(57)【要約】【課題】電極反応に長く関与しない電極活物質はその活性を失って蓄電池の容量劣化に繋がる。ソーラー発電の発電量は一定ではないため、ソーラー発電用の蓄電システムでは蓄電池は充電終了後のＳＯＣや放電終了後のＤＯＤが１００％には達し難く、電極反応に関与しない電極活物質が生じやすい。【解決手段】本発明による蓄電システムはｎ組の組電池が組電池単位で並列に接続されて構成され、充電や放電に際してはｎ組の組電池の中から順繰りに選ばれる特定の組電池が他の組電池に優先して充電又は放電されて１００％のＳＯＣやＤＯＤに達するので、全ての組電池はｎサイクルに一回は１００％のＳＯＣやＤＯＤに達することが出来る。そのため、蓄電池には電極反応に長く関与しない電極活物質は生じ難い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の組電池が組電池単位で並列に接続されて構成される蓄電システムであって、前記組電池の中から順繰りに選ばれる特定の組電池が他の組電池に優先して放電されることを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
複数の組電池が組電池単位で並列に接続されて構成される蓄電システムであって、前記組電池の中から順繰りに選ばれる特定の組電池が他の組電池に優先して充電されることを特徴とする蓄電システム。
【請求項３】
優先して充電された特定の組電池が主電力による充電が停止した後には更に補助電力によって追加的に充電されることを特徴とする請求項２記載の蓄電システム。
【請求項４】
請求項１記載の蓄電システムにおいて、複数の組電池はそれぞれが放電用スイッチを介して放電出力経路に接続され、該放電用スイッチの開閉の選択によって特定の組電池が選定され、他の組電池に優先して放電されることを特徴とする。
【請求項５】
請求項２記載の蓄電システムにおいて、複数の組電池はそれぞれに選択可能な複数の充電入力経路が設けられ、該充電入力経路の選択によって特定の組電池が選定されて、他の組電池に優先して充電されることを特徴とする。
【請求項６】
複数の組電池はそれぞれが優先充電用のスイッチを介して優先充電用の充電入力経路に接続されていることを特徴とする請求項５記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記蓄電システムがソーラー発電用の蓄電システムであり、該蓄電システムを構成する組電池の数ｎは３≦ｎ≦６であることを特徴とする。
【請求項８】
複数の組電池がその制御装置を備えて構成される蓄電システムにおいて、前記制御装置は前記組電池の中から順繰りに特定の組電池を選定して、これを他の組電池に優先して充電又は放電せしめることを特徴とする蓄電システムの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、余剰電力の貯蔵用蓄電システムに関するもので、特にソーラー発電の余剰電力貯蔵用蓄電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ソーラー発電（太陽光発電）は人類のための最終的なクリーンエネルギーと目されている。ソーラー発電にはオフグリッド（送電線を使用しない）で必要な電力を必要な場所で発電できるという大きな特長もある。各家庭で使用する電力がソーラー発電のオフグリッドシステムによって賄われることになれば、クリーンな地球環境を守る上ではその効果は絶大である。【０００３】  ソーラー発電による発電は日照時間帯に限定されるため、各家庭で使用される電力をソーラー発電で完全供給するためには余剰電力の蓄電が不可欠である。ソーラー発電の余剰電力を大容量（１０〜４０ｋＷｈ程度）の蓄電システム（蓄電装置）に蓄電しておけば、各家庭で必要とされる日照時間帯以外の電力はこれで賄うことが出来る。【０００４】  蓄電池を利用する２０〜５０ｋＷｈ程度の蓄電システムは電気自動車の駆動用電源としては既に活用されている。例えば、米国のある電気自動車に搭載されている蓄電システムは汎用の１８６５０型リチウムイオン電池が６８３１個も使用され、９９個が並列に接続され、更にその６９個が直列に接続されて組電池として構成されている。なお、本明細書では単セル（単電池）が直列や並列に接続されて構成される集合蓄電池は組電池と呼ぶ。【０００５】  ソーラー発電用の蓄電システムも単セルの直列接続数（電圧）と並列接続数（電流容量）を調整した組電池で幅広い余剰電力に対応することができる。しかし、余剰電力の貯蔵用蓄電システムは、通常では目一杯まで充電されることも目一杯まで放電されることもない。この点で、余剰電力の貯蔵用蓄電システムはこれまでの蓄電池の用途と根本的に異なる。【０００６】  これまでの蓄電池の用途では定格容量の目一杯まで充電して、充電された電気のすべてを放電するというのが基本である。例えば、電気自動車でもフォークリフトでも携帯電話でも、最長の走行距離や最長の作業時間や最長の通話時間を確保するために、それぞれに搭載される蓄電池は目一杯まで充電され、充電された電気のすべて基本的に利用される。【０００７】  しかし、ソーラー発電の余剰電力を貯蔵する蓄電システムでは余剰電力以上は充電されないし、必要とされる電力以上は放電されないため、日常的には目一杯まで充電されることも目一杯まで放電されることもない。そのため、余剰電力貯蔵用蓄電システムではこれを構成する蓄電池には充放電反応に関与しない電極活物質が生じやすい。この充放電反応に関与しない電極活物質はその活性や可逆性が次第に低下する。【０００８】  蓄電池の寿命は電極活物質の活性や可逆性が如何に持続されるかにかっている。現在、使用されている主な蓄電池は鉛蓄電池とニッケルカドミウム電池とニッケル水素電池及びリチウムイオン電池の４種類であるが、これらはいずれも電極活物質の可逆的な電気化学的酸化還元反応を利用する蓄電装置であり、電極活物質の活性や可逆性が次第に低下して寿命に至る。【０００９】  一般に、充電反応や放電反応に関与しない電極活物質はその活性や可逆性が低下するが、充放電反応に関与しない期間が短い場合には、再び電極反応に関与することによって低下した活性や可逆性は回復される。その回復は充電反応を通して回復される場合もあれば、放電��応を通して回復される場合もあり、活物質の種類によっても異なる。【００１０】  例えば、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池では充電状態の正極活物質であるβ−ＮｉＯＯＨは長期間放置されると不活性なγ−ＮｉＯＯＨに変化して性能が大きく劣化する。つまり、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池は十分に放電されないままで充放電を繰り返して使用していると本来放電できるはずの未活用の充電分が放電出来なくなるという、所謂、「メモリー効果」と言われる現象で性能が大きく劣化する。そのため、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池の性能を維持するためには１００％の放電状態まで頻繁に放電されることが必要である。【００１１】  また、鉛蓄電池では十分に充電されないままで充放電が繰り返されていると、本来充電できるはずの未活用の硫酸鉛が結晶拡大して充電出来なくなるという、所謂、「サルフェーション」と呼ばれる現象によって容量が劣化する。そのため、鉛蓄電池の性能を維持すためには１００％に近い充電が頻繁になされる必要がある。【００１２】  ニッケル極のメモリー効果や鉛電極のサルフェーションのように顕著ではなくとも、何れの電極活物質も電極反応（酸化還元反応）に関与しないとその活性は低下する。従って、何れの蓄電池でもその性能を維持すためには頻繁に１００％に近い充電状態（ＳＯＣ）や放電状態（ＤＯＤ）に達することが重要である。また、電極活物質の活性維持には電極反応速度（充放電電流）も関係する。因みに、リチウム二次電池では充電電流が大きくなるほどサイクル寿命が短くなり、放電電流は小さくなるほどサイクル寿命が短くなることが報告されている（信学技報Ｖｏｌ．９０、ＣＰＭ９０−１０１（１９９１）参照）。従って、蓄電池は一般的には６〜１０時間率でゆっくり充電をして３〜５時間率で放電するというのが最も標準的な充放電サイクルのやり方である。【００１３】  なお、蓄電池の充電状態は一般にＳＯＣ（Ｓｔａｇｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）で示され、通常、蓄電システム又は蓄電池が定格容量の１００％まで充電された状態がＳＯＣ＝１００％である。また、蓄電池の放電状態は一般にＤＯＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｏｆ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）で示され、通常、蓄電システム又は蓄電池が０％のＳＯＣまで放電された状態がＤＯＤ＝１００％である。ここでは、定格容量とは蓄電システム又は蓄電池が標準的な充電方法によって充電され得る最大の充電容量（放電可能な容量）を意味する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】  蓄電システムの蓄電コストはこれを構成する蓄電池のイニシャルコストと寿命によって変わってくる。イニシャルコストの高い蓄電池にはより長い寿命が必要であるが、いずれにしても蓄電池の寿命が短ければ蓄電コストは高くなってしまう。従って、ソーラー発電のオフグリッドシステムが実現できるか否かはこの用途における蓄電池の寿命次第である。【００１５】  一方、ソーラー発電のオフグリッドシステムでは日照時間帯以外で必要とされる電力は蓄電システムに蓄えた余剰電力で賄われるので、余剰電力の蓄電量が不足すれば日照時間帯以外で必要とされる電力を賄うことが出来ない。従って、ソーラー発電のオフグリッドシステムでは余剰電力の蓄電量が日照時間帯以外で必要とされる電力を上回る設計が必要である。【００１６】  日照時間帯以外で必要とされる電力を上回る蓄電量の蓄電システムでは日常的には完全に放電されることがない。つまり、ＤＯＤに余裕を残して充電放電が繰り返される。そのため、蓄電システムを構成する蓄電池には全く放電反応に関与しない電極活物質が生じ安いため蓄電池の寿命が短くなる。【００１７】  また、余剰電力を蓄える蓄電システムでは、余剰電力に対して定格容量が不足すれば余剰電力の一部は貯蔵できなくなって余剰電力の貯蔵効率は低下する。貯蔵効率の低下は蓄電コストを上昇させる。従って、ソーラー発電のオフグリッドシステムでは蓄電システムは余剰電力に対して余裕ある定格容量で設計される必要がある。【００１８】  定格容量に余裕のある蓄電システムでは日常的には完全に充電されることがない。つまり、ＳＯＣに余裕を残して充電放電が繰り返される。そのため、蓄電システムを構成する蓄電池には全く充電反応に関与しない電極活物質が生じ安いため蓄電池の寿命が短くなる。【００１９】  本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電システムとしてはＳＯＣやＤＯＤに余裕を残して充電放電が繰り返されても、該蓄電システムを構成する蓄電池は頻繁に１００％のＳＯＣやＤＯＤに到達することを可能ならしめることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】  上記課題を解決するため、本発明に係る蓄電システムは、複数の組電池が組電池単位で並列に接続されて構成される蓄電システムであって、前記組電池の中から順繰りに選ばれる特定の組電池が他の組電池に優先して充電又は放電されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】  本発明に係る蓄電システムは、複数のｎ組の組電池の中から特定の組電池が順繰りに選定されて他の組電池に優先して充電または放電されるため、蓄電システムのＳＯＣとしては余裕を残して（１００％に到達せずに）充電が終了されても、優先して充電された特定の組電池は１００％のＳＯＣまで達することが出来る。【００２２】  また、蓄電システムのＤＯＤとしては余裕を残して（１００％に到達せずに）放電が終了されても、優先して放電された特定の組電池は１００％のＤＯＤまで達することが出来る。【００２３】  その結果、本発明に係る蓄電システムではｎ組全ての組電池が順繰りに特定の組電池に選定されるので、蓄電システムとしてはＳＯＣやＤＯＤに余裕を残して充放電が繰り返されても全ての組電池がｎサイクルに１回の頻度で１００％のＳＯＣやＤＯＤに達することが出来る。そのため、本発明に係る蓄電システムは全ての組電池において充放電反応に長時間関与しないという電極活物質は激減し、ソーラー発電の蓄電システムとして使用されても蓄電池寿命が短くなることがない。【００２４】  上記した以外の課題やその解決手段と効果は、以下の実施の形態の説明により更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  本発明に係る蓄電システムの構成を示す単線結線図である。
【図２】  本発明に係る蓄電システムの構成を示す単線結線図である。
【図３】  本発明に係る蓄電システムの放電終了時を示す模式図である。
【図４】  本発明に係る蓄電システムの構成を示す単線結線図である。
【図５Ａ】  本発明に係る蓄電システムの充電終了時を示す模式図である。
【図５Ｂ】  本発明に係る蓄電システムの充電終了時を示す模式図である。
【図６】  本発明に係る蓄電システムのＳＯＣの余裕と組電池数ｎの関係を示すグラフである。
【図７】  本発明に係る蓄電システムの構成を示す単線結線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】  以下、本発明の実施の形態を図面に基づき更に詳しく説明する。
【００２７】  図１、図２及び図４は本発明に係る蓄電システムの構成を示した単線結線図である。図１、図２及び図４に示すように、本発明に係る蓄電システム（２０）はｎ組の組電池が組電池単位で並列に接続されて構成される。つまり、各組電池の入出力端子同士が並列に接続されて構成される。
【００２８】  図１、図２及び図４に示す蓄電システム（２０）は、組電池（１−１）〜（１−ｎ）が制御装置（１５）に設けられた組電池接続用の端子（８−１）〜（８−ｎ）にそれぞれ接続されて構成されている。制御装置（１５）にはソーラー発電の余剰電力等を入力するための充電入力端子（７）と貯蔵された電力を外部回路に出力するための出力端子（９）がそれぞれ設けられている。組電池（１−１）〜（１−ｎ）はスイッチ（４）を介して充電入力端子（７）に、また、スイッチ（５）を介して出力端子（９）にそれぞれ並列に接続されている。
【００２９】  図２示す蓄電システム（２０）ではこれを構成する組電池が頻繁に１００％のＤＯＤまで放電され得る機能を有し、図４示す蓄電システム（２０）ではこれを構成する組電池が頻繁に１００％のＳＯＣまで充電され得る機能を有し、図１に示す蓄電システム（２０）は図２示す蓄電システム（２０）と図４示す蓄電システム（２０）が合体された構成であり、これを構成する組電池が頻繁に１００％のＳＯＣまで充電され得る機能と、頻繁に１００％のＤＯＤまで放電され得る機能の両方を有している。
【００３０】  先ず、図２に基づき、特定の組電池が他の組電池に“優先して放電”される蓄電システム（２０）について本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】  図２に示す蓄電システム（２０）ではソーラー発電の余剰電力等、貯蔵対象となる電力（以下、これを主電力とも呼ぶ。）を充電入力端子（７ｂ）に入力するので、組電池（１−１）〜（１−ｎ）はスイッチ（４ｂ）がＯＮ状態で充電され、ＯＦＦ状態で充電停止となる。
【００３２】  充電が停止状態では、スイッチ（５）がＯＮ状態で基本的には組電池（１−１）〜（１−ｎ）は出力端子（９）から外部回路に出力することが出来る。この時、スイッチ（２−１）〜（２−ｎ）の中のスイッチ（２−ｍ）だけを選択的にＯＮ状態とすれば、特定の組電池（１−ｍ）が他の組電池に優先して放電される。
【００３３】  従って、図２に示す蓄電システム（２０）では蓄電システムのＤＯＤが１００％に至る前に放電終了となっても、特定の組電池（１−ｍ）だけは優先的に放電されるのでＤＯＤが１００％に達することが出来る。ここで、ｍは１からｎまでの任意の整数であり、ｍが１からｎまで充放電サイクルの度に順番に変更されれば、組電池（１−１）〜（１−ｎ）はいずれも順繰りに特定の組電池に選定されてｎサイクルに１回の頻度でＤＯＤが１００％に達することが出来る。
【００３４】  例えば、図３には蓄電システム（２０）のＤＯＤが７０％に達した時点で放電終了となった場合の一例を示した。図３には図２の構成でｎ＝４で構成される蓄電システム（２０）を４組の組電池（１−１）〜（１−４）が並列に接続された模式図で示し、各組電池には棒グラフ（３２）で各組電池のＳＯＣを示し、点線（３１）で蓄電システム（２０）のＳＯＣを示している。ただし、ＤＯＤ＝（１００％−ＳＯＣ）の関係にある。
【００３５】  図３は、図２の構成において、たまたまスイッチ（２−１）が選択的にＯＮ状態にされて組電池（１−１）が特定の組電池に選定された場合を示している。図３では、特定の組電池（１−１）が他の組電池に優先して放電されて１００％のＤＯＤ（ＳＯＣ＝０％）に達し、その後、引き続いてスイッチ（２−２）〜（２−４）が一緒にＯＮ状態にされて組電池（１−２）〜（１−４）が引き続き放電して、蓄電システム（２０）のＤＯＤが７０％（ＳＯＣ＝３０％）に達した時点で放電が終了された場合を示している。
【００３６】  図３に示すように、蓄電システム（２０）のＤＯＤが７０％で放電終了しても特定の組電池（１−１）のＤＯＤは１００％に達し、その分、他の組電池（１−２）〜（１−４）のＤＯＤが６０％（ＳＯＣ＝４０％）に止まっている。一方、組電池（１−１）〜（１−４）はいずれも順繰りに特定の組電池に選定されるので４サイクルに１回は図３に示す組電池（１−１）と同じように１００％のＤＯＤに達することが出来る。
【００３７】  ソーラー発電の余剰電力は蓄電システムに充電することで、日照時間帯以外で必要とされる電力を賄うことが出来る。この場合、ソーラー発電による余剰電力は午前８時頃から午後４時頃までの８時間前後で発生すると考えられるので、蓄電システムは６〜８時間程度で充電されることになり、充電に際しては前述の蓄電池の標準的な充電率（６〜１０時間率）に近い。ところが、放電に際しては蓄電システムに充電された余剰電力は蓄電池の標準的な放電率（３〜５時間率）で利用されることもあり得るが、日照時間帯以外の１６〜１８時間に継続的に利用されることもある。１６〜１８時間の放電は蓄電池の標準的な放電率（３〜５時間）に比べて相当に軽負荷の放電である。
【００３８】  しかし、ソーラー発電の余剰電力が図２に示す蓄電システム（２０）に充電される場合には、放電に際してはスイッチ（２−ｍ）を選択的にＯＮ状態として特定の組電池（１−ｍ）が優先して放電されるので、充電された余剰電力が１６〜１８時間をかけて利用される場合でも特定の組電池（１−ｍ）は１６／ｎ〜１８／ｎ時間で真っ先に放電されてＤＯＤが１００％に達することになる。ここで、組電池数ｎが３≦ｎ≦６に設定されていれば、特定の組電池（１−ｍ）の放電は蓄電池の標準的な放電率（３〜５時間率）にほぼ合致する。
【００３９】  つまり、図２に示す蓄電システム（２０）がソーラー発電の蓄電システムとして使用される場合には、組電池数ｎが３≦ｎ≦６で構成されれば蓄電池は３〜６サイクルに１回は必ず標準的な放電率で放電されることになり、電極活物質の殆どが標準的な速度で充放電反応に関与することになり、その活性が維持されて蓄電池の長寿命に繋がることになる。
【００４０】  以上、図２に基づき、特定の組電池（１−ｍ）が他の組電池に“優先して放電”される実施の形態については説明したが、以下、図４に基づき、特定の組電池（１−ｍ）が他の組電池に“優先して充電”される実施の形態について説明する。
【００４１】  図４に示す蓄電システム（２０）では、充電入力端子（７ｂ）に加えて充電入力端子（７ａ）を設けることで、組電池（１−１）〜（１−ｎ）にはそれぞれ二つの充電入力経路が確保されている。
【００４２】  つまり、組電池（１−１）〜（１−ｎ）にはそれぞれスイッチ（３−１）〜（３−ｎ）とスイッチ（４ａ）を介して充電用入力端子（７ａ）に接続される充電入力経路（以下、「優先充電入力経路」ともいう。）と、スイッチ（４ｂ）を介して充電入力端子（７ｂ）に接続される充電入力経路が確保されている。
【００４３】  図４に示す蓄電システム（２０）では充電入力端子（７ａ）と（７ｂ）にはいずれも貯蔵する電力（主電力）が入力される。主電力からの入力電流Ｉは、充電入力端子（７ａ）からＩａが入力され、充電入力端子（７ｂ）からＩｂが入力され、Ｉ＝Ｉａ＋Ｉｂの関係にある。
【００４４】  そこで、スイッチ（４ａ）とスイッチ（３−ｍ）をＯＮ状態にすれば、入力端子（７ａ）からの充電入力Ｉａは特定の組電池（１−ｍ）だけに入力され、特定の組電池（１−ｍ）の充電が開始される。ただし、ｍは１からｎまでの任意の整数であり、ｍを１からｎまで順繰りに変更すれば、組電池（１−１）〜（１−ｎ）はいずれも順繰りに特定の組電池に選定される。同時に、スイッチ（４ｂ）をＯＮ状態とすれば入力端子（７ｂ）からの充電入力Ｉｂが入力されてその他の組電池の充電が開始される。
【００４５】  充電開始時における充電電流ＩａはＩａ≫Ｉ／ｎの関係を充たし、且つ予定する充電時間（例えば余剰電力が発生し続ける時間）で特定の組電池（１−ｍ）のＳＯＣが１００％に達し得る電流値に設定される。この条件下では、特定の組電池組電池（１−ｍ）は他の組電池より大きい充電電流で充電されるので充電電圧が他の組電池よりも高くなるため、充電入力Ｉｂは組電池（１−ｍ）には入力されない。
【００４６】  ソーラー発電のための蓄電システムでは予定する充電時間としては６〜８時間程度が見込まれるので、特定の組電池（１−ｍ）のＳＯＣが１００％に達し得る電流値Ｉａとしては具体的には０．２ＣＡ程度に設定される。ただし、組電池（１−ｍ）の定格容量は１ＣＡｈとする。また、組電池（１−ｍ）が定電流放電においてＳＯＣが１００％から０％まで５時間で放電する放電電流値を０．２ＣＡとする。因みに、市販の鉛蓄電池やニッケル水素電池やリチウムイオン電池ではいずれにおいても６〜８時間程度の定電流定電圧充電では０．２ＣＡ程度の電流設定は標準的である。
【００４７】  図４に示す蓄電システム（２０）に入力される充電電流Ｉがｎ組の組電池に均等に入力される場合には各組電池にはＩ／ｎが入力されるわけであるが、Ｉａ≫Ｉ／ｎの関係を充たせば、充電入力Ｉａで充電される特定の組電池（１−ｍ）は他の組電池より大きい充電電流で充電されるので他の組電池に優先して充電される。従って、予定の充電時間が経過して充電終了となれば、他の組電池のＳＯＣは１００％には達していなくても、優先して充電された特定の組電池（１−ｍ）は１００％のＳＯＣに達する。他の組電池のＳＯＣが１００％に達していなければ蓄電システム（２０）のＳＯＣも１００％には達しないわけである。
【００４８】  図５には蓄電システム（２０）のＳＯＣが８５％及び３５％に達して放電終了となった場合についてそれぞれその一例を示した。図５には図４の構成でｎ＝４で構成される蓄電システム（２０）を４組の組電池（１−１）〜（１−４）が並列に接続された模式図で示し、各組電池には棒グラフ（３２）で各組電池のＳＯＣを示し、点線（３１）で蓄電システム（２０）のＳＯＣを示している。
【００４９】  図５Ａは、蓄電システム（２０）が８５％のＳＯＣ（３１）に達した時点で充電終了となった場合を示している。図５Ａではたまたま組電池（１−３）が特定の組電池に選定された場合であるが、蓄電システム（２０）は図４に基づいて構成されるので、予定の充電時間が経過して充電終了となれば、特定の組電池（１−３）は１００％のＳＯＣに達している。
【００５０】  図５Ａでは蓄電システム（２０）の定格容量は組電池の定格容量の４倍であり、蓄電システム（２０）が８５％のＳＯＣ（３１）に達した場合には、蓄電システムのＳＯＣの２５％相当が特定の組電池（１−３）に充電され、残りの６０％相当が他の組電池に充電されて、他の組電池のＳＯＣは８０％程度に止まっている。つまり、図４に基づく蓄電システムは充電終了時のＳＯＣが８５％程度で充放電が繰り返される場合においても、全ての組電池は順繰りに特定の組電池に選定されるので全ての組電池が図５Ａの組電池（１−３）と同じようにｎサイクルに１回の頻度で１００％のＳＯＣに達することが出来る。
【００５１】  また、図５Ｂには、蓄電システム（２０）が僅か３５％のＳＯＣ（３１）に達しただけで充電終了となった場合を示している。ソーラー発電用の蓄電システムにおいては天候次第では当然考えられる。図５Ｂでは、たまたま組電池（１−２）が特定の組電池に選定された場合であるが、蓄電システム（２０）は同じく図４に基づく構成であり、特定の組電池（１−２）は予定の充電時間が経過して１００％のＳＯＣに達している。
【００５２】  図５Ｂでも蓄電システム（２０）の３５％のＳＯＣのうち２５％相当が特定の組電池（１−２）に充電され、残りの１０％相当が他の組電池に充電されている。従って、他の組電池のＳＯＣは１３．３％（４×１０％÷３）程度に止まる。つまり、図４に基づく蓄電システムはＳＯＣが僅か３５％程度に達する程度で充放電が繰り返される場合においても、全ての組電池がｎサイクルに１回の頻度で図５Ｂの組電池（１−２）と同じように１００％のＳＯＣに達することが出来る。
【００５３】  図４に基づく蓄電システム（２０）は、図５Ａと図５Ｂの比較でも明らかなように、蓄電システムのＳＯＣは全ての組電池のＳＯＣの平均値で決定されるため、組電池数ｎが大きいほど蓄電システム（２０）のＳＯＣが低い状態でも特定組電池のＳＯＣが１００％に到達可能となる。その意味からは図４に基づく蓄電システムでは組電池数ｎが大きい方が好ましいことになる。
【００５４】  一方、組電池数ｎが大きいほど特定組電池に選定される頻度は少なくなる。蓄電池の電極活物質は電極反応を通してその活性（可逆性）は回復され得るが、長期間電極反応に関与しなければ回復され難くなる。従って、蓄電池はより頻繁に１００％のＳＯＣに達することが好ましく、その意味からは図４に基づく蓄電システムは組電池数ｎが少ない方が好ましいことになる。
【００５５】  そこで、以下、図４に基づく蓄電システムがソーラー発電の蓄電システムとして使用される場合の適切な組電池数ｎについて説明する。
【００５６】  蓄電池は充電末期には定電圧充電に移行せざるを得ないため一定の充電電流を充電終了まで継続して入力することが出来ない。そのため、余剰電力が過剰な状態で８時間程度の充電を行えば、蓄電システムや蓄電池は１００％のＳＯＣに到達可能である。しかし、全ての余剰電力を入力して８時間程度で充電する場合には蓄電システムや蓄電池は１００％のＳＯＣに到達することは出来ない。
【００５７】  ソーラー発電の余剰電力は天候次第では大きく異なるので、ソーラー発電の蓄電システムではＳＯＣが低い状態で充電終了となる可能性は大いにあり得る。図４に基づく蓄電システム（２０）は図５Ｂに示すようにＳＯＣが低い状態で充電終了となってもこれを構成する蓄電池は１００％のＳＯＣに頻繁に到達し得るということが、ソーラー発電用の蓄電システムとしては極めて大きな利点となる。この利点を生かして、図４に示す蓄電システム（２０）にソーラー発電の余剰電力を蓄電しようとする場合には、余剰電力が多い時にも全ての余剰電力が入力可能であり、余剰電力が少ない時でも特定の組電池が１００％のＳＯＣに到達し得ることが条件となる。
【００５８】  そこで、図４に示す蓄電システム（２０）が余剰電力の全てを入力できる条件の下で到達可能な最大のＳＯＣをＳＯＣｍａｘとし、特定の組電池が１００％のＳＯＣに達し得るという条件の下で該蓄電システム（２０）が到達可能な最小のＳＯＣをＳＯＣｍｉｎとする時、
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力量の変化に対しては対応し易いことになる。
【００５９】  蓄電システムがＳＯＣｍａｘに達した時は特定組電池のＳＯＣが１００％に達し、更に他の組電池の充電電圧が上限電圧に達した時点である。つまり、他の組電池が上限の充電電圧に達した後では、他の組電池も定電圧充電に移行するため入力可能な余剰電力は減少し、既に蓄電システムのＳＯＣはＳＯＣｍａｘを超えている。
【００６０】  ソーラー発電の蓄電システムでは予定する充電時間としては６〜８時間程度が見込まれるので、特定の組電池（１−ｍ）のＳＯＣが１００％に達し得る電流値Ｉａとしては蓄電池の種類にかかわらずほぼ０．２ＣＡ程度に設定すればよい。
【００６１】  そこで、図４に示す蓄電システム（２０）を構成する組電池が０．２ＣＡの定電流充電で充電電圧が上限電圧に達する時点のＳＯＣをＳ％とすれば、蓄電システム（２０）のＳＯＣｍａｘは次の（１）式で近似することが出来る。ただし、蓄電システム（２０）を構成する組電池の定格容量を１ＣＡｈとする。
ＳＯＣｍａｘ＝（特定組電池のＳＯＣ＋Ｓ×他の組電池の数）÷組電池総数ｎ・・・・（１）
なお、０．２ＣＡの定電流充電で充電電圧が上限電圧に達する時点のＳＯＣ（Ｓ％）は電池の種類や電池構造や温度環境などによって異なるが、一般的にはＳ＝７５〜９０％程度にある。
【００６２】  一方、予定の充電時間が経過して特定の組電池（１−ｍ）のＳＯＣが１００％に達するという条件の下で、図４に示す蓄電システム（２０）が到達可能な最小のＳＯＣは充電開始時におけるＩａがＩａ＝Ｉ、即ちＩｂ＝０となる場合である。つまり、充電開始時には貯貯蔵電力（余剰電力）を特定の組電池（１−ｍ）に全て入力する場合である。
【００６３】  この場合でも組電池（１−ｍ）が定電圧充電に移行すれば充電電流Ｉａが減少しながら充電が進行し、充電電流Ｉａが減少した分は他の組電池に入力される。従って、Ｉａ＝Ｉ、Ｉｂ＝０で充電が開始されても、他の組電池が充電されることなしに特定の組電池（１−ｍ）のＳＯＣが１００％に達することはできない。
【００６４】  特定の組電池（１−ｍ）の定電圧充電期間のＩａを平均すれば大まかにはＩａ＝Ｉ／３程度まで減少する。従って、特定の組電池（１−ｍ）が定電圧充電で充電されている間には他の組電池は大まかにはＩｂ＝（Ｉ−Ｉ／３）＝２Ｉａで充電されることになる。そこで、予定された充電時間が経過して特定の組電池（１−ｍ）のＳＯＣが１００％に達するという条件の下では、図４に示す蓄電システム（２０）が到達可能なＳＯＣの最小値（ＳＯＣｍｉｎ）は次の計算式（２）で求められる。
【００６５】  ＳＯＣｍｉｎ＝（特定組電池のＳＯＣ＋（１００−Ｓ）×２）÷組電池の数ｎ・・・・（２）
なお、（２）式でもＳ（％）は蓄電システムを構成する組電池が０．２ＣＡの定電流充電で充電電圧が上限電圧に達する時点のＳＯＣである。ただし、蓄電システムを構成する組電池の定格容量を１ＣＡｈとする。
【００６６】
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えられる。
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【００６７】
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Ｓは蓄電池の種類や電池構造や温度環境などによって異なるが、既存の蓄電池ではＳ＝７５〜９０％程度にある。従って、既存の蓄電池を使用して図４に示す蓄電システム（２０）
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【００６８】  （３）式をグラフ化したのが図６である。蓄電池はより頻繁に１００％のＳＯＣに達する方が好ましく、その意味からは組電池数ｎが少ない方が好ましいことになるが、頻繁に
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が小さければ、幅広い余剰電力の変化には対応できない。
【００６９】  図６に示したように、例えばＳが８０％の蓄電池、つまり、０．２ＣＡの定電流充電で充電電圧が上限電圧に達する時点のＳＯＣがＳ％に到達する蓄電池を使用して図４に示す
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合、図４に示す蓄電システム（２０）はソーラー発電の余剰電力量の＋／−１０％の変化にしか対応できない。これに対してｎ＝３では＋／−２０％の、ｎ＝４では＋／−２５％のそれぞれ余剰電力量の変化に対して対応できることが分かる。
【００７０】
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ないこともわかる。蓄電池がより頻繁に１００％のＳＯＣに達する方が好ましく、基本的には組電池数ｎが少ない方が好ましいわけであり、図４に示す蓄電システム（２０）がソーラー発電の蓄電システムとして適用される場合には組電池数ｎは３≦ｎ≦６が好ましいことになる。
【００７１】  以上、図２に基づき、特定の組電池（１−ｍ）が“優先して放電”される実施の形態について、また、図４に基づき、特定の組電池（１−ｍ）が“優先して充電”される実施の形態について説明したが、図１に示す蓄電システム（２０）は図２示す蓄電システム（２０）と図４示す蓄電システム（２０）が合体された構成であり、その充電における実施の形態は図４に示す蓄電システム（２０）と同じであり、放電における実施の形態は図２に示す蓄電システム（２０）と同じである。従って、図１に示す蓄電システム（２０）がソーラー発電の蓄電システムとして適用される場合では組電池数ｎは３≦ｎ≦６が好ましいことになる。
【００７２】  また、図１に示す蓄電システム（２０）はスイッチ（３−１）〜（３−ｎ）が全てＯＦＦ状態に維持されれば、図２示す蓄電システム（２０）と同じ機能を有するものであり、スイッチ（２−１）〜（２−ｎ）が常にＯＮ状態に維持されれば、図４に示す蓄電システム（２０）と同じ機能を有することになる。
【００７３】  また、図１に示す蓄電システム（２０）では、通常、予定される充電時間が経過すればスイッチ（４ａ）と（４ｂ）をＯＦＦ状態にして貯蔵電力（貯蔵対象の電力）による充電が終了される。充電終了後はスイッチ（２）とスイッチ（５）をＯＮ状態として各組電池は出力端子（９）から外部回路に出力することが出来る。この時、図１に示したスイッチ（２−１）〜（２−ｎ）を個別にＯＮ状態にして各組電池は順番に個別に放電させることも出来る。
【００７４】  各組電池を個別に放電させる場合には、優先して充電された特定の組電池（１−ｍ）の放電の順番を最後にすれば、特定の組電池（１−ｍ）には放電までの待機時間が出来る。そこでその待機時間を利用して特定の組電池（１−ｍ）は補助電力によって更に追加充電することもできる。
【００７５】  図７には優先して充電された特定の組電池（１−ｍ）が、主電力（貯蔵電力）による充電が停止した後に補助電力によって更に追加充電される仕組みを示している。図７は図１で構成される蓄電システムに補助電力用の充電器（１３）を追加しただけである。図７では補助電力が特定の組電池（１−ｍ）以外の組電池の放電出力を作動電源とする充電器（１３）によって賄われる仕組みを示した。
【００７６】  図７に示す蓄電システム（２０）では組電池の放電出力の一部を動作電源とする充電器（１３）が「優先充電入力経路」に並列に接続されている。図７に示す蓄電システム（２０）では、予定される充電時間が経過すればスイッチ（３−ｍ）はＯＮ状態のままでスイッチ（４ａ）と（４ｂ）をＯＦＦ状態にして主電力（貯蔵電力）による充電が終了される。
【００７７】  主電力（貯蔵電力）による充電が終了した後ではスイッチ（２−ｍ）はＯＦＦ状態のままでその他のスイッチ（２）と補助電力供給用スイッチ（６）をＯＮ状態とすれば、特定の組電池（１−ｍ）以外の組電池の放電出力が動作電源となって充電器（１３）が作動し、充電器（１３）の出力が「優先充電入力経路」を経由してスイッチ（３−ｍ）がＯＮ状態であれば特定の組電池（１−ｍ）に入力される。その結果、特定の組電池（１−ｍ）は更に追加的に充電される。
【００７８】  特定組電池以外からの放電出力は充電器（１３）の動作電源になると同時に、スイッチ（５）がＯＮ状態であれば、当然、出力端子（９）から外部回路に出力することが出来る。この場合、特定組電池は主電力による充電で既に高いＳＯＣまで達しているので充電器（１３）からの追加充電入力はかなり減衰している。そのため、組電池の放電出力が充電器（１３）によって消費される分は僅かであり、組電池の放電出力の殆どは外部回路に出力することが出来る。
【００７９】  一方、主電力（貯蔵電力）による充電時間が短いなどの理由で特定組電池が１００％のＳＯＣに至る前に主電力による充電が終了したとしても、特定の組電池（１−ｍ）は追加充電によって１００％のＳＯＣに達することが出来る。
【実施例】
【００８０】  以下実施例により本発明を更に詳しく説明する。
【実施例１】
【００８１】  ソーラー発電の蓄電量が日照時間帯以外で必要とされる電力量を上回る設計の蓄電システムでは日常的にはＤＯＤに余裕を残して充電放電が繰り返される。従って該蓄電システムがニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池で構成される場合にはニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池には「メモリー効果」による性能劣化が現れる。小型の電気機器に使用されるニッケル水素電池であれば空放電することでメモリー効果を排除できるがソーラー発電の蓄電システムで空放電することは容易ではない。【００８２】  本実施例では、ニッケル水素電池で構成される蓄電システムを図２に示す構成で作製し、特定の組電池（１−ｍ）の優先放電によって「メモリー効果」の排除を試みた。本実施例では、１２Ａの余剰電力が１日８時間連続して発生するという想定で、この余剰電力を蓄電システムに充電し、蓄電システムの放電はＤＯＤが９０％程度で終了するという前提で蓄電システムを作製した。【００８３】  ソーラー発電用の蓄電システムでは定格容量に余裕を残して充電することで余剰電力を高い貯蔵効率で蓄えることが出来る。もし、余剰電力に対して蓄電システムの定格容量が不足すれば余剰電力の一部は貯蔵できなくなって余剰電力の貯蔵効率は低下する。そこで、本実施例の蓄電システムは少なくとも発生する余剰電力の全てを８時間継続して入力可能とすることを条件にして設計した。【００８４】  蓄電システムを構成するためのニッケル水素電池は、市販の単３形のニッケル水素電池（公称電圧１．２Ｖ、公称容量１．３Ａｈ）を用意した。用意したニッケル水素電池は２４セルを並列に接続し、更にその１０個を直列に接続して４組の組電池を作製した。【００８５】  作製した組電池はいずれも６Ａの定電流で、上限電圧を１４Ｖに設定して８時間の定電流充電を行い、その後、終止電圧１０Ｖまで６Ａの定電流放電を行ってそれぞれの放電容量を測定した。その結果、放電容量はいずれも約３０Ａｈであったので該組電池の定格容量を３０Ａｈと決定した。【００８６】  本実施例における蓄電システムは用意した組電池の４個（合計１２０Ａｈ）を使用して図２に示す構成で、組電池（１−１）〜（１−４）を制御装置（１５）の接続端子（８−１）〜（８−４）に接続してｎ＝４で作製した。本実施例における蓄電システム（２０）の定格容量は１２０Ａｈであり、予定する充電入力（９６Ａｈ）は定格容量の８０％程度ということになる。【００８７】  図２に示す制御装置（１５）の充電入力端子（７ｂ）には市販の定電圧定電流直流電源を接続し、この直流電源の出力電流Ｉｂは１２Ａに設定し、上限電圧は１４．５Ｖに設定して、スイッチ（４ｂ）をＯＮ状態にして蓄電システム（２０）の充電を開始した。【００８８】  本実施例では蓄電システム（２０）の充電は１２Ａの充電電流を継続して入力し、８時間経過した時点で充電を終了した。その後、先ず、スイッチ（２−ｍ）をＯＮ状態にして組電池（１−ｍ）を特定の組電池に選定して６Ａの定電流で放電電圧が終止電圧（１０Ｖ）に達するまで放電を行った。その後はスイッチ（２−ｍ）以外のスイッチ（２）を順番にＯＮ状態にして他の組電池についても６Ａの定電流放電を継続して行った。本実施例では蓄電��ステムの定格容量の１０％程度を残して放電を終了するということを前提としたので、最後の組電池の放電では放電電圧が１２．６Ｖに達した時点で放電を終了するという方法で１日１サイクルの充放電を繰り返して行った。【００８９】  放電電圧が１２．６Ｖで放電を停止した最後の組電池はＳＯＣが約４０％に止まるので、蓄電システムの定格容量に換算すれば１０％程度を残して放電を終了したことになる。つまり、蓄電システムのＤＯＤが９０％に達したところで放電を終了したことになる。ただし、本実施例ではｍは１から４までの整数であり、充電を繰り返すたびにｍを１から４まで順繰り変更して組電池（１−１）〜（１−４）を順繰りに特定の組電池に選定した。【００９０】  各サイクルにおける各組電池の放電量はそれぞれの放電時間から計算され、各組電池の放電量の合計が蓄電システムの放電量である。最後の組電池を除く３組はいずれも約４．３時間で終止電圧（１０Ｖ）に達したので放電量は２６Ａｈであり、蓄電システムの放電量は９２Ａｈ（２６×４−３０×０．４）である。なお、蓄電システムの放電時間は１５．３時間で蓄電池の標準的な放電時間に比べて相当長いが、各組電池はそれぞれ５時間率（蓄電池の標準的な放電率）で放電している。【００９１】  結局、本実施例の充放電サイクルでは蓄電システムは１２Ａの充電電流で８時間充電することでＳＯＣが（９２／１２０＋０．１）×１００＝８６％に達した。一方、放電に際しては特定の組電池（１−ｍ）が先ず０％のＳＯＣ（ＤＯＤ＝１００％）まで放電され、続いて他の２組の組電池も順次０％のＳＯＣ（ＤＯＤ＝１００％）まで放電され、最後の組電池が約４０％のＳＯＣに達した時点で放電が終了された。【００９２】  ここで、特定の組電池（１−ｍ）の放電に着目して見れば、該蓄電システムのＤＯＤが３５％（ＳＯＣ＝６５％）まで放電された段階で既に特定の組電池（１−ｍ）は０％のＳＯＣ（ＤＯＤ＝１００％）まで放電されている。しかも、特定の組電池は充放電の度に順繰りに変更されるので、本実施例における蓄電システムはＳＯＣが８６％と６５％の間で充放電が繰り返されるとしても、全ての組電池が４サイクルに１回は０％のＳＯＣ（ＤＯＤ＝１００％）にまで達することが明らかである。【００９３】  従って、図２に示す蓄電システム（２０）のように複数の組電池の中から順繰りに選ばれる特定の組電池が他の組電池に優先して放電される蓄電システムでは、ニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池で構成される場合でも「メモリー効果」による性能劣化が避けられる。【００９４】  なお、実施例１では、ニッケル水素電池を使用して図２に示す構成で蓄電システムを作製して、本発明の実施の形態について説明したが、実施例１は図２に示す構成の適用例の一つを示したものであり、ニッケル水素電池の使用に限定する趣旨ではない。
【実施例２】
【００９５】  ソーラー発電の余剰電力量は天候によって異なるのでソーラー発電用の蓄電システムには余剰電力を毎日定格容量一杯まで充電するというわけにはいかない。従って、ソーラー発電用の蓄電システムが、特に鉛蓄電池で構成される場合には、鉛蓄電池には未充電の硫酸鉛が残ることになり、所謂、「サルフェーション」と言われる現象によって性能劣化する可能性が高い。【００９６】  本実施例では、鉛蓄電池で構成される蓄電システムでも図４又は図１の構成に基づく場合には、特定の組電池（１−ｍ）の優先充電によって鉛蓄電池には未充電の硫酸鉛が長期間放置されないことを確認した。ただし、図４の構成では各組電池の個別の容量測定が容易ではないため、あえて、図１の構成に基づいて作製した。しかし、図１の構成で作成されても、蓄電システム（２０）の充放電サイクルがスイッチ（２）を全てＯＮ状態として行われれば、図４の構成で作製した場合と同じ結果が得られる。【００９７】  本実施例は、ソーラー発電の余剰電力が最大３３Ａであるとの前提で、余剰電力が比較的多い日には最大値の８２％（２７Ａ）が、少ない日には最大値の３６％（１２Ａ）がそれぞれ１日８時間連続して発生するという想定で実施した。ソーラー発電の余剰電力に対して蓄電システムの定格容量が不足すれば余剰電力の一部は貯蔵できなくなって余剰電力の貯蔵効率は低下する。従って、本実施例における蓄電システムの設計は余剰電力の最大（３３Ａ）が８時間継続して蓄電システムに入力可能とすることを条件とした。【００９８】  蓄電システムを構成するための鉛蓄電池には市販の鉛蓄電池（公称電圧１２Ｖ、公称容量６０Ａｈ、寸法３８８×１１６×１７５ｍｍ、質量約２１ｋｇ）を用意した。用意した鉛蓄電池は何れも６個の単セルが直列に接続されて構成された組電池である。【００９９】  用意した組電池はいずれも１２Ａの定電流で、上限電圧を１４．８Ｖに設定して８時間の充電を行い、その後、終止電圧１０．５Ｖまで１１Ａの定電流放電を行ってそれぞれの放電容量を測定した。その結果、放電容量はいずれも約５８Ａｈであったので該組電池の定格容量を５８Ａｈと決定した。なお、本明細書では定格容量とは標準的な充電方法で充電される最大の充電容量（＝放電可能な容量）と定義している。【０１００】  そこで、本実施例における蓄電システムは用意した組電池の５個（合計２９０Ａｈ）を使用して図１（目的は図４の蓄電システムの実施）に示す構成で、組電池（１−１）〜（１−５）を制御装置（１５）の接続端子（８−１）〜（８−５）に接続してｎ＝５で作製した。本実施例における蓄電システム（２０）の定格容量は２９０Ａｈであり、余剰電力の最大（３３Ａ×８ｈ）は定格容量の９１％程度ということになり、比較的多い日の余剰電力（２７Ａ×８）は定格容量の７４％程度で、少ない日の充電入力（１２Ａ×８ｈ）は定格容量の３３％程度ということになる。【０１０１】  充電入力としては市販の定電圧定電流直流電源Ａと定電圧定電流直流電源Ｂを用意して、それぞれを制御装置（１５）の充電入力端子（７ａ）及び（７ｂ）に接続した。ここで、図１に示す蓄電システム（２０）はスイッチ（２−１）〜（２−５）をＯＮ状態とし、その他のスイッチをＯＦＦ状態として、図４に示す蓄電システム（２０）と機能上同じにした。【０１０２】  組電池（１−１）〜（１−５）は何れも１１．６Ａ（０．２ＣＡ）の定電流充電では充電電圧が上限電圧（１４．８Ｖ）に到達した時点でＳＯＣは約８０％に到達し、その後定電圧充電（１４．８Ｖ）を続行して合計８時間の充電によってＳＯＣが１００％に達することを確認した。そこで、充電入力端子（７ａ）に接続した直流電源Ａは上限電圧を１４．８Ｖに設定し、電流値Ｉａは１１．６Ａに設定した。本実施例における電流値Ｉａは、蓄電システム（２０）への充電電力の大きさには関係なく１１．６Ａに設定される。【０１０３】  まず、蓄電システム（２０）には余剰電力の最大（３３Ａ）が入力される場合を想定して実施した。この場合には蓄電システム（２０）への充電入力Ｉは３３Ａとするので、充電入力端子（７ｂ）に接続した直流電源Ｂは電流値ＩｂをＩ＝Ｉａ＋Ｉｂ＝３３Ａの関係から２１．４Ａに設定し、直流電源Ｂの上限電圧は１５Ｖに設定した。【０１０４】  蓄電システム（２０）の充電は、スイッチ（４ａ）と（４ｂ）をＯＮ状態にして開始される。充電開始時の充電電流Ｉａは１１．６Ａで、充電電流Ｉｂは２１．４Ａであり、蓄電システム（２０）には合計３３Ａが入力される。スイッチ（４ａ）と一緒にスイッチ（３−ｍ）がＯＮ状態にされて組電池（１−ｍ）が特定の組電池に選定され、入力端子（７ａ）からの充電入力１１．６Ａが組電池（１−ｍ）だけに入力される。充電電流Ｉａ（１１．６Ａ）はＩａ≫Ｉ／ｎ＝６．６Ａの関係を充たすので組電池（１−ｍ）は他の組電池に優先して充電される。【０１０５】  充電電流Ｉｂ（２１．４Ａ）は組電池（１−ｍ）以外の４組の組電池に入力される。特定の組電池（１−ｍ）が定電圧充電に移行した後では、組電池（１−ｍ）の充電は充電入力Ｉａが減少しながら充電されるので、３０分に一度、直流電源Ｂの電流設定値Ｉｂを増加してＩａ＋Ｉｂ＝３３＋／−１．５Ａの関係を維持するようにした。【０１０６】  充電開始から８時間が経過した時点でスイッチ（３−ｍ）とスイッチ（４ａ）及びスイッチ（４ｂ）をＯＦＦ状態にして蓄電システム（２０）の充電を終了した。充電終了時にも直流電源Ｂの電圧は設定電圧（１５Ｖ）には達しておらず、結局、充電開始から充電終了まで３３Ａの充電電流が８時間入力できた。【０１０７】  充電終了後は２０Ａの定電流放電で組電池の放電電圧が終止電圧（１０．５Ｖ）に達するまで放電した。充電終了後の放電はスイッチ（５）をＯＮ状態とすればスイッチ（２−１）〜（２−５）は予めＯＮ状態とされているため、組電池（１−１）〜（１−５）は並列に放電が開始され、図１に示す出力端子（９）より外部回路に出力することが出来る。【０１０８】  以上のように蓄電システム（２０）は３３Ａで８時間充電した後に２０Ａの定電流放電を行って充放電サイクルを繰り返した。充放電サイクルでは特定の組電池（１−ｍ）はｍを１〜５までサイクル毎に順繰りに変えて変更される。また、充放電サイクルの途中ではスイッチ（２−ｍ）以外をＯＦＦ状態にして、特定の組電池（１−ｍ）だけを１０Ａの定電流放電で終止電圧（１０．５Ｖ）に達するまで放電して、ｍが無作為に選出された特���の組電池（１−ｍ）についてその容量測定を行った。【０１０９】  本実施例の蓄電システム（２０）は３３Ａの８時間充電と２０Ａの定電流放電の充放電サイクルでは何れのサイクルにおいても約１２．１時間の放電で組電池は終止電圧（１０．５Ｖ）に達した。従って、蓄電システム（２０）の放電量は約２４２Ａｈであり、蓄電システム（２０）は約８４％のＳＯＣまで充電されたことが確認された。一方、特定の組電池（１−ｍ）の容量測定では３５０分の放電で終止電圧に達したので、特定の組電池（１−ｍ）の放電量は約５８．３Ａｈであり、特定の組電池（１−ｍ）は約１０１％のＳＯＣまで充電されたことが確認された。また、蓄電システム（２０）には３３Ａの充電電流が充電開始から充電終了まで入力されたので蓄電効率は約９２％である。【０１１０】  続いて、蓄電システム（２０）に余剰電力２７Ａが入力される場合を想定した充放電サイクルを実施した。この場合には蓄電システム（２０）への充電入力Ｉが２７Ａであり、充電入力端子（７ｂ）に接続した直流電源Ｂは、上限電圧は同じく１５Ｖに設定するが、電流値ＩｂはＩ＝Ｉａ＋Ｉｂ＝２７Ａの関係から１５．４Ａに設定して蓄電システム（２０）の充電を開始した。【０１１１】  この場合にも、特定の組電池（１−ｍ）が定電圧充電に移行した後では、組電池（１−ｍ）の充電は充電入力Ｉａが減少しながら充電されるので、３０分に一度、直流電源Ｂの電流設定値Ｉｂを増加してＩａ＋Ｉｂ＝２７＋／−１．５Ａの関係を維持するようにした。直流電源Ｂの電圧は充電終了時にも設定電圧（１５Ｖ）には達しておらず、結局、充電開始から充電終了まで２７Ａの充電電流が８時間入力できた。【０１１２】  蓄電システム（２０）は２７Ａで８時間充電した後には同じく２０Ａの定電流放電を行って充放電サイクルを繰り返した。ここでも特定の組電池（１−ｍ）はｍを１〜５までサイクル毎に順繰りに変えて変更される。また、ある充放電サイクルでは無作為にｍを決定し、スイッチ（２−ｍ）以外をＯＦＦ状態にして特定の組電池（１−ｍ）だけを１０Ａの定電流放電で終止電圧（１０．５Ｖ）に達するまで放電して特定の組電池（１−ｍ）の容量測定を行った。【０１１３】  蓄電システム（２０）は２７Ａの８時間充電と２０Ａの定電流放電の充放電サイクルでは何れのサイクルにおいても約９．９時間の放電で組電池は終止電圧（１０．５Ｖ）に達した。従って、蓄電システム（２０）の放電量は約１９７Ａｈであり、蓄電システム（２０）は約６８％のＳＯＣまで充電されたことが確認された。一方、特定の組電池（１−ｍ）の容量測定ではここでも３５０分の放電で終止電圧に達し、特定の組電池（１−ｍ）の放電量は約５８．３Ａｈであり、特定の組電池（１−ｍ）はここでも約１０１％のＳＯＣまで充電されたことが確認された。また、蓄電システム（２０）には２７Ａの充電電流が充電開始から充電終了まで入力されたので蓄電効率は約９１％である。【０１１４】  更に、蓄電システム（２０）に余剰電力１２Ａが入力される場合を想定した充放電サイクルを実施した。この場合には蓄電システム（２０）への充電入力Ｉが１２Ａであり、充電入力端子（７ｂ）に接続した直流電源Ｂは、上限電圧は同じで、電流値Ｉ���はＩ＝Ｉａ＋Ｉｂ＝１２Ａの関係から０．４Ａに設定して蓄電システム（２０）の充電を開始した。【０１１５】  この場合にも、特定の組電池（１−ｍ）が定電圧充電に移行した後では、組電池（１−ｍ）の充電は充電入力Ｉａが減少しながら充電されるので、３０分に一度、直流電源Ｂの電流設定値Ｉｂを増加してＩａ＋Ｉｂ＝１２＋／−１．５Ａの関係を維持するようにした。直流電源Ｂの電圧は充電終了時にも設定電圧（１５Ｖ）には達することなく、充電開始から充電終了まで１２Ａの充電電流が入力できた。【０１１６】  蓄電システム（２０）は１２Ａで８時間充電した後に同じく２０Ａの定電流放電を行って充放電サイクルを繰り返した。ここでも特定の組電池（１−ｍ）はｍを１〜５までサイクル毎に順繰りに変えて変更される。また、ある充放電サイクルでは無作為にｍを決定し、スイッチ（２−ｍ）以外をＯＦＦ状態にして特定の組電池（１−ｍ）だけを１０Ａの定電流放電で終止電圧（１０．５Ｖ）に達するまで放電して特定の組電池（１−ｍ）の容量測定を行った。【０１１７】  蓄電システム（２０）は１２Ａの８時間充電と２０Ａの定電流放電の充放電サイクルでは何れのサイクルにおいても約４．２時間の放電で組電池は終止電圧（１０．５Ｖ）に達した。従って、蓄電システム（２０）の放電量は約８４Ａｈであり、蓄電システム（２０）は約２９％のＳＯＣまで充電されたことが確認された。一方、特定の組電池（１−ｍ）はここでも約１０１％のＳＯＣまで充電されたことが確認された。また、蓄電システム（２０）には１２Ａの充電電流が充電開始から充電終了まで入力されたので蓄電効率は約８８％である。【０１１８】  以上のように、本実施例における蓄電システムでは充電電流が３３Ａから１２Ａまで変化すれば、充電終了時の蓄電システムのＳＯＣは８４％から２９％まで変化した。しかし、本実施例における蓄電システムは図４又は図１の構成に基づくので、充電終了時の蓄電システムのＳＯＣが８４％でも２９％でも特定の組電池（１−ｍ）はいずれも約１００％のＳＯＣまで充電される。従って、蓄電システムが鉛蓄電池で構成される場合でも未活用の硫酸鉛が結晶拡大する前に頻繁に１００％のＳＯＣまで充電されるのでサルフェーションによる性能劣化が抑制される。【０１１９】  なお、実施例２では、鉛蓄電池を使用して図１に示す構成で蓄電システムを作製して、本発明の実施の形態について説明したものであり、実施例２は図１又は図４に示す構成の適用例の一つを示したものであり、鉛蓄電池の使用に限定する趣旨ではない。
【実施例３】
【０１２０】  本実施例では、図１の構成に基づいてリチウムイオン電池で構成される蓄電システムを作製し、蓄電システムとしてはＳＯＣやＤＯＤに余裕を残して充電放電が繰り返されても、リチウムイオン電池はＳＯＣとＤＯＤがいずれも頻繁に１００％に達することを確認した。【０１２１】  本実施例では、１１Ａの余剰電力が８時間連続して発生するという前提で、且つ蓄電システムには発生する余剰電力の全てが入力可能であり、また蓄電システムの放電は９０％程度のＤＯＤで放電終了となることを前提として蓄電システムを設計した。【０１２２】  蓄電システムを構成するためのリチウムイオン電池には市販の１８６５０型のＮＣＭタイプのリチウムイオン電池（公称電圧３．７Ｖ、公称容量２．２Ａｈ）を用意した。１８６５０型は直径が１８ｍｍで長さが６５ｍｍの筒型で、ＮＣＭタイプは正極にＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２が使用されたリチウムイオン電池である。用意したリチウムイオン電池の３３６個は１６セルを並列に接続し、更にその７個を直列に接続して３組の組電池を作製した。【０１２３】  作製した組電池はいずれも７Ａの定電流で、上限電圧を２９．４Ｖに設定して８時間の定電流定電圧充電を行い、その後、終止電圧２２Ｖまで７Ａの定電流放電を行ってそれぞれの放電容量を測定した。その結果、放電容量はいずれも約３６Ａｈであったので該組電池の定格容量を３６Ａｈと決定した。【０１２４】  本実施例における蓄電システムは用意した組電池の３個（合計１０８Ａｈ）を使用して図１に示す構成で、組電池（１−１）〜（１−３）を制御装置（１５）の接続端子（８−１）〜（８−３）に接続してｎ＝３で作製した。本実施例における蓄電システム（２０）の定格容量は１０８Ａｈであり、予定する充電入力（８８Ａｈ）は定格容量の８１％程度であり、蓄電システムの放電が９０％程度のＤＯＤで放電終了となっても予定する充電入力は全て入力可能である。【０１２５】  充電入力としては実施例２と同じく市販の定電圧定電流直流電源Ａと定電圧定電流直流電源Ｂを、それぞれを制御装置（１５）の充電入力端子（７ａ）及び（７ｂ）に接続した。組電池（１−１）〜（１−３）は、定格容量を決定した充電方法で充電すれば１００％のＳＯＣに達する。即ち、７Ａの定電流で、上限電圧を２９．４Ｖに設定して８時間の定電流定電圧充電を行えば１００％のＳＯＣに達する。そこで、直流電源Ａは電流値Ｉａを７Ａに設定し、上限電圧は２９．４Ｖに設定した。【０１２６】  本実施例では、１１Ａの余剰電力が８時間連続して発生するという前提であり、蓄電システム（２０）への充電入力Ｉは１１Ａとするので、充電入力端子（７ｂ）に接続した直流電源Ｂは電流値ＩｂをＩ＝Ｉａ＋Ｉｂ＝１１Ａの関係から４Ａに設定し、上限電圧は２９．６Ｖに設定した。【０１２７】  蓄電システム（２０）の充電はスイッチ（４ａ）と（４ｂ）をＯＮ状態にして開始される。充電開始時では充電電流Ｉａは７Ａであり、充電電流Ｉｂは４Ａであり、蓄電システム（２０）への充電入力Ｉは１１Ａであった。スイッチ（４ａ）と一緒にスイッチ（３−ｍ）がＯＮ状態にされて組電池（１−ｍ）が特定の組電池に選定され、充電電流Ｉａ（７Ａ）は組電池（１−ｍ）��けに入力される。一方、充電電流Ｉｂ（４Ａ）は組電池（１−ｍ）以外の２組の組電池に入力される。【０１２８】  ここで、Ｉ／ｎ＝３．６７Ａであり、充電電流Ｉａ（７Ａ）はＩａ≫Ｉ／ｎの関係を充たすので組電池（１−ｍ）は他の組電池に優先して充電される。本実施例では充電の度にｍを変更して組電池（１−１）〜（１−３）を順繰りに特定の組電池に選定している。ただし、本実施例ではｍは１から３までの任意の整数である。【０１２９】  一方、ＮＣＭタイプのリチウムイオン電池もＳＯＣが８５％程度に達すると充電電圧が上限電圧に達するので、その後の充電はやはり定電圧充電に移行する。本実施例においても特定の組電池（１−ｍ）が定電圧充電に移行した後では、組電池（１−ｍ）の充電は充電の進行に伴って充電電流Ｉａが減少するので、３０分に一度、直流電源Ｂの電流設定値Ｉｂを増加してＩａ＋Ｉｂ＝１１＋／−０．５Ａの関係を維持するようにした。【０１３０】  充電開始から８時間経過した時点でスイッチ（４ａ）と（４ｂ）をＯＦＦ状態にして蓄電システム（２０）の充電を終了した。直流電源Ｂの電圧は充電終了まで設定値の２９．６Ｖに達することは無く、Ｉａ＋Ｉｂ＝１０＋／−０．５Ａの関係は充電開始から充電終了まで維持された。【０１３１】  充電終了後には蓄電システム（２０）はスイッチ（２）とスイッチ（５）をＯＮ状態として、７Ａの定電流放電で各組電池を順番に放電させた。ここでは、特定の組電池（１−ｍ）を先ず１００％のＤＯＤ（ＳＯＣ＝０％）まで放電させ、続いて他の１組の組電池を１００％のＤＯＤまで放電させ、最後の組電池は放電電圧が２５．９Ｖに達した時点で放電を終了した。放電電圧が２５．９Ｖで放電を停止した最後の組電池はＳＯＣが約３０％に止まるので、蓄電システムの定格容量に換算すれば１０％程度を残して、つまり、ＤＯＤが９０％の時点で放電を終了したことになる。【０１３２】  結局、本実施例では蓄電システム（２０）はＤＯＤが９０％に達したところで放電を終了して再び１１Ａで８時間充電するという方法で１日１サイクルの充放電を繰り返し行った。各サイクルでの各組電池の具体的な放電量は、特定の組電池が３６Ａｈであり、他の一組の組電池が３０Ａｈであり、残り１組の組電池の放電量は１９Ａｈで未放電量は１１Ａｈであった。【０１３３】  本実施例における蓄電システム（２０）では各組電池の定格容量は３６Ａｈであり、蓄電システムの定格容量は１０８Ａｈである。従って、各サイクルの充電終了時における蓄電システムのＳＯＣは（３６Ａｈ＋３０Ａｈ＋１９Ａｈ＋１１Ａｈ）÷１０８Ａｈの計算から８９％に達したことが分かるし、特定の組電池のＳＯＣは３６Ａｈ÷３６Ａｈの計算から１００％に達したことが分かる。【０１３４】  以上のように、図１の構成に基づいてリチウムイオン電池で構成される蓄電システムは、充電に際しては予定する充電入力を充電開始から充電終了まで入力し続けても、蓄電システムとしては８９％のＳＯＣに止まり、組電池レベルでは３サイクルに１回は１００％のＳＯＣに達することが出来る。一方、放電に際しては蓄電システムとしては９０％のＤＯＤに止まっても、組電池レベルでは３サイクルに２回は１００％のＤＯＤに達することが��来る。【０１３５】  以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものであり、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において上記実施形態は種々変更可能である。
【符号の説明】
【０１３６】  １  組電池
２  放電用スイッチ
３  優先充電用スイッチ
４ａ  優先充電入力スイッチ
４ｂ  充電入力スイッチ
５  放電出力スイッチ
６  補助電力供給用スイッチ
７ａ  充電入力端子
７ｂ  充電入力端子
８  組電池接続端子
９  放電出力端子
１３  充電器
１５  制御装置
１６  ダイオード
２０  蓄電システム
３１  蓄電システムのＳＯＣ
３２  組電池のＳＯＣ
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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