(57)【要約】【課題】  キャパシタの電圧に基づいてキャパシタからバッテリへの電力供給を制御することで、キャパシタの性能の大幅な劣化を回避しつつ、効率よく安定してバッテリに電力を供給することが可能となる。【解決手段】  本発明の補充電装置１００は、光エネルギーを電力に変換する太陽電池１１０と、太陽電池１１０によって変換された電力を蓄電するキャパシタ１２０と、キャパシタ１２０に蓄電された電力を昇圧し、キャパシタからバッテリ１０２に供給される電流をバッテリのトリクル充電電流以下にする昇圧回路１３０と、キャパシタの電圧を測定するキャパシタ電圧測定部１２２と、キャパシタ１２０の電圧が第１所定値以上である場合、キャパシタに蓄電された電力がバッテリに供給されるように昇圧回路の出力をオンにする電力制御部１５２を備えることを特徴としている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを充電する補充電装置であって、
光エネルギーを電力に変換する太陽電池と、
前記太陽電池によって変換された電力を蓄電するキャパシタと、
前記キャパシタに蓄電された電力を昇圧し、前記キャパシタから前記バッテリに供給される電流を前記バッテリのトリクル充電電流以下に制限する昇圧回路と、
前記キャパシタの電圧を測定するキャパシタ電圧測定部と、
前記キャパシタの電圧が第１所定値以上である場合、前記キャパシタに蓄電された電力が前記バッテリに供給されるように前記昇圧回路の出力をオンにする電力制御部と、
を備えることを特徴とする補充電装置。
【請求項２】
前記電力制御部は、前記キャパシタの電圧が第１所定値未満である場合、前記キャパシタから前記昇圧回路を電気的に切り離すことを特徴とする請求項１に記載の補充電装置。
【請求項３】
前記補充電装置は、前記バッテリの電圧を測定するバッテリ電圧測定部をさらに備え、
前記キャパシタの電圧が前記第１所定値以上、かつ、前記第１所定値以上の値である第２所定値以下である場合、前記電力制御部は、前記バッテリの電圧に基づいて前記昇圧回路の出力をオンオフすることを特徴とする請求項１または２に記載の補充電装置。
【請求項４】
前記キャパシタの電圧が前記第２所定値より大きい場合、前記電力制御部は、前記バッテリの電圧にかかわらず前記昇圧回路の出力をオンにすることを特徴とする請求項３に記載の補充電装置。
【請求項５】
前記バッテリの電圧が第３所定値未満となる状態が所定時間継続した場合、その旨を報知する低電圧報知部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の補充電装置。
【請求項６】
前記キャパシタは、リチウムイオンキャパシタであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の補充電装置。
【請求項７】
前記第１所定値は、前記リチウムイオンキャパシタの下限耐圧であることを特徴とする請求項６に記載の補充電装置。
【請求項８】
前記第２所定値は、前記リチウムイオンキャパシタの上限耐圧であることを特徴とする請求項６または７に記載の補充電装置。
【請求項９】
前記バッテリは、車両に搭載されるバッテリであって、
前記補充電装置は、前記車両のイグニッションキーがオンであるか否かを検知するキー検知部をさらに備え、
前記キャパシタ電圧測定部は、前記イグニッションキーがオンであるか否かに基づいて、前記キャパシタの電圧を測定する間隔を異ならせることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の補充電装置。
【請求項１０】
キャパシタを用いてバッテリを充電する補充電方法であって、
光エネルギーを電力に変換し、
変換した前記電力をキャパシタに蓄電し、
蓄電した前記電力を昇圧し、前記キャパシタから前記バッテリに供給される電流を前記バッテリのトリクル充電電流以下に制限し、
前記キャパシタの電圧を測定し、
測定した前記キャパシタの電圧が第１所定値以上である場合、前記キャパシタに蓄電された電力を前記バッテリに供給することを特徴とする補充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池で発電された電力をバッテリに供給する補充電装置および補充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、太陽光や照明等の光エネルギーを電力に変換する装置である。太陽電池で用いられる太陽光は枯渇することがないため、永続的に利用することができる。また太陽電池は、光エネルギーから電力へ直接エネルギー変換を行うため、騒音や排出物を伴うことがなく、環境面でも優れている。このように、太陽電池は環境面においても優れ、メンテナンスも不要であり、一度機器に搭載してしまえば永続的に電力を得ることができるため、新たな電力供給手段として脚光を浴びている。
【０００３】
しかし、太陽電池は、１セルあたりの発電電圧が一般的に低く、また照射される光量に応じて発電電圧が著しく変化するため、太陽電池が変換した電力をそのまま用いて負荷に安定した電力を供給することは困難である。
【０００４】
そこで、太陽電池が変換した電力を昇圧回路で昇圧して、バッテリ（二次電池）に一旦蓄電し、バッテリから負荷に電力を供給する構成がとられている。また、太陽電池と昇圧回路との間に大容量のキャパシタを配置して、太陽電池が変換した電力を、キャパシタを通じてバッテリに蓄電する技術もある。かかる技術では、バッテリが過充電状態となるのを防止するために、バッテリが満充電状態である場合に、キャパシタからバッテリへの電力の供給を停止させる。
【０００５】
しかし、太陽電池が変換した電力は、常時キャパシタへ供給されてしまうため、バッテリの満充電状態が継続すると、太陽電池が変換した電力はキャパシタに供給され続ける。これにより、キャパシタの電圧が許容範囲を超えてしまい、キャパシタの性能が大幅に劣化するおそれがある。
【０００６】
そこで、キャパシタとバッテリとの間に電流制限回路を配置し、キャパシタの電圧を制限することで、キャパシタの劣化を防止する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２１０７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年開発されたキャパシタは、静電容量がより大きいものが開発されているが、所定電圧を下回ると蓄電機能が大幅に劣化してしまうものもある。しかし、上述した従来の技術では、バッテリが満充電状態の場合は、キャパシタから電力が停止されるが、バッテリが満充電状態でない場合、キャパシタからバッテリに常時電力が供給されることになる。
【０００９】
したがって、電圧の動作下限値を有するキャパシタを従来の技術に利用しようとしても、キャパシタが蓄電機能を維持するために必要な最低限の電圧を確保することができず、遂にはキャパシタの性能が大幅に劣化してしまうこととなる。
【００１０】
また、このような太陽電池を用いた補充電装置を車両に応用した場合、車両の利用状態、例えば、イグニッションキーがオンか否かに応じてバッテリの電圧の変動幅が著しく異なり、これに伴いキャパシタからバッテリへの電力供給量の変動も著しく異なる。したがって、キャパシタの保護を目的としたキャパシタの電圧測定頻度を高く維持すると、イグニッションキーがオフのときにまで演算処理が煩雑になり処理負荷が増大する。逆に、電圧測定頻度を低く維持すると、イグニッションキーがオンになることでバッテリの電力が著しく消費され、キャパシタが急激に減圧したときにその減圧を検知できず、やはりキャパシタの性能が大幅に劣化してしまうことがあった。
【００１１】
そこで本発明は、このような課題に鑑み、キャパシタの電圧に基づいてキャパシタからバッテリへの電力供給を制御することで、キャパシタの性能の大幅な劣化を回避しつつ、効率よく安定してバッテリに電力を供給することが可能な補充電装置および補充電方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の補充電装置は、バッテリを充電する補充電装置であって、光エネルギーを電力に変換する太陽電池と、太陽電池によって変換された電力を蓄電するキャパシタと、キャパシタに蓄電された電力を昇圧し、キャパシタからバッテリに供給される電流をバッテリのトリクル充電電流以下に制限する昇圧回路と、キャパシタの電圧を測定するキャパシタ電圧測定部と、キャパシタの電圧が第１所定値以上である場合、キャパシタに蓄電された電力がバッテリに供給されるように昇圧回路の出力をオンにする電力制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
キャパシタの電圧が第１所定値以上である場合に、キャパシタからバッテリに供給される電流を、トリクル充電電流以下の電流にすることで、本発明の補充電装置は、バッテリの電圧に拘わらず、すなわち、バッテリが満充電状態であったとしても、過充電によるバッテリの劣化を抑えることができる。
【００１４】
電力制御部は、キャパシタの電圧が第１所定値未満である場合、キャパシタから昇圧回路を電気的に切り離してもよい。
【００１５】
本発明におけるキャパシタの電圧が第１所定値未満である場合に電力制御部が、キャパシタから昇圧回路を電気的に切り離す構成により、補充電装置は、キャパシタの蓄電機能に最低限必要な電圧を下回る前にキャパシタからバッテリへの電力の供給を停止させることができる。したがって、バッテリの電圧や太陽電池の変換効率にかかわらず、キャパシタは、特性上最低限必要な電圧を確実に維持することが可能となる。
【００１６】
補充電装置は、バッテリの電圧を測定するバッテリ電圧測定部をさらに備え、キャパシタの電圧が第１所定値以上、かつ、第１所定値以上の値である第２所定値以下である場合、電力制御部は、バッテリの電圧に基づいて昇圧回路の出力をオンオフしてもよい。
【００１７】
キャパシタの電圧が許容範囲内である場合、電力制御部が、バッテリの電圧に基づいて、キャパシタからバッテリに電力が供給されるように昇圧回路の出力をオンオフする構成により、本発明の補充電装置は、過充電によるバッテリの劣化を確実に回避しつつ、適切かつ効率的にキャパシタからバッテリに電力を供給することが可能となる。
【００１８】
キャパシタの電圧が第２所定値より大きい場合、電力制御部は、バッテリの電圧にかかわらず昇圧回路の出力をオンにしてもよい。
【００１９】
上述したように、キャパシタからバッテリに供給される電流は、トリクル充電電流以下であるため、本発明の補充電装置は、たとえバッテリが満充電状態の場合にキャパシタからバッテリに電力が供給されたとしても、過充電によるバッテリの劣化を抑えることができる。一方、キャパシタの電圧が上限耐圧を超えると、キャパシタの蓄電機能は大幅に劣化してしまう。ここでは、キャパシタの電圧が第２所定値より大きい場合、バッテリの電圧にかかわらず、キャパシタからバッテリに電力が供給される構成により、バッテリの過充電による劣化を抑えつつ、過剰電圧によってキャパシタの性能が大幅に劣化する事態を回避することが可能となる。
【００２０】
バッテリの電圧が第３所定値未満となる状態が所定時間継続した場合、その旨を報知する低電圧報知部をさらに備えてもよい。
【００２１】
キャパシタの電圧が第１所定値未満となりキャパシタからの電力の供給が閉ざされると、いずれバッテリの電力が枯渇する。かかる第３所定値未満となったことを報知する構成により、負荷となる装置を動作させるために必要な電力をバッテリが蓄電していないことを、負荷を利用する前にユーザに報知することができる。
【００２２】
キャパシタは、リチウムイオンキャパシタであるとよい。第１所定値は、リチウムイオンキャパシタの下限耐圧であってもよく、第２所定値は、リチウムイオンキャパシタの上限耐圧であってもよい。
【００２３】
リチウムイオンキャパシタは、他の電気二重層キャパシタと比較して、自己放電が小さく、大容量の電力を蓄電することができる。したがって、補充電装置のキャパシタとしてリチウムイオンキャパシタを利用する構成により、効率よくバッテリに電力を供給することが可能となる。また、リチウムイオンキャパシタは、他の電気二重層キャパシタと比較して高温特性に優れているため、車両のバッテリ等高温環境下で利用されるバッテリにも安定して電力を供給することができる。
【００２４】
バッテリは、車両に搭載されるバッテリであって、補充電装置は、車両のイグニッションキーがオンであるか否かを検知するキー検知部をさらに備え、キャパシタ電圧測定部は、イグニッションキーがオンであるか否かに基づいて、キャパシタの電圧を測定する間隔を異ならせてもよい。
【００２５】
車両の利用状態、例えば、イグニッションキーがオンであるか否かによってバッテリの電圧の変動幅が著しく異なり、これに伴いキャパシタからバッテリへの電力供給量の変動も著しく異なる。したがって、上記イグニッションキーが動作しているか否かに基づいて、キャパシタの電圧の測定間隔を異ならせる構成により、イグニッションキーがオフのときは、電圧測定頻度を低く維持することで、処理負荷を低減させることができ、イグニッションキーがオンのときは、キャパシタの電圧測定頻度を高く維持すれば、バッテリの電力が著しく消費されることでキャパシタが急激に減圧したときであっても、その減圧を迅速に検知することが可能となる。
【００２６】
上記課題を解決するために、本発明の補充電方法は、キャパシタを用いてバッテリを充電する補充電方法であって、光エネルギーを電力に変換し、変換した電力をキャパシタに蓄電し、蓄電した電力を昇圧し、キャパシタからバッテリに供給される電流をバッテリのトリクル充電電流以下に制限し、キャパシタの電圧を測定し、測定したキャパシタの電圧が第１所定値以上である場合、キャパシタに蓄電された電力をバッテリに供給することを特徴とする。
【００２７】
上述した補充電装置の技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該補充電方法にも適用可能である。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明は、キャパシタの電圧に基づいてキャパシタからバッテリへの電力供給を制御することで、キャパシタの性能の大幅な劣化を回避しつつ、効率よく安定してバッテリに電力を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態にかかる補充電装置の概略的な構成を示した機能ブロック図である。
【図２】第１の実施形態にかかる補充電方法の具体的な処理を示したフローチャートである。
【図３】第２の実施形態にかかる補充電装置の概略的な接続関係を示したブロック図である。
【図４】第２の実施形態にかかる補充電装置の概略的な構成を示した機能ブロック図である。
【図５】第２の実施形態にかかる補充電方法の具体的な処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００３１】
（第１の実施形態：補充電装置１００）
図１は、第１の実施形態にかかる補充電装置１００の概略的な構成を示した機能ブロック図である。
【００３２】
図１に示すように、補充電装置１００は、太陽電池１１０と、太陽電池電圧測定部１１２と、キャパシタ１２０と、キャパシタ電圧測定部１２２、昇圧回路１３０と、バッテリ電圧測定部１４０と、中央制御部１５０と、を含んで構成される。補充電装置１００は、バッテリ１０２に接続され、補充電装置１００を構成する太陽電池１１０が変換した電力を蓄電、昇圧して、補充電装置１００からバッテリ１０２に電力が供給（充電）される。バッテリ１０２は、鉛蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池で構成される。
【００３３】
太陽電池１１０は、可視光を透過する透明酸化物半導体で作成される透明太陽電池や、結晶ケイ素型、非晶質系ケイ素型、化合物半導体型等の不透明太陽電池で構成され、太陽光や照明等から照射される光エネルギーを直接電力に変換する。
【００３４】
太陽電池電圧測定部１１２は、後述する電力制御部の制御に応じて、太陽電池１１０と逆流防止用ダイオード１１６との間に配置された第１スイッチ１１４が開放され、太陽電池１１０が無負荷となったときの、太陽電池１１０の電圧（起電力）を測定する。そして、測定した太陽電池１１０の電圧が、所定の値（例えば２．２Ｖ）以上である場合に、割り込み信号を電力制御部に送信する。
【００３５】
キャパシタ１２０は、太陽電池１１０が変換した電力を蓄電する。本実施形態では、太陽電池電圧測定部１１２が送信した割り込み信号を電力制御部が受信すると、電力制御部は第１スイッチ１１４を閉にする。そして、キャパシタ１２０は太陽電池１１０が変換した電力の蓄電を開始する。キャパシタ１２０を備える構成により、太陽電池１１０に光が照射されれば、キャパシタ１２０に電力が蓄電される。したがって、補充電装置１００は、バッテリ１０２に電力を供給する際に、キャパシタ１２０に蓄電されている電力を充電に使用するため、太陽電池１１０に光が照射されなくても確実にバッテリ１０２に電力を供給することができる。
【００３６】
本実施形態においてキャパシタ１２０は、電気二重層キャパシタ、特にリチウムイオンキャパシタで構成される。
【００３７】
リチウムイオンキャパシタは、他の電気二重層キャパシタと比較して、自己放電が小さく、大容量の電力を蓄電することができる。したがって、キャパシタ１２０としてリチウムイオンキャパシタを利用する構成により、補充電装置１００は、効率よくバッテリ１０２に電力を供給することが可能となる。また、リチウムイオンキャパシタは、他の電気二重層キャパシタと比較して高温特性に優れているため、車両に搭載されるバッテリ等の高温環境下で利用されるバッテリにも安定して電力を供給することができる。
【００３８】
キャパシタ電圧測定部１２２は、キャパシタ１２０の電圧を測定する。
【００３９】
昇圧回路１３０は、キャパシタ１２０に蓄電された電力を昇圧し、キャパシタ１２０からバッテリ１０２に供給される電流をバッテリ１０２のトリクル充電電流以下に制限する。昇圧回路１３０は、スイッチングレギュレータやＤＣ−ＤＣコンバータで構成することができる。また、ここでは、キャパシタ１２０と昇圧回路１３０の間に第２スイッチ１２４を、昇圧回路１３０とバッテリ１０２との間に、第３スイッチ１３２を配置している。
【００４０】
第２スイッチ１２４は、キャパシタ電圧測定部１２２が測定したキャパシタ１２０の電圧が第１所定値未満であると、キャパシタ１２０の過放電を防止するために、後述する電力制御部の制御に応じて開放される。
【００４１】
第３スイッチ１３２は、キャパシタ電圧測定部１２２が測定したキャパシタ１２０の電圧が第１所定値以上である場合、電力制御部の制御に応じて、バッテリ１０２と昇圧回路１３０との接続を開閉する。
【００４２】
昇圧回路１３０が、キャパシタ１２０からバッテリ１０２に供給される電流をバッテリ１０２のトリクル充電電流以下に制限にすることで、バッテリ１０２の電圧に拘わらず、すなわち、バッテリ１０２が満充電状態であったとしても、過充電によるバッテリ１０２の劣化を抑えることができる。
【００４３】
バッテリ電圧測定部１４０は、バッテリ１０２の電圧を測定する。
【００４４】
中央制御部１５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や信号処理装置（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）を含む半導体集積回路で構成され、所定のプログラムを用いて補充電装置１００全体を管理および制御する。本実施形態において中央制御部１５０には、バッテリ１０２から電力が供給されるが、中央制御部１５０を例えば上述した半導体集積回路等で構成し、中央制御部１５０の消費電力を太陽電池１１０が変換する電力に比べて十分低くすることが望ましい。
【００４５】
本実施形態において、中央制御部１５０は、電力制御部１５２、低電圧報知部１５４としても機能する。
【００４６】
電力制御部１５２は、太陽電池電圧測定部１１２が送信した割り込み信号を受信すると、第１スイッチ１１４を閉にする。そして、キャパシタ１２０は、太陽電池１１０が変換した電力の蓄電を開始する。
【００４７】
本実施形態において、電力制御部１５２は、キャパシタ電圧測定部１２２が測定したキャパシタ１２０の電圧が第１所定値以上であり、かつ第１所定値以上の値である第２所定値以下である場合、バッテリ電圧測定部１４０が測定したバッテリ１０２の電圧に基づいて、キャパシタ１２０に蓄電された電力がバッテリ１０２に供給されるように昇圧回路１３０の出力をオンオフする。例えば、バッテリ１０２の電圧がバッテリ１０２の補充電開始電圧（例えば、１１．５Ｖ）未満であれば、第３スイッチ１３２を閉にして、昇圧回路１３０の出力をオンにし、補充電開始電圧より大きい補充電終了電圧に達した後は、自然放電されて電圧が補充電開始電圧未満となるまで、第３スイッチ１３２を開放して、昇圧回路１３０の出力をオフする。
【００４８】
ここで、第１所定値は例えばキャパシタ１２０の下限耐圧であり、第２所定値は例えばキャパシタ１２０の上限耐圧である。本実施形態において、キャパシタ１２０は、リチウムイオンキャパシタで構成されているため、第１所定値は、２．２Ｖであり、第２所定値は、３．８Ｖとなる。
【００４９】
本実施形態において、第１所定値は、キャパシタ１２０の下限耐圧としているが、第１所定値として、キャパシタ１２０の下限耐圧以上であることを前提に昇圧回路１３０が動作するために必要な最低限の電圧を第１所定値としてもよい。
【００５０】
キャパシタ１２０の電圧が許容範囲内（キャパシタの下限耐圧以上かつ上限耐圧以下）である場合、電力制御部１５２が、バッテリ１０２の電圧に基づいて、キャパシタ１２０に蓄電された電力がバッテリ１０２に供給されるように昇圧回路の出力をオンオフする構成により、補充電装置１００は、過充電によるバッテリ１０２の劣化を確実に回避しつつ、適切かつ効率的にキャパシタ１２０からバッテリ１０２に電力を供給することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態において電力制御部１５２は、キャパシタ電圧測定部１２２が測定したキャパシタ１２０の電圧が第２所定値（上限耐圧）より大きい場合、バッテリ１０２の電圧にかかわらず昇圧回路１３０の出力をオン、すなわち、第３スイッチ１３２を閉にする。
【００５２】
上述したように、昇圧回路１３０は、キャパシタ１２０からバッテリ１０２に供給される電流を、トリクル充電電流以下に制限するため、たとえバッテリ１０２が満充電状態の場合にキャパシタ１２０からバッテリ１０２に電力が供給されたとしても、過充電によるバッテリ１０２の劣化を抑えることができる。一方、キャパシタ１２０の電圧が上限耐圧（第２所定値）を超えると、キャパシタ１２０の蓄電機能は大幅に劣化してしまう。ここでは、キャパシタ１２０の電圧が第２所定値より大きい場合、バッテリ１０２の電圧にかかわらず、キャパシタ１２０からバッテリ１０２に電力が供給される構成により、バッテリ１０２の過充電による劣化を抑えつつ、過剰電圧によってキャパシタ１２０の性能が大幅に劣化する事態を回避することが可能となる。
【００５３】
さらに、本実施形態において電力制御部１５２は、キャパシタ電圧測定部１２２が測定したキャパシタ１２０の電圧が第１所定値（キャパシタ１２０の下限耐圧）未満である場合、キャパシタ１２０から昇圧回路１３０を電気的に切り離す。ここで、電力制御部１５２は、第２スイッチ１２４を開放することで、キャパシタ１２０から昇圧回路１３０を電気的に切り離している。
【００５４】
また、電力制御部１５２は、昇圧回路１３０が別途の電源端子を有する場合、その電源端子への電力の供給を停止することで、キャパシタ１２０から昇圧回路１３０を電気的に切り離してもよい。昇圧回路１３０に供給する電力を停止すれば、昇圧回路１３０の動作を停止することができ、キャパシタ１２０の放電を抑止することが可能となる。
【００５５】
本実施形態にかかるキャパシタ１２０の電圧が第１所定値（下限耐圧）未満である場合にキャパシタ１２０から昇圧回路１３０を電気的に切り離す構成により、補充電装置１００は、キャパシタ１２０の蓄電機能に最低限必要な電圧を下回る前にキャパシタ１２０からバッテリ１０２への電力の供給を停止させることができる。したがって、バッテリ１０２の電圧や太陽電池１１０の変換効率にかかわらず、キャパシタ１２０は、蓄電機能に最低限必要な電圧を確実に維持することができる。
【００５６】
低電圧報知部１５４は、バッテリ電圧測定部１４０が測定したバッテリ１０２の電圧が第３所定値（例えば１１．５Ｖ）未満となる状態が所定時間継続した場合、所定間隔（例えば、１時間）毎に、ＬＥＤ等のランプ（図示せず）を所定時間（例えば、１分間）点灯したり、スピーカ（図示せず）から音を所定時間（例えば、１分間）出力したりして、バッテリ１０２の電圧が第３所定値未満である旨をユーザに報知する。
【００５７】
キャパシタ１２０の電圧が第１所定値まで減衰し、キャパシタ１２０からの電力の供給が閉ざされると、いずれバッテリ１０２の電力が枯渇する。かかる第３所定値未満となったことを報知する構成により、負荷を動作させるために必要な電力をバッテリ１０２が蓄電していないことを、負荷を利用する前にユーザに報知することができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態における補充電装置１００によれば、キャパシタ１２０の電圧に基づいてキャパシタ１２０からバッテリ１０２への電力供給を制御することで、キャパシタ１２０の性能の大幅な劣化を回避しつつ、効率よく安定してバッテリ１０２に電力を供給することが可能となる。
【００５９】
（補充電方法）
また、上述した補充電装置１００を用いた補充電方法も提供される。図２は、第１の実施形態にかかる補充電方法の具体的な処理を示したフローチャートである。
【００６０】
まず、太陽電池１１０が、光エネルギーを電力に変換し（Ｓ２００）、電力制御部１５２による制御に応じて第１スイッチ１１４が開放されると、太陽電池電圧測定部１１２が太陽電池１１０の電圧を測定し（Ｓ２０２）、測定した電圧が所定の値以上であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。太陽電池１１０の電圧が所定の値以上であれば（Ｓ２０４のＹＥＳ）、太陽電池電圧測定部１１２は、割り込み信号を電力制御部１５２に送信する（Ｓ２０６）。割り込み信号を受信した電力制御部１５２は、第１スイッチ１１４を閉にして太陽電池１１０とキャパシタ１２０とを接続し、キャパシタ１２０は、太陽電池１１０が変換した電力の蓄電を開始し、電力制御部１５２は、バッテリフラグをリセット（０に）する（Ｓ２０８）。
【００６１】
そして、キャパシタ電圧測定部１２２は、がキャパシタ１２０の電圧を測定し（Ｓ２１０）、電力制御部１５２は、キャパシタ電圧測定部１２２が測定したキャパシタ１２０の電圧が、第１所定値未満であるか否かを判定する（Ｓ２１２）。キャパシタ１２０の電圧が第１所定値未満である場合（Ｓ２１２のＹＥＳ）、バッテリ１０２の電圧にかかわらず、電力制御部１５２は、キャパシタ１２０からバッテリ１０２への電力の供給が停止されるように、第２スイッチ１２４を開放して、キャパシタ１２０から昇圧回路１３０を電気的に切り離す（Ｓ２３２）。
【００６２】
キャパシタ１２０の電圧が第１所定値以上であれば（Ｓ２１２のＮＯ）、電力制御部１５２は、キャパシタ電圧測定部１２２が測定したキャパシタ１２０の電圧が第２所定値より大きいか否かを判定し（Ｓ２１４）、キャパシタ１２０の電圧が第２所定値より大きい場合（Ｓ２１４のＹＥＳ）、バッテリ１０２の電圧にかかわらず、キャパシタ１２０に蓄電されている電力がバッテリ１０２に供給されるように、第３スイッチ１３２を閉にして昇圧回路１３０の出力をオンにする（Ｓ２３０）。
【００６３】
キャパシタ１２０の電圧が第２所定値以下の場合（Ｓ２１４のＮＯ）、バッテリ電圧測定部１４０はバッテリ１０２の電圧を測定し（Ｓ２１６）、電力制御部１５２は、バッテリ１０２の電圧の増加量を通じてバッテリ１０２の一日の自然放電分の電力がキャパシタ１２０から供給されたか否かを判定し（Ｓ２１８）、供給されていれば（Ｓ２１８のＹＥＳ）、電力制御部１５２は、キャパシタ１２０からバッテリ１０２への電力の供給が停止されるように、第３スイッチ１３２を開放して昇圧回路１３０の出力をオフにする（Ｓ２３２）。
【００６４】
一方、バッテリ１０２の一日の自然放電分の電力がキャパシタ１２０から供給されていない場合（Ｓ２１８のＮＯ）、電力制御部１５２は、バッテリ１０２の電圧が補充電開始電圧より小さいか否かを判定し（Ｓ２２０）、バッテリ１０２の電圧が補充電開始電圧未満であれば（Ｓ２２０のＹＥＳ）、バッテリフラグを１にセットする（Ｓ２２２）。バッテリ１０２の電圧が補充電開始電圧より大きい場合（Ｓ２２０のＮＯ）、電力制御部１５２は、バッテリ１０２の電圧が補充電終了電圧を上回っているか否かを判定する（Ｓ２２４）。バッテリ１０２の電圧が補充電終了電圧を上回っていれば（Ｓ２２４のＹＥＳ）、電力制御部１５２は、バッテリフラグを０にセットし（Ｓ２２６）、上回っていなければ（Ｓ２２４のＮＯ）、バッテリフラグの変更を行わない。
【００６５】
そして、電力制御部１５２は、バッテリフラグが１であるか否かを判定し（Ｓ２２８）、バッテリフラグが１であれば（Ｓ２２８のＹＥＳ）、電力制御部１５２は、キャパシタ１２０に蓄電されている電力がバッテリ１０２に供給されるように、第３スイッチ１３２を閉にして昇圧回路１３０の出力をオンにする（Ｓ２３０）。バッテリフラグが１でなければ、すなわち、バッテリフラグが０であれば（Ｓ２２８のＮＯ）、電力制御部１５２は、キャパシタ１２０からバッテリ１０２への電力の供給が停止されるように、第３スイッチ１３２を開放して昇圧回路１３０の出力をオフする（Ｓ２３２）。
【００６６】
なお、上記自然放電判定ステップＳ２１８を省略して、バッテリ電圧測定ステップＳ２１６から補充電開始電圧判定ステップＳ２２０を遂行してもよい。
【００６７】
自然放電判定ステップＳ２１８を省略した場合、電力制御部１５２は、キャパシタ１２０の電圧が第１所定値以上（Ｓ２１２のＮＯ）、かつ、バッテリフラグが１（Ｓ２２８のＹＥＳ）であれば、キャパシタ１２０に蓄電されている電力がバッテリ１０２に供給されるように、第３スイッチ１３２を閉にして昇圧回路１３０の出力をオンにした状態を保持させることとなる。
【００６８】
また、自然放電判定ステップＳ２１８を省略した場合、電力制御部１５２は、キャパシタ１２０の電圧が第２所定値より大きいとき（Ｓ２１４のＹＥＳ）も、キャパシタ１２０に蓄電されている電力がバッテリ１０２に供給されるように、第３スイッチ１３２を閉にして昇圧回路１３０の出力をオンにした状態を保持させることとなる。
【００６９】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態にかかる補充電装置３００の概略的な接続関係を示したブロック図である。図３に示すように、補充電装置３００は、車両１０４等に設置されるバッテリ１０２に接続され、補充電装置３００を構成する太陽電池が変換した電力を蓄電、昇圧して、補充電装置３００からバッテリ１０２に電力が供給（充電）される。バッテリ１０２は、鉛蓄電池、リチウムイオン電池等の二次電池で構成される。
【００７０】
車両１０４等のバッテリ１０２は、車両１０４のエンジンを長期間動作させない場合、例えば車両がレジャー用の二輪車である場合の冬期等においては、充電が行われず自然放電によってバッテリ１０２は著しく減圧してしまう。このとき、本実施形態にかかる補充電装置３００と車両１０４のバッテリ１０２とを接続すると、太陽光の照射状況に応じて、エンジンが停止した状態であっても、補充電装置３００を構成する太陽電池が変換した電力をバッテリ１０２に供給することができる。したがって、車両１０４のエンジンを長期間動作させなかったとしても、バッテリ１０２の電圧を動作可能な電圧に維持でき、エンジンが動作不能に陥るといった事態を回避することが可能となる。
【００７１】
以下、本実施形態にかかる補充電装置３００の具体的な構成について説明する。
【００７２】
（補充電装置３００）
図４は、第２の実施形態にかかる補充電装置３００の概略的な構成を示した機能ブロック図である。
【００７３】
図４に示すように、補充電装置３００は、太陽電池１１０と、太陽電池電圧測定部１１２と、キャパシタ１２０と、キャパシタ電圧測定部１２２と、昇圧回路１３０と、バッテリ電圧測定部１４０と、中央制御部３５０と、を含んで構成される。なお、上述した第１の実施形態の補充電装置１００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
中央制御部３５０は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）や信号処理装置（ＤＳＰ）を含む半導体集積回路で構成され、所定のプログラムを用いて補充電装置３００全体を管理および制御する。本実施形態において中央制御部３５０には、バッテリ１０２から電力が供給されるが、中央制御部１５０を例えば上述した半導体集積回路で構成し、中央制御部１５０の消費電力を太陽電池１１０が変換する電力に比べて十分低くすることが望ましい。
【００７５】
本実施形態において、中央制御部３５０は、電力制御部１５２、低電圧報知部１５４、キー検知部３５２としても機能する。ここでも、上述した第１の実施形態の補充電装置１００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７６】
キー検知部３５２は、車両１０４のイグニッションキーがオンであるか否かを検知する。
【００７７】
本実施形態において、キャパシタ電圧測定部１２２は、キー検知部３５２が検知する、車両１０４のイグニッションキーがオンであるか否かに基づいて、キャパシタ１２０の電圧を測定する間隔を異ならせる。本実施形態において、キー検知部３５２が、イグニッションキーがオンであることを検知した場合、キャパシタ電圧測定部１２２は、キャパシタ１２０の電圧の測定間隔を例えば１分間隔とし、キー検知部３５２が、イグニッションキーがオフであることを検知した場合、キャパシタ電圧測定部１２２は、キャパシタ１２０の電圧の測定間隔を例えば１日間隔とする。
【００７８】
また、本実施形態においてバッテリ電圧測定部１４０は、キー検知部３５２が検知する、車両１０４のイグニッションキーがオンであるか否かに基づいて、バッテリ１０２の電圧を測定する間隔を異ならせる。本実施形態において、キー検知部３５２が、イグニッションキーがオンであることを検知した場合、バッテリ電圧測定部１４０は、バッテリ１０２の電圧の測定間隔を例えば１分間隔とし、キー検知部３５２が、イグニッションキーがオフであることを検知した場合、バッテリ電圧測定部１４０は、バッテリ１０２の電圧の測定間隔を例えば１日間隔とする。
【００７９】
また、本実施形態において、低電圧報知部１５４は、キー検知部３５２が検知する、車両１０４のイグニッションキーがオンであるか否かに基づいて、バッテリ１０２の電圧が第３所定値（例えば１１．５Ｖ）未満である旨をユーザに報知する際に判定する、バッテリ１０２の電圧が第３所定値未満となる状態の継続時間を異ならせる。
【００８０】
低電圧報知部１５４は、キー検知部３５２が、イグニッションキーがオンであることを検知した場合、バッテリ電圧測定部１４０が測定したバッテリ１０２の電圧が第３所定値未満となる状態が、例えば１０分継続した場合、所定間隔（例えば、１時間）毎に、ＬＥＤ等のランプ（図示せず）を所定時間（例えば、１分間）点灯したり、スピーカ（図示せず）から音を所定時間（例えば、１分間）出力したりして、バッテリ１０２の電圧が第３所定値未満である旨をユーザに報知する。
【００８１】
また、低電圧報知部１５４は、キー検知部３５２が、イグニッションキーがオフであることを検知した場合、バッテリ電圧測定部１４０が測定したバッテリ１０２の電圧が第３所定値未満となる状態が、例えば５日継続した場合、所定間隔（例えば、１時間）毎に、ＬＥＤ等のランプ（図示せず）を所定時間（例えば、１分間）点灯したり、スピーカ（図示せず）から音を所定時間（例えば、１分間）出力したりして、バッテリ１０２の電圧が第３所定値未満である旨をユーザに報知する。
【００８２】
補充電装置３００を車両１０４のバッテリ１０２に接続する場合、車両１０４の利用状態、例えば、イグニッションキーがオンであるか否かによってバッテリ１０２の電圧の変動幅が著しく異なり、これに伴いキャパシタからバッテリへの電力供給量の変動も著しく異なる。
【００８３】
例えば、二輪車は、道路運送車両の保安基準の細目を定める告示において、原動機（エンジン）が作動している場合に走行用前照灯または、すれ違い用前照灯が常に点灯している構造とするものと定められている。また、近年の二輪車は、キーをシリンダに挿入せずとも、ボタンを押下することでイグニッションキーのオンオフを行う所謂キーレスエントリシステムを利用していることが多いため、エンジンが停止している状態であってもイグニッションキーがオンである場合に、走行用前照灯または、すれ違い用前照灯が点灯する仕様であるものも多い。車両１０４がこのような二輪車である場合、イグニッションキーがオンである場合、バッテリ１０２の電力消費が極めて激しくなる。
【００８４】
したがって、キャパシタ電圧測定部１２２が、イグニッションキーがオンであるか否かに基づいて、キャパシタ１２０の電圧の測定間隔を異ならせる構成により、イグニッションキーがオフのときは、電圧測定頻度を低く維持することで、処理負荷を低減させることができる。また、イグニッションキーがオンのときは、キャパシタ１２０の電圧測定頻度を高く維持すれば、バッテリ１０２の電力が著しく消費されることで、キャパシタ１２０が急激に減圧したときであっても、その減圧を迅速に検知することが可能となる。
【００８５】
（補充電方法）
また、上述した補充電装置３００を用いた補充電方法も提供される。図５は、本実施形態にかかる補充電方法の具体的な処理を示したフローチャートである。上述した第１の実施形態の補充電方法と実質的に等しい処理については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８６】
図５に示すように、キャパシタ１２０が蓄電を開始すると（Ｓ２００からＳ２０８）、キー検知部３５２は、車両１０４のイグニッションキーがオンであるかオフであるかを検知する（Ｓ４００）。キー検知部３５２は、イグニッションキーがオンであるか否かを判定し（Ｓ４０２）、イグニッションキーがオンでないと判定した場合（Ｓ４０２のＮＯ）、前回測定してから１日経過したか否かを判定し（Ｓ４０４）、経過していれば（Ｓ４０４のＹＥＳ）、キャパシタ電圧測定部１２２およびバッテリ電圧測定部１４０による電圧測定処理Ｓ２１０からＳ２２４を開始し、キャパシタ１２０の電圧が第１所定値未満である場合、バッテリ１０２の電圧にかかわらず、電力制御部１５２は、キャパシタ１２０からバッテリ１０２への電力の供給が停止されるように第２スイッチ１２４を開放して、キャパシタ１２０から昇圧回路１３０を電気的に切り離す。なお、第１実施形態と同様に自然放電判定ステップＳ２１８を省略して、バッテリ電圧測定ステップＳ２１６から補充電開始電圧判定ステップＳ２２０を遂行してもよい。
【００８７】
一方、イグニッションキーがオンであると判定した場合（Ｓ４０２のＹＥＳ）、前回測定してから１分経過したか否かを判定し（Ｓ４０６）、経過していれば（Ｓ４０６のＹＥＳ）、キャパシタ電圧測定部１２２およびバッテリ電圧測定部１４０による電圧測定処理Ｓ２１０からＳ２２４を開始し、キャパシタ１２０の電圧が第１所定値未満である場合、バッテリ１０２の電圧にかかわらず、電力制御部１５２は、キャパシタ１２０からバッテリ１０２への電力の供給が停止されるように第２スイッチ１２４を開放して、キャパシタ１２０から昇圧回路１３０を電気的に切り離す。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態にかかる補充電装置３００によれば、キャパシタ電圧測定部１２２が、イグニッションキーがオンであるか否かに基づいて、キャパシタ１２０の電圧の測定間隔を異ならせる構成により、イグニッションキーがオフのときは、電圧測定頻度を低く維持することで、処理負荷を低減させることができる。また、イグニッションキーがオンであるときは、キャパシタ１２０の電圧測定頻度を高く維持すれば、バッテリの電力が著しく消費されることで、キャパシタ１２０が急激に減圧したときであっても、その減圧を迅速に検知することが可能となる。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９０】
例えば、上述した実施形態において、電力制御部１５２は、第３スイッチ１３２を閉開して、昇圧回路１３０の出力をオンオフしているが、これに限定されず、第２スイッチ１２４を閉開して、昇圧回路１３０の出力をオンオフしてもよい。この場合、補充電装置１００に第３スイッチ１３２を設けなくてもよくなる。
【００９１】
また、昇圧回路１３０が別途の出力制御端子を有する場合、電力制御部１５２は、その出力制御端子を通じて出力をオンオフしてもよい。この場合も、補充電装置１００に第３スイッチ１３２を設けなくてもよくなる。
【００９２】
なお、本明細書の補充電方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、太陽電池で発電された電力をバッテリに供給する補充電装置および補充電方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１００、３００  …補充電装置
１０２  …バッテリ
１０４  …車両
１１０  …太陽電池
１１２  …太陽電池電圧測定部
１２０  …キャパシタ
１２２  …キャパシタ電圧測定部
１３０  …昇圧回路
１４０  …バッテリ電圧測定部
１５２  …電力制御部
３５２  …キー検知部
【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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