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公開番号2025041756
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2024224602,2021042980
出願日2024-12-19,2021-03-16
発明の名称電源装置
出願人MIRAI-LABO株式会社
代理人弁理士法人プロウィン
主分類H02J 7/35 20060101AFI20250318BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】二次電池セルの充電残量が低下しBMSの動作が停止した状態であっても、二次電池セルの充電を行って通常の充放電動作に復帰することが可能な電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置(100)は、光によって発電して電力を出力する太陽電池(10)と、電力を貯蔵する二次電池セル(40)と、二次電池セル(40)の貯蔵電圧が保護電圧以下の場合には、二次電池セル(40)に貯蔵された電力の取り出しを遮断して保護動作を実施するバッテリー管理部(30)と、太陽電池(10)とバッテリー管理部(30)の間に接続されて、太陽電池(10)が出力した電力の一部を第1電圧および第1電流値に変換して二次電池セル(40)に供給して復帰充電動作を実施する自動復帰制御部(50)と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光によって発電して電力を出力する太陽電池と、
前記電力を貯蔵する二次電池セルと、
前記二次電池セルの貯蔵電圧が保護電圧以下の場合には、前記二次電池セルに貯蔵された前記電力の取り出しを遮断して保護動作を実施するバッテリー管理部と、
前記太陽電池と前記バッテリー管理部の間に接続されて、前記太陽電池が出力した前記電力の一部を第１電圧および第１電流値である自動復帰電流に変換して、前記バッテリー管理部に前記自動復帰電流を供給して復帰充電動作を実施する自動復帰制御部を備え、
前記復帰充電動作は、前記バッテリー管理部が稼働状態と非稼働状態を繰り返し、前記バッテリー管理部の一時的な前記稼働状態において、前記自動復帰電流が前記二次電池セルを充電することを特徴とする電源装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電源装置であって、
前記バッテリー管理部が前記保護動作中であっても、
前記自動復帰制御部は、前記復帰充電動作を継続することを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電源装置であって、
前記太陽電池と前記バッテリー管理部の間に接続されて、前記太陽電池から出力された前記電力を充電電圧および充電電流に変換して、前記バッテリー管理部に供給する充放電制御部を備え、
前記充放電制御部は、前記二次電池セルに貯蔵された前記電力によって稼働されることを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源装置であって、
前記自動復帰制御部は、前記充電電圧が予め定められた最大電圧に到達した場合に、前記復帰充電動作を停止することを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の電源装置であって、
前記充放電制御部は、最大電力点追従制御を用いることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一つに記載の電源装置であって、
前記自動復帰制御部は、前記二次電池セルの温度をセル温度として取得する温度測定部を備え、
前記セル温度の温度上昇が予め定められた保護温度以上である場合には、前記復帰充電動作を停止することを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一つに記載の電源装置であって、
前記自動復帰制御部は、
前記太陽電池からの前記電力の一部を昇圧して前記第１電圧で出力する電圧調整部と、
前記電圧調整部からの前記第１電圧の出力で駆動されて第１電流値を出力する定電流出力部を備え、
前記定電流出力部の出力を前記バッテリー管理部に供給することを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電源装置であって、
前記定電流出力部と前記バッテリー管理部との間に、逆流防止ダイオードが接続されていることを特徴とする電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関し、特に太陽電池からの出力を二次電池セルに貯蔵する電源装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光のエネルギーで発電する太陽電池が普及し、一般住宅の屋根や有休地を利用して太陽光発電を行なうことが一般的になってきた。このような太陽光発電設備では、太陽光による発電量が不足する場合には、発電所からの送電網による給電を併用している。また、太陽光で発電した電力が消費電力よりも大きい場合には、送電者を介して余剰電力を売電することも行われている。
【０００３】
しかし、送電設備の敷設が困難な遠隔地や未整備地では、送電網を利用した給電と売電が不可能であり、太陽光発電設備の設置と活用が困難である。そこで、太陽電池と二次電池を組み合わせて、太陽電池で発電した電力を二次電池に一時的に貯蔵しておき、必要に応じて二次電池に貯蔵された電力を取り出す独立電源装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
図５は、従来から提案されている独立電源装置の構成を模式的に示すブロック図である。図５に示すように従来の独立電源装置は、太陽電池１０と、充放電制御部２０と、バッテリー管理部（ＢＭＳ：ＢａｔｔｅｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）３０と、二次電池セル４０を備えている。太陽電池１０の出力は充放電制御部２０の入力に接続され、充放電制御部２０の出力はバッテリー管理部３０に接続されている。バッテリー管理部３０は二次電池セル４０の電極端子に接続されており、二次電池セル４０からの電力で駆動されて、二次電池セル４０の状態を取得するとともに過充電保護や過放電保護の制御を行う。二次電池セル４０に貯蔵された電力は、バッテリー管理部３０を介して負荷および充放電制御部２０に出力され、負荷と充放電制御部２０の駆動に用いられる。
【０００５】
このような従来技術の独立電源装置では、二次電池セル４０から取り出される電力によって充放電制御部２０およびバッテリー管理部３０が駆動され、充放電制御部２０が二次電池セル４０の充放電動作を制御している。しかし、二次電池セル４０の充電残量が低下してバッテリー管理部３０の過放電保護機能が働くと、二次電池セル４０から充放電制御部２０への電力が供給されないため、充放電制御部２０も動作を停止し充電動作を再開できないという問題があった。そこで本出願人は、二次電池セル４０の充電残量が低下して過放電保護が働いている場合でも、太陽電池１０から供給される電力で充放電制御部２０を起動することで充放電動作を再開する技術を提案している（特許文献２）。また特許文献２では、二次電池セル４０が過放電状態であっても、充放電制御部２０がバッテリー管理部３０から二次電池セル４０の状態を取得して、プリチャージ動作を実行して充電を再開することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１７－０１７７７８号公報
特許第６０３１７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に示した従来技術では、二次電池として交換性と可搬性に優れたモジュールを用いており、必要に応じて二次電池モジュールを交換することができる。これにより、過放電保護の働いた二次電池モジュールでさらに放電が進行して、深放電状態にまでなることは想定されない。また、仮に二次電池モジュールが深放電状態にまでなったとしても、他の二次電池モジュールと交換することで容易に充放電動作を継続し、深放電状態の二次電池モジュールを回収することが可能であった。
【０００８】
しかし、上述したような遠隔地に設置される独立電源装置では、設備のメンテナンスを短期間で繰り返すことは困難である。梅雨時期や降雪時期において長期間の日照不足が継続すると、遠隔地の独立電源装置では二次電池への充電を継続できないため、過放電状態の二次電池セル４０ではバッテリー管理部３０の動作でさらに放電が進行し、深放電状態にまで到達する可能性がある。バッテリー管理部３０は二次電池セル４０から供給される電力で稼働するため、深放電状態になった二次電池セル４０ではバッテリー管理部３０が非稼働状態になって、充電を再開することができない。深放電状態となった二次電池セル４０では、特許文献２の技術を用いてもバッテリー管理部３０が非稼働状態であるため、二次電池セル４０の状態を取得することができず、プリチャージ動作を実行することもできなかった。
【０００９】
このように従来技術では、二次電池セル４０の充電残量が深放電状態まで進行すると、日照が回復してもバッテリー管理部３０を再稼働させることができないため、充放電制御部２０によるプリチャージ動作及び充放電動作を実行できず、太陽電池１０で発電した電力の貯蔵及び供給を継続することができなくなるという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、二次電池セルの充電残量が低下しＢＭＳの動作が停止した状態であっても、二次電池セルの充電を行って通常の充放電動作に復帰することが可能な電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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