JPH03285528A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の太陽電池に充電される蓄電池の充電制
御を行う太陽光発電装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の太陽光発電装置の概略構成図を第７図に示す。図
において、５１は太陽電池、５２は太陽電池５１の発電
電流を短絡させるシャント回路、５３はシャント回路５
２に設けられたトランジスタである。５４は逆流防止用
ダイオード、５５は太陽電池５１の発電電流を蓄電する
蓄電池、５６は蓄電池５５の端子電圧を検出するための
可変抵抗、５７は太陽電池５１または蓄電池５５によっ
て駆動される負荷である。５８は可変抵抗５６により検
出された充電電圧の大きさにしたがって、トランジスタ
５３をオンオフ制御して太陽電池５１の発電電流の短絡
を制御する制御回路である。

ここで、制御回路５８は、蓄電池５５の端子電圧が所定
電圧以上になったとき、トランジスタ５３をオンに維持
して太陽電池５１の発電電流をシャント回路５２で短絡
させ、太陽電池５１による蓄電池５５の充電を防止し、
もって、蓄電池５５の過充電を防止する（例えば特開昭
５２−９５９４５号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、近年太陽電池が低価格化したたために採
用する太陽電池が大型化し、上述の充電制御方式では対
応することが困難になってきている。すなわち、蓄電池
の容量に対し太陽電池からの充電電流が増大すると、従
来のように蓄電池の端子電圧のみの判断で蓄電池の充電
を制御する方式では、往々にして大電流状態で充電して
しまうことがあり、このために蓄電池の劣化が促進され
たり、暴爆事故を招く等のｒＪＪ題が生じる。特に、最
近は多用されるシール型の蓄電池においては。

保守の容易化を図るために大電流状態での充電は極力避
けなければならない。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は上述の問題点に鑑み案呂されたもので
あり、複数の太陽電池を用いた太陽光発電装置において
、大電流状態での充電と過充電電圧状態とを正確に検出
して、蓄電池の短寿命化や暴爆事故等を極力防止し、太
陽電池の発電電力を有効に利用できる充電方式を提供す
ることを目的とするものである。

〔１ｌｌＩ題を解決するための手段〕 上述のｌｌ１題は以下の手段により解決される。

すなわち、 複数の太陽電池で蓄電池を充電する太陽光発電装置にお
いて、 所定期間毎に全太陽電池を前記蓄電池と接続して充電を
行い、このときの充電電流と充電電圧との検出値を各太
陽電池毎に設定された基準値と比較し、該基準値が前記
検出値より大の太陽電池のみを前記蓄電池と接続する制
御回路を有してなる太陽光発電装置によって１１１題は
解決される。

〔作用〕

上記太陽光発電装置によれば、蓄電池の充電電流と充電
電圧とを各太陽電池毎に設定された基準値と比較するこ
とにより、必要な太陽電池のみで蓄電池の充電を行うの
で、蓄電池の大電流状態及び過充電電圧状態が極力防止
され、従来のように蓄電池が短寿命化したり、危険な暴
爆事故等の発生を回避することができる。

〔実施例〕

本発明に係る一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本案太陽光発電装置の概略構成図である。図に
おいてＰＶＩ〜ＰＶ３はそれぞれ太陽電池、８１〜Ｓ３
は各太陽電池の発電電流を短絡させるシャント回路、Ｔ
ＲＩ〜ＴＲ３は各シャント回路に設けられたトランジス
タである。Ｄ１〜Ｄ３は逆流防止用のダイオード、ＢＴ
は蓄電池、Ｂ１は蓄電池の充電電流ＩＢを検出するため
の分流器、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ充電電圧ＶＢを検出
するための分圧用抵抗である。Ｌは太陽電池Ｐｖ１〜Ｐ
Ｖ３のいずれかまたは蓄電池ＢＴによって駆動される負
荷である。

ＣＵは充電電流ＩＢ及び充電電圧ＶＢの大きさにしたが
って、トランジスタＴＲＩ〜ＴＲ３のいずれかをオンオ
フ制御して充電に不要な太陽電池の発電電流を短絡する
制御回路である。

分流器Ｂ１からの充電電流ＩＢは各太陽電池に対応する
電流比較手段としての電流比較器ＣＩＩ〜ＣＩ３に入力
される。これら比較器のそれぞれには可変抵抗ＲＩＩ〜
ＲＩ３が接続されており、充電電流ＩＢの電圧換算値と
各可変抵抗によって生ずる基準電圧値とを比較して得ら
れた結果が各電流比較器に対応するメモリＭ１〜Ｍ３に
入力される。

ここで、各電流比較器による制御について説明する。第
２図は太陽電池数による日射強度と充電電流ＩＢとの関
係を図示したものである。蓄電池ＢＴの許容電流値をＩ
Ｂ３とすれば、全ての太陽電池（ＰＶ１＋ＰＶ２＋ＰＶ
３）Ｔ：Ｍ電池ＢＴを充電したときに、充電電流ＩＢは
以下の■〜■の値をとりうる。

■：　ＩＢ＞ＩＢＩ ■：ＩＢ２＜ＩＢ≦ＩＢＩ ■：　ＩＢ３＜ＩＢ≦ＩＢ２ ■：　ＩＢ３≧ＩＢ したがって、条件■のときは、一つのみの太陽電池の充
電でもＩＢ＞ＩＢ３となり、全ての太陽電池を蓄電池Ｂ
Ｔから切り離す必要があり、全てのトランジスタをオン
にしなければならない。

また、条件■のときは、二つ以上の太陽電池の充電では
ＩＢ＞ＩＢ３であり、一つの太陽電池の充電ではＩＢ≦
ＩＢ３となるので、二つの太陽電池を蓄電池ＢＴから切
り離す必要があり、二つのトランジスタをオンにしなけ
ればならない。

また、条件■のときは、二つ以下の太陽電池の充電では
ＩＢ≦ＩＢ３となり、一つの太陽電池を蓄電池ＢＴから
切り離す必要があり、一つのトランジスタをオンにしな
ければならない。

また、条件■のときは、全ての太陽電池の充電でもＩＢ
≦ＩＢ３となり、全ての太陽電池で蓄電池ＢＴを充電し
なければならない。

第３図は各電流比較器と基準電圧値との関係を図示した
ものであり、比較器ＣＩＩでは基準電流値ＩＢＩの電圧
換算値ｖ１を、比較器ＣＩ２では基準電流値ＩＢ２の電
圧換算値■２を、比較器Ｃ工３では基準電流値ＩＢ３の
電圧換算値ｖ３を基準電圧値としてそれぞれ設定してい
る。

したがって、検出された充電電流ＩＢの電圧換算値がこ
れら基準電圧値より高い場合はオン信号（接続されてい
るトランジスタをオンにすべきの信号）が、そうでない
場合はオフ信号（接続されているトランジスタをオフに
すべき信号）が各比較器に接続されたメモリに入力され
、クロックＣＬＫからのクロック信号がオフの間、どの
太陽電池で充電すべきかの情報を記憶し続け、これに接
続されているオアゲート（ＯＲ１〜ＯＲ３のいずれか）
に信号を出力する。

一方、クロック信号がオン信号のときは全メモリの内容
はリセットされ、各メモリからはオフ信号が出力される
。

また、充電電圧ＶＢも各太陽電池に対応する電圧比較手
段としての電圧比較器Ｃｖ１〜ＣＶ３に入力される。そ
して、各電圧比較器にはそれぞれに対応する可変抵抗Ｒ
ＶＩ〜ＲＶ３が接続されており、充電電圧ＶＢとヒステ
リシスを有する基準電圧とを比較する。なお、ここで各
電圧比較器に接続された可変抵抗ＲＶＩ〜ＲＶ３によっ
て生ずる基準抵抗値は、このヒステリシスを有する基準
電圧の中央の値となる。

ここで、各電圧比較器による制御について説明する。第
４図は各電圧比較器と基準電圧との関係を図示したもの
であり、例えば比較器Ｃｖ１の場合、ＶＬＩ〜ＶＨＩの
ヒステリシスを有する基準電圧を有する。したがって、
充電電圧ＶＢがＶＢ＜ＶＬＩであればオフ信号を、ＶＢ
＞ＶＨＩであればオン信号を出力する。また、ＶＢ＜Ｖ
ＬＩの状態から、ＶＬＩ≦ＶＢ≦ＶＨＩとなった場合は
オン信号を、ＶＢ＞ＶＨＩの状態からＶＬＩ≦ＶＢ≦Ｖ
ＨＩとなった場合はオフ信号を出力するように基準電圧
が設定されている。

比較器ＣＶ２ではＶＬ２〜ＶＨ２のヒステリシスを、比
較器ＣＶ３ではＶＬ３〜ＶＨ３のヒステリシスを有する
基準電圧を有しており、これら比較器の作動は比較器Ｃ
ＶＩと同様であり、その説明を省略する。なお、ＶＬＩ
＜ＶＬ２＜ＶＬ３、ＶＢ３＜ＶＨ２＜ＶＨＩであり、各
電圧比較器のヒステリシスの大きさはＣＶＩ＞ＣＶ２＞
ＣＶ３となるように設定されている。

第５図は時間の経過と充電電圧の変化を模式的に図示し
たものであり、例えば充電電圧がＰのごとく変形した場
合に、ＣＶＩ→ＣＶ２→ＣＶ３の順にオン信号を同じ時
間だけ出力する。この制御により、各電圧比較器に接続
されている各トランジスタのオンオフ時間を平均化する
ことができ、特定のトランジスタのみを長時間オン状態
にすることがない。また、充電電圧が上昇するような場
合には早めにトランジスタをオン状態に維持し、充電電
流の上昇を抑制するように作動し、充電電圧が高い状態
から低い状態へ降下するような場合には早めにトランジ
スタをオフ状態になるように制御して効果的な太陽光の
有効利用が図れる。

このようにして、充電電圧ＶＢが各電圧比較器が有する
基準電圧のヒステリシス内にあれば、そのヒステリシス
にしたがってオンもしくはオフの信号を出力し、基準電
圧より高い場合はオン信号、基準電圧より低い場合はオ
フ信号が各電圧比較器に接続されたアンドゲートＡＮＤ
Ｉ〜ＡＮＤ３に入力される。

一方、クロック信号は各メモリの他にインバータＩＮＶ
にも入力され、ここでクロック信号が反転されて、イン
バータＩＮＶに接続されたアンドゲートの全てに入力さ
れる。各アンドゲートからの信号は各アンドゲートに接
続された各オアゲートに入力される。各オアゲートから
の信号は各オアゲートに接続されたトランジスタ（ＴＲ
Ｉ〜ＴＲ３のいずれか）に入力される。したがって、オ
アゲートからの信号がオンであれば、そのオアゲートに
接続されたトランジスタがオンとなり、そのトランジス
タが対応する太陽電池の発生電流がシャント回路に流れ
ることにより短絡する。

次に、木本装置の作動について説明する。

第６図はクロックＣＬＫの信号とインバータ■ＮＶから
各アンドゲートに入力される信号のタイミングチャート
を図示したものである。既述したように、クロックＣＬ
Ｋからの信号はインバータＩＮＶに入力されると反転さ
れ、その信号がアンドゲートに入力されることになる。

まず、クロックＣＬＫから定時に短時間だけオンの信号
が出力されたとすると、全メモリの記憶内容はリセット
される。また、このときに電流比較器ＣＩＩ〜ＣＩ３に
よって充電電流の電圧換算値と各基準電圧とを比較して
、トランジスタをオンにすべきか否かのデータを次回の
クロック信号がオンになるまで貫己憶し、このデータが
トランジスタをオンにすべき内容であれば、各メモリは
これに接続されているオアゲートにオン信号を出力する
準備を行う。

なお、このとき各メモリは各オアゲートにオフ信号を出
力する。

一方、このときクロック信号はインバータＩＮＶによっ
て、オフ信号に反転されて全アンドゲートへ入力される
。

したがって、各オアゲートからは各トランジスタをオフ
にする信号が出力されるので、全てのトランジスタはオ
フとなり全太陽電池で充電がなされる。

次いで、クロック信号がオフとなると各メモリからは前
回クロック信号がオンのときに記憶したデータに基づい
てオンもしくはオフの信号を各オアゲートに出力する。

一方、インバータＩＮＶからはクロック信号が反転され
て、オン信号が全てのアンドゲートに出力される。また
、電圧比較器ＣＶＩ〜ＣＶ３からは各電圧比較器に設定
されている基準電圧と充電電圧ＶＢとを比較することに
よってオンもしくはオフの信号が出力され、各アンドゲ
ートに入力され、各オアゲートの出力信号にしたがって
、トランジスタのオンオフが制御されて、充電に不要な
太陽電池の発電電流の短絡が行われることにより、常に
最適な充電電流及び充電電圧にて太陽電池による蓄電池
の充電が行われる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の太陽光発電装置の充電制御
方式によれば、蓄電池の充電電流と充電電圧を監視する
ことにより、必要な太陽電池のみで蓄電池の充電を行う
。

これにより、蓄電池の充電電圧が高くなって満充電状態
になったときは充電を停止するとともに大電流状態で蓄
電池が充電されることを防止し、もって蓄電池の暴爆事
故が極力防止されるだけでなく、蓄電池の長寿命化や保
守の容易化につながり、ひいては信頼性の高い太陽光発
電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明に係る一実施例を示す図であり
、第１図は木本太陽光発電装置の概略構成図、第２図は
太陽電池数による日射強度と充電電流との関係を示す図
、第３図は各電流比較器の基準電圧値を示す図、第４図
は各電圧比較器と基準電圧を示す図、第５図は充電電圧
の経時変化と電圧比較器の出力信号を示す図、第６図は
クロック信号とインバータからの出力信号を示す図であ
る。 第７図は従来の技術を示す概略構成図である。 ＰＶＩ、ＰＶ２．ＰＶ３ ＴＲＩ、ＴＲ２，ＴＲ３ ＤＩ、Ｄ２．Ｄ３　　　・　・　・ Ｔ ＤＩ Ｒ１，Ｒ２ 太陽電池、 トランジスタ。 ダイオード、 蓄電池、 分流器、 分圧用抵抗、 Ｌ　　　　　　　　　・・・　負荷、 ＲＩＩ、ＲＩ２．ＲＩ３ ・・・　可変抵抗、 ＲＶＩ、ＲＶ２．ＲＶ３ ・・・　可変抵抗、 ＣＩＩ、ＣＩ２．ＣＩ３ ・・・　電流比較器、 ＣＶＩ、ＣＶ２．ＣＶ３ ・・・　電圧比較器、 Ｍｌ、　Ｍ２．　Ｍ３　　・・・　メモリ、ＣＬＫ　　
　　　　　・・・　クロック、ＩＮＶ　　　　　　　・
・・　強制オフ回路、ＡＮＤＩ、ＡＮＤ２．ＡＮＤ３ ・・・　アンドゲート、 ○Ｒ１，ＯＲ２，ＯＲ３ ・・・　オアゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の太陽電池で蓄電池を充電する太陽光発電装置にお
   いて、 所定期間毎に全太陽電池を前記蓄電池と接続して充電を
   行い、このときの充電電流と充電電圧との検出値を各太
   陽電池毎に設定された基準値と比較し、該基準値が前記
   検出値より大の太陽電池のみを前記蓄電池と接続する制
   御回路を有してなる太陽光発電装置。