JPH0720952A

JPH0720952A - 電源装置

Info

Publication number: JPH0720952A
Application number: JP5152027A
Authority: JP
Inventors: Tomoichirou Oota; 智市郎太田; Kazuto Watanabe; 和人渡辺
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-23
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【目的】産業用あるいは民生用電子機器等の電源装置
としての、太陽電池Ｓよりの交流電力変換装置ＩＮＶ１
における交流電圧の繰返し上昇／下降反復現象がなく、
あるいはまた、ＡＣ−ＤＣコンバータ６７等の電源装置
と充電器６８とを同時に制御するための低コスト、省ス
ペース、高信頼性に寄与し得るこの種の電源装置を提供
する。【構成】このため、前記電力変換装置ＩＮＶ１が停止
状態時には直流電源の出力に電力消費負荷を備え付け、
その消費電力が所定値を越えたときこれを切離して上記
変換装置に復帰させ、あるいはまた、ＡＣ−ＤＣコンバ
ータ６７と充電器６８とを制御回路にマイクロプロセッ
サを使用して電源装置６７と充電器６８とを一体化構造
とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源装置、特に産業用
あるいは民生用の電子機器等に使用される電源装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】

（１）近年、省エネルギーの観点から、この種の電源装
置として、自然界のエネルギー源である太陽光を太陽電
池により電力に変換する太陽光発電装置が注目されてい
る。この太陽電池の素体であるウエハーは、１素子当り
０．５Ｖ程度の起電力があり、そのウエハーを数１０枚
組合わせて太陽電池のパネルが作られており、実際の発
電用には、そのパネルを数枚から数１０枚組合わせたモ
ジュールを構成して電力を発生させている。

【０００３】また、これら太陽電池モジュールの出力
は、直流−交流電力変換装置に接続され、そのモジュー
ルから取出した直流電力は、電力変換装置内部で高周波
電流平滑用のコンデンサを通じてトランジスタ等による
スイッチ素子により高周波電力に変換し電力波形合成を
行って交流波形を発生させ直流・交流変換装置出力とし
て交流電力を得て、産業用あるいは民生用の電子機器の
電源装置として使用されている。

【０００４】（２）一方、この種の電子機器用の電源装
置として、従来、ＡＣ−ＤＣコンバータ６７及び充電器
６８の構成は、図９にその一例の回路図を示すように、
交流電圧１を整流ダイオード２と平滑コンデンサ３とよ
り直流電圧化し、それを駆動回路及び制御回路６１によ
りスイッチングトランジスタ４を駆動して矩形波とし、
負荷４５及び充電器６８が必要とするエネルギーをトラ
ンス６２により供給している。出力側に供給された電圧
は、コネクタ等を通して充電器６８の入力端子に供給さ
れる。

【０００５】供給された電圧は、駆動回路及び制御回路
６５とマイクロコンピュータ６６によりスイッチングト
ランジスタ３４をスイッチング動作及び制御し、電池４
６を充電する。電池４６を充電する方法は、定電流によ
る急速充電、中速充電、トリクル充電により行われる。
定電流制御は、カレントトランス６９により電流を検出
し、抵抗２２、２３により電圧変換し、そのピーク値を
コンデンサ４１により検出し、その信号を駆動回路及び
制御回路６５の制御端子に入力し、スイッチングトラン
ジスタ３４をオン、オフし行われる。

【０００６】電池が満充電になったか否かの判断は、抵
抗３０、３１の分電圧をマイクロコンピュータ６６の検
出ポートに入れ、リアルタイムでポートチェックを行
い、常にＭＡＸホールドを行い、ＭＡＸ値に対して−△
Ｖの点を検出し、その点を満充電とし、満充電の信号を
駆動回路及び制御回路６５に送り、スイッチングトラン
ジスタ３４のスイッチング動作を停止し、トリクル充電
用のトランジスタ３５にマイクロコンピュータ６６から
信号を送り、トランジスタ３５をオンさせてトリクル充
電を行っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】

（１）しかしながら、前項（１）における太陽電池の出
力はその時の日照や気温により取出し得る電力が大幅に
変動する。また、太陽電池は図２に示すような電圧の電
流特性のため、出力電流は入射光量に比例して変化する
が、出力電圧はあまり影響を受けない。特に、朝夕の日
が昇る時や沈む時などは発生電力は少ないが出力電圧
は、ある程度は発生できる。一般的な直流−交流電力変
換装置では、入力電圧が電力変換装置の動作電圧に達し
たと検出されると変換回路を起動する構成になってい
る。

【０００８】ここで、太陽電池の入射光が少なく発電電
力が少ない時の太陽電池出力は、電流は少ないが出力電
圧は出力することは可能である。また、電力変換装置の
直流入力端子間には、通常高周波電流平滑用の大容量コ
ンデンサが入っているので、太陽電池出力電力は、その
コンデンサに充電電流を流し続け電力を蓄えるのでコン
デンサ端子電圧は上昇して行く。その結果、電力変換装
置の入力電圧が電力変換回路の起動電圧を越えると、コ
ンデンサに蓄えられた電力と太陽電池出力電力の和によ
る電力を電力変換装置は交流電力に変換する。

【０００９】ところが、このように入射光が弱い時の電
力変換回路は、太陽電池出力電力が変換装置要求電力に
対して小さいため電力変換装置の入力のコンデンサに蓄
えられた電力を消費しながら交流電力を発生するためコ
ンデンサ電圧が低下し続け、電力変換装置の動作停止電
圧に到達し交流電力発生を停止する。変換回路の動作が
停止したことにより、また太陽電池からコンデンサに充
電を開始するためコンデンサ電圧が上昇して行き、やが
て変換回路動作電圧に到達し変換動作を開始する。

【００１０】このように入射光が交流電力変換回路の要
求電力よりも低下した時には電力変換装置が動作した
り、停止することを繰返してしまい交流電圧が上がり下
がりを繰返す現象となって安定した交流電力を供給でき
なくなるという問題があった。

【００１１】（２）また、前項（２）における従来例に
あっては、ＡＣ−ＤＣコンバータ６７と充電器６８とが
別体になっているため、ＡＣ−ＤＣコンバータ６７の駆
動／制御回路及び充電器６８の駆動／制御回路が個々の
電源装置毎に必要である。また、別々の基板に実装され
ているため、コネクタ等による接続も必要であり、この
ため、電源装置全体としては、コスト高、広スペース、
信頼性の低下等の問題があった。

【００１２】本発明は、以上のような従来例の問題点に
かんがみてなされたもので、（１）太陽電池よりの交流
電力変換装置における交流電圧の繰返し上昇／下降反復
現象を防止して安定した交流電力を供給し得る電源装置
の提供、ならびに（２）ＡＣ・ＤＣコンバータ／充電器
を一体化して低コストでスペース性や信頼性を向上し得
る電源装置の提供を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、この種の電源装置を、（１）電力変換装置が停止
している時は、太陽電池出力電力を検出しその発電出力
が電力変換装置の消費電力より大きくなると、自動的に
電力変換装置の運転を開始し、また太陽電池発電電力が
減少し、電力変換装置の消費電力以下になった時は速や
かに電力変換装置の運転を停止するよう構成することに
より、あるいはまた、（２）駆動／制御回路にマイクロ
プロセッサを使用することにより、例えばＡＣ−ＤＣコ
ンバータのスイッチング動作、制御及び充電器の定電流
動作、制御、あるいは、ＡＣ−ＤＣコンバータのスイッ
チング動作、制御及び高圧回路の高圧制御用トランジス
タのオン、オフ制御及び充電器の定電流動作／制御等を
単一の制御回路で駆動、制御するよう構成して、充電器
を電源装置と一体化させることにより、前記目的を達成
しようとするものである。

【００１４】

【作用】以上のような本発明構成により、（１）前記交
流電力変換装置の安定した起動／停止制御が実現され、
あるいはまた、（２）従来のように電源装置／充電器の
別体構成に起因するコスト高、広スペース、信頼性低下
等を防止することができる。

【００１５】

【実施例】

（第１実施例）以下に本発明を実施例に基づいて説明す
る。図１に、本発明に係る電源装置の第１実施例の回路
図を示す。図１において、Ｐ１とＰ２は太陽電池Ｓより
電力を受ける端子であり、ここから入った直流電力は、
起動停止制御回路を経由し直流−交流電力変換回路ＩＮ
Ｖ１に入力される。Ｃ１は、直流−交流変換回路ＩＮＶ
１の入口に接続され高周波リップルを吸収するための平
滑コンデンサ、Ｐ３とＰ４は、直流−交流変換回路によ
り交流に変換された電力の取出し口である。

【００１６】Ｒ１及びＲ２は、入力電圧検出用の分圧抵
抗であり、その中継点はコンパレータＣＭＰ１の＋端子
に接続される。Ｒ３は基準電圧素子に電流を流す抵抗、
ＺＤ１は、基準電圧作成用のツェナーダイオードであ
る。Ｒ４及びＲ５は、基準電圧と、流入電流を加算する
抵抗であり、その中継点はコンパレータＣＭＰ１の−端
子に接続される。Ｒ６とＲ７は流入電流検出用分圧回路
であり、その中継点はコンパレータＣＭＰ２の＋端子に
接続される。Ｒ８はバイアス抵抗で、コンパレータＣＭ
Ｐ２の−端子に接続される。Ｒ９は、太陽電池に流れる
電流を検出する抵抗である。

【００１７】ＣＭＰ１は起動動作決定用のコンパレータ
でありその出力はＮＯＲゲートであるＧ１に接続されて
いる。ＣＭＰ２は動作停止決定用のコンパレータであり
その出力はＮＯＲゲートであるＧ２に接続されている。
ＮＯＲゲート素子であるＧ１とＧ２の出力は相互の入力
に接続されて、いわゆるＲ−Ｓフリップフロップを形成
している。またゲートＧ２の出力は、直流−交流変換回
路の動作停止端子（リモートＯＮ／ｏｆｆ）に接続され
る。ＲＹ１は、入力電力を負荷抵抗ＲＬ１に流すための
切替リレーであり、動作信号はゲートＧ２の出力に接続
されている。ＲＬ１は、電力負荷抵抗であり、リレーＲ
Ｙ１に接続されている。

【００１８】次に動作について説明する；太陽電池パネ
ルに太陽光が日射されると、太陽電池Ｓは起電力を生
じ、その起電力は端子Ｐ１及びＰ２に印加される。この
状態では、まだ電力変換装置ＩＮＶ１は動作しておらず
電力検出回路も規定の電力値を検出していないので負荷
切替リレーであるＲＹ１の接点は太陽電池出力端子のＰ
１とＰ２に電力消費負荷であるＲＬ１を接続している。

【００１９】太陽電池発電電力はリレーＲＹ１の接点を
通じて電力負荷ＲＬ１により消費される。この時の太陽
電池発生電圧Ｖ_S は、抵抗Ｒ３を通じツェナ−ダイオ−
ドＺＤ１に流れ基準電圧Ｖ_R を作り出す。

【００２０】太陽電池発生電圧Ｖ_S は、各抵抗Ｒ１とＲ
２とにより分割された電位が太陽電池発生電圧としてコ
ンパレータＣＭＰ１の＋端子に入力される。コンパレー
タＣＭＰ１の−端子は、基準電圧と電流検出抵抗Ｒ９に
よる電圧降下を加えた値になる。コンパレータＣＭＰ２
の−端子は、基準電圧回路のマイナス側に接続されてお
り、＋端子は、基準電圧Ｖ_R と電流検出抵抗Ｒ９との電
位差を抵抗Ｒ６とＲ７とで分圧された値になる。

【００２１】ここで、日射量が少ない時は、太陽電池発
電電力が低下し電力負荷抵抗ＲＬ１による電圧降下が少
ないため太陽電池発生電圧Ｖ_S も低くコンパレータＣＭ
Ｐ１の＋端子電圧は低い値となる。この時は太陽電池発
電電流も少ないため電流検出抵抗Ｒ９の電圧降下も少な
くコンパレータＣＭＰ１の−端子電圧は高くその＋端子
に比較し−端子が高い電位になるのでコンパレータＣＭ
Ｐ１の出力端子の電位は低い値となる。また、電流検出
抵抗Ｒ９の電圧降下が低いためコンパレータＣＭＰ２の
＋端子は−端子よりも高い電位になりコンパレータＣＭ
Ｐ２の出力端子の電位は高い値となる。

【００２２】その結果、各ゲート素子Ｇ１とＧ２とによ
り構成されているＲ−Ｓフリップフロップの出力は、低
い電位となり電力変換装置ＩＮＶ１の動作を停止し続
け、また負荷切替リレーＲＹ１の接点を電力消費抵抗側
にしつづける。これは太陽電池出力が、日射が始った直
後など（日の出時等）の発電電力量の少ない時は電力消
費負荷にて発電電力を消費させることにより、電力変換
装置ＩＮＶ１が電力変換を行った時の消費電力が太陽電
池Ｓの発電電力を上回るような状態の時は動作を禁止す
るため、電力変換を行っても交流電力を殆ど得ることが
できない時などの不安定な動作を抑制することができ
る。その結果、太陽電池起電力が少ないことに起因する
電力変換装置ＩＮＶ１が動作したり、動作停止を繰返す
現象を防止でき、電力変換装置ＩＮＶ１の動作を安定に
できる。

【００２３】太陽光の日射量が増加し太陽電池発電電力
が増加すると、前記電力負荷抵抗ＲＬ１に流れる電流が
増加し、電力消費抵抗ＲＬ１の両端電圧は増大する。ま
た発電電流が増加しているため電流検出抵抗Ｒ９の電圧
降下も増加する。そのため、コンパレータＣＭＰ１の＋
端子電圧は端子Ｐ１とＰ２間の電圧増加により電位が上
昇し、また、電流検出抵抗Ｒ９の電圧降下もこの電圧増
加により−端子電圧が低下する。そのためコンパレータ
ＣＭＰ１の＋端子と−端子の電位が入替り、コンパレー
タＣＭＰ１の出力は、反転し高電位となる。

【００２４】この時のコンパレータＣＭＰ２は、電流検
出抵抗Ｒ９の電圧降下の増加により＋端子電圧は−端子
電圧より低下しているため、コンパレータＣＭＰ２の出
力電位は低電位になっている。その結果、各ゲート素子
Ｇ１とＧ２とにより構成されているフリップフロップの
入力が入替わり、出力は反転して高い電位となるため電
力変換装置ＩＮＶ１の変換動作を開始させ、また負荷切
替リレーＲＹ１に通電することにより接点を開放し電力
消費抵抗にて消費していた電力を開放する。

【００２５】この時の電力消費抵抗の消費電力として、
電力変換装置ＩＮＶ１が電力変換動作を行う時の消費電
力より大きな値となるようにコンパレータＣＭＰ１の動
作点を設定することにより、電力変換装置ＩＮＶ１が直
流−交流変換を行った時の交流電力量として交流負荷に
供給するのに十分な量になるため、この電力変換装置Ｉ
ＮＶ１は、太陽電池５の発電電力を安定した交流電力に
変換し続けることが可能になる。

【００２６】夕方時や、曇った時などで太陽光の日射量
が減少すると前記電力負荷抵抗ＲＬ１に流れる電流が減
少し、電力消費抵抗ＲＬ１の両端電圧は低下する。また
発電電流が低下しているため電流検出抵抗Ｒ９の電圧降
下も減少する。そのため、コンパレータＣＭＰ１の＋端
子電圧は各端子Ｐ１とＰ２間の電圧低下により電位が低
下し、また、電流検出抵抗Ｒ９の電圧降下も低下により
−端子電圧が上昇する。それで、コンパレータＣＭＰ１
の＋端子と−端子の電位が入替わり、コンパレータＣＭ
Ｐ１の出力は、反転し低電位となる。

【００２７】この時のコンパレータＣＭＰ２は、電流検
出抵抗Ｒ９の電圧降下の低下により＋端子電圧は上昇し
て行くが、−端子の電位よりも低い時はコンパレータＣ
ＭＰ２の出力電位は低電位になっている。この時、各ゲ
ート素子Ｇ１とＧ２とにより構成されているフリップフ
ロップの入力は、両方共に低電位となりフリップフロッ
プの出力は保持されるので装置としての状態変化は発生
しない。これは太陽電池発電量は減少して電力変換装置
の起動電力を割込んでしまっても電池の発電量が電力変
換装置の消費電力を上回っている状態であるため少しで
も有効に電力を変換することを可能にしている。

【００２８】この状態から更に日射量が減少すると太陽
電池発電電流が低下するので電流検出抵抗Ｒ９の電圧降
下の低下により＋端子電圧は、−端子電圧より上昇する
ためコンパレータＣＭＰ２の＋端子と−端子の電位が入
替わり、コンパレータＣＭＰ２の出力は、反転し高電位
となる。その結果、各ゲート素子Ｇ１とＧ２とにより構
成されているフリップフロップの入力が入替わり、出力
は反転して低い電位となるため電力変換装置ＩＮＶ１の
変換動作を停止し、また負荷切替リレーＲＹ１の通電を
止めることで接点を短絡し電力消費抵抗に、太陽電池発
電電力を消費させる。

【００２９】この時の太陽電池発電電力を電力変換装置
ＩＮＶＦ１の消費電力とほぼ等しくなる値でコンパレー
タＣＭＰ２が動作するようにコンパレータＣＭＰ２の動
作点を設定することにより、電力変換装置ＩＮＶ１が、
太陽電池５の発電電力を上回るような状態の時は動作を
禁止でき、電力変換を行っても交流電力を殆ど得ること
ができない時などの不安定な動作を抑制し得る。その結
果、太陽電池起電力が少ないことに起因する電力変換装
置ＩＮＶ１が動作したり、。動作停止を繰返す現象を防
止でき、電力変換装置の動作を安定にできる。

【００３０】（第２実施例）図３は、本発明に係る第２
の実施例の回路図であり、電圧検出回路を簡略化した例
である。前記図１におけると同一（相当）構成要素は同
一符号で表わし、個々の重複説明は省略する。なお、以
降の第３、第４実施例においても同様とする。

【００３１】本実施例においては、太陽電池出力電圧が
電力消費負荷抵抗ＲＬ１に流れる電流と比例することを
利用したものであり、電力消費負荷抵抗ＲＬ１に対して
抵抗Ｒ２を直列に接続することにより、太陽電池出力電
圧Ｖ_S に比例した電圧を抵抗Ｒ２の両端に発生させ、そ
の電圧を電池出力検出電圧として利用することにより、
図１における高電圧の分圧回路を省略することができる
ため、回路構成が簡略化され部品点数が削減できる利点
がある。

【００３２】（第３実施例）図４は、本発明に係る第３
の実施例の回路図であり、論理回路を簡略化した例であ
る。直流−交流電力変換装置ＩＮＶ１の動作制御用の外
部入力端子である起動端子と停止端子で独立している時
には、図４に示されているようにコンパレータＣＭＰ１
の出力から＋端子に正帰還用抵抗Ｒ１０をに接続し起動
時の検出電力値を停止時の消費電力値よりも上げる。

【００３３】コンパレータＣＭＰ１の出力は、電力変換
装置のリモートオン（起動）端子に接続することにより
規定の太陽電池出力電力値になると出力端子を高電位に
して変換装置の運転を開始する。この時のコンパレータ
ＣＭＰ２の出力は、電流検出抵抗Ｒ９の電流値が大きい
ため出力端子は低電位であり、またコンパレータＣＭＰ
１の出力は高電位のため負荷切替リレーＲＹ１に通電さ
れ接点を開放することにより、電力消費負荷ＲＬ１にて
消費していた電力を開放する動作を行う。

【００３４】また、電池出力電力が低下してきた時は、
電流検出抵抗Ｒ９の電圧降下が減少しコンパレータＣＭ
Ｐ２の＋端子電圧が上昇することにより出力端子が高電
位になり、電力変換装置ＩＮＶ１のリモートオフ（停
止）端子に高電位が入力されることにより変換装置は運
転を停止し、また負荷切替リレーＲＹ１の通電が停止す
るために接点が閉じることにより、電力消費負荷ＲＬ１
にて電池発電電力を消費させる動作を行う。以上のよう
に構成することにより、論理回路が不用になり回路構成
が簡単になる利点を有する。

【００３５】（第４実施例）図５は、本発明に係る第４
の実施例の回路図であり、太陽電池出力電流検出に直流
電流検出素子ＣＳ１を用いた例である。太陽電池Ｓの出
力電流検出用に前記各実施例図１，３，４のように回路
に直列に電流検出抵抗Ｒ９を用いると、抵抗に流れる電
流の２乗に比例した電力損失を生じ電力変換装置ＩＮＶ
１へ供給される有効電力を減少させているため、本実施
例のように、ホール素子などを用いた直流電流検出素子
ＣＳ１を用いることにより電力発電装置の発電効率の向
上が実現できる。

【００３６】またこのような電流検出素子ＣＳ１は通常
電流を計る部分と信号出力部は、絶縁されているため電
力検出形起動−停止制御回路は、大電流部分と電気的に
絶縁することが可能になり、検出回路の構成が簡単化さ
れる。また絶縁されているため地絡事故などが起きた時
などの回路の安全性を増すことが簡単にできる。

【００３７】（第５実施例）図６に、本発明に係る充電
器一体形電源装置の特徴を最も良く表わす一実施例の回
路面を示す。前記従来例図９におけると同一（相当）構
成要素は同一符号で表わす。図６において、１は交流電
源、２は整流ダイオード、３は平滑用コンデンサ、４は
スイッチングトランジスタ、５は、スイッチングトラン
ジスタ４の駆動回路、６は、負荷４５及び電池４６にエ
ネルギーを伝達するためのトランス、７は、スイッチン
グトランジスタ４の駆動用トランス、８は、マイクロプ
ロセッサを含む制御回路４７に電源を供給するトランス
である。

【００３８】９は整流ダイオード、１０、１１、１２、
１３、１４、１５、１６、１７は、各ダイオード、１
８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２
６、２７、２８、２９は各抵抗、３０、３１は電池電圧
検出用抵抗、３２、３３は出力電圧検出用抵抗、３４
は、充電部分のスイッチングトランジスタ、３５はトリ
クル充電用トランジスタ、３６、３７、３８、３９は各
トランジスタである。

【００３９】４０は平滑用コンデンサ、４１は定電流値
検出用コンデンサ、４２、４３はコンデンサ、４４は三
端子レギュレータ、４５は負荷、４６は電池、４７はマ
イクロプロセッサを含む制御回路、４８はチョークコイ
ル、６９は定電流制御用カレントトランスである。

【００４０】交流電源１が印加されると、トランス８を
介してマイクロプロセッサを含む制御回路４７に直流電
圧が印加され、マイクロプロセッサを含む制御回路４７
が動作する。この制御回路４７が動作すると、トランス
７を介してパルス電圧がスイッチングトランジスタ４の
駆動回路５に供給され、スイッチングトランジスタ４が
スイッチング動作を行ない、負荷４５と電池４６とが必
要とするエネルギーをトランス６を介して負荷４５と電
池４６とに供給する。

【００４１】負荷４５に供給された電圧は、負荷４５が
必要とする電圧に制御回路４７により制御される。ま
た、定電圧化された出力電圧を利用して、制御回路４７
により充電器用のスイッチングトランジスタ３４をスイ
ッチング動作させ、電池４６を充電する。

【００４２】電池４６の充電には、定電流が必要であ
る。定電流制御する回路は、カレントトランス６９によ
り検出したパルス電流値を、トランジスタ３７をオンさ
せ、抵抗２２、２３により電圧変換し、そのピーク値を
コンデンサ４１によりピークホールドし、その電圧値を
制御回路４７の、スイッチングトランジスタ３４の制御
ポートに入力し、定電流制御する。

【００４３】この状態は、急速充電であり、一定時間以
上、この状態で充電を行うと、電池４６の発熱等により
電池４６の破裂の危険性がある。これを防止するため
に、一定時間以上急速充電が続いた場合に、制御回路４
７のタイマにより、強制的にトランジスタ３７をオフさ
せ、中速充電に切換える。または、急速充電中に、電池
４６の電圧が−△Ｖ下がった点を、抵抗３０、３１によ
り、制御回路４７で検出し、その点を満充電とし、スイ
ッチングトランジスタ３４をオフさせ、トランジスタ３
５をオンさせ、トリクル充電を行う。

【００４４】本実施例の特徴は、制御回路４７にマイク
ロプロセッサを使用しているところにある。この方式に
より、電源装置及び充電器を制御すれば、制御回路を一
つにすることができると同時に、電源装置と充電器とを
一体形にすることができるため、従来のように電源装置
と充電器が別体であるために起こるコスト高、広スペー
ス、信頼性の低下等を防ぐことができる。これにより、
低コスト、省スペース、高信頼性の充電器一体形電源装
置が実現できる。例えば、従来方式では、電源装置と充
電器の２枚の基板が必要であり、かつコネクタ等による
接続が必要であった。これを一体化することにより、実
際例では面積比で２０％の小形化、及び故障時間で５％
のアップが計れ、また、コストも１０％下げることがで
きた。

【００４５】（第６の実施例）図７にこの第６実施例の
充電器一体形電源装置の回路図（前記図６相当図）を示
す。前記第１実施例図６におけると同一（相当）構成要
素は同一符号で表わし、符号１、２、〜４８の重複説明
は省略する。図７において、４９、５０、５１は各高圧
コンデンサ、５２、５３、５４は各高圧ダイオード、５
５は電流制限用抵抗、５６、５７は各抵抗、５８は高圧
制御用トランジスタ、５９は高圧負荷、６９は定電流制
御用カレントトランスである。

【００４６】交流電源１が印加されると、トランス８を
介してマイクロプロセッサを含む制御回路４７に直流電
圧が印加され、マイクロプロセッサを含む制御回路４７
が動作する。制御回路４７が動作するとトランス７を介
してパルス電圧がスイッチングトランジスタ４の駆動回
路５に供給され、スイッチングトランジスタ４がスイッ
チング動作を行ない、負荷４５と電池４６と高圧負荷５
９が必要とするエネルギーをトランス６を介して負荷４
５と電池４６と高圧負荷５９に供給する。

【００４７】負荷４５に供給された電圧は、負荷４５が
必要とする電圧に制御回路４７により制御される。ま
た、高圧負荷５９に供給された電圧は、制御回路４７を
通して、高圧制御用トランジスタ５８により、高圧負荷
５９が必要とする電圧に制御される。さらに、定電圧化
された出力電圧を利用して、制御回路４７により充電器
用のスイッチングトランジスタ３４をスイッチング動作
させ、電池４６を充電する。

【００４８】電池４６の充電には、定電流が必要であ
る。定電流制御する回路は、カレントトランス６９によ
り検出したパルス電流値を、トランジスタ３７をオンさ
せ、抵抗２２、２３により電圧変換し、そのピーク値を
コンデンサ４１によりピークホールドし、その電圧値を
制御回路４７の、スイッチングトランジスタ３４の制御
ポートに入力し、定電流制御する。

【００４９】この状態は、急速充電であり、一定時間以
上、この状態で充電を行なうと、電池４６の発熱等によ
り電池４６の破裂の危険性がある。これを防ぐために、
一定時間以上急速充電が続いた場合に、制御回路４７の
タイマにより、強制的にトランジスタ３７をオフさせ、
中速充電に切換える。または、急速充電中に、電池４６
の電圧が−△Ｖ下がった点を、抵抗３０、３１により、
制御回路４７で検出し、その点を満充電とし、スイッチ
ングトランジスタ３４をオフさせ、トランジスタ３５を
オンさせ、トリクル充電を行う。

【００５０】この第６実施例の特徴は、前記第５実施例
と同様に、制御回路４７にマイクロプロセッサを使用し
ているところにある。この方式により、高圧一体形電源
装置及び充電器を制御すれば、制御回路を一つにするこ
とができると同時に、高圧一体形電源装置と充電器を一
体形にすることができるため、従来のように高圧一体形
電源装置と充電器が別体であるために起こるコスト高、
広スペース、信頼性の低下等を防止することができる。
これにより、低コスト、省スペース、高信頼性の充電器
一体形電源装置を実現し得る。

【００５１】（第７実施例）図８に、充電器一体形電源
装置の第７実施例の回路図（前記図６、図７相当図）を
示す。前記図６、７におけると同一（相当）構成要素
１、２、〜４８の重複説明は省略する。図８において、
６０は電子機器制御回路、６９は定電流制御用カレント
トランスである。交流電源１が印加されると、トランス
８を介してマイクロプロセッサを含む制御回路４７に直
流電圧が印加され、マイクロプロセッサを含む制御回路
４７が動作する。制御回路４７が動作すると、トランス
７を介してパルス電圧がスイッチングトランジスタ４の
駆動回路５に供給され、スイッチングトランジスタ４が
スイッチング動作を行い、負荷４５と電池４６とが必要
とするエネルギーをトランス６を介して負荷４５と電池
４６とに供給する。負荷４５に供給された電圧は、負荷
４５が必要とする電圧に制御回路４７により制御され
る。

【００５２】また、定電圧化された出力電圧を利用し
て、制御回路４７により充電器用のスイッチングトラン
ジスタ３４をスイッチング動作させ、電池４６を充電す
る。この時の負荷４５の動作状態と待機状態を機器コン
トロール回路６０からの通信データを基に、制御回路４
７のマイクロプロセッサにより判断し、負荷４５が待機
状態の時に、スイッチングトランジスタ３４を動作さ
せ、電池４６を充電する。電池４６の充電には、定電流
が必要である。定電流制御する回路は、カレントトラン
ス６９により検出したパルス電流値を、トランジスタ３
７をオンさせ、抵抗２２、２３により電圧変換し、その
ピーク値をコンデンサ４１によりピークホールドし、そ
の電圧値を制御回路４７の、スイッチングトランジスタ
３４の制御ポートに入力し、定電流制御を行う。この状
態は、急速充電であり、一定時間以上、この状態で充電
を行うと、電池４６の発熱等により電池４６の破裂の危
険性がある。これを防止するために、一定時間以上急速
充電が続いた場合に、制御回路４７のタイマにより、強
制的にトランジスタ３７をオフさせ、中速充電に切換え
る。または、急速充電中に、電池４６の電圧が−△Ｖ下
がった点を、抵抗３０、３１により、制御回路４７で検
出し、その点を満充電とし、スイッチングトランジスタ
３４をオフさせ、トランジスタ３５をオンさせ、トリク
ル充電を行う。

【００５３】本発明の特徴は、前記第５、６実施例と同
様に、制御回路４７にマイクロプロセッサを使用してい
るところにあり、この方式により、前記各実施例と同様
な効果が得られる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、（１）太陽電池発電電力の出力電圧と出力電流の値によ
り、直流−交流電力変換装置の最低電力以下のときは、
電力消費負荷に電池発電電力を消費させることで、電力
変換装置の誤起動を防止し、電池発電電力が変換装置の
要求電力以上になると、変換装置を動作させるのと同時
に電力消費負荷への電力供給を停止することにより、有
効変換電力を増加させることができる。

【００５５】電力変換装置を停止させる時の電池発電電
力を変換装置の最低要求電力と同等とすることにより、
太陽電池出力電力が低下した時にも電池出力を最大限電
力を取出すことができる。また、電池出力電力が、最低
要求電力以下になると、電力変換を停止して、電池の出
力を電力消費負荷に消費させる構成にすることにより、
確実に停止制御を行なうことができる。このような起
動、停止制御を行うことにより太陽光発電電力等の非安
定直流電力を電力源とした交流電力発電装置の安定した
自動自立運転が実現できるようになった。

【００５６】（２）また、本発明の充電器一体形電源装
置によれば、制御回路にマイクロプロセッサを使用する
ことにより、電源装置と充電器を一つの制御回路で制御
すると同時に、電源装置と充電器とを一体化することに
より、低コスト、省スペース、高信頼性を可能にした。
また、機器制御回路との通信を行うことにより、機器負
荷が待機状態の時に電池を充電し、動作中は充電しない
ように制御することにより、必要以上の大形化を避ける
ことができ、これにより、電源装置と充電器の一体化が
可能になり、前記効果を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の回路図

【図２】太陽電池の発電特性（電圧−電流曲線）

【図３】第２実施例の回路図

【図４】第３実施例の回路図

【図５】第４実施例の回路図

【図６】第５実施例の回路図

【図７】第６実施例の回路図

【図８】第７実施例の回路図

【図９】従来の電源装置／充電器の一例の回路図

【符号の説明】

ＣＳ１直流電流検出器ＩＮＶ１直流−交流電力変換回路ＲＬ１電力負荷抵抗Ｓ太陽電池１交流電源４７マイクロプロセッサを含む制御回路６０電子機器制御回路６１ＡＣ−ＤＣコンバータの駆動／制御回路６５充電器の駆動／制御回路６７ＡＣ−ＤＣコンバータ６８充電器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池等の直流電力を発生する直流電
源と、前記直流電力を交流電力に変換する直流−交流電
力変換装置において、この電力変換装置が停止状態時に
は、前記直流電源の出力に電力消費負荷を備え付け、そ
の消費電力が所定値以上になると前記負荷を切離し、こ
の電力変換装置により所定の直流−交流変換動作を行う
よう構成したことを特徴とする電源装置。
【請求項２】太陽電池等の直流電力を発生する直流電
源と、前記直流電力を交流電力に変換する直流−交流電
力変換装置において、前記直流電源の出力電力が低下
し、この電力変換装置の入力電力が所定値より低下した
ことを検知した時は前記変換動作を停止し、前記直流電
源に電力消費用の負荷を印加するよう構成したことを特
徴とする電源装置。
【請求項３】太陽電池等の直流電力を発生する直流電
源と、前記直流電力を交流電力に変換する前記直流−交
流電力変換装置において、前記直流電源の電力消費負荷
を切離し電力変換装置を動作させる時の所定の電力は、
この電力変換装置の入力電力が低下し、変換動作を停止
する時の変換停止電力より大きく設定したことを特徴と
する請求項１または２のいずれかに記載の電源装置。
【請求項４】電源装置と充電器とを同時に制御するた
めの制御回路にマイクロプロセッサを使用し、前記電源
装置と充電器とを一体形に構成したことを特徴とする電
源装置。
【請求項５】前記電源装置は、高圧を含む電源装置で
あることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項６】電子機器の制御回路と通信することによ
り、前記電源装置と充電器とを制御するよう構成したこ
とを特徴とする請求項４または５いずれかに記載の電源
装置。