JP2014209827A - Independent power supply - Google Patents

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昌隆 岩崎
Masataka Iwasaki
昌隆 岩崎
和成 安藤
Kazunari Ando
和成 安藤
智哉 菊地
Tomoya Kikuchi
智哉 菊地
佐々木 健浩
Takehiro Sasaki
健浩 佐々木
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an independent power supply using a solar cell capable of solving a problem in conventional secondary batteries which are repeatedly used from a full-charged state to a point immediately before the charged electric quantity runs out resulting in unsatisfactory service life by means of a float charging.SOLUTION: The independent power supply sequentially calculates the current amount flowing in/out a secondary battery. After charging the secondary battery to a certain level in a manner of bulk charge, the charging is continued up so as to replenish the discharged electric quantity. After the discharged electric quantity becomes equal to the charged electric quantity, the charging mode enters into a zero-charge mode to stop the charging. Also, the charging is continued exceeding the rated capacity once every 5-6 days, and the electric quantity value of charge and discharge is reset. Thereby the electric quantity accumulated in the secondary battery can be precisely obtained, even when the charge from full-charge to a point immediately before run-out is made repeatedly, satisfactory service life of the secondary battery is ensured.

Description

本発明は太陽電池モジュールと二次電池を組み合わせた独立電源装置に関する発明である。   The present invention relates to an independent power supply device combining a solar cell module and a secondary battery.

太陽電池は太陽光を用いて発電する電池である。無尽蔵ともいえる太陽光を利用するため、クリーンで安全なエネルギーとして注目されている。しかし、夜間の太陽光がない時間帯では、発電できなくなるという課題があった。そこで、太陽電池によって発電した電気を二次電池に貯えて置き、昼間は、太陽光による発電の電気を利用し、夜間は昼間充電しておいた二次電池の電気を負荷に供給する独立電源装置が提唱されている(特許文献1)。   A solar cell is a battery that generates power using sunlight. Because it uses sunlight, which can be said to be inexhaustible, it is attracting attention as a clean and safe energy. However, there was a problem that power generation could not be performed during the time when there was no sunlight at night. Therefore, an independent power source that stores the electricity generated by the solar cell in a secondary battery, uses the electricity generated by sunlight during the daytime, and supplies the secondary battery electricity that was charged during the daytime to the load. An apparatus has been proposed (Patent Document 1).

また、二次電池の充電方法に関しては、トリクル充電やフロート充電といった方法が提唱されている(特許文献2)。ここでトリクル充電とは、二次電池の自己放電分だけを充電すべく、微小電流で充電を継続する方法をいう。この充電方法では、大きく放電した電力を再度充電するには、時間がかかるものの、過充電を心配する必要はあまりない。   Moreover, regarding the charging method of the secondary battery, methods such as trickle charging and float charging have been proposed (Patent Document 2). Here, trickle charging refers to a method of continuing charging with a minute current so as to charge only the self-discharge of the secondary battery. In this charging method, although it takes time to recharge the largely discharged power, it is not necessary to worry about overcharging.

一方、フロート充電とは、満充電になるまで充電した後は、バイパス回路によって電流を他(負荷等)に流し、二次電池への負担を低減する方法である。電圧は二次電池にかけたままであるので、充電しながら負荷にも電力を供給されるという特徴がある。このような方法で充電するために、フロート充電は二次電池を長持ちさせることができるとされている。   On the other hand, the float charging is a method of reducing a burden on the secondary battery by flowing current to another (load or the like) by a bypass circuit after charging until the battery is fully charged. Since the voltage remains applied to the secondary battery, power is supplied to the load while charging. In order to charge by such a method, it is said that float charging can make a secondary battery last longer.

特開平05−074499号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-074499 特開平08−017473号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-017473

太陽電池を用いた独立電源装置は、太陽電池モジュールからの電力を負荷に出力する。したがって、夜間太陽電池モジュールが発電を行わない場合は、二次電池の電力を負荷に供給することになる。すなわち、太陽電池を用いた独立電源装置では、二次電池は夜間と昼間で放電と充電を繰り返すため、負担が多いと言える。   The independent power supply device using a solar cell outputs power from the solar cell module to a load. Therefore, when the night solar cell module does not generate power, the power of the secondary battery is supplied to the load. That is, in an independent power supply device using a solar battery, it can be said that the secondary battery repeatedly discharges and charges at night and daytime, and thus has a heavy burden.

このような二次電池に充電を行う際は、放出した電力を所定電圧まで最大電力で充電するバルク充電と、過充電を防止するために所定時間定電圧充電を行う吸収充電と、その後自己放電分を補う電圧で充電と負荷への電力供給を行うフロート充電が行われている。   When charging such a secondary battery, bulk charging for charging the discharged power up to a predetermined voltage at maximum power, absorption charging for performing constant voltage charging for a predetermined time to prevent overcharging, and then self-discharge Float charging is performed to charge and supply power to the load with a voltage that compensates for the amount.

しかし、フロート充電は、常に満充電に近い状態で使用される二次電池に対しては、長寿命化に効果があるものの、太陽電池を用いた独立電源装置では、満充電から貯蔵電力が枯渇する直前までの間を日々繰り返すため、通常言われているように二次電池の寿命を長くできないという課題があった。   However, although float charging is effective in extending the life of secondary batteries that are always used in a state close to full charge, the independent power supply using solar cells depletes the stored power from full charge. Since the period until immediately before is repeated every day, there is a problem that the life of the secondary battery cannot be extended as is usually said.

本発明は、上記の課題に鑑みて想到されたものである。本発明の発明者は、満充電と大量の電力放電を繰り返す二次電池にあっては、バルク充電、定電圧充電後は、全く充電を行わないゼロ充電にするのが、電池寿命を延ばすのに効果があることを実験で知見し、完成するに至った。   The present invention has been conceived in view of the above problems. The inventor of the present invention, in a secondary battery that repeats a full charge and a large amount of power discharge, to zero charge after the bulk charge and constant voltage charge, to extend the battery life. It has been found through experiments that it is effective and has been completed.

より具体的に本発明の独立電源装置は、
太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力の前記二次電池への充電量および前記負荷に対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流センサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は前記二次電池を充電する際は、
前記二次電池の電圧が定電圧設定値(V2)に達した後に前記充放電電気量がマイナス値からゼロに達するまで前記二次電池の充電電圧を前記定電圧設定値(V2)に保つことを特徴とする。
More specifically, the independent power supply device of the present invention is:
A solar cell module that generates power with solar energy;
An independent power supply that supplies generated power generated by the solar cell module to a load, charges surplus power to a secondary battery, and supplies insufficient power from the secondary battery to the load when the generated power is insufficient Because
Charge / discharge control means for controlling a charge amount of the power generated by the solar cell module to the secondary battery and a power supply amount to the load;
A voltage sensor for measuring the voltage of the secondary battery;
A charge / discharge current sensor for measuring a charge current to the secondary battery and a discharge current from the secondary battery;
Charging / discharging electric quantity which calculates the charging / discharging electric quantity which is the sum total of the charging electric quantity to the said secondary battery, and the discharging electric quantity from the said secondary battery based on the measured value from the said voltage sensor and the said charging / discharging current sensor Having an arithmetic means;
When the charge / discharge control means charges the secondary battery,
After the voltage of the secondary battery reaches a constant voltage setting value (V2), the charging voltage of the secondary battery is maintained at the constant voltage setting value (V2) until the charge / discharge electricity amount reaches zero from a negative value. It is characterized by.

また、本発明に係る独立電源装置では、
前記充放電制御手段は、前記二次電池が前記充放電電気量がマイナス値からゼロに達するまで充電されたら、前記発電電力を前記負荷への電力供給だけに使用することを特徴とする。
Moreover, in the independent power supply device according to the present invention,
The charge / discharge control means uses the generated power only for power supply to the load when the secondary battery is charged until the charge / discharge electricity amount reaches zero from a negative value.

また、本発明に係る独立電源装置では、
前記充放電制御手段は、所定期間毎に前記充放電電気量があらかじめ設定された値以上になるまで充電を行い、前記充放電電気量の値をリセットすることを特徴とする。
Moreover, in the independent power supply device according to the present invention,
The charge / discharge control means performs charging until the charge / discharge electricity amount becomes equal to or greater than a preset value every predetermined period, and resets the value of the charge / discharge electricity amount.

また、本発明に係る独立電源装置では、
前記充放電制御手段は、前記二次電池電圧が前記定電圧設定値(V2)になった時刻と、前記充放電電気量がゼロに達した時刻の時間間隔が所定の時間以下になった場合に、前記充放電電気量があらかじめ設定された値以上になるまで充電を行うことを特徴とする。
Moreover, in the independent power supply device according to the present invention,
When the time interval between the time when the secondary battery voltage reaches the constant voltage set value (V2) and the time when the charge / discharge electric quantity reaches zero is less than or equal to a predetermined time, the charge / discharge control means In addition, charging is performed until the charge / discharge electricity amount is equal to or higher than a preset value.

また、本発明に係る独立電源装置は、
前記充放電制御手段は、前記充放電電気量が前記あらかじめ設定された値以上になる前に、充電できなくなった場合は、翌日に不足分を充電することを特徴とする。
The independent power supply device according to the present invention is
The charge / discharge control means charges the shortage on the next day if the charge / discharge control unit becomes unable to charge before the charge / discharge electricity amount becomes equal to or greater than the preset value.

本発明に係る独立電源装置は、使用する二次電池の満充電の状態から、使用した充放電電気量を記録しておき、充電を行う際は、充電する電気量と使用した充放電電気量が等しくなるまで定電圧で充電することとした。したがって、過充電になるおそれがない。   The independent power supply according to the present invention records the amount of charge / discharge electricity used from the fully charged state of the secondary battery to be used, and when charging, the amount of electricity to be charged and the amount of charge / discharge electricity used It was decided to charge at a constant voltage until. Therefore, there is no possibility of overcharging.

また、放電した電気量分を充電し終わった後は、全く充電を行わないゼロ充電モードになる。したがって、満充電と大量の放電を繰り返す、太陽電池モジュールを用いた独立電源装置の二次電池であっても、二次電池の寿命を延ばすことができる。   In addition, after charging the discharged amount of electricity, the zero charge mode is entered in which no charging is performed. Therefore, even if it is the secondary battery of the independent power supply device using a solar cell module which repeats full charge and a large amount of discharge, the lifetime of a secondary battery can be extended.

また、充放電のサイクルの内、所定回数(5乃至6回毎、すなわち5乃至6日に一度程度)に定格容量以上の過充電を行うことでさらに寿命を延ばすことができる。また、この際には、算出していた充放電電気量をリセットするので、充電損失によって、誤差ができる充放電電気量と実際の二次電池に蓄積された電気量の乖離を是正することができる。その結果、電池の残存電気量を正しく把握しながら使用することができる。   In addition, the life can be further extended by overcharging more than the rated capacity at a predetermined number of times (every 5 to 6 times, that is, once every 5 to 6 days) in the charge / discharge cycle. At this time, since the calculated charge / discharge electricity amount is reset, it is possible to correct the difference between the charge / discharge electricity amount that causes an error and the amount of electricity accumulated in the actual secondary battery due to the charge loss. it can. As a result, the battery can be used while correctly grasping the remaining amount of electricity.

また、前記充放電制御手段は、前記二次電池電圧が前記定電圧設定値になった時刻と、前記充放電電気量がゼロに達した時刻の時間間隔が所定の時間以下になった場合に、前記充放電電気量があらかじめ設定された値以上になるまで充電を行うことを特徴とする。このような独立電源装置は、使用する二次電池の履歴を検討することなく、電池寿命を延ばすことができる。   Further, the charge / discharge control means is configured such that when the time interval between the time when the secondary battery voltage reaches the constant voltage set value and the time when the charge / discharge electricity amount reaches zero becomes a predetermined time or less. The charging is performed until the amount of charge / discharge electricity is equal to or greater than a preset value. Such an independent power supply device can extend the battery life without considering the history of the secondary battery used.

さらに、所定の時期の過充電は、過充電を行った日に目標となる充放電電気量まで充電できなかった場合は、翌日に不足分の過充電量を充電することで、過充電の効果は維持される。   Furthermore, if overcharge at a given time is not possible to charge up to the target charge / discharge electricity amount on the day of overcharge, the overcharge amount is charged by charging the insufficient overcharge amount the next day. Is maintained.

本発明に係る独立電源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the independent power supply device which concerns on this invention. 充放電制御手段の詳細な構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of a charging / discharging control means. 充放電電気量演算手段のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of a charging / discharging electric quantity calculating means. 本発明に係る独立電源装置の充電処理を時間軸で示したグラフである。It is the graph which showed the charging process of the independent power supply device which concerns on this invention on the time-axis. 充電処理のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of a charging process. 所定日毎に過充電を行う場合の充放電電気量(図6(a))と、実際の電池容量(図6(b))の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of charging / discharging electric energy (FIG. 6 (a)) in the case of overcharging every predetermined day, and actual battery capacity (FIG. 6 (b)). 実施の形態2に係る他の独立電源装置が過充電処理を行う際の判断現象を示すグラフである。It is a graph which shows the judgment phenomenon when the other independent power supply device which concerns on Embodiment 2 performs an overcharge process. 実施の形態2に係る独立電源装置の処理フローを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a processing flow of the independent power supply device according to the second embodiment. 図8のフローの一部を詳説したフローを示す図である。It is a figure which shows the flow which explained a part of flow of FIG. 8 in detail. 実施の形態3に係る独立電源装置が複数日に渡って過充電処理を行う充電挙動を示す図である。It is a figure which shows the charge behavior which the independent power supply which concerns on Embodiment 3 performs an overcharge process over several days. 実施の形態3に係る独立電源装置の処理フローを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a processing flow of the independent power supply device according to the third embodiment. 図11の一部詳細フローを示す図である。It is a figure which shows the partial detailed flow of FIG. 実施の形態4に係る独立電源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the independent power supply device which concerns on Embodiment 4. FIG. 図13の充放電制御手段の詳細な構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of the charging / discharging control means of FIG. 二次電池が劣化して過充電処理を行っても電池容量が復帰しない場合を示す図である。It is a figure which shows the case where a battery capacity does not return even if a secondary battery deteriorates and performs an overcharge process. 実施の形態4に係る独立電源装置の処理フローを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a processing flow of the independent power supply device according to the fourth embodiment. 開放端子電圧と電池容量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an open terminal voltage and battery capacity.

以下に本発明に係る独立電源装置を図を用いて説明する。なお、下記の説明は本発明のいくつかの実施形態を例示するものであり、本発明は下記の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施形態は改変することができる。   Hereinafter, an independent power supply apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following description exemplifies some embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the following description. The following embodiments can be modified without departing from the spirit of the present invention.

(実施の形態1)
図1は、本発明に係る独立電源装置1の構成を示す図である。本発明の独立電源装置1は、太陽電池モジュール10と、二次電池12と、充放電制御手段11と、電圧センサ13と充放電電流センサ14と、出力端子15を有する。太陽電池モジュール10は配線L1によって充放電制御手段11と接続されている。充放電制御手段11は、二次電池12と配線L2で接続されており、また、出力端子15と配線L3で接続されている。出力端子15は配線L4で負荷19と接続される。これらの配線は図1では太線で示した。これら配線L1乃至L4は、負荷19に供給される若しくは二次電池12に充電される電流が流れる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an independent power supply device 1 according to the present invention. The independent power supply device 1 of the present invention includes a solar cell module 10, a secondary battery 12, charge / discharge control means 11, a voltage sensor 13, a charge / discharge current sensor 14, and an output terminal 15. The solar cell module 10 is connected to the charge / discharge control means 11 by the wiring L1. The charge / discharge control means 11 is connected to the secondary battery 12 via a wiring L2, and is connected to the output terminal 15 via a wiring L3. The output terminal 15 is connected to the load 19 through the wiring L4. These wirings are indicated by bold lines in FIG. A current supplied to the load 19 or charged to the secondary battery 12 flows through the wirings L1 to L4.

太陽電池モジュール10は、太陽光線から光起電力効果によって電気を取り出すデバイスで、シリコンや化合物半導体、色素増感型など特にタイプは問わない。二次電池12も特に限定されるものではなく、鉛電池、ニッケル水素、リチウムイオンなど二次電池であればよいが、鉛電池が好適に利用できる。   The solar cell module 10 is a device that extracts electricity from solar rays by the photovoltaic effect, and is not particularly limited to silicon, a compound semiconductor, and a dye-sensitized type. The secondary battery 12 is not particularly limited as long as it is a secondary battery such as a lead battery, nickel metal hydride, or lithium ion, but a lead battery can be preferably used.

電圧センサ13は二次電池12の電圧を検知するものであれば、特に限定されるものではない。また電圧センサ13は充放電制御手段11と信号線SL1で接続されている。電圧センサ13は計測した電圧値SVを信号線SL1を通じて充放電制御手段11に送信する。   The voltage sensor 13 is not particularly limited as long as it detects the voltage of the secondary battery 12. The voltage sensor 13 is connected to the charge / discharge control means 11 by a signal line SL1. The voltage sensor 13 transmits the measured voltage value SV to the charge / discharge control means 11 through the signal line SL1.

また充放電電流センサ14は、電流センサであって、現在流れている電流が充電のための電流(充電電流)か、放電している電流(放電電流)かを判別できる電流センサである。充放電電流センサ14は充放電制御手段11と信号線SL2で接続されている。充放電電流センサ14は計測した電流値SAを信号線SL2を通じて充放電制御手段11に送信する。   The charge / discharge current sensor 14 is a current sensor that can determine whether the current flowing is a current for charging (charging current) or a discharging current (discharge current). The charge / discharge current sensor 14 is connected to the charge / discharge control means 11 by a signal line SL2. The charge / discharge current sensor 14 transmits the measured current value SA to the charge / discharge control means 11 through the signal line SL2.

充放電制御手段11は、充放電電流センサ14の出力(SA)に基づいて、後述する充放電電気量ΣCといった電気量を算出する。充放電制御手段11は、例えば、MPU(Micro Processor Unit)とメモリといった組み合わせのコンピュータで実現できる。   Based on the output (SA) of the charge / discharge current sensor 14, the charge / discharge control means 11 calculates an amount of electricity such as a charge / discharge amount ΣC described later. The charge / discharge control means 11 can be realized by, for example, a combination computer such as an MPU (Micro Processor Unit) and a memory.

また、太陽電池モジュール10は起電力モニタ16を有し、充放電制御手段11と信号線SL3で接続されている。起電力モニタ16は、現在の太陽電池モジュール10の起電力の値SPvを出力として送り出すことができる。なお、起電力モニタ16は太陽電池モジュール10に組み込みでなくてもよい。充放電制御手段11が太陽電池モジュール10の起電力を知ることが出来さえすればよいので、太陽電池モジュール10から充放電制御手段11までの間に配置された電圧計でもよいからである。   Moreover, the solar cell module 10 has an electromotive force monitor 16, and is connected to the charge / discharge control means 11 by a signal line SL3. The electromotive force monitor 16 can send out the current electromotive force value SPv of the solar cell module 10 as an output. The electromotive force monitor 16 may not be incorporated in the solar cell module 10. This is because the charge / discharge control means 11 only needs to be able to know the electromotive force of the solar cell module 10 and may be a voltmeter disposed between the solar cell module 10 and the charge / discharge control means 11.

図2には充放電制御手段11の詳細図を示す。充放電制御手段11には少なくとも制御装置(MPU)20、メモリ24、電力制御部22、タイマ25を有する。制御装置20は、メモリ24と、太陽電池モジュール10の起電力モニタ16と、電力制御部22と、充放電電流センサ14と、電圧センサ13とタイマ25とに接続されている。   FIG. 2 shows a detailed view of the charge / discharge control means 11. The charge / discharge control means 11 includes at least a control unit (MPU) 20, a memory 24, a power control unit 22, and a timer 25. The control device 20 is connected to the memory 24, the electromotive force monitor 16 of the solar cell module 10, the power control unit 22, the charge / discharge current sensor 14, the voltage sensor 13, and the timer 25.

また、電力制御部22は、太陽電池モジュール10および二次電池12および出力端子15と配線L1乃至L3で接続されている。また、出力端子15には負荷19が接続される(図1参照)。   The power control unit 22 is connected to the solar cell module 10, the secondary battery 12, and the output terminal 15 through wirings L1 to L3. A load 19 is connected to the output terminal 15 (see FIG. 1).

電力制御部22は、太陽電池モジュール10での発電電力のうち二次電池12および出力端子15(負荷19)に供給する電力を調整する。また、内部には、DC−DCコンバータなどの電圧変換手段(図示せず)を有しており、二次電池12への充電電圧や出力端子15(負荷19)への供給電圧等を所定の値で出力することができる。さらに太陽電池モジュール10が発電しない夜間などにおいては、二次電池12に蓄えた電気量を出力端子15(負荷19)へ供給する制御も行い、二次電池12からの電流が出力端子15以外へは流れないようにする回路等を有している。なお、電力制御部22のこれらの機能は、制御装置20からの指示Covによって、起動、変更若しくは停止される。   The electric power control part 22 adjusts the electric power supplied to the secondary battery 12 and the output terminal 15 (load 19) among the electric power generated in the solar cell module 10. In addition, it has voltage conversion means (not shown) such as a DC-DC converter inside, and the charging voltage to the secondary battery 12, the supply voltage to the output terminal 15 (load 19), etc. Can be output as a value. Further, at night when the solar cell module 10 does not generate electricity, control is performed to supply the amount of electricity stored in the secondary battery 12 to the output terminal 15 (load 19), and the current from the secondary battery 12 is transferred to other than the output terminal 15. Has a circuit or the like for preventing flow. Note that these functions of the power control unit 22 are activated, changed, or stopped by an instruction Cov from the control device 20.

次に充放電制御手段11での機能について説明する。少なくとも本発明に係る充放電制御手段11は、充放電電気量演算手段の機能を実現する。充放電電気量演算手段は、二次電池12へ充電された電気量と二次電池12から放電された電気量の合計である充放電電気量ΣCを算出する。このように本発明に係る独立電源装置1は、二次電池12に蓄積された電気を電気量(Ah)に換算して管理する。   Next, functions of the charge / discharge control means 11 will be described. At least the charge / discharge control means 11 according to the present invention realizes the function of charge / discharge electricity quantity calculation means. The charge / discharge electricity amount calculating means calculates a charge / discharge electricity amount ΣC, which is the sum of the amount of electricity charged to the secondary battery 12 and the amount of electricity discharged from the secondary battery 12. As described above, the independent power supply device 1 according to the present invention manages the electricity stored in the secondary battery 12 by converting it into the amount of electricity (Ah).

充放電制御手段11では、充放電電流センサ14からの信号(SA)から充放電電気量ΣCを算出する充放電電気量演算手段を実現する。これは、制御装置20が二次電池12に流れた電流と流れた時間の積から電気量を求め、順次積算することで求められる。図3に充放電電気量演算手段のフローを示す。   The charge / discharge control means 11 realizes charge / discharge electricity calculation means for calculating the charge / discharge electricity ΣC from the signal (SA) from the charge / discharge current sensor 14. This is calculated | required when the control apparatus 20 calculates | requires the amount of electricity from the product of the electric current which flowed through the secondary battery 12, and the flow time, and integrates sequentially. FIG. 3 shows a flow of the charge / discharge electric quantity calculation means.

図3を参照して、この処理がスタートすると(ステップS1000)、初期値が設定される。初期値としては、微小時間の間の電気量であるΔCと、積算した充放電電気量ΣCである。これらの値をゼロに設定する(ステップS1010)。次に終了判定を行う(ステップS1020)。終了する場合は終了処理(ステップS1070)にフローを移す。   Referring to FIG. 3, when this process starts (step S1000), an initial value is set. The initial value is ΔC, which is the amount of electricity during a minute time, and the accumulated charge / discharge amount of electricity ΣC. These values are set to zero (step S1010). Next, end determination is performed (step S1020). When the process is to be ended, the flow is shifted to the end process (step S1070).

終了判定は、この処理中若しくは他の処理中であっても、作動中止の信号もしくはアクションがあれば、終了することができる。すなわち、終了判定の工程であるステップS1020には、どこからも処理が戻されていないが、これは以後のフローのどこからでもこの終了判定に戻れることを示すものとする。   The end determination can be ended if there is an operation stop signal or an action even during this processing or other processing. In other words, the process is not returned from anywhere in step S1020, which is an end determination process, but this indicates that the end determination can be returned from any subsequent flow.

次に制御装置20は、充放電電流センサ14からの電流値SAと電流の向きを取得する(ステップS1030)。この時、取得する電流は例えば、充電用に流れた電流であれば正符号を、負荷19に向かって流れた電流であれば、負符号をつけて扱えるようにしておくと好適である。なお、この時電圧センサ13から電圧値SVを取得してもよい。   Next, the control device 20 acquires the current value SA and the current direction from the charge / discharge current sensor 14 (step S1030). At this time, for example, it is preferable that the current to be acquired be handled with a positive sign if the current flows for charging and with a negative sign if the current flows toward the load 19. At this time, the voltage value SV may be acquired from the voltage sensor 13.

次に電流値SAと所定の微小時間ΔTを乗算し、微小充放電電気量ΔCを得る(ステップS1040)。そして、充放電電気量ΣCに微小充放電電気量ΔCを加算し、新たな充放電電気量ΣCとする(ステップS1050)。そして、微小時間ΔTが経過するまでそのまま待機する(ステップS1060)。そして、再びステップS1030に戻り、電流値SAを取得する。このようにすることで、制御装置20は、充放電電気量ΣC(二次電池12から放電若しくは充電された結果の電気量の合計)を常に保持しておくことができる。   Next, the current value SA is multiplied by a predetermined minute time ΔT to obtain a minute charge / discharge amount of electricity ΔC (step S1040). Then, the small charge / discharge electricity amount ΔC is added to the charge / discharge electricity amount ΣC to obtain a new charge / discharge electricity amount ΣC (step S1050). And it waits as it is until minute time (DELTA) T passes (step S1060). And it returns to step S1030 again and acquires electric current value SA. By doing in this way, the control apparatus 20 can always hold | maintain charging / discharging electricity amount (SIGMA) C (total amount of electricity as a result of discharging or charging from the secondary battery 12).

次に本発明の独立電源装置1の動作について説明する。なお、ここで満充電容量FCを決めておく。満充電容量FCとは、二次電池12を満充電にしてから完全放電されるまでの電気量であり、電流×時間(A・hr:「Ah」と記す)で表される。これは、通常放電曲線と呼ばれる電池の特性曲線から求めることができる。   Next, the operation of the independent power supply device 1 of the present invention will be described. Here, the full charge capacity FC is determined. The full charge capacity FC is the amount of electricity from when the secondary battery 12 is fully charged until it is fully discharged, and is expressed as current × time (A · hr: written as “Ah”). This can be obtained from a characteristic curve of the battery, usually called a discharge curve.

図4には、独立電源装置1の基本的な動作を説明するグラフを示す。また、図5には、図4に対する動作のフローを示す。図4(a)、(b)、(c)は共に横軸が時刻を表す。時刻t1からt4までは太陽光線を得ることができる時間帯で、充電可能時間帯とする。図4(a)の縦軸は二次電池12の端子電圧(V)である。電圧V1は公称電圧である。たとえば鉛蓄電池の場合は13.0V程度である。   FIG. 4 shows a graph for explaining the basic operation of the independent power supply device 1. FIG. 5 shows a flow of operations for FIG. In FIGS. 4A, 4B, and 4C, the horizontal axis represents time. From time t1 to t4 is a time zone in which sunlight can be obtained, and is a chargeable time zone. The vertical axis in FIG. 4A is the terminal voltage (V) of the secondary battery 12. The voltage V1 is a nominal voltage. For example, in the case of a lead storage battery, it is about 13.0V.

またV2は、充電時に許容される最大電圧で、定電圧設定値である。定電圧設定値は、後述するバルク充電から吸収充電に移行する際の目安になる値である。鉛蓄電池の場合は14.9V程度である。   V2 is the maximum voltage allowed at the time of charging and is a constant voltage setting value. The constant voltage set value is a value that serves as a guide when shifting from bulk charging (described later) to absorption charging. In the case of a lead storage battery, it is about 14.9V.

図4(b)では縦軸は二次電池12に流れる充放電電流(A)である。電流値が正の場合は、二次電池12に流れ込む電流、つまり充電される電流であり、電流値が負の場合は、二次電池12から流れ出る電流である。また、図4(c)では、縦軸は二次電池12の充放電電気量ΣC(Ah)である。   In FIG. 4B, the vertical axis represents the charge / discharge current (A) flowing through the secondary battery 12. When the current value is positive, the current flows into the secondary battery 12, that is, the charged current. When the current value is negative, the current flows out from the secondary battery 12. In FIG. 4C, the vertical axis represents the charge / discharge electricity amount ΣC (Ah) of the secondary battery 12.

図5のフローを参照して、この処理がスタートすると(ステップS100)、初期設定が行われ(ステップS102)、終了判定が行われる(ステップS104)。終了判定は、独立電源装置1の電源スイッチが停止されるといった、人為的な場合だけでなく、独立電源装置1でトラブルが生じ、割り込み等がかかった場合を含めてもよい。終了する場合(ステップS104のY分岐)は、独立電源装置1を終了させる(ステップS140)。   Referring to the flow of FIG. 5, when this process is started (step S100), initial setting is performed (step S102), and an end determination is performed (step S104). The end determination may include not only a case where the power switch of the independent power supply 1 is stopped, but also a case where a trouble occurs in the independent power supply 1 and an interrupt is generated. In the case of termination (Y branch of step S104), the independent power supply device 1 is terminated (step S140).

説明を簡単にするため、夜間二次電池12が負荷19に電力を供給し、図4の時刻t0であるとする。この時は、充放電電気量ΣCの積算を継続し(ステップS106)、太陽電池モジュール10の起電力が生じたか否かを判断する(ステップS108)。なお、図5では、「パネルon(Vth)」と表示した。   In order to simplify the explanation, it is assumed that the nighttime secondary battery 12 supplies power to the load 19 and is at time t0 in FIG. At this time, the integration of the charge / discharge electricity amount ΣC is continued (step S106), and it is determined whether or not the electromotive force of the solar cell module 10 is generated (step S108). In FIG. 5, “panel on (Vth)” is displayed.

これは起電力モニタ16からの値SPvを参照することで行われる。より具体的には、値SPvが所定の電圧Vthより大きくなったかどうかで判断する。ここで電圧Vthは太陽電池モジュール10の発電力を利用できるか否かを判断するための閾値である。   This is performed by referring to the value SPv from the electromotive force monitor 16. More specifically, the determination is made based on whether or not the value SPv is greater than a predetermined voltage Vth. Here, the voltage Vth is a threshold value for determining whether or not the power generated by the solar cell module 10 can be used.

この時図4では時刻がt0からt1の間であり、二次電池12の電圧(図4(a))は徐々に低下し、流れる電流(図4(b))は二次電池12から負荷19に向かって流れている(符号が負)。したがって、充放電電気量ΣC(図4(c))は、マイナス値を積算し、マイナス値の絶対値が大きくなる。すなわち、二次電池12は枯渇状態に向かって減少していると言える。充放電電気量ΣCが「−FC(Ahr)」となれば、二次電池12の電気量は全て放出したことになる。   At this time, in FIG. 4, the time is between t0 and t1, the voltage of the secondary battery 12 (FIG. 4A) gradually decreases, and the flowing current (FIG. 4B) is loaded from the secondary battery 12 to the load. It flows toward 19 (the sign is negative). Therefore, the charge / discharge electricity amount ΣC (FIG. 4C) is integrated with minus values, and the absolute value of the minus value increases. That is, it can be said that the secondary battery 12 is decreasing toward a depleted state. When the charge / discharge electricity amount ΣC becomes “−FC (Ahr)”, the electricity amount of the secondary battery 12 is all discharged.

時刻t1になると日が昇り太陽電池モジュール10が発電を始める。起電力モニタ16からの値SPvが所定の値(Vth)を超えたことを確認したら(ステップS108のY分岐)、バルク充電に移る(ステップS110)。バルク充電とは、二次電池12への充電をMPPT(Maximum Power Point Tracker)制御で行う充電モードをいう。   At time t1, the sun rises and the solar cell module 10 starts generating power. When it is confirmed that the value SPv from the electromotive force monitor 16 exceeds a predetermined value (Vth) (Y branch in step S108), the process proceeds to bulk charging (step S110). Bulk charging refers to a charging mode in which charging of the secondary battery 12 is performed by MPPT (Maximum Power Point Tracker) control.

ここでは、太陽電池モジュール10が発電した電力のうち負荷19が必要とする電力以外を全て二次電池12への充電に使用する。制御装置20は、電力制御部22にこのような充電を行うことを指示Covで指示する。なお、バルク充電の間でも充放電電気量演算手段は処理を行っており、電気量の流れを算出し、充放電電気量ΣCを積算している。   Here, all the power generated by the solar cell module 10 other than the power required by the load 19 is used for charging the secondary battery 12. The control device 20 instructs the power control unit 22 to perform such charging with an instruction Cov. It should be noted that the charge / discharge electricity calculation means performs processing even during bulk charging, calculates the flow of electricity, and integrates the charge / discharge electricity ΣC.

バルク充電では、二次電池12に電流が流れ込むので、充放電電流は正となる(図4(b)参照)。また、二次電池12の端子電圧は上昇する(図4(a)参照)。バルク充電は二次電池12の端子電圧が定電圧設定値V2になるまで続けられる(ステップS112のN分岐)。またこの間、二次電池12へ電流が流れるので、充放電電気量ΣCは、マイナス値からゼロに向かって増える(図4(c)参照)。   In bulk charging, current flows into the secondary battery 12, so that the charge / discharge current is positive (see FIG. 4B). In addition, the terminal voltage of the secondary battery 12 increases (see FIG. 4A). Bulk charging is continued until the terminal voltage of the secondary battery 12 reaches the constant voltage set value V2 (N branch in step S112). During this time, since a current flows to the secondary battery 12, the charge / discharge electricity amount ΣC increases from a negative value toward zero (see FIG. 4C).

二次電池12の端子電圧値(SV)が定電圧設定値V2になったら(ステップS112のY分岐)、充電電圧を一定にして充電する定電圧充電モード(吸収充電とも呼ばれる)に移行する(ステップS118)。定電圧充電モードでは、二次電池12の端子間電圧が所定の値(ここでは定電圧設定値V2)になるように、電力制御部22が調整を行う。一方、充放電電流は徐々に減少する(図4(b)参照)。   When the terminal voltage value (SV) of the secondary battery 12 reaches the constant voltage set value V2 (Y branch in step S112), the battery voltage shifts to a constant voltage charging mode (also called absorption charging) in which charging is performed with a constant charging voltage (referred to as absorption charging) ( Step S118). In the constant voltage charging mode, the power control unit 22 performs adjustment so that the voltage between the terminals of the secondary battery 12 becomes a predetermined value (here, the constant voltage setting value V2). On the other hand, the charge / discharge current gradually decreases (see FIG. 4B).

なお、この間でも充放電制御手段11は、負荷19には必要な電力を供給する。また、充放電電気量演算手段も継続し、充放電電気量ΣCを算出し続けている。充放電電気量ΣCは、二次電池12へ電流が流れ込むので、マイナス値からゼロに向かって増加する。   Even during this time, the charge / discharge control means 11 supplies necessary power to the load 19. In addition, the charge / discharge electricity calculation means continues to calculate the charge / discharge electricity ΣC. The charge / discharge electricity amount ΣC increases from a negative value toward zero because a current flows into the secondary battery 12.

定電圧充電モードでは、制御装置20は、充放電電気量ΣCが目標値TCになったか否かを検出している。(ステップS120)。なお、定電圧充電モードになる直前に、所定日数が経過したか否かを調べ(ステップS114)、目標値TCをゼロに定めている(ステップS116)。ここでは所定日数が経過してない(ステップS114のN分岐)場合について説明を続ける。所定日数が経過したか否かの判断については後述する。   In the constant voltage charging mode, the control device 20 detects whether the charge / discharge electricity amount ΣC has reached the target value TC. (Step S120). Note that immediately before entering the constant voltage charging mode, it is checked whether or not a predetermined number of days have passed (step S114), and the target value TC is set to zero (step S116). Here, the description is continued for a case where the predetermined number of days has not elapsed (N branch in step S114). The determination of whether the predetermined number of days has passed will be described later.

充放電電気量ΣCがマイナス値から目標値TC(ここでは「ゼロ」)になったら、定電圧充電モードを終了する(ステップS120のY分岐)。つまり、本発明の独立電源装置1では、二次電池12から放電した充放電電気量ΣCをマイナス値で積算しておき、充放電電気量ΣCがゼロに戻るまで二次電池12に充電を行う。言い換えると、従来行われていたように、二次電池12の端子間電圧に基づいて満充電と判断することをしない。このような充電制御を行うことで、二次電池12はほとんど劣化せずに使用することができる。   When the charge / discharge electricity amount ΣC changes from a negative value to a target value TC (here, “zero”), the constant voltage charging mode is terminated (Y branch in step S120). That is, in the independent power supply device 1 of the present invention, the charge / discharge electricity amount ΣC discharged from the secondary battery 12 is accumulated as a negative value, and the secondary battery 12 is charged until the charge / discharge electricity amount ΣC returns to zero. . In other words, it is not determined that the battery is fully charged based on the voltage between the terminals of the secondary battery 12 as conventionally performed. By performing such charge control, the secondary battery 12 can be used with almost no deterioration.

定電圧充電モードが終了したら(図4の時刻t3)、次にゼロ充電モードに移行する(ステップS122)。ゼロ充電モードとは、二次電池12に対しては全く充電を行わないモードである。太陽電池モジュール10が生み出した電力のうち負荷19が必要とする電力が電力制御部22から供給される。したがって、充放電電流はゼロとなる(図4(b)時刻t3からt4参照)。また、充放電電流量ΣCの値も変化しない。   When the constant voltage charging mode ends (time t3 in FIG. 4), the process proceeds to the zero charging mode (step S122). The zero charge mode is a mode in which the secondary battery 12 is not charged at all. Of the electric power generated by the solar cell module 10, electric power required by the load 19 is supplied from the electric power control unit 22. Therefore, the charge / discharge current becomes zero (see time t3 to t4 in FIG. 4B). Further, the value of the charge / discharge current amount ΣC does not change.

ゼロ充電モードに移行したら、日暮れになったか否かをモニタする(ステップS124)。これは起電力モニタ16の値SPvを制御装置20が監視することで実現できる。ステップS108と同じであるが、値SPvと比較される閾値が、ステップS108の閾値Vthより低い、Vssに置き換えられる。すなわち、ゼロ充電モードは、日が暮れて太陽電池モジュール10からの電力供給が全く無くなるまで継続される(ステップS124のY分岐)。   After shifting to the zero charge mode, it is monitored whether or not it has become nightfall (step S124). This can be realized by the control device 20 monitoring the value SPv of the electromotive force monitor 16. As in step S108, the threshold value to be compared with the value SPv is replaced with Vss, which is lower than the threshold value Vth in step S108. In other words, the zero charge mode is continued until the sunset and the power supply from the solar cell module 10 is completely eliminated (Y branch in step S124).

日が暮れて太陽電池モジュール10の起電力がなくなったら(ステップS124のN分岐)、二次電池12は貯えた電気量から負荷19に対して放電を開始する。この時、二次電池12と負荷19は、制御装置20の指示Covによって電力制御部22が接続する。処理のフローは、日付DLをインクリメントし(ステップS126)、ステップS104に戻る。ステップS104では、終了判定の後(ステップS104のN分岐)ふたたび、充放電電気量ΣCにマイナス値を積算しながら負荷19に電気を供給し、太陽電池モジュール10の起動(ステップS108のY分岐)を待つ。   When the sun sets and the electromotive force of the solar cell module 10 disappears (N branch in step S124), the secondary battery 12 starts to discharge the load 19 from the stored amount of electricity. At this time, the secondary battery 12 and the load 19 are connected by the power control unit 22 according to an instruction Cov from the control device 20. The process flow increments the date DL (step S126) and returns to step S104. In step S104, after the end determination (N branch in step S104), electricity is supplied to the load 19 while adding a negative value to the charge / discharge electricity amount ΣC, and the solar cell module 10 is activated (Y branch in step S108). Wait for.

本発明の独立電源装置1では、数日に一度程度の間隔で、充放電電気量ΣCが予め設定された値以上になるまで定電圧充電モードで充電する。予め設定された値とは、満充電容量FCの0.2倍程度である。つまり、充放電電気量演算手段から見て、二次電池12に対して、満充電容量の1.2倍程度の電気量になるように充電する。この時々行う過充電によって、二次電池12の寿命はさらに延びる。   In the independent power supply device 1 of the present invention, charging is performed in the constant voltage charging mode at intervals of about once every few days until the charge / discharge electricity quantity ΣC becomes equal to or greater than a preset value. The preset value is about 0.2 times the full charge capacity FC. That is, as viewed from the charge / discharge electricity amount calculation means, the secondary battery 12 is charged so that the amount of electricity is about 1.2 times the full charge capacity. The life of the secondary battery 12 is further extended by the overcharge performed occasionally.

独立電源装置1では、充放電電気量演算手段によって、二次電池12に対して出入りの電気量(充放電電気量ΣC)を算出し、その値に基づいて充電を行う。より具体的には二次電池12から放出した電気量EC(符号はマイナス)と同じだけの充電電気量CC(符号はプラス)を充電する。これは、充放電電気量ΣCがゼロになるように充電することを意味する。   In the independent power supply device 1, the charge / discharge electricity amount calculation means calculates the amount of electricity in and out of the secondary battery 12 (charge / discharge electricity amount ΣC), and performs charging based on the value. More specifically, a charge amount of electricity CC (sign is plus) that is the same as the amount of electricity EC (sign is minus) discharged from the secondary battery 12 is charged. This means that charging is performed such that the charge / discharge electricity amount ΣC becomes zero.

しかしながら、実際には充電損失が生じ、充放電電気量ΣCがゼロになるまで、二次電池12に電気を流しても、充電されない電気量が生じる。つまり、計算上は充放電電気量ΣCがゼロになっているのに、実際に二次電池12に充電されている電気量はΣC−δである。なお、ここでδは微小電気量である。一方、二次電池12から放出される電気量に関しては、ほとんど誤差は生じない。すなわち、放出した電気量ECと実際に二次電池12から失われた電気量はほぼ等しい。   However, in reality, charging loss occurs, and even when electricity is supplied to the secondary battery 12 until the charge / discharge electricity amount ΣC becomes zero, an electricity amount that is not charged is generated. That is, the amount of electricity that is actually charged in the secondary battery 12 is ΣC−δ even though the charge / discharge amount ΣC is zero in the calculation. Here, δ is a minute electric quantity. On the other hand, there is almost no error regarding the amount of electricity emitted from the secondary battery 12. That is, the amount of electricity EC discharged and the amount of electricity actually lost from the secondary battery 12 are substantially equal.

したがって、充放電の回数が増えると、二次電池12は、ゼロ充電となったときに二次電池12に貯えられる電気量が減っていく。そこで、数日毎に過充電を行い、実際に二次電池12に貯える電気量を満充電状態に戻す。   Therefore, when the number of times of charging / discharging increases, the amount of electricity stored in the secondary battery 12 decreases when the secondary battery 12 reaches zero charge. Therefore, overcharge is performed every few days, and the amount of electricity actually stored in the secondary battery 12 is returned to the fully charged state.

図5を再び参照して、ステップS114で日付DL=Mの時にY分岐に進むのは、M日毎にY分岐を選択する意味である。通常Mは好ましくは4乃至7、より好ましくは5乃至6に設定するのが望ましい。   Referring to FIG. 5 again, when the date DL = M in step S114, the process proceeds to the Y branch in the sense that the Y branch is selected every M days. Usually, M is preferably set to 4 to 7, more preferably 5 to 6.

ステップS114でY分岐に進むと、定電圧充電モードで、過充電になるまで充電を行う。処理の流れは、目標値TCをα(αは正の数値)として設定し、日付DLをリセット(=0)する(ステップS130)。そして、定電圧充電を行う(ステップS132乃至S134)。ここでの処理は、ステップS118乃至S120の場合と同じである。   If it progresses to Y branch in step S114, it will charge until it becomes an overcharge in constant voltage charge mode. In the processing flow, the target value TC is set as α (α is a positive numerical value), and the date DL is reset (= 0) (step S130). Then, constant voltage charging is performed (steps S132 to S134). The processing here is the same as in steps S118 to S120.

ただし、ステップS134で判断するのは、充放電電気量ΣCが目標値TC(=α)になったか否かである。αは、満充電容量FCの0.2倍程度を目途とするのが望ましい。すなわち、二次電池12に対して見かけ上、満充電容量FCの1.2倍程度の電気量を過充電する。したがって、αは0.2FC程度の電気量である。   However, what is determined in step S134 is whether or not the charge / discharge electricity amount ΣC has reached the target value TC (= α). α is preferably about 0.2 times the full charge capacity FC. That is, the secondary battery 12 is apparently overcharged with an amount of electricity that is about 1.2 times the full charge capacity FC. Therefore, α is an amount of electricity of about 0.2FC.

充放電電気量ΣCが正の値になるためには、充電時間を長くすることで行うことができる。   In order for the charge / discharge electricity amount ΣC to be a positive value, it can be performed by lengthening the charging time.

しかしながら、上記で説明したように、充電電気量ΣCは、実際には損失が発生する。そして、充放電電気量ΣCが0以上になるまで電気を流しても、実際には満充電容量FC程度の電気量の充電しかできない。したがって、計算値である充放電電気量ΣCからいうと、二次電池12には、1.2FCの電気量が充電されているのに、実際に二次電池12に蓄積された電気量は満充電容量FCしか充電されていないという、計算値と実際の蓄積された電気量との間に乖離が生じる。   However, as described above, the charge electricity amount ΣC is actually lost. Then, even if electricity is supplied until the charge / discharge electricity amount ΣC becomes 0 or more, in practice, only an electricity amount of about the full charge capacity FC can be charged. Therefore, from the charge / discharge electricity amount ΣC, which is a calculated value, the secondary battery 12 is charged with 1.2FC electricity, but the amount of electricity actually stored in the secondary battery 12 is fully charged. There is a divergence between the calculated value that only the charging capacity FC is charged and the actual accumulated amount of electricity.

充放電を繰り返すとこの乖離はますます大きくなり、二次電池12の充放電電気量ΣCを正しく制御しているとは言えなくなる。そこで、過充電を行った際には、充放電電気量ΣCの値をゼロにリセットする(ステップS136)。このようにすることで、過充電のたびごとに、充放電電気量ΣCのゼロ点が、ほぼ満充電容量FCと同じ値となるため、二次電池12の有する電気量を正しく制御することができる。   When charging / discharging is repeated, this divergence becomes larger and it cannot be said that the charge / discharge electricity quantity ΣC of the secondary battery 12 is correctly controlled. Therefore, when overcharging is performed, the value of charge / discharge electricity amount ΣC is reset to zero (step S136). By doing so, the zero point of the charge / discharge electricity amount ΣC becomes almost the same value as the full charge capacity FC every time overcharge is performed, so that the electricity amount of the secondary battery 12 can be controlled correctly. it can.

なお、充放電電気量ΣCをリセット(ステップS136)したら、処理は、ゼロ充電モードに移行する(ステップS122)。これ以後の処理は、上記に説明した通りである。なお、過充電の処理(ステップS130以後)に移行した際に、日付DLをリセットしているので、ステップS126で日付DLをインクリメントするときは、またゼロ日からインクリメントが開始される。   When the charge / discharge electricity amount ΣC is reset (step S136), the process shifts to the zero charge mode (step S122). The subsequent processing is as described above. Since the date DL is reset when the process proceeds to the overcharge process (after step S130), when the date DL is incremented in step S126, the increment starts again from the zero day.

図6に、図5の処理フローを行った場合の日毎のサイクルを示す。ここでは、上記のMを5日と設定した場合である。図6(a)は、制御装置20が行う図5のフローによる充放電電気量ΣCの変化である。また、図6(b)は、実際の電池の電池容量の変化の想定図を示す。それぞれ、横軸は日にちである。図5のフローによれば、M日までは、毎日夜間に使用した電気量と同じだけの電気量(ΣC=0まで)を充電する(図6(a)参照)。   FIG. 6 shows a daily cycle when the processing flow of FIG. 5 is performed. In this case, the above M is set to 5 days. FIG. 6A shows a change in the charge / discharge electricity quantity ΣC by the flow of FIG. FIG. 6B shows an assumption diagram of changes in the battery capacity of an actual battery. In each case, the horizontal axis is the date. According to the flow of FIG. 5, until the M day, the same amount of electricity (up to ΣC = 0) as that used at night is charged every day (see FIG. 6A).

しかし、実際の電池の電池容量は、少しずつ減少する(図6(b)参照)。5日目に、図5のフローにおいて、ΣC=0.2FCまで充電を行う。これによって、実際の電池容量は最初の容量まで戻る。   However, the battery capacity of an actual battery gradually decreases (see FIG. 6B). On the fifth day, charging is performed up to ΣC = 0.2FC in the flow of FIG. As a result, the actual battery capacity returns to the initial capacity.

以上のように本発明に係る独立電源装置1では、二次電池12からの電気量の出入りを算出し、それに基づいて太陽電池モジュール10からの充電を行うので、発電量が天候に左右され不安定な太陽電池モジュール10を使っても、二次電池12の劣化が少ない。   As described above, in the independent power supply device 1 according to the present invention, the amount of electricity from the secondary battery 12 is calculated and the charge from the solar cell module 10 is performed based on the calculated amount of electricity. Even if the stable solar cell module 10 is used, the secondary battery 12 is hardly deteriorated.

なお、図4および図5で示した太陽電池モジュール10から二次電池12への充電は、天候が理想的な場合であり、常に変動する太陽電池モジュール10の発電力が低下した場合には、上記のフローに他の処理が割り込んでもよい。本発明の独立電源装置1は、少なくとも、理想的な天候の場合に、上記のような工程を経て、二次電池12に充電すれば足りるものである。   The charging from the solar cell module 10 to the secondary battery 12 shown in FIGS. 4 and 5 is when the weather is ideal, and when the power generation of the constantly changing solar cell module 10 decreases, Other processing may interrupt the above flow. The independent power supply device 1 of the present invention only needs to charge the secondary battery 12 through the above-described steps at least in the case of ideal weather.

(実施の形態2)
本実施の形態の独立電源装置2は実施の形態1で示した独立電源装置1と同じ構成を有する。したがって、ハード的な構成は、図1および図2に示す通りである。独立電源装置2は、図5に係る処理が独立電源装置1と異なる部分を有する。
(Embodiment 2)
The independent power supply device 2 of the present embodiment has the same configuration as the independent power supply device 1 shown in the first embodiment. Therefore, the hardware configuration is as shown in FIG. 1 and FIG. The independent power supply 2 has a part in which the processing according to FIG.

図7を参照する。図7は図4とほぼ同じ図である。二次電池12は、図6(b)で示したように、充放電を繰り返すと、放電した電気量だけを充電しても、元の電池容量に戻らない。この事実は、図4に示すt3が徐々にt2に近づくことで確認でき、やがて図7に示すようにt2=t3となる。つまり、バルク充電により充放電電気量ΣCをゼロまで充電した時に、電池の端子電圧が定電圧設定値V2に達し、定電圧モードが行われなくなる。   Please refer to FIG. FIG. 7 is almost the same as FIG. As shown in FIG. 6B, when the secondary battery 12 is repeatedly charged and discharged, even if only the discharged amount of electricity is charged, it does not return to the original battery capacity. This fact can be confirmed when t3 shown in FIG. 4 gradually approaches t2, and eventually t2 = t3 as shown in FIG. That is, when the charge / discharge electricity amount ΣC is charged to zero by bulk charging, the terminal voltage of the battery reaches the constant voltage set value V2, and the constant voltage mode is not performed.

本実施の形態では、このような状況になった時に、充放電電気量ΣCが0.2になるまで過充電を行う。電池の劣化の状態というのは、それまで使用履歴に依存する(充電量は日々の天候に左右され、放電量は負荷19の消費電力量に左右される)。したがって、実施の形態1で示したように、一定日数毎に過充電を行う場合、使用する二次電池12を過充電する時の実際の電池の電池容量はその都度異なってしまうこととなる。   In this embodiment, when such a situation occurs, overcharge is performed until the charge / discharge electricity amount ΣC becomes 0.2. The state of deterioration of the battery depends on the use history so far (the charge amount depends on the daily weather, and the discharge amount depends on the power consumption of the load 19). Therefore, as shown in the first embodiment, when overcharging is performed every certain number of days, the actual battery capacity of the secondary battery 12 when the secondary battery 12 to be used is overcharged is different each time.

発明者はこの点について検討した結果、バルク充電する際に定電圧設定値(V2)に達する時刻(図4のt2)と、定電圧充電を行い、充放電電気量ΣCがゼロになる時刻(図4のt3)との時間間隔に着目し、この時間間隔(以下「劣化指標時間」と呼ぶ)が所定の時間(「Tth」とする。)になった際に、過充電をすれば、実際の電池の電池容量がほぼ同一状態から充電を開始し、過充電状態にすることができ、使用履歴による影響を考慮することなく、寿命を延ばせることを見出した。   As a result of studying this point, the inventor has reached a time when the constant voltage set value (V2) is reached when performing bulk charging (t2 in FIG. 4), and a time when the constant charge is performed and the charge / discharge electric quantity ΣC becomes zero ( Paying attention to the time interval with t3) in FIG. 4, when this time interval (hereinafter referred to as “degradation index time”) reaches a predetermined time (hereinafter referred to as “Tth”), if overcharging is performed, It has been found that charging can be started from the state where the battery capacity of the actual battery is almost the same, and the battery can be overcharged, and the life can be extended without considering the influence of the usage history.

ここで最も好ましいのは、「劣化指標時間」が常に同じ時間で過充電処理を行うことである。しかしながら、太陽電池モジュール10を利用する場合、天候によって、途中で充電を中止する場合を想定する必要がある。したがって、「劣化指標時間」が所定の時間以下になったら、過充電処理を行うことを最優先にするように処理を行えばよい。   Here, it is most preferable that the overcharge process is always performed with the same “degradation index time”. However, when the solar cell module 10 is used, it is necessary to assume a case where charging is stopped halfway due to the weather. Therefore, when the “deterioration index time” becomes equal to or shorter than the predetermined time, the process may be performed so that the overcharge process is given the highest priority.

本実施の形態に係る処理のフローを図8に示す。図5のフローと同じ部分があるので、異なる部分について説明する。なお、図5のフローと異なる部分については、ステップ番号にアンダーラインを付した。独立電源装置2のフローでは、バルク充電によって定電圧設定値(V2)になった時の時刻t2と、定電圧充電によって充放電電気量ΣCがゼロまで回復した時の時刻t3を記録し、その差が所定値(Tth)以下になった時に過充電処理をおこなう。   FIG. 8 shows a flow of processing according to the present embodiment. Since there are the same parts as the flow of FIG. 5, different parts will be described. In addition, about the part different from the flow of FIG. 5, the underline was attached | subjected to the step number. In the flow of the independent power supply device 2, the time t2 when the constant voltage set value (V2) is reached by bulk charging and the time t3 when the charge / discharge electricity amount ΣC is restored to zero by constant voltage charging are recorded. An overcharge process is performed when the difference falls below a predetermined value (Tth).

まず、ステップS110とステップS112でバルク充電を行う。バルク充電が終了したら(ステップS112のY分岐)、その時の時刻t2を変数Tsvとして記録する(ステップS1111)。次に、ステップS118とステップS120で定電圧充電を行う。そして、定電圧充電が終了したら(ステップS120のY分岐)、その時の時刻t3を変数Tecとして記録する(ステップS1112)。   First, bulk charging is performed in steps S110 and S112. When bulk charging ends (Y branch of step S112), the time t2 at that time is recorded as a variable Tsv (step S1111). Next, constant voltage charging is performed in steps S118 and S120. When the constant voltage charging is completed (Y branch of step S120), the time t3 at that time is recorded as a variable Tec (step S1112).

そして、過充電処理(ステップS1113)に移る。過充電処理(ステップS1113)では、「劣化指標時間」を求め、その値に基づいて、過充電を行うか否かを判断し、過充電処理を行う場合は、過充電処理まで行う。   Then, the process proceeds to overcharge processing (step S1113). In the overcharge process (step S1113), “deterioration index time” is obtained, and based on the value, it is determined whether or not overcharge is to be performed.

図9にステップS1113の詳細を示す。まず、変数Tecと変数Tsvとの差である「劣化指標時間」を求め、所定時間Tthより小さいか否かを判断する(ステップS1201)。「劣化指標時間」が所定時間Tthより短ければ過充電を行うと判断し、充電量の目標値TCに所定の値を入れる(ステップS1202)。過充電は満充電容量FCのおよそ20%が目安である。そこで、ここでは、過充電処理の場合の目標値TCは0.2とする。   FIG. 9 shows details of step S1113. First, a “deterioration index time” that is the difference between the variable Tec and the variable Tsv is obtained, and it is determined whether or not it is smaller than the predetermined time Tth (step S1201). If the “degradation index time” is shorter than the predetermined time Tth, it is determined that overcharge is performed, and a predetermined value is entered as the target value TC of the charge amount (step S1202). Overcharge is about 20% of the full charge capacity FC. Therefore, here, the target value TC in the overcharge process is set to 0.2.

「劣化指標時間」が所定時間Tthより小さくなければ、二次電池12は、まだ使用することができると判断し、充電量の目標値TCをゼロに設定する(ステップS1203)。そして、定電圧充電を行う(ステップS1204)。過充電処理でなければ、目標値TCはゼロであり、すでにこのステップS1113の前のステップで、充放電電気量ΣCはゼロまで充電されている。したがって、充放電電気量ΣCと目標値TCの比較はすぐに抜ける(ステップS1205のY分岐)。   If the “deterioration index time” is not shorter than the predetermined time Tth, the secondary battery 12 determines that it can still be used, and sets the target value TC of the charge amount to zero (step S1203). Then, constant voltage charging is performed (step S1204). If it is not an overcharge process, the target value TC is zero, and the charge / discharge electricity quantity ΣC is already charged to zero in the step before step S1113. Therefore, the comparison between the charge / discharge electricity amount ΣC and the target value TC is immediately lost (Y branch in step S1205).

また、過充電処理を行う場合は、目標値TCが0.2に設定されているので、充放電電気量ΣCがゼロになるまで定電圧充電が行われる。   Further, when the overcharge process is performed, the target value TC is set to 0.2, and therefore, constant voltage charging is performed until the charge / discharge electricity amount ΣC becomes zero.

定電圧充電が終了したら(ステップS1205のY分岐)、次に目標値TCがゼロになっているか否かを判断する(ステップS1206)。もし目標値TCがゼロでなければ(ステップS1206のN分岐)、過充電処理をし終えたということであるので、充放電電気量ΣCと目標値TCをゼロにリセットする(ステップS1207)。目標値TCがゼロの場合(ステップS1206のY分岐)は、過充電処理を行わなかったとしてステップS1207をスキップする。   When the constant voltage charging is completed (Y branch of step S1205), it is next determined whether or not the target value TC is zero (step S1206). If the target value TC is not zero (N branch of step S1206), it means that the overcharge process has been completed, and thus the charge / discharge electricity amount ΣC and the target value TC are reset to zero (step S1207). When the target value TC is zero (Y branch of step S1206), step S1207 is skipped because the overcharge process is not performed.

以上のように、過充電処理を行うステップS1113によって、「劣化指標時間」が所定の時間Tthになったら、過充電処理を行うことができる。このように「劣化指標時間」に基づいて過充電を行うので、独立電源装置2は、実際の二次電池12の電池容量がほぼ同一状態から充電を開始し、過充電状態にすることができ、使用履歴による影響を考慮することなく、寿命を延ばせる。   As described above, when the “degradation index time” reaches the predetermined time Tth in step S1113 for performing the overcharge process, the overcharge process can be performed. As described above, since the overcharge is performed based on the “degradation index time”, the independent power supply device 2 can start charging from a state where the actual battery capacity of the secondary battery 12 is substantially the same, and can enter the overcharge state. The life can be extended without considering the influence of usage history.

(実施の形態3)
本実施の形態に係る独立電源装置3は、過充電を行う際に、太陽電池モジュール10が天気によって所定の発電ができなかった場合の処理を含む。より具体的には、独立電源装置3は、所定の充放電電気量ΣCまで充電できなかった場合に、翌日の充電の際に残りの電気量を充電する。
(Embodiment 3)
The independent power supply device 3 according to the present embodiment includes processing when the solar cell module 10 cannot perform predetermined power generation due to weather when overcharging. More specifically, the independent power supply 3 charges the remaining amount of electricity when charging the next day when it cannot be charged to a predetermined charge / discharge amount ΣC.

図10に、この充電の模式を示す。縦軸は充放電電気量ΣCである。横軸は、日にちである。独立電源装置3は、あるK日に過充電をすると仮定する。過充電の目標値TCは充放電電気量ΣC=0.2である。しかしながら、天候等の関係で、時刻EMの時点で充電が中止され、DC1までしか充電できなかったとする。独立電源装置3は、次の日(K+1日)に少なくとも残りのDC2を充電する。なお、ここで、DC1+DC2=α(0.2)である。このように、過充電を、翌日に回して行っても、電池の寿命を延ばすことができる。   FIG. 10 shows a model of this charging. The vertical axis represents the charge / discharge electricity amount ΣC. The horizontal axis is the date. It is assumed that the independent power supply 3 is overcharged on a certain K day. The overcharge target value TC is the charge / discharge electricity amount ΣC = 0.2. However, it is assumed that charging is stopped at time EM due to the weather and the like, and only charging up to DC1 is possible. The independent power supply 3 charges at least the remaining DC 2 on the next day (K + 1 day). Here, DC1 + DC2 = α (0.2). Thus, even if overcharging is performed the next day, the life of the battery can be extended.

図11に独立電源装置3のフローを示す。ステップS110、S112でバルク充電を行い、ステップS118、S120で定電圧充電を行うのは、実施の形態2の場合と同じである。また、ステップS1111とステップS1112で、時刻t2および時刻t3(図4参照)を記録するのも、実施の形態2で説明した通りである。   FIG. 11 shows a flow of the independent power supply device 3. Bulk charging is performed in steps S110 and S112, and constant voltage charging is performed in steps S118 and S120, as in the case of the second embodiment. Also, the time t2 and the time t3 (see FIG. 4) are recorded in steps S1111 and S1112 as described in the second embodiment.

ステップS1114の過充電処理の内容を図12に示す。図12を参照して、まず、変数NXが1であるかを判断する(ステップS1301)。変数NXは、過充電処理の途中で充電が途絶えた場合に設定されるフラグである。変数NXが1であれば(ステップS1301のY分岐)前日に過充電処理を行い、しかも途中で中断したことを意味する。   The contents of the overcharge process in step S1114 are shown in FIG. Referring to FIG. 12, it is first determined whether or not variable NX is 1 (step S1301). The variable NX is a flag that is set when charging is interrupted during the overcharge process. If the variable NX is 1 (Y branch of step S1301), it means that the overcharge process was performed the day before and was interrupted halfway.

変数NXが1でなければ(ステップS1301のN分岐)、「劣化指標時間」が所定時間Tthより短いか否かを判断する(ステップS1201)。以下は実施の形態2の場合とほぼ同じである。「劣化指標時間」が所定時間Tthより短ければ過充電を行うと判断し、充電量の目標値TCに所定の値を入れる(ステップS1202)。   If the variable NX is not 1 (N branch of step S1301), it is determined whether or not the “degradation index time” is shorter than the predetermined time Tth (step S1201). The following is almost the same as in the second embodiment. If the “degradation index time” is shorter than the predetermined time Tth, it is determined that overcharge is performed, and a predetermined value is entered as the target value TC of the charge amount (step S1202).

「劣化指標時間」が所定時間Tthより小さくなければ、二次電池12は、まだ使用することができると判断し、充電量の目標値TCをゼロに設定する(ステップS1203)。そして、定電圧充電を行う(ステップS1204)。過充電処理でなければ、目標値TCはゼロであり、すでにこのステップS1114の前のステップで、充放電電気量ΣCはゼロまで充電されている。したがって、充放電電気量ΣCと目標値TCの比較はすぐに抜ける(ステップS1205のY分岐)。   If the “deterioration index time” is not shorter than the predetermined time Tth, the secondary battery 12 determines that it can still be used, and sets the target value TC of the charge amount to zero (step S1203). Then, constant voltage charging is performed (step S1204). If it is not an overcharge process, the target value TC is zero, and the charge / discharge electricity quantity ΣC has already been charged to zero in the step before this step S1114. Therefore, the comparison between the charge / discharge electricity amount ΣC and the target value TC is immediately lost (Y branch in step S1205).

次に目標値TCがゼロになっているか否かを判断する(ステップS1206)。もし目標値TCがゼロ以外になっていれば、過充電処理をし終えたということであるので、充放電電気量ΣCと目標値TCをゼロにリセットする(ステップS1207)。過充電処理を行わなかった場合(ステップS1206のY分岐)は、ステップS1207をスキップする。以上のステップは、実施の形態2の場合と同じである。   Next, it is determined whether or not the target value TC is zero (step S1206). If the target value TC is other than zero, it means that the overcharge process has been completed, and the charge / discharge electricity amount ΣC and the target value TC are reset to zero (step S1207). If the overcharge process has not been performed (Y branch of step S1206), step S1207 is skipped. The above steps are the same as those in the second embodiment.

一方、過充電処理を行う場合、すなわち充電の目標値TCが0.2に設定されている過充電処理を行う場合は、実施の形態2と異なる。つまり、目標値TCが0.2に設定されているので、充放電電気量ΣCがゼロになるまで定電圧充電が行われるが、太陽電池モジュール10の起電力SPvが所定の電圧Vthより大きいか否かを常に判断する(ステップS1303)。   On the other hand, the case of performing the overcharge process, that is, the case of performing the overcharge process in which the target value TC for charging is set to 0.2 is different from that of the second embodiment. That is, since the target value TC is set to 0.2, constant voltage charging is performed until the charge / discharge electricity amount ΣC becomes zero. Is the electromotive force SPv of the solar cell module 10 larger than the predetermined voltage Vth? It is always determined whether or not (step S1303).

太陽電池モジュール10が発電している場合(ステップS1303のY分岐)では、定電圧充電が続行される(ステップS1204)。しかし、定電圧充電の途中で、太陽電池モジュール10が発電しなくなった場合(ステップS1303のN分岐)、変数NXに1を立て、そこまでの充電量である充放電電気量ΣCをDC1として記録する。そして、このステップS1114を抜ける。   When the solar cell module 10 is generating power (Y branch in step S1303), constant voltage charging is continued (step S1204). However, if the solar cell module 10 no longer generates power during constant voltage charging (N branch in step S1303), the variable NX is set to 1, and the charge / discharge electricity amount ΣC, which is the charge amount up to that, is recorded as DC1. To do. Then, the process goes through step S1114.

過充電処理であるステップS1114を抜けると、図11に戻り、ゼロ充電(ステップS122)が行われる。このようにして、フローは、ステップS104に戻る。翌日は、また、バルク充電および定電圧充電が行われ再びステップS1114に戻ってくる。   If step S1114 which is an overcharge process is passed, it will return to FIG. 11 and zero charge (step S122) will be performed. In this way, the flow returns to step S104. On the next day, bulk charging and constant voltage charging are performed again, and the process returns to step S1114.

再び図12を参照して、前日に過充電処理を途中で中止しているので、変数NXは1が代入されている。したがって、ステップS1301ではY分岐に進む。ここでは、充電の目標値TCをα(0.2)−DC1として求める。ここでα(0.2)は、過充電処理を行う際の充電の目標値である。また、変数NXはここでリセットしておく(ステップS1302)。   Referring to FIG. 12 again, since the overcharge process is stopped halfway on the previous day, 1 is assigned to variable NX. Accordingly, the process proceeds to the Y branch in step S1301. Here, the charging target value TC is obtained as α (0.2) −DC1. Here, α (0.2) is a target value for charging when performing the overcharge process. The variable NX is reset here (step S1302).

処理は、続いて定電圧充電に移る(ステップS1204)。ここでは、充電の目標値TCが前日に到達した値と過充電処理の目標値である0.2との差となっているので、残り分が充電される(ステップS1205)。   The process then proceeds to constant voltage charging (step S1204). Here, since the charging target value TC is the difference between the value reached on the previous day and the overcharging processing target value of 0.2, the remaining amount is charged (step S1205).

定電圧充電が終了したら、目標値TCがゼロであるか否かを判断する(ステップS1206)。過充電処理を行った場合は、目標値TCはゼロではないので、パラメータのリセットが行われる(ステップS1207)。   When the constant voltage charging is completed, it is determined whether or not the target value TC is zero (step S1206). When the overcharge process is performed, the target value TC is not zero, so the parameters are reset (step S1207).

以上のように独立電源装置3は、過充電処理を行う際に、充電が途中で中断された場合は、翌日に残りの部分を充電する。結果、「劣化指標時間」に基づいて行う過充電は、確実に実行され、二次電池12の寿命は延びる。   As described above, when performing the overcharge process, the independent power supply device 3 charges the remaining portion on the next day if the charging is interrupted in the middle. As a result, the overcharge performed based on the “degradation index time” is reliably executed, and the life of the secondary battery 12 is extended.

(実施の形態4)
実施の形態1乃至3までに示すように、所定のタイミングで過充電処理を行うことで、二次電池12の寿命を伸ばすことができる。しかしながら、二次電池12が劣化してしまうと、過充電処理を行っても、二次電池12の容量は元に戻らない。このような場合は、二次電池12自体を交換する必要がある。本実施の形態における独立電源装置4は、過充電処理を行っても二次電池12の容量が元に戻らないと判断出来る場合は、その旨を通知する機能を有する。
(Embodiment 4)
As shown in Embodiments 1 to 3, the lifetime of the secondary battery 12 can be extended by performing the overcharge process at a predetermined timing. However, if the secondary battery 12 is deteriorated, the capacity of the secondary battery 12 is not restored even if the overcharge process is performed. In such a case, it is necessary to replace the secondary battery 12 itself. The independent power supply device 4 according to the present embodiment has a function of notifying that when it can be determined that the capacity of the secondary battery 12 does not return to the original state even if the overcharge process is performed.

図13には、独立電源装置4の構成を示す。実施の形態1乃至3で説明した図1と同じ部分は、同じ符号を示し、説明は省略する。図13において、実施の形態1乃至3と異なる部分は、充放電制御手段11が、通知手段40を有する点である。図13では通知手段40として、二次電池12が劣化していることを外部へ通知する表示42が点灯することで表した。   FIG. 13 shows the configuration of the independent power supply device 4. The same parts as those in FIG. 1 described in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 13, the difference from Embodiments 1 to 3 is that the charge / discharge control means 11 has a notification means 40. In FIG. 13, the notification means 40 is represented by lighting a display 42 that notifies the outside that the secondary battery 12 has deteriorated.

なお、表示42は一例であり、グラフィック画面への表示であってもよいし、他の機器への通知信号であってもよい。また、独立電源装置4の内部で何らかの処理を行うための起動信号として用いても良い。独立電源装置4は過充電処理を行った後、二次電池12の電圧を測定し、所定の電圧以下の場合は、二次電池12が劣化したものと判断し、通知手段40で外部に通知する。   The display 42 is an example, and may be a display on a graphic screen or a notification signal to another device. Further, it may be used as an activation signal for performing some processing inside the independent power supply device 4. The independent power supply device 4 measures the voltage of the secondary battery 12 after performing the overcharge process. If the voltage is equal to or lower than the predetermined voltage, the independent power supply device 4 determines that the secondary battery 12 has deteriorated and notifies the outside by the notification means 40. To do.

図14は充放電制御手段11の詳細な構成を示す図である。図2と同じ部分には同じ符号を付与し、説明を省略する。通知手段40は、制御装置20の出力として構成される。より具体的には、制御装置20は、二次電池12が劣化したと判断した場合には、通知信号Sbdを生成し、それを配線L10に流す。   FIG. 14 is a diagram showing a detailed configuration of the charge / discharge control means 11. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The notification means 40 is configured as an output of the control device 20. More specifically, when the control device 20 determines that the secondary battery 12 has deteriorated, the control device 20 generates a notification signal Sbd and flows it to the wiring L10.

二次電池12の電池容量が元に戻ったか否かは、二次電池12の電極間の電圧SVによって判断する。電圧センサ13の信号を受け取る制御装置20が出力するのが最も簡単に構成できるからである。   Whether or not the battery capacity of the secondary battery 12 has been restored is determined by the voltage SV between the electrodes of the secondary battery 12. This is because the control device 20 that receives the signal of the voltage sensor 13 outputs the signal most easily.

図15に二次電池12が劣化したために電池容量が戻らない場合の例を示す。図15を参照して、1日目から4日目までは、ΣCがゼロになるように充電を行う。しかし、実際はロスする分が発生し、電池容量としては、元(ゼロ)の容量より下がる。そこで、5日目に過充電処理を行う(A点)。そこで、電池容量は、元(ゼロ)の容量に復帰する(B点)。   FIG. 15 shows an example in which the battery capacity does not return because the secondary battery 12 has deteriorated. Referring to FIG. 15, charging is performed so that ΣC becomes zero from the first day to the fourth day. However, in actuality, a loss occurs, and the battery capacity falls below the original (zero) capacity. Therefore, the overcharge process is performed on the fifth day (point A). Therefore, the battery capacity returns to the original (zero) capacity (point B).

しかし、二次電池12を長い間使用すると、電解質や電極が経年変化を起こし、もはや可逆変化できない状態になる。そのようになると、二次電池12としては劣化が生じ、過充電処理を行っても電池容量は元(ゼロ)の容量まで戻らない。図15では、N+4日目に過充電処理を行った(AN点)が、電池容量は元の容量まで回復しない状態(BN点)を示す。   However, if the secondary battery 12 is used for a long time, the electrolyte and the electrodes change over time, and can no longer be reversibly changed. In such a case, the secondary battery 12 is deteriorated, and the battery capacity does not return to the original (zero) capacity even if the overcharge process is performed. In FIG. 15, the overcharge process was performed on the N + 4th day (AN point), but the battery capacity does not recover to the original capacity (BN point).

このように二次電池12の構成材料が変化することで、二次電池12が劣化してしまうと、外部からの充電をどのように行っても、電池容量は復帰しない。すると、予定された負荷への供給ができなくなるおそれがある。したがって、劣化した二次電池12は交換する必要がある。   If the constituent material of the secondary battery 12 changes in this way and the secondary battery 12 deteriorates, the battery capacity will not be restored no matter how charging is performed from the outside. Then, there is a possibility that supply to the planned load cannot be performed. Therefore, the deteriorated secondary battery 12 needs to be replaced.

図16には、独立電源装置4の処理フローを示す。これは、図5で示した独立電源装置1の処理フローとほぼ同じ処理である。図5との違いは、過充電処理を行う部分(ステップS130からS136)に、電池容量を確認するフロー(ステップS140、S142)を加えた点である。   FIG. 16 shows a processing flow of the independent power supply device 4. This is almost the same processing as the processing flow of the independent power supply device 1 shown in FIG. The difference from FIG. 5 is that a flow (steps S140 and S142) for confirming the battery capacity is added to the portion (steps S130 to S136) where the overcharge process is performed.

電池容量を確認するフローは、過充電処理が終了した直後に行う。若しくはゼロ充電処理の直前と言っても良い。つまりステップS136の次(ステップS122の手前)に挿入する。二次電池12の劣化は過充電処理の効果(電池容量の復帰)の有無で調べるからである。なお、回路の調整としては、後述するようにゼロ充電モードにしておく必要がある。   The flow for checking the battery capacity is performed immediately after the overcharge process is completed. Or it may be said that it is just before zero charge processing. That is, it is inserted after step S136 (before step S122). This is because the deterioration of the secondary battery 12 is examined based on the presence or absence of the effect of overcharge processing (recovery of battery capacity). In addition, as a circuit adjustment, it is necessary to set it as the zero charge mode so that it may mention later.

ステップS130からS134で過充電処理を行い、ステップS136で、充放電電気量ΣCをゼロにリセットする。次にステップS140で、二次電池12の端子間電圧SVが所定の電圧値SVthより大きいか否かを判断する。ここで所定の電圧値SVthは、電池が劣化したと判断できる電圧値で、劣化判断電圧と呼んでもよい。劣化判断電圧SVthは、例えば満充電時の公称電圧の80%に相当する値である。劣化判断電圧SVthの値自体は、予め設計時に決めておく値であってよい。   An overcharge process is performed in steps S130 to S134, and the charge / discharge electricity quantity ΣC is reset to zero in step S136. Next, in step S140, it is determined whether or not the voltage SV between the terminals of the secondary battery 12 is greater than a predetermined voltage value SVth. Here, the predetermined voltage value SVth is a voltage value at which it can be determined that the battery has deteriorated, and may be referred to as a deterioration determination voltage. The deterioration determination voltage SVth is, for example, a value corresponding to 80% of the nominal voltage at full charge. The value of degradation determination voltage SVth itself may be a value determined in advance at the time of design.

二次電池12の端子電圧は電圧センサ13からの測定値SVを用いて良い。電圧センサ13は、二次電池12の開放電圧を測定しているわけではない。二次電池12は独立電源装置4に接続された状態だからである。しかし、電力制御部22(図14参照)がゼロ充電モードに調整されていれば、二次電池12の端子間電圧SVは、ほぼ開放電圧に等しいと考えて良い。ゼロ充電モードとは二次電池12に対して充放電を行わないモードだからである。   The measured value SV from the voltage sensor 13 may be used as the terminal voltage of the secondary battery 12. The voltage sensor 13 does not measure the open voltage of the secondary battery 12. This is because the secondary battery 12 is connected to the independent power supply device 4. However, if the power control unit 22 (see FIG. 14) is adjusted to the zero charge mode, the inter-terminal voltage SV of the secondary battery 12 may be considered to be substantially equal to the open circuit voltage. This is because the zero charge mode is a mode in which the secondary battery 12 is not charged / discharged.

また、二次電池12の端子間電圧と電池容量には、ほぼ比例関係があると考えても良い。図17には、鉛電池の端子間電圧と電池容量を調べたグラフを示す。縦軸は開放電圧(V)であり、横軸は電池容量(%)である。黒丸は二次電池12が0(ゼロ)℃の時であり、白丸は40℃の時である。図17は右下がりのグラフになっており、開放電圧と、電池容量には概ね比例関係がある。   Further, it may be considered that the voltage between the terminals of the secondary battery 12 and the battery capacity have a substantially proportional relationship. In FIG. 17, the graph which investigated the voltage between terminals of a lead battery and battery capacity is shown. The vertical axis is the open circuit voltage (V), and the horizontal axis is the battery capacity (%). The black circle is when the secondary battery 12 is 0 (zero) ° C., and the white circle is when it is 40 ° C. FIG. 17 is a right-downward graph, and the open-circuit voltage and the battery capacity are generally proportional.

通常システムに組み込まれた二次電池12の開放電圧を測定するためには、機械的に二次電池12の端子とシステムを切断して測定する仕組みが必要となる。しかし、本発明に係る独立電源装置4では、ゼロ充電モードを利用することによって、開放電圧を測定したと同じ効果を得る。   In order to measure the open circuit voltage of the secondary battery 12 incorporated in a normal system, a mechanism for mechanically disconnecting and measuring the terminal of the secondary battery 12 and the system is required. However, in the independent power supply device 4 according to the present invention, the same effect as that obtained by measuring the open-circuit voltage is obtained by using the zero charge mode.

図16を再び参照して、端子間電圧SVが劣化判断電圧SVthより高ければ(ステップS140のY分岐)、二次電池12の劣化はないと判断し、次のステップ(ステップS122)に処理を移す。もし端子間電圧SVが劣化判断電圧SVthより低ければ(ステップS140のN分岐)、制御装置20は、二次電池12が劣化したものと判断し、通知手段40を作動させる(ステップS142)。より具体的にいうと、制御装置20は、通知信号Sbdを生成し、所定のパス(L10)で通知信号Sbdを送信する。そして、次のステップS122に処理を移す。   Referring to FIG. 16 again, if inter-terminal voltage SV is higher than deterioration determination voltage SVth (Y branch in step S140), it is determined that secondary battery 12 is not deteriorated, and the process is performed in the next step (step S122). Move. If the inter-terminal voltage SV is lower than the deterioration determination voltage SVth (N branch of step S140), the control device 20 determines that the secondary battery 12 has deteriorated and activates the notification means 40 (step S142). More specifically, the control device 20 generates a notification signal Sbd and transmits the notification signal Sbd through a predetermined path (L10). Then, the process proceeds to the next step S122.

以上の処理を付加することで、独立電源装置4は、過充電処理を行った際に、二次電池12の劣化を判断し、劣化していた場合は、通知信号Sbdを生成する。   By adding the above processing, the independent power supply device 4 determines the deterioration of the secondary battery 12 when the overcharge processing is performed, and generates the notification signal Sbd if the secondary battery 12 has deteriorated.

なお、以上の説明では、実施の形態1の場合に二次電池12の劣化判断処理を付加したが、実施の形態2および3の場合に付加してもよい。具体的には、図8で示した独立電源装置2の処理フローの場合は、ステップS1113の過充電処理とステップS122のゼロ充電のフローの間に、図16で示したステップS140とS142を付加する。   In the above description, the deterioration determination process of the secondary battery 12 is added in the case of the first embodiment, but may be added in the cases of the second and third embodiments. Specifically, in the case of the process flow of the independent power supply device 2 shown in FIG. 8, steps S140 and S142 shown in FIG. 16 are added between the overcharge process in step S1113 and the zero charge flow in step S122. To do.

また、図11で示した独立電源装置3の場合は、ステップS1114の過充電処理と、ステップS122のゼロ充電のフローの間にステップS140とステップS142のフローを付加すればよい。   In the case of the independent power supply device 3 shown in FIG. 11, the steps S140 and S142 may be added between the overcharge process in step S1114 and the zero charge flow in step S122.

本発明の独立電源装置は、太陽電池モジュールを用いた電源装置だけでなく、二次電池
の充電制御に広く利用することができる。
The independent power supply device of the present invention can be widely used not only for a power supply device using a solar battery module but also for charging control of a secondary battery.

1 独立電源装置
10 太陽電池モジュール
11 充放電制御手段
12 二次電池
13 電圧センサ
14 充放電電流センサ
15 出力端子
16 起電力モニタ
19 負荷
20 制御装置
22 電力制御部
24 メモリ
25 タイマ
40 通知手段
42 表示
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Independent power supply apparatus 10 Solar cell module 11 Charging / discharging control means 12 Secondary battery 13 Voltage sensor 14 Charging / discharging current sensor 15 Output terminal 16 Electromotive force monitor 19 Load 20 Control apparatus 22 Power control part 24 Memory 25 Timer 40 Notification means 42 Display

Claims (6)

太陽エネルギーにて発電する太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールで発電した発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を二
次電池に充電し、前記発電電力が不足した時は前記二次電池から前記負荷に不足電力を供
給する独立電源装置であって、
前記太陽電池モジュールにて発電した電力の前記二次電池への充電量および前記負荷に
対する電力供給量を制御する充放電制御手段と、
前記二次電池の電圧を計測する電圧センサと、
前記二次電池への充電電流および前記二次電池からの放電電流を計測する充放電電流セ
ンサと、
前記電圧センサと前記充放電電流センサからの計測値に基づいて前記二次電池への充電
電気量および前記二次電池からの放電電気量の合計である充放電電気量を演算する充放電
電気量演算手段を有し、
前記充放電制御手段は前記二次電池を充電する際は、
前記二次電池の電圧が定電圧設定値に達した後に前記充放電電気量がマイナス値からゼ
ロに達するまで前記二次電池の充電電圧を前記定電圧設定値に保つことを特徴とする独立
電源装置。
A solar cell module that generates power with solar energy;
An independent power supply that supplies generated power generated by the solar cell module to a load, charges surplus power to a secondary battery, and supplies insufficient power from the secondary battery to the load when the generated power is insufficient Because
Charge / discharge control means for controlling a charge amount of the power generated by the solar cell module to the secondary battery and a power supply amount to the load;
A voltage sensor for measuring the voltage of the secondary battery;
A charge / discharge current sensor for measuring a charge current to the secondary battery and a discharge current from the secondary battery;
Charging / discharging electric quantity which calculates the charging / discharging electric quantity which is the sum total of the charging electric quantity to the said secondary battery, and the discharging electric quantity from the said secondary battery based on the measured value from the said voltage sensor and the said charging / discharging current sensor Having an arithmetic means;
When the charge / discharge control means charges the secondary battery,
An independent power source characterized in that the charging voltage of the secondary battery is maintained at the constant voltage set value until the charge / discharge electricity amount reaches zero from a negative value after the voltage of the secondary battery reaches a constant voltage set value. apparatus.
前記充放電制御手段は、前記二次電池が前記充放電電気量がマイナス値からゼロに達す
るまで充電されたら、前記発電電力を前記負荷への電力供給だけに使用することを特徴と
する請求項1に記載された独立電源装置。
The charge / discharge control means uses the generated power only for power supply to the load when the secondary battery is charged until the charge / discharge electricity amount reaches zero from a negative value. 1. The independent power supply device described in 1.
前記充放電制御手段は、所定期間毎に前記充放電電気量があらかじめ設定された値以上
になるまで充電を行い、前記充放電電気量の値をリセットすることを特徴とする請求項1
または2の何れか1項に記載された独立電源装置。
The charge / discharge control means performs charging until the charge / discharge electricity amount becomes equal to or higher than a preset value every predetermined period, and resets the value of the charge / discharge electricity amount.
Or the independent power supply device described in any one of 2.
前記充放電制御手段は、前記二次電池の電圧が前記定電圧設定値になった時刻と、前記
充放電電気量がゼロに達した時刻の時間間隔が所定の時間以下になった場合に、前記充放
電電気量があらかじめ設定された値以上になるまで充電を行うことを特徴とする請求項1
または2の何れか1項に記載された独立電源装置。
When the time interval between the time when the voltage of the secondary battery reaches the constant voltage set value and the time when the charge / discharge electricity amount reaches zero is less than or equal to a predetermined time, the charge / discharge control means, 2. Charging is performed until the charge / discharge electricity amount is equal to or higher than a preset value.
Or the independent power supply device described in any one of 2.
前記充放電制御手段は、前記充放電電気量が前記あらかじめ設定された値以上になる前
に、充電できなくなった場合は、翌日に不足分を充電することを特徴とする請求項3また
は4の何れか1項に記載された独立電源装置。
The charge / discharge control means charges the shortage on the next day if the charge / discharge control unit becomes unable to be charged before the charge / discharge electricity amount becomes equal to or greater than the preset value. The independent power supply device described in any one of the items.
前記あらかじめ設定された値以上になるまで充電を行った後、前記電圧センサの値を調べ、前記電圧センサの値が所定の値より低い値であった場合は、電池劣化信号を生成することを特徴とする請求項3または5の何れか1項に記載された独立電源装置。   After charging until the predetermined value or more is reached, the value of the voltage sensor is examined, and if the value of the voltage sensor is lower than a predetermined value, a battery deterioration signal is generated. The independent power supply device according to claim 3, wherein the power supply device is independent.
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