JPH08251832A - Charging method and charging device using solar cell - Google Patents
Charging method and charging device using solar cellInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二次電池の過充電を防いで、その寿命の延長
化を図りつつ、太陽電池の出力を最大限に使用して効率
のよい充電を行えるようにする。
【構成】 太陽電池1から出力される電流、電圧をDC
/DCコンバータ4で変換し、それによって得られた電
圧Vout と予め設定された電圧VB とを比較器7で比較
して、VB ≧Vout のときは蓄電池2に最大の充電電流
が流れるような電圧Vref を最大充電電流制御部8から
DC/DCコンバータ4に指令し、かつ、Vout >VB
になったときは浮動電圧指令部9から一定の浮動電圧V
f で蓄電池2を充電するように指令するようにしてい
る。
(57) [Abstract] [Purpose] To prevent overcharging of a secondary battery and extend its life, while maximizing use of the output of the solar cell and enabling efficient charging. [Configuration] DC and current and voltage output from the solar cell 1
The voltage Vout converted by the DC / DC converter 4 is compared with the preset voltage VB by the comparator 7, and when VB≥Vout, the maximum charging current flows through the storage battery 2. Vref is commanded from the maximum charging current controller 8 to the DC / DC converter 4, and Vout> VB
When it becomes, a constant floating voltage V
The command is given to charge the storage battery 2 at f.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えば太陽光発電シ
ステム等に適用されるもので、太陽電池を電源として鉛
蓄電池などの二次電池を充電する充電方法及びその方法
の実施に用いられる充電装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applied to, for example, a solar power generation system and the like, and a charging method for charging a secondary battery such as a lead storage battery using a solar cell as a power source and charging used for implementing the method. It relates to the device.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の充電方法として、従来、次に説
明するような2つの方法が知られている。その1つは、
図15に示すような回路構成を有するものである。即
ち、太陽電池1を電源とし、この太陽電池1の出力電圧
Vsを一定にして、二次電池である蓄電池2の自己放電
を補う程度の電流Isを逆流防止ダイオード3を通して
蓄電池2に流し続けて充電する浮動充電方法である。他
の1つは、太陽電池1の出力を最大限に利用しようとす
るもので、図16の実線に示す太陽電池の電流−電圧特
性のうち太陽電池から発生される電力が最大となる電圧
Vaと同図の二点鎖線に示す蓄電池の開放電圧Vop下
での電流−電圧特性の交点Pで表される最大電力点とな
るような電圧を予め設定し、その設定された一定電圧で
蓄電池を充電する方法である。2. Description of the Related Art As this type of charging method, conventionally, the following two methods are known. One of them is
It has a circuit configuration as shown in FIG. That is, the solar cell 1 is used as a power source, the output voltage Vs of the solar cell 1 is kept constant, and a current Is that is sufficient to compensate for the self-discharge of the secondary battery 2 is continuously supplied to the secondary battery 2 through the backflow prevention diode 3. It is a floating charging method for charging. The other one is to maximize the output of the solar cell 1, and among the current-voltage characteristics of the solar cell shown by the solid line in FIG. 16, the voltage Va at which the electric power generated from the solar cell is maximum. And a voltage such that the maximum power point represented by the intersection point P of the current-voltage characteristics under the open-circuit voltage Vop of the storage battery shown by the two-dot chain line in FIG. It is a method of charging.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の充電方
法は、いずれも一定電圧で蓄電池を充電するものである
から、照度変動や温度変動等の環境の変化にともない太
陽電池の特性が変化したとき、最適の充電電圧も変わる
ために、太陽電池の出力を充電に最大限に使用すること
ができず、充電効率の低下を生じるという問題があっ
た。また、後者の方法によると、常に充電率が増加する
方向であるために、このままで充電を続けると過充電と
なり、蓄電池の寿命に大きな悪影響を与えるという問題
がある。All of the above-mentioned conventional charging methods charge the storage battery at a constant voltage, so that the characteristics of the solar cell change due to environmental changes such as illuminance fluctuations and temperature fluctuations. At this time, since the optimum charging voltage also changes, the output of the solar cell cannot be used for charging to the maximum extent, resulting in a decrease in charging efficiency. Further, according to the latter method, since the charging rate is always increasing, there is a problem that if the battery is continuously charged as it is, it will be overcharged, which will have a great adverse effect on the life of the storage battery.
【0004】この発明は上記の実情に鑑みてなされたも
ので、二次電池の過充電を防いで長寿命化を図りつつ、
太陽電池の出力を常に最大限に使用して効率のよい充電
を行なうことができる太陽電池を用いた充電方法及び充
電装置を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents overcharge of the secondary battery and prolongs its life,
It is an object of the present invention to provide a charging method and a charging device using a solar cell, which can perform efficient charging by always using the maximum output of the solar cell.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明に係る太陽電池を用いた充電方法
は、二次電池の両端電圧と予め設定された電圧とを比較
し、その比較結果で設定電圧が大きいときは二次電池に
最大電流が流れるように制御して上記二次電池を最大電
流で充電するモードとし、かつ、上記比較結果で二次電
池の両端電圧が大きいときは浮動電圧の一定電圧で上記
二次電池を充電するモードに切り替えることを特徴とす
るものである。In order to achieve the above object, a charging method using a solar cell according to the invention of claim 1 compares a voltage across a secondary battery with a preset voltage, When the set voltage is large according to the comparison result, the secondary battery is controlled so that the maximum current flows, and the secondary battery is charged with the maximum current, and the voltage across the secondary battery is large according to the comparison result. In this case, the secondary battery is switched to a mode in which the secondary battery is charged at a constant floating voltage.
【0006】ここで、上記の浮動電圧としては、二次電
池の自己放電を補なう程度の電圧に設定されていること
が好ましい。Here, it is preferable that the floating voltage is set to a voltage that complements the self-discharge of the secondary battery.
【0007】また、請求項3の発明に係る太陽電池を用
いた充電装置は、太陽電池から出力される電力を電圧、
電流に変換する変換部と、この変換部からの出力電圧お
よび出力電流を検出する電圧検出部および電流検出部
と、電圧検出部で検出された電圧と予め設定された電圧
とを比較する比較器と、上記二次電池に流れる電流が最
大になるように制御する最大電流制御部と、二次電池に
充電される際の電圧が浮動電圧になるように指令する浮
動電圧指令部と、上記比較器での比較結果に基づいて上
記最大電流制御部から上記変換部に指令して最大電流で
二次電池を充電するモードと上記浮動電圧指令部から上
記変換部に指令して浮動電圧の一定電圧で二次電池を充
電するモードとに自動的に切り替える充電モード切替え
部とを備えたものである。Further, in a charging device using a solar cell according to the invention of claim 3, the power output from the solar cell is converted into a voltage,
A converter for converting into a current, a voltage detector and a current detector for detecting an output voltage and an output current from the converter, and a comparator for comparing the voltage detected by the voltage detector with a preset voltage. And a maximum current control unit for controlling the current flowing through the secondary battery to be maximum, and a floating voltage command unit for instructing the voltage when the secondary battery is charged to be a floating voltage, the above comparison A mode in which the maximum current control unit issues a command to the conversion unit to charge the secondary battery with the maximum current based on the comparison result in the device, and the floating voltage command unit issues an instruction to the conversion unit to provide a constant floating voltage. The charging mode switching unit automatically switches to a mode for charging the secondary battery.
【0008】さらに、請求項4の発明に係る太陽電池を
用いた充電装置は、太陽電池から出力される電力を電
圧、電流に変換する変換部と、この変換部からの出力電
圧および出力電流を検出する電圧検出部および電流検出
部と、電圧検出部で検出された電圧と予め設定された電
圧とを比較する比較器と、上記二次電池が太陽電池の最
大電力点で充電されるような電圧を上記変換部に指令す
る最大電力追従制御部と、二次電池に充電される際の電
圧が浮動電圧になるように指令する浮動電圧指令部と、
上記比較器での比較結果に基づいて上記最大電力追従制
御部から上記変換部に指令して太陽電池の最大電力点で
二次電池を充電するモードと上記浮動電圧指令部から上
記変換部に指令して浮動電圧の一定電圧で二次電池を充
電するモードとに自動的に切り替える充電モード切替え
部とを備えたものである。Further, in a charging device using a solar cell according to the invention of claim 4, a converter for converting electric power output from the solar cell into a voltage and a current, and an output voltage and an output current from the converter. A voltage detecting unit and a current detecting unit for detecting, a comparator for comparing the voltage detected by the voltage detecting unit with a preset voltage, and the secondary battery is charged at the maximum power point of the solar cell. A maximum power tracking control unit that commands a voltage to the conversion unit, and a floating voltage command unit that commands the voltage when the secondary battery is charged to be a floating voltage,
Based on the comparison result in the comparator, the maximum power tracking control unit commands the conversion unit to charge the secondary battery at the maximum power point of the solar cell, and the floating voltage command unit commands the conversion unit. The charging mode switching unit automatically switches to a mode in which the secondary battery is charged at a constant floating voltage.
【0009】上記請求項3および請求項4の充電装置に
おいて、浮動電圧指令部の浮動電圧としては、二次電池
の自己放電を補なう程度の電圧に設定されていることが
好ましいのはもちろんである。In the charging device of the above-mentioned claim 3 and claim 4, it is of course preferable that the floating voltage of the floating voltage command section is set to a voltage that complements the self-discharge of the secondary battery. Is.
【0010】[0010]
【作用】請求項1および請求項3の発明によれば、二次
電池の両端電圧と予め設定された電圧とを比較しつつ、
その比較結果に基づいて二次電池の両端電圧が設定電圧
よりも小さいときは、太陽電池の出力を最大限に充電電
流として使用するモードにして効率のよい充電を行うこ
とが可能でありながら、二次電池の両端電圧が設定電圧
よりも大きくなったときは、一定の浮動電圧での充電モ
ードに切り替えることにより、過充電を防いで二次電池
の長寿命化を図ることが可能である。According to the inventions of claims 1 and 3, while comparing the voltage across the secondary battery and the preset voltage,
When the voltage across the secondary battery is smaller than the set voltage based on the comparison result, it is possible to perform efficient charging by setting the mode in which the output of the solar battery is used as the maximum charging current, When the voltage across the secondary battery becomes higher than the set voltage, the charging mode is switched to a constant floating voltage to prevent overcharging and prolong the life of the secondary battery.
【0011】ここで、特に浮動電圧として、二次電池の
自己放電を補なう程度の電圧に設定しておけば、過充電
を防ぎつつ、二次電池を常に満充電状態に保持すること
が可能である。Here, in particular, if the floating voltage is set to a voltage that compensates for the self-discharge of the secondary battery, overcharge can be prevented and the secondary battery can always be kept in a fully charged state. It is possible.
【0012】また、請求項4の発明によれば、照度変動
や温度変動等の環境の変化にともなう太陽電池の特性変
化に対しても、太陽電池の最大電力点を追従させて、そ
の出力を最大限に充電電流として使用し、常に効率よい
充電を行うことが可能でありながら、過充電を防いで二
次電池の長寿命化を図ることが可能である。Further, according to the invention of claim 4, the maximum power point of the solar cell is made to follow the output of the solar cell even when the characteristics of the solar cell change due to environmental changes such as illuminance fluctuation and temperature fluctuation. It is possible to use the maximum charging current and always perform efficient charging, while preventing overcharging and extending the life of the secondary battery.
【0013】[0013]
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。 実施例1:図1はこの発明に係る太陽電池を用いた充電
方法を実施するための充電装置の実施例1の構成図であ
り、同図において、1は太陽電池、2は二次電池である
蓄電池、4は上記太陽電池1から出力される電圧、電力
を電流、電圧に変換するためのDC/DCコンバータ
(変換部)、5は上記DC/DCコンバータ4の出力電
流Iout を検出する電流センサ(電流検出部)、6は上
記DC/DCコンバータ4の出力電圧Vout を検出する
電圧センサ(電圧検出部)、7は上記電圧センサ6で検
出された出力電圧Vout と予め設定された電圧VB を比
較する比較器、8は上記DC/DCコンバータ4への入
力電圧Vin、入力電流Iinから蓄電池2に最大の充電電
流Iout を流せるような電圧Vref に制御してその電圧
Vref を上記DC/DCコンバータ4に指令する最大充
電電流制御部、9は上記蓄電池2の自己放電を補なう程
度の一定電圧に設定された浮動電圧Vf を上記DC/D
Cコンバータ4に指令する浮動電圧指令部、10は上記
比較器7の比較結果に基づいて上記最大充電電流制御部
8から上記電圧Vref をDC/DCコンバータ4に指令
して最大電流で蓄電池2を充電するモード(以下、Aモ
ードという)と上記浮動電圧指令部9から浮動電圧Vf
をDC/DCコンバータ4に指令して蓄電池2を充電す
るモード(以下、Bモードという)とに自動的に切り替
える充電モード切替えスイッチ(モード切替え部)であ
る。なお、図1中の3は逆流防止ダイオードである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. 1 is a configuration diagram of Embodiment 1 of a charging device for carrying out a charging method using a solar cell according to the present invention, in which 1 is a solar cell and 2 is a secondary battery. A certain storage battery, 4 is a DC / DC converter (conversion unit) for converting the voltage and power output from the solar cell 1 into a current and a voltage, and 5 is a current for detecting the output current Iout of the DC / DC converter 4. A sensor (current detector), 6 is a voltage sensor (voltage detector) for detecting the output voltage Vout of the DC / DC converter 4, and 7 is an output voltage Vout detected by the voltage sensor 6 and a preset voltage VB. The comparator 8 compares the input voltage Vin to the DC / DC converter 4 and the input current Iin to a voltage Vref that allows the maximum charging current Iout to flow to the storage battery 2, and controls the voltage Vref to the DC / DC. Comba Maximum charging current control unit for commanding the motor 4, 9 floating voltage Vf of the DC / D, which is set to a constant voltage on the order Nau complement the self-discharge of the storage battery 2
The floating voltage command unit 10 which commands the C converter 4 commands the voltage Vref from the maximum charging current control unit 8 to the DC / DC converter 4 based on the comparison result of the comparator 7 to operate the storage battery 2 at the maximum current. The charging mode (hereinafter referred to as A mode) and the floating voltage Vf from the floating voltage command unit 9
Is a charge mode changeover switch (mode changeover unit) for automatically switching to a mode (hereinafter, referred to as B mode) for instructing the DC / DC converter 4 to charge the storage battery 2. Incidentally, 3 in FIG. 1 is a backflow prevention diode.
【0014】また、上記蓄電池2は、図2に示すよう
に、電池部分2aと内部抵抗R(流れる電流によって変
化する)とからなり、該蓄電池2の実際の充電電圧VA
は上記電池部分2aに実際に充電されている開放電圧V
opと内部抵抗Rでの電圧降下分との和で表される。した
がって、蓄電池2の充電電圧VA は、図3に示すよう
に、充電電流IA の増加とともに増加し、また、蓄電池
2の電流−電圧特性は充電率の大小によって変動するも
のである。As shown in FIG. 2, the storage battery 2 is composed of a battery portion 2a and an internal resistance R (which changes depending on the flowing current), and the actual charging voltage VA of the storage battery 2 is
Is the open circuit voltage V actually charged in the battery portion 2a.
It is represented by the sum of op and the voltage drop at the internal resistance R. Therefore, the charging voltage VA of the storage battery 2 increases as the charging current IA increases, as shown in FIG. 3, and the current-voltage characteristic of the storage battery 2 varies depending on the magnitude of the charging rate.
【0015】つぎに、上記構成の充電装置によるAモー
ドおよびBモードでの充電動作について説明する。 Aモード;電圧センサ6で検出された出力電圧Vout と
予め設定された電圧VB が比較器4により比較され、そ
の比較結果において、VB ≧Vout であるときは、充電
モード切替えスイッチ10によってDC/DCコンバー
タ4に最大充電電流制御部8が接続されてAモードとな
る。ところで、図4に示すように、太陽電池1からDC
/DCコンバータ4への入力電圧Vin、入力電流Iinが
該DC/DCコンバータ4で変換される電圧、電力をV
out 、Pout とすると、次のような関係が成立する。 Vout =DVin ……(1) Pout =ηPin ……(2) ここで、ηはDC/DCコンバータ4の効率(0<η<
1)、Dは入力電圧Vinと出力電圧Vout との比(電圧
変換比)である。上記(1)、(2)式より入力電流I
in、出力電流Iout の関係は、 Iout =(η/D)Iin ……(3) のようになる。出力電圧Vout 、出力電流Iout の関係
をグラスで示すと、図5のようになり、Dの値の変化に
より、Vout −Iout の特性は変化する。ここでは、3
種類のDの値(D1>D2>D3)を用い、また、効率
はη=1とした。Next, the charging operation in the A mode and the B mode by the charging device having the above structure will be described. Mode A: The output voltage Vout detected by the voltage sensor 6 and the preset voltage VB are compared by the comparator 4, and when the comparison result shows that VB ≧ Vout, the charging mode changeover switch 10 causes the DC / DC. The maximum charging current control unit 8 is connected to the converter 4 to enter the A mode. By the way, as shown in FIG.
The input voltage Vin and the input current Iin to the DC / DC converter 4 are converted by the DC / DC converter 4, and the power is V
If out and Pout are used, the following relationship is established. Vout = DVin (1) Pout = ηPin (2) where η is the efficiency of the DC / DC converter 4 (0 <η <
1) and D are ratios (voltage conversion ratios) of the input voltage Vin and the output voltage Vout. From the above equations (1) and (2), the input current I
The relationship between in and the output current Iout is as follows: Iout = (η / D) Iin (3) When the relationship between the output voltage Vout and the output current Iout is shown by a glass, the result is as shown in FIG. Here, 3
The value of type D (D1>D2> D3) was used, and the efficiency was η = 1.
【0016】太陽電池1からDC/DCコンバータ4へ
入力される電流Iin、電圧Vinが図5の(a)に示す特
性をもつとすると、これを出力側からみた電流−電圧特
性に変換するためには、図5の(b)、(c)を用いて
電流、電圧を写像することが必要である。この出力側の
電流−電圧特性と蓄電池2の電流−電圧特性との交点
(点A,B,X)が動作点となり、図5の(d)の点線
で示すような充電電圧−充電電流特性となる。ここで、
DC/DCコンバータ4の電圧変換比Dの値を大小に変
化させることにより、出力側の電流−電圧特性が変化
し、これにともなって動作点(A,B,X)も矢印方向
に変化する。つまり、図6に示すように、Dの値が大き
くなることにより、出力側の特性は電流が減少し、電圧
が増加する方向にシフトし、このときのDの値と充電電
流の関係は図7のようになる。これにより、充電電流が
最大になる点Dの値(図7のD2)がただ一つだけ存在
することがわかる。この動作点Cの充電電流を流すこと
により、常に最大電流での充電を行うのがAモードであ
る。If the current Iin and the voltage Vin input from the solar cell 1 to the DC / DC converter 4 have the characteristics shown in FIG. 5A, in order to convert this into the current-voltage characteristics seen from the output side. For this purpose, it is necessary to map the current and the voltage by using (b) and (c) of FIG. The intersection (points A, B, X) of the current-voltage characteristic of the output side and the current-voltage characteristic of the storage battery 2 becomes the operating point, and the charging voltage-charging current characteristic as shown by the dotted line in (d) of FIG. Becomes here,
By changing the value of the voltage conversion ratio D of the DC / DC converter 4 to a large or small value, the current-voltage characteristic on the output side changes, and the operating point (A, B, X) also changes in the direction of the arrow accordingly. . That is, as shown in FIG. 6, as the value of D increases, the characteristics on the output side shift in the direction in which the current decreases and the voltage increases, and the relationship between the value of D and the charging current at this time is shown in FIG. It becomes like 7. From this, it can be seen that there is only one value at point D (D2 in FIG. 7) that maximizes the charging current. In the A mode, charging is always performed at the maximum current by causing the charging current at the operating point C to flow.
【0017】上記したようなAモードでの充電を行うた
めに、最大充電電流制御部8において最大充電電流の探
索動作が行われるが、このために用いられる最大充電電
流制御部8の内部の構成例としては、図8のブロック図
に示すようなものが考えられる。すなわち、電圧センサ
6、電流センサ5により検出される出力電圧Vout 、出
力電流Iout それぞれの時間的な差分を求めるととも
に、その求めた出力電圧差ΔVout 、出力電流差ΔIou
t を入力して所定のアルゴリズムにより最大充電電圧差
ΔVopt を算出し、この最大充電電圧差ΔVopt に出力
電圧Vout を加算して最大充電電圧Vopt を求め、これ
に所定通流率Kαを乗算して最大充電電流Iout で蓄電
池2を充電できるような電圧Vref をDC/DCコンバ
ータ8に指令するものである。In order to perform the charging in the A mode as described above, the maximum charging current control unit 8 performs a search operation for the maximum charging current. The internal structure of the maximum charging current control unit 8 used for this purpose. As an example, the one shown in the block diagram of FIG. 8 can be considered. That is, the temporal difference between the output voltage Vout and the output current Iout detected by the voltage sensor 6 and the current sensor 5 is obtained, and the obtained output voltage difference ΔVout and output current difference ΔIou are obtained.
By inputting t, the maximum charging voltage difference ΔVopt is calculated by a predetermined algorithm, the output voltage Vout is added to the maximum charging voltage difference ΔVopt to obtain the maximum charging voltage Vopt, and this is multiplied by the predetermined conduction ratio Kα. The voltage Vref is commanded to the DC / DC converter 8 so that the storage battery 2 can be charged with the maximum charging current Iout.
【0018】Bモード;上記Aモードでの充電が進ん
で、電圧センサ6で検出された出力電圧(充電電圧)V
out と予め設定された電圧VB との比較器4による比較
結果が、Vout >VB になると、充電モード切替えスイ
ッチ10によってBモードに自動的に切り替わり、浮動
電圧指令部9からDC/DVコンバータ4に蓄電池2の
自己放電を補なう程度の一定電圧に設定された浮動電圧
Vf が指令される。このBモードでの充電の様子は図9
のようになり、このとき、充電率が高くなるので、蓄電
池2の充電電圧−充電電流特性は曲線となる。したがっ
て、浮動電圧Vf の設定値を上記Aモードのときの設定
電圧VB よりも下げることにより、充電電流を大幅に減
少させることができる。B mode: Output voltage (charging voltage) V detected by the voltage sensor 6 as the charging in the A mode progresses.
When the result of comparison between out and the preset voltage VB by the comparator 4 becomes Vout> VB, the charging mode changeover switch 10 automatically switches to the B mode, and the floating voltage command section 9 switches to the DC / DV converter 4. The floating voltage Vf set to a constant voltage that compensates for the self-discharge of the storage battery 2 is commanded. The state of charging in this B mode is shown in FIG.
Since the charging rate becomes high at this time, the charging voltage-charging current characteristic of the storage battery 2 becomes a curve. Therefore, the charging current can be greatly reduced by lowering the set value of the floating voltage Vf below the set voltage VB in the A mode.
【0019】図10は上記したAモードおよびBモード
での充電したときの蓄電池2の端子電圧の変化を示す。
つまり、Aモードでの充電を開始し、蓄電池2の両端電
圧がP点で示す設定電圧VB に達した時点(T1)で、
Bモードでの充電に切り替えて浮動電圧Vf で充電を続
ける。これによって、太陽電池1の出力を最大限に充電
電流として、効率のよい充電を行いつつ、設定電圧VB
に達したときに浮動電圧での充電に切り替えることによ
り、過充電を防いで、蓄電池2の長寿命化が図れるので
ある。FIG. 10 shows changes in the terminal voltage of the storage battery 2 when the battery is charged in the above A mode and B mode.
That is, at the time (T1) when the charging in the A mode is started and the voltage across the storage battery 2 reaches the set voltage VB shown at the point P (T1),
The charging is switched to the B mode and the charging is continued at the floating voltage Vf. As a result, the output of the solar cell 1 is maximized as the charging current and efficient charging is performed while the set voltage VB
By changing over to the charging with the floating voltage when the temperature reaches, the overcharge can be prevented and the life of the storage battery 2 can be extended.
【0020】実施例2:図11はこの発明に係る太陽電
池を用いた充電方法を実施するための充電装置の実施例
2の構成図であり、同図において、1〜7、9、10は
図1に示す実施例1と同一の構成であるために、各要素
に同一符号を付して、それらの説明を省略する。Embodiment 2 FIG. 11 is a configuration diagram of Embodiment 2 of a charging device for carrying out a charging method using a solar cell according to the present invention. In FIG. 11, 1 to 7, 9 and 10 are Since it has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG.
【0021】図11において、図1の実施例1と相違し
ているのは、最大充電電流制御部8に代えて、蓄電池2
が太陽電池1の最大電力点で充電されるような電圧Vre
f をDC/DCコンバータ4に指令する最大電力追従制
御部12を用いた点である。この最大電力追従制御部1
2の内部の構成例としては、図12のブロック図に示す
ようなものが考えられる。すなわち、電圧センサ6、電
流センサ5により検出される出力電圧Vout 、出力電流
Iout より出力電力Pout を計算し、この出力電力Pou
t と出力電圧Vout それぞれの時間的な差分を求めると
ともに、その求めた出力電力差ΔPout 、出力電圧差Δ
Vout を入力して所定のアルゴリズムにより最大充電電
圧差ΔVopt を算出し、この最大充電電圧差ΔVopt に
出力電圧Vout を加算して最大充電電圧Vopt を求め、
これに所定通流率Kαを乗算して最大充電電流Iout で
蓄電池2を充電できるような電圧Vref をDC/DCコ
ンバータ8または太陽電池1に指令するものである。In FIG. 11, the difference from the first embodiment of FIG. 1 is that instead of the maximum charging current control unit 8, the storage battery 2 is used.
Is the voltage Vre at which the solar cell 1 is charged at the maximum power point
This is the point that the maximum power follow-up control unit 12 that commands f to the DC / DC converter 4 is used. This maximum power tracking control unit 1
As an example of the internal configuration of No. 2, the one shown in the block diagram of FIG. 12 can be considered. That is, the output power Pout is calculated from the output voltage Vout and the output current Iout detected by the voltage sensor 6 and the current sensor 5, and the output power Pou is calculated.
The time difference between t and the output voltage Vout is calculated, and the calculated output power difference ΔPout and output voltage difference Δ
Vout is input and the maximum charging voltage difference ΔVopt is calculated by a predetermined algorithm. The maximum charging voltage difference ΔVopt is added to the output voltage Vout to obtain the maximum charging voltage Vopt.
This is multiplied by a predetermined conduction ratio Kα to instruct the DC / DC converter 8 or the solar cell 1 to generate a voltage Vref capable of charging the storage battery 2 with the maximum charging current Iout.
【0022】この実施例2の場合も実施例1と同様に、
AモードとBモードの2通りの充電モードがあり、次に
それら各充電モードの動作について説明する。 Aモード;まず、蓄電池2の電流−電圧特性について考
えてみる。充電電流−充電電圧の関係式は、 IA =1/R(VA −Vop) ……(4) VA =RIA +Vop ただし、Vopは蓄電池の開放電圧、Rは内部抵抗 となり、また、充電電力PA は、PA =IA VA である
から、 PA =RIA2+IA Vop=IA (RIA +Vop) ……(5) となる。この関係をグラフで表すと、図13のようにな
る。このグラフは充電電流が正であれば単調増加するの
で、蓄電池2に入力される電力が最大であれば、蓄電池
2の充電電流も最大になる。また、DC/DCコンバー
タ4に入力される電力が最大のとき、出力される電力も
最大になる。つまり、 P2 =ηP1 ……(6) ただし、P1 :入力される電圧 P2 :出力される電力 η:DC/DCコンバータの効率 以上のことにより、太陽電池1から最大電力点を常に得
ることによって、蓄電池2に常に最大の電流を流すこと
ができる。Also in the case of the second embodiment, as in the first embodiment,
There are two types of charging modes, A mode and B mode. Next, the operation of each of these charging modes will be described. A mode; First, consider the current-voltage characteristics of the storage battery 2. The relational expression of charging current-charging voltage is IA = 1 / R (VA-Vop) (4) VA = RIA + Vop where Vop is the open voltage of the storage battery, R is the internal resistance, and charging power PA is , PA = IA VA, then PA = RIA 2 + IA Vop = IA (RIA + Vop) (5) A graphical representation of this relationship is as shown in FIG. This graph monotonically increases if the charging current is positive, so that if the electric power input to the storage battery 2 is maximum, the charging current of the storage battery 2 is also maximum. Further, when the power input to the DC / DC converter 4 is the maximum, the output power is also the maximum. In other words, P2 = ηP1 (6) where P1: input voltage P2: output power η: efficiency of DC / DC converter By always obtaining the maximum power point from the solar cell 1, The maximum current can always flow through the storage battery 2.
【0023】では、つぎに、どのようにして太陽電池1
の最大電力点で蓄電池2を充電させるかについて説明す
る。基本的には、上記実施例1のときと同様に、電圧−
電流特性に代えて、図14の(a)〜(d)で示すよう
な電圧−電力特性を用いればよい。ここで、図14の
(c)のDC/DCコンバータ4の電圧変換比Dの値を
D1〜D3のように変化させることにより、出力側の電
圧−電力特性が変化し、その結果、動作点(A,B,
C)も変化する。この動作点の出力電力の値Cが最大に
なるようにすることにより、太陽電池1の最大電力点で
蓄電池2を充電させることができる。Then, how is the solar cell 1
Whether or not the storage battery 2 is charged at the maximum power point will be described. Basically, the voltage −
Instead of the current characteristics, the voltage-power characteristics as shown in FIGS. 14A to 14D may be used. Here, by changing the value of the voltage conversion ratio D of the DC / DC converter 4 of FIG. 14C as D1 to D3, the voltage-power characteristic on the output side changes, and as a result, the operating point (A, B,
C) also changes. By setting the value C of the output power at this operating point to be the maximum, the storage battery 2 can be charged at the maximum power point of the solar cell 1.
【0024】Bモード;この場合の充電は、上記実施例
1と同様で、浮動電圧指令部9からDC/DVコンバー
タ4に蓄電池2の自己放電を補なう程度の一定電圧に設
定された浮動電圧Vf を指令する。B mode: The charging in this case is the same as in the first embodiment, and the floating voltage command unit 9 sets the DC / DV converter 4 to a constant voltage to a level that compensates for the self-discharge of the storage battery 2. Command the voltage Vf.
【0025】以上のように、電圧センサ6で検出された
出力電圧(充電電圧)Vout と予め設定された電圧VB
との比較器4による比較結果が、VB ≧ out の場合は
Aモードでの充電を行い、かつ、Vout >VB になる
と、充電モード切替えスイッチ10の切り替えによって
Bモードでの充電を行うことにより、照度の変動や温度
の変動などの環境の変化に対しても常に太陽電池1の最
大電力点を追従させて、効率のよい充電を行いつつ、過
充電を防いで、蓄電池2の長寿命化が図れるのである。As described above, the output voltage (charging voltage) Vout detected by the voltage sensor 6 and the preset voltage VB
When the result of comparison by the comparator 4 with VB ≥ out, charging is performed in the A mode, and when Vout> VB, charging mode switching switch 10 is switched to perform charging in the B mode. The maximum power point of the solar cell 1 is always tracked even for environmental changes such as fluctuations in illuminance and temperature, and efficient charging is performed while overcharging is prevented, and the life of the storage battery 2 is extended. It can be achieved.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上のように、請求項1および請求項3
の発明によれば、二次電池の両端電圧と予め設定された
電圧との比較結果に基づいて二次電池の両端電圧が設定
電圧よりも小さいときは、太陽電池の出力を最大限に充
電電流として使用するモードにして効率のよい充電を行
うことができるものでありながら、二次電池の両端電圧
が設定電圧よりも大きくなったときは、一定の浮動電圧
での充電モードに切り替えることにより、過充電を防い
で、二次電池の長寿命化を図ることができるという効果
を奏する。As described above, claim 1 and claim 3 are as follows.
According to the invention, when the voltage across the secondary battery is smaller than the set voltage based on the comparison result between the voltage across the secondary battery and the preset voltage, the output of the solar cell is maximized to the charging current. Although it is possible to perform efficient charging with the mode used as, when the voltage across the secondary battery becomes higher than the set voltage, by switching to the charging mode with a constant floating voltage, The effect of preventing overcharge and extending the life of the secondary battery can be achieved.
【0027】特に、浮動電圧として、二次電池の自己放
電を補なう程度の電圧に設定する場合は、過充電を防ぎ
つつ、二次電池を常に満充電状態に保持することができ
る。In particular, when the floating voltage is set to a voltage that complements the self-discharge of the secondary battery, it is possible to prevent the overcharge and always keep the secondary battery in a fully charged state.
【0028】また、請求項4の発明によれば、照度変動
や温度変動等の環境の変化にともなう太陽電池の特性変
化に対しても、太陽電池の最大電力点を追従させて、そ
の出力を最大限に充電電流として使用し、常に効率よい
充電を行うことができるものでありながら、過充電を防
いで二次電池の長寿命化を図ることができるという効果
を奏する。According to the invention of claim 4, the maximum power point of the solar cell is made to follow the change of the characteristic of the solar cell due to the change of environment such as the change of illuminance and the change of temperature, and the output thereof is changed. It is possible to use the maximum charging current and always perform efficient charging, but it is possible to prevent overcharging and prolong the life of the secondary battery.
【図1】この発明に係る太陽電池を用いた充電方法を実
施するための充電装置の実施例1の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a charging device for carrying out a charging method using a solar cell according to the present invention.
【図2】同上実施例1における蓄電池の内部回路構成図
である。FIG. 2 is a diagram showing the internal circuit configuration of the storage battery according to the first embodiment.
【図3】同上実施例1における蓄電池の電流−電圧特性
図である。FIG. 3 is a current-voltage characteristic diagram of the storage battery according to the first embodiment.
【図4】同上実施例1におけるDC/DCコンバータの
入出力関係の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of input / output relationships of the DC / DC converter according to the first embodiment.
【図5】同上実施例1における電圧変換後の出力電圧−
出力電流特性図である。FIG. 5 is the output voltage after voltage conversion in the first embodiment-
It is an output current characteristic diagram.
【図6】同上実施例1における出力側の電流−電圧特性
と充電電圧−充電電流特性との関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between output-side current-voltage characteristics and charging voltage-charging current characteristics in the first embodiment.
【図7】同上実施例1における電圧変換値と充電電流と
の関係図である。FIG. 7 is a relationship diagram between a voltage conversion value and a charging current according to the first embodiment.
【図8】同上実施例1における最大充電電流制御部の構
成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a maximum charging current control unit according to the first embodiment.
【図9】同上実施例1におけるBモードでの充電時の電
流−電圧特性図である。FIG. 9 is a current-voltage characteristic diagram at the time of charging in the B mode according to the first embodiment.
【図10】同上実施例1による充電時の蓄電池の端子電
圧の時間的変化図である。FIG. 10 is a time change diagram of the terminal voltage of the storage battery during charging according to the first embodiment.
【図11】この発明に係る太陽電池を用いた充電方法を
実施するための充電装置の実施例2の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a second embodiment of a charging device for carrying out a charging method using a solar cell according to the present invention.
【図12】同上実施例2における最大電力追従制御部の
構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a maximum power tracking control unit in the second embodiment.
【図13】同上実施例2におけるAモードでの充電時の
蓄電池の充電電流−電力特性図である。FIG. 13 is a charging current-power characteristic diagram of the storage battery at the time of charging in the A mode according to the second embodiment.
【図14】同上実施例2における電圧変換後の出力電圧
−電力特性図である。FIG. 14 is an output voltage-power characteristic diagram after voltage conversion according to the second embodiment.
【図15】従来の浮動充電方法の実施に用いる充電装置
の回路構成図である。FIG. 15 is a circuit configuration diagram of a charging device used for implementing a conventional floating charging method.
【図16】従来の他の充電方法を説明するための太陽電
池および二次電池の電流−電圧特性図である。FIG. 16 is a current-voltage characteristic diagram of a solar cell and a secondary battery for explaining another conventional charging method.
【符号の説明】 1 太陽電池 2 二次電池 4 DC/DCコンバータ(変換部の例) 5 電流センサ(電流検出部の例) 6 電圧センサ(電圧検出部の例) 7 比較器 8 最大充電電流制御部 9 浮動電圧指令部 10 充電モード切替えスイッチ(モード切替え部の
例) 12 最大電力追従制御部 VB 設定電圧 Vf 浮動電圧[Explanation of reference symbols] 1 solar cell 2 secondary battery 4 DC / DC converter (example of conversion section) 5 current sensor (example of current detection section) 6 voltage sensor (example of voltage detection section) 7 comparator 8 maximum charging current Control unit 9 Floating voltage command unit 10 Charging mode changeover switch (example of mode changing unit) 12 Maximum power tracking control unit VB set voltage Vf Floating voltage
Claims (5)
る充電方法であって、上記二次電池の両端電圧と予め設
定された電圧とを比較し、その比較結果で設定電圧が大
きいときは二次電池に最大電流が流れるように制御して
上記二次電池を最大電流で充電するモードとし、かつ、
上記比較結果で二次電池の両端電圧が大きいときは浮動
電圧の一定電圧で上記二次電池を充電するモードに切り
替えることを特徴とする太陽電池を用いた充電方法。1. A charging method for charging a secondary battery using a solar battery as a power source, wherein the voltage across the secondary battery is compared with a preset voltage, and when the comparison result shows that the set voltage is large, The secondary battery is controlled so that the maximum current flows, and the secondary battery is charged with the maximum current, and,
According to the comparison result, when the voltage across the secondary battery is large, the charging method using a solar cell is characterized by switching to a mode in which the secondary battery is charged with a constant floating voltage.
補なう程度の電圧に設定されている請求項1に記載の太
陽電池を用いた充電方法。2. The charging method using a solar cell according to claim 1, wherein the floating voltage is set to a voltage that compensates for self-discharge of the secondary battery.
るように構成された充電装置であって、 上記太陽電池から出力される電力を電圧、電流に変換す
る変換部と、この変換部からの出力電圧および出力電流
を検出する電圧検出部および電流検出部と、電圧検出部
で検出された電圧と予め設定された電圧とを比較する比
較器と、上記二次電池に流れる電流が最大になるように
制御する最大電流制御部と、二次電池に充電される際の
電圧が浮動電圧になるように指令する浮動電圧指令部
と、上記比較器での比較結果に基づいて上記最大電流制
御部から上記変換部に指令して最大電流で二次電池を充
電するモードと上記浮動電圧指令部から上記変換部に指
令して浮動電圧の一定電圧で二次電池を充電するモード
とに自動的に切り替える充電モード切替え部とを備えて
いることを特徴とする太陽電池を用いた充電装置。3. A charging device configured to charge a secondary battery using a solar cell as a power source, the conversion section converting the electric power output from the solar cell into voltage and current, and the conversion section. Voltage detector and current detector for detecting the output voltage and output current, a comparator for comparing the voltage detected by the voltage detector with a preset voltage, and the current flowing through the secondary battery is maximized. To control the maximum current control unit, a floating voltage command unit to command the voltage when the secondary battery is charged to be a floating voltage, and the maximum current control based on the comparison result of the comparator. Section to instruct the converter to charge the secondary battery at the maximum current and the floating voltage command section to instruct the converter to charge the secondary battery at a constant floating voltage. Charge mode to switch to Charging devices using a solar cell characterized by comprising a changing unit.
るように構成された充電装置であって、 上記太陽電池から出力される電力を電圧、電流に変換す
る変換部と、この変換部からの出力電圧および出力電流
を検出する電圧検出部および電流検出部と、電圧検出部
で検出された電圧と予め設定された電圧とを比較する比
較器と、上記二次電池が太陽電池の最大電力点で充電さ
れるような電圧を上記変換部に指令する最大電力追従制
御部と、二次電池に充電される際の電圧が浮動電圧にな
るように指令する浮動電圧指令部と、上記比較器での比
較結果に基づいて上記最大電力追従制御部から上記変換
部に指令して太陽電池の最大電力点で二次電池を充電す
るモードと上記浮動電圧指令部から上記変換部に指令し
て浮動電圧の一定電圧で二次電池を充電するモードとに
自動的に切り替える充電モード切替え部とを備えている
ことを特徴とする太陽電池を用いた充電装置。4. A charging device configured to charge a secondary battery using a solar cell as a power source, the conversion section converting the electric power output from the solar cell into voltage and current, and the conversion section. Of the output voltage and the output current of the voltage detection unit and the current detection unit, a comparator for comparing the voltage detected by the voltage detection unit and a preset voltage, the secondary battery is the maximum power of the solar cell A maximum power follow-up control unit for instructing the conversion unit to supply a voltage to be charged at a point, a floating voltage command unit for instructing the secondary battery to be a floating voltage, and the comparator. In the mode in which the maximum power follow-up control unit instructs the conversion unit to charge the secondary battery at the maximum power point of the solar cell based on the comparison result in the above, and the floating voltage command unit instructs the conversion unit to float. Rechargeable battery with constant voltage Charging devices using a solar cell, characterized in that it comprises a charging mode switching unit automatically switches to a mode for charging.
補なう程度の電圧に設定されている請求項3または4に
記載の太陽電池を用いた充電装置。5. The charging device using a solar cell according to claim 3, wherein the floating voltage is set to a voltage that complements the self-discharge of the secondary battery.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7074596A JPH08251832A (en) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | Charging method and charging device using solar cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7074596A JPH08251832A (en) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | Charging method and charging device using solar cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08251832A true JPH08251832A (en) | 1996-09-27 |
Family
ID=13551700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7074596A Pending JPH08251832A (en) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | Charging method and charging device using solar cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08251832A (en) |
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-
1995
- 1995-03-06 JP JP7074596A patent/JPH08251832A/en active Pending
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