(57)【要約】【課題】電力供給が可能な状態を維持しつつ、鉛蓄電池の開回路電圧を計測できることが好ましい。【解決手段】鉛蓄電池装置は、第１の鉛蓄電池を備える。鉛蓄電池装置は、電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路を備える。鉛蓄電池装置は、第１の充放電回路により第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が電源ラインに放電可能である場合に、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置を備える。鉛蓄電池装置は、遮断装置によって第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置を備える。【選択図】図２
2018074633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の鉛蓄電池と、
電源ラインを通じて前記第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置と、
前記遮断装置によって前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置と
を備える鉛蓄電池装置。
【請求項２】
前記他の蓄電装置は、
第２の鉛蓄電池と、
前記電源ラインを通じて前記第２の鉛蓄電池を充放電する第２の充放電回路と
を有し、
前記遮断装置は、前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、前記第２の鉛蓄電池が前記第２の充放電回路に接続されていることを条件として、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間の接続を遮断する
請求項１に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項３】
前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている状態で電源異常が生じた場合に、前記第２の充放電回路に接続されている前記第２の鉛蓄電池から前記電源ラインへ放電させるとともに、前記第１の鉛蓄電池を前記第１の充放電回路に接続して前記第１の鉛蓄電池から前記電源ラインへ放電させる放電制御部
をさらに備える請求項２に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項４】
前記遮断装置により前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている状態で、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧が予め定められた電圧以下になった場合に、前記第１の鉛蓄電池を前記第１の充放電回路に接続する接続制御部
をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項５】
前記予め定められた電圧は、初期開回路電圧の９３％以上である
請求項４に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項６】
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を、予め定められた遮断時間だけ遮断する
請求項１から５のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項７】
前記遮断時間は１時間以上６ヵ月未満である
請求項６に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項８】
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断し、
前記鉛蓄電池装置は、
前記遮断装置が前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断してから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた下限電圧未満である場合に通知する通知部
をさらに備える請求項１から５のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項９】
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断し、
前記第１の充放電回路は、前記遮断装置が前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断してから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた下限電圧未満である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を接続した後における前記第１の鉛蓄電池の充電量を大きくする
請求項１から５のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１０】
前記下限電圧は、初期開回路電圧の９９％〜９３％である
請求項８又は９に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１１】
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断し、
前記鉛蓄電池装置は、
前記遮断装置が前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断してから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた上限電圧を超える場合に通知する通知部
を備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１２】
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断し、
前記第１の充放電回路は、前記遮断装置が前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断してから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた上限電圧を超える場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を接続した後における前記第１の鉛蓄電池の充電量を小さくする
請求項１から１０のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１３】
前記上限電圧は、初期開回路電圧の１０５〜１１０％である
請求項１１又は１２に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１４】
前記予め定められた時間は１時間以上である
請求項９から１３のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１５】
前記他の蓄電装置はキャパシタを含む
請求項１に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１６】
前記第１の充放電回路は、前記第１の鉛蓄電池が接続されている場合に、パルス状の高電圧を前記第１の鉛蓄電池に印加する高電圧充電と、前記高電圧より低い低電圧を前記第１の鉛蓄電池に印加する低電圧充電とを交互に繰り返すことによって、前記第１の鉛蓄電池を充電する
請求項１から１５のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１７】
前記他の蓄電装置
をさらに備える請求項１から１６のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１８】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置を備える無停電電源装置。
【請求項１９】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置を備える電源システム。
【請求項２０】
電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置と、
前記遮断装置によって前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置と
を備える鉛蓄電池の制御装置。
【請求項２１】
第１の充放電回路により、電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池の充放電する段階と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断する段階と、
前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する段階と
を備える鉛蓄電池の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池装置、無停電電源装置、電源システム、鉛蓄電池の制御装置、鉛蓄電池の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の電池モジュールに対するスイッチを接続し、それ以外の電池モジュールに対するスイッチを遮断にする技術（例えば、特許文献１参照）がある。また、休止開回路電圧ＯＣＶを推定する技術（例えば、特許文献２参照）、発電機から電力を供給する電力供給系統と鉛電池から電力を供給する電力供給系統とを有するシステム（例えば、特許文献３参照）が知られている。
特許文献１  特開２０１４−７３０５１号公報
特許文献２  特開２０１３−１２２４５０号公報
特許文献３  特開２００７−２７６６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電力供給が可能な状態を維持しつつ、鉛蓄電池の開回路電圧を計測できることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、鉛蓄電池装置は、第１の鉛蓄電池を備える。鉛蓄電池装置は、電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路を備える。鉛蓄電池装置は、第１の充放電回路により第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が電源ラインに放電可能である場合に、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置を備える。鉛蓄電池装置は、遮断装置によって第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置を備える。
【０００５】
他の蓄電装置は、第２の鉛蓄電池を有してよい。他の蓄電装置は、電源ラインを通じて第２の鉛蓄電池を充放電する第２の充放電回路を有してよい。遮断装置は、第１の充放電回路により第１の鉛蓄電池が充電された後、第２の鉛蓄電池が第２の充放電回路に接続されていることを条件として、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間の接続を遮断してよい。
【０００６】
第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間が遮断されている状態で電源異常が生じた場合に、第２の充放電回路に接続されている第２の鉛蓄電池から電源ラインへ放電させるとともに、第１の鉛蓄電池を第１の充放電回路に接続して第１の鉛蓄電池から電源ラインへ放電させる放電制御部をさらに備えてよい。
【０００７】
遮断装置により第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間が遮断されている状態で、第１の鉛蓄電池の開回路電圧が予め定められた電圧以下になった場合に、第１の鉛蓄電池を第１の充放電回路に接続する接続制御部をさらに備えてよい。
【０００８】
予め定められた電圧は、初期開回路電圧の９３％以上であってよい。
【０００９】
遮断装置は、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を、予め定められた遮断時間だけ遮断してよい。
【００１０】
遮断時間は１時間以上６ヵ月未満であってよい。
【００１１】
遮断装置は、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断してよい。鉛蓄電池装置は、遮断装置が第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を遮断してから予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた下限電圧未満である場合に通知する通知部をさらに備えてよい。
【００１２】
遮断装置は、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断してよい。第１の充放電回路は、遮断装置が第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を遮断してから予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた下限電圧未満である場合に、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を接続した後における第１の鉛蓄電池の充電量を大きくしてよい。
【００１３】
下限電圧は、初期開回路電圧の９９％〜９３％であってよい。
【００１４】
遮断装置は、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断してよい。鉛蓄電池装置は、遮断装置が第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を遮断してから予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた上限電圧を超える場合に通知する通知部を備えてよい。
【００１５】
遮断装置は、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断してよい。第１の充放電回路は、遮断装置が第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を遮断してから予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた上限電圧を超える場合に、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を接続した後における第１の鉛蓄電池の充電量を小さくしてよい。
【００１６】
上限電圧は、初期開回路電圧の１２０％であってよい。
【００１７】
予め定められた時間は１時間以上であってよい。
【００１８】
他の蓄電装置はキャパシタを含んでよい。
【００１９】
第１の充放電回路は、第１の鉛蓄電池が接続されている場合に、パルス状の高電圧を第１の鉛蓄電池に印加する高電圧充電と、高電圧より低い低電圧を第１の鉛蓄電池に印加する低電圧充電とを交互に繰り返すことによって、第１の鉛蓄電池を充電してよい。
【００２０】
上記の他の蓄電装置をさらに備えてよい。
【００２１】
本発明の第２の態様においては、無停電電源装置は、上記の鉛蓄電池装置を備える。
【００２２】
本発明の第３の態様においては、電源システムは、上記の鉛蓄電池装置を備える。
【００２３】
本発明の第４の態様においては、鉛蓄電池の制御装置は、電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路を備える。鉛蓄電池の制御装置は、第１の充放電回路により第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が電源ラインに放電可能である場合に、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置を備える。鉛蓄電池の制御装置は、遮断装置によって第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置を備える。
【００２４】
本発明の第５の態様においては、鉛蓄電池の制御方法は、第１の充放電回路により、電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池の充放電する段階を備える。鉛蓄電池の制御方法は、第１の充放電回路により第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が電源ラインに放電可能である場合に、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間を遮断する段階を備える。鉛蓄電池の制御方法は、第１の鉛蓄電池と第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する段階を備える。
【００２５】
上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態における電源システム１２０の機能ブロック及び負荷９０を概略的に示す。
【図２】鉛蓄電池４０の充放電回路５０への接続状態と鉛蓄電池４２の充放電回路５２への接続状態の切り替えを模式的に示す。
【図３】鉛蓄電池を開回路状態にした後における端子間電圧の時間発展を模式的に示す。
【図４】鉛蓄電池の充電電圧のタイミングチャートを模式的に示す。
【図５】制御装置３０による鉛蓄電池装置１００の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２８】
図１は、一実施形態における電源システム１２０の機能ブロック及び負荷９０を概略的に示す。電源システム１２０は、電源装置１０と蓄電システム２０とを備える。電源装置１０は、蓄電システム２０の入力端子１２に接続される。蓄電システム２０の出力端子１４には負荷９０が接続される。入力端子１２と出力端子１４との間は電源ライン８０で電気的に結ばれる。電源装置１０は交流電源であってよい。負荷９０は交流で動作する負荷であってよい。蓄電システム２０は、無停電電源装置（ＵＰＳ）において用いられてよい。また、蓄電システム２０は、太陽光発電装置、風力発電装置、燃料電池装置などの発電装置において用いられてよい。
【００２９】
蓄電システム２０は、コンバータ２２と、インバータ２４と、鉛蓄電池装置１００とを有する。鉛蓄電池装置１００は、制御装置３０と、鉛蓄電池４０と、充放電回路５０と、遮断装置７０と、鉛蓄電池４２と、充放電回路５２と、遮断装置７２と、計測装置６０とを有する。制御装置３０は、制御部３１と、通知部３３とを有する。図１において、電源装置１０、コンバータ２２、インバータ２４、鉛蓄電池４０、充放電回路５０、遮断装置７０、鉛蓄電池４２、充放電回路５２、遮断装置７２及び負荷９０の電気的接続は、単線図で示される。
【００３０】
充放電回路５０の一端は、コンバータ２２とインバータ２４との間のノード１６に電気的に接続される。充放電回路５０の他端は、遮断装置７０の一端に電気的に接続される。遮断装置７０の他端は、鉛蓄電池４０に電気的に接続される。充放電回路５２の一端は、ノード１６に電気的に接続される。充放電回路５２の他端は、遮断装置７２の一端に電気的に接続される。遮断装置７２の他端は、鉛蓄電池４２に電気的に接続される。遮断装置７０及び遮断装置７２は、接続と遮断を切り替えるスイッチである。
【００３１】
コンバータ２２は、電源装置１０から出力される交流電流を直流電流に変換する。コンバータ２２により変換された直流電流は、インバータ２４、充放電回路５０及び充放電回路５２の少なくとも一つに出力され得る。
【００３２】
充放電回路５０は、鉛蓄電池４０の充放電を行う。具体的には、充放電回路５０は、コンバータ２２からの直流電流を、鉛蓄電池４０の充電用の直流電流に変換して、鉛蓄電池４０側に出力する充電回路を有する。鉛蓄電池４０は、充放電回路５０から出力される充電用の直流電流により充電される。また、充放電回路５０は、鉛蓄電池４０から出力される直流電流を、給電用の直流電流に変換して、ノード１６側に出力する放電回路を有する。給電用の直流電流は、インバータ２４に供給される。
【００３３】
充放電回路５２は、鉛蓄電池４２の充放電を行う。充放電回路５０と同様に、充放電回路５２は、コンバータ２２からの直流電流を、鉛蓄電池４２の充電用の直流電流に変換して、鉛蓄電池４２側に出力する充電回路を有する。鉛蓄電池４２は、充放電回路５２から出力される充電用の直流電流により充電される。また、充放電回路５２は、鉛蓄電池４２から出力される直流電流を、給電用の直流電流に変換して、ノード１６側に出力する放電回路を有する。給電用の直流電流は、インバータ２４に供給される。
【００３４】
制御装置３０は、充放電回路５０及び充放電回路５２を制御することにより、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の充放電を制御する。制御装置３０は、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の充電制御装置として機能する。また、制御装置３０は、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の放電制御装置として機能する。
【００３５】
インバータ２４は、コンバータ２２から出力される直流電流、充放電回路５０及び充放電回路５２から出力される直流電流の少なくとも一つを、交流電流に変換して出力する。インバータ２４から出力された交流電流は、負荷９０に供給される。なお、負荷９０が直流で動作する場合は、インバータ２４を省略してよい。また、電源装置１０が直流を供給する場合は、コンバータ２２を省略してよい。
【００３６】
通常動作時において、電源システム１２０は、コンバータ２２及びインバータ２４を介して電源装置１０の電力を負荷９０に供給してよい。また、通常動作時において、制御装置３０は、電源装置１０の電力で鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の少なくとも一方を充電してよい。非通常動作時において、蓄電システム２０は、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の少なくとも一方に蓄えられている電力を負荷９０に供給してよい。
【００３７】
なお、蓄電システム２０がＵＰＳに用いられる場合、入力電源正常時には、電源装置１０からコンバータ２２及びインバータ２４を介して負荷９０に電力が供給される。これに対し、停電などの入力電源異常時には、鉛蓄電池４０から遮断装置７０、充放電回路５０及びインバータ２４を経て負荷９０に電力が供給され得る。また、鉛蓄電池４２から遮断装置７２、充放電回路５２及びインバータ２４を経て負荷９０に電力が供給され得る。
【００３８】
入力電源異常時とは、例えば、電源装置１０からの電力について、電圧及び周波数の少なくとも一方が定常状態及び過渡変動範囲を外れた場合、又は、ひずみ若しくは電力瞬断時間が予め定められた限界値を超えたときであってよい。なお、蓄電システム２０がＵＰＳに用いられる場合、電源装置１０は商用交流電源であってよい。電源装置１０は、商用交流電源以外の電源であってよい。なお、電源システム１２０は、蓄電システム２０をバイパスして、入力端子１２及び出力端子１４を介さずに電源装置１０の電力を負荷９０に供給する直送回路を有してよい。
【００３９】
また、蓄電システム２０が発電装置に用いられる場合、電源装置１０は発電機であってよい。例えば、電源装置１０は、太陽電池、風力発電機、燃料電池、内燃力発電機などの発電機であってよい。この場合、蓄電システム２０は電源装置１０の補助電源として機能してよい。電源装置１０の出力が規定値の場合には、電源装置１０からコンバータ２２及びインバータ２４を介して負荷９０に電力が供給される。この場合、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の少なくとも一方は、電源装置１０からの電力のうち負荷９０によって消費されない余剰電力により充電されてよい。これに対し、電源装置１０に異常が生じた場合などには、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の少なくとも一方からインバータ２４を介して、負荷９０に電力が供給される。また、電源装置１０から負荷９０に供給される電力が、負荷９０が必要とする電力より小さい場合に、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の少なくとも一方からインバータ２４を介して、負荷９０に不足分の電力が供給されてよい。
【００４０】
鉛蓄電池４０は、電極としての少なくとも１つの正極及び少なくとも１つの負極と、正極と負極との間に設けられたセパレータと、正極、負極及びセパレータが設けられた空間を満たす電解液を有する１以上の電池セルを有する。鉛蓄電池４０は、例えば直列接続された６つの電池セルを有するユニットであってよい。鉛蓄電池４０において、電池セルとは、直列に接続された一対の正極及び負極を有する鉛蓄電池の最小単位を指す。本実施形態において、電池セルの数について特に記載がない場合を除いて、鉛蓄電池４０は直列接続された６つの電池セルを有する。なお、鉛蓄電池４２は、鉛蓄電池４０と同様の構成を有する。そのため、鉛蓄電池４２についての具体的な説明は省略する。
【００４１】
計測装置６０は、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２のそれぞれの端子間電圧を計測する。計測装置６０による計測値は、制御装置３０に供給される。
【００４２】
ここで、鉛蓄蓄電池の負極及び正極の劣化について説明する。鉛蓄電池においては、充電時に下記の半反応が進む。
（正極反応）ＰｂＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ  →  ＰｂＯ２＋４Ｈ＋＋ＳＯ４２−＋２ｅ−
（負極反応）ＰｂＳＯ４＋２ｅ−  →  Ｐｂ＋ＳＯ４２−
また、放電時には、充電時とは逆の下記の半反応が進む。
（正極反応）ＰｂＯ２＋４Ｈ＋＋ＳＯ４２−＋２ｅ−  →  ＰｂＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ
（負極反応）Ｐｂ＋ＳＯ４２−  →  ＰｂＳＯ４＋２ｅ−
鉛蓄電池においては放電により負極に形成された硫酸鉛により、サルフェーションが促進される場合がある。
【００４３】
電極に形成された硫酸鉛は、速やかに十分な充電を行えば分解されて電解液に戻り得る。しかし、硫酸鉛が付着した状態が継続すると、電極に形成された硫酸鉛が結晶化して硬質化する。硫酸鉛が硬質化すると、充電によっても上記の反応は実質的に起こらない。したがって、結晶化した硫酸鉛が電極を被うことで、電極の有効面積が減少する。これにより、各電極における反応が進みにくくなり、放電性能が低下し得る。また、結晶化した硫酸鉛の量が多くなるほど、電気エネルギーの蓄積を担う電解液中の鉛イオン及び硫酸イオンが減少する。そのため、結晶化した硫酸鉛が増えるほど、蓄電性能が低下し得る。場合によっては、鉛蓄電池の充電が困難になってしまう場合がある。このようにして、負極は、主として硫酸鉛により劣化し得る。
【００４４】
なお、電極の金属鉛に結合した硫酸イオン量が多いほど、電解液中の硫酸イオン濃度は低くなる。鉛蓄電池の起電力は、電解液の硫酸濃度と正比例の関係にある。鉛蓄電池の起電力は、開回路電圧で近似することができる。鉛蓄電池装置１００においては、開回路電圧をモニタリングすることにより、硫酸鉛の生成量をより適切に評価することができ、ひいては負極の劣化をより適切に評価することができる。
【００４５】
また、鉛蓄電池が過充電されると、電解液中の水が電気分解されて鉛蓄電池の外部に失われる。また、電解液は、蒸発及び透湿などによっても鉛蓄電池の外部に失われる。これにより、電解液濃度が経時的に上昇し得る。例えば、電解液中の水分が失われることで、鉛蓄電池の充電率が規定値である場合における硫酸濃度が、経時的に上昇し得る。これにより、正極の電極格子の腐食が進む。このようにして、正極の劣化が進む。
【００４６】
上述したように、鉛蓄電池の起電力は、電解液の硫酸濃度と正比例の関係にあり、鉛蓄電池の起電力は開回路電圧で近似することができる。そのため、電解液中の水分が減少すると、硫酸イオン濃度が上昇し、開回路電圧が上昇する。鉛蓄電池装置１００においては、開回路電圧をモニタリングすることにより、過充電による劣化をより適切に評価することができ、ひいては正極の劣化をより適切に評価することができる。
【００４７】
後述するように、充放電回路５０は、高電圧充電と低電圧充電とを交互に繰り返して鉛蓄電池４０を充電する。低電圧充電期間が存在することで、電解液中の水分が電気分解により鉛蓄電池から失われることを抑制できる。また、低電圧と高電圧とを切り替えて印加することで、負極に形成された硫酸鉛の分解を促進し得る。これにより、鉛蓄電池４０の電極の劣化を抑制することができる。間欠充電の具体例及び電極の劣化抑制については後述する。
【００４８】
次に、開回路電圧の計測に関する制御等について具体的に説明する。なお、充放電回路５０は、電源ライン８０を通じて鉛蓄電池４０を充放電する第１の充放電回路の一例である。充放電回路５２は、電源ライン８０を通じて鉛蓄電池４２を充放電する第２の充放電回路の一例である。なお、鉛蓄電池４０、遮断装置７０及び充放電回路５０は、一つの蓄電装置として機能する。鉛蓄電池４２、遮断装置７２及び充放電回路５２は、他の蓄電装置として機能する。
【００４９】
遮断装置７０は、充放電回路５０により鉛蓄電池４０が充電された後、鉛蓄電池４２が電源ライン８０に放電可能である場合に、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間を遮断する。計測装置６０は、遮断装置７０によって鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間が遮断されている場合に、鉛蓄電池４０の開回路電圧を計測する。例えば、遮断装置７０は、充放電回路５０により鉛蓄電池４０が充電された後、鉛蓄電池４２が充放電回路５２に接続されていることを条件として、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間の接続を遮断する。鉛蓄電池装置１００によれば、鉛蓄電池４２から電力供給可能な状態を維持しつつ、鉛蓄電池４０の開回路電圧を計測することができる。
【００５０】
制御部３１は、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間が遮断されている状態で電源異常が生じた場合に、充放電回路５２に接続されている鉛蓄電池４２から電源ライン８０へ放電させるとともに、鉛蓄電池４０を充放電回路５０に接続して鉛蓄電池４０から電源ライン８０へ放電させる。これにより、例えば、鉛蓄電池４０が遮断装置７０により遮断されている場合に入力電源異常が生じたときに、電源ライン８０に速やかに電力を提供することができる。
【００５１】
制御部３１は、遮断装置７０により鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間が遮断されている状態で、鉛蓄電池４０の開回路電圧が予め定められた電圧以下になった場合に、鉛蓄電池４０を充放電回路５０に接続してよい。予め定められた電圧は、初期開回路電圧の９３％以上であってよい。
【００５２】
遮断装置７０は、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間を、予め定められた時間だけ遮断してよい。遮断時間は１時間以上６ヵ月未満であってよい。
【００５３】
遮断装置７０は、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間を予め定められた時間以上遮断してよい。通知部３３は、遮断装置７０が鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間を遮断してから予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた下限電圧未満である場合に通知する。当該通知は、負極が劣化した旨の通知であってよい。当該下限電圧は、初期開回路電圧の９９％〜９３％であってよい。当該予め定められた時間は１０時間以上であってよい。
【００５４】
通知部３３は、遮断装置７０が鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間を遮断してから予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた上限電圧を超える場合に通知する。当該通知は、正極が劣化した旨の通知であってよい。通当該上限電圧は、初期開回路電圧の１０５〜１１０％であってよい。
【００５５】
以上に説明したように、鉛蓄電池装置１００によれば、鉛蓄電池４２から電力供給可能な状態を維持しつつ、鉛蓄電池４０の開回路電圧を計測することができる。そのため、負極又は正極の劣化をより適切に評価することができる。
【００５６】
図２は、鉛蓄電池４０の充放電回路５０への接続状態と鉛蓄電池４２の充放電回路５２への接続状態の時間変化を模式的に示す。図２のタイミングチャートの横軸は時刻を示す。図２のタイミングチャートの縦軸は、充放電回路に接続されている状態と充放電回路から遮断されている状態とを示す。なお、本タイミングチャートにおいては、入力電源異常は生じないとする。この場合、鉛蓄電池４０が充放電回路５０に接続されているときは、鉛蓄電池４０は電源ライン８０を通じて供給される電源装置１０からの電力により充電され得る。また、鉛蓄電池４２が充放電回路５２に接続されているときは、鉛蓄電池４２は電源ライン８０を通じて供給される電源装置１０からの電力により充電され得る。
【００５７】
時刻ｔ０において、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２はそれぞれ充放電回路５０及び充放電回路５２に接続されており、電源ライン８０から供給される電力で充電中である。例えば、充放電回路５０及び充放電回路５２は、それぞれ鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２を定電流定電圧充電モードで充電する。一例として、充放電回路５０及び充放電回路５２は、規定の充電電圧、例えば１３．３８Ｖの充電電圧で、充電する。
【００５８】
時刻ｔ１において、鉛蓄電池４０の充電が完了する。例えば、時刻ｔ１において、制御部３１は、充電時間が鉛蓄電池４０の容量と定電流充電の電流値から定まる時間に達した場合に、鉛蓄電池４０の充電が完了したと判断する。この場合、制御部３１は、遮断装置７０を制御することにより、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間の接続を遮断する。このとき、制御部３１は、遮断装置７２に鉛蓄電池４２と充放電回路５２との間を遮断させない。すなわち、鉛蓄電池４２と充放電回路５２との間の接続を維持して、鉛蓄電池４２の充電を継続する。
【００５９】
時刻ｔ１から予め定められた時間が経過すると、時刻ｔ２において、計測装置６０は鉛蓄電池４０の開回路電圧を計測する。開回路電圧の計測値は、制御部３１及び通知部３３に出力される。開回路電圧の計測値が所定の下限電圧及び上限電圧の範囲内である場合、時刻ｔ３において、制御部３１は、遮断装置７０による遮断を解除して、鉛蓄電池４０を充放電回路５０に接続する。これにより、時刻ｔ３以降、鉛蓄電池４０の補充電が開始される。
【００６０】
制御部３１は、時刻ｔ３において鉛蓄電池４０を充放電回路５０に接続した後、鉛蓄電池４２の充電が完了していると判断した場合、時刻ｔ４において、遮断装置７２を制御することにより、鉛蓄電池４２と充放電回路５２との間の接続を遮断する。このとき、制御部３１は、遮断装置７０に鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間を遮断させない。すなわち、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間の接続を維持して、鉛蓄電池４０の補充電を継続する。
【００６１】
時刻ｔ４から予め定められた時間が経過すると、時刻ｔ５において、計測装置６０は鉛蓄電池４２の開回路電圧を計測する。開回路電圧の計測値は、制御部３１及び通知部３３に出力される。開回路電圧の計測値が所定の下限電圧及び上限電圧の範囲内である場合、時刻ｔ６において、制御部３１は、遮断装置７２による遮断を解除して、鉛蓄電池４２を充放電回路５２に接続する。これにより、時刻ｔ６以降、鉛蓄電池４２の補充電が開始される。
【００６２】
制御部３１は、時刻ｔ６において鉛蓄電池４２を充放電回路５２に接続した後、鉛蓄電池４０の充電が完了していると判断した場合、時刻ｔ７において、遮断装置７０を制御することにより、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間の接続を遮断する。時刻ｔ７以降の制御は、時刻ｔ１以降の制御と同様となる。すなわち、時刻ｔ８で鉛蓄電池４０の開回路電圧を計測し、計測値が所定の下限電圧及び上限電圧の範囲内である場合は、時刻ｔ９で鉛蓄電池４０を充放電回路５０に接続して、鉛蓄電池４０の補充電を再開する。時刻ｔ９以降、上述した同様の処理が繰り替えされる。
【００６３】
以上のように、制御部３１は、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の一方の鉛蓄電池が電源ライン８０に接続されている状態を維持しつつ、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の他方を、対応する充放電回路から遮断して、開回路電圧を計測する。これにより、開回路電圧を計測することで、負極劣化及び正極劣化をより適切に判断することができる。この場合において、他方の鉛蓄電池を充放電回路から遮断している場合に入力電源異常が生じたとしても、一方の鉛蓄電池を放電して電源ライン８０に供給することができる。例えば、停電が発生して電源ライン８０に対するバックアップ電力が必要となった場合でも、一方の鉛蓄電池が充放電回路に接続されている状態にあるため、速やかにバックアップ電力を供給することができる。また、停電が生じた瞬間においては、一方の鉛蓄電池から一時的に必要な電力を供給するので、開回路状態にある他方の鉛蓄電池を充放電回路に接続するための時間を確保することができる。他方の鉛蓄電池が充放電回路に接続された後は、両方の鉛蓄電池によりバックアップ電力を供給することができる。そのため、システム全体に必要な電池容量を著しく増大することもない。
【００６４】
また、制御部３１による制御によれば、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２を満充電にした後に一時的に開回路状態にする。また、制御部３１は、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２を交互に開回路状態にする。そのため、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２に継続的に高電圧が印加されることを抑制できる。これにより、高電圧状態が続くことによる電解液の水分の減少を抑制することができ、ひいては正極の劣化を抑制することができる。また、予め定められた時間が経過した場合に再び充放電回路と接続し、開回路状態にあったときの自己放電分を補充電するので、電極に形成された硫酸鉛が硬質化する前に硫酸鉛を分解することができる。
【００６５】
図３は、鉛蓄電池を開回路状態にした後における端子間電圧の時間発展を模式的に示す。図示されるように、開回路状態から２４時間が経過した場合に、端子間電圧が略一定となる。また、開回路状態にしてから約１時間が経過した時点で、開回路電圧の変化量の約半分の変化が生じている。
【００６６】
そのため、計測装置６０は、鉛蓄電池４０を充放電回路５０から遮断してから１時間以上が経過した場合に、鉛蓄電池４０の開回路電圧を計測してよい。すなわち、鉛蓄電池４０を充放電回路５０から遮断してから鉛蓄電池４０の開回路電圧を計測するまでの時間は、１時間以上であってよい。鉛蓄電池４０を充放電回路５０から遮断してから鉛蓄電池４０の開回路電圧を計測するまでの時間は、１０時間以上であってよい。また、鉛蓄電池４０を充放電回路５０から遮断してから鉛蓄電池４０の開回路電圧を計測するまでの時間は、２４時間以上であってよい。また、計測装置６０は、鉛蓄電池４０を充放電回路５０から遮断した後における鉛蓄電池４０の端子電圧の時間変化が予め定められた値より小さくなった場合に、鉛蓄電池４０の開回路電圧を計測してよい。
【００６７】
同様に、鉛蓄電池４２を充放電回路５２から遮断してから鉛蓄電池４２の開回路電圧を計測するまでの時間は、１時間以上であってよく、１０時間以上であってよく、２４時間以上であってよい。また、計測装置６０は、鉛蓄電池４２を充放電回路５２から遮断した後における鉛蓄電池４２の端子電圧の時間変化が予め定められた値より小さくなった場合に、鉛蓄電池４２の開回路電圧を計測してよい。
【００６８】
図４は、鉛蓄電池４０の充電電圧のタイミングチャートを模式的に示す。図４のタイミングチャートの横軸は時刻を示す。図４のタイミングチャートの縦軸は電圧を示す。制御部３１は、充放電回路５０を制御することにより、図４のタイミングチャートに示すような電圧を鉛蓄電池４０に印加することにより、鉛蓄電池４０を間欠充電する。間欠充電は、鉛蓄電池４０の補充電に適用されてよい。例えば、定電流定電圧充電等の通常充電によって鉛蓄電池４０を満充電にした後又は予め定められた充電率まで充電した後における充電に、間欠充電を適用してよい。なお、間欠とは、高電圧が印加されない期間が繰り返し存在することを意味する。
【００６９】
ＴＨは、鉛蓄電池４０の端子間に高電圧を印加する高電圧充電期間の時間長さを示す。横軸において、ｔｓは、低電圧を印加している状態から高電圧の印加を開始する時刻の１つを示し、ｔｅは低電圧の印加を開始する時刻の１つを示す。よって、ＴＨ＝ｔｅ−ｔｓである。制御部３１は、ｔｓにおいて、鉛蓄電池４０に印加する電圧を低電圧から高電圧に切り替え、ｔｅにおいて、鉛蓄電池４０に印加する電圧を高電圧から低電圧に切り替える。
【００７０】
制御部３１は、充放電回路５０を制御して、鉛蓄電池４０に高電圧を印加するＴＨと鉛蓄電池４０に低電圧を印加するＴＬとを有する１周期を１回以上繰り返すことにより、鉛蓄電池４０を間欠充電する。ＶＨ、ＶＬ、ＴＨ及びＴＬは、間欠充電において制御部３１が設定する充電パラメータの一例である。
【００７１】
高電圧充電において、制御部３１は、充放電回路５０を制御することにより、パルス状の高電圧を鉛蓄電池４０に印加する。図４に示すパルス状の高電圧は、予め定められたピーク電圧値ＶＨを有する矩形波形状を有する。なお、パルス状の高電圧とは、短時間で急峻に電圧値が上昇する電圧波形を意味してよい。パルス状の高電圧は、矩形波以外に、例えば、正弦波、三角波又は鋸波におけるピークを含む部分期間の波形形状を有してよい。
【００７２】
ここで、ＶＨ、ＶＬ、ＴＨ及びＴＬがどの程度の値であるかを例示するとともに、間欠充電により得られる効果を説明することを目的として、ＶＨ、ＶＬ、ＴＨ及びＴＬの具体的な数値等を例示する。
【００７３】
ＴＨは、例えば６０秒である。ＴＬは例えば３６００秒である。間欠充電では、高電圧をパルス状に印加するので、ＴＨを短くすることができる。ＴＨが短いほど、電解液中の水が電気分解により鉛蓄電池から失われることを抑制できる。また、パルス状の高電圧を印加することで、負極に発生した硫酸鉛が分解され易くなる場合がある。また、ＴＨを短くすることで、鉛蓄電池４０の正極の劣化を抑制し得る。例えば、正極に形成される酸化鉛に起因する体積膨張を抑制し得る。
【００７４】
ＶＨは、電池メーカーが指定する仕様値であってよい。当該仕様値は１３．６５Ｖであってよい。したがって、ＶＨは１つの電池セル当たり２．２７５Ｖ（＝１３．６５Ｖ／６）の電圧が印加されてよい。なお、鉛蓄電池４０の仕様に応じて、ＶＨの値を変更してもよい。
【００７５】
ＶＬは、例えば１２．６Ｖである。この場合、ＴＬの期間内に、１つの電池セルあたり２．１Ｖの電圧が印加される。なお、ＶＬは、０Ｖよりも高くてよい。ＶＬは、鉛蓄電池４０の完全放電時の起電力以上であってもよい。例えば、１つの電池セルの完全放電時の起電力が１．９５Ｖである場合、ＶＬは１１．７Ｖ以上であってよい。
【００７６】
鉛蓄電池への印加電圧が極端に低いと、自己放電が進んで、負極で硫酸鉛の形成及び結晶化が進む。例えば、充電電圧が０Ｖの場合、負極で硫酸鉛の結晶化が進み易くなる。これに対し、蓄電システム２０においては、ＶＬを０Ｖよりも高くすることで、硫酸鉛の結晶化の進行を抑制し得る。また、ＶＬを完全放電時の起電力以上とすることによっても、硫酸鉛の結晶化の進行を抑制し得る。このように、制御部３１は、低電圧充電期間において、鉛蓄電池４０の負極の劣化を抑制し得る電圧値を、鉛蓄電池４０に印加する。
【００７７】
なお、ＶＬは、鉛蓄電池４０における理論起電力の７４％以上であってもよい。例えば、１つの電池セルの理論起電力が２．０４Ｖである場合に、ＶＬは９．０６Ｖ以上であってよい。ＶＬは、鉛蓄電池４０における理論起電力の９３％以上であってもよい。例えば、１つの電池セルの理論起電力が２．０４Ｖである場合に、ＶＬは１１．４Ｖ以上であってよい。ＶＬが理論起電力の７４％以上又は９３％以上である場合とは、低電圧充電期間における瞬間最低値が理論起電力の７４％以上又は９３％以上であることを意味してよい。ＶＬが理論起電力の７４％以上又は９３％以上である場合、サルフェーションの抑制に一定の効果があり得る。
【００７８】
また、ＶＬは、鉛蓄電池４０の完全充電時の起電力以下であってよい。１つの電池セルの完全充電時の起電力が２．１Ｖである場合に、ＶＬは１２．６Ｖ以下であってよい。
【００７９】
また、ＶＬは、鉛蓄電池４０における理論起電力の電圧値の１２１％以下であってよい。１つの電池セルの理論起電力が２．０４Ｖである場合に、ＶＬは１４．８Ｖ以下であってもよい。
【００８０】
なお、ＴＬは、ＴＨよりも長くてよい。また、ＴＨが６０秒であり、ＴＬが２４０秒以上であってよい。また、ＴＨが６０秒であり、ＴＬが３０分以上であってよい。ＴＨが６０秒であり、ＴＬが１時間以上であってよい。ＴＨが６０秒であり、ＴＬが２時間以上であってよい。このように、ＴＬとＴＨとの比は、４≦ＴＬ／ＴＨ、３０≦ＴＬ／ＴＨ、６０≦ＴＬ／ＴＨ、又は１２０≦ＴＬ／ＴＨであってよい。
【００８１】
また、ＴＨが６０秒であり、ＴＬが５時間以下であってよい。ＴＨが６０秒であり、ＴＬが３時間以下であってよい。このように、ＴＬとＴＨとの比は、ＴＬ／ＴＨ≦１８０又はＴＬ／ＴＨ≦３００としてよい。特に、鉛蓄電池において、ＴＬが３時間以上５時間以下の間において、負極の劣化の進行が早まる場合があることが、本願の発明者らによる実験において確認されている。したがって、ＴＬを５時間以下、より好ましくは３時間以下とすることは、鉛蓄電池の劣化抑制に有効といえる。
【００８２】
このように、制御部３１は、充放電回路５０に、鉛蓄電池４０が接続されている場合に、パルス状の高電圧を鉛蓄電池４０に印加する高電圧充電と、高電圧より低い低電圧を鉛蓄電池４０に印加する低電圧充電とを交互に繰り返すことによって、鉛蓄電池４０を充電させる。なお、図４に関連して、鉛蓄電池４０の間欠充電について説明した。同様に、制御部３１は、充放電回路５２に、鉛蓄電池４２が接続されている場合に、パルス状の高電圧を鉛蓄電池４２に印加する高電圧充電と、高電圧より低い低電圧を鉛蓄電池４２に印加する低電圧充電とを交互に繰り返すことによって、鉛蓄電池４２を充電させてよい。
【００８３】
図５は、制御装置３０による鉛蓄電池装置１００の制御方法を示すフローチャートである。制御装置３０は、この制御方法における各段階の動作を制御する主体であってよい。これを実現するべく、制御装置３０は、ＣＰＵ又はＡＳＩＣ等の処理装置及びメモリ等を有してよい。なお、図５のフローチャートは、蓄電システム２０における制御方法の一例を示すに過ぎない。図５のフローチャートの各段階を適宜組み換えてよく、図５のフローチャートの一部の段階を省略してもよく、図５のフローチャートに他の段階を追加してもよい。
【００８４】
本フローチャートのＳ５０２において、制御部３１は、充放電回路５０及び充放電回路５２を制御して、電源ライン８０を通じて供給される電源装置１０の電力を利用して鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２を充電する。Ｓ５０２における充電は、定電流定電圧充電であってよい。
【００８５】
Ｓ５０４において、制御部３１は、鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の少なくとも一方の鉛蓄電池が満充電になったか否かを判断する。例えば、制御部３１は、鉛蓄電池が規定の充電率に達したか否かを判断する。充電率は、鉛蓄電池毎に定められてよい。規定の充電率は、完全充電状態の８０％以上１００％以下の範囲内の値であってよい。完全充電状態とは、鉛蓄電池が満充電状態と判断される状態であってよい。完全充電状態とは、所定の充電条件で鉛蓄電池の定格容量に達するまで鉛蓄電池を充電した状態であってよい。Ｓ５０４において鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の少なくとも一方が満充電になったと判断した場合、Ｓ５０６に進む。Ｓ５０４において鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２のいずれも満充電になっていないと判断した場合、Ｓ５３２に進む。
【００８６】
Ｓ５０６において、満充電になった一方の鉛蓄電池を充放電回路から遮断する。ここでは、Ｓ５０４において、鉛蓄電池４０が満充電となり、鉛蓄電池４２が満充電となっていないと判断されたとして説明する。この場合、制御部３１は、遮断装置７０を制御して、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間の接続を遮断する。
【００８７】
Ｓ５０８において、制御部３１は、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間の接続を遮断してから所定時間以上経過した後、次の工程に進む。所定時間は、開回路電圧の測定するために必要な時間であってよい。Ｓ５０８において鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間の接続を遮断してから予め定められた時間以上経過したと判断した場合、Ｓ５１０に進む。
【００８８】
Ｓ５１０において、計測装置６０は、鉛蓄電池４０の開回路電圧Ｖｏを計測する。続いて、Ｓ５１２において、制御部３１は、Ｖｏが上限電圧を超えたか否かを判断する。Ｓ５１２において、Ｖｏが上限電圧を超えていないと判断した場合、Ｓ５１４に進む。Ｓ５１２において、Ｖｏが上限電圧を超えたと判断した場合、Ｓ５２２に進む。
【００８９】
Ｓ５１４において、制御部３１は、Ｖｏが下限電圧未満であるか否かを判断する。Ｓ５１４において、Ｖｏが下限電圧未満であると判断した場合、Ｓ５１６に進む。Ｓ５１４において、Ｖｏが下限電圧未満でないと判断した場合、Ｓ５１８に進む。
【００９０】
Ｓ５１６において通知部３３は、鉛蓄電池４０の負極が劣化したことを通知する。そして、Ｓ５１８において、制御部３１は、遮断装置７０を制御して、鉛蓄電池４０と充放電回路５０とを接続する。続いて、Ｓ５２０において鉛蓄電池４０の補充電を開始し、Ｓ５０４に進む。
【００９１】
Ｓ５１２の判断からＳ５２２に進んだ場合、通知部３３は、正極が劣化したことを通知する。そして、Ｓ５２４において、制御部３１は、鉛蓄電池４０を充放電回路５０から遮断した状態で所定の時間が経過するのを待ってから、Ｓ５１８に進む。このように、鉛蓄電池４０の正極が劣化したと判断した場合、所定の時間が経過した後に、鉛蓄電池４０を充放電回路５０に接続してよい。これにより、鉛蓄電池４０をすぐに充放電回路５０に接続する場合に比べて、正極の劣化の進行を抑制することができる。
【００９２】
Ｓ５０４の判断からＳ５３２に進んだ場合、制御部３１は、充電に使用する電源装置に異常が生じたか否かを判断する。Ｓ５３２において充電電源異常が生じたと判断した場合、Ｓ５３４に進む。Ｓ５３２において充電電源異常が生じていないと判断した場合、Ｓ５０４に進む。Ｓ５３４において、装置異常と判断してアラームを発報する。Ｓ５３４の後、鉛蓄電池装置１００の充電制御を終了する。尚、充電電源異常とは、電源本体の故障のことを指す。
【００９３】
Ｓ５０２以下の段階において、停電や瞬低などの電源異常が発生し、負荷９０に電力を供給する必要が発生した場合には、遮断装置７０及び遮断装置７２を接続状態にし、鉛蓄電池４０および鉛蓄電池４２ともに直ちに放電を行う。
【００９４】
本フローチャートの説明では、Ｓ５０４において鉛蓄電池４０が満充電になったとした。Ｓ５０４において鉛蓄電池４２が満充電になったと判断した場合は、鉛蓄電池４０に対する制御と鉛蓄電池４２に対する制御とが入れ替わることになる。また、Ｓ５０４において鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２が共に満充電になったと判断した場合は、Ｓ５０６において鉛蓄電池４０及び鉛蓄電池４２の一方の鉛蓄電池を、対応する充放電回路から遮断し、他方の鉛蓄電池を、対応する充放電回路に接続した状態を維持する。このように、少なくとも１つの鉛蓄電池が対応する充放電回路に接続された状態を維持する。
【００９５】
本フローチャート等に関連して説明したように、鉛蓄電池装置１００によれば、鉛蓄電池４０を開回路状態にして、鉛蓄電池４０の安定時の開回路電圧を計測する。これにより、鉛蓄電池４０の開回路電圧をより正確に計測することができる。上述したように、開回路電圧は鉛蓄電池４０の充電不足や硫酸鉛の形成量が多くなった時には低下し、過充電や電解液が減少した時には上昇する。そのため、初期開回路電圧に基づいて設定された上限電圧や下限電圧との比較から、正極及び負極の劣化を適切に評価することが可能になる。
【００９６】
なお、Ｓ５１４の判断において、Ｖｏが下限電圧未満である場合、Ｓ５１８で充放電回路５０に接続した後のＳ５２０において、鉛蓄電池４０の充電電圧を高めてよい。例えば、鉛蓄電池４０を間欠充電により補充電する場合、ＶＨを高めてよい。また、ＶＨを高めることに代えて、又は、ＶＨを高めることに加えて、ＴＨを長くしてよい。また、ＶＬを高めてもよい。また、ＶＬを高めることに代えて、又は、ＶＬを高めることに加えて、ＴＬを短くしてよい。上述したＶＨを高める制御、ＴＨを長くする制御、及び、ＴＬを短くする制御は、任意の組み合わせで行うことができる。このように、Ｖｏが下限電圧未満である場合、鉛蓄電池４０の充電量を大きくしてよい。これにより、負極の劣化の進行を抑制できる。
【００９７】
また、Ｓ５１２の判断において、Ｖｏが上限値を超える場合、Ｓ５１８で鉛蓄電池４０を充放電回路５０に接続した後のＳ５２０において、鉛蓄電池４０の充電電圧を低くしてよい。例えば、鉛蓄電池４０を間欠充電により補充電する場合、ＶＨを低くしてよい。また、ＶＨを低くすることに代えて、又は、ＶＨを低くすることに加えて、ＴＨを短くしてよい。また、ＶＬを低くしてもよい。また、ＶＬを低くすることに代えて、又は、ＶＬを低くすることに加えて、ＴＬを長くしてよい。上述したＶＨを低くする制御、ＴＨを短くする制御、及び、ＴＬを長くする制御は、任意の組み合わせで行うことができる。このように、Ｖｏが上限電圧を超える場合、鉛蓄電池４０の充電量を小さくしてよい。これにより、正極の劣化の進行を抑制できる。
【００９８】
本フローチャートにおいては、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間の接続を遮断した後に、鉛蓄電池４０の開回路電圧を測定する。しかし、鉛蓄電池４０の開回路電圧を測定しなくてもよい。この場合、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間の接続を遮断してから予め定められた時間が経過した場合に、充放電回路５０に接続するようにしてもよい。予め定められた時間は、６ヶ月未満であってよい。また、鉛蓄電池４０と充放電回路５０との間の接続を遮断した後に、鉛蓄電池４０の開回路電圧が予め定められた閾値より低くなった場合に、充放電回路５０に接続するようにしてもよい。これにより、鉛蓄電池４０に常に高電圧が印加された状態が続くことを少なくとも避けることができるので、電解液の水分の減少や正極の劣化を抑制することができる。
【００９９】
以上の説明において、鉛蓄電池装置１００が２つの鉛蓄電池を備える場合を説明した。しかし、鉛蓄電池の数は２に限られない。鉛蓄電池の数は、３以上の任意の数であってよい。鉛蓄電池を３以上備える形態においても、制御部３１は、少なくとも１つの鉛蓄電池が対応する充放電回路に接続されているようにしつつ制御部３１は、少なくとも１つの鉛蓄電池が対応する充放電回路に接続した状態を維持しつつ、満充電になった他の１以上の鉛蓄電池と対応する充放電回路との間の接続を遮断してよい。そして、制御部３１は、充放電回路から遮断した当該１以上の鉛蓄電池の開放端電圧を計測してよい。
【０１００】
以上の説明においては、鉛蓄電池装置１００が備える複数の蓄電装置は、いずれも鉛蓄電池であるとした。他の形態において、鉛蓄電池装置１００が備える複数の蓄電装置のうち、少なくとも１つが鉛蓄電池を有し、他の蓄電装置の少なくとも１つはキャパシタを有してよい。鉛蓄電池装置１００が備える複数の蓄電装置のうち、少なくとも１つが鉛蓄電池を有し、他の蓄電装置の少なくとも１つは鉛蓄電池以外の二次電池を有してよい。
【０１０１】
制御装置３０は、コンピュータにより実現されてよい。コンピュータがプログラムを実行することにより、プログラムは、コンピュータが有するプロセッサおよびメモリ等の各部を制御して、制御装置３０として機能させてよい。当該プログラムは、コンピュータを、制御部３１と通知部３３として機能させてよい。
【０１０２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【０１０４】
１０  電源装置
１２  入力端子
１４  出力端子
１６  ノード
２０  蓄電システム
２２  コンバータ
２４  インバータ
３０  制御装置
３１  制御部
３３  通知部
４０、４２  鉛蓄電池
５０、５２  充放電回路
７０、７２  遮断装置
６０  計測装置
８０  電源ライン
９０  負荷
１００  鉛蓄電池装置
１２０  電源システム
【図１】
2018074633.tif 000003
【図２】
2018074633.tif 000004
【図３】
2018074633.tif 000005
【図４】
2018074633.tif 000006
【図５】
2018074633.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月12日(2017.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の鉛蓄電池と、
電源ラインを通じて前記第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置と、
前記遮断装置によって前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置と、
前記遮断装置により前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている状態で、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧が予め定められた電圧以下になった場合に、前記第１の鉛蓄電池を前記第１の充放電回路に接続する接続制御部と
を備える鉛蓄電池装置。
【請求項２】
前記他の蓄電装置は、
第２の鉛蓄電池と、
前記電源ラインを通じて前記第２の鉛蓄電池を充放電する第２の充放電回路と
を有し、
前記遮断装置は、前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、前記第２の鉛蓄電池が前記第２の充放電回路に接続されていることを条件として、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間の接続を遮断する
請求項１に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項３】
前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている状態で電源異常が生じた場合に、前記第２の充放電回路に接続されている前記第２の鉛蓄電池から前記電源ラインへ放電させるとともに、前記第１の鉛蓄電池を前記第１の充放電回路に接続して前記第１の鉛蓄電池から前記電源ラインへ放電させる放電制御部
をさらに備える請求項２に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項４】
前記予め定められた電圧は、初期開回路電圧の９３％以上である
請求項１から３のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項５】
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を、予め定められた遮断時間だけ遮断する
請求項１から４のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項６】
前記遮断時間は１時間以上６ヵ月未満である
請求項５に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項７】
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断し、
前記鉛蓄電池装置は、
前記遮断装置が前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断してから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた下限電圧未満である場合に通知する通知部
をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項８】
第１の鉛蓄電池と、
電源ラインを通じて前記第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置と、
前記遮断装置によって前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置と
を備え、
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断し、
前記第１の充放電回路は、前記遮断装置が前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断してから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた下限電圧未満である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を接続した後における前記第１の鉛蓄電池の充電量を大きくする
鉛蓄電池装置。
【請求項９】
前記下限電圧は、初期開回路電圧の９９％〜９３％である
請求項７又は８に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１０】
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断し、
前記鉛蓄電池装置は、
前記遮断装置が前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断してから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた上限電圧を超える場合に通知する通知部
を備える請求項１から９のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１１】
第１の鉛蓄電池と、
電源ラインを通じて前記第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置と、
前記遮断装置によって前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置と
を備え、
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断し、
前記第１の充放電回路は、前記遮断装置が前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断してから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた上限電圧を超える場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を接続した後における前記第１の鉛蓄電池の充電量を小さくする
鉛蓄電池装置。
【請求項１２】
前記上限電圧は、初期開回路電圧の１０５〜１１０％である
請求項１０又は１１に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１３】
前記予め定められた時間は１時間以上である
請求項８から１２のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１４】
前記他の蓄電装置はキャパシタを含む
請求項１に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１５】
前記第１の充放電回路は、前記第１の鉛蓄電池が接続されている場合に、パルス状の高電圧を前記第１の鉛蓄電池に印加する高電圧充電と、前記高電圧より低い低電圧を前記第１の鉛蓄電池に印加する低電圧充電とを交互に繰り返すことによって、前記第１の鉛蓄電池を充電する
請求項１から１４のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１６】
前記他の蓄電装置
をさらに備える請求項１から１５のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置。
【請求項１７】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置を備える無停電電源装置。
【請求項１８】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の鉛蓄電池装置を備える電源システム。
【請求項１９】
電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置と、
前記遮断装置によって前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置と、
前記遮断装置により前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている状態で、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧が予め定められた電圧以下になった場合に、前記第１の鉛蓄電池を前記第１の充放電回路に接続する接続制御部と
を備える鉛蓄電池の制御装置。
【請求項２０】
電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置と、
前記遮断装置によって前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置と
を備え、
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断し、
前記第１の充放電回路は、前記遮断装置が前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断してから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた下限電圧未満である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を接続した後における前記第１の鉛蓄電池の充電量を大きくする
鉛蓄電池の制御装置。
【請求項２１】
電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池を充放電する第１の充放電回路と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断する遮断装置と、
前記遮断装置によって前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する計測装置と
を備え、
前記遮断装置は、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を予め定められた時間以上遮断し、
前記第１の充放電回路は、前記遮断装置が前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断してから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた上限電圧を超える場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を接続した後における前記第１の鉛蓄電池の充電量を小さくする
鉛蓄電池の制御装置。
【請求項２２】
第１の充放電回路により、電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池の充放電する段階と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を遮断する段階と、
前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する段階と、
前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている状態で、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧が予め定められた電圧以下になった場合に、前記第１の鉛蓄電池を前記第１の充放電回路に接続する段階と
を備える鉛蓄電池の制御方法。
【請求項２３】
第１の充放電回路により、電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池の充放電する段階と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を、予め定められた時間以上遮断する段階と、
前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する段階と、
前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されてから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた下限電圧未満である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が接続された後における前記第１の鉛蓄電池の充電量を大きくする段階と
を備える鉛蓄電池の制御方法。
【請求項２４】
第１の充放電回路により、電源ラインを通じて第１の鉛蓄電池の充放電する段階と、
前記第１の充放電回路により前記第１の鉛蓄電池が充電された後、他の蓄電装置が前記電源ラインに放電可能である場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間を、予め定められた時間以上遮断する段階と、
前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されている場合に、前記第１の鉛蓄電池の開回路電圧を計測する段階と、
前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が遮断されてから前記予め定められた時間が経過した後の開回路電圧が予め定められた上限電圧を超える場合に、前記第１の鉛蓄電池と前記第１の充放電回路との間が接続された後における前記第１の鉛蓄電池の充電量を小さくする段階と
を備える鉛蓄電池の制御方法。