JPH06311670A - 太陽電池を電源とする蓄電池充電装置 - Google Patents

太陽電池を電源とする蓄電池充電装置

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JPH06311670A
JPH06311670A JP5097322A JP9732293A JPH06311670A JP H06311670 A JPH06311670 A JP H06311670A JP 5097322 A JP5097322 A JP 5097322A JP 9732293 A JP9732293 A JP 9732293A JP H06311670 A JPH06311670 A JP H06311670A
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JP
Japan
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voltage
battery
storage battery
charging
solar cell
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Withdrawn
Application number
JP5097322A
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English (en)
Inventor
Akihiko Kudo
彰彦 工藤
Kensuke Hironaka
健介 弘中
Koji Yamaguchi
浩司 山口
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Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Publication date
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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
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 充電回路中に充電電圧を制限する電圧制限回
路を用いることなく、充電末期電圧まで充電しても十分
な充電量を得ることができない蓄電池を、太陽電池を電
源として十分に充電できる蓄電池充電装置を提供する。 【構成】 太陽電池11の出力で蓄電池13を充電す
る。蓄電池13の電池電圧が充電末期電圧に相当する設
定電圧に達すると、サイリスタSCRを導通させて太陽
電池11を構成する複数の太陽電池セルC1 〜C34の一
部の太陽電池セルC1 〜C9 を短絡する。以後太陽電池
が発電を停止するまで設定電圧よりも低い電圧で蓄電池
を充電する。太陽電池が発電を停止すると、短絡電流が
サイリスタSCRの保持電流以下になって、サイリスタ
SCRが非導通状態になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池を電源とする
蓄電池充電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】街路灯等の電源として用いられる蓄電池
を充電する蓄電池充電装置として、複数の太陽電池セル
を直列接続してなる太陽電池パネルの出力で、密閉形鉛
蓄電池等の蓄電池を充電する蓄電池充電装置が知られて
いる。図3は、従来の蓄電池充電装置の一例の回路構成
を示している。従来の蓄電池充電装置では、蓄電池の過
充電を防止するために過充電防止回路を備えており、過
充電防止回路では蓄電池の電池電圧を検出し、電池電圧
が設定電圧に達すると太陽電池パネルの出力を短絡して
充電電流を遮断する。図3において、1は複数の太陽電
池セルを直列接続してなるセル列を備えた太陽電池であ
る。太陽電池1の出力は、太陽電池1のプラス出力端子
にアノードが接続された逆流防止用ダイオード2を介し
て蓄電池3に供給され、この出力で蓄電池3が充電され
る。そして蓄電池3の出力端子には負荷4が並列接続さ
れている。また太陽電池1の出力端子間に太陽電池1の
出力で順方向にバイアスされるサイリスタ5のアノード
・カソード回路が並列接続されている。サイリスタ5の
ゲートは、カソードを逆流防止用ダイオード2のカソー
ド側に向けた定電圧ダイオード7と一端が定電圧ダイオ
ード7のアノードに接続され他端が太陽電池パネルのマ
イナス端子に接続された抵抗6との直列回路の接続点に
接続されている。この回路では、サイリスタ5、定電圧
ダイオード7および抵抗6により過充電防止回路が構成
されている。
【0003】定電圧ダイオード7の定電圧レベルは、蓄
電池3の電池電圧が充電末期電圧に達すると、サイリス
タ5のゲートに導通信号が与えられるように設定されて
いる。ちなみに蓄電池3として密閉形鉛蓄電池を用いる
場合には、充電末期電圧は、約2.5V/セルである。
電池電圧が充電末期電圧に達してサイリスタ5が導通す
ると、太陽電池1の出力が短絡されるため、蓄電池3へ
の充電は停止される。そして夜間になって太陽電池1の
出力電流がサイリスタ5の保持電流より小さくなると、
サイリスタ5は非導通状態となる。翌日、太陽電池が発
電を開始すると、再び蓄電池3の充電が再開されて以後
上記と同じ動作が繰り返される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の充電装置のよう
に、電池電圧が設定電圧に達すると充電を停止して、以
後その日は充電を再開しない構成では、充電量を十分に
確保できなくなる可能性がある。例えば、非流動化した
電解液を用いる密閉形鉛蓄電池では、陰極におけるガス
吸収能力を高めることに限界があるために、液状の電解
液を用いる蓄電池と比べて、設定電圧を高くすることが
できず、そのために充電量が不足する可能性がある。こ
の例を図4を用いて詳細に説明する。図4は、2.5A
h、2Vの密閉形鉛蓄電池を、0.05Cで定電流充電
し、電池電圧が2.5Vに達したときに充電を停止した
場合の、電池の放電容量の変化の推移を示した特性線図
である。この例では、平均の充電率が98.7%であ
り、放電量以上の充電量を確保することができず、蓄電
池の放電容量は充放電サイクルを20サイクル繰り返し
ただけで、初期容量の41%まで減少した。
【0005】この現象は、太陽電池パネルの容量に比べ
て蓄電池の容量を小さくすると顕著になる。これは充電
電流の容量比が大きくなるために、蓄電池の容量が大き
い場合に比べて、蓄電池の電池電圧が早期に設定電圧に
達してしまい、充電率が低くなるからである。
【0006】このような問題を解消するために、充電回
路中に充電電圧を制限する電圧制限回路を用いることも
考えられる。しかしながら電圧制限回路を用いると発熱
が大きくなるために、放熱を考慮する必要性が生じる
上、部品点数が増加して充電装置の価格が高くなる問題
が生じる。そのため比較的小型の街路灯等の電源システ
ム等では、電圧制限回路を備えた蓄電池充電装置は用い
られていない。
【0007】本発明の目的は、充電回路中に充電電圧を
制限する電圧制限回路を用いることなく、充電末期電圧
まで充電しても十分な充電量を得ることができない蓄電
池を十分に充電できる太陽電池を電源とする蓄電池充電
装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、充電末期電圧
まで充電しても十分な充電量を得ることができない蓄電
池を、複数の太陽電池セルを直列接続してなる太陽電池
の出力で設定電圧を越えないようにして充電する太陽電
池を用いた蓄電池充電装置を改良の対象とする。
【0009】請求項1の発明は、蓄電池の電池電圧が設
定電圧に達したか否かを検出する電圧検出回路と、電池
電圧が設定電圧に達したことを電圧検出回路が検出する
と導通状態になって太陽電池の出力電圧が設定電圧より
小さくなるように複数の太陽電池セルの一部を短絡し且
つ太陽電池の出力が無くなるかまたは所定値以下になる
と非導通状態になる短絡回路とを設ける。
【0010】なお短絡する太陽電池セルの数は、短絡後
の充電により蓄電池が過充電状態にならないように定め
る。
【0011】請求項2の発明では、短絡回路を電圧検出
回路の出力により導通して短絡回路を導通状態にするサ
イリスタを用いて構成する。
【0012】なお本発明により充電できる蓄電池は、密
閉形鉛蓄電池のように充電末期電圧まで充電しても十分
な充電量を得ることができない蓄電池であればよい。
【0013】
【作用】請求項1の発明では、密閉形鉛蓄電池のように
充電末期電圧まで充電しても十分な充電量を得ることが
できない蓄電池の電池電圧が設定電圧(通常は充電末期
電圧)に達すると、短絡回路によって太陽電池の出力電
圧が設定電圧より小さくなるように複数の太陽電池セル
の一部を短絡する。短絡後は、充電末期電圧より低い電
圧で充電を継続する。これによって充電末期電圧まで充
電しても十分な充電量を得ることができない蓄電池を、
充電回路中に充電電圧を制限する電圧制限回路を用いる
ことなく、十分に充電することができる。
【0014】請求項2の発明のように、短絡回路の導通
をサイリスタを用いて制御すると、太陽電池セルが発電
を停止して太陽電池パネルからの出力がサイリスタの保
持電流以下となることによりサイリスタが非導通状態に
なるため、自動的に太陽電池セルの短絡を解除すること
ができて、回路構成が簡単になる利点がある。
【0015】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図1(A)および(B)は、本発明の実施例
の概略回路図および太陽電池パネル10内の回路図であ
る。図1において、10は太陽電池11を内蔵した太陽
電池パネルである。太陽電池11の出力は、太陽電池1
1のプラス出力端子にアノードが接続された逆流防止用
ダイオード12を介して蓄電池13に供給され、この出
力で蓄電池13が充電される。そして蓄電池13の出力
端子には負荷14が並列接続されている。
【0016】太陽電池11は、34個の太陽電池セルC
1 〜C34を直列接続してなるセル列を内部に備えて構成
される。本実施例では開放電圧が0.594V(100
mW/cm2 )の太陽電池セルを用いている。また本実
施例においては、太陽電池セルC1 〜C34のうち9個の
太陽電池セルC1 〜C9 に対して並列にサイリスタSC
Rのアノード・カソード回路を並列接続している。この
サイリスタSCRのゲート・カソード間には抵抗Rが並
列接続されている。サイリスタSCRおよび抵抗Rは、
太陽電池11と一緒に太陽電池パネル10内に配置され
ている。TG はサイリスタSCRにゲート信号を供給す
るゲート端子である。このゲート端子TG には、カソー
ドを逆流防止用ダイオード12のカソード側に向けた定
電圧ダイオード15のアノードが接続されている。この
回路では、サイリスタSCRによって短絡回路の導通状
態および非導通状態を制御しており、定電圧ダイオード
15および抵抗Rにより電圧検出回路が構成されてい
る。
【0017】定電圧ダイオード15と抵抗Rとからなる
電圧検出回路の設定電圧は、蓄電池3の電池電圧が充電
末期電圧に達すると、サイリスタSCRのゲートに導通
信号が与えられるように設定されている。ちなみに蓄電
池3として12V,1.4Ahの密閉形鉛蓄電池を用い
る場合には、設定電圧を15V(2.5V/セル)にす
る。電池電圧が充電末期電圧に達してサイリスタSCR
が導通すると、太陽電池11を構成する一部の太陽電池
セルC1 〜C9 が短絡されるため、蓄電池13に印加さ
れる太陽電池11の最大開放電圧が設定電圧よりも小さ
くなって、以後も充電が継続される。夜間になって太陽
電池11の出力電流がサイリスタSCRの保持電流より
小さくなると、サイリスタSCRは非導通状態となる。
そして翌日、太陽電池11が発電を開始すると、再び蓄
電池13の充電が再開されて以後上記と同じ動作が繰り
返される。
【0018】短絡する太陽電池セルの数は、電池電圧が
設定電圧に達した後の予測される残余の最大充電時間の
間中充電を継続しても、蓄電池が過充電状態にならない
ように定める。この残余の最大充電時間は、蓄電池の充
電を開始してから電池電圧が設定電圧に達するまでの最
短時間を太陽電池の予想最大発電時間から引いた時間で
ある。しかしながら実際には種々の条件が影響するた
め、各種の試験を行って短絡する太陽電池セルの数を決
定するのが好ましい。
【0019】図2は、本実施例の充電装置を用いて前述
の密閉形鉛蓄電池を充電した場合の充電特性線図であ
る。この図においてVは充電電圧であり、Iは充電電流
を示している。この図から判るように、電池電圧が15
Vに達してサイリスタSCRが導通状態(ON状態)に
なった以後も充電が継続され、サイリスタSCRが非導
通状態(OFF状態)になって充電が終了したときの充
電率は107.8%であった。これに対して従来の充電
装置では、電池電圧が15Vになった時点で充電を停止
するため、充電率は91.9%であった。
【0020】本実施例では太陽電池パネル10の内部に
サイリスタSCRを配置したが、放熱をかねて太陽電池
のフレーム等にサイリスタSCRを取り付けてもよい。
また本実施例では、逆流防止用ダイオード12と定電圧
ダイオード15を太陽電池パネル10の外部に配置した
が、これらを太陽電池パネル10の内部に配置してもよ
いのは勿論である。
【0021】なお太陽電池パネルの出力電流を大きくす
る場合には、複数本のセル列を並列接続した太陽電池パ
ネルを用いればよい。この場合には、各セル列の所定数
の太陽電池セルに対してそれぞれサイリスタSCRのア
ノード・カソード回路を並列接続すればよい。
【0022】上記実施例では、短絡回路の導通制御をサ
イリスタSCRにより行っているいるが、トランジスタ
等の他のスイッチング素子を用いて短絡回路の導通を制
御してもよいのは勿論である。なおトランジスタを用い
る場合には、太陽電池の出力でトランジスタにベース電
流を流すように回路を構成すればよい。
【0023】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、蓄電池の電池
電圧が設定電圧に達すると、短絡回路によって太陽電池
パネルの出力電圧が設定電圧より小さくなるように複数
の太陽電池セルの一部を短絡して、短絡後も充電末期電
圧より低い電圧で充電を継続するため、充電末期電圧ま
で充電しても十分な充電量を得ることができない蓄電池
を、充電回路中に充電電圧を制限する電圧制限回路を用
いることなく、十分に充電することができる。
【0024】請求項2の発明によれば、短絡回路の導通
をサイリスタを用いて制御するため、太陽電池セルが発
電を停止して太陽電池パネルからの出力がサイリスタの
保持電流以下となることによりサイリスタが非導通状態
になり、自動的に太陽電池セルの短絡を解除することが
できて、回路構成が簡単になる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)および(B)は本発明の実施例の蓄電池
充電装置の構成を示す回路図および太陽電池パネルの内
部に収納される回路の回路図である。
【図2】図1の実施例の蓄電池充電装置により密閉形鉛
蓄電池を充電した場合の充電特性を示す線図である。
【図3】従来の太陽電池を電源とする蓄電池用充電装置
の概略回路図である。
【図4】2.5V/セルで充電を停止する充電サイクル
で充放電を繰り返した場合の密閉形鉛蓄電池の容量推移
を示す特性線図である。
【符号の説明】
10 太陽電池パネル 1、11 太陽電池 2、12 逆流防止用ダイオード 3、13 蓄電池 4、14 負荷 5 サイリスタ 6 抵抗 7、15 定電圧ダイオード SCR サイリスタ R 抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充電末期電圧まで充電しても十分な充電
    量を得ることができない蓄電池を複数の太陽電池セルを
    直列接続してなる太陽電池の出力で設定電圧を越えない
    ようにして充電する太陽電池を用いた蓄電池充電装置で
    あって、 前記蓄電池の電池電圧が前記設定電圧に達したか否かを
    検出する電圧検出回路と、 前記電池電圧が前記設定電圧に達したことを前記電圧検
    出回路が検出すると導通状態になって前記太陽電池の出
    力電圧が前記設定電圧より小さくなるように前記複数の
    太陽電池セルの一部を短絡し且つ前記太陽電池の出力が
    無くなるかまたは所定値以下になると非導通状態になる
    短絡回路とを具備することを特徴とする太陽電池を電源
    とする蓄電池充電装置。
  2. 【請求項2】 前記短絡回路は、前記電圧検出回路の出
    力により導通して前記短絡回路を導通状態にするサイリ
    スタを含む請求項1に記載の太陽電池を電源とする蓄電
    池充電装置。
  3. 【請求項3】 前記蓄電池は密閉形鉛蓄電池である請求
    項1または2に記載の太陽電池を電源とする蓄電池充電
    装置。
JP5097322A 1993-04-23 1993-04-23 太陽電池を電源とする蓄電池充電装置 Withdrawn JPH06311670A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104110720A (zh) * 2013-04-22 2014-10-22 福州斯狄渢电热水器有限公司 太阳能采暖器及其蓄电供电控制方法
CN104600828A (zh) * 2014-10-29 2015-05-06 云南电网公司电力科学研究院 一种高速电力线载波专用智能电源控制器
CN104638750A (zh) * 2015-02-09 2015-05-20 深圳市爱科赛科技股份有限公司 具有微能量收集功能的风光互补供电系统
CN105406578A (zh) * 2015-12-18 2016-03-16 泗阳蓝阳托盘设备科技有限公司 一种串联电池组的光伏充电电路

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