圧を検出
する構成の電源制御装置の複数を、実施の形態３に示さ
れる接続態様で接続して太陽光発電システムを構成して
もよい。

【００８３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば次の効果を
得られる。

【００８４】請求項１の本発明によれば、バッテリの端
子電圧を検出するための検出用接続部を、充電経路とは
個別に設けているので、バッテリ迄の配線が長く引き回
されたり、あるいは、充電電流が大電流である場合の配
線抵抗による電圧降下がなくなり、実際のバッテリの端
子電圧を検出できることになり、これによって、過充電
保護動作点のずれが解消され、その結果、バッテリの充
電電圧範囲を大きくとることができ、有効利用を図るこ
とができる。

【００８５】請求項２の本発明によれば、必要に応じて
バッテリの充電経路を遮断することができるので、当該
電源制御装置に接続されている太陽電池が発電可能な状
態であっても電源制御装置のバッテリ用正負端子間に電
圧が印加されないようすることができる。

【００８６】請求項３の本発明によれば、充電経路の遮
断を過充電防止スイッチによって行うので、別途遮断ス
イッチを設ける必要がない。

【００８７】請求項４の本発明によれば、制御回路がい
かなる制御状態、例えば逆流防止制御動作時あるいは過
充電防止制御動作時であっても制御回路に対する電源供
給ループが構成されることになり、いずれの制御状態に
おいても制御回路が安定に動作する。

【００８８】請求項５の本発明によれば、電源制御装置
のＮ個を直列的態様で接続することにより、システムの
電圧仕様を容易にＮ倍に拡大できる。

【００８９】請求項６の本発明によれば、電源制御装置
のＭ個を並列的態様で接続することにより、システムの
電流仕様を容易にＭ倍に拡大できる。

【００９０】請求項７の本発明によれば、電源制御装置
のＮ×Ｍ個を直並列的態様で接続することにより、シス
テムの電圧仕様をＮ倍、電流仕様をＭ倍に容易に拡大で
きる。

【００９１】請求項８の本発明によれば、直列的態様で
接続される電源制御装置の電源用正負端子間の抵抗を介
装するので、この抵抗によって電源制御装置の内部ＩＣ
の動作インピーダンスのバラツキの影響を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】太陽光発電システムに適用された本発明の実施
形態に係る電源制御装置の回路ブロック図

【図２】図１の詳細回路図

【図３】図１の電源制御装置の外観を示す平面図および
側面図

【図４】本発明の他の実施形態に係る電源制御装置の回
路ブロック図

【図５】図４の詳細回路図

【図６】図４の電源制御装置の外観を示す平面図

【図７】本発明の他の実施の形態の外観を示す平面図

【図８】本発明の電源制御装置を簡略化して示すブロッ
ク図

【図９】直列的接続態様を示すブロック図

【図１０】並列的接続態様を示すブロック図

【図１１】直並列的態様を示すブロック図

【図１２】本発明の他の実施の形態の直列的接続態様を
示すブロック図

【図１３】図１２の外観を示す平面図

【図１４】本発明の他の実施の形態の直並列的接続態様
を示すブロック図

【図１５】ダイオードＯＲの他の変形例を示す図

【図１６】従来の回路ブロック図

【図１７】配線１ｍ当たりの電圧降下を示す特性図であ
る

【符号の説明】

１太陽電池２負荷３バッテリ４電源制御装置５逆流防止スイッチ６過充電防止スイッチ９制御回路１２ダイオードＯＲ１９遮断スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源と、この電源からの電力を蓄積およ
び放出するバッテリとの間に設けられ、バッテリから電
源への逆流防止制御を行うとともに、バッテリの端子電
圧を検出してバッテリの過充電防止制御を行う電源制御
装置において、前記バッテリを充電するために該バッテリに接続される
充電用接続部とは別に、バッテリの端子電圧を検出する
ために該バッテリに接続される検出用接続部を、充電経
路とは独立して設けたことを特徴とする電源制御装置。
【請求項２】前記バッテリの充電経路を、外部信号に
よって遮断する遮断手段を備える請求項１記載の電源制
御装置。
【請求項３】前記遮断手段は、操作に応じて充電経路
に直列接続された過充電防止スイッチをオンオフするも
のである請求項２記載の電源制御装置。
【請求項４】前記逆流防止制御および前記過充電防止
制御を行う制御回路を備えるとともに、該制御回路は、
前記電源または前記バッテリから電源供給されるもので
あって、制御動作の内容に応じて前記電源による前記制
御回路への第１電源供給ループと前記バッテリによる前
記制御回路への第２電源供給ループとを有し、充電経路に直列にそれぞれ接続された過充電防止スイッ
チおよび逆流防止スイッチに並列に、ダイオードＯＲを
接続するとともに、該ダイオードＯＲを構成する少なく
とも２つの素子の共通接続部を、前記制御回路の電源出
力部側に接続し、前記第１電源供給ループを前記ダイオードＯＲを構成す
る一方の素子を介して前記電源に、また、前記第２電源
供給ループを前記ダイオードＯＲを構成する他方の素子
を介して前記バッテリに、それぞれ接続し、電源の正負側にそれぞれ接続される電源用正負端子と、
バッテリの正負側にそれぞれ接続されるバッテリ用正負
端子を備える請求項１ないし３のいずれかに記載の電源
制御装置。
【請求項５】前記電源としての太陽電池と、この太陽
電池に対して直列的態様で接続される請求項４に記載の
電源制御装置のＮ個（Ｎは２以上の整数）とを備え、第１の電源制御装置の電源用正端子を太陽電池の正側に
接続するとともに、バッテリ用正端子をバッテリの正側
に接続し、第Ｎの電源制御装置の電源用負端子を太陽電
池の負側に接続するとともに、バッテリ用負端子をバッ
テリの負側に接続し、第Ｎの電源制御装置の電源用正端子およびバッテリ用正
端子を、第Ｎ−１の電源制御装置の電源用負端子および
バッテリ用負端子に順次同様に接続することを特徴とす
る太陽光発電システム。
【請求項６】前記電源としての太陽電池と、この太陽
電池に対して並列的態様で接続される請求項４に記載の
電源制御装置のＭ個（Ｍは２以上の整数）とを備え、第１の電源制御装置の電源用正端子を太陽電池の正側に
接続するとともに、第Ｍの電源制御装置のバッテリ用正
端子を、バッテリの正側に接続し、第Ｍの電源制御装置
の電源用正端子を、第Ｍ−１の電源制御装置のバッテリ
用正端子に順次同様に接続し、各電源制御装置のバッテリ用負端子および電源用負端子
を、バッテリの負側および太陽電池の負側にそれぞれ接
続することを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項７】前記電源としての太陽電池と、この太陽
電池に対して直並列的態様で接続される請求項４に記載
の電源制御装置のＮ×Ｍ個とを備え、これら複数の電源
制御装置を、Ｎ行×Ｍ列で配置したとしたときに、各行の電源制御装置は、そのバッテリ用正端子が、各行
においてそれぞれ隣り合う電源制御装置の電源用正端子
にそれぞれ接続されるとともに、電源用負端子が各行に
おいて共通に接続され、さらに、バッテリ用負端子が各
行において共通に接続され、各行の電源制御装置の電源用負端子の共通接続部を、隣
り合う行の１列目の電源制御装置の電源用正端子に接続
し、バッテリ用負端子の共通接続部を、隣り合う行のＭ
列目の電源制御装置のバッテリ用正端子に接続し、１行目、１列目の電源制御装置の電源用正端子を太陽電
池の正側に接続し、１行目、Ｍ列目の電源制御装置のバ
ッテリ用正端子をバッテリの正側に接続し、Ｎ行目の電源制御装置の電源用負端子の共通接続部を太
陽電池の負側に接続し、Ｎ行目の電源制御装置のバッテ
リ用負端子の共通接続部をバッテリの負側に接続するこ
とを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項８】直列的態様で接続される各電源制御装置
の電源用正負端子間に抵抗を介装する請求項５または７
記載の太陽光発電システム。