(57)【要約】【課題】自然エネルギーを充電電源とする大容量電池パックを用いたバックアップ電源装置において、特に高温時の充電効率を向上させる技術を提供することを目的とする。【解決手段】大容量電池パックに小容量電池パックを並列に接続し、電池温度が規定値より低いときは大容量電池パックに充電し、電池温度が規定値より高いときは小容量電池パックに充電するように構成することで、バックアップ電源装置全体としての充電効率を向上させることができる。【選択図】図１
2008005616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大容量電池パックと、前記大容量電池パックに並列接続された小容量電池パックと、前記大容量電池パックの電池温度を測定する温度センサとを備え、
前記温度センサにより検出された電池温度が規定値より低いときは前記大容量電池パックに充電し、電池温度が規定値より高いときは前記小容量電池パックに充電するように構成したことを特徴とするバックアップ電源装置。
【請求項２】
大容量電池パックと小容量電池パックとへの充電の切り換えは、電池温度を検出する温度センサの出力によって動作するスイッチング素子で行うようにした請求項１記載のバックアップ電源装置。
【請求項３】
大容量電池パックと小容量電池パックとへの充電の切り換えを行う規定値は４０度以上５０度未満の範囲で定めた請求項１記載のバックアップ電源装置。
【請求項４】
大容量電池パックおよび小容量電池パックのそれぞれに放電時の逆流を防止するダイオードを接続した請求項１記載のバックアップ電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックアップ電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は太陽光や風力といった自然エネルギーを充電電源とした発電システムが提案されている。発電システムからの出力電流は自然エネルギーの出力が大きくない関係で１〜３Ａ程度である。
【０００３】
前記発電システムに使用されるバックアップ用電源装置は、自然エネルギーによる充電が天候に左右されることを考慮して１日以上連続で放電できること、また昨今、大容量化が望まれていることから、３０Ａｈを超える大容量のニッケル水素蓄電池などが要望されている。
【０００４】
ニッケル水素蓄電池の充電は定電流にて行うが、前述のように出力電流が１〜３Ａと小さいため、充電電流としては０．１Ｉｔ以下という非常に小さな値になる。ニッケル水素蓄電池の場合、一般的に小さい充電電流では特に５０度以上の高温時の充電効率が低下する傾向にあるが、自然エネルギーを用いた発電システムは屋外に設置されることが多いため、特に夏場において充電効率が低下し、必要とする放電容量が確保できなくなることが懸念される。従って、前記発電システムは高温時でも確実に充電されることが望まれる。
【０００５】
このような前記発電システムに対して従来より提案されている手段としては、直列に接続された組電池内のセルの充電効率差に基づいて充電電流を分流する手段（例えば特許文献１参照）や、小容量の電池を多並列に接続して必要な放電容量を確保しつつ充電電流を０．１Ｉｔ以上にするような構成とする方法などが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２２４０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の直列に接続された組電池内のセルの充電効率差に基づいて充電電流を分流する方法では、直列に接続する電池容量はほぼ同一でなければならないことから組電池内での充電電流は大きく変わらず、この手段によって充電効率を向上させることは難しい。また、小容量の電池を多並列に接続する方法では、電池の充電及び放電の制御が複雑になることに加えて使用する電池の数が非常に多くなるためにシステムの故障率が高くなってしまうといった懸念事項がある。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためのもので、簡易な方法により高温時でも装置全体としての充電効率を維持できるバックアップ電源装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明のバックアップ電源装置は、大容量電池パックと、前記大容量電池パックに並列接続された小容量電池パックと、前記大容量電池パックの電池温度を測定する温度センサとを備え、前記温度センサにより検出された電池温度が規定値より低いときは前記大容量電池パックに充電し、電池温度が規定値より高いときは前記小容量電池パックに充電するように構成したものである。
【０００９】
また、前記バックアップ電源装置は、大容量電池パックと小容量電池パックとへの充電
の切り換えを温度センサの出力によって動作するスイッチング素子で行う構成を取っており、具体的には電池温度が４０度以上５０度未満の規定値になると切換え動作を行う構成としている。これにより、出力電流が１〜３Ａであっても小容量電池パックでは充電電流が高くなるため、高温時でも装置全体として充電効率を維持することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、電池温度が高くなっても小容量電池パックに確実に充電することで、夏場のような高温雰囲気下にあっても充電容量が確保されるため、必要な放電容量が確保され、結果としてシステム全体の信頼性を向上させることに寄与するバックアップ電源装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明におけるバックアップ電源装置の構成図である。図１において、大容量電池パック１０１は例えば３０Ａｈ以上のニッケル水素蓄電池群で構成された電池パック、小容量電池パック１０２は容量が大容量電池パックの１／１０程度であるニッケル水素蓄電池群で構成された電池パックであり、両者は温度センサ１０３が取り付けられた状態で並列に接続されている。制御回路１０４は温度センサ１０３により測定した電池温度に基づいて充電の切り換えを指示するためのものであり、スイッチング素子１０５は制御回路１０４からの指令を受けて実際に充電の切り換えを行う素子である。充電電源１０６は太陽光や風力といった自然エネルギーの電力により負荷へ電力供給を行い、またバックアップ電源装置を充電するための装置である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７は充電装置１０６からの入力電圧を適切な電圧に変換する機器である。大容量電池パック１０１及び小容量電池パック１０２にはダイオード１０８が接続されており、負荷１０９に放電する際にそれぞれの電池パックから放電電流が逆流するのを防止する役割を担っている。
【００１３】
本発明におけるバックアップ電源装置はＤＣ／ＤＣコンバータ１０７、制御回路１０４、スイッチング素子１０５、大容量電池パック１０１、小容量電池パック１０２、温度センサ１０３、ダイオード１０８からなる。
【００１４】
同図を用いて、本実施の形態におけるバックアップ電源装置の充電動作を詳細に説明する。充電電源１０６から出力される電力はＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を介して１〜３Ａの充電電流で電池パック１０１，１０２に供給される。それぞれの電池パックの中央部には温度センサ１０３が取り付けられており、これらの温度センサは制御回路１０４に接続されている。この制御回路１０４は温度センサ１０３にて測定した電池温度に基づき、電池温度が規定値より低い場合は大容量電池パック１０１に充電し、電池温度が規定値より高い場合は小容量電池パック１０２に充電されるようにスイッチング素子１０５を制御する。これにより電池温度が高くなってもバックアップ電源装置全体としての充電容量が確保されるという特有の効果を有する。なお、充電を切り換える際の電池温度の規定値は４０度以上５０度未満の範囲、特に４５度近辺が好ましい。
【００１５】
上述の規定値により、充電する電池パックの切り替えを行うが、規定値前後で温度が推移することによるチャタリングを防止するために、ある規定時間規定値を越えたら小容量電池パック１０２を充電するようにすることが好ましい。この際、システム構成に応じて、規定時間は５秒〜１時間程度で好ましい時間にすれば良い。
【００１６】
充電を切り換える温度を４０度以上５０度未満の範囲とした理由は、一般的にニッケル水素蓄電池を例にとると、充電電流が０．１Ｉｔの場合、２５度と比較して充電効率が低下し始める温度領域が４０度から５０度の範囲であるためである。以上のことから、電池
温度に応じて充電の切り換え動作を行うことで、電池パック全体としての充電効率を減少させることなく充電動作を行うことができるために、システム全体としての信頼性を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、大容量電池パック１０１及び小容量電池パック１０２にはそれぞれダイオード１０６を接続しているため、放電する際に一方の系からもう一方の系に向かって電流が逆流することはなく、負荷１０７に確実に放電することができる。
【００１８】
本発明において、大容量電池パックとは３０Ａｈ以上の容量の電池パックを指し、小容量電池パックとは、３０Ａｈ未満かつ大容量電池パックの１／３以下の容量の電池パックを指す。大容量電池パックと小容量電池パックとの容量差は３：１〜２０：１の範囲で充電効率維持の効果が得られるが、１０：１程度が最も充電効率の面で好ましい。
【００１９】
本発明において、温度センサ１０３は大容量電池パック１０１、小容量電池パック１０２双方の電池温度を測定しているが、本発明の実施には大容量電池パック１０１の電池温度測定のみが必須である。ただし、双方の温度測定をすることにより、異常検出や故障診断等に役立つことは言うまでもない。
【００２０】
また、本発明は特に充電電流が低い場合に効果が大きく、大容量電池パック１０１への充電電流が０．３Ｉｔ以下となるような場合にその効果は顕著である。鉛蓄電池であれば、０．２５Ｉｔ以下、ニッケル水素蓄電池であれば、０．１Ｉｔ以下の場合に特に顕著となる。
【００２１】
また、小容量電池パックの充電を行い満充電となった際には、充電効率が落ちても大容量電池パックの充電を行うようにしても良い。その場合、自然放電等により小容量電池パックが規定値（例：９０％）以下まで容量減少した場合、再度小容量電池パックを充電するようにすれば良い。その際、制御回路１０４がこの充電制御機能を併せ持つこともできる。
【００２２】
また、本実施の形態においては、小容量電池パックを１つだけ備える構成としたが、小容量電池パックを複数備え、１つ目の小容量電池パックが満充電となっても電池温度が規定値以上の際には２つ目の小容量電池パックを充電する構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のバックアップ電源装置は、自然エネルギーを充電電源とし、１日以上の長時間に渡ってバックアップが必要な機器に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のバックアップ電源装置を用いた発電システムのブロック図
【符号の説明】
【００２５】
１０１  大容量電池パック
１０２  小容量電池パック
１０３  温度センサ
１０４  制御回路
１０５  スイッチング素子
１０６  充電電源
１０７  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０８  ダイオード
１０９  負荷
【図１】
2008005616.tif 000003