JPH1146451A - 太陽電池式電源装置 - Google Patents

太陽電池式電源装置

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JPH1146451A
JPH1146451A JP9198759A JP19875997A JPH1146451A JP H1146451 A JPH1146451 A JP H1146451A JP 9198759 A JP9198759 A JP 9198759A JP 19875997 A JP19875997 A JP 19875997A JP H1146451 A JPH1146451 A JP H1146451A
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JP
Japan
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voltage
power storage
circuit
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load
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JP9198759A
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English (en)
Inventor
Mitsunari Sudo
晃成 須藤
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Sekisui Jushi Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄電装置に充電された電力を有効に消費できる
太陽電池式電源装置を提供する。 【解決手段】スイッチ回路4をそれぞれ直列に接続した
蓄電装置3を複数個蓄電回路2に設け、この各スイッチ
回路4を開閉制御する。充電された各蓄電装置3の端子
電圧が基準値以上である通常の場合は、各蓄電装置3を
並列接続し、その基準値以上の電圧を蓄電回路2より出
力させる。蓄電装置3の端子電圧が基準値以下になる
と、または基準値以下の場合は、基準値以上になるよう
に適宜所定数の蓄電装置3を直列に接続し、その基準値
以上の電圧を蓄電回路2より出力させるようにする。蓄
電装置3の電力が消費されて端子電圧が基準値以下にな
っても、これらの蓄電装置3に残されている電力は、直
列に接続されて基準値以上の電圧にして再び蓄電回路2
より出力されることにより有効に消費される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば発光ダイオ
ード等を用いた自発光式の道路鋲や道路標識等において
好適に用いられる太陽電池式電源装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、発光ダイオード等を用いた自発光
式の道路鋲や道路標識等に用いられる太陽電池式電源装
置は、太陽電池から出力される電力を発光ダイオード等
の負荷に直接供給せずに、一般には太陽電池から出力さ
れる電力を一旦蓄電装置に充電し、そしてその充電電力
を定電圧回路で負荷が必要とする一定の電圧に昇圧した
後、負荷に供給するようになされている。かかる太陽電
池式電源装置としては、容量の小さな複数個の蓄電装置
を並列に接続して容量を大きくし、その並列電力を負荷
に供給するものがある。また上記の如き太陽電池式電源
装置においては、負荷が必要とする負荷電圧まで定電圧
回路で昇圧するためには、蓄電装置より定電圧回路に入
力される電圧、すなわち蓄電装置の端子電圧をその負荷
電圧に対して基準値以上にする必要があり、蓄電装置の
端子電圧が基準値以下になって蓄電装置の端子電圧と負
荷電圧との電圧差が大きくなるとうまく昇圧することが
できなくなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、並列に
接続した複数個の蓄電装置の合成電力を負荷に供給する
ものについて、蓄電装置の電力が負荷により消費されて
蓄電装置の端子電圧が基準値以下に低下し、定電圧回路
でうまく昇圧することができなくなった場合でも、蓄電
装置は完全に放電された訳ではなく、定電圧回路でうま
く昇圧することができないが、電力は残されており、こ
の残された電力は有効に消費されていない、と言った問
題がある。
【0004】そこで本発明は、上記の如き問題点を解決
し、蓄電装置に充電された電力を有効に消費できる太陽
電池式電源装置を提供せんとするものである。
【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、本発明は次のような構成としている。すなわち本発
明に係る太陽電池式電源装置は、太陽電池から出力され
る電力が蓄電回路に充電され、その蓄電回路よりの出力
電圧を定電圧回路に入力し、定電圧回路により一定の電
圧にして負荷に供給させるようになされた太陽電池式電
源装置であって、蓄電回路は蓄電装置が複数個設けられ
ると共に、各蓄電装置にスイッチ回路がそれぞれ直列に
接続され、この各スイッチ回路を開閉制御することによ
り、各蓄電装置の端子電圧が基準値以上の場合は各蓄電
装置を並列接続してその基準値以上の電圧を蓄電回路よ
り出力させ、各蓄電装置の端子電圧が基準値以下の場合
は適宜蓄電装置を直列に接続し、その直列電圧が基準値
以上となるようにしてその基準値以上の電圧を蓄電回路
より出力させるようになされたことを特徴とするもので
ある。
【0006】なお前記基準値とは、定電圧回路により一
定の電圧に昇圧することのできる入力電圧の範囲におけ
る下限値の電圧であり、負荷が必要とする負荷電圧と定
電圧回路の特性に応じて設定されるが、使用される蓄電
装置の定格電圧が基準値となされていてもよい。定電圧
回路に入力される蓄電回路からの電圧が基準値以上で
は、定電圧回路によって一定の電圧に昇圧することがで
き、基準値以下では安定して昇圧することができなくな
る。
【0007】本発明は、スイッチ回路がそれぞれ直列に
接続された蓄電装置が複数個蓄電回路に設けられてい
る。そしてこの各スイッチ回路を開閉制御することによ
り、充電された各蓄電装置の端子電圧が基準値以上であ
る通常の場合は、各スイッチ回路を開閉制御して各蓄電
装置を並列接続し、その基準値以上の電圧を蓄電回路よ
り出力させ、そしてこの電圧を定電圧回路に入力させ、
負荷電圧まで昇圧させて負荷に供給されるようになされ
ている。また蓄電装置の電力が負荷により消費されて蓄
電装置の端子電圧が基準値以下に低下した場合は、各ス
イッチ回路を開閉制御して適宜各蓄電装置を直列に接続
し、その直列電圧が基準値以上となるようにしてその基
準値以上の電圧を蓄電回路より出力させ、前記と同様に
この電圧を定電圧回路に入力させ、負荷電圧まで昇圧さ
せて負荷に供給されるようになされている。
【0008】すなわち、蓄電装置の端子電圧が基準値以
下になると、または基準値以下の場合は、適宜所定数の
蓄電装置が直列に接続されて基準値以上の電圧が蓄電回
路より出力されるようになされているので、蓄電装置の
電力が消費されて端子電圧が基準値以下になっても、こ
れらの蓄電装置に残されている電力は、直列に接続され
て基準値以上の電圧にして再び蓄電回路より出力される
ことにより有効に消費される。
【0009】なお本発明においては、蓄電装置に直列に
接続された各スイッチ回路を、蓄電回路よりの出力電圧
または/及び定電圧回路より負荷に供給される負荷側の
電圧を検出し、その検出された電圧に基づいて開閉制御
するのが好ましい。
【0010】すなわち蓄電回路よりの出力電圧を検出し
て各スイッチ回路を開閉制御する場合は、蓄電回路より
の出力電圧を出力電圧検出回路より検出すると共に検出
された出力電圧を予め設定された基準値と比較し、蓄電
回路よりの出力電圧が基準値以下になると、すなわち各
蓄電装置の端子電圧が基準値以下になったと判断された
場合は、各スイッチ回路を開閉して蓄電装置を適宜直列
に接続し、蓄電回路よりの出力電圧が基準値以上になる
ように制御すればよい。
【0011】また定電圧回路より負荷に供給される負荷
側の電圧を検出して各スイッチ回路を開閉制御する場合
は、定電圧回路より負荷に供給される負荷側の電圧を負
荷電圧検出回路より検出すると共に検出された負荷側の
電圧を予め設定された負荷電圧と比較し、負荷電圧以下
では蓄電回路よりの出力電圧が基準値以下になっている
と判断されるので、負荷電圧以下になると各スイッチ回
路を開閉して前記と同様に蓄電装置を適宜直列に接続
し、蓄電回路よりの出力電圧が基準値以上になるように
制御すればよい。
【0012】さらに各スイッチ回路の開閉制御をより正
確に行う場合は、上記蓄電回路よりの出力電圧と定電圧
回路より負荷に供給される負荷側の電圧とを検出し、そ
の検出された両電圧に基づいて、各スイッチ回路を開閉
して蓄電回路よりの出力電圧が基準値以上になるように
制御すればよい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につき
図面に基づき具体的に説明する。図1は本発明の実施の
一形態を示す回路構成図であり、図2〜4は蓄電回路に
おけるスイッチ回路の動作例を示す回路構成図である。
【0014】図面において、1は太陽電池であり、単結
晶や多結晶の結晶系シリコン太陽電池、非結晶系のアモ
ルフアスシリコン太陽電池、化合物半導体系太陽電池等
の適宜太陽電池が使用され、特に限定されるものではな
い。
【0015】2は太陽電池1から出力される電力を充電
するための蓄電回路であり、蓄電装置3が複数個用いら
れ、各蓄電装置3にはスイッチ回路4がそれぞれ直列に
接続されている。なお蓄電装置3は、一般には鉛蓄電池
やNi−Cd電池等の蓄電池や、電気二重層コンデンサ
ー等のコンデンサーが用いられ、また一般には太陽電池
1の発電量に対して小さい容量のものが用いられ、その
複数個の蓄電装置3の総容量が、ほぼ太陽電池1の発電
量に相当する程度となるようになされるが、特に限定さ
れるものではない。
【0016】5は太陽電池1と蓄電回路2との間に接続
された逆流防止ダイオードであり、太陽電池1から出力
される電圧が蓄電回路2の電圧より低くなる夜間等に、
蓄電回路2から太陽電池1側に電流が逆流するのを防止
するためのものである。
【0017】6は蓄電回路2と並列に接続された出力電
圧検出回路であり、蓄電回路2からの出力電圧が検出さ
れ、予め設定された基準値と比較される。
【0018】7は定電圧回路であり、スイツチング回路
71、コイル72、ダイオード73、コンデンサー74
により構成されている。定電圧回路7は蓄電回路2から
入力された充電電力の電圧変動をトランジスター等で制
御し、安定化して常に一定の電圧に昇圧して後記の負荷
9に供給するものである。負荷9が必要とする負荷電圧
まで定電圧回路7により昇圧するためには、蓄電回路2
より入力される電圧をその負荷電圧に対して所定の基準
値以上にする必要があり、蓄電回路2よりの電圧が基準
値以下になって負荷電圧との電圧差が大きくなるとうま
く昇圧することができなくなる。前記基準値は負荷9が
必要とする負荷電圧と定電圧回路7の特性に応じて設定
されるが、蓄電装置3の定格電圧に設定されていてもよ
い。
【0019】8は負荷電圧検出回路であり、定電圧回路
7より負荷9に供給される負荷側の電圧を検出し、負荷
9を動作させるために負荷9に応じて予め設定された負
荷電圧と比較される。
【0020】そして前記出力電圧検出回路6と負荷電圧
検出回路8とにより、蓄電回路2よりの出力電圧が予め
設定された基準値と比較され、また定電圧回路7より負
荷9に供給される負荷側の電圧が予め設定された負荷電
圧と比較され、これによって前記各スイッチ回路4が開
閉制御される。
【0021】この各スイッチ回路4が開閉制御されるこ
とにより、まず各蓄電装置3は端子電圧が基準値以上の
電圧になるように太陽電池1の電力が充電される。なお
各蓄電装置3は予め並列に接続されて、それらの全蓄電
装置3に同時に充電するようになされていてもよいし、
一の蓄電装置3から他の蓄電装置3へと1個づつ順に太
陽電池1の電力が充電されるようになされていてもよ
い。
【0022】そして充電された蓄電装置3の電力は定電
圧回路7に入力される。この場合、充電された各蓄電装
置3の端子電圧が基準値以上である通常の場合は、各ス
イッチ回路4を開閉制御して各蓄電装置3を並列接続
し、その基準値以上の電圧を蓄電回路2より出力させ、
そしてこの電圧を定電圧回路7に入力させ、負荷電圧ま
で昇圧させて負荷9に供給されるようになされている。
また蓄電装置3の電力が負荷9により消費されて蓄電装
置3の端子電圧が基準値以下に低下した場合は、各スイ
ッチ回路4を開閉制御して適宜各蓄電装置3を直列に接
続し、その直列電圧が基準値以上となるようにしてその
基準値以上の電圧を蓄電回路2より出力させ、前記と同
様にこの電圧を定電圧回路7に入力させ、負荷電圧まで
昇圧させて負荷9に供給されるようになされている。
【0023】9は制御回路を含む発光ダイオード等の負
荷であり、負荷9は定電圧回路7により負荷9に応じて
負荷電圧まで昇圧されて供給された電圧により安定して
動作することができる。
【0024】次に上記の如く出力電圧検出回路6と負荷
電圧検出回路8とにより、開閉制御させたスイッチ回路
4の動作手順の一例を図2〜4により次に説明する。
【0025】充電時においては、まず第1〜6スイッチ
回路41〜46を図2の如く接続することにより、第1
〜4蓄電装置31〜34を並列に接続し、全ての第1〜
4蓄電装置31〜34について端子電圧が基準値以上に
なるように太陽電池1の電力を同時に充電させる。
【0026】次に充電された電力を負荷9に供給する場
合は、前記充電時と同様にまず図2の如く第1〜6スイ
ッチ回路41〜46を接続することにより、並列に接続
した第1〜4蓄電装置31〜34の並列電力を出力させ
ることにより、基準値以上の電圧を蓄電回路2より出力
させ、この電圧を定電圧回路7に入力させ、負荷電圧ま
で昇圧させて負荷9に供給させる。
【0027】そしてこの第1〜4蓄電装置31〜34の
電力が負荷9により消費され、出力電圧検出回路6と負
荷電圧検出回路8とにより蓄電回路2の出力電圧が基準
値以下になったと判断されると、すなわち全ての第1〜
4蓄電装置31〜34について端子電圧が基準値以下に
なったと判断されると、例えば図3の如く第1〜6スイ
ッチ回路41〜46を適宜切り換えて第1蓄電装置31
と第2蓄電装置32、及び第3蓄電装置33と第4蓄電
装置34とを直列に接続し、その直列電圧が基準値以上
となるようにしてその基準値以上の電圧を蓄電回路2よ
り出力させ、定電圧回路7により負荷電圧まで昇圧させ
て負荷9に供給させる。次にこの状態から電力が消費さ
れてさらに蓄電回路2よりの出力電圧が基準値以下にな
ると、再び例えば図4の如く、第1〜第4蓄電装置31
〜34を全て直列に接続し、その直列電圧が基準値以上
となるようにして基準値以上の電圧を蓄電回路2よりさ
らに継続して出力させる。
【0028】かようにしてまず全ての蓄電装置3の電力
を並列接続で消費し、次に並列接続した蓄電装置3では
基準値以上の電圧を蓄電回路2より出力できなくなった
場合には、蓄電装置3の端子電圧に応じて所定数の蓄電
装置3を適宜選択して基準値以上の電圧になるように直
列に接続することにより、継続して基準値以上の電圧を
蓄電回路2より出力させ、定電圧回路7により負荷電圧
まで昇圧させる。なお上記形態において、蓄電装置3は
4個設けられているが、特にその数は限定されるもので
はない。なおスイッチ回路4に自己保持型接点を使用
し、状態保持に電力の消費を必要としない低消費電力回
路とするのが好ましい。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、蓄電装置の端子電圧が
基準値以下になると、または基準値以下の場合は、適宜
所定数の蓄電装置が直列に接続されて基準値以上の電圧
が蓄電回路より出力されるようになされているので、蓄
電装置の電力が消費されて端子電圧が基準値以下になっ
ても、これらの蓄電装置に残されている電力は、直列に
接続されて基準値以上の電圧にして再び蓄電回路より出
力されることにより有効に消費される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す回路構成図であ
る。
【図2】蓄電回路におけるスイッチ回路の動作例を示す
回路構成図である。
【図3】蓄電回路におけるスイッチ回路の他の動作例を
示す回路構成図である。
【図4】蓄電回路におけるスイッチ回路の他の動作例を
示す回路構成図である。
【符号の説明】
1 太陽電池 2 蓄電回路 3 蓄電装置 31 第1蓄電装置 32 第2蓄電装置 33 第3蓄電装置 34 第4蓄電装置 4 スイッチ回路 41 第1スイッチ回路 42 第2スイッチ回路 43 第3スイッチ回路 44 第4スイッチ回路 45 第5スイッチ回路 46 第6スイッチ回路 5 逆流防止ダイオード 6 出力電圧検出回路 7 定電圧回路 71 スイッチング回路 72 コイル 73 ダイオード 74 コンデンサー 8 負荷電圧検出回路 9 負荷

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽電池から出力される電力が蓄電回路
    に充電され、その蓄電回路よりの出力電圧を定電圧回路
    に入力し、定電圧回路により一定の電圧にして負荷に供
    給させるようになされた太陽電池式電源装置であって、
    蓄電回路は蓄電装置が複数個設けられると共に、各蓄電
    装置にスイッチ回路がそれぞれ直列に接続され、この各
    スイッチ回路を開閉制御することにより、各蓄電装置の
    端子電圧が基準値以上の場合は各蓄電装置を並列接続し
    てその基準値以上の電圧を蓄電回路より出力させ、各蓄
    電装置の端子電圧が基準値以下の場合は適宜蓄電装置を
    直列に接続し、その直列電圧が基準値以上となるように
    してその基準値以上の電圧を蓄電回路より出力させるよ
    うになされたことを特徴とする太陽電池式電源装置。
  2. 【請求項2】 蓄電回路よりの出力電圧または/及び定
    電圧回路より負荷に供給される負荷側の電圧を検出し、
    その検出された電圧に基づいてスイッチ回路を開閉制御
    するようになされたことを特徴とする請求項1記載の太
    陽電池式電源装置。
JP9198759A 1997-07-24 1997-07-24 太陽電池式電源装置 Pending JPH1146451A (ja)

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