JPH05130743A - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JPH05130743A
JPH05130743A JP3286872A JP28687291A JPH05130743A JP H05130743 A JPH05130743 A JP H05130743A JP 3286872 A JP3286872 A JP 3286872A JP 28687291 A JP28687291 A JP 28687291A JP H05130743 A JPH05130743 A JP H05130743A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
power
shift register
switching circuit
clock
Prior art date
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Pending
Application number
JP3286872A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Kurokawa
裕之 黒川
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Publication of JPH05130743A publication Critical patent/JPH05130743A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数の蓄電手段の並列接続を可能とすること
で、小型・軽量化を図ることができ、しかも長時間使用
可能な電源装置を提供すること。 【構成】 発電手段と該発電手段の出力端子に並列に接
続されている複数の蓄電手段と、該蓄電手段のそれぞれ
に直列に接続されるスイッチング回路と、各スイッチン
グ回路の開閉を順次サイクリックに制御する制御手段と
からなる電源装置であって、前記制御手段は前記スイッ
チング回路に直列に接続された蓄電手段の出力が基準値
以下であれば該スイッチング回路を所定時間閉状態に維
持した後、次のスイッチング回路の開閉制御を行い、蓄
電手段の出力が基準値より大であれば前記スイッチング
回路を開状態に維持し、次のスイッチング回路の開閉制
御に移るようにしたことを特徴とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、商用電源の利用困難な
砂漠地帯,山間地,キャンプ場,海岸,洋上等で、電気
機器を使用する場合に電源として利用できる蓄電池を用
いた電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、商用電源を利用できない場所で電
気機器を作動させる場合、電源装置の蓄電池を事前に充
電する必要があり、さらに、この蓄電池の利用時間は蓄
電池の容量により制限されるため、電源装置の利用が長
時間に及ぶ場合は大容量の蓄電池や多数の蓄電池を必要
とする。
【0003】そこで、このような問題を解消するため
に、大容量の蓄電池もしくは多数の蓄電池に、エンジン
発電機や太陽電池等の発電手段を組み合わせることが一
般に行われる。特に、太陽電池と蓄電池を組み合わせれ
ば、太陽の日射条件と負荷条件によっては蓄電池の容量
を大幅に縮小することも可能であり、日射がよく得られ
る砂漠地帯や洋上などでは発電手段として太陽電池が好
適に使用される。
【0004】この種の電源装置について図2に基づいて
説明する。電源装置Dは、太陽電池PVの出力端子に、
トランジスタTRと蓄電池Bとが直列に接続された回路
が多数並列に接続され、上記各トランジタTRにはシフ
トレジスタSRが接続され、さらにシフトレジスタSR
には、各トランジスタの導通時間を決定するクロックC
Lが接続されている。このような構成により太陽電池P
Vからの発電電力を各蓄電池Bに対して所定時間だけ充
電させ、負荷LDに接続することにより負荷LDの作動
を行わせることが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
蓄電池は個々に端子電圧,充電電流,放電抵抗等の相違
がある上、気温等の環境条件による特性変化がある。こ
れら各蓄電池の諸特性は蓄電池個々のバラツキの影響が
無視できないほど大きく、多数の蓄電池の並列接続は問
題となる。すなわち、上述した電源装置を長期間使用し
た場合などに、全蓄電池が満充電にならずに所望の電力
を得ることができないという問題が生じるのである。
【0006】さらに、現在、蓄電池として可搬用に好適
なニカッド(Ni-Cd)電池等は、最大でも数A・hr程度の
少容量のものしか開発されておらず、この種の軽量の蓄
電池を用いた電源装置であって、持ち運びが容易でかつ
長時間使用可能な電源装置は全く実現不可能であった。
なお、蓄電池を薄い板状にして太陽電池などの裏面に実
装すれば持ち運びに便利な電源装置となるが、これは技
術的に困難であり、仮にそのような装置を製作しても価
格が著しく高いものとなり現実的ではない。
【0007】
【目的】そこで、本発明は上記従来の諸問題を解消し、
多数の蓄電手段の並列接続を可能とすることで、小型・
軽量化を図ることができ、しかも長時間使用可能な電源
装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電源装置は、発電手段と該発電手段の出力
端子に並列に接続されている複数の蓄電手段と、該蓄電
手段のそれぞれに直列に接続されるスイッチング回路
と、各スイッチング回路の開閉を順次サイクリックに制
御する制御手段とからなる電源装置であって、前記制御
手段は前記スイッチング回路に直列に接続された蓄電手
段の出力が基準値以下であれば該スイッチング回路を所
定時間閉状態に維持した後、次のスイッチング回路の開
閉制御を行い、蓄電手段の出力が基準値より大であれば
前記スイッチング回路を開状態に維持し、次のスイッチ
ング回路の開閉制御に移るようにしたことを特徴とし
た。
【0009】
【作用】上記構成の電源装置によれば、上記制御手段は
いずれか一つのスイッチング回路が閉状態の場合に、該
スイッチング回路に直列に接続された蓄電手段の出力が
基準値以下であれば、該スイッチング回路を所定時間閉
状態に維持した後、次のスイッチング回路の開閉制御を
行い、一方前記蓄電手段の出力が基準値より大であれば
直ちに前記スイッチング回路を開状態に維持し、次のス
イッチング回路の開閉制御を行うようにしたので、従来
のように蓄電手段の個々の特性が無視できない程度のバ
ラツキを有してしても各蓄電手段の充電制御を最適に行
うことができる。
【0010】
【実施例】本発明に係る一実施例について詳細に説明す
る。まず、図1に基づいて電源装置Pの回路構成につい
て説明する。発電手段である太陽電池PVの出力端子に
はDC/DCコンバータ1が接続され、該DC/DCコ
ンバータ1により太陽電池PVの最適動作点における電
力が取り出せるように制御される。また、DC/DCコ
ンバータ1の出力側には蓄電手段としての蓄電池2−
1,2−2,・・・,2−nが並列に多数接続され、さ
らに、各蓄電池には直列にスイッチング素子と抵抗が並
列接続したスイッチング回路Sが接続されている。すな
わち、スイッチング素子であるパワー MOS-FET3−1,
3−2,・・・,3−nのそれぞれには、並列に抵抗4
−1,4−2,・・・,4−nがそれぞれ接続されてい
る。また、各蓄電池の端子電圧を検出する電圧検出器5
が、DC/DCコンバータ1の出力側に接続されてお
り、さらに、この電圧検出器5及びパワー MOS-FET3−
1,3−2,・・・,3−nのそれぞれは後記する制御
回路6に接続されている。
【0011】ここで、制御回路6は、電圧検出器5によ
り検出された蓄電池の端子電圧VBAT と基準電圧VREF
とを比較する比較器7と、パワー MOS-FET3−1,3−
2,・・・,3−nのそれぞれに接続されたシフトレジ
スタ8と、SLOW(0.033Hz)又はFAST(0.5Hz )の2種類
の周期の信号を発生するクロック回路9と、該クロック
回路9からの発生信号の周波数と比較器7からの信号に
よりシフトレジスタ8の作動を制御するクロック監視回
路10等から構成される。ここで、クロック回路9から
の発生信号はクロック切替えスイッチ11によりSLOW又
はFASTに切り替えられる。また、クロック監視回路10
とシフトレジスタ8との間にオアゲートORが接続され
ている。このオアゲートORはシフトレジスタ8のリセ
ットを行いシフトレジスタ8をサイクリックにシフトさ
せるために設けられ、さらに後記するトリクル状態を維
持するためにシフトレジスタ8を停止させるものであ
る。
【0012】また、DC/DCコンバータ1の出力側に
は定電圧回路12が接続され、この定電圧回路12には
負荷LDが接続可能となっており、常に一定電圧で負荷
LDを作動させることができる。すなわち、蓄電池の放
電状態や満充電状態の場合に端子電圧の大きな変動があ
っても、負荷LDに一定電圧を供給することができるの
である。ここで、太陽電池PVが発電を行っている場合
は、太陽電池PVと蓄電池とを合わせた電力を負荷LD
へ供給できる。また、このとき負荷LDの消費電力量が
太陽電池PVの発電量より少ない場合は、太陽電池PV
の余剰電力を各蓄電池に充電するように制御できる。
【0013】上記電源装置Pは、厚み約 3cm、50cm×50
cmの太陽電池を収納したフレーム内で、太陽電池の裏面
側に蓄電池及びその他電気回路などが一体的に設けられ
てコンパクトな可搬型の電源装置となっており、少容量
の蓄電池を多数並列に接続し、これら個々の蓄電池を選
択的に充電することによって、太陽電池裏面の隙間に実
装可能な構成にして所要の充電容量を確保したことを特
徴としている。
【0014】次に、電源装置Pの特徴的な作動を説明す
るために、日射などにより太陽電池PVが発電している
ときで、負荷LDの消費電力が太陽電池PVの発電量よ
り少ない場合について説明する。
【0015】太陽電池PVの発電電力の一部はいずれか
の蓄電池に充電される。この時、シフトレジスタ8はク
ロック回路9のクロック周期に応じて、パワー MOS-FET
3−1,3−2,・・・,3−nの順に信号を出力し、
この信号が出力されたパワーMOS-FETのみが導通し充電
電流が流れる。すなわち、多数並列に接続されている蓄
電池2−1,2−2,・・・,2−nは、シフトレジス
タ8によって順次選択的に動作することになる。さら
に、個々の蓄電池の充電満了を検出するために、電圧検
出器5は蓄電池とパワー MOS-FETとを直列に接続されて
いる両端を測定している。この為、此処で検出される値
はシフトレジスタ8によって選択される個々の蓄電池電
圧となる。
【0016】また、電圧検出器5の出力は基準電圧が入
力される比較器7に接続されており、この基準電圧は蓄
電池の所定の満了電圧に設定されている。シフトレジス
タ8によって選択されたある蓄電池の端子電圧が上昇し
基準電圧より大となったときは、比較器7に出力信号が
現れクロック切替えスイッチ11を動作させる。すなわ
ち、シフトレジスタ8に供給される基準クロックはSLOW
側からFAST側に切り替わる。基準クロックがFAST側に切
り替わると、選択されていた蓄電池の導通時間が短くな
り次の蓄電池に移動する。このように、比較器7によっ
て蓄電池電圧に応じたクロックを選ぶことによって蓄電
池の充電電流の各通電時間が変わり満充電になった蓄電
池から順に通電時間が短くなり最後の一つ迄完全に充電
が終了する迄この動作を続ける。
【0017】さらに、全ての蓄電池の端子電圧が上昇し
クロックが継続的にFAST側に切り替わったことをクロッ
ク監視回路が検出し、全蓄電池が満充電になったことを
検出すると、シフトレジスタ8の作動を停止し各蓄電池
の充電動作を禁止する。
【0018】ここで、パワー MOS-FETには、これと並列
に抵抗4が接続されている為、全パワー MOS-FETがオフ
状態でも僅かな充電電流がこの抵抗を通じて流れる(ト
リクル状態)。これは蓄電池の自己放電を防止しする機
能を有し、これにより蓄電池の満充電状態を更に持続さ
せる効果がある。
【0019】なお、上述した実施例は好適な一例を示し
たものであり、例えば発電手段として水力、風力、地熱
等の手段を単独もしくはそれら各種の発電手段を組み合
わせて用いるようにしてもよく、また、蓄電手段として
コンデンサ等を用いるようにしてもよく、その接続の態
様は並列だけでなく直並列に接続してもよい。さらに、
シフトレジスタの代わりにカウンタ回路やマイクロプロ
セッサ等を用いることができ、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲内で適宜変更し実施しうる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電源装置
によれば、蓄電手段個々の特性バラツキの影響が無視で
きないほど大きくても、多数の蓄電手段の並列接続が可
能となり、電源装置を長期間使用した場合などでも、常
に全蓄電池を満充電にすることが可能となり所望の電力
を得ることができる。
【0021】また、蓄電手段として可搬用に好適なニッ
カド蓄電池等を使用し、これらと他の電気系統とを太陽
電池のような発電手段と一体的に構成することによっ
て、持ち運びが容易でかつ長時間使用可能な電源装置を
提供することができる。
【0022】また、スイッチング素子としてパワー MOS
-FETを使用すれば、これのドレインとソース間に存在す
る寄生ダイオードを積極的に利用することができ、蓄電
手段の放電時にはこの寄生ダイオードによるオア接続で
大容量の放電を可能することもできる。
【0023】また、容量の異なる蓄電池を多数並列に接
続する場合などに、この蓄電池容量に応じた異なるクロ
ック周波数の信号を発生するクロック回路を用い、信号
の切り替えにより各スイッチング回路の開閉を制御する
ことにより、満充電になっている蓄電手段の選択時間と
他の蓄電手段の選択時間を異ならせることができ、迅速
な充電が可能となる。
【0024】また、発電手段として特に太陽電池を用い
た場合に、太陽電池の近傍に温度センサを配設し、環境
状態によって変化する充電条件を温度センサーでもって
制御することにより、よりきめ細かな充電制御を行うこ
とができる。
【0025】さらに、太陽電池の最大電力を出力するよ
う制御するようなDC/DCコンバータを付加すればよ
り一層優れた電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源装置の一実施例を示す回路構
成図である。
【図2】従来の並列充電制御回路の回路図である。
【符号の説明】
1・・・DC/DCコンバータ 2・・・蓄電池 3・・・パワー MOS-FET 4・・・抵抗 5・・・電圧検出器 6・・・制御回路 7・・・比較器 8・・・シフトレジ
スタ 9・・・クロック 10・・・クロック監
視回路 PV・・・太陽電池 LD・・・負荷

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電手段と該発電手段の出力端子に並列
    に接続されている複数の蓄電手段と、該蓄電手段のそれ
    ぞれに直列に接続されるスイッチング回路と、各スイッ
    チング回路の開閉を順次サイクリックに制御する制御手
    段とからなる電源装置であって、前記制御手段は前記ス
    イッチング回路に直列に接続された蓄電手段の出力が基
    準値以下であれば該スイッチング回路を所定時間閉状態
    に維持した後、次のスイッチング回路の開閉制御を行
    い、蓄電手段の出力が基準値より大であれば前記スイッ
    チング回路を開状態に維持し、次のスイッチング回路の
    開閉制御に移るようにしたことを特徴とする電源装置。
JP3286872A 1991-10-31 1991-10-31 電源装置 Pending JPH05130743A (ja)

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JP3286872A JPH05130743A (ja) 1991-10-31 1991-10-31 電源装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11325544A (ja) * 1998-05-15 1999-11-26 Daikin Ind Ltd 蓄電式空気調和装置
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JP2014230407A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 弘隆 平山 発電給電システム、エンジン発電機、太陽光発電機および蓄電池

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