JPH0759271A - 太陽発電ー蓄電システム - Google Patents

太陽発電ー蓄電システム

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JPH0759271A
JPH0759271A JP3234880A JP23488091A JPH0759271A JP H0759271 A JPH0759271 A JP H0759271A JP 3234880 A JP3234880 A JP 3234880A JP 23488091 A JP23488091 A JP 23488091A JP H0759271 A JPH0759271 A JP H0759271A
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JP
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solar cell
storage battery
solar
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capacity capacitor
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JP3234880A
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Yoshiaki Watanabe
吉明 渡辺
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S II PROJECT KK
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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
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池から効率よく出力を取り込み蓄電池
の充電を行うことができる太陽発電ー蓄電システムを提
供することを目的とするものである。 【構成】 太陽電池PVに第1の充電回路D1を通して
大電流で瞬時充電可能な大容量コンデンサCを接続し、
該大容量コンデンサCに第2の充電回路D2を通して蓄
電池Bを接続して、太陽電池PVの出力が上がったとき
に大容量コンデンサCを充電し、太陽電池PVの出力が
低下した後も、大容量コンデンサCから連続的に蓄電池
Bの充電を行う。また、大容量コンデンサCの出力端と
蓄電池Bの出力端を負荷端に切り換え接続することによ
り、太陽電池PVの出力が上がっている時に太陽電池P
Vから負荷Lに電源を供給するというような状況に応じ
た運転の切り換えができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池の出力により
蓄電池を充電しつつ電源供給を行うようにした太陽発電
ー蓄電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】オイルショック以来、エネルギー危機が
問題となり無尽蔵の自然エネルギーである太陽エネルギ
ーの活用が脚光を浴びてきたが、さらに、地球環境問題
からも自然エネルギーの活用がより現実の問題として社
会から強く要請されるようになってきている。太陽熱の
活用手段として、古くは、例えば屋根に載せた水槽を太
陽熱で温めて給湯し利用するような簡便な手段もある
が、太陽エネルギーを簡便に取り込み広く産業的に利用
できるようにするには、太陽電池が最もみじかなものと
して注目されている。
【0003】特に、エネルギー問題、環境問題から太陽
電池を使った広範な実用機が求められ、その動向に注目
を集めているものに、自動車やボート等のガソリン等の
燃料エンジンを搭載した乗物がある。特に自動車におい
ては、近い将来、環境問題からエンジン搭載自動車に対
して一定の割合で電気自動車の導入を法規制によって義
務付けようとする動向が外国で報告されている。この場
合には、大容量、かつ小型、軽量の蓄電池と太陽電池の
開発が大きなウエイトを持つことになる。
【0004】かかる状況下にあって、進み小型化、大容
量化した太陽電池の開発によって、現実にもソーラーカ
ーやソーラーボート等も徐々に出回りつつあり、国内に
おいてもレース運営や集配車等に積極的に採用されるよ
うになってきた。
【0005】図3は太陽電池と蓄電池を用いた電源シス
テムの従来例を示す図、図4は太陽電池の出力変動例を
示す図である。従来の太陽電池と蓄電池を用いた電源シ
ステムは、太陽電池PVに充電回路Dを通して蓄電池B
を接続し、日射が強くなって太陽電池PVの出力が上が
ると、充電回路Dを通して蓄電池Bを充電しながら蓄電
池Bの出力をモータM等の負荷に供給している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】太陽電池を使ったソー
ラーカーやソーラーボート等において、通常の実用機に
も搭載されるようになるまでには、先に述べたようにま
だ太陽電池、蓄電池そのものの容量や重量、サイズ、価
格、蓄電池の充電時間、太陽電池の発電効率の問題等、
解決すべき問題は多い。
【0007】そこで、太陽電池及び蓄電池は、それぞれ
の開発が待たれるにしても、これらの現在において到達
した技術において、さらに太陽電池の利用機器やシステ
ムのコストを低減し、普及を図るためには、これらを併
用する技術により太陽電池の出力を効率的に活用するこ
とも必要となる。
【0008】しかし、従来の太陽電池と蓄電池とを併用
した電源システムでは、図3に示すように太陽電池PV
の出力電圧が上がったときだけ充電回路Dを通して蓄電
池Bを充電するように構成しているため、日射量が少な
くなって太陽電池PVの出力電圧が低下すると蓄電池B
への充電が直ちに中断してしまう。しかも、太陽電池P
Vの出力電圧が上がったときにおいても、蓄電池Bで
は、電気エネルギーを化学エネルギーに変えるため、大
電流で瞬時充電を行うことはできず、太陽電池PVに対
して蓄電池Bの充電量が追いつかず無駄が多い。すなわ
ち、太陽電池PVは、日射量の変動が大きく蓄電池Bを
充電できる出力電圧にある時間は限られており、その間
だけ太陽電池PVの出力の一部で断続的に充電するにす
ぎず、太陽電池PVの利用効率が低いという問題があ
る。
【0009】実際の充電可能な電力量が得られるのは、
太陽電池への直射日照時間だけであり、快晴時以外は図
4に示すようにほとんど何らかの影響を受けて間歇的な
入力となり、充電となる。特に、ソーラーカーのような
移動体の場合には、移動体がその移動と共に雲や物体の
影になったりするため、砂漠以外では太陽電池への連続
的な直射はほとんど望めない。
【0010】また、低照度を想定しさらに急速な充電を
見込んで大きな電流値の太陽電池を接続しても、実際に
は蓄電池の性質上、太陽電池の出力を全て充電に取り込
むことはできない。
【0011】上記従来の太陽電池と蓄電池とを併用した
電源システムにおける基本的な考え方は、太陽電池PV
が図4に示すように不安定な電源であることから、でき
るだけ太陽電池PVの出力を供給しながら、その出力が
低下した時には蓄電池Bから出力を供給するというもの
である。したがって、蓄電池Bを太陽電池PVのバッフ
ァとして用い、電源電圧の安定化を一定の目的としてい
る。
【0012】また、蓄電池には、その仕様の1つに充電
所要時間がある。これは、例えば充電所要時間を(1/
10)C、蓄電池容量をCとすると、Cが10Ahの場
合には、充電電流が1Aで10hの充電時間を必要と
し、これによって所定の寿命を保ち蓄電池を効率よく充
電する目安とするものである。ところが、図4から明ら
かなように太陽電池から蓄電池を連続充電することは望
めない。
【0013】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、太陽電池から効率よく出力を取り込み蓄電池の充
電を行うことができる太陽発電ー蓄電システムを提供す
ることを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の太陽
発電ー蓄電システムは、太陽電池に第1の充電回路を通
して大電流で瞬時充電可能な大容量コンデンサを接続
し、該大容量コンデンサに第2の充電回路及び過充電防
止回路を通して蓄電池を接続したことを特徴とし、ま
た、大容量コンデンサの出力端と蓄電池の出力端を負荷
端に切り換え接続するように構成したことを特徴とする
ものである。
【0015】
【作用】本発明の太陽発電ー蓄電システムでは、太陽電
池に第1の充電回路を通して大電流で瞬時充電可能な大
容量コンデンサを接続し、該大容量コンデンサに第2の
充電回路を通して蓄電池を接続するので、太陽電池の出
力が上がったときに大容量コンデンサに充電し、太陽電
池の出力が低下した後も、大容量コンデンサから連続的
に蓄電池の充電を行うことができる。
【0016】また、大容量コンデンサの出力端と蓄電池
の出力端を負荷端に切り換え接続することにより、太陽
電池の出力が上がっている時に積極的に太陽電池から負
荷に電源を供給するというような状況に応じた運転の切
り換えができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図1は本発明の太陽発電ー蓄電システムの1実
施例を示す図であり、PVは太陽電池、Cは大容量コン
デンサ、Bは蓄電池、Lは負荷、D1とD2は充電回
路、Rは充電制御回路、Sは切り換えスイッチを示す。
【0018】図1において、充電回路D1は、逆流阻止
のダイオードからなり、太陽電池PVの出力が上がった
ときに大容量コンデンサCを充電する回路を形成するも
のである。同様に、充電回路D2も、逆流阻止のダイオ
ードからなり、太陽電池PVで充電された大容量コンデ
ンサCから蓄電池Bを充電する回路を形成するものであ
る。充電制御回路Rは、過充電を防止するものであり、
例えば充電終止電圧を検出して回路を遮断する過充電防
止回路からなる。また、定電流回路を含むものであって
もよい。大容量コンデンサCは、充電回路D1を通して
太陽電池PVの出力によって大電流で瞬時に充電可能な
電気二重層コンデンサからなり、短時間に太陽電池PV
の出力によって充電され、それを蓄電池Bの充電及び負
荷への給電に消費するものである。切り換えスイッチS
は、負荷Lへの給電を蓄電池Bから大容量コンデンサC
へ切り換えるものであり、この切り換えにより大容量コ
ンデンサCから蓄電池Bの端子電圧より高い電圧により
負荷Lへの給電を行うことができる。
【0019】例えば1日の日の出から日の入までの太陽
電池PVの出力が図4のような変動であった場合に、蓄
電池Bの充電レベルをP1とすると、図3に示す従来の
システムでは、ピークの斜線部の間だけ蓄電池Bに対し
て間歇的に太陽電池PVから充電がなされるだけであ
る。したがって、充電時間を増やすには、蓄電池Bの充
電レベルをP2のように低くして太陽電池PVと蓄電池
Bの定格を選定することが必要となる。しかし、本発明
では、ピークの斜線部の間に太陽電池PVから大容量コ
ンデンサCが大電流で瞬時に充電されるので、T1後に
も点線で示すように充電終止電圧になるまで大容量コン
デンサCから充電回路D2、充電制御回路Rを通して蓄
電池Bに対する充電が継続してなされる。
【0020】このように本発明は、電気エネルギーを化
学エネルギーに変えるため、大電流、瞬時充電ができな
い蓄電池Bに対して、大容量コンデンサCを介して太陽
電池PVの電気エネルギーを取り込み供給することによ
って、蓄電池Bに無理のない充放電を行うことができ、
蓄電池Bの寿命の低減を防ぎ、太陽電池PVの出力を効
率よく活用することができる。
【0021】図2は本発明の太陽発電ー蓄電システムの
他の実施例を示す図であり、図1の充電制御回路Rとし
て、充電電流制限用抵抗器R′を接続したものである。
【0022】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記
の実施例の切り換えスイッチSは、蓄電池Bと大容量コ
ンデンサCの端子電圧を検出し、その電圧に応じて切り
換えを行うように切り換え制御回路を設けるように構成
してもよい。
【0023】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、電気エネルギーを化学エネルギーに変えるため、大
電流、瞬時充電ができない蓄電池に対して、大電流、瞬
時充電が可能な大容量コンデンサを中間に設け、太陽電
池の出力で大容量コンデンサを充電して大容量コンデン
サから蓄電池を充電するように構成したので、日射量の
変動に伴い太陽電池の出力が大きく変動しても大容量コ
ンデンサから連続的に蓄電池の充電を行うことができ
る。したがって、蓄電池の充電不足や過放電、過放電か
らくる蓄電池の寿命の低減を防ぎ、メンテナンスの軽減
を防ぐと同時に、システムの高効率化が可能になり、シ
ステム全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の太陽発電ー蓄電システムの1実施例
を示す図である。
【図2】 本発明の太陽発電ー蓄電システムの他の実施
例を示す図である。
【図3】 太陽電池と蓄電池を用いた電源システムの従
来例を示す図である。
【図4】 太陽電池の出力変動例を示す図である。
【符号の説明】 PV…太陽電池、C…大容量コンデンサ、B…蓄電池、
L…負荷、D1とD2…充電回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池に第1の充電回路を通して大電
    流で瞬時充電可能な大容量コンデンサを接続し、該大容
    量コンデンサに第2の充電回路及び過充電防止回路を通
    して蓄電池を接続したことを特徴とする太陽発電ー蓄電
    システム。
  2. 【請求項2】 大容量コンデンサの出力端と蓄電池の出
    力端を負荷端に切り換え接続するように構成したことを
    特徴とする請求項1記載の太陽発電ー蓄電システム。
JP3234880A 1991-09-13 1991-09-13 太陽発電ー蓄電システム Pending JPH0759271A (ja)

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