JP2017017778A - 独立電源装置 - Google Patents
独立電源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017017778A JP2017017778A JP2015129144A JP2015129144A JP2017017778A JP 2017017778 A JP2017017778 A JP 2017017778A JP 2015129144 A JP2015129144 A JP 2015129144A JP 2015129144 A JP2015129144 A JP 2015129144A JP 2017017778 A JP2017017778 A JP 2017017778A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- charging
- charge
- amount
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
【課題】太陽電池を用いた独立電源装置では、二次電池は満充電から貯蔵電力が枯渇する直前までの間を日々繰り返すため、フロート充電では、寿命を長くできないという課題があった。【解決手段】本発明に係る独立電源装置は、二次電池に出入りする電流量を逐次算出しておき、バルク充電によって一定の容量まで充電を行った後は、定電圧充電によって放電した電気量分が補充されるまで充電を続け、放電した電気量と充電した電気量が等しくなったら、充電を停止するゼロ充電モードに入る。また、二次電池に過充電処理を行う際には、最初に充電電流が所定の閾値になるまで充電した初期過充電量を過充電する。【選択図】図1
Description
本発明は太陽電池モジュールと二次電池を組み合わせた独立電源装置に関する発明である。
太陽電池は太陽光を用いて発電する電池である。無尽蔵ともいえる太陽光を利用するため、クリーンで安全なエネルギーとして注目されている。しかし、夜間の太陽光がない時間帯では、発電できなくなるという課題があった。そこで、太陽電池によって発電した電気を二次電池に貯えて置き、昼間は、太陽光による発電の電気を利用し、夜間は昼間充電しておいた二次電池の電気を負荷に供給する独立電源装置が提唱されている(特許文献1、3)。
また、二次電池の充電方法に関しては、トリクル充電やフロート充電といった方法が提唱されている(特許文献2)。ここでトリクル充電とは、二次電池の自己放電分だけを充電すべく、微小電流で充電を継続する方法をいう。この充電方法では、大きく放電した電力を再度充電するには、時間がかかるものの、過充電を心配する必要はあまりない。
一方、フロート充電とは、満充電になるまで充電した後は、バイパス回路によって電流を他(負荷等)に流し、二次電池への負担を低減する方法である。電圧は二次電池にかけたままであるので、充電しながら負荷にも電力を供給されるという特徴がある。このような方法で充電するために、フロート充電は二次電池を長持ちさせることができるとされている。
太陽電池を用いた独立電源装置は、太陽電池モジュールからの電力を負荷に出力する。したがって、夜間太陽電池モジュールが発電を行わない場合は、二次電池の電力を負荷に供給することになる。すなわち、太陽電池を用いた独立電源装置では、二次電池は夜間と昼間で放電と充電を繰り返すため、負担が多いと言える。
このような二次電池に充電を行う際は、放出した電力を所定電圧まで最大電力で充電するバルク充電と、過充電を防止するために所定時間定電圧充電を行う吸収充電と、その後自己放電分を補う電圧で充電と負荷への電力供給を行うフロート充電が行われている。
しかし、フロート充電は、常に満充電に近い状態で使用される二次電池に対しては、長寿命化に効果があるものの、太陽電池を用いた独立電源装置では、満充電から貯蔵電力が枯渇する直前までの充放電を日々繰り返すため、通常言われているように二次電池の寿命を長くできないという課題があった。
本発明は、上記の課題に鑑みて想到されたものである。本発明の発明者は、満充電と大量の電力放電を繰り返す二次電池にあっては、バルク充電、定電圧充電後は、全く充電を行わないゼロ充電にするのが、電池寿命を延ばすのに効果があることを実験で知見し、完成するに至った。
より具体的に本発明の独立電源装置は、
太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力の前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は、
前記二次電池が前記負荷に供給した以上の電気量を前記二次電池に過充電する際は、前記独立電源装置の前記二次電池を最初に定電圧設定値の電圧で過充電にした際に充電電流が所定の閾値以下になるまで過充電した際の初期過充電量を過充電することを特徴とする。
太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力の前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は、
前記二次電池が前記負荷に供給した以上の電気量を前記二次電池に過充電する際は、前記独立電源装置の前記二次電池を最初に定電圧設定値の電圧で過充電にした際に充電電流が所定の閾値以下になるまで過充電した際の初期過充電量を過充電することを特徴とする。
本発明に係る独立電源装置は、使用する二次電池の満充電の状態から、使用した充放電電気量を記録しておき、充電を行う際は、充電する電気量と使用した充放電電気量が等しくなるまで定電圧で充電することとした。したがって、過充電になるおそれがない。
また、放電した電気量分を充電し終わった後は、全く充電を行わないゼロ充電モードになる。したがって、満充電と大量の放電を繰り返す、太陽電池モジュールを用いた独立電源装置の二次電池であっても、二次電池の寿命を延ばすことができる。
また、最初の過充電の際に充電電流が所定の閾値SAdより小さくなるまで過充電を行い、その過充電量を以後の過充電処理の際の過充電量とした。これは、新しい二次電池に対する最大過充電量である。そしてこの過充電量を過充電処理の毎に充電することで、二次電池は可能な限り回復させることができる。
また、二次電池の充放電電気量(蓄積された電気量)が、電力供給時に最低残存電気量以下になった場合は、負荷への給電を遮断し、満充電後でなければ給電を復帰させないので、二次電池への負担が減り電池寿命が延びる。
また、ゼロ充電時の電池電圧が劣化電圧以下になったら、二次電池の交換を通知するので、二次電池の交換時期が明確になる。
以下に本発明に係る独立電源装置について図面を参照しながら説明を行う。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を示すのであり、本発明は以下の実施形態に限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下の実施形態は改変することができる。
図1は、本発明に係る独立電源装置1の構成を示す図である。本発明の独立電源装置1は、太陽電池モジュール10と、二次電池12と、充放電制御手段11と、電圧センサ13と充放電電流センサ14と、出力端子15を有する。また、二次電池12の交換を知らせる表示器17を有することもできる。
太陽電池モジュール10は配線L1によって充放電制御手段11と接続されている。充放電制御手段11は、二次電池12と配線L2で接続されており、また、出力端子15と配線L3で接続されている。出力端子15は配線L4で負荷19と接続される。これらの配線は図1では太線で示した。これら配線L1乃至L4は、負荷19に供給される若しくは二次電池12に充電される電流が流れる。
太陽電池モジュール10は、太陽光線から光起電力効果によって電気を取り出すデバイスで、シリコンや化合物半導体、色素増感型など特にタイプは問わない。二次電池12も特に限定されるものではなく、鉛電池、ニッケル水素、リチウムイオンなど二次電池であればよいが、鉛電池が好適に利用できる。
電圧センサ13は二次電池12の電圧を検知するものであれば、特に限定されるものではない。また電圧センサ13は充放電制御手段11と信号線SL1で接続されている。電圧センサ13は計測した電圧値SVを信号線SL1を通じて充放電制御手段11に送信する。
また充放電電流センサ14は、電流センサであって、現在流れている電流が充電のための電流(充電電流)か、放電している電流(放電電流)かを判別できる電流センサである。充放電電流センサ14は充放電制御手段11と信号線SL2で接続されている。充放電電流センサ14は計測した電流値SAを信号線SL2を通じて充放電制御手段11に送信する。
表示器17は、充放電制御手段11からの信号Scbを受け、二次電池12の交換を知らせる。なお、表示器17の形態は特に限定されるものではなく、無線通信や公衆回線で連結された端末であってもよい。
充放電制御手段11は、充放電電流センサ14の出力(SA)に基づいて、後述する充放電電気量ΣCといった電気量を算出する。充放電制御手段11は、例えば、MPU(Micro Processor Unit)とメモリといった組み合わせのコンピュータで実現できる。
また、太陽電池モジュール10は起電力モニタ16を有し、充放電制御手段11と信号線SL3で接続されている。起電力モニタ16は、現在の太陽電池モジュール10の起電力の値SPvを出力として送り出すことができる。なお、起電力モニタ16は太陽電池モジュール10に組み込みでなくてもよい。充放電制御手段11が太陽電池モジュール10の起電力を知ることが出来さえすればよいので、太陽電池モジュール10から充放電制御手段11までの間に配置された電圧計でもよいからである。
図2には充放電制御手段11の詳細図を示す。充放電制御手段11には少なくとも制御装置(MPU)20、メモリ24、電力制御部22、タイマ25を有する。制御装置20は、メモリ24と、太陽電池モジュール10の起電力モニタ16と、電力制御部22と、充放電電流センサ14と、電圧センサ13とタイマ25と表示器17に接続されている。
また、電力制御部22は、太陽電池モジュール10および二次電池12および出力端子15と配線L1乃至L3で接続されている。また、出力端子15には負荷19が接続される(図1参照)。なお、出力端子15は、充放電制御手段11の指示によって負荷19との接続を切断する(「T15off」という。)か、接続する(「T15on」という。)かを選択できる。
電力制御部22は、太陽電池モジュール10での発電電力のうち二次電池12および出力端子15(負荷19)に供給する電力を調整する。また、内部には、DC−DCコンバータなどの電圧変換手段(図示せず)を有しており、二次電池12への充電電圧や出力端子15(負荷19)への供給電圧等を所定の値で出力することができる。
さらに太陽電池モジュール10が発電しない夜間などにおいては、二次電池12に蓄えた電気量を出力端子15(負荷19)へ供給する制御も行い、二次電池12からの電流が出力端子15以外へは流れないようにする回路等を有している。なお、電力制御部22のこれらの機能は、制御装置20からの指示Covによって、起動、変更若しくは停止される。
次に充放電制御手段11での機能について説明する。少なくとも本発明に係る充放電制御手段11は、充放電電気量演算手段の機能を実現する。充放電電気量演算手段は、二次電池12へ充電された電気量と二次電池12から放電された電気量の合計である充放電電気量ΣCを算出する。このように本発明に係る独立電源装置1は、二次電池12に蓄積された電気を電気量(Ah)に換算して管理する。
充放電制御手段11では、充放電電流センサ14からの信号(SA)から充放電電気量ΣCを算出する充放電電気量演算手段を実現する。これは、制御装置20が二次電池12に流れた電流と流れた時間の積から電気量を求め、順次積算することで求められる。図3に充放電電気量演算手段のフローを示す。
図3を参照して、この処理がスタートすると(ステップS1000)、初期値が設定される。初期値としては、微小時間の間の電気量であるΔCと、積算した充放電電気量ΣCである。これらの値をゼロに設定する(ステップS1010)。次に終了判定を行う(ステップS1020)。終了する場合(ステップS1020のY分岐)は終了処理(ステップS1070)にフローを移す。
終了判定は、この処理中若しくは他の処理中であっても、作動中止の信号もしくはアクションがあれば、終了することができる。すなわち、終了判定の工程であるステップS1020には、どこからも処理が戻されていないが、これは以後のフローのどこからでもこの終了判定に戻れることを示すものとする。
次に制御装置20は、充放電電流センサ14からの電流値SAと電流の向きを取得する(ステップS1030)。この時、取得する電流は例えば、充電用に流れた電流であれば正符号を、負荷19に向かって流れた電流であれば、負符号をつけて扱えるようにしておくと好適である。なお、この時電圧センサ13から二次電池12の端子間の電圧値SVを取得してもよい。
次に電流値SAと所定の微小時間ΔTを乗算し、微小充放電電気量ΔCを得る(ステップS1040)。そして、充放電電気量ΣCに微小充放電電気量ΔCを加算し、新たな充放電電気量ΣCとする(ステップS1050)。そして、微小時間ΔTが経過するまでそのまま待機する(ステップS1060)。そして、再びステップS1030に戻り、電流値SAを取得する。このようにすることで、制御装置20は、充放電電気量ΣC(二次電池12から放出若しくは充電された結果の電気量の合計)を常に保持しておくことができる。
次に本発明の独立電源装置1の動作について説明する。なお、ここで満充電容量FCを決めておく。満充電容量FCとは、二次電池12を満充電にしてから完全放電されるまでの電気量であり、電流×時間(A・hr:「Ah」と記す)で表される。これは、通常放電曲線と呼ばれる電池の特性曲線から求めることができる。また、電池容量とは、電池に蓄積された実際の電気量をいう。電池容量は、二次電池12の端子電圧などから想定する。
図4には、独立電源装置1の基本的な動作を説明するグラフを示す。また、図5には、独立電源装置1の動作のフローを示す。図4(a)、(b)、(c)は共に横軸が時刻を表す。時刻t1からt4までは太陽光線を得ることができる時間帯で、充電可能時間帯とする。図4(a)の縦軸は二次電池12の端子電圧(V)である。電圧V1は公称電圧である。たとえば鉛蓄電池の場合は13.0V程度である。
またV2は、充電時に許容される最大電圧で、定電圧設定値である。定電圧設定値は、後述するバルク充電から吸収充電(定電圧充電)に移行する際の目安になる値である。鉛蓄電池の場合は14.9V程度である。
図4(b)では縦軸は二次電池12に流れる充放電電流(A)である。電流値が正の場合は、二次電池12に流れ込む電流、つまり充電される電流であり、電流値が負の場合は、二次電池12から流れ出る電流である。また、図4(c)では、縦軸は二次電池12の充放電電気量ΣC(Ah)である。
図5のフローを参照して、図4の動作を説明する。この処理がスタートすると(ステップS100)、初期設定が行われ(ステップS102)、終了判定が行われる(ステップS104)。終了判定は、独立電源装置1の電源スイッチが停止されるといった、人為的な場合だけでなく、独立電源装置1でトラブルが生じ、割り込み等がかかった場合を含めてもよい。終了する場合(ステップS104のY分岐)は、独立電源装置1を終了させる(ステップS140)。また、二次電池12の交換の際に終了してもよい。
今説明を簡単にするため、夜間二次電池12が負荷19に電力を供給するのが、図4の時刻t0であるとする。この時は、充放電電気量ΣCの積算を継続し(ステップS106)、太陽電池モジュール10の起電力が生じたか否かを判断する(ステップS108)。図5では、「パネルon(Vth)」と表示した。
充放電電気量ΣCを積算する毎に、充放電電気量ΣCが最低残存電気量ECLより小さくなるか否かを判断する(ステップS108)。そして、充放電電気量ΣCが最低残存電気量ECLより少なくなったら(ステップS108のY分岐)、出力端子15を切断する(ステップS110)。図では「T15off」と表示した。つまり、独立電源装置1から負荷19への電力供給は停止する。
二次電池12は、満充電容量FCの電気量を有するとはいえ、全量を放電してしまっては、寿命が著しく短くなる。放電量に限界値を設けるのは、独立電源装置1に用いる二次電池12の寿命を長くするためである。したがって、後述するバルク充電や定電圧充電の期間であっても、太陽電池モジュール10からの発電がない場合に、充放電電気量ΣCが最低残存電気量ECLより小さくなれば、出力端子15を遮断し電力供給を停止してもよい。
太陽電池モジュール10の起電は、起電力モニタ16からの値SPvを参照することで行われる。より具体的には、値SPvが所定の電圧Vthより大きくなったかどうかで判断する。ここで電圧Vthは太陽電池モジュール10の発電力を利用できるか否かを判断するための閾値である。
太陽電池モジュール10が起電する直前は、図4では時刻がt0からt1の間であり、二次電池12の電圧(図4(a))は徐々に低下し、流れる電流(図4(b))は二次電池12から負荷19に向かって流れている(符号が負)。したがって、充放電電気量ΣC(図4(c))は、マイナス値を積算する。充放電電気量のΣCは、符号はマイナスで、絶対値が大きくなる。すなわち、二次電池12の電力は枯渇状態に向かって減少していると言える。充放電電気量ΣCが「−FC(Ahr)」となれば、二次電池12の電気量は全て放出したことになる。したがって、充放電電気量ΣCがゼロとは、満充電状態であると言い換えてもよい。
時刻t1になると日が昇り太陽電池モジュール10が発電を始める。起電力モニタ16からの値SPvが所定の値(Vth)を超えたことを確認したら(ステップS112のY分岐)、バルク充電に移る(ステップS114)。バルク充電とは、二次電池12への充電をMPPT(Maximum Power Point Tracker)制御で行う充電モードをいう。
ここでは、太陽電池モジュール10が発電した電力のうち負荷19が必要とする電力以外を全て二次電池12への充電に使用する。制御装置20は、電力制御部22にこのような充電を行うことを指示Covする。なお、バルク充電の間でも充放電電気量演算手段は処理を行っており、電気量の流れを算出し、充放電電気量ΣCを積算している。
バルク充電では、二次電池12に電流が流れ込むので、充放電電流は正となる(図4(b)参照)。また、二次電池12の端子電圧は上昇する(図4(a)参照)。バルク充電は二次電池12の端子電圧が定電圧設定値V2になるまで続けられる(ステップS116のN分岐)。またこの間二次電池12へ電流が流れるので、充放電電気量ΣCは、マイナス値からゼロに向かって増える(図4(c)参照)。
二次電池12の端子電圧値(SV)が定電圧設定値V2になったら(ステップS116のY分岐)、リフレッシュ(過充電処理)が必要か否かを判断する(ステップS118)。二次電池12は、充放電を繰り返すと、端子電圧SVが低下し、蓄積できる充放電電気量ΣCも少なくなる。ここで、一定以上の電力を過充電させることで、二次電池12をリフレッシュ(回復)させることができる。
過充電処理を行う条件は特に限定されない。過充電処理を行う条件としては、電池電圧SVの電圧降下の程度を条件とする、最新の過充電処理から所定日数が経過したことを条件とする、また充放電電気量ΣCがゼロになる時(t3)と電池電圧SVが定電圧設定値V2になる時(t2)の間隔を条件とするなどが例示できる。
過充電処理を行わない場合(ステップS118のN分岐)は、定電圧充電処理を行う(ステップS122)。定電圧充電処理は、図4の時刻t2から時刻t3に至るまでの間の充電処理である。電池電圧SVは定電圧設定値V2が一定に維持される(図4(a)参照)。充電される電気量が増えるにつれ、充電電流SAは減少する。(図4(b)参照)。充放電電気量ΣCは、ゼロに向かって増加する(図4(c)参照)。
図6には、定電圧充電(ステップS122)の詳細なフローを示す。図6を参照して、定電圧充電処理(ステップS122)に入ったら、充電目標値TCをゼロにセットする(ステップS150)。次に定電圧充電を行う(ステップS152)。そして、充放電電気量ΣCが充電目標値TC以上になったか否かを判断する(ステップS154)。
充放電電気量ΣCが充電目標値TC以上になった場合(ステップS154のY分岐)は、定電圧充電処理(ステップS122)のルーチンを抜ける。また、充放電電気量ΣCが充電目標値TC以上になっていない場合(ステップS154のN分岐)は、定電圧充電を続ける(ステップS152)。
再び図5を参照する。ステップS118で過充電処理を行うと判断した場合(ステップS118のY分岐)は、その過充電処理が最初の過充電処理か否かを判断する(ステップS120)。「最初の過充電処理」とは、独立電源装置1の二次電池12にとって、初めて経験する過充電処理を意味する。したがって、ステップS120でY分岐となるのは、独立電源装置1に搭載されている二次電池12が交換されない限り、1回だけである。言い換えると、新しい二次電池12が搭載される毎に「最初の過充電処理」が行われる。したがって、ステップS102の初期設定に、二次電池12の過充電処理がゼロ回目であることを入れても良い。
過充電処理が最初の過充電処理であった場合(ステップS120のY分岐)は、初期過充電処理(ステップS126)を行う。初期過充電処理(ステップS126)の詳細は図7に示す。図7を参照して、初期過充電処理のルーチン(ステップS126)に入ったら、定電圧充電を行う(ステップS170)。そして、充電電流SAが所定の閾値であるSAd以下になっているか否かを判断する(ステップS172)。
充電電流SAが閾値SAdより多ければ(ステップS172のN分岐)、定電圧充電を継続する(ステップS170)。充電電流SAが閾値SAdより少なければ(ステップS172のY分岐)、初期過充電量Crfに現在の充放電電気量ΣCの量を記録する(ステップS174)。そして、放充電電気量ΣCをリセット(ゼロを代入)する。
図8には、過充電を行う際の二次電池電圧(図8(a))、充放電電流(図8(b))、充放電電気量(図8(c))の関係を示す。それぞれ縦軸および横軸は、図4の場合と同じである。図8を参照して、定電圧充電は時刻t2からt3までの間である。この間、充放電電流は次第に低下する。充電される電気量が多くなるにつれ、充電しにくくなり、内部抵抗値が上昇するからである。初期過充電処理(ステップS126)では、この時の充電電流SAがSAd以下になるまで過充電を行う。
そして、充電電流SAがSAd以下になったら、その時の充放電電気量ΣCの値を初期過充電量Crfとして記録する。この初期過充電量Crfが、以後の過充電処理における過充電量となる。図7のステップS176で、充放電電気量ΣCをゼロとしたのは、過充電を行った状態を満充電容量FCとするためである。そしてこのルーチンを抜ける。
再び図5を参照する。ステップS120で過充電処理が最初の過充電処理でない場合(ステップS120のN分岐)は、過充電処理(ステップS124)を行う。図9に過充電処理(ステップS124)の詳細を示す。
図9を参照して、過充電処理(ステップS124)に入ったら、充電目標値TCを初期過充電量Crfにセットする(ステップS160)。そして、充放電電気量ΣCが充電目標値TCを超えるまで定電圧充電を行う(ステップS162およびステップS164)。そして充放電電気量ΣCが充電目標値TCを超えたら(ステップS164のY分岐)、充放電電気量ΣCをリセット(ゼロを代入)し、このルーチンを抜ける。
以上のように、独立電源装置1では、最初の過充電処理(ステップS126)の際には、充電電流SAが閾値SAd以下になるまで過充電を行い、2回目以降の過充電処理(ステップS124)の場合は、最初の過充電処理で過充電した初期過充電量Crfだけ過充電を行う。
再び図5を参照する。ステップS122、ステップS124、ステップS126で示した過充電を含む定電圧処理が終了したら、ゼロ充電(ステップS130)を行う。これは図4の時刻t3から時刻t4に至るまでの区間で、二次電池12の充放電電気量ΣCは変化しないまま維持される。つまり、太陽電池モジュール10から供給される電力量と、負荷19へ送信する電力放電量が等しくなるように、制御装置20が調整する。
ゼロ充電(ステップS130)になったら、出力端子15が遮断されているか否かを判断する(ステップS132)。そして、遮断されている場合(ステップS132のY分岐)は、出力端子15を開く(ステップS134)。つまり、負荷19に電力を送電する。
出力端子15は、夜間充放電電気量ΣCが最低残存電気量ECLを下回った場合に強制的に遮断された(ステップS108のY分岐によるステップS110)。しかし、その後1度の満充電を経た後に再び負荷19への送電を開始する。最低残存電気量ECLまで電気量を放電した後は、満充電まで復帰させた方が二次電池12へのダメージが少ないからである。
出力端子15が遮断されていない場合(ステップS132のN分岐)は、次に電池電圧SVが劣化電圧SVd以下になっているか否かを判断する(ステップS136)。
図8を参照し、ゼロ充電の範囲(時刻t3から時刻t4)では、公称電圧V1になっている。しかし、二次電池12の寿命が尽きてくると、ゼロ充電をしているにもかかわらず、電池電圧SVが下がってくる。電池電圧SVが劣化電圧SVdを下回った場合(ステップS136のY分岐)は、もう二次電池12は使用できないと判断し、二次電池12の交換信号Scbを出力する(ステップS138)。図5では、「B交換表示」と記載した。使用者は、この表示を見たら二次電池12を交換するのが望ましい。また、図8(a)では、電池電圧SVが劣化電圧SVdを下回る場合を点線で示した。
図2を参照して、この信号Scbは、制御装置20が出力する。したがって、充放電制御手段11がこの信号Scbを出力すると言ってもよい。図1を参照して、信号Scbは、表示器17を点灯させることで、二次電池12の交換を使用者に通知する。もちろん、信号Scbは、他の端末に送信し、表示させてもよい。
再び図5を参照する。ステップS140で太陽電池パネルの発電が維持されているか否かを判断する。これは、日暮れになったか否かをモニタすることである。具体的には、図1の起電力モニタ16の値SPvを制御装置20が監視することで実現できる。
ステップS112と同じであるが、値SPvと比較される閾値が、ステップS108の閾値Vthより低い、Vssに置き換えられる。すなわち、ゼロ充電モードは、日が暮れて太陽電池モジュール10からの電力供給が全く無くなるまで継続される(ステップS140のY分岐)。
日が暮れて太陽電池モジュール10の起電力がなくなったら(ステップS140のN分岐)、二次電池12は貯えた電気量から負荷19に対して放電を開始する。この時、二次電池12と負荷19は、制御装置20の指示Covによって電力制御部22が接続する。
処理のフローは、ステップS104に戻る。ステップS104では、終了判定の後(ステップS104のN分岐)ふたたび、充放電電気量ΣCにマイナス値を積算しながら負荷19に電気を供給し、太陽電池モジュール10の起動(ステップS108のY分岐)を待つ。
なお、上記の説明においては、独立電源装置1は、太陽電地モジュール10を用いた場合について説明したが、風力発電や地熱発電などを用いてもよい。
また、独立電源装置1は、太陽電池モジュール10で発電できない場合には、商用電源に切り替えるようにしても良い。
本発明の独立電源装置は、太陽電池モジュールを用いた電源装置だけでなく、二次電池の充電制御に広く利用することができる。
1 独立電源装置
10 太陽電池モジュール
11 充放電制御手段
12 二次電池
13 電圧センサ
14 充放電電流センサ
15 出力端子
16 起電力モニタ
17 表示器
19 負荷
20 制御装置
22 電力制御部
24 メモリ
25 タイマ
ΣC 充放電電気量
Crf 初期過充電量
ECL 最低残存電気量
SVd 劣化電圧
10 太陽電池モジュール
11 充放電制御手段
12 二次電池
13 電圧センサ
14 充放電電流センサ
15 出力端子
16 起電力モニタ
17 表示器
19 負荷
20 制御装置
22 電力制御部
24 メモリ
25 タイマ
ΣC 充放電電気量
Crf 初期過充電量
ECL 最低残存電気量
SVd 劣化電圧
Claims (3)
- 太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力の前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は、
前記二次電池が前記負荷に供給した以上の電気量を前記二次電池に過充電する際は、前記独立電源装置の前記二次電池を最初に定電圧設定値の電圧で過充電にした際に充電電流が所定の閾値以下になるまで過充電した際の初期過充電量を過充電することを特徴とする独立電源装置。 - 太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力の前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は、
前記充放電電気量が最低残存電気量以下になった場合は、前記負荷への電力供給を切断し、
満充電した後に再び前記負荷への電力供給を開始することを特徴とする独立電源装置。 - 太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力の前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は、ゼロ充電の際の前記二次電池の端子電圧が劣化電圧以下になった場合に前記二次電池の交換信号を出力することを特徴とする独立電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015129144A JP2017017778A (ja) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 独立電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015129144A JP2017017778A (ja) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 独立電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017017778A true JP2017017778A (ja) | 2017-01-19 |
Family
ID=57828310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015129144A Pending JP2017017778A (ja) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 独立電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017017778A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021132690A1 (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | 京セラ株式会社 | 二次電池 |
CN113795761A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-12-14 | 东洋***株式会社 | 二手电池单元保管库 |
-
2015
- 2015-06-26 JP JP2015129144A patent/JP2017017778A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021132690A1 (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | 京セラ株式会社 | 二次電池 |
CN113795761A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-12-14 | 东洋***株式会社 | 二手电池单元保管库 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3469228B2 (ja) | 蓄電装置の充放電制御装置及び充放電制御方法並びに電力貯蔵システム | |
JP5812025B2 (ja) | 定置用蓄電システム及び制御方法 | |
US8938323B2 (en) | Power storage system and method of controlling the same | |
JP2008283853A (ja) | 自律システムのバッテリを充電する方法 | |
EP2605359A1 (en) | Storage battery system and method for controlling same | |
JP3529660B2 (ja) | 独立型太陽光発電システム及び発電方法 | |
JP2019047721A (ja) | 太陽光充電システム及びその制御方法 この出願は、2017年9月1日に中国特許局に出願された出願特許公開第201710780286.3号、「太陽光充電補助システム及び制御方法」である中国特許出願の優先権を主張し、その開示内容の全ては参照により本出願に組み込まれる。 | |
US9269989B2 (en) | Electric power supply system | |
JP2015195674A (ja) | 蓄電池集合体制御システム | |
US20080252261A1 (en) | Battery charging apparatus, battery pack, battery charging system, and battery charging method | |
US6541940B1 (en) | Load follower using batteries exhibiting memory | |
KR101216704B1 (ko) | 독립형 태양광 가로등의 계통전원 연계 시스템 및 그 운용방법 | |
JP5861063B2 (ja) | 蓄電装置及び電力供給システム | |
RU2483400C2 (ru) | Способ эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата (варианты) | |
JP2017017778A (ja) | 独立電源装置 | |
JP2001069688A (ja) | 独立型太陽光発電システム及び発電方法 | |
RU2543487C2 (ru) | Способ эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата | |
JP2014209827A (ja) | 独立電源装置 | |
JP2011160635A (ja) | 蓄電池の充電方法および太陽光発電システム | |
RU2621694C2 (ru) | Способ эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания летательных аппаратов | |
JP2015226378A (ja) | 独立電源装置 | |
JP4977805B1 (ja) | 独立型電源装置 | |
JP2017011849A (ja) | 定置用蓄電システム | |
JP2010259261A (ja) | 充電装置および充電方法 | |
JP2014209826A (ja) | 独立電源装置 |