TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
公開番号2021151022
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210927
出願番号2020046723
出願日20200317
発明の名称電源装置
出願人FDK株式会社
代理人個人
主分類H02J 7/35 20060101AFI20210830BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】 天候や時間帯に左右されずに安定して動作する太陽電池パネルを含む電源装置を提供する。
【解決手段】 電源装置1は、太陽光で発電する太陽電池パネル4と、太陽電池パネルの発電電力を蓄電するとともに負荷装置に放電可能な蓄電池2と、太陽電池パネル4から蓄電池2への充電と、蓄電池2から負荷装置3への放電とを制御する制御部9と、を備える。制御部9は、太陽電池パネル4による発電電力が所定電力以上のときは太陽電池パネル4からの給電により、発電電力が所定電力未満となるときは、蓄電池2からの給電により動作する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
太陽光で発電する太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルで発電された電力を蓄電するとともに負荷装置に放電可能な蓄電池と、
所定電力で動作し、前記太陽電池パネルから前記蓄電池への充電と、前記蓄電池から前記負荷装置への放電とを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記太陽電池パネルによる発電電力が前記所定電力以上のときは前記太陽電池パネルから給電されて動作し、
前記発電電力が前記所定電力未満となるときは、前記発電電力に加えて前記蓄電池から給電されて動作する、電源装置。
続きを表示(約 270 文字)【請求項2】
前記太陽電池パネルから前記蓄電池への充電をオンオフする電解効果トランジスタ(FET)をさらに有し、
前記FETは、寄生ダイオードのアノードが前記蓄電池の正極に接続されると共にカソードが前記太陽電池パネルの正極に接続されるように、前記太陽電池パネルと前記蓄電池との間に接続される、請求項1記載の電源装置。
【請求項3】
前記蓄電池から前記負荷装置への放電をオンオフするスイッチ素子をさらに有し、
前記制御部は、前記スイッチ素子のオンオフを制御する、請求項1または2に記載の電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電源装置に関する。
続きを表示(約 4,800 文字)【背景技術】
【0002】
太陽電池パネルで発電した電力により動作する装置が知られている。しかし、太陽電池パネルは、日射の確保できない夜間や曇天時には発電を行うことができないため装置を動作させることができない。そこで、発電した電力を蓄電するための蓄電池を備えた装置が提案されている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
実用新案登録第3179687号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記装置は、蓄電池への充電及び蓄電池からの放電を制御するために、制御回路を備えている。制御回路は、昼間は太陽電池パネルからの出力により、夜間は蓄電池からの出力により動作するようになっている。しかし、太陽電池パネルからの出力は天候に左右されて不安定であるため、制御回路を安定して動作させるためにさらに別の電源が必要となっていた。
【0005】
本発明は、上記問題点に鑑みて、その目的は、太陽電池パネルが発電し、制御回路が天候に左右されずに安定して動作する電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
<本発明の第1の態様>
本発明の第1の態様の電源装置は、太陽光で発電する太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルで発電された電力を蓄電するとともに負荷装置に放電可能な蓄電池と、所定電力で動作し、前記太陽電池パネルから前記蓄電池への充電と、前記蓄電池から前記負荷装置への放電とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記太陽電池パネルによる発電電力が前記所定電力以上のときは前記太陽電池パネルから給電されて動作し、前記発電電力が前記所定電力未満となるときは、前記発電電力に加えて前記蓄電池から給電されて動作する。
【0007】
上記構成により、太陽電池パネルによる発電電力が所定電力より低下したときは、所定電力に対する発電電力の不足分は、蓄電池から制御部への放電によって補われるので、制御部は安定してその動作を継続できる。
【0008】
<本発明の第2の態様>
本発明の第2の態様の電源装置は、上記第1の態様において、前記太陽電池パネルから前記蓄電池への充電をオンオフする電解効果トランジスタ(FET)をさらに有し、前記FETは、寄生ダイオードのアノードが前記蓄電池の正極に接続されると共にカソードが前記太陽電池パネルの正極に接続されるように、前記太陽電池パネルと前記蓄電池との間に接続される。
【0009】
上記構成により、発電電力が制御部の動作電力未満となるとき、動作電力の不足分は、寄生ダイオードを介して蓄電池から制御部へ供給される。従って、制御部は動作を継続できる。寄生ダイオードは、太陽電池パネルから蓄電池への充電をオンオフするFETに含まれているので、蓄電池から制御部に給電するために別の部品を設けずに済むので、電源装置の構成を簡単にできる。
【0010】
<本発明の第3の態様>
本発明の第3の態様の電源装置は、上記第1又は第2の態様において、前記蓄電池から前記負荷装置への放電をオンオフするスイッチ素子をさらに有し、前記制御部は、前記スイッチ素子のオンオフを制御する。上記構成により、充電制御と放電制御とを単一の制御部で行うことができるので、電源装置の構成を簡単にして部品総数を削減できる。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、蓄電池の充放電を制御する制御部が時間帯や天候に左右されずに安定して動作する電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
第1の実施の形態に係る電源装置の回路図を示す。
制御部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【0014】
図1に示す電源装置1は、太陽光によって発電された電力を蓄電池2に蓄電し、負荷装置3が接続されると負荷装置3に対し蓄電池2からの電力を給電する。電源装置1は、太陽電池パネル4と、太陽電池パネル4の発電電力で充電される蓄電池2と、太陽電池パネル4から蓄電池2への充電をオンオフする充電スイッチ5と、蓄電池2から負荷装置3への放電をオンオフする放電スイッチ6と、充電電流検出器7と、放電電流検出器8と、蓄電池2の充放電を制御する制御回路9とを有する。負荷装置3は、例えば街灯であり、蓄電池2の電力により動作可能な装置である。
【0015】
太陽電池パネル4は、例えばシリコンなどの半導体で作製され、太陽光が入射すると直流電流を生成する。太陽電池パネル4の正極は、高電位ラインL1に接続され、負極は低電位ラインL2に接続される。
【0016】
蓄電池2は、ニッケル水素電池などの二次電池セルの複数個を直列に接続して構成され、太陽電池パネル4の発電電力を蓄電する。蓄電池2は、出力端子10、11に負荷装置3が接続され放電スイッチ6がオンになると、負荷装置3に向けて放電する。直列に接続される二次電池セルの個数は、負荷装置3が必要とする入力電圧に応じて決められる。
【0017】
ダイオード12が、太陽電池パネル4への電流の逆流を防止するために、高電位ラインL1に挿入される。具体的には、ダイオード12のアノードが太陽電池パネル4の正極に接続され、カソードが蓄電池2の正極側に接続される。
【0018】
充電スイッチ5は、例えばPチャネル型MOSFETからなる。MOSFET5のソースが太陽電池パネル4の正極側に接続され、ドレインが蓄電池2の正極側に接続され、ゲートが制御回路9に接続される。さらに、MOSFET5は、寄生ダイオードのアノードが蓄電池2の正極側に、カソードがダイオード12のカソードに接続されるように高電位ラインL1に挿入される。充電スイッチ5は、制御回路9からMOSFETのゲートへの信号によりオンオフを切替える。充電スイッチ5は、オンになると太陽電池パネル4からの電流を蓄電池2に向けて流し蓄電池2を充電する。
【0019】
放電スイッチ6は、蓄電池2の正極と高電位側の出力端子10との間に接続され、制御回路9からの信号によりオンオフされる。放電スイッチ6がオンになると、蓄電池2から負荷装置3に向けて放電が開始される。なお、放電スイッチ6はスイッチ素子の一例である。
【0020】
充電電流検出器7は、低電位ラインL2に直列に接続された抵抗器からなり、蓄電池2を流れる充電電流IBを検出する。放電電流検出器8は、蓄電池2の正極と出力端子10との間に接続された抵抗器からなり、蓄電池2から流れる放電電流ICを検出する。
【0021】
制御回路9は、マイコンからなり、高電位ラインL1と低電位ラインL2との間に接続された電源IC13を介して、制御回路9を動作させる動作電力が供給される。通常は、太陽電池パネル4からの発電電力が動作電力として制御回路9に供給される。制御回路9には、蓄電池の電池電圧VB、充電電流検出器で検出された充電電流IB、サーミスタにて検出された電池温度Tが入力される。制御回路9は、入力された蓄電池2の電池電圧VB、充電電流IB、及び電池温度Tに基づいて、蓄電池2の状態を判断し、充電スイッチ5のオンオフを制御する。制御回路9は、負荷装置3が接続された場合は、さらに、電池電圧VB、放電電流IC、電池温度Tに基づき、放電スイッチ6のオンオフを制御する。なお、制御回路9は制御部の一例である。
【0022】
次に、電源装置1の動作について説明する。
【0023】
太陽電池パネル4は、昼間は、太陽光の入射により発電して電力を出力する。太陽電池パネル4からの発電電力は、電源IC13を介して制御回路9に供給される。制御回路9への供給電力が、制御回路9の動作に必要な電力(以下、動作電力と称す)を満たしていると、制御回路9は制御を開始する。次に、制御回路9は、電池電圧VBに基づき蓄電池2の充電が必要と判断すると(ステップS1:YES)、充電スイッチ5をオンにして蓄電池2の充電を開始する(ステップS2)。なお、動作電力は、所定電力の一例である。
【0024】
蓄電池2を充電しているとき、制御回路9は、蓄電池2への充電量を積算し、蓄電池2の満充電を判断した場合には(ステップS3:YES)、充電スイッチ5をオフにして蓄電池2の充電を停止し、蓄電池2の過充電を防止する(ステップS4)。このとき、制御回路9は、太陽電池パネル4の発電電力により動作を継続する。
【0025】
このように、ステップS1〜S4では、制御回路9は、太陽電池パネル4の発電電力により安定した動作を継続する。
【0026】
一方、天候不良や日没により照度が低下して太陽電池パネル4の発電電力が動作電力未満になると(ステップS5:YES)、電源IC13の入力側の電圧が蓄電池2の電池電圧VB以下であれば、動作電力の不足分が蓄電池2からの放電により寄生ダイオードを介して制御回路9に供給される。これにより、制御回路9は動作を継続することができる。このとき、蓄電池2が満充電であれば、制御回路9は、充電スイッチ5をオフに維持して過充電を防止する(ステップS6)。
【0027】
発電電力が動作電力を下回っているときに、蓄電池2から制御回路9への放電により蓄電池2への充電が必要になったと判断される場合(ステップS7:YES)、制御回路9には、動作電力の不足分が蓄電池2より寄生ダイオードを介して供給されているので、制御回路9は動作を継続できる。従って、制御回路9は、充電スイッチ5をオンに切替えて蓄電池2の充電を開始する(ステップS8)。
【0028】
このとき、蓄電池2の充電電流と、制御回路9の動作電力の不足分を補うための蓄電池2からの放電電流との向きは、互いに逆方向になる。従って、制御回路9への放電電流が蓄電池2への充電電流よりも多くなる場合、充電電流検出器7は、逆電流を検出する。逆電流の検出は、蓄電池2への実質的な充電が行われていないことを示すため、制御回路9は、充電スイッチ5をオフに切替えて蓄電池2の見かけ上の充電を停止させる。このとき、充電スイッチ5がオフになっても寄生ダイオードを介して蓄電池2から制御回路9に対して給電が行われているので、制御回路9は動作を継続できる。
【0029】
次に、夜間のため太陽電池パネル4が発電できない場合、制御回路9には、蓄電池2から放電された電力が寄生ダイオードを介して供給されるので、制御回路9は動作を継続する。このとき、負荷装置3として街灯が接続された場合、制御回路9は、放電スイッチ6をオンにして、蓄電池2から街灯に向けて放電させる。そして、制御回路9は、電池電圧VBが所定値以下になったときに放電スイッチ6をオフに切替えて蓄電池2の放電を停止し、蓄電池2の過放電を防止する。
【0030】
制御回路9の動作電力は、負荷装置3の消費電力に比較すると少量であるため、夜間の間、制御回路9の動作を継続させることができる。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

FDK株式会社
組電池
FDK株式会社
電源装置
FDK株式会社
円筒形電池
FDK株式会社
電池パック
FDK株式会社
自動充電器
FDK株式会社
パック電池
FDK株式会社
空気二次電池
FDK株式会社
無停電電源装置
FDK株式会社
無停電電源装置
FDK株式会社
アルカリ蓄電池
FDK株式会社
電子部品用トレイ
FDK株式会社
リチウム一次電池
FDK株式会社
アルカリ二次電池
FDK株式会社
電池電圧均等化装置
FDK株式会社
電池電圧均等化装置
FDK株式会社
モジュール及びその製造方法
FDK株式会社
固体電池の製造方法及び固体電池
FDK株式会社
電源装置、及び並列電源システム
FDK株式会社
角形電池、及び角形電池用電極群
FDK株式会社
固体電池及び固体電池の製造方法
FDK株式会社
固体電池及び固体電池の製造方法
FDK株式会社
レーザ溶接方法及び電池の製造方法
FDK株式会社
充電器及び充電量の判定方法と表示方法
FDK株式会社
端子金具、及び端子金具を含む電気装置
FDK株式会社
空気二次電池用の空気極及び空気二次電池
FDK株式会社
制御装置及び制御プログラムの書き換え方法
FDK株式会社
非水電解液電池及び非水電解液電池の製造方法
FDK株式会社
アルカリ二次電池用の正極及びアルカリ二次電池
FDK株式会社
リチウム一次電池の正極およびリチウム一次電池
FDK株式会社
アルカリ蓄電池、及びアルカリ蓄電池の製造方法
FDK株式会社
アルカリ電池用のガスケット部材、及びアルカリ電池
FDK株式会社
樹脂封止モジュール、及び樹脂封止モジュールの製造方法
FDK株式会社
電池パック、充電システム、及び電池パックを充電する方法
FDK株式会社
リチウム一次電池の放電深度推定方法、及び放電深度推定装置
FDK株式会社
電子部品、パッチアンテナ及びそのパッチアンテナを備えるアンテナ装置
個人
発電機
続きを見る