JP3267054B2 - 太陽電池発電電力の蓄電装置 - Google Patents
太陽電池発電電力の蓄電装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池発電電力の蓄電
装置、特に太陽電池で発電された電力を効率よく蓄電池
に充電する太陽電池発電電力の蓄電装置に関する。
装置、特に太陽電池で発電された電力を効率よく蓄電池
に充電する太陽電池発電電力の蓄電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】太陽電池は、光のエネルギーを電気エネ
ルギーに直接変換する素子であり、図８の電圧−電流
（Ｖ−Ｉ）特性図に示されるように、光強度の増加と共
に、発電電流および発電電圧が増加していく。
ルギーに直接変換する素子であり、図８の電圧−電流
（Ｖ−Ｉ）特性図に示されるように、光強度の増加と共
に、発電電流および発電電圧が増加していく。
【０００３】また太陽電池には、図８からわかるよう
に、光強度を一定とした場合に、発電電圧Ｖが小さいう
ちは発電電流値がほぼ一定であり、発電電圧Ｖが所定値
を越えると発電電流が低下するという特性がある。この
ため、発電電圧と発電電流の積である電力が最大となる
所定電圧Ｖｐが存在する。この様子が図９に示される。
太陽電池で発電された電力を効率よく蓄電池に蓄えるた
めには、この電力が最大となる点で蓄電操作を行う必要
がある。
に、光強度を一定とした場合に、発電電圧Ｖが小さいう
ちは発電電流値がほぼ一定であり、発電電圧Ｖが所定値
を越えると発電電流が低下するという特性がある。この
ため、発電電圧と発電電流の積である電力が最大となる
所定電圧Ｖｐが存在する。この様子が図９に示される。
太陽電池で発電された電力を効率よく蓄電池に蓄えるた
めには、この電力が最大となる点で蓄電操作を行う必要
がある。
【０００４】一方、太陽電池から発電される電力は、上
述のように光強度によって変化するほか、太陽電池の温
度によっても変化する。図１０には、太陽電池の温度Ｔ
と、発生する電力が最大となる最適電圧Ｖｐとの関係が
示される。
述のように光強度によって変化するほか、太陽電池の温
度によっても変化する。図１０には、太陽電池の温度Ｔ
と、発生する電力が最大となる最適電圧Ｖｐとの関係が
示される。
【０００５】以上のように、太陽電池の動作条件によっ
て上述のＶｐが変化するので、蓄電操作を常に太陽電池
が発電する電力の最大点で行えるよう制御することが従
来から行われている。例えば特開平３−２５３２３４号
公報には、太陽電池と蓄電池との間にＤＣ／ＤＣコンバ
ータを直列に接続し、このＤＣ／ＤＣコンバータの入力
及び出力側の電圧と、出力側の電流、および予め決めら
れた基準電圧とからＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を
制御する太陽光発電装置が開示されている。
て上述のＶｐが変化するので、蓄電操作を常に太陽電池
が発電する電力の最大点で行えるよう制御することが従
来から行われている。例えば特開平３−２５３２３４号
公報には、太陽電池と蓄電池との間にＤＣ／ＤＣコンバ
ータを直列に接続し、このＤＣ／ＤＣコンバータの入力
及び出力側の電圧と、出力側の電流、および予め決めら
れた基準電圧とからＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を
制御する太陽光発電装置が開示されている。
【０００６】更に他の制御方式の例が図１１および図１
２に示される。
２に示される。
【０００７】図１１に示される例においては、図１０に
示される太陽電池の特性を利用している。すなわち、メ
モリ５０に図１０の特性関係を記憶しておき、太陽電池
の温度Ｔに基づいて、メモリ５０から最適電圧Ｖｐを算
出し、この最適電圧Ｖｐから太陽電池の発電電圧Ｖを減
算器５２で減算する。この減算器５２の出力は積分器５
４、パルス幅変調（ＰＷＭ）回路５６を介してパルス幅
変調された制御信号に変換されて出力され、この制御信
号によって発電電圧Ｖが上記最適電圧Ｖｐと一致するよ
うに制御される。
示される太陽電池の特性を利用している。すなわち、メ
モリ５０に図１０の特性関係を記憶しておき、太陽電池
の温度Ｔに基づいて、メモリ５０から最適電圧Ｖｐを算
出し、この最適電圧Ｖｐから太陽電池の発電電圧Ｖを減
算器５２で減算する。この減算器５２の出力は積分器５
４、パルス幅変調（ＰＷＭ）回路５６を介してパルス幅
変調された制御信号に変換されて出力され、この制御信
号によって発電電圧Ｖが上記最適電圧Ｖｐと一致するよ
うに制御される。
【０００８】また、図１２に示される例においては、太
陽電池の発電電圧Ｖ、発電電流Ｉのアナログ信号がＡ／
Ｄコンバータ５８によりディジタル信号に変換され、Ａ
／Ｄコンバータ５８の電圧出力と電流出力とが乗算器６
０により乗算される。乗算器６０の出力は最大値制御回
路６２に入力され、乗算器６０の出力が最大値になるよ
うな制御出力が最大値制御回路６２から出力される。最
大値制御回路６２の出力であるディジタル信号はＤ／Ａ
コンバータ６４によりアナログ信号に変換され、ＰＷＭ
回路６６を介してパルス幅変調された制御信号として出
力され、この制御信号によって乗算器６０の出力が最大
値になるように制御される。
陽電池の発電電圧Ｖ、発電電流Ｉのアナログ信号がＡ／
Ｄコンバータ５８によりディジタル信号に変換され、Ａ
／Ｄコンバータ５８の電圧出力と電流出力とが乗算器６
０により乗算される。乗算器６０の出力は最大値制御回
路６２に入力され、乗算器６０の出力が最大値になるよ
うな制御出力が最大値制御回路６２から出力される。最
大値制御回路６２の出力であるディジタル信号はＤ／Ａ
コンバータ６４によりアナログ信号に変換され、ＰＷＭ
回路６６を介してパルス幅変調された制御信号として出
力され、この制御信号によって乗算器６０の出力が最大
値になるように制御される。
【０００９】なお、上記乗算器６０、最大値制御回路６
２、Ｄ／Ａコンバータ６４はマイクロコンピュータ６８
で構成されている。
２、Ｄ／Ａコンバータ６４はマイクロコンピュータ６８
で構成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のように
構成されている従来装置には、それぞれ次のような問題
点があった。
構成されている従来装置には、それぞれ次のような問題
点があった。
【００１１】まず、特開平３−２５３２３４号公報に記
載されている従来例は、検出するべき電圧および電流が
複数存在し、かつ基準電圧を発生する手段を有するの
で、回路構成が複雑になり、コストアップになるという
問題があった。
載されている従来例は、検出するべき電圧および電流が
複数存在し、かつ基準電圧を発生する手段を有するの
で、回路構成が複雑になり、コストアップになるという
問題があった。
【００１２】また、図１１に示される従来例は、アナロ
グ回路で構成でき、回路構成は比較的簡単にできるが、
メモリ５０の誤差が大きいという問題と、センサ取り付
け場所のバラツキや電池間のバラツキにより生じる電池
の温度特性のバラツキを吸収できないという問題とがあ
った。
グ回路で構成でき、回路構成は比較的簡単にできるが、
メモリ５０の誤差が大きいという問題と、センサ取り付
け場所のバラツキや電池間のバラツキにより生じる電池
の温度特性のバラツキを吸収できないという問題とがあ
った。
【００１３】更に、図１２に示される従来例は、Ａ／Ｄ
コンバータ５８やマイクロコンピュータ６８等を使用す
るので、回路構成が複雑となりコスト高で形状も大きく
なるという問題に加え、消費電流が大きく、一定以下の
光の下では発電量より消費電力の方が大きくなり使用す
る意味がなくなるという問題があった。
コンバータ５８やマイクロコンピュータ６８等を使用す
るので、回路構成が複雑となりコスト高で形状も大きく
なるという問題に加え、消費電流が大きく、一定以下の
光の下では発電量より消費電力の方が大きくなり使用す
る意味がなくなるという問題があった。
【００１４】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、太陽電池から発電された電力
を、マイコン等の高価な回路を用いずに、簡単な構成で
効率的に蓄電できる太陽電池発電電力の蓄電装置を提供
することにある。また、このような蓄電装置を備える太
陽電池を提供することも目的とする。
ものであり、その目的は、太陽電池から発電された電力
を、マイコン等の高価な回路を用いずに、簡単な構成で
効率的に蓄電できる太陽電池発電電力の蓄電装置を提供
することにある。また、このような蓄電装置を備える太
陽電池を提供することも目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の請求項１に係る発明は、太陽電池発電電力の
蓄電装置であって、太陽電池で発電される電圧を変化さ
せる変圧手段と、前記変圧手段から出力される電力を蓄
える蓄電池の充電電流を検出する電流検出手段と、前記
電流検出手段により検出される電流が最大となるように
前記変圧手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御
手段は、所定周期で振動する周期信号を発生するディザ
回路と、前記ディザ回路から発生された周期信号の最大
値および最小値のタイミングで前記電流検出手段による
電流検出値をそれぞれサンプルホールドする一対のサン
プルホールド回路と、前記各サンプルホールド回路の出
力を比較する比較器と、前記比較器の出力信号を積分す
る積分器と、前記積分器の出力信号と前記ディザ回路か
ら発生された周期信号とを加算する加算器と、前記加算
器の出力信号をパルス幅変調し、前記変圧手段を制御す
るための制御信号を発生する変調回路と、を有し、前記
比較器が、前記周期信号の最大値のタイミングにおける
前記電流検出値が前記周期信号の最小値のタイミングに
おける前記電流検出値より大きい場合には前記積分器の
出力を増加させ、小さい場合には減少させるように信号
を出力することを特徴とする。
に、本願の請求項１に係る発明は、太陽電池発電電力の
蓄電装置であって、太陽電池で発電される電圧を変化さ
せる変圧手段と、前記変圧手段から出力される電力を蓄
える蓄電池の充電電流を検出する電流検出手段と、前記
電流検出手段により検出される電流が最大となるように
前記変圧手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御
手段は、所定周期で振動する周期信号を発生するディザ
回路と、前記ディザ回路から発生された周期信号の最大
値および最小値のタイミングで前記電流検出手段による
電流検出値をそれぞれサンプルホールドする一対のサン
プルホールド回路と、前記各サンプルホールド回路の出
力を比較する比較器と、前記比較器の出力信号を積分す
る積分器と、前記積分器の出力信号と前記ディザ回路か
ら発生された周期信号とを加算する加算器と、前記加算
器の出力信号をパルス幅変調し、前記変圧手段を制御す
るための制御信号を発生する変調回路と、を有し、前記
比較器が、前記周期信号の最大値のタイミングにおける
前記電流検出値が前記周期信号の最小値のタイミングに
おける前記電流検出値より大きい場合には前記積分器の
出力を増加させ、小さい場合には減少させるように信号
を出力することを特徴とする。
【００１６】
【００１７】本願の請求項２に係る発明は、請求項１記
載の太陽電池発電電力の蓄電装置を備えることを特徴と
する。
載の太陽電池発電電力の蓄電装置を備えることを特徴と
する。
【００１８】
【作用】従って、請求項１に係る発明によれば、太陽電
池から発電される電力を最も効率よく蓄電池に充電する
ために、蓄電池の充電電流のみを検出し、この充電電流
が最大値となるような制御を行うので、回路構成が簡単
になり装置を小型化できる。また、回路を全てアナログ
回路で構成したことにより、マイコン等の高価な回路を
用いる必要がなく、低コストで高い信頼性が得られると
ともに、装置を小型化でき消費電流を低くおさえること
ができる。
池から発電される電力を最も効率よく蓄電池に充電する
ために、蓄電池の充電電流のみを検出し、この充電電流
が最大値となるような制御を行うので、回路構成が簡単
になり装置を小型化できる。また、回路を全てアナログ
回路で構成したことにより、マイコン等の高価な回路を
用いる必要がなく、低コストで高い信頼性が得られると
ともに、装置を小型化でき消費電流を低くおさえること
ができる。
【００１９】
【００２０】請求項２に係る発明によれば、太陽電池と
太陽電池発電電力の蓄電装置とを一体化できる。
太陽電池発電電力の蓄電装置とを一体化できる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【００２２】図１には、本実施例に係る太陽電池発電電
力の蓄電装置の基本構成の回路図が示される。太陽電池
１０と蓄電池１２との間にはチョークコイル１４、ダイ
オード１６、コンデンサ１８、２０およびスイッチ２２
により構成される変圧手段２３が接続されている。変圧
手段２３ではチョークコイル１４とスイッチ２２とを組
み合わせ、スイッチ２２の開閉により変圧動作が行われ
るが、その際発生するリップルはコンデンサ１８、２０
により除去される。また、蓄電池１２と変圧手段２３の
出力電圧とが逆転した場合、蓄電池１２からの電流の逆
流を防止するためにダイオード１６が使用されている。
なお、本実施例の変圧手段２３には、いわゆる昇圧型が
使用されているが、降圧型も使用することができる。
力の蓄電装置の基本構成の回路図が示される。太陽電池
１０と蓄電池１２との間にはチョークコイル１４、ダイ
オード１６、コンデンサ１８、２０およびスイッチ２２
により構成される変圧手段２３が接続されている。変圧
手段２３ではチョークコイル１４とスイッチ２２とを組
み合わせ、スイッチ２２の開閉により変圧動作が行われ
るが、その際発生するリップルはコンデンサ１８、２０
により除去される。また、蓄電池１２と変圧手段２３の
出力電圧とが逆転した場合、蓄電池１２からの電流の逆
流を防止するためにダイオード１６が使用されている。
なお、本実施例の変圧手段２３には、いわゆる昇圧型が
使用されているが、降圧型も使用することができる。
【００２３】スイッチ２２は、例えばバイポーラトラン
ジスタ、ＦＥＴ等のスイッチング素子で構成される。こ
のスイッチ２２は、本発明の制御手段である制御回路２
４からの制御信号Ｓｃによりその開閉が制御される。制
御回路２４は、蓄電池１２の充電電流Ｉｂにより制御信
号Ｓｃを発生するが、この充電電流Ｉｂはシャント抵抗
２６を流れる電流を電流検出手段としての電圧計２８に
より測定して検出する。
ジスタ、ＦＥＴ等のスイッチング素子で構成される。こ
のスイッチ２２は、本発明の制御手段である制御回路２
４からの制御信号Ｓｃによりその開閉が制御される。制
御回路２４は、蓄電池１２の充電電流Ｉｂにより制御信
号Ｓｃを発生するが、この充電電流Ｉｂはシャント抵抗
２６を流れる電流を電流検出手段としての電圧計２８に
より測定して検出する。
【００２４】次に、図１の回路の動作について説明す
る。
る。
【００２５】上述の従来例でも説明したように、太陽電
池１０で発電される電力を効率よく蓄電池１２に充電す
るためには、太陽電池１０の発電電力が最大になる点で
充電操作を行う必要がある。太陽電池１０の発電電圧を
Ｖｃ，発電電流をＩｃとし、蓄電池１２の充電電圧をＶ
ｂとして，充電電流は上述の通りＩｂなので、太陽電池
１０の発電電力Ｐは、 Ｐ＝Ｖｃ×Ｉｃ＝Ｖｂ×Ｉｂ （１） となる。ここで、一般に蓄電池１２においては充電電圧
Ｖｂが充電操作中ほぼ一定になっているので、太陽電池
１０の発電電力Ｐが最大になる点は、充電電流Ｉｂが最
大になる点とほぼ等しくなる。またこの点では、太陽電
池１０の発電電圧Ｖｃが図９に示されたＶｐに一致して
いる。
池１０で発電される電力を効率よく蓄電池１２に充電す
るためには、太陽電池１０の発電電力が最大になる点で
充電操作を行う必要がある。太陽電池１０の発電電圧を
Ｖｃ，発電電流をＩｃとし、蓄電池１２の充電電圧をＶ
ｂとして，充電電流は上述の通りＩｂなので、太陽電池
１０の発電電力Ｐは、 Ｐ＝Ｖｃ×Ｉｃ＝Ｖｂ×Ｉｂ （１） となる。ここで、一般に蓄電池１２においては充電電圧
Ｖｂが充電操作中ほぼ一定になっているので、太陽電池
１０の発電電力Ｐが最大になる点は、充電電流Ｉｂが最
大になる点とほぼ等しくなる。またこの点では、太陽電
池１０の発電電圧Ｖｃが図９に示されたＶｐに一致して
いる。
【００２６】従って、本実施例においては、電圧計２８
により測定される充電電流Ｉｂが最大になるように、制
御回路２４によって変圧手段２３のスイッチ２２の開閉
を制御している。これにより、太陽電池１０の発電電力
を効率よく充電することができる。
により測定される充電電流Ｉｂが最大になるように、制
御回路２４によって変圧手段２３のスイッチ２２の開閉
を制御している。これにより、太陽電池１０の発電電力
を効率よく充電することができる。
【００２７】図１において、蓄電池１２の充電電流の値
が電流測定用電圧計２８から制御回路２４に入力され、
制御回路２４から制御信号Ｓｃが出力されて、この制御
信号Ｓｃによりスイッチ２２の開と閉との時間の比が決
定される。変圧手段２３では、スイッチ２２の開と閉と
の時間の比によって入出力電圧の比が決定される。
が電流測定用電圧計２８から制御回路２４に入力され、
制御回路２４から制御信号Ｓｃが出力されて、この制御
信号Ｓｃによりスイッチ２２の開と閉との時間の比が決
定される。変圧手段２３では、スイッチ２２の開と閉と
の時間の比によって入出力電圧の比が決定される。
【００２８】一方、上述の通り、蓄電池１２の充電電圧
Ｖｂは充電操作中一定なので、スイッチ２２の動作によ
り太陽電池１０の発電電圧Ｖｃ，発電電流Ｉｃが変化
し、充電電流Ｉｂが最大に制御される。より具体的に
は、発電電圧Ｖｃが上記Ｖｐに一致するようにスイッチ
２２の開と閉との時間の比が制御される。
Ｖｂは充電操作中一定なので、スイッチ２２の動作によ
り太陽電池１０の発電電圧Ｖｃ，発電電流Ｉｃが変化
し、充電電流Ｉｂが最大に制御される。より具体的に
は、発電電圧Ｖｃが上記Ｖｐに一致するようにスイッチ
２２の開と閉との時間の比が制御される。
【００２９】以上の構成によれば、蓄電池１０の充電電
圧Ｖｂに依存しない制御ができるため、太陽電池１０の
電圧を自由に選ぶことができる。また、スイッチ２２を
開にしておけば、回路を切替えることなくスルーとして
使えるので、シンプルで信頼性も高くなる。
圧Ｖｂに依存しない制御ができるため、太陽電池１０の
電圧を自由に選ぶことができる。また、スイッチ２２を
開にしておけば、回路を切替えることなくスルーとして
使えるので、シンプルで信頼性も高くなる。
【００３０】図２には、上述の制御回路２４の構成のブ
ロック図が示される。図２において、充電電流Ｉｂは、
２つのサンプルホールド回路３０、３２にサンプルホー
ルドされる。このサンプルホールドのタイミングは、デ
ィザ回路３４によって決定される。すなわち、ディザ回
路３４では所定周期で振動する周期信号が発生される。
例えば、本実施例では三角波信号が使用されている。こ
の信号の最大値と最小値のタイミングで上述のサンプル
ホールドが行われる。図２では、最大値のタイミングが
Ａ，最小値のタイミングがＢで示されるが、サンプルホ
ールド回路３０には最大値のタイミングＡで、サンプル
ホールド回路３２には最小値のタイミングＢで充電電流
Ｉｂがそれぞれサンプルホールドされる。
ロック図が示される。図２において、充電電流Ｉｂは、
２つのサンプルホールド回路３０、３２にサンプルホー
ルドされる。このサンプルホールドのタイミングは、デ
ィザ回路３４によって決定される。すなわち、ディザ回
路３４では所定周期で振動する周期信号が発生される。
例えば、本実施例では三角波信号が使用されている。こ
の信号の最大値と最小値のタイミングで上述のサンプル
ホールドが行われる。図２では、最大値のタイミングが
Ａ，最小値のタイミングがＢで示されるが、サンプルホ
ールド回路３０には最大値のタイミングＡで、サンプル
ホールド回路３２には最小値のタイミングＢで充電電流
Ｉｂがそれぞれサンプルホールドされる。
【００３１】サンプルホールド回路３０、３２にサンプ
ルホールドされた充電電流Ｉｂは、比較器３６で比較さ
れ、サンプルホールド回路３０のホールド値からサンプ
ルホールド回路３２のホールド値が減算される。また、
比較器３６の出力は積分器３８により積分される。つま
り、本実施例においてはＰＩ制御が用いられている。
ルホールドされた充電電流Ｉｂは、比較器３６で比較さ
れ、サンプルホールド回路３０のホールド値からサンプ
ルホールド回路３２のホールド値が減算される。また、
比較器３６の出力は積分器３８により積分される。つま
り、本実施例においてはＰＩ制御が用いられている。
【００３２】積分器３８の出力は、加算器４０でディザ
回路３４の出力信号、すなわち三角波信号と加え合わせ
られる。この加算器４０の出力は、比較器４２の反転端
子に入力される。また、比較器４２の非反転端子には三
角波信号発信器４４から三角波信号が入力され、前述の
加算器４０の出力との大小によりパルス幅変調されたパ
ルス信号が比較器４２から出力される。このパルス信号
がスイッチ２２の制御信号Ｓｃとなる。この場合、加算
器４０の出力が三角波信号より高い時にはパルス信号が
高レベルとなり、逆の時は低レベルとなるので、加算器
４０の出力の高低によりパルス信号のデューティ比が決
定される。ここで比較器４２と三角波信号発信器４４と
は本発明の変調回路を構成する。
回路３４の出力信号、すなわち三角波信号と加え合わせ
られる。この加算器４０の出力は、比較器４２の反転端
子に入力される。また、比較器４２の非反転端子には三
角波信号発信器４４から三角波信号が入力され、前述の
加算器４０の出力との大小によりパルス幅変調されたパ
ルス信号が比較器４２から出力される。このパルス信号
がスイッチ２２の制御信号Ｓｃとなる。この場合、加算
器４０の出力が三角波信号より高い時にはパルス信号が
高レベルとなり、逆の時は低レベルとなるので、加算器
４０の出力の高低によりパルス信号のデューティ比が決
定される。ここで比較器４２と三角波信号発信器４４と
は本発明の変調回路を構成する。
【００３３】次に、上記制御回路２４の動作と変圧手段
２３の制御方式とについて説明する。
２３の制御方式とについて説明する。
【００３４】上述したように、比較器４２の出力である
パルス信号によりスイッチ２２の開閉が制御されるが、
本実施例においては、パルス信号の高レベルの時にスイ
ッチ２２が閉となり、低レベルの時に開となるように構
成しておく。この結果、加算器４０の出力が高くなると
パルス信号の高レベルの時間が短くなるのでスイッチ２
２の閉じている時間も短くなって、太陽電池１０の発電
電圧Ｖｃが高くなる。反対に、加算器４０の出力が低く
なるとスイッチ２２の閉じている時間が長くなり、発電
電圧Ｖｃも低くなる。
パルス信号によりスイッチ２２の開閉が制御されるが、
本実施例においては、パルス信号の高レベルの時にスイ
ッチ２２が閉となり、低レベルの時に開となるように構
成しておく。この結果、加算器４０の出力が高くなると
パルス信号の高レベルの時間が短くなるのでスイッチ２
２の閉じている時間も短くなって、太陽電池１０の発電
電圧Ｖｃが高くなる。反対に、加算器４０の出力が低く
なるとスイッチ２２の閉じている時間が長くなり、発電
電圧Ｖｃも低くなる。
【００３５】また、加算器４０では積分器３８の出力に
ディザ回路３４の出力信号が加え合わせられているの
で、その出力はディザ回路３４の出力信号と同じ周期で
振動している。このため、制御信号Ｓｃであるパルス信
号のデューティ比も同様に振動し、太陽電池１０の発電
電圧Ｖｃも同じ周期で振動する。この結果、充電電流Ｉ
ｂもディザ回路３４の出力信号と同じ周期で振動するこ
とになる。この様子が図３に示される。
ディザ回路３４の出力信号が加え合わせられているの
で、その出力はディザ回路３４の出力信号と同じ周期で
振動している。このため、制御信号Ｓｃであるパルス信
号のデューティ比も同様に振動し、太陽電池１０の発電
電圧Ｖｃも同じ周期で振動する。この結果、充電電流Ｉ
ｂもディザ回路３４の出力信号と同じ周期で振動するこ
とになる。この様子が図３に示される。
【００３６】一方、比較器３６では、サンプルホールド
回路３０のサンプルホールド値から、サンプルホールド
回路３２のサンプルホールド値が減算されるので、ディ
ザ回路３４の出力信号の最大値のタイミングＡにおける
充電電流Ｉｂと最小値のタイミングＢにおける充電電流
Ｉｂとの大小によってその出力信号の正負が決まる。す
なわち比較器３６の出力は、充電電流Ｉｂが太陽電池１
０の発電電圧Ｖｃの増加とともに増加する時は正にな
り、減少する時は負になる。
回路３０のサンプルホールド値から、サンプルホールド
回路３２のサンプルホールド値が減算されるので、ディ
ザ回路３４の出力信号の最大値のタイミングＡにおける
充電電流Ｉｂと最小値のタイミングＢにおける充電電流
Ｉｂとの大小によってその出力信号の正負が決まる。す
なわち比較器３６の出力は、充電電流Ｉｂが太陽電池１
０の発電電圧Ｖｃの増加とともに増加する時は正にな
り、減少する時は負になる。
【００３７】前述した図９によれば、発電電圧Ｖｃが最
適値Ｖｐより低い場合には充電電流Ｉｂが発電電圧Ｖｃ
の増加とともに増加し、発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐより
高い場合には充電電流Ｉｂは発電電圧Ｖｃが増加すると
減少する。従って、以下発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐより
低い場合と高い場合に分けて説明する。
適値Ｖｐより低い場合には充電電流Ｉｂが発電電圧Ｖｃ
の増加とともに増加し、発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐより
高い場合には充電電流Ｉｂは発電電圧Ｖｃが増加すると
減少する。従って、以下発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐより
低い場合と高い場合に分けて説明する。
【００３８】図４には、図９に示された発電電圧対発電
電力の関係のうち、発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐより低い
場合が示される。発電電力Ｐは、発電電圧Ｖｃが高くな
ると増加し、充電電流Ｉｂも増加するが、反対に発電電
圧Ｖｃが低くなると充電電流Ｉｂは減少する。
電力の関係のうち、発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐより低い
場合が示される。発電電力Ｐは、発電電圧Ｖｃが高くな
ると増加し、充電電流Ｉｂも増加するが、反対に発電電
圧Ｖｃが低くなると充電電流Ｉｂは減少する。
【００３９】ディザ回路３４からは、図５（ａ）に示さ
れるような周期信号が発生され、これが加算器４０で積
分器３８の出力に加算される。この結果、図３に示され
るように、充電電流Ｉｂも同じ周期で振動することにな
るが、前述のように加算器４０の出力の高低と発電電圧
Ｖｃの高低とは同じタイミングなので、ディザ回路３４
の出力信号の最大値、最小値のタイミングＡ，Ｂと充電
電流Ｉｂの極大、極小のタイミングとは一致している。
この様子が図５（ｂ）に示される。図５（ｂ）では、充
電電流Ｉｂが増加傾向にある場合が示されているが、減
少傾向にある場合でも、ディザ回路３４の出力信号の最
大値、最小値のタイミングＡ，Ｂと充電電流Ｉｂの極
大、極小との関係は同様である。
れるような周期信号が発生され、これが加算器４０で積
分器３８の出力に加算される。この結果、図３に示され
るように、充電電流Ｉｂも同じ周期で振動することにな
るが、前述のように加算器４０の出力の高低と発電電圧
Ｖｃの高低とは同じタイミングなので、ディザ回路３４
の出力信号の最大値、最小値のタイミングＡ，Ｂと充電
電流Ｉｂの極大、極小のタイミングとは一致している。
この様子が図５（ｂ）に示される。図５（ｂ）では、充
電電流Ｉｂが増加傾向にある場合が示されているが、減
少傾向にある場合でも、ディザ回路３４の出力信号の最
大値、最小値のタイミングＡ，Ｂと充電電流Ｉｂの極
大、極小との関係は同様である。
【００４０】比較器３６ではタイミングＡにおける充電
電流ＩｂからタイミングＢにおける充電電流Ｉｂが減算
される。上記説明の通り、充電電流ＩｂはタイミングＡ
で極大、タイミングＢで極小となるので、比較器３６の
出力は、図５（ｃ）に示されるように常に正となる。こ
れは、図５（ｂ）に示されるような充電電流Ｉｂが増加
傾向にある場合に限られず、減少傾向にある場合でも同
じ結果になる。この結果、積分器３８の出力は、図５
（ｄ）に示されるように増加して行く。
電流ＩｂからタイミングＢにおける充電電流Ｉｂが減算
される。上記説明の通り、充電電流ＩｂはタイミングＡ
で極大、タイミングＢで極小となるので、比較器３６の
出力は、図５（ｃ）に示されるように常に正となる。こ
れは、図５（ｂ）に示されるような充電電流Ｉｂが増加
傾向にある場合に限られず、減少傾向にある場合でも同
じ結果になる。この結果、積分器３８の出力は、図５
（ｄ）に示されるように増加して行く。
【００４１】この積分器３８の出力にディザ回路３４の
出力が加算器４０で加算された様子が図５（ｅ）に示さ
れる。加算器４０の出力はディザ回路３４の出力信号と
同じ周期で振動しながら増加している。
出力が加算器４０で加算された様子が図５（ｅ）に示さ
れる。加算器４０の出力はディザ回路３４の出力信号と
同じ周期で振動しながら増加している。
【００４２】以上の結果、太陽電池１０の発電電圧Ｖｃ
もディザ回路３４の出力信号と同じ周期で振動しながら
増加し、最適値Ｖｐに向かって上昇して行く。この様子
が図５（ｆ）に示される。この時、発電電圧Ｖｃは最適
値Ｖｐより低いので、充電電流Ｉｂも、図３に示される
ように、発電電圧Ｖｃに伴って振動しながら増加し、そ
の最大値Ｉｍａｘに向かって上昇して行く。
もディザ回路３４の出力信号と同じ周期で振動しながら
増加し、最適値Ｖｐに向かって上昇して行く。この様子
が図５（ｆ）に示される。この時、発電電圧Ｖｃは最適
値Ｖｐより低いので、充電電流Ｉｂも、図３に示される
ように、発電電圧Ｖｃに伴って振動しながら増加し、そ
の最大値Ｉｍａｘに向かって上昇して行く。
【００４３】次に、図９に示された発電電圧対発電電力
の関係のうち、発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐより高い場合
について説明する。図６にはこの場合が示されており、
発電電力Ｐは、発電電圧Ｖｃが高くなると減少し、充電
電流Ｉｂも減少するが、反対に発電電圧Ｖｃが低くなる
と充電電流Ｉｂは増加する。
の関係のうち、発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐより高い場合
について説明する。図６にはこの場合が示されており、
発電電力Ｐは、発電電圧Ｖｃが高くなると減少し、充電
電流Ｉｂも減少するが、反対に発電電圧Ｖｃが低くなる
と充電電流Ｉｂは増加する。
【００４４】図７（ａ）には、図５ａと同じディザ回路
３４の出力信号が示され、図７（ｂ）にはこの出力信号
と同じ周期で振動する充電電流Ｉｂが示される。ただ
し、図７（ｂ）では、ディザ回路３４の出力信号の最大
値のタイミングＡで充電電流Ｉｂが極小となり、最小値
のタイミングＢで極大となっていることが図５（ｂ）と
異なる点である。なお、図７（ｂ）では、充電電流Ｉｂ
が増加傾向にある場合が示されているが、減少傾向にあ
る場合でも同様である点は図５（ｂ）と同じである。
３４の出力信号が示され、図７（ｂ）にはこの出力信号
と同じ周期で振動する充電電流Ｉｂが示される。ただ
し、図７（ｂ）では、ディザ回路３４の出力信号の最大
値のタイミングＡで充電電流Ｉｂが極小となり、最小値
のタイミングＢで極大となっていることが図５（ｂ）と
異なる点である。なお、図７（ｂ）では、充電電流Ｉｂ
が増加傾向にある場合が示されているが、減少傾向にあ
る場合でも同様である点は図５（ｂ）と同じである。
【００４５】この結果、比較器３６では、充電電流Ｉｂ
の極小値から極大値を減算することになり、比較器３６
の出力は図７（ｃ）に示されるように常に負となる。従
って、図５（ｃ）とは逆の結果になっている。
の極小値から極大値を減算することになり、比較器３６
の出力は図７（ｃ）に示されるように常に負となる。従
って、図５（ｃ）とは逆の結果になっている。
【００４６】この比較器３６の出力が積分器３８で積分
されるので、図７（ｄ）に示されるように、積分器３８
の出力は減少して行く。
されるので、図７（ｄ）に示されるように、積分器３８
の出力は減少して行く。
【００４７】積分器３８の出力には、ディザ回路３４の
出力が加算器４０で加算されるが、その様子が図７
（ｅ）に示される。加算器４０の出力はディザ回路３４
の出力信号と同じ周期で振動しながら減少している。
出力が加算器４０で加算されるが、その様子が図７
（ｅ）に示される。加算器４０の出力はディザ回路３４
の出力信号と同じ周期で振動しながら減少している。
【００４８】以上の結果、太陽電池１０の発電電圧Ｖｃ
もディザ回路３４の出力信号と同じ周期で振動しながら
減少し、最適値Ｖｐに向かって低下して行く。この様子
が図７（ｆ）に示される。この時、発電電圧Ｖｃは最適
値Ｖｐより高いので、充電電流Ｉｂは、図３に示される
ように、発電電圧Ｖｃに伴って振動しながら増加し、そ
の最大値Ｉｍａｘに向かって上昇して行く。
もディザ回路３４の出力信号と同じ周期で振動しながら
減少し、最適値Ｖｐに向かって低下して行く。この様子
が図７（ｆ）に示される。この時、発電電圧Ｖｃは最適
値Ｖｐより高いので、充電電流Ｉｂは、図３に示される
ように、発電電圧Ｖｃに伴って振動しながら増加し、そ
の最大値Ｉｍａｘに向かって上昇して行く。
【００４９】以上の説明の通り、発電電圧Ｖｃが最適値
Ｖｐより低い場合も高い場合も、本実施例の制御方式に
より、常に発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐに近付くように制
御され、充電電流Ｉｂも最大値Ｉｍａｘに収束して行く
事がわかる。この様子が、図３に示される。尚、図９に
示されるように、最適値Ｖｐの付近では、発電電圧Ｖｃ
が変化しても発電電力Ｐはあまり変化しない。この結
果、図３に示されるように、充電電流ＩｂがＩｍａｘに
近付くと、その振幅は小さくなる。
Ｖｐより低い場合も高い場合も、本実施例の制御方式に
より、常に発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐに近付くように制
御され、充電電流Ｉｂも最大値Ｉｍａｘに収束して行く
事がわかる。この様子が、図３に示される。尚、図９に
示されるように、最適値Ｖｐの付近では、発電電圧Ｖｃ
が変化しても発電電力Ｐはあまり変化しない。この結
果、図３に示されるように、充電電流ＩｂがＩｍａｘに
近付くと、その振幅は小さくなる。
【００５０】以上説明した実施例では、装置を全てアナ
ログで構成しているので、装置を小型化することができ
る。このため太陽電池１０の各セルに１個づつ蓄電装置
を装備することができる。このようにすると、太陽電池
１０の各セルごとに最適な制御が可能となり、より効率
的な運転が可能となる。
ログで構成しているので、装置を小型化することができ
る。このため太陽電池１０の各セルに１個づつ蓄電装置
を装備することができる。このようにすると、太陽電池
１０の各セルごとに最適な制御が可能となり、より効率
的な運転が可能となる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、蓄電池の充電電流のみを検出し、この充電
電流が最大値となるように制御する構成としたので、蓄
電池の電圧を読む方法に比べて回路構成が簡単になり信
頼性が向上するとともにコストを低くすることができ
る。また、全てアナログ回路で構成したので、マイコン
等の高価な回路を用いる必要がなく、低コストで高い信
頼性が得られる。更に、装置を小型化でき消費電流を低
くおさえることができるので、光が弱い時等には特に有
利である。
明によれば、蓄電池の充電電流のみを検出し、この充電
電流が最大値となるように制御する構成としたので、蓄
電池の電圧を読む方法に比べて回路構成が簡単になり信
頼性が向上するとともにコストを低くすることができ
る。また、全てアナログ回路で構成したので、マイコン
等の高価な回路を用いる必要がなく、低コストで高い信
頼性が得られる。更に、装置を小型化でき消費電流を低
くおさえることができるので、光が弱い時等には特に有
利である。
【００５２】
【００５３】また、請求項２記載の発明によれば、太陽
電池の制御をきめ細かく実施することができる。
電池の制御をきめ細かく実施することができる。
【図１】本発明の実施例による太陽電池発電電力の蓄電
装置の基本構成を示す回路図である。
装置の基本構成を示す回路図である。
【図２】図１の実施例の制御回路を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】図１の実施例における蓄電池充電電流の制御の
説明図である。
説明図である。
【図４】発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐより低い場合の発電
電圧対発電電力の関係を示す図である。
電圧対発電電力の関係を示す図である。
【図５】本発明の制御方法の説明図である。
【図６】発電電圧Ｖｃが最適値Ｖｐより高い場合の発電
電圧対発電電力の関係を示す図である。
電圧対発電電力の関係を示す図である。
【図７】本発明の制御方法の説明図である。
【図８】太陽電池の電圧−電流特性図である。
【図９】太陽電池の電圧−電力特性図である。
【図１０】太陽電池の電池温度−電力最大電圧特性図で
ある。
ある。
【図１１】従来の太陽電池の発電電圧制御方式を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１２】従来の太陽電池の発電電力制御方式を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１０ 太陽電池 １２ 蓄電池 ２２ スイッチ ２３ 変圧手段 ２４ 制御回路 ２８ 電圧計 ３０、３２ サンプルホールド回路 ３４ ディザ回路 ３６、４２ 比較器 ３８ 積分器 ４０ 加算器 ４４ 三角波信号発信器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−253451（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−18911（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−78474（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−91633（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−500959（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 G05F 1/67
Claims (2)
- 【請求項１】 太陽電池発電電力の蓄電装置であって、 太陽電池で発電される電圧を変化させる変圧手段と、 前記変圧手段から出力される電力を蓄える蓄電池の充電
電流を検出する電流検出手段と、 前記電流検出手段により検出される電流が最大となるよ
うに前記変圧手段を制御する制御手段と、 を備え、前記制御手段は、 所定周期で振動する周期信号を発生するディザ回路と、 前記ディザ回路から発生された周期信号の最大値および
最小値のタイミングで前記電流検出手段による電流検出
値をそれぞれサンプルホールドする一対のサンプルホー
ルド回路と、 前記各サンプルホールド回路の出力を比較する比較器
と、 前記比較器の出力信号を積分する積分器と、 前記積分器の出力信号と前記ディザ回路から発生された
周期信号とを加算する加算器と、 前記加算器の出力信号をパルス幅変調し、前記変圧手段
を制御するための制御信号を発生する変調回路と、を有
し、 前記比較器が、前記周期信号の最大値のタイミングにお
ける前記電流検出値が前記周期信号の最小値のタイミン
グにおける前記電流検出値より大きい場合には前記積分
器の出力を増加させ、小さい場合には減少させるように
信号を出力する ことを特徴とする太陽電池発電電力の蓄
電装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の太陽電池発電電力の蓄電
装置を備えることを特徴とする太陽電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13033794A JP3267054B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 太陽電池発電電力の蓄電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13033794A JP3267054B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 太陽電池発電電力の蓄電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07336910A JPH07336910A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3267054B2 true JP3267054B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=15031964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13033794A Expired - Fee Related JP3267054B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 太陽電池発電電力の蓄電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3267054B2 (ja) |
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