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公開番号2022070659
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-05-13
出願番号2020179837
出願日2020-10-27
発明の名称二次電池使用システム
出願人株式会社風憩セコロ
代理人個人,個人
主分類H02J 7/34 20060101AFI20220506BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】二次電池を用いたソーラーシステムにおいて、二次電池を所望の寿命まで使用できるようにするとともに低コスト化を図る。
【解決手段】主として用いるリチウムイオン電池3と従として用いる鉛電池4との2種類の二次電池を用いる一方、これら電池3、4のうち何れか一方をコントローラ7に選択的に接続して該接続された一方の電池3、4の充電制御および放電制御を行う電池制御部6を設けるとともに、電池制御部6は、リチウムイオン電池3の目標寿命とLED照明5の負荷量とに基づいてリチウムイオン電池3の一サイクル分の目標放電時間を設定して計数し、リチウムイオン電池3の放電時間が目標放電時間に達するまではリチウムイオン電池3をコントローラ7に接続し、目標放電時間に達した以降は鉛電池4をコントローラ7に接続する構成にした。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、
前記発電部の発電で充電される二次電池と、
該二次電池を電源とし、一日を一サイクルとして駆動、停止する駆動部と、
前記発電部および駆動部に接続され、駆動部に対する給電制御を行うコントローラとを備えてなるソーラーシステムにおいて、
前記二次電池は、主として用いる第1二次電池と、該第1二次電池とは特性が異なり従として用いる第2二次電池との2種類の二次電池を用いる一方、これら第1、第2二次電池のうち何れか一方を前記コントローラに選択的に接続して該接続された一方の二次電池の充電制御および放電制御を行う電池制御部を設けるとともに、
該電池制御部は、
第1二次電池の目標寿命と駆動部の負荷量とに基づいて第1二次電池の一サイクル分の目標放電時間を設定する目標放電時間設定手段と、一サイクル内での第1二次電池の放電時間を計数するための計数手段とを備え、駆動部の駆動時に、前記計数手段により計数された第1二次電池の放電時間が前記目標放電時間設定手段により設定された目標放電時間に達するまでは第1二次電池をコントローラに接続して第1二次電池の放電を行う一方、目標放電時間に達した以降は第2二次電池をコントローラに接続して第2二次電池の放電を行うことを特徴とする二次電池使用システム。
続きを表示(約 550 文字)【請求項2】
請求項1において、電池制御部は、駆動部の駆動時に、第1二次電池の電圧が予め設定される下限電圧値以下となった場合には、目標放電時間に達していなくても第2二次電池をコントローラに接続して第2二次電池の放電を行うことを特徴とする二次電池使用システム。
【請求項3】
請求項1または2において、電池制御部は、駆動部の停止時に、第1二次電池の電圧が予め設定される上限電圧値に達するまでは第1二次電池をコントローラに接続して第1二次電池の充電を行う一方、上限電圧値に達した以降は、第2二次電池をコントローラに接続して第2二次電池の充電を行うことを特徴とする二次電池使用システム。
【請求項4】
請求項1乃至3の何れか一項において、電池制御部は、第1二次電池のコントローラ接続中に駆動部の駆動、停止を判断する駆動判断手段を備える一方、駆動部の駆動時に、目標放電時間に達した以降あるいは第1二次電池の電圧が下限電圧値以下となった場合、あるいは駆動部の停止時に、第1二次電池の電圧が上限電圧値に達した以降であっても、予め設定される設定時間ごとに第1二次電池をコントローラに接続して駆動判断手段による駆動部の駆動、停止の判断を行うことを特徴とする二次電池使用システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、二次電池を備えたソーラーシステムにおける二次電池使用システムの技術分野に関するものである。
続きを表示(約 3,500 文字)【背景技術】
【0002】
一般に、例えば昼間に蓄電した電力を用いて夜間の照明や表示を行うソーラー照明システムのように、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、発電部の発電により充電される二次電池と、該二次電池を電源として駆動する駆動部とを備えたソーラーシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなソーラーシステムに用いられる二次電池としては、従来から鉛電池が広く用いられている。しかしながら、鉛電池の寿命はあまり長くなく、例えば本件出願人の経験では、夜間に照明や表示を行うソーラー照明システムに鉛電池を用いた場合、5年程度で電池交換が必要となる。この電池交換は、電池自体のコストだけでなく、交換作業を行う作業者等の人件コストも発生するため、交換までの期間をなるべく長くしたいという要望がある。
これに対し、近年、二次電池としてリチウムイオン電池も広く用いられるようになってきている。リチウムイオン電池は、鉛電池と比して寿命が長く軽量であるという利点はあるが、高価であるという問題がある。
一方、例えばハイブリッド型の自動車や電気自動車等に用いられる二次電池として鉛電池とリチウムイオン電池とを併用することで、それぞれの二次電池の特色を発揮できるようにしたものも知られている(例えば、特許文献2参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2016-85555号公報
特開2018-18775号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
そこで、前述したようなソーラーシステムにおいても、鉛電池とリチウムイオン電池のような特性の異なる2種類の二次電池を併用して用いることで、電池の交換期間をなるべく長くするとともに低コスト化を図ることが提唱される。しかしながら、この場合に、二種類の二次電池をそれぞれどのように使用したら所望の交換時期を得ることができるかの検討が必要であり、ここに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、前記発電部の発電で充電される二次電池と、該二次電池を電源とし、一日を一サイクルとして駆動、停止する駆動部と、前記発電部および駆動部に接続され、駆動部に対する給電制御を行うコントローラとを備えてなるソーラーシステムにおいて、前記二次電池は、主として用いる第1二次電池と、該第1二次電池とは特性が異なり従として用いる第2二次電池との2種類の二次電池を用いる一方、これら第1、第2二次電池のうち何れか一方を前記コントローラに選択的に接続して該接続された一方の二次電池の充電制御および放電制御を行う電池制御部を設けるとともに、該電池制御部は、第1二次電池の目標寿命と駆動部の負荷量とに基づいて第1二次電池の一サイクル分の目標放電時間を設定する目標放電時間設定手段と、一サイクル内での第1二次電池の放電時間を計数するための計数手段とを備え、駆動部の駆動時に、前記計数手段により計数された第1二次電池の放電時間が前記目標放電時間設定手段により設定された目標放電時間に達するまでは第1二次電池をコントローラに接続して第1二次電池の放電を行う一方、目標放電時間に達した以降は第2二次電池をコントローラに接続して第2二次電池の放電を行うことを特徴とする二次電池使用システムである。
請求項2の発明は、請求項1において、電池制御部は、駆動部の駆動時に、第1二次電池の電圧が予め設定される下限電圧値以下となった場合には、目標放電時間に達していなくても第2二次電池をコントローラに接続して第2二次電池の放電を行うことを特徴とする二次電池使用システムである。
請求項3の発明は、請求項1または2において、電池制御部は、駆動部の停止時に、第1二次電池の電圧が予め設定される上限電圧値に達するまでは第1二次電池をコントローラに接続して第1二次電池の充電を行う一方、上限電圧値に達した以降は、第2二次電池をコントローラに接続して第2二次電池の充電を行うことを特徴とする二次電池使用システムである。
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れか一項において、電池制御部は、第1二次電池のコントローラ接続中に駆動部の駆動、停止を判断する駆動判断手段を備える一方、駆動部の駆動時に目標放電時間に達した以降あるいは第1二次電池の電圧が下限電圧値以下となった場合、あるいは駆動部の停止時に第1二次電池の電圧が上限電圧値に達した以降であっても、予め設定される設定時間ごとに第1二次電池をコントローラに接続して駆動判断手段による駆動部の駆動、停止の判断を行うことを特徴とする二次電池使用システムである。
【発明の効果】
【0006】
請求項1の発明とすることにより、第1二次電池を所望の目標寿命まで確実に使用できるとともに低コスト化を達成できる。
請求項2の発明とすることにより、雨天等で発電部が発電不足となって第1二次電池の充電が不十分となってしまったような場合であっても、第1二次電池の過放電を確実に回避することができる。
請求項3の発明とすることにより、主として用いる第1二次電池の充電を優先して行えるとともに、第1二次電池が上限電圧値に達した以降に従として用いる第2二次電池の充電も行われることになる。
請求項4の発明とすることにより、駆動部の駆動、停止に応じた放電、充電制御の切換えを確実且つ遅延なく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
ソーラー照明システムの構成ブロック図である。
電池制御部の制御手順を示すフローチャート図である。
サイクル寿命と放電深度との関係を示す図である。
デューティ比に応じて設定されたループ時間を示す表図である。
電池制御部の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1に、本発明が実施されたソーラーシステムとしてのソーラー照明システム1の構成ブロック図を示すが、該ソーラー照明システム1は、基本的な構成として、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部としてのソーラーパネル2と、ソーラーパネル2の発電で充電される二次電池としてのリチウムイオン電池(本発明の第1二次電池に相当する)3および鉛電池(本発明の第2二次電池に相当する)4と、これらリチウムイオン電池3、鉛電池4を電源として駆動される駆動部としてのLED照明5と、リチウムイオン電池3および鉛電池4に接続され、これらリチウムイオン電池3および鉛電池4の充放電を制御する電池制御部6と、前記ソーラーパネル2、LED照明5および電池制御部6に接続されるコントローラ7とを備える。
【0009】
前記ソーラーパネル2は、昼間発電して該発電した電流をコントローラ7に送り、該コントローラ7に送られた発電電流は、電池制御部6を経由してリチウムイオン電池3あるいは鉛電池4に送られて充電される。また、夜間は、リチウムイオン電池3あるいは鉛電池4から電池制御部6を経由してコントローラ7に放電電流が送られ、該コントローラ7に送られた放電電流はLED照明5に出力されてLED照明5を点灯する。しかして、LED照明5は、一日を一サイクルとして点灯(駆動)、消灯(停止)を繰り返す構成になっているとともに、該LED照明5の点灯、消灯や、輝度を調節するためのPWM(Pulse Width Modulation)制御等のLED照明5に対する給電制御は、コントローラ7により行われるようになっている。
【0010】
一方、前記電池制御部6は、該電池制御部6に具備された制御器8(ワンチップマイコン等が用いられる)からの信号で作動するスイッチ9によって、前記リチウムイオン電池3あるいは鉛電池4の何れか一方を選択的にコントローラ7に接続し、該接続されたリチウムイオン電池3あるいは鉛電池4の充電および放電を制御する。
(【0011】以降は省略されています)

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