JP2010098827A - 充放電制御方法、充放電制御器および自立型電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】自立型電源システムにおいて蓄電池の過放電を防止することを課題とする。
【解決手段】自立型電源システムにおいて、制御器５の過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧を取得し、ニッケル水素蓄電池２が過放電となる直前の状態を検知する。過放電検知部５１によって過放電となる直前の状態であると検知されると、電池切離部５２が、電池切離スイッチ７をＯＦＦに制御することでニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムから切り離す。また、発生電力判定部５３は、ＰＶパネル１の発生電力が所定の条件を満たすか否かを判定する。発生電力判定部５３によって所定の条件を満たすと判定されると、電池接続部５４が、電池切離スイッチ７をＯＮに制御することで電池切離部５２によって切り離されたニッケル水素蓄電池２を前記自立型電源システムに接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、充放電制御方法、充放電制御器および自立型電源システムに関する。

近年、太陽電池と蓄電池とを有する自立型電源システムは、人が近寄れない場所や危険な場所など、電源インフラの確保が困難な場所の電源として用いられている。一般的に、自立型電源システムは、日照量の多い昼間に、太陽電池の発生電力を負荷に供給するとともに余剰電力を蓄電池に充電し、日照量の少ない昼間や夜間に、蓄電池の放電電力を負荷に供給する。

なお、例えば、特許文献１や２には、商用電源と組み合わせた太陽電池システムが開示されている。また、例えば、特許文献３には、内部および外部に蓄電池を有し、外部電池からの放電を主とすることで内部電池の過放電を防止する携帯用の太陽電池システムが開示されている。

特開２００６−３４０５７８号公報 特開２００６−３３９０７７号公報 特開２００６−２９６１３４号公報

ところで、上記した従来の技術では、自立型電源システムにおいて蓄電池の過放電を防止することができないという課題があった。

上記したように、自立型電源システムは、日照量の少ない昼間や夜間に蓄電池の放電電力を負荷に供給する。このため、自立型電源システムにおける蓄電池には、過放電となるおそれがあり、過放電によって大きなダメージを受けるおそれがある。ニッケル水素蓄電池などは高価な電池であるので、過放電を防止することが強く望まれるが、特許文献１や２のように商用電源と組み合わせた太陽電池システムは、そもそも蓄電池の過放電を想定するものではない。また、特許文献３のように内部および外部に蓄電池を有する太陽電池システムは、内部電池の過放電を防止することを想定するにすぎない。

そこで、本発明は、上記した従来の技術の課題を解決するためになされたものであり、自立型電源システムにおいて蓄電池の過放電を防止することが可能な充放電制御方法、充放電制御器および自立型電源システム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、太陽電池と当該太陽電池の発生電力を用いて充放電を行う蓄電池とを有する自立型電源システムにおいて、当該蓄電池の充放電を制御する充放電制御方法は、前記蓄電池が過放電となる直前の状態を検知する検知ステップを含む。また、前記検知ステップによって直前の状態であると検知されると、前記蓄電池を前記自立型電源システムから切り離す切り離しステップを含む。また、前記太陽電池の発生電力が所定の条件を満たすか否かを判定する判定ステップを含む。また、前記判定ステップによって所定の条件を満たすと判定されると、前記切り離しステップによって切り離された前記蓄電池を前記自立型電源システムに接続する接続ステップを含む。

自立型電源システムにおいて蓄電池の過放電を防止することが可能になる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る充放電制御方法、充放電制御器および自立型電源システムの実施例を詳細に説明する。以下では、まず、実施例１に係る自立型電源システムの概要を説明し、続いて、実施例１に係る自立型電源システムによる構成および処理手順を順に説明する。

［実施例１に係る自立型電源システムの概要］
まず、図１を用いて、実施例１に係る自立型電源システムの概要を説明する。図１は、実施例１に係る自立型電源システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、実施例１に係る自立型電源システムは、太陽光発電（Photo Voltaic）を行うＰＶパネル１と、ＰＶパネル１の発生電力を用いて充放電を行うニッケル水素蓄電池２とを有する。ニッケル水素蓄電池２は、ＰＶパネル１の発生電力を充電し、充電した電力を負荷４に放電する。

ここで、図１に示すように、実施例１に係る自立型電源システムは、電池切離スイッチ７を有する。電池切離スイッチ７は、制御器５によって制御されることで、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムから切り離したり接続したりする。

例えば、電池切離スイッチ７が制御器５によってＯＮの状態に制御され、ニッケル水素蓄電池２が自立型電源システムに接続した状態であるとする。すると、日照量の少ない昼間や夜間には、ニッケル水素蓄電池２に充電された電力が負荷４に放電される。

この時、制御器５の過放電検知部５１が、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧を検知することで、ニッケル水素蓄電池２が過放電となる直前の状態を検知する。例えば、過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧が所定の最低電圧（例えば、１０．０Ｖ）を下回ったことを検知すると、ニッケル水素蓄電池２が過放電となる直前の状態であることを検知する。

続いて、電池切離部５２が、電池切離スイッチ７をＯＦＦの状態に制御することで、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムから切り離す。こうして、実施例１に係る自立型電源システムは、ニッケル水素蓄電池２の過放電を防止することが可能になる。

さて、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムから切り離されたままでは、自立型電源システムは電源として動作することができない。そこで、制御器５の発生電力判定部５３が、ＰＶパネル１の発生電力が所定の条件を満たすか否かを判定する。例えば、発生電力判定部５３は、温度センサー８によって測定された電池温度に応じた最低充電電流値を求め、ＰＶパネル１の発生電力が最低充電電流値を満たすか否かを判定する。

そして、発生電力判定部５３によって所定の条件を満たすと判定されると、電池接続部５４が、電池切離スイッチ７をＯＮの状態に制御することで、電池切離部５２によって切り離されていたニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムに接続する。こうして、実施例１に係る自立型電源システムは、過放電を防止するために切り離されたニッケル水素蓄電池２を自動復帰させることが可能になる。

［実施例１に係る自立型電源システムの構成］
次に、図１〜図５を用いて、実施例１に係る自立型電源システムの構成を説明する。

図１に示すように、実施例１に係る自立型電源システムは、ＰＶパネル１と、ニッケル水素蓄電池２と、コントローラ３と、負荷４と、制御器５と、シャント抵抗６と、電池切離スイッチ７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、制御器５による制御の対応関係を示している。

ＰＶパネル１は、太陽光発電を行う。具体的には、ＰＶパネル１は、コントローラ３を介して負荷４と接続され、ＰＶパネル１の発生電力は、負荷４に供給される。また、ＰＶパネル１は、コントローラ３、電池切離スイッチ７およびシャント抵抗６を介してニッケル水素蓄電池２と接続され、ＰＶパネル１の発生電力の内の余剰電力は、ニッケル水素蓄電池２に充電される。

ニッケル水素蓄電池２は、ＰＶパネル１の発生電力を充電し、充電した電力を負荷４に放電する。具体的には、ニッケル水素蓄電池２は、シャント抵抗６、電池切離スイッチ７およびコントローラ３を介してＰＶパネル１と接続され、ＰＶパネル１の発生電力の内の余剰電力を充電する。また、ニッケル水素蓄電池２は、シャント抵抗６および電池切離スイッチ７を介して負荷４と接続され、充電した電力を負荷４に放電する。例えば、天候悪化の影響で日照量の少ない昼間や夜間には、ＰＶパネル１の発生電力が十分に負荷４に供給されず、ニッケル水素蓄電池２に充電された電力が負荷４に供給されることになる。また、図１に示すように、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧および電池温度は、制御器５によって取得され、制御器５による制御に用いられる。

ここで、実施例１におけるニッケル水素蓄電池２は、電池切離スイッチ７が制御器５によって制御されることで、自立型電源システムから切り離されたり接続されたりする。具体的には、制御器５が、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧を検知することで、ニッケル水素蓄電池２が過放電となる直前の状態を検知し、電池切離スイッチ７をＯＦＦの状態に制御することで、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムから切り離す。また、制御器５が、ＰＶパネル１の発生電力が電池温度に応じた最低充電電流値を満たすか否かを判定し、電池切離スイッチ７をＯＮの状態に制御することで、電池切離部５２によって切り離されていたニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムに接続する。

なお、例えば、実施例１におけるニッケル水素蓄電池２は、図２に示すように、定格９５Ａｈの電池セルを１０個直列に有し、また、電池セルに取り付けられた温度センサー８と、温度センサー８および電力線を取り出すコネクタと、冷却ファンと、収納箱とを有する。なお、図２は、ニッケル水素蓄電池を説明するための図である。

コントローラ３は、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracker）とＤＣ／ＤＣコンバータとを有し、ＰＶパネル１の発生電力を制御する。具体的には、コントローラ３は、ＰＶパネル１と接続され、ＰＶパネル１の発生電力によって駆動し、また、ＰＶパネル１の発生電力が最大電力点（ＭＰＰ：Maximum Power Point）で出力されるようにＰＶパネル１の発生電力を制御する。また、コントローラ３は、ＰＶパネル１と負荷４との間に介挿され、負荷４を稼動させる電圧範囲を維持するように電圧を制御する。また、コントローラ３は、ＰＶパネル１とニッケル水素蓄電池２との間に介挿され、ニッケル水素蓄電池２を充電する電圧範囲を維持するように電圧を制御する。

負荷４は、ＰＶパネル１の発生電力またはニッケル水素蓄電池２の放電によって稼動する。具体的には、負荷４は、コントローラ３を介してＰＶパネル１と接続され、ＰＶパネル１の発生電力によって稼動する。また、負荷４は、電池切離スイッチ７およびシャント抵抗６を介してニッケル水素蓄電池２と接続され、ニッケル水素蓄電池２の放電によって稼動する。

例えば、負荷４は、連続的に電力を消費して稼動する監視モニタや、定期的に（例えば、１分間隔に）電力を消費して稼動する無線送信機などである。

制御器５は、自立型電源システムを制御する。具体的には、制御器５は、コントローラ３を介してＰＶパネル１と接続され、ＰＶパネル１の発生電力によって駆動する。また、制御器５は、図１に示すように、過放電検知部５１と、電池切離部５２と、発生電力判定部５３と、電池接続部５４とを有する。

過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２が過放電となる直前の状態を検知する。具体的には、過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２に充電された電力が負荷４に放電されている状態であることをシャント抵抗６から通知されると、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧を取得する。そして、過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧が所定の最低電圧（例えば、１０．０Ｖ）を下回ることを検知すると、その旨を電池切離部５２に通知する。

ここで、実施例１における過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧が最低電圧を下回ることを検知する前にも段階的に電池電圧を検知する。そして、過放電検知部５１は、自立型電源システムのコントローラ３や制御器５、あるいは負荷４の動作モードが省エネルギーモード（以下、省エネモード）となるように、検知した電池電圧に応じて制御する。

例えば、過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２に充電された電力が負荷４に放電されている状態で、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧が１１．５Ｖ以下になったことを検知する。すると、過放電検知部５１は、コントローラ３や制御器５が処理を実行する時間間隔を広くするなど省エネモードとなるように、コントローラ３や制御器５を制御する。

また、例えば、過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２に充電された電力が負荷４に放電されている状態で、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧が１１．０Ｖ以下になったことを検知する。すると、過放電検知部５１は、負荷４が省エネモードとなるように、負荷４を制御する。例えば、過放電検知部５１は、負荷４が照明であれば暗くし、無線伝送機であれば伝送間隔を広くするなど、負荷４が省エネモードとなるように制御する。

電池切離部５２は、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムから切り離す。具体的には、電池切離部５２は、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧が所定の最低電圧を下回ったことを過放電検知部５１から通知されると、電池切離スイッチ７をＯＦＦの状態に制御し、自立型電源システムをシャットダウンして再起動する。

発生電力判定部５３は、ＰＶパネル１の発生電力の内の余剰電力が所定の条件を満たすか否かを判定する。具体的には、発生電力判定部５３は、ニッケル水素蓄電池２の温度センサー８によって測定された電池温度を定期的に温度センサー８から取得し、また、ＰＶパネル１の発生電力の内、負荷４に供給される電力以外の余剰電力を定期的にコントローラ３から取得している。そして、発生電力判定部５３は、温度センサー８によって測定された電池温度に応じた最低充電電流値を定期的に求め、ＰＶパネル１の余剰電力が最低充電電流値を満たすか否かを定期的に判定している。そして、発生電力判定部５３は、ＰＶパネル１の余剰電力が最低充電電流値を満たすと判定すると、その旨を電池接続部５４に通知する。

ここで、所定の条件について、図３〜図５を用いて説明する。図３は、充電電流と容量との関係を説明するための図であり、図４は、電池温度と容量との関係を説明するための図であり、図５は、電池温度と充電電流との関係を説明するための図である。

例えば、ニッケル水素蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池には、電池温度に応じた最低充電電流値が存在する。図３は、定格９５Ａｈの電池セルを１０個直列に有するニッケル水素蓄電池を用いた場合の実験結果を示すものであり、電池温度２０℃における充電電流と容量との関係を示すものである。図３に示すように、充電電流が１〜２Ａ程度の場合には、充電可能な容量が著しく減少していることがわかる。

また、図４は、同様のニッケル水素蓄電池を用いた場合の実験結果を示すものであり、充電電流１Ａにおける電池温度と容量との関係を示すものである。図４に示すように、電池温度が４５℃と高温の場合には、充電可能な容量が著しく減少していることがわかる。

図３および図４に示すように、充電電流が微小である場合や電池温度が高温である場合には、蓄電池内の反応が、充電ではなく熱に変わっていると考えられる。言い換えると、充電電流が微小である場合や電池温度が高温である場合の充電は、蓄電池の劣化に繋がり寿命を短くすると考えられるので、回避することが望ましい。

そこで、実施例１における発生電力判定部５３は、ＰＶパネル１の発生電力が所定の条件を満たすか否かを判定する際の条件として、電池温度に応じた最低充電電流値を用いる。すなわち、発生電力判定部５３は、温度センサー８によって測定された電池温度に応じた最低充電電流値を求め、求めた最低充電電流値を条件として、ＰＶパネル１の発生電力が所定の条件を満たすか否かを判定する。

例えば、発生電力判定部５３は、充電可能な容量として９０％を維持できる条件として、以下の表１を記憶している。

そして、発生電力判定部５３は、温度センサー８によって測定された電池温度を用いて表１を参照し、「電池温度」に対応づけられている「最低充電電流値」を取得する。そして、発生電力判定部５３は、表１の「充電可否判定」に記載されている内容を所定の条件とする。なお、図５は、表１に示す内容を電池温度と充電電流との関係で示したものである。図５に示すように、電池温度が６０℃以上になった場合は、充電を禁止（停止）することとする。

電池接続部５４は、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムに接続する。具体的には、電池接続部５４は、ＰＶパネル１の発生電力が最低充電電流値を満たすことを発生電力判定部５３から通知されると、電池切離スイッチ７をＯＮの状態に制御する。

シャント抵抗６は、ニッケル水素蓄電池２から負荷４に向けて放電される放電電流を監視する。具体的には、シャント抵抗６は、ニッケル水素蓄電池２と負荷４との間に介挿され、シャント抵抗６の両端に発生する電圧を測定することで放電電流を測定し、測定誤差以上の電流値が生じた場合に放電とみなす。そして、シャント抵抗６は、ニッケル水素蓄電池２に充電された電力が負荷４に放電されている状態であることを検知すると、その旨を過放電検知部５１に通知する。

電池切離スイッチ７は、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムから切り離したり接続したりする。具体的には、電池切離スイッチ７は、ニッケル水素蓄電池２と負荷４（ＰＶパネル１）との間に介挿され、電池切離部５２によってＯＦＦの状態に制御されることで、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムから切り離す。また、電池切離スイッチ７は、電池接続部５４によってＯＮの状態に制御されることで、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムに接続する。

［実施例１に係る自立型電源システムによる処理手順］
次に、図６および図７を用いて、実施例１に係る自立型電源システムによる処理手順を説明する。図６および図７は、実施例１に係る自立型電源システムによる処理手順を示すフローチャートである。

ここで、例えば、図６に示す処理手順は、自立型電源システムの設置時点、すなわち、システム起動前の時点から開始（スタート）するものとする。また、設置時点において、電池切離スイッチ７はＯＦＦに制御されている状態、すなわち、ニッケル水素蓄電池２は自立型電源システムから切り離されている状態であるものとする。

さて、自立型電源システムが起動され、ＰＶパネル１に太陽光が照射すると、ＰＶパネル１は、太陽光発電を開始する（ステップＳ１０１）。例えば、晴天の場合などのように日照量が多く、ＰＶパネル１の発生電力がコントローラ３の駆動電力を上回った場合には（ステップＳ１０２肯定）、コントローラ３が駆動する（ステップＳ１０３）。一方、例えば、雨天の場合などのように日照量が少なく、ＰＶパネル１の発生電力がコントローラ３の駆動電力を下回る場合には（ステップＳ１０２否定）、コントローラ３は駆動できず、ＰＶパネル１の発生電力がコントローラ３の駆動電力を上回るまで待機することとなる。

ステップＳ１０３においてコントローラ３が駆動し、続いて、コントローラ３の出力電力が制御器５の駆動電力を上回った場合には（ステップＳ１０４肯定）、制御器５が駆動する（ステップＳ１０５）。ここで、コントローラ３がＭＰＰＴおよびＤＣ／ＤＣコンバータを有する一方で、制御器５はマイクロコンピュータを有するにすぎず、コントローラ３の消費電力は、制御器５の消費電力に比較して圧倒的に大きいと考えられる。そうであるとすると、コントローラ３を駆動できるだけの電力がＰＶパネル１で発生されている場合には、制御器５を駆動できる可能性も高く、このような場合には、コントローラ３と制御器５とが同時に駆動するとも考えられる。

一方、例えば、コントローラ３の出力電力が制御器５の駆動電力を下回る場合には（ステップＳ１０４否定）、制御器５は駆動できず、コントローラ３の出力電力が制御器５の駆動電力を上回るまで待機することとなる。

次に、制御器５が駆動すると、制御器５がコントローラ３を制御することで、コントローラ３は、ＰＶパネル１の発生電力を負荷４に供給する給電を開始する（ステップＳ１０６）。この時、コントローラ３は、ＰＶパネル１の発生電力が最大電力点で出力されるようにＰＶパネル１の発生電力を制御するとともに、負荷４を稼動させる電圧範囲を維持するように電圧を制御して、ＰＶパネル１の発生電力を負荷４に供給する。また、制御器５は、負荷４の稼動を監視している。

負荷４を稼動させるだけの十分な電力がコントローラ３から出力されている場合には（ステップＳ１０７肯定）、コントローラ３から負荷４への給電が継続して行われることになる（ステップＳ１１１）。

一方、負荷４を稼動させるだけの十分な電力がコントローラ３から出力されていない場合、すなわち、電力が不足する場合、制御器５は、負荷４の稼動を監視しているので、負荷４の稼動が停止したことを検知する（ステップＳ１０７否定）。

そして、制御器５は、規定時間（例えば、１分）待機するように自立型電源システムを制御する（ステップＳ１０８）。ここで、負荷４を稼動させるだけの十分な電力がコントローラ３から出力されていない場合とは、例えば、晴天でない場合であるが、天候は変わるものであり、再び晴天となる可能性も残っている。そこで、実施例１における制御器５は、自立型電源システムをシャットダウンして再起動する前に規定時間待機し、待機後にも天候が変わらなかった場合に、自立型電源システムを再起動してステップＳ１０１からの処理手順を再開する。

すなわち、制御器５は、ステップＳ１０８において規定時間待機した後に、再び、負荷４の稼動が開始されたか否かを確認する（ステップＳ１０９）。そして、負荷４が依然として停止している場合には（ステップＳ１０９否定）、制御器５は、自立型電源システムを再起動し（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０１の処理に戻る。一方、規定時間待機した後に、負荷４の稼動が開始されている場合には（ステップＳ１０９肯定）、コントローラ３から負荷４への給電が継続して行われることになる（ステップＳ１１１）。待機時間を設定することによって、自立型電源システムの起動動作回数を減らすことができ、寿命を延命することが可能になる。

ところで、ステップＳ１１１において、コントローラ３から負荷４への給電が継続して行われると、制御器５の発生電力判定部５３が、ＰＶパネル１の発生電力が電池温度に応じた最低充電電流値を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１２）。なお、実施例１において、発生電力判定部５３による判定は、定期的に行われるものとする。

そして、電池接続部５４は、ＰＶパネル１の発生電力が最低充電電流値を満たすことを発生電力判定部５３から通知されると（ステップＳ１１２肯定）、電池切離スイッチ７をＯＮの状態に制御する（ステップＳ１１３）。こうして、ニッケル水素蓄電池２が自立型電源システムに接続され、ＰＶパネル１の発生電力の内の余剰電力が、ニッケル水素蓄電池２に充電されるようになる。

さて、自立型電源システムは、図７に示すように、運用中となる（ステップＳ２０１）。ＰＶパネル１の発生電力が負荷４に十分に供給されている間は、ニッケル水素蓄電池２に充電された電力が負荷４に放電されることもないので、図７に示す処理手順は開始されない（ステップＳ２０２否定）。しかし、例えば、曇天の場合などのように日照量が少なく、ＰＶパネル１の発生電力が十分に負荷４に供給されなくなると、ニッケル水素蓄電池２に充電された電力が負荷４に放電され、図７に示す処理手順が開始される（ステップＳ２０２肯定）。なお、シャント抵抗６が、ニッケル水素蓄電池２に充電された電力が負荷４に放電されていることを過放電検知部５１に通知することで、過放電検知部５１によるステップＳ２０３以降の処理手順が開始される。

過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２に充電された電力が負荷４に放電されていることをシャント抵抗６から通知されると（ステップＳ２０２肯定）、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧を取得し、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧が規定値（例えば、１１．５Ｖ）以下になったか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

１１．５Ｖ以下になっていないと判定した場合には（ステップＳ２０３否定）、過放電検知部５１は、負荷４、コントローラ３、および制御器５の動作モードを通常モードとしたまま（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０２の処理に戻る。なお、後続する処理手順によってコントローラ３や制御器５の動作モードが省エネモードとなっている場合には、過放電検知部５１は、コントローラ３や制御器５の動作モードを通常モードとなるように制御する（ステップＳ２０４）。

一方、１１．５Ｖ以下になっていると判定した場合には（ステップＳ２０３肯定）、過放電検知部５１は、コントローラ３や制御器５の動作モードが省エネモードとなるように、コントローラ３や制御器５を制御する（ステップＳ２０５）。

続いて、過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧が１１．０Ｖ以下になったか否かを判定する（ステップＳ２０６）。１１．０Ｖ以下になっていないと判定した場合には（ステップＳ２０６否定）、過放電検知部５１は、負荷４の動作モードを通常モードとしたまま（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０３の処理に戻る。なお、後続する処理手順によって負荷４の動作モードが省エネモードとなっている場合には、過放電検知部５１は、負荷４の動作モードを通常モードとなるように制御する（ステップＳ２０７）。

一方、１１．０Ｖ以下になっていると判定した場合には（ステップＳ２０６肯定）、過放電検知部５１は、負荷４の動作モードが省エネモードとなるように、負荷４を制御する（ステップＳ２０８）。

次に、過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧が１０．０Ｖ以下になったか否かを判定する（ステップＳ２０９）。１０．０Ｖ以下になっていないと判定した場合には（ステップＳ２０９否定）、過放電検知部５１は、ステップＳ２０６の処理に戻る。

一方、１０．０Ｖ以下になっていると判定した場合には（ステップＳ２０９肯定）、電池切離部５２は、電池切離スイッチ７をＯＦＦの状態に制御する（ステップＳ２１０）。こうして、ニッケル水素蓄電池２は、過放電となる前に自立型電源システムから切り離されることになる。その後、電池切離部５２が、自立型電源システムをシャットダウンして再起動するので（ステップＳ２１１）、図６のステップＳ１０１の処理手順が再開される。

［実施例１の効果］
上記してきたように、自立型電源システムにおいて、制御器５の過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２の電池電圧を取得し、ニッケル水素蓄電池２が過放電となる直前の状態を検知する。過放電検知部５１によって過放電となる直前の状態であると検知されると、電池切離部５２が、電池切離スイッチ７をＯＦＦに制御することでニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムから切り離す。また、発生電力判定部５３は、ＰＶパネル１の発生電力が所定の条件を満たすか否かを判定する。発生電力判定部５３によって所定の条件を満たすと判定されると、電池接続部５４が、電池切離スイッチ７をＯＮに制御することで電池切離部５２によって切り離されたニッケル水素蓄電池２を前記自立型電源システムに接続する。

このようなことから、実施例１に係る自立型電源システムによれば、ニッケル水素蓄電池２の過放電を防止することが可能になる。また、実施例１に係る自立型電源システムによれば、過放電を防止するために切り離されたニッケル水素蓄電池２を自動復帰させることも可能になる。

また、実施例１における過放電検知部５１は、まず、自立型電源システムが有する所定の回路素子の動作モードを省エネモードに切り替え、それでも過放電となる直前の状態が改善されなかった場合に、直前の状態を検知したことを電池切離部５２に通知する。言い換えると、実施例１における過放電検知部５１は、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムから切り離す前に、まず、過放電が切迫していない状況において、負荷４やコントローラ３、制御器５などの回路素子の動作モードを省エネモードに切り替える。

このようなことから、実施例１に係る自立型電源システムによれば、過放電が切迫する状況となるまで何ら対策を実行しない手法と比較して、消費電力を低減することも可能になる。

また、実施例１に係る自立型電源システムは、ニッケル水素蓄電池２の温度を計測する温度センサー８をさらに備える。発生電力判定部５３は、温度センサー８によって計測された温度からニッケル水素蓄電池２に充電する際の最低充電電流値を導出し、ＰＶパネル１の発生電力が最低充電電流値を満たすか否かを判定する。また、電池接続部５４は、発生電力判定部５３によってＰＶパネル１の発生電力が最低充電電流値を満たすと判定されると、ニッケル水素蓄電池２を自立型電源システムに接続する。

このようなことから、実施例１に係る自立型電源システムによれば、充電電流が微小である場合や電池温度が高温である場合には充電が行われないことになり、ニッケル水素蓄電池２の電池寿命を延命することも可能になる。

［他の実施例］
さて、これまで本発明の実施例１について説明してきたが、本発明は上記の実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

［システム構成等］
上記明細書や図面中で示した処理手順（図６〜７など）、具体的名称（図１〜２など）、各種のデータやパラメータを含む情報（図３〜５など）については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図１や図２に示した自立型電源システムの各回路素子は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各回路素子の具体的形態は図示のものに限られず、例えば、制御器５の全部または一部を任意の単位で分散もしくは統合して構成することができる。

なお、上記の実施例で説明した充放電制御方法は、マイクロコンピュータで実行するプログラムとして、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、マイクロコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、マイクロ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、充放電制御器および自立型電源システムは、太陽電池と蓄電池とを有する自立型電源システムにおいて蓄電池の充放電を制御することに有用であり、特に、蓄電池の過放電を防止することに適する。

実施例１に係る自立型電源システムの構成を示すブロック図である。 ニッケル水素蓄電池を説明するための図である。 充電電流と容量との関係を説明するための図である。 電池温度と容量との関係を説明するための図である。 電池温度と充電電流との関係を説明するための図である。 実施例１に係る自立型電源システムによる処理手順を示すフローチャートである。 実施例１に係る自立型電源システムによる処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＰＶパネル
２ ニッケル水素蓄電池
３ コントローラ
４ 負荷
５ 制御器
５１ 過放電検知部
５２ 電池切離部
５３ 発生電力判定部
５４ 電池接続部
６ シャント抵抗
７ 電池切離スイッチ
８ 温度センサー

Claims (5)

1. 太陽電池と当該太陽電池の発生電力を用いて充放電を行う蓄電池とを有する自立型電源システムにおいて、当該蓄電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、
   前記蓄電池が過放電となる直前の状態を検知する検知ステップと、
   前記検知ステップによって直前の状態であると検知されると、前記蓄電池を前記自立型電源システムから切り離す切り離しステップと、
   前記太陽電池の発生電力が所定の条件を満たすか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップによって所定の条件を満たすと判定されると、前記切り離しステップによって切り離された前記蓄電池を前記自立型電源システムに接続する接続ステップと、
   を含むことを特徴とする充放電制御方法。
2. 前記切り離しステップは、前記検知ステップによって直前の状態であると検知されると、まず、前記自立型電源システムが有する所定の回路素子の動作モードを省エネルギーモードに切り替え、次に、前記蓄電池を前記自立型電源システムから切り離すことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御方法。
3. 前記蓄電池の温度を計測する計測ステップをさらに備え、
   前記判定ステップは、前記計測ステップによって計測された温度から前記蓄電池に充電する際の最低充電電流値を導出し、前記太陽電池の発生電力が当該最低充電電流値を満たすか否かを判定し、
   前記接続ステップは、前記判定ステップによって前記太陽電池の発生電力が最低充電電流値を満たすと判定されると、前記蓄電池を前記自立型電源システムに接続することを特徴とする請求項１または２に記載の充放電制御方法。
4. 太陽電池と当該太陽電池の発生電力を用いて充放電を行う蓄電池とを有する自立型電源システムにおいて、当該蓄電池の充放電を制御する充放電制御器であって、
   前記蓄電池が過放電となる直前の状態を検知する検知部と、
   前記検知部によって直前の状態であると検知されると、前記蓄電池を前記自立型電源システムから切り離す切り離し部と、
   前記太陽電池の発生電力が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部と、
   前記判定部によって所定の条件を満たすと判定されると、前記切り離し部によって切り離された前記蓄電池を前記自立型電源システムに接続する接続部と、
   を備えたことを特徴とする充放電制御器。
5. 太陽電池と当該太陽電池の発生電力を用いて充放電を行う蓄電池とを有する自立型電源システムであって、
   前記太陽電池と、
   前記蓄電池と、
   前記蓄電池が過放電となる直前の状態であるか否かを検知する検知部と、
   前記検知部によって直前の状態であると検知されると、前記蓄電池を前記自立型電源システムから切り離す切り離し部と、
   前記太陽電池の発生電力が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部と、
   前記判定部によって所定の条件を満たすと判定されると、前記切り離し部によって切り離された前記蓄電池を前記自立型電源システムに接続する接続部と、
   を備えたことを特徴とする自立型電源システム。

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