JP6460254B2 - 蓄電パック - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電パックに関する。
鉛蓄電池は、自動車の駆動や各種電気負荷への電力供給として使われる車載用、商用電源のバックアップ電源として使われる産業用、ゴルフカートやフォークリフトなどの主電源として使われる電動車両用など、様々な用途で広く用いられている。鉛蓄電池は、６つ直列接続した１２Ｖ構成のものや、１２Ｖの倍数である２４Ｖ、３６Ｖ、４８Ｖ、６０Ｖ、７２Ｖなどの構成のものが一般的に用いられている。
鉛蓄電池は、リチウムイオン蓄電池やニッケル水素蓄電池などの蓄電池と比べ低価格であるが、それらの蓄電池に比べ充放電サイクル特性に劣る。特に、鉛蓄電池は、過充電状態や過放電状態になると、充放電サイクル特性が顕著に劣化する。例えば、鉛蓄電池が過充電状態になった場合には、電解液である硫酸が電気分解することによるガス発生や電解液量の減少、集電体の腐食、活物質の脱落が引き起こされることによって充放電サイクル特性が劣化する。また、鉛蓄電池が過放電状態になった場合には、正負極表面が反応生成物で絶縁体の硫酸鉛で覆われることによって円滑な充放電反応が阻害されるために充放電サイクル特性が劣化する。
そのため、特に、車載用や電動車両用の蓄電池として鉛蓄電池のみを使用した場合、鉛蓄電池の早期劣化が懸念される。この懸念に対して、鉛蓄電池をリチウムイオン蓄電池やニッケル水素蓄電池などの鉛蓄電池よりも充放電サイクル特性に優れる蓄電池で単純に置き換えた場合、蓄電池の高価格化を招いてしまう。
そこで特許文献１では、安価な鉛蓄電池と、鉛蓄電池よりも充放電サイクル特性に優れる高性能蓄電池を並列接続した蓄電システムが提案されている。
特開２００７−１３１１３４号公報
ところで、前述した鉛蓄電池に限らず、一般的に蓄電デバイスは過充電状態や過放電状態になることによって早期に劣化する。したがって、蓄電池の充電状態を表すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：満充電状態の充電量に対する充電容量の割合）が過充放電状態にならない範囲（ＳＯＣ使用範囲）で蓄電デバイスを使用することが望ましい。
鉛蓄電池と、リチウムイオン蓄電池等の高性能蓄電池の開回路電圧が異なっている場合には、両蓄電池をそのまま並列接続すると開回路電圧が高い側の蓄電池から低い側の蓄電池へ電流が流れ込み、一方、もしくは両方の蓄電池がＳＯＣ使用範囲から外れて過充放電状態になることが懸念される。
そこで、上記特許文献１記載の蓄電システムでは鉛蓄電池と高性能蓄電池の間にＤＣＤＣコンバーターを設けている。このため、開回路電圧が高い側の蓄電池の端子電圧がＤＣＤＣコンバーターによって調整される。よって、開回路電圧が高い側の蓄電池から低い側の蓄電池へ電流が流れ込むことが防止される。また、両方の蓄電池が過充放電状態になることが防止される。
しかしながら、ＤＣＤＣコンバーターは高価かつ大型なものであるため、ＤＣＤＣコンバーターを備えた特許文献１記載の蓄電システムは高価かつ大型である。
本発明の主な目的は、蓄電システムの長寿命化、低価格化及び小型化を図ることにある。
本発明に係る蓄電パックの充放電曲線が、（１２．５×ｎ）Ｖ以上（１２．８×ｎ）Ｖ以下（ｎは１以上１２５以下の自然数）の範囲を通過する段差を有している。本発明に係る蓄電パックの充放電曲線が有する段差の開始点よりも低ＳＯＣ側における平均放電電圧が（９．０×ｎ）Ｖ以上（１２．５×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。本発明に係る蓄電パックの充放電曲線が有する段差の終了点よりも高ＳＯＣ側における平均充電電圧が（１２．８×ｎ）Ｖ以上（１４．８×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。
本発明に係る蓄電パックは、６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックと並列接続した状態で蓄電システムとして使用したりすることが可能である。６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックは、１２Ｖの倍数の構成の鉛蓄電池パックを表している。ｎ＝１の場合は、６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックは、６つの鉛蓄電池を直列接続した１２Ｖ構成の鉛蓄電池パックを表している。ｎ＝２の場合は、６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックは、１２つの鉛蓄電池を直列接続した２４Ｖ構成の鉛蓄電池パックや、１２Ｖ構成の鉛蓄電池を２つ直列接続した２４Ｖ構成の鉛蓄電池パックを表している。ｎが３以上の場合も同様である。
本発明に係る蓄電パックでは、（１２．５×ｎ）Ｖ以上（１２．８×ｎ）Ｖ以下（ｎは１以上１２５以下の自然数）の範囲を通過する段差を有している。このため、例えば、本発明に係る蓄電パックに対して、６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックを並列に接続した蓄電システムにおいて、その鉛蓄電池パックの電圧が通常使用される電圧範囲内であるときに、本発明の蓄電パックの電圧は、本発明の蓄電パックの充放電曲線が有する段差において鉛蓄電池パックの電圧とほぼ一致する。本発明の蓄電パックと鉛蓄電池パックの間において大きな電圧差は生じなくなる。よって、本発明の蓄電パックと鉛蓄電池パックの間にＤＣＤＣコンバーターを設けることが必ずしも必要ではない。従って、例えば、本発明に係る蓄電パックを用いることにより、鉛蓄電池パックを備える蓄電システムの低価格化及び小型化が可能となる。
本発明に係る蓄電パックの充放電曲線が有する段差の開始点よりも低ＳＯＣ側における平均放電電圧が（９．０×ｎ）Ｖ以上（１２．５×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。このため、６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックを並列に接続した蓄電システムにおいて、蓄電システムに大電流出力が求められた際に、鉛蓄電池パックの電圧が通常使用される電圧範囲よりも低い状態では本発明に係る蓄電パックからも出力が行われることにより、鉛蓄電池パックの電圧が放電終止電圧よりも低くなることを防ぐことができる。よって、鉛蓄電池パックの過放電状態による劣化を防ぐことができ、蓄電システムの長寿命化が可能となる。また、鉛蓄電池パックの過放電状態を防ぐための特別な回路が必要でないために、蓄電システムの低価格化が可能となる。
本発明に係る蓄電パックの充放電曲線が有する段差の終了点よりも高ＳＯＣ側における平均充電電圧が（１２．８×ｎ）Ｖ以上（１４．８×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。このため、６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックを並列に接続した蓄電システムにおいて、蓄電システムに大電流入力が求められた際に、鉛蓄電池パックの電圧が通常使用される電圧範囲よりも高い状態では本発明に係る蓄電パックにも入力が行われることにより、鉛蓄電池パックの電圧が充電終止電圧よりも高くなることを防ぐことができる。よって、鉛蓄電池パックの過充電状態による劣化を防ぐことができ、蓄電システムの長寿命化が可能となる。また、鉛蓄電池パックの過充電状態を防ぐための特別な回路が必要でないために、蓄電システムの低価格化が可能となる。
本発明に係る蓄電パックの充放電曲線が、（１２．５×ｎ）Ｖ以上（１２．８×ｎ）Ｖ以下（ｎは１以上１２５以下の自然数）の範囲を通過する段差を有している。本発明に係る蓄電パックの充放電曲線が有する段差の開始点よりも低ＳＯＣ側において、蓄電パックの放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）において得られるピークトップの電圧が（９．０×ｎ）Ｖ以上（１２．５×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。本発明に係る蓄電パックの充放電曲線が有する段差の終了点よりも高ＳＯＣ側において、蓄電パックの充電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）において得られるピークトップの電圧が（１２．８×ｎ）Ｖ以上（１４．８×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。
本発明に係る蓄電パックは、６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックと並列接続した状態で蓄電システムとして使用したりすることが可能である。
本発明に係る蓄電パックでは、（１２．５×ｎ）Ｖ以上（１２．８×ｎ）Ｖ以下（ｎは１以上１２５以下の自然数）の範囲を通過する段差を有している。このため、例えば、本発明に係る蓄電パックに対して、６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックを並列に接続した蓄電システムにおいて、その鉛蓄電池パックの電圧が通常使用される電圧範囲であるときに、本発明の蓄電パックの電圧は、本発明の蓄電パックの充放電曲線が有する段差において鉛蓄電池パックの電圧とほぼ一致する。本発明の蓄電パックと鉛蓄電池パックの間において大きな電圧差は生じなくなる。よって、本発明の蓄電パックと鉛蓄電池パックの間にＤＣＤＣコンバーターを設けることが必ずしも必要ではない。従って、例えば、本発明に係る蓄電パックを用いることにより、鉛蓄電池パックを備える蓄電システムの低価格化及び小型化が可能となる。
本発明に係る蓄電パックの充放電曲線が有する段差の開始点よりも低ＳＯＣ側において、蓄電パックの放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）において得られるピークトップの電圧が（９．０×ｎ）Ｖ以上（１２．５×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。このため、６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックを並列に接続した蓄電システムにおいて、蓄電システムに大電流出力が求められた際に、鉛蓄電池パックの電圧が通常使用される電圧範囲よりも低い状態では本発明に係る蓄電パックからも出力が行われることにより、鉛蓄電池パックの電圧が放電終止電圧よりも低くなることを防ぐことができる。よって、鉛蓄電池パックの過放電状態による劣化を防ぐことができ、蓄電システムの長寿命化が可能となる。また、鉛蓄電池パックの過放電状態を防ぐための特別な回路が必要でないために、蓄電システムの低価格化が可能となる。
本発明に係る蓄電パックの充放電曲線が有する段差の終了点よりも高ＳＯＣ側において、蓄電パックの充電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）において得られるピークトップの電圧が（１２．８×ｎ）Ｖ以上（１４．８×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。このため、６×ｎ個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックを並列に接続した蓄電システムにおいて、蓄電システムに大電流入力が求められた際に、鉛蓄電池パックの電圧が通常使用される電圧範囲よりも高い状態では本発明に係る蓄電パックにも入力が行われることにより、鉛蓄電池パックの電圧が充電終止電圧よりも高くなることを防ぐことができる。よって、鉛蓄電池パックの過充電状態による劣化を防ぐことができ、蓄電システムの長寿命化が可能となる。また、鉛蓄電池パックの過充電状態を防ぐための特別な回路が必要でないために、蓄電システムの低価格化が可能となる。
本発明に係る蓄電パックは蓄電デバイスを含み、蓄電デバイスはリチウムイオン蓄電池又はニッケル水素蓄電池であってもよい。
本発明に係る蓄電パックがリチウムイオン蓄電池を含み、リチウムイオン蓄電池の正極が、正極活物質として、Ｌｉ［ＮｉｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．０５≦ｘ≦０．４５）、Ｌｉ［ＣｏｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．１≦ｘ≦１）、Ｌｉ［ＦｅｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．０５≦ｘ≦０．４５）、ＬｉＦｅａＭｎｂＣｏｃＮｉｄＰＯ４（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）及びＬｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３からなる群から選択された少なくとも一種を含んでいてもよい。
本発明に係る蓄電パックがリチウムイオン蓄電池を含み、リチウムイオン蓄電池の正極が、複数種類の正極活物質を含んでいてもよい。
本発明に係る蓄電パックがリチウムイオン蓄電池を含み、リチウムイオン蓄電池の負極が、複数種類の負極活物質を含んでいてもよい。
本発明に係る蓄電パックが直列に接続された複数の蓄電デバイスからなる複数の蓄電モジュールが並列に接続されてなり、複数の蓄電モジュールは、接続段数が相互に異なる蓄電モジュールを含んでいてもよい。 本発明に係る蓄電パックが異なる種類の蓄電デバイスを有する複数種類の蓄電モジュールを備えていてもよい。
本発明に係る第１及び第２の蓄電パックのそれぞれの充放電曲線が有する段差の開始点よりも低ＳＯＣ側での容量と、第２の蓄電パックの充放電曲線が有する段差の終了点よりも高ＳＯＣ側での容量との比が１０：９０〜９０：１０の範囲にあることが好ましい。
本発明によれば、蓄電システムの長寿命化、低価格化及び小型化を図ることができる。
図１は、本発明の一実施形態における車両の略図的回路図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図３は、第１の変形例における第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図４は、第２の変形例における第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図５は、第３の変形例における第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図６は、実施例１において作製した第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図７は、実施例１において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図８は、実施例１において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図９は、実施例２において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図１０は、実施例２において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図１１は、実施例３において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図１２は、実施例３において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図１３は、実施例４において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図１４は、実施例４において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図１５は、実施例５において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図１６は、実施例５において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図１７は、参考例１において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図１８は、参考例１において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図１９は、参考例２において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図２０は、参考例２において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図２１は、実施例６において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図２２は、実施例６において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図２３は、実施例７において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図２４は、実施例７において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図２５は、実施例８において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図２６は、実施例８において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図２７は、実施例９において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図２８は、実施例９において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図２９は、実施例１０において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図３０は、実施例１０において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図３１は、実施例１１において作製した第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図３２は、実施例１１において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図３３は、実施例１１において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図３４は、実施例１２において作製した第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図３５は、実施例１２において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図３６は、実施例１２において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図３７は、実施例１３において作製した第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図３８は、実施例１４において作製した第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図３９は、実施例１４において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図４０は、実施例１４において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図４１は、実施例１５において作製した第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図４２は、実施例１５において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図４３は、実施例１５において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図４４は、実施例１６において作製した第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図４５は、実施例１７において作製した第２の蓄電パックの略図的回路図である。 図４６は、参考例３において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図４７は、参考例３において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図４８は、参考例４において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図４９は、参考例４において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図５０は、参考例５において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図５１は、参考例５において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図５２は、参考例６において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図５３は、参考例６において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図５４は、参考例７において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図５５は、参考例７において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図５６は、実施例１８において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図５７は、実施例１８において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図５８は、実施例１９において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図５９は、実施例１９において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図６０は、実施例２０において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図６１は、実施例２０において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。 図６２は、実施例２１において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線である。 図６３は、実施例２１において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。
図１は、本実施形態における車両の略図的回路図である。
図１に示す車両２は、蓄電システム１を備えている。本実施形態では、蓄電システム１が車両２に用いられる例について説明するが、蓄電システム１の用途は、これに限定されない。蓄電システム１は、例えば、自動車、ゴルフカート、フォークリフト、鉄道車両、航空機などの車両、船舶等の移動手段や搬送手段の電源として好適に用いられる。例えば、蓄電システム１は、アイドリングストップ機構を有する自動車のアイドリングストップ機構の電源としても好適に用いられる。蓄電システム１は、特に、鉛蓄電池を主電源として備えている、ゴルフカート、フォークリフト、電動車いす、シルバーカー、電動スクーター、電動自転車、電動カート、電気自動車、Ｌｏｗ Ｓｐｅｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ（ＬＳＶ）、無人搬送車（ＡＧＶ）などの電動車両や、アイドリングストップ機能を有する自動車に対して好適である。なお、図１は、車両の略図的概念図であるが、図１のシステムは、移動機構や搬送機構にも同様に用いられる。
また、蓄電システム１は、風力発電機、太陽光発電機、燃料電池、ディーゼル発電機、ガソリン発電機、ガス発電機などの発電機に対する蓄電用途にも好適である。
蓄電システム１は、第１の蓄電パック１１と、第２の蓄電パック１２とを備えている。第１の蓄電パック１１は、鉛蓄電池パックである。
以下、本実施形態では、第１の蓄電パック１１が、６×ｎ（ｎは１以上１２５以下の自然数）個の鉛蓄電池を直列接続した蓄電パックである例について説明する。この場合、第１の蓄電パック１１が通常使用されるときの電圧範囲は、大凡（１２．５×ｎ）Ｖ以上（１２．８×ｎ）Ｖ以下となる。第１の蓄電パック１１の放電終止電圧は、大凡（９．０×ｎ）Ｖとなる。第１の蓄電パック１１の充電終止電圧は、大凡（１４．８×ｎ）Ｖとなる。
第１の蓄電パック１１には、第２の蓄電パック１２が並列に接続されている。具体的には、第１の蓄電パック１１と第２の蓄電パックとは、ＤＣＤＣコンバーターを介さずに並列に接続されている。
第２の蓄電パック１２は、例えば、リチウムイオン蓄電池パック、ニッケル水素蓄電池パック等の蓄電パックにより構成することができる。また、第２の蓄電パック１２は、リチウムイオンキャパシタ（ＬＩＣ）や電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）などのキャパシタにより構成することもできる。
なお、本発明において、「蓄電デバイス」は、鉛蓄電池、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池等の蓄電池や、キャパシタ等の単セルを意味している。
本発明において、「蓄電パック」は、少なくとも一種の蓄電デバイスを含む。蓄電パックのうち、少なくともひとつの蓄電池により構成されたものを「蓄電池パック」とする。従って、リチウムイオン蓄電池パックは、少なくともひとつのリチウムイオン蓄電池により構成された蓄電池パックを意味する。鉛蓄電池パックは、少なくともひとつの鉛蓄電池により構成された蓄電池パックを意味する。ニッケル水素蓄電池パックは、少なくともひとつのニッケル水素蓄電池により構成された蓄電池パックを意味する。
蓄電パックは、ひとつの蓄電モジュールにより構成されていてもよい。蓄電パックは、並列に接続された複数の蓄電モジュールにより構成されていてもよい。蓄電パックは、直列に接続された複数の蓄電モジュールの少なくともひとつに蓄電モジュールが並列に接続されたものであってもよい。
本発明において、「蓄電モジュール」は、直列に接続された少なくともひとつの蓄電デバイスを意味する。従って、蓄電パックは、蓄電モジュールを有し得る。
本発明において、蓄電パックが複数の蓄電デバイスを有する場合、それら複数の蓄電デバイスは、同種であってもよいし、複数種類の蓄電デバイスを含んでいてもよい。
図２に示すように、本実施形態では、第２の蓄電パック１２が、直列に接続された複数の蓄電デバイス１２ａを有する例について説明する。具体的には、本実施形態では、第２の蓄電パック１２が直列に接続された４つのリチウムイオン蓄電池１２ａにより構成されている例について説明する。
本発明において、第２の蓄電パックは、ひとつの蓄電モジュールにより構成されている必要は必ずしもない。例えば、図３及び図４に示すように、第２の蓄電パック１２において、複数の蓄電モジュール１２ｂが並列に接続されていてもよい。例えば、図５に示すように、第２の蓄電パック１２において、直列に接続された複数の蓄電モジュール１２ｂの少なくともひとつに蓄電モジュールが並列に接続されていてもよい。
なお、第１及び第２の蓄電パック１１，１２のそれぞれは、各パック１１，１２を構成する電池を制御するための制御部をさらに有していてもよい。
第２の蓄電パック１２がリチウムイオン蓄電池パックである場合、リチウムイオン蓄電池の正極に含まれる正極活物質としては、遷移金属とリチウムとの複合酸化物、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物等の無機化合物、有機化合物などが挙げられる。具体的には、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ（１＋ａ）ＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２（０≦ａ≦０．５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）、Ｌｉ［ＮｉｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０≦ｘ≦０．５）、Ｌｉ［ＣｏｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ［ＦｅｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０≦ｘ≦１）、ＬｉＮｉＶＯ４、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＦｅａＭｎｂＣｏｃＮｉｄＰＯ４（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３、ＬｉＶＯＰＯ４などの遷移金属とリチウムとの複合酸化物；ＭｎＯ２、ＭｎＯ、Ｖ２Ｏ５などの遷移金属酸化物；ＦｅＳ、ＴｉＳなどの遷移金属硫化物；キノン化合物、ジスルフィド化合物、ジアジン化合物、ラジアレン化合物、ルベアン酸化合物、有機ラジカル化合物などの有機化合物が挙げられる。無機化合物には、上記の化合物の遷移金属元素を異種元素で置換した化合物を用いてもよい。これらの正極活物質は１種単独で用いてもよく、２種以上の正極活物質を同時に用いてもよい。
リチウムイオン蓄電池の負極に含まれる負極活物質としては、遷移金属とリチウムとの複合酸化物、金属酸化物、合金系材料、遷移金属硫化物等の無機化合物、炭素材料、有機化合物、リチウム金属などが挙げられる。具体的にはＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、Ｌｉ２Ｔｉ３Ｏ７、ＬｉＭｇ１／２Ｔｉ３／２Ｏ４、ＬｉＣｏ１／２Ｔｉ３／２Ｏ４、ＬｉＺｎ１／２Ｔｉ３／２Ｏ４、ＬｉＦｅＴｉＯ４、ＬｉＣｒＴｉＯ４、Ｌｉ２ＳｒＴｉ６Ｏ１４、Ｌｉ２ＢａＴｉ６Ｏ１４などの遷移金属とリチウムとの複合酸化物；ＴｉＯ２、ＷＯ３、ＭｏＯ２、ＭｎＯ２、Ｖ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｎＯ２などの金属酸化物；Ｓｉ、Ｓｎなどの合金系材料；ＦｅＳ、ＴｉＳなどの遷移金属硫化物；黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素などの炭素材料；キノン化合物、ジスルフィド化合物、ジアジン化合物、ラジアレン化合物、ルベアン酸化合物、有機ラジカル化合物などの有機化合物が挙げられる。無機化合物には、上記の化合物の遷移金属元素を異種元素で置換した化合物を用いてもよい。これらの負極活物質は１種単独で用いてもよく、２種以上の負極活物質を同時に用いてもよい。また、負極活物質に、上記の負極活物質についてリチウムイオンのプレドープ処理を行ったものを用いてもよい。
本実施形態では、蓄電システム１には、モーター等により構成された電気負荷１３と、充電器１４とが並列に接続されている。蓄電システム１と、電気負荷１３及び充電器１４のそれぞれとの間には、スイッチが設けられている。
なお、蓄電システム１の安全性を高めるために、必要に応じて第１の蓄電パック１１と第２の蓄電パック１２との間にヒューズやＦＥＴスイッチが設けられていてもよい。
充電器１４から供給された電力は、第１の蓄電パック１１及び第２の蓄電パック１２へ供給される。充電器１４を接続せずに電気負荷１３を作動させた場合には、第１の蓄電パック１１及び第２の蓄電パック１２から電気負荷１３へ電力が供給される。第１の蓄電パック１１及び第２の蓄電パック１２には、必要に応じて制御装置が設けられ、過充放電状態や過熱等の異常が発生しないように制御されている。
本実施形態では、電気負荷１３は、具体的には、電動モーターであり、車両２の減速時に回生エネルギーを電気負荷１３としての電動モーターによって電気エネルギーに変換し、第１の蓄電パック１１及び第２の蓄電パック１２に充電を行う減速回生が行われる。
蓄電システム１は、以下の条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を満たす。
（ａ）第２の蓄電パック１２の充放電曲線が、（１２．５×ｎ）Ｖ以上（１２．８×ｎ）Ｖ以下（ｎは１以上１２５以下の自然数）の範囲を通過する段差を有している。
（ｂ）第２の蓄電パック１２の充放電曲線が有する段差の開始点よりも低ＳＯＣ側における平均放電電圧が（９．０×ｎ）Ｖ以上（１２．５×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。
（ｃ）第２の蓄電パック１２の充放電曲線が有する段差の終了点よりも高ＳＯＣ側における平均充電電圧が（１２．８×ｎ）Ｖ以上（１４．８×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。
さらに、蓄電システム１は、以下の条件（ｄ）及び（ｅ）を満たす。
（ｄ）第２の蓄電パック１２の充放電曲線が有する段差の開始点よりも低ＳＯＣ側において、第２の蓄電パックの放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）において得られるピークトップの電圧が（９．０×ｎ）Ｖ以上（１２．５×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。
（ｅ）第２の蓄電パック１２の充放電曲線が有する段差の終了点よりも高ＳＯＣ側において、第２の蓄電パックの充電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）において得られるピークトップの電圧が（１２．８×ｎ）Ｖ以上（１４．８×ｎ）Ｖ以下の範囲にある。
本発明において、「充放電曲線の段差」とは、第２の蓄電パック１２のＳＯＣが５％〜９５％の範囲において電圧が大きく変化する範囲のことを言い、具体的にはＳＯＣが５％〜９５％の範囲においてＳＯＣの変化量（ΔＳＯＣ）に対する充電曲線又は放電曲線の少なくとも一方の電圧の変化量（ΔＶ）の割合であるΔＶ／ΔＳＯＣの絶対値が（１００×ｎ）ｍＶ／％以上となる範囲のことを言う。
「段差の開始点」とは１つの段差の範囲における放電曲線の最小電圧及びその電圧におけるＳＯＣを意味する。
「段差の終了点」とは同じ１つの段差の範囲における充電曲線の最大電圧及びその電圧におけるＳＯＣを意味する。
第２の蓄電パック１２の充放電曲線は２５℃±５℃の条件下で、０．２Ｃの電流値で放電終止電圧から充電終止電圧までの電圧範囲で定電流充放電を行ったときの充放電曲線である。「１Ｃの電流値」とは、定格容量まで１時間で充電または放電する電流値のことである。また、第２の蓄電パック１２のｄＱ／ｄＶ曲線は、第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）である。
なお、本実施形態の第２の蓄電パック１２は、条件（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）の全てを満たしているが、本発明は、これに限定されなくてもよい。本発明に係る第２の蓄電パックは、条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のみを満たしていてもよい。また、本発明に係る第２の蓄電パックは、条件（ａ）、（ｄ）及び（ｅ）のみを満たしていてもよい。
本実施形態に係る蓄電システム１は、条件（ａ）を満たしている。このため、第１の蓄電パック１１の電圧が通常使用される電圧範囲内であるときに、第２の蓄電パック１２の電圧は、第２の蓄電パック１２の充放電曲線が有する段差において第１の蓄電パック１１の電圧とほぼ一致し、第２の蓄電パック１２と第１の蓄電パック１１の間において大きな電圧差は生じなくなる。よって、第２の蓄電パック１２と第１の蓄電パック１１の間にＤＣＤＣコンバーターを設けることが必ずしも必要ではない。従って、蓄電システム１の低価格化及び小型化が可能となる。
蓄電システム１は、条件（ｂ）及び条件（ｄ）の少なくとも一方を満たしている。このため、第２の蓄電パック１２に大電流出力が求められた際に、第１の蓄電パック１１の電圧が通常使用される電圧範囲内よりも低い状態では第２の蓄電パック１２からも出力が行われる。よって、第１の蓄電パック１１の電圧が放電終止電圧よりも低くなることを防ぐことができる。その結果、第１の蓄電パック１１の過放電状態による劣化を防ぐことができ、蓄電システム１の長寿命化が可能となる。また、第１の蓄電パック１１の過放電状態を防ぐための特別な回路が必ずしも必要でないために、蓄電システム１の低価格化が可能となる。
蓄電システム１は、条件（ｃ）及び条件（ｅ）の少なくとも一方を満たしている。このため、蓄電システム１に大電流入力が求められた際に、第１の蓄電パック１１の電圧が通常使用される電圧範囲内よりも高い状態では第２の蓄電パック１２にも入力が行われる。その結果、第１の蓄電パック１１の電圧が充電終止電圧よりも高くなることを防ぐことができる。よって、第１の蓄電パック１１の過充電状態による劣化を防ぐことができ、蓄電システム１の長寿命化が可能となる。また、第１の蓄電パック１１の過充電状態を防ぐための特別な回路が必要でないために、蓄電システム１の低価格化が可能となる。
蓄電システム１が条件（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）を満たすようにする方法としては、以下の方法が考えられる。
（方法１）
第２の蓄電パック１２を、リチウムイオン蓄電池を有するリチウムイオン蓄電池パックとし、リチウムイオン蓄電池の正極を、正極活物質として、リチウムイオン蓄電池の充放電曲線が段差を有するようになる正極活物質を用いる方法。若しくは、リチウムイオン蓄電池の負極を、負極活物質として、リチウムイオン蓄電池の充放電曲線が段差を有するようになる負極活物質を用いる方法。
リチウムイオン蓄電池の充放電曲線が段差を有するようになる正極活物質の具体例としては、例えば、Ｌｉ［ＮｉｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．０５≦ｘ≦０．４５）、Ｌｉ［ＣｏｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．１≦ｘ≦１）、Ｌｉ［ＦｅｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．０５≦ｘ≦０．４５）、ＬｉＦｅａＭｎｂＣｏｃＮｉｄＰＯ４（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。これらの正極活物質の１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
リチウムイオン蓄電池の充放電曲線が段差を有するようになる負極活物質の具体例としては、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＬｉＭｇ１／２Ｔｉ３／２Ｏ４、ＬｉＣｏ１／２Ｔｉ３／２Ｏ４、ＬｉＺｎ１／２Ｔｉ３／２Ｏ４、ＬｉＦｅＴｉＯ４、ＬｉＣｒＴｉＯ４、Ｌｉ２ＳｒＴｉ６Ｏ１４、Ｌｉ２ＢａＴｉ６Ｏ１４、ＴｉＯ２、ＷＯ３、ＭｏＯ２、ＭｎＯ２等が挙げられる。これらの負極活物質の１種のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
（方法２）
第２の蓄電パック１２を、リチウムイオン蓄電池を有するリチウムイオン蓄電池パックとし、リチウムイオン蓄電池の正極に、複数種類の正極活物質を含ませる方法。
例えば、リチウムイオン蓄電池の正極に、以下、正極活物質を含ませることが考えられる。
１）ＬｉＦｅＰＯ４及びＬｉＣｏＯ２
２）ＬｉＦｅＰＯ４及びＬｉＭｎ２Ｏ４
３）ＬｉＦｅＰＯ４及びＬｉ（１＋ａ）ＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２（０≦ａ≦０．５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）
４）ＬｉＦｅＰＯ４及びＬｉ［ＮｉｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０≦ｘ≦０．５）
５）ＬｉＦｅＰＯ４及びＬｉＭｎＰＯ４
６）ＬｉＦｅＰＯ４及びＬｉＣｏＰＯ４
７）ＬｉＭｎ２Ｏ４及びＬｉ［ＮｉｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０≦ｘ≦０．５）
８）ＬｉＭｎ２Ｏ４及びＬｉＣｏＰＯ４
（方法３）
第２の蓄電パック１２を、リチウムイオン蓄電池を有するリチウムイオン蓄電池パックとし、リチウムイオン蓄電池の負極に、複数種類の負極活物質を含ませる方法。
例えば、リチウムイオン蓄電池の負極に、以下、負極活物質を含ませることが考えられる。
１）黒鉛及びＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２
２）黒鉛及びＳｉＯ
３）黒鉛及びＳｎＯ２
４）黒鉛及びＳｉ
５）黒鉛及びＳｎ
６）難黒鉛化炭素及びＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２
７）難黒鉛化炭素及びＳｉＯ
８）難黒鉛化炭素及びＳｎＯ２
９）難黒鉛化炭素及びＳｉ
１０）難黒鉛化炭素及びＳｎ
１１）Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２及びＳｉＯ
１２）Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２及びＳｎＯ２
１３）Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２及びＳｉ
１４）Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２及びＳｎ
（方法４）
第２の蓄電パック１２を、１種類の複数の蓄電デバイスにより構成し、かつ、並列に接続された接続段数の異なる蓄電モジュールにより構成する方法。
（方法５）
第２の蓄電パック１２を、異なる種類の蓄電デバイスを有する複数種類の蓄電モジュールにより構成する方法。
例えば、第２の蓄電パック１２に、以下の１）〜８）のように、正極活物質が異なるリチウムイオン蓄電池を含ませることが考えられる。
１）ＬｉＦｅＰＯ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＬｉＣｏＯ２を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
２）ＬｉＦｅＰＯ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＬｉＭｎ２Ｏ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
３）ＬｉＦｅＰＯ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｌｉ（１＋ａ）ＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２（０≦ａ≦０．５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
４）ＬｉＦｅＰＯ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｌｉ［ＮｉｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０≦ｘ≦０．５）を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
５）ＬｉＦｅＰＯ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＬｉＭｎＰＯ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
６）ＬｉＦｅＰＯ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＬｉＣｏＰＯ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
７）ＬｉＭｎ２Ｏ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｌｉ［ＮｉｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０≦ｘ≦０．５）を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
８）ＬｉＭｎ２Ｏ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＬｉＣｏＰＯ４を正極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
例えば、第２の蓄電パック１２に、以下の９）〜２２）のように、負極活物質が異なるリチウムイオン蓄電池を含ませることが考えられる。
９）黒鉛を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
１０）黒鉛を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＳｉＯを負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
１１）黒鉛を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＳｎＯ２を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
１２）黒鉛を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｓｉを負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
１３）黒鉛を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｓｎを負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
１４）難黒鉛化炭素を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
１５）難黒鉛化炭素を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＳｉＯを負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
１６）難黒鉛化炭素を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＳｎＯ２を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
１７）難黒鉛化炭素を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｓｉを負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
１８）難黒鉛化炭素を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｓｎを負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
１９）Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＳｉＯを負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
２０）Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、ＳｎＯ２を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
２１）Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｓｉを負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
２２）Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池と、Ｓｎを負極活物質として含むリチウムイオン蓄電池。
また、例えば、第２の蓄電パック１２に、リチウムイオン蓄電池モジュール、ニッケル水素蓄電池モジュール、鉛蓄電池モジュール及びキャパシタからなる群から選ばれた少なくとも２種の蓄電モジュールを含ませてもよい。
（方法６）
第２の蓄電パック１２を、並列に接続された、電圧が相互に異なる複数の蓄電モジュールと、少なくともひとつの蓄電モジュールに設けられたスイッチと、スイッチをオン/オフする制御部とにより構成する方法。方法６の場合、スイッチのオン/オフにより充放電曲線に段差が形成される。
方法６においては、電圧が相対的に低い蓄電モジュールに対してスイッチが設けられていることが好ましい。この場合、スイッチが設けられた蓄電モジュールが過充電になる前にスイッチをオフすることにより充放電曲線に段差を形成することができる。
一方、電圧が相対的に高い蓄電モジュールに対してスイッチが設けられている場合は、スイッチが設けられた蓄電モジュールが過放電になる前にスイッチをオフすることにより充放電曲線に段差を形成することができる。
なお、上記（方法１）〜（方法６）は、適宜組み合わせて実施することができる。
第２の蓄電パック１２を、複数種類のリチウムイオン蓄電池を有するリチウムイオン蓄電池パックとし、複数種類のリチウムイオン蓄電池に、異なる負極活物質を含む負極を有する複数種類のリチウムイオン蓄電池及び異なる正極活物質を含む正極を有する複数種類のリチウムイオン蓄電池を含ませる方法。
蓄電システム１では、第２の蓄電パック１２の充放電曲線が有する段差の開始点よりも低ＳＯＣ側での容量と、第２の蓄電パック１２の充放電曲線が有する段差の終了点よりも高ＳＯＣ側での容量との比が１０：９０〜９０：１０の範囲にあることが好ましい。この場合、第１の蓄電パック１１の過充電状態及び過放電状態の両方の劣化を第２の蓄電パック１２によって効果的に防止することができ、蓄電システム１のさらなる長寿命化が可能となる。
蓄電システム１では、第１の蓄電パック１１の容量が第２の蓄電パック１２の容量よりも大きいことが好ましい。また、第１の蓄電パック１１の容量と第２の蓄電パック１２の容量との比が５５：４５〜９９：１の範囲にあることが好ましい。この場合、第１の蓄電パック１１を安価な鉛蓄電池パックとすると、安価な鉛蓄電池が蓄電システム１の容量の大半を占めるため、蓄電システム１をさらに低価格化することができる。
（実施例）
（実施例１）
正極活物質にＬｉ［Ｎｉ０．２５Ｍｎ１．７５］Ｏ４、負極活物質に黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量１Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池１２ａを図６に示すように３つ直列接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図７に、実施例１において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示す。図８に、実施例１において作製した第２の蓄電パック１２の充放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）を示す。
（実施例２）
正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．０５Ｍｎ１．９５］Ｏ４を用いたこと以外は、実施例１と同様にして第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図９に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図１０に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例３）
正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．１５Ｍｎ１．８５］Ｏ４を用いたこと以外は、実施例１と同様にして第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図１１に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図１２に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例４）
正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．３５Ｍｎ１．６５］Ｏ４を用いたこと以外は、実施例１と同様にして第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図１３に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図１４に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例５）
正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．４５Ｍｎ１．５５］Ｏ４を用いたこと以外は、実施例１と同様にして第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図１５に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図１６に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（参考例１）
正極活物質としてＬｉＭｎ２Ｏ４を用いたこと以外は、実施例１と同様にして第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図１７に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図１８に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（参考例２）
正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．５０Ｍｎ１．５０］Ｏ４を用いたこと以外は、実施例１と同様にして第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図１９に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図２０に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例６）
正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．２５Ｍｎ１．７５］Ｏ４を用い、負極活物質としてハードカーボンを用いたこと以外は、実施例１と同様にして第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図２１に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図２２に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例７）
負極活物質としてソフトカーボンを用いたこと以外は、実施例６と同様にして第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図２３に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図２４に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例８）
負極活物質としてＳｉを用い、Ａ／Ｃ比＝２．０としたこと以外は、実施例６と同様にして第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図２５に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図２６に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例９）
負極活物質としてリチウムイオンの電気化学的プレドープ処理を行ったＳｎＯ２を用い、Ａ／Ｃ比＝１．５としたこと以外は、実施例６と同様にして第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図２７に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図２８に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
表１及び表２に実施例１〜９の各種データを示す。
実施例１〜９の結果から、充放電曲線に段差をもつ正極活物質であるＬｉ［ＮｉｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．０５≦ｘ≦０．４５）を用いることによって、第１の蓄電パック１１として、鉛蓄電池パックを用いた場合において、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）及び条件（ａ）（ｄ）（ｅ）の少なくとも一方を満たす第２の蓄電パック１２の設計が可能となることが分かる。
Ｌｉ［ＮｉｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．０５≦ｘ≦０．４５）においては、活物質組成におけるｘの値や合成条件を調整することによって、段差の開始点及び段差の終了点の位置を容易に調整することができ、それにより段差の開始点よりも低ＳＯＣ側での容量と段差の終了点よりも高ＳＯＣ側での容量との比も容易に調整することができる。また、ｘの値や合成条件だけでなく、異種元素（例えばＬｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂ、Ｃｒ、Ｃｏなど）を添加又は異種元素でＮｉやＭｎを置換することによっても、段差の開始点及び段差の終了点の位置を調整することができる。
（実施例１０）
正極活物質としてＬｉＭｎ２Ｏ４とＬｉ［Ｎｉ０．５Ｍｎ１．５］Ｏ４を重量比４０：６０で混合したもの、負極活物質に黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量１Ａｈのリチウムイオン蓄電池デバイス１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池デバイス１２ａを図６に示すように３個直列接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図２９に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図３０に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例１１）
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ４とＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２を重量比３５：６５で混合したものを用い、負極活物質としてＳｉを用い、Ａ／Ｃ比＝３．０で容量１０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池１２ａを図３３に示すように４つ直列接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図３２に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図３３に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例１２）
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ４とＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２を重量比５０：５０で混合したものを用い、負極活物質としてＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量１０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池デバイス１２ａを図３４に示すように６つ直列接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図３５に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図３６に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
表１及び表２に、実施例１０〜１２の各種データを示す。
実施例１０〜１２の結果から、複数種類の正極活物質を用いることによって、第１の蓄電パック１１として、鉛蓄電池パックを用いた場合において、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）及び条件（ａ）（ｄ）（ｅ）の少なくとも一方を満たす第２の蓄電パック１２の設計が可能となることが分かる。また、正極活物質の混合比を変更することによって、充放電曲線の段差の開始点や終止点の位置を容易に調製することができる。それにより、段差の開始点よりも低ＳＯＣ側での容量と段差の終了点よりも高ＳＯＣ側での容量との比も容易に調整することができる。
（実施例１３）
正極活物質としてＬｉＭｎ２Ｏ４を用い、負極活物質として黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量４Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａ１を作製した。また、正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．５Ｍｎ１．５］Ｏ４を用い、負極活物質として黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量６Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａ２を作製した。次に、図３７に示すように、３個のリチウムイオン蓄電池１２ａ１を直列に接続したリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ１と、３個のリチウムイオン蓄電池１２ａ２を直列に接続したリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ２とを並列に接続することにより、第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。測定された充放電曲線は、実施例１０の充放電曲線（図２９，図３０）と同様であった。
（実施例１４）
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ４、負極活物質としてＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量５Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。次に、図４０に示すように、直列に接続された６個のリチウムイオン蓄電池１２ａからなるリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ１と、直列に接続された７個のリチウムイオン蓄電池１２ａからなるリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ２とを並列に接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図３９に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図４０に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
実施例１４の結果から分かるように、直列接続数が異なる複数の蓄電モジュールを並列接続することによって、第１の蓄電パック１１として、鉛蓄電池パックを用いた場合において、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）及び条件（ａ）（ｄ）（ｅ）の少なくとも一方を満たす第２の蓄電パック１２の設計が可能となることが分かる。また、２つの蓄電モジュールの容量比を変えた場合には、段差の開始点及び段差の終了点の位置を調整することができ、それにより段差の開始点よりも低ＳＯＣ側での容量と段差の終了点よりも高ＳＯＣ側での容量との比も調整することができる。
（実施例１５）
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ４、負極活物質として黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量５Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａ１を作製した。正極活物質としてＬｉＭｎ２Ｏ４、負極活物質にＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量５Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａ２を作製した。次に、図４１に示すように、直列に接続された２個のリチウムイオン蓄電池１２ａ１と２個のリチウムイオン蓄電池１２ａ２からなるリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ１と、直列に接続された２個のリチウムイオン蓄電池１２ａ１と３個のリチウムイオン蓄電池１２ａ２からなるリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ２とを並列に接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図４２に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図４３に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
実施例１５に示す結果から、異なる種類のリチウムイオン蓄電池を用いた複数の蓄電モジュールを並列接続することによって、第１の蓄電パック１１として、鉛蓄電池パックを用いた場合において、上記条件（ａ）（ｂ）（ｃ）及び条件（ａ）（ｄ）（ｅ）の少なくとも一方を満たす第２の蓄電パック１２の設計が可能となることが分かる。また、２つの蓄電モジュールの容量比を変えることにより、段差の開始点及び段差の終了点の位置を調整することができ、それにより段差の開始点よりも低ＳＯＣ側での容量と段差の終了点よりも高ＳＯＣ側での容量との比も調整することができる。
（実施例１６）
正極活物質にＬｉＦｅＰＯ４を用い、負極活物質にＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を用い、Ａ／Ｃ比＝０．８で容量１０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａ１を作製した。次に、リチウムイオン蓄電池１２ａ１の作製に使用したものと同様の正極活物質及び負極活物質を用い、Ａ／Ｃ比＝０．８で容量５Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａ２を作製した。次に、図４４に示すように、直列に接続した５個のリチウムイオン蓄電池１２ａ１からなるリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ１と、１個のリチウムイオン蓄電池１２ａ２からなるリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ２とを直列に接続し、さらに、リチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ２に対して、直列に接続した２個のリチウムイオン蓄電池１２ｂ２からなるリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ３を並列に接続することにより第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。測定された充放電曲線は、実施例１４の充放電曲線（図３９，図４０）と同様であった。
（実施例１７）
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ４、負極活物質として黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で、容量が１０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａ１を作製した。また、正極活物質としてＬｉＭｎ２Ｏ４、負極活物質としてＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量５Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａ２を作製した。次に、図４７に示すように、直列に接続した２個のリチウムイオン蓄電池１２ａ１からなるリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ１と、直列に接続した２個のリチウムイオン蓄電池１２ａ２からなるリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ２とを直列に接続し、さらに、リチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ２に対して、直列に接続した３個のリチウムイオン蓄電モジュール１２ｂ３を並列に接続することにより第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。測定された充放電曲線は、実施例１５の充放電曲線（図４４，図４５）と同様であった。
（参考例３）
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ４とＬｉ［Ｎｉ０．５０Ｍｎ１．５０］Ｏ４を重量比５０：５０で混合したもの、負極活物質としてハードカーボンを用い、Ａ／Ｃ比＝１．５で容量１０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池１２ａを、実施例１と同様に、図６に示すように、３個直列に接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図４６に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図４７に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（参考例４）
正極活物質としてＬｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３を、負極活物質として黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量１０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池１２ａを、実施例１と同様に、図６に示すように接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図４８に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図４９に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（参考例５）
正極活物質としてＬｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３を、負極活物質として黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量１０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池１２ａを図３１に示すように４個直列接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図５０に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図５１に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（参考例６）
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ４とＬｉＭｎ２Ｏ４を重量比５０：５０で混合したものを、負極活物質としてＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量１Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池１２ａを、図３４に示すように、６個直列接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図５２に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図５３に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（参考例７）
正極活物質としてＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２を、負極活物質として黒鉛とＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を重量比４０：６０で混合したものを用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量１Ａｈのこのリチウムイオン蓄電池１２ａを図３１に示すように接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図５４に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図５５に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。リチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。
（実施例１８）
正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．２５Ｍｎ１．７５］Ｏ４、負極活物質として黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量１０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池１２ａを、図３４に示すように、６個直列接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図５６に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図５７に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例１９）
正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．２５Ｍｎ１．７５］Ｏ４、負極活物質として黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量２０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池１２ａを１２個直列に接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図５８に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図５９に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例２０）
正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．２５Ｍｎ１．７５］Ｏ４、負極活物質として黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量５０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池１２ａを９０個直列に接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図６０に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図６１に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
（実施例２１）
正極活物質としてＬｉ［Ｎｉ０．２５Ｍｎ１．７５］Ｏ４、負極活物質として黒鉛を用い、Ａ／Ｃ比＝１．２で容量５０Ａｈのリチウムイオン蓄電池１２ａを作製した。このリチウムイオン蓄電池１２ａを３４５個直列に接続することで第２の蓄電パック１２を作製し、充放電曲線を測定した。図６２に、この第２の蓄電パック１２の充放電曲線を示し、図６３に、ｄＱ／ｄＶ曲線を示す。
１ 蓄電システム
２ 車両
１１ 第１の蓄電パック
１２ 第２の蓄電パック
１３ 電気負荷
１４ 充電器

Claims (8)

  1. 充放電曲線が、（１２．５×ｎ）Ｖ以上（１２．８×ｎ）Ｖ以下（ｎは１以上１２５以下の自然数）の範囲を通過する段差を有しており、
    前記充放電曲線が有する段差の開始点よりも低ＳＯＣ側において、放電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）において得られるピークトップの電圧が（９．０×ｎ）Ｖ以上（１２．５×ｎ）Ｖ以下の範囲にあり、
    前記充放電曲線が有する段差の終了点よりも高ＳＯＣ側において、充電曲線を電圧で微分した曲線（ｄＱ／ｄＶ曲線）において得られるピークトップの電圧が（１２．８×ｎ）Ｖ以上（１４．８×ｎ）Ｖ以下の範囲にある、蓄電パック。
  2. 前記蓄電パックは蓄電デバイスを含み、前記蓄電デバイスはリチウムイオン蓄電池又はニッケル水素蓄電池である、請求項１に記載の蓄電パック。
  3. 前記リチウムイオン蓄電池の正極が、正極活物質として、Ｌｉ［ＮｉｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．０５≦ｘ≦０．４５）、Ｌｉ［ＣｏｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．１≦ｘ≦１）、Ｌｉ［ＦｅｘＭｎ（２−ｘ）］Ｏ４（０．０５≦ｘ≦０．４５）、ＬｉＦｅａＭｎｂＣｏｃＮｉｄＰＯ４（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）及びＬｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３からなる群から選択された少なくとも一種を含む、請求項２に記載の蓄電パック。
  4. 前記リチウムイオン蓄電池の正極が、複数種類の正極活物質を含む、請求項２又は３に記載の蓄電パック。
  5. 前記リチウムイオン蓄電池の負極が、複数種類の負極活物質を含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載の蓄電パック。
  6. 前記蓄電パックは、直列に接続された複数の蓄電デバイスからなる複数の蓄電モジュールが並列に接続されてなり、
    前記複数の蓄電モジュールは、接続段数が相互に異なる蓄電モジュールを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電パック。
  7. 前記蓄電パックは、異なる種類の蓄電デバイスを有する複数種類の蓄電モジュールを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄電パック。
  8. 前記充放電曲線が有する段差の開始点よりも低ＳＯＣ側での容量と、前記充放電曲線が有する段差の終了点よりも高ＳＯＣ側での容量との比が１０：９０〜９０：１０の範囲にある、請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄電パック。
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