JP6786999B2 - Power supply device, communication device, communication system and control method of power supply device - Google Patents
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Description
本発明は、電源装置、通信装置、通信システム及び電源装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power supply device, a communication device, a communication system, and a control method for the power supply device.
近年、高度成長期以降に整備した社会インフラの急速な老朽化が社会問題になっている。このため、社会インフラとしての構造物は、センサを活用した自動的・定期的な点検・監視が必要になっている。また、社会インフラとしての構造物は、様々な形状や構造をしているため、必ずしも電波の見通しの良い環境に通信装置を設置できるとは限らない。そのため、社会インフラを監視する監視システムは、無線マルチホップ機能を有する通信装置を備え、該通信装置がセンサデータを無線中継することにより、広範囲なモニタリングを行うように構成されている。 In recent years, the rapid deterioration of social infrastructure developed after the period of high economic growth has become a social problem. For this reason, structures as social infrastructure require automatic and regular inspections and monitoring using sensors. In addition, since structures as social infrastructure have various shapes and structures, it is not always possible to install communication devices in an environment with good radio wave visibility. Therefore, the monitoring system for monitoring the social infrastructure is provided with a communication device having a wireless multi-hop function, and the communication device is configured to perform a wide range of monitoring by wirelessly relaying sensor data.
一方、インフラ監視向けの発電素子は、太陽電池が適している。しかし、太陽電池は、発電電力が天候に左右されるため、雨天や曇天が長く続くと、太陽光発電システムを停止させてしまう。そこで、監視システムは、太陽電池、大容量キャパシタ、二次電池を組み合わせて、キャパシタの容量を抑えるために二次電池を補助電源として活用したり、キャパシタが満充電時に充電先を二次電池に切り換えるなど長寿命を目的としたり、大容量キャパシタの活用と高価のためにコストを抑えたりする目的で二次電池の容量を増加し、高価なキャパシタの容量を低減することが主であった。 On the other hand, solar cells are suitable as power generation elements for infrastructure monitoring. However, since the generated power of a solar cell depends on the weather, the solar power generation system will be stopped if it is rained or cloudy for a long time. Therefore, the monitoring system combines a solar battery, a large-capacity capacitor, and a secondary battery, and uses the secondary battery as an auxiliary power source to reduce the capacity of the capacitor, or uses the secondary battery as the charging destination when the capacitor is fully charged. The main purpose was to increase the capacity of the secondary battery and reduce the capacity of the expensive capacitor for the purpose of long life such as switching, and for the purpose of utilizing a large capacity capacitor and suppressing the cost due to its high price.
例えば、特許文献1は、「通信回線を利用して遠隔検針を行うテレメータシステムに用いられる端末網制御装置のための電源装置であって、太陽電池で得た電力を蓄電する大容量キャパシタと、予備電池としてのリチウム電池とを具備することを特徴とする端末網制御装置用電源装置」を開示している。また、特許文献2は、「キャパシタの電圧に基づいて、上記キャパシタの出力を上記端末網制御本体に接続するか、または、上記二次電池の出力を上記端末網制御本体に接続するかを切り換える切換部とを有することを特徴とする端末網制御装置」を開示している。 For example, Patent Document 1 describes "a power supply device for a terminal network control device used in a telemeter system that performs remote meter reading using a communication line, and a large-capacity capacitor that stores electric power obtained by a solar cell. A power supply device for a terminal network control device, which comprises a lithium battery as a spare battery, is disclosed. Further, Patent Document 2 switches whether the output of the capacitor is connected to the terminal network control main body or the output of the secondary battery is connected to the terminal network control main body based on the voltage of the capacitor. A terminal network control device characterized by having a switching unit is disclosed.
前記した特許文献1,2の技術は、大容量キャパシタを利用しているので、コスト低減に繋がらない。また、特許文献1,2の技術は、補助電源である二次電池の容量を大きくすると、二次電池の特性上、太陽電池(発電機器)の発電電力が少ないときに充電することができないという問題があった。つまり、二次電池は、少ない電流では充電することができず、二次電池に固有の最小充電電流から充電が始まるという問題があった。 Since the techniques of Patent Documents 1 and 2 described above use a large-capacity capacitor, they do not lead to cost reduction. Further, according to the techniques of Patent Documents 1 and 2, if the capacity of the secondary battery as an auxiliary power source is increased, the solar cell (power generation device) cannot be charged when the generated power is small due to the characteristics of the secondary battery. There was a problem. That is, there is a problem that the secondary battery cannot be charged with a small current, and charging starts from the minimum charging current peculiar to the secondary battery.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、発電機器の発電電力が少ないときでも効率良く充電することができる電源装置、通信装置、通信システム及び電源装置の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and is a control method for a power supply device, a communication device, a communication system, and a power supply device that can efficiently charge even when the generated power of the power generation device is low. The purpose is to provide.
前記目的を達成するために、本発明は、発電機器(例えば、太陽電池)の発電電力に応じて、充電先を切り替える電源装置であって、前記発電機器の最大発電電力(最大出力)を維持しつつ、出力電流値を制御することにより、二次電池の充電電圧を出力する電源部と、前記電源部の出力電流をモニタする出力電流モニタ部と、前記出力電流モニタ部がモニタした電流値が二次電池に固有の最小充電電流を超えた場合に、該二次電池に充電し、前記出力電流モニタ部がモニタした電流値が前記最小充電電流以下の場合に、キャパシタに充電する制御部と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is a power supply device that switches the charging destination according to the generated power of the power generation device (for example, a solar battery), and maintains the maximum generated power (maximum output) of the power generation device. While controlling the output current value, the power supply unit that outputs the charging voltage of the secondary battery, the output current monitor unit that monitors the output current of the power supply unit, and the current value monitored by the output current monitor unit. Is a control unit that charges the secondary battery when it exceeds the minimum charging current peculiar to the secondary battery, and charges the capacitor when the current value monitored by the output current monitoring unit is equal to or less than the minimum charging current. It is characterized by having.
本発明によれば、発電機器の発電電力が少ないときでも効率良く充電することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently charge the power generation device even when the generated power is low.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」と称する)につき詳細に説明する。なお、各図は、本実施形態を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings. In addition, each figure is only shown schematicly to the extent that the present embodiment can be fully understood. Further, in each figure, common components and similar components are designated by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted.
(第1実施形態)
図1,2は、本発明の第1実施形態である通信装置の構成図である。
通信装置100は、電源装置10と、発電機器としての太陽電池20と、無線装置30と、センサ装置40とを備えて構成されており、例えば、社会インフラの構造物の状態を監視し、監視情報を外部の通信装置に送信する監視装置としての機能を有する。
(First Embodiment)
1 and 2 are block diagrams of a communication device according to a first embodiment of the present invention.
The communication device 100 includes a
太陽電池20は、例えば、アモルファス太陽電池であり、微弱光でも発電する機能を有する。センサ装置40は、太陽電池20が発電する発電電力を用い、例えば、社会インフラの構造物の振動や歪みをモニタする。無線装置30は、他の端末と通信し、電源装置10の電源電圧、電源装置10の異常情報、センサ装置40のモニタ情報を送信する機能を有する。なお、無線装置30、及びセンサ装置40は、電源装置10が出力する直流電力で駆動する。
The
電源装置10は、電源部11と、発電電流モニタ部12と、キャパシタ14と、二次電池15と、CPU(Central Processing Unit)である制御部50と、3つのスイッチSW13,15,17を有する。電源部11は、出力電流を制御することにより太陽電池を最も効率よく発電する電圧に維持する最大電力点追従(HPPT:Maximum Power Point Tracking)機能を有する。電源部11は、その最大電圧が二次電池15に適合するように内部制御している。キャパシタ14は、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタであり、太陽電池20が発電した発電電力を一時的に蓄電し、蓄電されたエネルギを二次電池15に放電する。
The
二次電池15は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池、ニカド電池、鉛蓄電池であり、太陽電池20が発電した発電電力、又はキャパシタ14に一時的に蓄電したエネルギを蓄える。二次電池15は、微小な電流では、充電が行われず、固有の電流(以下、最小充電電流)で充電が開始される特性を有する。つまり、二次電池15は、固有の最小充電電流以上で充電が行われる特性を有する。二次電池15に固有の最小充電電流値[A]は、種類や構造等によって、予め決まるものであり、例えば、二次電池15の容量[Ah]の数値の0.02倍である。
The
制御部50(図1)は、キャパシタ14、又は二次電池15に蓄電されたエネルギで駆動するものであり、予め充電された二次電池15が初期駆動用に使用される。制御部50(図1)は、電源部11に対して電流制御を行う。また、制御部50は、発電電流モニタ部12を用いて、電源部11の出力電流の監視を行い、キャパシタ14や二次電池15の電圧監視を行い、スイッチSW13,SW15,SW17の切り替えを行う。また、制御部50は、センサ装置40が出力するセンサ情報を取得し、無線装置30にCPU情報を出力する。
The control unit 50 (FIG. 1) is driven by the energy stored in the
制御部50(図2)は、電源部制御手段55と、監視手段60と、通信制御部65と、スイッチ制御手段70とを備える。電源部制御手段55は、最大電力点追従手段56と、出力電流制御手段57とを備える。最大電力点追従手段56は、電源部11に対して、最大電力点追従制御を実行させる。出力電流制御手段57は、二次電池15を蓄電している場合、充電電流が設定電流(最大充電電流値)を超えるときに、太陽電池20の発電電流を制限する。
The control unit 50 (FIG. 2) includes a power supply unit control means 55, a monitoring means 60, a communication control unit 65, and a switch control means 70. The power supply unit control means 55 includes a maximum power point tracking means 56 and an output current control means 57. The maximum power point tracking means 56 causes the
監視手段60は、発電電流監視手段61と、電圧監視手段62とを備える。
発電電流監視手段61は、発電電流モニタ部12がモニタする電流を監視する。つまり、発電電流監視手段61は、電源部11が出力する発電電流をモニタする。電圧監視手段62は、キャパシタ14の電圧、及び二次電池15の電圧を監視する。スイッチ制御手段70は、発電電流監視手段61が監視する発電電流の値と、電圧監視手段62が監視するキャパシタ14の電圧の値、及び二次電池15の電圧の値に基づき、3つのスイッチSW13、SW15、SW17を切り替える。
The monitoring means 60 includes a generated current monitoring means 61 and a voltage monitoring means 62.
The power generation current monitoring means 61 monitors the current monitored by the power generation
通信制御部65は、二次電池電圧送信手段66と、異常情報通知手段67と、センサ情報通知手段68とを備える。
二次電池電圧送信手段66は、無線装置30に対して、二次電池15の電圧を他の端末に送信させる。異常情報通知手段67は、電源部11の出力電流、二次電池15の電圧、及びキャパシタ14の電圧の値が長期間変化しない場合に、異常であると判断し、無線装置30に対して、その異常情報を他の端末に送信させる。なお、太陽光は、日の出、日の入りの2回、暗くなるので、キャパシタ14に充電する時間が少なくとも一日に2回存在する。つまり、異常情報通知手段67は、キャパシタ14の電圧が12時間から24時間変化しないとき(一定電圧を示すとき)、異常であると判断する。センサ情報通知手段68は、無線装置30に対して、センサ装置40がモニタした情報を他の端末に送信させる。
The communication control unit 65 includes a secondary battery voltage transmitting means 66, an abnormality information notifying means 67, and a sensor information notifying means 68.
The secondary battery voltage transmitting means 66 causes the
電源装置10は、さらに揮発性記憶部16、不揮発性記憶部17、及び通信部19を備える。揮発性記憶部16は、RAM(Random Access Memory)であり、ワーキングメモリとして使用される。不揮発性記憶部17は、ROM(Read Only Memory)や、HDD(Hard Disk Drive)であり、プログラム18を格納する。通信部19は、無線装置30と通信を行ったり、センサ装置40が送信するモニタ情報を受信する。
The
図3は、通信装置の動作を説明するフローチャートである。
このフローは、電源投入、又はリセットにより起動する。
電源部制御手段55(図2)は、蓄電手段13の電圧が設定電圧以上であるか否か判定する(S5)。つまり、電源部制御手段55は、電圧監視手段62が監視した二次電池15の電圧、又はキャパシタ14の電圧が設定電圧以上か否か判定する。蓄電手段13の電圧が設定電圧以上であれば(S5で以上)、電源部制御手段55は、S5の判定を繰り返す。一方、蓄電手段13の電圧が設定電圧未満であれば(S5で未満)、最大電力点追従手段56は、電源部11に最大電力追従制御を行わせる(S10)。
FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the communication device.
This flow is activated by turning on the power or resetting.
The power supply unit control means 55 (FIG. 2) determines whether or not the voltage of the power storage means 13 is equal to or higher than the set voltage (S5). That is, the power supply unit control means 55 determines whether or not the voltage of the
図4は、最大電力追従制御を説明するフローチャートであり、図5は、最大電力追従制御を説明するためのP−V曲線である。なお、図4のフローは、タイマ割込で逐次実行されるが、電源部11の内部で実行しても構わない。図5は、太陽電池20の照射光量を一定にしたときの、P−V特性を示しており、この特性は、太陽電池20の設定場所や天候等により変動する。図5の横軸は電圧であり、縦軸が発電電力である。このP−V曲線は、出力電流Iを可変して、電圧Vを変化させたものであり、結果的に電圧Vと電流Iとの積である電力Pが変化することを示している。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the maximum power point tracking control, and FIG. 5 is a PV curve for explaining the maximum power point tracking control. Although the flow of FIG. 4 is sequentially executed by interrupting the timer, it may be executed inside the
電源部11(図1,2)は、出力電流を変化させて、太陽電池20の電圧をΔVだけ微小変化させる(S12)。S12の後、最大電力点追従手段56は、変化前後の発電電力を演算する(S14)。S14の後、最大電力点追従手段56は、S14で演算した発電電力の増減を判定する(S16)。発電電力の増減が電圧の増減方向と同一であれば(S16で増減方向同一)、最大電力点追従手段56は、処理をS12に戻し、さらに太陽電池20の電圧を同一方向に微小変化させる。
The power supply unit 11 (FIGS. 1 and 2) changes the output current to slightly change the voltage of the
例えば、電源部11(図1,2)は、出力電流を減少させる制御により、電圧V0から電圧V1まで微小増加させる。これにより、電力がP0からP1まで増加する。電力の増加が電圧の増加方向と同一なので、電源部11は、太陽電池20の電圧をV1からV2まで増加させる。これにより、電力がP1からP2まで増加する。電力の増加が電圧の増加方向と同一なので、電源部11は、太陽電池20の電圧をV2からV3まで増加する。すると、電力はP2からP3まで減少する。
For example, the power supply unit 11 (FIGS. 1 and 2) slightly increases the output current from voltage V 0 to voltage V 1 by controlling the output current to decrease. As a result, the power increases from P 0 to P 1 . Since the increase in power is the same as the direction in which the voltage increases, the
一方、発電電力の増減が電圧の増減方向に対して反転すれば(S16で増減反転)、最大電力点追従手段56は、電圧変化の方向を反転させて(S18)、処理をS12に戻す。例えば、電力のP2からP3までの減少は、電圧の増加方向に対して反転しているので、最大電力点追従手段56は、電圧をV3からV2まで減少させる。これにより、電力はP3からP2まで戻る。これにより、電源部11は、太陽電池20を最適動作点(太陽電池20の最大出力)で動作させることができる。
On the other hand, if the increase / decrease in the generated power is reversed with respect to the increase / decrease direction of the voltage (inversion in the increase / decrease in S16), the maximum power point tracking means 56 reverses the direction of the voltage change (S18) and returns the process to S12. For example, since the decrease in power from P 2 to P 3 is reversed with respect to the direction of increase in voltage, the maximum power point tracking means 56 reduces the voltage from V 3 to V 2 . As a result, the power returns from P 3 to P 2. As a result, the
図3のフローチャートに戻り、発電電流監視手段61は、発電電流モニタ部12がモニタした電源部11の出力電流が二次電池15に固有の最小充電電流を超えているか否か判定する(S20)。電源部11の出力電流が最小充電電流以下であるとき(S20で最小充電電流以下)、スイッチ制御手段70は、キャパシタ14に充電させる(S22)。つまり、スイッチ制御手段70は、スイッチSW13をキャパシタ14側に設定し、S15を開放させる。S15の開放により、二次電池15は、充電されない。このとき、S17は、短絡状態にされており、二次電池15が無線装置30を駆動している。
Returning to the flowchart of FIG. 3, the power generation current monitoring means 61 determines whether or not the output current of the
S22の後、電圧監視手段62は、キャパシタ14の電圧が所定電圧以上であるか否か判定する(S24)。キャパシタ14の電圧が所定電圧(閾値)未満であるとき(S24で所定電圧未満)、キャパシタ14の電圧の判定を繰り返し、充電を継続する。一方、キャパシタ14の電圧が所定電圧(閾値)以上になったとき(S24で所定電圧以上)、スイッチ制御手段70は、キャパシタ14から二次電池15に放電させる(S26)。つまり、スイッチ制御手段70は、スイッチSW15を短絡させて、二次電池15に放電させる(S26)。
After S22, the voltage monitoring means 62 determines whether or not the voltage of the
S26の処理後、電圧監視手段62は、二次電池15の電圧が所定電圧以上であるか否か判定する(S28)。所定電圧以下であるときは(S28で所定電圧以下)、監視手段60は、処理をS30に戻し、充電電流の監視を行いつつ、二次電池15に充電を行う。一方、二次電池15の電圧が所定電圧を超えていたとき(S28で所定電圧超)、スイッチ制御手段70は、二次電池15の充電を停止する(S30)。つまり、スイッチ制御手段70は、スイッチSW15を開放させて、二次電池15の充電を停止する(S30)。このとき、スイッチSW17は、短絡状態なので、二次電池15は徐々に放電する。
After the process of S26, the voltage monitoring means 62 determines whether or not the voltage of the
そして、S30の後、処理をS5に戻し、二次電池15の電圧が設定電圧まで低下してから充電が繰り返される。なお、制御部50は、割込みによって、繰り返し処理が停止する。
Then, after S30, the process is returned to S5, and charging is repeated after the voltage of the
S20の判定において、電源部11の出力電流が二次電池15に固有の最小充電電流を超えているとき(S20で最小充電電流超)、スイッチ制御手段70は、二次電池15に充電させる(S32)。つまり、スイッチ制御手段70は、スイッチSW13を二次電池15側に倒す。このとき、スイッチ制御手段70は、スイッチSW15を短絡させて、キャパシタ14と二次電池15とを同電位にしても構わない。
In the determination of S20, when the output current of the
発電電流監視手段61は、二次電池15の充電電流が設定電流を超えているか否か判定する(S34)。つまり、発電電流監視手段61は、発電電流モニタ部12がモニタする電源部11の出力電流の値が設定電流(充電電流最大値)を超えているか否か判定する(S34)。発電電流監視手段61は、二次電池15の充電電流が設定電流を超えていれば(S34で設定電流超)、出力電流制御手段57は、電源部11に対して、電流制限を行わせ(S36)、二次電池15を保護する。S36の後、処理をS5に戻し、二次電池15の電圧が設定電圧まで低下してから充電が繰り返される。
The power generation current monitoring means 61 determines whether or not the charging current of the
なお、スイッチSW17は、二次電池15の電圧が設定値を超えたときに短絡させ、二次電池15の電圧が該設定値以下のときに開放させる。つまり、無線装置30、及びセンサ装置40は、二次電池15の電圧が設定値を超えたときに、起動する。
The switch SW17 is short-circuited when the voltage of the
以上説明したように、二次電池15は、固有の最小充電電流値以上で充電が開始される特性を有しているので、太陽電池の発電電力が少ないときには、充電することができない。このため、本実施形態の通信装置100の蓄電手段13は、キャパシタ14と二次電池15とを組み合わせている。つまり、キャパシタ14は、低電力発電時でも充電できる特性を生かして太陽電池20の発電電力が少ないときの蓄電手段として小容量な物を利用している。一方、二次電池15は、太陽電池20の発電電力が大きいときのメイン電池として大容量の物を利用している。
言い換えれば、通信装置100は、キャパシタ14で一旦充電されたエネルギを二次電池15に放電させるルートを有し、キャパシタ14の満充電時に常時、二次電池15に放電することにより、稼働率をアップさせることができる。これにより、通信装置100は、太陽電池20の低電力発電時の充放電効率アップに繋げることができる。
As described above, since the
In other words, the communication device 100 has a route for discharging the energy once charged by the
また、通信装置100は、低電力発電時の充電用のキャパシタ14と、高電力発電時の二次電池15との組み合わせで、効率の良い充電を実現することができる。つまり、通信装置100は、太陽電池20の発電電力を効率良く活用することができるので、太陽電池20に必要な発電量が少なくなり、太陽電池20の小型化が可能になる。また、太陽電池20の小型化は、面積が小さくなることにより周囲環境による影等の影響を受けにくくなり、発電効率をあげることが可能になる。
Further, the communication device 100 can realize efficient charging by combining the
また、通信装置100は、コスト高なキャパシタ14と太陽電池20のサイズ、容量を抑え、低コストの二次電池15を大容量にすることによりコストを抑えつつ発電、充電効率が良くなる。通信装置100は、装置全体の大きさも小型になり、部品コストが抑えられ、設置工事も簡単になるので、装置全体のコストを抑えられる。また、通信装置100は、充電回数制限のないキャパシタ14、及び小電流充電可能、利用可能温度範囲が広い二次電池15を使用しているので、長期間のメンテナンスフリーを期待することができる。
Further, the communication device 100 suppresses the size and capacity of the
(利用形態)
図6は、マルチホップ通信を説明するための通信システムの構成図である。
通信システム200は、複数の通信装置100(100a,100b,100c,100d,100e,100f)を備え、それぞれの通信装置100が例えば、社会インフラの構造物(例えば、鉄橋)に分散して取り付けられている。通信システム200は、通信装置100aから通信装置100dや、通信装置100fまで短距離通信を行うものである。しかしながら、通信システム200は、通信装置100aと通信装置100dとの間には障害物があり、通信装置100aと通信装置100fとの間は長距離なので、直接的な通信が困難である。また、何れかの通信装置100は、太陽電池20(図1)が影になるところに設置されており、日光の照射量の不足により、二次電池15(図1)の充電電圧が低下して、通信困難になることもある。
(Usage pattern)
FIG. 6 is a configuration diagram of a communication system for explaining multi-hop communication.
The communication system 200 includes a plurality of communication devices 100 (100a, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f), and each communication device 100 is distributed and attached to, for example, a structure of social infrastructure (for example, an iron bridge). ing. The communication system 200 performs short-distance communication from the
そのため、通信装置100は、マルチホップ通信手段35を備える無線装置30(図1)を有し、この無線装置30が他の通信装置100と短距離通信を行うように構成されている。つまり、通信システム200は、障害物を回避して、通信装置100aから通信装置100c、及び通信装置100dを介して通信装置100fまで通信を行うことができる。また、通信システム200は、通信装置100aから通信装置100eを介して通信装置100fまで通信を行うことができる。つまり、通信システム200は、複数の経路で通信装置100aから通信装置100fまで通信を行うことができるが、通信品質等、最適な経路を自動選択して通信が行われる。
Therefore, the communication device 100 has a wireless device 30 (FIG. 1) including a multi-hop communication means 35, and the
通信装置100は、太陽電池20の発電電力値、二次電池15とキャパシタ14との電圧値、センサ装置情報を、管理装置(監視端末)としての通信装置100fに送信することができる。通信システム200は、管理装置としての通信装置100fが受信した情報を利用することにより、ネットワーク経路選択、端末状態情報(例えば、異常情報)、センサ情報送付に活用が期待できる。
The communication device 100 can transmit the power generation value of the
(変形例)
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
(1)前記実施形態の通信装置100は、発電機器として太陽電池20(図1)を使用したが、風力発電や、地熱発電でも構わない。また、発電機器は、熱電変換素子、圧電素子(例えば、ピエゾ素子)、受信した電波を直流電流に整流変換する発電素子(例えば、レクテナ)等の発電部材であっても構わない。
(Modification example)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications such as the following are possible.
(1) Although the communication device 100 of the above embodiment uses the solar cell 20 (FIG. 1) as the power generation device, wind power generation or geothermal power generation may be used. Further, the power generation device may be a power generation member such as a thermoelectric conversion element, a piezoelectric element (for example, a piezo element), or a power generation element (for example, a rectenna) that rectifies and converts the received radio wave into a direct current.
(2)前記実施形態の制御部50(図1,2)は、電源部11の出力電流が二次電池15に固有の最小充電電流以下か否かの判定(図3のS20)をプログラム中で実行していたが、タイマ割込で、逐次実行しても構わない。
(2) The control unit 50 (FIGS. 1 and 2) of the embodiment is programming the determination (S20 of FIG. 3) of whether or not the output current of the
(3)前記実施形態の通信装置100は、センサ装置40(図1)を備え、監視装置として機能させたが、例えば、中継装置として機能させるのであれば、センサ装置40が不要となる。
(3) The communication device 100 of the above embodiment includes a sensor device 40 (FIG. 1) and functions as a monitoring device. However, for example, if the communication device 100 functions as a relay device, the
10 電源装置
11 電源部
12 発電電流モニタ部
13 蓄電手段
14 キャパシタ
15 二次電池
16 揮発性記憶部
17 不揮発性記憶部
18 プログラム
19 通信部
20 太陽電池(発電機器)
30 無線装置
35 マルチホップ通信手段
40 センサ装置
50 制御部(CPU)
55 電源部制御手段
56 最大電力点追従手段
57 出力電流制御手段
60 監視手段
61 発電電流監視手段
62 電圧監視手段
65 通信制御部
66 二次電池電圧送信手段
67 異常情報通知手段
68 センサ情報通知手段
70 スイッチ制御手段
100,100a,100b,100c,100d,100e,100f 通信装置
200 通信システム
SW13,SW15,SW17 スイッチ
10
30 Wireless device 35 Multi-hop communication means 40
55 Power supply unit control means 56 Maximum power point tracking means 57 Output current control means 60 Monitoring means 61 Power generation current monitoring means 62 Voltage monitoring means 65
Claims (10)
前記発電機器の最大発電電力を維持しつつ、出力電流値を制御することにより、二次電池の充電電圧を出力する電源部と、
前記電源部の出力電流をモニタする出力電流モニタ部と、
前記出力電流モニタ部がモニタした電流値が前記二次電池に固有の最小充電電流を超えた場合に、該二次電池に充電し、前記出力電流モニタ部がモニタした電流値が前記最小充電電流以下の場合に、キャパシタに充電する制御部と、
を備えることを特徴とする電源装置。 It is a power supply device that switches the charging destination according to the generated power of the power generation device.
A power supply unit that outputs the charging voltage of the secondary battery by controlling the output current value while maintaining the maximum generated power of the power generation device.
An output current monitor unit that monitors the output current of the power supply unit and
When the current value monitored by the output current monitor unit exceeds the minimum charging current specific to the secondary battery, the secondary battery is charged and the current value monitored by the output current monitoring unit is the minimum charging current. In the following cases, the control unit that charges the capacitor and
A power supply device characterized by being provided with.
前記制御部は、前記キャパシタに充電している場合、該キャパシタの電圧が所定電圧以上になったとき、該キャパシタの充電電力を前記二次電池に放電させる
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1.
The control unit is a power supply device characterized in that, when the capacitor is charged, when the voltage of the capacitor becomes a predetermined voltage or more, the charging power of the capacitor is discharged to the secondary battery.
前記制御部は、前記二次電池に充電している場合、前記二次電池の充電電圧が設定電圧を超えたとき、前記二次電池の充電を停止する
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 2.
The control unit is a power supply device characterized in that when the secondary battery is being charged, charging of the secondary battery is stopped when the charging voltage of the secondary battery exceeds a set voltage.
前記制御部は、前記二次電池に充電している場合、前記二次電池の充電電流が前記二次電池の最大充電電流設定値を超えたとき、前記電源部の出力電流を制限する
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to claim 1.
When the secondary battery is being charged, the control unit limits the output current of the power supply unit when the charging current of the secondary battery exceeds the maximum charging current set value of the secondary battery. Characterized power supply.
前記発電機器は、太陽電池である
ことを特徴とする電源装置。 The power supply device according to any one of claims 1 to 4.
The power generation device is a power supply device characterized by being a solar cell.
前記無線装置は、前記二次電池の電圧値を外部の端末に送信する
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 6.
The wireless device is a communication device characterized by transmitting the voltage value of the secondary battery to an external terminal.
前記制御部は、前記出力電流モニタ部がモニタした電流値、前記二次電池の電圧値、及び前記キャパシタの電圧値を監視し、
前記無線装置は、前記制御部が監視した値が長期間変化しないときに、異常を外部の端末に通知する
ことを特徴とする通信装置。 The communication device according to claim 6.
The control unit monitors the current value monitored by the output current monitor unit , the voltage value of the secondary battery, and the voltage value of the capacitor.
The wireless device is a communication device characterized in that an abnormality is notified to an external terminal when the value monitored by the control unit does not change for a long period of time.
複数の前記通信装置は、前記二次電池の電圧、及び前記キャパシタの充電電圧が低下して、通信が困難なときに、他の通信装置を介してマルチホップ通信する When the voltage of the secondary battery and the charging voltage of the capacitor are lowered and communication is difficult, the plurality of communication devices perform multi-hop communication via another communication device.
ことを特徴とする通信システム。A communication system characterized by that.
前記出力電流モニタ部がモニタした電流値が二次電池の固有最小充電電流を超えたときに、該二次電池に充電し、前記出力電流モニタ部がモニタした電流値が二次電池の固有最小充電電流以下のときに、キャパシタに充電する
ことを特徴とする電源装置の制御方法。 By controlling the output current value, the maximum generated power of the power generation equipment is maintained, and by controlling the output current value, the power supply unit that outputs the charging voltage of the secondary battery and the output current of the power supply unit are monitored. It is a control method of a power supply device which is provided with an output current monitor unit and switches a charging destination according to the generated power of the power generation device.
When the current value monitored by the output current monitor unit exceeds the intrinsic minimum charging current of the secondary battery, the secondary battery is charged and the current value monitored by the output current monitor unit is the intrinsic minimum of the secondary battery. A method for controlling a power supply device, which comprises charging a capacitor when the current is less than or equal to the charging current.
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