(57)【要約】【課題】  太陽電池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。【解決手段】  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、上記の必要電池容量を確保するように決定する。電池が劣化しやすい夏季は日射量が多いため、必要電池容量を低く抑えるようにする。電池容量を抑えた場合、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、低く抑えることが可能な程度は自立型電源システムが使用される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、従来に比べて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。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を備えた自立型電源システムであって、
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。
【請求項２】
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、を備えた自立型電源システムであって、
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及び前記地域情報入力手段から得られた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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１２２３８８号公報
【特許文献２】特許第３５３３１５２号公報
【特許文献３】特許第４１６３６９９号公報
【特許文献４】特許第５８５４２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
（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。
【００１３】
（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。
【００１４】
（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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】過去２０年間における日別平均気温（東京）を示す図である。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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）。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。
【００３４】
（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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
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
【図１】
2018207568.tif 000003
【図２】
2018207568.tif 000004
【図３】
2018207568.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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