(57)【要約】【課題】時間変動の高速な起電力をもとに効率良く充電でき、かつ高速度の負荷変動に対応して急速放電でき、安価で大容量かつ長時間の放電を可能とする。【解決手段】電気二重層キャパシタ１３１と鉛蓄電池１３２とを組み合わせて電力蓄積ユニット１３を構成する。そして、電力蓄積ユニット１３を充電する場合に、先ず電気二重層キャパシタ１３１に対し充電して、一定時間後において電気二重層キャパシタ１３１への充電を継続しながら当該電気二重層キャパシタ１３１から鉛蓄電池１３２へ電力を移し替える。また電力蓄積ユニット１３に蓄積された電力をデータロガー１４に供給する場合に、先ず電気二重層キャパシタ１３１から蓄電力の放電を開始して、時刻になるとそれ以降上記電気二重層キャパシタ１３１からの放電を継続しながら、鉛蓄電池１３２から電気二重層キャパシタ１３１へ電力を移し替える。【選択図】      図２
2007267500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギをもとに電力を生成する電力生成部と、
前記電力生成部により生成された電力を蓄積する電力蓄積ユニットと、
前記電力蓄積ユニットにおける電力の蓄積を制御する充放電制御ユニットと
を具備し、
前記電力蓄積ユニットは、
第１の充電時定数を有する高速充放電蓄電部と、
前記第１の充電時定数より長い第２の充電時定数を有する低速充放電蓄電部と
を備え、
前記充放電制御ユニットは、
前記高速充放電蓄電部の蓄電量が予め設定された値未満の状態では、前記電力生成部により生成された電力を前記高速充放電蓄電部に供給して当該高速充放電蓄電部を充電する手段と、
前記高速充放電蓄電部の蓄電量が前記予め設定した値以上の状態では、前記電力生成部により生成された電力を前記高速充放電蓄電部に供給して当該高速充放電蓄電部を充電すると共に、当該高速充放電蓄電部に蓄電された電力を放電して前記低速充放電蓄電部に供給し当該低速電力蓄積部を充電する手段と
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項２】
自然エネルギをもとに電力を生成する電力生成部と、
前記電力生成部により生成された電力を蓄積する電力蓄積ユニットと、
前記電力蓄積ユニットに蓄積された電力を負荷に給電する充放電制御ユニットと
を具備し、
前記電力蓄積ユニットは、
第１の放電時定数を有する高速充放電蓄電部と、
前記第１の放電時定数より長い第２の放電時定数を有する低速充放電蓄電部と
を備え、
前記充放電制御ユニットは、
前記高速充放電蓄電部の蓄電量が予め設定した値以上の状態では、前記高速充放電蓄電部に蓄電された電力を放電して前記負荷に供給する手段と、
前記高速充放電蓄電部の蓄電量が予め設定した値未満に低下した状態では、前記高速充放電蓄電部に蓄電された電力を放電して前記負荷に供給すると共に、前記低速充放電蓄電部に蓄電された電力を放電して前記高速充放電蓄電部に供給し当該高速充放電蓄電部を充電する手段と
を備えることを特徴とする電源システム。
【請求項３】
前記高速充放電蓄電部は第１の蓄電容量を有し、前記低速充放電蓄電部は前記第１の蓄電容量より大きい第２の蓄電容量を有することを特徴とする請求項１又は２記載の電源システム。
【請求項４】
前記高速充放電蓄電部は電気二重層キャパシタにより構成され、前記低速充放電蓄電部は化学変化を利用した二次電池により構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば山間地域等の商用電源設備の無い場所に設置される自立駆動型テレメトリデータ観測装置に使用される電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国では、急流河川や土砂災害危険地域が多く、大小の地震や台風等により大規模な気象災害が発生しやすい。そこで、このような大規模気象災害による道路や建物等のインフラ設備の被害規模を把握したり、災害発生時の住民の迅速な避難誘導を可能にするために、各種防災情報の遠隔監視（テレメトリング又はテレモニタリングと呼ばれる）が行われている。一般にテレメトリは、任意に選択した観測対象場所にテレメトリデータ観測装置を設置し、このテレメトリデータ観測装置において各種センサから観測データを取得してこの観測データを通信ネットワークを介して監視センタへ転送することにより実現される。
【０００３】
ところで、上記テレメトリデータ観測装置の電源手段は、平野部や中山間部においては商用電力設備を利用できるが、山間部等の非居住地域においては商用電力設備を利用できない。このため、非居住地域では太陽光や風力などの自然エネルギをもとに電力を生成し、この生成された電力を動作電源として使用するようにしている。しかし、自然エネルギによる発電量は元来きわめて不安定であるため、常時十分な電力を給電できるとは限らない。例えば、太陽光発電は夜間では発電できず、また昼間であっても曇天時や日照条件等によっては発電量が大きく変動する。また風力発電は、風が弱い地域では十分な発電が行われず、また風が強い地域であっても風が吹かない時間帯には発電が行われない。したがって、自然エネルギをもとに電力を生成する装置を電源として使用する場合には、何らかの対策が必要となる。
【０００４】
そこで、従来では自然エネルギを電力に変換する装置とバッテリとを組み合わせた電源システムが使用されている。例えば、雨量計、水位計、土砂移動を検出する傾斜計及び伸縮計の計測データを通信回線を介して監視センタサーバに伝送する土砂災害遠隔監視システムでは、２．８Ｗの発電能力を有する太陽光発電ユニットとＤＣ１２Ｖ−７．２Ａｈの容量を持つ鉛蓄電池とを組み合わせた電源システムが使用されている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】「土砂災害遠隔監視システム」（商品名「ｉ−ＳＥＮＳＯＲ ＷＥＢ モニタリングシステム」）  http://www.i-sensor.com/
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、この種の従来の電源システムには次のような改善すべき課題があった。  
（１）太陽光発電の場合、雲の通過や周辺に林立する樹木、建造物等による一時的な遮光、太陽高度の日変化によって発電量が時間変動する。しかし、鉛蓄電池等の化学変化を利用して蓄電する二次電池は蓄電速度が遅く、雲等による遮光が途切れて太陽電池パネルから急速に起電力が発生しても、蓄電池の蓄電速度がこれに追随できない。この結果、太陽電池から供給される起電力を効率良く蓄電することができず、蓄電池を充電するために多くの時間が必要となる。また、蓄電池が満充電に至る前に観測対象のイベントに変化が発生して電力が必要になっても、これに対応できず重要な観測データが欠落する等の不具合を生じる。
【０００７】
（２）鉛蓄電池等の化学変化を利用して蓄電する二次電池は放電速度が化学反応により律速されるため電力の放電速度が遅く、高速度の負荷変動に伴う電力供給に追随できない場合がある。例えば、テレメトリデータ観測装置では急激なイベント変化が発生した場合に、観測データの高頻度の取得動作や観測データの高頻度の転送動作が行われる。このような場合、テレメトリデータ観測装置からは急速な電力供給が要求されるが、この要求に対し十分な電力を急速に供給することができず、その結果重要な観測データの欠落や転送ロスが発生する場合がある。また、上記急速な放電に対して自然エネルギによる充電が追随できず、蓄電残量が所望電力を満たさなくなる心配もある。この不具合を解消するには蓄電池を大容量化し、さらに太陽電池の出力電力量等を大容量化する必要があるが、このようにすると電源システムの大型化と高価格化を招くばかりでなく、冗長な蓄電容量が増加するという問題点が生じる。
【０００８】
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その第１の目的は自然エネルギによる時間変動の高速な起電力をもとに効率良く充電でき、かつ安価で大容量の蓄電が可能な電源システムを提供することである。
また第２の目的は、高速度の負荷変動に対応して急速放電が可能で、かつ安価で長時間の放電が可能な電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記第１の目的を達成するためにこの発明に係わる第１の観点は、次のような手段を講じたものである。すなわち、自然エネルギをもとに電力を生成する電力生成部と、この電力生成部により生成された電力を蓄積する電力蓄積ユニットと、この電力蓄積ユニットにおける電力の蓄積を制御する充放電制御ユニットとを具備する電源システムにあって、上記電力蓄積ユニットに、第１の充電時定数を有する高速充放電蓄電部と、上記第１の充電時定数より大きい第２の充電時定数を有する低速充放電蓄電部とを設ける。そして、上記充放電制御ユニットにより、上記高速充放電蓄電部の蓄電量が予め設定された値未満の状態では、上記電力生成部により生成された電力を上記高速充放電蓄電部に供給して当該高速充放電蓄電部を充電する。これに対し上記高速充放電蓄電部の蓄電量が上記予め設定した値以上の状態では、上記電力生成部により生成された電力を上記高速充放電蓄電部に供給して当該高速充放電蓄電部を充電すると共に、当該高速充放電蓄電部に蓄電された電力を放電して上記低速充放電蓄電部に供給し当該低速電力蓄積部を充電する。
【００１０】
したがって、電力蓄積ユニットを充電する場合に、先ず高速充放電蓄電部に対し充電が行われ、この高速充放電蓄電部の蓄電量が所定値に達すると、以後この高速電力蓄積部への充電を継続しつつこの高速電力蓄積部の電力を低速電力蓄積部へ移し替える動作が行われる。このため、電力生成部により生成される電力が自然エネルギの時間変動の影響により高速変化するような場合でも、この電力を高速充放電蓄電部に効率良く蓄電することが可能となる。また、高速充放電蓄電部にある程度の電力が蓄電されると、それ以降高速充放電蓄電部から低速充放電蓄電部への電力の移し替えが行われるので、最終的に大容量の電力量を蓄積することが可能となる。さらに、高速で高価な高速充放電蓄電部と低速であるが安価な低速充放電蓄電部とを組み合わせることで、高速充放電蓄電部のみで全蓄電量を蓄積する場合に比べシステムを安価にすることもできる。
【００１１】
また、上記第２の目的を達成するためにこの発明の第２の観点は、次のような手段を講じたものである。すなわち、自然エネルギをもとに電力を生成する電力生成部と、この電力生成部により生成された電力を蓄積する電力蓄積ユニットと、この電力蓄積ユニットに蓄積された電力を負荷に給電する充放電制御ユニットとを具備する電源システムにあって、上記電力蓄積ユニットに、第１の放電時定数を有する高速充放電蓄電部と、上記第１の放電時定数より大きい第２の放電時定数を有する低速充放電蓄電部とを設ける。そして、上記充放電制御ユニットにより、上記高速充放電蓄電部の蓄電量が予め設定した値以上の状態では、上記高速充放電蓄電部に蓄電された電力を放電して上記負荷に供給する。これに対し上記高速充放電蓄電部の蓄電量が予め設定した値未満に低下した状態では、上記高速充放電蓄電部に蓄電された電力を放電して上記負荷に供給すると共に、上記低速充放電蓄電部に蓄電された電力を放電して上記高速充放電蓄電部に供給し当該高速充放電蓄電部を充電する。
【００１２】
したがって、電力蓄積ユニットから負荷に電力を給電する場合に、先ず高速充放電蓄電部から負荷に対し給電され、この高速充放電蓄電部の蓄電残量が所定値未満に低下すると、以後この高速電力蓄積部から負荷への給電を継続しつつ低速電力蓄積部の電力を高速電力蓄積部へ移し替える動作が行われる。このため、負荷の時間変動が高速で急速放電が要求される場合でも、負荷に対し確実に電力を供給することが可能となる。また、高速充放電蓄電部の蓄電残量が所定値未満に低下すると、低速充放電蓄電部から高速充放電蓄電部へ電力の移し替えが行われるので、負荷に対し長時間にわたって電力を供給することが可能となる。さらに、高速で高価な高速充放電蓄電部と低速であるが安価な低速充放電蓄電部とを組み合わせることで、高速充放電蓄電部のみで全蓄電量を蓄積する場合に比べシステムを安価にすることもできる。
【発明の効果】
【００１３】
要するにこの発明によれば、自然エネルギによる時間変動の高速な起電力をもとに効率良く充電でき、かつ安価で大容量の蓄電が可能な電源システムを提供することができる。  
また、高速度の負荷変動に対応して急速放電が可能で、かつ安価で長時間の放電が可能な電源システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。  
図１は、この発明の一実施形態に係わる自立駆動型テレメトリデータ観測装置を含むテレメトリステムの構成を示すブロック図である。このテレメトリシステムは、山間地等の観測地点にテレメトリデータ観測装置１を設置すると共に、国や自治体の庁舎等にデータ収集装置２を設置し、これらのテレメトリデータ観測装置１とデータ収集装置２との間を通信ネットワーク３を介して接続したものである。
【００１５】
テレメトリデータ観測装置１は自立駆動型であり、充放電制御ユニット１１と、エネルギ変換部１２と、電力蓄積ユニット１３と、データロガー１４とを備えている。エネルギ変換部１２は、例えば太陽電池パネルからなり太陽光エネルギを電力に変換する。なお、エネルギ変換部１２としては、風力発電機等の自然エネルギを利用した他の変換器を使用することも可能である。
【００１６】
電力蓄積ユニット１３は、上記エネルギ変換部１２により生成された電力を蓄積するためのもので、高速充放電蓄電部１３１と、低速充放電蓄電部１３２とを備える。高速充放電蓄電部１３１は、第１の充放電時定数を有しさらに第１の蓄電容量を備えるもので、例えば図２に示すように電気二重層キャパシタにより構成される。第１の充放電時定数は、充電時定数が上記エネルギ変換部１２により生成される電力の時間変動に追従可能な値に、また放電時定数が負荷変動、つまりデータロガー１４が要求する電力の時間変動に追従可能な値にそれぞれ設定される。
【００１７】
一方、低速充放電蓄電部１３２は、上記第１の充放電時定数より長い第２の充放電時定数を有しさらに上記第１の蓄電容量よりも大きい第２の蓄電容量を有するもので、化学変化を利用する二次電池、例えば図２に示すように鉛蓄電池により構成される。第２の蓄電容量は、例えばデータロガーを２４時間駆動することができる蓄電量に設定される。
【００１８】
充放電制御ユニット１１は、例えば図２に示すように情報処理部１１１と、情報記憶部１１２と、シリアル通信インタフェース１１３と、充放電制御回路１１４とを備える。このうち先ず充放電制御回路１１４は、上記エネルギ変換部１２により生成された電力を上記電力蓄積ユニット１３に供給して充電する動作と、当該電力蓄積ユニット１３に蓄積された電力を放電して、負荷である前記データロガー１４に供給する動作をそれぞれ制御する。
【００１９】
充電制御では、先ず高速充放電蓄電部１３１を充電し、その充電時間が予め設定した時間になると、それ以後は当該高速充放電蓄電部１３１の充電を継続しながらこの高速充放電蓄電部１３１に蓄電された電力を低速充放電蓄電部１３２に移し替える制御を行う。またこのとき高速充放電蓄電部（電気二重層キャパシタ）１３１を充電する際には、充電された電力の逆流防止処理を行う。さらに、低速充放電蓄電部（鉛蓄電池）１３２を充電する場合には、定電圧充電を行う必要があることから高速充放電蓄電部（電気二重層キャパシタ）１３１から放電された電圧値を一定値に安定化させ、さらに過充電の防止処理も行う。
【００２０】
放電制御では、先ず高速充放電蓄電部１３１に蓄積された電力を放電してデータロガー１４に供給し、その放電時間が予め設定した時間を経過すると、それ以後は当該高速充放電蓄電部１３１からの放電を継続しながら低速充放電蓄電部１３２に蓄積された電力を放電して高速充放電蓄電部１３１に移し替える制御を行う。
【００２１】
情報処理部１１１は、上記充放電制御回路１１４による電力蓄電ユニット１３の充放電の状態を監視し、異常状態が検出された場合にその検出情報を情報記憶部１１２に記憶させる。またそれと共に、当該検出情報を情報記憶部１１２から読み出し、これを状態通知信号としてシリアル通信インタフェース１１３からデータロガー１４へ出力する。
【００２２】
テータロガー１４は、センサ１５と、情報処理部１６と、通信インタフェース１７とを備え、さらに図２に示すように電力供給部１４１、シリアル通信インタフェース１４２及び情報記憶部１４３を備える。このうち電力供給部１４１は、上記充放電制御回路１１４から供給される電力をデータロガー１４内の各回路部に供給する。シリアル通信インタフェース１４２は、上記充放電制御ユニット１１との間で充放電制御信号及び状態通知信号を授受するために使用される。
【００２３】
センサ１５は図２に例示したように雨量センサからなり、例えば市販されている転倒マス型雨量計が使用される。この転倒マス型雨量計は、データロガー１４から信号線に一定電圧を印加（プルアップ）しておき、一定容量のマスに降雨が貯まるとこれが転倒して接点が接触し、これにより上記信号線上に発生する接点パルスをデータロガー１４でカウントすることにより、単位時間当たりの雨量を計測する構造となっている。なお、図２では雨量センサ１５３をデータロガー１４内に収容し、充放電制御回路１１４からデータロガー１４に供給される電力の一部を使用して動作させる場合を例示したが、駆動用バッテリを内蔵する雨量センサを使用する場合には、当該雨量センサをテレメトリデータ観測装置１の外部に設置することが可能である。
【００２４】
情報処理部１６は例えばマイクロコンピュータからなり、図示しないプログラムメモリに格納されたアプリケーション・プログラムに従い、データロガー１４における雨量観測動作及びデータ収集装置２との間のデータ送受信動作を統括的に制御する。  
情報記憶部１４３には、上記雨量センサ１５により検出された観測データを保存するエリアと、上記情報処理部１６の制御に使用する観測・転送制御テーブル等を保存するエリアが設けてある。通信インタフェース１７は、通信ネットワーク３を介してデータ収集装置２との間でデータ転送を行うためのもので、例えば図２に示すように無線パケット通信インタフェースを備える。
【００２５】
なお、データ収集装置２は、通信インタフェース２２及びデータ処理部２３を備える。これらの通信インタフェース２２及びデータ処理部２３は具体的には汎用コンピュータ２１により構成される。  
また、通信ネットワーク３は、例えばインターネットに代表されるＩＰ（Internet Protocol）網と、このＩＰ網にアクセスするための複数のアクセス網とから構成される。アクセス網としては、例えばＤＳＬ（Digital Subscriber Line）や光伝送路を使用する有線加入者網、ＬＡＮ、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、移動通信網、専用線網が用いられる。
【００２６】
次に、以上のように構成された装置の動作を、図３及び図４に示す充電シーケンス及び放電シーケンスを用いて説明する。  
（１）電力蓄積ユニット１３の充電動作  
電気二重層キャパシタ１３１は、図３に示すようにＷ（ｔ）の充電特性を有する。すなわち、単位時間当たりａ１の蓄電量（蓄電速度）で充電する能力を有する。これに対し鉛蓄電池１３２は、図３に示すようにＸ２（ｔ）の充電特性を有する。すなわち、単位時間当たりａ２の蓄電量（蓄電速度）で充電する能力を有する。また、太陽光エネルギは一般に刻一刻変動するが、十分に短い時間でみれば時刻ｔに比例して増加するものとみなせる。ここで、単位時間当たりの太陽光照射エネルギの量をαとする。このように電気二重層キャパシタ１３１の充電速度は太陽光エネルギの変化速度より高速であり、一方鉛蓄電池１３２の充電速度は太陽光エネルギの変化速度より低速である。この関係を式で表すと、
ａ１＜α＜ａ２  
となる。
【００２７】
さて、電力蓄積ユニット１３が未充電の状態で、図３に示すように時刻ｔ＝０において太陽光の照射が開始されると、電気二重層キャパシタ１３１の蓄電量がしきい値未満なので、充放電制御回路１１４は先ず電気二重層キャパシタ１３１に対し充電を開始する。このとき、電気二重層キャパシタ１３１の蓄電可能速度は、上式に示したように太陽光エネルギの変化速度に比べ高速である。したがって、電気二重層キャパシタ１３１は太陽光エネルギをすべて蓄電することができ、この結果図３のＯ−Ｂ０に示すように上記傾きαに示す速度で充電が行われる。
【００２８】
そして、充電開始時点ｔ＝０から時間が経過して時刻ｔ０になると、充放電制御回路１１４は電気二重層キャパシタ１３１への充電を継続しながら、この電気二重層キャパシタ１３１に蓄電された電力を鉛電池１３２に移し替える制御を行う。したがって、それ以降鉛電池１３２への充電が開始され、鉛電池１３２では図３のＡ０−Ｂ１−Ｂ２に示すように鉛電池１３２が有する蓄電速度ａ２に従い蓄電量Ｘ２（ｔ）が増加する。また、このとき電気二重層キャパシタ１３１では、太陽光エネルギによる充電を継続しながら鉛電池１３１に対し放電するので、見かけ上図３のＢ０−Ｃ１−Ｃ２に示すようにα−ａ２の速度で充電され、これにより蓄電量Ｘ１（ｔ）が増加する。そして、時刻ｔ２になると電気二重層キャパシタ１３１への充電は終了する。
【００２９】
なお、上記時刻ｔ０は、電気二重層キャパシタ１３１が有する充電速度で充電を行った場合に、蓄電量が飽和値Ｅｍより一定量小さい値であるＥ０に達するであろう時刻に設定される。また、ｔ２は電気二重層キャパシタ１３１の蓄電量が飽和値Ｅｍに達するであろう時刻に設定される。なお、上記ｔ０，ｔ２を監視する代わりに、電気二重層キャパシタ１３１の蓄電量を監視し、それぞれＢ０，Ｃ０（＝Ｅｍ）に相当する値になった時点で充電制御モードの切り替えと充電終了処理を行うようにしてもよい。
【００３０】
（２）電力蓄積ユニットの放電動作  
電気二重層キャパシタ１３１は、図４に示すようにＶ（ｔ）の放電特性を有する。すなわち、単位時間当たり−ｂ１の放電量（放電速度）で蓄電力を放電する能力を有する。これに対し鉛蓄電池１３２は、図４に示すようにＹ２（ｔ）の放電特性を有する。すなわち、単位時間当たり−ｂ２の放電量（放電速度）で蓄電力を放電する能力を有する。また、データロガー１４による消費電力を一定と仮定すると、その単位時間当たりの電力消費量は図４に示すようにβと表される。このように電気二重層キャパシタ１３１の放電速度はデータロガー１４の電力消費速度より高速であり、一方鉛蓄電池１３２の充電速度はデータロガー１４の電力消費速度より低速である。この関係を式で表すと、  
ｂ１＞β＞ｂ２  
となる。
【００３１】
さて、いま仮に電気二重層キャパシタ１３１及び鉛蓄電池１３２は共に満充電されているものとする。この状態で、データロガー１４において雨量の観測動作及びその観測データの転送動作が開始されたとする。そうすると、充放電制御回路１１４は先ず電気二重層キャパシタ１３１から蓄電力の放電を開始する。このとき、電気二重層キャパシタ１３１の単位時間当たりの放電量（傾き−ｂ１）は、データロガー１４の単位時間当たりの電力消費量（傾きβ）より大きい。したがって、電気二重層キャパシタ１３１は、データロガー１４に対し要求する電力をすべて供給することが可能となる。この結果図４のＯ−Ｂ０に示すように上記傾きβに示す速度で放電が行われる。
【００３２】
そして、時刻ｔ０になると、充放電制御回路１１４はそれ以降、上記電気二重層キャパシタ１３１からの放電を継続しながら、鉛蓄電池１３２から電気二重層キャパシタ１３１への電力の移し替えを開始する。したがって、それ以降鉛電池１３２からの放電が開始され、鉛電池１３２では図４のＡ０−Ｂ１−Ｂ２に示すように鉛電池１３２が有する放電速度ｂ２に従い蓄電量Ｙ２（ｔ）が減少する。また、このとき電気二重層キャパシタ１３１では、鉛電池１３２からの充電を受けながらデータロガー１４に対し蓄電力を放電するので、見かけ上図４のＢ０−Ｃ１−Ｃ２に示すように−β＋ａ２の速度で放電され、これにより蓄電量Ｙ１（ｔ）は徐々に減少する。そして、時刻ｔ２になると電気二重層キャパシタ１３１からの放電は終了する。
【００３３】
なお、上記時刻ｔ０は、電気二重層キャパシタ１３１が有する放電速度で放電を行った場合に、蓄電残量が下限値Ｅｐより一定量大きい値であるＥ１まで減少するであろう時刻に設定される。また、ｔ２は電気二重層キャパシタ１３１の蓄電残量が下限値Ｅｐに減少するであろう時刻に設定される。なお、上記ｔ０，ｔ２を監視する代わりに、電気二重層キャパシタ１３１の蓄電残量を監視し、それぞれＢ０，Ｃ０（＝Ｅｐ）に相当する値になった時点で放電制御モードの切り替えと放電終了処理を行うようにしてもよい。
【００３４】
以上述べたようにこの実施形態では、電気二重層キャパシタ１３１と鉛蓄電池１３２とを組み合わせることにより電力蓄積ユニット１３を構成している。そして、この電力蓄積ユニット１３を充電する場合に、先ず電気二重層キャパシタ１３１に対し充電して、一定時間後ｔ０において電気二重層キャパシタ１３１への充電を継続しながら当該電気二重層キャパシタ１３１から鉛蓄電池１３２へ電力を移し替えるようにしている。このため、太陽電池パネル１２の時間変動の大きい起電力を効率良く蓄電でき、しかも安価で大容量の電源システムを提供することができる。
【００３５】
また、電力蓄積ユニット１３に蓄積された電力を放電してデータロガー１４に供給する場合に、先ず電気二重層キャパシタ１３１から蓄電力の放電を開始して、時刻ｔ０になるとそれ以降上記電気二重層キャパシタ１３１からの放電を継続しながら、鉛蓄電池１３２から電気二重層キャパシタ１３１への電力の移し替えを行うようにしている。したがって、単位時間当たりの電力消費量の大きいデータロガー１４に対して十分な電力を供給することが可能となり、しかも安価で長時間の電力供給が可能な電源システムを提供することができる。
【００３６】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、充放電時定数の異なる３以上の電力蓄電部を用意し、これらの電力蓄電部に対し充電時定数の小さいものから順に充電すると共に、放電時定数の小さいものから順に放電するように構成してもよい。また、その際、単位時間当たりの電力消費量の異なる複数の負荷がある場合、又は一つの負荷の単位時間当たりの電力消費量が時間により変動する場合に、負荷が要求する電力消費量に対応する放電時定数を有する電力蓄電部を適応的に選択して、電力を放電するように制御してもよい。
【００３７】
前記実施形態では、太陽発電を利用する場合を例にとって説明したが、風力発電や地熱発電等のその他の自然エネルギを利用して発電し、その電力を電力蓄電ユニットに蓄積して使用する場合にもこの発明を適用可能である。
その他、センサの種類、データロガー及び充放電制御ユニットの構成、電力蓄積ユニットの構成、高速充放電蓄電部及び低速充放電蓄電部の種類、データロガーによる制御手順制御内容などについても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００３８】
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の一実施形態に係わる自立駆動型テレメトリデータ観測装置を含むテレメトリステムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した自立駆動型テレメトリデータ観測装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示した自立駆動型テレメトリデータ観測装置の充放電制御ユニットによる電力蓄電ユニットの充電シーケンスを示す図である。
【図４】図２に示した自立駆動型テレメトリデータ観測装置の充放電制御ユニットによる電力蓄電ユニットの放電シーケンスを示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１０…自立駆動型テレメトリデータ観測装置、２…データ収集装置、３…通信ネットワーク、１１…充放電制御ユニット、１１１…充放電制御ユニットの情報処理部、１１２…充放電制御ユニットの情報記憶部、１１３…シリアル通信インタフェース、１１４…充放電制御回路、１２…エネルギ変換部（太陽電池パネル）、１３…電力蓄積ユニット、１３１…高速充放電蓄電部（電気二重層キャパシタ）、１３２…低速充放電蓄電部（鉛蓄電池）、１４…データロガー、１４１…電力供給部、１４２…データロガーのシリアル通信インタフェース、１４３…データロガーの情報記憶部、１５…雨量センサ、１６…データロガーの情報処理部、１７…通信インタフェース（無線パケット通信インタフェース）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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