(57)【要約】 【課題】  単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきを一定範囲内に抑制し、保護回路の消費電力を低減して、電気機器の使用電力や蓄電装置の蓄電量を管理できる蓄電管理システムを提供すること。【解決手段】  蓄電池モジュール１０８と、管理部１１０と、負荷電源供給部１１４と、電源１１６とからなり、蓄電池モジュール１０８は、単位蓄電池１０２と温度センサー１０５、電圧センサー１０３、電流センサー１０４を備えた保護回路基板１０６とその検出情報を収集し伝達するシリアル通信部１０９とを備えた単位蓄電池パック１０７を複数個接続して構成され、電源１１６は単位蓄電池１０２を充電する充電器１０１を備え、管理部１１０は検出情報を受信し、警報の出力や放電停止の制御、単位蓄電池１０２間の電圧のバランス制御を行う機能を有し、負荷電源供給部１１４はインバーターを有し、直流電力を交流電力に変換する。【選択図】  図１
2010200579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの蓄電池モジュールと、該蓄電池モジュールを制御する管理部と、前記蓄電池モジュールによる直流電力を交流電力に変換する負荷電源供給部と、前記蓄電池モジュールに電力を供給する電源とからなり、
前記蓄電池モジュールは、少なくとも１つの電池よりなる単位蓄電池と該単位蓄電池の温度、電圧および電流をそれぞれ検出する手段を備えた保護回路基板と該保護回路基板より前記温度、電圧および電流の検出情報を収集し外部に伝達する通信手段とを備えた単位蓄電池パックを複数個接続して構成され、
前記電源は前記単位蓄電池を充電する充電器を備え、
前記管理部は前記通信手段から伝達された前記検出情報を受信し、該検出情報に基づいて警報の出力や前記単位蓄電池間の電圧のバランス制御を行う機能を有し、
前記負荷電源供給部はインバーターを有することを特徴とする蓄電管理システム。
【請求項２】
前記管理部に接続されたネットワークと該ネットワークに接続された端末機器を有し、
前記管理部は前記ネットワークに接続するためのＬＡＮポートを有し、
前記管理部より前記ＬＡＮポートおよび前記ネットワークを介して前記蓄電池モジュールの情報が前記端末機器に伝達され、
前記端末機器は前記蓄電池モジュールの使用電力量を監視し、表示する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電管理システム。
【請求項３】
前記電池がリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電管理システム。
【請求項４】
前記蓄電池モジュールを複数個有し、前記管理部は前記蓄電池モジュール間を接続または切り離すように制御する機能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電管理システム。
【請求項５】
前記単位蓄電池の電圧が４８Ｖ以上であって、前記負荷電源供給部は、インバーター又はインバーターを備えたパワーコンディショナーにより前記蓄電池モジュールによる直流電力を交流電力に変換することを特徴とする請求項３又は４に記載の蓄電管理システム。
【請求項６】
前記蓄電池モジュールによる直流電力を前記インバーター又は前記パワーコンディショナーにより交流電力に変換した後に、さらにＤＣＤＣコンバーターにより直流電力に変換することを特徴とする請求項５に記載の蓄電管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電池を用いた電源装置に関し、特に蓄電池間の電圧バランスの制御、および使用電力や蓄電電力の管理を行う蓄電管理システムに関する。  
【背景技術】
【０００２】
蓄電池を用いた電源装置からなる蓄電管理システムでは、蓄電池を安全かつ有効に使用するために、その蓄電池の状態を検知しながら制御を行うバッテリーコントローラ又は蓄電池監視装置を搭載している。これまでのバッテリーコントローラや蓄電池監視装置では、蓄電池がどの程度まで充電されているか、あるいは、蓄電池にどの程度放電可能な電荷量が残っているかを示す充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）や残存容量、および、どの程度まで蓄電池の劣化が進行しているかを示す健康状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）等の蓄電池の状態の検知を精密におこなう必要があった。
【０００３】
例えば、ハイブリッド自動車に使用される蓄電管理システムにおいては、バッテリーコントローラは蓄電池のＳＯＣやＳＯＨなどの状態の検知を行い、その結果を、制御機器向けの通信プロトコルの一種であるＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いてビークルコントローラなどの上位システムに伝達している。ビークルコントローラでは伝達された蓄電池の状態の情報に基づいて蓄電池を使用している。
【０００４】
蓄電池の電圧、電流、温度を検出してＳＯＣやＳＯＨなどの状態に応じた処理をマイクロコンピュータにより行う蓄電池監視装置の例が、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている。また、太陽電池と商用電源を備え、ネットワークで接続された複数の電源電力供給システムの蓄電池の管理技術が特許文献４に開示されている。
【０００５】
最近、家庭内の発電装置および蓄電池装置をネットワークに接続することで、家庭内のトータルの電力管理を行うシステムを構築することが提案されている。このような家庭内の電力管理システムでは充電と放電が頻繁に繰り返されるので、その構築には、長寿命で、電力の保護能力の高い蓄電池が必要であり、さらに、蓄電池監視装置の情報を適切に処理し電力制御できるコストパフォーマンスの高い蓄電管理システムの構築が望まれている。
【０００６】
しかしながら、従来の鉛蓄電池を用いた蓄電管理システムでは、鉛蓄電池の容量劣化率が極めて大きく、環境温度に依存してその容量が変動しやすい問題があるために、鉛蓄電池の容量の劣化率を予測して精密に監視を行い、かつ、鉛蓄電池をできるだけ環境温度の変化が少ない場所に設置しなければいけないという問題があり、コストパフォーマンスの高い蓄電管理システムを構築する上では大きな制約になっていた。蓄電池の設置環境に影響を受けにくい、長寿命の電池を備えた蓄電管理システムが求められている。
【０００７】
また、従来のニッケル水素電池を用いた蓄電管理システムでは、より長寿命の蓄電管理システムを実現できるものの、ニッケル水素電池には特有のメモリー効果があるため、容量劣化した場合に記憶された容量を補償するための回路が必要になるので、コストパフォーマンスの高い蓄電管理システムを構築する上で制約があった。
【０００８】
一方、従来のリチウムイオン電池を用いた蓄電管理システムでは、他の蓄電池に比較して、エネルギー密度が高く、高効率で充放電でき、自己放電率が低いといった多くの優れた点があり、１０〜１５年の長寿命が得られ、メンテナンスを必要としない蓄電管理システムを構築できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３１５０１５号公報
【特許文献２】特開平７−３１２２３３号公報
【特許文献３】特開２００６−１８９３８５号公報
【特許文献４】特開２０００−００４５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、リチウムイオン電池を用いた蓄電管理システムでは、過充電により、電池性能の劣化を引き起こし易く、電解液の分解によるガスの発生により、電池の内圧が上昇すると、場合によっては安全弁が開放するので、単位蓄電池ごとに電圧等を検出して単位蓄電池の過充電に関する情報を収集管理し、決められた上限値以上に充電されないように高精度で制御できる電源装置が必要となる。
【００１１】
また、リチウムイオン電池を用いた蓄電管理システムでは、リチウムイオン電池は過放電されると負極の集電体である銅箔が溶解することがあるので、単位蓄電池ごとに過充電、過放電に対する保護動作や電圧をバランスさせる動作を高精度に行う必要がある。
【００１２】
しかし、従来のリチウムイオン電池を用いた蓄電管理システムでは、蓄電地モジュール内の単位蓄電池間の電圧バランスを一定に保つことはできるが、複数の蓄電地モジュールが並列又は直列に接続されている場合は、各々の蓄電池モジュールごとに大きな電圧のばらつきが発生し、単位蓄電池間の電圧バランスを行う機能だけでは上記の動作を高精度に管理できないという問題点があった。
【００１３】
すなわち、従来のリチウムイオン電池を用いた蓄電管理システムでは、各々の蓄電池モジュール間のばらつきに関する電圧情報を高速度で伝達して管理する機能がないため、単位蓄電池間の電圧バランスを一定範囲内に保って安定に動作させるのが極めて困難であるという問題があった。
【００１４】
また、極めて微弱な自然エネルギーにより発電された電力を蓄電する技術の構築には、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきを一定範囲に極力抑制して、保護回路の制御で発生する消費電力を低減する技術の開発が必要不可欠になっている。
【００１５】
また、家庭内及び企業、ビル内などで使用している各種電気機器の電力消費を管理することは、低炭素社会の実現に必要な技術である。しかし、直接これらの電力情報などをそれらの電気機器や蓄電装置などが接続されたＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）などを利用したＬＡＮ(Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ)等のネットワークに出力する手段を有し、これらの通信手段によって使用電力や蓄電電力、発電エネルギーなどの情報を収集し、使用量及び蓄電量を全体的に管理できる蓄電管理システムはこれまで存在しなかった。そのため、従来はより効果の大きい省エネルギー対策、低炭素化対策に対して実用的な改善プログラムを提案できなかった。
【００１６】
そこで、本発明の課題は、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきに関する情報を通信手段により収集して、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきを一定範囲内に抑制し、保護回路の制御で発生する消費電力を低減して、電気機器の使用電力や蓄電装置の蓄電量を管理できる蓄電管理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】
【００１７】
上記の課題を解決するため、本発明による蓄電管理システムは、少なくとも１つの蓄電池モジュールと、該蓄電池モジュールを制御する管理部と、前記蓄電池モジュールによる直流電力を交流電力に変換する負荷電源供給部と、前記蓄電池モジュールに電力を供給する電源とからなり、前記蓄電池モジュールは、少なくとも１つの電池よりなる単位蓄電池と該単位蓄電池の温度、電圧および電流をそれぞれ検出する手段を備えた保護回路基板と該保護回路基板より前記温度、電圧および電流の検出情報を収集し外部に伝達する通信手段とを備えた単位蓄電池パックを複数個接続して構成され、前記電源は前記単位蓄電池を充電する充電器を備え、前記管理部は前記通信手段から伝達された前記検出情報を受信し、該検出情報に基づいて警報の出力や前記単位蓄電池間の電圧のバランス制御を行う機能を有し、前記負荷電源供給部はインバーターを有することを特徴とする。
【００１８】
また、前記管理部に接続されたネットワークと該ネットワークに接続された端末機器を有し、前記管理部は前記ネットワークに接続するためのＬＡＮポートを有し、前記管理部より前記ＬＡＮポートおよび前記ネットワークを介して前記蓄電池モジュールの情報が前記端末機器に伝達され、前記端末機器は前記蓄電池モジュールの使用電力量を監視し、表示する手段を備えてもよい。
【００１９】
また、前記電池はリチウムイオン電池であることが望ましい。
【００２０】
また、前記蓄電池モジュールを複数個有し、前記管理部は前記蓄電池モジュール間を接続または切り離すように制御する機能を有していてもよい。
【００２１】
また、前記単位蓄電池の電圧が４８Ｖ以上であって、前記負荷電源供給部は、インバーター又はインバーターを備えたパワーコンディショナーにより前記蓄電池モジュールによる直流電力を交流電力に変換してもよく、前記蓄電池モジュールによる直流電力を前記インバーター又は前記パワーコンディショナーにより交流電力に変換した後に、さらにＤＣＤＣコンバーターにより直流電力に変換してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の蓄電池管理システムは、上記の構成により、単位蓄電池ごとに電圧等を高精度で検出し、それらの情報を通信手段により管理部に伝達し、管理部において、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきに関する情報を収集して、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきを一定範囲内に抑制する。また、管理部において各単位蓄電池が決められた上限値以上に充電されないように制御することで、過充電による電池の内圧上昇時の安全弁開放を防止できる。また、管理部においては警報の出力や放電の停止などの制御を行うことができる。
【００２３】
また、本発明では、管理部のＬＡＮポートを介してＰＬＣによるネットワークなどに接続し、そのネットワークを通じて蓄電池モジュールの情報を端末機器に伝達して使用電力量を監視し、表示する手段を備えることができる。この場合、端末機器として、例えばパーソナルコンピュータや携帯電話などをそのネットワークに接続することで、遠隔場所においても直接的に蓄電池の情報を確認する手段を備えた蓄電管理システムを構成することができる。
【００２４】
また、本発明では、電池をリチウムイオン電池として単位蓄電池を構成し、管理部において単位蓄電池の保護回路基板から検出される各種情報を収集し、それにより警報出力や放電停止の制御や蓄電池モジュール間の電圧バランスの制御を行い、さらに、蓄電池モジュール間を接続または切り離すように制御することで、他の電池を用いた単位蓄電池に比較して、エネルギー密度が高く、高効率で充放電でき、自己放電率が低く、メモリー効果による補償回路を必要としない蓄電管理システムが構成できる。さらに、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきを一定範囲内に抑制することで、保護回路の制御で発生する消費電力を低減できる。
【００２５】
また、本発明では、電池としてリチウムイオン電池を用い、単位蓄電池の電圧を４８Ｖ以上の直流高電圧として、その直流電力をインバーター又はパワーコンディショナーにより交流電力に変換する交流電源化した蓄電管理システムを構成することで、極めて微弱な自然エネルギーによる発電装置からも蓄電できる蓄電管理システムが得られる。
【００２６】
さらに、本発明では、インバーター又はパワーコンディショナーにより交流電力に変換した交流電源を直流変換機（ＤＣＤＣコンバーター）により直流電源化した蓄電管理システムを構成することができる。
【００２７】
以上のように、本発明により、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきに関する情報を通信手段により収集して、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきを一定範囲内に抑制し、保護回路の制御で発生する消費電力を低減して、電気機器の使用電力や蓄電装置の蓄電量を管理できる蓄電管理システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による蓄電池管理システムの第一の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図２】本発明による蓄電池管理システムの第二の実施の形態の構成を示すブロック図。
【図３】本発明による蓄電池管理システムの第三の実施の形態の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明による蓄電池管理システムの第一の実施の形態の構成を示すブロック図である。図１において、本実施の形態による蓄電管理システム２００は、複数の蓄電池モジュール１０８と、これらの蓄電池モジュール１０８を制御する管理部１１０と、蓄電池モジュール１０８による直流電力を交流電力に変換する負荷電源供給部１１４と、蓄電池モジュール１０８に電力を供給する電源１１６とからなり、各蓄電池モジュール１０８は、少なくとも１つの電池よりなる単位蓄電池１０２と単位蓄電池１０２の温度、電圧および電流をそれぞれ検出する手段である温度センサー１０５、電圧センサー１０３、電流センサー１０４を備えた保護回路基板１０６と保護回路基板１０６より温度、電圧および電流の検出情報を収集し外部に伝達する通信手段であるシリアル通信部１０９とを備えた単位蓄電池パック１０７を複数個接続して構成され、電源１１６は単位蓄電池１０２を充電する充電器を備え、管理部１１０はシリアル通信部１０９から伝達された検出情報を受信し、それらの検出情報に基づいて警報の出力や放電停止の制御、単位蓄電池１０２間の電圧のバランス制御を行う機能を有し、負荷電源供給部１１４はインバーターを有する。各蓄電池モジュール１０８に蓄電された電力は、負荷電源供給部１１４により直流電力を交流電力に変換され、エネルギー源１１５として利用できるようになる。
【００３１】
シリアル通信部１０９は保護回路基板１０６とＲＳ４８５規格の通信路により接続されて検出された情報を収集し、シリアル通信部１０９により１チップ化又はパッケージ化された半導体集積装置（ＩＣ）からなる管理部１１０に伝達される。
【００３２】
本実施の形態において、単位蓄電池１０２は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、燃料電池などの電力貯蔵機能を有する電池デバイスによって構成される。電圧センサー１０３、電流センサー１０４、温度センサー１０５は、単位蓄電池１０２のそれぞれ電圧、電流、温度を測定するセンサーとそれに付随した電気回路などによって構成される。それぞれの測定対象に対して感度定数が高い金属材料やセラミック材料等を用いて構成される。通常、感度定数の高いセンサーは、検出精度が高い一方で環境温度の影響を受けやすくなり、検出感度の環境温度依存性が大きくなるので、使用する単位蓄電池１０２についてもこれらの特性を考慮した設計が必要になる。使用する単位蓄電池１０２は、環境温度変動の影響を受けにくいリチウムイオン電池を用いることが最も好適であり、最も低消費電力の蓄電管理システムを構築できる。
【００３３】
ここで、本実施の形態の蓄電管理システム２００の具体例について説明する。実際に蓄電管理システムを試作し、本発明の効果を確認した。使用する蓄電池の制約により、実際に試作された蓄電管理システム２００の性能は大きな影響を受ける。ここで、単位蓄電池としてリチウムイオン電池を用いた場合、試作した蓄電管理システムは、サイズが縦７０ｃｍ×横１２６ｃｍ×高さ１３８ｃｍで、消費電力１〜１０Ｗ、蓄電能力１〜１０ｋＷの性能であった。単位蓄電池として鉛蓄電池を用いる場合は、各単位蓄電池に環境温度を補償する機能を追加することで蓄電池管理システムを構成できる。鉛蓄電池を用いて試作した蓄電管理システムも同様に、縦７０ｃｍ×横１２６ｃｍ×高さ１３８ｃｍで、消費電力１〜１０Ｗ、蓄電能力１〜１０ｋＷであった。Ｎｉ−水素電池を用いた蓄電管理システムは、各単位蓄電池にメモリー効果により低下した電池容量を記憶する現象を補償する機能を追加することで蓄電池管理システムを構成できる。Ｎｉ−水素電池を用いた蓄電管理システムも同様に、サイズが縦７０ｃｍ×横１２６ｃｍ×高さ１３８ｃｍで、消費電力１〜１０Ｗ、蓄電能力１〜１０ｋＷであった。
【００３４】
図２は、本発明による蓄電池管理システムの第二の実施の形態の構成を示すブロック図である。図２において、本実施の形態による蓄電管理システム２０１は、第一の実施の形態と同様に、複数の蓄電池モジュール１０８と、これらの蓄電池モジュール１０８を制御する管理部１１７と、蓄電池モジュール１０８による直流電力を交流電力に変換する負荷電源供給部１１４と、蓄電池モジュール１０８に電力を供給する電源１１６とからなり、各蓄電池モジュール１０８の構成は第一の実施の形態と同様であり、管理部１１７もシリアル通信部１０９から伝達された検出情報に基づいて警報の出力や放電停止の制御、単位蓄電池１０２間の電圧のバランス制御を行う機能を有する。但し、本実施の形態においては、管理部１１７に接続されたＰＬＣを用いたネットワーク１１２とネットワーク１１２に接続された端末機器であるパーソナルコンピュータ１１３を有し、管理部１１７はネットワーク１１２に接続するためのＬＡＮポート１１１を有し、管理部１１７よりＬＡＮポート１１１およびネットワーク１１２を介して蓄電池モジュール１０８の情報がパーソナルコンピュータ１１３に伝達され、パーソナルコンピュータ１１３は蓄電池モジュール１０８の使用電力量を監視し、表示する手段を備えている。
【００３５】
本実施の形態の蓄電池管理システムでは、このように管理部１１７にＬＡＮポート１１１を介してＰＬＣなどによるネットワークに情報を伝達する機能を追加することにより、遠隔場所においても使用電力量を監視し、表示できる通信手段を備え、インターネットや各種のネットワークを通じ、パーソナルコンピュータや携帯電話、その他このネットワークに接続する端末機器において、膨大な情報を直接遠隔操作により処理できるようになる。
【００３６】
より具体的には、高速な通信手段により収集した各種情報に基づいて、ネットワーク１１２に接続されたパーソナルコンピュータ１１３を用いて各種情報処理を行い、その処理された情報を管理部１１７に送ることができるので、管理部１１７は、警報出力や放電停止の高精度な制御や蓄電池モジュールの電圧バランスの高精度の制御ができるようになり、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきを一定範囲に抑制して、保護回路の制御で発生する消費電力を低減できる。
【００３７】
すなわち、パーソナルコンピュ-タ１１３に膨大な情報を伝達して、パーソナルコンピュータ１１３で膨大な情報を記憶、処理し、単位蓄電池１０２の充放電管理データに基づいて高精度な制御を行い、各々の蓄電池モジュール１０８の電圧の変動量を最小限に管理することで蓄電池管理システム２０１の低消費電力化が達成される。高速通信性能に優れ、情報処理能力に優れ、より効率的に蓄電管理システム２０１の管理エリアを拡張できる構成も実現可能となる。例えば、ハブを介して複数のパーソナルコンピュータに接続して、システムを拡張することもできる。設置場所に依存しない遠隔操作ができるようにインターネットを介してパーソナルコンピュータ又は携帯電話等に接続して蓄電管理システム２０１を構成することも可能である。
【００３８】
本実施の形態において、ネットワーク１１２としてＰＬＣによるＬＡＮを用いる場合の利点は、現在理論上３０Ｍｂｐｓ以上の高速通信が可能で、家庭用の電気コンセントを使ってデータ通信ができることである。通信ケーブルによる有線ＬＡＮを使う場合は、ケーブルを引くためのスペースや手間が掛かり、無線ＬＡＮを利用する場合は電波が届かない場所や通信速度の制約があり、ビルなどの広範囲なエリアに応用するのは困難である。本実施の形態にＰＬＣを利用すれば、理論上数百Ｍｂｂｓの通信速度が可能であり、ビルなどでは、電気コンセントがある場所なら直接的に接続できるので、きわめて広範囲のエリアへ容易に拡張できる。
【００３９】
図３は、本発明による蓄電池管理システムの第三の実施の形態の構成を示すブロック図である。図３において、本実施の形態による蓄電管理システム２０２は、第二の実施の形態と同様に、複数の蓄電池モジュール１０８と、これらの蓄電池モジュール１０８を制御する管理部１１８と、蓄電池モジュール１０８による直流電力を交流電力に変換する負荷電源供給部１１９と、蓄電池モジュール１０８に電力を供給する電源１１６とからなり、各蓄電池モジュール１０８の構成は第二の実施の形態と同様であり、管理部１１８もシリアル通信部１０９から伝達された検出情報に基づいて警報の出力や放電停止の制御、単位蓄電池１０２間の電圧のバランス制御を行う機能を有する。また、管理部１１８に接続されたＰＬＣを用いたネットワーク１１２とネットワーク１１２に接続された端末機器であるパーソナルコンピュータ１１３を有し、管理部１１８はネットワーク１１２に接続するためのＬＡＮポート１１１を有し、管理部１１８よりＬＡＮポート１１１およびネットワーク１１２を介して蓄電池モジュール１０８の情報が端末機器１１３に伝達され、パーソナルコンピュータ１１３は蓄電池モジュール１０８の使用電力量を監視し、表示する手段を備えている。但し、本実施の形態の蓄電管理システム２０２においては、多くの蓄電池モジュール１０８を有し、複数の蓄電池モジュール１０８によって蓄電池ブロックを構成し、管理部１１８を介してそのブロック単位で蓄電池モジュール１０８を分離して電圧のバランス制御を行い、または、管理部１１８を介してそのブロック単位で蓄電池モジュール１０８を結合して、電圧のバランスの制御を行う。
【００４０】
また、蓄電池管理システム２０２では、単位蓄電池１０２としてリチウムイオン電池を用いて蓄電池モジュール１０８を形成している。蓄電池モジュール１０８を形成するリチウムイオン電池の充電効率は９５％以上であり、ニッケル水素電池の充電効率９０％以下および鉛蓄電池の充電効率８０％以下と比較して優れている。また、リチウムイオン電池は、自己放電をほとんどしないために、３０日経過後でも電池容量９０％を維持できる。
【００４１】
蓄電池管理システムに鉛蓄電池を使用した場合には、充放電容量の時間依存性、環境温度依存性が高いので、単位蓄電池１０２間および蓄電池モジュール１０８間の電圧のばらつきを一定範囲に抑制するのが困難になり、保護回路の制御で発生する消費電力を低減する上で制約が生ずる。
【００４２】
蓄電池管理システムにニッケル水素電池を使用した場合は、管理すべき電池容量から変動し低下した場合、ニッケル水素電池特有のメモリー効果により不適当な電池容量が記憶され、その記憶した電池容量で管理されることになってしまうので、低下した電池容量の記憶を解除して、管理すべき電池容量で再び記憶する補償回路を設置する必要があった。また、ニッケル水素電池は、リチウムイオン電池と比較して、充放電容量の時間依存性や環境温度依存性が大きく、そのための補償回路も追加する必要があるので、単位蓄電池１０２間および蓄電池モジュール１０８間の電圧のばらつきを一定範囲に抑制する回路のコストが割高になり、保護回路の制御において発生する消費電力を低減する上で制約があった。
【００４３】
一方、本実施の形態の蓄電池管理システム２０２ではリチウムイオン電池を使用するので、充放電容量の時間依存性や環境温度依存性が小さく、他の電池を用いた場合に比べて容易に単位蓄電池１０２間および蓄電池モジュール１０８間の電圧のばらつきを一定範囲に抑制することができ、保護回路の制御で発生する消費電力を低減できる。なお、本実施の形態の蓄電池管理システム２０２の具体的一例としては、蓄電池モジュール部分を２８８個の単位蓄電池で構成し、縦７０ｃｍ×横１２６ｃｍ×高さ１３８ｃｍの形状で、放電電力量１〜１０ｋＷｈを得ることができた。
【００４４】
また、本実施の形態の蓄電池管理システム２０２においては、負荷電源供給部１１９にインバーターまたはパワーコンディショナーを備え、蓄電池モジュールの直流電力を交流電力に変換して交流電源化し、エリア内の家庭内電源として使えるようにしている。また、電流変換損失を極力低減するため、本実施の形態の蓄電池モジュール１０８では、単位蓄電池１０２の電圧を４８Ｖ以上の直流高電圧としている。
【００４５】
さらに、本実施の形態の蓄電管理システム２０２においては、インバーターまたはパワーコンディショナーにより交流電力出力とした交流電源を直流変換機（ＤＣＤＣコンバーターによりさらに直流電源化することで、電源変換損失を抑制し、小規模な水力発電装置、風力発電装置、水栓発電装置などの微弱な自然エネルギーを利用した発電装置を効率よく利用して蓄電できるようになる。また、家庭内の発電装置および蓄電池をネットワークに接続することで、家庭内の総合的な電力管理ができるようになる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態の蓄電池管理システムにおいては、エネルギー密度が高く、高効率で充放電でき、自己放電率が低いリチウムイオン電池を単位蓄電池として用い、電流変換損失を極力低減するために直流高電圧を出力し、インバーター又はパワーコンディショナーにより交流電源化した蓄電管理システムを構成することで、従来の蓄電管理システムでは利用が困難であった極めて微弱な水力・風力等の自然エネルギーを利用した発電装置からも蓄電できるようになる。さらに、使用機器の消費電力や蓄電モジュールの蓄電電力、発電装置の発電量などを総合的に管理でき、より効果の大きい省エネルギー対策、低炭素化対策が可能となる
【００４７】
以上に示したように、本発明により、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきに関する情報を通信手段により収集して、単位蓄電池間および蓄電池モジュール間の電圧のばらつきを一定範囲内に抑制し、保護回路の制御で発生する消費電力を低減して、電気機器の使用電力や蓄電装置の蓄電量を管理できる蓄電管理システムが得られる。
【００４８】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではないことはいうまでもなく、目的や用途に応じて設計変更可能である。単位蓄電池を構成する電池の種類、単位蓄電池や蓄電池モジュールの数、それらの間の接続状態なども任意に設計でき、保護回路基板で検出する情報の種類、管理部で制御する対象なども目的に応じて追加でき、蓄電池モジュール内に備える通信手段の通信方式、管理部に接続されるネットワークの種類や端末機器の種類なども上記の実施の形態に限定されない。
【符号の説明】
【００４９】
２００、２０１、２０２    蓄電管理システム
１０１    充電器
１０２    単位蓄電池
１０３    電圧センサー
１０４    電流センサー
１０５    温度センサー
１０６    保護回路基板
１０７    単位蓄電池パック
１０８    蓄電池モジュール
１０９    シリアル通信部
１１０、１１７、１１８    管理部
１１１    ＬＡＮポート
１１２    ネットワーク
１１３    パーソナルコンピュータ
１１４、１１９    負荷電源供給部
１１５    エネルギー源
１１６    電源
【図１】
2010200579.tif 000003
【図２】
2010200579.tif 000004
【図３】
2010200579.tif 000005