JP2609854B2 - 太陽光発電システムの蓄電池充放電制御方式 - Google Patents

太陽光発電システムの蓄電池充放電制御方式

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JP2609854B2 JP61281453A JP28145386A JP2609854B2 JP 2609854 B2 JP2609854 B2 JP 2609854B2 JP 61281453 A JP61281453 A JP 61281453A JP 28145386 A JP28145386 A JP 28145386A JP 2609854 B2 JP2609854 B2 JP 2609854B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽光発電システムの蓄電池充放電制御方
式に関するものである。
〔従来技術〕
第3図は従来の太陽光発電システムの蓄電池充放電制
御装置の構成を示すブロック図である。同図において、
11は太陽電池、12は過充電防止開閉器、13は過放電防止
開閉器、14は負荷、15は蓄電池、16は制御回路、17は過
放電保護電圧レベルVODCを設定する過放電レベル設定器
18は過充電保護電圧レベルVOCを設定する過充電レベル
設定器、19は蓄電池15の端子電圧を検出する電圧センサ
である。
過放電レベル設定器17は蓄電池15の定格電圧(鉛蓄電
池でセル当り2V)の95%程度の過放電保護電圧レベルV
ODCを設定し、過充電レベル設定器18は蓄電池15の定格
電圧の125%の程度の過充電保護電圧レベルVOC設定す
る。
上記構成の太陽光発電システムの蓄電池充放電制御装
置において、太陽電池11で発電された直流電流は過充電
防止開閉器12を通って蓄電池15に充電され、蓄電池15か
らの電流は過放電防止開閉器13を通って負荷14へ放電さ
れる。蓄電池15の端子電圧は、電圧センサ19で常時監視
され、その検出出力は制御回路16に入力されている。
蓄電池15の端子電圧が、過放電保護電圧レベルV
ODC(定格電圧の95%程度)以下となると制御回路16は
過放電防止開閉器13を開放して放電を停止し、反対に蓄
電池15の端子電圧が、過充電保護電圧レベルVOC(定格
電圧の125%の程度)以上となると制御回路16は過充電
防止開閉器13を開放して充電を停止する。蓄電池15はこ
のような充放電を繰り返している。
上記のように従来の太陽光発電システムの蓄電池充放
電制御装置は、過放電保護電圧レベルVODC及び過充電保
護電圧レベルVOCを基準として過充電防止開閉器12及び
過放電防止開閉器13の開閉を制御し蓄電池15の過充放電
を防止する、所謂浮動充電と称する蓄電池充放電制御方
式を採用している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上記従来の蓄電池充放電制御方式は蓄電
池15の充電状態を過放電保護電圧レベルVODCと過充電保
護電圧レベルVOCとの間に保つ浮動充電であるため、蓄
電池15内で電解液の成層化、即ち電解液に濃い部分と薄
い部分の層が生じる現象が起こるという問題があった。
この成層化が生じると電解液の濃い部分では電極の劣化
が生じ、薄い部分ではサルフェーションとなり、蓄電池
15の寿命を短縮させると共に、その充電効率を悪化させ
るという問題点があった。特に蓄電池の寿命が短くなる
ということは、メンテナンスの回数をできる限り少なく
することが要望される太陽光発電システムにおいては極
めて重要な問題である。そこで本出願人は第4図に示す
ようなシステム構成の蓄電池充放電制御装置を開発し別
途出願した。同図において、第3図と同一符号を付した
部分は同一又は相当部分を示し、その作用も略同一であ
る。20は過充電レベル設定器18で予め設定された過充電
保護電圧レベルVOC1を所定値だけ引き上げた過充電レベ
ルVOC2を設定する過充電レベル設定器である。過充電レ
ベル設定器18と過充電レベル設定器20の切換えは切換リ
レーの切換接点Xで行なう。
第5図は上記太陽光発電システムの蓄電池充放電制御
装置の動作を示す蓄電池15の端子電圧と経過時間との関
係を示す図で、太陽電池11からの直流電流を蓄電池15に
供給すると、蓄電池15の端子電圧は徐々に上昇し、過放
電レベル設定器17の設定する過放電保護電圧レベルVODC
と過充電保護電圧レベルVOC1との間を制御回路16の過充
電防止開閉器12及び過放電防止開閉器13の開閉制御によ
り上下する。所定時間t1(年数回程度)に切換接点リレ
ーの切換接点Xを過充電レベル設定器18側から過充電レ
ベル設定器20に切り換えると、過充電レベル設定器20の
設定する過充電レベルVOC2が制御回路16に入力され、蓄
電池15の端子電圧は該過充電レベルVOC2に向かって上昇
し、蓄電池15は強い過充電状態になる。芸過充電状態に
おいて蓄電池15内では余分な電気分解により水素ガスが
発生し、それによる泡で電解液が撹拌され、電解液の濃
度が均一となるから上記電解液の成層化が解消される。
成層化が解消されると蓄電池15の充放電効率が向上する
と共に、蓄電池の寿命が長くなる。
しかしながら、上記構成の太陽光発電システムの蓄電
池充放電制御装置においても、太陽電池11と蓄電池15が
1対1の関係にあり、1個の太陽電池11で蓄電池15を充
電する場合、充分な充電電流が得られないという問題点
がある。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題
点を除去し、蓄電池の充放電効率が良く且つその寿命を
延ばすことが可能な太陽光発電システムの蓄電池充放電
制御方式を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため、本発明の太陽光発電シス
テムの蓄電池充放電制御方式は、複数の太陽電池の各々
に過充電防止開閉器を介して複数の電解液を有する蓄電
池を並列接続するとともに、各蓄電池に過放電防止開閉
器を介して負荷を接続して、各蓄電池の端子電圧を過放
電保護電圧と過充電保護電圧との間に保つべく浮動充電
を行うように成した太陽光発電システムの蓄電池充放電
制御方式であって、前記過充電防止開閉器及び前記過放
電防止開閉器を開閉制御し、全蓄電池への充電方式から
少数の蓄電池への充電方式に一時的に切り換えて、少数
の蓄電池に対して他の蓄電池に供給されていた太陽電池
の電力を一時的に重畳供給させることでもって、少数蓄
電池の端子電圧を前記過充電保護電圧より高くせしめ、
該蓄電池の電解液に過充電状態によるガスを発生させて
電解液を撹拌させ濃度を均一化させるようにしたことを
特徴とする。
〔作用〕
太陽光発電システムの蓄電池充放電制御方式を上記の
如く構成することにより、複数蓄電池の内から少数個の
蓄電池を選択し、該選択された蓄電池を全部の太陽電池
で強制的に充電するから該蓄電池が短時間に強い過充電
の状態となり、余分な電気分解により、水素ガスが発生
し、該水素ガスの泡により蓄電池内の電解液が撹拌さ
れ、電解液濃度が均一化する。すなわち、電解液濃度の
濃淡の層、即ち成層化が解消される。その結果蓄電値は
均等充電となり、充電効率が向上すると共にその寿命が
長くなる。
〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明に係る蓄電池充放電制御方式を適用す
る太陽光発電システムの構成を示す図である。同図にお
いて、第3図の制御回路16や電圧センサ19は省略してい
る。PV1,PV2、PV3は太陽電池、SP11,SP12,SP21,SP22,S
P31,SP32は過充電防止開閉器、SB11,SB12,SB21,SB22,S
B31,SB32は過放電防止開閉器、B1,B2,B3は太陽電池PV1,
PV2,PV3のそれぞれに並列接続された蓄電池、SL1,SL2
負荷電流供給用開閉器、Lは負荷である。過充電防止開
閉器SP11,SP21,SP31、過充電防止開閉器SB11,SB21,SB31
及び負荷電流供給用開閉器SL1で第1系統の充放電回路
を構成し、過充電防止開閉器SP12,SP22,SP32、過充電防
止開閉器SB12,SB22,SB32及び負荷電流供給用開閉器SL2
で第2系統の充放電回路を構成する。
上記構成の太陽光発電システムにおいて、常時蓄電池
は第4図に示すようにその端子電圧が過放電保護電圧レ
ベルVODCと過充電保護電圧レベルVOCとの間に保つ浮動
充電である。そのため長時間充放電を繰り返すと、蓄電
池B1,B2,B3内の電解液は濃度の濃い部分と薄い部分が生
ずる所謂成層化が生じる。この成層化が生じると上述の
ように電解液の濃い部分では電極の劣化が生じ、薄い部
分ではサルフェーションとなり、蓄電池B1,B2,B3の寿命
を短縮させると共に、その充電効率を悪化させるという
問題点があった。そこで電解液に成層化が生じた蓄電池
を一時的に過充電状態にし、該蓄電池で余分な電気分解
により水素ガスを発生させ、それによる泡で電解液を撹
拌し、電解液の濃度を均一化させる必要がある。
そこで、先ず蓄電池B1内に成層化が生じ、該蓄電池B1
を過充電にしたい場合、第2図に示すように過充電防止
開閉器SP12,SP22,SP32、及び過放電防止開閉器SB12を閉
じると全部の太陽電池PV1,PV2、PV3からの直流電流は全
て蓄電池B1に供給され、蓄電池B1は蓄電池B1の端子電圧
を過充電保護電圧レベルVOCより上昇せしめることでも
って過充電状態になる。この時過放電防止開閉器SB21,S
B31及び負荷電流供給用開閉器SL1が閉じ負荷Lに負荷電
流が供給される。
同様に蓄電池B2,B3を過充電状態にする場合、過充電
防止開閉器SP11,SP21,SP31、過放電防止開閉器SB11,S
B21,SB31及び負荷電流供給用開閉器SL1で構成される第
1系統の充放電回路及び過充電防止開閉器SP12,SP22,S
P32、過放電防止開閉器SB12,SB22,SB32及び負荷電流供
給用開閉器SL2で構成される第2系統の充放電回路を所
定の状態に形成することにより行なうことが可能であ
る。
なお、蓄電池B1,B2,B3を浮動充電から強い過充電状態
にする場合は、第4図に示すように、過充電レベル設定
器18、過充電レベル設定器20及び電圧センサ19を設け制
御回路16の制御により、上記過充電防止開閉器SP11,S
P12,SP21,SP22,SP31,SP32、過放電防止開閉器SB11,
SB12,SB21,SB22,SB31,SB32及び負荷電流供給用開閉器S
L1,SL2を開閉して蓄電池B1,B2,B3の充放電をするように
構成すればよい。
上記の如く過充電にしたい蓄電池を蓄電池B1,B2,B3
中から1つ選択し、該選択した蓄電池を全部の太陽電池
PV1,PV2、PV3で充電するから、一時的に蓄電池の端子電
圧を過充電保護電圧レベルVOC1より上昇せしめ、当該蓄
電池を強い過充電の状態することができるから、それに
よる余分な電気分解により水素ガスの泡を発生し、電解
液の成層化を解消でき、蓄電池の均等充電が短時間に実
現でき、充電効率の向上が図れ及び寿命も長くなる。な
お、上記実施例では太陽電池及び蓄電池がそれぞれ3個
の場合を示したが、太陽電池及び蓄電池の数はこれに限
定されるものではなく、これ以上又はこれ以下でも良
い。また、上記実施例では1個の蓄電池を全部の太陽電
池PV1,PV2、PV3で充電する場合を示したが、これに限定
されるものではなく要は全蓄電池の数より少ない少数の
蓄電池を選択し、該選択した蓄電池を通常の充電より多
い太陽電池、すなわち選択した蓄電池の数より多い太陽
電池でもって集中的に充電するようにすれば良い。
すなわち、過充電防止開閉器及び過放電防止開閉器を
開閉制御し、全蓄電池への充電方式から少数の蓄電池へ
の充電方式に一時的に切り換えて、少数の蓄電池に対し
て他の蓄電池に供給されていた太陽電池の電力を一時的
に重畳供給させることでもって、少数の蓄電池の端子電
圧を過充電保護電圧より高くせしめ、該蓄電池の電解液
に過充電状態によるガスを発生させて電解液を撹拌させ
て濃度を均一化させるようにすれば良い。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、複数蓄電池の内
から少数個の蓄電池を選択し、該選択された蓄電池を通
常の充電時より多くの太陽電池の発電電力で強制的に充
電するから、当該蓄電池を短時間に強い過充電の状態に
することができる。従って、該強い過充電による電気分
解により、水素ガスが発生し、該水素ガスの泡により蓄
電池内の電解液が撹拌され、電解液濃度の濃淡の層、即
ち成層化が解消される。その結果蓄電池は均等充電とな
り、充電効率が向上すると共にその寿命が長くなるとい
う優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る蓄電池充放電制御方式を適用する
太陽光発電システムの構成を示す図、第2図は該太陽光
発電システムの動作例を示す図、第3図は従来の太陽光
発電システムの蓄電池充放電制御装置の構成を示すブロ
ック図、第4図は本出願人が別途出願する太陽光発電シ
ステムの蓄電池充放電制御装置の構成を示す図、第5図
はその動作を示す図である。 図中、SP11,SP12,SP21,SP22,SP31,SP32……過充電防止
開閉器、SB11,SB12,SB21,SB22,SB31,SB32……過放電防
止開閉器、SL1,SL2……負荷電流供給開閉器、L……負
荷、B1,B2,B3……蓄電池。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の太陽電池の各々に過充電防止開閉器
    を介して複数の電解液を有する蓄電池を並列接続すると
    ともに、各蓄電池に過放電防止開閉器を介して負荷を接
    続して、各蓄電池の端子電圧を過放電保護電圧と過充電
    保護電圧との間に保つべく浮動充電を行うように成した
    太陽光発電システムの蓄電池充放電制御方式であって、
    前記過充電防止開閉器及び前記過放電防止開閉器を開閉
    制御し、全蓄電池への充電方式から少数の蓄電池への充
    電方式に一時的に切り換えて、少数の蓄電池に対して他
    の蓄電池に供給されていた太陽電池の電力を一時的に重
    畳供給させることでもって、少数の蓄電池の端子電圧を
    前記過充電保護電圧より高くせしめ、該蓄電池の電解液
    に過充電状態によるガスを発生させて電解液を撹拌させ
    濃度を均一化させるようにしたことを特徴とする太陽光
    発電システムの蓄電池充放電制御方式。
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