JP2010124547A - 充電制御装置、充電制御方法および太陽光発電システム - Google Patents

充電制御装置、充電制御方法および太陽光発電システム Download PDF

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Abstract

【課題】蓄電池の過度の温度上昇を抑制しつつ効率よく蓄電池を充電する。
【解決手段】蓄電池2を冷却する冷却ファン6を備えた自立型太陽電池システムにおいて、制御部20が有する充電制御部22が、満充電判定部21によって蓄電池2が満充電となったと判定された時点で蓄電池2の充電を停止する。そして、制御部20が有する冷却制御部23が、充電制御部22によって蓄電池2の充電が停止された場合に、冷却ファン6を駆動して蓄電池2の冷却を開始する。
【選択図】 図1

Description

この発明は、蓄電池の充電を制御する充電制御装置、充電制御方法および太陽光発電システムに関し、特に、蓄電池の過度の温度上昇を抑制しつつ効率よく蓄電池を充電することが可能な充電制御装置、充電制御方法および太陽光発電システムに関するものである。
従来、太陽電池と蓄電池とを組み合わせた自立型電源では、太陽電池によって発電された電力を蓄電する蓄電池として鉛蓄電池が一般的に用いられていた。また、近年では、鉛蓄電池の代わりに、エネルギー密度が高いニッケル水素蓄電池も用いられている。そして、これら鉛蓄電池やニッケル水素蓄電池などの蓄電池は、充電されると発熱して温度が上昇することが知られている。
一般的に、鉛蓄電池はフロート充電で充電されるが、フロート充電では、蓄電池に流れる電流が微少である。そのため、充電による鉛蓄電池の発熱量は小さかった。これに対し、ニッケル水素蓄電池は、一般的に定電流で充電される。そして、ニッケル水素蓄電池を効率よく充電するためには、蓄電池を1時間で満充電にするために必要な電流の電流値を1Cとすると、およそ0.05C以上の電流を用いるのが望ましいとされている。
しかし、太陽電池による発電は日照によって変動するため、0.05C以上の連続電流を定常的に得ることは難しい。そこで、ニッケル水素蓄電池を用いた自立型電源では、例えば、太陽電池の出力をいったんコンデンサに溜め、パルス電流としてニッケル水素蓄電池を充電する方法が用いられる(例えば、非特許文献1参照)。この方法では、蓄電池に流れる平均電流が小さいため、ニッケル水素蓄電池の発熱量も小さかった。
このように、鉛蓄電池やニッケル水素蓄電池は、一般的に発熱量が小さかった。しかし、例えば大型のニッケル水素蓄電池を用いた自立型電源では季節や天候によってはかなり大きな充電電流が流れ、蓄電池の温度が50℃に達することもある。蓄電池の温度上昇は、充電効率を低下させる原因や、蓄電池の寿命を短縮する原因となる。そのため、通常、大規模な自立型電源には、蓄電池の温度上昇を防ぐための冷却手段が設けられる。この冷却手段としては、例えば、ファンなどが用いられる。
野崎 洋介、他3名、「自立型太陽光発電システム」、NTT R&D、Vol.48、No.12、1999年
しかしながら、上述した自立型電源において、蓄電池を最短時間で効率よく充電するためには、太陽電池から出力される電力のうち、負荷へ給電される電力を除いた残り全ての電力を蓄電池の充電に使用する必要がある。その結果、従来の自立型電源では、冷却手段を駆動するための電力をまかなうことができない場合もあった。
前述したように、蓄電池の温度上昇は、充電効率を低下させる原因や蓄電池の寿命を短縮する原因になる。そのため、いかにして、蓄電池の過度の温度上昇を抑制しつつ効率よく蓄電池を充電するかが重要な課題となっている。
この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、蓄電池の過度の温度上昇を抑制しつつ効率よく蓄電池を充電することが可能な充電制御装置、充電制御方法および太陽光発電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、本発明は、蓄電池の充電を制御する充電制御装置であって、前記蓄電池を冷却する冷却手段と、所定の充電終了条件に基づいて前記蓄電池の充電を停止する充電制御手段と、前記充電制御手段によって前記蓄電池の充電が停止された場合に、前記冷却手段を駆動して前記蓄電池の冷却を開始する冷却制御手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、蓄電池の充電を制御する充電制御方法であって、所定の充電終了条件に基づいて前記蓄電池の充電を停止するステップと、前記蓄電池の充電が停止された場合に、前記蓄電池を冷却する冷却手段を駆動して前記蓄電池の冷却を開始するステップとを含んだことを特徴とする。
また、本発明は、太陽光を利用して電力を発電する太陽電池と、太陽電池によって発電された電力を蓄電する蓄電池とを有する太陽光発電システムであって、前記蓄電池を冷却する冷却手段と、所定の充電終了条件に基づいて前記蓄電池の充電を停止する充電制御手段と、前記充電制御手段によって前記蓄電池の充電が停止された場合に、前記冷却手段を駆動して前記蓄電池の冷却を開始する冷却制御手段とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、蓄電池の過度の温度上昇を抑制しつつ効率よく蓄電池を充電することが可能になるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る充電制御装置、充電制御方法および太陽光発電システムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下に示す実施例では、太陽光を利用して電力を発電する太陽電池と、太陽電池によって発電された電力を蓄電する蓄電池とを有する自立型太陽光発電システムに本発明を適用した場合について説明する。
まず、本実施例1に係る自立型太陽光発電システムの構成について説明する。図1は、本実施例1に係る自立型太陽電池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、本実施例1に係る自立型太陽電池システムは、太陽電池1、蓄電池2、負荷3、逆流防止ダイオード4、充電スイッチ5、冷却ファン6、冷却ファン駆動部7、冷却ファンスイッチ8、充電電流計測部9、蓄電池電圧計測部10、蓄電池温度計測部11および制御部20を有する。
太陽電池1は、太陽光を利用して電力を発電する。具体的には、太陽電池1は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換することによって電力を発電し、発電した電力を蓄電池2および負荷3に供給する。この太陽電池1としては、例えば、シリコン単結晶太陽電池などが用いられる。
蓄電池2は、太陽電池1から供給される電力を蓄電する。また、蓄電池2は、充電が停止された場合には、負荷3に電力を供給する。この蓄電池2としては、例えば、直列に接続された複数のニッケル水素蓄電池などが用いられる。
負荷3は、太陽電池1および蓄電池2から供給される電力を消費する。この負荷3としては、例えば、LED(Light Emitting Diode)照明器などが用いられる。
逆流防止ダイオード4は、カソード側の端子が太陽電池1と負荷3との間に接続され、アノード側の端子が蓄電池2のプラス端子に接続されている。
充電スイッチ5は、制御部20による制御のもと、太陽電池1から蓄電池2への充電を制御する。この充電スイッチ5がオンになった場合には、太陽電池1から蓄電池2へ充電電流が流れ、蓄電池2が充電される。一方、充電スイッチ5がオフになった場合には、逆流防止ダイオード4によって太陽電池1から蓄電池2へ流れる充電電流が遮断され、蓄電池2の充電が中断される。
冷却ファン6は、冷却ファン駆動部7によって駆動され、蓄電池2を冷却する。冷却ファン駆動部7は、制御部20による制御のもと、太陽電池1によって発電される電力を用いて冷却ファン6を駆動する。これら冷却ファン6および冷却ファン駆動部7は、蓄電池2を冷却する冷却手段として機能する。
冷却ファンスイッチ8は、制御部20による制御のもと、太陽電池1から冷却ファン駆動部7への電力の供給を制御する。この冷却ファンスイッチ8がオンになった場合には、太陽電池1から冷却ファン駆動部7へ電力が供給されて、冷却ファン6が駆動される。一方、冷却ファンスイッチ8がオフになった場合には、太陽電池1から冷却ファン駆動部7へ供給される電力が遮断され、冷却ファン6が停止する。
充電電流計測部9は、蓄電池2に流れる充電電流を計測する。蓄電池電圧計測部10は、蓄電池2の電圧(以下、蓄電池電圧とよぶ)を計測する。蓄電池温度計測部11は、蓄電池2の温度(以下、蓄電池温度とよぶ)を計測する。
制御部20は、自立型太陽電池システムの全体制御を行う。この制御部20は、充電スイッチ制御線12を介して充電スイッチ5に接続され、冷却ファンスイッチ制御線13を介して冷却ファンスイッチ8に接続されている。また、制御部20は、電流計測線14を介して充電電流計測部9に接続され、電圧計測線15を介して蓄電池電圧計測部10に接続され、温度計測線16を介して蓄電池温度計測部11に接続されている。
このような構成のもと、本実施例1では、制御部20が、太陽電池1によって発電された電力が蓄電池2および冷却ファン駆動部7へ効率よく配分されるよう給電スケジュールを最適化する。
具体的には、制御部20は、所定の充電終了条件に基づいて蓄電池2の充電を停止し、蓄電池2の充電を停止した場合に、冷却ファン6を駆動して蓄電池2の冷却を開始する。また、制御部20は、充電中であっても、蓄電池2に流れる充電電流が所定の電流閾値以上となった場合には、冷却ファン6を駆動して蓄電池2の冷却を開始する。
すなわち、本実施例1では、太陽電池1によって発電された電力を可能な限り蓄電池2の充電に使い、充電が終了した後、あるいは、充電が終了する前でも充電電流が大きくなり冷却が必要となった場合のみ冷却ファン6を駆動して蓄電池2を強制空冷する。これにより、本実施例1では、蓄電池の過度の温度上昇を抑制しつつ効率よく蓄電池を充電することができるようにしている。
次に、上記の制御部20について詳細に説明する。図1に示すように、制御部20は、特に、満充電判定部21と、充電制御部22と、冷却制御部23とを有する。
満充電判定部21は、蓄電池2が満充電であるか否かを判定する。具体的には、満充電判定部21は、充電電流計測部9によって計測された充電電流や、蓄電池電圧計測部10によって計測された蓄電池電圧、蓄電池温度計測部11によって計測された蓄電池温度に基づいて、蓄電池2が満充電であるか否かを判定する。ここで、蓄電池2の満充電を判定する方法としては、一般的に知られた各種の満充電判定方法を用いることが可能である。
充電制御部22は、所定の充電終了条件に基づいて蓄電池2の充電を制御する。具体的には、充電制御部22は、満充電判定部21によって蓄電池2が満充電であると判定されるまでの間は、充電スイッチ5をオンにして蓄電池2を充電する。そして、満充電判定部21によって蓄電池2が満充電であると判定された場合には、充電制御部22は、充電スイッチ5をオフにして蓄電池2の充電を停止する。
冷却制御部23は、蓄電池2の冷却を制御する。具体的には、冷却制御部23は、充電制御部22によって蓄電池2の充電が停止された場合に、冷却ファンスイッチ8をオンにして冷却ファン6を駆動する。そして、冷却制御部23は、冷却ファン6を駆動した後に、蓄電池温度計測部11によって計測された蓄電池温度が所定の温度閾値以下となった場合には、冷却ファンスイッチ8をオフにして冷却ファン6を停止させる。
また、冷却制御部23は、充電中であっても、充電電流計測部9によって計測された充電電流が所定の閾値以上となった場合には、冷却ファンスイッチ8をオンにして冷却ファン6を駆動する。
次に、本実施例1に係る自立型太陽光発電システムにおける蓄電池の充電および冷却の処理手順について説明する。図2は、本実施例1に係る自立型太陽光発電システムにおける蓄電池の充電および冷却の処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、前述した所定の電流閾値を「I1」で表し、充電停止後の処理で用いられる所定の温度閾値を「TE」で表す。
図2に示すように、本実施例1に係る自立型太陽光発電システムでは、まず、充電制御部22が、所定のタイミングで充電スイッチ5をオンにして蓄電池2の充電を開始する(ステップS101)。このとき、冷却ファンスイッチ8がオフの状態、すなわち、冷却ファン6による蓄電池2の冷却が行われていない状態であったとする。
続いて、充電電流計測部9が充電電流を計測し、蓄電池電圧計測部10が蓄電池電圧を計測し、蓄電池温度計測部11が蓄電池温度を計測する(ステップS102)。
そして、充電電流がI1以上であった場合には(ステップS103,Yes)、冷却制御部23が、冷却ファンスイッチ8をオンにしてファンを駆動する(ステップS104)。これにより、蓄電池2の冷却が開始される。なお、ステップS104において、冷却制御部23は、冷却ファンスイッチ8がすでにオンであった場合には、オンの状態を維持する。
一方、充電電流がI1未満であった場合には(ステップS103,No)、冷却制御部23は、冷却ファンスイッチ8をオフにしてファンを停止する(ステップS105)。これにより、蓄電池2の冷却が中断される。なお、ステップS105において、冷却制御部23は、冷却ファンスイッチ8がすでにオフであった場合には、オフの状態を維持する。
続いて、満充電判定部21が、蓄電池2が満充電であるか否かを判定する。ここで、蓄電池2が満充電であると判定されるまでの間は(ステップS106,No)、充電スイッチ5をオンにした状態を維持して蓄電池2の充電を続ける。そして、蓄電池2が満充電であると判定された場合には(ステップS106,Yes)、充電制御部22は、充電スイッチ5をオフにして蓄電池2の充電を停止する(ステップS107)。
そして、充電制御部22によって蓄電池2の充電が停止されると、冷却制御部23が、冷却ファンスイッチ8をオンにして冷却ファン6を駆動する(ステップS108)。これにより、蓄電池2の冷却が開始される。
その後、蓄電池温度計測部11が蓄電池温度の計測を続け(ステップS109)、蓄電池温度がTE以下となった場合には(ステップS110,Yes)、冷却制御部23は、冷却ファンスイッチ8をオフにして冷却ファン6を停止する(ステップS111)。これにより、蓄電池2の冷却が終了する。
上述してきたように、本実施例1では、充電制御部22が、満充電となった時点で蓄電池2の充電を停止する。そして、冷却制御部23が、充電制御部22によって蓄電池2の充電が停止された場合に、冷却ファン6を駆動して蓄電池2の冷却を開始する。したがって、本実施例1によれば、蓄電池2の充電が終了した後に冷却ファン6が駆動されて蓄電池2が冷却されるので、蓄電池の過度の温度上昇を抑制しつつ効率よく蓄電池を充電することが可能になる。また、蓄電池の寿命を延ばすことも可能になる。
また、本実施例1では、冷却制御部23が、蓄電池2に流れる充電電流が所定の電流閾値以上となった場合に、冷却ファン6を駆動して蓄電池2の冷却を開始する。したがって、本実施例1によれば、充電電流の増大によって蓄電池2の冷却が必要となった場合には、充電中であっても蓄電池2が冷却されるので、より効率よく蓄電池2の冷却および充電を行うことが可能になる。
ところで、上記実施例1では、蓄電池2に流れる充電電流が所定の電流閾値以上となった場合に蓄電池2の冷却を開始することとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、冷却を開始する条件に蓄電池2の温度に関する条件を追加してもよい。
そこで、以下では実施例2として、蓄電池2に流れる充電電流が所定の電流閾値以上となり、かつ、蓄電池2の温度が所定の温度閾値以上となった場合に、蓄電池2の冷却を開始する場合について説明する。
なお、本実施例2における自立型太陽光発電システムの構成は、基本的には図1に示したものと同様であり、制御部20の冷却制御部23によって行われる処理のみが異なる。そこで、ここでは、本実施例2に係る自立型太陽光発電システムにおける蓄電池の充電および冷却の処理手順について、冷却制御部23によって行われる処理を中心に説明する。
図3は、本実施例2に係る自立型太陽光発電システムにおける蓄電池の充電および冷却の処理手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、前述した所定の電流閾値を「I2」で表し、所定の温度閾値を「T2」で表し、充電停止後の処理で用いられる所定の温度閾値を「TE」で表す。
図3に示すように、本実施例2に係る自立型太陽光発電システムでは、まず、充電制御部22が、所定のタイミングで充電スイッチ5をオンにして蓄電池2の充電を開始する(ステップS201)。このとき、冷却ファンスイッチ8がオフの状態、すなわち、冷却ファン6による蓄電池2の冷却が行われていない状態であったとする。
続いて、充電電流計測部9が充電電流を計測し、蓄電池電圧計測部10が蓄電池電圧を計測し、蓄電池温度計測部11が蓄電池温度を計測する(ステップS202)。
そして、本実施例2では、冷却制御部23は、充電電流がI2以上であり(ステップS203,Yes)、かつ、蓄電池温度がT2以上であった場合に(ステップS204,Yes)、冷却ファンスイッチ8をオンにしてファンを駆動する(ステップS205)。これにより、蓄電池2の冷却が開始される。なお、ステップS205において、冷却制御部23は、冷却ファンスイッチ8がすでにオンであった場合には、オンの状態を維持する。
一方、充電電流がI2未満であった場合(ステップS203,No)、または、充電電流がI2以上であり、かつ、蓄電池温度がT2未満であった場合(ステップS204,No)には、冷却制御部23は、冷却ファンスイッチ8をオフにしてファンを停止する(ステップS206)。これにより、蓄電池2の冷却が中断される。なお、ステップS206において、冷却制御部23は、冷却ファンスイッチ8がすでにオフであった場合には、オフの状態を維持する。
続いて、満充電判定部21が、蓄電池2が満充電であるか否かを判定する。ここで、蓄電池2が満充電であると判定されるまでの間は(ステップS207,No)、充電スイッチ5をオンにした状態を維持して蓄電池2の充電を続ける。そして、蓄電池2が満充電であると判定された場合には(ステップS207,Yes)、充電制御部22は、充電スイッチ5をオフにして蓄電池2の充電を停止する(ステップS208)。
以降、ステップS209〜S212の処理手順は、図2に示したステップS108〜S111と同様であるので、ここでは説明を省略する。
上述してきたように、本実施例2では、冷却制御部23が、蓄電池2に流れる充電電流が所定の電流閾値以上となり、かつ、蓄電池2の温度が所定の温度閾値以上となった場合に、冷却ファン6を駆動して蓄電池2の冷却を開始する。したがって、本実施例2によれば、充電電流の増大および蓄電池温度の上昇によって蓄電池2の冷却が必要となった場合には、充電中であっても蓄電池2が冷却されるので、さらに効率よく蓄電池2の冷却および充電を行うことが可能になる。
ところで、上記実施例2では、蓄電池2に流れる充電電流が所定の電流閾値以上となり、かつ、蓄電池2の温度が所定の温度閾値以上となった場合に、蓄電池2の冷却を開始することとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、冷却を開始する条件に蓄電池2の残容量に関する条件をさらに追加してもよい。
そこで、以下では実施例3として、蓄電池2の温度が所定の温度閾値以上となり、かつ、蓄電池2に流れる充電電流が所定の閾値以上となり、かつ、蓄電池2の残容量が所定の残容量閾値以上であった場合に、蓄電池2の冷却を開始する場合について説明する。
まず、本実施例3に係る自立型太陽光発電システムの構成について説明する。図4は、本実施例3に係る自立型太陽電池システムの構成を示すブロック図である。なお、ここでは説明の便宜上、図1に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。
図4に示すように、本実施例3に係る自立型太陽電池システムは、太陽電池1、蓄電池2、負荷3、逆流防止ダイオード4、充電スイッチ5、冷却ファン6、冷却ファン駆動部7、冷却ファンスイッチ8、充電電流計測部9、蓄電池電圧計測部10、蓄電池温度計測部11および制御部30を有する。
本実施例3における制御部30は、特に、満充電判定部21と、充電制御部22と、残容量算出部34と、冷却制御部33とを有する。
残容量算出部34は、蓄電池2の残容量を算出する。具体的には、残容量算出部34は、充電電流計測部9によって計測された充電電流や、蓄電池電圧計測部10によって計測された蓄電池電圧、蓄電池温度計測部11によって計測された蓄電池温度などに基づいて、蓄電池2の残容量を算出する。ここで、蓄電池2の残容量を算出する方法としては、一般的に知られた各種の残容量算出方法を用いることが可能である。
冷却制御部33は、蓄電池2の冷却を制御する。具体的には、冷却制御部33は、充電制御部22によって蓄電池2の充電が停止された場合に、冷却ファンスイッチ8をオンにして冷却ファン6を駆動する。そして、冷却制御部33は、冷却ファン6を駆動した後に、蓄電池温度計測部11によって計測された蓄電池温度が所定の温度閾値以下となった場合には、冷却ファンスイッチ8をオフにして冷却ファン6を停止させる。
また、冷却制御部33は、充電中であっても、蓄電池温度計測部11によって計測された蓄電池温度が所定の温度閾値以上となり、かつ、充電電流計測部9によって計測された充電電流が所定の電流閾値以上となり、かつ、残容量算出部34によって算出された残容量が所定の残容量閾値以上であった場合には、冷却ファンスイッチ8をオンにして冷却ファン6を駆動する。
次に、本実施例3に係る自立型太陽光発電システムにおける蓄電池の充電および冷却の処理手順について説明する。図5は、本実施例3に係る自立型太陽光発電システムにおける蓄電池の充電および冷却の処理手順を示すフローチャートである。
なお、ここでは、前述した所定の残容量閾値については2つの閾値を用い、一方の残容量閾値を「C31」で表し、他方の残容量閾値で「C32」と表す。ここで、両閾値の間には、C31>C32の関係が成り立っているとする。また、所定の電流閾値についても2つの閾値を用い、一方の電流閾値を「I31」で表し、他方の電流閾値を「I32」で表す。また、所定の温度閾値を「T3」で表し、充電停止後の処理で用いられる所定の温度閾値を「TE」で表す。
図5に示すように、本実施例3に係る自立型太陽光発電システムでは、まず、充電制御部22が、所定のタイミングで充電スイッチ5をオンにして蓄電池2の充電を開始する(ステップS301)。このとき、冷却ファンスイッチ8がオフの状態、すなわち、冷却ファン6による蓄電池2の冷却が行われていない状態であったとする。
続いて、充電電流計測部9が充電電流を計測し、蓄電池電圧計測部10が蓄電池電圧を計測し、蓄電池温度計測部11が蓄電池温度を計測する(ステップS302)。また、残容量算出部34が蓄電池2の残容量を算出する(ステップS303)。
そして、蓄電池温度がT3以上であり(ステップS304,Yes)、かつ残容量がC31以上であり(ステップS305,Yes)、充電電流がI31以上であった場合には(ステップS306,Yes)、冷却制御部33が、冷却ファンスイッチ8をオンにしてファンを駆動する(ステップS307)。
また、冷却制御部33は、蓄電池温度がT3以上であり、かつ残容量がC31未満(ステップS305,No)かつC32以上であり(ステップS308,Yes)、かつ充電電流がI32以上であった場合にも(ステップS309,Yes)、冷却ファンスイッチ8をオンにしてファンを駆動する(ステップS307)。
こうして冷却ファンスイッチ8がオンになることにより、蓄電池2の冷却が開始される。なお、ステップS307において、冷却制御部33は、冷却ファンスイッチ8がすでにオンであった場合には、オンの状態を維持する。
一方、蓄電池温度がT3未満であった場合(ステップS304,No)、または、蓄電池温度がT3以上であり、かつ残容量がC31以上であり、かつ充電電流がI31未満であった場合には(ステップS306,No)、冷却制御部33は、冷却ファンスイッチ8をオフにしてファンを停止する(ステップS310)。
また、冷却制御部33は、蓄電池温度がT3以上であり、かつ残容量がC32未満であった場合(ステップS308,No)、または、蓄電池温度がT3以上であり、かつ残容量がC31未満かつC32以上であり、かつ充電電流がI32未満であった場合にも(ステップS309,No)、冷却ファンスイッチ8をオフにしてファンを停止する(ステップS310)。
こうして冷却ファンスイッチ8がオフになることにより、蓄電池2の冷却が中断される。なお、ステップS310において、冷却制御部33は、冷却ファンスイッチ8がすでにオフであった場合には、オフの状態を維持する。
続いて、満充電判定部21が、蓄電池2が満充電であるか否かを判定する。ここで、蓄電池2が満充電であると判定されるまでの間は(ステップS311,No)、充電スイッチ5をオンにした状態を維持して蓄電池2の充電を続ける。そして、蓄電池2が満充電であると判定された場合には(ステップS311,Yes)、充電制御部22は、充電スイッチ5をオフにして蓄電池2の充電を停止する(ステップS312)。
以降、ステップS313〜S316の処理手順は、図2に示したステップS108〜S111と同様であるので、ここでは説明を省略する。
上述してきたように、本実施例3では、残容量算出部34が、蓄電池2の残容量を算出する。そして、冷却制御部33が、蓄電池2の温度が所定の温度閾値以上となり、かつ、蓄電池2に流れる充電電流が所定の電流閾値以上となり、かつ、残容量算出部34によって算出された残容量が所定の残容量閾値以上であった場合に、冷却ファン6を駆動して蓄電池2の冷却を開始する。したがって、本実施例2によれば、蓄電池温度の上昇および充電電流の増大によって蓄電池2の冷却が必要となり、かつ、すでに蓄電池2が所定量まで充電されている場合には、充電中であっても蓄電池2が冷却される。すなわち、蓄電池2を充電している間でも、残容量に余裕があって、かつ冷却が必要な場合には、充電用に用いられていた電力が冷却ファン6の駆動用に配分されるので、蓄電池の過度の温度上昇を抑制しつつ、さらに効率よく蓄電池を充電することが可能になる。
以上、本発明に係る実施例1、2および3に係る自立型太陽光発電システムついて説明した。ここで、各実施例の自立型太陽光発電システムにおいて、実際に蓄電池温度を計測した結果を示す。
まず、本実施例1に係る自立型太陽光発電システムにおいて蓄電池温度を実測したところ、充電開始時には30℃であったが、充電終了時には42℃となった。その時点で冷却ファン6が駆動すると、蓄電池温度は温度の上昇が緩やかになり、45℃まで上昇した後に低下した。また、冷却ファン6を駆動しなかった場合には、ほぼ同一の条件で充電を開始したところ、蓄電池温度は充電終了後も上昇して50℃に達した。
次に、本実施例1に係る自立型太陽光発電システムにおいて、充電電流の温度閾値T1を6Aに設定したところ、午前10時に充電電流が6Aを超え、冷却ファン6が駆動した。その時点での蓄電池温度は32℃であった。その後、午前11時30分に蓄電池2が満充電となり充電が終了した。その時点での蓄電池温度は38℃であった。その後、蓄電池温度は緩やかに上昇して、43℃で極大に達した。
次に、本実施例2に係る自立型太陽光発電システムにおいて、充電電流の電流閾値I2を6A、蓄電池温度の温度閾値T2を35度にそれぞれ設定して蓄電池温度を実測したところ、午前10時20分に冷却ファン6が駆動した。その時点で、充電電流は6.5Aであり、蓄電池温度は35.1度であった。その後、午前11時40分に蓄電池2が満充電となり充電が終了した。その時点での蓄電池温度は41℃であった。その後、蓄電池温度は上昇して、46℃で極大に達した。
次に、本実施例3に係る自立型太陽光発電システムにおいて、蓄電池温度の温度閾値T3を35℃、残容量閾値C31を80%、C32を70%、充電電流の電流閾値I31を5A、I32を6Aにそれぞれ設定して蓄電池温度を実測した。残容量は、充電開始時には65%であったが、午前10時50分に72%になった。その時点での蓄電池温度は37℃で、充電電流は6Aを超え、冷却ファン6が駆動した。その後、蓄電池温度は、蓄電池2が満充電となった時点で43℃となり、47℃で極大に達した。
このように、いずれの実施例においても、冷却ファン6を駆動しなかった場合と比べて、蓄電池温度の上昇が抑制されていることがわかる。
なお、上記実施例1、2および3において、冷却ファン6を駆動するために用いる充電電流の電流閾値、蓄電池温度の温度閾値および残容量閾値は、蓄電池の充電電流値および温度上昇値の実測データに基づいて設定するのが望ましい。
以下に示す表1は、蓄電池の充電電流値および温度上昇値の実測データの一例であり、充電開始時の蓄電池の温度(℃)、蓄電池の充電に用いた充電電流値(A)、充電によって上昇した蓄電池の温度上昇値(℃)の実測値をそれぞれ示している。
Figure 2010124547
例えば、実施例1の自立型太陽光発電システムにおいて、太陽電池1から得られる最大電流が5Aであったとする。その場合には、表1の最下行に示す実測データに基づいて、5Aの充電電流で充電した場合の温度上昇値である11.9℃を、蓄電池温度の温度閾値として設定する。これにより、蓄電池の温度が11.9℃以上となった場合に、冷却ファン6が駆動して蓄電池2の冷却が開始される。
なお、例えば、実施例3の自立型太陽光発電システムにおいて、冷却ファン6を駆動するための充電電流の電流閾値を5Aに、蓄電池温度の温度閾値を40℃に、残容量閾値を80%にそれぞれ設定したところ、冷却ファン6を全く駆動しない場合に比べて、充電中および充電終了後の温度上昇が抑制されることが確認された。さらに、冷却ファン6を駆動することによって蓄電池2の充電不足が引き起こされることもなかった。
このように、蓄電池の充電電流値および温度上昇値の実測データに基づいて、冷却ファン6を駆動するために用いる各閾値を設定することによって、実測データにおける蓄電池の温度上昇値を上回らないように蓄電池2の温度を抑制しつつ、効率よく蓄電池2を充電することが可能になる。
以上のように、本発明に係る充電制御装置、充電制御方法および太陽光発電システムは、蓄電池を冷却する冷却手段を備えた場合に有用であり、特に、蓄電池の過度の温度上昇を抑制しつつ効率よく蓄電池を充電することが求められる場合に適している。
本実施例1に係る自立型太陽電池システムの構成を示すブロック図である。 本実施例1に係る自立型太陽光発電システムにおける蓄電池の充電および冷却の処理手順を示すフローチャートである。 本実施例2に係る自立型太陽光発電システムにおける蓄電池の充電および冷却の処理手順を示すフローチャートである。 本実施例3に係る自立型太陽電池システムの構成を示すブロック図である。 本実施例3に係る自立型太陽光発電システムにおける蓄電池の充電および冷却の処理手順を示すフローチャートである。
符号の説明
1 太陽電池
2 蓄電池
3 負荷
4 逆流防止ダイオード
5 充電スイッチ
6 冷却ファン
7 冷却ファン駆動部
8 冷却ファンスイッチ
9 充電電流計測部
10 蓄電池電圧計測部
11 蓄電池温度計測部
12 充電スイッチ制御線
13 冷却ファンスイッチ制御線
14 電流計測線
15 電圧計測線
16 温度計測線
20,30 制御部
21 満充電判定部
22 充電制御部
23,33 冷却制御部
34 残容量算出部

Claims (6)

  1. 蓄電池の充電を制御する充電制御装置であって、
    前記蓄電池を冷却する冷却手段と、
    所定の充電終了条件に基づいて前記蓄電池の充電を停止する充電制御手段と、
    前記充電制御手段によって前記蓄電池の充電が停止された場合に、前記冷却手段を駆動して前記蓄電池の冷却を開始する冷却制御手段と
    を備えたことを特徴とする充電制御装置。
  2. 前記冷却制御手段は、前記蓄電池に流れる充電電流が第一の電流閾値以上となった場合に、前記冷却手段を駆動して前記蓄電池の冷却を開始することを特徴とする請求項1に記載の充電制御装置。
  3. 前記冷却制御手段は、前記蓄電池に流れる充電電流が第二の電流閾値以上となり、かつ、前記蓄電池の温度が第一の温度閾値以上となった場合に、前記冷却手段を駆動して前記蓄電池の冷却を開始することを特徴とする請求項1または2に記載の充電制御装置。
  4. 前記蓄電池の残容量を算出する残容量算出手段をさらに備え、
    前記冷却制御手段は、前記蓄電池に流れる充電電流が第三の電流閾値以上となり、かつ、前記蓄電池の温度が第二の温度閾値以上となり、かつ、前記残容量算出手段によって算出された残容量が所定の残容量閾値以上であった場合に、前記冷却手段を駆動して前記蓄電池の冷却を開始することを特徴とする請求項1、2または3に記載の充電制御装置。
  5. 蓄電池の充電を制御する充電制御方法であって、
    所定の充電終了条件に基づいて前記蓄電池の充電を停止するステップと、
    前記蓄電池の充電が停止された場合に、前記蓄電池を冷却する冷却手段を駆動して前記蓄電池の冷却を開始するステップと
    を含んだことを特徴とする充電制御方法。
  6. 太陽光を利用して電力を発電する太陽電池と、太陽電池によって発電された電力を蓄電する蓄電池とを有する太陽光発電システムであって、
    前記蓄電池を冷却する冷却手段と、
    所定の充電終了条件に基づいて前記蓄電池の充電を停止する充電制御手段と、
    前記充電制御手段によって前記蓄電池の充電が停止された場合に、前記冷却手段を駆動して前記蓄電池の冷却を開始する冷却制御手段と
    を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。
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