(57)【要約】【課題】太陽光発電機からの電力を蓄電池へ充電する際に、電力が熱エネルギーとして消費されることを抑え、且つ、太陽光発電機により発電された電力の無駄を抑えることができる充電システムを提供すること。【解決手段】太陽光発電機１０と、太陽光発電機１０からの電力を交流の電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換器６０と、太陽光発電機１０からの電力を蓄電するバッテリ２０、３０と、バッテリ２０、３０からの電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣ変換器８０と、を備え、バッテリは、メインバッテリ２０と、メインバッテリ２０よりも内部抵抗が高いサブバッテリ３０と、を有する充電システム１である。【選択図】図１
2016067131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電機と、
前記太陽光発電機により発電された電力を交流の電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換器と、
前記太陽光発電機により発電された電力を蓄電するバッテリと、
前記バッテリからの電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、を備え、
前記バッテリは、メインバッテリと、前記メインバッテリよりも内部抵抗が高いサブバッテリと、を有する充電システム。
【請求項２】
前記太陽光発電機と前記メインバッテリとを電気的に接続可能であり、前記メインバッテリと前記サブバッテリとを電気的に接続可能である電気的接続切換え部と、
前記サブバッテリが前記太陽光発電機からの電力により充電されず、前記メインバッテリからの電力により充電されるように、前記電気的接続切換え部を制御する制御部と、を備える請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記サブバッテリが前記メインバッテリからの所定の電流以下の一定の電流により充電されるように、前記電気的接続切換え部を制御する請求項２に記載の充電システム。
【請求項４】
前記メインバッテリは、１日に前記太陽光発電機で得られる最大電力の２倍以上の電力を蓄電できる容量を有する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電機からの電力を、蓄電池に蓄電する充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池パネル等の太陽光発電機からの電力を、電気自動車等の車用蓄電池に充電する充電システムが知られている。例えば、充電システムは、太陽電池モジュールと蓄電池とを備えている。太陽電池モジュールからの電力は、蓄電池に充電され、また、車用蓄電池の充電に用いられる。蓄電池に蓄電された電力は、例えば、太陽電池モジュールの発電量が車用蓄電池の充電に対して十分でないときに、車用蓄電池の充電に用いられる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０９０３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、太陽光発電は天候に左右されるため、太陽光発電による発電量は不安定になりやすい。太陽光発電による電力が不十分である場合には、特許文献１に記載の蓄電池からの電力や系統からの電力により車用蓄電池への充電を補えばよい。しかし、太陽光発電による発電量が過剰で、蓄電量が蓄電池の容量の上限に達すると、太陽光発電機からの電力を捨てることになり、電力が無駄になる。
【０００５】
このように電力を無駄にしないためには、蓄電池の容量を大きくすることが考えられる。しかし、一般的には、蓄電池の容量を大きくすると、蓄電池の内部抵抗が高くなり、電力が熱エネルギーとして消費される。このため、蓄電池に効率よく充電することができないことがある。
【０００６】
本発明は、太陽光発電機からの電力を蓄電池へ充電する際に、電力が熱エネルギーとして消費されることを抑え、且つ、太陽光発電機により発電された電力の無駄を抑えることができる充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】
上記目的を達成するため本発明は、太陽光発電機（例えば、後述のＰＶパネル１０）と、前記太陽光発電機により発電された電力を交流の電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換器（例えば、後述のＤＣ−ＡＣ回路６０）と、前記太陽光発電機により発電された電力を蓄電するバッテリ（例えば、後述のメインバッテリ２０、サブバッテリ３０）と、前記バッテリからの電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣ変換器（例えば、後述のＤＣ−ＤＣ回路８０）と、を備え、前記バッテリは、メインバッテリ（例えば、後述のメインバッテリ２０）と、前記メインバッテリよりも内部抵抗が高いサブバッテリ（例えば、サブバッテリ３０）と、を有する充電システムを提供する。
【０００８】
本発明によれば、サブバッテリよりもメインバッテリの方が内部抵抗は小さい。これにより、メインバッテリを充電する際に、電力が熱エネルギーとして消費されることを抑えることができ、メインバッテリの充電の効率化を図ることができる。
容量の大きな安価なサブバッテリを用いることで、太陽光発電機において発電していないときに、メインバッテリに蓄電されている電力をサブバッテリに移しておき、メインバッテリの空き容量を確保しておくことができる。このため、太陽光発電機において発電量の多いときであっても、メインバッテリが直ぐに満充電されることを抑えることができ、太陽光発電機において発電された電力の無駄を抑え、電力を有効に利用することができる。
【０００９】
また、前記太陽光発電機と前記メインバッテリとを電気的に接続可能であり、前記メインバッテリと前記サブバッテリとを電気的に接続可能である電気的接続切換え部（例えば、後述のＤＣ−ＤＣ回路８０）と、前記サブバッテリが前記太陽光発電機からの電力により充電されず、前記メインバッテリからの電力により充電されるように、前記電気的接続切換え部を制御する制御部（例えば、後述の双方向昇降圧コントローラー８１）と、を備えることが好ましい。
【００１０】
この発明によれば、サブバッテリは、太陽光発電機からの電力により直接充電されない。これにより、変動する太陽光発電機からの電力でサブバッテリが充電されることを防止することができる。このため、メインバッテリに対して内部抵抗が高いサブバッテリを充電する際に、サブバッテリが発熱して劣化をすることを、低減することができる。
【００１１】
また、前記制御部は、前記サブバッテリが前記メインバッテリからの所定の電流以下の一定の電流により充電されるように、前記電気的接続切換え部（例えば、後述のＤＣ−ＤＣ回路８０）を制御することが好ましい。
【００１２】
この発明によれば、サブバッテリは、メインバッテリからの所定の電流以下の一定の電流により充電される。これにより、メインバッテリに対して内部抵抗が高いサブバッテリを充電する際に、サブバッテリが発熱して劣化をすることを、低減することができる。
【００１３】
また、前記メインバッテリは、１日に前記太陽光発電機で得られる最大電力の２倍以上の電力を蓄電できる容量を有することが好ましい。この発明によれば、１日でメインバッテリが満充電されることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、太陽光発電機からの電力を蓄電池へ充電する際に、電力が熱エネルギーとして消費されることを抑え、且つ、太陽光発電機により発電された電力の無駄を抑えることができる充電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る充電システム１において、ＰＶパネル１０及びメインバッテリ２０から交流負荷２に電力を供給している状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る充電システム１において、ＰＶパネル１０から交流負荷２及びメインバッテリ２０に電力を供給している状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る充電システム１において、ＰＶパネル１０からメインバッテリ２０に電力を供給している状態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る充電システム１において、メインバッテリ２０から交流負荷２に電力を供給している状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る充電システム１において、メインバッテリ２０からサブバッテリ３０に電力を供給している状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る充電システム１のＭＰＰＴ回路４０を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る充電システム１のＤＣ−ＡＣ回路６０を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る充電システム１のＤＣ−ＤＣ回路８０を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る充電システム１において、日中にはＰＶパネル１０及びメインバッテリ２０から交流負荷２に電力を供給し、夜間にはメインバッテリ２０から交流負荷２に電力を供給している様子を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態に係る充電システム１において、日中にはＰＶパネル１０から交流負荷２及びメインバッテリ２０に電力を供給し、夜間にはメインバッテリ２０からサブバッテリ３０に電力を供給している様子を示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態に係る充電システム１において、日中にはＰＶパネル１０からメインバッテリ２０に電力を供給し、夜間にはメインバッテリ２０から交流負荷２に電力を供給している様子を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態に係る充電システム１において、日中にはＰＶパネル１０からメインバッテリ２０に電力を供給し、夜間にはメインバッテリ２０からサブバッテリ３０に電力を供給している様子を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る充電システム１において、ＰＶパネル１０及びメインバッテリ２０から交流負荷２に電力を供給している状態を示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係る充電システム１において、ＰＶパネル１０から交流負荷２及びメインバッテリ２０に電力を供給している状態を示す図である。図３は、本発明の一実施形態に係る充電システム１において、ＰＶパネル１０からメインバッテリ２０に電力を供給している状態を示す図である。図４は、本発明の一実施形態に係る充電システム１において、メインバッテリ２０から交流負荷２に電力を供給している状態を示す図である。図５は、本発明の一実施形態に係る充電システム１において、メインバッテリ２０からサブバッテリ３０に電力を供給している状態を示す図である。図６は、本発明の一実施形態に係る充電システム１のＭＰＰＴ回路４０を示す図である。図７は、本発明の一実施形態に係る充電システム１のＤＣ−ＡＣ回路６０を示す図である。図８は、本発明の一実施形態に係る充電システム１のＤＣ−ＤＣ回路８０を示す図である。
【００１７】
図１等に示すように、充電システム１は、太陽光発電機としての太陽電池パネル１０（以下「ＰＶパネル１０」と言う）と、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｅｒ  ＝  最大電力点追従機能）回路４０と、ＤＣ／ＡＣ変換器としてのＤＣ−ＡＣ回路６０と、ＤＣ／ＤＣ変換器及び電気的接続切換え部としてのＤＣ−ＤＣ回路８０と、メインバッテリ２０と、サブバッテリ３０とを備えている。
【００１８】
ＰＶパネル１０は、太陽光を受光して発電する。ＰＶパネル１０において発電された電力は、ＭＰＰＴ回路４０、ＤＣ−ＤＣ回路８０を介して、メインバッテリ２０に供給される。また、ＰＶパネル１０において発電された電力は、ＭＰＰＴ回路４０、ＤＣ−ＡＣ回路６０を介して、交流負荷２に供給される。ＰＶパネル１０の最大出力は、４ｋＷである。
【００１９】
メインバッテリ２０は、ＰＶパネル１０からの電力、即ち、ＰＶパネル１０によって発電されＰＶパネル１０から出力された電力を蓄電する。メインバッテリ２０としては、例えば、ニッケル−水素蓄電池やリチウムイオン二次電池等が用いられる。メインバッテリ２０は、６．６ｋＷｈの容量を有しており、１日にＰＶパネル１０で得られる電力（最大出力値の７０〜８０％）の２倍以上の電力を蓄電できる容量を有している。メインバッテリ２０の内部抵抗の値は、２５．２ｍΩ（２５℃、ＳＯＣ＝５０％）である。
【００２０】
サブバッテリ３０は、メインバッテリ２０からの電力、即ち、ＰＶパネル１０により発電されメインバッテリ２０に蓄電されている電力を蓄電する。サブバッテリ３０としては、例えば、ニッケル−水素蓄電池やリチウムイオン二次電池等が用いられる。サブバッテリ３０は、１個のバッテリパックで１ｋＷｈの容量を有している。サブバッテリ３０の内部抵抗の値は、８７．５ｍΩ（２５℃、ＳＯＣ＝５０％）であり、メインバッテリ２０の内部抵抗の値よりも高い。実際には２〜８個のバッテリパックをクレードルで接続するために、抵抗値はバッテリパックの個数をかけた値となる。
【００２１】
交流負荷２は、電力をエネルギ源とし電動機を動力源として走行する電気自動車（ＥＶ）等により構成され、ＤＣ−ＡＣ回路６０から出力された５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ、１００Ｖの交流電圧の電力を蓄電又は消費する。交流負荷２は、電気自動車に限定されず、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）、プラグイン燃料電池自動車（ＰＦＣＶ）等の、外部充電装置としての充電システム１から充電可能なバッテリ（２次電池）等の車載蓄電装置を備える車両であってもよい。
【００２２】
ＭＰＰＴ回路４０は、ベース基板にプリントされた配線や、ベース基板に固定された電気素子（コンデンサ、ＦＥＴ等）で構成された回路基板等により構成されている。ＭＰＰＴ回路４０は、ＭＰＰＴ制御を行うことにより、天候の変化に追従して、ＰＶパネル１０から最大の電力を取り出す。具体的には、図６に示すように、ＭＰＰＴ回路４０は、ＭＰＰＴコントローラー４１と、ＦＥＴ４２と、電圧センサ４３と、電流センサ４４と、２つのコンデンサ４５、４６と、インダクタ４７と、ダイオード４８とを備えている。
【００２３】
電流センサ４４は、ＰＶパネル１０の一方の出力端子側（正極母線）に配置されており、ＰＶパネル１０から出力される電流を検出する。また、電圧センサ４３は、ＰＶパネル１０の一方の出力端子と他方の出力端子（負極母線）とに電気的に接続されており、ＰＶパネル１０から出力される電圧を検出する。電圧センサ４３及び電流センサ４４は、ＭＰＰＴコントローラー４１に電気的に接続されている。
【００２４】
コンデンサ４５は、ＰＶパネル１０の一方の出力端子（正極母線）と他方の出力端子（負極母線）とに電気的に接続されている。インダクタ４７は、ＰＶパネル１０の一方の出力端子に電気的に接続されており、ダイオード４８のアノードは、インダクタ４７に電気的に接続されている。コンデンサ４６は、ダイオード４８のカソードとＰＶパネル１０の他方の出力端子とに電気的に接続されている。ＦＥＴ４２は、ＮチャンネルタイプのＭＯＳ型ＦＥＴにより構成されている。ＦＥＴ４２のゲートは、ＭＰＰＴコントローラー４１に電気的に接続されている。ＦＥＴ４２のドレインは、インダクタ４７、及び、ダイオード４８のアノードに、電気的に接続されている。ＦＥＴ４２のソースは、ＰＶパネル１０の他方の出力端子に電気的に接続されている。
【００２５】
ＭＰＰＴコントローラー４１は、電流センサ４４、電圧センサ４３によって検出され出力された電流値、電圧値についての信号を受信する。そして、ＭＰＰＴコントローラー４１は、受信した電流値、電圧値についての信号に基づき、ＦＥＴ４２のゲートに対してＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のデューティ比を変化させてＭＰＰＴ制御を行う。
【００２６】
ＤＣ−ＡＣ回路６０は、ベース基板にプリントされた配線や、ベース基板に固定された電気素子（コンデンサ、ＦＥＴ等）で構成された回路基板等により構成されている。図１等において二点鎖線で囲まれたＤＣ−ＡＣ回路６０及びＭＰＰＴ回路４０は、パワーコンディショナを構成する。ＤＣ−ＡＣ回路６０は、ＭＰＰＴ回路から出力された１５０Ｖの直流電圧を１００Ｖの交流電圧に変換して、交流負荷２へ出力する。具体的には、図７に示すように、ＤＣ−ＡＣ回路６０は、ＤＣ−ＡＣインバーターコントローラー６１と、２つのコンデンサ６２、６３と、４つのＦＥＴ６４、６５、６６、６７と、ローパスフィルタ６８と、絶縁トランス６９とを備えている。
【００２７】
コンデンサ６２は、ＭＰＰＴ回路４０の一方の出力端子（正極母線）と他方の出力端子（負極母線）とに電気的に接続されている。ＦＥＴ６４〜６７は、ＮチャンネルタイプのＭＯＳ型ＦＥＴにより構成されている。ＦＥＴ６４、６５のドレインは、ＭＰＰＴ回路４０の一方の出力端子（正極母線）に電気的に接続されている。ＦＥＴ６４、６５のソースは、それぞれＦＥＴ６６、６７のドレインに電気的に接続されている。ＦＥＴ６６、６７のソースは、ＭＰＰＴ回路４０の他方の出力端子（負極母線）に電気的に接続されている。ＦＥＴ６４〜６７のゲートは、ＤＣ−ＡＣインバーターコントローラー６１に電気的に接続されている。
【００２８】
ローパスフィルタ６８は、ＦＥＴ６５のソース及びＦＥＴ６７のドレインに電気的に接続されている。コンデンサ６３、及び、絶縁トランス６９の一次側は、ローパスフィルタ６８と、ＦＥＴ６４のソース及びＦＥＴ６６のドレインとに、それぞれ電気的に接続されている。絶縁トランス６９の二次側は、交流負荷２に電気的に接続される。ＤＣ−ＡＣインバーターコントローラー６１は、ＦＥＴ６４〜６７のゲートへのＰＷＭのデューティ比により、１５０Ｖの直流電圧を５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ、１００Ｖの交流電圧に変換する。
【００２９】
ＤＣ−ＤＣ回路８０は、ベース基板にプリントされた配線や、ベース基板に固定された電気素子（コンデンサ、ＦＥＴ等）で構成された回路基板等により構成されている。ＤＣ−ＤＣ回路８０は、ＰＶパネル１０とメインバッテリ２０とを電気的に接続可能であり、また、メインバッテリ２０とサブバッテリ３０とを電気的に接続可能である。
【００３０】
具体的には、ＤＣ−ＤＣ回路８０は、ＭＰＰＴ回路４０からの電力によりメインバッテリ２０を充電するために、ＭＰＰＴ回路４０とメインバッテリ２０とを電気的に接続して、１５０Ｖの直流電圧を１００Ｖの直流電圧に変換する。また、ＤＣ−ＤＣ回路８０は、メインバッテリ２０からの電力によりサブバッテリ３０を充電するために、メインバッテリ２０とサブバッテリ３０とを電気的に接続し、１００Ｖの直流電圧を５０Ｖの直流電圧に変換する。また、ＤＣ−ＤＣ回路８０は、メインバッテリ２０からの電力をＤＣ−ＡＣ回路６０に出力するように、メインバッテリ２０とＤＣ−ＡＣ回路６０とを電気的に接続し、１００Ｖの直流電圧を１５０Ｖの直流電圧に変換する。また、ＤＣ−ＤＣ回路８０は、これらの変換の切換えを行う。
【００３１】
具体的には、図８に示すように、ＤＣ−ＤＣ回路８０は、制御部としての双方向昇降圧コントローラー８１と、６つのＦＥＴ８２、８３、８４、８５、８６、８７と、２つの電圧センサ８８、８９と、２つの電流センサ９１、９２と、２つのコンデンサ９３、９４と、インダクタ９５とを備えている。
【００３２】
電流センサ９１は、メインバッテリ２０の一方の出力端子側（正極母線）に配置されており、メインバッテリ２０から出力される電流を検出する。また、電圧センサ８８は、電流センサ９１の一方の出力端子と他方の出力端子（負極母線）とに電気的に接続されており、メインバッテリ２０から出力される電圧を検出する。電流センサ９１及び電圧センサ８８は、双方向昇降圧コントローラー８１に電気的に接続されている。
【００３３】
ＦＥＴ８２〜８７は、ＮチャンネルタイプのＭＯＳ型ＦＥＴにより構成されている。ＦＥＴ８２のドレインは、メインバッテリ２０の一方の出力端子（正極母線）に電気的に接続されている。ＦＥＴ８２、８４、８６のソースは、それぞれＦＥＴ８３、８５、８７のドレインに電気的に接続されている。ＦＥＴ８３、８５のソースは、メインバッテリ２０の他方の出力端子（負極母線）に電気的に接続されている。ＦＥＴ８２、８３、８４、８５、８６、８７のゲートは、それぞれ双方向昇降圧コントローラー８１の端子Ａ、端子Ｂ、端子Ｃ、端子Ｄ、端子Ｅ、端子Ｆに電気的に接続されている。ＦＥＴ８３、８５のドレイン同士、ＦＥＴ８２、８４のソース同士は、インダクタ９５を介して電気的に接続されている。ＦＥＴ８４のドレインは、ＦＥＴ８６のソース及びＦＥＴ８７のドレインに電気的に接続されている。ＦＥＴ８６のドレインは、ＭＰＰＴ回路４０の一方の端子に電気的に接続されている。ＦＥＴ８７のソースは、サブバッテリ３０の一方の端子に電気的に接続されている。サブバッテリ３０の他方の端子は、メインバッテリ２０の他方の端子（負極母線）、ＭＰＰＴ回路４０の他方の端子、及び、ＤＣ−ＡＣ回路６０の他方の端子に電気的に接続されている。
【００３４】
電流センサ９２は、ＦＥＴ８４のドレインと、ＦＥＴ８６のソース及びＦＥＴ８７のドレインとの電気的な接続部分に配置されている。また、この部分に電圧センサ８９は、電気的に接続され、また、メインバッテリ２０の他方の端子（負極母線）に電気的に接続されている。電流センサ９２及び電圧センサ８９は、双方向昇降圧コントローラー８１に電気的に接続されている。
【００３５】
双方向昇降圧コントローラー８１は、サブバッテリ３０がＰＶパネル１０からの電力により充電されず、メインバッテリ２０からの電力により充電されるように、電気的接続切換え部としてのＤＣ−ＤＣ回路８０を制御する。また、双方向昇降圧コントローラー８１は、サブバッテリ３０がメインバッテリ２０からの所定の電流以下の一定の電流により充電されるように、ＤＣ−ＤＣ回路８０を制御する。具体的には、双方向昇降圧コントローラー８１は、ＦＥＴ８２〜８７それぞれのゲートに対して、端子Ａ、端子Ｂ、端子Ｃ、端子Ｄ、端子Ｅ、端子ＦにおけるＯＮ、ＯＦＦ、ＰＷＭを切換えることにより、ＭＰＰＴ回路４０やメインバッテリ２０からＤＣ−ＡＣ回路６０へ電力を供給したり、メインバッテリ２０からサブバッテリ３０へ所定の電流以下の一定の電流により電力を供給したりする。
【００３６】
次に、双方向昇降圧コントローラー８１によるＤＣ−ＤＣ回路８０に対する、ＤＣ−ＤＣ回路８０の切換えの制御の詳細について、各場合に分けて説明する。各制御における双方向昇降圧コントローラー８１の端子Ａ、端子Ｂ、端子Ｃ、端子Ｄ、端子Ｅ、端子Ｆの状態については表１に示すとおりである。表１中の制御ア〜制御オについては後述する。
【００３７】
【表１】
2016067131.tif 000003
【００３８】
（ＰＶパネル１０及びメインバッテリ２０から交流負荷２へ電力を供給する場（以下「制御ア」と言う））
日中に交流負荷２において高い電力を利用する必要がある場合には、ＰＶパネル１０及びメインバッテリ２０から電力を交流負荷２へ供給する。具体的には、表１に示すように、双方向昇降圧コントローラー８１において、端子ＡをＯＮとし、端子ＢをＯＦＦとし、端子ＣをＯＦＦとし、端子ＤをＰＷＭ出力とし、端子ＥをＯＮとし、端子ＦをＯＦＦとする。これにより、図１に示すように、ＰＶパネル１０及びメインバッテリ２０から交流負荷２へ電力を供給可能な状態とする。
【００３９】
（ＰＶパネル１０からメインバッテリ２０及び交流負荷２へ電力を供給する場合（以下「制御イ」と言う））
日中に交流負荷２においてそれほど高くない電力を利用する必要がある場合には、ＰＶパネル１０から交流負荷２へ電力を供給すると共に、ＰＶパネル１０からメインバッテリ２０へ電力を供給して、メインバッテリ２０を充電する。具体的には、表１に示すように、双方向昇降圧コントローラー８１において、端子ＡをＯＮとし、端子ＢをＯＦＦとし、端子ＣをＰＷＭ出力とし、端子ＤをＯＦＦとし、端子ＥをＯＮとし、端子ＦをＯＦＦとする。これにより、図２に示すように、ＰＶパネル１０からメインバッテリ２０及び交流負荷２へ電力を供給可能な状態とする。
【００４０】
（メインバッテリ２０から交流負荷２へ電力を供給する場合（以下「制御ウ」と言う））
夜間に交流負荷２においてそれほど高くない電力を利用する必要がある場合には、メインバッテリ２０から交流負荷２へ電力を供給する。具体的には、表１に示すように、双方向昇降圧コントローラー８１において、端子ＡをＯＮとし、端子ＢをＯＦＦとし、端子ＣをＯＦＦとし、端子ＤをＰＷＭ出力とし、端子ＥをＯＮとし、端子ＦをＯＦＦとする。これにより、図４に示すように、ＰＶパネル１０及びメインバッテリ２０から交流負荷２へ電力を供給可能な状態とする。
【００４１】
（ＰＶパネル１０からメインバッテリ２０へ電力を供給する場合（以下「制御エ」と言う））
日中に交流負荷２において電力を利用する必要がない場合には、ＰＶパネル１０からメインバッテリ２０へ電力を供給して、メインバッテリ２０を充電する。具体的には、表１に示すように、双方向昇降圧コントローラー８１において、端子ＡをＯＮとし、端子ＢをＯＦＦとし、端子ＣをＰＷＭ出力とし、端子ＤをＯＦＦとし、端子ＥをＯＮとし、端子ＦをＯＦＦとする。これにより、図３に示すように、ＰＶパネル１０からメインバッテリ２０へ電力を供給可能な状態とする。
【００４２】
（メインバッテリ２０からサブバッテリ３０へ電力を供給する場合（以下「制御オ」と言う））
交流負荷２において電力を利用する必要がない場合には、メインバッテリ２０からサブバッテリ３０へ電力を供給する。具体的には、表１に示すように、双方向昇降圧コントローラー８１において、端子ＡをＰＷＭ出力とし、端子ＢをＯＦＦとし、端子ＣをＯＮとし、端子ＤをＯＦＦとし、端子ＥをＯＦＦとし、端子ＦをＯＮとする。これにより、図５に示すように、メインバッテリ２０からサブバッテリ３０へ、所定の電流としてバッテリパック１個につき４Ａの電流以下の一定の電流で、電力を供給可能な状態とする。
【００４３】
以上の制御ア〜制御オを適宜組合せることにより、充電システム１において、１日のうちの日中と夜間とのそれぞれに適した制御をすることが可能である。以下、１日の充電システム１における具体的な制御の例について、図面を参照しながら各場合に分けて説明する。
図９は、本発明の一実施形態に係る充電システム１において、日中にはＰＶパネル１０及びメインバッテリ２０から交流負荷２に電力を供給し、夜間にはメインバッテリ２０から交流負荷２に電力を供給している様子を示すグラフである。図１０は、本発明の一実施形態に係る充電システム１において、日中にはＰＶパネル１０から交流負荷２及びメインバッテリ２０に電力を供給し、夜間にはメインバッテリ２０からサブバッテリ３０に電力を供給している様子を示すグラフである。図１１は、本発明の一実施形態に係る充電システム１において、日中にはＰＶパネル１０からメインバッテリ２０に電力を供給し、夜間にはメインバッテリ２０から交流負荷２に電力を供給している様子を示すグラフである。図１２は、本発明の一実施形態に係る充電システム１において、日中にはＰＶパネル１０からメインバッテリ２０に電力を供給し、夜間にはメインバッテリ２０からサブバッテリ３０に電力を供給している様子を示すグラフである。
【００４４】
（日中雨天等でＰＶパネル１０の発電電力が小さく、且つ、夜間に交流負荷２が電力を要求する等の場合）
この場合には、日中（６時〜２０時）には制御アが用いられ、夜間（２０時〜６時）には、制御ウが用いられる。この制御により、図９に示すように、日中の７時〜１８時の間の時間帯にＰＶパネル１０において発電された電力は、交流負荷２へ供給される。また、メインバッテリ２０においては、図９に示すように、日中の７時以降に、ＰＶパネル１０において発電された電力は充電されるが、１０時〜１８時の時間帯に、交流負荷２において高い電力が要求されると、メインバッテリ２０からも交流負荷２へ電力が供給される。夜間の２２時〜６時の時間帯に、交流負荷２からの電力の要求があった場合には、ＰＶパネル１０において発電が行われていないため、ＰＶパネル１０から交流負荷２への電力の供給はないが、メインバッテリ２０から交流負荷２へ電力が供給される。なお、この状態では、サブバッテリ３０には、電力は供給されず、サブバッテリ３０の充電は行われない。
【００４５】
（日中晴天等でＰＶパネル１０の発電電力が大きいため、ＰＶパネル１０からの電力を交流負荷２に供給し且つメインバッテリ２０に蓄電し、夜間にサブバッテリ３０の充電を行う等の場合）
この場合には、日中（６時〜２０時）には制御イが用いられ、夜間（２０時〜６時）には、制御オが用いられる。この制御により、図１０に示すように、日中の７時〜１８時の間の時間帯にＰＶパネル１０において発電された電力は、交流負荷２及びメインバッテリ２０へ供給される。夜間の２２時〜６時の時間帯には、メインバッテリ２０からサブバッテリ３０へ電力が供給され、サブバッテリ３０に充電が行われる。これによりメインバッテリ２０の空き容量を確保することができ、翌日のＰＶパネル１０からの電力を蓄電するための、メインバッテリ２０の容量を確保しておくことができる。
【００４６】
（日中に交流負荷２からの電力の要求がなく、夜間に交流負荷２からの電力の要求がある等の場合）
この場合には、日中（６時〜２０時）には制御エが用いられ、夜間（２０時〜６時）には、制御ウが用いられる。この制御により、図１１に示すように、日中の７時〜１８時の間の時間帯にＰＶパネル１０において発電された電力は、全てメインバッテリ２０へ供給され、メインバッテリ２０に蓄電される。夜間の２２時〜６時の時間帯には、メインバッテリ２０から交流負荷２へ電力が供給される。なお、この状態では、サブバッテリ３０には、電力は供給されず、サブバッテリ３０の充電は行われない。
【００４７】
（日中に交流負荷２からの電力の要求がなく、夜間にサブバッテリ３０の充電を行う等の場合）
この場合には、日中（６時〜２０時）には制御エが用いられ、夜間（２０時〜６時）には、制御オが用いられる。この制御により、図１２に示すように、日中の７時〜１８時の間の時間帯にＰＶパネル１０において発電された電力は、全てメインバッテリ２０へ供給され、メインバッテリ２０に蓄電される。夜間の２２時〜６時の時間帯には、メインバッテリ２０からサブバッテリ３０へ電力が供給され、サブバッテリ３０に充電が行われる。これによりメインバッテリ２０の空き容量を確保することができ、翌日のＰＶパネル１０からの電力を蓄電するための、メインバッテリ２０の容量を確保しておくことができる。
【００４８】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、充電システム１は、太陽光発電機としてのＰＶパネル１０と、ＰＶパネル１０により発電された電力を交流の電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換器としてのＤＣ−ＡＣ回路６０と、ＰＶパネル１０により発電された電力を蓄電するバッテリと、バッテリからの電力の電圧を変換するＤＣ／ＤＣ変換器としてのＤＣ−ＤＣ回路８０と、を備えている。そして、バッテリは、メインバッテリ２０と、メインバッテリ２０よりも内部抵抗が高いサブバッテリ３０と、を有している。
これにより、メインバッテリ２０に充電する際に、電力が熱エネルギーとして消費されることを抑えることができ、メインバッテリ２０の充電の効率化を図ることができる。
また、容量の大きなサブバッテリ３０を用いることができる。このため、ＰＶパネル１０において発電していないときに、メインバッテリ２０に蓄電されている電力をサブバッテリ３０に移しておいて，メインバッテリ２０の空き容量を確保しておくことができる。このため、ＰＶパネル１０において発電量の多いときであっても、メインバッテリ２０が直ぐに満充電されることを抑えることができ、ＰＶパネル１０において発電された電力の無駄を抑え、電力を有効に利用することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、充電システム１は、太陽光発電機としてのＰＶパネル１０とメインバッテリ２０とを電気的に接続可能であり、メインバッテリ２０とサブバッテリ３０とを電気的に接続可能である電気的接続切換え部としてのＤＣ−ＤＣ回路８０と、サブバッテリ３０がＰＶパネル１０からの電力により充電されず、メインバッテリ２０からの電力により充電されるように、ＤＣ−ＤＣ回路８０を制御する制御部としての双方向昇降圧コントローラー８１と、を備える。
これにより、変動するＰＶパネル１０からの電力でサブバッテリ３０が充電されることを防止することができる。このため、メインバッテリ２０に対して内部抵抗が高いサブバッテリ３０を充電する際に、サブバッテリ３０が発熱して劣化をすることを、低減することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、制御部としての双方向昇降圧コントローラー８１は、サブバッテリ３０がメインバッテリ２０からの所定の電流以下の一定の電流により充電されるように、電気的接続切換え部としてのＤＣ−ＤＣ回路８０を制御する。
このため、メインバッテリ２０に対して内部抵抗が高いサブバッテリ３０を充電する際に、サブバッテリ３０が発熱して劣化をすることを、低減することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、メインバッテリ２０は、１日に太陽光発電機としてのＰＶパネル１０で得られる最大電力の２倍以上の電力を蓄電できる容量を有する。
このため、１日でメインバッテリ２０が満充電されることを防止することができ、ＰＶパネル１０において発電された電力の無駄を抑え、電力を有効に利用することができる。
【００５２】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、本実施形態では、太陽光発電機としてＰＶパネル１０を用いたが、ＰＶパネル１０に限定されない。また、本実施形態の充電システム１は、メインバッテリ２０とサブバッテリ３０との２つのバッテリを有していたが、２つのバッテリに限定されない。
【００５３】
また、ＭＰＰＴ回路、ＤＣ−ＡＣ回路、ＤＣ−ＤＣ回路の構成は、本実施形態におけるＭＰＰＴ回路４０、ＤＣ−ＡＣ回路６０、ＤＣ−ＤＣ回路８０の構成に限定されない。例えば、ＤＣ−ＡＣ回路６０は、絶縁トランス６９を備えていたが、これに限定されず、絶縁トランス６９を備えていなくてもよい。
【００５４】
また、１日における制御部としての双方向昇降圧コントローラーによる、制御ア〜制御オの組合せによる制御は、図９〜図１２に示す組合せによる制御に限定されない。
【符号の説明】
【００５５】
１…充電システム
１０…ＰＶパネル（太陽光発電機）
２０…メインバッテリ
３０…サブバッテリ
６０…ＤＣ／ＡＣ回路（ＤＣ／ＡＣ変換器）
８０…ＤＣ／ＤＣ回路（ＤＣ／ＤＣ変換器、電気的接続切換え部）
８１…双方向昇降圧コントローラー
【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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