CN102474116B - 充电系统及其控制方法、程序 - Google Patents

Abstract

发电装置利用自然能量进行发电，多个二次电池包通过发电装置进行了发电所得到的功率被充电，并基于该二次电池包的充电率来选择提供进行本系统的运转控制的控制装置的在该运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包。

Description

充电系统及其控制方法、程序

技术领域

本发明涉及对二次电池进行充电的充电系统及其控制方法和程序。 

本申请是基于2010年2月26日在日本提出的特愿2010-41915号而主张优先权，并在此援用其内容。 

背景技术

目前，已提出了一种独立电源型的充电系统，其具备：利用了太阳光或风力等自然能量的发电装置；通过该发电装置发电得到的功率(電力，electric power)而进行充电的盒式(可拆卸下的)二次电池包；充电系统中所被利用的照明或显示器等的功率负载；以及控制整个充电系统的运转的控制装置。在该独立电源型的充电系统中，如上所述，期望由发电装置利用自然能量发电得到的功率来对整个充电系统进行运转控制，由此，在无其他功率供给的情况下可独立运转。但是，基于自然能量而进行发电的发电装置伴随着风速的有无或天气或时间带而发生发电量的增减，所以功率供给不稳定，进而对控制装置所进行的运转控制的动作造成影响，且该影响直接造成整个充电系统动作的不稳定化。例如，在夜晚或完全没有风速的情况下，太阳光发电与风力发电两者均成为不能发电，从而成为不能实施功率负载的运转控制。 

另外，在专利文献1中，公开了对二次电池包进行充电的相关技术。 

在先技术文献 

专利文献 

专利文献1：JP特开2009-142150号公报 

发明概要

发明所解决的课题 

在此，为了提高对控制装置供电的稳定性，考虑设置该控制装置用的小容量蓄电池，从该小容量蓄电池中对控制装置供电，但是，在该情况下， 需要设置蓄电池以及从该蓄电池将功率提供给控制装置的电路等，从而造成充电系统的制造上相关成本增加。 

另外，作为提高对控制装置的运转控制供电的稳定性的部件，考虑由盒式二次电池包来提供控制装置用的功率，从而无需小容量蓄电池，进而抑制充电系统的制造成本增加。但是，在该方法中，从充电系统拆卸下盒式二次电池包而将其用在其他用途中的期间(例如，搭载到车辆等而进行利用等)，成为充电系统内没有对控制装置供电的二次电池包的状态。由此，在从充电系统中拆卸下二次电池包的期间，成为依赖于从利用了自然能量的发电装置对控制装置供电的情形，其结果，对控制装置提供的功率变得不稳定。 

发明内容

在此，本发明的目的在于：提供一种能够不增加成本且能稳定地将功率提供给进行本系统运转控制的控制装置的充电系统、和其控制方法以及程序，该充电系统具有将利用自然能量所发电得到的功率提供给可拆卸的二次电池包的发电装置。 

解决课题的手段 

本发明的充电系统是对多个二次电池进行充电的充电系统，其具备：发电装置，其利用自然能量进行发电；控制装置，其进行本系统的运转控制；通过所述发电装置发电得到的功率被充电的所述多个二次电池包；以及控制功率提供源选择部，其选择所述控制装置的在该运转控制中所用功率的提供源的二次电池包。 

在本发明的充电系统中，也可以构成为：所述控制功率提供源选择部基于所述多个二次电池包各自的充电率，来选择所述运转控制中利用的功率的提供源的二次电池包。 

在本发明的充电系统中，也可以构成为：所述控制功率提供源选择部将充电率为所述充电率的下限阈值以上的二次电池包中充电率最低的二次电池包，选择为所述运转控制中所利用功率的提供源的二次电池包。 

本发明的充电系统中，也可以构成为：还具备电能判定部，该电能判定部基于所述二次电池包的充电率，来判定所述二次电池包能否分别提供 根据基于气象信息所确定的所述发电装置的不可发电期间、以及在该不可发电期间所述控制装置在所述运转控制中所利用的功率而计算出的电能，在所述判定中，所述控制功率提供源选择部将能够提供所计算出的所述电能的二次电池包选择为所述运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包。 

本发明的充电系统的控制方法是对多个二次电池包进行充电的充电系统的控制方法，其中，所述充电系统的发电装置利用自然能量进行发电；所述充电系统的所述多个二次电池包通过所述发电装置发电得到的功率而被充电；以及所述充电系统的控制功率提供源选择部选择进行本系统的运转控制的控制装置的在该运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包。 

即，本发明的控制方法包括：通过所述充电系统的发电装置利用自然能量进行发电的步骤；通过所述发电装置发电得到的功率对所述多个二次电池包进行充电的步骤；以及通过所述充电系统的控制功率提供源选择部选择进行本系统的运转控制的控制装置的在该运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包的步骤。 

本发明的程序使充电系统的控制装置作为控制功率提供源选择部而发挥功能，其中，所述充电系统具备利用自然能量进行发电的发电装置、以及通过所述发电装置发电得到的功率而进行充电的所述多个二次电池包，所述控制功率提供源选择部选择进行本系统的运转控制的控制装置的在该运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包。 

发明效果 

根据本发明，充电系统1的控制装置10通过接受来自充电率为充电率的下限阈值以上的二次电池包20的功率提供，在已知不能进行基于自然能量的发电的预先设定的时间，也能够确保用于对充电系统1进行运转控制的功率。由此，相对于可拆卸的二次电池包20，在具有提供通过自然能量而发电得到的功率的发电装置30的充电系统1中，能够提供一种无需增加成本且能够稳定地对进行该充电系统1的运转控制的控制装置10供电的充电系统。 

附图说明

图1是表示充电系统的概要的图。 

图2是充电系统的功能框图。 

图3是表示BMU的功能块的第1图。 

图4是表示充电系统的处理流程的第1图。 

图5是表示充电系统中所装填的二次电池的充电率的差的图。 

图6是表示BMU的功能块的第2图。 

图7是表示充电系统的处理流程的第2图。 

具体实施方式

(第1实施方式) 

以下，参照附图，对本发明的第1实施方式的充电系统进行说明。 

图1是表示第1实施方式的充电系统的概要的图。 

在该图中，符号1是充电系统。本实施方式中的充电系统1利用发电装置30a、30b(以下，统称为发电装置30)对二次电池包20a～20f(以下，统称为二次电池包20)进行充电，并具备对照明或充电系统1的各功能的功率负载40的运转进行控制的控制装置10，其中，该发电装置30a、30b是利用风力发电或太阳光发电等的自然能量进行发电的发电装置。 

在此，发电装置30通过电力线与功率负载40或二次电池包20连接，另外，控制装置10通过信号线以及电力线与二次电池包20连接。并且，本实施方式的充电系统1具备：能够将二次电池包20中成为充满电(充电率100％)的二次电池包20等从充电系统1中拆卸下的盒式部件。该被拆卸下的二次电池包20例如被用作为车辆的蓄电池用的二次电池包20。另外，在本实施方式的充电系统1中，通过二次电池包20的使用，再次装填其充电率已变低的二次电池包20，通过利用了自然能量的发电装置30的发电，对二次电池包20重新充电。 

图2是表示第1实施方式的充电系统的功能框图。 

接下来，利用图2对充电系统1的功能构成的详细进行说明。 

如上所述，控制装置10进行充电系统1的运转控制，包括：发电装置状态监视部11、二次电池状态监视部12、运转控制部13、控制功率提 供源选择部14以及显示部15。 

二次电池包20包括：二次电池21、CMU(Cell Monitor Unit：电池监视器单元)22、BMU(Battery Management Unit：蓄电池管理单元)23。 

另外，CMU22监视二次电池21的电压或温度等的二次电池21的状态，并进行对BMU23输出二次电池21的状态监视信息的处理。 

另外，BMU23基于从CMU22所接受的二次电池21的状态监视信息，进行二次电池21的充电率的运算、以及进行对控制装置10输出二次电池21的充电率等的处理。 

开关5a～5f将连接各二次电池包20与发电装置30的电力线的连接状态设为接通/断开，开关6a～6f将连接各二次电池包20与控制装置10的电力线的连接状态设为接通/断开。另外，开关5g、5h将连接发电装置30a、发电装置30b与二次电池包20的电力线的连接状态设为接通/断开，开关5i将连接功率负载40与发电装置30的电力线的连接状态设为接通/断开。各开关5a～5i(以下，统称为开关5)、开关6a～6f(以下，统称为开关6)与控制装置10之间，通过该控制装置10控制接通/断开的信号线进行连接。 

而且，本实施方式的充电系统1进行如下处理，即，在进行本系统运转控制的控制装置10中，作为提供该运转控制中所用功率的提供源，进行选择任意一个二次电池包20这样的处理。在该运转控制中所用功率的提供源的二次电池包20的选择处理中，充电系统1基于该二次电池包20各自的充电率，来选择运转控制中所用功率的提供源的二次电池包20。例如，充电系统1从充电率为充电率的下限阈值以上的二次电池包20中，将充电率最低的二次电池包20选择为用于提供运转控制中所用功率的提供源的二次电池包20。或者，在发电装置30的不可发电期间，将能够提供充电系统1的运转控制中所用电能的二次电池包20选择为用于提供运转控制中所用功率的提供源的二次电池包20。 

通过这样的处理，在具有将通过自然能量发电得到的功率提供给可拆卸下的二次电池包20的发电装置30的充电系统1中，能够提供一种无需增加成本且能够稳定地对进行该充电系统1的运转控制的控制装置10供电的充电系统1。 

接下来，利用图3以及图4，对上述进行了说明的充电系统的处理流程依次进行说明。 

图3是表示控制装置10的功能块的第1图。图4是表示充电系统1的处理流程的第1图。 

如图3所示，控制装置10至少具备：对各二次电池包20的充电率或其他处理中必要的信息进行监视并保存的二次电池状态监视部12；对用于提供运转控制中所用功率的提供源的二次电池包20进行选择的控制功率提供源选择部14；以及进行将来自所选择的二次电池包20的功率提供给控制装置10的控制等的运转控制的运转控制部13。 

首先，在各电池包中，BMU23经由CMU22取得二次电池21的电压值(步骤S101)。接下来，BMU23基于取得的二次电池21的电压值，来运算二次电池包20的充电率(步骤S102)。作为充电率的运算方法，例如有基于表示与二次电池21的电压值相应的充电率的充电率运算表的信息，通过插值计算来运算与当前二次电池包20的电压值对应的充电率，另外，BMU23能够通过只要是充电率的运算方法，则可通过任意方法来运算充电率。接下来，BMU23将针对二次电池21而运算的充电率值通知给控制装置10内的二次电池状态监视部12(步骤S103)。二次电池状态监视部12将各二次电池包20的充电率保存到二次电池状态监视部12内的充电率保存表中(步骤S104)。 

接下来，控制功率提供源选择部14从二次电池状态监视部12中读取充电率保存表中保存的各二次电池包20的充电率与充电率的下限阈值，选择充电率为充电率的下限阈值以上的二次电池包20中充电率最低的二次电池包20(步骤S105)。另外，充电率的下限阈值是在预先设定的时间，能够确保充电系统1的运转控制中控制装置10所需电能的二次电池包20的充电率。预先设定的时间是指，在发电装置30为太阳光发电装置30a、风力发电装置30b的情况下，例如，从日落至日出为止的期间、成为无风状态的时间，该时间是发电装置30不可发电的时间。 

接下来，将选择的该二次电池包20的识别编号通知给运转控制部13。 

于是，运转控制部13按照从所通知的识别编号的二次电池包20对控制装置10供电的方式来进行运转控制(步骤S106)。关于该运转控制的 具体例，例如，作为对控制装置10供电的提供源而确定了二次电池包20a的情况下，根据该确定的二次电池包20的识别编号，进行将连接二次电池包20a与控制装置10的电力线的开关6a的状态从断开切换为接通的控制等。 

接下来，控制装置10判定从二次电池包20的选择处理起是否经过了规定的时间间隔(步骤S107)。接下来，在经过了规定的时间的情况下，转移至步骤S105进行处理，反复进行对控制装置10供电的二次电池21的选择处理。另外，在步骤S107中，在尚未经过规定的时间的情况下，判定所选择的二次电池21的充电率是否为下限阈值以下(步骤S108)。 

接下来，当所选择的二次电池21的充电率为下限阈值以下，则转移至步骤S105进行处理，反复进行对控制装置10供电的二次电池包20的选择处理。另外，在步骤S108中，如果所选择的二次电池包20的充电率不为下限阈值以下，则转移至用于判定是否经过了规定的时间间隔的步骤S107的处理。 

接下来，在选择的处理中，成为选择了新的二次电池包20的情况下，将处理前连接所选择的二次电池包20与控制装置10的电力线的开关6从接通切换为断开，并进行控制使得将在选择的处理中新选择的二次电池包20与控制装置10进行连接的电力线的开关6从断开切换为接通。由此，将新选择的二次电池包20变更为对控制装置10供电的提供源的二次电池包20。 

图5是表示充电系统1中所被装填的二次电池的充电率的差的图。 

图5示出了：二次电池包20a充电完成，二次电池包20e处于拆卸中，二次电池包20f为下限阈值以下的充电率的状态，二次电池包20b、20c、20f成为下限阈值以上的充电率的状态。在这样的状态下，通过上述处理，将在充电率的下限阈值以上的充电率的二次电池包20中的充电率最低的二次电池包20c选择为对控制装置10供电的二次电池包20。另外，运转控制部13在根据二次电池包20a的充电率(100％)而判断出充电完成时，按照将二次电池包20a与发电装置30之间的电力线的开关5a设为断开而不会成为过充电的方式进行控制，进行将二次电池包20a与控制装置10之间的电力线的开关6a设为断开的控制。 

另外，运转控制部13将二次电池包20b、20c、20e、20f中，为了对除了选择为功率提供源的二次电池包20c以外的二次电池包20b、20e，20f进行充电，将二次电池包20b、20e、20f分别与发电装置30之间的电力线的开关5b、5e、5f控制为开关接通，将二次电池包20b、20e、20f分别与控制装置10之间的电力线的开关6b、6e、6f控制为开关断开。 

另外，运转控制部13将选择为功率提供源的二次电池包20c与发电装置30之间的电力线的开关5c、以及二次电池包20c与控制装置10之间的电力线的开关6c控制为接通。 

根据以上处理，通过充电系统1的控制装置10接受从充电率的下限阈值以上的充电率的二次电池包20中提供的功率，在已知不能进行自然能量发电的预先设定的时间，能够确保用于对充电系统1进行运转控制的功率。由此，在具有对可拆卸的二次电池包20提供由自然能量发电得到的功率的发电装置30的充电系统1中，能够提供一种不增加成本且能够稳定地进行该充电系统1的运转控制的控制装置10供电的充电系统1。 

另外，根据上述处理，维持充电率已成为100％的二次电池包20不放电，且可从盒式部件拆卸下而使用的状态，而对于充电率尚未达到100％的二次电池包20，将下限阈值以上的二次电池包20中的充电率最低的二次电池包20选择为控制装置10的电源来进行使用。并且，由于不将比该选择的二次电池包20的充电率要高的、即至充电率100％为止可相对较早完成充电的二次电池包20作为电源来使用，而是进行充电，由此，能够提供可增加提前达到充电率为100％的二次电池包20的数量的充电系统1。 

(第2实施方式) 

图6是表示控制装置10的功能块的第2图。图7是表示充电系统1的处理流程的第2图。 

控制装置10在功率提供源的二次电池包20的选择处理中，除上述处理以外，也可基于气象信息来进行选择。关于该情况下的实施方式，以下进行说明。 

首先，如图6所示，控制装置10在图3所示的构成的基础上还具备：从各气象信息服务器等的其他装置接收气象信息的通信处理部16；以及 基于气象信息对能够提供充电系统1的运转控制所需的电能的二次电池包2进行判定的电能判定部17。 

并且，在第2实施方式的充电系统1中，通信处理部16从气象信息提供公司等所持有的气象信息服务器等中，接收气象信息(风况预测状况的数据、例如气象局等利用Mesoscale Spectral Model(MSM：中间比例频谱模型)等的气象模型，对海面、更正气压、风、气温、相对湿度、累计降水量、地表面气压、高度、上升流等以50km～100km网格且至51时间点为止进行了预报的气象要素的格子点数据(Grid Point Value：GPV))(步骤S201)。接下来，电能判定部17从通信处理部16取得气象信息，并基于该气象信息，运算不可发电期间(步骤S202)。该不可发电期间例如为存储了气象信息中日落至日出为止的每一小时的预测风速。接下来，发电量判定部18对日落至日出为止的时间带中，与预测风速为0建立对应的气象信息中所存储的时间的数量进行确定，将以该数量所示的时间作为无风状态持续的时间，即作为不可发电期间β(hr)进行运算。例如，在下午10点、凌晨3点，凌晨4点的3个时间的预测风速为0的情况下，则不可发电期间β(hr)＝3时间(hr)。接下来，预先读取在发电装置状态监视部11中所记录的充电系统1从日落至日出为止的时间带所需功率α(W)，将该功率α(W)乘以不可发电期间β(hr)，由此计算出在日落至日出为止的时间带即不可发电期间，充电系统1所需的电能αβ(Whr)(步骤S203)。接下来，电能判定部17通过(电能αβ)÷(二次电池包20的蓄电量)，来运算不可发电期间的必要充电率(步骤S204)，对各二次电池包20的充电率是否为该运算的必要充电率以上进行判定，并确定充电率为必要充电率以上的二次电池包20(步骤S205)。接下来，电能判定部17将充电率为必要充电率以上的二次电池包20的识别编号通知给控制功率提供源选择部14。于是，控制功率提供源选择部14从二次电池状态监视部12中读取已接受到通知的识别编号的二次电池包20的充电率，并从这些二次电池包20中选择充电率最低的二次电池包20(步骤S206)。 

以后的处理与第1实施方式的步骤S105以后的处理相同，运转控制部13进行运转控制，以使得将所通知的识别编号的二次电池包20确定为 对控制装置10供电而被利用的二次电池包20并从该二次电池包20对控制装置10供电(步骤S207)。其后，控制装置10判定从二次电池包20的选择处理起是否经过了规定的时间间隔(步骤S208)。 

接下来，在经过了规定的时间的情况下，转移至步骤S201进行处理，反复进行对控制装置10供电的二次电池包20的选择处理。另外，在步骤S208中，在尚未经过规定的时间的情况下，判定所选择的二次电池包20的充电率是否为下限阈值以下(步骤S209)。接下来，如果所选择的二次电池包20的充电率为下限阈值以下，则转移至步骤S201进行处理，反复进行对控制装置10供电的二次电池包20的选择处理。另外，在步骤S208中，所选择的二次电池包20的充电率不为下限阈值以下时，转移至用于判定是否经过了规定的时间间隔的步骤S208的处理。 

另外，不可发电期间β的算出方法随着充电系统1具有不同发电装置30而不同，另外，也可以利用任意的气象信息来计算不可发电期间β。 

另外，也可以是：不从气象信息服务器等中取得气象信息，而由蓄积有通过设置在所希望的各地点的雨量计或风速计或照度计而在过去所获得的信息的数据库中取得过去的日期时间的雨量或风速或照度等的气象信息，并基于该气象信息来计算不可发电期间β。 

根据第2实施方式，能够基于气象信息，将恰当的二次电池包20选择为对进行充电系统1的运转控制的控制装置10供电的二次电池包20。 

另外，上述充电系统1在内部具有计算机系统。而且，上述各处理的过程可通过以程序的形式保存在计算机可读取的记录介质中，通过计算机读出并执行该程序来进行上述处理。在此，所谓计算机可读取的记录介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。另外，也可以将该计算机程序通过通信线路而对计算机进行分发，由接收到该分发的计算机来执行该程序。 

另外，上述程序也可以是实现前述一部分功能的程序。 

并且，也可以是将前述的功能与在计算机系统中已记录的程序进行组合来实现的所谓差分形式(差分程序)。 

以上，对本发明优选的实施方式进行了说明，本发明并不限于上述实施方式。在未脱离本发明宗旨的范围内，能够进行构成付加、省略、置换 以及其他变更。本发明并不限于前述说明，仅由附加的权利要求书来限定范围。 

产业上的可利用性 

本发明涉及对多个二次电池进行充电的充电系统，其具备利用自然能量进行发电的发电装置；进行本系统的运转控制的控制装置；通过所述发电装置发电得到的功率而被充电的所述多个二次电池包；以及选择所述控制装置的在该运转控制中所用功率的提供源的二次电池包的控制功率提供源选择部。 

根据本发明，能够不增加成本且稳定地对进行本系统的运转控制的控制装置供电。 

符号说明 

1…充电系统 

10…控制装置 

11…发电装置状态监视部 

12…二次电池状态监视部 

13…运转控制部 

14…控制功率提供源选择部 

15…显示部 

16…通信处理部 

17…电能判定部 

18…发电量判定部 

20…二次电池包 

21…二次电池 

22…CMU 

23…BMU 

30…发电装置 

40…功率负载 

5、6…开关 

Claims (3)

1.一种充电系统，该充电系统具备：

发电装置，其利用自然能量进行发电；

控制装置，其进行本系统的运转控制；

通过所述发电装置进行了发电所得到的功率而被充电的多个二次电池包；以及

控制功率提供源选择部，其选择所述控制装置的在该运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包，

所述控制功率提供源选择部基于所述多个二次电池包的每一个的充电率，来选择所述运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包，

所述控制功率提供源选择部将充电率为所述充电率的下限阈值以上的二次电池包中充电率最低的二次电池包，选择为所述运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包。

2.根据权利要求1所述的充电系统，其中，

还具备电能判定部，该电能判定部基于所述二次电池包的充电率，来判定所述二次电池包能否分别提供下述的电能，即根据基于气象信息所确定的所述发电装置的不可发电期间以及在该不可发电期间所述控制装置在所述运转控制中所利用的功率而计算出的电能，

所述控制功率提供源选择部，在所述判定中，将能够提供所计算出的所述电能的二次电池包选择为所述运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包。

3.一种充电系统的控制方法，其中，

所述充电系统的发电装置利用自然能量进行发电；

所述充电系统的多个二次电池包通过所述发电装置进行了发电所得到的功率而被充电；

所述充电系统的控制功率提供源选择部基于所述多个二次电池包的每一个的充电率，选择进行本系统的运转控制的控制装置的、在该运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包；

所述控制功率提供源选择部将充电率为所述充电率的下限阈值以上的二次电池包中充电率最低的二次电池包，选择为所述运转控制中所利用的功率的提供源的二次电池包。