JP2009207316A

JP2009207316A - 蓄放電装置

Info

Publication number: JP2009207316A
Application number: JP2008048617A
Authority: JP
Inventors: Hirosato Yagi; 啓吏八木; Haruhiko Tatsumi; 治彦辰見; Ryuzo Hagiwara; 龍蔵萩原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-28
Also published as: JP5127508B2

Abstract

【課題】製造コストの増大を抑えながら、外部負荷へ電気を放出できる時間を長くすることができる蓄放電装置を提供する。
【解決手段】蓄放電装置４０において、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎは、切替え回路４０ａによって並列に接続された場合、直流発電機１０と並列に接続され、切替え回路４０ａによって直列に接続された場合、第２コンデンサＣ_０と並列に接続される。第２コンデンサＣ_０は、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎが複数回接続されることによって蓄えられた電気を第２外部負荷５０に放出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、直流発電機が発生する電力によって蓄電され、外部負荷へ放電する蓄放電装置に関する。

一般的に、太陽電池や燃料電池などの直流発電機が発生する電力によって蓄電され、外部負荷へ放電することを目的として、コンデンサを用いた蓄放電装置が知られている。このような蓄放電装置を用いることにより、必要に応じて外部負荷へ電気を供給することができる。

従来、蓄電時には複数のコンデンサを並列に接続し、放電時には複数のコンデンサを直列に接続する蓄放電装置が提案されている（特許文献１参照）。このような蓄放電装置によれば、複数のコンデンサそれぞれへの均等な蓄電と、複数のコンデンサそれぞれからの均等な放電とを行うことができる。
特開平１０−２８５７９７号公報

ここで、コンデンサ（静電容量Ｃ、初期電圧Ｖ_０）から外部負荷（抵抗Ｒ）へ放電する場合、コンデンサの電圧Ｖと時間ｔとの間には、Ｖ＝Ｖ_０×ｅｘｐ（−ｔ／ＲＣ）の関係が成立する。従って、時定数ＲＣを大きくすることによって、コンデンサの電圧Ｖが外部負荷の動作電圧より低くなるまでの時間を長くすることができる。すなわち、静電容量Ｃを大きくすることによって、外部負荷に電気を長時間放出することができる。

しかしながら、特許文献１に記載の蓄放電装置によって外部負荷へ電気を放出できる時間を長くするには、静電容量の大きな複数のコンデンサを用いる必要がある。そのため、蓄放電装置の製造コストが増大するという問題があった。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、製造コストの増大を抑えながら、外部負荷へ電気を放出できる時間を長くすることができる蓄放電装置を提供することを目的とする。

本発明の一の特徴に係る蓄放電装置は、所定の静電容量をそれぞれ有する複数の第１コンデンサと、複数の第１コンデンサそれぞれが有する所定の静電容量の逆数の総和の逆数より大きな静電容量を有する第２コンデンサと、複数の第１コンデンサどうしの接続を並列又は直列に交互に切替える切替え回路とを備え、複数の第１コンデンサは、切替え回路によって並列に接続された場合、直流発電機と並列に接続され、切替え回路によって直列に接続された場合、第２コンデンサと並列に接続され、第２コンデンサは、複数の第１コンデンサが複数回接続されることによって蓄えられた電気を外部負荷へ放出することを要旨とする。

このように、蓄放電装置は、第２コンデンサから外部負荷へ電気を供給する。第２コンデンサは、複数の第１コンデンサそれぞれが有する静電容量の逆数の総和より大きな静電容量を有する。第２コンデンサは、複数の第１コンデンサが発生する電力によって複数回蓄電される。そのため、直列に接続された複数の第１コンデンサから外部負荷へ電気を放出する場合に比べて、電気を放出できる時間を長くすることができる。

本発明の一の特徴において、複数の第１コンデンサから第２コンデンサに向かって順方向の電流を流すダイオードを備え、切替え回路によって直列に接続された複数の第１コンデンサは、ダイオードを介して、第２コンデンサと接続されてもよい。

本発明の一の特徴において、切替え回路を制御する制御部を備え、制御部は、第２コンデンサの電圧に応じて、複数の第１コンデンサどうしの接続を並列又は直列に切り替えてもよい。

本発明の一の特徴において、所定の静電容量をそれぞれ有する複数の第３コンデンサと、複数の第３コンデンサどうしの接続を並列又は直列に交互に切替える他の切替え回路とをさらに備え、複数の第３コンデンサは、他の切替え回路によって並列に接続された場合、直流発電機と並列に接続され、他の切替え回路によって直列に接続された場合、第２コンデンサと並列に接続され、複数の第１コンデンサと複数の第３コンデンサとは、交互に第２コンデンサに接続され、第２コンデンサは、複数の第１コンデンサ及び複数の第３コンデンサが接続されることによって蓄えられた電気を外部負荷へ放出してもよい。

本発明によれば、製造コストの増大を抑えながら、外部負荷へ電気を放出できる時間を長くすることができる蓄放電装置を提供することができる。

次に、図面を用いて、本発明の実施形態について、模式的な図面を用いて説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る蓄放電装置について、（１）蓄放電システムの概略構成、（２）蓄放電装置の構成、（３）蓄放電装置の動作の順に説明する。

（１）蓄放電システムの概略構成
蓄放電システムの概略構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る蓄放電システム１の概略構成を示すブロック図である。

図１に示すように、蓄放電システム１は、直流発電機１０、インバーター装置２０、第１外部負荷３０、蓄放電装置４０及び第２外部負荷５０を備える。

直流発電機１０は、直流電力を発生する発電機である。直流発電機１０としては、例えば、太陽電池発電機や燃料電池などを用いることができる。

インバーター装置２０は、直流発電機１０が発生する直流電力を交流電力に変換する。インバーター装置２０は、直流発電機１０が発生する直流電力によって第１外部負荷３０を動作させることができる場合には、交流電力を後述する第１外部負荷３０に供給する。一方、インバーター装置２０は、直流発電機１０が発生する直流電力によって第１外部負荷３０を動作させることができない場合には起動しない。

第１外部負荷３０は、インバーター装置２０から供給される交流電力によって動作する外部負荷である。第１外部負荷３０は、例えば、家庭機器、通信設備、或いは照明などの各種電気機器である。

蓄放電装置４０は、直流発電機１０が発生する電力によって蓄電され、後述する第２外部負荷５０へ放電する。具体的に、蓄放電装置４０は、直流発電機１０が発生する直流電力が第１外部負荷３０の消費電力に対して過大又は過小である場合に、直流電力による蓄電を行う。また、蓄放電装置４０は、第２外部負荷５０に対して直流電力を供給する。

第２外部負荷５０は、蓄放電装置４０から供給される直流電力によって動作する外部負荷である。第２外部負荷５０は、例えば、家庭機器、通信設備、或いは照明などの各種電気機器である。

（２）蓄放電装置の構成
次に、本実施形態に係る蓄放電装置４０の構成について、図２及び図４を参照しながら説明する。図２乃至図４は、蓄放電装置４０の内部回路を模式的に示す図である。

蓄放電装置４０は、図２及び図４に示すように、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎ（ｎは２以上の自然数）、第２コンデンサＣ_０、切替え回路４０ａ、スイッチング素子Ｓ_１〜Ｓ_５、ダイオードＤ、抵抗制御回路４０ｂ、制御部４１及びＣＰＵ４２を備える。

ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎそれぞれは、静電容量Ｃ_ａを有するコンデンサである。従って、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎそれぞれを並列に接続した場合、並列合成静電容量Ｃ_ａ´はｎ×Ｃ_ａである。また、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎそれぞれを直列に接続した場合、直列合成静電容量Ｃ_ａ’’は、Ｃ_ａ／ｎである。

第２コンデンサＣ_０は、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎの直列合成静電容量Ｃ_ａ’’よりも大きな静電容量Ｃ_ｂを有する。すなわち、第２コンデンサＣ_０が有する静電容量Ｃ_ｂは、静電容量Ｃ_ａそれぞれの逆数の総和の逆数より大きい。従って、所定の電圧が印加された場合、第２コンデンサＣ_０は、直列接続されたｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎより大きな電荷を蓄えることができる。第２コンデンサＣ_０には、電圧計Ｖが接続される。

切替え回路４０ａは、スイッチング素子Ｓ_１１〜Ｓ_１３、Ｓ_２１〜Ｓ_２３、・・・、Ｓ_{（ｎ−１）１}〜Ｓ_{（ｎ−１）３}を備える。これらのスイッチング素子は、オンにすると導通し、オフにすると遮断される。このようなオン／オフ動作は、後述する制御部４１によって制御される。なお、オン／オフ動作とは、スイッチング素子がオンとオフとを交互に繰り返す動作である。

スイッチング素子Ｓ_１１〜Ｓ_１３それぞれの一端は第１コンデンサＣ１に接続され、他端は第１コンデンサＣ２に接続される。同様に、スイッチング素子Ｓ_{（ｎ−１）１}〜Ｓ_{（ｎ−１）３}それぞれの一端は第１コンデンサＣ_{（ｎ−１）}に接続され、他端は第１コンデンサＣ_ｎに接続される。

スイッチング素子Ｓ_１〜Ｓ_５は、オンにすると導通し、オフにすると遮断される。このようなオン／オフ動作は、後述する制御部４１によって制御される。

スイッチング素子Ｓ_１、Ｓ_２の一端は直流発電機１０の端子に接続され、他端は切替え回路４０ａに接続される。スイッチング素子Ｓ_３の一端は切替え回路４０ａに接続され、他端は後述するダイオードＤに接続される。スイッチング素子Ｓ_４の一端は切替え回路４０ａに接続され、他端は第２コンデンサＣ_０に接続される。スイッチング素子Ｓ_５の一端は第２コンデンサＣ_０に接続され、他端は後述する抵抗制御回路４０ｂに接続される。

ダイオードＤは、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎと第２コンデンサＣ_０との間に設けられる。ダイオードＤは、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎから第２コンデンサＣ_０に向かって順方向の電流を流す。ダイオードＤの一端は、スイッチング素子Ｓ_３に接続され、他端は第２コンデンサＣ_０に接続される。

抵抗制御回路４０ｂは、直列に接続された可変抵抗Ｒ_xと固定抵抗Ｒ_Lとを備える。固定抵抗Ｒ_Lは、第２外部負荷５０と並列に接続される。従って、可変抵抗Ｒ_Xの抵抗値を調整することにより、第２外部負荷５０の動作電圧を固定抵抗Ｒ_Lにかけることができる。

制御部４１は、電圧計Ｖによって計測される第２コンデンサＣ_０の電圧に応じて、切替え回路４０ａ及びスイッチング素子Ｓ_１〜Ｓ_５を制御する。

ＣＰＵ４２は、可変抵抗Ｒ_Xと固定抵抗Ｒ_Lとの電圧を測定する。ＣＰＵ４２は、可変抵抗Ｒ_Xの抵抗値を調整することにより、固定抵抗Ｒ_Lにかかる電圧を第２外部負荷５０の動作電圧に保つ。

（３）蓄放電装置の動作
次に、蓄放電装置４０の動作について、図２乃至図５を参照しながら説明する。図５は、蓄放電装置４０の動作を説明するためのフロー図である。

ステップＳ１において、切替え回路４０ａを切替えることにより、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎどうしを並列に接続する。具体的には、図２に示すように、切替え回路４０ａにおいて、スイッチング素子Ｓ_１２〜Ｓ_{（ｎ−１）２}以外のスイッチング素子をオンにする。この際、スイッチング素子Ｓ_１，Ｓ_２をオンにするとともに、スイッチング素子Ｓ_３，Ｓ_４をオフにする。

これにより、直流発電機１０が発生する電力によって、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎが蓄電される。

ステップＳ２において、切替え回路４０ａを切替えることにより、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎどうしを直列に接続する。具体的には、図３に示すように、切替え回路４０ａにおいて、スイッチング素子Ｓ_１２〜Ｓ_{（ｎ−１）２}以外のスイッチング素子をオフにする。この際、スイッチング素子Ｓ_１，Ｓ_２及びスイッチング素子Ｓ_５をオフにするとともに、スイッチング素子Ｓ_３，Ｓ_４をオンにする。

これにより、直列に接続されたｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎと第２コンデンサＣ_０との電圧が等しくなるまで、第２コンデンサＣ_０は蓄電される。

ステップＳ３において、制御部４１は、第２コンデンサＣ_０の電圧を電圧計Ｖによって計測し、第２コンデンサＣ_０が満充電されたか否かを判定する。例えば、直流発電機１０の電圧が２００（Ｖ）である場合、第２コンデンサＣ_０の電圧が、２００×ｎ（Ｖ）と略同等であれば、第２コンデンサＣ_０は満充電されたといえる。

ステップＳ３において、第２コンデンサＣ_０が満充電されていない場合には、ステップＳ１に戻る。ステップＳ３において、第２コンデンサＣ_０が満充電されている場合には、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４において、第２コンデンサＣ_０を第２外部負荷５０に接続する。具体的には、図４に示すように、スイッチング素子Ｓ_５をオンにするとともに、スイッチング素子Ｓ_３，Ｓ_４をオフにする。

これにより、第２コンデンサＣ_０から第２外部負荷５０へ放電される。この際、第２外部負荷５０にかかる電圧を第２外部負荷５０の動作電圧に保つ。

（作用及び効果）
本実施形態に係る蓄放電装置４０において、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎは、切替え回路４０ａによって並列に接続された場合、直流発電機１０と並列に接続され、切替え回路４０ａによって直列に接続された場合、第２コンデンサＣ_０と並列に接続される。第２コンデンサＣ_０は、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎが複数回接続されることによって蓄えられた電気を第２外部負荷５０に放出する。

このように、本実施形態に係る蓄放電装置４０は、第２コンデンサＣ_０から第２外部負荷５０へ電気を供給する。第２コンデンサＣ_０は、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎそれぞれが有する静電容量Ｃ_ａの逆数の総和（直列合成静電容量Ｃ_ａ’’）より大きな静電容量Ｃ_ｂを有する。第２コンデンサＣ_０は、直列に接続されたｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎが発生する電力によって複数回蓄電される。そのため、直列に接続されたｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎから第２外部負荷５０へ電気を放出する場合に比べて、電気を放出できる時間を長くすることができる。

ここで、本実施形態に係る効果を、コンデンサの電圧Ｖと放出時間ｔとの関係（Ｖ＝Ｖ_０×ｅｘｐ（−ｔ／ＲＣ））に基づいて確認する。なお、１０個の第１コンデンサそれぞれの静電容量Ｃ_ａを１０００（μＦ）、第２コンデンサＣ_０の静電容量Ｃ_ｂを１０００００（μＦ）、直流発電機１０の電圧を２００（Ｖ）、第２外部負荷５０の抵抗を１０００（Ω）とする。また、第２外部負荷５０の動作電圧を１２（Ｖ）として、放出時間Ｔを求める。

まず、直列に接続された１０個の第１コンデンサから第２外部負荷５０へ電気を放出する場合、１２＝２０００×ｅｘｐ（−Ｔ_１／１０００×１０００）が成立する。従って、放出時間Ｔ_１は、０．５秒である。一方、第２コンデンサから第２外部負荷５０へ電気を放出する場合には、１２＝２０００×ｅｘｐ（−Ｔ_２／１０００×１０００００）が成立する。そのため、放出時間Ｔ_２は、５１０秒である。

以上より、第２コンデンサＣ_０から第２外部負荷５０へ電気を放出することにより、放出時間Ｔを長くできることが判る。なお、図６は、電圧時間特性を示すグラフである。

また、本実施形態に係る蓄放電装置４０では、静電容量の大きな第２コンデンサＣ_０を一つ備えていればよいため、製造コストの増大を抑えることができる。

また、本実施形態に係る蓄放電装置４０は、複数の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎにおいて蓄えられた電力によって、第２コンデンサＣ_０に繰り返し蓄電することができる。そのため、直流発電機１０が発生する直流電力が微小である場合であっても、第２コンデンサＣ_０を充分に蓄電することができる。

また、本実施形態に係る蓄放電装置４０では、複数の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎと第２コンデンサＣ_０との間にダイオードＤが設けられている。従って、第２コンデンサＣ_０から複数の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎへの逆流を抑制することができる。

また、本実施形態に係る蓄放電装置４０は、第２コンデンサＣ_０の電圧に応じて、複数の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎの接続を切替える制御部４１を備える。従って、複数の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎへの蓄電、及び第２コンデンサＣ_０への蓄電をスムースに繰り返すことができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）蓄放電システムの概略構成、（２）蓄放電装置の構成、（３）蓄放電装置の動作の順に説明する。なお、以下の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。

（１）蓄放電システムの概略構成
図７及び図８は、本実施形態に係る蓄放電システム２の概略構成を示すブロック図である。図７及び図８に示すように、蓄放電システム２は、太陽電池モジュール１１０、発電電力検出装置１１５、蓄放電装置１４０及びスイッチング素子ＳＷ_１〜ＳＷ_５を備える。

太陽電池モジュール１１０は、受光により直流電力を発生する直流発電機である。

発電電力検出装置１１５は、太陽電池モジュール１１０における発電電力を検出する。発電電力検出装置１１５を用いて、発電電力を随時監視することにより、又は、最大電圧を監視することにより、太陽電池モジュール１１０における誘電分極現象の発生を検出できる。

ここで、誘電分極現象とは、微小電流が太陽電池モジュール１１０の表面にそって漏れることにより、太陽電池モジュール１１０の表面に電荷が蓄積される現象である。誘電分極現象が発生すると太陽電池モジュール１１０の性能が低下するため、太陽電池モジュール１１０に電圧を印加することによって誘電分極現象を解消することが好ましい。本実施形態では、蓄放電装置１４０を用いて太陽電池モジュール１１０に電圧を印加する。なお、太陽電池モジュール１１０への電圧の印加は、夜間など太陽電池モジュール１１０が発電しない時間帯に行うことが好ましい。

蓄放電装置１４０は、太陽電池モジュール１１０が発生する電力によって蓄電される。また、蓄放電装置１４０は、太陽電池モジュール１１０における誘電分極現象を解消する際、太陽電池モジュール１１０に電圧を印加する。

スイッチング素子ＳＷ_１、ＳＷ_２は、通常、図７に示すように、発電電力検出装置１１５に接続される。スイッチング素子ＳＷ_１は、誘電分極現象を解消する場合、図８に示すように、ＳＷ_２に接続される。この場合、スイッチング素子ＳＷ_２は、蓄放電装置１４０に接続される。

スイッチング素子ＳＷ_３、ＳＷ_４は、太陽電池モジュール１１０の発電電力が第１外部負荷３０の消費電力以上である場合には、通常、インバーター装置２０に接続される。一方、スイッチング素子ＳＷ_３、ＳＷ_４は、太陽電池モジュール１１０の発電電力が第１外部負荷３０の消費電力未満である場合には、蓄放電装置１４０に接続されてもよい。すなわち、蓄放電装置１４０は、太陽電池モジュール１１０が朝夕に発生する微小な電力によって蓄電することができる。なお、スイッチング素子ＳＷ_３、ＳＷ_４は、太陽電池モジュール１１０の発電電力が大きい日中であっても、蓄放電装置１４０に接続されてもよい。この場合には、蓄放電装置１４０に短時間で蓄電することができる。

スイッチング素子ＳＷ_５の一端は蓄放電装置１４０に接続され、他端は太陽電池モジュール１１０のフレームに接続される。スイッチング素子ＳＷ_５は、通常オフにされており、誘電分極現象を解消する際にオンにされる。

（２）蓄放電装置の構成
次に、本実施形態に係る蓄放電装置１４０の構成について、図９を参照しながら説明する。図９は、蓄放電装置１４０の内部回路を模式的に示す図である。

蓄放電装置１４０は、図９に示すように、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎ、ｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎ、第２コンデンサＣ_０、第１切替え回路４０ｃ、第２切替え回路４０ｄ、スイッチング素子Ｓ_１１〜Ｓ_２０、ダイオードＤ_１及びダイオードＤ_２を備える。

ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎ、及びｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎそれぞれは、上記第１実施形態に係るｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎと同様の構成を有する。また、第１切替え回路４０ｃ及び第２切替え回路４０ｄは、上記第１実施形態に係る切替え回路４０ａと同様の構成を有する。

スイッチング素子Ｓ_１１〜Ｓ_２０は、太陽電池モジュール１１０からｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎ、又は、ｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎへの蓄電と、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎ、又は、ｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎから第２コンデンサＣ_０への蓄電と、第２コンデンサＣ_０から太陽電池モジュール１１０への放電とに合わせて適宜切替えられる。

ダイオードＤ_１は、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎと第２コンデンサＣ_０との間に設けられる。ダイオードＤ１は、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎから第２コンデンサＣ_０に向かって順方向の電流を流す。

ダイオードＤ_２は、ｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎと第２コンデンサＣ_０との間に設けられる。ダイオードＤ_２は、ｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎから第２コンデンサＣ_０に向かって順方向の電流を流す。

（３）蓄放電装置の動作
次に、蓄放電装置１４０の動作について、図９及び図１０を参照しながら説明する。図１０は、蓄放電装置１４０の動作を説明するためのフロー図である。

ステップＳ１１において、太陽電池モジュール１１０と第２コンデンサＣ_０とを接続する。具体的には、図９に示すように、スイッチング素子ＳＷ_１１、ＳＷ_１２を同一配線に接続するとともに、スイッチング素子ＳＷ_１５、ＳＷ_１６を同一配線に接続する。これにより、太陽電池モジュール１１０の出力電圧まで第２コンデンサＣ_０が蓄電される。

ステップＳ１２において、第１切替え回路４０ｃを切替えることによって、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎどうしを並列に接続する。この際、スイッチング素子ＳＷ_１３，ＳＷ_１４をオンにするとともに、スイッチング素子ＳＷ_１２，ＳＷ_１６をダイオードＤ_２に接続する。

これにより、太陽電池モジュール１１０が発生する電力によって、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎが蓄電される。

ステップＳ１３において、第１切替え回路４０ｃを切替えることによって、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎどうしを直列に接続するとともに、第２切替え回路４０ｄを切替えることによって、ｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎどうしを並列に接続する。この際、スイッチング素子ＳＷ_１１、ＳＷ_１５をｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎに接続するとともに、スイッチング素子ＳＷ_１２，ＳＷ_１６をｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎに接続する。

これにより、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎが発生する電力によって、第２コンデンサＣ_０が蓄電されるとともにに、太陽電池モジュール１１０が発生する電力によって、ｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎそれぞれが蓄電される。

ステップＳ１４において、第１切替え回路４０ｃを切替えることによって、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎどうしを並列に接続するとともに、第２切替え回路４０ｄを切替えることによって、ｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎどうしを直列に接続する。この際、スイッチング素子ＳＷ_１１、ＳＷ_１５をｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎ側に接続するとともに、スイッチング素子ＳＷ_１２，ＳＷ_１６をｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎ側に接続する。

これにより、太陽電池モジュール１１０が発生する電力によって、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎそれぞれが蓄電されるとともに、ｎ個の第３コンデンサＣ１１〜Ｃ１ｎの電力によって、第２コンデンサＣ_０が蓄電される。

ステップＳ１５において、第２コンデンサＣ_０の電圧を計測し、第２コンデンサＣ_０が満充電されたか否かを判定する。第２コンデンサＣ_０が満充電されていない場合には、ステップＳ１３に戻る。第２コンデンサＣ_０が満充電されている場合には終了する。

太陽電池モジュール１１０の誘電分極現象を解消する場合には、スイッチング素子ＳＷ_１９及びＳＷ_２０をオンにすることにより、第２コンデンサＣ_０が発生する電力によって太陽電池モジュール１１０に電圧を印加する。

（作用及び効果）
本実施形態に係る蓄放電装置１４０は、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎと同様の構成を有するｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎを備え、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎとｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎとは、交互に第２コンデンサＣ_０に接続される。

このように、ｎ個の第１コンデンサＣ_１〜Ｃ_ｎとｎ個の第３コンデンサＣ_１１〜Ｃ_１ｎとが交互に発生する電力によって、第２コンデンサＣ_０は連続的に蓄電される。

そのため、太陽電池モジュール１１０が発生する電力によって、迅速に第２コンデンサＣ_０を蓄電することができる。従って、太陽電池モジュール１１０が微小な電力を発生する場合であっても、効率的に第２コンデンサＣ_０を蓄電することができる。また、太陽電池モジュール１１０が大きな電力を発生する場合には、短時間で第２コンデンサＣ_０を蓄電することができるため、第１外部負荷３０への電力供給が滞ることを抑制できる。

（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記実施形態では、第２コンデンサＣ_０を満充電させた後に、外部負荷へ電荷を放出することとしたが、第２コンデンサＣ_０は満充電されていなくてもよい。切替え回路によって直列に接続されたｎ個のコンデンサが蓄える電荷より多くの電荷が第２コンデンサＣ_０に蓄えられていれば、本実施形態に係る効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、図２又は図９に示す切替え回路（４０ａ、４０ｃ、４０ｄ）を用いてｎ個のコンデンサを並列又は直列に接続したが、切替え回路はこれに限らない。ｎ個のコンデンサを並列又は直列に接続することができれば、切替え回路は他の構成であってもよい。

また、上記実施形態では、第２コンデンサＣ_０として、大容量コンデンサを一つのみ用いたが、第２コンデンサは数個のコンデンサから構成されていてもよい。

また、上記第１実施形態では、抵抗制御回路４０ｂを用いたが、抵抗制御回路４０ｂの代わりにＤＣ／ＤＣコンバーターを用いてもよい。

また、上記第２実施形態では、蓄放電装置１４０の内部回路の一例を図９に示したが、蓄放電装置１４０の内部回路は他の構成であってもよい。例えば、図１１に示す構成を採用することにより、図９に示すスイッチング素子ＳＷ_１３，ＳＷ_１４，ＳＷ_１７，ＳＷ_１８を省略することができる。

本発明の第１実施形態に係る蓄放電システム１の概略構成を示すブロック図である。本発明の第１実施形態に係る蓄放電装置４０の内部回路を示す図である（その１）。本発明の第１実施形態に係る蓄放電装置４０の内部回路を示す図である（その２）。本発明の第１実施形態に係る蓄放電装置４０の内部回路を示す図である（その３）。本発明の第１実施形態に係る蓄放電装置４０の動作を説明するためのフロー図である。本発明の第１実施形態に係る第２コンデンサＣ_０の電圧時間特性を示すグラフである。本発明の第２実施形態に係る蓄放電システム２の概略構成を示すブロック図である（その１）。本発明の第２実施形態に係る蓄放電システム２の概略構成を示すブロック図である（その２）。本発明の第２実施形態に係る蓄放電装置４０の内部回路を示す図である。本発明の第２実施形態に係る蓄放電装置４０の動作を説明するためのフロー図である。本発明の第２実施形態に係る蓄放電装置４０の内部回路の一例を示す図である。

符号の説明

１、２…蓄放電システム
１０…直流発電機
２０…インバーター装置
３０…第１外部負荷
４０…蓄放電装置
４０ａ…切替え回路
４０ｂ…抵抗制御回路
４０ｃ…第１切替え回路
４０ｄ…第２切替え回路
４１…制御部
４２…ＣＰＵ
５０…第２外部負荷
１１０…太陽電池モジュール
１１５…発電電力検出装置
１４０…蓄放電装置
Ｄ…ダイオード
Ｄ１…第１ダイオード
Ｄ２…第２ダイオード
Ｒ_Ｌ…固定抵抗
Ｒ_Ｘ…可変抵抗
Ｓ、ＳＷ…スイッチング素子

Claims

直流発電機が発生する電力によって蓄電され、外部負荷へ放電する蓄放電装置であって、
所定の静電容量をそれぞれ有する複数の第１コンデンサと、
前記複数の第１コンデンサそれぞれが有する前記所定の静電容量の逆数の総和の逆数より大きな静電容量を有する第２コンデンサと、
前記複数の第１コンデンサどうしの接続を並列又は直列に交互に切替える切替え回路と
を備え、
前記複数の第１コンデンサは、
前記切替え回路によって並列に接続された場合、前記直流発電機と並列に接続され、
前記切替え回路によって直列に接続された場合、前記第２コンデンサと並列に接続され、
前記第２コンデンサは、前記複数の第１コンデンサが複数回接続されることによって蓄えられた電気を前記外部負荷へ放出する
ことを特徴とする蓄放電装置。
前記複数の第１コンデンサから前記第２コンデンサに向かって順方向の電流を流すダイオードを備え、
前記切替え回路によって直列に接続された前記複数の第１コンデンサは、ダイオードを介して、前記第２コンデンサと接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄放電装置。
前記切替え回路を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記第２コンデンサの電圧に応じて、前記複数の第１コンデンサどうしの接続を並列又は直列に切り替える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄放電装置。
前記所定の静電容量をそれぞれ有する複数の第３コンデンサと、
前記複数の第３コンデンサどうしの接続を並列又は直列に交互に切替える他の切替え回路と
をさらに備え、
前記複数の第３コンデンサは、
前記他の切替え回路によって並列に接続された場合、前記直流発電機と並列に接続され、
前記他の切替え回路によって直列に接続された場合、前記第２コンデンサと並列に接続され、
前記複数の第１コンデンサと前記複数の第３コンデンサとは、交互に前記第２コンデンサに接続され、
前記第２コンデンサは、前記複数の第１コンデンサ及び前記複数の第３コンデンサが接続されることによって蓄えられた電気を前記外部負荷へ放出する
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄放電装置。