JP2001218387A - Electric double-layer capacitor accumulation power supply unit - Google Patents
Electric double-layer capacitor accumulation power supply unitInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、公園や庭
園あるいは建物屋外などの夜間の照明灯に給電を行う装
置として用いられるものであって、蓄電した大容量の電
気二重層コンデンサより照明灯などの負荷に電力を供給
する電気二重層コンデンサ蓄電電源装置に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used as a device for supplying power to nighttime lighting such as a park, a garden, or a building outdoors. The present invention relates to an electric double-layer capacitor power storage power supply for supplying power to a load such as the above.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電気二重層コンデンサは、分極性電極と
電解液との界面に形成される電気二重層に蓄積される電
荷による電気エネルギーを利用するものであり、急速充
放電が可能であること、充放電の繰り返しに対し安定な
ため極めて長寿命であること、有害な重金属を使用して
おらず環境汚染の心配がないことなどの特徴がある。こ
れらの特徴が注目されて、ミリアンペア（ｍＡ）〜アン
ペアオーダーの大きな電流での放電が可能な大容量のも
のが開発されており、この大容量の電気二重層コンデン
サは、例えば、鉛蓄電池やニッケル・カドミウム蓄電池
の代替として、また、太陽電池（太陽電池モジュール）
と組み合わせ、太陽電池によって昼間発電した電力を蓄
電しておき日没後に負荷に給電する電源として用いられ
ている。2. Description of the Related Art An electric double layer capacitor utilizes electric energy by electric charges accumulated in an electric double layer formed at an interface between a polarizable electrode and an electrolytic solution, and can be rapidly charged and discharged. It has features such as extremely long life due to stability against repeated charge and discharge, and no use of harmful heavy metals and no fear of environmental pollution. These features have attracted attention, and large-capacity capacitors capable of discharging with a large current in the order of milliamperes (mA) to ampere have been developed. Such large-capacity electric double-layer capacitors include, for example, lead-acid batteries and nickel batteries.・ Solar cells (solar cell modules) as an alternative to cadmium storage batteries
In addition, the power generated during the day by a solar cell is stored and used as a power supply for feeding a load after sunset.
【０００３】従来、蓄電した大容量の電気二重層コンデ
ンサより負荷に電力を供給する電気二重層コンデンサ蓄
電電源装置として、図５に示すものが知られている。図
５は従来の電気二重層コンデンサ蓄電電源装置の一例を
示す構成説明図である。[0003] Conventionally, an electric double layer capacitor storage power supply device shown in FIG. 5 is known which supplies electric power to a load from a stored large electric double layer capacitor. FIG. 5 is a configuration explanatory view showing an example of a conventional electric double layer capacitor power storage power supply device.
【０００４】従来の電気二重層コンデンサ蓄電電源装置
５０は、図５に示すように、充電用電源としての太陽電
池５１と、太陽電池５１による電力を逆流防止ダイオー
ド５２を介して蓄電し、負荷である公園・庭園等の照明
灯６０に電力を供給するための大容量の電気二重層コン
デンサ５３と、電気二重層コンデンサ５３にスイッチ素
子５６を介して接続され、照明灯（負荷）６０に一定の
電圧で電気を供給するためのＤＣ−ＤＣコンバータ５５
と、スイッチ素子５４ａを有し、ＤＣ−ＤＣコンバータ
５５に対する照明灯（負荷）６０の接続／遮断を制御す
る負荷コントローラ５４とを備えている。前記の逆流防
止ダイオード５２は夜間に電気二重層コンデンサ５３か
ら太陽電池５１に電気が逆流するのを防ぐためのもので
ある。前記のスイッチ素子５６は、電気二重層コンデン
サ５３の端子電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ５５の正常動
作可能な入力電圧範囲の下限値以上においてオン動作し
て該コンデンサ５３と該コンバータ５５とを接続状態に
するもので、電気二重層コンデンサ５３の端子電圧が放
電の進行でコンバータ入力電圧範囲の下限付近になった
場合におけるハンチング動作を防止するためのものであ
る。As shown in FIG. 5, a conventional electric double layer capacitor storage power supply device 50 stores a solar cell 51 as a charging power supply and electric power from the solar cell 51 via a backflow prevention diode 52, and supplies the electric power to a load. A large-capacity electric double-layer capacitor 53 for supplying electric power to a lighting lamp 60 of a certain park or garden, etc., and is connected to the electric double-layer capacitor 53 via a switch element 56 so that the lighting lamp (load) 60 is fixed. DC-DC converter 55 for supplying electricity with voltage
And a load controller 54 having a switch element 54a and controlling connection / disconnection of an illumination lamp (load) 60 to / from a DC-DC converter 55. The backflow prevention diode 52 is for preventing the backflow of electricity from the electric double layer capacitor 53 to the solar cell 51 at night. The switch element 56 is turned on when the terminal voltage of the electric double layer capacitor 53 is equal to or higher than the lower limit value of the input voltage range in which the DC-DC converter 55 can operate normally, and the capacitor 53 and the converter 55 are connected. This is to prevent a hunting operation when the terminal voltage of the electric double layer capacitor 53 becomes close to the lower limit of the converter input voltage range due to the progress of discharge.
【０００５】また、前記のＤＣ−ＤＣコンバータ５５
は、次の理由により設けられている。図６は鉛蓄電池な
どの純電池と電気二重層コンデンサとの放電特性の違い
を説明するための図である。電気二重層コンデンサの放
電特性は、鉛蓄電池やニッケル・カドミウム蓄電池など
の純電池のような電圧一定型（図６（ａ）参照）ではな
く、図６（ｂ）に示すように、電圧降下型の電圧変化を
示すものである。このため、電気二重層コンデンサ蓄電
電源装置では、負荷に一定の電圧で電気を供給するため
の安定電圧供給装置が必要であり、本例の蓄電電源装置
５０では安定電圧供給装置としてＤＣ−ＤＣコンバータ
５５が備えられている。[0005] The DC-DC converter 55
Is provided for the following reasons. FIG. 6 is a diagram for explaining a difference in discharge characteristics between a pure battery such as a lead storage battery and an electric double layer capacitor. As shown in FIG. 6B, the discharge characteristics of the electric double layer capacitor are not a constant voltage type (see FIG. 6A) such as a pure battery such as a lead storage battery or a nickel-cadmium storage battery. FIG. For this reason, the electric double-layer capacitor power storage device requires a stable voltage supply device for supplying electricity to the load at a constant voltage, and the power storage device 50 of the present embodiment requires a DC-DC converter as the stable voltage supply device. 55 are provided.
【０００６】この従来の電気二重層コンデンサ蓄電電源
装置５０は、このように構成されており、日中は太陽電
池５１によって発電された電気を電気二重層コンデンサ
５３に蓄電し、負荷コントローラ５４により、日没を検
知するとスイッチ素子５４ａをオン動作させ、照明灯６
０に電気二重層コンデンサ５３から電力を供給し、照明
灯６０を予め設定された所定時間（例えば２〜５時間程
度）点灯するようにしている。The conventional electric double layer capacitor power storage power supply device 50 is configured as described above. In the daytime, the electric power generated by the solar cell 51 is stored in the electric double layer capacitor 53, and the load controller 54 When sunset is detected, the switch element 54a is turned on, and the illumination light 6 is turned on.
0 is supplied from the electric double layer capacitor 53 to turn on the illumination lamp 60 for a predetermined time (for example, about 2 to 5 hours).
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし前述した従来の
電気二重層コンデンサ蓄電電源装置５０では、安定電圧
供給装置であるＤＣ−ＤＣコンバータ５５の出力側に、
負荷（照明灯）６０への電力の供給／遮断を行うための
負荷コントローラ５４を接続し、ＤＣ−ＤＣコンバータ
５５を介して負荷コントローラ５４への給電を行うよう
にしたものであるから、該ＤＣ−ＤＣコンバータ５５は
スイッチ素子５６がオフしている期間以外は常時給電さ
れている状態になり、照明灯６０がオフの期間、つまり
負荷に給電していない期間でも待機電力として相当の電
力を消費していた。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータ５
５で消費する待機電力分を確保するために太陽電池５１
及び電気二重層コンデンサ５３の容量をその分だけ大き
くしており、装置の小形化を図る上で支障となってい
た。However, in the conventional electric double layer capacitor power storage device 50 described above, the output side of the DC-DC converter 55 which is a stable voltage supply device is provided.
A load controller 54 for supplying / cutting power to a load (illumination light) 60 is connected, and power is supplied to the load controller 54 via a DC-DC converter 55. -The DC converter 55 is always supplied with power except during the period when the switch element 56 is off, and consumes considerable power as standby power even during the period when the lighting lamp 60 is off, that is, during the period when power is not supplied to the load. Was. Therefore, the DC-DC converter 5
5 to secure the standby power consumed by the solar cell 51
In addition, the capacity of the electric double layer capacitor 53 is increased by that amount, which has been an obstacle to downsizing the device.
【０００８】そこで本発明の目的は、負荷への電力供給
時のみ安定電圧供給装置を動作させるようにすることに
より、該安定電圧供給装置で無駄に消費する待機電力を
なくして装置の小型化を図ることができるようにした電
気二重層コンデンサ蓄電電源装置を提供することにあ
る。Accordingly, an object of the present invention is to operate the stable voltage supply device only when power is supplied to a load, thereby eliminating standby power wastefully consumed by the stable voltage supply device and reducing the size of the device. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric double layer capacitor storage power supply device that can be achieved.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、蓄電した電気二重層コンデン
サより負荷に電力を供給する電気二重層コンデンサ蓄電
電源装置において、充電用電源と、前記充電用電源から
の電気を蓄電し、負荷に該蓄電した電力を供給するため
の電気二重層コンデンサと、出力側に前記負荷が接続さ
れ、該負荷に一定の電圧で電気を供給するための安定電
圧供給装置と、前記安定電圧供給装置の入力側に接続さ
れ、前記負荷への電力の供給／遮断を制御すべく前記電
気二重層コンデンサに対する前記安定電圧供給装置の接
続／遮断を制御する負荷コントローラとを備えているこ
とを特徴とする電気二重層コンデンサ蓄電電源装置であ
る。In order to achieve the above-mentioned object, a first aspect of the present invention is an electric double layer capacitor storage power supply for supplying power from a stored electric double layer capacitor to a load. An electric double layer capacitor for storing electricity from the charging power supply and supplying the stored power to a load, and the load connected to an output side to supply electricity to the load at a constant voltage Voltage supply device for controlling the connection / disconnection of the stable voltage supply device to / from the electric double layer capacitor to control the supply / cutoff of power to the load and connected to the input side of the stable voltage supply device And an electric double layer capacitor storage power supply device.
【００１０】請求項２の発明は、請求項１記載の電気二
重層コンデンサ蓄電電源装置において、前記負荷コント
ローラがマイクロコントローラを備えていることを特徴
とするものである。マイクロコントローラ（microcontr
oller ）はＭＣＵ（micro controller unit ）とも呼ば
れており、簡易型のワンチップ・マイコン（one-chipmi
crocomputer）である。According to a second aspect of the present invention, in the electric double-layer capacitor power storage device according to the first aspect, the load controller includes a microcontroller. Microcontroller (microcontr
oller) is also called MCU (micro controller unit) and is a simple one-chip microcomputer.
crocomputer).
【００１１】本発明による電気二重層コンデンサ蓄電電
源装置は、安定電圧供給装置の入力側に接続された負荷
コントローラを備え、蓄電した電気二重層コンデンサよ
り負荷に給電するに際し、負荷コントローラにより、負
荷への給電が必要な時のみ安定電圧供給装置に給電し該
装置を作動させ、該安定電圧供給装置を介して負荷に給
電するように構成されている。これにより、従来装置と
違って、負荷に給電していない時にも安定電圧供給装置
が給電されて該待機電力を消費するということがないか
ら、該待機電力の分だけ充電用電源（例えば太陽電池モ
ジュール）及び電気二重層コンデンサの容量を小さくで
きるので、従来装置に比較して装置の小形化を図ること
ができる。The electric double layer capacitor storage power supply according to the present invention includes a load controller connected to the input side of the stable voltage supply device, and when the stored electric double layer capacitor supplies power to the load, the load controller uses the load controller to supply the load to the load. Only when power supply is required, the stable voltage supply device is supplied with power to operate the device, and power is supplied to the load via the stable voltage supply device. Thus, unlike the conventional device, the stable voltage supply device is not supplied with power and consumes the standby power even when power is not supplied to the load. Therefore, a charging power supply (for example, a solar cell) is provided for the standby power. Module) and the capacity of the electric double layer capacitor can be reduced, so that the device can be downsized as compared with the conventional device.
【００１２】また、負荷コントローラに簡易型のワンチ
ップ・マイコンであるマイクロコントローラを備えてい
るので、負荷への給電時間の設定変更などに容易に対応
することができ、負荷への給電の仕方に多様性を持たす
ことができる。Further, since the load controller is provided with a microcontroller which is a simple one-chip microcomputer, it is possible to easily cope with a change in the setting of the power supply time to the load or the like. Can be diverse.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照し説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１４】図１は本発明の一実施形態を示す電気二重
層コンデンサ蓄電電源装置の全体構成を示す図である。
本例の電気二重層コンデンサ蓄電電源装置は、日中は太
陽電池によって発電された電力を電気二重層コンデンサ
に蓄電し、日没後、該蓄電した電気二重層コンデンサよ
り負荷である照明灯に電力を供給し、照明灯を所定時間
点灯するようにしたものである。FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an electric double-layer capacitor power storage device according to an embodiment of the present invention.
The electric double-layer capacitor storage power supply device of this example stores power generated by the solar cell in the electric double-layer capacitor during the day, and after sunset, supplies power to the lighting lamp as a load from the stored electric double-layer capacitor. The lamp is supplied and the illumination lamp is turned on for a predetermined time.
【００１５】この電気二重層コンデンサ蓄電電源装置１
０は、図１に示すように、充電用電源としての太陽電池
１１と、太陽電池１１に逆流防止ダイオード１２を介し
て接続され、太陽電池１１によって発電された電力を蓄
電し、この蓄電した電力を負荷である公園・庭園等の照
明灯２０に供給するための大容量の電気二重層コンデン
サ１３と、出力端子間に照明灯（負荷）２０が接続さ
れ、照明灯２０に一定の電圧で電気を供給するための安
定電圧供給装置としてのＤＣ−ＤＣコンバータ１５と、
ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の入力端子間に接続され、接
続／遮断用のスイッチ素子１４ａを有し、照明灯２０へ
の電力の供給／遮断を制御すべく（負荷２０のオン／オ
フを制御すべく）電気二重層コンデンサ１３に対するＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ１５の接続／遮断を制御する負荷コ
ントローラ１４とにより構成されている。なお、電気二
重層コンデンサ１３には、該コンデンサが過充電状態に
なるのを防止するための図示しない公知の充電制限回路
が備えられている。This electric double layer capacitor storage power supply device 1
0, as shown in FIG. 1, a solar cell 11 as a power supply for charging, connected to the solar cell 11 via a backflow prevention diode 12, stores the power generated by the solar cell 11, and stores the stored power. A large-capacity electric double-layer capacitor 13 for supplying light to a load 20 such as a park or garden, and a light 20 (load) are connected between output terminals. A DC-DC converter 15 as a stable voltage supply device for supplying
It is connected between the input terminals of the DC-DC converter 15 and has a switch element 14a for connection / disconnection, and controls supply / cutoff of power to the illumination lamp 20 (controls on / off of the load 20). ) D for electric double layer capacitor 13
The load controller 14 controls connection / disconnection of the C-DC converter 15. The electric double layer capacitor 13 is provided with a known charge limiting circuit (not shown) for preventing the capacitor from being overcharged.
【００１６】ここで例えば、太陽電池（太陽電池モジュ
ール）１１の最大出力動作電圧は３０Ｖ、電気二重層コ
ンデンサ１３は容量：１６０Ｆ，満充電電圧：３０Ｖ、
ＤＣ−ＤＣコンバータ１５は入力電圧範囲：３０〜８
Ｖ，出力電圧：１２Ｖ、照明灯２０の電圧は１２Ｖであ
る。Here, for example, the maximum output operating voltage of the solar cell (solar cell module) 11 is 30 V, the capacity of the electric double layer capacitor 13 is 160 F, the full charge voltage is 30 V,
The DC-DC converter 15 has an input voltage range of 30 to 8
V, output voltage: 12V, and the voltage of the illumination lamp 20 is 12V.
【００１７】図２は図１における負荷コントローラの構
成を示すブロック図、図３は図２の負荷コントローラの
具体的構成例を示す回路図である。負荷コントローラ１
４は、図２に示すように、太陽電池端子電圧検出回路１
４１、電気二重層コンデンサ端子電圧検出回路１４２、
マイクロコントローラ１４３、定電圧レギュレータ１４
４及び出力制御回路１４５から構成されている。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the load controller in FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the load controller in FIG. Load controller 1
4 is a solar cell terminal voltage detection circuit 1 as shown in FIG.
41, electric double layer capacitor terminal voltage detection circuit 142,
Microcontroller 143, constant voltage regulator 14
4 and an output control circuit 145.
【００１８】この負荷コントローラ１４の具体的構成例
としては図３に示すような回路図となり、各部について
図３を参照し以下に説明する。FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of the load controller 14, and each unit will be described below with reference to FIG.
【００１９】定電圧レギュレータ１４４は、その入力端
子（ｉｎ）が電気二重層コンデンサ１３のプラス側端子
（該端子は逆流防止ダイオード１２を介して太陽電池１
１に接続されている）に接続されるとともに、その出力
端子（ｏｕｔ）がマイクロコントローラ１４３の電源電
圧供給端子（ＶＤＤ）に接続されており、入力が変動し
ても予め設定された定電圧出力（本例では３．３Ｖ）を
後述するマイクロコントローラ１４３に供給するもので
ある。The constant voltage regulator 144 has an input terminal (in) connected to a positive terminal of the electric double layer capacitor 13 (the terminal is connected to the solar cell 1 via the backflow prevention diode 12).
1, and its output terminal (out) is connected to the power supply voltage supply terminal (VDD) of the microcontroller 143, so that even if the input fluctuates, a preset constant voltage output (3.3 V in this example) is supplied to a microcontroller 143 described later.
【００２０】太陽電池端子電圧検出回路１４１は、抵抗
Ｒ１〜Ｒ３と電圧検出用のトランジスタＱ１，Ｑ２とに
より構成されており、予め設定された所定の時間間隔ｔ
毎に、例えば１０秒間隔毎に、後述するマイクロコント
ローラ１４３からパルス状のサンプリング指令信号ＧＰ
１がトランジスタＱ２に与えられて、該トランジスタＱ
２がオン動作するとともに該オン動作によってトランジ
スタＱ１もオン動作する。トランジスタＱ１がオンする
と、抵抗Ｒ３にかかる電圧であってその時の太陽電池１
１の端子電圧（発電電圧）ＶSMを表す電圧検出値信号Ａ
Ｄ１がマイクロコントローラ１４３に読み取られるよう
になっている。The solar cell terminal voltage detecting circuit 141 is composed of resistors R1 to R3 and voltage detecting transistors Q1 and Q2, and has a predetermined time interval t set in advance.
Every time, for example, every 10 seconds, a pulse-like sampling command signal GP
1 is given to the transistor Q2,
2 is turned on, and the transistor Q1 is turned on by the on operation. When the transistor Q1 is turned on, the voltage applied to the resistor R3 is
Voltage detection value signal A representing the terminal voltage (generation voltage) V SM of 1
D1 is read by the microcontroller 143.
【００２１】同様に、電気二重層コンデンサ端子電圧検
出回路１４２は、抵抗Ｒ４〜Ｒ６と電圧検出用のトラン
ジスタＱ３，Ｑ４とにより構成されており、後述するマ
イクロコントローラ１４３から前記時間間隔ｔ毎に、前
記サンプリング指令信号ＧＰ１がトランジスタＱ４に与
えられて、該トランジスタＱ４がオン動作するとともに
該オン動作によってトランジスタＱ３もオン動作する。
トランジスタＱ３がオンすると、抵抗Ｒ６にかかる電圧
であってその時の電気二重層コンデンサ１３の端子電圧
ＶECを表す電圧検出値信号ＡＤ２がマイクロコントロー
ラ１４３に読み取られるようになっている。Similarly, the electric double layer capacitor terminal voltage detection circuit 142 is composed of resistors R4 to R6 and voltage detection transistors Q3 and Q4. The sampling command signal GP1 is applied to the transistor Q4, so that the transistor Q4 is turned on and the transistor Q3 is turned on by the on operation.
When the transistor Q3 is turned on, the voltage detection value signal AD2 representing the terminal voltage V EC of the electric double layer capacitor 13 at that time a voltage across the resistor R6 is adapted to be read by the microcontroller 143.
【００２２】出力制御回路１４５は、抵抗Ｒ７〜Ｒ９と
負荷オン／オフ用のトランジスタＱ５，Ｑ６とにより構
成されており、後述するマイクロコントローラ１４３か
らそのプログラムされた所定の規則に従って負荷オン指
令信号ＧＰ２がトランジスタＱ５に与えられて、該トラ
ンジスタＱ５がオン動作するとともに該オン動作によっ
てトランジスタＱ６もオン動作する。前記図１における
接続／遮断用のスイッチ素子１４ａに相当する該トラン
ジスタＱ６がオンすると、電気二重層コンデンサ１３と
ＤＣ−ＤＣコンバータ１５が接続されて電気二重層コン
デンサ１３よりＤＣ−ＤＣコンバータ１５を介して照明
灯２０に給電され、照明灯２０が点灯されることにな
る。The output control circuit 145 comprises resistors R7 to R9 and load on / off transistors Q5 and Q6. The load on command signal GP2 is supplied from a microcontroller 143 to be described later in accordance with a programmed rule. Is given to the transistor Q5, and the transistor Q5 is turned on, and the transistor Q6 is also turned on by the on operation. When the transistor Q6 corresponding to the connection / disconnection switch element 14a in FIG. 1 is turned on, the electric double layer capacitor 13 and the DC-DC converter 15 are connected, and the electric double layer capacitor 13 is connected via the DC-DC converter 15. Power is supplied to the illumination lamp 20, and the illumination lamp 20 is turned on.
【００２３】マイクロコントローラ１４３は、プログラ
ムされたワンチップ・マイコンであり、タイマー機能を
有し、前記太陽電池端子電圧検出回路１４１から読み込
んだ前記電圧検出値信号ＡＤ１と前記電気二重層コンデ
ンサ端子電圧検出回路１４２から読み込んだ前記電圧検
出値信号ＡＤ２とに基づいて、日没後、負荷（照明灯）
２０を所定時間オンにするために出力制御回路１４５に
前記負荷オン指令信号ＧＰ２を出力するものである。す
なわち、マイクロコントローラ１４３は、前記電圧検出
値信号ＡＤ２に基づいて電気二重層コンデンサ１３の端
子電圧ＶECがＤＣ−ＤＣコンバータ１５の正常動作可能
な入力電圧範囲の下限設定値ＶLL（ハンチング動作防止
用のヒステリシス幅を持たせてある）以上であるか否か
を判定する。その結果、端子電圧ＶEC≧入力電圧範囲下
限設定値ＶLLという条件を満たしてＤＣ−ＤＣコンバー
タ１５が正常動作可能な場合、太陽電池１１の端子電圧
Ｖ SMを表す前記電圧検出値信号ＡＤ１に基づいて日没を
検知し、該日没後、出力制御回路１４５に前記負荷オン
指令信号ＧＰ２を出力するものである。The microcontroller 143 is a program
This is a one-chip microcomputer with a timer function.
Read from the solar cell terminal voltage detection circuit 141
The detected voltage signal AD1 and the electric double layer capacitor.
The voltage detection read from the sensor terminal voltage detection circuit 142.
Load (illumination light) after sunset based on output value signal AD2
In order for the output control circuit 145 to turn on 20 for a predetermined time,
The load-on command signal GP2 is output. You
That is, the microcontroller 143 detects the voltage detection.
The end of the electric double layer capacitor 13 based on the value signal AD2
Child voltage VECCan operate the DC-DC converter 15 normally
Lower limit set value V of input voltage rangeLL(Hunting operation prevention
Hysteresis width).
Is determined. As a result, the terminal voltage VEC≥under input voltage range
Limit set value VLLDC-DC converter
Terminal 15 can operate normally, the terminal voltage of the solar cell 11
V SMIs set based on the voltage detection value signal AD1 representing
After the sunset, the output control circuit 145 turns on the load.
It outputs a command signal GP2.
【００２４】このように構成される電気二重層コンデン
サ蓄電電源装置の動作を、図１〜図３、及び図４のフロ
ー図をも参照して説明する。昼間は太陽電池１１によっ
て発電された電力が電気二重層コンデンサ１３に蓄えら
れる。そして、ステップ１０１において、電気二重層コ
ンデンサ１３の端子電圧ＶECがＤＣ−ＤＣコンバータ１
５の入力電圧範囲下限設定値ＶLLに達しているか否かが
判断される。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５が正
常動作するためのＶEC≧ＶLLという条件が満たされてい
る場合（ステップ１０１でＹＥＳ）には、ステップ１０
２に進む。The operation of the thus constructed electric double layer capacitor power storage device will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 1 to 3 and FIG. In the daytime, electric power generated by the solar cell 11 is stored in the electric double layer capacitor 13. Then, in step 101, an electric double layer terminal voltage V EC is a DC-DC converter 1 of the capacitor 13
It is determined whether or not the input voltage range lower limit set value VLL of 5 has been reached. As a result, if the condition of V EC ≧ V LL for normal operation of the DC-DC converter 15 is satisfied (YES in step 101), step 10
Proceed to 2.
【００２５】このステップ１０２において、日没したか
否かが判断される。日没によって周囲が暗くなると太陽
電池１１の端子電圧ＶSMが急速に下がるので、太陽電池
１１の端子電圧ＶSMが低下して予め定められた日没検知
用の電圧設定値ＶSRに達したか否かが判断される。その
結果、ＶSM≦ＶSRという条件を満たしている場合（ステ
ップ１０２でＹＥＳ）、日没したこととなり次のステッ
プ１０３に進む。この日没の検知については、曇りや日
影のときに誤動作しないように電圧設定値ＶSRを定める
とともに、例えば自動車の通過などによって太陽電池１
１が短時間日影になったときに誤動作しないように、Ｖ
SM≦ＶSRという条件が続けて１分間（本例ではサンプリ
ング指令信号ＧＰ１が６回発生する期間）満たされるこ
とを確認してから日没と判断するようにしている。In this step 102, it is determined whether or not sunset has occurred. When the surroundings become dark due to the sunset, the terminal voltage V SM of the solar cell 11 rapidly decreases, so that the terminal voltage V SM of the solar cell 11 decreases and reaches a predetermined voltage setting value V SR for sunset detection. Is determined. As a result, if the condition of V SM ≦ V SR is satisfied (YES in step 102), it means that sunset has occurred and the flow advances to the next step 103. Regarding the detection of this sunset, the voltage set value VSR is determined so as not to malfunction when it is cloudy or shaded.
To prevent malfunction when 1 is shaded for a short time, V
After confirming that the condition of SM ≦ V SR is satisfied for one minute (in this example, a period during which the sampling command signal GP1 is generated six times), it is determined that sunset has occurred.
【００２６】日没後、ステップ１０３では、照明灯２０
の点灯時間（例えば３時間）としてタイマー設定された
設定時間Ｔ１が経過したか否かが判断され、またステッ
プ１０４では照明灯２０が既に点灯されて点灯中である
か否かが判断される。いまここでは日没を検知した直後
であるから、ステップ１０３及びステップ１０４ではＮ
Ｏと判断されてステップ１０５に進む。そしてこのステ
ップ１０５において、マイクロコントローラ１４３から
負荷オン指令信号ＧＰ２が出力されてトランジスタＱ６
がオン動作し、これによって電気二重層コンデンサ１３
とＤＣ−ＤＣコンバータ１５が接続されて電気二重層コ
ンデンサ１３よりＤＣ−ＤＣコンバータ１５を介して照
明灯２０に給電され、照明灯２０が点灯される。マイク
ロコントローラ１４３は前記負荷オン指令信号ＧＰ２を
出力するとともに、タイマー機能を作動させて前記設定
時間Ｔ１の計時を開始する（ステップ１０６）。After sunset, in step 103, the illumination lamp 20
It is determined whether or not the set time T1 set by the timer as the lighting time (for example, 3 hours) has elapsed, and in step 104, it is determined whether or not the illumination lamp 20 has already been turned on and is being turned on. Since it is immediately after sunset is detected here, N
It is determined as O and the routine proceeds to step 105. Then, in this step 105, a load-on command signal GP2 is output from the microcontroller 143 and the transistor Q6
Is turned on, whereby the electric double layer capacitor 13
And the DC-DC converter 15 are connected, and power is supplied from the electric double layer capacitor 13 to the illumination lamp 20 via the DC-DC converter 15, and the illumination lamp 20 is turned on. The microcontroller 143 outputs the load-on command signal GP2 and activates a timer function to start measuring the set time T1 (step 106).
【００２７】このようにして日没を検知し、照明灯２０
を点灯させるとともにタイマーをスタートさせると、ス
テップ１０１に戻る。そして、ステップ１０１→ステッ
プ１０４のループが実行され、点灯後に設定時間Ｔ１が
経過すると（ステップ１０３でＹＥＳ）、ステップ１０
７に進む。ステップ１０７でマイクロコントローラ１４
３から出力制御回路１４５に出力していた負荷オン指令
信号ＧＰ２をオフして照明灯２０を消灯し、ステップ１
０１に戻って、翌日の点灯に備える。In this way, the sunset is detected and the illumination lamp 20 is detected.
Is turned on and the timer is started, the routine returns to step 101. Then, a loop from step 101 to step 104 is executed, and when the set time T1 elapses after lighting (YES in step 103), step 10
Go to 7. In step 107, the microcontroller 14
3 turns off the load-on command signal GP2 output to the output control circuit 145, turns off the illumination lamp 20, and returns to step 1
Return to 01 to prepare for lighting the next day.
【００２８】このようにこの電気二重層コンデンサ蓄電
電源装置では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５の入力側に接
続された負荷コントローラ１４を備え、蓄電した電気二
重層コンデンサ１３より照明灯２０に給電するに際し、
負荷コントローラ１４により、照明灯２０への給電が必
要な時のみＤＣ−ＤＣコンバータ１５に給電してこれを
作動させ、該ＤＣ−ＤＣコンバータ１５を介して照明灯
２０に給電するようにしたので、従来装置と違って、照
明灯２０に給電していない時にもＤＣ−ＤＣコンバータ
１５が給電されて該待機電力を消費するということがな
いから、該待機電力の分だけ太陽電池１１及び電気二重
層コンデンサ１３の容量を小さくでき、これによって従
来装置に比べて装置の小形化を図ることができる。ま
た、負荷コントローラ１４に簡易型のワンチップ・マイ
コンであるマイクロコントローラ１４３を備えているの
で、そのタイマー機能を利用することで照明灯２０への
給電時間の設定変更などに容易に対応することができ、
照明灯２０への給電の仕方に多様性を持たすことができ
る。As described above, the electric double layer capacitor power storage device includes the load controller 14 connected to the input side of the DC-DC converter 15, and supplies power to the illumination lamp 20 from the stored electric double layer capacitor 13.
The load controller 14 supplies power to the DC-DC converter 15 only when power supply to the lighting lamp 20 is necessary, activates the DC-DC converter 15, and supplies power to the lighting lamp 20 via the DC-DC converter 15. Unlike the conventional device, the DC-DC converter 15 is not supplied with power and consumes the standby power even when the power is not supplied to the illumination lamp 20, so that the solar cell 11 and the electric double layer The capacity of the capacitor 13 can be reduced, thereby making it possible to downsize the device as compared with the conventional device. Further, since the load controller 14 includes the microcontroller 143 which is a simple one-chip microcomputer, it is possible to easily cope with the setting change of the power supply time to the illumination lamp 20 by using the timer function. Can,
A variety of ways of supplying power to the illumination lamp 20 can be provided.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上述べたように、本発明による電気二
重層コンデンサ蓄電電源装置によると、安定電圧供給装
置の入力側に接続された負荷コントローラを備え、蓄電
した電気二重層コンデンサより負荷に給電するに際し、
前記負荷コントローラにより、負荷への給電が必要な時
のみ安定電圧供給装置に給電し該装置を作動させ、該安
定電圧供給装置を介して負荷に給電するようにしたもの
であるから、従来装置と違って、負荷に給電していない
時にも安定電圧供給装置が給電されて該待機電力を消費
するということがないから、該待機電力の分だけ電気二
重層コンデンサとその充電用電源との容量を小さくでき
るので、従来装置に比べて装置の小形化を図ることがで
きる。また、負荷コントローラに簡易型のワンチップ・
マイコンであるマイクロコントローラを備えているの
で、負荷への給電時間の設定変更などに容易に対応する
ことができ、負荷への給電の仕方に多様性を持たすこと
ができる。As described above, according to the electric double layer capacitor storage power supply according to the present invention, the load controller connected to the input side of the stable voltage supply device is provided, and the load is supplied from the stored electric double layer capacitor to the load. In doing so,
The load controller supplies power to the stable voltage supply device only when power supply to the load is necessary, activates the device, and supplies power to the load via the stable voltage supply device. In contrast, the stable voltage supply device is not supplied with power and consumes the standby power even when power is not supplied to the load, so that the capacity of the electric double layer capacitor and its charging power supply is reduced by the standby power. Since the size can be reduced, the size of the device can be reduced as compared with the conventional device. In addition, a simple one-chip
Since a microcontroller, which is a microcomputer, is provided, it is possible to easily cope with a change in the setting of the power supply time to the load, and to provide a variety of power supply methods to the load.
【図１】本発明の一実施形態を示す電気二重層コンデン
サ蓄電電源装置の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an electric double-layer capacitor power storage device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１における負荷コントローラの構成を示すブ
ロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a load controller in FIG. 1;
【図３】図２の負荷コントローラの具体的構成例を示す
回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the load controller of FIG. 2;
【図４】実施例の電気二重層コンデンサ蓄電電源装置の
動作を説明するためのフロー図である。FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the electric double layer capacitor storage power supply device of the embodiment.
【図５】従来の電気二重層コンデンサ蓄電電源装置の一
例を示す構成説明図である。FIG. 5 is a configuration explanatory view showing an example of a conventional electric double layer capacitor power storage power supply device.
【図６】鉛蓄電池などの純電池と電気二重層コンデンサ
との放電特性の違いを説明するための図であり、その
（ａ）は鉛蓄電池などのような純電池の放電特性を示
し、その（ｂ）は電気二重層コンデンサの放電特性を示
すものである。FIG. 6 is a diagram for explaining a difference in discharge characteristics between a pure battery such as a lead storage battery and an electric double layer capacitor. FIG. 6A shows the discharge characteristics of a pure battery such as a lead storage battery. (B) shows the discharge characteristics of the electric double layer capacitor.
１０…電気二重層コンデンサ蓄電電源装置 １１…太陽
電池 １２…逆流防止ダイオード １３…電気二重層コ
ンデンサ １４…負荷コントローラ １４ａ…スイッチ
素子 １４１…太陽電池端子電圧検出回路 １４２…電
気二重層コンデンサ端子電圧検出回路 １４３…マイク
ロコントローラ １４４…定電圧レギュレータ １４５
…出力制御回路 １５…ＤＣ−ＤＣコンバータ（安定電
圧供給装置） ２０…照明灯（負荷）DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric double layer capacitor storage power supply device 11 ... Solar cell 12 ... Backflow prevention diode 13 ... Electric double layer capacitor 14 ... Load controller 14a ... Switch element 141 ... Solar cell terminal voltage detection circuit 142 ... Electric double layer capacitor terminal voltage detection circuit 143: Microcontroller 144: Constant voltage regulator 145
... Output control circuit 15 ... DC-DC converter (stable voltage supply device) 20 ... Illumination lamp (load)
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F051 JA17 KA03 5G003 AA06 BA01 DA06 DA13 FA08 GA01 GB03 GC04 GC05 5G065 AA00 AA01 AA08 DA04 DA07 EA03 HA01 HA16 JA07 KA02 KA05 LA01 LA07 MA10 NA01 5H730 AA15 AS11 FD11 FF09 Continued on the front page F term (reference) 5F051 JA17 KA03 5G003 AA06 BA01 DA06 DA13 FA08 GA01 GB03 GC04 GC05 5G065 AA00 AA01 AA08 DA04 DA07 EA03 HA01 HA16 JA07 KA02 KA05 LA01 LA07 MA10 NA01 5H730 AA15 AS11 FD11 FF09
Claims (2)
に電力を供給する電気二重層コンデンサ蓄電電源装置に
おいて、充電用電源と、前記充電用電源からの電気を蓄
電し、負荷に該蓄電した電力を供給するための電気二重
層コンデンサと、出力側に前記負荷が接続され、該負荷
に一定の電圧で電気を供給するための安定電圧供給装置
と、前記安定電圧供給装置の入力側に接続され、前記負
荷への電力の供給／遮断を制御すべく前記電気二重層コ
ンデンサに対する前記安定電圧供給装置の接続／遮断を
制御する負荷コントローラとを備えていることを特徴と
する電気二重層コンデンサ蓄電電源装置。1. An electric double-layer capacitor storage power supply device for supplying electric power to a load from a stored electric double-layer capacitor, comprising: a charging power supply; storing electricity from the charging power supply; and storing the stored power in the load. An electric double layer capacitor for supplying, the load is connected to the output side, a stable voltage supply device for supplying electricity at a constant voltage to the load, and connected to an input side of the stable voltage supply device, A load controller for controlling connection / disconnection of the stable voltage supply device to / from the electric double layer capacitor so as to control supply / cutoff of power to the load. .
ローラを備えていることを特徴とする請求項１記載の電
気二重層コンデンサ蓄電電源装置。2. The electric storage device according to claim 1, wherein said load controller comprises a microcontroller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000023769A JP2001218387A (en) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | Electric double-layer capacitor accumulation power supply unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000023769A JP2001218387A (en) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | Electric double-layer capacitor accumulation power supply unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001218387A true JP2001218387A (en) | 2001-08-10 |
Family
ID=18549880
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP2001218387A (en) |
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2000
- 2000-02-01 JP JP2000023769A patent/JP2001218387A/en not_active Withdrawn
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