JP5055810B2 - 太陽電池の電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池を電源とし、太陽電池から供給される電圧を制御する太陽電池の電源制御装置に関する。

従来から、太陽電池から取得された電圧によって車両内の電装品を駆動することが行われている。例えば、特許文献１には、蓄電池及び太陽電池を備える車両に設けられた電子デバイスにおいて、蓄電池の電源電圧が正常でないと検出されたときに、太陽電池から電子デバイスへの電源供給をカットして、太陽電池出力により電子デバイスが破壊されることを防止する技術が記載されている。

特開平５−２４４７３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、起動時に太陽電池の電圧上昇が緩やかに行われた場合、電子デバイスの電圧が不安定な状態となり、電子デバイスが異常状態となる場合があった。そのため、その後、太陽電池からの供給電圧が安定しても、蓄電池を充電するための制御が正常に実行されない場合があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、太陽電池から供給される電圧による影響を受けることなく、確実に起動することが可能な太陽電池の電源制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、太陽電池を電源として、前記太陽電池から供給される電圧を制御する太陽電池の電源制御装置であって、当該太陽電池の電源制御装置は、一定時間継続して電源の立ち上がりが行われないと、電源オフ状態となるタイプの電源制御装置であり、起動時において、前記太陽電池から供給される電圧が一旦所定値を超えた後、低下したか否かを判定する電圧低下判定手段と、前記電圧低下判定手段が前記電圧が一旦所定値を超えた後に低下したと判定した場合に、所定時間、電源をリセットさせた状態に維持し続ける電源リセット手段と、を備え、前記電源リセット手段は、前記所定時間経過後に前記太陽電池から供給される電圧が所定電圧未満である場合に、前記所定時間、電源をリセットさせた状態に再度維持し続け、前記所定時間経過後に前記太陽電池から供給される電圧が所定電圧以上である場合に、前記電源を起動する電源起動手段を更に備える。

上記の太陽電池の電源制御装置は、太陽電池を電源として、太陽電池から供給される電圧を制御するために好適に利用される。また、当該太陽電池の電源制御装置は、一定時間継続して電源の立ち上がりが行われないと、電源オフ状態となるタイプの電源制御装置である。電圧低下判定手段は、起動時において、太陽電池から供給される電圧が一旦所定値を超えた後に低下したか否かを判定する。詳しくは、電圧低下判定手段は、太陽電池の電圧供給が不安定であるか否かを判定する。そして、電源リセット手段は、電圧低下判定手段が電圧が一旦所定値を超えた後に低下したと判定した場合に、所定時間、電源をリセットさせた状態に維持し続ける。即ち、電源リセット手段は、太陽電池が不安定な電圧を供給している場合に、このような電圧の供給を遮断する制御を行う。これにより、太陽電池の電源制御装置は、太陽電池の供給電圧に影響を受けることなく、適切に起動することが可能となる。言い換えると、太陽電池の電源制御装置は、電源オフ状態となり復帰困難な状態になることを抑制し、確実に起動することができる。
また、電源リセット手段は、所定時間経過後に太陽電池から供給される電圧が所定電圧未満である場合に、所定時間、電源をリセットさせた状態に再度維持し続ける。この場合、太陽電池の電源制御装置は、太陽電池の供給電圧が安定するまで、電源をリセットし続ける。
更に、電源起動手段は、所定時間経過後に太陽電池から供給される電圧が所定電圧以上である場合に、電源を起動する。これにより、太陽電池の電源制御装置は、太陽電池の供給電圧が安定した際に確実に起動することができる。

好適には、前記電源起動手段が電源を起動した後に、蓄電池への充電を開始する充電制御手段を更に備える。これにより、太陽電池の電源制御装置は、蓄電池への充電を適切に実行することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［システム構成］
まず、本発明の実施形態に係る太陽電池充電システムの構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る太陽電池充電システムを示す概略構成図である。太陽電池充電システム１０は、主に、太陽電池パネル１と、充電制御ＥＣＵ（Electric Control Unit）２と、蓄電池３と、を備えて構成される。太陽電池充電システム１０は、例えば、車両などに搭載される。

太陽電池パネル１は、光電変換機能を有するアモルファス・シリコンなどによって構成される。太陽電池パネル１が発電した電圧は、矢印Ｓ１に示すように、充電制御ＥＣＵ２に供給される。

充電制御ＥＣＵ２は、種々の駆動回路などから構成されるマイクロコンピュータであり、太陽電池パネル１から供給される電圧を電源として駆動される。また、充電制御ＥＣＵ２は、太陽電池パネル１から供給される電圧によって適切に起動されるように、供給される電圧に対して制御を行う。更に、充電制御ＥＣＵ２は、太陽電池パネル１から供給される電圧を、矢印Ｓ２に示すように蓄電池３に充電させるための制御を行う。このように、充電制御ＥＣＵ２は、本発明における太陽電池の電源制御装置として動作する。詳しくは、充電制御ＥＣＵ２は、電圧低下判定手段、電源リセット手段、電源起動手段、及び充電制御手段として機能する。

蓄電池３は、鉛蓄電池などによって構成され、充電制御ＥＣＵ２を介して供給される電圧を充電する。蓄電池３が充電する電圧は、車両内の電装品を駆動するためなどに用いられる。また、太陽電池充電システム１０をハイブリッド車両に搭載した場合には、蓄電池３が蓄電する電圧は、車両を電動アシストする際に用いることができる。

［充電制御ＥＣＵが行う制御方法］
次に、本実施形態に係る充電制御ＥＣＵ２が行う制御方法について説明する。

本実施形態では、充電制御ＥＣＵ２は、起動時に、太陽電池パネル１から供給される電圧が一旦所定電圧を超えた後に低下したか否かを判定し（以下、このような太陽電池パネル１の供給電圧を、単に「不安定な電圧」とも呼ぶ。）、不安定な電圧が供給されていると判定された場合に、所定時間、強制的に充電制御ＥＣＵ２の電源をリセットする制御を行う。こうするのは、充電制御ＥＣＵ２の起動時に、太陽電池パネル１の電圧上昇が緩やかに行われた場合などにおいて、充電制御ＥＣＵ２における電圧が不安定な状態となり、充電制御ＥＣＵ２が異常状態となる可能性があるからである。詳しくは、充電制御ＥＣＵ２は、その特性上、一定時間継続して電源の立ち上がりが行われないと、電源オフ状態となる。このような電源オフ状態となった場合には、強制的にリセットしないと充電制御ＥＣＵ２を復帰させることができない。

したがって、本実施形態では、太陽電池パネル１から不安定な電圧が供給された場合に、所定時間、強制的に充電制御ＥＣＵ２の電源をリセットすることによって、このような太陽電池パネル１からの不安定な電圧の供給を遮断する制御を行う。詳しくは、太陽電池パネル１の供給電圧が安定するまで、充電制御ＥＣＵ２の電源をリセットし続け、供給電圧が安定した際に、充電制御ＥＣＵ２を起動させる。これにより、充電制御ＥＣＵ２が異常状態になり、電源オフ状態となることを抑制することができるため、充電制御ＥＣＵ２は適切に起動することが可能となる。

図２は、充電制御ＥＣＵ２が上記した本実施形態に係る制御を行わない場合に生じ得る不具合を説明するための図である。即ち、一般的な充電制御ＥＣＵにおいて生じ得る不具合を説明する。

図２は、横軸に時間を示し、縦軸に電圧を示している。ここでは、実線Ａ１が太陽電池パネル１の発生電圧（以下、「太陽光電圧」と呼ぶ。）を示し、破線Ａ２が充電制御ＥＣＵ２に供給される電圧（以下、「ＥＣＵ電圧」と呼ぶ。）を示している。更に、時刻ｔ１０は、太陽電池パネル１が発電を開始した時刻を示している。例えば、太陽電池パネル１に太陽光が入射し始めた時刻を示している。

図２に示すように、太陽光電圧は、時刻ｔ１１まで電圧上昇が緩やかに上昇し、時刻ｔ１１から時刻ｔ１３までの期間、電圧の上昇と下降が繰り返し生じていることがわかる。その後、太陽光電圧は、時刻ｔ１３以降、電圧が下降することなく、概ね一定の電圧となっている。例えば、天候が曇りから晴れとなった場合に、図２に示すような太陽光電圧が得られる。

一方、ＥＣＵ電圧は、時刻ｔ１１までの間は、概ね「０（Ｖ）」になっており、時刻ｔ１１付近で電圧が上昇していることがわかる。これは、太陽光電圧が所定電圧（例えば１１（Ｖ））を超えたからである。そして、ＥＣＵ電圧は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間、太陽光電圧に追随するように電圧の上昇と下降が生じていることがわかる。例えば、ＥＣＵ電圧は、４〜５（Ｖ）まで下降する。次に、ＥＣＵ電圧は、時刻ｔ１２において「０（Ｖ）」まで下降して、時刻ｔ１２以降、「０（Ｖ）」の状態が継続していることがわかる。これは、充電制御ＥＣＵが電源オフ状態（電圧が「０（Ｖ）」の状態）となっていることを示している。こうなるのは、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間において、充電制御ＥＣＵに供給される電圧が不安定な状態となり、一定時間継続して充電制御ＥＣＵにおける電源の立ち上がりが行われなかったためである。上記のように電源オフ状態となった場合には、強制的にリセットしないと、充電制御ＥＣＵを復帰させることはできない。

上記したような不具合の発生を抑制するために、本実施形態に係る充電制御ＥＣＵ２は、以下の制御を行う。

図３は、本実施形態に係る充電制御ＥＣＵ２が行う制御方法を説明するための図である。図３も、横軸に時間を示し、縦軸に電圧を示している。また、実線Ｂ１が太陽光電圧を示し、破線Ｂ２がＥＣＵ電圧を示している。更に、時刻ｔ２０は、太陽電池パネル１が発電を開始した時刻を示している。

図３に示すように、太陽光電圧は、時刻ｔ２１まで電圧上昇が緩やかに上昇し、時刻ｔ２１から時刻ｔ２３までの期間、電圧の上昇と下降が繰り返し生じていることがわかる。そして、太陽光電圧は、時刻ｔ２３以降、電圧が下降することなく、概ね一定の電圧となっている。

一方、ＥＣＵ電圧は、時刻ｔ２１までの間は、概ね「０（Ｖ）」になっており、時刻ｔ２１付近で電圧が上昇していることがわかる。これは、太陽光電圧が所定電圧（例えば１１（Ｖ））を超えたからである。この後、時刻ｔ２２において、ＥＣＵ電圧が「０（Ｖ）」になっていることがわかる。そして、時刻ｔ２２から時刻ｔ２４までの期間Ｔにおいて、ＥＣＵ電圧が「０（Ｖ）」に維持されている。これは、充電制御ＥＣＵ２が、起動時において、太陽電池パネル１から供給される電圧が一旦所定電圧を超えた後に低下したと判定して、電源を「０（Ｖ）」にリセットする制御を実行したからである。より詳しくは、充電制御ＥＣＵ２は、太陽電池パネル１から供給される電圧が低下した後の、所定時間（期間Ｔに対応する）、電源を「０（Ｖ）」にリセットし、太陽電池パネル１から供給される電圧を遮断し続ける制御を実行している。

そして、充電制御ＥＣＵ２は、所定時間経過後の時刻ｔ２４において、太陽光電圧に対する判定を行うことによって、電源をオンにしてよいか否かを判定する。具体的には、充電制御ＥＣＵ２は、太陽光電圧が所定電圧以上であるか否かを判定する。この場合には、太陽光電圧が所定電圧以上であると判定されるため、充電制御ＥＣＵ２は、電源をオンにする。この際には太陽光電圧が安定しているため、充電制御ＥＣＵ２が異常状態になり、電源オフ状態となる可能性はほとんどない。そして、充電制御ＥＣＵ２は、電源をオンにした後、蓄電池３への充電制御を開始する。なお、所定時間経過後に太陽光電圧が所定電圧未満である場合には、充電制御ＥＣＵ２は、電源をオンにせずに、更に所定時間、太陽光電圧を遮断する制御を実行する。

このように充電制御ＥＣＵ２が制御を行うことによって、充電制御ＥＣＵ２は、太陽電池パネル１の供給電圧に影響を受けることなく、適切に起動することができる。言い換えると、充電制御ＥＣＵ２は、電源オフ状態となり復帰困難な状態になることを抑制し、確実に起動することが可能となる。したがって、充電制御ＥＣＵ２は、蓄電池３への充電を適切に開始することが可能となる。

［充電制御処理］
次に、本実施形態に係る充電制御処理について説明する。この処理においては、充電制御ＥＣＵ２は、太陽電池パネル１から供給される電圧によって適切に起動するための処理を行うと共に、太陽電池パネル１から供給される電圧を蓄電池３に充電させるための処理を行う。

図４は、充電制御処理を示すフローチャートである。この処理は、充電制御ＥＣＵ２によって実行される。

まず、ステップＳ１０１では、充電制御ＥＣＵ２は、太陽電池パネル１からの供給電圧が１１（Ｖ）以上であるか否かを判定する。即ち、充電制御ＥＣＵ２は、供給電圧が所定電圧以上であるか否かを判定することによって、起動可能な状態であるか否かを判定する。供給電圧が１１（Ｖ）以上である場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。この場合、充電制御ＥＣＵ２は、電源をオンにする（ステップＳ１０２）。そして、処理はステップＳ１０３に進む。一方、供給電圧が１１（Ｖ）未満である場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０１に戻る。即ち、供給電圧が１１（Ｖ）以上となるまで、ステップＳ１０１の判定を繰り返し実行する。

ステップＳ１０３では、充電制御ＥＣＵ２は、供給電圧が１１（Ｖ）未満であるか否かを判定する。ここでは、充電制御ＥＣＵ２は、電源がオンとなった後に（即ち、供給電圧が一度１１（Ｖ）以上となった後に）、供給電圧が１１（Ｖ）未満へと下降したか否かを判定している。即ち、充電制御ＥＣＵ２は、太陽電池パネル１の供給電圧が不安定であるか否かを判定している。

供給電圧が１１（Ｖ）未満である場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。この場合には、太陽電池パネル１の供給電圧が不安定である可能性が高いため、充電制御ＥＣＵ２は、後述するステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理を実行する。一方、供給電圧が１１（Ｖ）以上である場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０８に進む。この場合には、太陽電池パネル１の供給電圧が不安定である可能性は低いため、充電制御ＥＣＵ２は、蓄電池３への充電を開始する（ステップＳ１０８）。そして、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ１０４では、充電制御ＥＣＵ２は、電源を「０（Ｖ）」にリセットする。言い換えると、充電制御ＥＣＵ２は、太陽電池パネル１から供給される電圧を遮断する制御を開始する。こうするのは、太陽電池パネル１からの不安定な電圧の供給を遮断することによって、充電制御ＥＣＵ２が異常状態になり、電源オフ状態となることを抑制するためである。そして、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、充電制御ＥＣＵ２は、所定時間が経過するまで待機する。具体的には、充電制御ＥＣＵ２は、所定時間、電源を「０（Ｖ）」にリセットする制御を実行し続ける。つまり、ステップＳ１０５の処理は、電源を「０（Ｖ）」にリセットする時間を確保するために行われる。そして、所定時間が経過すると、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、充電制御ＥＣＵ２は、供給電圧が１１（Ｖ）以上になったか否かを判定する。即ち、充電制御ＥＣＵ２は、太陽電池パネル１の供給電圧が安定な状態となったか否かを判定する。供給電圧が１１（Ｖ）以上である場合（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０７に進む。この場合には、太陽電池パネル１の供給電圧が安定な状態であるため、充電制御ＥＣＵ２は、電源をオンにする（ステップＳ１０７）。そして、処理はステップＳ１０８に進み、充電制御ＥＣＵ２は、蓄電池３への充電制御を開始する。

一方、供給電圧が１１（Ｖ）未満である場合（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０４に戻り、充電制御ＥＣＵ２は、電源を「０（Ｖ）」に再度リセットする。そして、処理はステップＳ１０５に進み、充電制御ＥＣＵ２は、電源をリセットした状態を所定時間継続する。次に、処理はステップＳ１０６に進み、充電制御ＥＣＵ２は、供給電圧が１１（Ｖ）以上になったか否かを判定する。このようにステップＳ１０４〜Ｓ１０６の処理を繰り返すことによって、電源をリセットに維持した状態で、太陽電池パネル１の供給電圧が安定な状態になるまで待つ。

このように、本実施形態に係る充電制御処理によれば、太陽電池パネル１の供給電圧に影響を受けることなく、適切に充電制御ＥＣＵ２を起動させることができる。即ち、充電制御ＥＣＵ２が電源オフ状態となり復帰困難な状態になることを抑制し、確実に起動させることが可能となる。したがって、充電制御ＥＣＵ２は、蓄電池３への充電を適切に実行することが可能となる。

なお、上記では、太陽電池の電源制御装置を車両に適用する実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、車両に適用する代わりに、太陽電池の電源制御装置を家屋などに適用することができる。

また、上記では、太陽電池の電源制御装置（充電制御ＥＣＵ２）が、太陽電池から供給される電圧を蓄電池に充電する制御を行う実施形態を示したが、これに限定はされない。他の例では、太陽電池の電源制御装置は、太陽電池から供給される電圧を充電する制御を行う代わりに、太陽電池から供給される電圧を用いて種々の電装品を駆動するための制御を行うことができる。

本発明の本実施形態に係る太陽電池充電システムの概略構成を示す概略図である。 充電制御ＥＣＵが電源オフ状態となる場合を説明するための図である。 本実施形態に係る充電制御ＥＣＵが行う制御方法を説明するための図である。 本実施形態に係る充電制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 太陽電池パネル
２ 充電制御ＥＣＵ
３ 蓄電池
１０ 太陽電池充電システム

Claims (2)

1. 太陽電池を電源として、前記太陽電池から供給される電圧を制御する太陽電池の電源制御装置であって、
   当該太陽電池の電源制御装置は、一定時間継続して電源の立ち上がりが行われないと、電源オフ状態となるタイプの電源制御装置であり、
   起動時において、前記太陽電池から供給される電圧が一旦所定値を超えた後、低下したか否かを判定する電圧低下判定手段と、
   前記電圧低下判定手段が前記電圧が一旦所定値を超えた後に低下したと判定した場合に、所定時間、電源をリセットさせた状態に維持し続ける電源リセット手段と、を備え、
   前記電源リセット手段は、前記所定時間経過後に前記太陽電池から供給される電圧が所定電圧未満である場合に、前記所定時間、電源をリセットさせた状態に再度維持し続け、
   前記所定時間経過後に前記太陽電池から供給される電圧が所定電圧以上である場合に、前記電源を起動する電源起動手段を更に備えることを特徴とする太陽電池の電源制御装置。
2. 前記電源起動手段が電源を起動した後に、蓄電池への充電を開始する充電制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池の電源制御装置。

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