JP2019221052A - 充電装置、充電方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】二次電池の直列セル内でセル電圧のバラつきが生じている場合、健全セルでの液減りと、劣化セルでのサルフェーション発生とを効果的に抑止できる充電装置及び充電方法を提供する。【解決手段】電解液を用いる二次電池の充放電装置100は、二次電池(鉛蓄電池40)の内部圧力に応じた計測値を取得する取得部計測部110と、二次電池に充電電流を供給し、内部圧力が上限閾値を超えたことを計測値が示すことを条件として、充電電流を低下させる第1充電制御を行う充放電制御部101とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、充電装置、充電方法およびプログラムに関する。
従来、二次電池の充電装置において、結晶化した硫酸鉛、すなわちサルフェーションが負極に発生することを防止するトリクル充電を行うものがある。トリクル充電においては、二次電池の直列セルを高い充電電圧で均一化充電するため、セル電圧が低下していない健全セルにおいて過充電による水の電気分解が生じ、液減りによる劣化が進行する。これを防止すべく、パルス状の高電圧による高電圧充電と、相対的に低い電圧による低電圧充電とを交互に繰り返すことで、負極にサルフェーションが発生することを防止しつつ、過充電による水の電気分解を抑止する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。また、蓄電池の充電装置において、パルス状の充電電流によって蓄電池を充電することで充電効率を向上させる技術が知られている(例えば、特許文献2を参照)。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2017−103909号公報
[特許文献2] 国際公開WO2011/067900号
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 特開2017−103909号公報
[特許文献2] 国際公開WO2011/067900号
二次電池の直列セル内では、同一ロットで製造された場合であっても、各セル固有の充電特性や自己放電特性が異なるため、運転期間が長くなると各セル電圧にバラつきが生じる。セル電圧のバラつきが生じている場合、上記のパルス状の高電圧を印加する技術では、健全セルには相対的に高い電圧が印加され、セル電圧が低下している劣化セルには相対的に低い電圧が印加されるため、健全セルでの液減り及び正極劣化等の過充電劣化と、劣化セルでのサルフェーション発生とを効果的に抑止できなかった。また、上記のパルス状の充電電流を印加する技術でも、上記と同様に、健全セルでの液減り及び正極劣化等の過充電劣化を抑止できなかった。
電解液を用いる二次電池の充電装置は、取得部と充電制御部とを備えてもよい。取得部は、二次電池の内部圧力に応じた計測値を取得してもよい。充電制御部は、二次電池に充電電流を供給し、内部圧力が上限閾値を超えたことを計測値が示すことを条件として、充電電流を低下させる第1充電制御を行ってもよい。
充電制御部は、第1充電制御において、充電電流を低下させるまでの期間に二次電池に予め定められた定電流を供給してもよい。
充電制御部は、第1充電制御において、充電電流を低下させて二次電池を無負荷状態にしてもよい。
充電制御部は、パルス状の高電圧を二次電池に印加する高電圧充電と、二次電池の完全放電時の起電力以上であって高電圧よりも低い低電圧を二次電池に印加する低電圧充電とを交互に繰り返す第2充電制御を行ってもよい。充電制御部は、第1充電制御を行うべき条件が満たされたことに応じて、第2充電制御中の高電圧充電に代えて第1充電制御を行ってもよい。
二次電池は、直列に接続された複数のセルを有してもよい。充電装置は、複数のセルのそれぞれの電圧を計測するセル電圧計測部を更に備えてもよい。充電制御部は、セル電圧計測部によって計測される複数のセルの電圧に予め定められた基準以上のバラつきが生じたことに応じて、第1充電制御を開始してもよい。
充電制御部は、予め定められた時間間隔ごとに第1充電制御を行ってもよい。
充電制御部は、第1充電制御において、充電電流を低下させた後に、内部圧力が下限閾値以下となったことを計測値が示すことを条件として、充電電流を上昇させてもよい。
二次電池は、直列に接続された複数のセルを有してもよい。充電装置は、複数のセルのそれぞれの電圧を計測するセル電圧計測部を更に備えてもよい。充電制御部は、セル電圧計測部によって計測される複数のセルの電圧のバラつきが予め定められた基準以下となったことに応じて、第1充電制御を終了してもよい。
充電制御部は、二次電池に供給した充電電流の積算充電量が、充電電流による充電を開始するまでに二次電池が失った自己放電量に応じた上限閾値を超えたことに応じて、第1充電制御を終了してもよい。
充電装置は、二次電池の電圧を計測する電圧計測部を更に備えてもよい。充電制御部は、電圧計測部によって計測される二次電池の電圧が予め定められた基準以上の充電率となったことに応じて、第1充電制御を終了してもよい。
電解液を用いる二次電池の充電装置は、充電制御部を備えてもよい。充電制御部は、二次電池に予め定められた定電流を供給する第1充電制御を行ってもよい。充電制御部は、パルス状の高電圧を二次電池に印加する高電圧充電と、二次電池の完全放電時の起電力以上であって高電圧よりも低い低電圧を二次電池に印加する低電圧充電とを交互に繰り返す第2充電制御を行ってもよい。充電制御部は、第1充電制御を行うべき条件が満たされたことに応じて、第2充電制御中の高電圧充電に代えて第1充電制御を行ってもよい。
電解液を用いる二次電池の充電方法は、取得段階と充電制御段階とを備えてもよい。取得段階は、二次電池の内部圧力に応じた計測値を取得してもよい。充電制御段階は、二次電池に充電電流を供給し、内部圧力が上限閾値を超えたことを計測値が示すことを条件として、充電電流を低下させる第1充電制御を行ってもよい。
電解液を用いる二次電池の充電方法は、第1充電制御を行う段階と第2充電制御を行う段階とを備えてもよい。第1充電制御を行う段階は、パルス状の高電圧を二次電池に印加する高電圧充電と、二次電池の完全放電時の起電力以上であって高電圧よりも低い低電圧を二次電池に印加する低電圧充電とを交互に繰り返してもよい。第2充電制御を行う段階は、予め定められた条件が満たされたことに応じて、第1充電制御中の高電圧充電に代えて、二次電池に予め定められた定電流を供給してもよい。
プログラムは、コンピュータに、電解液を用いる二次電池の充電方法を実行させてもよい。当該充電方法は、取得段階と充電制御段階とを備えてもよい。取得段階は、二次電池の内部圧力に応じた計測値を取得してもよい。充電制御段階は、二次電池に充電電流を供給し、内部圧力が上限閾値を超えたことを計測値が示すことを条件として、充電電流を低下させる第1充電制御を行ってもよい。当該充電方法は、第1充電制御を行う段階と第2充電制御を行う段階とを備えてもよい。第1充電制御を行う段階は、パルス状の高電圧を二次電池に印加する高電圧充電と、二次電池の完全放電時の起電力以上であって高電圧よりも低い低電圧を二次電池に印加する低電圧充電とを交互に繰り返してもよい。第2充電制御を行う段階は、予め定められた条件が満たされたことに応じて、第1充電制御中の高電圧充電に代えて、二次電池に予め定められた定電流を供給してもよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一または類似の部分には同一の参照番号を付して、重複する説明を省く場合がある。
図1は、電源システム200のブロック図である。図中、先端が黒塗りの矢印はデータの入出力方向を示し、先端が白抜きの矢印は電力の流れ方向を示す。以降の図においても、同様とする。
電源システム200は、電源装置10と、蓄電システム20とを備える。電源システム200は、外部の負荷50に電力を供給する。本実施形態においては、一例として、電源装置10は交流電源であり、負荷50は交流駆動される負荷である。
本実施形態における蓄電システム20は、停電などの異常事態によって電源装置10から負荷50への電力供給が断たれた場合に、電源装置10に代わって、蓄えてある電力を負荷50に供給する無停電電源装置(UPS)として機能する。より具体的には、蓄電システム20は、電源装置10から安定的に電力が供給されている通常動作時においては、電源装置10からの電力を負荷50に供給し、更に、電源装置10からの電力を蓄える。また、蓄電システム20は、電源装置10からの電力供給が断たれた異常時においては、蓄えてある電力を負荷50に供給する。
蓄電システム20は、入力部12と、出力部14と、AC/DCコンバータ22と、DC/ACインバータ24と、鉛蓄電池40と、充放電装置100とを有する。入力部12は、電源装置10に電気的に接続される。出力部14は、負荷50に電気的に接続される。
AC/DCコンバータ22は、入力部12に電気的に接続される。AC/DCコンバータ22は、入力部12を介して電源装置10から入力される交流電力を直流電力に変換して出力する。
DC/ACインバータ24は、出力部14に電気的に接続される。DC/ACインバータ24は、AC/DCコンバータ22または充放電装置100から入力される直流電力を交流電力に変換し、出力部14を介して負荷50に出力する。
鉛蓄電池40は、電解液を用いる二次電池の一例である。鉛蓄電池40は、充放電装置100に電気的に接続される。蓄電システム20は、電解液を用いる二次電池として、鉛蓄電池40に代えて、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池などの他の二次電池を有してもよい。
充放電装置100は、AC/DCコンバータ22とDC/ACインバータ24との間のノード32に電気的に接続されている。充放電装置100は、上記の通常動作時においては、電源装置10からの電力を、AC/DCコンバータ22およびDC/ACインバータ24を介して負荷50に供給すると共に、AC/DCコンバータ22を介して鉛蓄電池40に充電する。また充放電装置100は、上記の異常時においては、鉛蓄電池40に蓄えられた電力をDC/ACインバータ24を介して負荷50に供給する。
本実施形態における充放電装置100は、鉛蓄電池40に含まれる複数の直列セルのそれぞれに固有の充電特性や自己放電特性が異なることに起因して各セル電圧にバラつきが生じた場合であっても、これら全てのセルを均一に充電させるように充電制御を行う。例えば、充放電装置100は、通常の充電パターンで鉛蓄電池40を充電したところ、直列に接続された複数のセルのうち1つのセルの充電率が90%である一方で他のセルの充電率が70%であることを検出した場合に、全てのセルの充電率が100%に近付くよう、他の充電パターンによって鉛蓄電池40を充電する。
充放電装置100は更に、セル電圧が低下していない健全セルにおいて過充電による水の電気分解が生じることで液減りが起きること、および、セル電圧が低下している劣化セルにおいてサルフェーションが発生することを抑止し、これによって鉛蓄電池40が劣化することを抑止すべく、鉛蓄電池40の充放電を制御する。
充放電装置100は、充放電制御部101と、格納部103と、計測部110とを有する。計測部110は、圧力計測部111と、電圧計測部113と、電流計測部115とを含む。充放電装置100は、充電装置の一例である。
圧力計測部111は、圧力センサを含み、鉛蓄電池40の内部圧力を計測し、計測値を充放電制御部101に出力する。圧力計測部111は、鉛蓄電池40の内部圧力に応じた計測値を取得する取得部の一例である。取得部は、圧力計測部111のように圧力センサを含んでもよく、外部の圧力センサに接続され、外部の圧力センサから計測値を取得してもよい。
電圧計測部113は、電圧計を含み、鉛蓄電池40に含まれる複数のセルのそれぞれについて、セル電圧を計測し、充放電制御部101に出力する。電圧計測部113は、複数のセルのそれぞれの電圧を計測するセル電圧計測部の一例である。
電流計測部115は、電流計を含み、充放電制御部101と鉛蓄電池40との間で授受される電流、すなわち鉛蓄電池40への充電電流および鉛蓄電池40からの放電電流を計測し、充放電制御部101に出力する。
充放電制御部101は、ノード32および鉛蓄電池40のそれぞれに電気的に接続され、鉛蓄電池40の充放電を制御する。充放電制御部101は、充電制御部の一例である。充放電制御部101は、格納部103に格納されている、各計測値に対して予め定められた閾値や、特定の充放電制御を実行するための条件や、予め定められた充放電パターン等を参照し、計測部110から入力される各計測値に応じて、特定の充放電パターンに従い鉛蓄電池40を充放電させる。
図2は、充放電装置100および鉛蓄電池40の模式図である。鉛蓄電池40は、直列に接続された複数のセルを有する。本実施形態では、鉛蓄電池40は、直列に接続された、第1セル41、第2セル42、第3セル43、第4セル44、第5セル45および第6セル46を有する。図2においては、説明を明確にする目的で、第1セル41の簡易的な内部構造のみを図示し、第2セル42等の内部構造の図示を省略し、第2セル42等の内部構造の重複する説明も省略する。
第1セル41等は、正極ストラップ61と、負極ストラップ63と、正極71と、セパレータ73と、負極75とを含む。正極71、セパレータ73および負極75のそれぞれは、希硫酸を含む電解液を含浸されている。
正極71および負極75は、例えばペースト式の電極である。セパレータ73は、例えばガラス繊維製である。正極71および負極75は、セパレータ73を介して積層され、極板群を成す。図2における例示的な構造においては、4枚ずつの正極71および負極75が、それらの間に7枚のセパレータ73を介在させて、極板群を成している。
正極ストラップ61は、正極71に電気的に接続される。更に、第1セル41の正極ストラップ61は、充放電制御部101に電気的に接続され、第2セル42等の正極ストラップ61は、隣接するセルの負極ストラップ63に電気的に接続される。
負極ストラップ63は、負極75に電気的に接続される。更に、第6セル46の負極ストラップ63は、充放電制御部101に電気的に接続され、第1セル41等の負極ストラップ63は、隣接するセルの正極ストラップ61に電気的に接続される。
鉛蓄電池40が過充電の状態になると、水の電気分解が起こり、各正極71から酸素ガス、各負極75から水素ガスが発生する。鉛蓄電池40には、特定の条件下で内部に溜まったガスを外部に放出する、不図示の通気孔や放出弁が設けられており、酸素ガスおよび水素ガスの発生が進行すると、鉛蓄電池40の内部圧力が高まってガスを外部に放出する。しかしながら、その結果として、鉛蓄電池40内の電解液に含まれる水が減少し、電解液中の硫酸濃度が高まり、各電極板の侵食が進行して、鉛蓄電池40が劣化してしまう。
そこで、本実施形態では、鉛蓄電池40をシール式、すなわち制御弁式とし、負極吸収反応を利用する。制御弁式における負極吸収反応とは、正極71から生じた酸素ガスが、負極75の海綿状鉛に吸収されて消失し、当該反応と共に、負極75から一酸化鉛が生じる現象である。この一酸化鉛は、負極75における放電反応と同様に、電解液中の硫酸と反応して硫酸鉛となるため、陰極は部分的に放電状態となる。すなわち、負極75は、蓄電池の充電が終了に近づいて水の電気分解が起こっても完全な充電状態には到達しないので、負極75から水素ガスが発生することも抑止される。このように、本実施形態によれば、鉛蓄電池40を制御弁式とすることで、鉛蓄電池40の劣化を抑止できる。なお、これに代えて、鉛蓄電池40を、触媒栓を有するベント式とし、発生したガスを触媒栓により水に還流させてもよい。
充放電装置100の電圧計測部113は、第1電圧計131と、第2電圧計132と、第3電圧計133と、第4電圧計134と、第5電圧計135と、第6電圧計136とを含む。第1電圧計131等はそれぞれ、第1セル41等に並列に接続され、第1セル41等のセル電圧を計測する。
充放電装置100の電流計測部115は、一例として、第1セル41と充放電制御部101との間に直列に接続され、充放電制御部101と鉛蓄電池40との間で授受される電流を計測する。
図3は、鉛蓄電池40の充電方法のフロー図である。当該フローは、充放電制御部101が、一例として、鉛蓄電池40を予め定められた充電率になるまで定電流充電することにより開始する。充放電制御部101は、鉛蓄電池40が当該充電率になったことに応じて、定電圧充電フェーズを開始する(ステップS101)。このように、充放電制御部101は、当該フローを開始してからステップS101に移行するまでの期間において、定電流定電圧充電(CCCV充電)を行うことになる。CCCV充電における電流値は、予め定められた大きさ、例えば0.25Cに設定される。ただし、定電圧充電フェーズに移行すると、電流値は、電圧値が予め定められた大きさになるよう、変動する。例えば、後述する定電圧充電フェーズの低電圧充電期間における電流値は、0Cに近い値を行き来する。
ステップS101における定電圧充電フェーズでは、充放電制御部101は、一例として、パルス状の高電圧を鉛蓄電池40に印加する高電圧充電と、鉛蓄電池40の完全放電時の起電力以上であって高電圧よりも低い低電圧を鉛蓄電池40に印加する低電圧充電とを交互に繰り返す充電制御を行う。以降の説明では、当該充電制御を第2充電制御と呼ぶ場合がある。
ステップS102において、電圧計測部113は鉛蓄電池40に含まれる第1セル41等の複数のセル電圧を計測し、より具体的には、電圧計測部113の第1電圧計131等は第1セル41等の複数のセル電圧をそれぞれ計測し、充放電制御部101は、第1電圧計131等から入力される第1セル41等の複数のセル電圧に予め定められた基準以上のバラつきが生じるまで、例えば各セル電圧と全セル電圧の平均値との差分、または差分の1セル当たりの平均が20mV/cellを超えるまで、第2充電制御による鉛蓄電池40の定電圧充電を行う(ステップS102:NO)。充放電制御部101は、好適には、第2充電制御による低電圧充電期間が終了して高電圧充電期間に入る前のタイミングで、第1電圧計131等に各セル電圧のバラつきを計測させるが、これに代えて、第2充電制御による低電圧充電期間中や、充電を行っていない期間中などの任意のタイミングで、各セル電圧のバラつきを計測させてもよい。
充放電制御部101は、複数のセル電圧に基準以上のバラつきが生じたと判断した場合に(ステップS102:YES)、鉛蓄電池40に充電電流を供給し、鉛蓄電池40の内部圧力が上限閾値を超えたことを、圧力計測部111から入力される計測値が示すことを条件として、充電電流を低下させる充電制御を行う(ステップS103)。以降の説明では、当該充電制御を第1充電制御と呼ぶ場合がある。上記の内部圧力の上限閾値は、例えば、制御弁式の鉛蓄電池40の制御弁が作動する圧力の70〜90%であってもよい。
ステップS103において、充放電制御部101は、第1充電制御において、充電電流を低下させるまでの期間に鉛蓄電池40に予め定められた定電流を供給する。予め定められた定電流は、一例として、1C〜0.01Cの範囲であってもよい。鉛蓄電池40に対して定電流充電を行う場合、鉛蓄電池40に過大な高電流を与えてしまうと、過電圧となって水の電気分解が加速し、セル電圧のバラつきを解消することと鉛蓄電池40の劣化を抑止することとをバランスできなくなる。これに対して、充放電制御部101は、第1充電制御における充電電流を、例えば1C〜0.01Cの範囲の定電流とすることで、当該問題を解消できる。なお、1Cとは、鉛蓄電池40の満充電状態から1時間で完全放電されるときの電流値を意味する。
ステップS103において、充放電制御部101は、第1充電制御において充電電流を低下させる場合に、充電電流を0A、すなわち0Cまで低下させ、鉛蓄電池40を無負荷状態にしてもよい。これにより、充放電制御部101は、鉛蓄電池40内での水の電気分解を完全に止めることができ、鉛蓄電池40の内部圧力の低下を加速させることができる。
ステップS103において、充放電制御部101は、第1充電制御において、充電電流を低下させた後に、鉛蓄電池40の内部圧力が下限閾値以下となったことを、圧力計測部111から入力される計測値が示すことを条件として、充電電流を上昇させる。上記の内部圧力の下限閾値は、例えば、大気圧と同じであってもよく、大気圧よりも小さくてもよい。本実施形態での第1充電制御によれば、充放電制御部101は、鉛蓄電池40に対して定電流を供給すること、および、当該定電流を低下させることを交互に繰り返す充電を行うが、このような充電を定電流間欠充電と呼ぶ場合がある。充放電制御部101は、定電流間欠充電により、健全セルでの過充電による液減りを抑止する。
このように、ステップS103では、充放電制御部101は、第2充電制御による定電圧充電フェーズを終了し、第1充電制御による定電流間欠充電フェーズを開始する。充放電制御部101は、好適には、第2充電制御による低電圧充電期間が終了して高電圧充電期間に入る前のタイミングで第2充電制御から第1充電制御に切り替える、換言すると、第2充電制御における高電圧充電に代えて第1充電制御を行う。これに代えて、充放電制御部101は、第2充電制御による低電圧充電期間中や、第2充電制御による高電圧充電期間中や、充電を行っていない期間中などの任意のタイミングで、第1充電制御を開始してもよい。
充放電制御部101は、鉛蓄電池40に供給した充電電流の積算充電量が、第1充電制御での充電電流による充電を開始するまでに鉛蓄電池40が失った自己放電量に応じた上限閾値を超えるまで、鉛蓄電池40に対して第1充電制御による充電を行う(ステップS105:NO)。充放電制御部101は、当該積算充電量が上限閾値を超えたと判断した場合に(ステップS105:YES)、第1充電制御による定電流間欠充電フェーズを終了し、第2充電制御による定電圧充電フェーズを開始することで(ステップS107)、当該フローは終了する。これにより、充放電制御部101は、鉛蓄電池40の複数のセルにおける自己放電等に起因するセル電圧のバラつきを解消する。当該フローは、電源装置10から蓄電システム20に電力が供給され続ける限り、繰り返される。
上記の自己放電量に応じた上限閾値は、一例として、第1充電制御での充電電流による充電を開始するまでに鉛蓄電池40が失った自己放電量の1.1〜1.8倍である。自己放電量を算出する場合、鉛蓄電池40の本来の無負荷状態での自己放電単位量が用いられる。自己放電単位量の単位は、例えば[Ah/日]である。当該自己放電単位量は、鉛蓄電池40の製造段階で決まっている。自己放電単位量は、鉛蓄電池40を満充電してからの経過時間ごとに異なる値となり、例えば満充電してから10日前後経過した時点で小さくなる。第1充電制御での充電電流による充電を開始するまでに要した時間に対して、上記の自己放電単位量を乗算することで、自己放電量が算出される。当該時間は、例えば、前回の第1充電制御での充電電流による充電が終了してから、今回の当該充電を開始するまでの時間である。
上記の上限閾値を自己放電量の1.1〜1.8倍とする理由は、先ず、第1充電制御での充電電流による充電の目的の1つが、鉛蓄電池40が自己放電によって失った電力量を補填することであり、失った電力量を補填する際に考慮すべき鉛蓄電池の充電効率が、鉛蓄電池40の劣化状態に応じて60〜90%程度となるためである。鉛蓄電池40の充電効率が90%である場合は、上限閾値を自己放電量の1.1倍にすると、1.1×90%≒100%となり、鉛蓄電池40が自己放電によって失った電力量を、第1充電制御による充電電流によって概ね補填できることになる。同様に、鉛蓄電池40の充電効率が60%である場合は、上限閾値を自己放電量の1.8倍にすると、1.8×60%≒100%となり、鉛蓄電池40が自己放電によって失った電力量を、第1充電制御による充電電流によって概ね補填できることになる。
鉛蓄電池40の充電効率は、上述の通り、鉛蓄電池40の劣化が進むに連れて低下する。鉛蓄電池40の充電効率は、充電時に充電された充電電気量に対する放電容量の比に100をかけて百分率で表したものなので、例えば、鉛蓄電池40の充電量と放電量とをモニタリングして積算することによって算出できる。よって、充放電制御部101は、例えば定期的に、鉛蓄電池40の現在の充電効率を算出し、算出した充電効率に応じて上記の上限閾値を更新することが好ましい。
このように、本実施形態による充放電装置100の充放電制御部101は、鉛蓄電池40に対して、通常の充電では第2充電制御による定電圧充電を行い、第1充電制御を行うべき条件が満たされたことに応じて、例えば第2充電制御中の高電圧充電に代えて、第1充電制御による定電流充電を行う。より具体的には、充放電制御部101は、鉛蓄電池40における複数の直列セル間でセル電圧のバラつきが生じていることを検出すると、鉛蓄電池40の充電パターンを定電圧充電から定電流充電に切り替え、全ての直列セルに対して十分な電流を均一に印加する。充放電制御部101は更に、鉛蓄電池40の内部圧力が上限閾値を超えたことを検出すると、定電流充電の供給を休止する休止期間を設け、鉛蓄電池40の全ての直列セルを無負荷状態にすることで、各セル内の負極75での負極吸収反応を進行させ、定電流充電で生じたガスを水に還流させ、鉛蓄電池40の内部圧力が下がるまで待機する。充放電制御部101は、鉛蓄電池40の内部圧力が下限閾値以下になったことを検出すると、定電流充電を再開し、定電流充電による鉛蓄電池40の積算充電量が上限閾値を超えるまで、このような定電流間欠充電を繰り返すことで、全てのセルを均一に充電する。
図4は、定電圧充電フェーズにおける電圧値のタイミングチャートである。横軸は時間[sec]を示し、縦軸は電圧[V]を示す。当該定電圧充電フェーズは、上記の第2充電制御に対応する。また、当該定電圧充電フェーズは、図3のフローのステップS101に対応する。
図4に示されるTHは、鉛蓄電池40に高電圧を印加する高電圧充電期間であり、TLは、鉛蓄電池40に低電圧を印加する低電圧充電期間である。充放電制御部101は、図4に示されるように、第2充電制御によって、鉛蓄電池40に高電圧を印加するTHおよび低電圧を印加するTLから成る1周期を複数回繰り返す。1周期におけるTHとTLとの比は1:60が好ましく、例えばTHを60[sec]としてTLを3,600[sec]とする。
充放電制御部101は、高電圧充電期間において、パルス状の高電圧を鉛蓄電池40に印加する。パルス状の高電圧とは、短時間で急峻に電圧値が上昇する電圧波形を意味する。本実施形態において、パルス状の高電圧は、単位セル当たり2.23Vとして、直列セル全体に対し13.38Vのピーク電圧を印加する、矩形波形状を有する。なお、パルス状の高電圧は、当該矩形波形状に代えて、正弦波、三角波または鋸波におけるピークを含む半周期の波形形状であってもよい。
充放電制御部101は、低電圧充電期間において、鉛蓄電池40の負極75の劣化を抑制するような低電圧を鉛蓄電池40に印加する。当該低電圧は、0[V]よりも高く、且つ、高電圧よりも低い。低電圧は、鉛蓄電池40の完全放電時の起電力以上であることが好ましい。例えば、1セルの完全放電時の起電力が1.95[V]である場合に、当該低電圧を11.7[V]以上に設定する。
また、低電圧は、鉛蓄電池40における理論起電力の93%以上であることが好ましい。1セルの理論起電力が2.04[V]である場合に、低電圧を約11.4[V]以上に設定する。なお、低電圧が理論起電力の93%以上である場合とは、低電圧の瞬間最低値が理論起電力の90%以上であることを意味してもよい。
また、低電圧は、鉛蓄電池40の完全充電時の起電力以下であることが好ましい。1セルの完全充電時の起電力が2.1[V]である場合に、低電圧を12.6[V]以下に設定する。また、低電圧は、鉛蓄電池40における理論起電力の電圧値の121%以下であることが好ましい。1セルの理論起電力が2.04[V]である場合に、低電圧を約14.8[V]に設定する。以上の点を踏まえ、本実施形態では、低電圧は、単位セル当たり2.10Vとして、直列セル全体に対し12.60Vの電圧を印加する。
充放電制御部101は、第2充電制御において鉛蓄電池40に対し高電圧をパルス状に印加することで、常に高電圧充電を行うトリクル充電に比べて、高電圧充電の期間を短くすることができ、鉛蓄電池40内の電解液の溶媒である水が電気分解されて水素ガスおよび酸素ガスが外部に放出されることを抑止することができる。また、充放電制御部101は、第2充電制御において鉛蓄電池40に対し高電圧をパルス状に印加することで、正極71に酸化鉛が形成されて体積膨張が起きることを抑止することができ、負極75に発生したサルフェーションを定期的に分解することもできる。
充放電制御部101は、第2充電制御において鉛蓄電池40に対し0[V]よりも高い、または、完全放電時の起電力以上の低電圧を印加することで、自己放電が進んで負極75でサルフェーションが発生することを抑止できる。
図5は、定電圧充電フェーズおよび定電流間欠充電フェーズにおけるタイミングチャートである。横軸は時間[sec]を示し、縦軸は電圧[V]、電流[C]および圧力[P]をそれぞれ示す。
図5のタイミングチャートにおいて、紙面に向かって左側に示される定電圧充電フェーズの低電圧充電は、図4を用いて説明した定電圧充電フェーズの低電圧充電と同じである。時系列としては、図5のタイミングチャートは図4のタイミングチャートの後に続く。
また、図5に示される定電流間欠充電フェーズは、上記の第1充電制御に対応する。また、当該定電流間欠充電フェーズは、図3のフローのステップS103からステップS105に対応し、図5に示される定電圧充電フェーズから定電流間欠充電フェーズへの移行は、図3のフローのステップS102:YESに対応する。
また、図5のタイミングチャートにおいて、紙面に向かって右側に示される定電圧充電フェーズの低電圧充電は、図4を用いて説明した定電圧充電フェーズの低電圧充電と同じである。また、当該定電圧充電フェーズは、図3のフローのステップS107に対応する。
充放電制御部101は、図5に示される定電圧充電フェーズの低電圧充電期間が終了するタイミングで、電圧計測部113の第1電圧計131等に、鉛蓄電池40の直列に接続されている複数のセルの各セル電圧を計測させる。図5に示されるように、当該低電圧充電の電流値は、CCCV充電における定電流充電の電流値と同じまま、0.25Cに設定されているが、実際には、低電圧充電を保つためだけの電流が流れるだけであり、おおよそ0C付近を行き来している。
充放電制御部101は、第1電圧計131等から入力される第1セル41等の各セル電圧と全セル電圧の平均値との差分、または差分の1セル当たりの平均が20mV/cellを超えた場合に、複数のセル間でセル電圧にバラつきが生じたと判断し、定電圧充電フェーズを終了して定電流間欠充電フェーズを開始する。充放電制御部101は、定電流間欠充電フェーズを開始すると、鉛蓄電池40に供給する電流値を、ほぼ0C程度から0.1Cに上昇させる。
定電流間欠充電を開始する前の定電圧充電フェーズにおける、鉛蓄電池40の内部圧力は、大気圧と同じか、大気圧よりも小さい。図5に示されるように、本実施形態では、定電流間欠充電フェーズにおける鉛蓄電池40の内部圧力の下限閾値を、定電圧充電フェーズにおける鉛蓄電池40の内部圧力と同程度のPLthとし、上限閾値をPHthとしている。また、定電流間欠充電を開始する前の定電圧充電フェーズでは、鉛蓄電池40の全体に対して12.60Vを印加する低電圧充電を行っている。
図5に示されるように、鉛蓄電池40に0.1Cの定電流を供給し始めると、鉛蓄電池40の内部圧力がPLth付近から徐々に上昇し始め、また、鉛蓄電池40の全体の電圧値が12.60Vから徐々に上昇し始めている。充放電制御部101は、圧力計測部111から入力される鉛蓄電池40の内部圧力がPHthを超えたと判断すると、鉛蓄電池40に供給する定電流を0Cに低下させ、鉛蓄電池40を無負荷状態とする。
鉛蓄電池40を無負荷状態にする休止期間に入ると、鉛蓄電池40の内部圧力がPHth付近から徐々に低下し始め、また、鉛蓄電池40の全体の電圧値が徐々に低下し始め、おおよそ、低電圧充電期間の電圧値にまで低下すると当該電圧値に保たれている。充放電制御部101は、圧力計測部111から入力される鉛蓄電池40の内部圧力がPLth以下になったと判断すると、鉛蓄電池40に供給する定電流を再び0.1Cに上昇させる。
図5には、定電流間欠充電フェーズにおける鉛蓄電池40への充電量が、複数の斜線の領域で表されている。複数の斜線の領域で表される各充電量を足し合わせると、定電流間欠充電フェーズにおいて鉛蓄電池40に供給した充電電流の積算充電量となる。充放電制御部101は、当該積算充電量が、定電流間欠充電フェーズを開始するまでに鉛蓄電池40が失った自己放電量に応じた上限閾値を超えたことに応じて、定電流間欠充電フェーズを終了し、定電圧充電フェーズを開始して、鉛蓄電池40の全体に12.60Vを印加する低電圧充電を再開する。なお、過去に定電流間欠充電を行っている場合には、上記の自己放電量を、前回の定電流間欠充電フェーズを終了してから今回の定電流間欠充電フェーズを開始するまでの間に鉛蓄電池40が失った自己放電量とする。
このように、充放電制御部101は、定電圧充電フェーズでは、鉛蓄電池40の充電時間に基づいて、一定の時間間隔で高電圧充電期間と低電圧充電期間とを繰り返すよう電圧制御をする。一方で、充放電制御部101は、定電流間欠充電フェーズでは、鉛蓄電池40の内部圧力に基づいて、定電流充電期間と休止期間とを繰り返すよう電流制御をする。
なお、図5のタイミングチャートにおいては、説明を明確にする目的で、鉛蓄電池40に定電流を供給し始めることで定電流間欠充電フェーズを開始すると同時に、鉛蓄電池40の全体の電圧が上昇すると共に鉛蓄電池40の内部圧力も上昇するものとした。しかしながら、実際には、充電反応が起こる理論電圧と、水の電気分解が起こる理論電圧とは異なっていて、鉛蓄電池の場合、充電反応が起こる理論電圧の方が低いので、水の電気分解による鉛蓄電池40の内部圧力が上昇し始めるタイミングは、充電反応が起きて鉛蓄電池40の全体の電圧が上昇し始めるタイミングよりも遅くなる場合がある。または、これらのタイミングが同じであっても、電圧の上昇速度に比べて内部圧力の上昇速度は遅くなる場合がある。これは、充電反応が起こる理論電圧から、水の電気分解が起こる理論電圧まで上昇する間は、充電反応および水の電気分解反応の両方が起こっていて、電圧が上昇して水の電気分解が起こる理論電圧まで達すると、その電圧でキープされ、水の電気分解が主になると考えられるためである。
以上の実施形態における充放電装置100によれば、鉛蓄電池40に含まれる複数の直列セルのそれぞれに固有の充電特性や自己放電特性が異なることに起因して各セル電圧にバラつきが生じた場合であっても、これら全てのセルを均一に充電させることができる。充放電装置100によれば更に、セル電圧が低下していない健全セルにおいて過充電による水の電気分解が生じることで液減りが起きること、および、セル電圧が低下している劣化セルにおいてサルフェーションが発生することを抑止し、これによって鉛蓄電池40が劣化することを抑止できる。
以上の実施形態において、充放電制御部101は、鉛蓄電池40に充電電流を供給し、鉛蓄電池40の内部圧力が上限閾値を超えたことを、圧力計測部111から入力される計測値が示すことを条件として、充電電流を低下させる第1充電制御を行うものとして説明した。充放電制御部101による当該第1充電制御には、定電流間欠充電フェーズにおいて休止期間を設けることの他に、例えば、定電圧充電フェーズにおいて、高電圧充電期間中に鉛蓄電池40の内部圧力が上限閾値を超えた場合に、高電圧充電を低電圧充電に切り替えたり、鉛蓄電池40に電流を供給しない休止期間を設けたりすることで、充電電流を低下させることが含まれてもよい。また、充放電制御部101による当該第1充電制御は、例えば、第1充電制御の前に第2充電制御を行わない、すなわち、鉛蓄電池40に対して常に定電流充電することを前提としてもよい。この場合には、内部圧力の上限閾値を低めに設定することで、水の電気分解が進み過ぎることを抑止してもよい。
以上の実施形態では、充放電制御部101は、第1充電制御において、特定の条件下で、充電電流を0Cまで低下させ、鉛蓄電池40を無負荷状態にするものとして説明した。これに代えて、充放電制御部101は、同条件下で、定電流充電から、定電圧充電フェーズにおける低電圧充電に切り替えることによって、充電電流を概ね0Cまで低下させてもよい。すなわち、充放電制御部101は、定電流充電と低電圧充電とを交互に繰り返すことで、均一化充電を行ってもよい。これにより、休止期間に負極75が自己放電状態となることを回避でき、負極75でのサルフェーション発生を抑止できる。また、この場合に、低電圧充電によって正極71では水の電気分解が僅かに進行する可能性があり、鉛蓄電池40を無負荷状態にする場合に比べて、負極75での負極吸収反応の時間が長引き、鉛蓄電池40の内部圧力が下限閾値以下となるまでの時間が長引く可能性がある。そこで、充放電制御部101は、鉛蓄電池40を無負荷状態にする場合に比べて、定電流充電の実行間隔を長くして、定電流充電を断続的に行ってもよい。
以上の実施形態では、充放電制御部101は、第1充電制御を行うべき条件が満たされたことに応じて、第2充電制御中の高電圧充電に代えて第1充電制御を行うものとして説明した。これに代えて、充放電制御部101は、第1充電制御を行うべき条件が満たされたことに応じて、第2充電制御中の高電圧充電および低電圧充電の何れを実行している最中であるかに拘わらず、第1充電制御に切り替えてもよい。
以上の実施形態では、充放電制御部101による第1充電制御の開始条件を、鉛蓄電池40の直列に接続されている複数のセル間でセル電圧にバラつきが生じたこととした。これに代えて、充放電制御部101は、予め定められた時間間隔ごとに第1充電制御を行ってもよい。例えば、充放電制御部101は、第2充電制御によって鉛蓄電池40に対し定電圧充電を行っている間に、定期的に、定電圧充電フェーズにおける高電圧充電を定電流間欠充電に切り替えてもよい。この場合に、充放電制御部101は、鉛蓄電池40の劣化等を考慮して、当該時間間隔を定めてもよい。
以上の実施形態では、充放電制御部101による第1充電制御の終了条件を、鉛蓄電池40に供給した充電電流の積算充電量が、第1充電制御での充電電流による充電を開始するまでに鉛蓄電池40が失った自己放電量に応じた上限閾値を超えたこととした。これに代えて、電圧計測部113は、第1電圧計131等を有さずに、鉛蓄電池40の全体の電圧を計測するものとして、充放電制御部101は、電圧計測部113によって計測される鉛蓄電池40の全体の電圧が予め定められた基準以上の充電率となったことに応じて、第1充電制御を終了してもよい。
また、上記の終了条件に代えて、充放電制御部101は、第1電圧計131等によって計測される複数のセルのセル電圧のバラつきが予め定められた基準以下となったことに応じて、第1充電制御を終了してもよい。以上で説明した、充放電制御部101による第1充電制御の複数の開始条件および終了条件などは、考え得る限りにおいて、任意に組み合わせてもよい。
以上の実施形態では、充放電装置100の圧力計測部111は、鉛蓄電池40の内部の全体における圧力を計測するものとして説明した。これに代えて、圧力計測部111は、鉛蓄電池40における複数のセルのそれぞれの圧力を計測してもよい。これにより、充放電装置100は、圧力の検出精度を高めることができる。この場合、充放電制御部101は、第1充電制御において、充電電流を低下させるための条件を、例えば、1つのセルにおける内部圧力が上限閾値を超えたこと、内部圧力の上限閾値を超えたセルの個数が予め定められた個数以上になったこと、全セルのうち内部圧力の上限閾値を超えたセルの割合が予め定められた閾値を超えたこと、などに設定してもよい。
以上の実施形態において、蓄電システム20は、AC/DCコンバータ22およびDC/ACインバータ24を有するものとして説明した。これに代えて、負荷50が直流で動作する場合には、蓄電システム20はDC/ACインバータ24を有さなくてもよい。また、電源装置10が蓄電システム20に直流を供給する場合には、蓄電システム20はAC/DCコンバータ22を有さなくてもよい。
以上の実施形態において、鉛蓄電池40は、直列接続された6つのセルを含むものとして説明したが、これに代えて、直列接続された他の任意の数のセルを含んでもよい。
以上の実施形態において、蓄電システム20は、UPSとして機能するものと説明した。これに代えて、蓄電システム20は、電源装置10が太陽光や風力などの自然エネルギーを電力に変換して出力する場合に電力を蓄えて負荷50に供給する蓄電装置や、電気自動車(EV)に搭載されてEVに電力を供給するバッテリ装置等として用いられてもよい。また、蓄電システム20は、過剰に生成された自然エネルギーの受け皿となって電力を蓄える直流交流変換装置(PCS)や、プラグインハイブリット車(PHV)およびハイブリッドカーに搭載されてこれらに電力を供給するバッテリ装置等として用いられてもよい。蓄電システム20をPCSにおいて用いる場合、充放電制御部101は、鉛蓄電池40が余剰電力を受け入れて満充電になったときに、第1充電制御を行い、セル電圧のバラつきを無くすことが好ましい。また、蓄電システム20をPHVやハイブリッドカーにおいて用いる場合、例えば、ある日はエンジンのみを使用して鉛蓄電池40に定電流で満充電することが好ましい。
以上の実施形態において、「要素A及び要素Bが電気的に接続される」とは、要素A及び要素Bが物理的に接続されている場合に限定されない。例えば、変圧器の入力巻線と出力巻線とは物理的には接続されていないが、電気的には接続されている。また、要素A及び要素Bとの間に、要素A及び要素Bを電気的に接続するための部材が介在していてもよい。上記の部材としては、導電体、開閉器又はスイッチ、変成器などが例示される。
以上の実施形態において、充放電装置100の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウェア及びソフトウエアにより実現されてもよい。充放電装置100の各部は、その少なくとも一部が、単一のサーバによって実現されてもよく、複数のサーバによって実現されてもよい。充放電装置100の各部は、その少なくとも一部が、仮想マシン上又はクラウドシステム上で実現されてもよい。
充放電装置100の各部は、その少なくとも一部が、パーソナルコンピュータ又は携帯端末によって実現されてもよい。携帯端末としては、携帯電話、スマートフォン、PDA、タブレット、ノートブック・コンピュータ又はラップトップ・コンピュータ、ウエアラブル・コンピュータなどが例示される。充放電装置100の各部は、ブロックチェーンなどの分散型台帳技術又は分散型ネットワークを利用して、情報を格納してもよい。
充放電装置100を構成する構成要素の少なくとも一部がソフトウエアにより実現される場合、当該ソフトウエアにより実現される構成要素は、一般的な構成の情報処理装置において、当該構成要素に関する動作を規定したプログラムを起動することにより実現されてよい。上記の情報処理装置は、例えば、(i)CPU、GPUなどのプロセッサ、ROM、RAM、通信インターフェースなどを有するデータ処理装置と、(ii)キーボード、タッチパネル、カメラ、マイク、各種センサ、GPS受信機などの入力装置と、(iii)表示装置、スピーカ、振動装置などの出力装置と、(iv)メモリ、HDDなどの記憶装置(外部記憶装置を含む。)と、を備える。
本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、(1)操作が実行されるプロセスの段階または(2)操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および/またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび/またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路(IC)および/またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理AND、論理OR、論理XOR、論理NAND、論理NOR、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブルロジックアレイ(PLA)等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー(登録商標)ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EPROMまたはフラッシュメモリ)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EEPROM)、静的ランダムアクセスメモリ(SRAM)、コンパクトディスクリードオンリメモリ(CD-ROM)、デジタル多用途ディスク(DVD)、ブルーレイ(RTM)ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ(ISA)命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはSmalltalk、JAVA(登録商標)、C++等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「C」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、1または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク(WAN)を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
図6は、本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されうるコンピュータ1200の例を示す。コンピュータ1200にインストールされたプログラムは、コンピュータ1200に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該装置の1又は複数の「部」として機能させ、又は当該オペレーション又は当該1又は複数の「部」を実行させることができ、及び/又はコンピュータ1200に、本発明の実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。このようなプログラムは、コンピュータ1200に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、CPU1212によって実行されてよい。
本実施形態によるコンピュータ1200は、CPU1212、RAM1214、グラフィックコントローラ1216、及びディスプレイデバイス1218を含み、これらはホストコントローラ1210によって相互に接続される。コンピュータ1200はまた、通信インターフェース1222、ハードディスクドライブ1224、DVD−ROMドライブ1226、及びICカードドライブのような入出力ユニットを含み、これらは入出力コントローラ1220を介してホストコントローラ1210に接続される。コンピュータはまた、ROM1230及びキーボード1242のようなレガシの入出力ユニットを含み、これらは入出力チップ1240を介して入出力コントローラ1220に接続される。
CPU1212は、ROM1230及びRAM1214内に格納されたプログラムに従い動作し、これにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ1216は、RAM1214内に提供されるフレームバッファ等又は当該グラフィックコントローラ1216自体の中に、CPU1212によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス1218上に表示させる。
通信インターフェース1222は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ1224は、コンピュータ1200内のCPU1212によって使用されるプログラム及びデータを格納する。DVD−ROMドライブ1226は、プログラム又はデータをDVD−ROM1201から読み取り、ハードディスクドライブ1224にRAM1214を介してプログラム又はデータを提供する。ICカードドライブは、プログラム及びデータをICカードから読み取り、及び/又はプログラム及びデータをICカードに書き込む。
ROM1230は、内部に、アクティブ化時にコンピュータ1200によって実行されるブートプログラム等、及び/又はコンピュータ1200のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ1240はまた、様々な入出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ1220に接続してよい。
プログラムが、DVD−ROM1201又はICカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもあるハードディスクドライブ1224、RAM1214、又はROM1230にインストールされ、CPU1212によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ1200に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ1200の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。
例えば、通信がコンピュータ1200及び外部デバイス間で実行される場合、CPU1212は、RAM1214にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェース1222に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェース1222は、CPU1212の制御の下、RAM1214、ハードディスクドライブ1224、DVD−ROM1201、又はICカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。
また、CPU1212は、ハードディスクドライブ1224、DVD−ROMドライブ1226(DVD−ROM1201)、ICカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がRAM1214に読み取られるようにし、RAM1214上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。CPU1212は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような、様々なタイプの情報が、情報処理されるべく、記録媒体に格納されてよい。CPU1212は、RAM1214から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索/置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をRAM1214に対しライトバックする。また、CPU1212は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第2の属性の属性値に関連付けられた第1の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、CPU1212は、当該複数のエントリの中から、第1の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第2の属性の属性値を読み取り、これにより予め定められた条件を満たす第1の属性に関連付けられた第2の属性の属性値を取得してよい。
以上の説明によるプログラム又はソフトウェアモジュールは、コンピュータ1200上又はコンピュータ1200近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はRAMのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、これにより、プログラムをコンピュータ1200にネットワークを介して提供する。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、技術的に矛盾しない範囲において、特定の実施形態について説明した事項を、他の実施形態に適用することができる。また、各構成要素は、名称が同一で、参照符号が異なる他の構成要素と同様の特徴を有してもよい。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10 電源装置、12 入力部、14 出力部、20 蓄電システム、22 AC/DCコンバータ、24 DC/ACインバータ、32 ノード、40 鉛蓄電池、41 第1セル、42 第2セル、43 第3セル、44 第4セル、45 第5セル、46 第6セル、50 負荷、61 正極ストラップ、63 負極ストラップ、71 正極、73 セパレータ、75 負極、100 充放電装置、101 充放電制御部、103 格納部、110 計測部、111 圧力計測部、113 電圧計測部、115 電流計測部、131 第1電圧計、132 第2電圧計、133 第3電圧計、134 第4電圧計、135 第5電圧計、136 第6電圧計、200 電源システム、1200 コンピュータ、1201 DVD−ROM、1210 ホストコントローラ、1212 CPU、1214 RAM、1216 グラフィックコントローラ、1218 ディスプレイデバイス、1220 入出力コントローラ、1222 通信インターフェース、1224 ハードディスクドライブ、1226 DVD−ROMドライブ、1230 ROM、1240 入出力チップ、1242 キーボード
Claims (14)
- 電解液を用いる二次電池の充電装置であって、
前記二次電池の内部圧力に応じた計測値を取得する取得部と、
前記二次電池に充電電流を供給し、前記内部圧力が上限閾値を超えたことを前記計測値が示すことを条件として、前記充電電流を低下させる第1充電制御を行う充電制御部と、
を備える充電装置。 - 前記充電制御部は、前記第1充電制御において、前記充電電流を低下させるまでの期間に前記二次電池に予め定められた定電流を供給する、
請求項1に記載の充電装置。 - 前記充電制御部は、前記第1充電制御において、前記充電電流を低下させて前記二次電池を無負荷状態にする、
請求項1または2に記載の充電装置。 - 前記充電制御部は、
パルス状の高電圧を前記二次電池に印加する高電圧充電と、前記二次電池の完全放電時の起電力以上であって前記高電圧よりも低い低電圧を前記二次電池に印加する低電圧充電とを交互に繰り返す第2充電制御を行い、
前記第1充電制御を行うべき条件が満たされたことに応じて、前記第2充電制御中の前記高電圧充電に代えて前記第1充電制御を行う、
請求項1から3の何れか一項に記載の充電装置。 - 前記二次電池は、直列に接続された複数のセルを有し、
前記複数のセルのそれぞれの電圧を計測するセル電圧計測部を更に備え、
前記充電制御部は、前記セル電圧計測部によって計測される前記複数のセルの電圧に予め定められた基準以上のバラつきが生じたことに応じて、前記第1充電制御を開始する、
請求項1から4の何れか一項に記載の充電装置。 - 前記充電制御部は、予め定められた時間間隔ごとに前記第1充電制御を行う、
請求項1から4の何れか一項に記載の充電装置。 - 前記充電制御部は、前記第1充電制御において、前記充電電流を低下させた後に、前記内部圧力が下限閾値以下となったことを前記計測値が示すことを条件として、前記充電電流を上昇させる、
請求項1から6の何れか一項に記載の充電装置。 - 前記二次電池は、直列に接続された複数のセルを有し、
前記複数のセルのそれぞれの電圧を計測するセル電圧計測部を更に備え、
前記充電制御部は、前記セル電圧計測部によって計測される前記複数のセルの電圧のバラつきが予め定められた基準以下となったことに応じて、前記第1充電制御を終了する、
請求項1から7の何れか一項に記載の充電装置。 - 前記充電制御部は、前記二次電池に供給した前記充電電流の積算充電量が、前記充電電流による充電を開始するまでに前記二次電池が失った自己放電量に応じた上限閾値を超えたことに応じて、前記第1充電制御を終了する、
請求項1から7の何れか一項に記載の充電装置。 - 前記二次電池の電圧を計測する電圧計測部を更に備え、
前記充電制御部は、前記電圧計測部によって計測される前記二次電池の電圧が予め定められた基準以上の充電率となったことに応じて、前記第1充電制御を終了する、
請求項1から7の何れか一項に記載の充電装置。 - 電解液を用いる二次電池の充電装置であって、
前記二次電池に予め定められた定電流を供給する第1充電制御と、
パルス状の高電圧を前記二次電池に印加する高電圧充電と、前記二次電池の完全放電時の起電力以上であって前記高電圧よりも低い低電圧を前記二次電池に印加する低電圧充電とを交互に繰り返す第2充電制御と
を行う充電制御部を備え、
前記充電制御部は、前記第1充電制御を行うべき条件が満たされたことに応じて、前記第2充電制御中の前記高電圧充電に代えて前記第1充電制御を行う、
充電装置。 - 電解液を用いる二次電池の充電方法であって、
前記二次電池の内部圧力に応じた計測値を取得する取得段階と、
前記二次電池に充電電流を供給し、前記内部圧力が上限閾値を超えたことを前記計測値が示すことを条件として、前記充電電流を低下させる第1充電制御を行う充電制御段階と、
を備える充電方法。 - 電解液を用いる二次電池の充電方法であって、
パルス状の高電圧を前記二次電池に印加する高電圧充電と、前記二次電池の完全放電時の起電力以上であって前記高電圧よりも低い低電圧を前記二次電池に印加する低電圧充電とを交互に繰り返す第1充電制御を行う段階と、
予め定められた条件が満たされたことに応じて、前記第1充電制御中の前記高電圧充電に代えて、前記二次電池に予め定められた定電流を供給する第2充電制御を行う段階と
を備える充電方法。 - コンピュータに請求項12または13に記載の充電方法を実行させるプログラム。
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---|---|---|---|
JP2018116251A JP2019221052A (ja) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 充電装置、充電方法およびプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2018116251A JP2019221052A (ja) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 充電装置、充電方法およびプログラム |
Publications (1)
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JP2019221052A true JP2019221052A (ja) | 2019-12-26 |
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ID=69097232
Family Applications (1)
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JP2018116251A Pending JP2019221052A (ja) | 2018-06-19 | 2018-06-19 | 充電装置、充電方法およびプログラム |
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-
2018
- 2018-06-19 JP JP2018116251A patent/JP2019221052A/ja active Pending
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