(57)【要約】【課題】より簡素な構成で二次電池に最適な充電状態となるように充電電流を制御することができる太陽光電力の充電装置及び充電方法を提供する。【解決手段】太陽光電力の充電装置であって、太陽光発電パネル２と、前記太陽光発電パネル２で発電された電力を蓄えるための二次電池１０と、前記二次電池１０の電池電圧Ｖｂを監視する電池電圧監視部４７と、前記太陽光発電パネル２から前記二次電池１０への充電電流をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段６と、前記電池電圧監視部４７により監視される前記二次電池１０の電池電圧Ｖｂに応じて前記充電電流へのＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦを制御する充電制御部５と、を備える。【選択図】図１
2018102095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電パネルと、
前記太陽光発電パネルで発電された電力を蓄えるための二次電池と、
前記二次電池の電池電圧を監視する電池電圧監視部と、
前記太陽光発電パネルから前記二次電池への充電電流をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段と、
前記電池電圧監視部により監視される前記二次電池の電池電圧に応じて前記充電電流へのＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦを制御する充電制御部と、
を備える、太陽光電力の充電装置。
【請求項２】
太陽光発電パネルと、
前記太陽光発電パネルで発電された電力を蓄えるための二次電池と、
前記二次電池の電池電圧を監視する電池電圧監視部と、
前記太陽光発電パネルから前記二次電池への充電電流をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段と、を用いて、
前記電池電圧監視部により監視される前記二次電池の電池電圧に応じて前記充電電流へのＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦを制御する、太陽光電力の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光電力の充電装置及び充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電パネル（太陽電池パネル、ＰＶとも呼ばれる）を用いた発電が普及し、太陽光発電パネルで発電された電力が他の負荷で利用することができるようになっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示される太陽光発電システムは、太陽光発電パネルで発電された電力を制御盤に蓄電し、蓄電された電力が電灯に供給されるものであり、商用電源と併用されない独立型の構成となっている。
【０００４】
太陽光発電パネルの発電量は太陽の日射量に左右され、また負荷の電力消費も負荷の種類や天候、季節、時間帯などによって変化する。そのため、このような変化によって太陽光発電パネルから出力される電流、電圧も変化する。例えば、天候が曇りの場合、太陽光発電パネルから出力される電流、電圧が小さくなる。このように太陽光発電パネル特有の出力電力の変化に対応する場合、例えば、太陽光発電パネルから出力される電流値を制御して蓄電部（例えば二次電池）に最適な充電電流を供給するために電流制御回路（例えば、ＭＰＰＴ（Ｍａｘ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ（最大電力点追従））制御回路）を組み込む必要があり、複雑な回路構成となってしまう。そのため、より簡素な構成で蓄電部に最適な充電状態となるように充電電流を制御することができる技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７１８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より簡素な構成で二次電池に最適な充電状態となるように充電電流を制御することができる太陽光電力の充電装置及び充電方法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】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１の太陽光電力の充電装置は、
太陽光発電パネルと、
前記太陽光発電パネルで発電された電力を蓄えるための二次電池と、
前記二次電池の電池電圧を監視する電池電圧監視部と、
前記太陽光発電パネルから前記二次電池への充電電流をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段と、
前記電池電圧監視部により監視される前記二次電池の電池電圧に応じて前記充電電流へのＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦを制御する充電制御部と、
を備えるものである。
【０００９】
請求項２の太陽光電力の充電方法は、
太陽光発電パネルと、
前記太陽光発電パネルで発電された電力を蓄えるための二次電池と、
前記二次電池の電池電圧を監視する電池電圧監視部と、
前記太陽光発電パネルから前記二次電池への充電電流をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御手段と、を用いて、
前記電池電圧監視部により監視される前記二次電池の電池電圧に応じて前記充電電流へのＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦを制御するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、より簡素な構成で二次電池に最適な充電状態となるように充電電流を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽光電力の充電装置の構成を模式的に示すブロック図。
【図２】充電制御手段の構成を示すブロック図。
【図３】充電制御手段の部品構成を示すブロック図。
【図４】（ａ）太陽光発電パネル（ＰＶ）のＶ−Ｉ特性を示す図、（ｂ）充電時間に対する電池電圧及びＰＶ電圧の変化を示す図。
【図５】（ａ）従来の太陽光電力の充電装置の構成を示すブロック図、（ｂ）太陽光発電パネル（ＰＶ出力電圧：１００Ｖ）のＶ−Ｉ特性を示す図、（ｃ）ＰＷＭ制御のみ実行した場合の太陽光発電パネルのＶ−Ｉ特性を示す図、（ｄ）電池電圧を高くした場合の太陽光発電パネルのＶ−Ｉ特性を示す図。
【図６】小規模の太陽光発電パネル（ＰＶ）のＶ−Ｉ特性を示す図。
【図７】二次電池から負荷への電力供給のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う充電制御手段を備える充電装置の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の一実施形態である太陽光電力の充電装置１について図面を参照しながら説明する。太陽光電力の充電装置１は、太陽光発電により発電された電力を二次電池１０に蓄え、当該二次電池１０から負荷に電力を供給する太陽光発電システムに含まれるものである。
なお、図１においては図示していないが、この太陽光発電システムは、二次電池１０に蓄えられた電力を利用して作動する独立型のシステムであり、二次電池１０に蓄えられた電力を利用して作動する負荷（各種デバイス、例えば電灯等の照明装置、情報等の表示装置等）を備えている。
【００１３】
［太陽光電力の充電装置］
図１に示すように、太陽光電力の充電装置１（以下、単に充電装置１という）は、太陽光発電パネル（太陽電池パネル、ＰＶとも呼ばれる）２と、二次電池１０の充電を制御する充電制御手段３と、二次電池１０とを主に備える。詳細は後述するが、充電制御手段３は、主にＰＷＭ制御手段６（ＰＷＭ制御部４３、ＦＥＴ５１）と、二次電池１０の陽極（＋）と陰極（−）の端子間電圧値及び太陽光発電パネル２のＰＶ電圧値を監視する電圧値監視手段７と、を有している。太陽光発電パネル２と二次電池１０とは、充電制御手段３を介して電気的に接続されている。
【００１４】
ここで、本実施形態における二次電池１０とは、充放電を繰り返し行うことができる電池をいい、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して蓄え、また逆に、蓄えた化学エネルギーを電気エネルギーに変換して使用することができる電池をいう。二次電池１０としては、例えば、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素金属電池、リチウムイオン電池、鉛電池等を挙げることができる。その中でも、二次電池１０としては、エネルギー密度が高いリチウムイオン電池が特に好ましい。以下の説明では、二次電池１０として、リチウムイオン電池を用いた場合について説明する。
なお、本実施形態で説明する充電装置１の構成は、本実施形態で説明する機能を実現可能な構成であれば良く、適宜変更可能であるものとする。
【００１５】
［電池電圧と太陽電池パネル（ＰＶ）電圧の対応関係について］
次に、電池電圧と太陽光発電パネル２として適用可能な太陽電池パネル（ＰＶ）の電圧の対応関係について具体的に説明する。
【００１６】
（１）汎用太陽電池パネル
汎用太陽電池パネルは、構造的にはハガキ状単位パネルを敷き詰めて直・並列に接続したものであり、各種電圧供給が可能である。製品化当初の太陽電池パネルは鉛電池とのマッチングから始まっており、１２Ｖ鉛電池用パネル（注１）、２４Ｖ用鉛電池用パネル(注２)の如く、２種類に区分されている。
（注１）１２Ｖ鉛電池用パネル（以下、単に１２Ｖパネルという）は、開放電圧約２１Ｖ、最適動作電圧（Ｐｏｗｅｒ＝ＶｘＩが最大になる電圧）１８Ｖ前後である。１２Ｖ鉛電池用パネルに対応する二次電池である１２Ｖ鉛電池は、１１Ｖ〜１６Ｖ程度まで充放電にて変化する。
（注２）２４Ｖ用鉛電池用パネル（以下、単に２４Ｖパネルという）は、開放電圧３０Ｖ前後、最適動作電圧２５Ｖ前後である。２４Ｖ用鉛電池用パネルに対応する二次電池である２４Ｖ鉛電池は、２２Ｖ〜３２Ｖ程度まで充放電にて変化する。
【００１７】
（２）選択する太陽電池パネルに対応する電池
例えば、二次電池としてリチウムイオン電池を使用した場合、上記汎用太陽電池パネルの電圧特性に対応するため、電池組数がおのずと定まる。種類によって多少異なるが、一般的なリチウムイオン電池の１セル当たりの容量は３．０Ｖ〜４．２Ｖ程度/ｃｅｌｌであるので、１２Ｖ用パネルを使用した場合、４個組数のリチウムイオン電池（３Ｖ×４＝１２Ｖ〜４．２Ｖ×４＝１６．８Ｖ）が対応組数となる。また、２４Ｖ用パネルを使用した場合、６個組数のリチウムイオン電池（３．０Ｖｘ６＝１８Ｖ〜４．２Ｖｘ６＝２５．２Ｖ）が妥当な対応組数となる。
【００１８】
（３）太陽電池パネルの特性
例えば、出来るだけ大きなＷ数（２００Ｗ程度以上）を太陽電池パネルから得たい場合、並列数を多くして電流値を大きくとると「損失」が大きくなるため、単位パネルの直列数を多くして電圧を上げる方法が採られる。
一方、負荷供給電圧をそんなに高くする必要がない場合、電池電圧とパネル電圧にギャップができ、図５（ａ）に示すような変換回路が必要となる。この変換回路に採用される制御方式がＭＰＰＴ（Ｍａｘ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ（最大電力点追従））制御と呼ばれているものである。このＭＰＰＴ制御とは、不安定な発電電力を常に最大効率で電力を引き出す電子回路の制御のことで、出力を測定しながら出力が最大になるようにマイコン等で複雑な制御をする必要がある。
具体的には、図５（ａ）に例示する太陽光電力の充電装置の構成（ＰＶ出力電圧：１００Ｖ、電池電圧４Ｖ×４＝１６Ｖ）では、ＭＰＰＴ制御部において発電電力（電流×ＰＶ出力電圧）を表す面積（図５（ｂ）参照）が太陽光照度に応じていつも最大になるようＰＶ出力電圧を制御し、次の充電制御部において電池電圧に対応した電圧に降圧し、充電制御を行う。
ここで、図５（ｃ）に示すように、ＭＰＰＴ制御部の替わりにＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御部を設けて充電電流のＰＷＭ制御のみの制御を実行した場合、高電流−低ＰＶ出力電圧の領域のみ使うことになり、充電効率が極めて悪く、且つ開放電圧Ｖ０とＰＶ出力電圧との落差が極めて大になる。
また、同様の装置構成で図５（ｄ）に示すように、仮に電池電圧を高く（電池組数多く）し、１９直列にした場合、電池電圧範囲は３Ｖ×１９＝５７Ｖ〜４．２Ｖ×１９＝７９．８Ｖとなり、ＰＷＭ制御部にてＰＶ出力電圧１００Ｖ−５７Ｖ＝４３Ｖの落差分をデューティのＯＮ／ＯＦＦ制御することになり、ＰＷＭ制御部が備えるＦＥＴ素子による電力損失が依然大きいものとなり、実用的でない。
【００１９】
そこで、上記（１）（２）で説明した構成で２００Ｗ程度以下の太陽電池パネルの場合では、本発明のようにシンプルなＰＷＭ制御のみで制御する方法が選択することが好ましい。原理的には太陽電池パネルのＷ数に係らず、効率的に電力を得るにはＰＷＭ制御よりもＭＰＰＴ制御が好ましいが、本発明では、上記（１）（２）で説明した構成の小規模の太陽電池パネルにおいて、ＰＷＭ制御であってもＭＰＰＴ制御とほぼ同じ充電効率を達成することを可能とし、且つ電池保護対応を目指したものである。
【００２０】
すなわち、本実施形態に係る充電装置１では、２００Ｗ程度以下の比較的小規模の太陽光発電パネル２をＰＷＭ制御による直接制御が可能となるように構成している。このような小規模の太陽光発電パネル２では、図６のような太陽光発電パネルのＶ−Ｉ特性の範囲内で比較的狭い電圧幅（使用充電可能領域：１２Ｖ〜１６．８Ｖ）にて、すなわち、電圧の落差が小さい範囲で充電制御できるため、電力損失が少ない。
【００２１】
太陽光発電パネル２は、太陽光による光エネルギーを電気エネルギーに変換し、電力を発電するパネル状の電子デバイスである。太陽光発電パネル２は、二次電池１０に充電電力を供給する直流電源である。太陽光発電パネル２は、充電制御手段３を介して二次電池１０に接続される。二次電池１０は、図示せぬ負荷に電力を供給することができる。
なお、太陽光発電パネル２により発電された電力における電圧をＰＶ電圧という。
また、本実施形態の太陽光発電パネル２は小規模（最大出力が２００Ｗ以下）の太陽光発電デバイスである。
【００２２】
充電制御手段３は、図２に示すように、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４及び充電制御部５を有する。
【００２３】
マイコン４は、充電制御部５に接続されている。マイコン４は、中央演算装置であるマイクロプロセッシングユニット（以下、ＭＰＵ）４０と、記憶手段であるリードオンリーメモリ（以下、ＲＯＭ）４１と、ランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭ）４２と、ＰＷＭ制御（Ｐｕｌｅｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調制御）を行うＰＷＭ制御部４３と、時間計測手段であるタイマ４４と、勘定手段であるカウンタ４５と、二次電池１０に通電されている電流値を図示しない充電電流検出手段を介して検出する電流検出部４６と、二次電池１０の端子間の電圧値（電池電圧）を監視する電池電圧監視部４７と、太陽光発電パネル２のＰＶ電圧値を監視するＰＶ電圧監視部４８等を備えている。電池電圧監視部４７とＰＶ電圧監視部４８は、上述した電圧値監視手段７を構成している。ＲＯＭ４１には、充電装置１内で処理される各種処理プログラム（例えば、ＰＷＭ制御部４３により所定の充電条件に応じてパルス幅変調制御を行うためのプログラム）等が格納される。電圧値監視手段７は、充電装置１の所定の検出点における電圧を検出するとともに監視するためものである。
【００２４】
マイコン４はＰＷＭ出力端子４９（図３参照）を有し、該ＰＷＭ出力端子４９から前記ＰＷＭ制御部４３により所定のパルス幅に変調されたパルス波が出力されるように構成されている。ＰＷＭ制御部４３は、所定のデューティ（デューティサイクルともいう）で二次電池１０に通電される充電電流を制御するものである。マイコン４は、二次電池１０の電池電圧と電流値を電池電圧監視部４７及び電流検出部４６を介してＲＡＭ４２に取り込むことができる。
【００２５】
ＰＷＭ制御部４３は、太陽光発電パネル２から二次電池１０への充電電流をＰＷＭ制御する部分である。ＰＷＭ制御部４３は、二次電池１０に通電される充電電流を任意に変化させる手段である。具体的には、ＰＷＭ制御部４３は、図３に示すように、スイッチング素子の一例であるＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）５１と、ダイオード５２と電気的に接続されている。ＰＷＭ制御部４３は、スイッチング素子であるＦＥＴ５１をオン・オフする周期（デューティ比）を調整することで、二次電池１０に出力される電圧が調整される。
【００２６】
電圧値監視手段７は、充電装置１の電圧値検出点Ｐａ、電圧値検出点Ｐｂに接続され、それぞれの検出点における電圧を取得するためのものである。電圧値監視手段７は、太陽光発電パネル２と充電制御手段３の間に位置する電圧値検出点Ｐａにおいて太陽光発電パネル２のＰＶ電圧を検出する。この電圧値監視手段７が検出した太陽光発電パネル２のＰＶ電圧は、充電制御部５がＰＷＭ制御部４３（ＦＥＴ５１）のデューティ比やＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦを決定するときに使用することができる。
電圧値監視手段７は、充電制御手段３と二次電池１０の間に位置する電圧値検出点Ｐｂにおいて二次電池１０の電池電圧Ｖｂを検出する。この電圧値監視手段７が検出した二次電池１０の電池電圧Ｖｂは、充電制御部５がＰＷＭ制御部４３（ＦＥＴ５１）のデューティ比やＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦを決定するときに使用することができる。電圧値監視手段７が検出した検出値は充電制御部５によって使用される。
【００２７】
充電制御手段３が有するマイコン４は、電池電圧監視部４７により監視される電池電圧に応じてＰＷＭ制御部４３により、前記充電電流に所定のＰＷＭ制御を行うことができる。
【００２８】
充電制御部５は、電池電圧監視部４７により監視される二次電池１０の電池電圧に応じて充電電流へのＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦを制御する部分である。すなわち、充電制御部５は、電圧値監視手段７の監視結果に基づいてＰＷＭ制御部４３の動作を制御する回路である。充電制御部５は、後述する所定の充電方法に基づいて二次電池１０に充電する充電手段である。充電制御部５は、電圧値監視手段７が検出した検出値を取得し、この検出値を基にさまざまな処理を実行する。例えば、充電制御部５は、電圧値監視手段７が検出した検出値に応じてデューティ比を決定したり、決定したデューティ比に応じてＰＷＭ制御部４３のＦＥＴ５１のＯＮ／ＯＦＦを切り替えたりする処理を実行する。
【００２９】
充電制御部５は、電圧値監視手段７の電池電圧監視部４７が検出した電池電圧の検出値と比較するための電池電圧の閾値がマイコン４に内蔵されたＲＯＭ４１に記憶されており、この電池電圧の閾値を使用して充電制御部５が各種処理を実行する。詳細は後述するが、電池電圧の閾値として、二次電池１０が充電開始後しばらくの間（充電開始近傍時）であるかを判断するための上限側電圧閾値Ｖ１と、二次電池１０が満充電状態の近傍であるかを判断するための下限側電圧閾値Ｖ２と、が設定されている。これらの電池電圧の電圧閾値は充電制御部５によって読み出され、電圧値監視手段７の電池電圧監視部４７が検出した電池電圧の検出値と比較される。
【００３０】
二次電池１０は、太陽光発電パネル２で発電された電力を蓄えるための蓄電手段である。本実施形態の二次電池１０は、リチウムイオン電池である。
【００３１】
［太陽光電力の充電方法］
次に、充電装置１を用いて実施される太陽光発電パネル２から二次電池１０への充電方法について、図を用いて説明する。具体的には、太陽光発電パネル２から二次電池１０への充電に関して、ＰＷＭ制御にて電池電圧を太陽光発電パネル２の入力電圧制御にフィードバックする充電方法について以下で説明する。
【００３２】
本実施形態に係る二次電池１０の充電方法は、充電装置１を用いて、電池電圧監視部４７により監視される二次電池１０の電池電圧に応じて充電電流へのＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦを制御する方法である。すなわち、本実施形態に係る二次電池１０の充電方法は、図３に示す充電装置１において、二次電池１０の電池電圧Ｖｂを監視しながら太陽光発電パネル２のＰＶ電圧ＶｐｖをＰＷＭ制御、すなわち上述したデューティ比やＰＷＭ制御のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって電池の充電状態に対応した充電電流を二次電池１０に供給することを特徴としている。
【００３３】
ここで、一般的な太陽光発電パネル（ＰＶ）のＶ−Ｉ特性は図４（ａ）に示すようになり、横軸がＰＶ電圧Ｖｐｖ、縦軸がＰＶ電流である。図４（ａ）に示すように、ＰＶ電圧を高くとれば、太陽光発電パネル（ＰＶ）から取り出せるＰＶ電流は低くなる。そのため、このようなＶ−Ｉ特性を有する太陽光発電パネル２から二次電池１０に充電する場合、Ｖｐｖ≧Ｖｂ＋ΔＶｍ（ΔＶｍ：ＦＥＴ５１とダイオード５２の経路による電圧損失分）の条件下において、できるだけ多くの電流を取り出すことが求められる。
一方、太陽光発電パネル２の電力供給能力と二次電池１０の電池容量の組み合わせにおいて、電池電圧Ｖｂが正常範囲以下となっている低い電圧値の場合、過剰な充電電流は二次電池１０の寿命に影響するため、充電電流を抑えたい。さらに、二次電池１０が満充電付近の場合も、過剰な充電電流は二次電池１０の寿命に影響するため、充電電流を抑え、電池電圧Ｖｂの上限を超えないようにしたい。このような場合に、電流制御回路等を追加することなくＰＷＭ制御のみで行う充電方法を以下に説明する。
【００３４】
図４（ｂ）は、充電時間ｔに対する電池電圧Ｖｂ及びＰＶ電圧Ｖｐｖの変化を示したものである。
図４（ｂ）に示す充電時間ｔと電池電圧Ｖｂとの関係において、充電開始後しばらくの間（充電開始近傍時）及び満充電近傍時をそれぞれ電流制限域Ａ、電流制限域Ｂと設定している。電流制限域の範囲については、あらかじめ充電開始近傍時の電流制限域Ａの上限側電圧閾値Ｖ１と満充電近傍時の電流制限域Ｂの下限側電圧閾値Ｖ２をマイコン４に内蔵されたＲＯＭ４１に記憶させている。
【００３５】
電流制限域Ａ、電流制限域Ｂでは、「ΔＶ＝ＰＶ電圧Ｖｐｖ−電池電圧Ｖｂ」を大きくとり電流値を抑えるＰＷＭ制御を行う。具体的には、電流制限域Ａの場合は、図４（ａ）に示すＩ−Ｖ条件Ｃ１のようにＰＶ電圧Ｖｐｖを高くしてＰＶ電流を抑えるようにＰＷＭ制御を行う。
一方、電流制限域Ａと電流制限域Ｂの間の領域である正常な電池電圧の領域Ｍでは、ＰＷＭ制御を行わずに、できるだけ電流値を多くとるべくΔＶを小さくする（最小はΔＶ＝ΔＶｍ）。具体的には、図４（ａ）に示すＶｐｖ≒Ｖｂ＋ΔＶｍとなる領域Ｒで電流制限域Ａ、電流制限域Ｂの場合よりも高いＰＶ電流にして、二次電池１０への充電効率を上げるようにしている。
【００３６】
また、図３に示すように、ＰＶ入力電圧は高くても制御回路後の出力電圧は電池電圧に引っ張られ電池電圧と同じになる。よって、ＰＶ入力電圧はＶｐｖ＞Ｖｂ＋ΔＶｍの条件下、Ｖｏｐｅｎ（ＰＶ開放端電圧）まで任意に制御できる。
【００３７】
上述した充電方法では、例えば、先ず充電制御部５が電池電圧Ｖｂを監視することで、二次電池１０の充電状態を判断し、電池電圧Ｖｂが電流制限域Ａまたは電流制限域Ｂの範囲内にある場合、所定のＰＷＭ制御を開始する（ＰＷＭ制御部４３をＯＮする）。一方、電池電圧Ｖｂが電流制限域Ａの上限側電圧閾値Ｖ１を超えた場合もしくは電流制限域Ｂの下限側電圧閾値Ｖ２未満であった場合、充電制御部５は正常な電池電圧の領域Ｍに入ったと判断し、所定のＰＷＭ制御を終了（ＰＷＭ制御部４３をＯＦＦ）し、連続的な充電電流が流されて二次電池１０の充電が行われる。その後、電池電圧Ｖｂが下限側電圧閾値Ｖ２を超えた場合は電流制限域Ｂに入ったと判断し、再びＰＷＭ制御を開始する（ＰＷＭ制御部４３をＯＮする）。その後、充電制御部５が二次電池１０が満充電状態になったと判断した場合は、過充電を避けるために充電電流の通電を停止する。
【００３８】
以上説明した本実施形態に係る充電装置１では、二次電池１０に最適な充電電流を供給するために電流制御回路を組み込む必要なく、より簡素な構成で二次電池に最適な充電状態となるように充電電流を制御することができる。また、電流制御回路を組み込む必要ないため、回路などを動かすための電力の必要がなくなり、装置の省電力化を図ることができる。
【００３９】
また、本実施形態に係る充電装置１では、最大出力が２００Ｗ程度以下である比較的小規模の太陽光発電パネル２をＰＷＭ制御による直接制御が可能となるように構成している。このような小規模の太陽光発電パネル２と充電装置１とを組み合わせた場合、最大出力が２００Ｗを超える太陽光発電パネルを用いた場合に比べ、図６に示すように太陽光発電パネルのＶ−Ｉ特性の範囲内において比較的狭い電圧幅（充電可能電圧領域：１２Ｖ〜１６．８Ｖ）にて充電制御できるため、電力の損失が少ない。
【００４０】
また、二次電池１０の充電において、充電開始近傍時（電流制限域Ａ）と満充電近傍時（電流制限域Ｂ）にＰＷＭ制御して二次電池１０に過剰な充電電流を流すことがないので、電池寿命への悪影響を抑えることができる。また、過剰な充電電流の悪影響を心配しなくてもよい正常な電池電圧の領域Ｍでは、ＰＷＭ制御を行わず、かつ充電開始近傍時（電流制限域Ａ）と満充電近傍時（電流制限域Ｂ）よりも高い電流値で充電を行うため、効率的な充電を行うことができる。
【００４１】
［日の出・日の入りカレンダー機能］
本実施形態の充電装置１の充電制御手段３は、上述したような充電制御に関する制御手段（制御回路）を有することに加えて、二次電池１０から負荷の一例であるＬＥＤ電燈等の屋外灯９に電力を供給するための放電制御手段８を備える（図７参照）。
【００４２】
放電制御手段８は、二次電池１０から屋外灯９へ電力を供給する際に、二次電池１０から屋外灯９へのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うものである。放電制御手段８は、二次電池１０の電池電圧Ｖｂが予め設定された下限条件に達した時に、ＯＦＦして二次電池１０から屋外灯９への電力供給を停止する。これにより、二次電池１０の過放電を防止することができる。また、放電制御手段８は、二次電池１０の電池温度が所定の上限温度に達した時に、ＯＦＦして二次電池１０から屋外灯９への電力供給を停止する。これにより、二次電池１０の劣化や破裂を防止することができる。放電制御手段８は、タイマー機能を有しており、所定の設定時間に二次電池１０から屋外灯９への放電をＯＮ／ＯＦＦして、二次電池１０から負荷に電力を供給する時間を設定可能である。このタイマー機能により、予め設定された日の入り（日没）相当時間に屋外灯９に電力を供給（ＯＮ）するとともに、日の出相当時間に屋外灯９への電力を停止（ＯＦＦ）することができる。
【００４３】
このような負荷が屋外灯の場合、従来技術として、上記タイマー機能における日の出相当時間及び日の入り相当時間の設定時刻は固定値を入力するものがある。一方、日の出・日の入りの時刻は、地域や季節により変動するものであり、当該設定時間として固定値を入力する場合は、適切な時間に屋外灯に電力を供給することが困難である。すなわち、不要な電力が屋外灯により消費されるとともに、二次電池１０の電池寿命が低減する。
【００４４】
放電制御手段８は、従来から用いられる日の出相当時間及び日の入り相当時間の設定時間として固定値を入力する手段に加えて、任意の日の出相当時間及び日の入り相当時間を設定することができる任意値設定手段を有している。
【００４５】
任意値設定手段は、日本全国複数地域（例えば、全国９地域）毎の日の出・日の入り時刻を所定日数間隔（例えば、１０日間隔）で更新していく機能を有している。具体的には、任意値設定手段は、日本全国複数地域の緯度・経度、及びその地域の緯度・経度に対応した、天文年鑑に記載されている日の出・日の入り時刻に関する係数から該当地域での日の出・日の入り時刻が計算され、設定がなされるものである。なお、緯度・経度に対応する天文年鑑に記載の日の出・日の入り時刻に関する係数を用いて、当該緯度・経度における日の出・日の入り時刻を計算する計算式等は公知のものを用いることができる。充電制御手段３は、上記任意値設定手段により計算された該当地域毎の日の出・日の入り時刻を、マイコン４の記憶手段であるＲＡＭ４２に入力する。なお、刻々の日付及び時刻は、例えばリアルタイムクロックＩＣ（言わば、カレンダー機能を有する回路）などから取得することが可能である。充電制御手段３は、マイコン４に所定日数間隔毎に記憶される該当地域に応じた日の出・日の入り時刻で屋外灯９への電力供給を実行する。これにより、日照時間帯をほぼ除く時間に屋外灯に電力を供給することが可能となる。よって、不要な電力が屋外灯９により消費されることがなく、電池寿命が向上する。
【符号の説明】
【００４６】
１    充電装置
２    太陽光発電パネル
３    充電制御手段
５    充電制御部
６    ＰＷＭ制御手段
７    電圧値監視手段
１０  二次電池
４３  ＰＷＭ制御部
４７  電池電圧監視部
５１  ＦＥＴ
Ｖｂ  電池電圧
【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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