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

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。

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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