WO2025115201A1

WO2025115201A1 - 蓄電装置、蓄電装置の制御方法

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Publication number: WO2025115201A1
Application number: PCT/JP2023/043024
Authority: WO
Inventors: 翔至尹
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2023-11-30
Filing date: 2023-11-30
Publication date: 2025-06-05
Anticipated expiration: 2026-05-30

Abstract

蓄電装置は、充放電可能な二次電池と、前記二次電池の充放電を制御する制御部と、前記二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部と、前記二次電池の温度を検出する電池温度検出部と、を備え、前記制御部は、前記二次電池の充電中は、前記電流検出部により検出された前記電流の積算値に基づいて前記二次電池の充電状態を求め、前記充電状態に基づいて前記二次電池の充電を継続するか否かを判断する充電中容量管理処理を行い、前記二次電池の充電停止時は、前記電圧検出部により検出された前記電圧および前記電池温度検出部により検出された前記温度に基づいて前記二次電池の充電状態を求め、前記充電状態に基づいて前記二次電池の充電を再開するか否かを判断する充電停止時容量管理処理を行い、前記充電中容量管理処理および前記充電停止時容量管理処理の結果に基づいて、前記二次電池の充電を制御する。

Description

蓄電装置、蓄電装置の制御方法

　本発明は、蓄電装置およびその制御方法に関する。

　従来、通信基地局で用いられる通信機器等の各種電気機器に電源を供給する電源装置と接続され、電源装置から供給される電力を蓄電するとともに、電源装置からの電源供給が停止した場合には、電源装置に代わって蓄積された電力による各種電気機器への電源供給を行うバックアップ用途の蓄電装置が知られている。例えば特許文献１には、微小電流で蓄電池の充電を行うトリクル充電方式を用いた電源システムにおいて、通常時には蓄電池を負荷に接続されていない状態として、商用電力系統の交流電力に基づいて充電用電源が生成した直流電力によって蓄電池に対するトリクル充電を行い、商用電力系統の交流電力が途絶えた停電時には、蓄電池を負荷に接続された状態として、蓄電池から放電による直流電力を負荷へ供給することが記載されている。

日本国特許第６６９０４１４号

　特許文献１に記載の電源システムでは、トリクル充電時の電圧を１．８２Ｖ以上１．８６Ｖ以内の範囲の一定電圧、電流を０．２Ｃにそれぞれ制御して、蓄電池のトリクル充電が行われる。そのため、これらの制御を行うためにＤＣ／ＤＣコンバータ等の付帯設備が必要となり、システムの導入コストが上昇するという課題がある。

　本発明は、上記の課題に鑑みて、電源装置のバックアップ用途等で利用され、低コストで導入可能な蓄電装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

　本発明による蓄電装置は、電源設備と接続され、前記電源設備から供給される電力を蓄電するとともに、前記電源設備の動作停止時には前記電源設備に接続された他の電気機器へ電力を供給するものであって、充放電可能な二次電池と、前記二次電池の充放電を制御する制御部と、前記二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部と、前記二次電池の温度を検出する電池温度検出部と、を備え、前記制御部は、前記二次電池の充電中は、前記電流検出部により検出された前記電流の積算値に基づいて前記二次電池の充電状態を求め、当該充電状態に基づいて前記二次電池の充電を継続するか否かを判断する充電中容量管理処理を行い、前記二次電池の充電停止時は、前記電圧検出部により検出された前記電圧および前記電池温度検出部により検出された前記温度に基づいて前記二次電池の充電状態を求め、当該充電状態に基づいて前記二次電池の充電を再開するか否かを判断する充電停止時容量管理処理を行い、前記充電中容量管理処理および前記充電停止時容量管理処理の結果に基づいて、前記二次電池の充電を制御する。
　本発明による蓄電装置の制御方法は、電源設備と接続され、前記電源設備から供給される電力を二次電池に蓄電するとともに、前記電源設備の動作停止時には、前記二次電池に蓄電された電力を前記電源設備に接続された他の電気機器へ供給する蓄電装置の制御方法であって、前記二次電池の充電中は、前記二次電池に流れる電流の積算値に基づいて前記二次電池の充電状態を求め、当該充電状態に基づいて前記二次電池の充電を継続するか否かを判断する充電中容量管理処理を行い、前記二次電池の充電停止中は、前記二次電池の電圧および温度に基づいて前記二次電池の充電状態を求め、当該充電状態に基づいて前記二次電池の充電を再開するか否かを判断する充電停止時容量管理処理を行い、前記充電中容量管理処理および前記充電停止時容量管理処理の結果に基づいて、前記二次電池の充電を制御する。

　本発明によれば、低コストで導入可能な蓄電装置およびその制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る蓄電装置を含む通信基地局の概略構成図。本発明の一実施形態に係る蓄電装置の概略構成図。二次電池の充放電制御の具体例を示すグラフ。本発明の一実施形態に係る蓄電装置の処理の流れを示すフローチャート。充電中容量管理処理の詳細を示すフローチャート。充電停止時容量管理処理の詳細を示すフローチャート。停電時容量管理処理の詳細を示すフローチャート。

　図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電装置を含む通信基地局の概略構成図である。図１に示す通信基地局１は、例えば携帯電話網等で利用される無線通信用の基地局であり、電源設備１０と、通信機器１１と、１つまたは複数の蓄電装置１２とを備える。

　電源設備１０は、遮断器３を介して電力系統２と接続されており、電力系統２から入力される交流電力を直流電力に変換して通信機器１１および各蓄電装置１２へ供給する。電源設備１０は、例えば整流器や鉛電池を組み合わせて構成される。

　通信機器１１は、電源設備１０から供給される直流電力を用いて動作し、無線信号の送受信、生成、復号等の処理を行う。通信機器１１は、例えば変調器や復調器、アンテナ等を組み合わせて構成される。

　蓄電装置１２は、通信基地局１において、電力系統２の停電時における電源設備１０のバックアップ用途で設けられている。蓄電装置１２は、電源設備１０と接続されており、電源設備１０の動作時には電源設備１０から供給される電力を蓄電する。一方、電力系統２の停電等により電源設備１０の動作が停止すると、蓄電装置１２は、それまでに蓄電された電力を通信機器１１へ供給する。これにより、停電時にも通信機器１１の動作を継続できるようにする。

　なお、通信基地局１における蓄電装置１２の搭載数は、通信機器１１の消費電力や、蓄電装置１２の１つあたりの蓄電可能量、停電時に想定される最大停電時間等に応じて、任意に設定することができる。

　次に図２～図７を参照して、各蓄電装置１２の詳細について以下に説明する。

　図２は、本発明の一実施形態に係る蓄電装置の概略構成図である。本実施形態の蓄電装置１２は、図２に示すように、二次電池２０、制御部２１、スイッチ２２ａ，２２ｂ、ダイオード２３ａ，２３ｂ、電圧検出部２４、電流検出部２５、電池温度検出部２６、および記憶部２７を備えて構成される。

　二次電池２０は、スイッチ２２ａ，２２ｂを介して、図１の電源設備１０および通信機器１１と接続されている。電源設備１０から電力が供給されている場合は、制御部２１の制御に応じて二次電池２０が充電されることにより、二次電池２０に電力が蓄電される。一方、電力系統２の停電等による電源設備１０の動作停止時には、制御部２１の制御に応じて二次電池２０が放電され、二次電池２０から通信機器１１へ電力が供給される。

　スイッチ２２ａ，２２ｂは、二次電池２０と電源設備１０および通信機器１１との間に設けられており、制御部２１の制御に応じて導通状態または遮断状態のいずれかにそれぞれ切り替えられる。スイッチ２２ａ，２２ｂは、例えばリレーやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等を用いてそれぞれ構成される。図２に示すように、スイッチ２２ａとスイッチ２２ｂは直列に接続されている。このスイッチ２２ａ，２２ｂの直列接続により、蓄電装置１２において、二次電池２０と電源設備１０および通信機器１１との間の電気的接続を導通状態または遮断状態のいずれかに切り替えることが可能な切替回路が構成されている。

　スイッチ２２ａには、ダイオード２３ａが並列接続されている。図２に示すように、ダイオード２３ａの向きは、電源設備１０から二次電池２０へ流入する方向（充電方向）の電流を導通し、これと反対方向の電流を遮断するような向きに設定されている。

　スイッチ２２ｂには、ダイオード２３ｂが並列接続されている。図２に示すように、ダイオード２３ｂの向きは、ダイオード２３ａとは逆方向、すなわち、二次電池２０から通信機器１１へ流出する方向（放電方向）の電流を導通し、これと反対方向の電流を遮断するような向きに設定されている。

　なお、スイッチ２２ａ，２２ｂにＦＥＴを用いた場合、このＦＥＴのボディダイオードをダイオード２３ａ，２３ｂとしてそれぞれ利用してもよい。このようにすれば、蓄電装置１２の部品点数を削減してより一層のコスト低減を図ることができる。

　電圧検出部２４は、二次電池２０の正極と負極の間の電圧を電池電圧として検出し、その検出結果を制御部２１へ出力する。電流検出部２５は、二次電池２０に流れる充放電電流を検出し、その検出結果を制御部２１へ出力する。電池温度検出部２６は、二次電池２０の表面温度または二次電池２０付近の部材や空間の温度を電池温度として検出し、その検出結果を制御部２１へ出力する。

　制御部２１は、二次電池２０の充放電制御を行う。制御部２１は、充電中容量管理部２１１、充電停止時容量管理部２１２、停電時容量管理部２１３および切替制御部２１４の各機能ブロックを有する。制御部２１は、例えばマイコンを用いて構成され、所定のプログラムを実行することにより、これらの機能ブロックを実現することができる。なお、マイコンの代わりに、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の論理回路を用いて制御部２１を構成してもよい。

　充電中容量管理部２１１は、二次電池２０の充電中に、二次電池２０の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を表すＳＯＣ値を求め、このＳＯＣ値に基づいて二次電池２０の容量管理を行う。充電停止時容量管理部２１２は、二次電池２０の充電停止時におけるＳＯＣ値を求め、このＳＯＣ値に基づいて二次電池２０の容量管理を行う。停電時容量管理部２１３は、停電の発生等により電源設備１０の動作が停止して電源設備１０からの電源供給が行われないときに、二次電池２０のＳＯＣ値を求め、このＳＯＣ値に基づいて二次電池２０の容量管理を行う。切替制御部２１４は、充電中容量管理部２１１、充電停止時容量管理部２１２および停電時容量管理部２１３からの指令に応じて、スイッチ２２ａ，２２ｂの切替状態をそれぞれ制御する。なお、これらの処理の具体的な内容については後述する。

　記憶部２７は、例えばＲＡＭやフラッシュメモリ等の記憶媒体を用いて構成されており、制御部２１の処理で用いられる各種情報を記憶する。例えば、制御部２１により実行されるプログラムや、充電中容量管理部２１１、充電停止時容量管理部２１２または停電時容量管理部２１３により算出された二次電池２０の最新のＳＯＣ値などが、記憶部２７において記憶される。

　二次電池２０には、例えばニッケル系電池（ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池等）やリチウムイオン電池などを用いることができる。充放電可能であり、自己放電によってＳＯＣ値が減少したときにこれに連動して電圧が低下するものであれば、任意の種類の電池を二次電池２０として用いることができる。特に、ＳＯＣ値の変化に対する電圧の変動率が高いほど高精度の容量管理が可能となるため、充放電のヒステリシス特性を持つニッケル系電池を二次電池２０として用いることが好ましい。

　次に、制御部２１による二次電池２０の充放電制御方法について、図３を参照して説明する。図３は、二次電池２０の充放電制御の具体例を示すグラフである。図３のグラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は二次電池２０のＳＯＣ値を表している。

　まず、通信基地局１において蓄電装置１２の運用が開始されると、制御部２１は、電源設備１０から供給される電力を用いて二次電池２０の充電を開始する。これにより、二次電池２０の充放電状態が「充電中」となり、二次電池２０に電力が蓄電される。その結果、矢印３１に示すように、時間経過に応じて二次電池２０のＳＯＣ値が次第に上昇する。このとき制御部２１は、充電中容量管理部２１１により二次電池２０のＳＯＣ値を逐次求め、このＳＯＣ値を用いて二次電池２０の容量管理を行う。

　その後、時刻ｔ１において二次電池２０のＳＯＣ値が所定の上限値Ｓ_Ｈ（例えばＳ_Ｈ＝９５％）に到達すると、制御部２１は、二次電池２０の充電を停止する。これにより、二次電池２０の充放電状態が「充電中」から「停止中」に変化し、電源設備１０から二次電池２０への電力供給が停止する。その結果、矢印３２に示すように、二次電池２０のＳＯＣ値が自己放電によって次第に低下する。このとき制御部２１は、充電停止時容量管理部２１２により二次電池２０のＳＯＣ値を逐次求め、このＳＯＣ値を用いて二次電池２０の容量管理を行う。

　その後、時刻ｔ２において二次電池２０のＳＯＣ値が所定の下限値Ｓ_Ｌ（例えばＳ_Ｌ＝９０％）に到達すると、制御部２１は、二次電池２０の充電を再開する。これにより、二次電池２０の充放電状態が「停止中」から「充電中」に変化し、二次電池２０に電力が蓄電される。その結果、矢印３３に示すように、時間経過に応じて二次電池２０のＳＯＣ値が次第に上昇する。このとき制御部２１は、時刻ｔ１までの期間と同様に、充電中容量管理部２１１により二次電池２０のＳＯＣ値を逐次求め、このＳＯＣ値を用いて二次電池２０の容量管理を行う。

　その後、時刻ｔ３において二次電池２０のＳＯＣ値が再び上限値Ｓ_Ｈに到達すると、制御部２１は、二次電池２０の充電を停止する。これにより、二次電池２０の充放電状態が「充電中」から「停止中」に変化し、電源設備１０から二次電池２０への電力供給が停止する。その結果、矢印３４に示すように、二次電池２０のＳＯＣ値が自己放電によって次第に低下する。このとき制御部２１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間と同様に、充電停止時容量管理部２１２により二次電池２０のＳＯＣ値を逐次求め、このＳＯＣ値を用いて二次電池２０の容量管理を行う。

　その後、時刻ｔ４において二次電池２０のＳＯＣ値が再び下限値Ｓ_Ｌに到達すると、制御部２１は、二次電池２０の充電を再開する。

　なお、電源設備１０が動作中であれば、以降でも同様の制御が繰り返し行われる。これにより、二次電池２０の蓄電量が下限値Ｓ_Ｌから上限値Ｓ_Ｈの範囲内に維持されるように、二次電池２０の充電制御が行われる。

　時刻ｔ５において電力系統２に停電が発生し、電力系統２から電源設備１０への電力供給が途絶して電源設備１０の動作が停止すると、蓄電装置１２は電源設備１０に代わって通信機器１１への電力供給を直ちに開始する。このとき制御部２１は、二次電池２０に蓄電された電力を放電させることにより、蓄電装置１２において通信機器１１へ供給する電力が賄われるようにする。これにより、二次電池２０の充放電状態が「放電中」となり、矢印３６に示すように、時間経過に応じて二次電池２０のＳＯＣ値が次第に低下する。

　その後、時刻ｔ６において二次電池２０のＳＯＣ値が０％（放電終了ＳＯＣ）まで低下すると、制御部２１は、二次電池２０の放電を停止する。これにより、二次電池２０の充放電状態が「放電中」から「停止中」に変化し、蓄電装置１２から通信機器１１への電力供給が停止する。その後は矢印３７に示すように、停電が解消されるまで二次電池２０のＳＯＣ値は０％に維持される。

　時刻ｔ７において停電が解消されて電力系統２が復電し、電源設備１０からの電力供給が復活すると、制御部２１は、二次電池２０の充電を再開する。これにより、二次電池２０の充放電状態が「停止中」から「充電中」に変化し、二次電池２０に電力が蓄電される。その結果、矢印３８に示すように、時間経過に応じて二次電池２０のＳＯＣ値が次第に上昇する。このとき制御部２１は、時刻ｔ１までの期間、および時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間と同様に、充電中容量管理部２１１により二次電池２０のＳＯＣ値を逐次求め、このＳＯＣ値を用いて二次電池２０の容量管理を行う。

　なお、時刻ｔ５から時刻ｔ７までの停電期間中、制御部２１は、停電時容量管理部２１３により二次電池２０のＳＯＣ値を逐次求め、このＳＯＣ値を用いて二次電池２０の容量管理を行う。

　その後、時刻ｔ８において二次電池２０のＳＯＣ値が上限値Ｓ_Ｈに到達すると、制御部２１は、二次電池２０の充電を停止する。これにより、二次電池２０の充放電状態が「充電中」から「停止中」に変化し、電源設備１０から二次電池２０への電力供給が停止する。その結果、矢印３９に示すように、二次電池２０のＳＯＣ値が自己放電によって次第に低下する。このとき制御部２１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、および時刻ｔ３から時刻ｔ４での期間と同様に、充電停止時容量管理部２１２により二次電池２０のＳＯＣ値を逐次求め、このＳＯＣ値を用いて二次電池２０の容量管理を行う。

　その後、時刻ｔ９において二次電池２０のＳＯＣ値が下限値Ｓ_Ｌに到達すると、制御部２１は、二次電池２０の充電を再開する。時刻ｔ９以降の制御についても同様である。

　なお、図３では停電期間中に二次電池２０が放電されてそのＳＯＣ値が０％まで低下する場合の例を示したが、二次電池２０のＳＯＣ値が０％まで低下する前に、停電が解消されて電力系統２が復電する場合もある。この場合、二次電池２０のＳＯＣ値に関わらず、二次電池２０の充電を再開することが好ましい。あるいは、０％よりも大きい所定のＳＯＣ値を放電終了ＳＯＣとして設定し、放電中に二次電池２０のＳＯＣ値がこの放電終了ＳＯＣに到達したら、停電が解消されない場合であっても二次電池２０の放電を停止するようにしてもよい。いずれの場合であっても、電力系統２の復電後に二次電池２０の充電を再開したら、二次電池２０のＳＯＣ値が上限値Ｓ_Ｈに到達するまでは充電を継続し、上限値Ｓ_Ｈに到達したら充電を停止することが好ましい。

　図４は、本発明の一実施形態に係る蓄電装置の処理の流れを示すフローチャートである。蓄電装置１２は、制御部２１により、図３のフローチャートに示す処理を所定の処理周期ごとに実行することで、二次電池２０の充放電制御を行う。

　ステップＳ１０において、制御部２１は、電力系統２が停電状態であるか否かを判定する。この判定は、例えば電力系統２から電源設備１０への電力供給状態の情報を電源設備１０から取得し、この情報に基づいて行うことができる。ステップＳ１０の判定の結果、電力系統２が停電状態である場合はステップＳ５０へ進み、そうでない場合はステップＳ２０へ進む。

　ステップＳ２０において、制御部２１は、二次電池２０が充電中であるか否かを判定する。この判定は、例えば電流検出部２５から二次電池２０の電流値を取得し、この電流値に基づいて行うことができる。ステップＳ２０の判定の結果、二次電池２０が充電中である場合はステップＳ３０へ進み、そうでない場合はステップＳ４０へ進む。

　ステップＳ３０において、制御部２１は、充電中容量管理部２１１により、充電中における二次電池２０の容量管理を行うための充電中容量管理処理を実行する。この処理の詳細については、図５を参照して後述する。

　ステップＳ４０において、制御部２１は、充電停止時容量管理部２１２により、充電停止時における二次電池２０の容量管理を行うための充電停止時容量管理処理を実行する。この処理の詳細については、図６を参照して後述する。

　ステップＳ５０において、制御部２１は、停電時容量管理部２１３により、停電時における二次電池２０の容量管理を行うための停電時容量管理処理を実行する。この処理の詳細については、図７を参照して後述する。

　ステップＳ３０，Ｓ４０またはＳ５０のいずれかの処理を実行したら、制御部２１は図４のフローチャートに示す処理を終了する。

　図５は、図４のステップＳ３０で実行される充電中容量管理処理の詳細を示すフローチャートである。

　ステップＳ３１０において、充電中容量管理部２１１は、電圧検出部２４、電流検出部２５および電池温度検出部２６から、二次電池２０の電圧値、電流値および温度をそれぞれ取得する。ここでは、二次電池２０の充電電圧および充電電流と、二次電池２０の充電中の温度とが取得される。

　ステップＳ３２０において、充電中容量管理部２１１は、ステップＳ３１０で取得した電流値が所定の上限電流以上であるか否かを判定する。電流値が上限電流以上である場合はステップＳ３９０へ進み、上限電流未満である場合はステップＳ３３０へ進む。

　ステップＳ３３０において、充電中容量管理部２１１は、前回の処理から今回の処理までの期間における電流積算値を算出する。ここでは、例えばステップＳ３１０で取得した電流値に所定の処理周期を乗算することで、電流積算値を算出することができる。あるいは、１回の処理期間中に電流値を所定のサンプリング周期ごとに複数回取得し、各電流値にサンプリング周期をそれぞれ乗算して合計することで、電流積算値を算出してもよい。

　ステップＳ３４０において、充電中容量管理部２１１は、ステップＳ３３０で算出した電流積算値に基づいて、二次電池２０のＳＯＣ値を更新する。ここでは、例えばステップＳ３３０で算出した電流積算値と二次電池２０の最大容量との比率から、前回の処理から今回の処理までの間の充電によるＳＯＣ値の増加量を算出し、この増加量を前回処理時のＳＯＣ値に対して加算する。これにより、前回の処理から今回の処理までの期間における電流積算値を反映して、二次電池２０のＳＯＣ値を最新の値に更新する。ステップＳ３４０で更新されたＳＯＣ値は、記憶部２７において記憶される。なお、前回処理時のＳＯＣ値とは、図３のフローチャートの処理を前回実行した際に、ステップＳ３０の充電中容量管理処理、ステップＳ４０の充電停止時容量管理処理またはステップＳ５０の停電時容量管理処理において求められたＳＯＣ値のことであり、記憶部２７に記憶されている。

　ステップＳ３５０において、充電中容量管理部２１１は、ステップＳ３４０で求められた最新のＳＯＣ値が所定の上限値Ｓ_Ｈに到達したか否かを判定する。最新のＳＯＣ値が上限値Ｓ_Ｈに到達した場合、すなわち上限値Ｓ_Ｈ以上である場合はステップＳ３８０へ進み、上限値Ｓ_Ｈに到達していない場合、すなわち上限値Ｓ_Ｈ未満である場合はステップＳ３６０へ進む。

　ステップＳ３６０において、充電中容量管理部２１１は、二次電池２０の充電終止電圧を算出する。ここでは、例えばステップＳ３１０でそれぞれ取得した電流値および温度に基づき、以下の式（１）、（２）により充電終止電圧Ｖ_Ｈを算出することができる。なお、式（１）、（２）において、Ａ，Ｔは二次電池２０の電流値と温度をそれぞれ表している。また、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれ定数を表しており、これらの定数は実験やシミュレーション等により予め設定することができる。
Ｔ＞ｃの場合
　Ｖ_Ｈ＝（ａ・Ａ＋ｂ）／（Ｔ－ｃ）＋ｄ　　・・・（１）
Ｔ≦ｃの場合
　Ｖ_Ｈ＝ｅ　　・・・（２）

　ステップＳ３７０において、充電中容量管理部２１１は、ステップＳ３１０で取得した二次電池２０の電圧値と、ステップＳ３６０で算出した充電終止電圧Ｖ_Ｈとを比較し、電圧値が充電終止電圧以上であるか否かを判定する。その結果、電圧値が充電終止電圧Ｖ_Ｈ以上であれば、ステップＳ３８０へ進む。一方、電圧値が充電終止電圧Ｖ_Ｈ未満であれば図５のフローチャートに示す処理を終了し、二次電池２０の充電を継続する。

　ステップＳ３８０において、充電中容量管理部２１１は、二次電池２０の充電を停止する。このとき充電中容量管理部２１１は、切替制御部２１４に対して、スイッチ２２ａを導通状態に維持したまま、スイッチ２２ｂを導通状態から遮断状態に切り替えるように、スイッチ２２ａ，２２ｂの切替指令を行う。この切替指令に応じて、切替制御部２１４は、二次電池２０の充電中には導通状態となっているスイッチ２２ａ，２２ｂのうち、スイッチ２２ｂを遮断状態に切り替える。これにより、二次電池２０への充電電流がスイッチ２２ｂによって遮断される一方で、停電発生時にはスイッチ２２ａ，２２ｂを切り替えなくても、二次電池２０からの放電電流がダイオード２３ｂおよびスイッチ２２ａを介して直ちに通信機器１１へと出力されるようにする。

　ステップＳ３９０において、充電中容量管理部２１１は、二次電池２０において何らかの異常が発生していると判断し、二次電池２０に対する重故障停止処理を行う。この重故障停止処理では、例えば充電中容量管理部２１１は、切替制御部２１４に対して、スイッチ２２ａ，２２ｂを両方とも導通状態から遮断状態に切り替えるように、スイッチ２２ａ，２２ｂの切替指令を行う。この切替指令に応じて、切替制御部２１４は、二次電池２０の充電中には導通状態となっているスイッチ２２ａ，２２ｂの両方を遮断状態に切り替える。これにより、二次電池２０の充放電が停止され、当該蓄電装置１２が運用対象から除外される。さらに、通信基地局１の管理者に対して異常発生を通知するため、所定のアラーム信号等を出力してもよい。

　ステップＳ３８０またはＳ３９０の処理を実行することで二次電池２０の充電を停止したら、図５のフローチャートに示す処理を終了する。

　なお、上記ではステップＳ３６０において、二次電池２０の電流値と温度に基づいて充電終止電圧Ｖ_Ｈを算出し、この充電終止電圧Ｖ_Ｈを用いてステップＳ３７０の判定処理を行う例を説明したが、ステップＳ３６０の処理を省略してもよい。この場合、二次電池２０の電流値や温度に関わらず、予め定めた充電終止電圧Ｖ_Ｈを用いることで、ステップＳ３７０の判定処理を行うことができる。

　また、上記ではステップＳ３２０で二次電池２０の電流値が所定の上限電流以上であると判定された場合、直ちにステップＳ３９０の重故障停止処理を行う例を説明したが、電源設備１０に複数の蓄電装置１２が接続されている場合には、必ずしもこのようにしなくてよい。例えば、ある蓄電装置１２において二次電池２０の電流値が上限電流以上であると判定された場合に、当該蓄電装置１２では二次電池２０の充電を一旦停止し、その後、当該蓄電装置１２を含めた全ての蓄電装置１２において、二次電池２０の充電を同時に開始する。これにより、各蓄電装置１２に流れる充電電流を抑えて上限電流を超えないようにすることができる。なお、このようにしても当該蓄電装置１２では依然として二次電池２０の電流値が上限電流以上となってしまう場合には、ステップＳ３９０の重故障停止処理を実施して二次電池２０の充放電を停止することが好ましい。

　図６は、図４のステップＳ４０で実行される充電停止時容量管理処理の詳細を示すフローチャートである。

　ステップＳ４１０において、充電停止時容量管理部２１２は、電圧検出部２４および電池温度検出部２６から、二次電池２０の電圧値と温度をそれぞれ取得する。ここでは、二次電池２０の開放電圧（ＯＣＶ）と、二次電池２０の充電停止時の温度とが取得される。

　ステップＳ４２０において、充電停止時容量管理部２１２は、ステップＳ４１０で取得した電圧値と温度に基づいて、二次電池２０のＳＯＣ値を算出する。ここでは、例えば予め設定されたＯＣＶとＳＯＣ値との関係式を用いて、充電停止時における現在の二次電池２０の電圧値に対応するＳＯＣ値を求めることができる。なお、一般にＯＣＶとＳＯＣ値との関係式は、二次電池２０の温度に応じて変化する。そのため、ステップＳ４１０で取得した温度に基づいて、ステップＳ４２０の処理で使用するＯＣＶとＳＯＣ値との関係式を使い分けることが好ましい。

　ステップＳ４２０で算出されたＳＯＣ値は、最新のＳＯＣ値として記憶部２７に記憶される。これにより、二次電池２０の充電が停止された直後であれば、直前の充電中容量管理処理において図５のステップＳ３４０で求められた電流積算による前回処理時のＳＯＣ値が、今回の処理においてステップＳ４２０でＯＣＶから求められたＳＯＣ値に置き換えられることとなる。

　ステップＳ４３０において、充電停止時容量管理部２１２は、ステップＳ４２０で求められた最新のＳＯＣ値が所定の下限値Ｓ_Ｌに到達したか否かを判定する。最新のＳＯＣ値が下限値Ｓ_Ｌに到達した場合、すなわち下限値Ｓ_Ｌ以下である場合はステップＳ４４０へ進む。一方、最新のＳＯＣ値が下限値Ｓ_Ｌに到達していない場合、すなわち下限値Ｓ_Ｌよりも大きい場合は、図６のフローチャートに示す処理を終了し、二次電池２０の充電停止を継続する。

　ステップＳ４４０において、充電停止時容量管理部２１２は、二次電池２０の充電を再開する。このとき充電停止時容量管理部２１２は、切替制御部２１４に対して、スイッチ２２ａを導通状態に維持したまま、スイッチ２２ｂを遮断状態から導通状態に切り替えるように、スイッチ２２ａ，２２ｂの切替指令を行う。この切替指令に応じて、切替制御部２１４は、二次電池２０の充電停止中には遮断状態となっているスイッチ２２ｂを導通状態に切り替える。これにより、電源設備１０から出力された充電電流がスイッチ２２ａ，２２ｂを介して二次電池２０に流入するとともに、停電発生時にはスイッチ２２ａ，２２ｂを切り替えなくても、二次電池２０からの放電電流がスイッチ２２ａ，２２ｂを介して直ちに通信機器１１へと出力されるようにする。

　ステップＳ４４０の処理を実行することで二次電池２０の充電を再開したら、図６のフローチャートに示す処理を終了する。

　図７は、図４のステップＳ５０で実行される停電時容量管理処理の詳細を示すフローチャートである。

　ステップＳ５１０において、停電時容量管理部２１３は、二次電池２０の放電を開始する。このとき停電時容量管理部２１３は、切替制御部２１４に対して、スイッチ２２ａ，２２ｂをそれぞれ導通状態とするように、スイッチ２２ａ，２２ｂの切替指令を行う。この切替指令に応じて、切替制御部２１４は、二次電池２０の充電停止中に停電が発生した場合には、遮断状態となっているスイッチ２２ｂを導通状態に切り替える。これにより、二次電池２０からダイオード２３ｂおよびスイッチ２２ａを介して通信機器１１へ出力されている放電電流を、スイッチ２２ａ，２２ｂを介して出力されるようにする。なお、既に二次電池２０の放電を開始している場合、または二次電池２０の充電中に停電が発生した場合には、スイッチ２２ａ，２２ｂがいずれも導通状態となっているため、ステップＳ５１０ではスイッチ２２ａ，２２ｂの切替状態は変化しない。

　ステップＳ５２０において、停電時容量管理部２１３は、電流検出部２５から二次電池２０の電流値を取得する。ここでは、二次電池２０の放電電流が取得される。

　ステップＳ５３０において、停電時容量管理部２１３は、前回の処理から今回の処理までの期間における電流積算値を算出する。ここでは、例えば図５のステップＳ３３０と同様に、ステップＳ５２０で取得した電流値に所定の処理周期を乗算することで、電流積算値を算出することができる。あるいは、１回の処理期間中に電流値を所定のサンプリング周期ごとに複数回取得し、各電流値にサンプリング周期をそれぞれ乗算して合計することで、電流積算値を算出してもよい。

　ステップＳ５４０において、停電時容量管理部２１３は、ステップＳ５３０で算出した電流積算値に基づいて、二次電池２０のＳＯＣ値を更新する。ここでは、例えばステップＳ５３０で算出した電流積算値と二次電池２０の最大容量との比率から、前回の処理から今回の処理までの間の放電によるＳＯＣ値の減少量を算出し、この減少量を前回処理時のＳＯＣ値から減算する。これにより、前回の処理から今回の処理までの期間における電流積算値を反映して、二次電池２０のＳＯＣ値を最新の値に更新する。ステップＳ５４０で更新されたＳＯＣ値は、記憶部２７において記憶される。

　ステップＳ５５０において、停電時容量管理部２１３は、ステップＳ５４０で求められた最新のＳＯＣ値が放電終了ＳＯＣ（例えば０％）になったか否かを判定する。最新のＳＯＣ値が放電終了ＳＯＣに一致した場合はステップＳ５６０へ進み、放電終了ＳＯＣに到達していない場合、すなわち１％以上である場合は、ステップＳ５６０を実行せずにステップＳ５７０へ進む。

　ステップＳ５６０において、停電時容量管理部２１３は、二次電池２０の放電を停止する。このとき停電時容量管理部２１３は、切替制御部２１４に対して、スイッチ２２ｂを導通状態に維持したまま、スイッチ２２ａを導通状態から遮断状態に切り替えるように、スイッチ２２ａ，２２ｂの切替指令を行う。この切替指令に応じて、切替制御部２１４は、二次電池２０の放電中には導通状態となっているスイッチ２２ａ，２２ｂのうち、スイッチ２２ａを遮断状態に切り替える。これにより、二次電池２０からの放電電流がスイッチ２２ａによって遮断される一方で、復電時にはスイッチ２２ａ，２２ｂを切り替えなくても、電源設備１０からの充電電流がダイオード２３ａおよびスイッチ２２ｂを介して直ちに二次電池２０へと入力されるようにする。

　ステップＳ５７０において、停電時容量管理部２１３は、電力系統２が停電状態から復電したか否かを判定する。この判定は、図４のステップＳ１０と同様に、例えば電力系統２から電源設備１０への電力供給状態の情報を電源設備１０から取得し、この情報に基づいて行うことができる。ステップＳ５７０の判定の結果、電力系統２が復電した場合はステップＳ５８０へ進む。一方、電力系統２が復電しておらずに停電状態が継続している場合は、図７のフローチャートに示す処理を終了し、停電時の処理を継続する。

　ステップＳ５８０において、停電時容量管理部２１３は、二次電池２０の充電を再開する。このとき停電時容量管理部２１３は、ステップＳ５１０と同様に、切替制御部２１４に対して、スイッチ２２ａ，２２ｂをそれぞれ導通状態とするように、スイッチ２２ａ，２２ｂの切替指令を行う。この切替指令に応じて、切替制御部２１４は、二次電池２０の放電停止後に復電した場合には、遮断状態となっているスイッチ２２ａを導通状態に切り替える。これにより、電源設備１０からダイオード２３ａおよびスイッチ２２ｂを介して二次電池２０へ入力されている充電電流を、スイッチ２２ａ，２２ｂを介して入力されるようにする。なお、二次電池２０の放電中に復電した場合には、スイッチ２２ａ，２２ｂがいずれも導通状態となっているため、ステップＳ５８０ではスイッチ２２ａ，２２ｂの切替状態は変化しない。

　ステップＳ５８０の処理を実行することで二次電池２０の充電を再開したら、図７のフローチャートに示す処理を終了する。

　以上説明した本発明の実施形態によれば、以下のような作用効果を奏する。

（１）蓄電装置１２は、電源設備１０と接続され、電源設備１０から供給される電力を蓄電するとともに、電源設備１０の動作停止時には電源設備１０に接続された他の電気機器である通信機器１１へ電力を供給する。蓄電装置１２は、充放電可能な二次電池２０と、二次電池２０の充放電を制御する制御部２１と、二次電池２０の電圧を検出する電圧検出部２４と、二次電池２０に流れる電流を検出する電流検出部２５と、二次電池２０の温度を検出する電池温度検出部２６と、を備える。制御部２１は、二次電池２０の充電中は、電流検出部２５により検出された電流の積算値に基づいて二次電池２０の充電状態を表すＳＯＣ値を求め、当該ＳＯＣ値に基づいて二次電池２０の充電を継続するか否かを判断する充電中容量管理処理を行う（ステップＳ３０）。また、二次電池２０の充電停止時は、電圧検出部２４により検出された電圧および電池温度検出部２６により検出された温度に基づいて二次電池２０のＳＯＣ値を求め、当該ＳＯＣ値に基づいて二次電池２０の充電を再開するか否かを判断する充電停止時容量管理処理を行う（ステップＳ４０）。そして、これらの充電中容量管理処理および充電停止時容量管理処理の結果に基づいて、二次電池２０の充電を制御する。このようにしたので、充電時の電圧や電流を細かく制御しなくても二次電池２０の充電制御を実現できるため、低コストで導入可能な蓄電装置１２およびその制御方法を提供することができる。

（２）制御部２１は、充電中容量管理処理では、二次電池２０のＳＯＣ値が所定の上限値Ｓ_Ｈに到達していなければ（ステップＳ３５０：Ｎｏ）、二次電池２０の充電を継続し、ＳＯＣ値が上限値Ｓ_Ｈに到達していれば（ステップＳ３５０：Ｙｅｓ）、二次電池２０の充電を継続せずに停止する（ステップＳ３８０）と判断する。また、充電停止時容量管理処理では、二次電池２０のＳＯＣ値が上限値Ｓ_Ｈよりも低い所定の下限値Ｓ_Ｌに到達していれば（ステップＳ４３０：Ｙｅｓ）、二次電池２０の充電を再開し（ステップＳ４４０）、ＳＯＣ値が下限値Ｓ_Ｌに到達していなければ（ステップＳ４３０：Ｎｏ）、二次電池２０の充電を再開せずに停止し続けると判断する。このようにしたので、二次電池２０の蓄電量が下限値Ｓ_Ｌから上限値Ｓ_Ｈの範囲内に維持されるように、二次電池２０の充電制御を行うことができる。

（３）制御部２１は、二次電池２０の充電中に電流の大きさが所定の上限電流以上になった場合（ステップＳ３２０：Ｙｅｓ）、ＳＯＣ値に関わらず二次電池２０の充電を停止する（ステップＳ３９０）。このようにしたので、二次電池２０において充電時に過電流が流れるのを防止し、二次電池２０の劣化を抑制するとともに安全性の向上を図ることができる。

（４）制御部２１は、二次電池２０の充電中に電圧が所定の充電終止電圧Ｖ_Ｈ以上になった場合（ステップＳ３７０；Ｙｅｓ）、ＳＯＣ値に関わらず二次電池２０の充電を停止する（ステップＳ３８０）。このようにしたので、二次電池２０において過充電が発生するのを防止し、二次電池２０の劣化を抑制するとともに安全性の向上を図ることができる。

（５）制御部２１は、二次電池２０の充電中に電流検出部２５により検出された電流の大きさと、電池温度検出部２６により検出された温度とに基づいて、前述の式（１）、（２）を用いて充電終止電圧Ｖ_Ｈを算出することができる（ステップＳ３６０）。このようにすれば、様々な充電環境において、過充電を防止するための充電終止電圧Ｖ_Ｈを適切な値に設定することができる。

（６）二次電池２０は、直列接続されたスイッチ２２ａ，２２ｂからなる切替回路を介して電源設備１０と接続されている。制御部２１は、スイッチ２２ａ，２２ｂを導通状態または遮断状態のいずれかに切り替えることにより、二次電池２０の充電を制御する。具体的には、スイッチ２２ａには、二次電池２０へ流入する充電電流を導通し、二次電池２０から流出する放電電流を遮断するダイオード２３ａが並列接続されており、スイッチ２２ｂには、放電電流を導通し、充電電流を遮断するダイオード２３ｂが並列接続されている。制御部２１は、二次電池２０を充電するときには、スイッチ２２ａおよびスイッチ２２ｂを導通状態にそれぞれ切り替え（ステップＳ４４０，Ｓ５８０）、二次電池２０の充電を停止するときには、スイッチ２２ａを導通状態に、スイッチ２２ｂを遮断状態にそれぞれ切り替える（ステップＳ３８０）。このようにしたので、二次電池２０の充電制御を確実に実施するとともに、停電発生時にはスイッチ２２ａ，２２ｂを切り替えなくても、二次電池２０からの放電電流を直ちに通信機器１１へ出力することができる。

（７）制御部２１は、二次電池２０を放電するときには、スイッチ２２ａおよびスイッチ２２ｂを導通状態にそれぞれ切り替え（ステップＳ５１０）、二次電池２０の放電を停止するときには、スイッチ２２ａを遮断状態に、スイッチ２２ｂを導通状態にそれぞれ切り替える（ステップＳ５６０）。このようにしたので、停電時における二次電池２０の放電制御を確実に実施するとともに、復電時にはスイッチ２２ａ，２２ｂを切り替えなくても、電源設備１０からの充電電流を直ちに二次電池２０へ入力することができる。

　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、任意の構成要素を用いて実施可能である。

　上記の実施形態や変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

　　１：通信基地局
　　２：電力系統
　　３：遮断器
　１０：電源設備
　１１：通信機器
　１２：蓄電装置
　２０：二次電池
　２１：制御部
　２２ａ，２２ｂ：スイッチ
　２３ａ，２３ｂ　ダイオード
　２４：電圧検出部
　２５：電流検出部
　２６：電池温度検出部
　２７：記憶部
２１１：充電中容量管理部
２１２：充電停止時容量管理部
２１３：停電時容量管理部
２１４：切替制御部

Claims

　電源設備と接続され、前記電源設備から供給される電力を蓄電するとともに、前記電源設備の動作停止時には前記電源設備に接続された他の電気機器へ電力を供給する蓄電装置であって、
　充放電可能な二次電池と、
　前記二次電池の充放電を制御する制御部と、
　前記二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、
　前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
　前記二次電池の温度を検出する電池温度検出部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記二次電池の充電中は、前記電流検出部により検出された前記電流の積算値に基づいて前記二次電池の充電状態を求め、当該充電状態に基づいて前記二次電池の充電を継続するか否かを判断する充電中容量管理処理を行い、
　前記二次電池の充電停止時は、前記電圧検出部により検出された前記電圧および前記電池温度検出部により検出された前記温度に基づいて前記二次電池の充電状態を求め、当該充電状態に基づいて前記二次電池の充電を再開するか否かを判断する充電停止時容量管理処理を行い、
　前記充電中容量管理処理および前記充電停止時容量管理処理の結果に基づいて、前記二次電池の充電を制御する蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置において、
　前記制御部は、
　前記充電中容量管理処理では、前記充電状態が所定の上限値に到達していなければ前記二次電池の充電を継続し、前記充電状態が前記上限値に到達していれば前記二次電池の充電を継続せずに停止すると判断し、
　前記充電停止時容量管理処理では、前記充電状態が前記上限値よりも低い所定の下限値に到達していれば前記二次電池の充電を再開し、前記充電状態が前記下限値に到達していなければ前記二次電池の充電を再開せずに停止し続けると判断する蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置において、
　前記制御部は、前記二次電池の充電中に前記電流の大きさが所定の上限電流以上になった場合、前記充電状態に関わらず前記二次電池の充電を停止する蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置において、
　前記制御部は、前記二次電池の充電中に前記電圧が所定の充電終止電圧以上になった場合、前記充電状態に関わらず前記二次電池の充電を停止する蓄電装置。
　請求項４に記載の蓄電装置において、
　前記制御部は、前記二次電池の充電中に前記電流検出部により検出された前記電流の大きさと、前記電池温度検出部により検出された前記温度とに基づいて、前記充電終止電圧を算出する蓄電装置。
　請求項１に記載の蓄電装置において、
　前記二次電池は、切替回路を介して前記電源設備と接続されており、
　前記制御部は、前記切替回路を導通状態または遮断状態のいずれかに切り替えることにより、前記二次電池の充電を制御する蓄電装置。
　請求項６に記載の蓄電装置において、
　前記切替回路は、直列接続された第１のスイッチおよび第２のスイッチを有し、
　前記第１のスイッチには、前記二次電池へ流入する充電電流を導通し、前記二次電池から流出する放電電流を遮断する第１のダイオードが並列接続されており、
　前記第２のスイッチには、前記放電電流を導通し、前記充電電流を遮断する第２のダイオードが並列接続されており、
　前記制御部は、
　前記二次電池を充電するときには、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを導通状態にそれぞれ切り替え、
　前記二次電池の充電を停止するときには、前記第１のスイッチを導通状態に、前記第２のスイッチを遮断状態にそれぞれ切り替える蓄電装置。
　請求項７に記載の蓄電装置において、
　前記制御部は、
　前記二次電池を放電するときには、前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチを導通状態にそれぞれ切り替え、
　前記二次電池の放電を停止するときには、前記第１のスイッチを遮断状態に、前記第２のスイッチを導通状態にそれぞれ切り替える蓄電装置。
　電源設備と接続され、前記電源設備から供給される電力を二次電池に蓄電するとともに、前記電源設備の動作停止時には、前記二次電池に蓄電された電力を前記電源設備に接続された他の電気機器へ供給する蓄電装置の制御方法であって、
　前記二次電池の充電中は、前記二次電池に流れる電流の積算値に基づいて前記二次電池の充電状態を求め、当該充電状態に基づいて前記二次電池の充電を継続するか否かを判断する充電中容量管理処理を行い、
　前記二次電池の充電停止中は、前記二次電池の電圧および温度に基づいて前記二次電池の充電状態を求め、当該充電状態に基づいて前記二次電池の充電を再開するか否かを判断する充電停止時容量管理処理を行い、
　前記充電中容量管理処理および前記充電停止時容量管理処理の結果に基づいて、前記二次電池の充電を制御する蓄電装置の制御方法。