CN106816642B - 电源系统、充放电控制装置及充放电控制方法 - Google Patents

电源系统、充放电控制装置及充放电控制方法 Download PDF

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Abstract

在以往的脉冲充电方式中，脉冲电压的低电压值设为0(零)[V]。由此在充电时的低电压值较低的情况下，存在二次电池的负极劣化的问题。本发明提供一种二次电池装置，包括二次电池和控制二次电池的充放电的充放电控制装置，充放电控制装置交替地反复进行向二次电池施加脉冲状的高电压的高电压充电以及向二次电池施加高于0V且低于高电压的低电压的低电压充电。

Description

电源系统、充放电控制装置及充放电控制方法
技术领域
本发明涉及电源系统、充放电控制装置及充放电控制方法。
以往，利用脉冲充电方式来对二次电池进行充电(例如，参照专利文献1和实用新型登记文献1)。以往，设置电流限制部，对流向电容器的电流进行限制，并在该控制期间优先对铅蓄电池进行充电(例如，专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平10-304589号公报
专利文献2：日本专利特开2010-279173号公报
实用新型登记文件1：实用新型登记第3182284号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在以往的脉冲充电方式中，将脉冲电压的低电压值设为0(零)[V]。因此，在充电时的低电压值较低的情况下，存在二次电池的负极劣化的问题。
解决技术问题所采用的技术方案
二次电池装置可以具备二次电池和充放电控制装置。充放电控制装置可以对二次电池的充放电进行控制。充放电控制装置可以交替地反复进行高电压充电和低电压充电。在高电压充电时，可以向二次电池施加脉冲状的高电压。在低电压充电时，可以向二次电池施加比0V要高且比高电压要低的低电压。
低电压充电的低电压可以在二次电池完全放电时的电动势以上。
低电压充电的低电压可以在二次电池完全充电时的电动势以下。
低电压充电的低电压可以在二次电池的理论电动势的74％以上。
低电压充电的低电压可以在二次电池的理论电动势的93％以上。
低电压充电的低电压可以在二次电池的理论电动势的电压值的121％以下。
向二次电池施加低电压的低电压充电时间TL可以比向二次电池施加高电压的高电压充电时间TH要长。
低电压充电时间TL与高电压充电时间TH的比可以为4≦TL/TH。
充放电控制装置可以检测提供给二次电池的充电电流。充放电控制装置可以对低电压的电压值进行控制，以使得低电压充电时的充电电流变为零以上。
充放电控制装置可以检测二次电池的电动势，基于检测到的电动势来控制低电压的电压值。
充放电控制装置可以基于二次电池的使用时间来控制向二次电池施加高电压的高电压充电时间TH。
充放电控制装置可以基于二次电池的内部电阻来控制向二次电池施加高电压的高电压充电时间TH。
充放电控制装置可以基于二次电池的使用时间来控制向二次电池施加低电压的低电压充电时间TL。
充放电控制装置可以基于二次电池的内部电阻来控制向二次电池施加低电压的低电压充电时间TL。
二次电池装置还可以具备蓄电元件。蓄电元件可以与二次电池并联连接。蓄电元件可以具有静电电容。
充放电控制装置可以在高电压充电时向二次电池施加去除了矩形中预定的高频分量的脉冲状的高电压。
电源系统可以具备电源装置和上述所记载的任一个二次电池装置。二次电池装置的充放电控制装置可以利用电源装置生成的电力来对二次电池进行充电。
控制二次电池的充放电的充放电控制装置可以交替地反复进行高电压充电和低电压充电。在高电压充电时，可以向二次电池施加脉冲状的高电压。在低电压充电时，可以向二次电池施加比0V要高且比高电压要低的低电压。
控制二次电池的充放电的充放电控制方法中，可以交替地反复进行高电压充电和低电压充电。在高电压充电时，可以向二次电池施加脉冲状的高电压。在低电压充电时，可以向二次电池施加比0V要高且比高电压要低的低电压。
另外，上述发明的概要并未列举出本发明的所有必要特征。并且，这些特征组的变形也能够成为发明。
附图说明
图1是表示实施方式1的电源系统200的图。
图2是表示间歇充电时电压值的时序图的图。
图3是表示二次电池40的电压的时间变化的图。
图4是表示二次电池40的电压和电流的时间变化的图。
图5(a)是表示充放电试验中放电容量比的图，图5(b)是表示充放电试验中电池质量比的图。
图6是对充放电控制方法进行说明的流程图。
图7是表示实施方式2的电源系统200的图。
图8是表示相对于试验天数的容量维持率的图。
图9是表示实施方式3的电源系统200的图。
图10是表示实施方式4的电源系统200的图。
图11是表示实施方式5的电源系统200的图。
图12是表示实施方式6的电源系统200的图。
图13(a)是表示包含高频分量和低频分量的脉冲波形的图。图13(b)是表示去除高频分量后的脉冲波形的图。
具体实施方式
下面，通过发明的实施方式来说明本发明，以下的实施方式并非对权利要求书的范围所涉及的发明进行限定。并且，实施方式中所说明的特征的所有组合对于发明的解决手段未必是必须的。
图1是表示实施方式1的电源系统200的图。本例的电源系统200具有电源装置10和蓄电系统20。本例的电源装置10与蓄电系统20的输入端子12相连接。负载50可以连接至蓄电系统20的输出端子14。电源装置10可以是交流电源，负载50可以是由交流驱动的负载。蓄电系统20可以用于不间断电源装置(UPS)、或者太阳能发电装置及风力发电装置等发电装置中。
蓄电系统20具有转换器22、逆变器24、二次电池装置100和电容器42。二次电池装置100具有充放电控制装置30和二次电池40。
转换器22将从电源装置10输出的交流电流转换成直流电流。转换器22将转换后的直流电流输出到充放电控制装置30。逆变器24将从充放电控制装置30输出的直流电流转换成交流电流。逆变器24将转换后的交流电流输出到负载50。另外，当负载50在直流下动作时，也可以省略逆变器24。此外，在电源装置10提供直流的情况下，也可以省略转换器22。
在通常动作时，电源系统200经由转换器22和逆变器24将电源装置10的电力提供给负载50。并且，在通常动作时，充放电控制装置30利用电源装置10生成的电力来对二次电池40进行充电。在紧急动作时，蓄电系统20可以将二次电池40所蓄积的电力提供给负载50。
例如，在蓄电系统20用于不间断电源装置(UPS)的情况下，在通常动作时，从电源装置10经由转换器22和逆变器24将电力提供给负载50。与此相对，在发生停电等异常时，从二次电池40经由充放电控制装置30和逆变器24将电力提供给负载50。
此外，例如，在蓄电系统20用于发电装置的情况下，电源装置10是发电机。当发电机工作时，从发电机经由转换器22和逆变器24将电力提供给负载50。与此相对，在因气候等原因而导致发电电力不稳定时，从二次电池40经由充放电控制装置30和逆变器24将电力提供给负载50。
充放电控制装置30的一端连接至转换器22与逆变器24之间的节点32。充放电控制装置30的另一端经由节点34与二次电池40电连接。充放电控制装置30对二次电池40的充放电进行控制。本例的充放电控制装置30对二次电池40进行间歇充电。间歇充电是指交替地反复进行高电压充电和低电压充电的充电方法。
二次电池40可以是使用水类电解液的二次电池。使用水类电解液的二次电池可以是铅蓄电池、镍镉电池、或镍氢电池。本例的二次电池40是铅蓄电池。本例的铅蓄电池是具有串联连接的六个电池单元的部件。电池单元是指具有一对正极和负极的铅蓄电池的最小单位。
充放电控制装置30的另一端还经由节点34与电容器42电连接。电容器42是具有静电电容的蓄电元件。本例的电容器42是电气双层电容器(EDLC)。电容器42与二次电池40并联连接。电容器42在间歇充电的高电压充电时与二次电池40一起被充电。并且，电容器42还具有下述功能，即：在低电压充电时将间歇充电所蓄积的电力提供给二次电池40。
图2是表示间歇充电时电压值的时序图的图。横轴表示时间[秒(sec)]，纵轴表示电压[V]。图中，TH是向二次电池40施加高电压的高电压充电期间，TL是向二次电池40施加低电压的低电压充电期间。在本例的间歇充电中，反复进行一次以上的具有施加高电压的TH和施加低电压的TL的一个周期。
在高电压充电时，充放电控制装置30向二次电池40施加脉冲状的高电压。本例中，脉冲状的高电压是指在短时间内电压值急剧上升的电压波形。脉冲状的高电压可以是正弦波、矩形波、三角波或锯齿波中包含峰值的半周期的波形形状。本例的脉冲状的高电压呈具有规定的峰值电压值的矩形波形状。
该高电压的值可以是电池制造商制定的规格值。本例中，该规格值为13.65[V]。本例的二次电池40是铅蓄电池。本例的该铅蓄电池具有六个串联连接的电池单元。因此，在TH中对每个电池单元施加2.275[V](＝13.65[V]/6)的电压。另外，也可以根据二次电池40的规格来改变高电压的值。
本例的TH是60[秒]。本例中，由于以脉冲状来施加高电压，因此，与始终进行高电压充电的涓流充电(trickle charge)相比，能够缩短高电压充电的期间。TH越短，就越是能够抑制作为电解液的溶剂的水电分解成氢和氧并从二次电池消失的情况。因此，TH较短的本例对于使用了水类电解液的所有的二次电池40均是有益的。
此外，TH较短的本例有时对于防止二次电池40的正极的腐蚀也是有效的。在二次电池40为铅蓄电池的情况下，对于防止正极的腐蚀和正极的变形尤为有效。即，对于防止正极中氧化铅的形成和由此而导致的体积膨胀尤为有效。并且，在二次电池40为铅蓄电池的情况下，还能够利用脉冲状的高电压定期地分解负极所产生的硫酸盐(硫酸铅)。
另外，在铅蓄电池中，充电时进行下述的半反应。充电时成为问题的氧化铅是正极反应中的PbO2。
(正极反应)PbSO4+2H2O→PbO2+4H++SO4 2－+2e－
(负极反应)PbSO4+2e－→Pb+SO4 2－
在放电时，进行与充电时相反的下述半反应。放电时成为问题的硫酸盐是负极反应中的PbSO4。
(正极反应)PbO2+4H++SO4 2－+2e－→PbSO4+2H2O
(负极反应)Pb+SO4 2－→PbSO4+2e－
低电压充电时，充放电控制装置30可以向二次电池40施加抑制二次电池40的负极的劣化的低电压。该低电压可以比0[V]要高且比高电压要低。该低电压可以在二次电池40完全放电时的电动势以上。铅蓄电池的示例中，在一个电池单元完全放电时的电动势为1.95[V]的情况下，该低电压可以在11.7[V](＝1.95[V]×6)以上。另外，当然也可以根据个别的电池性能来改变完全放电时的电动势的值。
在镍镉电池和镍氢电池的示例中，放电时负极与水的反应会导致负极劣化。在铅蓄电池的示例中，在充电电压极低的情况下会进行自放电，负极中产生硫酸盐。例如，在充电电压为0[V]的情况下，负极中结晶化后的硫酸盐会硬质化。即使进行充电，硬质化后的硫酸盐也难以恢复成电解液。因此，负极显著劣化。因此，在本例中，将低电压设得比0[V]要高。此外，将低电压设为完全放电时的电动势以上。由此，能够防止二次电池40的负极的劣化。
此外，低电压可以在二次电池40的理论电动势的74％以上。铅蓄电池的示例中，在一个电池单元的理论电动势为2.04[V]的情况下，该低电压可以在约9.06[V](＝2.04[V]×0.74×6)以上。此外，该低电压还可以在二次电池40的理论电动势的93％以上。铅蓄电池的示例中，在一个电池单元的理论电动势为2.04[V]的情况下，该低电压可以在约11.4[V](＝2.04[V]×0.93×6)以上。
本例中，低电压在理论电动势的74％以上或93％以上的情况是指低电压的瞬间最低值在理论电动势的74％以上或93％以上。因此，在铅蓄电池的示例中，即使是低电压在理论电动势的74％以上或93％以上的情况，对于硫酸盐的抑制也具有一定的效果。
此外，该低电压可以在二次电池40完全充电时的电动势以下。铅蓄电池的示例中，在一个电池单元完全充电时的电动势为2.1[V]的情况下，该低电压可以在12.6[V](＝2.1[V]×6)以下。另外，当然也可以根据个别的电池性能来改变完全充电时的电动势的值。
并且，该低电压也可以在二次电池40的理论电动势的电压值的121％以下。铅蓄电池的示例中，在一个电池单元的理论电动势为2.04[V]的情况下，该低电压可以在约14.8[V](＝2.04[V]×1.21×6)以下。
另外，在本例中，低电压为12.6[V]。即，在本例的TL中，对每个电池单元施加2.1[V](＝12.6[V]/6)的电压。
TL可以比TH要长。本例的TL是3600[秒](＝1小时)，TH是60[秒]。此外，可以将TH设为60[秒]，TL设为240[秒]以上，30[分]以上或1[小时]以上。即，TL与TH的比可以设为4≦TL/TH、30≦TL/TH或60≦TL/TH。
此外，可以将TH设为60[秒]，将TL设为3[小时]以下或5[小时]以下。即，TL与TH的比可以设为TL/TH≦180或TL/TH≦300。尤其对于铅蓄电池，本申请的发明人在实验中确认得到在TL为3小时以上5小时以下的期间，负极的劣化急剧推进。因此，将TL设为5小时以下，更优选地设为3小时以下对于保护铅蓄电池尤为有效。
图3是表示二次电池40的电压的时间变化的图。横轴表示时间[秒(sec)]，纵轴表示电压[V]。图3的示例中，从充放电控制装置30将图2所述的电压波形输入到二次电池40。本例中，二次电池40是铅蓄电池。
用实线来表示电容器42与二次电池40并联连接时的二次电池40的端子电压。将该情况作为“有电容器42”显示于图3。与此相对，用双点划线来表示二次电池40未并联连接有电容器42时的二次电池40的端子电压。将该情况作为“没有电容器42”显示于图3。在“没有电容器42”的示例中，蓄电系统20中不存在电容器42。
本例的二次电池40是六个电池单元串联连接而成的市售的铅蓄电池。低电压充电期间TL设为3600[秒]，高电压充电期间TH设为60[秒]。并且，TL的低电压设为12.6[V]，TH的高电压设为13.38[V]。
在“没有电容器42”的情况下，在从TL转移到TH之后，端子电压几乎瞬间上升到高电压。并且，若TH结束，则端子电压在几十秒内迅速稳定到低电压。
与此相对，在“有电容器42”的情况下，从TL转移到TH之后，从TH开始时到TH结束时这段期间，端子电压从低电压上升到高电压。即，与“没有电容器42”的情况相比，端子电压缓缓地上升。并且，若TH结束，则端子电压从TL开始时起耗费240[秒]稳定到低电压。即，与“没有电容器42”的情况相比，电压值缓缓下降。
二次电池40的充电通过化学反应来进行。因此，即使短时间内急速充电，有时也会因不进行化学反应而产生欧姆热损耗。此外，若将TH过长，则会导致过充电，促使电解液的分解以及正极的腐蚀和变形。因此，可以如本例所示那样，将二次电池40与电容器42并联连接，在TH内对二次电池40和电容器42进行充电，且在TL内，利用电容器42所蓄积的电力对二次电池40进行充电。由此，能够同时解决化学反应时间的问题和过充电的问题。
图4是表示二次电池40的电压和电流的时间变化的图。图4是在图3的基础上叠加示出充电电流[A]的定性行为的图。横轴表示时间[秒(sec)]，左纵轴表示电压[V]，右纵轴表示电流[A]。
在“没有电容器42”的情况下，流过二次电池40的电流在TH开始时从0[A]急剧上升至规定的电流值。接着，电流在TH内徐徐下降，在TH结束时急剧下降并变为0[A]。用交叉的斜线(网状)来表示TH内蓄积于二次电池40的电荷量(＝电流×时间)。
与此相对，在“有电容器42”的情况下，流过二次电池40的电流在TH开始时从0[A]急剧上升至规定的电流值，然后在TH内流过恒定电流。接着，电流在TH结束时急剧下降并变为0[A]。即，在TH内，对二次电池40进行恒流充电。用斜线来表示TH内蓄积于二次电池40的电荷量(＝电流×时间)。
若将二次电池40与电容器42并联连接，则二次电池40的内部电阻和电容器42的内部电阻构成电阻的并联电路。与二次电池40单体的情况相比，在二次电池40与电容器42并联连接的情况下，总内部电阻值较小。因此，与二次电池40单体的情况相比，在将二次电池40与电容器42并联的情况下，充电时的电压上升速度变慢。其结果使得在将二次电池40与电容器42并联的情况下，恒流充电时间延长，因此，充电量增加。因此，“有电容器42”的情况下流过二次电池40的电荷的总量比“没有电容器42”的情况要多。即，本例的间歇充电中，与“没有电容器42”的情况相比，在“有电容器42”的情况下，能够更为有效地对二次电池40进行充电。另外，在刚经过TH之后的TL中，随着二次电池40的电压下降，电容器42能够对二次电池40进行充电。但是，二次电池40的充电电流仅在TH的期间流过，在刚经过TH之后的TL内不会流过二次电池40的充电电流。
图5(a)是表示充放电试验中放电容量比的图，图5(b)是表示充放电试验中电池质量比的图。本例中，将30天作为一个周期，在一个周期的期间中通过上述间歇充电来对二次电池40进行充电。然后，每隔一个周期中断充电。在该中断后，暂时使二次电池40充满电，然后使其放电，在放电后进行二次电池40的性能评估。反复多次进行上述一个周期的充电、充电的中断、充满电、放电及性能评估的一组流程。另外，在放电时，将周围温度设为25℃，放电电流设为4C。4C是指在额定容量36[Ah]的二次电池40中，以144[A]进行了0.25[小时]的放电。此外，在性能评估中，在二次电池40的端子电压达到9[V]的时间点，对放电容量和电池质量进行了测定。
将第三组性能评估时的放电容量除以试验开始前的放电容量得到的值作为放电容量比显示到图5(a)。在存在与二次电池40并联连接的电容器42的情况下(图5(a)左)，放电容量比约为0.5。与此相对，在没有电容器42的情况下(图5(a)右)，放电容量比约为0.43。由此，与“没有电容器42”的情况相比，“有电容器42”的情况下，能够将放电容量提高约16％(＝0.5/0.43)。
将第三组性能评估时的电池质量除以试验开始前的电池质量得到的值作为电池质量比显示到图5(b)。在存在与二次电池40并联连接的电容器42的情况下(图5(b)左)，电池质量比约为0.993。与此相对，在没有电容器42的情况下(图5(b)右)，放电容量比约为0.989。由此证实与“没有电容器42”的情况相比，“有电容器42”的情况下更难以进行电解液的分解。
图6是对充放电控制方法进行说明的流程图。充放电控制装置30可以是控制本例的流程的主体。为了实现该控制，充放电控制装置30可以具有控制所需的CPU或ASIC及存储器等。在进行二次电池40的充电的情况下，首先，充放电控制装置30利用电源装置10的电力，将二次电池40充电至规定充电率(S30)。规定充电率可根据二次电池40的种类来变更。在二次电池40为铅蓄电池的情况下，规定充电率可以为完全充电状态的80％以上100％以下。
在将二次电池40充电至规定充电率之后，利用上述间歇充电对二次电池40进行充电(S40)。间歇充电中，交替地反复进行高电压充电和低电压充电。由此，能够在高电压充电期间TH中补足低电压充电期间TL中因自放电而损失的电力。在二次电池40中进行间歇充电的效果如上所述。
充放电控制装置30在间歇充电(S40)中，可反复多次进行由TL和TH形成的一个周期。间歇充电可以持续进行，直到发生来自电源装置10的供电被中断的异常。在电源装置10中没有发生异常的情况下(S50为否的情况)，充放电控制装置30进一步持续进行间歇充电(S40)。
与此相对，在发生异常时，来自电源装置10的供电被中断。该情况下，不使用电源装置10，而从二次电池40将电力提供给负载50。由此，二次电池40的电动势下降。因此，在电源装置10中发生了异常的情况下(S50中为是的情况)，返回至S10与S20之间的流程。接着，在不进行进一步的充电的情况下(S20中为是的情况)，可以结束充电(S60)。与此相对，在进行进一步的充电的情况下(S20中为否的情况)，前进至S30，再次对二次电池40进行充电直至规定充电率。
本例仅仅是充放电控制装置30进行的充放电控制的一例。只要遵守从S30到S40的连续顺序，可以适当地重组其他的步骤，也可以省略其他的步骤。
图7是表示实施方式2的电源系统200的图。本例的二次电池装置100不具有电容器42。在上述所涉及的点上与实施方式1不同。其他点与实施方式1相同。本例中，与实施方式1同样地对二次电池40进行间歇充电。
图8是表示相对于试验天数的容量维持率的图。纵轴是容量维持率，横轴是试验天数[天]。本例中，将经过规定的试验天数后的容量除以试验开始前的容量得到的值作为容量维持率。此外，本例中将容量的单位设为[Ah]。
(a)和(b)是采用间歇充电方式时的容量维持率。另外，(a)是设置有电容器42的实施方式1中的容量维持率。与此相对，(b)是没有设置电容器42的实施方式2中的容量维持率。此外，(c)是制造商公布的容量维持率，在经过45天的时间点，容量维持率为0.7。
(a)和(b)中，反复多次进行充满电、之后规定期间的间歇充电、以及间歇充电后的性能评估的一组流程。进行间歇充电的规定期间设为约28天。并且，反复进行三组上述的一组流程。
在经过三组流程的时间点(约经过83天的时间点)，(a)的容量维持率为0.88，(b)的容量维持率为0.83。由此证实，间歇充电方式对二次电池40的容量维持(即电池寿命)非常有效。并且还证实，即使在电容器42没有与二次电池40并联连接的情况下(即，(b)的情况下)，间歇充电方式对容量维持也是有效的。当然，将电容器42与二次电池40并联连接并进行间歇充电的情况(即，(a)的情况)更为有效。
图9是表示实施方式3的电源系统200的图。本例中，在利用电流检测装置44这一点上与实施方式2不同。本例的蓄电系统20具备检测提供给二次电池40的充电电流的电流检测装置44。电流检测装置44若是直流电流传感器，则可以是任何电流传感器。例如，直流电流传感器是使用铁芯、绕组及霍尔元件且以不与布线接触的方式测定电流的电流传感器。此外，直流电流传感器也可以是使用电阻的电流传感器。另外，电流检测装置44不需要是独立于充放电控制装置30的部件，也可以与充放电控制装置30一体设置。
有时二次电池40的劣化会导致二次电池40的稳定状态下的电动势下降。若稳定状态下的电动势下降，则最初的低电压的电压值作为低电压而成为相对较高的电压值。该情况下，在上述间歇充电中，希望能够配合下降后的电动势来降低低电压的电压值。
本例的电流检测装置44检测流入二次电池40的电流以及/或者从二次电池40流出的电流。本例的电流检测装置44将检测到的电流值通知给充放电控制装置30。接着，充放电控制装置30对间歇充电中的低电压的电压值进行控制，以使得低电压充电时的充电电流变为零[A]以上。具体而言，充放电控制装置30可以与图3的示例同样地在TL开始后的240[秒]内，对低电压的电压值进行控制以使得充电电流变为零[A]。充放电控制装置30可以在12.6V(每电池单元2.1V)以下9.36V(每电池单元1.95V)以上的范围内确定低电压的电压值。
本例中，低电压充电时的充电电流是指因自放电而引起的放电电流以及由电源装置10和电容器42中的至少一个以上提供的电流。此外，零[A]可以是近似为零[A]。近似为零[A]具体而言可以是0.02[A]以下，或者0.0004C以下。另外，本例可以与实施方式1进行组合。即，可以在电容器42与二次电池40并联连接的状态下，使用电流检测装置44。
图10是表示实施方式4的电源系统200的图。本例中，在利用电压检测装置46这一点上与实施方式2不同。本例的蓄电系统20具备检测二次电池40的电动势的电压检测装置46。另外，电压检测装置46不需要是独立于充放电控制装置30的部件，也可以与充放电控制装置30一体设置。
本例的电压检测装置46将检测到的二次电池40的电动势通知给充放电控制装置30。充放电控制装置30基于电压检测装置46检测到的电动势来控制低电压的电压值。具体而言，若二次电池40的电动势下降，则充放电控制装置30可以在12.6V(每电池单元2.1V)以下9.36V(每电池单元1.95V)以上的范围内确定低电压的电压值。由此，能够配合下降后的电动势来降低间歇充电时低电压的电压值。另外，本例可以与实施方式1进行组合。即，可以在电容器42与二次电池40并联连接的状态下，使用电压检测装置46。
图11是表示实施方式5的电源系统200的图。本例中，在利用内部电阻检测装置48这一点上与实施方式2不同。本例的蓄电系统20具备测定二次电池40的内部电阻的内部电阻检测装置48。另外，内部电阻检测装置48不需要是独立于充放电控制装置30的部件，也可以与充放电控制装置30一体设置。
本例的内部电阻检测装置48检测二次电池40的内部电阻，并通知给充放电控制装置30。充放电控制装置30基于二次电池40的内部电阻来控制高电压充电时间TH。已知内部电阻与使用时间一起上升。内部电阻的上升是由硬质化后的硫酸铅(硫酸盐)的形成等引起的。
因此，若二次电池40的内部电阻上升，则充放电控制装置30将TH增长到比充电循环初期的TH要长，从而可以使硫酸盐恢复成铅或氧化铅。具体而言，可以将TH设为10[秒]以上14400[秒]以下。另外，本例可以与实施方式1进行组合。即，可以在电容器42与二次电池40并联连接的状态下，使用内部电阻检测装置48。
在其他示例中，充放电控制装置30可以基于二次电池40的使用时间来控制TH。若二次电池40的使用时间变长，则硫酸盐会硬质化，因此，充放电控制装置30可以将TH增长到比充电循环初期的TH要长。另外，本例可以与实施方式1进行组合。
此外，在其他示例中，充放电控制装置30可以基于二次电池40的使用时间来控制TL。若二次电池40的使用时间变长，则正极的劣化和电解液的消失不断推进。因此，为了防止这些问题进一步的恶化，可以将TL增长得比充电循环初期的TL要长。具体而言，可以将TL设为60[秒]以上86400[秒]以下。此外，可以随着增长TL来缩短TH。即，可以使TL的增加部分与TH的减少部分相等。另外，本例可以与实施方式1进行组合。此外，充放电控制装置30可以基于二次电池40的内部电阻来控制低电压充电时间TL。在内部电阻上升的情况下，为了防止进一步的恶化，可以将TL增长到比充电循环初期的TL要长。具体而言，可以将TL设为60[秒]以上86400[秒]以下。
图12是表示实施方式6的电源系统200的图。本例的充放电控制装置30即使在没有电容器42的情况下，也向二次电池40输出类似于有电容器42的情况的电压波形。为了实现该效果，充放电控制装置30例如可以内置预先记录有该电压波形的存储器。在上述所涉及的点上与实施方式2不同。
本例的充放电控制装置30在间歇充电中的高电压充电时，向二次电池施加去除了矩形中预先确定的高频分量的脉冲状的高电压。去除了矩形中预定的高频分量的脉冲状是指不是矩形波。作为一个示例，可以是与实施方式1的图3中“有电容器42”的情况相同的波形。由此，即使在没有电容器42的情况下，也能够与实施方式1的“有电容器42”的情况相同地获得延长恒流充电时间的效果。
此外，在其他示例中，去除了矩形中预定的高频分量的脉冲状也可以是去除了下述一个以上的谐波的波形，该一个以上的谐波包含有特定频率与该特定频率的第n次谐波(n为自然数)的叠加中最高的频率分量。即，可以是即使在没有电容器42的情况下，也能够与有电容器42的情况相同地使电压值在TH内缓缓上升且缓缓下降的波形。由此，即使在没有电容器42的情况下，也能够获得与实施方式1的“有电容器42”的情况相同的效果。
另外，可以将本例与实施方式3至实施方式5中的任意实施方式进行组合。即，可以组合本例与控制低电压值的示例。
图13(a)是表示包含高频分量和低频分量的脉冲波形的图。图13(b)是表示去除高频分量后的脉冲波形的图。通常，矩形波通过高频分量和低频分量的叠加而构成。(a)的示例中的波形虽然不是完整的矩形波，但可视为矩形波。如(a)所示，波形的上升和下降的边缘附近由高频分量构成。因此，若去除高频分量，则矩形波中的边缘部分被去除。
(b)的示例中，去除了构成边缘的高频分量。(b)的示例中，脉冲期间可以包含TH的整个期间和紧接着TH之后的TL的一部分期间。脉冲期间可以与图3的示例同样，为300[秒](60[秒]+240[秒])。(b)的示例中，可以适当地调整脉冲期间中电压波形的上升期间。本例中，电压波形的上升期间是指从电压值开始变得比低电压要大的时刻到电压值变为最大值为止的时刻。此外，电压波形的上升期间也可以是高电压施加期间的一半以上。另外，在本例中，高电压施加期间是指从电压值开始变得比低电压要大的时刻到开始下降到低电压的时刻。
(b)的示例中，电压值缓缓上升且缓缓下降。因此，(b)的示例中，能够获得与图3的“有电容器42”的示例相同的效果。
以上使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限定于上述实施方式所记载的范围。能够在上述实施方式的基础上进行各种变更或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。根据专利权利要求书的记载可知，进行了上述各种变更或改进的方式也包含在本发明的技术范围内。
应当注意专利权利要求书、说明书及附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、顺序、步骤以及阶段等各处理的执行顺序，只要没有特别明确记载“在……之前”、“在……以前”等，以及没有在后面的处理中使用前面的处理的输出，就可以按照任意的顺序来实现。关于专利权利要求书、说明书及附图中的动作流程，即使为了简便而使用了“首先、”、“其次、”等来进行了说明，也并不意味着必须要按该顺序实施。
标号说明
10··电源装置，12··输入端子，14··输出端子，20··蓄电系统，22··转换器，24··逆变器，30··充放电控制装置，32··节点，34··节点，40··二次电池，42··电容器，44··电流检测装置，46··电压检测装置，48··内部电阻检测装置，50··负载，100··二次电池装置，200··电源系统。

Claims (17)

1.一种铅蓄电池装置，其特征在于，包括：
铅蓄电池；以及
充放电控制装置，该充放电控制装置对所述铅蓄电池的充放电进行控制，
所述充放电控制装置在将所述铅蓄电池充电至完全充电状态之后，交替地反复多次进行高电压充电和低电压充电，所述高电压充电时向所述铅蓄电池施加脉冲状的高电压，所述低电压充电时向所述铅蓄电池施加基于所述铅蓄电池的电动势被决定为在完全放电时的电动势以上且低于所述高电压的低电压；
所述充放电控制装置检测提供给所述铅蓄电池的充电电流，并对所述低电压的电压值进行控制，以使得所述低电压充电时的所述充电电流变为零以上。
2.如权利要求1所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
所述充放电控制装置交替地反复多次进行所述高电压充电和所述低电压充电，直到从电源装置向所述铅蓄电池的供电中断。
3.如权利要求1所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
所述低电压充电的所述低电压在所述铅蓄电池的完全充电时的电动势以下。
4.如权利要求1所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
所述低电压充电的所述低电压在所述铅蓄电池的理论电动势的电压值的121％以下。
5.如权利要求1所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
向所述铅蓄电池施加所述低电压的低电压充电时间TL比向所述铅蓄电池施加所述高电压的高电压充电时间TH要长。
6.如权利要求5所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
所述低电压充电时间TL为从所述低电压充电时间TL开始时起到达到所述低电压的时间以上。
7.如权利要求5所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
所述低电压充电时间TL与所述高电压充电时间TH的比为4≦TL/TH。
8.如权利要求1所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
所述充放电控制装置基于所述铅蓄电池的使用时间来控制向所述铅蓄电池施加所述高电压的高电压充电时间TH。
9.如权利要求1所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
所述充放电控制装置基于所述铅蓄电池的内部电阻来控制向所述铅蓄电池施加所述高电压的高电压充电时间TH。
10.如权利要求1所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
所述充放电控制装置基于所述铅蓄电池的使用时间来控制向所述铅蓄电池施加所述低电压的低电压充电时间TL。
11.如权利要求1所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
所述充放电控制装置基于所述铅蓄电池的内部电阻来控制向所述铅蓄电池施加所述低电压的低电压充电时间TL。
12.如权利要求1所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
还具备与所述铅蓄电池并联连接且具有静电电容的蓄电元件。
13.如权利要求1所述的铅蓄电池装置，其特征在于，
所述充放电控制装置在所述高电压充电中，向所述铅蓄电池施加去除了矩形中预定的高频分量后的脉冲状的所述高电压。
14.一种不间断电源装置，其特征在于，
具备权利要求1至13的任一项所述的铅蓄电池装置。
15.一种电源系统，其特征在于，包括：
电源装置；以及
权利要求1至13的任一项所述的铅蓄电池装置，
所述铅蓄电池装置的所述充放电控制装置利用所述电源装置生成的电力来对所述铅蓄电池进行充电。
16.一种充放电控制装置，对铅蓄电池的充放电进行控制，其特征在于，
在将所述铅蓄电池充电至完全充电状态之后，所述充放电控制装置交替地反复多次进行高电压充电和低电压充电，所述高电压充电时向所述铅蓄电池施加脉冲状的高电压，所述低电压充电时向所述铅蓄电池施加基于所述铅蓄电池的电动势被决定为在完全放电时的电动势以上且低于所述高电压的低电压；
所述充放电控制装置检测提供给所述铅蓄电池的充电电流，并对所述低电压的电压值进行控制，以使得所述低电压充电时的所述充电电流变为零以上。
17.一种充放电控制方法，用于对铅蓄电池的充放电进行控制，其特征在于，在将所述铅蓄电池充电至完全充电状态之后，交替地反复多次进行高电压充电和低电压充电，所述高电压充电时向所述铅蓄电池施加脉冲状的高电压，所述低电压充电时向所述铅蓄电池施加基于所述铅蓄电池的电动势被决定为在完全放电时的电动势以上且低于所述高电压的低电压；
检测提供给所述铅蓄电池的充电电流，并对所述低电压的电压值进行控制，以使得所述低电压充电时的所述充电电流变为零以上。
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