(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池技術分野に関し、本発明の実施例は光電池を用いた電力供給方法、装置およびシステムを提供する。【解決手段】現在の光照射条件で測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値に基づいて、光電池コンビネーションユニットにおける複数の光電池ユニット間の接続方式を適応的に調整できる。これにより、光電池コンビネーションユニットから実際の要求に応じた電気エネルギを得られる。光電池が用いられ、光照射条件が変化する場合に、光電池コンビネーションユニットが過電圧または低電圧を出力する現象が避けられる。さらに重要なのは、本発明の実施例で、光電池の出力電圧を調節するのにＤＣ／ＤＣコンバータを用いることが避けられることである。従って、光電池によって収集された電気エネルギの浪費をなるべく避け、なるべく電力消費デバイスに充分な電気エネルギを提供することが可能になる。【選択図】図１
2008228558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電池を用いた電力供給方法であって、
現在の光照射条件で測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値を測定し、ここで、前記測定対象は、光電池コンビネーションユニット中の光電池ユニットであり、前記光電池コンビネーションユニットは、複数の光電池ユニットを含み、現在の光照射条件で受信した光エネルギを電気エネルギ（１０１）に変換し、
前記パラメータスケール値の測定結果に基づいて、当該測定結果に対応する、前記複数の光電池ユニット（１０２）間の動作接続方式を指示するための接続ストラテジを選択し、
前記接続ストラテジによって指示される動作接続方式に基づいて、前記複数の光電池ユニット（１０２）を接続する、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記複数の光電池ユニットを接続した後に、前記光電池コンビネーションユニットによって生成された電気エネルギを出力する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
同じ光照射条件では、前記複数の光電池ユニットは同じ電気量を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記測定対象は単一の光電池ユニットであり、前記パラメータスケール値は電圧値であり、
前記接続ストラテジは、
前記測定結果が所定の高電圧閾値以上である場合、前記複数の光電池ユニット間の接続において、少なくとも１つの光電池ユニットの接続方式を直列接続から並列接続に変換し、または、
前記測定結果が所定の高電圧閾値以下である場合、前記複数の光電池ユニット間の接続において、少なくとも１つの光電池ユニットの接続方式を並列接続から直列接続に変換する、
ことを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記測定対象は単一の光電池ユニットであり、前記パラメータスケール値は電流値であり、
前記接続ストラテジは、
前記測定結果が所定の強電流閾値以上である場合、前記複数の光電池ユニット間の接続において、少なくとも１つの光電池ユニットの接続方式を並列接続から直列接続に変換し、または、
前記測定結果が所定の弱電流閾値よりも小さい場合、前記複数の光電池ユニット間の接続において、少なくとも１つの光電池ユニットの接続方式を直列接続から並列接続に変換する、
ことを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記電気エネルギを出力した後に、蓄電池が前記電気エネルギを受信して蓄積する、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項７】
蓄電池が前記電気エネルギを受信して蓄積することは、
複数の蓄電池から蓄電電圧が最小である蓄電池を選択して、前記電気エネルギを受信して蓄積する、
ことを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記蓄電池は少なくとも２つの蓄電池モジュールを含み、そのうち第１蓄電池モジュールの容量は他の蓄電池モジュールの容量より小さく、
蓄電池が前記電気エネルギを受信して蓄積することは、
前記第１蓄電池モジュールを選択して、前記電気エネルギを受信して蓄積する、
ことを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記光電池ユニットは、
光電変換効率がシリコン材料の光電変換効率より高い多元化合物の光電材料で作製された蓄電池モジュールと、
前記多元化合物の光電材料以外の光電材料で作製された他の光電池モジュールと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
光電池を用いて電力を供給する装置であって、
複数の光電池ユニットを含み、現在の光照射条件で受信した光エネルギを電気エネルギに変換する、光電池コンビネーションユニット（２０１）と、
測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値を測定する測定手段（２０２）と、ここで、前記測定対象は、前記光電池コンビネーションユニット中の光電池ユニットであり、
前記パラメータスケール値の測定結果に基づいて、当該測定結果に対応する、前記複数の光電池ユニット間の動作接続方式を指示するための接続ストラテジを選択し、前記接続ストラテジによって指示される動作接続方式に基づいて、前記複数の光電池ユニットを接続する制御手段（２０３）と、
前記制御手段によって制御された後の、前記光電池コンビネーションユニットによって生成された電気エネルギを出力する出力手段（２０４）と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１１】
光電池を用いて電力を供給するシステムであって、
光電池を用いて電力を供給する装置（３０１）と、対称蓄電池または非対称蓄電池（３０２，５０４，６０４）とを含み、
前記光電池を用いて電力を供給する装置は、
複数の光電池ユニットを含む光電池コンビネーションユニットと、測定手段と、制御手段とを含み、
前記光電池コンビネーションユニットは、現在の光照射条件下で受信した光エネルギを電気エネルギに変換するよう構成され、
前記測定手段は、前記光電池コンビネーションユニット中の前記光電池ユニットである測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値を測定するよう構成され、
前記制御手段は、パラメータスケール値の測定結果に基づいて接続ストラテジを選択するよう構成され、ここで、前記接続ストラテジは、前記測定結果に対応し、前記複数の光電池ユニット間の動作接続方式を指示し、前記制御手段はまた、前記接続ストラテジによって指示される動作接続方式に基づいて、前記複数の光電池ユニットを接続するよう構成され、
前記出力手段は、前記制御手段によって制御された後の、前記光電池コンビネーションユニットによって生成された電気エネルギを出力するよう構成され、
前記対称蓄電池または非対称蓄電池は、前記出力手段によって出力される前記電気エネルギを受信して蓄積するよう構成され、
前記光電池ユニットは１つまたは複数の光電池を含み、前記光電池は１種類の光電材料で作製され、または、前記光電池は、２種類の光電池モジュールを含み、そのうち１種類の光電池モジュールは光電変換効率がシリコン材料の光電変換効率より高い多元化合物の光電材料で作製され、他の１種類の光電池モジュールは前記多元化合物の光電材料以外の光電材料で作製され、
前記非対称蓄電池は、少なくとも２つの蓄電池モジュールを含み、そのうち１つの蓄電池モジュールの容量が他の蓄電池モジュールの容量より小さい、
ことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
前記システムは、複数の対称蓄電池を含み、さらに、電圧検出手段と、充電制御モジュール（４０１）とを含み、
前記充電制御モジュールは、前記電圧検出手段によって測定された個々の対称蓄電池の電圧結果に基づいて、前記対称蓄電池から充電される対称蓄電池を選択するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムは複数の対称蓄電池を含み、さらに、電圧検出手段と、放電制御モジュール（４０２）とを含み、
前記放電制御モジュールは、前記電圧検出手段によって測定された個々の対称蓄電池の電圧結果に基づいて、前記対称蓄電池から放電される対称蓄電池を選択するよう構成されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
所定の充電制御ストラテジに基づいて、第１蓄電池モジュールまたは第２蓄電池モジュールを選択して、前記光電池を用いて電力を供給する装置によって出力された電気エネルギを受信するよう構成された充電制御手段（５０２）をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
所定の放電制御ストラテジに基づいて、第１蓄電池モジュールまたは第２蓄電池モジュールを選択して、電力消費デバイスに電気エネルギを供給する放電制御手段（５０３）をさらに含むことを特徴とする請求項１１または１４に記載のシステム。
【請求項１６】
非対称蓄電池であって、
少なくとも２種類の蓄電池モジュール（２００２，２００３）を含み、そのうち１つの蓄電池モジュールの容量が他の蓄電池モジュールの容量より小さいことを特徴とする非対称蓄電池。
【請求項１７】
受信した光エネルギを電気エネルギに変換する光電池であって、
２種類の光電池モジュール（２００２，２００３）を含み、そのうち１つの光電池モジュールは光電変換効率がシリコン材料の光電変換効率より高い多元化合物の光電材料で作製され、他の光電池モジュールは前記多元化合物の光電材料以外の光電材料で作製される、
ことを特徴とする光電池。
【請求項１８】
前記多元化合物の光電材料は、ガリウム砒素、リン化インジウム、炭化珪素または窒化ガリウムを含み、
前記シリコン材料は、単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンを含む、
ことを特徴とする請求項１７に記載の光電池。
【請求項１９】
前記他の光電材料は、生物太陽エネルギ材料、前記シリコン材料またはナノ結晶を含むことを特徴とする請求項１７または１８に記載の光電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽エネルギ利用の技術分野に関し、特に光電池を用いた電力供給の方法、装置およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光起電力電池とも呼ばれ（以下、光電池と略称する）、光電材料の光起電力効果を用いて光エネルギを電気エネルギに変換することができるデバイスである。光電池は、通常は、シリコン材料、例えばガリウム砒素などの多元化合物、生物太陽エネルギ材料などの光電材料で作製される。光電池は、電力供給ネットワークまたは発電燃料に依存せず、随時に光エネルギを収集して電力を供給できるというメリットを有するので、ますます幅広く応用されている。
【０００３】
光電材料の光電変換率は低く、通常は３０％を超えず、また、太陽エネルギを利用する多くの小型製品での光電池パネルが合理的に占用可能な面積は限られているため、通常は、一定の光照射条件で、限られた面積の光電池から得られる電力は限られており、生成できる電圧も低い。例えば、光吸収の有効面積が１５６２５ｍｍ２である単結晶シリコン電池が、標準的な光強度下で生成できる動作電圧は０.５０８Ｖしかない。一方、実際の応用において、光電池によって生成される電力で充電する蓄電池の定格電圧は、通常、単一の光電池が強い光照射条件下で生成可能な電圧より遥かに高い。
【０００４】
従って、一般的には、単一の光電池を用いて直接蓄電池に対して充電を行うことはなく、複数の光電池を直列に接続して光電池の電力供給デバイスを構成して、蓄電池の充電に適切な充電電圧を供給する。しかしながら、光電池で生成可能な電圧は光照射条件の影響を大きく受ける。例えば、光照射条件の良い環境では、個々の光電池が生成可能な電圧は光照射条件の悪い環境で生成される電圧よりも高くなる。そのため、光照射条件の良い環境では、直列に接続された複数の光電池によって供給される充電電圧が蓄電池の定格電圧より高くなり、即ち、過電圧現象が生じ、直列接続される光電池の抵抗特性のために大電流の通過が制限され、光電変換のロスが大きくなってしまうことがある。一方、光照射条件の悪い環境では、光電池の電力供給デバイスによって生成される動作電圧が蓄電池の定格電圧より低い現象、即ち、低電圧現象が生じ、蓄電池に対して充電を行うことができなくなる。
【０００５】
光電池の電力供給デバイスを用いて蓄電池を充電する過程で、上記の過電圧または低電圧の現象を生じさせないように、従来技術では、入力電圧を一定の出力電圧に変更可能なＤＣ／ＤＣコンバータを用いて電力供給デバイスの出力電圧を調節する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、通常は、電圧を増大するためのブーストコンバータ、電圧を減少するためのバックコンバータ、およびバック／ブーストコンバータに分けられ、従来技術においては、バック／ブーストコンバータがよく採用される。
【０００６】
過電圧現象に対しては、通常、バック／ブーストコンバータのバック機能を利用して光電池の電力供給デバイスの出力電圧に対して降圧処理を行う。低電圧現象に対しては、通常、ブースト／ステップバックコンバータのブースト機能を利用して光電池の電力供給デバイスの出力電圧に対して昇圧処理を行う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータによっては、つぎのような問題が生じる。即ち、一方では、ＤＣ／ＤＣコンバータが動作中に光電池の電力供給デバイスによって収集される電力を消費して、エネルギの浪費をもたらし、他方では、光電池の電力供給デバイスによって収集される電力が充分でない場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータによって大部分、ひいては全部の電力が消費し尽くされ、蓄電池への充電が困難になる。
【０００８】
そこで、光電池を用いて蓄電池に電力を供給する従来の技術案を改良する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施例は、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて光電池の出力電圧を調節することを避けることにより、光電池によって収集される電力の浪費をなるべく避け、なるべく電力消費デバイスに充分な電力を供給することができる、光電池を用いた電力供給の方法を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の光電池を用いた電力供給方法は、
現在の光照射条件で測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値を測定し、ここで、前記測定対象は、光電池コンビネーションユニット中の光電池ユニットであり、前記光電池コンビネーションユニットは、複数の光電池ユニットを含み、現在の光照射条件で受信した光エネルギを電気エネルギに変換し、
前記パラメータスケール値の測定結果に基づいて、当該測定結果に対応する、前記複数の光電池ユニット間の動作接続方式を指示するための接続ストラテジを選択し、
前記接続ストラテジによって指示される動作接続方式に基づいて、前記複数の光電池ユニットを接続することを含む。
【００１１】
本発明の実施例は、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて光電池の出力電圧を調節することを避けることにより、光電池によって収集される電力の浪費をなるべく避け、なるべく電力消費デバイスに充分な電力を供給することができる装置を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の光電池を用いて電力を供給する装置は、
複数の光電池ユニットを含み、現在の光照射条件で受信した光エネルギを電気エネルギに変換する光電池コンビネーションユニットと、
測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値を測定する測定手段と、ここで、前記測定対象は、前記光電池コンビネーションユニット中の光電池ユニットであり、
前記パラメータスケール値の測定結果に基づいて、当該測定結果に対応する、前記複数の光電池ユニット間の動作接続方式を指示するための接続ストラテジを選択し、前記接続ストラテジによって指示される動作接続方式に基づいて、前記複数の光電池ユニットを接続する制御手段と、
前記制御手段によって制御された後の、前記光電池コンビネーションユニットによって生成された電気エネルギを出力する出力手段とを含む。
【００１３】
本発明の実施例は、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて光電池の出力電圧を調節することを避けることにより、光電池によって収集される電力の浪費をなるべく避け、なるべく電力消費デバイスに充分な電力を供給することができるシステムを提供することを目的とする。
【００１４】
本発明の光電池を用いた電力供給システムは、光電池を用いて電力を供給する装置と、対称蓄電池または非対称蓄電池とを含み、
前記光電池を用いて電力を供給する装置は、
複数の光電池ユニットを含む光電池コンビネーションユニットと、測定手段と、制御手段とを含み、
前記光コンビネーションユニットは、現在の光照射条件で受信した光エネルギを電気エネルギに変換するよう構成され、
前記測定手段は、前記光電池コンビネーションユニット中の前記光電池ユニットである測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値を測定するよう構成され、
前記制御手段は、パラメータスケール値の測定結果に基づいて接続ストラテジを選択するよう構成され、ここで、前記接続ストラテジは、前記測定結果に対応し、前記複数の光電池ユニット間の動作接続方式を指示し、前記制御手段はまた、前記接続ストラテジによって指示される動作接続方式に基づいて、前記複数の光電池ユニットを接続するよう構成され、
前記出力手段は、前記制御手段によって制御された後の、前記光電池コンビネーションユニットによって生成された電気エネルギを出力するよう構成され、
前記対称蓄電池または非対称蓄電池は、前記出力手段によって出力される前記電気エネルギを受信して蓄積し、
前記光電池ユニットは１つまたは複数の光電池を含み、前記光電池は１種類の光電材料で作製され、または、前記光電池は、２種類の光電池モジュールを含み、そのうち１種類の光電池モジュールは光電変換効率がシリコン材料の光電変換効率よりも高い多元化合物の光電材料で作製され、他の１種類の光電池モジュールは前記多元化合物の光電材料以外の光電材料で作製され、
前記非対称蓄電池は、少なくとも２つの蓄電池モジュールを含み、そのうち１つの蓄電池モジュールの容量が他の蓄電池モジュールの容量よりも小さい。
【００１５】
本発明の実施例は、また、
少なくとも２種類の蓄電池モジュールを含み、そのうち１つの蓄電池モジュールの容量が他の蓄電池モジュールの容量より小さい非対称蓄電池を提供する。
【００１６】
本発明の実施例は、また、受けた光エネルギを電気エネルギに変換可能な光電池であって、
２種類の光電池モジュールを含み、そのうち１種類の光電池モジュールは光電変換効率がシリコン材料の光電変換効率よりも高い多元化合物の光電材料で作製され、他の光電池モジュールは前記多元化合物の光電材料以外の光電材料で作製される光電池を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施例による光電池を用いた電力供給方法、装置およびシステムは、現在の光照射条件下で測定対象によって生成された電力に対応するパラメータスケール値に基づいて、光電池コンビネーションユニットにおける複数の光電池ユニット間の接続方式が適応的に調整される。これにより、光電池コンビネーションユニットから実際のニーズに応じた電気エネルギが得られ、光電池の使用に起因して、光照射条件が変化したときに光電池コンビネーションユニットが過電圧または低電圧を出力するという現象を避けることができる。さらに重要なのは、本発明の実施例では、光電池の出力電圧を調節するのにＤＣ／ＤＣコンバータを用いることを避けて、光電池によって収集される電気エネルギの浪費をなるべく避け、なるべく電力消費デバイスに充分な電気エネルギを供給することが可能になるということである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面および具体的な実施例を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１９】
本発明の実施例は、光電池を用いた電力供給の技術案を提供しており、現在の光照射条件で測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値に基づいて、光電池コンビネーションユニットにおける複数の光電池ユニット間の接続方式を適応的に調整することにより、光電池コンビネーションユニットから実際のニーズに応じた電気エネルギが得られることによって、電力消費デバイスへの電力供給が実現される。
【００２０】
図１は本発明の実施例による光電池を用いた電力供給方法のフローチャートである。図１に示すように、当該フローは下記のステップを含む。
【００２１】
ステップ１０１において、現在の光照射条件で、測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値を測定する。前記測定対象は、光電池コンビネーションユニット中の光電池ユニットである。前記光電池コンビネーションユニットは、複数の光電池ユニットを含み、現在の光照射条件で受けた光エネルギを電気エネルギに変換する。
【００２２】
ステップ１０２において、前記パラメータスケール値の測定結果に基づいて、当該測定結果に対応する、前記複数の光電池ユニット間の動作接続方式を指示する接続ストラテジを選択し、前記接続ストラテジによって指示される動作接続方式を用いて、前記複数の光電池ユニットを接続する。
【００２３】
図２は本発明の実施例による光電池を用いた電力供給装置の構成概略図である。図２に示すように、当該装置２００は、複数の光電池ユニットを具備する光電池コンビネーションユニット２０１、測定部２０２、制御部２０３及び出力部２０４を含む。
【００２４】
光電池コンビネーションユニット２０１は、現在の光照射条件で受けた光エネルギを電気エネルギに変換する。
【００２５】
測定部２０２は、測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値を測定する。この測定対象は、光電池コンビネーションユニット２０１中の光電池ユニットである。
【００２６】
制御部２０３は、前記パラメータスケール値の測定結果に基づいて、前記複数の光電池ユニット間の動作接続方式を指示する接続ストラテジを選択する。前記複数の光電池ユニットは前記接続ストラテジによって指示された動作接続方式に基づいて接続される。
【００２７】
出力部２０４は、前記光電池コンビネーションユニット２０１によって生成されて、前記制御部２０３によって処理された後の電気エネルギを出力する。当該出力部２０４は、電力消費デバイスとの接続に用いられる。
【００２８】
本発明の実施例において、好ましくは、パラメータスケール値は電気エネルギによって生成された電流値または電圧値であってよく、これに対応して、測定部２０２は電流検出器、電圧検出器などを用いてパラメータスケール値を測定してよい。実際の応用では、当該パラメータスケール値は電気エネルギによって生成される熱エネルギスケール値であってもよいので、測定部２０２は温度計、感熱センサなどであってもよい。
【００２９】
測定部２０２が電圧を測定する場合を例に挙げると、測定対象によって生成された電圧を測定することで、現在の光照射条件で光電池コンビネーションユニット２０１によって生成された電圧を取得することができる。光電池コンビネーションユニット２０１において、個々の光電池ユニットが同じ光照射条件で同じ電気量を生成することができる場合、単一の光電池ユニットを測定対象として、測定部２０２により単一の光電池ユニットによって生成された電圧を測定すればよい。複数の光電池ユニットが同じ光照射条件で異なる電気量を生成する場合、複数の光電池ユニットを測定対象として、測定部２０２によって複数の光電池ユニットで生成された電圧を測定すればよい。制御部２０３は測定部２０２の測定結果に基づいて、対応する接続ストラテジを選択することにより、複数の光電池ユニット間の接続方式を調整する。
【００３０】
制御部２０３が測定部２０２の測定結果に基づいて対応する接続ストラテジを選択する具体的方法は、接続ストラテジによって異なる。接続ストラテジが光電池コンビネーションユニット２０１によって生成された総電圧または総電流に基づいて制定される場合は、制御部２０３は測定結果と現在の複数の光電池ユニット間の接続方式に基づいて、総電圧または総電流を算出した後に、対応する接続ストラテジを選択することができる。接続ストラテジが単一の光電池ユニットによって生成された電圧または電流に基づいて制定される場合は、制御部２０３は、直接測定部２０２の測定結果に基づいて、対応する接続ストラテジを選択することができる。
【００３１】
個々の光電池ユニットが同じ光照射条件で同じ電気量を生成することができる場合は、接続ストラテジは単一の光電池ユニットによって生成された電圧または電流によって制定することができる。
【００３２】
電圧を測定する場合は、接続ストラテジは下記のようになる。
【００３３】
測定部２０２の測定結果が所定の高電圧閾値以上であれば、複数の光電池ユニット間の接続において、少なくとも１つの光電池ユニットの接続方式を直列から並列に変換する。例えば、元の回路に全部で４つの光電池ユニットがあり、そのうちの２つの光電池ユニットを並列に接続した後に、他の２つの光電池ユニットと直列に接続した接続方式の場合において、測定された単一の光電池ユニットの電圧が既に高電圧閾値を超えているならば、現在の光照射条件が良いということになる。４つの光電池ユニットの元の接続状態をそのまま維持すれば、過電圧になってしまう。従って、当該接続ストラテジに基づいて、２つの直列の光電池ユニットを並列にし、または、元の直列接続された２つまたはそのうち１つの光電池ユニットを、元の並列接続された２つの光電池ユニットに並列に接続することができる。この接続ストラテジによれば、光電池コンビネーションユニット２０１によって生成される総電圧を減少し、光電池コンビネーションユニット２０１の出力電流を増大することができる。従って、当該光電池コンビネーションユニット２０１を用いて蓄電池を充電すると、蓄電池の満充電に達する時間を短縮でき、高速な充電を実現することができる。
【００３４】
もしくは、測定部２０２の測定結果が所定の低電圧閾値以下であれば、複数の光電池ユニット間の接続において、少なくとも１つの光電池ユニットの接続方式を直列から並列に変換する。例えば、元の回路に全部で４つの光電池ユニットがあり、そのうちの２つの光電池ユニットを並列に接続した後に、他の２つの光電池ユニットと直列に接続した接続方式の場合において、測定された単一の光電池ユニットの電圧が低電圧閾値より低ければ、現在の光照射条件が悪いということになる。４つの光電池ユニットの元の接続状態をそのまま維持すれば、低電圧になってしまう。従って、当該接続ストラテジに基づいて、元の２つの並列の光電池ユニットを直列に変更することで、光電池コンビネーションユニットによって生成される総電圧を増大させることができる。
【００３５】
電流を測定する場合には、接続ストラテジは下記のようになる。
【００３６】
測定部２０２の測定結果が所定の強電流閾値以上であれば、複数の光電池ユニット間の接続において、少なくとも１つの光電池ユニットの接続方式を並列から直列に変換する。これにより、回路電流を減少でき、光照射条件の良い環境下で、電力消費デバイスの損傷、例えば、蓄電池が焼けることを防ぐことができる。
【００３７】
もしくは、測定部２０２の測定結果が所定の弱電流閾値より小さければ、複数の光電池ユニット間の接続において、少なくとも１つの光電池ユニットの接続方式を直列から並列に変換する。これにより、回路電流を増加でき、光照射条件の悪い環境下でも、電力消費デバイスの蓄電池に充電電流を供給することができる。
【００３８】
なお、光電池コンビネーションユニットによって生成された総電圧または総電流に対して制定される接続ストラテジは、上記単一の光電池ユニットの測定結果に対して制定される接続ストラテジと類似してもいい。例えば、総電圧が所定の総電圧の高電圧閾値を超える場合に、総電圧を減少させるように、複数の光電池ユニットの接続回路に、少なくとも１つの並列回路を追加するように制定するなどすることができる。
【００３９】
また、既存の光電池の特性によれば、光照射強度と、当該光照射強度下で光電池の生成可能な電気量または電圧との間には対応関係が存在し、かつ、個々の光電池は１つの光発電電圧閾値に対応しており、即ち、１つの光電池の生成可能な最大の光発電電気量が有限であるため、光発電電圧閾値に達した後に光照射強度を増加しても、当該光電池の生成可能な光発電電気量はそれ以上に増加しない。これに対応して、本発明では、光電池ユニットも最大の光発電電圧値に対応する。従って、実際の応用では、光電池ユニットの構成を設定する際には、当該光電池ユニットの最大の光発電電圧値と、光電池コンビネーションユニットによる所望の出力動作電圧との間の関係を考慮して、相応する接続ストラテジを設定するよう提案する。例えば、比較的簡単な設定として、光電池ユニットの最大の光発電電圧値が光電池ユニットの出力可能な蓄電デバイスの定格電圧である最大の動作電圧より少し大きくなるように光電池ユニットを設定することができる。これに対応して設定する接続ストラテジとしては、単一の光電池ユニットによって生成される電圧の測定値が定格電圧より小さければ、複数の光電池ユニットを直列に接続し、単一の光電池ユニットによって生成される電圧の測定値が定格電圧より大きければ、複数の光電池ユニットを並列に接続することができる。
【００４０】
実際の応用では、光電池ユニットに関する設定及び接続ストラテジは実際の状況に基づいて制定することができるので、ここで例をすべて挙げるのは難しい。
【００４１】
要するに、本発明の実施例による電力供給方法は、測定対象によって生成された電気エネルギの関連パラメータの測定に基づいて、複数の光電池ユニット間の接続方式を制御して、異なる光照射条件で光電池コンビネーションユニットによって出力される電気エネルギが実際の要求を満たすようにする。
【００４２】
本発明の実施例において、好ましくは、個々の光電池ユニットが同じ光照射条件下で同じ電気量を生成できると仮定して、単一の光電池ユニットによって生成される電圧を測定する。実際の応用において、単一の光電池ユニットによって生成される電圧を測定する方法は種々ある。１つは直接測定である。即ち、電圧検出器を利用し、単一の光電池ユニットと並列接続して、現在の光照射条件で単一の光電池ユニットによって生成される電圧を測定する。もう１つは等価測定である。即ち、電圧検出器を利用して複数の並列の光電池ユニットの電圧を測定する。その測定効果は上記単一の光電池ユニットの光発電電圧を測定する直接測定の効果とほぼ同じであるので、等価測定と言われる。上記に類似して、電流を測定する方法でも、直接測定または等価測定を採用することができるが、ここでは説明を省略する。
【００４３】
本発明の実施例では、測定部２０２の測定結果および接続ストラテジに基づいて、光電池コンビネーションユニット中の複数の光電池ユニットに対して、適切な接続方式を用いて接続を行うことにより、光照射条件が良い場合には、収集された光エネルギを充分に利用し、例えば、複数の光電池ユニットを並列することで、蓄電デバイスに対して大電流の高効率な充電を行い、光照射条件が悪い場合には、収集された光エネルギをなるべく利用し、例えば、複数の光電池ユニットを直列接続することで、蓄電デバイスに対して小電流の充電を行う。これにより、光照射条件の悪い場合でも、蓄電デバイスへの充電に必要な電気エネルギを供給することができる。これに対応して、光電池コンビネーションユニットを設定する際には、生じ得る光照射条件の悪い状況と、この場合に単一の光電池ユニットによって生成可能な電圧と、当該光電池コンビネーションユニットによる所望の出力電圧とを結び付けて、当該光電池コンビネーションユニット中に設置する必要がある光電池ユニットの個数を決定してもよい。
本発明の実施例による、上記光電池を用いた電力供給装置を利用することで、直接電力消費デバイスに電気エネルギを提供し、または、電力消費デバイス内の蓄電池を充電することができる。
【００４４】
図３は、本発明の実施例による光電池を用いた電力供給システムである。図３に示すように、当該システムは、光電池を用いて電力を供給する装置３０１と、１つまたは複数の蓄電池モジュール３０２とを含む。当該蓄電池モジュール３０２は対称蓄電池であってよい。対称蓄電池は、光電池を用いて電力を供給する装置３０１によって出力される電気エネルギを受信して蓄積する。対称蓄電池とは、複数の蓄電池モジュールを含み、各蓄電池モジュールは容量が同じであり、または、規格が同じであるものをいう。
【００４５】
本発明の実施例において、複数の蓄電池への充電方法を最適化するために、図３に示すシステムに、電圧検出部及び充電制御モジュールを設定することができる。前記電圧検出部は１つまたは複数の電圧検出器を含んでよい。個々の電圧検出器は１つの対称蓄電池の電圧値を検出する。図４は、本発明の実施例による光電池を用いた電力供給システムにおける蓄電池モジュールの充放電の制御を示す図である。図４に示すように、充電制御モジュール４０１と放電制御モジュール４０２がシステムに追加されている。充電制御モジュール４０１は、前記電圧検出部によって測定された個々の対称蓄電池の電圧値に基づいて、複数の対称蓄電池の中から充電される対称蓄電池を選択する。例えば、充電制御モジュール４０１は蓄電電圧の低い対称蓄電池を優先的に選択することができる。図４に示すように、システムにはさらに放電制御モジュール４０２が設定されている。放電制御モジュール４０２は、前記電圧検出部によって提供された個々の対称蓄電池の電圧値に基づいて、放電のための対称蓄電池を複数の対称蓄電池から選択する。例えば、放電制御モジュール４０２は蓄電電圧の高い対称蓄電池を優先的に選択することができる。ここで、充電制御モジュール４０１と放電制御モジュール４０２との選択機能をマイクロプロセッサと前記マイクロプロセッサによって制御されるスイッチとを利用して実現できる。
【００４６】
さらに、本発明の実施例では、さらに非対称蓄電池モジュールを提供している。当該非対称蓄電池モジュールには、少なくとも２種類の容量の蓄電池が含まれ、そのうち、１種類の蓄電池の容量は他の蓄電池の容量より小さくなっている。表現上の便宜のため、相対的に小さい容量の蓄電池を第１蓄電池モジュールと呼び、他の相対的に大きい容量の１つまたは複数の蓄電池を第２蓄電池モジュールと呼ぶ。
【００４７】
一般的に、蓄電池の容量はミリアンペアアワー（ｍＡＨ）で表される。蓄電池の容量が１２００ｍＡＨである場合、当該蓄電池が１２０ｍＡの電流を１０時間連続して提供可能であることを意味する。蓄電池を充電するとき、充電完了までに要する時間の長さは充電電流の大きさと密接に関連する。蓄電池の容量が１２００ｍＡＨであり、現在の充電電流が６００ｍＡＨであるとすれば、当該蓄電池が充電完了までに要する時間は２.４時間である。同じ充電電流の条件下で、容量が６００ｍＡＨである蓄電池を充電する場合、当該蓄電池が充電完了までに要する時間は１．２時間である。従って、同じ充電電流の条件下で、蓄電池の容量が小さければ、満充電までに要する時間は短くなる。
【００４８】
通常の蓄電池は対称蓄電池である。いわゆる対称蓄電池とは、蓄電池を構成する複数の蓄電池ユニットの容量が同じであり、または規格が同じであるものをいう。従来の対称蓄電池と比較して、本発明の実施例における非対称蓄電池は、第１蓄電池モジュールの容量が小さいため、蓄電池を充電する際には、第１蓄電池モジュールへの充電を優先的に選択することができる。これにより、当該第１蓄電池モジュールへの高速な充電完了を実現し、電力消費デバイスの電気エネルギに対する一般的な要求を満たすようになる。例えば、携帯端末に当該非対称電池が設定すれば、そのうちの第１蓄電池モジュールを高速に充電すると、直ちに携帯端末の待機に要する電気エネルギを満たすことができる。特に、光電池を用いて携帯式電力消費デバイス内の非対称蓄電池を充電する場合に、当該非対称蓄電池のメリットが特に際立つ。即ち、光発電によって供給される電気エネルギを利用して、第１蓄電池モジュールを高速に充電することで、携帯式電力消費デバイスの基本的な電気エネルギ使用要求を満たし、さらに、携帯式電力消費デバイスの正常運転を保証すると共に、第２蓄電池モジュールを充電することにより、十分な電気量を蓄えて、電気量に対する携帯式電力消費デバイスの要求が高い場合の使用に供される。
【００４９】
また、本発明の実施例は光電池を用いた電力供給システムを提供する。図５は当該システムの構成図である。図５に示すように、当該システムは、光電池を用いた電力供給装置５０１と、１つまたは複数の非対称蓄電池５０４とを含む。もしくは、当該システム内の蓄電池には対称蓄電池も含まれる。ここで、非対称蓄電池は第１蓄電池モジュールと第２蓄電池モジュールを含み、第１蓄電池モジュールの容量は第２蓄電池モジュールより小さい。
【００５０】
非対称蓄電池への充電方法を最適化するために、図５に示したシステムは充電制御部５０２をさらに含んでもよい。充電制御部５０２は、所定の充電制御ストラテジに基づいて、第１蓄電池モジュールまたは第２蓄電池モジュールを選択して、光電池を用いた電力供給装置５０１によって出力される電気エネルギを受ける。例えば、第１蓄電池モジュールを優先的に選択し、第１蓄電池モジュールの充電完了後、第２蓄電池モジュールを選択して、第２蓄電池モジュールを高速に充電するように充電制御ストラテジを設計する。実際の応用では、実際のニーズに応じて充電制御ストラテジを設計してもよく、充電制御部５０２によって当該ストラテジが実行される。
【００５１】
図５に示したシステムは、放電制御部５０３をさらに含んでよい。放電制御部５０３は、所定の放電制御ストラテジに基づいて、第１蓄電池モジュールまたは第２蓄電池モジュールを選択し、電力消費デバイスに電気エネルギを供給し、即ち放電する。例えば、電力消費量が所定値より低いとき、第１蓄電池モジュールを選択し、電力消費量が所定値より高いときは、第２蓄電池モジュールを選択するように放電制御ストラテジを設計してよい。
【００５２】
また、本発明の実施例は、非対称蓄電池を含む光電池を提供する。本発明の実施例によって提供される非対称蓄電池を含む光電池を第１光電池と呼ぶ。この第１光電池の構成図は図５に示したシステムの構成図と類似している。図６は当該第１光電池の構成概略図である。図６に示すように、この光電池は、光電変換装置６０１、充電コントローラ６０２と、放電コントローラ６０３と、１つまたは複数の非対称蓄電池６０４とを含む。ここで、光電変換装置６０１は、上記光電池を用いた電力供給装置５０１であってもよく、普通の光電池またはバッテリーであってもよい。充電コントローラ６０２の機能は充電制御部５０２と同じであり、放電コントローラ６０３の機能は放電制御部５０３と同じである。
【００５３】
図７は第１光電池の実例を示す概略図である。図７に示すように、光電変換装置７０１と非対称蓄電池７０２との間には放電バス７０４と充電バス７０５が接続され、且つ、コントローラ７０３は制御バス７０６を介して、光電変換装置７０１及び非対称蓄電池７０２にそれぞれ接続される。充電コントローラに対しては、所定の充電制御ストラテジに基づいて、第１蓄電池モジュールまたは第２蓄電池モジュールの充電バス７０５へのアクセスを制御する。放電コントローラに対しては、所定の放電制御ストラテジに基づいて、第１蓄電池モジュールまたは第２蓄電池モジュールの放電バス７０４へのアクセスを制御する。
【００５４】
また、非対称蓄電池については、本発明の実施例では、第１蓄電池モジュールの容量を第２蓄電池モジュールの２／３とすることで、充電時間ができるだけ短縮されるように保証する。
【００５５】
本発明の実施例において、下記のことを合わせて考慮して、非対称蓄電池を含む光電池を作製してよい。
【００５６】
（１）異なる電力消費デバイスに対して、選択される第１蓄電池モジュールの容量が電力消費デバイスの通常運転のニーズを満たしうることが必要である。
【００５７】
（２）選択される第１蓄電池モジュールの容量、外観などは光電池全体の設計と合致することが必要である。
【００５８】
（３）コストを低下するために、市販の量産可能な標準電池ユニットを第１蓄電池モジュールとして選択することができる。
【００５９】
本発明の実施例において、第１光電池は携帯式電子デバイスに用いられて電気エネルギを供給するようにしてよい。携帯式電子デバイスは、主に、携帯電話、インターフォン、デジタルカメラ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、電子ブック、デジタルビデオ、ノートブックコンピュータなどを含む。
【００６０】
以下、いくつかの実施例を挙げて、本発明の上記技術案を説明する。
【００６１】
図８は本発明の一実施例による光電池を用いた電力供給装置が蓄電池を充電する回路概念図である。図８に示した回路で、光電池コンビネーションユニットは４つの光電池ユニット、即ちＢ１〜Ｂ４を含む。個々の光電池ユニットは９つの光電池によって構成される。個々の光電池の光発電電圧閾値は０.５Ｖであり、これに対応して、個々の光電池ユニットの最大の光発電電圧値は４.５Ｖに達することができる。測定部は電圧検出器（ＶＰ）である。制御部はマイクロプロセッサであってよく、複数のプログラム制御スイッチＰＫ＋１〜ＰＫ＋４、ＰＫ−１〜ＰＫ−４、ＳＫ１〜ＳＫ３およびＫＫを制御する。蓄電池は２組のリチウム電池群ＭＢ１とＭＢ２を含み、個々のリチウム電池の満充電電圧を４.２Ｖとする。光電池を用いた電力供給装置と蓄電池との間には逆流防止ダイオード（Ｄ１）が設定されている。実際の応用では、光照射条件がかなり変化する可能性があり、光電池コンビネーションユニットによって出力される動作光発電電圧が不安定になる場合がある。当該逆流防止ダイオードを用いては、不安定になる場合に蓄電池モジュールによる光電池コンビネーションユニットへの跳返り（ｂｏｕｎｃｅ−ｂａｃｋ）を防ぐことができる。測定部は２つのリチウム電池電圧検出器ＶＭ１、ＶＭ２であり、そのうち、ＶＭ１はＭＢ１の電圧を検出し、ＶＭ２はＭＢ２の電圧を検出する。充電制御モジュールと放電制御モジュールの機能も上記制御部に統合して、スイッチＣＫ１〜ＣＫ２、ＤＫ１〜ＤＫ３のＯＮ／ＯＦＦを制御するようにしてよい。図８では、蓄電池を普通の対称蓄電池とする。
【００６２】
[実施例１]
図９は本発明の実施例１による蓄電池を充電するフローチャートである。図９に示すように、当該フローは、下記のステップを含む。
【００６３】
ステップ９０１において、スイッチＫＫ、ＳＫ１〜ＳＫ３をオフし、スイッチＰＫ＋１〜ＰＫ＋４、ＰＫ−１〜ＰＫ−４をオンし、ＶＰによって単一の光電池ユニットのテスト光発電電圧Ｖｐを等価測定する。接続ストラテジに基づいて、Ｖｐ≧４．５Ｖであれば、ステップ９０２を実行し、Ｖｐ＜４．５ＶかつＶｐ≧２．２５Ｖであれば、ステップ９０３を実行し、Ｖｐ＜２．２５Ｖであれば、ステップ９０４を実行する。
【００６４】
ステップ９０２では、個々の光電池ユニットを並列接続して、即ち、スイッチＳＫ１〜ＳＫ３をオフし、スイッチＰＫ＋１〜ＰＫ＋４、ＰＫ−１〜ＰＫ−４をオンして、ステップ９０５を実行する。
【００６５】
図１０は実施例１による光電池コンビネーションユニット中の４つの光電池ユニットの並列接続の回路概略図である。
【００６６】
ステップ９０３では、直列並列混合の接続方式を用いて、複数の光電池ユニットを接続して、即ち、スイッチＰＫ＋２、ＰＫ＋４、ＳＫ２、ＰＫ−１、ＰＫ−３をオフし、スイッチＰＫ＋１、ＰＫ＋３、ＳＫ１、ＳＫ２、ＰＫ−２、ＰＫ−４をオンして、ステップ９０５を実行する。
【００６７】
図１１は実施例１による光電池コンビネーションユニット中の４つの光電池ユニットの直列並列混在接続の回路概略図である。
【００６８】
ステップ９０４では、４つの光電池ユニットを直列接続して、即ち、スイッチＰＫ＋２〜ＰＫ＋４、ＰＫ−１〜ＰＫ−３をオフし、スイッチＳＫ１〜ＳＫ３をオンして、ステップ９０５を実行する。
【００６９】
図１２は実施例１による光電池コンビネーションユニット中の４つの光電池ユニットの直列回路の概略図である。
【００７０】
ステップ９０５において、コントローラはＶＭ１とＶＭ２とを介してＭＢ１の電圧値ＶＢ１とＭＢ２の電圧値ＶＢ２をそれぞれ読み取る。ＶＢ１＞４．２ＶかつＶＢ２＞４．２Ｖであれば、リチウム電池群は充電不要であり、満充電状態にあり、ステップ９０６を実行する。ＶＢ１＜ＶＢ２かつＶＢ１≦４．２Ｖであれば、ＭＢ１が充電され、ＭＢ２が放電されるように選択し、ステップ９０７を実行する。ＶＢ２＜ＶＢ１かつＶＢ２≦４．２Ｖであれば、ＭＢ１が放電され、ＭＢ２が充電されるように選択し、ステップ９０８を実行する。
ステップ９０６では、リチウム電池群が満充電状態にあるため、ＭＢ１が放電されるように選択してもよく、または、スイッチＫＫ、ＤＫ１、ＤＫ３をオンし、スイッチＣＫ１、ＣＫ２、ＤＫ２をオフして光電池コンビネーションユニットが直接に放電を行ってもよい。そして、ステップ９０９を実行する。
【００７１】
ステップ９０７では、ＭＢ２が充電され、ＭＢ１が放電される。即ち、スイッチＫＫ、ＣＫ１、ＤＫ２をオンし、スイッチＣＫ２、ＤＫ１、ＤＫ３をオフして、ステップ９０９を実行する。
【００７２】
ステップ９０８では、ＭＢ２が光電池モジュールによって充電され、ＭＢ１が放電される。即ち、スイッチＫＫ、ＣＫ２、ＤＫ１をオンし、スイッチＣＫ１、ＤＫ２、ＤＫ３をオフして、ステップ９０９を実行する。
ステップ９０９では、一定時間が過ぎた後、例えば、システムが１０ｓ間スリープした場合、ステップ９０１に戻る。
【００７３】
当該ステップ９０９の実行はＭＢ１またはＭＢ２への充電に影響を与えることはなく、ステップ９０１に戻ることによって現在の光照射条件をリアルタイムにモニターすることができ、かつ、複数の光電池ユニットの接続方式を適応的に変更することができる。これにより、異なる光照射条件下ごとの充電要求が満たされる。
【００７４】
[実施例２]
図１３は本発明の他の実施例による光電池を用いた電力供給装置が蓄電池を充電する回路概略図である。図１３に示す回路と図８に示す回路との相違点は以下の通りである。即ち、光電池コンビネーションユニットは３つの光電池ユニットＢ１〜Ｂ３を含み、コントローラ（制御部）が制御する必要のあるスイッチにはＰＫ＋１〜ＰＫ＋３、ＰＫ−１〜ＰＫ−３、ＳＫ１〜ＳＫ２、ＫＫが含まれ、蓄電池は１つ、即ちリチウム電池群ＭＢ１であり、電圧検出器ＶＭ１はＭＢ１の電圧を検出し、充電制御モジュールおよび放電制御モジュールはスイッチＣＫ１、ＤＫ１〜ＤＫ２を制御し、制御部、充電制御モジュールおよび放電制御モジュールの機能は１つのマイクロプロセッサに統合されることができる。
【００７５】
光電池ユニットの個数が２または３である場合、複数の光電池ユニットの接続方式は直列接続と並列接続の２種類が可能である。
【００７６】
図１４は本発明の実施例２による蓄電池を充電するフローチャートである。図１４に示すように、当該フローは、下記のステップを含む。
【００７７】
ステップ１４０１において、スイッチＫＫ、ＳＫ１〜ＳＫ２をオフし、スイッチＰＫ＋１〜ＰＫ＋３、ＰＫ−１〜ＰＫ−３をオンし、ＶＰによって単一の光電池ユニットのテスト光発電電圧Ｖｐを等価測定し、接続ストラテジに基づいて、Ｖｐ≧４．５Ｖであれば、ステップ１４０２を実行し、Ｖｐ＜４．５Ｖであれば、ステップ１４０３を実行する。
【００７８】
ステップ１４０２では、個々の光電池ユニットを並列接続し、即ち、スイッチＳＫ１〜ＳＫ２をオフし、スイッチＰＫ＋１〜ＰＫ＋３、ＰＫ−１〜ＰＫ−３をオンし、ステップ１４０４を実行する。
【００７９】
図１５は実施例２による光電池コンビネーションユニット中の３つの光電池ユニットの並列接続回路を示す概略図である。
【００８０】
ステップ１４
図１６は実施例２による光電池コンビネーションユニット中の３つの光電池ユニットの直列回路を示す概略図である。
【００８１】
ステップ１４０４において、コントローラーはＶＭ１によってＭＢ１の電圧値ＶＢ１を読み取る。ＶＢ１＞４．２Ｖである場合、ＭＢ１は充電不要であり、満充電状態にあり、ステップ１４０５を実行する。ＶＢ１≦４．２Ｖである場合、ＭＢ１が充電されるとともに放電され、ステップ１４０６を実行する。
【００８２】
ステップ１４０５では、ＭＢ１が満充電状態であるため、ＭＢ１が放電される。同時に、光電池コンビネーションユニットが直接に放電を行い、即ち、スイッチＫＫ、ＤＫ１、ＤＫ２をオンし、スイッチＣＫ１をオフし、ステップ１４０８を実行する。
【００８３】
ステップ１４０６では、ＭＢ１が充電され、かつ放電され、即ち、スイッチＫＫ、ＣＫ１、ＤＫ１をオンし、スイッチＤＫ２をオフし、ステップ１４０７を実行する。
【００８４】
ステップ１４０７では、一定時間が過ぎた後、例えばシステムが１０ｓ間スリープした後、ステップ１４０１に戻る。
【００８５】
図１７は本発明の他の実施例による光電池を用いた電力供給装置が蓄電池を充電する回路を示す概略図である。図１７に示すように、当該回路で、光電池コンビネーションユニットはｍ個の光電池ユニットを含み、個々の光電池ユニットはｚ（ｚは２以上の整数）個の光電池を含む。また、光電池コンビネーションユニットは光電池ユニットの電圧検出器ＶＰと、制御部、充電制御モジュールおよび放電制御モジュールの機能が統合されたコントローラとを含む。コントローラによって制御されるスイッチにはＰＫ＋１〜ＰＫ＋ｍ、ＰＫ−１〜ＰＫ−ｍ、ＳＫ１〜ＳＫｍ−１、ＣＫ１〜ＣＫｍ、ＤＫ１〜ＤＫｍ−１、ＫＫが含まれる。また、個々のリチウム電池群の満充電圧はＶｂであり、個々の光電池ユニットの光発電電圧閾値はＶｐである。
【００８６】
次に、図１７を参照しながら、光電池コンビネーションユニット中の光電池ユニットの個数が任意の整数値ｍ（ｍは４以上の整数）である場合の充電状況を説明する。光照射条件が良い場合には、ｍ個の光電池ユニットに対して並列の接続方式を採用し、最大の充電電流の出力を実現して、外部への放電、即ち、蓄電池モジュールに対する充電を行う。通常の光照射条件の場合には、ｍ個の光電池ユニットに対して直列並列混合の接続方式を採用する。例えば、ｘ（ｘはｍ／２以下の整数）個の光電池ユニットを直列接続して、ｙ（ｙはｍ／ｘの小数点以下を切り捨てた整数）個の直列組を構成し、ｙ個の直列組を並列接続した後、蓄電池モジュールへの大電流の充電を実現することも可能である。光照射条件が悪い場合には、ｍ個の光電池ユニットに対して直列の接続方式を採用し、弱い光の条件で蓄電池モジュールへの小電流の充電を実現する。
【００８７】
ｃ個の光電池ユニットを直列接続してｄ個の直列組を構成した後、ｄ個の直列組を並列接続して外部への放電を行う場合、ｚ、ＶＰ、Ｖｂ、ｃ、ｄの関係は以下の通りである。
【００８８】
ｃ=Ｖｂ／Ｖｐ、ここで、ｃは、ＶｐでＶｂを割った値の小数点以下を切り上げた整数である。
【００８９】
ｄ=ｚ／ｃ、ここで、ｄはｃでｚを割った値の小数点以下を切り捨てた整数である。
【００９０】
個々の蓄電池の電圧が満充電電圧以上である場合、蓄電池は満充電状態であり、蓄電池への充電は不要である。放電制御モジュールは任意の１つの蓄電池を選択して外部への放電を行い、または、光電池コンビネーションユニットが外部への放電を直接に行ってもよい。
【００９１】
複数の蓄電池の電圧が満充電電圧より低い場合、蓄電池を充電する必要があり、電圧が最小となる蓄電池が優先的に選択されて充電され、他の蓄電池は順次に充電され、電圧が最大となる蓄電池が放電される。蓄電池が１つのみある場合において、蓄電池の電圧が満充電電圧より低いときは、蓄電池に充電するとともに、蓄電池が電力消費デバイスへの電力供給のために放電することができる。
【００９２】
以下、図面を参照しながら、光電池を用いた電力供給装置によって出力される電気エネルギを用いて非対称蓄電池を充電する状況を説明する。ここで、光電池を用いた電力供給装置について、制御部が測定部のストラテジ結果に基づいて、複数の光電池ユニットの接続方式を適応的に調整する方法は、上記図９と図１４の２つのフローの関連する説明を参照することができるため、ここでは、説明を省略する。
【００９３】
[実施例３]
図１８と図１９は、本発明の実施例による光電池を用いた電力供給装置が非対称蓄電池を充電する回路を示す概略図である。図１８に示した回路図において、ＳＢ１８０１は光電池を用いた電力供給装置を表す。非対称蓄電池群１８０２は、満充電である際の電圧が４.２Ｖである２つのリチウムイオン電池ＮＢ１とＮＢ２とからなる。ここで、第１蓄電池モジュールＮＢ１の容量は２５０ｍＡＨであり、第２蓄電池モジュールＮＢ２の容量は６５０ｍＡＨである。ＮＢ１、ＮＢ２の電圧はそれぞれＶＭ１、ＶＭ２である。
【００９４】
図１８と図１９に示すように、コントローラ１８０３はマイクロプロセッサおよび当該マイクロプロセッサによって制御されるスイッチを含んでよい。マイクロプロセッサは、例えば、電力消費の低いマルチパスアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）またはＰＩＣ１８Ｌシリーズのシングルチップマイクロコンピュータなどであってよい。当該コントローラの入力信号はＮＢ１、ＮＢ２の電圧信号ＶＭ１、ＶＭ２であり、その出力信号はＤＫ−１及びＤＫ−２、ＤＫ＋１及びＤＫ＋２、ＣＫ＋１及びＣＫ＋２、ＣＫ−１およびＣＫ−２のＯＮ／ＯＦＦ信号であり、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を制御するのに用いられる。本実施例におけるスイッチは電力消費の低いＣＯＭＳダイオードを採用してよい。
【００９５】
また、ＳＢ１８０１と非対称蓄電池群１８０２との間に保護回路、即ちショットキーダイオードＤ１が設定されて、充電時に生成される電流の過充電、過電圧、過電流、過熱、逆電流を防ぐ。実際の応用では、上記保護回路がＮＢ１とＳＢ１８０１との間、またはＳＢ１８０１とＮＢ２との間に設定されてもよい。
【００９６】
図１８を参照して、コントローラ１８０３は、電圧検出器によって検出されたＶＭ１、ＶＭ２を定期的にモニタする。ＶＭ１とＶＭ２の両方ともが電力消費デバイスのスタート電圧値より小さい場合、コントローラ１８０３は、スイッチＣＫ＋１、ＣＫ−１をオンし、他のスイッチをオフし、ＮＢ１を優先的に充電し、ＮＢ２をウェイト状態にする。使用者にとっては、このとき応急処置が可能であり、もともとは電気エネルギがなかった携帯電話、コンピュータなどの電子デバイスを高速に起動させることができる。ＮＢ１を優先的に充電することによって、デバイスの起動の必要な電気エネルギをなるべく早く得ることが可能になる。
【００９７】
図１９を参照して、電圧検出器によって検出されたＮＢ１の電圧ＶＭ１がデバイスのスタート電圧値に達したとき、コントローラ１９０３はスイッチＤＫ＋１、ＤＫ−１、ＣＫ＋２、ＣＫ−２をオンし、他のスイッチをオフする。ＮＢ１は外部への放電を行い、ＳＢ１９０２はＮＢ２を充電する。
【００９８】
本発明の独特な点は、他の光電池の充電方法のように大容量の蓄電池ユニットまたは全体の電池群を充電対象として選択するのではなく、非対称蓄電池群を有する太陽蓄電池中の小容量の蓄電池のみを選択して充電を行うことで、電子デバイスは、光照射を除いて他の外部電源の供給がない場合に、光エネルギを用いて、デバイスのスタート電圧に達することができない太陽蓄電池に対して充電を選択的に行えるということである。従って、本発明によれば、小容量の蓄電池への高速充電を実現することができる。これにより、デバイスの電源がまったくない場合、太陽エネルギにより充電した後、ユーザがデバイスを高速にスタートして使用する目的が実現される。
【００９９】
説明すべきは、第一に、本実施例３では１つの第１蓄電池モジュールと１つの第２蓄電池モジュールの非対称蓄電池の場合のみを考慮したが、実際の応用においては、複数の大容量の蓄電池ユニットと１つの小容量の蓄電池ユニットとの組合せにも同様に適用される。その動作原理はほぼ同じである。例えば、すべての蓄電池に電気エネルギがない場合、コントローラは小容量の蓄電池ユニットを優先的に充電するよう制御する。第二に、個別またはすべての電池がパワーオン電圧に達する充電、放電の選択ストラテジ及び順序も、複数の異なる選択方案に変更することができる。第三に、関連する回路は、本発明の基本原理を満たす場合には、無数の組合せ、変形、最適化方案があってよく、関連デバイスの選択も変更可能である。
【０１００】
上記３つの実施例および図８〜図１９では、光電池を用いた電力供給装置を用いて蓄電池を充電する具体的な実現方式を列挙した。実際の応用では、充放電の回路について、自ら設計してもよく、関連デバイスについても、自ら選択してよい。
【０１０１】
また、本発明の実施例はもう１つの光電池を提供している。当該光電池は少なくとも２種類の光電材料によって構成される。そのうち、１種類の光電材料は多元化合物の光電材料であり、当該光電池は本発明の実施例によって提供される第２光電池と呼ばれる。上記光電池を用いた電力供給装置においては、光電池コンビネーションユニット中の光電池ユニットに、第２光電池を使用してよい。
【０１０２】
現在、光電池を作製可能な常用の光電材料には、シリコン材料や多元化合物等がある。ここで、多元化合物の光電材料はガリウム砒素、リン化インジウム、炭化珪素、窒化ガリウムなどを含み、シリコン材料は単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ナノ結晶などを含む。シリコン材料などの他の光電材料に比べて、多元化合物の光電材料は光電変換性能が比較的に優れており、このことは下記の三方面から説明することができる。
まず、光電変換効率からみれば、テストによって次のことが示される。即ち、標準の光強度で、多元化合物の光電材料の光電変換効率は一番高く、２４．８８％にまで達する。他の光電材料については、例えば、単結晶シリコンの光電変換効率は１６％であり、アモルファスシリコンの光電変換効率は９．３％である。
【０１０３】
次に、光電材料が光エネルギを吸収して生成できる有効電圧からみれば、シリコン材料などの他の光電材料に比べて、多元化合物の光電材料は同様に優位を占めている。例えば、ガリウム砒素は、標準の光強度で、光吸収の有効面積が１１９０ｍｍ２であるときに、動作電圧は２.２９８Ｖにまで達する。一方、単結晶シリコンと多結晶シリコンは、同様な光強度で、その光吸収の有効面積が１５６２５ｍｍ２であるときに、動作電圧は０.５０８Ｖにしか達しない。
【０１０４】
そして、注目すべきは、光電材料が光エネルギを吸収して動作電圧を生成する能力からみれば、シリコン材料などの光電材料に比べて、多元化合物の光電材料はやはり優位を占めているということである。例えば、光強度が強から弱に変化する場合、シリコン材料で作製された光電池に比べて、多元化合物の光電材料で作製された光電池によって生成される動作電圧は相対的に安定しており、光強度の変化に伴って変化する幅は相対的に小さい。この優位によって、多元化合物の光電材料で光電池を作製する場合には、当該電池は電力消費デバイスにさらに安定した動作電圧を提供し、電力消費デバイスの安定した運転を確保することができる。
【０１０５】
多元化合物の光電材料に所有する優れた光電変換性能のため、その材料価格は下がることはなく、よって、まだ幅広く応用されていない。従来の光電池は通常はシリコン材料で作製される。光電材料自身の影響で、従来の光電池は太陽エネルギをよく、充分に利用して、電力消費デバイスに安定した動作電圧を提供することが困難になる。
【０１０６】
本発明の実施例による第２光電池は、太陽エネルギを充分に利用でき、製品のコストに配慮して、比較的小さい光電池パネルの面積に基づいて、電力消費デバイスに比較的安定した動作電圧を提供することができる。
【０１０７】
第２光電池は入力端によって受信された光エネルギを電気エネルギに変換し、出力端から出力することができる。本発明の実施例による第２光電池は２種類の光電池モジュールを含む。そのうち、１種類の光電池モジュールは光電変換効率がシリコン材料の光電変換効率より高い多元化合物の光電材料で作製され、もう１種類の光電池モジュールは前記多元化合物の光電材料以外の他の光電材料で作製される。多元化合物の光電材料で作製された光電池モジュールは、１枚または複数枚の多元化合物の光電材料で作製された光電池パネルを含んでもよい。他の光電材料で作製された光電池モジュールは、１枚または複数枚の他の光電材料で作製された光電池パネルを含んでもよい。多元化合物の光電材料は複数種類のエレメントによって構成された光電材料であり、例えば、前述したガリウム砒素、リン化インジウム、炭化珪素、窒化ガリウムなどであってもよい。他の光電材料は生物太陽エネルギ材料、種々のシリコン材料、またはナノ結晶などであってもよい。また、材料科学の発展に伴って、他の類似する多元化合物の光電材料が生じる可能性もある。
【０１０８】
図２０ａは本発明の実施例による第２光電池２００１が携帯端末に応用される実例を示す概略図であり、図２０ｂは本発明の実施例による第２光電池２００１が携帯端末に応用される他の実例を示す概略図であり、図２０ｃは本発明の実施例による第２光電池３０１が携帯端末に応用されるさらに他の実例を示す概略図である。表現の便宜のため、以下では、多元化合物の光電材料で作製された１つまたは複数の光電池パネルを第１電池パネル２００２と略称し、他の光電材料で作製された１つまたは複数の光電池パネルを第２電池パネルと略称する。図２０ａ、図２０ｂおよび図２０ｃにおいて、Ｍは第１電池パネル２００２を表し、Ｎは第２電池パネル２００３を表す。
【０１０９】
実際の応用では、一定面積の光電池パネルに相対的小さい面積の第１電池パネルを配置し、相対的に大きい面積の第２電池パネルを配置してよい。これにより、作製された光電池パネルは、多元化合物の光電材料の優れた光電変換性能を利用できるとともに、光電池パネルのコストにも配慮できる。よって、設計された光電池パネルは適切な価格の下で、太陽エネルギを充分に利用し、電力消費デバイスに安定した電力供給電圧を提供することを可能にする。携帯端末、デジタルカメラ、インターフォン、パーソナルデジタルアシスタント、電子ブック、デジタルビデオ、携帯式コンピュータ、ＡＶプレーヤなどの携帯式電力消費デバイスでは、光電池パネルを配置可能な面積が限られているため、本発明の実施例による第２光電池２００１は特に携帯式電子デバイスに適用されて、比較的小さい面積で第１電池パネル２００２を配置することで、優れた光電変換効果および安定した電力供給電圧が得られる。
【０１１０】
光電池パネルの表面には、通常は縦横模様が設けられる。携帯端末の外形のデザインに合わせて、図２０ａでは、第１電池パネル２００２と第２電池パネル２００３とは、携帯端末の表面でレイアウトされた模様方向が同じである。図２０ｂと図２０ｃでは、第１電池パネル２００２と第２電池パネル２００３とは、携帯端末の表面でレイアウトされた模様方向が互いに直交している。実際の応用では、第１電池パネル２００２と第２電池パネル２００３のレイアウト形式を他の審美的パターンに設計してもよい。
【０１１１】
本発明の実施例において、第２光電池２００１は、上記光電池を用いた電力供給装置に用いることができる。実際の応用では、本発明の実施例による上記光電池を用いた電力供給装置を採用していない場合には、本発明の実施例によってさらに提供された、電力消費デバイスとして上記第２光電池を用いた電力供給装置に基づいて、電力消費デバイスに電気エネルギを供給してよい。図２１は当該電力供給装置の構成図である。図２１を参照して、当該電力供給装置２１００は、多元化合物の光電材料によって作製される第１電池パネル２１０１と、他の光電材料によって作製される第２電池パネル２１０２と、出力制御モジュール２１０３とを含む。当該出力制御モジュール２１０３の入力端は第１電池パネル２１０１の出力端に接続されるとともに、第２電池パネル２１０２の出力端に接続されて、各種の光電池モジュールによって出力される電気エネルギを所定の電圧値に調節した後、当該出力制御モジュール２１０３の出力端から出力する。
【０１１２】
上記電力供給装置に基づいて、本発明の実施例はさらに電力供給システムを提供する。図２２は当該電力供給システムの構成図である。図２２を参照して、当該電力供給システムは図２１に示した電力供給装置と同じ電力供給装置と、蓄電池モジュール２２０１とを含む。ここで、蓄電池モジュール２２０１の定格電圧は上記所定の電圧値以上である。蓄電池モジュール２２０１の入力端は出力制御モジュールの出力端に接続され、出力制御モジュールによって出力される電気エネルギを受信して蓄積する。当該電力供給システムは電力消費デバイス内の電力供給システムである。ここで、電力供給装置が当該電力消費デバイスに設けられてもよい。蓄電池モジュール２２０１、即ち当該電力消費デバイス内の蓄電池は、電力供給装置が光を有する環境にある場合に、充電を行う。
【０１１３】
図２２に示した電力供給システムにおいて、電流検出モジュール２２０２と、電流表示モジュール２２０３とをさらに含んでもよい。電流検出モジュール２２０２の入力端が出力制御モジュールの出力端に接続され、電流検出モジュール２２０２の出力端が蓄電池モジュールの入力端に接続される。電流検出モジュール２２０２は、出力制御モジュールが出力し、蓄電池モジュールが受信される電気エネルギによって生成される充電電流を検出し、検出された充電電流をその出力端から出力する。電流表示モジュール２２０３の入力端は電流検出モジュールの出力端に接続され、電流検出モジュールによって出力される充電電流値を表示する。当該電流表示モジュールは、充電電流値を、ＬＥＤ表示パネル、電子表示パネル、信号灯などのような電力消費デバイス内の表示デバイスを通じてユーザに表示し、現在の光照射条件での蓄電池の充電状態をユーザに適時に知らせることができる。これにより、ユーザは現在の電力消費デバイスの電力消費状況に基づいて、電力消費デバイスを光照射条件の良い環境に置くかどうかを調整することができる。したがって、光電池パネルは比較的充分な光照射を得られ、さらに、電力消費デバイスに電気エネルギを適時に供給できる。
【０１１４】
図２３は本発明の実施例による電力供給方法のフローチャートである。図２３に示すように、当該フローは下記のステップを含む。
【０１１５】
ステップ２３０１において、出力制御モジュールは光電池によって出力される電気エネルギを受信する。
【０１１６】
当該光電池は本発明の実施例による第１電池パネル２１０１と第２電池パネル２１０２を含む第２光電池２００１である。
【０１１７】
ステップ２３０２において、出力制御モジュールは、受信した電気エネルギを所定の電圧値に調節した後、調節後の電気エネルギを出力する。
以下、具体的な実施例を参照しながら、本発明の実施例に係る技術案を説明する。
【０１１８】
図２４は本発明の実施例に示される、上記電力供給システムが配置された折り畳み式携帯電話を示す図である。図２４に示すように、光電池パネル２４０１は当該携帯端末の前面パネルと後面パネルに設けられている。実際の応用では、光電池パネル２４０１の設計位置は携帯端末の実際のニーズに応じて設計されてよく、光電池パネル２４０１を光線の照射可能な位置に設けることが好ましい。また、図２４には、光電池パネル２４０１内の第１電池パネルと第２電池パネルの１種類のレイアウト方式のみが示されているが、実際の応用では、携帯電話に配置される光電池パネルは他のレイアウト方式であってもよい。電流表示端２４００は、光電池パネル２４０１によって生成された電流を表示する信号灯である。
【０１１９】
図２５は図２４に示す携帯電話に配置された電力供給システムの動作回路の実例図である。当該実例で、第２電池パネルがシリコン材料のような他の光電材料によって作製されるとする。当該動作回路は光電池動作回路とも呼ばれる。図２５を参照して、当該動作回路で、出力制御モジュール２５０１は２セットの出力制御回路を含む。１セットの出力制御回路は第１電池パネルの出力電圧を調節するものであり、これを第１回路と略称する。もう１セットの出力制御回路は第２電池パネルの出力電圧を調節するものであり、これを第２回路と略称する。第１回路と第２回路との設計は類似であるため、以下、第１電池パネルを調節する第１回路のみを例として、出力制御モジュールによる光電池の出力電圧への調節過程を説明する。
【０１２０】
図２５に示すように、第１回路の入力端は第１電池パネルの出力端に接続され、第１電池パネルからの電気エネルギを第１回路に導入し、第１回路に導入される電気エネルギを所定の電圧値に調節する。当該電圧値は蓄電池２５０８の定格電圧を超えない。第１回路は１つのカーネルＤＣ／ＤＣチップ（ｋｅｒｎｅｌ ＤＣ／ＤＣ ｃｈｉｐ）２５０２を含む。第１回路の入力端は、インダクタＬ１１の入力端に接続され、コンデンサＣ１１の入力端に接続される。コンデンサＣ１１の出力端は接地され、Ｃ１１は第１回路によって導入される電気エネルギの電圧をＶｉｎ１に調節する。インダクタＬ１１の出力端はカーネルＤＣ／ＤＣチップ２５０２のピン９に接続される。カーネルＤＣ／ＤＣチップ２５０２のピン２は負荷コンデンサＣ１２の入力端に接続される。負荷コンデンサＣ１２の出力端は接地される。カーネルＤＣ／ＤＣチップ２５０２のピン２は蓄電池２５０８の入力端に接続される。第１回路の出力端は電圧ＶＯＵＴ１を出力する。
【０１２１】
第１回路による蓄電池２５０８への充電過程は以下の通りである。
【０１２２】
まず、光電池パネル２５００上の複数種類の太陽エネルギの光電変換材料が光エネルギを吸収し、光エネルギを電気エネルギに変換する。電気エネルギは電子形式で第１回路の入力端から導入される。カーネルＤＣ／ＤＣチップ２５０２の制御で、カーネルＤＣ／ＤＣチップ２５０２に接続されたＬ１１に対して第１周期の充電を行う。このとき、Ｃ１２内部の電圧がゼロであるため、蓄電池２５０８を充電することはできない。Ｌ１１電圧が定格電圧に達した後、光電池パネル２５００とＬ１１は共同で蓄電池２５０８およびＣ１２に対して充電を行う。第２周期から、電気エネルギは電子形式で第１回路の入力端から導入される。第２周期の前半では、カーネルＤＣ／ＤＣチップ２５０２の制御で、Ｌ１１を充電するとともに、Ｃ１２を利用して蓄電池２５０８を充電し、出力電圧の値Ｖｏｕｔ１はＣ１２と並列接続されたＲ１１によって定格電圧に引き上げられる。第２周期の後半では、Ｌ１１電圧が定格電圧に達した後、コンデンサーは蓄電池２５０８への充電を停止する。光電池パネル２５００とＬ１１は共同で蓄電池２５０８とＣ１２に対して充電を行う。
【０１２３】
第２回路によって第２電池パネルから導入される電圧はＶｉｎ２である。Ｖｉｎ２はＶｉｎ１とは等しくない。第１回路に対応して、第２回路において、Ｃ２１はＣ１１に対応し、Ｃ２２はＣ１２に対応し、Ｃ１３はＣ２３に対応し、且つ、Ｃ１１＝Ｃ２１、Ｃ１２＝Ｃ２２、Ｃ１３＝Ｃ２３である。第２回路の出力電圧はＶＯＵＴ２である。ＶＯＵＴ２はＶＯＵＴ１とほぼ等しい。
【０１２４】
図２５において、電力供給システムは、電流検出モジュール２５０３と、電流表示モジュール２５０７とをさらに含む。出力制御モジュール２５０１による蓄電池２５０８への充電電流を検出するために、電流検出モジュール２５０３の入力端は出力制御モジュール２５０１の出力端に接続され、その出力端は蓄電池２５０８の入力点に接続される。電流検出モジュール２５０３は測定待ちの電流を測定待ちの電圧に変換する、検出抵抗Ｒ７と呼ばれる抵抗と、検出回路とを含む。Ｒ７は蓄電池２５０８と充電回路に直列接続される。検出回路はＲ７の電圧を検出することで、さらにＲ７を流れる電流を検出し、充電電流を検出する。ここで、検出回路は、Ｒ７の電圧信号を収集する入力オペアンプ２５０４と、電圧信号から弱い差分信号を抽出して、適当な電圧範囲まで増幅する差分オペアンプ２５０５と、増幅後の電圧を受信し、それを電流値に変換して後述する電流表示モジュール２５０７に出力する、アナログ／デジタルコンバータ２５０６内蔵のベースバンドチップと、を含む。電流検出モジュール２５０３は従来のマルチメーターにおける回路電流検出の設計を採用してよい。
【０１２５】
電流表示モジュール２５０７は、電流数値の表示端における充電電流数値の表示を制御することができる。電流表示モジュール２５０７の一端は電流検出モジュール２５０３の出力端、即ちベースバンドチップに接続され、他端は電流表示端２５０９に接続される。前記電流表示端２５０９はＬＥＤ表示パネル、電子表示パネルまたは信号灯などであってよい。本発明の一実施例では、図２５に示すように、携帯電話の前面パネルと後面パネルにそれぞれ１つの電流表示端２５０９が設けられる。他の実施例として、電流表示端２５０９が携帯電話のシェルまたは表示パネルのような他の位置に設けられてもよい。
【０１２６】
その後、ユーザは電流表示端２５０９の表示に基づいて、電力供給装置による蓄電池への充電の即時情報（ｉｎｓｔａｎｔ  ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を得ることができ、これにより、携帯端末上に設けられた光電池パネル２５０２がさらに良い光照射環境を得るように携帯端末の位置を調整する。したがって、光電変換効率を有効に向上でき、光電材料がさらに有効に利用され、その光電変換機能が充分に発揮される。
【０１２７】
また、２種以上の光電変換材料によって構成された光電池パネルが、光電変換効率を有効に向上させることを表すために、１組の実例のデータを下記のように開示する。標準の光強度条件下で、４０ｃｍ２の単結晶シリコン光電池パネルの光電変換効率は１６％である。それに対して、同じ光強度で、単結晶シリコンとガリウム砒素によって作製された４０ｃｍ２の第２光電池（ここで、単結晶シリコンの面積は３０ｃｍ２、ガリウム砒素の面積は１０ｃｍ２）の光電変換効率は１８.２２％である。上記データからわかるように、多元化合物の光電材料を含む少なくとも２種または２種以上の光電材料によって構成された光電池パネルは光電変換効率をある程度向上させることができる。
【０１２８】
本発明の実施例による第２光電池、電力供給方法、装置及びシステムでは、複数種類の光電材料によって作製された光電池が採用される。そのうち１種類の材料が多元化合物の光電材料である。これにより、光電池製品は適切な価格の下で、優れた光電変換性能を持つことになる。即ち、多元化合物の光電材料の優れた光電変換性能に基づいて、光電池は光エネルギを比較的充分に利用することができ、その電池パネルの面積が相対的に減少され、電力消費デバイスに安定した電力供給電圧を提供できる。
【０１２９】
本発明の実施例による光電池を用いた電力供給方法、装置およびシステムでは、現在の光照射条件で測定対象によって生成された電気エネルギに対応するパラメータスケール値に基づいて、光電池コンビネーションユニットに含まれる複数の光電池ユニット間の接続方式を適応的に調整する。これにより、光電池コンビネーションユニットから実際の要求に応じた電気エネルギを得られ、光電池を使用することに起因して、光照射条件が変化した場合に光電池コンビネーションユニットによって出力される電圧に過電圧または低電圧の現像が発生するということを避けることができる。さらに重要なのは、本発明の実施例において、光電池の出力電圧を調節するようにＤＣ／ＤＣコンバータを用いることが避けられることである。従って、光電池によって収集された電気エネルギの浪費をなるべく避け、なるべく電力消費デバイスに充分な電気エネルギを提供することが可能になる。
【０１３０】
好ましくは、本発明の実施例は、光エネルギ利用の高効率化に対して光電池を用いた電力供給方案を提出している。本発明の実施例において、現在の光照射条件で単一の光電池によって生成された電圧に、接続ストラテジを結び付けて、直列／並列構成を動的に構成し、蓄電池への高効率な充電を実現し、または、電力消費デバイスの運転に電気エネルギを直接供給することができる。例えば、強い光照射環境では、携帯端末の高効率な充電を実現し、携帯端末の正常使用によって消費された電量を補う。通常の光照射または弱い光の環境下でも、光電池は正常に動作して、低い消費で蓄電池に電気エネルギを補うことができる。
【０１３１】
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則の下で行われる種々の修正、均等置換、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明の実施例による光電池を用いた電力供給方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例による光電池を用いた電力供給装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例による光電池を用いた電力供給システムの構成を示す概略である。
【図４】本発明の実施例による光電池を用いた電力供給システムにおいて蓄電池モジュールの充放電を制御する工程を示す概略図である。
【図５】本発明の実施例による光電池を用いた電力供給システムの構成を示す概略図である。
【図６】本発明の実施例による非対称蓄電池を含む光電池の構成を示す概略図である。
【図７】非対称蓄電池を含む光電池の実例を示す概略図である。
【図８】本発明の一実施例による光電池を用いた電力供給装置が蓄電池を充電する回路を示す概略図である。
【図９】本発明の実施例１による蓄電池を充電するフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例１による光電池コンビネーションユニットにおいて４つの光電池ユニットが並列に接続された回路を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施例１による光電池コンビネーションユニットにおいて４つの光電池ユニットが直列並列混在に接続された回路を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施例１による光電池コンビネーションユニットにおいて４つの光電池ユニットが直列に接続された回路を示す概略図である。
【図１３】本発明の他の実施例による光電池を用いた電力供給装置が蓄電池を充電する回路を示す概略図である。
【図１４】本発明の実施例２による蓄電池を充電する工程を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例２による光電池コンビネーションユニットにおいて３つの光電池ユニットを並列に接続した回路を示す概略図である。
【図１６】本発明の実施例２による光電池コンビネーションユニットにおいて３つの光電池ユニットを直列に接続した回路を示す概略図である。
【図１７】本発明のさらに他の実施例による光電池を用いた電力供給装置が蓄電池を充電する回路を示す概略図である。
【図１８】本発明の実施例による光電池を用いた電力供給装置が非対称蓄電池を充電する回路を示す概略図である。
【図１９】本発明の実施例による光電池を用いた電力供給装置が非対称蓄電池を充電する他の回路を示す概略図である。
【図２０ａ】本発明の実施例による光電池が携帯端末に応用される一実例を示す概略図である。
【図２０ｂ】本発明の実施例による光電池が携帯端末に応用される他の実例を示す概略図である。
【図２０ｃ】本発明の実施例による光電池が携帯端末に応用される他の実例を示す概略図である。
【図２１】本発明の実施例による電力供給装置の構成を示す概略図である。
【図２２】本発明の実施例による電力供給システムの構成を示す概略図である。
【図２３】本発明の実施例による電力供給方法のフローチャートである。
【図２４】本発明の実施例に示された上記電力供給システムが配置された折り畳み式携帯電話を示す概略図である。
【図２５】図２４に示された携帯電話に配置された電力供給システムの動作回路の実例図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２０ｃ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２０ｃ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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