(57)【要約】【課題】蓄電池の性能に悪影響を与えることなく、蓄電池に電圧を供給して充電を継続できると共に、スイッチングトランジスタのＰＷＭ制御に起因するパルスノイズが発生することなく、しかも効率のよい電源装置を提供する。【解決手段】太陽電池パネル２と、太陽電池パネル２によって充電され、太陽電池パネル２の発電量が十分でない場合に蓄積した電力を放出する蓄電池１と、太陽電池パネル２の出力電圧が入力されて、太陽電池パネル２の出力電圧が所定値以上の場合に所定の一定値の電圧を出力して蓄電池１を充電する定電圧装置３を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電手段と、上記発電手段によって充電され、上記発電手段の発電量が十分でない場合に蓄積した電力を放出する蓄電池と、上記発電手段の出力電圧が入力されて、上記発電手段の出力電圧が所定値以上の場合に所定の一定値の電圧を出力して上記蓄電池を充電する定電圧装置とを備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
上記蓄電池の充電電圧を検出する電圧検出手段と、上記定電圧装置に並列に接続されて、上記電圧検出手段が検出する電圧が所定値以下の場合に閉になるスイッチング素子とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
上記スイッチング素子に並列に設けられたスイッチ手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
上記発電手段は、太陽電池パネルであることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
上記発電手段は、風力発電機であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
電力を供給する負荷が、観測機器より取得した観測データを監視装置からの要求に従い上記監視装置に伝送するテレメータ観測装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電源装置に係り、特に、テレメータ観測装置に採用され、太陽電池などを電源として充電される電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テレメータ観測装置は、監視装置からの要求に従い、雨量計、水位計などの観測機器より取得した観測データを監視装置に伝送する装置である。このテレメータ観測装置、例えば山間部などに設置される無線テレメータ観測装置においては、商用電源のような電力の確保は極めて困難であり、従って、このような設備には太陽電池などを電源として接続する場合が多い。しかし、太陽電池から電力を取り出すことが出来る条件は限られている。即ち、夜間などは電力を確保できないし、天候が不順なときには日中でも電力を確保することができない。そこで、太陽電池が使えないときのバックアップとして、例えばシール形の鉛蓄電池のように、充電可能な電池が備えられている。
【０００３】
鉛蓄電池は充電が出来るので、太陽電池で発電した電力を保存することが出来るし、鉛蓄電池が放電した場合でも、充電を行ってから再利用することが出来る。従って、電池を交換するために新しい電池を山間部まで定期的に運ぶ必要がない。
【０００４】
ところで、太陽電池により充電される蓄電池の充電装置において、その過充電を防止する装置として、太陽電池の発生電圧をスイッチング電源を介して蓄電池へ供給するようにし、蓄電池の電圧が十分な場合には、スイッチング電源をＰＷＭ（パルス幅変調）制御することにより安定電圧で充電を維持し、蓄電池の電圧が十分でない場合には、スイッチング電源のスイッチングトランジスタをオンに維持して充電を行うようにした発明が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３２２５２９号公報（段落００１２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された発明は、蓄電池の端子間電圧を常に電圧センサーで検出することにより、日中、所定電圧以内にあるときは、スイッチングトランジスタを連続してオンに固定して蓄電池を充電し、負荷へ電力を供給するものであり、また、蓄電池の電圧が所定電圧以上になったときは、電圧センサーからの指令によりスイッチングトランジスタをＰＷＭ制御に切替えて蓄電池を定電圧で充電し、負荷へ電力を供給するものである。
【０００７】
この特許文献１に開示された発明によれば、スイッチングトランジスタのＰＷＭ制御により、蓄電池の過充電を防止し定電圧による充電を行うよう動作するため、太陽電池は継続して負荷にも電力を供給することができ、太陽の日照エネルギーの有効利用が図れる効果がある。
【０００８】
しかし、ここに開示された発明は、定電圧充電を行うために、蓄電池の電圧が所定電圧以内にあるときは、スイッチングトランジスタを連続してオンに固定して蓄電池を充電しながら負荷へも電力を供給するが、蓄電池の電圧が所定電圧以上になったときは、スイッチングトランジスタをＰＷＭ制御し、蓄電池を定電圧で充電しながら負荷へ電力を供給している。従って、蓄電池の電圧が所定電圧以上になったときには、図７に示すように、スイッチングトランジスタのＰＷＭ制御により、蓄電池への充電電流がパルス状になり蓄電池にストレスを与えることになる。
【０００９】
また、ＰＷＭ制御に起因するパルスノイズが負荷の動作に影響することがある。特に、負荷がテレメータ観測装置のように、雨量計、水位計などの観測機器より取得した観測データを監視装置に無線通信回線を介して伝送するものにおいては、ＰＷＭ制御に基づくパルスノイズにより機器の動作に影響が生じ、観測データの欠測が発生するなどの問題がある。
【００１０】
更に、上記特許文献１に開示された発明は、スイッチングトランジスタのオフ時に非充電時間帯が生じるが、この特許文献１に開示された発明を、日中でも電力を確保することができない山間部のような場所に設置されるテレメータ観測装置の蓄電池に採用した場合には、上記の非充電時間帯が蓄電池の充電効率に大きく影響する。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、蓄電池の性能に悪影響を与えることなく、蓄電池に電圧を供給して充電を継続できると共に、スイッチングトランジスタのＰＷＭ制御に起因するパルスノイズが発生することなく、しかも効率のよい電源装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る電源装置は、発電手段と、発電手段によって充電され、発電手段の発電量が十分でない場合に蓄積した電力を放出する蓄電池と、発電手段の出力電圧が入力されて、発電手段の出力電圧が所定値以上の場合に所定の一定値の電圧を出力して蓄電池を充電する定電圧装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る電源装置によれば、蓄電池の性能に悪影響を与えることなく、蓄電池に電圧を供給して充電を継続できる。また、スイッチングトランジスタのＰＷＭ制御に起因するパルスノイズが発生することなく、しかも効率よく蓄電池を充電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明に係る電源装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電源装置を説明するブロック構成図で、テレメータ観測装置に採用した実施の形態を示している。
図１において、蓄電池１は、発電手段である太陽電池パネル２で発生する電力により、図２に示す出力特性を有する定電圧装置３を介して充電される。太陽電池パネル２からの電力で蓄電池１を充電する充電回路に定電圧装置３を採用することにより、蓄電池１の過充電防止を図るとともに、蓄電池１の電圧が定電圧装置３で設定される一定の設定電圧を供給して充電を継続するものである。なお、定電圧装置３で設定される設定電圧は、蓄電池１に対して過充電にならないように設定されている。定電圧装置３の一構成例を図３に示す。図３において、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は抵抗、Ｔｒ１，Ｔｒ２はトランジスタ、ＺＤはツェナーダイオードをそれぞれ示し、この回路は一般的な出力電圧を一定にする定電圧回路であって図２の特性を有するものである。
【００１６】
また、負荷となるテレメータ観測装置４は、蓄電池１に並列的に接続されており、蓄電池１の充電と共に、太陽電池パネル２で発生する電力の供給を受けている。なお、天候が不順で電力を確保できない日中、あるいは夜間においては、蓄電池１から電力を受けてテレメータ観測装置４が機能する構成となっている。
【００１７】
実施の形態１に係る電源装置は上記のように構成されており、次にその動作について説明する。
図４は実施の形態１に係る電源装置の動作を説明する図で、この図から明らかなように、太陽電池パネル２が蓄電池１を充電できる電力を発生し続ける場合、蓄電池１には定電圧装置３により過充電にならないように設定された電圧が入力電圧として常に供給されることになる。
【００１８】
以上のように、実施の形態１に係る電源装置は、太陽電池パネル２が日照を受けて発電を行っている場合、蓄電池に対し過充電にならないように設定された一定電圧を供給する。このため、蓄電池１は電池電圧に関わりなく充電を継続できるので充電効率が向上し、また、一定電圧で充電を継続するので、蓄電池にストレスを与えず充電でき、蓄電池の性能に悪影響を与えることがない。
【００１９】
更に、蓄電池１の充電時に、スイッチングトランジスタのＰＷＭ制御に起因するパルスノイズを発生させることがないため、負荷の動作に影響を与えることがなくなる。
【００２０】
以上の効果は、天候不順で日中でも電力を確保できない山間部に設置され、電池交換も不自由なテレメータ観測装置４に使用される蓄電池１の充電装置として特に顕著である。
【００２１】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る電源装置について説明する。図５は実施の形態２に係る電源装置を説明するブロック構成図で、テレメータ観測装置に採用した実施の形態を示している。
図５において、定電圧装置３に並列してスイッチング素子５０が接続されている。このスイッチング素子５０は、蓄電池１の充電電圧を検出する電圧検出手段、例えばセンサー５１により開閉動作を行う。即ち、スイッチング素子５０は、センサー５１により蓄電池１の充電電圧が所定値を越えたことが検出されると開放し、蓄電池１の充電電圧が所定値以下の場合には閉成することにより、蓄電池１の過充電防止回路として機能する定電圧装置３を、過充電する可能性がない場合はバイパスさせてより効率的に充電することを可能とするものである。なお、その他の構成については実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
【００２２】
実施の形態２に係る電源装置は上記のように構成されているので、実施の形態１と同様の効果を得るとともに、スイッチング素子５０を並列に入れることで、充電電圧が設定電圧を超えるまでは定電圧装置３をバイパスし、効率のよい充電が可能になる。
【００２３】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る電源装置について説明する。図６は実施の形態３に係る電源装置を説明するブロック構成図で、テレメータ観測装置に採用した実施の形態を示している。
実施の形態３に係る電源装置は、図６に示すように、スイッチング素子５０からなる過充電防止回路にスイッチ手段６０を並列接続したもので、このスイッチ手段６０を入りにすることにより過充電防止回路を無効にし、蓄電池１の強制充電を可能とするものである。なお、その他の構成については実施の形態２と同様であり、説明を省略する。
【００２４】
実施の形態３に係る電源装置は上記のように構成されており、これによれば、実施の形態２の効果を得ると共に、例えば、天候不順などで通常動作では十分な充電ができない場合に、スイッチ手段６０を入りにして蓄電池１の強制充電を可能にすることができる。
【００２５】
実施の形態４．
上記各実施の形態については、発電手段として太陽電池パネルを用いた実施の形態について説明したが、これらの実施の形態における太陽電池パネルに替えて風力発電機などのその他の発電手段を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
この発明に係る電源装置は、テレメータ観測装置のように、天候不順で日中でも電力を確保できない山間部に設置される負荷に用いられる電源装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１に係る電源装置を説明するブロック構成図である。
【図２】実施の形態１に係る電源装置に使用される定電圧装置の出力特性を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る電源装置に使用される定電圧装置の一構成例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る電源装置の動作を説明する図である。
【図５】実施の形態２に係る電源装置を説明するブロック構成図である。
【図６】実施の形態３に係る電源装置を説明するブロック構成図である。
【図７】従来の蓄電池の電源装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  蓄電池
２  太陽電池パネル
３  定電圧装置
４  テレメータ観測装置
５０  スイッチング素子
５１  センサー
６０  スイッチ手段
【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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