JPH05292680A - 太陽電池式電源ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力の短絡を検知し、即座に出力を遮断し、
次いで一定時間経過後に出力を自動的に復帰すること
で、二次電池および制御回路の破損を防止し、また負荷
の短絡原因を排除すれば補修不要で即正常に使用でき
る。 【構成】 二次電池３と制御回路５が容器２に収納さ
れ、太陽電池１と一体化した構成を有し、外部出力端子
４が短絡すると出力制御用半導体素子６の損失電圧の微
小な上昇を制御回路５が検知し、即座に出力制御用半導
体素子６をＯＦＦにする。次いで制御回路５内部のタイ
マ７が動作を開始し、一定時間後に出力制御用半導体素
子６をＯＮにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次電池と充電用の太
陽電池と制御回路を一体化した太陽電池式電源ユニット
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、太陽電池と二次電池と負荷と負荷
の制御手段と容器および構造体を具備した太陽電池機器
は、負荷の目的や機器の設置場所に応じた最適な太陽電
池と二次電池と制御手段および設置構造で構成されてい
る。例えば、従来の太陽電池式標識灯システムでは負荷
はランプ等の発光素子で夜間点灯し、負荷の使用する電
力量と機器の設置場所に適合した太陽電池と二次電池で
構成され、太陽電池は負荷を収納している構造体上部ま
たは側面に架台等で固定し、二次電池および制御手段は
構造体内部かその他の場所に収納するといった構成をな
している。しかし上記の構成では、設置場所や設置方法
を限定しないとか、負荷を限定しないとか、補修を必要
としないとか、加えて低コストであるといった内容を実
現することは困難である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのようなニーズに対
し、本太陽電池式電源ユニット（以下ユニットという）
は、二次電池と負荷の制御手段を容器内部に収納しその
容器と太陽電池を一体化することで、負荷を含めたシス
テムの設置場所や設置方法の自由度を向上させることが
でき、ユニットに接続するだけで負荷を即使用できるの
で利便性がよく、さらに低コストで実現できる。しかし
ながら上記のみではユニットの安全性とニーズを完全に
満足できない。すなわち、短絡による二次電池の劣化防
止および制御回路の破損防止と短絡によるユニットの補
修を必要としない出力の自動復帰機能さらに低インピー
ダンス負荷の接続によるユニットの安全動作を実現する
必要がある。

【０００４】本発明は上記の課題を解決するために、本
発明は出力を短絡しても出力を即座に遮断することで短
絡による二次電池の劣化防止および制御回路の破損を防
止し、次いでタイマにより出力を自動復帰することで短
絡によるユニットの補修を不要とし、さらに負荷電流に
比例したベース電流を出力制御用トランジスタに供給す
ることで低インピーダンス負荷の接続によるユニットの
安全動作を実現するユニットを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のユニットは、第１の発明のユニットは、二次
電池および制御回路を収納した容器と充電用の太陽電池
を一体化し、出力制御用半導体素子を介して、二次電池
に電気的に接続された外部出力端子を具備し、外部出力
端子を短落すると、制御回路が出力制御用半導体素子の
損失電圧の変化を検知して即座に出力用制御半導体素子
をＯＦＦにすると同時に、一定時間経過後に自動的に出
力制御用半導体素子をＯＮにするよう制御する構成を有
し、第２の発明のユニットは、二次電池および制御回路
を収納した容器と充電用の太陽電池を一体化し、出力制
御用半導体素子を介して、二次電池に電気的に接続され
た外部出力端子を具備し、出力制御用トランジスタのコ
レクタ−エミッタ間の電圧変化を検知して外部出力端子
に流れる負荷電流に比例したベース電流を供給する上記
出力制御用トランジスタに供給する構成を有している。

【０００６】

【作用】本発明のユニットは、第１の発明の構成によ
り、外部出力端子を短絡すると、制御回路が出力制御用
半導体素子の損失電圧の変化を検知して、即座に出力制
御用半導体素子をＯＦＦにするため、短絡による二次電
池の破損および制御回路の破損を防止することができ
る。また一定時間経過後に自動的に出力制御用半導体素
子をＯＮにし、外部出力端子を電気的に導通し自動復帰
するため、使用者は負荷の短絡原因を排除すれば即正常
使用することができる。また、第２の発明における構成
により、制御回路が出力制御用トランジスタのコレクタ
−エミッタ間の電圧変化を検知して外部出力端子に流れ
る負荷電流に比例したベース電流を出力制御用トランジ
スタに供給するため、低インピーダンス負荷を接続して
も出力制御用トランジスタの電力損失は抑制され、ユニ
ットの安全動作を実現することができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。第
１の発明の一実施例について図面を参照しながら説明す
る。図１はユニットの外観斜視図、図２はユニットの制
御ブロック図である。

【０００８】図１および図２において、１は太陽電池、
２は二次電池および制御回路を収納する容器、３は容器
内部に設けられた二次電池、４は外部出力端子で４ａが
外部出力端子正極、４ｂが外部出力端子負極、５は容器
内部に設けられた制御回路、６は出力制御用半導体素
子、７は制御回路内部のタイマである。

【０００９】以上のように構成されたユニットについて
図２を参照しながら説明する。まず、４ａの外部出力端
子正極および４ｂの外部出力端子負極の両極端子が短絡
されると、この両端子間のインピーダンスはゼロとな
る。この瞬間、３の二次電池から４ｂの外部出力端子と
４ｃのコモン端子間（以下４ｂ−４ｃ間という）に接続
されている６の出力制御用半導体を導通径路として、出
力制御用半導体素子の出力インピーダンスで決まる短絡
電流が流れ、６の出力制御用半導体素子の４ｂ−４ｃ間
の損失電圧は３の二次電池の端子電圧まで上昇しようと
する。このとき、この４ｂ−４ｃ間に発生する損失電力
は上記損失電圧と短絡電流と短絡時間の積に比例する。
よって、このまま４の外部出力端子を長時間にわたり短
絡し続けると、二次電池は短絡電流と電池内部インピー
ダンスにより温度上昇し電池が劣化し、出力制御用半導
体素子は定格許容電力をオーバーし破損にいたる。しか
しながら、５の制御回路は４ｂ−４ｃ間の損失電圧が短
絡前の電圧よりも数十ミリボルト上昇した時点で即座に
６の出力制御用半導体素子をＯＦＦにし、短絡電流の導
通径路である４ｂ−４ｃ間を電気的に絶縁する。よって
短絡によ４ｂ−４ｃ間の電力損失を抑制でき、３の二次
電池と６の出力制御用半導体素子の温度上昇による劣
化、破損を防止することができる。また、上記の動作を
完了すると同時に、制御回路内部の７のタイマが動作を
開始し、一定時間経過した後６の出力制御用半導体素子
をＯＮにし、外部出力端子を自動復帰する。

【００１０】以上のように上記の一実施例によれば、ユ
ニットの外部出力端子を短絡しても、瞬間的に出力制御
用半導体素子をＯＦＦにするので、二次電池および出力
制御用半導体素子の破損が防止され、使用者は本ユニッ
トを安全に使用できる。また、一定時間経過後に外部出
力端子を自動復帰するため、使用者が負荷の短絡原因を
排除すれば即正常使用が可能であり、補修不要を実現で
きる。

【００１１】なお、上記の一実施例における、制御回路
が出力制御用半導体素子の損失電圧の微小な上昇を検知
する手段を用いて、外部出力端子をわざと短絡し、ユニ
ットの出力のＯＮ，ＯＦＦ用のスイッチ機能とすること
も可能である。このようにすれば、容器外面に新たにス
イッチを設ける必要はなく、ユニットの密閉性を向上す
ることが可能である。さらに、ユニットを在庫保管中に
誤って放電させるといった間違いを防ぐことができて有
利である。

【００１２】次に第２の発明の一実施例について、図３
を参照しながら説明する。４は外部出力端子、５は制御
回路、８は出力制御用トランジスタ、９は制御回路内部
に構成された、出力制御用トランジスタのコレクタ−エ
ミッタ間の電圧検出回路、１０は制御回路内部に構成さ
れたベース電流供給回路である。まず、４の外部出力端
子に負荷が接続されていないときは、９の出力制御用ト
ランジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧はゼロであ
り、制御回路内部に構成された１０のベース電流供給回
路から８の出力制御用トランジスタへ供給するベース電
流はゼロにするよう制御される。次に４の外部出力端子
に負荷を接続すると８の出力制御用トランジスタに負荷
電流が流れ、コレクタ−エミッタ間に発生する損失電圧
を出力制御用トランジスタのコレクタ−エミッタ間の電
圧検出回路が検出する。そして出力制御用トランジスタ
のコレクタ−エミッタ間の電圧が一定の電圧以下になる
まで、１０のベース電流供給回路がベース電流を増加さ
せる。また、負荷電流が減少し、８の出力制御用トラン
ジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧が小さくなると、
８の出力制御用トランジスタへのベース電流を減少させ
る。以上の実施例によると、負荷電流の大きさに比例し
て８の出力制御用トランジスタのベース電流を増減し、
８の出力制御用トランジスタのコレクタ−エミッタ間の
電圧を一定に保持するので８の出力制御用トランジスタ
のコレクタ−エミッタ間に発生する電力損失が抑制さ
れ、８の出力制御用トランジスタの破損を防止できる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように、出力短絡が発生した場合
出力制御用半導体素子の損失電圧の変化を検知し、即座
に出力を遮断し、次いで一定時間後に出力を自動復帰す
ることで次の効果を得ることができる。

【００１４】（１）出力を短絡しても、二次電池および
制御回路の破損が防止される。 （２）出力の自動復帰により、負荷の短絡原因が排除さ
れれば補修をせずに即正常使用できる。

【００１５】また、出力制御用トランジスタのコレクタ
−エミッタ間の電圧変化を検知して負荷電流に比例した
ベース電流を出力制御用トランジスタに供給することで
次の効果を得ることができる。

【００１６】（１）低インピーダンスな負荷を接続され
ても出力制御用トランジスタのコレクタ−エミッタ間に
発生する電力損失が抑制され、出力制御用トランジスタ
の破損を防止できる。

【００１７】（２）負荷電流に最適なベース電流が供給
されるので、制御回路の消費電流を節約できる。

【００１８】よって上記から、使用者が任意の負荷を使
用でき、短絡の事態にいたっても安全に使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池式電源ユニットの外観斜視図

【図２】制御ブロック図

【図３】回路図

【符号の説明】 １ 太陽電池 ２ 容器 ３ 二次電池 ４ 外部出力端子 ４ａ 外部出力端子正極 ４ｂ 外部出力端子負極 ５ 制御回路 ６ 出力制御用半導体素子 ７ タイマ ８ 出力制御用トランジスタ ９ トランジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧検出回
路 １０ ベース電流供給回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室園 幹夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次電池および制御回路を収納した容器と
   充電用の太陽電池を一体化し、出力制御用半導体素子を
   介して二次電池に電気的に接続された外部出力端子を具
   備し、上記外部出力端子を短絡すると上記制御回路が上
   記出力制御用半導体素子の損失電圧の変化を検知して即
   座に上記出力用制御半導体素子をＯＦＦにし、一定時間
   経過後に自動的に上記出力制御用半導体素子をＯＮにす
   ることを特徴とする太陽電池式電源ユニット。
2. 【請求項２】二次電池および制御回路を収納した容器と
   充電用の太陽電池を一体化し、出力制御用トランジスタ
   を介して二次電池に電気的に接続された外部出力端子を
   具備し、負荷電流により発生する上記出力制御用トラン
   ジスタのコレクタ−エミッタ間の電圧変化を上記制御回
   路が検知して負荷電流にほぼ比例したベース電流を上記
   出力制御用トランジスタに供給することを特徴とする太
   陽電池式電源ユニット。