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JP2010051106A - Power supply system - Google Patents

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JP2010051106A
JP2010051106A JP2008213679A JP2008213679A JP2010051106A JP 2010051106 A JP2010051106 A JP 2010051106A JP 2008213679 A JP2008213679 A JP 2008213679A JP 2008213679 A JP2008213679 A JP 2008213679A JP 2010051106 A JP2010051106 A JP 2010051106A
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JP
Japan
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power
load
power supply
voltage
diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008213679A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Riichi Kitano
利一 北野
Akihiro Miyasaka
明宏 宮坂
Akira Yamashita
山下  明
Takahisa Masashiro
尊久 正代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2008213679A priority Critical patent/JP2010051106A/en
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

【課題】照明を含む負荷に対して、蓄電池に充電された電力を残容量に応じて簡易に効率よく提供すること。
【解決手段】コンバータ2を介して供給される太陽電池1が発生した電力を用いて充電を行なうとともに、負荷4への供給電力が不足する際に放電を行なう組電池3と、太陽電池1が発生した電力または組電池3から放電される電力を用いて動作する負荷4とから構成され、負荷4が重要負荷としての環境観測装置41および照明42とから構成される場合、照明42を、1つ以上の発光ダイオードが直列に接続された組ダイオード42aと、電流制限抵抗42bとから構成する。そして、組ダイオード42aを構成する発光ダイオードの直列数は、組ダイオード42aの順方向電圧が、組電池3の最高充電電圧より小さく、かつ、組電池3の最低放電電圧に対して所定の範囲内にある値となるように定められる。
【選択図】 図1
An object of the present invention is to simply and efficiently provide power charged in a storage battery to a load including illumination according to the remaining capacity.
An assembled battery 3 that performs charging using power generated by a solar cell 1 supplied via a converter 2 and that discharges when power supplied to a load 4 is insufficient, and the solar cell 1 When the generated load or the load 4 is operated using the power discharged from the assembled battery 3, and the load 4 includes the environment observation device 41 and the illumination 42 as an important load, the illumination 42 is 1 It comprises a set diode 42a in which two or more light emitting diodes are connected in series, and a current limiting resistor 42b. The number of light emitting diodes constituting the assembled diode 42a is such that the forward voltage of the assembled diode 42a is smaller than the highest charging voltage of the assembled battery 3 and is within a predetermined range with respect to the lowest discharge voltage of the assembled battery 3. To be a certain value.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、電力供給システムに関する。   The present invention relates to a power supply system.

従来より、太陽電池と蓄電池とを組み合わせた太陽電池システムは、電源インフラの確保が困難な場所などに設置される負荷の電源として用いられている。例えば、太陽電池システムでは、昼間は、太陽電池によって発電された電力が負荷に供給されるとともに、余剰電力で蓄電池が充電され、夜間は、蓄電池からの放電で負荷に必要な電力が賄われる。   Conventionally, a solar cell system combining a solar cell and a storage battery has been used as a power source for a load installed in a place where it is difficult to secure a power infrastructure. For example, in a solar cell system, the electric power generated by the solar cell is supplied to the load during the daytime, the storage battery is charged with surplus power, and the electric power necessary for the load is covered by the discharge from the storage battery at night.

このような太陽電池システムの具体的な構成例について、図4を用いて説明する。図4は、従来技術を説明するための図である。   A specific configuration example of such a solar cell system will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the prior art.

図4に示すように、従来の太陽電池システムは、太陽電池と、コンバータと、組電池とから構成され、さらに太陽電池システムから供給される電力を用いて動作する負荷と接続される。   As shown in FIG. 4, the conventional solar cell system is composed of a solar cell, a converter, and an assembled battery, and is further connected to a load that operates using electric power supplied from the solar cell system.

太陽電池は、太陽光により電力を発生する装置であり、組電池は、複数の蓄電池が直列あるいは並列にて接続された構成となっている。また、コンバータは、太陽電池が発生した直流電力を組電池および負荷が受容できる電圧に変換する装置である。   The solar cell is a device that generates electric power by sunlight, and the assembled battery has a configuration in which a plurality of storage batteries are connected in series or in parallel. The converter is a device that converts DC power generated by the solar battery into a voltage that can be received by the assembled battery and the load.

このような構成からなる太陽電池システムにおいては、太陽電池の発電電力が十分大きく、コンバータの出力電力が負荷の所要電力を超える場合、余剰分が組電池へ供給されることで、組電池を構成する蓄電池にて充電が行なわれる。逆に、太陽電池の発電電力では負荷への供給電力が不足する場合、組電池の放電によって不足分の電力が補われる。これにより、太陽電池システムは、太陽光のない夜間だけでなく、天候が悪化した昼間においても、負荷に電力を供給することが可能となる。   In the solar cell system having such a configuration, when the generated power of the solar cell is sufficiently large and the output power of the converter exceeds the required power of the load, the surplus is supplied to the assembled battery to configure the assembled battery. Charging is performed by the storage battery. Conversely, when the power supplied to the load is insufficient with the generated power of the solar battery, the insufficient power is supplemented by the discharge of the assembled battery. As a result, the solar cell system can supply power to the load not only at night without sunlight but also at daytime when the weather worsens.

また、太陽電池の発電電力を一旦、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)に蓄えたのちに蓄電池へ所望の電圧・電流を供給することにより、蓄電池の過充電や充電不足を回避して効率よく充電することが可能となる独立型太陽光発電システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, once the generated power of the solar battery is stored in an electric double layer capacitor (capacitor), the battery is supplied with the desired voltage and current, thereby efficiently charging the battery without overcharging or insufficient charging. A stand-alone photovoltaic power generation system that can do this is known (for example, see Patent Document 1).

さらに、太陽電池の発電電力を一旦、電気二重層コンデンサに蓄えたのちに複数の蓄電池へ所望の電圧・電流を分配して供給することにより、個々の蓄電池を流れる電力を低減させ、システムを構成する蓄電池の小型化・低価格化を実現することが可能となる独立型太陽光発電システムも知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, once the generated power of the solar cell is stored in the electric double layer capacitor, the desired voltage and current are distributed and supplied to multiple storage cells, thereby reducing the power flowing through each storage battery and configuring the system. A stand-alone photovoltaic power generation system that can realize a reduction in size and price of a storage battery is also known (see, for example, Patent Document 2).

一方、太陽電池システムや独立型太陽光発電システムに接続される負荷は、太陽電池あるいは組電池から供給される電力により動作するが、不日照が継続して太陽電池の発電電力が不足する状態が長期間続くと、組電池(蓄電池)の残容量が低下し、ついには放電終止となり負荷への電力供給が停止されるため、動作を停止する。   On the other hand, the load connected to the solar cell system or the stand-alone photovoltaic power generation system is operated by the power supplied from the solar cell or the assembled battery. If the battery continues for a long time, the remaining capacity of the assembled battery (storage battery) decreases. Finally, the discharge is terminated and the power supply to the load is stopped, so that the operation is stopped.

ここで、負荷が、夜間に点灯して街路灯として機能する照明と、例えば、日射量や気温を計測する気象観測装置とから構成され、気象観測が防災上重要であることなどを理由に、照明の稼動よりも気象観測装置の稼動を優先したい場合がある。   Here, the load is composed of lighting that functions as a street light by turning on at night and a weather observation device that measures, for example, the amount of solar radiation and temperature, and because weather observation is important for disaster prevention, There are cases where it is desirable to prioritize the operation of the weather observation device over the operation of the lighting.

このような場合、組電池の残容量に閾値を設定し、残容量が閾値を下回ったときは気象観測装置のみに組電池からの電力を供給するようにして、優先度の高い気象観測装置の稼動期間を延長させる必要がある。   In such a case, a threshold value is set for the remaining capacity of the assembled battery, and when the remaining capacity falls below the threshold value, power from the assembled battery is supplied only to the weather observation apparatus. It is necessary to extend the operation period.

このため、例えば、照明への給電線にスイッチを介挿し、組電池の電圧が予め設定した電圧を下回ったときにスイッチをオフにする方法を太陽電池システムや独立型太陽光発電システムに適用することにより、組電池の残容量が低下したときは、照明の動作を停止させて気象観測装置だけを動作させることで、気象観測装置の稼動期間を延長させることができる。すなわち、組電池(蓄電池)に充電された電力を残容量に応じて効率よく負荷に提供することが可能となる。   For this reason, for example, a method in which a switch is inserted in a power supply line for lighting and the switch is turned off when the voltage of the assembled battery falls below a preset voltage is applied to a solar cell system or a stand-alone photovoltaic power generation system. Thus, when the remaining capacity of the assembled battery decreases, the operation period of the weather observation apparatus can be extended by stopping the illumination operation and operating only the weather observation apparatus. That is, it is possible to efficiently provide the power charged in the assembled battery (storage battery) to the load according to the remaining capacity.

また、負荷が照明のみからなる場合でも、同様の方法を太陽電池システムや独立型太陽光発電システムに適用することで、組電池の残容量が低下したときは、照明の動作を停止させて組電池の過放電を回避することができ、組電池(蓄電池)に充電された電力を残容量に応じて効率よく負荷に提供することが可能となる。   Even if the load consists only of lighting, applying the same method to a solar cell system or a stand-alone photovoltaic power generation system will stop the lighting operation when the remaining capacity of the assembled battery is reduced. The overdischarge of the battery can be avoided, and the power charged in the assembled battery (storage battery) can be efficiently provided to the load according to the remaining capacity.

特開2000−250646号公報JP 2000-250646 A 特開2001−069688号公報JP 2001-069688 A

ところで、上記した従来の技術を実行するためには、組電池の電圧を計測するA/Dコンバータなどの電圧計測装置、電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)などのスイッチおよび電圧計測装置が計測した電圧値をもとにスイッチの開閉を判断してスイッチへ信号を送る制御回路が必要となる。   By the way, in order to execute the above-described conventional technique, a voltage measuring device such as an A / D converter that measures the voltage of the assembled battery, a switch such as a field effect transistor (FET), and a voltage measuring device measure the voltage. A control circuit that determines whether the switch is open or closed based on the voltage value and sends a signal to the switch is required.

すなわち、蓄電池に充電された電力を残容量に応じて効率よく照明を含む負荷に提供するためには、電圧計測装置、FETなどのスイッチおよび制御回路を太陽電池システムや独立型太陽光発電システムに組み込む必要があり、システムを構成するためのコストが高くなるとともに、システムを構成する要素が多くなるため故障率が上昇する可能性があるという課題があった。   That is, in order to efficiently supply the power charged in the storage battery to the load including lighting according to the remaining capacity, a switch and a control circuit such as a voltage measuring device and FET are added to the solar cell system and the stand-alone photovoltaic power generation system. There is a problem that it is necessary to incorporate the system, and the cost for configuring the system increases, and the failure rate may increase because the number of elements configuring the system increases.

なお、太陽電池の代わりに、単なる直流電源(例えば、ACアダプタや、1次電池など)が蓄電池に充電のための電力を供給するシステムにおいて蓄電池に充電された電力を残容量に応じて効率よく照明を含む負荷に提供する場合でも、同様の課題があった。   In addition, in a system in which a simple DC power supply (for example, an AC adapter, a primary battery, etc.) supplies power for charging to the storage battery instead of the solar battery, the power charged in the storage battery is efficiently used according to the remaining capacity. Even when providing to loads including illumination, the same problem has been encountered.

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、照明を含む負荷に対して、蓄電池に充電された電力を残容量に応じて簡易かつ効率よく提供することが可能となる電力供給システムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and simply and efficiently provides the power charged in the storage battery according to the remaining capacity for a load including illumination. An object of the present invention is to provide a power supply system that can achieve the above.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、このシステムは、所定の直流電源が発生した電力を用いて充電および放電を行なう蓄電池と、前記所定の直流電源または前記蓄電池から供給される電力を用いて動作する照明を含む負荷とから構成される電力供給システムであって、前記照明は、1つ以上の発光ダイオードが直列に接続された組ダイオードであり、前記組ダイオードを構成する前記発光ダイオードの直列数は、当該組ダイオードの順方向電圧が前記蓄電池の最高充電電圧より小さく、かつ、当該蓄電池の最低放電電圧に対して所定の範囲内にある値となるように定められることを要件とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, this system includes a storage battery that performs charging and discharging using power generated by a predetermined DC power supply, and power supplied from the predetermined DC power supply or the storage battery. A power supply system including a load including a lighting that operates using the lighting, wherein the lighting is a grouped diode in which one or more light emitting diodes are connected in series, and the light emitting diode constituting the grouped diode The number of series is determined such that the forward voltage of the group diode is determined to be smaller than the maximum charging voltage of the storage battery and to be a value within a predetermined range with respect to the minimum discharge voltage of the storage battery. To do.

開示のシステムによれば、太陽電池の発電電力不足により放電を続ける蓄電池の残容量が減少して、電圧が組ダイオードの順方向電圧まで低下すると、自動的に組ダイオードの点灯が停止されるので、照明を含む負荷に対して、蓄電池に充電された電力を残容量に応じて簡易かつ効率よく提供することが可能となる。   According to the disclosed system, when the remaining capacity of the storage battery that continues to be discharged decreases due to insufficient power generated by the solar battery, and the voltage drops to the forward voltage of the assembled diode, lighting of the assembled diode is automatically stopped. It becomes possible to easily and efficiently provide the electric power charged in the storage battery according to the remaining capacity with respect to the load including illumination.

以下に添付図面を参照して、この発明に係る電力供給システムの実施例を詳細に説明する。   Exemplary embodiments of a power supply system according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

まず、本実施例における電力供給システムの構成について図1を用いて説明する。図1は、本実施例における電力供給システムの構成を示す図である。   First, the configuration of the power supply system in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a power supply system according to the present embodiment.

図1に示すように、本実施例における電力供給システムは、太陽電池1と、コンバータ2と、組電池3と、負荷4と、タイマー付きスイッチ5とから構成される。   As shown in FIG. 1, the power supply system in this embodiment includes a solar cell 1, a converter 2, an assembled battery 3, a load 4, and a switch 5 with a timer.

太陽電池1は、太陽光により電力を発生する装置である。例えば、本実施例における太陽電池1は、最大90Wの発電能力を有する。なお、太陽電池1は、特許請求の範囲に記載の「所定の直流電源」に対応する。   The solar cell 1 is a device that generates electric power from sunlight. For example, the solar cell 1 in the present embodiment has a power generation capability of a maximum of 90W. The solar cell 1 corresponds to a “predetermined DC power source” described in the claims.

コンバータ2は、太陽電池1が発生した直流電力を組電池3および負荷4が受容できる電圧に変換する装置である。例えば、本実施例におけるコンバータ2は、最高16Vを出力できるDC/DCコンバータである。   The converter 2 is a device that converts DC power generated by the solar battery 1 into a voltage that can be received by the assembled battery 3 and the load 4. For example, the converter 2 in the present embodiment is a DC / DC converter that can output a maximum of 16V.

組電池3は、複数の蓄電池が直列あるいは並列にて接続された構成となっており、太陽電池1が発生した電力を用いて充電および放電を行なう。例えば、本実施例における組電池3は、「定格電圧:1.2V、定格容量:100Ah」のニッケル水素蓄電池セルが、10個直列接続され、1200Whの蓄電能力がある。1個のニッケル水素蓄電池セルは、最高充電電圧(VH)が1.6Vであり、放電終止電圧(VL)が1.0Vであることから、本実施例における組電池3は、「最高充電電圧(Vcharge):16V、放電終止電圧(Vcut):10V」となる。なお、以下では、組電池3の放電終止電圧(Vcut)を、最低放電電圧(Vcut)と記載する。 The assembled battery 3 has a configuration in which a plurality of storage batteries are connected in series or in parallel, and is charged and discharged using electric power generated by the solar battery 1. For example, the assembled battery 3 in the present embodiment has a storage capacity of 1200 Wh in which 10 nickel-metal hydride storage cells having “rated voltage: 1.2 V, rated capacity: 100 Ah” are connected in series. Since one nickel metal hydride storage battery has a maximum charge voltage (V H ) of 1.6 V and a discharge end voltage (V L ) of 1.0 V, the assembled battery 3 in this example is “highest”. Charge voltage (Vcharge): 16V, discharge end voltage (Vcut): 10V ". Hereinafter, the discharge end voltage (Vcut) of the assembled battery 3 is referred to as the minimum discharge voltage (Vcut).

ここで、太陽電池1の発電電力が十分大きく、コンバータ2の出力電力が負荷4の所要電力を超える場合、余剰分がコンバータ2から組電池3へ供給されることで、組電池3を構成するニッケル水素蓄電池セルにて充電が行なわれる。逆に、太陽電池1の発電電力では負荷4への供給電力が不足する場合、組電池3の放電によって不足分の電力が補われる。   Here, when the generated power of the solar cell 1 is sufficiently large and the output power of the converter 2 exceeds the required power of the load 4, the surplus is supplied from the converter 2 to the assembled battery 3 to constitute the assembled battery 3. Charging is performed in the nickel metal hydride storage battery cell. On the contrary, when the power supplied to the load 4 is insufficient with the generated power of the solar battery 1, the insufficient power is supplemented by the discharge of the assembled battery 3.

負荷4は、太陽電池1あるいは組電池3から供給される電力により動作する装置であり、不日照が継続して太陽電池1の発電電力が不足する状態が長期間続き、組電池3の残容量が低下して放電終止となると、動作を停止する。   The load 4 is a device that operates with electric power supplied from the solar cell 1 or the assembled battery 3, and the state in which the solar battery 1 continues to run short due to continuous unsunshine and the remaining capacity of the assembled battery 3 is maintained. When the discharge drops and the discharge ends, the operation is stopped.

ここで、本実施例における負荷4は、図1に示すように、環境観測装置41と照明42とから構成される。環境観測装置41は、日射量や気温を計測する装置であり、照明42は、夜間に点灯して街路灯として機能する。なお、環境観測装置41の観測対象は、上記した気象データの他、紫外線量、粉塵、光化学スモッグなどの環境汚染物資や、河川水量、地震震度などの防災用監視情報であってもよい。   Here, the load 4 in the present embodiment includes an environment observation device 41 and an illumination 42 as shown in FIG. The environment observation device 41 is a device that measures the amount of solar radiation and the temperature, and the illumination 42 lights up at night and functions as a street light. Note that the observation target of the environment observation device 41 may be environmental pollutants such as ultraviolet rays, dust, and photochemical smog, and monitoring information for disaster prevention such as river water amount and seismic intensity other than the above meteorological data.

なお、本実施例における環境観測装置41は、気象観測が防災上重要であることなどを理由に、照明42の稼動よりもその稼動が優先される重要負荷として設定されている。さらに、環境観測装置41は、「Vcharge〜Vcut」の範囲で動作可能な装置である。   Note that the environment observation apparatus 41 in this embodiment is set as an important load in which the operation is prioritized over the operation of the lighting 42 because weather observation is important for disaster prevention. Furthermore, the environment observation apparatus 41 is an apparatus operable in the range of “Vcharge to Vcut”.

タイマー付きスイッチ5は、太陽電池1あるいは組電池3から照明42に対して電力を供給するための給電線に取り付けられ、例えば、照明42が夜間のみに点灯されるように「午後6時から翌日の午前6時まで」のみオンとなるように設定されている。なお、タイマー付きスイッチ5は、特許請求の範囲に記載の「電力供給制御手段」に対応する。ここで、本実施例では、タイマー付きスイッチ5を「電力供給制御手段」として用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、照度計および照度計の測定結果に基づいて動作するスイッチを「電力供給制御手段」として用いる場合であってもよい。すなわち、昼間において照度計の測定結果が所定の照度を下回った場合、照明42に対して電力を供給するための給電線に取り付けられるスイッチをオンとすることで、照度が低下した期間において、照明42をオンとするように設定してもよい。   The switch 5 with a timer is attached to a power supply line for supplying power from the solar cell 1 or the assembled battery 3 to the illumination 42. For example, the illumination 42 is turned on only at night, from “6 pm to the next day. Until 6:00 am ”is set to be on. The timer-equipped switch 5 corresponds to “power supply control means” described in the claims. Here, in the present embodiment, the case where the timer-equipped switch 5 is used as the “power supply control means” has been described, but the present invention is not limited to this, and is based on the measurement results of the illuminometer and the illuminometer. The switch that operates may be used as “power supply control means”. That is, when the measurement result of the illuminometer falls below a predetermined illuminance during the daytime, the illumination is reduced during the period when the illuminance is reduced by turning on the switch attached to the power supply line for supplying power to the illumination 42. 42 may be set to be on.

このように、本実施例における電力供給システムは、コンバータ2を介して供給される太陽電池1が発生した電力を用いて充電を行なうとともに、太陽電池1の発電電力では負荷4への供給電力が不足する場合に放電を行なう組電池3と、コンバータ2を介して供給される太陽電池1が発生した電力または組電池3から放電される電力を用いて動作する負荷4(重要負荷としての環境観測装置41および照明42)とから構成される。   As described above, the power supply system in the present embodiment performs charging using the power generated by the solar cell 1 supplied via the converter 2, and the power supplied to the load 4 is generated by the generated power of the solar cell 1. The assembled battery 3 that discharges when it is insufficient, and the load 4 that operates using the power generated by the solar battery 1 supplied via the converter 2 or the power discharged from the assembled battery 3 (environmental observation as an important load) Device 41 and illumination 42).

ここで、本実施例における電力供給システムは、照明42を含む負荷4に対して、組電池3に充電された電力を残容量に応じて簡易かつ効率よく提供することが可能となることに主たる特徴がある。   Here, the power supply system in the present embodiment is mainly capable of easily and efficiently providing the power charged in the assembled battery 3 to the load 4 including the illumination 42 according to the remaining capacity. There are features.

この主たる特徴について、図1とともに、図2を用いて説明する。なお、図2は、本実施例における照明を設置するための条件を説明するための図である。   This main feature will be described with reference to FIG. 2 together with FIG. In addition, FIG. 2 is a figure for demonstrating the conditions for installing the illumination in a present Example.

本実施例における照明42は、図1に示すように、1つ以上の発光ダイオードが直列に接続された組ダイオード42aと、組ダイオード42aに供給される電圧を調整するために用いられる電流制限抵抗42bとから構成される。   As shown in FIG. 1, the illumination 42 in this embodiment includes a group diode 42a in which one or more light emitting diodes are connected in series, and a current limiting resistor used to adjust the voltage supplied to the group diode 42a. 42b.

ここで、組電池3は、重要負荷である環境観測装置41と組ダイオード42aとの両方に電力を供給できるが、組ダイオード42aを構成する発光ダイオードは、順方向電圧を越える電圧を印加しないと発光しない。   Here, the assembled battery 3 can supply power to both the environmental observation device 41 and the assembled diode 42a, which are important loads, but the light emitting diodes constituting the assembled diode 42a must apply a voltage exceeding the forward voltage. Does not emit light.

したがって、適当な数の発光ダイオードを直列に接続すれば、所定の電圧を超える電圧を印加しないと発光しない(電力を消費しない)照明42を作成することができる。   Therefore, if an appropriate number of light emitting diodes are connected in series, the illumination 42 that does not emit light (does not consume power) can be created unless a voltage exceeding a predetermined voltage is applied.

このため、組ダイオード42aを構成する発光ダイオードの直列数は、組ダイオード42aの順方向電圧が、組電池3の最高充電電圧(Vcharge)より小さく、かつ、組電池3の最低放電電圧(Vcut)に対して所定の範囲内にある値となるように定められる。   For this reason, the number of light emitting diodes constituting the assembled diode 42a is such that the forward voltage of the assembled diode 42a is smaller than the maximum charging voltage (Vcharge) of the assembled battery 3 and the lowest discharge voltage (Vcut) of the assembled battery 3 is. Is determined to be a value within a predetermined range.

具体的には、発光ダイオードの直列数を「n」、発光ダイオード単体の順方向電圧を「V1」とすると、条件式『「最低放電電圧」<「組ダイオード42aの順方向電圧:n×V1」<「定格電圧」』を、「n」および「V1」が満たすように決定する。ここで、本実施例では、定格電圧1.2Vのニッケル水素蓄電池を10本直列接続しているので、組電池3の定格電圧は12Vとなる。したがって、本実施例では、「n×V1」が、「最低放電電圧:10V」と最高充電電圧の16Vより小さい「定格電圧:12V」との間の値となるように設定される。なお、異なる種類の発光ダイオードを組み合わせる場合には、同じ種類同士の発光ダイオードについて、その直列数と発光ダイオード単体の順方向電圧とをかけた積の和が上記条件式を満たすように発光ダイオードの種類とその直列数を定めればよい。   Specifically, if the number of light emitting diodes in series is “n” and the forward voltage of the single light emitting diode is “V1”, the conditional expression ““ minimum discharge voltage ”<“ forward voltage of the assembled diode 42a: n × V1 ”. "<" Rated voltage "" is determined so that "n" and "V1" satisfy. Here, in the present embodiment, ten nickel-metal hydride storage batteries having a rated voltage of 1.2V are connected in series, so that the rated voltage of the assembled battery 3 is 12V. Therefore, in this embodiment, “n × V1” is set to be a value between “minimum discharge voltage: 10 V” and “rated voltage: 12 V” which is smaller than the maximum charge voltage of 16 V. When combining different types of light-emitting diodes, the light-emitting diodes of the same type are combined so that the sum of products obtained by multiplying the series number and the forward voltage of the light-emitting diode alone satisfies the above conditional expression. What is necessary is just to determine a kind and the number in series.

そこで、例えば、図2に示すように、順方向電圧が1.9Vの発光ダイオードで照明42を作成する場合、発光ダイオードの直列数を「6」とすることで、組ダイオード42aの順方向電圧は、最高充電電圧の16Vより小さい定格電圧の12Vと最低放電電圧の10Vとの間にあり、かつ、最低放電電圧となる可能性があると判定することができる最低放電電圧より若干高い値である「1.9×6=11.4V」となる。   Therefore, for example, as shown in FIG. 2, when the illumination 42 is made of light emitting diodes having a forward voltage of 1.9 V, the forward voltage of the assembled diode 42 a is set by setting the number of light emitting diodes in series to “6”. Is between the rated voltage of 12V, which is smaller than the maximum charging voltage of 16V, and the minimum discharging voltage of 10V, and is slightly higher than the minimum discharging voltage at which it can be determined that there is a possibility of becoming the minimum discharging voltage. It becomes a certain “1.9 × 6 = 11.4V”.

すなわち、本実施例では、組電池3の性能に応じて、順方向電圧が1.9Vの発光ダイオードの直列数を6個と定めて組ダイオード42aを構成する。これにより、太陽電池1の発電電力不足により放電を続ける組電池3の残容量が減少して、電圧が11.4Vまで低下すると、徐々に組ダイオード42aの発光が弱くなったのちに自動的に発光が停止され、組電池3の電圧が11.4Vまで低下したのちは、自動的に環境観測装置41のみに対し電力が継続して供給されるので、重要負荷の稼動期間を延長することができる。   That is, in this embodiment, according to the performance of the assembled battery 3, the number of series of light emitting diodes having a forward voltage of 1.9V is determined to be 6, and the assembled diode 42a is configured. As a result, when the remaining capacity of the assembled battery 3 that continues to be discharged due to the shortage of the generated power of the solar battery 1 decreases and the voltage drops to 11.4 V, the light emission of the assembled diode 42a gradually becomes weaker and then automatically. After the light emission is stopped and the voltage of the assembled battery 3 drops to 11.4 V, the power is automatically continuously supplied only to the environmental observation device 41, so that the operation period of the important load can be extended. it can.

また、本実施例では、コストが高く故障率が上昇する可能性のある電圧計測装置、制御回路およびFETなどのスイッチを設置することなく、発光ダイオードを直列接続するだけで重要負荷の稼動期間を延長することができる。したがって、上記した主たる特徴の通り、照明42を含む負荷4に対して、組電池3に充電された電力を残容量に応じて簡易かつ効率よく提供することが可能となる。   In addition, in this embodiment, the operating period of the important load can be increased by simply connecting the light emitting diodes in series without installing a voltage measuring device, a control circuit, and a switch such as an FET, which can increase the cost and the failure rate. Can be extended. Therefore, as described above, the power charged in the assembled battery 3 can be simply and efficiently provided to the load 4 including the illumination 42 according to the remaining capacity.

また、タイマー付きスイッチ5を設置することで、夜間にのみ照明42に対して電力を供給することができ、発光ダイオードを直列接続した組ダイオード42aによって照明を構成することにより実現された節電効果を、さらに高めることができる。   Moreover, by installing the switch 5 with a timer, it is possible to supply electric power to the illumination 42 only at night, and the power saving effect realized by configuring the illumination with the assembled diode 42a in which light emitting diodes are connected in series. Can be further enhanced.

なお、本実施例では、負荷4を構成する重要負荷が環境観測装置41である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、防犯カメラなどである場合であってもよいし、重要負荷がなく、照明42だけから負荷4が構成される場合であってもよい。   In addition, although the present Example demonstrated the case where the important load which comprises the load 4 was the environment observation apparatus 41, this invention is not limited to this, For example, it is a case where it is a security camera etc. Alternatively, there may be a case in which there is no important load and the load 4 is configured only from the illumination 42.

ここで、重要負荷がなく、順方向電圧が1.9Vの発光ダイオードを6個の直列接続した組ダイオード42aだけから負荷4が構成される場合、11.4Vまで組電池3の電圧が低下すると、自動的に組ダイオード42aの発光が停止されることから、自動的に組電池3からの放電が止まり、組電池3の過放電を容易に防ぐことが可能となる。   Here, when the load 4 is composed of only six assembled diodes 42a in which six light emitting diodes having a forward voltage of 1.9V are connected in series without an important load, the voltage of the assembled battery 3 decreases to 11.4V. Since the light emission of the assembled diode 42a is automatically stopped, the discharge from the assembled battery 3 is automatically stopped, and the overdischarge of the assembled battery 3 can be easily prevented.

さらに、重要負荷がなく、順方向電圧が1.9Vの発光ダイオードを直列接続した組ダイオード42aだけから負荷4が構成される場合、組電池3の充電量をもう少し低い電圧まで使うことができる。すなわち、最低放電電圧は、これ以上放電を継続すると組電池3が劣化すると判断される基準となる値であるが、最低放電電圧を下回ると直ちに劣化が生じてしまうものではなく、例えば、単セル当たり「0.9V」までならば、すなわち、10個のセルが接続される組電池3では「9V」までならば、放電を継続しても、劣化が生じる可能性は低い。そこで、図3に示すように、発光ダイオードの直列数を5個とすることにより、負荷4は、組電池3の最低放電電圧(Vcut)である10Vに近接し、10Vを若干下回る9.5Vまで、放電を続ける組電池3からの電力を消費することができる。なお、図3は、変形例を説明するための図である。   Furthermore, when the load 4 is composed only of the assembled diode 42a in which there is no important load and the light emitting diodes having a forward voltage of 1.9 V are connected in series, the charge amount of the assembled battery 3 can be used to a slightly lower voltage. That is, the minimum discharge voltage is a standard value that determines that the assembled battery 3 is deteriorated when the discharge is continued further. However, the deterioration does not occur immediately when the battery discharge voltage falls below the minimum discharge voltage. If it is up to “0.9V”, that is, up to “9V” in the assembled battery 3 to which 10 cells are connected, the possibility of deterioration is low even if discharging is continued. Therefore, as shown in FIG. 3, by setting the number of light emitting diodes in series to 5, the load 4 is close to 10 V that is the lowest discharge voltage (Vcut) of the assembled battery 3, and is 9.5 V slightly lower than 10 V. Until then, the electric power from the assembled battery 3 that continues to be discharged can be consumed. FIG. 3 is a diagram for explaining a modification.

なお、本実施例では、組電池3を構成する蓄電池が、ニッケル水素蓄電池である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、組電池3を構成する蓄電池が、例えば、鉛蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池やリチウムイオン蓄電池などである場合であってもよい。   In the present embodiment, the case where the storage battery constituting the assembled battery 3 is a nickel metal hydride storage battery has been described, but the present invention is not limited to this, and the storage battery constituting the assembled battery 3 is, for example, It may be a case of a lead storage battery, a nickel cadmium storage battery, a lithium ion storage battery, or the like.

また、本実施例では、組電池3が充電する際に用いる電力が太陽電池1から供給される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、極めて電力事情の悪い場所において、組電池3が充電する際に用いる電力がACアダプタや1次電池などの直流電源から供給される場合であってもよい。   Moreover, although the present Example demonstrated the case where the electric power used when the assembled battery 3 charges was supplied from the solar cell 1, this invention is not limited to this, For example, a power situation is very bad. It may be a case where power used when the assembled battery 3 is charged at a place is supplied from a DC power source such as an AC adapter or a primary battery.

以上のように、本発明に係る電力供給システムは、照明を含む負荷が直流電源または蓄電池から供給される電力を用いて動作する場合に有用であり、特に、照明を含む負荷に対して、蓄電池に充電された電力を残容量に応じて簡易に効率よく提供することに適する。   As described above, the power supply system according to the present invention is useful when a load including illumination operates using electric power supplied from a DC power supply or a storage battery, and in particular, a storage battery for a load including illumination. It is suitable for simply and efficiently providing the electric power charged in accordance with the remaining capacity.

本実施例における電力供給システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power supply system in a present Example. 本実施例における照明を設置するための条件を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conditions for installing the illumination in a present Example. 変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a modification. 従来技術を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 太陽電池
2 コンバータ
3 組電池
4 負荷
41 環境観測装置
42 照明
42a 組ダイオード
42b 電流制限抵抗
5 タイマー付きスイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solar cell 2 Converter 3 Assembly battery 4 Load 41 Environmental observation apparatus 42 Illumination 42a Assembly diode 42b Current limiting resistance 5 Switch with timer

Claims (4)

所定の直流電源が発生した電力を用いて充電および放電を行なう蓄電池と、前記所定の直流電源または前記蓄電池から供給される電力を用いて動作する照明を含む負荷とから構成される電力供給システムであって、
前記照明は、1つ以上の発光ダイオードが直列に接続された組ダイオードであり、
前記組ダイオードを構成する前記発光ダイオードの直列数は、当該組ダイオードの順方向電圧が前記蓄電池の最高充電電圧より小さく、かつ、当該蓄電池の最低放電電圧に対して所定の範囲内にある値となるように定められることを特徴とする電力供給システム。
A power supply system comprising a storage battery that performs charging and discharging using power generated by a predetermined DC power supply, and a load including an illumination that operates using the power supplied from the predetermined DC power supply or the storage battery. There,
The illumination is a set diode in which one or more light emitting diodes are connected in series;
The series number of the light emitting diodes constituting the group diode is a value in which the forward voltage of the group diode is smaller than the maximum charge voltage of the storage battery and is within a predetermined range with respect to the minimum discharge voltage of the storage battery. A power supply system characterized by being defined as follows.
前記負荷が、前記組ダイオードからなる照明のみである場合、前記組ダイオードを構成する前記発光ダイオードの直列数は、当該組ダイオードの順方向電圧が前記蓄電池の最低放電電圧に近接した値となるように定められることを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。   When the load is only illumination consisting of the group diode, the series number of the light emitting diodes constituting the group diode is such that the forward voltage of the group diode is close to the lowest discharge voltage of the storage battery. The power supply system according to claim 1, wherein the power supply system is defined as follows. 前記所定の直流電源または前記蓄電池から前記組ダイオードへの電力供給が所定の時間内のみ行なわれるように制御する電力供給制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の電力供給システム。   3. The power according to claim 1, further comprising power supply control means for controlling power supply from the predetermined DC power source or the storage battery to the assembled diode only within a predetermined time. Supply system. 前記所定の直流電源は、太陽光によって電力を発生する太陽電池であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の電力供給システム。   The power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined DC power source is a solar cell that generates power by sunlight.
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