JPS61203835A - 集光形太陽電池装置 - Google Patents
集光形太陽電池装置Info
- Publication number
- JPS61203835A JPS61203835A JP4336285A JP4336285A JPS61203835A JP S61203835 A JPS61203835 A JP S61203835A JP 4336285 A JP4336285 A JP 4336285A JP 4336285 A JP4336285 A JP 4336285A JP S61203835 A JPS61203835 A JP S61203835A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solar cell
- power
- light
- condensing
- generated
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- Pending
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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。
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、太陽電池素子と集光素子間の距離を可変する
ことにより、太陽電池素子に対する集光素子の集光比を
変化させ、太陽電池素子の出力を制御することのできる
集光形太陽電池装置に関する。
ことにより、太陽電池素子に対する集光素子の集光比を
変化させ、太陽電池素子の出力を制御することのできる
集光形太陽電池装置に関する。
（従来の技術）
従来の集光形太陽電池装置は、大部分が地上用として使
用され、小数の太陽電池素子からなるべく多くの発生電
力を得ることを目的とし、集光器の設定を行っていた。
用され、小数の太陽電池素子からなるべく多くの発生電
力を得ることを目的とし、集光器の設定を行っていた。
すなわち、集光器の焦点位置に太陽電池素子を実装して
おシ、集光器と太陽電池素子の間隔は不変であった。
おシ、集光器と太陽電池素子の間隔は不変であった。
このような集光形太陽電池装置を人工衛星等の宇宙飛翔
体に用いると、負荷電力が多い場合には大変有効である
が、飛翔体の運用モードの変化により負荷電力が減少し
た場合には余剰電力が発生してしまう。
体に用いると、負荷電力が多い場合には大変有効である
が、飛翔体の運用モードの変化により負荷電力が減少し
た場合には余剰電力が発生してしまう。
従来の太陽電池装置には、この余剰電力を消費する手段
として、第８図に示すようなシャント回路が採用されて
いた。 。
として、第８図に示すようなシャント回路が採用されて
いた。 。
第８図において、１は太陽電池素子、２は太陽電池アレ
イ、３は負荷、４は蓄電池、５は電力制御器、６はシャ
ント回路である。
イ、３は負荷、４は蓄電池、５は電力制御器、６はシャ
ント回路である。
太陽電池素子１は、光エネルギーを電気エネルギーに変
換するための素子である。太陽電池アレイ２は、必要な
枚数の太陽電池素子１を電気的に直並列に接続し、所定
の電力を得るためのものである。負荷３は、太陽電池ア
レイ２が発生した電力を消費する。蓄電池４は、負荷電
力が太陽電池アレイ２０発生電力よシも大きくなった場
合や、太陽電池アレイ２の発生電力が低下した場合に、
負荷３に電力を供給し調節するための電力蓄積機能を有
する蓄電池である。電力制御器５は、太陽電池アレイ２
の発生電力と負荷電力との間で生ずる余剰電力や不足電
力に対し、それらの均衡を保つためのものである。この
電力制御器５は、太陽電池アレイ２の発生電力不足の場
合には、不足分の電力を蓄電池４から負荷３へ供給する
ように蓄電池４の制御を行ない、余剰電力の場合には、
必要量の電力を蓄電池４に充電するように入力制御を行
なっている。シャント回路６は、負荷３へ電力を供給し
、蓄電池４への充電を行なっても、まだ太陽電池アレイ
２の発生電力が余る場合には、その余剰電力を消費させ
る機能を持つ回路である。
換するための素子である。太陽電池アレイ２は、必要な
枚数の太陽電池素子１を電気的に直並列に接続し、所定
の電力を得るためのものである。負荷３は、太陽電池ア
レイ２が発生した電力を消費する。蓄電池４は、負荷電
力が太陽電池アレイ２０発生電力よシも大きくなった場
合や、太陽電池アレイ２の発生電力が低下した場合に、
負荷３に電力を供給し調節するための電力蓄積機能を有
する蓄電池である。電力制御器５は、太陽電池アレイ２
の発生電力と負荷電力との間で生ずる余剰電力や不足電
力に対し、それらの均衡を保つためのものである。この
電力制御器５は、太陽電池アレイ２の発生電力不足の場
合には、不足分の電力を蓄電池４から負荷３へ供給する
ように蓄電池４の制御を行ない、余剰電力の場合には、
必要量の電力を蓄電池４に充電するように入力制御を行
なっている。シャント回路６は、負荷３へ電力を供給し
、蓄電池４への充電を行なっても、まだ太陽電池アレイ
２の発生電力が余る場合には、その余剰電力を消費させ
る機能を持つ回路である。
このように、従来の太陽電池装置では、太陽電池アレイ
２で発生した電力自体を制御するのではなく、すでに発
生してしまった。電力に対して処理していた。ここで、
太陽電池アレイ２の発生電流をＩａａ、負荷３で消費す
る電流をＬｔ＋、 蓄電池４へ充電される電流をＩ
ＢＡＴとすると、Ｉｓａが（ＩＬ＋ＩＢＡＴ）よシ小さ
くなった場合、すなわち、ＩＥＩＯ＞（ＩＩｌ＋ＩＢＡ
Ｔ）の関係にあるときには、Ｉｓｏ −（ＩＬ ＋ Ｉ
ＢＡＴ ）が余剰電流となシ、これとシャント電流Ｉ
８ＨＮτとしてシャント回路６で消費しなければならな
い。
２で発生した電力自体を制御するのではなく、すでに発
生してしまった。電力に対して処理していた。ここで、
太陽電池アレイ２の発生電流をＩａａ、負荷３で消費す
る電流をＬｔ＋、 蓄電池４へ充電される電流をＩ
ＢＡＴとすると、Ｉｓａが（ＩＬ＋ＩＢＡＴ）よシ小さ
くなった場合、すなわち、ＩＥＩＯ＞（ＩＩｌ＋ＩＢＡ
Ｔ）の関係にあるときには、Ｉｓｏ −（ＩＬ ＋ Ｉ
ＢＡＴ ）が余剰電流となシ、これとシャント電流Ｉ
８ＨＮτとしてシャント回路６で消費しなければならな
い。
このような太陽電池の電圧・電流（Ｖ−Ｉ）特性を、第
９図を参照して説明する。第９図において、曲線Ｔが、
第８図の太陽電池アレイ２の出力のＶ−Ｉ特性を示した
ものである。Ｖｎｖａは、第８図の回路の動作電圧であ
り、ｖＢｔｌｒＦＩと曲線７との交点をＥとし、Ｅ点か
ら電流軸に下した垂線の足をＡ１同じくＥ点から電圧軸
に下した垂線の足をＨ１零点をＤとすると、ＡＤＨＥで
囲まれた部分が太陽電池アレイ２の動作電圧ＶＤＴＩＢ
における発生電力となシ、Ａが発生電流となる。ここで
、負荷で消費される電流をＣ１蓄電池４への充電電流を
Ｂ−ＣとするとＡ−（（Ｂ−Ｃ）＋Ｃ）＝Ａ−Ｂが余剰
電流、すなわちシャント電流となシ、ＡＢＦＥで囲まれ
た部分がシャント電力となる。
９図を参照して説明する。第９図において、曲線Ｔが、
第８図の太陽電池アレイ２の出力のＶ−Ｉ特性を示した
ものである。Ｖｎｖａは、第８図の回路の動作電圧であ
り、ｖＢｔｌｒＦＩと曲線７との交点をＥとし、Ｅ点か
ら電流軸に下した垂線の足をＡ１同じくＥ点から電圧軸
に下した垂線の足をＨ１零点をＤとすると、ＡＤＨＥで
囲まれた部分が太陽電池アレイ２の動作電圧ＶＤＴＩＢ
における発生電力となシ、Ａが発生電流となる。ここで
、負荷で消費される電流をＣ１蓄電池４への充電電流を
Ｂ−ＣとするとＡ−（（Ｂ−Ｃ）＋Ｃ）＝Ａ−Ｂが余剰
電流、すなわちシャント電流となシ、ＡＢＦＥで囲まれ
た部分がシャント電力となる。
シャント回路６には、一般に１電方形の抵抗が使用され
ている。この抵抗値をＲとすると、シャント電流Ｉ ａ
ｍｘＴが流れることによシ、Ｉ ａｉ＊Ｂ ＸＲの電力
がシャント回路６で消費されることＫなシ、そのほとん
どが熱に変換されてしまう。
ている。この抵抗値をＲとすると、シャント電流Ｉ ａ
ｍｘＴが流れることによシ、Ｉ ａｉ＊Ｂ ＸＲの電力
がシャント回路６で消費されることＫなシ、そのほとん
どが熱に変換されてしまう。
（発明が解決しようとする問題点）
前述の太陽電池装置を、人工衛星に採用した場合には、
余剰電流の発生によシ、シャント回路６からの発熱量が
人工衛星内部に徐々に蓄積され、しだいに衛星全体の温
度が上昇し、搭載されている各機器の許容温度を越えて
しまい、誤動作または致命的な故障の原因になる可能性
もある。
余剰電流の発生によシ、シャント回路６からの発熱量が
人工衛星内部に徐々に蓄積され、しだいに衛星全体の温
度が上昇し、搭載されている各機器の許容温度を越えて
しまい、誤動作または致命的な故障の原因になる可能性
もある。
また、シャント回路６からの発熱量を予測して衛星の熱
設計を行なう場合でも、衛星の運用モードによる負荷電
流量の違いや、太陽光入射量の違い等で太陽電池アレイ
２の発生電流量が異なるなど余剰電流が一定でないため
、その設計は非常に難しくなる。しかも、シャント回路
６を設計する場合、負荷電流や蓄電池４への充電電流が
零のときを考慮して太陽電池プレイ２の発生電力を全て
消費できる能力を持たせる必要がある。さらに、信頼性
を考慮した冗長回路を必要とするケースも少なくない。
設計を行なう場合でも、衛星の運用モードによる負荷電
流量の違いや、太陽光入射量の違い等で太陽電池アレイ
２の発生電流量が異なるなど余剰電流が一定でないため
、その設計は非常に難しくなる。しかも、シャント回路
６を設計する場合、負荷電流や蓄電池４への充電電流が
零のときを考慮して太陽電池プレイ２の発生電力を全て
消費できる能力を持たせる必要がある。さらに、信頼性
を考慮した冗長回路を必要とするケースも少なくない。
これらのことは、シャント回路６の外形寸法が大形化す
るという点で、衛星の実装設計にも大きな制約を与えて
いる。
るという点で、衛星の実装設計にも大きな制約を与えて
いる。
以上述べたように１従来のこの種の装置には、シャント
回路６の発熱に帰因する衛星の誤動作や故障の発生、熱
設計の複雑化、さらに外形寸法の大きさによる実装設計
上の制約などの問題が生じていた。
回路６の発熱に帰因する衛星の誤動作や故障の発生、熱
設計の複雑化、さらに外形寸法の大きさによる実装設計
上の制約などの問題が生じていた。
本発明の目的は、負荷装置の電力要求に応じて、集光器
の集光比を可変することにより、前述の問題をすべて解
決した集光形太陽電池装置を提供することにある。
の集光比を可変することにより、前述の問題をすべて解
決した集光形太陽電池装置を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
前記目的を達成するために本発明による集光形太陽電池
装置は、太陽光等の入射光を集光する集光素子と、前記
集光素子で集光した入射光の光エネルギーを電気エネル
ギーに変換して出力する太陽電池素子と、前記太陽電池
素子に対する前記集光素子の集光比を可変する集光比可
変手段とからなり、前記集光比可変手段により前記集光
素子の集光比を可変することにより前記太陽電池素子の
出力を制御するように構成されている。
装置は、太陽光等の入射光を集光する集光素子と、前記
集光素子で集光した入射光の光エネルギーを電気エネル
ギーに変換して出力する太陽電池素子と、前記太陽電池
素子に対する前記集光素子の集光比を可変する集光比可
変手段とからなり、前記集光比可変手段により前記集光
素子の集光比を可変することにより前記太陽電池素子の
出力を制御するように構成されている。
（実施例）
以下、実施例につき、本発明をさらに詳細に説明する。
第１図〜第６図は、本発明による集光形太陽電池装置の
実施例を示した図である。
実施例を示した図である。
各図において、８は光エネルギーを電気エネルギーに変
換する太陽電池素子、９は太陽光等の入射光を集光する
集光素子、１０は集光素子９と太陽電池素子８の間隔を
可変するパンタグラフ、１１は太陽電池素子を機械的に
保持するサブストレートである。本実施例では、集光素
子９としてフレネルレンズを使用している。
換する太陽電池素子、９は太陽光等の入射光を集光する
集光素子、１０は集光素子９と太陽電池素子８の間隔を
可変するパンタグラフ、１１は太陽電池素子を機械的に
保持するサブストレートである。本実施例では、集光素
子９としてフレネルレンズを使用している。
つぎに、本発明による集光形太陽電池装置の動作とその
ときの出力特性について説明する。
ときの出力特性について説明する。
まず、負荷電力が充分大きくて、太陽電池素子８で発生
する電力に余剰電力が生じない場合について説明する。
する電力に余剰電力が生じない場合について説明する。
この場合、集光比が十分大きくなるように、パンタグラ
フ１０によシ太陽電池素子８と集光素子９の間隔を拡げ
ることにより（第１図）、集光素子９の焦点が太陽電池
素子８の受光面上になるようＫして（第２図）、発生電
力が最も大きくなるように集光比を設定する。このとき
の太陽電池素子８の出力特性が第７図の曲線（ａｌで示
されている。
フ１０によシ太陽電池素子８と集光素子９の間隔を拡げ
ることにより（第１図）、集光素子９の焦点が太陽電池
素子８の受光面上になるようＫして（第２図）、発生電
力が最も大きくなるように集光比を設定する。このとき
の太陽電池素子８の出力特性が第７図の曲線（ａｌで示
されている。
つぎに、負荷電力がやや減少し、太陽電池素子８の発生
電力に余剰電力が発生した場合について説明する。この
場合には、パンタグラフ１０を調節して、太陽電池素子
８と集光素子９０間隔を狭めることによル（第３図）、
太陽電池素子８０位置が集光素子９の焦点の内側になる
ようにして（第４図）、集光比を減少させる。このとき
、太陽電池素子８の発生電力は減少する（第７図の曲線
（ｂ））。
電力に余剰電力が発生した場合について説明する。この
場合には、パンタグラフ１０を調節して、太陽電池素子
８と集光素子９０間隔を狭めることによル（第３図）、
太陽電池素子８０位置が集光素子９の焦点の内側になる
ようにして（第４図）、集光比を減少させる。このとき
、太陽電池素子８の発生電力は減少する（第７図の曲線
（ｂ））。
さらに、負荷電力が減少した場合には、パンタグラフ１
０を閉じて、太陽電池素子８と集光素子９とがほぼ接触
する程度に近づけると（第５図）、集光素子９は集光機
能を果さなくなシ、集光比はほぼ１倍になる（第６図）
。このときの太陽電池素子８の出力特性が、第７図の曲
線（ｅ）に示されている。
０を閉じて、太陽電池素子８と集光素子９とがほぼ接触
する程度に近づけると（第５図）、集光素子９は集光機
能を果さなくなシ、集光比はほぼ１倍になる（第６図）
。このときの太陽電池素子８の出力特性が、第７図の曲
線（ｅ）に示されている。
なか、本実施例では、太陽電池素子８と集光素子９の間
隔を可変するのにパンタグラフを使用しているが、ブー
ム、マスト、ベローズ等信の手段を用いることもできる
。
隔を可変するのにパンタグラフを使用しているが、ブー
ム、マスト、ベローズ等信の手段を用いることもできる
。
（発明の効果）
以上詳しく説明したように１本発明によれば、集光形ア
レイの集光比を集光素子の性能による最大倍率から１倍
まで可変することができるため、負荷電力に応じた発生
電力を得ることができ、余剰電力の発生に伴う種々の不
具合を防止することができる。
レイの集光比を集光素子の性能による最大倍率から１倍
まで可変することができるため、負荷電力に応じた発生
電力を得ることができ、余剰電力の発生に伴う種々の不
具合を防止することができる。
第１図〜第６図は、本発明による集光形太陽電池装置の
実施例を示した図、第７図は、前記装置の出力特性を示
した図である。 第８図は、従来の太陽電池装置の一例を示した回路図、
第９図は、従来装置の動作を説明するための図である。 １．８・・・太陽電池素子 ２・・・太陽電池アレイ ３・・・負荷 ４・・・蓄電池 ５・・・電力制御器 ６・・・シャント回路 Ｓ・・・集光素子 １０・・・パンタグラフ １１・・・サブストレート
実施例を示した図、第７図は、前記装置の出力特性を示
した図である。 第８図は、従来の太陽電池装置の一例を示した回路図、
第９図は、従来装置の動作を説明するための図である。 １．８・・・太陽電池素子 ２・・・太陽電池アレイ ３・・・負荷 ４・・・蓄電池 ５・・・電力制御器 ６・・・シャント回路 Ｓ・・・集光素子 １０・・・パンタグラフ １１・・・サブストレート
Claims (2)
- （１）太陽光等の入射光を集光する集光素子と、前記集
光素子で集光した入射光の光エネルギーを電気エネルギ
ーに変換して出力する太陽電池素子と、前記太陽電池素
子に対する前記集光素子の集光比を可変する集光比可変
手段とからなり、前記集光比可変手段により前記集光素
子の集光比を可変することにより前記太陽電池素子の出
力を制御するように構成した集光形太陽電池装置。 - （２）前記集光素子は、フレネルレンズであり、前記集
光比可変手段は、前記集光素子と前記太陽電池素子との
間隔を可変するパンタグラフである特許請求の範囲第１
項記載の集光形太陽電池装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4336285A JPS61203835A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 集光形太陽電池装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4336285A JPS61203835A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 集光形太陽電池装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61203835A true JPS61203835A (ja) | 1986-09-09 |
Family
ID=12661745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4336285A Pending JPS61203835A (ja) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | 集光形太陽電池装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61203835A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0819193A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Nissin Electric Co Ltd | 家庭用簡易型太陽光発電システム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572581A (en) * | 1980-06-06 | 1982-01-07 | Nec Corp | Condenser type solar battery device |
| JPS57193943A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of controlling charging of storage battery |
-
1985
- 1985-03-05 JP JP4336285A patent/JPS61203835A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572581A (en) * | 1980-06-06 | 1982-01-07 | Nec Corp | Condenser type solar battery device |
| JPS57193943A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of controlling charging of storage battery |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0819193A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Nissin Electric Co Ltd | 家庭用簡易型太陽光発電システム |
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