JP2008097941A - 充電管理システム及び充電管理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】充電時点までの放電容量に応じた充電容量での充電を行うこと。
【解決手段】蓄電池13の充電を行う充電管理システム20において、蓄電池13の放電容量を取得する放電容量取得部44と、放電容量取得部44により取得された放電容量に応じた充電容量で、蓄電池13の充電を行う充電部42と、を含んだことを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】蓄電池13の充電を行う充電管理システム20において、蓄電池13の放電容量を取得する放電容量取得部44と、放電容量取得部44により取得された放電容量に応じた充電容量で、蓄電池13の充電を行う充電部42と、を含んだことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は充電管理システム及び充電管理方法に関する。
夜間の工事現場などで使用される投光器の電源には、従来から発電機が使用されてきた。しかし、発電機は大きな騒音を発するので、住宅地などの静粛を要する場所では使用できないという問題があった。そこで、近年は蓄電池を電源とする投光器が登場している(例えば特許文献1)。
蓄電池を投光器の電源として用いる場合、蓄電池の充電を行う必要があることは言うまでもない。この充電では、外部電源から供給される電圧を蓄電池の充電用電圧に変換する充電回路が用いられる。
ところで、蓄電池の満充電からの放電時間は、使用を続けるに従い短くなっていき、いずれ0になることが知られている。より具体的には、蓄電池の絶対容量(放電電流値と放電時間(満充電の状態から該放電電流値で放電を開始した場合に、放電電圧が所定値を下回るまでの時間)の積。)は、使用を続けるに従い減少する。未使用の状態での絶対容量は定格容量と呼ばれ、蓄電池の絶対容量が定格容量の80%に達するまでの時間は蓄電池の寿命と呼ばれる。
この蓄電池の寿命は予め決まっているものではなく、使用方法によっては短縮してしまうことがある。この短縮の具体的な原因のひとつには、充電時に充電しすぎる(過充電)ことが挙げられる。充電回路には、この過充電を防止するために、蓄電池の電圧が所定の基準電圧以上に高くならないようにする過充電防止回路が備えられているものが多い。
特許文献2には、この過充電防止回路の例が記載されている。特許文献2の第0004段落にも記載されているように、上記基準電圧は、充電時に蓄電池に流れる電流の値(充電電流値)や温度によって変動するものである。そこで、特許文献2では、充電電流値や温度によって上記基準電圧を変化させるようにしている。
特開2005−63917号公報(要約書)
特開平7−288938号公報(第0004段落、第0017段落、及び第0018段落)
しかしながら、上記特許文献2に記載の過充電防止回路を搭載した充電回路によっても、必ずしも最適な充電容量で充電がなされるとは限らない。この点について、以下に説明する。
蓄電池の最適な充電容量は、充電時点までの放電容量(充電時点での蓄電池の絶対容量から、放電せずに残っている分(残存容量)を減算したもの)である。この放電容量を超える充電は蓄電池の寿命の短縮につながるし、放電容量に足りない充電では、本来得られるはずの放電時間が得られない。この点、上記特許文献2に記載の過充電防止回路では、蓄電池の電圧が基準電圧以上にならないようにしているに過ぎず、また基準電圧は多少の余裕をもって設定せざるを得ないことから、充電容量が放電容量に満たない場合があった。つまり、上記特許文献2に記載の過充電防止回路を搭載した充電回路では、最適な充電容量での充電が行えていなかった。
従って、本発明の課題の一つは、充電時点までの放電容量に応じた充電容量での充電を行うことを可能にする充電管理システム及び充電管理方法を提供することにある。
上記課題を解決するための本発明に係る本発明充電管理システムは、蓄電池の充電を行う充電管理システムであって、前記蓄電池の放電容量を取得する放電容量取得部と、前記放電容量取得部により取得された放電容量に応じた充電容量で、前記蓄電池の充電を行う充電部と、を含むことを特徴とする。この充電管理システムによれば、充電時点までの放電容量に応じた充電容量での充電を行うことが可能になる。
また、上記充電管理システムにおいて、前記蓄電池の充電電流値を取得する充電電流値取得部と、前記充電電流値取得部により取得された充電電流値と、前記充電部により充電が開始されてからの経過時間と、に基づき、充電容量を算出する充電容量算出部と、をさらに含み、前記充電部は、前記充電容量算出部により算出された充電容量と、前記放電容量取得部により取得された放電容量と、に応じたタイミングで充電を停止する、こととしてもよい。この充電管理システムによれば、蓄電池の放電容量及び充電容量に応じたタイミングで充電を停止するので、充電時点までの放電容量に応じた充電容量での充電を行うことが可能になる。
さらに、上記各充電管理システムにおいて、前記蓄電池の放電電流値を取得する放電電流値取得部、をさらに含み、前記放電容量取得部は、前記放電電流値取得部により取得された放電電流値と、該放電の経過時間と、に基づき、前記放電容量の少なくとも一部を取得する、こととしてもよい。この充電管理システムによれば、放電電流値に基づいて放電容量を取得することができる。
また、上記充電管理システムにおいて、前記蓄電池の平均環境温度を取得する平均環境温度取得部と、前記平均環境温度と、前記蓄電池の所定期間あたりの自己放電容量と、を対応付けて記憶する記憶部と、をさらに含み、前記放電容量取得部は、前記平均環境温度取得部により取得した平均環境温度と、該平均環境温度に対応付けて前記記憶部に記憶される自己放電容量と、に基づき、前記放電容量の少なくとも一部を取得する、こととしてもよい。蓄電池は自己放電を行うが、その放電量は平均環境温度によって異なるのが一般的である。上記充電管理システムによれば、平均環境温度と自己放電量とを対応付けて記憶しているので、自己放電容量に基づいて放電容量を取得することができる。
さらに、上記充電管理システムにおいて、当該充電管理システムは投光器の電源用蓄電池を充電するために用いるものである、こととしてもよい。これによれば、投光器の電源用蓄電池に本発明を適用することができる。
また、この充電管理システムにおいて、前記電源用蓄電池はサイクル用制御弁式鉛蓄電池である、こととしてもよい。これによれば、投光器の電源用として利用されるサイクル用制御弁式鉛蓄電池に本発明を適用することができる。
また、上記充電管理システムにおいて、前記充電部は、商用電源、太陽光発電装置、携帯用発動発電機、及び車輌電源のうちいずれか少なくとも1つによって充電を行う、こととしてもよい。こうすれば、これらの電源により蓄電池の充電を行うことができる。
また、この充電管理システムにおいて、前記充電部は、前記車輌電源から直流電力の供給を受けた場合には、該直流電流による充電を行う、こととしてもよい。これによれば、充電管理システムは直流電源からの充電にも対応することができる。
また、これらの充電管理システムにおいて、前記充電部は、前記商用電源、前記太陽光発電装置、前記携帯用発動発電機、及び前記車輌電源からそれぞれ供給される電流を受電するためのインターフェイスを有する、こととしてもよい。これによれば、インターフェイスを介して各電源から電力供給を受けることができる。
また、上記各充電管理システムにおいて、前記蓄電池により駆動される負荷には、携帯電話及び携帯電話不感地用通信アンテナが含まれる、こととしてもよい。これによれば、上記蓄電池を携帯電話及び携帯電話不感地用通信アンテナの電源としても使用することができる。
また、上記各充電管理システムにおいて、前記蓄電池の絶対容量を取得する絶対容量取得部と、前記絶対容量取得部により取得された絶対容量と、前記放電容量取得部により取得された放電容量と、に基づき、前記蓄電池の残存容量を示す残存容量情報を表示する表示部と、をさらに含むこととしてもよい。これによれば、保守者は、あとどれくらいの時間蓄電池を使用できるか、知ることができる。
また、上記各充電管理システムにおいて、前記充電部は、前記放電容量取得部により取得された放電容量の所定数倍を、前記充電容量とする、こととしてもよい。充電容量を放電容量と同じにすると、満充電にならない場合がある。この充電管理システムによれば、例えば充電容量を放電容量の104%とすることができるので、満充電とすることができる。
また、この充電管理システムにおいて、前記所定数の入力を受け付ける所定数入力受付部、をさらに含み、前記充電部は、前記放電容量取得部により取得された放電容量に前記所定数入力受付部により入力を受け付けた所定数を乗算してなる値を、前記充電容量とする、こととしてもよい。これによれば、充電容量を放電容量の何%とするかを保守者が決定することができるので、より適切に蓄電池を満充電とするための充電容量を決定することができるようになる。
また、本発明に係る充電管理方法は、蓄電池の充電を管理するための充電管理方法であって、前記蓄電池の放電容量を取得する放電容量取得ステップと、前記放電容量取得ステップにおいて取得された放電容量に応じた充電容量で、前記蓄電池の充電を行う充電ステップと、を含むことを特徴とする。
充電時点までの放電容量に応じた充電容量での充電を行うことが可能になる。
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施の形態に係る直流照明システム10のシステム構成及び機能ブロックを示す図である。同図に示すように、直流照明システム10は、投光器11、充電器12、蓄電池13、温度計14、車輌電源15、商用電源16、太陽光発電装置17、携帯発動発電機18、管理用PC19、及び充電管理システム20を含んで構成される。
投光器11は、光線を柱状に一本に集めて照らす装置であり、例えば夜間の工事現場などで使用されるものである。充電器12は、携帯電話及び携帯電話不感地用通信アンテナの充電を行う装置である。これらはいずれも、充電管理システム20により供給される所定電圧の直流電流をその電源としている。
蓄電池13はサイクル用制御弁式鉛蓄電池であり、その周辺の気温(環境温度)によって自己放電量が異なるという特徴を有している。蓄電池13は充電管理システム20と接続されており、充電管理システム20により供給される直流電流により充電されるとともに、充電管理システム20に対して直流電流を供給する。
温度計14は、蓄電池13の環境温度を測定し、充電管理システム20に出力する。
車輌電源15は車輌の駆動用エンジンであり、該駆動用エンジンの動作により発電し、充電管理システム20に対して直流電流を供給する。商用電源16は電力会社の発電所であり、電力線ネットワークを介し、充電管理システム20に対して交流電流を供給する。太陽光発電装置17はソーラーパネルを備えており、太陽光など発電可能となる光が存在する場合にのみ発電を行い、充電管理システム20に対して直流電流を供給する。携帯発動発電機18は携帯型の発動発電機であり、内燃機関の動作により発電し、充電管理システム20に対して交流電流を供給する。
管理用PC19は充電管理システム20に接続され、充電管理システム20の処理を制御するために用いられるコンピュータである。
充電管理システム20は、蓄電池13、車輌電源15、商用電源16、太陽光発電装置17、携帯発動発電機18のいずれか少なくとも1つから供給される電力を、投光器11又は充電器12のうち少なくとも1つに対して供給する。また、蓄電池13の絶対容量及び放電容量を管理し、必要に応じ車輌電源15、商用電源16、太陽光発電装置17、携帯発動発電機18から供給される電力による蓄電池13の充電を行う。以下、充電管理システム20の機能の詳細について説明する。
充電管理システム20は、図1に示すように、機能的にDC/DCコンバータ21、AC/DCコンバータ22、DC/DCコンバータ23、AC/DCコンバータ24、切替器25乃至28、電流測定器29、管理部30、表示部31、記憶部32、管理用PC入出力部33を含んで構成される。さらに、管理部30は内部的に、絶対容量取得部40、所定数入力受付部41、充電部42、充電容量算出部43、放電容量取得部44を含んで構成され、充電容量算出部43はさらに充電電流値取得部431を、放電容量取得部44はさらに放電電流値取得部441及び平均環境温度取得部442を含んで構成される。
まず、投光器11又は充電器12に対する電力供給について説明する。DC/DCコンバータ21は車輌電源15とのインターフェイスを有しており、車輌電源15から供給される直流電流を上記所定電圧の直流電流に変換し、切替器25に対して出力する。AC/DCコンバータ22は商用電源16とのインターフェイスを有しており、商用電源16から供給される交流電流を、上記所定電圧の直流電流に変換し、切替器25に対して出力する。DC/DCコンバータ23は太陽光発電装置17とのインターフェイスを有しており、太陽光発電装置17から供給される直流電流を、上記所定電圧の直流電流に変換し、切替器25に対して出力する。AC/DCコンバータ24は携帯発動発電機18とのインターフェイスを有しており、携帯発動発電機18から供給される交流電流を、上記所定電圧の直流電流に変換し、切替器25に対して出力する。
投光器11又は充電器12を使用する場合、管理部30は、切替器25乃至切替器28により、DC/DCコンバータ21、AC/DCコンバータ22、DC/DCコンバータ23、AC/DCコンバータ24、及び蓄電池13のうちの1つを投光器11又は充電器12と接続する。こうして、投光器11又は充電器12に直流電流が供給される。
蓄電池13を充電する場合、管理部30は、切替器25乃至切替器28により、DC/DCコンバータ21、AC/DCコンバータ22、DC/DCコンバータ23、及びAC/DCコンバータ24のうちの1つを蓄電池13と接続する。こうして、蓄電池13に直流電流が供給される。
次に、蓄電池13の充電について説明する。まず、放電容量取得部44は、蓄電池13の放電容量を取得する。具体的には、電流測定器29は蓄電池に入出力する電流を常時計測し、その計測結果を管理部30に入力しており、放電電流値取得部441は、この測定結果により、蓄電池13の放電電流値を取得する。そして放電容量取得部44は、放電電流値取得部441が取得した放電電流値と、蓄電池13の放電の経過時間と、に基づき、蓄電池13の放電容量のうち自己放電分を除く部分(以下、負荷放電容量と称する。)を取得する。
また、平均環境温度取得部442は蓄電池の平均環境温度を取得する。そして放電容量取得部44は、平均環境温度取得部442が取得した平均環境温度と、該平均環境温度に対応付けて後述する記憶部32に記憶される自己放電容量と、に基づき、蓄電池13の放電容量のうち自己放電分を取得する。以下、詳細に説明する。
記憶部32には、この平均環境温度と蓄電池13の所定期間あたりの自己放電容量とが対応付けて記憶される。図2は、記憶部32に記憶される情報の具体的な例である。実際には、充電してからの経過日数に応じて自己放電容量は徐々に低下するが、ここでは近似的に、1日あたりの自己放電量を充電してからの経過日数(0〜29日、30日〜59日、60日以上)により分類している。平均環境温度取得部442は一日の平均環境温度を毎日取得しており、充電してからの経過期間の各日の平均環境温度に基づき、該経過期間の平均環境温度を取得する。放電容量取得部44は、こうして取得される平均環境温度が例えば5℃であれば、該経過期間の自己放電容量として0.666AHを取得する。
放電容量取得部44は、こうして取得される負荷放電容量及び自己放電容量を合算することにより、蓄電池13の放電容量を取得する。
充電部42は、放電容量取得部44により取得された放電容量に応じた充電容量で、蓄電池13の充電を行う。この充電容量は、充電容量算出部43により算出される。以下、充電容量算出部43の機能について説明する。
充電電流値取得部431は、電流測定器29から入力される上記測定結果により蓄電池13の充電電流値を取得する。充電容量算出部43は、充電電流値取得部431により取得された充電電流値と、充電部42により充電が開始されてからの経過時間と、に基づき、充電容量を算出する。具体的には、充電電流値を積算することにより、充電容量を算出する。
充電部42は、充電容量算出部43により算出された充電容量と、放電容量取得部44により取得された放電容量と、に応じたタイミングで充電を停止する。より具体的には、放電容量取得部44により取得された放電容量の所定数倍(例えば1.04倍)を充電容量とし、この充電容量に達したタイミングで、充電を停止する。
所定数入力受付部41は、ユーザによる上記所定数の入力を受け付ける。すなわち、ユーザが管理用PC19において上記所定数を入力すると、その所定数は所定数入力受付部41により受け付けられる。充電部42は、放電容量取得部44により取得された放電容量に所定数入力受付部41により入力を受け付けた所定数を乗算してなる値を充電容量としている。
以上が蓄電池13の充電についての説明である。なお、充電管理システム20はさらに、蓄電池13の絶対容量に基づき、蓄電池13の残存容量を取得してユーザに表示している。
具体的には、絶対容量取得部40は蓄電池13の絶対容量を取得している。そして表示部31は、絶対容量取得部40により取得された絶対容量と、放電容量取得部44により取得された放電容量と、に基づき、蓄電池13の残存容量を示す残存容量情報を算出している。また、表示部31はディスプレイ又はLEDなどの表示手段を備えており、上記算出した残存容量情報をこの表示手段に表示することにより、ユーザに対して表示している。
以上説明した管理部30の処理を、処理フロー図を参照しながら再度より詳細に説明する。
図3は管理部30の処理を示す処理フロー図である。同図に示すように、管理部30は、充電用電源(車輌電源15、商用電源16、太陽光発電装置17、携帯発動発電機18のうちいずれか少なくとも1つ)が接続された場合にS2以下の処理を行う(S1)。充電用電源が接続された場合、管理部30は放電容量の取得を要求する(S2)。この要求に応じた放電容量の取得については、後ほど図4を参照しながら説明する。
放電容量が取得されると、管理部30は蓄電池13の充電を開始し、充電を行っている間、充電電流値を取得する(S3)。そして、以下の式(1)により充電容量を算出する(S4)。なお、tは経過時間を示し、δtはその変量である。
充電容量=充電容量+充電電流値×δt ・・・(1)
充電容量=充電容量+充電電流値×δt ・・・(1)
S4において算出される充電容量が以下の式(2)を満たす場合、管理部30は充電を終了する。一方、満たさない場合には、処理をS3に戻す(S5)。
充電容量≧放電容量×1.04 ・・・(2)
充電容量≧放電容量×1.04 ・・・(2)
図4も管理部30の処理を示す処理フロー図である。同図は、S2においてされた要求に応じてなされる放電容量の取得処理を示している。充電が終了すると、管理部30は放電容量の測定を開始する。そして、定期的に放電電流値を取得し(S10)、以下の式(3)により放電容量を算出する(S11)。この処理を、上記S2の要求がなされるまで繰り返す(S12)。
放電容量=放電容量+放電電流値×δt ・・・(3)
放電容量=放電容量+放電電流値×δt ・・・(3)
上記S2の要求がなされると、管理部30は放電容量の測定を開始してからの時間(放電時間)を取得するとともに(S13)、放電容量の測定を開始してからの平均環境温度を取得する(S14)。そして、記憶部32に記憶される情報を利用し、放電時間と平均環境温度に基づいて自己放電容量を取得する(S15)。さらに、S11において取得されていた放電容量に自己放電容量を加算することにより放電容量を算出し(S16)、上記要求に対する出力とする(S17)。
以上説明したように、充電管理システム20によれば、充電時点までの放電容量に応じた充電容量での充電を行うことが可能になる。また、蓄電池13の放電容量及び充電容量に応じたタイミングで充電を停止するので、充電時点までの放電容量に応じた充電容量での充電を行うことが可能になる。
さらに、充電管理システム20によれば、放電電流値に基づいて放電容量を取得することができるとともに、自己放電容量にも基づいて放電容量を取得することができる。
10 直流照明システム、11 投光器、12 充電器、13 蓄電池、14 温度計、15 車輌電源、16 商用電源、17 太陽光発電装置、18 携帯発動発電機、19 管理用PC、20 充電管理システム、21,23 DC/DCコンバータ、22,24 AC/DCコンバータ、25,26,27,28 切替器、29 電流測定器、30 管理部、31 表示部、32 記憶部、33 管理用PC入出力部、40 絶対容量取得部、41 所定数入力受付部、42 充電部、43 充電容量算出部、44 放電容量取得部、431 充電電流値取得部、441 放電電流値取得部、442 平均環境温度取得部。
Claims (14)
- 蓄電池の充電を行う充電管理システムであって、
前記蓄電池の放電容量を取得する放電容量取得部と、
前記放電容量取得部により取得された放電容量に応じた充電容量で、前記蓄電池の充電を行う充電部と、
を含むことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項1に記載の充電管理システムにおいて、
前記蓄電池の充電電流値を取得する充電電流値取得部と、
前記充電電流値取得部により取得された充電電流値と、前記充電部により充電が開始されてからの経過時間と、に基づき、充電容量を算出する充電容量算出部と、
をさらに含み、
前記充電部は、前記充電容量算出部により算出された充電容量と、前記放電容量取得部により取得された放電容量と、に応じたタイミングで充電を停止する、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項1又は2に記載の充電管理システムにおいて、
前記蓄電池の放電電流値を取得する放電電流値取得部、
をさらに含み、
前記放電容量取得部は、前記放電電流値取得部により取得された放電電流値と、該放電の経過時間と、に基づき、前記放電容量の少なくとも一部を取得する、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の充電管理システムにおいて、
前記蓄電池の平均環境温度を取得する平均環境温度取得部と、
前記平均環境温度と、前記蓄電池の所定期間あたりの自己放電容量と、を対応付けて記憶する記憶部と、
をさらに含み、
前記放電容量取得部は、前記平均環境温度取得部により取得した平均環境温度と、該平均環境温度に対応付けて前記記憶部に記憶される自己放電容量と、に基づき、前記放電容量の少なくとも一部を取得する、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の充電管理システムにおいて、
当該充電管理システムは投光器の電源用蓄電池を充電するために用いるものである、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項5に記載の充電管理システムにおいて、
前記電源用蓄電池はサイクル用制御弁式鉛蓄電池である、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の充電管理システムにおいて、
前記充電部は、商用電源、太陽光発電装置、携帯用発動発電機、及び車輌電源のうちいずれか少なくとも1つによって充電を行う、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項7に記載の充電管理システムにおいて、
前記充電部は、前記車輌電源から直流電流の供給を受けた場合には、該直流電流による充電を行う、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項7又は8に記載の充電管理システムにおいて、
前記充電部は、前記商用電源、前記太陽光発電装置、前記携帯用発動発電機、及び前記車輌電源からそれぞれ供給される電流を受電するためのインターフェイスを有する、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の充電管理システムにおいて、
前記蓄電池により駆動される負荷には、携帯電話及び携帯電話不感地用通信アンテナが含まれる、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の充電管理システムにおいて、
前記蓄電池の絶対容量を取得する絶対容量取得部と、
前記絶対容量取得部により取得された絶対容量と、前記放電容量取得部により取得された放電容量と、に基づき、前記蓄電池の残存容量を示す残存容量情報を表示する表示部と、
をさらに含むことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の充電管理システムにおいて、
前記充電部は、前記放電容量取得部により取得された放電容量の所定数倍を、前記充電容量とする、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 請求項12に記載の充電管理システムにおいて、
前記所定数の入力を受け付ける所定数入力受付部、
をさらに含み、
前記充電部は、前記放電容量取得部により取得された放電容量に前記所定数入力受付部により入力を受け付けた所定数を乗算してなる値を、前記充電容量とする、
ことを特徴とする充電管理システム。 - 蓄電池の充電を管理するための充電管理方法であって、
前記蓄電池の放電容量を取得する放電容量取得ステップと、
前記放電容量取得ステップにおいて取得された放電容量に応じた充電容量で、前記蓄電池の充電を行う充電ステップと、
を含むことを特徴とする充電管理方法。
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