JP2017077073A - 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、特許文献1には、電力需要量に基づいて太陽電池に要求される適正発電量を求め、この要求される発電量に応じて、太陽電池の発電量を調整するものが記載されている。 Patent Document 1 describes a method for obtaining an appropriate power generation amount required for a solar cell based on the amount of power demand and adjusting the power generation amount of the solar cell in accordance with the required power generation amount. .
室内光のような低照度の環境下で太陽電池を発電させて、発電した電力を蓄電池に蓄積し、この蓄積した電力により負荷装置を駆動する試みがなされている。この場合、蓄電池としては、大容量でリーク電流の小さいことから、リチウムイオンキャパシタを用いることが望まれる。 Attempts have been made to generate power in a solar cell under a low illuminance environment such as room light, store the generated power in a storage battery, and drive the load device with the stored power. In this case, it is desirable to use a lithium ion capacitor as the storage battery because of its large capacity and low leakage current.
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、セルの劣化を防ぐ観点から、下限電圧(例えば2V程度)以上の電圧で使用することが好ましい。このため、電源装置には、リチウムイオンキャパシタの充電電圧が、例えば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させ、その後、発電素子が発電を開始すると、電源装置は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させる。 Commercially available lithium ion capacitors are mainly 40F (Farad), 100F or more. Moreover, it is preferable to use a lithium ion capacitor by the voltage more than a lower limit voltage (for example, about 2V) from a viewpoint of preventing deterioration of a cell. For this reason, in the power supply device, when the charging voltage of the lithium ion capacitor drops below, for example, 2.5 V, the operation of the load device is temporarily stopped to stop the supply of power, and then the power generation element When power generation starts, the power supply device starts recharging of the lithium ion capacitor by the power generation element.
ここで、電源装置が負荷装置の動作を停止させて電力の供給を停止させてから、発電の再開によりシステムの動作を復帰させるまでの時間は、短いことが望まれている。しかしながら、従来の電源装置では、大容量のリチウムイオンキャパシタを蓄電池として用いるため、発電を再開してから、蓄電池を充電してシステムを復帰させるまでの時間が非常に長くかかる。 Here, it is desired that the time from when the power supply device stops the operation of the load device to stop the supply of power until the operation of the system is restored by restarting the power generation is desired. However, in the conventional power supply device, since a large-capacity lithium ion capacitor is used as a storage battery, it takes a very long time from restarting power generation to charging the storage battery and returning the system.
なお、システムの動作を復帰させる時間を短縮するために、蓄電池として使用するリチウムイオンキャパシタの充電電圧を検出する際の閾値電圧のヒステリシス電圧を小さくすることが考えられる。しかしながら、閾値電圧のヒステリシス電圧を小さくすると、システムの動作が再開した後の僅かな電圧変化で、負荷装置の動作が停止されてしまい、動作が安定しなくなる。 In order to shorten the time for returning the operation of the system, it is conceivable to reduce the hysteresis voltage of the threshold voltage when detecting the charging voltage of the lithium ion capacitor used as the storage battery. However, if the hysteresis voltage of the threshold voltage is reduced, the operation of the load device is stopped by a slight voltage change after the system operation is resumed, and the operation becomes unstable.
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、負荷装置に電力を供給する給電線と、前記給電線を介して前記発電素子の発電電力により充電されるとともに前記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い第2蓄電池と、前記給電線とグランドとの間に前記第1蓄電池と前記第2蓄電池とを並列に接続する並列接続状態と、前記給電線と前記グランドとの間に前記第1蓄電池と前記第2蓄電池とを直列に接続する直列接続状態とに選択的に設定するスイッチ部と、前記第1蓄電池が過放電となる電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部の検出電圧に応じて前記スイッチ部を制御する切替部と、を備え、前記切替部は、前記電圧検出部の検出電圧が下降したときの電圧と比較する第1閾値電圧と、前記電圧検出部の検出電圧が上昇したときの電圧と比較する第2閾値電圧とを有し、前記スイッチ部が前記並列接続状態に設定されているときに、前記切替部は、前記電圧検出部の検出電圧を前記第1閾値電圧と比較し、前記電圧検出部の検出電圧が前記第1閾値電圧以下になった場合に、前記スイッチ部を前記直列接続状態に設定し、前記スイッチ部が前記直列接続状態に設定されているときに、前記切替部は、前記電圧検出部の検出電圧を前記第2閾値電圧と比較し、前記電圧検出部の検出電圧が前記第2閾値電圧以上になった場合に、前記スイッチ部を前記並列接続状態に設定する。
これにより、本発明の一態様に係る蓄電システムでは、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 system according to one embodiment of the present invention includes a power generation element that performs environmental power generation, a power supply line that supplies power to a load device, and power generated by the power generation element via the power supply line. A first storage battery that is charged and supplies power to the load device; a second storage battery having a smaller capacity than the first storage battery; and the first storage battery and the second storage battery between the power supply line and the ground. A switch unit that selectively sets a parallel connection state in which the first storage battery and the second storage battery are connected in series between the power supply line and the ground; A voltage detection unit that detects a voltage at which the first storage battery is over-discharged, and a switching unit that controls the switch unit in accordance with a detection voltage of the voltage detection unit, wherein the switching unit includes: The detection voltage drops A first threshold voltage to be compared with the voltage at the time and a second threshold voltage to be compared with a voltage when the detection voltage of the voltage detection unit is increased, and the switch unit is set in the parallel connection state Sometimes, the switching unit compares the detection voltage of the voltage detection unit with the first threshold voltage, and when the detection voltage of the voltage detection unit becomes equal to or lower than the first threshold voltage, the switching unit is When the switch unit is set in the series connection state, the switching unit compares the detection voltage of the voltage detection unit with the second threshold voltage and sets the voltage detection unit. When the detected voltage becomes equal to or higher than the second threshold voltage, the switch unit is set to the parallel connection state.
Thus, in the power storage system according to one embodiment of the present invention, when the power generation element generates power, the operation of the load device can be restored 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、前記スイッチ部は、前記給電線と前記第1蓄電池との間を開閉する第1スイッチ部と、前記第2蓄電池を前記グランド側と前記第1蓄電池側とに選択的に接続する第2スイッチ部とからなり、前記第1スイッチ部を前記給電線と前記第1蓄電池との間が導通するように設定するとともに、前記第2スイッチ部を前記グランド側を選択するように設定することにより、前記並列接続状態とし、前記第1スイッチ部を前記給電線と前記第1蓄電池との間が遮断するように設定するとともに、前記第2スイッチ部を前記第1蓄電池側を選択するように設定することにより、前記直列接続状態とするようにしてもよい。
これにより、本発明の一態様に係る蓄電システムでは、第1スイッチ部と第2スイッチ部とにより、給電線とグランドとの間に第1蓄電池と第2蓄電池とを並列に接続する状態と、給電線とグランドとの間に第1蓄電池と第2蓄電池とを直列に接続する状態とに選択的に設定できる。システム再起動時には、給電線とグランドとの間に第1蓄電池と第2蓄電池とを直列に接続する状態とすることで、再起動時間を短縮できる。
Moreover, the electrical storage system which concerns on 1 aspect of this invention WHEREIN: The said switch part opens and closes the 1st switch part which opens and closes between the said feeder and the said 1st storage battery, the said 2nd storage battery and the said 1st. A second switch part selectively connected to the storage battery side, the first switch part is set so that the power supply line and the first storage battery are electrically connected, and the second switch part is By setting the ground side to be selected, the parallel connection state is established, and the first switch unit is set so as to cut off between the power supply line and the first storage battery, and the second switch unit is You may make it set it as the said serial connection state by setting to select the said 1st storage battery side.
Thereby, in the power storage system according to one aspect of the present invention, the first switch unit and the second switch unit connect the first storage battery and the second storage battery in parallel between the power supply line and the ground, It can selectively set to the state which connects a 1st storage battery and a 2nd storage battery in series between a feeder and a ground. When the system is restarted, the restart time can be shortened by connecting the first storage battery and the second storage battery in series between the power supply line and the ground.
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。
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。
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.
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、前記電圧検出部は、前記給電線の電圧を検出し、前記第1閾値電圧は、前記第1蓄電池の下限電圧に応じて設定され、前記第2閾値は、前記第1閾値電圧にヒステリシス電圧を加えた電圧に設定されるようにしてもよい。
第1閾値電圧を第1蓄電池の下限電圧に応じて設定することで、第1蓄電池のセルの劣化を防げる。また、第2閾値電圧は、第1閾値電圧にヒステリシス電圧を加えた電圧とすることで、動作を安定させることができる。
Further, in the power storage system according to one aspect of the present invention, the voltage detection unit detects a voltage of the power supply line, the first threshold voltage is set according to a lower limit voltage of the first storage battery, and the first The two threshold values may be set to a voltage obtained by adding a hysteresis voltage to the first threshold voltage.
By setting the first threshold voltage according to the lower limit voltage of the first storage battery, deterioration of the cells of the first storage battery can be prevented. The second threshold voltage can be stabilized by setting the first threshold voltage to a voltage obtained by adding a hysteresis voltage.
また、本発明の一態様に係る蓄電システムにおいて、前記電圧検出部は、前記第1蓄電池の電圧を検出し、前記第1閾値電圧は、前記第1蓄電池の下限電圧に応じて設定され、前記第2閾値は、前記第1閾値電圧に、前記第1蓄電池の容量と前記第2蓄電池の容量とに応じて補正した補正ヒステリシス電圧を加えた電圧に設定されるようにしてもよい。
第1閾値電圧を第1蓄電池の下限電圧に応じて設定することで、第1蓄電池のセルの劣化を防げる。また、第2閾値電圧は、前記第1蓄電池の容量と前記第2蓄電池の容量とに応じて補正した補正ヒステリシス電圧を加えた電圧とすることで、動作を安定させることができる。
Further, in the power storage system according to one aspect of the present invention, the voltage detection unit detects a voltage of the first storage battery, and the first threshold voltage is set according to a lower limit voltage of the first storage battery, The second threshold value may be set to a voltage obtained by adding a corrected hysteresis voltage corrected according to the capacity of the first storage battery and the capacity of the second storage battery to the first threshold voltage.
By setting the first threshold voltage according to the lower limit voltage of the first storage battery, deterioration of the cells of the first storage battery can be prevented. In addition, the second threshold voltage is a voltage obtained by adding a corrected hysteresis voltage corrected according to the capacity of the first storage battery and the capacity of the second storage battery, so that the operation can be stabilized.
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キャパシタを用いる。
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 large-capacity first storage battery needs to retain electric charge for a long time. For this reason, a capacitor with a small leakage current is used for the first storage battery.
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.
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。
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.
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、負荷装置に電力を供給する給電線と、前記給電線を介して前記発電素子の発電電力により充電されるとともに前記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い第2蓄電池と、前記給電線とグランドとの間に前記第1蓄電池と前記第2蓄電池とを並列に接続する並列接続状態と、前記給電線と前記グランドとの間に前記第1蓄電池と前記第2蓄電池とを直列に接続する直列接続状態とに選択的に設定するスイッチ部と、前記第1蓄電池が過放電となる電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部の検出電圧に応じて前記スイッチ部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、前記切替部は、前記電圧検出部の検出電圧が下降したときの電圧と比較する第1閾値電圧と、前記電圧検出部の検出電圧が上昇したときの電圧と比較する第2閾値電圧とを有しており、前記スイッチ部が前記並列接続状態に設定されているときに、前記切替部が、前記電圧検出部の検出電圧を前記第1閾値電圧と比較し、前記電圧検出部の検出電圧が前記第1閾値電圧以下になった場合に、前記スイッチ部を前記直列接続状態に設定するステップと、前記スイッチ部が前記直列接続状態に設定されているときに、前記切替部が、前記電圧検出部の検出電圧を前記第2閾値電圧と比較し、前記電圧検出部の検出電圧が前記第2閾値電圧以上になった場合に、前記スイッチ部を前記並列接続状態に設定するステップと、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 power supply line that supplies power to a load device, and power generated by the power generation element via the power supply line. A first storage battery that is charged and supplies power to the load device; a second storage battery having a smaller capacity than the first storage battery; and the first storage battery and the second storage battery between the power supply line and the ground. A switch unit that selectively sets a parallel connection state in which the first storage battery and the second storage battery are connected in series between the power supply line and the ground; A power storage method in a power storage system comprising: a voltage detection unit that detects a voltage at which the first storage battery is overdischarged; and a switching unit that controls the switch unit according to a detection voltage of the voltage detection unit, wherein the switching Part is A first threshold voltage to be compared with a voltage when the detection voltage of the voltage detection unit is decreased, and a second threshold voltage to be compared with a voltage when the detection voltage of the voltage detection unit is increased, and When the switch unit is set in the parallel connection state, the switching unit compares the detection voltage of the voltage detection unit with the first threshold voltage, and the detection voltage of the voltage detection unit is the first threshold voltage. And when the switch unit is set in the series connection state, the switching unit sets the detection voltage of the voltage detection unit when the switch unit is set in the series connection state. Comparing with the second threshold voltage, and setting the switch unit in the parallel connection state when the detection voltage of the voltage detection unit is equal to or higher than the 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、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[第1実施形態]
図1は、本実施形態に係る蓄電システム100の構成例を示す構成図である。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。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である。この環境モニタ装置は、オフィス等の室内の温度を測定する温度センサや、室内の湿度を測定する湿度センサを備えている。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、5.2V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。なお、上述した各電圧値は一例であり、これに限られない。蓄電システム100に用いられる蓄電池に応じた電圧値、蓄電システム100の用途に応じた電圧値であってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration example of a
図1に示すように、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、第2スイッチ部180を備えている。
As shown in FIG. 1, a
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。太陽電池110は、受光面側に配列された複数の太陽電池セルを直列に接続し、所定の出力電圧Vsが得られるように構成されている。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。
The
DC/DCコンバータ120は、太陽電池110から入力された電圧Vsを、負荷装置200への給電電圧に応じた電圧に変換する。DC/DCコンバータ120の出力側は、給電線DCL1に接続される。負荷装置200には、給電線DCL1を通じて、電力が供給される。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。また、DC/DCコンバータ120は、第1蓄電池130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している。
The DC /
第1スイッチ部160は、第1蓄電池130の正極(+)端子と給電線DCL1との間をON又はOFFする。第1スイッチ部160の端子aは、電圧検出部170を介して、給電線DCL1に接続されるとともに、第2蓄電池140の正極(+)端子に接続される。第1スイッチ部160の端子bは、第1蓄電池130の正極(+)端子に接続されるとともに、第2スイッチ部180の端子fに接続される。
The
第1蓄電池130は、太陽電池110の発電電力により充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は、大容量のキャパシタであり、例えば40F(ファラド)のリチウムイオンキャパシタ(LIC)である。第1蓄電池130の負極(−)端子は、グランドGNDに接続される。第1蓄電池130の正極(+)端子は、第1スイッチ部160の端子bに接続されるとともに、第2スイッチ部180の端子fに接続される。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、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。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。なお、第1蓄電池130には、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
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の正極(+)端子は、電圧検出部170を介して、給電線DCL1に接続されるとともに、第1スイッチ部160の端子aに接続される。第2蓄電池140の負極(−)端子は、第2スイッチ部180の共通端子dに接続される。なお、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。
The
第2スイッチ部180は、第2蓄電池140の負極(−)端子を、グランドGND側と、第1蓄電池130の正極(+)端子側とに選択的に接続する。第2スイッチ部180の共通端子dは第2蓄電池140の負極(−)端子に接続される。第2スイッチ部180の端子eはグランドGNDに接続される。第2スイッチ部180の端子fは第1蓄電池130の正極(+)端子に接続されるとともに、第1スイッチ部160の端子bに接続される。なお、以下、第2スイッチ部180の共通端子dと端子eとが接続された状態を、第2スイッチ部180がグランドGND側を選択する状態と称する。また、第2スイッチ部180の共通端子dと端子fとが接続された状態を、第2スイッチ部180が第1蓄電池130側を選択する状態と称する。
The
電圧検出部170は、第1蓄電池130の過放電電圧を検出するために設けられる。つまり、第1蓄電池130を構成するリチウムイオンキャパシタには下限電圧があり、この下限電圧に過放電されると、セルに劣化が生じる。電圧検出部170は、第1蓄電池130を構成するリチウムイオンキャパシタが下限電圧まで過放電されないように、第1蓄電池130の充電電圧に相当する電圧を検出している。ここでは、電圧検出部170は、給電線DCL1の電圧Voutを検出し、この電圧検出信号Vfを切替部150に出力することで、第1蓄電池130の過放電電圧に相当する電圧を検出している。電圧検出部170は、例えば、抵抗分圧回路を用いて構成される。
The
切替部150は、電圧検出部170の検出電圧に応じて、第1スイッチ部160及び第2スイッチ部180を制御する。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からの電圧検出信号Vfを、自部が有する所定の第1閾値電圧Ref1及び第2閾値電圧Ref2と比較する。第1閾値電圧Ref1は、通常状態から給電線DCL1の電圧Voutが下降し、負荷装置200が動作を停止する閾値電圧である。第1閾値電圧Ref1は、第1蓄電池130を構成するリチウムイオンキャパシタの下限電圧に応じて設定される。リチウムイオンキャパシタの下限電圧は、例えば2V程度であり、第1閾値電圧Ref1は、例えば2.5Vである。第2閾値電圧Ref2は、負荷装置200が動作を停止している状態から給電線DCL1の電圧Voutが上昇し、通常状態に復帰する際の閾値電圧である。第2閾値電圧Ref2は、第1閾値電圧Ref1よりヒステリシス電圧に相当する電圧だけ高い電圧である。ヒステリシス電圧は、例えば2.7Vとし、第2閾値電圧Ref2は(2.5V+2.7V=5.2V)である。
The
通常状態では、切替部150は、第1スイッチ部160をON状態にする制御信号CNT1を出力するとともに、第2スイッチ部180がグランドGND側を選択する制御信号CNT2を出力する。なお、通常状態とは、太陽電池110の発電電力により第1蓄電池130及び第2蓄電池140に充電が行われるとともに、主に第1蓄電池130から負荷装置へ電力が供給されている状態である。
In the normal state, the
通常状態において、太陽電池110の発電停止により、電圧検出部170から入力された電圧検出信号Vfに基づいて、給電線DCL1の電圧Voutが通常状態の電圧(例えば3V)から第1閾値電圧Ref1(2.5V)以下まで下降したと切替部150が判定する。このように判断した場合に、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を出力するとともに、第2スイッチ部180を第1蓄電池130側に選択させる制御信号CNT2を出力する。これにより、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが並列接続から直列接続に切り替わり、給電線DCL1の電圧Voutが第2蓄電池140の充電電圧と、第1蓄電池130の充電電圧とが加算された電圧になる。さらに、負荷装置200が動作を停止する。
In the normal state, when the power generation of the
第1スイッチ部160がOFF状態で、第2スイッチ部180が第1蓄電池130側に選択された状態(高速起動状態ともいう)の直後は、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが並列接続から直列接続に切り替わっているので、給電線DCL1の電圧Voutは第1閾値電圧Ref1の約2倍である。その後の太陽電池110の発電再開により、給電線DCL1の電圧Voutが上昇する。給電線DCL1の電圧Voutが第2閾値電圧Ref2(5.2V)まで上昇した場合には、まず負荷装置200の動作が復帰する。さらに切替部150は、給電線DCL1の電圧Voutが第2閾値電圧Ref2まで上昇したと判定し、第1スイッチ部160をON状態にする制御信号CNT1を出力するとともに、第2スイッチ部180をグランドGND側に選択させる制御信号CNT2を出力する。これにより、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが直列接続から並列接続に切り替わる。このように、切替部150は、第1閾値電圧Ref1(2.5V)と第2閾値電圧Ref2(5.2V)との間の2.7V幅のヒステリシス特性を持って、第1スイッチ部160及び第2スイッチ部180を制御する。
The
図1では、第1スイッチ部160及び第2スイッチ部180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。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てもよい。
In FIG. 1, the example comprised with the switch using a mechanical contact as the
次に、蓄電システム100の動作について説明する。図2は、本実施形態に係る蓄電システムにおける各スイッチ状態での給電状態を示す説明図である。図2(A)は、第1スイッチ部160をON状態とするとともに第2スイッチ部180を、グランドGND側を選択する状態としたときの説明図である。この状態では、第1スイッチ部160の端子aと端子bとが接続され、第2スイッチ部180の共通端子dと端子eとが接続されている。この場合、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に接続され、第1蓄電池130の負極(−)端子は、グランドGNDに接続される。また、第2蓄電池140の正極(+)端子は給電線DCL1に接続され、第2蓄電池140の負極(−)端子は、第2スイッチ部180を介して、グランドGNDに接続される。したがって、給電線DCL1とグランドGNDの間に、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが並列に接続されることになる。
Next, the operation of the
通常状態では、太陽電池110の発電電力により第1蓄電池130及び第2蓄電池140に充電が行われるとともに、第1蓄電池130及び第2蓄電池140から、負荷装置200に放電電流Ia3及びIa4を流して電力を供給する。このように、通常状態では、給電線DCL1とグランドGNDの間に、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが並列に接続され、太陽電池110からの発電電力や負荷装置200の動作状態に応じて、第1蓄電池130及び第2蓄電池140は充放電される。なお、第1蓄電池130の容量は第2蓄電池140の容量より大きいことから、主として太陽電池110からの発電電力を充放電するのは、第1蓄電池130である。
In the normal state, the
太陽電池110の発電が停止すると、第1蓄電池130及び第2蓄電池140の放電が進み、給電線DCL1の電圧Voutは下降していく。給電線DCL1の電圧Voutが第1閾値電圧Ref1(2.5V)以下まで下降すると、負荷装置200が動作を停止するとともに、切替部150は、第1スイッチ部160をOFF状態とするとともに、第2スイッチ部180を、第1蓄電池130側を選択する状態とする。
When the power generation of the
図2(B)は、第1スイッチ部160をOFF状態とするとともに第2スイッチ部180を第1蓄電池130側を選択した状態としたときの説明図である。この状態(高速起動状態)では、第1スイッチ部160の端子aと端子bとが遮断され、第2スイッチ部180の共通端子dと端子fとが接続されている。この場合、第1蓄電池130の正極(+)端子は、第2スイッチ部180を介して第2蓄電池140の負極(−)端子に接続される。したがって、給電線DCL1とグランドGNDの間に、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが並列接続から直列接続に切り替わり、給電線DCL1の電圧Voutは第1閾値電圧Ref1(2.5V)の約2倍になる。
FIG. 2B is an explanatory diagram when the
その後、太陽電池110の発電が再開されると、太陽電池110から、第1蓄電池130と第2蓄電池140との直列回路に電流Ibが流れ、第1蓄電池130及び第2蓄電池140への充電が開始される。これにより、給電線DCL1の電圧Voutがさらに上昇していく。
Thereafter, when the power generation of the
ここで、第2蓄電池140の容量(例えば1F)は第1蓄電池130の容量(例えば40F)に比べて小さい。このため、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の充電電圧は急速に上昇する。給電線DCL1の電圧Voutは、第1蓄電池130の充電電圧と第2蓄電池140の充電電圧との加算値になるので、第2蓄電池140の充電電圧の上昇により、給電線DCL1の電圧Voutは急速に上昇していく。
そして、給電線DCL1の電圧Voutが第2閾値電圧Ref2(5.2V)以上まで上昇したとき、負荷装置200の動作が復帰するとともに、切替部150は、図2(A)に示したように、第1スイッチ部160をON状態とするとともに、第2スイッチ部180を、グランドGND側を選択する状態とする。これにより、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが直列接続から並列接続に切り替わり、主に第1蓄電池130から負荷装置200に電源が再供給されるようになり、蓄電システム100は、通常状態の動作に復帰する。
Here, the capacity (for example, 1F) of the
When the voltage Vout of the feeder line DCL1 rises to the second threshold voltage Ref2 (5.2 V) or higher, the operation of the
なお、本実施形態では、切替部150は、第1閾値電圧Ref1(2.5V)と第2閾値電圧Ref2(5.2V)との間の2.7V幅のヒステリシス特性を持って、第1スイッチ部160及び第2スイッチ部180を制御している。このため、安定した動作を維持できる。
In the present embodiment, the
図3は、本実施形態に係る蓄電システム100におけるスイッチ制御の説明図である。図3において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧検出部170の検出電圧を示している。
FIG. 3 is an explanatory diagram of switch control in the
時刻t0で、通常状態で太陽電池110の発電動作が停止したとする。なお、このとき、第1スイッチ部160はON状態、第2スイッチ部180はグランドGND側を選択する状態となっているとする。太陽電池110の発電動作が停止すると、第1蓄電池130及び第2蓄電池140が放電され、図3に示すように、電圧検出部170の検出電圧は下降していく。
It is assumed that the power generation operation of the
時刻t1で、電圧検出部170の検出電圧が第1閾値電圧Ref1(2.5V)以下まで下降すると、負荷装置200が動作を停止する。そして、第1スイッチ部160はOFF状態になり、第2スイッチ部180は第1蓄電池130側を選択する状態となり、給電線DCL1とグランドGNDとの間に、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが直列に接続され、給電線DCL1の電圧Voutは第1閾値電圧Ref1(2.5V)の約2倍になる。
When the detection voltage of the
その後、時刻t2で、太陽電池110の発電動作が再開されたとする。太陽電池110の発電が再開されると、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電流が流れる。これにより、電圧検出部170の検出電圧は上昇していく。第1蓄電池130には、小容量の第2蓄電池140が直列接続されているため、給電線DCL1の電圧Voutは急速に上昇する。このため、図3に示すように、時刻t2以降では、電圧検出部170の検出電圧は急速に上昇している。
Thereafter, it is assumed that the power generation operation of the
そして、時刻t3で、電圧検出部170の検出電圧が第2閾値電圧Ref2(5.2V)以上まで上昇すると、負荷装置200の動作が復帰するとともに、第1スイッチ部160はON状態となり、第2スイッチ部180はグランドGND側を選択する状態となり、通常状態の動作に復帰する。通常状態では、給電線DCL1とグランドGNDとの間に、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが並列に接続されるので、時刻t3以降では、電圧検出部170の検出電圧は徐々に上昇していく。
At time t3, when the detection voltage of the
このように、本実施形態に係る蓄電システム100では、高速起動状態のとき、給電線DCL1とグランドGNDとの間に、第1蓄電池130と、小容量の第2蓄電池140とが直列に配設される。これにより、蓄電システム100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、太陽電池110の発電が再開された後に短時間で復帰させることができる。
As described above, in the
なお、通常状態には、給電線DCL1とグランドGNDの間に、第1蓄電池130と第2蓄電池140とが並列に接続されているので、第2蓄電池140にも充電が行われている。したがって、第1蓄電池130と第2蓄電池140とを給電線DCL1とグランドGNDの間に直列に接続したときに、第2蓄電池140に電荷が残っていることになる。これにより、第2蓄電池140を完全に放電した状態から復帰させる場合に比べて、復帰時間を短くできる。
In the normal state, since the
図4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。
最初に、蓄電システム100が通常状態(並列接続)で動作しているとする(ステップS101)。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、第2スイッチ部がグランドGND側を選択する状態であり、給電線DCL1の電圧Vout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。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure in the
First, it is assumed that the
続いて、電圧検出部170は、給電線DCL1の電圧Vout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S102)。続いて、切替部150では、電圧検出部170の検出電圧が第1閾値電圧Ref1(2.5V)以下か否かを判定する(ステップS103)。ステップS103において、電圧検出部170の検出電圧が第1閾値電圧Ref1(2.5V)以下ではないと判定された場合(ステップS103:No)、負荷装置200が動作を継続するとともに(ステップS104)、蓄電システム100は、ステップS102の処理に戻る。続いて、蓄電システム100は、ステップS102以下の処理を再び実行する。
Subsequently, the
一方、ステップS103において、給電線DCL1の電圧Voutが第1閾値電圧Ref1(2.5V)以下である判定された場合(ステップS103:Yes)、負荷装置200が動作を停止するとともに(ステップS105)、蓄電システム100は、ステップS106の処理に移行する。
On the other hand, when it is determined in step S103 that the voltage Vout of the feeder line DCL1 is equal to or lower than the first threshold voltage Ref1 (2.5 V) (step S103: Yes), the
ステップS106において、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、第2スイッチ部180を第1蓄電池130側を選択する状態に切替える。これにより、給電線DCL1とグランドGNDとの間に、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が発電を行っている場合に、太陽電池110から第1蓄電池130及び第2蓄電池140の直列回路への充電が行われる(ステップS107)。
In step S106, the
続いて、電圧検出部170は、給電線DCL1の電圧Vout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S108)。切替部150は、電圧検出部170の検出電圧が第2閾値電圧Ref2(5.2V)以上か否かを判定する(ステップS109)。そして、ステップS109において、電圧検出部170の検出電圧が第2閾値電圧Ref2(5.2V)以上でないと判定された場合(ステップS109:No)、ステップS106の処理に戻り、切替部150は、第1スイッチ部160をOFF状態、第2スイッチ部180を、第1蓄電池130側を選択する状態に維持する(ステップS106)。続いて、蓄電システム100は、ステップS106以降の処理を繰り返して実行する。
Subsequently, the
蓄電システム100は、太陽電池110で発電が行われず、太陽電池110から第1蓄電池130及び第2蓄電池140の直列回路への充電が行われない場合、給電線DCL1の電圧Voutは上昇しないため、ステップS106からステップS109の処理が繰り返して実行される。太陽電池110からの発電が再開すると、第1蓄電池130及び第2蓄電池140の直列接続に充電電流が流れ、給電線DCL1の電圧Voutが上昇する。
In the
給電線DCL1の電圧Voutが第2閾値電圧Ref2(5.2V)以上に上昇したと判定された場合(ステップS109:Yes)、負荷装置200の動作が復帰するとともに(ステップS110)、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、第2スイッチ部180を、グランドGND側を選択する状態に切替える(ステップS111)。これにより、蓄電システム100は、通常状態(並列接続)に戻る。続いて、蓄電システム100は、ステップS102の処理に戻り、ステップS102以降の処理を再び実行する。
When it is determined that the voltage Vout of the feeder line DCL1 has risen to the second threshold voltage Ref2 (5.2 V) or higher (step S109: Yes), the operation of the
以上のように、本実施形態の蓄電システム100は、環境発電を行う発電素子(例えば太陽電池110)と、負荷装置200に電力を供給する給電線DCL1と、給電線を介して発電素子の発電電力により充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130と、第1蓄電池よりも容量が小さい第2蓄電池140と、給電線とグランド(GND)との間に第1蓄電池と第2蓄電池とを並列に接続する並列接続状態(図2(A))と、給電線とグランドとの間に第1蓄電池と第2蓄電池とを直列に接続する直列接続状態(図2(B))とに選択的に設定するスイッチ部(第1スイッチ部160、第2スイッチ部180)と、第1蓄電池が過放電となる電圧を検出する電圧検出部170と、電圧検出部の検出電圧に応じてスイッチ部を制御する切替部150と、を備え、切替部は、電圧検出部の検出電圧が下降したときの電圧と比較する第1閾値電圧Ref1と、電圧検出部の検出電圧が上昇したときの電圧と比較する第2閾値電圧Ref2とを有し、スイッチ部が並列接続状態に設定されているときに、切替部は、電圧検出部の検出電圧を第1閾値電圧と比較し、電圧検出部の検出電圧が第1閾値電圧以下になった場合に、スイッチ部を直列接続状態に設定し、スイッチ部が直列接続状態に設定されているときに、切替部は、電圧検出部の検出電圧を第2閾値電圧と比較し、電圧検出部の検出電圧が第2閾値電圧以上になった場合に、スイッチ部を並列接続状態に設定する。
As described above, the
この構成によって、本実施形態では、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。 With this configuration, in this embodiment, when the power generation element generates power, the operation of the load device can be restored in a short time.
[第2実施形態]
図5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。電圧検出部170Aの位置が第1実施形態の電圧検出部170の位置と異なっている。他の構成は、第1実施形態と同様であり、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. 5 is a configuration diagram illustrating a configuration example of the
第1実施形態では、電圧検出部170は、グランドGNDと給電線DCL1との間の電圧を検出して、切替部150に出力している。これに対して、第2実施形態では、電圧検出部170Aは、グランドGNDと第1蓄電池130の正極(+)端子との間の電圧を検出して、切替部150に出力している。
In the first embodiment, the
第1実施形態では、第1閾値電圧Ref1は、第1蓄電池130を構成するリチウムイオンキャパシタの下限電圧に応じて設定される。第1閾値電圧Ref1は、第1スイッチ部160がON状態、第2スイッチ部180はグランドGND側を選択する状態となっているときの閾値電圧である。このときには、第1スイッチ部160はON状態であるから、グランドGNDと給電線DCL1との間の電圧と、グランドGNDと第1蓄電池130の正極(+)端子との間の電圧とは等しい。したがって、第2実施形態の場合の第1閾値電圧Ref1Aは、第1実施形態の場合の第1閾値電圧Ref1と同様に、第1蓄電池130を構成するリチウムイオンキャパシタの下限電圧に応じて、例えば2.5Vに設定される。
In the first embodiment, the first threshold voltage Ref1 is set according to the lower limit voltage of the lithium ion capacitor that constitutes the
第1実施形態では、第2閾値電圧Ref2は、第1閾値電圧Ref1よりヒステリシス電圧に相当する電圧だけ高い電圧に設定される。第2閾値電圧Ref2は、第1スイッチ部160がOFF状態、第2スイッチ部180が第1蓄電池130側を選択する状態となっているときの閾値電圧である。この場合、第1実施形態の場合の電圧検出部170では、グランドGNDと給電線DCL1との間の電圧を検出しており、この電圧は、第1蓄電池130の充電電圧と第2蓄電池140の充電電圧との加算値になる。これに対して、第2実施形態の場合の電圧検出部170Aでは、グランドGNDと第1蓄電池130との間の電圧(第1蓄電池130の充電電圧)を検出しており、第2蓄電池140の充電電圧の分だけ、異なる値となる。このため、第2実施形態では、第2閾値電圧Ref2Aを、第1閾値電圧Ref1Aに、第1蓄電池130の容量と第2蓄電池140の容量とに応じて補正した補正ヒステリシス電圧を加えた電圧に設定している。
In the first embodiment, the second threshold voltage Ref2 is set to a voltage that is higher than the first threshold voltage Ref1 by a voltage corresponding to the hysteresis voltage. The second threshold voltage Ref2 is a threshold voltage when the
すなわち、第1実施形態では、第2閾値電圧Ref2(5.2V)は、第1閾値電圧Ref1(2.5V)より、ヒステリシス電圧に相当する2.7Vだけ高い電圧(2.5V+2.7V=5.2V)としている。ここで、ヒステリシス電圧の2.7Vは、直列接続された直後の第2蓄電池140の充電電圧(2.5V)と、その後の太陽電池110の発電による主に第2蓄電池140の充電電圧の上昇分(0.2V)からなる。
本実施形態では、第1蓄電池130の容量を40Fとし、第2蓄電池140の容量を1Fとすると、第2蓄電池140での0.2Vの電圧変化は、第1蓄電池130では、(0.2V×(1F/40F))Vの電圧変化に相当する。したがって、本実施形態での第2閾値電圧Ref2Aは、次式(1)
That is, in the first embodiment, the second threshold voltage Ref2 (5.2V) is higher than the first threshold voltage Ref1 (2.5V) by a voltage 2.7V corresponding to the hysteresis voltage (2.5V + 2.7V = 5.2V). Here, the hysteresis voltage of 2.7 V is a rise in the charging voltage (2.5 V) of the
In the present embodiment, when the capacity of the
Ref2A=2.5V+(0.2V×(1F/40F))・・・(1) Ref2A = 2.5V + (0.2V × (1F / 40F)) (1)
として設定される。すなわち、第2閾値電圧Ref2Aは、第1蓄電池130の容量C1、第2蓄電池140の容量C2である場合、Ref2A=2.5V+(0.2V×(C2/C1))で表される。なお、式(1)における2.5V、0.2Vの値は一例であり、これに限られない。
Set as That is, when the second threshold voltage Ref2A is the capacity C1 of the
以上のように、本実施形態の蓄電システム100Aにおいて、電圧検出部170Aは、第1蓄電池130の電圧を検出し、第1閾値電圧Ref1Aは、第1蓄電池の下限電圧に応じて設定され、第2閾値電圧Ref2Aは、第1閾値電圧に、第1蓄電池の容量と第2蓄電池140の容量とに応じて補正した補正ヒステリシス電圧を加えた電圧に設定される。
As described above, in the
この構成によって、本実施形態では、第1閾値電圧を第1蓄電池の下限電圧に応じて設定することで、第1蓄電池のセルの劣化を防げる。また、本実施形態では、第2閾値電圧を、第1蓄電池の容量と第2蓄電池の容量とに応じて補正した補正ヒステリシス電圧を加えた電圧とすることで、動作を安定させることができる。 With this configuration, in this embodiment, the first threshold voltage is set according to the lower limit voltage of the first storage battery, thereby preventing the deterioration of the cells of the first storage battery. Moreover, in this embodiment, operation | movement can be stabilized by making the 2nd threshold voltage into the voltage which added the correction | amendment hysteresis voltage corrected according to the capacity | capacitance of a 1st storage battery, and the capacity | capacitance of a 2nd storage battery.
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、上述の例では、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 above-described example, the example of the
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。
The
100,100A…蓄電システム、110…太陽電池、120…コンバータ、130…第1蓄電池、140…第2蓄電池、150…切替部、151…比較部、160…第1スイッチ部、170,170A…電圧検出部、180…第2スイッチ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,100A ... Power storage system, 110 ... Solar cell, 120 ... Converter, 130 ... First storage battery, 140 ... Second storage battery, 150 ... Switching part, 151 ... Comparison part, 160 ... First switch part, 170, 170A ... Voltage Detection unit, 180 ... second switch unit
Claims (9)
負荷装置に電力を供給する給電線と、
前記給電線を介して前記発電素子の発電電力により充電されるとともに前記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い第2蓄電池と、
前記給電線とグランドとの間に前記第1蓄電池と前記第2蓄電池とを並列に接続する並列接続状態と、前記給電線と前記グランドとの間に前記第1蓄電池と前記第2蓄電池とを直列に接続する直列接続状態とに選択的に設定するスイッチ部と、
前記第1蓄電池が過放電となる電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部の検出電圧に応じて前記スイッチ部を制御する切替部と、
を備え、
前記切替部は、前記電圧検出部の検出電圧が下降したときの電圧と比較する第1閾値電圧と、前記電圧検出部の検出電圧が上昇したときの電圧と比較する第2閾値電圧とを有し、
前記スイッチ部が前記並列接続状態に設定されているときに、前記切替部は、前記電圧検出部の検出電圧を前記第1閾値電圧と比較し、前記電圧検出部の検出電圧が前記第1閾値電圧以下になった場合に、前記スイッチ部を前記直列接続状態に設定し、
前記スイッチ部が前記直列接続状態に設定されているときに、前記切替部は、前記電圧検出部の検出電圧を前記第2閾値電圧と比較し、前記電圧検出部の検出電圧が前記第2閾値電圧以上になった場合に、前記スイッチ部を前記並列接続状態に設定する蓄電システム。 A power generation element that performs energy harvesting,
A power supply line for supplying power to the load device;
A first storage battery that is charged with the generated power of the power generation element via the feeder and that supplies power to the load device;
A second storage battery having a smaller capacity than the first storage battery;
A parallel connection state in which the first storage battery and the second storage battery are connected in parallel between the power supply line and the ground, and the first storage battery and the second storage battery between the power supply line and the ground. A switch part that is selectively set to a serial connection state connected in series;
A voltage detector for detecting a voltage at which the first storage battery is overdischarged;
A switching unit that controls the switch unit according to a detection voltage of the voltage detection unit;
With
The switching unit has a first threshold voltage to be compared with a voltage when the detection voltage of the voltage detection unit is decreased, and a second threshold voltage to be compared with a voltage when the detection voltage of the voltage detection unit is increased. And
When the switch unit is set in the parallel connection state, the switching unit compares the detection voltage of the voltage detection unit with the first threshold voltage, and the detection voltage of the voltage detection unit is the first threshold value. When the voltage falls below the voltage, the switch unit is set in the series connection state,
When the switch unit is set in the series connection state, the switching unit compares the detection voltage of the voltage detection unit with the second threshold voltage, and the detection voltage of the voltage detection unit is the second threshold value. A power storage system that sets the switch unit to the parallel connection state when the voltage exceeds a voltage.
前記第1スイッチ部を前記給電線と前記第1蓄電池との間が導通するように設定するとともに、前記第2スイッチ部を前記グランド側を選択するように設定することにより、前記並列接続状態とし、
前記第1スイッチ部を前記給電線と前記第1蓄電池との間が遮断するように設定するとともに、前記第2スイッチ部を前記第1蓄電池側を選択するように設定することにより、前記直列接続状態とする請求項1に記載の蓄電システム。 The switch unit includes a first switch unit that opens and closes between the power supply line and the first storage battery, and a second switch unit that selectively connects the second storage battery to the ground side and the first storage battery side. And consist of
The first switch unit is set to conduct between the power supply line and the first storage battery, and the second switch unit is set to select the ground side, thereby setting the parallel connection state. ,
By setting the first switch part so as to cut off between the power supply line and the first storage battery, and setting the second switch part to select the first storage battery side, the series connection The power storage system according to claim 1 in a state.
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請求項1又は2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.
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請求項1乃至6の何れか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 system according to claim 1, 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.
前記切替部は、前記電圧検出部の検出電圧が下降したときの電圧と比較する第1閾値電圧と、前記電圧検出部の検出電圧が上昇したときの電圧と比較する第2閾値電圧とを有しており、
前記スイッチ部が前記並列接続状態に設定されているときに、前記切替部が、前記電圧検出部の検出電圧を前記第1閾値電圧と比較し、前記電圧検出部の検出電圧が前記第1閾値電圧以下になった場合に、前記スイッチ部を前記直列接続状態に設定するステップと、
前記スイッチ部が前記直列接続状態に設定されているときに、前記切替部が、前記電圧検出部の検出電圧を前記第2閾値電圧と比較し、前記電圧検出部の検出電圧が前記第2閾値電圧以上になった場合に、前記スイッチ部を前記並列接続状態に設定するステップと、
を含む蓄電方法。 A power generation element that performs environmental power generation, a power supply line that supplies power to the load device, a first storage battery that is charged by the generated power of the power generation element via the power supply line and supplies power to the load device, and A second storage battery having a smaller capacity than the first storage battery, a parallel connection state in which the first storage battery and the second storage battery are connected in parallel between the power supply line and the ground, and the power supply line and the ground. A switch unit that selectively sets the first storage battery and the second storage battery in series to each other in series, a voltage detection unit that detects a voltage at which the first storage battery is overdischarged, and A power storage method in a power storage system comprising: a switching unit that controls the switch unit according to a detection voltage of a voltage detection unit,
The switching unit has a first threshold voltage to be compared with a voltage when the detection voltage of the voltage detection unit is decreased, and a second threshold voltage to be compared with a voltage when the detection voltage of the voltage detection unit is increased. And
When the switch unit is set in the parallel connection state, the switching unit compares the detection voltage of the voltage detection unit with the first threshold voltage, and the detection voltage of the voltage detection unit is the first threshold value. When the voltage is equal to or lower than the voltage, the step of setting the switch unit in the series connection state;
When the switch unit is set in the series connection state, the switching unit compares the detection voltage of the voltage detection unit with the second threshold voltage, and the detection voltage of the voltage detection unit is the second threshold value. A step of setting the switch unit to the parallel connection state when the voltage exceeds a voltage;
A power storage method comprising:
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