JP6893831B2 - Self-supporting power supply system - Google Patents

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Description

本発明は、発電量が季節によって変動し、設置される地点によって発電量が左右される太陽電池、小水力発電、風力発電等の発電機能と、発電機能により発電された電力を蓄電するための電池を備える自立型電源システムに関する。 The present invention is for storing power generation functions such as solar cells, small hydropower generation, wind power generation, etc., in which the amount of power generation fluctuates depending on the season and the amount of power generation depends on the installation location, and the power generated by the power generation function. Concerning a self-contained power system with batteries.

近年、省電力のLED、通信装置の低消費電力化等の影響により、電力系統からの電力供給なしに、様々な発電機能を有する自立型電源システムが実用化されている。 In recent years, due to the influence of power-saving LEDs, low power consumption of communication devices, and the like, self-sustaining power supply systems having various power generation functions have been put into practical use without power supply from the power system.

たとえば、赤外線センサーにより、人の接近を検知している間、LEDを光らせる玄関用のセンサーライトでは、日照時には太陽電池で充電して、夜間はその電力を使ってLEDを光らせる自立型電源型のセンサーライトが販売されている。このようなシステムでは、多くの場合、電力を蓄電するための電池としてニッケル水素電池が用いられており、2〜5年に一度電池を交換することが求められている。 For example, a sensor light for the entrance that illuminates the LED while detecting the approach of a person with an infrared sensor is a self-supporting power supply type that charges with a solar cell in the sunshine and uses that power to illuminate the LED at night. Sensor lights are on sale. In such a system, a nickel-metal hydride battery is often used as a battery for storing electric power, and it is required to replace the battery once every 2 to 5 years.

また、太陽電池や風力発電で発電する機能を備えた、LEDライト付きの道路標識が製品化されている。道路標識の場合、例えば道路鋲のように、道路に穴を掘って固定するものが多いため、容易に電池交換ができないという制限がある。そのため、一般的には、耐環境性能に優れてはいるが高価で体積が大きいキャパシターが使われている。 In addition, road signs with LED lights, which have the function of generating electricity from solar cells and wind power generation, have been commercialized. In the case of road signs, there is a limitation that batteries cannot be easily replaced because many of them are fixed by digging holes in the road, such as road studs. Therefore, in general, a capacitor having excellent environmental resistance but being expensive and having a large volume is used.

また、特開平5−122388号公報に記載の先行技術では、電話回線を利用してガス、水道、あるいは電気などの検針を自動的に行い、検針業務の省力化あるいは合理化を行うシステムに関する技術が示されている。このような先行技術には、停電時の対策あるいは、電源の配線工事などの理由により電池を用いる方式が多用されている。さらに、電池を用いた場合には、電池寿命を伸ばすため消費電流をできるだけ少なくするよう種々の工夫がなされている。そして、電池の寿命を管理者に知らせるため、電池の電圧を常時あるいは、定期的に監視し、電池の電圧が所定の電圧まで低下すると、これを検出して表示手段あるいは、通報手段などにより報知する技術が記載されている。 Further, in the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-122388, there is a technology related to a system that automatically performs meter reading of gas, water, electricity, etc. using a telephone line to save labor or rationalize meter reading work. It is shown. In such prior art, a method using a battery is often used for reasons such as measures against a power failure or wiring work of a power supply. Further, when a battery is used, various measures have been taken to reduce the current consumption as much as possible in order to extend the battery life. Then, in order to notify the administrator of the battery life, the battery voltage is constantly or periodically monitored, and when the battery voltage drops to a predetermined voltage, this is detected and notified by a display means or a reporting means. The technology to do is described.

また、特許第3533152号公報には、太陽電池と、メイン電池と、バックアップ電池とを備え、メイン電池の出力電圧が所定値以下になった場合に、バックアップ電池に切り替える方式が開示されている。メイン電池はリチウムイオン電池等の二次電池であることが必須であるが、バックアップ電池は必ずしも二次電池である必要はなく、大容量コンデンサーや一次電池でも良いことが示されている。 Further, Japanese Patent No. 3533152 discloses a method in which a solar cell, a main battery, and a backup battery are provided, and when the output voltage of the main battery becomes equal to or less than a predetermined value, the battery is switched to the backup battery. It is essential that the main battery is a secondary battery such as a lithium-ion battery, but the backup battery does not necessarily have to be a secondary battery, and it has been shown that a large-capacity condenser or a primary battery may be used.

さらに、特許第4163699号公報には、太陽電池を使用した自立型電源システム用の電池としてニッケル水素電池を使用した場合の、ニッケル水素電池のメモリ効果を解消するための方法として、システム設置地域を対象とした気象実績と気象予報を受信し、データベースに蓄積し、これらの情報をもとに充電量を決める方法が開示されている。 Further, Japanese Patent No. 416369 describes the system installation area as a method for eliminating the memory effect of the nickel-metal hydride battery when the nickel-metal hydride battery is used as the battery for the self-supporting power supply system using the solar cell. A method of receiving the target weather record and weather forecast, accumulating them in a database, and determining the charge amount based on this information is disclosed.

また、特許第5854211号公報には、太陽電池と二次電池を備えたソーラー電源に関して、将来の発電量の予測値、負荷の稼働状態の予測値のいずれかを参考にして、二次電池の充電電圧を下げることにより、二次電池の寿命を延ばす方法が開示されている。 Further, in Japanese Patent No. 5854211, regarding a solar power source including a solar cell and a secondary battery, the predicted value of the future power generation amount or the predicted value of the operating state of the load is referred to, and the secondary battery is described. A method of extending the life of a secondary battery by lowering the charging voltage is disclosed.

特開平5−122388号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-122388 特許第3533152号公報Japanese Patent No. 3533152 特許第4163699号公報Japanese Patent No. 4163649 特許第5854211号公報Japanese Patent No. 5854211

以上の先行技術はいずれも優れたものであるが、以下のような課題があった。 All of the above prior arts are excellent, but they have the following problems.

(a)屋外用途、特に筐体が直射日光にさらされる用途では、10年以上の長期の使用に耐えうる二次電池を提供することは極めて困難であった。このような場合、あえて充電電圧を下げて使用する必要があるが、充電電圧が下がったことにより容量不足となるため、多くの二次電池を搭載しなければならないという課題があった。したがって、多くの場合、2〜5年ごとに二次電池の交換が必要となっていた。さらに、特許第5854211号公報では、将来の天気情報を予測して、必要な充電容量のみを確保するよう、充電電圧を設定する手法が開示されているが、天気予測が外れた場合に、電池の容量が不足するという問題が発生しかねなかった。 (A) In outdoor applications, especially in applications where the housing is exposed to direct sunlight, it has been extremely difficult to provide a secondary battery that can withstand long-term use of 10 years or more. In such a case, it is necessary to lower the charging voltage for use, but there is a problem that many secondary batteries must be installed because the capacity becomes insufficient due to the lowering of the charging voltage. Therefore, in many cases, it was necessary to replace the secondary battery every 2 to 5 years. Further, Japanese Patent No. 5854211 discloses a method of setting the charging voltage so as to predict future weather information and secure only the required charging capacity. However, when the weather forecast is incorrect, the battery The problem of running out of capacity could occur.

(b)発電量が少ない日が想定以上に続いた場合、二次電池の容量が不足し、自立型電源システムから電力が供給されている機器類が停止する恐れがあるという課題があった。停止する機器が、たとえば照明であれば許容範囲の場合もあるが、今後、通信機器の低消費電力化によって、多くの通信機器が自立型電源システムで駆動される場合を想定すると社会的に許容されない状態となる恐れがある。 (B) If the number of days when the amount of power generation is low continues more than expected, there is a problem that the capacity of the secondary battery becomes insufficient and the devices supplied with power from the self-supporting power supply system may stop. If the device to be stopped is, for example, lighting, it may be within the permissible range, but it is socially permissible assuming that many communication devices will be driven by a self-supporting power supply system in the future due to the reduction in power consumption of communication devices. There is a risk that it will not be done.

(c)さらに、発電量が少ない日が想定以上に続いた場合、放電電圧が許容下限電圧を下回わり、それ以降、二次電池を使用できなくなるという課題があった。たとえばリチウムイオン電池の場合、放電電圧が一定電圧以下になると、負極材料の基材となっている銅箔が銅イオンとなって電解液中に溶出し、次の充電の際に、この銅イオンが銅となって析出して正極と負極を短絡させる問題があった。さらに銅イオンが電解液中に溶出した状態では、銅よりも鉄のほうがイオンになりやすいため、銅が金属として析出し、鉄がイオンとなって電解液中に溶出するため、缶に穴が開き、外部に可燃性の電解液が漏液する問題があった。これらの問題が発生しないよう、許容下限電圧を下回ったリチウムイオン電池は、それ以降、保護回路によって充電ができないように制御することが求められていた。 (C) Further, if the days when the amount of power generation is low continues more than expected, the discharge voltage falls below the permissible lower limit voltage, and there is a problem that the secondary battery cannot be used thereafter. For example, in the case of a lithium ion battery, when the discharge voltage falls below a certain voltage, the copper foil, which is the base material of the negative electrode material, becomes copper ions and elutes into the electrolytic solution, and these copper ions are discharged during the next charging. There was a problem that the positive electrode and the negative electrode were short-circuited by depositing as copper. Furthermore, when copper ions are eluted in the electrolytic solution, iron is more likely to become ions than copper, so copper is deposited as a metal and iron becomes ions and is eluted in the electrolytic solution, resulting in holes in the can. There was a problem that the flammable electrolyte leaked to the outside when it opened. In order to prevent these problems from occurring, lithium-ion batteries that have fallen below the permissible lower limit voltage have been required to be controlled by a protection circuit so that they cannot be charged thereafter.

(d)また、以上の課題を解決するため、通信技術を使用して、自立型電源システムを遠隔監視する、あるいは、将来の天候情報を予測して電池の日々の充放電条件を遠隔で操作するという方法が提案されているが、通信費やサーバーの運営費のコストが高く実用的ではない場合が多かった。 (D) In addition, in order to solve the above problems, communication technology is used to remotely monitor the self-supporting power supply system, or to predict future weather information and remotely control the daily charge / discharge conditions of the battery. Although a method of doing so has been proposed, communication costs and server operating costs are high and often impractical.

上記課題を解決するための手段を図9を用いて説明する。上記課題を解決するために、本発明の自立型電源システムは、発電手段(発電部701)と、前記発電手段によって発電された電力を蓄える蓄電手段(二次電池702)と、蓄電手段の充放電を制御する充放電制御手段(充放電制御部703)と、前記発電手段によって発電された電力及び/又は前記蓄電手段から放電された電力を出力するための電源切替手段(電源切替部704)と、を備えた自立型電源システム(700)であって、さらに、日時情報算出手段(リアルタイムクロック部705)と、前記蓄電手段に充電する際の日時に応じた充電電圧情報を記憶した充電電圧パターン記憶手段(充電電圧パターン記憶部706)と、前記日時情報算出手段から得られる日時情報と前記充電電圧情報に基づいて充電電圧を決定する電池システム制御手段(電池システム制御部707)と、を備え、前記充放電制御手段は、前記充電電圧で前記蓄電手段を充電制御することを特徴とする。 The means for solving the above problems will be described with reference to FIG. In order to solve the above problems, the self-supporting power supply system of the present invention includes a power generation means (power generation unit 701), a power storage means (secondary battery 702) for storing the power generated by the power generation means, and a charge of the power storage means. A charge / discharge control means (charge / discharge control unit 703) for controlling discharge and a power supply switching means (power switching unit 704) for outputting the power generated by the power generation means and / or the power discharged from the power storage means. A self-supporting power supply system (700) equipped with the above, and further, a charging voltage that stores a date and time information calculation means (real-time clock unit 705) and a charging voltage information according to the date and time when charging the power storage means. The pattern storage means (charge voltage pattern storage unit 706) and the battery system control means (battery system control unit 707) that determines the charge voltage based on the date and time information obtained from the date and time information calculation means and the charge voltage information. The charging / discharging control means is characterized in that the charging / discharging means is charged and controlled by the charging voltage.

さらに、本発明の自立型電源システムは、発電手段(発電部701)と、前記発電手段によって発電された電力を蓄える蓄電手段(二次電池702)と、蓄電手段の充放電を制御する充放電制御手段(充放電制御部703)と、前記発電手段によって発電された電力及び/又は前記蓄電手段から放電された電力を出力するための電源切替手段(電源切替部704)と、を備えた自立型電源システム(700)であって、さらに、日時情報算出手段(リアルタイムクロック部705)と、地域情報入力手段(地域情報入力部901)と、前記蓄電手段に充電する際の地域と日時に応じた充電電圧情報を記憶した充電電圧パターン記憶手段(充電電圧パターン記憶部706)と、前記日時情報算出手段(リアルタイムクロック部705)から得られる日時情報及び前記地域情報入力手段から得られる地域情報及び前記充電電圧情報に基づいて充電電圧を決定する電池システム制御手段(電池システム制御部707)と、を備え、前記充放電制御手段は、前記充電電圧で前記蓄電手段を充電制御することを特徴とする。 Further, the self-supporting power supply system of the present invention includes a power generation means (power generation unit 701), a power storage means (secondary battery 702) for storing the power generated by the power generation means, and a charge / discharge control for charging / discharging the power storage means. Independent with a control means (charge / discharge control unit 703) and a power supply switching means (power supply switching unit 704) for outputting the power generated by the power generation means and / or the power discharged from the power storage means. It is a type power supply system (700), and further, according to the date and time information calculation means (real-time clock unit 705), the regional information input means (regional information input unit 901), and the region and date and time when charging the power storage means. Date and time information obtained from the charging voltage pattern storage means (charging voltage pattern storage unit 706) that stores the charging voltage information, the date and time information calculation means (real-time clock unit 705), and regional information and regional information obtained from the regional information input means. A battery system control means (battery system control unit 707) that determines a charge voltage based on the charge voltage information is provided, and the charge / discharge control means charges and controls the power storage means with the charge voltage. To do.

太陽電池のような発電機を電源とする自立型電源システムでは、電池が劣化しやすいため、頻繁に電池を交換しなければならないという課題があった。本発明によれば、年間を通じた気温、日射量の統計データから、季節ごとの必要電池容量を算出し、電池に対する充電電圧を、上記必要とされる電池容量を確保する値に制御する。この結果、日射量が多く電池が劣化しやすい夏季には、電池容量を低く抑えることができる。電池容量を低く抑えた場合、電池の寿命を延ばすことができるため、電池交換の頻度を削減することができる。さらに、この効果は地域によって異なるため、地域ごとの必要電池容量を算出することにより、さらに信頼性の高い自立型電源システムを構築することができる。 In a self-sustaining power supply system that uses a generator as a power source, such as a solar cell, the battery tends to deteriorate, so there is a problem that the battery must be replaced frequently. According to the present invention, the required battery capacity for each season is calculated from the statistical data of the temperature and the amount of solar radiation throughout the year, and the charging voltage for the battery is controlled to a value that secures the required battery capacity. As a result, the battery capacity can be kept low in the summer when the amount of solar radiation is large and the battery tends to deteriorate. When the battery capacity is kept low, the life of the battery can be extended, so that the frequency of battery replacement can be reduced. Further, since this effect differs depending on the region, it is possible to construct a more reliable self-sustaining power supply system by calculating the required battery capacity for each region.

なお、以上のケースでは屋外に太陽電池と一緒に二次電池を設置する場合について記載したが、本発明は、太陽電池と二次電池の組み合わせに限られるわけではなく、例えば、冬季に雨量が少ない地域における小型水力発電機を電源にした自立型電源システムのように、冬季に発電量が少なく、夏季に発電量が多くなるような場合にも効果を発揮する。 In the above cases, the case where the secondary battery is installed outdoors together with the solar cell has been described, but the present invention is not limited to the combination of the solar cell and the secondary battery, and the amount of rainfall is, for example, in winter. It is also effective when the amount of power generation is small in winter and large in summer, such as a self-supporting power generation system powered by a small hydroelectric generator in a small area.

上記説明では、年間を通じて、負荷機器の消費電力は変わらないことを前提として説明した。しかし、道路の融雪用ヒータの電源としても使用される太陽電池を電源にした照明機能付き自立型電源システムのように、夏季と冬季で負荷機器の消費電力が異なる用途でも、夏季に充電電圧を下げることが可能である。このような場合においても搭載されている二次電池の寿命を延ばすことが可能になるため、本発明の効果は失われない。 In the above explanation, it is assumed that the power consumption of the load equipment does not change throughout the year. However, even in applications where the power consumption of load equipment differs between summer and winter, such as a self-contained power supply system with a lighting function that uses a solar cell as a power source for a heater for melting snow on the road, the charging voltage is applied in summer. It is possible to lower it. Even in such a case, the life of the mounted secondary battery can be extended, so that the effect of the present invention is not lost.

以上のように、本発明の基本は、季節や地域、さらに用途を考慮した充電制御を行うという点において、従来技術と相違し、さらに、予め過去の統計に基づいた日射量や気温の情報に基づいて充電電圧を決めるので、日々、天気の予測を行うことによるリスクを回避できるという特徴がある。また、通信により天気情報を入手する必要もないため、通信費用、天気情報予測サーバー等の運営費も削減できることは言うまでもない。 As described above, the basis of the present invention is different from the prior art in that charging control is performed in consideration of the season, region, and application, and further, information on the amount of solar radiation and temperature based on past statistics in advance is used. Since the charging voltage is determined based on this, there is a feature that the risk of predicting the weather on a daily basis can be avoided. In addition, since it is not necessary to obtain weather information by communication, it goes without saying that communication costs and operating costs of the weather information forecast server and the like can be reduced.

過去20年間における全国各地の連続不照日の発生頻度を示す図である。It is a figure which shows the occurrence frequency of continuous unlit days all over the country in the past 20 years. 過去20年間における全国各地の3日以上連続不照日の月別発生回数を示す図である。It is a figure which shows the number of occurrences by month of 3 or more consecutive unlit days all over the country in the past 20 years. 過去20年間における合計全天日射量(東京)を示す図である。It is a figure which shows the total total solar radiation amount (Tokyo) in the past 20 years. 負荷による電池使用電力量のシミュレーション結果(東京)を示す図である。It is a figure which shows the simulation result (Tokyo) of the battery power consumption by a load. 充電電圧を低下させることによる長寿命化の効果を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the effect of prolonging a life by lowering a charging voltage. 過去20年間における日別平均気温(東京)を示す図である。It is a figure which shows the daily average temperature (Tokyo) in the past 20 years. 本発明の第一の実施の形態における自立型電源システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the self-supporting power supply system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一の実施の形態における変形例の自立型電源システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the self-supporting power-source system of the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第二の実施の形態における自立型電源システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the self-supporting power supply system in the 2nd Embodiment of this invention. 新潟と東京における過去20年間の12月の月間日射量を比較する図である。It is a figure which compares the monthly solar radiation amount of December in the past 20 years in Niigata and Tokyo. 負荷による電池使用電力量のシミュレーション結果(新潟)を示す図である。It is a figure which shows the simulation result (Niigata) of the battery power consumption by a load. 必要蓄電容量から充電電圧パターンを決定する方法について説明する図である。It is a figure explaining the method of determining the charge voltage pattern from the required storage capacity. 本発明の第二の実施の形態における効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect in the 2nd Embodiment of this invention.

<本発明の概要>
発明者らは鋭意検討の結果、上記課題を解決するための方法として、以下の(A)〜(D)を発明するに至った。以下、詳細に説明する。
<Outline of the present invention>
As a result of diligent studies, the inventors have invented the following (A) to (D) as a method for solving the above problems. Hereinafter, a detailed description will be given.

(A)はじめに、上記(a)に記載した課題を解決するための基本的な考え方を、図1〜図6を用いて説明する。 (A) First, the basic concept for solving the problem described in (a) above will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

図1は日本各地の1997年〜2016年の、主要都市における連続不照日数の発生頻度を示す図である。不照日とは一日の日照時間が0.1時間未満となる日であり、連続不照日数とは連続して不照日となった日数である。太陽電池を発電源に使用した自立型電源システムの場合、一般的に連続不照補償日数が3日〜5日程度でも対応できるように二次電池の容量を決定することが一般的である。本調査結果では、5日程度の連続不照日に備えた二次電池を搭載すれば、20年間の間に数回の例外を除けば十分に負荷となる機器に電力を供給可能であるということがわかる。 FIG. 1 is a diagram showing the frequency of consecutive unlit days in major cities from 1997 to 2016 in various parts of Japan. The non-lighting days are the days when the daylight hours are less than 0.1 hours, and the continuous non-lighting days are the number of consecutive non-lighting days. In the case of a self-supporting power supply system that uses a solar cell as a power source, it is common to determine the capacity of the secondary battery so that the number of continuous non-illumination compensation days can be about 3 to 5 days. According to the results of this survey, it is possible to supply power to equipment that is sufficiently loaded in 20 years, with a few exceptions, if a secondary battery is installed for about 5 consecutive unlit days. You can see that.

しかしながら、本発明の自立型電源システムでは、極めて高い信頼性が要求される通信機器に電源を供給するため、20年間の実績を踏まえたうえで、最長連続不照日数(9日)以上の10日分の二次電池を搭載する必要がある。この場合、二次電池の容量を倍にしなければならないため、製造コストが高くなってしまうという課題があった。発明者らは二次電池の必要容量を精査するため、連続不照日が発生する季節を検討することにした。たとえば、連続不照日が夏季であれば、日照時間は少ないが、曇りや雨天でも雲を通過して地上に到達する日射量は多くなるため、問題にならない可能性があるからである。 However, in the self-supporting power supply system of the present invention, since power is supplied to a communication device that requires extremely high reliability, 10 days or more of the longest continuous unlit days (9 days) or more based on the results of 20 years. It is necessary to install a daily amount of secondary batteries. In this case, since the capacity of the secondary battery must be doubled, there is a problem that the manufacturing cost becomes high. In order to examine the required capacity of the secondary battery, the inventors decided to consider the season when continuous unlit days occur. For example, if the continuous unlit days are summer, the sunshine hours are short, but even in cloudy or rainy weather, the amount of solar radiation that passes through the clouds and reaches the ground is large, so it may not be a problem.

図2は、図1のうち、3日以上の連続不照日の発生月をまとめたものである。仙台や東京のような太平洋岸の都市では夏季に連続不照日が多いことがわかる。一方、新潟や那覇では冬季に連続不照日が多い。 FIG. 2 summarizes the months in which three or more consecutive unlit days occur in FIG. It can be seen that there are many consecutive unlit days in the summer in cities on the Pacific coast such as Sendai and Tokyo. On the other hand, in Niigata and Naha, there are many consecutive unlit days in winter.

図3は東京における合計全天日射量の20年間のデータをまとめたものである。冬季に比べて夏季の日射量が多く、合計全天日射量が1MJ/平米以下となるような、日射量が低かった日は、連続不照日が多かった夏季よりも、連続不照日が少なかった、冬季に多いことがわかった。そこで、実際に問題が発生しやすいのは、夏季と冬季のどちらなのかをシミュレーションによって推測することにした。負荷機器の消費電力を一定と仮定し、日々変化する日射量に比例して太陽電池が発電した場合、何日分の二次電池を搭載する必要があるかという計算を行った。図4に計算結果を示したように、搭載する二次電池の容量が多く必要になる季節は不照日数が多かった夏季ではなく、日射量が少なかった冬季であった。 Figure 3 summarizes the total solar radiation data for 20 years in Tokyo. On days when the amount of solar radiation is low, such as when the amount of solar radiation is higher in summer than in winter and the total amount of solar radiation is 1 MJ / square meter or less, there are more continuous unlit days than in summer when there are many continuous unlit days. It turned out that there were few, but many in winter. Therefore, we decided to estimate by simulation whether the problem is actually likely to occur in summer or winter. Assuming that the power consumption of the load equipment is constant, we calculated how many days' worth of secondary batteries should be installed if the solar cells generate electricity in proportion to the amount of solar radiation that changes daily. As shown in the calculation results in FIG. 4, the season when a large capacity of the secondary battery to be mounted is required was not the summer when the number of unlit days was large, but the winter when the amount of solar radiation was small.

ところで、屋外でリチウムイオン電池のような二次電池を使用した場合の、最も大きな劣化要因は、充電電圧を高くした際に発生する電池内部の電解液の電気分解反応である。電池内部の電解液が分解して気体になった場合、電池内部の圧力が上昇し、電解液の漏液を引き起こし、深刻な劣化要因となる。発明者らは、電解液の電気分解反応速度は充電電圧だけではなく、温度にも比例する可能性が高いと考えた。 By the way, when a secondary battery such as a lithium ion battery is used outdoors, the biggest deterioration factor is the electrolysis reaction of the electrolytic solution inside the battery, which occurs when the charging voltage is increased. When the electrolytic solution inside the battery is decomposed into a gas, the pressure inside the battery rises, causing leakage of the electrolytic solution, which becomes a serious deterioration factor. The inventors considered that the electrolysis reaction rate of the electrolytic solution is likely to be proportional not only to the charging voltage but also to the temperature.

図5に充電電圧を変化させることにより電池容量を変化させ、45℃〜85℃の環境温度での保存性能試験を行った結果(一部推定結果を含む)を記載した。この図から明らかなように、リチウムイオン電池の使用可能日数は電池容量(充電電圧)だけではなく、環境温度にも大きく依存することがわかった。たとえば、充電電圧が3.9Vの場合、環境温度が45℃では4,000日程度の使用可能日数を見込むことができるが、環境温度が85℃では10日程度で電池が寿命を迎えることがわかった。したがって、環境温度が高い場合、劣化が早く進行するため、夏季の高温環境(特に直射日光が当たる場合)における対策が重要となる。 FIG. 5 shows the results (including some estimation results) of the storage performance test at an environmental temperature of 45 ° C. to 85 ° C. by changing the battery capacity by changing the charging voltage. As is clear from this figure, it was found that the usable days of the lithium-ion battery greatly depends not only on the battery capacity (charging voltage) but also on the environmental temperature. For example, when the charging voltage is 3.9 V, the usable days can be expected to be about 4,000 days when the environmental temperature is 45 ° C, but the battery may reach the end of its life in about 10 days when the environmental temperature is 85 ° C. all right. Therefore, when the environmental temperature is high, deterioration progresses quickly, so it is important to take measures in a high temperature environment in summer (especially when exposed to direct sunlight).

図6は東京における20年分の日別平均気温をプロットした図である。言うまでもなく、夏季は冬季よりも高温になるため、電池が劣化しやすくなる。 FIG. 6 is a plot of the daily average temperature for 20 years in Tokyo. Needless to say, the temperature in summer is higher than that in winter, so the battery tends to deteriorate.

ここで発明者らは、図4に示されているように、二次電池の容量が3〜4日分程度でも、電池切れの問題を発生させにくくなる夏季(高温シーズン)に、充電電圧を下げることにより、電池の寿命を大幅に延ばす方法を考案するに至った。電池切れの可能性が高くなる冬季(低温シーズン)には充電電圧を上げ、十分に充電後の電池容量を高くすることによって、二次電池の数を増やすことなく、電池切れを起こしにくい極めて信頼性の高い自立型電源システムを構成できる。たとえば、冬季には充電容量を100%になるように制御し、夏には、充電容量が60%程度になるように制御することにより、たとえ環境温度が45℃の場合においても、10年以上(約4,000日)の使用可能日数が見込める(図5)。 Here, as shown in FIG. 4, the inventors set the charging voltage in the summer (high temperature season) when the problem of running out of the battery is less likely to occur even if the capacity of the secondary battery is about 3 to 4 days. By lowering it, we came up with a method to significantly extend the life of the battery. In winter (low temperature season) when the possibility of running out of battery is high, by raising the charging voltage and increasing the battery capacity after charging sufficiently, it is extremely reliable that it is hard to run out of battery without increasing the number of secondary batteries. A highly self-supporting power supply system can be configured. For example, by controlling the charge capacity to be 100% in winter and controlling the charge capacity to about 60% in summer, even when the environmental temperature is 45 ° C, it is 10 years or more. The usable number of days (about 4,000 days) can be expected (Fig. 5).

さらに、季節に応じた充電電圧の制御のほか、自立型電源システムが設置される地域や用途の情報を考慮して充電電圧を制御できるようにすることも重要である。地域によって、環境温度や日射量が異なるため、最適な充電電圧を求めるためには地域や用途の情報が必要なためである。以上の方法を実現するためには、あらかじめ、地域や用途の情報と、季節に対応した充電電圧パターン情報を、自立型電源システムに記憶させておき、設置の際に、地域や用途の情報を設定することにより、最適な充電電圧制御を実現することが可能になる。 Furthermore, in addition to controlling the charging voltage according to the season, it is also important to be able to control the charging voltage in consideration of information on the area and application where the self-supporting power supply system is installed. This is because the environmental temperature and the amount of solar radiation differ depending on the region, so information on the region and application is required to obtain the optimum charging voltage. In order to realize the above method, the information on the area and usage and the charging voltage pattern information corresponding to the season are stored in the self-supporting power supply system in advance, and the information on the area and usage is stored at the time of installation. By setting, it becomes possible to realize the optimum charging voltage control.

(B)また、発電量が少ない日が想定以上に続いた場合、二次電池の容量が不足し、自立型電源システムから電力を供給されている機器類が停止する恐れがあるという課題があった。この課題を解決するためには、(A)のシステムに、一次電池を追加する方法が有効である。一般的に、二酸化マンガンリチウム電池等の産業用一次電池は、二次電池と比較して廉価で、長期保存性能に優れ、しかも使用可能な温度範囲が広い。このような一次電池の特性を生かし、頻繁に充放電が必要になる5日分程度の負荷に耐えられる二次電池を搭載したうえで、ごく稀にしか発生しない長期の発電不足の場合、搭載している一次電池を使用すれば良い。これにより、想定外の長期の発電不足の事態の場合においても、負荷機器に必要な電力を供給できなくなる事態を回避できる。 (B) In addition, if the number of days when the amount of power generation is low continues longer than expected, there is a problem that the capacity of the secondary battery becomes insufficient and the devices supplied with power from the self-supporting power supply system may stop. It was. In order to solve this problem, it is effective to add a primary battery to the system (A). In general, industrial primary batteries such as lithium manganese dioxide batteries are cheaper than secondary batteries, have excellent long-term storage performance, and have a wide usable temperature range. Taking advantage of these characteristics of the primary battery, it is equipped with a secondary battery that can withstand a load of about 5 days, which requires frequent charging and discharging, and is installed in the case of long-term power generation shortage that occurs very rarely. You can use the primary battery that you are using. As a result, even in the case of an unexpected long-term power generation shortage, it is possible to avoid a situation in which the necessary power cannot be supplied to the load equipment.

(C)さらに、発電量が少ない日が想定以上に続いた場合、放電電圧が許容下限電圧を下回わり、それ以降、二次電池を使用できなくなるという課題があった。この課題を解決するためには、(B)に記載の方法を用いた上で、さらに、想定以上に発電量が少ない日が続いた場合、一次電池から二次電池に充電を行う方法が有効である。こうすることにより、二次電池の放電電圧が一定電圧以下になることがなくなるため、外部に可燃性の電解液が漏液する事態をさけることができる。 (C) Further, if the days when the amount of power generation is low continues more than expected, the discharge voltage falls below the permissible lower limit voltage, and there is a problem that the secondary battery cannot be used thereafter. In order to solve this problem, it is effective to use the method described in (B) and then charge the secondary battery from the primary battery when the amount of power generation is lower than expected for a long time. Is. By doing so, the discharge voltage of the secondary battery does not fall below a certain voltage, so that it is possible to prevent a situation in which the flammable electrolytic solution leaks to the outside.

(D)また、従来の課題解決方法では、将来の天候を予測して電池の日々の充放電条件を遠隔で操作するという方法が提案されているが、本発明では、必ずしも天気を予測して、電池を遠隔操作する必要がないため、通信費やサーバーの運営費を節約できるというメリットがある。 (D) Further, in the conventional problem-solving method, a method of predicting the future weather and remotely controlling the daily charge / discharge conditions of the battery has been proposed, but in the present invention, the weather is not necessarily predicted. Since there is no need to remotely control the battery, there is an advantage that communication costs and server operating costs can be saved.

以下では、上記の本発明を具体的に実現する手段について、2つの実施の形態に分けて具体的に説明する。
<第一の実施の形態>
図7は本発明における自立型電源システム700のブロック図である。発電部701には太陽電池を使用しており、ここで発電した電力は電源切替部704を介して、負荷機器708、充放電制御部703に分配される。(本来であれば、自立型電源システム700のうち、充放電制御部703以外の負荷に対しても電力を供給するが、自明であるため、以下、省略する。)発電部701の発電電力は、負荷機器708に優先的に供給されるように機能し、余剰電力は、充放電制御部703を介して、二次電池702に充電される。発電部701の発電電力が負荷機器708に充分な電力を供給できない場合、充放電制御部703、電源切替部704を介して、二次電池702に蓄えられている電力が、負荷機器708に供給される。
Hereinafter, the means for specifically realizing the present invention will be specifically described by dividing it into two embodiments.
<First Embodiment>
FIG. 7 is a block diagram of the self-supporting power supply system 700 according to the present invention. A solar cell is used for the power generation unit 701, and the electric power generated here is distributed to the load device 708 and the charge / discharge control unit 703 via the power supply switching unit 704. (Originally, power is supplied to loads other than the charge / discharge control unit 703 of the self-supporting power supply system 700, but since it is self-evident, the power generation unit 701 will be omitted below.) , It functions to be preferentially supplied to the load device 708, and the surplus electric power is charged to the secondary battery 702 via the charge / discharge control unit 703. When the generated power of the power generation unit 701 cannot supply sufficient power to the load device 708, the power stored in the secondary battery 702 is supplied to the load device 708 via the charge / discharge control unit 703 and the power supply switching unit 704. Will be done.

また、充電電圧パターン記憶部706には、予め年間を12か月に分け、各月に使用すべき充電電圧が記憶されている。また、二次電池702に充電を行う際は、電池システム制御部707が、リアルタイムクロック部705から日時情報を入手し、充電時が何月であるかを認識する。そして、電池システム制御部707は、その月に対応した適切な充電電圧情報を充電電圧パターン記憶部706から入手し、充放電制御部703に充電電圧情報を伝送する。 Further, the charging voltage pattern storage unit 706 divides the year into 12 months in advance, and stores the charging voltage to be used in each month. Further, when charging the secondary battery 702, the battery system control unit 707 obtains the date and time information from the real-time clock unit 705 and recognizes the month when the battery is charged. Then, the battery system control unit 707 obtains appropriate charge voltage information corresponding to the month from the charge voltage pattern storage unit 706, and transmits the charge voltage information to the charge / discharge control unit 703.

充放電制御部703は、電池システム制御部707から伝送された充電電圧で二次電池702に対して充電を行う。二次電池702としてリチウムイオン電池を用いる場合は、例えば、いわゆるCCCV(Constant Current Constant Voltage)充電を行う。すなわち、充放電制御部703は、充電開始時は一定の電流でリチウムイオン電池に充電を行い、リチウムイオン電池の電圧が上記指定された充電電圧に到達した後は、予め定められた時間だけ充電電圧でリチウムイオン電池を充電する。 The charge / discharge control unit 703 charges the secondary battery 702 with the charging voltage transmitted from the battery system control unit 707. When a lithium ion battery is used as the secondary battery 702, for example, so-called CCCV (Constant Current Constant Voltage) charging is performed. That is, the charge / discharge control unit 703 charges the lithium ion battery with a constant current at the start of charging, and after the voltage of the lithium ion battery reaches the above-specified charging voltage, charges the lithium ion battery for a predetermined time. Charge the lithium-ion battery with voltage.

第一の実施の形態における発明に基づけば、上記(A)の効果を得ることができる。 Based on the invention in the first embodiment, the effect of (A) above can be obtained.

図8は図7の構成に一次電池801を追加した、第一の実施の形態の変形例である。前記発電手段によって発電される電力、および前記蓄電手段の蓄電残量が所定以下となった場合に、一次電池が負荷機器708に対して電力供給を行う。一次電池を追加することにより、さらに上記(B)(C)の効果を得ることができる。
<第二の実施の形態>
図9は、図8の構成に地域情報入力手段(地域情報入力部901)を追加した、本発明における自立型電源システム700のブロック図である。発電部701には太陽電池を使用しており、ここで発電した電力は電源切替部704を介して、負荷機器708、充放電制御部703に分配される。(本来であれば、自立型電源システム700のうち、充放電制御部703以外の負荷に対しても電力を供給するが、自明であるため、以下、省略する。)発電部701の発電電力は、負荷機器708に優先的に供給されるように機能し、余剰電力は、充放電制御部703を介して、二次電池702に充電される。発電部701の発電電力が負荷機器708に充分な電力を供給できない場合、充放電制御部703、電源切替部704を介して、二次電池702に蓄えられている電力が、負荷機器708に供給される。さらに、二次電池702に蓄えられている電力だけでは負荷機器708に充分な電力を供給できない場合、電源切替部704を介して一次電池801に蓄えられている電力を負荷機器708に供給する。
FIG. 8 is a modification of the first embodiment in which the primary battery 801 is added to the configuration of FIG. 7. When the electric power generated by the power generation means and the remaining amount of electric power stored in the power storage means are equal to or less than a predetermined value, the primary battery supplies power to the load device 708. By adding a primary battery, the above effects (B) and (C) can be further obtained.
<Second embodiment>
FIG. 9 is a block diagram of the self-supporting power supply system 700 according to the present invention, in which a regional information input means (regional information input unit 901) is added to the configuration of FIG. A solar cell is used for the power generation unit 701, and the electric power generated here is distributed to the load device 708 and the charge / discharge control unit 703 via the power supply switching unit 704. (Originally, power is supplied to loads other than the charge / discharge control unit 703 of the self-supporting power supply system 700, but since it is self-evident, the power generation unit 701 will be omitted below.) , It functions to be preferentially supplied to the load device 708, and the surplus electric power is charged to the secondary battery 702 via the charge / discharge control unit 703. When the generated power of the power generation unit 701 cannot supply sufficient power to the load device 708, the power stored in the secondary battery 702 is supplied to the load device 708 via the charge / discharge control unit 703 and the power supply switching unit 704. Will be done. Further, when sufficient power cannot be supplied to the load device 708 only by the electric power stored in the secondary battery 702, the electric power stored in the primary battery 801 is supplied to the load device 708 via the power switching unit 704.

地域情報入力部901には、予め自立型電源システム700が設置されている地域、あるいは用途に対応した情報(地域情報という)が入力されている。また、充電電圧パターン記憶部706には、予め年間を12か月に分け、地域情報ごとに各月の充電電圧が記憶されている。また、二次電池702に充電を行う際は、電池システム制御部707が、リアルタイムクロック部705から日時情報を入手し、充電時が何月であるかを認識する。さらに地域情報入力部901から、地域情報を入手する。そして、電池システム制御部707は、適切な地域と月に対応した充電電圧情報を充電電圧パターン記憶部706から入手し、充放電制御部703に充電電圧を伝送する。 In the area information input unit 901, information (referred to as area information) corresponding to the area or use in which the self-supporting power supply system 700 is installed in advance is input. Further, the charging voltage pattern storage unit 706 divides the year into 12 months in advance, and stores the charging voltage of each month for each regional information. Further, when charging the secondary battery 702, the battery system control unit 707 obtains the date and time information from the real-time clock unit 705 and recognizes the month when the battery is charged. Further, the area information is obtained from the area information input unit 901. Then, the battery system control unit 707 obtains the charge voltage information corresponding to the appropriate area and month from the charge voltage pattern storage unit 706, and transmits the charge voltage to the charge / discharge control unit 703.

充放電制御部703は、電池システム制御部707から伝送された充電電圧で二次電池702に対して充電を行う。二次電池702としてリチウムイオン電池を用いる場合は、例えば、上記CCCV充電を行う。 The charge / discharge control unit 703 charges the secondary battery 702 with the charging voltage transmitted from the battery system control unit 707. When a lithium ion battery is used as the secondary battery 702, for example, the above-mentioned CCCV charging is performed.

第二の実施の形態における発明に基づけば、上記(A)の効果を得ることができる。 Based on the invention in the second embodiment, the effect of (A) above can be obtained.

なお、図9では一次電池801を構成として含む場合を示したが、図7の場合と同様に一次電池801を含まない構成とすることもできる。その場合、上記(B)(C)の効果を得ることができない。 Although FIG. 9 shows the case where the primary battery 801 is included as a configuration, the configuration may not include the primary battery 801 as in the case of FIG. 7. In that case, the effects of (B) and (C) above cannot be obtained.

次に、充電電圧パターン記憶部706に保存される充電電圧パターンを地域によって変更した実施形態について説明する。図10は東京と新潟における、過去20年間の12月の日射量の合計を比較したものである。新潟では冬季には積雪が多くなることから、日射量も少なくなっている。20年間の12月の最小日射量は、新潟では2006年の109MJ/平米、東京では2002年の208MJ/平米であり、12月における新潟の日射量は東京の半分程度になることがわかる。したがって、負荷機器の消費電力が同じ場合、2倍の出力の太陽電池が必要となる。 Next, an embodiment in which the charging voltage pattern stored in the charging voltage pattern storage unit 706 is changed depending on the region will be described. Figure 10 compares the total amount of solar radiation in December over the past 20 years in Tokyo and Niigata. In Niigata, there is a lot of snow in winter, so the amount of solar radiation is also low. The minimum amount of solar radiation in December for 20 years is 109 MJ / square meter in 2006 in Niigata and 208 MJ / square meter in 2002 in Tokyo, and it can be seen that the amount of solar radiation in Niigata in December is about half that of Tokyo. Therefore, if the power consumption of the load equipment is the same, a solar cell with twice the output is required.

図11は図4と同じ計算を新潟についても実施した結果である。負荷機器の消費電力および搭載した二次電池の容量は図4と同じとし、新潟の場合、太陽電池の発電能力のみ東京の2倍として計算を行った。東京では、夏季に雨天が多いため、夏季において3日分程度の電池容量が必要になるが、新潟の場合、太陽電池の出力を2倍にした効果もあり、夏季の電池容量は1〜2日分で十分であることがわかった。 FIG. 11 shows the result of performing the same calculation as in FIG. 4 for Niigata. The power consumption of the load equipment and the capacity of the installed secondary battery were the same as in Fig. 4, and in the case of Niigata, only the power generation capacity of the solar cell was calculated as twice that of Tokyo. In Tokyo, there is a lot of rain in the summer, so about 3 days' worth of battery capacity is required in the summer, but in the case of Niigata, there is also the effect of doubling the output of the solar cell, and the battery capacity in the summer is 1-2. It turned out that a day's worth was enough.

したがって、図12(a)(b)に示したように東京と新潟で、月ごとに必要となる電池容量を決定し、それを元に、(c)(d)のように充電電圧パターンを決定する。このようにすることにより、新潟ではさらに二次電池の寿命が向上することが期待できる。 Therefore, as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), the battery capacity required for each month is determined in Tokyo and Niigata, and based on this, the charging voltage pattern is determined as shown in (c) and (d). decide. By doing so, it can be expected that the life of the secondary battery will be further improved in Niigata.

図13に本発明の効果をシミュレーションした結果を示す。過去20年間の東京、および新潟の日別日射量、平均温度に基づいて図13(a)に記載した充電電圧パターンを作成した。二次電池が格納されている筐体の内部では、環境温度と比較して15℃だけ高温になると仮定した。日々の充電量及び消費電力は一定として、電解液の電気分解による劣化を考慮した推定寿命を計算した。 FIG. 13 shows the result of simulating the effect of the present invention. The charging voltage pattern shown in FIG. 13 (a) was created based on the daily insolation amount and average temperature of Tokyo and Niigata over the past 20 years. It was assumed that the temperature inside the housing in which the secondary battery is stored is 15 ° C. higher than the environmental temperature. The estimated life was calculated in consideration of the deterioration of the electrolytic solution due to electrolysis, assuming that the daily charge amount and power consumption were constant.

図13(b)にシミュレーション結果を示す。東京、新潟ともに、従来方式のように年間を通じて充電電圧を変化させない充電を行った場合、二次電池の寿命は2〜3年であったが、東京の充電電圧パターンのように、夏季に充電電圧を低くすることにより、20年程度まで寿命が改善する。新潟では、さらに充電電圧を低減できることから、40年以上の推定寿命が得られた。 FIG. 13B shows the simulation results. In both Tokyo and Niigata, when charging without changing the charging voltage throughout the year as in the conventional method, the life of the secondary battery was 2 to 3 years, but as in the charging voltage pattern in Tokyo, charging in the summer By lowering the voltage, the life is improved up to about 20 years. In Niigata, the charging voltage can be further reduced, so an estimated life of 40 years or more was obtained.

なお、本シミュレーションでは、多数回繰返し充放電を行うことによる劣化は考慮していないので、実際にはこの推定寿命結果と比較して実寿命は短くなることが想定される。しかし、繰返し充放電を行う場合においても充電電圧が低いことは有利に働くため、本発明が不利に働くことはない。 In this simulation, deterioration due to repeated charging and discharging many times is not taken into consideration, so it is assumed that the actual life will actually be shorter than this estimated life result. However, even in the case of repeated charging / discharging, a low charging voltage works advantageously, so that the present invention does not work disadvantageously.

なお、本発明の自立型電源システムに通信機能を設けてもよい。想定外の故障が発生して発電量が少なくなった場合に、一次電池が使用されたことを検知して、通信により異常発生を報知できるので、より信頼性が高いシステムを提供できる。この場合でも、天気予測のための日々の通信量は不要のため極めて低コストでシステムの信頼性を高めることが可能になる。 The self-supporting power supply system of the present invention may be provided with a communication function. When an unexpected failure occurs and the amount of power generation is reduced, it is possible to detect that the primary battery has been used and notify the occurrence of an abnormality by communication, so that a more reliable system can be provided. Even in this case, since daily communication volume for weather prediction is unnecessary, it is possible to improve the reliability of the system at extremely low cost.

本発明は、発電量が季節によって変動し、設置される地点によって発電量が左右される太陽電池、小水力発電、風力発電等の発電機能と、発電機能により発電された電力を蓄電するための電池を備える自立型電源システムに関する。特に、自立型電源システムを搭載したLEDライト付きの道路鋲をはじめとする道路標識、通信機器を内蔵した自立型電源システム、ソーラーセンサーライト、ソーラー街路灯等に適応すれば大きな効果が期待できる。 The present invention is for storing power generation functions such as solar cells, small hydropower generation, wind power generation, etc., in which the amount of power generation fluctuates depending on the season and the amount of power generation depends on the installation location, and the power generated by the power generation function. Concerning a self-contained power system with batteries. In particular, if it is applied to road signs such as road studs with LED lights equipped with a self-supporting power supply system, self-supporting power supply systems with built-in communication equipment, solar sensor lights, solar street lights, etc., great effects can be expected.

701 発電部
702 二次電池
703 充放電制御部
704 電源切替部
705 リアルタイムクロック部
706 充電電圧パターン記憶部
707 電池システム制御部
708 負荷機器
801 一次電池
901 地域情報入力部
701 Power generation unit 702 Secondary battery 703 Charge / discharge control unit 704 Power supply switching unit 705 Real-time clock unit 706 Charging voltage pattern storage unit 707 Battery system control unit 708 Load device 801 Primary battery 901 Regional information input unit

Claims (5)

発電手段と、
前記発電手段によって発電された電力を蓄える蓄電手段と、
蓄電手段の充放電を制御する充放電制御手段と、
前記発電手段によって発電された電力及び/又は前記蓄電手段から放電された電力を出力するための電源切替手段と、
を備えた負荷に電力を供給する自立型電源システムであって、
前記発電手段の発電量が季節によって変動し、
前記発電手段の発電電力が、前記負荷に十分な電力を供給できない場合、前記電源切替手段を介して前記蓄電手段に蓄えられた電力が前記負荷に供給されるものであり、
さらに、日時情報算出手段と、
前記蓄電手段に充電する際の日時に応じた充電電圧情報を記憶する充電電圧パターン記憶手段と、
前記日時情報算出手段から得られる日時情報及び前記日時に応じた充電電圧情報に基づいて充電電圧を決定する電池システム制御手段と、を備え、
前記充放電制御手段は、前記充電電圧で前記蓄電手段を充電制御することを特徴とする自立型電源システム。
Power generation means and
A power storage means for storing the electric power generated by the power generation means and
A charge / discharge control means that controls the charge / discharge of the power storage means,
A power supply switching means for outputting the electric power generated by the power generation means and / or the electric power discharged from the power storage means, and
A self-contained power supply system that supplies power to a load equipped with
The amount of power generated by the power generation means fluctuates depending on the season,
When the generated power of the power generation means cannot supply sufficient power to the load, the power stored in the power storage means is supplied to the load via the power switching means.
Furthermore, the date and time information calculation means and
A charging voltage pattern storage means that stores charging voltage information according to the date and time when the storage means is charged, and
The battery system control means for determining the charging voltage based on the date and time information obtained from the date and time information calculating means and the charging voltage information according to the date and time is provided.
The charge / discharge control means is a self-supporting power supply system characterized in that the charge / discharge control means is charged and controlled by the charge voltage.
発電手段と、
前記発電手段によって発電された電力を蓄える蓄電手段と、
蓄電手段の充放電を制御する充放電制御手段と、
前記発電手段によって発電された電力及び/又は前記蓄電手段から放電された電力を出力するための電源切替手段と、
を備えた負荷に電力を供給する自立型電源システムであって、
前記発電手段の発電量が季節および設置される地点によって変動し、
前記発電手段の発電電力が、前記負荷に十分な電力を供給できない場合、前記電源切替手段を介して前記蓄電手段に蓄えられた電力が前記負荷に供給されるものであり、
さらに、日時情報算出手段と、
地域情報入力手段と、
前記蓄電手段に充電する際の地域と日時に応じた充電電圧情報を記憶する充電電圧パターン記憶手段と、
前記日時情報算出手段から得られる日時情報前記地域情報入力手段から得られた地域情報及び前記地域と日時に応じた充電電圧情報に基づいて充電電圧を決定する電池システム制御手段と、を備え、
前記充放電制御手段は、前記充電電圧で前記蓄電手段を充電制御することを特徴とする自立型電源システム。
Power generation means and
A power storage means for storing the electric power generated by the power generation means and
A charge / discharge control means that controls the charge / discharge of the power storage means,
A power supply switching means for outputting the electric power generated by the power generation means and / or the electric power discharged from the power storage means, and
A self-contained power supply system that supplies power to a load equipped with
The amount of power generated by the power generation means varies depending on the season and the point where it is installed.
When the generated power of the power generation means cannot supply sufficient power to the load, the power stored in the power storage means is supplied to the load via the power switching means.
Furthermore, the date and time information calculation means and
Local information input means and
A charging voltage pattern storage means for storing charging voltage information according to the area and date and time when charging the storage means, and a charging voltage pattern storage means.
The battery system control means for determining the charging voltage based on the date and time information obtained from the date and time information calculating means , the area information obtained from the area information input means , and the charging voltage information according to the area and the date and time is provided. ,
The charge / discharge control means is a self-supporting power supply system characterized in that the charge / discharge control means is charged and controlled by the charge voltage.
一次電池を備え、前記発電手段によって発電される電力と前記蓄電手段の蓄電残量が所定以下となった場合、前記一次電池が前記自立型電源システムに接続された負荷機器に電力を供給する請求項1又は2に記載の自立型電源システム。 A request for supplying electric power to a load device connected to the self-sustaining power supply system when the primary battery is provided and the electric power generated by the power generation means and the remaining charge of the storage means are equal to or less than a predetermined value. Item 2. The self-supporting power supply system according to Item 1 or 2. 前記電池システム制御手段は、高温の季節の方が低温の季節よりも前記充電電圧を低く決定する請求項1又は2に記載の自立型電源システム。 The self-sustaining power supply system according to claim 1 or 2, wherein the battery system control means determines the charging voltage to be lower in the high temperature season than in the low temperature season. 前記蓄電手段はリチウムイオン電池であって、前記充放電制御手段は、充電の開始時には予め定められた一定の電流で前記リチウムイオン電池を充電し、前記リチウムイオン電池の電圧が前記充電電圧に到達した後は、予め定められた時間だけ前記充電電圧で前記リチウムイオン電池を充電する充電制御を行う請求項1又は2に記載の自立型電源システム。 The power storage means is a lithium ion battery, and the charge / discharge control means charges the lithium ion battery with a predetermined constant current at the start of charging, and the voltage of the lithium ion battery reaches the charging voltage. The self-supporting power supply system according to claim 1 or 2, wherein charging control is performed to charge the lithium ion battery with the charging voltage for a predetermined time.
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