(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置と、
電池と、
前記発電装置からの出力電圧を蓄電する蓄電部と、
前記蓄電部の出力電圧を検出する蓄電電圧検出部と、
前記電池の出力電圧を検出する電池電圧検出部と、
前記蓄電部、前記電池及び負荷機器の接続状態を切り替える第一切替部と、
前記発電装置からの出力電圧が前記蓄電部をバイパスして前記負荷機器に供給されるバイパス接続状態と、前記蓄電部の出力電圧が前記負荷機器に供給される非バイパス接続状態とを切り替える第三切替部と、
前記第一切替部及び前記第三切替部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記蓄電電圧検出部の検出値に応じて、前記第一切替部を、前記蓄電部を前記負荷機器に接続し且つ前記電池を前記負荷機器に接続しない単独状態と、直列に接続された前記蓄電部と前記電池を前記負荷機器に接続する電池補助状態とで切り替え、
前記蓄電電圧検出部の検出値が所定値より大きい場合に、前記第三切替部を前記非バイパス接続状態にし、
前記蓄電電圧検出部の検出値が前記所定値以下の場合に、前記第三切替部を前記バイパス接続状態にする、発電システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記電池補助状態のときに前記蓄電電圧検出部の検出値が所定値より大きい場合に、前記第一切替部を前記単独状態に切り替え、
前記単独状態のときに前記蓄電電圧検出部の検出値が前記所定値以下の場合に、前記第一切替部を前記電池補助状態に切り替える、
請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記電池電圧検出部の検出値が所定値より大きい場合に、前記第一切替部を、前記蓄電電圧検出部の検出値に応じて前記単独状態と前記電池補助状態とで切り替え、
前記電池電圧検出部の検出値が前記所定値以下の場合に、前記第一切替部を、前記単独状態とする、請求項１又は２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記電池は、第一電池及び第二電池を備え、
前記発電システムは、前記第一電池及び前記第二電池の接続状態を切り替える第二切替部をさらに備え、
前記制御部は、前記第一切替部及び前記第二切替部を制御し、
前記制御部は、前記第一切替部が前記電池補助状態の場合に、前記第二切替部を、前記第一電池と前記第二電池とを直列接続状態と並列接続状態とで切り替える、請求項１〜３の何れか一項に記載の発電システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記第一切替部が前記電池補助状態の場合に、前記第二切替部を、前記蓄電電圧検出部の検出値に応じて前記直列接続状態と前記並列接続状態とで切り替える、請求項４に記載の発電システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記蓄電電圧検出部の検出値が所定値より大きい場合に、前記第二切替部を前記並列接続状態とし、
前記蓄電電圧検出部の検出値が前記所定値以下の場合に、前記第二切替部を前記直列接続状態とする、請求項５に記載の発電システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記発電装置又は前記蓄電部に接続されることで給電される、請求項１〜６の何れか一項に記載の発電システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記単独状態を所定時間継続させた場合に、前記第一切替部を、前記蓄電部及び前記電池を前記負荷機器に接続しない非接続状態と前記単独状態とを交互に繰り返す断続状態に切り替える、請求項１〜７の何れか一項に記載の発電システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記蓄電電圧検出部の検出値が所定値以下の場合に、前記第一切替部を、前記蓄電部及び前記電池を前記負荷機器に接続しない非接続状態とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の発電システム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記単独状態又は前記電池補助状態のときに、前記蓄電電圧検出部の検出値又は前記発電装置の出力電圧が所定時間継続して所定値未満である場合に、前記非接続状態とする、請求項８又は９に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
夜間において歩行者の安全を確保するために、反射材が知られている。しかし、反射材は、例えば車のライトが当たらなければ光が反射せず、視認性の改善が求められている。そこで、自発光装置が適用されるようになってきた。
【０００３】
自発光装置は、電源供給源が必要となる。電源供給源として、電池及び発電装置などが知られている。発電装置として、太陽光、熱、電波、振動などを用いた発電装置が知られている。
【０００４】
長寿命化を図るために、複数の電源を備える装置が公知である。特許文献１，２には、発電素子と電池とを備えており、制御部又は負荷機器に発電素子と電池の何れか一方を接続することが記載されている。特許文献３には、発電部の出力電圧と電池の出力電圧のうち出力電圧が高い方を負荷機器に接続することが記載されている。特許文献４には、複数の発電素子の接続方法を直列接続と並列接続との何れかに切り替え可能であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１６９９１号公報
【特許文献２】特開２０００−１８１５５７号公報
【特許文献３】特許第４３３８１６９号公報
【特許文献４】特許第４１０１２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、複数の電源供給源を用いる場合に、より長寿命化を図ることができる発電システム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】
本発明に係る発電システムは、発電装置と、電池と、前記発電装置からの出力電圧を蓄電する蓄電部と、前記蓄電部の出力電圧を検出する蓄電電圧検出部と、前記電池の出力電圧を検出する電池電圧検出部と、前記蓄電部、前記電池及び負荷機器の接続状態を切り替える第一切替部と、前記発電装置からの出力電圧が前記蓄電部をバイパスして前記負荷機器に供給されるバイパス接続状態と、前記蓄電部の出力電圧が前記負荷機器に供給される非バイパス接続状態とを切り替える第三切替部と、前記第一切替部及び前記第三切替部を制御する制御部とを備える。
前記制御部は、前記蓄電電圧検出部の検出値に応じて、前記第一切替部を、前記蓄電部を前記負荷機器に接続し且つ前記電池を前記負荷機器に接続しない単独状態と、直列に接続された前記蓄電部と前記電池を前記負荷機器に接続する電池補助状態とで切り替える。さらに、制御部は、前記蓄電電圧検出部の検出値が所定値より大きい場合に、前記第三切替部を前記非バイパス接続状態にし、前記蓄電電圧検出部の検出値が前記所定値以下の場合に、前記第三切替部を前記バイパス接続状態にする。
【０００８】
上記発電システムにおいては、第一切替部は、単独状態と電池補助状態とを切り替えられる。単独状態は、蓄電部に蓄電された発電装置の出力電圧を用い、且つ、電池を用いない。電池補助状態は、蓄電部に蓄電された発電装置の出力電圧のみならず、電池の出力電圧を合わせて用いる。第一切替部の切り替えは、蓄電部の出力電圧に応じて行われる。つまり、発電システムは、蓄電部の出力電圧に応じて、電池を補助利用する場合と、電池を用いずに蓄電部を用いる場合とを切り替える。
【０００９】
従って、発電装置が十分に発電していれば、電池を用いずに蓄電部を用いることができる。一方、発電装置の発電量が少なく、且つ、負荷機器への電力供給が必要な場合には、蓄電部に加えて電池を用いる。従って、電池の容量の減少が最小限に抑制されるため、発電システムは長寿命化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一実施形態の発電システム１の構成を示す回路図である。
【図２】図１の発電装置１０の一例を示す斜視図である。
【図３】図２の発電装置１０の詳細構成を示す図である。
【図４】図１の制御部３０による処理のフローチャートである。
【図５】図１の発電電圧検出部３１による検出値Ｖｇ１を示す。
【図６】図１の電池電圧検出部３３による検出値Ｖｂと接続状態との関係を示す。
【図７】図１の蓄電電圧検出部３２による検出値Ｖｇ２と接続状態との関係を示す。
【図８】第二実施形態の発電システム１００の構成を示す回路図である。
【図９】図８の制御部１３０による処理のフローチャートである。
【図１０】図８の制御部１３０による処理のフローチャートである。
【図１１】図８の蓄電電圧検出部３２による検出値Ｖｇ２を示す。
【図１２】図８の電池電圧検出部３３による検出値Ｖｂと接続状態との関係を示す。
【図１３】図８の蓄電電圧検出部３２による検出値Ｖｇ２と接続状態との関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第一実施形態＞
（１．発電システム１の回路構成）
本実施形態の発電システム１は、人間が携帯可能な物に搭載され、負荷機器２５としてＬＥＤ素子を発光させる。発電システム１は、振動により交流電圧を出力する発電装置１０と、複数の電池２３，２４とを備え、発電装置１０、電池２３，２４及び負荷機器２５の接続状態を切り替える。本発明の発電システム１は、本実施形態の態様に限られることなく、種々の態様に適用できる。
【００１２】
発電システム１は、図１に示すように、発電装置１０、整流回路２１、蓄電部２２、第一電池２３、第二電池２４、負荷機器２５、定電流回路２６、第一切替部２７、第二切替部２８、第三切替部２９、制御部３０、発電電圧検出部３１、蓄電電圧検出部３２及び電池電圧検出部３３を備える。
【００１３】
発電装置１０は、本実施形態においては、交流電圧を出力する装置を適用する。発電装置１０は、直流電圧を出力する装置を適用することもできる。発電装置１０は、本実施形態においては、振動により発電する装置を適用する。なお、発電装置１０は、振動の他に、例えば、太陽光、熱、電波などにより発電する装置を適用することもできる。
【００１４】
ここで、発電システム１は、上述したように、人間が携帯する物に用いる場合を例にあげる。そのため、人間の歩行行為によって、発電装置１０に振動が入力されることで、発電装置１０が当該振動により交流電圧を出力する。
【００１５】
整流回路２１は、発電装置１０により出力される交流電圧を整流し、直流に変換する。整流回路２１は、４つのダイオードにより構成される。蓄電部２２は、整流回路２１の出力側に並列に接続される。蓄電部２２の正極側が、整流回路２１の正極出力側に接続され、蓄電部２２の負極側が、整流回路２１の負極出力側に接続される。蓄電部２２は、発電装置１０の出力電圧を整流した状態で蓄電する。複数の電池２３，２４のそれぞれは、本実施形態においては一次電池であるが、二次電池を適用することもできる。
【００１６】
負荷機器２５は、例えば、ＬＥＤ素子であり、電流に応じて発光量が変化する。負荷機器２５は、ＬＥＤ素子であるため、ＬＥＤ素子の順方向降下電圧はＶｆとなる。定電流回路２６は、蓄電部２２の正極側と負荷機器２５との間に、負荷機器２５に直列に接続する。定電流回路２６は、負荷機器２５へ供給する電流を一定する。
【００１７】
第一切替部２７は、発電装置１０、蓄電部２２、複数の電池２３，２４及び負荷機器２５の接続状態を切り替える。詳細には、第一切替部２７は、単独状態と電池補助状態とを切り替える。単独状態は、発電装置１０又は蓄電部２２を負荷機器２５に接続し、且つ、複数の電池２３，２４を負荷機器２５に接続しない状態である。電池補助状態は、蓄電部２２と複数の電池２３，２４の少なくとも一方とを直列に接続し、直列接続された蓄電部２２と複数の電池２３，２４の少なくとも一方とを負荷機器２５に接続する状態である。
【００１８】
第一切替部２７は、２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２により構成される。スイッチＳＷ１は、蓄電部２２の負極側と負荷機器２５の出力側との間に配置され、蓄電部２２と負荷機器２５とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。スイッチＳＷ２は、第二電池２４の正極側と蓄電部２２の負極側との間に配置され、複数の電池２３，２４と負荷機器２５とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。第一切替部２７を構成する２つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、常開接点スイッチである。
【００１９】
第二切替部２８は、第一電池２３及び第二電池２４の接続状態を切り替える。第二切替部２８は、第一電池２３と第二電池２４とを直列接続状態と並列接続状態とを切り替える。第二切替部２８は、２つのスイッチＳＷ３，ＳＷ４により構成される。スイッチＳＷ３は、第一電池２３の正極側と第二電池２４の負極側（図１のＡ）とを接続する状態と、第一電池２３の正極側と第二電池２４の正極側（図１のＢ）とを接続する状態とを切り替える。スイッチＳＷ３は、切替接点スイッチである。スイッチＳＷ４は、第一電池２３の負極側と第二電池２４の負極側とを接続する状態と遮断する状態とを切り替える。スイッチＳＷ４は、常開接点スイッチである。
【００２０】
第三切替部２９は、常閉接点のスイッチＳＷ５により構成され、蓄電部２２の正極側と整流回路２１の正極出力側との間に配置され、整流回路２１の出力側に蓄電部２２を接続する状態と遮断する状態とを切り替える。第三切替部２９は、発電装置１０からの出力電圧が蓄電部２２をバイパスして負荷機器２５に供給されるバイパス接続状態と、蓄電部２２の出力電圧が負荷機器２５に供給される非バイパス接続状態とを切り替える。
【００２１】
制御部３０は、第一切替部２７、第二切替部２８及び第三切替部２９を制御する。制御部３０は、負荷機器２５及び定電流回路２６に並列に接続され、整流回路２１の正極側に接続される。つまり、制御部３０は、発電装置１０、蓄電部２２又は複数の電池２３，２４に接続されることにより給電される。
【００２２】
発電電圧検出部３１は、発電装置１０の出力電圧、すなわち発電装置１０の両端電位差を検出する。蓄電電圧検出部３２は、蓄電部２２の蓄電電圧、すなわちスイッチＳＷ５が閉じている場合における蓄電部２２の両端電位差を検出する。スイッチＳＷ５が開いている場合には、蓄電電圧検出部３２は、整流回路２１の出力側の電位差を検出することになる。
【００２３】
電池電圧検出部３３は、２つの電池２３，２４の出力電圧、すなわち第一電池２３の負極側と第二電池２４の正極側との電位差を検出する。スイッチＳＷ３が図１のＡ側に接続され、且つ、スイッチＳＷ４が開いている場合には、電池電圧検出部３３は、直列接続された第一電池２３及び第二電池２４の両端電位差を検出する。スイッチＳＷ３が図１のＢ側に接続され、且つ、スイッチＳＷ４が閉じている場合には、電池電圧検出部３３は、並列接続された第一電池２３及び第二電池２４の両端電位差を検出する。
【００２４】
（２．発電装置１０の構成）
発電装置１０は、図２に示すように、固定体１１と、固定体１１に固定された振動体１２と、振動体１２に取り付けられた発電体１３とを備える。振動体１２は、長尺板状に形成される。振動体１２の先端側がＸ方向に振動するように、振動体１２の基端が固定体１１に固定される。発電体１３は、振動体１２の先端側の一方の面に取り付けられる。
【００２５】
発電体１３は、図３に示すように、磁歪棒５１、コイル５２、第一磁石５３、第二磁石５４、ヨーク５５を備える。磁歪棒５１は、磁性材料により形成され、振動体１２の一方の面に取り付けられる。磁歪棒５１は、振動体１２の振動に伴って、磁歪棒５１の長手方向に伸張変形または圧縮変形する。磁歪棒５１の伸張変形または圧縮変形により、磁歪棒５１の長手方向の磁束密度が変化する逆磁歪効果を生じる。
【００２６】
コイル５２は、磁歪棒５１に巻回される。磁歪棒５１の逆磁歪効果によりコイル５２の芯方向の磁束密度が変化することで、コイル５２に誘導電流が発生する。第一磁石５３は、磁歪棒５１の一端に設けられ、第二磁石５４は、磁歪棒５１の他端に設けられる。ヨーク５５が第一磁石５３と第二磁石５４とを連結する。磁歪棒５１→第一磁石５３→ヨーク５５→第二磁石５４→磁歪棒５１の順に、磁気回路が形成される。第一磁石５３と第二磁石５４の磁束方向は、磁気回路の同方向を向くように設定される。
【００２７】
振動体１２が一方に移動した場合に、磁歪棒５１が伸張変形する。この場合、磁歪棒５１を含む磁気回路における磁束密度が変化することで、コイル５２に一方向の電流が流れる。一方、振動体１２が他方に移動した場合に、磁歪棒５１が圧縮変形する。この場合、磁歪棒５１を含む磁気回路における磁束密度が変化することで、コイル５２に他方向の電流が流れる。このように、振動体１２が振動することによって、コイル５２に交流電流が発生する。
【００２８】
第一磁石５３および第二磁石５４を設けることにより、磁気回路の磁化をバイアスで発生させることができる。従って、磁歪棒５１は、残留磁化を持たない材料であっても適用可能となる。上記においては、発電体１３は、第一磁石５３と第二磁石５４を設けて、磁気回路を形成したが、磁石を用いない構成とすることも可能である。この場合、発電体１３は、磁歪棒５１とヨーク５５とにより構成されることになる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、発電装置１０は、磁歪棒５１を用いた発電装置として説明したが、振動の入力によって交流電圧を出力するのであれば、例えば圧電素子などを用いることもできる。
【００３０】
（３．制御部３０の処理）
制御部３０の処理について、図４〜図７を参照して説明する。制御部３０は、発電電圧検出部３１の検出値Ｖｇ１、蓄電電圧検出部３２の検出値Ｖｇ２及び電池電圧検出部３３の検出値Ｖｂに応じて、第一切替部２７、第二切替部２８及び第三切替部２９の切り替えを制御する。ここで、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４は、開いている状態を初期状態とし、スイッチＳＷ３は図１のＡ側を初期状態とし、スイッチＳＷ５は閉じている状態を初期状態とする。
【００３１】
制御部３０は、図４に示すように、発電電圧検出部３１の検出値Ｖｇ１の絶対値が第一閾値Ｖ１より大きいか否かを判定する（Ｓ１）。検出値Ｖｇ１の絶対値が第一閾値Ｖ１以下の場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、制御部３０は処理を終了する。この場合、負荷機器２５には電流が流れないため、負荷機器２５であるＬＥＤ素子は発光しない。
【００３２】
一方、制御部３０は、検出値Ｖｇ１の絶対値が第一閾値Ｖ１より大きい場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、負荷機器２５に電流を流し始める。このように、制御部３０は、図４のＳ１において、負荷機器２５に電流を流し始めるか否かの判定を行う。つまり、検出値Ｖｇ１の絶対値が第一閾値Ｖ１を超えることが、負荷機器２５へ電流を流し始めることのトリガとなる。図５に示すように、時刻ｔａが、負荷機器２５に電流を流し始める時刻となる。つまり、負荷機器２５であるＬＥＤ素子が発光を開始する。
【００３３】
制御部３０は、検出値Ｖｇ１の絶対値が第一閾値Ｖ１より大きくなった場合には、負荷機器２５への電流の供給方法を決定する。まず、検出値Ｖｇ１の絶対値が第一閾値Ｖ１より大きい場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、制御部３０は、電池電圧検出部３３の検出値Ｖｂが第二閾値Ｖ２より大きいか否かを判定する（Ｓ２）。スイッチＳＷ３はＡ側であり、且つ、スイッチＳＷ４は開いているため、検出値Ｖｂは、直列接続される２つの電池２３，２４の両端電位差となる。
【００３４】
図６に示すように、検出値Ｖｂが第二閾値Ｖ２以下の場合には、発電装置１０のみが適用され、検出値Ｖｂが第二閾値Ｖ２より大きい場合には、発電装置１０に加えて２つの電池２３，２４による補助供給が行われる。
【００３５】
詳細には、検出値Ｖｂが第二閾値Ｖ２以下の場合には（Ｓ２：Ｎｏ）、制御部３０は、蓄電電圧検出部３２の検出値Ｖｇ２が第四閾値Ｖ４より大きいか否かを判定する（Ｓ３）。スイッチＳＷ５は閉じているため、検出値Ｖｇ２は、蓄電部２２の両端電位差となる。
【００３６】
検出値Ｖｂが第四閾値Ｖ４以下の場合とは、蓄電部２２の蓄電電圧のみによって、負荷機器２５であるＬＥＤ素子を発光することができない状態に相当する。そこで、検出値Ｖｂが第四閾値Ｖ４以下の場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、スイッチＳＷ１を閉じ、スイッチＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ５を開き、スイッチＳＷ３をＡ側にする（Ｓ４）。
【００３７】
この場合、制御部３０は、第一切替部２７を単独状態に切り替え、第三切替部２９をバイパス接続状態に切り替える。発電装置１０の交流出力電圧が整流され、整流電圧が直接負荷機器２５に供給される。そうすると、負荷機器２５であるＬＥＤ素子は、Ｖｆより大きい電圧が供給される場合のみに発光し、それ以外のときには発光しない。図５において、ハッチングを付した部分で負荷機器２５であるＬＥＤ素子が発光する。つまり、負荷機器２５であるＬＥＤ素子は、点滅することになる。
【００３８】
このように、発電装置１０がバイパス接続状態として負荷機器２５に接続されることで、発電装置１０のみによって負荷機器２５が連続点灯できない場合であっても、発電装置１０のみによって負荷機器２５が点滅することができる。
【００３９】
一方、検出値Ｖｇ２が第四閾値Ｖ４より大きい場合とは、発電装置１０の発電量が十分に大きいため、蓄電部２２の蓄電電圧のみによって負荷機器２５であるＬＥＤ素子を連続点灯することができる状態に相当する。そこで、検出値Ｖｇ２が第四閾値Ｖ４より大きい場合には（Ｓ３：Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ１，ＳＷ５を閉じ、スイッチＳＷ２，ＳＷ４を開き、スイッチＳＷ３をＡ側にする（Ｓ６）。
【００４０】
この場合、制御部３０は、第一切替部２７を単独状態に切り替え、第三切替部２９を非バイパス接続状態に切り替える。つまり、負荷機器２５であるＬＥＤ素子は、連続点灯する。
【００４１】
また、Ｓ２において、検出値Ｖｂが第二閾値Ｖ２より大きい場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ）、制御部３０は、蓄電電圧検出部３２の検出値Ｖｇ２が第三閾値Ｖ３より大きいか否かを判定する（Ｓ７）。検出値Ｖｇ２が第三閾値Ｖ３より大きい場合には（Ｓ７：Ｙｅｓ）、制御部３０は、検出値Ｖｇ２が第四閾値ｖ４より大きいか否かを判定する（Ｓ９）。スイッチＳＷ５は閉じているため、検出値Ｖｇ２は、蓄電部２２の両端電位差となる。
【００４２】
つまり、Ｓ２において、検出値Ｖｂが第二閾値Ｖ２より大きい場合には、図６に示すように、発電システム１は、発電装置１０に対して、２つの電池２３，２４による補助を許容する状態とされる。制御部３０は、電池補助状態を可能とする。
【００４３】
この場合、Ｓ７，Ｓ９において、検出値Ｖｇ２が、第三閾値Ｖ３以下の場合、第三閾値Ｖ３より大きく第四閾値Ｖ４以下の場合、及び、第四閾値Ｖ４より大きい場合を判定する。つまり、制御部３０は、図７に示すように、発電装置１０のみによる単独状態、２つの電池２３，２４を並列接続とする電池補助状態、２つの電池２３，２４を直列接続とする電池補助状態とを切り替える。
【００４４】
Ｓ７において、検出値Ｖｇ２が第三閾値Ｖ３以下の場合には（Ｓ７：Ｎｏ）、スイッチＳＷ２，ＳＷ５を閉じ、スイッチＳＷ１，ＳＷ４を開き、スイッチＳＷ３をＡ側にする（Ｓ８）。この場合、第一切替部２７が電池補助状態とされ、且つ、第二切替部２８が２つの電池２３，２４を直列接続状態とする。検出値Ｖｇ２が小さい場合であるため、２つの電池２３，２４を直列接続して、２つの電池２３，２４が大きな補助を行う。
【００４５】
Ｓ７において、検出値Ｖｇ２が第三閾値Ｖ３より大きく、且つ、Ｓ９において、検出値Ｖｇ２が第四閾値Ｖ４以下である場合には（Ｓ９：Ｎｏ）、スイッチＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ５を閉じ、スイッチＳＷ１を開き、スイッチＳＷ３をＢ側にする（Ｓ１０）。この場合、第一切替部２７が電池補助状態とされ、且つ、第二切替部２８が２つの電池２３，２４を並列接続状態とする。検出値Ｖｇ２が中程度である場合であるため、２つの電池２３，２４を並列接続して、２つの電池２３，２４が最低限の補助を行う。
【００４６】
Ｓ９において、検出値Ｖｇ２が第四閾値Ｖ４より大きい場合には（Ｓ９：Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ１，ＳＷ５を閉じ、スイッチＳＷ２，ＳＷ４を開き、スイッチＳＷ３をＡ側にする（Ｓ１１）。この場合、第一切替部２７が単独状態とされる。検出値Ｖｇ２が十分に大きいため、２つの電池２３，２４による補助を不要する。
【００４７】
このように、制御部３０は、検出値Ｖｂ，Ｖｇ２に応じて、（１）単独状態且つ非バイパス接続状態（Ｓ１１，Ｓ６）、（２）並列接続の電池補助状態且つ非バイパス接続状態（Ｓ１０）、（３）直列接続の電池補助状態且つ非バイパス接続状態（Ｓ８）、（４）単独状態且つバイパス接続状態（Ｓ４）とで切り替えさせる。つまり、制御部３０は、発電装置１０の発電量、２つの電池２３，２４の残容量に応じて、負荷機器２５への電圧供給状態を切り替えさせる。
【００４８】
続いて、Ｓ４，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１０の場合において、制御部３０は、検出値Ｖｇ１の絶対値が第一閾値Ｖ１未満の状態が予め設定された一定時間を継続したか否かを判定する（Ｓ５）。つまり、制御部３０は、発電装置１０による発電が一定時間連続して行われていない状態に至ったか否かを判定する。そうでなければ（Ｓ５：Ｎｏ）、制御部３０は、再び図４のＳ２から処理を繰り返す。一方、一定時間を継続した場合には（Ｓ５：Ｙｅｓ）、制御部３０は、処理を終了する。つまり、制御部３０は、第一切替部２７、第二切替部２８及び第三切替部２９を初期状態に戻し、非接続状態とする。そうすると、負荷機器２５であるＬＥＤ素子は、消灯する。
【００４９】
図４のＳ１１においては、発電装置１０による発電量が十分に大きく、且つ、２つの電池２３，２４による補助を許容する状態である。この場合には、制御部３０は、連続点灯時間Ｔｃｏｎが予め設定された所定時間ｔ１を超えたか否かを判定する（Ｓ１２）。超えていなければ（Ｓ１２：Ｎｏ）、制御部３０は、Ｓ５の処理を行う。
【００５０】
一方、超えていれば（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、すなわち単独状態を所定時間ｔ１継続させた場合には、制御部３０は、第一切替部２７を断続状態に切り替える断続制御を行う（Ｓ１３）。断続状態とは、第一切替部２７を、蓄電部２２及び２つの電池２３，２４を負荷機器２５に接続しない非接続状態と単独状態とを交互に繰り返す状態である。非接続状態は、本実施形態において、スイッチＳＷ１，ＳＷ３が開いた状態である。つまり、制御部３０が断続制御を行う間、負荷機器２５であるＬＥＤ素子は点滅する。
【００５１】
このとき、制御部３０は、スイッチＳＷ１の開閉動作を行うため、電力を消費する。ただし、発電装置１０による発電量が十分に大きく、且つ、２つの電池２３，２４による補助を許容する状態であるため、制御部３０による電力消費量が増加したとしても問題ない。そして、負荷機器２５であるＬＥＤ素子を積極的に点滅させることは、連続点灯させることに比べて、他人からの視認性が良好となる。
【００５２】
（４．第一実施形態の効果）
発電システム１においては、第一切替部２７は、単独状態と電池補助状態とを切り替えられる。単独状態は、蓄電部２２に蓄電された発電装置１０の出力電圧を用い、且つ、２つの電池２３，２４を用いない。電池補助状態は、蓄電部２２に蓄電された発電装置１０の出力電圧のみならず、２つの電池の出力電圧を合わせて用いる。第一切替部２７の切り替えは、蓄電部２２の出力電圧に応じて行われる。つまり、発電システム１は、蓄電部２２の出力電圧に応じて、２つの電池２３，２４を補助利用する場合と、２つの電池２３，２４を用いずに蓄電部２２を用いる場合とを切り替える。
【００５３】
従って、発電装置１０が十分に発電していれば、２つの電池２３，２４を用いずに蓄電部２２を用いることができる。一方、発電装置１０の発電量が少なく、且つ、負荷機器２５への電力供給が必要な場合には、蓄電部２２に加えて２つの電池２３，２４を用いる。従って、２つの電池２３，２４の容量の減少が最小限に抑制されるため、発電システム１は長寿命化を図れる。
【００５４】
さらに、制御部３０は、発電装置１０の発電量、２つの電池２３，２４の残容量に応じて、負荷機器２５への電圧供給状態を切り替えさせる。このことからも、２つの電池２３，２４の容量の減少が最小限に抑制されるため、発電システム１は長寿命化を図れる。
【００５５】
＜第二実施形態＞
本実施形態の発電システム１００は、図８を参照して説明する。本実施形態の発電システム１００において、第一実施形態の発電システム１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５６】
（１．発電システム１００の回路構成）
発電システム１００は、図８に示すように、発電装置１０、整流回路２１、蓄電部２２、第一電池２３、第二電池２４、負荷機器２５、定電流回路２６、第一切替部１２７、第二切替部２８、制御部１３０、蓄電電圧検出部３２及び電池電圧検出部３３を備える。発電システム１００は、第一実施形態の発電システム１を構成する第三切替部２９を有しない。そのため、蓄電部２２の正極側は、整流回路２１の正極側に常時接続される。また、発電システム１００は、第一実施形態の発電システム１を構成する発電電圧検出部３１を有しない。
【００５７】
第一切替部１２７は、発電装置１０、蓄電部２２、複数の電池２３，２４及び負荷機器２５の接続状態を切り替える。詳細には、第一切替部１２７は、単独状態と電池補助状態とを切り替える。第一切替部１２７は、３つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ６により構成される。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、第一実施形態のスイッチＳＷ１，ＳＷ２と同様である。スイッチＳＷ６は、電池２４の正極側と定電流回路２６の入力側との間に配置され、複数の電池２３，２４と負荷機器２５とを直接に接続する状態と遮断する状態とを切り替える。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ６は、常開接点スイッチである。
【００５８】
スイッチＳＷ１が閉じ、且つ、スイッチＳＷ２，ＳＷ６が開いている場合には、蓄電部２２が負荷機器２５に接続され、２つの電池２３，２４が負荷機器２５に接続されない。スイッチＳＷ２が閉じ、且つ、スイッチＳＷ１，ＳＷ６が開いている場合には、直列接続された蓄電部２２と２つの電池２３，２４の少なくとも一方が負荷機器２５に接続される。スイッチＳＷ６が閉じ、且つ、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が開いている場合には、２つの電池２３，２４の少なくとも一方が負荷機器２５に接続され、蓄電部２２が負荷機器２５に接続されない。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ６が開いている場合には、蓄電部２２及び２つの電池２３，２４は負荷機器２５に接続されない。
【００５９】
制御部１３０は、第一切替部１２７及び第二切替部２８を制御する。制御部１３０は、負荷機器２５及び定電流回路２６に並列に接続され、蓄電部２２の正極側に接続される。つまり、制御部１３０は、蓄電部２２又は複数の電池２３，２４に接続されることにより給電される。
【００６０】
（２．制御部１３０の処理）
制御部１３０の処理について、図９〜図１３を参照して説明する。本実施形態の制御部１３０は、負荷機器２５であるＬＥＤ素子が点灯を開始した場合には、予め設定された一定時間を継続して点灯し続けるように制御する場合を例にあげる。制御部１３０は、蓄電電圧検出部３２の検出値Ｖｇ２及び電池電圧検出部３３の検出値Ｖｂに応じて、第一切替部１２７及び第二切替部２８の切り替えを制御する。ここで、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６は、開いている状態を初期状態とし、スイッチＳＷ３は図１のＡ側を初期状態とする。
【００６１】
制御部１３０は、図９に示すように、蓄電電圧検出部３２の検出値Ｖｇ２が第六閾値Ｖ６より大きいか否かを判定する（Ｓ２１）。検出値Ｖｇ２が第六閾値Ｖ６以下の場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、制御部１３０は処理を終了する。この場合、負荷機器２５には電流が流れないため、負荷機器２５であるＬＥＤ素子は発光しない。
【００６２】
一方、制御部１３０は、検出値Ｖｇ２が第六閾値Ｖ６より大きい場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、負荷機器２５に電流を流し始める。このように、制御部１３０は、図９のＳ２１において、負荷機器２５に電流を流し始めるか否かの判定を行う。つまり、検出値Ｖｇ２が第六閾値Ｖ６を超えることが、負荷機器２５へ電流を流し始めることのトリガとなる。図１１に示すように、時刻ｔａが、負荷機器２５に電流を流し始める時刻となる。つまり、負荷機器２５であるＬＥＤ素子が発光を開始する。
【００６３】
制御部１３０は、検出値Ｖｇ２が第六閾値Ｖ６より大きくなった場合には、負荷機器２５への電流の供給方法を決定する。まず、検出値Ｖｇ２が第六閾値Ｖ６より大きい場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、制御部１３０は、電池電圧検出部３３の検出値Ｖｂが第七閾値Ｖ７より大きいか否かを判定する（Ｓ２２）。図１２に示すように、検出値Ｖｂが第七閾値Ｖ７以下の場合には、発電装置１０のみが適用され、検出値Ｖｂが第七閾値Ｖ７より大きい場合には、発電装置１０及び２つの電池２３，２４を利用する。
【００６４】
詳細には、検出値Ｖｂが第七閾値Ｖ７以下の場合には（Ｓ２２：Ｎｏ）、制御部１３０は、蓄電電圧検出部３２の検出値Ｖｇ２が負荷機器２５の順方向降下電圧Ｖｆに予め設定された値αを加算した値（Ｖｆ＋α）より大きいか否かを判定する（Ｓ２３）。
【００６５】
検出値Ｖｂが閾値（Ｖｆ＋α）以下の場合とは、蓄電部２２の蓄電電圧のみによって、負荷機器２５であるＬＥＤ素子を発光し続けることができない状態に相当する。そこで、検出値Ｖｂが閾値（Ｖｆ＋α）以下の場合には（Ｓ２３：Ｎｏ）、スイッチＳＷ１、ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６を開き、スイッチＳＷ３をＡ側にする（Ｓ２４）。この場合、制御部１３０は、負荷機器２５に電流を供給せずに、負荷機器２５であるＬＥＤ素子は発光しない。
【００６６】
一方、検出値Ｖｇ２が閾値（Ｖｆ＋α）より大きい場合とは、発電装置１０の発電量が十分に大きいため、蓄電部２２の蓄電電圧のみによって負荷機器２５であるＬＥＤ素子を連続点灯することができる状態に相当する。特に、値αは、発電装置１０の発電のみによって負荷機器２５であるＬＥＤ素子を所定時間連続して発光し続けることができる程度の値に設定される。そこで、検出値Ｖｇ２が閾値（Ｖｆ＋α）より大きい場合には（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ１を閉じ、スイッチＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６を開き、スイッチＳＷ３をＡ側にする（Ｓ２７）。この場合、制御部１３０は、第一切替部１２７を単独状態に切り替える。つまり、負荷機器２５であるＬＥＤ素子は、連続点灯を開始する。
【００６７】
続いて、検出値Ｖｇ２が順方向降下電圧Ｖｆより小さくなると（Ｓ２８：Ｎｏ）、制御部１３０は、Ｓ２４の処理を行うことで、負荷機器２５への電流供給を停止する。検出値Ｖｇ２が順方向降下電圧Ｖｆより小さくならなければ（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、制御部１３０は、連続点灯時間Ｔｃｏｎが予め設定された所定時間ｔ１１を超えるまで継続する（Ｓ２９：Ｎｏ）。連続点灯時間Ｔｃｏｎが所定時間ｔ１１を超えれば（Ｓ２９：Ｙｅｓ）、制御部１３０は、Ｓ２４の処理を行い、負荷機器２５への電流供給を停止する。
【００６８】
制御部１３０は、Ｓ２４の処理を行うことで負荷機器２５への電流供給を停止した後に、予め設定された所定時間ｔ１２を経過するまで待機する（Ｓ２５：Ｎｏ）。制御部１３０は、負荷機器２５への電流供給の停止時間が所定時間ｔ１２を経過すると（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、予め設定された一定時間継続して検出値Ｖｇ２が増加したか否かを判定する（Ｓ２６）。増加していなければ、制御部１３０の処理を終了し、第一切替部１２７及び第二切替部２８は初期状態に戻る。従って、発電システム１００は、負荷機器２５に電流供給を行わない非接続状態となる。一方、増加していれば、制御部１３０は、Ｓ２２からの処理を繰り返す。つまり、再び、負荷機器２５が一定時間ｔ１１の連続点灯を開始する。
【００６９】
また、図９のＳ２２において、検出値Ｖｂが第七閾値Ｖ７より大きい場合には（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、図１０に示すように、制御部１３０は、蓄電電圧検出部３２の検出値Ｖｇ２が負荷機器２５の順方向降下電圧Ｖｆより大きいか否かを判定する（Ｓ３１）。検出値Ｖｂが第七閾値Ｖ７より大きい場合には、２つの電池２３，２４の利用が可能である。そこで、制御部１３０は、Ｓ３１において、値αを考慮することなく、単に順方向降下電圧Ｖｆのみを判定値として用いる。
【００７０】
検出値Ｖｂが閾値Ｖｆ以下の場合には（Ｓ３１：Ｎｏ）、スイッチＳＷ４を閉じ、スイッチＳＷ３をＢ側にする（Ｓ３２）。２つの電池２３，２４が並列接続状態となる。この時点では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ６が開いているため、負荷機器２５への電流供給はされていない。
【００７１】
続いて、制御部１３０は、検出値Ｖｇ２と並列接続状態における電池電圧検出部３３の検出値Ｖｂ（ｐ）の和（Ｖｇ２＋Ｖｂ（ｐ））が順方向降下電圧Ｖｆより大きいか否かを判定する（Ｓ３３）。和（Ｖｇ２＋Ｖｂ（ｐ））が電圧Ｖｆ以下の場合には（Ｓ３３：Ｎｏ）、スイッチＳＷ６を閉じ、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ４を開き、スイッチＳＷ３をＡ側にする（Ｓ３４）。この場合、図１３に示すように、発電装置１０による発電量がそれほど大きくないため、第一切替部１２７は、直列接続された２つの電池２３，２４のみの電池単独状態となる。このように、２つの電池２３，２４のみによって、一定時間ｔ１１の連続点灯が行われる。電池単独状態において、蓄電部２２は、放電することなく、発電装置１０の発電電圧を蓄電されることのみとなるため、蓄電部２２は効果的に蓄電する状態となる。
【００７２】
制御部１３０は、電池単独状態において連続点灯時間Ｔｃｏｎが予め設定された所定時間ｔ１１を超えたか否かを判定する（Ｓ３５）。連続点灯時間Ｔｃｏｎが所定時間ｔ１１を超えれば（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、制御部１３０は、図９のＳ２４の処理を行い、負荷機器２５への電流供給を停止する。
【００７３】
一方、連続点灯時間Ｔｃｏｎが所定時間ｔ１１を超えていなければ（Ｓ３５：Ｎｏ）、検出値Ｖｇ２が電圧Ｖｆより大きいか否かを判定する（Ｓ３６）。やはり、検出値Ｖｇ２が電圧Ｖｆ以下であれば（Ｓ３６：Ｎｏ）、制御部１３０は、再びＳ３５の判定を行う。
【００７４】
制御部１３０がＳ３１〜Ｓ３５の処理を行っている間、検出値Ｖｇ２が電圧Ｖｆより大きくなれば（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ１を閉じ、スイッチＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６を開き、スイッチＳＷ３をＡ側にする（Ｓ３７）。この場合、図１３に示すように、発電装置１０による発電量が大きいため、第一切替部１２７は、蓄電部２２のみによる単独状態に切り替えられる。
【００７５】
制御部１３０は、蓄電部２２の単独状態において連続点灯時間Ｔｃｏｎが予め設定された所定時間ｔ１１を超えたか否かを判定する（Ｓ３８）。連続点灯時間Ｔｃｏｎが所定時間ｔ１１を超えれば（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、制御部１３０は、図９のＳ２４の処理を行い、負荷機器２５への電流供給を停止する。一方、連続点灯時間Ｔｃｏｎが所定時間ｔ１１を超えていなければ（Ｓ３８：Ｎｏ）、制御部１３０は、再びＳ３１の処理を行う。
【００７６】
制御部１３０は、和（Ｖｇ２＋Ｖｂ（ｐ））が電圧Ｖｆより大きい場合には（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ２，ＳＷ４を閉じ、スイッチＳＷ１，ＳＷ６を開き、スイッチＳＷ３をＢ側にする（Ｓ３９）。この場合、図１３に示すように、発電装置１０による発電量が中程度であるため、第一切替部１２７は、２つの電池２３，２４を並列接続すると共に、２つの電池２３，２４を蓄電部２２に直列接続する電池補助状態となる。
【００７７】
制御部１３０は、電池補助状態において連続点灯時間Ｔｃｏｎが予め設定された所定時間ｔ１１を超えたか否かを判定する（Ｓ３８）。連続点灯時間Ｔｃｏｎが所定時間ｔ１１を超えれば（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、制御部１３０は、図９のＳ２４の処理を行い、負荷機器２５への電流供給を停止する。一方、連続点灯時間Ｔｃｏｎが所定時間ｔ１１を超えていなければ（Ｓ３８：Ｎｏ）、制御部１３０は、再びＳ３１の処理を行う。
【００７８】
また、検出値Ｖｂが閾値Ｖｆより大きい場合には（Ｓ３１：Ｙｅｓ）、スイッチＳＷ１を閉じ、スイッチＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６を開き、スイッチＳＷ３をＡ側にする（Ｓ４０）。この場合、図１３に示すように、発電装置１０による発電量が十分に大きいため、第一切替部１２７は、蓄電部２２による単独状態となる。
【００７９】
制御部１３０は、蓄電部２２による単独状態において連続点灯時間Ｔｃｏｎが予め設定された所定時間ｔ１１を超えたか否かを判定する（Ｓ３８）。連続点灯時間Ｔｃｏｎが所定時間ｔ１１を超えれば（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、制御部１３０は、図９のＳ２４の処理を行い、負荷機器２５への電流供給を停止する。一方、連続点灯時間Ｔｃｏｎが所定時間ｔ１１を超えていなければ（Ｓ３８：Ｎｏ）、制御部１３０は、再びＳ３１の処理を行う。
【００８０】
（３．第二実施形態の効果）
発電システム１００において、制御部１３０は、蓄電部２２による単独状態、蓄電部２２と２つの電池２３，２４とによる電池補助状態、２つの電池２３，２４のみによる電池単独状態とを切り替える。制御部１３０は、各状態を検出値Ｖｇ２，Ｖｂに応じて切り替えることで、予め設定された一定時間ｔ１１の間、負荷機器２５であるＬＥＤ素子を連続点灯することができる。
【００８１】
＜その他＞
上記実施形態の発電システム１，１００において、負荷機器２５は、ＬＥＤ素子を用いたが、これに限られるものではなく、種々の負荷機器を適用できる。また、上記実施形態の発電システム１，１００は、２つの電池２３，２４を備えることとしたが、１つの電池でもよく、３つ以上の電池を備えるようにしてもよい。３つ以上の電池を用いる場合には、３つ以上の電池を直列接続又は並列接続するバリエーションがさらに増加することになる。また、上記実施形態の各閾値も適宜、設定変更することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１，１００：発電システム、  １０：発電装置、  ２１：整流回路、  ２２：蓄電部、  ２３，２４：電池、  ２５：負荷機器、  ２６：定電流回路、  ２７，１２７：第一切替部、  ２８：第二切替部、  ２９：第三切替部、  ３０，１３０：制御部、  ３１：発電電圧検出部、  ３２：蓄電電圧検出部、  ３３：電池電圧検出部
【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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【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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