JP6010501B2 - 充電装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電装置からバッテリに電力を供給してバッテリを充電する充電装置に関する。

従来、太陽光発電装置から電力を供給する装置として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている太陽光発電インバータ装置がある。

この太陽光発電インバータ装置は、太陽光パネルから負荷に電力を供給する装置である。太陽光発電インバータ装置は、インバータ回路と、制御回路とを備えている。インバータ回路は、太陽光パネルから供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する回路である。制御回路は、インバータ回路を制御する回路である。制御回路は、太陽光パネルの出力電圧が第１電圧以上になると、インバータ回路を起動して太陽光パネルから負荷に電力を供給させる。そして、太陽光パネルの出力電圧が第１電圧より小さい第２電圧以下になると、インバータ回路を停止して太陽光パネルから負荷への電力の供給を停止させる。しかも、インバータ回路を停止してから起動待ち時間が経過するまではインバータ回路を起動しない。

前述した太陽光発電インバータ装置において、負荷をバッテリに、インバータ回路を充電回路に置き換えると、太陽光パネルからバッテリに電力を供給してバッテリを充電する充電装置を構成することができる。制御回路がバッテリから供給される電力で動作する場合、制御回路によってバッテリの電力が消費される。バッテリが充電されない状態において制御回路によってバッテリの電力が消費されると、バッテリの容量が低下してしまうという問題があった。

これに対し、以下に示すような、バッテリが充電されない状態においてバッテリから制御回路への電力の供給を極力遮断する構成が提案されている。

制御回路は、第１制御回路と、第２制御回路とを備えている。第１制御回路は、太陽光パネルの出力電圧が第１電圧以上になると、充電回路を起動して太陽光パネルからバッテリに電力を供給させる回路である。また、太陽光パネルの出力電圧が第２電圧以下になると、充電回路を停止して太陽光パネルからバッテリへの電力の供給を停止させるように判断し、判断結果を第２制御回路に出力する回路である。第２制御回路は、充電回路を停止して太陽光パネルからバッテリへの電力の供給を停止させるように第１制御回路が判断してから起動待ち時間が経過するまで、バッテリから第１制御回路への電力の供給を遮断する回路である。第２制御回路は、起動待ち時間の間、バッテリから第１制御回路への電力の供給を遮断する。その結果、充電回路が停止して太陽光パネルからバッテリへの電力の供給が停止する。しかし、バッテリが充電されないこの間、バッテリから第１制御回路への電力の供給は遮断されている。そのため、バッテリの容量低下を抑えることができる。

特開２０００−０２３３６７号公報

ところで、第２制御回路は、起動待ち時間が経過すると、バッテリから第１制御回路に電力を供給する。その結果、第１制御回路が動作する。しかし、太陽光パネルの出力電圧が第１電圧より大きくなるまで、第１制御回路は充電回路を起動しない。そのため、起動待ち時間の経過後であって、太陽光パネルの出力電圧が第１電圧より大きくなるまでの間、バッテリが充電されないにも係わらず、バッテリから第１制御回路に電力が供給される。従って、バッテリの容量が低下してしまう。つまり、第１制御回路の動作に伴って発生するバッテリの容量低下を充分に抑えることができないという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、第１制御回路の動作に伴って発生するバッテリの容量低下を抑えることができる充電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、太陽光発電装置及びバッテリに接続され、太陽光発電装置からバッテリに電力を供給してバッテリを充電する充電回路と、バッテリ及び充電回路に接続され、バッテリから供給される電力で動作し、太陽光発電装置の出力電圧が基準電圧より大きいとき、充電回路を起動して太陽光発電装置からバッテリに電力を供給させ、太陽光発電装置の出力電力、又は、充電回路の出力電力が基準電力より小さいとき、充電回路を停止して太陽光発電装置からバッテリへの電力の供給を停止させるように判断する第１制御回路と、第１制御回路に接続され、充電回路を停止して太陽光発電装置からバッテリへの電力の供給を停止させるように第１制御回路が判断してから起動待ち時間が経過するまで、バッテリから第１制御回路への電力の供給を遮断して第１制御回路の動作を停止させる第２制御回路と、を備えた充電装置において、第２制御回路は、起動待ち時間、及び、太陽光発電装置の出力電圧に基づいて、バッテリから第１制御回路への電力の供給を遮断して第１制御回路の動作を停止させることを特徴とする。

この構成によれば、起動待ち時間だけでなく、太陽光発電装置の出力電圧に基づいて、バッテリから第１制御回路への電力の供給を遮断して第１制御回路の動作を停止させる。そのため、起動待ち時間が経過した後であっても、太陽光発電装置の出力電圧に基づいてバッテリから第１制御回路への電力の供給を遮断して第１制御回路の動作を停止させることができる。そのため、従来問題であった、起動待ち時間の経過後であって、太陽光発電装置の出力電圧が基準電圧より大きくなるまでの間、第１制御回路の動作を停止させることができる。従って、第１制御回路の動作に伴って発生するバッテリの容量低下を抑えることができる。

第１実施形態における充電装置の回路図である。 図１の充電装置の動作を説明するためのフローチャートである。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態の充電装置の構成について説明する。

図１に示す充電装置１は、車両に搭載され、太陽光パネルＰＳ１（太陽光発電装置）からバッテリＢ１に電力を供給してバッテリＢ１を充電する装置である。ここで、太陽光パネルＰＳ１は、車両に搭載され、太陽光によって発電する装置である。また、バッテリＢ１は、車両に搭載され、車両に搭載された補機類（図略）及び充電装置１に電力を供給する充放電可能な電源である。充電装置１は、充電回路１０と、電圧検出回路１１と、電流検出回路１２と、電圧検出回路１３と、電流検出回路１４と、制御回路１５とを備えている。

充電回路１０は、制御回路１５によって制御され、太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１に電力を供給してバッテリＢ１を充電する回路である。充電回路１０の正極入力端子及び負極入力端子は、太陽光パネルＰＳ１の正極出力端子及び負極出力端子にそれぞれ接続されている。また、正極出力端子及び負極出力端子は、バッテリＢ１の正極端子及び負極端子にそれぞれ接続されている。さらに、制御端子は、制御回路１５に接続されている。

電圧検出回路１１は、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧を検出し、検出結果を出力する回路である。電圧検出回路１１は、太陽光パネルＰＳ１の正極出力端子及び負極出力端子にそれぞれ接続されている。また、検出結果を出力する出力端子は、制御回路１５に接続されている。

電流検出回路１２は、太陽光パネルＰＳ１の出力電流を検出し、検出結果を出力する回路である。電流検出回路１２は、太陽光パネルＰＳ１の正極出力端子と充電回路１０の正極入力端子の間に接続されている。また、検出結果を出力する出力端子は、制御回路１５に接続されている。

電圧検出回路１３は、充電回路１０の出力電圧を検出し、検出結果を出力する回路である。電圧検出回路１３は、充電回路１０の正極出力端子及び負極出力端子にそれぞれ接続されている。また、検出結果を出力する出力端子は、制御回路１５に接続されている。

電流検出回路１４は、充電回路１０の出力電流を検出し、検出結果を出力する回路である。電流検出回路１４は、充電回路１０の正極出力端子とバッテリＢ１の正極端子の間に接続されている。また、検出結果を出力する出力端子は、制御回路１５に接続されている。

制御回路１５は、バッテリＢ１から供給される電力で動作し、電圧検出回路１１、電流検出回路１２、電圧検出回路１３及び電流検出回路１４の検出結果に基づいて充電回路１０を制御する回路である。制御回路１５は、電圧検出回路１１によって検出された太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きいとき、充電回路１０を起動して太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１に電力を供給させる。一方、電圧検出回路１１及び電流検出回路１２の検出結果から求めた太陽光パネルＰＳ１の出力電力、又は、電圧検出回路１３及び電流検出回路１４の検出結果から求めた充電回路１０の出力電力が基準電力より小さいとき、充電回路１０を停止して太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１への電力の供給を停止させる。そして、充電回路１０を停止してから起動待ち時間が経過するまでは充電回路１０を起動しない。ここで、基準電力は、充電回路１０を起動している際の制御回路１５の消費電力より大きい値に設定されている。制御回路１５は、第１制御回路１５０と、第２制御回路１５１と、スイッチ１５２とを備えている。

第１制御回路１５０は、バッテリＢ１から供給される電力で動作し、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きいとき、充電回路１０を起動して太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１に電力を供給させる回路である。また、太陽光パネルＰＳ１の出力電力、又は、充電回路１０の出力電力が基準電力より小さいとき、充電回路１０を停止して太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１への電力の供給を停止させるように判断し、判断結果を第２制御回路１５１に出力する回路である。第１制御回路１５０は、スイッチ１５２を介してバッテリＢ１の正極端子に接続されている。また、バッテリＢ１の負極端子に接続されている。さらに、充電回路１０、電圧検出回路１１、電流検出回路１２、電圧検出回路１３、電流検出回路１４及び第２制御回路１５１にそれぞれ接続されている。

第２制御回路１５１は、バッテリＢ１から供給される電力で動作し、予め設定されている起動待ち時間、及び、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧に基づいてスイッチ１５２を制御し、バッテリＢ１から第１制御回路１５０への電力の供給を遮断して第１制御回路１５０の動作を停止させる回路である。具体的には、充電回路１０を停止して太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１への電力の供給を停止させるように第１制御回路１５０が判断してから起動待ち時間が経過し、かつ、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きくなるまで、バッテリＢ１から第１制御回路１５０への電力の供給を遮断して第１制御回路１５０の動作を停止させる回路である。第２制御回路１５１は、バッテリＢ１の正極端子及び負極端子に接続されている。また、第１制御回路１５０及びスイッチ１５２にそれぞれ接続されている。

スイッチ１５２は、第２制御回路１５１によって制御され、バッテリＢ１から第１制御回路１５０への電力の供給を遮断するための素子である。スイッチ１５２の一端は第１制御回路１５０に、他端はバッテリＢ１の正極端子にそれぞれ接続されている。また、制御端子は、第２制御回路１５１に接続されている。

次に、図１及び図２を参照して第１実施形態の充電装置の動作について説明する。

電圧検出回路１１は、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧を検出し、検出結果を出力する。電流検出回路１２は、太陽光パネルＰＳ１の出力電流を検出し、検出結果を出力する。

電圧検出回路１３は、充電回路１０の出力電圧を検出し、検出結果を出力する。電流検出回路１４は、充電回路１０の出力電流を検出し、検出結果を出力する。

第１制御回路１５０は、電圧検出回路１１によって検出された太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きくなると、充電回路１０を起動して太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１に電力を供給させる。その結果、太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１に電力を供給してバッテリＢ１を充電することができる。

一方、第１制御回路１５０は、電圧検出回路１１及び電流検出回路１２の検出結果から求めた太陽光パネルＰＳ１の出力電力、又は、電圧検出回路１３及び電流検出回路１４の検出結果から求めた充電回路１０の出力電力が基準電力より小さい場合、充電回路１０を停止して太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１への電力の供給を停止させるように判断し、判断結果を第２制御回路１５１に出力する。

第２制御回路１５１は、充電回路１０を停止して太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１への電力の供給を停止させる判断結果が第１制御回路１５０から出力されると、第１制御回路１５０が判断結果を出力してから起動待ち時間が経過し、かつ、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きくなるまで、バッテリＢ１から第１制御回路１５０への電力の供給を遮断して第１制御回路１５０の動作を停止させる。

具体的には、図２に示すように、充電回路１０を停止して太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１への電力の供給を停止させる判断結果が第１制御回路１５０から出力されると、第２制御回路１５１は、スイッチ１５２をオフし、バッテリＢ１から第１制御回路１５０への電力の供給を遮断して第１制御回路１５０の動作を停止させる（Ｓ１００）。その結果、充電回路１０が停止して、太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１への電力の供給も停止する。

その後、第２制御回路１５１は、内部に設けられたタイマをカウントアップする（Ｓ１０１）。そして、タイマの値が起動待ち時間より大きいか否かを判定する（Ｓ１０２）。

ステップＳ１０２において、タイマの値が起動待ち時間以下であると判定した場合、第２制御回路１５１は、ステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１０２において、タイマの値が起動待ち時間より大きいと判定した場合、第２制御回路１５１は、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きいか否かを判定する（Ｓ１０３）。

ステップＳ１０３において、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きいと判定した場合、第２制御回路１５１は、スイッチ１５２をオンしてバッテリＢ１から第１制御回路１５０に電力を供給させ、第１制御回路１５０を動作させる（Ｓ１０４）。そして、スタートに戻る。その結果、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きいため、充電回路１０が起動して太陽光パネルＰＳ１からバッテリＢ１に電力が供給される。

一方、ステップＳ１０３において、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧以下であると判定した場合、第２制御回路１５１は、タイマの値をクリアしてステップＳ１０１に戻る（Ｓ１０５）。

次に、第１実施形態の効果について説明する。

第１実施形態によれば、第２制御回路１５１は、起動待ち時間、及び、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧に基づいて、バッテリＢ１から第１制御回路１５０への電力の供給を遮断して第１制御回路１５０の動作を停止させる。つまり、起動待ち時間だけでなく、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧に基づいて、バッテリＢ１から第１制御回路１５０への電力の供給を遮断して第１制御回路１５０の動作を停止させる。これにより、起動待ち時間が経過した後であっても、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧に基づいてバッテリＢ１から第１制御回路１５０への電力の供給を遮断して第１制御回路１５０の動作を停止させることができる。そのため、従来問題であった、起動待ち時間の経過後であって、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きくなるまでの間、第１制御回路１５０の動作を停止させることができる。従って、第１制御回路１５０の動作に伴って発生するバッテリの容量低下を抑えることができる。

第１実施形態によれば、第２制御回路１５１は、起動待ち時間が経過し、かつ、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きくなるまで、バッテリＢ１から第１制御回路１５０への電力の供給を遮断して第１制御回路１５０の動作を停止させる。そのため、従来問題であった、起動待ち時間の経過後であって、太陽光パネルＰＳ１の出力電圧が基準電圧より大きくなるまでの間、第１制御回路１５０の動作を確実に停止させることができる。従って、第１制御回路１５０の動作に伴って発生するバッテリの容量低下を確実に抑えることができる。

なお、第１実施形態では、第２制御回路１５１が、予め設定されている起動待ち時間に基づいてスイッチ１５２を制御し、バッテリＢ１から第１制御回路１５０への電力の供給を遮断して第１制御回路１５０の動作を停止させる例を挙げているが、これに限られるものではない。起動待ち時間を制御回路１５の制御状態に応じて調整するようにしてもよい。

１・・・充電装置、１０・・・充電回路、１１、１３・・・電圧検出回路、１２、１４・・・電流検出回路、１５・・・制御回路、１５０・・・第１制御回路、１５１・・・第２制御回路、１５２・・・スイッチ、ＰＳ１・・・太陽光パネル（太陽光発電装置）、Ｂ１・・・バッテリ

Claims (2)

1. 太陽光発電装置及びバッテリに接続され、前記太陽光発電装置から前記バッテリに電力を供給して前記バッテリを充電する充電回路（１０）と、
   前記バッテリ及び前記充電回路に接続され、前記バッテリから供給される電力で動作し、前記太陽光発電装置の出力電圧が基準電圧より大きいとき、前記充電回路を起動して前記太陽光発電装置から前記バッテリに電力を供給させ、前記太陽光発電装置の出力電力、又は、前記充電回路の出力電力が基準電力より小さいとき、前記充電回路を停止して前記太陽光発電装置から前記バッテリへの電力の供給を停止させるように判断する第１制御回路（１５０）と、
   前記第１制御回路に接続され、前記充電回路を停止して前記太陽光発電装置から前記バッテリへの電力の供給を停止させるように前記第１制御回路が判断してから起動待ち時間が経過するまで、前記バッテリから前記第１制御回路への電力の供給を遮断して前記第１制御回路の動作を停止させる第２制御回路（１５１）と、
   を備えた充電装置において、
   前記第２制御回路は、前記起動待ち時間、及び、前記太陽光発電装置の出力電圧に基づいて、前記バッテリから前記第１制御回路への電力の供給を遮断して前記第１制御回路の動作を停止させることを特徴とする充電装置。
2. 前記第２制御回路は、前記起動待ち時間が経過し、かつ、前記太陽光発電装置の出力電圧が前記基準電圧より大きくなるまで、前記バッテリから前記第１制御回路への電力の供給を遮断して前記第１制御回路の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。

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