(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池を充電するリチウムイオン組電池の充電システムであって、
前記リチウムイオン組電池に電力供給可能に接続され、前記リチウムイオン組電池をフロート充電するとともに負荷設備に電力を供給する電力供給系統と、
前記各リチウムイオン二次電池の電圧および前記リチウムイオン組電池全体の電圧を監視する監視手段と、
前記各リチウムイオン二次電池を充電する充電手段と、
前記充電手段による充電対象のリチウムイオン二次電池を切り替える切替手段と、
前記監視手段による監視結果に基づいて、前記電力供給系統による電力供給および前記切替手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記監視手段からの監視結果に基づき、いずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達する前に前記リチウムイオン組電池全体の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達した場合、または前記リチウムイオン組電池の全体電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達する前にいずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達した場合に、前記電力供給系統から前記リチウムイオン組電池への電力供給を停止し、前記充電手段によって前記各リチウムイオン二次電池を順次充電するように前記切替手段を制御し、
前記電力供給系統から前記負荷設備への電力供給が停止された場合は、前記リチウムイオン組電池の放電開始により前記負荷設備に電力を供給し、この放電状態では前記切替手段によって前記充電手段がすべての前記リチウムイオン二次電池から切り離される、
ことを特徴とするリチウムイオン組電池の充電システム。
【請求項２】
前記制御手段は、充電電圧が低いリチウムイオン二次電池から順に前記充電手段によって充電するように前記切替手段を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン組電池の充電システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記各リチウムイオン二次電池が所定の電圧を維持するように、前記切替手段を制御する、ことを特徴とする請求項１または２のいずか1項に記載のリチウムイオン組電池の充電システム。
【請求項４】
リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池を充電するリチウムイオン組電池の充電方法であって、
負荷設備に電力を供給する電力供給系統によって前記リチウムイオン組電池をフロート充電し、
前記各リチウムイオン二次電池の電圧および前記リチウムイオン組電池全体の電圧を監視手段によって監視し、
前記各リチウムイオン二次電池を充電手段によって充電するとともに、前記充電手段による充電対象のリチウムイオン二次電池を切替手段によって切り替え可能とし、
前記監視手段による監視結果に基づいて前記電力供給系統による電力供給および前記切替手段を制御手段によって制御し、
前記監視手段からの監視結果に基づき、いずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達する前に前記リチウムイオン組電池全体の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達した場合、または前記リチウムイオン組電池の全体電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達する前にいずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達した場合に、前記制御手段によって前記電力供給系統から前記リチウムイオン組電池への電力供給を停止し、前記充電手段によって前記各リチウムイオン二次電池を順次充電するように前記切替手段を制御し、
前記電力供給系統から前記負荷設備への電力供給が停止された場合は、前記リチウムイオン組電池の放電開始により前記負荷設備に電力を供給し、この放電状態では前記切替手段によって前記充電手段がすべての前記リチウムイオン二次電池から切り離される、
ことを特徴とするリチウムイオン組電池の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続した組電池を充電するリチウムイオン組電池の充電システムおよび充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高い、自己放電量が少ない、などという利点を有し、自動車用蓄電池や電気・電子機器用蓄電池などとして広く使用されている。また、使用目的に応じた電圧や容量を得るために、単電池であるリチウムイオンセルを複数接続して組電池を構成し、使用する場合がある。このようにして組電池として使用する場合、充電時において各リチウムイオンセルの充電状態にバラツキが生じる場合がある。すなわち、一部のリチウムイオンセルの充電電圧が高く過充電状態となり、他の一部のリチウムイオンセルの充電電圧が低く亜充電状態（満充電に至らない状態）となる場合がある。一方、リチウムイオン二次電池は、過充電状態の継続・進行などによって異常発熱が生じ、さらには、電解液が有機溶剤であるために発火事故が発生するおそれがある。
【０００３】
このため、リチウムイオン二次電池を組電池として使用する場合に、バラツキをなくして各リチウムイオンセルを適正に充電するために、バランス回路を設けた技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、複数のリチウムイオンセルが直列に接続され、各リチウムイオンセルにバランス回路が設けられている。そして、充電時に、あるリチウムイオンセルの電圧が所定電圧以上の場合、このセルに対応するバランス回路によってこのリチウムイオンセルを放電させ、充電電圧を下げることで、リチウムイオンセルの過充電を防止する、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０６４９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、組電池全体の充電が進行中の状態で、バランス回路によってリチウムイオンセルを放電させると、バランス回路には、組電池全体を流れる充電電流と、リチウムイオンセルからの放電による放電電流とが流れることになる。換言すると、電圧が高い（過充電の）リチウムイオンセルの電圧を下げるには、組電池全体を流れる充電電流とリチウムイオンセルからの放電電流とを流せるような電流容量を備えたバランス回路が必要である。このため、容量、放熱などの点からバランス回路を大きくする必要があり、しかも、すべてのリチウムイオンセルにバランス回路を設ける必要があるため、設備の大型化、コスト高を招くことになる。
【０００６】
そこでこの発明は、バランス回路を設けることなく、各リチウムイオン二次電池を適正に充電することが可能なリチウムイオン組電池の充電システムおよび充電方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池を充電するリチウムイオン組電池の充電システムであって、前記リチウムイオン組電池に電力供給可能に接続され、前記リチウムイオン組電池をフロート充電するとともに負荷設備に電力を供給する電力供給系統と、前記各リチウムイオン二次電池の電圧および前記リチウムイオン組電池全体の電圧を監視する監視手段と、前記各リチウムイオン二次電池を充電する充電手段と、前記充電手段による充電対象のリチウムイオン二次電池を切り替える切替手段と、前記監視手段による監視結果に基づいて、前記電力供給系統による電力供給および前記切替手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記監視手段からの監視結果に基づき、いずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達する前に前記リチウムイオン組電池全体の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達した場合、または前記リチウムイオン組電池の全体電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達する前にいずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達した場合に、前記電力供給系統から前記リチウムイオン組電池への電力供給を停止し、前記充電手段によって前記各リチウムイオン二次電池を順次充電するように前記切替手段を制御し、前記電力供給系統から前記負荷設備への電力供給が停止された場合は、前記リチウムイオン組電池の放電開始により前記負荷設備に電力を供給し、この放電状態では前記切替手段によって前記充電手段がすべての前記リチウムイオン二次電池から切り離される、ことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、まず、電力供給系統によってリチウムイオン組電池全体が充電され、リチウムイオン組電池全体の電圧が所定の総電圧に達した場合、例えば、充電完了とみなせる目標総電圧値よりもやや低い電圧に達した場合には、リチウムイオン組電池全体に対する充電が停止される。また、いずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が所定の電圧に達した場合、例えば、充電完了とみなせる目標電圧に達した場合には、リチウムイオン組電池全体に対する充電が停止される。そして、充電手段によって各リチウムイオン二次電池が、充電完了とみなせる目標電圧に達するまで、順次充電される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の充電システムにおいて、前記制御手段は、充電電圧が低いリチウムイオン二次電池から順に前記充電手段によって充電するように前記切替手段を制御する、ことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、まず、電力供給系統によってリチウムイオン組電池全体が充電され、リチウムイオン組電池全体の電圧が所定の総電圧に達した場合、または、いずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が所定の電圧に達した場合に、リチウムイオン組電池全体に対する充電が停止される。そして、電圧が低いリチウムイオン二次電池から順に充電手段によって充電される。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の充電システムにおいて、前記制御手段は、前記各リチウムイオン二次電池が所定の電圧を維持するように、前記切替手段を制御する、ことを特徴とする。ここで、「所定の電圧」は、請求項１における「所定の電圧」と同値であってもよいし、同値でなくてもよい。
【００１２】
この発明によれば、あるリチウムイオン二次電池の電圧が所定の電圧よりも下がると、切替手段によってこのリチウムイオン二次電池に対して充電手段による充電が行われ、このリチウムイオン二次電池が所定の電圧に維持される。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、リチウムイオン二次電池が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池を充電するリチウムイオン組電池の充電方法であって、負荷設備に電力を供給する電力供給系統によって前記リチウムイオン組電池をフロート充電し、前記各リチウムイオン二次電池の電圧および前記リチウムイオン組電池全体の電圧を監視手段によって監視し、前記各リチウムイオン二次電池を充電手段によって充電するとともに、前記充電手段による充電対象のリチウムイオン二次電池を切替手段によって切り替え可能とし、前記監視手段による監視結果に基づいて前記電力供給系統による電力供給および前記切替手段を制御手段によって制御し、前記監視手段からの監視結果に基づき、いずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達する前に前記リチウムイオン組電池全体の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達した場合、または前記リチウムイオン組電池の全体電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達する前にいずれかのリチウムイオン二次電池の電圧が充電完了とみなせる目標電圧に達した場合に、前記制御手段によって前記電力供給系統から前記リチウムイオン組電池への電力供給を停止し、前記充電手段によって前記各リチウムイオン二次電池を順次充電するように前記切替手段を制御し、前記電力供給系統から前記負荷設備への電力供給が停止された場合は、前記リチウムイオン組電池の放電開始により前記負荷設備に電力を供給し、この放電状態では前記切替手段によって前記充電手段がすべての前記リチウムイオン二次電池から切り離される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１および４に記載の発明によれば、リチウムイオン組電池全体をある充電状態まで電力供給系統によって充電し、その後、各リチウムイオン二次電池を個別に充電する。このため、組電池用の充電器（電力供給系統）によって充電完了とみなせる目標電圧まで組電池全体を充電することによって生じる各リチウムイオン二次電池の電圧のバラツキや、この電圧バラツキによる一部のリチウムイオン二次電池の過充電状態を回避することが可能となる。この結果、バランス回路を設けることなく、各リチウムイオン二次電池を適正に充電することが可能となる。
【００１５】
また、充電手段によって各リチウムイオン二次電池を順次充電するため、各リチウムイオン二次電池にそれぞれ充電手段を備える必要がない。しかも、ある充電状態までは組電池全体を電力供給系統によって充電するため、その後に要する充電手段の容量を小さくすることができる。さらに、上記のように、各リチウムイオン二次電池にバランス回路を設ける必要もない。このため、構成を簡素化、小型化し、設備費用を軽減することが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、組電池全体をある充電状態まで充電した後に、充電電圧が低いリチウムイオン二次電池から順に充電するため、組電池全体の容量を早期に高めることが可能となる。すなわち、組電池全体を放電する場合、過放電防止等の観点から一般に、あるリチウムイオン二次電池が所定の電圧（放電終止電圧）に達した時点で放電を終了させるため、組電池全体の容量は、放電前に最も容量（電圧）が低いリチウムイオン二次電池の容量に依存する。このため、充電電圧が低いリチウムイオン二次電池から順に充電することで、組電池全体の容量を早期に高めることが可能となるものである。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、各リチウムイオン二次電池が所定の電圧を維持するように、充電手段によって各リチウムイオン二次電池が順次充電される。つまり、維持充電（フロート充電）状態においても、充電手段によって各リチウムイオン二次電池を個別に充電するため、バランス回路を設ける必要がなく、しかも、簡素化、小型化した構成で、各リチウムイオン二次電池を適正に維持充電することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態に係るリチウムイオン組電池の充電システムを整流装置に適用した状態を示す概略構成図である。
【図２】図１の充電システムによる充電状態を示す図である。
【図３】図１の充電システムによる他の充電状態を示す図である。
【図４】この発明に係る充電システムの他の適用例を示す概略構成図である。
【図５】この発明に係る充電システムを電気自動車に適用した状態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、この発明の実施の形態に係るリチウムイオン組電池の充電システム１を、整流装置と負荷に並列に接続して使用する適用例を示す概略構成図である。この実施の形態では、１２セルのリチウムイオンセル２が１組のリチウムイオン組電池２０として構成され、整流装置によってフロート充電で運用される。この充電システム１は、単電池であるリチウムイオンセル（リチウムイオン二次電池）２が複数直列に接続されたリチウムイオン組電池２０を充電するシステムであり、主として、電力供給系統（組電池充電手段）３と、充電器（充電手段）４と、切替器（切替手段）５と、監視制御装置（監視手段、制御手段）６とを備えている。以下、上記のフロート充電によってリチウムイオン組電池２０が運用される場合を例にして説明する。
【００２１】
電力供給系統３は、負荷設備１００に電力を供給するとともにリチウムイオン組電池２０に電力供給可能に接続されている。具体的には、商用電源３１と整流器（交流直流変換器）３２とから構成され、商用電源３１からの電力が整流器３２によって整流（直流変換）されて、負荷設備１００およびリチウムイオン組電池２０に供給されるようになっている。また、リチウムイオン組電池２０には、充電スイッチ７１を介して電力が供給され、この充電スイッチ７１は、後述するように監視制御装置６によって開閉制御されるようになっている。
【００２２】
さらに、充電スイッチ７１と並列にバイパスダイオード７２が接続されている。このバイパスダイオード７２は、リチウムイオン組電池２０からの放電電流の流れのみを許容する機能を有し、リチウムイオン組電池２０へは放電電流が流れないようになっている。これにより、リチウムイオン組電池２０から負荷設備１００への放電がバイパスダイオード７２を介して常時可能であり、整流器３２の交流入力の停電や整流器３２の故障時等に際して、バックアップ電力が供給されるようになっている。
【００２３】
充電器４は、商用電源３１からの電力を受けて、各リチウムイオンセル２を個別に充電する装置であり、この実施の形態では、１組のリチウムイオン組電池２０に対して１台の充電器４が設けられている。この充電器４は、切替器５を介して切替自在に各リチウムイオンセル２に接続されている。すなわち、切替器５は、充電器４による充電対象であるリチウムイオンセル２を切り替えるスイッチであり、後述するように監視制御装置６からの切替指令に基づいて、指定されたリチウムイオンセル２と充電器４とを接続するものである。
【００２４】
監視制御装置６は、各リチウムイオンセル２の電圧およびリチウムイオン組電池２０全体の電圧を監視するとともに、その監視結果に基づいて、電力供給系統３による電力供給および切替器５を制御する装置である。具体的には、各リチウムイオンセル２に接続され、各リチウムイオンセル２の電圧を測定、監視するセル電圧計と、リチウムイオン組電池２０の両端子に接続され、リチウムイオン組電池２０全体の電圧を測定、監視する総電圧計とを備えている。また、電力供給系統３による電力供給および切替器５を次のようにして制御する。
【００２５】
すなわち、初期充電時（システム運用開始時）および放電後の充電時（回復充電時）には、まず、電力供給系統３からリチウムイオン組電池２０全体に電力を供給し、リチウムイオン組電池２０全体の電圧が所定の総電圧に達した場合、または、いずれかのリチウムイオンセル２の電圧が所定の電圧に達した場合に、電力供給系統３からリチウムイオン組電池２０全体への電力供給を停止する。次に、充電器４によって各リチウムイオンセル２を順次充電するように、電力供給系統３による電力供給および切替器５を制御する。
【００２６】
具体的には、各リチウムイオンセル２の充電完了とみなせる目標電圧（フロート充電電圧の最適値）を４．１Ｖ、リチウムイオン組電池２０の充電完了とみなせる目標電圧を４９．２Ｖ（４．１Ｖ×１２セル）とした場合、例えば、上記「所定の総電圧」を４８Ｖ（４．０Ｖ×１２セル）、上記「所定の電圧」を４．１Ｖとする。そして、まず、充電スイッチ７１をオン（閉）させて、電力供給系統３からリチウムイオン組電池２０全体に電力を供給し、チウムイオン組電池２０全体を充電する。このとき、切替器５を制御して、充電器４をすべてのリチウムイオンセル２から切り離す。
【００２７】
この充電により、図２に示すように、いずれかのリチウムイオンセル２の電圧が４．１Ｖ（ＶＣ１）に達する前に、リチウムイオン組電池２０全体の電圧ＶＴが４８Ｖ（ＶＴ１）に達した場合（Ｔ１時）、充電スイッチ７１をオフ（開）させる。これにより、電力供給系統３によるリチウムイオン組電池２０全体の充電が終了する。次に、充電電圧が低いリチウムイオンセル２から順に充電器４によって充電するように切替器５を制御する。すなわち、図２の状態の場合、Ｔ１時において最も充電電圧が低いリチウムイオンセル２（Ｃ１）を充電器４に接続する旨の切替指令を切替器５に送信する。この切替指令を受けてＣ１のリチウムイオンセル２が充電器４によって充電され、Ｃ１のリチウムイオンセル２の電圧が４．１Ｖに達した時点（Ｔ２時）で、Ｔ１時において２番目に充電電圧が低いリチウムイオンセル２（Ｃ２）を充電器４に接続する旨の切替指令を切替器５に送信する。
【００２８】
この切替指令を受けてＣ２のリチウムイオンセル２が充電器４によって充電され、Ｃ２のリチウムイオンセル２の電圧が４．１Ｖに達した時点（Ｔ３時）で、Ｔ１時において３番目に充電電圧が低いリチウムイオンセル２（Ｃ３）を充電器４に接続する旨の切替指令を切替器５に送信する。これにより、Ｃ３のリチウムイオンセル２が充電器４によって充電され、その電圧が４．１Ｖに達すると（Ｔ４時）、同様な個別充電を順次行うものである。ここで、リチウムイオンセル２は自己放電量が少ないため、充電されていない状態では、図示のように（Ｃ３のリチウムイオンセル２のＴ１〜Ｔ３間など）、その電圧がほぼ維持されている。そして、このような個別の充電が全リチウムイオンセル２に対して終了すると、リチウムイオン組電池２０全体の総電圧が４９．２Ｖ（ＶＴ２）に達する。このような充電では、図２に示すように、リチウムイオン組電池２０全体の電圧ＶＴが４８Ｖ（ＶＴ１）に達するまで（Ｔ１時まで）は、組電池２０全体への充電電流が一定の電流値ＩＴとなり、各リチウムイオンセル２の個別充電時には、充電電流が一定の電流値ＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３などとなる。
【００２９】
一方、図３に示すように、リチウムイオン組電池２０全体の電圧が４８Ｖに達する前（ＶＴ３＜ＶＴ１）に、いずれかのリチウムイオンセル２（図３ではＣ３）の電圧が４．１Ｖ（ＶＣ１）に達した場合（Ｔ１１時）、充電スイッチ７１をオフ（開）させる。これにより、電力供給系統３によるリチウムイオン組電池２０全体の充電が終了する。次に、充電電圧が低いリチウムイオンセル２から順に充電器４によって充電するように切替器５を制御する。すなわち、図３の状態の場合、Ｔ１１時において最も充電電圧が低いリチウムイオンセル２（Ｃ１）を充電器４に接続する旨の切替指令を切替器５に送信する。この切替指令を受けて、Ｃ１のリチウムイオンセル２が充電器４によって充電され、Ｃ１のリチウムイオンセル２の電圧が４．１Ｖに達した時点（Ｔ１２時）で、Ｔ１１時において２番目に充電電圧が低いリチウムイオンセル２（Ｃ２）を充電器４に接続する旨の切替指令を切替器５に送信する。
【００３０】
この切替指令を受けてＣ２のリチウムイオンセル２が充電器４によって充電され、Ｃ２のリチウムイオンセル２の電圧が４．１Ｖに達すると（Ｔ１３時）、同様な個別充電を順次行うものである。そして、このような個別の充電が全リチウムイオンセル２（Ｃ３を除く）に対して終了すると、リチウムイオン組電池２０全体の電圧が４９．２Ｖ（ＶＴ２）に達する。このような充電でも、図３に示すように、いずれかのリチウムイオンセル２の電圧が４．１Ｖに達するまで（Ｔ１１時まで）は、組電池２０全体への充電電流が一定の電流値ＩＴとなり、各リチウムイオンセル２の個別充電時には、充電電流が一定の電流値ＩＣ１、ＩＣ２などとなる。
【００３１】
また、監視制御装置６は、維持充電時において、各リチウムイオンセル２が所定の電圧を維持するように、切替器５を制御する。すなわち、上記のような初期充電や回復充電の後に、いずれかのリチウムイオンセル２の電圧が所定の電圧（例えば、４．０Ｖ）よりも下がった場合、このリチウムイオンセル２を充電器４に接続する旨の切替指令を切替器５に送信する。この切替指令を受けて、このリチウムイオンセル２が充電器４によって充電され、このリチウムイオンセル２の電圧が４．１Ｖに達すると、このリチウムイオンセル２を充電器４から切り離す旨の切替指令を切替器５に送信する。このようにして、すべてのリチウムイオンセル２が所定の電圧に維持されるものである。
【００３２】
次に、このような構成の充電システム１の作用および、この充電システム１による充電方法などについて説明する。
【００３３】
まず、初期充電時においては、充電スイッチ７１がオンされ、電力供給系統３から負荷設備１００およびリチウムイオン組電池２０全体に対して電力が供給され、リチウムイオン組電池２０全体が充電される。この充電状態では、充電器４は、いずれのリチウムイオンセル２にも接続されておらず（充電器４は非稼動状態で）、監視制御装置６によって各リチウムイオンセル２の電圧およびリチウムイオン組電池２０全体の電圧がリアルタイムに監視される。次に、リチウムイオン組電池２０全体の電圧が４８Ｖ（ＶＴ１）に達すると、または、いずれかのリチウムイオンセル２の電圧が４．１Ｖ（ＶＣ１）に達すると、監視制御装置６によって充電スイッチ７１がオフされるとともに、切替器５が上記のように制御される。これにより、電力供給系統３からリチウムイオン組電池２０全体への電力供給が停止され、電圧が低いリチウムイオンセル２から順に充電器４によって充電される。
【００３４】
このようにして、すべてのリチウムイオンセル２が４．１Ｖ（ＶＣ１）まで充電され、初期充電が完了する。続く、維持充電時においても、監視制御装置６によって各リチウムイオンセル２の電圧およびリチウムイオン組電池２０全体の電圧がリアルタイムに監視される。そして、いずれかのリチウムイオンセル２の電圧が自己放電により４．０Ｖよりも下がると、上記のようにして、このリチウムイオンセル２が充電器４によって４．１Ｖまで充電される。このような間欠的な充電を順次・適宜行って、すべてのリチウムイオンセル２が所定の電圧（４．０〜４．１Ｖ）を維持するように、維持充電が行われる。
【００３５】
一方、商用電源３１からの電力供給が停止（停電）すると、バイパスダイオード７１を介して瞬時に（無瞬断で）リチウムイオン組電池２０が放電を開始し、リチウムイオン組電池２０からの電力が負荷設備１００に供給される。この放電状態では、切替器５によって、充電器４がすべてのリチウムイオンセル２から切り離されている。続いて、商用電源３１からの電力供給が再開（復旧）すると、回復充電が行われる。すなわち、充電スイッチ７１がオンされ、初期充電の場合と同様に、電力供給系統３によって所定の電圧（充電状態）までリチウムイオン組電池２０全体が充電され、その後、充電器４によって各リチウムイオンセル２が順次充電される。このようにして、維持充電、放電、回復充電、維持充電が行われ、フロート充電運用されるものである。
【００３６】
以上のように、この充電システム１および充電方法によれば、リチウムイオン組電池２０全体をある充電状態まで電力供給系統３によって充電し、その後、各リチウムイオンセル２を個別に充電する。このため、組電池２０全体を電力供給系統３によって４９．２Ｖまで充電することによる各リチウムイオンセル２の電圧のバラツキ、このバラツキによる一部のリチウムイオンセル２の過充電状態を回避することが可能となる。つまり、各リチウムイオンセル２を個別に４．１Ｖまで充電するため、過充電状態になることがない。この結果、バランス回路を設けることなく、各リチウムイオンセル２を適正に充電することが可能となる。
【００３７】
しかも、組電池２０全体の容量を左右する低電圧（低容量）のリチウムイオンセル２から順に充電するため、組電池２０全体の容量を早期に高めることが可能となる。さらに、維持充電時においても、各リチウムイオンセル２が所定の電圧を維持するように、充電器４によって各リチウムイオンセル２が順次充電されるため、バランス回路を設ける必要がない。
【００３８】
また、充電器４によって各リチウムイオンセル２を順次充電するため、各リチウムイオンセル２にそれぞれ充電器４を備える必要がない。しかも、ある充電状態までは組電池２０全体を電力供給系統３で充電した後に充電器４で充電するため、充電器４の容量が小さくてすむ。例えば、放電後のリチウムイオンセル２を充電器４のみで充電する場合、２０Ａ程度の充電電流を要するとすると、この充電システム１によれば充電器４が要する充電電流は２Ａ程度でよい。さらに、上記のように、各リチウムイオンセル２にバランス回路を設ける必要もない。このため、システム構成を簡素化、小型化し、設備費用を軽減することが可能となる。
【００３９】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、「所定の充電電圧」を４．１Ｖとし、いずれかのリチウムイオンセル２の電圧が４．１Ｖに達した時点で、電力供給系統３による総充電を終了しているが、目標充電電圧である４．１Ｖよりも低い電圧（例えば、４．０Ｖ）に達した時点で、電力供給系統３による総充電を終了してもよい。また、リチウムイオン組電池２０全体の電圧が４８Ｖに達した場合、および、いずれかのリチウムイオンセル２の電圧が４．１Ｖに達した場合に、電力供給系統３による総充電を終了しているが、どちらか一方のみを終了条件としてもよい。さらに、１台の充電器４で順次充電しているが、リチウムイオンセル２のセル数や容量などに応じて、複数の充電器４で複数のリチウムイオンセル２を同時に充電するようにしてもよい。
【００４０】
また、１組のリチウムイオン組電池２０を有するシステムについて説明したが、リチウムイオン組電池２０を並列に複数接続したシステムにも適用することができる。この場合、上記のような充電器４や切替器５などを組電池２０ごとに設ける。さらに、監視手段と制御手段とを一体の監視制御装置６としているが、監視手段と制御手段とを別々に設けてもよい。
【００４１】
ところで、リチウムイオン組電池システム１を整流装置に適用した場合について説明したが、無停電電源装置（ＵＰＳ：Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）や自動車用蓄電池などにも適用することができる。例えば、図４に示すように、負荷設備１００を備えずに、電力供給系統３とリチウムイオン組電池２０とを直接接続するものであってもよい。また、電力供給系統３や充電器４などに対してリチウムイオン組電池２０を着脱自在としてもよく、さらに、リチウムイオン組電池２０を機器（ドリル、パソコン、照明器など）から取り外して充電してもよいし、機器内で充電してもよい。また、電気自動車に適用した場合、例えば図５に示すように、充電設備側に整流器３２と充電器４と制御装置（制御手段）６２とを備え、電気自動車側に組電池２０と切替器５と監視装置（監視手段）６１とを備える。そして、整流器３２および充電器４と組電池２０とを送電可能に接続し、制御装置６２と切替器５および監視装置６１とを通信可能に接続する。これにより、整流器３２を介して組電池２０全体を充電し、監視装置６１による電圧監視に基づいて制御装置６２で制御し、充電器４および切替器５を介して各リチウムイオンセル２を個別充電するものである。
【符号の説明】
【００４２】
１        リチウムイオン組電池の充電システム
２        リチウムイオンセル（リチウムイオン二次電池）
２０      リチウムイオン組電池
３        電力供給系統
３１      商用電源
３２      整流器
４        充電器（充電手段）
５        切替器（切替手段）
６        監視制御装置（監視手段、制御手段）
７１      充電スイッチ
７２      バイパスダイオード
１００    負荷設備
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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