(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池が生成した電力を効率よく二次電池に伝送する。【解決手段】太陽電池モジュール１０１からの電力を二次電池１１１に充電するための車載ソーラーシステム１００は、太陽電池モジュール１０１からの電力を蓄積し、蓄積した電力量を二次電池１１１に出力するキャパシタ１０２を備える。更に太陽電池に対する最大電力点追従モジュールも備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池からの電気エネルギーを二次電池に充電するための充電装置であって、
前記太陽電池からの電気エネルギーを蓄積し、蓄積した電気エネルギーを前記二次電池に出力するキャパシタを備えることを特徴とする充電装置。
【請求項２】
前記太陽電池に対する最大電力点追従モジュールをさらに備えており、
前記太陽電池からの電気エネルギーは、前記最大電力点追従モジュールを介して前記キャパシタに供給されることを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記キャパシタからの出力電圧を所定の電圧に変換するコンバータをさらに備えており、
前記キャパシタからの電気エネルギーは、前記コンバータを介して前記二次電池に出力されることを特徴とする請求項１または２に記載の充電装置。
【請求項４】
太陽電池と、
該太陽電池からの電気エネルギーを二次電池に充電するための充電装置であって、請求項１から３までの何れか１項に記載の充電装置とを備えることを特徴とするソーラーシステム。
【請求項５】
前記太陽電池は、太陽電池セルを複数個並列接続した並列接続ユニットを複数個直列接続した直並列接続ユニットを、少なくとも１つ備える太陽電池モジュールであることを特徴とする請求項４に記載のソーラーシステム。
【請求項６】
前記太陽電池セルは、マトリクス状に配置されており、
前記並列接続ユニットのそれぞれについて、該並列接続ユニットを構成する複数の太陽電池セルは、全てが同一直線上に並ぶことがないように配置されていることを特徴とする請求項５に記載のソーラーシステム。
【請求項７】
請求項４から６までの何れか１項に記載のソーラーシステムと、
該ソーラーシステムからの電気エネルギーが充電される二次電池とを備えることを特徴とする電気システム。
【請求項８】
前記ソーラーシステムから前記二次電池に電気エネルギーを供給するための電源ラインと、
該電源ラインに接続された負荷とをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の電気システム。
【請求項９】
請求項７または８に記載の電気システムを備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池からの電気エネルギーを二次電池に充電するための充電装置、ソーラーシステム、電気システム、および車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギーに関する問題を解決するという観点から、風力、太陽光などの再生可能エネルギーの利用が盛んに検討されている。例えば、特許文献１には、太陽電池モジュールを用いた自動車用電力供給システムが開示されている。上記自動車用電力供給システムは、太陽電池モジュールからの電力を、蓄電池（二次電池）および制御回路を介して、負荷に供給している。これにより、発電機（オルタネータ）からの電力を負荷に供給することによる燃費の低下を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−９８４７７号公報（１９９４年４月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車載用の太陽電池モジュールは、その設置面積が車両の寸法に限定されるため、その出力する電力（単位時間当たりの電気エネルギー）も限定される。また、太陽電池モジュールが生成した電力を二次電池に充電する間は、車載のＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御ユニット）、コンバータなどのような充電に関する回路が動作している。従って、太陽電池モジュールが生成した電力の相当部分が上記回路を動作させるために消費されてしまい、前記生成した電力に対し二次電池に充電される電力の割合が著しく減少することになっていた。
【０００５】
例えば、太陽電池モジュールの太陽電池セル面積が１ｍ２であって、変換効率が２０％の場合は、太陽電池モジュールの定格出力は２００Ｗである。これに対して、上記充電に関する回路の消費電力は数１０Ｗに達する。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池が生成した電力を効率よく二次電池に供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る充電装置は、太陽電池からの電気エネルギーを二次電池に充電するための充電装置であって、上記課題を解決するために、前記太陽電池からの電気エネルギーを蓄積し、蓄積した電気エネルギーを前記二次電池に出力するキャパシタを備えることを特徴としている。
【０００８】
上記構成によれば、大電流での充放電が可能なキャパシタは、太陽電池で生成された電気エネルギー（電力）を蓄積し、蓄積した電気エネルギーを大電流で二次電池に供給して、該二次電池を充電することができる。すなわち、上記二次電池への充電を間欠的に行うことができる。これにより、上記充電に関する回路を間欠的に動作させればよいので、上記充電に関する回路を連続的に動作させていた従来技術に比べて、上記充電に関する回路の消費電力を小さくすることができる。その結果、上記太陽電池が生成した電力を効率よく二次電池に供給することができる。
【０００９】
なお、上記二次電池は、例えば車載の補器および電装品を動作させるための小出力用の二次電池であってもよいし、例えば車載の電気モータを動作させるための大出力用の二次電池であってもよい。
【００１０】
本発明に係る充電装置では、前記太陽電池に対する最大電力点追従モジュールをさらに備えており、前記太陽電池からの電気エネルギーは、前記最大電力点追従モジュールを介して前記キャパシタに供給されることが好ましい。
【００１１】
ここで、最大電力点追従モジュール（Maximum Power Point Tracking Module、以下ＭＰＰＴモジュールと略称する）とは、出力を最大化できる最適な電流および電圧の組合せである最大電力点を自動で追従できる制御装置のことである。
【００１２】
上記ＭＰＰＴモジュールにより、上記太陽電池が生成する電力を効率よく上記キャパシタに供給できるので、上記太陽電池が生成した電力をさらに効率よく二次電池に供給することができる。
【００１３】
本発明に係る充電装置では、前記キャパシタからの出力電圧を所定の電圧に変換するコンバータをさらに備えており、前記キャパシタからの電気エネルギーは、前記コンバータを介して前記二次電池に出力されることが好ましい。
【００１４】
上記キャパシタからの電気エネルギーを上記二次電池に出力し続けると、上記キャパシタの電圧が低くなる。この場合でも、上記コンバータにより所定の電圧で上記二次電池を印加するので、上記キャパシタからの電気エネルギーを上記二次電池に出力し続けることができる。従って、上記キャパシタは、１回の出力当たりの電力量（電気エネルギー）を大きくすることができ、その結果、上記コンバータを設けない場合に比べて、容量が小さくて済む。
【００１５】
なお、太陽電池と、該太陽電池からの電気エネルギーを二次電池に充電するための充電装置であって、上記構成の充電装置とを備えることを特徴とするソーラーシステムであれば、上述と同様の効果を奏することができる。
【００１６】
本発明に係るソーラーシステムでは、前記太陽電池は、太陽電池セルを複数個並列接続した並列接続ユニットを複数個直列接続した直並列接続ユニットを、少なくとも１つ備える太陽電池モジュールであることが好ましい。
【００１７】
この場合、上記並列接続ユニットを構成する複数の太陽電池セルについて、日陰、表面の汚れおよび付着物などにより、一部の太陽電池セルから出力されなくなっても、並列接続された残りの太陽電池セルから出力されるので、当該構成からの出力がゼロとなることを防止できる。従って、上記並列接続ユニットを複数個直列接続した直並列接続ユニットは、出力を大きくすることができる一方、日陰、表面の汚れおよび付着物などにより、一部の太陽電池セルから出力されなくなっても、出力がゼロとなることを防止できる。
【００１８】
本発明に係るソーラーシステムでは、前記太陽電池セルは、マトリクス状に配置されており、前記並列接続ユニットのそれぞれについて、該並列接続ユニットを構成する複数の太陽電池セルは、全てが同一直線上に並ぶことがないように配置されていることが好ましい。
【００１９】
この場合、上記太陽電池モジュールに対し、特定の方向に伸びた日陰がかかっても、上記並列接続ユニットを構成する複数の太陽電池セルは、全てが同一直線上に並ぶことがないように配置されているので、全てに日陰がかかることを防止できる。これにより、当該並列接続ユニットからの出力がゼロとなることを防止できる。従って、上記並列接続ユニットを複数個直列接続した直並列接続ユニットは、出力を大きくすることができる一方、特定方向に伸びる日陰により、一部の太陽電池セルから出力されなくなっても、出力がゼロとなることを防止できる。
【００２０】
なお、上記構成のソーラーシステムと、該ソーラーシステムからの電気エネルギーが充電される二次電池とを備えることを特徴とする電気システムであれば、上述と同様の効果を奏することができる。
【００２１】
本発明に係る電気システムでは、前記ソーラーシステムから前記二次電池に電気エネルギーを供給するための電源ラインと、該電源ラインに接続された負荷とをさらに備えてもよい。この場合、上記ソーラーシステムからの電気エネルギーは、上記二次電池に供給されると共に、例えば車載の種々の補器および電装品のような負荷に直接供給されることができる。これにより、当該負荷を直接動作させることができる。この場合、当該負荷を動作させる電気エネルギーは、上記二次電池に充電されないので、二次電池による充放電損失がない。従って、上記太陽電池が生成した電力を効率よく負荷に供給することができる。
【００２２】
なお、上記構成の電気システムを備えることを特徴とする車両であれば、上述と同様の効果を奏することができる。なお、上記車両には、自動車、自動二輪車、自転車、リアカーなども含まれる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明に係る充電装置は、キャパシタを備えることにより、太陽電池で生成された電気エネルギーの二次電池への充電を間欠的に行うことができるので、上記充電に関する回路の消費電力を小さくすることができる。その結果、上記太陽電池が生成した電力を効率よく二次電池に供給することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動車に搭載された車載電気システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る自動車に搭載された車載電気システムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】上記車載電気システムにおける太陽電池モジュールの一例を示す回路図である。
【図４】上記太陽電池モジュールの他の例を示す回路図である。
【図５】上記太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの配置の一例を示す平面図である。
【図６】上記太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの配置の他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る自動車に搭載された車載電気システム１の概略構成を示すブロック図である。
【００２６】
（車載ソーラーシステムの概要）
図１に示すように、車載電気システム１における車載ソーラーシステム１００は、太陽電池モジュール１０１、キャパシタ１０２、端子１０３、ＭＰＰＴモジュール１０４およびコンバータ１０５を備えている。
【００２７】
太陽電池モジュール１０１は、１個または複数個の太陽電池セルからなり、太陽光エネルギーを電力に変換するものである。太陽電池モジュール１０１は、発生した電力をＭＰＰＴモジュール１０４に供給される。
【００２８】
ＭＰＰＴモジュール１０４は、太陽電池モジュール１０１から最大の電力を取り出せるよう、最適な動作点を自動的に追従するものである。また、ＭＰＰＴモジュール１０４は、太陽電池モジュール１０１からの電力を、適当な電圧に変換して、キャパシタ１０２に供給する。
【００２９】
また、ＭＰＰＴモジュール１０４は、キャパシタ１０２の電圧を監視し、キャパシタ１０２に蓄積された電気量がキャパシタ１０２の許容量に達した状態である満充電状態であるかどうかを、キャパシタ１０２の上記電圧から判断する。ＭＰＰＴモジュール１０４は、キャパシタ１０２が満充電状態であると判断した場合、キャパシタ１０２への電力の供給を停止する。
【００３０】
キャパシタ１０２は、太陽電池モジュール１０１からＭＰＰＴモジュール１０４を介して供給された電力を一時的に蓄積するものである。キャパシタ１０２は、蓄積した電力をコンバータ１０５に供給する。
【００３１】
コンバータ１０５は、キャパシタ１０２から供給された直流電流の電圧（直流電圧）を所定の電圧に変換（昇圧または降圧）して、端子１０３に出力するものである。端子１０３には、二次電池１１１と、補器、電装品などの負荷１１２が接続される。
【００３２】
ＭＰＰＴモジュール１０４、キャパシタ１０２、コンバータ１０５、および端子１０３によって、太陽電池モジュール１０１からの電気エネルギーを二次電池１１１に供給するための充電装置が構成される。
【００３３】
（車載ソーラーシステムの詳細）
次に、車載ソーラーシステム１００の各構成の詳細について説明する。
【００３４】
太陽電池モジュール１０１を構成する太陽電池セルとしては、例えば、シリコン単結晶セル、シリコン多結晶セル、アモルファスシリコンセル、化合物半導体セル（ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＣＩＳ（Cu In Se）系等）、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池などを用いることができる。太陽電池モジュール１０１の定格発電量は、例えば５０Ｗ〜１ｋＷとすることができる。上記定格発電量に対応する太陽電池モジュール１０１の電池領域は、例えば変換効率２０％のシリコン太陽電池を用いた場合、０．２５ｍ２〜５ｍ２となる。
【００３５】
太陽電池モジュール１０１の出力電圧は、例えば２．５Ｖ〜１００Ｖとすることができる。なお、二次電池１１１の電圧が１２Ｖである場合、これに近い５Ｖ〜２０Ｖとすることが好ましい。
【００３６】
太陽電池モジュール１０１の設置場所は、上記自動車のルーフが最も好ましいが、ボンネットやドアなどにも分割して配置してもよい。
【００３７】
ＭＰＰＴモジュール１０４は、太陽電池モジュール１０１で発生した電力を効率よく伝送するため、自動的に最適な動作点を追従する。また、ＭＰＰＴモジュール１０４は、キャパシタ１０２に適切な電圧を印加するため、直流電圧を変換するコンバータの機能も内蔵している。
【００３８】
なお、キャパシタ１０２に過大な電圧を与えないように太陽電池モジュール１０１の出力電圧を設定すれば、ＭＰＰＴモジュール１０４は必ずしも必要ではない。この場合、ＭＰＰＴモジュール１０４の代わりに、ダイオード等の逆流防止回路を設ければよい。
【００３９】
キャパシタ１０２としては、大容量の電気二重層キャパシタを用いることができる。また、キャパシタ１０２の定格電圧は、２．５Ｖ〜１００Ｖとすることができる。なお、二次電池１１１の電圧が１２Ｖである場合、これに近い５Ｖ〜２０Ｖとするのが好ましい。
【００４０】
キャパシタ１０２の容量は、キャパシタ１０２の定格電圧を１５Ｖとした場合、例えば、５０Ｆ〜１０００Ｆとすることができる。定格電圧２．５Ｖのキャパシタを直列接続して定格電圧を１５Ｖとする場合は、３００Ｆ〜６０００Ｆのキャパシタを６個直列接続すればよい。
【００４１】
コンバータ１０５は、上述のように、キャパシタ１０２からの直流電圧を、所定の電圧に昇圧または降圧するものである。キャパシタ１０２の出力電圧は、蓄積された電荷量により変動するが、コンバータ１０５により所定の電圧を出力することができる。コンバータ１０５の出力電圧は、二次電池１１１の電圧が１２Ｖの鉛蓄電池である場合、１４．５Ｖ程度とするのが好ましい。
【００４２】
コンバータ１０５の入出力電力は、太陽電池モジュール１０１の定格出力より十分大きくなるように設定される。好ましくは、太陽電池モジュール１０１の定格出力の２倍〜１００倍に設定される。例えば、太陽電池モジュール１０１の定格出力が２００Ｗの場合、コンバータ１０５の入出力電力を１．５ｋＷとすることができる。
【００４３】
本実施形態では、コンバータ１０５は、キャパシタ１０２が満充電状態であり、かつ、二次電池１１１および負荷１１２の少なくとも一方に電力を供給する必要がある場合には、キャパシタ１０２から供給された電力について、上記電圧の変換（昇圧または降圧）を行った上で、端子１０３に出力する。一方、コンバータ１０５は、キャパシタ１０２が充電中である場合、または二次電池１１１および負荷１１２に電力を供給する必要がない場合には、上記電圧の変換および端子１０３への出力を休止する。このとき、コンバータ１０５は、ほとんど電力を消費しなくて済む。さらに、上記自動車が駐車しているときは、コンバータ１０５を制御するために車載のＥＣＵを起動する必要がない。
【００４４】
なお、キャパシタ１０２が充電中であるか、或いは満充電状態であるかの判断は、コンバータ１０５がキャパシタ１０２の電圧を監視することにより行うことができる。また、二次電池１１１に電力を供給する必要があるか否かの判断は、コンバータ１０５が二次電池１１１の電圧を直接監視することにより行うことができるし、車載のＥＣＵ等の制御装置からの指示に基づき行うことができる。また、負荷１１２に電力を供給する必要があるか否かの判断は、上記制御装置からの指示に基づき行うことができる。
【００４５】
端子１０３は、キャパシタ１０２から二次電池１１１および負荷１１２に電力を供給するために設けられている。この端子１０３は、車載ソーラーシステム１００と外部との境界を規定するものである。従って、車載ソーラーシステム１００は、端子１０３にて取り外し可能であってもよいし、取り外し可能でなくてもよい。また、端子１０３は、端子として明確な形状であってもよいし、明確な形状でなくてもよい。また、コンバータ１０５（コンバータ１０５が省略される場合はキャパシタ１０２）と、二次電池１１１および負荷１１２とが電源ラインで直接接続されていてもよい。この場合、上記電源ラインにおける何れかの部分が端子１０３となる。
【００４６】
（その他の構成）
本実施形態では、車載ソーラーシステム１００は、二次電池１１１を充電するために用いられているが、更に、負荷１１２を動作させるために用いられてもよい。
【００４７】
また、車載ソーラーシステム１００の端子１０３に接続された二次電池１１１は、１２Ｖの鉛蓄電池を用いるのが現在の主流であるが、その他の電圧の鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等であってもよい。
【００４８】
車載ソーラーシステム１００の端子１０３に接続された負荷１１２は、種々の補器および電装品であってもよい。ここで、補器および電装品の例としては、スタータ、点火系（以上ガソリン車の場合）、ヘッドライト、制動灯、方向指示器、ＥＣＵ、送風ファン、電動エアコン（エアーコンディショナー）、ステレオ、ナビゲーション等が挙げられる。
【００４９】
なお、上記自動車がハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、または電気自動車の場合、上記自動車には、図１に示すように、高圧二次電池１１３およびコンバータ１１４が更に設けられている。
【００５０】
ここで、電気自動車は、電気モータおよび電池で走行する車両である。また、ハイブリッド車は、例えばエンジンおよび電気モータのように、２種類以上の動力源を組み合わせて走行する車両である。また、プラグインハイブリッド車は、ハイブリッド車の一種であって、車両に搭載された電気モータ用二次電池に対し、外部電源から充電可能にするシステムが搭載された車両である。
【００５１】
高圧二次電池１１３は、上記電気モータ、上記電動エアコンなどを駆動するために用いられる。コンバータ１１４は、高圧二次電池１１３からの電力の電圧を降圧し、二次電池１１１を充電し、負荷１１２を駆動するための電力を供給する。
【００５２】
以上のように、本実施形態の車載ソーラーシステム１００は、太陽光エネルギーを電力に変換するとともに該電力により車載の二次電池１１１を充電するものであって、太陽光エネルギーを電力に変換する太陽電池モジュール１０１と、太陽電池モジュール１０１から供給された電力を蓄積するキャパシタ１０２と、キャパシタ１０２から二次電池１１１および負荷１１２に電力を供給する端子１０３とを備えている。
【００５３】
上記構成によれば、太陽電池モジュール１０１で生成された電力を、大電流での充放電が可能なキャパシタ１０２に一旦充電し、キャパシタ１０２から端子１０３を介して大電流で二次電池１１１に供給して二次電池１１１を充電することができる。すなわち、二次電池１１１への充電を間欠的に行うことができる。これにより、二次電池１１１の充電に必要なコンバータ、上記自動車のＥＣＵ（図示せず）などのような、充電に関する回路を間欠的に動作させればよいので、上記充電に関する回路を連続的に動作させていた従来技術に比べて、上記充電に関する回路の消費電力を小さくすることができる。従って、太陽電池モジュール１０１が生成した電力を効率よく二次電池１１１に供給することができる。その結果、上記自動車の燃費（燃料消費）または電費（電力消費）を改善することができる。
【００５４】
この効果は、日照が弱かったり、設置面積が狭かったりして、太陽電池モジュール１０１の出力が小さいときに特に顕著である。例えば、太陽電池モジュール１０１の出力が５０Ｗで、コンバータ１０５の消費電力が３０Ｗであり、発電した電力をそのまま二次電池１１１に供給した場合、太陽電池モジュール１０１の出力の６０％がコンバータ１０５の消費電力として失われてしまう。しかしながら、キャパシタ１０２から１．５ｋＷの電力を二次電池１１１に供給すれば、コンバータ１０５の消費電力による損失は２％となる。
【００５５】
また、本実施形態では、太陽電池モジュール１０１とキャパシタ１０２の間には、最大電力点追従機能を有するＭＰＰＴモジュール１０４が設けられている。これにより、太陽電池モジュール１０１が生成する電力を効率よくキャパシタ１０２に供給できるので、太陽電池モジュール１０１が生成した電力をさらに効率よく二次電池１１１に供給することができる。その結果、上記自動車の燃費または電費をさらに改善することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、キャパシタ１０２と端子１０３との間には、電圧を変換するコンバータが設けられている。これにより、キャパシタ１０２からの放電によりキャパシタ１０２からの電圧が低下しても、車載ソーラーシステム１００は、コンバータ１０５により所定の電圧で二次電池１１１を印加するので、キャパシタ１０２からの電力を二次電池１１１に出力し続けることができる。従って、キャパシタ１０２は、１回の出力当たりの電力量を大きくすることができ、その結果、コンバータ１０５を設けない場合に比べて、容量が小さくて済む。
【００５７】
（動作例）
以下、車載ソーラーシステム１００の動作例を説明する。
【００５８】
ここでは、一例として、太陽電池モジュール１０１の定格電圧を１０Ｖ、定格発電量を２００Ｗ、キャパシタ１０２の定格電圧を１５Ｖ、静電容量を２００Ｆとする。
【００５９】
車載の太陽電池モジュール１０１は、太陽光エネルギーを電力に変換し、ＭＰＰＴモジュール１０４を経てキャパシタ１０２を充電する。ＭＰＰＴモジュール１０４は、太陽電池モジュール１０１で発生した電力を効率よく供給するため、自動的に最適な動作点を追従する。また、ＭＰＰＴモジュール１０４は、太陽電池モジュール１０１から受けた電力の電圧を１５Ｖに昇圧してキャパシタ１０２を充電する。
【００６０】
なお、キャパシタ１０２の電圧は、電荷の蓄積と共に上昇するので、ＭＰＰＴモジュール１０４の出力電圧をキャパシタ１０２の電圧にあわせて変化させることにより、充電効率をより向上させることができる。
【００６１】
キャパシタ１０２が全く充電されていない状態から満充電状態になるまでの時間は、太陽電池モジュール１０１が定格通りの出力をしている場合、２２５秒である。さらに、ＭＰＰＴモジュール１０４の出力電圧をキャパシタ１０２の電圧にあわせて変化させた場合、１１２．５秒である。
【００６２】
キャパシタ１０２に蓄積された電力により、二次電池１１１の充電が行われる。また、種々の補器および電装品である負荷１１２に給電して動作させてもよい。キャパシタ１０２に蓄積される最大電力は、電圧が１５Ｖ、静電容量が２００Ｆのとき、２２．５ｋＷｓである。
【００６３】
キャパシタ１０２に蓄積された電力は、コンバータ１０５によって例えば１２Ｖに変換され、例えば１．５ｋＷの電力（すなわち、１２５Ａの電流）で二次電池１１１を充電する。この場合、キャパシタ１０２に蓄積された電力は１５秒で全て二次電池１１１に移動し、コンバータ１０５は停止する。すなわち、コンバータ１０５は常時動作している必要はなく、キャパシタ１０２の充放電サイクルのうち１５秒間動作させるだけでよい。
【００６４】
この動作例では、車載ソーラーシステム１００は、二次電池１１１の充電に加えて、種々の補器および電装品である負荷１１２に直接給電している。この場合、車載ソーラーシステム１００から出力した電力のうち上記給電分は、二次電池１１１に一旦充電されてから負荷１１２に給電されることがないので、二次電池１１１による充放電損失がない。従って、自動車の燃費または電費が更に向上する。
【００６５】
〔実施の形態２〕
次に、本発明の他の実施形態について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る自動車における車載電気システムの概略構成を示すブロック図である。なお、上記実施形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６６】
本実施形態の車載電気システム２は、図１に示す車載電気システム１に比べて、車載ソーラーシステム１００に代えて車載ソーラーシステム２００が設けられている点が異なり、その他の構成は同様である。本実施形態の車載ソーラーシステム２００は、図１に示す車載ソーラーシステム１００に比べて、コンバータ１０５および端子１０３に代えて、コンバータ２０５および端子２０３がそれぞれ設けられている点が異なり、その他の構成は同様である。
【００６７】
本実施形態における端子２０３は、図１に示す端子１０３に比べて、接続先が、二次電池１１１から高圧二次電池１１３に変更されている。このため、本実施形態におけるコンバータ２０５は、図１に示すコンバータ１０５に比べて、二次電池１１１を充電するための電圧から、高圧二次電池１１３を充電するための電圧に昇圧されている。
【００６８】
（動作例）
以下、図２に示す車載ソーラーシステム２００の動作例を説明する。なお、太陽電池モジュール１０１にて発生した電力を、ＭＰＰＴモジュール１０４を介してキャパシタ１０２に充電するまでは、図１に示す車載ソーラーシステム１００と同様である。
【００６９】
キャパシタ１０２に蓄積された電力により、高圧二次電池１１３の充電が行われる。キャパシタ１０２に蓄積される最大電力は、電圧が１５Ｖ、静電容量が２００Ｆのとき、２２．５ｋＷｓである。
【００７０】
キャパシタ１０２に蓄積された電力は、コンバータ２０５によって例えば３００Ｖに変換され、例えば１．５ｋＷの電力（すなわち、５Ａの電流）で高圧二次電池１１３を充電する。この場合、キャパシタ１０２に蓄積された電力は１５秒で全て高圧二次電池１１３に移動し、コンバータ２０５は停止する。すなわち、コンバータ２０５は常時動作している必要はなく、キャパシタ１０２の充放電サイクルのうち１５秒間動作させるだけでよい。
【００７１】
（太陽電池モジュールの回路例）
なお、上記実施形態の太陽電池モジュール１０１における太陽電池セルの回路および配置としては、種々のものが考えられる。
【００７２】
図３は、太陽電池モジュール１０１の一例である太陽電池モジュール１０の回路図である。図示のダイオード記号は、１枚の太陽電池セル１１を示している。図示の太陽電池モジュール１０は、複数（図示の例では２４）の太陽電池セル１１が直列に接続された構成である。太陽電池セル１１がシリコン太陽電池である場合、出力電圧は約１２Ｖとなる。太陽電池セル１１の枚数を変えることにより、出力電圧を変えることができる。
【００７３】
図３に示す太陽電池モジュール１０の例では、１つの太陽電池セル１１に太陽光が全く入射しなかった場合、他の全ての太陽電池セル１１に太陽光が入射したとしても太陽電池モジュール１０の出力は０になってしまう。１つの太陽電池セル１１に入射する太陽光の強度が小さくなった場合も、当該太陽電池セル１１が流すことができる電流が制限されるため、太陽電池モジュール１０の出力は著しく小さくなってしまう。このような状況は、部分的な日陰、太陽電池セル１１の表面における汚れおよび異物の付着などにより起こりうる。
【００７４】
このような問題点を回避した太陽電池モジュールの例を図４に示す。図４は、太陽電池モジュール１０１の他の例である太陽電池モジュール２０の回路図である。図示の太陽電池モジュール２０は、複数（図示の例では８）の太陽電池セル１１が並列に接続された並列接続ユニットを複数個（図示の例では８個）備え、複数の並列接続ユニットＲ１〜Ｒ８が直列に接続された直並列接続ユニットの構成である。
【００７５】
図４に示す太陽電池モジュール２０では、１つの太陽電池セル１１に太陽光が全く入射しなかった場合でも、同じ並列接続ユニットに属する他の７つの太陽電池セル１１は電流を流すことができる。従って、出力は理想状態の７／８に減少するだけで済む。従って、上記部分的な日陰などによる太陽電池モジュールの出力低下を抑えることができる。
【００７６】
なお、図４の例では、８×８の太陽電池セル１１で直並列接続した構成を示しているが、並列の接続数および直列の接続数はこの限りではない。また、図４に示す構成を複数個並列または直列に接続して、さらに大規模な太陽電池モジュール１０１を形成してもよい。
【００７７】
（太陽電池モジュールの配置例）
図５は、図４に示す構成を有する太陽電池モジュール２０における、太陽電池セル１１の配置の一例を示す平面図である。図５では、太陽電池セル１１は正方形であり、８×８のマトリクス状に配置されている。図５において、図４に示す並列接続ユニットＲ１を構成する８個の太陽電池セル１１は番号１で示され、並列接続ユニットＲ２を構成する８個の太陽電池セル１１は番号２で示され、以下同様である。また、図５では、部分日陰の例として長方形の影Ａ・Ｂ・Ｃが破線で示されている。
【００７８】
図５に示す太陽電池モジュール２０上に、影Ａが形成される場合、並列接続ユニットＲ１〜Ｒ８のそれぞれは、８個の太陽電池セル１１のうち１つのみが影となる。従って、太陽電池モジュール２０の出力は理想状態の７／８に減少するだけで済む。また、図５に示す太陽電池モジュール２０上に影Ｂが形成される場合も同様である。
【００７９】
一方、図５に示す太陽電池モジュール２０上に、影Ｃが形成される場合、並列接続ユニットＲ１を構成する８個の太陽電池セル１１の全てが影となる。このため、太陽電池モジュール２０の出力は０となってしまう。このように、並列接続ユニットＲ１〜Ｒ８のそれぞれについて、該並列接続ユニットを構成する全ての太陽電池セルが同一直線上に並ぶ配置では、当該直線方向に長く伸びた影に対して太陽電池モジュール２０の出力が著しく小さくなってしまう。
【００８０】
このような問題点を回避した太陽電池モジュールの例を図６に示す。図６は、図４に示す構成を有する太陽電池モジュール２０における、太陽電池セル１１の配置の他の例を示す平面図である。図６に示す太陽電池モジュール２０は、図５に示す太陽電池モジュール２０に比べて、並列接続ユニットＲ１〜Ｒ８のそれぞれについて、該並列接続ユニットを構成する全ての太陽電池セル１１が一直線上に並ぶことがないように、太陽電池セル１１が配置されている。また、図６では、部分日陰の例として長方形の影Ｄ・Ｅ・Ｆが破線で示されている。
【００８１】
図６に示す太陽電池モジュール２０上に、影Ｄが形成される場合、並列接続ユニットＲ１〜Ｒ８のそれぞれは、８個の太陽電池セル１１のうち１つのみが影となる。従って、太陽電池モジュール２０の出力は理想状態の７／８に減少するだけで済む。また、図６に示す太陽電池モジュール２０上に影Ｆが形成される場合も同様である。
【００８２】
一方、図６に示す太陽電池モジュール２０上に、影Ｅが形成される場合、４個の並列接続ユニットＲ１・Ｒ３・Ｒ５・Ｒ７のそれぞれは、８個の太陽電池セル１１のうち２つのみが影となる。従って、太陽電池モジュール２０の出力は理想状態の６／８に減少するだけで済む。
【００８３】
このように、図６に示す太陽電池セル１１の配置例では、図５に示す太陽電池セル１１の配置例に比べて、特定の方向に長く伸びた影に対する太陽電池モジュール２０の出力の著しい低下を防ぐことができる。
【００８４】
すなわち、並列接続ユニットを構成する全ての太陽電池セル１１が一直線上に並ぶことがないように配置することにより、特定の方向に伸びた部分日陰等に対する太陽電池モジュール２０の出力の低下を大幅に抑えることができる。従って、太陽電池セル１１の表面の汚れ、付着物などがあった場合の太陽電池モジュール２０の出力の低下も更に効率的に防止することができる。
【００８５】
なお、図６に示す太陽電池セル１１の配置は一例にすぎず、並列接続ユニットを構成する全ての太陽電池セル１１が一直線上に並ぶことがないような任意の配置を選択することができる。
【００８６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８７】
例えば、上記実施形態では、自動車に搭載された車載電気システム１・２に本発明を適用しているが、自動二輪車、自転車、リアカーに搭載された車載電気システムに本発明を適用することができる。さらに、太陽電池を備えた携帯電話機、太陽光発電設備など、太陽電池にて生成された電気エネルギーを二次電池に充電する任意の電気システムに本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明に係る充電装置は、キャパシタを備えることにより、太陽電池で生成された電気エネルギーの二次電池への充電を間欠的に行うことができ、上記太陽電池が生成した電力を効率よく二次電池に供給できるので、上記太陽電池にて生成された電気エネルギーを二次電池に充電する任意の充電装置に本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１・２  車載電気システム
１０・２０  太陽電池モジュール
１１  太陽電池セル
１００・２００  車載ソーラーシステム
１０１  太陽電池モジュール
１０２  キャパシタ
１０３・２０３  端子
１０４  ＭＰＰＴモジュール
１０５・２０５  コンバータ
１１１  二次電池
１１２  負荷
１１３  高圧二次電池
１１４  コンバータ
【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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