JP2016085555A - Charging system power generation and drive system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ソーラー照明システムなどの充電式発電駆動システムに関する。 The present invention relates to a rechargeable power generation drive system such as a solar lighting system.
従来より、所定のエネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、発電部の発電で充電される充電式の電池と、電池を電源として駆動される駆動部と、発電部、電池及び駆動部に接続されるコントローラとを備える充電式発電駆動システムが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
Conventionally, a power generation unit that converts predetermined energy into electric energy, a rechargeable battery that is charged by power generation of the power generation unit, a drive unit that is driven by the battery as a power source, and a power generation unit, a battery, and a drive unit There is known a rechargeable power generation drive system including a controller to be operated (see, for example,
ところで、比較的大型の充電式発電駆動システムの場合は、図5に示すように、4つの部分(発電部101、電池102、駆動部103、コントローラ104)に分けて製作され、使用される現地にて配線接続が行われる。そして、配線接続は、例えば、以下のように行われる。
1)コントローラ端子T1←発電部101の+極
2)コントローラ端子T2←発電部101の−極
3)コントローラ端子T3←電池102の+極
4)コントローラ端子T4←電池102の−極
5)コントローラ端子T5←駆動部103の+極
6)コントローラ端子T6←駆動部103の−極
By the way, in the case of a relatively large rechargeable power generation drive system, as shown in FIG. 5, the site is manufactured and used in four parts (
1) Controller terminal T1 ← Positive electrode of
しかしながら、図5に示す配線接続を間違えると、正常に動作しないことは勿論のこと、コントローラ104内部の回路素子が破損する虞がある。このような誤接続には大別して以下の3種類(A〜C)がある。また、誤接続ではないが、配慮すべき場合として、各部分のプラス極性端子のGNDへのショート(D)がある(例えば、線材をケースに挟み込んでしまったなどの組立不良で起こり得る)。
A.各部分の取り違え(例えば、発電部101と電池102の取り違え)
B.各部分の取り違え、かつ逆極性接続
C.逆極性接続
D.ショート事故
However, if the wiring connections shown in FIG. 5 are mistaken, the circuit elements in the
A. Mistake of each part (for example, mistake of
B. C. Misplaced parts and reverse polarity connection Reverse polarity connection Short accident
以下、参考例に係る充電式発電駆動システムのコントローラを示すとともに、該コントローラにおいて誤接続やショートが発生した場合について説明する。 Hereinafter, the controller of the rechargeable power generation drive system according to the reference example is shown, and a case where an erroneous connection or a short circuit occurs in the controller will be described.
図6は、参考例に係る充電式発電駆動システムのコントローラを示すブロック回路図である。
この図に示すコントローラ104は、スイッチとしてP型FETを用いており、発電部101としてソーラーパネル、電池102として自動車用12V鉛バッテリ、駆動部103としてLED照明器具が接続される。
FIG. 6 is a block circuit diagram showing a controller of the rechargeable power generation drive system according to the reference example.
The
図6において、ダイオードD1、D2は、発電部101の逆極性接続時の保護用であり、通常、電圧降下の小さいショットキーダイオードが使用される。
スイッチPFET1、PFET2は、P型FETであり、S(ソース)電位に対してG(ゲート)電位が低いと、S−D(ドレイン)間がON、等しいとS−D間がOFFになる。
ダイオードD3は、電池102の逆極性接続時に、3端子電源105、FET_ON/OFF制御回路106、107及び全体制御部108の破損を保護する。
FET_ON/OFF制御回路106、107は、出力レベルが高レベル(+5V)であれば、トランジスタTR1、2がONとなり、スイッチPFET1、2をそれぞれONにする。また、出力が低レベル(0V)であれば、トランジスタTR1、2がOFFとなり、スイッチPFET1、2のS−G間が抵抗R1又はR4で同位となり、スイッチPFET1、2をそれぞれOFFにする。
In FIG. 6, diodes D <b> 1 and D <b> 2 are for protection when the
The switches PFET1 and PFET2 are P-type FETs, and when the G (gate) potential is lower than the S (source) potential, the S-D (drain) is turned on, and if equal, the S-D is turned off.
The diode D3 protects the 3-
In the FET_ON /
3端子電源105は、定電圧源であり、例えば+5Vを出力し、FET_ON/OFF制御回路106、107や全体制御部108に供給される。
全体制御部108は、通常1チップマイコンで構成され、ソーラー電圧検出部109からの信号で日没時点を判断したり、駆動部103の駆動時間を制御している。
ヒューズ110(5A)は、駆動部103の+極性が−極性(GND)にショートした場合などにスイッチPFET2(例えば、許容電流30A)の破損を保護するものである。
The three-
The
The fuse 110 (5A) protects the switch PFET2 (for example, the
このように構成された参考例のコントローラ104は、図6に示す動作a〜fを実現する。すなわち、過充電(14.7V)を検出し、スイッチPFET1をOFFにする過充電防止動作a、過放電(11.2V)を検出し、スイッチPFET2をOFFにする過放電防止動作b、ソーラー電圧測定時にスイッチPFET1をOFFにするソーラー電圧測定準備動作c、発電部101(ソーラーパネル)の正常電圧を確認してからスイッチPFET2をONにする初期放電防止動作d(組み立てが終了するまで放電を行わない)、ソーラー電圧の例えば1/10をマイコンのA/Dコンバータで測るソーラー電圧測定動作e、時間が来たら駆動部103(LED照明器具)の点灯を止めたり、PWM(パルス幅変調)制御でLEDの明るさを変える駆動部制御動作fなどを行う。
The
しかしながら、このように構成された参考例のコントローラ104では、駆動部接続端子T5、T6において+極と−極がショートする事故があった場合、100A近い電流が流れてヒューズ110(5A)が溶断するため、復帰する際には、ショートの原因を除去した後、ヒューズ110の交換作業が要求される。
However, in the
また、上記のショート事故があった場合、ヒューズ110の完全溶断までには一定の時間が必要であり、その時間が経過するまでの間は、スイッチPFET2のS−D間に100A近い電流が流れるので、その許容値が30Aであれば、瞬間的にオーバーすることになり、スイッチPFET2を破損又は劣化させることになる。
In the case of the above short-circuit accident, a certain time is required until the
また、電池102の接続端子T3、T4が逆接続となる事故が発生した場合は、発電部101(ソーラーパネル)からの電流がダイオードD1、スイッチPFET1のS−D間を経由して電池102の−極に流れ込むので、発電部101の出力電流がダイオードD1(例えば、許容電流20A)やスイッチPFET1(例えば、許容電流30A)の各許容電流より大きいと、それらを破損する可能性がある。したがって、復帰する際には、原因である逆接続を改めた後、破損部品の交換作業が要求される。
In addition, when an accident occurs in which the connection terminals T3 and T4 of the
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、所定のエネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、前記発電部の発電で充電される充電式の電池と、前記電池を電源として駆動される駆動部と、前記発電部、前記電池及び前記駆動部に接続されるコントローラとを備える充電式発電駆動システムであって、前記コントローラは、前記発電部が接続される発電部接続端子から前記電池が接続される電池接続端子に至る充電電流経路と、前記電池接続端子から前記駆動部が接続される駆動部接続端子に至る駆動電流経路と、前記充電電流経路及び/又は前記駆動電流経路に介在するスイッチと、前記スイッチのON/OFFを制御するスイッチ制御回路と、前記発電部接続端子、前記電池接続端子及び/又は前記駆動部接続端子における誤接続・ショートの発生時に、前記スイッチに流れる電流を制限する電流制限回路と、前記誤接続・ショートに伴う前記スイッチ下流の電圧低下を検出する電圧低下検出回路とを備え、該電圧低下検出回路は、電圧低下検出に応じて前記スイッチ及び前記電流制限回路をOFFにすることを特徴とする。
また、前記コントローラは、前記充電電流経路に介在する第1スイッチと、前記駆動電流経路に介在する第2スイッチと、前記電池の電圧上昇に応じて前記第1スイッチをOFFにすることにより前記電池の過充電を防止する第1スイッチ制御回路と、前記電池の電圧低下に応じて前記第2スイッチをOFFにすることにより前記電池の過放電を防止する第2スイッチ制御回路と、前記発電部接続端子及び/又は前記電池接続端子における誤接続・ショートの発生時に、前記第1スイッチに流れる電流を制限する第1電流制限回路と、前記駆動部接続端子における誤接続・ショートの発生時に、前記第2スイッチに流れる電流を制限する第2電流制限回路と、前記誤接続・ショートに伴う前記第1スイッチ下流の電圧低下を検出する第1電圧低下検出回路と、前記誤接続・ショートに伴う前記第2スイッチ下流の電圧低下を検出する第2電圧低下検出回路とを備え、前記第1電圧低下検出回路は、電圧低下検出に応じて前記第1スイッチ及び前記第1電流制限回路をOFFにし、前記第2電圧低下検出回路は、電圧低下検出に応じて前記第2スイッチ及び前記第2電流制限回路をOFFにすることを特徴とする。
また、前記電圧低下検出回路は、電圧低下検出に応じて前記誤接続・ショートを報知する報知手段を備えることを特徴とする。
The present invention has been created in view of the above circumstances and has been created for the purpose of solving these problems. The power generation unit converts predetermined energy into electric energy, and is charged by the power generation of the power generation unit. A rechargeable power generation drive system comprising a rechargeable battery, a drive unit driven by using the battery as a power source, and a controller connected to the power generation unit, the battery, and the drive unit, wherein the controller includes the controller A charging current path from a power generation unit connection terminal to which the power generation unit is connected to a battery connection terminal to which the battery is connected; a drive current path from the battery connection terminal to a drive unit connection terminal to which the drive unit is connected; A switch interposed in the charging current path and / or the driving current path; a switch control circuit for controlling ON / OFF of the switch; the power generation unit connection terminal; A current limiting circuit that limits a current flowing through the switch when an erroneous connection / short circuit occurs at the connection terminal and / or the drive unit connection terminal, and a voltage decrease that detects a voltage drop downstream of the switch due to the erroneous connection / short circuit. And a voltage drop detection circuit that turns off the switch and the current limiting circuit in response to voltage drop detection.
The controller also turns off the first switch interposed in the charging current path, the second switch interposed in the drive current path, and turns off the first switch in response to a voltage increase of the battery. A first switch control circuit for preventing overcharge of the battery, a second switch control circuit for preventing overdischarge of the battery by turning off the second switch in response to a voltage drop of the battery, and connection of the power generation unit A first current limiting circuit that limits a current flowing through the first switch when an erroneous connection / short circuit occurs at the terminal and / or the battery connection terminal; and an erroneous connection / short circuit occurs at the drive unit connection terminal. A second current limiting circuit for limiting a current flowing through the two switches, and a first voltage for detecting a voltage drop downstream of the first switch due to the erroneous connection / short circuit. And a second voltage drop detection circuit for detecting a voltage drop downstream of the second switch due to the erroneous connection / short circuit, wherein the first voltage drop detection circuit is configured to detect the voltage drop in response to the voltage drop detection. One switch and the first current limit circuit are turned off, and the second voltage drop detection circuit turns off the second switch and the second current limit circuit in response to voltage drop detection.
In addition, the voltage drop detection circuit includes a notifying means for notifying the erroneous connection / short circuit in response to the voltage drop detection.
請求項1の発明によれば、コントローラは、スイッチに流れる電流を制限する電流制限回路を備えるので、コントローラの配線接続において誤接続やショートが発生した場合、スイッチに流れる電流を制限し、スイッチの破損や劣化を防止することができる。しかも、誤接続やショートに伴うスイッチ下流の電圧低下を検出し、スイッチ及び電流制限回路をOFFにする電圧低下検出回路を備えるので、誤接続やショートの状況下における電流制限回路の長時間動作により、電流制限回路の回路素子が破損することも防止できる。したがって、誤接続やショートの状況から復帰する際には、原因である逆接続やショートを改めれば、何ら部品交換を行うことなく正常状態に復帰することが可能になる。
また、請求項2の発明によれば、コントローラの第1スイッチ及び第2スイッチで同様の効果が得られる。
また、請求項3の発明によれば、誤接続やショートを速やかに改めることができる。
According to the first aspect of the present invention, the controller includes a current limiting circuit that limits a current flowing through the switch. Therefore, when an erroneous connection or a short circuit occurs in the wiring connection of the controller, the current flowing through the switch is limited. Breakage and deterioration can be prevented. In addition, it is equipped with a voltage drop detection circuit that detects voltage drop downstream of the switch due to incorrect connection or short circuit and turns off the switch and current limit circuit. In addition, the circuit element of the current limiting circuit can be prevented from being damaged. Therefore, when returning from the situation of incorrect connection or short circuit, it is possible to return to the normal state without replacing any parts by correcting the reverse connection or short circuit that is the cause.
According to the invention of
In addition, according to the invention of
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1において、1はソーラー照明システム(充電式発電駆動システム)であって、該ソーラー照明システム1は、基本的な構成として、光エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部としてのソーラーパネル2と、ソーラーパネル2の発電で充電される充電式の電池3と、電池3を電源として駆動される駆動部としてのLED照明器具4と、ソーラーパネル2、電池3及びLED照明器具4が接続されるコントローラ5とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1,
コントローラ5は、ソーラーパネル2が接続される発電部接続端子T1、T2から電池3が接続される電池接続端子T3、T4に至る充電電流経路6と、電池接続端子T3、T4からLED照明器具4が接続される駆動部接続端子T5、T6に至る駆動電流経路7と、充電電流経路6に介在する第1スイッチPFET1と、駆動電流経路7に介在する第2スイッチPFET2と、電池3の電圧上昇に応じて第1スイッチPFET1をOFFにすることにより電池3の過充電を防止する第1スイッチ制御回路8と、電池3の電圧低下に応じて第2スイッチPFET2をOFFにすることにより電池3の過放電を防止する第2スイッチ制御回路9と、ソーラーパネル2の発電電圧を検出するソーラー電圧検出部10と、これらを制御する全体制御部11と、定電圧源である3端子電源12とを備える。
The
なお、図1において、ダイオードD1、D2は、ソーラーパネル2の逆極性接続時の保護用であり、電圧降下の小さいショットキーダイオードが使用される。また、ダイオードD3は、電池3の逆極性接続時に、3端子電源12、スイッチ制御回路8、9及び全体制御部11の破損を保護する。
In FIG. 1, diodes D1 and D2 are for protection when the
スイッチPFET1、PFET2は、P型FETであり、S(ソース)電位に対してG(ゲート)電位が低いと、S−D(ドレイン)間がON、等しいとS−D間がOFFになる。 The switches PFET1 and PFET2 are P-type FETs, and when the G (gate) potential is lower than the S (source) potential, the S-D (drain) is turned on, and if equal, the S-D is turned off.
第1及び第2スイッチ制御回路8、9は、出力レベルが高レベル(+5V)であれば、トランジスタTR1、2がONとなり、スイッチPFET1、2をそれぞれONにする。また、出力が低レベル(0V)であれば、トランジスタTR1、2がOFFとなり、スイッチPFET1、2のS−G間が抵抗R1又はR4で同位となり、スイッチPFET1、2をそれぞれOFFにする。
When the output level is high (+5 V), the first and second
3端子電源12は、例えば+5Vを出力し、これが第1及第2スイッチ制御回路8、9や全体制御部11に供給される。全体制御部11は、例えば1チップマイコンを用いて構成されており、ソーラー電圧検出部10からの信号で日没時点を判断したり、LED照明器具4の駆動時間を制御している。
The three-
このように構成されたコントローラ5は、図1に示す動作a〜fを実現する。すなわち、過充電(14.7V)を検出し、第1スイッチPFET1をOFFにする過充電防止動作a、過放電(11.2V)を検出し、第2スイッチPFET2をOFFにする過放電防止動作b、ソーラー電圧測定時にスイッチPFET1をOFFにするソーラー電圧測定準備動作c、ソーラーパネル2の正常電圧を確認してから第2スイッチPFET2をONにする初期放電防止動作d(組み立てが終了するまで放電を行わない)、ソーラー電圧の例えば1/10をマイコン(全体制御部11)のA/Dコンバータで測るソーラー電圧測定動作e、時間が来たらLED照明器具4の点灯を止めたり、PWM(パルス幅変調)制御でLEDの明るさを変える駆動部制御動作fなどを行う。
The
つぎに、本発明の実施形態に係るソーラー照明システム1(コントローラ5)の特徴的な構成について、図1〜図4を参照して説明する。 Next, a characteristic configuration of the solar lighting system 1 (controller 5) according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、本発明の実施形態に係るソーラー照明システム1のコントローラ5は、発電部接続端子T1、T2や電池接続端子T3、T4における誤接続・ショートの発生時に、第1スイッチPFET1に流れる電流を制限する第1電流制限回路13と、駆動部接続端子T5、T6における誤接続・ショートの発生時に、第2スイッチPFET2に流れる電流を制限する第2電流制限回路14と、誤接続・ショートに伴う第1スイッチPFET1下流の電圧低下を検出するとともに、電圧低下検出に応じて第1スイッチPFET1及び第1電流制限回路13をOFFにする第1電圧低下検出回路15と、誤接続・ショートに伴う第2スイッチPFET2下流の電圧低下を検出するとともに、電圧低下検出に応じて第2スイッチPFET2及び第2電流制限回路14をOFFにする第2電圧低下検出回路16とを備える。
As shown in FIG. 1, the
図3は、電流制限回路の原型を示す回路図である。
この図に示すQ1はPNPトランジスタ、Q2はNPNトランジスタ、Q3はP型FETからなるスイッチである。
スイッチQ3のS−D間を流れる電流Iが3A程度のときは、抵抗R1の両端電圧差が
3A×0.1Ω=0.3V
であり、これはトランジスタQ1のVEBとなるから、トランジスタQ1はOFF状態である。このとき端子Cは高レベルでトランジスタQ2をONにし、スイッチQ3のG端子をVa/3程度としてQ3をONにしている(端子Aに印加されている電圧をVaとする)。
スイッチQ3のS−D間を流れる電流Iが増えて、5.8Aになると、抵抗R1の両端電圧差は
VEB=5.8A×0.1Ω=0.58V
となり、トランジスタQ1のE−C間が導通を始めて、スイッチQ3のG端子の電圧VGは
Va/3≦VG≦Va
のどこかで落ち着く。端子Bでの負荷抵抗が小さくなって(最悪時のショート)も、電流Iは5.8A以上流れず制限される。このとき、注意すべきはスイッチQ3で消費される電力で、端子BがGNDショートで、Va=12Vのときは
(12V−5.8A×0.1Ω)×5.8A=66.2W
となり、放熱効率が良くないとスイッチQ3が破損する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a prototype of the current limiting circuit.
In this figure, Q1 is a PNP transistor, Q2 is an NPN transistor, and Q3 is a switch made of a P-type FET.
When the current I flowing between S and D of the switch Q3 is about 3A, the voltage difference across the resistor R1 is 3A × 0.1Ω = 0.3V.
Since this becomes V EB of the transistor Q1, the transistor Q1 is in the OFF state. At this time, the terminal C is at a high level, the transistor Q2 is turned on, the G terminal of the switch Q3 is set to about Va / 3, and Q3 is turned on (the voltage applied to the terminal A is Va).
When the current I flowing between S and D of the switch Q3 increases to 5.8A, the voltage difference across the resistor R1 is V EB = 5.8A × 0.1Ω = 0.58V.
Thus, conduction between the E and C of the transistor Q1 starts, and the voltage V G at the G terminal of the switch Q3 is Va / 3 ≦ VG ≦ Va
Settle down somewhere. Even if the load resistance at the terminal B becomes small (worst case short circuit), the current I does not flow more than 5.8 A and is limited. At this time, attention should be paid to the power consumed by the switch Q3. When the terminal B is GND short-circuited and Va = 12V, (12V−5.8A × 0.1Ω) × 5.8A = 66.2W
If the heat dissipation efficiency is not good, the switch Q3 is damaged.
図4は、電流制限回路の原型に電圧低下検出回路と電流制限回路のOFF回路を付加した回路図である。
今、Va=+12Vで、スイッチQ3のS−D間に3Aが流れている正常状態とする。端子Bでの電圧は(スイッチQ3のS−D間の抵抗は0Ωと仮定)
12V−3A×0.1Ω=11.7V
である。スイッチQ3をONとするために、端子Cは高レベル(+5V)で、トランジスタQ2はON、トランジスタQ1はOFFで、スイッチQ3のGの電圧は
11.7V×1K/(2.2K+1K)=3.7V
である。D点の電圧は
0.7V+3.9K×(5V−0.7V)/(1K+3.9K)=4.1V
なので、トランジスタQ5はONとなり、トランジスタQ6もONとなる。トランジスタQ4はコレクタが4.1VなのでOFFである。
FIG. 4 is a circuit diagram in which a voltage drop detection circuit and an OFF circuit of the current limiting circuit are added to the prototype of the current limiting circuit.
Now, it is assumed that Va = + 12V and 3A is flowing between S and D of the switch Q3. The voltage at terminal B is assumed (the resistance between S and D of switch Q3 is 0Ω)
12V-3A × 0.1Ω = 11.7V
It is. In order to turn on the switch Q3, the terminal C is at a high level (+ 5V), the transistor Q2 is turned on, the transistor Q1 is turned off, and the G voltage of the switch Q3 is 11.7V × 1K / (2.2K + 1K) = 3 .7V
It is. The voltage at point D is 0.7V + 3.9K × (5V−0.7V) / (1K + 3.9K) = 4.1V
Therefore, the transistor Q5 is turned on and the transistor Q6 is also turned on. Transistor Q4 is OFF because its collector is 4.1V.
以上の状態で端子BがGND間ショートになったとすると、まず第1段階でトランジスタQ1を中心とした電流制限回路が働き、電流Iは5.8Aで制限され、スイッチQ3のG端子電圧は
+3.7V≦VG≦+11.7V
の範囲のどこかで落ち着く。
同時に、ダイオードD1がONとなってトランジスタQ4のエミッタが+0.4V未満となるので、トランジスタQ4はONとなり、報知手段である発光ダイオードD4が点灯する(端子Bのショート報知)。また、D点が+0.7V以下になるので、トランジスタQ5はOFFとなり、そのコレクタが+12Vに近くなってトランジスタQ6がOFFとなり、電流制限回路の負帰還ループをオープンにする。また、D点が+0.7V以下なので、トランジスタQ2はOFFとなり、スイッチQ3のS−D間は抵抗R2(2.2kΩ)を介して同電位となり、スイッチQ3は完全OFFとなる。したがって、電流制限回路が働くのは、ほんの僅かな間である。また、端子BがGNDショート(0V)でなく、逆接続で例えば−12Vになったとしても、各回路の動作は全く同様であり、スイッチQ3が即座にOFFとなる。
Assuming that the terminal B is short-circuited between GND in the above state, first, a current limiting circuit centering on the transistor Q1 works in the first stage, the current I is limited by 5.8 A, and the G terminal voltage of the switch Q3 is +3 .7V ≦ VG ≦ + 11.7V
Calm somewhere in the range.
At the same time, since the diode D1 is turned ON and the emitter of the transistor Q4 becomes less than + 0.4V, the transistor Q4 is turned ON, and the light emitting diode D4 as the notification means is turned on (terminal B short notification). Further, since the point D becomes + 0.7V or less, the transistor Q5 is turned OFF, the collector thereof is close to + 12V, the transistor Q6 is turned OFF, and the negative feedback loop of the current limiting circuit is opened. Further, since the point D is +0.7 V or less, the transistor Q2 is turned off, the S-D of the switch Q3 becomes the same potential via the resistor R2 (2.2 kΩ), and the switch Q3 is completely turned off. Therefore, the current limiting circuit is only active for a short time. Even if the terminal B is not GND short-circuited (0 V) and becomes -12 V, for example, by reverse connection, the operation of each circuit is exactly the same, and the switch Q3 is immediately turned OFF.
叙述の如く構成された本実施形態によれば、所定のエネルギーを電気エネルギーに変換する発電部としてのソーラーパネル2と、ソーラーパネル2の発電で充電される充電式の電池3と、電池3を電源として駆動される駆動部としてのLED照明器具4と、これらが接続されるコントローラ5とを備える充電式発電駆動システムとしてのソーラー照明システム1であって、コントローラ5は、ソーラーパネル2が接続される発電部接続端子T1、T2から電池3が接続される電池接続端子T3、T4に至る充電電流経路6と、電池接続端子T3、T4からLED照明器具4が接続される駆動部接続端子T5、T6に至る駆動電流経路7と、充電電流経路6に介在する第1スイッチPFET1と、駆動電流経路7に介在する第2スイッチPFET2と、電池3の電圧上昇に応じて第1スイッチPFET1をOFFにすることにより電池3の過充電を防止する第1スイッチ制御回路8と、電池3の電圧低下に応じて第2スイッチPFET2をOFFにすることにより電池3の過放電を防止する第2スイッチ制御回路9と、発電部接続端子T1、T2や電池接続端子T3、T4における誤接続・ショートの発生時に、第1スイッチPFET1に流れる電流を制限する第1電流制限回路13と、駆動部接続端子T5、T6における誤接続・ショートの発生時に、第2スイッチPFET2に流れる電流を制限する第2電流制限回路14と、誤接続・ショートに伴う第1スイッチPFET1下流の電圧低下を検出するとともに、電圧低下検出に応じて第1スイッチPFET1及び第1電流制限回路13をOFFにする第1電圧低下検出回路15と、誤接続・ショートに伴う第2スイッチPFET2下流の電圧低下を検出するとともに、電圧低下検出に応じて第2スイッチPFET2及び第2電流制限回路14をOFFにする第2電圧低下検出回路16とを備えるので、コントローラ5の配線接続において誤接続やショートが発生した場合、スイッチPFET1、PFET2に流れる電流を制限し、スイッチPFET1、PFET2の破損や劣化を防止することができる。
According to the present embodiment configured as described, the
しかも、誤接続やショートに伴うスイッチPFET1、PFET2下流の電圧低下を検出し、スイッチPFET1、PFET2及び電流制限回路13、14をOFFにする電圧低下検出回路15、16を備えるので、誤接続やショートの状況下における電流制限回路13、14の長時間動作により、電流制限回路13、14及び/又はスイッチPFET1、PFET2の回路素子が破損することも防止できる。したがって、誤接続やショートの状況から復帰する際には、原因である逆接続やショートを改めれば、何ら部品交換を行うことなく正常状態に復帰することが可能になる。
In addition, since the voltage
また、電圧低下検出回路15、16は、電圧低下検出に応じて誤接続・ショートを報知する発光ダイオードD4を備えるので、誤接続やショートを速やかに改めることができる。
Moreover, since the voltage
なお、本発明は、前記実施形態に限定されないことは勿論であって、特許請求の範囲内において様々な変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、前記実施形態では、発電部として太陽電池を用いているが、所定のエネルギーを電気エネルギーに変換するものであれば、任意の発電機(例えば、風力発電機)を用いることができる。
また、前記実施形態では、駆動部としてLED照明器具を用いているが、電池を電源として駆動するものであれば、任意の駆動装置(例えば、電動モータ)を用いることができる。
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims.
For example, in the said embodiment, although the solar cell is used as a power generation part, as long as predetermined energy is converted into an electrical energy, arbitrary generators (for example, wind power generator) can be used.
Moreover, in the said embodiment, although the LED lighting fixture is used as a drive part, if it drives with a battery as a power supply, arbitrary drive devices (for example, electric motor) can be used.
1 ソーラー照明システム
2 ソーラーパネル
3 電池
4 LED照明器具
5 コントローラ
6 充電電流経路
7 駆動電流経路
8 第1スイッチ制御回路
9 第2スイッチ制御回路
10 ソーラー電圧検出部
11 全体制御部
12 3端子電源
13 第1電流制限回路
14 第2電流制限回路
15 第1電圧低下検出回路
16 第2電圧低下検出回路
PFET1 第1スイッチ
PFET2 第2スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記発電部の発電で充電される充電式の電池と、
前記電池を電源として駆動される駆動部と、
前記発電部、前記電池及び前記駆動部に接続されるコントローラとを備える充電式発電駆動システムであって、
前記コントローラは、
前記発電部が接続される発電部接続端子から前記電池が接続される電池接続端子に至る充電電流経路と、
前記電池接続端子から前記駆動部が接続される駆動部接続端子に至る駆動電流経路と、
前記充電電流経路及び/又は前記駆動電流経路に介在するスイッチと、
前記スイッチのON/OFFを制御するスイッチ制御回路と、
前記発電部接続端子、前記電池接続端子及び/又は前記駆動部接続端子における誤接続・ショートの発生時に、前記スイッチに流れる電流を制限する電流制限回路と、
前記誤接続・ショートに伴う前記スイッチ下流の電圧低下を検出する電圧低下検出回路とを備え、該電圧低下検出回路は、電圧低下検出に応じて前記スイッチ及び前記電流制限回路をOFFにすることを特徴とする充電式発電駆動システム。 A power generation unit that converts predetermined energy into electrical energy;
A rechargeable battery charged by power generation of the power generation unit;
A drive unit driven by using the battery as a power source;
A rechargeable power generation drive system comprising the power generation unit, the battery, and a controller connected to the drive unit,
The controller is
A charging current path from a power generation unit connection terminal to which the power generation unit is connected to a battery connection terminal to which the battery is connected;
A drive current path from the battery connection terminal to a drive unit connection terminal to which the drive unit is connected;
A switch interposed in the charging current path and / or the driving current path;
A switch control circuit for controlling ON / OFF of the switch;
A current limiting circuit that limits a current flowing through the switch when an erroneous connection / short circuit occurs in the power generation unit connection terminal, the battery connection terminal, and / or the drive unit connection terminal;
A voltage drop detection circuit for detecting a voltage drop downstream of the switch due to the erroneous connection / short circuit, and the voltage drop detection circuit turns off the switch and the current limiting circuit in response to the voltage drop detection. A rechargeable power generation drive system.
前記充電電流経路に介在する第1スイッチと、
前記駆動電流経路に介在する第2スイッチと、
前記電池の電圧上昇に応じて前記第1スイッチをOFFにすることにより前記電池の過充電を防止する第1スイッチ制御回路と、
前記電池の電圧低下に応じて前記第2スイッチをOFFにすることにより前記電池の過放電を防止する第2スイッチ制御回路と、
前記発電部接続端子及び/又は前記電池接続端子における誤接続・ショートの発生時に、前記第1スイッチに流れる電流を制限する第1電流制限回路と、
前記駆動部接続端子における誤接続・ショートの発生時に、前記第2スイッチに流れる電流を制限する第2電流制限回路と、
前記誤接続・ショートに伴う前記第1スイッチ下流の電圧低下を検出する第1電圧低下検出回路と、
前記誤接続・ショートに伴う前記第2スイッチ下流の電圧低下を検出する第2電圧低下検出回路とを備え、
前記第1電圧低下検出回路は、電圧低下検出に応じて前記第1スイッチ及び前記第1電流制限回路をOFFにし、
前記第2電圧低下検出回路は、電圧低下検出に応じて前記第2スイッチ及び前記第2電流制限回路をOFFにすることを特徴とする請求項1に記載の充電式発電駆動システム。 The controller is
A first switch interposed in the charging current path;
A second switch interposed in the drive current path;
A first switch control circuit for preventing overcharging of the battery by turning off the first switch in response to a voltage increase of the battery;
A second switch control circuit for preventing overdischarge of the battery by turning off the second switch in response to a voltage drop of the battery;
A first current limiting circuit that limits a current flowing through the first switch when an erroneous connection / short occurs in the power generation unit connection terminal and / or the battery connection terminal;
A second current limiting circuit for limiting a current flowing through the second switch when an erroneous connection or a short circuit occurs in the drive unit connection terminal;
A first voltage drop detection circuit for detecting a voltage drop downstream of the first switch due to the erroneous connection / short circuit;
A second voltage drop detection circuit for detecting a voltage drop downstream of the second switch due to the erroneous connection / short circuit,
The first voltage drop detection circuit turns off the first switch and the first current limiting circuit in response to voltage drop detection,
The rechargeable power generation drive system according to claim 1, wherein the second voltage drop detection circuit turns off the second switch and the second current limiting circuit in response to voltage drop detection.
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JP2014217047A JP2016085555A (en) | 2014-10-24 | 2014-10-24 | Charging system power generation and drive system |
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