KR20130048196A

KR20130048196A - 전력 제어 장치, 전력 제어 방법 및 급전 시스템

Info

Publication number: KR20130048196A
Application number: KR1020127023012A
Authority: KR
Inventors: 마사유끼 요꼬야마; 나오따까 오사와; 유미꼬 야마자끼; 쇼따로 사이또
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2013-05-09
Also published as: CN102884488A; US9442505B2; BR112012022137A2; TW201206019A; SG183914A1; JP5569044B2; TWI470902B; JP2011181012A; KR101742839B1; US20120326512A1; WO2011108412A1; CN102884488B; RU2012137298A

Abstract

본 발명은 태양전지 등의 발전 소자의 최대 동작점을 유지하도록 제어할 수 있으며, 전력 손실을 피하는 것이 가능한 전력 제어 장치, 전력 제어 방법 및 급전 시스템에 관한 것이다. 복수의 발전 소자(20-1, 20-2)가 접속 가능한 전력 경로 전환부(32)와, 전력 경로 전환부(32)를 통해 공급되는, 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부(31)를 갖고, 전력 경로 전환부(32)는 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과, 전압 변환부의 입력측에 직렬 또는 병렬 접속된 발전 소자를 접속할지 비접속으로 할지를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함한다.

Description

전력 제어 장치, 전력 제어 방법 및 급전 시스템{ELECTRICITY CONTROL DEVICE, ELECTRICITY CONTROL METHOD, AND ELECTRICITY SUPPLY SYSTEM}

본 발명은 발전 소자에서 생성된 전력의 공급을 제어하는 전력 제어 장치, 전력 제어 방법 및 급전 시스템에 관한 것이다.

환경 보호 대책으로서, 이산화탄소나 오염 물질을 배출하지 않는 깨끗한 에너지의 개발이 요구되고 있다. 특히, 최근 들어 태양광 발전이나 풍력 발전의 보급이 확대되고 있다.

특히, 태양광 발전 소자는 주택 지붕 등에 배치 가능한 태양전지(솔라 패널)의 저가격화나 고발전 효율화가 진행되어, 일반 가정에도 서서히 보급되고 있다.

또한, 태양광 발전 소자는 소형화도 진행되어, 태양전지를 탑재한 휴대 전화 등의 판매도 시작되고 있다.

태양전지는 건전지 등의 정전압원과 성질이 다르며, 단자 간의 전압에 의존한 전류원으로서의 성질을 구비한다.

그로 인해, 태양전지로부터 최대 출력을 얻기 위해서는 태양전지와 접속하는 부하의 전압을 태양전지의 최대 동작점 전압과 일치시킬 필요가 있다.

또한, 태양전지의 전류 전압 특성에 있어서, 전력이 최대가 되는 최대 동작점(MPP: Maximum Power Point)은 단지 한점 존재한다.

그러나, 태양전지의 전류 전압 특성은 조도나 온도 등의 환경에 의존하여 변화하기 때문에, 최대 동작점 전압을 얻는 제어는 태양전지 접속 기기의 동작 시에 행할 필요가 있다.

이러한 기기 동작 시에 최대 동작점을 얻기 위한 제어는 MPPT(Maximum PowerPoint Tracking) 제어라 불린다.

MPPT 제어를 실행하는 방법은 다수 제안되어 있으나, 직류 경로에 있어서의 방법은 다음 2종류로 크게 구별할 수 있다.

제1은 복수의 태양전지의 직렬 또는 병렬의 접속을 전환하는 방법이다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

제2는 스위칭형 DC-DC 컨버터를 제어하여 최대 동작점을 얻는 방법이다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).

일본 특허 공개 제2001-218365호 공보

일본 특허 공개 평7-336910호 공보

MPPT 제어를 실행하기 위해서, 복수의 태양전지의 직렬 또는 병렬의 접속을 전환하는 제1 방법에 의하면, 최대 동작점에 근접하도록 제어할 수 있다.

그러나, 이 방법으로는 태양전지끼리를 병렬로 접속하기 위해서, 각 태양전지의 최대 동작점 전압이 동일한 것을 사용할 필요가 있다는 제약이 있다.

또한, 태양전지의 수에 의해 취할 수 있는 직렬 또는 병렬의 접속 형태가 바뀌어, 예를 들어 태양전지가 2매인 경우에는 전 직렬과 전 병렬의 2점, 태양전지가 6매인 경우에는 4점의 최대 동작점으로부터 선택하게 된다.

이 경우, 각 점간의 전압의 차가 균등하지 않기 때문에, 단자간 전압을 최대 동작점에 맞출 수 없는 전압의 구간이 다수 존재해버린다는 불이익이 있다.

또한, DC-DC 컨버터를 제어하여 최대 동작점을 얻는 제2 방법에 의하면, 축전지로의 충전 전류가 최대로 되도록 스위치로의 제어 신호를 제어할 수 있다.

그러나, DC-DC 컨버터에 있어서의 전력 손실이나, 전류 측정 회로 등의 제어 회로에서의 전력 손실이 발생한다는 불이익이 있다.

본 발명은 태양전지 등의 발전 소자의 최대 동작점을 유지하도록 제어할 수 있고, 전력 손실을 피하는 것이 가능한 전력 제어 장치, 전력 제어 방법 및 급전 시스템을 제공한다.

본 발명의 제1 관점의 전력 제어 장치는 복수의 발전 소자가 접속 가능한 전력 경로 전환부와, 상기 전력 경로 전환부를 통하여 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 갖고, 상기 전력 경로 전환부는 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과, 상기 전압 변환부의 입력측에, 상기 직렬 또는 병렬 접속된 상기 발전 소자를 접속할지 비접속으로 할지를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함한다.

본 발명의 제1 관점의 전력 제어 방법은 복수의 발전 소자의 출력 전압이 제1 전압 범위에 있을 경우에는 제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 병렬로 접속하고, 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 출력 전압이 모두 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되는 경우가 없도록 비접속 상태로 접속 전환을 행하고, 상기 발전 소자의 출력 전압이 상기 제1 전압 범위보다 낮은 제2 전압 범위에 있을 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 병렬로 접속하고, 상기 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 최종단의 출력 전압이 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되도록 접속 상태로 접속 전환을 행하고, 상기 발전 소자의 출력 전압이 상기 제2 전압 범위보다 낮은 제3 전압 범위에 있을 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속하고, 상기 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 출력이 모두 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되는 경우가 없도록 비접속 상태로 접속 전환을 행한다.

본 발명의 제2 관점의 급전 시스템은 전력을 발전하는 복수의 발전 소자와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고, 상기 전력 제어 장치는 상기 복수의 발전 소자가 접속 가능한 전력 경로 전환부와, 상기 전력 경로 전환부를 통하여 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 포함하고, 상기 전력 경로 전환부는 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과, 상기 전압 변환부의 입력측에, 상기 직렬 또는 병렬 접속된 상기 발전 소자를 접속할지 비접속으로 할지를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함한다.

본 발명의 제3 관점의 전력 제어 장치는 복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와, 상기 복수의 발전 소자의 출력 특성을 측정하는 특성 측정 회로와, 상기 특성 측정 회로의 측정 결과에 따라서 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는 제어부를 갖는다.

본 발명의 제4 관점의 급전 시스템은 전력을 발전하는 복수의 발전 소자와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고, 상기 전력 제어 장치는 복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와, 상기 복수의 발전 소자의 출력 특성을 측정하는 특성 측정 회로와, 상기 특성 측정 회로의 측정 결과에 따라서 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 제5 관점의 전력 제어 장치는 적어도 하나의 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와, 상기 발전 소자의 출력 특성을 측정하는 특성 측정 회로와, 상기 특성 측정 회로의 측정 결과에 따라서 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 제어부를 갖고, 상기 전압 변환부는 가변 레퍼런스 전압과 상기 발전 소자에서 발전한 전압 레벨을 비교하고, 비교 결과에 따라서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 충전, 방전을 행하고, 상기 제어부는 상기 특성 측정 회로의 측정 결과를 기초로 상기 가변 레퍼런스 전압을 공급하여, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행한다.

본 발명의 제6 관점의 급전 시스템은 전력을 발전하는 적어도 하나의 발전 소자와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고, 상기 전력 제어 장치는 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와, 상기 발전 소자의 출력 특성을 측정하는 특성 측정 회로와, 상기 특성 측정 회로의 측정 결과에 따라서 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 제어부를 갖고, 상기 전압 변환부는 가변 레퍼런스 전압과 상기 발전 소자에서 발전한 전압 레벨을 비교하고, 비교 결과에 따라서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 충전, 방전을 행하고, 상기 제어부는 상기 특성 측정 회로의 측정 결과를 기초로 상기 가변 레퍼런스 전압을 공급하여, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행한다.

본 발명의 제7 관점의 전력 제어 장치는 복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와, 상기 전력 경로 전환부의 출력 전력을 부하에 공급하는 전력 공급 라인에 배치되어, 상기 전력 공급 라인의 전위보다 상기 부하 측의 전위가 높아지는 경우에, 부하 측으로부터의 역류를 방지하는 기능을 포함하는 역류 방지 회로를 갖는다.

본 발명의 제8 관점의 급전 시스템은 전력을 발전하는 복수의 발전 소자와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고, 상기 전력 제어 장치는 복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와, 상기 전력 경로 전환부의 출력 전력을 부하에 공급하는 전력 공급 라인에 배치되어, 상기 전력 공급 라인의 전위보다 상기 부하 측의 전위가 높아지는 경우에, 부하 측으로부터의 역류를 방지하는 기능을 포함하는 역류 방지 회로를 포함한다.

본 발명의 제9 관점의 전력 제어 장치는 전력 공급 라인의 전위보다 부하 측의 전위가 높아지는 경우에, 상기 부하 측으로부터의 역류를 방지하는 기능을 포함하는 역류 방지 회로와, 발전 소자의 전력을 부하 측의 축전 소자에 공급해 충전하고, 해당 공급 전력을 제한 가능한 제한 회로로서, 상기 축전 소자로의 공급 전압이 만충전 전압보다 낮은 전압이 되도록 전력 공급을 제한하는 제한 회로와, 상기 제한 회로가 전력 공급을 제한하고 있을 때는 상기 역류 방지 회로의 역류 방지 기능을 정지시키는 제어부를 갖는다.

본 발명의 제10 관점의 급전 시스템은 전력을 발전하는 적어도 하나의 발전 소자와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고, 상기 전력 제어 장치는 전력 공급 라인의 전위보다 부하 측의 전위가 높아지는 경우에, 상기 부하 측으로부터의 역류를 방지하는 기능을 포함하는 역류 방지 회로와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측의 축전 소자에 공급해 충전하고, 해당 공급 전력을 제한 가능한 제한 회로에서, 상기 축전 소자로의 공급 전압이 만충전 전압보다 낮은 전압이 되도록 전력 공급을 제한하는 제한 회로와, 상기 제한 회로가 전력 공급을 제한하고 있을 때는 상기 역류 방지 회로의 역류 방지 기능을 정지시키는 제어부를 포함한다.

본 발명의 제11 관점의 전력 제어 장치는 복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측의 축전 소자에 공급해 충전하고, 해당 공급 전력을 제한 가능한 제한 회로를 갖고, 상기 제한 회로는 상기 축전 소자로의 공급 전압이 만충전 전압보다 낮은 전압이 되도록 전력 공급을 제한한다.

본 발명의 제12 관점의 급전 시스템은 전력을 발전하는 복수의 발전 소자와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고, 상기 전력 제어 장치는 복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측의 축전 소자에 공급해 충전하고, 해당 공급 전압을 제한 가능한 제한 회로를 갖고, 상기 제한 회로는 상기 축전 소자로의 공급 전압이 만충전 전압보다 낮은 전압이 되도록 전압 공급을 제한한다.

본 발명의 제13 관점의 전력 제어 장치는 복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와, 상기 전력 경로 전환부를 통하여 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와, 상기 전력 경로 전환부의 전환 제어를 행하여 상기 발전 소자의 전력을 부하 측의 축전 소자에 공급하여 충전 제어하는 제어부를 갖고, 상기 제어부는 상기 축전 소자의 전압이 일정 이하인 경우, 상기 발전 소자로부터 상기 축전 소자에 전력을 직접 공급하고, 상기 축전 소자의 전압이 일정 이상인 경우, 상기 전력 경로 전환부, 상기 전압 변환부 및 상기 제어부의 동작 전압을 상기 축전 소자로부터 얻을 수 있도록 전환한다.

본 발명의 제14 관점의 급전 시스템은 전력을 발전하는 복수의 발전 소자와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고, 상기 전력 제어 장치는 복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와, 상기 전력 경로 전환부를 통하여 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와, 상기 전력 경로 전환부의 전환 제어를 행하여 상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하여 충전 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 발전 소자에 의한 입력 전압이 상기 부하의 충전 전압과 비교하여, 입력 전압쪽이 높을 때는 상기 발전 소자에 의한 전압을 상기 부하 측에 공급하는 초기 충전을 행하고, 초기 충전에 의해 입력 전압보다 상기 충전 전압이 높아지면, 적어도 상기 전력 경로 전환부, 상기 전압 변환부 및 상기 제어부의 동작 전압을 상기 발전 소자에 의한 전압으로부터 상기 부하 측의 충전 전압으로 전환한다.

본 발명의 제15 관점의 전력 제어 장치는 조도 또는 온도에 대한 전압의 변화율이 다른 복수의 발전 소자가 접속 가능한 전력 경로부와, 상기 전력 경로부를 통하여 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 갖고, 상기 전력 경로부는 상기 전압의 변화율이 큰 발전 소자를 상기 전압 변환부에 접속하고, 상기 전압의 변화율이 작은 발전 소자를 상기 전압 변환부에 비접속 상태로 한다.

본 발명의 제16 관점의 급전 시스템은 조도 또는 온도에 대한 전압의 변화율이 다른 복수의 발전 소자와, 상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고, 상기 전력 제어 장치는 상기 조도 또는 온도에 대한 전압의 변화율이 다른 복수의 발전 소자가 접속 가능한 전력 경로부와, 상기 전력 경로부를 통하여 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 포함하고, 상기 전력 경로부는 상기 전압의 변화율이 큰 발전 소자를 상기 전압 변환부에 접속하고, 상기 전압의 변화율이 작은 발전 소자를 상기 전압 변환부에 비접속 상태로 한다.

본 발명에 따르면, 태양전지 등의 발전 소자의 최대 동작점을 유지하도록 제어할 수 있고, 전력 손실을 피할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 급전 시스템의 전체 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 발전 소자로서의 태양광 발전 패널의 등가 회로를 도시하는 도면이다.
도 3은 일반적인 태양전지의 전류 전압 특성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태에 따른 축전 소자의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5의 파워 스위치 회로가 형성하는 전력 경로의 패턴예를 도시하는 첫번째 도면이다.
도 7은 도 5의 파워 스위치 회로가 형성하는 전력 경로의 패턴예를 도시하는 두번째 도면이다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로의 전력 경로를 제어하기 위한 각 스위치의 게이트 전압을 진리값 표로써 도시하는 도면이다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTA의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTB의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTC의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTD의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTE의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 14는 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTF의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 15는 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTG의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 16은 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTH의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 17은 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTI의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 18은 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTJ의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 19는 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTK의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 20은 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTL의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 21은 전력 경로 중 어느 하나를 선택함으로써, 조도나 온도에 상관없이 발전 소자(태양전지)로부터 최대 전력을 얻는 것이 가능한 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 조도마다의 전력 경로와 전력 효율에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제1 기능예를 설명하기 위한 도면이다.
도 24는 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제2 기능예를 설명하기 위한 도면이다.
도 25는 2개의 발전 소자가 모두 거의 그늘 없는 발전 동작을 행하고 있을 때의, 개방 전압 Vop에 의한 동작 상태 판정에서 선택되는 전력 경로를 도시하는 도면이다.
도 26은 2개의 발전 소자가 모두 그늘 있는 발전 동작을 행하고 있을 때의 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 2개의 발전 소자에서 발전 동작 상태가 다를 때의, 개방 전압 Vop에 의한 동작 상태 판정에서 선택되는 전력 경로를 도시하는 도면이다.
도 28은 2개의 발전 소자에서 한쪽은 발전 동작 상태가 아니고, 다른 쪽이 발전 동작 상태에 있을 때의, 개방 전압 Vop에 의한 동작 상태 판정에서 선택되는 전력 경로를 도시하는 도면이다.
도 29는 2개의 발전 소자 중 1개만 접속되어 있을 때의, 개방 전압 Vop에 의한 동작 상태 판정에서 선택되는 전력 경로를 도시하는 도면이다.
도 30은 각 발전 소자가 발전 동작 상태에 있는지 여부의 판정에 있어서의 상태 천이도이다.
도 31은 상태 S1의 2개의 발전 소자가 모두 발전 동작 상태에 있을 때에, 어느 전력 경로가 동작하고 있는지의 판정에 있어서의 상태 천이도이다.
도 32는 상태 S2의 1개의 발전 소자(SC1)가 발전 동작 상태에 있을 때에, 어느 전력 경로가 동작하고 있는지의 판정에 있어서의 상태 천이도이다.
도 33은 상태 S3의 1개의 발전 소자(SC2)가 발전 동작 상태에 있을 때에, 어느 전력 경로가 동작하고 있는지의 판정에 있어서의 상태 천이도이다.
도 34는 단락 전류 및 개방 전압을 측정한 결과로부터 전력 경로를 선택하는 처리를 간단화하여 나타내는 흐름도이다.
도 35는 단락 전류 및 개방 전압을 측정한 결과로부터 전력 경로를 선택하는 처리를 구체적으로 나타내는 제1 흐름도이다.
도 36은 단락 전류 및 개방 전압을 측정한 결과로부터 전력 경로를 선택하는 처리를 구체적으로 나타내는 제2 흐름도이다.
도 37은 단락 전류 및 개방 전압을 측정한 결과로부터 전력 경로를 선택하는 처리를 구체적으로 나타내는 제3 흐름도이다.
도 38은 단락 전류 및 개방 전압을 측정한 결과로부터 전력 경로를 선택하는 처리를 구체적으로 나타내는 제4 흐름도이다.
도 39는 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제1 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 40은 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로에 있어서, 승압 회로의 캐패시터를 유용하여 시뮬레이션에 의해 취득한 I-V 특성을 도시하는 도면이다.
도 41은 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제2 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 42는 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제3 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 43은 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제4 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 44는 도 43의 특성 측정 회로의 트랜스미션 게이트의 구체적인 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 45는 도 43의 특성 측정 회로를 사용한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 46은 본 실시 형태에 따른 전압 변환부로서의 승압형 스위칭 레귤레이터의 기본적인 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 47은 승압형 스위칭 레귤레이터의 기본 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 48은 도 46의 승압형 스위칭 레귤레이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 49는 도 46의 PFM 제어부에 있어서의 동작 주파수의 변화를 검출하는 검출계를 구비한 승압형 스위칭 레귤레이터의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 50은 발전 소자(태양전지)의 I-V 특성이 온도 변화에 따라서 변화하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 51은 본 실시 형태에 따른 전압 변환부로서의 강압형 스위칭 레귤레이터의 기본적인 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 52는 본 실시 형태에 따른 역류 방지 회로의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 53은 본 실시 형태에 따른 전류 전압 제한 회로의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 54는 본 실시 형태에 따른 전력 제어 장치의 전체적인 충전 제어를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 55는 본 실시 형태에 따른 전류 전압 제한 회로를 전력 제어 장치의 출력 단뿐만 아니라 입력단에도 배치한 예를 도시하는 도면이다.
도 56은 조도에 대한 전압(개방 전압 또는 최대 동작점 전압)의 변화율은 태양전지의 종류에 따라 다른 것을 도시하는 도면이다.
도 57은 다른 종류의 태양전지를 사용하는 경우의 접속 형태를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면과 관련지어 설명한다.

1. 급전 시스템의 전체 구성

2. 발전 소자의 구성예

3. 축전 소자의 구성예

4. 전력 제어 장치의 구성예

4-1. 파워 스위치 회로(전력 경로 전환부)의 구성예

4-2. 특성 측정 회로의 구성예 및 그 결과에 기초하는 전력 경로의 제어

4-3. 특성 측정 회로의 구체적인 구성예

4-4. 전압 변환부의 구체적인 구성예

4-5. 역류 방지 회로의 구성예

4-6. 충전 제어

4-7. 전체의 충전 제어

5. 다른 종류의 태양전지를 사용하는 경우

<1. 급전 시스템의 전체 구성>

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 급전 시스템의 전체 구성의 일례를 도시하는 도면이다.

본 급전 시스템(10)은 복수의 발전 소자(20-n)(본 실시 형태에서는 n=2), 전력 제어 장치(30) 및 축전 소자(40)를 주 구성 요소로 갖고 있다.

또한, 급전 시스템(10)은 전력 제어 장치(30)에 접속된 서미스터(50)를 갖는다.

본 급전 시스템(10)은 태양전지 등의 발전 소자(20-1)(SC1), (20-1)(SC2)로부터 이차 전지인 축전 소자(배터리)(40)로의 충전(축전)을 일광 하에서 뿐만 아니라, 응달이나 간접광, 밝은 실내 등의 일상적인 환경 하에서 가능하게 구성되어 있다.

특히, 전력 제어 장치(30)는 발전 소자(20)로 발전한 전력을 낭비 없이 활용하여 충전에 이용하는 충전 제어 LSI로서 형성되어 있다.

전력 제어 장치(30)는 Li+형(중합체를 포함) 이차 전지를 축전 소자(40)로서 접속하고, 충전하는 것이 가능하다.

전력 제어 장치(30)는 하나 또는 복수개, 본 실시 형태에서는, 1개 또는 2개의 발전 소자(20-1, 20-2)를 접속하는 것이 가능하다.

본 실시 형태에 있어서, 전력 제어 장치(30)는 단셀을 포함하는 임의의 직렬수의 셀을 이용하는 것이 가능하다.

전력 제어 장치(30)는 발전 소자의 출력 전압값에 따라서 복수의 발전 소자의 접속 형태, 즉, 직렬로 접속하거나 병렬로 접속하는 등의 접속 전환 제어나, DC-DC 컨버터 등의 전압 변환부에 입력하여 승압, 강압을 행할지 여부의 전환 제어하는 것이 가능하다.

전력 제어 장치(30)는 각종 발전 소자(20)를 이용할 수 있고, 발전 소자(20)의 전력-전압 특성에 의존하지 않고 최대 효율이 얻어지도록 제어하는 것이 가능하다.

전력 제어 장치(30)는 발전 소자(태양전지)(20)의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행함으로써, 고효율로 충전하는 것이 가능하다. 전력 제어 장치(30)는 단셀의 발전 소자(20)에서도 MPPT 제어하는 것이 가능하다.

전력 제어 장치(30)는 축전 소자(40)로의 충전 개시 및 종료(만충전)를 제어하는 것이 가능하다.

전력 제어 장치(30)는 예를 들어 고정 또는 가변의 충전 종료 전압에 도달한 시점에서 충전을 정지하는 기능을 갖는다.

전력 제어 장치(30)는 예를 들어 충전 정지 후에, 고정 또는 가변의 충전 개시 전압에 도달한 시점에서 충전을 개시하는 기능을 갖는다.

전력 제어 장치(30)는 예를 들어 외장형 전류 제어 저항에 의해, 고조도 시의 최대 충전 전류를 제어하는 것이 가능하다. 이 경우의 전류 제어 임계값은, 축전 소자(40)에 흐르는 충전 전류를 측정하는 저항을 외장함으로써 설정하는 것이 가능하다.

전력 제어 장치(30)는 축전 소자(40)로부터 발전 소자(20)로의 역류 방지 다이오드의 바이오 패스 제어에 의해 역류를 방지하면서, 순방향 전압 VF의 손실을 저감하는 기능을 갖는다.

전력 제어 장치(30)는 2개의 발전 소자(20-1, 20-2) 사이의 조도의 차이에 의한 손실을, 발전 소자(20-1, 20-2) 사이의 역류 방지를 포함하여 저감하는 기능을 갖는다.

전력 제어 장치(30)는 축전 소자(40)의 개방 전압이 일정값에 도달한 것을 검출하는 만충전 검출 후, 부하 구동용 단자로부터 발전 소자(20)의 전력을 출력하는 기능을 갖는다.

전력 제어 장치(30)는 축전 소자(40)가 전압이 소정 전압 이하, 예를 들어2.7 V 이하 등의 과방전 상태에 있을 때, 전압이 복귀할 때까지 초기 충전하는 것이 가능하다. 이 경우, 전력 제어 장치(30)는 예를 들어 외장형 전류 제한 저항을 사용하여, 전류를 작게 해서(줄여서) 충전하는 것이 가능하다.

전력 제어 장치(30)는 예를 들어 외부 접속의 서미스터를 사용하여, 0℃ 이하, 또는 60℃ 이상에서의 충전을 방지하는 기능을 갖고 있다.

전력 제어 장치(30)는 예를 들어 외부 인에이블 단자에 의해, 충전의 정지 및 슬립 모드로의 천이를 제어하는 것이 가능하다.

또한, 전력 제어 장치(30)는 출력 전력 정보를 출력 가능하게 구성하는 것도 가능하다.

이하, 각 부의 구체적인 구성 및 기능의 일례에 대하여 설명한다.

이하에서는, 발전 소자(20), 축전 소자(40)의 구성 및 기능을 설명한 후, 전력 제어 장치(30)의 구체적인 구성 및 기능에 대하여 상세하게 설명한다.

<2. 발전 소자의 구성예>

발전 소자(20-1, 20-2)는, 태양광이나 풍력 등의 자연 에너지에 의해 발전하는 기능을 갖고, 발전한 전력을 전력 제어 장치(30)에 공급한다.

본 실시 형태에 있어서, 발전 소자(20-1, 20-2)로서는, 태양광의 광전 변환을 이용한 태양광 발전 패널, 예를 들어 태양 전위가 채용된다.

도 2는, 본 실시 형태에 따른 발전 소자로서의 태양광 발전 패널의 등가 회로를 도시하는 도면이다.

태양광 발전 패널(태양전지)(21)은, 도 2의 등가 회로에 도시한 바와 같이, 광 입력에 의해 전류가 발생한다.

도 2에서는, 광 입력 OPT를 기전력(Iph)으로 치환하여 전류 Ish를 표현하고 있다.

또한, 도 2에서는, 태양전지(21)의 기반, 수광층, 전극부의 저항의 총합을 직렬 저항 Rs, 태양전지(21)의 손실 저항을 Rsh로 도시하고 있다.

도 2에서는, 태양전지(21)의 출력 전류가 Id, 출력 전압을 V로 도시되어 있다.

태양전지(21)는 광 입사량이 많으면 전류는 많아지고, 어두우면 전류는 적어진다. 도 2의 등가 회로에서는, 광의 밝기가 전류원의 크기로 표시되어 있다. 전압이 높아지면, 전류는 서서히 내려간다.

이 등가 회로는, 전류원(22)과, 다이오드(23)와, 저항(24)을 병렬 접속하고, 또한 저항(25)을 직렬 접속한 구성으로 되어 있다.

전류원(22)은 광 전류 Iph를 공급하고, 다이오드(23)는 이상 다이오드이다. 태양전지(21)의 단자 간의 전압 V를 상승시키면, 전류원(22)으로부터의 전류 Iph가 다이오드(23)에 흐르기 때문에, 단자측에 흐르는 전류 I는 전압 V의 상승과 함께 감소한다.

도 3은, 일반적인 태양전지의 전류 전압 특성을 도시하는 도면이다.

태양전지(21)는 단자 간의 전압값이 결정되면, 출력 전류값이 일의로 정해진다.

전류값이 0인 경우의 단자 간의 전압을 개방 전압(Voc)이라 칭하고, 단자 간의 전압값이 0인 경우의 출력 전류값을 단락 전류(Isc)라 칭한다.

상술한 바와 같이, 태양전지의 전류 전압 특성의 커브에 있어서, 전력(=전압×전압)이 최대가 되는 최대 동작점은 단지 1점 존재한다.

이 최대 동작점에 있어서의 전류를 최대 동작점 전류(Ipm)라 칭하고, 최대 동작점에 있어서의 전압을 최대 동작점 전압(Vpm)이라 칭한다.

상술한 태양전지의 특성 때문에, 태양전지로부터 최대 출력을 얻기 위해서는, 태양전지와 접속하는 부하의 전압을 태양전지의 최대 동작점 전압과 일치시킬 필요가 있다.

태양전지의 전류 전압 특성은 조도나 온도 등의 환경에 의존하여 변화하기 때문에, 최대 동작점 전압을 얻는 제어를 태양전지 접속 기기의 동작 시에 행할 필요가 있다.

본 실시 형태에서는, 전력 제어 장치(30)에 있어서, 각 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압값에 따라서 복수의 발전 소자의 직렬, 병렬의 접속 형태 및 DC-DC 컨버터 등의 전압 변환부에 입력하여 승압, 강압을 행할지 여부의 전환 제어 등의 각 제어가 행해진다.

태양전지(21)에서 얻어지는 전력은 직류이며, 이 직류 전력(DC 전력)이 전력 제어 장치(30)에 공급된다.

<3. 축전 소자의 구성예>

축전 소자(40)는 전력 제어 장치(30)에 의해 공급된 전력을 축전한다.

축전 소자(40)는 예를 들어, 전기 이중층 캐패시터나 리튬 이온형 이차 전지 등과 같이 충전 전압이 변화하는 것을 채용하는 것이 가능하다.

도 4는, 본 실시 형태에 따른 축전 소자의 구성예를 도시하는 도면이다.

도 4의 축전 소자(40)는 조전지(41), 충전 제어 전계 효과 트랜지스터(FET: Field Effect Transistor)(42), 방전 제어 FET(43), 다이오드(44) 및 전류 검출 저항(45)을 갖는다.

축전 소자(40)는 정극 단자 T1 및 부극 단자 T2가, 부하인 전자 기기의 정극 단자 및 부극 단자에 접속된다.

축전 소자(40)에 있어서는, 전력 제어 장치(30)의 제어 하에, 충전 제어 FET(42), 방전 제어 FET(43), 다이오드(445), 및 전류 검출 저항(45)을 통해 조전지(41)에 대한 충방전이 행해진다.

조전지(41)는 리튬 이온 이차 전지 등의 이차 전지이며, 복수의 전지 셀을 직렬 및/또는 병렬 접속한 조전지이다.

도 4의 예에서는, 3개의 전지 셀이 직렬로 접속된 경우를 나타낸다.

본 실시 형태에 있어서는, 전력 제어 장치(30)가 축전 소자(40)의 과충전이나 과방전을 방지하기 위한 제어나 충전 시에 안전하게 충전할 수 있도록 제어를 행한다.

축전 소자(40)에 있어서, 조전지(41) 및 조전지(41) 내의 전지 셀 각각의 전압이 소정시간마다 측정되어, 전류 검출 저항(45)을 흐르는 전류의 크기 및 방향이 소정 시간마다 측정된다.

축전 소자(40)에 있어서, 측정한 전압값 및 전류값에 기초하여, 조전지(41)의 어느 하나의 셀의 전압이 과충전 검출 전압이 되었을 때에 충전 제어 FET(42)가 OFF로 제어된다.

축전 소자(40)에 있어서, 조전지(41)의 전압이 과방전 검출 전압 이하로 되었을 때에 방전 제어 FET(43)이 OFF로 제어되고, 과충전이나 과방전이 방지된다.

따라서, 리튬 이온 전지의 경우, 과충전 검출 전압이 예를 들어 4.2 V±0.5 V로 정해지고, 과방전 검출 전압이 2.4 V±0.1 V로 정해진다.

조전지(41)에 대한 충전 방식으로는, 일반적으로, CCCV(Constant Current Constant Voltage:정전류 정전압) 충전 방식이 사용된다.

CCCV 충전 방식에서는, 조전지(41)의 전압이 소정의 전압에 도달할 때까지는 정전류로 충전(CC 충전)하고, 조전지(41)의 전압이 소정의 전압에 도달한 후에는 정전압으로 충전(CV 충전)한다. 그리고, 충전 전류가 대략 0[A]에 수렴한 시점에서 충전이 종료된다.

<4. 전력 제어 장치의 구성예>

전력 제어 장치(30)는 도 1에 도시한 바와 같이, 전압 변환부(31) 및 전력 경로부에 포함되는 전력 경로 전환부로서의 파워 스위치 회로(32)를 갖는다.

전력 제어 장치(30)는 특성 측정 회로(33), 제1 제어부(34), 제2 제어부(35), 역류 방지 회로(36), 전류 전압 제한 회로(37) 및 스타트 업 회로(38)를 주구성 요소로서 갖는다.

전압 변환부(31)는 발전 소자(20-1, 20-2)로 발전되어, 파워 스위치 회로(32)에 의해 선택적으로 공급되는 전압을 승압하고, 또는 강압하는 기능을 갖는다.

전압 변환부(31)는 승압하고, 또는 강압해서 얻어진 전압을, 예를 들어 파워 스위치 회로(32), 역류 방지 회로(36)를 통해 축전 소자(40)에 공급한다.

전압 변환부(31)는 예를 들어 DC-DC 컨버터에 의해 구성된다.

이 전압 변환부(31)의 구체적인 구성에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.

<4-1. 파워 스위치 회로의 구성예>

파워 스위치 회로(32)는 2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2), 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31) 및 축전 소자(이차 전지)(40) 사이의 접속 관계를, 제1 제어부(34) 또는 제2 제어부(35)의 제어에 따라서 결정하는 기능을 갖는다.

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 상태에 따른 전력 경로의 전환 제어가 가능하게 구성된다.

즉, 파워 스위치 회로(32)는 전력 경로 전환부로서 기능한다.

본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로(32)는 제1 제어부(34) 또는 제2 제어부(35)의 제어에 따라, 2개의 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능을 갖는다.

또한, 파워 스위치 회로(32)는 전압 변환부(31)의 입력측에 접속되는 발전 소자(20-1, 20-2)를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 갖는다.

본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로(32)는 기본적으로, 제1 접속 전환 기능 및 제2 접속 전환 기능에 의해, 적어도 다음의 접속 전환을 행하는 것이 가능하도록 구성된다.

[직렬, 병렬 및 승압, 병렬, 직렬 및 승압, 병렬 및 강압의 전환 제어]

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬로 접속하여 그 출력 전압을 전압 변환부(31)에 입력시키지 않고 그대로 출력한다.

또는, 파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)를 병렬 또는 직렬로 접속하여 그 출력 전압을 전압 변환부(31)에 입력시켜 승압 또는 강압시켜 출력한다.

또는, 발전 소자(20-1, 20-2)를 병렬로 접속하여 그 출력 전압을 전압 변환부(31)에 입력시키지 않고 그대로 출력한다.

(병렬)

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 제1 전압 범위 V1에 있는 경우에는, 제1 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 병렬로 접속한다.

이 경우, 파워 스위치 회로(32)는 제2 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 모두 전압 변환부(31)에 의해 전압 레벨이 변환되는 일이 없도록, 전압 변환부(31)에 발전된 전력이 입력되지 않도록 접속 전환을 행한다.

(병렬 및 승압)

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 제2 전압 범위 V2(<V1)에 있는 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 병렬로 접속한다.

이 경우, 파워 스위치 회로(32)는 제2 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)의 최종단의 출력 전압이 전압 변환부(31)에 의해 전압 레벨이 변환되도록, 전압 변환부(31)에 발전한 전력이 입력되도록 접속 전환을 행한다.

(직렬)

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 제3 전압 범위 V3(<V2 <V1)에 있는 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬로 접속한다.

이 경우, 파워 스위치 회로(32)는 제2 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 모두 전압 변환부(31)에 의해 전압 레벨이 변환되는 일이 없도록, 전압 변환부(31)에 발전한 전력이 입력되지 않도록 접속 전환을 행한다.

(직렬 및 승압)

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 제4 전압 범위 V4(<V3 <V2 <V1)에 있는 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬로 접속한다.

(병렬 및 강압)

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 제5 전압 범위 V5(>V1>V2>V3>V4)에 있는 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 병렬로 접속한다.

이상의 전환 제어에 있어서, [(직렬 및 승압 시의 발전 소자의 출력 전압)<(직렬 시의 출력 전압)<(병렬 및 승압 시의 출력 전압)<(병렬 시의 출력 전압)<(병렬 및 강압 시의 출력 전압)]이라는 관계가 성립되어 있다.

[직렬, 직렬 및 강압, 병렬, 직렬 및 승압, 병렬 및 강압의 전환 제어]

또는, 파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬 또는 병렬로 접속하여 그 출력 전압을 전압 변환부(31)에 입력시켜 강압 또는 승압시켜 출력한다.

(병렬)

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 제6 전압 범위 V6에 있을 경우에는, 제1 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 병렬로 접속한다.

(직렬 및 강압)

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 제7 전압 범위 V7(<V6)에 있는 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬로 접속한다.

(직렬)

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 제8 전압 범위 V8(<V7 <V6)에 있는 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬로 접속한다.

(직렬 및 승압)

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 제9 전압 범위 V9(<V8<V7<V6)에 있는 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬로 접속한다.

(병렬 및 강압)

파워 스위치 회로(32)는 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압이 제10의 전압 범위V10(>V6>V7>V8>V9)에 있는 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 병렬로 접속한다.

이 경우, 파워 스위치 회로(32)는 제2 접속 전환 기능에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)의 최종단의 출력 전압이 전압 변환부(31)에 의해 전압 레벨이 변환되도록 전압 변환부(31)에 발전한 전력이 입력되도록 접속 전환을 행한다.

이상의 전환 제어에 있어서, [(직렬 및 승압 시의 발전 소자의 출력 전압)<(직렬 시의 출력 전압)<(직렬 및 강압 시의 출력 전압)<(병렬 시의 출력 전압)<(병렬 및 강압 시의 출력 전압)]이라는 관계가 성립되고 있다.

<4-1-1 파워 스위치 회로의 구체적인 구성예>

도 5는, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로의 구성예를 도시하는 도면이다.

도 5의 파워 스위치 회로(32)는 6개의 스위치(SW1 내지 SW6)와 2개의 다이오드(D1, D2)를 포함하여 구성되어 있다.

각 스위치(SW1 내지 SW6)은, 절연 게이트형 전계 효과 트랜지스터(FET), 보다 구체적으로는 MOSFET에 의해 구성된다.

파워 스위치 회로(32)는 각 스위치(SW1 내지 SW6)으로의 게이트 전압을 제어함으로써, 최대 2개의 발전 소자(태양전지 SC1, SC2)(20-1, 20-2)와 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31), 이차 전지인 축전 소자 BAT(40)의 접속 관계를 결정한다.

도 5의 파워 스위치 회로(32)가 형성하는 발전 소자(20-1, 20-2)로부터 축전 소자(40)로의 전력 경로에는, 도 6 및 도 7에 도시하는 패턴이 존재한다.

경로 PTA는, 발전 소자(SC2)(20-2)와 이차 전지인 축전 소자(40)를 직결하는 경로로서 형성된다.

경로 PTB는, 발전 소자(SC2)(20-2)의 출력 전력을, 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)를 통하여 이차 전지인 축전 소자(40)에 공급하는 경로로서 형성된다.

경로 PTC는, 발전 소자(SC1)(20-1)와 이차 전지인 축전 소자(40)를 직결하는 경로로서 형성된다.

경로 PTD는, 발전 소자(SC1)(20-1)의 출력 전력을, 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)를 통하여 이차 전지인 축전 소자(40)에 공급하는 경로로서 형성된다.

경로 PTE는, 발전 소자(SC1)(20-1)와 발전 소자(SC2)(20-2)를 직렬로 접속하고, 이차 전지인 축전 소자(40)와 직결하는 경로로서 형성된다.

경로 PTF는, 발전 소자(SC1)(20-1)와 발전 소자(SC2)(20-2)를 직렬로 접속한 출력 전압을, 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)를 통하여 이차 전지인 축전 소자(40)에 공급하는 경로로서 형성된다.

경로 PTG는, 발전 소자(SC1)(20-1)와 발전 소자(SC2)(20-2)를 병렬로 접속한 출력 전력을, 전압 변환부(31)를 통하지 않고, 이차 전지인 축전 소자(40)에 직결하여 공급하는 경로로서 형성된다.

경로 PTH는, 발전 소자(SC1)(20-1)와 발전 소자(SC2)(20-2)를 병렬로 접속한 출력 전력을, 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)를 통하여 이차 전지인 축전 소자(40)에 공급하는 경로로서 형성된다.

경로 PTI는, 발전 소자(SC1)의 출력을 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)를 통하여, 발전 소자(SC2)(20-2)의 출력을 병렬로 접속하여, 그 출력 전력을 이차 전지인 축전 소자(40)에 공급하는 경로로서 형성된다.

경로 PTJ는, 발전 소자(SC2)(20-2)의 출력을 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)를 통하여, 발전 소자(SC1)(20-1)의 출력을 병렬로 접속하고, 그 출력 전압을 이차 전지인 축전 소자(40)에 공급하는 경로로서 형성된다.

경로 PTK는, 발전 소자(SC1)(20-1), 발전 소자(SC2)(20-2), 축전 소자(40)를 모두 개방하는 경로로서 형성된다. 이 때, 발전 소자(SC2)(20-2)의 마이너스 측은 접지된다. 이것은, 발전 소자(태양전지)의 개방 전압 측정용 경로로서 사용된다.

경로 PTL은, 발전 소자(SC1)(20-1), 발전 소자(SC2)(20-2), 축전 소자(40)를 모두 개방하는 경로로서 형성된다. 이 때, 모든 스위치(SW1 내지 SW6)이 오프 상태가 된다. 발전 소자(SC2)의 마이너스 측은 오픈 상태가 된다.

도 8에, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로의 전력 경로를 제어하기 위한 각 스위치의 게이트 전압을 진리값 표로서 나타낸다.

도 9 내지 도 20은, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTA 내지 PTL의 전력의 흐름을 도시하는 도면이다.

(경로 PTA)

도 9는, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTA의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTA가 선택된 경우, 스위치(SW1 및 SW6)이 온, 스위치(SW2 내지 SW5)가 오프가 되게 제어되어, 발전 소자(SC2)(2)의 기전력(전류 I2)이 이차 전지인 축전 소자(40)측으로의 출력 단자 VOUT에 출력된다.

(경로 PTB)

도 10은, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTB의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTB가 선택된 경우, 스위치(SW1 및 SW5)가 온, 스위치(SW2 내지 SW4), SW6이 오프가 되게 제어되어, 발전 소자(SC2)의 기전력(전류 I2)이 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)측으로의 출력 단자 DDO에 출력된다.

(경로 PTC)

도 11은, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTC의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTC가 선택된 경우, 스위치(SW2)가 온, 스위치(SW1, SW3 내지 SW6)이 오프가 되게 제어되어, 발전 소자(SC1)(20-1)의 기전력(전류 I1)이 이차 전지인 축전 소자(40)측으로의 출력 단자 VOUT에 출력된다.

(경로 PTD)

도 12는, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTD의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTD가 선택된 경우, 스위치(SW4)가 온, 스위치(SW1 내지 SW3, SW5, SW6)이 온이 되게 제어되어, 발전 소자(SC1)(20-1)의 기전력(전류 I1)이 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)측으로의 출력 단자 DDO에 출력된다.

(경로 PTE)

도 13은, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTE의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTE가 선택된 경우, 스위치(SW3 및 SW6)이 온, 스위치 (SW1, SW2, SW4, SW5)가 오프가 되도록 제어된다.

이에 의해, 발전 소자(SC1)(20-1)의 기전력(전류 I1)과, 발전 소자(SC2)(20-2)의 기전력(전류 I2)이 직렬로 이차 전지인 축전 소자(40)측으로의 출력 단자 VOUT에 출력된다.

2개의 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬로 접속하고 있으므로, I1=I2=Iout(VOUT으로의 출력 전류)이 된다.

(경로 PTF)

도 14는, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTF의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PRF가 선택된 경우, 스위치(SW3 및 SW5)가 온, 스위치(SW1, SW2, SW4, SW6)이 오프가 되게 제어된다.

이에 의해, 발전 소자(SC1)(20-1)의 기전력(전류 I1)과, 발전 소자(SC2)(20-2)의 기전력(전류 I2)이 직렬로, 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)측으로의 출력 단자 DDO에 출력된다.

2개의 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬로 접속하고 있으므로, I1=I2=Iddo(DDO에의 출력 전류)가 된다.

(경로 PTG)

도 15는, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTG의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTG가 선택된 경우, 스위치(SW1, SW2, SW6)이 온, 스위치(SW3 내지 SW5)가 오프가 되게 제어된다.

이에 의해, 발전 소자(SC1)(20-1)의 기전력(전류 I1)과, 발전 소자(SC2)(20-2)의 기전력(전류 I2)이 병렬로, 이차 전지인 축전 소자(40)측으로의 출력 단자 VOUT에 출력된다.

2개의 발전 소자(20-1, 20-2)를 병렬로 접속하고 있으므로, I1+I2=Iout(VOUT에의 출력 전류)이 된다.

(경로 PTH)

도 16은, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTH의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTH가 선택된 경우, 스위치(SW4, SW5)가 온, 스위치(SW1 내지 SW4, SW6)이 오프가 되게 제어된다.

이에 의해, 발전 소자(SC1)(20-1)의 기전력(전류 I1)과, 발전 소자(SC2)(20-2)의 기전력(전류 I2)이 병렬로, 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)측으로의 출력 단자 DDO에 출력된다.

2개의 발전 소자(20-1, 20-2)를 병렬로 접속하고 있으므로, I1+I2=Iddo(DDO에의 출력 전류)가 된다.

(경로 PTI)

도 17은, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTI의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTI가 선택된 경우, 스위치(SW1, SW6)이 온, 스위치(SW2 내지 SW5)가 오프가 되게 제어된다.

이에 의해, 발전 소자(SC1)(20-1)의 기전력(전류 I1)이 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)측으로의 출력 단자 DDO에 출력된다. 또한, 발전 소자(SC2)(20-2)의 기전력(전류I2)이 이차 전지인 축전 소자(40)측으로의 출력 단자 VOUT에 출력된다.

(경로 PTJ)

도 18은, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTJ의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTJ가 선택된 경우, 스위치(SW1, SW2, SW5)가 온, 스위치(SW3, SW4, SW6)이 오프가 되게 제어된다.

이에 의해, 발전 소자(SC1)(20-1)의 기전력(전류 I1)이 이차 전지인 축전 소자(40)측으로의 출력 단자 VOUT에 출력된다. 또한, 발전 소자(SC2)(20-2)의 기전력(전류 I2)이 전압 변환부(승압 및 강압 회로)(31)측으로의 출력 단자 DDO에 출력된다.

(경로 PTK)

도 19는, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTK의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTK에서는, 스위치(SW1)이 온, 스위치(SW2 내지 SW6)이 오프가 되게 제어된다.

이에 의해, 발전 소자(SC1)(20-1) 및 발전 소자(SC2)(20-2)의 정극측이 개방되어, 파워 스위치 회로(32)의 전력 경로 위로 전류가 흐르지 않는다.

단, 스위치(SW1)만 온으로 하고, 발전 소자(SC1)(20-1) 및 발전 소자(SC2)(20-2)의 개방 전압 Vop를 측정할 수 있도록 하고 있다

(경로 PTL)

도 20은, 본 실시 형태에 따른 파워 스위치 회로에서 선택적으로 형성되는 전력 경로 PTL의 전력의 흐름을 나타내고 있다.

경로 PTL은, 모든 스위치(SW1 내지 SW6)이 오프 상태에서, 파워 스위치 회로(32)의 전력 경로 위로 전류가 흐르지 않는다.

본 실시 형태에서는, 제1 제어부(34)나 제2 제어부(35)의 제어에 의해, 조도나 온도 등의 환경에 따라, 예를 들어 도 21에 도시한 바와 같은 전력 경로의 어느 하나를 선택함으로써, 조도나 온도에 의하지 않고 발전 소자(태양전지)(20)로부터 항상 최대 전력을 얻는 것이 가능하다.

예를 들어, 조도를 기초로 전력 경로를 전환하는 경우, 조도마다 전력 경로를 도 22와 같이 전환한다. 또한, 발전 소자(태양전지)(20)의 특성이나 회로 구성에 따라서는 전환할 필요가 없는 경로도 존재한다.

가장 조도가 낮은 경우, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 최대 동작점 전압이 지극히 낮다. 이로 인해, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)를 직렬로 접속하여 전압을 높게 하고, 또한 전압 변환부(31)를 통해 이차 전지인 축전 소자(40)에 급전한다.

발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 출력 전류가 너무 낮으면 승압 회로의 전력 효율이 나빠진다.

어느 정도 조도가 높아지면, 전력 경로 PTF 보다 PTE쪽이 전력 효율이 높아진다.

이것은 전압 변환부(31)를 통하지 않고 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)를 직렬로 접속했을 경우의 최대 동작점 전압이 이차 전지인 축전 소자(40)의 충전 전압에 가까워지기 때문이다.

또한 조도가 높은 경우, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)를 병렬로 접속하여 승압 회로를 통하는 경로 PTH, 또는 태양전지를 직렬로 접속하여 강압 회로를 통하는 경로 PTM(PTH와 같은 등가 회로)를 선택한다.

또한 조도가 높은 경우, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)를 병렬로 접속하여 전압 변환부(31)를 통하지 않고 이차 전지인 축전 소자(40)에 급전한다.

가장 조도가 높은 경우, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)를 병렬로 접속하여 강압 회로를 통하여 이차 전지에 급전한다.

또한, 조도의 측정에는, 예를 들어 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 개방 전압 또는 단락 전류를 정기적으로 측정하는 방법을 채용할 수 있다.

이상의 구성의 파워 스위치 회로를 갖는 본 실시 형태에 따르면, 태양전지 등의 발전 소자의 최대 동작점을 유지하도록 제어할 수 있고, 전력 손실을 회피할 수 있다는 우수한 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 이상의 구성을 갖는 파워 스위치 회로(32)에 있어서는, 스위치(SW1 내지 SW6) 마다에 소스, 드레인의 전위가 상이하기 때문에, 각 스위치의 회로는 개별적으로 설계된다.

파워 스위치 회로(32)에서는, 스위치에 의해 소스 전위가 0 V, Vbat(이차 전지의 충전 전압), Voc(태양전지의 개방 전압), 또는 어느 하나의 중간값을 취한다.

MOSFET에서는 기판- 소스간의 전위차 Vbs가 커지면 임계값 전압이 증가하고, 온/오프 동작이 불안정해지거나 온저항이 높아지는 등의 원인이 된다.

이로 인해, 파워 스위치 회로(32)에서는, NMOS, PMOS가 함께 소스와 기판을 단락하고, 기판- 소스간의 전위차 Vbs를 0 V로 하도록 구성된다.

또한, 스위치(SW1)는 NMOS에 의해 구성된다. 또한, 스위치(SW2, SW6)은 PMOS에 의해 구성된다.

파워 스위치 회로(32)는 제1 제어부(34)나 제2 제어부(34)로부터 구동되지만, 제어부는 로직용 MOSFET로 설계되기 때문에 구동 능력이 낮고, 파워 스위치 회로(32)의 MOSFET를 직접 구동하면 스위치의 전환에 시간이 걸릴 우려가 있다.

이 때문에 저게이트 용량의 NMOS(MCN), PMOS(MCP)를 통해 제어부로부터 구동하여 구성하는 것이 바람직하다.

스위치(SW3, SW4, SW5)는, 소스 전위가 큰 값을 취하므로 스위치를 온하기 위해 필요한 게이트- 소스간 전압이 충분히 커지지 않을 경우가 있다.

이로 인해, 일부의 스위치(SW3, SW4, SW5)에서는 NMOS와 CMOS를 조합한 트랜스미션 게이트 구성으로 함으로써, 소스 전위가 큰 경우에도 NMOS, PMOS 중 적어도 한쪽이 온이 되는 회로 구성을 취하는 것이 바람직하다.

파워 스위치 회로(32)에서는, 각 MOSFET의 기판 전위를 소스 전위로 고정하고 있기 때문에, MOSFET가 오프의 경우에도, pn 접합 부분에서 기생 다이오드가 발생하고, 도통해 버릴 우려가 있다.

NMOS의 경우, 오프 시에 소스 전위 Vs가 드레인 전위 Vd보다 높은 경우, p형 기판과 n형 확산층 사이에서 도통한다. 또한 PMOS의 경우, 오프 시에 드레인 전위 Vd가 소스 전위 Vs보다 높은 경우, p형 확산층과 n형 기판 사이에서 도통한다.

따라서, 파워 스위치 회로(32)에서는, 예를 들어 스위치(SW2 내지 SW5)에 있어서, 2개의 동일한 종류의 MOSFET를 기생 다이오드가 반대 방향을 향하게 접속하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 입출력 단자의 어느 쪽의 전위가 높아져도 도통하지 않는 구성으로 하는 것이 가능하게 된다.

예를 들어, 어느 스위치의 한쪽 단자에 태양전지, 다른 쪽 단자에 이차 전지가 접속되어 있는 경우, 스위치 오프 시는 조도에 의해 태양전지 측의 전압(개방 전압)이 이차 전지의 전압보다 높아지거나 낮아지거나 한다. 이로 인해, 기생 다이오드 대책이 필요하게 되는 경우가 있다.

이어서, 전력 제어 회로의 특성 측정 회로(33) 및 그의 측정 결과에 따른 제1 제어부(34)에 의한 전력 경로나 전압 변환부(31) 등의 제어에 대하여 설명한다.

<4-2. 특성 측정 회로의 구성예 및 그 결과에 기초한 전력 경로의 제어>

특성 측정 회로(33)는 발전 소자(SC1, SC2)(20-1, 20-2)의 단락 전류, 개방 전압을 측정하는 기능을 갖는다.

특성 측정 회로(33)는 선택된 전력 경로에서 회로가 동작할 때, 승압 회로 및 강압 회로를 포함하는 전압 변환부(31)를 포함하는 전력 경로를 선택한 경우에는 전압 변환부(31)로 MPPT 제어를 행하기 위한 전류-전압(I-V) 측정을 행한다.

제1 제어부(34)는 특성 측정 회로(33)의 측정 결과에 기초하여 파워 스위치 회로(32)의 전력 경로의 선택 제어를 행한다.

제1 제어부(34)는 선택된 전력 경로에서 회로가 동작할 때, 승압 회로 및 강압 회로를 포함하는 전압 변환부(31)를 포함하는 전력 경로를 선택한 경우에는, I-V 측정의 결과를 기초로 전압 변환부(31)에서의 MPPT 제어를 행한다.

[특성 측정 회로의 제어법]

일반적으로, 발전 소자(태양전지)에 의한 충전으로, 에너지 효율좋게 충전을 행하고자 할 때, MPPT 제어를 행하여, 승압 회로를 사용하는 방법이 사용되고 있다.

본 실시 형태에서는, 에너지 효율이 좋은 충전을 위해, 1개 또는 복수개의 발전 소자(태양전지)의 접속이나 전압 변환부(승압 및 강압) 회로의 접속을 자유롭게 변경하여, 태양전지 충전 회로의 회로 구성을 최적화가 가능하게 하는 제어가 행해진다.

구체적으로는, 파워 스위치 회로(32)로 최적인 회로 구성을 실현하기 위해서, 특성 측정 회로(33)의 측정 결과를 기초로 파워 스위치 회로(32)에 대하여 최적인 제어를 행한다.

도 23은, 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제1 기능예를 설명하기 위한 도면이다.

도 24는, 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제2 기능예를 설명하기 위한 도면이다.

도 23의 특성 측정 회로(33a)는 전력 경로의 선택을 위한 정보를 얻기 위해서, 발전 소자(SC1)(20-1)의 개방 전압 Vop1 및 단락 전류 Ish1를 측정하고, 발전 소자(SC2)(20-2)의 개방 전압 Vop2 및 단락 전류 Ish2를 측정한다.

특성 측정 회로(33a)는 측정 결과를 디지털 신호로서 제1 제어부(34)에 공급한다.

도 24의 특성 측정 회로(33b)는 MPPT 제어를 위한 I-V 측정 동작을 행하기 위해, 발전 소자(SC1)(20-1)의 전압 VC1을 측정하고, 발전 소자(SC2)(20-2)의 전압 VC2를 측정한다.

특성 측정 회로(33b)는 몇개의 저항값 R에서의 I, V를 구하고, I-V 곡선의 근사 곡선의 기초로 한다.

특성 측정 회로(33b)는 측정 결과를 디지털 신호로서 제1 제어부(34)에 공급한다. 그 경우, 저항값 R의 정보를 포함한다. V/R에 의해, 동작 시의 전류 I가 구해진다.

[전력 경로의 선택에 관한 고찰]

본 실시 형태와 같이, 2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 있을 때, 다음의 제1 상태 및 제2 상태가 있을 수 있다.

제1 상태는, 2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 중, 적어도 1개는 동작하고 있는 상태이다.

제2 상태는, 2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 양쪽 모두 동작하지 않고 있는 상태이다.

기본적으로, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 제어부(34)는 직렬 접속시의 부하 측의 전압에서의 전류, 및 병렬 접속시의 부하 측의 전압에서의 전류를 측정하고, 전력이 높은 경로가 되도록 전력 경로를 선택한다.

전력 경로 PTA를 선택하는 조건은 다음과 같다.

Vpm2 < Vddc_min...(A-1)

Ipm2 < Iddc_min...(A-2)

Vpm2 * Ipm2 * Eff_ddc (Vpm2, Ipm2) < I2(Vbat) *& Vbat...(A-3)

(A-1)||(A-2)||(A-3)

전력 경로 PTB가 선택된 경우, Vref=Vpm2로 한다.

단, Eff_ddc(I)는 전류값 I에서의 전압 변환부(31)의 승압 회로의 전력 효율(0-1.0)을 나타내고, 설계시에 고정 계수화가 가능하다.

Vpm1은 개방 전압이 Vop1일 때, 예상되는 발전 소자(SC1)(20-1)의 MPPT 제어시의 전압을 나타낸다.

Vpm2는 개방 전압이 Vop2일 때, 예상되는 발전 소자(SC2)(20-2)의 MPPT 제어시의 전압을 나타낸다.

Vddc_min은 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 접속 전환을 행하는 임계값이 되는 최소 개방 전압을 나타낸다.

Iddc_min은 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 접속 전환을 행하는 임계값이 되는 단락 전류를 나타낸다.

Vbat는 이차 전지인 축전 소자(40)의 충전 전압을 나타낸다.

Vref는 MTTP 제어에서 제1 제어부(34)가 전압 변환부(31)에 부여하는 레퍼런스 전압을 나타낸다.

전력 경로 PTC를 선택하는 조건은 이하와 같다.

Vpm1 < Vddc_min...(C-1)

Ipm1 < Iddc_min...(C-2)

Vpm1 * Ipm1 * Eff_ddc (Vpm1, Ipm1) < I1(Vbat) * Vbat ...(C-3)

(C-1)||(C-2)||(C-3)

전력 경로 PTD가 선택된 경우, Vref=Vpm1로 한다.

[경로 PTE, PTF, PTG, PTH, PTI, PTJ의 전력의 비교(1)]

이하의 (E-1) 내지 (J-1)의 최대값이 되는 경로를 선택한다.

Vbat * Iseries (Vbat) ...(E-1)

Vpm_series * Ipm_series * Eff_ddc (Vpm_series, Ipm_series) ...(F-1)

단, 이하의 승압 회로의 동작 조건 중 어느 하나를 만족하지 않는 경우, 후보에서 제외한다.

Vpm_series > Vddc_min

Ipm_series > Iddc_min

전력 경로 PTFF가 선택된 경우, Vref=Vpm_series로 한다.

Vbat * {I1(Vbat)+I2(Vbat)} ...(G-1)

Vpm_parallel * Ipm_parallel * Eff_ddc (Vpm_parallel, Ipm_parallel) ...(H-1)

Vpm_parallel > Vddc_min

Ipm_parallel > Iddc_min

전력 경로 PTH가 선택된 경우, Vref=Vpm_parallel로 한다.

[경로 PTE, PTF, PTG, PTH, PTI, PTJ의 전력의 비교(2)]

Vpm1 Ipm1 * Eff_ddc (Vpm1, Ipm1) + Vbat * I2(Vbat) ...(I-1)

단, 이하의 승압 회로의 동작 조건 중 어느 하나를 만족하지 못한 경우, 후보에서 제외한다.

Vpm1 > Vddc_min

Ipm1 > Iddc_min

전력 경로 PTI가 선택된 경우, Vref=Vpm1로 한다.

Vpm2 * Ipm2 * Eff_ddc(Vpm2, Ipm2) + Vbat * I1(Vbat) ...(J-1)

Vpm2 > Vddc_min

Ipm2 > Iddc_min

전력 경로 PTJ가 선택된 경우, Vref=Vpm2로 한다.

이어서, 다른 방법에 대하여 설명한다.

2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 있고, 적어도 1개는 동작하고 있는 경우, 동작 상태에는 다음의 패턴이 있다.

(1) 2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 모두 접속시키고 있다.

(2) 2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 모두 발전 동작 상태에 있다.

(3) 2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 모두 거의 동일한 상태에서 발전 동작을 행하고 있다.

(4) 2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 각각의 발전 동작 상태가, 그늘 등의 영향으로 다르다.

(5) 한쪽은 발전 동작을 행하고, 다른 한쪽은, 그늘 등의 영향으로 거의 발전 동작을 행하지 않다.

(6) 2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 중 1개만 접속시키고 있다.

[발전 소자(태양전지)가 발전 동작 상태에 있는지 여부에 관한 판정]

발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 발전 동작 상태에 있는지 여부에 관한 판정은, 단락 전류에 관한 이하의 조건 판정에 의해 행한다.

단, Ish_min은 태양전지가 발전 동작을 행하여, 얻어진 전력이 의미있다고 인정되는, 최소 단락 전류를 나타낸다.

[2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 모두 발전 상태에 있다]

2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 모두 발전 상태에 있을 때, 이하의 7개의 상태를 고려한다.

상태(1): Vop_min ≤ Vpm1_f+Vpm2_f < Vddc_se

path E

상태(2): Vddc_se ≤ Vpm1_f+Vpm2_f < VBAT

F

상태(3): BAT ≤ Vpm1_f+Vpm2_f < Vddc_pa

E

상태(4): Vddc_pa < Vpm1_f+Vpm2_f, Vop1 < VAT, Vop2 < VBAT

H

상태(5): Vop1 > VBAT, Vop2 < VBAT

I

상태(6): Vop1 < VBAT, Vop2 > VBAT

J

상태(7): Vop1 > VBAT, Vop2 > VBAT

G

여기서, Vpm1_f는 개방 전압이 Vop1일 때, 예상되는 발전 소자(SC1)(20-1)의 MPPT 제어 시의 전압을 나타낸다.

Vpm2_f는 개방 전압이 Vop2일 때, 예상되는 발전 소자(SC2)(20-2)의 MPPT 제어 시의 전압을 나타낸다.

또한, Vop_min은 발전 소자(태양전지)가 발전 동작을 행하여, 얻어지는 전력이 의미있다고 인정되는 최소 개방 전압을 나타낸다.

Vddc_se는 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 접속 전환을 행하는 임계값으로 되는 개방 전압 <1>을 나타낸다. 그리고, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 직렬 접속에 대하여 전압 변환부(31)를 사용해도 발전 소자의 발전분이 마이너스로 되지 않는 임계값으로 되는 전압을 나타낸다.

Vddc_pa는 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 접속 전환을 행하는 임계값으로 되는 개방 전압 <2>를 나타낸다. 그리고, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 병렬 접속에 대하여 전압 변환부(31)를 사용한 승압 제어를 행하는 편이, 발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬 접속하여 사용하는 것보다 큰 전력이 얻어지는 임계값으로 되는 전압을 나타낸다.

발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 모두 발전 상태에 있을 때, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 직렬 접속에 대하여 전압 변환부(DDC)(31)를 사용하여, Vmp1_f, Vmp2_f를 실현할 수 있을 때에, 이론상 얻어지는 전력을 Pse(DDC)라 한다.

이 전압 변환부(DDC)(31)의 효율을 고려하여, 실제로 얻어지는 전력, 즉 Pse(DDC)에 전력 효율을 곱한 것을 f(Pse(DDC))라 한다.

또한, Vmp1_f 시에 발전 소자(SC1)(20-1)가 발전하는 전류를 Imp1_f, Vmp_f2 시에 발전 소자(SC2)(20-2)가 발전하는 전류를 Imp2_f라 하고, Imp1_f와 Imp2_f 중 큰 쪽의 값을 Ib(Imp1_f, Imp2_f)라 하면, 다음과 같이 된다.

발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 병렬 접속에 대하여 전압 변환부(DDC)(31)를 사용하여, Vmp1_f, Vmp_f2를 실현할 수 있을 때에 이론상 얻어지는 전력을 Ppa(DDC)라 한다.

이 전압 변환부(DDC)(31)의 효율을 고려하여, 실제로 얻어지는 전력, 즉 Ppa(DDC)에 전력 효율을 곱한 것을 f(Ppa(DDC))라 한다.

또한, 발전 소자(SC1)(20-1)와 발전 소자(SC2)를 병렬 접속했을 때에 얻어지는 전압을 V(Vmp1_f||Vmp_f2)라 하면, 다음과 같이 된다.

2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 모두 거의 그늘 없는 발전 동작을 행하고 있을 때, 다음의 확인을 행한다.

또한, 도 25의 (A) 내지 (E)는 2개의 발전 소자가 모두 거의 그늘 없는 발전 동작을 행하고 있을 때의, 개방 전압 Vop에 의한 동작 상태 판정에 의해 선택되는 전력 경로를 도시하는 도면이다.

(1) 단락 전류 Ish에 의한 태양전지 발전 동작 상태의 판정(Ish1 ≥ Ish_min and Ish2 ≥ Ish_min)에 의해, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 모두 발전 동작 상태에 있는 것을 확인한다.

(2) 개방 전압 Vop에 의한 동작 상태 판정을 하여 전력 경로를 결정한다.

발전 소자(20-1, 20-2)의 기전력이 작아, 전압 변환부(DDC)(31)의 소비 전력을 조달하면 얻어지는 전력이 마이너스로 되어 버리는 경우, 제1 제어부(34)는 도 25의 (A)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTE를 선택한다.

발전 소자(20-1, 20-2)를 직렬로 접속해도 축전 소자 BAT(40)의 전압보다 작지만, 전압 변환부(DDC)(31)에 의해 승압됨으로써, 얻어지는 전력이 증가하는 경우, 제1 제어부(34)는 도 25의 (B)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTF를 선택한다.

발전 소자(20-1, 20-2)가 각각 단독으로는 축전 소자 BAT(40)의 전압보다 작지만, 직렬로 접속하면 축전 소자(40)의 전압에 도달할 수 있고, 게다가 병렬 접속으로 하여 전압 변환부(DDC)(31)를 사용하여 승압하는 것보다, 얻어지는 전력이 큰 경우, 다음과 같이 된다.

이 경우, 제1 제어부(34)는 도 25의 (C)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTE를 선택한다.

발전 소자(20-1, 20-2)가 각각 단독으로는 축전 소자 BAT(40)의 전압보다 작지만, 직렬로 접속하면 축전 소자(40)의 전압에 도달할 수 있고, 게다가 병렬 접속으로 하여 전압 변환부(DDC)(31)를 사용하여 승압한 쪽이, 얻어지는 전력이 큰 경우, 다음과 같이 된다.

이 경우, 제1 제어부(34)는 도 25의 (D)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTH를 선택한다.

발전 소자(20-1, 20-2)가 각각 단독으로는 축전 소자 BAT(40)의 전압에 도달할 수 있는 경우, 제1 제어부(34)는 도 25의 (E)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTG를 선택한다.

2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 모두 그늘이 있지만 발전 동작을 행하고 있을 때, 다음과 같이 처리된다.

또한, 도 26의 (A) 내지 (C)는 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 모두 그늘이 있지만 발전 동작을 행하고 있을 때의 처리를 설명하기 위한 도면이다.

도 26의 (A)에 도시한 바와 같이, 전위가 다른 태양전지를 병렬로 접속해도, 각각의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 전압이 축전 소자 BAT(40)의 전압보다 높으면 발전 소자(20-1, 20-2)로의 역류가 일어나는 일은 없어, 정상적으로 충전을 행할 수 있다.

또한, 발전 소자의 한쪽이, 그 개방 전압 Vop가 축전 소자(40)의 전압보다 클 때는, 그의 발전 소자는 승압이 불필요하고, 다른 한쪽은 승압이 필요하므로 반드시 도 26의 (B)에 도시한 바와 같은 구성으로 된다.

도 26의 (C)에 도시한 바와 같이, 직렬(+DDC)의 접속인 경우에는, 전위가 낮은 쪽의 발전 소자의 바이패스 다이오드에 2개의 발전 소자(20-1, 20-2)의 차분의 전류가 흐름으로써, 전위가 낮은 쪽의 발전 소자에 전류가 제한되어 버리는 현상을 방지할 수 있다.

2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 한쪽에 그늘이 있지만 양쪽 발전 동작 상태에 있는, 각각 발전 동작 상태가 상이할 때, 다음의 확인을 행한다.

또한, 도 27의 (A) 내지 (D)는 2개의 발전 소자에 의해 발전 동작 상태가 상이할 때의, 개방 전압 Vop에 의한 동작 상태 판정에 의해 선택되는 전력 경로를 도시하는 도면이다.

발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 각각 단독으로는 축전 소자 BAT(40)의 전압보다 작고, 직렬로 접속해도 축전 소자(40)의 전압보다 작지만, 전압 변환부(DDC)(31)에 의해 승압됨으로써, 얻어지는 전력이 증가하는 경우, 다음과 같이 된다.

이 경우, 제1 제어부(34)는 도 27의 (A)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTF를 선택한다.

발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 각각 단독으로는 축전 소자 BAT(40)의 전압보다 작지만, 직렬로 접속하면 축전 소자(40)의 전압에 도달할 수 있는 경우, 제1 제어부(34)는 도 27의 (B)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTE를 선택한다.

발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 중, 한쪽의 발전 소자는 단독으로 축전 소자 BAT(40)의 전압에 도달할 수 있고, 다른 쪽의 발전 소자는 단독으로는 축전 소자 BAT의 전압에 도달할 수 없는 경우, 다음과 같이 된다.

이 경우, 제1 제어부(34)는 도 27의 (C)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTI 또는 PTJ를 선택한다.

발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 각각 단독으로 축전 소자 BAT(40)의 전압에 도달할 수 있는 경우, 제1 제어부(34)는 도 27의 (D)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTG를 선택한다.

2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 한쪽에 그늘이 있고, 한쪽은 발전 동작 상태가 아니고, 다른 쪽이 발전 동작 상태에 있을 때, 다음의 확인을 행한다.

또한, 도 28의 (A) 내지 (C)는 2개의 발전 소자에서 한쪽은 발전 동작 상태가 아니고, 다른 쪽이 발전 동작 상태에 있을 때의, 개방 전압 Vop에 의한 동작 상태 판정에 의해 선택되는 전력 경로를 도시하는 도면이다.

(1) 단락 전류 Ish에 의한 태양전지 발전 동작 상태의 판정(Ish1 ≥ Ish_min and Ish2 ≥ Ish_min)에 의해, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 중 1개의 발전 소자만이 발전 동작 상태에 있는 것을 확인한다.

발전 소자의 기전력이 작아, 축전 소자(DDC)(31)의 소비 전력을 조달하면 얻어지는 전력이 마이너스로 되어 버리는 경우, 제1 제어부(34)는 도 28의 (A)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTA 또는 PTC를 선택한다.

발전 소자 단독으로는 축전 소자 BAT(40)의 전압보다 작지만, 전압 변환부(DDC)(31)에 의해 승압됨으로써, 얻어지는 전력이 증가하는 경우, 제1 제어부(34)는 도 28의 (B)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTB 또는 PTD를 선택한다.

발전 소자 단독으로 축전 소자 BAT(40)의 전압에 도달할 수 있는 경우, 제1 제어부(34)는 도 28의 (C)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTA 또는 PTC를 선택한다.

2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 중 1개만 접속되어 있을 때, 다음의 확인을 행한다.

또한, 도 29의 (A) 내지 (C)는 2개의 발전 소자 중 1개만 접속되어 있을 때의, 개방 전압 Vop에 의한 동작 상태 판정에 의해 선택되는 전력 경로를 도시하는 도면이다.

(1) 단락 전류 Ish에 의한 태양전지 발전 동작 상태의 판정(Ish1 [or Ish2] ≥ Ishmin)에 의해, 1개의 발전 소자(태양전지)가 발전 동작 상태에 있는 것을 확인한다.

발전 소자의 기전력이 작아, 축전 소자(DDC)(31)의 소비 전력을 조달하면 얻어지는 전력이 마이너스로 되어 버리는 경우, 제1 제어부(34)는 도 29의 (A)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTA 또는 PTC를 선택한다.

발전 소자 단독으로는 축전 소자 BAT(40)의 전압보다 작지만, 전압 변환부(DDC)(31)에 의해 승압됨으로써, 얻어지는 전력이 증가하는 경우, 제1 제어부(34)는 도 29의 (B)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTB 또는 PTD를 선택한다.

발전 소자 단독으로 축전 소자 BAT(40)의 전압에 도달할 수 있는 경우, 제1 제어부(34)는 도 29의 (C)에 도시한 바와 같은 전력 경로 PTA 또는 PTC를 선택한다.

2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2) 중 1개도 동작하고 있지 않을 때, 다음과 같이 처리된다.

파워 스위치 회로(32) 상에서 발전 소자가 1개도 동작하고 있지 않은 경우로서, 다음과 같은 패턴을 생각할 수 있다.

(1) 2개의 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)를 접속하고, 2개 모두 동작하고 있지 않다.

(2) 1개 접속하고, 그 1개의 발전 소자가 동작하고 있지 않다(접속되어 있지 않은 쪽은, 동작하고 있거나, 또는 동작하고 있지 않음).

(3) 모두 접속하고 있지 않다(접속되어 있지 않은 2개의 발전 소자(태양전지)는 각각 동작하고 있거나, 또는 동작하고 있지 않음).

접속되어 있는 발전 소자(태양전지)가 동작하고 있지 않은 경우든, 접속되어 있지 않은 발전 소자(태양전지)가 동작하고 있지 않은 경우든, 마찬가지로 파워 스위치 회로(32)는 동작하고 있지 않다(영향은 없다).

또한 가령, 접속되어 있지 않은 발전 소자(태양전지)가 동작하고 있어도, 마찬가지로 파워 스위치 회로(32)는 동작하고 있지 않아, 발전 소자로서도 문제는 일어나지 않는다.

「파워 스위치 회로가 동작하고 있지 않은 상태」로서, 「1개도 동작하고 있지 않다」라는 1개의 상태로 통합된다.

도 30은, 각 발전 소자가 발전 동작 상태에 있는지 여부의 판정에 있어서의 상태 천이도이다.

도 30에 있어서, 상태 S0은 발전 소자가 1개도 동작 상태가 아닌 경우, 상태 S1은 2개의 발전 소자(SC1)(20-1) 및 발전 소자(SC2)(20-2)가 양쪽 모두 동작 상태에 있는 경우이다.

상태 S2는 발전 소자(SC1)(20-1)만 동작 상태에 있는 경우, 상태 S3은 발전 소자(SC2)만 동작 상태에 있는 경우이다.

각 상태 간의 천이 시에, 발전 소자(SC1)(20-1) 및 발전 소자(SC2)(20-2)의 ON, OFF가 행해진다.

도 31은, 상태 S1의 2개의 발전 소자가 모두 발전 동작 상태에 있을 때에, 어느 전력 경로가 동작하고 있는지의 판정에 있어서의 상태 천이도이다.

도 31의 예에서는, 전력 경로 PTE, PTF, PTG, PTH, PTI, PTJ간에 있어서의 상태 천이를 도시하고 있다.

도 32는, 상태 S2의 1개의 발전 소자(SC1)가 발전 동작 상태에 있을 때에, 어느 전력 경로가 동작하고 있는지의 판정에 있어서의 상태 천이도이다.

도 32의 예에서는, 전력 경로 PTA, PTB간에 있어서의 상태 천이를 도시하고 있다.

도 33은, 상태 S3의 1개의 발전 소자(SC2)가 발전 동작 상태에 있을 때에, 어느 전력 경로가 동작하고 있는지의 판정에 있어서의 상태 천이도이다.

도 33의 예에서는, 전력 경로 PTC, PTD간에 있어서의 상태 천이를 도시하고 있다.

도 34는, 단락 전류 및 개방 전압을 측정한 결과로부터 전력 경로를 선택하는 처리를 간단화하여 나타내는 흐름도이다.

단락 전류 Ish 및 개방 전압 Vop를 측정하고(ST1), 그 결과로부터 전력 경로 PTA 내지 PTJ가 선택된다.

전력 경로 PTA, PTC, PTE, PTG를 선택하는 경우에는, 전압 변환부(DDC)(31)를 통하지 않고 직접 축전 소자(40)에 급전된다.

전력 경로 PTB, PTD, PTF, PTH, PTI, PTJ를 선택하는 경우에는, 전압 변환부(DDC)(31)를 통하여 승압(또는 강압)시킨 전압이 축전 소자(40)에 급전된다.

도 35는 단락 전류 및 개방 전압을 측정한 결과로부터 전력 경로를 선택하는 처리를 구체적으로 나타내는 제1 흐름도이다.

도 36은 단락 전류 및 개방 전압을 측정한 결과로부터 전력 경로를 선택하는 처리를 구체적으로 나타내는 제2 흐름도이다.

도 37은 단락 전류 및 개방 전압을 측정한 결과로부터 전력 경로를 선택하는 처리를 구체적으로 나타내는 제3 흐름도이다.

도 38은 단락 전류 및 개방 전압을 측정한 결과로부터 전력 경로를 선택하는 처리를 구체적으로 나타내는 제4 흐름도이다.

도 35에 있어서, 우선, 발전 소자(SC1)(20-1)의 단락 전류 Ish1이 최소 단락 전류 Ish_min보다 큰지(Ish1 > Ish_min) 여부가 판정되고, 발전 소자(20-1)가 발전 동작 상태에 있는지 여부(SC1 alive?)가 판정된다(ST11).

스텝 ST11에서 발전 소자(SC1)(20-1)가 발전 동작 상태에 있다고 판정되면, 발전 소자(SC1)(20-2)의 단락 전류 Ish2가 최소 단락 전류 Ish_min보다 큰지(Ish2 > Ish_min) 여부가 판정된다. 그리고, 발전 소자(20-2)가 발전 동작 상태에 있는지 여부(SC2 alive?)가 판정된다(ST12).

스텝 ST12에서 발전 소자(SC1)(20-2)가 발전 동작 상태에 있다고 판정되면, 다음 판정 처리가 행해진다.

즉, 발전 소자(SC1)(20-1)의 개방 전압 Iop1이 최소 개방 전압 Iop_min보다 큰지(Iop1 > Iop_min) 여부가 판정되고, 발전 소자(20-1)가 발전 동작 상태에 있는지 여부가 판정된다(ST13).

스텝 ST13에서 발전 소자(SC1)(20-1)가 발전 동작 상태에 있다고 판정되면, 발전 소자(SC1)(20-2)의 개방 전압 Iop2가 최소 개방 전압 Iop_min보다 큰지(Iop2 > Iop_min) 여부가 판정된다. 그리고, 발전 소자(20-2)가 발전 동작 상태에 있는지 여부가 판정된다(ST14).

스텝 ST14에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 2개의 발전 소자(SC1, SC2)(20-1, 20-2)가 동작 상태에 있다고 하여 도 38의 처리로 이행한다.

스텝 ST14에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 발전 소자(SC1)가 동작 상태에 있다고 하여 도 36의 처리로 이행한다.

스텝 ST12에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 발전 소자(SC1)(20-1)의 개방 전압 Iop1이 최소 개방 전압 Iop_min보다 큰지(Iop1 > Iop_min) 여부가 판정되고, 발전 소자(20-1)가 발전 동작 상태에 있는지 여부가 판정된다(ST15).

스텝 ST15에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 발전 소자(SC1)가 동작 상태에 있다고 하여 도 36의 처리로 이행한다.

스텝 ST15에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 2개의 발전 소자(SC1, SC2)(20-1, 20-2)가 비동작 상태에 있다고 하여, 스타트 업 회로도 38의 스타트 업 처리로 이행한다.

스텝 ST13에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 발전 소자(SC2)(20-2)의 개방 전압 Iop2가 최소 개방 전압 Iop_min보다 큰지(Iop2 > Iop_min) 여부가 판정되고, 발전 소자(20-2)가 발전 동작 상태에 있는지 여부가 판정된다(ST16).

스텝 ST16에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 발전 소자(SC2)가 동작 상태에 있다고 하여 도 37의 처리로 이행한다.

스텝 ST16에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 2개의 발전 소자(SC1, SC2)(20-1, 20-2)가 비동작 상태에 있다고 하여, 스타트 업 회로도 38의 스타트 업 처리로 이행한다.

스텝 ST11에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 발전 소자(SC2)(20-2)의 단락 전류 Ish2가 최소 단락 전류 Ish_min보다 큰지(Ish2 > Ish_min) 여부가 판정되고, 발전 소자(20-2)가 발전 동작 상태에 있는지 여부(SC2 alive?)가 판정된다(ST17).

스텝 ST17에서 발전 소자(SC2)(20-2)가 발전 동작 상태에 있다고 판정되면, 발전 소자(SC1)(20-2)의 개방 전압 Iop2가 최소 개방 전압 Iop_min보다 큰지(Iop2 > Iop_min) 여부가 판정된다(ST18).

스텝 ST18에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 발전 소자(SC2)가 동작 상태에 있다고 하여 도 37의 처리로 이행한다.

스텝 ST17, ST18에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 2개의 발전 소자(SC1, SC2)(20-1, 20-2)가 비동작 상태에 있다고 하여, 스타트 업 회로도 38의 스타트 업 처리로 이행한다.

도 36에 있어서는, 다음의 처리가 행해진다.

우선, 개방 전압이 Vop1일 때, 예상되는 발전 소자(SC1)(20-1)의 MPPT 제어 시의 전압 Vpm1_f가, 최소 개방 전압 Vop_min보다 크고, 접속 전환을 행하는 임계값으로 되는 개방 전압 Vddc_se보다 작은지 여부가 판정된다(ST21).

스텝 ST21에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTA가 선택된다.

스텝 ST21에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 전압 Vpm1_f가 접속 전환을 행하는 임계값으로 되는 개방 전압 Vddc_se보다 크고, 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 작은지 여부의 판정이 행해진다(ST22).

스텝 ST22에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTB가 선택된다.

스텝 ST22에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 전압 Vpm1_f가 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 큰지 여부의 판정이 행해진다(ST23).

스텝 ST23에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTA가 선택된다.

도 37에 있어서는, 다음의 처리가 행해진다.

우선, 개방 전압이 Vop2일 때, 예상되는 발전 소자(SC2)(20-2)의 MPPT 제어 시의 전압 Vpm2_f가, 최소 개방 전압 Vop_min보다 크고, 접속 전환을 행하는 임계값으로 되는 개방 전압 Vddc_se보다 작은지 여부가 판정된다(ST31).

스텝 ST31에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTC가 선택된다.

스텝 ST31에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 전압 Vpm2_f가 접속 전환을 행하는 임계값으로 되는 개방 전압 Vddc_se보다 크고, 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 작은지 여부의 판정이 행해진다(ST32).

스텝 ST32에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTD가 선택된다.

스텝 ST32에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 전압 Vpm2_f가 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 큰지 여부의 판정이 행해진다(ST33).

스텝 ST33에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTC가 선택된다.

도 38에 있어서는, 다음의 처리가 행해진다.

우선, 전압 Vpm1_f와 전압 Vpm2_f의 가산 전압이, 최소 개방 전압 Vop_min보다 크고, 접속 전환을 행하는 임계값으로 되는 개방 전압 Vddc_se보다 작은지 여부가 판정된다(ST41).

스텝 ST41에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTE가 선택된다.

스텝 ST41에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 전압 Vpm1_f와 전압 Vpm2_f의 가산 전압이, 접속 전환을 행하는 임계값으로 되는 개방 전압 Vddc_se보다 크고, 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 작은지 여부의 판정이 행해진다(ST42).

스텝 ST42에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTF가 선택된다.

스텝 ST42에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 전압 Vpm1_f와 전압 Vpm2_f의 가산 전압이, 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 크고, 접속 전환을 행하는 임계값으로 되는 개방 전압 Vddc_pa보다 작은지 여부의 판정이 행해진다(ST43).

스텝 ST43에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTE가 선택된다.

스텝 ST43에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 전압 Vpm1_f와 전압 Vpm2_f의 가산 전압이, 접속 전환을 행하는 임계값으로 되는 개방 전압 Vddc_pa보다 작은지 여부의 판정이 행해진다(ST44). 스텝 ST44에서는, 또한 개방 전압 Vop1, Vop2가 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 작은지 여부의 판정이 행해진다(ST44).

스텝 ST44에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTH가 선택된다.

스텝 ST44에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 개방 전압 Vop1이 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 크고, 개방 전압 Vop2가 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 작은지 여부의 판정이 행해진다(ST45).

스텝 ST45에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTI가 선택된다.

스텝 ST45에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 개방 전압 Vop1이 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 크고, 개방 전압 Vop2가 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 작은지 여부의 판정이 행해진다(ST46).

스텝 ST46에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTJ가 선택된다.

스텝 ST46에서 부정적인 판정 결과가 얻어지면, 개방 전압 Vop1이 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 크고, 개방 전압 Vop2가 축전 소자(40)의 전압 BAT보다 작은지 여부의 판정이 행해진다(ST47).

스텝 ST47에서 긍정적인 판정 결과가 얻어지면, 전력 경로 PTG가 선택된다.

또한, 제1 제어부(34)는 제2 제어부(35)로부터 충전 처리를 정지하고 있는 취지가 통지되면, 파워 스위치 회로(32)의 모든 스위치를 개방하여 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력과 전압 공급 라인 LV1의 접속을 차단하도록 제어한다.

또한, 제1 제어부(34)는 파워 스위치 회로(32)에 의해 발전 소자(20-1, 20-2)를 병렬 접속하도록 제어하는 경우, 역류 방지 회로(36)의 역류 방지 기능을 오프로 한다.

<4-3. 특성 측정 회로의 구체적인 구성예>

[특성 측정 회로의 제1 구성예]

도 39는, 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제1 구성예를 도시하는 회로도이다.

발전 소자(태양전지)가 그때마다의 광의 상황에 따라 얼마만큼의 전류 및 전압을 발생시키고 있는지 발전 소자의 동작 특성을 보기 위해, 즉 전류 및 전압의 미소 변화분을 측정할 필요가 있다.

지금까지는, 증폭기를 접속하거나 하여 전류·전압의 변화분을 증폭시키는 방법이 일반적이었다.

본 예에서는, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 어느 정도의 전류 및 전압을 발생시키고 있는지를 조사하는 수단으로서, 캐패시터 C1을 사용한 측정을 행한다.

본 예에서는, 도 39에 도시한 바와 같이, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)에 직렬로 캐패시터 C1을 접속하고 있다.

또한, 도 39의 특성 측적 회로(33A)에서는, 접속 노드 ND1과 기준 전위 VSS 사이에 캐패시터 C1을 리셋하기 위한 스위칭 트랜지스터 Q1이 접속되어 있다.

스위칭 트랜지스터 Q1은 NMOSFET에 의해 형성되고, 게이트에 리셋 신호 RST가 선택적으로 공급된다.

캐패시터 C1에의 충전 전압을 어느 일정한 시간 간격으로 측정함으로써, 현 환경 하에서의 I-V 특성을 측정하는 것이 가능하다.

이 특성 측적 회로(33A)에서는, 단순한 볼록형의 P-V 특성이 아니어도 MPP를 찾는 것이 가능하여, 소위 등산 처리를 하지 않고, 전압 규제법으로 제어할 수 있다.

특히, 개방 전압으로부터의 MPP 추정으로 부족한 경우에는 유효하다.

또한, 전압 변환부(31)의 승압 회로의 캐패시터를 유용할 수 있으면, 추가 부품없이 측정 가능하다.

도 40은, 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로에 있어서, 승압 회로의 캐패시터를 유용하여 시뮬레이션에 의해 취득한 I-V 특성을 도시하는 도면이다.

도 40에 있어서, 횡축이 전압을, 종축이 전류를 나타내고 있다.

도 40에 있어서, X로 나타내는 곡선이 제1 샘플수에 의한 제1 실측값을 나타내고, Y로 나타내는 곡선이 이상 특성을 나타내고, Y로 나타내는 곡선이 제2 샘플수에 의한 제2 실측값을 나타내고 있다.

도 40에 도시한 바와 같이, 시뮬레이션 상에서는 현실적인 샘플링 간격으로I-V 특성을 취득하는 것이 가능하다.

[특성 측정 회로의 제2 구성예]

도 41은, 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제2 구성예를 도시하는 회로도이다.

본 예도, 도 39의 예와 마찬가지로, 도 41에 도시한 바와 같이, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)에 직렬로 캐패시터 C1을 접속하고 있다.

도 41의 특성 측정 회로(33B)는, 비교기(331), 컨트롤러(332), 타이머(333), 가변 메모리부(334), 저항 R1, 가변 저항 VR1을 더 갖는다.

저항 R1과 가변 저항 VR1은 전원 전위 VDD와 기준 전위 VSS(예를 들어 GND)간에 직렬로 접속되어 있다.

도 41에서는,

<1> CMP가 Hi로 될 때까지의 시간을, 출력·유지해 두고,

<2> 가변 저항의 메모리를 1개 어긋나게 하고,

<3> dtN=F(N+1)-F(N), 전압이 ΔV 증가하는 데 걸리는 dtN을 각각 구하여, 전류값 I를 계산한다.

이 특성 측정 회로(33B)에 있어서는, 전압 변환부(31)의 승압 회로를 접속하지 않거나, 또는 승압용 MOSFET를 오프로 해 둔다.

발전 소자(태양전지)측의 캐패시터 C1을 스위칭 트랜지스터 Q1을 온 상태로 하고 접지 GND와 단락하여 전하를 디스차지시켜 0 V로 한다.

스위칭 트랜지스터 Q1을 오프시키고, 최초의 비교 전압값을 비교기(331)의 비반전 입력 단자(+)에 입력시킨다.

비교기(331)의 출력이 하이(Hi)로 될 때까지의 시간을, 컨트롤러(332)의 카운터(3321)에 의해 시간을 카운트한다.

시간과 비교 전압값에 의해, 사이의 값을 선형 보완한다.

이 경우, 전압은 단순하게 선형 보완한다.

전류는, 상기 수학식 4로 구한다.

그리고, 비교 전압값에 ΔV를 더한다.

비교기(331)의 출력이 로우 레벨인 상태(=비교 전압값이 개방 전압을 초과할 때까지)까지 반복하여 행한다.

도 41의 특성 측정 회로(33B)에 의하면, DAC와 비교기를 유용하여 AD 변환을 행하는 점에서, ADC가 필요없게 되기 때문에, 면적 삭감을 도모할 수 있다.

또한, 비교 전압값의 설정을 대략적으로 할 수 있는 점에서 특성 취득 전력을 저감시킬 수 있다.

[특성 측정 회로의 제3 구성예]

도 42는, 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제3 구성예를 도시하는 회로도이다.

본 예에서는, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)가 어느 정도의 전류 및 전압을 발생시키고 있는 것인지를 조사하는 수단으로서, 저항 R11을 사용한 측정을 행한다.

도 42의 특성 측정 회로(33C)에 의하면, 증폭기 등의 추가 없이, 측정을 행할 수 있다.

추가하는 것은 저항 R11뿐이므로, 회로 규모의 증가가 억제된다.

캐패시터를 사용한 방법과 비교하여, 측정에 걸리는 시간이 적기 때문에, 실제의 발전 소자(태양전지)의 충전 동작 시에 행해지는 측정에 적합하다.

[특성 측정 회로의 제4 구성예]

도 43은, 본 실시 형태에 따른 특성 측정 회로의 제4 구성예를 도시하는 회로도이다.

도 43의 특성 측정 회로(33D)에서는, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 출력에 대하여 단순하게 저항을 접속하는 것이 아니고, 트랜스미션 게이트 TMG11을 통하여 저항 래더 R12에 접속하고 있다.

트랜스미션 게이트 TMG11은, 컨트롤 신호 CNTL1에 의해 온, 오프가 제어된다.

이 특성 측정 회로(33D)에서는, 파워 스위치 회로(32)와 전기적으로 분리한 상태에서 측정을 행하도록 구성된다.

도 44는, 도 43의 특성 측정 회로(33D)의 트랜스미션 게이트의 구체적인 구성예를 도시하는 회로도이다.

이 트랜스미션 게이트 TMG11은, NMOSFET NT11, NT12, NT13, NT14, PMOSFET PT11, PT12, 및 저항 R13, R14를 갖는다.

트랜스미션 게이트 TMG11에 있어서, 발전 소자와의 접속 노드 ND11과 특성 측정 회로(33D)측의 노드 ND12 사이에 NMOSFET NT11, NT12가 직렬로 접속되어 있다.

마찬가지로, 트랜스미션 게이트 TMG11에 있어서, 발전 소자와의 접속 노드 ND11과 특성 측정 회로(33D)측의 노드 ND12 사이에 PMOSFET PT11, PT12가 직렬로 접속되어 있다.

PMOSFET PT11의 게이트와 기준 전위 VSS간에 NMOSFET NT13이 접속되고, PMOSFET PT12의 게이트와 기준 전위 VSS간에 NMOSFET NT14가 접속되어 있다.

또한, 노드 ND11과 PMOSFET PT11의 게이트가 저항 R13을 통하여 접속되어 있다. 마찬가지로, 노드 ND12와 PMOSFET PT12의 게이트가 저항 R14를 통하여 접속되어 있다.

그리고, NMOSFET NT11, NT12, NT13, NT14의 게이트가 컨트롤 신호 CNTL1의 공급 라인에 접속되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 트랜스미션 게이트 TMG11에 있어서, 다이오드의 대향의 구조에 의해, 흐르지 않는다.

또한, 드레인-소스간 전압 VDS가 클 때 PMOSFET측이 도통하고, 드레인-소스간 전압 VDS가 작을 때 NMOSFET측이 도통한다.

이 예에서는, 파워 스위치 회로(32) 내의 스위치(SW32)의 제어에 의해, 발전 소자(태양전지와)(20-1, 20-2)와 파워 스위치 회로(32)를 절단한다.

이 상태에서, 컨트롤 신호 CNTL1에 의해 트랜스미션 게이트 TMG11을 온시켜, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)와 특성 측정 회로(33D)를 접속한다.

그리고, 가변 저항(래더 저항) R12에 가해지는 전압 V(n002)를 측정한다.

I(R2)=V(n002)/R12로부터, I-V가 구해진다.

도 45는, 도 43의 특성 측정 회로를 사용한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.

도 45에 도시한 바와 같이, 도 43의 특성 측정 회로에 의하면, 양호한 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있다.

<4-4. 전압 변환부의 구체적인 구성예>

[전압 변환부의 제1 구성예]

도 46은, 본 실시 형태에 따른 전압 변환부로서의 승압형 스위칭 레귤레이터의 기본적인 구성예를 도시하는 회로도이다.

이 스위칭 레귤레이터(31A)는, 발전 소자측 캐패시터 C31, 인덕터 L31, 다이오드 D31, 이차 전지 측 캐패시터 C32, 및 동작 전압 제어부(310)를 주된 구성 요소로 하여 구성되어 있다.

동작 전압 제어부(310)는 스위칭 트랜지스터(SW) Q31, 입력 전압 검출부로서의 비교기(311), 및 PFM(펄스 주파수 변조) 제어부(312)를 갖는다.

비교기(311)는 제1 제어부(34)에 의해 공급되는 가변 레퍼런스 전압 Vref와 발전 소자(태양전지)(20)에 의해 발전된 입력 전압 VI를 비교한다.

비교기(310)는 입력 전압 VI가 레퍼런스 전압 Vref를 초과하면 출력이 하이 레벨로 전환된다.

PFM 제어부(312)는 비교기(311)의 출력에 의해 고정 폭의 펄스를 발생시켜, 소정 시간, 스위칭 트랜지스터 Q31을 온시킨다.

PFM 제어부(312)는 인에이블 신호 EN에 의해 인에이블 상태로 되고, 리셋 신호 RST에 의해 리셋 가능하게 구성된다.

도 47은, 승압형 스위칭 레귤레이터의 기본 동작을 설명하기 위한 도면이다.

승압형 스위칭 레귤레이터는, 자려 발진에 의한 스위칭 동작을 행한다.

입력에 접속한 발전 소자(태양전지)(20)의 동작점(동작 전압)을 제어한다.

입력은 발전 소자(20)에 의해 발전된 전압이며, 출력은 축전 소자(40)(이차 전지(Li⁺전지))이며, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 동작점 제어에 의해 MPPT를 행한다.

승압형 스위칭 레귤레이터는, 기본적으로 도 47에 도시한 바와 같이, 스위칭 트랜지스터 W31이 온하면, 유입하는 전류에 의해, 인덕터 L31에 에너지가 축적된다.

스위칭 트랜지스터 Q31이 오프하면, 인덕터 L31이 축적한 에너지를 방출한다.

이에 의해, 입력 전압 VI에 인덕터 L31의 에너지가 축적된다. 그 결과, 입력 전압은 승압된다.

이어서, 상기 기본 동작에 기초하여, 본 실시 형태에 따른 도 46의 승압형 스위칭 레귤레이터의 동작을 설명한다.

도 48은, 도 46의 승압형 스위칭 레귤레이터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

<1> 입력 전압 VI가 레퍼런스 전압 Vref를 초과하면, 비교기(311)의 출력이 하이 레벨로 된다.

<2> 비교기(311)의 출력에 응답하여, PFM 제어부(312)가 고정 폭의 펄스를 발생시킨다(SW=ON). 이에 의해, 인덕터 L31의 에너지가 방출된다.

<3> 입력 전압 VI가 레퍼런스 전압 Vref보다 낮아지면, 비교기(311)의 출력은 로우 레벨로 되고, 스위칭 트랜지스터 Q313이 오프한다.

이에 의해, 인덕터(31)에 축적된 에너지의 방출로부터 인덕터 L31에의 에너지의 충전 동작으로 된다.

이상의 동작이 반복된다.

이 경우, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)는 레퍼런스 전압 Vref 부근의 전압에 의해 동작한다.

이 레퍼런스 전압 Vref를 제1 제어부(34)가 바꿈으로써, 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 동작점(동작 전압)을 제어하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 승압하지 않을 때는, 비교기·PFM 제어 회로를 셧 다운하는 셧 다운 기능을 갖게 하는 것도 가능하다.

또한, 상기한 바와 같이, 자려 발진이 어떠한 이유로 정지해 버렸을 때에 리셋을 행하는 리셋 기능을 갖게 하는 것도 가능하다.

또한, 스위칭 트랜지스터 Q31의 온 시간은 인덕터 L31의 피크 전류에 영향을 주는 점에서, 입력 전류, 접속하는 발전 소자(태양전지)에 의해 온 시간을 바꾸도록 구성하는 것도 가능하다.

PFM 펄스폭(스위치 ON 시간)은 인덕터 L31의 피크 전류가 일정 범위 이내에 수용되도록 조정할 필요가 있다.

정격, 노이즈, 효율 등의 관점에서, 경우에 따라서는 레인지마다 몇종류 중에서 선택할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 전압 변환부를 이하와 같이 구성하는 것도 가능하다.

스위칭 주파수의 변화로부터 주위 환경 변화를 검지한다.

이 경우, Δt마다 스위칭 횟수를 카운트하고, 전회와의 차분을 취한다.

스위칭 주파수의 변화를 측정하고, 주파수가 높아지면 발전량이 증대한 것에 상당하기 때문에, 레퍼런스 전압 Vref를 변경하고, 패스를 전환한다.

주파수가 낮아지면 발전량은 감소한 것에 상당하고, 이것에 응답하여 레퍼런스 전압 Vref를 변경하고, 패스를 전환하고, 승압 동작을 정지한다.

또한, 스위칭 주파수로부터 전류를 측정한다.

레퍼런스 전압 Vref, 스위칭 트랜지스터 Q31의 ON 시간을 고정으로 하면, 스위칭 주파수는 입력 전류에 의존한다.

이에 의해, 스위칭 주파수로부터 전류를 산출하는 것이 가능하다.

여기서, 스위칭 주파수의 증감에 따라서 레퍼런스 전압 Vref를 변경하는 구체적인 구성예에 대하여 설명한다.

도 49는 도 46의 PFM 제어부에 있어서의 동작 주파수의 변화를 검출하는 검출계를 구비한 승압형 스위칭 레귤레이터의 구성예를 도시하는 회로도이다.

도 49에 있어서는, 이해를 용이하게 하기 위하여 도 46과 동일 구성 부분은 동일 부호를 갖고 나타내고 있다.

도 49의 스위칭 레귤레이터(31B)는, 도 46의 구성 외에, OFF 타이밍 검출부(313), 충전 종료 검출부(314), 카운터(315), 레지스터(316) 및 감산기(317)를 갖는다.

OFF 타이밍 검출부(313), 및 충전 종료 검출부(314)는 비교기에 의해 구성 가능하다.

스위칭 트랜지스터 Q31의 소스와 기준 전위(VSS) 사이에 저항(R31)이 접속되고, 그 접속점에 의해 노드(ND31)가 형성되어 있다.

OFF 타이밍 검출부(313)는 임계값 Vref1과 노드(ND31)의 전위를 비교하고, 스위칭 트랜지스터 Q31의 OFF 타이밍을 검출하고, 그 검출 결과를 PFM 제어부(312)에 출력한다.

충전 종료 검출부(314)는 출력 전압(다이오드의 캐소드측 전위)과 임계값 Vref2를 비교하고, 충전 종료를 검출하고, 그 검출 결과를 PFM 제어부(312)에 출력한다.

태양전지인 발전 소자(20-1, 20-2)의 전류의 변화(조도의 변화)에 의해 변압 회로인 PFM 제어부(312)의 동작 주파수가 변화한다.

발전 소자(20-1, 20-2)의 전류의 변화(조도의 변화)에 의해 인덕터 L31의 차지 시간이 변화한다. 이 경우, 전류가 많을수록 차지 시간은 짧아진다.

변압 회로(PFM)를 사용하고 있는 경우, 스위칭 주파수의 변화에서 조도의 변화를 측정 가능하다.

이 방법은, 정기적으로 변압 회로인 PFM 제어부(312)를 멈추어서 개방 전압을 측정하는 방법에 비해, ADC를 사용하지 않으므로 저전력 주파수의 변화를 트리거로 하여 제어가능하다.

도 49의 예에서는, 스위칭 트랜지스터 Q31의 게이트 제어 신호를 카운터(315)로 카운트함으로써 주파수를 측정 가능하다.

태양전지인 발전 소자(20-1, 20-2)의 전류가 클수록 주파수는 높다고 판단할 수 있다.

태양전지인 발전 소자(20-1, 20-2)의 전류 전류가 작을수록 주파수는 낮거나 스위칭이 정지 상태에 있다고 판단할 수 있다.

그리고, 제1 제어부(34)의 제어 하, 주파수의 변화가 미리 정해진 것 이상이 된 경우, I-V 특성(또는 단락 전류)을 다시 측정하고, MPPT 제어를 다시 한다.

또한, 변화가 커진 경우에 다시 측정하도록 구성하는 것도 가능하다.

주파수의 측정은, 변압 회로인 PFM 제어부(312)의 스위칭 펄스 신호를 카운터(315)로 카운트한다. 그리고 M 정기적으로 카운터값을 폴링하고, 감산기(317)로 차분을 구함으로써 실현가능하다.

추종 트리거를 주파수의 변화로 함으로써, MPPT의 어긋남을 측정하는 횟수를 저감시켜 제어 전력을 저감하는 것이 가능하게 된다.

또한, MTTP 제어에 있어서, 온도 변화에 따른 제어를 행하는 것도 가능하다.

도 50은 발전 소자(태양전지)의 I-V 특성이 온도 변화에 따라서 변화하는 모습을 도시하는 도면이다.

도 50에 도시한 바와 같이, 발전 소자(태양전지)의 I-V 특성이 온도 변화에 따라서 변화하는 점에서, 제2 제어부(35)로 서미스터(50)를 감시하고, 그의 검출 온도 정보를 제1 제어부(34)에 공급한다.

제1 제어부(34)는 온도 정보에 따라서 미리 온도와 대응시킨 계수를 선택하고, 예를 들어 MTTP 제어의 레퍼런스 전압 Vref에 그 계수를 승산하여 온도 변환에 추종한 MTTP 제어를 행한다.

이 경우, 상온 25℃를 중심으로 해서, ±10 내지 15 정도의 통상 온도 범위에서는, 통상의 MTTP 제어를 행하고, 통상 온도 범위보다 높은 온도 범위에서는 제1 계수를 사용하고, 낮은 온도 범위에서는 제2 계수를 사용하는 등, 다양한 형태가 가능하다.

여기에서의 MTTP 제어는, 전압 변환부(31)의 제어뿐만아니라, 파워 스위치 회로(32)의 전력 경로의 접속 전환에도 적용 가능하다.

또한, 이상의 설명에서는, 전압 변환부(31)를 승압형 스위칭 레귤레이터로 했지만, 도 51에 도시한 바와 같은 강압형 스위칭 레귤레이터(31C)를 적용하는 것도 가능하다.

기본적으로, 이 강압형 스위칭 레귤레이터(31C)는 승압형과 인덕터 L31, 다이오드 D31과의 접속 형태가 상이한 이외에는 동일한 구성을 갖고 있다.

따라서, 도 49의 회로 구성도 그대로 적용 가능하다.

<4-5. 역류 방지 회로의 구성예>

도 52는 본 실시 형태에 따른 역류 방지 회로의 구성예를 도시하는 회로도이다.

역류 방지 회로(36)는 파워 스위치 회로(32)의 출력으로부터 축전 소자(40)로의 전압 공급 라인 LV에 배치된다.

이 역류 방지 회로(36)는 저항 R41, PMOSFET에 의해 형성되는 스위칭 트랜지스터 Q41, 다이오드 D41, 및 비교기(361)를 갖는다.

전압 공급 라인(LV1)의 발전 소자측 노드 ND41과 축전 소자(40)측 노드 ND42 사이에 저항 R41 및 스위칭 트랜지스터 Q41이 직렬로 접속되고, 스위칭 트랜지스터 Q41에 병렬로 역류 방지용 다이오드 D41이 접속되어 있다.

비교기(361)는 노드 ND41의 전위와 노드 ND42의 전위를 비교하고, 그 결과에 의해 스위칭 트랜지스터 Q41를 온, 오프한다.

역류 방지 회로(36)는 축전 소자(40)로부터 발전 소자(태양전지)로의 역류 방지 다이오드의 바이패스 제어를 행한다.

역류 방지 회로(36)는 역류를 방지하면서, 순방향 전압 VF에 의한 손실을 저감한다.

노드 ND41의 전위가 노드 ND42의 전위보다 높아 역류가 되는 상태가 아닌 경우에는, 역류 미검출로서 비교기(361)의 출력이 로우 레벨이 된다.

그 결과, 스위칭 트랜지스터 Q41는 온하여, 역류 방지용 다이오드 D41를 바이패스한다.

노드 ND42의 전위가 노드 ND41의 전위보다 높아 역류가 되는 상태인 경우에는, 역류 검출로서 비교기(361)의 출력이 하이 레벨이 된다.

그 결과, 스위칭 트랜지스터 Q41는 오프하여, 역류 방지용 다이오드 D41만의 접속 라인으로 한다.

또한, 상기 구성에 있어서는, 역류 방지 회로에 의한 손실이 다이오드 접속에 의한 손실보다도 작아지도록 할 필요가 있다.

MOSFET의 온저항만으로 역류를 검출할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

비교기(361)의 소비 전력을 가능한 한 억제하는 것이 바람직하다.

또한, 이차 전지의 특성을 이용하여 역류 방지를 행하는 것도 가능하다.

이 경우, 충전 중에 전지 전압이 급격하게 저하하면 역류 방지용 다이오드 D41만의 접속 라인으로 한다(충전 전압>방전 전압).

<4-6. 충전 제어>

이어서, 전력 제어 장치(30)의 전류 전압 제한 회로(37)에 의한 축전 소자(40)로의 충전 제어에 대하여 설명한다.

도 53은 본 실시 형태에 따른 전류 전압 제한 회로의 구성예를 도시하는 회로도이다.

전류 전압 제한 회로(37)는 전압 공급 라인에 배치되는 MOSFET Q51, Q52, 오차 증폭기(371 내지 373), 정전류원 I51, I52, 외장형의 저항 R51 내지 R55을 갖는다.

전류 전압 제한 회로(37)에서는, MOSFET Q51, Q52의 게이트 전위를 오차 증폭기(371 내지 373)로 제어한다.

제어 전압으로서, 전압 레귤레이션의 경우에는 오차 증폭기(371)에 부여되는 기준 전압 Vref1이다.

전류 레귤레이션의 경우에는, 제어 전압으로서 축전 소자 BAT(40)의 R55의 패스로부터 정전류원 I51, I52에서 전류를 인장한 경우의 전압 드롭 분으로 한다.

또한, 최대 제한과 초기 충전 제한의 2종류의 제어를 설치한다.

[부하가 인장하고 있는 경우의 충전 정지 방법 (1)]

축전 소자(40)에 부하 LD(도 1)가 접속되어 있는 경우에, 만충전의 4.2 V가 아니라, 그것보다 낮은 4.1 V 등의 전압으로 제한한다.

이 경우, 충전을 정지하지 않거나 ΔV가 4.1 V에 한없이 접근하면 충전 정지하는 등의 형태가 가능하다.

플로트의 시간을 길게 하는 것은 좋고, 낮은 전압에서 충전한 편이 좋은 경우가 있다.

본 예에서는, 만충전은 되지 않는, 예를 들어 90％ 정도의 전압으로 한다.

충전 시간을 길게 취하면, 만충전에는 서서히 접근한다.

[부하가 인장하고 있을 경우의 충전 정지 방법 (2)]

상기 (1)에 추가하여, 제어핀으로부터의 신호(부하 접속 없음)가 있으면, 4.2 V regurage/ΔV 검출 방법(4.1xV)으로 충전을 정지한다.

또한, 단체의 충전기의 경우에는, 이 핀을 고정 전위로 함으로써 항상 축전 소자(40)의 충전 전압 제어를 행하고 있다.

[ΔV 검출 방법]

CV 충전이 되고나서, 예를 들어 5분 등의 주기로 ΔV 검출을 개시한다.

주기를 5분으로 한 것은 발전 소자(태양전지)(20-1, 20-2)의 출력 전력 성능이나 축전 소자(40)의 충전 용량 등에 따른 것이다.

ΔV 검출 중에 충전을 정지하고, 축전 소자(40)의 개방 전압을 측정한다.

충전을 정지하는 시간은 2초, 3초 등이다. 정지 시간은 ADC나 축전 소자(40)의 성능 등에 따른 것이다.

충전 전압과 개방 전압의 차분을 ΔV로서 측정하고, ΔV가 50 mV 등의 값 이하인 경우, 충전을 정지한다.

<4-7. 전체의 충전 제어>

이어서, 전력 제어 장치(30)에 의한 축전 소자(40)에의 충전 제어에 대하여 설명한다.

도 54는 본 실시 형태에 따른 전력 제어 장치의 전체적인 충전 제어를 설명하기 위한 흐름도이다.

여기서, 제2 제어부(35)는 서미스터(50)의 검출 결과 등을 근거로 한 파워 스위치 회로(32) 등에의 제어를 행한다.

이하의 설명에서는, 이 제2 제어부(35), 스타트 업 회로(38)의 동작도 포함하여 전체적인 충전 제어에 대하여 설명한다.

우선, MPPT 충전을 OFF(ST101), 초기 충전을 OFF(ST102)한 상태에서, 발전 소자(20-1, 20-2)에 의한 입력 전압 VIN이 축전 소자(40)의 전압 VBAT보다 높은지 여부의 판정이 행해진다(ST103).

스텝 ST103에서 입력 전압 VIN이 축전 소자(40)의 전압 VBAT보다 높다고 판정하면, 로우에서 액티브의 충전 인에이블 신호 EN_X가 로우 레벨인지 여부를 판정한다(ST104).

충전 인에이블 신호 EN_X가 로우 레벨이면 서미스터(50)에 의한 온도가 0° 이하가 아니고(ST105), 60° 이상이 아닌 경우에(ST106), 초기 충전이 ON이 된다(ST107).

이에 의해, 발전 소자(20-1, 20-2)에서 발전된 전력에 의한 축전 소자(40)에 대한 초기 충전이 행해진다. 그리고, 스텝 ST103의 처리로 복귀한다.

또한, 스텝 ST105 내지 ST107에서 부정적인 판정 결과가 얻어진 경우, 초기 충전을 OFF인 채로(ST108), 스텝 ST103의 처리로 복귀한다.

스텝 ST103에서 입력 전압 VIN이 축전 소자(40)의 전압 VBAT보다 낮다고 판정하면, 초기 충전이 OFF가 되고(ST109), MTTP 충전이 OFF로 유지된다(ST110).

이어서, 축전 소자(40)의 전압 VBAT가, 만충전 시의 4.2 V로 제한을 가한 4.1 V보다 낮은지 여부의 판정이 행해진다(ST111).

축전 소자(40)의 전압 VBAT가, 4.1 V보다 낮은 경우에는, 발전 소자(20-1, 20-2)에 의한 입력 전압 VIN이, 축전 소자(40)의 전압 VBAT보다 높은지 여부의 판정이 행해진다(ST112).

입력 전압 VIN이 축전 소자(40)의 전압 VBAT보다 높은 경우에는, 스텝 ST103의 처리로 복귀되고, 낮은 경우에는 충전계 회로의 기동 임계값 전압 VSCEN보다 기동 전압 VSTART가 낮은지 여부의 판정이 행해진다(ST113).

기동 임계값 전압 VSCEN보다 기동 전압 VSTART가 높은 경우에는 스텝 ST109로부터의 처리로 복귀한다.

기동 임계값 전압 VSCEN보다 기동 전압 VSTART가 낮은 경우에는 다음과 같이 된다.

즉, 서미스터(50)에 의한 온도가 0° 이하가 아니고(ST114), 60° 이상이 아닌 경우에(ST115), 충전 인에이블 신호 EN_X가 로우 레벨일 경우에(ST116), MTTP 충전을 ON이 된다(ST117).

이에 따라, 예를 들어 전압 변환부(31)가 적용되도록 스위칭이 행해지고 있는 경우에, MPPT 충전 제어가 행해진다(ST118).

MPPT 충전 제어 후, MPPT 충전이 OFF로 되고(ST119), 축전 소자(40)의 전압 VBAT가, 만충전 시의 4.2 V보다 낮은지 여부의 판정이 행해진다(ST120).

축전 소자(40)의 전압 VBAT가 만충전 시의 4.2 V보다 낮은 경우에는, 입력 전압 VIN이 축전 소자(40)의 전압 VBAT보다 높은지 여부의 판정이 행해져(ST121), 높은 경우에는 스텝 ST103으로부터의 처리로 복귀한다.

입력 전압 VIN이 축전 소자(40)의 전압 VBAT보다 낮은 경우에는, 발전 소자(20-1, 20-2)의 출력 전압 VSC1, 2가 전압 VTHR보다 낮은지 여부의 판정이 행해진다(ST122)

그리고, 출력 전압 VSC1, 2가 전압 VTHR보다 낮은 경우에는 스텝 ST103으로부터의 처리로 복귀되고, 높은 경우에는, 스텝 ST114로부터의 처리로 복귀한다.

또한, 스텝 ST120에서, 축전 소자(40)의 전압 VBAT가 만충전 시의 4.2 V보다 높다고 판정되면, 시스템 급전 기능이 ON이 된다(ST123).

그리고, 축전 소자(40)의 전압 VBAT가 만충전 시의 4.2 V에 제한을 가한 4.1 V보다 낮은지 여부의 판정이 행해져(ST124), 낮은 경우에 시스템 급전 기능이 OFF로 되고(ST125), 스텝 ST103으로부터의 처리로 복귀한다.

또한, 전류 전압 제한 회로(37)가 전력 공급을 제한하고 있을 때는, 역류 방지 회로(36)의 역류 방지 기능을 정지시키도록 제어하는 것도 가능하다.

이 제어는 전류 전압 제한 회로(37)가 직접 행하도록 구성하는 것도 가능하고, 또한, 제1 제어부(34) 또는 제2 제어부(35)에 의해 제어하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 제2 제어부(35)가 이차 전지인 축전 소자(40)의 전압 VBAT를 감시하여 만충전 시에는 전압 변환부(31)를 오프로 하도록 제어를 행하는 것도 가능하다.

또한, 도 55에 도시한 바와 같이, 전류 전압 제한 회로(37-2, 37-3)를 발전 소자(20-1, 20-2)의 접속부에 배치하고, 발전 소자(20-1, 20-2)가 발전한 전력이 일정값 이상인 경우에는 공급 전력을 제한하도록 구성하는 것도 가능하다.

이 경우에도, 전류 전압 제한 회로(37-2, 37-3)가 전력 공급을 제한하고 있을 때는, 역류 방지 회로(36)의 역류 방지 기능을 정지시키도록 제어하는 것도 가능하다.

도 55의 구성에서는, 전력 제어 장치(30)의 입력단과 출력단에 전류 전압 제한 회로를 배치한 경우를 예시하고 있지만, 어느 한쪽에 배치하도록 구성하는 것도 가능하다.

<5. 상이한 종류의 태양전지를 사용하는 경우>

도 56은 조도에 대한 전압(개방 전압 또는 최대 동작점 전압)의 변화율은, 태양전지의 종류에 따라 상이한 것을 도시하는 도면이다.

아몰퍼스 실리콘(a-Si)은 조도에 대한 전압의 변화율이 적다.

결정 실리콘(c-Si)은 조도에 대한 전압의 변화율이 크다.

도 57은 상이한 종류의 태양전지를 사용하는 경우의 접속 형태를 설명하기 위한 도면이다.

이 경우, 전압의 변화율이 많은 태양전지와, 전압의 변화율이 적은 태양전지를 병렬로 접속한다.

그리고, 전압의 변화율이 많은 태양전지의 출력은, 전압(개방 전압 또는 최대 동작점 전압)이 V1 이하인 경우에는 전압 변환부(31)로서의 DC-DC 컨버터에서 승압하도록 제어한다.

또한, 전압이 V2 이상인 경우에는 DC-DC 컨버터에서 강압하도록 제어한다. 전압이 V1과 V2의 사이에 있는 경우, DC-DC 컨버터를 통과시키지 않고 출력한다.

또한, 상기 회로의 구성에서, 태양전지의 전압이 축전지에의 충전에 부족한 경우, 각 태양전지를 직렬로 접속한다.

본 실시 형태의 급전 시스템에 의하면, 태양전지 등의 발전 소자(20-1(SC1), 20-1(SC2))로부터 이차 전지인 축전 소자(배터리)(40)로의 충전(축전)을 일광 하에서 뿐만아니라, 응달이나 간접광, 밝은 실내 등의 일상의 환경 하에서 가능하게 된다.

특히, 태양전지 등의 발전 소자의 최대 동작점을 유지하도록 제어할 수 있어, 전력 손실을 피할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 있어서 설명한 처리 수순은 이들 일련의 수순을 갖는 방법으로서 파악해도 되고, 또한, 이들 일련의 수순을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램 내지 그 프로그램을 기억하는 기록 매체로서 파악해도 된다. 이 기록 매체로서, 예를 들어, CD(Compact Disc), MD(Mini Disc), DVD(Digital Versatile Disc), 메모리 카드, 블루레이 디스크(Blu-ray Disc(등록 상표)) 등을 사용할 수 있다.

10: 급전 시스템
20-1, 20-1: 발전 소자
30: 전력 제어 장치
31: 전압 변환부
32: 파워 스위치 회로(전력 경로 전환부)
33: 특성 측정 회로
34: 제1 제어부
35: 제2 제어부
36: 역류 방지 회로
37: 전류 전압 제한 회로
38: 스타트 업 회로
40: 축전 소자

Claims

복수의 발전 소자가 접속 가능한 전력 경로 전환부와,
상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 갖고,
상기 전력 경로 전환부는,
상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과,
상기 전압 변환부의 입력측에 상기 직렬 또는 병렬 접속된 상기 발전 소자를 접속할지 비접속으로 할지를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함하는
전력 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 전력 경로 접속부는,
상기 발전 소자의 출력 전압이 제1 전압 범위에 있을 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 병렬로 접속하고,
제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 출력 전압이 모두 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되지 않도록 비접속 상태로 접속 전환을 행하는
전력 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전력 경로 접속부는,
상기 발전 소자의 출력 전압이 제2 전압 범위에 있을 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 병렬로 접속하고,
상기 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 최종단의 출력 전압이 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되도록 접속 상태로 접속 전환을 행하는
전력 제어 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 경로 접속부는,
상기 발전 소자의 출력 전압이 제3 전압 범위에 있을 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속하고,
상기 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 출력 전압이 모두 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되지 않도록 비접속 상태로 접속 전환을 행하는
전력 제어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 경로 접속부는,
상기 발전 소자의 출력 전압이 제4 전압 범위에 있을 경우, 제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속하고,
상기 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 최종단의 출력 전압이 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되도록 비접속 상태로 접속 전환을 행하는
전력 제어 장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 전압 범위는 상기 제2 전압 범위보다 높고, 상기 제2 전압 범위는 상기 제3 전압 범위보다 높고, 상기 제3 전압 범위는 상기 제4 전압 범위보다 높은
전력 제어 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 경로 접속부는,
상기 발전 소자의 출력 전압이 제5 전압 범위에 있을 경우, 상기 제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 병렬로 접속하고,
상기 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 최종단의 출력 전압이 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되도록 접속 상태로 접속 전환을 행하는
전력 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 제5 전압 범위는 상기 제1 전압 범위보다 높고, 상기 제1 전압 범위는 상기 제2 전압 범위보다 높고, 상기 제2 전압 범위는 상기 제3 전압 범위보다 높고, 상기 제3 전압 범위는 상기 제4 전압 범위보다 높은
전력 제어 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로를 전환하여 MPPT 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 선택된 전력 경로로 회로가 동작할 때 상기 전압 변환부를 포함하는 전력 경로가 선택된 경우에는, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록, 당해 전압 변환부에 대한 MPPT 제어를 행하는 제어부를 포함하는
전력 제어 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 복수의 발전 소자의 출력 특성을 측정하는 특성 측정 회로를 갖고,
상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로의 측정 결과에 따라 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제11항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 복수의 발전 소자의 단락 전류 및 개방 전압을 측정하는 기능을 갖고,
상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류 및 개방 전압에 따라 전력 경로를 결정하여 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제12항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류에 의해 상기 복수의 발전 소자가 발전 동작 상태에 있는지 여부를 판정하고,
상기 개방 전압에 의한 동작 상태를 판정함으로써 전력 경로를 결정하여 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
선택된 전력 경로로 회로가 동작할 때 상기 전압 변환부를 포함하는 전력 경로가 선택된 경우에는, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 전류-전압(I-V) 측정을 행하고,
상기 제어부는,
상기 I-V 측정의 결과를 기초로 상기 전압 변환부에서의 MPPT 제어를 행하는
전력 제어 장치.
복수의 발전 소자의 출력 전압이 제1 전압 범위에 있을 경우에는,
제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 병렬로 접속하고,
제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 출력 전압이 모두 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되지 않도록 비접속 상태로 접속 전환을 행하고,
상기 발전 소자의 출력 전압이 상기 제1 전압 범위보다 낮은 제2 전압 범위에 있을 경우,
제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 병렬로 접속하고,
상기 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 최종단의 출력 전압이 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되도록 접속 상태로 접속 전환을 행하고,
상기 발전 소자의 출력 전압이 상기 제2 전압 범위보다 낮은 제3 전압 범위에 있을 경우,
제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속하고,
상기 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 출력 전압이 모두 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되지 않도록 비접속 상태로 접속 전환을 행하는
전력 제어 방법.
제15항에 있어서, 상기 발전 소자의 출력 전압이 상기 제3 전압 범위보다 낮은 제4 전압 범위에 있을 경우,
제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속하고,
상기 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 최종단의 출력 전압이 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되도록 비접속 상태로 접속 전환을 행하는
전력 제어 방법.
제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 발전 소자의 출력 전압이 상기 제1 전압 범위보다 높은 제5 전압 범위에 있을 경우,
상기 제1 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자를 병렬로 접속하고,
상기 제2 접속 전환 기능에 의해 상기 복수의 발전 소자의 최종단의 출력 전압이 상기 전압 변환부에 의해 전압 레벨이 변환되도록 접속 상태로 접속 전환을 행하는
전력 제어 방법.
전력을 발전하는 복수의 발전 소자와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고,
상기 전력 제어 장치는,
상기 복수의 발전 소자가 접속 가능한 전력 경로 전환부와,
상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 포함하고,
상기 전력 경로 전환부는,
상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과,
상기 전압 변환부의 입력측에 상기 직렬 또는 병렬 접속된 상기 발전 소자를 접속할지 비접속으로 할지를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함하는
급전 시스템.
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와,
상기 복수의 발전 소자의 출력 특성을 측정하는 특성 측정 회로와,
상기 특성 측정 회로의 측정 결과에 따라 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는 제어부
를 갖는 전력 제어 장치.
제19항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 복수의 발전 소자의 단락 전류 및 개방 전압을 측정하는 기능을 갖고,
상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류 및 개방 전압에 따라 전력 경로를 결정하여 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제20항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류에 의해 상기 복수의 발전 소자가 발전 동작 상태에 있는지 여부를 판정하고,
상기 개방 전압에 의한 동작 상태를 판정함으로써 전력 경로를 결정하여 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로를 전환하여 MPPT 제어를 행하는 기능을 포함하는
전력 제어 장치.
제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 갖고,
상기 전력 경로 전환부는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과, 상기 전압 변환부의 입력측에 접속되는 발전 소자를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함하고,
상기 특성 측정 회로는,
선택된 전력 경로로 회로가 동작할 때 상기 전압 변환부를 포함하는 전력 경로가 선택된 경우에는, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 전류-전압(I-V) 측정을 행하고,
상기 제어부는,
상기 I-V 측정의 결과를 기초로 상기 전압 변환부에서의 MPPT 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 직렬 접속시 부하 측의 전압에서의 전류 및 병렬 접속시 부하 측의 전압에서의 전류를 측정하고, 전력이 높은 경로가 되도록 전력 경로를 선택하는
전력 제어 장치.
제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 발전 소자의 전력 공급 라인에 접속된 캐패시터를 포함하고,
상기 캐패시터로의 충전 전압을 일정 시간 간격으로 측정함으로써, I-V 특성을 측정하는
전력 제어 장치.
제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 발전 소자의 전력 공급 라인에 접속된 캐패시터와,
가변 전압원과,
상기 전력 공급 라인과 상기 가변 전압원에 의한 전압을 비교하는 비교기와,
가변 전압이 전력 공급 라인의 전압보다 높아질 때까지의 시간을 카운트하는 카운터와,
보완 전압 및 전압이 ΔV 증가하는 데 걸리는 카운트값에 의해 전류값을 구하는 컨트롤러를 포함하는
전력 제어 장치.
제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 발전 소자의 전력 공급 라인에 접속된 저항을 포함하는
전력 제어 장치.
제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 발전 소자의 전력 공급 라인에 접속되어, 컨트롤 신호에 의해 온 오프되는 스위치와,
상기 스위치에 접속된 저항을 포함하는
전력 제어 장치.
전력을 발전하는 복수의 발전 소자와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고,
상기 전력 제어 장치는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와,
상기 복수의 발전 소자의 출력 특성을 측정하는 특성 측정 회로와,
상기 특성 측정 회로의 측정 결과에 따라 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는 제어부를 포함하는
급전 시스템.
적어도 하나의 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와,
상기 발전 소자의 출력 특성을 측정하는 특성 측정 회로와,
상기 특성 측정 회로의 측정 결과에 따라 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 제어부를 갖고,
상기 전압 변환부는,
가변 레퍼런스 전압과 상기 발전 소자에서 발전한 전압 레벨을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 충전, 방전을 행하고,
상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로의 측정 결과를 기초로 상기 가변 레퍼런스 전압을 공급하여, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제30항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 복수의 발전 소자의 단락 전류 및 개방 전압을 측정하는 기능을 갖고,
상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류 및 개방 전압에 따라 상기 레퍼런스 전압을 결정하여, 상기 전압 변환부에 공급하는
전력 제어 장치.
제31항에 있어서, 상기 전압 변환부는,
상기 발전 소자의 전력 공급 라인에 접속된 인덕터와,
상기 전력 공급 라인으로부터의 입력 전압과 상기 레퍼런스 전압과의 비교 결과에 따라 상기 인덕터와의 에너지의 충전, 방전을 행하기 위한 스위치 소자를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 스위치 소자의 스위칭 주파수의 증감에 따라 상기 레퍼런스 전압을 변경하는 기능을 갖는
전력 제어 장치.
제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 발전 소자와,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 전압 변환부의 입력측에 접속되는 발전 소자를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부를 갖고,
상기 특성 측정 회로는,
상기 복수의 발전 소자의 출력 특성을 측정하는 기능을 포함하고,
상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로의 측정 결과에 따라 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제33항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과, 상기 전압 변환부의 입력측에 접속되는 발전 소자를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함하는
전력 제어 장치.
제34항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 복수의 발전 소자의 단락 전류 및 개방 전압을 측정하는 기능을 갖고,
상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류 및 개방 전압에 따라 전력 경로를 결정하여, 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제35항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류에 의해 상기 복수의 발전 소자가 발전 동작 상태에 있는지 여부를 판정하고,
상기 개방 전압에 의한 동작 상태를 판정함으로써 전력 경로를 결정하여 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제33항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로를 전환하여 MPPT 제어를 행하는 기능을 포함하는
전력 제어 장치.
제33항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
선택된 전력 경로로 회로가 동작할 때 상기 전압 변환부를 포함하는 전력 경로가 선택된 경우에는, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 전류-전압(I-V) 측정을 행하고,
상기 제어부는,
상기 I-V 측정의 결과를 기초로 상기 전압 변환부에서의 MPPT 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제30항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전압 변환부는,
상기 발전 소자의 전력 공급 라인에 접속된 인덕터와,
상기 인덕터와의 에너지의 충전, 방전을 행하기 위한 스위치 소자와,
상기 전력 공급 라인으로부터의 입력 전압과 상기 레퍼런스 전압을 비교하는 비교기와,
상기 비교기의 비교 결과에서 입력 전압이 레퍼런스 전압을 초과하면 소정 시간, 상기 스위치 소자를 온하여 상기 인덕터의 방전을 행하도록 제어하는 펄스 제어부를 포함하는
전력 제어 장치.
제30항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 발전 소자의 전력 공급 라인에 접속된 캐패시터를 포함하고,
상기 캐패시터에 대한 충전 전압을 일정 시간 간격으로 측정함으로써, I-V 특성을 측정하는
전력 제어 장치.
제30항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 발전 소자의 전력 공급 라인에 접속된 캐패시터와,
가변 전압원과,
상기 전력 공급 라인과 상기 가변 전압원에 의한 전압을 비교하는 비교기와,
가변 전압이 전력 공급 라인의 전압보다 높아질 때까지의 시간을 카운트하는 카운터와,
보완 전압 및 전압이 ΔV 증가하는 데 걸리는 카운트값에 의해 전류값을 구하는 컨트롤러를 포함하는
전력 제어 장치.
제30항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 발전 소자의 전력 공급 라인에 접속된 저항을 포함하는
전력 제어 장치.
제30항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 특성 측정 회로는,
상기 발전 소자의 전력 공급 라인에 접속되어, 컨트롤 신호에 의해 온 오프되는 스위치와,
상기 스위치에 접속된 저항을 포함하는
전력 제어 장치.
전력을 발전하는 적어도 하나의 발전 소자와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고,
상기 전력 제어 장치는,
상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와,
상기 발전 소자의 출력 특성을 측정하는 특성 측정 회로와,
상기 특성 측정 회로의 측정 결과에 따라 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 제어부를 갖고,
상기 전압 변환부는,
가변 레퍼런스 전압과 상기 발전 소자에서 발전한 전압 레벨을 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 충전, 방전을 행하고,
상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로의 측정 결과를 기초로 상기 가변 레퍼런스 전압을 공급하여, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는
급전 시스템.
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와,
상기 전력 경로 전환부의 출력 전력을 부하에 공급하는 전력 공급 라인에 배치되어, 상기 전력 공급 라인의 전위보다 상기 부하 측의 전위가 높아지는 경우에, 부하 측으로부터의 역류를 방지하는 기능을 포함하는 역류 방지 회로
를 갖는 전력 제어 장치.
제45항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부가 병렬 접속으로 전환되어 있을 때는, 상기 역류 방지 회로의 역류 방지 기능을 정지시키는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제45항 또는 제46항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 갖고,
상기 전력 경로 전환부는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과, 상기 전압 변환부의 입력측에 접속되는 발전 소자를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함하는
전력 제어 장치.
제45항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발전 소자의 단락 전류 및 개방 전압을 측정하는 기능을 포함하는 특성 판정 회로와,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류 및 개방 전압에 따라 전력 경로를 결정하여, 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제48항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류에 의해 상기 복수의 발전 소자가 발전 동작 상태에 있는지 여부를 판정하고,
상기 개방 전압에 의한 동작 상태를 판정함으로써 전력 경로를 결정하여 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제45항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로를 전환하여 MPPT 제어를 행하는 기능을 포함하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제45항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와,
선택된 전력 경로로 회로가 동작할 때 상기 전압 변환부를 포함하는 전력 경로가 선택된 경우에는, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 전류-전압(I-V) 측정을 행하는 특성 측정 회로와,
상기 I-V 측정의 결과를 기초로 상기 전압 변환부에서의 MPPT 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제45항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 역류 방지 회로는,
상기 전력 공급 라인에 접속된 스위치 소자와,
상기 스위치 소자에 병렬로 상기 전력 공급 라인으로부터 부하를 향하여 순방향이 되도록 접속된 다이오드와,
상기 스위치 소자를 끼워 상기 전력 공급 라인의 전위와 부하 측 전위를 비교하고, 상기 전력 공급 라인의 전위가 높은 경우에는, 상기 스위치 소자를 온시키고, 낮은 경우에는 오프시키는 비교기를 포함하는
전력 제어 장치.
전력을 발전하는 복수의 발전 소자와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고,
상기 전력 제어 장치는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와,
상기 전력 경로 전환부의 출력 전력을 부하에 공급하는 전력 공급 라인에 배치되어, 상기 전력 공급 라인의 전위보다 상기 부하 측의 전위가 높아지는 경우에, 부하 측으로부터의 역류를 방지하는 기능을 포함하는 역류 방지 회로를 포함하는
급전 시스템.
전력 공급 라인의 전위보다 부하 측의 전위가 높아지는 경우에, 상기 부하 측으로부터의 역류를 방지하는 기능을 포함하는 역류 방지 회로와,
발전 소자의 전력을 부하 측의 축전 소자에 공급해 충전하고, 당해 공급 전력을 제한 가능한 제한 회로로 상기 축전 소자에 대한 공급 전압이 만충전 전압보다 낮은 전압이 되도록 전력 공급을 제한하는 제한 회로와,
상기 제한 회로가 전력 공급을 제한하고 있을 때는, 상기 역류 방지 회로의 역류 방지 기능을 정지시키는 제어부
를 갖는 전력 제어 장치.
제54항에 있어서, 복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부를 갖고,
상기 역류 방지 회로는,
상기 전력 경로 전환부의 출력 전력을 부하에 공급하는 전력 공급 라인에 배치되어, 상기 전력 공급 라인의 전위보다 상기 부하 측의 전위가 높아지는 경우에, 부하 측으로부터의 역류를 방지하는
전력 제어 장치.
제55항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부가 병렬 접속으로 전환되어 있을 때는, 상기 역류 방지 회로의 역류 방지 기능을 정지시키는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제55항 또는 제56항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 갖고,
상기 전력 경로 전환부는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과, 상기 전압 변환부의 입력측에 접속되는 발전 소자를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함하는
전력 제어 장치.
제55항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발전 소자의 단락 전류 및 개방 전압을 측정하는 기능을 포함하는 특성 판정 회로와,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류 및 개방 전압에 따라 전력 경로를 결정하여, 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제58항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류에 의해 상기 복수의 발전 소자가 발전 동작 상태에 있는지 여부를 판정하고,
상기 개방 전압에 의한 동작 상태를 판정함으로써 전력 경로를 결정하여 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제55항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로를 전환하여 MPPT 제어를 행하는 기능을 포함하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제55항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와,
선택된 전력 경로로 회로가 동작할 때 상기 전압 변환부를 포함하는 전력 경로가 선택된 경우에는, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 전류-전압(I-V) 측정을 행하는 특성 측정 회로와,
상기 I-V 측정의 결과를 기초로 상기 전압 변환부에서의 MPPT 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제55항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 역류 방지 회로는,
상기 전력 공급 라인에 접속된 스위치 소자와,
상기 스위치 소자에 병렬로 상기 전력 공급 라인으로부터 부하를 향하여 순방향이 되도록 접속된 다이오드와,
상기 스위치 소자를 끼워 상기 전력 공급 라인의 전위와 부하 측 전위를 비교하고, 상기 전력 공급 라인의 전위가 높은 경우에는, 상기 스위치 소자를 온시키고, 낮은 경우에는 오프시키는 비교기를 포함하는
전력 제어 장치.
전력을 발전하는 적어도 하나의 발전 소자와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고,
상기 전력 제어 장치는,
전력 공급 라인의 전위보다 부하 측의 전위가 높아지는 경우에, 상기 부하 측으로부터의 역류를 방지하는 기능을 포함하는 역류 방지 회로와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측의 축전 소자에 공급해 충전하고, 당해 공급 전력을 제한 가능한 제한 회로에서, 상기 축전 소자로의 공급 전압이 만충전 전압보다 낮은 전압이 되도록 전력 공급을 제한하는 제한 회로와,
상기 제한 회로가 전력 공급을 제한하고 있을 때는, 상기 역류 방지 회로의 역류 방지 기능을 정지시키는 제어부를 포함하는
급전 시스템.
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측의 축전 소자에 공급해 충전하고, 당해 공급 전력을 제한 가능한 제한 회로를 갖고,
상기 제한 회로는,
상기 축전 소자로의 공급 전압이 만충전 전압보다 낮은 전압이 되도록 전력 공급을 제한하는
전력 제어 장치.
제64항에 있어서, 상기 제한 회로는,
상기 축전 소자에 부하가 접속되었는지 여부를 검출하는 기능을 갖고,
상기 축전 소자에 부하가 접속된 것을 검출하면, 상기 축전 소자로의 공급 전압이 만충전 전압보다 낮은 전압이 되도록 전력 공급을 제한하는
전력 제어 장치.
제64항 또는 제65항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와,
상기 부하 측의 축전 소자로의 충전에서 만충전이 되었을 때는, 상기 제한 회로에 의한 상기 축전 소자에 대한 충전을 정지시키고, 상기 전압 변환부의 적어도 전압 변환 기능을 오프로 하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제66항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 축전 소자로의 공급 전압이 만충전 전압보다 낮은 전압이 되면, 상기 제한 회로에 의한 상기 축전 소자에 대한 충전을 행하여, 상기 전압 변환부의 적어도 전압 변환 기능을 온으로 하는
전력 제어 장치.
제66항 또는 제67항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 충전을 정지할 때는, 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로가 개방 상태가 되도록 제어하는
전력 제어 장치.
제64항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 갖고,
상기 전력 경로 전환부는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과, 상기 전압 변환부의 입력측에 접속되는 발전 소자를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함하는
전력 제어 장치.
제64항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발전 소자의 단락 전류 및 개방 전압을 측정하는 기능을 포함하는 특성 판정 회로와,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류 및 개방 전압에 따라 전력 경로를 결정하여, 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제70항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류에 의해 상기 복수의 발전 소자가 발전 동작 상태에 있는지 여부를 판정하고,
상기 개방 전압에 의한 동작 상태를 판정함으로써 전력 경로를 결정하여 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제64항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로를 전환하여 MPPT 제어를 행하는 기능을 포함하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제64항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와,
선택된 전력 경로로 회로가 동작할 때 상기 전압 변환부를 포함하는 전력 경로가 선택된 경우에는, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 전류-전압(I-V) 측정을 행하는 특성 측정 회로와,
상기 I-V 측정의 결과를 기초로 상기 전압 변환부에서의 MPPT 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제64항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부 및 상기 전압 변환부의 출력 전압을 부하에 출력하는 전력 공급 라인에 배치되어, 상기 전력 공급 라인의 전위보다 상기 부하 측의 전위가 높아지는 경우에, 부하 측으로부터의 역류를 방지하는 기능을 포함하는 역류 방지 회로를 갖는
전력 제어 장치.
제74항에 있어서, 상기 제한 회로가 전력 공급을 제한하고 있을 때는, 상기 역류 방지 회로의 역류 방지 기능을 정지시키는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제74항 또는 제75항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부가 병렬 접속으로 전환되어 있을 때는, 상기 역류 방지 회로의 역류 방지 기능을 정지시키는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
전력을 발전하는 복수의 발전 소자와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고,
상기 전력 제어 장치는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측의 축전 소자에 공급해 충전하고, 당해 공급 전압을 제한 가능한 제한 회로를 갖고,
상기 제한 회로는,
상기 축전 소자로의 공급 전압이 만충전 전압보다 낮은 전압이 되도록 전압 공급을 제한하는
급전 시스템.
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와,
상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와,
상기 전력 경로 전환부의 전환 제어를 행하여 상기 발전 소자의 전력을 부하 측의 축전 소자에 공급하여 충전 제어하는 제어부를 갖고,
상기 제어부는,
상기 축전 소자의 전압이 일정 이하인 경우, 상기 발전 소자로부터 상기 축전 소자에 전력을 직접 공급하고,
상기 축전 소자의 전압이 일정 이상인 경우, 상기 전력 경로 전환부, 상기 전압 변환부 및 상기 제어부의 동작 전압을 상기 축전 소자로부터 얻어지도록 전환하는
전력 제어 장치.
제78항에 있어서, 상기 전력 경로 전환부는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과, 상기 전압 변환부의 입력측에 접속되는 발전 소자를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함하는
전력 제어 장치.
제78항 또는 제79항에 있어서, 상기 복수의 발전 소자의 단락 전류 및 개방 전압을 측정하는 기능을 포함하는 특성 판정 회로와,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류 및 개방 전압에 따라 전력 경로를 결정하여, 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제80항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류에 의해 상기 복수의 발전 소자가 발전 동작 상태에 있는지 여부를 판정하고,
상기 개방 전압에 의한 동작 상태를 판정함으로써 전력 경로를 결정하여 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제78항 내지 제81항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로를 전환하여 MPPT 제어를 행하는 기능을 포함하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제78항 내지 제82항 중 어느 한 항에 있어서, 선택된 전력 경로로 회로가 동작할 때 상기 전압 변환부를 포함하는 전력 경로가 선택된 경우에는, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 전류-전압(I-V) 측정을 행하는 특성 측정 회로와,
상기 I-V 측정의 결과를 기초로 상기 전압 변환부에서의 MPPT 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
전력을 발전하는 복수의 발전 소자와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고,
상기 전력 제어 장치는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 기능을 포함하는 전력 경로 전환부와,
상기 전력 경로 전환부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부와,
상기 전력 경로 전환부의 전환 제어를 행하여 상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하여 충전 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 축전 소자의 전압이 일정 이하인 경우, 상기 발전 소자로부터 상기 축전 소자에 전력을 직접 공급하고,
상기 축전 소자의 전압이 일정 이상인 경우, 상기 전력 경로 전환부, 상기 전압 변환부 및 상기 제어부의 동작 전압을 상기 축전 소자로부터 얻어지도록 전환하는
급전 시스템.
조도 또는 온도에 대한 전압의 변화율이 상이한 복수의 발전 소자가 접속 가능한 전력 경로부와,
상기 전력 경로부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 갖고,
상기 전력 경로부는,
상기 전압의 변화율이 큰 발전 소자를 상기 전압 변환부에 접속하고,
상기 전압의 변화율이 작은 발전 소자를 상기 전압 변환부에 비접속 상태로 하는
전력 제어 장치.
제85항에 있어서, 상기 전력 경로부는,
상기 전압의 변화율이 큰 발전 소자와 상기 전압 변환부를 직렬로 접속하고,
당해 직렬 접속되는 발전 소자 및 상기 전압 변환부에 대하여 상기 전압의 변화율이 작은 발전 소자를 병렬로 접속하는
전력 제어 장치.
제85항 또는 제86항에 있어서, 상기 전력 경로부는 전력 경로 전환부를 포함하고,
상기 전력 경로 전환부는,
복수의 발전 소자가 접속 가능하고, 상기 복수의 발전 소자를 직렬로 접속할지 병렬로 접속할지를 전환하는 제1 접속 전환 기능과, 상기 전압 변환부의 입력측에 접속되는 발전 소자를 전환하는 제2 접속 전환 기능을 포함하는
전력 제어 장치.
제85항 내지 제87항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 발전 소자의 단락 전류 및 개방 전압을 측정하는 기능을 포함하는 특성 판정 회로와,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류 및 개방 전압에 따라 전력 경로를 결정하여, 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제88항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 특성 측정 회로에 의해 얻어진 단락 전류에 의해 상기 복수의 발전 소자가 발전 동작 상태에 있는지 여부를 판정하고,
상기 개방 전압에 의한 동작 상태를 판정함으로써 전력 경로를 결정하여 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로의 전환 제어를 행하는
전력 제어 장치.
제85항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하도록 상기 전력 경로 전환부의 전력 경로를 전환하여 MPPT 제어를 행하는 기능을 포함하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
제85항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서, 선택된 전력 경로로 회로가 동작할 때 상기 전압 변환부를 포함하는 전력 경로가 선택된 경우에는, 상기 전압 변환부에서 상기 발전 소자의 최대 전력 동작점을 추종하는 MPPT 제어를 행하는 전류-전압(I-V) 측정을 행하는 특성 측정 회로와,
상기 I-V 측정의 결과를 기초로 상기 전압 변환부에서의 MPPT 제어를 행하는 제어부를 갖는
전력 제어 장치.
조도 또는 온도에 대한 전압의 변화율이 상이한 복수의 발전 소자와,
상기 발전 소자의 전력을 부하 측에 공급하는 전력 제어 장치를 갖고,
상기 전력 제어 장치는,
상기 조도 또는 온도에 대한 전압의 변화율이 상이한 복수의 발전 소자가 접속 가능한 전력 경로부와,
상기 전력 경로부를 통해 공급되는, 상기 발전 소자에서 발전된 전압 레벨을 변환하는 전압 변환부를 포함하고,
상기 전력 경로부는,
상기 전압의 변화율이 큰 발전 소자를 상기 전압 변환부에 접속하고,
상기 전압의 변화율이 작은 발전 소자를 상기 전압 변환부에 비접속 상태로 하는
급전 시스템.