(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、該太陽電池の発電量をより効率よく充電するべく、
該太陽電池から基準電位への出力電流を監視し、その出力電流が基準電流値に達したことを判定して該充電制御回路を起動する起動判定手段を有し、
該起動判定手段は、該太陽電池からの出力電流をモニタする電流モニタ部と、この電流モニタ部を基準電位側にオン／オフする第１スイッチ手段と、該太陽電池からの出力流を該電流モニタ部から該第１スイッチ手段を通して該基準電位側に流し、その出力電流をモニタ電流値として監視し、該モニタ電流値が基準電流値に達したことを判定して、該第１スイッチ手段をオフすると共に、該太陽電池から前記充電制御回路への出力電流をオン／オフする第２スイッチ手段をオフからオンにするスイッチ制御信号を出力する第２判定手段と、該モニタ電流が所定電流に達した時点から所定時間遅延した遅延信号を起動制御信号として該充電制御回路に出力して該充電制御回路を起動制御するディレイ回路を有し、
該モニタ電流が基準電流値に達した時点からの所定遅延時間は、該太陽電池の表面温度上昇による電力変動の安定移行時間とする充電制御装置。
【請求項２】
光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、該太陽電池の発電量をより効率よく充電するべく、
該太陽電池から基準電位への出力電流を監視し、その出力電流が基準電流値に達したことを判定して該充電制御回路を起動する起動判定手段を有し、
該起動判定手段は、該太陽電池からの出力電流をモニタする電流モニタ部と、この電流モニタ部を基準電位側にオン／オフする第１スイッチ手段と、該太陽電池からの出力流を該電流モニタ部から該第１スイッチ手段を通して該基準電位側に流し、その出力電流をモニタ電流値として監視し、該モニタ電流値が基準電流値に達したことを判定して、該第１スイッチ手段をオフすると共に、該太陽電池から前記充電制御回路への出力電流をオン／オフする第２スイッチ手段をオフからオンにするスイッチ制御信号を出力する第２判定手段と、該モニタ電流が所定電流に達した時点から所定時間遅延した遅延信号を起動制御信号として該充電制御回路に出力して該充電制御回路を起動制御するディレイ回路を有し、
該モニタ電流が基準電流値に達した時点からの所定遅延時間は、該モニタ電流が該所定電流値に比べて、発電量の初期判定の状態で想定される温度上昇による発電量の低下が生じたとしても、該充電制御回路の駆動電力を賄える場合に、０に設定される充電制御装置。
【請求項３】
光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、該太陽電池の発電量をより効率よく充電するべく、
該太陽電池から基準電位への出力電流を監視し、その出力電流が基準電流値に達したことを判定して該充電制御回路を起動する起動判定手段を有し、
該起動判定手段は、該太陽電池からの出力電流をモニタする電流モニタ部と、この電流モニタ部を基準電位側にオン／オフする第１スイッチ手段と、該太陽電池からの出力流を該電流モニタ部から該第１スイッチ手段を通して該基準電位側に流し、その出力電流をモニタ電流値として監視し、該モニタ電流値が基準電流値に達したことを判定して、該第１スイッチ手段をオフすると共に、該太陽電池から前記充電制御回路への出力電流をオン／オフする第２スイッチ手段をオフからオンにするスイッチ制御信号を出力する第２判定手段と、該モニタ電流が所定電流に達した時点から所定時間遅延した遅延信号を起動制御信号として該充電制御回路に出力して該充電制御回路を起動制御するディレイ回路を有し、
該モニタ電流が基準電流値に達した時点からの所定遅延時間は、発電量の初期判定の状態で想定される温度上昇による発電量の低下が生じて、該充電制御回路の駆動電力を賄えない場合に、該太陽電池自体の製品構造から決定される固定値である充電制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の充電制御装置において、
前記太陽電池の表面温度上昇による電力変動の安定移行時間は、前記モニタ電流の変動時間である充電制御装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の充電制御装置において、
前記基準電流値は、前記充電制御回路が駆動可能とする消費電流以上の電流である充電制御装置。
【請求項６】
光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を前記充電制御回路により電力保持手段に充電制御する請求項１〜３のいずれかに記載の充電制御装置であって、該太陽電池の発電量をより効率よく充電するべく、
該太陽電池が光を受けて発電する際に発生する該太陽電池自体の温度値または温度上昇値を検出する太陽電池温度情報検出手段と、
その検出した温度値、温度上昇値またはこれから算出される太陽電池発電電力量が、基準温度値、基準温度上昇値または基準発電電力量に達したことを判定して該充電制御回路を起動する起動判定手段とを有する充電制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載の充電制御装置において、
前記基準温度値、前記基準温度上昇値または前記基準発電電力量は、前記充電制御回路が駆動可能とする消費電力量以上に前記太陽電池から出力電力値が得られる該太陽電池の温度値、温度上昇値または発電電力量である充電制御装置。
【請求項８】
請求項６に記載の充電制御装置において、
前記起動判定手段は、前記太陽電池温度情報検出手段により検出した温度値、温度上昇値またはこれから算出される太陽電池発電電力量が基準温度値、基準温度上昇値または基準発電電力量に達したことを判定して前記充電制御回路を起動する第３判定手段とを有する充電制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の充電制御装置において、
前記起動判定手段は、周囲温度情報を検出する周囲温度情報検出手段を更に有し、前記第３判定手段は、該周囲温度情報検出手段の周囲温度情報から判定基準値を調整し、その検出した温度値または温度上昇値、またはこれから算出される太陽電池発電電力量が、調整した判定基準値に達したことを判定して前記充電制御回路の充電制御を開始する充電制御装置。
【請求項１０】
光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を前記充電制御回路により電力保持手段に充電制御する請求項１〜３のいずれかに記載の充電制御装置であって、該太陽電池の発電量をより効率よく充電するべく、
光を受けて発電を行う太陽電池と放熱素子の間に設けられた温度差発電素子と、該温度差発電素子からの熱電力を電源供給可能とする電源制御回路と、該電源制御回路または該温度差発電素子から供給された電力値が基準電力値に達したことを判定して該充電制御回路を起動する起動判定手段とを有する充電制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の充電制御装置において、
前記起動判定手段は、前記太陽電池が光を受けて発電する際に発生する該太陽電池自体の発熱を変換した熱電力または、該熱電力が前記電源制御回路を介した電力が基準電力値に達して安定化するまで待機し、該熱電力または該電源制御回路からの電力が基準電力値に達したことを判定して、該太陽電池および該電源制御回路から前記充電制御回路への出力電力をオン／オフする第２スイッチ手段および第３スイッチ手段をそれぞれオフからオンするスイッチ制御信号を出力すると共に、該充電制御回路を起動する第４判定手段を有する充電制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜３、６および１０のいずれかに記載の充電制御装置において、
前記太陽電池が複数枚設けられ、該複数枚の太陽電池のそれぞれと前記充電制御回路との間に各スイッチ手段がそれぞれ設けられており、
前記起動判定手段は、該複数枚の太陽電池のそれぞれの発電駆動の有無を検出し、発電駆動していないと判定された太陽電池と該充電制御回路との間のスイッチ手段を遮断制御する充電制御装置。
【請求項１３】
光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を前記充電制御回路により電力保持手段に充電制御する請求項１〜３のいずれかに記載の充電制御装置であって、該太陽電池の発電量をより効率よく充電するべく、
該太陽電池が複数枚設けられ、該複数の太陽電池からの各出力電流を該太陽電池毎に基準電流値に達したかどうかの判定を行い、該基準電流値に達したことを判定して、当該基準電流値に達した太陽電池の出力端のみを該充電制御回路に接続して該充電制御回路を起動するように制御する起動判定手段を有する充電制御装置。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の充電制御装置において、
前記充電制御回路は、前記起動判定手段による充電制御が開始されると起動状態が保持される充電制御装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の充電制御装置において、
前記複数枚の太陽電池のそれぞれと前記充電制御回路との間に各スイッチ手段がそれぞれ設けられており、前記起動判定手段は、該複数枚の太陽電池のそれぞれの発電駆動の有無を検出し、前記基準電流値に達せずに発電駆動していないと判定された太陽電池と該充電制御回路との間のスイッチ手段を遮断制御する充電制御装置。
【請求項１６】
請求項１２または１５に記載の充電制御装置において、
前記発電駆動していない太陽電池に対する充電制御停止条件を、前記太陽電池からの出力電流を監視して当該出力電流が所定期間の間に基準電流値に達しない時点とする充電制御装置。
【請求項１７】
請求項１２または１５に記載の充電制御装置において、
前記充電制御回路の充電制御が開始された後の充電制御停止条件を、該充電制御回路から太陽電池側への逆流電流が検出された時点とする充電制御装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の充電制御装置において、
前記複数の太陽電池に対する複数の起動判定のうちの少なくとも一つの起動判定が検出されたときに前記充電制御回路を起動する充電制御装置。
【請求項１９】
請求項１３に記載の充電制御装置において、
前記複数の太陽電池からの出力電流の総和が充電制御可能電流と設定されている起動判定規定値としての基準電流値に達したことを判定して前記充電制御回路を起動する充電制御装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の充電制御装置において、
前記複数の太陽電池の各出力電流間の各差分を比較し、該各差分が所定値に達した場合に、該発電量の低い太陽電池は前記充電制御回路との接続を遮断し、かつ前記基準電流値と比較する出力電流の総和から、当該発電量の低い太陽電池の発電量を除くように制御する充電制御装置。
【請求項２１】
光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を前記充電制御回路により電力保持手段に充電制御する請求項１〜３のいずれかに記載の充電制御装置であって、該太陽電池の発電量をより効率よく充電するべく、
該太陽電池の出力端と基準電位間に設けられた出力電流のモニタ回路と、該モニタ回路で検出された出力電流が基準電流値に達したことを判定して、該太陽電池の出力端と該充電制御回路を連結しかつ該モニタ回路のインピーダンスを増加させると共に、該充電制御回路を起動させる第５判定手段とを有する充電制御装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の充電制御装置において、
前記第５判定手段は、前記充電制御回路の負荷が軽くなることによって前記太陽電池の出力電圧が該充電制御回路の入力レンジ以上の電圧まで上昇する場合は前記モニタ回路のインピーダンスを低下させて該太陽電池の出力電圧を抑制する充電制御装置。
【請求項２３】
光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を前記充電制御回路により電力保持手段に充電制御する請求項１〜３のいずれかに記載の充電制御装置であって、該太陽電池の発電量をより効率よく充電するべく、
該太陽電池の出力端子と低電位端子間に接続される第１のスイッチＳＷ１と、該太陽電池の出力端子と該太陽電池からの電力を取り出す該充電制御回路との間に接続された第２のスイッチＳＷ２と、該第２のスイッチＳＷ２に流れる電流量が設定されている起動判定設定値に等しいかまたはそれ以上になったときに該充電制御回路の起動制御を行う起動判定手段と、該充電制御回路の出力端と第１の電力保持デバイスの間に接続されている第３のスイッチＳＷ３と、該充電制御回路の入力端子と該第１の電力保持デバイスの間に接続されている第４のスイッチＳＷ４と、該充電制御回路の出力端子と第２の電力保持デバイスの間に接続されている第２電力保持デバイス用の充電器と、該第２電力保持デバイス用の充電器の出力端子と該充電制御回路の入力端子間に接続されている第５のスイッチＳＷ５とを有する充電制御装置であって、
該起動判定手段は、該太陽電池からの第１の電力保持デバイスに電力充電を行う場合には、該第２のスイッチＳＷ２および該第３のスイッチＳＷ３を短絡し、残りのスイッチＳＷ４〜ＳＷ６の開放を行い、また、該第２の電力保持デバイスに充電を行う場合は、該充電器を起動し、該第１の電力保持デバイスとの並列充電するかまたは、該第２の電力保持デバイスのみへの充電の場合は、該第３のスイッチＳＷ３を開放して充電を行い、さらに、該太陽電池の電力が不十分と判断された場合には、該第２のスイッチＳＷ２を短絡、該充電制御回路を停止し、残りのスイッチを開放後、該第１の電力保持デバイスから第２の電力保持デバイスへの充電を行うように制御する充電制御装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の充電制御装置において、
前記起動判定手段は、前記第２の電力保持デバイスにメモリ効果が発生し、電力保持能力が低下した場合は、前記充電器を停止させ、第５のスイッチＳＷ５、第４のスイッチＳＷ４を短絡、残りのスイッチを開放し、該第２の電力保持デバイスに蓄えられている電力を、前記第１の電力保持デバイスに回生して深放電を行わせてメモリ効果解消と電力回生を行うように制御する充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池から発電される電力を２次電池またはスーパーキャパシタなどの電力保持デバイスに充電制御を行う充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の充電制御装置は、太陽電池から変動する電力を効率よく充電するための充電制御を行うものである。
【０００３】
図１３は、従来の充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。図１４は、光照射強度をパラメータとした太陽電池の出力電圧−出力電流特性を示す図である。
【０００４】
図１３において、従来の充電制御装置１００として、太陽電池１０１が光を受けて発電した電力を２次電池やスーパーキャパシタなどの電力機器１０３に充電する際に、電力機器１０３の充電効率を向上したり、電力機器１０３の種類に応じて要求される保護機能に適応した充電制御回路１０２が使用されている。
【０００５】
また、太陽電池１０１に代表される自然エネルギ充電器は、発電電力が自然エネルギによって大きく変動する。その変動する発電電力を最大限に取り出すために必要となる最大電力追従のＭＰＰＴ制御機能（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）もこの充電制御回路の仕様として求められる。なお、太陽光の照射強度に応じて太陽電池１０１の発電量は上昇する。この照射強度と電力カーブとの関係は図１４に示す通りである。
【０００６】
この充電制御回路１０２は、太陽電池１０１の電力を電力機器１０３（２次電池やスーパーキャパシタなど）に伝えるために準備されているデバイスであることから、その駆動電力は、太陽電池１０１から発電された電力のみで賄われるべきである。これが不可能な場合、充電制御中に電力機器１０３から充電制御回路１０２へ電力の逆流が発生し、逆に、電力が損なわれることになる。このことから、太陽電池１０１の発電電力が充電制御回路１０２の駆動電力以上であるかを判定する必要がある。この代表的な起動判定回路として、太陽電池出力電圧をモニタし、規定電圧まで上昇しているかどうかの判定を行うＵＶＬＯ（Ｕｎｄｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｌｏｃｋ  Ｏｕｔ）回路１０４が採用されている。これらの充電制御回路１０２およびＵＶＬＯ回路１０４により従来の充電制御装置１００が構成されている。
【０００７】
このＵＶＬＯ回路１０４は、一般的な電源ＩＣに多く採用されている起動判定回路である。一次電力源電圧（この場合は太陽電池出力電圧）が規定された電圧条件以上で起動する。なお、充電制御回路１０２が起動時に発生し得るコンデンサへの突入電流や、回路起動時のラッシュ電流でＵＶＬＯ観測電圧が変動することによって、起動→停止→起動などの連続する誤動作を防止するために、この判定電圧にヒステリシス機能を有しているものが多い。このＵＶＬＯ回路１０４については一般的に用いられており、特許文献１にも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３０６６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の太陽電池１０１の充電制御装置１００では、太陽電池１０１からの出力電圧をＵＶＬＯ回路１０４で監視して所定電圧以上になった時点で充電制御回路１０２を起動させるようになっているが、効率的にもコスト的にも普及率の高い結晶系の太陽電池１０１の出力電圧はバイポーラトランジスタやダイオードと同様に１セル当たり約−２ｍＶ／℃の負温度特性を有している。このため、起動可能な所定電圧に達しても、太陽電池１０１特有の光電変換による温度上昇のために出力電圧が低下してしまう。このように、温度によって太陽電池１０１の発電量に大きな差が生じ、しかも、天気による光量差によっても太陽電池１０１の発電量に１対１０程度の差が生じ、さらにこれにマージンを加えると、充電制御回路１０２が実際に動作できる動作電圧範囲がさらに限定されてしまう。これでは、太陽電池１０１の発電量をより効率よく用いることができないという問題を有していた。
【００１０】
より広範囲の温度条件で動作させるためには、太陽電池１０１の温度特性に比例するＵＶＬＯ回路１０４が必要となる。しかしながら、太陽電池１０１とこの充電制御回路１０２側の温度バラつきは同一素子ではないため、完全にキャンセルすることはできない。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、太陽電池の発電量をより効率よく充電することができる充電制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の充電制御装置は、光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、該太陽電池から基準電位への出力電流を監視し、その出力電流が基準電流値に達したことを判定して該充電制御回路を起動する起動判定手段を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
また、好ましくは、本発明の充電制御装置における基準電流値は、前記充電制御回路が駆動可能とする消費電流以上の電流である。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における起動判定手段は、前記太陽電池からの出力電流をモニタする電流モニタ部と、この電流モニタ部を基準電位側にオン／オフする第１スイッチ手段と、該太陽電池からの出力流を該電流モニタ部から該第１スイッチ手段を通して該基準電位側に流し、その出力電流をモニタ電流として監視し、該モニタ電流が基準電流値に達したことを判定して、該第１スイッチ手段をオフすると共に、該太陽電池から前記充電制御回路への出力電流をオン／オフする第２スイッチ手段をオフからオンにするスイッチ制御信号を出力しかつ、該充電制御回路を起動制御する第１判定手段とを有する。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における起動判定手段は、前記太陽電池からの出力電流をモニタする電流モニタ部と、この電流モニタ部を基準電位側にオン／オフする第１スイッチ手段と、該太陽電池からの出力流を該電流モニタ部から該第１スイッチ手段を通して該基準電位側に流し、その出力電流をモニタ電流値として監視し、該モニタ電流値が基準電流値に達したことを判定して、該第１スイッチ手段をオフすると共に、該太陽電池から前記充電制御回路への出力電流をオン／オフする第２スイッチ手段をオフからオンにするスイッチ制御信号を出力する第２判定手段と、該モニタ電流が所定電流に達した時点から所定時間遅延した遅延信号を起動制御信号として該充電制御回路に出力して該充電制御回路を起動制御するディレイ回路を有する。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置におけるモニタ電流が基準電流値に達した時点からの所定遅延時間は、前記モニタ電流が前記所定電流値に比べて、発電量の初期判定の状態で想定される温度上昇による発電量の低下が生じたとしても、十分に前記充電制御回路の駆動電力を賄える場合に、０に設定される。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置におけるモニタ電流が基準電流値に達した時点からの所定遅延時間は、発電量の初期判定の状態で想定される温度上昇による発電量の低下が生じて、前記充電制御回路の駆動電力を賄えない場合に、前記太陽電池自体の製品構造から決定される固定値である。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置におけるモニタ電流が基準電流値に達した時点からの所定遅延時間は、発電量の初期判定の状態で想定される温度上昇による発電量の低下が生じて、前記充電制御回路の駆動電力を賄えない場合に、周囲温度に応じて設定される可変値である。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置におけるモニタ電流が基準電流値に達した時点からの所定遅延時間は、前記太陽電池の表面温度上昇による電力変動の安定移行時間とする。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における太陽電池の表面温度上昇による電力変動の安定移行時間は、前記モニタ電流の変動時間である。
【００２１】
本発明の充電制御装置は、光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、該太陽電池が光を受けて発電する際に発生する該太陽電池自体の温度上昇値を検出する太陽電池温度情報検出手段を更に有し、該太陽電池から基準電位への出力電流を監視し、該出力電流と該温度上昇値とから算出される太陽電池発電電力量が基準発電電力量に達したことを判定して該充電制御回路を起動するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】
本発明の充電制御装置は、光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、該太陽電池が光を受けて発電する際に発生する該太陽電池自体の温度値または温度上昇値を検出する太陽電池温度情報検出手段と、その検出した温度値、温度上昇値またはこれから算出される太陽電池発電電力量が、基準温度値、基準温度上昇値または基準発電電力量に達したことを判定して該充電制御回路を起動する起動判定手段とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置において、前記基準温度値、前記基準温度上昇値または前記基準発電電力量は、前記充電制御回路が駆動可能とする消費電力量以上に前記太陽電池から出力電力値が得られる該太陽電池の温度値、温度上昇値または発電電力量である。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における起動判定手段は、前記太陽電池温度情報検出手段により検出した温度値、温度上昇値またはこれから算出される太陽電池発電電力量が基準温度値、基準温度上昇値または基準発電電力量に達したことを判定して前記充電制御回路を起動する第３判定手段とを有する。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における起動判定手段は、周囲温度情報を検出する周囲温度情報検出手段を更に有し、前記第３判定手段は、該周囲温度情報検出手段の周囲温度情報から判定基準値を調整し、その検出した温度値または温度上昇値、またはこれから算出される太陽電池発電電力量が、調整した判定基準値に達したことを判定して前記充電制御回路の充電制御を開始する。
【００２６】
本発明の充電制御装置は、光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、
光を受けて発電を行う太陽電池と放熱素子の間に設けられた温度差発電素子と、該温度差発電素子からの熱電力を電源供給可能とする電源制御回路と、該電源制御回路または該温度差発電素子から供給された電力値が基準電力値に達したことを判定して前記充電制御回路を起動する起動判定手段とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における起動判定手段は、前記太陽電池が光を受けて発電する際に発生する該太陽電池自体の発熱を変換した熱電力または、該熱電力が前記電源制御回路を介した電力が基準電力値に達して安定化するまで待機し、該熱電力または該電源制御回路からの電力が基準電力値に達したことを判定して、該太陽電池および該電源制御回路から前記充電制御回路への出力電力をオン／オフする第２スイッチ手段および第３スイッチ手段をそれぞれオフからオンするスイッチ制御信号を出力すると共に、該充電制御回路を起動する第４判定手段を有する。
【００２８】
本発明の充電制御装置は、本発明の上記充電制御装置において、前記太陽電池が複数枚設けられ、該複数枚の太陽電池のそれぞれと前記充電制御回路との間に各スイッチ手段がそれぞれ設けられており、前記起動判定手段は、該複数枚の太陽電池のそれぞれの発電駆動の有無を検出し、発電駆動していないと判定された太陽電池と該充電制御回路との間のスイッチ手段を遮断制御するであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
本発明の充電制御装置は、光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、該太陽電池が複数枚設けられ、該複数の太陽電池からの各出力電流を該太陽電池毎に基準電流値に達したかどうかの判定を行い、該基準電流値に達したことを判定して、当該基準電流値に達した太陽電池の出力端のみを前記充電制御回路に接続して該充電制御回路を起動するように制御する起動判定手段を有するであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における充電制御回路は、前記起動判定手段による充電制御が開始されると起動状態が保持される。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における複数枚の太陽電池のそれぞれと前記充電制御回路との間に各スイッチ手段がそれぞれ設けられており、前記起動判定手段は、該複数枚の太陽電池のそれぞれの発電駆動の有無を検出し、前記基準電流値に達せずに発電駆動していないと判定された太陽電池と該充電制御回路との間のスイッチ手段を遮断制御する。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における発電駆動していない太陽電池に対する充電制御停止条件を、前記太陽電池からの出力電流を監視して当該出力電流が所定期間の間に基準電流値に達しない時点とする。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における充電制御回路の充電制御が開始された後の充電制御停止条件を、該充電制御回路から太陽電池側への逆流電流が検出された時点とする。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における複数の太陽電池に対する複数の起動判定のうちの少なくとも一つの起動判定が検出されたときに前記充電制御回路を起動する。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における複数の太陽電池からの出力電流の総和が充電制御可能電流と設定されている起動判定規定値としての基準電流値に達したことを判定して前記充電制御回路を起動する。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における複数の太陽電池の各出力電流間の各差分を比較し、該各差分が所定値に達した場合に、発電量の多い太陽電池から発電量の低い太陽電池に電流が逆流する可能性があるため、該発電量の低い太陽電池は前記充電制御回路との接続を遮断し、かつ前記基準電流値と比較する出力電流の総和から、当該発電量の低い太陽電池の発電量を除くように制御する。
【００３７】
本発明の充電制御装置は、光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、該太陽電池の出力端と基準電位間に設けられた出力電流のモニタ回路と、該モニタ回路で検出された出力電流が基準電流値に達したことを判定して、該太陽電池の出力端と該充電制御回路を連結しかつ該モニタ回路のインピーダンスを増加させると共に、該充電制御回路を起動させる第５判定手段とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における第５判定手段は、前記充電制御回路の負荷が軽くなることによって前記太陽電池の出力電圧が該充電制御回路の入力レンジ以上の電圧まで上昇する場合は前記モニタ回路のインピーダンスを低下させて該太陽電池の出力電圧を抑制する。
【００３９】
本発明の充電制御装置は、光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、
該太陽電池の出力端子と低電位端子間に接続される第１のスイッチＳＷ１と、該太陽電池の出力端子と該太陽電池からの電力を取り出す該充電制御回路との間に接続された第２のスイッチＳＷ２と、該第２のスイッチＳＷ２に流れる電流量が設定されている起動判定設定値に等しいかまたはそれ以上になったときに該充電制御回路の起動制御を行う起動判定手段と、該充電制御回路の出力端と第１の電力保持デバイスの間に接続されている第３のスイッチＳＷ３と、該充電制御回路の入力端子と該第１の電力保持デバイスの間に接続されている第４のスイッチＳＷ４と、該充電制御回路の出力端子と第２の電力保持デバイスの間に接続されている第２電力保持デバイス用の充電器と、該第２電力保持デバイス用の充電器の出力端子と該充電制御回路の入力端子間に接続されている第５のスイッチＳＷ５とを有する充電制御装置であって、該起動判定手段は、該太陽電池からの第１の電力保持デバイスに電力充電を行う場合には、該第２のスイッチＳＷ２および該第３のスイッチＳＷ３を短絡し、残りのスイッチＳＷ４〜ＳＷ６の開放を行い、また、該第２の電力保持デバイスに充電を行う場合は、該充電器を起動し、該第１の電力保持デバイスとの並列充電するかまたは、該第２の電力保持デバイスのみへの充電の場合は、該第３のスイッチＳＷ３を開放して充電を行い、さらに、該太陽電池の電力が不十分と判断された場合には、該第２のスイッチＳＷ２を短絡、該充電制御回路を停止し、残りのスイッチを開放後、該第１の電力保持デバイスから第２の電力保持デバイスへの充電を行うように制御するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明の充電制御装置における起動判定手段は、前記第２の電力保持デバイスにメモリ効果が発生し、電力保持能力が低下した場合は、前記充電器を停止させ、第５のスイッチＳＷ５、第４のスイッチＳＷ４を短絡、残りのスイッチを開放し、該第２の電力保持デバイスに蓄えられている電力を、前記第１の電力保持デバイスに回生して深放電を行わせてメモリ効果解消と電力回生を行うように制御する。
【００４１】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００４２】
本発明においては、光を受けて発電を行う太陽電池からの電力を充電制御回路により電力保持手段に充電制御する充電制御装置において、太陽電池から基準電位への出力電流を監視し、その出力電流が所定電流に達したことを判定して充電制御回路を起動する起動判定手段を有する。
【００４３】
これによって、起動判定手段が、従来のように太陽電池からの大きく変化する不安定な出力電圧を監視するのではなく、太陽電池から出力電流を流し、その大きく変化しない出力電流が充電制御回路の消費電流以上であることを検出したことを判定して充電制御回路を起動するので、従来のように出力電圧を監視する場合に比べてより精度よく充電制御回路を起動することが可能となる。これによって、太陽電池の発電量をより効率よく充電することが可能となる。
【発明の効果】
【００４４】
以上により、本発明によれば、起動判定手段が、従来のように太陽電池からの大きく変化する不安定な出力電圧を監視するのではなく、太陽電池から出力電流を流し、その大きく変化しない出力電流が充電制御回路の消費電流以上であることを検出して充電制御回路を起動するため、太陽電池の発電量だけで充電制御回路を動作する条件で、出力電圧を監視する場合に比べてより精度よく充電制御回路を起動することができる。これによって、太陽電池の発電量をより効率よく電力機器に充電して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態１における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図２】光照射強度をパラメータとした太陽電池の出力電圧−出力電流特性を示す図である。
【図３】本発明の実施形態２における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図４】図３の判定回路およびディレイ回路の詳細構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施形態３における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態４における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施形態５における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図８】図７の判定回路の第１構成例を示すブロック図である。
【図９】図７の判定回路の第２構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態６における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１０の充電制御装置における太陽電池出力電圧Ｖｉｎを示す図である。
【図１２】本発明の実施形態７における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図１３】従来の充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【図１４】光照射強度をパラメータとした太陽電池の出力電圧−出力電流特性を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態８における充電制御装置の要部構成例（その１）を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施形態８における充電制御装置の要部構成例（その２）を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施形態８における充電制御装置の要部構成例（その３）を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施形態８における充電制御装置の要部構成例（その４）を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施形態８における充電制御装置の要部構成例（その５）を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施形態８における充電制御装置の要部構成例（その６）を示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施形態８における充電制御装置の要部構成例（その７）を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下に、本発明の充電制御装置の実施形態１〜６について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４７】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００４８】
図１において、本実施形態１の充電制御装置１１は、光を受けて発電を行う太陽電池１からの発電電力を、２次電池やスーパーキャパシタなどの電力保持手段としての電力機器２に対して充電制御を行う充電制御回路３と、太陽電池１から基準電位としてのＧＮＤ電位への出力電流を監視し、その出力電流が所定電流に達したことを判定して充電制御回路３を起動する起動判定手段としての起動判定回路４とを有している。
【００４９】
このように、本実施形態１の充電制御装置１１では、周囲温度による影響を低減するために、起動判定回路４が、大きく変化する太陽電池１の出力電圧を監視するのではなく、太陽電池１からＧＮＤ電位への最大出力電流を流し、その出力電圧に比べて大きく変化しない出力電流を監視し、その出力電流が所定値以上を検出した時点で充電制御回路３を起動する。太陽電池１は、光が当たったときの電流量が最大でその後は発熱してどんどん落ちてゆくものの、電流量はそれほど大きな変化はなく安定しているが、出力電圧は０から大きく変化して安定化しないため、出力電圧を監視するのではなく出力電流を監視する。この場合に、充電制御回路３が駆動可能とする消費電流以上に出力電流がなった時点で起動判定回路４が充電制御回路３を起動させるように制御すればよい。太陽電池１の出力電圧は上下に発振状態になって安定化しない虞もある。
【００５０】
起動判定回路４は、太陽電池１からＧＮＤ側に流れる出力電流をモニタするための抵抗成分やカレントミラー手段などの電流モニタ部４１と、この電流モニタ部４１を基準電位としてのＧＮＤ側にオン／オフするための第１スイッチ手段としてのスイッチＳＷ１と、太陽電池１からの出力電流を電流モニタ部４１からスイッチＳＷ１を通してＧＮＤ端子側に流し、その出力電流をモニタ電流として監視し、そのモニタ電流が所定電流に達した時点で、スイッチＳＷ１をオフすると共に、太陽電池１から充電制御回路３への出力電流をオン／オフする第２スイッチ手段としてのスイッチＳＷ２をオンするスイッチ制御信号を出力しかつ、充電制御回路３を起動制御する第１判定手段としての判定回路４２とを有している。
【００５１】
以上のように、太陽電池１の出力端子に充電制御回路３と起動判定回路４とを並列に接続し、充電制御回路３の出力側には、リチウムイオン２次電池やスーパーキャパシタに代表される電力保持手段としての電力機器２が接続されている。起動判定回路４は、太陽電池１の出力端子と低電位端子（基準電位端子）、例えばＧＮＤ端子との間に設置されており、充電制御回路３の動作が停止している状態、即ち、太陽電池１の発電電圧が十分に上がっていない状態では、太陽電池１からの出力電流をスイッチＳＷ１を介してＧＮＤ端子側に短絡して流している。太陽電池１の出力電力カーブとしては、図２に示す起動判定領域がこれに相当する。
【００５２】
図２に示すように、太陽電池１からの出力電流は、太陽電池１に照射される光量（照射強度）に比例して増加する。充電制御回路３の消費電流は、ある程度想定される値であり、この必要な電流量が太陽電池１の出力電流によって供給が可能であるかどうかの起動判定電流が、以下の計算式によって算出できる。
【００５３】
起動判定電流  ＝（制御回路消費電流×昇圧比）÷変換効率÷ＭＰＰＴ比率
ここで、ＭＰＰＴ比率＝ＭＰＰＴ時の太陽電池出力電流÷モニタ時の太陽電池出力電流
以上により、本実施形態１によれば、起動判定回路４が、太陽電池１からの不安定な出力電圧を監視するのではなく、太陽電池１からＧＮＤ電位への最大出力電流を流し、その出力電流が充電制御回路３の消費電流以上であることを検出して充電制御回路３を起動するため、太陽電池の発電量だけで充電制御回路３を動作する条件で、出力電圧を監視する場合に比べてより精度よく充電制御回路３を起動させることができる。これによって、太陽電池の発電量をより効率よく電力機器２に充電して用いることができる。
【００５４】
なお、本実施形態１では、特に説明しなかったが、太陽電池１が発電する際には、ゆっくりと時間をかけて照射強度に応じて太陽電池１自体が摂氏１０〜４０度ほど発熱する。このため、充電制御回路３および起動判定回路４自体に周囲温度に対する補正を行うためには太陽電池１の近傍に該当回路の配置が必須となり、アプリケーションの設計自由度を大きく損なってしまう。また、太陽電池１の出力電流は出力電圧に比べて、照射強度つまり発電電力に顕著に反応するため、起動判定には適しているが、やはりこの太陽電池１と充電制御回路３の温度差の影響を大きく受けることになる。
【００５５】
なお、本実施形態１では、特に説明しなかったが、太陽電池１が発電中、太陽電池１自体がゆっくりと温度上昇する。太陽電池１の発電量と温度は反比例の関係にあるため、太陽電池１の発電電力が充電制御回路３の駆動可能電力と判定された後に、太陽電池１の温度上昇後、太陽電池１の発電量が減ることにより、充電制御回路３の駆動が維持できなくなる可能性がある。この現象は、充電制御回路３の起動、停止を繰り返す異常動作を発生する可能性があるため、防止しなくてはならない。このため、判定回路４２の出力判定信号に対して、この太陽電池１の温度上昇期間、充電制御回路３の起動を行わないように、遅延時間を設けるディレイ回路を搭載した場合について、次の実施形態２で詳細に説明する。
【００５６】
（実施形態２）
上記実施形態１では、太陽電池１からＧＮＤ電位への出力電流（発電量）をモニタ電流として監視し、そのモニタ電流が充電制御回路３の消費電流以上であることを検出した時点で充電制御回路３を起動する場合について説明したが、本実施形態２では、上記実施形態１の場合に加えて、検出したモニタ電流が所定電流値に達した時点から所定時間遅延した後に充電制御回路３を起動する場合について説明する。
【００５７】
図３は、本発明の実施形態２における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００５８】
図３において、本実施形態２の充電制御装置１２は、光を受けて発電を行う太陽電池１からの発電電力を、２次電池やスーパーキャパシタなどの電力保持手段としての電力機器２に対して充電制御を行う充電制御回路３と、太陽電池１からＧＮＤ側に流れる出力電流を監視し、その出力電流が所定電流値に達した時点から所定時間遅らせて充電制御回路３を起動する起動判定回路４Ａとを有している。この場合の所定電流値とは、充電制御回路３が駆動可能とする消費電流以上に電流値である。
【００５９】
起動判定回路４Ａは、太陽電池１からの出力電流をモニタするための抵抗成分やカレントミラー手段などの電流モニタ部４１と、この電流モニタ部４１を基準電位（または低電位）としてのＧＮＤ側にオン／オフするための第１スイッチ手段としてのスイッチＳＷ１と、太陽電池１からの出力電流を出力電流端子４１からスイッチＳＷ１を通してＧＮＤ端子側に流し、その出力電流をモニタ電流として監視し、そのモニタ電流が所定電流値に達した時点で、スイッチＳＷ１をオフすると共に、太陽電池１から充電制御回路３への出力電流をオン／オフする第２スイッチ手段としてのスイッチＳＷ２をオフからオンするスイッチ制御信号を出力する第２判定手段としての判定回路４２Ａと、そのモニタ電流が所定電流に達した時点から所定時間遅延した遅延信号を充電制御回路３に出力して充電制御回路３を起動するディレイ手段としてのディレイ回路４３とを有している。
【００６０】
太陽電池１の温度上昇安定時間は、太陽電池モジュールの構造・形状によって決定することが多く、このため、この条件から決定するディレイ時間（モニタ電流が所定電流に達した時点からの所定遅延時間）は、太陽電池１自体の製品構造から決定される。
【００６１】
図４は、図３の判定回路４２Ａおよびディレイ回路４３の詳細構成を示すブロック図である。
【００６２】
図４において、判定回路４２Ａは、周囲温度や出力負荷などの環境条件値を設定して出力する環境条件出力部４２１と、環境条件出力部４２１からの環境条件値に応じて判定基準レベルを調整して出力する判定基準出力部４２２と、電流モニタ部４１からのモニタ信号の信号レベルと判定基準出力部４２２からの判定基準レベルとを比較し、モニタ信号の信号レベルが判定基準レベルを超えた場合に、モニタ信号の信号レベルと判定基準レベルとの差に応じた判定信号を出力する比較器４２３と、発電量を示すモニタ信号および環境条件値に応じてディレイ時間を調整するディレイ調整部４２４とを有している。
【００６３】
環境条件出力部４２１では、寒い日（例えば摂氏−１０度）と暑い日（例えば摂氏３０度）では同じような照射強度で太陽電池１自体の熱容量も同じであっても、発電に対する温度の上がり率が異なることから、温度計などでチップ周囲温度を検出し、その検出した周囲温度に応じて判定基準レベルを調整するように環境条件値を設定する。
【００６４】
判定基準出力部４２２は、太陽電池１の発電量によって充電制御回路３が駆動可能かどうかを判定する判定基準レベルを出力可能に有しているが、周囲温度や出力負荷などの環境条件によって充電制御回路３の消費電流が変動する場合は、判定基準出力部４２２にも環境条件出力部４２１から環境条件情報を与えて出力判定基準レベルを変動させている。また、太陽電池１からの出力電力によっては、充電制御回路３の損失も変動する場合はこの環境条件情報も出力判定基準レベルの変動に利用する。
【００６５】
ディレイ調整部４２４は、太陽電池１の発電量によって上昇する温度量が変動するため、太陽電池１の発電量を示すモニタ信号に応じてこのディレイ時間を調節すると共に、環境条件出力部４２１からの環境条件値に応じてディレイ時間を調整するように遅延信号を出力する。ディレイ調整部４２４から出力される遅延時間は、太陽電池１本体の熱容量によって決まるというものの、例えば摂氏−１０度から摂氏２０度だけ温度が上がるのと、摂氏２０度から摂氏２０度だけ温度が上がるのとで遅延時間を異ならせることにより、充電制御回路３の起動時間を寄り正確に早めることができて充電効率を向上させることができる。
【００６６】
比較器４２３は、モニタ信号の信号レベルが判定基準レベルを超えた時点で、モニタ信号の信号レベルと判定基準レベルとの差に応じた判定信号を出力するが、ディレイ回路４３では、これを受けて、モニタ信号の信号レベルと判定基準レベルとの差が十分に大きい第１所定値（第１所定値を含む）よりも大の場合に、判定信号出力時点、即ち、遅延時間が「０」で起動制御信号を充電制御回路３に出力して充電制御回路３を起動させる。つまり、比較器４２３においてモニタ電流が所定電流に達した時点からの所定遅延時間は、モニタ電流値が所定電流値に比べて、発電量の初期判定の状態で想定される温度上昇による発電量の低下が生じたとしても、十分に充電制御回路３の駆動電力を賄える場合には、０に設定する。
【００６７】
また、ディレイ回路４３は、モニタ信号の信号レベルと判定基準レベルとの差が第２所定値（第２所定値を含む）〜第１所定値（第１所定値は含まず）の範囲で、判定回路４２Ａからの判定信号が出力された時点から固定値の所定時間遅延した後に起動制御信号を充電制御回路３に出力する固定ディレイ部４３１を選択駆動させる。比較器４２３においてモニタ電流が所定電流に達した時点からの所定遅延時間は、太陽電池自体の熱容量を反映した製品構造から決定される。
【００６８】
さらに、ディレイ回路４３は、モニタ信号の信号レベルと判定基準レベルとの差が０〜第２所定値（第２所定値は含まず）の範囲で、判定回路４２Ａからの判定信号が出力された時点から、ディレイ調整部４２４からの遅延信号に応じて起動制御信号を出力する可変ディレイ部４３２を選択駆動させる。
【００６９】
上記構成により、まず、比較器４２３により、太陽電池１からの出力電流に対応した電流モニタ部４１からのモニタ信号の信号レベルを、判定基準出力部４２２からの基準レベルと比較する。
【００７０】
次に、比較器４２３においてこの判定条件を満たすと、比較器４２３からの判定信号がディレイ回路４３に出力され、ディレイ回路４３を介して充電制御回路３に起動制御信号を出力する。これによって、充電制御回路３が起動して、太陽電池１からの電力が電力機器２に充電されて利用される。
【００７１】
このとき、モニタ信号の信号レベルと判定基準レベルとの差が十分に大きい場合に、判定信号出力時点、即ち、遅延時間が「０」で起動制御信号を充電制御回路３に出力して充電制御回路３を起動させる。即ち、発電量の初期判定の状態で想定される温度上昇による発電量の低下が生じたとしても、十分、充電制御回路３の駆動電力をまかなえる場合には、この起動制御信号の遅延時間をキャンセルし、少しでも長く充電を行う。これによって、効果的な発電電力からの充電量を増加することができる。
【００７２】
また、太陽電池１の温度上昇期間、充電制御回路３の起動を行わないように、固定ディレイ部４３１や可変ディレイ部４３２により、判定回路４２Ａからの判定信号が出力された時点から遅延時間を設けたため、充電制御回路３の起動、停止を繰り返す発電初期の異常動作を防止することができる。
【００７３】
したがって、本実施形態２によれば、光を受けて発電する太陽電池１からの出力電流とこの発電電力を取り扱う上で発生し得る駆動損失および温度条件などの使用環境によって変動し得る自己消費電流を考慮した充電制御駆動消費電流を基準とした起動判定規定値とを比較し、太陽電池１から発電電力のみで充電制御が可能と判断された時を起点として一定時間の遅延後に充電制御を開始する。これにより、充電制御回路起動後に太陽電池１の発熱を原因とする充電制御回路３の起動、停止を繰り返す誤動作を良好に防止することができる。
【００７４】
なお、本実施形態１、２では、特に説明しなかったが、充電制御回路３の起動後、スイッチＳＷ１が開放されるため、モニタ信号ラインは太陽電池１の状態をモニタできない。このため、充電制御回路３の起動後は、判定回路４２の出力は、モニタ信号の状態に関わらず、充電制御回路３の動作制御状態を保持し、充電停止については、太陽電池１→充電制御回路３→電力機器２へ供給される電流量によって停止判定を行う。具体的な方式としては、太陽電池１と充電制御回路３間に流れる電流量から充電制御回路３の駆動可能電流に十分な電流であるかどうか判定する方法や、電力機器２から充電制御回路３へ充電電流が逆流していないかどうかを判定する方法などがある。また、充電制御回路３から電力機器２へ流れる電流がなくなった場合は、電力機器２自体の容量分充電が完了していることになるため、これを停止判定基準とした場合は、太陽電池１の発電量以外にも停止要因が追加される。
【００７５】
なお、本実施形態２では、特に説明しなかったが、電流モニタ部４１からのモニタ電流が所定電流に達した時点からの所定遅延時間は、太陽電池１の表面温度上昇による電力変動の安定移行時間とし、この安定移行時間は、そのモニタ電流値の変動時間である。
【００７６】
（実施形態３）
上記実施形態１，２では、太陽電池１からの出力電流量をモニタ電流として監視し、そのモニタ電流に基づいて充電制御回路３を起動する場合について説明したが、本実施形態３では、太陽電池１の温度上昇分を検出し、検出した太陽電池１の温度上昇分に基づいて充電制御回路３を起動する場合について説明する。
【００７７】
図５は、本発明の実施形態３における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００７８】
図５において、本実施形態３の充電制御装置１３は、光を受けて発電を行う太陽電池１からの発電電力を、２次電池やスーパーキャパシタなどの電力保持手段としての電力機器２に対して充電制御を行う充電制御回路３と、太陽電池１が光を受けて発電する際に発生する太陽電池１自体の温度上昇値を検出し、その検出した温度上昇値が基準温度上昇値に達した時点で該充電制御回路３の充電制御を開始する起動判定手段としての起動判定回路４Ｂとを有している。この場合の基準温度上昇値とは、充電制御回路３が駆動可能とする消費電流以上に太陽電池１から出力電流値が得られる温度上昇値である。
【００７９】
起動判定回路４Ｂは、周囲温度情報を検出する周囲温度情報検出手段としての温度センサ４４と、太陽電池１が光を受けて発電する際に発生する太陽電池１自体の温度を電気信号に変換する太陽電池温度情報検出手段としての温度センサ５１からの太陽電池温度情報として所定時間当たりの太陽電池１自体の温度上昇値を検出し、温度センサ４４の周囲温度情報から判定基準レベルとしての基準温度上昇値を調整し、その検出した温度上昇値が、調整した基準温度上昇値に達した時点で、太陽電池１から充電制御回路３への出力電流をオン／オフする第２スイッチ手段としてのスイッチＳＷ２をオフからオンするスイッチ制御信号を出力すると共に、充電制御回路３の充電制御を開始する第３判定手段としての判定回路４２Ｂとを有している。
【００８０】
温度センサ５１は、太陽電池１の温度上昇を最も検出し易い位置、例えば太陽電池１の裏側中央部に配置されており、太陽電池１の発電初期段階の単位時間当たりの温度上昇分を検出することができる。
【００８１】
温度センサ４４は、太陽電池１自体の発熱の影響が及ばない位置に設けられ、ピエゾ素子などで構成されて、太陽電池１自体から離れた起動判定回路４ＢのＩＣチップ内に設けられている。寒い日（例えば摂氏−１０度）と暑い日（例えば摂氏３０度）では同じような照射強度で太陽電池１自体の熱容量も同じであっても、発電に対する温度の上がり率が異なることから、温度センサ４４でＩＣチップ温度を検出し、その検出した周囲温度に応じて判定基準レベルとしての基準温度上昇値を調整する。
【００８２】
したがって、本実施形態３によれば、太陽電池１本体の温度上昇分のみを抽出することが可能となり、太陽電池１本体の温度上昇分を考慮したより精度のよい充電制御回路３の起動判定を行うことができる。この温度上昇値に基づく充電制御回路３の起動判定は、太陽電池１本体が大きいものでは、温度上昇に数分かかるので、時間的に余裕があるものにこの方式を用いるのがよい。
【００８３】
なお、本実施形態３では、起動判定回路４Ｂは、検出した温度上昇値を基準温度上昇値と直に比較して、検出した温度上昇値が基準温度上昇値に達した時点で充電制御回路３の充電制御を開始するように構成したが、これに限らず、起動判定回路４Ｂの変形例の起動判定回路４Ｂ１は、検出した温度上昇値から算出される太陽電池発電電力量が基準発電電力量に達した時点で充電制御回路３の充電制御を開始するように構成してもよい。この場合の基準発電電力量は、充電制御回路３が駆動可能とする消費電力量以上に太陽電池１から出力電力値が得られる発電電力量である。
【００８４】
起動判定回路４Ｂ１は、周囲温度情報を検出する周囲温度情報検出手段としての温度センサ４４と、太陽電池１が光を受けて発電する際に発生する太陽電池１自体の温度を電気信号に変換する太陽電池温度情報検出手段としての温度センサ５１からの太陽電池温度情報から太陽電池１自体の温度上昇値を検出し、温度センサ４４の周囲温度情報から判定基準レベルとしての基準発電電力量を調整し、その検出した温度上昇値から算出される太陽電池発電電力量が、その調整した基準発電電力量に達した時点で、太陽電池１から充電制御回路３への出力電流をオン／オフする第２スイッチ手段としてのスイッチＳＷ２をオフからオンするスイッチ制御信号を出力すると共に、充電制御回路３の充電制御を開始する第３Ａ判定手段としての判定回路４２Ｂ１とを有している。
【００８５】
上記構成により、太陽電池１に接続した温度センサ５１から得られる太陽電池温度情報を元に太陽電池発電量を計算により推察し、判定回路４２Ｂ１によって起動判定を行う。この場合、太陽電池１自体の発熱の影響が及ばない位置に置いた温度センサ４４からの周辺温度情報も合わせて判定回路４２Ｂ１に入力することによって、基準となる正確な太陽電池１本体の温度上昇分のみを抽出することが可能となり、より精度のよい起動判定を行うことができる。この周辺温度情報の検出には、ピエゾ素子などの温度センサ４４の他に、制御回路内に配置されたＴ比例回路や、電力機器２付近に搭載されるフェールセーフ目的の温度センサなどを使用することができる。
【００８６】
要するに、起動判定回路４Ｂ１は、太陽電池１が光を受けて発電する際に発生する太陽電池１自体の温度と周囲温度との温度比から太陽電池１の発電によるより正確な発熱分の温度上昇のみを抽出し、そこから算出される太陽電池発電電力量が充電制御回路３の駆動電力量以上となったときに充電制御回路３の起動を行う。
【００８７】
更なる起動判定回路４Ｂ１の変形例としては、太陽電池１が光を受けて発電する際に発生する太陽電池１自体の温度を電気信号に変換する温度センサ５１を用いて太陽電池１自体の温度情報を抽出し、その電気信号から算出される太陽電池発電電力量が充電制御回路３の駆動電力量以上となったときに充電回路の起動を行うように構成してもよい。この場合の基準発電電力量は、充電制御回路３が駆動可能とする消費電力量以上に太陽電池から出力電力値が得られる発電電力量である。
【００８８】
起動判定回路４Ｂ１の更なる変形例は、太陽電池１が光を受けて発電する際に発生する太陽電池１自体の温度を電気信号に変換する太陽電池温度情報検出手段としての温度センサからの太陽電池温度情報から太陽電池１自体の温度値を検出し、その検出した温度値から算出される太陽電池発電電力量が基準発電電力量に達した時点で、太陽電池１から充電制御回路３への出力電流をオン／オフする第２スイッチ手段としてのスイッチＳＷ２をオフからオンするスイッチ制御信号を出力すると共に、充電制御回路３の充電制御を開始する第３Ｂ判定手段としての判定回路とを有している。
【００８９】
なお、本実施形態３では、特に説明しなかったが、太陽電池１が光を受けて発電する際に発生する太陽電池１自体の温度上昇値を検出する太陽電池温度情報検出手段を更に有し、太陽電池１から基準電位への出力電流を監視し、この出力電流とその温度上昇値とから算出される太陽電池発電電力量が基準発電電力量に達した時点で充電制御回路３を起動するようにしてもよい。この基準発電電力量は、充電制御回路３が駆動可能とする消費電力量以上に太陽電池１から出力電力値が得られる太陽電池１の発電電力量である。
【００９０】
（実施形態４）
本実施形態４では、太陽電池からの発熱を用いて熱発電した電力を充電制御回路３および後述する起動判定回路４Ｃの電源に用いる場合について説明する。
【００９１】
図６は、本発明の実施形態４における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００９２】
図６において、本実施形態４の充電制御装置１４は、光を受けて発電を行う太陽電池１Ａからの発電電力を、２次電池やスーパーキャパシタなどの電力保持手段としての電力機器２に対して充電制御を行う充電制御回路３と、太陽電池１Ａと放熱素子５３の間に設けられた温度差発電素子５２と、温度差発電素子５２からの熱電力を安定化して電源供給可能とする電源制御回路６と、電源制御回路６から供給された電力値が所定基準電力値に達した時点で充電制御回路３を起動する起動判定回路４Ｃとを有している。この場合の所定基準電力値とは、充電制御回路３が駆動可能とする消費電流以上に太陽電池１および温度差発電素子５２からの出力電力値に対応した値である。
【００９３】
起動判定回路４Ｃは、太陽電池１Ａが光を受けて発電する際に発生する太陽電池１Ａ自体の発熱を変換した熱電力が所定基準電力値に達して安定化するまで待機し、熱電力が所定基準電力値に達した時点で、太陽電池１および電源制御回路６から充電制御回路３への出力電力をオン／オフする第２スイッチ手段および第３スイッチ手段としてのスイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ３をそれぞれオフからオンするスイッチ制御信号を出力すると共に、充電制御回路３の充電制御を開始する第４判定手段としての判定回路４２Ｃとを有している。
【００９４】
このように、太陽電池１Ａが光を受けて発電する際に発生する太陽電池１Ａ自体の発熱を、温度差発電素子５２により電圧、電流または電力に変換し、その変換された電圧、電流または電力を、充電制御回路３の起動条件に用いると共に判定回路４２Ｃおよび充電制御回路３の駆動電力補助として利用している。温度差発電素子５２により、太陽電池１Ａ自体も冷やされて発電効率も良好になる。
【００９５】
上記構成により、太陽電池１と放熱素子５３との間に接続された温度差発電素子５２から、太陽電池１が発電する際に生じる発熱を利用して熱電力を取り出すことができる。この取り出された熱電力は、電源制御回路６によって出力電流の安定化を行い、起動判定回路４Ｃの判定回路４２Ｃに出力電流を入力する。
【００９６】
次に、起動判定回路４Ｃの判定回路４２Ｃが、太陽電池１Ａおよび温度差発電素子５２のいずれかまたはその合計の電力が充電制御回路３の駆動可能な電力になっていると判断した後に、即ち、温度差発電素子５２からの熱電力を電源制御回路６を介して得た電力が所定基準電力値に達して安定化したと判断した時点で、スイッチＳＷ２およびスイッチＳＷ３をそれぞれオンすると共に、充電制御回路３に起動制御信号を出力する。
【００９７】
したがって、本実施形態３によれば、太陽電池１と放熱素子５３との間に接続された温度差発電素子５２から、太陽電池１が発電する際に生じる発熱を利用して熱電力を取り出すことができ、この熱電力を、充電制御回路３の起動条件に用いたり、判定回路４２Ｃおよび充電制御回路３の駆動電力補助として用いることができる。これによって、充電制御回路３の駆動をより早く立ち上げることができて、太陽電池１Ａの発電量をより効率よく充電することができる。
【００９８】
なお、本実施形態４では、温度差発電素子５２からの熱電力を電源制御回路６を介して得た電力が所定基準電力値に達して安定化した時点で、充電制御回路３を起動するように構成したが、これに限らず、温度差発電素子５２からの熱電力が起動判定回路４Ｃの入力レンジの適応範囲に入るような信号出力が可能であれば、温度差発電素子５２からの熱電力を、起動判定回路４Ｃの判定信号として直に用いてもよい。
【００９９】
（実施形態５）
本実施形態５では、複数枚の太陽電池が設けられ、複数枚の太陽電池の少なくともいずれかが何らかの影響で発電駆動していないときに、充電制御回路３からの電力の逆流を防止して効率のよい充電制御を行うために、発電駆動していない太陽電池を検出して充電制御回路３から遮断制御を行う場合について説明する。
【０１００】
図７は、本発明の実施形態５における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【０１０１】
図７において、本実施形態５の充電制御装置１５は、複数枚、ここでは２枚の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２が設けられ、太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２のそれぞれと充電制御回路３との間に各スイッチ手段としてのスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２がそれぞれ設けられている。このように、太陽電池１Ｄ１と太陽電池１Ｄ２が並列に接続されている状態で、太陽電池１Ｄ１に光が当たり、太陽電池１Ｄ２に影や雲さらには鳥などで光が当たっていないときは、発電していない太陽電池１Ｄ２側へ電流が流れ込んで、発電効率が低下してしまう。このため、それぞれの太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２に対して電流を観測し、個別に太陽電池１Ｄ１と充電制御回路３の間のスイッチＳＷ２１の開閉制御を行うと共に、太陽電池１Ｄ２と充電制御回路３の間のスイッチＳＷ２２の開閉制御を行う必要がある。
【０１０２】
起動判定回路４Ｄの判定回路４２Ｄは、太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２からの各出力電流が太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２毎に基準電流値に達したかどうかの判定を行い、基準電流値に達した時点で、その基準電流値に達した太陽電池の出力端のみを充電制御回路３に接続して充電制御回路３を起動するように制御する。判定回路４２Ｄは、複数の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２に対する起動判定が少なくとも一つ検出されたときに充電制御回路３を起動する。この場合に、充電制御回路３は、起動初期に、起動判定回路４Ｄによる充電制御が開始されると起動状態が保持されるようになっている。
【０１０３】
また、判定回路４２Ｄは、複数の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２からの出力電流の総和が、充電制御が可能な電流と設定されている起動判定規定値としての基準電流値に達した時点で充電制御回路３を起動する。この場合に、複数の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２の各出力電流間の各差分を比較し、各差分が所定値に達した場合に、発電量の多い太陽電池から発電量の低い太陽電池に電流が逆流する可能性があるため、発電量の低い太陽電池は充電制御回路３との接続をスイッチＳＷ２１，ＳＷ２２により遮断し、かつその基準電流値と比較する出力電流の総和から、当該発電量の低い太陽電池の発電量を除くように制御する。
【０１０４】
また、判定回路４２Ｄは、２枚の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２のそれぞれが発電駆動の有無を検出し、基準電流値に達しておらず、発電駆動していないと判定された太陽電池と充電制御回路３との間のスイッチを遮断制御する。
【０１０５】
例えば発電駆動していない太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２のいずれかに対する充電制御停止条件を、太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２からの出力電流を監視して当該出力電流が基準電流値（または充電制御停止用の低レベルの基準電流値）に達せず、所定時間経過した時点とする。また、充電制御回路３の充電制御が開始された後の充電制御停止条件を、充電制御回路３から太陽電池側への逆流電流を検出した時点とする。
【０１０６】
複数、ここでは二つの太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２を個別に観測し、それぞれのスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２の開閉制御を行う２種類の判定回路４２Ｄ１，４２Ｄ２の回路図を、図８と図９に示している。
【０１０７】
図８は、図７の判定回路４２Ｄの第１構成例を示すブロック図である。
【０１０８】
図８に示すように、太陽電池１Ｄ１からの出力電流をモニタするモニタ回路４２１’と、太陽電池１Ｄ２からの出力電流をモニタするモニタ回路４２２’とが設けられ、モニタ回路４２１’、４２２’により、充電制御回路３を駆動できる電力が太陽電池１Ｄ１、１Ｄ２で発電されているかどうかの比較検証をそれぞれ行ってハイレベルまたはローレベルのデジタル信号を出力する。このハイレベルまたはローレベルのデジタル信号は、スイッチＳＷ２１、Ｓｗ２２の制御に使用されると共に、論理回路４２３’（ここではＯＲゲート）に入力して、その後、その状態を保持するラッチ回路４２４’に入力する。このため、接続されているモニタ回路４２１’，４２２’のいずれかが条件を満たせば、判定回路４２Ｄ１からの出力により充電制御回路３を起動することができる。
【０１０９】
図９は、図７の判定回路４２Ｄの第２構成例を示すブロック図である。
【０１１０】
図９に示すように、太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２の各出力電流は演算回路４２５’に入力される。この演算回路４２５’は双方の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２の各発電電力の総和が充電制御回路３を駆動できるかどうかを判定する。これにより、より幅の広い発電範囲で充電作業が実現可能となる。ただし、発電電力の総和が充電制御回路３を駆動可能な電力となったとしても、それぞれの太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２に大幅な発電電力差がある場合には、高い発電側の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２の一方から低い発電側の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２の他方に電流が流れ込んで、結果的に、総発電量が低下する可能性があるため、以下の対策が必要となる。
【０１１１】
太陽電池１Ｄ１の発電量＞＞太陽電池１Ｄ２の発電量→スイッチＳＷ２１を短絡、スイッチＳＷ２２を開放する。
【０１１２】
太陽電池１Ｄ１の発電量＜＜太陽電池１Ｄ２の発電量→スイッチＳＷ２１を開放、スイッチＳＷ２２を短絡。
【０１１３】
上記制御の判定基準は、太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２の特性に影響するため、使用する太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２を観測して最適な設定が必要である。なお、充電制御回路３の起動後も、太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２はそれぞれ独立した発電量変化を発生するため、それぞれのスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２に逆流判定機能を設け、これを検知した際は、対象となるスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２を開放するように演算回路４２５による制御が為される。充電制御回路３の停止条件は前記の実施形態１〜４の場合と同じく、充電制御回路３側から入力されるが、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２の逆流判定が全てにおいて発生した場合にも、発電が行われないと判定できるため、演算回路４２５’→停止判定回路４２６’→ラッチ回路４２７’の停止条件も実施してもよい。
【０１１４】
したがって、本実施形態５によれば、複数の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２からの発電電力を効率よく充電制御することができる。この場合に、判定回路４２Ｄは、複数枚の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２のそれぞれが発電駆動の有無を検出し、基準電流値に達しておらず、発電駆動していないと判定された太陽電池と充電制御回路３との間のスイッチを遮断制御するため、発電していない太陽電池１Ｄ２側へ電流が流れ込んで発電効率が低下するのを防止することができる。
【０１１５】
（実施形態６）
本実施形態６では、充電制御回路３の負荷が軽くなった場合に、太陽電池１の出力電圧が上昇するが、太陽電池１の出力電圧が充電制御回路３の入力レンジ内に入るように可変抵抗群４５のインピーダンスを低下させる場合について説明する。
【０１１６】
図１０は、本発明の実施形態６における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【０１１７】
図１０において、本実施形態６の充電制御装置１６は、太陽電池１の出力端と基準電位出力端（ここではＧＮＤ電位出力端）間に設けられた出力電流のモニタ回路としての可変抵抗群４５（複数値）と、太陽電池１の出力端の電圧値と出力基準電圧値を比較して可変抵抗群４５のインピーダンスを制御可能とする比較器４６（差動増幅器）と、この可変抵抗群４５で検出された出力電流が基準電流値に達した時点で、太陽電池１の出力端と充電制御回路３とをスイッチＳＷ２を介して連結しかつ、出力基準電圧値を制御して可変抵抗群４５のインピーダンスを増加させると共に、充電制御回路３を起動させる判定手段としての判定回路４２Ｅとを有している。
【０１１８】
判定回路４２Ｅは、充電制御回路３の負荷が軽くなることによって太陽電池１の出力電圧が充電制御回路３の入力レンジ以上の電圧まで上昇する場合は、比較器４６で太陽電池１の出力端の電圧値と基準電圧値を比較してその出力端の電圧値が基準電圧値に達した時点から、充電制御回路３の入力レンジの範囲内に入るように可変抵抗群４５のインピーダンスを低下させることにより太陽電池１の出力電圧を抑制するようにしている。
【０１１９】
図１１は、図１０の充電制御装置における太陽電池出力電圧Ｖｉｎを示す図である。
【０１２０】
図１１に示すように、太陽電池１に光が照射されると、モニタ回路である可変抵抗群４５のインピーダンスによって太陽電池出力電圧Ｖｉｎが上昇していく。判定回路４２Ｅが起動条件を満たすと、可変抵抗群４５のインピーダンスが上昇すると共にスイッチＳＷ２が短絡され、充電制御回路３が起動し、電力機器２への充電が開始される。
【０１２１】
次に、充電制御回路３によってＭＰＰＴ制御が行われる間は、太陽電池１の出力電圧は一定電圧に固定される。しかしながら、電力機器２への充電が完了すると、電流が流れなくなるため、充電制御回路３の負荷が軽くなって、太陽電池１の電圧は上昇して、太陽電池１の開放電圧まで上昇する。この電圧上昇は、接続される充電制御回路３には広範囲の入力レンジが要求される。例えば１０直列の単結晶の太陽電池１では常温で無負荷条件では７Ｖ以上となり、負温度特性のため摂氏−２０度では８Ｖ近くまで電圧が上昇する。このため、５Ｖ耐圧の電源ＩＣでは耐圧以上の電圧となり、１０Ｖ系の耐圧を持つ電源ＩＣが必要となる。耐圧の高い電源ＩＣは能力的に低耐圧の電源ＩＣにチップ面積・特性が劣り、かつ高温で負荷電流が多く太陽電池１の出力電圧が低下する状態ではさらに特性劣化が顕著となる。
【０１２２】
この課題に対して、本実施形態６では、図１１に示すように、モニタ回路部に可変抵抗群４５を用いて、これに対する対策を行っている。この可変抵抗群４５は、待機状態から充電状態に移行すると、太陽電池１にとって高負荷となるため、高いインピーダンス状態が望ましいが、各回路構成の特性面・コスト面から低耐圧プロセスで充電制御回路３および起動判定回路４Ｅを実現するために、電流が流れなくなる低負荷状態では、太陽電池１からの出力電圧が上昇するが、太陽電池１からの出力電圧耐圧以上の電圧にならないように可変抵抗群４５のインピーダンスを低下して、電圧上昇を抑制することができる。このため、充電制御回路３の低耐圧化が可能となる。
【０１２３】
したがって、本実施形態６によれば、電力機器２への充電が完了して電流が流れなくなる充電制御回路３の低負荷時には、太陽電池１の出力電圧が上昇するが、太陽電池１の出力電圧が充電制御回路３の入力レンジ内に入るように可変抵抗群４５のインピーダンスを低下させることにより、太陽電池１の出力電圧の電圧上昇を抑制することができる。これによって、充電制御回路３の低耐圧化を実現することができる。
【０１２４】
（実施形態７）
本実施形態７では、電力保持手段としての電池のメモリ効果を改善するために回生させる場合について説明する。
【０１２５】
図１２は、本発明の実施形態７における充電制御装置の要部構成例を示すブロック図である。
【０１２６】
図１２において、本実施形態７の充電制御装置１７は、太陽電池１の出力端子と低電位端子（ここではＧＮＤ端子）間に接続される第１のスイッチＳＷ１と、太陽電池１の出力端子と太陽電池１からの電力を取り出す充電制御回路３との間に接続された第２のスイッチＳＷ２と、この第２のスイッチＳＷ２に流れる電流量が設定されている起動判定設定値（基準電流値）に等しいかまたはそれ以上になったときに充電制御回路３の起動制御を行う起動判定回路４Ｆと、充電制御回路３の出力端と第１の電力保持デバイス（Ｌｉ＋２次電池２３）の間に接続されている第３のスイッチＳＷ３と、充電制御回路３の入力端子と第１の電力保持デバイス（Ｌｉ＋２次電池２３）の間に接続されている第４のスイッチＳＷ４と、充電制御回路３の出力端子と第２の電力保持デバイス（ニッケル水素電池２２）の間に接続されている第２電力保持デバイス用の充電器２１と、第２電力保持デバイス用の充電器２１の出力端子と充電制御回路３の入力端子間に接続されている第５のスイッチＳＷ５と、充電制御回路３の出力端子とＵＳＢ２４との間に接続された第６のスイッチＳＷ６とを有している。
【０１２７】
この充電制御装置１７の起動判定回路４Ｆは、太陽電池１からの第１の電力保持デバイス（Ｌｉ＋２次電池２３）へ電力充電を行う際には、第２のスイッチＳＷ２および第３のスイッチＳＷ３を短絡し、残りのスイッチＳＷ４〜ＳＷ６の開放を行い、また、第２の電力保持デバイス（ニッケル水素電池２２）へ充電を行う場合は、第２の電力保持デバイス用の充電器２１を起動し、第１の電力保持デバイス（Ｌｉ＋２次電池２３）との並列充電するかまたは、第２の電力保持デバイス（ニッケル水素電池２２）のみへの充電の場合は、第３のスイッチＳＷ３を開放して充電を行い、さらに、太陽電池１の電力が不十分と判断された場合には、第２のスイッチＳＷ２を短絡、充電制御回路３を停止し、残りのスイッチを開放後、第１の電力保持デバイス（Ｌｉ＋２次電池２３）から第２の電力保持デバイス（ニッケル水素電池２２）への充電を行う。
【０１２８】
この充電制御装置１７の起動判定回路４Ｆは、第２の電力保持デバイス（ニッケル水素電池２２）にメモリ効果が発生し、電力保持能力が低下した場合は、第２電力保持デバイス用の充電器２１を停止させ、第５のスイッチＳＷ５、第４のスイッチＳＷ４を短絡、残りのスイッチを開放し、第２の電力保持デバイス（ニッケル水素電池２２）に蓄えられている電力を、第１の電力保持デバイス（Ｌｉ＋２次電池２３）へ回生して深放電を行い、メモリ効果解消と電力回生を行うようにしている。
【０１２９】
上記構成により、本実施形態７の充電制御装置１７では、太陽電池１の発電電力を一旦、Ｌｉ＋２次電池２３に蓄え、ＵＳＢ２４を介して携帯電話装置などのアプリケーションや汎用性の高いニッケル水素電池２２などの二次電池へ電力を供給することを想定している。ＵＳＢ２４への出力は、Ｌｉ＋２次電池２３から行う場合は、昇圧制御回路を介して行う。これは、Ｌｉ＋２次電池２３の電圧が３．２Ｖ〜４．２Ｖであるのに対して、ＵＳＢ２４の出力では、５Ｖと電位差があるためである。このＵＳＢ２４への経路放電の場合は、太陽電池１からの発電が実施されている場合では、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ６が短絡し、スイッチＳＷ３〜５が開放状態となる。回路的には、充電制御回路３、昇圧制御回路が駆動しており、充電器２１は停止する。
【０１３０】
また、太陽電池１が発電していない場合は、充電制御回路３を停止し、太陽電池１とＬｉ＋２次電池２３は電気的に接続されず、Ｌｉ＋２次電池２３に保持されている電力がそのまま直に、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ６から昇圧制御回路を介してＵＳＢ２４に放出される。
【０１３１】
太陽電池１が発電とニッケル水素電池２２への充電制御を同時に行っている場合は、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ５が短絡し、スイッチＳＷ２が開放状態とし、ニッケル水素電池２２への充電制御は充電器２１が制御を行う。このとき、ＵＳＢ経路である昇圧制御回路は停止していることが望ましい。太陽電池１とＬｉ＋２次電池２３は電気的に接続されず、Ｌｉ＋２次電池２３に保持されている電力がニッケル水素電池２２へ放出される。なお、ニッケル水素電池２２はメモリ効果という課題がある。これは、充電を繰り返すことによって見かけ上の電池容量が低下するという現象であり、これを放置するとニッケル水素電池２２へ蓄えられる電力量が低下してしまう。通常の現象が発生した場合は、ニッケル水素電池２２自体が接続される負荷デバイスによる深放電（電池の残電荷量がなくなるまで放電を行う）を実施するかまたは、充電器２１によく搭載されているリフレッシュ機能（この機能も深放電である）を用いる。この両手段とも、ニッケル水素電池２２へ蓄えられた電力は破棄され、損失となる。このため、本実施形態７では、その損失を低下すべくニッケル水素電池２２のメモリ効果を複雑な回路を追加せずに回生を行っている。
【０１３２】
この回生機構を有するリフレッシュ制御は、充電制御回路３によって行う。充電制御回路３には、太陽電池から効率よく電力を取り出すＭＰＰＴ機能を有しているが、このＭＰＰＴ機能は、太陽電池１から電流を取り出し、その際に変動する電圧を観測する方法が一般的である。これは、基本的には、電源制御としては「動的に変化する」カレントリミット機能として動作する。このため、充電制御回路３にとって電圧レベルが近ければ、ニッケル水素電池２２からの電力の取り出しとしても使用できる。ニッケル水素電池２２の１本当たりの電圧は、約１．２Ｖであり、最終放電電圧は約１Ｖである。これは太陽電池の２直列相当の充電制御システムとほぼ入力電圧レベルが等しい。一般的なニッケル水素電池２２の深放電が完了した場合、内部の保護スイッチによって出力が切り離されることが多い。このため、ＭＰＰＴ機能、つまり「動的に変化する」カレントリミット機能による保護機能によって制御を行い、メモリ効果を解消するために、深放電まで放電を行う。この際に、充電制御回路３はリチウムイオン２次電池（Ｌｉ＋２次電池２３）に太陽電池１からの充電と同じく充電を行う。この電力の回生によって電池特性向上に必要となる電力損失を大幅に低減することができる。この回生機構を有するリフレッシュ制御時は、太陽電池１からの電力供給、ニッケル水素電池２２への充電制御を切り離す。このため、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ４の開放、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ５の短絡となる。充電制御回路３、充電器２１は動作状態とする。
【０１３３】
したがって、本実施形態７によれば、第２の電力保持デバイス（ニッケル水素電池２２）にメモリ効果が発生し、電力保持能力が低下した場合、第５のスイッチＳＷ６および第３のスイッチＳＷ４を短絡し、残りのスイッチを開放して、第２の電力保持デバイス（ニッケル水素電池２２）に蓄えられている電力を、第１の電力保持デバイス（Ｌｉ＋２次電池２３）に回生して深放電を行い、メモリ効果解消と電力回生を行うことができる。この電力の回生によって電池特性向上に必要となる電力損失を大幅に低減することができる。
【０１３４】
なお、本実施形態７では、上記実施形態１を適用して、電力保持手段としての電池のメモリ効果を改善するために回生させる場合について説明したが、これに限らず、上記実施形態２〜６のいずれかに適用して、電力保持手段としての電池のメモリ効果を改善するために回生させてもよい。上記実施形態１〜７の少なくとも二つを適宜組み合わせることもできる。
【０１３５】
（実施形態８）
上記実施形態１、２および７では、図１、図３および図１２に示すように、太陽電池１からの出力電流が基準電流値に達したことを判定回路４２が判定して充電制御回路３を起動する起動判定回路４，４Ａおよび４Ｆについて説明した。上記実施形態３では、図５に示すように、太陽電池１で検出した温度値、温度上昇値またはこれから算出される太陽電池発電電力量が、基準温度値、基準温度上昇値または基準発電電力量に達したことを判定回路４２Ｂまたは４２Ｂ１が判定して充電制御回路３を起動する起動判定回路４Ｂまたは４Ｂ１について説明した。上記実施形態４では、図６に示すように、電源制御回路６または温度差発電素子５２から供給された電力値が基準電力値に達したことを判定回路４２Ｃが判定して充電制御回路３を起動する起動判定回路４Ｃについて説明した。上記実施形態５では、図７に示すように、複数の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２からの各出力電流を太陽電池毎に基準電流値に達したかどうかの判定を行い、基準電流値に達したことを判定回路４２Ｃが判定して、当該基準電流値に達した太陽電池の出力端のみを充電制御回路３に接続して充電制御回路３を起動するように制御する起動判定回路４Ｄについて説明した。上記実施形態６では、図１０に示すように、太陽電池１からの、モニタ回路で検出された出力電流が基準電流値に達したことを判定回路４２Ｅが判定して、太陽電池１の出力端と充電制御回路３を連結しかつモニタ回路のインピーダンスを増加させると共に、充電制御回路３を起動させる起動判定回路４Ｅについて説明した。
【０１３６】
上記実施形態１〜７に限らず、図１５、図１６および図２１に示すように、太陽電池１からの出力電流が基準電流値に達したことを検知回路４２または４２Ａが検知して充電制御回路３を起動する起動判定回路４，４Ａおよび４Ｆであってもよい。上記実施形態１，２，７の場合と、判定回路であるか検知回路であるかだけが異なっている。
【０１３７】
図１７に示すように、太陽電池１で検出した温度値、温度上昇値またはこれから算出される太陽電池発電電力量が、基準温度値、基準温度上昇値または基準発電電力量に達したことを検知回路４２Ｂまたは４２Ｂ１で検知して充電制御回路３を起動する起動検知回路４Ｂまたは４Ｂ１であってもよい。上記実施形態３の場合と、判定回路であるか検知回路であるかだけが異なっている。
【０１３８】
図１８に示すように、電源制御回路６または温度差発電素子５２から供給された電力値が基準電力値に達したことを検知回路４２Ｂまたは４２Ｂ１で検知して充電制御回路３を起動する起動検知回路４Ｃであってもよい。上記実施形態４の場合と、判定回路であるか検知回路であるかだけが異なっている。
【０１３９】
図１９に示すように、複数の太陽電池１Ｄ１，１Ｄ２からの各出力電流を太陽電池毎に基準電流値に達したかどうかの判定を行い、基準電流値に達したことを検知回路４２Ｄが検知して、当該基準電流値に達した太陽電池の出力端のみを充電制御回路３に接続して充電制御回路３を起動するように制御する起動検知回路４Ｄであってもよい。上記実施形態５の場合と、判定回路であるか検知回路であるかだけが異なっている。
【０１４０】
図２０に示すように、太陽電池１からの、モニタ回路で検出された出力電流が基準電流値に達したことを検知回路４２Ｅが検知して、太陽電池１の出力端と充電制御回路３を連結しかつモニタ回路のインピーダンスを増加させると共に、充電制御回路３を起動させる起動検知回路４Ｅであってもよい。上記実施形態６の場合と、判定回路であるか検知回路であるかだけが異なっている。
【０１４１】
なお、上記検知回路による検知処理以外は、上記実施形態１〜７の場合の各部材の作用効果と同様である。
【０１４２】
要するに、上記実施形態２において、太陽電池１からの出力電流が基準電流値に達したことを判定する判定回路４２Ａは、電流モニタ部４１からのモニタ信号の信号レベルと判定基準出力部４２２からの判定基準レベルとを比較し、モニタ信号の信号レベルが判定基準レベルを超えた場合に、モニタ信号の信号レベルと判定基準レベルとの差に応じた判定信号を出力する比較器４２３を有している。同様に、上記実施形態１〜７の判定回路でも、判定基準レベルと被測定信号レベルとを比較器で比較して被測定信号レベルが判定基準レベルを超えたときに判定信号を比較器から出力するように構成されている。これに限らず、比較器を用いずに、例えばトランジスタの閾値を利用してオン／オフさせて判定信号を出力させるように構成してもよい。即ち、上記実施形態１〜７の判定回路において、比較器を用いずに、太陽電池１からの出力電流を複数の分割抵抗で分圧し、分圧した電圧がトランジスタの閾値を越えた時点でトランジスタがオンして起動判定信号を判定回路から充電制御回路３に出力させるように構成することもできる。また、別の事例として、アンド回路の一方入力としてアンド回路の閾値以上の所定電圧を継続して入力しておき、アンド回路の他方入力として被測定信号レベルを入力し、その被測定信号レベルがアンド回路の閾値を越えると、判定回路のアンド回路から起動判定信号を充電制御回路３に出力するように構成することもできる。
【０１４３】
上記実施形態１〜７の判定回路による判定処理は、上記比較器、上記トランジスタおよび上記アンド回路のいずれによって行ってもよい。一方、本実施形態８の検知回路による検知処理（図１５〜図２１）は、上記比較器ではなく、上記トランジスタまたは上記アンド回路で行われる。要するに、本実施形態８の検知回路は上記実施形態１〜７の判定回路の概念に含まれる。
【０１４４】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜８を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜８に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜８の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明は、太陽電池から発電される電力を２次電池またはスーパーキャパシタなどの電力保持デバイスに充電制御を行う充電制御装置の分野において、起動判定手段が、従来のように太陽電池からの大きく変化する不安定な出力電圧を監視するのではなく、太陽電池から出力電流を流し、その大きく変化しない出力電流が充電制御回路の消費電流以上であることを検出して充電制御回路を起動するため、太陽電池の発電量だけで充電制御回路を動作する条件で、出力電圧を監視する場合に比べてより精度よく充電制御回路を起動することができる。
【符号の説明】
【０１４６】
１、１Ａ、１Ｄ１、１Ｄ２  太陽電池
２  電力機器（電力保持手段）
２１  充電器
２２  ニッケル水素電池
２３  Ｌｉ＋２次電池
２４  ＵＳＢ
３  充電制御回路
４、４Ａ〜４Ｆ、４Ｂ１  起動判定回路（起動判定手段）
４１  電流モニタ部
４２、４２Ａ〜４２Ｄ、４２Ｄ１、４２Ｄ２  判定回路
４２Ａ  判定回路（第２判定手段）
４２１  環境条件出力部
４２２  判定基準出力部
４２３、４６  比較器
４２４  ディレイ調整部
４２１’、４２２’  モニタ回路
４２３’  論理回路（ＯＲゲート）
４２４’、４２７’  ラッチ回路（フリップフロップ回路）
４２５’  演算回路
４２６’  停止判定回路
４３  ディレイ回路（ディレイ手段）
４３１  固定ディレイ部
４３２  可変ディレイ部
４４、５１  温度センサ
４５  可変抵抗群
５２  温度差発電素子
５３  放熱素子
６  電源制御回路
１１〜１７  充電制御装置
ＳＷ１〜ＳＷ６、ＳＷ２１，ＳＷ２２  スイッチ
【図１】
0005422016.tif 000002
【図２】
0005422016.tif 000003
【図３】
0005422016.tif 000004
【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２０】
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【図２１】
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