JP4540489B2 - 二次電池管理システムおよび二次電池管理方法 - Google Patents

Description

この発明は、充電可能な所謂二次電池の管理に関し、特に電気自動車の動力源として使用する二次電池を管理する二次電池管理システムおよび二次電池管理方法に関する。

現在、石油資源の枯渇不安が加速しており、自動車メーカが脱ガソリン車へと大きく構造改革を行う可能性が非常に高くなってきている。
また、例えば物流に使用される環境負荷（例えば自動車等）に対して、環境負荷により排出される二酸化炭素の総量の排出レベルを削減することが、企業にとって環境貢献のイメージ戦略となりつつある。
これらのことから、二次電池を動力源とする電気自動車が開発され、提供され始めてきている。

このような電気自動車にて使用される二次電池として、総電圧が３５５Ｖで総容量が９５Ａｈのリチウムイオンによる二次電池が提供されている。
ここで、電気自動車の二次電池には、走行距離に応じた放電により、充電量の残存容量が減少していくという特徴がある。放電後の二次電池は、充電にある程度の充電時間が必要である。このためガソリン車と異なり、電気自動車は、二次電池を充電している間走行できないこととなる。

この充電の問題に対して、残存容量の少なくなった二次電池と、充電された二次電池とを、ステーションにて交換できるようにする電気車両用バッテリ管理システムが提案されている（特許文献１参照）。

しかし、充電済みの二次電池は、時間が経過すると自然に放電してしまう特性がある。このため、充電完了した二次電池がステーションにて長期間待機させられると、その間の自然放電により、電気自動車に提供する二次電池としては、充電量が不十分となり得るという問題があった。

特開２００１−５７７１１号公報

この発明は、上述の問題に鑑み、二次電池を効率よく利用できるように管理する二次電池管理システムおよび二次電池管理方法を提供することを目的とする。

この発明は、二次電池を電気的に接続する複数の接続手段と、前記接続手段に接続された各二次電池を充電する電源手段と、前記接続手段に接続された各二次電池の充電量を検出する検出手段と、充電済みの状態で確保しておく二次電池の確保個数の情報又は確保個数に関連する情報を記憶し、前記情報に基づいて必要な確保個数を取得し、取得した必要な確保個数に基づいて所定の判定を行う制御手段とを備え、前記確保個数は、前記接続手段を介して施設設備へ電力供給する設備用途と、前記接続手段から切り離して電気自動車へ電力供給する電気自動車用途のうち、予め設定した一方の用途のために確保しておく充電済みの二次電池の個数により構成し、前記所定の判定は、充電量が所定量以上となっている二次電池の個数が前記必要な確保個数より多いか否かにより前記一方の用途に必要な二次電池が確保できているか否か判定する構成であり、前記制御手段は、前記所定の判定により必要な二次電池が確保できていると判定した場合に残った二次電池を他方の用途に利用許可することを特徴とする二次電池管理システム及び二次電池管理方法であることを特徴とする。

またこの発明の態様として、前記所定の判定を第１判定とし、前記制御手段は、前記残った二次電池を他方の用途に提供できるか否かを判定する第２判定を行い、他方の用途に提供できると判定した二次電池を他方の用途に利用許可することができる。

またこの発明の態様として、前記一方の用途に利用するために二次電池がどの程度充電されている必要があるか示す第１個体充電量と、前記他方の用途に提供するために二次電池がどの程度充電されている必要があるか示す第２個体充電量とを前記制御手段に記憶しておき、前記制御手段は、前記第１判定の際に、二次電池１つ単位の充電量が前記第１個体充電量以上であることを含めて判定し、前記第２判定の際に、二次電池１つ単位の充電量が前記第２個体充電量以上であることを含めて判定することとし、前記第１個体充電量と前記第２個体充電量とを異なる充電量に設定することができる。

またこの発明の態様として、前記確保個数は、時期毎に対応させた充電完了した二次電池の個数の情報により構成し、前記制御手段は、現在の時期又は現在から充電に要する時間が経過した時期に対応する前記必要な確保個数を取得することができる。

この発明により、二次電池を適切に管理し、効率よく利用することができる。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
本実施の形態は、施設内の二次電池管理装置が、複数の二次電池を充電し、各二次電池の充電状況を管理し、充電完了した二次電池を電気自動車等に提供する二次電池管理システムに関するものである。

以下に説明する各実施例では、電気自動車によって放電された二次電池と、充電済みの二次電池とを交換する場合について説明する。この場合、施設は二次電池交換ステーションとして機能する。これにより、施設内の二次電池を一定数に保ち、二次電池の管理を容易にしている。

本発明の二次電池管理システムの第１実施例について説明する。この第１実施例は、施設内の二次電池管理装置が二次電池を効率よく充電し、充電した二次電池を電気自動車に提供するものである。

図１は、二次電池管理システム１のシステム構成を示すシステム構成図である。
二次電池管理システム１は、電源と、二次電池管理装置１０と、二次電池３０と、電気自動車９とにより構成されている。なお、電源、及び二次電池管理装置１０は、施設７に設けられている。また、二次電池３０は、複数備えられており、それぞれが二次電池管理装置１０あるいは電気自動車９に接続されている。

電源は、例えば商用電源２、及び太陽光発電による電源３により構成される。商用電源２は、安定して電力が供給される商用交流電源である。太陽光発電による電源３は、太陽光発電によって電力が供給される電源である。
なお太陽光発電による電源３は、日照によって発電量に変動があるため、安定した電力は得られないが、この太陽光発電による電源３の電力でも二次電池３０を充電できる。これにより省エネ化が図れる。この電源３は、本実施の形態では太陽光発電により構成したが、風力発電により構成する、あるいは太陽光発電と風力発電により構成する等、自然界のエネルギーを利用した他の発電装置により構成してもよい。

二次電池管理装置１０には、複数の二次電池３０が充電可能に接続されている。電気自動車９には、１つの二次電池３０が放電可能に接続されている。なお、電気自動車９は、複数の二次電池３０を接続する構成としてもよい。

以上のシステム構成により、電気自動車９の走行によって放電した二次電池３０と、二次電池管理装置１０により充電された施設７内の二次電池３０とを、交換することができる。

次に、二次電池管理システム１の電気的な構成について説明する。
図２は、二次電池管理システム１の電気的な構成を示すブロック図である。
二次電池管理装置１０には、商用電源２と、太陽光発電による電源３とが接続されている。電気自動車９には、走行用の電源となる二次電池３０が電気的に接続されている。

二次電池管理装置１０には、接続される各二次電池３０に対応させて、ロック装置２１、着脱検出センサ２２、スイッチ２３、検出手段としての充電量検出部２４、及び接続端子２９が複数設けられており、さらにこれらを制御する制御部（制御手段）２５が設けられている。
ここで、ロック装置２１、着脱検出センサ２２、スイッチ２３、充電量検出部２４、制御部２５、及び接続端子２９は、充放電部２０を構成している。
充放電部２０は、接続端子２９を介して電気的に接続された複数の二次電池３０の充電を行うものである。なお、この第１実施例では、充放電部２０は二次電池３０の充電に使用し、充放電部２０が二次電池３０を放電させることはないものとする。
前記接続端子２９には、二次電池３０が着脱可能に接続されている。このため、図２に点線で示すように、接続端子２９に接続している二次電池３０と電気自動車９の二次電池３０とを交換することができる。

ロック装置２１は、制御部２５から受信する制御信号で駆動して、充放電部２０の接続端子２９に接続された二次電池３０を取り外し不可能とするロック状態と、取り外し可能とするアンロック状態とに、状態を切り替える。これにより、充電中及び未充電の二次電池３０が接続端子２９から取り外されることを防止できるようにしている。

着脱検出センサ２２は、充放電部２０の接続端子２９に二次電池３０が取り付けられたこと及び取り外されたことを、センサ端子のＯＮとＯＦＦによって検出するスイッチセンサであり、検出した検出信号を制御部２５へ送信する。これにより、充電済みの二次電池３０が接続端子２９から取り外されたことの検出、及び充電の必要な二次電池３０が接続端子２９に取り付けられたことを検出できるようにしている。
なお、着脱検出センサ２２は、本実施の形態ではセンサ端子によるスイッチセンサとしたが、この構成に限らず、受発光素子により着脱検出を行う光センサ等、他のセンサで構成してもよい。

スイッチ２３は、制御部２５から受信した制御信号に従って、二次電池３０と電源（商用電源２および太陽光発電による電源３）との電気的な接続をＯＮ又はＯＦＦに切り替えるものである。
これにより、二次電池３０の充電量が、電気自動車９に提供するために十分な充電量となった際に、この二次電池３０と電源との電気的な接続をＯＦＦにすることができ、二次電池３０の過充電を防止することができる。
なお、このスイッチ２３のＯＦＦは、二次電池３０の取り外しを許容する場合に、取り外し時点でスイッチをＯＦＦにする構成としてもよい。また、二次電池３０の充電が完了した時点でスイッチをＯＦＦにする構成としてもよい。

充電量検出部２４は、前記接続端子２９の後段にあるスイッチ２３と電源（商用電源２および太陽光発電による電源３）との間に設けられており、二次電池３０の充電量（充電済みの蓄電容量）を検出し、検出した充電量を検出信号として制御部２５に送信する。

制御部２５は、例えばマイクロコンピュータにより構成されており、着脱検出センサ２２及び充電量検出部２４から検出信号を受信し、制御信号をロック装置２１及びスイッチ２３に送信して、ロック装置２１及びスイッチ２３の動作を制御する。
制御部２５には、記憶部が設けられており、二次電池３０を管理するためのデータやプログラムが、この記憶部に記憶されている。この二次電池３０を管理するためのデータとして、例えば、充電量管理データ、確保個数管理データ、交換履歴データ、点検時間データ、および、充電必要時間データ等が記憶部に記憶されている。

充電量管理データは、例えば、接続端子番号、検出充電量、交換日時、充電開始日時、及び充電完了日時の各項目（フィールド）により構成されており、複数のデータが行単位（レコード単位）に記憶されている。
接続端子番号には、各接続端子２９に１対１で付された番号が記憶される。
検出充電量には、各二次電池３０の現在の充電量として、充電量検出部２４で検出した最新の充電量が記憶される。
交換日時には、接続端子２９に接続されている二次電池３０が交換された日時として、この交換の際に放電済みの二次電池３０が前記接続端子２９に接続されたことを着脱検出センサ２２で検出した日時が記憶される。
充電開始日時には、二次電池３０の充電を開始した日時が記憶される。まだ充電が開始されていない場合は、０（あるいはスペース）が記憶される。充電完了日時には、二次電池３０の充電を完了した日時が記憶される。まだ充電が完了していない場合は、０（あるいはスペース）が記憶される。
この充電量管理データにより、制御部２５は、各接続端子２９に接続されている二次電池３０の充電状況を個別に管理することができる。

確保個数管理データは、例えば、曜日および確保個数の各項目（フィールド）により構成されており、複数のデータが行単位（レコード単位）に記憶されている。
曜日には、月曜〜土曜、日・祝の曜日区分が記憶される。確保個数には、充電完了した二次電池３０が、上記曜日区分毎にいくつ確保する必要があるかが記憶される。
この確保個数管理データにより、電気自動車９に提供する二次電池３０としていくつ充電しておけばよいかを、曜日区分毎に管理することができる。

交換履歴データは、例えば、交換日時、交換曜日、および接続端子番号の各項目（フィールド）により構成されており、複数のデータが行単位（レコード単位）に記憶されている。
交換日時には、二次電池３０が交換された日時が記憶される。交換曜日には、二次電池３０の交換が行われた曜日が記憶される。接続端子番号には、二次電池３０が交換された接続端子２９の番号が記憶される。
この交換履歴データにより、二次電池３０が交換された履歴を時系列に保存することができる。

点検時間データは、例えば１０分毎又は３０分毎など点検間隔を示す時間データ、あるいは９時、１２時、１８時など点検時刻を示す時刻データで構成される。この点検時間データにより、二次電池３０の充電が必要か否かを制御部２５が定期的に確認することができる。

充電必要時間データは、放電した二次電池３０の充電を開始してから完了するまでに必要な時間を示すデータであり、例えば４時間又は８時間などの一定の時間により構成される。この充電必要時間データにより、二次電池３０の充電が必要か否かを制御部２５が判定する際に、二次電池３０の充電に要する時間を考慮することができる。なお、充電必要時間データは、充電開始前の各二次電池３０に残存している充電量を考慮して、各二次電池３０の充電に要する時間を個別に算出し、この算出により求めた個別の充電必要時間により構成してもよい。

なお、制御部２５は、本実施の形態では充放電部２０に一体型に構成されているが、別途コンピュータを二次電池管理装置１０に接続し、このコンピュータに制御機能を持たせて構成してもよい。
また、上記制御部２５に設けられた記憶部は、書換可能な不揮発性メモリといったデータの更新と保存が可能なものとすることが望ましい。

次に、二次電池管理システム１の制御部２５の動作について説明する。
図３は、二次電池管理システム１の制御部２５の動作を示すフローチャートである。

制御部２５は、着脱検出センサ２２から検出信号を受信したか常に確認している（ステップＳ１）。これにより、各接続端子２９について、二次電池３０が装脱着されたか常に検出している。
二次電池３０が取り外されて新たな二次電池３０が取り付けられれば、すなわち二次電池３０が交換されれば（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、制御部２５は、記憶部に記憶されている充電量管理データのうち、該当する接続端子番号の交換日時に現在日時を記憶させる（ステップＳ３）。このとき同時に、該当する接続端子番号の充電開始日時、及び充電完了日時に０（もしくはスペース）を記憶させてデータクリア（初期化）を行う。
二次電池３０の交換がなかった場合は（ステップＳ２：Ｎｏ）、予め定めた点検時間が経過するまで（ステップＳ４：Ｎｏ）、ステップＳ１に処理を戻す。

点検時間が経過した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、あるいは前記ステップＳ３の後に、制御部２５は、充電必要時間データを記憶部から読み取る（ステップＳ５）。
そして、交換履歴データを参照し、この交換履歴データに基づいて、現時点から充電必要時間が経過するまでに、いくつの二次電池３０が交換されるかの予測値を、制御部２５により算出する（ステップＳ６）。

制御部２５は、交換履歴データのうち現在の曜日と同一曜日のデータを週単位で参照し、現時刻と同一時刻から充電必要時間が経過した時刻までの範囲で、二次電池３０が交換された交換個数を週単位で抽出し、各週の該当時間帯の交換個数の平均値を算出し、この平均値を予測値とする。

次のステップＳ７では、現時点から充電必要時間が経過した時点で、電気自動車９に提供可能であろうと予測される二次電池３０の個数が、確保個数管理データに記憶されている確保個数を満足できるか、制御部２５により判定する（ステップＳ７）。
制御部２５は、充電量管理データを参照し、充電完了している二次電池３０の数と現在充電中の二次電池３０の数とを加算し、この値からステップＳ６で求めた予測値を減算して得た値が、確保個数管理データの確保個数以上である場合に、確保個数を満足できると判定する。

確保個数を満足できれば（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１に処理を戻す。確保個数を満足できなければ（ステップＳ７：Ｎｏ）、まだ充電を開始していない二次電池３０のうち、不足する個数の二次電池３０について充電を開始する（ステップＳ８）。

制御部２５は、充電量管理データのデータを更新し（ステップＳ９）、ステップＳ１に処理を戻して一連の動作を繰り返す。
このステップＳ９の更新では、充電量管理データのうち、該当する接続端子番号の充電開始日時に現在日時を記憶させる。

以上の動作により、二次電池管理システム１は、曜日に応じて必要な分だけ二次電池３０を充電することができ、必要以上に二次電池３０を充電してしまい、充電済みの二次電池３０を長期間待機させてしまうことを防止できる。従って、二次電池３０の利用効率が向上し、二次電池３０の自然放電や再充電による電力の無駄を防止することができる。
これにより、施設７での運用コストを削減することができ、二次電池管理システム１の設置を促進して施設７を増加させることができる。

電気自動車９の運転者は、二次電池３０の交換用のステーションとして施設７を利用することができる。すなわち、電気自動車９に搭載されている二次電池３０の充電量が放電により少なくなってきた場合には、搭載していた放電済みの二次電池３０を、施設７の充電済みの二次電池３０と交換して、即座に電力を補充することができる。
従って、電気自動車９の運転者は、充電が完了するまで待つ必要がなく、二次電池３０の交換後すぐに電気自動車９を走行させることができ、利便性が格段に向上する。

なお、二次電池３０の充電が完了した際に、制御部２５がスイッチ２３をＯＦＦに切り替える構成としてもよい。
この場合は、過充電を防止することができると共に、充電に要する電力使用量を抑制することができる。

また、二次電池管理装置１０に接続されていた二次電池３０を電気自動車９に提供する際に、制御部２５が、充電量管理データの充電完了日時を参照し、先に充電完了した二次電池３０から順番に提供する構成としてもよい。
この場合は、充電完了した二次電池３０が長期間待機しているという状況を防止できるため、二次電池３０の自然放電によって提供時に充電量が減少していることを防止できる。

また、二次電池３０の充電を開始する際に、制御部２５が、充電量管理データの交換日時を参照して、先に交換された二次電池３０から順番に充電する構成としてもよい。
この場合は、二次電池３０が完全に放電した状態で長期間放置される状況を防止できる。このため、どの二次電池３０も偏りなく使用することができ、二次電池３０の寿命期間を平均化することができる。
またこの場合、例えば二次電池３０としてニッカド電池を使用していれば、メモリ現象による充電量低下を防止することができる。

また、充電を開始するか否かの判定は、現時点から充電必要時間が経過した時点の状況を予測して行う構成としたが、現時点での二次電池３０の個数が確保個数を満たすか否かで判定する構成としてもよい。
この場合は、確保個数を設定するに際して、施設で保有する充電済みの二次電池３０の個数が交換によって減少していくことを考慮し、確保個数を多めに設定することが望ましい。

本発明の二次電池管理システムの第２実施例について説明する。この第２実施例は、施設内の二次電池管理装置が複数の二次電池を充電し、充電した二次電池を電気自動車に提供するだけでなく、施設内の設備負荷にも活用するものである。

図４は、二次電池管理システム１のシステム構成を示す。
二次電池管理システム１は、前述した第１実施例の構成要素に加えて、設備負荷８が備えられている。

設備負荷８は、例えば、Ｗｅｂサーバ及びＤＢサーバ（データベースサーバ）等のコンピュータにより構成されている。なお、設備負荷８は、ＷｅｂサーバやＤＢサーバに限らず、電源（商用電源２及び太陽光発電による電源３）からの電力供給を受けて稼動する電気機器であって、瞬断を防止する必要のある電気機器により構成するとよい。

第２実施例の二次電池管理装置１０は、前述した第１実施例とは一部異なる構成であり、この異なる部分について次に説明する。
図５は、二次電池管理システム１の構成を示すブロック図である。
二次電池管理システム１の二次電池管理装置１０には、商用電源２と太陽光発電による電源３とがインプット側に接続され、第１実施例とは異なり、アウトプット側に設備負荷８が接続されている。なお、商用電源２と太陽光発電による電源３とは、第１実施例と同一のものである。
二次電池管理装置１０には、第１実施例と同一の充放電部２０に加えて、バイパス回路４、ＡＣＳＷ５、及びインバータ６も備えられている。なお、本実施の形態での二次電池管理装置１０は、この回路構成により、パラレルプロセッシング方式の無停電電源装置を構成している。

バイパス回路４は、商用電源２および太陽光発電による電源３から設備負荷８へ直接通電する場合に、充放電部２０へ通電しないようにバイパスする回路である。
ＡＣＳＷ５は、商用電源２および太陽光発電による電源３と充放電部２０との切替回路として機能する交流切替回路である。
インバータ６は、商用電源２および太陽光発電による電源３からの交流電圧は直流電圧に変換して充放電部２０に電力供給し、充放電部２０からの直流電圧は交流電圧に変換して設備負荷８へ電力供給する。
充放電部２０の構成は、図２に基づいて説明した第１実施例の充放電部２０と同一であるが、制御部２５に設けられた記憶部に記憶されているデータ及びプログラムが第１実施例と異なる。
記憶部には、二次電池を管理するためのデータとして、例えば、二次電池管理データ、確保個数管理データ、点検時間データ、及び確保個数データ等が記憶されている。

充電量管理データは、例えば、接続端子番号、検出充電量、交換日時、および用途の各項目（フィールド）により構成されており、複数のデータが行単位（レコード単位）に記憶されている。
接続端子番号、検出充電量、及び交換日時は、第１実施例の充電量管理データと同一項目であり同一のデータが記憶されるため、その詳細な説明を省略する。
充電量管理データの用途には、二次電池３０を電気自動車９に提供するか、あるいは設備負荷８に提供するか、いずれか一方の用途が記憶されている。
なお、本実施の形態では、電気自動車用と設備負荷用の２つの用途としたが、複数の用途を設定して、各二次電池３０を各用途に振り分ける構成としてもよい。

確保個数データは、電気自動車９に提供するために十分な充電量（例えば１００％）の二次電池３０を、いくつ確保する必要があるか、その個数が記憶されている。
確保個数管理データ及び点検時間データは、第１実施例の確保個数管理データ及び点検時間データと同一であるため、その詳細な説明を省略する。

次に、二次電池管理システム１の制御部２５の動作について説明する。
図６は、二次電池管理システム１の制御部２５の動作を示すフローチャートである。

制御部２５は、着脱検出センサ２２から検出信号を受信したか常に確認している。これにより、各接続端子２９について、二次電池３０が交換されたか常に検出している（ステップＳ１１）。
二次電池３０の交換が行われて交換完了したと検出した場合、すなわち一旦着脱検出センサ２２のセンサ端子がＯＦＦとなった後にセンサ端子がＯＮとなった場合には（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御部２５は、この交換により新たに接続された二次電池３０の充電を開始する（ステップＳ１３）。
二次電池３０の交換がなかった場合は（ステップＳ１２：Ｎｏ）、予め定めた点検時間が経過するまで（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ステップＳ１１に処理を戻す。

点検時間が経過した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、あるいは前記ステップＳ１３の後に、制御部２５は、電気自動車用の二次電池３０が確保個数あるか否か判定する（ステップＳ１５）。すなわち、制御部２５は、二次電池管理データ及び確保個数管理データを参照し、充電量が十分（例えば１００％）で用途が「電気自動車」となっている二次電池３０の個数を抽出し、この個数（充電済み個数）と確保個数とを比較して、充電済み個数が確保個数以上の場合に、電気自動車用の二次電池３０が確保個数あると判定する。

制御部２５は、電気自動車用の二次電池３０が確保個数あれば（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２で交換有りと判定した接続端子２９の接続端子番号について、二次電池管理データの用途項目に「設備負荷」と記憶させてデータを更新し（ステップＳ１６）、ステップＳ１１に処理を戻す。

電気自動車用の二次電池３０が確保個数なければ（ステップＳ１５：Ｎｏ）、ステップＳ１２で交換有りと判定した接続端子２９の接続端子番号について、二次電池管理データの用途項目に「電気自動車」と記憶させるデータ更新を行い（ステップＳ１７）、ステップＳ１１に処理を戻す。

以上の動作により、電気自動車９に提供するために必要な個数の二次電池３０を確保した上で、残った二次電池３０を設備負荷８への電力供給に流用することができる。
施設７では、停電や日没等によって商用電源２および太陽光発電による電源３からの電力供給が途絶えた場合に、二次電池管理データの用途項目に「設備負荷」と記憶された二次電池３０（すなわち施設用に利用許可された二次電池３０）から、設備負荷８へ無瞬断で電力を供給できる。

二次電池３０から設備負荷８へ電力供給できる時間は、設備負荷用に割り与えられている二次電池３０が多いほど長くなる。従って、二次電池３０を有効に活用することができる。

施設７では、充電した二次電池３０を電気自動車９に提供するだけでなく、自己の施設負荷８にも利用できるため、コストパフォーマンスが高まる。このため、二次電池管理システム１の導入を促進することができ、施設７を増加させることができる。

なお、二次電池３０を電気自動車９に提供するために必要な充電量は１００％としたが、８０％とする等、他の充電量により構成してもよい。
またこの場合、設備用に提供するために必要な二次電池３０の充電量を設定し、これを電気自動車用の二次電池３０の充電量より高く設定してもよい。

また、二次電池３０を設備７にて使用する設備用途として、設備負荷８への電力供給の瞬断を防止する無停電電源装置（いわゆるＵＰＳ）としての用途を設定したが、使用電力のピークをカットして電力使用料金を削減する用途に設定する、又はこの両方の用途に設定する等、他の用途に設定してもよい。
この場合でも、二次電池３０を電気自動車９と設備負荷８の両方に活用することができ、二次電池３０を効率よく利用することができる。

本発明の二次電池管理システムの第３実施例について説明する。この第３実施例は、施設内の二次電池管理装置が複数の二次電池を充電し、充電した二次電池を施設内の設備負荷に使用し、余剰の二次電池を電気自動車用途に提供して、二次電池を活用するものである。
上述した第２実施例とは異なり、二次電池を電気自動車に提供するために必要な充電量だけでなく、二次電池を施設にて使用するために必要な充電量も設定し、両用途に必要な充電量を異ならせて二次電池をより効率的に活用するものである。

この第３実施例の二次電池管理システム１は、第２実施例の二次電池管理システム１と同一の構成であり、制御部２５に設けられた記憶部に記憶されているデータ及びプログラムが異なる。この異なる部分について次に説明する。

制御部２５に設けられた記憶部には、二次電池を管理するためのデータとして、例えば、充電状態管理データ、設備用確保電力量管理データ、及び交換用必要充電量管理データ等が記憶されている。

充電状態管理データは、例えば、接続端子番号、充電状態、更新日時の各項目（フィールド）により構成されており、複数のデータが行単位（レコード単位）に記憶されている。
接続端子番号は、第１実施例と同一のデータが記憶されるため、その詳細な説明を省略する。
充電状態には、接続端子２９に接続している二次電池３０の充電量に応じて、次に示すように設定した各状態が記憶される。
「接続なし」：二次電池３０が接続されていないことを示す。
「第１レベル以下」：接続された二次電池３０の充電量が第１レベルに満たないことを示す。
「第１レベル充電完了」：接続された二次電池３０の充電量が第１レベル以上第２レベル未満であることを示す。
「第２レベル充電完了」：接続された二次電池３０の充電量が第２レベルに達したことを示す。
「交換可」：接続された二次電池３０の充電量が第２レベルに達しており、さらに取り外し可能に設定していることを示す。
なお本実施の形態では、第１レベルは、二次電池３０の充電が８０％完了していることに設定している。これは、リチウムイオン型電池の特性により、急速充電が行われる状態「第１レベル以下」から、充電速度が遅くなる状態「第１レベル充電完了」に変化する変わり目付近である。なお、第１レベルは、これに限らず適宜の充電量に設定することができる。
また本実施の形態では、第２レベルは、二次電池３０の充電が１００％完了していることに設定しているが、これに限らず適宜の充電量に設定することができる。
更新日時には、充電状態が更新された日時が記憶される。
この更新日時によって、充電状態が「第２レベル充電完了」から「交換可」へ移行した時期、すなわち取り外し可能としてスイッチ２３の接続をＯＦＦにした時期を特定できるようにしている。
これにより、二次電池３０を交換用に提供する際に、先に接続をＯＦＦにした二次電池３０から順番に提供できるようにしている。従って、接続をＯＦＦにした後に長期間に渡って二次電池３０が交換用に提供されず、その間に二次電池３０が自然放電してしまうといったことを防止できる。

設備用確保電力量管理データは、例えば、始期、終期、第１個体充電量としての個体必要充電量、及び確保個数の各項目（フィールド）により構成されており、複数のデータが行単位（レコード単位）に記憶されている。
始期と終期には、各データを適用する期間が記憶されている。
個体必要充電量には、二次電池３０を設備用途に利用するために、１つの二次電池３０がどの程度充電されている必要があるか（例えば８０％等）が記憶される。
なお、本実施の形態では、二次電池３０を１つずつ着脱許容するために、個体充電量を二次電池３０の１つ単位に設定しているが、１つの接続端子２９に複数の二次電池３０をセットとして着脱可能にする等の場合には、セット単位で必要な充電量が記憶される構成としてもとよい。
確保個数には、二次電池３０を設備用途に利用するために、個体必要充電量を満たす二次電池３０（あるいは二次電池３０のセット）をいくつ確保する必要があるか、その個数が記憶される。
この設備用確保電力量管理データにより、設備用に必要な充電量を満たす二次電池３０を、設備用に必要な数だけ確保することができる。
なお、個体必要充電量及び確保個数は、期間（始期と終期）毎にそれぞれ設定する構成としたが、時期にかかわらず１つ設定する構成としてもよい。
また、設備で使用している電力量を常時測定し、これによって曜日や日での使用電力量の傾向を判定し、この傾向に基づいて個体必要充電量や確保個数を算出する構成としてもよい。

交換用必要充電量管理データは、例えば、二次電池３０の提供の対象、及び第２個体充電量としての個体必要充電量の項目（フィールド）により構成されている。
対象には、二次電池３０を交換用に提供する対象の名称（例えば電気自動車用等）が記憶される。
個体必要充電量には、上記対象に二次電池３０を提供するために、１つの二次電池３０がどの程度充電されている必要があるか（例えば１００％等）が記憶される。

次に、二次電池管理システム１の制御部２５の動作について説明する。
図７は、二次電池管理システム１の制御部２５の動作を示すフローチャートである。

制御部２５は、スイッチ２３がＯＮとなっている接続端子２９に接続されている各二次電池３０のそれぞれの充電量を、各充電量検出部２４により検出する（ステップＳ２１）。

制御部２５は、検出した各二次電池３０の充電量を確認し、前回の検出では第１レベル以下であったが今回の検出では第１レベルまで充電の完了している二次電池３０があるか否か、すなわち第１レベルまで充電の完了した二次電池３０が増加したか否かを判定する。
この判定は、第１レベルまで充電が完了していると検出した二次電池３０の数が、充電状態管理データに充電状態が「第１レベル充電完了」として記憶されていた二次電池３０の数より増加したか否かにより行う（ステップＳ２２）。

第１レベルまで充電の完了している二次電池３０が増加していた場合は（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、充電状態管理データのうち、新たに第１レベル充電完了となった二次電池３０の充電状態を「第１レベル充電完了」に更新する（ステップＳ２３）。

次に、設備用確保電力量管理データの確保個数を参照して、充電量が第１レベル以上となっている二次電池３０の個数が、設備負荷８に必要な確保個数より多いか否かを、制御部２５により判定（第１判定）する（ステップＳ２４）。制御部２５は、設備用確保電力量管理データを参照する際に、各データが記憶されている複数のレコードのうち、始期と終期を参照して現在日時が該当するレコードの確保個数を参照する。

充電量が第１レベル以上となっている二次電池３０の個数が、設備７の確保個数より多ければ（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、次のステップＳ２５に進み、確保個数以下であれば（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２１に処理を戻す。

ステップＳ２５では、設備負荷８で使用する設定としている二次電池３０の中に、第２レベルまで充電の完了している二次電池３０があるか否かを、制御部２５により判定（第２判定）する（ステップＳ２５）。

ここで、設備負荷９で使用する設定としている二次電池３０は、本実施の形態では、充電状態管理データの充電状態が「第１レベル充電完了」と「第２レベル充電完了」のいずれかの状態となっている二次電池３０が該当する。これにより、第１充電レベルまで充電されていない二次電池３０については、交換も放電も行わずに継続して充電する構成としている。
なお、設備負荷９にて二次電池３０を使用する際に、充電状態が「交換可」となっている二次電池３０以外の全二次電池３０を放電させる構成としても良い。

前記ステップＳ２５で、第２レベルまで充電の完了している二次電池３０が存在しなかった場合には（ステップＳ２５：Ｎｏ）、ステップＳ２１に処理を戻す。
第２レベルまで充電の完了している二次電池３０が存在した場合には（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、該当する二次電池３０が接続されている接続端子番号のスイッチ２３をＯＦＦにし、回路から切り離す（ステップＳ２６）。
これにより、切り離した二次電池３０については、これ以降充電も設備用の放電も行われず、交換用に待機することとなる。
制御部２５は、スイッチをＯＦＦにした接続端子番号の充電状態を「交換可」に更新し（ステップＳ２７）、このとき前記接続端子番号に対応するロック装置２１をロック解除し、ステップＳ２１に処理を戻して一連の処理を繰り返す。このロック解除により、交換用に待機している二次電池３０をいつでも取り外せるようにしている。

なお、ロック解除のタイミングは、他のタイミングとなるように構成してもよい。例えば、適宜の入力装置（タッチパネルや通信装置等）から交換用の提供が要求された場合に、充電状態が「交換可」となっている二次電池３０があればロックを解除して二次電池３０を電気自動車用に提供し、なければ提供できないことを出力装置（表示装置や通信装置等）により出力する構成とすることができる。

前記ステップＳ２２で第１レベルまで充電の完了している二次電池３０が増加していなかった場合は（ステップＳ２２：Ｎｏ）、第２レベルまで充電の完了している二次電池３０が増加しているか否かを制御部２５により判定（第２判定）する（ステップＳ２８）。

第２レベルまで充電の完了している二次電池３０が増加してないかった場合は（ステップＳ２８：Ｎｏ）、ステップＳ２１の処理に戻る。
第２レベルまで充電の完了している二次電池３０が増加していた場合は（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、充電量が第１レベル以上となっている二次電池３０の個数が、設備負荷８に必要な確保個数より多いか否かを判定する（ステップＳ２９）。ここで、設備用確保電力量管理データを参照する際に、始期と終期を参照して現在日時が該当するレコードの確保個数を参照する。
充電量が第１レベル以上となっている二次電池３０の個数が確保個数より多かった場合は（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、前述したステップＳ２６へ処理を進める。このステップＳ２９でＹｅｓに至るケースは、設備負荷８に利用できる二次電池３０すなわち充電量が第１レベル以上となっている二次電池３０が、前回検出時に確保個数以上存在しており、今回の検出の際に、このうちいくつかの二次電池３０の充電レベルが第２レベルに達したケース等である。
充電量が第１レベル以上となっている二次電池３０の個数が、確保個数以下であった場合は（ステップＳ２９：Ｎｏ）、ステップＳ２１の処理に戻る。

以上の動作により、設備負荷８に必要な二次電池３０を確保し、その上で余剰の二次電池３０を電気自動車９に提供することが可能となる。
これにより、施設７で複数の二次電池３０を管理、運用し、一部の二次電池３０を、電気自動車９に提供することができる。

従来であれば、施設７は、自己の設備負荷８を瞬断から保護しようとすれば、無停電電源装置の設置費用及び運用費用がかかる一方であり、この費用を補うものはなかった。しかし、本実施の形態の二次電池管理システム１により、余剰の二次電池３０を電気自動車９に提供することができ、この提供の際に電気自動車９の運転者から料金を徴収することが可能となるため、二次電池管理システム１の設置費用及び運用費用を前記料金で補うことができる。従って、二次電池管理システム１の導入を促進することができる。

また、第２レベルとしている１００％の充電が必要な電気自動車９に対し、施設７の設備負荷８で使用する二次電池３０は、充電量を第１レベルの８０％以上で足りると設定している。このため、二次電池３０を効率よく利用することができる。

詳述すると、図８のグラフに示すように、二次電池３０は、８０％程度までは時間ｔ１で急速に充電され、８０％程度を越えると、その後は１００％充電される時間ｔ２までゆっくり充電されるという充電特性を有している。
従って、第２レベルまで充電完了した二次電池３０を電気自動車９に提供しても、電気自動車９から空あるいは残り少ない充電量の二次電池３０を受け取り、この二次電池３０を充電することで、施設７にて使用できる第１レベルまで短時間で充電できる。

このようにして二次電池３０を第１レベルまで充電すると、この時点で施設７にて瞬断防止に使用できる二次電池３０が増加する。
また、この第１レベルまで充電している間に、これより先に充電開始している二次電池３０については、第２レベルまで充電完了している場合がある。このとき、第１レベル以上に充電している二次電池３０の個数が、施設７用に必要な二次電池３０の確保個数より多ければ、第２レベルまで充電完了した二次電池３０を電気自動車９に提供することが可能となる。

このように、用途に分けて複数の充電レベルを設定し、二次電池３０の充電状態に応じて各用途に振り分けることで、二次電池３０の効率的な利用が可能となり、二次電池３０の有用性を格別に高めることができる。

なお、以上の第３実施例では、二次電池３０の充電量を定期的に確認する構成としたが、電気自動車９等から二次電池３０の交換要求があった場合に、充電量を確認して交換用に提供可能な二次電池３０があるか否かの結果を出力する構成としてもよい。

なお、この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

二次電池管理システムのシステム構成図。 二次電池管理システムのブロック図。 二次電池管理システムの制御部の動作を示すフローチャート。 第２実施例の二次電池管理システムのシステム構成図。 第２実施例の二次電池管理システムのブロック図。 第２実施例の二次電池管理システムの制御部の動作を示すフローチャート。 第３実施例の二次電池管理システムの制御部の動作を示すフローチャート。 二次電池の充電特性を示すグラフ。

１…二次電池管理システム
２…商用電源
３…太陽光発電による電源
８…設備負荷
９…電気自動車
２４…充電量検出部
２５…制御部
２９…接続端子
３０…二次電池

Claims (5)

1. 二次電池を電気的に接続する複数の接続手段と、
   前記接続手段に接続された各二次電池を充電する電源手段と、
   前記接続手段に接続された各二次電池の充電量を検出する検出手段と、
   充電済みの状態で確保しておく二次電池の確保個数の情報又は確保個数に関連する情報を記憶し、前記情報に基づいて必要な確保個数を取得し、取得した必要な確保個数に基づいて所定の判定を行う制御手段とを備え、
   前記確保個数は、前記接続手段を介して施設設備へ電力供給する設備用途と、前記接続手段から切り離して電気自動車へ電力供給する電気自動車用途のうち、予め設定した一方の用途のために確保しておく充電済みの二次電池の個数により構成し、
   前記所定の判定は、充電量が所定量以上となっている二次電池の個数が前記必要な確保個数より多いか否かにより前記一方の用途に必要な二次電池が確保できているか否か判定する構成であり、
   前記制御手段は、前記所定の判定により必要な二次電池が確保できていると判定した場合に残った二次電池を他方の用途に利用許可することを特徴とする
   二次電池管理システム。
2. 前記所定の判定を第１判定とし、
   前記制御手段は、前記残った二次電池を他方の用途に提供できるか否かを判定する第２判定を行い、他方の用途に提供できると判定した二次電池を他方の用途に利用許可することを特徴とする
   請求項１記載の二次電池管理システム。
3. 前記一方の用途に利用するために二次電池がどの程度充電されている必要があるか示す第１個体充電量と、前記他方の用途に提供するために二次電池がどの程度充電されている必要があるか示す第２個体充電量とを前記制御手段に記憶しておき、
   前記制御手段は、前記第１判定の際に、二次電池１つ単位の充電量が前記第１個体充電量以上であることを含めて判定し、前記第２判定の際に、二次電池１つ単位の充電量が前記第２個体充電量以上であることを含めて判定することとし、
   前記第１個体充電量と前記第２個体充電量とを異なる充電量に設定したことを特徴とする
   請求項２記載の二次電池管理システム。
4. 前記確保個数は、時期毎に対応させた充電完了した二次電池の個数の情報により構成し、
   前記制御手段は、現在の時期又は現在から充電に要する時間が経過した時期に対応する前記必要な確保個数を取得することを特徴とする
   請求項１、２、または３記載の二次電池管理システム。
5. 二次電池を複数の接続手段に電気的に接続し、
   前記接続手段に接続された各二次電池を電源手段により充電し、
   前記接続手段に接続された各二次電池の充電量を検出手段により検出し、
   制御手段により、充電済みの状態で確保しておく二次電池の確保個数の情報又は確保個数に関連する情報を記憶し、前記情報に基づいて必要な確保個数を取得し、取得した必要な確保個数に基づいて制御手段が所定の判定を行う二次電池管理方法であって、
   前記確保個数は、前記接続手段を介して施設設備へ電力供給する設備用途と、前記接続手段から切り離して電気自動車へ電力供給する電気自動車用途のうち、予め設定した一方の用途のために確保しておく充電済みの二次電池の個数により構成し、
   前記所定の判定は、充電量が所定量以上となっている二次電池の個数が前記必要な確保個数より多いか否かにより前記一方の用途に必要な二次電池が確保できているか否か判定し、
   前記制御手段は、前記所定の判定により必要な二次電池が確保できていると判定した場合に残った二次電池を他方の用途に利用許可することを特徴とする
   二次電池管理方法。

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