WO2015099159A1

WO2015099159A1 - 蓄電システム、及び蓄電方法

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Publication number: WO2015099159A1
Application number: PCT/JP2014/084646
Authority: WO
Inventors: 和寛山本; 良二柳本; 山田　祐司; 健次郎矢野; 岡田　顕一
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2016-06-27
Also published as: JPWO2015099159A1; EP3089312A4; US10181748B2; EP3089312A1; US20160329737A1; JP5668132B1; CN105934827B; EP3089312B1; CN105934827A; JP6186450B2

Abstract

　蓄電システムが、環境発電を行う発電素子と、前記発電素子の発電電力により給電される蓄電池と、前記発電素子の出力電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記発電素子の出力電圧を前記蓄電池に直接給電するか、又は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して給電するかを切り換える第１スイッチ部と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータがメインブーストモードになる前記蓄電池の電圧以上の電圧を第１閾値とした場合に、前記蓄電池の電圧と前記第１閾値の電圧とを比較し、その比較結果に応じて、前記スイッチ部を制御する第１切換部と、を備える。前記第１切換部は、前記蓄電池の電圧が前記第１閾値の電圧以下の場合に、前記発電素子から前記蓄電池へ直接給電を行うように前記第１スイッチ部を制御する。前記第１切換部は、前記蓄電池の電圧が前記第１閾値の電圧を超えている場合に、前記発電素子から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記蓄電池へ給電を行うように前記第１スイッチ部を制御する。

Description

蓄電システム、及び蓄電方法

　本発明は、環境発電を行う発電素子により発電された電力を蓄電池に蓄電して、外部負荷装置に電力を給電する蓄電システム、及び蓄電方法に関する。
　本願は、２０１３年１２月２７日に、日本に出願された特願２０１３－２７２１４６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　近年、電子回路や無線技術の低消費電力化により、ワイヤレスセンサやリモコンスイッチといったエネルギーハーベスティング（環境発電）デバイスが注目されている。エネルギーハーベスティングデバイスは、周囲の環境から電気エネルギーを得ることで、配線や電池交換なしで動作する。エネルギーハーベスティングデバイスとしては、例えば、蛍光灯やＬＥＤ照明といった屋内光での使用を想定したエネルギーハーベスティング用の低照度色素増感太陽電池の開発が進められている。
　なお、特許文献１には、電力需要量に基づいて太陽電池に要求される適正発電量を求め、この要求される発電量に応じて、太陽電池の発電量を調整する発電システムが開示されている。
　また、特許文献２及び３には、発電電圧の大きな屋外用の太陽電池において、太陽電池の発電電圧の電圧が蓄電池の電圧よりも大きい場合には、昇圧コンバータを介さずに蓄電池に給電して、昇圧コンバータでの変換ロスを低減することが開示されております。
　特許文献４には、色素増感型太陽電池の発電電力を、レギュレータ回路や昇圧回路等によって安定化してから蓄電池に給電することが開示されている。

日本国特開２０１２－１０８８２９号公報日本国特開２０１１－２１１８８５号公報日本国特開昭６２－１５４１２２号公報日本国特開２０１２－０７９３２２号公報

　ところで、発電電力が小さい発電素子を発電させて、発電した電力を蓄電池に蓄積し、蓄積した電力により負荷装置に仕事をさせる試みがなされている。この場合、以下の問題がある。
　すなわち、発電素子を入力に用いた場合、その間放電圧以上の電圧に蓄電することができないために、通常、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置などの昇圧コンバータを用いることになる。しかしながら、蓄電池の電圧が低い状態では昇圧コンバータにおける電圧昇圧時の変換ロスが大きくなり、蓄電池の蓄電に多くの時間がかかってしまうという問題がある。
　上記特許文献１～４に記載の発電システムは、上記問題に対応できていない。特に、特許文献２及び３では、発電電圧が大きな屋外用の太陽電池が用いられており、蓄電池の電圧が低い状態を考慮する必要がない。

　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、蓄電池の電圧が低い状態において、蓄電池への蓄電時間を早めることができる、蓄電システム、及び蓄電方法を提供することにある。

　上記課題を解決するため、本発明の第１態様に係る蓄電システムは、環境発電を行う発電素子と、前記発電素子の発電電力により給電される蓄電池と、前記発電素子の出力電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記発電素子の出力電圧を前記蓄電池に直接給電するか、又は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して給電するかを切り換える第１スイッチ部と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータがメインブーストモードになる前記蓄電池の電圧以上の電圧を第１閾値とした場合に、前記蓄電池の電圧と前記第１閾値の電圧とを比較し、その比較結果に応じて、前記スイッチ部を制御する第１切換部と、を備える。前記第１切換部は、前記蓄電池の電圧が前記第１閾値の電圧以下の場合に、前記発電素子から前記蓄電池へ直接給電を行うように前記第１スイッチ部を制御する。前記第１切換部は、前記蓄電池の電圧が前記第１閾値の電圧を超えている場合に、前記発電素子から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記蓄電池へ給電を行うように前記第１スイッチ部を制御する。
　上記態様に係る蓄電システムにおいては、発電素子から蓄電池に直接給電するか、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して給電するかを切り換えるスイッチ部を設ける。そして、切換部は、蓄電池の電圧が所定の電圧である第１閾値の電圧を超えているか否かを判定し、蓄電池の電圧が第１閾値の電圧以下の場合、発電素子から蓄電池に直接給電を行うようにスイッチ部を制御する。また、切換部は、蓄電池の電圧が第１閾値の電圧を超えている場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して蓄電池に充電を行うようにスイッチ部を制御する。
　さらに、上記態様に係る蓄電システムにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータがメインブーストモードになる蓄電池の電圧以上の電圧が第１閾値であり、蓄電池の電圧が第１閾値の電圧以下の場合に発電素子から蓄電池に直接給電を行う。そして、蓄電池の電圧が上昇し、第１閾値の電圧を超えた場合、上記態様に係る蓄電システムは、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して蓄電池に給電を行う。
　これにより、上記態様に係る蓄電システムでは、所定の照度以下の環境において低照度色素増感発電素子から出力される発生電力が小さく、蓄電池の電圧が低い場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧昇圧時の変換ロスに影響されることなく、蓄電池の電圧を早く立ち上げることができる。

　また、前記蓄電池は、第１蓄電池と、前記第１蓄電池よりも容量が大きい第２蓄電池で構成され、第２閾値を前記第１閾値より大きい値とした場合、前記蓄電池の電圧が前記第２閾値以下では、前記第１蓄電池のみに前記発電素子から給電されてもよい。
　これにより、容量が小さい蓄電池のみに発電素子が接続されているので、少ない電力で、第１闘値以上の電圧にすることが可能であり、早期にメインブーストモードにすることができる。

　上記態様に係る蓄電システムが、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間の電気的な接続状態及び切断状態の切換を行う第２スイッチ部と、前記第１蓄電池の電圧と前記第２閾値の電圧とを比較し、その比較結果に応じて前記第２スイッチ部を制御する第２切換部と、をさらに備え、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とは、それぞれ外部負荷装置に電力を供給するように構成され、前記第２閾値は、前記外部負荷装置を動作可能な電圧以上であり、前記第２切換部は、前記第１蓄電池の電圧が前記第２閾値の電圧以下の場合に、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間を切断状態にして、前記発電素子の発電電力が前記第１蓄電池のみに給電されるように前記第２スイッチ部を制御し、前記第２切換部は、前記第１蓄電池の電圧が前記第２閾値の電圧を超えている場合に、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間を接続状態にして、前記第１蓄電池から前記第２蓄電池へ給電が行われるように前記第２スイッチ部を制御してもよい。
　上記態様に係る蓄電システムにおいては、容量の異なる２種類の蓄電池を用いる、それぞれの蓄電池から外部負荷装置に電力を供給できる。そして、第１切換部は、第１蓄電池に充電される電圧が第２閾値の電圧になるまで、この第１蓄電池だけに発電素子の発電電力が給電されるように第２スイッチ部を制御する。そして、第１蓄電池の電圧が所定の電圧である第２閾値の電圧を超えた場合に、第２切換部は、第１蓄電池から第２蓄電池へ給電が行われるように第２スイッチ部を制御する。
　これにより、蓄電システムは、大きな容量の蓄電池を用いた場合においても、外部負荷装置に給電する出力電圧を早く立ち上げることができる。特に、第１蓄電池が外部負荷装置に接続されているため、容量の大きな第２蓄電池が充電される前でも外部負荷装置に供給する出力電圧を立ち上げることができる。

　上記態様に係る蓄電システムが、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池と前記外部負荷装置との間の電気的な接続状態及び切断状態の切換を行う第３スイッチ部と、前記第１蓄電池の電圧と第３閾値の電圧とを比較し、その比較結果に応じて、前記第３スイッチ部を制御する第３切換部と、をさらに備え、前記第１蓄電池の電圧が前記第３閾値の電圧よりも高い状態の場合、前記第３切換部は、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池と前記外部負荷装置との間が接続状態になるように前記第３スイッチ部を制御し、前記第１蓄電池の電圧が前記第３閾値の電圧よりも低い状態の場合、前記第３切換部は、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池と前記外部負荷装置との間が切断状態になるように前記第３スイッチ部を制御してもよい。
　上記態様に係る蓄電システムにおいては、第１蓄電池及び第２蓄電池と、外部負荷装置との間の電気的な接続状態及び切断状態を切り替える第３スイッチ部を設ける。そして、第３切換部は、第１蓄電池の電圧が第３閾値の電圧よりも高い場合に、第３スイッチ部を接続状態にして蓄電システムから外部負荷装置に給電を行う。また、第３切換部は、第１蓄電池の電圧が第３閾値の電圧よりも低い場合に、第３スイッチ部を切断状態にして蓄電システムから外部負荷装置を切り離す。
　これにより、蓄電システムは、蓄電装置を初期充電する場合等、第１蓄電池の電圧が低い状態の場合に、外部負荷装置への給電を停止して無駄な電力消費を抑えることにより、第１蓄電池への充電を早めることができる。

　前記第３閾値の電圧は、前記外部負荷装置が動作可能な動作電圧よりも所定の電圧分だけ高くかつ前記第２閾値の電圧よりも低く設定されてもよい。
　これにより、蓄電システムは、外部負荷装置に給電を行う場合に、外部負荷装置を確実に動作させることができる。

　前記第２切換部は、ヒステリシス特性を有しており、前記ヒステリシス特性を用いて前記第１蓄電池の電圧と前記第２閾値の電圧とを比較し、前記第２切換部は、前記第１蓄電池の電圧が前記第２閾値の電圧を超えている場合に、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間が接続状態になるように前記第２スイッチ部を制御し、前記第２切換部は、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間が接続状態で、かつ前記第１蓄電池の電圧が前記第２閾値の電圧よりも所定の電圧だけ低く、前記第１の闘値よりも所定の電圧だけ高い第４閾値の電圧以下に低下した場合に、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間が切断状態になるように前記第２スイッチ部を制御してもよい。
　上記態様に係る蓄電システムにおいて、第２切換部は、第１蓄電池の電圧が第２閾値の電圧を超えたことを検出した場合に、第１蓄電池と第２蓄電池との間を接続する。その後、第１蓄電池から第２蓄電池に給電が行われることにより第１蓄電池の電圧が低下する。そして、第２切換部は、第１蓄電池の電圧が、第１閾値の電圧から所定の電圧分だけ低く、前記第１の闘値よりも所定の電圧だけ高い第４閾値の電圧以下に低下したことを検出した場合に、第１蓄電池と前記第２蓄電池との間の接続を開放切断する。つまり、第２切換部は、ヒステリシス特性を持って用いて第２スイッチ部の開閉を制御する。
　これにより、蓄電システムは、第１蓄電池から第２蓄電池へ給電を行うことができるとともに、第１蓄電池の電圧が第１闘値以下の電圧に低下しないようにすることができ、ＤＣ／ＤＣコンバータをコールドスタートモードになりにくくすることができる。

　また、前記発電素子は、発電素子セルを直列に接続して構成されてもよい。
　これにより、上記態様に係る蓄電システムにおいて、発電素子は、必要とされる電圧を出力することができる。

　前記発電素子は、所定の照度以下の環境において使用可能な低照度用の太陽電池であってもよい。
　これにより、蓄電システムは、低照度用の太陽電池から出力される電力を大きな容量の蓄電池を用いて蓄電する場合においても、外部出力する出力電圧を早く立ち上げることができる。

　また、本発明の第２態様に係る蓄電方法は、環境発電を行う発電素子の発電電力により給電される蓄電池と、前記発電素子の出力電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記発電素子の出力電圧を前記蓄電池に直接給電するか、又は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して給電するかを切り換えるスイッチ部と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータがメインブーストモードになる前記蓄電池の電圧以上の電圧を第１閾値とした場合に、前記蓄電池の電圧と前記第１閾値の電圧とを比較し、その比較結果に応じて、前記スイッチ部を制御する切換部と、を備える蓄電システムを準備し、前記蓄電池の電圧が前記第１閾値の電圧以下の場合に、前記切換部が、前記発電素子から前記蓄電池へ直接給電を行うように前記スイッチ部を制御し、前記蓄電池の電圧が前記第１閾値の電圧を超えている場合に、前記切換部が、前記発電素子から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記蓄電池へ給電を行うように前記スイッチ部を制御する。
　これにより、上記態様に係る蓄電システムでは、所定の照度以下の環境において低照度色素増感発電素子から出力される発生電力が小さいことにより、蓄電池の電圧が低い状態でも、蓄電池への蓄電時間を早めることができる。

　本発明の上記態様に係る蓄電システムによれば、蓄電池の電圧が低い状態において、蓄電池への蓄電時間を早めることができる。

本発明の蓄電システムが用いられる環境監視システムの概略構成を示す構成図である。太陽電池の概観と太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。太陽電池の概観と太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。蓄電システム１０１の構成例を示す構成図である。蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２を複数の蓄電池で構成する例を示す構成図である。蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への充電動作の態様を示す説明図である。蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との電圧の変化のイメージを示す説明図である。蓄電システム１０１における処理の流れを示すフローチャートである。蓄電システム１０１を週単位で運用する例を示すイメージ図である。蓄電システム１０１の変形例を示す構成図である。蓄電システム１０２の構成例を示す構成図である。蓄電池１２３への充電動作の態様を示す説明図である。蓄電システム１０２における処理の流れを示すフローチャートである。蓄電システム１０３の構成例を示す構成図である。

　以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。

　［蓄電システムを用いた環境監視システムの例」
　図１は、本発明の実施形態に係る蓄電システムが用いられる環境監視システムの概略構成を示す構成図である。図１に示すように環境監視システム１は、環境発電を行う発電素子の発電電力を蓄電池に蓄積する蓄電システム１００と、蓄電システム１００から給電される外部負荷装置２００とで構成される。外部負荷装置２００としては、例えば、配線や電池交換なしで動作するワイヤレスセンサとして機能する環境モニタ装置２１０等が挙げられる。
　環境モニタ装置２１０は、オフィス等の室内の温度を測定する温度センサ２１１と、室内の湿度を測定する湿度センサ２１２とを備える。環境モニタ装置２１０は、温度センサ２１１により測定した室内温度の情報と、湿度センサ２１２により測定した室内湿度の情報とを、無線通信ユニット２１３により、周期的に外部の監視システム３００に向けて無線送信する。

　外部負荷装置２００に電力を供給する蓄電システム１００は、発電素子である太陽電池１１０と、蓄電装置１２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０とを備えている。太陽電池１１０は、低照度用の太陽電池であり、例えば、１００００Ｌｕｘ（ルクス）以下の照度で使用される。蓄電システム１００では、太陽電池１１０の発電電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して蓄電装置１２０に給電し、蓄電装置１２０に電力を蓄積する。蓄電システム１００は、蓄電装置１２０に蓄積された電力を外部負荷装置２００に給電する。蓄電システム１００の構成と動作との詳細については、後述する。

　図２Ａ及び図２Ｂは、太陽電池（発電素子）の概観と太陽電池セル（発電素子セル）の接続状態とを示す説明図である。図２Ａの平面図に示すように、太陽電池１１０の受光面には、４つの太陽電池セルＡ１１１、Ｂ１１２、Ｃ１１３、Ｄ１１４が、平面状に配列されている。４つの太陽電池セルＡ１１１，Ｂ１１２，Ｃ１１３，Ｄ１１４は、図２Ｂに示すように、直列に接続されて所定の出力電圧Ｖｓが得られるように構成されている。
　図２Ａ及び２Ｂに示す太陽電池１１０は、４つの太陽電池セルを直列に接続した例であるが、直列に接続される太陽電池セルの個数は限定されない。太陽電池セルの個数は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に向けて出力される電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０において所定の効率以上で昇圧動作が行える電圧になるように選択される。例えば、太陽電池セルが低照度色素増感太陽電池である場合、直列に接続される太陽電池セルの個数を、例えば、最低３個以上にすることが望ましい。

　ところで、太陽電池１１０を入力電源とした場合、外部負荷装置２００を連続して駆動させようとすると、照明の当たらない夜間の消費電力分を蓄電池に蓄積しておく必要がある。さらに、オフィス等の室内での使用を考慮した場合、土日祝日等の消費電力分も蓄積しておく必要がある。蓄電池に蓄積する電力を増加させるには、蓄電池の容量を増やすか、或いは、蓄電池を高電圧まで充電するなどの方法で対処することができる。しかしながら、何れの方法においても蓄電池の充電に時間がかかるため、外部負荷装置２００を駆動できるようになるまでの時間が長くなる。
　本実施形態に係る蓄電システムでは、上記問題を解決するために、容量の異なる２種類の蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２と、スイッチング機構としてのスイッチ部１４０とを用いる。

　図３は、蓄電システム１０１の構成を示す構成図である。図３に示す蓄電システム１０１は、太陽電池１１０（発電素子）と、蓄電装置１２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０と、スイッチ部１４０（第２スイッチ部）と、電圧検出部１５０と、切換部１６０（第２切換部）と、を備える。
　太陽電池１１０は、図２Ａ及び２Ｂに示した低照度用の太陽電池である。蓄電装置１２０は、エナジーハーベストの用途に対応する二次電池やコンデンサ等で構成され、容量の小さな蓄電池Ａ１２１と、容量の大きな蓄電池Ｂ１２２と、で構成されている。

　蓄電池Ａ（第１蓄電池）１２１の容量の大きさは、太陽電池１１０から給電されて、外部負荷装置２００を駆動可能な電圧に立ち上げるまでの時間と、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電を行う際の蓄電池Ａ１２１の電圧降下の程度と、蓄電池Ａ１２１から外部負荷装置２００を連続して駆動できる時間と、を勘案して設定される。
　また、蓄電池Ｂ（第２蓄電池）１２２の容量の大きさは、外部負荷装置２００の負荷容量と、外部負荷装置２００を連続して駆動できる時間とに応じて設定される。例えば、蓄電池Ａ１２１に対する蓄電池Ｂ１２２の容量比率は、数倍から数十倍程度に設定される。

　なお、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２のそれぞれは、単体の蓄電池で構成されるものであってもよく、又は、図４に示すように、複数の蓄電池で構成されるものであってもよい。図４に示す例では、例えば、蓄電池Ａ１２１が、蓄電池１２１１と蓄電池１２１２との２個の蓄電池で構成され、蓄電池Ｂ１２２が、蓄電池１２２１、蓄電池１２２２．・・・、蓄電池１２２ｎのｎ個の蓄電池で構成される。つまり、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２のそれぞれを、任意の個数の蓄電池で構成することができる。

　図３に示すように、太陽電池１１０の出力側には、給電線ＤＣＬ０を介してＤＣ／ＤＣコンバータ（ブーストコンバータ）１３０の入力側が接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置等で構成され、太陽電池１１０の出力電圧Ｖｓを入力し、電圧Ｖｓを所定の電圧に昇圧して給電線ＤＣＬ１に出力する。なお、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、電圧を昇圧するために設けられているが、必要に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を用いて電圧を降圧させてもよい。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力側は、給電線ＤＣＬ１を介して、蓄電池Ａ１２１に接続されるとともに、スイッチ部１４０の一方の端子ａに接続されている。スイッチ部１４０の他方の端子ｂは、給電線ＤＣＬ２を介して、蓄電池Ｂ１２２に接続されている。

　スイッチ部１４０は、切換部１６０から入力される制御信号ＣＮＴ１の指示内容に応じて、内部のスイッチＳＷ１をＯＮ（オン：閉状態）又はＯＦＦ（オフ：開状態）にすることにより、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ２との間の電気的な接続状態及び切断状態の切換を行う。つまり、スイッチＳＷ１をＯＮにすることにより、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とがスイッチＳＷ１を介して電気的に並列に接続される。また、スイッチＳＷ１をＯＦＦにすることにより、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とが電気的に切り離される。
　なお、図３では、スイッチ部１４０として、機械式接点を用いたスイッチＳＷ１で構成される例を示している。しかしながら、実際には、スイッチＳＷ１は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチング素子を用いた半導体スイッチを含んでいる。

　また、図３では、給電線ＤＣＬ０、給電線ＤＣＬ１、及び給電線ＤＣＬ２を単線で示しているが、実際には、正極側の給電線と負極側の給電線（或いは、グランド線）とを含んでいる。また、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１は、正極側の給電線と負極側の給電線とのうち、例えば、正極側の給電線のみの接続状態及び切断状態の切換を行う１回路のスイッチでもあってもよく、或いは、正極側の給電線と負極側の給電線の両方の接続状態及び切断状態の切換を行う２回路のスイッチであってもよい。後述する図９、図１０及び図１３においても同様である。

　電圧検出部１５０は、例えば、抵抗分圧回路を用いて構成され、給電線ＤＣＬ１の電圧を検出する。なお、給電線ＤＣＬ１の電圧は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと同じ電圧である。そのため、電圧検出部１５０は、給電線ＤＣＬ１の電圧を検出することにより、結果的に、蓄電池Ａ１２１の充電電圧である電圧Ｖａを検出することになる。電圧検出部１５０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを切換部１６０に向けて出力する。

　切換部１６０は、比較器１６１を備えている。比較器１６１は、不図示の基準電圧生成回路により生成される所定の基準電圧Ｒｅｆ１と、電圧検出部１５０から入力した蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆとを比較する。基準電圧Ｒｅｆ１は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖ１（第２閾値の電圧）に対応し、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、蓄電池Ｂ１２２への給電可能な電圧Ｖ１を超えているか否かを判定する際に使用される。

　切換部１６０は、比較器１６１における比較結果に応じて、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＮ／ＯＦＦ（開閉）する制御信号ＣＮＴ１を、スイッチ部１４０に向けて出力する。スイッチ部１４０は、制御信号ＣＮＴ１に基づいて、スイッチＳＷ１の開閉動作を行う。
　つまり、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１よりも低い場合に、制御信号ＣＮＴ１によりスイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とを電気的に切り離す。これにより、太陽電池１１０の発電電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して、蓄電池Ａ１２１のみに給電されるようになる。

　また、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えた場合に、スイッチＳＷ１をＯＮにして蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とを並列に接続する。その結果、蓄電池Ａ１２１に蓄積された電荷により、或いは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電力と蓄電池Ａ１２１に蓄積された電荷との両方により、蓄電池Ｂ１２２に給電される。
　なお、蓄電池Ｂ１２２に給電を行う際には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の出力電力が小さいため、主に蓄電池Ａ１２１が蓄電池Ｂ１２２へ給電を行う。このため、以下の説明では、蓄電池Ｂ１２２への給電は、蓄電池Ａ１２１から行われるものとして説明する。

　また、切換部１６０の比較器１６１は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆと基準電圧Ｒｅｆ１との大小関係を比較する際に、ヒステリシス特性を用いて判定を行う。つまり、比較器１６１は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えたことを検出した後、電圧Ｖａが、電圧Ｖ１よりも所定の電圧分ΔＶだけ低い電圧Ｖ１’（＝Ｖ１－ΔＶ）まで低下した時に、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１以下に低下したと判定する。
　従って、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えていることを検出して、一旦スイッチＳＷ１をＯＮにする制御信号ＣＮＴ１を出力した後、電圧Ｖａが電圧Ｖ１’（第４閾値の電圧）に低下するまで、ＳＷ１をＯＮにする制御信号ＣＮＴ１を出力し続ける。
　なお、電圧Ｖ１’は、電圧Ｖ１よりも所定の電圧だけ低く、外部負荷装置２００の駆動可能電圧ＶＬよりも所定の電圧だけ高く設定される（Ｖ１’＞ＶＬ）。つまり、電圧Ｖ１も外部負荷装置２００の駆動可能電圧ＶＬよりも高い電圧に設定される（Ｖ１＞Ｖ１’＞ＶＬ）。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータをコールドスタートモードになりにくくすることができる。

　図５は、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への充電動作の態様を示す説明図である。
以下、図５を参照して、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への充電動作の態様について説明する。
　蓄電装置１２０への給電を最初に開始する場合、つまり、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との両方が未充電の場合は、まず、状態（１）に示すように、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにする。それにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から蓄電池Ａ１２１にのみ充電電流Ｉａを流し、蓄電池Ａ１２１が優先して充電される。

　そして、蓄電池Ａ１２１の充電が進み、蓄電池Ａ１２１の電圧が、蓄電池Ｂ１２２に給電できる電圧Ｖ１まで増加した場合に、状態（２）に示すように、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＮにする。それにより、蓄電池Ａ１２１に蓄積された電荷により、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に充電電流Ｉａｂを流して蓄電池Ｂ１２２に給電が行われる。

　その後、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２へ電流Ｉａｂを流すことにより、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とが平衡になる電圧まで低下しようとする。このため、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが外部負荷装置２００の駆動可能電圧ＶＬを下回る前に、つまり、蓄電池Ａ１２１の電圧が電圧Ｖ１’（Ｖ１＞Ｖ１’＞ＶＬ）まで低下した場合に、状態（３）に示すように、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして、蓄電池Ｂ１２２を蓄電池Ａ１２１から電気的に切り離す。蓄電池Ａ１２１の電圧が電圧Ｖ１’まで低下したことの検出は、前述した比較器１６１のヒステリシス特性を利用して行われる。このため、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、電圧Ｖ１と電圧Ｖ１’との間で変動することになる。

　その後、状態（２）と状態（３）とを繰り返すことで、蓄電システム１０１では、外部負荷装置２００に電流ＩＬを流して、外部負荷装置２００を駆動させつつ、蓄電池Ｂ１２２への蓄電を進めることができる。このように、蓄電システム１０１では、状態（２）と状態（３）とを繰り返すことで蓄電池Ｂ１２２への蓄電が進められる。これにより、夜間や休日においても外部負荷装置２００を連続して駆動できるように蓄電池Ｂ１２２を充電することができる。

　また、図６は、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との電圧の変化のイメージを示す説明図である。図６では、横軸に時間ｔの経過を示し、縦軸に電圧を示し、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの時間変化の態様と、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂの時間変化の態様とを示している。
　図６の時刻ｔ０において、太陽電池１１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して蓄電装置１２０の充電が開始されるものとする。時刻ｔ０における充電開始時には、図５の状態（１）に示すように、切換部１６０は、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして、蓄電池Ａ１２１のみへの給電を開始する。

　続いて、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが次第に上昇し、時刻ｔ１において、外部負荷装置２００を駆動可能な電圧ＶＬに到達すると、外部負荷装置２００が起動される。
　なお、外部負荷装置２００は、例えば、前述した環境モニタ装置２１０であり、環境モニタ装置２１０は、周期的に温度情報や湿度情報等を外部に無線送信する。

　そして、時刻ｔ１から、外部負荷装置２００が起動した後の時刻ｔ２に至り、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１まで上昇すると、切換部１６０は、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＮにして、蓄電池Ａ１２１に蓄積された電荷により蓄電池Ｂ１２２に給電が行われる。

　蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電を行う場合、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とが平衡になる電圧まで低下しようとする。このため、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが外部負荷装置２００の駆動可能電圧ＶＬを下回る前、つまり、蓄電池Ａ１２１の電圧が電圧Ｖ１’（Ｖ１＞Ｖ１’＞ＶＬ）まで低下した場合に、スイッチＳＷ１をＯＦＦにして、蓄電池Ｂ１２２を蓄電池Ａ１２１から電気的に切り離す。そして、スイッチＳＷ１をＯＦＦにした後、再び、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えた場合に、切換部１６０は、再び、スイッチＳＷ１をＯＮにすることで、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電が行われる。つまり、切換部１９０は、スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ動作を繰り返しながら、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電を行う。
このため、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、図６の破線で囲んだ部分Ｅで拡大して示すように、電圧Ｖ１と電圧Ｖ１’の間で変動する電圧となる。
　そして、時刻ｔ２以降、蓄電池Ｂ１２２への充電が進み、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂが、次第に上昇していく。

　そして、時刻ｔ２の後の時刻ｔ３に至ると、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂが、蓄電池Ａ１２１の電圧とほぼ等しくなるまで充電される。時刻ｔ３以降、外部負荷装置２００への給電を、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２から行うことが可能になる。
　なお、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２の電圧が電圧ＶＨになると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への過充電を防ぐために、出力を停止して、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への給電を停止する。

　また、図７は、蓄電システム１０１における処理の流れを示すフローチャートであり、上述した蓄電システム１０１における動作の流れをフローチャートで示す。
　以下、図７を参照して、その処理の流れについて説明する。
　まず、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２が未充電の状態にあるとする。そして、蓄電システム１０１が起動すると（ステップＳ１１）、切換部１６０は、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにする（ステップＳ１２）。そして、太陽電池１１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して、蓄電池Ａ１２１のみに給電を開始する（ステップＳ１３）。

　続いて、蓄電池Ａ１２１に給電を行うことにより、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが上昇する。そして、切換部１６０の比較器１６１は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、蓄電池Ｂ１２２への給電が可能な電圧Ｖ１を超えているか否かを判定する（ステップＳ１４）。
　そして、ステップＳ１４において、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えていると判定された場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１５の処理に移行する。ステップＳ１５では、切換部１６０が、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＮにして、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２への給電が開始される。蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２へ給電を行うことにより、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが下降する。

　続いて、切換部１６０の比較器１６１は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、電圧Ｖ１’（＝Ｖ１－ΔＶ）よりも低下したか否かを判定する（ステップＳ１６）。
　そして、ステップＳ１６において、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１’よりも低下していないと判定された場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、切換部１６０は、ステップＳ１５の処理に戻り、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２への給電を継続する。
　一方、ステップＳ１６において、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１’よりも低下している判定された場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、切換部１９０は、ステップＳ１２の処理に戻り、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして、再び、蓄電池Ａ１２１のみへの給電を開始する。
　上記処理の流れにより、蓄電システム１０１は、大きな容量の蓄電池を用いた場合においても、外部負荷装置２００に出力する電圧を早く立ち上げることができる。また、蓄電システム１０１では、外部負荷装置２００を駆動させつつ、蓄電池Ｂ１２２への蓄電を進めることができる。

　また、図８は、蓄電システム１０１を週単位で運用する例を示すイメージ図である。図８に示す例は、横軸に時間ｔの経過を示し、縦軸に電圧を示し、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂとの電圧推移の様子をイメージで示している。
　なお、図８は、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２の電圧の詳細な変化特性ではなく、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２に対する充電の態様を概念的に示している。つまり、図８は、オフィスの室内が照明や外部光の入射により明るくなる「明」の期間と、夜間等において室内の照明が消灯して暗くなる「暗」の期間とが一日単位で繰り返される場合の、週単位（月曜から日曜日）での蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との電圧変化の傾向を概念的に示している。
　以下、図８を参照して、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂとの週単位での推移の概要について説明する。

　まず、第１日目の最初の時点（時刻ｔ１０）において、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２が共に未充電の状態にあるとする。そして、時刻ｔ１０において、オフィスの室内が照明や外部光により明るくなり、時刻ｔ１０以降、太陽電池１１０から蓄電池Ａ１２１への給電が開始される。
　続いて、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが次第に増加し、時刻ｔ１１に至り、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖａ１になると、蓄電池Ｂ１２２への給電が開始され、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂが上昇し始める。
　続いて、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２まで、つまり、時刻ｔ１２においてオフィスの照明等が落とされ「暗」の期間に入るまで、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２への給電が継続され、時刻ｔ１２において、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、電圧Ｖａ２まで上昇し、蓄電池Ｂ１２２の電圧は、電圧Ｖｂ１まで上昇する。

　そして、時刻ｔ１２において、時刻ｔ１２においてオフィスの照明等が消されて暗くなり「暗」の期間に入ると、太陽電池１１０からの電力の供給が行われなくなる。そして、時刻ｔ１２から２日目に照明が点灯される時刻ｔ２１までの「暗」の間は、蓄電池Ａ１２１から、外部負荷装置２００へ給電が行われることにより、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、時刻ｔ１２以降、次第に低下する。また、蓄電池Ｂ１２２への給電も停止されて、蓄電池Ｂ１２２の電圧は、電圧Ｖｂ１のまま一定の電圧になる。そして、蓄電池Ａ１２１の電圧は、時刻ｔ２１において、電圧Ｖａ１まで低下する。
　なお、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが、電圧Ｖａ１まで低下した状態においても、蓄電池Ａ１２１が電圧Ｖａ１を外部負荷装置２００に給電して、外部負荷装置２００を連続して駆動できるように設定されている。つまり、蓄電池Ａ１２１の充電容量は、オフィスの照明等が消されて暗くなる「暗」の期間、外部負荷装置２００を駆動できるように設定されている。
　このように、蓄電システム１０１では、「明」の期間に、蓄電池Ａ１２１への給電と、蓄電池Ｂ１２２への給電とが行われ、「暗」の期間に、蓄電池Ａ１２１から外部負荷装置２００に給電が行われるとともに、蓄電池Ｂ１２２への給電が停止される。

　続いて、２日目についても同様であり、２日目の時刻ｔ２１からｔ２２の「明」の期間において、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２に給電が行われ、蓄電池Ｂ１２２は電圧Ｖｂ２まで上昇する。また、同様に、３日目の時刻ｔ３１からｔ３２の「明」の期間において、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２に給電が行われ、蓄電池Ｂ１２２は電圧Ｖｂ３まで上昇する。また、同様に、４日目の時刻ｔ４１からｔ４２の「明」の期間において、蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２に給電が行われ、蓄電池Ｂ１２２は電圧Ｖｂ４まで上昇する。

　続いて、４日目の時刻ｔ４２から５日目の時刻ｔ５１までの「暗」の期間に、蓄電池Ａ１２１から外部負荷装置２００に給電が行われることにより、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが次第に低下し、時刻ｔ４３において、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂが同じ電圧になる。
　そして、４日目の時刻ｔ４３以降、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１が継続的にＯＮ状態になり、蓄電池Ａ１２１の電圧と蓄電池Ｂ１２２の電圧は同じ電圧（Ｖａ≒Ｖｂ）で推移する。

　そして、５日目の時刻ｔ５２から「暗」の期間に入り、５日目の時刻ｔ５２から時刻ｔ６１までの期間と、休日である６日目の時刻ｔ６１から時刻ｔ７１までの期間と、同じく休日である７日目の時刻ｔ７１から時刻ｔ７２までの期間とが「暗」の期間になる。時刻ｔ５２から時刻ｔ７２までの「暗」の期間において、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との両方から外部負荷装置２００に給電が行われる。

　なお、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電を行う場合、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１を構成する半導体素子による電圧降下分（例えば、０．３Ｖ程度）だけ、蓄電池Ｂ１２２の電圧よりも高くなる。逆に、蓄電池Ｂ１２２から給電線ＤＣＬ１に給電が行われる場合は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａは、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂよりも、スイッチＳＷ１を構成する半導体素子による電圧降下分だけ低くなる。

　このため、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１がＯＮ状態においても、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが蓄電池Ｂ１２２の電圧よりも高い場合には、蓄電池Ａ１２１の電荷が優先的に外部負荷装置２００に供給されることになる。そして、蓄電池Ａ１２１に蓄積された電荷が少なくなり、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが低下すると、蓄電池Ａ１２１が、蓄電池Ｂ１２２から電荷の供給を受ける。それにより、蓄電池Ａ１２１から外部負荷装置２００に給電が行われる。或いは、蓄電池Ｂ１２２からスイッチ部１４０及び給電線ＤＣＬ１を介して外部負荷装置２００に直接に給電が行われる。
　以上説明したように、蓄電システム１０１を週単位で運用する場合、平日（１日目から５日目）に蓄電池Ｂ１２２の充電を行っておき、休日（６日目及び７日目）に、蓄電池Ｂ１２２に蓄積された電力を利用することができる。

　また、図９は、蓄電システム１０１の変形例を示す構成図である。
　図９に示す蓄電システム１０１Ａは、切換部１７０（第３切換部）とスイッチ部１８０（第３スイッチ部）とを備えている点で図３に示す蓄電システム１０１と異なる。
　図９において、電圧検出部１５０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを切換部１６０に出力するとともに、切換部１７０にも出力する。
　また、スイッチ部１８０は、一方の端子ａが給電線ＤＣＬ１に接続され、他方の端子ｂが、給電線ＤＣＬ１０を介して、外部負荷装置２００に接続されている。
　スイッチ部１８０は、切換部１７０から入力される制御信号ＣＮＴ２の指示内容に応じて、内部のスイッチＳＷ２をＯＮ又はＯＦＦにすることにより、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ１０との間の電気的な接続状態及び切断状態の切換を行う。つまり、スイッチＳＷ２をＯＮにすることにより、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ１０とが接続され、蓄電システム１０１Ａから外部負荷装置２００に電力が供給される。

　上記切換部１７０は、比較器１７１を備えている。比較器１７１は、不図示の基準電圧生成回路により生成される所定の基準電圧ＲｅｆＬと、電圧検出部１５０から入力した蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆとを比較する。基準電圧ＲｅｆＬは、外部負荷装置２００の駆動可能電圧ＶＬ（第３閾値の電圧）に対応し、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが外部負荷装置２００を駆動可能な電圧ＶＬを超えているか否かを判定する際に使用される。

　切換部１７０は、比較器１７１における比較結果に応じて、制御信号ＣＮＴ２を、スイッチ部１８０に向けて出力する。制御信号ＣＮＴ２は、スイッチ部１８０のスイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを制御する。スイッチ部１８０は、制御信号ＣＮＴ２の指示内容に基づいて、スイッチＳＷ２の開閉を行う。
　切換部１７０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧ＶＬ以下の場合に、スイッチ部１８０のスイッチＳＷ２をＯＦＦにする。それにより、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ１０とが電気的に切り離され、蓄電システム１０１Ａの電力が外部負荷装置２００に供給されないようにする。

　また、切換部１７０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧ＶＬを超える場合に、スイッチＳＷ２をＯＮにする。それにより、給電線ＤＣＬ１と給電線ＤＣＬ１０とが接続され、蓄電システム１０１Ａの電力が外部負荷装置２００に供給される。
　これにより、蓄電システム１０１Ａは、外部負荷装置２００の入力電源仕様（入力電圧範囲）に応じた電圧を供給できる場合にのみ、外部負荷装置２００に給電を行うようにできる。

　なお、上述した蓄電システム１０１及び蓄電システム１０１Ａでは、蓄電池Ａ１２１と、蓄電池Ｂ１２２との２つの蓄電池を用いた例を示した。しかしながら、さらに、蓄電池Ｂ１２２よりも大きな容量の３つ目の蓄電池Ｃ（不図示）を設けてもよい。この場合、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと、蓄電池Ｂ１２２の電圧Ｖｂとが所定の電圧以上になった場合に、蓄電池Ｃにも給電を行うようにする。これにより、蓄電池Ｃを、非常用又は月単位などの長期間に対応する蓄電池として使用することができる。

　以上説明したように、蓄電システム１０１は、蓄電池Ａ１２１（第１蓄電池）と、蓄電池Ｂ１２２（第２蓄電池）と、スイッチ部１４０と、切換部１６０と、を備える。蓄電池Ａ１２１は、太陽電池の発電電力により給電される。蓄電池Ｂ１２２は、蓄電池Ａ１２１よりも容量が大きい。スイッチ部１４０は、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との間の電気的な接続状態及び切断状態の切換を行う。切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａと電圧Ｖ１（第２閾値の電圧）とを比較し、その比較結果に応じてスイッチ部１４０を制御する。また、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１以下の場合に、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２とを切断状態にして、太陽電池１１０の発電電力が蓄電池Ａ１２１のみに給電されるようにスイッチ部１４０を制御する。さらに、切換部１６０は、蓄電池Ａ１２１の電圧が電圧Ｖ１を超えている場合に、蓄電池Ａ１２１と蓄電池Ｂ１２２との間を接続して、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２へ給電が行われるようにスイッチ部１４０を制御する。

　このように、蓄電システム１０１では、容量の異なる２種類の蓄電池Ａ１２１及び蓄電池Ｂ１２２と、スイッチ部１４０を用いる。そして、外部負荷装置２００が駆動できる電圧ＶＬ（より正確には蓄電池Ｂ１２２に給電が可能になる電圧Ｖ１）まで、第１蓄電池Ａ１２１を優先して給電する。そして、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが電圧Ｖ１を超えた場合に、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２に給電を行う。
　これにより、大きな容量の蓄電池を用いた場合においても、蓄電システム１０１の出力電圧を早く立ち上げることができる。このため、蓄電システム１０１は、外部負荷装置２００を早く起動することができる。

　図１０は、蓄電システム１０２の構成例を示す構成図である。
　図１０に示す蓄電システム１０２は、図３に示す蓄電システム１０１と比較すると、以下の点が異なる。まず、蓄電システム１０２は、図３に示すスイッチ部１４０を含まず、スイッチ部１４１（第１スイッチ部）を備える。また、蓄電装置１２０が単体の蓄電池１２３で構成される。また、切換部１９０（第１切換部）の比較器１９１が、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを、不図示の基準電圧生成回路から出力される所定の基準電圧Ｒｅｆｍと比較する。そして、スイッチ部１４１は、接点ｃが給電線ＤＣＬ０を介して太陽電池１１０に接続され、接点ａが給電線ＤＣＬ１に接続され、接点ｂが給電線ＤＣＬ３を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に接続されている。他の構成は、図３に示す蓄電システム１０１と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

　ところで、蓄電池１２３の電圧が０Ｖ（ゼロボルト）に近いような低電圧な状態から充電を行う場合、一般的なＤＣ／ＤＣコンバータは、非常に低い効率でしか昇圧することができず、昇圧の際の変換ロスが大きくなる。このような状態はスタートアップモードやコールドスタートモードと呼ばれ、エナジーハーベストのような微弱な電力を蓄電する場合に大きな問題となる。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、蓄電池１２３が所定の電圧まで蓄電されて始めてメインブースト（Ｍａｉｎｂｏｏｓｔ）などと呼ばれる高効率な昇圧動作を行うことが可能になる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の変換効率は、変換効率が低いモードであるスタートアップモードやコールドスタートモードでは、１０～４０％程度であり、変換効率が高いモードであるメインブーストモードでは７０～９０％程度になる。
　なお、以下の説明において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０における変換効率が所定の値以上になる蓄電池１２３の電圧Ｖａをメインブーストの電圧Ｖｍと呼ぶ。また、メインブーストの電圧Ｖｍ、つまりＤＣ／ＤＣコンバータ１３０がメインブーストモードになる電圧としては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の変換効率が７０％以上となる蓄電池１２３の電圧であることが好ましい。

　そこで、蓄電システム１０２において、切換部１９０の比較器１９１が、蓄電池１２３の電圧Ｖａの検出信号Ｖｆを所定の基準電圧Ｒｅｆｍと比較して、蓄電池１２３の電圧Ｖａが、メインブーストの電圧Ｖｍを超えているか否かを判定する。基準電圧Ｒｅｆｍは、蓄電池１２３の電圧Ｖｍに対応し、蓄電池１２３の電圧Ｖａの値が、メインブーストの電圧Ｖｍ以上の電圧である所定の電圧Ｖｃ（第１閾値の電圧）を超えているか否かを判定する際に使用される。なお、本実施形態におけるメインブーストが可能な電圧Ｖｍ及び所定の電圧Ｖｃの一例として、メインブーストが可能な電圧Ｖｍは１．８Ｖであり、所定の電圧Ｖｃ（第１閾値の電圧）は２．０Ｖであることが挙げられる。
　そして、蓄電池１２３の電圧Ｖａが所定の電圧Ｖｃ以下の場合、切換部１９０は、スイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを導通させて、太陽電池１１０から蓄電池１２３に直接給電を行わせる。また、蓄電池１２３の電圧が所定の電圧Ｖｃを超えている場合、切換部１９０は、スイッチＳＷ３の接点ｂと接点ｃとを導通させて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して蓄電池１２３に給電を行わせる。なお、所定の電圧Ｖｃ（第１閾値）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０がメインブーストモードになった後に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に給電されるように設定されればよく、所定の電圧（第１閾値）Ｖｃと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０がメインブーストモードになる電圧Ｖｍとが等しくてもよい。

　図１１は、蓄電池１２３への充電動作の態様を示す説明図である。
　図１１の状態（１）に示すように、蓄電池１２３の電圧Ｖａが所定の電圧Ｖｃになるまでは、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを導通させる。そして、太陽電池１１０から蓄電池１２３に電流Ｉａを流して直接給電が行われる。その後、蓄電池１２３の電圧Ｖａが所定の電圧Ｖｃになると、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ｂと接点ｃとを導通させて、太陽電池１１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に給電が行われる。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から蓄電池１２３に電流Ｉｂを流して給電が行われる。

　また、図１２は、蓄電システム１０２における処理の流れを示すフローチャートであり、上述した蓄電システム１０２における動作の流れをフローチャートで示す。以下、図１２を参照して、その処理の流れについて説明する。
　まず、蓄電池１２３が未充電の状態にあるとする。そして、蓄電システム１０２が起動すると（ステップＳ１００）、切換部１９０は、最初に、スイッチ部１４０に制御信号ＣＮＴ３を送り、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを導通にして、接点ｂと接点ｃとを非導通にする（ステップＳ１０１）。これにより、切換部１９０は、太陽電池１１０から蓄電池１２３への直接給電を開始させる（ステップＳ１０２）。

　続いて、蓄電池１２３に給電を行うことにより、蓄電池１２３の電圧Ｖａ（給電線ＤＣＬ１と同じ電圧）が次第に上昇する。続いて、切換部１９０の比較器１９１は、蓄電池１２３の電圧Ｖａが、所定の電圧Ｖｃを超えたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
　そして、ステップＳ１０３において、蓄電池１２３の電圧Ｖａが電圧Ｖｃを超えていないと判定された場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、ステップＳ１０１の処理に戻る。この場合、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを導通にし、接点ｂと接点ｃとを非導通にして、太陽電池１１０から蓄電池１２３への直接給電を継続させる。

　続いて、蓄電池１２３への充電が進み、蓄電池１２３の電圧Ｖａが上昇し、蓄電池１２３の電圧Ｖａが電圧Ｖｃを超えていると判定された場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４の処理に移行する。この場合、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを非導通にし、接点ｂと接点ｃとを導通にする（ステップＳ１０４）。これにより、切換部１９０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０から蓄電池１２３に給電を行わせる（ステップＳ１０５）。
　続いて、切換部１９０は、ステップＳ１０３の処理に戻り、再び、ステップＳ１０３からの処理を開始する。

　上記処理の流れにより、蓄電システム１０２では、蓄電池１２３の電圧Ｖａが所定の電圧Ｖｃになるまでは、太陽電池１１０から蓄電池１２３に直接給電を行う。そして、蓄電池１２３の電圧Ｖａが所定の電圧Ｖｃを超えると、太陽電池１１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して蓄電池１２３に給電を行うことができる。つまり、蓄電システム１０１Ａでは、充電電圧が低い状態の蓄電池１２３に給電を行う際に、ＤＣ／ＤＣコンバータによる電圧昇圧時の変換ロスに影響されることなく給電を行うことができる。このため、蓄電池１２３に充電された電圧Ｖａが低い状態において、蓄電池１２３への蓄電時間を早めることができる。

　蓄電システム１０２では、蓄電池１２３の電圧Ｖａのみから、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して蓄電池１２３に給電するかどうかを判断する。
　特に、所定の照度以下の環境においては、蓄電池１２３として低照度用の低照度色素増感太陽電池が用いられ、発生電力が小さい。この場合、蓄電池１２３と導通するＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、蓄電池１２３の電圧Ｖａが電圧Ｖｍ以上になるまでは変換効率の低いモードになる。そして、蓄電池１２３の電圧が第１閾値の電圧Ｖｍ以上になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は変換効率が高いメインブーストモードになる。
　従って、蓄電システム１０２は所定の照度以下の環境において特に有効である。

　以上説明したように、蓄電システム１０２は、蓄電池１２３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０と、スイッチ部１４１と、切換部１９０と、を備える。蓄電池１２３は、太陽電池１１０の発電電力により給電される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、太陽電池１１０の出力電圧を所定の電圧に昇圧する。スイッチ部１４１は、太陽電池１１０の出力電圧を蓄電池１２３に直接給電するか、又は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して給電するかを切り換える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０がメインブーストモードになる蓄電池１２３の電圧Ｖｍ以上の電圧Ｖｃを第１閾値とした場合に、切換部１９０は、蓄電池１２３の電圧と第１閾値の電圧Ｖｃとを比較し、その比較結果に応じて、スイッチ部１４１を制御する。また、切換部１９０は、蓄電池１２３の電圧が第１閾値の電圧Ｖｃ以下の場合に、太陽電池１１０から蓄電池１２３へ直接給電を行うようにスイッチ部１４１を制御する。さらに、切換部１９０は、蓄電池１２３の電圧が第１閾値の電圧Ｖｃを超えている場合に、太陽電池１１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して蓄電池１２３へ給電を行うようにスイッチ部１４１を制御する。

　このような構成の蓄電システム１０２では、太陽電池１１０から蓄電池１２３に直接給電するか、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して給電するかを切り換えるスイッチ部１４１を設ける。そして、切換部１９０は、蓄電池１２３の電圧Ｖａが所定の電圧Ｖｃを超えているか否かを判定し、蓄電池１２３の電圧Ｖａが所定の電圧Ｖｃ以下の場合に、太陽電池１１０から蓄電池１２３に直接給電を行うようにスイッチ部１４１を制御する。また、切換部１９０は、蓄電池１２３の電圧Ｖａが所定の電圧Ｖｃを超えている場合に、太陽電池１１０からＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して蓄電池１２３に給電を行うようにスイッチ部１４１を制御する。
　これにより、蓄電システム１０２では、蓄電池１２３の電圧Ｖａが低い状態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の昇圧時の変換ロスに影響されることなく、太陽電池１１０から蓄電池１２３に直接給電できる。このように、蓄電システム１０２では、蓄電池１２３の電圧Ｖａが低い状態において、蓄電池１２３への蓄電時間を早めることができる。従って、蓄電池１２３の電圧を早く立ち上げることができる。

　図１３は、蓄電システム１０３の構成例を示す構成図である。
　図１３に示す蓄電システム１０３は、図３に示す蓄電システム１０１と比較すると、スイッチ部１４１（第１スイッチ部）と切換部１９０（第１切換部）とをさらに備える点だけが異なる。他の構成は、図３に示す蓄電システム１０１と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

　図１３に示す蓄電システム１０３において、蓄電池Ａ１２１（第１蓄電池）が未充電、或いは、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが低い場合に、蓄電システム１０１と同様に、切換部１６０は、スイッチ部１４０のスイッチＳＷ１をＯＦＦにして、蓄電池Ａ１２１のみに給電を行う。
　また、同時に、蓄電システム１０２と同様にして、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ａと接点ｃとを導通させて、接点ｂと接点ｃとは非導通にさせる。つまり、蓄電システム１０３では、蓄電池Ａ１２１が未充電、或いは、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが低い場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介さずに、太陽電池１１０から蓄電池Ａ１２１に直接給電する。

　そして、蓄電池Ａ１２１への給電を開始した後、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａが次第に上昇し、電圧Ｖａが所定の電圧Ｖｃに到達した場合、切換部１９０は、スイッチ部１４１のスイッチＳＷ３の接点ｂと接点ｃとを導通にして（接点ａと接点ｃとは非導通にして）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介して蓄電池Ａ１２１に給電を行う。
　その後は、蓄電システム１０１と同様にして、蓄電池Ａ１２１の電圧が外部負荷装置２００を駆動可能な電圧ＶＬ（ＶＬ＞Ｖｃ）に到達した場合に、外部負荷装置２００に給電を開始し、蓄電池Ａ１２１の電圧が電圧Ｖ１（第２閾値の電圧）（Ｖ１＞ＶＬ＞Ｖｃ）に到達した場合に、蓄電池Ａ１２１から蓄電池Ｂ１２２への給電を開始する。

　このように、蓄電システム１０３では、充電開始時において、最初に、容量の小さな蓄電池Ａ１２１のみを優先して給電する。さらに、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａがメインブーストの電圧Ｖｃよりも低い間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を介することなく、太陽電池１１０から蓄電池Ａ１２１に直接給電を行う。これにより、蓄電システム１０３では、容量の小さな蓄電池Ａ１２１を選択して給電できるとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける昇圧時の変換ロスに影響されることなく蓄電池Ａ１２１に給電できる。このため、蓄電池Ａ１２１の電圧Ｖａを早く立ち上げることができる。

　なお、蓄電システム１０３は、図９（蓄電システム１０１Ａ）に示されるような切換部１７０とスイッチ部１８０とをさらに備えていてもよい。

　なお、上述した蓄電システム（１００、１０１、１０１Ａ、１０２、１０３）では、発電素子として太陽電池１１０を用いた例を示したが、発電手段としては、他にも振動や、熱、風力、電波等を用いてもよい。

　以上、本発明について説明したが、本発明の蓄電システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１００，１０１，１０１Ａ，１０２，１０３・・・蓄電システム、１１０・・・太陽電池（発電素子）、１１１，１１２，１１３，１１４・・・太陽電池セル（発電素子セル）、１２０・・・蓄電装置、１２１・・・蓄電池Ａ（第１蓄電池）、１２２・・・蓄電池Ｂ（第２蓄電池）、１３０・・・ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４０・・・スイッチ部（第２スイッチ部）、１４１・・・スイッチ部（第１スイッチ部）、１８０・・・スイッチ部（第３スイッチ部）、１５０・・・電圧検出部、１６０・・・切換部（第２切換部）、１７０・・・切換部（第３切換部）、１９０・・・切換部（第１切換部）、１６１，１７１，１９１・・・比較器、２００・・・外部負荷装置、２１０・・・環境モニタ装置

Claims

　環境発電を行う発電素子と、
　前記発電素子の発電電力により給電される蓄電池と、
　前記発電素子の出力電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
　前記発電素子の出力電圧を前記蓄電池に直接給電するか、又は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して給電するかを切り換える第１スイッチ部と、
　前記ＤＣ／ＤＣコンバータがメインブーストモードになる前記蓄電池の電圧以上の電圧を第１閾値とした場合に、前記蓄電池の電圧と前記第１閾値の電圧とを比較し、その比較結果に応じて、前記スイッチ部を制御する第１切換部と、
　を備え、
　前記第１切換部は、前記蓄電池の電圧が前記第１閾値の電圧以下の場合に、前記発電素子から前記蓄電池へ直接給電を行うように前記第１スイッチ部を制御し、
　前記第１切換部は、前記蓄電池の電圧が前記第１閾値の電圧を超えている場合に、前記発電素子から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記蓄電池へ給電を行うように前記第１スイッチ部を制御する蓄電システム。
　前記蓄電池は、第１蓄電池と、前記第１蓄電池よりも容量が大きい第２蓄電池で構成され、
　第２閾値を前記第１閾値より大きい値とした場合、前記蓄電池の電圧が前記第２閾値以下では、前記第１蓄電池のみに前記発電素子から給電される請求項１に記載の蓄電システム。
　前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間の電気的な接続状態及び切断状態の切換を行う第２スイッチ部と、
　前記第１蓄電池の電圧と前記第２閾値の電圧とを比較し、その比較結果に応じて前記第２スイッチ部を制御する第２切換部と、
　をさらに備え、
前記第１蓄電池と前記第２蓄電池とは、それぞれ外部負荷装置に電力を供給するように構成され、
　前記第２閾値は、前記外部負荷装置を動作可能な電圧以上であり、
　前記第２切換部は、前記第１蓄電池の電圧が前記第２閾値の電圧以下の場合に、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間を切断状態にして、前記発電素子の発電電力が前記第１蓄電池のみに給電されるように前記第２スイッチ部を制御し、
　前記第２切換部は、前記第１蓄電池の電圧が前記第２閾値の電圧を超えている場合に、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間を接続状態にして、前記第１蓄電池から前記第２蓄電池へ給電が行われるように前記第２スイッチ部を制御する
　請求項２に記載の蓄電システム。
　前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池と前記外部負荷装置との間の電気的な接続状態及び切断状態の切換を行う第３スイッチ部と、
　前記第１蓄電池の電圧と第３閾値の電圧とを比較し、その比較結果に応じて、前記第３スイッチ部を制御する第３切換部と、
　をさらに備え、
　前記第１蓄電池の電圧が前記第３閾値の電圧よりも高い状態の場合、前記第３切換部は、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池と前記外部負荷装置との間が接続状態になるように前記第３スイッチ部を制御し、
　前記第１蓄電池の電圧が前記第３閾値の電圧よりも低い状態の場合、前記第３切換部は、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池と前記外部負荷装置との間が切断状態になるように前記第３スイッチ部を制御する
　ことを特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。
　前記第３閾値の電圧は、前記外部負荷装置が動作可能な動作電圧よりも所定の電圧分だけ高くかつ前記第２閾値の電圧よりも低く設定される
　請求項４に記載の蓄電システム。
　前記第２切換部は、ヒステリシス特性を有しており、前記ヒステリシス特性を用いて前記第１蓄電池の電圧と前記第２閾値の電圧とを比較し、
　前記第２切換部は、前記第１蓄電池の電圧が前記第２閾値の電圧を超えている場合に、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間が接続状態になるように前記第２スイッチ部を制御し、
　前記第２切換部は、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間が接続状態で、かつ前記第１蓄電池の電圧が前記第２閾値の電圧よりも所定の電圧だけ低く、前記第１の闘値よりも所定の電圧だけ高い第４閾値の電圧以下に低下した場合に、前記第１蓄電池と前記第２蓄電池との間が切断状態になるように前記第２スイッチ部を制御する
　請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の蓄電システム。
　前記発電素子は、発電素子セルを直列に接続して構成される請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の蓄電システム。
　前記発電素子は、所定の照度以下の環境において使用可能な低照度用の太陽電池である
　ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の蓄電システム。
　環境発電を行う発電素子の発電電力により給電される蓄電池と、前記発電素子の出力電圧を所定の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記発電素子の出力電圧を前記蓄電池に直接給電するか、又は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して給電するかを切り換えるスイッチ部と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータがメインブーストモードになる前記蓄電池の電圧以上の電圧を第１閾値とした場合に、前記蓄電池の電圧と前記第１閾値の電圧とを比較し、その比較結果に応じて、前記スイッチ部を制御する切換部と、を備える蓄電システムを準備し、
　前記蓄電池の電圧が前記第１閾値の電圧以下の場合に、前記切換部が、前記発電素子から前記蓄電池へ直接給電を行うように前記スイッチ部を制御し、
　前記蓄電池の電圧が前記第１閾値の電圧を超えている場合に、前記切換部が、前記発電素子から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記蓄電池へ給電を行うように前記スイッチ部を制御する、
　ことを含む蓄電方法。