JP5884072B2 - 二次電池の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、リチウムイオン電池などの二次電池の充放電を制御する二次電池の制御装置に関する。

近年、消費電力のピークカットを行う蓄電システムが実用化されてる。蓄電システムは二次電池を備え、深夜電力を二次電池に充電し、その蓄電電力を消費電力のピークを迎える昼間に使用するシステムである。

その二次電池には、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などを用いることができる。とくに、リチウムイオン電池は、軽量、高容量および高出力であるため、上記のような蓄電システム用の二次電池に適している。

特開２００４−３１９３３６号公報

リチウムイオン電池は使い方によって寿命が大きく異なり、電池寿命を短くする一つの要因として、過放電が挙げられる。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、二次電池の過放電を抑制する技術を提供することにある。

本発明のある態様の二次電池の制御装置は、二次電池の充放電を制御する制御装置であって、二次電池に所定の設定期間、充電されていない場合で、かつ二次電池の残容量比率が第１設定比率以下で、かつ前記二次電池の電圧が第１設定電圧以下である場合、二次電池に充電する過放電防止制御を実行する過放電防止部を備える。

本発明の別の態様もまた、二次電池の制御装置である。この装置は、二次電池の充放電を制御する制御装置であって、当該制御装置は、商用電源からも二次電池からも電力供給を受けることが可能であり、当該制御装置への商用電源からの電力供給が停止した場合で、かつ二次電池の残容量比率が第１設定比率以下で、かつ二次電池の電圧が第３設定電圧以下である場合、当該制御装置と二次電池とを遮断する過放電防止部を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、二次電池の過放電を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る、二次電池の制御装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る制御装置の動作の具体例を説明するためのフローチャートである。 上記具体例で使用されるリチウムイオン電池の電圧とＲＳＯＣとの関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る、二次電池の制御装置の構成を説明するための図である。 定電圧定電流充電特性の一例を示す図である。 放電電流と放電終止電圧との関係の一例を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態１に係る、二次電池３００の制御装置１００の構成を示す図である。本実施の形態では、家庭用の蓄電システムを例に説明する。負荷４００は主に、家庭内にある機器（照明機器、白物家電機器、ＡＶ機器、ＰＣ関連機器など）を想定する。また、二次電池３００にはリチウムイオン電池を採用することとする。

商用電源（ＡＣ電源）２００は、負荷４００、二次電池３００および制御装置１００に電力を供給可能な構成である。本実施の形態では、商用電源電圧が２００Ｖである例を想定する。

充電装置２２０は、商用電源２００から第２スイッチング素子Ｓ２を介して二次電池３００に充電するための装置である。主に、交流電力から直流電力への変換を行う。また、必要に応じて商用電圧の昇圧または降圧を行う。

放電装置２１０は、二次電池３００から第１スイッチング素子Ｓ１を介して放電される電力を商用電源系統に戻すための装置である。主に、直流電力から交流電力への変換を行う。また、必要に応じて電池電圧の昇圧または降圧を行う。図１では、放電装置２１０と充電装置２２０を別に描いているが、一体化された装置であってもよい。

第１スイッチング素子Ｓ１および第２スイッチング素子Ｓ２は、大電流に対応可能なリレーで構成されることが好ましい。なお、パワーＭＯＳＦＥＴなどで構成されてもよい。

制御装置１００は、二次電池３００の充放電を制御する。制御装置１００は、商用電源２００からも二次電池３００からも電力供給を受けることが可能である。以下、より具体的に説明する。制御装置１００は、電源部１０、停電検知部２０、充放電制御部３０、過放電防止部４０および受付部５０を備える。

電源部１０は、制御装置１００の動作電源を、商用電源２００からまたは第３スイッチング素子Ｓ３を介して二次電池３００から取得する。基本的に商用電源２００からの電源を使用するが、停電のときなど商用電源２００からの電源が使用できない場合、二次電池３００からの電源を使用する。

停電検知部２０は、商用電源系統の電圧を検出することにより、商用電源２００の停電を検知する。ここで、当該停電には、電力会社の責任範囲で発生する原因によるものに限定されるものではなく、ユーザ自身による操作または契約電力を超える機器の使用による、ブレーカーの遮断によるものも含む。

充放電制御部３０は、一日の内、所定の充電時間帯に商用電源から二次電池３００に充電し、所定の充電時間帯と異なる放電時間帯に二次電池３００から放電するよう制御する。たとえば、充放電制御部３０は、負荷の消費電力が少なく、ピークが抑えられている時間帯（たとえば、２３：００〜７：００）に商用電源２００から二次電池３００に充電し、負荷の消費電力が他の（上記の）時間帯と比べて多く、ピークが現れる時間帯（たとえば、７：００〜２３：００）に二次電池３００から放電するよう制御する。以下、本明細書ではピークが抑えられている時間帯を深夜時間帯という。

充放電制御部３０は、第２スイッチング素子Ｓ２をオンに制御することにより、商用電源２００から二次電池３００に充電し、第１スイッチング素子Ｓ１をオンに制御することにより、二次電池３００から商用電源系統に放電することができる。

受付部５０は、ユーザ入力によるユーザからの指示を受け付ける。たとえば、商用電源２００から二次電池３００への充電指示、二次電池３００から負荷４００への放電指示などをユーザから受け付ける。また、受付部５０は、毎深夜時間帯ごとに二次電池３００を、過充電を起こさない実質的な満充電容量まで自動充電するモードに設定する指示を、ユーザから受け付けることもできる。なお、当該自動充電するモードは、当該満充電容量まで充電するのではなく、翌日に使用されると予測される電力量まで、充電するものであってもよい。なお、自動充電モードに設定すると、ユーザは毎日、充電指示を出す必要がなくなる。

過放電防止部４０は、二次電池３００に所定の設定期間、充電されていない場合で、かつ二次電池３００の残容量比率が過放電を回避するための第１設定比率以下で、かつ二次電池３００の電圧が過放電を回避するための第１設定電圧以下である場合、二次電池３００に商用電源２００から充電する過放電防止制御を実行する。ここで、上記設定期間は一日（２４時間）であってもよい。この場合、当該過放電防止制御が発動される条件として、上記自動充電モードに設定されていないことが条件となる。

過放電防止部４０は、受付部５０により受け付けられた指示に関わらず、上記過放電防止制御を実行する。すなわち、商用電源２００から二次電池３００への充電指示および上記自動充電モードを有効にする指示が、受付部５０によりユーザから受け付けられなかった場合でも、上記過放電防止制御を実行する。

二次電池３００の残容量比率は、ＳＯＣ(State Of Charge) で表すことができる。ＳＯＣは、現在の充電量（絶対量「Ａｈ」）／満充電時の充電量（絶対量「Ａｈ」）で定義することができる。なお、ＳＯＣは各電池ごとに各電池メーカにより設定され、ＳＯＣ＝０％が充電量＝０を示すものではない。ＳＯＣ＝０％時の充電量は、各電池メーカが周囲温度や放電電流値に関する推奨範囲内での使用を前提に、過放電（すなわち、放電終止電圧を下回る放電）が発生しないように設定した値である。したがって、ＳＯＣが０％未満となっても放電し続け、ある臨界値を超えると放電電流値が急に大きくなり、電池寿命を短縮する大きな原因となる。

ＳＯＣは直接検出することが難しいため、本明細書では、放電電流値などから間接的に推測した値であるＲＳＯＣ(Relative State Of Charge)を用いる。

過放電防止部４０は、二次電池３００に所定の設定時間（たとえば、１時間）充電したとき、二次電池３００のＲＳＯＣが充電を停止させるための第２設定比率を上回ったとき、または二次電池３００の電圧が充電を停止させるための第２設定電圧を上回ったとき、上記過放電防止制御を終了する。

ここで、上記第２設定比率は上記第１設定比率よりも大きく、かつ上記第２設定比率は０％より大きいことが好ましい。この場合、二次電池３００が再び放電したとしても、しばらく耐えることができる。また、上記第２設定電圧はＲＳＯＣが０％を示す電圧よりも高い電圧であることが好ましい。この場合、二次電池３００が再び放電したとしても、しばらく耐えることができる。

過放電防止部４０は、制御装置１００への商用電源２００からの電力供給が停止した場合（すなわち、停電した場合）で、かつ二次電池３００のＲＳＯＣが上記第１設定比率以下で、かつ二次電池３００の電圧が上記第１設定電圧より低い第３設定電圧以下である場合、制御装置１００と二次電池３００とを遮断する。

より具体的には、過放電防止部４０は第３スイッチング素子Ｓ３をオフして、制御装置１００と二次電池３００とを電気的に遮断する。また、停電が検知された後、所定の設定時間後、過放電防止部４０は第１スイッチング素子Ｓ１および第２スイッチング素子Ｓ２もオフする。なお、第３スイッチング素子Ｓ３は、第１スイッチング素子Ｓ１および第２スイッチング素子Ｓ２と異なり、大電流が流れないため、リレーを用いる必要はなく、一般的なＭＯＳＦＥＴを用いることができる。

停電した場合に使用される上記第３設定電圧が、上記過放電防止制御を判定するために使用される上記第１設定電圧より低く設定されるのは、以下の観点を考慮したためである。すなわち、停電した状況では二次電池３００から制御装置１００に小電流が流れるのみであるが、上記過放電防止制御が発動される状況では二次電池３００から負荷４００に電流が流れる。したがって、前者の状況のほうが後者の状況より放電電流値が小さく、放電終止電圧に到達するまでの時間が長くなるためである。その間に、停電が復旧される可能性もある。

以下、本発明の実施の形態１に係る制御装置１００の動作の具体例を説明する。この具体例では、二次電池３００は６５本のリチウムイオン電池が直列に接続されて形成されている例を想定する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る制御装置１００の動作の具体例を説明するためのフローチャートである。まず、過放電防止部４０は停電が発生したか否かを判定する（Ｓ１０）。停電が発生していない場合（Ｓ１０のＮ）、過放電防止部４０はＲＳＯＣが０％以下であり、かつ二次電池３００の電圧値が１８３Ｖ以下であり、かつ２４時間充電していないか否かを判定する（Ｓ１１）。

この条件を満たしたとき（Ｓ１１のＹ）、過放電防止部４０は上記過放電防止制御（より具体的には、充電）を開始する（Ｓ１２）。たとえば、０．１５Ｃの充電電流を二次電池３００に流すよう制御する。また、プリチャージ充電を用いてもよい。ここで、上記過放電防止制御をすぐ開始してもよいし、上記深夜時間帯まで待った後、開始してもよい。後者の場合、ステップＳ１１の条件に係るＲＳＯＣおよび二次電池３００の電圧値は、ステップＳ１１の条件を満たしてから上記深夜時間帯の開始時刻までの待ち時間を考慮して、設定される。

ステップＳ１１に係る条件を満たさない場合（Ｓ１１のＮ）、ステップＳ１７に遷移する。

上記過放電防止制御が実行された後、過放電防止部４０はＲＳＯＣが２０％以上、二次電池３００の電圧値が２３０Ｖ以上、または充電開始から１時間経過後であるか否かを判定する（Ｓ１３）。この条件を満たさない間（Ｓ１３のＮ）、ステップＳ１２に遷移し、上記過放電防止制御を継続する。この条件を満たしたとき（Ｓ１３のＹ）、過放電防止部４０は上記過放電防止制御（より具体的には、充電）を終了する（Ｓ１４）。その後、ステップＳ１７に遷移する。

ステップＳ１０にて、停電が発生した場合（Ｓ１０のＹ）、過放電防止部４０はＲＳＯＣが０％以下で、かつ二次電池３００の電圧値が１６３Ｖ以下であるか否かを判定する（Ｓ１５）。この条件を満たしたとき（Ｓ１５のＹ）、過放電防止部４０は第３スイッチング素子Ｓ３をオフして、制御装置１００と二次電池３００とを遮断する（Ｓ１６）。この条件を満たしていないとき（Ｓ１５のＮ）、ステップＳ１０に遷移する。

ステップＳ１７にて、過放電防止部４０は、本実施の形態に係る過放電防止機能が、ユーザ入力などによりオフされたか否かを判定する。オフされた場合（Ｓ１７のＹ）、当該過放電防止処理を終了する。オフされていない場合（Ｓ１７のＮ）、ステップＳ１０に遷移する。

図３は、上記具体例で使用されるリチウムイオン電池の電圧とＲＳＯＣとの関係を示す図である。横軸は電池電圧［Ｖ］、縦軸はＲＳＯＣ［％］を示す。ＲＳＯＣが０％以下でも、電池電圧は下がる（図３のａ参照）。上記具体例では、上記第１設定電圧を１８３Ｖに、上記第２設定電圧を２３０Ｖに、上記第３設定電圧を１６３Ｖに設定し、第１設定比率を０％に、第２設定比率を２０％に設定する例を示した。これら第１〜第３設定電圧はすべて、臨界値（図３では１３０Ｖ）よりも大きく設定される。

また、上記第１設定比率が０％未満である場合についてすべて０％とする場合（図３のｂ参照）もあり、このような場合でも、上記第１設定比率を０％とすることで、過放電を確実に防止することができる。なお、ＲＳＯＣの０％〜１００％に対応する電池電圧の範囲は、電池特性を考慮して、各電池メーカにより設定される。

以上説明したように本実施の形態によれば、二次電池３００の過放電を抑制することができる。とくに、人為的なミスにより二次電池３００への充電が長期間行われないことにより発生する過放電を有効に防止することができる。また、ピークの抑えられている時間帯について、電気料金の割引が受けられる場合は、電気料金の安価な深夜時間帯の電力を用いて充電することにより、光熱費の増大を抑制しながら、二次電池３００の過放電を抑制することができる。これにより、二次電池３００の性能低下を抑制し、電池寿命の短縮を抑制することができる。また、停電後に二次電池３００から制御装置１００に供給される電力により、二次電池３００の蓄電電力が徐々に減少していくパターンの過放電にも有効に対処することができる。

以上、本発明を実施の形態１をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

図３のステップＳ１１の条件に商用電源２００の系統電圧が１５０Ｖ以上を、さらにＡＮＤ条件で追加してもよい。当該系統電圧が１５０Ｖを下回った場合、商用電源２００からの充電ではなく、別の過放電防止制御を実行することが好ましい。

図３のステップＳ１３の条件では、ＲＳＯＣが２０％以上、二次電池３００の電圧値が２３０Ｖ以上、充電開始から１時間経過後であることをＯＲ条件としたが、そららの全部または二つをＡＮＤ条件としてもよい。また、ＲＳＯＣが２０％（上記第２設定比率に対応）以上か、二次電池３００の電圧値が２３０Ｖ（上記第２設定電圧に対応）以上であるかを検出し、いずれかを満たしたとき、上記過放電防止制御を終了すると判定してもよい。

図３のステップＳ１５の条件に商用電源２００の系統電圧が１００Ｖ以下を、さらにＯＲ条件で追加してもよい。この条件を追加すると、系統電圧が１００Ｖ以下の状態を上記停電状態と同視する処理となる。

また、上述した実施の形態では、二次電池３００としてリチウムイオン電池を想定したが、ニッケル水素電池、鉛電池などの二次電池にも過放電防止の要請があり、それらの電池にも本実施の形態に係る制御を適用することができる。

また、上述した実施の形態では、家庭用の蓄電システムを想定したが、コンビニエンスストアやショッピングセンターなどの店舗、オフィス、工場などの施設に設置される蓄電システムにも適用可能である。

つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る、二次電池６００の制御装置５００の構成を説明するための図である。実施の形態２でも、家庭用の蓄電システムを例に説明する。負荷７５０は、実施の形態１と同様に、家庭内にある機器（照明機器、白物家電機器、ＡＶ機器、ＰＣ関連機器など）を主に想定する。実施の形態２では太陽光パネル７１０により発電された電力を二次電池６００に蓄電する例を主に想定する。

パワーコンディショナ７２０は、直流電力を交流電力に変換するＤＣ−ＡＣコンバータを含む。パワーコンディショナ７２０は、太陽光パネル７１０により発電された直流電力を交流電力に変換し、その交流電力の状態を負荷７５０の電源として使用可能な状態に調整する。分電盤７３０で、パワーコンディショナ７２０から出力される交流電力を、送電網７４０から負荷７５０に電力が供給される屋内配線に重畳させる。なお、パワーコンディショナ７２０に含まれるＤＣ−ＡＣコンバータが双方向のＤＣ−ＡＣコンバータであれば、送電網７４０から供給される商用電力を二次電池６００に蓄電することもできる。

実施の形態２では、二次電池６００として鉛蓄電池（より具体的には、ディープサイクル鉛蓄電池）を用いる例を説明する。実施の形態２に係る蓄電システムは、実施の形態１のように商用電力の使用を平準化することを主目的とするものではなく、停電時などの非常用電源を確保することを主目的とするもとする。したがって、二次電池６００には比較的低コストな鉛蓄電池を使用する。

実施の形態２では、六つのセルを含む鉛蓄電池モジュールを四つ直列接続して使用する例を説明する。実施の形態２で使用する鉛蓄電池モジュールの公称電圧は１２Ｖである。四つ直列接続して使用するため全体の公称電圧は４８Ｖである。また、当該鉛蓄電池モジュールの容量は１０５Ａｈ＝１Ｃである。

制御装置５００は、充放電制御部５１、自己保持型スイッチ部５２、電源回路５３、駆動回路５４、充電制御部５５、放電制御部５６、電流検出部５７、第３リレーＲＬ３、第４リレーＲＬ４、第１ダイオードＤ１および第２ダイオードＤ２を備える。

制御装置５００は、二次電池６００の充放電を制御する装置であって、太陽光パネル７１０とパワーコンディショナ７２０とを結ぶ電流路（以下、外部電流路という）に接続される。当該外部電流路に制御装置５００の外部接続端子が接続される。電流検出部５７は、当該外部接続端子に接続される制御装置５００内の電流路（以下、内部電流路という）を流れる電流を検出し、充放電制御部５１に出力する。

内部電流路は、上記外部電流路と自己保持型スイッチ部５２を結ぶ第１スイッチ電源経路と、二次電池６００と自己保持型スイッチ部５２を結ぶ第２スイッチ電源経路と、外部電流路から二次電池６００に充電するための充電経路と、二次電池６００から外部電流路に放電するための放電経路とから形成される。

第１スイッチ電源経路には逆流防止用の第１ダイオードＤ１が挿入される。第２スイッチ電源経路にも逆流防止用の第２ダイオードＤ２が挿入される。上記充電経路には第３リレーＲＬ３および充電制御部５５が直列に挿入される。上記放電経路には第４リレーＲＬ４および放電制御部５６が直列に挿入される。

充放電制御部５１は、第３リレーＲＬ３、充電制御部５５、第４リレーＲＬ４および放電制御部５６を制御することにより、二次電池６００の充放電を制御する。また、充放電制御部５１は、駆動回路５４を制御することにより第２リレーＲＬ２を制御し、自己保持型スイッチ部５２の遮断制御を実行できる。

自己保持型スイッチ部５２は、自動復帰型スイッチＳｍ、第１リレーＲＬ１および第２リレーＲＬ２を有する。第１リレーＲＬ１は励磁コイルと常開接点を含む。第２リレーＲＬ２は励磁コイルと常閉接点を含む。

自動復帰型スイッチＳｍと第１リレーＲＬ１の常開接点は並列に接続される。その並列回路の入力端子は、第１スイッチ電源経路および第２スイッチ電源経路に接続される。その並列回路の出力端子は、電源回路５３の入力端子および第１リレーＲＬ１の励磁コイルの入力端子に接続される。第１リレーＲＬ１の励磁コイルの出力端子は、第２リレーＲＬ２の常閉接点の入力端子に接続される。第２リレーＲＬ２の常閉接点の出力端子は、グラウンドに接続される。第２リレーＲＬ２の励磁コイルの入力端子は、駆動回路５４に接続される。第２リレーＲＬ２の励磁コイルの出力端子は、グラウンドに接続される。

自動復帰型スイッチＳｍは手動の自動復帰型スイッチであり、ユーザが当該蓄電システムを起動させたい場合、ユーザは、自動復帰型スイッチＳｍをオンさせるための操作を実施する。その操作に起因して自動復帰型スイッチＳｍがオンすると、第１スイッチ電源経路または第２スイッチ電源経路から第１リレーＲＬ１の励磁コイルに電流が流れ、その励磁エネルギーにより第１リレーＲＬ１の常開接点が閉じる。

これにより、第１スイッチ電源経路または第２スイッチ電源経路を介して太陽光パネル７１０により発電された電圧または二次電池６００に蓄電された電圧が電源回路５３に供給される。その後、自動復帰型スイッチＳｍは自動的にオフするが、第１リレーＲＬ１の常開接点は閉じたままとなる。なお、夜間など太陽光パネルが発電していない状態では、電源回路５３には、二次電池６００のみから電圧が供給されることになる。

電源回路５３は、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを含み、供給される電圧を充放電制御部５１の作動電圧および駆動回路５４の作動電圧に調整して、充放電制御部５１および駆動回路５４にそれぞれ供給する。

充放電制御部５１は、二次電池６００の端子電圧が所定の遮断電圧以下になったとき、駆動回路５４を作動させることにより、第２リレーＲＬ２の励磁コイルに電流を供給する。その励磁エネルギーにより第２リレーＲＬ２の常閉接点が開き、第１リレーＲＬ１の励磁コイルへの通電が停止する。これにより、第１リレーＲＬ１の常開接点が開き、電源回路５３への電圧供給が遮断される。この遮断処理の具体例は後述する。

充放電制御部５１は、基本的に太陽光パネル７１０により発電されているとき、その発電電力の一部を二次電池６００に充電するよう、第３リレーＲＬ３および充電制御部５５を制御する。充放電制御部５１は、充電する際、図示しない駆動回路を作動させることにより、第３リレーＲＬ３の励磁コイルに電流を供給する。その励磁エネルギーにより第３リレーＲＬ３の常開接点が閉じ、上記充電経路が形成される。

充電制御部５５は、充放電制御部５１から充電指示を受けると、充電電力の上限値および二次電池６００の端子電圧が上限電圧を超えない最大の定電流値で充電を開始する。本実施の形態では、上述の最大定電流充電値を０．２Ｃ＝（１０５Ａ×０．２）、上述の充電電力の上限値を１ｋＷ≒（２１Ａ×４８Ｖ）、および上述の上限電圧を５８．８Ｖ＝１４．７Ｖ×４とする。１４．７Ｖは１２Ｖを２５％上昇させた値であり、満充電に要する鉛蓄電池メーカの推奨値である。なお、二次電池６００の端子電圧は、図示しない電圧計により測定可能である。

充電制御部５５は、太陽光パネル７１０の出力電力が２ｋＷ以下の場合、上述の最大定電流充電値を０．１Ｃに低下させてもよいし、そもそも充電を実施しないように制御してもよい。太陽光パネル７１０の出力電力が低い場合、その出力電力を、充電に使用するのではなく、負荷７５０に使用することを優先する制御である。なお、上述の最大定電流充電値を０．１Ｃに低下させた場合、上述の充電電力の上限値も５００Ｗに低下させる。このように、二次電池６００へ充電する際の電力の上限値は、複数の値から選択可能である。

充電制御部５５は、二次電池６００の端子電圧が上述の上限電圧（本実施の形態では５８．８Ｖ）に到達すると、定電流充電から定電圧充電に切り替える。鉛蓄電池は自己放電するので、充電制御部５５は、満充電の検出を実施せずに充電を継続する。

図５は、定電圧定電流充電特性の一例を示す図である。図５には、０．１Ｃで定電流充電する場合、９時間で５８．８Ｖに到達し、そこから定電圧充電に切り替える充電方式が描かれている。０．２Ｃで定電流充電する場合、４．５時間で５８．８Ｖに到達し、そこから定電圧充電に切り替える充電方式が描かれている。

充放電制御部５１は、停電の検出やユーザの放電開始指示などを契機として、二次電池６００に蓄積された電力が上記外部電流路に放電されるよう、第４リレーＲＬ４および放電制御部５６を制御する。充放電制御部５１は、放電する際、図示しない駆動回路を作動させることにより、第４リレーＲＬ４の励磁コイルに電流を供給する。その励磁エネルギーにより第４リレーＲＬ４の常開接点が閉じ、上記放電経路が形成される。

本実施の形態では放電電流を０．２Ｃとする。放電制御部５６は昇圧回路を含み、二次電池６００の放電電圧を所定の昇圧電圧（たとえば、３００Ｖ）に昇圧して、上記外部電流路に供給する。放電電力（すなわち、当該昇圧電圧と放電電流の積）が所定の上限電力（本実施の形態では１ｋＷ）を超える場合、放電制御部５６は、当該昇圧電圧が当該上限電力以下になるよう、上記昇圧回路の昇圧率を低下させる。充放電制御部５１は、図示しない電力計から上記外部電流路の電力値を取得することができ、放電制御部５６にその電力値を通知する。

充放電制御部５１は、停電の解除やユーザの放電終了指示などを契機として、二次電池６００からの放電を終了するよう、第４リレーＲＬ４および放電制御部５６を制御する。また、充放電制御部５１は、所定の放電終了条件が成立すると自己保持型スイッチ部５２の自己保持機能を解除し、電源回路５３への電源供給を停止させる。したがって、上記外部電流路への放電が終了するだけでなく、電源回路５３を介した充放電制御部５１への電源供給も停止する。

当該放電終了条件とは、二次電池６００の端子電圧が所定の遮断電圧以下になったことを指す。本実施の形態では、当該遮断電圧に、放電終止電圧に対して後述する調整を加えた電圧を設定する。

図６は、放電電流と放電終止電圧との関係の一例を示す図である。図６に示すように鉛蓄電池の放電終止電圧は放電電流が大きくなるにつれて低くなる。図６に示す放電電流に対する、１２Ｖ鉛蓄電池の放電終止電圧は、鉛蓄電池メーカの推奨値である。たとえば、放電電流が０．２Ｃのとき放電終止電圧は１０．４Ｖである。本実施の形態では、鉛蓄電池モジュールを四つ直列接続しているため、全体の放電終止電圧は４１．６Ｖとなる。

本実施の形態では、放電終止電圧に対して以下の調整を加える。すなわち、放電電流が０．２Ｃのときの放電終止電圧は１０．４Ｖであるが、その場合の遮断電圧を１０．５６Ｖ＝（（１２Ｖ−１０．４Ｖ）×０．１＋１０．４Ｖ）に設定する。すなわち、公称電圧と放電終止電圧の差分値の１０％を放電終止電圧に加えた値に設定する。本実施の形態では、鉛蓄電池モジュールを四つ直列接続しているため、全体の遮断電圧は４２．２４Ｖとなる。

同様に、放電電流が０．４Ｃのときの放電終止電圧は１０．２Ｖであり、全体の放電終止電圧は４０．８Ｖとなる。その場合の遮断電圧は単体で１０．３８Ｖ、全体で４１．５２Ｖとなる。放電電流が０．０８Ｃのときの放電終止電圧は１０．６Ｖであり、全体の放電終止電圧は４２．４Ｖとなる。その場合の遮断電圧は単体で１０．７４Ｖ、全体で４２．９６Ｖとなる。

また、本実施の形態に係る二次電池６００の満充電電力は５ｋＷであるが、電池残量が所定の割合（たとえば、１０％、本実施の形態では０．５ｋＷ）を下回ったとき、充放電制御部５１は、二次電池６００からの放電を終了するよう、第４リレーＲＬ４および放電制御部５６を制御してもよい。この際、放電電力量は、放電電流×４８Ｖまたは放電制御部５６により昇圧された昇圧電圧と電流検出部５７により検出される電流との積により、測定可能である。

以上説明したように実施の形態２によれば、二次電池６００の端子電圧が所定の遮断電圧以下になったとき、または二次電池６００の電池残量が所定の割合以下になったとき、充放電制御部５１が駆動回路５４を作動させて自己保持型スイッチ部５２をオフすることにより、二次電池６００の過放電を抑制できる。すなわち、二次電池６００の電圧は自己保持型スイッチ部５２および電源回路５３を介して、充放電制御部５１の電源としても使用されるが、上述の条件を満たしたとき自己保持型スイッチ部５２をオフすることにより、この充放電制御部５１の電力消費による二次電池６００の過放電を抑制できる。また、自己保持型スイッチ部５２に自動復帰型スイッチＳｍを設けたことにより、制御装置５００を再起動したい場合、ユーザは手動で再起動させることができる。

以上、本発明を実施の形態２をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

たとえば、第３リレーＲＬ３および第４リレーＲＬ４に、パワーＭＯＳＦＥＴなど、その他のスイッチング素子を用いてもよい。また、上述した数値例は一例であり、上述した例に限るものではない。

１００ 制御装置、 １０ 電源部、 ２０ 停電検知部、 ３０ 充放電制御部、 ４０ 過放電防止部、 ５０ 受付部、 ２００ 商用電源、 ２１０ 放電装置、 ２２０ 充電装置、 ３００ 二次電池、 ４００ 負荷、 Ｓ１ 第１スイッチング素子、 Ｓ２ 第２スイッチング素子、 Ｓ３ 第３スイッチング素子、 ５００ 制御装置、 ５１ 充放電制御部、 ５２ 自己保持型スイッチ部、 ５３ 電源回路、 ５４ 駆動回路、 ５５ 充電制御部、 ５６ 放電制御部、 ５７ 電流検出部、 Ｓｍ 自動復帰型スイッチ、 ＲＬ１ 第１リレー、 ＲＬ２ 第２リレー、 ＲＬ３ 第３リレー、 ＲＬ４ 第４リレー、 Ｄ１ 第１ダイオード、 Ｄ２ 第２ダイオード、 ６００ 二次電池、 ７１０ 太陽光パネル、 ７２０ パワーコンディショナ、 ７３０ 分電盤、 ７４０ 送電網、 ７５０ 負荷。

本発明は、二次電池の充放電制御に利用可能である。

Claims (6)

1. 二次電池の充放電を制御する制御装置であって、
   前記二次電池に所定の設定期間、充電されていない場合で、かつ前記二次電池の残容量
   比率が第１設定比率以下で、かつ前記二次電池の電圧が第１設定電圧以下である場合、前
   記二次電池に充電する過放電防止制御を実行する過放電防止部を備えることを特徴とする
   二次電池の制御装置。
2. 前記設定期間は一日であり、
   前記一日の内、所定の充電時間帯に商用電源から前記二次電池に充電し、前記一日の内
   、前記所定の充電時間帯と異なる放電時間帯に前記二次電池から放電するよう制御する充
   放電制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の制御装置。
3. 前記過放電防止部は、前記二次電池に所定の設定時間充電したとき、前記二次電池の残
   容量比率が前記第１設定比率より大きい第２設定比率を上回ったとき、または前記二次電
   池の電圧が充電を前記第１設定電圧より高い第２設定電圧を上回ったとき、前記過放電防
   止制御を終了することを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池の制御装置。
4. 当該制御装置は、商用電源からも前記二次電池からも電力供給を受けることが可能であ
   り、
   前記過放電防止部は、当該制御装置への商用電源からの電力供給が停止した場合で、か
   つ前記二次電池の残容量比率が前記第１設定比率以下で、かつ前記二次電池の電圧が前記
   第１設定電圧よりも低い第３設定電圧以下である場合、当該制御装置と前記二次電池とを
   遮断することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の二次電池の制御装置。
5. 前記二次電池への充電指示をユーザから受け付ける受付部と、
   前記過放電防止部は、前記受付部により受け付けられた指示に関わらず、過放電防止制
   御を実行することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の二次電池の制御装置。
6. 前記二次電池は、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１から５のいずれ
   かに記載の二次電池の制御装置。

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