JP2023139661A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】過充電を防いで二次電池の長寿命化を図ることが可能な、汎用性のある簡易な構成の電源システムを提供する。【解決手段】入力された電力を所望の電力に変換し、変換した電力の少なくとも一部を、出力側に接続された二次電池３に供給する充電部１２と、充電部１２の制御を行う制御部３１と、充電出力を測定する測定部２１を備え、制御部３１は、二次電池３の充電状態を示すＳＯＣ値を測定値に基づいて推定し、推定したＳＯＣ値が予め設定された閾値以上の場合には、充電出力の電力値を、ＳＯＣ値が１００％の場合の充電出力の電力値として予め記憶されている第１電力値に設定する制御を行う電源システム１。【選択図】 図１

Description

本開示は、二次電池を充電する機能を備えた電源システムに関する。

外部からの電力供給が途絶えた際でも、負荷に電力の供給が行えるように、二次電池を備えた電源装置が知られている。また、二次電池を内蔵したノートＰＣなどの製品も広く用いられるようになっている。このような電源装置や製品等に用いられる二次電池は、充電装置から電気的に切り離された状態で時間が経過すると、自己放電などによって蓄えられた電力が自然と低下してしまう。このため、二次電池を、必要とされる電力をいつでも供給できるようにしておくためには、その充電状態が一定のレベルとなるように適宜充電を行う必要がある。以降において、二次電池の充電状態をＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）とも記載する。また、その充電状態を示す数値をＳＯＣ値とも記載する。

一般に二次電池は、過充電を行うと電極が劣化するなどして、その寿命が短くなってしまう。即ち、満充電状態（以降においてＳＯＣ値が１００％の状態とも記載する。）であるにもかかわらず、同一の条件で充電を継続した場合には、電極が劣化するなどして二次電池の寿命が短くなってしまう。近年広く用いられているリチウムイオン電池などにおいては、特にその影響が顕著である。

このような問題を解決するために、二次電池のＳＯＣに応じた充電が行われる充電機能を備えた電源装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。この電源装置では、二次電池のＳＯＣ値が１００％以下の場合には、通常の充電が行われ、ＳＯＣ値が１００％になると、二次電池に入力される電力が、二次電池の自己放電による電力を補う程度の大きさに制限される。このようにすることで、二次電池の劣化を防ぎながら、そのＳＯＣ値が１００％で維持されるようにしている。

また、市販のノートＰＣなどにおいて、内蔵されている二次電池の長寿命化のために、そのＳＯＣ値が８０％程度になると充電を停止する機能など、二次電池のＳＯＣに応じた充電抑制機能を備えた製品も知られている。

特開２０１１－１９８５４９号公報

上記のような従来の技術では、二次電池のＳＯＣを検出するとともに、検出したＳＯＣに応じて充電装置の制御を行う必要がある。このため、専用の二次電池とそのための専用の充電装置をそれぞれ開発する必要があり、開発コストが増加してしまうという問題があった。また、二次電池と充電装置との間で情報のやり取りを行うため、専用の通信インタフェースを備える必要があり、装置のコストも増加してしまうという問題があった。

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであって、二次電池の過充電による劣化を防ぎ、汎用が可能な簡易な構成の電源システムの一例を開示する。

上記目的を達成するために、本開示は、以下の手段を提供する。
本開示の電源システムは、入力された電力を所望の電力に変換し、変換した電力の少なくとも一部を、出力側に接続された二次電池に供給する充電部と、前記充電部の制御を行う制御部と、前記充電部の出力である充電出力を測定する測定部とを備え、前記制御部は、前記二次電池の充電状態を示すＳＯＣ値を前記測定部の測定値に基づいて推定し、推定した前記ＳＯＣ値が予め設定された閾値以上の場合には、前記充電出力の電力値を、前記ＳＯＣ値が１００％の場合の前記充電出力の電力値として予め記憶されている第１電力値に設定する制御を行う。

本開示の電源システムによれば、測定部による充電部の出力の測定値に基づいて、その出力側に接続されている二次電池のＳＯＣ値が推定される。そして推定されたＳＯＣ値が所定の閾値以上の場合には、充電部の充電出力の電力値が、二次電池のＳＯＣが１００％の状態、つまり二次電池が満充電状態である場合の充電出力の電力値として予め記憶されている値に設定される。即ち、測定部による充電出力の測定値に基づいて、接続されている二次電池が一定のレベル以上に充電されたと推定されると、充電部の出力が、二次電池が満充電状態である場合の充電出力と同じ大きさとなるように設定される。

上記においては、任意の前記ＳＯＣ値と、それぞれの前記ＳＯＣ値に対応する前記充電出力の電力値を紐付けて記憶する記憶部を更に備え、前記制御部は、前記測定値に基づいて前記記憶部を参照して前記ＳＯＣ値を推定することが好ましい。

このようにすることにより、制御部は、充電部の出力の測定値に基づいて、ＳＯＣ値と充電出力の電力値が紐付けて記憶された記憶部を参照し、二次電池のＳＯＣ値を推定する。このため、制御部は、二次電池のＳＯＣ値をより正確に推定することができる。

上記においては、前記第１電力値は、前記二次電池の前記ＳＯＣ値を所定の値で維持するために必要となる前記充電出力の電力値であることが好ましい。

このようにすることにより、ＳＯＣ値が所定の閾値以上になったと推定されると、充電出力の電力値が、二次電池のＳＯＣ値を所定の値で維持するために必要とされる電力値に設定される。即ち、二次電池が所定のレベルまで充電されたと推定されると、充電部が、二次電池の充電レベルを一定の状態に維持するために必要となる電力を出力するように設定される。このようにされると、二次電池の充電状態が、一定のレベルで維持されるようになる。ここで二次電池の充電状態を一定のレベルで維持するために必要とされる電力とは、二次電池が自然放電などによって消費する電力の他、測定部や制御部など、システムの作動時に充電部が電力を供給する部分が消費する電力も含まれる。

上記においては、前記充電部は、所定の時間間隔で前記制御部による設定に対応した大きさの前記充電出力を出力することが好ましい。

このようにすることにより、制御部による設定に対応した充電出力が所定の時間間隔で出力される。即ち、制御部による制御に従って、所定の大きさの充電出力が充電部から間欠的に出力される。このため、例えば低負荷の装置などが接続されているような場合においても、充電部から効率的に二次電池の電力の供給を行うことができるようになる。

上記においては、入力された電力を所望の電力に変換し、前記二次電池が電力を供給する負荷に直接電力を供給する直送部を更に備えることが好ましい。

このようにすることにより、負荷に対して直送部から直接電力が供給されるとともに、二次電池に電力を供給する充電部の出力が、測定部による測定値に基づいて推定されたＳＯＣ値に従って制御される。

本開示の電源システムによれば、過充電を防いで二次電池の長寿命化を図ることが可能な、汎用性のある簡易な構成の電源システムを提供することができるという効果を奏する。

本開示の第１の実施形態にかかる電源システムを説明するブロック図である。 図２（ａ）は、記憶部に予め記憶されているＳＯＣ値と充電出力値の関係を示す関係情報の一例を示す図である。図２（ｂ）は、記憶部に予め記憶されている充電出力値の時間変化を示す時間変化情報の一例を示す図である。 図３（ａ）は、充電部の実際の出力（充電出力）の時間変化の一例を示す図である。図３（ｂ）は、ＳＯＣ値の時間変化の一例を示す図である。 本開示の第２の実施形態にかかる電源システムを説明するブロック図である。 図５（ａ）は、記憶部に予め記憶されている充電部の出力の時間変化を示す時間変化情報の一例を示す図である。図５（ｂ）は、実際の充電出力の時間変化の一例を示す図である。 充電出力の時間変化の他の一例を示す図である。

〔第１の実施形態〕
以下、本開示の第１の実施形態に係る電源システム１について主に図１から図３を参照しながら説明を行う。

１－１ 構成の説明
本実施形態にかかる電源システム１は、商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、通信設備などの設備に電力を供給する電源システムである。設備には、直流電力によって稼働する様々な機器が備えられている。

この設備には、停電時などにおいて必要な電力を供給するための二次電池３が設けられている。即ち二次電池３は、停電時などに設備に電力を供給する非常用の電源である。電源システム１は、この二次電池３に電力を供給して充電を行う機能も備えている。以降において、この電源システム１が電力を供給する設備を負荷４とも記載する。

本実施形態において二次電池３には、負荷４に一定の時間の間、電力を供給することができるだけの充電容量を備えたリチウムイオン電池が用いられている場合を例に以降の説明を行う。なお、二次電池３は他の公知の二次電池が用いられていてよく、特にその種類が限定されることはない。

電源システム１は、電力変換部１０、測定部２１、逆流防止部２２、制御ユニット３０から主に構成されている。

電力変換部１０は、商用の電源２から供給される交流電力を所望の直流電力に変換する部分である。電力変換部１０は、直送部１１と充電部１２を備えている。直送部１１と充電部１２は、入力された交流電力を所望の直流電力に変換してそれぞれ出力する公知の電力変換装置である。

直送部１１は、変換した直流電力を負荷４に直接供給する部分である。本実施形態において直送部１１には、負荷４が必要とする電力を供給可能な出力定格の公知の電力変換装置が用いられている場合を例に以降の説明を行う。

充電部１２は、変換した直流電力をその出力側に接続された二次電池３に供給して、その充電を行う部分である。本実施形態において充電部１２には、二次電池３の充電容量に適合した出力定格を備えた公知の電力変換装置が用いられている場合を例に以降の説明を行う。充電部１２は、詳細は後述する制御部３１からの制御に従った大きさの電力を出力する機能を備えている。以降の説明において、充電部１２から出力される電力を「充電出力」とも記載する。

測定部２１は、充電部１２の充電出力の大きさを測定し、その測定値を出力する部分である。本実施形態において測定部２１は、所定の時間間隔で随時電力の測定を行い、その測定値を電気信号として出力する機能を備えた公知の電力計が用いられている場合を例に以降の説明を行う。

逆流防止部２２は、直送部１１から出力された電力が、二次電池３に向かって流れることを防止する整流器である。本実施形態において逆流防止部２２は、直送部１１の出力に対応した定格の公知のダイオードから構成されており、直送部１１の出力側と二次電池の間に配置されている。逆流防止部２２は、必要な整流が行えるものであれば、他の公知の整流器が用いられていてもよい。

制御ユニット３０は、主に電力変換部１０の制御を行う部分である。より具体的には、電力変換部１０の充電部１２の制御を主に行う部分である。制御ユニット３０は、制御部３１、Ｉ／Ｆ部３２、記憶部３３、及び情報入力部３４を備えている。

本実施形態において、制御ユニット３０は、公知のＰＣやサーバ装置等の電子計算機器に専用のソフトウェアがインストールされたものである場合を例に説明を行う。即ち、ソフトウェアと、ＰＣなどの電子計算機器が備えるＣＰＵやメモリなどのハードウェアが協働して、以降にて説明する各部の機能が実現されている場合を例に説明を行う。なお制御ユニット３０は、各部の機能を備えた専用のハードウェアから構成されたものであってもよい。

記憶部３３は、電力変換部１０の制御に必要な情報を主に記憶する部分である。本実施形態において記憶部３３は、ハードディスクやメモリデバイスなどの公知の記憶デバイスが用いられている場合を例に以降の説明を行う。

記憶部３３には、二次電池３のＳＯＣ値と充電部１２の充電出力との関係を示す情報が記憶されている。具体的に説明を行うと、記憶部３３には、０～１００％の間の二次電池３の任意のＳＯＣ値と、それぞれのＳＯＣ値に対応した充電出力の電力値がそれぞれ紐付けて記憶されている。ここで電力値とは、電力の大きさを示す数値のことをいう。以降において、充電出力の電力値を、「充電出力値」とも記載する。

一般に充電の際に二次電池に入力される電力は、二次電池の充電状態、即ちそのＳＯＣ値によって異なる。即ち記憶部３３は、二次電池３の充電状態と充電出力の関係を、ＳＯＣ値とその際の充電出力値を紐付けて記憶している。

本実施形態では、二次電池３のＳＯＣ値と充電部１２の充電出力値が、図２（ａ）に示すような関係を有している場合を例に説明を行う。即ち、記憶部３３が、図２（ａ）に示されているような、ＳＯＣ値と充電出力値に関する情報（以降において「関係情報」とも記載する。）を予め記憶している場合を例に以降の説明を行う。換言すれば、二次電池３のＳＯＣ値が０～８０％の充電状態では、充電出力値は一定（ＰＯ）であり、二次電池３のＳＯＣ値が８０％を上回るようになると、充電出力値はＳＯＣ値の増加に伴って減少し、ＳＯＣ値が１００％になると、充電出力値がＰＬとなるといった関係情報を記憶部３３が記憶している場合を例に、以降の説明を行う。記憶部３３は、図２（ａ）の関係情報を、テーブルやその他の公知のデータベースなどの形式で記憶している。この充電出力値が減少を開始する境目となるＳＯＣ値（８０％）が閾値の一例である。

ここでＰＬは、二次電池３が満充電状態である際に、即ちＳＯＣ値が１００％である場合に、充電部１２から所定の時間の間に出力される電力の電力値である。一般に二次電池では、満充電まで充電を行っても、自己放電などによって充電された電力が自然と減少する。このため、ＳＯＣ値を一定に保つためには、自然に減少する電力と同じ大きさの電力を継続的に入力して充電を行う必要がある。また充電部１２が、二次電池３以外の部分に電力を供給している場合には、充電部１２はそれらの部分にも所定の大きさの電力を継続的に供給する。即ちＰＬは、自己放電などによって二次電池３が所定の時間の間に消費する電力と、充電部１２が電力を供給している部分が同じ時間の間に消費する電力を加えた電力の電力値である。

本実施形態では、充電部１２は、二次電池３の他に、測定部２１、及び制御ユニット３０に電力の供給を行っている場合を例に以降の説明を行う。即ちＰＬが、二次電池３が自己放電によって所定の時間当たりに消費する電力の電力値ＰＬ_２と、測定部２１と制御ユニット３０がその間に消費する電力の電力値ＰＬ_３を加えた値ＰＬ_１（＝ＰＬ_２＋ＰＬ_３）である場合を例に以降の説明を行う。このＰＬ_１が第１電力値の一例である。

記憶部３３は、上記の関係情報に代えて、あるいは上記の関係情報とともに、図２（ｂ）に示すような、充電出力値の時間変化に関する情報を予め記憶してもよい。即ち、二次電池３をＳＯＣ値が０％の状態から充電を行った際の充電出力値の時間変化に関する情報（以降において「時間変化情報」とも記載する。）を予め記憶していてもよい。

図２（ｂ）において時間ｔ_１は、ＳＯＣ値が８０％となる時間であり、時間ｔ_２はＳＯＣ値が１００％となる時間である。即ち、記憶部３３は、二次電池３の充電を開始した時から時間ｔ_１を経過するまでは、充電出力値が一定の値ＰＯで保たれ、時間ｔ_１から時間ｔ_２の間は、充電出力値が時間の経過とともにＰＬ_１まで減少し、時間ｔ_２以降は、充電出力値がＰＬ_１で維持されるといった充電出力値の時間変化に関する情報を予め記憶していてもよい。なお図２（ａ）や図２（ｂ）は、説明のために簡易に示した例示であって、関係情報や時間変化情報は、それらの図に例示されている内容に限定される訳ではない。

本実施形態において記憶部３３は、使用者が、詳細は後述する情報入力部３４を操作して入力した情報に基づいて関係情報を記憶する場合を例に説明を行う。即ち使用者が、二次電池３の仕様や、測定部２１、及び制御ユニット３０の仕様などに基づいて入力した情報に基づいて、記憶部３３が関係情報を記憶する場合を例に説明を行う。

一方、上記とは異なる方法で、関係情報や時間変化情報を記憶部３３に記憶させてもよい。例えば、電源システム１を用いて実際に二次電池３を、そのＳＯＣ値が０％の状態から充電を行い、その際の充電出力を測定部２１が所定の時間間隔で測定し、その測定値を時間に関する情報と紐づけて時間変化情報として記憶部３３に記憶させてもよい。あるいは、そのようにして得られた情報にからＳＯＣ値と充電出力値の関係を公知の算出方法によって算出し、関係情報として記憶させてもよい。

更に記憶部３３は、充電出力値が減少を開始するＳＯＣ値を、閾値として記憶する。また、二次電池３のＳＯＣ値を１００％の際の充電出力の電力値（ＰＬ）を第１電力値として記憶する。

情報入力部３４は、キーボードやマウスといった公知の入力デバイスである。Ｉ／Ｆ部３２は、電力変換部１０や測定部２１と通信を行って信号の入出力を行うインタフェースである。

制御部３１は、測定部２１による測定値に基づいて主に充電部１２の制御を行う部分である。制御部３１は、測定部２１の測定値に基づいて記憶部３３を参照し、二次電池３のＳＯＣ値を推定する機能を備えている。具体的に説明を行うと制御部３１は、測定部２１から入力された測定値に基づいて、記憶部３３が記憶している関係情報や時間経過情報を参照し、その時点における二次電池３のＳＯＣ値を推定する処理を行う。

更に制御部３１は、推定したＳＯＣ値と、記憶部３３に記憶されているＳＯＣ値の閾値を比較して、推定されたＳＯＣ値が閾値を上回る場合に、充電部１２の充電出力値を記憶部３３に予め記憶されている第１電力値（ＰＬ）に設定する制御を行う機能も備えている。

１－２ 作用の説明
続いて本実施形態の電源システム１の作用について、実際の使用に従って説明を行う。

（１）使用開始前の事前準備
使用者は、事前準備として、記憶部３３に電源システム１を稼働させるために必要となる所定の情報を記憶させる操作を行う。具体的には、使用者は、情報入力部３４を操作して、二次電池３のＳＯＣ値と充電出力値に関する所定の情報を入力して記憶部３３に関係情報を記憶させる。また使用者は、ＳＯＣ値の閾値に関する情報と、ＳＯＣ値が１００％の際の充電出力値である第１電力値に関する情報を入力し、それぞれを記憶部３３に記憶させる。本実施形態において使用者は、ＳＯＣ値の閾値として「８０％」を、第１電力値として「ＰＬ_１」を入力して記憶部３３に記憶させる。

（２）使用開始から時間ｔ_１を経過するまでの間
電源システム１が電源２に接続されて、その作動が開始されると、電力変換部１０に交流電流が入力される。直送部１１は、入力された交流電力を所定の大きさの直流電力に変換して負荷４に出力する。

充電部１２は、入力された交流電力を変換して充電出力を出力し、二次電池３の充電を行う。充電部１２は、その出力を開始してから時間ｔ_１になるまでは、充電出力値がＰＯの充電出力を出力する。測定部２１は、所定の時間間隔で充電出力を測定し、測定値を制御ユニット３０に出力する。

Ｉ／Ｆ部３２は、測定部２１から測定値が入力されると、必要な処理を行って入力された測定値を制御部３１に引き渡す。制御部３１は、測定値に基づいて記憶部３３を参照し、測定が行われた時点における二次電池３のＳＯＣ値を推定する処理を行う。制御部３１は、測定部２１の測定値が「ＰＯ」であるため、ＳＯＣ値は８０％以下であると推定する。推定されたＳＯＣ値は、閾値（８０％）よりも小さな値であるため、制御部３１は、充電部１２の充電出力値を設定する制御は行わない。

充電部１２が電力を供給すると、二次電池３は、供給された電力によって充電され、時間の経過に伴って、二次電池３のＳＯＣ値は増加する（図３（ｂ）参照。）。なお、図３（ｂ）では、ＳＯＣ値が時間の経過に伴って直線的に増加する様子を記載しているが、これは説明のための例示であって、図に例示されている内容に限定される訳ではない。

（３）時間ｔ_１経過後
電源システム１が電力の供給を開始してから時間ｔ_１を経過すると、充電部１２の充電出力は低下してＰＯよりも小さな大きさとなる。測定部２１は、その際の充電電力を測定し、測定値を制御ユニット３０に出力する。

制御部３１は、測定部２１が出力した測定値に基づいて記憶部３３を参照し、その際の二次電池３のＳＯＣ値を推定する処理を行う。制御部３１は、測定値がＰＯよりも小さな値であることから、ＳＯＣ値が８０％よりも大きな値になったと推定する。そして制御部３１は、推定されたＳＯＣ値が、記憶部３３に記憶されている閾値（８０％）を上回るため、充電部１２の充電出力値をＰＬ_１に設定する処理を行う。

制御部３１による設定が行われると、充電部１２から、充電出力値ＰＬ_１に対応した大きさの充電出力が出力される。充電部１２は、充電出力値ＰＬ_１が設定されると、充電出力を設定された大きさに維持する（図３（ａ）参照。）。充電出力が、充電出力値ＰＬ_１に対応した大きさで維持されると、二次電池３のＳＯＣ値は、充電出力値ＰＬ_１が設定された時点におけるＳＯＣ値で維持される。即ち、二次電池３のＳＯＣ値は、８０％で維持される（図３（ｂ）参照。）。

上記の電源システム１によれば、制御部３１が、測定部２１が実際に測定を行った充電出力の測定値（電力値）に基づいて、二次電池３のＳＯＣ値を推定する。そして制御部３１は、推定したＳＯＣ値が予め設定された閾値以上の場合には、充電部１２の充電出力の電力値を、二次電池３のＳＯＣ値が１００％の場合の充電出力の電力値として予め記憶されている電力値に設定する制御を行う。より具体的には、制御部３１は、推定したＳＯＣ値が８０％以上の場合には、充電出力値をＰＬ_１に設定する制御を行う。

このようにされると、二次電池３は、ＳＯＣ値が８０％になるまで充電されると、その後はその充電状態が維持される。即ち二次電池３は、ＳＯＣ値が８０％の状態が維持されて、過充電が行われることがない。このため、二次電池３の劣化が防がれてその長寿命化を図ることができる。

更に制御部３１は、測定部２１による測定値から二次電池３のＳＯＣ値を推定する。即ち、二次電池３のＳＯＣ値を測定したりするための測定デバイスや、二次電池３と制御部３１が情報のやり取りを行うための専用の通信インタフェースなどを設ける必要がない。このため簡易な構成の電源システムを提供することができる。また、専用の二次電池を用いる必要がないため、汎用性の高い電源システムを提供することができる。

また、二次電池３のＳＯＣ値と対応する充電出力は紐づけられ、関係情報として記憶部３３に予め記憶されている。そして制御部３１は、測定部２１の測定値に基づいて記憶部３３を参照して二次電池３のＳＯＣ値を推定する。このため、制御部３１は、より正確に二次電池３のＳＯＣ値を推定することができる。即ち、正確に推定されたＳＯＣ値に基づいて充電出力の制御が行われるため、二次電池３の長寿命化を図ることができる。

ＳＯＣ値が８０％になるまで充電が行われると、制御部３１は、充電出力値をＰＬ_１に設定する制御を行う。即ちＳＯＣ値が８０％になったと推定されると、充電部１２からは電力値ＰＬ_１に対応した充電出力が継続して出力される。この出力は、二次電池３のＳＯＣ値を一定の値（８０％）に維持する際に、二次電池３、及び充電部１２が電力を供給する二次電池３以外の部分が消費する電力である。このため、電源システム１を稼働させながら二次電池３を常に一定の充電状態で維持することができる。即ち、過充電を防ぎながら、所望のタイミングで必要な電力を供給可能な状態に二次電池３を維持することができる。

更に電源システム１は、負荷４に電力を直接供給する直送部１１を備えている。即ち充電部１２が二次電池３の充電を行いつつ、直送部１１が独立して負荷４に直接所望の電力を供給する。即ち、負荷４に安定的に電力を供給することができる。

〔第２の実施形態〕
続いて、本開示の第２の実施形態に係る電源システム１Ａについて主に図４から図５を参照しながら説明を行う。なお、本実施形態の電源システム１Ａの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、直送部１１、及び逆流防止部２２を備えていない点が相違する。よって、本実施形態では、第１の実施形態と同一の構成については同一の記号を付して詳細な説明を省略し、相違する構成等について主に説明を行う。

２－１ 構成の説明
本実施形態の電源システム１Ａは、二次電池３Ａを内蔵したＰＣなどの負荷４Ａに電力を供給する電源システムである。電源システム１Ａは、充電部１２Ａ、測定部２１、制御ユニット３０を主に備えている。

充電部１２Ａは、電源２Ａから入力された電力を所望の電力に変換して負荷４Ａに出力する電力変換装置である。本実施形態において電源２Ａは交流電源であり、充電部１２Ａは交流電力を直流電力に変換する電力変換装置である場合を例に以降の説明を行う。

本実施形態において充電部１２Ａは、負荷４Ａにのみ電力を供給し、他の部分には電力の供給を行わない場合を例に以降の説明を行う。即ち、測定部２１や制御ユニット３０が作動するために必要となる電力は、充電部１２Ａ以外の図示されていない他の電源から供給されている場合を例に以降の説明を行う。

本実施形態において、記憶部３３は、図５（ａ）に示す時間変化情報を記憶している。即ち記憶部３３が、負荷４Ａの二次電池３ＡのＳＯＣ値が０％の状態から電源システム１Ａを用いて充電を行った際の、時間経過に伴う充電部１２Ａの充電出力の変化に関する情報を記憶している。図５（ａ）において時間ｔ_１２は、充電部１２Ａが充電出力の出力を開始して二次電池３ＡのＳＯＣ値が８０％となる時間である。また時間ｔ_２２は、二次電池３ＡのＳＯＣ値が１００％となる時間である。

またＰＬ_４は、二次電池３ＡのＳＯＣ値が１００％となった際に、充電部１２Ａから出力される電力の電力値である。本実施形態においてＰＬ_４は、二次電池３Ａが自己放電などによって所定の時間の間に自然に消費する電力の電力値である場合を例に以降の説明を行う。なおＰＬ_４は、例えば負荷４Ａの他の部分が定常的に消費する電力の電力値を含む値であってもよい。本実施形態におけるＰＬ_４が、第１電力値の一例である。

２－２ 作用の説明
続いて本実施形態の電源システム１Ａの作用について、実際の操作方法に従って説明を行う。

（１）使用開始前の事前準備
使用者は、事前準備として、記憶部３３に電源システム１Ａを稼働させるために必要となる所定の情報を記憶させる操作を行う。本実施形態では使用者が、電源システム１Ａに負荷４Ａを接続し、実際に二次電池３Ａの充電を行って、記憶部３３に時間変化情報を事前に記憶させる場合を例に以降の説明を行う。

具体的に説明を行うと、使用者は、二次電池３ＡのＳＯＣ値が０％の負荷４Ａを電源システム１Ａに接続し、充電部１２Ａから電力を供給する。そして、測定部２１に充電出力を逐次測定させて、その測定値を、時間に関する情報と紐づけて、記憶部３３に記憶させる処理を行う。使用者は、二次電池３Ａが満充電となり、更に所定の時間が経過したところで、処理を中止する。記憶部３３は、この間の充電出力値の時間変化に関する情報を時間変化情報として記憶する（図５（ａ）参照。）。

（２）使用開始から時間ｔ_１２を経過するまでの間
電源システム１Ａが電源２Ａに接続されて、その作動が開始されると、充電部１２Ａが電力を負荷４Ａに出力する。負荷４Ａの二次電池３Ａは、充電部１２Ａからの電力によって充電される。充電部１２Ａは、時間ｔ_１２を経過するまでの間は、電力値がＰＯ_ａの充電出力を出力する。測定部２１は、所定の時間間隔で充電出力の測定値を制御ユニット３０に出力する。

（３）時間ｔ_１２経過後
電源システム１Ａが電力の供給を開始してから時間ｔ_１２を経過すると、充電部１２Ａの充電出力は低下してＰＯ_ａよりも小さな大きさとなる。測定部２１はその際の測定値を制御ユニット３０に出力する。

制御部３１は、測定部２１が出力した測定値に基づいて記憶部３３を参照し、二次電池３ＡのＳＯＣ値が閾値（８０％）を上回ったと推定する。そして制御部３１は、充電部１２Ａの充電出力値をＰＬ_４に設定する処理を行う。制御部３１による処理が行われると、充電部１２Ａから設定された充電出力値ＰＬ_４に対応する大きさの充電出力が出力されて、その出力が維持される（図５（ｂ）参照。）。充電出力値がＰＬ_４で維持されると、二次電池３ＡのＳＯＣ値は、制御部３１による設定が行われた時点におけるＳＯＣ値で維持される。即ち二次電池３ＡのＳＯＣ値は、８０％で維持される。

上記の電源システム１Ａによれば、制御部３１が測定部２１の測定値に基づいて二次電池３ＡのＳＯＣ値を推定して充電部１２Ａの制御を行う。このため、二次電池３ＡのＳＯＣ値の測定機能を備えていないような負荷４に対しても、過充電を防いで二次電池３Ａの寿命を延ばすことができるように電力の供給を行うことができる。即ち、汎用性のある簡易な構成の電源システムを提供することができる。

なお、上記の実施形態では、制御部３１は、二次電池３のＳＯＣ値が８０％になったと推定すると、充電出力値を所定の値に設定してその値を維持する制御を行う場合について説明を行った。一方、充電部１２Ａから二次電池３ＡのＳＯＣ値を一定に保つために必要な電力が供給されれば、上記以外の制御が行われてもよい。

例えば、充電部１２Ａが、制御部３１による設定に基づいて、二次電池３のＳＯＣ値を一定に保つために必要な電力を間欠的に出力するように制御が行われてもよい。具体的には、充電出力値の時間平均がＰＬ_４となるような充電出力を、所定の時間間隔で充電部１２Ａから出力させるような制御が行われてもよい。

図６を参照して更に具体的に説明を行うと、制御部３１が、二次電池３ＡのＳＯＣ値が８０％を超えたと推定してから所定の時間経過後に、充電部１２Ａが、充電出力値が３ＰＬ_４の充電出力を時間Ｔの間出力する。即ち、充電部１２Ａが、ＰＬ_４の３倍の大きさの電力を時間Ｔの間出力する。その後、充電部１２Ａは、時間２Ｔ（３ＰＬ_４の充電出力が出力された時間の２倍の長さの時間）その出力を停止する。そして充電部１２Ａは、再びＰＬ_４の３倍の充電出力を時間Ｔだけ出力し、以降同様の制御が繰り返し行われる。

一般的に、低負荷の二次電池の充電を行う場合には、充電出力が小さくなるため、電力を供給する電源システムの稼働効率が悪くなってしまう。一方、上記のような制御を行えば、例えば二次電池３Ａが低負荷の場合であっても、充電部１２Ａから一定の大きさの充電出力が出力されるようになり、充電部１２Ａを効率的に稼働させることができるようになる。

なお、本開示の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施形態においては、充電部１２，１２Ａに交流電力が入力される場合について説明を行ったが、直流電源が入力される構成であってもよい。即ち、電源２，２Ａが直流電源であり、充電部１２，１２Ａが、入力された直流電力を所望の直流電力に変換するコンバータなどの電力変換装置であってもよい。

上記の実施形態では制御部３１が、測定部２１の測定値に基づいて記憶部３３を参照してＳＯＣ値を推定する場合について説明を行ったが、制御部３１が、測定値の変化率に基づいてＳＯＣ値を推定する処理を行ってもよい。例えば、制御部３１が、測定値の変化率が一定の割合以上となった際に、ＳＯＣ値が所定の閾値を上回る値になったと推定する処理を行ってもよい。

さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成であってもよい。

１，１Ａ…電源システム ２，２Ａ…電源 ３，３Ａ…二次電池
４，４Ａ…負荷 １０…電力変換部 １１…直送部 １２，１２Ａ…充電部
２１…測定部 ２２…逆流防止部 ３０…制御ユニット ３１…制御部
３２…Ｉ／Ｆ部 ３３…記憶部 ３４…入力部

Claims (5)

1. 入力された電力を所望の電力に変換し、変換した電力の少なくとも一部を、出力側に接続された二次電池に供給する充電部と、
   前記充電部の制御を行う制御部と、
   前記充電部の出力である充電出力を測定する測定部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記二次電池の充電状態を示すＳＯＣ値を前記測定部の測定値に基づいて推定し、推定した前記ＳＯＣ値が予め設定された閾値以上の場合には、前記充電出力の電力値を、前記ＳＯＣ値が１００％の場合の前記充電出力の電力値として予め記憶されている第１電力値に設定する制御を行う、
   電源システム。
2. 任意の前記ＳＯＣ値と、それぞれの前記ＳＯＣ値に対応する前記充電出力の電力値を紐付けて記憶する記憶部を更に備え、
   前記制御部は、前記測定値に基づいて前記記憶部を参照して前記ＳＯＣ値を推定する、
   請求項１に記載の電源システム。
3. 前記第１電力値は、前記二次電池の前記ＳＯＣ値を所定の値で維持するために必要となる前記充電出力の電力値である、請求項１又は請求項２に記載の電源システム。
4. 前記充電部は、所定の時間間隔で前記制御部による設定に対応した大きさの前記充電出力を出力する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源システム。
5. 入力された電力を所望の電力に変換し、前記二次電池が電力を供給する負荷に直接電力を供給する直送部を更に備えた請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電源システム。

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