(57)【要約】【課題】二次電池の温度を調整することにより電池劣化を抑制し、電池の寿命を延ばす。【解決手段】太陽電池１０による発電電力を負荷２０２に供給すると共に、余剰電力を二次電池１４に蓄電し、発電電力が負荷２０２への供給電力を下回る期間では二次電池１４から負荷２０２へ電力を供給し、発電電力及び二次電池１４に蓄電された電力の少なくとも一方を用いて二次電池１４の温度を調整する二次電池温調装置１８を備え、二次電池温調装置１８によって二次電池１４の温度を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギーによる発電電力を負荷に供給すると共に、余剰電力を二次電池に蓄電し、前記発電電力が前記負荷への供給電力を下回る期間では前記二次電池から前記負荷へ電力を供給する電源システムにおいて、
前記発電電力及び前記二次電池に蓄電された電力の少なくとも一方を用いて、前記二次電池の温度を調整する二次電池温調装置を備え、
前記二次電池温調装置によって前記二次電池の温度を調整することを特徴とする電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電源システムであって、
前記二次電池から前記二次電池温調装置へ供給される電力量は、前記発電電力が前記負荷への供給電力を下回る期間における前記二次電池から前記負荷への供給電力量の予測値と、前記二次電池の蓄電量とにおいて、
前記二次電池の蓄電量≧前記二次電池から前記負荷への供給電力量の予測値＋前記二次電池から前記二次電池温調装置へ供給される電力量
の関係を満たすことを特徴とする電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池劣化抑制装置を備えた電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
非水二次電池と、自然エネルギーを利用して非水二次電池を充電する発電手段と、発電手段の発電量及び非水二次電池の温度の少なくとも一方を測定し、測定値が所定の設定値以上になった場合に非水二次電池の充電電圧の上昇及び充電電流の増加の少なくとも一方を実行する充電回路と、を備えた電源システムが開示されている（特許文献１）。
【０００３】
このように、自然エネルギーを利用した発電手段を用いて非水二次電池を充電する電源システムとすることで、二次電池の充電制御を最適化し、二次電池の劣化を防止し、長期に亘って安定した電源供給が可能となるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５９５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、温度が４５℃以上になったときに充電電流を下げることに言及されているのみであり、外部から受熱する場合において温度上昇を防ぐことができないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの態様は、再生可能エネルギーによる発電電力を負荷に供給すると共に、余剰電力を二次電池に蓄電し、前記発電電力が前記負荷への供給電力を下回る期間では前記二次電池から前記負荷へ電力を供給する電源システムにおいて、前記発電電力及び前記二次電池に蓄電された電力の少なくとも一方を用いて、前記二次電池の温度を調整する二次電池温調装置を備え、前記二次電池温調装置によって前記二次電池の温度を調整することを特徴とする電源システムである。
【０００７】
ここで、前記二次電池から前記二次電池温調装置へ供給される電力量は、前記発電電力が前記負荷への供給電力を下回る期間における前記二次電池から前記負荷への供給電力量の予測値と、前記二次電池の蓄電量とにおいて、前記二次電池の蓄電量≧前記二次電池から前記負荷への供給電力量の予測値＋前記二次電池から前記二次電池温調装置へ供給される電力量の関係を満たすことが好適である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、二次電池の温度を調整することにより電池劣化を抑制し、電池の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に電源システムの構成を示す図である。
【図２】二次電池の蓄電の役割を説明するための図である。
【図３】二次電池のＳＯＣ及び温度の時間的推移の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における二次電池の温度制御を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態における二次電池の温度制御に使用可能な電力を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態における電源システム１００は、図１に示すように、太陽電池１０、直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣ）１２、二次電池１４、直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣ）１６、二次電池温調装置１８、直流／直流変換器（ＤＣ／ＤＣ）２０及び制御装置２２を含んで構成される。
【００１１】
電源システム１００は、負荷２００に対して電力を供給する。負荷２００は、例えば、電気自動車のバッテリ等とすることができる。具体的には、インバータやコンバータ等の電力変換器２０２を介して電源システム１００から負荷２００へ電力が供給される。
【００１２】
太陽電池１０は、太陽エネルギーを受けて光電変換を行うことによって発電を行う。太陽電池１０は、その発電電力を必要に応じて二次電池１４、二次電池温調装置１８及び負荷２００の少なくとも１つに供給することができる。例えば、太陽電池１０は、ＤＣ／ＤＣ１２を介して出力電圧を変換して、二次電池１４、二次電池温調装置１８及び負荷２００の少なくとも１つに電力を供給する。
【００１３】
なお、本実施の形態では太陽電池１０としたが、再生可能エネルギーを利用した発電手段を備えるものであればよい。再生可能エネルギーとは、太陽・地球物理学的・生物学的な源に由来し、自然界によって利用する以上の速度で補充されるエネルギー全般を指す。例えば、太陽光、風力、波力・潮力、流水・潮汐、地熱、バイオマス等、自然の力で定常的（もしくは反復的）に補充されるエネルギー資源より発電する手段であればよい。
【００１４】
二次電池１４は、充電を行うことにより電力を蓄えられ、繰り返し使用できる電池である。二次電池１４は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル・水素電池、鉛電池等とすることができる。二次電池１４は、太陽電池１０から電力を受けて充電される。また、二次電池１４は、その発電電力を必要に応じて二次電池温調装置１８及び負荷２００の少なくとも１つに供給することができる。例えば、二次電池１４は、ＤＣ／ＤＣ１６を介して電圧を変換して、太陽電池１０、二次電池温調装置１８及び負荷２００と電力のやり取りを行う。
【００１５】
二次電池温調装置１８は、二次電池１４の温度を調整する装置である。二次電池温調装置１８は、太陽電池１０及び二次電池１４の少なくとも１つから電力の供給を受けて、二次電池１４の温度を調整する。二次電池温調装置１８は、制御装置２２からの温度制御信号を受けて、二次電池１４の温度が温度制御信号に応じた温度となるように温度調整を行う。例えば、ＤＣ／ＤＣ２０を介して電圧を変換して、太陽電池１０及び二次電池１４の少なくとも１つから電力の供給を受け、熱媒体を加熱又は冷却し、熱媒体を介してヒータと二次電池１４との間で熱交換を行わせることで二次電池１４の温度を調整する。
【００１６】
ただし、二次電池温調装置１８による二次電池１４の温度調整方法は熱交換に限定されるものでなく、ペルチェ素子を用いた温調等の他の方法を適用してもよい。
【００１７】
電源システム１００では、図２に示すように、昼間に発電した電力から負荷２００へ供給される負荷電力を差し引いた余剰電力を二次電池１４に蓄え、太陽電池１０で発電できない夜間や発電電力を負荷電力が上回る状況において二次電池１４に蓄えた電力を使用することができる。
【００１８】
また、二次電池１４は、その設置場所の状況によっては、直射日光が当たったり、密閉空間に置かれたりすることもあり、二次電池１４の温度は高温となったり、低温となったりすることがある。図３は、二次電池１４の充電状態（ＳＯＣ）と温度の時間的な変化の例を示す。図３の例では、夜間には二次電池１４の電力が使用されてＳＯＣが低下し、昼間には太陽電池１０から二次電池１４へ充電が行われてＳＯＣが増加する（図３中、実線で示す）。また、外気温の変化に応じて、夜間には二次電池１４の温度は低下し、昼間には二次電池１４の温度は上昇する（図３中、破線で示す）。二次電池１４は、高温及び高ＳＯＣの状態に置かれる時間が長いほど劣化速度が大きくなる。また、二次電池１４がリチウムイオン電池である場合、二次電池１４が低温に置かれるとリチウムの析出により劣化が促進される。
【００１９】
そこで、電源システム１００では、二次電池１４の温度を調整することができる構成としている。電源システム１００では、太陽電池１０による発電電力及び二次電池１４に蓄えられた電力の少なくとも一方の一部の電力を二次電池温調装置１８へ供給して二次電池１４の加熱又は冷却を行う。
【００２０】
制御装置２２は、二次電池１４に設けられたセンサ１４ａから二次電池１４の現在の状態の測定値を受けて、当該測定値に応じて二次電池温調装置１８への供給電力を制御すると共に、二次電池温調装置１８へ温度制御信号を送信して二次電池１４の温度を調整する。
【００２１】
具体的には、センサ１４ａとして温度センサを設け、二次電池１４の温度の測定値を制御装置２２へ出力する。制御装置２２は、二次電池１４の温度の測定値を受けて、二次電池１４の温度が所望の温度範囲になるようにＤＣ／ＤＣ２０及び二次電池温調装置１８へ制御信号を出力する。すなわち、図４に示すように、二次電池１４の温度の測定値が所望の温度範囲よりも高い場合には二次電池１４を冷却するように制御する。また、二次電池１４の温度の測定値が所望の温度範囲よりも低い場合には二次電池１４を暖機するように制御する。
【００２２】
なお、温調による二次電池１４の温度の目標値（所望の温度範囲）は、二次電池１４の種類に応じて設定することが好適である。例えば、二次電池１４の温度の目標値としては１０℃以上２５℃以下とすることが好適である。
【００２３】
このように、太陽電池１０の発電電力及び二次電池１４の蓄電電力の少なくとも１つを用いて二次電池１４の温度を制御することによって、高温及び低温での二次電池１４の劣化を抑制できる電源システム１００を提供することができる。
【００２４】
なお、二次電池１４の温度の測定値と共に、二次電池１４の充電率（ＳＯＣ）の測定値に応じて二次電池１４の温度を調整する制御を行うようにしてもよい。この場合、センサ１４ａとして二次電池１４の電圧を測定する電圧センサ及び電流を測定する電流センサを設け、これらの測定値を制御装置２２へ出力する。制御装置２２は、これらの測定値が二次電池１４のＳＯＣを算出し、当該ＳＯＣ及び二次電池１４の温度の測定値に応じて二次電池１４の温度を制御する。例えば、ＳＯＣが所定の基準値よりも高く、二次電池１４の温度の測定値が目標値より大きい場合に二次電池１４を冷却するように制御する。
【００２５】
また、太陽電池１０からの発電電力と二次電池１４の蓄電電力のうちどの程度の電力を二次電池温調装置１８へ供給することが好適であるかを決定する必要がある。太陽電池１０による発電量が小さく、夜間の消費電力が大きく二次電池１４から大量の電力を供給する必要があるような場合に二次電池温調装置１８へ電力を使用してしまうと、二次電池１４のＳＯＣが低下し、電力供給が不安定になるおそれがある。そこで、図５に示すように、昼間において余剰電力として二次電池１４に蓄電できる電力量を予測すると共に、夜間の消費電力量を予測し、数式（１）に示す条件を満たす範囲で二次電池１４の蓄電電力を温調に利用することが好適である。
（数１）
二次電池の蓄電量  ≧  二次電池から負荷への供給電力量の予測値＋二次電池から二次電池温調装置へ供給される電力量  ・・・（１）
【００２６】
このようにすることによって、二次電池１４の温調による二次電池１４の劣化抑制と、夜間等の電力が不足しがちな状態における電力供給の不足を回避することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、再生可能エネルギーを利用した発電手段として太陽電池１０を採用した例について説明したが、他の再生可能エネルギーを利用した発電手段としてもよい。例えば、風力発電手段を適用してもよい。この場合、風が弱い時間帯における負荷２００への電力使用量と二次電池１４の蓄電量との差を余剰電力として二次電池１４の温度調整に使用するようにすればよい。また、波力・潮力、流水・潮汐、地熱、バイオマス等の再生可能エネルギーを用いる場合も同様であり、発電に利用できるエネルギーの時間変化に応じて発電電力と二次電池１４の蓄電電力とにおいて温度調整に使用できる電力の割合を決定するようにすればよい。
【符号の説明】
【００２８】
１０  太陽電池、１２，１６，２０  直流／直流変換器、１４  二次電池、１４ａ  センサ、１８  二次電池温調装置、２２  制御装置、１００  電源システム、２００  負荷、２０２  電力変換器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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