(57)【要約】【課題】単位重量当りのエネルギー密度が高い二次電池を用いつつ、発電機からの電流を全て充電電流として受け止めてもこの二次電池の変形を抑制できる、安全性の高い電源システムを構築する。【解決手段】本発明の電源システムは、複数個の素電池Ａを直列してなる第１の組電池および複数個の素電池Ｂを直列してなる第２の組電池とを並列に電気接続して構成される電池集合体と、発電機とを含み、第１の組電池の平均充電電圧Ｖ１は第２の組電池の平均充電電圧Ｖ２より小さく、第１の組電池を強制放電させることができる強制放電部と、第１の組電池の電圧を測定しつつこの電圧が強制放電開始電圧Ｖａに達したときに強制放電部を用いて強制放電終了電圧Ｖｂに達するまで第１の組電池を強制放電させる制御部とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2009080938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の素電池Ａを直列してなる第１の組電池と、複数個の素電池Ｂを直列してなる第２の組電池とを並列に電気接続して構成される電池集合体と、
この電池集合体を充電させることができる発電機とを含む電源システムであって、
前記電池集合体は、前記第１の組電池の平均充電電圧Ｖ１は前記第２の組電池の平均充電電圧Ｖ２より小さく、
前記第１の組電池を強制放電させることができる強制放電部と、
前記第１の組電池の電圧を測定し、この電圧が強制放電開始電圧Ｖａに達したときに、前記強制放電部を用いて強制放電終了電圧Ｖｂに達するまで前記第１の組電池を強制放電させる制御部と、
を備えたことを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記強制放電部を、抵抗とダイオードとからなる強制放電回路と、前記制御部からの指令に基づいて前記第１の組電池をこの強制放電回路と繋ぐスイッチとで構成したことを特徴とする、請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記第１の組電池の平均充電電圧Ｖ１と前記第２の組電池の平均充電電圧Ｖ２との比Ｖ２／Ｖ１が１．０１以上１．１８以下を満たすことを特徴とする、請求項１記載の電源システム。
【請求項４】
前記素電池Ａとして非水電解質二次電池を用いたことを特徴とする、請求項１記載の電源システム。
【請求項５】
前記非水電解質二次電池の正極の活物質にコバルトを含むリチウム複合酸化物を用いたことを特徴とする、請求項４記載の電源システム。
【請求項６】
前記第１の組電池における前記素電池Ａの個数をｎAとしたときに、前記強制放電開始電圧Ｖａを、４．０５ｎAＶ以上４．１５ｎAＶ以下としたことを特徴とする、請求項４記載の電源システム。
【請求項７】
前記第１の組電池における前記素電池Ａの個数をｎAとしたときに、前記強制放電終了電圧Ｖｂを、３．８５ｎAＶ以上３．９５ｎAＶ以下としたことを特徴とする、請求項４記載の電源システム。
【請求項８】
前記第１の組電池に、素電池Ｃとしてアルカリ蓄電池をさらに直列したことを特徴とする、請求項４記載の電源システム。
【請求項９】
前記素電池Ｃの容量を、前記素電池Ａの容量よりも大きくしたことを特徴とする、請求項８記載の電源システム。
【請求項１０】
前記第１の組電池における前記素電池Ａの個数をｎA、前記素電池Ｃの個数をｎCとしたときに、前記強制放電開始電圧Ｖａを、（４．０５ｎA＋１．４ｎC）Ｖ以上（４．１５ｎA＋１．４ｎC）Ｖ以下としたことを特徴とする、請求項８記載の電源システム。
【請求項１１】
前記強制放電開始電圧Ｖａと前記強制放電終了電圧Ｖｂとから強制放電に要する電気量を算出し、一定の電流値で一定時間の強制放電を行うようにしたことを特徴とする、請求項１記載の電源システム。
【請求項１２】
前記素電池Ｂとしてアルカリ蓄電池を用いたことを特徴とする、請求項１記載の電源シス
テム。
【請求項１３】
複数個の素電池Ａを直列してなる第１の組電池と、複数個の素電池Ｂを直列してなる第２の組電池とを並列に電気接続して構成される電池集合体の制御方法であって、
前記第１の組電池の平均充電電圧Ｖ１は前記第２の組電池の平均充電電圧Ｖ２より小さく、
前記第１の組電池の電圧を測定し、この電圧が強制放電開始電圧Ｖａに達したときに、強制放電終了電圧Ｖｂに達するまで前記第１の組電池を強制放電させることを特徴とする電池集合体の制御方法。
【請求項１４】
抵抗とダイオードとからなる強制放電回路と、強制放電の指令に基づいて前記第１の組電池と強制放電回路とを繋ぐスイッチを用いて、強制放電を行うことを特徴とする、請求項１３記載の電池集合体の制御方法。
【請求項１５】
前記平均充電電圧Ｖ１と前記平均充電電圧Ｖ２との比Ｖ２／Ｖ１が１．０１以上１．１８以下を満たすことを特徴とする、請求項１３記載の電池集合体の制御方法。
【請求項１６】
前記素電池Ａとして非水電解質二次電池を用いたことを特徴とする、請求項１３記載の電池集合体の制御方法。
【請求項１７】
前記非水電解質二次電池の正極の活物質にコバルトを含むリチウム複合酸化物を用いたことを特徴とする、請求項１６記載の電池集合体の制御方法。
【請求項１８】
前記第１の組電池における前記素電池Ａの個数をｎAとしたときに、前記強制放電開始電圧Ｖａを、４．０５ｎAＶ以上４．１５ｎAＶ以下としたことを特徴とする、請求項１６記載の電池集合体の制御方法。
【請求項１９】
前記第１の組電池における前記素電池Ａの個数をｎAとしたときに、前記強制放電終了電圧Ｖｂを、３．８５ｎAＶ以上３．９５ｎAＶ以下としたことを特徴とする、請求項１６記載の電池集合体の制御方法。
【請求項２０】
前記第１の組電池に、素電池Ｃとしてアルカリ蓄電池をさらに直列したことを特徴とする、請求項１６記載の電池集合体の制御方法。
【請求項２１】
前記素電池Ｃの容量を、前記素電池Ａの容量よりも大きくしたことを特徴とする、請求項２０記載の電池集合体の制御方法。
【請求項２２】
前記第１の組電池における前記素電池Ａの個数をｎA、前記素電池Ｃの個数をｎCとしたときに、前記強制放電開始電圧Ｖａを、（４．０５ｎA＋１．４ｎC）Ｖ以上（４．１５ｎA＋１．４ｎC）Ｖ以下としたことを特徴とする、請求項２０記載の電池集合体の制御方法。
【請求項２３】
前記強制放電開始電圧Ｖａと前記強制放電終了電圧Ｖｂとから強制放電に要する電気量を算出し、一定の電流値で一定時間の強制放電を行うようにしたことを特徴とする、請求項１３記載の電池集合体の制御方法。
【請求項２４】
前記素電池Ｂとしてアルカリ蓄電池を用いたことを特徴とする、請求項１３記載の電池集合体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は素電池を複数個組み合わせた電池集合体からなる電源システム、およびこの電池集合体の制御方法に関し、より詳しくは二次電池である素電池を過充電させずに、電池集合体を電源として機能させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル水素蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池、ならびにリチウムイオン二次電池やリチウムポリマー二次電池などの非水電解質二次電池は、鉛蓄電池より単位重量当りのエネルギー密度が高いので、車両や携帯機器などの移動体に具備する電源として注目されている。特に複数の非水電解質二次電池からなる素電池を直列に接続して、単位重量当りのエネルギー密度が高い電池集合体を構成し、鉛蓄電池に代えてセルスタータ電源（いわゆる、車両の駆動源ではない電源）として車両に搭載すれば、レース用途などにおいて有望と考えられる。
【０００３】
車両用の電源は、始動時にセルスタータとして大電流で放電される一方で、車両の運転時に発電機（定電圧充電器）から送られる電流を受け入れて充電される。鉛蓄電池は比較的大電流での充放電に適した反応機構を有しているが、上述した二次電池は反応機構の関係上、大電流での充放電に適しているとは言い難い。具体的にはこれらの二次電池は、充電末期において各々以下のような弱点を有する。
【０００４】
まずニッケル水素蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池の場合、充電末期に正極から酸素ガスが発生するのだが、雰囲気温度が高くなると正極から酸素ガスが発生する電圧（酸素過電圧）が低下する。仮に酸素過電圧がＶ1まで低下したｎ個のアルカリ蓄電池を定電圧充電器（定格充電電圧Ｖ2）が充電する際に、Ｖ2＞ｎＶ1の関係を満たしてしまうと、充電が終了せずに酸素ガスが発生し続け、組電池を構成する個々の二次電池（素電池）が電池内圧上昇により変形する虞がある。
【０００５】
次にリチウムイオン二次電池やリチウムポリマー二次電池などの非水電解質二次電池の場合、充電末期に非水電解質を含む電解液が分解しやすくなるのだが、雰囲気温度が高くなるとこの傾向が顕著化し、組電池を構成する素電池が電池内圧上昇により変形する虞がある。
【０００６】
このような課題を解決するためには、特許文献１に示すように、電源として用いる組電池の充電が完了した時点で、さらなる電流を別の回路（側流回路）から通過させるのが有効と考えられる。
【特許文献１】特開平０７−０５９２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
車載技術として特許文献１を転用する場合、側流回路は以下の２つの態様として具現化できる。第１の態様は、車載された他の電動機器（ランプやカーステレオ、カークーラーなど）へ電流を供与する形で側流回路を構成する態様である。第２の態様は、単に電流を消費する抵抗体へ電流を供与する形で側流回路を構成する態様である。
【０００８】
しかし第１の態様を採ると、定電圧充電器が上述した電動機器に過度の電流を供給してこれらの電動機器を故障させる虞がある。また第２の態様を採ると、抵抗体が電流を消費する際に発生する熱が上述した二次電池の雰囲気温度を高めることになるので、素電池が
変形する虞を解消できない。このように単位重量当りのエネルギー密度が高い二次電池を用いて無作為に電池集合体を構成しても、定電圧充電器と組み合わせるのは困難であった。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するためのものであり、単位重量当りのエネルギー密度が高い二次電池を用いつつ、発電機からの電流を全て充電電流として受け止めてもこの二次電池の変形を抑制できる、安全性の高い電源システムを構築することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題に基づき、本発明の電源システムは、複数個の素電池Ａを直列してなる第１の組電池および複数個の素電池Ｂを直列してなる第２の組電池とを並列に電気接続して構成される電池集合体と、この電池集合体を充電させることができる発電機とを含み、第１の組電池の平均充電電圧Ｖ１は第２の組電池の平均充電電圧Ｖ２より小さく、第１の組電池を強制放電させることができる強制放電部と、第１の組電池の電圧を測定しつつこの電圧が強制放電開始電圧Ｖａに達したときに強制放電部を用いて強制放電終了電圧Ｖｂに達するまで第１の組電池を強制放電させる制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また本発明の電池集合体の制御方法は、複数個の素電池Ａを直列してなる第１の組電池および複数個の素電池Ｂを直列してなる第２の組電池とを並列に電気接続して構成される電池集合体の制御方法であって、第１の組電池の平均充電電圧Ｖ１は前記第２の組電池の平均充電電圧Ｖ２より小さく、第１の組電池の電圧を測定しつつこの電圧が強制放電開始電圧Ｖａに達したときに強制放電終了電圧Ｖｂに達するまで第１の組電池を強制放電させることを特徴とする。
【００１２】
セルスタータ電源のように、絶え間なく発電機からの充電電流を受け入れる必要がある場合、本発明の電源システムを採用すれば、発電機からの電流を全て充電電流として受け止めてもこの二次電池の変形を抑制できる。具体的には、２種の組電池（いずれも素電池を直列して構成される）を並列に電気接続して電池集合体を構成し、平素は発電機からの充電電流を第１の組電池が主となって受け入れ、第１の組電池が満充電に近づくと、発電機からの充電電流を側流回路である第２の組電池が主となって受け入れつつ、この間に、充電の受け入れが可能な充電深さ（ＳＯＣ）に達するまで第１の組電池を徐々に強制放電させる。この形態であれば、過度な発熱を伴う抵抗体を側流回路としないので、電池集合体（特に主電源である第１の組電池）の雰囲気温度を高めることはなく、したがって素電池が変形する虞もない。
【００１３】
また、第１の組電池の平均充電電圧Ｖ１を前記第２の組電池の平均充電電圧Ｖ２より小さくすることで、電源システムの構成を簡素化できる。具体的には、通常は定電圧仕様である発電機の定格電圧に合せるように第１の組電池と第２の組電池とを構成することにより、変圧などの煩雑な手段を用いることなく、以下に詳述する機能を有する電源システムが構成できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、鉛蓄電池より単位重量当りのエネルギー密度が高い二次電池からなる電池集合体からなる電源システムを、安定して提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図を用いて説明する。
【００１６】
第１の発明は、複数個の素電池Ａを直列してなる第１の組電池および複数個の素電池Ｂを直列してなる第２の組電池とを並列に電気接続して構成される電池集合体と、この電池
集合体を充電させることができる発電機とを含み、第１の組電池の平均充電電圧Ｖ１は第２の組電池の平均充電電圧Ｖ２より小さく、第１の組電池を強制放電させることができる強制放電部と、第１の組電池の電圧を測定しつつこの電圧が強制放電開始電圧Ｖａに達したときに強制放電部を用いて強制放電終了電圧Ｖｂに達するまで第１の組電池を強制放電させる制御部とを備えたことを特徴とする電源システムに関する。また第２の発明は、第１の発明において、強制放電部を、抵抗とダイオードとからなる強制放電回路と、制御部からの指令に基づいて第１の組電池をこの強制放電回路と繋ぐスイッチとで構成したことを特徴とする。
【００１７】
図１は第１および第２の発明の電源システムを実用化した一例を示すブロック図である。電源システム７は、発電機１と、複数個の素電池Ａを直列してなる第１の組電池２ａおよび複数個の素電池Ｂを直列してなる第２の組電池２ｂとを並列に電気接続して構成される電池集合体と、第１の組電池２ａを強制放電させることができる強制放電部と、第１の組電池２ａの電圧を測定しつつその電圧が強制放電開始電圧Ｖａに達したときに強制放電部を用いて強制放電終了電圧Ｖｂに達するまで第１の組電池２ａ強制放電させる制御部６とからなる。また強制放電部は、強制放電回路と、制御部６からの指令に基づいて第１の組電池２ａを強制放電回路と繋ぐスイッチ３とからなる。さらに強制放電回路は、抵抗４と、ダイオード５とからなる。以降、発電機１として定電圧仕様のものを用い、かつ第１の組電池２ａを構成する素電池Ａとして非水電解質二次電池（具体的にはリチウムイオン二次電池）を用いた場合について詳述する。
【００１８】
図２は正極活物質としてコバルト酸リチウムを用い、負極活物質として黒鉛を用いたリチウムイオン二次電池を、定電圧仕様の発電機で充電した場合の充電挙動を示す図である。図中、素電池１つ当りの定格電圧が３．８Ｖの場合をＡ、３．９Ｖの場合をＢ、４．０Ｖの場合をＣ、４．１Ｖの場合をＤ、４．２Ｖの場合をＥと記した。
【００１９】
発電機は、一定の電流で定格電圧に達するまでリチウムイオン二次電池を充電し、電流を減衰させながらリチウムイオン二次電池を定電圧充電する。例えば図２のように発電機の定格電圧がリチウムイオン二次電池１個当り３．９Ｖの場合、ＳＯＣ（ここでは素電池１つ当りの定格電圧が３．９Ｖの充電容量を素電池１つ当りの定格電圧が４．２Ｖの充電容量で除した値）は７３％となるが、発電機の定格電圧がリチウムイオン二次電池１個当り４．１Ｖの場合、ＳＯＣは９１％となる。（表１）は図２を基にして、リチウムイオン二次電池１個当りの発電機の定格電圧とＳＯＣとの関係を示したものである。
【００２０】
【表１】
2009080938.tif 000003
リチウムイオン二次電池は、充電後のＳＯＣが１００％近傍になると、非水電解質を含む電解液の成分（主にカーボネート）が分解しやすくなる。このような状態のリチウムイオン二次電池に対し、発電機１からさらに充電電流が供給されることを避けるため、充電後のＳＯＣが１００％近傍を示す電圧よりもやや低い領域に強制放電開始電圧Ｖａを設定しつつ、制御部６がリチウムイオン二次電池（素電池Ａ）からなる第１の組電池２ａの電圧を逐次測定し、発電機１からの充電によって第１の組電池２ａの電圧が強制放電開始電圧Ｖａに達したときに、制御部６の指令に基づき第１の組電池２ａの電圧が強制放電終了電圧Ｖｂに達するまで、強制放電部を用いて強制放電するようにしたものである。
【００２１】
本発明の電源システムの具体的な動作について、さらに説明する。
【００２２】
制御部６は第１の組電池２ａの電圧を、逐次測定している。発電機１から第１の組電池２ａおよび第２の組電池２ｂへは不定期に、充電電流が供給される。ここで第１の組電池２ａが強制放電開始電圧Ｖａに達すると、制御部６からの指令に基づいてスイッチ３がオンになり、第１の組電池２ａのみが抵抗４とダイオード５とからなる強制放電回路を通じて、強制放電終了電圧Ｖｂに達するまで強制放電される。強制放電が終了すると、制御部６の指令に基づいてスイッチ３がオフになり、第１の組電池２ａは発電機１からの充電の受入れが可能な状態となる。なお第１の組電池２ａが強制放電されている間も、第２の組電池２ｂは発電機１からの充電の受入れが可能な状態なので、充電電流が車載機器８に過剰に供給されることはない。
【００２３】
また、第１の組電池２ａの平均充電電圧Ｖ１を第２の組電池の平均充電電圧Ｖ２より小さくすることにより、発電機１からの充電電流の主たる受け入れ先である第１の組電池２ａが、優先的に充電されるようになる。
【００２４】
第１の組電池２ａの平均充電電圧Ｖ１と第２の組電池２ｂの平均充電電圧Ｖ２との関係を上述のようにすることで、電源システムの構成を簡素化できる。例えば図１において、素電池Ｂをアルカリ蓄電池（具体的にはニッケル水素蓄電池、平均充電電圧は１セル当たり１．４Ｖ）とした場合、１２個の素電池Ｂからなる第２の組電池２ｂの平均充電電圧Ｖ２は１６．８Ｖとなり、４個のリチウムイオン二次電池（平均充電電圧は１セル当たり３．８Ｖ）からなる第１の組電池２ａの平均充電電圧Ｖ１の値（１５．２Ｖ）との比Ｖ２／Ｖ１は１．１１となる。通常、発電機１は定電圧仕様なので、上述の態様のように第１の組電池２ａの平均充電電圧Ｖ１を第２の組電池２ｂの平均充電電圧Ｖ２より小さくなるように構成することにより、一方の組電池を変圧するなどの煩雑な手段を用いることなく、簡便に本発明の電源システム７が構成できる。
【００２５】
第３の発明は、第１の発明において、平均充電電圧Ｖ１と平均充電電圧Ｖ２との比Ｖ２／Ｖ１は１．０１以上１．１８以下を満たすことを特徴とする。具体的には、比Ｖ２／Ｖ１が１．０１未満の場合は、発電機１からの充電電流が第２の組電池２ｂに流れやすくなって第１の組電池２ａが効率的に充電されなくなり、１．１８を超える場合は第１の組電池２ａが過充電になりやすいので、ともに好ましくない。
【００２６】
平均充電電圧の求め方について記す。素電池がリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池の場合、充電終止電圧は正極や負極に用いる活物質の特質に応じて人為的に設定されるが、通常は４．２Ｖである。図２を参照すると、充電終止電圧を４．２ＶとしたＥの充電容量は２５５０ｍＡｈである。この場合、充電容量が１２７５ｍＡｈ（４．２Ｖ充電した場合の充電容量の半分）の時点の電圧（３．８Ｖ）が、非水電解質二次電池１セル当たりの平均充電電圧である。一方、素電池がニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電池の場合、正極活物質である水酸化ニッケルの特質として、完全充電完了と同時に酸素過電圧によって充電電圧が低下する。この完全充電容量の半分の時点の電圧が、アルカリ蓄電池の平均充電電圧である。
【００２７】
第４の発明は、第１の発明において、素電池Ａとして非水電解質二次電池を用いたことを特徴とする。リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池は、アルカリ蓄電池などに比べてエネルギー密度が高いので、本発明の電源システムにおける充電電流の主たる受け入れ先として好ましい。一方で非水電解質二次電池は、高温環境下で電解液成分が分解するなどの課題をも有するので、発熱が著しい抵抗体に代えて第２の組電池を側流回路とした本発明の主旨にも良く合致する。
【００２８】
第５の発明は、第４の発明において、非水電解質二次電池の正極の活物質にコバルトを含むリチウム複合酸化物を用いたことを特徴とする。コバルト酸リチウムなどのコバルト
を含むリチウム複合酸化物を正極の活物質に用いることで非水電解質二次電池の放電電圧が高くなり、エネルギー密度を高めやすくなる。
【００２９】
第６の発明は、第４の発明において、第１の組電池２ａにおける素電池Ａの個数をｎAとしたときに、強制放電開始電圧Ｖａを、４．０５ｎAＶ以上４．１５ｎAＶ以下としたことを特徴とする。素電池Ａを示す図２および（表１）からも明らかなように、強制放電開始電圧Ｖａを４．０５ｎAＶ未満に設定すると、第１の組電池２ａの充電受入れ量が過少になるので好ましくなく、４．１５ｎAＶを超えて設定すると、素電池Ａの過充電領域に近づくまで第１の組電池２ａの強制放電が始まらないので好ましくない。
【００３０】
第７の発明は、第４の発明において、第１の組電池２ａにおける素電池Ａの個数をｎAとしたときに、強制放電終了電圧Ｖｂを、３．８５ｎAＶ以上３．９５ｎAＶ以下としたことを特徴とする。素電池Ａを示す図２および（表１）からも明らかなように、強制放電終了電圧Ｖｂを３．８５ｎAＶ未満に設定すると、第１の組電池２ａの強制放電電気量が過剰になって（１回当りの強制放電時間が長くなり）発電機１からの充電電流が主たる受け入れ先である第１の組電池２ａに流れる時間が減少するので好ましくなく、３．９５ｎAＶを超えて設定すると、強制放電後に次の強制放電開始電圧Ｖａを早く迎えることになって第１の組電池２ａの充電受入れ量がかえって過少になるので好ましくない。
【００３１】
第８の発明は、第４の発明において、第１の組電池２ａに、素電池Ｃとしてアルカリ蓄電池をさらに直列したことを特徴とする。第９の発明は、第８の発明において、素電池Ｃの容量を素電池Ａの容量よりも大きくしたことを特徴とする。
【００３２】
第６の発明に示したように、本発明の電源システム７において、素電池Ａとして非水電解質二次電池を用いた場合、素電池Ａが１セル当たり４．０Ｖ近傍となるように強制放電開始電圧Ｖａを設ける（すなわち、強制放電開始電圧Ｖａは４．０Ｖの整数倍である）のが好ましい。しかし一方で、発電機１として汎用の鉛蓄電池仕様のものを用いる場合、定格電圧は１４．５Ｖであり、４．０Ｖの整数倍とはならず端数（２．５Ｖ）が生じる。そこで平均充電電圧が１．４Ｖ近傍であるアルカリ蓄電池（素電池Ｃ）を適宜、素電池Ａと直列することにより、上述した端数に対応することが可能となる。具体的には、平均充電電圧が３．８Ｖであるリチウムイオン二次電池を素電池Ａとして３個直列し、さらに平均充電電圧が１．４Ｖであるニッケル水素蓄電池を素電池Ａとして２個直列した場合、第１の組電池２ａの平均充電電圧Ｖ１は１４．２Ｖとなる。ここで素電池Ｃであるニッケル水素蓄電池は充電電圧の平坦性が高いので、素電池Ｃの容量を素電池Ａの容量よりも大きくすれば、ニッケル水素蓄電池の平坦な充電電圧を活用して、残る０．３Ｖ（発電機１の定格電圧である１４．５Ｖから、第１の組電池２ａの平均充電電圧Ｖ１である１４．２Ｖを減じた値）を３個の素電池Ａの充電に振り分けられるので、結果的に素電池Ａ（リチウムイオン二次電池）は１セル当たり３．９Ｖ（ＳＯＣ換算で７３％）まで充電できるようになる。
【００３３】
第１０の発明は、第８の発明において、第１の組電池２ａにおける素電池Ａの個数をｎA、素電池Ｃの個数をｎCとしたときに、強制放電開始電圧Ｖａを、（４．０５ｎA＋１．４ｎC）Ｖ以上（４．１５ｎA＋１．４ｎC）Ｖ以下としたことを特徴とする。第８の発明に則れば、発電機１の定格電圧に合せて第１の組電池２ａを好適に組み合わせることによって過不足なく充電が出来るようになる。よって、強制放電開始電圧Ｖａの範囲が好適な理由は第６の発明と同様ながら、第１０の発明によって、第１の組電池２ａを構成する素電池Ａあるいは素電池Ｃの充電電圧が異常に大きくなった際に危険を回避できるようになる。
【００３４】
第１１の発明は、第１の発明において、強制放電開始電圧Ｖａと強制放電終了電圧Ｖｂ
とから強制放電に要する電気量を算出し、一定の電流値で一定時間の強制放電を行うようにしたことを特徴とする。
【００３５】
以下、第４の発明を前提に、図２および（表１）に基づき、強制放電開始電圧Ｖａを１６．４Ｖ（非水電解質二次電池１セル当たり４．１Ｖ）、強制放電終了電圧Ｖｂを１５．６Ｖ（非水電解質二次電池１セル当たり３．９Ｖ）に設定した場合を想定して、第１２の発明について詳述する。第１の組電池２ａの電圧が１６．４Ｖに達したとき、第１の組電池２ａの電圧が１５．６Ｖに達するまで逐次電圧を測定しながら強制放電するよりも、（表１）に示す関係をあらかじめ制御部６に把握させて、ＳＯＣの差から第１の組電池２ａを強制放電させる電気量（この場合は１８％）を把握し、発電機１からの充電や車載機器への放電とは関係なく、例えば５時間率で５４分間強制放電するように制御部６がタイマー制御すれば、簡便かつ正確に第１の組電池２ａを強制放電させることができる。この態様は、車載機器に大電流で放電して閉回路電圧が極度に低下する（第１の組電池２ａの抵抗に相応して、実際のＳＯＣに相応する開回路電圧よりも極度に低い電圧を示す）場合などに有効である。
【００３６】
第１２の発明は、第１の発明において、素電池Ｂとしてアルカリ蓄電池を用いたことを特徴とする。上述したように、アルカリ蓄電池は、正極活物質である水酸化ニッケルの特質として、完全充電完了と同時に温度上昇を伴うことで、酸素過電圧が低下して充電電圧が低下するので、自らを破壊するような高電圧に晒されることがなく、側流回路である第２の組電池２ｂを構成するのに適している。
【００３７】
第１３の発明は、複数個の素電池Ａを直列してなる第１の組電池および複数個の素電池Ｂを直列してなる第２の組電池とを並列に電気接続して構成される電池集合体の制御方法であって、第１の組電池の平均充電電圧Ｖ１は前記第２の組電池の平均充電電圧Ｖ２より小さく、第１の組電池の電圧を測定しつつこの電圧が強制放電開始電圧Ｖａに達したときに、強制放電終了電圧Ｖｂに達するまで第１の組電池を強制放電させることを特徴とする電池集合体の制御方法に関する。第１４の発明は、第１３の発明において、抵抗とダイオードとからなる強制放電回路と、強制放電の指令に基づいて第１の組電池と強制放電回路とを繋ぐスイッチを用いて、強制放電を行うことを特徴とする。第１３〜１４の発明の構成および効果は、第１〜２の発明に述べたものと同様である。
【００３８】
第１５の発明は、第１３の発明において、平均充電電圧Ｖ１と平均充電電圧Ｖ２との比Ｖ２／Ｖ１が、１．０１以上１．１８以下を満たすことを特徴とする。第１５の発明の構成および効果は、第３の発明に述べたものと同様である。
【００３９】
第１６の発明は、第１３の発明において、素電池Ａとして非水電解質二次電池を用いたことを特徴とする。第１６の発明の構成および効果は、第４の発明に述べたものと同様である。
【００４０】
第１７の発明は、第１６の発明において、非水電解質二次電池の正極の活物質にコバルトを含むリチウム複合酸化物を用いたことを特徴とする。第１７の発明の構成および効果は、第５の発明に述べたものと同様である。
【００４１】
第１８の発明は、第１６の発明において、第１の組電池における素電池Ａの個数をｎAとしたときに、強制放電開始電圧Ｖａを、４．０５ｎAＶ以上４．１５ｎAＶ以下としたことを特徴とする。第１８の発明の構成および効果は、第６の発明に述べたものと同様である。
【００４２】
第１９の発明は、第１６の発明において、第１の組電池における素電池Ａの個数をｎA
としたときに、強制放電終了電圧Ｖｂを、３．８５ｎAＶ以上３．９５ｎAＶ以下としたことを特徴とする。第１９の発明の構成および効果は、第７の発明に述べたものと同様である。
【００４３】
第２０の発明は、第１６の発明において、第１の組電池に素電池Ｃとしてアルカリ蓄電池をさらに直列したことを特徴とする。第２１の発明は、第２０の発明において、素電池Ｃの容量を素電池Ａの容量よりも大きくしたことを特徴とする。第２０〜２１の発明の構成および効果は、第８〜９の発明に述べたものと同様である。
【００４４】
第２２の発明は、第２０の発明において、第１の組電池における素電池Ａの個数をｎA、素電池Ｃの個数をｎCとしたときに、強制放電開始電圧Ｖａを、（４．０５ｎA＋１．４ｎC）Ｖ以上（４．１５ｎA＋１．４ｎC）Ｖ以下としたことを特徴とする。第２２の発明の構成および効果は、第１０の発明に述べたものと同様である。
【００４５】
第２３の発明は、第１３の発明において、強制放電開始電圧Ｖａと強制放電終了電圧Ｖｂとから強制放電に要する電気量を算出し、一定の電流値で一定時間の強制放電を行うようにしたことを特徴とする。第２３の発明の構成および効果は、第１１の発明に述べたものと同様である。
【００４６】
第２４の発明は、第１３の発明において、素電池Ｂとしてアルカリ蓄電池を用いたことを特徴とする。第２４の発明の構成および効果は、第１２の発明に述べたものと同様である。
【００４７】
なお素電池Ａとしてリチウムイオン二次電池を用いた例を示したが、非水電解質二次電池の中でも電解液をゲル状にしたリチウムポリマー二次電池などを用いても、同様の結果が得られる。また素電池Ａとしてニッケル水素蓄電池を用いた例を示したが、ニッケルカドミウム蓄電池などを用いても、同様の結果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の電源システムは、鉛蓄電池より単位重量当りのエネルギー密度が高い非水電解質二次電池からなる組電池を用いるので、レース用車両のセルスタータ電源として利用可能性が高く、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の電源システムを実用化した一例を示すブロック図
【図２】素電池の一例であるリチウムイオン二次電池の、常温における初期の充放電挙動を示す図
【符号の説明】
【００５０】
１    発電機
２ａ  第１の組電池
２ｂ  第２の組電池
３    スイッチ
４    抵抗
５    ダイオード
６    制御部
７    電源システム
８    車載機器
【図１】
2009080938.tif 000004
【図２】
2009080938.tif 000005