JP2010273519A - 充放電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充放電を繰り返しても蓄電池の劣化を抑制すること。
【解決手段】複数の蓄電池は、低頻度にて充放電を行なう主蓄電池５および高頻度にて充放電を行なう副蓄電池６に分けられたうえで太陽電池１それぞれに並列接続される。設定値記憶部４ａは、主蓄電池５の充電特性に応じて予め設定された「第１電圧値（放電終止電圧）＜第２電圧値＜第３電圧値＜第４電圧値（満充電電圧）」と、副蓄電池６の充電特性に応じて予め設定された「第５電圧値（放電終止電圧）＜第６電圧値」とを記憶する。スイッチ制御部４ｃは、電圧取得部４ｂが取得した主蓄電池５および副蓄電池６の電池電圧と、設定値記憶部４ａが記憶する第１電圧値〜第６電圧値とに基づいてスイッチング素子７ａ〜スイッチング素子７ｄを制御することで、主蓄電池５および副蓄電池６における充放電を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、充放電制御方法に関する。

従来より、太陽電池と蓄電池とを組み合わせた太陽電池システムは、電源インフラの確保が困難な場所などに設置される負荷の電源として用いられている。例えば、太陽電池システムでは、昼間は、太陽電池によって発電された電力が負荷に供給されるとともに、余剰電力で蓄電池が充電され、夜間は、蓄電池からの放電で負荷に必要な電力が賄われる。

このような太陽電池システムの具体的な構成例について、図１５を用いて説明する。図１５は、従来技術を説明するための図である。

図１５に示すように、従来の太陽電池システムは、太陽電池と、コンバータと、蓄電池とから構成され、さらに太陽電池システムから供給される電力を用いて動作する負荷と接続される。

太陽電池は、太陽光により電力を発生する装置であり、コンバータは、太陽電池が発生した直流電力を蓄電池および負荷が受容できる電圧に変換する装置である。

このような構成からなる太陽電池システムにおいては、日照があることで太陽電池の発電電力が十分大きく、コンバータの出力電力が負荷の所要電力を超える場合、余剰分が組電池へ供給されることで、蓄電池にて充電が行なわれる。逆に、夜間や日照不足により太陽電池の発電電力では負荷への供給電力が不足する場合、蓄電池からの放電によって不足分の電力が補われる。これにより、太陽電池システムは、太陽光のない夜間だけでなく、天候が悪化した昼間においても、負荷に電力を供給することが可能となる。

また、太陽電池の発電電力を一旦、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）に蓄えたのちに蓄電池（ニッケル・水素蓄電池）へ所望の電圧・電流を供給することにより、蓄電池の過充電や充電不足を回避して効率よく充電することが可能となる独立型太陽光発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

さらに、太陽電池の発電電力を一旦、電気二重層コンデンサに蓄えたのちに複数の蓄電池（ニッケル・水素蓄電池）へ所望の電圧・電流を分配して供給することにより、個々の蓄電池を流れる電力を低減させ、システムを構成する蓄電池の小型化・低価格化を実現することが可能となる独立型太陽光発電システムも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−２５０６４６号公報 特開２００１−０６９６８８号公報

ところで、蓄電池は、充放電を繰り返すことにより劣化が起こるため、蓄電池の寿命を延ばすためには、できるだけ充放電を減らし、蓄電池を満充電状態に維持することが必要となる。

しかしながら、上記した従来の太陽電池システムでは、蓄電池に対して充電および放電が頻繁に繰り返され、繰り返し行なわれる充電および放電に応じて、蓄電池の残容量が変動することから、蓄電池の劣化が促進され、その結果、蓄電池の取替えが早期に必要となるという課題があった。

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、充放電を繰り返しても蓄電池の劣化を抑制することが可能となる充放電制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この方法は、太陽電池が発生した電力を用いて充電および放電を行なう複数の蓄電池と、前記太陽電池または前記複数の蓄電池から供給される電力を用いて動作する負荷とから構成される太陽電池システムにて、前記複数の蓄電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、前記複数の蓄電池が、低頻度にて充放電を行なう第一の系統および高頻度にて充放電を行なう第二の系統に分けられたうえで前記太陽電池それぞれに並列接続された場合に、前記第一の系統が満充電状態または満充電に近い状態に維持され、かつ、前記第二の系統が過放電とならない状態に維持されるように、前記第一の系統および前記第二の系統それぞれを構成する蓄電池の充電特性に応じて予め設定された複数の設定値を所定の記憶部に格納する格納ステップと、前記所定の記憶部が記憶する前記複数の設定値と、前記第一の系統および前記第二の系統それぞれの充電状態を示す指標値とに基づいて各系統それぞれにおける充放電を制御する制御ステップを含んだことを要件とする。

開示の方法によれば、充放電を繰り返しても蓄電池の劣化を抑制することが可能となる。

図１は、実施例１における太陽電池システムの構成を説明するための図である。 図２は、実施例１における設定値記憶部を説明するための図である。 図３は、実施例１におけるスイッチ制御部を説明するための図である。 図４は、実施例１における制御部による主蓄電池の充電制御処理を説明するためのフローチャートである。 図５は、実施例１における制御部による主蓄電池の放電制御処理を説明するためのフローチャートである。 図６は、実施例１における制御部による副蓄電池の充電制御処理を説明するためのフローチャートである。 図７は、実施例１における制御部による副蓄電池の放電制御処理を説明するためのフローチャートである。 図８は、実施例２における設定値記憶部を説明するための図である。 図９は、実施例２におけるスイッチ制御部を説明するための図である。 図１０は、実施例２における制御部による主蓄電池の充電制御処理を説明するためのフローチャートである。 図１１は、実施例２における制御部による副蓄電池の充電制御処理を説明するためのフローチャートである。 図１２は、実施例３における設定値記憶部を説明するための図である。 図１３は、実施例４における太陽電池システムの構成を説明するための図である。 図１４は、変形例を説明するための図である。 図１５は、従来技術を説明するための図である。

以下に添付図面を参照して、本願の開示する充放電制御方法の実施例を詳細に説明する。なお、以下では、太陽電池および複数の蓄電池から構成される自立型電源と自立型電源から供給される電力により動作する負荷とからなる太陽電池システムに、本願の開示する充放電制御方法を実行する制御部が設置された場合を実施例として説明する。

まず、実施例１における太陽電池システムの構成について図１を用いて説明する。図１は、実施例１における太陽電池システムの構成を説明するための図である。

図１に示すように、本実施例における太陽電池システムは、太陽電池１と、コンバータ２と、負荷３と、制御部４と、主蓄電池５と、副蓄電池６と、ダイオード８ｅと、第一充電スイッチ９ａと、第二充電スイッチ９ｂと、第一放電スイッチ１０ａと、第二放電スイッチ１０ｂと、第一電流検出抵抗１１ａと、第二電流検出抵抗１１ｂとを有する。なお、図１において、実線は、電力線を示しており、点線は、制御部４による制御の対応関係を示している。

太陽電池１は、太陽光により電力を発生する装置であり、コンバータ２は、太陽電池１が発生した直流電力を主蓄電池５、副蓄電池６および負荷３が受容できる電圧に変換する装置である。

負荷３は、太陽電池１あるいは主蓄電池５および副蓄電池６から供給される電力により動作する装置である。

主蓄電池５および副蓄電池６は、ともに鉛蓄電池セル（公称電圧２Ｖ）が６セル直列接続されて構成された組電池である。ここで、主蓄電池５および副蓄電池６の満充電電圧は、ともに１３．２Ｖ（２．２Ｖ×６セル）であり、主蓄電池５および副蓄電池６の放電終止電圧は、ともに１０．２Ｖ（１．７Ｖ×６セル）である。しかし、主蓄電池５の蓄電容量は、２００Ａｈであり、副蓄電池６の蓄電容量は、６Ａｈとなっている。

すなわち、本実施例における太陽電池システムにおいては、複数の蓄電池が蓄電容量の異なる２つの系統（蓄電容量の大きい主蓄電池５および蓄電容量の小さい副蓄電池６）に分けられたうえで、図１に示すように、太陽電池１に並列接続されている。

なお、コンバータ２は、上述したように太陽電池１が発生した直流電力を受容電圧に変換して主蓄電池５、副蓄電池６あるいは負荷３へ出力するが、本実施例において、コンバータ２の最高出力電圧は、主蓄電池５および副蓄電池６の満充電電圧に一致する１３．２Ｖである。

ダイオード８ｅは、整流作用を有する電子素子であり、ダイオード８ｅのアノードおよびカソードの端子が、図１に示すように接続されることにより、副蓄電池６から主蓄電池５への逆流が防止される。

第一電流検出抵抗１１ａは、主蓄電池５と接続される電流検出用の抵抗であり、後述する制御部４は、第一電流検出抵抗１１ａの両端に発生する電位差を正負の符号を含めて計測することで、主蓄電池５への充電電流および主蓄電池５からの放電電流の大きさを算出する。

第二電流検出抵抗１１ｂは、副蓄電池６と接続される電流検出用の抵抗であり、後述する制御部４は、第二電流検出抵抗１１ｂの両端に発生する電位差を正負の符号を含めて計測することで、副蓄電池６への充電電流および副蓄電池６からの放電電流の大きさを算出する。なお、第一電流検出抵抗１１ａおよび第二電流検出抵抗１１ｂを用いた制御部４の処理は、後述する実施例４において詳細に説明する。

第一充電スイッチ９ａは、主蓄電池５の充電を行なうために用いられるスイッチであり、スイッチング素子７ａおよびダイオード８ａから構成される。また、第一放電スイッチ１０ａは、主蓄電池５からの放電を行なうために用いられるスイッチであり、スイッチング素子７ｂおよびダイオード８ｂから構成される。例えば、スイッチング素子７ａおよびスイッチング素子７ｂは、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ、Field Effect Transistor）により実現される。

主蓄電池５は、スイッチング素子７ａが短絡となることにより充電が可能となり、スイッチング素子７ａが開放となるとダイオード８ａが充電を妨げる向きであるため充電が不可能になる。また、主蓄電池５は、スイッチング素子７ｂが短絡となることにより放電が可能となり、スイッチング素子７ｂが開放となるとダイオード８ｂが放電を妨げる向きであるため放電が不可能になる。

第二充電スイッチ９ｂは、副蓄電池６の充電を行なうために用いられるスイッチであり、スイッチング素子７ｃおよびダイオード８ｃから構成される。また、第二放電スイッチ１０ｂは、副蓄電池６からの放電を行なうために用いられるスイッチであり、スイッチング素子７ｄおよびダイオード８ｄから構成される。例えば、スイッチング素子７ｃおよびスイッチング素子７ｄは、ＦＥＴにより実現される。

副蓄電池６は、スイッチング素子７ｃが短絡となることにより充電が可能となり、スイッチング素子７ｃが開放となるとダイオード８ｃが充電を妨げる向きであるため充電が不可能になる。また、副蓄電池６は、スイッチング素子７ｄが短絡となることにより放電が可能となり、スイッチング素子７ｄが開放となるとダイオード８ｄが放電を妨げる向きであるため放電が不可能になる。

制御部４は、スイッチング素子７ａ〜スイッチング素子７ｄを制御することで、主蓄電池５および副蓄電池６における充放電を制御する（図１の制御部４から各スイッチング素子へ伸びる点線矢印参照）。

具体的には、制御部４は、主蓄電池５の充電を可能とする場合、スイッチング素子７ａの制御電極にＯＮ信号を与えて短絡とし、主蓄電池５の充電を禁止する場合、スイッチング素子７ａへのＯＮ信号をリセットして開放とする。また、制御部４は、主蓄電池５の放電を可能とする場合、スイッチング素子７ｂの制御電極にＯＮ信号を与えて短絡とし、主蓄電池５の放電を禁止する場合、スイッチング素子７ｂへのＯＮ信号をリセットして開放とする。

また、制御部４は、副蓄電池６の充電を可能とするときはスイッチング素子７ｃの制御電極にＯＮ信号を与えて短絡とし、充電を禁止するときはスイッチング素子７ｃへのＯＮ信号をリセットして開放とする。また、制御部４は、副蓄電池６の放電を可能とする場合、スイッチング素子７ｄの制御電極にＯＮ信号を与えて短絡とし、副蓄電池６の放電を禁止する場合、スイッチング素子７ｄへのＯＮ信号をリセットして開放とする。

このように、本実施例における太陽電池システムは、太陽電池１が発生した電力を用いて充電および放電を行なう主蓄電池５および副蓄電池６と、太陽電池１または主蓄電池５および副蓄電池６から供給される電力を用いて動作する負荷３とを有し、以下、詳細に説明する制御部４によるスイッチング素子７ａ〜スイッチング素子７ｄの制御により、充放電を繰り返しても蓄電池の劣化を抑制することが可能となることに主たる特徴がある。以下、この主たる特徴について、図１などを用いて説明する。

実施例１における制御部４は、図１に示すように、設定値記憶部４ａと、電圧取得部４ｂと、スイッチ制御部４ｃとを有する。

設定値記憶部４ａは、太陽電池システムの管理者から図示しない入力部を介して格納された複数の設定値を記憶する。すなわち、太陽電池システムの管理者は、主蓄電池５を低頻度にて充放電を行なう電池系統とし、副蓄電池６を高頻度にて充放電を行なう電池系統としたうえで、主蓄電池５および副蓄電池６それぞれを構成する蓄電池の充電特性に応じて複数の設定値を予め設定して、設定値記憶部４ａに格納する。

具体的には、太陽電池システムの管理者は、主蓄電池５が満充電状態または満充電に近い状態に維持され、かつ、副蓄電池６が過放電とならない状態に維持されるように複数の設定値を設定して、設定値記憶部４ａに格納する。

より具体的には、太陽電池システムの管理者は、主蓄電池５が過放電状態にあることを示す「第１電圧値」、主蓄電池５が過放電状態に近い充電状態にあることを示す「第２電圧値」、主蓄電池５が満充電状態に近い充電状態にあることを示す「第３電圧値」および主蓄電池５が満充電状態にあることを示す「第４電圧値」を設定して、設定値記憶部４ａに格納する。また、太陽電池システムの管理者は、副蓄電池６が過放電状態にあることを示す「第５電圧値」および副蓄電池６が過放電状態に近い充電状態にあることを示す「第６電圧値」を設定して、設定値記憶部４ａに格納する。

例えば、設定値記憶部４ａは、図２に示すように、「第１電圧値＝１０．２Ｖ（放電終止電圧）」、「第２電圧値＝１０．８Ｖ」、「第３電圧値＝１２．６Ｖ」および「第４電圧値＝１３．２Ｖ（満充電電圧）」、「第５電圧値＝１０．２Ｖ（放電終止電圧）」および「第６電圧値＝１０．８Ｖ」を記憶する。すなわち、設定値の大小関係は、「第１電圧値＜第２電圧値＜第３電圧値＜第４電圧値」および「第５電圧値＜第６電圧値」となる。なお、図２は、実施例１における設定値記憶部を説明するための図である。

図１に戻って、電圧取得部４ｂは、主蓄電池５および副蓄電池６の電池電圧を計測して取得する（図１に示す各蓄電池から制御部４への点線矢印参照）。

スイッチ制御部４ｃは、電圧取得部４ｂが取得した主蓄電池５および副蓄電池６の電池電圧と、設定値記憶部４ａが記憶する複数の設定値とに基づいてスイッチング素子７ａ〜スイッチング素子７ｄを制御することで、主蓄電池５および副蓄電池６における充放電を制御する。

具体的には、スイッチ制御部４ｃは、図３の（Ａ）に示す対応表に基づいて、各蓄電池における充放電の許可または禁止を行なう。なお、図３は、実施例１におけるスイッチ制御部を説明するための図である。

図３の（Ａ）に示す対応表は、主蓄電池５および副蓄電池６の充電状態（残容量の状態）と、主蓄電池５および副蓄電池６の充放電の許可／禁止の状態との対応関係を表している。

まず、スイッチ制御部４ｃは、図３の（Ａ）に示すように、主蓄電池５および副蓄電池６が如何なる充電状態であっても、主蓄電池５の充電を常に許可する。

そして、スイッチ制御部４ｃは、図３の（Ａ）に示すように、『主蓄電池５および副蓄電池６がともに満充電である「状態１」』および『主蓄電池５が満充電であり、副蓄電池６が通常である「状態２」』において、主蓄電池５からの放電を禁止し、副蓄電池６の充放電を許可する。また、スイッチ制御部４ｃは、図３の（Ａ）に示すように、『主蓄電池５が満充電であり、副蓄電池６が過放電である「状態３」』において、主蓄電池５からの放電および副蓄電池６の充電を許可し、副蓄電池６からの放電を禁止する。

また、スイッチ制御部４ｃは、図３の（Ａ）に示すように、『主蓄電池５が通常であり、副蓄電池６が満充電である「状態４」』および『主蓄電池５および副蓄電池６がともに通常である「状態５」』において、主蓄電池５からの放電および副蓄電池６の充電を禁止し、副蓄電池６からの放電を許可する。また、スイッチ制御部４ｃは、図３の（Ａ）に示すように、『主蓄電池５が通常であり、副蓄電池６が過放電である「状態６」』において、主蓄電池５からの放電を許可し、副蓄電池６の充放電を禁止する。

また、スイッチ制御部４ｃは、図３の（Ａ）に示すように、『主蓄電池５が過放電であり、副蓄電池６が満充電である「状態７」』および『主蓄電池５が過放電であり、副蓄電池６が通常である「状態８」』において、主蓄電池５からの放電および副蓄電池６の充電を禁止し、副蓄電池６からの放電を許可する。また、スイッチ制御部４ｃは、図３の（Ａ）に示すように、『主蓄電池５および副蓄電池６がともに過放電である「状態９」』において、主蓄電池５からの放電および副蓄電池６の充放電を禁止する。

ここで、スイッチ制御部４ｃは、各蓄電池の充電状態（満充電、通常および過放電）を判定するために、電圧取得部４ｂが取得した主蓄電池５および副蓄電池６の電池電圧と、上述した第１電圧値〜第６電圧値を用いる。すなわち、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回った場合、主蓄電池５の充電状態が通常から満充電に移行したと判定する（図３の（Ｂ）の（１）参照）。また、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回った場合、主蓄電池５の充電状態が満充電から通常に移行したと判定する（図３の（Ｂ）の（２）参照）。

また、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５（副蓄電池６）の電池電圧が第１電圧値（第５電圧値）を下回った場合、主蓄電池５（副蓄電池６）の充電状態が通常から過放電に移行したと判定する（図３の（Ｂ）の（３）参照）。また、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５（副蓄電池６）の電池電圧が第２電圧値（第６電圧値）を上回った場合、主蓄電池５（副蓄電池６）の充電状態が過放電から通常に移行したと判定する（図３の（Ｂ）の（４）参照）。

すなわち、主蓄電池５は、優先して充電され、副蓄電池６は、主蓄電池５が満充電になるまで充電されず、副蓄電池６が優先して負荷３への放電を行い、主蓄電池５は、副蓄電池６が放電終止電圧に達するまで放電しないこととなる。

なお、実施例１におけるスイッチ制御部４ｃは、図３の（Ｂ）に示すように、副蓄電池６については、「通常から満充電」および「満充電から通常」への移行判定を行なわず、「通常から過放電」および「過放電から通常」への移行判定のみ行なう。

図３の（Ａ）に示す主蓄電池５における充放電制御をまとめると、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５が充電されることを常に許可するようにスイッチング素子７ａを制御したうえで、主蓄電池５の電池電圧が第２電圧値を上回り、かつ、副蓄電池６の電池電圧が第５電圧値を下回る場合に主蓄電池５から放電が開始されるようにスイッチング素子７ｂを制御する。さらに、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第１電圧値を下回る場合に、あるいは、副蓄電池６の電池電圧が第６電圧値を上回る場合に主蓄電池５から放電を中止するようにスイッチング素子７ｂを制御する。

また、図３の（Ａ）に示す副蓄電池６における充放電制御をまとめると、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回る場合に副蓄電池６が充電されるようにスイッチング素子７ｃを制御し、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回る場合に副蓄電池６の充電を中止するようにスイッチング素子７ｃを制御する。さらに、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の電池電圧が第６電圧値を上回る場合に副蓄電池６から放電が開始されるようにスイッチング素子７ｄを制御し、副蓄電池６の電池電圧が第５電圧値を下回る場合に副蓄電池６からの放電を中止するようにスイッチング素子７ｄを制御する。

なお、図３を用いて説明したスイッチ制御部４ｃのスイッチング素子７ａ〜７ｄの制御については、以下、フローチャートを用いて詳細に説明する。

次に、図４〜７を用いて、実施例１における太陽電池システムを構成する制御部４の充放電制御処理について説明する。なお、図４は、実施例１における制御部による主蓄電池の充電制御処理を説明するためのフローチャートであり、図５は、実施例１における制御部による主蓄電池の放電制御処理を説明するためのフローチャートであり、図６は、実施例１における制御部による副蓄電池の充電制御処理を説明するためのフローチャートであり、図７は、実施例１における制御部による副蓄電池の放電制御処理を説明するためのフローチャートである。

ここで、以下では、太陽電池システムの管理者により複数の設定値が設定値記憶部４ａに格納されたのちの処理について説明する。また、図４〜７において、電圧取得部４ｂは、管理者により充放電制御の開始要求を受け付けると、主蓄電池５および副蓄電池６の電池電圧の取得を開始する。また、以下に説明する図４〜７の処理は、管理者により充放電制御の開始要求を受け付けた時点から、同時に開始される。

図４に示すように、実施例１における制御部４は、管理者により充放電制御の開始要求を受け付けると（ステップＳ１０１肯定）、スイッチ制御部４ｃは、スイッチング素子７ａを短絡させ（ステップＳ１０２）、処理を終了する。すなわち、主蓄電池５の充電は、制御処理を終了してもスイッチング素子７ａが短絡されたままとなることから、常に許可されていることとなる。

また、図５に示すように、実施例１における制御部４は、図４と同様に、管理者により充放電制御の開始要求を受け付けると（ステップＳ２０１肯定）、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５からの放電が行なわれないように、スイッチング素子７ｂを開放させる（ステップＳ２０２）。

そして、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第２電圧値を上回ったか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

ここで、主蓄電池５の電池電圧が第２電圧値以下である場合（ステップＳ２０３否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ２０３にて、順次取得される主蓄電池５の電池電圧と第２電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、主蓄電池５の電池電圧が第２電圧値を上回る場合（ステップＳ２０３肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の電池電圧が第５電圧値を下回ったか否かを判定する（ステップＳ２０４）。

ここで、副蓄電池６の電池電圧が第５電圧値以上である場合（ステップＳ２０４否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ２０３に戻って、順次取得される主蓄電池５の電池電圧と第２電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、副蓄電池６の電池電圧が第５電圧値を下回る場合（ステップＳ２０４肯定）、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５からの放電を開始するために、スイッチング素子７ｂを短絡させる（ステップＳ２０５）。

そして、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第１電圧値を下回ったか否かを判定する（ステップＳ２０６）。

ここで、主蓄電池５の電池電圧が第１電圧値を下回る場合（ステップＳ２０６肯定）、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５からの放電を中止するために、ステップＳ２０２に戻って、スイッチング素子７ｂを開放させる。

一方、主蓄電池５の電池電圧が第１電圧値以上である場合（ステップＳ２０６否定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の電池電圧が第６電圧値を上回ったか否かを判定する（ステップＳ２０７）。

ここで、副蓄電池６の電池電圧が第６電圧値以下である場合（ステップＳ２０７否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ２０６に戻って、順次取得される主蓄電池５の電池電圧と第１電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、副蓄電池６の電池電圧が第６電圧値を上回る場合（ステップＳ２０７肯定）、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５からの放電を中止するために、ステップＳ２０２に戻って、スイッチング素子７ｂを開放させる。

また、図６に示すように、実施例１における制御部４は、図４および図５と同様に、管理者により充放電制御の開始要求を受け付けると（ステップＳ３０１肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の充電が行なわれないように、スイッチング素子７ｃを開放させる（ステップＳ３０２）。

そして、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回ったか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

ここで、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値以下である場合（ステップＳ３０３否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ３０３にて、順次取得される主蓄電池５の電池電圧と第４電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回る場合（ステップＳ３０３肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の充電を開始するために、スイッチング素子７ｃを短絡させる（ステップＳ３０４）。

そして、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回ったか否かを判定する（ステップＳ３０５）。

ここで、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値以上である場合（ステップＳ３０５否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ３０５にて、順次取得される主蓄電池５の電池電圧と第３電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回る場合（ステップＳ３０３肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の充電を中止するために、ステップＳ３０２に戻って、スイッチング素子７ｃを開放させる。

また、図７に示すように、実施例１における制御部４は、図４〜６と同様に、管理者により充放電制御の開始要求を受け付けると（ステップＳ４０１肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６からの放電が行なわれないように、スイッチング素子７ｄを開放させる（ステップＳ４０２）。

そして、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の電池電圧が第６電圧値を上回ったか否かを判定する（ステップＳ４０３）。

ここで、副蓄電池６の電池電圧が第６電圧値以下である場合（ステップＳ４０３否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ４０３にて、順次取得される副蓄電池６の電池電圧と第６電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、副蓄電池６の電池電圧が第６電圧値を上回る場合（ステップＳ４０３肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６からの放電を開始するために、スイッチング素子７ｄを短絡させる（ステップＳ４０４）。

そして、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の電池電圧が第５電圧値を下回ったか否かを判定する（ステップＳ４０５）。

ここで、副蓄電池６の電池電圧が第５電圧値以上である場合（ステップＳ４０５否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ４０５にて、順次取得される副蓄電池６の電池電圧と第５電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、副蓄電池６の電池電圧が第５電圧値を下回る場合（ステップＳ４０５肯定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ４０２に戻って、副蓄電池６からの放電を中止するために、スイッチング素子７ｄを開放させる。

上述してきたように、実施例１では、スイッチ制御部４ｃは、電圧取得部４ｂが取得した主蓄電池５および副蓄電池６の電池電圧と、設定値記憶部４ａが記憶する第１電圧値〜第６電圧値とに基づいてスイッチング素子７ａ〜スイッチング素子７ｄを制御することで、主蓄電池５および副蓄電池６における充放電を制御する。すなわち、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５が充電されることを常に許可するようにスイッチング素子７ａを制御したうえで、主蓄電池５の電池電圧が第２電圧値を上回り、かつ、副蓄電池６の電池電圧が第５電圧値を下回る場合に主蓄電池５から放電が開始されるようにスイッチング素子７ｂを制御する。さらに、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第１電圧値を下回る場合に、あるいは、副蓄電池６の電池電圧が第６電圧値を上回る場合に主蓄電池５から放電を中止するようにスイッチング素子７ｂを制御する。

また、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回る場合に副蓄電池６が充電されるようにスイッチング素子７ｃを制御し、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回る場合に副蓄電池６の充電を中止するようにスイッチング素子７ｃを制御する。さらに、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の電池電圧が第６電圧値を上回る場合に副蓄電池６から放電が開始されるようにスイッチング素子７ｄを制御し、副蓄電池６の電池電圧が第５電圧値を下回る場合に副蓄電池６からの放電を中止するようにスイッチング素子７ｄを制御する。

したがって、本実施例では、主蓄電池５が可能な限り満充電に維持され、副蓄電池６が毎日の頻繁な充放電を担うことになるので、太陽電池システムにおいて主蓄電池５の充放電頻度が少なくなり、上記した主たる特徴の通り、充放電を繰り返しても蓄電池の劣化を抑制することが可能となる。また、本実施例では、蓄電容量の大きい主蓄電池５の蓄電池寿命を延伸することができ、太陽電池システムの運用にかかるコストを抑えることが可能となる。また、本実施例では、充放電頻度が高く、交換頻度が高くなると予想される副蓄電池６を、蓄電容量を小さい蓄電池とすることで、交換にかかるコストを抑えることができる。

実施例２では、実施例１で説明した蓄電池と異なる種類の蓄電池が太陽電池システムに設置される場合について説明する。

実施例２における太陽電池システムは、図１を用いて説明した実施例１における太陽電池システムと同様の構成となるが、主蓄電池５および副蓄電池６を構成する蓄電池と、設定値記憶部４ａが記憶する設定値と、スイッチ制御部４ｃによる主蓄電池５および副蓄電池６の充電制御処理の内容とが実施例１と異なる。以下、これらを中心に説明する。

実施例２における主蓄電池５および副蓄電池６は、ともにニッケル水素蓄電池セル（公称電圧１．２Ｖ）が１０セル直列接続されて構成された組電池である。こで、主蓄電池５および副蓄電池６の満充電電圧は、ともに１６Ｖ（１．６Ｖ×１０セル）であり、主蓄電池５および副蓄電池６の放電終止電圧は、ともに１０Ｖ（１．０Ｖ×１０セル）である。しかし、主蓄電池５の蓄電容量は、１００Ａｈであり、副蓄電池６の蓄電容量は、６Ａｈとなっている。

すなわち、実施例２における太陽電池システムにおいても、複数の蓄電池が蓄電容量の異なる２つの系統（蓄電容量の大きい主蓄電池５および蓄電容量の小さい副蓄電池６）に分けられたうえで、太陽電池１に並列接続されている。

なお、実施例２におけるコンバータ２の最高出力電圧は、主蓄電池５および副蓄電池６の満充電電圧に一致する１６Ｖである。

実施例２における設定値記憶部４ａは、実施例１と同様に、主蓄電池５が過放電状態にあることを示す「第１電圧値」、主蓄電池５が過放電状態に近い充電状態にあることを示す「第２電圧値」、主蓄電池５が満充電状態に近い充電状態にあることを示す「第３電圧値」および主蓄電池５が満充電状態にあることを示す「第４電圧値」と、副蓄電池６が過放電状態にあることを示す「第５電圧値」および副蓄電池６が過放電状態に近い充電状態にあることを示す「第６電圧値」を記憶する。

さらに、実施例２における設定値記憶部４ａは、第１電圧値〜第６電圧値に加え、副蓄電池６が満充電状態に近い充電状態にあることを示す「第７電圧値」および副蓄電池６が満充電状態にあることを示す「第８電圧値」を記憶する。

例えば、設定値記憶部４ａは、図８に示すように、「第１電圧値＝１０Ｖ（放電終止電圧）」、「第２電圧値＝１２Ｖ」、「第３電圧値＝１４Ｖ」および「第４電圧値＝１６Ｖ（満充電電圧）」と、「第５電圧値＝１０Ｖ（放電終止電圧）」、「第６電圧値＝１２Ｖ」、「第７電圧値＝１４Ｖ」および「第８電圧値＝１６Ｖ（満充電電圧）」を記憶する。すなわち、設定値の大小関係は、「第１電圧値＜第２電圧値＜第３電圧値＜第４電圧値」および「第５電圧値＜第６電圧値＜第７電圧値＜第８電圧値」となる。なお、図８は、実施例２における設定値記憶部を説明するための図である。

実施例２におけるスイッチ制御部４ｃは、実施例１と同様に、電圧取得部４ｂが取得した主蓄電池５および副蓄電池６の電池電圧と、設定値記憶部４ａが記憶する複数の設定値とに基づいてスイッチング素子７ａ〜スイッチング素子７ｄを制御することで、主蓄電池５および副蓄電池６における充放電を制御する。

ここで、実施例２における各蓄電池は、ニッケル水素蓄電池から構成されているが、ニッケル水素蓄電池を充電する場合は、劣化を回避するために、満充電後には充電電流を零とするのが望ましい。そこで、実施例２におけるスイッチ制御部４ｃは、図９の（Ａ）に示す対応表に基づいて、各蓄電池における充放電の許可または禁止を行なう。なお、図９は、実施例２におけるスイッチ制御部を説明するための図である。

図９の（Ａ）に示す対応表は、図３の（Ａ）に示す対応表と同様に、主蓄電池５および副蓄電池６の充電状態（残容量の状態）と、主蓄電池５および副蓄電池６の充放電の許可／禁止の状態との対応関係を表している。なお、図９の（Ａ）に示す状態１〜９は、図３の（Ａ）に示す状態１〜９と同じ主蓄電池５および副蓄電池６の充電状態である。

すなわち、実施例２におけるスイッチ制御部４ｃは、状態４〜９に関しては、実施例１と同様に、主蓄電池５および副蓄電池６の充放電の許可／禁止を行なう。しかし、実施例２におけるスイッチ制御部４ｃは、図９の（Ａ）に示すように、主蓄電池５の充電を、主蓄電池５が満充電である状態１〜３すべての場合で禁止し、副蓄電池６の充電を、主蓄電池５および副蓄電池６がともに満充電である状態１で禁止する。なお、実施例２におけるスイッチ制御部４ｃは、図９の（Ａ）に示すように、状態１〜３における主蓄電池５および副蓄電池６からの放電と、状態２および３における副蓄電池６の充電とに関しては、実施例１と同様の許可／禁止を行なう。

また、実施例２におけるスイッチ制御部４ｃは、各蓄電池の充電状態（満充電、通常および過放電）を判定するために、電圧取得部４ｂが取得した主蓄電池５および副蓄電池６の電池電圧と、第１電圧値〜第８電圧値とを用いる。

ここで、実施例２におけるスイッチ制御部４ｃは、実施例１とは異なり、副蓄電池６についても「通常から満充電」および「満充電から通常」への移行判定を行なう必要があるため、第７電圧値および第８電圧値を用いる。すなわち、実施例２におけるスイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の電池電圧が第８電圧値を上回った場合、副蓄電池６の充電状態が通常から満充電に移行したと判定する（図９の（Ｂ）の（１）参照）。また、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の電池電圧が第７電圧値を下回った場合、副蓄電池６の充電状態が満充電から通常に移行したと判定する（図９の（Ｂ）の（２）参照）。

なお、実施例２におけるスイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の「通常から満充電」および「満充電から通常」への移行判定と、主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの「通常から過放電」および「過放電から通常」への移行判定とに関しては、図９の（Ｂ）に示すように、実施例１と同様に第１電圧値〜第６電圧値を用いて行なうので、説明を省略する。

すなわち、実施例１と同様、実施例２においても、主蓄電池５は、優先して充電され、副蓄電池６は、主蓄電池５が満充電になるまで充電されず、副蓄電池６が優先して負荷３への放電を行い、主蓄電池５は、副蓄電池６が放電終止電圧に達するまで放電しないこととなる。ただし、実施例２において、主蓄電池５は、満充電となった時点で充電が中止され、副蓄電池６は、主蓄電池５が満充電である状態で満充電となった時点で充電が中止される。

図９の（Ａ）に示す主蓄電池５における充電制御をまとめると、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回る場合に主蓄電池５が充電されるようにスイッチング素子７ａを制御し、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回る場合に主蓄電池５の充電を中止するようにスイッチング素子７ａを制御する。

また、図９の（Ａ）に示す副蓄電池６における充電制御をまとめると、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回り、かつ、副蓄電池６の電池電圧が第７電圧値を下回る場合に副蓄電池６が充電されるようにスイッチング素子７ｃを制御する。また、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回る場合に、あるいは、副蓄電池６の電池電圧が第８電圧値を上回る場合に副蓄電池６の充電を中止するようにスイッチング素子７ｃを制御する。

また、図９の（Ａ）に示す主蓄電池５における放電制御および副蓄電池６における放電制御は、実施例１で図３の（Ａ）を用いて説明した主蓄電池５における放電制御および副蓄電池６における放電制御と同じであるので説明を省略する。

なお、図９を用いて説明したスイッチ制御部４ｃのスイッチング素子７ａおよび７ｃを用いた充電制御については、以下、フローチャートを用いて詳細に説明する。

次に、図１０および図１１を用いて、実施例２における太陽電池システムを構成する制御部４の充電制御処理について説明する。なお、図１０は、実施例２における制御部による主蓄電池の充電制御処理を説明するためのフローチャートであり、図１１は、実施例２における制御部による副蓄電池の充電制御処理を説明するためのフローチャートである。ここで、実施例２における制御部４による主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの放電制御処理は、図５および図７を用いて説明した実施例１における制御部４による主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの放電制御処理と同様であるので、説明を省略する。

なお、以下では、実施例１と同様に、太陽電池システムの管理者により、複数の設定値が設定値記憶部４ａに格納されたのちの処理について説明する。また、図１０および図１１において、電圧取得部４ｂは、実施例１と同様に、管理者により充放電制御の開始要求を受け付けると、主蓄電池５および副蓄電池６の電池電圧の取得を開始する。

図１０に示すように、実施例２における制御部４は、実施例１と同様に、管理者により充放電制御の開始要求を受け付けると（ステップＳ５０１肯定）、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５を電気的に保護するために、スイッチング素子７ａを開放させる（ステップＳ５０２）。

そして、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回ったか否かを判定する（ステップＳ５０３）。

ここで、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値以上である場合（ステップＳ５０３否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ５０３にて、順次取得される主蓄電池５の電池電圧と第３電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回る場合（ステップＳ５０３肯定）、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の充電を開始するために、スイッチング素子７ａを短絡させる（ステップＳ５０４）。

そして、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回ったか否かを判定する（ステップＳ５０５）。

ここで、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値以下である場合（ステップＳ５０５否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ５０５にて、順次取得される主蓄電池５の電池電圧と第４電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回る場合（ステップＳ５０５肯定）、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の充電を中止するために、ステップＳ５０２に戻って、スイッチング素子７ａを開放させる。

また、図１１に示すように、実施例２における制御部４は、図１０と同様に、管理者により充放電制御の開始要求を受け付けると（ステップＳ６０１肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６を充電させないために、スイッチング素子７ｃを開放させる（ステップＳ６０２）。

そして、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回ったか否かを判定する（ステップＳ６０３）。

ここで、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値以下である場合（ステップＳ６０３否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ６０３にて、順次取得される主蓄電池５の電池電圧と第４電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回る場合（ステップＳ６０３肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の電池電圧が第７電圧値を下回ったか否かを判定する（ステップＳ６０４）。

ここで、副蓄電池６の電池電圧が第７電圧値以上である場合（ステップＳ６０４否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ６０３に戻って、順次取得される主蓄電池５の電池電圧と第４電圧値との比較判定処理を継続する。

一方、副蓄電池６の電池電圧が第７電圧値を下回る場合（ステップＳ６０４肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の充電を開始するために、スイッチング素子７ｃを短絡させる（ステップＳ６０５）。

そして、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回ったか否かを判定する（ステップＳ６０６）。

ここで、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回る場合（ステップＳ６０６肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の充電を中止するために、ステップＳ６０２に戻って、スイッチング素子７ｃを開放させる。

一方、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値以上である場合（ステップＳ６０６否定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の電池電圧が第８電圧値を上回ったか否かを判定する（ステップＳ６０７）。

ここで、副蓄電池６の電池電圧が第８電圧値を上回る場合（ステップＳ６０７肯定）、スイッチ制御部４ｃは、副蓄電池６の充電を中止するために、ステップＳ６０２に戻って、スイッチング素子７ｃを開放させる。

一方、副蓄電池６の電池電圧が第８電圧値以下である場合（ステップＳ６０７否定）、スイッチ制御部４ｃは、ステップＳ６０６に戻って、順次取得される主蓄電池５の電池電圧と第３電圧値との比較判定処理を継続する。

上述してきたように、実施例２では、第１電圧値〜第６電圧値に加え、第７電圧値および第８電圧値をさらに用いて各蓄電池が過充電とならないように制御することができ、満充電後には充電を行なわないことが劣化を防止するために必要とされる蓄電池で構成される太陽電池システムにおいても、充放電の繰り返しによる蓄電池の劣化を抑制することが可能となる。

上述した実施例１および２では、主蓄電池５および副蓄電池６が同じ種類の蓄電池から構成される場合について説明したが、実施例３では、主蓄電池５および副蓄電池６が異なる種類の蓄電池から構成される場合について説明する。

実施例３における太陽電池システムは、図１を用いて説明した実施例１における太陽電池システムと同様の構成となるが、主蓄電池５および副蓄電池６を構成する蓄電池が実施例１および実施例２と異なる。以下、これを中心に説明する。

実施例３における主蓄電池５は、鉛蓄電池セル（公称電圧２Ｖ）が６セル直列接続されて構成された組電池である。ここで、主蓄電池５の満充電電圧は、１３．２Ｖ（２．２Ｖ×６セル）であり、主蓄電池５の放電終止電圧は、１０．２Ｖ（１．７Ｖ×６セル）であり、主蓄電池５の蓄電容量は２００Ａｈである。

一方、実施例３における副蓄電池６は、ニッケル水素蓄電池セル（公称電圧１．２Ｖ）が１０セル直列接続されて構成された組電池である。ここで、副蓄電池６の満充電電圧は１６Ｖ（１．６Ｖ×１０セル）であり、副蓄電池６の放電終止電圧は、１０Ｖ（１．０Ｖ×１０セル）であり、副蓄電池６の蓄電容量は６Ａｈである。

すなわち、実施例３における太陽電池システムにおいても、複数の蓄電池が蓄電容量の異なる２つの系統（蓄電容量の大きい主蓄電池５および蓄電容量の小さい副蓄電池６）に分けられたうえで、太陽電池１に並列接続されている。

なお、実施例３におけるコンバータ２の最高出力電圧は、副蓄電池６の満充電電圧に一致する１６Ｖである。

実施例３における設定値記憶部４ａは、実施例２と同様に、複数の設定値として、第１電圧値〜第８電圧値を記憶する。

例えば、設定値記憶部４ａは、図１２に示すように、「第１電圧値＝１０．２Ｖ（主蓄電池５の放電終止電圧）」、「第２電圧値＝１０．８Ｖ」、「第３電圧値＝１２．６Ｖ」および「第４電圧値＝１３．２Ｖ（主蓄電池５の満充電電圧）」を記憶する。また、設定値記憶部４ａは、図１２に示すように、「第５電圧値＝１０Ｖ（副蓄電池６の放電終止電圧）」、「第６電圧値＝１２Ｖ」、「第７電圧値＝１４Ｖ」および「第８電圧値＝１６Ｖ（副蓄電池６の満充電電圧）」を記憶する。すなわち、設定値の大小関係は、「第１電圧値＜第２電圧値＜第３電圧値＜第４電圧値」および「第５電圧値＜第６電圧値＜第７電圧値＜第８電圧値」となる。なお、図１２は、実施例３における設定値記憶部を説明するための図である。

実施例３におけるスイッチ制御部４ｃは、実施例１および２と同様に、電圧取得部４ｂが取得した主蓄電池５および副蓄電池６の電池電圧と、設定値記憶部４ａが記憶する複数の設定値とに基づいてスイッチング素子７ａ〜スイッチング素子７ｄを制御することで、主蓄電池５および副蓄電池６における充放電を制御する。

具体的には、実施例２におけるスイッチ制御部４ｃは、実施例２において説明した図９の（Ａ）に示す対応表および図９の（Ｂ）に示す充電状態の移行判定条件に基づいて、各蓄電池における充放電の許可または禁止を行なう。

すなわち、実施例１および２と同様、実施例３においても、主蓄電池５は、優先して充電され、副蓄電池６は、主蓄電池５が満充電になるまで充電されず、副蓄電池６が優先して負荷３への放電を行い、主蓄電池５は、副蓄電池６が放電終止電圧に達するまで放電しないこととなる。また、実施例２と同様に実施例３においても、主蓄電池５は、満充電となった時点で充電が中止され、副蓄電池６は、主蓄電池５が満充電である状態で満充電となった時点で充電が中止される。

ここで、鉛蓄電池セルから構成される組電池である実施例３の主蓄電池５に対しても、ニッケル水素蓄電池セルから構成される組電池である実施例２の主蓄電池５と同様の充電制御を行なう理由は、コンバータ２の最高出力電圧（１６Ｖ）が主蓄電池５の満充電電圧（１３．２Ｖ）より高いため、主蓄電池５を電気的に保護するために、主蓄電池５が満充電電圧に達したとき充電を止める必要があるからである。

なお、実施例３における副蓄電池６は、実施例２と同様に、ニッケル水素蓄電池であるため、満充電時に充電を止める必要があり、実施例３における副蓄電池６に対する充電制御は、実施例２と同様の充電制御となる。

すなわち、実施例２と同様、実施例３においても、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回る場合に主蓄電池５が充電されるようにスイッチング素子７ａを制御し、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回る場合に主蓄電池５の充電を中止するようにスイッチング素子７ａを制御する。また、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第４電圧値を上回り、かつ、副蓄電池６の電池電圧が第７電圧値を下回る場合に副蓄電池６が充電されるようにスイッチング素子７ｃを制御する。また、スイッチ制御部４ｃは、主蓄電池５の電池電圧が第３電圧値を下回る場合に、あるいは、副蓄電池６の電池電圧が第８電圧値を上回る場合に副蓄電池６の充電を中止するようにスイッチング素子７ｃを制御する。

なお、実施例３において、主蓄電池５における放電制御および副蓄電池６における放電制御は、実施例１で説明した主蓄電池５における放電制御および副蓄電池６における放電制御と同じであるので説明を省略する。

また、実施例３における制御部４（スイッチ制御部４ｃ）による主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの充電制御処理は、実施例２において図１０および図１１それぞれを用いて説明した実施例２における主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの充電制御処理と同様であるので説明を省略する。

また、実施例３における制御部４（スイッチ制御部４ｃ）による主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの放電制御処理は、実施例１において図５および図７それぞれを用いて説明した実施例１における主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの放電制御処理と同様であるので説明を省略する。

上述してきたように、実施例３では、満充電となった蓄電池に過剰な電圧が供給されないように設定値を用いて適切に制御することができ、コンバータ２の最高出力電圧が蓄電池の満充電電圧を超える太陽電池システムにおいても、充放電の繰り返しによる蓄電池の劣化を抑制することが可能となる。

上述した実施例１〜３では、設定値が電池電圧値である場合について説明したが、実施例４では、設定値が残容量である場合について、図１３を用いて説明する。なお、図１３は、実施例４における太陽電池システムの構成を説明するための図である。

実施例４における太陽電池システムは、図１３に示すように、制御部４が残容量算出部４ｄを新たに有する点が、実施例１〜３と異なる。また、実施例４における太陽電池システムは、残容量算出部４ｄの設置にともなって設定値記憶部４ａが記憶する設定値が、実施例１〜３と異なる。以下、これらを中心に説明する。

残容量算出部４ｄは、主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの残容量を算出する。具体的には、残容量算出部４ｄは、第一電流検出抵抗１１ａの両端に発生する電位差を正負の符号を含めて計測することで、主蓄電池５への充電電流および主蓄電池５からの放電電流の大きさを算出する。また、残容量算出部４ｄは、第二電流検出抵抗１１ｂの両端に発生する電位差を正負の符号を含めて計測することで、副蓄電池６への充電電流および副蓄電池６からの放電電流の大きさを算出する。

そして、残容量算出部４ｄは、例えば、充放電制御開始時において電圧取得部４ｂが取得した各蓄電池の電池電圧と、「残容量：１００％」である各蓄電池の満充電電圧と、「残容量：０％」である各蓄電池の放電終止電圧とから、充放電制御開始時の各蓄電池それぞれの残容量を算出する。そして、残容量算出部４ｄは、充放電制御開始以降、各蓄電池それぞれの充放電電流の大きさと向きを計測して自己放電量を算出することで、現時点での各蓄電池それぞれの推定残容量を順次算出する。

なお、上記では、残容量算出部４ｄによる各蓄電池の残容量算出処理にて、各蓄電池における充放電電流の計測が電流検出抵抗を用いることにより行なわれる場合について説明したが、本実施例はこれに限定されるものではなく、例えば、各蓄電池の入出力配線に電流の大きさに依存して発生する磁界を検知する部品を用いることにより行なわれる場合であってもよい。

実施例４における設定値記憶部４ａは、電池電圧値に代わり、残容量を記憶する。すなわち、実施例４において太陽電池システムの管理者は、複数の設定値として残量量を設定したうえで、設定した複数の設定値を設定値記憶部４ａに格納する。

例えば、実施例１で説明した主蓄電池５および副蓄電池６が実施例４における太陽電池システムに設置された場合、設定値記憶部４ａは、太陽電池システムの管理者が設定した「第１残容量＝０％（放電終止）」、「第２残容量＝１０％」、「第３残容量＝９０％」および「第４残容量＝１００％（満充電）」、「第５電圧値＝０％（放電終止）」および「第６電圧値＝１０％」を記憶する。すなわち、設定値の大小関係は、「第１残容量＜第２残容量＜第３残容量＜第４残容量」および「第５残容量＜第６残容量」となる。

また、実施例２または実施例３で説明した主蓄電池５および副蓄電池６が実施例４における太陽電池システムに設置された場合、設定値記憶部４ａは、太陽電池システムの管理者が設定した「第１残容量＝０％（放電終止）」、「第２残容量＝１０％」、「第３残容量＝９０％」および「第４残容量＝１００％（満充電）」、「第５電圧値＝０％（放電終止）」、「第６電圧値＝１０％」「第７残容量＝９０％」および「第８残容量＝１００％（満充電）」を記憶する。すなわち、設定値の大小関係は、「第１残容量＜第２残容量＜第３残容量＜第４残容量」および「第５残容量＜第６残容量＜第７残容量＜第８残容量」となる。

実施例４におけるスイッチ制御部４ｃは、実施例１〜３とは異なり、残容量算出部４ｄが算出した主蓄電池５および副蓄電池６の推定残容量と、設定値記憶部４ａが記憶する複数の設定値とに基づいてスイッチング素子７ａ〜スイッチング素子７ｄを制御することで、主蓄電池５および副蓄電池６における充放電を制御する。

すなわち、実施例１で説明した主蓄電池５および副蓄電池６が実施例４における太陽電池システムに設置された場合、スイッチ制御部４ｃは、図４〜７に示す「電圧値」を「残容量」に置き換えたフローチャートにしたがって、充放電制御を行なう。

また、実施例２または実施例３で説明した主蓄電池５および副蓄電池６が実施例４における太陽電池システムに設置された場合、スイッチ制御部４ｃは、図１０、図５、図１１および図７に示す「電圧値」を「残容量」に置き換えたフローチャートにしたがって、充放電制御を行なう。

上述してきたように、実施例４では、管理者は、蓄電池ごとに設定する必要のある電圧値でなく、一般的な数値（％）で設定できる残容量を設定値として格納するだけでよいので、充放電を繰り返す蓄電池の劣化を容易に抑制することが可能となる。

なお、上述した実施例１〜４では、１つの制御部４が主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの充放電制御を一括して行なう場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、変形例として、複数の制御部が、主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの充放電制御を分担して行なう場合であってもよい。例えば、本発明は、２つの制御部それぞれが、主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの充放電制御を分担して行なう場合や、４つの制御部それぞれが、主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの充電制御および放電制御を分担して行なう場合であってもよい。これについて、図１４を用いて説明する。なお、図１４は、変形例を説明するための図である。

図１４に示す変形例における太陽電池システムにおいては、主蓄電池５の推定残容量を算出する第一残容量算出部４０１と、副蓄電池６の推定残容量を算出する第二残容量算出部４０２とが設置される。なお、第一残容量算出部４０１は、主蓄電池５の電池電圧を取得する機能も有し、第二残容量算出部４０２は、副蓄電池６の電池電圧を取得する機能も有している。

そして、第一制御部４１は、第一残容量算出部４０１が算出した主蓄電池５の推定残容量を用いてスイッチング素子７ａの短絡および開放を制御することで、主蓄電池５の充電を制御し、第二制御部４２は、第一残容量算出部４０１が算出した主蓄電池５の推定残容量を用いてスイッチング素子７ｂの短絡および開放を制御することで、主蓄電池５の放電を制御する。

また、第三制御部４３は、第二残容量算出部４０２が算出した副蓄電池６の推定残容量を用いてスイッチング素子７ｃの短絡および開放を制御することで、副蓄電池６の充電を制御し、第四制御部４４は、第二残容量算出部４０２が算出した副蓄電池６の推定残容量を用いてスイッチング素子７ｄの短絡および開放を制御することで、副蓄電池６の放電を制御する。

なお、第一制御部４１〜第四制御部４４は、自身が担当するスイッチング素子を制御するために用いる設定値のみを記憶する場合であっても、太陽電池システムに設置されるスイッチング素子それぞれを制御するために用いられるすべての設定値を記憶する場合であってもよい。また、第一制御部４１および第二制御部４２と、第三制御部４３および第四制御部４４とは、主蓄電池５および副蓄電池６それぞれの充放電を制御するために統合されてもよい。また、上記では、各蓄電池の残容量を用いて充放電制御を行なう場合について説明したが、実施例１〜３と同様に、各蓄電池の電池電圧を用いて充放電制御を行なう場合であってもよい。

また、上述した実施例１〜４では、鉛蓄電池あるいはニッケル水素蓄電池を用いた太陽電池システムを実施例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、主蓄電池５や副蓄電池６にリチウムイオン蓄電池といった他の種類の蓄電池を用いることも可能である。特に、高頻度の充放電を担う副蓄電池６に充放電劣化に対して強い耐性を有するキャパシタを適用することで、太陽電池システム全体の一層の長寿命化が可能となる。

また、上述した実施例１〜４では、複数の蓄電池を充放電の頻度が異なる２つの系統に分けて太陽電池１に並列接続する場合に、高頻度に充放電を行なう系統（副蓄電池６）の蓄電容量が、低頻度に充放電を行なう系統（主蓄電池５）の蓄電容量がより小さくなるよう設定される場合について説明した。しかし、本発明は、充放電の頻度が異なる２つの系統に分けて太陽電池１に並列接続する場合に、高頻度に充放電を行なう系統（副蓄電池６）に要するコストが、低頻度に充放電を行なう系統（主蓄電池５）に要するコストより小さくなるように設定される場合であってもよい。すなわち、微小電流による充電が頻発する副蓄電池６の交換頻度は、主蓄電池５の交換頻度より大きくなることが予想されるので、コストに基づいて複数の蓄電池を充放電の頻度が異なる系統に分けることで、太陽電池システム全体の蓄電池における劣化を抑制することが可能となるとともに、太陽電池システムを維持するために要するコストを抑制することが可能となる。

また、上述した実施例１〜４では、２つの蓄電池（組電池）が低頻度に充放電を行なう系統と高頻度に充放電を行なう系統との２つの系統に分けられて太陽電池１に並列接続される場合について説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、太陽電池１に並列接続される３つ以上の蓄電池（組電池）が低頻度に充放電を行なう系統と高頻度に充放電を行なう系統との２つの系統に分けられ、これら２つの系統に対する充放電制御が、電池電圧または残容量と、複数の設定値とに基づいて行なわれる場合であってもよい。

また、上述した実施例１〜４では、各蓄電池の充電特性に基づいて管理者が設定した複数の設定値を記憶する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、管理者が入力した各蓄電池の充電特性に基づいて制御部４が算出した複数の設定値を記憶する場合であってもよい。

なお、本実施例で説明した充放電制御方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上のように、本発明に係る充放電制御方法は、太陽電池が発生した電力を用いて充電および放電を行なう複数の蓄電池と、太陽電池または複数の蓄電池から供給される電力を用いて動作する負荷とから構成される太陽電池システムにて、複数の蓄電池の充放電を制御する場合に有用であり、特に、充放電を繰り返しても蓄電池の劣化を抑制することに適する。

１ 太陽電池
２ コンバータ
３ 負荷
４ 制御部
４ａ 設定値記憶部
４ｂ 電圧取得部
４ｃ スイッチ制御部
５ 主蓄電池
６ 副蓄電池
７ａ〜７ｄ スイッチング素子
８ａ〜８ｅ ダイオード
９ａ 第一充電スイッチ
９ｂ 第二充電スイッチ
１０ａ 第一放電スイッチ
１０ｂ 第二放電スイッチ
１１ａ 第一電流検出抵抗
１１ｂ 第二電流検出抵抗

Claims (4)

1. 太陽電池が発生した電力を用いて充電および放電を行なう複数の蓄電池と、前記太陽電池または前記複数の蓄電池から供給される電力を用いて動作する負荷とから構成される太陽電池システムにて、前記複数の蓄電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、
   前記複数の蓄電池が、低頻度にて充放電を行なう第一の系統および高頻度にて充放電を行なう第二の系統に分けられたうえで前記太陽電池それぞれに並列接続された場合に、前記第一の系統が満充電状態または満充電に近い状態に維持され、かつ、前記第二の系統が過放電とならない状態に維持されるように、前記第一の系統および前記第二の系統それぞれを構成する蓄電池の充電特性に応じて予め設定された複数の設定値を所定の記憶部に格納する格納ステップと、
   前記所定の記憶部が記憶する前記複数の設定値と、前記第一の系統および前記第二の系統それぞれの充電状態を示す指標値とに基づいて各系統それぞれにおける充放電を制御する制御ステップを含んだことを特徴とする充放電制御方法。
2. 前記格納ステップは、前記複数の設定値として、前記第一の系統が過放電状態にあることを示す第一の設定値、前記第一の系統が過放電状態に近い充電状態にあることを示す第二の設定値、前記第一の系統が満充電状態に近い充電状態にあることを示す第三の設定値および前記第一の系統が満充電状態にあることを示す第四の設定値と、前記第二の系統が過放電状態にあることを示す第五の設定値および前記第二の系統が過放電状態に近い充電状態にあることを示す第六の設定値とを前記所定の記憶部に格納し、
   前記制御ステップは、
   前記第一の系統の充放電を制御する際、前記第一の系統が充電されることを常に許可するように制御したうえで、前記第一の系統の指標値が前記第二の設定値を上回り、かつ、第二の系統の指標値が前記第五の設定値を下回る場合に前記第一の系統から放電が開始されるように制御し、前記第一の系統の指標値が前記第一の設定値を下回る場合に、あるいは、前記第二の系統の指標値が前記第六の設定値を上回る場合に前記第一の系統からの放電を中止するように制御し、
   前記第二の系統の充放電を制御する際、前記第一の系統の指標値が前記第四の設定値を上回る場合に前記第二の系統が充電されるように制御し、前記第一の系統の指標値が前記第三の設定値を下回る場合に前記第二の系統の充電を中止するように制御し、前記第二の系統の指標値が前記第六の設定値を上回る場合に前記第二の系統から放電が開始されるように制御し、前記第二の系統の指標値が前記第五の設定値を下回る場合に前記第二の系統からの放電を中止するように制御することを特徴とする請求項１に記載の充放電制御方法。
3. 前記格納ステップは、前記複数の設定値として、前記第一の系統が過放電状態にあることを示す第一の設定値、前記第一の系統が過放電状態に近い充電状態にあることを示す第二の設定値、前記第一の系統が満充電状態に近い充電状態にあることを示す第三の設定値および前記第一の系統が満充電状態にあることを示す第四の設定値と、前記第二の系統が過放電状態にあることを示す第五の設定値、前記第二の系統が過放電状態に近い充電状態にあることを示す第六の設定値、前記第二の系統が満充電状態に近い充電状態にあることを示す第七の設定値および前記第二の系統が満充電状態にあることを示す第八の設定値とを前記所定の記憶部に格納し、
   前記制御ステップは、
   前記第一の系統の充放電を制御する際、前記第一の系統の指標値が前記第三の設定値を下回る場合に前記第一の系統が充電されるように制御し、前記第一の系統の指標値が前記第四の設定値を上回る場合に前記第一の系統の充電を中止するように制御し、前記第一の系統の指標値が前記第二の設定値を上回り、かつ、第二の系統の指標値が前記第五の設定値を下回る場合に前記第一の系統から放電が開始されるように制御し、前記第一の系統の指標値が前記第一の設定値を下回る場合に、あるいは、前記第二の系統の指標値が前記第六の設定値を上回る場合に前記第一の系統からの放電を中止するように制御し、
   前記第二の系統の充放電を制御する際、前記第一の系統の指標値が前記第四の設定値を上回り、かつ、前記第二の系統の指標値が前記第七の設定値を下回る場合に前記第二の系統が充電されるように制御し、前記第一の系統の指標値が前記第三の設定値を下回る場合に、あるいは、前記第二の系統の指標値が前記第八の設定値を上回る場合に前記第二の系統の充電を中止するように制御し、前記第二の系統の指標値が前記第六の設定値を上回る場合に前記第二の系統から放電が開始されるように制御し、前記第二の系統の指標値が前記第五の設定値を下回る場合に前記第二の系統からの放電を中止するように制御することを特徴とする請求項１に記載の充放電制御方法。
4. 前記第一の系統および前記第二の系統それぞれの電池電圧または残容量を取得する取得ステップをさらに含み、
   前記格納ステップは、前記複数の設定値として、前記第一の系統および前記第二の系統それぞれの充電状態に対応する複数の電池電圧値、または、前記第一の系統および前記第二の系統それぞれの充電状態に対応する複数の残容量を前記所定の記憶部に格納し、
   前記制御ステップは、
   前記複数の設定値が電池電圧値である場合、前記取得ステップによって取得された前記第一の系統および前記第二の系統の電池電圧を前記指標値として用いることで各系統それぞれにおける充放電を制御し、前記複数の設定値が残容量である場合、前記取得ステップによって取得された前記第一の系統および前記第二の系統の残容量を前記指標値として用いることで各系統それぞれにおける充放電を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の充放電制御方法。

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