独立电源系统技术方案

本发明专利技术提供一种独立电源系统，即使在发电元件的发电量较小的情况下，也在短时间内启动发电控制电路，在短时间内向负载装置供给电力。独立电源系统(1)具备：发电控制电路(4)，其控制发电元件(2)的发电效率；蓄电元件群(C1～C6)，其充电通过发电元件(2)发生的电力；充电控制电路(5)，其控制蓄电元件群的充电动作和放电动作。蓄电元件群具有向发电控制电路(4)和充电控制电路(5)供给电力的一次蓄电元件(C1)和向负载装置(10)供给电力的二次蓄电元件(C2～C5)。将通过发电元件(2)发生的电力优先对一次蓄电元件(C1)充电后，从一次蓄电元件对二次蓄电元件充电。一次蓄电元件的电容值小于二次蓄电元件的电容值。

【技术实现步骤摘要】
独立电源系统
本专利技术涉及一种使用发电元件向电子设备供给电力的独立电源系统。
技术介绍
在电力供给困难的被隔离的场所设置电子设备时，通过搭载具有太阳能电池等发电元件的独立电源系统，能够不从外部接受商用电源的供给而进行无人运转，因此是有用的。作为这样的电源系统，在专利文献I中记载了即使在阴天时的日照时间变动较多的情况下也能够效率良好地从太阳能电池取出电力的电源装置。因此，在专利文献I中记载了根据日照量的变动向构成蓄电部的蓄电池以及多个电容器(电容器模块)中的某一方充电由太阳能电池产生的电力，或者，根据从太阳能电池取出的充电电流计算电容器的充电时间，依次切换多个电容器的技术。 在所述专利文献I中，为了从太阳能电池效率良好地取出电力，具备被称为MPPT(Maximum Power Point Tracking,最大功率点跟踪)充电部的发电控制电路。在独立电源系统中，该发电控制电路当然也采用被供给太阳能电池的发电电力的一部分而动作的结构。然而，为了使发电控制电路正常地动作，需要供给最低限的电压(以下，称为控制开始电压)。当太阳能电池的发电量较小时，供给电压达到控制开始电压为止需要较长时间，在到此为止的期间，发电控制电路不启动，不得不在效率较低的状态下使用太阳能电池。因此，存在向电子设备(负载装置)的电力供给相应地延迟的课题。在专利文献I中没有考虑这一课题。以下，使用附图对这一课题进行说明。 图5是表示作为现有的具备一般的独立电源系统的电子设备，在后述的实施例中采用的无线传感器终端的结构的图。无线传感器终端200作为独立电源系统，具有发电元件2、发电控制电路4、蓄电元件CO、电压监视电路11以及电源输出部9，向负载装置10供给电力。负载装置10为了实现传感器功能，具有传感器10a、AD转换器10b、CPUlOc、无线部 1d0 发电元件2发生的电力通过发电控制电路4对蓄电元件CO充电。发电控制电路4进行MPPT控制或升压等，控制成使发电元件2能够高效率地进行发电。电压监视电路11监视对蓄电元件CO充电的电压V0，若检测到达到了驱动负载装置10所需的足够的电压，则操作开关S0，经由电源输出部9向负载装置10供给电力。在此，独立电源系统也通过由发电元件2发电且对蓄电元件CO充电的电力使发电控制电路4动作。然而，想要发电控制电路4正常动作，需要施加预定的电压(控制开始电压)。发电元件2开始发电，蓄电元件CO的电压VO达到控制开始电压为止需要预定的时间，向负载装置10的电力供给定时相应地延迟。 图6是表不图5中的蓄电兀件CO的蓄电电压VO的时间变化的图。将用于启动发电控制电路4的控制开始电压设成Vc。在时间t0开始发电，将蓄电电压VO达到控制开始电压Vc的时间设成11。在t0?11的期间发电控制电路4没有启动，所以发电元件2的发电效率(每单位时间的发电量)较低。时间tl后发电控制电路4启动，所以发电元件2的发电效率变高。由发电元件2的发电量和蓄电元件CO的电容值决定蓄电电压VO达到Vc的时间tl。 在发电元件2收集环境能量(例如环境光)来进行发电的方式中，发电量本来就微小，因此到tl为止的期间不得不延长。另一方面，将蓄电元件CO作为负载装置10的电源使用，因此需要配合负载装置10的消耗电力以足够的电容值构成蓄电元件CO。当使蓄电元件CO的电容变大时，时间tl与其成比例地增加到tl’。即，不论考虑哪个因素，都存在向负载装置10供给必要的电力为止的待机时间延长的问题。 专利文献1:日本特开2010-104117号公报
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种即使在发电元件的发电量较小的情况下，也能在短时间内启动发电控制电路，能够在短时间内向负载装置供给电力的独立电源系统。 在本专利技术的一种将通过发电元件发生的电力供给到负载装置的独立电源系统中，具备:发电控制电路，其控制发电元件的发电效率；蓄电元件群，其充电通过发电元件发生的电力；以及充电控制电路，其控制蓄电元件群的充电动作和放电动作，蓄电元件群具有向发电控制电路和充电控制电路供给电力的一次蓄电元件和向负载装置供给电力的二次蓄电兀件，在通过发电兀件发生的电力优先向一次蓄电兀件充电后，从一次蓄电兀件向二次蓄电元件充电。在此，一次蓄电元件的电容值小于二次蓄电元件的电容值。 根据本专利技术，能够提供一种即使在发电元件的发电量较小的情况下，也能在短时间内启动发电控制电路，能够在短时间内向负载装置供给电力的独立电源系统。 【附图说明】 图1是表示具备本实施例的独立电源系统的无线传感器终端的结构的图。 图2是说明各蓄电元件的放电可否判定方法的图。 图3是表示用于决定要充电的蓄电元件的充电控制规则的图。 图4是示意性地表示依次对蓄电元件充电时的各蓄电元件的电压变化的图。 图5是表示具备一般的独立电源系统的无线传感器终端的结构的图。 图6是表示图5中的蓄电元件CO的蓄电电压VO的时间变化的图。 符号说明 I独立电源系统 2发电元件 3电源控制电路 4发电控制电路 5充电控制电路 9电源输出部 10负载装置 11电压监视电路 100、200无线传感器终端 CO?C6蓄电元件 SO ?SlO 开关 【具体实施方式】 以下，以具备独立电源系统的无线传感器终端为例说明本专利技术的实施方式。 图1是表示具备本实施例的独立电源系统的无线传感器终端的结构的图。无线传感器终端100是具备独立电源系统1，通过其发电电力使负载装置10动作来实现传感器功能的终端。传感器功能测定周围的各种物理量，并将测定结果通过无线方式发送给外部设备。 独立电源系统I具备太阳能电池等发电元件2和将来自发电元件2的发电电力供给到负载装置10的电源控制电路3。 发电元件2是收集环境光、振动、热、电波等环境能量并将其转换成电能量的元件。除了太阳能电池外，例如也可以是振动发电元件、热电元件等。此外，为了不仅收集单一种类的环境能量，还收集多种类的环境能量，可以连接不同的发电元件来构成。一般，环境能量微小且不稳定。因此，发电元件2能够供给的电力是数十?数百yW的微小电力，此夕卜，由于环境的变动，也很难稳定地进行供给。因此，需要通过后述的发电控制电路4效率良好地取出电力。 电源控制电路3控制发电元件2的发电，并且将来自发电元件2的发电电力充电到蓄电元件中后，将电力供给到负载装置10的各负载块。电源控制电路3由发电控制电路4、充电控制电路5、蓄电元件Cl?C6、电源输出部9以及开关SI?SlO构成。 发电控制电路4控制发电元件2，例如通过MPPT (最大功率点跟踪)控制进行高效率的发电。将环境能量转换成电能量的发电元件2，一般取出的能量的量根据负载的大小而变化。因此，发电控制电路4根据发电状态调整负载电阻，由此使发电元件2的发电效率最大化。此外，发电控制电路4根据需要进行发电元件2的发电电压的升压、降压、整流。将从发电控制电路4输出的发电电力充电给蓄电元件Cl。 充电控制电路5操作开关SI?S6，将充电到蓄电元件Cl的电力依次对蓄电元件C2?C6充电。此外，与该充电动作并行地操作开关S7?SlO (开关群8)，将充电到蓄电元件C2?C5的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将通过发电元件发生的电力供给到负载装置的独立电源系统，其特征在于，具备：发电控制电路，其控制所述发电元件的发电效率；蓄电元件群，其充电通过所述发电元件发生的电力；以及充电控制电路，其控制该蓄电元件群的充电动作和放电动作，所述蓄电元件群具有向所述发电控制电路和所述充电控制电路供给电力的一次蓄电元件和向所述负载装置供给电力的二次蓄电元件，将通过所述发电元件发生的电力优先向所述一次蓄电元件充电后，从该一次蓄电元件向所述二次蓄电元件充电。

【技术特征摘要】
2013.07.05 JP 2013-1418401.一种将通过发电元件发生的电力供给到负载装置的独立电源系统，其特征在于，具备: 发电控制电路，其控制所述发电元件的发电效率； 蓄电元件群，其充电通过所述发电元件发生的电力；以及 充电控制电路，其控制该蓄电元件群的充电动作和放电动作， 所述蓄电元件群具有向所述发电控制电路和所述充电控制电路供给电力的一次蓄电元件和向所述负载装置供给电力的二次蓄电元件， 将通过所述发电元件发生的电力优先向所述一次蓄电元件充电后，从该一次蓄电元件向所述二次蓄电元件充电。2.根据权利要求1所述的独立电源系统，其特征在于， 所述一次蓄电元件的电容值小于所述二次蓄电元件的电容值。3.根据权利要求2所述的独立电源系统，其特征在于， 所述二次蓄电元件具有向所述负载装置的多个负载块供给电力的多个蓄电元件。4.根据权利要求3所述的独立电源系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤森司，后藤康，仓田英明，鹰野秀明，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP