(57)【要約】【課題】複数の電池ユニットを切り替える際に、動作が停止することを回避する。【解決手段】第一電池ユニット１１が、放電の終了条件に至ったことを契機として、該第一電池ユニット１１の給電を維持したまま、第二電池ユニット１２から負荷ＬＤに対して、予備的な放電が可能となるように該第二電池ユニット１２を負荷ＬＤに接続すると共に、第三電池ユニット１３からも負荷ＬＤに対して、予備的な放電が可能となるように該第三電池ユニット１３を負荷ＬＤに接続する工程と、第二電池ユニット１２から負荷ＬＤ側への予備的な放電が正常に行われているかどうかを判定し、正常に行われている場合は、該第二電池ユニット１２から負荷ＬＤに対して通常の放電を開始し、正常に行われていない場合は、該第二電池ユニット１２と負荷ＬＤとの接続を遮断すると共に、第三電池ユニット１３から負荷ＬＤに対して通常の放電を開始する工程とを含む。【選択図】図５
2013135533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池セルを直列及び／又は並列にそれぞれ接続した、第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)と、
電力源の電力を、前記第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)を充電する電力に変換するための充電用電源ユニット(83)と、
前記充電用電源ユニット(83)と前記第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)とを、それぞれ電気的に接続する第一充電経路(61)、第二充電経路(62)、第三充電経路(63)上に配置された第一充電スイッチ(71)、第二充電スイッチ(72)、第三充電スイッチ(73)と、
負荷(LD)と接続するための出力線(86)と、
前記出力線(86)と、前記第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)とを電気的に接続する第一放電経路(51)、第二放電経路(52)、第三放電経路(53)上にそれぞれ配置された、第一放電スイッチ(21)、第二放電スイッチ(22)、第三放電スイッチ(23)と、
前記第一充電スイッチ(71)、第二充電スイッチ(72)、第三充電スイッチ(73)及び第一放電スイッチ(21)、第二放電スイッチ(22)、第三放電スイッチ(23)のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御ユニット(84)と、
を備える蓄電システムであって、
前記制御ユニット(84)は、前記第一放電スイッチ(21)をＯＮさせ、前記第一電池ユニット(11)から前記出力線(86)を介して負荷(LD)に対して電力供給する状態から、前記第二放電スイッチ(22)をＯＮさせて前記第二電池ユニット(12)からの電力供給に切り替える際に、前記第三放電スイッチ(23)もＯＮさせて前記第三電池ユニット(13)からの電力供給も行わせるように制御可能に構成してなることを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電システムであって、さらに、
前記第二電池ユニット(12)が放電可能かどうかを判定する放電可否判定手段(85)を備えることを特徴とする蓄電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電システムであって、
前記放電可否判定手段(85)は、前記第二電池ユニット(12)を予備的に放電可能な状態として、放電電流が流れるかどうかでもって充電可能かどうかを判定してなることを特徴とする蓄電システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一に記載の蓄電システムであって、
前記制御ユニット(84)は、前記第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)のいずれかが異常であることを検出すると、警告を発するよう構成してなることを特徴とする蓄電システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一に記載の蓄電システムであって、さらに、
前記第一放電スイッチ(21)、第二放電スイッチ(22)、第三放電スイッチ(23)と、それぞれ直列に接続された第一予備放電切替スイッチ(31)、第二予備放電切替スイッチ(32)、第三予備放電切替スイッチ(33)を備えており、
前記第一予備放電切替スイッチ(31)、第二予備放電切替スイッチ(32)、第三予備放電切替スイッチ(33)は、前記第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)から放電される向きに通電可能な、第一放電ダイオード(41)、第二放電ダイオード(42)、第三放電ダイオード(43)を、それぞれ並列に接続してなることを特徴とする蓄電システム。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一に記載の蓄電システムであって、さらに、
電力源として、前記第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)を充電するための電力を生成する発電ユニット(81)を備えることを特徴とする蓄電システム。
【請求項７】
請求項６に記載の蓄電システムであって、
前記発電ユニット(81)が、太陽光発電装置を備えることを特徴とする蓄電システム。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の蓄電システムであって、さらに、
前記充電用電源ユニット(83)と前記発電ユニット(81)との間に、電力変換可能な電力変換ユニット(82)を備えてなることを特徴とする蓄電システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の蓄電システムであって、
前記制御ユニット(84)は、電池ユニット(10)の切り替え時において放電が完了していないすべての電池ユニット(10)の前記放電スイッチをＯＮにするよう制御することを特徴とする蓄電システム。
【請求項１０】
負荷(LD)に対して並列に接続された第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)を備える蓄電システムを用いて、負荷(LD)を給電する給電方法において、
前記第一電池ユニット(11)を負荷(LD)と接続して、該第一電池ユニット(11)を放電して負荷(LD)に給電する工程と、
前記第一電池ユニット(11)が、放電の終了条件に至ったことを契機として、該第一電池ユニット(11)の給電を維持したまま、
前記第二電池ユニット(12)から負荷(LD)に対して、予備的な放電が可能となるように該第二電池ユニット(12)を負荷(LD)に接続すると共に、
前記第三電池ユニット(13)からも負荷(LD)に対して、予備的な放電が可能となるように該第三電池ユニット(13)を負荷(LD)に接続する工程と、
前記第二電池ユニット(12)から負荷(LD)側への予備的な放電が正常に行われているかどうかを判定し、
正常に行われている場合は、該第二電池ユニット(12)から負荷(LD)に対して通常の放電を開始し、
正常に行われていない場合は、該第二電池ユニット(12)と負荷(LD)との接続を遮断すると共に、前記第三電池ユニット(13)から負荷(LD)に対して通常の放電を開始する工程と、
を含むことを特徴とする蓄電システムにおける給電方法。
【請求項１１】
負荷(LD)に対して並列に接続された第一電池ユニット(11)、複数のその他の電池ユニットを備える蓄電システムを用いて、負荷(LD)を給電する給電方法において、
前記第一電池ユニット(11)を負荷(LD)と接続して、該第一電池ユニット(11)を放電して負荷(LD)に給電する工程と、
前記第一電池ユニット(11)が、放電の終了条件に至ったことを契機として、該第一電池ユニット(11)の給電を維持したまま、
前記複数のその他の電池ユニットから負荷(LD)に対して、予備的な放電が可能となるように該複数のその他の電池ユニットを負荷(LD)に接続すると共に、
前記複数のその他の電池ユニットから負荷(LD)側への予備的な放電が正常に行われているかどうかを判定し、
前記複数のその他の電池ユニットから正常に行われているものを選択して、負荷(LD)に対して通常の放電を開始する一方、
前記複数のその他の電池ユニットから正常に行われていないものについては、負荷(LD)との接続を遮断する工程と、
を含むことを特徴とする蓄電システムにおける給電方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の蓄電システムにおける給電方法であって、さらに、
前記第三電池ユニット(13)から負荷(LD)に対する通常の放電を開始する前に、
前記第三電池ユニット(13)から負荷(LD)側への予備的な放電が正常に行われているかどうかを判定し、
正常に行われている場合は、該第三電池ユニット(13)から負荷(LD)に対して通常の放電を開始し、
正常に行われていない場合は、該第三電池ユニット(13)と負荷(LD)との接続を遮断すると共に負荷(LD)に対して並列に接続された第四電池ユニット(14)から、負荷(LD)に対して通常の放電を開始する工程と、
を含むことを特徴とする蓄電システムにおける給電方法。
【請求項１３】
請求項１０から１１のいずれか一に記載の蓄電システムにおける給電方法であって、
前記予備的な放電が、電池ユニット(10)から負荷(LD)への放電経路上に配置された放電スイッチと、並列に接続された放電ダイオードを介した放電であることを特徴とする蓄電システムにおける給電方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の蓄電システムにおける給電方法であって、
前記通常放電が、前記放電ダイオードを介さない放電であることを特徴とする蓄電システムにおける給電方法。
【請求項１５】
複数の二次電池セルを直列及び／又は並列に接続した、第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)と、
前記第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)を充電するための電力を生成する発電ユニット(81)と、
前記発電ユニット(81)で発電された電力を、前記第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)を充電する電力に変換するための充電用電源ユニット(83)と、
前記充電用電源ユニット(83)と前記第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)とをそれぞれ電気的に接続する第一充電経路(61)、第二充電経路(62)、第三充電経路(63)上に配置された第一充電スイッチ(71)、第二充電スイッチ(72)、第三充電スイッチ(73)と、
負荷(LD)と接続するための出力線(86)と、
前記出力線(86)と、前記第一電池ユニット(11)、第二電池ユニット(12)、第三電池ユニット(13)とをそれぞれ電気的に接続する、第一放電経路(51)、第二放電経路(52)、第三放電経路(53)上に配置された第一放電スイッチ(21)、第二放電スイッチ(22)、第三放電スイッチ(23)と、
前記第一充電スイッチ(71)、第二充電スイッチ(72)、第三の充電スイッチ(73)及び第一放電スイッチ(21)、第二放電スイッチ(22)、第三放電スイッチ(23)のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御ユニット(84)と、
を備える蓄電システムにおいて、前記出力線(86)との接続を第一電池ユニット(11)から他の電池ユニットに切り替えるための切り替え方法であって、
前記第一電池ユニット(11)が、前記第一放電スイッチ(21)を介して前記出力線(86)と接続された状態で、前記制御ユニット(84)が、
前記第二放電スイッチ(22)をＯＦＦからＯＮに切り替えると共に、
前記第三放電スイッチ(23)をＯＦＦからＯＮに切り替える工程と、
前記制御ユニット(84)が、前記第一放電スイッチ(21)を、ＯＮからＯＦＦに切り替える工程と、
を含むことを特徴とする蓄電システムにおける給電方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の蓄電システムにおける給電方法であって、さらに、
前記制御ユニット(84)が前記前記第一放電スイッチ(21)をＯＮからＯＦＦに切り替える前に、前記第二電池ユニット(12)が放電可能かどうかを判定し、
前記第二電池ユニット(12)が放電可能と判定された場合は、前記第二電池ユニット(12)の通常放電を許容し、
前記第二電池ユニット(12)が放電不能と判定された場合は、前記第二電池ユニット(12)の放電を禁止し、第三電池ユニット(13)の放電を許容する工程と、
を含むことを特徴とする蓄電システムにおける給電方法。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の蓄電システムにおける給電方法であって、
前記制御ユニット(84)は、電池ユニット(10)の切り替え時において放電が完了していないすべての電池ユニット(10)の放電スイッチをＯＮにするよう制御することを特徴とする蓄電システムにおける給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源系統のない山間地等に設置される携帯電話用の基地局のバックアップ電源など、独立して利用される蓄電システム及びこの蓄電システムに使用する複数の電池ユニットを切り替える方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山中等の辺地に、携帯電話の基地局等の機器を設置する場合や、離島に照明などを設置する場合は、商用電源の敷設が困難である。そこで、太陽光発電や風力発電などの発電装置と、これで発電された電力を蓄える蓄電装置とを組み合わせた蓄電システムを構築し、独立した機器として動作運用させる独立運用システムが検討されている。
【０００３】
このような蓄電システムにおいては、太陽光発電ができない夜間の電力供給や、天候不順等による無日照が継続した場合を考慮して、予め複数の蓄電装置を用意しておき、日中はこれらを順次充電しておくことで、発電できない期間は、充電済の蓄電装置を順次切り替えて放電させることによって、機器を動作させる方法が考えられる。このようなシステムにおいては、一の蓄電装置の残容量が低下すると、残容量の多い別の蓄電装置に切り替えるための、蓄電装置の切り替え動作が行われる。
【０００４】
このような独立系の蓄電システムの例を図８に示す。この図に示す蓄電システムは、複数の電池モジュールである第一電池モジュール１１ａ、第二電池モジュール１２ａ、第三電池モジュール１３ａ、第四電池モジュール１４ａを並列に接続した第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３、第四電池ユニット１４を複数台、放電スイッチを介して負荷ＬＤと接続している。また各電池ユニットは、充電スイッチを介して充電用電源と接続されている。充電用電源は、太陽電池等の発電装置と、インバータなどの電力変換ユニット８２を介して接続され、発電装置からの電力を、電力変換ユニット８２によって電池ユニットの充電用の電力に変換する。さらに電力変換ユニット８２及び充電用電源、並びに各充電スイッチ、放電スイッチは、制御ユニット８４によって制御される。この蓄電システムは、日中に充電スイッチをＯＮして電池ユニットを順次充電しておき、夜間は放電スイッチをＯＮして、電池ユニットから負荷ＬＤに電力を供給する。また、接続された電池ユニットの残容量が低下すると、他の電池ユニットの放電スイッチをＯＮに切り替え、さらに放電が終了した電池ユニットの放電スイッチをＯＦＦして、電池ユニットの切り替えを行う。
【０００５】
しかしながら、複数の電池ユニットのいずれかに何らかの不良が発生し、放電ができなくなった場合に、このような電池ユニットの切り替え動作を行うと、切り替えられた電池ユニット置から放電が正しく行われなくなるため、電源が断たれた状態となってシステムが停止してしまう。この場合は、本体機器の動作が完全に停止してしまうため、辺地に作業員を派遣して修復するまで、機器が停止したままとなり、ダウンタイムが長期間に渡る可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１５５８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の主な目的は、複数の電池ユニットを切り替える切替動作時に、放電できない蓄電池と切り替えられて動作が停止することを回避可能とした蓄電システム及び蓄電システムにおける給電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の側面に係る蓄電システムによれば、複数の二次電池セルを直列及び／又は並列にそれぞれ接続した、第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３と、電力源の電力を、前記第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３を充電する電力に変換するための充電用電源ユニット８３と、前記充電用電源ユニット８３と前記第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３とを、それぞれ電気的に接続する第一充電経路６１、第二充電経路６２、第三充電経路６３上に配置された第一充電スイッチ７１、第二充電スイッチ７２、第三充電スイッチ７３と、負荷ＬＤと接続するための出力線８６と、前記出力線８６と、前記第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３とを電気的に接続する第一放電経路５１、第二放電経路５２、第三放電経路５３上にそれぞれ配置された、第一放電スイッチ２１、第二放電スイッチ２２、第三放電スイッチ２３と、前記第一充電スイッチ７１、第二充電スイッチ７２、第三充電スイッチ７３及び第一放電スイッチ２１、第二放電スイッチ２２、第三放電スイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御ユニット８４と、を備える蓄電システムであって、前記制御ユニット８４は、前記第一放電スイッチ２１をＯＮさせ、前記第一電池ユニット１１から前記出力線８６を介して負荷ＬＤに対して電力供給する状態から、前記第二放電スイッチ２２をＯＮさせて前記第二電池ユニット１２からの電力供給に切り替える際に、前記第三放電スイッチ２３もＯＮさせて前記第三電池ユニット１３からの電力供給も行わせるように制御可能に構成できる。
上記構成により、仮に第二電池ユニットからの放電が何らかの理由で行えない状態であっても、第三電池ユニットからの給電が維持されるため、電池ユニットの切り替えによって負荷への給電が完全に断たれるリスクを軽減できる。
【０００９】
また、第２の側面に係る蓄電システムによれば、さらに前記第二電池ユニット１２が放電可能かどうかを判定する放電可否判定手段８５を備えることができる。
上記構成により、給電を第一電池ユニットから第二電池ユニットに切り替える前に、第二電池ユニットが放電可能であることを放電可否判定手段で判定できるため、万一放電不能の場合は、他の電池ユニットに切り替える等、必要な対策を講じることが可能となって、切り替え動作の確実性を一層高めることが可能となる。
【００１０】
さらに、第３の側面に係る蓄電システムによれば、前記放電可否判定手段８５は、前記第二電池ユニット１２を予備的に放電可能な状態として、放電電流が流れるかどうかでもって充電可能かどうかを判定できる。
上記構成により、極めて簡単に電池ユニットの動作確認を行える利点が得られる。
【００１１】
さらにまた、第４の側面に係る蓄電システムによれば、前記制御ユニット８４は、前記第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３のいずれかが異常であることを検出すると、警告を発するよう構成できる。
上記構成により、電池ユニットの異常を検出すると警告を発して注意を促し、交換やメンテナンスなどの必要な対策を早期に講じることが可能となる。
【００１２】
さらにまた、第５の側面に係る蓄電システムによれば、さらに前記第一放電スイッチ２１、第二放電スイッチ２２、第三放電スイッチ２３と、それぞれ直列に接続された第一予備放電切替スイッチ３１、第二予備放電切替スイッチ３２、第三予備放電切替スイッチ３３を備えており、前記第一予備放電切替スイッチ３１、第二予備放電切替スイッチ３２、第三予備放電切替スイッチ３３は、前記第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３から放電される向きに通電可能な、第一放電ダイオード４１、第二放電ダイオード４２、第三放電ダイオード４３を、それぞれ並列に接続できる。
上記構成により、電池ユニットを切り替える際に、予備放電切替スイッチを開放して放電ダイオードに通電可能な状態とし、予備的な放電が行える。また放電ダイオードを通じて電池ユニットから放電されているかどうかを確認することも可能となり、切り替え対象の電池ユニットの動作確認を行うことができる。
【００１３】
さらにまた、第６の側面に係る蓄電システムによれば、さらに、電力源として、前記第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３を充電するための電力を生成する発電ユニット８１を備えることができる。
【００１４】
さらにまた、第７の側面に係る蓄電システムによれば、前記発電ユニット８１が、太陽光発電装置を備えることができる。
【００１５】
さらにまた、第８の側面に係る蓄電システムによれば、さらに、前記充電用電源ユニット８３と前記発電ユニット８１との間に、電力変換可能な電力変換ユニット８２を備えることができる。
上記構成により、発電ユニットで発電される電力を、電力変換ユニットでもって適宜変換できる。
【００１６】
さらにまた、第９の側面に係る蓄電システムによれば、前記制御ユニット８４は、電池ユニット１０の切り替え時において放電が完了していないすべての電池ユニット１０の前記放電スイッチをＯＮにするよう制御できる。
これによって、切り替え動作時において利用可能なすべての電池ユニットでもって切り替え動作をバックアップでき、考え得る最良の信頼性を達成することができる。
【００１７】
さらにまた、第１０の側面に係る蓄電システムにおける給電方法によれば、負荷ＬＤに対して並列に接続された第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３を備える蓄電システムを用いて、負荷ＬＤを給電する給電方法において、前記第一電池ユニット１１を負荷ＬＤと接続して、該第一電池ユニット１１を放電して負荷ＬＤに給電する工程と、前記第一電池ユニット１１が、放電の終了条件に至ったことを契機として、該第一電池ユニット１１の給電を維持したまま、前記第二電池ユニット１２から負荷ＬＤに対して、予備的な放電が可能となるように該第二電池ユニット１２を負荷ＬＤに接続すると共に、前記第三電池ユニット１３からも負荷ＬＤに対して、予備的な放電が可能となるように該第三電池ユニット１３を負荷ＬＤに接続する工程と、前記第二電池ユニット１２から負荷ＬＤ側への予備的な放電が正常に行われているかどうかを判定し、正常に行われている場合は、該第二電池ユニット１２から負荷ＬＤに対して通常の放電を開始し、正常に行われていない場合は、該第二電池ユニット１２と負荷ＬＤとの接続を遮断すると共に、前記第三電池ユニット１３から負荷ＬＤに対して通常の放電を開始する工程とを含むことができる。
これにより、切り替え先の第二電池ユニットに仮に何らかの異常があっても、第三電池ユニットの予備的な放電によってバックアップされるため、負荷の動作が中断されることなく、給電を維持でき、電池ユニットの切り替え時にシステムが停止するリスクを軽減できる。
【００１８】
さらにまた、第１１の側面に係る蓄電システムにおける給電方法によれば、負荷ＬＤに対して並列に接続された第一電池ユニット１１、複数のその他の電池ユニットを備える蓄電システムを用いて、負荷ＬＤを給電する給電方法において、前記第一電池ユニット１１を負荷ＬＤと接続して、該第一電池ユニット１１を放電して負荷ＬＤに給電する工程と、前記第一電池ユニット１１が、放電の終了条件に至ったことを契機として、該第一電池ユニット１１の給電を維持したまま、前記複数のその他の電池ユニットから負荷ＬＤに対して、予備的な放電が可能となるように該複数のその他の電池ユニットを負荷ＬＤに接続すると共に、前記複数のその他の電池ユニットから負荷ＬＤ側への予備的な放電が正常に行われているかどうかを判定し、前記複数のその他の電池ユニットから正常に行われているものを選択して、負荷ＬＤに対して通常の放電を開始する一方、前記複数のその他の電池ユニットから正常に行われていないものについては、負荷ＬＤとの接続を遮断する工程と、を含むことができる。
【００１９】
さらにまた、第１２の側面に係る蓄電システムにおける給電方法によれば、さらに、前記第三電池ユニット１３から負荷ＬＤに対する通常の放電を開始する前に、前記第三電池ユニット１３から負荷ＬＤ側への予備的な放電が正常に行われているかどうかを判定し、正常に行われている場合は、該第三電池ユニット１３から負荷ＬＤに対して通常の放電を開始し、正常に行われていない場合は、該第三電池ユニット１３と負荷ＬＤとの接続を遮断すると共に負荷ＬＤに対して並列に接続された第四電池ユニット１４から、負荷ＬＤに対して通常の放電を開始する工程とを含むことができる。
これにより、第三電池ユニットにも何らかの異常が生じたとしても、この第三電池ユニットで通常放電する前にさらに別の電池ユニットで給電できるため、負荷の動作を確実に維持できる。
【００２０】
さらにまた、第１３の側面に係る蓄電システムにおける給電方法によれば、前記予備的な放電が、電池ユニット１０から負荷ＬＤへの放電経路上に配置された放電スイッチと、並列に接続された放電ダイオードを介した放電とできる。
これにより、他の電池ユニットと負荷との接続を維持したままで、放電を一時的に行うことが可能となる。
【００２１】
さらにまた、第１４の側面に係る蓄電システムにおける給電方法によれば、前記通常放電が、前記放電ダイオードを介さない放電とできる。
これにより、放電ダイオードを通じた電圧降下のない、高効率な放電が可能となる。
【００２２】
さらにまた、第１５の側面に係る蓄電システムにおける給電方法によれば、複数の二次電池セルを直列及び／又は並列に接続した、第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３と、前記第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３を充電するための電力を生成する発電ユニット８１と、前記発電ユニット８１で発電された電力を、前記第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３を充電する電力に変換するための充電用電源ユニット８３と、前記充電用電源ユニット８３と前記第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３とをそれぞれ電気的に接続する第一充電経路６１、第二充電経路６２、第三充電経路６３上に配置された第一充電スイッチ７１、第二充電スイッチ７２、第三充電スイッチ７３と、負荷ＬＤと接続するための出力線８６と、前記出力線８６と、前記第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３とをそれぞれ電気的に接続する、第一放電経路５１、第二放電経路５２、第三放電経路５３上に配置された第一放電スイッチ２１、第二放電スイッチ２２、第三放電スイッチ２３と、前記第一充電スイッチ７１、第二充電スイッチ７２、第三の充電スイッチ７３及び第一放電スイッチ２１、第二放電スイッチ２２、第三放電スイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御ユニット８４と、を備える蓄電システムにおいて、前記出力線８６との接続を第一電池ユニット１１から他の電池ユニットに切り替えるための切り替え方法であって、前記第一電池ユニット１１が、前記第一放電スイッチ２１を介して前記出力線８６と接続された状態で、前記制御ユニット８４が、前記第二放電スイッチ２２をＯＦＦからＯＮに切り替えると共に、前記第三放電スイッチ２３をＯＦＦからＯＮに切り替える工程と、前記制御ユニット８４が、前記第一放電スイッチ２１を、ＯＮからＯＦＦに切り替える工程と、を含むことができる。
上記構成により、仮に切り替えようとされる電池ユニットに何らかの異常があっても、複数の電池ユニットと切り替えることで、別の電池ユニットからの給電を可能として、電池ユニットの切り替え時に蓄電システムの給電が完全に断たれるリスクを軽減できる。
【００２３】
さらにまた、第１６の側面に係る蓄電システムにおける給電方法によれば、さらに、前記制御ユニット８４が前記前記第一放電スイッチ２１をＯＮからＯＦＦに切り替える前に、前記第二電池ユニット１２が放電可能かどうかを判定し、前記第二電池ユニット１２が放電可能と判定された場合は、前記第二電池ユニット１２の通常放電を許容し、前記第二電池ユニット１２が放電不能と判定された場合は、前記第二電池ユニット１２の放電を禁止し、第三電池ユニット１３の放電を許容する工程を含むことができる。
上記構成により、第二電池ユニットの放電に切り替える前に、予めこの第二電池ユニットが放電可能かどうかを判定することで、放電不能の場合にはこの第二電池ユニットを使用しないように適切な処置が可能となり、放電すべき電池ユニットを正しく選択できる利点が得られる。
【００２４】
さらにまた、第１７の側面に係る蓄電システムにおける給電方法によれば、前記制御ユニット８４は、電池ユニット１０の切り替え時において放電が完了していないすべての電池ユニット１０の放電スイッチをＯＮにするよう制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る蓄電システムを示す概略図である。
【図２】蓄電システムにおいて正常な電池ユニットを切り替える従来の手順を示す模式図である。
【図３】蓄電システムにおいて異常のある電池ユニットを切り替える従来の手順を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る蓄電システムにおいて、正常な電池ユニットを切り替える手順を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る蓄電システムにおいて、切り替え先の電池ユニットに異常が検出された場合の切り替え手順を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る蓄電システムにおいて、電池ユニットを切り替える手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る蓄電システムにおいて、電池ユニットを切り替える手順を示すフローチャートである。
【図８】独立系の蓄電システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための蓄電システム及び蓄電システムにおける給電方法を例示するものであって、本発明は蓄電システム及び蓄電システムにおける給電方法を以下のものに特定しない。さらに、本明細書においては、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。特に実施例に記載されている構成部材の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
（蓄電システム１００）
【００２７】
図１に、本発明の一実施の形態に係る蓄電システム１００を示す。この図に示す蓄電システム１００は、山間部など、商用電源を引くことができない遠隔地に設置される携帯電話の基地局（負荷ＬＤ）に対して、電力を供給するための独立駆動システムを構成している。この蓄電システム１００は、複数の電池ユニット１０と、発電ユニット８１と、電力変換ユニット８２と、充電用電源ユニット８３と、制御ユニット８４とを備えている。
（電池ユニット１０）
【００２８】
各電池ユニット１０は、充電可能な二次電池セルを複数、直列及び／又は並列に接続しており、蓄電が可能である。図１の例では、第一電池ユニット１１、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３、第四電池ユニット１４の４台の電池ユニットを接続している。また、各電池ユニット１１、１２、１３、１４は、複数台の電池モジュール１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａをそれぞれ並列に接続して、一の電池ユニットを構成している。すなわち、複数台の第一電池モジュール１１ａで第一電池ユニット１１を、複数台の第二電池モジュール１２ａで第二電池ユニット１２を、複数台の第三電池モジュール１３ａで第三電池ユニット１３を、複数台の第四電池モジュール１４ａで第四電池ユニット１４を、それぞれ構成している。さらに各電池モジュールには、複数の二次電池セルを直列及び並列に接続している。この例では、一台の電池モジュールを、１３直列×２４並列の、計３１２本の二次電池セルで構成している。この例では、二次電池セルを直列・並列に組み合わせて構成した電池モジュールを、さらに３台並列接続して、一の電池ユニットを構成し、定格出力を４８Ｖとしている。なお二次電池セルには、リチウムイオン二次電池の他、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池等が利用できる。
（発電ユニット８１）
【００２９】
発電ユニット８１には、好ましくは太陽電池パネルや風力発電機、潮力発電機、あるいは地熱発電機等の自然エネルギーを利用した自然エネルギー発電機が利用できる。図１の例においては、発電ユニット８１として太陽電池パネルを使用している。なお、電力源として、このような発電ユニットに代えて、ＵＰＳ等のバックアップ電源を利用することもできる。
（充電用電源ユニット８３）
【００３０】
発電ユニット８１は、充電用電源ユニット８３の入力側と接続されている。充電用電源ユニット８３は、発電ユニット８１で発電された電力を、電池ユニット１０を充電する充電電力に変換する。また充電用電源ユニット８３の出力側は、充電線８７に接続される。充電線８７は、充電経路を介して、各電池ユニット１０と接続されている。これにより、充電用電源ユニット８３から出力された充電電力は、充電線８７及び各充電経路を介して、電池ユニット１０に供給されて、これを充電する。充電経路は、第一電池ユニット１１に接続された第一充電経路６１、第二電池ユニット１２に接続された第二充電経路６２、第三電池ユニット１３に接続された第三充電経路６３、第四電池ユニット１４に接続された第四充電経路６４で構成される。また、これらの充電経路にはそれぞれ、第一充電スイッチ７１、第二充電スイッチ７２、第三充電スイッチ７３、第四充電スイッチ７４が設けられる。
（充電スイッチ）
【００３１】
このような充電スイッチには、例えば半導体スイッチング素子やリレーなどが利用できる。各充電スイッチは、充電対象の電池ユニット１０を選択するためにＯＮ／ＯＦＦされる。すなわち、充電対象の電池ユニットと接続された充電経路上にある充電スイッチをＯＮとし、他の充電しない電池ユニットと接続された充電経路上にある充電スイッチはＯＦＦとすることで、選択した電池ユニットのみが充電されるように構成できる。この例では、選択した一の電池ユニット１０のみを充電し、この電池ユニットの充電が完了すると、他の電池ユニットの充電を行うように、充電済みの電池ユニット１０と接続された充電スイッチをＯＦＦとして充電用電源ユニット８３から接続を切り離し、改めて次の充電対象の電池ユニットの充電スイッチがＯＦＦからＯＮに切り替えられる。なお、同時に二以上の電池ユニットを充電可能に構成することもできる。
（電力変換ユニット８２）
【００３２】
また、発電ユニット８１は、電力変換ユニット８２を介して負荷ＬＤと接続される。電力変換ユニット８２は、例えば太陽電池パネルで発電された直流を交流に変換するインバータなどで構成される。また電力変換ユニット８２と負荷ＬＤとは、出力線８６で接続されている。一方で負荷ＬＤと各電池ユニット１０とは、それぞれ放電経路を介して並列に接続されている。このため各放電経路は、出力線８６と接続される。図１の例では、放電経路として、第一電池ユニット１１と接続される第一放電経路５１と、第二電池ユニット１２と接続される第二放電経路５２と、第三電池ユニット１３と接続される第三放電経路５３と、第四電池ユニット１４と接続される第四放電経路５４とを備えている。また各放電経路には、放電スイッチが設けられる。
（放電スイッチ）
【００３３】
放電スイッチも、放電対象の電池ユニット１０を選択するためにＯＮ／ＯＦＦを制御される。これらの放電スイッチも、充電スイッチと同様、例えば半導体スイッチング素子やリレーなどで構成される。また充電スイッチや放電スイッチは、制御ユニット８４でＯＮ／ＯＦＦを制御される。図１の例では、第一放電経路５１に設けられた第一放電スイッチ２１、第二放電経路５２に設けられた第二放電スイッチ２２、第三放電経路５３に設けられた第三放電スイッチ２３、第四放電経路５４に設けられた第四放電スイッチ２４で構成される。
（予備放電切替スイッチ）
【００３４】
加えて、各放電経路には、放電スイッチと直列に予備放電切替スイッチが接続されている。具体的には、第一放電経路５１には第一予備放電切替スイッチ３１が、第二放電経路５２には第二予備放電切替スイッチ３２が、第三放電経路５３には第三予備放電切替スイッチ３３が、第四放電経路５４には第四予備放電切替スイッチ３４が、それぞれ設けられている。
（放電ダイオード）
【００３５】
さらに、各予備放電切替スイッチには、これと並列に放電ダイオードがそれぞれ接続されている。放電ダイオードは、第一予備放電切替スイッチ３１と並列に接続された第一放電ダイオード４１と、第二予備放電切替スイッチ３２と並列に接続された第二放電ダイオード４２と、第三予備放電切替スイッチ３３と並列に接続された第三放電ダイオード４３と、第四予備放電切替スイッチ３４と並列に接続された第四放電ダイオード４４とで構成される。また放電ダイオード及び予備放電切替スイッチは、放電経路上で、放電スイッチと出力線８６との間に接続されている。さらに各放電ダイオードは、各放電経路において、電池ユニット１０からの放電が許容される姿勢で接続される。これにより、放電スイッチをＯＮし、かつ予備放電切替スイッチをＯＦＦすることで、電池ユニット１０から放電ダイオードを通じて放電電流を負荷ＬＤ側に供給でき、予備的な放電を行うことができる。またこの放電ダイオードを通じて放電電流が通電されているかどうかを確認すれば、電池ユニット１０からの放電が正常に行えるかどうかも確認できる。
【００３６】
このような放電ダイオードは、例えば放電スイッチにＦＥＴ等の半導体スイッチング素子を用いる場合、ＦＥＴが備える寄生ダイオードを利用することもできる。この方法であれば、別途ダイオードを追加する必要がなく、コストを削減できる。
（放電可否判定手段８５）
【００３７】
さらに、電池ユニット１０が放電可能かどうかを判定する放電可否判定手段８５を備えてもよい。図１の例では、制御ユニット８４に放電可否判定手段８５を設けている。放電可否判定手段８５を用いて、電池ユニット１０が放電スイッチをＯＦＦして負荷ＬＤへの電力供給を停止するに先立ち、切り替え先の電池ユニット１０が正常に放電できることを確認でき、切り替え動作の信頼性を増すことが可能となる。このような放電可否判定手段８５には、例えば放電ダイオードの両端の電圧降下を検出する電圧センサが利用できる。この場合、電圧降下が発生していれば、放電電流が通電されていることとなって、放電が行われていると判定でできる。逆に電圧降下が生じていない場合は、通電が行われておらず、放電電流が流れていないと判定できる。また、通常の電流センサなどで放電可否判定手段８５を構成することも可能である。
【００３８】
さらに、電池ユニットの切り替え動作時に限らず、切り替え動作に先立ち、予め電池ユニットが正常かどうかを事前にチェックすることで、放電できない電池ユニットを避けて、正常な電池ユニットを放電先の電池ユニットとして正しく選択できる。この場合は、切り替え動作時に放電できない電池ユニットを選択しないため、従来と同様の切り替え動作を採用しても、電力供給先の切り替え動作を高い信頼性でもって行える利点が得られる。
【００３９】
図１に示す蓄電システム１００は、発電ユニット８１として太陽光発電装置を利用しており、日中に発電して負荷ＬＤを駆動する一方、電池ユニット１０に蓄電を行う。電池ユニット１０は複数用意されているので、これらを切り替えながら、順次充電していく。このため充電対象の電池ユニット１０は、この電池ユニット１０と接続された充電経路上の第一充電スイッチ７１、第二充電スイッチ７２、第三充電スイッチ７３を順次ＯＮに切り替えることで、充電用電源ユニット８３から充電される。例えば第一電池ユニット１１が満充電されると、この第一電池ユニット１１と接続された第一充電スイッチ７１をＯＦＦに切り替える一方、他の未充電の第二電池ユニット１２の第二充電スイッチ７２をＯＮに切り替えて、充電を継続する。このようにして、各電池ユニットを順次、満充電とするように制御する。
【００４０】
一方で、夜間や、曇天や雨天等によって太陽光発電システムが利用できない、あるいは供給電力量が不足する場合は、電池ユニットを放電させて、負荷ＬＤの駆動電力を供給する。このため、充電スイッチをＯＦＦにすると共に、残容量のある電池ユニットに接続された放電スイッチをＯＮに切り替える。また、この電池ユニットが放電されて残容量が不足すると、残容量のある他の電池ユニットの放電スイッチをＯＮにすると共に、放電した電池ユニットの放電スイッチをＯＦＦとしてこの電池ユニットを切り離す。これによって、充電済みの電池ユニットの放電を切り替えながら電力を供給することで、発電ユニット８１が発電できない期間も継続して負荷ＬＤを駆動できる。
（制御ユニット８４）
【００４１】
以上のような第一充電スイッチ７１、第二充電スイッチ７２、第三充電スイッチ７３及び第一放電スイッチ２１、第二放電スイッチ２２、第三放電スイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦは、制御ユニット８４によって行われる。制御ユニット８４は、各電池ユニット１０の残容量を監視しており、各電池ユニット１０の充電の状態に応じて適宜、日中の充電スイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替えて、適宜充電を行う。これによって、充電可能な期間中に電池ユニット１０の充電を順次行える。また、夜間においては、放電を行う電池ユニット１０の切り替えも行う。これにより、商用電源等の電源がない場所での、電池ユニット１０の切り替えによる連続的な負荷ＬＤの駆動環境が実現される。日中と夜間、及び日中においても曇天や雨によって発電ができない場合も考慮した、制御ユニット８４による各電池ユニット１０の動作切り替え例を、表１に示す。なお、ここでは図１に示すように電池ユニット１０を４台接続した独立駆動システムにおける第一電池ユニット１１〜第四電池ユニット１４の動作モードを示している。
【００４２】
【表１】
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（独立駆動システムのダウン）
【００４３】
一方、このように複数の電池ユニットを切り替える際、切り替えた先の電池ユニットに何らかの異常がある場合は、切り替え後に負荷ＬＤを駆動することができなくなって独立駆動システムが停止する。また独立駆動システムが停止すると、異常の発生を告知することもできなくなってしまい。復旧に時間がかかるという問題もある。このようなシステム停止が発生するメカニズムについて、図２及び図３に基づいて説明する。
【００４４】
まず図２は、放電に使用する電池ユニットの切り替えが正常に行われる場合の手順を示している。ここでは、第一電池ユニット１１の放電が修了して、第二電池ユニット１２に切り替える際の動作を説明している。まず図２（ａ）に示すように、第一電池ユニット１１に接続された第一放電スイッチ２１及び第二予備放電切替スイッチ３２をＯＮする。一方、第二電池ユニット１２の第二放電スイッチ２２と第二予備放電切替スイッチ３２は、共にＯＦＦとされる。この状態では、第一電池ユニット１１のみから放電されて、出力線８６を通じて負荷ＬＤに対して電力が供給される。
【００４５】
その後、第一電池ユニット１１の残容量が低下して、第二電池ユニット１２への切り替えが必要であることを検知すると、図２（ｂ）に示すように、第一電池ユニット１１の放電スイッチ及び予備放電切替スイッチをＯＮしたまま、すなわち第一電池ユニット１１からの電力供給を維持したまま、第二電池ユニット１２の第二放電スイッチ２２をＯＮする。この状態では、第二放電ダイオード４２を介して第二電池ユニット１２からも負荷ＬＤへの放電が開始される。このとき、第一電池ユニット１１と第二電池ユニット１２とは、放電ダイオードのみを介して接続されるため、第一電池ユニット１１から第二電池ユニット１２への充電は、放電ダイオードによって阻止される。なお、第一電池ユニット１１の残容量の監視や、各放電スイッチ、予備放電切替スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御は、制御ユニット８４が行う。
【００４６】
そして、図２（ｃ）に示すように、第一電池ユニット１１の放電スイッチ及び予備放電切替スイッチをＯＦＦに切り替える。この状態では、第一電池ユニット１１の放電は停止され、第二電池ユニット１２から放電ダイオードを介して、負荷ＬＤに対して電力が供給される。さらに図２（ｄ）に示すように、第二電池ユニット１２の予備放電切替スイッチをＯＮに切り替えて、第二放電経路５２を介して第二電池ユニット１２から負荷ＬＤへの電力供給が継続される。この状態では、放電ダイオードには通電されないので、放電ダイオードによる電圧降下は生じず、損失が低減される。
【００４７】
以上のような各放電スイッチ及び予備放電切替スイッチの切り替え動作によって、第一電池ユニット１１から第二電池ユニット１２への切り替えが正常に行われ、負荷ＬＤに対する電力供給は、このような切り替え時においても継続され、負荷ＬＤの動作が遮断されることはない。
【００４８】
一方で、第二電池ユニット１２に何らかの異常（例えば、内部でヒューズ切れが発生している等）が発生しており、放電ができない場合には、このような電力供給元の切り替えを行うと負荷ＬＤへの電力供給が絶たれてしまい、独立駆動システムが停止するという問題が生じる。この様子を図３に基づいて説明する。ここでは、第一電池ユニット１１は正常であるものの、第二電池ユニット１２に異常が発生して放電ができない例を示している。
【００４９】
まず図３（ａ）は、図２（ａ）と同様、第一電池ユニット１１から負荷ＬＤに電力を供給している様子を示している。この状態では、第一電池ユニット１１からの電力供給によって負荷ＬＤは動作できる。また、第二電池ユニット１２の放電スイッチ及び予備放電切替スイッチはＯＦＦされているが、この第二電池ユニット１２は放電不可能である。
【００５０】
この状態から、第一電池ユニット１１の残容量低下によって第二電池ユニット１２への切り替えを行おうとする様子を、図３（ｂ）に示す。ここでは図２（ｂ）と同様に、第二電池ユニット１２の放電スイッチをＯＦＦからＯＮに切り替えているが、第二電池ユニット１２からは放電されず、よって負荷ＬＤへの電力供給は依然として第一電池ユニット１１からのみとなる。
【００５１】
そして、図３（ｃ）に示すように、第一電池ユニット１１の放電スイッチ及び予備放電切替スイッチをＯＦＦすると、第一電池ユニット１１からの放電が停止されるため、負荷ＬＤへの電力供給は遮断されてしまい、負荷ＬＤの機能が停止する。この状態では、負荷ＬＤが駆動できないばかりか、負荷ＬＤの動作ができなくなったことを外部に警告しようとしても、負荷ＬＤの動作ができない以上、このような外部への発信もできなくなってしまう。
【００５２】
そこで本実施の形態では、電池ユニットを切り替える際に、別の電池ユニットも放電させることでバックアップすることができ、万一切り替え先の電池ユニットに何らかの異常があって放電ができない事態が生じても、バックアップした電池ユニットからの電力供給が継続されるため、負荷ＬＤの動作が遮断されることがない。これによって、電力供給元の切り替え動作の信頼性を高めることができ、安定した電力供給が実現される。この様子を、図４〜図５に基づいて説明する。ここでは、３つの第一電池ユニット１１〜第三電池ユニット１３を用いて、電力供給元の切り替え動作を行う。具体的には、放電される電池ユニットを第一電池ユニット１１から第二電池ユニット１２に切り替える際、第三電池ユニット１３でバックアップを行い、万一第二電池ユニット１２からの放電に失敗しても、第三電池ユニット１３から電力供給することで、負荷ＬＤの動作停止を回避している。
【００５３】
図４は、切り替え対象の第二電池ユニット１２が正常な場合の、本実施の形態に係る電池ユニットの切り替え手順を示している。まず、図４（ａ）は、第一電池ユニット１１を放電して負荷ＬＤに電力供給する様子を示している。この状態では、第一電池ユニット１１に接続された放電スイッチ及び予備放電切替スイッチをＯＮし、第二電池ユニット１２に接続された放電スイッチ及び予備放電切替スイッチ、並びに第三電池ユニット１３に接続された放電スイッチ及び予備放電切替スイッチを、それぞれＯＦＦとしている。
【００５４】
そして、第一電池ユニット１１の残容量が低下して、第二電池ユニット１２への切り替えを行う際には、図４（ｂ）に示すように、第一電池ユニット１１の放電スイッチ及び予備放電切替スイッチをＯＮしたまま、第二電池ユニット１２及び第三電池ユニット１３の放電スイッチをＯＮする。これによって、第一電池ユニット１１に加えて、第二電池ユニット１２及び第三電池ユニット１３からも、第二放電ダイオード４２及び第三放電ダイオード４３を介して、それぞれ放電されて負荷ＬＤに対する電力が供給される。このとき、第二電池ユニット１２及び第三電池ユニット１３の予備放電切替スイッチはＯＦＦとすることで、第二電池ユニット１２や第三電池ユニット１３が、他の電池ユニットの電力で充電される事態を回避できる。
【００５５】
次に、図４（ｃ）に示すように、第一電池ユニット１１の放電スイッチ及び予備放電切替スイッチをＯＦＦする。これによって第一電池ユニット１１から負荷ＬＤへの電力供給は停止され、第二電池ユニット１２及び第三電池ユニット１３から負荷ＬＤへの電力供給が継続される。そして、図４（ｄ）に示すように、第三電池ユニット１３の放電スイッチがＯＦＦされて、第三電池ユニット１３からの電力供給も遮断される。この状態では、第二電池ユニット１２のみが負荷ＬＤに対して電力供給を行う。そして第二電池ユニット１２の予備放電切替スイッチをＯＮに切り替えて、放電ダイオードを経由しないで電池ユニットから負荷ＬＤへの電力供給が開始される。
【００５６】
この方法であれば、万一第二電池ユニット１２が何らかの原因で正常に放電できない場合でも、第三電池ユニット１３が放電スイッチを介して負荷ＬＤと接続されているため、電力供給がバックアップされて、負荷ＬＤの動作が停止されることがない。よって、電力供給先の切り替え動作時における信頼性を高めることができる。
【００５７】
また、第三電池ユニット１３が放電スイッチをＯＦＦして負荷ＬＤへの電力供給を停止するに先立ち、第二電池ユニット１２が正常に放電していることを放電可否判定手段８５で確認する。例えば、第二放電スイッチ２２がＯＮされたことで放電電流が通電されていることを制御ユニット８４で確認して、第二電池ユニット１２が正常であると判定する。このように第二電池ユニット１２の放電を確認した上で、第三電池ユニット１３を切り離すように制御することで、確実な切り替え動作が実現される。
【００５８】
ここで、第二電池ユニット１２が放電できなかった場合の動作を、図５に基づいて説明する。まず図５（ａ）に示すように、第一電池ユニット１１のみを負荷ＬＤに接続して放電を行う。この状態では、図４（ａ）と同様、第二電池ユニット１２、第三電池ユニット１３は負荷ＬＤと切り離されている。ここでは、第一電池ユニット１１、第三電池ユニット１３は正常であり、第二電池ユニット１２のみが放電できない状態であるとする。
【００５９】
そして第一電池ユニット１１の残容量が低下して、第二電池ユニット１２に切り替えようとする段階で、図５（ｂ）に示すように、第一電池ユニット１１の放電スイッチ及び予備放電切替スイッチをＯＮとしたまま、第二電池ユニット１２及び第三電池ユニット１３の第一放電スイッチ２１、第二放電スイッチ２２をそれぞれＯＦＦからＯＮに切り替える。これによって第一電池ユニット１１に加えて、第三電池ユニット１３からも負荷ＬＤへの電力供給が開始されるが、第二電池ユニット１２は放電できない。この段階で、第二電池ユニット１２からの放電電流が流れていないことを、制御ユニット８４は確認し、第二電池ユニット１２でなく第三電池ユニット１３への切り替えが必要と判断する。
【００６０】
そして、図５（ｃ）に示すように、第一電池ユニット１１の放電スイッチ及び予備放電切替スイッチをＯＦＦに切り替えて、第一電池ユニット１１を切り離す。この状態では、第三電池ユニット１３のみから、負荷ＬＤに給電される状態となる。そして図５（ｄ）に示すように、第三電池ユニット１３の第二充電スイッチ７２をＯＦＦからＯＮに切り替えて、放電ダイオードを介しない、負荷ＬＤへの給電に切り替えられる。
【００６１】
また、第二電池ユニット１２の第二放電スイッチ２２もＯＦＦに切り替えられる。なお、この例では図５（ｄ）の段階で第二電池ユニット１２の第二放電スイッチ２２をＯＮからＯＦＦに切り替えているが、図５（ｃ）の段階で切り替えてもよい。このような第二電池ユニット１２の切り離し動作は、上述した第二電池ユニット１２の異常を検出した後に実行する。
【００６２】
このような動作は、制御ユニット８４によって行われる。ここで図４、図５で示した、第一電池ユニット１１から第二電池ユニット１２の切り替える際の制御ユニット８４の動作例を、図６のフローチャートに基づいて説明する。まず、第一電池ユニット１１〜第三電池ユニット１３が待機状態にある状態から、ステップＳ１において、第一電池ユニット１１の放電を開始する。ここでは、図４（ａ）や図５（ａ）に示すように、第一放電スイッチ２１をＯＮとし、第二放電スイッチ２２と第三放電スイッチ２３をＯＦＦとする。そしてステップＳ２において、第一電池ユニット１１の放電が終了したかどうかを検出する。放電が終了しない間は、ステップＳ２をループする。そして、第一電池ユニット１１の放電が終了すると、ステップＳ３に進む。なお、ステップＳ２においては、第一電池ユニット１１の放電の終了とは、必ずしも第一電池ユニット１１の残容量がなくなった場合に限らず、例えば残容量が１０％等、所定の閾値に達した時点で終了と判定することができる。このように余裕を残すことで、電池ユニットを切り替える前に放電できなくなる事態を回避し、また第一電池ユニット１１の過放電を防止して電池寿命の長寿命化にも有利となる。
【００６３】
ステップＳ３においては、第二電池ユニット１２及び第三電池ユニット１３の放電を行う。ここでは、図４（ｂ）や図５（ｂ）に示すように、第二放電スイッチ２２及び第三放電スイッチ２３をＯＦＦからＯＮに切り替え、かつ第二予備放電切替スイッチ３２及び第三予備放電切替スイッチ３３はＯＦＦのままとして、第二放電ダイオード４２及び第三放電ダイオード４３からの放電を許容する。
【００６４】
そして、ステップＳ４に進み、第二電池ユニット１２からの放電が可能かどうかを判定する。例えば、放電可否判定手段８５でもって、第二放電ダイオード４２が通電されているかどうかを、電圧降下などにより検出する。そして、放電可能と判断されれば、ステップＳ５に進み、第二電池ユニット１２からの通常放電を行う。すなわち、まず図４（ｃ）に示すように、第一放電スイッチ２１をＯＮからＯＦＦに切り替えて、第一電池ユニット１１から負荷ＬＤへの給電を停止する。次に図４（ｃ）に示すように、第二放電スイッチ２２をＯＦＦからＯＮに切り替えて、第二放電ダイオード４２を介さない通常の放電を行う。併せて、第三放電スイッチ２３はＯＮからＯＦＦに切り替え、第三放電ダイオード４３を介した第三電池ユニット１３の予備的な放電は停止される。このようにして、負荷ＬＤへの給電が途絶えることなく、給電元が第一電池ユニット１１から第二電池ユニット１２に、スムーズに切り替えられる。
【００６５】
一方、ステップＳ４において、第二電池ユニット１２の放電が不能と判定された場合は、ステップＳ６に進む。ここでは、第三電池ユニット１３が放電可能かどうかを判定する。この判定も、放電可否判定手段８５によって行われる。そして放電可能と判定された場合は、ステップＳ７に進み、第三電池ユニット１３からの通常放電を開始する。すなわち、まず図５（ｃ）に示すように、第一放電スイッチ２１をＯＮからＯＦＦに切り替えて第一電池ユニット１１を切り離し、続いて図５（ｄ）に示すように、第三予備放電切替スイッチ３３をＯＦＦからＯＮに切り替えて、第三放電ダイオード４３を介さない通常の放電に切り替える。なお放電不能と判定された第二電池ユニット１２を切り離すために、図５（ｄ）に示すように、第二放電スイッチ２２をＯＮからＯＦＦに切り替える。
【００６６】
その一方で、ステップＳ６において第三電池ユニット１３も放電不能と判定された場合は、放電を停止する。ただ、この場合は負荷ＬＤへの給電が途絶えてしまう。そこで、第一電池ユニット１１〜第三電池ユニット１３以外にも電池ユニットが接続されている場合は、同様にこの電池ユニットに対して予備的放電を試み、放電可能かどうかの判定を行った上で、通常放電に切り替えるように制御できる。例えば、図７のフローチャートに示す変形例においては、ステップＳ６でＮＯの場合はさらにステップＳ７に進み、図１に示すように第一電池ユニット１１〜第三電池ユニット１３と同様、負荷ＬＤに対して並列に接続された第四電池ユニット１４に対して、放電可能かどうかの判定を行う。すなわち、先に第四放電スイッチ２４をＯＮとして予備的放電を行い、放電電流が流れているかどうかを放電可否判定手段８５で判定する。この結果、放電が可能であると判定された場合は、ステップＳ８に進み、第四電池ユニット１４の通常放電を開始する。すなわち、上記ステップＳ７などと同様に、第一電池ユニット１１を切り離した上で、第四予備放電切替スイッチ３４をＯＦＦからＯＮに切り替えて、第四放電ダイオード４４を介さない通常充電を行う。さらに一方で、ステップＳ７において第四電池ユニット１４も放電不能と判定された場合は、放電を停止する。あるいは、さらに別の電池ユニットが負荷ＬＤと接続されているシステムにおいては、以下同様に、この電池ユニットに対して予備放電と放電可否の判定、並びに通常放電への切り替え動作を繰り返す。
【００６７】
なお、このように、バックアップとして用いる電池ユニットが複数存在する場合、これらの電池ユニットの予備放電を開始するタイミング、すなわち予備放電切替スイッチをＯＮするタイミングについては、任意に設定できる。例えば、放電可否の判定を行う前に予備放電切替スイッチをＯＮしてもよいし、あるいは、電池ユニットの切り替えを行う際に、すべての予備放電切替スイッチをＯＮすることも可能である。
【００６８】
以上のようにして、切り替え対象の第二電池ユニットに仮に何らかの問題があって放電ができない場合であっても、この第二電池ユニットに切り替わってシステムダウンとなる事態を回避することができる。すなわち、電力供給源の切り替え時においても電力供給をバックアップすることで、完全に負荷ＬＤの動作が途絶えてしまう事態が回避されて、安定した独立駆動システムの運用が実現でき、長期間にわたって信頼性高く動作可能な独立型電力供給システムが構築される。
【００６９】
なお、上記の例では第一電池ユニットの残容量が低下した場合に、電力供給先の切り替えを行う例を説明したが、切り替え動作の原因は第一電池ユニットの残容量に限られず、例えば第一電池ユニットのセル温度が規定値より高くなった場合など、何らかの異常によって第一電池ユニットを切り離す必要が生じた場合でも、同様の手順で切り替え動作を行うことが可能であることは、いうまでもない。
【００７０】
また、以上の例では切り替え動作時にバックアップする電池ユニットを１個としているが、２個以上の電池ユニットでバックアップすることも可能であることはいうまでもない。これにより冗長性を一層高めて、バックアップした電池ユニットにも異常が発生した場合に負荷ＬＤの駆動が停止される事態を回避でき、信頼性を一層高めることができる。例えば、電池ユニットの切り替え時には、放電が完了していない残りのすべての電池ユニットの放電スイッチを一時的にＯＮすることで、電池ユニットの残容量が続く限り、切り替え時の接続先電池ユニットのミスによって独立駆動システムがダウンする事態を回避できる。すなわち、正常に動作する電池ユニットのいずれかを少なくとも一選択することより、放電電力を供給することができる。
【００７１】
以上のようにして、仮に電池ユニットに異常が発生しても、電池ユニットの切り替え時に負荷ＬＤへの電力供給が絶たれて独立駆動システムがダウンしてしまう事態を回避できる。また、電池ユニット自体は正常であっても、既に放電が完了して残容量のない電池ユニットが誤って切り替え先の電池ユニットとして選択された場合でも、同様の問題が生じるところ、上記の方法によれば、このような残容量のない電池ユニットに接続されて負荷ＬＤの動作が停止される事態を回避でき、電力供給元の切り替え動作の信頼性を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る蓄電システム及び蓄電システムにおける給電方法は、携帯電話等の無線基地局用のバックアップ電源装置の他、コンピュータサーバのラックに搭載可能なバックアップ電源装置、家庭内用、工場用の蓄電用電源、街路灯の電源等、太陽電池と組み合わせた蓄電装置、信号機等のバックアップ電源用等の用途に、好適に利用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１００…蓄電システム
１０…電池ユニット
１１…第一電池ユニット；１１ａ…第一電池モジュール
１２…第二電池ユニット；１２ａ…第二電池モジュール
１３…第三電池ユニット；１３ａ…第三電池モジュール
１４…第四電池ユニット；１４ａ…第四電池モジュール
２１…第一放電スイッチ
２２…第二放電スイッチ
２３…第三放電スイッチ
２４…第四放電スイッチ
３１…第一予備放電切替スイッチ
３２…第二予備放電切替スイッチ
３３…第三予備放電切替スイッチ
３４…第四予備放電切替スイッチ
４１…第一放電ダイオード
４２…第二放電ダイオード
４３…第三放電ダイオード
４４…第四放電ダイオード
５１…第一放電経路
５２…第二放電経路
５３…第三放電経路
５４…第四放電経路
６１…第一充電経路
６２…第二充電経路
６３…第三充電経路
６４…第四充電経路
７１…第一充電スイッチ
７２…第二充電スイッチ
７３…第三充電スイッチ
７４…第四充電スイッチ
８１…発電ユニット
８２…電力変換ユニット
８３…充電用電源ユニット
８４…制御ユニット
８５…放電可否判定手段
８６…出力線
８７…充電線
ＬＤ…負荷
【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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