JP3245330U

JP3245330U - 充電制御ユニット、充電システム、直流電源供給ユニット及び直流電源駆動システム

Info

Publication number: JP3245330U
Application number: JP2023004160U
Authority: JP
Inventors: 洋介折井; 大樹有賀
Original assignee: 株式会社諏訪三社電機
Priority date: 2023-11-18
Filing date: 2023-11-18
Publication date: 2024-01-17
Anticipated expiration: 2033-11-18

Abstract

【課題】機能を絞った充電制御回路を用いた場合であっても太陽光エネルギーに基づく電力を無駄なく取り出して電池充電を行える充電制御ユニットを提供する。【解決手段】充電制御ユニット１は、ソーラーパネル８０から取り出すパネル電圧Ｖｐｖの制御目標として設定された「みなし最大電力点電圧Ｖｓｅｔ」を維持すべくパネル電流Ｉｐｖを調整する充電制御回路１０を備える。また、充電制御ユニット１は、Ｖｓｅｔの目標値を設定する目標電圧設定部２０と充電電力検出部３０とを備える。目標電圧設定部２０で目標値を第１電圧に設定して充電電力を検出し、これと共に、目標値を第１電圧よりも高い第２電圧に設定して充電電力を検出し、第１電圧のときの充電電力と第２電圧のときの充電電力とを比較し、より大きな電力を呈した場合に対応する電圧を、より最適なみなし最大電力点電圧Ｖｓｅｔとして目標電圧設定部２０で再設定する。【選択図】図１

Description

本考案は、ソーラーパネルが発電した電力を用いて電池の充電を行う充電制御ユニット、並びに、該充電制御ユニットを用いた充電システム、直流電源供給ユニット及び直流電源駆動システムに関する。

ソーラーパネルの電気的な出力特性を表すものとしてＩ－Ｖ曲線が知られている。
図９は、ソーラーパネルの出力特性を表すＩ－Ｖ曲線を説明するために示す図である。Ｉ－Ｖ曲線は、図９に示すように、一方の軸をソーラーパネルからの出力電流とし、他方の軸をソーラーパネルからの出力電圧として特性を表したものである。ソーラーパネルからの出力電流（パネル電流Ｉ_ｐｖ）の取り出し方を変えると出力電圧（パネル電圧Ｖ_ｐｖ）がＩ－Ｖ曲線に沿って変わる。逆に、出力電圧が変わると出力電流もＩ－Ｖ曲線に沿って変わると言うこともできる。ソーラーパネルが動作しているその時点での電流及び電圧の組合せは、Ｉ－Ｖ曲線上の点として表され、この点を「動作点」と呼んでいる。

ソーラーパネルが出力する電力は、その時点における動作点から各軸に対し直角にそれぞれ結ぶ２つの補助線と、２つの各軸とによって囲まれた方形の面積で表される。上記した面積が最大となるＩ－Ｖ曲線上の点は「最大電力点（MPP：Maximum Power Point）」と呼ばれる。最大電力点ＭＰＰにおける電流値（最大電力点電流Ｉｐｍ）及び電圧値（最大電力点電圧Ｖｐｍ）をもって電力を取り出すことで、ソーラーパネルから最大のエネルギーを得ることができる。

ただ、ソーラーパネルは、置かれている環境の条件（例えば日射の強さ，温度等）によってその出力特性が変動する。環境条件が変わるとＩ－Ｖ曲線の形状も変動し、これに伴って最大電力点も変動する。

刻々と変化する環境条件の中で、ソーラーパネルから最大限の電力を引き出し続ける技術として、最大電力点追従方式（MPPT: Maximum Power Point Tracking）が知られている。最大電力点追従方式の１つとして山登り法も知られている（例えば非特許文献１参照）。

ＩＣ（Integrated Circuit）市場では、最大電力点追従方式によってソーラーパネルから電力を取り出して電池充電を行わせる充電制御ＩＣが各種提供されている。充電制御ＩＣのうち比較的高機能なＩＣは、降圧回路だけでなく昇圧回路も備え、微弱な光であっても太陽光エネルギーを無駄なく電力化して電池充電を行うものとなっている。

他方、充電制御ＩＣのうち機能を絞った充電制御ＩＣも提案されている（例えば非特許文献２参照）。非特許文献２に記載された充電制御ＩＣは、第１頁「代表的なアプリケーション」として示された外付け回路で示されるように、ソーラーパネルに接続されると共に電池に接続されるＩＣであり、MPPSET端子なる端子が準備されている。そして、外付け回路として、ソーラーパネルの出力端子と低電位（ＧＮＤ）側との間に分割抵抗回路（Ｒ３，Ｒ４）を配置したうえで分割抵抗回路の中間ノードをMPPSET端子に接続するよう推奨している。

このときの分割抵抗回路の設計としては、分割抵抗回路の中間ノードにおける電圧が、ユーザーの所望する最大電力点電圧（本明細書では仮に「みなし最大電力点電圧」の語を用いる）の目標値から逆算して所定電位（1.2V）となるよう分割抵抗回路の分圧比を設定すべきものとして想定されている。

この充電制御ＩＣには、MPPSET端子への入力電圧に関し入力電圧レギュレーション機能が実装されている。この充電制御ＩＣは、ソーラーパネルから取り出すパネル電圧の制御目標として設定された「みなし最大電力点電圧」を維持しようとすべく、ソーラーパネルから取り出すパネル電流を調整する動作を行う仕様となっている（非特許文献２の1章特長、3章概要、8.3.2章Input Voltage Regulation等を参照）。

例えば、みなし最大電力点電圧を、外付けの分割抵抗の設計により図１０（ａ）のＶ_ｓｅｔラインで示す電圧として設定したものと仮定する。ここで、何等かの環境条件等の変動により、MPPSET端子に入力される電圧が設定値（Ｖ_ｓｅｔライン）を下回ったとすると《図１０（ａ）の符号Ｂｈ１参照》、充電制御ＩＣは、HIDRV端子やLODRV端子から出力するＰＷＭ制御信号を抑制して、ソーラーパネルからの電流の引き出し度合いを抑制しパネル電流Ｉ_ｐｖを減少させることで、Ｉ－Ｖ曲線に沿ってパネル電圧Ｖ_ｐｖを上昇させてＶ_ｓｅｔライン付近まで引き戻す《図１０（ａ）の符号Ｂｈ２参照》。逆にMPPSET端子に入力される電圧が設定値（Ｖ_ｓｅｔライン）を上回った場合には、上記とは逆の動作をしてパネル電流Ｉ_ｐｖを増加させることで、Ｉ－Ｖ曲線に沿ってパネル電圧Ｖ_ｐｖを下降させてＶ_ｓｅｔライン付近まで引き戻す《図１０（ａ）の符号Ｂｈ３参照》。
このように、充電制御ＩＣは、少々環境条件等の変動があったとしても、ユーザーが所望した「みなし最大電力点電圧点」にてソーラーパネルから電力を取り出し続けるよう（維持しよう）と動作する仕様になっている（入力電圧レギュレーション機能）。

上記した充電制御ＩＣは、理想的な環境条件下での動作を念頭として比較的シンプルな機能を提供するものとなっており、昇圧回路が省略されていることもあり全体的に低価格となっているため、各種充電システムにも採用しやすいという長所がある。

なお、図１０は、機能を絞った充電制御ＩＣによる入力電圧レギュレーションを説明するために示すＩ－Ｖ曲線を使った図である。図１０（ａ）は理想的な環境条件下での、図１０（ｂ）は理想からやや外れた環境条件の下での入力電圧レギュレーションをそれぞれ示し、図１０（ｃ）は太陽光が微弱な場合のＩ－Ｖ曲線を示す。

「（用語解説）最大電力点追従制御（MPPT）」、［online］、日本電気工業会ＨＰ、［令和5年9月21日検索］、インターネット(URL: https://www.jema-net.or.jp/Japanese/res/dispersed/data/s01.pdf) 「BQ24650最大電力点追従機能付き、太陽光発電用、スタンドアロン同期整流降圧バッテリ充電コントローラデータシート（Rev.B翻訳版）」、［online］、2020年、Texas Instruments Incorporated、［令和5年9月21日検索］、インターネット(URL:https://www.ti.com/jp/lit/gpn/bq24650)

しかし、この充電制御ＩＣを推奨どおり普通に用いて充電制御ユニットを構成すると、急に日が陰るなど環境条件が変動してＩ－Ｖ曲線が図１０（ｂ）に示すような形に変化した場合（図は変形の一例である）、実際の最大電力点ＭＰＰが移動しているのにも拘わらず、ＩＣは引き続き固定的に設定されたＶ_ｓｅｔラインに合わせ込むように入力電圧レギュレーションを行うこととなる（符号Ｂｈ４，Ｂｈ５参照）。この場合には、その時点でソーラーパネルが出力可能な最大電力までは取り出すことができず、ソーラーパネルが受光した太陽光エネルギーの一部を無駄にしてしまう。

また、例えば夕方や朝方など太陽光の強さが微弱になることでＩ－Ｖ曲線が図１０（ｃ）に示すような形に変化した場合には、固定的に設定されたＶ_ｓｅｔラインは、もはやＩ－Ｖ曲線とは交わらないため、ＩＣは入力電圧レギュレーション機能を発揮することができない。この場合、ソーラーパネルは微弱ながら発電しており電力供給が可能であるのにも拘わらず、結局、電池への充電が満足に行われず太陽光エネルギーを無駄にしてしまう。

ところで、昨今では、ＩｏＴ（Internet Of Things）技術の進展により外環境でセンサや通信回路等を動作させるといったアプリケーションも増えてきた。外環境のうち、商用電源の供給が無い環境では、太陽光発電で得た電力を蓄えながら自律的にシステムを動作させることも行われている。こういったシステムでは、太陽光を無駄にすることなく太陽光エネルギーを最大限に拾い上げて電池充電することが重要となる。

そこで本考案は上記した事情に鑑みてなされたものであり、機能を絞った充電制御回路（ＩＣは充電制御回路の一態様）を用いた場合であっても太陽光エネルギーに基づく電力を無駄なく取り出して電池充電を行える充電制御ユニットを提供することを目的とする。また、そのような充電制御ユニットを用いた充電システム、直流電源供給ユニット及び直流電源駆動システムを提供することを目的とする。

［１］本考案の一態様によれば、ソーラーパネルから電力を取り出し、取り出した電力に基づいて電池を充電する充電制御ユニットが提供される。
充電制御ユニットは、ソーラーパネルに接続されると共に電池にも接続され、ソーラーパネルから取り出すパネル電圧の制御目標として設定された「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」を維持しようとすべく、ソーラーパネルから取り出すパネル電流を調整する動作仕様となっている充電制御回路と、みなし最大電力点電圧の目標値を設定する目標電圧設定部と、電池に供給される充電電力を検出する充電電力検出部と、を備える。
充電制御ユニットは、目標電圧設定部により目標値を第１電圧に設定したうえで、充電電力検出部により、目標値を第１電圧に設定した場合の充電電力を検出し、これと共に、目標電圧設定部により目標値を第１電圧よりも高い第２電圧に設定したうえで、充電電力検出部により、目標値を第２電圧に設定した場合の充電電力を検出する。そして、目標値を第１電圧に設定した場合の充電電力と目標値を第２電圧に設定した場合の充電電力とを比較する。このとき、より大きな充電電力を呈した場合に対応する電圧（第１電圧又は第２電圧）をより最適なみなし最大電力点電圧として目標電圧設定部で再設定を行うよう構成されている。

このような充電制御ユニットによれば、機能を絞った充電制御回路を用いた場合であっても太陽光エネルギーに基づく電力を無駄なく取り出して電池充電を行うことができる。

［２］本考案の別の一態様によれば、上記［１］に記載の充電制御ユニットと、ソーラーパネルと、電池と、を備えた充電システムが提供される。

［３］本考案の更に別の一態様によれば、直流電源供給ユニットが提供される。
直流電源供給ユニットは、ソーラーパネル及び前記電池が接続され、少なくとも電池を含む電力源から供給される電力に基づいて所定電位のＤＣ電圧を生成し、外部に接続される負荷に対し直流による電源を供給する。
直流電源供給ユニットは、ソーラーパネルから電力を取り出し、取り出した前記電力に基づいて電池を充電する上記［１］に記載の充電制御ユニットと、電力源からのＤＣ電圧を昇圧又は降圧して所定電位のＤＣ電圧を出力する複数のＤＣ／ＤＣ変換部と、各々のＤＣ／ＤＣ変換部と電力源との間にそれぞれ配置され、当該ＤＣ／ＤＣ変換部と電力源との間の回路の開閉をそれぞれ行う複数の開閉スイッチと、を備える。開閉スイッチは、外部からの入力信号に基づいて開閉制御される、又は、当該直流電源供給ユニットに設けられたハードウェアスイッチの状態に基づいて開閉制御される。

［４］本考案の更にまた別の一態様によれば、負荷が直流電源で駆動される直流電源駆動システムが提供される。
直流電源駆動システムは、上記［３］に記載の直流電源供給ユニットと、直流電源供給ユニットに接続された電池及びソーラーパネルと、直流電源供給ユニットのＤＣ／ＤＣ変換部に接続された負荷と、直流電源供給ユニットのＩ／Ｏ端子と負荷とに接続され当該直流電源駆動システムの全体制御を行う全体制御部と、を備える。
全体制御部は、負荷が駆動を必要としないとき、当該負荷が接続されている当該ＤＣ／ＤＣ変換部に対応した開閉スイッチに対し、直流電源供給ユニットのＩ／Ｏ端子を通じてスイッチを開とする制御信号を出力する。

実施形態１に係る充電制御ユニット１及び実施形態２に係る充電システム１００のハードウェア構成を示す図である。実施形態１のＤ／Ａ変換部２７の一例を示す図である。実施形態１に係る充電制御ユニット１による制御を説明するために示す状態遷移図である。最大電力点維持モードＳＴ１における最適な動作点の追求を説明するために示すＩ－Ｖ曲線を使った図である。実施形態１に係る充電制御ユニット１の最大電力点維持モードＳＴ１における制御の一例を示すフローチャートである。最大電力点アプローチモードＳＴ２における動作点のシフトを説明するために示すＩ－Ｖ曲線を使った図である。ソーラーパネルから出力可能な電力について、１日を通した推移を説明するために一例として示すグラフである。実施形態３に係る直流電源供給ユニット２００及び実施形態４に係る直流電源駆動システム５００を説明するために示すブロック図である。ソーラーパネルの出力特性を表すＩ－Ｖ曲線を説明するために示す図である。機能を絞った充電制御ＩＣによる入力電圧レギュレーションを説明するために示すＩ－Ｖ曲線を使った図である。

以下、本考案に係る充電制御ユニット、充電システム、直流電源供給ユニット及び直流電源駆動システムについて図面を参照して説明する。各図に共通する符号については当該符号について既に説明した内容を他の図の説明においても援用できることから、他の図における説明を省略する。

［実施形態１］
１．実施形態１に係る充電制御ユニット１のハードウェア構成
図１は、実施形態１に係る充電制御ユニット１及び実施形態２に係る充電システム１００のハードウェア構成を示す図である。

（１）概要
実施形態１に係る充電制御ユニット１は、ソーラーパネル８０から電力を取り出し、取り出した電力に基づいて電池９０を充電するユニットである。図１に示すように、充電制御ユニット１は、少なくとも充電制御回路１０と目標電圧設定部２０と充電電力検出部３０とを備える。加えて、充電制御ユニット１は、パネル電圧検出部４０、電力変換部５０、制御部６０等を備える。また、充電制御ユニット１、ソーラーパネル８０及び電池９０によって充電システム１００を構成している。

（２）充電制御回路１０／充電制御ＩＣ１８の仕様
充電制御回路１０は、ソーラーパネル８０に接続されると共に電池９０にも接続されている。ここでの「接続される」というのは、電気的・システム的に接続されていることをいい、直接的に接続されるか又は間接的に接続されるかは問わない。ソーラーパネル８０は電気的な出力端子８２を備えているものとする。電池９０は充電及び放電が可能な二次電池であるものとする。

充電制御回路１０は、ソーラーパネル８０から取り出すパネル電圧Ｖ_ｐｖの制御目標として設定されている「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」を維持しようとすべく、ソーラーパネルから取り出すパネル電流Ｉ_ｐｖを調整する動作仕様となっている。
［背景技術］でも触れたように、ソーラーパネル８０が置かれている環境の条件が変動するとＩ－Ｖ曲線も変形・変動することがあり、Ｉ－Ｖ曲線が変形・変動すると実際の最大電力点ＭＰＰも移動している可能性がある。これに対応するため、充電制御回路１０は、制御目標として設定されたみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔを維持しようと、変形・変動したソーラーパネルのＩ－Ｖ曲線に沿いながら、ソーラーパネル８０から取り出すパネル電流Ｉ_ｐｖを調整する仕様となっている（入力電圧レギュレーション機能）。

充電制御回路１０は、標準的に使い回される標準回路、回路ＩＰ等の汎用的に用いられる回路であってもよい。また、充電制御回路１０はＩＣ（Integrated Circuit）化された充電制御ＩＣであってもよい。以下、実施形態１では、充電制御回路１０が充電制御ＩＣ１８であるものとして、すなわち、充電制御回路１０が充電制御を行うＩＣ（例えば非特許文献２）として具現化されたものであるとして説明を続ける。

充電制御ＩＣ１８は、仕様の上では標準的な外付け回路が想定されている（非特許文献２の第１頁代表的なアプリケーションを参照）。充電制御ＩＣ１８の外付け回路としては、ソーラーパネル８０の出力端子８２と低電位側ＧＮＤとの間に配置される分割抵抗回路が想定されており、且つまた、分割抵抗回路の中間ノードにおける中間ノード電圧が「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」の目標値から逆算して所定電位（非特許文献２では１．２Ｖ）となるよう分割抵抗回路の分圧比を設定すべきものとされている。充電制御ＩＣ１８は、ＭＰＰ設定用端子１０ａ（具体的にはMPPSET端子）を有しており、該ＭＰＰ設定用端子１０ａには分割抵抗回路の中間ノードが接続されるものとなっている。ＭＰＰ設定用端子にはパネル電圧Ｖ_ｐｖに基づいて分圧された電圧が供給される。

また、充電制御ＩＣ１８は、ＰＷＭ駆動出力端子HIDRV，LODRVを有する。ＰＷＭ駆動出力端子HIDRV，LODRVには、当該充電制御ユニット１の後段に配置された電力変換部５０を駆動するためのＰＷＭ駆動出力信号（以下、単に「駆動信号」という）が出力される。

パネル電圧Ｖ_ｐｖが一時的に減少して、これに伴いＭＰＰ設定用端子１０ａに入力される電圧が一時的に下がった場合《図１０（ａ）のＢｈ１参照》、入力電圧レギュレーション機能は、これに呼応するようにして、電力変換部５０（後述）における電力変換を控えめにする方向にＰＷＭ駆動出力端子HIDRV，LODRVから出力する駆動出力信号を調整し、ソーラーパネル８０から引き出すパネル電流Ｉ_ｐｖを減少させる。この制御により、パネル電圧Ｖ_ｐｖはＩ－Ｖ曲線に沿って上がる方向に修正される《図１０（ａ）のＢｈ２参照》。
逆に、パネル電圧Ｖ_ｐｖが一時的に上がり、これに伴いＭＰＰ設定用端子１０ａに入力される電圧が一時的に増加した場合、入力電圧レギュレーション機能は、これに呼応するようにして、電力変換部５０における電力変換を加勢する方向にＰＷＭ駆動出力端子HIDRV，LODRVから出力する駆動信号を調整し、ソーラーパネル８０から引き出すパネル電流Ｉ_ｐｖを増加させる。この制御により、パネル電圧Ｖ_ｐｖはＩ－Ｖ曲線に沿って下がる方向に修正される《図１０（ａ）のＢｈ３参照》。

このように、入力電圧レギュレーション機能は、パネル電圧Ｖ_ｐｖが変動してＭＰＰ設定用端子１０ａに入力される中間ノード電圧に変動があったとしても、ＰＷＭ駆動出力端子HIDRV，LODRVから出力する駆動信号を調整することでパネル電流Ｉ_ｐｖを調整しパネル電圧Ｖ_ｐｖを維持する。

なお、ここでの「維持する」というのは、常に厳密な一定電圧を保つ必要はなく、システムの仕様の許す範囲で可能な限り一定電圧とすることを目指すもので足りる。

（３）電力変換部５０
電力変換部５０は、ソーラーパネル８０の出力端子８２と電池９０の入出力端子９２との間に配置され、ソーラーパネル８０が出力する電力を変換して電池９０に供給する。具体的には、ソーラーパネル８０の直流によるパネル電圧Ｖ_ｐｖを降圧して電池９０への充電電圧を作成する。

電力変換部５０は、少なくともコイルＬ１とコンデンサＣ１とからなるＬＣローパスフィルタ回路（符号を省略）を有する。ＬＣローパスフィルタ回路の入力側には、高電位側スイッチＱ１及び低電位側スイッチＱ２の一端側の出力端子がそれぞれ接続されている。高電位側スイッチＱ１は、その制御端子がＰＷＭ駆動出力端子HIDRVに接続され、その他端側の出力端子がソーラーパネル８０の出力端子８２へと接続されている。低電位側スイッチＱ２は、その制御端子がＰＷＭ駆動出力端子LODRVに接続され、その他端側の出力端子がＧＮＤに接続されている。ＬＣローパスフィルタ回路（Ｌ１，Ｃ１）の出力側は、電池９０の入出力端子９２へと接続されている。なお、高電位側スイッチＱ１及び低電位側スイッチＱ２としてはＦＥＴ（Field Effect Transistor）を採用することができる。

電力変換部５０は、いわゆる降圧チョッパ回路を構成しており、ソーラーパネル８０が出力する直流によるパネル電圧Ｖ_ｐｖを、ＰＷＭ駆動出力端子HIDRV，LODRVから出力される駆動信号に基づいてスイッチＱ１，Ｑ２でチョッピングし、チョッピングされた波形をＬＣローパスフィルタ回路（Ｌ１，Ｃ１）で平滑化して直流化する。ＰＷＭ駆動出力端子HIDRV，LODRVから出力する駆動信号に対し適宜パルス幅変調（PWM: Pulse Width Modulation）を掛けることにより、電力変換部５０が出力する電圧を調整することができる。

（４）制御部６０
制御部６０は充電制御ユニット１の制御を行う。制御部６０は、当該制御部６０を具現化する構成要素として、プロセッサ、メモリ等の一般的な組み込み型の情報処理装置に実装されているハードウェアと、上記メモリに保持され充電制御ユニット１に関連する制御をプロセッサ上で実行するためのプログラム等でなるソフトウエアと、を含んでいる。

制御部６０は、後述する目標電圧設定部２０（より詳しくは電位差変更手段２６）の一部、充電電力検出部３０の一部、パネル電圧検出部４０の一部を構成しており、後の［２．実施形態１に係る充電制御ユニット１による制御］の章で述べる制御を行う。

制御部６０は、目標電圧設定部２０の一部を構成するＤ／Ａ変換部２７、充電電力検出部３０の一部を構成するＡ／Ｄ変換器３３，３５、パネル電圧検出部４０の一部を構成するＡ／Ｄ変換器４２を内包した集積回路ＩＣ２として構成してもよい。

（５）充電電力検出部３０
充電電力検出部３０は、電池９０に供給される充電電力Ｐ_ｃｈｇを検出する。充電電力検出部３０は、図１の例のように、充電電流検出部３２で検出した充電電流Ｉ_ｃｈｇと、充電電圧検出部３４で検出した充電電圧（電池電圧）Ｖ_ｂａｔとをそれぞれ別個に把握し、これら充電電流Ｉ_ｃｈｇ及び充電電圧（電池電圧）Ｖ_ｂａｔを掛け合わせることで充電電力Ｐ_ｃｈｇを検出してもよい。

充電電流検出部３２は、電力変換部５０の出力側と電池９０の入出力端子９２との間にそれぞれ入力端子が接続された電流センサＳ１と、電流センサＳ１の検出出力端子に接続されたＡ／Ｄ変換器３３と、Ａ／Ｄ変換器３３のデジタル出力を取込んで充電電流Ｉ_ｃｈｇを算出する制御部６０とで構成されている。
充電電圧検出部３４は、電池９０の入出力端子９２及び低電位側（ＧＮＤ）の間に直列に接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４と、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の間の中間ノードに接続されたＡ／Ｄ変換器３５と、Ａ／Ｄ変換器３５のデジタル出力を取込んで充電電圧Ｖ_ｂａｔを算出する制御部６０とで構成されている。
制御部６０では、上記のように検出した充電電流Ｉ_ｃｈｇ及び充電電圧Ｖ_ｂａｔを掛け合わせて充電電力Ｐ_ｃｈｇを検出する。

（６）パネル電圧検出部４０
パネル電圧検出部４０は、ソーラーパネル８０が出力するパネル電圧Ｖ_ｐｖを検出する。
パネル電圧検出部４０は、ソーラーパネル８０の出力端子８２及び低電位側（ＧＮＤ）の間に直列に接続された抵抗Ｒ５，Ｒ６と、抵抗Ｒ５及び抵抗Ｒ６の間の中間ノードに接続されたＡ／Ｄ変換器４２と、Ａ／Ｄ変換器４２のデジタル出力を取込んでパネル電圧Ｖ_ｐｖを算出する制御部６０とで構成されている。

（７）目標電圧設定部２０
目標電圧設定部２０は、みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの目標値を設定する。目標電圧設定部２０は、図１０の「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」を示すラインについて、横軸上の位置を設定するものと言うこともできる。

（７－１）目標電圧設定部２０のハードウェア構成
目標電圧設定部２０は分割抵抗回路２４を備えている。分割抵抗回路２４は、ソーラーパネル８０の出力端子８２及び低電位側（ＧＮＤ）の間に直接に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２１を有している。これら抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２１の間の中間ノードＮ_ｍは、充電制御回路１０（充電制御ＩＣ１８）のＭＰＰ設定用端子１０ａ（MPPSET端子）に接続されている。

加えて、目標電圧設定部２０は電位差変更手段２６を備えている。電位差変更手段２６は、分割抵抗回路２４に並列するようにして中間ノードＮ_ｍに接続されている。電位差変更手段２６は、ソーラーパネル８０の出力端子８２と中間ノードＮ_ｍとの間の電位差を強制的に変更する。

電位差変更手段２６は、一端が中間ノードＮ_ｍに接続され他端がＤ／Ａ変換部２７の出力端子に接続された調整抵抗Ｒ２２と、出力端子２７ａが該調整抵抗Ｒ２２の他端に接続され、入力側が制御部６０の所定のバス（デジタルデータが供給される）に接続されたＤ／Ａ変換部２７とを含んでいる。電位差変更手段２６は、Ｄ／Ａ変換部２７に対して入力されるデジタルデータ（ＤＡＣ値）を変更することでソーラーパネル８０の出力端子８２と中間ノードＮ_ｍとの間の電位差を変更するよう構成されている（詳細は後述）。

図２は、実施形態１のＤ／Ａ変換部２７の一例を示す図である。Ｄ／Ａ変換部２７は一般的なものを採用することができる。例えば図２に示すような構成であってもよい。制御部６０から示されたデジタル値のデータをデコーダがデコードし、スイッチＳＷ１が該データの大小に応じて適宜切り替わることにより、システム電圧Ｖｓと低電位側ＧＮＤとの間に設けられた分割抵抗Ｒ７の選択位置が切り替わることで、Ｄ／Ａ変換部２７の出力端子２７ａに出力される電位が切り替わる。

（７－２）みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの目標値の設定の詳細
目標電圧設定部２０（特に電位差変更手段２６）を用いた「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」の目標値の設定変更は、例えば次のように行うことができる。
（ａ）Ｄ／Ａ変換部２７に入力するＤＡＣ値を直前の値よりも小さく変更する。すると、スイッチＳＷ１の接続がＧＮＤ側に寄るので、これに伴い出力端子２７ａの電位が急激に下がる。（ｂ）出力端子２７ａの電位が下がると、出力端子２７ａ～中間ノードＮ_ｍ間（調整抵抗Ｒ２２の両端）の電位差が一時的に大きくなる（電位差の変更）。（ｃ）調整抵抗Ｒ２２の両端の電位差が大きくなると当該抵抗を流れる電流Ｉ２２が増加する。（ｄ）このとき抵抗Ｒ２１を流れるＩ２１は変動がない一方で、調整抵抗Ｒ２２を流れるＩ２２が増加するため、キルヒホッフの第１法則により、抵抗Ｒ１を流れるＩ１もその分増加する。（ｅ）抵抗Ｒ１を流れるＩ１が増加すると、抵抗Ｒ１の両端（ソーラーパネル８０の出力端子８２～中間ノードＮ_ｍ間）の電位差が一時的に大きくなる。
（ｆ）このときまで抵抗Ｒ２１を流れるＩ２１は変動がないため、抵抗Ｒ２１の一端側（ＧＮＤ）基準でみた他端側の中間ノードＮ_ｍの電位も所定電位（１．２Ｖ）に維持されており、ＭＰＰ設定用端子１０ａの電位も所定電位（１．２Ｖ）となっている。（ｇ）一方で、（ｄ）で抵抗Ｒ１を流れるＩ１が増加することから、抵抗Ｒ１の両端の電位差が拡大し、その結果として、入力電圧レギュレーション機能により、所定電位（１．２Ｖ）に維持された中間ノードＮ_ｍを基準として、パネル電圧Ｖ_ｐｖ側のノードの電位が引っ張り上げられ、パネル電圧Ｖ_ｐｖが上昇する。（ｈ）パネル電圧Ｖ_ｐｖが上昇して大きくなるため、Ｉ－Ｖ曲線上ではＶ_ｐｖが大きくなる右方向に動作点が移動することとなる。こうして、みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの目標値を大きくすることができる。

みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの目標値を小さくする場合には、上記とは逆にＤＡＣ出力の操作を行うことで実現できる。

以上のように、充電制御ＩＣ１８の外側ではソーラーパネル８０の出力端子８２と低電位側ＧＮＤとの間に分割抵抗回路２４が配置され、且つ、分割抵抗回路２４の中間ノードＮ_ｍがＭＰＰ設定用端子１０ａ（MPPSET端子）に接続されており、目標電圧設定部２０には、ソーラーパネル８０の出力端子８２と中間ノードＮ_ｍとの間の電位差を強制的に変更する電位差変更手段２６が含まれている。

２．実施形態１に係る充電制御ユニット１による制御
（１）充電制御ユニット１の動作モード
図３は、実施形態１に係る充電制御ユニット１による制御を説明するために示す状態遷移図である。図３に示すように、充電制御ユニット１は、動作モードとしてアイドルモードＳＴ０、最大電力点維持モードＳＴ１及び最大電力点アプローチモードＳＴ２を備えている。これらの動作モードは、所定の条件Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４を満たしたときにそれぞれの条件に対応した先の動作モードに状態遷移する。なお、ここではこれら３つの動作モードを紹介したが、実施形態１を実施する際には何らこれに限定されるものではない。

（２）最大電力点維持モードＳＴ１における制御
図４は、最大電力点維持モードＳＴ１における最適な動作点の追求を説明するために示すＩ－Ｖ曲線を使った図である。図５は、実施形態１に係る充電制御ユニット１の最大電力点維持モードＳＴ１における制御の一例を示すフローチャートである。

最大電力点維持モードＳＴ１においては、電池９０を含む負荷が変動したり環境条件が変動するなどしたためにパネル電流Ｉ_ｐｖやパネル電圧Ｖ_ｐｖが変動し、動作点が最大電力点ＭＰＰからずれてしまったとき、ずれた動作点を最大電力点ＭＰＰに引き戻す制御を継続的に行う。以下、具体例を示して説明する。

図５に示すように、最大電力点維持モードＳＴ１においては、大きく分けて、みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔを第１電圧で試行して電力を調べるステップＳ１０、同じく第２電圧で試行して電力を調べるステップＳ２０、第１電圧の場合と第２電圧の場合とによる電力の比較Ｓ３０、及び、より最適なみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの再設定Ｓ４０のステップを含んでいる。

（２－１）領域Ａにおける動作
図４（ａ）に示すように、充電制御ユニット１の動作点が例えば破線で囲まれた領域Ａや領域Ｂにシフトし、最大電力点ＭＰＰから離れてしまったときを想定する。参考までに、領域Ａ内の動作点では最大電力点ＭＰＰに対して、パネル電圧Ｖ_ｐｖは大きいもののパネルから取り出される電力は小さくなっている。また、領域Ｂ内の動作点では最大電力点ＭＰＰに対して、パネル電圧Ｖ_ｐｖは小さく且つパネルから取り出される電力も小さくなっている。

まず、動作点が領域Ａ内にずれた場合の制御について以下説明する。本明細書において「ベース電圧Ｖ_ｂａｓｅ」とは直前に設定されたみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの目標値を変数として表すものであり、ΔＶは所定の電位差の絶対値を表すものである。

（ア）直前の状態について
図４（ｂ）に示すように、（イ）以降に説明する動作（制御）を行う直前において、充電システム１００は動作点８４で動作しているものと仮定する。その時点では、「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」の目標値は、Ｖ_ｂａｓｅの値そのものであり、動作点８４における電圧と同じになっている。代入式で表すと、「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」の目標値＝Ｖ_ｂａｓｅ＝動作点８４におけるパネル電圧Ｖ_ｐｖの関係となっている。

（イ）第１電圧による充電電力の検出Ｓ１０
まず、充電制御ユニット１は、目標電圧設定部２０により「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」の目標値を第１電圧に設定したうえで、充電電力検出部３０により目標値を第１電圧に設定した場合の充電電力Ｐ_ｃｈｇを検出する。
図４（ｂ）に即して説明すると、充電制御ユニット１の制御部６０は、動作点８４に対応したベース電圧Ｖ_ｂａｓｅからΔＶを減じた電圧である（Ｖ_ｂａｓｅ－ΔＶ）を、第１電圧とする。このときの第１電圧は、動作点８３における電圧と同じになっている。そのうえで、目標電圧設定部２０を動作させ、「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」の目標値を第１電圧に設定する。これを代入式で表現するとＶ_ｓｅｔ＝第１電圧＝Ｖ_ｂａｓｅ－ΔＶとなる（図５のＳ１２参照。以下、ステップ番号のみの表示とする）。

次いで、充電電力検出部３０を動作させ、この動作点８３における充電電力Ｐ_ｃｈｇを検出し、目標値を第１電圧に設定した場合の充電電力Ｐ_－ΔＶを得る（Ｓ１６）。

（ウ）第２電圧による充電電力の検出Ｓ２０
次に、充電制御ユニット１は、目標電圧設定部２０により「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」の目標値を第１電圧よりも高い第２電圧に設定したうえで、充電電力検出部３０により、目標値を第２電圧に設定した場合の充電電力Ｐ_ｃｈｇを検出する。
図４（ｂ）に即して説明すると、充電制御ユニット１の制御部６０は、動作点８４に対応したベース電圧Ｖ_ｂａｓｅからΔＶを加えた電圧である（Ｖ_ｂａｓｅ＋ΔＶ）を、第２電圧とする。このときの第２電圧は、動作点８５における電圧と同じになっている。そのうえで、目標電圧設定部２０を動作させ、「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」の目標値を第２電圧に設定する。これを代入式で表現するとＶ_ｓｅｔ＝第２電圧＝Ｖ_ｂａｓｅ＋ΔＶとなる（Ｓ２２）。

次いで、充電電力検出部３０を動作させ、この動作点８５における充電電力Ｐ_ｃｈｇを検出し、目標値を第２電圧に設定した場合の充電電力Ｐ_＋ΔＶを得る（Ｓ２６）。

なお、目標電圧設定部２０で目標値を所定の電圧（第１電圧又は第２電圧）に設定してから充電電力を検出するまでの間に所定時間が置かれることが好ましい（Ｓ１４，Ｓ２４）。具体的な動作としては、目標電圧設定部２０で目標値を第１電圧又は第２電圧に設定し、その後、所定時間が経過したら、第１電圧又は第２電圧に設定した場合の充電電力Ｐ_ｃｈｇを検出する。

ソーラーパネル８０の応答性の問題として、目標電圧を設定してから、ソーラーパネル８０が反応しＩ－Ｖ曲線に沿ってパネル電流Ｉ_ｐｖが変化し、その結果として充電電力Ｐ_ｃｈｇが確定するまでの間、タイムラグが生じることがある。充電制御ユニット１は、ステップＳ１２とステップＳ１６との間や、ステップＳ２２とステップＳ２６との間に所定時間のタイマーを挿入することで上記タイムラグの間をやり過ごし、その後に充電電力の検出を行う。このため、過渡期間の不定要素が排除された安定した状態で充電電力Ｐ_ｃｈｇを評価することができる。最大電力点の追従・維持をより的確に行うことができる。

（エ）第１電圧の場合と第２電圧の場合とによる充電電力の比較
次いで、充電制御ユニット１の制御部６０は、目標値を第１電圧に設定した場合の充電電力Ｐ_－ΔＶと、目標値を第２電圧に設定した場合の充電電力Ｐ_＋ΔＶとを比較する（Ｓ３０）。

（オ）より最適なみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの再設定Ｓ４０
上記ステップＳ３０による比較の結果を踏まえ、充電制御ユニット１の制御部６０は、より大きな充電電力を呈した場合に対応する電圧（第１電圧又は第２電圧）を、より最適なみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔとして目標電圧設定部２０で再設定する（Ｓ４２，Ｓ４４）。

図４（ｂ）及び図４（ｃ）に即して説明すると、ステップＳ３０による比較の結果、
第１電圧に設定したとき充電電力Ｐ_－ΔＶの方が、第２電圧に設定したときの充電電力Ｐ_＋ΔＶよりも大きくなっている。したがって、より大きな電力を呈したＰ_－ΔＶに対応する電圧であるＶ_ｂａｓｅ－ΔＶを、より最適なみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔとして再設定する。これをプログラムの代入式で表現すると、Ｖ_ｓｅｔ＝Ｖ_ｂａｓｅ＝Ｖ_ｂａｓｅ－ΔＶとなる（Ｓ４２）。こうすることで、次のサイクルにおいては、直前まで第１電圧であった値が基準電圧たるＶ_ｂａｓｅになる。これにより、動作点が最大電力点ＭＰＰに近づくこととなる《図４（ｃ）参照》。

その後、充電制御ユニット１は、上記した（ア）～（オ）の動作を繰り返し実行する。
なお、動作点が最大電力点ＭＰＰ付近にある場合も、定期的に上記動作を実行して充電電力の評価を行うことで最適な動作点を維持することができる《図６（ａ）のふるまいＢｈ７，Ｂｈ８も併せて参照》。

（２－２）領域Ｂにおける動作
図４（ｄ）は、動作点が領域Ｂにずれた場合の制御を示す図である。この場合であっても、充電制御ユニット１では、上記（２－１）の（ア）～（オ）で示した基本的なアルゴリズムを動作させて共通的に扱うことができる。以下、上記した領域Ａ内に動作点がある場合との差異を中心に説明する。

上記した（２－１）（イ）以降の制御を行う直前では、充電システム１００は動作点８７で動作していたものとする。このとき、ベース電圧Ｖ_ｂａｓｅは動作点８７における電圧と同じになっている。第１電圧は、図の動作点８６におけるパネル電圧（Ｖ_ｂａｓｅ－ΔＶ）で設定され、第２電圧は、図の動作点８８におけるパネル電圧（Ｖ_ｂａｓｅ＋ΔＶ）で設定されたうえで上記（２－１）（イ）以降の動作が実行される。

領域Ｂからみると最大電力点ＭＰＰが向かって右側に位置しているため、目標値を第２電圧に設定したときの充電電力Ｐ_＋ΔＶの方が、目標値を第１電圧に設定したときの充電電力Ｐ_－ΔＶよりも大きくなっている。したがって、Ｐ_＋ΔＶに対応する電圧である第２電圧（Ｖ_ｂａｓｅ＋ΔＶ）の方を、より最適なみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔとして再設定する。これをプログラムの代入式で表現すると、Ｖ_ｓｅｔ＝Ｖ_ｂａｓｅ＝Ｖ_ｂａｓｅ＋ΔＶとなる（Ｓ４４）。こうすることで、次のサイクルでは、直前まで第２電圧であった値が基準電圧たるＶ_ｂａｓｅになる。これを繰り返すことにより、動作点が最大電力点ＭＰＰに順次近づく《図４（ｄ）参照》。

なお、厳密に言うと、Ｉ－Ｖ曲線上で電力評価を行う場合には実際にソーラーパネル８０から出力された電力Ｐ_ｐｖを直接検出することも考えられる。ただ、実施形態１に係る充電制御ユニット１では、実用上問題ない範囲で、電池に供給される充電電力Ｐ_ｃｈｇはソーラーパネル８０から出力された電力Ｐ_ｐｖと正の相関関係にあるものとして扱い、充電電力Ｐ_ｃｈｇを評価することにより間接的にソーラーパネル８０から出力された電力Ｐ_ｐｖを評価している。

（３）最大電力点アプローチモードＳＴ２における制御
図６は、最大電力点アプローチモードＳＴ２における動作点のシフトを説明するために示すＩ－Ｖ曲線を使った図である。図６（ａ）に示すように、最大電力点維持モードＳＴ１で最大電力点ＭＰＰ１における動作を維持している最中であったとしても、例えば急激に日が陰る等の原因により、図６（ｂ）に示すようにＩ－Ｖ曲線が大きく変形してしまうことがある。そうすると、結果的に、現在設定されているみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔは、変形後のＩ－Ｖ曲線ＣＶ２における最大電力点ＭＰＰ２からずれてしまう。こうした場合、充電電力Ｐ_ｃｈｇも急激に減少する場合が多い。

そこで、目標値を第１電圧に設定した場合の充電電力Ｐ_－ΔＶ又は目標値を第２電圧に設定した場合の充電電力Ｐ_＋ΔＶが、所定の閾値よりも小さかった場合には、上記したＩ－Ｖ曲線の急激な変形があったものと見做して、充電制御ユニット１は、動作モードを最大電力点アプローチモードＳＴ２に遷移させる（図３のＴ３参照）。最大電力点アプローチモードＳＴ２に入ると、目標電圧設定部２０では、上記したベース電圧Ｖ_ｂａｓｅの左右における充電電力Ｐ_ｃｈｇの評価は行わず、現在設定されているみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの目標値に対し所定の電位差ずつ電圧の値を下げる動作を順次行う《図６（ｂ）参照》。

充電制御ユニット１はこのような構成を採っているため、急に日が陰るなどしてＩ－Ｖ曲線が小さく変形した場合においても、みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの目標値として、その時点での最大電力点ＭＰＰ２まで一方的に加速的に追い込むことができる。
なお、最大電力点ＭＰＰ２付近までみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの目標値を追い込んだ結果、充電電力が回復して閾値を上回ったときには、充電制御ユニット１は、動作モードを、最大電力点アプローチモードＳＴ２から最大電力点維持モードＳＴ１に復帰させる（図３のＴ４参照）。

（４）アイドルモードＳＴ０（アイドル状態）
図７は、ソーラーパネル８０から出力可能な電力について、１日を通した推移を説明するために一例として示すグラフである。図７に示すように、ソーラーパネル８０からは昼間は相応の電力を出力するものの、夕方からは出力が低下し、夜間から朝にかけては出力が低迷する。

充電制御ユニット１はパネル電圧Ｖ_ｐｖを検出するパネル電圧検出部４０を具備しており、該パネル電圧検出部４０が検出したパネル電圧Ｖ_ｐｖが所定の電位以下になった場合には、例えば夜間になったものと見做してアイドルモードＳＴ０に移行する（図３のＴ２参照）。アイドルモードＳＴ０では、電池９０への充電動作をとり止めるなどして、アイドル状態を維持する。これにより、システム自体が動作する電力消費を抑えることができる。そして、再び朝となり、パネル電圧Ｖ_ｐｖが所定の電位を超えたら最大電力点維持モードに復帰させる（図３のＴ１参照）。

３．実施形態１に係る充電制御ユニット１の効果
従来では、［考案が解決しようとする課題］で触れたように、Ｉ－Ｖ曲線が変化して最大電力点ＭＰＰ（に対応したパネル電圧）が移動しているのにも拘わらず、ＩＣは引き続き固定的に設定されたＶ_ｓｅｔに合わせて入力電圧レギュレーションを行うため、その時点でソーラーパネル８０が出力可能な最大電力までは取り出すことができず、ソーラーパネル８０が受光した太陽光エネルギーの一部を無駄にしてしまっていた。

一方、実施形態１に係る充電制御ユニット１は、目標電圧設定部２０と充電電力検出部３０とを備え、目標電圧設定部２０でみなし最大電力点電圧Ｖｓｅｔの目標値を第１電圧に設定したうえで充電電力検出部３０で充電電力Ｐ_－ΔＶを検出し、これと共に、目標電圧設定部２０でみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔの目標値を第１電圧よりも高い第２電圧に設定したうえで充電電力検出部３０で充電電力Ｐ_＋ΔＶを検出し、それらを踏まえ充電電力Ｐ_－ΔＶと充電電力Ｐ_＋ΔＶとを比較し、より大きな充電電力を呈した場合に対応する電圧（第１電圧又は第２電圧）をより最適なみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔとして目標電圧設定部２０で再設定するよう構成されている。

このため、仮にソーラーパネル８０の状態が変わりＩ－Ｖ曲線が変形して最大電力点ＭＰＰの位置が変わったとしても、自動的にその時々におけるＩ－Ｖ曲線の最適な動作点（最大電力点ＭＰＰ）を追求することができる。よって、機能を絞った充電制御回路（ＩＣは充電制御回路の一態様）を用いた場合であっても太陽光エネルギーに基づく電力を無駄なく取り出して電池充電を行うことができる。

［実施形態２］
図１に戻って実施形態２に係る充電システム１００について説明する。
上記した実施形態１に係る充電制御ユニット１については、ソーラーパネル８０と、電池９０とを組み合わせて充電システム１００を構成することができる。充電システム１００は、充電制御ユニット１と、出力端子８２が充電制御ユニット１の入力側に接続されたソーラーパネル８０と、入出力端子９２が充電制御ユニット１の出力側に接続された電池９０とを備える。

充電システム１００は、実施形態１に係る充電制御ユニット１を構成要素としてそのまま包含していることから、実施形態１に係る充電制御ユニット１が奏する効果をそのまま享受することができる。

［実施形態３，実施形態４］
図８は、実施形態３に係る直流電源供給ユニット２００及び実施形態４に係る直流電源駆動システム５００を説明するために示すブロック図である。

上記した実施形態１に係る充電制御ユニット１は、電池９０、ソーラーパネル８０等の電力源を基にＤＣ電圧を作成する直流電源供給ユニット２００においても、構成要素の一部として採用することができる。

図８に示すように、直流電源供給ユニット２００は、ソーラーパネル８０及び電池９０が接続され、少なくとも電池９０を含む電力源から供給される電力に基づいて所定電位のＤＣ電圧を生成し、外部に接続される負荷３００に対し直流による電源を供給するユニットである（実施形態３）。
直流電源供給ユニット２００は、ソーラーパネル８０から電力を取り出し、取り出した電力に基づいて電池９０を充電する実施形態１に係る充電制御ユニット１と、電力源からのＤＣ電圧を昇圧又は降圧して所定電位のＤＣ電圧を出力する複数のＤＣ／ＤＣ変換部２１０と、各々のＤＣ／ＤＣ変換部２１０_－１～２１０_－４と電力源との間にそれぞれ配置され、当該ＤＣ／ＤＣ変換部２１０_－１～２１０_－４と電力源との間の回路の開閉をそれぞれ行う複数の開閉スイッチ２２０_－１～２２０_－４と、を備える。開閉スイッチ２２０は、外部からの入力信号に基づいて開閉制御される、又は、当該直流電源供給ユニット２００に設けられたハードウェアスイッチ２４０の状態に基づいて開閉制御されるようになっている。

また、上記した直流電源供給ユニット２００は、負荷３００や全体制御部としての情報処理装置４００と共に、負荷３００が直流電源で駆動される直流電源駆動システム５００を構成することができる。

直流電源駆動システム５００は、実施形態３に係る直流電源供給ユニット２００と、直流電源供給ユニット２００に接続された電池９０及びソーラーパネル８０と、直流電源供給ユニット２００のＤＣ／ＤＣ変換部２１０に接続された負荷３００と、直流電源供給ユニット２００のＩ／Ｏ端子２３０と負荷３００とに接続され当該直流電源駆動システム５００の全体制御を行う全体制御部（情報処理装置４００）と、を備える。
全体制御部（情報処理装置４００）は、負荷３００が駆動を必要としないとき、当該負荷３００が接続されている当該ＤＣ／ＤＣ変換部２１０に対応した開閉スイッチ２２０に対し、直流電源供給ユニット２００のＩ／Ｏ端子２３０を通じて開閉スイッチ２２０を開とする制御信号を出力するよう構成されている（実施形態４）。

なお、本出願と同一の出願人による実用新案登録出願（実願２０２３－２２６）に記載された直流電源供給ユニット及び直流電源駆動システムの記載内容、特に図６に関連する部分は、符号を適宜変換しながら、実施形態３に係る直流電源供給ユニット２００及び実施形態４に係る直流電源駆動システム５００の詳細な説明及び図面として援用することができる。

以上、本考案を上記の実施形態に基づいて説明したが、本考案は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。

（１）実施形態１では、直前に設定されていたみなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔであるＶ_ｂａｓｅを基準として、その両脇に当たるＶ_ｂａｓｅ－ΔＶを第１電圧とし、Ｖ_ｂａｓｅ＋ΔＶを第２電圧として、それぞれの充電電力Ｐ_ｃｈｇを評価した。この方法によれば比較的早い段階で最大電力点ＭＰＰに到達できる。
しかしながら本考案はこれに限定されるものではない。例えば、充電電力Ｐ_ｃｈｇの評価を行う直前において、パネル電圧Ｖ_ｐｖと充電電力Ｐ_ｃｈｇとが正の相関関係（右肩上がり）になっている場合には、現在設定されている「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」を第１電圧とし、それよりも高い電圧を第２電圧としたうえで、より大きな電力を呈した方の電圧を「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」として再設定する。逆に、充電電力Ｐ_ｃｈｇの評価を行う直前において、パネル電圧Ｖ_ｐｖと充電電力Ｐ_ｃｈｇとが負の相関関係（右肩下がり）になっている場合には、現在設定されている「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」を第２電圧とし、それよりも低い電圧を第１電圧としたうえで、より大きな電力を呈した方の電圧を「みなし最大電力点電圧Ｖ_ｓｅｔ」として再設定する。このようなアルゴリズムを採用することもできる。

（２）各実施形態の説明では、充電制御ＩＣ１８として、ＴＩ社製型式ＢＱ２４６５０を例として検討を行ってきた。しかしながら本考案はこれに限定されるものではない。所定の入力端子へ入力される電圧を一定電圧にレギュレーションしようとする機能を有するＩＣ全般に対し本考案を適用する余地がある。

１…充電制御ユニット、１０…充電制御回路、１０ａ…ＭＰＰ設定用端子、２０…目標電圧設定部、２４…分割抵抗回路、２６…電位差変更手段、２７…Ｄ／Ａ変換部、２７ａ…（Ｄ／Ａ変換部の）出力端子、３０…充電電力検出部、３２…充電電流検出部、３３，３５，４２…Ａ／Ｄ変換器、３４…充電電圧検出部、４０…パネル電圧検出部、５０…電力変換部、６０…制御部、８０…ソーラーパネル、８２…（ソーラーパネルの）出力端子、８３，８４，８５，８６，８７、８８…動作点、９０…電池、９２…（電池の）入出力端子、１００…充電システム、２００…直流電源供給ユニット、２１０…ＤＣ／ＤＣ変換部、２２０…開閉スイッチ、２３０…Ｉ／Ｏ端子、２４０…ハードウェアスイッチ、３００…負荷、４００…情報処理装置、５００…直流電源駆動システム

Claims

ソーラーパネルから電力を取り出し、取り出した前記電力に基づいて電池を充電する充電制御ユニットであって、
前記ソーラーパネルに接続されると共に前記電池にも接続され、前記ソーラーパネルから取り出すパネル電圧の制御目標として設定された「みなし最大電力点電圧」を維持しようとすべく、前記ソーラーパネルから取り出すパネル電流を調整する動作仕様となっている充電制御回路と、
前記みなし最大電力点電圧の目標値を設定する目標電圧設定部と、
前記電池に供給される充電電力を検出する充電電力検出部と、を備え、
前記目標電圧設定部により前記目標値を第１電圧に設定したうえで、前記充電電力検出部により、前記目標値を前記第１電圧に設定した場合の前記充電電力を検出し、これと共に、前記目標電圧設定部により前記目標値を前記第１電圧よりも高い第２電圧に設定したうえで、前記充電電力検出部により、前記目標値を前記第２電圧に設定した場合の前記充電電力を検出し、
前記目標値を前記第１電圧に設定した場合の前記充電電力と前記目標値を前記第２電圧に設定した場合の前記充電電力とを比較し、より大きな前記充電電力を呈した場合に対応する電圧をより最適なみなし最大電力点電圧として前記目標電圧設定部で再設定する、
ことを特徴とする充電制御ユニット。
請求項１に記載の充電制御ユニットにおいて、
前記目標電圧設定部で前記目標値を所定の電圧に設定してから前記充電電力を検出するまでの間に所定時間が置かれるよう構成された充電制御ユニット。
請求項２に記載の充電制御ユニットにおいて、
直前の前記再設定で設定されたみなし最大電力点電圧の目標値をベース電圧とし、所定の電位差の絶対値をΔＶとしたときに、
前記第１電圧は前記ベース電圧からΔＶを減じた電圧として設定され、且つ、前記第２電圧は前記ベース電圧にΔＶを加えた電圧として設定されるよう構成された充電制御ユニット。
請求項１～３のいずれか一項に記載の充電制御ユニットにおいて、
前記目標値を前記第１電圧に設定した場合の前記充電電力、又は、前記目標値を前記第２電圧に設定した場合の前記充電電力が所定の閾値よりも小さかった場合には、
前記目標電圧設定部では、前記より最適なみなし最大電力点電圧としての再設定を行わず、現在設定されているみなし最大電力点電圧の目標値に対し所定の電位差ずつ電圧の値を下げていくよう構成された充電制御ユニット。
請求項１～３のいずれか一項に記載の充電制御ユニットにおいて、
前記パネル電圧を検出するパネル電圧検出部を更に備え、
該パネル電圧検出部が検出した前記パネル電圧が所定の電位以下になった場合には、当該充電制御ユニットをアイドル状態とする充電制御ユニット。
前記充電制御回路は充電制御ＩＣであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の充電制御ユニット。
請求項６に記載の充電制御ユニットにおいて、
前記充電制御ＩＣは、
当該充電制御ＩＣの外付け回路として、前記ソーラーパネルの出力端子と低電位側との間に配置される分割抵抗回路が想定され、且つ、前記分割抵抗回路の中間ノードにおける中間ノード電圧が前記みなし最大電力点電圧の目標値から逆算して所定電位となるよう前記分割抵抗回路の分圧比を設定すべきものとして想定され、
前記分割抵抗回路の中間ノードが接続されるＭＰＰ設定用端子を有し、
前記ＭＰＰ設定用端子に供給された前記中間ノード電圧が前記所定電位を維持するよう、前記ソーラーパネルから取り出す前記パネル電流を調整する機能が実装されたものであり、
当該充電制御ＩＣの外側では前記ソーラーパネルの出力端子と低電位側との間に分割抵抗回路が配置され、且つ、前記分割抵抗回路の中間ノードが前記ＭＰＰ設定用端子に接続されており、
前記目標電圧設定部には、前記ソーラーパネルの出力端子と前記中間ノードとの間の電位差を強制的に変更する電位差変更手段が含まれている、
ことを特徴とする充電制御ユニット。
請求項７に記載の充電制御ユニットにおいて、
前記電位差変更手段は、
一端が前記中間ノードに接続され、他端がＤ／Ａ変換部に接続された調整抵抗と、
出力が前記調整抵抗の前記他端に接続された前記Ｄ／Ａ変換部と、を有し、
前記Ｄ／Ａ変換部に対して入力されるデジタルデータを変更することで前記ソーラーパネルの出力端子と前記中間ノードとの間の電位差を変更するよう構成されている、
ことを特徴とする充電制御ユニット。
請求項１～３のいずれか一項に記載の充電制御ユニットと、前記ソーラーパネルと、前記電池と、を備えた充電システム。
前記ソーラーパネル及び前記電池が接続され、少なくとも前記電池を含む電力源から供給される電力に基づいて所定電位のＤＣ電圧を生成し、外部に接続される負荷に対し直流による電源を供給する直流電源供給ユニットであって、
前記ソーラーパネルから電力を取り出し、取り出した前記電力に基づいて前記電池を充電する請求項１～３のいずれか一項に記載の充電制御ユニットと、
前記電力源からのＤＣ電圧を昇圧又は降圧して前記所定電位のＤＣ電圧を出力する複数のＤＣ／ＤＣ変換部と、
各々の前記ＤＣ／ＤＣ変換部と前記電力源との間にそれぞれ配置され、当該ＤＣ／ＤＣ変換部と前記電力源との間の回路の開閉をそれぞれ行う複数の開閉スイッチと、を備え、
前記開閉スイッチは、外部からの入力信号に基づいて開閉制御される、又は、当該直流電源供給ユニットに設けられたハードウェアスイッチの状態に基づいて開閉制御される、
ことを特徴とする直流電源供給ユニット。
負荷が直流電源で駆動される直流電源駆動システムであって、
請求項１０に記載の直流電源供給ユニットと、
前記直流電源供給ユニットに接続された前記ソーラーパネル及び前記電池と、
前記直流電源供給ユニットの前記ＤＣ／ＤＣ変換部に接続された前記負荷と、
前記直流電源供給ユニットのＩ／Ｏ端子と前記負荷とに接続され当該直流電源駆動システムの全体制御を行う全体制御部と、を備え、
前記全体制御部は、前記負荷が駆動を必要としないとき、当該負荷が接続されている当該ＤＣ／ＤＣ変換部に対応した前記開閉スイッチに対し、前記直流電源供給ユニットの前記Ｉ／Ｏ端子を通じてスイッチを開とする制御信号を出力する直流電源駆動システム。