JP2021151022A - 電源装置 - Google Patents
電源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021151022A JP2021151022A JP2020046723A JP2020046723A JP2021151022A JP 2021151022 A JP2021151022 A JP 2021151022A JP 2020046723 A JP2020046723 A JP 2020046723A JP 2020046723 A JP2020046723 A JP 2020046723A JP 2021151022 A JP2021151022 A JP 2021151022A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage battery
- power
- solar cell
- cell panel
- control circuit
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】 天候や時間帯に左右されずに安定して動作する太陽電池パネルを含む電源装置を提供する。【解決手段】 電源装置1は、太陽光で発電する太陽電池パネル4と、太陽電池パネルの発電電力を蓄電するとともに負荷装置に放電可能な蓄電池2と、太陽電池パネル4から蓄電池2への充電と、蓄電池2から負荷装置3への放電とを制御する制御部9と、を備える。制御部9は、太陽電池パネル4による発電電力が所定電力以上のときは太陽電池パネル4からの給電により、発電電力が所定電力未満となるときは、蓄電池2からの給電により動作する。【選択図】図1
Description
本発明は、電源装置に関する。
太陽電池パネルで発電した電力により動作する装置が知られている。しかし、太陽電池パネルは、日射の確保できない夜間や曇天時には発電を行うことができないため装置を動作させることができない。そこで、発電した電力を蓄電するための蓄電池を備えた装置が提案されている(特許文献1)。
上記装置は、蓄電池への充電及び蓄電池からの放電を制御するために、制御回路を備えている。制御回路は、昼間は太陽電池パネルからの出力により、夜間は蓄電池からの出力により動作するようになっている。しかし、太陽電池パネルからの出力は天候に左右されて不安定であるため、制御回路を安定して動作させるためにさらに別の電源が必要となっていた。
本発明は、上記問題点に鑑みて、その目的は、太陽電池パネルが発電し、制御回路が天候に左右されずに安定して動作する電源装置を提供することにある。
<本発明の第1の態様>
本発明の第1の態様の電源装置は、太陽光で発電する太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルで発電された電力を蓄電するとともに負荷装置に放電可能な蓄電池と、所定電力で動作し、前記太陽電池パネルから前記蓄電池への充電と、前記蓄電池から前記負荷装置への放電とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記太陽電池パネルによる発電電力が前記所定電力以上のときは前記太陽電池パネルから給電されて動作し、前記発電電力が前記所定電力未満となるときは、前記発電電力に加えて前記蓄電池から給電されて動作する。
本発明の第1の態様の電源装置は、太陽光で発電する太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルで発電された電力を蓄電するとともに負荷装置に放電可能な蓄電池と、所定電力で動作し、前記太陽電池パネルから前記蓄電池への充電と、前記蓄電池から前記負荷装置への放電とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記太陽電池パネルによる発電電力が前記所定電力以上のときは前記太陽電池パネルから給電されて動作し、前記発電電力が前記所定電力未満となるときは、前記発電電力に加えて前記蓄電池から給電されて動作する。
上記構成により、太陽電池パネルによる発電電力が所定電力より低下したときは、所定電力に対する発電電力の不足分は、蓄電池から制御部への放電によって補われるので、制御部は安定してその動作を継続できる。
<本発明の第2の態様>
本発明の第2の態様の電源装置は、上記第1の態様において、前記太陽電池パネルから前記蓄電池への充電をオンオフする電解効果トランジスタ(FET)をさらに有し、前記FETは、寄生ダイオードのアノードが前記蓄電池の正極に接続されると共にカソードが前記太陽電池パネルの正極に接続されるように、前記太陽電池パネルと前記蓄電池との間に接続される。
本発明の第2の態様の電源装置は、上記第1の態様において、前記太陽電池パネルから前記蓄電池への充電をオンオフする電解効果トランジスタ(FET)をさらに有し、前記FETは、寄生ダイオードのアノードが前記蓄電池の正極に接続されると共にカソードが前記太陽電池パネルの正極に接続されるように、前記太陽電池パネルと前記蓄電池との間に接続される。
上記構成により、発電電力が制御部の動作電力未満となるとき、動作電力の不足分は、寄生ダイオードを介して蓄電池から制御部へ供給される。従って、制御部は動作を継続できる。寄生ダイオードは、太陽電池パネルから蓄電池への充電をオンオフするFETに含まれているので、蓄電池から制御部に給電するために別の部品を設けずに済むので、電源装置の構成を簡単にできる。
<本発明の第3の態様>
本発明の第3の態様の電源装置は、上記第1又は第2の態様において、前記蓄電池から前記負荷装置への放電をオンオフするスイッチ素子をさらに有し、前記制御部は、前記スイッチ素子のオンオフを制御する。上記構成により、充電制御と放電制御とを単一の制御部で行うことができるので、電源装置の構成を簡単にして部品総数を削減できる。
本発明の第3の態様の電源装置は、上記第1又は第2の態様において、前記蓄電池から前記負荷装置への放電をオンオフするスイッチ素子をさらに有し、前記制御部は、前記スイッチ素子のオンオフを制御する。上記構成により、充電制御と放電制御とを単一の制御部で行うことができるので、電源装置の構成を簡単にして部品総数を削減できる。
本開示によれば、蓄電池の充放電を制御する制御部が時間帯や天候に左右されずに安定して動作する電源装置を提供することができる。
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図1に示す電源装置1は、太陽光によって発電された電力を蓄電池2に蓄電し、負荷装置3が接続されると負荷装置3に対し蓄電池2からの電力を給電する。電源装置1は、太陽電池パネル4と、太陽電池パネル4の発電電力で充電される蓄電池2と、太陽電池パネル4から蓄電池2への充電をオンオフする充電スイッチ5と、蓄電池2から負荷装置3への放電をオンオフする放電スイッチ6と、充電電流検出器7と、放電電流検出器8と、蓄電池2の充放電を制御する制御回路9とを有する。負荷装置3は、例えば街灯であり、蓄電池2の電力により動作可能な装置である。
太陽電池パネル4は、例えばシリコンなどの半導体で作製され、太陽光が入射すると直流電流を生成する。太陽電池パネル4の正極は、高電位ラインL1に接続され、負極は低電位ラインL2に接続される。
蓄電池2は、ニッケル水素電池などの二次電池セルの複数個を直列に接続して構成され、太陽電池パネル4の発電電力を蓄電する。蓄電池2は、出力端子10、11に負荷装置3が接続され放電スイッチ6がオンになると、負荷装置3に向けて放電する。直列に接続される二次電池セルの個数は、負荷装置3が必要とする入力電圧に応じて決められる。
ダイオード12が、太陽電池パネル4への電流の逆流を防止するために、高電位ラインL1に挿入される。具体的には、ダイオード12のアノードが太陽電池パネル4の正極に接続され、カソードが蓄電池2の正極側に接続される。
充電スイッチ5は、例えばPチャネル型MOSFETからなる。MOSFET5のソースが太陽電池パネル4の正極側に接続され、ドレインが蓄電池2の正極側に接続され、ゲートが制御回路9に接続される。さらに、MOSFET5は、寄生ダイオードのアノードが蓄電池2の正極側に、カソードがダイオード12のカソードに接続されるように高電位ラインL1に挿入される。充電スイッチ5は、制御回路9からMOSFETのゲートへの信号によりオンオフを切替える。充電スイッチ5は、オンになると太陽電池パネル4からの電流を蓄電池2に向けて流し蓄電池2を充電する。
放電スイッチ6は、蓄電池2の正極と高電位側の出力端子10との間に接続され、制御回路9からの信号によりオンオフされる。放電スイッチ6がオンになると、蓄電池2から負荷装置3に向けて放電が開始される。なお、放電スイッチ6はスイッチ素子の一例である。
充電電流検出器7は、低電位ラインL2に直列に接続された抵抗器からなり、蓄電池2を流れる充電電流IBを検出する。放電電流検出器8は、蓄電池2の正極と出力端子10との間に接続された抵抗器からなり、蓄電池2から流れる放電電流ICを検出する。
制御回路9は、マイコンからなり、高電位ラインL1と低電位ラインL2との間に接続された電源IC13を介して、制御回路9を動作させる動作電力が供給される。通常は、太陽電池パネル4からの発電電力が動作電力として制御回路9に供給される。制御回路9には、蓄電池の電池電圧VB、充電電流検出器で検出された充電電流IB、サーミスタにて検出された電池温度Tが入力される。制御回路9は、入力された蓄電池2の電池電圧VB、充電電流IB、及び電池温度Tに基づいて、蓄電池2の状態を判断し、充電スイッチ5のオンオフを制御する。制御回路9は、負荷装置3が接続された場合は、さらに、電池電圧VB、放電電流IC、電池温度Tに基づき、放電スイッチ6のオンオフを制御する。なお、制御回路9は制御部の一例である。
次に、電源装置1の動作について説明する。
太陽電池パネル4は、昼間は、太陽光の入射により発電して電力を出力する。太陽電池パネル4からの発電電力は、電源IC13を介して制御回路9に供給される。制御回路9への供給電力が、制御回路9の動作に必要な電力(以下、動作電力と称す)を満たしていると、制御回路9は制御を開始する。次に、制御回路9は、電池電圧VBに基づき蓄電池2の充電が必要と判断すると(ステップS1:YES)、充電スイッチ5をオンにして蓄電池2の充電を開始する(ステップS2)。なお、動作電力は、所定電力の一例である。
蓄電池2を充電しているとき、制御回路9は、蓄電池2への充電量を積算し、蓄電池2の満充電を判断した場合には(ステップS3:YES)、充電スイッチ5をオフにして蓄電池2の充電を停止し、蓄電池2の過充電を防止する(ステップS4)。このとき、制御回路9は、太陽電池パネル4の発電電力により動作を継続する。
このように、ステップS1〜S4では、制御回路9は、太陽電池パネル4の発電電力により安定した動作を継続する。
一方、天候不良や日没により照度が低下して太陽電池パネル4の発電電力が動作電力未満になると(ステップS5:YES)、電源IC13の入力側の電圧が蓄電池2の電池電圧VB以下であれば、動作電力の不足分が蓄電池2からの放電により寄生ダイオードを介して制御回路9に供給される。これにより、制御回路9は動作を継続することができる。このとき、蓄電池2が満充電であれば、制御回路9は、充電スイッチ5をオフに維持して過充電を防止する(ステップS6)。
発電電力が動作電力を下回っているときに、蓄電池2から制御回路9への放電により蓄電池2への充電が必要になったと判断される場合(ステップS7:YES)、制御回路9には、動作電力の不足分が蓄電池2より寄生ダイオードを介して供給されているので、制御回路9は動作を継続できる。従って、制御回路9は、充電スイッチ5をオンに切替えて蓄電池2の充電を開始する(ステップS8)。
このとき、蓄電池2の充電電流と、制御回路9の動作電力の不足分を補うための蓄電池2からの放電電流との向きは、互いに逆方向になる。従って、制御回路9への放電電流が蓄電池2への充電電流よりも多くなる場合、充電電流検出器7は、逆電流を検出する。逆電流の検出は、蓄電池2への実質的な充電が行われていないことを示すため、制御回路9は、充電スイッチ5をオフに切替えて蓄電池2の見かけ上の充電を停止させる。このとき、充電スイッチ5がオフになっても寄生ダイオードを介して蓄電池2から制御回路9に対して給電が行われているので、制御回路9は動作を継続できる。
次に、夜間のため太陽電池パネル4が発電できない場合、制御回路9には、蓄電池2から放電された電力が寄生ダイオードを介して供給されるので、制御回路9は動作を継続する。このとき、負荷装置3として街灯が接続された場合、制御回路9は、放電スイッチ6をオンにして、蓄電池2から街灯に向けて放電させる。そして、制御回路9は、電池電圧VBが所定値以下になったときに放電スイッチ6をオフに切替えて蓄電池2の放電を停止し、蓄電池2の過放電を防止する。
制御回路9の動作電力は、負荷装置3の消費電力に比較すると少量であるため、夜間の間、制御回路9の動作を継続させることができる。
このように、ステップS5〜S8では、発電電力が制御回路9の動作に不十分であっても、不足分の電力が蓄電池2より給電されるので、制御回路9は、安定した動作を継続できる。
上記実施の形態では、太陽電池パネル4での発電電力が制御回路9の動作電力を下回る場合、不足分の電力を、充電スイッチ5を構成するFETの寄生ダイオードを介して蓄電池2から制御回路9へ供給しているので、制御回路9の動作を継続させることができる。よって、制御回路の動作継続のために別に電源を設けずに済むので、電源装置1の構成を簡単にして、構成部品の数を減らすことができる。
さらに、蓄電池2の充電と蓄電池2からの放電との制御を、単一の制御回路9を用いて行っているので、電源装置1の構成を簡単にして、構成部品の数を減らすことができる。
なお、上記実施の形態において、充電スイッチ5としてPチャネル型MOSFETを用いたが、Nチャネル型MOSFETを用いても良い。この場合であっても、発電電力が制御回路9の動作電力に不足する場合に、蓄電池2から制御回路9に向けて電流を流すために、Nチャネル型MOSFETの寄生ダイオードのアノードが蓄電池2の正極側、カソードが制御回路側に接続されるように、MOSFETを高電位ラインL1に接続すれば良い。
1 電源装置
2 蓄電池
3 負荷装置
5 充電スイッチ
4 太陽電池パネル
9 制御回路
2 蓄電池
3 負荷装置
5 充電スイッチ
4 太陽電池パネル
9 制御回路
Claims (3)
- 太陽光で発電する太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルで発電された電力を蓄電するとともに負荷装置に放電可能な蓄電池と、
所定電力で動作し、前記太陽電池パネルから前記蓄電池への充電と、前記蓄電池から前記負荷装置への放電とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記太陽電池パネルによる発電電力が前記所定電力以上のときは前記太陽電池パネルから給電されて動作し、
前記発電電力が前記所定電力未満となるときは、前記発電電力に加えて前記蓄電池から給電されて動作する、電源装置。 - 前記太陽電池パネルから前記蓄電池への充電をオンオフする電解効果トランジスタ(FET)をさらに有し、
前記FETは、寄生ダイオードのアノードが前記蓄電池の正極に接続されると共にカソードが前記太陽電池パネルの正極に接続されるように、前記太陽電池パネルと前記蓄電池との間に接続される、請求項1記載の電源装置。 - 前記蓄電池から前記負荷装置への放電をオンオフするスイッチ素子をさらに有し、
前記制御部は、前記スイッチ素子のオンオフを制御する、請求項1または2に記載の電源装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020046723A JP2021151022A (ja) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 電源装置 |
PCT/JP2021/002795 WO2021186904A1 (ja) | 2020-03-17 | 2021-01-27 | 電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020046723A JP2021151022A (ja) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021151022A true JP2021151022A (ja) | 2021-09-27 |
Family
ID=77771169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020046723A Pending JP2021151022A (ja) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 電源装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2021151022A (ja) |
WO (1) | WO2021186904A1 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003330087A (ja) * | 2002-05-10 | 2003-11-19 | Canon Inc | 太陽電池を備えた交換レンズ |
JP2008131710A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電源システム、電源システムの制御方法、電源システムの制御方法を実行するためのプログラムおよび電源システムの制御方法を実行するためのプログラムを記録した記録媒体 |
JP2008141806A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Kuroi Electric Co Ltd | 太陽電池による蓄電池充電回路 |
-
2020
- 2020-03-17 JP JP2020046723A patent/JP2021151022A/ja active Pending
-
2021
- 2021-01-27 WO PCT/JP2021/002795 patent/WO2021186904A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021186904A1 (ja) | 2021-09-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9893527B2 (en) | Power storage system and power storage method | |
KR101516193B1 (ko) | 태양광 충전 제어 장치 및 그 제어 방법 | |
KR101852638B1 (ko) | 충방전 제어 회로 및 배터리 장치 | |
JP6950746B2 (ja) | 電源システム | |
US20050252546A1 (en) | Power source device and charge controlling method to be used in same | |
JP2000350378A (ja) | バッテリ蓄電装置 | |
EP2317597A1 (en) | Battery pack | |
US20110285354A1 (en) | Rechargeable battery controlling circuit, rechargeable battery controlling device, independent power system and battery pack | |
WO2012050195A1 (ja) | 電力供給システム | |
JP2012029513A (ja) | 太陽光発電による充放電制御装置及び太陽光発電による充放電制御方法 | |
JP2009153306A (ja) | 太陽光発電システム | |
JP2011250608A (ja) | 太陽電池システム | |
WO2012050180A1 (ja) | 優先回路及び電力供給システム | |
JP6142024B1 (ja) | 蓄電システム及び蓄電方法 | |
JP3485445B2 (ja) | 太陽電池式電源装置 | |
WO2021186904A1 (ja) | 電源装置 | |
KR102042392B1 (ko) | 에너지 저장 시스템 및 이를 포함하는 전자 시스템 | |
JP2004064855A (ja) | 光電池を使用した電源装置 | |
JP7052326B2 (ja) | 電源装置及び通信装置 | |
JP4977805B1 (ja) | 独立型電源装置 | |
JP6713101B2 (ja) | 蓄電池システム及び蓄電池の制御方法 | |
KR101022168B1 (ko) | 태양전지모듈용 전원관리장치의 제어방법 | |
JP2015073377A (ja) | 太陽電池電源装置 | |
JP2005210776A (ja) | バッテリーチャージャー付ポータブル電源システム | |
KR101885187B1 (ko) | 오프-그리드(Off-Grid) 전력공급장치용 배터리 시스템 |