(57)【要約】【課題】二次電池の満充電後の余剰の充電電流を熱損失として消費させることなくエネルギーとして保存し、二次電池側へエネルギー回生することができる、蓄電装置を提供する【解決手段】充放電装置２から二次電池１１に充電を行う際に、二次電池１１の電池電圧（Ｖｅ）が第１の基準電圧（Ｖｒｅｆ１）よりも大きくなった場合（満充電した場合）に、第１のスイッチ回路（ＣＭＯＳスイッチ回路１２およびリレーＲＹ１）をオンさせ、充放電装置２から流れる充電電流によりコンデンサＣ１に電荷を蓄積する。また、二次電池１１から充放電装置２に放電する際に、二次電池の電池電圧（Ｖｅ）が第２の基準電圧（Ｖｒｅｆ２）よりも小さくなった場合に、第２のスイッチ回路（リレーＲＹ２）をオンさせ、コンデンサＣ１に蓄積された電荷を二次電池１１側に放電する。【選択図】図１
2010288395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続された充放電装置により充電されると共に、前記充放電装置に対して放電し電力を供給する二次電池を備える蓄電装置であって、
前記蓄電装置は、前記充放電装置から供給される充電電流により電荷を蓄積するコンデンサを、備え、
前記コンデンサは、
前記充放電装置から前記二次電池に充電が行われる際に、前記二次電池が満充電された後に、前記充放電装置から供給される充電電流により電荷を蓄積すると共に、
前記二次電池から前記充放電装置に放電が行われる際に、前記蓄積された電荷を前記二次電池側に放電する、
ように構成されたことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記二次電池の電池電圧を第１の基準電圧と比較する第１の比較回路と、
前記二次電池の電池電圧を第２の基準電圧（第１の基準電圧＞第２の基準電圧）と比較する第２の比較回路と、
前記第１の比較回路により前記二次電池の電池電圧が前記第１の基準電圧よりも大きいと判定された場合にオンする第１のスイッチ回路と、
前記第２の比較回路により前記二次電池の電池電圧が前記第２の基準電圧よりも小さいと判定された場合にオンする第２のスイッチ回路と、
を備え、
前記コンデンサは、
前記充放電装置から前記二次電池に充電が行われる際に、前記第１のスイッチ回路がオンした場合に、該第１のスイッチ回路を通して、前記充放電装置から流れる充電電流により電荷を蓄積すると共に、
前記二次電池から前記充放電装置に放電が行われる際に、前記第２のスイッチ回路がオンした場合に、該第２のスイッチ回路を通して、蓄積した電荷を前記二次電池側に放電する、
ように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記第１のスイッチ回路を介して、前記二次電池と並列に接続される放電用の抵抗器を備える、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記充放電装置から前記二次電池への充電動作が所定の第１の時間帯に行われ、
前記二次電池から前記充放電装置への放電動作が所定の第２の時間帯に行われる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の蓄電装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の蓄電装置の複数で構成され、
前記各蓄電装置内の二次電池が直列に接続されて構成される、
ことを特徴とする蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニッケルカドミウム電池、リチウム電池などの二次電池を用いた蓄電装置、および該蓄電装置を用いた蓄電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、リチウム電池などの二次電池（バッテリー電源）の性能が高まり、多くの用途に使用されるようになってきた。この二次電池の用途として、電気料金の安い夜間（深夜電力時間帯）に二次電池の充電を行い、この二次電池に蓄積された電力を電力需要の多い日中の時間帯に放電して使用する用途がある。例えば、コンビニなどの店舗において深夜電力により二次電池を充電しておき、この二次電池の電力を電力需要の多い日中の設備機器（冷蔵庫等）の電力として用いる用途がある。また、例えば、電気自動車に搭載された二次電池を夜間に充電する充電装置がある。
【０００３】
図８は、従来の二次電池を用いた蓄電システムの構成例を示す図である。図８に示すように、蓄電システムは、２つの蓄電装置１ａ，１ａ´が直列に接続されて構成されている。すなわち、蓄電装置１ａ内の二次電池（セル）１１と、蓄電装置１ａ´内の二次電池（セル）１１´とが直列に接続されて構成されている。なお、図８に示す例では、２つの二次電池１１，１１´が直列に接続される例を示しているが、実際にはより多数の二次電池が直列に接続されて構成される。この場合、充放電装置２が必要とする電圧仕様に応じて、直列接続される二次電池１１の個数が選択される。
【０００４】
図８に示す蓄電システムにおいては、充放電装置２により、電気料金の安い夜間（深夜電力時間帯）に二次電池１１，１１´の充電を行い、電力需要の多い日中の時間帯に、二次電池１１，１１´から充放電装置２に放電して電力を供給する。
【０００５】
ところで、充放電装置２から蓄電装置１ａ，１ａ´内の二次電池１１，１１´に充電を行う場合、各二次電池１１，１１´には、性能のバラツキがある。例えば、劣化している二次電池は、早く充電されるが、充電される蓄電容量が少ないなど、各二次電池１１，１１´は時間的に均等の電圧で充電されない場合がある。
【０００６】
このため、例えば、蓄電装置１ａ内には、二次電池１１の充電電圧Ｖｅと第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較するコンパレータＡ１と、このコンパレータＡ１の出力によりオン／オフされるＣＭＯＳスイッチ回路１２と、二次電池１１への過充電を防ぐために余剰の充電電流を流す抵抗器Ｒ１とを設けている。蓄電装置１ａ´についても同様な構成である。
【０００７】
この構成により、蓄電装置１ａ内の二次電池１１が、他の蓄電装置１ａ´内の二次電池１１´よりも早く充電された場合は、二次電池１１が満充電されたことを検出して、コンパレータＡ１によりＣＭＯＳスイッチ回路１２をオンにし、余剰の充電電流を抵抗器Ｒ１側に流し、二次電池１１が過充電されることを防いでいる。すなわち、余剰の充電電流を抵抗器Ｒ１側に流すと共に、抵抗器Ｒ１により電力消費させ熱損失を発生させて放出している。これにより、各蓄電装置１ａ内の二次電池１１の性能差による充電時間のバラツキを吸収している。そして、各蓄電装置１ａ，１ａ´内の二次電池１１，１１´がそれぞれ満充電された場合は、余剰の充電電流は、抵抗器Ｒ１，Ｒ１´により熱損失として吸収される。
【０００８】
このように、従来の蓄電装置においては、二次電池への過充電を防止するために、二次電池が満充電されると、その後は余剰の充電電流を抵抗器側に流して熱損失を発生させることにより捨てていた。このため、貴重なエネルギー資源を無駄に浪費し、省エネルギー化の要請に反すると共に、抵抗器により発生する余剰熱が電池電圧に影響を与えるなどの問題が生じており、この問題の解決が望まれていた。
【０００９】
なお、従来技術のバックアップ電源装置の電圧均等化装置がある（特許文献１を参照）。この従来技術のバックアップ電源装置の電圧均等化装置は、待機時に蓄電装置と充電回路を切り離すバックアップ電源装置において、待機時に生じた二次電池の電圧のバラツキを解消することができる電圧均等化装置を実現する。このために、二次電池の各々に対応して設けられるバイパス回路と、全ての二次電池の電池電圧を検出し、該検出結果を出力する電圧計測器と、この検出結果に基づいて、バイパス回路を作動させる二次電池の決定とスイッチの開閉制御を行うＣＰＵとを具備する。
【００１０】
しかしながら、この特許文献１のバックアップ電源装置の電圧均等化装置は、上述したような、二次電池への過充電を防止するために、余剰の充電電流を抵抗器に流し、熱損失を発生させて捨てており、貴重なエネルギー資源を無駄に浪費していたと言う問題を解決しようとするものではなく、本願発明とは、発明の目的と構成が異なるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１２９４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、従来の蓄電装置においては、二次電池への過充電を防止するために、電池電圧が満充電されると、その後は余剰の充電電流を抵抗器に流し、熱損失を発生させて捨てていた。このため、貴重なエネルギー資源を無駄に浪費し、省エネルギー化の要請に反すると共に、抵抗器により発生する余剰熱が電池電圧に影響を与えるなどの問題が生じており、この問題の解決が望まれていた。
【００１３】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、二次電池の満充電後の余剰の充電電流を熱損失として消費させることなくエネルギーとして保存し、二次電池側へエネルギー回生することができる、蓄電装置、および該蓄電装置を用いた蓄電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の蓄電装置は、外部接続された充放電装置により充電されると共に、前記充放電装置に対して放電し電力を供給する二次電池を備える蓄電装置であって、前記蓄電装置は、前記充放電装置から供給される充電電流により電荷を蓄積するコンデンサを、備え、前記コンデンサは、前記充放電装置から前記二次電池に充電が行われる際に、前記二次電池が満充電された後に、前記充放電装置から供給される充電電流により電荷を蓄積すると共に、前記二次電池から前記充放電装置に放電が行われる際に、前記蓄積された電荷を前記二次電池側に放電する、ように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の蓄電装置は、前記二次電池の電池電圧を第１の基準電圧と比較する第１の比較回路と、前記二次電池の電池電圧を第２の基準電圧（第１の基準電圧＞第２の基準電圧）と比較する第２の比較回路と、前記第１の比較回路により前記二次電池の電池電圧が前記第１の基準電圧よりも大きいと判定された場合にオンする第１のスイッチ回路と、前記第２の比較回路により前記二次電池の電池電圧が前記第２の基準電圧よりも小さいと判定された場合にオンする第２のスイッチ回路と、を備え、前記コンデンサは、前記充放電装置から前記二次電池に充電が行われる際に、前記第１のスイッチ回路がオンした場合に、該第１のスイッチ回路を通して、前記充放電装置から流れる充電電流により電荷を蓄積すると共に、前記二次電池から前記充放電装置に放電が行われる際に、前記第２のスイッチ回路がオンした場合に、該第２のスイッチ回路を通して、蓄積した電荷を前記二次電池側に放電する、ように構成されたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の蓄電装置は、前記第１のスイッチ回路を介して、前記二次電池と並列に接続される放電用の抵抗器を備える、ことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の蓄電装置は、前記充放電装置から前記二次電池への充電動作が所定の第１の時間帯に行われ、前記二次電池から前記充放電装置への放電動作が所定の第２の時間帯に行われる、ことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の蓄電システムは、上記のいずれかに記載の蓄電装置の複数で構成され、前記各蓄電装置内の二次電池が直列に接続されて構成される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の蓄電装置においては、充放電装置から二次電池に充電を行う際に、二次電池が満充電された場合に、余剰の充電電流をコンデンサに流し電荷として蓄積する。そして、二次電池から充放電装置に放電（電力供給）を行う際に、コンデンサに蓄積された電荷を二次電池側に放電する。
これにより、二次電池の満充電後の余剰の充電電流を、熱損失として消費させることなく、コンデンサに電荷（充電エネルギー）として保存し、二次電池側へエネルギー回生することができる。
【００２０】
また、本発明の蓄電装置においては、充放電装置から二次電池に充電を行う際に、二次電池の電池電圧（Ｖｅ）が第１の基準電圧（Ｖｒｅｆ１）よりも大きくなった場合に、第１のスイッチ回路をオンさせ、充放電装置から流れる充電電流によりコンデンサに電荷を蓄積する。また、二次電池から充放電装置に放電する際に、二次電池の電池電圧（Ｖｅ）が第２の基準電圧（Ｖｒｅｆ２）よりも小さくなった場合に、第２のスイッチ回路をオンさせ、コンデンサに蓄積された電荷を二次電池側に放電する。
これにより、二次電池の満充電後の余剰の充電電流を、熱損失として消費させることなく、コンデンサに電荷（充電エネルギー）として保存し、二次電池側へエネルギー回生することができる。
【００２１】
また、本発明の蓄電装置において、第１のスイッチ回路がオンした場合に、この第１のスイッチ回路を介して二次電池と放電用の抵抗器とを並列に接続する。そして、二次電池の満充電後の余剰の充電電流をコンデンサに電荷として保存した後に、さらに流れる余剰の充電電流を放電用の抵抗器により熱損失として消費させる。
これにより、二次電池の満充電およびコンデンサの充電後、さらに流れる余剰の充電電流を放電用の抵抗器により熱損失として消費させ、二次電池が過充電されることを抑制することができる。
【００２２】
また、本発明の蓄電装置においては、充放電装置から二次電池への充電動作が所定の第１の時間帯（例えば、電気料金の安い深夜電力料金の時間帯）に行われ、二次電池から充放電装置への放電動作が所定の第２の時間帯（日中の電力需要の多い時間帯）に行われる。
これにより、二次電池の満充電後の余剰の充電電流を熱損失として消費させることなくエネルギーとして保存し、二次電池側へエネルギー回生することができる効果に加えて、深夜電力料金の時間帯の時間帯を利用して、蓄電装置に充電を行うことができる。
【００２３】
また、本発明の蓄電システムにおいては、本発明の蓄電装置を複数用いて構成されており、各蓄電装置では、二次電池が満充電された場合に、余剰の充電電流をコンデンサに流し電荷として蓄積し、放電を行う際に、コンデンサに蓄積された電荷を二次電池側に放電する。
これにより、各蓄電装置において、二次電池の満充電後の余剰の充電電流を熱損失として消費させることなくエネルギーとして保存し、二次電池側へエネルギー回生することができる効果に加えて、二次電池に性能差（充電時間の差）がある場合に、等価的に充電時間を揃えることができる。すなわち、充電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る蓄電装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の蓄電装置の各部の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの充電経路の状態を示す図である。
【図４】時刻Ｔ２から時刻Ｔ４までの充電経路の状態を示す図である。
【図５】時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの放電経路の状態を示す図である。
【図６】時刻Ｔ５から時刻Ｔ６までの放電経路の状態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る蓄電システムの構成を示す図である。
【図８】従来の蓄電装置を用いた蓄電システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る蓄電装置の構成を示す図である。
図１に示す蓄電装置１は、図８に示す従来の蓄電装置１ａと比較して、新たに、二次電池１１に対する余剰の充電電流を電荷として蓄積するコンデンサＣ１と、このコンデンサＣ１に対する充電およびコンデンサＣ１からの放電を制御するリレーＲＹ１（２１）およびリレーＲＹ２（３１）と、これらに関連する回路と、を設けた点に特徴がある。
【００２６】
図１に示す本発明の蓄電装置１においては、二次電池（セル）１１はリチウム電池などで構成され、この二次電池１１の２つの電極、正極（＋）と負極（−）には、充放電装置２が接続される。この充放電装置２は、二次電池１１を充電する装置であると共に、また、二次電池１１から電力の供給を受ける負荷ともなる装置である。例えば、充放電装置２は、電気料金の安い深夜電力時間帯に二次電池１１へ充電を行い、電力需要の多い日中の時間帯に、二次電池１１からの放電により電力の供給を受ける。
【００２７】
この二次電池１１の正極（＋）と負極（−）の間に、ＣＭＯＳスイッチ回路（トランスファーゲート）１２を介して、抵抗器Ｒ２と抵抗器Ｒ１の直列回路が接続される。このＣＭＯＳスイッチ回路１２は、トランジスタ（ｎチャネルＭＯＳトランジスタ）Ｍ１とトランジスタ（ｐチャネルＭＯＳトランジスタ）Ｍ２とを並列に接続したスイッチ回路と、インバータＩＮＶ１とで構成される。このインバータＩＮＶ１は、トランジスタＭ１のゲート端子に入力される制御信号を論理反転してトランジスタＭ２のゲートに入力する。
【００２８】
コンパレータＡ１（１５）は、二次電池の正極（＋）の電位（電池電圧Ｖｅ）と第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較する比較回路である。このコンパレータＡ１は、電池電圧Ｖｅが第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きくなると（Ｖｅ＞Ｖｒｅｆ１）、ハイレベル（Ｈｉｇｈレベル）の信号を出力し、電池電圧Ｖｅが第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも小さくなると（Ｖｒｅｆ１＞Ｖｅ）、ロウレベル（Ｌｏｗレベル）の信号を出力する。この第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１は、例えば、図示しないツェナーダイオードを用いた基準電圧源の回路により生成される。
【００２９】
また、コンパレータＡ２（１６）は、二次電池１１の正極（＋）の電位（電池電圧Ｖｅ）と第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２とを比較する比較回路である。このコンパレータＡ２は、電池電圧Ｖｅが第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも大きくなると（Ｖｅ＞Ｖｒｅｆ２）、ロウレベルの信号を出力し、電池電圧Ｖｅが第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも小さくなると（Ｖｒｅｆ２＞Ｖｅ）、ハイレベルの信号を出力する。この第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２は、例えば、図示しないツェナーダイオードを用いた基準電圧源の回路により生成されると共に、第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも、電圧レベルが低くなるように設定される（Ｖｒｅｆ１＞Ｖｒｅｆ２）。
【００３０】
そして、上述のコンパレータＡ１の出力は、ＣＭＯＳスイッチ回路１２の入力（トランジスタＭ１のゲート端子）に接続されると共に、リレーＲＹ１（２１）のリレーコイル２２の一端に接続される。このリレーコイル２２の他端は、二次電池１１の負極（−）側に接続される。また、コンパレータＡ２の出力は、リレーＲＹ２（３１）のリレーコイル３２の一端に接続され、リレーコイル３２の他端は、二次電池１１の負極（−）側に接続される。
【００３１】
また、リレーＲＹ１内の接点ａは、抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２の接続点に接続され、リレーＲＹ１内の接点cは、コンデンサＣ１の正極（＋）側に接続される。リレーＲＹ２の接点ａは二次電池１１の正極（＋）側に接続され、接点ｃはコンデンサＣ１の正極（＋）側に接続される。このコンデンサＣ１の負極（−）側は、二次電池１１の負極（−）側に接続される。このコンデンサＣ１は、二次電池１１が満充電になった後に、充放電装置２から流れる余剰の充電電流を吸収し、電荷として蓄積するためのコンデンサである。
【００３２】
また、抵抗器Ｒ１は、ＣＭＯＳスイッチ回路１２がオンした場合に、ＣＭＯＳスイッチ回路１２および抵抗器Ｒ２を介して、二次電池１１に並列に接続される抵抗器である。この抵抗器Ｒ１は、二次電池１１の満充電およびコンデンサＣ１への充電完了後に、余剰の充電電流を流すための抵抗器であり、また、熱損失を発生させて余剰の充電電流を吸収するための抵抗器（例えば、数１０ＫΩ程度）である。なお、抵抗器Ｒ２は、ＣＭＯＳスイッチ回路１２を通してコンデンサＣ１に充電を行う際の電流制限用（短絡防止用）の抵抗器（例えば、数１００Ω程度）である。
【００３３】
また、セル電圧監視回路３は、二次電池１１の正極（＋）と負極（−）間の電圧（セル電圧）を監視する回路である。このセル電圧監視回路３は、充放電装置２から二次電池１１へ充電を行う際に、二次電池１１の過充電を防止するために、セル電圧（電池電圧Ｖｅ）が所定の電圧以上（セル電圧監視電圧Ｖｅｍａｘ以上）になった場合に、これを検出する。また、このセル電圧監視回路３は、二次電池１１から充放電装置２へ電力を供給する際に、二次電池１１の過放電を防止するために、セル電圧（電池電圧Ｖｅ）が所定の電圧以下（セル電圧監視電圧Ｖｅｍｉｎ以下）になった場合に、これを検出する。
【００３４】
上記構成により、充放電装置２から二次電池１１へ充電を行う場合に、二次電池１１が満充電され、電池電圧Ｖｅが第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも大きくなると（Ｖｅ＞Ｖｒｅｆ１）、コンパレータＡ１からハイレベル（Ｈｉｇｈレベル）の信号が出力される。コンパレータＡ１の出力がハイレベルになると、ＣＭＯＳスイッチ回路１２がオンし、また、リレーＲＹ１のリレーコイル２２が駆動され、リレーＲＹ１の接点ａ，ｃがオンする。これにより、コンデンサＣ１が、ＣＭＯＳスイッチ回路１２と抵抗器Ｒ２を介して、二次電池１１と並列に接続される状態になり、コンデンサＣ１への充電が行われる。
【００３５】
また、コンデンサＣ１への充電完了後（満充電後）は、二次電池１１への過充電を防止するために、抵抗器Ｒ１側に余剰の充電電流を流すと共に、この抵抗器Ｒ１により熱損失を発生させて余剰の充電電流を吸収する。
【００３６】
また、二次電池１１から充放電装置２に放電（電力供給）を行う場合に、電池電圧Ｖｅが第２の基準電圧Ｖｒｅｆ２よりも小さくなると（Ｖｅ＜Ｖｒｅｆ２）、コンパレータＡ２からハイレベル（Ｈｉｇｈレベル）の信号が出力される。コンパレータＡ２の出力がハイレベルになると、リレーＲＹ２のリレーコイル３２が駆動され、リレーＲＹ２の接点ａ，ｃがオンする。これにより、コンデンサＣ１が、二次電池１１と並列に接続される状態になり、コンデンサＣ１から二次電池１１への電荷の放電が行われる。すなわち、コンデンサＣ１から二次電池１１へのエネルギー回生が行われる。
【００３７】
図２は、図１に示す蓄電装置１の各部の動作を説明するためのタイムチャート（模式的な信号波形図）である。以下、図１に示す蓄電装置１の動作について、図２のタイムチャートを参照して説明する。
【００３８】
図２（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１において、充放電装置２から二次電池１１への充電が開始され、二次電池１１の電池電圧Ｖｅが充電により上昇を開始する。（出荷時の電池電圧はＶｒｅｆ２からＶｒｅｆ１の間に設定されている。例えばＶｅｍｉｎを２．５Ｖ，Ｖｒｅｆ２を２．７Ｖとする。）そして、二次電池１１に対する充電が続けられ、時刻Ｔ２に至る。時刻Ｔ２は、電池電圧Ｖｅが第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１に到達する時刻である。
【００３９】
この時刻Ｔ１から時刻Ｔ２における、充放電装置２から二次電池１１への充電経路の状態を図３に示す。図３中の太線で示すように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の段階においては、充放電装置２から二次電池１１への充電だけが行われる。
【００４０】
そして、二次電池１１への充電が進み、時刻Ｔ２に至り、電池電圧Ｖｅが第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１の電位のレベルを超える状態、すなわち、電池電圧Ｖｅ＞Ｖｒｅｆ１（上限値：例えば、４．２Ｖ）になると、図２（Ｂ）に示すように、コンパレータＡ１の出力が、ロウレベル（Ｌｏｗ）からハイレベル（Ｈｉｇｈ）に移行する。これにより、ＣＭＯＳスイッチ回路１２がオンし、またリレーＲＹ１のリレーコイル２２に電圧が印加され、リレーＲＹ１の接点ａ，ｃがオンになる。これにより、二次電池１１と抵抗器Ｒ１が接続され、また、二次電池１１とコンデンサＣ１とが接続された状態となる。すなわち、図４の太線で示すような、充放電装置２から二次電池１１への充電経路の状態になる。
【００４１】
この図４に示す充電経路の状態においては、二次電池１１が満充電（電池電圧Ｖｅ＞Ｖｒｅｆ１）となり、余剰の充電電流が、ＣＭＯＳスイッチ回路１２と抵抗器Ｒ２とを介してコンデンサＣ1に流れ、コンデンサＣ１を充電する。そして、コンデンサＣ１が二次電池１１の充電電圧（電池電圧Ｖｅ）のレベルまで充電されるにつれて、抵抗器Ｒ１側に電流が多く流れるようになる。すなわち、二次電池１１が満充電され、さらにコンデンサＣ１の充電が完了すると、充放電装置２から流れる余剰の充電電流が、抵抗器Ｒ１に流れるようになり、この抵抗器Ｒ１により余剰の充電電流を消費させることにより、二次電池１１の充電電圧Ｖｅの上昇を抑制する。
【００４２】
なお、図２（Ａ）において破線で示すように、余剰の充電電流が多く、時刻Ｔ２以後、さらに電池電圧Ｖｅが上昇する場合は、二次電池１１に過大な電圧の充電が行われることを避けるために、セル電圧監視回路３により上限値の電圧（Ｖｅｍａｘ）をセル電圧監視電圧として検出する。このセル電圧監視回路３により上限値の電圧（Ｖｅｍａｘ）が検出された場合は、充放電装置２に充電動作を停止させるか、または、例えば、図示しない抵抗回路（放電抵抗回路）をさらに設け、この余剰の充電電流を抵抗回路（放電抵抗回路）により消費させる。
【００４３】
このように、時刻Ｔ２（二次電池の電圧がＶｒｅｆ１を超える時刻）〜時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４（放電が開始される時刻）の間では、電池電圧Ｖｅは、Ｖｅ＞Ｖｒｅｆ１となり、この間では、図２（Ｂ）に示すように、コンパレータＡ１の出力はハイレベルを維持する。また、図４の太線で示すような、充電経路の状態が維持される。
【００４４】
一方、図２（Ｃ）に示すように、電池容量（Ａｈ：アンペア・アワー）は、時刻Ｔ１における充電開始後、直線的に増加し、時刻Ｔ２において太線ａ１で示す最大の電池容量（Ａｈｍａｘ）となる。なお、図２（Ｃ）において、符号ａ２で示す線は、二次電池１１の電池充電容量と、コンデンサＣ１の充電容量とを加算した値を示している。
【００４５】
また、図２（Ｄ）に示すように、コンデンサＣ１の充電容量（コンデンサＣ１への充電電圧）は、コンパレータＡ１の出力がハイレベルとなる時刻Ｔ２から充電が開始され、時刻Ｔ３付近で、充電電圧Ｖｒｅｆ１（第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１）程度まで充電される。
【００４６】
その後、図２（Ａ）に示すように、時刻Ｔ４から二次電池１１から充放電装置２に対して放電が開始される。時刻Ｔ４において、二次電池１１から充放電装置２に対して放電が開始されると、電池電圧Ｖｅは次第に低下し始める。そして、電池電圧Ｖｅが第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１より小さくなると（Ｖｅｒｆ１＞Ｖｅ＞Ｖｅｒｆ２）、コンパレータＡ１の出力がロウレベルになり、ＣＭＯＳスイッチ回路１２がオフし、またリレーＲＹ１がオフになり、リレーＲＹ１の接点ａ，ｃが開放する。すなわち、リレーＲＹ１の接点ａ，ｃがオフし、コンデンサＣ１はフローティング状態となる。この時刻Ｔ４以後から後述する時刻Ｔ５までの間、放電経路は図５の太線で示す状態となる。
【００４７】
この図５に示す放電経路の状態（時刻Ｔ４から時刻Ｔ５）では、二次電池１１から充放電装置２への放電だけが行われる。すなわち、二次電池１１から充放電装置２への通常の放電動作が行われる状態である。この二次電池１１の放電に従い、二次電池１１の電池容量は、図２（Ｃ）の時刻Ｔ４から時刻Ｔ５における符号ａ１の線で示すように、直線的に減少する。
【００４８】
その後、二次電池１１から充放電装置２への放電が進み、二次電池１１の電池電圧Ｖｅが下がり、時刻Ｔ５において、電池電圧ＶｅがＶｒｅｆ２（下限値：例えば、２．５Ｖ）より小さくなった場合（Ｖｒｅｆ２＞Ｖｅ）、図２（Ｂ）に示すように、コンパレータＡ２の出力電位がハイレベル（Ｈｉｇｈ）となり、リレーＲＹ２をオンさせる。これにより、リレーＲＹ２の接点ａ，ｃが接続され、二次電池１１の正極（＋）とコンデンサＣ１の正極（＋）とが接続され、コンデンサＣ１に充電された電荷を二次電池１１に放電する。すなわち、コンデンサＣ１に蓄積された充電エネルギーを二次電池１１側に回生する。この時刻Ｔ５以後の放電経路の状態を図６に太線で示す。
【００４９】
このように、コンデンサＣ１に充電された電荷を二次電池１１に放電することにより、図２（Ｄ）に示すように、コンデンサＣ１の充電容量（充電電圧）は、時刻Ｔ５以後、次第に低下して行く。
【００５０】
そして、時刻Ｔ５以後、二次電池１１の電池電圧Ｖｅが放電によりさらに低下し、図２（Ａ）に示す時刻Ｔ６において、セル電圧監視回路３によりセル電圧監視電圧の下限値の電圧（Ｖｅｍｉｎ）が検出される。セル電圧監視回路３により下限値の電圧（Ｖｅｍｉｎ）が検出された場合は、二次電池１１に過放電によるダメージを与えないために、二次電池１１から充放電装置２への放電動作を停止する。例えば、充放電装置２における電力消費を停止させる。
【００５１】
以上、説明したように、本発明の蓄電装置１においては、充放電装置２から二次電池１１を充電する際に、余剰の充電電流によりコンデンサＣ１に電荷を蓄積し、充電エネルギーとして保存し、二次電池１１から充放電装置２に放電する際に、コンデンサＣ１に保存した充電エネルギーを二次電池１１側に回生する。これにより、二次電池１１の満充電後の余剰の充電電流を熱損失として消費させることなく、二次電池１１側へ回生することができる。ただし、余剰の充電電流が多い場合は、二次電池１１の満充電およびコンデンサＣ１の充電完了後に、この余剰の充電電流を抵抗器Ｒ１により消費させる。
【００５２】
以上、本発明の第１の実施の形態について説明したが、図１に示す蓄電装置１において、前述の第１の比較回路はコンパレータＡ１が相当し、第２の比較回路はコンパレータＡ２が相当する。また、前述の第１のスイッチ回路は、ＣＭＯＳスイッチ回路１２と、抵抗器Ｒ２と、リレーＲＹ１の接点回路と、で構成される回路が相当する。前述の第２のスイッチ回路は、リレーＲＹ２の接点回路が相当する。また、前述の放電用の抵抗器は抵抗器Ｒ１が相当する。また、前述の第１の時間帯は、電気料金の安い深夜電力料金の時間帯が相当し、第２の時間帯は日中の電力需要の多い時間帯が相当する。
【００５３】
そして、本発明の蓄電装置１は、外部接続された充放電装置２により充電されると共に、充放電装置２に対して放電し電力を供給する二次電池１１を備える蓄電装置１であって、蓄電装置１は、充放電装置２から供給される充電電流により電荷を蓄積するコンデンサＣ１を備え、コンデンサＣ１は、充放電装置２から二次電池１１に充電が行われる際に、二次電池１１が満充電された後に、充放電装置２から供給される充電電流により電荷を蓄積すると共に、二次電池１１から充放電装置２に放電が行われる際に、蓄積された電荷を二次電池１１側に放電する、ように構成される。
【００５４】
また、本発明の蓄電装置１は、二次電池１１の電池電圧Ｖｅを第１の基準電圧（Ｖｒｅｆ１）と比較する第１の比較回路（コンパレータＡ１）と、二次電池１１の電池電圧Ｖｅを第２の基準電圧（Ｖｒｅｆ２（Ｖｒｅｆ２＜Ｖｒｅｆ１））と比較する第２の比較回路（コンパレータＡ２）と、第１の比較回路（コンパレータＡ１）により二次電池１１の電池電圧Ｖｅが第１の基準電圧（Ｖｒｅｆ１）よりも大きいと判定された場合にオンする第１のスイッチ回路（ＣＭＯＳスイッチ回路１２と抵抗器Ｒ２とリレーＲＹ１の接点回路とで構成される回路）と、第２の比較回路（コンパレータＡ２）により二次電池１１の電池電圧Ｖｅが第２の基準電圧（Ｖｒｅｆ２）よりも小さいと判定された場合にオンする第２のスイッチ回路（リレーＲＹ２の接点回路）と、を備え、コンデンサＣ１は、充放電装置２から二次電池１１に充電が行われる際に、第１のスイッチ回路がオンした場合に、該第１のスイッチ回路を通して、充放電装置２から流れる充電電流により電荷を蓄積すると共に、二次電池１１から充放電装置２に放電が行われる際に、第２のスイッチ回路（リレーＲＹ２の接点回路）がオンした場合に、該第２のスイッチ回路（リレーＲＹ２の接点回路）を通して、蓄積した電荷を二次電池１１側に放電する、ように構成される。
【００５５】
上記構成により、本発明の蓄電装置１においては、二次電池の満充電後の余剰の充電電流を、熱損失として消費させることなく、コンデンサに電荷（充電エネルギー）として保存し、二次電池側へエネルギー回生することができる。
【００５６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態として、図１に示す本発明の蓄電装置の複数を直列に接続した蓄電システムの例について説明する。
【００５７】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る蓄電システムの構成を示す図である。図７に示す蓄電システムは、図１に示す本発明の蓄電装置１，１´が直列に接続されて構成されたものであり、各蓄電装置１，１´内の二次電池（セル）１１，１１´が直列に接続されて構成されている。なお、図７に示す例では、２つの二次電池１１，１１´が直列に接続される例を示しているが、実際には、より多数の二次電池が直列に接続されて構成される。すなわち、充放電装置２が必要とする電圧仕様に応じて、直列接続される二次電池の個数が選択される。
【００５８】
図７に示す蓄電システムにおいては、充放電装置２により、例えば、電気料金の安い夜間（深夜電力時間帯）に二次電池１１，１１´の充電を行い、電力需要の多い日中の時間帯に二次電池１１、１１´から充放電装置２に放電して電力を供給する。
【００５９】
この充放電装置２から蓄電装置１，１´内の二次電池１１，１１´に充電を行う場合、各二次電池１１，１１´には、性能のバラツキがあり、時間的に均等な電圧で充電されないことがある。例えば、劣化している二次電池は、早く充電されるが、充電される蓄電容量が少ないなど、二次電池１１，１１´は時間的に均等の電圧で充電されない場合がある。
【００６０】
このため、本発明の蓄電装置１内には、図１において説明したように、二次電池１１の充電電圧Ｖｅと第１の基準電圧Ｖｒｅｆ１とを比較するコンパレータＡ１と、このコンパレータＡ１の出力によりオン／オフされるＣＭＯＳスイッチ回路１２と、二次電池１１が満充電した後、余剰の充電電流を電荷として保存するコンデンサＣ１とを設けている。蓄電装置１´についても同様な構成である。
【００６１】
この構成により、例えば、蓄電装置１内の二次電池１１が、他の蓄電装置１´内の二次電池１１´よりも早く充電された場合は、二次電池１１が満充電されたことを検出して、コンパレータＡ１によりＣＭＯＳスイッチ回路１２をオンにし、余剰の充電電流によりコンデンサＣ１を充電する。また、逆に、蓄電装置１´内の二次電池１１´が、他の蓄電装置１内の二次電池１１よりも早く充電された場合は、二次電池１１´が満充電されたことを検出して、コンパレータＡ１によりＣＭＯＳスイッチ回路１２をオンにし、余剰の充電電流によりコンデンサＣ１´を充電する。
【００６２】
これにより、二次電池１１，１１´において、性能差（充電時間の差）がある場合に、コンデンサＣ１，Ｃ１´に充電を行うことにより、等価的に充電時間を揃えることができる。この場合、コンデンサＣ１，Ｃ１´の容量については、二次電池１１の性能差（充電時間差）を吸収できる容量であればよく、二次電池１１，１１´の電池容量に対して、比較的小さな容量（静電容量）のコンデンサ（例えば、μＦ単位のコンデンサ）で対応することができる。
【００６３】
このように、本発明の蓄電システムは、本発明の蓄電装置を用いて構成されており、二次電池の満充電後の余剰の充電電流を熱損失として消費させることなくエネルギーとして保存し、二次電池側へエネルギー回生することができる効果に加えて、二次電池に性能差（充電時間の差）がある場合に、等価的に充電時間を揃えることができる。すなわち、充電効率を高めることができる。
【００６４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の蓄電装置、および蓄電システムは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６５】
１，１´・・・蓄電装置、１ａ，１ａ´・・・蓄電装置、２・・・充放電装置、３・・・セル電圧監視回路、１１，１１´・・・二次電池、１２・・・ＣＭＯＳスイッチ回路、２１・・・リレーＲＹ１、２２・・・リレーコイル、３１・・・リレーＲＹ２、３２・・・リレーコイル、１５・・・コンパレータＡ１、１６・・・コンパレータＡ２、Ｃ１，Ｃ１´・・・コンデンサ
【図１】
2010288395.tif 000003
【図２】
2010288395.tif 000004
【図３】
2010288395.tif 000005
【図４】
2010288395.tif 000006
【図５】
2010288395.tif 000007
【図６】
2010288395.tif 000008
【図７】
2010288395.tif 000009
【図８】
2010288395.tif 000010