(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ／ＤＣコンバ一タを構成するスイッチング素子の導通比を変更した際の入力電圧を検知し、入力電圧の変動よりＤＣ／ＤＣコンバ一タの入力電力源が太陽電池であるか否かを判定し、前記入力電力源が太陽電池と判定された場合において、太陽電池の最大電力追従制御を行うコンバ一タ制御方法。
【請求項２】
入力電力源の判定は、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの制御開始から一定時間経過後の入力電圧の変動より判定する請求項１に記載のコンバ一タ制御方法。
【請求項３】
ＤＣ／ＤＣコンバ一タの出力側に二次電池を接続して充電制御を行う場合において、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの出力電流を定電流で制御し、定電流充電を行う請求項１〜２のいずれか１項に記載のコンバ一タ制御方法。
【請求項４】
ＤＣ／ＤＣコンバ一タの出力側に二次電池を接続して充電制御を行う場合において、太陽電池の最大電力追従制御よりも定電流制御を優先する請求項３に記載のコンバ一タ制御方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載した制御機能の全てまたは一部をプログラムにより実現したコンバ一タ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの入力電力源を判定するコンバ一タ制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術においては、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの入力電力源は特定のものだけが接続されるものであった。また、特定の入力電力源以外のものが接続される場合には、別に機構的な切替のための手段を必要としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の技術においては、特定の入力電力源しか使用することが出来ず、汎用性に欠けるものであった。あるいは、切替のための機構的な手段を必要とするため、切替のための手間がかかって使用方法が煩雑となり、また機構的な部品を必要とするために高価なものとなっていた。
【０００４】
本発明は、この従来の課題を解決するもので、入力電力源に汎用性をもたせ、簡単な手段でＤＣ／ＤＣコンバ一タの入力電力源を判定することができるコンバ一タ制御方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のコンバ一タ制御方法は、スイッチング素子の導通比によって、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの入力電圧が変動するか否かにより入力電力源を判定するものである。
【０００６】
これにより、別に切替手段を必要とすることなく、入力電力源が太陽電池であるか否かを判定することができるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、ＤＣ／ＤＣコンバ一タを構成するスイッチング素子の導通比を変更した際の入力電圧を検知し、入力電圧の変動よりＤＣ／ＤＣコンバ一タの入力電力源を判定し、前記入力電力源が太陽電池と判定された場合において、太陽電池の最大電力追従制御を行うコンバ一タ制御方法とすることにより、別に切替手段を必要とすることなく、入力電力源が太陽電池であるか否かを判定することが可能となるとともに太陽電池の能力を最大限に引き出して電力を取り出すことが可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、入力電力源の判定は、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの制御開始から一定時間経過後の入力電圧の変動より判定する請求項１に記載のコンバ一タ制御方法とすることにより、負荷をとることによって急激に電圧が低下するような電力源の場合でも、正確に太陽電池であるか否かを判定しやすくすることが可能である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの出力側に二次電池を接続して充電制御を行う場合において、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの出力電流を定電流で制御し、定電流充電を行う請求項１〜２のいずれかに記載のコンバ一タ制御方法とすることにより、二次電池の充電方法として最も一般的な定電流充電を行うことで二次電池を効率よく充電することが可能となる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの出力側に二次電池を接続して充電制御を行う場合において、太陽電池の最大電力追従制御よりも定電流制御を優先する請求項３に記載のコンバ一タ制御方法とすることにより、二次電池の過充電を防ぐことが可能となる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項における制御機能の全てまたは一部をプログラムにより実現したコンバ一タ制御方法とすることにより、マイコンは勿論のことＤＳＰや汎用コンピュータを用いて容易に実現することが可能である。また、記録媒体に記録したり、通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が簡単に出来るものである。
【００１２】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１において、電力供給源１は、ＤＣ／ＤＣコンバ一タに電力を供給するものである。電力供給源１としては、交流電力をトランスで昇降圧して整流する事によって直流電力としても良い。また、太陽電池や燃料電池などの直流電力を発生するものや、鉛蓄電池、ニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池、あるいは一次電池といった直流電源を電力供給源１としても良い。
【００１４】
入力端子２は、ＤＣ／ＤＣコンバ一タに電力を供給する電力供給源１を接続するためのものである。電力供給源１は様々なものが接続されるが、この入力端子２によってＤＣ／ＤＣコンバ一タ側と簡単に接続することが出来るようになる。入力端子２は１つだけとすることで、切替の必要がなくなり、安価に製造可能なものとなる。
【００１５】
電圧検知部３は、入力端子２に接続された、電力供給源１の電圧を測定するためのものである。電圧検知部３としては、抵抗分圧したものであっても良いし、センサーであっても良い。
【００１６】
そして、入力平滑コンデンサ４は、入力波形を平滑するものである。またコイル５は、電力供給源１より供給されたエネルギーを一時的に蓄えておくものである。スイッチング素子６は、電力供給源１によって供給される電力を制御するものである。
【００１７】
制御部７は、電圧検知部３の検出電圧に基づき、最適な導通比でスイッチングを行うための導通比計算を行い、その結果に基づいてスイッチング素子６のオンオフの制御を行うものである。
【００１８】
出力平滑コンデンサ８は、出力波形を平滑するものである。出力端子９は、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの出力を出すためのものである。
【００１９】
ここで、簡単にＤＣ／ＤＣコンバ一タの動作原理を説明すると、スイッチング素子６がオンの状態、つまり導通状態にあるとき、電力供給源１から供給される電力はコイル５に一時的に蓄えられる。その後、スイッチング素子６がオフの状態、つまり開放状態にあるとき、コイル５に一時的に蓄えられていた電力は放出され、出力平滑コンデンサ８に蓄えられる。この動作を繰り返すことによって、入力端子２に接続された電力供給源１の電圧は、スイッチング素子６の導通比に応じた昇圧比で昇圧され、出力端子９に出てくるものである。
【００２０】
図２は太陽電池の一般的な電気出力特性を示すものであり、図に示すとおり、動作点が変動する。解放時の動作点は開放端電圧（電流は零）となる。太陽電池をＤＣ／ＤＣコンバ一タと接続し、スイッチング素子６の導通比を大きくしていくと電圧は降下し、電流は上昇して動作点が移動する。逆に導通比を小さくすると電圧は上昇し、電流が減少する。それぞれの動作点における電力は一定ではないため、最大電力となる点が存在する。したがって、このように動作点を変動して行き、最大電力点で動作するように制御することによって、太陽電池の能力を最大限に引き出すことが可能となる（このような制御を最大電力追従制御という）。
【００２１】
この最大電力追従制御を行った際の太陽電池の電圧変動を利用して、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの入力源として太陽電池が接続されたか否かを判定する。
【００２２】
このときのフローチャートを図３に示す。ＤＣ／ＤＣコンバ一タの制御開始時の導通比は零とし、電力供給源１からの電力を供給出来ない状態とする（ＳＴＥＰ１）。この状態から制御を開始する（ＳＴＥＰ２）。制御部７によってスイッチング素子６の導通比を大きくし（ＳＴＥＰ３）、その際の入力端子２の電圧を電圧検知部３によって検出し（ＳＴＥＰ４）、制御部７に取り込まれる。制御部７に取り込まれたデータは、制御部７内で記憶される（ＳＴＥＰ５）。これらの制御を数回繰り返し、入力電圧の変動を記憶して行く。そして入力電圧低下があったかどうかを判断し（ＳＴＥＰ６）、低下があれば太陽電池と判断（ＳＴＥＰ７）するものである。なお、制御部７での制御繰り返しの回数は何回でもよく、単調に減少したときのみを太陽電池であると判定しても良い。ＳＴＥＰ６で入力電圧低下がなければ、電力供給源１が太陽電池以外であると判断する（ＳＴＥＰ８）。
【００２３】
図４は、スイッチング素子６における導通比の変化のパターンに、導通比が小さくなるように変更した場合の入力電圧の変動を見る項目を追加したもので、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ６までは図３と変わらない。ＳＴＥＰ７〜ＳＴＥＰ１０で入力電圧が上昇するかどうかを判断し、太陽電池か否かを判定する（ＳＴＥＰ１１、１２）。こうすることによって、より確実に太陽電池であるか否かを判定することが出来る。
【００２４】
ここで、本発明の実施例では、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの制御を開始し、スイッチング素子６の導通比を上げて行ったとき、ある一定時間の入力電圧の変動は判定のための情報として採用せず、一定時間経過後の入力電圧の変動を判定情報として用いるものである。
【００２５】
これは、二次電池等の場合、開放電圧は十分な電圧があっても、負荷をとることによって一気に電圧が低下してしまうため、それを太陽電池の特性によるものと混同してしまう恐れがあるため、その影響を排除することによって、より正確に判定することが可能となる。
【００２６】
また、電力供給源１が太陽電池であると判定された場合には、太陽電池の能力を最大限に引き出すために、最大電力追従制御を行うものである。最大電力追従制御を行う理由は既述のとおりである。
【００２７】
次に、図５により本発明の他の実施例について説明する。
【００２８】
図５において、出力端子９には二次電池１０を接続している。こうすることによって、ＤＣ／ＤＣコンバ一タを充電制御回路として動作させることが可能である。
【００２９】
通常、ＤＣ／ＤＣコンバ一タの導通比は、入力端子２に印加された電圧を、出力端子９の電圧まで昇圧する昇圧比と一意の関係となる。換言すれば、導通比によって出力端子９を流れる電流を制御することは出来ない。
【００３０】
しかしながら、出力端子９に二次電池１０が接続された場合、出力端子９の電圧は二次電池１０の電圧となるため、入力端子２に印加される電圧を一定とすると昇圧比も一定となる。その際、導通比によって制御されるものは出力端子９を流れる電流となるため、二次電池の充電方法として最も一般的な定電流充電を行うことが可能となる。
【００３１】
そこで、電力供給源１が太陽電池と判定された場合、既述したように最大電力追従制御を行うことによって太陽電池の能力を最大限に引き出すことが可能となる。しかしながら、本実施例のように出力端子９に二次電池１０を接続し、ＤＣ／ＤＣコンバ一タを充電制御回路として動作させる場合には、最大電力追従制御をすると二次電池を過充電してしまう恐れがある。そのため、たとえ電力供給源１が太陽電池であっても最大電力追従制御は行わず、定電流制御を行うことによって二次電池１０を定電流充電し、二次電池１０の過充電を防いでいるものである。
【００３２】
また、本発明の実施例における制御機能の全てまたは一部は、プログラムにより実現されるものであって、その手順は図３、図４に示したフローチャートで示したとおりである。この際、導通比の設定、入力電圧の記憶、入力電圧の判定は制御部７によって行われる。また、入力電圧の測定は、電圧検知部３で得られたデータを制御部７によって受信する事で実現される。そして、上記プログラムは、マイコンは勿論のことＤＳＰや汎用コンピュータを用いて容易に実現することが可能である。また、記録媒体に記録したり、通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が簡単に出来るものである。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＤＣ／ＤＣコンバ一タを構成するスイッチング素子の導通比を変更した際の入力電圧を検知し、入力電圧の変動よりＤＣ／ＤＣコンバ一タの入力電力源を判定するコンバ一タ制御方法としたものであり、ＤＣ／ＤＣコンバ一タを構成するスイッチング素子の導通比を可変し、その際のＤＣ／ＤＣコンバ一タの入力電圧の変動により、入力電力源が太陽電池であるか否かを判定することが可能となるとともに太陽電池の能力を最大限に引き出して電力を取り出すことが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例におけるＤＣ／ＤＣコンバ一タの回路図
【図２】  太陽電池の一般的な電気出力特性図
【図３】  同実施例におけるフローチャート
【図４】  同実施例における他のフローチャート
【図５】  本発明の他の実施例におけるＤＣ／ＤＣコンバ一タの回路図
【符号の説明】
１  電力供給源
２  入力端子
３  電圧検知部
４  入力平滑コンデンサ
５  コイル
６  スイッチング素子
７  制御部
８  出力平滑コンデンサ
９  出力端子
１０  二次電池
【図１】
0003659214.tif 000002
【図２】
0003659214.tif 000003
【図３】
0003659214.tif 000004
【図４】
0003659214.tif 000005
【図５】
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