(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光発電蓄電システム自体が備える太陽電池及び太陽光発電コントローラを利用して蓄電池を均等化し、蓄電システムにおいてＢＭＳを利用して均等化を行うことに比べて、ハードウェアコストを低減し、太陽電池の使用効率を向上させる太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法及び装置並びに該太陽光発電蓄電システムを提供する。【解決手段】方法は、ステップ１：太陽光発電蓄電システムが蓄電状態にあるかどうかを判断し、そうであれば、ステップ２に入り、そうでなければ、このステップ１を継続して実行することと、ステップ２：蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、均等化する必要があれば、ステップ３に入り、そうでなければステップ１に戻ることと、ステップ３：蓄電池パックを均等化し、均等化を完了した後に、蓄電池パックを継続して充電することとを含む。【選択図】図３
2019030214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステップ１：太陽光発電蓄電システムが蓄電状態にあるかどうかを判断し、そうであれば、ステップ２に入り、そうでなければ、このステップ１を継続して実行することと、
ステップ２：蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、均等化する必要があれば、ステップ３に入り、そうでなければステップ１に戻ることと、
ステップ３：前記蓄電池パックを均等化し、均等化を完了した後に、前記蓄電池パックを継続して充電することと、を含む太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法。
【請求項２】
太陽電池の発電量、蓄電池の電気量、負荷の接続状況に基づいて、前記太陽光発電蓄電システムがどの動作状態にあるかを判断し、
蓄電状態とは、前記太陽光発電蓄電システムのＤＣ−ＤＣに接続された負荷がなく、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が蓄電池の充電ニーズを満たし、太陽電池がＤＣ−ＤＣにより蓄電池を充電することであり、
太陽光給電状態とは、負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができ、太陽電池がＤＣ−ＤＣにより直接的に負荷に給電することであり、
蓄電池給電状態とは、負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電できないか又は発電状態にあるが発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができず、蓄電池がＤＣ−ＤＣにより負荷に給電することである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
次の方式で蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、
前記蓄電池パックのＳＯＣが所定の閾値に達し、かつ前記蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たせば、前記蓄電池パックを均等化する必要があると判定し、そうでなければ、前記蓄電池パックを均等化する必要がないと判定する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たすとは、前記蓄電池パック内の電池セルの最大電圧と蓄電池パックの平均電圧との差分値が前記蓄電池パックの平均電圧の５％よりも大きく、或いは、前記蓄電池パック内の電池セルの最大電圧と最小電圧との差分値が前記蓄電池パックの平均電圧の１０％よりも大きいことであり、
前記蓄電池パックの平均電圧が前記蓄電池パック内の全ての電池セルの平均電圧値である請求項３に記載の方法。
【請求項５】
次の方式で前記蓄電池パックを均等化し、
電池セルの電圧値の高さに基づいて前記蓄電池パック内の全ての電池セルを順序付けし、
電圧値の低い順に、前記蓄電池パック内の電圧の最も大きい電池セル以外の他の各電池セルを順次均等充電し、
各電池セルを均等充電するとき、該電池セルだけがＤＣ−ＤＣに接続され、他の電池セルがＤＣ−ＤＣから切断され、該電池セルの電圧と電池セルの最大電圧との差分値の絶対値が前記電池セルの最大電圧の２％よりも小さくなったら、該電池セルへの均等充電を停止し、継続して次の電池セルを均等充電し、前記蓄電池パック内の電圧の最も大きい電池セル以外の電池セルの均等充電を全て完了したら、前記蓄電池パックへの均等化を完了する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記方法は、さらに、継続して前記蓄電池パックを充電した後に、次の方式で前記蓄電池パックに二回目の均等化を行うことを含み、
継続して前記蓄電池パックを充電し始めるとき、前記蓄電池パックのＳＯＣ＜９０％であれば、前記蓄電池パック全体を充電し、前記蓄電池パックのＳＯＣが９０％に達するとき、充電を停止し、前記ステップ２に戻り、
継続して前記蓄電池パックを充電し始めるとき、前記蓄電池パックのＳＯＣ＞９０％であれば、前記蓄電池パック全体を充電し、前記蓄電池パック内の電池セルの最大電圧が定格電圧に達するとき、充電を停止し、前記ステップ２に戻る請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、さらに、前記ステップ２、前記ステップ３及び前記ステップ４の過程において、前記太陽光発電蓄電システムのＤＣ−ＤＣに負荷が接続されることを検出したとき、直接的に前記ステップ１に戻ることを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
太陽光発電蓄電システムの太陽光発電コントローラに適用され、
太陽光発電蓄電システムが蓄電状態にあるかどうかを判断し、そうであれば、均等化制御ユニットに通知する状態検出ユニットと、
蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、均等化を行う必要があれば、前記蓄電池パック内の各電池セルを均等化し、均等化を完了した後に、充電制御ユニットに通知する均等化制御ユニットと、
前記蓄電池パック全体を充電する充電制御ユニットと、を含む太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化装置。
【請求項９】
前記状態検出ユニットは、太陽電池の発電量、蓄電池の電気量、負荷の接続状況に基づいて、前記太陽光発電蓄電システムがどの動作状態にあるかを判断し、
蓄電状態とは、前記太陽光発電蓄電システムのＤＣ−ＤＣに接続された負荷がなく、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が蓄電池の充電ニーズを満たし、太陽電池がＤＣ−ＤＣにより蓄電池を充電することであり、
太陽光給電状態とは、負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができ、太陽電池がＤＣ−ＤＣにより直接的に負荷に給電することであり、
蓄電池給電状態とは、負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電できないか又は発電状態にあるが発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができず、蓄電池がＤＣ−ＤＣにより負荷に給電することである請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記均等化制御ユニットは、次の方式で蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、
前記蓄電池パックのＳＯＣが所定の閾値に達し、かつ前記蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たせば、前記蓄電池パックを均等化する必要があると判定し、そうでなければ、前記蓄電池パックを均等化する必要がないと判定し、
前記蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たすとは、前記蓄電池パック内の電池セルの最大電圧と蓄電池パックの平均電圧との差分値が前記蓄電池パックの平均電圧の５％よりも大きく、或いは、電池セルの最大電圧と最小電圧との差分値が前記蓄電池パックの平均電圧の１０％よりも大きいことであり、前記蓄電池パックの平均電圧が前記蓄電池パック内の全ての電池セルの平均電圧値である請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記均等化制御ユニットは、次の方式で前記蓄電池パックを均等化し、
電池セルの電圧値の高さに基づいて前記蓄電池パック内の全ての電池セルを順序付けし、
電圧値の低い順に、前記蓄電池パック内の電圧の最も大きい電池セル以外の他の各電池セルを順次均等充電し、
各電池セルを均等充電するとき、該電池セルだけがＤＣ−ＤＣに接続され、他の電池セルがＤＣ−ＤＣから切断され、該電池セルの電圧と電池セルの最大電圧との差分値の絶対値が前記電池セルの最大電圧の２％よりも小さくなったら、該電池セルへの均等充電を停止し、継続して次の電池セルを均等充電し、前記蓄電池パック内の電圧の最も大きい電池セル以外の電池セルの均等充電を全て完了したら、前記蓄電池パックへの均等化を完了する請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記充電制御ユニットは、さらに、継続して前記蓄電池パックを充電した後に、次の方式で前記蓄電池パックに二回目の均等化を行い、
継続して前記蓄電池パックを充電し始めるとき、前記蓄電池パックのＳＯＣ＜９０％であれば、前記蓄電池パック全体を充電し、前記蓄電池パックのＳＯＣが９０％に達するとき、充電を停止し、かつ前記蓄電池パックに二回目の均等化を行うことを前記均等化制御ユニットに通知し、前記蓄電池パックのＳＯＣ＞９０％であれば、前記蓄電池パック全体を充電し、前記蓄電池パック内の電池セルの最大電圧が定格電圧に達するとき、充電を停止し、かつ前記蓄電池パックに二回目の均等化を行うことを前記均等化制御ユニットに通知する請求項８〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記状態検出ユニットは、さらに、前記太陽光発電蓄電システムのＤＣ−ＤＣに負荷が接続されると検出したとき、前記均等化制御ユニットと前記充電制御ユニットに通知し、前記均等化制御ユニットと前記充電制御ユニットは、前記状態検出ユニットの負荷接続通知を受信するとき、前記蓄電池パックへの均等化又は充電を停止する請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
太陽電池、太陽光発電コントローラ、ＤＣ−ＤＣ及び蓄電池パックを含み、前記太陽光発電コントローラは請求項８〜１３のいずれか一項に記載の蓄電池均等化装置を含む太陽光発電蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１７年０７月２６日に中国特許局に提出された、出願番号が２０１７１０６１６０７３．７で、発明の名称が「太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法及び装置並びに該太陽光発電蓄電システム」である中国特許出願の優先権を主張し、その内容を全部本願に引用する。
【０００２】
本発明は、太陽光発電蓄電の技術分野に関し、より具体的には、太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法及び装置並びに該太陽光発電蓄電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
太陽光発電蓄電システムは太陽電池を利用して発電し、発電された電気量を負荷に直接給電してもよく、余分な電気エネルギーを蓄電池に蓄積してもよい。天気状況が太陽電池の発電に適せず、発電量が負荷ニーズを満たすことができない場合に、蓄電池は負荷に電気エネルギーを供給することができる。
【０００４】
一般的な太陽光発電蓄電システムは、太陽光街灯及び生活用太陽光発電システムなどがある。この二種類の一般的な太陽光発電蓄電システムにおいて、負荷ニーズは常に存在することではない。例えば、太陽光街灯の場合に、昼間に街灯が点灯する必要がなく、太陽電池により発電された電気を蓄電池に蓄積する。夜間になると、蓄電池の電気量を街灯に供給する。太陽光発電蓄電システムにおける蓄電池は、生産過程や使用過程において容量、内部抵抗のばらつきを引き起こし、使用時間が長くなると電池セル間の差がますます大きくなるので、電池の耐用年数が減少する。
【０００５】
蓄電池の容量と内部抵抗のばらつきの問題に対して、現在、解決方法は、主に蓄電池のＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ、電池管理システム）を用いて電池を均等化することである。均等化技術は主に二種類があり、一種類は受動的均等化であり、電池セルと抵抗を並列接続することにより電気エネルギーを消費し、このようにすれば、効率が低く、かつ電気エネルギーを浪費し、別の種類は能動的均等化であり、電池セル間に電気エネルギーの転移を行い、このようにすれば、効率が高いが、コストが非常に高い。
【０００６】
現在の蓄電池均等化技術は、主に蓄電池だけを考慮して設計したものであり、一般的にＢＭＳにおいて電池を均等化することを採用するが、太陽光発電蓄電システムの構造特徴を考慮することはなく、しかも専用的な均等化ハードウェアの増設が必要になる。受動的均等化は、並列抵抗を増設する必要があり、能動的均等化は、電気量転移ユニット、例えばコンデンサ又はＤＣ−ＤＣ（直流−直流変圧器）を増設する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする技術的課題は、従来技術においてＢＭＳを利用して太陽光発電蓄電システムの電池を均等化するとき、均等化効率が低く、電気エネルギーを浪費し、又は余分な均等化ハードウェアを増設する必要があり、コストが高いという問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記技術的課題を解決するために、本発明は、
ステップ１：太陽光発電蓄電システムが蓄電状態にあるかどうかを判断し、そうであれば、ステップ２に入り、そうでなければ、このステップ１を継続して実行することと、
ステップ２：蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、均等化する必要があれば、ステップ３に入り、そうでなければ、ステップ１に戻ることと、
ステップ３：前記蓄電池パックを均等化し、均等化を完了した後に、継続して前記蓄電池パックを充電することと、を含む太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法を提供する。
【０００９】
さらに、太陽電池の発電量、蓄電池の電気量、負荷の接続状況に基づいて、前記太陽光発電蓄電システムがどの動作状態にあるかを判断し、
蓄電状態とは、前記太陽光発電蓄電システムのＤＣ−ＤＣに接続された負荷がなく、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が蓄電池の充電ニーズを満たし、太陽電池がＤＣ−ＤＣにより蓄電池を充電することであり、
太陽光給電状態とは、負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができ、太陽電池がＤＣ−ＤＣにより直接的に負荷に給電することであり、
蓄電池給電状態とは、負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電できないか又は発電状態にあるが発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができず、蓄電池がＤＣ−ＤＣにより負荷に給電することである。
【００１０】
さらに、次の方式で蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、
前記蓄電池パックのＳＯＣが所定の閾値に達し、かつ前記蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たせば、前記蓄電池パックを均等化する必要があると判定し、そうでなければ、前記蓄電池パックを均等化する必要がないと判定する。
【００１１】
さらに、前記蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たすとは、前記蓄電池パック内の電池セルの最大電圧と蓄電池パックの平均電圧との差分値が前記蓄電池パックの平均電圧の５％よりも大きく、或いは、前記蓄電池パック内の電池セルの最大電圧と最小電圧との差分値が前記蓄電池パックの平均電圧の１０％よりも大きいことであり、
前記蓄電池パックの平均電圧は、前記蓄電池パック内の全ての電池セルの平均電圧値である。
【００１２】
さらに、次の方式で前記蓄電池パックを均等化し、
電池セルの電圧値の高さに基づいて前記蓄電池パック内の全ての電池セルを順序付けし、
電圧値の低い順に、前記蓄電池パック内の電圧の最も大きい電池セル以外の他の各電池セルを順次均等充電し、
各電池セルを均等充電するとき、該電池セルだけがＤＣ−ＤＣに接続され、他の電池セルがＤＣ−ＤＣから切断され、該電池セルの電圧と電池セルの最大電圧との差分値の絶対値が前記電池セルの最大電圧の２％よりも小さくなったら、該電池セルへの均等充電を停止し、継続して次の電池セルを均等充電し、前記蓄電池パック内の電圧の最も大きい電池セル以外の電池セルの均等充電を全て完了したら、前記蓄電池パックへの均等化を完了する。
【００１３】
さらに、前記方法は、さらに、継続して前記蓄電池パックを充電した後に、次の方式で前記蓄電池パックに二回目の均等化を行うことを含み、
継続して前記蓄電池パックを充電し始めるとき、前記蓄電池パックのＳＯＣ＜９０％であれば、前記蓄電池パック全体を充電し、前記蓄電池パックのＳＯＣが９０％に達するとき、充電を停止し、前記ステップ２に戻り、
継続して前記蓄電池パックを充電し始めるとき、前記蓄電池パックのＳＯＣ＞９０％であれば、前記蓄電池パック全体を充電し、前記蓄電池パック内の電池セルの最大電圧が定格電圧に達するとき、充電を停止し、前記ステップ２に戻る。
【００１４】
さらに、前記方法は、さらに、前記ステップ２、前記ステップ３及び前記ステップ４の過程において、前記太陽光発電蓄電システムのＤＣ−ＤＣに負荷が接続されることを検出したとき、前記ステップ１に直接的に戻ることを含む。
【００１５】
また、本発明は、さらに、
太陽光発電蓄電システムの太陽光発電コントローラに適用され、
太陽光発電蓄電システムが蓄電状態にあるかどうかを判断し、そうであれば、均等化制御ユニットに通知する状態検出ユニットと、
蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、均等化を行う必要があれば、前記蓄電池パック内の各電池セルを均等化し、均等化を完了した後に、充電制御ユニットに通知する均等化制御ユニットと、
前記蓄電池パック全体を充電する充電制御ユニットと、を含む太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化装置を提供する。
【００１６】
さらに、前記状態検出ユニットは、太陽電池の発電量、蓄電池の電気量、負荷の接続状況に基づいて、前記太陽光発電蓄電システムがどの動作状態にあるかを判断し、
蓄電状態とは、前記太陽光発電蓄電システムのＤＣ−ＤＣに接続された負荷がなく、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が蓄電池の充電ニーズを満たし、太陽電池がＤＣ−ＤＣにより蓄電池を充電することであり、
太陽光給電状態とは、負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができ、太陽電池がＤＣ−ＤＣにより直接的に負荷に給電することであり、
蓄電池給電状態とは、負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電できないか又は発電状態にあるが発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができず、蓄電池がＤＣ−ＤＣにより負荷に給電することである。
【００１７】
さらに、前記均等化制御ユニットは、次の方式で蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、
前記蓄電池パックのＳＯＣが所定の閾値に達し、かつ前記蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たせば、前記蓄電池を均等化する必要があると判定し、そうでなければ、前記蓄電池パックを均等化する必要がないと判定し、
前記蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たすとは、前記蓄電池パック内の電池セルの最大電圧と蓄電池パックの平均電圧との差分値が前記蓄電池パックの平均電圧の５％よりも大きく、或いは、電池セルの最大電圧と最小電圧との差分値が前記蓄電池パックの平均電圧の１０％よりも大きいことであり、前記蓄電池パックの平均電圧が前記蓄電池パック内の全ての電池セルの平均電圧値である。
【００１８】
さらに、前記均等化制御ユニットは、次の方式で前記蓄電池パックを均等化し、
電池セルの電圧値の高さに基づいて前記蓄電池パック内の全ての電池セルを順序付けし、
電圧値の低い順に、前記蓄電池パック内の電圧の最も大きい電池セル以外の他の各電池セルを順次均等充電し、
各電池セルを均等充電するとき、該電池セルだけがＤＣ−ＤＣに接続され、他の電池セルがＤＣ−ＤＣから切断され、該電池セルの電圧と電池セルの最大電圧との差分値の絶対値が前記電池セルの最大電圧の２％よりも小さくなったら、該電池セルへの均等充電を停止し、継続して次の電池セルを均等充電し、前記蓄電池パック内の電圧の最も大きい電池セル以外の電池セルの均等充電を全て完了したら、前記蓄電池パックへの均等化を完了する。
【００１９】
さらに、前記充電制御ユニットは、さらに、継続して前記蓄電池パックを充電した後に、次の方式で前記蓄電池パックに二回目の均等化を行い、
継続して前記蓄電池パックを充電し始めるとき、前記蓄電池パックのＳＯＣ＜９０％であれば、前記蓄電池パック全体を充電し、前記蓄電池パックのＳＯＣが９０％に達するとき、充電を停止し、かつ前記蓄電池パックに二回目の均等化を行うことを前記均等化制御ユニットに通知し、前記蓄電池パックのＳＯＣ＞９０％であれば、前記蓄電池パック全体を充電し、前記蓄電池パック内の電池セルの最大電圧が定格電圧に達するとき、充電を停止し、かつ前記蓄電池パックに二回目の均等化を行うことを前記均等化制御ユニットに通知する。
【００２０】
さらに、前記状態検出ユニットは、さらに、前記太陽光発電蓄電システムのＤＣ−ＤＣに負荷が接続されると検出したとき、前記均等化制御ユニットと前記充電制御ユニットに通知し、前記均等化制御ユニットと前記充電制御ユニットは、前記状態検出ユニットの負荷接続通知を受信するとき、前記蓄電池パックへの均等化又は充電を停止する。
【００２１】
また、本発明は、さらに、太陽電池、太陽光発電コントローラ、ＤＣ−ＤＣ及び蓄電池パックを含む太陽光発電蓄電システムであって、前記太陽光発電コントローラは本発明のいずれかの蓄電池均等化装置を含むことを特徴とする太陽光発電蓄電システムを提供する。
【００２２】
以上の本発明に係る太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法及び装置は、太陽光発電蓄電システム自体が備える太陽電池と太陽光発電コントローラを利用して蓄電池を均等化することで蓄電気パック内の電池セルの使用過程での一致性を向上させることにより、蓄電池の耐用年数を延長し、本発明に係る太陽光発電蓄電システムは、従来技術におけるＢＭＳにより均等化を行う太陽光発電蓄電システムに比べて、太陽電池と太陽光発電コントローラを直接利用して蓄電池を均等化し、余分な均等化ハードウェアを増設する必要がなく、ＢＭＳの均等化部分のハードウェアコストを低減するだけでなく、太陽電池の発電量を十分に利用し、太陽電池の使用効率を向上させ、蓄電池の耐用年数を延長する。
【００２３】
本発明の上記技術手段は、従来技術に比べて、少なくとも次の利点１〜３のうちの一つを有する。
【００２４】
１、蓄電池の耐用年数の延長：本発明は、蓄電池を均等化することで蓄電気パック内の電池セルの使用過程での一致性を向上させることにより、蓄電池の耐用年数を延長する。
【００２５】
２、コストの低減：本発明は、太陽光発電蓄電システムに適用され、蓄電システム自体が備える太陽光発電コントローラ及びＤＣ−ＤＣを十分に利用して蓄電池を均等化し、ＤＣ−ＤＣは蓄電システム自体が備えるものであり、蓄電システムにおいてＢＭＳを利用して均等化を行うことに比べて、コストを低減する。
【００２６】
３、太陽電池の使用効率の向上：本発明は、蓄電システムが蓄電状態にある場合に実行され、かつ蓄電池ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ、電池充電状態）がＳＯＣ＞８０％を満たす場合に実行され、蓄電池の蓄電ニーズを満たすだけでなく、蓄電池を均等化することができる。蓄電池をフル充電した後に太陽電池を切断することに比べて、本発明は、太陽電池の発電量を利用して蓄電池を均等化し、太陽電池の使用効率を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】太陽光発電蓄電システムのトポロジ概略図である。
【図２】太陽光発電蓄電システムにおけるＤＣ−ＤＣと蓄電池の接続構造概略図である。
【図３】本発明の実施例１に係る太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法の主なステップの概略図である。
【図４】本発明の実施例２に係る太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法の主なステップの概略図である。
【図５】本発明の実施例３に係る太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化装置の構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の目的、技術手段及び利点をより明らかにするために、以下、図面を参照しながら本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。
【００２９】
（実施例１）
図１は、一般的な太陽光発電蓄電システムのトポロジ構造を示し、太陽光発電蓄電システムのトポロジ構造は、主に太陽電池、ＤＣ−ＤＣ、太陽光発電コントローラ、蓄電池パック及び負荷を含み、ＤＣ−ＤＣが電圧を蓄電池の充電に適する電圧に変換するように機能する。
【００３０】
太陽光発電蓄電システムにおけるＤＣ−ＤＣと蓄電池の接続方式は図２に示すとおりである。蓄電池パック内のｎ個の蓄電池は直列接続され、それぞれｂ１、ｂ２・・・ｂｎ−１、ｂｎで示される。スイッチはＫ１、Ｋ２・・・Ｋｎ−１、Ｋｎ、Ｑ１、Ｑ２・・・Ｑｎ−１、Ｑｎで示され、スイッチのオンオフにより蓄電池パック内のある電池セルを選択してＤＣ−ＤＣに接続することができる。ＭＯＳトランジスタを使用してスイッチを選択することにより、スイッチのオンオフ速度を高め、パワー損失を低減する。ＭＯＳトランジスタのオンオフは太陽光発電コントローラの駆動により実現され、例えば、電池セルｂｍ（ｍ＝１、２・・・ｎ）を選択してＤＣ−ＤＣに接続すれば、太陽光発電コントローラはスイッチＫｍ（ｍ＝１、２・・・ｎ）とＱｍ（ｍ＝１、２・・・ｎ）をオンにし、他のスイッチを全てオフ状態にするように駆動する。
【００３１】
本実施例の太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法は、図３に示すように、主にステップ１〜３を含む。
【００３２】
ステップ１：太陽光発電蓄電システムが蓄電状態にあるかどうかを判断し、そうであれば、ステップ２に入り、そうでなければ、継続して判断する。
【００３３】
本実施例では、太陽光発電蓄電システムの動作状態は三つの動作状態に分けられ、一つ目は蓄電状態であり、負荷がＤＣ−ＤＣに接続されることはなく、つまり負荷が電気量を必要とせず、照射条件が太陽電池の発電ニーズを満たす場合に、太陽電池が太陽エネルギーを電気エネルギーに変換し、そしてＤＣ−ＤＣにより蓄電池を充電し、二つ目は太陽光給電状態であり、つまり負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができる場合に、太陽電池が発電してＤＣ−ＤＣにより負荷に直接給電し、三つ目は蓄電池給電状態であり、つまり負荷がＤＣ−ＤＣに接続されるが、この時に太陽電池が発電できないか又は発電状態にあるがその発電量が負荷の給電ニーズを満たすことには不十分である場合に、蓄電池がＤＣ−ＤＣにより負荷に給電する。
【００３４】
太陽光発電蓄電システムは動作期間にこの三つの動作状態の間に互いに変換し、太陽光発電コントローラは太陽電池の発電量、負荷の給電ニーズ及び蓄電池の電気量などに基づいて動作状態の変換を制御することができる。太陽光発電コントローラは、ＤＣ−ＤＣと負荷との間のスイッチ両端の電圧又は電流を監視することにより、負荷がＤＣ−ＤＣに接続されるかどうかを判断することができる。太陽光発電コントローラはこの時に太陽光発電蓄電システムが蓄電状態にあると判断すれば、ステップ２に入り、そうでなければ、継続して判断する。
【００３５】
ステップ２：蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、均等化する必要があれば、ステップ３に入り、そうでなければステップ１に戻る。
【００３６】
太陽光発電コントローラは、蓄電池パック全体の電圧を監視し、ＳＯＣを計算し、同時に蓄電池パック内の各電池セルの電圧を監視することができる。
【００３７】
本実施例では、蓄電池パックが同時に以下の二つの条件を満たすと、蓄電池パックを均等化する必要があることを示し、ステップ３に入り、そうでなければ、均等化する必要がない。
【００３８】
一番目の条件は、蓄電池パックのＳＯＣが所定の閾値以上になり、例えばＳＯＣ＞８０％を満たすことであり、
蓄電池パックは、蓄電状態で蓄電池を充電することにより、負荷が接続され太陽電池の発電量が足りないときに負荷に給電することを目的とするため、本発明において、最初に、蓄電池が一定の電気量を蓄積し、またこれらの電気量が負荷の給電ニーズを基本的に満たすことができることを保証すべきである。これに基づいて、蓄電池パックを均等化する。
【００３９】
二番目の条件は、蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たし、例えば式
【００４０】
【数１】
2019030214.tif 000003
【００４１】
を満たすことであり、
太陽光発電コントローラは、各電池セルの電圧を監視し、蓄電池パック内のｎ個の電池セルの電圧をＵ１、Ｕ２・・・Ｕｎ−１、Ｕｎに記し、全ての電池セルの平均電圧値をＵａｖｅに記し、電池セルの最大電圧をＵｍａｘに記し、電池セルの最小電圧をＵｍｉｎに記す。
【００４２】
つまり、該均等化条件は、電池セルの最大電圧と蓄電池パックの平均電圧との差分値が平均電圧の５％よりも大きいことである。
【００４３】
また、代替的に、該均等化条件はさらに、式
【００４４】
【数２】
2019030214.tif 000004
【００４５】
であってもよい。
つまり、該均等化条件はさらに、電池セルの最大電圧と最小電圧との差分値が平均電圧の１０％よりも大きいことである。
【００４６】
本実施例では、上記二つの式において、その中の一つの式を満たせば、蓄電池パックを均等化する必要があることを示す。
【００４７】
ステップ３：蓄電池パック内の各電池セルを均等化し、均等化を完了した後に、ステップ４に入る。
【００４８】
具体的には、蓄電池パックに電池の均等化を行うとき、蓄電池パック内の全ての電池セルを電圧の低い順に順序付けし、ｂ＿Ｌ１、ｂ＿Ｌ２・・・ｂ＿Ｌｎ−１、ｂ＿Ｌｎに記し、これを電池セルの均等化の優先順位とする。
【００４９】
まず、電圧の最も小い電池セルｂ＿Ｌ１を充電し、太陽光発電コントローラは電池セルｂ＿Ｌ１に対応するスイッチのオンオフを制御して該電池セルを選択することにより、該電池セルをＤＣ−ＤＣと接続し、他の電池セルをＤＣ−ＤＣから切断する。
【００５０】
その後、太陽光発電コントローラはＤＣ−ＤＣの出力電圧を調整して該電池セルを充電し、つまり、太陽電池のこの時の出力電圧が該電池セルよりも小さいと、電池セルを充電するように、ＤＣ−ＤＣの昇圧機能を利用してＤＣ−ＤＣの出力電圧を高める必要がある。該電池セルの電圧が式
【００５１】
【数３】
2019030214.tif 000005
【００５２】
を満たすとき、該電池セルへの充電を停止する。
Ｕが均等化されている電池セルｂ＿Ｌ１の電圧である。つまり、該電池セルの電圧と電池セルの最大電圧との差分値の絶対値が電池セルの最大電圧の２％よりも小さいとき、該電池セルへの均等充電を停止し、
該電池セルｂ＿Ｌ１への均等化が終了した後に、電池セルｂ＿Ｌ１２を均等化し始め、均等化終了条件を満たすときに該電池セルへの均等化を停止する。電池セルの電圧の低い順に順次均等化し、電圧の最も大きい電池セルを均等化する必要がなく、つまり電圧の最も大きい電池セル以外のｎ−１個の電池セルを均等充電する必要がある。
【００５３】
蓄電池パック内の電池セルを均等化する過程において、負荷が接続され、かつ太陽電池又は蓄電池がそれに給電する必要があれば、電池セルへの均等化を停止し、ステップ１に戻る。ｎ−１個の電池セルへの均等化が全て終了すれば、ステップ４に入る。
【００５４】
ステップ４：蓄電池パックを継続して充電する。
本実施例では、蓄電池パックへの均等化を完了した後に、継続して蓄電池パックを充電し、充電を完了した後に、終了し、次の均等化過程を待ち、或いは、直接的にステップ１に戻る。
【００５５】
また、充電過程において、負荷がＤＣ−ＤＣに接続されると、充電を停止し、ステップ１に戻る。
【００５６】
（実施例２）
本実施例の太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法と前述の実施例１とは、主に、前述の実施例１では、蓄電池のＳＯＣが所定の閾値（例えば８０％であるが、これに限定されるものではない）よりも大きく、かつ所定の均等化条件を満たすと判断する場合に限り、蓄電池パック内の各電池セルを均等充電し、また本実施例では、蓄電池パック内の各電池セルへの均等充電を完了し、かつ蓄電池パックを継続して充電した後に、蓄電池パックに二回目の均等化を行うという点が異なる。
【００５７】
図４に示すように、本実施例の太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化方法は、主にステップ１〜４を含む。
【００５８】
ステップ１：太陽光発電蓄電システムが蓄電状態にあるかどうかを判断し、そうであれば、ステップ２に入り、そうでなければ、継続して判断する。
【００５９】
ステップ２：蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、均等化する必要があれば、ステップ３に入り、そうでなければステップ１に戻る。
【００６０】
ステップ３：蓄電池パック内の各電池セルを均等化し、均等化を完了した後に、ステップ４に入る。
【００６１】
電池セルの電圧の低い順に順次均等化し、電圧の最も大きい電池セルを均等化する必要がなく、つまり電圧の最も大きい電池セル以外のｎ−１個の電池セルを均等充電する必要がある。
【００６２】
蓄電池パック内の電池セルを均等化する過程において、負荷が接続され、また太陽電池又は蓄電池がそれに給電する必要があれば、電池セルへの均等化を停止し、ステップ１に戻る。ｎ−１個の電池セルへの均等化が全て終了すれば、ステップ４に入る。
【００６３】
本実施例の上記ステップ１〜ステップ３の具体的な実施ステップは、前述の実施例１とは基本的に同じであり、ここでは説明を省略する。
【００６４】
ステップ４：蓄電池パックを充電し、充電を完了した後に、ステップ２に戻る。
本実施例では、蓄電池のＳＯＣに基づいて、充電は二種類の状況に分けられる。
【００６５】
第一種の状況では、電池への均等化が終了した後に、蓄電池のＳＯＣが８０％＜ＳＯＣ＜９０％の条件を満たすと、継続して蓄電池に二回目の均等化を行うことができる。均等化する前に、まず蓄電池パック全体を充電し、太陽光発電コントローラはスイッチＫ１及びＱｎをオンにし、他のスイッチをオフ状態にするように制御し、このように蓄電池パック全体はＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池を利用して蓄電池パック全体を充電することができる。充電することにより蓄電池のＳＯＣが９０％に達したら、充電を停止し、ステップ２に戻る。
【００６６】
第二種の状況では、電池への均等化が終了した後に、蓄電池のＳＯＣが９０％＜ＳＯＣ＜１００％の条件を満たすと、継続して蓄電池に二回目の均等化を行うことができる。均等化する前に、まず蓄電池パック全体を充電し、充電方式が上記第一種の状況とは同じであるが、充電終了条件が異なり、充電することにより電池セルの最大電圧が定格電圧になったら、充電を停止し、ステップ２に戻る。
【００６７】
また、充電過程において、負荷がＤＣ−ＤＣに接続されると、充電を停止し、ステップ１に戻る。
【００６８】
（実施例３）
本実施例は、太陽光発電蓄電システムの蓄電池均等化装置に関し、図５に示すように、該装置は、主に、
太陽光発電蓄電システムが蓄電状態にあるかどうかを判断し、そうであれば、均等化制御ユニットに通知する状態検出ユニットと、
蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断し、均等化を行う必要があれば、蓄電池パック内の各電池セルを均等化し、均等化を完了した後に、充電制御ユニットに通知する均等化制御ユニットと、
蓄電池パック全体を充電する充電制御ユニットと、を含む。
【００６９】
本実施例の蓄電池均等化装置は太陽光発電蓄電システムの太陽光発電コントローラに適用される。
【００７０】
状態検出ユニットは、太陽電池の発電量、蓄電池の電気量、負荷の接続状況に基づいて、太陽光発電蓄電システムがどの動作状態にあるかを判断することができ、
蓄電状態とは、太陽光発電蓄電システムのＤＣ−ＤＣに接続された負荷がなく、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が蓄電池の充電ニーズを満たし、太陽電池がＤＣ−ＤＣにより蓄電池を充電することであり、
太陽光給電状態とは、負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電状態にあり、かつ発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができ、太陽電池がＤＣ−ＤＣにより直接的に負荷に給電することであり、
蓄電池給電状態とは、負荷がＤＣ−ＤＣに接続され、太陽電池が発電できないか又は発電状態にあるが発電量が負荷の給電ニーズを満たすことができず、蓄電池がＤＣ−ＤＣにより負荷に給電することである。
【００７１】
均等化制御ユニットは、次の方式で蓄電池パックを均等化する必要があるかどうかを判断することができ、
蓄電池パックのＳＯＣが所定の閾値に達し、かつ蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たせば、蓄電池を均等化する必要があると判定し、そうでなければ、蓄電池パックを均等化する必要がないと判定し、
蓄電池パック内の電池セルの電圧が所定の均等化条件を満たすとは、蓄電池パック内の電池セルの最大電圧と蓄電池パックの平均電圧との差分値が蓄電池パックの平均電圧の５％よりも大きく、或いは、電池セルの最大電圧と最小電圧との差分値が蓄電池パックの平均電圧の１０％よりも大きいことであり、蓄電池パックの平均電圧が蓄電池パック内の全ての電池セルの平均電圧値である。
【００７２】
均等化制御ユニットは、次の方式で蓄電池パックを均等化することができ、
電池セルの電圧値の高さに基づいて蓄電池パック内の全ての電池セルを順序付けし、
電圧値の低い順に、蓄電池パック内の電圧の最も大きい電池セル以外の他の各電池セルを順次均等充電し、
各電池セルを均等充電するとき、該電池セルだけがＤＣ−ＤＣに接続され、他の電池セルがＤＣ−ＤＣから切断され、該電池セルの電圧と電池セルの最大電圧との差分値が電池セルの最大電圧の２％よりも小さくなったら、該電池セルへの均等充電を停止し、継続して次の電池セルを均等充電し、蓄電池パック内の電圧の最も大きい電池セル以外の電池セルの均等充電を全て完了したら、蓄電池パックへの均等化を完了する。
【００７３】
さらに、充電制御ユニットは、さらに、継続して蓄電池パックを充電した後に、次の方式で蓄電池パックに二回目の均等化を行い、
継続して蓄電池パックを充電し始めるとき、蓄電池パックの８０％＜ＳＯＣ＜９０％であれば、蓄電池パック全体を充電し、蓄電池パックのＳＯＣが９０％に達するとき、充電を停止し、かつ蓄電池パックに二回目の均等化を行うことを均等化制御ユニットに通知し、蓄電池パックの９０％＜ＳＯＣ＜１００％であれば、蓄電池パック全体を充電し、蓄電池パック内の電池セルの最大電圧が定格電圧に達するとき、充電を停止し、かつ蓄電池パックに二回目の均等化を行うことを均等化制御ユニットに通知する。
【００７４】
さらに、状態検出ユニットは、さらに、太陽光発電蓄電システムのＤＣ−ＤＣに負荷が接続されると検出したとき、均等化制御ユニットと充電制御ユニットに通知し、均等化制御ユニットと充電制御ユニットは、状態検出ユニットの負荷接続通知を受信するとき、蓄電池パックへの均等化又は充電を停止する。
【００７５】
（実施例４）
本実施例は太陽光発電蓄電システムに関し、図１及び図５に示すように、本実施例の太陽光発電蓄電システムは、主に、太陽電池、太陽光発電コントローラ、ＤＣ−ＤＣ及び蓄電池パックを含み、本実施例の太陽光発電コントローラが前述の実施例３に記載の蓄電池均等化装置を含む。
【００７６】
明らかに、上記実施例は、実施形態を限定するものではなく、明確に説明するために例示したものに過ぎない。当業者であれば、上記説明を基に様々な変形又は変更を行うことができる。ここでは、全ての実施形態を列挙する可能性も必要性もない。これから導出された明らかな変形又は変更は、本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【図１】
2019030214.tif 000006
【図２】
2019030214.tif 000007
【図３】
2019030214.tif 000008
【図４】
2019030214.tif 000009
【図５】
2019030214.tif 000010