JP2019033597A - 電源装置および電源装置の制御方法 - Google Patents
電源装置および電源装置の制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019033597A JP2019033597A JP2017153300A JP2017153300A JP2019033597A JP 2019033597 A JP2019033597 A JP 2019033597A JP 2017153300 A JP2017153300 A JP 2017153300A JP 2017153300 A JP2017153300 A JP 2017153300A JP 2019033597 A JP2019033597 A JP 2019033597A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage battery
- power generation
- power supply
- illuminance
- generation element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】照度が変化する環境においても太陽電池によって発電されるエネルギーの利用効率を改善することができる電源装置および電源装置の制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】電源装置は、環境発電を行う発電素子と、発電素子に照射される照度に基づく値を検出する検出部と、発電素子の発電電力が蓄電される蓄電池と、検出部が検出した値と閾値とを比較し、比較した結果に基づいて、蓄電池の容量を変化させる切換部と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、本発明は、電源装置および電源装置の制御方法に関する。
近年、電子回路や無線技術の低消費電力化により、周囲の環境から電気エネルギーを得ることで、配線や電池交換なしで動作する、ワイヤレスセンサやリモコンスイッチといったエネルギーハーベスティングデバイス(環境発電素子)が注目されている。このため、例えば、蛍光灯やLED照明といった屋内光での使用を想定したエネルギーハーベスティング用の低照度色素増感太陽電池の開発が進められている。このようなシステムでは、例えば太陽電池を用いて室内の電灯の光エネルギーを電気エネルギーに変換しているため、発電される電力は、μW(マイクロワット)からmW(ミリワット)オーダーの微弱である場合が多い。また、太陽電池によって発電される電力は、太陽電池に照射される照度に応じて変化する。
太陽電池で発電された電力を効率よく利用するために、負荷の電力需要に応じて太陽電池に要求される適切な発電量を求めて、求めた発電量に応じて太陽電池の発電量を調整する発電システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、太陽電池で発電された電力を蓄電池に充電し、充電した電力を負荷に供給する発電システムが提案されている。このような発電システムの設置環境は、室内から室外まで多岐にわたるため、設置環境によって太陽電池によって発電される電力が大きく変化する。照度が高い環境では大きな発電量を得ることができ、照度が低い環境では小さな発電量しか得ることができない。このように、発電量が小さい環境においては、蓄電池に充電できる電力が少ない。負荷が継続した動作を行うには、蓄電池に負荷の電力需要に応じた電力を充電する必要があり、電力の大きさに応じて蓄電池の容量が大きくなる。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、照度が低く太陽電池による発電量が小さな環境では、負荷での消費電力が発電量に比べて大きいため、発電システムを継続して動作させることが困難になる場合があった。
また、従来の発電システムにおいて蓄電池の容量を大きくした場合、容量の大きな蓄電池は、負荷を動作させるために必要な電圧になるまでの充電時間が、容量の小さな蓄電池に比べて長くなる。また、容量の小さな蓄電池を用いた場合は、負荷を動作させるために必要な電圧になるまでの充電時間が、容量の大きな蓄電池に比べて短くなるものの、照度が高いときにはすぐに満充電になってしまうためエネルギー効率が低下する。
また、従来の発電システムにおいて蓄電池の容量を大きくした場合、容量の大きな蓄電池は、負荷を動作させるために必要な電圧になるまでの充電時間が、容量の小さな蓄電池に比べて長くなる。また、容量の小さな蓄電池を用いた場合は、負荷を動作させるために必要な電圧になるまでの充電時間が、容量の大きな蓄電池に比べて短くなるものの、照度が高いときにはすぐに満充電になってしまうためエネルギー効率が低下する。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、照度が変化する環境においても太陽電池によって発電されるエネルギーの利用効率を改善することができる電源装置および電源装置の制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る電源装置(1)は、環境発電を行う発電素子(太陽電池11)と、前記発電素子に照射される照度に基づく値を検出する検出部(電圧検出部12、照度センサ201)と、前記発電素子の発電電力が蓄電される蓄電池(第1蓄電池15、第2蓄電池16、第3蓄電池20、・・・)と、前記検出部が検出した値と閾値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記蓄電池の容量を変化させる切換部(13)、を備える。
また、本発明の一態様に係る電源装置において、前記発電素子の発電電力が蓄電される第1蓄電池(15)と、前記発電素子の発電電力が蓄電される第2蓄電池(16)と、前記第1蓄電池と前記第2蓄電池を並列接続するか否かを切り換えるスイッチ(スイッチ部17)と、を備え、前記切換部は、前記検出部が検出した値と閾値(第1の閾値Ref1、第2の閾値Ref2、第3の閾値Ref3、・・・)とを比較し、比較した結果に基づいて、前記スイッチを切り換えることで前記蓄電池の容量を変化させるようにしてもよい。
また、本発明の一態様に係る電源装置において、前記切換部は、前記検出部が検出した値が第1の閾値以上の場合、前記スイッチを前記第1蓄電池に第2蓄電池を並列接続する状態に切り換え、前記検出部が検出した値が前記第1の閾値より低い第2の閾値未満の場合、前記スイッチを前記第1蓄電池に第2蓄電池を並列接続しない状態に切り換えるようにしてもよい。
また、本発明の一態様に係る電源装置において、前記発電素子の発電電力が蓄電される第N(Nは3以上の整数)蓄電池と、前記第1蓄電池と第2蓄電池に、前記第N蓄電池を並列接続するか否かを切り換える第2のスイッチと、前記切換部は、前記検出部が検出した値と閾値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記スイッチと前記第2のスイッチを切り換えることで、前記第1蓄電池に前記第2蓄電池を並列接続するか否かを切り換え、前記第1蓄電池と第2蓄電池に前記第N蓄電池を並列接続するか否かを切り換えるようにしてもよい。
また、本発明の一態様に係る電源装置において、前記照度に基づく値は、前記発電素子に照射される光によって発生する電圧、または照度センサが検出した照度であるようにしてもよい。
また、本発明の一態様に係る電源装置において、前記発電素子は、色素増感太陽電池であるようにしてもよい。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る電源装置の制御方法は、発電素子によって発電された発電電力を蓄電池に蓄電して運用する電源装置における電源制御方法であって、検出部が、前記発電素子に照射される照度に基づく値を検出する検出手順と、切換部が、前記検出手順によって検出された値と閾値とを比較し、比較した結果に基づいて、蓄電池の容量を変化させる手順と、を含む。
本発明によれば、照度が変化する環境においても太陽電池によって発電されるエネルギーの利用効率を改善することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る電源装置1の構成例を示すブロック図である。図1に示すように、電源装置1は、環境発電素子を用いた太陽電池11(発電素子)、電圧検出部12(検出部)、切換部13、DC/DCコンバータ14(直流電圧−直流電圧変換装置)、第1蓄電池15(蓄電池)、第2蓄電池16(蓄電池)、スイッチ部17、およびDC/DCコンバータ18を備えている。また、切換部13は、比較部131を備える。
図1は、本実施形態に係る電源装置1の構成例を示すブロック図である。図1に示すように、電源装置1は、環境発電素子を用いた太陽電池11(発電素子)、電圧検出部12(検出部)、切換部13、DC/DCコンバータ14(直流電圧−直流電圧変換装置)、第1蓄電池15(蓄電池)、第2蓄電池16(蓄電池)、スイッチ部17、およびDC/DCコンバータ18を備えている。また、切換部13は、比較部131を備える。
太陽電池11の出力側は、電圧検出部12の一端に接続されている。
電圧検出部12は、他方端がDC/DCコンバータ14の入力側に接続され、検出出力端子が切換部13の入力側に接続されている。
DC/DCコンバータ14の出力側は、スイッチ部17の端子aと、第1蓄電池15の正極(+)と、DC/DCコンバータ18の入力側に接続されている。
DC/DCコンバータ18の出力側は、負荷装置2に接続されている。
電圧検出部12は、他方端がDC/DCコンバータ14の入力側に接続され、検出出力端子が切換部13の入力側に接続されている。
DC/DCコンバータ14の出力側は、スイッチ部17の端子aと、第1蓄電池15の正極(+)と、DC/DCコンバータ18の入力側に接続されている。
DC/DCコンバータ18の出力側は、負荷装置2に接続されている。
切換部13は、制御端子がスイッチ部17の制御端子に接続されている。
スイッチ部17は、端子bが第2蓄電池16の正極に接続されている。
スイッチ部17は、端子bが第2蓄電池16の正極に接続されている。
第1蓄電池15の負極(−)端子は、グランドGNDに接続されている。
第2蓄電池16の負極端子は、グランドGNDに接続されている。
第2蓄電池16の負極端子は、グランドGNDに接続されている。
電源装置1は、負荷装置2に電力を供給して、この負荷装置2を動作させる。
負荷装置2は、例えば、配線や電池交換なしで動作するワイヤレスセンサとして機能する環境モニタ装置である。この環境モニタ装置は、例えば、オフィス等の室内の照度を測定する照度センサ201(検出部)、室内の温度を測定する温度センサ202、室内の湿度を測定する湿度センサ203、測定したデータを送信する通信部204等を備えている。負荷装置2に供給される電圧値は、例えば3.0Vである。負荷装置2の消費電流は、例えば100mA以下である。
負荷装置2は、例えば、配線や電池交換なしで動作するワイヤレスセンサとして機能する環境モニタ装置である。この環境モニタ装置は、例えば、オフィス等の室内の照度を測定する照度センサ201(検出部)、室内の温度を測定する温度センサ202、室内の湿度を測定する湿度センサ203、測定したデータを送信する通信部204等を備えている。負荷装置2に供給される電圧値は、例えば3.0Vである。負荷装置2の消費電流は、例えば100mA以下である。
太陽電池11は、一般の太陽電池では十分な発電効率の得られない蛍光灯下などの光照度強度が低い(例えば10[lux])環境から、野外の太陽光下の光照度強度が高い(例えば10万[lux])環境まで、効率良く発電可能な例えば色素増感太陽電池である。
電圧検出部12は、太陽電池11によって発電された電圧値を検出し、検出した電圧値を示す検出信号を切換部13に出力する。電圧検出部12は、例えば、抵抗分圧回路を用いて構成されている。なお、太陽電池11が照射によって発電される電圧値は、例えば、照度が10万[lux]の場合に約0.7[V]であり、高照度の場合に約0.5[V]であり、低照度の場合に約0.4[V]である。高照度とは、例えば1000[lux]以上の照度である。低照度とは、例えば300[lux]未満の照度である。
DC/DCコンバータ14は、太陽電池11が電圧検出部12を介して出力する電圧を、第1蓄電池15および第2蓄電池16への給電電圧に応じた電圧に変換する。DC/DCコンバータ14は、例えば、太陽電池11の出力電圧が第1蓄電池15と第2蓄電池16の必要とする電圧よりも低い場合、昇圧コンバータ装置等で構成される。また、DC/DCコンバータ14は、第1蓄電池15と第2蓄電池16の蓄電電圧が所定の上限電圧を超えないように出力電圧を制御している。
第1蓄電池15は、太陽電池11の発電電力により蓄電されるとともに負荷装置2に電力を供給する。第1蓄電池15は、大容量のキャパシタであり、例えば40F(ファラド)のリチウムイオンキャパシタ(LIC)である。
第2蓄電池16は、太陽電池11の発電電力により蓄電されるとともに負荷装置2に電力を供給する。第2蓄電池16は、大容量のキャパシタであり、第1蓄電池15と同じ要領の、例えば40Fのリチウムイオンキャパシタである。なお、第1蓄電池15と第2蓄電池16の容量と異なっていてもよい。
なお、第1蓄電池15と第2蓄電池16は、長時間に渡り電荷を保存する必要があるため、リーク電流が少ないリチウムイオンキャパシタが用いられる。なお、第1蓄電池15と第2蓄電池16それぞれの容量は、40Fに限定されず、太陽電池11の発電量と、負荷装置2の消費電力の平均値と、負荷装置2を連続駆動したい時間と、に基づいて、適宜な容量のキャパシタを選定することができる。また、第1蓄電池15と第2蓄電池16それぞれには、電源装置1の出荷時に蓄電されている。
なお、第1蓄電池15と第2蓄電池16は、長時間に渡り電荷を保存する必要があるため、リーク電流が少ないリチウムイオンキャパシタが用いられる。なお、第1蓄電池15と第2蓄電池16それぞれの容量は、40Fに限定されず、太陽電池11の発電量と、負荷装置2の消費電力の平均値と、負荷装置2を連続駆動したい時間と、に基づいて、適宜な容量のキャパシタを選定することができる。また、第1蓄電池15と第2蓄電池16それぞれには、電源装置1の出荷時に蓄電されている。
切換部13は、電圧検出部12が出力する検出信号に応じて、スイッチ部17を制御する。切換部13は、比較部131が比較した結果に応じて、電圧信号の信号レベルが第1の閾値Ref1以上の場合にスイッチ部17をオン状態にするようにCNT信号を出力する。また、切換部13は、電圧信号の信号レベルが第2の閾値Ref2未満の場合にスイッチ部17をオフ状態にするようにCNT信号を出力する。
比較部131は、電圧検出部12が出力する電圧信号の信号レベルを、自部が有する第1の閾値Ref1および第2の閾値Ref2と比較する。第1の閾値Ref1は、太陽電池11のパネルに照射される照度が、高照度に対応する閾値である。第1の閾値Ref1は、例えば0.5Vである。第2の閾値Ref2は、第1の閾値Ref1よりヒステリシス電圧に相当する電圧だけ低い電圧である。ヒステリシス電圧を0.1Vとした場合、第2の閾値Ref2は、例えば0.4V(=0.5V−0.1V)である。
スイッチ部17は、切換部13が出力する制御信号CNTに応じて、第1蓄電池15に第2蓄電池16を並列に接続するか否かを切り換える。
DC/DCコンバータ18は、第1蓄電池15、または第1蓄電池15と第2蓄電池16に蓄電されている電力を、負荷装置2に合わせた電圧値に変圧(例えば降圧)して、負荷装置2に供給する。
図1では、スイッチ部17を、機械式接点を用いたスイッチで構成される例を示している。なお、スイッチは、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体スイッチング素子を用いた半導体スイッチを含んで構成されていてもよい。
次に、スイッチ部17が、オン状態の接続状態と、オフ状態の接続状態を説明する。
低照度であり太陽電池11によって発電された電圧値が低い場合は、図1に示したように、スイッチ部17がオフ状態であり、第1蓄電池15のみが接続されている。これにより、低照度の場合は、太陽電池11によって発電された電力が第1蓄電池15に蓄電される。また、負荷装置2には、第1蓄電池15から電力が供給される。
低照度であり太陽電池11によって発電された電圧値が低い場合は、図1に示したように、スイッチ部17がオフ状態であり、第1蓄電池15のみが接続されている。これにより、低照度の場合は、太陽電池11によって発電された電力が第1蓄電池15に蓄電される。また、負荷装置2には、第1蓄電池15から電力が供給される。
図2は、本実施形態に係るスイッチ部17がオン状態の接続状態を示す図である。高照度であり太陽電池11によって発電された電圧値が低照度のときより高い場合は、図2に示したように、スイッチ部17がオン状態であり、第1蓄電池15に第2蓄電池16が並列に接続されている。これにより、高照度の場合は、太陽電池11によって発電された電力が第1蓄電池15と第2蓄電池16に蓄電される。また、負荷装置2には、第1蓄電池15と第2蓄電池16から電力が供給される。
次に、照度、電圧検出部により検出された電圧値(以下、電圧検出値という)、蓄電される蓄電池の例を説明する。
図3は、本実施形態に係る照度、電圧検出値、蓄電される蓄電池の例を示す図である。図3において、波形g1は時刻に対する検出電圧値と照度の変化を表す。波形g2は、スイッチ部17の状態を表す。
図3は、本実施形態に係る照度、電圧検出値、蓄電される蓄電池の例を示す図である。図3において、波形g1は時刻に対する検出電圧値と照度の変化を表す。波形g2は、スイッチ部17の状態を表す。
時刻t0からt1の期間、照度がIL1であり、電圧検出値が第1の閾値Ref1より低い電圧値V1である。この期間、波形g2のように、スイッチ部17は、オフ状態である。この期間は、第1蓄電池15に蓄電される。
時刻t1のとき、照度がIL1からIL3に変化し、電圧検出値が第1の閾値Ref1より高いV3になる。この結果、スイッチ部17は、波形g2のように、オフ状態からオン状態に切り替わる。
時刻t2のとき、照度がIL3からIL2に変化し、電圧検出値が第1の閾値Ref1より低く第2の閾値Ref2より高いV2になる。この結果、スイッチ部17は、オン状態を維持する。
時刻t3のとき、照度がIL2からIL1に変化し、電圧検出値が第2の閾値Ref2より低いV1になる。この結果、スイッチ部17は、オン状態からオフ状態に切り替わる。
この結果、時刻t1からt3の期間は、第1蓄電池15と第2蓄電池16に蓄電される。そして、時刻t3以降は、第1蓄電池15に蓄電される。
この結果、時刻t1からt3の期間は、第1蓄電池15と第2蓄電池16に蓄電される。そして、時刻t3以降は、第1蓄電池15に蓄電される。
次に、切換部13が行う処理手順例を説明する。
図4は、本実施形態に係る切換部13が行う処理手順例を示すフローチャートである。
図4は、本実施形態に係る切換部13が行う処理手順例を示すフローチャートである。
(ステップS1)比較部131は、電圧検出部12が出力する電圧信号を取得する。処理後、比較部131は、ステップS2の処理に進める。
(ステップS2)比較部131は、取得した電圧信号の信号レベルが第1の閾値Ref1以上であるか否かを判別する。比較部131は、電圧信号の信号レベルが第1の閾値Ref1以上であると判別した場合(ステップS2;YES)、ステップS3に処理を進める。比較部131は、電圧信号の信号レベルが第1の閾値Ref1未満であると判別した場合(ステップS2;NO)、ステップS7に処理を進める。
(ステップS2)比較部131は、取得した電圧信号の信号レベルが第1の閾値Ref1以上であるか否かを判別する。比較部131は、電圧信号の信号レベルが第1の閾値Ref1以上であると判別した場合(ステップS2;YES)、ステップS3に処理を進める。比較部131は、電圧信号の信号レベルが第1の閾値Ref1未満であると判別した場合(ステップS2;NO)、ステップS7に処理を進める。
(ステップS3)切換部13は、スイッチ部17をオン状態にする。処理後、切換部13は、ステップS4の処理に進める。
(ステップS4)比較部131は、電圧検出部12が出力する電圧信号を取得する。処理後、比較部131は、ステップS5の処理に進める。
(ステップS4)比較部131は、電圧検出部12が出力する電圧信号を取得する。処理後、比較部131は、ステップS5の処理に進める。
(ステップS5)比較部131は、取得した電圧信号の信号レベルが第2の閾値Ref2以上であるか否かを判別する。比較部131は、電圧信号の信号レベルが第2の閾値Ref2以上であると判別した場合(ステップS5;YES)、ステップS6に処理を進める。比較部131は、電圧信号の信号レベルが第2の閾値Ref2未満であると判別した場合(ステップS5;NO)、ステップS7に処理を進める。
(ステップS6)切換部13は、スイッチ部17のオン状態にする。処理後、切換部13は、ステップS4の処理を戻す。
(ステップS7)切換部13は、スイッチ部17をオフ状態になるようにする。処理後、切換部13は、ステップS1の処理に戻す。
なお、上述した例では、切換部13が、電圧検出部12が検出した太陽電池11の電圧値に基づいてスイッチ部17を切り換える例を説明したが、これに限られない。図1に示すように、負荷装置2が照度センサ201を備えている場合、比較部131は、照度センサが検出した照度を示す情報と閾値を比較して、比較した結果に応じてスイッチ部17を切り換えるようにしてもよい。この場合、第1の閾値Ref1は、高照度、例えば1000[lux]に対応した値である。
なお、上述した例では、蓄電池が2つの例を説明したが、蓄電池の数は、3つ以上であってもよい。以下に、電源装置が蓄電池を3つ備える例を説明する。
図5は、本実施形態に係る蓄電池を3つ備える電源装置1Aの構成例を示すブロック図である。図5に示すように、電源装置1Aは、太陽電池11(発電素子)、電圧検出部12(検出部)、切換部13A、DC/DCコンバータ14(直流電圧−直流電圧変換装置)、第1蓄電池15(蓄電池)、第2蓄電池16(蓄電池)、スイッチ部17、DC/DCコンバータ18、スイッチ部19(第2のスイッチ)、および第3蓄電池20(蓄電池)を備えている。また、切換部13Aは、比較部131Aを備える。図1と同じ機能を有する機能部には、同じ符号を用いて説明を省略する。
図5は、本実施形態に係る蓄電池を3つ備える電源装置1Aの構成例を示すブロック図である。図5に示すように、電源装置1Aは、太陽電池11(発電素子)、電圧検出部12(検出部)、切換部13A、DC/DCコンバータ14(直流電圧−直流電圧変換装置)、第1蓄電池15(蓄電池)、第2蓄電池16(蓄電池)、スイッチ部17、DC/DCコンバータ18、スイッチ部19(第2のスイッチ)、および第3蓄電池20(蓄電池)を備えている。また、切換部13Aは、比較部131Aを備える。図1と同じ機能を有する機能部には、同じ符号を用いて説明を省略する。
切換部13Aは、第1制御端子がスイッチ部17の制御端子に接続され、第2制御端子がスイッチ部19の制御端子に接続されている。
スイッチ部17は、端子bが第2蓄電池16の正極とスイッチ部19の端子cに接続されている。
スイッチ部19は、端子dが第3蓄電池の正極に接続されている。
第3蓄電池20の負極端子は、グランドGNDに接続されている。
スイッチ部17は、端子bが第2蓄電池16の正極とスイッチ部19の端子cに接続されている。
スイッチ部19は、端子dが第3蓄電池の正極に接続されている。
第3蓄電池20の負極端子は、グランドGNDに接続されている。
第3蓄電池20は、太陽電池11の発電電力により蓄電されるとともに負荷装置2に電力を供給する。第3蓄電池20は、大容量のキャパシタであり、第1蓄電池15と同じ要領の、例えば40F(ファラド)のリチウムイオンキャパシタである。なお、第1蓄電池15と第2蓄電池16と第3蓄電池20の容量と異なっていてもよい。
切換部13Aは、電圧検出部12が出力する検出信号に応じて、スイッチ部17とスイッチ部19を制御する。切換部13Aは、比較部131Aが比較した結果に応じて、電圧信号の信号レベルが第2の閾値Ref2以上の場合にスイッチ部17とスイッチ部19をオン状態にするようにCNT1信号とCNT2信号を出力する。また、切換部13Aは、電圧信号の信号レベルが第2の閾値Ref2未満かつ第1の閾値Ref1以上の場合にスイッチ部17をオン状態にするCNT1信号を出力し、スイッチ部19をオフ状態にするCNT2信号を出力する。また、切換部13Aは、電圧信号の信号レベルが第3の閾値Ref3未満の場合にスイッチ部17とスイッチ部19をオン状態にするCNT1信号とCNT2信号を出力する。
比較部131Aは、電圧検出部12が出力する電圧信号の信号レベルを、自部が有する第1の閾値Ref1、第2の閾値Ref2、および第3の閾値Ref3と比較する。第1の閾値Ref1は、太陽電池11のパネルに照射される照度が、中照度に対応する閾値である。第1の閾値Ref1は、例えば0.4Vである。第2の閾値Ref2は、太陽電池11のパネルに照射される照度が、高照度に対応する閾値である。また、第2の閾値Ref2は、第1の閾値Ref1と第3の閾値Ref3より高く、例えば0.5Vである。第3の閾値Ref3は、第1の閾値Ref1よりヒステリシス電圧に相当する電圧だけ低い電圧であり、例えば0.3Vである。
スイッチ部17は、切換部13Aが出力する制御信号CNT1に応じて、第1蓄電池15に第2蓄電池16を並列に接続するか否かを切り換える。
スイッチ部19は、切換部13Aが出力する制御信号CNT2に応じて、第1蓄電池15と第2蓄電池16に第3蓄電池20を並列に接続するか否かを切り換える。
スイッチ部19は、切換部13Aが出力する制御信号CNT2に応じて、第1蓄電池15と第2蓄電池16に第3蓄電池20を並列に接続するか否かを切り換える。
図5に示した構成において、照度が高く太陽電池11によって発電される電圧値が高い場合は、第1蓄電池15に第2蓄電池16と第3蓄電池20が並列に接続され、第1蓄電池15と第2蓄電池16と第3蓄電池20に発電された電力が蓄電される。また、照度が低く太陽電池11によって発電される電圧値が低い場合は、第1蓄電池15のみに発電された電力が蓄電される。さらに、高い照度と低い照度との間の場合は、第1蓄電池15に第2蓄電池16が並列に接続され、第1蓄電池15と第2蓄電池16に発電された電力が蓄電される。
なお、図5に示した例では、切換部13Aが、電圧検出部12が検出した太陽電池11の電圧値に基づいてスイッチ部17、スイッチ部19を切り換える例を説明したが、これに限られない。負荷装置2が照度センサを備えている場合、比較部131Aは、照度センサが検出した照度を示す情報と閾値を比較して、比較した結果に応じてスイッチ部17、スイッチ部19を切り換えるようにしてもよい。
以上のように本実施形態では、照度に基づく情報に合わせて、太陽電池11によって発電された電力を蓄電する蓄電池の並列接続数を変化させるようにした。すなわち、本実施形態では、発電素子によって発電される電力に応じて、蓄電池の並列接続数を変化させることで蓄電池の容量を変化させる。なお、照度に基づく情報とは、照度に応じて変化する太陽電池11の電圧値、または照度を示す情報である。
これにより、本実施形態によれば、最適な電力の管理を行うことができる。そして、本実施形態によれば、照度が変化する環境においても太陽電池によって発電されるエネルギーの利用効率を改善することができる。
なお、上述した例では、第1蓄電池15に第2蓄電池16を並列接続することで、蓄電池の容量を増やすように変化させる例を説明したが、これに限られない。例えば、第1蓄電池15の容量が例えば40Fであり、第2蓄電池16の容量が例えば20Fであるとする。この場合、切換部13は、低照度の場合に、第1蓄電池15と第2蓄電池16とがスイッチ部17によって直列に接続され、高照度の場合に、第1蓄電池15に蓄電されるように切り換えるようにしてもよい。これにより、低照度の場合の蓄電池の容量が約13F(=1/(1/40+1/20))であり、高照度の場合の蓄電池の容量が40Fに変化する。
なお、本実施形態では、環境発電の一例として光を用い、発電素子の一例として太陽電池を用いる例を説明したが、これに限られない。発電素子は、他の発電素子(例えば、振動、地熱等)であってもよい。
なお、本発明における切換部13(または13A)の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより切換部13(または13A)が行う処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。
1,1A…電源装置、11…太陽電池、12…電圧検出部、13,13A…切換部、14…DC/DCコンバータ、15…第1蓄電池、16…第2蓄電池、17…スイッチ部、18…DC/DCコンバータ、19…スイッチ部、20…第3蓄電池、131,131A…比較部、2…負荷装置
Claims (7)
- 環境発電を行う発電素子と、
前記発電素子に照射される照度に基づく値を検出する検出部と、
前記発電素子の発電電力が蓄電される蓄電池と、
前記検出部が検出した値と閾値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記蓄電池の容量を変化させる切換部と、
を備える電源装置。 - 前記発電素子の発電電力が蓄電される第1蓄電池と、
前記発電素子の発電電力が蓄電される第2蓄電池と、
前記第1蓄電池と前記第2蓄電池を並列接続するか否かを切り換えるスイッチと、
を備え、
前記切換部は、
前記検出部が検出した値と閾値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記スイッチを切り換えることで前記蓄電池の容量を変化させる、請求項1に記載の電源装置。 - 前記切換部は、
前記検出部が検出した値が第1の閾値以上の場合、前記スイッチを前記第1蓄電池に第2蓄電池を並列接続する状態に切り換え、
前記検出部が検出した値が前記第1の閾値より低い第2の閾値未満の場合、前記スイッチを前記第1蓄電池に第2蓄電池を並列接続しない状態に切り換える、請求項2に記載の電源装置。 - 前記発電素子の発電電力が蓄電される第N(Nは3以上の整数)蓄電池と、
前記第1蓄電池と第2蓄電池に、前記第N蓄電池を並列接続するか否かを切り換える第2のスイッチと、
前記切換部は、
前記検出部が検出した値と閾値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記スイッチと前記第2のスイッチを切り換えることで、前記第1蓄電池に前記第2蓄電池を並列接続するか否かを切り換え、前記第1蓄電池と第2蓄電池に前記第N蓄電池を並列接続するか否かを切り換える、請求項2または請求項3に記載の電源装置。 - 前記照度に基づく値は、
前記発電素子に照射される光によって発生する電圧、または照度センサが検出した照度である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電源装置。 - 前記発電素子は、色素増感太陽電池である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電源装置。
- 発電素子によって発電された発電電力を蓄電池に蓄電して運用する電源装置における電源制御方法であって、
検出部が、前記発電素子に照射される照度に基づく値を検出する検出手順と、
切換部が、前記検出手順によって検出された値と閾値とを比較し、比較した結果に基づいて、蓄電池の容量を変化させる手順と、
を含む電源装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017153300A JP2019033597A (ja) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | 電源装置および電源装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017153300A JP2019033597A (ja) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | 電源装置および電源装置の制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019033597A true JP2019033597A (ja) | 2019-02-28 |
Family
ID=65524514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017153300A Pending JP2019033597A (ja) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | 電源装置および電源装置の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019033597A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110176806A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-27 | 华高电气科技有限公司 | 一种人工智能控制的备用电源系统及其控制方法 |
WO2022153539A1 (ja) * | 2021-01-18 | 2022-07-21 | 株式会社Social Area Networks | デマンド制御システム |
-
2017
- 2017-08-08 JP JP2017153300A patent/JP2019033597A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110176806A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-27 | 华高电气科技有限公司 | 一种人工智能控制的备用电源系统及其控制方法 |
WO2022153539A1 (ja) * | 2021-01-18 | 2022-07-21 | 株式会社Social Area Networks | デマンド制御システム |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5591641B2 (ja) | 充電回路およびその制御ic、それを利用した電子機器 | |
Yu et al. | Indoor light energy harvesting system for energy-aware wireless sensor node | |
WO2021057075A1 (zh) | 优化器、光伏发电系统及光伏组件的iv曲线扫描方法 | |
CN210922619U (zh) | 一种激光投线仪 | |
TW201240296A (en) | Control circuit for controlling switching voltage regulator | |
KR101471924B1 (ko) | 충전 최적화가 구현된 사용자 지향적 에너지 저장장치 | |
JP2019033597A (ja) | 電源装置および電源装置の制御方法 | |
JP7297937B2 (ja) | 降圧回路、電子機器及び降圧方法 | |
US9716405B2 (en) | Portable power system | |
US11942791B2 (en) | Self-powered wireless keyboard | |
KR20200079360A (ko) | 건물 에너지 관리 시스템 및 이를 적용한 에너지 독립형 건물 | |
CN109639118B (zh) | 开关电源的自供电电路、控制芯片及开关电源和电气装置 | |
KR20210025284A (ko) | 에너지 하베스터용 부하 연결 장치 | |
US20170141578A1 (en) | Multi-input power manager | |
Wang et al. | Power management for sub-mW energy harvester with adaptive hybrid energy storage | |
TWI467357B (zh) | 電源管理系統與電源管理方法 | |
US20170338657A1 (en) | Micro grid stabilization device | |
JP2019046157A (ja) | センサ装置及びセンサ装置の制御方法 | |
Heo et al. | Efficient maximum power tracking of energy harvesting using a μcontroller for power savings | |
JP2018074613A (ja) | 電子装置 | |
JP2018050436A (ja) | 電源装置および電源制御方法 | |
JP6796843B2 (ja) | 蓄電回路 | |
JP2018151857A (ja) | 電源装置および電源制御方法 | |
TW201123682A (en) | Solar storage system and method of charge using the same | |
Bai et al. | Battery-free sensor tag for IoT applications |