JPH10304585A - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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JPH10304585A
JPH10304585A JP9109093A JP10909397A JPH10304585A JP H10304585 A JPH10304585 A JP H10304585A JP 9109093 A JP9109093 A JP 9109093A JP 10909397 A JP10909397 A JP 10909397A JP H10304585 A JPH10304585 A JP H10304585A
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JP
Japan
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storage element
charging
energy
power
charging circuit
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Pending
Application number
JP9109093A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaru Wazaki
賢 和崎
Yoshihisa Okita
美久 沖田
Kazuyuki Ito
一行 伊藤
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単位時間当たりの発電能力の小さな発電素
子、例えば、太陽電池等を用いた場合でも、蓄電素子を
短時間で充電できる充電装置を提供する。 【解決手段】 第1の充電回路1は、発電素子4から入
力端子11、12に供給される発電エネルギーを、エネ
ルギー蓄積素子2に供給する。エネルギー蓄積素子2
は、第1の充電回路1から供給されるエネルギーによっ
て充電される。第2の充電回路3は、蓄電素子5の接続
される出力端子31、32を含み、エネルギー蓄積素子
2に蓄積されたエネルギーを、出力端子31、32に伝
送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば太陽電池等の発
電素子の発電エネルギーを用いて2次電池やコンデンサ
などの蓄電素子を充電する充電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、2次電池やコンデンサなどの蓄電
素子の高性能化、電子機器の省電力技術の発達に伴い、
蓄電素子を利用した機器、例えば通信機器、情報端末な
どが実現され普及している。省電力技術と高性能蓄電素
子の組み合わせにより、1回充電するごとに、数時間か
ら数百時間連続で使用することが可能である。また同時
に急速充電によって1回の充電時間を短縮する努力が払
われた結果、充電の手間が簡略化、短時間化され、これ
らの機器の普及に拍車をかけている。
【0003】一方で環境とエネルギーに対する関心の高
まりなどから、蓄電素子を太陽電池の発電電力を用いて
充電する充電装置が提案されている。公知文献の一例と
しては、特開昭54-127539号公報等がある。
【0004】従来提案されている太陽電池式充電装置の
問題点の一つは、太陽光エネルギーの密度の希薄さのた
め、充電に長い時間を要するということである。太陽電
池の受光面積を増やせば、充電時間を短縮できる。しか
し、商用電源を利用した市販の急速充電器と同等の短い
充電時間を実現するためには、非常に大きな受光面積の
太陽電池が必要になり、実現性に乏しい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、単位
時間当たりの発電能力の小さな発電素子、例えば、太陽
電池等を用いた場合でも、蓄電素子を短時間で充電する
ことが可能な充電装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る充電装置は、第1の充電回路と、エ
ネルギー蓄積素子と、第2の充電回路とを含む。前記第
1の充電回路は、発電素子の接続される入力端子を含
み、前記発電素子から前記入力端子に供給される発電エ
ネルギーを、前記エネルギー蓄積素子に供給する。
【0007】前記エネルギー蓄積素子は、前記第1の充
電回路から供給されるエネルギーによって充電される。
【0008】前記第2の充電回路は、蓄電素子の接続さ
れる出力端子を含み、前記エネルギー蓄積素子に蓄積さ
れたエネルギーを、前記出力端子に伝送する。
【0009】本発明に係る充電装置において、光エネル
ギーの照射を受けて生成された太陽電池の発電エネルギ
ーは、第1の充電回路に備えられた入力端子に供給され
る。第1の充電回路は、発電素子から入力端子に供給さ
れる発電エネルギーをエネルギー蓄積素子に供給する。
エネルギー蓄積素子は第1の充電回路から供給されるエ
ネルギーによって充電される。これにより、太陽電池で
生成された発電エネルギーが、エネルギー蓄積素子に保
存される。
【0010】第2の充電回路は、エネルギー蓄積素子に
蓄積されたエネルギーを出力端子に伝送する。出力端子
には蓄電素子が接続される。蓄電素子は、出力端子を介
して、エネルギー蓄電素子に蓄積されていたエネルギー
の供給を受け、急速に充電される。このため、単位時間
当たりの発電能力の小さな発電素子、例えば、太陽電池
等を用いた場合でも、蓄電素子を短時間で充電すること
ができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る充電装置のブ
ロック図である。本発明に係る充電装置は、第1の充電
回路1と、エネルギー蓄積素子2と、第2の充電回路3
とを含む。第1の充電回路1は、発電素子4の接続され
る入力端子11、12を含み、発電素子4から入力端子
11、12に供給される発電エネルギーを、エネルギー
蓄積素子2に供給する回路を構成している。発電素子4
は、代表的には、太陽電池であるが、単位時間当たりの
発電能力が太陽電池と同程度のものであればよい。
【0012】エネルギー蓄積素子2は、第1の充電回路
1から供給されるエネルギーによって充電される。エネ
ルギー蓄積素子2は、コンデンサまたは二次電池等であ
る。
【0013】第2の充電回路3は、蓄電素子5の接続さ
れる出力端子31、32を含み、エネルギー蓄積素子2
に蓄積されたエネルギーを、出力端子31、32に伝送
する回路を構成している。蓄電素子5は、代表的には二
次電池であるが、コンデンサであってもよい。蓄電素子
5は充電完了後に、例えば、通信機器や情報端末などの
電子機器や電気機器などに接続して利用される。
【0014】本発明に係る充電装置において、光エネル
ギーの照射を受けて生成された太陽電池の発電エネルギ
ーは、第1の充電回路1に備えられた入力端子11、1
2に供給される。第1の充電回路1は、発電素子4から
入力端子11、12に供給される発電エネルギーをエネ
ルギー蓄積素子2に供給する。エネルギー蓄積素子2は
第1の充電回路1から供給されるエネルギーによって充
電される。これにより、太陽電池等の発電素子4で生成
された発電エネルギーはエネルギー蓄積素子2に保存さ
れる。
【0015】第2の充電回路3は、エネルギー蓄積素子
2に蓄積されたエネルギーを出力端子31、32に伝送
する。出力端子31、32には蓄電素子5が接続されて
おり、蓄電素子5は、出力端子31、32を介して、エ
ネルギー蓄電素子5に蓄積されていたエネルギーの供給
を受け、急速に充電される。このため、単位時間当たり
の発電能力の小さな発電素子4、例えば、太陽電池等を
用いた場合でも、蓄電素子5を短時間で充電することが
できる。
【0016】図2は本発明に係る充電装置の具体的な回
路図を示している。 この実施例では、第1の充電回路
1は、ダイオードよりなる一方向性充電回路13を含
み、発電素子4から供給された発電エネルギーを、一方
向性充電回路13を通して、エネルギー蓄積素子2に蓄
積する。ダイオードはアノードが入力端子11、12に
接続され、カソードがエネルギー蓄積素子2の一端に接
続されており、従って、エネルギー蓄積素子2に蓄積さ
れたエネルギーに対して、逆阻止作用を与える。
【0017】入力端子11ー12間には電界効果トラン
ジスタ(FET)等でなるスイッチ素子14が接続され
ている。このスイッチ素子14は制御回路15から供給
される信号によって制御される。制御回路15は、エネ
ルギー蓄積素子2の端子電圧V1を監視しており、端子
電圧V1が過充電に到達する前に、スイッチ素子14を
オンにし、入力端子11ー12間を短絡する。これによ
り、エネルギー蓄積素子2の過充電が防止される。
【0018】第2の充電回路3は、スイッチ素子33を
含み、スイッチ素子33のスイッチング動作により、エ
ネルギー蓄積素子2に蓄積されたエネルギーを、出力端
子31、32に伝送する。実施例において、スイッチ素
子33はFETで構成され、チョッパ方式のスイッチン
グ回路を構成する要素として用いられている。スイッチ
素子33の主電極の1つはエネルギー蓄積素子2の一端
に接続され、他端はインダクタ34の一端に接続されて
いる。インダクタ34の他端は、出力端子31、32に
接続されている。
【0019】更に、スイッチ素子33とインダクタ34
との接続点には、ダイオード35のカソードが接続され
ている。インダクタ34と出力端子31との接続点には
コンデンサ36が接続されている。
【0020】スイッチ素子33は、制御回路37によっ
て制御される。制御回路37は出力端子31、32に現
れる電圧を監視すると共に、抵抗38によって、電流を
監視し、それらの検出信号に基づいて、スイッチ素子3
3をオン、オフ制御する。出力端31、32には、スイ
ッチ39を介して、蓄積素子5が接続されている。
【0021】第1の充電回路1において、発電素子4か
ら入力端子11、12に供給された発電素子4の発電エ
ネルギーは、一方向性充電回路を構成するダイオード1
3を通して、エネルギー蓄積素子2に蓄積される。
【0022】第2の充電回路3は、スイッチ素子33の
スイッチング動作により、エネルギー蓄積素子2に蓄積
されたエネルギーを、インダクタ34を通して、出力端
子31、32に供給する。出力端子31、32に接続さ
れている蓄積素子5は、第2の充電回路3から供給され
るエネルギーによって充電される。
【0023】図示されたチョッパ回路の動作は、当業者
にとって、周知である。まず、スイッチ素子33がオン
になると、インダクタ34、出力端子31、32及びス
イッチ39を介して、蓄積素子5に電流が流れ込み、蓄
積素子5が充電される。
【0024】スイッチ素子33がオフになると、インダ
クタ34に蓄積されたエネルギーがダイオード35を通
して、蓄積素子5に伝送され、蓄積素子5が充電され
る。
【0025】エネルギー蓄積素子2に対する充電作用
は、スイッチ38がオフになっている場合でも、オンに
なっている場合でも、同様に発生する。従って、蓄積素
子5を接続しない状態で、予め、エネルギー蓄積素子2
にエネルギーを蓄えておき、次に、蓄積素子5を接続
し、第2の充電回路3を動作させて、エネルギー蓄積素
子2に蓄えられたエネルギーにより、蓄積素子5を充電
することができる。
【0026】エネルギー蓄積素子2に、一旦、蓄積され
たエネルギーは、発電素子4を入力端子11、12から
取り外しても、そのまま保存されている。従って、本発
明に係る充電装置は、発電素子4から取り外して使用す
ることができる。
【0027】第1の充電回路1としては、上記以外にも
昇圧、降圧、昇降圧型のDC/DCコンバータを採用す
ることも可能であるし、採用したコンバータに太陽電池
の出力電力が最大になるように制御する、最大電力追従
制御を適用することもできる。また、第2の充電回路3
としては、降圧チョッパのほかに昇圧型、降圧型、昇降
圧型のDC/DCコンバータ等の電力変換回路を採用す
ることができる。
【0028】図3は発電素子2として太陽電池を用いた
場合における充電動作を説明する図である。期間Aにお
いて、太陽電池で構成された発電素子2に光エネルギー
が照射(図3(a)参照)され、電気エネルギーが得ら
れると、第1の充電回路1により、エネルギー蓄積素子
2が充電される(図3(b)参照)。従来の技術の問題
点として既に述べたように、太陽光エネルギーの密度の
希薄さのために、大面積の太陽電池を用いないかぎり、
短時間で急速に充電することは不可能であるが、本発明
によれば、たとえば、期間Aと期間Bにおいて、蓄電素
子5を通信機器や情報端末などの電子機器や電気機器本
体に接続して使用している間に、時間をかけて充電して
おくことができる。
【0029】蓄電素子5を充電する必要が生じたとき、
例えば出力端子31ー32間に蓄電素子5を接続し、第
2の充電回路3を起動する。エネルギー蓄積素子2には
長時間をかけて充電したエネルギーが蓄積(図3(c)
参照)されており、期間Dのように、第2の充電回路3
から蓄電素子5に対して、充電電流が流れ(図3(d)
参照)、蓄電素子5が、その特性に応じた適当な充電パ
ターンによって充電され、満充電になり(図3(e)参
照)、またはエネルギー蓄積素子2が完全放電になるま
で充電を実施できる。このように、エネルギー蓄積素子
2に貯えたエネルギーを用いて、蓄電素子5の充電を行
うので、大電力で急速充電を行い、蓄電素子5を短時間
で充電することができる。
【0030】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、単位時
間当たりの発電能力の小さな発電素子、例えば、太陽電
池等を用いた場合でも、蓄電素子を短時間で充電し得る
充電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る充電装置のブロック図である。
【図2】本発明に係る充電装置の具体的な電気回路図で
ある。
【図3】発電素子として太陽電池を用いた場合における
充電動作を説明する図である。
【符号の説明】
1 第1の充電回路 2 エネルギー蓄積素子 3 第2の充電回路 4 発電素子 5 蓄電素子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の充電回路と、エネルギー蓄積素子
    と、第2の充電回路とを含む充電装置であって、 前記第1の充電回路は、発電素子の接続される入力端子
    を含み、前記発電素子から前記入力端子に供給される発
    電エネルギーを、前記エネルギー蓄積素子に供給し、 前記エネルギー蓄積素子は、前記第1の充電回路から供
    給されるエネルギーによって充電され、 前記第2の充電回路は、蓄電素子の接続される出力端子
    を含み、前記エネルギー蓄積素子に蓄積されたエネルギ
    ーを、前記出力端子に伝送する充電装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された充電装置であっ
    て、 前記第1の充電回路は、一方向性充電回路を含み、前記
    発電素子から供給された発電エネルギーを、前記一方向
    性充電回路を通して、前記エネルギー蓄積素子に蓄積す
    る充電装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載された充電装置であっ
    て、 前記第2の充電回路は、スイッチ素子を含み、前記スイ
    ッチ素子のスイッチング動作により、前記エネルギー蓄
    積素子に蓄積されたエネルギーを、前記出力端子に伝送
    する充電装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載された充電装置であっ
    て、 前記エネルギー蓄積素子は、コンデンサまたは二次電池
    の何れかである充電装置。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載された充電装置であっ
    て、 前記発電素子を含み、前記発電素子は太陽電池である充
    電装置。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載された充電装置であっ
    て、 前記蓄電素子を含み、前記蓄電素子は二次電池またはコ
    ンデンサの何れかである充電装置。
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