JP6544247B2 - Charging device, charging device control program and method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、充電装置、充電装置制御プログラム及びその方法に関する。 The present invention relates to a charging device, a charging device control program, and a method for the same.
太陽電池が発電した電力を、ダイオードを介することなく充電部に供給する充電装置が知られる(例えば、特許文献1を参照)。一例では、充電装置は、太陽電池が発電した電力を充電するキャパシタに接続されたスイッチの切替周波数を調節して、基準電圧と太陽電池の端子電圧とを等しくして、太陽電池を最大効率で動作させる電圧に太陽電池の電圧を制御する。太陽電池の電圧を最大効率で動作させる電圧に基準電圧を一致させるように制御することで、充電装置は、太陽電池が受ける光の強さ及び太陽電池の温度の変動にかかわらず太陽電池を最大効率で動作させることが可能になる。 There is known a charging device which supplies power generated by a solar cell to a charging unit without passing through a diode (see, for example, Patent Document 1). In one example, the charging device adjusts the switching frequency of the switch connected to the capacitor that charges the power generated by the solar cell, equalizes the reference voltage and the terminal voltage of the solar cell, and maximizes the solar cell efficiency. Control the voltage of the solar cell to the operating voltage. By controlling the voltage of the solar cell to match the reference voltage to the voltage that operates at maximum efficiency, the charging device maximizes the solar cell regardless of the intensity of light received by the solar cell and the variation of the temperature of the solar cell. It is possible to operate at efficiency.
しかしながら、太陽電池を最大効率で動作させる電圧は、太陽電池が受ける光の強さ、太陽電池の温度、及び太陽電池の製造ばらつき等の種々の条件に基づくものなので、太陽電池を最大効率で動作させる電圧と基準電圧とを一致させることは容易ではない。 However, since the voltage that operates the solar cell at maximum efficiency is based on various conditions such as the intensity of light received by the solar cell, the temperature of the solar cell, and manufacturing variations of the solar cell, the solar cell operates at maximum efficiency It is not easy to match the voltage to be generated with the reference voltage.
一実施形態では、発電装置を最大効率で動作させる電圧が未知の場合でも、動作条件の変化に関わらず発電装置を最大効率で動作可能な充電装置を提供することを目的とする。 In one embodiment, it is an object of the present invention to provide a charging device capable of operating the power generation device at maximum efficiency regardless of changes in operating conditions even when the voltage for operating the power generation device at maximum efficiency is unknown.
1つの態様では、充電装置は、入力電圧検出部と、スイッチドキャパシタと、充電部と、制御部とを有する。入力電圧検出部は、発電装置から入力される入力電圧を検出する。スイッチドキャパシタは、キャパシタと、キャパシタの一端を入力電圧検出部の一端に接続される第1端子と、第2端子とに交互に接続するスイッチとを有する。充電部は、第2端子に一端が接続される。制御部は、入力電圧取得部と、切替周波数調整部と、切替信号出力部とを有し、スイッチを制御する。入力電圧取得部は入力電圧を取得し、切替周波数調整部はスイッチを第1端子と第2端子との間で切替える切替周波数と、入力電圧とを乗算して演算される演算値が最大になるように切替周波数を調整する。切替信号出力部は、切替周波数で第1端子と第2端子との間で切替えることを示す切替信号をスイッチに出力する。 In one aspect, the charging device includes an input voltage detection unit, a switched capacitor, a charging unit, and a control unit. The input voltage detection unit detects an input voltage input from the power generation device. The switched capacitor has a capacitor, a first terminal connected to one end of the capacitor to one end of the input voltage detection unit, and a switch connected alternately to the second terminal. The charging unit has one end connected to the second terminal. The control unit includes an input voltage acquisition unit, a switching frequency adjustment unit, and a switching signal output unit, and controls the switch. The input voltage acquisition unit acquires the input voltage, and the switching frequency adjustment unit maximizes the calculated value calculated by multiplying the switching frequency at which the switch is switched between the first terminal and the second terminal and the input voltage. Adjust the switching frequency as follows. The switching signal output unit outputs a switching signal indicating switching between the first terminal and the second terminal at the switching frequency to the switch.
一実施形態では、発電装置を最大効率で動作させる電圧が未知の場合でも、動作条件の変化に関わらず発電装置を最大効率で動作可能な充電装置を提供することができる。 In one embodiment, it is possible to provide a charging device capable of operating the power generation device at maximum efficiency regardless of changes in operating conditions, even when the voltage that causes the power generation device to operate at maximum efficiency is unknown.
以下図面を参照して、本発明に係る充電装置、充電装置制御プログラム及びその方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。 Hereinafter, a charging device, a charging device control program, and a method therefor according to the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to those embodiments.
(実施形態に係る充電装置の概要)
実施形態に係る充電装置は、発電装置から入力される電力をスイッチドキャパシタを介して充電部に充電する。スイッチドキャパシタの切替周波数を入力電圧と切替周波数とを乗算して演算される演算値が最大になるように調整することで、発電装置を最大効率で動作させる電圧が未知の場合でも、発電装置が最大効率で動作するように充電することが可能になる。
(Overview of Charging Device According to Embodiment)
The charging device according to the embodiment charges the power input from the power generation device to the charging unit via the switched capacitor. By adjusting the switching frequency of the switched capacitor by multiplying the input voltage by the switching frequency so as to maximize the calculated value, even when the voltage for operating the power generation apparatus at maximum efficiency is unknown, the power generation apparatus Can be charged to operate at maximum efficiency.
(第1実施形態に係る充電装置を含む発電システムの構成及び機能)
図1は、第1実施形態に係る充電装置を含む発電システムのブロック図である。
(Configuration and Function of Power Generation System Including Charging Device According to First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a power generation system including the charging device according to the first embodiment.
発電システム100は、充電装置1と、太陽電池101と、負荷102とを有する。太陽電池101は、受光した光を電力に変換して充電装置1に出力する発電装置である。充電装置1は、太陽電池101から入力された電力を充電すると共に、負荷102に出力する。負荷102は、充電装置1から入力された電力を使用して所定の処理を実行する。充電装置1は、入力電圧検出部10と、スイッチドキャパシタ11と、ローパスフィルタ12と、充電部13と、記憶部19と、制御部20とを有する。
The
入力電圧検出部10は、一端が太陽電池101の正極に接続され、他端が太陽電池101の負極と共に接地され、太陽電池101から充電装置1に入力された電力の入力電圧を検出し、検出した入力電圧を制御部20に出力する。入力電圧検出部10は、一例では電圧計を含む。
The input
スイッチドキャパシタ11は、キャパシタ14と、スイッチ15と、第1端子16と、第2端子17とを含む。キャパシタ14は、一端がスイッチ15に接続され、他端が接地される。スイッチ15は、制御部20から入力される切替信号に応じて、キャパシタ14の一端を第1端子16及び第2端子17に交互に接続する。スイッチ15は、一対のMOSFETを含む。一対のMOSFETのそれぞれのゲートは制御部20に接続され、一対のMOSFETのそれぞれのソースはキャパシタ14の一端に接続される。一対のMOSFETの一方のドレインは第1端子16に接続され、一対のMOSFETの他方のドレインは第2端子17に接続される。第1端子16は、太陽電池101の正極及び入力電圧検出部10の一端に接続される。第2端子17は、ローパスフィルタ12の一端に接続される。
The switched
スイッチドキャパシタ11は、スイッチ15がキャパシタ14と第1端子16とを接続するときに、太陽電池101から入力される電力をキャパシタ14に充電する。また、スイッチドキャパシタ11は、スイッチ15がキャパシタ14と第2端子17とを接続するときに、充電した電力をローパスフィルタ12を介して充電部13及び負荷102に出力する。
The switched
ローパスフィルタ12は、一端が第2端子17に接続され、他端が充電部13及び負荷102に入力され、キャパシタ14から入力される電力を平滑化して充電部13及び負荷102に出力する。
One end of the low-
充電部13は、太陽電池101からスイッチドキャパシタ11及びローパスフィルタ12を充電する二次電池である。一例では、充電部13は、鉛蓄電池を含む。
The
記憶部19は、例えば、半導体メモリを有し、制御部20による演算処理に用いられるドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。また、記憶部19は、アプリケーションプログラムとして、スイッチ15を制御して太陽電池101から入力される電圧を充電する充電プログラム等を記憶する。コンピュータプログラムは、例えばCD−ROM、DVD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部19にインストールされてもよい。
The
制御部20は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。制御部20は、種々の演算処理を実行するものであり、例えば、CPU(Central Processing Unit)である。制御部20は、各種演算処理が記憶部19に記憶されているプログラム等に応じて適切な手順で実行されるように、スイッチ15の動作を制御する。制御部20は、記憶部19に記憶されているプログラム(ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等)に基づいて処理を実行する。また、制御部20は、複数のプログラム(アプリケーションプログラム等)を並列に実行することができる。
The
制御部20は、入力電圧取得部21と、入力電圧判定部22と、切替周波数調整部23と、切替信号出力部24とを有する。切替周波数調整部23は、演算部31と、演算値判定部32と、周波数調整部33とを有する。制御部20が有するこれらの各部は、制御部20が有するプロセッサ上で実行されるプログラムによって実装される機能モジュールである。あるいは、制御部20が有するこれらの各部は、独立した集積回路、マイクロプロセッサ、又はファームウェアとして充電装置1に実装されてもよい。
The
(第1実施形態に係る充電装置の動作)
図2は、充電装置1による充電処理のフローチャートである。充電処理は、予め記憶部19に記憶されているプログラムに基づいて、主に制御部20により、充電装置1の各要素と協働して実行される。
(Operation of the charging device according to the first embodiment)
FIG. 2 is a flowchart of the charging process by the charging
まず、入力電圧取得部21は、入力電圧検出部10が検出した太陽電池101から入力される入力電圧Vinを入力電圧検出部10から取得する(S101)。次いで、入力電圧判定部22は、入力電圧検出部10が取得した入力電圧Vinが所定のしきい値電圧Vthよりも大きいか否かを判定する(S102)。夜間等で太陽電池101が発電する電力が小さいために、入力電圧Vinがしきい値電圧Vth以下であると判定される(S102)と、処理はS101に戻る。入力電圧Vinがしきい値電圧Vthよりも大きいと判定される(S102)まで、S101〜S102の処理は繰り返される。
First, the input
入力電圧Vinがしきい値電圧Vthよりも大きいと判定される(S102)と、演算部31は、切替周波数を初期周波数f0に設定する(S103)。次いで、演算部31は、入力電圧Vinと初期周波数f0に設定された切替周波数fとを乗算して、演算値M0を演算する(S104)。演算された演算値M0は、記憶部19に記憶される。
When it is determined that the input voltage V in is larger than the threshold voltage V th (S102), the
次いで、周波数調整部33は、初期周波数f0に設定された切替周波数fに変動周波数Δfを加算する(S105)。次いで、入力電圧取得部21は、太陽電池101から入力される入力電圧Vinを入力電圧検出部10から取得する(S106)。次いで、演算部31は、S106の処理で取得された入力電圧VinとS105の処理で演算された切替周波数fとを乗算して、演算値Mを演算する(S107)。演算された演算値Mは、記憶部19に記憶される。
Then, the
次いで、演算値判定部32は、演算値Mが切替周波数fの変化に応じて増加しているか否かを判定する(S108)。すなわち、演算値判定部32は、
Next, the calculation
の判定処理を実行する。ここでは、M(t+1)はS107の処理で演算された演算値Mであり、M(t)はS104の処理で演算された演算値M0である。また、f(t+1)はS105の処理で演算された切替周波数fであり、f(t)は初期周波数f0である。 Execute the judgment process of Here, M (t + 1) is the calculated value M calculated in the process of S107, and M (t) is the calculated value M 0 calculated in the process of S104. Further, f (t + 1) is the switching frequency f calculated in the process of S105, and f (t) is the initial frequency f 0 .
図3(a)は充電状態のスイッチドキャパシタ11を示す図であり、図3(b)は放電状態のスイッチドキャパシタ11を示す図である。
FIG. 3A is a view showing the switched
キャパシタ14の容量値C〔F〕と、入力電圧Vから1周期当たりの充電量q〔C〕は、
The capacitance value C [F] of the
で示される。1秒当たりの充電量Q〔C〕は、1周期当たりの充電量q〔C〕と切替周波数f〔Hz〕とから It is indicated by. The charge amount Q [C] per second is obtained from the charge amount q [C] per cycle and the switching frequency f [Hz].
で示される。電流I〔A〕は一秒当たりの電荷量Q〔C〕と等価なので、 It is indicated by. Since the current I [A] is equivalent to the charge quantity Q [C] per second,
で示されるので、 As indicated by
とすることができ、演算値Mの大きさの変動は、太陽電池101から入力される電力P(=IVin)の変動に略等しくなる。
The variation of the magnitude of the operation value M is substantially equal to the variation of the power P (= IV in ) input from the
演算値Mが切替周波数fの変化に応じて増加していると判定される(S108)と、周波数調整部33は、S105で演算された切替周波数fに変動周波数Δfを加算して、切替周波数fを更に増加させる(S109)。また、演算値Mが切替周波数fの変化に応じて増加していないと判定される(S108)と、周波数調整部33は、S105で演算された切替周波数fから変動周波数Δfを減算して、切替周波数fを減少させる(S110)。次いで、切替信号出力部24は、切替周波数fで第1端子16と第2端子17との間で切替えることを示す切替信号をスイッチ15に出力する(S111)。次いで、入力電圧判定部22は、入力電圧検出部10が取得した入力電圧Vinが所定のしきい値電圧Vthよりも大きいか否かを判定する(S112)。
When it is determined that the calculated value M is increasing according to the change of the switching frequency f (S108), the
以降、入力電圧検出部10が取得した入力電圧Vinが所定のしきい値電圧Vth以下であると判定される(S112)まで、S106〜S112の処理は、繰り返される。S106〜S112の処理が実行される毎に、S108での判定結果に応じて調整された切替周波数fで第1端子16と第2端子17との間で切替えることを示す切替信号がスイッチ15に出力される。
Thereafter, the processes of S106 to S112 are repeated until it is determined that the input voltage V in acquired by the input
図4は、充電装置1による充電処理の切替周波数fと太陽電池101の電力Pとの関係を示す図である。図4において、横軸は切替周波数fを示し、縦軸は太陽電池101の電力Pを示す。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the switching frequency f of the charging process by the charging
初期周波数f0に変動周波数Δfを加算したf1のときの演算値Mに対応する電力P1は、初期周波数f0のときの演算値Mに対応する電力P0よりも大きいので、周波数調整部33は、切替周波数fに変動周波数Δfを加算して切替周波数fをf2にする。次いで、f2のときの演算値Mに対応する電力P2は、切替周波数f1のときの演算値Mに対応する電力P1よりも大きいので、周波数調整部33は、切替周波数fに変動周波数Δfを加算して切替周波数fをf3にする。次いで、f3のときの演算値Mに対応する電力P3は、切替周波数f2のときの演算値Mに対応する電力P2以下であるので、周波数調整部33は、切替周波数fから変動周波数Δfを減算して切替周波数fをf2にする。次いで、f2のときの演算値Mに対応する電力P2は、切替周波数f3のときの演算値Mに対応する電力P3より大きいので、周波数調整部33は、切替周波数fから変動周波数Δfを減算して切替周波数fをf1にする。次いで、f1のときの演算値Mに対応する電力P1は、切替周波数f2のときの演算値Mに対応する電力P2以下であるので、周波数調整部33は、切替周波数fに変動周波数Δfを加算して切替周波数fをf2にする。
Since the power P 1 corresponding to the calculated value M when the initial frequency f 0 f 1 obtained by adding the fluctuation frequency Δf in is greater than the power P 0 corresponding to the calculated value M when the initial frequency f 0, a frequency adjustment The
切替周波数fがf2からf3になり、太陽電池101の電力PがにP2からP3に減少すると、切替周波数fを減少方向、すなわち反対方向のf2に変化させる。一方、切替周波数fがf2からf1になり、太陽電池101の電力PがにP2からP1に減少すると、切替周波数fを増加方向、すなわち反対方向のf2に変化させる。
Switching frequency f is from f 2 to f 3, the power P of the
周波数調整部33は、演算値Mが切替周波数fの変化に応じて増加していると判定されたときに、切替周波数fを同一方向に変化させる。また、周波数調整部33は、演算値Mが切替周波数fの変化に応じて増加していないと判定されたときに、切替周波数fを反対方向に変化させる。周波数調整部33が演算値Mが切替周波数fの変化に応じて増加していないと判定されたときに切替周波数fを反対方向に変化させることで、電力切替周波数fは、太陽電池101の電力Pが最大になる最適動作点の近傍のf1とf3との間で制御される。充電装置1は、S106〜S112の処理を繰り返すことにより、太陽電池101の電力Pが最大になる最適動作点の近傍の切替周波数fでスイッチ15が切替え動作することが可能になる。
The
そして、入力電圧検出部10が取得した入力電圧Vinが所定のしきい値電圧Vth以下であると判定される(S112)と、処理は終了する。
Then, when it is determined that the input voltage V in acquired by the input
図5(a)は充電装置1の動作検証のためのSPICEネットリストであり、図5(b)は図5(a)に示すSPICEネットリストによるSPICEシミュレーションにより得られた充電電流の経時変化を示す図である。図5(b)において、横軸は太陽電池101が発電を開始してからの経過時間を示し、縦軸はキャパシタ14に入力される充電電流を示す。
FIG. 5 (a) is a SPICE net list for operation verification of the
充電装置1では、太陽電池101から入力される電力が大きいためにキャパシタ14に入力される充電電流が大きいときは、比較的早い時間で充電電流の変動の大きさが小さくなる。一方、太陽電池101から入力される電力が小さいためにキャパシタ14に入力される充電電流が小さいときは、充電電流の変動は、比較的長い時間継続するものの、時間の経過に従って、充電電流の変動幅は小さくなる。
In the
(第2実施形態に係る充電装置を含む発電システムの構成及び機能)
図6は、第2実施形態に係る充電装置を含む発電システムのブロック図である。
(Configuration and Function of Power Generation System Including Charging Device According to Second Embodiment)
FIG. 6 is a block diagram of a power generation system including the charging device according to the second embodiment.
発電システム200は、制御部20の代わりに制御部40が配置される充電装置2が充電装置1の代わりに配置されることが発電システム100と相違する。制御部40は、演算部31及び演算値判定部32の代わりに演算部41及び演算値判定部42を有する切替周波数調整部43を切替周波数調整部23の代わりに有することが制御部20と相違する。演算部41及び演算値判定部42以外の発電システム200の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された発電システム100の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
The
(第2実施形態に係る充電装置の動作)
図7は、充電装置2による充電処理のフローチャートである。充電処理は、予め記憶部19に記憶されているプログラムに基づいて、主に制御部40により、充電装置2の各要素と協働して実行される。
(Operation of Charging Device According to Second Embodiment)
FIG. 7 is a flowchart of the charging process by the charging
S201からS203の処理はS101〜S103の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。次いで、演算部41は、入力電圧Vinの二乗と初期周波数f0に設定された切替周波数fとを乗算して、演算値S0を演算する(S204)。演算された演算値S0は、記憶部19に記憶される。次いで、周波数調整部33は、初期周波数f0に設定された切替周波数fに変動周波数Δfを加算する(S205)。次いで、入力電圧取得部21は、太陽電池101から入力される入力電圧Vinを入力電圧検出部10から取得する(S206)。次いで、演算部31は、S106の処理で取得された入力電圧Vinの二乗とS105の処理で演算された切替周波数fとを乗算して、演算値Sを演算する(S207)。演算された演算値Sは、記憶部19に記憶される。
Since the processes of S201 to S203 are the same as the processes of S101 to S103, detailed description will be omitted here. Then, the
次いで、演算値判定部42は、演算値Mが切替周波数fの変化に応じて増加しているか否かを判定する(S208)。すなわち、演算値判定部42は、
Next, the calculation
の判定処理を実行する。ここでは、S(t+1)はS207の処理で演算された演算値Sであり、S(t)はS204の処理で演算された演算値S0である。また、f(t+1)はS205の処理で演算された切替周波数fであり、f(t)は初期周波数f0である。 Execute the judgment process of Here, S (t + 1) is the calculated value S calculated in the process of S207, and S (t) is the calculated value S 0 calculated in the process of S204. Further, f (t + 1) is the switching frequency f calculated in the process of S205, and f (t) is the initial frequency f 0 .
太陽電池101から入力される電力Pは、
The power P input from the
で示されるので、 As indicated by
とすることができ、演算値Sの大きさの変動は、太陽電池101から入力される電力Pの変動に比例することになる。S209からS212の処理はS109〜S112の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
The variation of the magnitude of the operation value S is proportional to the variation of the power P input from the
周波数調整部33は、演算値Sが切替周波数fの変化に応じて増加していると判定されたときに、切替周波数fを同一方向に変化させる。また、周波数調整部33は、演算値Sが切替周波数fの変化に応じて増加していないと判定されたときに、切替周波数fを反対方向に変化させる。周波数調整部33が演算値Sが切替周波数fの変化に応じて増加していないと判定されたときに切替周波数fを反対方向に変化させることで、電力切替周波数fは、太陽電池101の電力Pが最大になる最適動作点の近傍の周波数で制御される。充電装置1は、S206〜S212の処理を繰り返すことにより、太陽電池101の電力Pが最大になる最適動作点の近傍の切替周波数fでスイッチ15が切替え動作することが可能になる。
The
(第3実施形態に係る充電装置を含む発電システムの構成及び機能)
図8は、第3実施形態に係る充電装置を含む発電システムのブロック図である。
(Configuration and Function of Power Generation System Including Charging Device According to Third Embodiment)
FIG. 8 is a block diagram of a power generation system including the charging device according to the third embodiment.
発電システム300は、DC−DCコンバータ18を有する充電装置3が充電装置1の代わりに配置されることが発電システム100と相違する。DC−DCコンバータ18を以外の発電システム300の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された発電システム100の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
The
DC−DCコンバータ18は、入力電圧検出部10とスイッチドキャパシタ11との間に配置され、太陽電池101から入力される電圧を所定の変換電圧に変換して、スイッチドキャパシタ11に出力する。
The DC-
発電システム300は、DC−DCコンバータ18が所定の変換電圧をスイッチドキャパシタ11に出力するので、太陽電池101から入力される入力電圧の変動にかかわらず一定の電圧をスイッチドキャパシタ11に入力可能である。発電システム300では、太陽電池101から入力される入力電圧の変動にかかわらず一定の電圧をスイッチドキャパシタ11に入力されるので、単位時間当たりにキャパシタ14に充電される電荷を一定にすることができる。
In the
(実施形態に係る充電装置の作用効果)
実施形態に係る充電装置は、スイッチドキャパシタの切替周波数を入力電圧と切替周波数とから演算される演算値が最大になるように調整するので、発電装置を最大効率で動作させる電圧が未知の場合でも、発電装置が最大効率で動作する電圧で充電できる。
(Operation effect of the charging device according to the embodiment)
Since the charging device according to the embodiment adjusts the switching frequency of the switched capacitor so that the calculated value calculated from the input voltage and the switching frequency is maximized, when the voltage for operating the power generation device at maximum efficiency is unknown However, the generator can be charged with a voltage that operates at maximum efficiency.
また、実施形態に係る充電装置は、スイッチドキャパシタ11により、太陽電池101と充電部13との間の電気接続を遮断することができるので、逆流防止用のダイオードを太陽電池101と充電部13との間に配置しなくてよい。実施形態に係る充電装置は、逆流防止用のダイオードを太陽電池101と充電部13との間に配置されないので、逆流防止用のダイオードの順方向電圧による電圧降下に起因する損失が発生するおそれはない。
In addition, since the charging device according to the embodiment can cut off the electrical connection between the
また、実施形態に係る充電装置は、スイッチドキャパシタ11を形成する一対のMOSFETが同時に短絡故障をする場合を除き、太陽電池101と充電部13とが短絡されることはない。実施形態に係る充電装置は、スイッチドキャパシタ11を形成する一対のMOSFETが同時に短絡故障しなければ、太陽電池101と充電部13とが短絡されないので、太陽電池101と充電部13とが短絡して充電部13が過充電されるおそれは低い。
Further, in the charging device according to the embodiment, the
また、実施形態に係る充電装置は、太陽電池101から入力される入力電流を検出することなく、太陽電池101が最大効率となるように切替周波数fを調整するので、入力電流を検出する電流検出装置を省略できるので、低コスト化が図れる。
In addition, since the charging apparatus according to the embodiment adjusts the switching frequency f so that the
また、第3実施形態に係る充電装置3では、DC−DCコンバータ18の出力電流を切替周波数fから演算できるので、DC−DCコンバータ18の出力電流を測定する電流検出装置を省略できるので、低コスト化が図れる。
Further, in the
(実施形態に係る充電装置の変形例)
発電システム100〜300は、太陽電池101を発電装置として採用するが、風力発電装置、セーベック温度差発電装置、地熱発電装置等の環境発電装置を含む他の発電装置を採用してもよい。
(Modification of the charging device according to the embodiment)
Although the
1〜3 充電装置
10 入力電圧検出部
11 スイッチドキャパシタ
13 充電部
20、40 制御部
21 入力電圧取得部
22 入力電圧判定部
23、43 切替周波数調整部
24 切替信号出力部
31、41 演算部
32、42 演算値判定部
33 周波数調整部
101 太陽電池(発電装置)
1 to 3
Claims (7)
キャパシタと、前記キャパシタの一端を前記入力電圧検出部の一端に接続される第1端子と、第2端子とに交互に接続するスイッチとを有するスイッチドキャパシタと、
前記第2端子に一端が接続される充電部と、
前記スイッチを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、
前記入力電圧を取得する入力電圧取得部と、
前記スイッチを前記第1端子と前記第2端子との間で切替える切替周波数と、前記入力電圧とを乗算して演算される演算値が最大になるように前記切替周波数を調整する切替周波数調整部と、
前記切替周波数で前記第1端子と前記第2端子との間で切替えることを示す切替信号を前記スイッチに出力する切替信号出力部と、
を有する充電装置。 An input voltage detection unit that detects an input voltage input from the power generation device;
A switched capacitor having a capacitor, and a switch that alternately connects one end of the capacitor to one end of the input voltage detection unit and a second terminal to the second terminal;
A charging unit whose one end is connected to the second terminal;
A control unit that controls the switch, the control unit including:
An input voltage acquisition unit that acquires the input voltage;
Switching frequency adjustment unit for adjusting the switching frequency such that the operation value calculated by multiplying the switching voltage by which the switch is switched between the first terminal and the second terminal and the input voltage is maximized When,
A switching signal output unit that outputs a switching signal indicating switching between the first terminal and the second terminal at the switching frequency to the switch;
With a charging device.
前記切替周波数と前記入力電圧とを乗算して前記演算値を生成する演算部と、
前記演算値が切替周波数の変化に応じて増加しているか否かを判定する値判定部と、
前記演算値が切替周波数の変化に応じて増加していると判定されたときに、前記切替周波数を同一方向に変化させ、前記演算値が切替周波数の変化に応じて減少していると判定されたときに、前記切替周波数を反対方向に変化させる周波数調整部と、
を有する、請求項1に記載の充電装置。 The switching frequency adjustment unit is
An arithmetic unit that generates the arithmetic value by multiplying the switching frequency by the input voltage;
A value determination unit that determines whether the calculated value increases according to a change in switching frequency;
When it is determined that the calculated value is increased according to the change of the switching frequency, it is determined that the changed frequency is changed in the same direction, and the calculated value is decreased according to the change of the switched frequency. A frequency adjustment unit that changes the switching frequency in the opposite direction when
The charging device according to claim 1, comprising:
キャパシタと、前記キャパシタの一端を前記入力電圧検出部の一端に接続される第1端子と、第2端子とに交互に接続するスイッチとを有するスイッチドキャパシタと、
前記第2端子に一端が接続される充電部と、
前記スイッチを制御する制御部と、を有する発電装置の制御方法であって、
前記入力電圧を取得し、
前記スイッチを前記第1端子と前記第2端子との間で切替える切替周波数と、前記入力電圧とを乗算して演算される演算値が最大になるように前記切替周波数を調整し、
前記切替周波数で前記第1端子と前記第2端子との間で切替えることを示す切替信号を前記スイッチに出力する、
ことを含む充電装置の制御方法。 An input voltage detection unit that detects an input voltage input from the power generation device;
A switched capacitor having a capacitor, and a switch that alternately connects one end of the capacitor to one end of the input voltage detection unit and a second terminal to the second terminal;
A charging unit whose one end is connected to the second terminal;
And a control unit that controls the switch.
Get the input voltage,
The switching frequency is adjusted so that the operation value calculated by multiplying the switching voltage by which the switch is switched between the first terminal and the second terminal, and the input voltage becomes maximum.
A switching signal indicating switching between the first terminal and the second terminal at the switching frequency is output to the switch.
Control method of the charging device including.
キャパシタと、前記キャパシタの一端を前記入力電圧検出部の一端に接続される第1端子と、第2端子とに交互に接続するスイッチとを有するスイッチドキャパシタと、
前記第2端子に一端が接続される充電部と、
前記スイッチを制御する制御部と、を有する発電装置の制御方法であって、
前記入力電圧を取得し、
前記スイッチを前記第1端子と前記第2端子との間で切替える切替周波数と、前記入力電圧とを乗算して演算される演算値が最大になるように前記切替周波数を調整し、
前記切替周波数で前記第1端子と前記第2端子との間で切替えることを示す切替信号を前記スイッチに出力する、
処理を前記制御部に実行させる充電装置制御プログラム。 An input voltage detection unit that detects an input voltage input from the power generation device;
A switched capacitor having a capacitor, and a switch that alternately connects one end of the capacitor to one end of the input voltage detection unit and a second terminal to the second terminal;
A charging unit whose one end is connected to the second terminal;
And a control unit that controls the switch.
Get the input voltage,
The switching frequency is adjusted so that the operation value calculated by multiplying the switching voltage by which the switch is switched between the first terminal and the second terminal, and the input voltage becomes maximum.
A switching signal indicating switching between the first terminal and the second terminal at the switching frequency is output to the switch.
A charging device control program that causes the control unit to execute a process.
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