(57)【要約】【課題】太陽電池を用いた独立電源装置では、二次電池は満充電から貯蔵電気量が枯渇する直前までの間を日々繰り返すため、フロート充電では、寿命を長くできないという課題があった。【解決手段】本発明に係る独立電源装置は、二次電池に出入りする電流量を逐次算出しておき、バルク充電によって一定の容量まで充電を行った後は、吸収充電によって放電した電気量分が補充されるまで充電を続け、放電した電気量と充電した電気量が等しくなったら、充電を停止するゼロ充電モードに入る。また、昼間太陽電池モジュールからの電気で満充電に出来なかったら、夜商用電源で満充電にする商用電源の使い方によって、太陽電池モジュールの発電を効率的に利用できる。【選択図】図１
2014209826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力若しくは、商用電源からの電力の、前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は前記二次電池を充電する際は、
前記二次電池電圧が定電圧設定値（Ｖ２）に達する時と、前記充放電電気量がゼロ以上になった時の時間差が所定の時間以下になったら、前記充放電電気量が所定量以上になるまで過充電し、
また、前記二次電池が前記太陽電池モジュールで前記充放電電気量がゼロまで充電できなかった場合は、夜になってから商用電源から前記二次電池に充電することを特徴とする独立電源装置。
【請求項２】
太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力若しくは、商用電源からの電力の、前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は前記二次電池を充電する際は、
前記二次電池電圧が定電圧設定値（Ｖ２）に達する時と、前記充放電電気量がゼロ以上になった時の時間差が所定の時間以下になったら、前記充放電電気量が所定量以上になるまで過充電し、
また、前記二次電池が実行深度まで利用されたら、商用電源から前記二次電池に充電することを特徴とする独立電源装置。
【請求項３】
太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力若しくは、商用電源からの電力の、前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は前記二次電池を充電する際は、
前記二次電池電圧が定電圧設定値（Ｖ２）に達する時と、前記充放電電気量がゼロ以上になった時の時間差が所定の時間以下になったら、前記充放電電気量が所定量以上になるまで過充電し、
また、前記二次電池が実行深度まで利用されたら、夜になってから商用電源から前記二次電池に充電することを特徴とする独立電源装置。
【請求項４】
前記商用電源が停電になった場合は、停電状態を検出した旨の信号を生成することを特徴とする請求項１に記載された独立電源装置。
【請求項５】
前記二次電池は、負荷の１日あたりの消費電力に停電時動作保証期間にさらに１日を加えた期間を乗じた以上の容量を有し、夜になって前記商用電源が停電していた場合は、前記二次電池から前記負荷に電気を供給することを特徴とする請求項１乃至４の何れかの請求項に記載された独立電源装置。
【請求項６】
前記充放電制御手段は、前記二次電池が前記充放電電気量がマイナス値からゼロに達するまで充電されたら、前記発電電力を前記負荷への電力供給だけに使用することを特徴とする請求項１乃至５の何れかの請求項に記載された独立電源装置。
【請求項７】
前記充放電制御手段は、前記充放電電気量が所定量以上になるまで過充電した際は、前記充放電電気量の値をリセットすることを特徴とする請求項１乃至６の何れかの請求項に記載された独立電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池モジュールと二次電池を組み合わせた独立電源装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は太陽光を用いて発電する電池である。無尽蔵ともいえる太陽光を利用するため、クリーンで安全なエネルギーとして注目されている。しかし、夜間の太陽光がない時間帯では、発電できなくなるという課題があった。そこで、太陽電池によって発電した電気を二次電池に貯えて置き、昼間は、太陽光による発電の電気を利用し、夜間は昼間充電しておいた二次電池の電気を負荷に供給する独立電源装置が提唱されている（特許文献１）。
【０００３】
また、二次電池の充電方法に関しては、トリクル充電やフロート充電といった方法が提唱されている（特許文献２）。ここでトリクル充電とは、二次電池の自己放電分だけを充電すべく、微小電流で充電を継続する方法をいう。この充電方法では、大きく放電した電力を再度充電するには、時間がかかるものの、過充電を心配する必要はあまりない。
【０００４】
一方、フロート充電とは、満充電になるまで充電した後は、バイパス回路によって電流を他（負荷等）に流し、二次電池への負担を低減する方法である。電圧は二次電池にかけたままであるので、充電しながら負荷にも電力を供給されるという特徴がある。このような方法で充電するために、フロート充電は二次電池を長持ちさせることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−０７４４９９号公報
【特許文献２】特開平０８−０１７４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽電池を用いた独立電源装置は、太陽電池モジュールからの電力を負荷に出力する。したがって、夜間太陽電池モジュールが発電を行わない場合は、二次電池の電力を負荷に供給することになる。すなわち、太陽電池を用いた独立電源装置では、二次電池は夜間と昼間で放電と充電を繰り返すため、負担が多いと言える。
【０００７】
このような二次電池に充電を行う際は、放出した電力を所定電圧まで最大電力で充電するバルク充電と、過充電を防止するために所定時間定電圧充電を行う吸収充電と、その後自己放電分を補う電圧で充電と負荷への電力供給を行うフロート充電が行われている。
【０００８】
しかし、フロート充電は、常に満充電に近い状態で使用される二次電池に対しては、長寿命化に効果があるものの、太陽電池を用いた独立電源装置では、満充電から貯蔵電力が枯渇する直前までの間を日々繰り返すため、通常言われているように二次電池の寿命を長くできないという課題があった。
【０００９】
また、二次電池の寿命を長くしつつ、太陽電池モジュールの効率的な利用方法については、従来知見がなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みて想到されたものである。本発明の発明者は、満充電と大量の電力放電を繰り返す二次電池にあっては、バルク充電で二次電池の端子間電圧が所定の値になる時と、定電圧充電によって充放電電気量がゼロになる時の時間差が所定の時間になった時に、過充電処理を行うことで、電池寿命を延ばすのに効果があることを見出して完成するに至った。また、商用電源を利用することで、太陽電池モジュールの効率的な利用が可能であることを見出した。
【００１１】
より具体的に本発明の独立電源装置は、
太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力若しくは、商用電源からの電力の、前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は前記二次電池を充電する際は、
前記二次電池電圧が定電圧設定値（Ｖ２）に達する時と、前記充放電電気量がゼロ以上になった時の時間差が所定の時間以下になったら、前記充放電電気量が所定量以上になるまで過充電し、
また、前記二次電池が前記太陽電池モジュールで前記充放電電気量がゼロまで充電できなかった場合は、夜になってから商用電源から前記二次電池に充電することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る独立電源装置では、
太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力若しくは、商用電源からの電力の、前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は前記二次電池を充電する際は、
前記二次電池電圧が定電圧設定値（Ｖ２）に達する時と、前記充放電電気量がゼロ以上になった時の時間差が所定の時間以下になったら、前記充放電電気量が所定量以上になるまで過充電し、
また、前記二次電池が実行深度まで利用されたら、商用電源から前記二次電池に充電することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る独立電源装置では、
太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力若しくは、商用電源からの電力の、前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は前記二次電池を充電する際は、
前記二次電池電圧が定電圧設定値（Ｖ２）に達する時と、前記充放電電気量がゼロ以上になった時の時間差が所定の時間以下になったら、前記充放電電気量が所定量以上になるまで過充電し、
また、前記二次電池が実行深度まで利用されたら、夜になってから商用電源から前記二次電池に充電することを特徴とする。
【００１４】
また上記の独立電源装置では、
前記充放電制御手段は、前記二次電池が前記充放電電気量がマイナス値からゼロに達するまで充電されたら、前記発電電力を前記負荷への電力供給だけに使用することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る独立電源装置では、
前記充放電制御手段は、前記充放電電気量が所定量以上になるまで過充電した際は、前記充放電電気量の値をリセットすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る独立電源装置は、使用する二次電池の満充電の状態から、使用した充放電電気量を記録しておき、充電を行う際は、充電する電気量と使用した充放電電気量が等しくなるまで定電圧で充電することとした。したがって、過充電になるおそれがない。
【００１７】
また、放電した電気量分を充電し終わった後は、全く充電を行わないゼロ充電モードになる。したがって、満充電と大量の放電を繰り返す、太陽電池モジュールを用いた独立電源装置の二次電池であっても、二次電池の寿命を延ばすことができる。
【００１８】
また、充放電のサイクルの内、バルク充電で二次電池の端子間電圧が所定の値になる時と、定電圧充電によって充放電電気量がゼロになる時の時間差が所定の時間になった時に、過充電を行うことで、使用する二次電池の履歴を検討することなく、電池寿命を延ばすことができる。
【００１９】
さらに、二次電池を実行深度まで利用した時、若しくは満充電まで太陽電池モジュールで充電できなかった場合は、商用電源を用いることとしたので、二次電池の充放電を二次電池の容量の一定の割合以下に維持することができ、二次電池の寿命を延ばすことができる。
【００２０】
また、商用電源を適宜使用するので、太陽電池モジュールが発電した電気を無駄にすることなく、利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る独立電源装置の構成を示す図である。
【図２】充放電制御手段の詳細な構成を示す図である。
【図３】充放電電気量演算手段のフローを示す図である。
【図４】本発明に係る独立電源装置の充電処理を時間軸で示したグラフである。
【図５】充電処理のフローを示す図である。
【図６】図４において、二次電池が劣化しｔ２とｔ３が等しくなった状態を示す図である。
【図７】即時充電型独立電源装置の処理フローを示す図である。
【図８】太陽電池モジュールを用いて充電する処理フローを示す図である。
【図９】商用電源を用いて充電する処理フローを示す図である。
【図１０】夜間充電型独立電源装置の処理フローを示す図である。
【図１１】不足充電型独立電源装置の処理フローを示す図である。
【図１２】バックアップ付独立電源装置の構成を示す図である。
【図１３】図１２における充放電制御手段の詳細構成を示す図である。
【図１４】バックアップ付独立電源装置の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明に係る独立電源装置について図を用いて説明する。なお、以下の説明は本発明の独立電源装置のいくつかの実施形態について例示するものであり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて改変することができる。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る独立電源装置１の構成を示す図である。本発明の独立電源装置１は、太陽電池モジュール１０と、二次電池１２と、充放電制御手段１１と、電圧センサ１３と充放電電流センサ１４と、出力端子１５と、商用電源入力端子３１を有する。また、出力端子１５の直前にインバータ３４を有していても良い。太陽電池モジュール１０は配線Ｌ１によって充放電制御手段１１と接続されている。
【００２４】
充放電制御手段１１は、二次電池１２と配線Ｌ２で接続されており、また、出力端子１５と配線Ｌ３で接続されている。出力端子１５は配線Ｌ４で負荷１９と接続される。これらの配線は図１では太線で示した。これら配線Ｌ１乃至Ｌ４は、負荷１９に供給される若しくは二次電池１２に充電される電流が流れる。
【００２５】
また、商用電源３０と配線Ｌ５を介して接続する商用電源入力端子３１は、配線Ｌ６によって、充放電制御手段１１に接続される。また、配線Ｌ６上にＡＣ−ＤＣコンバータ３２が配置されてもよい。
【００２６】
太陽電池モジュール１０は、太陽光線から光起電力効果によって電気を取り出すデバイスで、シリコンや化合物半導体、色素増感型など特にタイプは問わない。二次電池１２も特に限定されるものではなく、鉛電池、ニッケル水素、リチウムイオンなど二次電池であればよいが、鉛電池が好適に利用できる。
【００２７】
電圧センサ１３は二次電池１２の電圧を検知するものであれば、特に限定されるものではない。また電圧センサ１３は充放電制御手段１１と信号線ＳＬ１で接続されている。電圧センサ１３は計測した電圧値ＳＶを信号線ＳＬ１を通じて充放電制御手段１１に送信する。
【００２８】
また充放電電流センサ１４は、電流センサであって、現在流れている電流が充電のための電流（充電電流）か、放電している電流（放電電流）かを判別できる電流センサである。充放電電流センサ１４は充放電制御手段１１と信号線ＳＬ２で接続されている。充放電電流センサ１４は計測した電流値ＳＡを信号線ＳＬ２を通じて充放電制御手段１１に送信する。
【００２９】
充放電制御手段１１は、充放電電流センサ１４の出力（ＳＡ）に基づいて、後述する充放電電気量ΣＣといった電気量を算出する。充放電制御手段１１は、例えば、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）とメモリといった組み合わせのコンピュータで実現できる。
【００３０】
また、太陽電池モジュール１０は起電力モニタ１６を有し、充放電制御手段１１と信号線ＳＬ３で接続されている。起電力モニタ１６は、現在の太陽電池モジュール１０の起電力の値ＳＰｖを出力として送り出すことができる。なお、起電力モニタ１６は太陽電池モジュール１０に組み込みでなくてもよい。充放電制御手段１１が太陽電池モジュール１０の起電力を知ることが出来さえすればよいので、太陽電池モジュール１０から充放電制御手段１１までの間に配置された電圧計でもよいからである。
【００３１】
図２には充放電制御手段１１の詳細図を示す。充放電制御手段１１には少なくとも制御装置（ＭＰＵ）２０、メモリ２４、電力制御部２２、タイマ２５を有する。制御装置２０は、メモリ２４と、太陽電池モジュール１０の起電力モニタ１６と、電力制御部２２と、充放電電流センサ１４と、電圧センサ１３とタイマ２５とに接続されている。
【００３２】
また、電力制御部２２は、太陽電池モジュール１０および二次電池１２および商用電源入力端子３１および出力端子１５と配線Ｌ１乃至Ｌ３、Ｌ６で接続されている。商用電源入力端子３１には、商用電源３０が接続される。また、出力端子１５には負荷１９が接続される（図１参照）。
【００３３】
電力制御部２２は、太陽電池モジュール１０での発電電力のうち二次電池１２および出力端子１５（負荷１９）に供給する電力を調整する。また、内部には、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの電圧変換手段（図示せず）を有しており、二次電池１２への充電電圧や出力端子１５（負荷１９）への供給電圧等を所定の値で出力することができる。
【００３４】
さらに太陽電池モジュール１０が発電しない夜間などにおいては、二次電池１２に蓄えた電気量を出力端子１５（負荷１９）へ供給する制御も行い、二次電池１２からの電流が出力端子１５以外へは流れないようにする回路等を有している。また、電力制御部２２は、商用電源３０とも接続されており、必要に応じて二次電池１２および負荷１９に商用電源３０からの電力を流す。なお、電力制御部２２のこれらの機能は、制御装置２０からの指示Ｃｏｖによって、起動、変更若しくは停止される。
【００３５】
次に充放電制御手段１１での機能について説明する。少なくとも本発明に係る充放電制御手段１１は、充放電電気量演算手段の機能を実現する。充放電電気量演算手段は、二次電池１２へ充電された電気量と二次電池１２から放電された電気量の合計である充放電電気量ΣＣを算出する。このように本発明に係る独立電源装置１は、二次電池１２に蓄積された電気を電気量（Ａｈ）に換算して管理する。
【００３６】
充放電制御手段１１では、充放電電流センサ１４からの信号（ＳＡ）から充放電電気量ΣＣを算出する充放電電気量演算手段を実現する。これは、制御装置２０が二次電池１２に流れた電流と流れた時間の積から電気量を求め、順次積算することで求められる。図３に充放電電気量演算手段のフローを示す。
【００３７】
図３を参照して、この処理がスタートすると（ステップＳ１０００）、初期値が設定される。初期値としては、微小時間の間の電気量であるΔＣと、積算した充放電電気量ΣＣである。これらの値をゼロに設定する（ステップＳ１０１０）。次に終了判定を行う（ステップＳ１０２０）。終了する場合は終了処理（ステップＳ１０７０）にフローを移す。
【００３８】
終了判定は、この処理中若しくは他の処理中であっても、作動中止の信号もしくはアクションがあれば、終了することができる。すなわち、終了判定の工程であるステップＳ１０２０には、どこからも処理が戻されていないが、これは以後のフローのどこからでもこの終了判定に戻れることを示すものとする。
【００３９】
次に制御装置２０は、充放電電流センサ１４からの電流値ＳＡと電流の向きを取得する（ステップＳ１０３０）。この時、取得する電流は例えば、充電用に流れた電流であれば正符号を、負荷１９に向かって流れた電流であれば、負符号をつけて扱えるようにしておくと好適である。なお、この時、電圧センサ１３から電圧値ＳＶを取得してもよい。
【００４０】
次に電流値ＳＡと所定の微小時間ΔＴを乗算し、微小充放電電気量ΔＣを得る（ステップＳ１０４０）。そして、充放電電気量ΣＣに微小充放電電気量ΔＣを加算し、新たな充放電電気量ΣＣとする（ステップＳ１０５０）。そして、微小時間ΔＴが経過するまでそのまま待機する（ステップＳ１０６０）。そして、再びステップＳ１０３０に戻り、電流値ＳＡを取得する。このようにすることで、制御装置２０は、充放電電気量ΣＣ（二次電池１２から放電若しくは充電された結果の電気量の合計）を常に保持しておくことができる。
【００４１】
次に本発明の独立電源装置１の動作について説明する。なお、ここで満充電容量ＦＣを決めておく。満充電容量ＦＣとは、二次電池１２を満充電にしてから完全放電されるまでの電気量であり、電流×時間（Ａ・ｈｒ：「Ａｈ」と記す）で表される。これは、通常放電曲線と呼ばれる電池の特性曲線から求めることができる。
【００４２】
図４には、独立電源装置１の太陽電池モジュール１０だけを用いた充放電の基本的な動作を説明するグラフを示す。商業電源３０は使用しない。また、図５には、図４に対する動作のフローを示す。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は共に横軸が時刻を表す。時刻ｔ１からｔ４までは太陽光線を得ることができる時間帯で、充電可能時間帯とする。図４（ａ）の縦軸は二次電池１２の端子電圧（Ｖ）である。電圧Ｖ１は公称電圧である。たとえば鉛蓄電池の場合は１３．０Ｖ程度である。
【００４３】
またＶ２は、充電時に許容される最大電圧で、定電圧設定値である。定電圧設定値は、後述するバルク充電から吸収充電に移行する際の目安になる値である。鉛蓄電池の場合は１４．９Ｖ程度である。
【００４４】
図４（ｂ）では縦軸は二次電池１２に流れる充放電電流（Ａ）である。電流値が正の場合は、二次電池１２に流れ込む電流、つまり充電される電流であり、電流値が負の場合は、二次電池１２から流れ出る電流である。また、図４（ｃ）では、縦軸は二次電池１２の充放電電気量ΣＣ（Ａｈ）である。
【００４５】
図５のフローを参照して、この処理がスタートすると（ステップＳ３００）、初期設定が行われ（ステップＳ３０２）、終了判定が行われる（ステップＳ３０４）。終了する場合（ステップＳ３０４のＹ分岐）は、独立電源装置１を終了させる（ステップＳ３４０）。
【００４６】
説明を簡単にするため、夜間二次電池１２が負荷１９に電力を供給し、図４の時刻ｔ０であるとする。この時は、充放電電気量ΣＣの積算を継続し（ステップＳ３０６）、太陽電池モジュール１０の起電力が生じたか否かを判断する（ステップＳ３０８）。なお、図５では、「パネルｏｎ（Ｖｔｈ）」と表示した。
【００４７】
これは起電力モニタ１６からの値ＳＰｖを参照することで行われる。より具体的には、値ＳＰｖが所定の電圧Ｖｔｈより大きくなったかどうかで判断する。ここで電圧Ｖｔｈは太陽電池モジュール１０の発電力を利用できるか否かを判断するための閾値である。
【００４８】
この時図４では時刻がｔ０からｔ１の間であり、二次電池１２の電圧（図４（ａ））は徐々に低下し、流れる電流（図４（ｂ））は二次電池１２から負荷１９に向かって流れている（符号が負）。したがって、充放電電気量ΣＣ（図４（ｃ））は、マイナス値を積算し、マイナス値の絶対値が大きくなる。すなわち、二次電池１２は枯渇状態に向かって減少していると言える。充放電電気量ΣＣが「−ＦＣ（Ａｈｒ）」となれば、二次電池１２の電気量は全て放出したことになる。
【００４９】
時刻ｔ１になると日が昇り太陽電池モジュール１０が発電を始める。起電力モニタ１６からの値ＳＰｖが所定の値（Ｖｔｈ）を超えたことを確認したら（ステップＳ３０８のＹ分岐）、バルク充電に移る（ステップＳ３１０）。バルク充電とは、二次電池１２への充電をＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｅｒ）制御で行う充電モードをいう。
【００５０】
ここでは、太陽電池モジュール１０が発電した電力のうち負荷１９が必要とする電力以外を全て二次電池１２への充電に使用する。制御装置２０は、電力制御部２２にこのような充電を行うことを指示Ｃｏｖで指示する。なお、バルク充電の間でも充放電電気量演算手段は処理を行っており、電気量の流れを算出し、充放電電気量ΣＣを積算している。
【００５１】
バルク充電では、二次電池１２に電流が流れ込むので、充放電電流は正となる（図４（ｂ）参照）。また、二次電池１２の端子電圧は上昇する（図４（ａ）参照）。バルク充電は二次電池１２の端子電圧が定電圧設定値Ｖ２になるまで続けられる（ステップＳ３１２のＮ分岐）。またこの間、二次電池１２へ電流が流れるので、充放電電気量ΣＣは、マイナス値からゼロに向かって増える（図４（ｃ）参照）。
【００５２】
二次電池１２の端子電圧値（ＳＶ）が定電圧設定値Ｖ２になったら（ステップＳ３１２のＹ分岐）、充電電圧を一定にして充電する定電圧充電モード（吸収充電とも呼ばれる）に移行する（ステップＳ３１８）。定電圧充電モードでは、二次電池１２の端子間電圧が所定の値（ここでは定電圧設定値Ｖ２）になるように、電力制御部２２が調整を行う。一方、充放電電流は徐々に減少する（図４（ｂ）参照）。
【００５３】
なお、この間でも充放電制御手段１１は、負荷１９には必要な電力を供給する。また、充放電電気量演算手段も継続し、充放電電気量ΣＣを算出し続けている。充放電電気量ΣＣは、二次電池１２へ電流が流れ込むので、マイナス値からゼロに向かって増加する。
【００５４】
定電圧充電モードでは、制御装置２０は、充放電電気量ΣＣが目標値ＴＣになったか否かを検出している（ステップＳ３２０）。なお、ここではＴＣはゼロに設定されている。
【００５５】
充放電電気量ΣＣがマイナス値から目標値ＴＣ（ここでは「ゼロ」）になったら、定電圧充電モードを終了する（ステップＳ３２０のＹ分岐）。つまり、本発明の独立電源装置１では、二次電池１２から放電した充放電電気量ΣＣをマイナス値で積算しておき、充放電電気量ΣＣがゼロに戻るまで二次電池１２に充電を行う。言い換えると、従来行われていたように、二次電池１２の端子間電圧に基づいて満充電と判断することをしない。
【００５６】
定電圧充電モードが終了したら（図４の時刻ｔ３）、次にゼロ充電モードに移行する（ステップＳ３２２）。ゼロ充電モードとは、二次電池１２に対しては全く充電を行わないモードである。太陽電池モジュール１０が生み出した電力のうち負荷１９が必要とする電気が電力制御部２２から供給される。したがって、充放電電流はゼロとなる（図４（ｂ）時刻ｔ３からｔ４参照）。また、充放電電流量ΣＣの値も変化しない。
【００５７】
ゼロ充電モードに移行したら、日暮れになったか否かをモニタする（ステップＳ３２４）。これは起電力モニタ１６の値ＳＰｖを制御装置２０が監視することで実現できる。ステップＳ３０８と同じであるが、値ＳＰｖと比較される閾値が、ステップＳ３０８の閾値Ｖｔｈより低い、Ｖｓｓに置き換えられる。すなわち、ゼロ充電モードは、日が暮れて太陽電池モジュール１０からの電力供給が全く無くなるまで継続される（ステップＳ３２４のＹ分岐）。
【００５８】
日が暮れて太陽電池モジュール１０の起電力がなくなったら（ステップＳ３２４のＮ分岐）、二次電池１２は貯えた電気量から負荷１９に対して放電を開始する。この時、二次電池１２と負荷１９は、制御装置２０の指示Ｃｏｖによって電力制御部２２が接続する。処理のフローは、日付ＤＬをインクリメントし（ステップＳ３２６）、ステップＳ３０４に戻る。ステップＳ３０４では、終了判定の後（ステップＳ３０４のＮ分岐）ふたたび、充放電電気量ΣＣにマイナス値を積算しながら負荷１９に電気を供給し、太陽電池モジュール１０の起動（ステップＳ３０８のＹ分岐）を待つ。
【００５９】
以上のように、太陽電池モジュール１０を用いた独立電源装置１は、昼間の充電および夜間の放電を繰り返す。ところで、二次電池１２は、充放電を繰り返すうちに、劣化することが知られている。しかし、所定のタイミングで充放電電気量ΣＣがゼロ以上になるような過充電処理を行うことで、セルバランスが回復し、二次電池１２の劣化が抑制される。ここで、ゼロ以上とは、満充電容量ＦＣのおよそ０．２倍程度である。
【００６０】
本発明に係る発明者は、二次電池１２が充放電を繰り返すと、バルク充電で定電圧設定値（Ｖ２）になった時刻と、その後定電圧充電で充放電電気量ΣＣがゼロになった時刻の時間間隔が、徐々に短くなり、この時間間隔が所定の値になったら過充電処理を行うことで、二次電池１２の寿命を延ばせることを見出した。
【００６１】
例えば、図４を参照すると、バルク充電で定電圧設定値（Ｖ２）になったのが時刻ｔ２である。また、その後の定電圧充電により充放電電気量ΣＣがゼロになるのは、時刻ｔ３である。このｔ３−ｔ２の時間間隔（以後この時間間隔を「劣化指標時間」と呼ぶ。）は、充放電を重ねる毎に短くなる。図６は、時刻ｔ２と時刻ｔ３が重なった場合である。
【００６２】
使用する二次電池１２は、「劣化指標時間」が所定の値になったら過充電するのが望ましい。例えば、図６に示す「劣化指標時間」がゼロの時である。しかし、「劣化指標時間」が一定の時間であれば、特にゼロに限定されるものではない。この「劣化指標時間」が長ければ、過充電処理を行う時間間隔が短くなる。したがって、使用する二次電池１２の特性や、使用環境などによって、「劣化指標時間」は決定することができる。
【００６３】
また、二次電池１２をいつも同じ状態に回復させるという観点からは、過充電処理を行うのは、この「劣化指標時間」が常に所定の値になった時に行うのが望ましい。しかし、太陽電池モジュール１０を使用する場合は、充電できるタイミングは天気に依存する。したがって、この「劣化指標時間」が所定の時間以下になれば、過充電処理を行うとしてよい。
【００６４】
さて、本発明に係る独立電源装置１では、太陽電池モジュール１０以外に、商用電源３０も使用する。以下に商用電源３０を用いた独立電源装置１を３タイプ示す。それぞれのタイプの特徴を示す。
（１）二次電池が実行深度まで使用されたら、商用電源で満充電まで充電する。
（２）二次電池が実行深度まで使用されたら、夜まで待って商用電源で満充電する。
（３）二次電源が満充電されなかったら、その日の夜に商用電源で満充電する。
【００６５】
（１）は即時充電型、（２）は夜間充電型、（３）は不足充電型と呼ぶ。それぞれ独立電源装置１ａ、１ｂ、１ｃと呼ぶ。それぞれのハード構成は、図１および２に示したもので、全て同じであるが、充放電制御手段１１が行うソフトウェアが異なる。すなわち、二次電池１２への充電の仕方および商用電源３０の使用方法が異なる。なお、それぞれの独立電源装置１は、上記に説明した「劣化指標時間」を検知して、過充電処理を行うことは共通である。以下のそれぞれのタイプの独立電源装置１の処理フローについて詳説する。
【００６６】
＜即時充電型独立電源装置１ａ＞
即時充電型の独立電源装置１ａは、二次電池１２が実行深度まで使用されたら、商用電源３０で満充電まで充電を行う。なお、ここで満充電とは充放電電気量ΣＣがゼロになるまで充電することをいう。図７に処理のフローを示す。
【００６７】
処理がスタートすると（ステップＳ１００）、初期設定を行う（ステップＳ１０２）。即時充電型の独立電源装置１ａでは、いくつかの変数を利用するので、それらの値を所定の値にしておく。具体的には、充放電電気量ΣＣ、充電の目標値ＴＣ、「劣化指標時間」と比較される所定時間Ｔｔｈ、満充電の指標となるＳ等である。
【００６８】
次に終了判断を行い（ステップＳ１０４）、終了の場合（ステップＳ１０４のＹ分岐）は、停止する（ステップＳ１０１）。継続する場合（ステップＳ１０４のＮ分岐）。次に、日暮れが訪れたか否かを判断する（ステップＳ１０６）。これは制御装置２０がタイマ２５を利用して現在時刻を知り判断してもよい。また、図５のステップＳ３２４と同じ処理を行ってもよい。
【００６９】
１日が経過した場合は（ステップＳ１０６のＹ分岐）、変数ＤＬをインクリメントする（ステップＳ１１６）。ＤＬは日付を表す変数である。ただし、ＤＬは日暮れから日暮れまでを１日とする。太陽電池モジュール１０が作動しない夜の間は１つの連続した時間として扱うためである。
【００７０】
次に負荷１９に電力供給が可能か否かを判断する（ステップＳ１０８）。夜太陽が出ていない場合はもちろんであるが、太陽が出ている時間であっても、太陽電池モジュール１０との角度が浅い場合や、極めて天気が悪い場合などは、発電できない場合もある。したがって、ここで太陽電池モジュール１０が発電を行っているか否かを判断していると言ってもよい。
【００７１】
負荷１９に供給できる程度の発電力があると判断されたら（ステップＳ１０８のＹ分岐）、次に充電可能か否かを判断する（ステップＳ１１０）。なお、この時点で太陽電池モジュール１０が発電していると判断される。したがって、ステップＳ１１０のＹ分岐後の太陽電池モジュール１０からの電気量が「合計発電量」となる。独立電源装置１は、負荷１９に電力を供給するのが目的であるので、発電した電気はまず負荷１９に供給され、次に余剰電気を二次電池１２に充電する。
【００７２】
発電をしていて、負荷１９に供給する電力はあるものの、充電するほどの電気はない場合（ステップＳ１１０のＮ分岐）、太陽電池モジュール１０で発電された電気を負荷１９に供給する（ステップＳ１２８）。図では、「太陽負荷供給」と記載した。
【００７３】
一方、発電量に充電する余裕がある場合（ステップＳ１１０のＹ分岐）は、この日満充電を行ったか否かを調べる（ステップＳ１１２）。これは、変数ＳがＤＬ（日付を表す変数）になっているかどうかで判断する。すなわち、その日のうちで満充電を実行したら、変数Ｓにその日の日付が入力される。
【００７４】
また、その日満充電を達成している場合（ステップＳ１１２のＹ分岐）は、ステップＳ１２８の「太陽負荷供給」に処理を移す。ここでは、負荷１９に供給する以上の発電はあるものの、二次電池１２側に充電する余地はないわけである。従って、負荷１９に供給された残りの電気は、そのまま破棄される。これを「無効発電量」と呼ぶ。
【００７５】
満充電を達成していない場合（ステップＳ１１２のＮ分岐）は、二次電池１２に充電を行う（ステップＳ１１４）。図７では、「太陽充電」と記した。この処理の内容には、バルク充電、定電圧充電と、上記で説明した「劣化指標時間」に基づく過充電処理を含む。この処理の内容の詳細は図８を用いて後程詳説する。
【００７６】
さて、ステップＳ１０８に戻って、負荷１９に電気を供給できない場合（ステップＳ１０８のＮ分岐）は、二次電池１２から負荷１９に電気を供給する（ステップＳ１１８）。図７では「電池負荷供給」と記した。充放電制御手段１１は、二次電池１２から負荷１９へ電気を供給するように制御する。そして、充放電制御手段１１は、目標値ＴＣが０．２であるか否かを判断する（ステップＳ１２０）。これは、過充電処理を行うか否かを判断する処理である。なお、ここで０．２は満充電容量ＦＣの０．２倍の事である。以降も「０．２」と省略して記す。
【００７７】
この処理で目標値ＴＣが０．２になっている場合（ステップＳ１２０のＹ分岐）は、太陽電池モジュール１０で過充電をしていた際に、発電が中止された場合が考えられる。その場合は、過充電処理を続けるために商用電源３０での処理（ステップＳ１２４）に移す。過充電処理を行っていない場合（ステップＳ１２０のＮ分岐）は、二次電池１２の使用状態が実行深度に達しているか否かを判断する（ステップＳ１２２）。
【００７８】
実行深度とは、二次電池１２の放電量の限界量である。二次電池１２は電池容量の全てを放出する充放電を繰り返すと、急速に寿命が短くなる。そこで、充放電させる電気量は電池容量の一部で止めている。具体的には、充放電制御手段１１は、充放電電気量ΣＣがどの程度まで減ったかで判断する。実行深度は、システムの設計時に適宜決められ、通常満充電容量ＦＣの７０％程度を目安に決定される。
【００７９】
二次電池１２の充放電電気量ΣＣが実行深度に達していない場合（ステップＳ１２２のＮ分岐）は、継続して二次電池１２から負荷１９に電気を供給する。処理のフローは、ステップＳ１０４に戻る。しかし、ステップＳ１０６、Ｓ１０８と同じ判断が繰り返されるので、再びステップＳ１１８に戻り、二次電池１２から負荷１９に電気が継続して供給される。
【００８０】
充放電電気量ΣＣが実行深度に達している場合（ステップＳ１２２のＹ分岐）は、商用電源３０を用いて負荷１９への電力供給と二次電池１２への充電を行う。充放電制御手段１１は、ステップＳ１２４で、商用電源３０から負荷１９へ所定の電気が流れるように制御を行う。そして、商用電源３０を用いて二次電池１２を充電する（ステップＳ１２６）。図７では、「商用充電」と記載した。
【００８１】
商用電源３０を用いた二次電池１２の充電では、太陽電池モジュール１０を用いた充電であるステップＳ１１４の「太陽充電」とほぼ同じ操作で充電が行われる。したがって、バルク充電、定電圧充電と、上記で説明した「劣化指標時間」に基づく過充電処理を含む。この処理の詳細については、図９を用いて後程詳説する。
【００８２】
次にステップＳ１１４の「太陽充電」の処理を図８を参照して、説明する。この処理は、バルク充電と定電圧充電と過充電処理と過充電処理を行うか否かを判断する処理が含まれている。図８を参照して、（図７の）ステップＳ１１４「太陽充電」に処理が移ったら、バルク充電が終了したか否かを判断する（ステップＳ１５２）。バルク処理が終了し、充電が定電圧充電処理に移っても、このステップを通過するので、その際にはバルク充電処理をスキップするためである。
【００８３】
バルク充電が終了していない場合（ステップＳ１５２のＮ分岐）は、バルク充電を行う（ステップＳ１５４）。充放電制御手段１１は二次電池１２に対してバルク充電を行うように回路を調整する。次にバルク処理の終了を確認する。これは二次電池１２の端子電圧値ＳＶが定電圧設定値（Ｖ２）になっているか否かで判断する。
【００８４】
まだバルク充電が終了していない場合（ステップＳ１５６のＮ分岐）は、その「太陽充電」の処理を抜ける。そして、図７のステップ１０４に戻り、太陽電池モジュール１０が所定の発電を継続していれば、またこのステップに戻ってくる。
【００８５】
二次電池１２の端子電圧値ＳＶが定電圧設定値（Ｖ２）になったら（ステップＳ１５６のＹ分岐）、バルク充電は終了したとする。そして、その時の時刻Ｔｓａを記録する（ステップＳ１５８）。次にバルク充電が終了したことを示すフラグを立てて（ステップＳ１６０）、定電圧充電が終了したか否かを判断する（ステップＳ１６２）。
【００８６】
これは充放電電気量ΣＣが充電の目標値ＴＣを越えたか否かで判断する。そして、定電圧充電が終了していない場合（ステップＳ１６２のＮ分岐）は、さらに定電圧充電を行う（ステップＳ１６４）。充放電制御手段１１は、二次電池１２に対して定電圧充電を行うように制御する。そして、「太陽充電」のルーチンを抜け図７のステップＳ１０４に戻る。
【００８７】
ステップＳ１０４からは、また同じ判断によって、再び「太陽充電」（ステップＳ１１４）に戻ってくると、すでにバルク充電が終了しているので、ステップＳ１５２では、Ｙ分岐に入る。そして、バルク充電（ステップＳ１５４、Ｓ１５６）をスキップして再度ステップＳ１６２からの定電圧充電の処理に戻る。このようにして定電圧充電が継続する。
【００８８】
このように、「太陽充電」のルーチンでは、逐次ステップＳ１０４（図７参照）まで戻る。これは、太陽電池モジュール１０が天候によって発電が中断されることを想定する必要があるからである。「太陽充電」のようなルーチンにしておけば、発電が停止した場合に、いつでも、図７のステップＳ１０８からステップＳ１１８に処理が移り、二次電池１２から負荷１９に電力を供給できる（ステップＳ１１８）。
【００８９】
再び図８を参照して、定電圧充電が終了したら（ステップＳ１６２のＹ分岐）、その時の時刻Ｔｅｃを記憶する（ステップＳ１７０）。次に目標値ＴＣが０．２か否かを判断する（ステップＳ１７２）。このステップは、ステップＳ１６４で行った定電圧充電の処理が過充電処理であったか否かを判断する。もし過充電処理であった場合（ステップＳ１７２のＹ分岐）は、各変数をリセットする（ステップＳ１７４）。そして、満充電を行った事を記憶するために、変数Ｓにその日の日付ＤＬを記録しておく（ステップＳ１７６）。
【００９０】
ステップＳ１７２で行った定電圧充電が、過充電処理でなかった場合（ステップＳ１７２のＮ分岐）は、時刻Ｔｅｃと時刻Ｔｓａの時間間隔（「劣化指標時間」）が所定時間Ｔｔｈより小さくなっているか否かを判断する（ステップＳ１７８）。これは図４および図６で説明した時刻ｔ２とｔ３の時間間隔（「劣化指標時間」）が所定の値Ｔｔｈより小さいか否かを判断することにあたる。
【００９１】
「劣化指標時間」が、所定時間Ｔｔｈより小さくない場合（ステップＳ１７８のＮ分岐）は、まだ続けて二次電池１２を使用することができるとして、ステップＳ１７６で満充電にしたことを記録する処理（変数Ｓに日付ＤＬを代入）を行い、「太陽充電」（ステップＳ１１４）を抜ける。
【００９２】
「劣化指標時間」が所定時間Ｔｔｈより小さい場合（ステップＳ１７８のＹ分岐）は、過充電処理を行う必要があると判断し、目標値ＴＣを０．２と変更する（ステップＳ１８０）。そしてそのまま「太陽充電」のルーチンを抜け、ステップＳ１０４に戻る。
【００９３】
太陽電池モジュール１０がまだ発電していれば、ステップＳ１０６からステップＳ１１２を通過して再びステップＳ１１４の「太陽充電」のルーチンに戻ってくる。すでにバルク充電は終わっているので、ステップＳ１５４からステップＳ１６０はスキップされ、定電圧充電が終了しているか否かの判断（ステップＳ１６２）が行われる。
【００９４】
ここでは、充放電電気量ΣＣがゼロになっているものの、ステップＳ１８０で目標値ＴＣの値が０．２に書き換えられているため、定電圧充電は終わっていないと判断される。つまり、定電圧充電は継続され、過充電処理が実行される。
【００９５】
定電圧充電が終了すると、充放電電気量ΣＣは０．２まで充電されており、過充電処理が実施されたことになる。再び終了時刻Ｔｅｃが記憶される（ステップＳ１７０）が、次のステップＳ１７２における目標値ＴＣの判断では値が０．２になっているため、過充電処理が行われたことになり各変数をリセットする（ステップＳ１７２のＹ分岐からステップＳ１７４）。
【００９６】
リセットする変数としては、充放電電気量ΣＣの充電の目標値であるＴＣ、充放電電気量であるΣＣである。これらは値をゼロにすることでリセットされたことになる。
【００９７】
なお、過充電処理が行われている最中に太陽電池モジュール１０が発電を停止したら、ステップＳ１０８で太陽電池モジュール１０が負荷１９に電力を供給できないと判断され（ステップＳ１０８のＮ分岐）、二次電池１２から負荷１９へ電気が供給される（ステップＳ１１８）。この制御はもちろん充放電制御手段１１が行う。そして、次のステップＳ１２０でＴＣが０．２か否かを判断される。
【００９８】
したがって、ここで過充電処理が未処理であることが検知され、ステップＳ１２４以後による商用電源３０で負荷１９に電気を送りつつ、商用電源３０で過充電処理を継続する。つまり、過充電処理がスタートすると太陽電池モジュール１０が発電しなくなっても、商用電源３０によって過充電処理は完了される。
【００９９】
次に図９を参照して、ステップＳ１２６の「商用充電」について説明する。「商用充電」のルーチンは、「太陽充電」のルーチンとほぼ同じである。「太陽充電」のルーチンと、異なるステップは異なるステップ番号を付与した。ステップＳ１８２（Ｓ１５６）とステップＳ１８４（Ｓ１６４）、ステップＳ１８６（Ｓ１７４）である。
【０１００】
「太陽充電」のルーチンとの違いは、「商用充電」のルーチンは、商用電源３０を利用するため、充電が途中で中断されることを想定する必要がない点である。したがって、バルク充電が始まったら（ステップＳ１５４）、バルク充電が終わるまで続ける（ステップＳ１８２）。
【０１０１】
すなわち、ステップＳ１８２で二次電池１２の端子電圧値ＳＶが定電圧設定値（Ｖ２）にならない限り（ステップＳ１８２のＮ分岐）、バルク充電を継続する。また、定電圧充電（ステップＳ１８４）も、充放電電気量ΣＣが充電の目標値ＴＣになるまで継続する。
【０１０２】
以上の処理で構成される即時充電型の独立電源装置１ａは、昼間太陽電池モジュール１０で負荷１９に電気を配信し、二次電池１２が満充電になるまでは、電気を蓄積する。しかし、仮にその日に満充電が行われなくても、商用電源３０を使って満充電になるまで充電することはしない。
【０１０３】
一方、「劣化指標時間」がＴｔｈ以下であった場合は、太陽電池モジュール１０若しくは商用電源３０を使って必ず充電する。これは、「太陽充電」（ステップＳ１１４）若しくは「商用充電」（ステップＳ１２６）でＴＣ＝０．２とセットすることで行われる。
【０１０４】
また、二次電池１２の使用において、実行深度まで到達したら、直ちに満充電（若しくは過充電）処理が行われる。これは、「商用充電」（ステップＳ１２６）で行われる。
【０１０５】
＜夜間充電型独立電源装置１ｂ＞
夜間充電型の独立電源装置１ｂは、二次電池１２が実行深度まで使用されたら、夜まで待ってから商用電源３０で満充電まで充電を行う。夜まで待つのは、昼間であれば、太陽電池モジュール１０を用いて充電ができるかもしれないからである。
【０１０６】
図１０に夜間充電型の独立電源装置１ｂの処理フローを示す。図７の即時充電型の独立電源装置１ａの処理と比較すると、太陽電池モジュール１０で負荷１９に電気を供給できない場合（ステップＳ１０８Ｎ分岐）に、実行深度に到達したか否かの判断（ステップＳ１２２）を行い、その後に、夜であるか否かを判断する（ステップＳ１２３）。
【０１０７】
実行深度に到達していない場合（ステップＳ１２２のＮ分岐）は、二次電池１２による負荷１９への電気供給が行われる。一方、実行深度まで到達していた場合（ステップＳ１２２のＹ分岐）であっても、夜でなければ（ステップＳ１２３のＮ分岐）、ステップＳ１０４からステップＳ１０８を回り、二次電池１２による負荷１９への電気供給が継続される（ステップＳ１１８）。
【０１０８】
夜になったら（ステップＳ１２３のＹ分岐）、商用電源３０を用いて負荷１９に電気を流しつつ、二次電池１２に充電を行う（ステップＳ１２６）。なお、夜か否かは、充放電制御手段１１が有するタイマ２５などにアクセスすることで確認することができる。
【０１０９】
二次電池１２による負荷１９への電気供給（ステップＳ１１８）を行っていても、天候が回復して太陽電池モジュール１０が発電を行う場合がある。その場合は、ステップＳ１０８のＹ分岐からステップＳ１１２を通り、ステップＳ１１４で太陽電池モジュール１０による充電を行う。
【０１１０】
なお、天候が回復して太陽電池モジュール１０による充電が行われた結果、満充電にはならないものの、実行深度以上に充電される場合は、太陽電池モジュール１０での発電がなくなり（ステップＳ１０８のＮ分岐）、二次電池１２での負荷１９への電気供給が行われても、商用電源３０での充電はされない（ステップＳ１２４に処理は移らない。）。しかしながら、二次電池１２からの負荷１９への電気供給が続くので、夜になれば実行深度に到達し、そこで、商用電源３０による充電（ステップＳ１２６）が行われる。
【０１１１】
夜間充電型の独立電源装置１ｂでは、昼間に実行深度に到達し、天候が悪くて太陽電池モジュール１０で充電できない場合であっても、さらに夜までは二次電池１２で負荷１９に電気を供給することになる。
【０１１２】
＜不足充電型独立電源装置１ｃ＞
不足充電型の独立電源装置１ｃは、満充電にできなかった日は、商用電源３０で満充電まで充電する。図１１に不足充電型の独立電源装置１ｃの処理のフローを示す。図７の即時充電型の独立電源装置１ａと異なるフローは、ステップＳ１０７、Ｓ１０７１およびＳ２００である。ステップＳ２００は、処理の内容は二次電池１２による負荷１９への電気供給であり、図７の場合と同じである。しかし、次の処理の移り先が異なる。
【０１１３】
ステップＳ１０７から説明する。ステップＳ１０７は現在昼間かどうかを確認する。昼間とは、日の出から日の入りまでの間を指す。つまり、太陽電池モジュール１０が発電可能であれば昼間である。これは年間の日の出、日の入の時刻をテーブルで持つなどして確認できる。昼間であれば（ステップＳ１０７のＹ分岐）、太陽電池モジュール１０で負荷１９に電気が供給可能であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【０１１４】
供給可能であれば（ステップＳ１０８のＹ分岐）、太陽電池モジュール１０で充電可能であるかを判断する処理に移る。この先のステップＳ１１０、Ｓ１１２、Ｓ１１４、Ｓ１２８は、即時充電型の独立電源装置１ａの場合と同様である。したがって、「劣化指標時間」に基づく過充電処理も行われる。
【０１１５】
供給可能でなければ（ステップＳ１０８のＮ分岐）、二次電池１２で負荷１９に電気を供給する（ステップＳ２００）。充放電制御手段１１は、二次電池１２から負荷１９に電気が流れるように制御し、処理を再びステップＳ１０４に戻す。
【０１１６】
ステップＳ１０７で昼間でなければ（ステップＳ１０７のＮ分岐）、その日満充電が行われたか否かを判断する（ステップＳ１０７１）。変数Ｓに日付ＤＬが代入されていれば満充電を行ったことを表す。満充電が行われていたら（ステップＳ１０７１のＹ分岐）、太陽電池モジュール１０で負荷１９に電気が供給できるか否かを判断するステップＳ１０８に移行する。しかし、すでに夜になっているので、処理はステップＳ１０８のＮ分岐に進み、充放電制御手段１１は、二次電池１２で負荷１９に電気を供給する（ステップＳ２００）。
【０１１７】
ステップＳ１０７１に戻って、その日満充電が行われていない場合（ステップＳ１０７１のＮ分岐）は、商用電源３０を用いて負荷１９に電気を供給し（ステップＳ１２４）、「商用充電」（ステップＳ１２６）で二次電池１２を充電する。すでに図９で説明したように、「商用充電」は一度実行されると、充放電電気量ΣＣが充電の目標値ＴＣになるまで充電され、満充電がされたことを表す変数Ｓに日付ＤＬが代入される（なお、「劣化指標時間」が所定以下であった場合は、目標値ＴＣが０．２に置き換えられ１度ステップＳ１０４に移り、再びステップＳ１２６に戻ってくる。）。
【０１１８】
したがって、ステップＳ１２６から処理がステップＳ１０４に戻り、ステップＳ１０７で昼でないと判断され、ステップＳ１０７１で満充電が行われたか否かを判断されると、変数Ｓに日付ＤＬが代入されているので満充電がされたとしてＹ分岐に進む。
【０１１９】
ステップＳ１０７１のＹ分岐は、ステップＳ１０８で太陽電池モジュール１０での電気供給可能かを判断される。すでに夜であるので、ステップＳ２００で二次電池１２での負荷１９への電気供給が行われる。すなわち、充放電制御手段１１は、商用電源３０で負荷１９に電気を供給し（ステップＳ１２４）、二次電池１２を充電する（ステップＳ１２６）と、次に二次電池１２から負荷１９に電気を供給するように制御を変える。
【０１２０】
以上のように不足充電型の独立電源装置１ｃでは、１日の間に１回は必ず満充電になるまでの充電が行われる。
【０１２１】
以上の独立電源装置１が、どれほど効果的に太陽電池モジュール１０を使用するかについては、解析的に求めるのは、容易ではない。そこで、実際の設置場所の年間気候に基づいてシミュレーションを行ってみた。場所は、札幌、大阪、那覇である。シミュレーションの条件は以下の通りである。
【０１２２】
各都市の気象データはＮＥＤＯが公開している気象データで、日照時間、天気等の年間データを用いた。太陽電池モジュール１０は、定格４６０Ｗｈのものである。二次電池１２は鉛蓄電池で構成されており、２４Ｖ、１８０Ａｈ、４．３２ｋＷｈの容量がある。負荷１９は、消費電力が５０Ｗで、１日あたり１２００Ｗｈの電気量を消費するとした。なお、二次電池１２若しくは太陽電池モジュール１０からの電気はＤＣ−ＡＣインバータで１００Ｖの交流に変換される。
【０１２３】
シミュレーションの結果を表１に示す。合計発電量というのは、太陽電池モジュール１０が発電した総電力である。図７のステップＳ１０８でＹ分岐になった時からの積算電力である。有効発電量というのは、二次電池１２に集められたか若しくは、負荷１９に流された電気である。
【０１２４】
無効発電量というのは、二次電池１２にも蓄積できず、負荷１９にも流されなかった電気である。つまり、太陽電池モジュール１０が発電を行っても、蓄積も消費もできずに、そのまま破棄される電気である。図７のステップＳ１１２のＹ分岐の時に、太陽電池モジュール１０の発電量から負荷１９に供給する電力を引いた値である。また、有効発電率は、合計発電量に対する有効発電量の割合である。
【０１２５】
【表１】
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【０１２６】
合計発電量を見ると、那覇、大阪、札幌の順で少なくなる。これは日照時間が異なるためである。また、有効発電率を見ると、那覇、大阪、札幌といずれの都市でも、不足充電型独立電源装置１ｃが最も有効発電率が高い。そして、次が夜間充電型独立電源装置１ｂであった。即時充電型独立電源装置１ａの有効発電率は、いずれの都市でも６０％程度であった。即時充電型独立電源装置１ａは、実行深度になったら直ちに充電を行う方法である。
【０１２７】
一方、不足充電型独立電源装置１ｃは、毎日満充電を経験させる方式である。すなわち、日々満充電を目指して充電制御を行うことで、太陽電池モジュール１０の発電した電気を有効発電率９０％程度の高い効率で有効に利用することができることを示している。
【０１２８】
以上のように、本発明に係る独立電源装置１は、いずれのタイプであっても、およそ６０％程度の有効発電率を有し、太陽光を有効に利用しているといえる。
【０１２９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、不足充電型独立電源装置１ｃが、大規模震災などの緊急事態において、所定の期間のバックアップ機能を有する場合について説明する。これをバックアップ付独立電源装置１ｄとする。本発明に係る独立電源装置１は、太陽電池モジュール１０からの充電が不足した場合は、なんらかの形態で商用電源３０から充電を行う。しかし、大規模震災といった緊急事態が発生すると、商用電源３０は停電してしまう可能性が非常に高い。
【０１３０】
そのような場合であっても独立電源装置１は、所定の日数（所定の保証期間）の間は、動作が保証される必要がある。この期間を停電時動作保証期間と呼ぶ。この停電時動作保証期間とは、より具体的に言うと、商用電源３０が停電し、なおかつ雨等によって太陽電池モジュール１０からの昼間の充電もされない場合の動作保証期間である。停電時動作保証期間はバックアップ付独立電源装置１ｄの表面に表示される若しくは取扱説明書に記載されることになる。
【０１３１】
バックアップ付独立電源装置１ｄは、不足充電型独立電源装置１ｃを基本構成とする。つまり、毎日満充電されるので、停電が発生した前日の満充電を経験している。したがって、商用電源３０が停電してからｎ日期間の動作を保証するのであれば、ｎ＋１日分の二次電池１２を搭載していればよい。例えば、停電時動作保証期間を３日とすると、不足充電型独立電源装置１ｃは、４日分以上の容量を有する二次電池１２を搭載すればよい。
【０１３２】
より具体的な例を示すと、負荷での一日の消費電力を６００Ｗとする。放電効率をおよそ８５％と考えると、二次電池１２の容量は、（６００Ｗ×４日÷０．８５＝）２８２４Ｗｈ以上必要となる。
【０１３３】
また、これを開放端子間電圧１２Ｖ、容量が６０Ａｈの蓄電池で構成すると、劣化時の蓄電率を８０％として、必要な蓄電池の量は、２８２４Ｗｈ÷（６０Ａｈ×１２Ｖ×０．８）＝４．９個となる。ここで劣化時の蓄電率とは、二次電池１２が劣化することによって、満充電であっても定格容量である６０Ａｈを発揮できない場合を考慮したものである。以上の計算でわかるように、上記の規格の電池であれば、５個以上を搭載することで、停電時動作保証期間のバックアップ機能を有することになる。
【０１３４】
図１２にバックアップ付独立電源装置１ｄの構成例を示す。また図１３には、充放電制御手段１１の構成を示す。実施の形態１で示した図１及び図２の構成とほぼ同じである。違いは、充放電制御手段１１から外部に対して信号線Ｌ１０が設けられており、その信号線Ｌ１０で信号Ｓｅｍを送信する点である。図１３を参照して、この信号線Ｌ１０は、充放電制御手段１１の制御装置２０から配線されるものである。
【０１３５】
また、制御装置２０は、電力制御部２２から配線Ｌ６によって電力が供給されているか否かの信号Ｓｃｖを受ける。つまり、バックアップ付独立電源装置１ｄは、商用電源３０から供給される電気（ＡＣ−ＤＣコンバータ３２の出力）の有無について信号を制御装置２０に送ることができる。
【０１３６】
図１４に、バックアップ付独立電源装置１ｄの動作フローを示す。バックアップ付独立電源装置１ｄは、不足充電型独立電源装置１ｃを基本としているので、図１１の処理フローと同じ部分がある。そこで、図１１と同じ部分については、同じ番号を付し、説明は省略する。
【０１３７】
バックアップ付独立電源装置１ｄでは、ステップＳ１０７で夜を検出し（Ｎ分岐）、ステップＳ１０７１で満充電を検出しない場合（Ｎ分岐）の次に、商用電源３０が停電状態になった場合の一連の処理が挿入される。まず、充放電制御手段１１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ３２（図１２参照）から出力があるか否かを判断する（ステップＳ１４０）。
【０１３８】
より詳細には、電力制御部２２が配線Ｌ６の接続端に電力が供給されているか否かを検出し、その結果を信号Ｓｃｖによって制御装置２０に通知することで、制御装置２０が判断する。ＡＣ−ＤＣコンバータ３２からの出力がなければ（Ｙ分岐）、停電と判断し停電処理のルーチンに処理を移す。
【０１３９】
なお、停電と判断した後に、充放電制御手段１１は、外部に対して停電状態を検出した旨の信号Ｓｅｍを生成し、信号線Ｌ１０で送信してもよい（フローは省略した）。この信号は、バックアップ付独立電源装置１ｄに設けられたパネル表示３５に表示することにしてもよい。商用電源３０が停電でないとしても、バックアップ付独立電源装置１ｄまでの配線や、ＡＣ−ＤＣコンバータ３２の障害によって、バックアップ付独立電源装置１ｄにとっての停電状態は発生しうる。
【０１４０】
つまり、この信号Ｓｅｍは、停電だけを表すのではなく、バックアップ付独立電源装置１ｄの内部に障害が発生した可能性のあることを外部に通知する信号にもなる。
【０１４１】
ＡＣ−ＤＣコンバータ３２の出力があれば、停電は発生していないと判断し、不足充電型独立電源装置１ｃと同じ商用電源３０から負荷へ電力を供給する処理（ステップＳ１２４）を行う。
【０１４２】
一方、停電処理では、充放電制御手段１１は、二次電池１２から負荷に電気を供給するように回路を調整する（ステップＳ１４２）。そして、ステップＳ１０４に戻る。夜で停電している間は、ステップＳ１０４からステップＳ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０７１を経て、再びステップＳ１４２に戻る。したがって、この処理の繰り返しは、停電が復旧するまで継続し、その間負荷には二次電池１２から電気が供給される。
【０１４３】
停電が夜の間に復旧した場合は、ステップＳ１４０の判断が、Ｎ分岐となり、商用電源３０から負荷に電気が供給され（ステップＳ１２４）、さらにステップＳ１２６で、二次電池１２も、充電される。
【０１４４】
また、バックアップ付独立電源装置１ｄは昼間の動作については、不足充電型独立電源装置１ｃと同じ動作を行う。
【０１４５】
以上のようにバックアップ付独立電源装置１ｄは、停電が発生し、天候のため昼間に太陽電池モジュール１０からの発電ができなかった場合であっても、所定の期間負荷に電気を送ることを保証することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明の独立電源装置は、太陽電池モジュールを用いた電源装置だけでなく、二次電池の充電制御に広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１  独立電源装置
１０  太陽電池モジュール
１１  充放電制御手段
１２  二次電池
１３  電圧センサ
１４  充放電電流センサ
１５  出力端子
１６  起電力モニタ
１９  負荷
２０  制御装置
２２  電力制御部
２４  メモリ
２５  タイマ
３０  商用電源
３１  商用電源入力端子
３２  ＡＣ−ＤＣコンバータ
３４  インバータ
３５  表示
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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