蓄电系统以及蓄电方法技术方案

蓄电系统具备：进行环境发电的发电元件；通过发电元件的发电电力而被供电并且对负载装置供给电力的第一蓄电池；容量比第一蓄电池小并与第一蓄电池串联连接的第二蓄电池；与第二蓄电池并联连接，在闭合状态的情况下使第二蓄电池的两端短路，在切断状态的情况下使第二蓄电池的短路状态解除的第一开关部；以及控制第一开关部的开闭状态的切换部。

Storage system and storage method

The storage system has: environmental power generation element; through power generating element and is powered on and the first battery load power supply device; the first and second small battery capacity than batteries connected in series with the first battery; second is connected with the battery in parallel, in the closed state of the fault second battery. The first switch in the off state of the battery discharge short-circuit state second; and the first switch control of the switching state Department closed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蓄电系统以及蓄电方法
本专利技术涉及将通过进行环境发电的发电元件发电所得的电力蓄积在蓄电池中来对负载装置供给电力的蓄电系统以及蓄电方法。本申请基于2014年12月18日申请的日本专利申请2014－256361号以及2015年10月14日申请的2015－202668号主张优先权，并在此引用其内容。
技术介绍
近年来，因电子电路、无线技术的低消耗电力化，通过从周围的环境获得电能而无需配线、电池更换地进行动作的无线传感器、遥控开关等能量收集设备(环境发电元件)受到关注。因此，例如正在开发设想在荧光灯、LED照明等屋内光中的使用的能量收集用的低照度染料敏化太阳能电池。其中，有一种相关的使用了锂离子电容器的电源装置(参照专利文献1)。专利文献1所记载的电源设装置是具备锂离子电容器的电源装置，并具有使锂离子电容器在2.0V～3.2V的电压范围中进行动作的电力控制部。并且，专利文献1中公开了基于电力需要量来求出太阳能电池所被要求的适当发电量，并根据被要求的发电量来调整太阳能电池的发电量。另外，进行了在室内光那样的低照度的环境下使太阳能电池发电，将发电所得的电力蓄积在蓄电池中，并利用该蓄积的电力驱动负载装置的尝试。该情况下，作为蓄电池，出于大容量且漏电流小的角度而优选使用锂离子电容器。市场上出售的锂离子电容器以40F(法拉)、100F等40F以上为主流。另外，锂离子电容器如专利文献1所记载那样，从防止单元的劣化的观点来看，优选在2.0V以上的电压下使用。为此，在电源装置中，有时使锂离子电容器的电压例如留有余地地不成为2.5V以下的电压。因此，在锂离子电容器的充电电压与2.5V相比电位降低时，暂时使负载装置的动作停止来停止电力的供给。之后，在电源装置中，若发电元件开始发电，则通过发电元件开始锂离子电容器的再充电。专利文献1:日本特开2013－78235号公报在锂离子电容器进行再充电的情况下，若在锂离子电容器的充电电压超过2.5V的时刻立即使负载装置的动作恢复，则因负载装置的消耗电力而反复负载装置的动作开始和动作停止。即，负载装置的动作恢复、因负载装置的动作恢复时的消耗电力引起的锂离子电容器的充电电压的降低、和因充电电压的降低引起的负载装置的动作的停止反复发生，由此无法驱动系统。另外，在负载装置为测量与环境有关的信息的传感器节点等通信装置的情况下，希望在发电元件开始发电之后以10分钟左右恢复系统的动作。然而，在以往的电源装置中，由于对40F等大容量的锂离子电容器进行充电，所以无法快速地提升对负载装置供电的输出电压，到使负载装置的动作恢复为止要花费长时间。为了缩短使系统的动作恢复的时间，可考虑减小对作为蓄电池而使用的锂离子电容器的充电电压进行检测时的阈值电压的滞后电压。然而，若减小阈值电压的滞后电压，则因系统的动作再开始后的微小的电压变化会使负载装置的动作停止，动作变得不稳定。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述的问题点而完成的，提供在发电元件进行发电的情况下能够以短时间使负载装置的动作恢复的蓄电系统以及蓄电方法。为了解决上述课题，需要将在锂离子电容器的再充电开始后使负载装置的动作恢复所需的最低电压例如设为2.7V(0.2V的富余量)等使动作停止时的电压与动作恢复时的电压之间具有滞后宽度。然而，例如在将容量40F的电容器的电压值从2.5V充电到2.7V来使负载装置的动作恢复的情况下，由于从环境发电元件供给的充电电流较少，所以例如需要数小时等长的充电时间，负载装置停止数小时。专利技术人进一步专心研究的结果导出了本专利技术。本专利技术的一个方式涉及蓄电系统，具备：发电元件，进行环境发电；第一蓄电池，通过上述发电元件的发电电力而被供电，并且对负载装置供给电力；第二蓄电池，容量比上述第一蓄电池小，并与上述第一蓄电池串联连接；第一开关部，与上述第二蓄电池并联连接，在闭合状态的情况下使上述第二蓄电池的两端短路，在切断状态的情况下使上述第二蓄电池的短路状态解除；以及切换部，控制上述第一开关部的开闭状态，上述切换部在通过上述第一开关部使上述第二蓄电池的两端短路而从上述第一蓄电池经由上述第一开关部向上述负载装置进行供电的情况下，将上述第一蓄电池的充电电压与规定的第一阈值的电压进行比较，在上述第一蓄电池的充电电压变为上述第一阈值的电压以下的情况下，进行控制以使上述第一开关部成为切断状态，上述切换部在通过上述第一开关部使上述第二蓄电池的两端从短路状态解除而从上述发电元件对上述第一蓄电池和上述第二蓄电池的串联电路进行充电的情况下，检测上述串联电路整体的充电电压或者检测上述第二蓄电池单体的充电电压，通过将该检测出的充电电压和上述第一蓄电池的充电电压合计来求出上述串联电路整体的充电电压，并在上述串联电路整体的充电电压变为比上述第一阈值的电压高的电压即规定的第二阈值的电压以上的情况下，进行控制以使上述第一开关部成为闭合状态。在这样的结构的蓄电系统中，将容量小的第二蓄电池与第一蓄电池串联连接，并且，在第二蓄电池并联连接第一开关部。第一开关部在闭合状态的情况下使第二蓄电池的两端短路，在切断状态的情况下使第二蓄电池的短路状态解除。切换部控制第一开关部的开闭状态。而且，切换部在通过第一开关部使第二蓄电池的两端短路，从第一蓄电池经由第一开关部对负载装置进行供电的情况下，将第一蓄电池的充电电压与第一阈值的电压进行比较。切换部在从第一蓄电池经由第一开关部对负载装置进行供电的状态下，第一蓄电池的充电电压变为第一阈值的电压以下的情况下，使第一开关部成为切断状态来解除第二蓄电池的两端的短路状态。另外，切换部在第二蓄电池的短路状态被解放，从发电元件对第一蓄电池和第二蓄电池的串联电路进行供电的情况下，例如检测第一蓄电池以及第二蓄电池的充电电压(串联电路整体的充电电压)，并在充电电压变为规定的第二阈值的电压以上的情况下，使第一开关部成为闭合状态来使第二蓄电池的两端短路。另外，例如切换部可以检测第二蓄电池的单体中的充电电压(串联电路的规定的部位的充电电压)，并在第二蓄电池的充电电压和第一蓄电池的充电电压的合计的充电电压(串联电路整体的充电电压)变为规定的第二阈值的电压以上的情况下，使第一开关部成为闭合状态来使第二蓄电池的两端短路。由此，在蓄电系统中，在发电元件进行发电的情况下，能够短时间使负载装置的动作恢复。另外，由于容量小的第二蓄电池在短时间充电电压上升，所以能够短时间上升为第二阈值以上的电压。因此，蓄电系统能够在短时间使负载装置的动作恢复。另外，在通常的状态下，由于第二蓄电池通过第一开关部而被短路，正极、负极都与第一蓄电池的正极同电位，所以若第一开关部被开放，则开始从此时的第一蓄电池的电位向第二蓄电池的充电。因此，蓄电系统能够在短时间将第二蓄电池充电到第二阈值以上的电压。换言之，第二蓄电池通过与第一蓄电池串联连接，即使第二蓄电池本身的正极和负极中的电位差较小，也从第一蓄电池的电位开始充电动作。因此，蓄电系统能够在短时间使负载装置的动作恢复。本专利技术的第二方式可以在上述第一方式所涉及的蓄电系统中，基于上述发电元件的发电量、从上述第一蓄电池供给电力的上述负载装置的消耗电力的平均值、和通过蓄积在上述第一蓄电池中的电力连续驱动上述负载装置的时间来设定上述第一蓄电池的容量，基于上述发电元件的发电量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电系统，具备：发电元件，进行环境发电；第一蓄电池，通过上述发电元件的发电电力而被供电，并且对负载装置供给电力；第二蓄电池，容量比上述第一蓄电池小，并与上述第一蓄电池串联连接；第一开关部，与上述第二蓄电池并联连接，并在闭合状态的情况下使上述第二蓄电池的两端短路，在切断状态的情况下使上述第二蓄电池的短路状态解除；以及切换部，控制上述第一开关部的开闭状态，上述切换部在通过上述第一开关部使上述第二蓄电池的两端短路而从上述第一蓄电池经由上述第一开关部向上述负载装置进行供电的情况下，将上述第一蓄电池的充电电压与规定的第一阈值的电压进行比较，并在上述第一蓄电池的充电电压变为上述第一阈值的电压以下的情况下，进行控制以使上述第一开关部成为切断状态，上述切换部在通过上述第一开关部使上述第二蓄电池的两端从短路状态解除而从上述发电元件对上述第一蓄电池和上述第二蓄电池的串联电路进行充电的情况下，检测上述串联电路整体的充电电压或者检测上述第二蓄电池单体的充电电压，通过将该检测出的充电电压和上述第一蓄电池的充电电压合计来求出上述串联电路整体的充电电压，并在上述串联电路整体的充电电压变为比上述第一阈值的电压高的电压即规定的第二阈值的电压以上的情况下，进行控制以使上述第一开关部成为闭合状态。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.18 JP 2014-256361;2015.10.14 JP 2015-202661.一种蓄电系统，具备：发电元件，进行环境发电；第一蓄电池，通过上述发电元件的发电电力而被供电，并且对负载装置供给电力；第二蓄电池，容量比上述第一蓄电池小，并与上述第一蓄电池串联连接；第一开关部，与上述第二蓄电池并联连接，并在闭合状态的情况下使上述第二蓄电池的两端短路，在切断状态的情况下使上述第二蓄电池的短路状态解除；以及切换部，控制上述第一开关部的开闭状态，上述切换部在通过上述第一开关部使上述第二蓄电池的两端短路而从上述第一蓄电池经由上述第一开关部向上述负载装置进行供电的情况下，将上述第一蓄电池的充电电压与规定的第一阈值的电压进行比较，并在上述第一蓄电池的充电电压变为上述第一阈值的电压以下的情况下，进行控制以使上述第一开关部成为切断状态，上述切换部在通过上述第一开关部使上述第二蓄电池的两端从短路状态解除而从上述发电元件对上述第一蓄电池和上述第二蓄电池的串联电路进行充电的情况下，检测上述串联电路整体的充电电压或者检测上述第二蓄电池单体的充电电压，通过将该检测出的充电电压和上述第一蓄电池的充电电压合计来求出上述串联电路整体的充电电压，并在上述串联电路整体的充电电压变为比上述第一阈值的电压高的电压即规定的第二阈值的电压以上的情况下，进行控制以使上述第一开关部成为闭合状态。2.根据权利要求1所述的蓄电系统，其中，基于上述发电元件的发电量、从上述第一蓄电池供给电力的上述负载装置的消耗电力的平均值、和通过蓄积在上述第一蓄电池中的电力连续驱动上述负载装置的时间来设定上述第一蓄电池的容量，基于上述发电元件的发电量、上述负载装置的消耗电力的平均值、和在因上述第一蓄电池的充电电压降低而上述负载装置的动作停止后到上述发电元件进行发电而使上述负载装置的动作恢复为止的时间来设定上述第二蓄电池的容量。3.根据权利要求1或者权利要求2所述的蓄电系统，其中，上述第一蓄电池是漏电流比上述第二蓄电池小的种类的电容器。4.根据权利要求1～权利要求3中任意一项所述的蓄电系统，其中，还具备使上述蓄电系统与上述负载装置之间连接或者开放的第二开关部，上述切换部在将上述第一蓄电池的充电电压与为上述第一阈值的电压以上的第三阈值的电压进行比较时，上述第一蓄电池的充电电压超过上述第三阈值的电压的情况下使上述第二开关部成为连接状态，在上述第一蓄电池的充电电压为上述第三阈值的电压以下的情况下使上述第二开关部成为开放状态。5.根据权利要求4所述的蓄电系统，其中，上述第三阈值的电压被设定为与上述第一阈值的电压相同的电压，上述切换部在使上述第一开关部成为闭合状态来使上述第二蓄电池的两端短路的情况下，使上述第二开关部成为连接状态，上述切换部在使上述第一开关部成为断开状态来使上述第二蓄电池的两端从短路状态解除的情况下，使上述第二开关部成为开放状态。6.根据权利要求1～权利要求5中任意一项所述的蓄电系统，其中，具备将上述发电元件的输出电压转换为规定的电压来对上述第一蓄电池以及上述第二蓄电池进行供电的DC/DC转换器，上述DC/DC转换器控制输出电压以使上述第一蓄电池的充电电压不超过规定的上限电压。7.根据权利要求1～权利要求6中任意一项所述的蓄电系统，其中，上述第一蓄电池是锂离子电容器。8.一种蓄电方法，是蓄电系统中的蓄电方法，上述蓄电系统具备：发电元件，进行环境发电；第一蓄电池，通过上述发电元件的发电电力而被供电，并且对负载装置供给电力；第二蓄电池，容量比上述第一蓄电池小，并与上述第一蓄电池串联连接；第一开关部，与上述第二蓄电池并联连接，在闭合状态的情况下使上述第二蓄电池的两端短路，在切断状态的情况下使上述第二蓄电池的短路状态解除；以及切换部，控制上述第一开关部的开闭状态，其中，上述切换部在通过上述第一开关部使上述第二蓄电池的两端短路而从上述第一蓄电池经由上述第一开关部向上述负载装置进行供电的情况下，将上述第一蓄电池的充电电压与规定的第一阈值的电压进行比较，并在上述第一蓄电池的充电电压变为上述第一阈值的电压以下的情况下，进行控制以使上述第一开关部成为切断状态，上述切换部在通过上述第一开关部使上述第二蓄电池的两端从短路状态解除而从上述发电元件对上述第一蓄电池和上述第二蓄电池的串联电路进行充电的情况下，检测上述串联电路整体的充电电压或者检测上述第二蓄电池单体的充电电压，通过将该检测出的充电电压和上述第一蓄电池的充电电压合计来求出上述串联电路整体的充电电压，并在上述串联电路整体的充电电压变为比上述第一阈值的电压高的电压即规定的第二阈值的电压以上的情况下，进行控制以使上述第一开关部成为闭合...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本和宽，冈田显一，柳本良二，
申请(专利权)人：株式会社藤仓，
类型：发明
国别省市：日本,JP