[發明專利]獨立電源系統

有效

• 申請號: 201410315459.0
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104283297A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 藤森司;后藤康;倉田英明;鷹野秀明
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;曹鑫

技術領域

本發明涉及一種使用發電元件向電子設備供給電力的獨立電源系統。

背景技術

在電力供給困難的被隔離的場所設置電子設備時，通過搭載具有太陽能電池等發電元件的獨立電源系統，能夠不從外部接受商用電源的供給而進行無人運轉，因此是有用的。作為這樣的電源系統，在專利文獻1中記載了即使在陰天時的日照時間變動較多的情況下也能夠效率良好地從太陽能電池取出電力的電源裝置。因此，在專利文獻1中記載了根據日照量的變動向構成蓄電部的蓄電池以及多個電容器(電容器模塊)中的某一方充電由太陽能電池產生的電力，或者，根據從太陽能電池取出的充電電流計算電容器的充電時間，依次切換多個電容器的技術。

在所述專利文獻1中，為了從太陽能電池效率良好地取出電力，具備被稱為MPPT(Maximum?Power?Point?Tracking，最大功率點跟蹤)充電部的發電控制電路。在獨立電源系統中，該發電控制電路當然也采用被供給太陽能電池的發電電力的一部分而動作的結構。然而，為了使發電控制電路正常地動作，需要供給最低限的電壓(以下，稱為控制開始電壓)。當太陽能電池的發電量較小時，供給電壓達到控制開始電壓為止需要較長時間，在到此為止的期間，發電控制電路不啟動，不得不在效率較低的狀態下使用太陽能電池。因此，存在向電子設備(負載裝置)的電力供給相應地延遲的課題。在專利文獻1中沒有考慮這一課題。以下，使用附圖對這一課題進行說明。

圖5是表示作為現有的具備一般的獨立電源系統的電子設備，在后述的實施例中采用的無線傳感器終端的結構的圖。無線傳感器終端200作為獨立電源系統，具有發電元件2、發電控制電路4、蓄電元件C0、電壓監視電路11以及電源輸出部9，向負載裝置10供給電力。負載裝置10為了實現傳感器功能，具有傳感器10a、AD轉換器10b、CPU10c、無線部10d。

發電元件2發生的電力通過發電控制電路4對蓄電元件C0充電。發電控制電路4進行MPPT控制或升壓等，控制成使發電元件2能夠高效率地進行發電。電壓監視電路11監視對蓄電元件C0充電的電壓V0，若檢測到達到了驅動負載裝置10所需的足夠的電壓，則操作開關S0，經由電源輸出部9向負載裝置10供給電力。在此，獨立電源系統也通過由發電元件2發電且對蓄電元件C0充電的電力使發電控制電路4動作。然而，想要發電控制電路4正常動作，需要施加預定的電壓(控制開始電壓)。發電元件2開始發電，蓄電元件C0的電壓V0達到控制開始電壓為止需要預定的時間，向負載裝置10的電力供給定時相應地延遲。

圖6是表示圖5中的蓄電元件C0的蓄電電壓V0的時間變化的圖。將用于啟動發電控制電路4的控制開始電壓設成Vc。在時間t0開始發電，將蓄電電壓V0達到控制開始電壓Vc的時間設成t1。在t0～t1的期間發電控制電路4沒有啟動，所以發電元件2的發電效率(每單位時間的發電量)較低。時間t1后發電控制電路4啟動，所以發電元件2的發電效率變高。由發電元件2的發電量和蓄電元件C0的電容值決定蓄電電壓V0達到Vc的時間t1。

在發電元件2收集環境能量(例如環境光)來進行發電的方式中，發電量本來就微小，因此到t1為止的期間不得不延長。另一方面，將蓄電元件C0作為負載裝置10的電源使用，因此需要配合負載裝置10的消耗電力以足夠的電容值構成蓄電元件C0。當使蓄電元件C0的電容變大時，時間t1與其成比例地增加到t1’。即，不論考慮哪個因素，都存在向負載裝置10供給必要的電力為止的待機時間延長的問題。

專利文獻1：日本特開2010-104117號公報

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種即使在發電元件的發電量較小的情況下，也能在短時間內啟動發電控制電路，能夠在短時間內向負載裝置供給電力的獨立電源系統。

在本發明的一種將通過發電元件發生的電力供給到負載裝置的獨立電源系統中，具備：發電控制電路，其控制發電元件的發電效率；蓄電元件群，其充電通過發電元件發生的電力；以及充電控制電路，其控制蓄電元件群的充電動作和放電動作，蓄電元件群具有向發電控制電路和充電控制電路供給電力的一次蓄電元件和向負載裝置供給電力的二次蓄電元件，在通過發電元件發生的電力優先向一次蓄電元件充電后，從一次蓄電元件向二次蓄電元件充電。在此，一次蓄電元件的電容值小于二次蓄電元件的電容值。

根據本發明，能夠提供一種即使在發電元件的發電量較小的情況下，也能在短時間內啟動發電控制電路，能夠在短時間內向負載裝置供給電力的獨立電源系統。

附圖說明