JPH08251832A - 太陽電池を用いた充電方法及び充電装置 - Google Patents
太陽電池を用いた充電方法及び充電装置Info
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- JPH08251832A JPH08251832A JP7074596A JP7459695A JPH08251832A JP H08251832 A JPH08251832 A JP H08251832A JP 7074596 A JP7074596 A JP 7074596A JP 7459695 A JP7459695 A JP 7459695A JP H08251832 A JPH08251832 A JP H08251832A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二次電池の過充電を防いで、その寿命の延長
化を図りつつ、太陽電池の出力を最大限に使用して効率
のよい充電を行えるようにする。 【構成】 太陽電池１から出力される電流、電圧をＤＣ
／ＤＣコンバータ４で変換し、それによって得られた電
圧Ｖout と予め設定された電圧ＶB とを比較器７で比較
して、ＶB ≧Ｖout のときは蓄電池２に最大の充電電流
が流れるような電圧Ｖref を最大充電電流制御部８から
ＤＣ／ＤＣコンバータ４に指令し、かつ、Ｖout ＞ＶB
になったときは浮動電圧指令部９から一定の浮動電圧Ｖ
f で蓄電池２を充電するように指令するようにしてい
る。
化を図りつつ、太陽電池の出力を最大限に使用して効率
のよい充電を行えるようにする。 【構成】 太陽電池１から出力される電流、電圧をＤＣ
／ＤＣコンバータ４で変換し、それによって得られた電
圧Ｖout と予め設定された電圧ＶB とを比較器７で比較
して、ＶB ≧Ｖout のときは蓄電池２に最大の充電電流
が流れるような電圧Ｖref を最大充電電流制御部８から
ＤＣ／ＤＣコンバータ４に指令し、かつ、Ｖout ＞ＶB
になったときは浮動電圧指令部９から一定の浮動電圧Ｖ
f で蓄電池２を充電するように指令するようにしてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば太陽光発電シ
ステム等に適用されるもので、太陽電池を電源として鉛
蓄電池などの二次電池を充電する充電方法及びその方法
の実施に用いられる充電装置に関するものである。
ステム等に適用されるもので、太陽電池を電源として鉛
蓄電池などの二次電池を充電する充電方法及びその方法
の実施に用いられる充電装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の充電方法として、従来、次に説
明するような２つの方法が知られている。その１つは、
図１５に示すような回路構成を有するものである。即
ち、太陽電池１を電源とし、この太陽電池１の出力電圧
Ｖｓを一定にして、二次電池である蓄電池２の自己放電
を補う程度の電流Ｉｓを逆流防止ダイオード３を通して
蓄電池２に流し続けて充電する浮動充電方法である。他
の１つは、太陽電池１の出力を最大限に利用しようとす
るもので、図１６の実線に示す太陽電池の電流−電圧特
性のうち太陽電池から発生される電力が最大となる電圧
Ｖａと同図の二点鎖線に示す蓄電池の開放電圧Ｖｏｐ下
での電流−電圧特性の交点Ｐで表される最大電力点とな
るような電圧を予め設定し、その設定された一定電圧で
蓄電池を充電する方法である。
明するような２つの方法が知られている。その１つは、
図１５に示すような回路構成を有するものである。即
ち、太陽電池１を電源とし、この太陽電池１の出力電圧
Ｖｓを一定にして、二次電池である蓄電池２の自己放電
を補う程度の電流Ｉｓを逆流防止ダイオード３を通して
蓄電池２に流し続けて充電する浮動充電方法である。他
の１つは、太陽電池１の出力を最大限に利用しようとす
るもので、図１６の実線に示す太陽電池の電流−電圧特
性のうち太陽電池から発生される電力が最大となる電圧
Ｖａと同図の二点鎖線に示す蓄電池の開放電圧Ｖｏｐ下
での電流−電圧特性の交点Ｐで表される最大電力点とな
るような電圧を予め設定し、その設定された一定電圧で
蓄電池を充電する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の充電方
法は、いずれも一定電圧で蓄電池を充電するものである
から、照度変動や温度変動等の環境の変化にともない太
陽電池の特性が変化したとき、最適の充電電圧も変わる
ために、太陽電池の出力を充電に最大限に使用すること
ができず、充電効率の低下を生じるという問題があっ
た。また、後者の方法によると、常に充電率が増加する
方向であるために、このままで充電を続けると過充電と
なり、蓄電池の寿命に大きな悪影響を与えるという問題
がある。
法は、いずれも一定電圧で蓄電池を充電するものである
から、照度変動や温度変動等の環境の変化にともない太
陽電池の特性が変化したとき、最適の充電電圧も変わる
ために、太陽電池の出力を充電に最大限に使用すること
ができず、充電効率の低下を生じるという問題があっ
た。また、後者の方法によると、常に充電率が増加する
方向であるために、このままで充電を続けると過充電と
なり、蓄電池の寿命に大きな悪影響を与えるという問題
がある。
【０００４】この発明は上記の実情に鑑みてなされたも
ので、二次電池の過充電を防いで長寿命化を図りつつ、
太陽電池の出力を常に最大限に使用して効率のよい充電
を行なうことができる太陽電池を用いた充電方法及び充
電装置を提供することを目的としている。
ので、二次電池の過充電を防いで長寿命化を図りつつ、
太陽電池の出力を常に最大限に使用して効率のよい充電
を行なうことができる太陽電池を用いた充電方法及び充
電装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明に係る太陽電池を用いた充電方法
は、二次電池の両端電圧と予め設定された電圧とを比較
し、その比較結果で設定電圧が大きいときは二次電池に
最大電流が流れるように制御して上記二次電池を最大電
流で充電するモードとし、かつ、上記比較結果で二次電
池の両端電圧が大きいときは浮動電圧の一定電圧で上記
二次電池を充電するモードに切り替えることを特徴とす
るものである。
に、請求項１の発明に係る太陽電池を用いた充電方法
は、二次電池の両端電圧と予め設定された電圧とを比較
し、その比較結果で設定電圧が大きいときは二次電池に
最大電流が流れるように制御して上記二次電池を最大電
流で充電するモードとし、かつ、上記比較結果で二次電
池の両端電圧が大きいときは浮動電圧の一定電圧で上記
二次電池を充電するモードに切り替えることを特徴とす
るものである。
【０００６】ここで、上記の浮動電圧としては、二次電
池の自己放電を補なう程度の電圧に設定されていること
が好ましい。
池の自己放電を補なう程度の電圧に設定されていること
が好ましい。
【０００７】また、請求項３の発明に係る太陽電池を用
いた充電装置は、太陽電池から出力される電力を電圧、
電流に変換する変換部と、この変換部からの出力電圧お
よび出力電流を検出する電圧検出部および電流検出部
と、電圧検出部で検出された電圧と予め設定された電圧
とを比較する比較器と、上記二次電池に流れる電流が最
大になるように制御する最大電流制御部と、二次電池に
充電される際の電圧が浮動電圧になるように指令する浮
動電圧指令部と、上記比較器での比較結果に基づいて上
記最大電流制御部から上記変換部に指令して最大電流で
二次電池を充電するモードと上記浮動電圧指令部から上
記変換部に指令して浮動電圧の一定電圧で二次電池を充
電するモードとに自動的に切り替える充電モード切替え
部とを備えたものである。
いた充電装置は、太陽電池から出力される電力を電圧、
電流に変換する変換部と、この変換部からの出力電圧お
よび出力電流を検出する電圧検出部および電流検出部
と、電圧検出部で検出された電圧と予め設定された電圧
とを比較する比較器と、上記二次電池に流れる電流が最
大になるように制御する最大電流制御部と、二次電池に
充電される際の電圧が浮動電圧になるように指令する浮
動電圧指令部と、上記比較器での比較結果に基づいて上
記最大電流制御部から上記変換部に指令して最大電流で
二次電池を充電するモードと上記浮動電圧指令部から上
記変換部に指令して浮動電圧の一定電圧で二次電池を充
電するモードとに自動的に切り替える充電モード切替え
部とを備えたものである。
【０００８】さらに、請求項４の発明に係る太陽電池を
用いた充電装置は、太陽電池から出力される電力を電
圧、電流に変換する変換部と、この変換部からの出力電
圧および出力電流を検出する電圧検出部および電流検出
部と、電圧検出部で検出された電圧と予め設定された電
圧とを比較する比較器と、上記二次電池が太陽電池の最
大電力点で充電されるような電圧を上記変換部に指令す
る最大電力追従制御部と、二次電池に充電される際の電
圧が浮動電圧になるように指令する浮動電圧指令部と、
上記比較器での比較結果に基づいて上記最大電力追従制
御部から上記変換部に指令して太陽電池の最大電力点で
二次電池を充電するモードと上記浮動電圧指令部から上
記変換部に指令して浮動電圧の一定電圧で二次電池を充
電するモードとに自動的に切り替える充電モード切替え
部とを備えたものである。
用いた充電装置は、太陽電池から出力される電力を電
圧、電流に変換する変換部と、この変換部からの出力電
圧および出力電流を検出する電圧検出部および電流検出
部と、電圧検出部で検出された電圧と予め設定された電
圧とを比較する比較器と、上記二次電池が太陽電池の最
大電力点で充電されるような電圧を上記変換部に指令す
る最大電力追従制御部と、二次電池に充電される際の電
圧が浮動電圧になるように指令する浮動電圧指令部と、
上記比較器での比較結果に基づいて上記最大電力追従制
御部から上記変換部に指令して太陽電池の最大電力点で
二次電池を充電するモードと上記浮動電圧指令部から上
記変換部に指令して浮動電圧の一定電圧で二次電池を充
電するモードとに自動的に切り替える充電モード切替え
部とを備えたものである。
【０００９】上記請求項３および請求項４の充電装置に
おいて、浮動電圧指令部の浮動電圧としては、二次電池
の自己放電を補なう程度の電圧に設定されていることが
好ましいのはもちろんである。
おいて、浮動電圧指令部の浮動電圧としては、二次電池
の自己放電を補なう程度の電圧に設定されていることが
好ましいのはもちろんである。
【００１０】
【作用】請求項１および請求項３の発明によれば、二次
電池の両端電圧と予め設定された電圧とを比較しつつ、
その比較結果に基づいて二次電池の両端電圧が設定電圧
よりも小さいときは、太陽電池の出力を最大限に充電電
流として使用するモードにして効率のよい充電を行うこ
とが可能でありながら、二次電池の両端電圧が設定電圧
よりも大きくなったときは、一定の浮動電圧での充電モ
ードに切り替えることにより、過充電を防いで二次電池
の長寿命化を図ることが可能である。
電池の両端電圧と予め設定された電圧とを比較しつつ、
その比較結果に基づいて二次電池の両端電圧が設定電圧
よりも小さいときは、太陽電池の出力を最大限に充電電
流として使用するモードにして効率のよい充電を行うこ
とが可能でありながら、二次電池の両端電圧が設定電圧
よりも大きくなったときは、一定の浮動電圧での充電モ
ードに切り替えることにより、過充電を防いで二次電池
の長寿命化を図ることが可能である。
【００１１】ここで、特に浮動電圧として、二次電池の
自己放電を補なう程度の電圧に設定しておけば、過充電
を防ぎつつ、二次電池を常に満充電状態に保持すること
が可能である。
自己放電を補なう程度の電圧に設定しておけば、過充電
を防ぎつつ、二次電池を常に満充電状態に保持すること
が可能である。
【００１２】また、請求項４の発明によれば、照度変動
や温度変動等の環境の変化にともなう太陽電池の特性変
化に対しても、太陽電池の最大電力点を追従させて、そ
の出力を最大限に充電電流として使用し、常に効率よい
充電を行うことが可能でありながら、過充電を防いで二
次電池の長寿命化を図ることが可能である。
や温度変動等の環境の変化にともなう太陽電池の特性変
化に対しても、太陽電池の最大電力点を追従させて、そ
の出力を最大限に充電電流として使用し、常に効率よい
充電を行うことが可能でありながら、過充電を防いで二
次電池の長寿命化を図ることが可能である。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。 実施例１：図１はこの発明に係る太陽電池を用いた充電
方法を実施するための充電装置の実施例１の構成図であ
り、同図において、１は太陽電池、２は二次電池である
蓄電池、４は上記太陽電池１から出力される電圧、電力
を電流、電圧に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ
（変換部）、５は上記ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電
流Ｉout を検出する電流センサ（電流検出部）、６は上
記ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧Ｖout を検出する
電圧センサ（電圧検出部）、７は上記電圧センサ６で検
出された出力電圧Ｖout と予め設定された電圧ＶB を比
較する比較器、８は上記ＤＣ／ＤＣコンバータ４への入
力電圧Ｖin、入力電流Ｉinから蓄電池２に最大の充電電
流Ｉout を流せるような電圧Ｖref に制御してその電圧
Ｖref を上記ＤＣ／ＤＣコンバータ４に指令する最大充
電電流制御部、９は上記蓄電池２の自己放電を補なう程
度の一定電圧に設定された浮動電圧Ｖf を上記ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ４に指令する浮動電圧指令部、１０は上記
比較器７の比較結果に基づいて上記最大充電電流制御部
８から上記電圧Ｖref をＤＣ／ＤＣコンバータ４に指令
して最大電流で蓄電池２を充電するモード（以下、Ａモ
ードという）と上記浮動電圧指令部９から浮動電圧Ｖf
をＤＣ／ＤＣコンバータ４に指令して蓄電池２を充電す
るモード（以下、Ｂモードという）とに自動的に切り替
える充電モード切替えスイッチ（モード切替え部）であ
る。なお、図１中の３は逆流防止ダイオードである。
明する。 実施例１：図１はこの発明に係る太陽電池を用いた充電
方法を実施するための充電装置の実施例１の構成図であ
り、同図において、１は太陽電池、２は二次電池である
蓄電池、４は上記太陽電池１から出力される電圧、電力
を電流、電圧に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ
（変換部）、５は上記ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電
流Ｉout を検出する電流センサ（電流検出部）、６は上
記ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力電圧Ｖout を検出する
電圧センサ（電圧検出部）、７は上記電圧センサ６で検
出された出力電圧Ｖout と予め設定された電圧ＶB を比
較する比較器、８は上記ＤＣ／ＤＣコンバータ４への入
力電圧Ｖin、入力電流Ｉinから蓄電池２に最大の充電電
流Ｉout を流せるような電圧Ｖref に制御してその電圧
Ｖref を上記ＤＣ／ＤＣコンバータ４に指令する最大充
電電流制御部、９は上記蓄電池２の自己放電を補なう程
度の一定電圧に設定された浮動電圧Ｖf を上記ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ４に指令する浮動電圧指令部、１０は上記
比較器７の比較結果に基づいて上記最大充電電流制御部
８から上記電圧Ｖref をＤＣ／ＤＣコンバータ４に指令
して最大電流で蓄電池２を充電するモード（以下、Ａモ
ードという）と上記浮動電圧指令部９から浮動電圧Ｖf
をＤＣ／ＤＣコンバータ４に指令して蓄電池２を充電す
るモード（以下、Ｂモードという）とに自動的に切り替
える充電モード切替えスイッチ（モード切替え部）であ
る。なお、図１中の３は逆流防止ダイオードである。
【００１４】また、上記蓄電池２は、図２に示すよう
に、電池部分２ａと内部抵抗Ｒ（流れる電流によって変
化する）とからなり、該蓄電池２の実際の充電電圧ＶA
は上記電池部分２ａに実際に充電されている開放電圧Ｖ
opと内部抵抗Ｒでの電圧降下分との和で表される。した
がって、蓄電池２の充電電圧ＶA は、図３に示すよう
に、充電電流ＩA の増加とともに増加し、また、蓄電池
２の電流−電圧特性は充電率の大小によって変動するも
のである。
に、電池部分２ａと内部抵抗Ｒ（流れる電流によって変
化する）とからなり、該蓄電池２の実際の充電電圧ＶA
は上記電池部分２ａに実際に充電されている開放電圧Ｖ
opと内部抵抗Ｒでの電圧降下分との和で表される。した
がって、蓄電池２の充電電圧ＶA は、図３に示すよう
に、充電電流ＩA の増加とともに増加し、また、蓄電池
２の電流−電圧特性は充電率の大小によって変動するも
のである。
【００１５】つぎに、上記構成の充電装置によるＡモー
ドおよびＢモードでの充電動作について説明する。 Ａモード；電圧センサ６で検出された出力電圧Ｖout と
予め設定された電圧ＶB が比較器４により比較され、そ
の比較結果において、ＶB ≧Ｖout であるときは、充電
モード切替えスイッチ１０によってＤＣ／ＤＣコンバー
タ４に最大充電電流制御部８が接続されてＡモードとな
る。ところで、図４に示すように、太陽電池１からＤＣ
／ＤＣコンバータ４への入力電圧Ｖin、入力電流Ｉinが
該ＤＣ／ＤＣコンバータ４で変換される電圧、電力をＶ
out 、Ｐout とすると、次のような関係が成立する。 Ｖout ＝ＤＶin ……（１） Ｐout ＝ηＰin ……（２） ここで、ηはＤＣ／ＤＣコンバータ４の効率（０＜η＜
１）、Ｄは入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との比（電圧
変換比）である。上記（１）、（２）式より入力電流Ｉ
in、出力電流Ｉout の関係は、 Ｉout ＝（η／Ｄ）Ｉin ……（３） のようになる。出力電圧Ｖout 、出力電流Ｉout の関係
をグラスで示すと、図５のようになり、Ｄの値の変化に
より、Ｖout −Ｉout の特性は変化する。ここでは、３
種類のＤの値（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３）を用い、また、効率
はη＝１とした。
ドおよびＢモードでの充電動作について説明する。 Ａモード；電圧センサ６で検出された出力電圧Ｖout と
予め設定された電圧ＶB が比較器４により比較され、そ
の比較結果において、ＶB ≧Ｖout であるときは、充電
モード切替えスイッチ１０によってＤＣ／ＤＣコンバー
タ４に最大充電電流制御部８が接続されてＡモードとな
る。ところで、図４に示すように、太陽電池１からＤＣ
／ＤＣコンバータ４への入力電圧Ｖin、入力電流Ｉinが
該ＤＣ／ＤＣコンバータ４で変換される電圧、電力をＶ
out 、Ｐout とすると、次のような関係が成立する。 Ｖout ＝ＤＶin ……（１） Ｐout ＝ηＰin ……（２） ここで、ηはＤＣ／ＤＣコンバータ４の効率（０＜η＜
１）、Ｄは入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖout との比（電圧
変換比）である。上記（１）、（２）式より入力電流Ｉ
in、出力電流Ｉout の関係は、 Ｉout ＝（η／Ｄ）Ｉin ……（３） のようになる。出力電圧Ｖout 、出力電流Ｉout の関係
をグラスで示すと、図５のようになり、Ｄの値の変化に
より、Ｖout −Ｉout の特性は変化する。ここでは、３
種類のＤの値（Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３）を用い、また、効率
はη＝１とした。
【００１６】太陽電池１からＤＣ／ＤＣコンバータ４へ
入力される電流Ｉin、電圧Ｖinが図５の（ａ）に示す特
性をもつとすると、これを出力側からみた電流−電圧特
性に変換するためには、図５の（ｂ）、（ｃ）を用いて
電流、電圧を写像することが必要である。この出力側の
電流−電圧特性と蓄電池２の電流−電圧特性との交点
（点Ａ，Ｂ，Ｘ）が動作点となり、図５の（ｄ）の点線
で示すような充電電圧−充電電流特性となる。ここで、
ＤＣ／ＤＣコンバータ４の電圧変換比Ｄの値を大小に変
化させることにより、出力側の電流−電圧特性が変化
し、これにともなって動作点（Ａ，Ｂ，Ｘ）も矢印方向
に変化する。つまり、図６に示すように、Ｄの値が大き
くなることにより、出力側の特性は電流が減少し、電圧
が増加する方向にシフトし、このときのＤの値と充電電
流の関係は図７のようになる。これにより、充電電流が
最大になる点Ｄの値（図７のＤ２）がただ一つだけ存在
することがわかる。この動作点Ｃの充電電流を流すこと
により、常に最大電流での充電を行うのがＡモードであ
る。
入力される電流Ｉin、電圧Ｖinが図５の（ａ）に示す特
性をもつとすると、これを出力側からみた電流−電圧特
性に変換するためには、図５の（ｂ）、（ｃ）を用いて
電流、電圧を写像することが必要である。この出力側の
電流−電圧特性と蓄電池２の電流−電圧特性との交点
（点Ａ，Ｂ，Ｘ）が動作点となり、図５の（ｄ）の点線
で示すような充電電圧−充電電流特性となる。ここで、
ＤＣ／ＤＣコンバータ４の電圧変換比Ｄの値を大小に変
化させることにより、出力側の電流−電圧特性が変化
し、これにともなって動作点（Ａ，Ｂ，Ｘ）も矢印方向
に変化する。つまり、図６に示すように、Ｄの値が大き
くなることにより、出力側の特性は電流が減少し、電圧
が増加する方向にシフトし、このときのＤの値と充電電
流の関係は図７のようになる。これにより、充電電流が
最大になる点Ｄの値（図７のＤ２）がただ一つだけ存在
することがわかる。この動作点Ｃの充電電流を流すこと
により、常に最大電流での充電を行うのがＡモードであ
る。
【００１７】上記したようなＡモードでの充電を行うた
めに、最大充電電流制御部８において最大充電電流の探
索動作が行われるが、このために用いられる最大充電電
流制御部８の内部の構成例としては、図８のブロック図
に示すようなものが考えられる。すなわち、電圧センサ
６、電流センサ５により検出される出力電圧Ｖout 、出
力電流Ｉout それぞれの時間的な差分を求めるととも
に、その求めた出力電圧差ΔＶout 、出力電流差ΔＩou
t を入力して所定のアルゴリズムにより最大充電電圧差
ΔＶopt を算出し、この最大充電電圧差ΔＶopt に出力
電圧Ｖout を加算して最大充電電圧Ｖopt を求め、これ
に所定通流率Ｋαを乗算して最大充電電流Ｉout で蓄電
池２を充電できるような電圧Ｖref をＤＣ／ＤＣコンバ
ータ８に指令するものである。
めに、最大充電電流制御部８において最大充電電流の探
索動作が行われるが、このために用いられる最大充電電
流制御部８の内部の構成例としては、図８のブロック図
に示すようなものが考えられる。すなわち、電圧センサ
６、電流センサ５により検出される出力電圧Ｖout 、出
力電流Ｉout それぞれの時間的な差分を求めるととも
に、その求めた出力電圧差ΔＶout 、出力電流差ΔＩou
t を入力して所定のアルゴリズムにより最大充電電圧差
ΔＶopt を算出し、この最大充電電圧差ΔＶopt に出力
電圧Ｖout を加算して最大充電電圧Ｖopt を求め、これ
に所定通流率Ｋαを乗算して最大充電電流Ｉout で蓄電
池２を充電できるような電圧Ｖref をＤＣ／ＤＣコンバ
ータ８に指令するものである。
【００１８】Ｂモード；上記Ａモードでの充電が進ん
で、電圧センサ６で検出された出力電圧（充電電圧）Ｖ
out と予め設定された電圧ＶB との比較器４による比較
結果が、Ｖout ＞ＶB になると、充電モード切替えスイ
ッチ１０によってＢモードに自動的に切り替わり、浮動
電圧指令部９からＤＣ／ＤＶコンバータ４に蓄電池２の
自己放電を補なう程度の一定電圧に設定された浮動電圧
Ｖf が指令される。このＢモードでの充電の様子は図９
のようになり、このとき、充電率が高くなるので、蓄電
池２の充電電圧−充電電流特性は曲線となる。したがっ
て、浮動電圧Ｖf の設定値を上記Ａモードのときの設定
電圧ＶB よりも下げることにより、充電電流を大幅に減
少させることができる。
で、電圧センサ６で検出された出力電圧（充電電圧）Ｖ
out と予め設定された電圧ＶB との比較器４による比較
結果が、Ｖout ＞ＶB になると、充電モード切替えスイ
ッチ１０によってＢモードに自動的に切り替わり、浮動
電圧指令部９からＤＣ／ＤＶコンバータ４に蓄電池２の
自己放電を補なう程度の一定電圧に設定された浮動電圧
Ｖf が指令される。このＢモードでの充電の様子は図９
のようになり、このとき、充電率が高くなるので、蓄電
池２の充電電圧−充電電流特性は曲線となる。したがっ
て、浮動電圧Ｖf の設定値を上記Ａモードのときの設定
電圧ＶB よりも下げることにより、充電電流を大幅に減
少させることができる。
【００１９】図１０は上記したＡモードおよびＢモード
での充電したときの蓄電池２の端子電圧の変化を示す。
つまり、Ａモードでの充電を開始し、蓄電池２の両端電
圧がＰ点で示す設定電圧ＶB に達した時点（Ｔ１）で、
Ｂモードでの充電に切り替えて浮動電圧Ｖf で充電を続
ける。これによって、太陽電池１の出力を最大限に充電
電流として、効率のよい充電を行いつつ、設定電圧ＶB
に達したときに浮動電圧での充電に切り替えることによ
り、過充電を防いで、蓄電池２の長寿命化が図れるので
ある。
での充電したときの蓄電池２の端子電圧の変化を示す。
つまり、Ａモードでの充電を開始し、蓄電池２の両端電
圧がＰ点で示す設定電圧ＶB に達した時点（Ｔ１）で、
Ｂモードでの充電に切り替えて浮動電圧Ｖf で充電を続
ける。これによって、太陽電池１の出力を最大限に充電
電流として、効率のよい充電を行いつつ、設定電圧ＶB
に達したときに浮動電圧での充電に切り替えることによ
り、過充電を防いで、蓄電池２の長寿命化が図れるので
ある。
【００２０】実施例２：図１１はこの発明に係る太陽電
池を用いた充電方法を実施するための充電装置の実施例
２の構成図であり、同図において、１〜７、９、１０は
図１に示す実施例１と同一の構成であるために、各要素
に同一符号を付して、それらの説明を省略する。
池を用いた充電方法を実施するための充電装置の実施例
２の構成図であり、同図において、１〜７、９、１０は
図１に示す実施例１と同一の構成であるために、各要素
に同一符号を付して、それらの説明を省略する。
【００２１】図１１において、図１の実施例１と相違し
ているのは、最大充電電流制御部８に代えて、蓄電池２
が太陽電池１の最大電力点で充電されるような電圧Ｖre
f をＤＣ／ＤＣコンバータ４に指令する最大電力追従制
御部１２を用いた点である。この最大電力追従制御部１
２の内部の構成例としては、図１２のブロック図に示す
ようなものが考えられる。すなわち、電圧センサ６、電
流センサ５により検出される出力電圧Ｖout 、出力電流
Ｉout より出力電力Ｐout を計算し、この出力電力Ｐou
t と出力電圧Ｖout それぞれの時間的な差分を求めると
ともに、その求めた出力電力差ΔＰout 、出力電圧差Δ
Ｖout を入力して所定のアルゴリズムにより最大充電電
圧差ΔＶopt を算出し、この最大充電電圧差ΔＶopt に
出力電圧Ｖout を加算して最大充電電圧Ｖopt を求め、
これに所定通流率Ｋαを乗算して最大充電電流Ｉout で
蓄電池２を充電できるような電圧Ｖref をＤＣ／ＤＣコ
ンバータ８または太陽電池１に指令するものである。
ているのは、最大充電電流制御部８に代えて、蓄電池２
が太陽電池１の最大電力点で充電されるような電圧Ｖre
f をＤＣ／ＤＣコンバータ４に指令する最大電力追従制
御部１２を用いた点である。この最大電力追従制御部１
２の内部の構成例としては、図１２のブロック図に示す
ようなものが考えられる。すなわち、電圧センサ６、電
流センサ５により検出される出力電圧Ｖout 、出力電流
Ｉout より出力電力Ｐout を計算し、この出力電力Ｐou
t と出力電圧Ｖout それぞれの時間的な差分を求めると
ともに、その求めた出力電力差ΔＰout 、出力電圧差Δ
Ｖout を入力して所定のアルゴリズムにより最大充電電
圧差ΔＶopt を算出し、この最大充電電圧差ΔＶopt に
出力電圧Ｖout を加算して最大充電電圧Ｖopt を求め、
これに所定通流率Ｋαを乗算して最大充電電流Ｉout で
蓄電池２を充電できるような電圧Ｖref をＤＣ／ＤＣコ
ンバータ８または太陽電池１に指令するものである。
【００２２】この実施例２の場合も実施例１と同様に、
ＡモードとＢモードの２通りの充電モードがあり、次に
それら各充電モードの動作について説明する。 Ａモード；まず、蓄電池２の電流−電圧特性について考
えてみる。充電電流−充電電圧の関係式は、 ＩA ＝１／Ｒ（ＶA −Ｖop） ……（４） ＶA ＝ＲＩA ＋Ｖop ただし、Ｖopは蓄電池の開放電圧、Ｒは内部抵抗 となり、また、充電電力ＰA は、ＰA ＝ＩA ＶA である
から、 ＰA ＝ＲＩA2＋ＩA Ｖop＝ＩA （ＲＩA ＋Ｖop） ……（５） となる。この関係をグラフで表すと、図１３のようにな
る。このグラフは充電電流が正であれば単調増加するの
で、蓄電池２に入力される電力が最大であれば、蓄電池
２の充電電流も最大になる。また、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ４に入力される電力が最大のとき、出力される電力も
最大になる。つまり、 Ｐ2 ＝ηＰ1 ……（６） ただし、Ｐ1 ：入力される電圧 Ｐ2 ：出力される電力 η：ＤＣ／ＤＣコンバータの効率 以上のことにより、太陽電池１から最大電力点を常に得
ることによって、蓄電池２に常に最大の電流を流すこと
ができる。
ＡモードとＢモードの２通りの充電モードがあり、次に
それら各充電モードの動作について説明する。 Ａモード；まず、蓄電池２の電流−電圧特性について考
えてみる。充電電流−充電電圧の関係式は、 ＩA ＝１／Ｒ（ＶA −Ｖop） ……（４） ＶA ＝ＲＩA ＋Ｖop ただし、Ｖopは蓄電池の開放電圧、Ｒは内部抵抗 となり、また、充電電力ＰA は、ＰA ＝ＩA ＶA である
から、 ＰA ＝ＲＩA2＋ＩA Ｖop＝ＩA （ＲＩA ＋Ｖop） ……（５） となる。この関係をグラフで表すと、図１３のようにな
る。このグラフは充電電流が正であれば単調増加するの
で、蓄電池２に入力される電力が最大であれば、蓄電池
２の充電電流も最大になる。また、ＤＣ／ＤＣコンバー
タ４に入力される電力が最大のとき、出力される電力も
最大になる。つまり、 Ｐ2 ＝ηＰ1 ……（６） ただし、Ｐ1 ：入力される電圧 Ｐ2 ：出力される電力 η：ＤＣ／ＤＣコンバータの効率 以上のことにより、太陽電池１から最大電力点を常に得
ることによって、蓄電池２に常に最大の電流を流すこと
ができる。
【００２３】では、つぎに、どのようにして太陽電池１
の最大電力点で蓄電池２を充電させるかについて説明す
る。基本的には、上記実施例１のときと同様に、電圧−
電流特性に代えて、図１４の（ａ）〜（ｄ）で示すよう
な電圧−電力特性を用いればよい。ここで、図１４の
（ｃ）のＤＣ／ＤＣコンバータ４の電圧変換比Ｄの値を
Ｄ１〜Ｄ３のように変化させることにより、出力側の電
圧−電力特性が変化し、その結果、動作点（Ａ，Ｂ，
Ｃ）も変化する。この動作点の出力電力の値Ｃが最大に
なるようにすることにより、太陽電池１の最大電力点で
蓄電池２を充電させることができる。
の最大電力点で蓄電池２を充電させるかについて説明す
る。基本的には、上記実施例１のときと同様に、電圧−
電流特性に代えて、図１４の（ａ）〜（ｄ）で示すよう
な電圧−電力特性を用いればよい。ここで、図１４の
（ｃ）のＤＣ／ＤＣコンバータ４の電圧変換比Ｄの値を
Ｄ１〜Ｄ３のように変化させることにより、出力側の電
圧−電力特性が変化し、その結果、動作点（Ａ，Ｂ，
Ｃ）も変化する。この動作点の出力電力の値Ｃが最大に
なるようにすることにより、太陽電池１の最大電力点で
蓄電池２を充電させることができる。
【００２４】Ｂモード；この場合の充電は、上記実施例
１と同様で、浮動電圧指令部９からＤＣ／ＤＶコンバー
タ４に蓄電池２の自己放電を補なう程度の一定電圧に設
定された浮動電圧Ｖf を指令する。
１と同様で、浮動電圧指令部９からＤＣ／ＤＶコンバー
タ４に蓄電池２の自己放電を補なう程度の一定電圧に設
定された浮動電圧Ｖf を指令する。
【００２５】以上のように、電圧センサ６で検出された
出力電圧（充電電圧）Ｖout と予め設定された電圧ＶB
との比較器４による比較結果が、ＶB ≧ out の場合は
Ａモードでの充電を行い、かつ、Ｖout ＞ＶB になる
と、充電モード切替えスイッチ１０の切り替えによって
Ｂモードでの充電を行うことにより、照度の変動や温度
の変動などの環境の変化に対しても常に太陽電池１の最
大電力点を追従させて、効率のよい充電を行いつつ、過
充電を防いで、蓄電池２の長寿命化が図れるのである。
出力電圧（充電電圧）Ｖout と予め設定された電圧ＶB
との比較器４による比較結果が、ＶB ≧ out の場合は
Ａモードでの充電を行い、かつ、Ｖout ＞ＶB になる
と、充電モード切替えスイッチ１０の切り替えによって
Ｂモードでの充電を行うことにより、照度の変動や温度
の変動などの環境の変化に対しても常に太陽電池１の最
大電力点を追従させて、効率のよい充電を行いつつ、過
充電を防いで、蓄電池２の長寿命化が図れるのである。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、請求項１および請求項３
の発明によれば、二次電池の両端電圧と予め設定された
電圧との比較結果に基づいて二次電池の両端電圧が設定
電圧よりも小さいときは、太陽電池の出力を最大限に充
電電流として使用するモードにして効率のよい充電を行
うことができるものでありながら、二次電池の両端電圧
が設定電圧よりも大きくなったときは、一定の浮動電圧
での充電モードに切り替えることにより、過充電を防い
で、二次電池の長寿命化を図ることができるという効果
を奏する。
の発明によれば、二次電池の両端電圧と予め設定された
電圧との比較結果に基づいて二次電池の両端電圧が設定
電圧よりも小さいときは、太陽電池の出力を最大限に充
電電流として使用するモードにして効率のよい充電を行
うことができるものでありながら、二次電池の両端電圧
が設定電圧よりも大きくなったときは、一定の浮動電圧
での充電モードに切り替えることにより、過充電を防い
で、二次電池の長寿命化を図ることができるという効果
を奏する。
【００２７】特に、浮動電圧として、二次電池の自己放
電を補なう程度の電圧に設定する場合は、過充電を防ぎ
つつ、二次電池を常に満充電状態に保持することができ
る。
電を補なう程度の電圧に設定する場合は、過充電を防ぎ
つつ、二次電池を常に満充電状態に保持することができ
る。
【００２８】また、請求項４の発明によれば、照度変動
や温度変動等の環境の変化にともなう太陽電池の特性変
化に対しても、太陽電池の最大電力点を追従させて、そ
の出力を最大限に充電電流として使用し、常に効率よい
充電を行うことができるものでありながら、過充電を防
いで二次電池の長寿命化を図ることができるという効果
を奏する。
や温度変動等の環境の変化にともなう太陽電池の特性変
化に対しても、太陽電池の最大電力点を追従させて、そ
の出力を最大限に充電電流として使用し、常に効率よい
充電を行うことができるものでありながら、過充電を防
いで二次電池の長寿命化を図ることができるという効果
を奏する。
【図１】この発明に係る太陽電池を用いた充電方法を実
施するための充電装置の実施例１の構成図である。
施するための充電装置の実施例１の構成図である。
【図２】同上実施例１における蓄電池の内部回路構成図
である。
である。
【図３】同上実施例１における蓄電池の電流−電圧特性
図である。
図である。
【図４】同上実施例１におけるＤＣ／ＤＣコンバータの
入出力関係の説明図である。
入出力関係の説明図である。
【図５】同上実施例１における電圧変換後の出力電圧−
出力電流特性図である。
出力電流特性図である。
【図６】同上実施例１における出力側の電流−電圧特性
と充電電圧−充電電流特性との関係図である。
と充電電圧−充電電流特性との関係図である。
【図７】同上実施例１における電圧変換値と充電電流と
の関係図である。
の関係図である。
【図８】同上実施例１における最大充電電流制御部の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図９】同上実施例１におけるＢモードでの充電時の電
流−電圧特性図である。
流−電圧特性図である。
【図１０】同上実施例１による充電時の蓄電池の端子電
圧の時間的変化図である。
圧の時間的変化図である。
【図１１】この発明に係る太陽電池を用いた充電方法を
実施するための充電装置の実施例２の構成図である。
実施するための充電装置の実施例２の構成図である。
【図１２】同上実施例２における最大電力追従制御部の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図１３】同上実施例２におけるＡモードでの充電時の
蓄電池の充電電流−電力特性図である。
蓄電池の充電電流−電力特性図である。
【図１４】同上実施例２における電圧変換後の出力電圧
−電力特性図である。
−電力特性図である。
【図１５】従来の浮動充電方法の実施に用いる充電装置
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図１６】従来の他の充電方法を説明するための太陽電
池および二次電池の電流−電圧特性図である。
池および二次電池の電流−電圧特性図である。
【符号の説明】 １ 太陽電池 ２ 二次電池 ４ ＤＣ／ＤＣコンバータ（変換部の例） ５ 電流センサ（電流検出部の例） ６ 電圧センサ（電圧検出部の例） ７ 比較器 ８ 最大充電電流制御部 ９ 浮動電圧指令部 １０ 充電モード切替えスイッチ（モード切替え部の
例） １２ 最大電力追従制御部 ＶB 設定電圧 Ｖｆ 浮動電圧
例） １２ 最大電力追従制御部 ＶB 設定電圧 Ｖｆ 浮動電圧
Claims (5)
- 【請求項１】 太陽電池を電源として二次電池を充電す
る充電方法であって、上記二次電池の両端電圧と予め設
定された電圧とを比較し、その比較結果で設定電圧が大
きいときは二次電池に最大電流が流れるように制御して
上記二次電池を最大電流で充電するモードとし、かつ、
上記比較結果で二次電池の両端電圧が大きいときは浮動
電圧の一定電圧で上記二次電池を充電するモードに切り
替えることを特徴とする太陽電池を用いた充電方法。 - 【請求項２】 上記浮動電圧は、二次電池の自己放電を
補なう程度の電圧に設定されている請求項１に記載の太
陽電池を用いた充電方法。 - 【請求項３】 太陽電池を電源として二次電池を充電す
るように構成された充電装置であって、 上記太陽電池から出力される電力を電圧、電流に変換す
る変換部と、この変換部からの出力電圧および出力電流
を検出する電圧検出部および電流検出部と、電圧検出部
で検出された電圧と予め設定された電圧とを比較する比
較器と、上記二次電池に流れる電流が最大になるように
制御する最大電流制御部と、二次電池に充電される際の
電圧が浮動電圧になるように指令する浮動電圧指令部
と、上記比較器での比較結果に基づいて上記最大電流制
御部から上記変換部に指令して最大電流で二次電池を充
電するモードと上記浮動電圧指令部から上記変換部に指
令して浮動電圧の一定電圧で二次電池を充電するモード
とに自動的に切り替える充電モード切替え部とを備えて
いることを特徴とする太陽電池を用いた充電装置。 - 【請求項４】 太陽電池を電源として二次電池を充電す
るように構成された充電装置であって、 上記太陽電池から出力される電力を電圧、電流に変換す
る変換部と、この変換部からの出力電圧および出力電流
を検出する電圧検出部および電流検出部と、電圧検出部
で検出された電圧と予め設定された電圧とを比較する比
較器と、上記二次電池が太陽電池の最大電力点で充電さ
れるような電圧を上記変換部に指令する最大電力追従制
御部と、二次電池に充電される際の電圧が浮動電圧にな
るように指令する浮動電圧指令部と、上記比較器での比
較結果に基づいて上記最大電力追従制御部から上記変換
部に指令して太陽電池の最大電力点で二次電池を充電す
るモードと上記浮動電圧指令部から上記変換部に指令し
て浮動電圧の一定電圧で二次電池を充電するモードとに
自動的に切り替える充電モード切替え部とを備えている
ことを特徴とする太陽電池を用いた充電装置。 - 【請求項５】 上記浮動電圧は、二次電池の自己放電を
補なう程度の電圧に設定されている請求項３または４に
記載の太陽電池を用いた充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7074596A JPH08251832A (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 太陽電池を用いた充電方法及び充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7074596A JPH08251832A (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 太陽電池を用いた充電方法及び充電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08251832A true JPH08251832A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=13551700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7074596A Pending JPH08251832A (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 太陽電池を用いた充電方法及び充電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08251832A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221893A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Nec Engineering Ltd | 太陽電池によるコンデンサ充電回路 |
| JP2010004042A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Macroblock Inc | 光起電力回路 |
| CN102118044A (zh) * | 2009-12-30 | 2011-07-06 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 太阳能储能系统及其充电方法 |
| JP2012027913A (ja) * | 2010-07-19 | 2012-02-09 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 太陽電池システム |
| JP2016021808A (ja) * | 2014-07-14 | 2016-02-04 | 大井電気株式会社 | 太陽電池制御装置 |
| CN105934827A (zh) * | 2013-12-27 | 2016-09-07 | 株式会社藤仓 | 蓄电系统以及蓄电方法 |
| CN116097542A (zh) * | 2020-08-06 | 2023-05-09 | 古河电气工业株式会社 | 电力变换器、电力变换器的控制方法、电力系统、电力系统的控制方法以及程序 |
-
1995
- 1995-03-06 JP JP7074596A patent/JPH08251832A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221893A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Nec Engineering Ltd | 太陽電池によるコンデンサ充電回路 |
| JP2010004042A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Macroblock Inc | 光起電力回路 |
| CN102118044A (zh) * | 2009-12-30 | 2011-07-06 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 太阳能储能系统及其充电方法 |
| JP2012027913A (ja) * | 2010-07-19 | 2012-02-09 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 太陽電池システム |
| KR101138507B1 (ko) * | 2010-07-19 | 2012-04-25 | 삼성전기주식회사 | 태양 전지 시스템 |
| CN105934827A (zh) * | 2013-12-27 | 2016-09-07 | 株式会社藤仓 | 蓄电系统以及蓄电方法 |
| US10181748B2 (en) | 2013-12-27 | 2019-01-15 | Fujikura Ltd. | Power storage system and power storage method |
| JP2016021808A (ja) * | 2014-07-14 | 2016-02-04 | 大井電気株式会社 | 太陽電池制御装置 |
| CN116097542A (zh) * | 2020-08-06 | 2023-05-09 | 古河电气工业株式会社 | 电力变换器、电力变换器的控制方法、电力系统、电力系统的控制方法以及程序 |
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