JPH0884443A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 太陽電池は多数の光電変換素子（ソーラーセ
ル）が直列接続された状態で製造される。従って、ある
素子の発生電流が何らかの理由で他の素子よりも小さく
なると太陽電池全体の発生電流も小さくなってしまい、
蓄電池に充電することができなくなる。本発明は改善さ
れた電子機器を提供する。 【構成】 本発明の電子機器では、太陽電池１の構成素
子である複数の光電変換素子１ａ〜１ｄの発生電流もし
くは電圧を検出回路６で検出し、異常出力素子を判定回
路７で検出し、該光電変換素子１ａ〜１ｄに並列に設け
られた短絡スイッチ２〜５をセレクタ８の出力信号ｓ１
〜ｓ４によりオンさせて該異常出力素子を他の素子との
直列状態から引き離すことにより太陽電池１の出力の低
下を防止すると同時に、蓄電池１０に対する充電不可能
状態になった時にはそのことを表示回路１２を介して表
示器に表示させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池を装備した電子
機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】太陽電池はその製造技術上の理由から、
該太陽電池を構成する複数の光電変換素子が直列接続さ
れた状態で製造される。

【０００３】また、該太陽電池を装備した電子機器にお
いては一般に図３に示すように、太陽電池１のアノード
側に逆流防止用ダイオード９を逆向きに接続し、該ダイ
オード９のカソードに対して蓄電池１０と負荷１１とを
並列に接続している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３に示した従来技術
においては、太陽電池１を構成する直列接続の複数の光
電変換素子の一つが何らかの理由で（例えば、日陰にな
って）発生電流が他の素子にくらべて少なくなった場
合、素子接続構造が直列であるため他の素子の発生電流
も低下してしまい、その結果、太陽電池１の全体の発電
量が低下し、蓄電池１０に対する充電能力不足に陥ると
いう現象が起こる欠点があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、前述した現象を生じる
ことのない改善された電子機器を提供することである。
以下には本発明の目的を請求項毎に記載する。

【０００６】請求項１の発明は、複数の光電変換素子が
直列接続されて構成された太陽電池と、該太陽電池によ
り発生した電力を蓄える蓄電池と、を有した電子機器に
おいて、該太陽電池の該素子毎の電圧及び電流の少なく
とも一方を検出する素子出力状態検出手段と、該素子出
力状態検出手段による検出値に基づいて所定レベル以上
の出力差がある異常素子を判別する異常出力素子判別手
段と、該判別手段による判別結果に応じて該異常出力素
子を短絡させる短絡手段と、を有していることを特徴と
する電子機器を提供することを目的とする。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の構成を有す
る電子機器において該異常出力素子を含む該太陽電池の
出力電圧が該蓄電池の充電可能電圧以下になった時には
警告を発生する警告発生手段が該異常出力素子判別手段
に関連して設けられていることを特徴とする電子機器を
提供することを目的とする。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１の構成を有す
る電子機器において該素子出力状態検出手段がＡ／Ｄ変
換器であることを特徴とする電子機器を提供することを
目的とする。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１の構成を有す
る電子機器において該異常出力素子判別手段がマイクロ
コンピュータであることを特徴とする電子機器を提供す
ることを目的とする。

【００１０】請求項５の発明は、請求項１の構成を有す
る電子機器において該短絡手段が半導体スイッチである
ことを特徴とする電子機器を提供することを目的とす
る。

【００１１】請求項６の発明は、請求項１の構成を有す
る電子機器において該異常出力素子判別手段にはマルチ
プレクサが含まれていることを特徴とする電子機器を提
供することを目的とする。

【００１２】請求項７の発明は、請求項１の構成を有す
る電子機器において該異常出力素子判別手段にはコンパ
レータが含まれていることを特徴とする電子機器を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】前記課題を解決
するために請求項１の発明は、複数の光電変換素子が直
列接続されて構成された太陽電池と、該太陽電池により
発生した電力を蓄える蓄電池と、を有した電子機器にお
いて、該太陽電池の該素子毎の電圧及び電流の少なくと
も一方を検出する素子出力状態検出手段と、該素子出力
状態検出手段による検出値に基づいて所定レベル以上の
出力差がある異常素子を判別する異常出力素子判別手段
と、該判別手段による判別結果に応じて該異常出力素子
を短絡させる短絡手段と、を有していることを特徴とす
る電子機器を提供する。本発明によれば、太陽電池の出
力の低下がなくなり、蓄電池に対する充電が不可能にな
る事態を回避することができる。

【００１４】前記課題を解決するために請求項２の発明
は、請求項１の構成を有する電子機器において該異常出
力素子を含む該太陽電池の出力電圧が該蓄電池の充電可
能電圧以下になった時には警告を発生する警告発生手段
が該異常出力素子判別手段に関連して設けられているこ
とを特徴とする電子機器を提供する。

【００１５】本発明によれば、請求項１の発明の効果に
加え、該太陽電池の出力電圧低下を電子機器使用者が知
ることができるので太陽電池に対する適切な対策を取る
ことができる。

【００１６】前記課題を解決するために請求項３の発明
は、請求項１の構成を有する電子機器において該素子出
力状態検出手段がＡ／Ｄ変換器であることを特徴とする
電子機器を提供する。

【００１７】前記課題を解決するために請求項４の発明
は、請求項１の構成を有する電子機器において該異常出
力素子判別手段がマイクロコンピュータであることを特
徴とする電子機器を提供する。

【００１８】前記課題を解決するために請求項５の発明
は、請求項１の構成を有する電子機器において該短絡手
段が半導体スイッチであることを特徴とする電子機器を
提供する。

【００１９】前記課題を解決するために請求項６の発明
は、請求項１の構成を有する電子機器において該異常出
力素子判別手段にはマルチプレクサが含まれていること
を特徴とする電子機器を提供する。

【００２０】前記課題を解決するために請求項７の発明
は、請求項１の構成を有する電子機器において該異常出
力素子判別手段にはコンパレータが含まれていることを
特徴とする電子機器を提供する。

【００２１】

【実施例】以下に図１及び図２を参照して本発明の一実
施例について説明する。

【００２２】図１は本実施例の電子機器における電源装
置関連の制御系の概略構成図である。同図において、１
は太陽電池であり、該電池１は光電変換素子（セル）１
ａ〜１ｄが直列接続された構造となっている。２〜５は
該太陽電池１の各光電変換素子毎に形成されたバイパス
回路（すなわち短絡回路）に各素子毎に並列に配置され
た短絡スイッチであり、該短絡スイッチ２〜５は例えば
半導体スイッチ（アナログスイッチ、バイポーラトラン
ジスタスイッチ、ＦＥＴスイッチ等）で構成され、後述
のセレクタにより制御されるようになっている。６は太
陽電池１の各光電変換素子１ａ〜１ｄの電流及び電圧の
いずれかを検出する素子出力状態検出回路（以下には検
出回路と略す）であり、検出用端子Ｄ１〜Ｄ４を有して
いる。端子Ｄ１は該素子１ａ〜１ｄの出力電圧を検出す
る端子、Ｄ２は該素子１ｂ〜１ｄの出力電圧を検出する
端子、Ｄ３は該素子１ｃ〜１ｄの出力電圧を検出する端
子、Ｄ４は該素子１ｄの出力電圧を検出する端子、であ
る。

【００２３】７は該検出回路６で検出された該素子の出
力電圧が設定電圧以下であるか否かを判定する判定回路
である。８は該短絡スイッチ２〜５のオン／オフを選択
するセレクタ回路で、判定回路７で判定された結果に基
づいて短絡すべき光電変換素子に対応する短絡スイッチ
のオン／オフを選択する。

【００２４】９は蓄電池１０から太陽電池１への逆流を
防止するためのダイオード、１１は本実施例の電子機器
内の負荷、１２は該電子機器に設けられた表示器の表示
を制御する表示回路、である。該表示回路１２はセレク
タ８からの出力信号ｓ０で制御され、短絡スイッチ２は
セレクタ８の出力信号ｓ１で制御され、短絡スイッチ３
はセレクタ８の出力信号ｓ２で制御され、短絡スイッチ
４はセレクタ８の出力信号ｓ３で制御され、短絡スイッ
チ５はセレクタ８の出力信号ｓ４で制御される。なお、
本実施例では、セレクタ８は例えばマルチプレクサで構
成されている。

【００２５】また、前記検出回路６は公知のＡ／Ｄ変換
器等で構成してもよく、判定回路７はマイクロコンピュ
ータやコンパレータ等で構成してもよい。更に、検出回
路６及び判定回路７並びにセレクタ８のすべての機能を
搭載したワンチップマイコン１００を使用してもよい。

【００２６】次に、前記電源装置関連の制御系の制御動
作を図２のフローチャートを参照しつつ以下に説明す
る。

【００２７】〈ステップ１〉 判定回路７（マイコン）
の初期設定をする。マイコンは初期化され、セレクタ８
（マルチプレクサ）の出力端子の出力信号ｓ１〜ｓ４は
すべてローレベルＬＬとなり、判定回路７の出力電圧の
基準値（出力が他の素子よりも低いと判定された素子の
基準電圧）の設定を行う。この基準電圧は各光電変換素
子１ａ〜１ｄ毎にＶ_s1〜Ｖ_s4に設定される。（但し、Ｖ
_s1＝Ｖ_s2＝Ｖ_s3＝Ｖ_s4と設定してもよい）。

【００２８】Ｖ_x は蓄電池１０の充電可能電圧を判定す
る基準電圧として設定される。

【００２９】〈ステップ２〉 素子出力状態検出回路６
の入力端子Ｄ１〜Ｄ４の検出信号を取り込む。

【００３０】〈ステップ３〉 各入力端子の信号から太
陽電池１の各光電変換素子毎に電圧値ＤＳ１〜ＤＳ４を
検出する。なお、光電変換素子１ａの端子電圧ＤＳ１＝
Ｄ１−Ｄ２、光電変換素子１ｂの端子電圧ＤＳ２＝Ｄ２
−Ｄ３、光電変換素子１ｃの端子電圧ＤＳ３＝Ｄ３−Ｄ
４、光電変換素子１ｄの端子電圧ＤＳ４＝Ｄ４、であ
る。

【００３１】〈ステップ４〉 光電変換素子１ａの端子
電圧ＤＳ１が所定電圧レベルＶ_s1より低いか高いかを判
定回路７で判定し、高ければステップ５へ進み、低けれ
ばステップ６へ進む。

【００３２】〈ステップ５〉 セレクタ回路８のｓ１端
子の出力をローレベルＬＬにして短絡スイッチ２をオフ
しておく。（すなわち、素子１ａの短絡を行わない。） 〈ステップ６〉 ｓ１端子出力をハイレベルＨＬにして
短絡スイッチ２をオンにする。

【００３３】〈ステップ７〉 光電変換素子１ｂの端子
電圧ＤＳ２が所定値Ｖ_s2より小さいか否かを判定し、小
さければステップ９へ進み、小さくなければステップ８
へ進む。

【００３４】〈ステップ８〉 セレクタ回路８のｓ２端
子の出力をＬＬにして短絡スイッチ３をオフにしてお
く。

【００３５】〈ステップ９〉 セレクタ回路８のｓ２端
子出力をＨＬにして短絡スイッチ３をオンにして光電変
換素子１ｂを短絡する。

【００３６】〈ステップ１０〉 光電変換素子１ｃの端
子電圧ＤＳ３が所定値Ｖ_s3より小さいか否かを判定し、
小さければステップ１２へ進み、小さくなければステッ
プ１１へ進む。

【００３７】〈ステップ１１〉 セレクタ回路８のｓ３
端子出力をＬＬにして短絡スイッチ３をオフにしてお
く。

【００３８】〈ステップ１２〉 セレクタ回路８のｓ３
端子出力をＨＬにして短絡スイッチ３をオンにして光電
変換素子１ｃを短絡させる。

【００３９】〈ステップ１３〉 光電変換素子１ｄの端
子電圧ＤＳ４が所定値Ｖ_s4より小さいか否かを判定し、
小さければステップ１５へ進み、小さくなければステッ
プ１４に進む。

【００４０】〈ステップ１４〉 セレクタ回路８のｓ４
端子出力をＬＬにして短絡スイッチ４をオフにする。

【００４１】〈ステップ１５〉 セレクタ回路８のｓ４
端子出力をＨＬにして短絡スイッチ４をオンにして光電
変換素子１ｄを短絡させる。

【００４２】〈ステップ１６〉 太陽電池全体の端子電
圧Ｄ１が所定値Ｖ_x （蓄電池１０に対して充電可能な電
圧値）より小さいか否かを判定し、小さければステップ
１７に進み、小さくなければステップ２に戻る。

【００４３】〈ステップ１７〉 セレクタ回路８の出力
端子ｓ０から表示回路１２に所定の出力を出し、不図示
の表示器に充電不可能の警告を表示させる。

【００４４】なお、前述の実施例においては、太陽電池
の構成素子である各光電変換素子の端子電圧を検出して
いるが、端子電圧の代わりに各素子の電流を検出しても
よい。また、前記短絡スイッチとしてＩＧＢＴやパワー
トランジスタやパワーＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。更
に、判定回路７として公知のコンパレータを用いてもよ
い。

【００４５】〈発明と実施例との対応〉請求項の「素子
出力状態検出手段」は実施例の「素子出力状態検出回路
６」に該当し、請求項の「異常出力素子判別手段」は実
施例の「判定回路７」及び「セレクタ８」に該当し、請
求項の「短絡手段」は実施例の「短絡スイッチ２〜５」
に該当する。また、請求項の「警告手段」は実施例の
「表示回路１２」に該当する。

【００４６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、太陽電池によ
る発電時に光電変換素子（ソーラーセル）の一個が何ら
かの理由で他の素子にくらべて発生電力が非常に低い場
合には該素子を自動的に短絡してしまうので、該素子に
より太陽電池全体の発生電力が低下してしまうような事
態を未然に回避することができ、蓄電池に対する充電不
可能状態が突然に発生することを未然に防止できる。

【００４７】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
の効果に加えて、該太陽電池の発生電力が小さいために
蓄電池に充電不可能なことが表示器に警告表示されるの
で使用者はその事態を知ることができ、適切な対応をと
ることができるという効果がある。

【００４８】請求項３の発明によれば、請求項１の電子
機器において該素子出力状態検出手段がＡ／Ｄ変換器で
構成されているため検出信号をマイコンの信号処理に適
したディジタル信号にすることができ、より精度の高い
制御が可能となる。

【００４９】請求項４の発明によれば、請求項１の電子
機器において該異常出力素子判別手段がマイクロコンピ
ュータで構成されることにより外部の個別回路を少なく
することができる。

【００５０】請求項５の発明によれば、請求項１の電子
機器において該短絡手段を半導体スイッチにより構成す
ることで装置を小型化することができる。

【００５１】請求項６の発明によれば、請求項１の電子
機器において該異常出力素子判別手段をマルチプレクサ
により構成することで、太陽電池内の多数の光電変換素
子の異常状態を検出することができる。

【００５２】請求項７の発明によれば、請求項１の電子
機器において該異常出力素子判別手段としてコンパレー
タを使用することにより、機器を安価にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子機器の一実施例の電源装置に関連
する制御系の概略図。

【図２】図１の制御系の制御動作及び機能を示すフロー
チャート。

【図３】太陽電池搭載型電子機器における従来の電源装
置に関連する電気的構成の概略図。

【符号の説明】

１…太陽電池 １ａ〜１ｄ…光電変換素子（ソーラーセル） ２〜５…短絡スイッチ ６…異常出力素
子検出回路 ７…判定回路 ８…セレクタ ９…逆流防止用ダイオード １０…蓄電池 １１…負荷 １２…表示回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光電変換素子が直列接続されて構
   成された太陽電池と、該太陽電池により発生した電力を
   蓄える蓄電池と、を有した電子機器において、 該太陽電池の該素子毎の電圧及び電流の少なくとも一方
   を検出する素子出力状態検出手段と、該素子出力状態検
   出手段による検出値に基づいて所定レベル以上の出力差
   がある異常素子を判別する異常出力素子判別手段と、該
   判別手段による判別結果に応じて該異常出力素子を短絡
   させる短絡手段と、を有していることを特徴とする電子
   機器。
2. 【請求項２】 該異常出力素子を含む該太陽電池の出力
   電圧が該蓄電池の充電可能電圧以下になった時には警告
   を発生する警告発生手段が該異常出力素子判別手段に関
   連して設けられていることを特徴とする請求項１の電子
   機器。
3. 【請求項３】 該素子出力状態検出手段がＡ／Ｄ変換器
   であることを特徴とする請求項１の電子機器。
4. 【請求項４】 該異常出力素子判別手段がマイクロコン
   ピュータであることを特徴とする請求項１の電子機器。
5. 【請求項５】 該短絡手段が半導体スイッチであること
   を特徴とする請求項１の電子機器。
6. 【請求項６】 該異常出力素子判別手段にはマルチプレ
   クサが含まれていることを特徴とする請求項１の電子機
   器。
7. 【請求項７】 該異常出力素子判別手段にはコンパレー
   タが含まれていることを特徴とする請求項１の電子機
   器。