(57)【要約】  二次電池にかかる負荷を抑制して電池寿命を長くできる待機用電源装置と二次電池の充電方法を提供する。  待機用電源装置は、一以上の二次電池と、二次電池を充電する充電回路とを備えている。充電回路は、二次電池の充電状態を制御する電圧調整部と、二次電池の劣化度を経時的に検出して電圧調整部を制御する制御部とを備えている。充電回路は、電圧調整部が、二次電池を、二次電池の満充電電圧よりも低い充電電圧で充電して負荷電力供給待機状態とすると共に、制御部が検出する二次電池の劣化度に応じて、二次電池の充電電圧を次第に高くするようにしている。
2020137815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一以上の二次電池と、
前記二次電池を充電する充電回路と、
を備える待機用電源装置であって、
前記充電回路は、
前記二次電池の充電状態を制御する電圧調整部と、
前記二次電池の劣化度を経時的に検出して前記電圧調整部を制御する制御部と、
を備えており、
前記電圧調整部が、前記二次電池を、該二次電池の満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで充電して負荷電力供給待機状態とすると共に、
前記制御部が検出する前記二次電池の劣化度に応じて、前記二次電池の充電電圧Ｖｃを次第に高くすることを特徴とする待機用電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載される待機用電源装置であって、
前記制御部は、前記二次電池の劣化度を、該二次電池のＳＯＨから検出することを特徴とする待機用電源装置。
【請求項３】
一以上の二次電池と、
前記二次電池を充電する充電回路と、
を備える待機用電源装置であって、
前記充電回路は、
前記二次電池の充電状態を制御する電圧調整部と、
前記二次電池の放電待機時間を検出して前記電圧調整部を制御する制御部と、
を備えており、
前記電圧調整部が、前記二次電池を、該二次電池の満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで充電して負荷電力供給待機状態とすると共に、
前記制御部が検出する前記二次電池の放電待機時間に応じて、前記二次電池の充電電圧Ｖｃを次第に高くすることを特徴とする待機用電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載される待機用電源装置であって、
前記充電回路が、当該待機用電源装置に接続される負荷が要求する負荷要求電力量を越える電力量を前記二次電池に充電して前記負荷電力供給待機状態とすることを特徴とする待機用電源装置。
【請求項５】
待機用電源装置が備える二次電池の充電方法であって、
前記二次電池の劣化度を経時的に検出し、検出された劣化度に応じて前記二次電池の充電電圧Ｖｃを、該二次電池の満充電電圧Ｖｆよりも低い範囲内において次第に高くすることを特徴とする二次電池の充電方法。
【請求項６】
請求項５に記載される二次電池の充電方法であって、
前記二次電池の劣化度を、該二次電池のＳＯＨから検出することを特徴とする二次電池の充電方法。
【請求項７】
待機用電源装置が備える二次電池の充電方法であって、
前記二次電池の放電待機時間を検出し、検出された前記放電待機時間に応じて前記二次電池の充電電圧Ｖｃを該二次電池の満充電電圧Ｖｆよりも低い範囲内において次第に高くすることを特徴とする二次電池の充電方法。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれかに記載される二次電池の充電方法であって、
前記二次電池から電力が供給される負荷が要求する負荷要求電力量を越える電力量を前記二次電池に充電して、負荷電力供給待機状態とすることを特徴とする二次電池の充電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無停電電源や非常用電源として使用される待機用電源装置と、この待機用電源装置が備える二次電池の充電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池を備える電源装置は、サーバーやデータセンターにおいて、停電時や非常時におけるバックアップ用電源として用いられている。従来の電源装置は、停電等による瞬停時にシステムに確実に電力供給してデータ等を保護するために、内蔵する二次電池を満充電状態として待機する構造としている。このように、長時間にわたって満充電状態に保持される二次電池は、劣化が促進されやすくなる。【０００３】
このため、この種の電源装置に用いられる二次電池は、経年劣化により一定期間経過後に交換する必要がある。このように、交換される二次電池は、劣化が早いと、二次電池の交換までの期間も短くなるため、二次電池の長寿命化が望まれている。長寿命化を図るには、二次電池の負荷を軽減することが考えられる。【０００４】
しかしながら一方で、電源装置の高出力化も求められている。例えば、バックアップ用の電源装置では、高出力の放電を所定の時間にわたって維持することが求められており、二次電池の負荷が大きくなる傾向にある。充電電流が大きくなると、二次電池の発熱も大きくなり、劣化が激しくなって寿命にも影響する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２４７００３号公報
【特許文献２】特開２００８−２５２９６０号公
【特許文献３】特開２００８−２２８４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の一は、二次電池にかかる負荷を抑制して電池寿命を長くできる待機用電源装置と二次電池の充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】
【０００７】
本発明のある態様にかかる待機用電源装置は、一以上の二次電池１と、二次電池１を充電する充電回路２とを備えている。充電回路２は、二次電池１の充電状態を制御する電圧調整部３と、二次電池１の劣化度を経時的に検出して電圧調整部３を制御する制御部４とを備えている。充電回路２は、電圧調整部３が、二次電池１を、二次電池１の満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで充電して負荷電力供給待機状態とすると共に、制御部４が検出する二次電池１の劣化度に応じて、二次電池１の充電電圧Ｖｃを次第に高くするようにしている。
【０００８】
上記構成の待機用電源装置によると、二次電池にかかる負荷を抑制して電池寿命を長くできる特徴がある。それは、上記の待機用電源装置の充電回路が、二次電池の充電状態を制御する電圧調整部と、二次電池の劣化度を経時的に検出して電圧調整部を制御する制御部とを備えており、電圧調整部が、二次電池の満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで二次電池を充電して負荷電力供給待機状態とすると共に、制御部が検出する二次電池の劣化度に応じて、二次電池の充電電圧Ｖｃを次第に高くするようにしているからである。以上の待機用電源装置は、使用開始初期において、二次電池を満充電電圧Ｖｆで充電して満充電するのではなく、満充電電圧よりも低い充電電圧Ｖｃで充電することで、二次電池にかかる負荷を低減できる。さらに、二次電池の劣化度を検出し、二次電池の劣化度に応じて充電電圧Ｖｃを次第に高くするので、経時的な充電容量の低下を防止して、待機用電源装置に要求される充電容量を確保しながら電池寿命を長くできる。
【０００９】
充電回路２の制御部４は、二次電池１の劣化度を、二次電池１のＳＯＨから検出することができる。
【００１０】
本発明の他の態様にかかる待機用電源装置は、一以上の二次電池１と、二次電池１を充電する充電回路２とを備えている。充電回路２は、二次電池１の充電状態を制御する電圧調整部３と、二次電池１の放電待機時間を検出して電圧調整部３を制御する制御部４とを備えている。制御部４は、電圧調整部３が、二次電池１を、二次電池１の満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで充電して負荷電力供給待機状態とすると共に、制御部４が検出する二次電池１の放電待機時間に応じて、二次電池１の充電電圧Ｖｃを次第に高くするようにしている。
【００１１】
上記構成の待機用電源装置によると、二次電池にかかる負荷を抑制して電池寿命を長くできる特徴がある。それは、上記の待機用電源装置の充電回路が、二次電池の充電状態を制御する電圧調整部と、二次電池の放電待機時間を検出して電圧調整部を制御する制御部とを備えており、電圧調整部が、二次電池の満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで二次電池を充電して負荷電力供給待機状態とすると共に、制御部が検出する二次電池の放電待機時間に応じて、二次電池の充電電圧Ｖｃを次第に高くするようにしているからである。以上の待機用電源装置は、使用開始初期において、二次電池を満充電電圧Ｖｆで充電して満充電するのではなく、満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで充電することで、二次電池にかかる負荷を低減できる。さらに、二次電池の放電待機時間に応じて充電電圧Ｖｃを次第に高くするので、経時的な充電容量の低下を防止して、待機用電源装置に要求される充電容量を確保しながら電池寿命を長くできる。
【００１２】
さらに、本発明の待機用電源装置において、充電回路２は、待機用電源装置に接続される負荷が要求する負荷要求電力量を越える電力量を二次電池１に充電して負荷電力供給待機状態とすることができる。
【００１３】
本明細書において、負荷要求電力量とは、停電時や非常時において、待機用電源装置に接続される負荷を所定の時間にわたって駆動させるために必要な最小限の電力量として、待機用電源装置に要求される電力量を意味するものとする。
【００１４】
上記構成によれば、待機用電源装置に接続される負荷を所定の時間にわたって駆動するために必要な電力量を二次電池に充電して負荷電力供給待機状態とするので、停電時や非常時において、負荷に必要な電力を所定の時間にわたって供給して、確実に負荷を駆動させることができ、負荷のシステムやデータ等を確実に保護できる。
【００１５】
本発明のある態様にかかる二次電池の充電方法は、待機用電源装置１００が備える二次電池１の充電方法であって、二次電池１の劣化度を経時的に検出し、検出された劣化度に応じて二次電池１の充電電圧Ｖｃを、二次電池１の満充電電圧Ｖｆよりも低い範囲内において次第に高くする。
【００１６】
上記の二次電池の充電方法によれば、二次電池にかかる負荷を抑制して電池寿命を長くできる特徴がある。それは、上記の充電方法が、二次電池の劣化度を経時的に検出し、検出された劣化度に応じて二次電池の充電電圧Ｖｃを、二次電池の満充電電圧Ｖｆよりも低い範囲内において次第に高くするからである。以上の充電方法によると、使用開始初期において、二次電池を満充電電圧Ｖｆで充電するのではなく、満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで充電することで二次電池にかかる負荷を低減できる。さらに、二次電池の劣化度に応じて充電電圧Ｖｃを満充電電圧Ｖｆよりも低い範囲内において次第に高くするので、経時的な充電容量の低下を防止して、待機用電源装置に要求される充電容量を確保しながら電池寿命を長くできる。
【００１７】
さらに、二次電池の充電方法は、二次電池１の劣化度を、二次電池１のＳＯＨから検出することができる。
【００１８】
本発明の他の態様にかかる二次電池の充電方法は、待機用電源装置１００が備える二次電池１の充電方法であって、二次電池１の放電待機時間を検出し、検出された放電待機時間に応じて二次電池１の充電電圧Ｖｃを二次電池１の満充電電圧Ｖｆよりも低い範囲内において次第に高くする。
【００１９】
上記の二次電池の充電方法によれば、二次電池にかかる負荷を抑制して電池寿命を長くできる特徴がある。それは、上記の充電方法が、二次電池の放電待機時間を検出し、検出された放電待機時間に応じて二次電池の充電電圧Ｖｃを、二次電池の満充電電圧Ｖｆよりも低い範囲内において次第に高くするからである。以上の充電方法によると、使用開始初期において、二次電池を満充電電圧Ｖｆで充電するのではなく、満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで充電することで二次電池にかかる負荷を低減できる。さらに、二次電池の放電待機時間に応じて充電電圧Ｖｃを満充電電圧Ｖｆよりも低い範囲内において次第に高くするので、経時的な充電容量の低下を防止して、待機用電源装置に要求される充電容量を確保しながら電池寿命を長くできる。
【００２０】
さらに、二次電池の充電方法は、二次電池１から電力が供給される負荷が要求する負荷要求電力量を越える電力量を二次電池１に充電して負荷電力供給待機状態とすることができる。
【００２１】
上記方法によれば、二次電池から電力が供給される負荷を所定の時間にわたって駆動するために必要な電力量を二次電池に充電して負荷電力供給待機状態とするので、停電時や非常時において、負荷に必要な電力を所定の時間にわたって供給して、確実に負荷を駆動させることができ、負荷のシステムやデータ等を確実に保護できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る待機用電源装置の概略ブロック図である。
【図２】二次電池の放電容量と電圧の関係を示すグラフである。
【図３】二次電池の劣化率が時間と共に低下する様子を示すグラフである。
【図４】実施例１及び比較例１に係る充電方法について、温度ＴＰ１における二次電池の放電待機時間に対する放電可能時間及び充電電圧の変化を示すグラフである。
【図５】実施例１及び比較例１に係る充電方法について、温度ＴＰ１における二次電池の放電待機時間に対する劣化度と充電電圧の変化を示すグラフである。
【図６】実施例２及び比較例２に係る充電方法について、温度ＴＰ２における二次電池の放電待機時間に対する放電可能時間及び充電電圧の変化を示すグラフである。
【図７】実施例２及び比較例２に係る充電方法について、温度ＴＰ２における二次電池の放電待機時間に対する劣化度と充電電圧の変化を示すグラフである。
【図８】温度ＴＰ２における実施例２に係る充電方法及び温度ＴＰ１における比較例１に係る充電方法について、二次電池の放電待機時間に対する放電可能時間及び充電電圧の変化を示すグラフである。
【図９】温度ＴＰ２における実施例２に係る充電方法及び温度ＴＰ１における比較例１に係る充電方法について、二次電池の放電待機時間に対する劣化度と充電電圧の変化を示すグラフである。
【図１０】ＳＯＨを推定する方法の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに特定されない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に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若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。
［待機用電源装置１００］
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る待機用電源装置１００を示すブロック図である。この待機用電源装置１００は、整流回路８と、充電回路２と、一以上の二次電池１を接続した電池ユニット９とを備える。充電回路２は、二次電池１の充電状態を制御する電圧調整部３と、この電圧調整部３を制御する制御部４とを備えている。電圧調整部３は、二次電池１の充電状態を制御するための部材である。制御部４は、二次電池１の劣化度を経時的に検出して、電圧調整部３を制御するための部材である。この電圧調整部３が、二次電池１を、この二次電池１の満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで充電して負荷電力供給待機状態とすると共に、制御部４が検出する二次電池１の劣化度に応じて、二次電池１の充電電圧Ｖｃを次第に高くするように構成している。
【００２５】
待機用電源装置１００は、入力側に商用電源３０を接続し、出力側には給電対象となる負荷２０を接続している。待機用電源装置１００が接続される負荷２０の入力側には、主電源４０が接続されており、通常時においては、この主電源４０から駆動電力が供給されて、負荷２０を駆動するようにしている。待機用電源装置１００の出力は、主電源４０の出力に対して並列に接続されており、停電等によって主電源４０から駆動電力が供給されなくなると、速やかに待機用電源装置１００から負荷２０に電力を供給するようにしている。
（負荷２０）
【００２６】
使用される負荷は、例えば、停電時等のように供給電力が遮断される状態において、所定の時間にわたって電力が供給されることを要求される機器が含まれる。一例として、サーバーやコンピューター等のように、供給電力が遮断されると、データをバックアップしたり、システムを終了させるための時間を必要とするものが挙げられる。あるいは、データの読み取り中や書き込み中に供給電力が遮断されることが好ましくない態様においても利用される。この場合は、データを保存し、あるいはシステムをシャットダウンさせるための時間が必要になる。したがって、供給電力が遮断された状態では、このような作業にかかる時間を確保するための電力供給が必要になる。言い換えると、待機電源装置は、このような要求電力量を供給可能となるような電力量を充電しておけばよい。あるいは、自家発電装置や別の高容量のバックアップ電源等の別系統の電源を用意しておき、停電検知後、所定時間内にこのような別系統の電源に切り替わるまでの間、必要な電力を供給できれば足りる。このように待機用電源装置は、必ずしも高容量であることを要さず、データ保存やシャットダウンを正常に行い得る、あるいは別系統電源に切り替わるまでの間（例えば数分程度）の電力を供給できる、換言すると所定時間内の動作を保証できれば足りる。このため、待機用電源装置１００が備える電池ユニット９を満充電させる必要はなく、必要最小限の容量を確保できれば足りる。
【００２７】
具体的に、待機用電源装置１００に接続される負荷２０として、典型的にはサーバーやデータセンター、コンピュータやハードディスク等の電子機器等が使用される。これらの負荷２０は、停電や瞬間的に停電する瞬停等により主電源４０から供給される動作電力が遮断されることによる弊害が極めて大きい機器である。このような際にシステムやデータを保護するために、バックアップ作業を実行し、あるいは予備電源に切り換える等の動作を正常に実行するための駆動電力を所定の時間必要とする。したがって、待機用電源装置１００は、停電時や非常時において、待機用電源装置１００に接続される負荷２０を所定の時間にわたって駆動させるために必要な最小限の電力量として、負荷２０に要求される負荷要求電力量を供給する。
【００２８】
この待機用電源装置の充電方法は、二次電池１を、充電回路２でもって、この二次電池１の満充電電圧Ｖｆよりも低い第一充電電圧Ｖ１で充電する工程と、所定の期間経過後に、二次電池１の充電電圧を、予め二次電池１の特性に応じて決定された、第一充電電圧Ｖ１よりも高い第二充電電圧Ｖ２に変更して充電する工程とを含む。これにより、二次電池１の劣化を抑制し、高温環境での期待寿命を向上させることができる。
（待機用電源装置１００の動作）
【００２９】
次に、図１に示す待機用電源装置１００の動作を説明する。この待機用電源装置１００は、停電等の非常時において、外部接続される負荷２０に対して駆動電力を供給するために、１以上の二次電池１を接続した電池ユニット９と、二次電池１を充電する充電回路２を備えている。充電回路２は、二次電池１の充電状態を制御する電圧調整部３と、この電圧調整部３を制御する制御部４とを備えている。電圧調整部３は、二次電池１の満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで二次電池１を充電して、負荷２０に電力を供給可能な負荷電力供給状態とするようにしている。
（制御部４）
【００３０】
一方で制御部４は、二次電池１の劣化度を経時的に検出し、あるいは二次電池１の放電待機時間を検出し、制御部４が検出する二次電池１の劣化度又は放電待機時間に応じて、二次電池１の充電電圧Ｖｃを次第に高くするように電圧調整部３を制御している。図１の制御部４は劣化度検出部５でもって、二次電池１の劣化度を経時的に検出している。制御部４が検出する二次電池１の劣化度は、例えば二次電池１のＳＯＨ（States Of Health）から検出することができる。
【００３１】
制御部４で、二次電池１の劣化度を演算し、劣化量に応じて二次電池１の充電電圧Ｖｃを、第一充電電圧Ｖ１よりも高い第二充電電圧Ｖ２に変更して充電する。これにより、二次電池１の劣化を抑制し、高温環境での期待寿命を向上させることができる。
【００３２】
また、待機用電源装置の充電方法は、さらに、制御部４で二次電池１の劣化度を演算し、劣化量に応じて二次電池１の充電電圧を、第二充電電圧Ｖ２よりも高い第三充電電圧Ｖ３に変更して充電する工程を含めてもよい。これにより、より細かな充電電圧の制御によって、負荷要求電力量と充電電圧とのバランスを細かく調整して一層の長寿命化を図ることができる。
【００３３】
上述の通り、二次電池１の劣化度は、典型的には二次電池１の劣化容量ＳＯＨとすることができる。制御部４は、二次電池１の劣化容量ＳＯＨが所定値以上低下すると、二次電池１の充電電圧Ｖｃを、第一充電電圧Ｖ１よりも高い第二充電電圧Ｖ２に変更してもよい。あるいは制御部４が、二次電池１の劣化容量ＳＯＨが必要容量との差が所定値以下になると、二次電池１の充電電圧を、第一充電電圧Ｖ１よりも高い第二充電電圧Ｖ２に変更してもよい。
【００３４】
以上は、二次電池１の経時的な劣化度を検出し、その値に基づいて充電電圧を上昇させる方法を説明した。ただ、本発明はこの方法に限らず、二次電池の劣化度を検出することなく、予め二次電池の劣化を予測して、時間の経過に応じて充電電圧を変化させてもよい。
【００３５】
充電回路２は、二次電池１の劣化度を経時的に検出し、検出された劣化度に応じて二次電池１の充電電圧Ｖｃを、二次電池１の満充電電圧Ｖｆよりも低い範囲内において次第に高くする。すなわち、充電回路２は、二次電池１の使用開始初期においては、二次電池１の充電電圧Ｖｃを、二次電池１の満充電電圧Ｖｆよりも低い第１充電電圧Ｖ１で充電する。このとき、二次電池１は、満充電されることなく、所定の容量であって、負荷に要求される要求電力量よりも大きな電力量を供給できる容量が充電される。待機用電源装置１００は、例えば２０００Ｗの電力で１８０秒の電力を供給できるように、１００Ｗｈの電力量を充電する。例えば、消費電力を２０００Ｗとし、停電時におけるバックアップ等の作業に要する時間を１８０秒とする負荷にあっては、一連の作業に１００Ｗｈの電力量を必要とするので、この電子機器における要求電力量は１００Ｗｈとなる。したがって、充電回路２は１００Ｗｈよりも大きな電力量を充電することができるように、充電電圧Ｖｃを決定する。
【００３６】
待機用電源装置１００は、所定量の電力量を供給できるようにするために、複数の二次電池１を多直列、多並列に接続して電池ユニット９としている。
【００３７】
図１の制御部４は、マイコン７と、劣化度検出部５と、タイマー６を備えている。マイコン７は、電圧調整部３を制御する。劣化度検出部５は、二次電池１の劣化度を経時的に検出する。このため二次電池１の周囲に、二次電池１の温度を検出する温度センサ１５や、充放電電流を検出する電流検出部１４、電圧検出部（図示せず）等を備えている。一方、タイマー６は、経時を測定するための部材であり、例えば二次電池１の使用開始時からの経過時間を測定する。マイコン７は、二次電池１の残容量や電圧を検出して電圧調整部３を制御して、二次電池１が所定の残容量を保持できるように制御する。マイコン７は、電圧調整部３を制御して、二次電池１を満充電電圧Ｖｆよりも低い所定の充電電圧Ｖｃで充電する。二次電池１は、満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで充電されることで、満充電されることなく、その充電電圧Ｖｃで充電可能な充電量まで充電される。
【００３８】
制御部４は、電圧調整部３を制御して、二次電池１を所定の充電電圧Ｖｃで充電する。制御部４は、二次電池１の電圧や残容量を検出して、二次電池１の電圧や残容量が充電開始値まで低下することを検出すると、マイコン７が電圧調整部３を充電状態に切り換えて二次電池１を充電する。充電される二次電池１の残容量があらかじめ設定している充電停止値まで上昇すると、マイコン７はこの状態を検出して、電圧調整部３を制御して二次電池１の充電を停止する。
（二次電池１）
【００３９】
二次電池１は、非水系電解液二次電池であって、例えばリチウムイオン電池を使用する。図に示す待機用電源装置１００は、非常時において、負荷２０に対して所定の電力量を供給できるように、複数の二次電池１を備えており、複数の二次電池１を多並列・多直列に接続して電池ユニット９としている。待機用電源装置１００は、電池ユニット９として接続される二次電池１の個数で充放電の容量を調整できる。したがって、待機用電源装置１００は、使用される用途に最適な容量とする個数の二次電池１を備えている。二次電池１をリチウムイオン電池とする待機用電源装置１００においては、電池ユニット９として、例えば５２個の二次電池１を４並列１３直列に接続することで、出力電圧を高くでき、また電流容量を大きくできる。二次電池１は、例えば４００Ｗ〜３ｋＷの電力を、２分間ないし１０分間連続してサーバー等の負荷２０の電源ラインに出力できる容量に設定される。待機用電源装置１００は、例えば２．０ｋＷの電力を、１８０秒〜数分間連続して負荷２０に供給できるように、直列と並列に接続する二次電池１の個数を調整する。
【００４０】
また、図１に示す待機用電源装置１００は、入力される商用電源３０、例えば周波数を５０Ｈｚ又は６０Ｈｚとし、電圧を１００Ｖまたは２００Ｖとする交流を、直流に変換する整流回路８を備えている。整流回路８は、充電回路２に接続される。
（充電回路２）
【００４１】
充電回路２は、二次電池１の充電状態を制御する電圧調整部３と、この電圧調整部３を制御する制御部４とを備えている。この充電回路２は、電圧調整部３から出力される電圧に基づいて二次電池１の残容量を検出して、残容量が設定容量よりも小さくなると充電を開始し、その後、二次電池１に負荷要求電力量を越える電気容量が充電されると、このことを検出して充電を停止する。
【００４２】
さらに充電回路２は、二次電池１の劣化度を経時的に検出し、検出された劣化度に応じて二次電池１を充電する充電電圧Ｖｃを調整し、あるいは、二次電池１の放電待機時間を検出し、検出された放電待機時間に応じて二次電池１を充電する充電電圧Ｖｃを調整し、あるいはまた、劣化度と放電待機時間の両方に応じて充電電圧Ｖｃを調整する。
（電圧調整部３）
【００４３】
電圧調整部３は、整流回路８から出力される直流を所定の電圧の直流に変換して二次電池１を充電する。電圧調整部３は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータが使用できる。ＤＣ／ＤＣコンバータは、図示しないが、整流回路８から入力される直流をスイッチングするトランジスタやＦＥＴであるスイッチング素子の他、このスイッチング素子を商用電源よりも高い周波数、例えば１００ｋＨｚよりも高い周波数でオンオフに切り換えるコントロール回路と、スイッチング素子に１次側を接続している高周波トランスと、高周波トランスの２次側に接続している整流回路等を備える。このＤＣ／ＤＣコンバータは、整流回路８から入力される直流を、スイッチング素子でオンオフに切り換えて高周波トランスに入力する。高周波トランスは、入力される周波数の高い交流を所定の電圧に降圧する。スイッチング素子は、コントロール回路でオンオフに切り換えられる。このＤＣ／ＤＣコンバータは、出力電圧をコントロール回路にフィードバックして、スイッチング素子をオンオフに切り換えるデューティーを制御して、出力電圧を所定の充電電圧Ｖｃに調整する。コントロール回路は、制御部４のマイコン７に制御されて、出力電圧を調整する。
【００４４】
以上の待機用電源装置１００によると、停電等のように商用電源３０からの電力供給が停止された状態では、二次電池１からの出力が出力ライン１６を介して負荷２０に供給される。この構造は、電力供給が停止すると同時に二次電池１からの電力供給に切り換えられるので、瞬停等の弊害を確実に防止できる。図の待機用電源装置１００は、二次電池１の出力側の出力ライン１６に、逆流を阻止するダイオード１７を接続している。
【００４５】
ただ、待機用電源装置は、二次電池からの出力ラインに、出力スイッチを設けて、停電時において、この出力スイッチをオン状態に切り換えて二次電池から負荷に電力を供給することもできる。この待機電源装置は、停電状態を検出する停電検出回路を備え、この停電検出回路が停電を検出すると出力スイッチをオンに切り換えて二次電池から負荷に電力を供給する。
【００４６】
以上の待機用電源装置１００は、主電源４０から負荷２０に対して正常に動作電力が供給される状態にあっては、二次電池１に所定の電力量が蓄えられた負荷電力供給待機状態とする。また、待機用電源装置１００は、主電源４０から負荷２０に動作電力が供給されない状態、すなわち、商用電源３０の停電時や非常時にあっては、二次電池１から負荷２０に動作電力を供給する。
【００４７】
本発明の待機用電源装置１００は、以下の動作をして負荷２０に電力を供給する。
Ａ．主電源４０から負荷２０に正常に電力供給される状態
この状態で、待機用電源装置１００は、負荷電力供給待機状態として、二次電池１に所定９の電力量が充電された状態で待機する。
二次電池１の残容量が低下すると、二次電池１の充電を開始して、負荷２０に対して常に負荷要求電力量を供給できる状態として待機する。
このとき、電圧調整部３は、二次電池１を所定の充電電圧Ｖｃで充電された状態に保持する。
【００４８】
Ｂ．主電源４０から負荷２０への電力供給が遮断される状態
停電等により主電源４０から負荷への電力供給が遮断されると、二次電池１から負荷２０に定格電圧の直流を出力する。
【００４９】
この待機用電源装置１００によれば、必要な放電電力容量分だけ充電することで、二次電池１の劣化を抑制できる。従来のバックアップ電源では、二次電池の充電電圧を満充電電圧Ｖｆ（例えば４．０Ｖ／ｃｅｌｌ）に固定して運用されていた。しかしながら、バックアップ電源の用途では、各二次電池が満充電の状態で待機する時間が長いため、充電電圧が高いままでは劣化が促進されるという問題があった。これに対して本実施形態に係る待機用電源装置１００によれば、二次電池１の劣化に応じて充電電圧を、満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃに設定する。例えば従来の満充電電圧Ｖｆ＝４．０Ｖ／ｃｅｌｌよりも低い値、例えば３．７Ｖ／ｃｅｌｌとする。このように二次電池１の初期の充電電圧を意図的に抑制することで、二次電池１の劣化を抑制して期待寿命を延ばすことができる。また長寿命化できる結果として、従来の温度環境よりも高い温度での運用や高温保存にも対応できるようになる。
【００５０】
ここでは、初期の充電電圧Ｖｃを意図的に要求される負荷の放電電力が満たせる程度まで低く設定する。その上で、容量劣化によって初期の充電電圧Ｖｃでは要求を満足できなくなった場合に、充電電圧Ｖｃを上昇させていく。このような制御によって、二次電池１の容量劣化を促進する主な要因の一つである充電電圧Ｖｃを低く抑えることができ、長寿命化が図られる。また、長寿命化の実現に伴い、従来と同じ寿命とする場合は、従来よりも高温環境にも対応させることが可能となる。
（実施例１に係る電源装置の充電方法）
【００５１】
以下、実施例１に係る待機用電源装置１００を所定の必要容量以上に充電する充電方法について、図２〜図１０に基づいて説明する。図２のグラフは、二次電池１の放電容量と開放電圧の関係を示している。一般に、二次電池の放電曲線は図の曲線Ａで示すような放電特性を示す。すなわち、放電が進んで放電容量が大きくなるにしたがって、二次電池の開放電圧が低くなる。また、二次電池は、劣化が進むにつれて、充電できる容量が減少する。図の曲線Ｂと曲線Ｃは、劣化が進むことによって二次電池の電気容量が減少するイメージを簡易的に示している。ここで、曲線Ｂは、使用初期における放電特性の曲線を示し、曲線Ｃは、劣化が進んだ状態における放電特性の曲線を示している。曲線Ｂ及び曲線Ｃにおいて、斜線で示す領域が、待機用電源装置に接続された負荷が要求する負荷要求電力量に対応し、１セルあたりに求められる必要電力量に相当する。これらのグラフに示すように、二次電池は、必ずしも高い充電電圧で充電せずとも、要求される必要電力量を充電できる。とくに、使用初期における二次電池に関しては、図の曲線Ｂで示すように、充電電圧を、満充電電圧Ｖｆよりも低い第１充電電圧Ｖ１としながら、必要電力量を充電できる。また、劣化が進んだ二次電池においても、図の曲線Ｃで示すように、充電電圧を、初期の充電電圧とする第１充電電圧Ｖ１よりも高い第２充電電圧Ｖ２とすることで必要電力量を充電できる。
【００５２】
従来は、電池保護の観点から、当初は充電電圧を高く設定しておき、電池の劣化に伴って充電電圧を低下させていた。特に、二次電池の満充電状態で維持していたため、発熱によって劣化が生じ、また劣化の進行によって容量も低下していく傾向にあった。
【００５３】
これに対して実施形態に係る充電方法によれば、劣化の殆どない初期状態では二次電池１の容量が多いので、充電電圧を満充電電圧Ｖｆよりも低く抑える。例えば、曲線Ｂに示すように、充電電圧をＶ１として、必要電力量が充電される。一方で劣化が進むと、容量が少なくなるので、充電電圧をＶ１よりも高くすることで、必要電力量を確保する。例えば、曲線Ｃに示すように、充電電圧をＶ２とすることで、必要電力を確保する。このように従来の方法とは逆に、劣化に応じて充電電圧を高くすることで、電池寿命を長くするという優れた効果を得ている。
【００５４】
充電電圧を下げて充電することで、二次電池１の劣化を緩和できる。例えば図３に示すグラフは、時間と共に二次電池１の劣化率ＳＯＨが低下する様子を、充電電圧毎に示している。この図において、曲線Ｖ１〜曲線Ｖ４は、二次電池をそれぞれ異なる充電電圧Ｖ１〜Ｖ４で充電した際における経時的な二次電池１の劣化率ＳＯＨを示しており、これらの充電電圧Ｖ１〜Ｖ４の大きさには、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４の関係が成り立っている。この図に示すように、充電電圧が高くなるほど、劣化の度合いは顕著となる。逆に、充電電圧を下げることで、電池の劣化が緩和されることが判る。すなわち、初期の状態では充電電圧を意図的に下げておくことで、劣化を抑制して二次電池１の長寿命化が図られる。
（実施例１に係る充電制御）
【００５５】
次に、実施例１に係る充電制御を、図４のグラフに基づいて説明する。図４は、実施例１及び比較例１に係る充電方法について、ある温度ＴＰ１における二次電池の放電可能時間ＤＴ１、ＤＴ０1（左側の縦軸）が放電待機時間（横軸）の経過によって短くなる様子と、充電電圧ＣＶ１、ＣＶ０1（右側の縦軸）を放電待機時間（横軸）の経過で変化させる様子をそれぞれ示している。また、待機用電源装置１００に接続された負荷が要求する負荷要求電力量に対応して、１セルあたりに求められる放電可能時間（必要電力量）を斜線で示している。図４において、実施例１に係る二次電池の放電可能時間をＤＴ１、比較例１に係る二次電池の放電可能時間をＤＴ０１で、実施例１に係る二次電池の充電電圧をＣＶ１、比較例１に係る充電電圧をＣＶ０１で、それぞれ示している。この図に示すように、放電可能時間は、経時によって徐々に短くなっていく。ここで、比較例１では、充電電圧を放電待機時間によらずＣＶ０1で固定している。この結果、経時がＴＤ０1に達した時点で、必要容量を供給できなくなり、寿命に至る。
【００５６】
一方、実施例１に係る充電方法によれば、二次電池の劣化率ＳＯＨに応じて、図の曲線で示すように、充電電圧ＣＶ１を変化させる。劣化率ＳＯＨは経時によって低下するので、経時と共に充電電圧を上げていくことになる。例えば図４の左端の経時Ｔ０からＴ１の期間において、充電電圧ＣＶ１は比較例１に係る充電方法の充電電圧ＣＶ０1と比べて、相当に小さい。この結果、二次電池に充電される容量は比較例１よりも小さくなるので、実施例１に係る放電可能時間ＤＴ１も比較例１の放電可能時間ＤＴ０1に比べて小さくなる。ただし、斜線で示す必要容量には至らないので、負荷に対して必要な電力を供給することが可能である。
【００５７】
そして実施例１に係る待機用電源装置においても、経時により劣化し、放電可能時間ＤＴ１も下り勾配を示す。そこで、放電可能時間ＤＴ１が必要容量に至る前に、充電電圧ＣＶ１を大きくして、放電可能時間ＤＴ１を長くする。ここでは、二次電池１の劣化度ＳＯＨを制御部４で検出して、必要容量に至る前、好ましくは必要容量にマージンを加えた下限値に至ると、充電電圧ＣＶ１を上げるように電圧調整部３を制御する。図４の例では、経時Ｔ１に至った時点で、充電電圧ＣＶ１を上げて、放電可能時間ＣＶ１を大きくしている。以下、同様の制御を繰り返して、二次電池の劣化度ＳＯＨに応じて充電電圧ＣＶ１を上げていく。これによって、放電可能時間ＤＴ１が経時と共に短くなっていく、すなわちＤＴ１が下降していくものの、充電電圧ＣＶ１を上げることで下降を抑制できる。これにより、二次電池の充電電圧ＣＶ１を低く抑えることで劣化を抑制して長寿命化を図ることができる。図４の例では、経時Ｔ３で実施例１の放電可能時間ＤＴ１が比較例１の放電可能時間ＤＴ０1を上回り、最終的に必要容量に至る経時をＴＤ１にまで延長することが可能となる。
【００５８】
ここで図４の条件における実施例１に係る劣化抑制を、図５のグラフに示す。この図は、実施例１及び比較例１に係る充電方法について、図４と同じ温度ＴＰ１における二次電池の劣化度ＳＯＨ１、ＳＯＨ０1（左側の縦軸）が放電待機時間（横軸）の経過によって低下する様子と、充電電圧ＣＶ１、ＣＶ０1（右側の縦軸）を放電待機時間（横軸）の経過で変化させる様子をそれぞれ示している。この図に示すように、実施例１の充電方法による二次電池の劣化度ＳＯＨ１が、比較例１の充電方法による二次電池の劣化度ＳＯＨ０1よりも抑えられていることが判る。このように、同じ温度の場合は、従来の充電方法よりも電池の期待寿命を長くすることができることが確認された。
（実施例２に係る充電制御）
【００５９】
同様に、温度ＴＰ１よりも高い温度ＴＰ２における充電制御を実施例２として、図６及び図７のグラフに示す。図６は、実施例２及び比較例２に係る充電方法について、温度ＴＰ２における二次電池の放電可能時間ＤＴ２、ＤＴ０2（左側の縦軸）が放電待機時間（横軸）の経過によって短くなる様子と、充電電圧ＣＶ２、ＣＶ０2（右側の縦軸）を放電待機時間（横軸）の経過で変化させる様子をそれぞれ示している。図４と同様、実施例２に係る二次電池の放電可能時間をＤＴ２、比較例２に係る二次電池の放電可能時間をＤＴ０2で、実施例２に係る二次電池の充電電圧をＣＶ２、比較例２に係る充電電圧をＣＶ０2で、要求される放電可能時間（必要電力量）を斜線で、それぞれ示している。また、比較例２でも、充電電圧を放電待機時間によらずＣＶ０2で固定している。この結果、経時がＴＤ０2に達した時点で、必要容量を供給できなくなり、寿命に至る。
【００６０】
一方、実施例２に係る充電方法によれば、二次電池の劣化率ＳＯＨに応じて、図の曲線で示すように、充電電圧ＣＶ
２を上げていく。例えば、図６左端の経時Ｔ０からＴ１の期間において、充電電圧ＣＶ２は比較例２に係る充電方法の充電電圧ＣＶ０2と比べて、相当に小さい。この結果、二次電池に充電される容量は比較例２よりも小さくなるので、実施例２に係る放電可能時間ＤＴ２も比較例２の放電可能時間ＤＴ０2に比べて小さくなる。ただし、斜線で示す必要容量には至らないので、負荷に対して必要な電力を供給することが可能である。
【００６１】
そして実施例２に係る待機用電源装置においても、経時により劣化し、放電可能時間ＤＴ２も下り勾配を示す。そこで、放電可能時間ＤＴ２が必要容量に至る前に、充電電圧ＣＶ２を大きくして、放電可能時間ＤＴ２を長くする。図６の例では、経時Ｔ１に至った時点で、充電電圧ＣＶ２を上げて、放電可能時間ＤＴ２を大きくしている。以下、同様の制御を繰り返して、二次電池の劣化度ＳＯＨに応じて充電電圧ＣＶ２を上げていく。これによって、放電可能時間ＤＴ２が経時と共に短くなっていく、すなわちＤＴ２が下降していくものの、充電電圧ＣＶ２を上げることで下降を抑制できる。これにより、二次電池の充電電圧ＣＶ２を低く抑えることで劣化を抑制して長寿命化を図ることができる。図６の例でも、経時Ｔ３で実施例２の放電可能時間ＤＴ２が比較例２の放電可能時間ＤＴ０2を上回り、最終的に必要容量に至る経時をＴＤ２にまで延長することが可能となる。
【００６２】
また図６の条件における実施例２に係る劣化抑制を、図７のグラフに示す。この図は、実施例２及び比較例２に係る充電方法について、図６と同じ温度ＴＰ２における二次電池の劣化度ＳＯＨ２、ＳＯＨ０2（左側の縦軸）が放電待機時間（横軸）の経過によって低下する様子と、充電電圧ＣＶ２、ＣＶ０2（右側の縦軸）を放電待機時間（横軸）の経過で変化させる様子をそれぞれ示している。この図に示すように、実施例２の充電方法による二次電池の劣化度ＳＯＨ２が、比較例２の充電方法による二次電池の劣化度ＳＯＨ０2よりも抑えられていることが判る。このように、温度を高くしても、従来の充電方法よりも電池の期待寿命を長くすることができることが確認された。
（同じ寿命での高温耐性）
【００６３】
このように、実施形態に係る充電方法によれば、二次電池の劣化を抑えた長寿命化を測ることが確認された。このことは、寿命を同じとした場合には、より激しい劣化にも耐えられること、いいかえると高温環境下でも使用可能な、温度耐性を高めた二次電池とできるとも捉えられる。そこで、上述した温度ＴＰ１における比較例１と、温度ＴＰ１よりも高い温度ＴＰ２における実施例２とを比較し、これらの結果を図８及び図９のグラフに示す。これらの図において、図８は、温度ＴＰ２における実施例２に係る充電方法、及び温度ＴＰ１における比較例１に係る充電方法について、二次電池の放電可能時間ＤＴ２、ＤＴ０1（左側の縦軸）が放電待機時間（横軸）の経過によって短くなる様子と、充電電圧ＣＶ２、ＣＶ０1（右側の縦軸）を放電待機時間（横軸）の経過で変化させる様子をそれぞれ示している。図４、図６と同様、実施例２に係る二次電池の放電可能時間をＤＴ２、比較例１に係る二次電池の放電可能時間をＤＴ０1、実施例２に係る二次電池の充電電圧をＣＶ２、比較例１に係る充電電圧をＣＶ０1、要求される放電可能時間（必要電力量）を斜線で、それぞれ示している。この結果、比較例１では経時がＴＤ０１に達した時点で、実施例２では経時がＴＤ２に達した時点で、それぞれ必要容量となって寿命に至る。この差は、図４や図６と比べて小さくなっており、温度の低い比較例１での寿命とほぼ同程度と捉えることができる。いいかえると、本来であればより短寿命であった高温環境下でも、低温の比較例１と同程度まで延命させることができたといえる。逆にいえば、寿命すなわち劣化度が同程度ならば、高温環境下でも使用できる高耐熱性の二次電池とできる。
【００６４】
また図９に示す、温度ＴＰ２における実施例２に係る充電方法及び温度ＴＰ１における比較例１に係る充電方法において、二次電池の劣化度ＳＯＨ２、ＳＯＨ０1（左側の縦軸）が放電待機時間（横軸）の経過によって低下する様子と、充電電圧ＣＶ２、ＣＶ０1（右側の縦軸）を放電待機時間（横軸）の経過で変化させる様子をそれぞれ示している。この図に示すように、より高温環境下における実施例２に係る二次電池の劣化度ＳＯＨ２が、低温での比較例１の充電方法による二次電池の劣化度ＳＯＨ０1とほぼ同程度に抑えられていることが判る。このように、実施形態に係る充電方法によれば劣化度の観点からも高耐熱性が得られていることが確認された。
［実施形態２］
【００６５】
以上説明した実施形態１（実施例１、２）に係る充電方法では、二次電池１の劣化度を制御部４で検出して、充電電圧を上げるように電圧調整部３を制御する方法を採用した。ただ本発明は、充電電圧を変化させる基準を、二次電池の劣化度に限定しない。例えばＳＯＣや電池温度、充放電電流、温度等のパラメータを用いてもよい。これらは電池の劣化度を算出する際に用いるパラメータであるが、換言するとこれらのパラメータに基づいて電池の劣化度として算出しなくとも、各パラメータの値やこれらの組み合わせによって制御することでも、同様の結果を得ることができる。すなわち本発明は、電池の劣化度を数値として算出したり、この劣化度に基づいて制御する態様のみならず、実質的に電池の温度や電流、電圧といったパラメータから、予め算出、決定されたテーブルやシミュレーション結果等に基づいて、所定の組み合わせに至った時点で、充電電圧の変化、ここでは上昇を行うタイミングに至ったと判定する態様も、包含する。
【００６６】
さらに進んで、実際の動作状況を電流や電圧、温度等を検出、モニタして充電電圧を変化させるのみならず、予め想定された使用環境下で予想される劣化度合いを予測し、これに応じて充電電圧を変化させるように制御してもよい。この場合は充電電圧の変化に際して実際に温度や電圧等を検出することを要さず、予定された時間の経過後に、所定の劣化が進んだものと想定して、自動的に充電電圧を上昇させる。この方法であれば、充電電圧を変化させるために各二次電池の状態を検出する必要がないため、充電電圧の変化のための制御や処理を大幅に軽負荷とできる利点が得られる。この場合は、予め想定される二次電池の劣化度を実測やシミュレーションなどによって保持し、これを時間の関数と捉えて、想定される劣化に至るタイミングで、充電電圧を変化させる。このように、予め設定された二次電池の劣化時間を、本明細書では放電待機時間と呼ぶ。この放電待機時間を用いて充電電圧を変化させる充電方法を、実施形態２に係る待機用電源装置の充電方法として、説明する。ここでは、予め二次電池１の予想される劣化を、充電電圧の変化と紐付けて、二次電池１の使用開始から、充電電圧を変化させるタイミングを放電待機時間として、テーブルやデータとして、制御部４に保持しておく。また放電待機時間は、二次電池セル単位で設定してもよいし、複数の二次電池セルを組み合わせた電池ユニットの全体で設定してもよい。そして制御部４は、二次電池１の放電待機時間を検出して電圧調整部３を制御する。二次電池１の使用開始時からの時間経過は、タイマー６等で検出できる。そして実施形態１と同様に、電圧調整部３が、二次電池１を、該二次電池１の満充電電圧Ｖｆよりも低い充電電圧Ｖｃで充電して負荷電力供給待機状態とすると共に、制御部４が検出する二次電池１の放電待機時間に応じて、二次電池１の充電電圧Ｖｃを次第に高くする。これによって上述した実施形態１と同様、二次電池１の使用開始時には充電電圧を抑えて発熱を抑制し、負荷への電力供給を保証しながらも長寿命化を図ることが可能となる。なお充電回路２は、待機用電源装置１００に接続される負荷が要求する負荷要求電力量を越える電力量を二次電池１に充電して、負荷電力供給待機状態としている。
【００６７】
なお、二次電池の劣化度ＳＯＨは、例えば次式から求められる。
ＳＯＨ＝Ｃｒｄ／Ｃｆ×１００
（Ｃｒｄ：残容量［Ａｈ］；Ｃｆ：満充電容量［Ａｈ］）
【００６８】
また、二次電池の残容量ＳＯＣ（State Of Charge）から劣化度を求めてもよい。ＳＯＣは、例えば次式から求められる。
ＳＯＣ＝Ｃｒ／Ｃｆ×１００
（Ｃｒ：残容量［Ａｈ］；Ｃｆ：満充電容量［Ａｈ］）
【００６９】
ＳＯＨを推定する方法は、既知の方法が適宜利用できる。例えば、図１０に示すように、二次電池を満充電させた状態から、所定のレベルまで放電させる。例えば放電深度ＤＯＤ（Depth of Discharge）が所定値となるまで放電させる。そして、二次電池の開放電圧ＯＣＶが安定するまで待機した後、放電前後の電圧差△ＯＣＶから、ＳＯＨを算出する。ここでＯＣＶ−ＳＯＣは劣化に依存しないことから、△ＯＣＶを△ＳＯＣに変換する。そして△ＳＯＣと放電した容量Ｑ［Ｗｈ］から、次式を用いてＦＣＣ［Ｗｈ］を算出する。
ＦＣＣ＝Ｑ＊１００／△ＳＯＣ
【００７０】
さらに、算出されたＦＣＣ［Ｗｈ］と二次電池の初期容量ＤＣから、二次電池１の劣化度ＳＯＨは次式で求められる。
ＳＯＨ＝ＦＣＣ／初期容量ＤＣ
【００７１】
以上のような方法でＳＯＨを推定するために、図１に示す待機用電源装置１００の充電回路２は、二次電池１を満充電させた後、二次電池１を放電させるための放電回路１１を備えている。図１に示す放電回路１１は、電流調整抵抗１２とスイッチ１３との直列回路で構成しており、電池ユニット９に並列に接続している。制御部４の劣化度検出部５は、放電回路１１のスイッチ１３をオンにする制御する状態で、二次電池１の放電電流と放電時間から放電した容量Ｑ［Ｗｈ］を演算する。さらに、劣化度検出部５は、二次電池１の開放電圧の差△ＯＣＶから得られる△ＳＯＣからＳＯＨを演算する。以上のようにして、制御部４の劣化度検出部５は、時間の経過と共に、所定の周期で二次電池１の劣化度ＳＯＨを検出する。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の待機用電源装置と、二次電池の充電方法は、データセンターや携帯電話等の無線基地局などのバックアップ用電源装置、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適宜利用できる。
【符号の説明】
【００７３】
１００…待機用電源装置
１…二次電池
２…充電回路
３…電圧調整部
４…制御部
５…劣化度検出部
６…タイマー
７…マイコン
８…整流回路
９…電池ユニット
１１…放電回路
１２…電流調整抵抗
１３…スイッチング素子
１４…充電電流検出部
１５…温度センサ
１６…出力ライン
１７…ダイオード
２０…負荷
３０…商用電源
４０…主電源
【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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【国際調査報告】
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