CN109950964B - 太阳能发电控制装置以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能发电控制装置控制将太阳能电池板产生的电力存储在电池中的太阳能发电系统。所述太阳能发电控制装置包括：检测单元，其配置为检测电池的状态；和控制器，其配置为基于电池的状态，控制在满足预定睡眠条件时用于暂时停止太阳能发电系统的睡眠时间。

Description

太阳能发电控制装置以及控制方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能发电控制装置和该太阳能发电控制装置执行的控制方法，该太阳能发电控制装置控制将太阳能电池板产生的电力存储在电池中的太阳能发电系统。
背景技术
日本未审查专利申请公开第2015-002640号(JP2015-002640A)公开了一种太阳能发电系统，该太阳能发电系统基于太阳能电池所产生的电力适当地切换系统的启动/停止(以下称为“唤醒/睡眠”)，以有效地将太阳能电池板(太阳能电池)产生的电力存储在电池中。
发明内容
在JP2015-002640A中描述的太阳能发电系统中，由于系统的启动/停止是基于太阳能电池板的发电电力来确定的，因此可能会根据太阳能电池板的发电状态在短时间内重复系统的启动和停止，可能会不必要地消耗电池的电力。
本发明提供一种能够抑制电池的电力的不必要消耗的太阳能发电控制装置和控制方法。
本发明的第一方面涉及太阳能发电控制装置，该太阳能发电控制装置控制将太阳能电池板产生的电力存储在电池中的太阳能发电系统。太阳能发电控制装置包括检测单元和控制器。检测单元配置为检测电池的状态。控制器配置为基于电池的状态，控制在满足预定睡眠条件时用于暂时停止太阳能发电系统的睡眠时间。
利用根据本发明的第一方面的太阳能发电控制装置，基于电池的状态控制用于暂时停止太阳能发电系统的睡眠时间。由此，当电池的状态是需要抑制电力消耗的状态时，可以优先抑制电力的不必要消耗。
在根据本发明的第一方面的太阳能发电控制装置中，检测单元可以配置为检测荷电状态作为电池的状态。控制器可以配置为将睡眠时间设定为在电池的荷电状态小于预定的阈值时比在电池的荷电状态等于或大于阈值时更长。
利用根据本发明的第一方面的太阳能发电控制装置，当电池的荷电状态较小时，可以抑制由于频繁重复太阳能发电系统的启动和停止而导致的电池的电力的不必要消耗。
在根据本发明的第一方面的太阳能发电控制装置中，检测单元可以配置为检测荷电状态作为电池的状态。控制器可以配置为提供比在电池的预定使用范围内的荷电状态的下限值更低的阈值，并且将睡眠时间设定为在电池的荷电状态小于阈值时比在电池的荷电状态等于或大于阈值时更长。
利用根据本发明的第一方面的太阳能发电控制装置，当电池在正常使用范围内使用时，由于睡眠时间不会被浪费地设定为很长，因此可以减少错过使用太阳能电池板产生的电力的机会。
在根据本发明的第一方面的太阳能发电控制装置中，检测单元可以配置为检测荷电状态作为电池的状态。控制器可以配置为以阈值的数值越小分配越长的睡眠时间的方式提供多个阈值。
利用根据本发明的第一方面的太阳能发电控制装置，当电池的荷电状态较小时，可以高精度地抑制由于频繁重复太阳能发电系统的启动和停止而导致的电池的电力的不必要消耗。
在根据本发明的第一方面的太阳能发电控制装置中，控制器可以配置为通过以电池的荷电状态为参数的预定算术运算来计算睡眠时间。
在根据本发明的第一方面的太阳能发电控制装置中，检测单元可以配置为检测内阻值作为电池的状态。控制器可以配置为基于电池的内阻值，控制睡眠时间。
即使利用内阻值，当电池的状态是需要抑制电力消耗的劣化状态时，也可以优先抑制电力的不必要消耗。
本发明的第二方面涉及由太阳能发电控制装置执行的控制方法，所述太阳能发电控制装置配置为控制将太阳能电池板产生的电力存储在电池中的太阳能发电系统。所述控制方法包括：检测电池的状态；以及基于电池的状态，控制当满足预定睡眠条件时用于暂时停止太阳能发电系统的睡眠时间。
利用根据本发明的第二方面的控制方法，基于电池的状态控制用于暂时停止太阳能发电系统的睡眠时间。由此，当电池的状态是需要抑制电力消耗的状态时，可以优先抑制不必要的电力消耗。
利用根据本发明的上述方面的太阳能发电控制装置以及控制方法，可以抑制电池的荷电状态的不必要消耗。
附图说明
以下将参照附图描述本发明的示例实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相似标号表示相似元素，且其中：
图1是示出包括根据本发明的一个实施例的太阳能发电控制装置的太阳能发电系统的配置示例的图；
图2是示出控制器执行的省电控制方法的处理过程的流程图；
图3是示出图2中用于设定睡眠时间的控制的详细处理过程的流程图(设定示例1)；
图4是说明图3的睡眠时间的设定概念的曲线图；
图5是示出图2中用于设定睡眠时间的控制的详细处理过程的流程图；
图6是说明图5的睡眠时间的设定概念的曲线图；
图7是示出图2中用于设定睡眠时间的控制的详细处理过程的流程图(设定示例3)；以及
图8是说明图7的睡眠时间的设定概念的曲线图。
具体实施例
概要
根据实施例的太阳能发电控制装置和控制方法用于控制例如安装在车辆中的太阳能发电系统等。在太阳能发电控制装置中，基于电池的状态控制用于暂时停止太阳能发电系统的睡眠时间。由此，当电池的状态是需要抑制电力消耗的状态时，可以优先抑制不必要的电力消耗。
配置
图1是示出包括根据本发明的一个实施例的太阳能发电控制装置的太阳能发电系统1的配置示例的图。图1所示的太阳能发电系统1包括：太阳能电池板11、电力控制器12、电池13、电池状态检测单元14以及控制器15。电池状态检测单元14以及控制器15相当于根据本实施例的太阳能发电控制装置。
在图1中，用实线表示电力信号流过的配线，用虚线表示检测信号或控制信号流过的配线。
太阳能电池板11是接受太阳光照射并进行发电的太阳能电池模块。太阳能电池板11可以设置在例如车辆的顶部上。将通过太阳能电池板11的发电获得的电力输出到电力控制器12。
电力控制器12是用于对太阳能电池板11的发电电力执行预定控制的配置。电力控制器12可以接收所输入的太阳能电池板11的发电电力，可以将发电电力转换为预定电力，然后，可以用预定电力对电池13充电。电力控制器12将存储在电池13中的电力供给至预定的负载设备。电力控制器12可以根据来自控制器15的指令进行下述从“唤醒控制”到“睡眠控制”的切换(转换)，以执行用于减少电力消耗的控制。
电池13例如是配置为可充电和可放电的电力存储元件，例如镍氢电池。电池13与电力控制器12连接以能够利用从电力控制器12接收的电力(转换后的发电电力)充电以及将所存储的电力释放到电力控制器12。
电池状态检测单元14是用于检测与电池13有关的预定状态(以下简称为“电池13的状态”)的配置。作为电池13的状态，例如，示例出了荷电状态(SOC)、内阻值等。在本实施例中，将描述电池13的状态为荷电状态的情况。将由电池状态检测单元14检测到的荷电状态输出到控制器15。
控制器15由例如微型计算机构成。控制器15基于从电力控制器12获取的太阳能电池板11的发电电力以及由电池状态检测单元14检测到的荷电状态等，对电力控制器12指示执行太阳能发电系统1中的各种控制。控制器15可以利用唤醒功能单元15a和睡眠功能单元15b指示太阳能发电系统1中的省电控制的执行，作为要指示的各种控制之一。
唤醒功能单元15a是用于指示电力控制器12执行用于在正常状态下操作太阳能发电系统1的“唤醒控制”的配置。在供电之后立即执行唤醒控制等，并且可以操作太阳能发电系统1。在下述睡眠控制结束之后执行唤醒控制。
睡眠功能单元15b是用于指示电力控制器12执行用于在省电状态下操作太阳能发电系统1的“睡眠控制”的配置。例如，当满足在上述唤醒控制期间太阳能电池板11的发电电力低于预定值这一预定睡眠条件时，执行睡眠控制，并且可以停止或限制太阳能发电系统1的至少一部分功能。睡眠控制在动态设定的睡眠时间内持续执行，并在经过睡眠时间后结束。下面将描述睡眠时间的设定方法。
控制
进一步参照图2至图8描述根据本发明的实施例的太阳能发电控制装置执行的太阳能发电系统1的控制。图2是示出根据本实施例的控制器15执行的省电控制方法的处理过程的流程图。图3、图5以及图7是示出图2中用于设定睡眠时间的控制(步骤S40)的更详细的处理过程的流程图。图4、图6以及图8分别是说明图3、图5以及图7的睡眠时间的设定概念的曲线图。
当在通电等时操作太阳能发电系统1时，开始图2中所示的省电控制，并且重复执行直到在断电等时停止太阳能发电系统1。
步骤S10：将执行唤醒控制的指令提供给电力控制器12。
步骤S20：判断太阳能发电系统1是否满足预定睡眠条件。在本实施例中，作为示例，判断太阳能电池板11的发电电力是否低于预定值。预定值可以是例如当电力控制器12处理太阳能电池板11的发电电力时所需的最小电力消耗。
步骤S30：基于关于是否满足睡眠条件的判断，判断是否能够使太阳能发电系统1睡眠(停止或限制一部分功能)。当判断为能够睡眠时(步骤S30为是)，处理前进至步骤S40，当判断为不能睡眠时(步骤S30为否)，处理返回至步骤S20。
步骤S40：执行用于设定睡眠时间的控制。睡眠时间定义了当将太阳能发电系统1从唤醒控制切换(转换)到睡眠控制时使睡眠控制持续的时间。例如，如下述设定示例1(图3)、设定示例2(图5)以及设定示例3(图7)中所示，基于电池13的荷电状态动态地设定睡眠时间。
设定示例1(图3)
步骤S401：判断电池13的荷电状态(SOC)是否等于或大于预定的阈值th。阈值th可以设定为低于电池13中通常使用的范围内的荷电状态的下限值。当荷电状态等于或大于阈值th时(步骤S401为是)，处理前进至步骤S402，并且当荷电状态小于阈值th时(步骤S401为否)，处理前进至步骤S403。
步骤S402：将睡眠时间设定为第一时间T1。当睡眠时间的设定结束时，处理前进至图2的步骤S50。
步骤S403：将睡眠时间设定为第二时间T2。将第二时间T2设定为比第一时间T1更长的时间(T2>T1)。当睡眠时间的设定结束时，处理前进至图2的步骤S50。
在图4中示出了根据设定示例1在步骤S401至S403中执行的睡眠时间的设定概念。
设定示例2(图5)
步骤S411：判断电池13的荷电状态(SOC)是否等于或大于第一阈值th1。第一阈值th1可以设定为低于电池13中通常使用的范围内的荷电状态的下限值。当荷电状态等于或大于第一阈值th1时(步骤S411为是)，处理前进至步骤S414，并且当荷电状态小于第一阈值th1时(步骤S411为否)，处理前进至步骤S412。
步骤S412：判断电池13的荷电状态(SOC)是否等于或大于第二阈值th2。第二阈值th2可以设定为低于电池13中通常使用的范围内的荷电状态的下限值并且低于第一阈值th1。当荷电状态等于或大于第二阈值th2时(步骤S412为是)，处理前进至步骤S415，并且当荷电状态小于第二阈值th2时(步骤S412为否)，处理前进至步骤S413。
步骤S413：判断电池13的荷电状态(SOC)是否等于或大于第三阈值th3。第三阈值th3可以设定为低于电池13中通常使用的范围内的荷电状态的下限值并且低于第二阈值th2。当荷电状态等于或大于第三阈值th3时(步骤S413为是)，处理前进至步骤S416。当荷电状态小于第三阈值th3时(步骤S413为否)，以下，类似地依次执行判断分支直到阈值thn-1，最后，当荷电状态小于阈值thn-1时，处理前进至步骤S417。
步骤S414：将睡眠时间设定为第一时间T1。当睡眠时间的设定结束时，处理前进至图2的步骤S50。
步骤S415：将睡眠时间设定为第二时间T2。将第二时间T2设定为比第一时间T1更长的时间(T2>T1)。当睡眠时间的设定结束时，处理前进至图2的步骤S50。
步骤S416：将睡眠时间设定为第三时间T3。将第三时间T3设定为比第二时间T2更长的时间(T3>T2)。当睡眠时间的设定结束时，处理前进至图2的步骤S50。
步骤S417：将睡眠时间设定为第n时间Tn。将第n时间Tn设定为比第(n-1)时间Tn-1更长的时间(Tn>Tn-1)。当睡眠时间的设定结束时，处理前进至图2的步骤S50。变量n可以是等于或大于2的任何整数。
在图6中示出了根据设定示例2在步骤S411至S417中执行的睡眠时间的设定概念。在设定示例2中，以阈值的数值越小时分配越长的睡眠时间的方式设定多个阈值。
设定示例3(图7)
步骤S421：判断电池13的荷电状态(SOC)是否等于或大于预定的阈值th。阈值th可以设定为低于电池13中通常使用的范围内的荷电状态的下限值。当荷电状态等于或大于阈值th时(步骤S421为是)，处理前进至步骤S422，并且当荷电状态小于阈值th时(步骤S421为否)，处理前进至步骤S423。
步骤S422：将睡眠时间设定为第一时间T1。当睡眠时间的设定结束时，处理前进至图2的步骤S50。
步骤S423：通过以电池13的荷电状态为参数的预定算术运算获得睡眠时间，并且将所获得的睡眠时间设定为第二时间T2。将第二时间T2设定为比第一时间T1更长的时间(T2>T1)。当睡眠时间的设定结束时，处理前进至图2的步骤S50。
在图8中示出了根据设定示例3在步骤S421至S423中执行的睡眠时间的设定概念。在图8中，虽然示出了获得算术运算的结果为直线的示例，但是也可以执行算术运算以获得为曲线的结果。
例如，可以通过参考将电池13的荷电状态和睡眠时间彼此相关联的转换表获得睡眠时间，而不是通过上述以电池13的荷电状态作为参数的算术运算。
步骤S50：将执行睡眠控制的指令提供给电力控制器12。
步骤S60：在给出执行睡眠控制的指令之后，判断是否经过了通过步骤S40中用于设定睡眠时间的控制设定的睡眠时间。当判断为已经过睡眠时间时(步骤S60为是)，处理返回至步骤S10。
在图2的流程图中，执行步骤S40的用于设定睡眠时间的控制的定时可以是在步骤S50中将执行睡眠控制的指令提供给电力控制器12之前的任何定时。步骤S40的用于设定睡眠时间的控制可以与其他类型的控制(步骤S10、S20、S30、S50以及S60)独立且并行地执行(不断地或间歇地)。
在本实施例中，尽管上面已经描述了基于作为电池的状态的荷电状态来控制睡眠时间的示例，但是可以基于电池的内阻值而不是荷电状态来控制睡眠时间。可以同时考虑荷电状态和内阻值这两者来控制睡眠时间。
作用和效果
利用根据本发明的实施例的太阳能发电控制装置和控制方法，使用电池状态检测单元14检测电池的状态(荷电状态、内阻值等)，并且，基于所检测到的电池13的状态来控制用于暂时停止太阳能发电系统1的睡眠时间。
由此，当电池13的状态是需要抑制电力消耗的状态时，可以优先抑制电力被不必要地消耗。例如，当电池13的荷电状态(SOC)小于预定阈值th时，可以进行用于将睡眠时间设定为比电池13的荷电状态等于或大于阈值时更长的控制。利用上述控制，当电池13的荷电状态较小时，可以抑制由于频繁重复太阳能发电系统1的启动(唤醒)和停止(睡眠)而电池13的电力被不必要地消耗。
本发明的太阳能发电控制装置和控制方法可用于控制安装在车辆中的太阳能发电系统等。

Claims (5)

1.一种太阳能发电控制装置，其控制将太阳能电池板产生的电力存储在电池中的太阳能发电系统，特征在于，所述太阳能发电控制装置包括：
检测单元，其配置为检测所述电池的荷电状态作为所述电池的状态；和
控制器，其配置为：
判断所述电池的荷电状态是否等于或大于阈值，其中，所述阈值是低于在所述电池的预定使用范围内的荷电状态的下限值的值；
在判断所述电池的荷电状态等于或大于所述阈值时，将第一时间设定为用于暂时停止所述太阳能发电系统的睡眠时间；以及
在判断所述电池的荷电状态小于所述阈值时，将比所述第一时间更长的第二时间设定为所述睡眠时间。
2.根据权利要求1所述的太阳能发电控制装置，其特征在于：
所述控制器配置为以阈值的数值越小分配越长的睡眠时间的方式提供多个阈值。
3.根据权利要求1所述的太阳能发电控制装置，其特征在于，所述控制器配置为通过以所述电池的所述荷电状态为参数的预定算术运算来计算所述睡眠时间。
4.根据权利要求1所述的太阳能发电控制装置，其特征在于：
所述检测单元配置为检测内阻值作为所述电池的状态；和
所述控制器配置为基于所述电池的所述内阻值，控制所述睡眠时间。
5.一种控制方法，其由太阳能发电控制装置执行，该太阳能发电控制装置配置为控制将太阳能电池板产生的电力存储在电池中的太阳能发电系统，特征在于，所述控制方法包括：
检测所述电池的荷电状态作为所述电池的状态；
判断所述电池的荷电状态是否等于或大于阈值，其中，所述阈值是低于在所述电池的预定使用范围内的荷电状态的下限值的值；
在判断所述电池的荷电状态等于或大于所述阈值时，将第一时间设定为用于暂时停止所述太阳能发电系统的睡眠时间；以及
在判断所述电池的荷电状态小于所述阈值时，将比所述第一时间更长的第二时间设定为所述睡眠时间。
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