JP6008668B2 - 電力変換装置及び蓄電システム並びに蓄電方法 - Google Patents

Description

本発明は、発電電源からの発電電力を蓄電部へ充電する電力変換装置及び蓄電システム並びに蓄電方法に関する。

発電電源（例えば、光発電などの自然エネルギーによる太陽電池等の発電電源）からの発電電力を電力変換して取り出す電力変換装置は、従来から知られており（例えば特許文献１参照）、特に取り出された電力を蓄電部（例えば蓄電池）へ充電する電力変換装置についても、従来から知られている（例えば特許文献２参照）。

かかる電力変換装置においては、発電電源からの発電電力を蓄電部へ効率よく充電することが重要な課題となっている。例えば、特許文献３には、充電効率の悪化を防止できる電力変換装置が提案されている。

図８は、特許文献３の電力変換装置Ａを説明するための回路図である。図８（ａ）は、特許文献３の蓄電システムＣ全体の回路構成を示しており、図８（ｂ）は、蓄電システムＣにおける電力変換装置Ａの制御部Ａ１及びＤＣＤＣコンバータ部Ａ２部分の回路構成を示している。

図８に示す特許文献３の電力変換装置Ａは、発電電源Ｂ１からの発電電力Ｅｇを蓄電部Ｂ２へ充電するものであり、制御部Ａ１と、スイッチング素子Ａ３及びショットキーダイオードＡ４（図８（ｂ）参照）を含むＤＣＤＣコンバータ部Ａ２と、ショットキーダイオードＡ５とを備えている。電力変換装置Ａは、発電電力Ｅｇをパルス状昇圧電力に変換して第１の整流手段として作用するショットキーダイオードＡ４（図８（ｂ）参照）で整流することで、第１の昇圧電力を発生させ、さらにパルス状昇圧電力を第２の整流手段として作用するショットキーダイオードＡ５（図８（ａ）参照）で整流して得られた第２の昇圧電力で動作を維持する構成とされている。

特開平９−１３５５７５号公報 特開２００４−１２０９５０号公報 特開２００７−１０４８１０号公報

しかしながら、特許文献３に記載の電力変換装置Ａでは、第１の昇圧電力をショットキーダイオードＡ５で整流して得られた第２の昇圧電力で動作を維持する構成とすることで、蓄電部Ｂ２が充電されない場合に、蓄電部Ｂ２に充電されているエネルギー量を消費することを防止しているが、ＤＣＤＣコンバータ部Ａ２の電力変換動作に必要な電力が発電電源Ｂ１側からしか供給できない回路構成となっているため、たとえ発電電源Ｂ１が蓄電部Ｂ２への蓄電可能な発電電力（ＤＣＤＣコンバータ部Ａ２の電力変換動作に必要な電力以上の発電電力）Ｅｇを発電していても、発電電圧ＶｇがＤＣＤＣコンバータ部Ａ２の電力変換動作に必要な制御部Ａ１への電圧に達していなければ、制御部Ａ１によりＤＣＤＣコンバータ部Ａ２を動作させることができず、従って、蓄電部Ｂ２への蓄電可能な発電電力Ｅｇを発電しているにも拘わらず、蓄電部Ｂ２への充電を行うことができず、発電電力Ｅｇが無駄となり、それだけ効率よく充電することができないといった不都合を招く。

そこで、本発明は、発電電源が蓄電部への蓄電可能な発電電力を発電している状態において、たとえ発電電圧がＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な制御部への電圧に達していなくても、制御部によりＤＣＤＣコンバータ部を動作させることができ、従って、蓄電部へ充電することができ、これにより、発電電力の無駄を低減させ、それだけ効率よく充電することができる電力変換装置及び蓄電システム並びに蓄電方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、次の電力変換装置及び蓄電システム並びに蓄電方法を提供する。

（１）電力変換装置
発電電源からの発電電力を蓄電部へ充電する電力変換装置であって、電力が入力される電力入力部を有する制御部と、入力側が前記発電電源に接続され、かつ、出力側が前記蓄電部に接続されて前記制御部によって作動制御されるＤＣＤＣコンバータ部と、前記制御部の前記電力入力部及び前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側の間に接続されて前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側から前記制御部の前記電力入力部への通電を許容する一方、前記制御部の前記電力入力部から前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側への通電を遮断する整流部と、前記制御部の前記電力入力部及び前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側の間に接続されて前記制御部によって作動制御される第１スイッチ部とを備え、前記蓄電部は、前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な前記制御部への第１制御電圧以上の蓄電電圧となる構成とされており、前記制御部は、前記発電電源の発電電圧が前記第１制御電圧よりも小さい第２制御電圧に達すると、自身が動作して前記第１スイッチ部をオン状態にして前記制御部の前記電力入力部と前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側とを導通させ、前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作を開始させることを特徴とする電力変換装置。

（２）蓄電システム
前記本発明に係る電力変換装置と、前記発電電源と、前記蓄電部とを備えることを特徴とする蓄電システム。

（３）蓄電方法
発電電源からの発電電力を蓄電部へ充電する蓄電方法であって、入力側が前記発電電源に接続され、かつ、出力側が前記蓄電部に接続されたＤＣＤＣコンバータ部を電力が入力される電力入力部を有する制御部によって作動制御し、前記制御部の前記電力入力部及び前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側の間に接続された整流部によって、前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側から前記制御部の前記電力入力部への通電を許容する一方、前記制御部の前記電力入力部から前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側への通電を遮断し、前記制御部の前記電力入力部及び前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側の間に接続された第１スイッチ部を前記制御部によって作動制御する電力変換装置において、前記発電電源の発電電圧が前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な前記制御部への第１制御電圧よりも小さい第２制御電圧に達すると、前記制御部を動作させて前記第１スイッチ部をオン状態にして前記制御部の前記電力入力部と前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側とを導通させ、前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作を開始させることで、前記第１制御電圧以上の前記蓄電電圧となっている前記蓄電部から前記蓄電電圧を前記制御部に供給することを特徴とする蓄電方法。

本発明によれば、前記電力入力部を有する前記制御部の前記電力入力部及び前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側（すなわち前記発電電源）の間に接続された前記整流部は、前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側（すなわち前記発電電源）から前記制御部の前記電力入力部への通電を許容し、前記制御部は、前記発電電圧が前記第１制御電圧よりも小さい前記第２制御電圧に達すると、自身が動作して前記第１スイッチ部を作動制御する。これにより、前記制御部は、入力側が前記発電電源に接続され、かつ、出力側が前記蓄電部に接続された前記ＤＣＤＣコンバータ部を作動制御するにあたり、前記制御部の前記電力入力部及び前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側（すなわち前記蓄電部）の間に接続された前記第１スイッチ部を作動制御することができ、ひいては、前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な前記制御部への前記第１制御電圧以上の前記蓄電電圧となっている前記蓄電部から前記蓄電電圧を前記制御部に供給することが可能となる。従って、前記発電電源が前記蓄電部への蓄電可能な（前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な電力以上の）前記発電電力を発電している状態において、たとえ前記発電電圧が前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な電圧に達していなくても、前記ＤＣＤＣコンバータ部を動作させることができ、従って、前記蓄電部へ充電することができるので、前記発電電力の無駄を低減させ、それだけ効率よく充電することが可能となる。しかも、前記整流部は、前記制御部の前記電力入力部から前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側（すなわち前記発電電源）への通電を遮断することで、前記制御部の前記電力入力部と前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側（すなわち前記発電電源）との間で前記ＤＣＤＣコンバータ部によって電力変換されない電流経路を遮断することができる。

さらに、前記制御部は、前記発電電圧が前記第２制御電圧に達すると、前記第１スイッチ部をオン状態にして前記制御部の前記電力入力部と前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側とを導通させ、前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作を開始させる。

このように、前記制御部は、前記発電電圧が前記第２制御電圧に達すると、前記第１スイッチ部をオン状態にして前記制御部の前記電力入力部と前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側（すなわち前記蓄電部）とを導通させ、前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作を開始させることで、前記蓄電部から前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な前記制御部への前記第１制御電圧を前記制御部に確実に供給することができ、それだけ安定して前記ＤＣＤＣコンバータ部を動作させることが可能となる。

ところで、前記発電電源の発電状態によっては、前記発電電力が前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な電力を下回ることがある。例えば、前記発電電源を太陽電池とする場合に、前記発電電源からの前記発電電力を前記蓄電部へ充電する際には、常に安定した光照射が得られないために、十分な前記発電電力が得られないことがある。このように、前記発電電力が前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な電力を下回ったまま前記ＤＣＤＣコンバータ部の動作を続けると、かえって前記蓄電部の蓄電電力、すなわち、前記蓄電部に充電されているエネルギー量（電力量）を消費してしまうという不都合がある。

そこで、本発明において、前記制御部は、前記ＤＣＤＣコンバータ部が動作しているときに前記発電電力が前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な電力を下回ったことを検出したときには、前記第１スイッチ部をオフ状態にする態様を例示できる。

この特定事項では、前記制御部は、前記ＤＣＤＣコンバータ部が動作しているときに前記発電電力が前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な電力を下回ったことを検出したときに前記第１スイッチ部をオフ状態にすることで、前記発電電力が前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な電力を下回っている場合での前記蓄電部の蓄電電力の消費を防止することが可能となる。

本発明において、前記ＤＣＤＣコンバータ部は、前記入力側の電圧を昇圧する構成とされた昇圧型ＤＣＤＣコンバータ部とされており、前記制御部は、前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも小さいことを検出したときには、前記発電電圧を昇圧する態様を例示できる。

この特定事項では、前記制御部は、前記発電電圧が前記蓄電電圧よりも小さいことを検出したときに前記昇圧型ＤＣＤＣコンバータ部により前記発電電圧を昇圧することで、前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも小さくても前記発電電源からの前記発電電力を前記蓄電部へ確実に充電することが可能となる。

本発明において、前記ＤＣＤＣコンバータ部は、前記入力側の電圧を昇圧及び降圧する構成とされた昇降圧型ＤＣＤＣコンバータ部とされており、前記制御部は、前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも小さいことを検出したときには、前記発電電圧を昇圧する一方、前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも大きいことを検出したときには、前記発電電圧を降圧する態様を例示できる。

この特定事項では、前記制御部は、前記発電電圧が前記蓄電電圧よりも小さいことを検出したときに前記昇降圧型ＤＣＤＣコンバータ部により前記発電電圧を昇圧することで、前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも小さくても前記発電電源からの前記発電電力を前記蓄電部へ確実に充電することができるだけでなく、前記制御部は、前記発電電圧が前記蓄電電圧よりも大きいことを検出したときに前記昇降圧型ＤＣＤＣコンバータ部により前記発電電圧を降圧することで、前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも大きくても前記発電電源からの前記発電電力を前記蓄電部へ確実に充電することが可能となる。

本発明において、前記整流部は、整流素子を備える態様を例示できる。

この特定事項では、簡単な構成でありながら、前記制御部の前記電力入力部と前記発電電源との間で前記ＤＣＤＣコンバータ部によって電力変換されない電流経路を遮断することができる。

ところで、前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも大きいと、前記発電電源から前記制御部の前記電力入力部を通じて前記蓄電部への前記ＤＣＤＣコンバータ部によって電力変換されない電流経路が発生し、電力変換効率が低下する。

そこで、本発明において、前記整流部は、前記整流素子と直列に接続されて前記制御部によって作動制御される一方、前記制御部が動作していないときにオン状態となる第２スイッチ部をさらに備える態様を例示できる。

この特定事項では、前記第２スイッチ部は前記制御部が動作していないときにオン状態となるので、前記制御部が動作していない場合でも、前記整流素子と前記制御部の前記電力入力部との間で通電させることができ、これにより、前記発電電源から前記制御部の前記電力入力部に前記第２制御電圧を供給して、前記制御部を動作させることができる。そして、たとえ前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも大きくなっても、前記第２スイッチ部により、前記発電電源から前記制御部の前記電力入力部を通じて前記蓄電部への前記ＤＣＤＣコンバータ部によって電力変換されない電流経路を遮断することができ、これにより、電力変換効率の低下を防止することが可能となる。

以上説明したように、本発明によると、前記発電電源が前記蓄電部への蓄電可能な発電電力を発電している状態において、たとえ前記発電電圧が前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な電圧に達していなくても、前記制御部により前記ＤＣＤＣコンバータ部を動作させることができ、従って、前記蓄電部へ充電することができ、これにより、前記発電電力の無駄を低減させ、それだけ効率よく充電することが可能となる。

電力変換装置を備えた蓄電システムの回路構成を概略的に示す回路図である。 第１実施形態の電力変換装置の詳細な回路構成を概略的に示す回路図である。 第１実施形態の電力変換装置における第１スイッチ部の詳細を示す回路図である。 ソーラーパネルの内部構造を模式的に示す概略平面図である。 第２実施形態の電力変換装置の詳細な回路構成を概略的に示す回路図である。 第２実施形態の電力変換装置の整流部における第２スイッチ部の詳細を示す回路図である。 第１実施形態及び第２実施形態におけるＤＣＤＣコンバータ部に対する制御例の処理の流れを示すフローチャートである。 特許文献３の電力変換装置を説明するための回路図であって、（ａ）は、特許文献３の蓄電システム全体の回路構成を示す図であり、（ｂ）は、蓄電システムにおける電力変換装置の制御部及びＤＣＤＣコンバータ部部分の回路構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１は、電力変換装置１００を備えた蓄電システム１の回路構成を概略的に示す回路図である。

図１に示す電力変換装置１００は、発電電源２００からの発電電力Ｅｇを蓄電部３００へ充電するものであり、制御部１１０と、ＤＣＤＣコンバータ部（具体的にはチョッパ回路）１２０と、整流部１３０と、第１スイッチ部１４０とを備えている。なお、発電電源２００は、直流を出力する発電電源であれば何れのものでもよく、例えば、太陽電池や、風力発電機と整流器とを組み合わせたものなどを挙げることができ、ここでは、太陽電池とされている。また、蓄電部３００は、充電を行うことにより電気を蓄えて電池として使用することができるものであれば何れのものでもよく、例えば、鉛等を使用した充電バッテリといった蓄電池や、キャパシタタイプのものなどを挙げることができ、ここでは、蓄電池とされている。発電電源２００は、複数の発電要素を含んでいてもよい。この場合には、複数の発電要素を直列及び／又は並列に接続することができる。また、蓄電部３００は、複数の蓄電要素を含んでいてもよい。この場合には、複数の蓄電要素を直列及び／又は並列に接続することができる。

制御部１１０は、電力入力部１１１を有し、電力入力部１１１から電力が入力される構成とされている。制御部１１０は、出力制御系が第１スイッチ制御信号ラインＳ１を介して第１スイッチ部１４０に接続されており、第１スイッチ部１４０を作動制御して第１スイッチ部１４０のオンオフ制御を行うようになっている。また、制御部１１０は、出力制御系がゲート駆動信号ラインＳ２を介してＤＣＤＣコンバータ部１２０に接続されており、ＤＣＤＣコンバータ部１２０を作動制御して入力側１２０ａの直流電力を出力側１２０ｂの直流電力に変換する電力変換制御を行うようになっている。

ＤＣＤＣコンバータ部１２０は、入力側１２０ａの一端子１２０ｃが電力ラインＬＮ１を介して発電電源２００の正極側に接続される一方、入力側１２０ａの他端子１２０ｄが電力ラインＬＮ２を介して発電電源２００の負極側（グランド）に接続されている。また、ＤＣＤＣコンバータ部１２０は、出力側１２０ｂの一端子１２０ｅが電力ラインＬＮ３を介して蓄電部３００の正極側に接続される一方、出力側１２０ｂの他端子１２０ｆが電力ラインＬＮ４を介して蓄電部３００の負極側（グランド）に接続されている。ＤＣＤＣコンバータ部１２０は、ゲート駆動信号ラインＳ２を介して制御部１１０からのゲート駆動信号によって作動制御されるようになっている。

整流部１３０は、制御部１１０の電力入力部１１１及びＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの一端子１２０ｃ（すなわち発電電源２００の正極側）の間に電力ラインＬＮ５，ＬＮ６を介して接続されている。整流部１３０は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの一端子１２０ｃ（すなわち発電電源２００の正極側）から制御部１１０の電力入力部１１１への通電を許容する一方、制御部１１０の電力入力部１１１からＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの一端子１２０ｃ（すなわち発電電源２００の正極側）への通電を遮断するようになっている。

第１スイッチ部１４０は、制御部１１０の電力入力部１１１及びＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂの一端子１２０ｅ（すなわち蓄電部３００の正極側）の間に電力ラインＬＮ７，ＬＮ８を介して接続されている。第１スイッチ部１４０は、第１スイッチ制御信号ラインＳ１を介して制御部１１０からの第１スイッチ制御信号によって作動制御されるようになっている。なお、第１スイッチ部１４０は、制御部１１０が動作していないときにオフ状態となる構成とされていてもよいし、制御部１１０が動作していないときにオン状態となる構成とされていてもよい。

蓄電部３００は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な制御部１１０への予め定めた所定の第１制御電圧Ｖｃ１以上の蓄電電圧Ｖｃ（≧Ｖｃ１）となる構成とされている。

そして、制御部１１０は、発電電源２００の発電電圧Ｖｇが第１制御電圧Ｖｃ１よりも小さい予め定めた所定の第２制御電圧Ｖｃ２（＜Ｖｃ１）に達すると、自身が動作して第１スイッチ制御信号ラインＳ１を介して第１スイッチ制御信号を第１スイッチ部１４０に送信することにより、第１スイッチ部１４０を作動制御するようになっている。

［第１実施形態］
次に、図１に示す電力変換装置１００の第１実施形態の詳細な回路構成について図２及び図３を参照しながら以下に説明する。

第１実施形態の電力変換装置１００（１００Ａ）は、ここでは、発電電源２００の出力を、昇圧して蓄電部３００へ充電を行う昇圧型ＤＣＤＣコンバータを構成している。

図２は、第１実施形態の電力変換装置１００（１００Ａ）の詳細な回路構成を概略的に示す回路図である。

図２に示すように、制御部１１０は、制御用電力供給部１１２と、コントロール部１１３と、ゲート駆動部（具体的にはゲートドライバ）１１４とを備えている。

制御用電力供給部１１２は、整流部１３０或いは第１スイッチ部１４０からの電力が供給される制御用電力入力部１１２ａ（電力入力部１１１）と、コントロール部１１３に電力を供給する第１電力出力部１１２ｂと、ゲート駆動部１１４に電力を供給する第２電力出力部１１２ｃとを有している。

制御用電力供給部１１２は、第１電力出力部１１２ｂがコントロール部１１３のコントロール部用電力入力部１１３ａに接続されており、制御用電力入力部１１２ａからの電力をコントロール部１１３に供給するようになっている。また、制御用電力供給部１１２は、第２電力出力部１１２ｃがゲート駆動部１１４の第２ゲート駆動部用電力入力部１１４ｂに接続されており、制御用電力入力部１１２ａからの電力をゲート駆動部１１４に供給するようになっている。そして、制御用電力供給部１１２は、安定した制御電圧を生成する制御電圧生成部を構成しており、ここでは、レギュレータ等の定電圧回路を含んでいる。

コントロール部１１３は、マイクロコンピュータ等の処理装置（ＣＰＵ）を含み、制御用電力供給部１１２の第１電力出力部１１２ｂからの電力が供給されるコントロール部用電力入力部１１３ａと、第１スイッチ制御信号を出力する第１スイッチ制御信号出力部１１３ｂと、ゲート制御信号を出力するゲート制御信号出力部１１３ｃとを有している。

コントロール部１１３は、第１スイッチ制御信号出力部１１３ｂが第１スイッチ制御信号ラインＳ１の一端側に接続されており、他端側が第１スイッチ部１４０の第１スイッチ制御信号入力部１４０ａに接続された第１スイッチ制御信号ラインＳ１を介して第１スイッチ制御信号出力部１１３ｂからの第１スイッチ制御信号を第１スイッチ部１４０の第１スイッチ制御信号入力部１４０ａに送信するようになっている。

そして、コントロール部１１３は、制御用電力供給部１１２から、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な第１制御電圧Ｖｃ１よりも小さい第２制御電圧Ｖｃ２が供給されると（すなわち第２制御電圧Ｖｃ２が供給されるだけで）、動作するようになっている。これにより、コントロール部１１３は、第１スイッチ制御信号ラインＳ１を介して第１スイッチ制御信号出力部１１３ｂからの第１スイッチ制御信号を第１スイッチ部１４０の第１スイッチ制御信号入力部１４０ａに送信し、第１スイッチ部１４０を作動制御することで第１スイッチ部１４０のオンオフ制御を行うことができる。

また、コントロール部１１３は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０におけるスイッチング素子１２１の数量（ここでは２個）に応じた本数のゲート制御信号出力部１１３ｃ（ここでは２つのゲート制御信号出力部１１３ｃ１，１１３ｃ２）がゲート制御信号ラインＳ３（Ｓ３１，Ｓ３２）の一端側に接続されており、他端側がゲート駆動部１１４のゲート制御信号入力部１１４ｃ（ここでは２つのゲート制御信号入力部１１４ｃ１，１１４ｃ２）に接続されたゲート制御信号ラインＳ３（Ｓ３１，Ｓ３２）を介してゲート制御信号出力部１１３ｃ（１１３ｃ１，１１３ｃ２）からのゲート制御信号（具体的にはゲートＰＷＭ制御信号）をゲート駆動部１１４のゲート制御信号入力部１１４ｃ（１１４ｃ１，１１４ｃ２）に送信するようになっている。

そして、コントロール部１１３は、制御用電力供給部１１２から、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な第１制御電圧Ｖｃ１よりも小さい第２制御電圧Ｖｃ２が供給されると（すなわち第２制御電圧Ｖｃ２が供給されるだけで）、ゲート制御信号ラインＳ３（Ｓ３１，Ｓ３２）を介してゲート制御信号出力部１１３ｃ（１１３ｃ１，１１３ｃ２）からのゲート制御信号をゲート駆動部１１４のゲート制御信号入力部１１４ｃ（１１４ｃ１，１１４ｃ２）に送信することができるようになっている。

ゲート駆動部１１４は、整流部１３０或いは第１スイッチ部１４０からの電力が供給される第１ゲート駆動部用電力入力部１１４ａ（電力入力部１１１）と、制御用電力供給部１１２の第２電力出力部１１２ｃからの電力が供給される第２ゲート駆動部用電力入力部１１４ｂと、コントロール部１１３のゲート制御信号出力部１１３ｃ（１１３ｃ１，１１３ｃ２）からのゲート制御信号が供給されるゲート制御信号入力部１１４ｃ（１１４ｃ１，１１４ｃ２）と、ゲート駆動信号を出力するゲート駆動信号出力部１１４ｄ（ここでは２つのゲート駆動信号出力部１１４ｄ１，１１４ｄ２）とを有している。

ゲート駆動部１１４は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０のスイッチング素子１２１の数量（ここでは２個）に応じた本数のゲート駆動信号出力部１１４ｄ（１１４ｄ１，１１４ｄ２）がゲート駆動信号ラインＳ２（Ｓ２１，Ｓ２２）の一端側に接続されており、他端側がＤＣＤＣコンバータ部１２０のスイッチング素子１２１（１２１１，１２１２）のゲート（Ｇ）に接続されたゲート駆動信号ラインＳ２（Ｓ２１，Ｓ２２）を介してゲート駆動信号出力部１１４ｄ（１１４ｄ１，１１４ｄ２）からのゲート駆動信号をＤＣＤＣコンバータ部１２０のスイッチング素子１２１（１２１１，１２１２）のゲート（Ｇ）に送信するようになっている。

そして、ゲート駆動部１１４は、第１ゲート駆動部用電力入力部１１４ａ及び制御用電力入力部１１２ａ（電力入力部１１１）から、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な第１制御電圧Ｖｃ１が供給されることによって、ゲート駆動信号ラインＳ２（Ｓ２１，Ｓ２２）を介してゲート駆動信号出力部１１４ｄ（１１４ｄ１，１１４ｄ２）からのゲート駆動信号をＤＣＤＣコンバータ部１２０のスイッチング素子１２１（１２１１，１２１２）のゲート（Ｇ）に送信し、これによりＤＣＤＣコンバータ部１２０を作動制御してオンオフ制御することで電力変換制御を行うことができるようになっている。

本第１実施形態では、ＤＣＤＣコンバータ部１２０は、入力側１２０ａの電圧（発電電圧Ｖｇ）を出力側１２０ｂの電圧（蓄電電圧Ｖｃ）に昇圧して出力側１２０ｂに出力する昇圧型ＤＣＤＣコンバータ部（具体的には昇圧チョッパ回路）を構成している。ＤＣＤＣコンバータ部１２０は、発電電源２００の発電電圧Ｖｇ及び蓄電部３００の蓄電電圧Ｖｃをモニタ（検知）する検知手段をさらに備えている。制御部１１０は、この検知手段により、発電電源２００の発電電圧Ｖｇが蓄電部３００の蓄電電圧Ｖｃよりも小さいことを検出したときには、発電電圧Ｖｇを昇圧するようになっている。

詳しくは、コントロール部１１３は、ここでは、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの電流（例えば、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａに設けられた図示しない電流センサの出力電圧）、及び、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの電圧をモニタしており、必要に応じて、抵抗分割による電圧変換、ローパスフィルタによるノイズ除去、オペアンプによる増幅を行って、マイクロコンピュータにおけるＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）機能を使用するためのＡＤＣ端子へ入力することができる。こうすることで、発電電源２００の出力電流及び出力電圧をモニタすることができる。さらに必要に応じて、電源電圧（Ｖｃｃ）をＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂの電圧としてモニタすることができる。こうすることで、コントロール部１１３が蓄電部３００の過充電を監視し、過充電の発生を検出した場合には、ＤＣＤＣコンバータ部１２０でのコンバータ動作（電力変換動作）を停止させるといった措置を行うことが可能となる。

そして、コントロール部１１３は、マイクロコンピュータ内部の演算により、発電電源２００からモニタした出力電流と出力電圧とを掛け合わせた出力電力（ここではソーラー出力電力）が、最大となるように、ＰＷＭ制御信号を与えることで、いわゆるＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking：最大電力追随）制御を行うことができ、これにより、高効率な発電を行うことができる。

なお、本第１実施形態では、ＭＰＰＴ制御を行うために、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの電圧及び電流をモニタし、さらに必要に応じて電源電圧（Ｖｃｃ）をＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂの電圧としてモニタするが、例えば、電流センサをＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂに設けて、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力電流及び出力電圧をモニタしながら、ＤＣＤＣコンバータ部１２０からの出力電力が最大になるようにＭＰＰＴ制御を行ってもよい。この場合、発電電源２００の発電電力ＥｇからＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な電力や電力変換動作時のコンバータ損失（スイッチング損失）を差し引いた充電電力を最大とするように制御することができ、より高い電力変換効率で蓄電部３００への充電を行うことが可能となる。ここで、電流センサとしては、ホール素子を用いて出力電圧を出力するものや、電流センス抵抗による電圧低下を増幅して出力電圧を出力するものを例示できる。また、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの電圧モニタリングを省略してもよい。

本第１実施形態では、ＤＣＤＣコンバータ部１２０は、１又は複数（ここでは２つ）のスイッチング素子１２１（１２１１，１２１２）と、インダクタＬ１（具体的にはチョークコイル）とを備えている。

２つのスイッチング素子１２１１，１２１２は、半導体スイッチＳａ，ＳｂとダイオードＤａ，Ｄｂとからなっている。半導体スイッチＳａ，Ｓｂは、一方向にのみ電流をオンオフ制御可能な半導体デバイスとされている。ダイオードＤａ，Ｄｂは、半導体スイッチＳａ，Ｓｂが電流を流すことができる方向とは逆方向に電流を流せるように半導体スイッチＳａ，Ｓｂに並列に接続されている。

スイッチング素子１２１（１２１１，１２１２）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）等の半導体スイッチに対して電流を流すことができる方向を逆にしてダイオードを並列接続した半導体素子、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のように半導体の構造的に寄生ダイオード（ボディダイオード）が存在する半導体素子を例示できる。このことは、後述する第２実施形態のスイッチング素子１２１（１２１３，１２１４）についても同様である。

２つのスイッチング素子１２１１，１２１２のうち、片方のスイッチング素子１２１１は、ドレイン（Ｄ）が電力ラインＬＮ３に、かつ、ソース（Ｓ）がインダクタＬ１を介して電力ラインＬＮ１に接続されており、もう片方のスイッチング素子１２１２は、ドレイン（Ｄ）が片方のスイッチング素子１２１１のソース（Ｓ）に、かつ、ソース（Ｓ）が電力ラインＬＮ２，ＬＮ４（グランド）に接続されている。

ＤＣＤＣコンバータ部１２０は、必要に応じて、入力側１２０ａで電力ラインＬＮ１と電力ラインＬＮ２との間にスイッチング素子１２１２に対して並列に接続された第１キャパシタＣ１（具体的には平滑化用コンデンサ）と、出力側１２０ｂで電力ラインＬＮ３と電力ラインＬＮ４との間にスイッチング素子１２１２に対して並列に接続された第２キャパシタＣ２（具体的には平滑化用コンデンサ）とをさらに備えていてもよい。

詳しくは、ＤＣＤＣコンバータ部１２０は、インダクタＬ１の一端が発電電源２００の正極側に接続され、インダクタＬ１の他端がスイッチング素子１２１１のドレイン（Ｄ）及びスイッチング素子１２１２のドレイン（Ｄ）に接続されている。必要に応じて、第１キャパシタＣ１の一端が発電電源２００の正極側に接続され、第１キャパシタＣ１の他端がグランドに接続（接地）される。また、スイッチング素子１２１２のソース（Ｓ）がグランドに接続（接地）され、スイッチング素子１２１１のドレイン（Ｄ）が蓄電部３００の正極側に接続されている。必要に応じて、第２キャパシタＣ２の一端が蓄電部３００の正極側に接続され、第２キャパシタＣ２の他端がグランドに接続（接地）される。なお、スイッチング素子１２１１に代えて、ソース（Ｓ）側をアノード側とし、ドレイン（Ｄ）側をカソード側としたダイオードを設けてもよいが、好ましくは、スイッチング素子１２１１により、スイッチング素子１２１２に対してスイッチング素子１２１１を相補的にオンさせる同期整流を行う。これにより、ダイオード損を抑制し、高効率な昇圧動作を行うことができる。

そして、スイッチング素子１２１１，１２１２は、ゲート駆動部１１４がコントロール部１１３よりゲート制御信号（具体的にはゲートＰＷＭ制御信号）を受け取ると、ゲート制御信号を受け取ったゲート駆動部１１４からゲート駆動信号がゲート（Ｇ）に送信されることによって、作動制御（具体的にはＰＷＭ制御）されるようになっている。

整流部１３０は、整流素子として作用するダイオード１３１を備えている。ダイオード１３１は、カソード側が電力ラインＬＮ５を介して制御用電力供給部１１２の制御用電力入力部１１２ａ及びゲート駆動部１１４の第１ゲート駆動部用電力入力部１１４ａに接続され、かつ、アノード側が電力ラインＬＮ６を介してＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの一端子１２０ｃ（すなわち発電電源２００の正極側）に接続されている。

第１スイッチ部１４０は、一端側が電力ラインＬＮ７を介して制御用電力供給部１１２の制御用電力入力部１１２ａ及びゲート駆動部１１４の第１ゲート駆動部用電力入力部１１４ａに接続され、かつ、他端側が電力ラインＬＮ８を介してＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂの一端子１２０ｅ（すなわち蓄電部３００の正極側）に接続されている。

第１スイッチ部１４０は、第１スイッチ制御信号入力部１４０ａに入力された第１スイッチ制御信号によりオンオフ制御できるものであれば、何れのものでもよく、ここでは、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂの電圧印加時に、コントロール部１１３からの第１スイッチ制御信号が「Ｈｉｇｈ」のときにオンし、「Ｌｏｗ」のときにオフするように構成されており、ＰＭＯＳ（Positive channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタＳＷ１（図３参照）と、ＮＭＯＳ（Negative channel Metal Oxide Semiconductor）トランジスタＳＷ２（図３参照）とを組み合わせたものとされている。

図３は、第１実施形態の電力変換装置１００（１００Ａ）における第１スイッチ部１４０の詳細を示す回路図である。

図３に示すように、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ１は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂ（図２参照）をソース（Ｓ）側とし、制御用電力供給部１１２の制御用電力入力部１１２ａ（図２参照）をドレイン（Ｄ）側とするスイッチング素子とされている。

ＮＭＯＳトランジスタＳＷ２は、ドレイン（Ｄ）が抵抗器Ｒ１を介してＰＭＯＳトランジスタＳＷ１のゲート（Ｇ）に接続され、ソース（Ｓ）がグランドに接続（接地）され、第１スイッチ制御信号入力部１４０ａに接続されたゲート（Ｇ）が第１スイッチ制御信号ラインＳ１を介してコントロール部１１３（図２参照）の第１スイッチ制御信号出力部１１３ｂに接続されている。こうすることで、第１スイッチ部１４０は、コントロール部１１３の第１スイッチ制御信号出力部１１３ｂからの第１スイッチ制御信号がＮＭＯＳトランジスタＳＷ２のゲート（Ｇ）に送信されてＮＭＯＳトランジスタＳＷ２がオンオフ制御されることにより、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ１がオンオフ制御される一方、制御部１１０が動作していないときにオフ状態となるようになっている。具体的には、第１スイッチ部１４０は、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ２に対して第１スイッチ制御信号として「Ｈｉｇｈ」が与えられてＰＭＯＳトランジスタＳＷ１のゲート閾値を超えると、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ１が導通し、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ２に対して第１スイッチ制御信号として「Ｌｏｗ」が与えられると、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ１の導通が遮断される。

なお、ゲート電位が不定となることを防止するという観点、さらに言えば、コントロール部１１３の非起動時に、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ１及びＮＭＯＳトランジスタＳＷ２がオフとなるようにするという観点から、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ１及びＮＭＯＳトランジスタＳＷ２のゲート（Ｇ）とソース（Ｓ）との間にそれぞれ抵抗器Ｒ２，Ｒ３を接続することが好ましい。また、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ１及びＮＭＯＳトランジスタＳＷ２のソース（Ｓ）電位が急に変化したときに、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ１及びＮＭＯＳトランジスタＳＷ２が誤ってオンすることを防ぐという観点から、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ１及びＮＭＯＳトランジスタＳＷ２のゲート（Ｇ）とソース（Ｓ）との間にそれぞれコンデンサＣ３，Ｃ４（図３の破線参照）を接続してもよい。

ところで、図８に示すような、特許文献３に記載の電力変換装置Ａでは、ＤＣＤＣコンバータ部Ａ２の電力変換動作に必要な電力が発電電源Ｂ１側からしか供給できない回路構成となっているため、たとえ発電電源Ｂ１が蓄電部Ｂ２への蓄電可能な（ＤＣＤＣコンバータ部Ａ２の電力変換動作に必要な電力以上の発電電力）Ｅｇを発電していても、発電電圧ＶｇがＤＣＤＣコンバータ部Ａ２の電力変換動作に必要な制御部Ａ１への電圧に達していなければ、制御部Ａ１によりＤＣＤＣコンバータ部Ａ２を動作させることができず、従って、蓄電部Ｂ２への蓄電可能な発電電力Ｅｇを発電しているにも拘わらず、蓄電部Ｂ２への充電を行うことができず、発電電力Ｅｇが無駄となり、それだけ効率よく充電することができないといった不都合を招く。

この点、本第１実施形態の蓄電システム１（１Ａ）では、制御部１１０に付与する第１制御電圧Ｖｃ１及び第２制御電圧Ｖｃ２を生成するにあたり、制御部１１０への電力の供給を、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａと出力側１２０ｂとの両方より行うようにしている。すなわち、レギュレータ等の定電圧回路を含む制御用電力供給部１１２への電力入力部１１１に対し、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａ（すなわち発電電源２００の正極側）より、電力ラインＬＮ５，ＬＮ６を介して整流部１３０を設けるとともに、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂ（すなわち蓄電部３００の正極側）より、電力ラインＬＮ７，ＬＮ８を介して第１スイッチ部１４０を設けている。具体的には、電力変換装置１００（１００Ａ）は、アノード側をＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側（入力ノード）１２０ａに、かつ、カソード側を制御部１１０の電力入力部１１１にしてダイオード１３１を接続するとともに、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側（出力ノード）１２０ｂと制御部１１０の電力入力部１１１との間に第１スイッチ部１４０を接続したものとされている。

そして、発電電源２００が発電を開始すると、発電電源２００からの発電電力Ｅｇが発電電源２００の正電極側から整流部１３０を通じて制御部１１０の電力入力部１１１（制御電力供給ノード）へ供給される。制御部１１０は、発電電源２００から制御部１１０の動作（起動）に必要な電力が供給された状態において、発電電圧ＶｇがＤＣＤＣコンバータ部１２０を駆動制御（すなわちＤＣＤＣコンバータ部１２０のゲート（Ｇ）を駆動）するには不十分な電圧（第１制御電圧Ｖｃ１よりも低い電圧）であっても、制御部１１０のみ動作（起動）させるに十分な第２制御電圧Ｖｃ２が供給されることで（具体的には、制御用電力供給部１１２よりコントロール部１１３に第２制御電圧Ｖｃ２が供給されることで）、制御部１１０が動作を開始することができる。これにより、制御部１１０は、発電電源２００が蓄電部３００への蓄電可能な（ＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な電力以上の）発電電力Ｅｇを発電している状態において、たとえ発電電圧ＶｇがＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な第１制御電圧Ｖｃ１に達していなくても、第１スイッチ部１４０がオンになるように第１スイッチ部１４０を作動制御してＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂ（すなわち蓄電部３００の正極側）と制御部１１０の電力入力部１１１とを導通させることで、第１制御電圧Ｖｃ１以上の蓄電電圧Ｖｃとなっている蓄電部３００からの蓄電電圧Ｖｃを制御部１１０に供給する。

具体的には、制御部１１０は、コントロール部１１３（具体的にはマイクロコンピュータ）の動作（起動）が可能な電力と第１制御電圧Ｖｃ１よりも小さい第２制御電圧Ｖｃ２とが供給された段階で、コントロール部１１３より第１スイッチ部１４０へ第１スイッチ制御信号としてオン「Ｈｉｇｈ」信号を送って第１スイッチ部１４０をオンさせることで、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂの蓄電部３００より制御部１１０の電力入力部１１１に、ゲート駆動部１１４へのゲート駆動等のコンバータ全動作を含む全制御系の動作に必要な第１制御電圧Ｖｃ１を供給する。

こうすることで、蓄電システム１（１Ａ）は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０を動作させることができ、従って、発電電源２００からの発電電力Ｅｇを蓄電部３００へ充電することができ、これにより、発電電力Ｅｇの無駄を低減させることができる。

これについて、自然エネルギーによる発電を行う発電電源２００として、ソーラーパネル（太陽電池モジュール）２１０を含む太陽電池を例にとって図４を参照しながらさらに説明する。

図４は、ソーラーパネル２１０の内部構造を模式的に示す概略平面図である。なお、図４において、符号Ｉは発電電流を示している。

ソーラーパネル２１０は、出力が安定せず、光の照射量、温度によっても出力電圧が変化するが、特に、受光面２１０ａの一部が影αになった時、出力電圧が大きく低下する恐れがある。

すなわち、ソーラーパネル２１０では、図４に示すように、それぞれが直列に接続された複数（この例では８個）のソーラーセル２１１ａ〜２１１ａからなる複数（この例では２列）のセル列２１１，２１１と、各セル列２１１，２１１の両端においてカソード側が正極側に、かつ、アノード側が負極側に接続されたバイパスダイオード２１２，２１２を設けた場合、受光面２１０ａの全面に光が当たっていると、全てのセル列（この例では２列分）のセル数（この例では１６個分のセル）の出力が得られるが、例えば、受光面２１０ａの左半分が落ち葉等で覆われたりするなどして影αにより光が遮られ、右半分だけが出力に寄与する（左半分はバイパスダイオード２１２によってバイパスされる）場合、半分のセル列（この例では１列分）のセル数（この例では８個分のセル）の出力しか得られない。その上、バイパスダイオード２１２による電圧降下の分だけ、電圧がさらに低下する。この場合において、右半分は日照を受け、発電を行っているので、発電電流は大きいが、出力に寄与するセル直列数が少ないためにソーラーパネル２１０の発電電圧は低いものとなっている。従来の蓄電システムでは、このように低い電圧で大電流の発電エネルギーを蓄電部へ高効率に充電することができなかった。

しかしながら、本第１実施形態の蓄電システム１（１Ａ）では、このように低い電圧の発電エネルギーであっても高効率に蓄電部３００への充電を行うことができる。

詳しくは、図４に示すように、半分のセル列（この例では１列分）のセル数（この例では８個分のセル）のみ出力している場合、各セルの出力を０．６Ｖ、バイパスダイオード２１２の１個に加え、制御部１１０の電力入力部１１１に入る経路でさらに整流部１３０におけるダイオード１３１（図２参照）を通過するため、バイパスダイオード２１２及びダイオード１３１の電圧降下を何れも０．５Ｖとすると、制御部１１０の電力入力部１１１に入る発電電圧Ｖｇは、［各セルの出力］×［セル数］−［電圧降下］×［ダイオード数］（この例では０．６Ｖ×８個−０．５Ｖ×２個＝３．８Ｖ）となる。

ここで、ＤＣＤＣコンバータ部１２０におけるスイッチング素子１２１（１２１１，１２１２）としてＩＲ（International Rectifier）社製のパワーＭＯＳＦＥＴ（IRF3205：ゲート閾値は最大４Ｖ）を使用する場合、ゲート駆動のための第１制御電圧Ｖｃ１としては不十分な電圧である。また、ゲートスイッチングを高速に行うために、ゲート駆動部１１４として例えば、アンペア級のゲート駆動電流機能を有するＩＲ社製ゲートドライバＩＲ２１１３を用いる場合、推奨供給電圧Ｖｃｃは１０Ｖ以上であり、これよりも著しく低い上記電圧ではゲート駆動動作できない。

しかし、汎用マイクロコンピュータを動作させる電圧としては、一般に、上記電圧は十分な値である。コントロール部１１３のマイクロコンピュータとして、例えば、マイクロチップ社製ｄｓＰＩＣ３３Ｆを用いる場合、動作電圧は３．３Ｖであり、あるいは例えばルネサス エレクトロニクス社製のＬ７８／Ｇ１４を用いる場合、動作電圧は１．６Ｖである。このようにＣＰＵが動作（起動）するための第２制御電圧Ｖｃ２としては十分な電圧であり、ＣＰＵを動作させることは可能である。

従って、日照開始により、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａ（すなわち発電電源２００の正極側）より制御部１１０の電力入力部１１１へコントロール部１１３（ＣＰＵ）の動作（起動）が可能な電力が供給された状態でコントロール部１１３（ＣＰＵ）が動作（起動）するための第２制御電圧Ｖｃ２が付与されたとき、第１スイッチ部１４０に第１スイッチ制御信号としてオン信号を送ることにより、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂ（すなわち蓄電部３００の正極側）から制御部１１０の電力入力部１１１へゲート駆動のために十分な電圧（第１制御電圧Ｖｃ１以上の電圧）が供給され、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の動作を開始することができる。

ところで、電力変換装置１００（１００Ａ）が降圧型ＤＣＤＣコンバータとされる場合には、電力変換動作中において、電圧は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂ（すなわち蓄電部３００の正極側）よりも制御部１１０の電力入力部１１１及びＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａ（すなわち発電電源２００の正極側）の方が高くなり、整流部１３０によりＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａから制御部１１０の電力入力部１１１へ導通され、さらに電力入力部１１１のノードから第１スイッチ部１４０のＰＭＯＳトランジスタＳＷ１の内蔵ダイオードを通じてＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂへ導通するので、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａから制御部１１０の電力入力部１１１を通じてＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂへ、この経路を通じてＤＣＤＣコンバータ部１２０で電力変換されない電流経路が発生し、そうすると、変換効率を低下させるといった不都合を招く。

この点、本第１実施形態では、電力変換装置１００（１００Ａ）は昇圧型ＤＣＤＣコンバータとされているため、発電電源２００の発電電力Ｅｇが低下し、例えば、ソーラーパネル２１０の一部が影α（図４参照）となって、発電電力Ｅｇがバイパスダイオード２１２経由で発電電圧Ｖｇが低下し、蓄電電圧Ｖｃよりも低下してしまった場合であっても、昇圧機能を有するため、発電電圧Ｖｇを昇圧して蓄電部３００へ充電することができる。そして、電力変換動作中において、電圧は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａ（すなわち発電電源２００の正極側）よりも制御部１１０の電力入力部１１１及びＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂ（すなわち蓄電部３００の正極側）の方が高くなり、整流部１３０によりＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａと制御部１１０の電力入力部１１１との導通は遮断されるので、この経路を通じてＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａからＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂへ電流が直接流れることはない。

また、発電状態（例えば日照が無くなる等）により、発電電源２００が発電を停止した場合にも、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な電力として、第１スイッチ部１４０のオン動作によるＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂ（すなわち蓄電部３００の正極側）から制御部１１０の電力入力部１１１への導通により蓄電部３００の電力を利用できるので、突然の発電停止の際にも、すぐに全制御系が停止してしまうことがない。すなわち、コントロール部１１３は、引き続き動作を行うことができるので、ＤＣＤＣコンバータ部１２０へゲート駆動信号として駆動停止信号を送ることで（具体的にはＤＣＤＣコンバータ部１２０のゲート（Ｇ）へゲートオフ信号を送ることで）、ＤＣＤＣコンバータ部（チョッパ回路）１２０の動作を確実に停止させることができ、しかも、既述したように、電圧や電流の監視により、電力変換動作系が支障なく停止したことを確認することができる。特に、同期整流による高効率昇圧を行う場合、同期整流トランジスタが確実にオフしない状態で動作停止すると、蓄電部３００から発電電源２００への大きな逆流電流が発生する可能性があるが、本第１実施形態では、突然の発電停止の際にも、すぐに全制御系が停止してしまうことがないので、ＤＣＤＣコンバータ部１２０へゲート駆動信号として駆動停止信号（具体的にはゲートオフ信号）を確実に送ることができ、電力変換装置１００（１００Ａ）として信頼性が高く高効率な昇圧型ＤＣＤＣコンバータを提供することが可能となる。

本第１実施形態において、ＤＣＤＣコンバータ部１２０に図示しない報知手段（例えば表示部）を設けるか、或いは、外部報知手段（例えば外部表示装置）を設けて外部報知手段との通信機能を持たせておいてもよい。こうすることで、発電中や発電停止処理中などに異常を検知した際、異常状態を使用者に報知（例えば表示）することができ、発電電源２００が発電していないか或いは発電していても報知手段や外部報知手段の動作（例えば表示動作）に必要な電力を下回った発電電力Ｅｇしか発電していないときでも、蓄電部３００の電力を利用して報知手段や外部報知手段の動作を続け、異常状態をユーザーに報知（例えば表示）することができる。

なお、制御部１１０は、発電電源２００が蓄電部３００への蓄電可能な（ＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な電力以上の）発電電力Ｅｇを発電している状態において、発電電圧ＶｇがＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な第１制御電圧Ｖｃ１に達していれば、第１スイッチ部１４０のオンオフに拘わらず、発電電源２００からの発電電力Ｅｇの蓄電部３００への充電が可能であることは言うまでもない。

［第２実施形態］
次に、図１に示す電力変換装置１００の第２実施形態の詳細な回路構成について図５及び図６を参照しながら以下に説明する。

図５は、第２実施形態の電力変換装置１００（１００Ｂ）の詳細な回路構成を概略的に示す回路図である。

図２に示す第１実施形態の電力変換装置１００（１００Ａ）は、昇圧型ＤＣＤＣコンバータを構成したが、図５に示す第２実施形態の電力変換装置１００（１００Ｂ）は、昇降圧型ＤＣＤＣコンバータを構成している。

図５に示す第２実施形態の電力変換装置１００（１００Ｂ）は、整流部１３０に第２スイッチ部１３２を設け、ＤＣＤＣコンバータ部１２０に２つのスイッチング素子１２１（１２１３，１２１４）を設け、コントロール部１１３及びゲート駆動部１１４のゲート駆動の制御構成を変更した以外は図２に示す第１実施形態の電力変換装置１００（１００Ａ）と同様の構成とされている。

第２実施形態の電力変換装置１００（１００Ｂ）において、第１実施形態の電力変換装置１００（１００Ａ）と同一箇所には同一符号を付し、ここでは、第１実施形態の電力変換装置１００（１００Ａ）とは異なる点を中心に説明する。

コントロール部１１３は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０におけるスイッチング素子１２１の数量（ここでは４個）に応じた本数のゲート制御信号出力部１１３ｃ（ここでは４つのゲート制御信号出力部１１３ｃ１，１１３ｃ２，１１３ｃ３，１１３ｃ４）がゲート制御信号ラインＳ３（Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４）の一端側に接続されており、他端側がゲート駆動部１１４のゲート制御信号入力部１１４ｃ（ここでは４つのゲート制御信号入力部１１４ｃ１，１１４ｃ２，１１４ｃ３，１１４ｃ４）に接続されたゲート制御信号ラインＳ３（Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４）を介してゲート制御信号出力部１１３ｃ（１１３ｃ１，１１３ｃ２，１１３ｃ３，１１３ｃ４）からのゲート制御信号（具体的にはゲートＰＷＭ制御信号）をゲート駆動部１１４のゲート制御信号入力部１１４ｃ（１１４ｃ１，１１４ｃ２，１１４ｃ３，１１４ｃ４）に送信するようになっている。

そして、コントロール部１１３は、制御用電力供給部１１２から、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な第１制御電圧Ｖｃ１よりも小さい第２制御電圧Ｖｃ２が供給されることによって、ゲート制御信号ラインＳ３（Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４）を介してゲート制御信号出力部１１３ｃ（１１３ｃ１，１１３ｃ２，１１３ｃ３，１１３ｃ４）からのゲート制御信号をゲート駆動部１１４のゲート制御信号入力部１１４ｃ（１１４ｃ１，１１４ｃ２，１１４ｃ３，１１４ｃ４）に送信することができるようになっている。

ゲート制御信号入力部１１４ｃは、２つのゲート制御信号入力部１１４ｃ１，１１４ｃ２に、もう２つのゲート制御信号入力部１１４ｃ３，１１４ｃ４を加えた４つのゲート制御信号入力部とされている。ゲート駆動信号出力部１１４ｄは、２つのゲート駆動信号出力部１１４ｄ１，１１４ｄ２に、もう２つのゲート駆動信号出力部１１４ｄ３，１１４ｄ４を加えた４つのゲート駆動信号出力部とされている。

ゲート駆動部１１４は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０のスイッチング素子１２１の数量（ここでは４個）に応じた本数のゲート駆動信号出力部１１４ｄ（１１４ｄ１，１１４ｄ２，１１４ｄ３，１１４ｄ４）がゲート駆動信号ラインＳ２（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４）の一端側に接続されており、他端側がＤＣＤＣコンバータ部１２０のスイッチング素子１２１（１２１１，１２１２，１２１３，１２１４）のゲート（Ｇ）に接続されたゲート駆動信号ラインＳ２（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４）を介してゲート駆動信号出力部１１４ｄ（１１４ｄ１，１１４ｄ２，１１４ｄ３，１１４ｄ４）からのゲート駆動信号をＤＣＤＣコンバータ部１２０のスイッチング素子１２１（１２１１，１２１２，１２１３，１２１４）のゲート（Ｇ）に送信するようになっている。

そして、ゲート駆動部１１４は、第１ゲート駆動部用電力入力部１１４ａ及び制御用電力入力部１１２ａ（電力入力部１１１）から、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な第１制御電圧Ｖｃ１が供給されることによって、ゲート駆動信号ラインＳ２（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４）を介してゲート駆動信号出力部１１４ｄ（１１４ｄ１，１１４ｄ２，１１４ｄ３，１４４ｄ４）からのゲート駆動信号をＤＣＤＣコンバータ部１２０のスイッチング素子１２１（１２１１，１２１２，１２１３，１２１４）のゲート（Ｇ）に送信し、これによりＤＣＤＣコンバータ部１２０を作動制御してオンオフ制御することで電力変換制御を行うことができるようになっている。

本第２実施形態では、ＤＣＤＣコンバータ部１２０は、入力側１２０ａの電圧（発電電圧Ｖｇ）を出力側１２０ｂの電圧（蓄電電圧Ｖｃ）に昇圧或いは降圧して出力側１２０ｂに出力する昇降圧型ＤＣＤＣコンバータ部（具体的には昇降圧チョッパ回路）を構成している。制御部１１０は、発電電源２００の及び蓄電部３００の蓄電電圧Ｖｃをモニタする検出手段により、発電電源２００の発電電圧Ｖｇが蓄電部３００の蓄電電圧Ｖｃよりも小さいことを検出したときには、発電電圧Ｖｇを昇圧する一方、発電電源２００の発電電圧Ｖｇが蓄電部３００の蓄電電圧Ｖｃよりも大きいことを検出したときには、発電電圧Ｖｇを降圧するようになっている。

本第２実施形態では、ＤＣＤＣコンバータ部１２０は、２つのスイッチング素子１２１１，１２１２に加えて、もう２つのスイッチング素子１２１３，１２１４を備えている。

もう２つのスイッチング素子１２１３，１２１４は、半導体スイッチＳｃ，ＳｄとダイオードＤｃ，Ｄｄとからなっている。半導体スイッチＳｃ，Ｓｄは、一方向にのみ電流をオンオフ制御可能な半導体デバイスとされている。ダイオードＤｃ，Ｄｄは、半導体スイッチＳｃ，Ｓｄが電流を流すことができる方向とは逆方向に電流を流せるように半導体スイッチＳｃ，Ｓｄに並列に接続されている。

もう２つのスイッチング素子１２１３，１２１４のうち、片方のスイッチング素子１２１３は、ドレイン（Ｄ）が電力ラインＬＮ１に、かつ、ソース（Ｓ）がインダクタＬ１の一端に接続されており、もう片方のスイッチング素子１２１４は、ドレイン（Ｄ）が片方のスイッチング素子１２１３のソース（Ｓ）及びインダクタＬ１の一端に、かつ、ソース（Ｓ）が電力ラインＬＮ２，ＬＮ４（グランド）に接続されている。

そして、スイッチング素子１２１１，１２１２，１２１３，１２１４は、ゲート駆動部１１４がコントロール部１１３よりゲート制御信号（具体的にはゲートＰＷＭ制御信号）を受け取ると、ゲート制御信号を受け取ったゲート駆動部１１４からゲート駆動信号がゲート（Ｇ）に送信されることによって、作動制御（具体的にはＰＷＭ制御）されるようになっている。

整流部１３０は、ダイオード１３１に加えて、第２スイッチ部１３２を備えている。制御部１１０は、出力制御系が第２スイッチ制御信号ラインＳ４を介して第２スイッチ部１３２に接続されており、第２スイッチ部１３２を作動制御して第２スイッチ部１３２のオンオフ制御を行うようになっている。

第２スイッチ部１３２は、制御部１１０の電力入力部１１１及びＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの一端子１２０ｃ（すなわち発電電源２００の正極側）の間にダイオード１３１に対して直列に接続されている。

詳しくは、第２スイッチ部１３２は、一端側が電力ラインＬＮ５を介して制御用電力供給部１１２の制御用電力入力部１１２ａ及びゲート駆動部１１４の第１ゲート駆動部用電力入力部１１４ａに接続され、かつ、他端側がダイオード１３１のカソード側に接続されている。

また、第２スイッチ部１３２は、第２スイッチ制御信号ラインＳ４を介して制御部１１０からの第２スイッチ制御信号によって作動制御される一方、制御部１１０が動作していないときにオン状態となる構成とされている。

詳しくは、コントロール部１１３は、第２スイッチ制御信号出力部１１３ｄが第２スイッチ制御信号ラインＳ４の一端側に接続されており、他端側が第２スイッチ部１３２の第２スイッチ制御信号入力部１３２ａに接続された第２スイッチ制御信号ラインＳ４を介して第２スイッチ制御信号出力部１１３ｄからの第２スイッチ制御信号を第２スイッチ部１３２の第２スイッチ制御信号入力部１３２ａに送信するようになっている。これにより、コントロール部１１３は、第２スイッチ制御信号ラインＳ４を介して第２スイッチ制御信号出力部１１３ｄからの第２スイッチ制御信号を第２スイッチ部１３２の第２スイッチ制御信号入力部１３２ａに送信し、第２スイッチ部１３２を作動制御することで第２スイッチ部１３２のオンオフ制御を行うことができる。

すなわち、図２に示す第１実施形態の電力変換装置１００（１００Ａ）では、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａと制御部１１０の電力入力部１１１とをダイオード１３１によって接続していたが、本第２実施形態の電力変換装置１００（１００Ｂ）では、ダイオード１３１のカソード側と制御部１１０の電力入力部１１１との間に、コントロール部１１３によって制御可能な第２スイッチ部１３２を接続している。

第２スイッチ部１３２は、第２スイッチ制御信号入力部１３２ａに入力された第２スイッチ制御信号によりオンオフ制御でき、コントロール部１１３が動作していないときにオン状態となるものであれば、何れのものでもよく、ここでは、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの電圧印加時に、コントロール部１１３からの第２スイッチ制御信号が「Ｌｏｗ」のときにオンし、「Ｈｉｇｈ」のときにオフするように構成されており、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ３（図６参照）と、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ２（図６参照）とを組み合わせたものとされている。

なお、本第２実施形態では、第２スイッチ部１３２は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａをアノード側とし、制御部１１０の電力入力部１１１側をカソードとするようなダイオード特性をもたない構成とされている。

図６は、第２実施形態の電力変換装置１００（１００Ｂ）の整流部１３０における第２スイッチ部１３２の詳細を示す回路図である。

図６に示すように、第２スイッチ部１３２は、図３に示す第１スイッチ部１４０においてＰＭＯＳトランジスタＳＷ１に代えてＮＭＯＳトランジスタＳＷ３を設けた構成とされている。

詳しくは、第２スイッチ部１３２は、第１スイッチ部１４０において、ＰＭＯＳトランジスタＳＷ１に代えて、ソース（Ｓ）側を制御部１１０の電力入力部１１１とし、かつ、ドレイン（Ｄ）側をＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａとしたＮＭＯＳトランジスタＳＷ３を接続し、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ３のドレイン（Ｄ）とゲート（Ｇ）との間に抵抗器Ｒ２を接続している。また、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ２は、第２スイッチ制御信号入力部１３２ａに接続されたゲート（Ｇ）が第２スイッチ制御信号ラインＳ４を介してコントロール部１１３（図５参照）の第２スイッチ制御信号出力部１１３ｄに接続されている。こうすることで、第２スイッチ部１３２は、コントロール部１１３の第２スイッチ制御信号出力部１１３ｄからの第２スイッチ制御信号がＮＭＯＳトランジスタＳＷ２のゲート（Ｇ）に送信されてＮＭＯＳトランジスタＳＷ２がオンオフ制御されることにより、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ３がオンオフ制御される一方、制御部１１０が動作していないときにオン状態となるようになっている。具体的には、第２スイッチ部１３２は、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ２に対して第２スイッチ制御信号として「Ｌｏｗ」が与えられてＮＭＯＳトランジスタＳＷ３のゲート閾値を超えると、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ３が導通し、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ２に対して第２スイッチ制御信号として「Ｈｉｇｈ」が与えられると、ＮＭＯＳトランジスタＳＷ３の導通が遮断される。

本第２実施形態の蓄電システム１（１Ｂ）では、発電電源２００が発電を開始したとき、発電電源２００からの発電電力Ｅｇが発電電源２００の正電極側から整流部１３０におけるダイオード１３１及びオン状態の第２スイッチ部１３２を通じて制御部１１０の電力入力部１１１（制御電力供給ノード）へ供給される。

なお、必要に応じ、ダイオード１３１及びＮＭＯＳトランジスタＳＷ３と直列に、電流制限用の抵抗器を接続してもよい。この抵抗器を設けることにより、発電電源２００の発電開始時に発電電源２００の発電電圧が蓄電部３００の電圧よりも高い場合にも、発電電源２００から第２スイッチ部１３２、第１スイッチ部１４０を通じて蓄電部３００へ大電流が発生することを抑制するので、第２スイッチ部１３２や第１スイッチ部１４０の素子の損傷を防ぐことができる。

制御部１１０は、コントロール部１１３（具体的にはマイクロコンピュータ）の動作（起動）が可能な電力と第１制御電圧Ｖｃ１よりも小さい第２制御電圧Ｖｃ２が供給された段階で、コントロール部１１３より第１スイッチ部１４０及び第２スイッチ部１３２へ第１スイッチ制御信号及び第２スイッチ制御信号として「Ｈｉｇｈ」信号をそれぞれ送って第１スイッチ部１４０をオンさせ、第２スイッチ部１３２をオフさせることで、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂの蓄電部３００より制御部１１０の電力入力部１１１に、ゲート駆動部１１４へのゲート駆動等のコンバータ全動作を含む全制御系の動作に必要な第１制御電圧Ｖｃ１を供給する。

こうすることで、ＤＣＤＣコンバータ部１２０を動作させることができ、従って、発電電源２００からの発電電力Ｅｇを蓄電部３００へ充電することができ、これにより、発電電力Ｅｇの無駄を低減させることができる。

また、コントロール部１１３は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの電圧（発電電源２００の発電電圧Ｖｇ）がＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂの電圧（蓄電部３００の蓄電電圧Ｖｃ）より低い時には昇圧動作を行う一方、高い時には降圧動作を行うように、ゲート制御信号をゲート駆動部１１４へ送り、ゲート駆動部１１４は、ゲート駆動信号をＤＣＤＣコンバータ部１２０に送って、ＤＣＤＣコンバータ部１２０を駆動し、ＤＣＤＣコンバータ部１２０を作動制御することができる。

そして、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａの電圧よりＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂの電圧が高い場合及び低い場合に拘わらず、整流部１３０におけるダイオード１３１及びオフ状態の第２スイッチ部１３２によりＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａとＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂとの間の導通が遮断されているため、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の入力側１２０ａ⇒制御部１１０の電力入力部１１１⇒ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂの経路で昇降圧されない電力がＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂへ流れることを防ぐことができ、これにより高効率な昇降圧動作を行うことができる。

しかも、発電電源２００として、例えば、全面に光を受けている時に蓄電電圧Ｖｃよりも高い発電電圧Ｖｇを出力するソーラーパネル２１０を使用することができ、同じ電力でも高電圧、小電流の方が寄生抵抗による発熱損失などが少なく、高効率な電力変換を行うことが可能となる。

その他の利点は、第１実施形態の蓄電システム１（１Ａ）の場合と同様であり、ここでは説明を省略する。

［ＤＣＤＣコンバータ部に対する制御例］
次に、第１実施形態及び第２実施形態におけるＤＣＤＣコンバータ部１２０に対する制御の一例について、図７を参照しながら以下に説明する。

第１実施形態及び第２実施形態において、制御部１１０は、発電電源２００の発電電圧Ｖｇ及び発電電流Ｉをモニタすることにより、ＤＣＤＣコンバータ部１２０が動作しているときに、発電電力ＥｇがＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な電力を下回ったことを検出したときには、第１スイッチ部１４０をオフ状態にするようになっている。

図７は、第１実施形態及び第２実施形態におけるＤＣＤＣコンバータ部１２０に対する制御例の処理の流れを示すフローチャートである。

図７に示すように、第１実施形態及び第２実施形態において、制御部１１０は、発電電源２００が発電を開始すると、コントロール部１１３の動作（起動）に必要な第２制御電圧Ｖｃ２が供給されてコントロール部１１３が起動し（ステップＳＴ１）、そして、第１スイッチ部１４０をオンさせることで（ステップＳＴ２）、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の動作（ここではＭＰＰＴ制御）を開始する（ステップＳＴ３）。

ここで、蓄電システム１（１Ａ，１Ｂ）においては、発電電源２００の発電状態により、例えば、ソーラーパネル２１０の部分的な影α（図４参照）などにより、発電電源２００の発電電力Ｅｇが低下するものの、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な電力（以下、コンバータ部駆動電力という。）以上の電力を発電していれば、発電電圧Ｖｇは低くても、発電電圧Ｖｇを昇圧することにより蓄電部３００への充電を行うことができるが、発電電力Ｅｇがさらに低下して、例えば、ソーラーパネル２１０への日照が弱いために発電電力Ｅｇが不十分な電力となって、コンバータ部駆動電力に達していない場合には、そのままＤＣＤＣコンバータ部１２０の駆動を続けると、かえって蓄電部３００の蓄電電力Ｅｃを消費してしまうことになる。

そこで、この例では、ステップＳＴ４以降の処理によってＤＣＤＣコンバータ部１２０を作動制御する。

すなわち、発電開始に伴い、第１スイッチ部１４０をオンさせてＤＣＤＣコンバータ部１２０の動作を開始した後（ステップＳＴ１〜ＳＴ３）、発電電力Ｅｇがコンバータ部駆動電力に達している否かをコントロール部１１３が判断し（ステップＳＴ４）、発電電力Ｅｇがコンバータ部駆動電力に達していると判断した場合には（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３に移行し、コントロール部１１３はＤＣＤＣコンバータ部１２０の動作を続ける。一方、発電電力Ｅｇがコンバータ部駆動電力に達していないと判断した場合には（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、ＤＣＤＣコンバータ部１２０のゲート駆動を停止させ（ステップＳＴ５）、第１スイッチ部１４０をオフする（ステップＳＴ６）。これにより、蓄電部３００の蓄電電力Ｅｃの消費を効果的に防止することができる。

そして、ステップＳＴ７では、発電電力Ｅｇがコントロール部１１３の動作（起動）に必要な電力（以下、制御部駆動電力という。）に達しているか否かを判断し、発電電力Ｅｇが制御部駆動電力に達していると判断した場合には（ステップＳＴ７：Ｙｅｓ）、予め定めた所定条件、例えば、発電電源２００の発電電圧Ｖｇを監視して、発電電圧Ｖｇが上昇した場合や、タイマ動作により予め定めた所定時間が経過した場合といった条件が満足しているか否かを判断する（ステップＳＴ８）。

ステップＳＴ８で所定条件が満足した場合には（ステップＳＴ８：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２に移行して第１スイッチ部１４０をオンし、ＤＣＤＣコンバータ部１２０を動作させ（ステップＳＴ３）、発電電力Ｅｇを確認して発電電力Ｅｇが十分（コンバータ部駆動電力以上の電力）であれば（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３に移行してＤＣＤＣコンバータ部１２０の動作を継続し、発電電力Ｅｇが不十分（コンバータ部駆動電力より小さい電力）であれば（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の動作を停止させ（ステップＳＴ５）、第１スイッチ部１４０をオフし（ステップＳＴ６）、これら一連の動作を繰り返す。

一方、ステップＳＴ８で所定条件が満足しなかった場合には（ステップＳＴ８：Ｎｏ）、ステップＳＴ７に移行する。

ステップＳＴ７において、発電電力Ｅｇが低下し、発電電力Ｅｇが制御部駆動電力にも満たなければ（ステップＳＴ７：Ｎｏ）、コントロール部１１３の動作が停止し（ステップＳＴ９）、電力変換装置１００（１００Ａ，１００Ｂ）の全機能が停止し（ステップＳＴ１０）、発電が終了する。

かかる構成を備えた第１実施形態及び第２実施形態の蓄電システム１（１Ａ，１Ｂ）によると、発電電源２００の発電電力Ｅｇが十分であるときに発電電源２００の発電電圧Ｖｇが低い場合でもＤＣＤＣコンバータ部１２０を起動させることで蓄電部３００へ充電を行うだけでなく、制御部１１０は、ＤＣＤＣコンバータ部１２０が動作しているときに発電電力ＥｇがＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な電力を下回ったことを検出したときに第１スイッチ部１４０をオフ状態にするので、発電電源２００が発電していないか或いは発電していてもＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な電力を下回った発電電力Ｅｇしか発電していないときに、蓄電部３００の蓄電電力Ｅｃの消費を抑えることができる。

すなわち、蓄電部３００の蓄電電力Ｅｃが消費されてしまうことを極力抑えつつ、発電電源２００の発電電力Ｅｇが十分であるときには、発電電源２００の発電電圧Ｖｇが低い場合であっても、蓄電部３００へ充電を行うことが可能となる。

詳しくは、蓄電システム１（１Ａ，１Ｂ）では、発電電源２００が発電を開始すると（例えば、日照が得られてソーラーパネル２１０が発電を開始すると）、発電電圧ＶｇがＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な第１制御電圧としては不十分なものであっても（例えば、ソーラーパネル２１０の一部が影αとなって低い発電電圧Ｖｇしか出力されていないが、制御部１１０のみ動作（起動）させるに十分な第２制御電圧Ｖｃ２が出力されている場合には）、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の駆動を開始することができ、蓄電部３００への蓄電を行うことができるだけでなく、発電停止後、異常なくＤＣＤＣコンバータ部１２０が停止したことをコントロール部１１３が確認した場合には、コントロール部１１３は第１スイッチ部１４０へ第１スイッチ制御信号としてオフ信号を送り、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂ（すなわち蓄電部３００の正極側）と制御部１１０の電力入力部１１１との導通を遮断することができる。これにより、発電電源２００が発電していないか或いは発電していてもＤＣＤＣコンバータ部１２０の電力変換動作に必要な電力を下回った発電電力Ｅｇしか発電していないときに（例えばソーラーパネル２１０が発電していないときに）、いわゆる待機電力の発生を実効的にゼロ（具体的にはＰＭＯＳトランジスタＳＷ１や同期整流ＭＯＳであるスイッチング素子１２１の漏れ電流といった極めて少ない損失）とすることができ、蓄電部３００の蓄電電力Ｅｃが消費されてしまうことを効果的に防止することが可能となる。

また、発電電源２００の発電電力Ｅｇがコントロール部１１３の起動のために十分な電力になっていれば、蓄電部３００の蓄電電力Ｅｃを使用することなく、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の状態監視を行う一方、発電電源２００の発電電力Ｅｇが低下し、たとえコントロール部１１３を起動させることができなくなって、コントロール部１１３をそのまま停止させたとしても、支障なく終了させることができる。つまり、コントロール部１１３を停止させるときには、ＤＣＤＣコンバータ部１２０は停止状態にあり、スイッチング素子１２１のゲート（Ｇ）は確実にオフされている。これにより、発電電源２００の発電電力Ｅｇの低下に伴うコントロール部１１３の停止に拘わらず、電力変換装置１００（１００Ａ，１００Ｂ）の動作を支障なく終了させることができる。

すなわち、発電電源２００の発電が突然停止したとても、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂから制御部１１０の電力入力部１１１への電力供給により、コントロール部１１３の制御系はＤＣＤＣコンバータ部１２０の状態監視を続けながら支障なくＤＣＤＣコンバータ部１２０の停止動作を行うことができる。しかも、他の機器に対して発電停止を伝えるなどして周辺機能を動作させることも可能である。しかる後、第１スイッチ部１４０へ第１スイッチ制御信号としてオフ信号を送れば、ＤＣＤＣコンバータ部１２０の出力側１２０ｂから制御部１１０の電力入力部１１１への導通は遮断されてコントロール部１１３の制御系を停止させることができる。これにより、蓄電部３００の蓄電電力Ｅｃの消費を効果的に防止することが可能となる。

１ 蓄電システム
１Ａ 蓄電システム
１Ｂ 蓄電システム
１００ 電力変換装置
１００Ａ 電力変換装置
１００Ｂ 電力変換装置
１１０ 制御部
１１１ 電力入力部
１１２ 制御用電力供給部
１１２ａ 制御用電力入力部
１１２ｂ 第１電力出力部
１１２ｃ 第２電力出力部
１１３ コントローラ部
１１３ａ コントロール部用電力入力部
１１３ｂ 第１スイッチ制御信号出力部
１１３ｃ ゲート制御信号出力部
１１３ｄ 第２スイッチ制御信号出力部
１１４ ゲート駆動部
１１４ａ 第１ゲート駆動部用電力入力部
１１４ｂ 第２ゲート駆動部用電力入力部
１１４ｃ ゲート制御信号入力部
１１４ｄ ゲート駆動信号出力部
１２０ ＤＣＤＣコンバータ部
１２０ａ 入力側
１２０ｂ 出力側
１２１ スイッチング素子
１３０ 整流部
１３１ ダイオード（整流素子の一例）
１３２ 第２スイッチ部
１３２ａ 第２スイッチ制御信号入力部
１４０ 第１スイッチ部
１４０ａ 第１スイッチ制御信号入力部
２００ 発電電源
２１０ ソーラーパネル
２１０ａ 受光面
２１１ セル列
２１１ａ ソーラーセル
２１２ バイパスダイオード
３００ 蓄電部
１２１１ スイッチング素子
１２１２ スイッチング素子
１２１３ スイッチング素子
１２１４ スイッチング素子
Ｅｃ 蓄電電力
Ｅｇ 発電電力
Ｉ 発電電流
ＳＷ１ ＰＭＯＳトランジスタ
ＳＷ２ ＮＭＯＳトランジスタ
ＳＷ３ ＮＭＯＳトランジスタ
Ｓａ 半導体スイッチ
Ｓｃ 半導体スイッチ
Ｖｃ 蓄電電圧
Ｖｃ１ 第１制御電圧
Ｖｃ２ 第２制御電圧
Ｖｇ 発電電圧
α 影

Claims (9)

1. 発電電源からの発電電力を蓄電部へ充電する電力変換装置であって、
   電力が入力される電力入力部を有する制御部と、
   入力側が前記発電電源に接続され、かつ、出力側が前記蓄電部に接続されて前記制御部によって作動制御されるＤＣＤＣコンバータ部と、
   前記制御部の前記電力入力部及び前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側の間に接続されて前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側から前記制御部の前記電力入力部への通電を許容する一方、前記制御部の前記電力入力部から前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側への通電を遮断する整流部と、
   前記制御部の前記電力入力部及び前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側の間に接続されて前記制御部によって作動制御される第１スイッチ部と
   を備え、
   前記蓄電部は、前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な前記制御部への第１制御電圧以上の蓄電電圧となる構成とされており、
   前記制御部は、前記発電電源の発電電圧が前記第１制御電圧よりも小さい第２制御電圧に達すると、自身が動作して前記第１スイッチ部をオン状態にして前記制御部の前記電力入力部と前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側とを導通させ、前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作を開始させる構成とされていることを特徴とする電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記第１スイッチ部のオン状態での前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作中において、前記制御部への入力電力は、前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側より供給されることを特徴とする電力変換装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置であって、
   前記制御部は、前記ＤＣＤＣコンバータ部が動作しているときに前記発電電力が前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な電力を下回ったことを検出したときには、前記第１スイッチ部をオフ状態にすることを特徴とする電力変換装置。
4. 請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の電力変換装置であって、
   前記ＤＣＤＣコンバータ部は、前記入力側の電圧を昇圧する構成とされた昇圧型ＤＣＤＣコンバータ部とされており、
   前記制御部は、前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも小さいことを検出したときには、前記発電電圧を昇圧することを特徴とする電力変換装置。
5. 請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の電力変換装置であって、
   前記ＤＣＤＣコンバータ部は、前記入力側の電圧を昇圧及び降圧する構成とされた昇降圧型ＤＣＤＣコンバータ部とされており、
   前記制御部は、前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも小さいことを検出したときには、前記発電電圧を昇圧する一方、前記発電電源の前記発電電圧が前記蓄電部の前記蓄電電圧よりも大きいことを検出したときには、前記発電電圧を降圧することを特徴とする電力変換装置。
6. 請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の電力変換装置であって、
   前記整流部は、整流素子を備えることを特徴とする電力変換装置。
7. 請求項６に記載の電力変換装置であって、
   前記整流部は、前記整流素子と直列に接続されて前記制御部によって作動制御される一方、前記制御部が動作していないときにオン状態となる第２スイッチ部をさらに備えることを特徴とする電力変換装置。
8. 請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の電力変換装置と、前記発電電源と、前記蓄電部とを備えることを特徴とする蓄電システム。
9. 発電電源からの発電電力を蓄電部へ充電する蓄電方法であって、
   入力側が前記発電電源に接続され、かつ、出力側が前記蓄電部に接続されたＤＣＤＣコンバータ部を電力が入力される電力入力部を有する制御部によって作動制御し、
   前記制御部の前記電力入力部及び前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側の間に接続された整流部によって、前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側から前記制御部の前記電力入力部への通電を許容する一方、前記制御部の前記電力入力部から前記ＤＣＤＣコンバータ部の入力側への通電を遮断し、
   前記制御部の前記電力入力部及び前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側の間に接続された第１スイッチ部を前記制御部によって作動制御する電力変換装置において、
   前記発電電源の発電電圧が前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作に必要な前記制御部への第１制御電圧よりも小さい第２制御電圧に達すると、前記制御部を動作させて前記第１スイッチ部をオン状態にして前記制御部の前記電力入力部と前記ＤＣＤＣコンバータ部の出力側とを導通させ、前記ＤＣＤＣコンバータ部の電力変換動作を開始させることで、前記第１制御電圧以上の蓄電電圧となっている前記蓄電部から前記蓄電電圧を前記制御部に供給することを特徴とする蓄電方法。

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