JP2004166404A

JP2004166404A - 太陽電池電源装置

Info

Publication number: JP2004166404A
Application number: JP2002329661A
Authority: JP
Inventors: Takeji Yamawaki; 竹治山脇
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】太陽電池の出力電圧と蓄電池の端子間電圧との差異にかかわらず、常時太陽電池の発電する最大出力電力によって効率良く充電できる太陽電池電源装置を提供する。
【解決手段】蓄電池２の端子間電圧および太陽電池群１の出力電圧は、蓄電池電圧センサ３および太陽電池電圧センサ１０にて常時検出され、制御回路１１に送られる。制御回路１１は、蓄電池２の端子間電圧が予想される実動作温度条件下の満充電電圧に満たないときには、太陽電池群１の動作電圧が予想される実動作温度条件下の最適動作電圧となるようにスイッチングレギュレータ４のＰＷＭ制御を行ない、蓄電池２を最大出力電力で充電する。続いて、端子間電圧が満充電電圧に達すると、蓄電池２の端子間電圧が一定電圧となるようにスイッチングレギュレータ４のＰＷＭ制御を行ない、蓄電池２を補充電する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽電池電源装置に関し、より特定的には、太陽電池を電源として蓄電池への充電を制御する太陽電池電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池を利用した電源装置においては、電圧変動の大きな太陽電池の出力電圧を安定的に蓄電池に供給する手段として、スイッチングレギュレータを用いたパルス幅変調制御（ＰＷＭ変調）が一般的に行なわれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９は、従来の太陽電池電源装置の一例の構成を概略的に示す図である。
図９を参照して、従来の太陽電池電源装置は、太陽電池素子１ａを複数個直並列に接続した太陽電池群１と、蓄電池２と、蓄電池２の端子間電圧を検出する蓄電池電圧センサ３と、太陽電池群１から蓄電池２への充電を制御するためのスイッチングレギュレータ４と、負荷７と、逆止ダイオード９とを含む。
【０００４】
スイッチングレギュレータ４は、さらに、太陽電池群１と蓄電池２との間を電気的に結合／分離するためのスイッチング素子５と、蓄電池電圧センサ３からの検出信号に応じてスイッチング素子５のオン／オフ動作を制御するＰＷＭ制御回路６とを含む。
【０００５】
負荷７は、蓄電池２に並列に接続されており、蓄電池２から電力が供給される。蓄電池２の一端と負荷７の一端との間にはリレースイッチ８が配設される。リレースイッチ８は、蓄電池電圧センサ３の検出信号を受けてオン／オフ動作を行ない、蓄電池２と負荷７とを電気的に結合／分離する。
【０００６】
図９の構成の太陽電池電源装置において、蓄電池２の端子間電圧は蓄電池電圧センサ３によって常時検出されており、日中、端子間電圧が所定電圧未満にあるときは、スイッチング素子５は連続してオンに固定され、太陽電池群１によって蓄電池２の充電が行なわれる。
【０００７】
一方、蓄電池２の端子間電圧が所定電圧以上になったときは、蓄電池電圧センサ３からの検出信号がＰＷＭ制御回路６に伝達されると、スイッチング素子５は、ＰＷＭ制御に切替わり、スイッチングレギュレータとして動作する。すなわち、スイッチング素子５のオン／オフ制御によってパルス幅変調制御を行なうことにより、蓄電池２に対して一定電圧を安定的に供給し、過充電を防止する。
【０００８】
一方、太陽電池電源装置においては、太陽電池から効率良くエネルギーを取り出す手段として、発電特性が照度や温度によって変化する性質を把握し、太陽電池から常に最大出力電力を取り出すという最大電力追従制御（ＭＰＰＴ：ＭａｘｉｍｕｍＰｅａｋＰｏｗｅｒＴｒａｃｋｅｒ）が広く行なわれている。
【０００９】
その一例としては、太陽電池と蓄電池との間にＤＣ／ＤＣコンバータを配設し、実動作時の条件下において、太陽電池の出力電圧が最適動作電圧（太陽電池の出力電力を最大とする電圧値）となるように負帰還制御する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−３２２５２９号公報（第２−３頁、第１図）
【００１１】
【特許文献２】
実開昭６３−９２９１９号公報（第４図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図９に示す従来の太陽電池電源装置において、スイッチングレギュレータ４は、蓄電池２の端子間電圧が所定電圧を超えたときにのみオン／オフ動作が制御され、端子間電圧が所定電圧未満であれば、常時オンに制御される。
【００１３】
したがって、蓄電池２の端子間電圧が所定電圧未満であるときにおいては、太陽電池群１の出力電圧と蓄電池２の端子間電圧に大きな電圧差があっても、太陽電池群１の動作電圧は、蓄電池２の端子間電圧に逆止ダイオード９とスイッチング素子５の順方向電圧を加えた電圧に固定され、必ずしも太陽電池群１が発電する最大出力電力を取り出すことができないという問題があった。
【００１４】
特に、薄膜系の太陽電池においては、透明導電膜からなる電極のシート抵抗が高いことから、１個の太陽電池素子を細長いストリング状に形成して、この太陽電池素子を複数個直列接続して１枚の太陽電池モジュールを構成するのが一般的である。したがって、太陽電池の出力電圧は、通常、蓄電池の端子間電圧よりも高くなることが多い。よって、この場合は、太陽電池の出力電圧は、蓄電池の端子間電圧に固定されてしまうことから、太陽電池の発電しうる最大出力電力を有効に利用することができない不具合が生じうる。
【００１５】
一方で、太陽電池の出力電圧が蓄電池の端子間電圧よりも低い場合は、蓄電池をまったく充電できないこととなる。
【００１６】
それゆえ、この発明の目的は、かかる問題点を解決するためになされたものであって、太陽電池の出力電圧と蓄電池の端子間電圧との差異にかかわらず、常時太陽電池の発電する最大出力電力によって効率良く充電できる太陽電池電源装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明のある局面に従えば、太陽電池の出力電力を蓄電池に充電する太陽電池電源装置であって、太陽電池の出力電圧と蓄電池の端子間電圧とをそれぞれ第１の所定電圧と第２の所定電圧とに制御するためのスイッチングレギュレータ回路と、スイッチングレギュレータ回路のスイッチングを制御するための制御信号を供給する制御回路と、太陽電池の出力電圧を検出する太陽電池電圧検出回路と、蓄電池の端子間電圧を検出する蓄電池電圧検出回路とを備える。制御回路は、蓄電池電圧検出回路にて検出した端子間電圧と第３の所定電圧とを比較して、端子間電圧が前記第３の所定電圧未満であると判断したときには、前記太陽電池の出力電圧が第１の所定電圧となるようにスイッチングレギュレータ回路に制御信号を供給する手段と、端子間電圧が第３の所定電圧以上であると判断したときには、端子間電圧が第２の所定電圧となるようにスイッチングレギュレータ回路に制御信号を供給する手段とを備える。
【００１８】
好ましくは、第１の所定電圧は、太陽電池の出力電力を最大となるときの最適動作電圧とし、第２の所定電圧は、蓄電池を満充電後においてさらに補充電するときの蓄電池の端子間電圧とし、第３の所定電圧は、蓄電池が満充電されたときの端子間電圧とする。
【００１９】
より好ましくは、制御回路は、第１〜第３の所定電圧の入力手段と、太陽電池および蓄電池の実動作時における予想温度の入力手段と、予想温度に基づいて第１〜第３の所定電圧を温度補正する手段とを備える。
【００２０】
より好ましくは、制御回路は、第１〜第３の所定電圧の入力手段と、太陽電池の実動作時の温度を検出する太陽電池温度検出回路と、蓄電池の実動作時の温度を検出する蓄電池温度検出回路と、太陽電池温度検出回路および蓄電池温度検出回路にて検出した温度情報に基づいて第１〜前記第３の所定電圧を温度補正する手段をさらに備える。
【００２１】
より好ましくは、太陽電池温度検出回路および蓄電池温度検出回路は着脱自在とする。
【００２２】
この発明の別の局面に従えば、制御回路は、スイッチング制御に先立って、蓄電池電圧検出回路にて前記蓄電池の端子間電圧を検出し、太陽電池電圧検出回路にて太陽電池の出力電圧を検出し、検出した蓄電池の端子間電圧と太陽電池の出力電圧とを照合して、蓄電池と太陽電池との適合性を判断する手段をさらに備える。
【００２３】
この発明のさらに別の局面に従えば、蓄電池が過放電しているときの端子間電圧に相当する第４の所定電圧の入力手段と、蓄電池と負荷とを電気的に結合／分離するためのスイッチ手段とをさらに備える。制御回路は、蓄電池電圧検出回路にて検出した蓄電池の端子間電圧が、第２の所定電圧以上であると判断すると、スイッチ手段をオン状態に駆動して蓄電池と負荷とを電気的に結合し、蓄電池の端子間電圧が第４の所定電圧以下であると判断すると、スイッチ手段をオフ状態に駆動して蓄電池と負荷とを電気的に分離する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２５】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う太陽電池電源装置の構成を概略的に示す図である。
【００２６】
図１を参照して、太陽電池電源装置は、太陽電池素子１ａを複数個直並列に接続した太陽電池群１と、蓄電池２と、蓄電池２の端子間電圧検出回路としての蓄電池電圧センサ３と、スイッチングレギュレータ４と、逆止ダイオード９と、太陽電池群１の出力電圧検出回路としての太陽電池電圧センサ１０と、蓄電池電圧センサ３および太陽電池電圧センサ１０の検出信号を演算処理してスイッチングレギュレータ４内部のＰＷＭ制御回路６に制御信号を出力する制御回路１１とを含む。
【００２７】
スイッチングレギュレータ４は、図９の従来の太陽電池電源装置と同様に、スイッチング素子５と、スイッチング素子５のオン／オフ動作を制御するＰＷＭ制御回路６とを含む。
【００２８】
スイッチングレギュレータ４は、太陽電池群１の出力電流をスイッチング素子５のオン／オフ比で制御する。スイッチング素子５はＰＷＭ制御回路６の出力電圧によって駆動され、パルス電圧が図示しない制御端子に加えられる。パルス電圧がスイッチング素子５の制御端子に直接または間接的に加えられ、スイッチング素子５により切り刻まれた直流電流は、さらに２次回路の整流器と平滑回路（ともに図示せず）によって平坦な直流電流に変換される。図示しない平滑回路は、出力電流を平均化し、１サイクルの電流積分値の平均値に比例した電流を得る作用をするので、パルス幅に比例した出力電流を得ることができる。
【００２９】
制御回路１１は、各電圧センサの出力電圧を基準電圧と比較して、この比較結果を制御信号としてＰＷＭ制御回路６に加える。ＰＷＭ制御回路６は、制御回路１１の制御信号を受け、ＰＷＭ制御回路６のパルス幅を出力電流が大きい場合はパルス幅を狭め、逆の場合はパルス幅を広げる。このようにして、制御されたパルス幅でスイッチング素子５を駆動して、パルス幅に比例した出力電流を一定に保つように制御する。
【００３０】
また、制御回路１１は、温度変化によって太陽電池群１および蓄電池２の特性が変動することに鑑みて、これらの特性の温度依存性に関する情報の入力手段を有する。これによって、太陽電池群１の動作電圧および蓄電池２の端子間電圧を常時正確に制御でき、効率良い充電が可能となる。
【００３１】
なお、実施の形態１に従う太陽電池電源装置は、同図に示すように、図９の従来の太陽電池電源装置に対して、太陽電池群１の出力電圧を検出するための太陽電池電圧センサ１０を備えた点で異なっており、共通する部分については説明を省略する。また、図示しないが、実施の形態１の太陽電池電源装置は、図９の従来の太陽電池電源装置と同様に、蓄電池２に並列接続される負荷７および負荷７と蓄電池２とを電気的に結合するリレースイッチ８とを含む。
【００３２】
以下に、実施の形態１の太陽電池電源装置における充電動作を説明する。本実施の形態では、太陽電池素子１ａの一例としてアモルファスシリコン太陽電池を用いる。使用するアモルファスシリコン太陽電池は、一般的に、図２に示す発電特性を有している。
【００３３】
図２は、アモルファスシリコン太陽電池の代表的な電流−電圧特性および発電特性である。なお、図２の特性は、温度２５℃時におけるものである。
【００３４】
図２を参照して、アモルファスシリコン太陽電池の電流−電圧特性は、短絡電流が約１．２Ａ、開放電圧が約９０Ｖである。かかる電流−電圧特性における出力電力は、電流と出力電圧との積として求めることができ、同図に示すように、出力電圧７０Ｖ付近において最大となる。また、出力電圧が約６２〜７５Ｖの電圧範囲において、最大出力電力の９５％の電力を得ることができる。したがって、図１の太陽電池電源装置において、太陽電池群１の最適動作電圧をかかる電圧範囲内に設定してやれば、最大出力電力にて蓄電池２の充電を行なうことが可能となる。
【００３５】
なお、太陽電池の発電特性は、太陽電池の温度変化の影響を受けて変動する性質を有する。例えば、図２のアモルファスシリコン太陽電池では、太陽電池の温度が上昇すると、１℃あたり−０．３％の割合で最適動作電圧は低下する。
【００３６】
また、図２の発電特性を有するアモルファスシリコン太陽電池において、充電動作を行なうことができる動作保証電圧は、出力電圧が５５Ｖ以上９０Ｖ以下となる電圧範囲に定められている。ここで、出力電圧が５５Ｖ以下とは、例えば日没後などの不日照時における出力電圧が該当し、出力電圧が９０Ｖ以上とは、太陽電池群１が暴走状態にあるときの出力電圧に該当する。したがって、太陽電池群１の出力電圧がこのような動作保証電圧範囲外にある場合は、後述するように、太陽電池群１は充電動作を終了する。
【００３７】
次に、本実施の形態における蓄電池として使用する１２Ｖ鉛蓄電池の性能の一例を表１に示す。なお、以下の性能は、１２Ｖ鉛蓄電池の温度２５℃における性能である。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１を参照して、１２Ｖ鉛蓄電池において、満充電状態にあるときに検出される端子間電圧（以下、満充電電圧と称す。）は、１４．１Ｖである。ただし、端子間電圧が満充電電圧レベルにあっても、実際には１２Ｖ鉛蓄電池の容量の１００％が充電されているわけではないことから、不足分についてはさらに一定電圧で補充電する必要がある。このときの一定電圧（以下、補充電電圧と称す。）は、表１に示すように、端子間電圧１３．５Ｖに設定される。
【００４０】
また、充電された１２Ｖ鉛蓄電池は、負荷に電力を供給することによって放電するが、このとき過放電していることの検出値として設定される端子間電圧（以下、過放電電圧と称す。）は１１．５Ｖである。したがって、端子間電圧が１１．５Ｖ以下となったことが検出されると、１２Ｖ鉛蓄電池は、後述するように、制御回路１１の指示によって負荷への電力供給を停止するとともに、再充電される。
【００４１】
再び、図１を参照して、太陽電池電圧センサ１０は、太陽電池群１の出力電圧を検出し、検出結果を制御回路１１に出力する。したがって、制御回路１１には、蓄電池２の端子間電圧を検出する蓄電池電圧センサ３からの検出信号が入力されるとともに、太陽電池電圧センサ１０からの検出信号が入力されることとなる。
【００４２】
制御回路１１は、太陽電池電圧センサ１０によって検出した出力電圧を、予め設定されている最適動作電圧と比較し、比較結果としての制御信号をスイッチングレギュレータ４のＰＷＭ制御回路６へと出力する。具体的には、検出した出力電圧が最適動作電圧よりも高い場合は、パルス幅を狭めるようにＰＷＭ制御回路６に指示する。一方、出力電圧が最適動作電圧よりも低いときには、パルス幅を広げるようにＰＷＭ制御回路６に指示する。続いて、ＰＷＭ制御回路６は、これらの指示に基づき、スイッチング素子５のオン／オフ動作を制御する。かかる制御は、日中において太陽電池群１の出力電圧を検出して行なわれ、最終的に太陽電池群１の出力電圧は最適動作電圧に調整される。これにより、太陽電池群１は、最大出力電力で蓄電池２を充電することができ、効率良い充電が可能となる。
【００４３】
これと並行して、蓄電池２の端子間電圧は、蓄電池電圧センサ３において常時検出されており、太陽電池群１より最大出力電力で充電されて増加しつづける電圧変化が制御回路１１へと伝達される。やがて制御回路１１は、蓄電池２の端子間電圧が満充電電圧に達したことを検出すると、蓄電池２の端子間電圧を補充電電圧に保持するように、ＰＷＭ制御回路６に制御信号を出力する。ＰＷＭ制御回路６は、制御信号に応答してスイッチング素子５のオン／オフ制御を行なう。このようにして、太陽電池群１は、それまでの最大出力電力による充電動作を停止し、一定電圧での補充電へと移行する。この一定電圧での補充電は、日没まで継続される。
【００４４】
図３は、この発明の実施の形態１に従う太陽電池電源装置における充電動作を説明するためのフロー図である。
【００４５】
図３を参照して、最初に、蓄電池電圧センサ３は、蓄電池２の端子間電圧を検出して検出信号を制御回路１１へと転送する。これにより、制御回路１１において、充電する蓄電池が何Ｖ仕様であるかが認識される（ステップＳ０２）。本実施の形態では、表１の特性を有する１２Ｖ鉛蓄電池であることが認識されたものとする。
【００４６】
次に、太陽電池電圧センサ１０は、太陽電池群１の出力電圧を検出し、制御回路１１に検出信号を送る。制御回路１１は、送られてきた太陽電池群１の出力電圧が所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ０３）。ここで、所定範囲内にあるか否かの判定とは、出力電圧が先述の動作保証電圧の範囲（本実施の形態では、５５〜９０Ｖとする。）にあること、および１２Ｖ鉛蓄電池を充電するのに最低限必要とされる電圧範囲（本実施の形態では、２０Ｖ以上とする。）にあることが判断される。このように、本実施の形態の太陽電池電源装置は、充電動作の初期において、蓄電池２の端子間電圧と太陽電池群１の出力電圧とを検出して、太陽電池群１と蓄電池２との適合性を自動的に判断することから、さまざまな電圧仕様の蓄電池に対して対応することができる。
【００４７】
ステップＳ０３において、太陽電池群１の動作電圧が上記の所定範囲内にあること、すなわち、蓄電池２に対して充電可能な状態であると判断されると、制御回路１１は、図２に示す太陽電池群１の発電特性のデータと、蓄電池２の特性データ（満充電電圧、補充電電圧および過放電電圧）とをプリセットする（ステップＳ０４）。ここで、蓄電池２は、その種類によって異なる特性を有するが、ステップＳ０４で充電する蓄電池の特性を充電ごとにプリセットすることから、本実施の形態の太陽電池電源装置は、幅広い種類の蓄電池（鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池など）に対応可能である。
【００４８】
一方、ステップＳ０３において、制御回路１１は、太陽電池群１の出力電圧が所定範囲内にないこと、すなわち、不日照時あるいは暴走状態等にあると判断すると、再びステップＳ０３に戻り、判定を繰り返す。
【００４９】
制御回路１１は、ステップＳ０４のプリセットにおいて、さらに、太陽電池群１および蓄電池２の特性データを温度補正するための温度情報を入力する。これは、蓄電池２の特性および太陽電池群１の発電特性がその温度条件によって変動することから、蓄電池２の充電状態を正しく把握するとともに、太陽電池群１の出力電圧を実動作時の温度において最適動作電圧となるように随時補正する必要があるためである。本実施の形態で使用する１２Ｖ鉛蓄電池は、実際の充電時において周囲温度よりも約５℃上昇することから、実動作時の温度を約３０℃と推定してプリセットする（ステップＳ０５）。
【００５０】
同様に、太陽電池群１の温度は、通常日中で約５０℃程度となることから、この温度を実動作時の温度と推定し、プリセット値として設定する（ステップＳ０６）。
【００５１】
次に、蓄電池２の特性をステップＳ０５でプリセットした温度をもとに補正を行なう（ステップＳ０７）。ここで、蓄電池２の温度補正係数は−０．０３Ｖ／℃であることから、温度３０℃における満充電電圧は、表１の２５℃時の検出値１４．１Ｖから約１４．０Ｖに補正される。以下において、補正後の満充電電圧を所定値（ｉ）と定義する。
【００５２】
同様に、温度３０℃における補充電電圧は、表１の２５℃時の電圧値１３．５Ｖに対して約１３．４Ｖに補正される。以下において、補正後の補充電電圧を所定値（ｉｉ）と定義する。
【００５３】
さらに、太陽電池群１においても最適動作電圧の温度補正を行なう（ステップＳ０８）。ここでは、太陽電池群１の温度補正係数が−０．３％／℃であり、日中の温度の予想値が５０℃前後であることから、最適動作電圧は約６５Ｖに補正される。以下において、この補正した最適動作電圧を所定値（ｉｖ）と定義する。
【００５４】
次に、制御回路１１は、以上の温度補正した蓄電池２および太陽電池群１の特性をもとに充電動作の制御を行なう。
【００５５】
まず、制御回路１１は、蓄電池電圧センサ３において、蓄電池２の端子間電圧を検出し、その検出値を満充電電圧である所定値（ｉ）と比較する（ステップＳ０９）。
【００５６】
ステップＳ０９において、端子間電圧が所定値（ｉ）未満であると判定された場合は、制御回路１１は、太陽電池群１から最大出力電力で蓄電池２を充電すべく、太陽電池群１の出力電圧が最適動作電圧である所定値（ｉｖ）となるように制御する（ステップＳ１０）。具体的には、制御回路１１は、太陽電池群１の出力電圧を太陽電池電圧センサ１０で検出し、検出した出力電圧と所定値（ｉｖ）とを比較すると、比較結果としての制御信号をスイッチングレギュレータ４のＰＷＭ制御回路６へと出力する。ＰＷＭ制御回路６は、制御信号に基づいてスイッチング素子５のオン／オフ制御を行なう。これにより、太陽電池群１の出力電圧は所定値（ｉｖ）に駆動され、蓄電池２を最大出力電力にて充電する。
【００５７】
ステップＳ１０において検出された太陽電池群１の出力電圧は、さらにステップ０３にて説明した充電可能な電圧範囲にあるか否かが判定される（ステップＳ１１）。ここで、出力電圧が所定電圧範囲内にあると判断された場合は、さらにステップＳ０９において蓄電池２の充電を継続する。
【００５８】
一方、出力電圧が充電可能な電圧範囲内にないと判断された場合は、制御回路１１は、充電動作を終了する（ステップＳ１４）。
【００５９】
再び、ステップＳ０９に戻って、蓄電池２の端子間電圧が所定値（ｉ）以上であると判定した場合、すなわち、満充電電圧が検出された場合は、制御回路１１は、さらに、蓄電池２の補充電を行なうために、端子間電圧を所定値（ｉｉ）となるようにスイッチングレギュレータ４を制御する。具体的には、制御回路１１は、蓄電池電圧センサ３で検出した蓄電池２の端子間電圧と所定値（ｉｉ）と比較し、比較結果としての制御信号をスイッチングレギュレータ４のＰＷＭ制御回路６へと出力する。ＰＷＭ制御回路６は、制御信号に基づいてスイッチング素子５のオン／オフ制御を行なう。これにより、蓄電池２の端子間電圧は所定値（ｉｉ）に駆動され、蓄電池２は一定電圧で補充電されることとなる。
【００６０】
なお、ステップＳ１２における蓄電池２の端子間電圧の制御に並行して、太陽電池電圧センサ１０においては、太陽電池群１の出力電圧が常時検出される（ステップＳ１３）。蓄電池２の補充電時においては、ステップＳ１０に示す太陽電池群１側での電圧制御は行なわれず、蓄電池２側での電圧制御に切替わることから、制御回路１１は、スイッチング素子５を常にオン状態として電力を供給している。ここで、太陽電池群１の出力電圧がステップＳ０３で示す充電可能な所定範囲内にあると判断された場合は、ステップＳ１２において蓄電池２の補充電を継続する。一方、出力電圧が所定範囲内にないと判断された場合は、充電不可能であると判断して動作を終了する（ステップＳ１４）。
【００６１】
図４は、この発明の実施の形態１に従う太陽電池電源装置が充電動作を行なう際の太陽電池群１の出力電圧（図４（ａ））および電流（図４（ｃ））と、蓄電池２の端子間電圧（図４（ｂ））および充電電流（図４（ｄ））との動作波形図である。
【００６２】
図４（ａ）を参照して、太陽電池群１の出力電圧は、スイッチングレギュレータ４のＰＷＭ制御により最適動作電圧である７０Ｖ近傍に設定されており、最大出力電力で蓄電池２を充電することができる。これに応答して、蓄電池２の端子間電圧は、図４（ｂ）に示すように、初期電圧である１２Ｖから徐々に満充電電圧である１４．５Ｖにまで上昇する。
【００６３】
次に、蓄電池電圧センサ３によって蓄電池２の端子間電圧が満充電電圧に達したことが検出されると、スイッチングレギュレータ４は太陽電池群１の電圧制御を停止し、スイッチング素子５を常時オン状態に設定する。したがって、太陽電池群１の出力電圧は開放電圧である９０Ｖ付近を遷移する。
【００６４】
一方、蓄電池２においては、満充電後の補充電へと移行し、スイッチングレギュレータ４のＰＷＭ制御によって端子間電圧を一定電圧（１３．５Ｖ）の保持しながら充電を継続する。これによって、蓄電池２は実質的に１００％充電されることとなる。
【００６５】
以上のように、この発明の実施の形態１に従えば、蓄電池の端子間電圧が満充電電圧未満であるときには、スイッチングレギュレータのＰＷＭ制御によって太陽電池の動作電圧が最適動作電圧に駆動されることにより、太陽電池の出力電圧と蓄電池の端子間電圧との差異にかかわらず、常時最大出力電力にて効率良く充電することが可能となる。
【００６６】
また、太陽電池の特性に実動作時の温度条件を考慮した温度補正を施すことにより、太陽電池群の出力電圧を高精度に最適動作電圧に制御することができ、充電効率をさらに向上することができる。
【００６７】
また、蓄電池の特性についても実動作温度を考慮した補正を行なうことにより、蓄電池の充電状態を正確に判定できることから、制御精度を高めるとともに、蓄電池の容量不足によるシステム停止となる確立が低減されて信頼性が向上する。
【００６８】
また、本実施の形態の太陽電池電源装置は、充電に先立って、蓄電池の端子間電圧と太陽電池群の出力電圧とを検出して太陽電池と蓄電池との適合性を判断することから、適合性を満たす様々な種類の蓄電池に応用することができるという汎用性を備える。さらに、太陽電池および蓄電池の特性を予めプリセットし、これらの特性をもとにスイッチング制御を行なうことから、特性の異なる太陽電池および蓄電池に対して対応可能である。
【００６９】
［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２に従う太陽電池電源装置の構成を概略的に示す図である。
【００７０】
図５を参照して、本実施の形態の太陽電池電源装置は、図１の実施の形態１の太陽電池電源装置に対して、太陽電池群１の温度を検出する太陽電池温度センサ１２と、蓄電池２の温度を検出する蓄電池温度センサ１３とが付加されたものであり、共通する部分については説明を繰り返さない。
【００７１】
太陽電池温度センサ１２および蓄電池温度センサ１３は、太陽電池群１に取り付けられた太陽電池温度検出素子１２ａおよび蓄電池２に取り付けられた蓄電池温度検出素子１３ａにそれぞれ接続され、各検出素子からの温度情報を受けて、制御回路１１に検出信号を出力する。
【００７２】
したがって、制御回路１１は、蓄電池電圧センサ３および太陽電池電圧センサ１０からの検出信号に加えて、太陽電池温度センサ１２および蓄電池温度センサ１３からの検出信号を受け、これらの４信号の演算処理結果をスイッチングレギュレータ４内のＰＷＭ制御回路６に出力する。
【００７３】
以上の構成において、太陽電池温度センサ１２は、太陽電池温度検出素子１２ａを介して常時太陽電池群１の温度を検出し、制御回路１１に出力する。制御回路１１は、入力された温度情報をもとに、予め設定されている２５℃時の太陽電池群１の最適動作電圧を温度補正する。さらに、補正後の最適動作電圧と、太陽電池電圧センサ１０にて検出した出力電圧とを比較し、比較結果としての制御信号をＰＷＭ制御回路６に出力する。ＰＷＭ制御回路６は、制御信号に基づいてスイッチング制御を行ない、太陽電池群１の出力電圧が補正後の最適動作電圧となるように調整する。これによって、蓄電池２には、実動作温度下における最大出力電力が供給されることとなる。
【００７４】
蓄電池２の温度補正についても、太陽電池群１と同様に実行される。蓄電池温度センサ１３は、蓄電池温度素子１３ａにて検出した温度情報を制御回路１１に出力する。制御回路１１は、予め入力されている温度２５℃時の満充電電圧、補充電電圧および過充電電圧を与えられた温度に基づいて補正する。続いて、制御回路１１は、蓄電池電圧センサ３にて検出した端子間電圧と補正後の満充電電圧とを比較し、比較結果としての制御信号をＰＷＭ制御回路６に出力する。ＰＷＭ制御回路６は、制御回路１１からの制御信号に応答して、スイッチング素子５のオン／オフ動作を制御する。具体的には、蓄電池２の端子間電圧が補正後の満充電電圧未満のときには、太陽電池群１の出力電圧が補正後の最適動作電圧となるようにスイッチング制御を行なう。一方、蓄電池２の端子間電圧が補正後の満充電電圧以上のときには、端子間電圧が補正後の補充電電圧に保持されるようにスイッチング制御を行なう。このように、蓄電池２の端子間電圧を温度補正することにより、蓄電池２の充電状態を正しく判定できることから、制御精度を高めることができるとともに、蓄電池２の容量不足によるシステム停止となる確立が低減されて信頼性が向上する。
【００７５】
以上に示したように、本実施の形態の太陽電池電源装置は、実施の形態１の太陽電池電源装置が実動作温度の予想値をもとに太陽電池群１および蓄電池２の特性を温度補正するのに対して、実動作時の太陽電池群１および蓄電池２の温度を常時検出し、検出した温度情報をこれらの特性に反映させて電圧制御を行なうことから、より正確な制御ができ、充電効率を向上することができる。
【００７６】
図６は、この発明の実施の形態２に従う太陽電池電源装置における充電動作を説明するためのフロー図である。
【００７７】
図６を参照して、最初に、蓄電池電圧センサ３は、蓄電池２の端子間電圧を検出して検出信号を制御回路１１へと転送する（ステップＳ２２）。これにより、制御回路１１において、何Ｖ仕様の蓄電池であるかが認識される。本実施の形態では、表１の特性を有する１２Ｖ鉛蓄電池であることが認識されたものとする。
【００７８】
次に、太陽電池電圧センサ１０は、太陽電池群１の出力電圧を検出し、制御回路１１に検出信号を送る。制御回路１１は、送られてきた検出信号から、太陽電池群１の出力電圧が所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、太陽電池群１の動作電圧が所定範囲内にあるか否かの判定とは、実施の形態１と同様に、動作電圧が動作保証電圧の範囲（本実施の形態では、５５〜９０Ｖとする。）にあること、および１２Ｖ鉛蓄電池を充電するのに最低限必要とされる電圧範囲（本実施の形態では、２０Ｖ以上とする。）にあることが判断される。
【００７９】
ステップＳ２３において、制御回路１１は、太陽電池群１の出力電圧が上記の所定範囲内にあること、すなわち、蓄電池２に対して充電可能範囲内にあると判断すると、図２に示す太陽電池群１の発電特性のデータと、蓄電池２の特性データ（満充電電圧、補充電電圧および過放電電圧）とをプリセットする（ステップＳ２４）。ここで、プリセットされる太陽電池群１および蓄電池２の特性データは、ともに温度２５℃時のものである。
【００８０】
一方、ステップＳ２３において、制御回路１１は、太陽電池群１の動作電圧が所定範囲内にないこと、すなわち、太陽電池群１が不日照時あるいは暴走状態にあると判断すると、再びステップＳ２３に戻り、判定を繰り返す。
【００８１】
続いて、制御回路１１は、蓄電池２および太陽電池群１の特性データを実動作温度下の特性に補正するために、それぞれに装着した蓄電池温度検出素子１３ａおよび太陽電池温度検出素子１２ａを用いて温度を検出する（ステップＳ２５，Ｓ２６）。各検出素子の検出した温度情報は、蓄電池温度センサ１３および太陽電池温度センサ１２から制御回路１１へと伝送される。
【００８２】
次に、制御回路１１は、検出した温度情報をもとに、蓄電池２の特性の温度補正を行なう（ステップＳ２６）。本実施の形態では、１２Ｖ鉛蓄電池の温度補正係数である―０．０３Ｖ／℃を用いて補正し、補正後の満充電電圧、補充電電圧を、それぞれ所定値（ｉ），（ｉｉ）と定義する。
【００８３】
同様に、太陽電池群１の最適動作電圧についても温度補正が行なわれる。本実施の形態においては、温度補正係数として−０．３％／℃を用いて補正し、補正後の最適動作電圧を所定値（ｉｖ）と定義する（ステップＳ２８）。
【００８４】
以上のように、本実施の形態の太陽電池電源装置における温度補正は、実際に検出した温度情報をもとに行なうことから、予想温度をもとに補正を行なう実施の形態１の太陽電池電源装置に対して、より正確な電圧制御を行なうことができ、充電効率が向上される。
【００８５】
続いて、制御回路１１は、上記の温度補正したプリセット値に基づいて、スイッチングレギュレータ４のスイッチング制御を行ない、太陽電池群１から蓄電池２を充電する。かかる充電動作は、ステップＳ２９〜Ｓ３４に示されるが、図３に示す実施の形態１の太陽電池電源装置のフロー図のステップＳ０９〜Ｓ１４の動作と同様であることから、詳細な説明は省略する。
【００８６】
以上のように、この発明の実施の形態２に従えば、蓄電池の端子間電圧が満充電電圧未満であるときには、スイッチングレギュレータのＰＷＭ制御によって太陽電池の動作電圧が最適動作電圧に駆動されることにより、太陽電池の出力電圧と蓄電池の端子間電圧とが異なっていても、常時最大出力電力にて効率良く充電することが可能となる。
【００８７】
さらに、実動作時に検出した温度情報に基づいて太陽電池群１および蓄電池２の特性を温度補正し、補正後の各特性を基準としてスイッチング制御を行なうことから、より正確な電圧制御を行なうことができ、充電効率をさらに向上することが可能となる。
【００８８】
［実施の形態３］
図７は、この発明の実施の形態３に従う太陽電池電源装置の構成を概略的に示す図である。
【００８９】
図７を参照して、本実施の形態の太陽電池電源装置は、図５に示す実施の形態２の太陽電池電源装置に対して、蓄電池２に並列された負荷７と、負荷７の一端子と、蓄電池２の一端子との間に接続され、両端子を電気的に結合／分離するリレースイッチ８とをさらに含んでおり、共通する部分については、説明を省略する。
【００９０】
さらに、本実施の形態の太陽電池電源装置においては、太陽電池温度センサ１２および太陽電池温度検出素子１２ａと、蓄電池温度センサ１３および蓄電池温度検出素子１３ａとはいずれも着脱自在であり、本装置を使用するユーザによって任意に設定することができる。なお、各温度検出素子および温度センサの装着の有無は、制御回路１１において、検出される温度情報から容易に判断することができる。なお、温度センサおよび温度検出素子が装着されていると判断された場合は、検出した温度情報をもとに太陽電池群１および蓄電池２の特性の温度補正を行なわれる。一方、温度センサおよび温度検出素子が装着されていないと判断された場合は、プリセットされた予想温度の情報をもとに、各特性の温度補正を行なわれる。
【００９１】
図７の構成において、制御回路１１は、蓄電池電圧センサ３、太陽電池電圧センサ１０からの検出信号と、太陽電池温度センサ１２および蓄電池温度センサ１３からの検出信号とを受けると、これらの４信号を演算処理し、演算結果を制御信号としてＰＭＷ制御回路６に出力するとともに、リレースイッチ８に出力する。
【００９２】
リレースイッチ８は、制御回路１１からの制御信号に応じて蓄電池２と負荷７とを電気的に結合／分離する。リレースイッチ８がオン状態に駆動され、蓄電池２と負荷７とが電気的に結合されているときには、蓄電池２から負荷７へと電力が供給される。一方、リレースイッチ８がオフ状態に駆動されると、蓄電池２と負荷７とは電気的に分離され、負荷７への電力供給は停止される。このようなリレースイッチ８のオン／オフ制御は、蓄電池電圧センサ３にて検出した蓄電池２の端子間電圧を参照して実行される。すなわち、蓄電池２の充電が進み、端子間電圧が満充電電圧から補充電電圧に切替わると、リレースイッチ８はオン状態に駆動されて負荷７への電力供給を開始する。さらに、負荷７への電力供給によって蓄電池２の端子間電圧が低下し、予め設定された過放電電圧レベルを下回ると、リレースイッチ８は、オフ状態に駆動されて負荷７への電力供給を停止する。これによって、蓄電池２の過放電が防止される。
【００９３】
図８は、この発明の実施の形態３に従う太陽電池電源装置における充電動作を説明するためのフロー図である。
【００９４】
図８を参照して、まず、蓄電池電圧センサ３は、蓄電池２の端子間電圧を検出して検出信号を制御回路１１へと転送する。これにより、制御回路１１において、何Ｖの蓄電池であるかが認識される（ステップＳ４２）。本実施の形態では、表１の特性を有する１２Ｖ鉛蓄電池であることが認識されたものとする。
【００９５】
次に、太陽電池電圧センサ１０は、太陽電池群１の出力電圧を検出し、制御回路１１に検出信号を送る。制御回路１１は、送られてきた検出信号から太陽電池群１の出力電圧が所定範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ４３）。ここで、所定範囲内にあるか否かの判定とは、実施の形態１および２と同様に、動作電圧が先述の動作保証電圧の範囲にあること、および１２Ｖ鉛蓄電池を充電するのに最低限必要とされる電圧範囲にあることが判断される。
【００９６】
ステップＳ４３において、制御回路１１は、太陽電池群１の出力電圧が上記の所定範囲内にあること、すなわち、蓄電池２に対して充電可能な状態であると判断したときには、図２に示す太陽電池群１の発電特性のデータと、蓄電池２の特性データ（満充電検出電圧、補充電時の一定電圧および過放電検出電圧）とをプリセットする（ステップＳ４４）。
【００９７】
一方、ステップＳ４３において、制御回路１１は、太陽電池群１の出力電圧が所定範囲内にないこと、すなわち、太陽電池群１が不日照あるいは暴走状態にあると判断したときには、再びステップＳ４３に戻り、判定を繰り返す。
【００９８】
制御回路１１は、さらに、ステップＳ４４においてプリセットした太陽電池群１および蓄電池２の特性データを温度補正するための温度情報を入力する。
【００９９】
まず、制御回路１１は、蓄電池温度センサ１２の装着の有無を検出する（ステップＳ４５）。装着の有無の判断は、先述のように、蓄電池温度センサ１３の検出値を参照して容易に行なうことができる。ここで、蓄電池温度検出素子１３ａおよび蓄電池温度センサ１３を着脱自在としたのは、装着することで正確な温度補正が可能となる一方で電源装置の規模が大きくなることから、ユーザが任意に選択することができるようにしたものである。
【０１００】
ステップＳ４５において、蓄電池温度センサ１３が装着されていることを確認した場合は、制御回路１１は、実際の蓄電池２の温度を検出する（ステップＳ４６）。一方、蓄電池温度センサ１３が装着されていないことを確認した場合は、予めセットしていた実動作時の予想温度を用いることとする（ステップＳ４７）。
【０１０１】
続いて、制御回路１１は、太陽電池温度センサの装着の有無についても同様に検出する（ステップＳ４８）。ここで、太陽電池温度センサ１２が装着されていることが確認された場合は、実際の太陽電池群１の温度が検出される（ステップＳ４９）。一方、太陽電池温度センサ１２が装着されていないことが確認された場合は、太陽電池群１の温度として予め設定しておいた予想温度を用いることとする（ステップＳ５０）。
【０１０２】
次に、これらの検出した温度情報または予想される温度情報をもとに、蓄電池２の特性の温度補正を行なう（ステップＳ５１）。図３の実施の形態１と同様に、蓄電池２の満充電電圧、補充電電圧を温度補正し、補正後の電圧値をそれぞれ所定値（ｉ），（ｉｉ）と定義する。さらに、蓄電池２の過放電電圧を温度補正し、補正後の電圧を所定値（ｉｉｉ）と定義する。
【０１０３】
太陽電池群１についても、同様に、検出した温度情報または予想される温度情報をもとに最適動作電圧の温度補正を行なう（ステップＳ５２）。補正後の最適動作電圧を所定値（ｉｖ）と定義する。
【０１０４】
制御回路１１は、以上のステップにおいて温度補正した太陽電池群１および蓄電池２の特性をもとにスイッチングレギュレータ４のＰＷＭ制御を行ない、蓄電池２を充電する。さらに、本実施の形態では、太陽電池電源装置に負荷７が接続されていることに対応して、制御回路１１は、リレースイッチ８のオン／オフ制御を行ない、過放電を防止する。
【０１０５】
まず、蓄電池電圧センサ３において、蓄電池２の端子間電圧を検出し、その検出値を満充電電圧である所定値（ｉ）と比較する（ステップＳ５３）。
【０１０６】
ステップＳ５３において、端子間電圧が所定値（ｉ）未満であると判定された場合は、制御回路１１は、太陽電池群１から最大出力電力で蓄電池２を充電すべく、太陽電池群１の出力電圧が最適動作電圧である所定値（ｉｖ）となるように制御する（ステップＳ５４）。具体的には、制御回路１１は、太陽電池電圧センサ１０で検出した太陽電池群１の出力電圧と所定値（ｉｖ）とを比較すると、比較結果としての制御信号をスイッチングレギュレータ４のＰＷＭ制御回路６へと出力する。ＰＷＭ制御回路６は、制御信号に基づいてスイッチング素子５のオン／オフ制御を行なう。これにより、太陽電池群１の出力電圧は所定値（ｉｖ）に駆動され、蓄電池２を最大出力電力にて充電する。
【０１０７】
ステップＳ５４において検出された太陽電池群１の出力電圧は、ステップＳ５５において、さらに充電可能な所定範囲にあるか否かが判定される。ここで、出力電圧が１２Ｖ鉛蓄電池の充電可能な電圧範囲内にあると判断された場合は、さらにステップＳ５３において蓄電池２の充電を継続する。
【０１０８】
一方、出力電圧が充電可能な電圧範囲内にないと判断された場合は、充電動作を終了する（ステップＳ６０）。
【０１０９】
再び、ステップＳ５３に戻って、蓄電池２の端子間電圧が所定値（ｉ）以上であると判定された場合、すなわち、蓄電池２において満充電が検出された場合は、制御回路１１は、蓄電池２の補充電を行なうとともに、負荷７への電力供給を行なう。制御回路１１は、かかる動作に並行して、蓄電池２の端子間電圧を蓄電池電圧センサ３にて検出し、検出された端子間電圧と過放電電圧である所定値（ｉｉｉ）との比較を行なう（ステップＳ５８）。
【０１１０】
ステップＳ５８において、蓄電池２の端子間電圧が所定値（ｉｉｉ）以下であることが検出されたとき、すなわち、過放電状態にあると判断されたときには、制御回路１１は、蓄電池２と負荷７とを接続するリレースイッチ８をオンからオフへと遷移させて、負荷７への電力供給を停止する（ステップＳ５９）。
【０１１１】
一方、蓄電池２の端子間電圧が所定値（ｉｉｉ）以上であることが検出されたとき、すなわち、過放電状態にないと判断されたときには、負荷７への電力供給を継続するとともに、蓄電池２の端子間電圧が所定値（ｉｉ）となるようにスイッチングレギュレータ４を制御し、一定電圧にて補充電を行なう（ステップＳ５７）。
【０１１２】
さらに、制御回路１１は、ステップＳ５７の蓄電池２への補充電に並行して、太陽電池電圧センサ１０にて太陽電池群１の出力電圧を常時検出し、出力電圧が上述した所定範囲内にあるか否かの判定を実行する（ステップＳ５６）。ここで、出力電圧が所定範囲内にあると判断された場合には、ステップＳ５８に進んで、さらに、負荷７への電力供給とともに蓄電池２の補充電を継続する。一方、出力電圧が所定範囲内にないと判断された場合には、充電動作が不可能であることから、動作を終了する（ステップＳ６０）。
【０１１３】
以上のように、この発明の実施の形態３に従えば、蓄電池の端子間電圧が満充電電圧未満であるときには、スイッチングレギュレータのＰＷＭ制御によって太陽電池の動作電圧が最適動作電圧に駆動されることにより、太陽電池の出力電圧と蓄電池の端子間電圧とが異なっていても、常時最大出力電力で充電することが可能となる。
【０１１４】
また、蓄電池の端子間電圧を検出してリレースイッチのオン／オフ動作を制御することにより、蓄電池から負荷への過剰な電力供給による過放電を防止することができる。
【０１１５】
さらに、蓄電池および太陽電池の温度センサおよび温度検出素子を着脱自在とすることにより、ユーザの任意な選択によって、電圧制御の精度と装置規模との調整が可能となる。
【０１１６】
なお、各実施の形態に従う太陽電池電源装置において、太陽電池はアモルファスシリコン太陽電池に特定されず、結晶シリコン、または化合物半導体型など任意の太陽電池にも適用することができる。さらには、太陽電池に限らず、燃料電池等の発電装置においても実現しうる。
【０１１７】
また、蓄電池については、鉛蓄電池の他に、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池などの任意の蓄電池に応用できる。
【０１１８】
また、スイッチングレギュレータとしては、主として昇圧型チョッパまたは降圧型チョッパが使用されるが、他の方式においても適用可能である。
【０１１９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明のある局面に従えば、蓄電池の端子間電圧が満充電電圧未満であるときには、スイッチングレギュレータのＰＷＭ制御によって太陽電池の動作電圧が最適動作電圧に駆動されることにより、太陽電池の出力電圧と蓄電池の端子間電圧とが異なっていても常時最大出力電力にて効率良く充電することが可能となる。
【０１２１】
また、太陽電池の特性に実動作時の温度条件を考慮した温度補正を施すことにより、太陽電池群の動作電圧を高精度に最適動作電圧に制御することができ、充電効率をさらに向上することができる。
【０１２２】
また、蓄電池の特性についても実動作温度を考慮した補正を行なうことにより、蓄電池の充電状態を正確に判定できることから、制御精度を確保できるとともに、蓄電池の容量不足によるシステム停止となる確立が低減されて信頼性が向上する。
【０１２３】
さらに、太陽電池電源装置は、充電に先立って、蓄電池の端子間電圧と太陽電池群の出力電圧とを検出して太陽電池と蓄電池との適合性を判断することから、適合性を満たす様々な種類の蓄電池に応用することができるという汎用性を備える。また、太陽電池および蓄電池の特性を予めプリセットし、これらの特性をもとにスイッチング制御を行なうことから、特性の異なる太陽電池および蓄電池に対して対応可能である。
【０１２４】
また、この発明の別の局面に従えば、実動作時に検出した温度情報に基づいて太陽電池および蓄電池の特性を温度補正し、補正後の各特性を基準としてスイッチング制御を行なうことから、より正確な電圧制御を行なうことができ、充電効率をさらに向上することが可能となる。
【０１２５】
さらに、この発明の別の局面に従えば、蓄電池の端子間電圧を検出してリレースイッチのオン／オフ動作を制御することにより、蓄電池から負荷への過剰な電力供給による過放電を防止することができる。
【０１２６】
また、蓄電池および太陽電池の温度センサおよび温度検出素子を着脱自在とすることにより、ユーザの任意な選択によって、制御の精度と装置規模との調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に従う太陽電池電源装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】アモルファスシリコン太陽電池の代表的な電流−電圧特性および発電特性である。
【図３】この発明の実施の形態１に従う太陽電池電源装置における充電動作を説明するためのフロー図である。
【図４】この発明の実施の形態１に従う太陽電池電源装置における太陽電池の出力電圧（図４（ａ））および出力電流（図４（ｃ））と、蓄電池の端子間電圧（図４（ｂ））および充電電流（図４（ｄ））との動作波形図である。
【図５】この発明の実施の形態２に従う太陽電池電源装置の構成を概略的に示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２に従う太陽電池電源装置における充電動作を説明するためのフロー図である。
【図７】この発明の実施の形態３に従う太陽電池電源装置の構成を概略的に示す図である。
【図８】この発明の実施の形態３に従う太陽電池電源装置における充電動作を説明するためのフロー図である。
【図９】従来の太陽電池電源装置の一例の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１太陽電池群、１ａ太陽電池素子、２蓄電池、３蓄電池電圧センサ、４スイッチングレギュレータ、５スイッチング素子、６ＰＷＭ制御回路、７負荷、８リレースイッチ、９逆止ダイオード、１０太陽電池電圧センサ、１１制御回路、１２太陽電池温度センサ、１２ａ太陽電池温度検出素子、１３蓄電池温度センサ、１３ａ蓄電池温度検出素子。

Claims

太陽電池の出力電力を蓄電池に充電する太陽電池電源装置であって、
前記太陽電池の出力電圧と前記蓄電池の端子間電圧とをそれぞれ第１の所定電圧と第２の所定電圧とに制御するためのスイッチングレギュレータ回路と、
前記スイッチングレギュレータ回路のスイッチングを制御するための制御信号を供給する制御回路と、
前記太陽電池の出力電圧を検出する太陽電池電圧検出回路と、
前記蓄電池の端子間電圧を検出する蓄電池電圧検出回路とを備え、
前記制御回路は、
前記蓄電池電圧検出回路にて検出した端子間電圧と第３の所定電圧とを比較して、前記端子間電圧が前記第３の所定電圧未満であると判断したときには、前記太陽電池の出力電圧が前記第１の所定電圧となるように前記スイッチングレギュレータ回路に前記制御信号を供給する手段と、
前記端子間電圧が前記第３の所定電圧以上であると判断したときには、前記端子間電圧が前記第２の所定電圧となるように前記スイッチングレギュレータ回路に前記制御信号を供給する手段とを備える、太陽電池電源装置。
前記第１の所定電圧は、前記太陽電池の出力電力が最大となるときの最適動作電圧とし、
前記第２の所定電圧は、前記蓄電池を満充電後においてさらに補充電するときの前記蓄電池の端子間電圧とし、
前記第３の所定電圧は、前記蓄電池が満充電されたときの端子間電圧とする、請求項１に記載の太陽電池電源装置。
前記制御回路は、
前記第１〜第３の所定電圧の入力手段と、
前記太陽電池および前記蓄電池の実動作時における予想温度の入力手段と、
前記予想温度に基づいて前記第１〜第３の所定電圧を温度補正する手段とを備える、請求項２に記載の太陽電池電源装置。
前記制御回路は、
前記第１〜第３の所定電圧の入力手段と、
前記太陽電池の実動作時の温度を検出する太陽電池温度検出回路と、
前記蓄電池の実動作時の温度を検出する蓄電池温度検出回路と、
前記太陽電池温度検出回路および前記蓄電池温度検出回路にて検出した温度情報に基づいて前記第１〜前記第３の所定電圧を温度補正する手段をさらに備える、請求項２に記載の太陽電池電源装置。
前記太陽電池温度検出回路および前記蓄電池温度検出回路は着脱自在とする、請求項４に記載の太陽電池電源装置。
前記制御回路は、前記スイッチング制御に先立って、
前記蓄電池電圧検出回路にて前記蓄電池の端子間電圧を検出し、
前記太陽電池電圧検出回路にて太陽電池の出力電圧を検出し、
検出した前記蓄電池の端子間電圧と前記太陽電池の出力電圧とを照合して、前記蓄電池と前記太陽電池との適合性を判断する手段をさらに備える、請求項１に記載の太陽電池電源装置。
前記蓄電池が過放電しているときの端子間電圧に相当する第４の所定電圧の入力手段と、
前記蓄電池と負荷とを電気的に結合／分離するためのスイッチ手段とをさらに備え、
前記制御回路は、
前記蓄電池電圧検出回路にて検出した前記蓄電池の端子間電圧が、前記第２の所定電圧以上であると判断すると、前記スイッチ手段をオン状態に駆動して前記蓄電池と前記負荷とを電気的に結合し、
前記蓄電池の端子間電圧が前記第４の所定電圧以下であると判断すると、前記スイッチ手段をオフ状態に駆動して前記蓄電池と前記負荷とを電気的に分離する、請求項２に記載の太陽電池電源装置。