特許 5668132 蓄電システム、及び蓄電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5668132

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】蓄電システム、及び蓄電方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20060101AFI20150122BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20150122BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/02 B

   H02J7/35 F

【請求項の数】3

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-272146(P2013-272146)

(22)【出願日】2013年12月27日

【審査請求日】2014年6月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126882

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 光永

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】山本 和寛

(72)【発明者】

【氏名】柳本 良二

(72)【発明者】

【氏名】山田 祐司

(72)【発明者】

【氏名】矢野 健次郎

(72)【発明者】

【氏名】岡田 顕一

【審査官】 赤穂 嘉紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２１１８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１５４１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０７９３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３６９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８１２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０１０９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０２Ｊ ７／３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池の発電電力により給電される蓄電池と、
前記太陽電池の出力電圧を所定の電圧に昇圧する昇圧コンバータと、
前記太陽電池の出力電圧を前記蓄電池に直接給電するか、又は、前記昇圧コンバータを介して給電するかを切り換えるスイッチ部と、
前記蓄電池の電圧を所定の闘値の電圧と比較し、この比較結果に応じて、前記スイッチ部を制御する切換部と、
を備え、
前記太陽電池は、所定の照度以下の環境において使用可能な低照度用の低照度色素増感太陽電池であり、
前記昇圧コンバータは、
前記蓄電池の電圧が所定の基準電圧になるまでは変換効率が低いモードであり、
前記蓄電池の電圧が前記基準電圧以上になると変換効率が高いモードとなり、
前記闘値の電圧は、前記基準電圧と対応し設定され、
前記切換部は、
前記蓄電池の電圧が前記闘値の電圧以下の場合に、前記太陽電池から前記蓄電池へ直接給電を行うように前記スイッチ部を制御し、
前記蓄電池の電圧が前記闘値の電圧を超えている場合に、前記太陽電池から前記昇圧コンバータを介して前記蓄電池へ給電を行うように前記スイッチ部を制御する
ことを特徴とする蓄電システム。

【請求項2】

前記太陽電池は、所定の電圧が得られるように太陽電池セルを直列に接続して構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。

【請求項3】

太陽電池の発電電力により給電される蓄電池と、前記太陽電池の出力電圧を所定の電圧に昇圧する昇圧コンバータと、前記太陽電池の出力電圧を前記蓄電池に直接給電するか、又は、前記昇圧コンバータを介して給電するかを切り換えるスイッチ部と、前記蓄電池の電圧を所定の闘値の電圧と比較し、この比較結果に応じて、前記スイッチ部を制御する切換部と、を備え、前記太陽電池は、所定の照度以下の環境において使用可能な低照度用の低照度色素増感太陽電池であり、前記昇圧コンバータは、前記蓄電池の電圧が所定の基準電圧になるまでは変換効率が低いモードであり、前記蓄電池の電圧が前記基準電圧以上になると変換効率が高いモードとなり、前記闘値の電圧は、前記基準電圧と対応し設定される蓄電システムにおける蓄電方法であって、
前記切換部により、
前記蓄電池の電圧が前記闘値の電圧以下の場合に、前記太陽電池から前記蓄電池へ直接給電を行うように前記スイッチ部を制御するステップと、
前記蓄電池の電圧が前記闘値の電圧を超えている場合に、前記太陽電池から前記昇圧コンバータを介して前記蓄電池へ給電を行うように前記スイッチ部を制御するステップと、
を含むことを特徴とする蓄電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低照度用の太陽電池により発電された電力を蓄電池に蓄電して、外部負荷装置に電力を給電する蓄電システム、及び蓄電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電子回路や無線技術の低消費電力化により、周囲の環境から電気エネルギーを得ることで、配線や電池交換なしで動作する、ワイヤレスセンサやリモコンスイッチといったエネルギーハーベスティング（環境発電）デバイスが注目されている。例えば、蛍光灯やＬＥＤ照明といった屋内光での使用を想定したエネルギーハーベスティング用の低照度色素増感太陽電池の開発が進められている。
なお、関連する発電システムがある（特許文献１を参照）。この特許文献１に記載の発電システムでは、電力需要量に基づいて太陽電池に要求される適正発電量を求め、この要求される発電量に応じて、太陽電池の発電量を調整する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１０８８２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、室内光のような低照度の環境下で太陽電池を発電させて、発電した電力を蓄電池に蓄積し、この蓄積した電力により負荷装置に仕事をさせる試みがなされているが、この場合、以下の問題がある。
すなわち、太陽電池などを入力に用いた場合、その間放電圧以上の電圧に蓄電することができないために、通常、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置などの昇圧コンバータを用いることになるが、蓄電池の電圧が低い状態では昇圧コンバータにおける電圧昇圧時の変換ロスが大きくなり、蓄電池の蓄電に多くの時間がかかってしまうという問題がある。
しかしながら、上記特許文献１に記載の発電システムは、上記問題に対応できていない。

【0005】

本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、蓄電池の電圧が低い状態において、蓄電池への蓄電時間を早めることができる、蓄電システム、及び蓄電方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の蓄電システムは、太陽電池の発電電力により給電される蓄電池と、前記太陽電池の出力電圧を所定の電圧に昇圧する昇圧コンバータと、前記太陽電池の出力電圧を前記蓄電池に直接給電するか、又は、前記昇圧コンバータを介して給電するかを切り換えるスイッチ部と、前記蓄電池の電圧を所定の闘値の電圧と比較し、この比較結果に応じて、前記スイッチ部を制御する切換部と、を備え、前記太陽電池は、所定の照度以下の環境において使用可能な低照度用の低照度色素増感太陽電池であり、前記昇圧コンバータは、前記蓄電池の電圧が所定の基準電圧になるまでは変換効率が低いモードであり、前記蓄電池の電圧が前記基準電圧以上になると変換効率が高いモードとなり、前記闘値の電圧は、前記基準電圧と対応し設定され、前記切換部は、前記蓄電池の電圧が前記闘値の電圧以下の場合に、前記太陽電池から前記蓄電池へ直接給電を行うように前記スイッチ部を制御し、前記蓄電池の電圧が前記闘値の電圧を超えている場合に、前記太陽電池から前記昇圧コンバータを介して前記蓄電池へ給電を行うように前記スイッチ部を制御することを特徴とする。
この蓄電システムにおいては、太陽電池から蓄電池に直接給電するか、昇圧コンバータを介して給電するかを切り換えるスイッチ部を設ける。そして、切換部は、蓄電池の電圧が所定の閾値の電圧を超えているか否かを判定し、蓄電池の電圧が所定の閾値の電圧以下の場合、太陽電池から蓄電池に直接給電を行うようにスイッチ部を制御する。また、切換部は、蓄電池の電圧が所定の閾値の電圧を超えている場合に、昇圧コンバータを介して蓄電池に充電を行うようにスイッチ部を制御する。
これにより、蓄電システムでは、蓄電池の電圧が低い状態において、蓄電池への蓄電時間を早めることができる。

【0007】

この蓄電システムにおいては、蓄電池の電圧が低く、昇圧コンバータの変換効率が低い場合に、太陽電池から蓄電池に直接給電を行う。そして、蓄電池の電圧が上昇し、昇圧コンバータの変換効率が所定の値以上になる電圧を超えた場合、蓄電システムは、昇圧コンバータを介して蓄電池に給電を行う。
これにより、蓄電システムでは、蓄電池の電圧が低い場合において、昇圧コンバータによる電圧昇圧時の変換ロスに影響されることなく、蓄電池の電圧を早く立ち上げることができる。

【0008】

これにより、蓄電システムは、低照度用の太陽電池から出力される電力を蓄電池に蓄電する場合に、蓄電池の電圧が低い状態において、蓄電池への蓄電時間を早めることができる。

【0009】

また、上記蓄電システムにおいて、前記太陽電池は、所定の電圧が得られるように太陽電池セルを直列に接続して構成されることを特徴とする。
これにより、蓄電システムにおいて、太陽電池は、必要とされる電圧を出力することができる。

【0010】

これにより、蓄電システムは、低照度色素増感太陽電池から出力される電力を蓄電池に蓄電する場合に、蓄電池の電圧が低い状態において、蓄電池への蓄電時間を早めることができる。

【0011】

また、本発明の蓄電方法は、太陽電池の発電電力により給電される蓄電池と、前記太陽電池の出力電圧を所定の電圧に昇圧する昇圧コンバータと、前記太陽電池の出力電圧を前記蓄電池に直接給電するか、又は、前記昇圧コンバータを介して給電するかを切り換えるスイッチ部と、前記蓄電池の電圧を所定の闘値の電圧と比較し、この比較結果に応じて、前記スイッチ部を制御する切換部と、を備え、前記太陽電池は、所定の照度以下の環境において使用可能な低照度用の低照度色素増感太陽電池であり、前記昇圧コンバータは、前記蓄電池の電圧が所定の基準電圧になるまでは変換効率が低いモードであり、前記蓄電池の電圧が前記基準電圧以上になると変換効率が高いモードとなり、前記闘値の電圧は、前記基準電圧と対応し設定される蓄電システムにおける蓄電方法であって、前記切換部により、前記蓄電池の電圧が前記闘値の電圧以下の場合に、前記太陽電池から前記蓄電池へ直接給電を行うように前記スイッチ部を制御するステップと、前記蓄電池の電圧が前記闘値の電圧を超えている場合に、前記太陽電池から前記昇圧コンバータを介して前記蓄電池へ給電を行うように前記スイッチ部を制御するステップと、を含むことを特徴とする。
これにより、蓄電システムでは、蓄電池の電圧が低い状態において、蓄電池への蓄電時間を早めることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の蓄電システムによれば、蓄電池の電圧が低い状態において、蓄電池への蓄電時間を早めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の蓄電システムが用いられる環境監視システムの概略構成を示す構成図である。

【図2】太陽電池の概観と太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。

【図3】蓄電システム１０１の構成例を示す構成図である。

【図4】蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２を複数の蓄電池で構成する例を示す構成図である。

【図5】蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への充電動作の態様を示す説明図である。

【図6】蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との電圧の変化のイメージを示す説明図である。

【図7】蓄電システム１０１における処理の流れを示すフローチャートである。

【図8】蓄電システム１０１を週単位で運用する例を示すイメージ図である。

【図9】蓄電システム１０１の変形例を示す構成図である。

【図10】蓄電システム１０２の構成例を示す構成図である。

【図11】蓄電池１２３への充電動作の態様を示す説明図である。

【図12】蓄電システム１０２における処理の流れを示すフローチャートである。

【図13】蓄電システム１０３の構成例を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を添付図面を参照して説明する。

【0015】

［蓄電システムを用いた環境監視システムの例」
図１は、本発明の蓄電システムが用いられる環境監視システムの概略構成を示す構成図である。図１に示すように環境監視システム１は、太陽電池の発電電力を蓄電池に蓄積する蓄電システム１００と、この蓄電システム１００から給電される外部負荷装置２００とで構成される。この外部負荷装置２００は、例えば、配線や電池交換なしで動作するワイヤレスセンサとして機能する環境モニタ装置２１０等である。
この環境モニタ装置２１０は、オフィス等の室内の温度を測定する温度センサ２１１と、室内の湿度を測定する湿度センサ２１２とを備え、温度センサ２１１により測定した室内温度の情報と、湿度センサ２１２により測定した室内湿度の情報とを、無線通信ユニット２１３により、周期的に外部の監視システム３００に向けて無線送信する。

【0016】

この外部負荷装置２００に電力を供給する蓄電システム１００は、太陽電池１１０と、蓄電装置１２０と、昇圧コンバータ１３０とを備えている。太陽電池１１０は、低照度用の太陽電池であり、例えば、１００００Ｌｕｘ（ルクス）以下の照度で使用される太陽電池である。この蓄電システム１００では、太陽電池１１０の発電電力を昇圧コンバータ１３０を介して蓄電装置１２０に給電し、蓄電装置１２０に電力を蓄積する。蓄電システム１００は、蓄電装置１２０に蓄積された電力を外部負荷装置２００に給電する。この蓄電システム１００の構成と動作の詳細については、後述する。

【0017】

図２は、太陽電池の概観と太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。この図２（Ａ）の平面図に示すように、太陽電池１１０の受光面側には、太陽電池セルＡ１１１、太陽電池セルＢ１１２、太陽電池セルＣ１１３、及び太陽電池セルＤ１１４の４つの太陽電池セルが、平面状に配列されており、この４つの太陽電池セルＡ１１１から太陽電池セルＤ１１４は、図２（Ｂ）に示すように、直列に接続されて所定の出力電圧Ｖｓが得られるように構成されている。
この図２に示す太陽電池１１０は、４つの太陽電池セルを直列に接続した例であるが、この直列に接続される太陽電池セルの個数は、昇圧コンバータ１３０に向けて出力される電圧が、昇圧コンバータ１３０において所定の効率以上で昇圧動作が行える電圧になるように選択される。例えば、太陽電池セルが低照度色素増感太陽電池である場合、直列に接続される太陽電池セルの個数を、例えば、最低３個以上にすることが望ましい。

【0018】

ところで、太陽電池１１０を入力電源とした場合、外部負荷装置２００を連続して駆動させようとすると、照明の当たらない夜間の消費電力分を蓄電池に蓄積しておく必要がある。さらに、オフィス等の室内での使用を考慮した場合、土日祝日等の消費電力分も蓄積しておく必要がある。この蓄電池に蓄積する電力を増加させるには、蓄電池の容量を増やすか、或いは、蓄電池を高電圧まで充電するなどの方法で対処することができるが、何れの方法においても蓄電池の充電に時間がかかるため、外部負荷装置２００を駆動できるようになるまでの時間が長くなる。
本発明の蓄電システムでは、上記問題を解決するために、容量の異なる２種類の蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２と、スイッチング機構としてのスイッチ部１４０を用いる。

【0019】

図３は、蓄電システム１０１の構成を示す構成図である。この図３に示す蓄電システム１０１は、太陽電池１１０と、蓄電装置１２０と、昇圧コンバータ１３０と、スイッチ部１４０と、電圧検出部１５０と、切換部１６０と、を備える。
太陽電池１１０は、図２に示した低照度用の太陽電池である。蓄電装置１２０は、エナジーハーベストの用途に対応する二次電池やコンデンサ等で構成され、容量の小さな蓄電池Ａ１２１と、容量の大きな蓄電池Ｂ１２２と、で構成されている。

【0020】

この蓄電池Ａ１２１の容量の大きさは、太陽電池１１０から給電されて、外部負荷装置２００を駆動可能な電圧に立ち上げるまでの時間と、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電を行う際の蓄電池Ａ１２１の電圧降下の程度と、蓄電池Ａ１２１から外部負荷装置２００を連続して駆動できる時間と、を勘案して設定される。
また、蓄電池Ｂ１２２の容量の大きさは、外部負荷装置２００の負荷容量と、外部負荷装置２００を連続して駆動できる時間とに応じて設定される。例えば、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２の容量比率は、数倍から数十倍程度に設定される。

【0021】

なお、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２のそれぞれは、単体の蓄電池で構成されるものであってもよく、又は、図４に示すように、複数の蓄電池で構成されるものであってもよい。図４に示す例は、例えば、蓄電池Ａ１２１を、蓄電池１２１１と蓄電池１２１２との２個の蓄電池で構成し、蓄電池Ｂ１２２を、蓄電池１２２１、蓄電池１２２２．・・・、蓄電池１２２ｎのｎ個の蓄電池で構成した例である。つまり、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２のそれぞれを、任意の個数の蓄電池で構成することができる。

【0022】

図３に戻り、太陽電池１１０の出力側には、給電線ＤＣＬ０を介して昇圧コンバータ（ブーストコンバータ）１３０の入力側が接続される。この昇圧コンバータ１３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置等で構成され、太陽電池１１０の出力電圧Ｖｓを入力し、この電圧Ｖｓを所定の電圧に昇圧して給電線ＤＣＬ１に出力する。
この昇圧コンバータ１３０の出力側は、給電線ＤＣＬ１を介して、蓄電池Ａ１２１に接続されるとともに、スイッチ部１４０の一方の端子ａに接続されている。スイッチ部１４０の他方の端子ｂは、給電線ＤＣＬ２を介して、蓄電池Ｂ１２２に接続されている。

【0023】

スイッチ部１４０は、切換部１６０から入力される制御信号ＣＮＴ１の指示内容に応じて、内部のスイッチＳＷ１をＯＮ（オン：閉状態）又はＯＦＦ（オフ：開状態）にすることにより、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ２との間を接続又は開放する。つまり、スイッチＳＷ１をＯＮにすることにより、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とがスイッチＳＷ１を介して電気的に並列に接続され、スイッチＳＷ１をＯＦＦにすることにより、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とが電気的に切り離される。
なお、図３では、スイッチ部１４０として、機械式接点を用いたスイッチＳＷ１で構成される例を示しているが、実際には、スイッチＳＷ１は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチング素子を用いた半導体スイッチを含んで構成されている。

【0024】

また、図３では、給電線ＤＣＬ０、給電線ＤＣＬ１、及び給電線ＤＣＬ２を単線で示しているが、実際には、正極側の給電線と負極側の給電線（或いは、グランド線）を含んで構成されるものである。また、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１については、正極側の給電線と負極側の給電線のうち、例えば、正極側の給電線のみを接続又は開閉する１回路のスイッチでもあってもよく、或いは、正極側の給電線と負極側の給電線の両方を接続又は開閉する２回路のスイッチであってもよい。後述する図９、図１０及び図１３においても、同様である。

【0025】

電圧検出部１５０は、例えば、抵抗分圧回路を用いて構成され、給電線ＤＣＬ１の電圧を検出する。なお、給電線ＤＣＬ１の電圧は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと同じ電圧であり、電圧検出部１５０は、給電線ＤＣＬ１の電圧を検出することにより、結果的に、蓄電池Ａ１２１の充電電圧である電圧Ｖａを検出することになる。電圧検出部１５０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを切換部１６０に向けて出力する。

【0026】

切換部１６０は、比較器１６１を備えており、この比較器１６１は、不図示の基準電圧生成回路により生成される所定の基準電圧Ｒｅｆ１と、電圧検出部１５０から入力した蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆとを比較する。この基準電圧Ｒｅｆ１は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖ１（第１閾値の電圧）に対応し、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、蓄電池Ｂ１２２への給電可能な電圧Ｖ１を超えているか否かを判定する際に使用される。

【0027】

切換部１６０は、比較器１６１における比較結果に応じて、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＮ／ＯＦＦ（開閉）する制御信号ＣＮＴ１を、スイッチ部１４０に向けて出力する。スイッチ部１４０は、制御信号ＣＮＴ１に基づいて、スイッチＳＷ１の開閉動作を行う。
つまり、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１よりも低い場合に、制御信号ＣＮＴ１により、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との間を切り離す。これにより、太陽電池１１０の発電電力が、昇圧コンバータ１３０を介して、蓄電池Ａ１２１のみに給電されるようになる。

【0028】

また、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えた場合に、スイッチＳＷ１をＯＮにして蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とを並列に接続し、蓄電池Ａ１２１に蓄積された電荷により、或いは、昇圧コンバータ１３０の出力電力と蓄電池Ａ１２１に蓄積された電荷との両方により、蓄電池Ｂ１２２に給電を行う。
なお、蓄電池Ｂ１２２に給電を行う際には、昇圧コンバータ１３０の出力電力が小さいため、蓄電池Ａ１２１が蓄電池Ｂ１２２へ給電を行う主体となる。このため、以下の説明では、蓄電池Ｂ１２２への給電は、蓄電池Ａ１２１から行われるものとして説明する。

【0029】

また、切換部１６０の比較器１６１は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆと、基準電圧Ｒｅｆ１との大小関係を比較する際にヒステリシス特性を持って判定を行う。つまり、比較器１６１は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えたことを検出した後、電圧Ｖａが、電圧Ｖ１よりも所定の電圧分ΔＶだけ低い電圧Ｖ１’（＝Ｖ１−ΔＶ）まで低下した時に、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１以下に低下したと判定する。
従って、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えていることを検出して、一旦スイッチＳＷ１をＯＮにする制御信号ＣＮＴ１を出力した後、この電圧Ｖａが電圧Ｖ１’に低下するまで、ＳＷ１をＯＮにする制御信号ＣＮＴ１を出力し続ける。
なお、この電圧Ｖ１’は、外部負荷装置２００の駆動可能電圧ＶＬよりも高い電圧に設定される（Ｖ１’＞ＶＬ）。

【0030】

図５は、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への充電動作の態様を示す説明図である。
以下、図５を参照して、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２への充電動作の態様について説明する。
蓄電装置１２０への給電を最初に開始する場合、つまり、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との両方が未充電の場合は、まず、状態（１）に示すように、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして、昇圧コンバータ１３０から蓄電池Ａ１２１にのみ充電電流Ｉａを流し、蓄電池Ａ１２１を優先して先に充電する。

【0031】

そして、蓄電池Ａ１２１の充電が進み、蓄電池Ａ１２１の電圧が、蓄電池Ｂ１２２に給電できる電圧Ｖ１まで増加した場合に、状態（２）に示すように、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＮにして蓄電池Ａ１２１に蓄積された電荷により、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に充電電流Ｉａｂを流して蓄電池Ｂ１２２に給電を行う。

【0032】

その後、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２へ電流Ｉａｂを流すことにより、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とが平衡になる電圧まで低下しようとする。このため、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが外部負荷装置２００の駆動可能電圧ＶＬを下回る前に、つまり、蓄電池Ａ１２１の電圧が電圧Ｖ１’（Ｖ１＞Ｖ１’＞ＶＬ）まで低下した場合に、状態（３）に示すように、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして、蓄電池Ｂ１２２を蓄電池Ａ１２１から切り離す。この蓄電池Ａ１２１の電圧が電圧Ｖ１’まで低下したことの検出は、前述した比較器１６１のヒステリシス特性を利用して行われる。このため、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、電圧Ｖ１と電圧Ｖ１’との間で変動することになる。

【0033】

その後、状態（２）と状態（３）とを繰り返すことで、蓄電システム１０１では、外部負荷装置２００に電流ＩＬを流して、この外部負荷装置２００を駆動させつつ、蓄電池Ｂ１２２への蓄電を進めることができる。このように、蓄電システム１０１では、状態（２）と状態（３）とを繰り返すことで蓄電池Ｂ１２２への蓄電を進め、夜間や休日においても外部負荷装置２００を連続して駆動できるように蓄電池Ｂ１２２を充電することができる。

【0034】

また、図６は、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との電圧の変化のイメージを示す説明図である。この図６では、横軸に時間ｔの経過を示し、縦軸に電圧を示し、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの時間変化の態様と、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂの時間変化の態様とを示している。
この図６の時刻ｔ０において、太陽電池１１０から昇圧コンバータ１３０を介して蓄電装置１２０の充電が開始されるものとする。この時刻ｔ０における充電開始時には、図５の状態（１）に示すように、切換部１６０は、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして、蓄電池Ａ１２１のみへの給電を開始する。

【0035】

続いて、時刻ｔ０以降、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが次第に上昇し、時刻ｔ０の後の時刻ｔ１において、外部負荷装置２００を駆動可能な電圧ＶＬに到達すると、外部負荷装置２００が起動される。
なお、外部負荷装置２００は、例えば、前述した環境モニタ装置２１０であり、この環境モニタ装置２１０は、周期的に温度情報や湿度情報を外部に無線送信する。

【0036】

そして、時刻ｔ１において、外部負荷装置２００が起動した後の時刻ｔ２に至り、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１まで上昇すると、この時刻ｔ２において、切換部１６０は、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＮにして、蓄電池Ａ１２１に蓄積された電荷により蓄電池Ｂ１２２に給電を行う。

【0037】

この蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電を行う場合、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とが平衡になる電圧まで低下しようとする。このため、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが外部負荷装置２００の駆動可能電圧ＶＬを下回る前、つまり、蓄電池Ａ１２１の電圧が電圧Ｖ１’（Ｖ１＞Ｖ１’＞ＶＬ）まで低下した場合に、スイッチＳＷ１をＯＦＦにして、蓄電池Ｂ１２２を蓄電池Ａ１２１から切り離す。そして、スイッチＳＷ１をＯＦＦにした後、再び、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えた場合に、切換部１６０は、再び、スイッチＳＷ１をＯＮにして、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電行う。つまり、切換部１９０は、スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返しながら、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電を行う。このため、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、図６の破線で囲んだ部分Ｅで拡大して示すように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ１’の間で変動する電圧となる。
そして、この時刻ｔ２以降、蓄電池Ｂ１２２への充電が進み、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂが、次第に上昇していく。

【0038】

そして、時刻ｔ２の後の時刻ｔ３に至ると、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂが、蓄電池Ａ１２１の電圧とほぼ等しくなるまで充電される。この時刻ｔ３以降、外部負荷装置２００への給電を、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２から行うことが可能になる。
なお、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２の電圧が電圧ＶＨになると、昇圧コンバータ１３０は、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への過充電を防ぐために、出力を停止して、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への給電を停止する。

【0039】

また、図７は、蓄電システム１０１における処理の流れを示すフローチャートであり、上述した蓄電システム１０１における動作の流れをフローチャートで示したものである。以下、図７を参照して、その処理の流れについて説明する。
まず、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２が未充電の状態にあるとする。そして、蓄電システム１０１が起動すると（ステップＳ１１）、切換部１６０は、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにする（ステップＳ１２）。そして、太陽電池１１０は、昇圧コンバータ１３０を介して、蓄電池Ａ１２１のみに給電を開始する（ステップＳ１３）。

【0040】

続いて、蓄電池Ａ１２１に給電を行うことにより、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが上昇する。そして、切換部１６０の比較器１６１は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、蓄電池Ｂ１２２への給電が可能な電圧Ｖ１を超えているか否かを判定する（ステップＳ１４）。
そして、ステップＳ１４において、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えていると判定された場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１５の処理に移行し、切換部１６０は、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＮにして、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２への給電を開始する（ステップＳ１５）。この蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２へ給電を行うことにより、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが下降する。

【0041】

続いて、切換部１６０は、切換部１６０の比較器１６１は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、電圧Ｖ１’（＝Ｖ１−ΔＶ）よりも低下したか否かを判定する（ステップＳ１６）。
そして、ステップＳ１６において、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１’よりも低下していない判定された場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、切換部１６０は、ステップＳ１５の処理に戻り、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２への給電を継続する。
一方、ステップＳ１６において、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１’よりも低下している判定された場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、切換部１９０は、ステップＳ１２の処理に戻り、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして、再び、蓄電池Ａ１２１のみへの給電を開始する。
上記処理の流れにより、蓄電システム１０１は、大きな容量の蓄電池を用いた場合においても、外部負荷装置２００に出力する電圧を早く立ち上げることができる。また、蓄電システム１０１では、外部負荷装置２００を駆動させつつ、蓄電池Ｂ１２２への蓄電を進めることができる。

【0042】

また、図８は、蓄電システム１０１を週単位で運用する例を示すイメージ図である。この図８に示す例は、横軸に時間ｔの経過を示し、縦軸に電圧を示し、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂの電圧推移の様子をイメージで示している。
なお、この図８は、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２の電圧の詳細な変化特性を示すものではなく、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２に対する充電の態様を概念的に示したものである。つまり、この図８は、オフィスの室内が照明や外部光の入射により明るくなる「明」の期間と、夜間等において室内の照明が消灯して暗くなる「暗」の期間とが一日単位で繰り返される場合の、週単位（月曜から日曜日）での蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２の電圧変化の傾向を概念的に示したものである。
以下、図８を参照して、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂの週単位での推移の概要について説明する。

【0043】

まず、第１日目の最初の時点（時刻ｔ１０）において、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２が共に未充電の状態にあるとする。そして、時刻ｔ１０において、オフィスの室内が照明や外部光により明るくなり、時刻ｔ１０以降、太陽電池１１０から蓄電池Ａ１２１への給電が開始される。
続いて、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが次第に増加し、時刻ｔ１１に至り、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖａ１になると、蓄電池Ｂ１２２への給電が開始され、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂが上昇し始める。
続いて、時刻ｔ１１の後の時刻ｔ１２まで、つまり、時刻ｔ１２においてオフィスの照明等が落とされ「暗」の期間に入るまで、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への給電が継続され、時刻ｔ１２において、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、電圧Ｖａ２まで上昇し、蓄電池Ｂ１２２の電圧は、電圧Ｖｂ１まで上昇する。

【0044】

そして、時刻ｔ１２において、時刻ｔ１２においてオフィスの照明等が消されて暗くなり「暗」の期間に入ると、太陽電池１１０からの電力の供給が行われなくなる。そして、時刻ｔ１２から２日目に照明が点灯される時刻ｔ２１までの「暗」の間は、蓄電池Ａ１２１から、外部負荷装置２００へ給電が行われることにより、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、時刻ｔ１２以降、次第に低下する。また、蓄電池Ｂ１２２への給電も停止されて、蓄電池Ｂ１２２の電圧は、電圧Ｖｂ１のまま一定の電圧になる。そして、蓄電池Ａ１２１の電圧は、時刻ｔ２１において、電圧Ｖａ１まで低下する。
なお、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、電圧Ｖａ１まで低下した状態においても、蓄電池Ａ１２１が電圧Ｖａ１を外部負荷装置２００に給電して、外部負荷装置２００を連続して駆動できるようにしている。つまり、蓄電池Ａ１２１の充電容量は、オフィスの照明等が消されて暗くなる「暗」の期間、外部負荷装置２００を駆動できるように設定されている。
このように、蓄電システム１０１では、「明」の期間に、蓄電池Ａ１２１への給電と、蓄電池Ｂ１２２への給電とが行われ、「暗」の期間に、蓄電池Ａ１２１から外部負荷装置２００に給電が行われるとともに、蓄電池Ｂ１２２への給電が停止される。

【0045】

続いて、２日目についても同様であり、２日目の時刻ｔ２１からｔ２２の「明」の期間において、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２に給電が行われ、蓄電池Ｂ１２２は電圧Ｖｂ２まで上昇する。また、同様に、３日目の時刻ｔ３１からｔ３２の「明」の期間において、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２に給電が行われ、蓄電池Ｂ１２２は電圧Ｖｂ３まで上昇する。また、同様に、４日目の時刻ｔ４１からｔ４２の「明」の期間において、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２に給電が行われ、蓄電池Ｂ１２２は電圧Ｖｂ４まで上昇する。

【0046】

続いて、４日目の時刻ｔ４２から５日目の時刻ｔ５１までの「暗」の期間に、蓄電池Ａ１２１から外部負荷装置２００に給電が行われることにより、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが次第に低下し、時刻ｔ４３において、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂが同じ電圧になる。
そして、４日目の時刻ｔ４３以降、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１が継続的にＯＮ状態になり、蓄電池Ａ１２１の電圧と蓄電池Ｂ１２２の電圧は同じ電圧（Ｖａ≒Ｖｂ）で推移するようになる。

【0047】

そして、５日目の時刻ｔ５２から「暗」の期間に入り、５日目の時刻ｔ５２から時刻ｔ６１までの期間と、休日である６日目の時刻ｔ６１から時刻ｔ７１までの期間と、同じく休日である７日目の時刻ｔ７１から時刻ｔ７２までの期間とが「暗」の期間になる。この時刻ｔ５２から時刻ｔ７２までの「暗」の期間において、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２の両方から外部負荷装置２００に給電が行われる。

【0048】

なお、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電を行う場合、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１を構成する半導体素子による電圧降下分（例えば、０．３Ｖ程度）だけ、蓄電池Ｂ１２２の電圧よりも高くなる。逆に、蓄電池Ｂ１２２から給電線ＤＣＬ１に給電が行われる場合は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂよりも、スイッチＳＷ１を構成する半導体素子による電圧降下分だけ低くなる。

【0049】

このため、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１がＯＮ状態においても、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが蓄電池Ｂ１２２の電圧よりも高い場合には、蓄電池Ａ１２１の電荷が優先的に外部負荷装置２００に供給されることになる。そして、蓄電池Ａ１２１に蓄積された電荷が少なくなり、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが低下すると、蓄電池Ａ１２１が、蓄電池Ｂ１２２から電荷の供給を受けることにより、蓄電池Ａ１２１から外部負荷装置２００に給電が行われる。或いは、蓄電池Ｂ１２２からスイッチ部１４０及び給電線ＤＣＬ１を介して外部負荷装置２００に直接に給電が行われる。
以上説明したように、蓄電システム１０１を週単位で運用する場合、平日（１日目から５日目）に蓄電池Ｂ１２２の充電を行っておき、休日（６日目及び７日目）に、蓄電池Ｂ１２２に蓄積された電力を利用することができる。

【0050】

また、図９は、蓄電システム１０１の変形例を示す構成図である。
この図９に示す蓄電システム１０１Ａは、図３に示す蓄電システム１０１に、切換部１７０（第２切換部）とスイッチ部１８０（第２スイッチ部）とを新たに追加した例である。
図９において、電圧検出部１５０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを切換部１６０に出力するとともに、切換部１７０にも出力する。
また、スイッチ部１８０は、一方の端子ａが給電線ＤＣＬ１に接続され、他方の端子ｂが、給電線ＤＣＬ１０を介して、外部負荷装置２００に接続されている。
このスイッチ部１８０は、切換部１７０から入力される制御信号ＣＮＴ２の指示内容に応じて、内部のスイッチＳＷ２をＯＮ又はＯＦＦにすることにより、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ１０との間を接続又は開放する。つまり、スイッチＳＷ２をＯＮにすることにより、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ１０とが接続され、蓄電システム１０１Ａから外部負荷装置２００に電力が供給される。

【0051】

上記切換部１７０は、比較器１７１を備えており、この比較器１７１は、不図示の基準電圧生成回路により生成される所定の基準電圧ＲｅｆＬと、電圧検出部１５０から入力した蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆとを比較する。この基準電圧ＲｅｆＬは、外部負荷装置２００の駆動可能電圧ＶＬ（第２閾値の電圧）に対応し、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが外部負荷装置２００を駆動可能な電圧ＶＬを超えているか否かを判定する際に使用される。

【0052】

切換部１７０は、比較器１７１における比較結果に応じて、スイッチ部１８０のスイッチＳＷ２をＯＮ／ＯＦＦする制御信号ＣＮＴ２を、スイッチ部１８０に向けて出力する。スイッチ部１８０は、制御信号ＣＮＴ２の指示内容に基づいて、スイッチＳＷ２の開閉を行う。
この切換部１７０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧ＶＬ以下の場合に、スイッチ部１８０のスイッチＳＷ２をＯＦＦにして、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ１０との間を開放して、蓄電システム１０１Ａの電力が外部負荷装置２００に供給されないようにする。

【0053】

また、切換部１７０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧ＶＬを超えている場合に、スイッチＳＷ２をＯＮにして、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ１０との間を接続して、蓄電システム１０１Ａの電力が外部負荷装置２００に供給されるようにする。
これにより、蓄電システム１０１Ａは、この外部負荷装置２００の入力電源仕様（入力電圧範囲）に応じた電圧を供給できる場合にのみ、外部負荷装置２００に給電を行うようにできる。

【0054】

なお、上述した蓄電システム１０１及び蓄電システム１０１Ａでは、蓄電池Ａ１２１と、蓄電池Ｂ１２２との２つの蓄電池を用いた例を示したが、さらに、蓄電池Ｂ１２２よりも大きな容量の３つ目の蓄電池Ｃ（不図示）を設けるようにしてもよい。この場合、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂとが所定の電圧以上になった場合に、蓄電池Ｃにも給電を行うようにする。これにより、蓄電池Ｃを、非常用又は月単位などの長期間に対応する蓄電池と使用することができる。

【0055】

以上説明したように、蓄電システム１０１では、太陽電池１１０の発電電力により給電される蓄電池Ａ１２１（第１蓄電池）と、蓄電池Ａ１２１よりも容量の大きな蓄電池Ｂ１２２（第２蓄電池）とを含む複数の蓄電池と、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との間を接続又は開放するスイッチ部１４０と、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａを電圧Ｖ１（所定の第１閾値の電圧）と比較し、この比較結果に応じてスイッチ部１４０を制御する切換部１６０と、を備え、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１以下の場合に、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との間の接続を開放して、太陽電池１１０の発電電力が蓄電池Ａ１２１のみに給電されるようにスイッチ部１４０を制御し、蓄電池Ａ１２１の電圧が電圧Ｖ１を超えている場合に、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との間を接続して、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２へ給電が行われるようにスイッチ部１４０を制御する。

【0056】

このように、蓄電システム１０１では、容量の異なる２種類の蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２と、スイッチ部１４０を用いる。そして、外部負荷装置２００が駆動できる電圧ＶＬ（より正確には蓄電池Ｂ１２２に給電が可能になる電圧Ｖ１）まで、第１蓄電池Ａ１２１を優先して給電し、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えた場合に、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電を行う。
これにより、大きな容量の蓄電池を用いた場合においても、蓄電システム１０１の出力電圧を早く立ち上げることができる。このため、蓄電システム１０１は、外部負荷装置２００を早く起動することができる。

【0057】

図１０は、蓄電システム１０２の構成例を示す構成図である。
図１０に示す蓄電システム１０２は、図３に示す蓄電システム１０１と比較すると、図３に示すスイッチ部１４０を削除し、スイッチ部１４１を新たに追加した点が異なる。また、蓄電装置１２０を単体の蓄電池１２３で構成した点が異なる。また、切換部１９０の比較器１９１が、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを、不図示の基準電圧生成回路から出力される所定の基準電圧Ｒｅｆｍと比較する点が異なる。そして、スイッチ部１４１は、接点ｃが給電線ＤＣＬ０を介して太陽電池１１０に接続され、接点ａが給電線ＤＣＬ１に接続され、接点ｂが給電線ＤＣＬ３を介して昇圧コンバータ１３０に接続されている。他の構成は、図３に示す蓄電システム１０１と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0058】

ところで、蓄電池１２３の電圧が０Ｖ（ゼロボルト）に近いような低電圧な状態から充電を行う場合、一般的な昇圧コンバータは、非常に低い効率でしか昇圧することができず、昇圧の際の変換ロスが大きくなる。このような状態はスタートアップモードやコールドスタートモードと呼ばれ、エナジーハーベストのような微弱な電力を蓄電する場合に大きな問題となる。つまり、昇圧コンバータ１３０は、蓄電池１２３が所定の電圧まで蓄電されて始めてメインブースト（Ｍａｉｎｂｏｏｓｔ）などと呼ばれる高効率な昇圧動作を行うことが可能になる。例えば、昇圧コンバータ１３０の変換効率は、スタートアップモードやコールドスタートモードでは、１０〜４０％程度であり、メインブーストでは７０〜９０％程度になる。
なお、以下の説明において、昇圧コンバータ１３０における変換効率が所定の値以上になる蓄電池１２３の電圧Ｖａをメインブーストの電圧Ｖｍと呼ぶ。

【0059】

そこで、蓄電システム１０２において、切換部１９０の比較器１９１が、蓄電池１２３の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを所定の基準電圧Ｒｅｆｍと比較して、蓄電池１２３の電圧Ｖａが、メインブーストの電圧Ｖｍを超えているか否かを判定する。この基準電圧Ｒｅｆｍは、蓄電池１２３の電圧Ｖｍ（閾値の電圧）に対応し、蓄電池１２３の電圧Ｖａがメインブーストが可能な電圧Ｖｍを超えているか否かを判定する際に使用される。
そして、蓄電池１２３の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍ以下の場合、切換部１９０は、スイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを導通させて、太陽電池１１０から蓄電池１２３に直接給電を行わせる。また、蓄電池１２３の電圧がメインブーストの電圧Ｖｍを超えている場合、切換部１９０は、スイッチＳＷ３の接点ｂと接点ｃとを導通させて、昇圧コンバータ１３０を介して蓄電池１２３に給電を行わせる。

【0060】

図１１は、蓄電池１２３への充電動作の態様を示す説明図である。
この図１１の状態（１）に示すように、蓄電池１２３の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍになるまでは、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを導通させて、太陽電池１１０から蓄電池１２３に電流Ｉａを流して直接給電を行う。そして、蓄電池１２３の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍになると、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ｂと接点ｃとを導通させて、太陽電池１１０から昇圧コンバータ１３０に給電を行い、昇圧コンバータ１３０から蓄電池１２３に電流Ｉｂを流して給電を行う。

【0061】

また、図１２は、蓄電システム１０２における処理の流れを示すフローチャートであり、上述した蓄電システム１０２における動作の流れをフローチャートで示したものである。以下、図１２を参照して、その処理の流れについて説明する。
まず、蓄電池１２３が未充電の状態にあるとする。そして、蓄電システム１０２が起動すると（ステップＳ１００）、切換部１９０は、最初に、スイッチ部１４０に制御信号ＣＮＴ３を送り、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを導通にして、接点ｂと接点ｃとを非導通にする（ステップＳ１０１）。これにより、切換部１９０は、太陽電池１１０から蓄電池１２３への直接給電を開始させる（ステップＳ１０２）。

【0062】

続いて、蓄電池１２３に給電を行うことにより、蓄電池１２３の電圧Ｖａ（給電線ＤＣＬ１と同じ電圧）が次第に上昇する。続いて、切換部１９０の比較器１９１は、蓄電池１２３の電圧ａが、昇圧コンバータ１３０においてメインブーストが可能な電圧Ｖｍを超えたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
そして、ステップＳ１０３において、蓄電池１２３の電圧Ｖａが電圧Ｖｍを超えていないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０１の処理に戻り、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを導通にし、接点ｂと接点ｃとを非導通にして、太陽電池１１０から蓄電池１２３への直接給電を継続させる。

【0063】

続いて、蓄電池１２３への充電が進み、蓄電池１２３の電圧Ｖａが上昇し、ステップＳ１０３において、蓄電池１２３の電圧Ｖａが電圧Ｖｍを超えていると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４の処理に移行し、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを非導通にし、接点ｂと接点ｃとを導通にする（ステップＳ１０４）。これにより、切換部１９０は、昇圧コンバータ１３０から蓄電池１２３に給電を行わせる（ステップＳ１０５）。
続いて、切換部１９０は、ステップＳ１０３の処理に戻り、再び、ステップＳ１０３からの処理を開始する。

【0064】

上記処理の流れにより、蓄電システム１０２では、蓄電池１２３の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍになるまでは、太陽電池１１０から蓄電池１２３に直接給電を行い、蓄電池１２３の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍを超えると、太陽電池１１０から昇圧コンバータ１３０を介して蓄電池１２３に給電を行うことができる。つまり、蓄電システム１０１Ａでは、充電電圧が低い状態の蓄電池１２３に給電を行う際に、昇圧コンバータによる電圧昇圧時の変換ロスに影響されることなく給電を行うことができる。このため、蓄電池１２３に充電された電圧Ｖａが低い状態において、蓄電池１２３への蓄電時間を早めることができる。

【0065】

以上説明したように、蓄電システム１０２は、太陽電池１１０の発電電力により給電される蓄電池１２３と、太陽電池１１０の出力電圧を所定の電圧に昇圧する昇圧コンバータ１３０と、太陽電池１１０の出力電圧を蓄電池１２３に直接給電するか、又は、昇圧コンバータ１３０を介して給電するかを切り換えるスイッチ部１４１と、蓄電池１２３の電圧をメインブーストの電圧Ｖｍ（所定の閾値の電圧）と比較し、この比較結果に応じて、スイッチ部１４１を制御する切換部１９０と、を備え、切換部１９０は、蓄電池１２３の電圧がメインブーストの電圧Ｖｍ以下の場合に、太陽電池１１０から蓄電池１２３へ直接給電を行うようにスイッチ部１４１を制御し、蓄電池１２３の電圧がメインブーストの電圧Ｖｍを超えている場合に、太陽電池１１０から昇圧コンバータ１３０を介して蓄電池１２３へ給電を行うようにスイッチ部１４１を制御する。

【0066】

このような構成の蓄電システム１０２では、太陽電池１１０から蓄電池１２３に直接給電するか、昇圧コンバータ１３０を介して給電するかを切り換えるスイッチ部１４１を設ける。そして、切換部１９０は、蓄電池１２３の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍを超えている否かを判定し、蓄電池１２３の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍ以下の場合に、太陽電池１１０から蓄電池１２３に直接給電を行うようにスイッチ部１４１を制御する。また、切換部１９０は、蓄電池１２３の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍを超えている場合に、太陽電池１１０から昇圧コンバータ１３０を介して蓄電池１２３に給電を行うようにスイッチ部１４１を制御する。
これにより、蓄電システム１０２では、蓄電池１２３の電圧Ｖａが低い状態において、昇圧コンバータ１３０の昇圧時の変換ロスに影響されることなく、太陽電池１１０から蓄電池１２３に直接給電できる。このように、蓄電システム１０２では、蓄電池１２３の電圧Ｖａが低い状態において、蓄電池１２３への蓄電時間を早めることができるので、蓄電池１２３の電圧を早く立ち上げることができる。

【0067】

図１３は、蓄電システム１０３の構成例を示す構成図である。
図１３に示す蓄電システム１０３は、図３に示す蓄電システム１０１と比較すると、スイッチ部１４１と切換部１９０とを新たに追加した点だけが異なり、他の構成は、図３に示す蓄電システム１０１と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0068】

この図１３に示す蓄電システム１０３は、蓄電池Ａ１２１が未充電、或いは、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが低い場合に、蓄電システム１０１と同様に、切換部１６０は、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして、蓄電池Ａ１２１のみに給電を行う。
また、同時に、蓄電システム１０２と同様にして、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを導通させて、接点ｂと接点ｃとは非導通にさせる。つまり、蓄電システム１０３では、蓄電池Ａ１２１が未充電、或いは、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが低い場合に、昇圧コンバータ１３０を介さずに、太陽電池１１０から蓄電池Ａ１２１に直接給電する。

【0069】

そして、蓄電池Ａ１２１への給電を開始した後、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが次第に上昇し、電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍに到達した場合、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ｂと接点ｃとを導通にして（接点ａと接点ｃとは非導通にして）、昇圧コンバータ１３０を介して蓄電池Ａ１２１に給電を行う。
その後は、蓄電システム１０１と同様にして、蓄電池Ａ１２１の電圧が外部負荷装置２００を駆動可能な電圧ＶＬ（ＶＬ＞Ｖｍ）に到達した場合に、外部負荷装置２００に給電を開始し、蓄電池Ａ１２１の電圧が電圧Ｖ１（Ｖ１＞ＶＬ＞Ｖｍ）に到達した場合に、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２への給電を開始する。

【0070】

このように、蓄電システム１０３では、充電開始時において、最初に、容量の小さな蓄電池Ａ１２１のみを優先して給電するようにし、さらに、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｍよりも低い間に、昇圧コンバータ１３０を介することなく、太陽電池１１０から蓄電池Ａ１２１に直接給電を行う。これにより、蓄電システム１０３では、容量の小さな蓄電池Ａ１２１を選択して給電できるとともに、昇圧コンバータにおける昇圧時の変換ロスに影響されることなく蓄電池Ａ１２１に給電できる。このため、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａを早く立ち上げることができる。

【0071】

以上、本発明について説明したが、本発明の蓄電システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【符号の説明】

【0072】

１００，１０１，１０１Ａ，１０２，１０３・・・蓄電システム、
１１０・・・太陽電池、１１１，１１２，１１３，１１４・・・太陽電池セル、
１２０・・・蓄電装置、１２１・・・蓄電池Ａ（第１蓄電池）、
１２２・・・蓄電池Ｂ（第２蓄電池）、
１３０・・・昇圧コンバータ、１４０，１４１・・・スイッチ部、
１８０・・・スイッチ部（第２スイッチ部）、
１５０・・・電圧検出部、１６０，１９０・・・切換部、
１７０・・・切換部（第２切換部）、
１６１，１７１，１９１・・・比較器、
２００・・・外部負荷装置、２１０・・・環境モニタ装置

【要約】

【課題】蓄電池への蓄電時間を早める。
【解決手段】切換部１９０は、蓄電池１２３の電圧がメインブーストの電圧Ｖｍ以下の場合に、太陽電池１１０から蓄電池１２３へ直接給電を行うようにスイッチ部１４１を制御し、蓄電池１２３の電圧がメインブーストの電圧Ｖｍを超えている場合に、太陽電池１１０から昇圧コンバータ１３０を介して蓄電池１２３へ給電を行うようにスイッチ部１４１を制御する。
【選択図】図１０

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】