JP2014007958A - 充電制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】起動判定回路4が、太陽電池1からの不安定な出力電圧を監視するのではなく、太陽電池1からGND電位への最大出力電流を流し、その出力電流が充電制御回路3の消費電流以上であることを検出して充電制御回路3を起動するため、太陽電池の発電量だけで充電制御回路3を動作する条件で、出力電圧を監視する場合に比べてより精度よく充電制御回路3を起動させることができる。これによって、太陽電池の発電量をより効率よく電力機器2に充電して用いることができる。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施形態1における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
ここで、MPPT比率=MPPT時の太陽電池出力電流÷モニタ時の太陽電池出力電流
以上により、本実施形態1によれば、起動判定回路4が、太陽電池1からの不安定な出力電圧を監視するのではなく、太陽電池1からGND電位への最大出力電流を流し、その出力電流が充電制御回路3の消費電流以上であることを検出して充電制御回路3を起動するため、太陽電池の発電量だけで充電制御回路3を動作する条件で、出力電圧を監視する場合に比べてより精度よく充電制御回路3を起動させることができる。これによって、太陽電池の発電量をより効率よく電力機器2に充電して用いることができる。
上記実施形態1では、太陽電池1からGND電位への出力電流(発電量)をモニタ電流として監視し、そのモニタ電流が充電制御回路3の消費電流以上であることを検出した時点で充電制御回路3を起動する場合について説明したが、本実施形態2では、上記実施形態1の場合に加えて、検出したモニタ電流が所定電流値に達した時点から所定時間遅延した後に充電制御回路3を起動する場合について説明する。
上記実施形態1,2では、太陽電池1からの出力電流量をモニタ電流として監視し、そのモニタ電流に基づいて充電制御回路3を起動する場合について説明したが、本実施形態3では、太陽電池1の温度上昇分を検出し、検出した太陽電池1の温度上昇分に基づいて充電制御回路3を起動する場合について説明する。
本実施形態4では、太陽電池からの発熱を用いて熱発電した電力を充電制御回路3および後述する起動判定回路4Cの電源に用いる場合について説明する。
本実施形態5では、複数枚の太陽電池が設けられ、複数枚の太陽電池の少なくともいずれかが何らかの影響で発電駆動していないときに、充電制御回路3からの電力の逆流を防止して効率のよい充電制御を行うために、発電駆動していない太陽電池を検出して充電制御回路3から遮断制御を行う場合について説明する。
本実施形態6では、充電制御回路3の負荷が軽くなった場合に、太陽電池1の出力電圧が上昇するが、太陽電池1の出力電圧が充電制御回路3の入力レンジ内に入るように可変抵抗群45のインピーダンスを低下させる場合について説明する。
本実施形態7では、電力保持手段としての電池のメモリ効果を改善するために回生させる場合について説明する。
上記実施形態1、2および7では、図1、図3および図12に示すように、太陽電池1からの出力電流が基準電流値に達したことを判定回路42が判定して充電制御回路3を起動する起動判定回路4,4Aおよび4Fについて説明した。上記実施形態3では、図5に示すように、太陽電池1で検出した温度値、温度上昇値またはこれから算出される太陽電池発電電力量が、基準温度値、基準温度上昇値または基準発電電力量に達したことを判定回路42Bまたは42B1が判定して充電制御回路3を起動する起動判定回路4Bまたは4B1について説明した。上記実施形態4では、図6に示すように、電源制御回路6または温度差発電素子52から供給された電力値が基準電力値に達したことを判定回路42Cが判定して充電制御回路3を起動する起動判定回路4Cについて説明した。上記実施形態5では、図7に示すように、複数の太陽電池1D1,1D2からの各出力電流を太陽電池毎に基準電流値に達したかどうかの判定を行い、基準電流値に達したことを判定回路42Cが判定して、当該基準電流値に達した太陽電池の出力端のみを充電制御回路3に接続して充電制御回路3を起動するように制御する起動判定回路4Dについて説明した。上記実施形態6では、図10に示すように、太陽電池1からの、モニタ回路で検出された出力電流が基準電流値に達したことを判定回路42Eが判定して、太陽電池1の出力端と充電制御回路3を連結しかつモニタ回路のインピーダンスを増加させると共に、充電制御回路3を起動させる起動判定回路4Eについて説明した。
2 電力機器(電力保持手段)
21 充電器
22 ニッケル水素電池
23 Li+2次電池
24 USB
3 充電制御回路
4、4A〜4F、4B1 起動判定回路(起動判定手段)
41 電流モニタ部
42、42A〜42D、42D1、42D2 判定回路
42A 判定回路(第2判定手段)
421 環境条件出力部
422 判定基準出力部
423、46 比較器
424 ディレイ調整部
421’、422’ モニタ回路
423’ 論理回路(ORゲート)
424’、427’ ラッチ回路(フリップフロップ回路)
425’ 演算回路
426’ 停止判定回路
43 ディレイ回路(ディレイ手段)
431 固定ディレイ部
432 可変ディレイ部
44、51 温度センサ
45 可変抵抗群
52 温度差発電素子
53 放熱素子
6 電源制御回路
11〜17 充電制御装置
SW1〜SW6、SW21,SW22 スイッチ
Claims (19)
- 光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を、発電量だけで充電制御回路を動作させて該太陽電池の発電量をより効率よく充電するように該充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置であって、
該太陽電池が光を受けて発電する際に発生する該太陽電池自体の温度値または温度上昇値を検出する太陽電池温度情報検出手段と、
その検出した温度値、温度上昇値またはこれから算出される太陽電池発電電力量が、基準温度値、基準温度上昇値または基準発電電力量に達したことを判定して該充電制御回路を起動する起動判定手段とを有する充電制御装置。 - 請求項1に記載の充電制御装置において、
前記起動判定手段は、前記太陽電池温度情報検出手段により検出した温度値、温度上昇値またはこれから算出される太陽電池発電電力量が基準温度値、基準温度上昇値または基準発電電力量に達したことを判定して前記充電制御回路を起動する第3判定手段とを有する充電制御装置。 - 請求項2に記載の充電制御装置において、
前記起動判定手段は、周囲温度情報を検出する周囲温度情報検出手段を更に有し、前記第3判定手段は、該周囲温度情報検出手段の周囲温度情報から判定基準値を調整し、その検出した温度値または温度上昇値、またはこれから算出される太陽電池発電電力量が、調整した判定基準値に達したことを判定して前記充電制御回路の充電制御を開始する充電制御装置。 - 請求項1に記載の充電制御装置において、
前記基準温度値、前記基準温度上昇値または前記基準発電電力量は、前記充電制御回路が駆動可能とする消費電力量以上に前記太陽電池から出力電力値が得られる該太陽電池の温度値、温度上昇値または発電電力量である充電制御装置。 - 光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を、発電量だけで充電制御回路を動作させて該太陽電池の発電量をより効率よく充電するように該充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、
光を受けて発電を行う太陽電池と放熱素子の間に設けられた温度差発電素子と、該温度差発電素子からの熱電力を電源供給可能とする電源制御回路と、該電源制御回路または該温度差発電素子から供給された電力値が基準電力値に達したことを判定して前記充電制御回路を起動する起動判定手段とを有する充電制御装置。 - 請求項5に記載の充電制御装置において、
前記起動判定手段は、前記太陽電池が光を受けて発電する際に発生する該太陽電池自体の発熱を変換した熱電力または、該熱電力が前記電源制御回路を介した電力が基準電力値に達して安定化するまで待機し、該熱電力または該電源制御回路からの電力が基準電力値に達したことを判定して、該太陽電池および該電源制御回路から前記充電制御回路への出力電力をオン/オフする第2スイッチ手段および第3スイッチ手段をそれぞれオフからオンするスイッチ制御信号を出力すると共に、該充電制御回路を起動する第4判定手段を有する充電制御装置。 - 請求項1または5に記載の充電制御装置において、
前記太陽電池が複数枚設けられ、該複数枚の太陽電池のそれぞれと前記充電制御回路との間に各スイッチ手段がそれぞれ設けられており、
前記起動判定手段は、該複数枚の太陽電池のそれぞれの発電駆動の有無を検出し、発電駆動していないと判定された太陽電池と該充電制御回路との間のスイッチ手段を遮断制御する充電制御装置。 - 光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を、発電量だけで充電制御回路を動作させて該太陽電池の発電量をより効率よく充電するように該充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、
該太陽電池が複数枚設けられ、該複数枚の太陽電池からの各出力電流を該太陽電池毎に基準電流値に達したかどうかの判定を行い、該基準電流値に達したことを判定して、当該基準電流値に達した太陽電池の出力端のみを前記充電制御回路に接続して該充電制御回路を起動するように制御する起動判定手段を有する充電制御装置。 - 請求項7または8に記載の充電制御装置において、
前記充電制御回路は、前記起動判定手段による充電制御が開始されると起動状態が保持される充電制御装置。 - 請求項8に記載の充電制御装置において、
前記複数枚の太陽電池のそれぞれと前記充電制御回路との間に各スイッチ手段がそれぞれ設けられており、前記起動判定手段は、該複数枚の太陽電池のそれぞれの発電駆動の有無を検出し、前記基準電流値に達せずに発電駆動していないと判定された太陽電池と該充電制御回路との間のスイッチ手段を遮断制御する充電制御装置。 - 請求項7または10に記載の充電制御装置において、
前記発電駆動していない太陽電池に対する充電制御停止条件を、前記太陽電池からの出力電流を監視して当該出力電流が所定期間の間に基準電流値に達しない時点とする充電制御装置。 - 請求項7または10に記載の充電制御装置において、
前記充電制御回路の充電制御が開始された後の充電制御停止条件を、該充電制御回路から太陽電池側への逆流電流が検出された時点とする充電制御装置。 - 請求項8に記載の充電制御装置において、
前記複数の太陽電池に対する複数の起動判定のうちの少なくとも一つの起動判定が検出されたときに前記充電制御回路を起動する充電制御装置。 - 請求項8に記載の充電制御装置において、
前記複数の太陽電池からの出力電流の総和が充電制御可能電流と設定されている起動判定規定値としての基準電流値に達したことを判定して前記充電制御回路を起動する充電制御装置。 - 請求項14に記載の充電制御装置において、
前記複数の太陽電池の各出力電流間の各差分を比較し、該各差分が所定値に達した場合に、該発電量の低い太陽電池は前記充電制御回路との接続を遮断し、かつ前記基準電流値と比較する出力電流の総和から、当該発電量の低い太陽電池の発電量を除くように制御する充電制御装置。 - 光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を、発電量だけで充電制御回路を動作させて該太陽電池の発電量をより効率よく充電するように該充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、
該太陽電池の出力端と基準電位間に設けられた出力電流のモニタ回路と、該モニタ回路で検出された出力電流が基準電流値に達したことを判定して、該太陽電池の出力端と該充電制御回路を連結しかつ該モニタ回路のインピーダンスを増加させると共に、該充電制御回路を起動させる第5判定手段とを有する充電制御装置。 - 請求項16に記載の充電制御装置において、
前記第5判定手段は、前記充電制御回路の負荷が軽くなることによって前記太陽電池の出力電圧が該充電制御回路の入力レンジ以上の電圧まで上昇する場合は前記モニタ回路のインピーダンスを低下させて該太陽電池の出力電圧を抑制する充電制御装置。 - 光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を、発電量だけで充電制御回路を動作させて該太陽電池の発電量をより効率よく充電するように該充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、
該太陽電池の出力端子と低電位端子間に接続される第1のスイッチSW1と、該太陽電池の出力端子と該太陽電池からの電力を取り出す該充電制御回路との間に接続された第2のスイッチSW2と、該第2のスイッチSW2に流れる電流量が設定されている起動判定設定値に等しいかまたはそれ以上になったときに該充電制御回路の起動制御を行う起動判定手段と、該充電制御回路の出力端と第1の電力保持デバイスの間に接続されている第3のスイッチSW3と、該充電制御回路の入力端子と該第1の電力保持デバイスの間に接続されている第4のスイッチSW4と、該充電制御回路の出力端子と第2の電力保持デバイスの間に接続されている第2電力保持デバイス用の充電器と、該第2電力保持デバイス用の充電器の出力端子と該充電制御回路の入力端子間に接続されている第5のスイッチSW5とを有する充電制御装置であって、
該起動判定手段は、該太陽電池からの第1の電力保持デバイスに電力充電を行う場合には、該第2のスイッチSW2および該第3のスイッチSW3を短絡し、残りのスイッチSW4〜SW6の開放を行い、また、該第2の電力保持デバイスに充電を行う場合は、該充電器を起動し、該第1の電力保持デバイスとの並列充電するかまたは、該第2の電力保持デバイスのみへの充電の場合は、該第3のスイッチSW3を開放して充電を行い、さらに、該太陽電池の電力が不十分と判断された場合には、該第2のスイッチSW2を短絡、該充電制御回路を停止し、残りのスイッチを開放後、該第1の電力保持デバイスから第2の電力保持デバイスへの充電を行うように制御する充電制御装置。 - 請求項18に記載の充電制御装置において、
前記起動判定手段は、前記第2の電力保持デバイスにメモリ効果が発生し、電力保持能力が低下した場合は、前記充電器を停止させ、第5のスイッチSW5、第4のスイッチSW4を短絡、残りのスイッチを開放し、該第2の電力保持デバイスに蓄えられている電力を、前記第1の電力保持デバイスに回生して深放電を行わせてメモリ効果解消と電力回生を行うように制御する充電制御装置。
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