JP2000197281A - 蓄電池式電源装置及び自発光装置 - Google Patents

蓄電池式電源装置及び自発光装置

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JP2000197281A
JP2000197281A JP36828898A JP36828898A JP2000197281A JP 2000197281 A JP2000197281 A JP 2000197281A JP 36828898 A JP36828898 A JP 36828898A JP 36828898 A JP36828898 A JP 36828898A JP 2000197281 A JP2000197281 A JP 2000197281A
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solar cell
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Yoshitomo Nishikawa
良知 西川
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Kyocera Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄電池の過放電を防止するとともに過放電防止
制御に伴う照射性低下,視認性低下及び駆動電流低下を
防ぎ、且つ安価で長寿命なものとする。 【解決手段】昼間に太陽電池1で発電した電気エネルギ
ーを逆流防止用のダイオード3を介して蓄電池8に充電
を行ない、昼夜検出部2にて夜と判定した時にCPU5
から点滅信号を発し、駆動回路6にてLED7を点滅さ
せる。このとき、電力検出装置4からの発電量信号をC
PU5にて一定期間積算し所定の日数づつ積算データを
スライドさせ発電量の最新の移動平均値を算出し、該移
動平均値に応じてLED7の点滅の1周期(例えば1
秒)内での点灯時間幅(例えば100msec)を制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池で発電し
た電気エネルギーを蓄電池に充電し、電気機器を駆動す
る際に放電する蓄電池式電源装置、また昼間に太陽電池
で発電した電気エネルギーを蓄電池に充電し、夜間に発
光体を点灯又は点滅させる自発光装置及びその放電制御
方法に関し、日照不足が続いた場合に生じる蓄電池の過
放電を防ぐと共に、発光体の極端な照射性低下及び視認
性低下を防止するものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、昼間に太陽電池で発電した電
気エネルギーを蓄電池に充電し、夜間に発光体を点灯又
は点滅させる、道路標識,街灯,灯台等の自発光装置が
知られている。これらの多くは、日照不足が長く続くケ
ースを考慮して、太陽電池の発電容量を大きくしたり、
蓄電池の容量を大きくすることにより、充電エネルギー
が不足しても何日間かは発光体が点灯又は点滅できるよ
うに設計されている。
【0003】このような自発光装置において、太陽電池
を電源とする照明制御装置により電源スイッチが開閉制
御される、太陽電池を電源とする照明装置に関し、蓄電
池が過放電直前状態になると日没が検知されても照明灯
を点灯しないか点灯時間を制御することにより、蓄電池
の過放電を未然に防止するといったものが提案されてい
る(従来例1;実開昭57−183698号参照)。
【0004】また、太陽電池を電源とするエネルギー灯
の消灯制御回路に関し、過放電の危険領域に達すれば照
明の明るさをダウンさせる、又は点灯時間の短縮を行う
ことにより、夜間照明が全く得られないという不具合を
避けることができるといったものが公知である(従来例
2;特開昭60−47397号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、太陽電
池の発電容量を大きくしたり、蓄電池の容量を大きくす
ると、太陽電池の面積が大きくなったり蓄電池の容積が
大きくなると共にコストが高くなるといった問題があっ
た。また、従来例1の太陽エネルギー灯の場合、蓄電池
の過放電状態を検知して夜間の発光体の点灯時間帯を制
限しており、これでは夜間に不点灯時間帯が発生するた
め、歩行者若しくは自動車ドライバーにとって太陽エネ
ルギー灯周囲の視認性が悪くなり危険である。更に、従
来例2の太陽エネルギー灯や太陽電池式道路標識等にお
いては、蓄電池の過放電状態を検知して夜間に発光体の
放電電流又は点滅デューティの点灯時間幅を可変させて
いるが、極端に発光体が暗くなり照射性及び視認性が悪
化するといった問題があった。
【0006】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は蓄電池の過放電を防止する
とともに過放電防止制御に伴う照射性及び視認性の低下
を防ぎ、且つ安価で長寿命なものとすることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の蓄電池式電源装
置は、太陽電池で発電した電気エネルギーを蓄電池に充
電し、放電する蓄電池式電源装置であって、発電量を検
出する電力検出手段と、発電データを一定期間積算した
積算値を所定期間分記憶し前記積算値の最新の移動平均
値を算出し、且つ該移動平均値に応じて放電電流及び/
又は放電時間幅を制御する出力制御手段とで構成したこ
とを特徴とする。
【0008】本発明は上記構成により、日照不足が続い
た場合に生じる蓄電池の過放電を防ぐ事ができ、機器動
作の信頼性を向上させることができる。また、太陽電池
より得られた昼間の発電データの移動平均値を算出し、
その移動平均値に応じて発光体,モーター等の放電電流
及び/又は放電時間幅を制御する為、過放電防止制御に
伴う発光体等の極端な照射性低下及び視認性低下、モー
ター等の駆動電流の極端な低下を抑制できる。その結
果、極端な放電電流で発光体,モーター等を点灯,駆動
させない為、蓄電池の寿命が伸びると共に蓄電池及び太
陽電池の容量を減らすことができるので低コスト化、小
型化が可能となる。
【0009】また、本発明の自発光装置は、昼間に太陽
電池で発電した電気エネルギーを蓄電池に充電し、夜間
に放電して発光体を点灯又は点滅させる自発光装置であ
って、発電量を検出する電力検出手段と、発電データを
一定期間積算した積算値を所定期間分記憶し前記積算値
の最新の移動平均値を算出し、且つ該移動平均値に応じ
て発光体の放電電流及び/又は点灯時間幅を制御する発
光制御手段とで構成したことを特徴とする。
【0010】本発明は上記構成により、日照不足が続い
た場合に生じる蓄電池の過放電を防ぐ事ができ、機器動
作の信頼性を向上させることができる。また、太陽電池
より得られた昼間の発電データの移動平均値を算出し、
その移動平均値に応じて発光体の放電電流及び/又は点
灯時間幅を制御する為、過放電防止制御に伴う発光体の
極端な照射性低下及び視認性低下を抑制できる。その結
果、極端な放電深度で発光体を点灯させない為、蓄電池
の寿命が伸びると共に蓄電池及び太陽電池の容量を減ら
すことができるので低コスト化、小型化が可能となる。
【0011】本発明において、好ましくは、前記発光制
御手段は、昼間の発電データを日毎に積算した積算値を
所定日数分記憶し、前記積算値の最新の移動平均値を算
出し、且つ該移動平均値に応じて発光体の放電電流及び
/又は点灯時間幅を制御する。
【0012】また、本発明の自発光装置の好ましい放電
制御方法は、発電データを一定期間積算した積算値を所
定期間分保持して前記積算値の最新の移動平均値を算出
し、該移動平均値に応じて発光体の放電電流及び/又は
点灯時間幅を制御し、蓄電池の過放電を防止する。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の蓄電池式電源装置を用い
た自発光装置及び放電制御方法について以下に詳細に説
明する。自発光装置として太陽電池式道路標識を例にと
って説明する。図1は、本発明による太陽電池式道路標
識Hの回路図である。同図において、1は太陽電池、2
は発電時の電位差を抵抗により検出することで昼夜を検
出する昼夜検出部、3は逆流防止用のダイオード、4は
発電量を検出する電力検出手段としての電力検出装置、
5は出力(放電)制御装置(この場合は発光制御装置)
としてのCPU(中央演算処理装置)、6はLED7を
点滅させる駆動回路、8は蓄電池である。
【0014】本発明の太陽電池式道路標識Hは、昼間に
太陽電池1で発電した電気エネルギーをダイオード3を
介して蓄電池8に充電を行ない、周囲環境の照度が基準
値以下になり昼夜検出部2にて夜と判定した時にCPU
5から点滅信号を発し、駆動回路6にてLED7を点滅
させる。このとき、電力検出装置4からの発電量信号を
CPU5にて一定期間積算し所定の日数づつ積算データ
をスライドさせ発電量の最新の移動平均値を算出し、該
移動平均値に応じてLED7の点滅の1周期(例えば1
秒)内での点灯時間幅(例えば100msecであり、
以下、デューティという)を変化させる。
【0015】点灯時間幅を変化させる場合、例えばLE
D出力電流100mA,夜間点灯時間を10時間とした
システムでは、昼間の発電量を日毎に積算し所定日数で
移動平均をとったとき、その移動平均値の上限として9
0mAh(ミリアンペア時)以上であればデューティを
100msecとし、下限として10mAh以下であれ
ばデューティを10msecと設定する。
【0016】次に、図2のフローチャートにより本発明
の放電制御方法を説明する。昼間は太陽電池1で発電し
た電気エネルギーを蓄電池8に充電するが、その時電力
検出装置4からの発電量信号によりCPU5で発電量の
積算を行う(ステップ10)。そして、昼夜検出部2か
らの信号が設定照度以上であれば引き続きその日の発電
量の積算を行い、昼夜検出部2からの信号が設定照度未
満であればCPU5は夜と判定する(ステップ20)。
次いで、夜になったと判定したとき、その日を含め過去
5日分の発電量を加算し、最新の5日分の発電量の積算
値の移動平均値を求める(ステップ30)。
【0017】次に、その移動平均値に応じてCPU5内
のデータテーブルに予め10段階に割り振られているL
EDの点滅のデューティの点灯時間幅が決定される(ス
テップ40)。図3に積算値の移動平均値に対応するデ
ューティの点灯時間幅を示す。点滅の1周期は1秒、デ
ューティの最大は100msecであり、1周期におい
て10〜100msecの範囲内で10msec毎に変
化させる。例えば、積算値の移動平均値が10mAh以
下の場合デューティは10msec、移動平均値が10
〜20mAhの場合デューティは20msec、移動平
均値が20〜30mAhの場合デューティは30mse
cとし、以降同様に決定する。そして、移動平均値の最
大値として90mAh以上の場合にはデューティ幅を1
00msecとする。このようにして、前記データテー
ブルよりその日の最も効率的なLEDの点灯時間幅が決
定され、CPU5から駆動回路6に点滅信号が送られL
ED7が点滅する(ステップ50)。
【0018】その後、昼夜検出部2からの信号が設定照
度以上になるまで点滅を繰り返し、昼夜検出部2からの
信号が設定照度以上になればCPU5は昼と判定する
(ステップ60)。昼と判定したならばLED7を消灯
し(ステップ70)、再び発電量の積算を開始する(ス
テップ10)。尚、LED7の輝度はLED7駆動電流
10mAhで約7500mcd(ミリカンデラ)であ
り、この輝度は点滅のデューティには関係なく一定であ
り(図3のLEDの発光レベルに相当)、視認性につい
てデューティ幅10msecと100msecとを比較
しても、殆ど同じであり問題とはならない。
【0019】従って、発光体の輝度は5000mcd以
上が望ましく、この場合視認性が低下して発光体を視認
するのが困難になることはなく、容易に視認できる。
【0020】上記実施形態では、昼間の発電データを日
毎に積算した積算値を5日分以上記憶し、前記積算値の
最新の5日間での移動平均値を算出した例について説明
したが、本発明はこれに限らず、昼間の発電データを2
日以上毎に積算した積算値を所定日数(2日以上の偶数
日数)分以上記憶し、前記積算値の最新の移動平均値を
算出するようにしても良い。また、1日を数時間毎に区
分し、数時間の発電データを前記数時間毎に積算した積
算値を、所定時間分以上記憶し、前記積算値の最新の時
間での移動平均値を算出しても良い。
【0021】また、本発明では、上記実施形態のように
発光体の点滅のデューティの点灯時間幅を変化させるの
ではなく、発光体を連続点灯させ放電電流(発光強度)
を変化させてもよい。また、過放電状態が続き点滅のデ
ューティが極端に短くなる場合には、視認性を向上させ
るためにブロッカーザルツァー効果を応用した2閃光点
滅にしてもよい。この2閃光点滅は、短時間に連続的に
発光させることにより、明るさに利得を生じさせるもの
であり、それは閃光が連続光よりも視認性が良いことに
よる。更に、2閃光は点滅による発光の状態変化によ
り、誘目性と共に識別性も高くなるといった効果を有す
る。
【0022】上記過放電状態の検出は、図1でいうと、
蓄電池8の端子間電圧をCPU5により検出し、それが
ある閾値以下になれば蓄電池8の容量が相当に低下して
いるとし、過放電状態と判断する。そして、駆動回路6
のスッチング用のトランジスタを制御することで、LE
D7に対し上記2閃光点滅等の駆動を行わせる。
【0023】また、上記実施形態では自発光装置として
太陽電池式道路標識Hについて説明したが、本発明はこ
れに限らず、太陽電池と蓄電池を用い連続点灯を行なう
街灯,灯台,各種表示灯においても、本発明を適用して
放電電流を変化させれば本発明と同じ効果を得ることが
できる。また、自動車,時計,電卓,その他各種電気機
器を駆動するための蓄電池式電源装置として使用でき
る。
【0024】更に、本発明の蓄電池式電源装置は、ビ
ル,家等の電源として商用電力と併用して使用したり、
山間地,離島,内陸僻地等の商用電力が使用できない地
域で完全独立型の電源としても使用できる。
【0025】かくして、本発明は、LED7の日々の電
気エネルギー消費量は、最新の所定期間、例えば5日分
の日射量及び発電量のデータに基づき毎日更新されてい
くため滑らかに変化していき、極端な放電量で発光体を
点灯させない為、蓄電池の寿命への影響を軽減できる。
また、過放電防止制御に伴う視認性の低下を抑制し、日
々の電気エネルギーの放電特性の変化率を小さくするこ
とが出来るので、太陽電池及び蓄電池の容量に余裕をと
らなくても良くなり、その結果低コスト化、小型化が可
能となる。
【0026】尚、本発明は上記実施形態に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更は何等差
し支えない。
【0027】
【発明の効果】本発明は、発電量を検出する電力検出手
段と、発電データを一定期間積算した積算値を所定期間
分記憶し前記積算値の最新の移動平均値を算出し、且つ
移動平均値に応じて放電電流及び/又は放電時間幅を制
御する放電制御手段とを有することにより、過放電を防
止すると共に、過放電防止制御に伴う発光体,モーター
等の極端な照射性低下,視認性低下及び駆動電力低下を
軽減でき、機器動作の信頼性が向上する。また、蓄電池
からの放電特性が滑らかに変化するため、極端な放電電
流で、発光体を点灯,点滅又はモーター等を駆動させる
ことが無くなり、その結果蓄電池の寿命が伸びると共
に、蓄電池及び太陽電池の容量を減らすことができ、低
コスト化及び小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による太陽電池式道路標識Hの回路図で
ある。
【図2】本発明による太陽電池式道路標識Hの動作を示
すフローチャートである。
【図3】本発明による太陽電池式道路標識HのLEDの
発光時間幅(点滅のデューティ)を示す駆動波形図であ
る。
【符号の説明】
1:太陽電池 2:昼夜検出部 3:逆流防止用のダイオード 4:電力検出装置 5:CPU 6:駆動回路 7:LED 8:蓄電池

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】太陽電池で発電した電気エネルギーを蓄電
    池に充電し、放電する蓄電池式電源装置であって、発電
    量を検出する電力検出手段と、発電データを一定期間積
    算した積算値を所定期間分記憶し前記積算値の最新の移
    動平均値を算出し、且つ該移動平均値に応じて放電電流
    及び/又は放電時間幅を制御する出力制御手段とで構成
    したことを特徴とする蓄電池式電源装置。
  2. 【請求項2】太陽電池で発電した電気エネルギーを蓄電
    池に充電し、環境の照度が基準値以下になった場合に放
    電して発光体を点灯又は点滅させる自発光装置であっ
    て、発電量を検出する電力検出手段と、発電データを一
    定期間積算した積算値を所定期間分記憶し前記積算値の
    最新の移動平均値を算出し、且つ該移動平均値に応じて
    発光体の放電電流及び/又は点灯時間幅を制御する発光
    制御手段とで構成したことを特徴とする自発光装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011239603A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Tamura Seisakusho Co Ltd 充放電システム
JP2018064411A (ja) * 2016-10-14 2018-04-19 株式会社Kaken ソーラー外灯及びソーラー外灯の制御方法
JP2021515380A (ja) * 2018-03-01 2021-06-17 ブローズリー リミテッド 調光システム

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