JP2016119733A - Power storage system and power storage method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、環境発電を行う発電素子により発電された電力を蓄電池に蓄電して、負荷装置に電力を給電する蓄電システム、及び蓄電方法に関する。 The present invention relates to a power storage system and a power storage method for storing power generated by a power generation element that performs environmental power generation in a storage battery and supplying power to a load device.
近年、電子回路や無線技術の低消費電力化により、周囲の環境から電気エネルギーを得ることで、配線や電池交換なしで動作する、ワイヤレスセンサやリモコンスイッチといったエネルギーハーベスティングデバイス(環境発電素子)が注目されている。このため、例えば、蛍光灯やLED照明といった屋内光での使用を想定したエネルギーハーベスティング用の低照度色素増感太陽電池の開発が進められている。 In recent years, energy harvesting devices (energy harvesting elements) such as wireless sensors and remote control switches that operate without wiring or battery replacement by obtaining electrical energy from the surrounding environment due to low power consumption of electronic circuits and wireless technologies. Attention has been paid. For this reason, for example, development of a low illuminance dye-sensitized solar cell for energy harvesting that is supposed to be used in indoor light such as a fluorescent lamp or LED lighting is being promoted.
なお、関連するリチウムイオンキャパシタを用いた電源装置がある(特許文献1を参照)。この特許文献1に記載の電源設装置は、リチウムイオンキャパシタを備える電源装置であり、リチウムイオンキャパシタを2.0Vから3.2Vの電圧範囲で動作させる電力制御部を有する。
There is a power supply device using a related lithium ion capacitor (see Patent Document 1). The power supply installation device described in
市販されているリチウムイオンキャパシタは、40F(ファラド)や、100Fなど、40F以上のものが主流である。また、リチウムイオンキャパシタは、特許文献1に記載されているように、セルの劣化を防ぐ観点から、2.0V以上の電圧で使用することが好ましい。このため、電源装置では、リチウムイオンキャパシタの電圧を、例えば、余裕を見て、2.5V以下の電圧にならないようすることがある。このため、リチウムイオンキャパシタの充電電圧が、2.5Vよりも電位が下がったときに、一旦、負荷装置の動作を停止させて電力の供給を停止する。その後、電源装置では、発電素子が発電を開始すると、この発電素子によりリチウムイオンキャパシタの再充電を開始する。
Commercially available lithium ion capacitors are mainly 40F (Farad), 100F or more. Moreover, as described in
リチウムイオンキャパシタの再充電する場合、リチウムイオンキャパシタの充電電圧が2.5Vを超えた時点で直ぐに負荷装置の動作を復帰させると、負荷装置の消費電力により、負荷装置の動作開始と動作停止とが繰り返されという問題が発生する。つまり、負荷装置の動作復帰と、負荷装置の動作復帰時の消費電力によるリチウムイオンキャパシタの充電電圧の低下と、充電電圧の低下による負荷装置の動作の停止とが繰り返されることによりシステムを駆動させることができないという問題が生じる。 When recharging the lithium ion capacitor, if the operation of the load device is resumed immediately when the charging voltage of the lithium ion capacitor exceeds 2.5 V, the load device starts and stops operation due to the power consumption of the load device. The problem that is repeated. In other words, the system is driven by repeating the operation of the load device, the reduction of the charging voltage of the lithium ion capacitor due to the power consumption when the operation of the load device is restored, and the stop of the operation of the load device due to the reduction of the charging voltage. The problem of being unable to do so arises.
また、負荷装置が、環境に関する情報を測定するセンサノードなどの通信装置の場合、発電素子が発電を開始してから10分程度でシステムの動作が復帰することが望まれている。しかしながら、従来の電源装置では、40F等の大容量のリチウムイオンキャパシタに充電を行うため、負荷装置に給電する出力電圧を早く立ち上げることができず、負荷装置の動作を復帰させるまでに数時間かかるという問題があった。この問題は、上記特許文献1に記載の電源装置においても解決できていない。
In addition, when the load device is a communication device such as a sensor node that measures information about the environment, it is desired that the operation of the system be restored about 10 minutes after the power generation element starts generating power. However, since the conventional power supply device charges a large-capacity lithium ion capacitor such as 40 F, the output voltage supplied to the load device cannot be quickly raised, and it takes several hours until the operation of the load device is restored. There was a problem that it took. This problem cannot be solved even in the power supply device described in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、発電素子が発電を行う場合に、短時間で負荷装置の動作を復帰させることができる、蓄電システム、及び蓄電方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a power storage system and a power storage method capable of returning the operation of a load device in a short time when a power generation element generates power. For the purpose.
上記問題を解決するため、リチウムイオンキャパシタの再充電開始後、負荷装置の動作を復帰させるのに必要な最低電圧を、例えば、2.7V(0.2Vのマージン)とするなど、動作停止時の電圧と、動作復帰時の電圧との間にヒシテリシス幅を持たせる必要がある。しかしながら、例えば、容量40Fのキャパシタの電圧値を2.5Vから2.7Vまで充電して負荷装置の動作を復帰させる場合、環境発電素子から供給される充電電流が少ないため、例えば、数時間など長い充電時間が必要になり、負荷装置が数時間停止することになる。発明者らは更に鋭意研究した結果、本発明を導き出した。 In order to solve the above problem, after the recharge of the lithium ion capacitor is started, the minimum voltage necessary for returning the operation of the load device is, for example, 2.7 V (margin of 0.2 V), for example, when the operation is stopped It is necessary to have a hysteresis width between the voltage of the current and the voltage at the time of returning from the operation. However, for example, when the voltage value of the capacitor having a capacity of 40F is charged from 2.5 V to 2.7 V and the operation of the load device is restored, the charging current supplied from the energy harvesting element is small. A long charging time is required, and the load device is stopped for several hours. As a result of further intensive studies, the inventors have derived the present invention.
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る蓄電システムは、環境発電を行う発電素子と、前記発電素子の発電電力により給電されるとともに負荷装置に電力を供給する第1蓄電池と、前記第1蓄電池よりも容量が小さく前記第1蓄電池に直列に接続される第2蓄電池と、前記第2蓄電池に並列に接続され、閉状態の場合に前記第2蓄電池の両端を短絡し、開状態の場合に前記第2蓄電池の短絡状態を開放する第1スイッチ部と、前記第1スイッチ部の開閉状態を制御する切替部と、を備え、前記切替部は、前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡されており前記第1蓄電池から前記第1スイッチ部を介して前記負荷装置へ給電が行われる場合に、前記第1蓄電池の充電電圧を所定の第1閾値の電圧と比較し、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第1閾値の電圧以下になった場合に、前記第1スイッチ部を開状態にするように制御し、前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡状態から開放されており前記発電素子から前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との直列回路に充電が行われる場合に、前記直列回路全体の又は所定の部位の充電電圧を検出し、前記直列回路全体の充電電圧が、前記第1閾値の電圧よりも高い電圧である所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、前記第1スイッチ部を閉状態にするように制御する。 In order to achieve the above object, a power storage system according to one aspect of the present invention includes a power generation element that performs environmental power generation, a first storage battery that is supplied with power generated by the power generation element and that supplies power to a load device, and A second storage battery having a smaller capacity than the first storage battery and connected in series to the first storage battery, and connected in parallel to the second storage battery, short-circuiting both ends of the second storage battery in the closed state, and an open state A first switch unit that opens a short-circuit state of the second storage battery, and a switching unit that controls an open / closed state of the first switch unit. When both ends of the two storage batteries are short-circuited and power is supplied from the first storage battery to the load device via the first switch unit, the charging voltage of the first storage battery is compared with a predetermined first threshold voltage. And the first storage When the charging voltage of the battery becomes equal to or lower than the first threshold voltage, the first switch unit is controlled to be in an open state, and both ends of the second storage battery are opened from a short circuit state by the first switch unit. When the power generation element charges the series circuit of the first storage battery and the second storage battery, the charging voltage of the entire series circuit or a predetermined part is detected, and the entire series circuit is charged. When the voltage becomes equal to or higher than a predetermined second threshold voltage that is higher than the first threshold voltage, the first switch unit is controlled to be closed.
このような構成の蓄電システムでは、容量の小さな第2蓄電池を第1蓄電池に直列に接続するとともに、第2蓄電池に並列に第1スイッチ部を接続する。この第1スイッチ部は、閉状態の場合に第2蓄電池の両端を短絡し、開状態の場合に第2蓄電池の短絡状態を開放する。切替部は、第1スイッチ部の開閉状態を制御する。そして、切替部は、第1スイッチ部により第2蓄電池の両端が短絡されており、第1蓄電池から第1スイッチ部を介して負荷装置に給電が行われている場合に、第1蓄電池の充電電圧を第1閾値の電圧と比較する。
そして、切替部は、第1蓄電池から負荷装置に第1スイッチ部を介して給電が行われている状態において、第1蓄電池の充電電圧が第1閾値の電圧以下になった場合に、第1スイッチ部を開状態にして第2蓄電池の両端の短絡状態を開放する。また、切替部は、第2蓄電池の短絡状態が解放されており、発電素子から第1蓄電池と第2蓄電池との直列回路に給電が行われている場合に、例えば、第1蓄電池及び第2蓄電池との充電電圧(直列回路全体の充電電圧)を検出し、この充電電圧が所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、第1スイッチ部を閉状態にして第2蓄電池の両端を短絡する。
In the power storage system having such a configuration, the second storage battery having a small capacity is connected in series to the first storage battery, and the first switch unit is connected in parallel to the second storage battery. The first switch unit short-circuits both ends of the second storage battery in the closed state, and opens the short-circuit state of the second storage battery in the open state. The switching unit controls the open / closed state of the first switch unit. The switching unit charges the first storage battery when both ends of the second storage battery are short-circuited by the first switch unit and power is supplied from the first storage battery to the load device via the first switch unit. The voltage is compared with a first threshold voltage.
Then, in a state where power is being supplied from the first storage battery to the load device via the first switch unit, the switching unit is configured such that when the charging voltage of the first storage battery is equal to or lower than the first threshold voltage, The switch part is opened to open the short circuit between both ends of the second storage battery. In addition, when the short-circuit state of the second storage battery is released and power is supplied from the power generation element to the series circuit of the first storage battery and the second storage battery, the switching unit, for example, the first storage battery and the second storage battery When the charging voltage with the storage battery (the charging voltage of the entire series circuit) is detected and the charging voltage becomes equal to or higher than a predetermined second threshold voltage, the first switch unit is closed to connect both ends of the second storage battery. Short circuit.
また、例えば、切替部は、第2蓄電池の単体での充電電圧(直列回路の所定の部位の充電電圧)検出し、この第2蓄電池の充電電圧と第1蓄電池の充電電圧の合計の充電電圧(直列回路全体の充電電圧)が、所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、第1スイッチ部を閉状態にして第2蓄電池の両端を短絡するようにしてもよい。
これにより、蓄電システムでは、発電素子が発電を行う場合に、短時間で負荷装置の動作を復帰させることができる。
また、容量の小さい第2蓄電池は、短時間で充電電圧が上昇するため、第2閾値以上の電圧に短時間で上昇することができる。このため、蓄電システムは、短時間で負荷装置の動作を復帰させることができる。
また、通常の状態では、第2蓄電池は、第1スイッチ部により短絡され、正極も負極も第1蓄電池の正極と同電位となるため、第1スイッチ部が開放されると、その際の第1蓄電池の電位から第2蓄電池への充電が開始される。このため、蓄電システムは、第2蓄電池を短時間で第2閾値以上の電圧に充電することができる。言い換えると、第2蓄電池は、第1蓄電池と直列に接続されることで、第2蓄電池そのものの正極と負極での電位差は小さくても、第1蓄電池の電位から充電動作が開始される。このため、蓄電システムは、短時間で負荷装置の動作を復帰させることができる。
Further, for example, the switching unit detects the charging voltage of the second storage battery alone (charging voltage of a predetermined part of the series circuit), and the total charging voltage of the charging voltage of the second storage battery and the charging voltage of the first storage battery. When the (charging voltage of the entire series circuit) becomes equal to or higher than a predetermined second threshold voltage, the first switch unit may be closed to short-circuit both ends of the second storage battery.
Thus, in the power storage system, when the power generation element generates power, the operation of the load device can be restored in a short time.
Moreover, since the charging voltage of the second storage battery having a small capacity increases in a short time, it can be increased to a voltage equal to or higher than the second threshold value in a short time. For this reason, the power storage system can restore the operation of the load device in a short time.
In a normal state, the second storage battery is short-circuited by the first switch unit, and both the positive electrode and the negative electrode have the same potential as the positive electrode of the first storage battery. Therefore, when the first switch unit is opened, Charging to the second storage battery is started from the potential of the first storage battery. For this reason, the power storage system can charge the second storage battery to a voltage equal to or higher than the second threshold value in a short time. In other words, the second storage battery is connected in series with the first storage battery, so that the charging operation is started from the potential of the first storage battery even if the potential difference between the positive electrode and the negative electrode of the second storage battery itself is small. For this reason, the power storage system can restore the operation of the load device in a short time.
また、本発明の一態様に係る蓄電システムにおいて、前記第1蓄電池の容量は、前記発電素子の発電量と、前記第1蓄電池から電力を供給する前記負荷装置の消費電力の平均値と、前記第1蓄電池に蓄積された電力により前記負荷装置を連続駆動する時間と、に基づいて設定され、前記第2蓄電池の容量は、前記発電素子の発電量と、前記負荷装置の消費電力の平均値と、前記第1蓄電池の充電電圧が低下したことにより前記負荷装置の動作が停止した後に前記発電素子が発電を行い前記負荷装置の動作を復帰させるまでの時間と、に基づいて設定されるようにしてもよい。 Further, in the power storage system according to one aspect of the present invention, the capacity of the first storage battery is a power generation amount of the power generation element, an average value of power consumption of the load device that supplies power from the first storage battery, and A time for continuously driving the load device with the power stored in the first storage battery, and the capacity of the second storage battery is an average value of the power generation amount of the power generation element and the power consumption of the load device. And the time from when the operation of the load device stops due to a decrease in the charging voltage of the first storage battery until the power generation element generates power and restores the operation of the load device. It may be.
このような構成の蓄電システムでは、負荷装置に電力を供給する第1蓄電池の容量の大きさを決める場合に、発電素子の発電量と、負荷装置の消費電力の平均値と、第1蓄電池に蓄積された電力により負荷装置を連続駆動する時間と、に基づいて、第1蓄電池の容量を決める。また、蓄電システムでは、小さい容量の第2蓄電池の容量を決める場合に、発電素子の発電量と、負荷装置の消費電力の平均値と、発電素子により発電が行われて負荷装置の動作を復帰させるまで時間と、に基づいて、第2蓄電池の容量を決める。
これにより、蓄電システムでは、第1蓄電池に蓄積した電力により、負荷装置を所望の時間、連続駆動することができる。また、蓄電システムでは、発電素子により発電が行われる場合に、所望の時間で負荷装置の動作を復帰させることができる。
In the power storage system having such a configuration, when determining the capacity of the first storage battery that supplies power to the load device, the power generation amount of the power generation element, the average value of the power consumption of the load device, and the first storage battery The capacity of the first storage battery is determined based on the time during which the load device is continuously driven by the accumulated power. Further, in the power storage system, when determining the capacity of the second storage battery having a small capacity, the power generation amount of the power generation element, the average value of the power consumption of the load device, and power generation by the power generation element return the operation of the load device. The capacity of the second storage battery is determined based on time until
Thereby, in an electrical storage system, a load apparatus can be continuously driven for desired time with the electric power accumulate | stored in the 1st storage battery. Further, in the power storage system, when the power generation is performed by the power generation element, the operation of the load device can be restored in a desired time.
また、本発明の一態様に係る蓄電システムにおいて、前記第1蓄電池は、前記第2蓄電池よりもリーク電流が小さい種類のキャパシタであるようにしてもよい。
このような構成の蓄電システムでは、第1蓄電池は、長時間に渡り電力を保持するキャパシタであり、蓄積した電力を無駄に消費しないために、この第1蓄電池には、リーク電流の少ないキャパシタが用いられる。一方、第2蓄電池は、発電素子により当該第2蓄電池に給電が開始されてから負荷装置の動作を復帰させるまでの短時間においてのみ使用されるキャパシタであり、また、充電される最大の電圧が、第1閾値と第2閾値の差分の電圧であり、低い充電電圧でしか使用されない。このため、蓄電システムでは、第2蓄電池として、リーク電流の大きなキャパシタを用いることができる。
これにより、第1蓄電池は、蓄積した電力を無駄に消費することなく、長時間に渡り電力を保持することができる。
Moreover, the electrical storage system which concerns on 1 aspect of this invention WHEREIN: You may make it a said 1st storage battery be a capacitor of a kind with a smaller leakage current than a said 2nd storage battery.
In the power storage system having such a configuration, the first storage battery is a capacitor that holds electric power for a long time, and in order not to waste the stored electric power, the first storage battery includes a capacitor with a small leakage current. Used. On the other hand, the second storage battery is a capacitor that is used only for a short time from when power is supplied to the second storage battery by the power generation element until the operation of the load device is restored, and the maximum voltage to be charged is The difference between the first threshold value and the second threshold value is used only at a low charging voltage. For this reason, in a power storage system, a capacitor having a large leakage current can be used as the second storage battery.
Thereby, the 1st storage battery can hold electric power for a long time, without consuming the accumulated electric power wastefully.
また、本発明の一態様に係る蓄電システムにおいて、前記蓄電システムと前記負荷装置との間を接続又は開放する第2スイッチ部をさらに備え、前記切替部は、前記第1蓄電池の充電電圧を、前記第1閾値の電圧以上である第3閾値の電圧と比較して、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第3閾値の電圧を超える場合に、前記第2スイッチ部を接続状態にし、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第3閾値の電圧以下の場合に、前記第2スイッチ部を開放状態にするようにしてもよい。 Further, in the power storage system according to one aspect of the present invention, the power storage system further includes a second switch unit that connects or opens the power storage system and the load device, and the switching unit is configured to supply a charging voltage of the first storage battery. When the charging voltage of the first storage battery exceeds the third threshold voltage compared to the third threshold voltage that is equal to or higher than the first threshold voltage, the second switch unit is connected, and When the charging voltage of one storage battery is equal to or lower than the third threshold voltage, the second switch unit may be opened.
このような構成の蓄電システムにおいて、切替部は、第1蓄電池の充電電圧が第3閾値の電圧を超えており、第1蓄電池から負荷装置に必要な電力を供給できる状態の場合に、第2スイッチ部を接続状態にして、負荷装置に電力を供給する。一方、切替部は、第1蓄電池の充電電圧が第3閾値の電圧以下であり、第1蓄電池から負荷装置に必要な電力を供給できない状態の場合に、第2スイッチ部を開放状態にして、負荷装置への電力の供給を停止する。
これにより、蓄電システムは、負荷装置に必要な電力を供給できない状態の場合に、第2スイッチ部を開放状態にして負荷装置への電力の供給を停止し、負荷装置に必要な電力を供給できる状態の場合に、第2スイッチ部を接続状態にして負荷装置へ電力を供給することができる。
In the power storage system having such a configuration, the switching unit has a second state when the charging voltage of the first storage battery exceeds the voltage of the third threshold and the power necessary for the load device can be supplied from the first storage battery. The switch unit is connected to supply power to the load device. On the other hand, when the charging voltage of the first storage battery is equal to or lower than the voltage of the third threshold and the power required for the load device cannot be supplied from the first storage battery, the switching unit opens the second switch unit, Stop supplying power to the load device.
Thereby, the power storage system can supply the necessary power to the load device by stopping the power supply to the load device by opening the second switch unit in a state where the necessary power cannot be supplied to the load device. In the case of the state, the second switch unit can be connected to supply power to the load device.
また、本発明の一態様に係る蓄電システムにおいて、前記第3閾値の電圧は、前記第1閾値の電圧と同じ電圧に設定され、前記切替部は、前記第1スイッチ部を閉状態にして前記第2蓄電池の両端を短絡させる場合に、前記第2スイッチ部を接続状態にし、前記第1スイッチ部を開状態にして前記第2蓄電池の両端を短絡状態から開放させる場合に、前記第2スイッチ部を開放状態にするようにしてもよい。
このような構成の蓄電システムにおいて、切替部は、第1スイッチ部を閉状態にして第2蓄電池の両端を短絡させている状態、つまり、第1蓄電池から負荷装置に必要な電力を供給できる状態の場合に、第2スイッチ部を接続状態にして、負荷装置に電力を供給する。また、切替部は、第1スイッチ部を開状態にして第2蓄電池の両端を短絡状態から開放している状態、つまり、発電素子から第1蓄電池と第2蓄電池との直列回路に充電を行っている場合に、第2スイッチ部を開放状態にする。
これにより、蓄電システムは、第1スイッチ部を閉状態にする場合に第2スイッチ部を接続状態にし、第1スイッチ部を開状態にする場合に第2スイッチ部を開放状態にすることができる。すなわち、蓄電システムは、第1スイッチ部の開閉状態と第2スイッチ部の開閉状態とを同じタイミングで制御できる。
In the power storage system according to one aspect of the present invention, the voltage of the third threshold is set to the same voltage as the voltage of the first threshold, and the switching unit closes the first switch and When short-circuiting both ends of the second storage battery, the second switch portion is connected, and when the first switch portion is opened and both ends of the second storage battery are opened from the short-circuit state, the second switch The part may be in an open state.
In the power storage system having such a configuration, the switching unit is in a state in which the first switch unit is closed and both ends of the second storage battery are short-circuited, that is, a state in which necessary power can be supplied from the first storage battery to the load device. In this case, the second switch unit is connected to supply power to the load device. In addition, the switching unit charges the series circuit of the first storage battery and the second storage battery from the power generation element in a state where both ends of the second storage battery are opened from the short-circuited state by opening the first switch unit. If so, the second switch unit is opened.
Accordingly, the power storage system can place the second switch unit in the connected state when the first switch unit is in the closed state, and can open the second switch unit when the first switch unit is in the open state. . That is, the power storage system can control the open / close state of the first switch unit and the open / close state of the second switch unit at the same timing.
また、本発明の一態様に係る蓄電システムにおいて、前記発電素子の出力電圧を所定の電圧に変換して、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池に給電を行うDC/DCコンバータを備え、前記DC/DCコンバータは、前記第1蓄電池の充電電圧が所定の上限電圧を超えないように出力電圧を制御するようにしてもよい。
このような構成の蓄電システムでは、発電素子の出力側にDC/DCコンバータが接続される。このDC/DCコンバータは、発電素子の出力電圧を、負荷装置に供給する給電電圧に応じた電圧に変換する。DC/DCコンバータは、変換した電圧により、第1スイッチ部が閉状態の場合に第1蓄電池へ給電を行い、第1スイッチ部が開状態の場合に、第1蓄電池と第2蓄電池との直列回路へ給電を行う。また、DC/DCコンバータは、出力電圧が所定の上限電圧を超えないように制御することにより、第1蓄電池が過充電状態にならないようする。
これにより、蓄電システムは、発電素子の出力電圧を、負荷装置を動作させることのできる電圧に変換することができる。また、DC/DCコンバータは、第1蓄電池が過充電状態にならないようにすることができる。
The power storage system according to one aspect of the present invention includes a DC / DC converter that converts an output voltage of the power generation element into a predetermined voltage and supplies power to the first storage battery and the second storage battery, and the DC The / DC converter may control the output voltage so that the charging voltage of the first storage battery does not exceed a predetermined upper limit voltage.
In the power storage system having such a configuration, a DC / DC converter is connected to the output side of the power generation element. This DC / DC converter converts the output voltage of the power generation element into a voltage corresponding to the power supply voltage supplied to the load device. The DC / DC converter uses the converted voltage to supply power to the first storage battery when the first switch part is closed, and when the first switch part is open, the first storage battery and the second storage battery are connected in series. Supply power to the circuit. Further, the DC / DC converter controls the output voltage so as not to exceed a predetermined upper limit voltage so that the first storage battery is not overcharged.
Accordingly, the power storage system can convert the output voltage of the power generation element into a voltage that can operate the load device. Further, the DC / DC converter can prevent the first storage battery from being overcharged.
また、本発明の一態様に係る蓄電システムにおいて、前記第1蓄電池は、リチウムイオンキャパシタであるようにしてもよい。
このような構成の蓄電システムにおいて、大容量の第1蓄電池は、長時間に渡り電荷を保持する必要がある。このため、第1蓄電池には、リーク電流が小さいリチウムイオンキャパシタを用いる。
これにより、第1蓄電池は、発電素子から給電される電力を無駄に消費しないようにして、長時間保持することができる。このため、本発明の蓄電システムは、発電素子が発電を停止している場合や、発電素子の発電量が負荷装置の電力消費量よりも少ない場合においても、負荷装置を長時間に渡り動作させることができる。
In the power storage system according to one aspect of the present invention, the first storage battery may be a lithium ion capacitor.
In the power storage system having such a configuration, the large-capacity first storage battery needs to retain electric charge for a long time. For this reason, a lithium ion capacitor with a small leakage current is used for the first storage battery.
Thus, the first storage battery can be held for a long time without wastefully consuming the power supplied from the power generation element. Therefore, the power storage system of the present invention operates the load device for a long time even when the power generation element stops power generation or when the power generation amount of the power generation element is smaller than the power consumption of the load device. be able to.
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る蓄電方法は、環境発電を行う発電素子と、前記発電素子の発電電力により給電されるとともに負荷装置に電力を供給する第1蓄電池と、前記第1蓄電池よりも容量が小さく前記第1蓄電池に直列に接続される第2蓄電池と、前記第2蓄電池に並列に接続され、閉状態の場合に前記第2蓄電池の両端を短絡し、開状態の場合に前記第2蓄電池の短絡状態を開放する第1スイッチ部と、前記第1スイッチ部の開閉状態を制御する切替部と、を備える蓄電システムにおける蓄電方法であって、前記切替部が、前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡されており前記第1蓄電池から前記第1スイッチ部を介して前記負荷装置へ給電が行われる場合に、前記第1蓄電池の充電電圧を所定の第1閾値の電圧と比較し、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第1閾値の電圧以下になった場合に、前記第1スイッチ部を開状態にするように制御するステップと、前記切替部が、前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡状態から開放されており前記発電素子から前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との直列回路に充電が行われる場合に、前記直列回路全体の又は所定の部位の充電電圧を検出し、当該充電電圧が所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、前記第1スイッチ部を閉状態にするように制御するステップと、を含む。
これにより、蓄電システムでは、発電素子が発電を行う場合に、短時間で負荷装置の動作を復帰させることができる。
In order to achieve the above object, a power storage method according to an aspect of the present invention includes a power generation element that performs environmental power generation, a first storage battery that is fed with power generated by the power generation element and that supplies power to a load device, and A second storage battery having a smaller capacity than the first storage battery and connected in series to the first storage battery, and connected in parallel to the second storage battery, short-circuiting both ends of the second storage battery in the closed state, and an open state In this case, a power storage method in a power storage system comprising: a first switch unit that opens a short circuit state of the second storage battery; and a switching unit that controls an open / close state of the first switch unit, wherein the switching unit includes: When both ends of the second storage battery are short-circuited by the first switch unit and power is supplied from the first storage battery to the load device via the first switch unit, the charging voltage of the first storage battery is set to a predetermined value. of A step of controlling the first switch unit to be in an open state when a charging voltage of the first storage battery is equal to or lower than the voltage of the first threshold value compared to a voltage of one threshold value; In the case where both ends of the second storage battery are opened from the short-circuit state by the first switch unit, and the series circuit of the first storage battery and the second storage battery is charged from the power generation element, the entire series circuit Or detecting a charging voltage at a predetermined part and controlling the first switch unit to be closed when the charging voltage is equal to or higher than a predetermined second threshold voltage.
Thus, in the power storage system, when the power generation element generates power, the operation of the load device can be restored in a short time.
本発明の蓄電システムによれば、発電素子が発電を行う場合に、短時間で負荷装置の動作を復帰させることができる。 According to the power storage system of the present invention, when the power generation element generates power, the operation of the load device can be restored in a short time.
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<第1実施形態>
図1は、無線センサシステム1の概要を示す説明図である。同図に示すように、無線センサシステム1は、監視センタ20と、センサノード10a、10bとを備えている。このセンサノード10a、10bは、後述する本発明の蓄電システム100(図2を参照)を備えている。
監視センタ20は、センサノード10a、10bにおける周囲環境の測定結果を収集し、収集した測定結果に対して演算処理などを行う。センサノード10a、10bは、測定結果を監視センタ20に無線送信する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the
The
ここで、測定結果には、センサノード10a、10bが検出する情報であって、例えば、温度や、湿度、CO2濃度、振動、水位、照度、電圧、電流、音声、画像などを示す情報が含まれる。また、測定結果は、人の存在の有無を、赤外線センサなどを用いて判定した結果を含むようにしてもよい。さらに、センサノード10a、10bは据え置き型の装置であってもよく、或いは、壁掛け型や、壁に貼り付けるタイプの装置であってもよい。
Here, the measurement result includes information detected by the
センサノード10a、10bは、エナジーハーベスト(Energy Harvest:環境発電)電源により電力が供給されて動作し、電源配線等の敷設を必要としないため、配置する際の自由度を高めている。
なお、図1では、センサノードとして、2つのセンサノード10a、10bを示しているが、センサノードは、1つであってもよく、また、3つ以上であってもよい。
また、センサノード10aとセンサノード10bとは同じ構成を有しており、以下の説明において、いずれか一方あるいは両方を示す際にセンサノード10と記載する。
The
In FIG. 1, two
In addition, the
図2は、本実施形態に係る蓄電システム100を用いたセンサノード10の構成例を示す構成図である。このセンサノード10は、例えば、オフィス等の室内に設置されるセンサノードであって、太陽光や室内光発電により電源が供給されるセンサノードである。このセンサノード10は、温度と湿度の環境情報を取得し、これらの環境情報を監視センタ20に無線により周期的に送信する。例えば、センサノード10は、5分間隔で、環境情報を監視センタ20に送信する。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a configuration example of the
図2に示すように、センサノード10は、環境発電を行う太陽電池110(発電素子)の発電電力を蓄電池に蓄積する蓄電システム100と、この蓄電システム100から給電される負荷装置200とで構成される。
負荷装置200は、例えば、配線や電池交換なしで動作するワイヤレスセンサとして機能する環境モニタ装置210等である。この環境モニタ装置210は、オフィス等の室内の温度を測定する温度センサ211と、室内の湿度を測定する湿度センサ212とを備えている。環境モニタ装置210は、温度センサ211により測定した室内温度の情報と、湿度センサ212により測定した室内湿度の情報とを、無線通信ユニット213により、周期的に外部の監視センタ20に無線送信する。
As shown in FIG. 2, the
The
なお、以下の説明において、「負荷装置200が動作を停止する」という場合は、負荷装置200が必要とする電源電圧を蓄電システム100から受電できないため、負荷装置200が測定動作と通信動作とを行えなくなる状態を意味し、負荷装置200が周期的な送信を行う場合のスリープ期間(休止期間)とは異なるものである。
また、「負荷装置200が動作を復帰する」という場合は、電源電圧低下により負荷装置200が一旦動作を停止した後に、負荷装置200が必要とする電源電圧を蓄電システム100から再び受電できるようになり、負荷装置200が測定動作と通信動作と行える状態になることを意味する。
In the following description, when “the
Further, when “the
まず、負荷装置200について説明する。
図2において、負荷装置200は、蓄電システム100から電力の供給を受けて動作し、蓄電システム100から供給される電源電圧が、例えば、2.7V以上の場合に動作を開始し、蓄電システム100から供給される電源電圧が、2.5V以下になると動作を停止するように構成されている。つまり、この負荷装置200は、蓄電システム100から供給される電源電圧が、例えば、2.5V以下になると動作を停止し、一旦動作を停止した後、電源電圧が、例えば、2.7V以上になると再び動作が復帰するよう構成され、電源電圧に対して0.2Vのヒステリシス特性を有している。
First, the
In FIG. 2, the
温度センサ211と湿度センサ212とは、センサノード10の使用用途に応じた測定器や検出器により構成される。温度センサ211及び湿度センサ212は、無線通信ユニット213の制御に応じて測定を行い、得られた測定結果を示す情報を無線通信ユニット213に出力する。この温度センサ211及び湿度センサ212による測定は、例えば、無線通信ユニット213が無線送信を行うタイミングに合わせて行われる。
The
無線通信ユニット213は、温度センサ211及び湿度センサ212から入力される測定結果を符号化及び変調して送信信号を生成し、この送信信号を無線通信により監視センタ20に周期的に送信する。なお、環境モニタ装置210における消費電力の大半は、この無線通信ユニット213が無線送信を行う際の送信電力に費やされる。また、本実施形態では、無線通信ユニット213は、消費電力を低減するために、無線の受信機能を備えていないものとしているが、必ずしもこれに限定されず、所望の場合には、無線通信ユニット213が受信機能を備えるようにしてもよい。
The
また、環境モニタ装置210は、無線通信ユニット213が無線送信を行わない状態においては、スリープ状態(休止期間)に移行して、電力消費を低減させる。例えば、環境モニタ装置210は、送信間隔時間がT1分に設定された場合に、T1分間はスリープ状態になり、T1分経過後に再び復帰する。そして、復帰した際に、環境モニタ装置210は、再度、温度、湿度の情報を取得して無線送信する。つまり、環境モニタ装置210は、スリープ中は、温度、湿度の情報の取得と無線送信とを行わないようにしている。
In addition, the
なお、図3は、本実施形態に係る負荷装置200における消費電流の態様を示す説明図である。この図3において、横軸は時刻を示し、縦軸は、消費電流の大きさを示している。負荷装置200は、例えば、5分おきに送信を行う。例えば、図3に示すように、負荷装置200は、時刻t11から通信動作を開始し、時刻t13において通信動作を終了する。
そして、時刻t11からt13の通信期間Tmにおいて、時刻t12の時点で、最大電流A2(数mA)程度のピーク値で電流が流れる。その後、時刻t13から時刻t21までの休止期間(スリープ期間)Tsが経過し、時刻t11から5分経過後の時刻t21において、負荷装置200は、再び通信動作を開始し、時刻t23において通信動作を終了する。この時刻t21からt23の通信期間Tmにおいて、時刻t22の時点で、最大電流A2(数mA)程度のピーク値で電流が流れる。
この場合、蓄電システム100から負荷装置200に流れる電流は、平均値として、電流A1(数十μA)程度の消費電流となる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an aspect of current consumption in the
Then, in the communication period Tm from time t11 to t13, current flows at a peak value of about the maximum current A2 (several mA) at the time t12. Thereafter, a suspension period (sleep period) Ts from time t13 to time t21 has elapsed, and at time t21 after five minutes have elapsed from time t11, the
In this case, the current flowing from the
図2に戻って、蓄電システム100について説明する。
蓄電システム100は、負荷装置200に電力を供給して、この負荷装置200を動作させる。この蓄電システム100は、環境発電素子を用いた太陽電池110と、DC/DCコンバータ120(直流電圧−直流電圧変換装置)と、第1蓄電池130と、第2蓄電池140と、切替部150と、第1スイッチ部160と、電圧検出部170と、を備えている。
Returning to FIG. 2, the
The
太陽電池110は、低照度用の太陽電池であり、例えば、10000(Lux;ルクス)以下の照度で使用される太陽電池である。本実施形態において、太陽電池110の発電能力は、電灯の明るさが200ルクス程度の場合、200〜500(μW)程度の発電能力を有している。この太陽電池110は、オフィス等において電灯がついている期間、第1蓄電池130と第2蓄電池140とへの充電と、負荷装置200への電力の供給を行う。
The
図4は、本実施形態に係る太陽電池の概観と太陽電池セルの接続状態を示す説明図である。この図4(A)の平面図に示すように、太陽電池110の受光面側には、太陽電池セルA111、太陽電池セルB112、太陽電池セルC113、及び太陽電池セルD114の4つの太陽電池セルが、平面状に配列されており、この4つの太陽電池セルA111から太陽電池セルD114は、図4(B)に示すように、直列に接続されて所定の出力電圧Vsが得られるように構成されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an overview of the solar battery according to the present embodiment and the connection state of the solar battery cells. As shown in the plan view of FIG. 4A, on the light-receiving surface side of the
図4に示す太陽電池110は、4つの太陽電池セルA111から太陽電池セルD114を直列に接続した例である。この直列に接続される太陽電池セルの個数は、DC/DCコンバータ120に出力される電圧Vsが、DC/DCコンバータ120において所定の効率以上で昇圧動作及び降圧動作が行える電圧になるように選択される。例えば、太陽電池セルが低照度色素増感太陽電池である場合、直列に接続される太陽電池セルの個数を、例えば、最低3個以上にすることが望ましい。
The
図2に戻って、蓄電システム100の説明を続ける。
太陽電池110の出力側には、DC/DCコンバータ120の入力側が接続される。DC/DCコンバータ120には、太陽電池110の出力電圧Vsが入力される。DC/DCコンバータ120は、入力された電圧Vsを、負荷装置200への給電電圧に応じた電圧に変換する。なお、DC/DCコンバータ120は、例えば、太陽電池110の出力電圧Vsが負荷装置200の必要とする電圧よりも低い場合、昇圧コンバータ装置等で構成される。DC/DCコンバータ120は、変換した電圧を給電線DCL1に出力するとともに、第1蓄電池130、又は、第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路を充電する。なお、DC/DCコンバータ120の出力電圧は、所定の上限電圧(例えば、3.7V)を超えないように制御されており、第1蓄電池130の充電電圧が過充電にならないようにしている。例えば、DC/DCコンバータ120は、入力された電圧Vsが上限電圧(3.7V)を超えるような場合には、負荷装置200への給電電圧に応じた電圧に降圧する。
なお、通常は、太陽電池110の出力電圧(発電電圧)Vsが最大の場合でも、第1蓄電池130の上限電圧を超えないようにされている。
また、DC/DCコンバータ120は、集積回路を含んで構成されており、例えば、外部の外付け抵抗の抵抗値を調整することにより、出力電圧の上限値を設定できるように構成されている。
Returning to FIG. 2, the description of the
The input side of the DC /
Normally, even when the output voltage (power generation voltage) Vs of the
The DC /
第1蓄電池130と第2蓄電池140とは、直列に接続されている。この第1蓄電池130と第2蓄電池140とは、太陽電池110により充電されて電荷を蓄積する。
第1蓄電池130は、リチウムイオンキャパシタ(LIC)であり、例えば、第2蓄電池140より容量の大きい40F(ファラド)の大容量のリチウムイオンキャパシタである。なお、第1蓄電池130を構成する40Fのリチウムイオンキャパシタは、リーク電流が第2蓄電池140より少ない。第1蓄電池130は、オフィス等において電灯が点灯されている期間、第1スイッチ部160がON(オン)状態の場合に、DC/DCコンバータ120を介して、太陽電池110の発電電力が給電される。また、第1蓄電池130は、太陽電池110が発電を行っていない場合や、太陽電池110の発電量が負荷装置200の電力消費量よりも少ない場合に、第1蓄電池130に充電されている電力を負荷装置200に供給する。例えば、第1蓄電池130は、オフィス等において電灯が消灯されている期間、第1スイッチ部160がON状態の場合に、第1蓄電池130に充電されている電力を負荷装置200に供給する。
なお、第1蓄電池130のリチウムイオンキャパシタは、出荷時に、例えば2.5Vから3.7V程度の電圧に充電されている。
The
The
Note that the lithium ion capacitor of the
第2蓄電池140は、第1蓄電池130の容量より小容量のキャパシタであり、例えば、1F(ファラド)の電気二重層キャパシタ(EDLC)である。第2蓄電池140は、第1蓄電池130に直列に接続されている。また、第2蓄電池140を構成する電気二重層コンデンサは、リーク電流が第1蓄電池130のリチウムイオンキャパシタより大きい。第2蓄電池140は、オフィス等において電灯が点灯されている期間、第1スイッチ部160がOFF(オフ)状態の場合に、DC/DCコンバータ120を介して、太陽電池110の発電電力が給電される。また、第2蓄電池140は、電池値が所定の値以上の場合、第2蓄電池140に充電されている電力を負荷装置200に供給する。
The
なお、第1蓄電池130は、長時間に渡り電荷を保存する必要があるため、第1蓄電池130として、リーク電流が少ないリチウムイオンキャパシタが用いられる。一方、第2蓄電池140は、通常状態においては両端が短絡されており、負荷装置200の動作復帰時に短時間だけ使用されるキャパシタであり、また、充電される最大の電圧が、第1閾値と第2閾値との差分の電圧(0.2V)程度であり、ごく低い充電電圧で使用される。このため、第2蓄電池140には、第1蓄電池130よりリーク電流の大きなキャパシタを用いることができる。なお、第2蓄電池140は、第2蓄電池140の2.7V(第2闘値の電圧)と2.5V(第1闘値の電圧)との電圧差分の容量で、少なくとも1回分の負荷装置200の動作が可能であるようにされている。これにより、蓄電システム100では、第1スイッチ部160を接続した後、すぐにまた、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V(第1闘値の電圧)以下になってしまうことを回避できる。
In addition, since the
また、第1蓄電池130の容量は、40Fに限定されず、太陽電池110の発電量と、負荷装置200の消費電力の平均値と、負荷装置200を連続駆動したい時間と、に基づいて、適宜な容量のキャパシタを選定することができる。また、第2蓄電池140の容量は、1Fに限定されず、太陽電池110の発電量と、負荷装置200の消費電力の平均値と、負荷装置200を復帰させたい時間と、に基づいて、適宜な容量のキャパシタを選定することができる。
Further, the capacity of the
図5は、本実施形態に係る第1蓄電池130と第2蓄電池140との接続構成を示す構成図である。図5(A)は、第1蓄電池130及び第2蓄電池140を単体のキャパシタで構成する例を示す。図5(B)は、第1蓄電池130及び第2蓄電池140を複数のキャパシタで構成する例を示す。
図5(A)に示すように、第1蓄電池130は、40Fの大容量のリチウムイオンキャパシタで構成され、第2蓄電池140は、1Fの小容量の電気二重層キャパシタで構成されている。そして、第2蓄電池140の正極(+)端子の端子は、給電線DCL1に接続され、第2蓄電池140の負極(−)端子は、給電線DCL2を介して第1蓄電池130の正極(+)端子に接続されている。第1蓄電池130の負極(−)端子は、グランドGに接続されている。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a connection configuration between the
As shown in FIG. 5A, the
図2に戻って、蓄電システム100の説明を続ける。
第1スイッチ部160は、第2蓄電池140に並列に接続されている。この第1スイッチ部160は、ON状態(閉状態)の場合に、第2蓄電池140の両端を短絡し、OFF状態(開状態)の場合に、第2蓄電池140の両端を短絡状態から開放する。
Returning to FIG. 2, the description of the
The
第1スイッチ部160内の端子aは、給電線DCL1のノードNbに接続され、このノードNbを介して、第2蓄電池140の正極(+)端子に接続されている。また、第1スイッチ部160内の端子bは、給電線DCL2のノードNcに接続され、このノードNcを介して、第2蓄電池140の負極(−)端子と第1蓄電池130の正極(+)端子とに接続されている。
The terminal a in the
そして、第1スイッチ部160がON状態の場合、つまり、第2蓄電池140の両端が短絡されている場合、給電線DCL1と給電線DCL2とが接続され、第1蓄電池130の正極(+)端子は、第1スイッチ部160を介して、給電線DCL1に直接接続される。この第1スイッチ部160がON状態の場合、給電線DCL1には、第1蓄電池130の充電電圧Vaが出力される。
And when the
一方、第1スイッチ部160がOFF状態の場合、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが直列に接続される。そして、第1スイッチ部160がOFF状態の場合、給電線DCL1には、第2蓄電池140の正極(+)端子の電圧Vbが出力される。この第2蓄電池140の正極(+)端子の電圧Vbは、第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路の充電電圧Vbであり、第2蓄電池140自身の充電電圧と、第1蓄電池130の充電電圧Vaとが加算された電圧である。
On the other hand, when the
なお、以下の説明において、「第2蓄電池140の正極(+)端子の電圧Vb」或いは「第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路の充電電圧Vb」を、単に「第2蓄電池140の電圧Vb」と呼ぶことがある。また、第1蓄電池130の充電電圧Vaは、第1蓄電池130の正極(+)端子の電圧であり、この「第1蓄電池130の正極(+)端子の電圧Va」或いは「第1蓄電池130の充電電圧Va」を、単に「第1蓄電池130の電圧Va」と呼ぶことがある。
In the following description, “the voltage Vb of the positive electrode (+) terminal of the
なお、図5(A)では、第1蓄電池130及び第2蓄電池140を単体のキャパシタで構成する例を示しているが、図5(B)に示すように、第1蓄電池130及び第2蓄電池140は、複数の蓄電キャパシタで構成されるものであってもよい。つまり、第1蓄電池130及び第2蓄電池140のそれぞれを、任意の個数の蓄電キャパシタで構成することができる。
5A shows an example in which the
図2に戻って、蓄電システム100の説明を続ける。
第1スイッチ部160は、切替部150から入力される制御信号CNT1の指示内容に応じて、ON状態又はOFF状態にする。なお、図2では、第1スイッチ部160として、機械式接点を用いたスイッチで構成される例を示しているが、実際には、スイッチは、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体スイッチング素子を用いた半導体スイッチを含んで構成されている。
Returning to FIG. 2, the description of the
The
電圧検出部170は、例えば、抵抗分圧回路を用いて構成され、給電線DCL1の電圧Voutを検出する。電圧検出部170は、給電線DCL1の電圧Voutの電圧検出信号Vfを切替部150に出力する。この電圧検出部170により検出される電圧は、第1スイッチ部160がON状態の場合、第1蓄電池130の電圧Vaとなり、OFF状態の場合、第2蓄電池140の電圧Vbとなる。
The
切替部150は、比較部151を備えている。
比較部151は、電圧検出部170から入力した給電線DCL1の電圧Voutの電圧検出信号Vfを、自部が有する所定の基準電圧Ref1及びRef2と比較する。
切替部150は、比較部151における比較結果に応じて、第1スイッチ部160をON/OFF(開閉)する制御信号CNT1を、第1スイッチ部160に出力する。
The
The
The
切替部150は、比較部151により給電線DCL1の電圧Voutが2.5V(第1閾値の電圧)以下であると判定された場合に、第1スイッチ部160をOFF状態にする制御信号CNT1を出力する。また、切替部150は、第1スイッチ部160をOFF状態にする制御信号CNT1を出力した後、比較部151により給電線DCL1の電圧Voutが2.7V(第2閾値の電圧)以上になったと判定された場合に、第1スイッチ部160をON状態にする制御信号CNT1を出力する。つまり、切替部150は、2.5Vと2.7Vとの間の0.2V幅のヒステリシス特性を持って、第1スイッチ部160の開閉状態を制御する。
When the
より詳細には、第1スイッチ部がON状態の場合において、比較部151は、給電線DCL1の電圧Voutの電圧検出信号Vfを、所定の基準電圧Ref1と比較する。この基準電圧Ref1は、第1蓄電池130の過放電状態に近づいたことを判定する際に使用される電圧2.5V(第1閾値の電圧)に対応する。比較部151は、第1スイッチ部160がON状態において、給電線DCL1の電圧検出信号Vfを所定の基準電圧Ref1と比較することにより、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V以下であるか否かを判定する。そして、切替部150は、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V以下の場合に、制御信号CNT1を第1スイッチ部160に出力して、第1スイッチ部160をOFF状態にすることにより、第1蓄電池130と第2蓄電池140とを直列に接続する。これにより、蓄電システム100は、第1蓄電池130への充電と、第1蓄電池130からの負荷装置200への給電とが停止する。
More specifically, when the first switch unit is in the ON state, the
また、比較部151は、第1スイッチ部160がOFFの状態において、給電線DCL1の電圧Voutの電圧検出信号Vfを所定の基準電圧Ref2と比較する。この基準電圧Ref2は、蓄電システム100が、太陽電池110から第1蓄電池130への充電と、第1蓄電池130から負荷装置200への給電を停止している状態(以下、第1蓄電池からの給電停止状態という)から、通常状態に復帰するか否かを判定する際に使用される電圧2.7V(第2閾値の電圧)に対応する。
比較部151は、第1スイッチ部160がOFFの状態において、給電線DCL1の電圧検出信号Vfを基準電圧Ref2と比較することにより、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V以上であるか否かを判定する。そして、切替部150は、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V以上である場合に、第1スイッチ部160をON状態にして、第2蓄電池140の両端を短絡状態にして、第1蓄電池130の正極(+)端子を給電線DCL1に直接接続する。これにより、蓄電システム100は、第1蓄電池130への充電と、第1蓄電池130からの負荷装置200への給電とが再開される。
Further, the
The
なお、切替部150は、電圧検出部170によって第2蓄電池140の単体での充電電圧(直列回路の所定の部位の充電電圧)検出し、この第2蓄電池140の充電電圧と第1蓄電池130の充電電圧の合計の充電電圧(直列回路全体の充電電圧)が、所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、第1スイッチ部160を閉状態にして第2蓄電池140の両端を短絡するようにしてもよい。この場合、切替部150は、第1蓄電池130の電圧を第一闘値とみなして、単に第2蓄電池140のみの蓄電容量のみで、直列回路全体の充電電圧を判断してもよい。そして、切替部150は、第1スイッチ部160により第2蓄電池140の両端が短絡状態から開放されており太陽電池110から第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路に充電が行われる場合に、直列回路全体の又は所定の部位の充電電圧を検出し、直列回路全体の充電電圧が、第1閾値の電圧よりも高い電圧である所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、第1スイッチ部160をON状態にするように制御するようにしてもよい。
The
次に、蓄電システム100の動作について説明する。
この蓄電システム100は、太陽電池110が発電を行っていない場合や、太陽電池110の発電量が負荷装置200の電力消費量よりも少ない場合において、第1蓄電池130に蓄積された電力(電荷)により負荷装置200を駆動する。蓄電システム100は、第1蓄電池130に蓄積された電力により、例えば、負荷装置200を連続60時間程度に渡り駆動できるように構成されている。また、蓄電システム100は、太陽電池110からの給電が停止した状態において第1蓄電池130の充電電圧Vaが低下することにより負荷装置200の動作が一旦停止した場合、太陽電池110の発電が再び開始されてから、10分程度で負荷装置200の動作を復帰できるように構成されている。
また、蓄電システム100は、太陽電池110の発電量が負荷装置200の電力消費量よりも少ない場合において、第1蓄電池130の充電電圧Vaが低下することにより負荷装置200の動作が一旦停止した後、この太陽電池110の発電量が増えた場合はもちろんのこと、この太陽電池110の発電量が少ない状態場合が継続する場合においても、太陽電池110の発電量に応じて短時間で負荷装置200の動作を復帰できるように構成されている。
Next, the operation of the
In the
In addition, when the power generation amount of the
なお、本明細書では、「太陽電池110が発電を停止し、負荷装置200が動作を停止した後に、再び太陽電池110が発電を開始した場合」や、「太陽電池110の発電量が負荷装置200の電力消費量よりも少なく、負荷装置200が動作を停止した後に、太陽電池110の発電量が増えた場合や発電量が少ない状態が継続する場合」等を含めて、太陽電池110が発電状態にある場合を、単に「太陽電池110が発電を行う場合」と呼ぶことがある。
In this specification, “when the
蓄電システム100では、第1蓄電池130のリチウムイオンキャパシタのセルの劣化を防ぐ観点から、第1蓄電池130の充電電圧Vaが過放電状態にならないように、2.5V(第1閾値の電圧)より低い電圧値にならないようしている。このため、蓄電システム100は、第1蓄電池130の充電電圧が、2.5Vの過放電状態に近い電圧の状態の場合に、第1蓄電池130から負荷装置200への電力の供給を停止する。例えば、負荷装置200が、蓄電システム100から供給される電源電圧が2.5V以下になった場合に、自ら動作を停止するようにする。
In the
ここで、仮に、第1蓄電池130のみを所定の電圧値まで再充電して、この第1蓄電池130により負荷装置200の動作を復帰させるとした場合、以下に示す点を考慮する必要がある。
例えば、太陽電池110による第1蓄電池130の再充電と、負荷装置200の動作の復帰と、この負荷装置200の再起動による第1蓄電池130の充電電圧Vaの低下と、この充電電圧Vaの低下による負荷装置200の動作の停止と、の繰り返し動作が生じないようにする必要がある。このために、蓄電システム100では、負荷装置200に電力の供給を開始する電圧を、例えば、2.7V(第2閾値の電圧)に設定する。また、これに合わせて、負荷装置200自身が、電源電圧2.7V以上で動作を復帰するようにする。
Here, if only the
For example, the recharge of the
しかしながら、蓄電システム100では、環境発電素子である太陽電池110から第1蓄電池130に供給できる充電電流が数十μA等と少ないため、容量が40Fの第1蓄電池130を2.5Vから2.7Vに充電する場合、数時間など長い充電時間を要することになる。このため、負荷装置200は、第1蓄電池130の再充電時において、数時間に渡り動作が停止するという問題が生じる。
However, in the
そこで、本実施形態の蓄電システム100では、第1蓄電池130とともに、第2蓄電池140と、スイッチング機構としての第1スイッチ部160を用いている。蓄電システム100は、第1蓄電池130が第1閾値の電圧以上の通常状態において、第1スイッチ部160により第2蓄電池140の両端を短絡して、第1蓄電池130のみを使って充放電を行うようにしている。そして、蓄電システム100は、第1蓄電池130の充電電圧Vaが2.5Vになったとき、負荷装置200への電力の供給を停止するとともに、第1スイッチ部160をOFF状態にして、第1蓄電池130に第2蓄電池140を直列に接続する。
Therefore, in the
その後、太陽電池110により発電が行われる場合に、太陽電池110は、第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路に充電電流を流す。この場合、第2蓄電池140の容量は、第1蓄電池130の容量と比較して著しく容量が小さいため、太陽電池110からの充電電流により第2蓄電池140の充電電圧が急速に上昇する。このため、第1蓄電池130と第2蓄電池140の直列回路の充電電圧Vbは、負荷装置200の動作を復帰させるのに必要な2.7Vの電圧に短い時問で到達することができる。これにより、蓄電システム100は、負荷装置200を短時間(例えば、10分程度)で復帰させることができる。
Thereafter, when power is generated by the
このように、本実施形態の蓄電システム100は、太陽電池110の発電量によって充電時間が数時間かかるような大容量の第1蓄電池130を用いた場合においても、負荷装置200に給電する出力電圧Voutを早く立ち上げることができる。このため、蓄電システム100では、例えば、太陽電池110の発電が停止し第1蓄電池130の電圧Vaが低下することにより負荷装置200の動作が一旦停止した場合に、太陽電池110が発電を開始してから短時間で負荷装置200の動作を復帰させることができる。
また、蓄電システム100は、太陽電池110の発電量が少ない状態において、負荷装置200の動作が停止した後、この発電量が少ない状態が継続される場合に、負荷装置200に給電する出力電圧Voutを早く立ち上げることができる。このため、蓄電システム100では、太陽電池110の発電量が少ない状態において負荷装置200の動作が一旦停止した場合に、太陽電池110の発電量に応じて短時間で負荷装置200の動作を復帰させることができる。
なお、太陽電池110の発電量が少ない状態が継続する場合、負荷装置200が一定時間動作した後に、やがて、第1蓄電池130の充電電圧Vaが2.5V以下に低下して、負荷装置200の動作が再び停止する。つまり、太陽電池110の発電量が少ない状態において、負荷装置200の動作停止と動作復帰とが繰り返される。しかしながら、負荷装置200の動作復帰時において、負荷装置200は、一定時間の間、測定と通信動作を継続して行うことができる。
As described above, the
In addition, the
In addition, when the state where the amount of power generation of the
また、上述した蓄電システム100では、第1閾値の電圧を2.5Vとしているが、この電圧は、リチウムイオンキャパシタが過放電状態にならない電圧以上の値であればよい。例えば、リチウムイオンキャパシタが過放電状態になる電圧が2.2Vであれば、第1閾値の電圧を、2.3V等、2.2Vを超える電圧であればよい。
また、蓄電システム100では、第2閾値の電圧を2.7Vにして第2蓄電池140の充電電圧が0.2Vになるようにしているが、これに限定されず、例えば、2.6Vなどとすることができる。また、この第2閾値の電圧に応じて、第2蓄電池140の容量を変更するようにしてもよい。例えば、蓄電システム100では、第2閾値の電圧を2.6Vにした場合、第2蓄電池140の容量を2Fにして、第2閾値の電圧が2.7Vである場合と同じ電荷量を蓄積できるようにしてもよい。
Further, in the
In the
図6は、本実施形態に係る第1スイッチ部160がON状態の時の負荷装置200への給電状態を示す説明図である。以下、図6を参照して、第1スイッチ部160がON時の負荷装置200への給電の態様について説明する。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a power supply state to the
図6(A)に示す例は、第1スイッチ部160がON状態であり、太陽電池110が発電を行っており、かつ、第1蓄電池130の充電電圧Vaが2.5V(第1閾値)を超えている場合の例である。
この図6(A)に示す状態において、太陽電池110の発電電力が十分大きい場合、例えば、太陽電池110の出力電圧Vsを電圧変換するDC/DCコンバータ120の出力電圧が3.0V等の場合、DC/DCコンバータ120は、負荷装置200に電流I1を流して電力を供給するとともに、第1スイッチ部160を介して、第1蓄電池130に充電電流I2を供給する。また、図6(A)に示す状態において、太陽電池110の発電電力が低下し、太陽電池110の発電量が負荷装置200の電力消費量よりも少なくなると、第1蓄電池130から、第1スイッチ部160を介して、負荷装置200に電流I3を流して電力を供給する。つまり、太陽電池110の発電量が負荷装置200の電力消費量よりも少ない場合、第1蓄電池130は、第1スイッチ部160を介して、負荷装置200に電流I3を流して電力を供給する。
In the example shown in FIG. 6A, the
In the state shown in FIG. 6A, when the generated power of the
一方、図6(B)に示すように、太陽電池110が発電を行っておらず、DC/DCコンバータ120から電力が供給されない場合、第1蓄電池130が、第1スイッチ部160を介して、負荷装置200に電流I3を流して電力を供給する。そして、図6(B)に示す状態において、第1蓄電池130の出力電圧が2.5V以下になると、負荷装置200が測定動作と通信動作とを停止するとともに、第1蓄電池130から負荷装置200に電流I3が流れなくなる。このように、図6(B)に示す状態において、第1蓄電池130の出力電圧が2.5V以下になると、切替部150は、第1スイッチ部160をOFF状態にする。これにより、蓄電システム100は、第1蓄電池130への充電と、第1蓄電池130からの負荷装置200への給電とを停止し、第1蓄電池130と第2蓄電池140とを直列に接続する。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the
図7は、本実施形態に係る第1スイッチ部160がOFF状態の時における太陽電池110から第2蓄電池140への給電状態を示す説明図である。以下、図7を参照して、第1スイッチ部160がOFF時の太陽電池110から第2蓄電池140及び第1蓄電池130への給電の態様について説明する。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a power supply state from the
図7(A)は、第1スイッチ部160をOFF状態にした後に、太陽電池110が、第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路へ充電を行っている状態を示すとともに、負荷装置200が動作を停止している状態を示す。この第1スイッチ部160のOFF状態になった直後において、給電線DCL1の電圧Voutは、第2蓄電池140の電圧Vbになるが、第2蓄電池140の充電電圧が最初はほぼ0Vであるため、電圧Vbは、第1蓄電池130の充電電圧2.5Vにほぼ等しくなる。
FIG. 7A shows a state in which the
そして、第1スイッチ部160をOFF状態にした後に、太陽電池110から、直列に接続されている第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路に電流I11が流れる。これにより、第1蓄電池130と第2蓄電池140とへの充電が開始される。この場合、第1蓄電池130の容量が第2蓄電池140の容量よりも著しく大きいために、第2蓄電池140の電圧Vbの上昇分が、第2蓄電池140自身の充電電圧の上昇分の殆どを占める。このため、太陽電池110から第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路へ充電を行うことは、太陽電池110から第2蓄電池140へ充電を行ことと見なすことができる。このため、以下の説明において、「太陽電池110から第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路に充電を行う動作」のことを「太陽電池110から第2蓄電池140へ充電を行う動作」と呼ぶことがある。
Then, after the
そして、太陽電池110から第2蓄電池140への充電が開始されると、第2蓄電池140の容量が1Fと小さいため、第2蓄電池140の電圧Vbは、太陽電池110から40Fの第1蓄電池130を充電する場合と比較して、急速に上昇されることになる。そして、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7Vまで上昇すると、図7(B)に示すように、負荷装置200の動作が復帰し、太陽電池110から負荷装置200に電流I12が流れる。また、太陽電池110の発電量が負荷装置200の電力消費量よりも少ない場合は、第2蓄電池140から負荷装置200に電流I13が流れる。
これにより、負荷装置200は、測定と通信動作とを行えるようになる。第2蓄電池140の電圧Vbが2.7Vまで上昇したため、第1スイッチ部160が、OFF状態からON状態に移行し、蓄電システム100は、図6に示す通常状態の動作に復帰する。
なお、第1スイッチ部160がOFF状態からON状態になる際に、図7(B)に示すように、第1スイッチ部160を介して、第2蓄電池140から第1蓄電池130に電流I14が流れ、第1蓄電池130が第2蓄電池140に蓄積された電荷により充電される。
And when the charging from the
As a result, the
When the
図8は、本実施形態に係る蓄電システム100における処理手順を示すフローチャートである。図8は、上述した蓄電システム100における動作の流れをフローチャートで示したものである。以下、図8を参照して、その処理の流れについて説明する。
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure in the
最初に、蓄電システム100が通常状態で動作しているとする(ステップS100)。つまり、蓄電システム100において、第1スイッチ部160がON状態であり、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5Vを超えており、また、負荷装置200が動作中であるとする。
First, it is assumed that the
続いて、電圧検出部170は、給電線DCL1の電圧(この場合は、第1蓄電池130の電圧Va)を検出し、電圧検出信号Vfを切替部150に出力する(ステップS105)。
Subsequently, the
続いて、切替部150では、電圧検出信号Vfを所定の基準電圧Ref1と比較することにより、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V(第1閾値の電圧)を超えているか否かを判定する(ステップS110)。
Subsequently, the
そして、ステップS110において、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V(第1閾値の電圧)を超えていると判定された場合(ステップS110:Yes)、つまり、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V以下でない場合、負荷装置200が動作を継続するとともに(ステップS115)、蓄電システム100は、ステップS105の処理に戻る。続いて、蓄電システム100は、ステップS105以下の処理を再び実行する。
In step S110, when it is determined that the voltage Va of the
一方、ステップS110において、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V(第1閾値の電圧)を超えていないと判定された場合(ステップS110:No)、つまり、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V以下になった場合、負荷装置200が動作を停止するとともに(ステップS120)、蓄電システム100は、ステップS130の処理に移行する。なお、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V以下になった場合、負荷装置200は、第1蓄電池130から給電線DCL1を介して供給される電源電圧(この場合は、第1蓄電池130の電圧Va)が2.5V以下になったことを自身で検出して、自身で測定と通信動作とを停止する。
On the other hand, when it is determined in step S110 that the voltage Va of the
続いて、切替部150は、第1スイッチ部160をON状態からOFF状態に切替える(ステップS130)。これにより、蓄電システム100は、第1蓄電池130への充電と、第1蓄電池130からの負荷装置200への給電とを停止し、第1蓄電池130と第2蓄電池140とを直列に接続する。そして、太陽電池110が発電を行っている場合に、太陽電池110から第2蓄電池140への充電が行われる(ステップS140)。
Subsequently, the
続いて、電圧検出部170は、給電線DCL1の電圧(この場合は、第2蓄電池140の電圧Vb)を検出し、電圧検出信号Vfを切替部150に出力する(ステップS150)。
切替部150は、電圧検出信号Vfを所定の基準電圧Ref2と比較することにより、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V(第2閾値の電圧)以上であるか否かを判定する(ステップS160)。
Subsequently, the
The
そして、ステップS160において、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V(第2閾値の電圧)以上でないと判定された場合(ステップS160:No)、ステップS130の処理に戻り、切替部150は、第1スイッチ部160のOFF状態をそのまま維持する(ステップS130)。続いて、蓄電システム100は、ステップS140以降の処理を繰り返して実行する。
すなわち、蓄電システム100は、第1蓄電池からの給電停止状態に移行した後、太陽電池110で発電が行われず、太陽電池110から第2蓄電池140に充電が行われない場合、第2蓄電池140の電圧Vbは上昇しないため、ステップS130からステップS160の処理が繰り返して実行される。また、太陽電池110から第2蓄電池140に充電が行われる場合においても、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V以上になるまでは、ステップS130からステップS160の処理が繰り返して実行される。
In step S160, when it is determined that the voltage Vb of the
That is, when the
そして、太陽電池110が発電を行う場合、第2蓄電池140の電圧Vbが上昇して2.7V以上になり、切替部150により、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V(第2閾値の電圧)以上であると判定された場合(ステップS160:Yes)、つまり、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7Vまで上昇すると、負荷装置200の動作が復帰するとともに(ステップS170)、切替部150は、第1スイッチ部160をOFF状態からON状態に切替える(ステップS175)。なお、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V以上になった場合に、負荷装置200は、第2蓄電池140から給電線DCL1を介して供給される電源電圧(この場合は、第2蓄電池140の電圧Vb)が2.7V以上になったことを自身で検出して、自身で動作を復帰する。これにより、蓄電システム100は、通常状態に戻る。
また、切替部150は、ステップS175において第1スイッチ部160をOFF状態からON状態に切替えるタイミングを、負荷装置200の動作が復帰した後、所定の時間だけ遅らせるようにしてもよい。これにより、第2蓄電池140は、負荷装置200が測定動作と通信動作を行う場合に、少なくとも1回分の電力を供給できる。
続いて、蓄電システム100は、ステップS105の処理に戻り、ステップS105以降の処理を再び実行する。
When the
In addition, the
Subsequently, the
上記処理の流れにより、蓄電システム100は、太陽電池110による発電が行われていない場合や、太陽電池110の発電量が負荷装置200の電力消費量よりも少ない場合において、第1蓄電池130の充電電圧Vaが2.5V以下に低下した場合に、第1蓄電池130からの負荷装置200への放電とを停止する。
そして、蓄電システム100は、第1蓄電池130に第2蓄電池140を直列に接続した後、太陽電池110が発電を行う場合に、太陽電池110から、第2蓄電池140に充電を行う。蓄電システム100は、第2蓄電池140の容量が第1蓄電池130の容量より小さいため、急速に第2蓄電池140への充電を行うことができる。これにより、蓄電システム100は、第2蓄電池140に充電された電力を用いて負荷装置200に出力する電圧を早く立ち上げることができる。この結果、蓄電システム100では、第1蓄電池130の電圧値が低下して動作が一旦停止した負荷装置200の動作を短時間で復帰させることができる。
Due to the above processing flow, the
Then, after the
図9は、本実施形態に係る蓄電システム100の運用例を示すイメージ図である。この図9に示す例は、縦軸に電圧値を示し、横軸に経過時間(h:hour)を示し、給電線DCL1に現れる出力電圧Voutの変化特性を概念的にイメージで示している。
また、この図9において、「明」で示す期間は、オフィスの室内が照明や外部光により明るくなる時間帯を示し、「暗」で示す期間は、夜間や照明が消されてオフィスの室内が暗くなる時間帯を示し、また、「ON」で示す期間は、第1スイッチ部160がON状態の期間を示し、「OFF」で示す期間は、第1スイッチ部160がOFF状態の期間を示している。
FIG. 9 is an image diagram illustrating an operation example of the
In FIG. 9, a period indicated by “bright” indicates a time zone in which the office room is brightened by illumination or external light, and a period indicated by “dark” indicates that the room in the office is turned off at night or when the illumination is turned off. It indicates a time zone in which the image becomes dark, and a period indicated by “ON” indicates a period in which the
なお、図9において、給電線DCL1に現れる電圧Voutは、第1スイッチ部160がON状態の時に第1蓄電池130の電圧Vaになり、第1スイッチ部160がOFF状態の時に第2蓄電池140の電圧Vbになる。このため、経過時刻「0時間」から経過時刻「72時間」の期間と、経過時刻t41から経過時刻「120時間」の期間は、第1スイッチ部160がON状態であるため、給電線DCL1の出力電圧Voutが、第1蓄電池130の電圧Vaで示されている。また、経過時刻「72時間」から経過時刻t41までの期間は、第1スイッチ部160がOFF状態であるため、給電線DCL1の出力電圧Voutが、第2蓄電池140の電圧Vbで示されている。
In FIG. 9, the voltage Vout appearing on the power supply line DCL1 becomes the voltage Va of the
この図9において、1日目は、例えば、週末の金曜日の朝8時(例えば、オフィス等で室内の明るくなる時刻)から翌日の朝8時迄の24時間である。2日目は、土曜の朝8時から翌日の朝8時迄の24時間である。3日目は、日曜日の朝8時から翌日の朝8時迄の24時間である。4日目は、翌週の月曜日の朝8時から翌日の朝8時迄の24時間である。5日目は、火曜日の朝8時から翌日の朝8時迄の24時間である。 In FIG. 9, the first day is, for example, 24 hours from 8:00 am on the weekend Friday (for example, the time when the room becomes bright in the office or the like) to 8:00 am the next day. The second day is 24 hours from 8am on Saturday to 8am on the following day. The third day is 24 hours from 8 am on Sunday to 8 am on the following day. The fourth day is 24 hours from 8 am on Monday the next week to 8 am on the following day. The fifth day is 24 hours from 8am Tuesday morning to 8am the next day.
そして、この図9に示す例では、1日目(金曜日の朝8時から土曜日の朝8時)と、4日目(月曜日の朝8時から火曜日の朝8時)と、5日目(火曜日の朝8時から水曜日の朝8時)とにおいて、「明」の期間と「暗」の期間とが、一日単位で繰り返される。一方、2日目(土曜日の朝8時から日曜日の朝8時)と、3日目(日曜日の朝8時から月曜日の朝8時)においては、休業日のため、「暗」の期間が連続する。また、第1日目の最初の時点(経過時刻「0時間」:金曜日の朝8時)において、第1スイッチ部160がON状態にあり、給電線DCL1の電圧Vout(第1蓄電池130の電圧Va)が2.9V程度の状態にあるとする。そして、この給電線DCL1の電圧2.9Vが、給電線DCL1から負荷装置200へ電源電圧として供給されており、負荷装置200が動作可能な状態にあるとする。
In the example shown in FIG. 9, the first day (Friday morning from 8:00 am to Saturday morning at 8:00 am), the fourth day (Monday morning from 8:00 am to Tuesday morning at 8:00 am), and the fifth day ( From 8 am Tuesday morning to 8 am Wednesday morning), the “light” period and the “dark” period are repeated on a daily basis. On the other hand, on the second day (Saturday morning 8:00 to Sunday morning 8:00) and the third day (Sunday morning 8:00 to Monday morning 8:00), the “dark” period It is continuous. Further, at the first time point on the first day (elapsed time “0 hour”: 8:00 am on Friday morning), the
そして、経過時刻「0時間」時点において、オフィスの室内が外部光(或るいは、照明光)により明るくなる「明」の期間が始まる。この経過時刻「0時間」に始まる「明」の期間は、経過時刻「0時間」の後の経過時刻t31まで継続する。そして、経過時刻「0時間」から以降、太陽電池110に光が当り始めて、太陽電池110の発電が開始されると、太陽電池110から第1蓄電池130への充電が開始され、給電線DCL1の電圧Voutが上昇し始める。なお、この時、第1スイッチ部160がON状態であるため、給電線DCL1の電圧Voutは、第1蓄電池130の電圧Vaになる。
Then, at the elapsed time “0 hour”, the “bright” period in which the interior of the office is brightened by external light (or illumination light) starts. The “bright” period starting at the elapsed time “0 hour” continues until the elapsed time t31 after the elapsed time “0 hour”. Then, after the elapsed time “0 hours”, when the
そして、経過時刻0時から経過時刻t31迄の「明」の期間において、第1蓄電池130の電圧Vaが次第に増加し、時刻t31において、第1蓄電池130の電圧Vaが最大値Vmaxに到達する。
Then, during the “bright” period from the elapsed time 0:00 to the elapsed time t31, the voltage Va of the
続いて、経過時刻t31において、オフィスの室内が暗くなる「暗」の期間が始まる。この経過時刻t31から始まる「暗」の期間は、この経過時刻t31の後の経過時刻「72時間」まで継続する。そして、経過時刻t31から以降、太陽電池110の発電が停止し、太陽電池110から第1蓄電池130への充電が停止される。そして、経過時刻t31以降の「暗」期間において、負荷装置200の測定及び通信動作が周期的に繰り返されることにより、第1蓄電池130に蓄積された電荷が次第に減少し、第1蓄電池130の電圧Vaが徐々に低下する。この「暗」の期間は、経過時刻t31から、2日目の経過時刻「24時間」と、3日目の経過時刻「48時間」とを経て、3日目の経過時刻「72時間」まで継続する。
Subsequently, at an elapsed time t31, a “dark” period in which the office room becomes dark begins. The “dark” period starting from the elapsed time t31 continues until the elapsed time “72 hours” after the elapsed time t31. Then, after the elapsed time t31, the power generation of the
この経過時刻t31から経過時刻「72時間」までの「暗」期間において、第1蓄電池130の電圧Vaは、徐々に低下するが、この「暗」期間において、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5Vを超えているため、第1スイッチ部160はON状態を維持する。また、この「暗」期間において、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5Vを超えているため、負荷装置200は、動作を継続している。
このように、負荷装置200を週単位で運用する場合、蓄電システム100では、平日の金曜(1日目)までに太陽電池110から第1蓄電池130に充電を行っておき、休日(2日目及び3日目)に、第1蓄電池130に蓄積された電力を利用して、負荷装置200を動作させる。
In the “dark” period from the elapsed time t31 to the elapsed time “72 hours”, the voltage Va of the
Thus, when the
そして、図9に示す例では、経過時刻「72時間」において、第1蓄電池130の電圧が2.5V以下に低下するとととともに、経過時刻「72時間」の直後から「明」の期間が始まる。
このため、蓄経過時刻「72時間」において、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V以下に低下し、負荷装置200が動作を停止するとともに、第1スイッチ部160がOFF状態になる。そして、第1スイッチ部160がOFF状態になることにより、第2蓄電池140が第1蓄電池130に直列に接続される。この第1スイッチ部160がOFF状態になった時点では、第2蓄電池140の充電電圧が0Vであるため、第2蓄電池140の電圧Vb(より正確には、第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路の充電電圧Vb)には、第1蓄電池130の充電電圧(2.5V)がそのまま現れる。
In the example shown in FIG. 9, at the elapsed time “72 hours”, the voltage of the
For this reason, at the storage elapsed time “72 hours”, the voltage Va of the
そして、経過時刻「72時間」の直後から「明」の期間が始まると、太陽電池110に光が当り始め、太陽電池110は、発電を開始して第2蓄電池140への充電を開始する。この場合、小容量の第2蓄電池140が、太陽電池110により急速に充電され、充電開始から10分(min)後の経過時刻t41において、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7Vまで上昇する。つまり、太陽電池110から第2蓄電池140に充電を行う場合、第2蓄電池140の充電電圧Vbは、太陽電池110から大容量の第1蓄電池130に充電を行う場合と比較して、約40倍の速さで上昇する。このため、第2蓄電池140の電圧Vbは、充電開始から10分(min)後に2.7Vまで上昇する。
Then, when the “bright” period starts immediately after the elapsed time “72 hours”, light starts to hit the
そして、経過時刻t41において、第2蓄電池140の電圧が2.7Vまで上昇すると、負荷装置200の動作が復帰して、負荷装置200が測定動作と通信動作とを開始するようになる。また、経過時刻t41において、第1スイッチ部160がOFF状態からON状態に移行することにより、蓄電システム100は、通常状態に移行する。この経過時刻t41以降、第1スイッチ部160はON状態になり、給電線DCL1のVoutには、第1蓄電池130の電圧Vaが現れる。そして、経過時刻t41以降、「明」と「暗」の期間が繰り返されることにより、第1蓄電池130の電圧Vaが変化する。そして、4日目以降、第1蓄電池130は、次の土曜日と日曜日とおいて消費される分の電力を次第に蓄えてゆく。
Then, at the elapsed time t41, when the voltage of the
図10は、図9の部分拡大図である。この図10は、図9において破線の丸印で囲んだ領域Hの部分を拡大して示した図である。
図10において、経過時刻「72時間」において、第1スイッチ部160がOFF状態になり、第2蓄電池140と第1蓄電池130とが直列に接続される。そして、この経過時刻「72時間」の直後から、太陽電池110に光が当り始め、太陽電池110は、第2蓄電池140と第1蓄電池130との直列回路に充電を開始する。そして、経過時刻「72時間」から経過時刻t41の間において、小容量の第2蓄電池140の電圧Vbは、急速に増加し、経過時刻t41において、2.7Vに到達する。
一方、大容量の第1蓄電池130の電圧Vaは、経過時刻「72時間」から経過時刻t41の間において、殆ど変化しない(厳密には、第2蓄電池140の充電電圧の増加分の約1/40の電圧だけ増加する)。
FIG. 10 is a partially enlarged view of FIG. FIG. 10 is an enlarged view of a portion of a region H surrounded by a broken-line circle in FIG.
In FIG. 10, at the elapsed time “72 hours”, the
On the other hand, the voltage Va of the large-capacity
そして、経過時刻t41に至り、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7Vに到達すると、第1スイッチ部160がONになり、第2蓄電池140の両端が短絡されるとともに、第1蓄電池130の電圧Vaが、ΔV(例えば、0.05V)だけ上昇する。また、第2蓄電池140の電圧Vbが、第1蓄電池130の電圧(2.5V+ΔV)まで下降する。この経過時刻t41以降、太陽電池110から第1蓄電池130への充電が開始される。この経過時刻t41以降、第1スイッチ部160がON状態(第2蓄電池140の短絡状態)になるので、第2蓄電池140の電圧Vbと第1蓄電池130の電圧Vaとは同じ電圧となる。なお、図では、図面の見易さのために、経過時刻t41以降、電圧Vaが電圧Vbよりも低い電圧になるようにして示されているが、実際には、電圧Vaと電圧Vbとは、同じ電圧である。
When the elapsed time t41 is reached and the voltage Vb of the
なお、図9及び図10に示した例では、第1蓄電池130の電圧Vaが経過時刻t31から減少し始め、経過時刻「72時間」において、ちょうど2.5Vになる例を示しているが、例えば、第1蓄電池130の電圧Vaは、3連休の場合、3日目の途中で、2.5Vに達することもあり得る。これは、センサノード10に要求されている負荷装置200の連続駆動能力を、連続60時間駆動としているためである。
In the example shown in FIG. 9 and FIG. 10, the voltage Va of the
例えば、図11は、本実施形態に係る3連休の場合の蓄電システム100の運用例を示すイメージ図である。この図11は、図9と同様に、縦軸に電圧値を示し、横軸に経過時間(h)を示し、給電線DCL1に現れる第1蓄電池130の電圧Vaと第2蓄電池140の電圧Vbの変化特性を概念的にイメージで示している。この図11は、図10と比較すると、1日目から3日目が休日(3連休)である点が異なり、1日目の経過時刻「0時間」から3日目の経過時刻「72時間」までの間、「暗」の期間が続く点が異なる。
For example, FIG. 11 is an image diagram illustrating an operation example of the
この例の場合、3日目の経過時刻t32において、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5Vまで低下する。つまり、第1蓄電池130の電圧Vaが、3日目の経過時刻「72時間」の前の時点t32で、2.5Vまで低下する。そして、この経過時刻t32において、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5Vに達した時点で、負荷装置200は、動作を停止する。また、この経過時刻t32において、第1スイッチ部160がOFF状態になり、第1蓄電池130には、第2蓄電池140が直列に接続される。そして、経過時刻t32から経過時刻「72時間」までの期間Tkは「暗」の期間であるため、太陽電池110から第2蓄電池140への充電が行われず、この期間Tkにおいて、第1蓄電池130の充電電圧(2.5V)がそのまま給電線DCL1に現れる。
In this example, at the elapsed time t32 on the third day, the voltage Va of the
そして、3日目の経過時刻「72時間」になると、この経過時刻「72時間」から「明」の期間に入り、太陽電池110に光が当り始め、太陽電池110が発電を開始して、第2蓄電池140への充電を開始する。この場合、太陽電池110は、容量の小さい第2蓄電池140が、太陽電池110により急速に充電され、充電開始から10分(min)後の経過時刻t41において、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7Vまで上昇する。そして、経過時刻t41において、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7Vまで上昇すると、負荷装置200の動作が復帰して、負荷装置200は、測定と通信動作を開始する。
Then, when the elapsed time “72 hours” on the third day is reached, a period of “bright” starts from this elapsed time “72 hours”, light begins to hit the
このように、3連休などの連休が続き、連休の途中から負荷装置200が動作を停止した場合においても、蓄電システム100では、太陽電池110に光が当り始め、太陽電池110が発電を開始した場合に、短時間で負荷装置200の動作を回復することができる。
Thus, even when consecutive holidays such as three consecutive holidays continue and the
なお、蓄電システム100では、第1蓄電池130の電圧Vaが所定の閾値の電圧(第1闘値以上の電圧)よりも低い場合に、負荷装置200の通信時間間隔を広げるようにしてもよい。これにより、蓄電システム100は、太陽電池110が発電を行っていない場合や、太陽電池110の発電量が負荷装置200の電力消費量よりも少ない場合において、第1蓄電池130が負荷装置200に供給する電力量を減らすことができる。このため、蓄電システム100は、負荷装置200に電力を供給する期間を長くすることができる。
In the
また、上記蓄電システム100において、上記切替部150は、第1スイッチ部160をOFF状態にした後、第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路の電圧Voutが2.7V(第2閾値の電圧)以上になった場合に、第1スイッチ部160をON状態にしている。これに限定されず、切替部150は、第2蓄電池140の電位差(充電電圧)を見て第2闘値の電圧を決めるようにしても良い。
つまり、切替部150は、電圧検出部170によって第2蓄電池140の単体での充電電圧(直列回路の所定の部位の充電電圧)検出し、この第2蓄電池140の充電電圧と第1蓄電池130の充電電圧の合計の充電電圧(直列回路全体の充電電圧)が、所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、第1スイッチ部160を閉状態にして第2蓄電池140の両端を短絡するようにしてもよい。この場合、切替部150は、第1蓄電池130の電圧を第一闘値とみなして、単に第2蓄電池140のみの蓄電容量のみで、直列回路全体の充電電圧を判断してもよい。そして、切替部150は、第1スイッチ部160により第2蓄電池140の両端が短絡状態から開放されており太陽電池110から第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路に充電が行われる場合に、直列回路全体の又は所定の部位の充電電圧を検出し、直列回路全体の充電電圧が、第1閾値の電圧よりも高い電圧である所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、第1スイッチ部160をON状態にするように制御するようにしてもよい。
Moreover, in the said
That is, the
以上説明したように、本実施形態の蓄電システム100は、環境発電を行う太陽電池110(発電素子)と、太陽電池110の発電電力により給電されるとともに負荷装置200に電力を供給する第1蓄電池130と、第1蓄電池130よりも容量が小さく第1蓄電池130に直列に接続される第2蓄電池140と、第2蓄電池140に並列に接続され、閉状態の場合に第2蓄電池140の両端を短絡し、開状態の場合に第2蓄電池140の短絡状態を開放する第1スイッチ部160と、第1スイッチ部160の開閉状態を制御する切替部150と、を備える。
切替部150は、第1スイッチ部160により第2蓄電池140の両端が短絡されており第1蓄電池130から第1スイッチ部160を介して負荷装置200へ給電が行われる場合に、第1蓄電池130の充電電圧Vaを2.5V(所定の第1閾値の電圧)と比較し、第1蓄電池130の充電電圧Vaが2.5V以下になった場合に、第1スイッチ部160を開状態にするように制御し、第1スイッチ部160により第2蓄電池140の両端が短絡状態から開放されており太陽電池110から第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路に充電が行われる場合に、直列回路全体(第1蓄電池130及び第2蓄電池140との充電電圧(直列回路全体の充電電圧)Vb)の又は所定の部位の充電電圧を検出し、直列回路全体の充電電圧が、第1閾値の電圧よりも高い電圧である2.7V(所定の第2閾値の電圧)以上になった場合に、第1スイッチ部160を閉状態にするように制御する。
As described above, the
When both ends of the
このような構成の蓄電システム100では、容量の小さな第2蓄電池140を第1蓄電池130に直列に接続するとともに、第2蓄電池140に並列に第1スイッチ部160を接続する。この第1スイッチ部160は、閉状態の場合に第2蓄電池140の両端を短絡し、開状態の場合に第2蓄電池140の短絡状態を開放する。切替部150、第1スイッチ部160の開閉状態を制御する。そして、切替部150は、第1スイッチ部160により第2蓄電池140の両端が短絡されており、第1蓄電池130から第1スイッチ部160を介して負荷装置200に給電が行われている場合に、第1蓄電池130の充電電圧Vaを2.5V(第1閾値の電圧)と比較する。そして、切替部150は、第1蓄電池130から負荷装置200に第1スイッチ部160を介して給電が行われている状態において、第1蓄電池130の充電電圧Vaが2.5V(第1閾値の電圧)以下になった場合に、第1スイッチ部160を開状態にして第2蓄電池140の両端の短絡状態を開放する。
In the
また、切替部150は、第2蓄電池140の短絡状態が解放されており、太陽電池110から第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路に給電が行われている場合に、例えば、第1蓄電池130及び第2蓄電池140との充電電圧(直列回路全体の充電電圧)を検出し、この充電電圧が2.7V(所定の第2閾値の電圧)以上になった場合に、第1スイッチ部160を閉状態にして第2蓄電池140の両端を短絡する。
In addition, the
これにより、蓄電システム100では、太陽電池110(発電素子)が発電を行う場合に、短時間で負荷装置200の動作を復帰させることができる。
また、蓄電システム100において、容量の小さい第2蓄電池140は、短時間で充電電圧が上昇するので、2.7V(第2閾値の電圧)以上の電圧に短時間で上昇することができる。このため、蓄電システム100は、短時間で負荷装置200の動作を復帰させることができる。
また、通常の状態において、第2蓄電池140は、第1スイッチ部160により短絡されており、正極も負極も第1蓄電池130の正極の電位と同電位となる。このため、第1スイッチ部160が解放されると、その際の第1蓄電池130と同じ電位から第2蓄電池140への蓄電が開始される。これにより、第2蓄電池140を短時間で2.7V(第2閾値の電圧)以上の電圧に充電することができる。言い換えると、第2蓄電池140は、第1蓄電池130と直列に接続されることで、第2蓄電池140そのものの正極と負極での電位差は小さくても、第1蓄電池130の電位から充電動作が開始される。このため、蓄電システム100は、短時間で負荷装置200の動作を復帰させることができる。
Thereby, in the
Further, in the
In a normal state, the
また、上記蓄電システム100において、第1蓄電池130の容量は、太陽電池110(発電素子)の発電量と、第1蓄電池130から電力を供給する負荷装置200の消費電力の平均値と、第1蓄電池130に蓄積された電力により負荷装置200を連続駆動する時間と、に基づいて設定され、第2蓄電池140の容量は、太陽電池110の発電量と、負荷装置200の消費電力の平均値と、第1蓄電池130の充電電圧Vaが低下したことにより負荷装置200の動作が停止した後に太陽電池110により発電が行われ負荷装置200の動作を復帰させるまでの時間と、に基づいて設定される。
Moreover, in the said
このような構成の蓄電システムで100は、負荷装置200に電力を供給する第1蓄電池130の容量の大きさを決める場合に、太陽電池110(発電素子)の発電量と、負荷装置200の消費電力の平均値と、第1蓄電池130に蓄積された電力により負荷装置200を連続駆動する時間と、に基づいて、第1蓄電池130の容量を決める。また、蓄電システム100では、小さい容量の第2蓄電池140の容量を決める場合に、太陽電池110の発電量と、負荷装置200の消費電力の平均値と、負荷装置200の動作が停止した後に太陽電池110が発電行い負荷装置200の動作を復帰させるまで時間と、に基づいて、第2蓄電池140の容量を決める。
これにより、蓄電システム100では、第1蓄電池130に蓄積した電力により、負荷装置200を所望の時間、連続駆動することができる。また、蓄電システム100では、負荷装置200の動作が停止した後、太陽電池110が発電を行う場合に、所望の時間で負荷装置200の動作を復帰させることができる。
In the power storage system configured as described above, the power generation amount of the solar battery 110 (power generation element) and the consumption of the
Thereby, in the
また、上記蓄電システム100において、第1蓄電池130は、第2蓄電池140よりもリーク電流が小さい種類のキャパシタである。
このような構成の蓄電システム100では、第1蓄電池130は、長時間に渡り電力を保持するキャパシタであり、蓄積した電力を無駄に消費しないために、この第1蓄電池130には、リーク電流の少ないキャパシタが用いられる。一方、第2蓄電池140は、負荷装置200の動作が停止した後、太陽電池110が発電を行い負荷装置200の動作を復帰させるまでの短時間においてのみ使用されるキャパシタであり、また、充電される最大の電圧が、0.2V(第1閾値と第2閾値の差分の電圧)であり、低い充電電圧でしか使用されない。このため、蓄電システムでは、第2蓄電池140として、第1蓄電池130よりリーク電流の大きなキャパシタを用いることができる。
これにより、第1蓄電池130は、蓄積した電力を無駄に消費することなく、長時間に渡り電力を保持することができる。
In the
In the
Thereby, the
また、上記蓄電システム100では、太陽電池110(発電素子)の出力電圧Vsを所定の電圧に電圧変換して、第1蓄電池130及び第2蓄電池140に給電を行うDC/DCコンバータ120を備え、DC/DCコンバータ120は、第1蓄電池130の充電電圧Vaが所定の上限電圧(例えば、3.7V)を超えないように出力電圧を制御する。
The
このような構成の蓄電システム100では、太陽電池110(発電素子)の出力側にDC/DCコンバータ120が接続される。このDC/DCコンバータ120は、太陽電池110の出力電圧Vsを、負荷装置200に供給する給電電圧に応じた電圧に変換する。DC/DCコンバータ120は、変換した電圧により、第1スイッチ部160が閉状態の場合に第1蓄電池130へ給電を行い、第1スイッチ部160が開状態の場合に、第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路へ給電を行う。また、DC/DCコンバータ120は、出力電圧が所定の上限電圧(例えば、3.7V)を超えないように制御することにより、第1蓄電池130が過充電状態にならないようする。
これにより、蓄電システム100は、太陽電池110(発電素子)の出力電圧Vsを、負荷装置200を動作させることのできる電圧に変換することができる。また、DC/DCコンバータ120は、第1蓄電池130が過充電状態にならないようにすることができる。
In the
Thereby, the
また、上記蓄電システム100では、大容量の第1蓄電池130として、リチウムイオンキャパシタを用いる。
このような構成の蓄電システム100において、大容量の第1蓄電池130は、長時間に渡り電荷を保持する必要がある。このため、第1蓄電池130には、リーク電流が小さいリチウムイオンキャパシタを用いる。
これにより、第1蓄電池130は、太陽電池110(発電素子)から給電される電力を無駄に消費しないようにして、長時間保持することができる。このため、本発明の蓄電システム100は、太陽電池110が発電を停止している場合や、太陽電池110の発電量が負荷装置200の電力消費量よりも少ない場合においても、負荷装置200を長時間に渡り動作させることができる。
In the
In the
Thereby, the
<第2実施形態>
図12は、本実施形態に係る蓄電システム100Aの構成例を示す構成図である。この図12に示す蓄電システム100Aは、図2に示す蓄電システム100と比較すると、第2スイッチ部180を新たに追加した点と、切替部150を、切替部150Aに変更した点と、負荷装置200を負荷装置200Aに変更した点とが異なる。また、負荷装置200Aは、入力電源仕様である2.5Vを超える電源電圧の供給を受けると、そのまま動作を開始するように構成されている点が、負荷装置200と異なる。他の構成は、図2に示す蓄電システム100と同様である。このため、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Second Embodiment
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a configuration example of the
図12において、第2スイッチ部180は、一方の端子aが給電線DCL1に接続され、他方の端子bが、給電線DCL10を介して、負荷装置200Aに接続されている。この第2スイッチ部180は、切替部150Aから入力される制御信号CNT2の指示内容に応じて、ON状態又はOFF状態にすることにより、給電線DCL1と給電線DCL10との間を接続又は開放する。つまり、第2スイッチ部180がON状態になることにより、給電線DCL1と給電線DCL10とが接続され、蓄電システム100Aから負荷装置200Aに電力が供給される。
In FIG. 12, the
切替部150Aは、比較部151Aを備えており、この比較部151Aは、第1スイッチ部160がONの状態において、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V(第1閾値の電圧)以下になった場合に、制御信号CNT1を第1スイッチ部160に出力して、第1スイッチ部160をOFF状態にすることにより、第1蓄電池130と第2蓄電池140とを直列に接続する。これにより、蓄電システム100Aは、第1蓄電池からの給電停止状態に移行する。
The
また、切替部150Aは、電圧検出信号Vfを所定の基準電圧Ref3と比較することにより、第1蓄電池130の電圧Vaが所定の第3閾値の電圧を超えているか否かを判定する。なお、この第3閾値の電圧は、2.5V以上の電圧であって、かつ2.7V(第2閾値の電圧)以下の電圧であればよく、例えば、第1閾値の電圧である2.5Vと同じで電圧あってもよく、或いは、2.55Vや2.6Vなどと、第1閾値の電圧である2.5Vよりも高い電圧であってもよい。
The
そして、切替部150Aは、第1蓄電池130の電圧Vaが、第3閾値の電圧以下である場合に、制御信号CNT2を第2スイッチ部180に出力して、第2スイッチ部180をOFF状態にして、負荷装置200Aへの電力の供給を停止する。また、切替部150Aは、第1蓄電池130の電圧Vaが、第3閾値の電圧を超えている場合に、制御信号CNT2を第2スイッチ部180に出力して、第2スイッチ部180をON状態にして、負荷装置200Aへ電力を供給する。
これにより、蓄電システム100Aでは、第1蓄電池130の充電電圧Vaが、第3閾値の電圧を超えている場合にのみ、負荷装置200Aへ電力を供給することができる。
When the voltage Va of the
Thereby, in
また、比較部151Aは、第1スイッチ部160がOFFの状態において、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V以上になった場合に、第1スイッチ部160をON状態にして、第2蓄電池140の両端を短絡状態にして、第1蓄電池130を給電線DCL1に直接接続する。これにより、蓄電システム100Aは、第1蓄電池からの給電停止状態から、通常状態に復帰する。
In addition, the
このように、蓄電システム100Aにおいては、負荷装置200Aが、給電線DCL1から供給される電源電圧の大きさを自身で判定する必要がなく、第2スイッチ部180がON状態になり、蓄電システム100Aから電源電圧が供給されると、直ちに動作を開始することができる。
Thus, in the
なお、蓄電システム100Aでは、第3閾値の電圧を2.5V(第1閾値の電圧と同じ電圧)にすることにより、第1スイッチ部160と、第2スイッチ部180とを、同じタイミングでON、OFFすることができる。つまり、第1スイッチ部160がON状態の時に、第2スイッチ部180がON状態になり、第1スイッチ部160がOFF状態の時に、第2スイッチ部180がOFF状態になる。
In the
また、図13は、本実施形態に係る蓄電システム100Aにおける処理手順を示す第1のフローチャートである。この図13は、上述した蓄電システム100Aにおける動作の流れをフローチャートで示したものである。以下、図13を参照して、その処理の流れについて説明する。
FIG. 13 is a first flowchart showing a processing procedure in the
最初に、蓄電システム100Aが通常状態で動作しているとする(ステップS200)。すなわち、蓄電システム100Aにおいて、第1スイッチ部160がON状態であり、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5Vを超えており、第2スイッチ部180がON状態であり、負荷装置200Aが動作中であるとする。
First, it is assumed that the
続いて、電圧検出部170は、給電線DCL1の電圧(この場合は、第1蓄電池130の電圧Va)を検出し、電圧検出信号Vfを切替部150Aに出力する(ステップS205)。
続いて、切替部150Aでは、電圧検出信号Vfを所定の基準電圧Ref3と比較することにより、第1蓄電池130の電圧Vaが第3閾値の電圧を超えているか否かを判定する(ステップS210)。
Subsequently, the
Subsequently, the
そして、ステップS210において、第1蓄電池130の電圧Vaが第3閾値の電圧を超えていると判定された場合(ステップS210:Yes)、切替部150Aは、第2スイッチ部180がOFF状態の場合はON状態に切り替え、ON状態の場合はON状態をそのまま継続する(ステップS215)。これにより、蓄電システム100Aは、負荷装置200Aに電力を供給して、負荷装置200Aを動作させる(ステップS220)。続いて、蓄電システム100Aは、ステップS240の処理に移行する。
In step S210, when it is determined that the voltage Va of the
一方、ステップS210において、第1蓄電池130の電圧Vaが第3閾値の電圧を超えていないと判定された場合(ステップS210:No)、切替部150Aは、第2スイッチ部180がON状態の場合はOFF状態に切り替え、OFF状態の場合はOFF状態をそのまま継続する(ステップS225)。これにより、蓄電システム100Aは、負荷装置200Aへの電力の供給を停止して、負荷装置200Aの動作を停止させる(ステップS230)。続いて、蓄電システム100Aは、ステップS240の処理に移行する。
On the other hand, when it is determined in step S210 that the voltage Va of the
続いて、切替部150Aでは、電圧検出信号Vfを所定の基準電圧Ref1と比較することにより、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V(第1閾値の電圧)を超えているか否かを判定する(ステップS240)。
Subsequently, the
そして、ステップS240において、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V(第1閾値の電圧)を超えていると判定された場合(ステップS240:Yes)、ステップS205の処理に戻り、蓄電システム100Aは、ステップS205以下の処理を繰り返して実行する。
一方、ステップS240において、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V(第1閾値の電圧)を超えていないと判定された場合(ステップS240:No)、つまり、第1蓄電池130の電圧が2.5V以下の場合、切替部150Aは、第1スイッチ部160をON状態からOFF状態に切替える(ステップS250)。これにより、蓄電システム100Aは、第1蓄電池からの給電停止状態に移行し、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが直列に接続される。そして、太陽電池110が発電を行う場合に、太陽電池110から第2蓄電池140への充電が行われる(ステップS260)。
If it is determined in step S240 that the voltage Va of the
On the other hand, when it is determined in step S240 that the voltage Va of the
続いて、電圧検出部170は、給電線DCL1の電圧(この場合は、第2蓄電池140の電圧Vb)を検出し、電圧検出信号Vfを切替部150Aに出力する(ステップS270)。切替部150Aでは、電圧検出信号Vfを所定の基準電圧Ref2と比較することにより、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V(第2閾値の電圧)以上であるか否かを判定する(ステップS280)。
Subsequently, the
そして、ステップS280において、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V以上でないと判定された場合(ステップS280:No)、ステップS250の処理に戻り、切替部150Aは、第1スイッチ部160のOFF状態をそのまま維持し(ステップS250)、続いて、蓄電システム100Aは、ステップS260以降の処理を繰り返して実行する。
And when it determines with the voltage Vb of the
そして、切替部150Aにより、第2蓄電池140の電圧Vbが2.7V(第2閾値の電圧)以上であると判定された場合(ステップS280:Yes)、切替部150Aは、第1スイッチ部160をOFF状態からON状態に切替える(ステップS290)。続いて、蓄電システム100Aは、ステップS100の処理に戻り、ステップS205以降の処理を再び実行する。
When the
上記処理の流れにより、蓄電システム100Aは、第1蓄電池130の充電電圧Vaが低下することにより負荷装置200Aの動作が一旦停止した後、太陽電池110が発電を行う場合に、短時間で負荷装置200Aの動作を復帰させることができる。また、蓄電システム100Aは、負荷装置200Aが動作可能な第3閾値の電圧を超える電圧を供給できる場合にのみ、負荷装置200Aに給電を行うことができる。
Through the above processing flow, the
また、図14は、本実施形態に係る蓄電システム100Aにおける処理手順を示す第2のフローチャートである。この図14は、蓄電システム100Aにおいて、第3閾値の電圧と第1閾値の電圧とを同じ電圧2.5Vとした場合の例である。
この図14に示すフローチャートは、図13に示すフローチャートと比較すると、図14の破線で囲む処理ステップS210Aから230Aまで部分が、図13と異なる。他の処理ステップは、図13に示すフローチャートと同様である。このため、同一の処理内容のステップには同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 14 is a second flowchart showing a processing procedure in the
Compared with the flowchart shown in FIG. 13, the flowchart shown in FIG. 14 is different from FIG. 13 in processing steps S210A to 230A surrounded by a broken line in FIG. Other processing steps are the same as those in the flowchart shown in FIG. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the step of the same processing content, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図14を参照して、ステップS205において、電圧検出部170は、給電線DCL1の電圧(この場合は、第1蓄電池130の電圧Va)を検出し、電圧検出信号Vfを切替部150Aに出力する。
続いて、切替部150Aが、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5V(第3閾値及び第1閾値の電圧)を超えているか否かを判定する(ステップS210A)。
Referring to FIG. 14, in step S205,
Subsequently, the
そして、ステップS210Aにおいて、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5Vを超えていると判定された場合(ステップS210A:Yes)、切替部150Aは、第2スイッチ部180がOFF状態の場合はON状態に切り替え、ON状態の場合はそのままON状態を継続する(ステップS215A)。これにより、蓄電システム100Aは、負荷装置200Aに電力を供給して、負荷装置200Aを動作させる(ステップS220A)。続いて、蓄電システム100Aは、ステップS205の処理に戻り、ステップS210A以下の処理を繰り返して実行する。
一方、ステップS210Aにおいて、第1蓄電池130の電圧Vaが2.5Vを超えていないと判定された場合(ステップS210A:No)、つまり、第1蓄電池130の充電電圧Vaが2.5V以下の場合、切替部150Aは、第2スイッチ部180をOFF状態にする(ステップS225A)。これにより、蓄電システム100Aは、負荷装置200Aへの電力の供給を停止して、負荷装置200Aの動作を停止させる(ステップS230A)。続いて、切替部150Aは、ステップS250の処理に移行する。その後のステップS250以降の処理は、図13に示す処理と同じであり重複する説明は省略する。
In step S210A, when it is determined that the voltage Va of the
On the other hand, when it is determined in step S210A that the voltage Va of the
このように、蓄電システム100Aでは、第3閾値の電圧を2.5V(第1閾値の電圧と同じ電圧)にすることにより、第1スイッチ部160と、第2スイッチ部180とを、同じタイミングでON、OFFすることができる。すなわち、第1スイッチ部160がON状態の時に、第2スイッチ部180をON状態にし、第1スイッチ部160がOFF状態の時に、第2スイッチ部180をOFF状態にすることができる。このため、図13の場合と比較して、切替部150Aにおける制御が、簡略化される。
As described above, in the
以上説明したように、蓄電システム100Aは、蓄電システム100Aと負荷装置200Aとの間を接続又は開放する第2スイッチ部180をさらに備え、切替部150Aは、第1蓄電池130の充電電圧Vaを、2.5V(第1閾値の電圧)以上である第3閾値の電圧と比較して、第1蓄電池130の充電電圧Vaが第3閾値の電圧を超える場合に、第2スイッチ部180を接続状態にし、第1蓄電池130の充電電圧Vaが第3閾値の電圧以下の場合に、第2スイッチ部180を開放状態にする。
As described above, the
このような構成の蓄電システム100Aにおいて、切替部150Aは、第1蓄電池130の充電電圧Vaが第3閾値の電圧を超えており、第1蓄電池130から負荷装置200Aに必要な電力を供給できる状態の場合に、第2スイッチ部180を接続状態にして、負荷装置200Aに電力を供給する。一方、切替部150Aは、第1蓄電池130の充電電圧Vaが第3閾値の電圧以下であり、第1蓄電池130から負荷装置200Aに必要な電力を供給できない状態の場合に、第2スイッチ部180を開放状態にして、負荷装置200Aへの電力の供給を停止する。
これにより、蓄電システム100Aは、負荷装置200Aに必要な電力を供給できない状態の場合に、第2スイッチ部180を開放状態にして負荷装置200Aへの電力の供給を停止し、負荷装置200Aに必要な電力を供給できる状態の場合に、第2スイッチ部180を接続状態にして負荷装置200Aへ電力を供給することができる。
In the
As a result, when the
また、上記蓄電システム100Aにおいて、第3閾値の電圧は、2.5V(第1閾値の電圧と同じ電圧)に設定され、切替部150Aは、第1スイッチ部160を閉状態にして第2蓄電池140の両端を短絡させる場合に、第2スイッチ部180を接続状態にし、第1スイッチ部160を開状態にして第2蓄電池140の両端を短絡状態から開放させる場合に、第2スイッチ部180を開放状態にする。
In the
このような構成の蓄電システム100Aにおいて、切替部150Aは、第1スイッチ部160を閉状態にして第2蓄電池140の両端を短絡させている状態、つまり、第1蓄電池130から負荷装置200Aに必要な電力を供給できる状態の場合に、第2スイッチ部180を接続状態にして、負荷装置200Aに電力を供給する。また、切替部150Aは、第1スイッチ部160を開状態にして第2蓄電池140の両端を短絡状態から開放している状態、つまり、太陽電池110(発電素子)から第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路に充電を行っている場合に、第2スイッチ部180を開放状態にする。
これにより、蓄電システム100Aは、第1スイッチ部160を閉状態にする場合に第2スイッチ部180を接続状態にし、第1スイッチ部160を開状態にする場合に第2スイッチ部180を開放状態にすることができる。すなわち、蓄電システム100Aは、第1スイッチ部160の開閉状態と第2スイッチ部180の開閉状態とを同じタイミングで制御できる。
In the
Accordingly, the
以上、本発明について説明したが、本発明の蓄電システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、図2及び図12に示した例では、発電素子として環境発電素子を用いた太陽電池110の例を示したが、これに限られない。発電素子は、環境発電を行える発電素子であればよい。ここで、光以外の環境発電とは、例えば熱、振動、風力、電波等による発電である。
As mentioned above, although this invention was demonstrated, the electrical storage system of this invention is not limited only to the above-mentioned illustration example, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this invention, a various change can be added.
For example, in the example illustrated in FIGS. 2 and 12, the example of the
また、図2に示す負荷装置200の例では、環境モニタ装置210が温度センサ211と湿度センサ212とを備える例を示したが、環境モニタ装置210は、温度センサ211と湿度センサ212の内の何れか1つのセンサを備えるようにしてもよい。また、環境モニタ装置210は、他の環境に関する情報を検出するセンサを備えていてもよい。他の環境に関する情報とは、例えば、照度、CO2濃度、振動、水位、電圧、電流、音声、画像などである。
また、蓄電システム100及び100Aは、扉の開閉用の電源や電気のスイッチの電源として用いることができる。蓄電システムを扉の開閉用の電源等に用いる場合、扉の開閉用の電源や電気のスイッチの電源は、設置環境や使用状況に応じて電力消費量が異なるため、例え太陽電池110に光が当たっていても、発電量と電力消費量の収支がマイナスになる場合もある。このような場合に、蓄電システム100及び100Aを好適に用いることができる。
In the example of the
The
100,100A…蓄電システム、110…太陽電池(発電素子)、
120…DC/DCコンバータ、130…第1蓄電池、140…第2蓄電池、
150,150A・・・切替部、151,151A・・・比較部、
160・・・第1スイッチ部、170・・・電圧検出部、180・・・第2スイッチ部、
200,200A・・・負荷装置、210・・・環境モニタ装置、
211・・・温度センサ、212・・・湿度センサ、213・・・無線通信ユニット
100, 100A ... power storage system, 110 ... solar cell (power generation element),
120 ... DC / DC converter, 130 ... first storage battery, 140 ... second storage battery,
150, 150A ... switching unit, 151, 151A ... comparison unit,
160 ... 1st switch part, 170 ... Voltage detection part, 180 ... 2nd switch part,
200, 200A ... load device, 210 ... environmental monitoring device,
211 ... temperature sensor, 212 ... humidity sensor, 213 ... wireless communication unit
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る蓄電システムは、環境発電を行う発電素子と、前記発電素子の発電電力により給電されるとともに負荷装置に電力を供給する第1蓄電池と、前記第1蓄電池よりも容量が小さく前記第1蓄電池に直列に接続される第2蓄電池と、前記第2蓄電池に並列に接続され、閉状態の場合に前記第2蓄電池の両端を短絡し、開状態の場合に前記第2蓄電池の短絡状態を開放する第1スイッチ部と、前記第1スイッチ部の開閉状態を制御する切替部と、を備え、前記切替部は、前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡されており前記第1蓄電池から前記第1スイッチ部を介して前記負荷装置へ給電が行われる場合に、前記第1蓄電池の充電電圧を所定の第1閾値の電圧と比較し、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第1閾値の電圧以下になった場合に、前記第1スイッチ部を開状態にするように制御し、前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡状態から開放されており前記発電素子から前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との直列回路に充電が行われる場合に、前記直列回路全体の充電電圧を検出するか又は前記第2蓄電池単体の充電電圧を検出し当該検出した充電電圧と前記第1蓄電池の充電電圧と合計することにより前記直列回路全体の充電電圧を求め、前記直列回路全体の充電電圧が、前記第1閾値の電圧よりも高い電圧である所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、前記第1スイッチ部を閉状態にするように制御する。 In order to achieve the above object, a power storage system according to one aspect of the present invention includes a power generation element that performs environmental power generation, a first storage battery that is supplied with power generated by the power generation element and that supplies power to a load device, and A second storage battery having a smaller capacity than the first storage battery and connected in series to the first storage battery, and connected in parallel to the second storage battery, short-circuiting both ends of the second storage battery in the closed state, and an open state A first switch unit that opens a short-circuit state of the second storage battery, and a switching unit that controls an open / closed state of the first switch unit. When both ends of the two storage batteries are short-circuited and power is supplied from the first storage battery to the load device via the first switch unit, the charging voltage of the first storage battery is compared with a predetermined first threshold voltage. And the first storage When the charging voltage of the battery becomes equal to or lower than the first threshold voltage, the first switch unit is controlled to be in an open state, and both ends of the second storage battery are opened from a short circuit state by the first switch unit. when the charge from the power generation element being in series circuit between the second battery and the first battery is made, whether or the second battery single charge voltage for detecting the charging voltage across the series circuit The charging voltage of the whole series circuit is obtained by detecting and summing the detected charging voltage and the charging voltage of the first storage battery, and the charging voltage of the whole series circuit is higher than the first threshold voltage. When the voltage exceeds a predetermined second threshold voltage, the first switch unit is controlled to be closed.
また、本発明の一態様に係る蓄電システムにおいて、前記蓄電システムと前記負荷装置との間を接続又は開放する第2スイッチ部をさらに備え、前記切替部は、前記第1蓄電池の充電電圧を、前記第1閾値の電圧以上である第3閾値の電圧と比較したときに、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第3閾値の電圧を超える場合に、前記第2スイッチ部を接続状態にし、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第3閾値の電圧以下の場合に、前記第2スイッチ部を開放状態にするようにしてもよい。 Further, in the power storage system according to one aspect of the present invention, the power storage system further includes a second switch unit that connects or opens the power storage system and the load device, and the switching unit is configured to supply a charging voltage of the first storage battery. When the charging voltage of the first storage battery exceeds the third threshold voltage when compared with the third threshold voltage that is equal to or higher than the first threshold voltage, the second switch unit is connected, When the charging voltage of the first storage battery is equal to or lower than the third threshold voltage, the second switch unit may be opened.
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る蓄電方法は、環境発電を行う発電素子と、前記発電素子の発電電力により給電されるとともに負荷装置に電力を供給する第1蓄電池と、前記第1蓄電池よりも容量が小さく前記第1蓄電池に直列に接続される第2蓄電池と、前記第2蓄電池に並列に接続され、閉状態の場合に前記第2蓄電池の両端を短絡し、開状態の場合に前記第2蓄電池の短絡状態を開放する第1スイッチ部と、前記第1スイッチ部の開閉状態を制御する切替部と、を備える蓄電システムにおける蓄電方法であって、前記切替部が、前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡されており前記第1蓄電池から前記第1スイッチ部を介して前記負荷装置へ給電が行われる場合に、前記第1蓄電池の充電電圧を所定の第1閾値の電圧と比較し、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第1閾値の電圧以下になった場合に、前記第1スイッチ部を開状態にするように制御するステップと、前記切替部が、前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡状態から開放されており前記発電素子から前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との直列回路に充電が行われる場合に、前記直列回路全体の充電電圧を検出するか又は前記第2蓄電池単体の充電電圧を検出し当該検出した充電電圧と前記第1蓄電池の充電電圧と合計することにより前記直列回路全体の充電電圧を求め、前記直列回路全体の充電電圧が、前記第1閾値の電圧よりも高い電圧である所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、前記第1スイッチ部を閉状態にするように制御するステップと、を含む。
これにより、蓄電システムでは、発電素子が発電を行う場合に、短時間で負荷装置の動作を復帰させることができる。
In order to achieve the above object, a power storage method according to an aspect of the present invention includes a power generation element that performs environmental power generation, a first storage battery that is fed with power generated by the power generation element and that supplies power to a load device, and A second storage battery having a smaller capacity than the first storage battery and connected in series to the first storage battery, and connected in parallel to the second storage battery, short-circuiting both ends of the second storage battery in the closed state, and an open state In this case, a power storage method in a power storage system comprising: a first switch unit that opens a short circuit state of the second storage battery; and a switching unit that controls an open / close state of the first switch unit, wherein the switching unit includes: When both ends of the second storage battery are short-circuited by the first switch unit and power is supplied from the first storage battery to the load device via the first switch unit, the charging voltage of the first storage battery is set to a predetermined value. of A step of controlling the first switch unit to be in an open state when a charging voltage of the first storage battery is equal to or lower than the voltage of the first threshold value compared to a voltage of one threshold value; In the case where both ends of the second storage battery are opened from the short-circuit state by the first switch unit, and the series circuit of the first storage battery and the second storage battery is charged from the power generation element, the entire series circuit obtains the charging voltage across said series circuit by summing charging voltage of or the second battery itself detects the charging voltage and the detected charging voltage the detected charging voltage of the first battery and the said series circuit Controlling the first switch unit to be closed when the overall charging voltage is equal to or higher than a predetermined second threshold voltage that is higher than the first threshold voltage. Including.
Thus, in the power storage system, when the power generation element generates power, the operation of the load device can be restored in a short time.
Claims (8)
前記発電素子の発電電力により給電されるとともに負荷装置に電力を供給する第1蓄電池と、
前記第1蓄電池よりも容量が小さく前記第1蓄電池に直列に接続される第2蓄電池と、
前記第2蓄電池に並列に接続され、閉状態の場合に前記第2蓄電池の両端を短絡し、開状態の場合に前記第2蓄電池の短絡状態を開放する第1スイッチ部と、
前記第1スイッチ部の開閉状態を制御する切替部と、
を備え、
前記切替部は、
前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡されており前記第1蓄電池から前記第1スイッチ部を介して前記負荷装置へ給電が行われる場合に、前記第1蓄電池の充電電圧を所定の第1閾値の電圧と比較し、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第1閾値の電圧以下になった場合に、前記第1スイッチ部を開状態にするように制御し、
前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡状態から開放されており前記発電素子から前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との直列回路に充電が行われる場合に、前記直列回路全体の又は所定の部位の充電電圧を検出し、前記直列回路全体の充電電圧が、前記第1閾値の電圧よりも高い電圧である所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、前記第1スイッチ部を閉状態にするように制御する
ことを特徴とする蓄電システム。 A power generation element that performs energy harvesting,
A first storage battery that is fed by the power generated by the power generation element and supplies power to the load device;
A second storage battery having a smaller capacity than the first storage battery and connected in series to the first storage battery;
A first switch connected to the second storage battery in parallel, short-circuits both ends of the second storage battery in a closed state, and opens a short-circuit state of the second storage battery in an open state;
A switching unit for controlling an open / close state of the first switch unit;
With
The switching unit is
When both ends of the second storage battery are short-circuited by the first switch unit and power is supplied from the first storage battery to the load device via the first switch unit, the charging voltage of the first storage battery is set to a predetermined value. And when the charging voltage of the first storage battery is equal to or lower than the first threshold voltage, the first switch unit is controlled to be in an open state.
When both ends of the second storage battery are opened from the short-circuit state by the first switch unit and the series circuit of the first storage battery and the second storage battery is charged from the power generation element, the entire series circuit is Alternatively, when the charging voltage of a predetermined portion is detected and the charging voltage of the entire series circuit becomes equal to or higher than a predetermined second threshold voltage that is higher than the first threshold voltage, the first switch The power storage system is characterized in that control is performed so as to close the unit.
前記第2蓄電池の容量は、前記発電素子の発電量と、前記負荷装置の消費電力の平均値と、前記第1蓄電池の充電電圧が低下したことにより前記負荷装置の動作が停止した後に前記発電素子が発電を行い前記負荷装置の動作を復帰させるまでの時間と、に基づいて設定される
ことを特徴とする請求項1に記載の蓄電システム。 The capacity of the first storage battery is determined based on the amount of power generated by the power generation element, the average value of power consumption of the load device that supplies power from the first storage battery, and the power stored in the first storage battery. Set based on the continuous driving time,
The capacity of the second storage battery is the power generation amount after the operation of the load device is stopped due to a decrease in the power generation amount of the power generation element, the average power consumption of the load device, and the charge voltage of the first storage battery. The power storage system according to claim 1, wherein the power storage system is set based on a time until the element generates power and returns the operation of the load device.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の蓄電システム。 The power storage system according to claim 1 or 2, wherein the first storage battery is a capacitor of a type having a smaller leakage current than the second storage battery.
前記切替部は、
前記第1蓄電池の充電電圧を、前記第1閾値の電圧以上である第3閾値の電圧と比較して、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第3閾値の電圧を超える場合に、前記第2スイッチ部を接続状態にし、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第3閾値の電圧以下の場合に、前記第2スイッチ部を開放状態にする
ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の蓄電システム。 A second switch for connecting or opening between the power storage system and the load device;
The switching unit is
When the charging voltage of the first storage battery exceeds the voltage of the third threshold by comparing the charging voltage of the first storage battery with the voltage of the third threshold that is equal to or higher than the voltage of the first threshold, the second 4. The switch according to claim 1, wherein the switch part is connected and the second switch part is opened when the charging voltage of the first storage battery is equal to or lower than the third threshold voltage. The electricity storage system according to claim 1.
前記切替部は、
前記第1スイッチ部を閉状態にして前記第2蓄電池の両端を短絡させる場合に、前記第2スイッチ部を接続状態にし、
前記第1スイッチ部を開状態にして前記第2蓄電池の両端を短絡状態から開放させる場合に、前記第2スイッチ部を開放状態にする
ことを特徴とする請求項4に記載の蓄電システム。 The third threshold voltage is set to the same voltage as the first threshold voltage;
The switching unit is
When the first switch unit is closed and both ends of the second storage battery are short-circuited, the second switch unit is connected,
5. The power storage system according to claim 4, wherein when the first switch unit is opened and both ends of the second storage battery are opened from a short-circuited state, the second switch unit is opened.
前記DC/DCコンバータは、前記第1蓄電池の充電電圧が所定の上限電圧を超えないように出力電圧を制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項5の何れか一項に記載の蓄電システム。 A DC / DC converter that converts the output voltage of the power generation element into a predetermined voltage and supplies power to the first storage battery and the second storage battery;
The power storage according to any one of claims 1 to 5, wherein the DC / DC converter controls an output voltage so that a charging voltage of the first storage battery does not exceed a predetermined upper limit voltage. system.
ことを特徴とする請求項1から請求項6の何れか一項に記載の蓄電システム。 The power storage system according to any one of claims 1 to 6, wherein the first storage battery is a lithium ion capacitor.
前記切替部が、前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡されており前記第1蓄電池から前記第1スイッチ部を介して前記負荷装置へ給電が行われる場合に、前記第1蓄電池の充電電圧を所定の第1閾値の電圧と比較し、前記第1蓄電池の充電電圧が前記第1閾値の電圧以下になった場合に、前記第1スイッチ部を開状態にするように制御するステップと、
前記切替部が、前記第1スイッチ部により前記第2蓄電池の両端が短絡状態から開放されており前記発電素子から前記第1蓄電池と前記第2蓄電池との直列回路に充電が行われる場合に、前記直列回路全体の又は所定の部位の充電電圧を検出し、当該充電電圧が所定の第2閾値の電圧以上になった場合に、前記第1スイッチ部を閉状態にするように制御するステップと、
を含むことを特徴とする蓄電方法。 A power generation element that performs environmental power generation, a first storage battery that is supplied with power generated by the power generation element and that supplies power to a load device, and has a smaller capacity than the first storage battery and is connected in series to the first storage battery A first switch unit connected in parallel to the second storage battery, short-circuiting both ends of the second storage battery in a closed state, and opening a short-circuit state of the second storage battery in an open state; A power storage method in a power storage system comprising: a switching unit that controls an open / closed state of the first switch unit,
When the switching unit is short-circuited at both ends of the second storage battery by the first switch unit and is fed from the first storage battery to the load device via the first switch unit, the first storage battery Is compared with a predetermined first threshold voltage, and when the charging voltage of the first storage battery is equal to or lower than the first threshold voltage, the first switch unit is controlled to be in an open state. Steps,
When the switching unit is opened from the short-circuited state at both ends of the second storage battery by the first switch unit, and the series circuit of the first storage battery and the second storage battery is charged from the power generation element, Detecting a charging voltage of the entire series circuit or of a predetermined part, and controlling the first switch unit to be closed when the charging voltage is equal to or higher than a predetermined second threshold voltage; ,
A power storage method comprising:
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