(57)【要約】【課題】負荷装置に供給する負荷電流が蓄電池に供給する充電電流よりも大きい場合でも、負荷装置に予め設定した時間継続して電力を供給する。【解決手段】実施形態に係る蓄電システムは、負荷装置に負荷電流を供給する蓄電池と、蓄電池を充電する充電器と、充電器から蓄電池への充電の開始および停止を制御する充電制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷装置に負荷電流を供給する蓄電池と、
前記蓄電池を充電する充電器と、
前記充電器から前記蓄電池への充電の開始および停止を制御する充電制御部と、
を備える蓄電システム。
【請求項２】
前記充電制御部は、前記蓄電池を充電する充電電流と前記負荷装置に供給される負荷電流との差に応じて前記蓄電池の充電を開始する充電開始電圧を設定し、前記蓄電池の出力電圧が前記充電開始電圧以下になった場合、前記充電器を制御して、前記蓄電池への充電を開始させる、
請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記充電制御部は、前記充電器の容量に応じて前記充電開始電圧を設定する、
請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記充電制御部による制御に従って、前記蓄電池と前記負荷装置とを接続もしくは切断する切断器を備え、
前記充電制御部は、前記充電器から前記蓄電池に充電される充電電流よりも前記負荷電流の方が大きい場合、前記切断器を制御して前記蓄電池と前記負荷装置とを切断して前記蓄電池の充電をする、
請求項１から３の何れか一項に記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記充電制御部は、前記充電器から前記蓄電池に充電される充電電流よりも前記負荷電流の方が大きい場合で、かつ、前記蓄電池の出力電圧が予め設定した電圧以下になった場合、前記切断器を制御して前記蓄電池と前記負荷装置とを切断して前記蓄電池の充電をする、
請求項４に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記充電制御部は、前記蓄電池の充電を停止する充電停止電圧を設定し、充電時に前記蓄電池の出力電圧が前記充電停止電圧以上になった場合、前記充電器を制御して、前記蓄電池への充電を停止させる、
請求項１から５の何れか一項に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記充電制御部は、前記蓄電池の充電を停止する充電停止電流を設定し、充電時に前記蓄電池への充電電流が充電停止電流以下になった場合、前記充電器を制御して、前記蓄電池への充電を停止させる、
請求項１から５の何れか一項に記載の蓄電システム。
【請求項８】
負荷装置に供給する負荷電流を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定した負荷電流に基づいて蓄電池の充電を開始する充電開始電圧を設定する設定工程と、
前記蓄電池の出力電圧が前記充電開始電圧まで低下すると前記蓄電池の充電を開始する充電開始工程と、
前記蓄電池の出力電圧が予め設定した充電停止電圧まで上昇すると前記蓄電池の充電を停止する充電停止工程と、
を含む蓄電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄電システム及び蓄電システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電システムは、蓄電池を備え、蓄電池から負荷装置である電気機器に電気エネルギーを供給するシステムである。電気機器の使用中に蓄電池に残っている電気エネルギーがなくなると、電気機器を使用することができなくなる。そのため、蓄電池の電気エネルギーの残量がなくなる前に蓄電池を充電する必要がある。
【０００３】
蓄電池の電気エネルギーの残量を推定する技術としては、蓄電池の放電深度特性曲線と蓄電池の出力電圧とに基づいて、蓄電池の残量を推定する技術が知られている。放電深度特性曲線とは、蓄電池に残っている電気エネルギーと蓄電池の出力電圧との関係を示す特性曲線である。従来の蓄電システムは、蓄電池の出力電圧が電気機器の動作仕様から定められている閾値電圧まで低下すると蓄電池の充電を開始している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９４１８号公報
【０００５】
蓄電システムは、負荷装置に負荷電流を供給しながら蓄電池を充電する場合がある。負荷装置に供給する負荷電流が蓄電池に供給する充電電流よりも大きい場合、バックアップ等の必要な処理を終える前に、負荷装置が停止する場合もあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、負荷装置に供給する負荷電流が蓄電池に供給する充電電流よりも大きい場合でも、予め設定した時間継続して負荷装置に
電力を供給可能な蓄電システム及び蓄電システムの制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本実施形態に係る蓄電システムは、実施形態に係る蓄電システムは、負荷装置に負荷電流を供給する蓄電池と、蓄電池を充電する充電器と、充電器から蓄電池への充電の開始および停止を制御する充電制御部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る蓄電システムの構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る充電器の構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る充電器の充電特性について説明するための図である。
【図４】蓄電池の放電深度特性について説明するための図である。
【図５】充電開始電圧の設定方法について説明するための図である。
【図６】充電開始電圧の設定方法について説明するための図である。
【図７】第１の実施形態に係る蓄電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】第１の実施形態に係る蓄電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】第１の実施形態に係る蓄電システムの動作を説明するための図である。
【図１０】変形例１に係る蓄電システムの構成図である。
【図１１】変形例１に係る蓄電システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態に係る蓄電システム１００は、車両、船舶、航空機、家電機器等に用いられる。
【００１０】
図１に示すように、蓄電システム１００は、充電器１０、蓄電池２０、電圧センサ３１、電流センサ３２、充電制御部５０を備える。負荷装置２００は、電動機、空調装置、照明装置、携帯電話等の電力を消費する電気機器である。
【００１１】
充電器１０は、充電制御部５０の制御に従って蓄電池２０を充電する。充電器１０は、図２に示すように、定電流源１１を備える。定電流源１１の出力特性を図３に示す。蓄電池２０が満充電状態に近づくまで（例えば、満充電の９５％程度まで）は、定電流源１１は、定電流領域で動作する。蓄電池２０の充電状態が満充電状態に近づくと、定電流源１１は、定電圧領域に遷移して動作する。定電流源１１は、充電制御部５０の制御に従って起動もしくは停止する。
【００１２】
蓄電池２０は、負荷装置２００に電力を供給する。蓄電池２０は、リチウムイオン、鉛、ニカド、ニッケル水素等を用いた蓄電池である。蓄電池２０は、複数のバッテリーセルを直列もしくは並列に組み合わせることにより、所定の電圧を出力し、所定の電気エネルギーを蓄積できるように構成されている。蓄電池２０の放電深度特性曲線を図４に示す。縦軸は蓄電池２０の出力電圧である。横軸は放電深度である。蓄電池２０が１００％充電されている状態の蓄電池２０の出力電圧を満充電電圧という。つまり、放電深度＝０（Ａｈ）の出力電圧が満充電電圧である。蓄電池２０に電気エネルギーが充電されるにしたがって、蓄電池２０の出力電圧は上昇していく。また、蓄電池２０から電気エネルギーが放電されるにしたがって、蓄電池２０の出力電圧は低下していく。出力電圧が放電終止点電圧よりも低くなると、急激に出力電圧は低下する。以下では、電気機器の動作仕様から定められている閾値電圧と放電終止点電圧とが同じであるとして説明する。
【００１３】
図1に戻り、電圧センサ３１は、蓄電池２０の出力電圧を測定する直流電圧計である。電圧センサ３１は、測定したデータを充電制御部５０に供給する。電流センサ３２は、蓄電池２０が負荷装置２００に供給する負荷電流Ｉｏｕｔを測定する直流電流計である。電流センサ３２は、測定したデータを充電制御部５０に供給する。
【００１４】
充電制御部５０は、充電器１０から蓄電池２０への充電の開始および停止を制御する。具体的には、充電制御部５０は、蓄電池２０の出力電圧が後述する充電開始電圧Ｖｔｈ１に低下するまで、蓄電池２０を充電する制御を行わない。充電制御部５０は、負荷装置２００への放電に伴い蓄電池２０の出力電圧が充電開始電圧Ｖｔｈ１まで低下すると、図２に示す定電流源１１を起動制御して、蓄電池２０の充電を開始する。また、充電制御部５０は、充電により蓄電池２０の出力電圧が後述する充電停止電圧Ｖｔｈ２まで上昇すると、図２に示す定電流源１１による充電を停止する制御を行う。充電制御部５０は、物理的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶部、コンパレータ等を備える。充電制御部５０は、機能的には、図１に示すように、閾値設定部５１、充電開始判断部５２、充電停止判断部５３を備える。
【００１５】
閾値設定部５１は、負荷装置２００に供給される負荷電流Ｉｏｕｔと蓄電池２０を充電する充電電流Ｉｉｎとの差ΔＩ（＝Ｉｏｕｔ−Ｉｉｎ）に基づいて充電開始電圧Ｖｔｈ１を設定する。負荷電流Ｉｏｕｔは、電流センサ３２で測定される。充電電流Ｉｉｎは、定電流源１１から蓄電池２０に供給される電流であり一定である。
【００１６】
例えば、閾値設定部５１は、図５に示すようなテーブルに基づいて充電開始電圧Ｖｔｈ１を設定する。ここでは、放電終止点電圧時の蓄電池２０の残量を０％、満充電電圧時の蓄電池２０の残量を１００％としている。図６に、図５のテーブルに対応するグラフを示す。図６の横軸は、負荷電流Ｉｏｕｔと充電電流Ｉｉｎとの差ΔＩである。図６の縦軸は、充電開始電圧Ｖｔｈ１である。
【００１７】
図５及び図６について説明する。閾値設定部５１は、ΔＩ≦０Ａの場合、蓄電池２０の残量が０％のときの蓄電池２０の出力電圧、つまり図４に示す放電終止点電圧を充電開始電圧Ｖｔｈ１に設定する。充電制御部５０は、蓄電池２０の残量が０％まで低下すると充電を開始させる。閾値設定部５１は、ΔＩ＝１Ａの場合、蓄電池２０の残量が１０％のときの蓄電池２０の出力電圧を充電開始電圧Ｖｔｈ１に設定する。蓄電池２０の残量が１０％のときの蓄電池２０の出力電圧は、放電終止点電圧よりも少し高い電圧である（図４参照）。充電制御部５０は、蓄電池２０の残量が１０％まで低下すると充電を開始させる。閾値設定部５１は、ΔＩ＝３Ａの場合、蓄電池２０の残量が２０％のときの蓄電池２０の出力電圧を充電開始電圧Ｖｔｈ１に設定する。充電制御部５０は、蓄電池２０の残量が２０％まで低下すると充電を開始させる。以下同様である。閾値設定部５１は、図５及び６に示すように、ΔＩが大きいほど充電開始電圧Ｖｔｈ１として高い電圧を設定する。つまり、充電制御部５０は、負荷電流Ｉｏｕｔが大きいほど蓄電池２０の残量がより多い状態で充電を開始させる。
【００１８】
負荷電流Ｉｏｕｔが充電電流Ｉｉｎよりも２Ａ大きい場合を例にして図４を参照して説明する。負荷装置２００のバックアップ等の処理に必要な時間は、１時間であるとする。蓄電池２０の放電深度特性は、図４に示す特性であるとする。
【００１９】
充電制御部５０は、蓄電池２０の出力電圧が充電開始電圧Ｖｔｈ１に低下するまで充電制御を開始しない。負荷装置２００への放電に伴って蓄電池２０の出力電圧は低下していく。充電制御部５０は、蓄電池２０の出力電圧が、閾値設定部５１が設定した充電開始電圧Ｖｔｈ１まで低下すると、充電器１０を制御して蓄電池２０の充電を開始する。
【００２０】
負荷電流Ｉｏｕｔが充電電流Ｉｉｎよりも２Ａ大きいので、充電が開始した後も１時間の間に２Ａｈの割合で蓄電池２０から電気エネルギーが放電され、蓄電池２０の電圧は低下していく。蓄電池２０は、図４に示すように放電深度１８Ａｈのときに放電終止点電圧になる。充電を開始してから蓄電池２０の電圧が放電終止点電圧まで低下するまでに１時間の時間を確保するためには、放電深度１８Ａｈ時よりも電気エネルギーの残量が２Ａｈ多い放電深度１６Ａｈの時点で充電を開始する必要がある。したがって、閾値設定部５１は、放電深度が１６Ａｈのときの出力電圧を充電開始電圧Ｖｔｈ１として設定する。図４に示す例では、放電深度１６Ａｈのときの蓄電池２０の残量は約１０％である。
【００２１】
負荷電流Ｉｏｕｔが充電電流Ｉｉｎよりも４Ａ大きい場合を例にして説明する。この場合、放電終止点電圧時の放電深度１８Ａｈ時よりも電気エネルギーの残量が４Ａｈ多い放電深度１２Ａｈの時点で充電を開始する必要がある。閾値設定部５１は、放電深度が１２Ａｈのときの出力電圧を充電開始電圧Ｖｔｈ１として設定する。放電深度１２Ａｈのときの蓄電池２０の残量は約２０％である。閾値設定部５１は、ΔＩ＜０Ａの場合、放電終止点電圧を充電開始電圧Ｖｔｈ１として設定する。
【００２２】
図５に示すようなテーブルは、使用する蓄電池２０の放電深度特性に応じて予め作成し、図示しない記憶部に記憶しておく。
【００２３】
また、閾値設定部５１は、充電停止電圧Ｖｔｈ２を充電停止判断部５３に設定する。図３に示すように、定電流源１１の出力電圧は、満充電状態のときに最大になる。閾値設定部５１は、定電流源１１が定電流領域から定電圧領域に遷移する前の蓄電池２０の出力電圧を、つまり満充電電圧より少し低い出力電圧を充電停止電圧Ｖｔｈ２として設定する。例えば、閾値設定部５１は、満充電電圧の９０％の電圧を充電停止電圧Ｖｔｈ２として設定する。
【００２４】
充電開始判断部５２は、充電器１０から蓄電池２０への充電を開始する条件が満たされたか否かを、電圧センサ３１で測定した蓄電池２０の出力電圧と、閾値設定部５１が設定した充電開始電圧Ｖｔｈ１に基づいて判断する。充電開始判断部５２は、例えば、コンパレータを用いて上記の電圧を比較する。もしくは、充電開始判断部５２は、上記の電圧をデータ化して、ソフト処理で上記の電圧を比較する。充電制御部５０は、蓄電池２０の出力電圧が充電開始電圧Ｖｔｈ１以下である場合、充電器１０の定電流源１１を起動する。
【００２５】
充電停止判断部５３は、充電器１０から蓄電池２０への充電を停止する条件が満たされたか否かを、電圧センサ３１で測定した蓄電池２０の出力電圧と、閾値設定部５１が設定した充電停止電圧Ｖｔｈ２に基づいて判断する。充電停止判断部５３は、例えば、コンパレータを用いて上記の電圧を比較する。もしくは、充電停止判断部５３は、上記の電圧をデータ化して、ソフト処理で上記の電圧を比較する。充電制御部５０は、蓄電池２０の出力電圧が充電停止電圧Ｖｔｈ２以上である場合、充電器１０の定電流源１１を停止させる。
【００２６】
次に、図７及び図８を参照して、蓄電システム１００の動作を説明する。電圧センサ３１は、蓄電池２０の出力電圧の測定データを充電制御部５０に逐次供給している。蓄電システム１００の電源の投入により、充電制御部５０による図７に示す蓄電システム１００の制御処理が開始される。
【００２７】
制御処理が開始されると、充電制御部５０は、満充電電圧の９０％の電圧を充電停止電圧Ｖｔｈ２として設定する（ステップＳ１１）。また、電流センサ３２は、負荷電流Ｉｏｕｔを測定し、測定データを充電制御部５０に供給する（ステップＳ１２）。
【００２８】
閾値設定部５１は、図５に示すテーブルに基づいて、負荷電流Ｉｏｕｔに応じた充電開始電圧Ｖｔｈ１を設定する（ステップＳ１３）。充電開始判断部５２は、電圧センサ３１から取得した蓄電池２０の出力電圧が充電開始電圧Ｖｔｈ１未満であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。
【００２９】
蓄電池２０の出力電圧が充電開始電圧Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、充電制御部５０は、ステップＳ１２〜ステップＳ１４の処理を繰り返す。一方、蓄電池２０の出力電圧が充電開始電圧Ｖｔｈ１未満である場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、充電制御部５０は、充電処理を開始する（ステップＳ１５）。
【００３０】
充電処理については、図８を参照して説明する。充電制御部５０は、定電流源１１を起動し、充電器１０から蓄電池２０への充電を開始させる（ステップＳ３１）。次に、充電停止判断部５３は、電圧センサ３１から取得した蓄電池２０の出力電圧が充電停止電圧Ｖｔｈ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ３２）。
【００３１】
蓄電池２０の出力電圧が充電停止電圧Ｖｔｈ２未満である場合（ステップＳ３２：Ｎｏ）、充電制御部５０は、充電を継続させる。一方、蓄電池２０の出力電圧が充電停止電圧Ｖｔｈ２以上である場合（ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、充電制御部５０は、充電処理を停止し、図７に示すステップＳ１２に処理を遷移させる。
【００３２】
充電電流Ｉｉｎが負荷電流Ｉｏｕｔよりも大きい場合、図７及び図８に示す処理が繰り返されることにより、蓄電池２０の出力電圧は、図９に示すように変化する。充電制御部５０は、蓄電池２０の出力電圧が充電開始電圧Ｖｔｈ１以下になると、定電流源１１を起動して充電を開始する。蓄電池２０の出力電圧は、定電流で充電されている期間上昇する。充電制御部５０は、蓄電池２０の出力電圧が充電停止電圧Ｖｔｈ２まで上昇すると、定電流源を制御して充電を停止させる。蓄電池２０の出力電圧は、充電されていない期間低下する。
【００３３】
充電電流Ｉｉｎが負荷電流Ｉｏｕｔよりも小さい場合、充電が開始されても蓄電池２０の出力電圧は徐々に低下する。充電制御部５０は、負荷電流に応じた充電開始電圧Ｖｔｈ１を設定している。したがって、蓄電システム１００は、充電を開始してから蓄電池２０の出力電圧が放電終止点電圧に至るまでに、所定の時間を確保することができる。
【００３４】
（変形例１）
変形例１では、充電電流Ｉｉｎより負荷電流Ｉｏｕｔが大きい場合、蓄電システム１００から負荷装置２００を切り反して蓄電池２０を充電する場合について説明する。第１の実施形態と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。
【００３５】
図１０に示すように、変形例１に係る蓄電システム１００は、電流センサ３３と切断器４０とを備える。電流センサ３３は、充電器１０から蓄電池２０に供給される充電電流Ｉｉｎを測定する直流電流計である。なお、充電電流Ｉｉｎが一定である場合、電流センサ３３を省略してもよい。
【００３６】
切断器４０は、充電制御部５０の制御に従って、蓄電システム１００と負荷装置２００とを接続もしくは切断する。切断器４０は、ＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ等の半導体スイッチ、リレーで構成されている。充電制御部５０は、ＩｏｕｔがＩｉｎよりも大きく、かつ、蓄電池２０の出力電圧が放電終止点電圧より低下した場合、切断器４０を制御して蓄電システム１００と負荷装置２００とを切断する。
【００３７】
次に、変形例１に係る蓄電システム１００の動作を説明する。第１の実施形態の動作とは充電処理が異なるので、図１１を参照して充電処理について説明する。図７を使用して説明した制御処理の説明は第１の実施形態と同じである。
【００３８】
充電処理が始まると、充電制御部５０は、定電流源１１を起動し、充電器１０から蓄電池２０への充電を開始させる（ステップＳ５１）。次に、充電制御部５０は、充電電流Ｉｉｎと負荷電流Ｉｏｕｔを比較する（ステップＳ５２）。
【００３９】
充電電流Ｉｉｎが負荷電流Ｉｏｕｔよりも小さい場合（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、充電制御部５０は、蓄電池２０の出力電圧が放電終止点電圧未満であるか否かを判別する（ステップＳ５４）。出力電圧が放電終止点電圧以上である場合（ステップＳ５４：Ｎｏ）、充電制御部５０は、処理をステップＳ５２に遷移させる。
【００４０】
一方、出力電圧が放電終止点電圧未満である場合（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、充電制御部５０は、切断器４０を制御して蓄電システム１００と負荷装置２００とを切断する（ステップＳ５５）。そして、充電制御部５０は、処理をステップＳ５６に遷移させる。
【００４１】
一方、充電電流Ｉｉｎが負荷電流Ｉｏｕｔよりも大きい場合（ステップＳ５３：Ｎｏ）、充電制御部５０は、処理をステップＳ５６に遷移させる。
【００４２】
次に、充電停止判断部５３は、電圧センサ３１から取得した蓄電池２０の出力電圧が充電停止電圧Ｖｔｈ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ５６）。
【００４３】
蓄電池２０の出力電圧が充電停止電圧Ｖｔｈ２未満である場合（ステップＳ５６：Ｎｏ）、充電制御部５０は、処理をステップＳ５２に遷移させる。ステップＳ５５の処理を経由している場合、切断器４０が切断状態となり、Ｉｏｕｔ＝０となる。したがって、ステップＳ５５の処理を経由した後のステップＳ５３での判断は、Ｎｏとなる。
【００４４】
一方、蓄電池２０の出力電圧が充電停止電圧Ｖｔｈ２以上である場合（ステップＳ５６：Ｙｅｓ）、充電制御部５０は、充電処理を停止し、切断器４０をオン状態に制御する（ステップＳ５７）。そして、充電制御部５０は、図７に示すステップＳ１２に処理を遷移させる。
【００４５】
（変形例２）
上記では、蓄電システム１００に蓄電池が１個の場合について説明した。変形例２では、蓄電システム１００が蓄電池２０を複数備える場合、もしくは蓄電池が増設される場合について説明する。
【００４６】
変形例２に係る蓄電システム１００は、図５に示すテーブルを蓄電池２０の合計容量に対応して複数備える。例えば、蓄電池２０の１個当たりの容量を２０Ａｈであるとする。蓄電システム１００に搭載可能な蓄電池２０の最大数は５個であるとする。この場合、蓄電システム１００は、２０Ａｈ用、４０Ａｈ用、６０Ａｈ用、８０Ａｈ用、１００Ａｈ用の５種類のテーブルを備える。
【００４７】
負荷電流Ｉｏｕｔが充電電流Ｉｉｎよりも大きい場合、充電開始電圧Ｖｔｈ１を任意の電圧に設定すると、充電開始電圧Ｖｔｈ１から放電終止点電圧に至るまでの時間は、蓄電池の合計容量が多いほど長くなる。蓄電池２０を２個搭載した場合、蓄電池２０を１個搭載した場合と比べ蓄電池の合計容量は２倍になるので、放電終止点電圧に至るまでの時間は２倍になる。蓄電池２０を５個搭載した場合、蓄電池２０を１個搭載した場合と比べ蓄電池の合計容量は５倍になるので、放電終止点電圧に至るまでの時間は５倍になる。放電終止点電圧に至るまでの時間を例えば１時間とする場合、合計容量が多いほど、充電開始電圧Ｖｔｈ１を低く設定することができる。
【００４８】
充電制御部５０は、蓄電システム１００に搭載されている蓄電池２０の合計容量に基づいて、使用するテーブルを選択する。充電制御部５０は、選択したテーブルを使用して負荷電流Ｉｏｕｔに応じた充電開始電圧Ｖｔｈ１を設定する。
【００４９】
（変形例３）
変形例３に係る蓄電システム１００は、充電器１０を交換可能な構造になっている。交換する充電器１０は、定電流源１１から出力される電流の電流値が異なっている。つまり、充電電流Ｉｉｎが変化する。変形例３に係る蓄電システム１００は、図１０に示す電流センサ３３を備える。
【００５０】
負荷電流Ｉｏｕｔと充電電流Ｉｉｎとの差ΔＩに基づいて充電開始電圧Ｖｔｈ１を設定する説明は、第１の実施形態、変形例１及び２と同じである。
【００５１】
以上説明したように、実施形態に係る蓄電システム１００は、負荷装置２００に供給される負荷電流Ｉｏｕｔに応じて蓄電池２０の充電を開始する充電開始電圧Ｖｔｈ１を設定する閾値設定部５１を備える。これにより、負荷装置に供給する負荷電流Ｉｏｕｔが蓄電池を充電する充電電流Ｉｉｎよりも大きい場合でも、蓄電池２０の充電が開始されてから予め設定した時間継続して電力を負荷装置２００に供給することができる。
【００５２】
例えば、充電開始電圧Ｖｔｈ１を満充電電圧に近い電圧(例えば、満充電電圧の８０％)に設定すると、負荷装置２００に電力を供給可能な時間を長くできる。しかし、頻繁に充電を行うことになる。蓄電池は、充電回数が多いほど早く劣化する傾向がある。具体的には、例えば、充電可能な容量が低下する。蓄電システム１００は、負荷装置２００に電力を供給可能な時間を充電開始から所定時間（予め設定した時間）確保しつつ、放電終止点電圧に近い電圧を充電開始電圧Ｖｔｈ１として設定している。これにより、蓄電システム１００は、充電回数を減らし、蓄電池２０の劣化を低減している。
【００５３】
また、蓄電池２０の放電深度特性曲線の広い領域で充放電をした方が、充放電回数を減らすことができるため蓄電池２０の蓄電性能の劣化は小さい傾向がある。ここでは、蓄電池の出力電圧が満充電電圧から放電終止点電圧までの範囲のより広い範囲で充放電するほど、放電深度特性曲線の広い領域で充放電を行っていると定義する。例えば、満充電付近で充放電を繰り返して使用していると、充電可能な容量が低下する傾向がある。蓄電システム１００は、負荷装置２００に電力を供給可能な時間を充電開始から所定時間（予め設定した時間）確保しつつ、放電終止点電圧に近い電圧を充電開始電圧Ｖｔｈ１として設定している。蓄電システム１００は、蓄電池２０の放電深度特性曲線の広い領域で充放電制御を行うことにより、蓄電池２０の蓄電性能の劣化を低減している。
【００５４】
また、閾値設定部５１は、蓄電池２０の充電を停止する充電停止電圧Ｖｔｈ２を設定する。そして、蓄電システム１００は、蓄電池２０の出力電圧が充電停止電圧Ｖｔｈ２以上になった場合、充電器１０を制御して、蓄電池２０への充電を停止させる。これにより、蓄電システム１００は、使用する蓄電池２０の特性に応じた充電効率の良い条件で蓄電池２０を充電することができる。
【００５５】
また、変形例１に係る蓄電システム１００は、蓄電池２０と負荷装置２００とを接続もしくは切断する切断器４０を備える。これにより、蓄電システム１００は、充電電流Ｉｉｎよりも負荷電流Ｉｏｕｔの方が大きい場合でも、蓄電池２０を満充電状態にすることができる。
【００５６】
なお、上記の説明では、充電停止電圧Ｖｔｈ２が固定の場合について説明したが、充電停止電圧Ｖｔｈ２を条件によって変更できるようにしてもよい。例えば、特性の異なる定電流源１１を交換可能な場合、定電流源１１の特性よって充電停止電圧Ｖｔｈ２を変更できるようにしてもよい。また、通常は充電停止電圧Ｖｔｈ２を満充電電圧の９０％程度とし、例えば月に１回、充電停止電圧Ｖｔｈ２を満充電の１００％に設定するようにしてもよい。満充電の１００％まで充電すると充電効率は低下するが、蓄電池２０の寿命を長く保つことができる。また、簡易的には充電停止電圧Ｖｔｈ２を満充電電圧に設定してもよい。
【００５７】
また、上記の説明では、充電停止条件を蓄電池２０の出力電圧が充電停止電圧Ｖｔｈ２以上であるか否かで判断した。しかし、充電停止条件をこれに限定する必要はない。例えば、充電停止電流を設定し、定電流源１１から供給される充電電流Ｉｉｎが充電停止電流以下になった場合、充電を停止するようにしてもよい。具体的には、図１０に示す電流センサ３３で充電電流Ｉｉｎを測定する。そして、充電電流Ｉｉｎが充電停止電流以下になった場合、充電を停止する。例えば、充電停止電流は、定電流領域で動作時の充電電流の８０％程度の電流に設定する。図３に示す定電流源の特性から、充電電流Ｉｉｎに基づいて、充電効率が低下する定電圧領域に遷移したか否かを判断することができる。
【００５８】
定電流源１１の出力電圧は、図３に示すように、動作が定電流領域から定電圧領域に遷移する際の変化が小さい場合がある。一方、満充電状態に近づくと充電電流Ｉｉｎは急激に低下する。したがって、充電電流Ｉｉｎを用いて検出する方が満充電状態に近づいたことを容易に検出できる場合がある。
【００５９】
また、変形例１において、複数の負荷装置２００が接続されている場合、負荷装置２００ごとに切断器４０を設けてもよい。充電制御部５０は、優先順位の低い負荷装置２００から順に切り離すよう切断器４０を制御する。
【００６０】
また、上記の説明では、図５に示すようなテーブルを用いて充電開始電圧Ｖｔｈ１を設定する方法について説明した。しかし、充電開始電圧の設定方法をこれに限定する必要はない。例えば、図６に点線で示すような近似式を作成する。近似式は、蓄電池２０の容量をパラメータにした式が望ましい。例えば、Ｖｔｈ１＝Ｆ（ΔＩ，容量）のような式である。閾値設定部５１は、近似式にΔＩと蓄電池２０の合計容量を代入して充電開始電圧Ｖｔｈ１を求めるようにしてもよい。
【００６１】
上記の説明では、蓄電池２０の充電が開始されてから所定時間電気エネルギーを負荷装置２００に供給するという観点で充電開始電圧Ｖｔｈ１を設定する方法について説明した。しかし、充電開始電圧Ｖｔｈ１の決め方はこれに限定する必要はない。例えば、充電時間が決まっている場合、充電時間が満了したときに蓄電池２０が満充電状態になるように充電開始電圧Ｖｔｈ１を設定するようにしてもよい。このような場合、充電時間が短い場合、充電開始電圧Ｖｔｈ１を高く設定し、充電時間が長い場合、充電開始電圧Ｖｔｈ１を低く設定することになる。
【００６２】
図４を参照して具体例を説明する。ここでは、定電流源１１から蓄電池２０に５Ａ／ｈで定電流給電することとする。図４に示す放電深度特性を有する蓄電池２０に充電する場合、１時間の充電時間で満充電状態にするためには、充電制御部５０は、放電深度５Ａｈに対応する蓄電池２０の出力電圧を充電開始電圧Ｖｔｈ１に設定する。３時間の充電時間で満充電状態にするためには、充電制御部５０は、放電深度１５Ａｈに対応する蓄電池２０の出力電圧を充電開始電圧Ｖｔｈ１に設定する。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１０…充電器
２０…蓄電池
３１…電圧センサ
３２…電流センサ
３３…電流センサ
４０…切断器
５０…充電制御部
５１…閾値設定部
５２…充電開始判断部
５３…充電停止判断部
１００…蓄電システム
２００…負荷装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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