JPH0715889A - 太陽電池用制御回路 - Google Patents
太陽電池用制御回路Info
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- JPH0715889A JPH0715889A JP5156514A JP15651493A JPH0715889A JP H0715889 A JPH0715889 A JP H0715889A JP 5156514 A JP5156514 A JP 5156514A JP 15651493 A JP15651493 A JP 15651493A JP H0715889 A JPH0715889 A JP H0715889A
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- relay
- secondary battery
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 太陽電池で二次電池を充電する電源システム
の制御回路において、スイッチの電圧損失や熱破損と充
放電電圧の温度補償値のばらつきを解決し、放熱板がな
く小型低コストで、回路調整が不要であり二次電池の押
し込み充電も可能な、充放電制御回路と昼夜判別出力制
御回路を備えた太陽電池用制御回路を得ることを目的と
する。 【構成】 制御用スイッチにリレー4を用い、太陽電池
1の出力をコイル5に供給しノーマルクローズ接点端子
7とノーマルオープン接点端子6により昼夜判別して二
次電池2からの出力を制御する構成と、複数のLEDで
電圧検知し二次電池の充放電を制御する構成により、蓄
電池の過充電と過放電を防止できる小形で信頼性の高い
太陽電池用制御回路が得られる構成とする。
の制御回路において、スイッチの電圧損失や熱破損と充
放電電圧の温度補償値のばらつきを解決し、放熱板がな
く小型低コストで、回路調整が不要であり二次電池の押
し込み充電も可能な、充放電制御回路と昼夜判別出力制
御回路を備えた太陽電池用制御回路を得ることを目的と
する。 【構成】 制御用スイッチにリレー4を用い、太陽電池
1の出力をコイル5に供給しノーマルクローズ接点端子
7とノーマルオープン接点端子6により昼夜判別して二
次電池2からの出力を制御する構成と、複数のLEDで
電圧検知し二次電池の充放電を制御する構成により、蓄
電池の過充電と過放電を防止できる小形で信頼性の高い
太陽電池用制御回路が得られる構成とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は太陽電池で二次電池を充
電する太陽電池電源システムに用いる、充放電制御およ
び出力制御を行う太陽電池用制御回路に関する。
電する太陽電池電源システムに用いる、充放電制御およ
び出力制御を行う太陽電池用制御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】太陽電池によって二次電池を充電する太
陽電池電源システムには、鉛蓄電池などの二次電池を保
護する過充電防止や過放電防止の制御回路が必要であ
り、さらに太陽電池の光センサ機能を応用した昼夜判別
出力の制御回路がよく用いられる。
陽電池電源システムには、鉛蓄電池などの二次電池を保
護する過充電防止や過放電防止の制御回路が必要であ
り、さらに太陽電池の光センサ機能を応用した昼夜判別
出力の制御回路がよく用いられる。
【0003】従来の昼夜判別出力回路は、太陽電池の出
力電圧をIC回路で検知し、過放電防止回路とのロジッ
ク回路により出力部の半導体スイッチ素子を高速で開閉
する回路方式がよく用いられる。また従来の過充電防止
回路は、太陽電池と二次電池を逆流防止ダイオードを介
して接続し、二次電池の電圧上昇をIC回路で検出して
半導体スイッチ素子を高速で動作させ太陽電池を短絡ま
たは開放する回路方式が用いられる。
力電圧をIC回路で検知し、過放電防止回路とのロジッ
ク回路により出力部の半導体スイッチ素子を高速で開閉
する回路方式がよく用いられる。また従来の過充電防止
回路は、太陽電池と二次電池を逆流防止ダイオードを介
して接続し、二次電池の電圧上昇をIC回路で検出して
半導体スイッチ素子を高速で動作させ太陽電池を短絡ま
たは開放する回路方式が用いられる。
【0004】そして、特開平1−234737号公報
に、商用電源に直列に換気扇と双方向性制御素子とを接
続したスイッチ回路と、前記双方向性制御回路素子の一
方の極とゲート極の間に抵抗とリードスイッチを接続
し、前記双方向性制御素子の他方の極とゲート極の間に
他の抵抗を接続したゲート回路と、前記リードスイッチ
に並置して設けられた電磁コイルと、この電磁コイルに
接続された太陽電池とからなる換気装置が開示されてい
る。
に、商用電源に直列に換気扇と双方向性制御素子とを接
続したスイッチ回路と、前記双方向性制御回路素子の一
方の極とゲート極の間に抵抗とリードスイッチを接続
し、前記双方向性制御素子の他方の極とゲート極の間に
他の抵抗を接続したゲート回路と、前記リードスイッチ
に並置して設けられた電磁コイルと、この電磁コイルに
接続された太陽電池とからなる換気装置が開示されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の問題点の1つは半導体スイッチ素子の許容電流が小さ
くまた熱破壊しやすい点である。過充電防止回路の場
合、たとえば6V用二次電池を充電する定格8Vで最大
出力48Wの太陽電池を用いた場合に短絡電流は6Aな
いし7Aである。この時、十分にオンした場合にはパワ
ートランジスタやパワーMOS−FETなどの半導体ス
イッチ素子の電圧降下は一般に0.1V以下で発熱は
0.7W以下であるが、スイッチする時間に太陽電池の
動作点を通過するため、スイッチ速度が遅い場合48W
の電力が加わり、短い周期のチャタリングが発生すると
熱破壊を起こす。温度上昇を緩和する放熱フィンは大き
くなりまたコスト高である。さらに低価格で入手できる
スイッチ素子の許容電流は、一般に3Aないし5A以下
である。
の問題点の1つは半導体スイッチ素子の許容電流が小さ
くまた熱破壊しやすい点である。過充電防止回路の場
合、たとえば6V用二次電池を充電する定格8Vで最大
出力48Wの太陽電池を用いた場合に短絡電流は6Aな
いし7Aである。この時、十分にオンした場合にはパワ
ートランジスタやパワーMOS−FETなどの半導体ス
イッチ素子の電圧降下は一般に0.1V以下で発熱は
0.7W以下であるが、スイッチする時間に太陽電池の
動作点を通過するため、スイッチ速度が遅い場合48W
の電力が加わり、短い周期のチャタリングが発生すると
熱破壊を起こす。温度上昇を緩和する放熱フィンは大き
くなりまたコスト高である。さらに低価格で入手できる
スイッチ素子の許容電流は、一般に3Aないし5A以下
である。
【0006】また、従来例の問題点の他の1つは昼夜判
別出力制御や充放電制御のために半導体スイッチ素子の
高速開閉によるチャタリング防止のヒステリシス回路と
ロジック回路が必要であり、昼夜判別出力制御では明る
さの不安定性に対するヒステリシス回路が、充放電制御
回路では電圧検出ICまたは電圧検出の不安定性に対す
るヒステリシス回路が必要である。
別出力制御や充放電制御のために半導体スイッチ素子の
高速開閉によるチャタリング防止のヒステリシス回路と
ロジック回路が必要であり、昼夜判別出力制御では明る
さの不安定性に対するヒステリシス回路が、充放電制御
回路では電圧検出ICまたは電圧検出の不安定性に対す
るヒステリシス回路が必要である。
【0007】さらに、従来例では充電電圧の温度補正に
調整機構が必要であるという点である。温度補正回路に
サーミスタを用いた場合、抵抗のばらつきが大きく可変
抵抗による個別調整が必要である。
調整機構が必要であるという点である。温度補正回路に
サーミスタを用いた場合、抵抗のばらつきが大きく可変
抵抗による個別調整が必要である。
【0008】本発明は上記の問題点を解決するもので、
本発明の第1の目的は、調整機構や特別なヒステリシス
回路がない単純な回路構成であり放熱もなく大電流を制
御でき、昼夜判別出力が可能な太陽電池用制御回路を提
供するものである。
本発明の第1の目的は、調整機構や特別なヒステリシス
回路がない単純な回路構成であり放熱もなく大電流を制
御でき、昼夜判別出力が可能な太陽電池用制御回路を提
供するものである。
【0009】さらに、本発明の第2の目的は充放電電圧
の温度補正が容易な太陽電池用制御回路を提供すること
である。
の温度補正が容易な太陽電池用制御回路を提供すること
である。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、スイッチ素子としてリレーを用い、リレーのノーマ
ルオープンとノーマルクローズの接点端子を介して二次
電池と太陽電池の出力端子に接続し、コイル端子に光セ
ンサであり駆動電力源としての太陽電池を接続して昼夜
を判別し、リレーの昼間閉路、夜間開路となるノーマル
オープンと昼間開路、夜間閉路となるノーマルクローズ
の2種類の接点端子を応用してそれぞれ昼間と夜間動作
負荷に出力を供給するものである。
に、スイッチ素子としてリレーを用い、リレーのノーマ
ルオープンとノーマルクローズの接点端子を介して二次
電池と太陽電池の出力端子に接続し、コイル端子に光セ
ンサであり駆動電力源としての太陽電池を接続して昼夜
を判別し、リレーの昼間閉路、夜間開路となるノーマル
オープンと昼間開路、夜間閉路となるノーマルクローズ
の2種類の接点端子を応用してそれぞれ昼間と夜間動作
負荷に出力を供給するものである。
【0011】また、発熱がほとんどなく高速スイッチの
必要性がないため、特性ばらつきが少なく負の温度特性
を持つLEDを直列接続して二次電池の温度特性に近似
させ、アナログ的電圧検知手段として用い、順方向直列
接続した複数の発光ダイオード(以下LEDという)、
または順方向直列接続した複数のLEDの電流信号によ
り動作するスイッチ素子を介してリレーのコイル端子に
接続し、充放電出力の制御を行うものである。
必要性がないため、特性ばらつきが少なく負の温度特性
を持つLEDを直列接続して二次電池の温度特性に近似
させ、アナログ的電圧検知手段として用い、順方向直列
接続した複数の発光ダイオード(以下LEDという)、
または順方向直列接続した複数のLEDの電流信号によ
り動作するスイッチ素子を介してリレーのコイル端子に
接続し、充放電出力の制御を行うものである。
【0012】リレーのコイル電流に対する開閉のヒステ
リシスによりチャタリングも少なく簡単な回路構成で、
充放電制御を実現するものである。
リシスによりチャタリングも少なく簡単な回路構成で、
充放電制御を実現するものである。
【0013】
【作用】上記構成により、日照により太陽電池に発生し
た出力がリレーのコイルに印加されると接点端子が開閉
する。雨天でも昼間は0.02kW/m2〜0.1kW
/m2の光量があるため、最大出力10Wの太陽電池で
も200mW〜1000mWの電力をコイルに供給で
き、直接駆動でも市販のほとんどのリレーが動作する。
昼間、ノーマルクローズ接点端子はオフ状態を、ノーマ
ルオープン接点端子はオン状態を保持し、日没後は反転
して昼夜判別の出力制御ができる。二次電池を電源とし
太陽電池の出力を増幅する半導体スイッチ素子によりコ
イルの励磁電流を制御する構成では数十ルックス以下の
照度で同様に機能する。
た出力がリレーのコイルに印加されると接点端子が開閉
する。雨天でも昼間は0.02kW/m2〜0.1kW
/m2の光量があるため、最大出力10Wの太陽電池で
も200mW〜1000mWの電力をコイルに供給で
き、直接駆動でも市販のほとんどのリレーが動作する。
昼間、ノーマルクローズ接点端子はオフ状態を、ノーマ
ルオープン接点端子はオン状態を保持し、日没後は反転
して昼夜判別の出力制御ができる。二次電池を電源とし
太陽電池の出力を増幅する半導体スイッチ素子によりコ
イルの励磁電流を制御する構成では数十ルックス以下の
照度で同様に機能する。
【0014】また、過充電防止回路の場合、二次電池の
電圧が上昇すると直列接続した複数のLEDが順方向に
バイアスされ、直接またはスイッチ素子を介してリレー
のコイルに励磁電流が流れる。コイルが感動電圧に達す
ると、ノーマルクローズ接点端子を介して接続された二
次電池と太陽電池は開放され充電を停止する。コイルの
抵抗による電流電圧特性の勾配と、リレーの開放電圧が
感動電圧より低い性質のため接点の開閉は自動的にヒス
テリシスを持ち、充電停止後の電池電圧の低下によるチ
ャタリングは緩和される。コイルに直列の調整抵抗を接
続するとさらにチャタリング周期は長くなる。
電圧が上昇すると直列接続した複数のLEDが順方向に
バイアスされ、直接またはスイッチ素子を介してリレー
のコイルに励磁電流が流れる。コイルが感動電圧に達す
ると、ノーマルクローズ接点端子を介して接続された二
次電池と太陽電池は開放され充電を停止する。コイルの
抵抗による電流電圧特性の勾配と、リレーの開放電圧が
感動電圧より低い性質のため接点の開閉は自動的にヒス
テリシスを持ち、充電停止後の電池電圧の低下によるチ
ャタリングは緩和される。コイルに直列の調整抵抗を接
続するとさらにチャタリング周期は長くなる。
【0015】接点に並列にバイパス抵抗を接続すると、
昼間は接点端子の開閉によらない定電流で二次電池が押
し込み充電され、充電停止による電池電圧の低下が緩慢
でチャタリングがほとんどなく、リレーの接点寿命と二
次電池寿命がともに長くなる。
昼間は接点端子の開閉によらない定電流で二次電池が押
し込み充電され、充電停止による電池電圧の低下が緩慢
でチャタリングがほとんどなく、リレーの接点寿命と二
次電池寿命がともに長くなる。
【0016】
【実施例】以下本発明の実施例の太陽電池用制御回路に
ついて図面を参照して説明する。
ついて図面を参照して説明する。
【0017】(実施例1)本発明による昼夜判別出力機
能を持つ太陽電池用制御回路の代表的実施例を、図1と
図2に示す。図1において、太陽電池1が二次電池2を
充電するよう逆流防止ダイオード3を介して接続する。
リレー4のコイル5に太陽電池1を接続し、二次電池2
と接続した昼間閉路、夜間開路となるノーマルオープン
接点端子6の一方の端子と昼間開路、夜間閉路となるノ
ーマルクローズ接点端子7の他方の端子に、それぞれ昼
間動作負荷8と夜間動作負荷9を接続する。夜間はノー
マルクローズ接点端子7の他方の端子を介して照明やL
ED表示灯などの夜間動作負荷9が二次電池2と接続さ
れて動作し、昼間は太陽電池1の動作電圧が上昇する
と、太陽電池1の発電電力より十分少ない200mW〜
1000mWの電力がコイル5に加わり、ノーマルオー
プン接点端子6の一方の端子を介して換気扇やポンプな
どの昼間動作負荷8が二次電池2と接続されて動作す
る。コイル5の抵抗値は一般にリレーの定格電圧の2乗
に比例するので自動的に電流制限されるが、電源部の定
格に比べて低い定格電圧のリレーを使用したりリレーの
感動電圧と開放電圧の差によって発生するヒステリシス
を大きくして接点のチャタリングをなくす目的で、コイ
ル5に直列に調整抵抗10を接続する。コイル抵抗によ
る昼夜判別は低速であるが、接点抵抗が低く中間状態も
ないため大電流の制御による熱破損は発生しない。
能を持つ太陽電池用制御回路の代表的実施例を、図1と
図2に示す。図1において、太陽電池1が二次電池2を
充電するよう逆流防止ダイオード3を介して接続する。
リレー4のコイル5に太陽電池1を接続し、二次電池2
と接続した昼間閉路、夜間開路となるノーマルオープン
接点端子6の一方の端子と昼間開路、夜間閉路となるノ
ーマルクローズ接点端子7の他方の端子に、それぞれ昼
間動作負荷8と夜間動作負荷9を接続する。夜間はノー
マルクローズ接点端子7の他方の端子を介して照明やL
ED表示灯などの夜間動作負荷9が二次電池2と接続さ
れて動作し、昼間は太陽電池1の動作電圧が上昇する
と、太陽電池1の発電電力より十分少ない200mW〜
1000mWの電力がコイル5に加わり、ノーマルオー
プン接点端子6の一方の端子を介して換気扇やポンプな
どの昼間動作負荷8が二次電池2と接続されて動作す
る。コイル5の抵抗値は一般にリレーの定格電圧の2乗
に比例するので自動的に電流制限されるが、電源部の定
格に比べて低い定格電圧のリレーを使用したりリレーの
感動電圧と開放電圧の差によって発生するヒステリシス
を大きくして接点のチャタリングをなくす目的で、コイ
ル5に直列に調整抵抗10を接続する。コイル抵抗によ
る昼夜判別は低速であるが、接点抵抗が低く中間状態も
ないため大電流の制御による熱破損は発生しない。
【0018】太陽電池1は、単結晶シリコン太陽電池や
多結晶シリコン太陽電池、またはCdS/CdTe化合
物薄膜太陽電池やアモルファスシリコン薄膜太陽電池を
用い、二次電池2が定格12Vの場合、一般に34セル
〜40セルを直列接続した動作電圧約16Vのモジュー
ルを用いる。二次電池2として容量が4Ah以下の場合
には、過放電に比較的強い密閉形のニッケルカドミウム
蓄電池やニッケル水素蓄電池を複数個直列にしたパック
電池が低コストで使え、二次電池容量に対し1/4〜1
/10Cの発電電流の太陽電池の場合、使用条件により
過充電防止回路なしでも使える。二次電池2の容量が大
きく鉛蓄電池を用いて低コスト化する場合、図1の実施
例で省略した過充電防止や過放電防止の制御回路が必要
である。また複数のノーマルオープン接点や複数のノー
マルクローズ接点を持ったリレーを用いて多くの出力負
荷制御が同時に可能であり、節電のためラッチング型の
使用も可能である。
多結晶シリコン太陽電池、またはCdS/CdTe化合
物薄膜太陽電池やアモルファスシリコン薄膜太陽電池を
用い、二次電池2が定格12Vの場合、一般に34セル
〜40セルを直列接続した動作電圧約16Vのモジュー
ルを用いる。二次電池2として容量が4Ah以下の場合
には、過放電に比較的強い密閉形のニッケルカドミウム
蓄電池やニッケル水素蓄電池を複数個直列にしたパック
電池が低コストで使え、二次電池容量に対し1/4〜1
/10Cの発電電流の太陽電池の場合、使用条件により
過充電防止回路なしでも使える。二次電池2の容量が大
きく鉛蓄電池を用いて低コスト化する場合、図1の実施
例で省略した過充電防止や過放電防止の制御回路が必要
である。また複数のノーマルオープン接点や複数のノー
マルクローズ接点を持ったリレーを用いて多くの出力負
荷制御が同時に可能であり、節電のためラッチング型の
使用も可能である。
【0019】図2において、太陽電池23の出力をトラ
ンジスタ24によって増幅して感度を上げコイル25の
励磁電流を制御した本発明による別の実施例を示す。図
2において抵抗26、27により昼夜判別の感度調整
を、調整抵抗28により電圧ヒステリシスを調整する。
またリレー29は複数の接点を持ち、2個のノーマルオ
ープン接点端子30、30aにより換気扇やポンプなど
の昼間動作負荷31、31aを制御し、ノーマルクロー
ズ接点端子32により照明またはLED表示灯などの夜
間動作負荷33を制御する。太陽電池の出力が小さくて
もリレーの駆動が容易である。
ンジスタ24によって増幅して感度を上げコイル25の
励磁電流を制御した本発明による別の実施例を示す。図
2において抵抗26、27により昼夜判別の感度調整
を、調整抵抗28により電圧ヒステリシスを調整する。
またリレー29は複数の接点を持ち、2個のノーマルオ
ープン接点端子30、30aにより換気扇やポンプなど
の昼間動作負荷31、31aを制御し、ノーマルクロー
ズ接点端子32により照明またはLED表示灯などの夜
間動作負荷33を制御する。太陽電池の出力が小さくて
もリレーの駆動が容易である。
【0020】(実施例2)本発明の実施例2による二次
電池の充放電制御機能を持つ太陽電池用制御回路の過充
電防止機能を有する代表的実施例を図3に示す。図3に
おいて、逆流防止ダイオード41とリレー42のノーマ
ルクローズ接点端子43を介して太陽電池44と二次電
池45を接続する。また過充電制御後に二次電池45に
太陽電池44から押し込み充電をするため比較的高抵抗
値のバイパス抵抗46をノーマルクローズ接点端子43
に並列接続した。リレー42のコイル47を介してコイ
ル47の一方の端子に太陽電池44の正極を接続し他方
の端子に調整抵抗48とトランジスタ49のコレクター
を直列に接続した。
電池の充放電制御機能を持つ太陽電池用制御回路の過充
電防止機能を有する代表的実施例を図3に示す。図3に
おいて、逆流防止ダイオード41とリレー42のノーマ
ルクローズ接点端子43を介して太陽電池44と二次電
池45を接続する。また過充電制御後に二次電池45に
太陽電池44から押し込み充電をするため比較的高抵抗
値のバイパス抵抗46をノーマルクローズ接点端子43
に並列接続した。リレー42のコイル47を介してコイ
ル47の一方の端子に太陽電池44の正極を接続し他方
の端子に調整抵抗48とトランジスタ49のコレクター
を直列に接続した。
【0021】昼間、太陽電池44からの充電により二次
電池45が過充電となり電池電圧が設定値を越えて上昇
すると、電圧検出用に直列接続した複数の発光ダイオー
ド(以下LEDという)50に急激に電流が流れ抵抗5
1からベース電流が供給されてトランジスタ49がスイ
ッチオンし、コイル47に励磁電流が流れ感動電圧に達
するとリレー42のノーマルクローズ接点端子43が開
放され、太陽電池44からの通常の充電は停止する。
電池45が過充電となり電池電圧が設定値を越えて上昇
すると、電圧検出用に直列接続した複数の発光ダイオー
ド(以下LEDという)50に急激に電流が流れ抵抗5
1からベース電流が供給されてトランジスタ49がスイ
ッチオンし、コイル47に励磁電流が流れ感動電圧に達
するとリレー42のノーマルクローズ接点端子43が開
放され、太陽電池44からの通常の充電は停止する。
【0022】なお、トランジスタ49を用いずに複数個
順方向直列接続されたLED50だけを用いてもよい。
順方向直列接続されたLED50だけを用いてもよい。
【0023】二次電池が定格12Vの鉛蓄電池の場合、
リレー42は定格12V以下が使用でき、電圧が高いほ
うが励磁電流が少なく、許容値を越えないよう調整抵抗
48で調整した。抵抗51、52の抵抗値を大きくする
と電圧検出感度が小さくなりリレー42の電圧ヒステリ
シスが大きくなって、電池電圧の降下によるチャタリン
グ周期も長くなった。また、充電制御電圧は常温で1
3.8V〜14.7Vに設定し、複数のLED50は順
方向立ち上がり電圧が低くばらつきの少ない赤色のLE
Dを8〜10個直列接続した。遮光樹脂でモールドした
定電圧用LEDを使用することもできる。LEDは−2
mV/℃〜−3mV/℃の負の温度係数を持つため、定
格電圧12Vの鉛蓄電池(6セル)の場合、LEDを8
〜10セル直列接続して温度係数をほぼ補償することが
できる。
リレー42は定格12V以下が使用でき、電圧が高いほ
うが励磁電流が少なく、許容値を越えないよう調整抵抗
48で調整した。抵抗51、52の抵抗値を大きくする
と電圧検出感度が小さくなりリレー42の電圧ヒステリ
シスが大きくなって、電池電圧の降下によるチャタリン
グ周期も長くなった。また、充電制御電圧は常温で1
3.8V〜14.7Vに設定し、複数のLED50は順
方向立ち上がり電圧が低くばらつきの少ない赤色のLE
Dを8〜10個直列接続した。遮光樹脂でモールドした
定電圧用LEDを使用することもできる。LEDは−2
mV/℃〜−3mV/℃の負の温度係数を持つため、定
格電圧12Vの鉛蓄電池(6セル)の場合、LEDを8
〜10セル直列接続して温度係数をほぼ補償することが
できる。
【0024】図3の実施例において赤色LEDを9個直
列にした温度特性測定結果を図4に示す。図4において
蓄電池電圧に対するコイル47の励磁電流が勾配を持
ち、25℃の場合にリレー42がオンする電圧14.5
Vに対しオフする電圧は14.0Vであり0.5Vの電
圧ヒステリシスがあった。55℃〜−15℃の温度特性
はトランジスタ49が加算され−25mV/℃であり1
2Vの蓄電池の温度特性−30mV/℃にほぼ近い温度
補償ができ、ばらつきはほとんどなかった。
列にした温度特性測定結果を図4に示す。図4において
蓄電池電圧に対するコイル47の励磁電流が勾配を持
ち、25℃の場合にリレー42がオンする電圧14.5
Vに対しオフする電圧は14.0Vであり0.5Vの電
圧ヒステリシスがあった。55℃〜−15℃の温度特性
はトランジスタ49が加算され−25mV/℃であり1
2Vの蓄電池の温度特性−30mV/℃にほぼ近い温度
補償ができ、ばらつきはほとんどなかった。
【0025】図3の実施例において定格12V・30A
hの鉛蓄電池を最大出力30Wの多結晶太陽電池で充電
した場合のチャタリングによる蓄電池電圧の時間変化の
測定結果を図5に示す。図5においてバイパス抵抗46
を100オームにするとバイパス抵抗46がない場合に
比べてチャタリング周期が約2.5倍に伸び、バイパス
抵抗50オームを用いた場合にはチャタリングがなく1
4.7Vの一定電圧に収束し押し込み充電が継続され
た。ノーマルクローズ接点端子43が過充電保護により
開放し、36セルの多結晶太陽電池が開放電圧約20.
5Vで動作する時、鉛蓄電池との電圧差6Vが加わり、
バイパス抵抗46が50オームの時120mAの押し込
み充電電流が流れる。電力損失は0.72Wであり合成
抵抗や小型の電力抵抗を回路基板に直接実装することが
容易にできる。
hの鉛蓄電池を最大出力30Wの多結晶太陽電池で充電
した場合のチャタリングによる蓄電池電圧の時間変化の
測定結果を図5に示す。図5においてバイパス抵抗46
を100オームにするとバイパス抵抗46がない場合に
比べてチャタリング周期が約2.5倍に伸び、バイパス
抵抗50オームを用いた場合にはチャタリングがなく1
4.7Vの一定電圧に収束し押し込み充電が継続され
た。ノーマルクローズ接点端子43が過充電保護により
開放し、36セルの多結晶太陽電池が開放電圧約20.
5Vで動作する時、鉛蓄電池との電圧差6Vが加わり、
バイパス抵抗46が50オームの時120mAの押し込
み充電電流が流れる。電力損失は0.72Wであり合成
抵抗や小型の電力抵抗を回路基板に直接実装することが
容易にできる。
【0026】次に、本発明による二次電池の充放電制御
機能を持つ太陽電池用制御回路の過放電機能を有する代
表的実施例を図6に示す。図6において逆流防止ダイオ
ード61を介して太陽電池62と二次電池63とを接続
する。またリレー64のコイル65を介してコイル65
の一方の端子に二次電池63の正極を接続し他方の端子
に調整抵抗66とトランジスタ67のコレクターを直列
に接続する。トランジスタ67のエミッタはアースされ
ベースはベース電流を制限する抵抗68を介して電圧検
出用に複数個直列接続したLED69の負極およびベー
ス電流を逃がすための抵抗70に接続する。複数個直列
接続したLED69の正極は二次電池63の正極に接続
され二次電池63の電圧を監視する。またリレー64の
ノーマルオープン接点端子71を介して二次電池63の
正極と負荷72とを接続する。通常は二次電池63によ
りLED69と抵抗68とを通ってベース電流が供給さ
れ、トランジスタ67はオン状態にありコイル65に定
格電流が流れてノーマルオープン接点端子71もオン状
態にある。したがって負荷72には二次電池63より電
力が常時供給されている。
機能を持つ太陽電池用制御回路の過放電機能を有する代
表的実施例を図6に示す。図6において逆流防止ダイオ
ード61を介して太陽電池62と二次電池63とを接続
する。またリレー64のコイル65を介してコイル65
の一方の端子に二次電池63の正極を接続し他方の端子
に調整抵抗66とトランジスタ67のコレクターを直列
に接続する。トランジスタ67のエミッタはアースされ
ベースはベース電流を制限する抵抗68を介して電圧検
出用に複数個直列接続したLED69の負極およびベー
ス電流を逃がすための抵抗70に接続する。複数個直列
接続したLED69の正極は二次電池63の正極に接続
され二次電池63の電圧を監視する。またリレー64の
ノーマルオープン接点端子71を介して二次電池63の
正極と負荷72とを接続する。通常は二次電池63によ
りLED69と抵抗68とを通ってベース電流が供給さ
れ、トランジスタ67はオン状態にありコイル65に定
格電流が流れてノーマルオープン接点端子71もオン状
態にある。したがって負荷72には二次電池63より電
力が常時供給されている。
【0027】負荷72の電力消費により二次電池63の
電圧が降下したとえば定格電圧12Vが10.5Vに低
下すると、LED69の電圧検出機能によりベース電流
が急減してトランジスタ67とコイル65がオフになり
ノーマルオープン接点端子71もオフ状態となって二次
電池63の過放電が防止される。
電圧が降下したとえば定格電圧12Vが10.5Vに低
下すると、LED69の電圧検出機能によりベース電流
が急減してトランジスタ67とコイル65がオフになり
ノーマルオープン接点端子71もオフ状態となって二次
電池63の過放電が防止される。
【0028】なお、トランジスタ67を用いずに複数個
順方向直列接続されたLED69だけを用いてもよい。
順方向直列接続されたLED69だけを用いてもよい。
【0029】負荷72はLED標識灯、照明、換気扇、
ポンプなど太陽電池による独立電源を必要とする各種負
荷であり、負荷の種類により図1ないし図3の昼夜判別
出力回路または、過充電防止回路と過放電防止回路との
複合化が容易である。また複合化において温度補正の不
要な過放電防止の場合は電圧検出機能のLED69の代
わりに電圧検出ICなどを用いて回路の簡略化も可能で
ある。
ポンプなど太陽電池による独立電源を必要とする各種負
荷であり、負荷の種類により図1ないし図3の昼夜判別
出力回路または、過充電防止回路と過放電防止回路との
複合化が容易である。また複合化において温度補正の不
要な過放電防止の場合は電圧検出機能のLED69の代
わりに電圧検出ICなどを用いて回路の簡略化も可能で
ある。
【0030】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明の太陽電池用制御回路によれば、スイッチ素子として
用いるリレーと二次電池と太陽電池の単純な構成により
特別な検知回路を用いないで昼夜を判別し、複数の出力
制御が可能である。スイッチ素子による電圧損失がな
く、放熱フィンなしでも発熱による破損がなく、ヒステ
リシスによるチャタリング防止が容易である。このため
小型低コストで信頼性の高い太陽電池用制御回路が容易
に得られる。また、スイッチ素子として用いるリレーと
二次電池と太陽電池と複数のLEDなどの単純な構成に
より、鉛蓄電池などの二次電池の温度補償が容易にで
き、スイッチ素子のチャタリングや熱破損のない充放電
制御が可能な太陽電池用制御回路が容易に得られる。さ
らに二次電池の寿命を延ばす押し込み充電や、充電制御
の状態を電圧検知用のLEDで表示することも可能であ
る。
明の太陽電池用制御回路によれば、スイッチ素子として
用いるリレーと二次電池と太陽電池の単純な構成により
特別な検知回路を用いないで昼夜を判別し、複数の出力
制御が可能である。スイッチ素子による電圧損失がな
く、放熱フィンなしでも発熱による破損がなく、ヒステ
リシスによるチャタリング防止が容易である。このため
小型低コストで信頼性の高い太陽電池用制御回路が容易
に得られる。また、スイッチ素子として用いるリレーと
二次電池と太陽電池と複数のLEDなどの単純な構成に
より、鉛蓄電池などの二次電池の温度補償が容易にで
き、スイッチ素子のチャタリングや熱破損のない充放電
制御が可能な太陽電池用制御回路が容易に得られる。さ
らに二次電池の寿命を延ばす押し込み充電や、充電制御
の状態を電圧検知用のLEDで表示することも可能であ
る。
【0031】さらにリレーの接点抵抗が無視できるため
複数のリレーを直列接続し、本発明による過放電防止用
と昼夜判別出力用の2種類以上の機能を複合させること
が容易である。
複数のリレーを直列接続し、本発明による過放電防止用
と昼夜判別出力用の2種類以上の機能を複合させること
が容易である。
【図1】本発明の実施例1の太陽電池用制御回路の回路
図
図
【図2】同実施例1の他の太陽電池用制御回路の回路図
【図3】同実施例2の太陽電池用制御回路の回路図
【図4】同電池電圧に対するリレーのコイル電流の温度
特性の実測データを示すグラフ
特性の実測データを示すグラフ
【図5】同過充電防止のスイッチ動作による電池電圧の
時間変動がバイパス抵抗により変化する実測データを示
すグラフ
時間変動がバイパス抵抗により変化する実測データを示
すグラフ
【図6】同別の実施例の太陽電池用制御回路の回路図
1,23,44,62 太陽電池 2,21,45,63 二次電池 3,22,41,61 逆流防止ダイオード 4,29,42,64 リレー 5,25,47,65 コイル 6,30,30a,71 ノーマルオープン接点端子 7,32,43 ノーマルクローズ接点端子 8,31,31a 昼間動作負荷 9,33 夜間動作負荷 10,28,48,66 調整抵抗 24,49,67 トランジスタ 26,27,51,52,68,70 抵抗 46 バイパス抵抗 50,69 LED 72 負荷
Claims (3)
- 【請求項1】 逆流防止ダイオードを介して太陽電池か
ら二次電池を充電する太陽電池電源システムにおいて、
昼間負荷が接続され、昼間閉路、夜間開路となるノーマ
ルオープン接点端子と、夜間負荷が接続され、昼間開
路、夜間閉路となるノーマルクローズ接点端子と、前記
両接点端子を開閉するコイルとを備えたリレーを備え、
前記コイルが日照による太陽電池の出力、または日照に
よる太陽電池の出力により動作する半導体素子により、
前記両接点端子を開閉する昼夜判別出力機能を備えた太
陽電池用制御回路。 - 【請求項2】 逆流防止ダイオードを介して太陽電池か
ら二次電池を充電する太陽電池電源システムにおいて、
ノーマルクローズ接点端子と前記接点端子を開閉するコ
イルを有するリレーと、前記リレーを介して前記太陽電
池と二次電池に接続された順方向接続された発光ダイオ
ードまたは、順方向接続された発光ダイオードとそれに
より動作するスイッチ素子とを備え、二次電池の充電電
圧が設定値以上に上昇すると、前記順方向直列接続され
た発光ダイオード、または順方向接続された発光ダイオ
ードとスイッチ素子の電流が急増し、前記ノーマルクロ
ーズ接点端子を開路とし、前記太陽電池からの通常の充
電を停止させる過充電防止機能と、ノーマルオープン接
点端子と前記接点端子を開閉するコイルを有するリレー
と、前記リレーを介して前記太陽電池と二次電池に接続
された順方向接続された発光ダイオードまたは順方向接
続された発光ダイオードとそれにより動作するスイッチ
素子とを備え、二次電池の放電電圧が設定値以下に降下
すると、前記順方向接続した発光ダイオードまたは順方
向接続した発光ダイオードとスイッチ素子の電流が急減
し、前記ノーマルオープン接点端子を開路として、前記
二次電池の負荷への放電を停止する過放電防止機能とを
備えた太陽電池用制御回路。 - 【請求項3】 リレーのノーマルクローズ接点端子に並
列に充電用のバイパス抵抗を接続した請求項2記載の太
陽電池用制御回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5156514A JPH0715889A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 太陽電池用制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5156514A JPH0715889A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 太陽電池用制御回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0715889A true JPH0715889A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15629445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5156514A Pending JPH0715889A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 太陽電池用制御回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0715889A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6881278B2 (en) | 1998-06-10 | 2005-04-19 | Showa Denko K.K. | Flux for solder paste |
KR101054495B1 (ko) * | 2011-04-19 | 2011-08-04 | 주식회사 웨스트라인 | 도로 태양광 led 표시등 |
CN108288565A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-17 | 南京御弟哥哥电气有限公司 | 一种抗干扰继电器电路 |
CN110854914A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-02-28 | 上海质卫环保科技有限公司 | 一种与电网隔离的应用于太阳能电站的加压装置和方法 |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP5156514A patent/JPH0715889A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6881278B2 (en) | 1998-06-10 | 2005-04-19 | Showa Denko K.K. | Flux for solder paste |
KR101054495B1 (ko) * | 2011-04-19 | 2011-08-04 | 주식회사 웨스트라인 | 도로 태양광 led 표시등 |
CN108288565A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-17 | 南京御弟哥哥电气有限公司 | 一种抗干扰继电器电路 |
CN110854914A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-02-28 | 上海质卫环保科技有限公司 | 一种与电网隔离的应用于太阳能电站的加压装置和方法 |
CN110854914B (zh) * | 2019-11-28 | 2023-05-23 | 上海质卫环保科技有限公司 | 一种应用于太阳能电站的与电网隔离方法 |
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