JP2011036081A - 充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】自然エネルギー発電装置の出力が変動し、さらに内蔵電池の残容量が少ない状態においても外部接続電池を効率よく速やかに充電する。
【解決手段】充電システムは、自然エネルギー発電装置２と、自然エネルギー発電装置２で充電される内蔵電池４及びこの内蔵電池４から外部接続電池３への充電を制御する制御部５を備える充電器１とからなる。充電システムは、自然エネルギー発電装置２で内蔵電池４を充電する内部電池充電状態と、内蔵電池４を放電して外部接続電池３を充電する外部電池充電状態とを切り換えて外部接続電池３を充電する。充電システムは、外部電池充電状態において、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧まで低下すると内部電池充電状態に切り換え、内部充電状態において、内蔵電池４の電圧が放電再開電圧まで上昇すると外部電池充電状態に切り換え、外部電池充電状態と内部電池充電状態を繰り返して、外部接続電池３を充電する。
【選択図】図２

Description

本発明は、たとえば太陽電池のように、出力が変動する自然エネルギーを電気に変換して内蔵電池を充電し、この内蔵電池で外部に接続される外部接続電池を充電する充電システムに関する。

太陽電池で電池を充電するソーラー充電器は開発されている。（特許文献１参照）
このソーラー充電器は、太陽電池で内蔵電池を充電し、充電された内蔵電池で外部接続電池を充電する。このソーラー充電器は、太陽電池の出力で内蔵電池を充電した後、充電された内蔵電池で外部接続電池を充電する。以上のソーラー充電器は、充電された内蔵電池で外部接続電池を満充電できるように、内蔵電池の満充電容量である定格容量を外部接続電池の定格容量よりも大きくしている。

特開２００８−１０４２４９号公報

以上のソーラー充電器は、太陽電池で内蔵電池を充電して、充電された内蔵電池で外部接続電池を充電するので、太陽電池の出力で内蔵電池を充電しながら、外部接続電池を充電できない。このため、内蔵電池が十分に充電されない状態で、外部接続電池を接続すると、内蔵電池で外部接続電池を充電できない。とくに、内蔵電池で外部接続電池を充電するソーラー充電器は、内蔵電池の過放電を防止するために、内蔵電池の残容量がなくなると、内蔵電池の放電を停止して、外部接続電池の充電を停止するようにしている。

ソーラー充電器は、太陽電池の出力で、内蔵電池と外部接続電池の両方を一緒に充電できる回路構成として、内蔵電池の残容量が小さい状態で、外部接続電池を充電できる。しかしながら、このことを実現するには、太陽電池に外部接続電池の充電電流よりも大きな出力のものを使用し、あるいは内蔵電池の充電電流を太陽電池の出力よりも小さくする必要がある。大出力の太陽電池は大きくてコストが高くなり、また、外部接続電池の充電電流を小さくすると充電時間が長くなって速やかに充電できなくなる。

さらに、太陽電池は、自然エネルギーを電気エネルギーに変換するので、常に定格出力が得られる状態では使用できない。たとえば、曇ったり雨になると、太陽電池の出力が低下し、また、変動して不安定となる。この状態になって、太陽電池の出力が外部接続電池を充電する電流よりも小さくなると、太陽電池の出力で外部接続電池と内蔵電池の両方を状態できなくなる。したがって、内蔵電池が放電されて内蔵電池で外部接続電池を充電する状態となる。この状態が続くと内蔵電池の残容量が次第に減少するので、過放電を防止するために、内蔵電池の放電が停止されて、外部接続電池が充電されない状態となる。この状態で内蔵電池は太陽電池に充電される。内蔵電池が満充電されると、内蔵電池の充電が停止されて、外部接続電池を充電できる状態となる。ただ、内蔵電池は、外部接続電池を満充電できるように定格容量を大きく設定しているので、太陽電池で内蔵電池が満充電されるまでに相当な時間がかかる。たとえば、太陽電池の出力で内蔵電池を満充電するのに３日を必要とするソーラー充電器にあっては、外部接続電池が充電できるまでに、３日も内蔵電池を充電する必要がある。

本発明は、以上の欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、太陽電池などの自然エネルギー発電装置の出力が変動し、さらに内蔵電池の残容量が少ない状態においても、太陽電池の出力で外部接続電池を効率よく速やかに充電できる充電システムを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の充電システムは、自然エネルギーを電気に変換する自然エネルギー発電装置２と、この自然エネルギー発電装置２に接続している充電器１とからなる。充電器１は、自然エネルギー発電装置２から入力される電力で充電される内蔵電池４と、この内蔵電池４でもって外部に接続される外部接続電池３の充電を制御する制御部５とを備えている。充電システムは、自然エネルギー発電装置２から入力される発電電力で充電器１の内蔵電池４を充電し、かつ内蔵電池４を放電して外部接続電池３を充電する。制御部５は、内蔵電池４から外部接続電池３に電力を供給して外部接続電池３を充電する外部電池充電状態と、外部電池充電状態を停止して自然エネルギー発電装置２から入力される電力で内蔵電池４を充電する内部電池充電状態とを切り換える切換部６と、外部電池充電状態を内部電池充電状態に切り換える内蔵電池４の放電停止電圧と、内部電池充電状態から外部電池充電状態に切り換える内蔵電池４の満充電電圧よりも低い電圧に設定してなる放電再開電圧とを記憶する記憶回路７と、内蔵電池４の電圧を検出する電圧検出回路８とを備えている。充電システムは、内蔵電池４が外部接続電池３に電力を供給する外部電池充電状態において、内蔵電池４の電圧が電圧検出回路８で検出され、検出された電圧が記憶回路７に記憶される放電停止電圧まで低下すると、切換部６が内蔵電池４の外部電池充電状態を内部電池充電状態に切り換え、内部電池充電状態に切り換えられて自然エネルギー発電装置２で内蔵電池４が充電される状態においては、内蔵電池４の電圧が電圧検出回路８で検出され、検出された電圧が記憶回路７に記憶される内蔵電池４の満充電電圧よりも低く設定してなる放電再開電圧まで上昇すると、切換部６が内蔵電池４の内部電池充電状態を外部電池充電状態に切り換え、外部電池充電状態と内部電池充電状態を繰り返して、外部接続電池３を充電する。

以上の充電システムは、太陽電池などの自然エネルギー発電装置の出力が変動し、さらに内蔵電池の残容量が少ない状態においても、太陽電池の出力で外部接続電池を効率よく速やかに充電できる特徴がある。それは、以上の充電システムが、太陽電池の出力で内蔵電池を満充電することなく、内蔵電池の充電と放電を繰り返しながら、内蔵電池と太陽電池の両方で外部接続電池を充電するからである。

図１は、自然エネルギー発電装置である太陽電池の出力が変動する状態で、外部接続電池が充電される状態を示すグラフである。この図において、曲線Ａは内蔵電池の電圧変化を示し、曲線Ｂは外部接続電池の充電電流を示し、曲線Ｃは太陽電池の出力電流を示し、曲線Ｄは外部接続電池の充電電圧を示し、曲線Ｅは太陽電池からの入力電圧を示している。太陽電池の出力が、曲線Ｃで示すように変動する状態において、外部接続電池は曲線Ｂで示すように所定の時間間隔で大きな電流（約１００〜５００ｍＡ程度の電流が利用できる）で充電される。内蔵電池は外部接続電池を充電するタイミングにおいては電圧が次第に低下する。内蔵電池の電圧が放電停止電圧（この図では３．３Ｖ）まで低下すると放電が停止される。内蔵電池の放電が停止される状態で、太陽電池の出力は内蔵電池を充電する。したがって、内蔵電池の電圧が満充電電圧よりも低く設定している放電再開電圧まで上昇すると、内蔵電池が外部接続電池を充電するように切り換えられる。内蔵電池は太陽電池よりも大きな電流を出力できるので、外部接続電池を大きな電流で速やかに充電する。外部接続電池を充電する内蔵電池は放電されて電圧が放電停止電圧まで低下すると、再び内蔵電池の放電が停止されて、内蔵電池が太陽電池で充電される。この工程が繰り返されて、外部接続電池が充電される。以上の充電システムは、太陽電池の出力を内蔵電池に蓄える内部電池充電状態と、内蔵電池に蓄えた電力を外部接続電池に出力する外部電池充電状態とを繰り返し、とくに、内蔵電池に蓄える電力を放電停止電圧と放電再開電圧とで最適値にコントロールしながら、太陽電池の出力を効率よく利用して、外部接続電池を速やかに充電する。

本発明の充電システムは、自然エネルギー発電装置２を太陽電池２０とすることができる。
以上の充電システムは、太陽電池の出力が変動しても、外部接続電池を効率よく速やかに充電できる。

本発明の充電システムは、内蔵電池４をリチウムイオン電池として、記憶回路７に記憶される放電停止電圧を３．０Ｖないし３．５Ｖ／セルに設定し、放電再開電圧を放電停止電圧よりも高く、かつ３．５Ｖ／セルないし３．９Ｖ／セルに設定することができる。
以上の充電システムは、内蔵電池のリチウムイオン電池に蓄える電力を最適にコントロールしながら、太陽電池などの自然エネルギー発電装置の出力でもって、外部接続電池を速やかに効率よく充電できる。

本発明の充電システムは、外部接続電池３を、携帯機器３０に内蔵してなる電池として、この携帯機器３０を充電器１に接続して外部接続電池３を充電することができる。
以上の充電システムは、携帯機器に内蔵する外部接続電池を効率よく速やかに充電できる。

本発明の充電システムは、制御部５が、手動で操作できる充電開始スイッチ１２を備えて、この充電開始スイッチ１２からの入力信号で、内蔵電池４を放電して外部接続電池３を充電する外部電池充電状態に制御して、外部接続電池３の充電を開始することができる。
以上の充電システムは、充電開始スイッチを押すことで、外部接続電池の充電を開始して効率よく充電できる。

本発明の一実施例にかかる充電システムが外部接続電池を充電する状態を示すグラフである。 本発明の一実施例にかかる充電システムのブロック図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための充電システムを例示するものであって、本発明は充電システムを以下のものに特定しない。

さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図２に示す充電システムは、自然エネルギーを電気に変換する自然エネルギー発電装置２と、この自然エネルギー発電装置２に接続している充電器１とを備える。充電器１は、自然エネルギー発電装置２に接続されて、自然エネルギー発電装置２から入力される電力で充電される内蔵電池４と、この内蔵電池４でもって外部に接続される外部接続電池３の充電を制御し、かつ自然エネルギー発電装置２から入力される発電電力による内蔵電池４の充電を制御する制御部５とを備える。以上の充電システムは、自然エネルギー発電装置２から入力される発電電力で充電器１の内蔵電池４を充電し、自然エネルギー発電装置２で充電される内蔵電池４を放電して、外部接続電池３を充電する。

図の充電システムは、自然エネルギー発電装置２を太陽電池２０とする。太陽電池２０は、その定格出力を、内蔵電池４を１日ないし５日で満充電できる大きさとする。太陽電池２０は、定格出力を大きくして、内蔵電池４を速やかに満充電できる。ただ、定格出力の大きい太陽電池は、コストが高くなる。また、定格出力の大きい太陽電池は、外形が大きくなるので、携帯式の充電システムにあっては、持ち運びに不便となる。このことから、太陽電池の定格出力は、コストと、携帯性とを考慮して、たとえば定格出力を１Ｗないし１０Ｗとするものが使用される。

ただし、本発明は自然エネルギー発電装置を太陽電池には特定せず、また太陽電池の出力も前述の範囲には特定しない。自然エネルギー発電装置には、自然エネルギーを電気エネルギーに変換する全てのもの、たとえば風力発電装置のように、自然環境によって出力が変動する全ての発電装置とすることができる。

内蔵電池４は、太陽電池２０で充電される電池であって、その定格容量を外部接続電池３の定格容量よりも大きくしている。たとえば、内蔵電池４の定格容量は、外部接続電池３の定格容量の１．５倍ないし３倍としている。この内蔵電池４は、満充電された状態で、太陽電池２０が発電しない状態においても、接続された外部接続電池３を満充電できる。ただし、内蔵電池は、その定格容量を外部接続電池の定格容量よりも小さくすることもできる。定格容量の小さい内蔵電池は、満充電された状態で外部接続電池を接続して、外部接続電池を内蔵電池のみで満充電できないが、太陽電池と内蔵電池の両方で外部接続電池を満充電することができる。

内蔵電池４はリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は小さくて定格容量を大きくできるので、携帯式の充電システムに使用して便利に持ち運びできる。また、リチウムイオン電池は、太陽電池２０から効率よく充電できる特徴もある。それは、小電流に対する充電効率を高くできるからである。ただし、内蔵電池は、リチウムイオン電池に特定しない。内蔵電池は、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池などの充電できる全ての電池を使用できる。

制御部５は、内蔵電池４から外部接続電池３に電力を供給する外部電池充電状態と、この外部電池充電状態を停止して自然エネルギー発電装置２から入力される電力で内蔵電池４を充電する内部電池充電状態とを切り換える切換部６と、外部電池充電状態を内部電池充電状態に切り換える内蔵電池４の放電停止電圧と、内部電池充電状態から外部電池充電状態に切り換える内蔵電池４の満充電電圧よりも低い電圧に設定してなる放電再開電圧とを記憶する記憶回路７と、内蔵電池４の電圧を検出する電圧検出回路８とを備える。

切換部６は、切換回路１０とこの切換回路１０でオンオフに制御されるスイッチング素子１１とを備えている。切換回路１０は、電圧検出回路８で検出される内蔵電池４の電圧を、記憶回路７に記憶している放電停止電圧と放電再開電圧に比較して、スイッチング素子１１を制御する。切換回路１０は、内蔵電池４を放電する状態においては、電圧検出回路８で検出される内蔵電池４の電圧を放電停止電圧に比較し、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧まで低下するとスイッチング素子１１をオフに切り換えて、内蔵電池４の放電を停止する。また、切換回路１０は、充電している内蔵電池４の電圧を電圧検出回路８で検出して、この検出電圧を放電再開電圧に比較する。内蔵電池４の電圧が放電再開電圧まで上昇すると、スイッチング素子１１をオンに切り換えて、内蔵電池４の放電を再開する。この状態で、内蔵電池４は外部接続電池３を充電する。切換部６は、内蔵電池４の電圧の変化から、内蔵電池４の外部電池充電状態と内部電池充電状態とを判別できる。

また、図２の制御部５は、ユーザーが手動で操作する充電開始スイッチ１２を設けている。この充電開始スイッチ１２は、充電器１のケース（図示せず）から操作できる押しボタンなどで、切換回路１０に接続している。切換部６は、充電開始スイッチ１２からの入力される充電開始信号で、スイッチング素子１１をオンに切り換えて、内蔵電池４で外部接続電池３を充電する外部電池充電状態に制御する。すなわち、充電開始スイッチ１２からの充電開始信号で、切換部６は、内蔵電池４による外部接続電池３の充電を開始する。制御部５は、充電開始信号を検出してスイッチング素子１１をオンに切り換えた後、あるいはスイッチング素子１１をオンに切り換える前に、内蔵電池４の電圧を電圧検出回路８で検出する。検出される内蔵電池４の電圧が、放電停止電圧よりも低いときは、オンのスイッチング素子１１をオフに切り換え、また、スイッチング素子１１をオンに切り換えることなく、太陽電池２０で内蔵電池４を充電する。充電開始スイッチ１２を備える充電システムは、充電開始スイッチ１２から入力される充電開始信号で、スイッチング素子１１をオン又はオフに制御して、外部電池充電状態または内部電池充電状態とする。制御部５は、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧よりも高い状態にあっては、充電開始信号でスイッチング素子１１をオンに切り換えて外部電池充電状態とする。その後、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧まで低下すると、スイッチング素子１１をオフに切り換えて内部電池充電状態とする。以上の充電システムは、充電開始スイッチ１２を押して外部接続電池３の充電を開始できるので、ユーザーが外部接続電池３の充電を開始するタイミングを特定できる。

ただし、本発明の充電システムは、制御部に必ずしも充電開始スイッチを設ける必要はない。切換部６が外部接続電池３の接続の有無を検出し、外部接続電池３が接続される状態で、内蔵電池４の電圧を検出して、内蔵電池４の外部電池充電状態と内部電池充電状態とを制御できるからである。外部接続電池３の接続状態は、スイッチング素子１１をオンに制御して、スイッチング素子１１に流れる電流を検出して判定できる。たとえば、スイッチング素子１１をオンに切り換えて、これに電流が流れると外部接続電池３が接続された状態と判定し、電流が流れない状態では、外部接続電池３が接続されない状態と判定する。この充電システムは、外部接続電池３の接続される状態で、内蔵電池４の電圧を放電停止電圧に比較し、放電停止電圧よりも高い状態では、切換部６のスイッチング素子１１をオンに切り換えて、外部電池充電状態として内蔵電池４で外部接続電池３を充電する。外部接続電池３を接続して、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧よりも低い状態では、スイッチング素子１１をオフとして、外部接続電池３の充電を停止して、内部電池充電状態とする。

記憶回路７は、放電停止電圧と放電再開電圧とを記憶している。放電停止電圧は、内蔵電池４を過放電させない電圧、すなわち内蔵電池４の残容量を０とする電圧以上の電圧に設定している。たとえば、内蔵電池４をリチウムイオン電池とする充電システムにあっては、図１に示すように、放電停止電圧を３．３Ｖに設定する。ただし、放電停止電圧は、リチウムイオン電池にあっては、例えば３．０Ｖないし３．５Ｖ／セルに設定することができる。放電停止電圧は、低すぎると内蔵電池４を過放電する傾向が強くなり、反対に高すぎると、内蔵電池４が放電された状態で外部接続電池３を接続するとき、外部接続電池３の充電が開始されるまでに、内蔵電池４の充電に時間がかかる欠点がある。したがって、放電停止電圧は、内蔵電池４を過放電することなく、太陽電池２０で外部接続電池３を速やかに充電できる最適な電圧に設定される。

また、放電再開電圧は、内蔵電池４の満充電電圧よりも低く、内蔵電池４をリチウムイオン電池とする充電システムにあっては、図１に示すように３．７Ｖに設定している。ただし、この放電再開電圧は、内蔵電池４をリチウムイオン電池とする充電システムにおいて、放電停止電圧よりも高い電圧であって、たとえば３．５Ｖ／セルないし３．９Ｖ／セルに設定することができる。放電停止電圧が低すぎると、太陽電池２０で内蔵電池４に充電できる容量が小さくなって、内蔵電池４で効率よく外部接続電池３を充電できなくなり、反対に放電停止電圧が高すぎると、内蔵電池４の充電に時間がかかって、内蔵電池４から外部接続電池３の充電への切り換える時間が長くなり、外部接続電池３を速やかに充電できなくなる。したがって、放電停止電圧は、内蔵電池４で外部接続電池３を効率よく充電しながら、太陽電池２０で外部接続電池３を速やかに充電できる最適な電圧に設定される。

電圧検出回路８は、内蔵電池４の電圧を検出し、検出電圧を切換回路１０に出力する。電圧検出回路８は、内蔵電池４の電圧を検出し、検出した電圧のアナログ信号をデジタル信号に変換して切換回路１０に出力する。

切換回路１０は、充電開始スイッチ１２から充電開始信号が入力されると、電圧検出回路８から入力される内蔵電池４の電圧信号を、記憶回路７に記憶している放電停止電圧に比較する。内蔵電池４の電圧が放電停止電圧よりも高いと、スイッチング素子１１をオンに切り換えて、内蔵電池４の放電を開始する。すなわち、内蔵電池４を放電して外部接続電池３の充電を開始する。この状態で、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧よりも低いと、切換回路１０はスイッチング素子１１をオフに制御する。この状態で内蔵電池４は太陽電池２０で充電され、外部接続電池３は充電されない状態となる。充電開始スイッチ１２を設けない充電システムは、切換回路１０が外部接続電池３の接続を検出すると、内蔵電池４の電圧を放電停止電圧に比較し、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧よりも高いとスイッチング素子１１をオンに制御し、放電停止電圧よりも低いとスイッチング素子１１をオフに制御する。

切換回路１０は、以下の動作を繰り返して外部接続電池３を充電する。
（１）外部電池充電状態
切換回路１０は、充電開始スイッチ１２から入力される充電開始信号を検出し、あるいは外部接続電池３の接続を検出して、スイッチング素子１１をオンに切り換えて、内蔵電池４で外部接続電池３を充電する外部電池充電状態とする。外部電池充電状態において、電圧検出回路８は、内蔵電池４の電圧を検出して切換回路１０に電圧信号を出力する。切換回路１０は、電圧検出回路８から入力される電圧信号を、記憶回路７に記憶している放電停止電圧に比較する。外部接続電池３を充電して放電される内蔵電池４の電圧は次第に低下する。太陽電池２０の定格出力が、外部接続電池３の充電電流よりも小さい充電システムにあっては、太陽電池２０が定格出力の状態においても、図１に示すように、外部電池充電状態において内蔵電池４の電圧は次第に低下する。また、太陽電池２０の定格出力が外部接続電池３の充電電流よりも大きい充電システムにおいても、太陽電池２０の出力が曇りや雨で低下して、外部接続電池３の充電電流よりも小さくなることがある。内蔵電池４の電圧が低下して、電圧検出回路８から入力される電圧信号が放電停止電圧まで低下すると、切換回路１０はスイッチング素子１１をオフに切り換えて、外部接続電池３の充電を停止して、太陽電池２０で内蔵電池４を充電する内部電池充電状態とする。

（２）内部電池充電状態
この状態は、内蔵電池４を放電することなく、太陽電池２０で内蔵電池４を充電する。充電される内蔵電池４は次第に電圧が上昇する。この状態においても、内蔵電池４の電圧は電圧検出回路８で検出される。切換回路１０は、電圧検出回路８で検出される内蔵電池４の電圧を放電再開電圧に比較し、放電再開電圧まで上昇すると、スイッチング素子１１をオンに切り換えて、内蔵電池４で外部接続電池３を充電する（１）の外部電池充電状態とする。

以上のように、切換回路１０は、スイッチング素子１１をオンオフに切り換えて、外部電池充電状態と内部電池充電状態とを交互に切り換えて、外部接続電池３を太陽電池２０の出力で充電する。

以上のように、太陽電池２０の出力が外部接続電池３の充電電流よりも小さい状態で、内部電池充電状態と外部電池充電状態を交互に切り換えて、外部接続電池３を充電する。ただ、太陽電池２０の出力が外部接続電池３の充電電流よりも大きい状態にあっては、内蔵電池４で外部接続電池３を充電する状態で、内蔵電池４の電圧は低下しない。したがって、この状態にあっては、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧よりも高い状態で外部接続電池３の充電が開始されると、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧まで低下することがない。このため、スイッチング素子１１がオンに保持されて、太陽電池２０で外部接続電池３が充電される。ただ、充電を開始したときに、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧よりも低い状態にあっては、スイッチング素子１１をオフに保持して内部電池充電状態とし、内蔵電池４の電圧が放電停止電圧、又は放電再開電圧まで上昇した後、スイッチング素子１１をオンに切り換えて、外部電池充電状態として外部接続電池３の充電を開始する。

外部接続電池３は、満充電されて充電が停止される。外部接続電池３の満充電を検出して充電を停止する充電停止回路（図示せず）は、充電システムの切換回路１０に設けられる。外部接続電池３を内蔵する携帯機器３０を充電システムに接続して、外部接続電池３を充電する充電システムにあっては、充電停止回路（図示せず）は携帯機器３０に内蔵される。切換回路１０に内蔵される充電停止回路は、外部接続電池３の満充電を検出すると、スイッチング素子１１をオフに切り換えて充電を停止する。携帯機器３０に内蔵される充電停止回路は、外部接続電池３が満充電されると内蔵しているスイッチング素子（図示せず）をオフに切り換えて、外部接続電池３の充電を停止させる。

図２の充電システムは、太陽電池２０の出力で内蔵電池４充電する充電回路１３を備えている。充電回路１３は、太陽電池２０と内蔵電池４との間に接続されて、太陽電池２０の出力で内蔵電池４を好ましい電圧と電流で充電する。内蔵電池４をリチウムイオン電池とする充電システムの充電回路１３は、定電圧・定電流回路を内蔵しており、この定電圧・定電流回路でもって、内蔵電池４のリチウムイオン電池を充電する。さらに、充電回路１３は、内蔵電池４の満充電を検出して充電を停止する回路も内蔵している。リチウムイオン電池の満充電を検出する回路は、定電圧・定電流回路で充電される充電電流が所定の電流よりも小さくなる状態で満充電と判定する。内蔵電池をニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池とする充電システムは、定電圧・定電流回路を設けることなく、太陽電池の出力で直接に内蔵電池を充電できる。したがって、この充電回路は、内蔵電池の満充電を検出する回路と、満充電を検出して内蔵電池の充電を停止する回路を内蔵している。

以上の充電システムは、太陽電池２０の出力で外部接続電池３を優先して充電する。外部接続電池３は、外部電池充電状態と内部電池充電状態とを交互に繰り返して満充電される。外部接続電池３が満充電された後は、外部接続電池３の充電を停止して太陽電池２０で内蔵電池４を充電する。内蔵電池４が満充電されると、内蔵電池４の充電も停止される。

ただし、充電システムは、外部接続電池３を接続することなく、太陽電池２０で内蔵電池４を満充電し、満充電された内蔵電池４で外部接続電池３を満充電することもできる。すなわち、外部電池充電状態のみで外部接続電池３が満充電される。また、太陽電池２０でもって、内蔵電池４が外部接続電池３を満充電できる容量よりも大きく充電される状態においても、内蔵電池４で外部接続電池３を満充電できる。この状態においても、外部接続電池３は外部電池充電状態のみで満充電される。

１…充電器
２…自然エネルギー発電装置
３…外部接続電池
４…内蔵電池
５…制御部
６…切換部
７…記憶回路
８…電圧検出回路
１０…切換回路
１１…スイッチング素子
１２…充電開始スイッチ
１３…充電回路
２０…太陽電池
３０…携帯機器

Claims (5)

1. 自然エネルギーを電気に変換する自然エネルギー発電装置(2)と、この自然エネルギー発電装置(2)に接続されて、自然エネルギー発電装置(2)から入力される電力で充電される内蔵電池(4)を備え、かつこの内蔵電池(4)でもって外部に接続される外部接続電池(3)の充電を制御する制御部(5)とを備える充電器(1)からなり、
   前記自然エネルギー発電装置(2)から入力される発電電力で前記充電器(1)の内蔵電池(4)が充電され、かつ前記内蔵電池(4)が放電されて前記外部接続電池(3)を充電するようにしてなる充電システムであって、
   前記制御部(5)が、前記内蔵電池(4)から外部接続電池(3)に電力を供給して外部接続電池(3)を充電するする外部電池充電状態と、外部電池充電状態を停止して自然エネルギー発電装置(2)から入力される電力で内蔵電池(4)を充電する内部電池充電状態とを切り換える切換部(6)と、外部電池充電状態を内部電池充電状態に切り換える内蔵電池(4)の放電停止電圧と、内部電池充電状態から外部電池充電状態に切り換える内蔵電池(4)の満充電電圧よりも低い電圧に設定してなる放電再開電圧とを記憶する記憶回路(7)と、前記内蔵電池(4)の電圧を検出する電圧検出回路(8)とを備えており、
   前記内蔵電池(4)が外部接続電池(3)に電力を供給する外部電池充電状態において、前記内蔵電池(4)の電圧が前記電圧検出回路(8)で検出され、検出された電圧が記憶回路(7)に記憶される放電停止電圧まで低下すると、前記切換部(6)が内蔵電池(4)の外部電池充電状態を内部電池充電状態に切り換え、内部電池充電状態に切り換えられて自然エネルギー発電装置(2)で内蔵電池(4)が充電される状態においては、前記内蔵電池(4)の電圧が前記電圧検出回路(8)で検出され、検出された電圧が記憶回路(7)に記憶される内蔵電池(4)の満充電電圧よりも低く設定してなる放電再開電圧まで上昇すると、前記切換部(6)が内蔵電池(4)の内部電池充電状態を外部電池充電状態に切り換え、外部電池充電状態と内部電池充電状態を繰り返して、外部接続電池(3)を充電するようにしてなる充電システム。
2. 前記自然エネルギー発電装置(2)が太陽電池(20)である請求項１に記載される充電システム。
3. 前記内蔵電池(4)がリチウムイオン電池で、前記記憶回路(7)に記憶される放電停止電圧が３．０Ｖないし３．５Ｖ／セルに設定され、放電再開電圧が放電停止電圧よりも高く、かつ３．５Ｖ／セルないし３．９Ｖ／セルに設定されてなる請求項１又は２に記載される充電システム。
4. 前記外部接続電池(3)が、携帯機器(30)に内蔵してなる電池で、前記携帯機器(30)が充電器(1)に接続されて外部接続電池(3)が充電されるようにしてなる請求項１ないし３のいずれかに記載される充電システム。
5. 前記制御部(5)が、手動で操作できる充電開始スイッチ(12)を備え、この充電開始スイッチ(12)からの入力信号で、前記内蔵電池(4)を放電して外部接続電池(3)を充電する外部電池充電状態に制御されて、前記外部接続電池(3)の充電が開始されるようにしてなる請求項１ないし４のいずれかに記載される充電システム。

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