JP2008283854A - 自律システムの貯蔵要素を充電する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】充電による温度上昇をサービス品質を低下させることなく抑制することで、貯蔵システムの信頼性を改善する。
【解決手段】充電方法は、貯蔵要素に供給される電力を、温度に応じて、充電設定点電力Ｐ_Lに制限することを含む。前記貯蔵要素を充電するのに必要なエネルギーＥが決定され、電力リソースを利用可能な期間が推定される。理論的平均電力Ｐ_Mは、これら２つの情報項目を用いて計算される。温度の推移と、最大許容可能電力Ｐ_MAXの推移が推定される。発電機が送ることのできる最大エネルギーＥ_MAXは、前記最大許容可能電力Ｐ_MAXから計算される。充電設定点電力Ｐ_Lの値は、前記必要エネルギーＥと前記最大エネルギーＥ_MAXとの比較結果と、前記平均電力Ｐ_Mと前記最大充電電力Ｐ_MAXとの比較結果により定められる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子部品（electronic component）を備える自律システムの電力貯蔵要素を発電機（generator）から充電し、前記貯蔵要素に供給される電力を、温度に従って、充電設定点電力（charging setpoint power）に制限する方法に関する。

自律システムは、高いサービス品質（永続的な電力供給）と高い信頼性の両方を提供しなければならない。サービス品質は、リソースが低い期間が長期にわたる場合でも最大限の自律性を確実にするために、電力が利用可能になるとすぐに、バッテリを最大値に充電することを要求する。

信頼性に関しては、部品の内部温度を制限するために、周囲温度が高いときには充電電力を制限することが好ましい。能動部品又は受動部品は実際には、主要な誤動作源を表しており、部品の寿命は、部品の温度に依存する。温度が高くなるほど、部品（能動又は受動）の寿命は短くなる。部品の温度は、自律システムの環境の温度と、充電用電力の一部の散逸による温度上昇とに依存する。大きな温度変動については、制限することも好ましい。当該変動は主に、大きな電流ピーク又は電流変動から生じるが、周期的な熱変動及び熱ショックからも生じる。更に、充電電流及び放電電流を制限することにより、更なる熱寄与を回避することが可能になる。

現在、多くの自律システムは、ディレーティング（derating）を使用している。この技法では、図１に示すように、最大許容電力を、温度に応じて閾値温度θ_Sから制限する。示した例では、最大入力電力Ｐeは、閾値温度θ_Sまで一定であり、その後、温度がこの閾値温度を超えると線形に減少する。発電機により供給される電力の一般的な推移（点線の曲線Ｄ）と、許容可能電力の一般的な推移（実線の曲線Ｂ）と、１日の間にバッテリに蓄積されるエネルギーの一般的な推移（Ｅ、ハッチング）とを、図２に概略的に示す。このように、高温における電力を制限することにより、システム部品が即座に破壊されることが防止され、最小限のサービスが確実になる。

しかしながら、ディレーティングにより行われる熱保護には限界がある。第１に、ディレーティングは、最大温度に的を絞るが、この閾値温度以下では、部品の信頼性が非常にゆらぐ。信頼性は、平均故障間隔（ＭＴＢＦ：Mean Time Between Failures）により模式的に表され、且つ、温度に依存する。例えば、パワートランジスタの接合部温度が１８℃増加すると、ＭＴＢＦは２分の１になる。第２に、ディレーティングは、熱ショック及び周期的熱変動を制限しない。これらの２点は、信頼性に大きな影響を及ぼす。例えば、ＭＴＢＦは、接合部温度リップルが１５℃増加するごとに、２分の１になる。

電流密度もまた、システムの信頼性に顕著な影響を及ぼし、先行技術では、電流は、大きな温度上昇をもたらさない限り制限されない。

しかしながら、全体として、ディレーティングによりシステムの信頼性を改善することはできない。実際、図２に示すこの技法では、貯蔵要素の端子における電力ピークを防ぐことはできず、よって、充電電流ピークは制限されない。よって、この動作モードでは、できる限り低く安定した温度で動作することはできない。

システムの信頼性を改善するために考慮すべき別の重要な要因は、バッテリの動作温度である。

バッテリは、その技術がどのようなものであれ、プアな熱条件下で使用されると、その寿命が減少することになる。低温での動作は、電極／電解質界面における化学反応及び電気化学反応の反応速度の低下をもたらす。充電電流及び放電電流は、寒冷時、電解質内でのイオン物質の輸送現象（transportation）に対しては制限する必要があり、電極の活性サイトにおけるイオン物質の拡散は、反応速度的に低速にする。充電時及び放電時の電流を減少させることにより、電気化学反応を、活性材料のちょうどコアを通して起こすことが可能になる。逆の場合、反応は、主にポアの表面で起こり、反応副産物による反応の閉塞（obstruction）や、電解質内でのイオンの進行（progression）の低減を伴う。結果として得られる現象は、上記要素の容量の不可逆的なロス（例えばリチウム−イオンバッテリの場合、活性サイトの閉塞）、及び／又は、バッテリ寿命の減少（例えばニッケル金属水素化物バッテリの場合、電解質の消費）をもたらす。

高い充電状態（state of charge）による高温での動作は、主に充電中又は充電終了時に起こる２次反応又は不可逆反応（例えば、Ｎｉ−ＭＨバッテリにおける水電解、リチウム−イオンバッテリにおける正活性材料の構造的修飾）の生成速度を加速する。これらの理由で、充電終了時の電圧は、温度に応じて頻繁に調節（regulate）される。それにも拘らず、不可避的であるが弱い、周囲温度での化学劣化現象は、高温で強まる。

今日の多くの充電レギュレータは、測定されたパラメータが仕様から外れた場合、バッテリを単に、その電力源及び／又はその負荷から切断するのみである。更に、多くのレギュレータは、電圧調節閾値を、温度に応じて上昇又は下降させる。これにより、これらのシステムでは、動作温度及び電圧振幅を制限することで、バッテリが即座に破壊されるのを回避することが可能になる。しかしながら、レギュレータによりもたらされる保護は、最大温度での切断を行うに過ぎないため限界があり、更にはこのリミット以下でさえも、バッテリ寿命は著しく変動する。

本発明は、上述の欠点を軽減することを目的とし、特に、サービス品質を低下させることなく、貯蔵システムの信頼性を改善することを目的とする。

本発明によれば、この目的は、前記方法が、
前記発電機が利用可能な電力リソースが、プリセットされた時点までに、プリセットされた閾値よりも大きくなる期間を推定することと、
前記時点までの温度推移（temperature progression）を推定することと、
前記温度推移と、温度に応じた前記システムの信頼性を表すデータとに応じて、前記時点までの最大許容可能電力（Ｐ_MAX）（maximum acceptable power）の推移を推定することと、
前記貯蔵要素（１）を充電するのに必要なエネルギー（Ｅ）を決定することと、
前記貯蔵要素（１）を完全に充電するよう、次の前記期間にわたって分散されて前記貯蔵要素（１）に送られる理論的平均電力（Ｐ_M）（theoretical mean power）を、前記必要エネルギー（Ｅ）と前記期間とに応じて計算することと、
次の前記期間に前記発電機が送ることのできる最大エネルギー（Ｅ_MAX）を、前記最大許容可能電力（Ｐ_MAX）から推定することと、
前記必要エネルギー（Ｅ）と前記最大エネルギー（Ｅ_MAX）との比較結果と、前記平均電力（Ｐ_M）と前記最大充電電力（Ｐ_MAX）との比較結果とに応じて、充電設定点電力を決定することを含むことにより達成される。

その他の利点及び特徴は、専ら非限定的な例として与えられており、添付の図面に示されている、本発明の特定の実施形態に関する以下の説明から、より明確に明らかになるであろう。

図３に示すように、自律システムは、電力貯蔵要素としての少なくとも１つのバッテリ１と、発電機（power generator）２と、発電機２とバッテリ１との間に接続された電力レギュレータ３とを備える。測定対象の発電機２の出力及びバッテリ１の端子でそれぞれ電圧と電流とを測定することを可能にする測定回路４及び５は、制御ユニット６に接続されると共に、電力レギュレータ３にも接続されている。温度測定回路７と、発電機２が利用可能な電力リソースを推定するモジュール８もまた、制御ユニット６に接続されている。負荷８ユニットには一般に、バッテリ１により電力供給がなされる。

温度測定回路７は、少なくとも１つの周囲温度測定センサを備え、好ましくは、電子部品の温度を測定するセンサと、バッテリ１の温度を測定するセンサとを備える。しかしながら、別の実施形態では、テーブルを使用し、周囲温度及び／又はより一般的で実装容易な別の温度センサに応じて、電子部品の温度及び／又はバッテリ１の温度を推定することができる。

発電機２は、例えば、太陽電池パネル又は微小水圧装置（micro-hydraulic device）である。

電力レギュレータ３は、好ましくは、降圧コンバータ（BUCK converter）を備える。レギュレータ３はまた、有利には、最大電力点トラッキング（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）装置と、バッテリ充電器（battery charger）とを備える。そのため、制御ユニット６は、電力レギュレータ３によりバッテリ１の充電を調節し、発電機２により供給される電力とバッテリ１の充電との間の照合を管理するよう設計されている。

制御ユニット６は、測定回路４により供給される電圧及び電流の測定結果から、発電機２の出力の電力を決定することができる。既知の方法で、制御ユニット６は、バッテリ１の充電状態を、バッテリ１の温度と、（測定回路５により供給される）バッテリ１の端子の電圧と、このバッテリによって送られる電流とに応じて、例えばテーブルにより決定することができる。この充電状態の推定結果は、有利には、既知のタイプの充電アルゴリズムによりバッテリ１の電力要件を定めるために、制御ユニット６により使用される。充電状態の推定は、バッテリ１を充電する前に又は定期的に、上記方法を用いて行うことができる。充電状態の決定が充電前のみに行われる場合、既存のスタンバイモードの際に、制御ユニット６は、バッテリ１に供給される電力と、バッテリ１により送られる電力とを、連続して計算することになる。

発電機２が利用可能な電力リソースを時間の関数として推定するモジュール８は、好ましくは、制御ユニット６に統合されており、時間の関数としての、発電機２への電力リソースの供給条件に関する記憶データを有している。昼間の間だけエネルギーを提供する太陽電池パネルにより発電機２が形成されている場合、当該データは例えば、理論的な日照量や、日没時間や、日没までに残っている時間や、想定している日付けにおける温度の理論的な推移である。このタイプの応用の場合、動作は、次の日（forthcoming day）に予定（schedule）される。

発電機２が微小水圧型の場合、上記データは例えば、水圧流量（hydraulic flowrate）が所定の閾値よりも大きくなる期間である。

利用可能な電力リソースを推定するモジュール８はまた、有利には、直前の所定の期間（例えば太陽電池装置の場合であれば、過去３日間）にわたって記録される実際の条件を記憶することができる。そして、記録される条件は、特に、前の数日にわたって送られた電力や、測定温度の実際の推移や、日中の有効期間を含む。前の数日のこれらの実際の条件はその後、前に記憶された日付けのものと関連付けて理論的データを重み付けするために、制御ユニット６により使用される。

従って、制御ユニット６は、１日の始めに、更には、１日全体を通して、発電機２が供給することのできる電力を、予定される日照条件と次の日にわたる温度の推移とに応じて推定することができる。

より一般に、発電機２が電力を断続的（intermittent）且つ準周期的（quasi-periodic）に供給する場合には、所定の個数の直前の期間にわたる動作条件は、好ましくは、モジュール８内のメモリに記憶される。

制御ユニット６は、電力及び温度に対する信頼性を表すデータ（例えば、電子部品及びバッテリ１に関する当該データ）をも考慮して、バッテリ１の充電を調節する。図４は、電子部品信頼性基準、より詳細には、平均故障間隔の種々の値について、電力Ｐに対する温度θを示した１組の曲線群を表す。制御ユニット６は、このデータを使用し、特に次の日の温度の推移と保持する信頼性基準とに応じて、最大許容可能電力Ｐ_MAXを決定する。この電力は、ユーザにより選択された信頼性基準と、次の日にわたる電力の推移とを保証するために、超えてはならない電力である。制御ユニット６は、有利には、超えてはならない電流密度を考慮することができる。同様に、制御ユニットは、最大許容可能電力Ｐ_MAXと、次の日にわたるその推移とを、実際の温度推移に応じて更新することができる。

以下、太陽電池パネル２により電力供給がなされるスタンドアロン・システムの動作に関する特定の例について説明する。当該太陽電池パネル２の自律性は、貯蔵バッテリ１によってもたらされる。

太陽電池パネル２により供給される電力が、最小電力閾値を越えると、制御ユニット６は、スタンバイ退場手順（standby exit procedure）を開始（trigger）する。

制御ユニット６は、ユーザにより以前に定められた信頼性基準（例えば平均故障間隔）と、次の日についての温度推移予測とに応じて、次の日の最大許容可能電力Ｐ_MAXの推移を決定する。

次に、制御ユニット６は、バッテリ１の現在の充電状態ＳＯＣを、例えばバッテリ１の端子の電圧の測定結果から、例えばバッテリ１の温度から、例えばテーブルにより、決定し、その結果、バッテリ１のフル充電を行うのに必要なエネルギーＥを決定する。

次に、以前に推定した最大許容可能電力Ｐ_MAXにより、制御ユニット６は、予測される気候条件下で全日照期間にわたりバッテリ１に送ることのできる最大エネルギーＥ_MAXを計算することが（同様に推定することも）可能になる。

次に、制御ユニット６は、必要エネルギーＥと予定される日照量とに応じて、理論的平均充電電力Ｐ_Mを決定する。この理論的平均電力Ｐ_Mは、予定される理論的日照期間（利用可能電力リソース推定モジュール８により供給される）中にバッテリ１に入力される一定の平均電力に相当する。理論的平均電力Ｐ_Mは、必要エネルギーＥと理論的日照期間との比を計算することで得られる。そのため、利用可能なリソースを十分な期間にわたって予定に組み込むことが可能な動作条件の場合には、制御ユニット６は、バッテリ１を充電する間にバッテリ１に供給される電力を、日照期間にわたって分散（spread）させて、電力ピークを回避することができる。

次に、制御ユニット６は、バッテリ１を充電するのに必要なエネルギーＥと最大エネルギーＥ_MAXとを比較して、与えられた時点にバッテリ１の端子に送ることのできる最大電力を表す充電設定点電力Ｐ_Lの値を定める。充電設定点電力Ｐ_Lは、保持する信頼性基準を保証するために要求される制限に違反しないよう、最大許容可能電力Ｐ_MAXより大きくなってはならない。

必要エネルギーＥが最大エネルギーＥ_MAXよりも低い場合には、バッテリ１に送ることのできる最大エネルギーは十分である。制御ユニット６はその場合、充電設定点電力Ｐ_Lが、平均電力Ｐ_Mと最大許容可能電力Ｐ_MAXとの間のより低い電力となるよう、レギュレータ３を制御する。そのため、設定点電力Ｐ_Lは、平均電力Ｐ_Mが最大許容可能電力Ｐ_MAXよりも低い限り、平均電力Ｐ_Mに等しくなる。逆の場合、設定点電力Ｐ_Lは、最大許容可能電力Ｐ_MAXに等しくなる。

必要エネルギーＥが、次の日にわたり最大エネルギーＥ_MAXよりも大きい場合には、バッテリ１に送ることのできる最大エネルギーは、その要求値未満となる。制御ユニット６はその場合、平均電力Ｐ_Mの値がどのような値であっても、充電設定点電力Ｐ_Lが最大許容可能電力Ｐ_MAXに等しくなるよう、電力レギュレータ３を制御し、最大のエネルギー量を蓄積すると同時に、ユーザにより定められた信頼性基準を遵守する。

従って、設定点電力Ｐ_L（通常は、最大許容可能電力Ｐ_MAXに等しい）は、Ｅ＜Ｅ_MAX且つＰ_M＜Ｐ_MAXの場合、平均値Ｐ_Mとなる。

この動作原理により、１日の始めに、制御ユニット６は、貯蔵要素１の充電電力を、発電機２の推定動作時間にわたって分散させる。このようにして、自律システムは、大きな電流変動や結果としてもたらされる温度変動をできる限り回避すると同時に、システムの電子部品の信頼性を保証する。

バッテリ１の充電状態ＳＯＣと、入力するよう残っている電力は、直接的に測定結果から、又は、１日の始めの測定結果と、バッテリ１に入力及びバッテリ１から出力された電力による調整結果とに応じて、制御ユニット６により周期的に決定される。外部温度等の動作条件に関するデータもまた、周期的に記録される。そのため、必要エネルギーＥと理論的平均電力Ｐ_M、更には最大許容可能電力Ｐ_MAXと最大エネルギーＥ_MAXは、１日を通して周期的に再計算され比較される。平均電力Ｐ_Mと最大許容可能電力Ｐ_MAXの値は、１日を通して変化し、また、１日におけるこれらのデータの推移に応じて、充電設定点電力Ｐ_Lは、平均電力Ｐ_Mと最大許容可能電力Ｐ_MAXとの間で変動し得る。

以下、例として、貯蔵バッテリ１を充電するよう設計された太陽電池パネル２を備える自律システムの１日にわたる動作について、図５を参照して説明する。図５は、時間に対する種々の測定電力及び推定電力を表す。

１日の始まりにおいて、時間ｔ₀におけるスタンバイモードからの退場時に、制御ユニット６は、次の日について予測された日照時間数（例えば１０時間）をメモリに有している。制御ユニット６はまた、次の日について予測された温度推移と、ユーザにより選択された信頼性基準から、最大許容可能電力Ｐ_MAXの理論的推移（曲線Ａ、時間ｔ₀から２０Ｗと１４Ｗとの間で変動するＰ_MAX）を決定する。次に、制御ユニット６は、最大許容可能電力の推移に応じて、理論的最大エネルギーＥ_MAX（想定している例では１７０Ｗｈ）を計算する。このエネルギーＥ_MAXは、以前の数日の間に記録された温度の推移により重み付けることができる。次に、制御ユニット６は、バッテリ１を充電するためにバッテリ１に入力する必要エネルギーＥ（例えば１００Ｗｈ）を決定する。次に、制御ユニット６は、予測された全日照期間にわたって一定の充電を分散させるために、これらの２つのデータから、理論的平均電力Ｐ_M（１０Ｗ）を計算する。

次に、必要エネルギーＥと最大エネルギーＥ_MAXとが比較され、使用する充電設定点電力値Ｐ_Lが定められる。想定している例では、必要エネルギーＥ（１００Ｗｈ）は最大エネルギーＥ_MAX（１７０Ｗｈ）未満であり、時間ｔ₀において、理論的平均電力Ｐ_M＝１０Ｗは最大許容可能電力Ｐ_MAX（２０Ｗ）未満であり、従って、充電設定点電力Ｐ_Lは平均電力Ｐ_Mに等しくなる。

図５の種々の曲線はそれぞれ、
− 曲線Ａ：１日の始めにおける理論的最大許容可能電力（理論的Ｐ_MAX）の推定
− 曲線Ｂ：最大許容可能電力Ｐ_MAXの実際の推移
− 曲線Ｃ：１日の間の平均電力Ｐ_Mの推移
− 曲線Ｄ：発電機が送ることのできる最大電力の推移
− 曲線Ｆ：バッテリ端子における実際の充電電力の推移
を表す。

１日の始めにおいて、ｔ₀とｔ₁との間では、放射照度（irradiance）は低く、発電機２により送られる電力（曲線Ｄ）は、次の１０時間にわたって充電を分散させるよう、制御ユニット６により計算された平均電力Ｐ_M未満となる。そして、バッテリ１に供給される実際の充電電力（曲線Ｆ）は、発電機２により供給される電力（曲線Ｄ）となる。次に、制御ユニット６は、実際に行われた充電を考慮に入れるために、平均電力Ｐ_Mの値を周期的に再計算する。平均電力Ｐ_Mの値は、その後増加し、現時点の１日の残りにわたる電力の不足を補償する（曲線Ｃ）。同様に、制御ユニット６は、実際の温度推移に応じて、最大許容可能電力Ｐ_MAXの実際の値（曲線Ｂ）を永続的に更新する。

放射照度は、時間ｔ₀から増加し、発電機２により送られる電力（曲線Ｄ）もまた、時間ｔ₁において充電設定点電力Ｐ_Lに等しくなる。次に、制御ユニット６は、バッテリ１に供給される実際の充電電力を、電力レギュレータ３により、値Ｐ_L＝Ｐ_M（想定している例では１１Ｗ）に制限する。その後、発電機２により送られる電力（曲線Ｄ）が、充電設定点電力Ｐ_Lである平均電力Ｐ_M以上である限り、曲線Ｃと曲線Ｆは、時間ｔ₂まで、互いに正確に追従（follow）する。そのため、制御ユニット６は、時間ｔ₁とｔ₂との間で、最初の充電プラトーの間の充電電力を一定電力に制限する。

ｔ₁とｔ₂との間でピークに達した後、放射照度は、ｔ₂の後減少し続け、時間ｔ₃まで、発電機２により供給される電力（曲線Ｄ）は、設定点電力Ｐ_Lよりも低く留まる。太陽電池パネル２はもはや、必要電力を供給することはできない。そして、実際の充電電力は、発電機２により供給される電力に等しくなる。即ち、曲線Ｄと曲線Ｆとが同じになる。時間ｔ₀とｔ₁との間において、実際の充電電力（曲線Ｆ）は、予定日照期間にわたる充電の一様な分散用に最初に計算された平均電力Ｐ_M（曲線Ｃ）よりも低いため、平均電力Ｐ_Mは、時間ｔ₂とｔ₃との間で増加し（曲線Ｃ）、バッテリ１に供給される電力の不足を補償する。ｔ₂とｔ₃との間では、種々の電力とエネルギーが再計算され比較される。想定している例に実際の気候条件を用いると、再計算される最大エネルギーＥ_MAX（１１０Ｗｈ）は、依然として必要エネルギーＥ（８０Ｗｈ）よりも大きく、また、平均電力Ｐ_M（曲線Ｃ）は、ｔ₂とｔ₃との間において、最大充電電力の対応する値（曲線Ｂ）よりも低く留まっている。そして、設定点電力Ｐ_Lは、平均電力Ｐ_Mと全く同じに留まる。

放射照度と温度は増加し、発電機２が送ることのできる電力（曲線Ｄ）は、時間ｔ₃から、設定点電力Ｐ_Lに等しくなる。ｔ₁とｔ₂との間において、必要エネルギーＥは最大エネルギーＥ_MAX未満で、平均電力（曲線Ｃ）は最大許容可能電力（曲線Ｂ）未満であるため、実際の充電電力は、ｔ₃とｔ₄との間において、予定日照期間にわたる充電の一様な分散用の平均電力と全く同じ（曲線Ｃと曲線Ｆは同一）になる。

時間ｔ₄から温度が増加し続けたため、最大許容可能電力Ｐ_MAX（曲線Ｂ）は、平均電力Ｐ_M（曲線Ｃ）未満となる。これらの条件下で、設定点電力Ｐ_Lは、最大許容可能電力Ｐ_MAXの値に設定される。そして、曲線Ｂと曲線Ｆが同じになる。次に、バッテリ１に供給される電力の欠損を計算する制御ユニット６は、平均電力Ｐ_Mの値を増加させ、残りの日照期間にわたる電力の不足を補償する（曲線Ｃ）。

ｔ₄とｔ₅との間において、制御ユニット６は、必要エネルギーＥと最大エネルギーＥ_MAXとを再計算し、これらを比較し、そしてこの例では、時間ｔ_4bにおいて、最大エネルギーが必要エネルギー未満となった（Ｅ_MAX＜Ｅ）ことを判断する。次に、制御ユニット６は、設定点電力Ｐ_Lを最大許容可能電力Ｐ_MAXと同じ値に設定する。そのため、実際の充電電力（曲線Ｆ）は、最大許容可能電力Ｐ_MAX（曲線Ｂ）と同じ値に留まる。

時間ｔ₅において温度が降下するため、平均電力Ｐ_Mは、最大許容可能電力Ｐ_MAX未満に再び降下する。そして、制御ユニット６は、設定点電力Ｐ_Lを平均電力Ｐ_Mと同じ値に設定する。

１日の終わりにおいて、時間ｔ₆から、放射照度が減少し、太陽電池パネル２はもはや、平均電力Ｐ_Mを供給することができない。そして、充電電力（曲線Ｆ）は、発電機２により供給される電力（曲線Ｄ）に等しくなる。そして、制御ユニット６は、平均電力Ｐ_Mの値を増加させ、残りの日照期間にわたる電力の不足を補償する（曲線Ｃ）。

上述の実施形態では、必要エネルギーＥが最大エネルギー未満で、且つ、平均電力Ｐ_Mが最大許容可能電力Ｐ_MAX未満である場合にのみ、充電設定点電力Ｐ_Lは平均電力Ｐ_Mに等しくなり、その他の場合には、設定点電力Ｐ_Lは最大電力に等しくなるが、一方で、当該実施形態の代替形態を使用して、バッテリ１に供給される電力量を増加させることが可能である。この場合、設定点電力Ｐ_Lに関する別の基準が使用される。必要エネルギーＥが最大エネルギーＥ_MAX未満で、且つ、平均電力Ｐ_Mがさらに、次の日にわたって推定される最大電力Ｐ_MAXの最小値未満である場合に、充電設定点電力Ｐ_Lは平均電力Ｐ_Mに等しくなる。必要エネルギーＥが最大エネルギーＥ_MAXよりも大きい、又は、次の日にわたって推定される最大電力Ｐ_MAXの最小値が平均電力Ｐ_Mよりも低いというように、上記以外の場合には、制御ユニット６は、充電設定点電力Ｐ_Lが最大電力Ｐ_MAXに等しくなるように、レギュレータ３を制御する。

前の実施形態と組み合せることのできる別の代替実施形態では、バッテリ１の充電をより確実にするため、制御ユニット６は、充電設定点電力Ｐ_Lが通常的に平均電力Ｐ_Mに等しい場合、補正係数を考慮に入れることができる。これらの条件下で、補正係数は例えば、定数とすることができる、又は、バッテリ１に供給される残りの電力の関数とすることができる。好ましくは、補正係数は、平均電力Ｐ_Mが最大電力Ｐ_MAXよりも低い場合、充電設定点電力Ｐ_Lが平均電力Ｐ_Mと最大電力Ｐ_MAXとの間になるように決定する。

補正係数はまた、必要であれば、最大電力Ｐ_MAXについて導入することもできる（当該補正係数は、有利には、最大電力での直接的な充電を回避するために、１未満とする）。

別の代替実施形態は、バッテリをより良く保護するために想到することができる。制御ユニット６は、バッテリ１が許容可能な最大充電状態（maximum state of charge）ＳＯＣＭを、温度に応じて決定し、先に行われたような不利な温度範囲でのバッテリ１のフル充電はもはや行わない。例えば、次の日についての許容可能な最大充電状態ＳＯＣＭは、次の日の最大周囲温度に依存する。この場合、制御ユニット６は、バッテリ１のその時点の充電状態ＳＯＣを決定し、そして、バッテリ１を許容可能な最大充電状態ＳＯＣＭに充電するのに必要なエネルギーＥを決定する。最大の充電状態ＳＯＣＭはまた、実際の温度推移に応じて連続して計算することができる。

先行技術のディレーティング法による、温度に対する最大入力電力の変動を、概略的に示した図である。 先行技術のディレーティング法による、通常の１日の間の図１に対応する推移として、発電機により供給される電力の推移（点線の曲線Ｄ）と、最大許容可能電力の推移（実線の曲線Ｂ）と、１日の間にバッテリに蓄積されるエネルギーの推移（Ｅ、ハッチング部）とを概略的に示した図である。 本発明の方法を実行可能な自律システムを概略的に示した図である。 平均故障間隔により構成される信頼性基準の種々の値について、温度（θ）と充電電力（Ｐ）との関係を示した図である。 本発明の充電方法により１日の間に電力貯蔵要素が充電される自律システムに関する種々の電力の推移を、概略的に示した図である。

符号の説明

１ 電力貯蔵要素
２ 発電機
Ｅ 必要エネルギー
Ｅ_MAX 最大エネルギー
Ｐ_L 充電設定点電力
Ｐ_M 理論的平均電力
Ｐ_MAX 最大許容可能電力
ＳＯＣＭ 最大許容可能な充電状態

Claims (16)

1. 電子部品を備える自律システムの電力貯蔵要素（１）を発電機（２）から充電し、前記貯蔵要素（１）に供給される電力を、温度に応じて、充電設定点電力（Ｐ_L）に制限する方法であって、
   前記発電機が利用可能な電力リソースが、プリセットされた時点までに、プリセットされた閾値よりも大きくなる期間を推定することと、
   前記時点までの温度推移を推定することと、
   前記温度推移と、温度に応じた前記システムの信頼性を表すデータとに応じて、前記時点までの最大許容可能電力（Ｐ_MAX）の推移を推定することと、
   前記貯蔵要素（１）を充電するのに必要なエネルギー（Ｅ）を決定することと、
   前記貯蔵要素（１）を完全に充電するよう、次の前記期間にわたって分散されて前記貯蔵要素（１）に送られる理論的平均電力（Ｐ_M）を、前記必要エネルギー（Ｅ）と前記期間とに応じて計算することと、
   次の前記期間に前記発電機が送ることのできる最大エネルギー（Ｅ_MAX）を、前記最大許容可能電力（Ｐ_MAX）から推定することと、
   前記必要エネルギー（Ｅ）と前記最大エネルギー（Ｅ_MAX）との比較結果と、前記平均電力（Ｐ_M）と前記最大充電電力（Ｐ_MAX）との比較結果とに応じて、充電設定点電力を決定することを含むことを特徴とする方法。
2. 前記充電設定点電力（Ｐ_L）の値は、前記必要エネルギー（Ｅ）が前記最大エネルギー（Ｅ_MAX）以下で、且つ、前記平均電力（Ｐ_M）が前記最大許容可能電力（Ｐ_MAX）未満である場合、前記平均電力（Ｐ_M）に等しく、
   前記充電設定点電力（Ｐ_L）の値は、その他の場合、前記最大許容可能電力（Ｐ_MAX）に等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記充電設定点電力（Ｐ_L）の値は、前記必要エネルギー（Ｅ）が前記最大エネルギー（Ｅ_MAX）以下で、且つ、前記平均電力（Ｐ_M）が、次の期間について推定される前記最大許容可能電力（Ｐ_MAX）の最小値未満である場合、前記平均電力（Ｐ_M）に等しく、
   前記充電設定点電力（Ｐ_L）の値は、その他の場合、前記最大許容可能電力（Ｐ_MAX）に等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記貯蔵要素（１）の最大許容可能な充電状態（ＳＯＣＭ）を、温度に応じて決定することを含み、
   前記必要エネルギー（Ｅ）は、前記貯蔵要素（１）を前記最大充電状態（ＳＯＣＭ）に充電するのに必要な電力であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記必要エネルギー（Ｅ）は、前記貯蔵要素（１）を完全に充電するのに必要な電力であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
6. 温度測定は、周囲温度の測定を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 温度測定は、前記電子部品の温度を表す温度の測定を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記発電機（２）は、太陽光発電機であり、
   前記電力リソースを利用可能な前記期間は、日照期間を表すことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記発電機（２）は、微小水圧発電機であり、
   前記期間は、水圧流量がプリセットされた閾値よりも大きくなる時間を表すことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記発電機による電力生成は、断続的且つ準周期的であり、
    前記自律システムは、所定の個数の期間にわたる前記自律システムの動作条件を記録することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記最大エネルギー（Ｅ_MAX）は、所定の個数の直前の期間にわたる動作条件を考慮して決定されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記記録される動作条件は、温度、前記発電機（２）の有効動作時間、及び／又は、前記必要電力の推移を含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 信頼性を表すデータは、少なくとも、前記電子部品の信頼性に関するデータと、前記貯蔵要素（１）の信頼性に関するデータとを含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記システムの信頼性を表すデータは、平均故障間隔により表されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記システムの信頼性を表すデータは、与えられた信頼性基準について、温度に対する前記最大許容可能電力を定める、複数の曲線により表されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 前記充電設定点電力（Ｐ_L）は、前記平均電力及び補正係数に等しく、
    前記設定点電力は、前記最大電力（Ｐ_MAX）よりも低いことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。

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