特開2022-184089蓄電システム、無停電電源システム、充放電制御方法、及び充放電制御プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022184089
(43)【公開日】2022-12-13
(54)【発明の名称】蓄電システム、無停電電源システム、充放電制御方法、及び充放電制御プログラム
(51)【国際特許分類】
H02J 7/02 20160101AFI20221206BHJP
H02J 11/00 20060101ALI20221206BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20221206BHJP
H02J 7/35 20060101ALI20221206BHJP
【ＦＩ】
H02J7/02 F
H02J11/00
H02J7/00 A
H02J7/35 K
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021091731
(22)【出願日】2021-05-31
(71)【出願人】
【識別番号】000227205
【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】土橋 健一
【テーマコード（参考）】
5G015
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G015FA08
5G015GB06
5G015HA18
5G015JA05
5G015JA06
5G015JA08
5G503AA01
5G503AA06
5G503BA04
5G503BB01
5G503CA08
5G503CC02
5G503DA04
(57)【要約】
【課題】バッテリを効率的に利用して電力の供給を行うことができる蓄電システム、無停電電源システム、充放電制御方法、及び充放電制御プログラムを提供すること。
【解決手段】蓄電システムは、互いに並列に接続される複数の電力ユニットと、入力ポートと、出力ポートと、制御ユニットと、を有する。さらに、複数の電力ユニットのそれぞれは、バッテリと、充電スイッチと、放電スイッチと、を有する。また、制御ユニットは、複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとする。
【選択図】図３
【解決手段】蓄電システムは、互いに並列に接続される複数の電力ユニットと、入力ポートと、出力ポートと、制御ユニットと、を有する。さらに、複数の電力ユニットのそれぞれは、バッテリと、充電スイッチと、放電スイッチと、を有する。また、制御ユニットは、複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとする。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに並列に接続される複数の電力ユニットと、
前記複数の電力ユニットに電力を入力する入力ポートと、
前記複数の電力ユニットに充電された電力を外部に出力する出力ポートと、
前記複数の電力ユニットの充放電を制御する制御ユニットと、を有し、
前記複数の電力ユニットのそれぞれは、
バッテリと、
前記バッテリと前記入力ポートとの間に設けられる充電スイッチと、
前記バッテリと前記出力ポートとの間に設けられる放電スイッチと、
を有し、
前記制御ユニットは、
前記複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとし、
前記放電モードにする前記電力ユニットを切り替える際には、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオフからオンに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオフからオンに切り替える蓄電システム。
前記複数の電力ユニットに電力を入力する入力ポートと、
前記複数の電力ユニットに充電された電力を外部に出力する出力ポートと、
前記複数の電力ユニットの充放電を制御する制御ユニットと、を有し、
前記複数の電力ユニットのそれぞれは、
バッテリと、
前記バッテリと前記入力ポートとの間に設けられる充電スイッチと、
前記バッテリと前記出力ポートとの間に設けられる放電スイッチと、
を有し、
前記制御ユニットは、
前記複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとし、
前記放電モードにする前記電力ユニットを切り替える際には、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオフからオンに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオフからオンに切り替える蓄電システム。
【請求項2】
前記制御ユニットは、
前記バッテリの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した電圧に基づき、前記放電モードである前記電力ユニットに含まれる前記バッテリの前記電圧が閾値に達した場合に、前記放電モードにする前記電力ユニットを切り替えるスイッチ制御部と、
を有する請求項１に記載の蓄電システム。
前記バッテリの電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した電圧に基づき、前記放電モードである前記電力ユニットに含まれる前記バッテリの前記電圧が閾値に達した場合に、前記放電モードにする前記電力ユニットを切り替えるスイッチ制御部と、
を有する請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項3】
前記制御ユニットは、プログラムを実行可能な演算部であって、内蔵される充放電制御プログラムを実行することにより前記複数の電力ユニットのそれぞれを前記放電モードと前記充電モードとのいずれに設定するかを切り替える請求項１又は２に記載の蓄電システム。
【請求項4】
前記放電スイッチは、
前記バッテリに一端が接続される第１の放電スイッチと、
前記第１の放電スイッチの他端と前記出力ポートとの間に設けられる第２の放電スイッチと、を有し、
前記第１の放電スイッチには、ダイオードが接続され、
前記ダイオードは、
前記第１の放電スイッチの前記バッテリ側にアノードが接続され、
前記第１の放電スイッチの前記出力ポート側にカソードが接続され、
前記制御ユニットは、
前記放電スイッチを切り替える際には、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記第１の放電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記第２の放電スイッチをオフからオンに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記第２の放電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記第１の放電スイッチをオフからオンに切り替える請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電システム。
前記バッテリに一端が接続される第１の放電スイッチと、
前記第１の放電スイッチの他端と前記出力ポートとの間に設けられる第２の放電スイッチと、を有し、
前記第１の放電スイッチには、ダイオードが接続され、
前記ダイオードは、
前記第１の放電スイッチの前記バッテリ側にアノードが接続され、
前記第１の放電スイッチの前記出力ポート側にカソードが接続され、
前記制御ユニットは、
前記放電スイッチを切り替える際には、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記第１の放電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記第２の放電スイッチをオフからオンに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記第２の放電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記第１の放電スイッチをオフからオンに切り替える請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電システム。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載の蓄電システムと、
前記蓄電システムに電力を供給する外部電源と、
前記蓄電システムから出力された電力を消費する外部装置と、を有し、
前記外部電源は、
電力供給網と発電装置との少なくとも一方を含む無停電電源システム。
前記蓄電システムに電力を供給する外部電源と、
前記蓄電システムから出力された電力を消費する外部装置と、を有し、
前記外部電源は、
電力供給網と発電装置との少なくとも一方を含む無停電電源システム。
【請求項6】
前記発電装置は、太陽光を受けることにより電力を発電するソーラーパネルである請求項５に記載の無停電電源システム。
【請求項7】
互いに並列に接続される複数の電力ユニットの充放電を制御する制御ステップを有し、
前記複数の電力ユニットのそれぞれは、
バッテリと、
前記バッテリと前記複数の電力ユニットに電力を入力する入力ポートとの間に設けられる充電スイッチと、
前記バッテリと前記複数の電力ユニットに充電された電力を外部に出力する出力ポートとの間に設けられる放電スイッチと、
を有し、
前記制御ステップでは、
前記複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとし、
前記放電モードにする前記電力ユニットを切り替える際には、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオフからオンに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオフからオンに切り替える充放電制御方法。
前記複数の電力ユニットのそれぞれは、
バッテリと、
前記バッテリと前記複数の電力ユニットに電力を入力する入力ポートとの間に設けられる充電スイッチと、
前記バッテリと前記複数の電力ユニットに充電された電力を外部に出力する出力ポートとの間に設けられる放電スイッチと、
を有し、
前記制御ステップでは、
前記複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとし、
前記放電モードにする前記電力ユニットを切り替える際には、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオフからオンに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオフからオンに切り替える充放電制御方法。
【請求項8】
互いに並列に接続される複数の電力ユニットの充放電を制御する制御ステップを有し、
前記複数の電力ユニットのそれぞれは、
バッテリと、
前記バッテリと前記複数の電力ユニットに電力を入力する入力ポートとの間に設けられる充電スイッチと、
前記バッテリと前記複数の電力ユニットに充電された電力を外部に出力する出力ポートとの間に設けられる放電スイッチと、
を有し、
前記制御ステップでは、
前記複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとし、
前記放電モードにする前記電力ユニットを切り替える際には、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオフからオンに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオフからオンに切り替える処理をコンピュータに実行させる充放電制御プログラム。
前記複数の電力ユニットのそれぞれは、
バッテリと、
前記バッテリと前記複数の電力ユニットに電力を入力する入力ポートとの間に設けられる充電スイッチと、
前記バッテリと前記複数の電力ユニットに充電された電力を外部に出力する出力ポートとの間に設けられる放電スイッチと、
を有し、
前記制御ステップでは、
前記複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとし、
前記放電モードにする前記電力ユニットを切り替える際には、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオフからオンに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオンからオフに切り替え、
前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオフからオンに切り替える処理をコンピュータに実行させる充放電制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は蓄電システム、無停電電源システム、充放電制御方法、及び充放電制御プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、電力を受けて動作する電気機器に対する電力供給の瞬断や停止を回避するために、無停電の電源システムが求められる。このような無停電電源システムでは、長時間のバックアップを可能とするために、電力の供給源として複数のバッテリを並列に接続した蓄電システムが含まれ、複数のバッテリの充放電を順番に行なう方法がとられる場合がある。
【0003】
特許文献１には、複数のセルアセンブリは、直接並列接続されず、それぞれスイッチ部を介して相互に並列接続されているバッテリパックが開示されている。特許文献１に記載のバッテリパックの制御部は、各スイッチ部をオンさせるためのオン指令信号をスイッチ部毎に個別に出力可能であり、何れか１つのスイッチ部に対して選択的にオン指令信号を出力するよう構成されている。何らかの要因で制御部から複数のスイッチ部へオン指令信号が出力された場合は、同時オン阻止部により、全てのスイッチ部へのオン指令信号が無効とされるか若しくはその複数のスイッチ部のうち何れか１つに対するオン指令信号のみが有効とされる。これにより、複数のスイッチ部が同時にオンすることが阻止されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－６０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の技術は、各セルアセンブリ（バッテリ）からの電力の損失を抑制しつつ、セルアセンブリ相互間の電流の回り込みを抑制できるようにするものである。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、複数のバッテリを並列に接続して放電させた場合に、いずれかのバッテリの残容量が放電停止閾値に達すると、外部への電力供給が停止される。そのため、他のバッテリの残容量を放電停止閾値まで満足に使い切ることができず、非効率的であるという問題があった。
【0006】
本発明の目的は、上述した課題を鑑み、バッテリを効率的に利用して電力の供給を行うことができる蓄電システム、無停電電源システム、充放電制御方法、及び充放電制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一実施の形態にかかる蓄電システムは、互いに並列に接続される複数の電力ユニットと、複数の電力ユニットに電力を供給する入力ポートと、複数の電力ユニットに充電された電力を外部に出力する出力ポートと、複数の電力ユニットの充放電を制御する制御ユニットと、を有し、複数の電力ユニットのそれぞれは、バッテリと、バッテリと入力ポートとの間に設けられる充電スイッチと、バッテリと出力ポートとの間に設けられる放電スイッチと、を有し、制御ユニットは、複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとし、放電モードにする電力ユニットを切り替える際には、放電モードに切り替える電力ユニットの放電スイッチをオフからオンに切り替え、充電モードに切り替える電力ユニットの放電スイッチをオンからオフに切り替え、放電モードに切り替える電力ユニットの充電スイッチをオンからオフに切り替え、充電モードに切り替える電力ユニットの充電スイッチをオフからオンに切り替える。
【0008】
また、一実施の形態にかかる無停電電源システムは、互いに並列に接続される複数の電力ユニットと、複数の電力ユニットに電力を供給する入力ポートと、複数の電力ユニットに充電された電力を外部に出力する出力ポートと、複数の電力ユニットの充放電を制御する制御ユニットと、を有し、複数の電力ユニットのそれぞれは、バッテリと、バッテリと入力ポートとの間に設けられる充電スイッチと、バッテリと出力ポートとの間に設けられる放電スイッチと、を有し、制御ユニットは、複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとし、放電モードにする電力ユニットを切り替える際には、放電モードに切り替える電力ユニットの放電スイッチをオフからオンに切り替え、充電モードに切り替える電力ユニットの放電スイッチをオンからオフに切り替え、放電モードに切り替える電力ユニットの充電スイッチをオンからオフに切り替え、充電モードに切り替える電力ユニットの充電スイッチをオフからオンに切り替える蓄電システムと、蓄電システムに電力を供給する外部電源と、蓄電システムから出力された電力を消費する外部装置と、を有し、外部電源は、電力供給網と発電装置との少なくとも一方を含む。
【0009】
また、一実施の形態にかかる充放電制御方法は、互いに並列に接続される複数の電力ユニットの充放電を制御する制御ステップを有し、前記複数の電力ユニットのそれぞれは、バッテリと、前記バッテリと前記複数の電力ユニットに電力を入力する入力ポートとの間に設けられる充電スイッチと、前記バッテリと前記複数の電力ユニットに充電された電力を外部に出力する出力ポートとの間に設けられる放電スイッチと、を有し、前記制御ステップでは、前記複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとし、前記放電モードにする前記電力ユニットを切り替える際には、前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオフからオンに切り替え、前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオンからオフに切り替え、前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオンからオフに切り替え、前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオフからオンに切り替える。
【0010】
また、一実施の形態にかかる充放電制御プログラムは、互いに並列に接続される複数の電力ユニットの充放電を制御する制御ステップを有し、前記複数の電力ユニットのそれぞれは、バッテリと、前記バッテリと前記複数の電力ユニットに電力を入力する入力ポートとの間に設けられる充電スイッチと、前記バッテリと前記複数の電力ユニットに充電された電力を外部に出力する出力ポートとの間に設けられる放電スイッチと、を有し、前記制御ステップでは、前記複数の電力ユニットのいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとし、前記放電モードにする前記電力ユニットを切り替える際には、前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオフからオンに切り替え、前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記放電スイッチをオンからオフに切り替え、前記放電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオンからオフに切り替え、前記充電モードに切り替える前記電力ユニットの前記充電スイッチをオフからオンに切り替える処理をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【0011】
本発明により、バッテリを効率的に利用して電力の供給を行うことができる蓄電システム、無停電電源システム、充放電制御方法、及び充放電制御プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施の形態１にかかる無停電電源システムの概略構成を示すブロック図である。
【図7】比較例の蓄電システムが放電モードである場合の電気的構成を示す回路図である。
【図8】比較例の蓄電システムが充電モードである場合の電気的構成を示す回路図である。
【図9】比較例の蓄電システムにおけるバッテリの電圧を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。図中に示したものは、全体の一部であり、図示しないその他の構成が実際には多く含まれる。なお、図面において、各機能ブロックを結ぶ実線は電力線を示し、矢印は信号を送受信するための信号線を示す。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。図中に示したものは、全体の一部であり、図示しないその他の構成が実際には多く含まれる。なお、図面において、各機能ブロックを結ぶ実線は電力線を示し、矢印は信号を送受信するための信号線を示す。
【0014】
本実施形態にかかる蓄電システム１は、様々な負荷回路の電源として用いることができる。また、本実施形態にかかる蓄電システム１は、充電回路である外部電源２００から蓄電システム１を介して外部装置３００に対して無停電で電力を供給することができる無停電電源システム２に用いることができる。例えば、電源事情の悪い地域に基地局等の通信装置を設置する場合、通信装置に対する電力供給の瞬断や停止を回避するために、無停電の電源システムが求められる。
【0015】
まず、図１を参照して、本実施形態にかかる無停電電源システム２の概要について説明する。図１は、実施の形態１にかかる無停電電源システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、無停電電源システム２は、外部電源２００と、蓄電システム１と、外部装置３００と、を有する。外部電源２００及び外部装置３００は、蓄電システム１を介して電力線で接続され、互いに直流電力の送受信を行うことができる。無停電電源システム２では、外部電源２００で生成した電力を蓄電システム１に充電し、蓄電システム１に充電された電力を外部装置３００が消費することにより外部装置３００が動作する。
【0016】
外部電源２００は、蓄電システム１に電力を供給するための電力供給源であり、本実施形態では、２系統の電力供給源を含んで構成される。２系統の電力供給源の一方は、電力供給網２１０を含むものである。電力供給網２１０は、商用電源等の交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータにより変換した直流電力を供給する。電力供給網２１０には、電圧変換部２１１が接続される。電圧変換部２１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、電力供給網２１０から入力された直流電力を蓄電システム１のバッテリＢ１～Ｂ３に対応する適切な電圧値に変換して出力する。電圧変換部２１１は、電源切替部２３０に接続されており、変換した直流電力を電源切替部２３０に供給する。
【0017】
２系統の電力供給源の他方は、発電装置２２０を含むものである。本実施形態では、発電装置２２０として、ソーラーパネルを例示している。ソーラーパネルは、太陽光を受けて得られる太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して直流電力を発電する。
【0018】
発電装置２２０には、電圧変換部２２１が接続される。電圧変換部２２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、発電装置２２０から入力された直流電力を蓄電システム１のバッテリＢ１～Ｂ３に対応する適切な電圧値に変換して出力する。電圧変換部２２１は、電源切替部２３０に接続されており、変換した直流電力を電源切替部２３０に供給する。
【0019】
電源切替部２３０は、蓄電システム１に対する電力の供給源を電力供給網２１０と発電装置２２０とのいずれかに選択的に切り替える機能を有する。電源切替部２３０は、例えば、スイッチング素子を有し、スイッチング素子の動作が制御されることにより、電力の供給源を切り替えることができる。
【0020】
このような構成によれば、蓄電システム１は、通常時に電力供給網２１０から電力の供給を受け、停電等により電力供給網２１０から電力の供給が停止した異常時に発電装置２２０から電力の供給を受けることができる。これにより、蓄電システム１のバッテリＢ１～Ｂ３は、継続的に充電を行うことが可能である。外部電源２００は、上記の構成に限らず、例えば、２系統の電力供給源のうち少なくとも一方を含む構成であれば良い。外部電源２００が１系統の電力供給源で構成される場合、電源切替部２３０を省略しても良い。
【0021】
ここで、発電装置２２０は、ソーラーパネルに限定されず、例えば、ガス、風力、水力等の自然エネルギー、又は石炭、石油、天然ガス等の化石燃料を用いて発電を行う装置であってもよい。さらに、外部電源２００は上記構成に限られるものではなく、電力供給源の系統の増減や組み合わせ等は適宜設計されるものである。例えば、電力供給網２１０及び自然エネルギーを用いた発電装置２２０の２系統の電力供給源とは別に、化石燃料を用いた発電装置２２０を電圧変換部２２１を介して電源切替部２３０に接続することにより、３系統の電力供給源を含む構成としてもよい。なお、以下の説明において、蓄電システム１に供給される電力は、直流電力を指すものとする。
【0022】
外部装置３００は、蓄電システム１から出力された電力を受けて動作する電気機器であって、本実施形態では、通信装置である。外部装置３００が通信装置である場合、例えば、移動体通信網に用いられる無線基地局を含む通信装置である。このような外部装置３００は、通信装置に限定されるものではなく、直流電力を消費する負荷回路を備えた電気機器であれば良い。
【0023】
蓄電システム１は、外部電源２００と外部装置３００との間に接続される。蓄電システム１は、電力ユニット１０、２０、３０と、制御ユニット４０と、入力ポート５０と、出力ポート６０と、を有する。
【0024】
そこで、蓄電システム１の詳細な構成について、図２を参照して説明する。図２は、図１に示す無停電電源システムに含まれる蓄電システムの電気的構成を示す回路図である。図２には、電力ユニット１０を放電モードとし、電力ユニット２０、３０を充電モードとした回路図を例示している。
【0025】
入力ポート５０は、外部電源２００に接続され、外部電源２００から供給される電力を電力ユニット１０～３０に入力するための端子である。出力ポート６０は、外部装置３００に接続され、電力ユニット１０～３０に充電された電力を外部装置３００に出力するための端子である。
【0026】
電力ユニット１０～３０は、いずれも同じ構成である。電力ユニット１０、２０、３０は、それぞれバッテリＢ１、Ｂ２、又はＢ３を含み、バッテリＢ１～Ｂ３は互いに並列に接続されている。
【0027】
電力ユニット１０は、バッテリＢ１と、充電経路ＣＰ１と、放電経路ＤＰ１と、ダイオードＤ１と、を有する。また、充電経路ＣＰ１及び放電経路ＤＰ１に分かれる第１分岐点と、充電経路ＣＰ１、ＣＰ２が合流する第１合流点と、の間の充電経路ＣＰ１には、充電スイッチＳＷ１が設けられる。第１分岐点と、放電経路ＤＰ１～ＤＰ３が合流する第４合流点と、の間の放電経路ＤＰ１には、放電スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２が設けられる。
【0028】
放電スイッチＳＷ１１は、一端がバッテリＢ１に接続され、他端が放電スイッチＳＷ１２に接続される。放電スイッチＳＷ１２は、一端が放電スイッチＳＷ１１に接続され、他端が出力ポート６０に接続される。
【0029】
ダイオードＤ１は、放電スイッチＳＷ１１のバッテリＢ１側にアノードが接続され、放電スイッチＳＷ１１の出力ポート６０側にカソードが接続される。
【0030】
バッテリＢ１は、電力供給網２１０及び発電装置２２０から充電経路ＣＰ１を通じて電力の供給を受けて充電することができる。一方、バッテリＢ１は、放電経路ＤＰ１を通じて充電した電力を放電することで外部装置３００に電力を供給することができる。
【0031】
電力ユニット２０は、バッテリＢ２と、充電経路ＣＰ２と、放電経路ＤＰ２と、ダイオードＤ２と、を有する。また、充電経路ＣＰ２及び放電経路ＤＰ２に分かれる第２分岐点と、第１合流点と、の間の充電経路ＣＰ２には、充電スイッチＳＷ２が設けられる。第２分岐点と、放電経路ＤＰ２、ＤＰ３が合流する第３合流点と、の間の放電経路ＤＰ２には、放電スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２が設けられる。
【0032】
放電スイッチＳＷ２１は、一端がバッテリＢ２に接続され、他端が放電スイッチＳＷ２２に接続される。放電スイッチＳＷ２２は、一端が放電スイッチＳＷ２１に接続され、他端が出力ポート６０に接続される。
【0033】
ダイオードＤ２は、放電スイッチＳＷ２１のバッテリＢ２側にアノードが接続され、放電スイッチＳＷ２の出力ポート６０側にカソードが接続される。
【0034】
バッテリＢ２は、電力供給網２１０及び発電装置２２０から充電経路ＣＰ２を通じて電力の供給を受けて充電することができる。一方、バッテリＢ２は、放電経路ＤＰ２を通じて充電した電力を放電することで外部装置３００に電力を供給することができる。
【0035】
電力ユニット３０は、バッテリＢ３と、充電経路ＣＰ３と、放電経路ＤＰ３と、ダイオードＤ３と、を有する。また、充電経路ＣＰ３及び放電経路ＤＰ３に分かれる第３分岐点と、充電経路ＣＰ１～ＣＰ３が合流する第２合流点と、の間の充電経路ＣＰ３には、充電スイッチＳＷ３が設けられる。第３分岐点と、第３合流点と、の間の放電経路ＤＰ３には、放電スイッチＳＷ３１、ＳＷ３２が設けられる。
【0036】
放電スイッチＳＷ３１は、一端がバッテリＢ３に接続され、他端が放電スイッチＳＷ３２に接続される。放電スイッチＳＷ３２は、一端が放電スイッチＳＷ３１に接続され、他端が出力ポート６０に接続される。
【0037】
ダイオードＤ３は、放電スイッチＳＷ３１のバッテリＢ３側にアノードが接続され、放電スイッチＳＷ３の出力ポート６０側にカソードが接続される。
【0038】
バッテリＢ３は、電力供給網２１０及び発電装置２２０から充電経路ＣＰ３を通じて電力の供給を受けて充電することができる。一方、バッテリＢ３は、放電経路ＤＰ３を通じて充電した電力を放電することで外部装置３００に電力を供給することができる。
【0039】
バッテリＢ１～Ｂ３は、充放電が可能な電池であり、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。また、バッテリＢ１～Ｂ３は、蓄電システム１に対して着脱可能に構成される。本実施形態では、バッテリＢ１～Ｂ３がそれぞれ単一のセルで構成される例を示して説明するが、バッテリＢ１～Ｂ３のそれぞれは、複数のセルが互いに直列、並列、又は直並列に接続された組電池により構成されても良い。
【0040】
充電スイッチＳＷ１～ＳＷ３、及び放電スイッチＳＷ１１～ＳＷ３２としては、ＭＯＳＦＥＴ等を用いることができる。放電スイッチＳＷ１１～ＳＷ３２は、各電力ユニット１０～３０のそれぞれに少なくとも１つが設けられれば良い。以下の説明では、充電スイッチＳＷ１～ＳＷ３を区別する必要がない場合に、単に「充電スイッチ」という場合がある。放電スイッチＳＷ１１～ＳＷ３２についても、区別する必要がない場合に、単に「放電スイッチ」という場合がある。
【0041】
ダイオードＤ１～Ｄ３は、電流の流れる方向を制限することにより、並列に接続されたバッテリＢ１～Ｂ３間で流れる循環電流を防止する。循環電流は、接続されたバッテリＢ１～Ｂ３同士の電圧の差や内部抵抗の差によって発生する。
【0042】
バッテリは、電圧や内部抵抗に差があるため、複数のバッテリが並列に接続された状態では、無負荷であっても循環電流が流れる。これにより、バッテリの電力が消費され続けるため、バッテリの容量が低下し、バッテリの寿命が短くなる要因となる。
【0043】
制御ユニット４０は、電力ユニット１０、２０、３０のいずれか１つの電力ユニットを放電モードとし、他の電力ユニットを充電モードとすることにより、電力ユニット１０～３０の充放電を制御する機能を有する。放電モードの電力ユニット１０～３０は外部装置３００と接続され、充電モードの電力ユニット１０～３０は外部電源２００と接続される。制御ユニット４０は、電圧検出部４１と、スイッチ制御部と、を有する。さらに、スイッチ制御部は、充電スイッチ制御部４２及び放電スイッチ制御部４３により構成される。
【0044】
電圧検出部４１は、バッテリＢ１～Ｂ３に接続され、バッテリＢ１～Ｂ３の電圧を検出する電圧センサを有する。電圧検出部４１により検出される電圧の検出値は、バッテリＢ１～Ｂ３の容量（ＳＯＣ、Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）の算出に用いられるものである。好ましくは、電圧とともに電流及び温度を併せて測定することにより、バッテリＢ１～Ｂ３の容量をより正確に求めることができる。
【0045】
また、電圧検出部４１には、残容量の下限である閾値（放電停止閾値）が設定されている。電圧検出部４１は、電圧センサからの電圧を予め設定された閾値と比較する電圧比較器を有する。電圧比較器は、例えば、電圧が閾値以下となったバッテリが含まれる電力ユニットを充電モードに切り替え、放電モードにする電力ユニットを切り替えるように要求する検出信号を出力する。すなわち、電圧検出部４１は、検出された電圧と閾値とを比較した結果に応じて、充電スイッチ制御部４２及び放電スイッチ制御部４３に対して、検出信号を出力する。
【0046】
充電スイッチ制御部４２は、電圧検出部４１からの検出信号により充電スイッチＳＷ１～ＳＷ３に対して個別にオン信号又はオフ信号を出力する。放電スイッチ制御部４３は、電圧検出部４１からの検出信号により放電スイッチＳＷ１１～ＳＷ３２に対して個別にオン信号又はオフ信号を出力する。スイッチ制御部は、電圧検出部４１における電圧と閾値との比較結果に基づき、バッテリの電圧が低下して閾値に達した場合に、放電モードにする電力ユニットを切り替える各スイッチの制御を行う。
【0047】
上記構成を有する蓄電システム１は、以下の充放電制御方法の処理フローにしたがって、放電モードにする電力ユニット１０～３０を切り替える。
【0048】
蓄電システム１は、制御ユニット４０により、放電モードに切り替える電力ユニット１０～３０の放電スイッチをオフからオンに切り替える。また、充電モードに切り替える電力ユニット１０～３０の放電スイッチをオンからオフに切り替える。また、放電モードに切り替える電力ユニット１０～３０の充電スイッチをオンからオフに切り替える。また、充電モードに切り替える電力ユニット１０～３０の充電スイッチをオフからオンに切り替える。
【0049】
ここで、放電スイッチを切り替える際には、充電モードに切り替える電力ユニット１０～３０の第１の放電スイッチをオンからオフに切り替える。また、制御ユニット４０は、放電モードに切り替える電力ユニット１０～３０の第２の放電スイッチをオフからオンに切り替える。続いて、充電モードに切り替える電力ユニット１０～３０の第２の放電スイッチをオンからオフに切り替える。また、制御ユニット４０は、放電モードに切り替える電力ユニット１０～３０の第１の放電スイッチをオフからオンに切り替える。
【0050】
本実施形態において、放電スイッチＳＷ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２は、それぞれ上記第１の放電スイッチに相当する。また、放電スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１は、それぞれ上記第２の放電スイッチに相当する。また、充電スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は、それぞれ上記充電スイッチに相当する。
【0051】
そこで、図３～６を参照して、制御ユニット４０における充放電制御を含む蓄電システム１の動作例を説明する。図３は、図２に示す蓄電システムにおけるバッテリの電圧を示すタイミングチャートである。なお、図３に示すタイミングチャートの横軸は時間を示し、縦軸はバッテリの電圧を示している。
【0052】
図４は、図２に示す蓄電システムにおいて、いずれか１つの電力ユニットが放電モードである場合の電流の流れを示す回路図である。なお、図４は、図２に対応する図である。図５は、図２に示す蓄電システムにおいて、放電モードにする電力ユニットを切り替える時の電流の流れを示す回路図である。図６は、図２に示す蓄電システムにおいて、放電モードを切り替えた後の電流の流れを示す回路図である。図４～図６において、白抜き矢印は、電流が流れる方向Ｆを示している。
【0053】
図３のタイミングチャートにより示される動作は、バッテリＢ１、バッテリＢ２、バッテリＢ３をこの順に放電モードとする場合を例示している。また、時間軸に沿う時間Ｔ１、時間Ｔ２、時間Ｔ３、時間Ｔ４、及び時間Ｔ５は、各電力ユニット１０～３０の放電モードと充電モードとが切り替わるポイントである。
【0054】
図３に示すように、時間Ｔ１は、電力ユニット１０が充電モードから放電モードに切り替わるポイントである。時間Ｔ１より前は、放電スイッチＳＷ１１～ＳＷ３２がオフであり、充電スイッチＳＷ１～ＳＷ３がオンである。すなわち、電力ユニット１０～３０は充電モードである。
【0055】
（Ｔ１～Ｔ２の期間）
まず、時間Ｔ１において、電圧検出部４１によって少なくともバッテリＢ１の電圧の検出が行われる。電圧検出部４１は、バッテリＢ１の電圧に基づいて生成した検出信号を放電スイッチ制御部４３及び充電スイッチ制御部４２に伝達する。
まず、時間Ｔ１において、電圧検出部４１によって少なくともバッテリＢ１の電圧の検出が行われる。電圧検出部４１は、バッテリＢ１の電圧に基づいて生成した検出信号を放電スイッチ制御部４３及び充電スイッチ制御部４２に伝達する。
【0056】
図４に示すように、検出信号を受けた放電スイッチ制御部４３は、放電スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２に対してオン信号を出力するとともに、放電スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ３１、ＳＷ３２に対してオフ信号を出力する。これにより、電力ユニット１０は放電モードに切り替わり、バッテリＢ１から外部装置３００に電力の供給が開始される。電力ユニット１０において、オン状態の放電スイッチＳＷ１２によりダイオードＤ１の両端をバイパスすることで、放電時の電力損失が抑制される。
【0057】
放電スイッチ制御部４３による制御と同時に、検出信号を受けた充電スイッチ制御部４２は、充電スイッチＳＷ２、ＳＷ３に対してオン信号を出力するとともに、充電スイッチＳＷ１に対してオフ信号を出力する。これにより、外部電源２００からバッテリＢ２、Ｂ３に電力の充電が継続される。したがって、Ｔ１～Ｔ２の期間は、バッテリＢ１から外部装置３００へ電力が供給される期間である。
【0058】
（Ｔ２～Ｔ３の期間）
図３に示すように、時間Ｔ２は、電力ユニット１０が放電モードから充電モードに切り替わるとともに、電力ユニット２０が充電モードから放電モードに切り替わるポイントである。Ｔ１～Ｔ２の期間において、バッテリＢ１から外部装置３００へ電力が供給されることにより、バッテリＢ１の電圧が次第に低下する。そして、時間Ｔ２において、バッテリＢ１の電圧が閾値に達すると、電圧検出部４１から放電スイッチ制御部４３及び充電スイッチ制御部４２に検出信号が伝達される。
図３に示すように、時間Ｔ２は、電力ユニット１０が放電モードから充電モードに切り替わるとともに、電力ユニット２０が充電モードから放電モードに切り替わるポイントである。Ｔ１～Ｔ２の期間において、バッテリＢ１から外部装置３００へ電力が供給されることにより、バッテリＢ１の電圧が次第に低下する。そして、時間Ｔ２において、バッテリＢ１の電圧が閾値に達すると、電圧検出部４１から放電スイッチ制御部４３及び充電スイッチ制御部４２に検出信号が伝達される。
【0059】
図５に示すように、検出信号を受けた放電スイッチ制御部４３は、まず、放電スイッチＳＷ１２に対してオフ信号を出力するとともに、放電スイッチＳＷ２１に対してオン信号を出力する。この時、放電スイッチＳＷ１１はオンであり、放電スイッチＳＷ２２はオフである。これにより、モードが切り替わる時間Ｔ２は、瞬間的にバッテリＢ１、Ｂ２の両方から外部装置３００に電力が供給される。
【0060】
このように、放電スイッチＳＷ２１のオンに伴って放電スイッチＳＷ１２がオフになると、バッテリＢ２からバッテリＢ１に向かう電流がダイオードＤ１により阻止される。一方、放電スイッチＳＷ２２はオフのままであるため、バッテリＢ１からバッテリＢ２に向かう電流がダイオードＤ２により阻止される。
【0061】
ダイオードＤ１が設けられることにより、バッテリＢ１、Ｂ２の両方が外部装置３００と接続状態になる場合でも、循環電流を防止することができる。また、放電スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１が同時にオンになると、放電モードと充電モードとが切り替わるタイミングにおいても外部装置３００に電力を途切れることなく連続的に供給することができる。
【0062】
その後、図６に示すように、放電スイッチ制御部４３は、放電スイッチＳＷ１１に対してオフ信号を出力するとともに、放電スイッチＳＷ２２に対してオン信号を出力する。これにより、バッテリＢ１から外部装置３００に対する電力の出力が断たれる。同時に、電力ユニット２０は放電モードに切り替わり、バッテリＢ２から外部装置３００に電力の供給が開始される。電力ユニット２０において、オン状態の放電スイッチＳＷ２２によりダイオードＤ２の両端をバイパスすることで、放電時の電力損失が抑制される。
【0063】
また、図示は省略するが、充電スイッチ制御部４２は、充電スイッチＳＷ１に対してオン信号を出力するとともに、充電スイッチＳＷ２、ＳＷ３に対してオフ信号を出力する。これにより、電力ユニット１０は充電モードに切り替わり、バッテリＢ１に対する電力の充電が開始される。また、バッテリＢ２、Ｂ３に対する電力の入力は絶たれるため、充電経路ＣＰ１～ＣＰ３を通じてバッテリＢ２、Ｂ３から電圧の低いバッテリＢ１に向かって流れる電流を防止することができる。このように、制御ユニット４０は、電圧が低下したバッテリＢ１に対して優先的に充電を行うことができるように各スイッチを制御する。つまり、制御ユニット４０は、電圧が低下したバッテリＢ１を含む電力ユニット１０の充電スイッチＳＷ１をオンにし、他の電力ユニット２０、３０の充電スイッチＳＷ２、ＳＷ３をオフにする制御を行う。したがって、Ｔ２～Ｔ３の期間は、バッテリＢ２から外部装置３００へ電力が供給される期間である。
【0064】
（Ｔ３～Ｔ４の期間）
時間Ｔ４は、電力ユニット２０が放電モードから充電モードに切り替わるとともに、電力ユニット３０が充電モードから放電モードに切り替わるポイントである。Ｔ３～Ｔ４の期間における動作は、上記で説明したＴ２～Ｔ３の期間における動作と同様のフローで行われる。
時間Ｔ４は、電力ユニット２０が放電モードから充電モードに切り替わるとともに、電力ユニット３０が充電モードから放電モードに切り替わるポイントである。Ｔ３～Ｔ４の期間における動作は、上記で説明したＴ２～Ｔ３の期間における動作と同様のフローで行われる。
【0065】
ただし、Ｔ２～Ｔ３の期間における動作の説明について、時間Ｔ２は時間Ｔ３に、時間Ｔ３は時間Ｔ４に読み替える。また、電力ユニット１０は電力ユニット２０に、電力ユニット１０の各構成要素はそれぞれ電力ユニット２０の対応する構成要素に読み替える。さらに、電力ユニット２０は電力ユニット３０に、電力ユニット２０の各構成要素はそれぞれ電力ユニット２０の対応する構成要素に読み替える。したがって、Ｔ３～Ｔ４の期間は、バッテリＢ３から外部装置３００へ電力が供給される期間である。
【0066】
（Ｔ４～Ｔ５の期間）
時間Ｔ４は、電力ユニット３０が放電モードから充電モードに切り替わるとともに、電力ユニット１０が充電モードから放電モードに切り替わるポイントである。Ｔ４～Ｔ５の期間における動作は、上記で説明したＴ２～Ｔ３の期間における動作と同様のフローで行われる。
時間Ｔ４は、電力ユニット３０が放電モードから充電モードに切り替わるとともに、電力ユニット１０が充電モードから放電モードに切り替わるポイントである。Ｔ４～Ｔ５の期間における動作は、上記で説明したＴ２～Ｔ３の期間における動作と同様のフローで行われる。
【0067】
ただし、Ｔ２～Ｔ３の期間における動作の説明について、時間Ｔ２は時間Ｔ４に、時間Ｔ３は時間Ｔ５に読み替える。また、電力ユニット１０は電力ユニット３０に、電力ユニット１０の各構成要素はそれぞれ電力ユニット３０の対応する構成要素に読み替える。さらに、電力ユニット２０は電力ユニット１０に、電力ユニット２０の各構成要素はそれぞれ電力ユニット１０の対応する構成要素に読み替える。したがって、Ｔ４～Ｔ５の期間は、Ｔ１～Ｔ２の期間と同様に、バッテリＢ１から外部装置３００へ電力が供給される期間である。
【0068】
以上の動作を繰り返すことで、蓄電システム１は、外部装置３００に対する電力の出力とバッテリＢ１～Ｂ３への電力の充電とを継続的に行うことができる。
【0069】
例えば、蓄電システム１の放電時における各条件を下記の通りとした場合、バッテリＢ１～Ｂ３の全てが閾値に達する放電時間は、１０Ｃ／４０である。
［蓄電システム１の条件］
放電電流：１２０Ａ
バッテリＢ１～Ｂ３の配線抵抗又は直列等価抵抗
バッテリＢ１：５５ｍΩ
バッテリＢ２：５０ｍΩ
バッテリＢ３：４５ｍΩ
バッテリＢ１～Ｂ３の各電圧：全て同じ１０Ｖ
バッテリＢ１～Ｂ３の各容量：全て同じ容量Ｃ
［蓄電システム１の条件］
放電電流：１２０Ａ
バッテリＢ１～Ｂ３の配線抵抗又は直列等価抵抗
バッテリＢ１：５５ｍΩ
バッテリＢ２：５０ｍΩ
バッテリＢ３：４５ｍΩ
バッテリＢ１～Ｂ３の各電圧：全て同じ１０Ｖ
バッテリＢ１～Ｂ３の各容量：全て同じ容量Ｃ
【0070】
次に、図７及び図８を参照して、比較例の蓄電システム１００について蓄電システム１との相違点を中心に説明する。図７は、比較例の蓄電システムが放電モードである場合の電気的構成を示す回路図である。図８は、比較例の蓄電システムが充電モードである場合の電気的構成を示す回路図である。
【0071】
図７及び図８に示すように、蓄電システム１００は、いずれも同じ構成である３つの電力ユニットを含む。３つの電力ユニットは、それぞれバッテリＢ１、Ｂ２、又はＢ３を含み、バッテリＢ１～Ｂ３は互いに並列に接続されている。
【0072】
バッテリＢ１を含む電力ユニットは、充電経路ＣＰ１と、放電経路ＤＰ１と、ダイオードＤ１１、Ｄ１２と、を有する。また、図７では、バッテリＢ１の正極端子に接続される配線抵抗又はバッテリＢ１の直列等価抵抗として抵抗Ｒ１を示した。さらに、第１分岐点と、充電経路ＣＰ１、ＣＰ２が合流する第１合流点と、の間の充電経路ＣＰ１には、ダイオードＤ１２が設けられる。第１分岐点と、放電経路ＤＰ１～ＤＰ３が合流する第４合流点と、の間の放電経路ＤＰ１には、ダイオードＤ１１が設けられる。
【0073】
ダイオードＤ１１は、バッテリＢ１にアノードが接続され、放電スイッチＳＷ４１のバッテリＢ１側にカソードが接続される。ダイオードＤ１２は、充電スイッチＳＷ４のバッテリＢ１側にアノードが接続され、バッテリＢ１にカソードが接続される。
【0074】
バッテリＢ２を含む電力ユニットは、充電経路ＣＰ２と、放電経路ＤＰ２と、ダイオードＤ２１、Ｄ２２と、を有する。また、図７では、バッテリＢ２の正極端子に接続される配線抵抗又はバッテリＢ２の直列等価抵抗として抵抗Ｒ２を示した。さらに、第２分岐点と、第１合流点と、の間の充電経路ＣＰ２には、ダイオードＤ２２が設けられる。第２分岐点と、放電経路ＤＰ２、３が合流する第３合流点と、の間の放電経路ＤＰ２には、ダイオードＤ２１が設けられる。
【0075】
ダイオードＤ２１は、バッテリＢ２にアノードが接続され、放電スイッチＳＷ４１のバッテリＢ２側にカソードが接続される。ダイオードＤ１２は、充電スイッチＳＷ４のバッテリＢ２側にアノードが接続され、バッテリＢ２にカソードが接続される。
【0076】
バッテリＢ３を含む電力ユニットは、充電経路ＣＰ３と、放電経路ＤＰ３と、ダイオードＤ３１、Ｄ３２と、を有する。また、図７では、バッテリＢ３の正極端子に接続される配線抵抗又はバッテリＢ３の直列等価抵抗として抵抗Ｒ３を示した。さらに、第３分岐点と、充電経路ＣＰ１～ＣＰ３が合流する第２合流点と、の間の充電経路ＣＰ３には、ダイオードＤ３２が設けられる。第３分岐点と、第４合流点と、の間の放電経路ＤＰ３には、ダイオードＤ３１が設けられる。
【0077】
ダイオードＤ３１は、バッテリＢ３にアノードが接続され、放電スイッチＳＷ４１のバッテリＢ３側にカソードが接続される。ダイオードＤ３２は、充電スイッチＳＷ４のバッテリＢ３側にアノードが接続され、バッテリＢ３にカソードが接続される。
【0078】
また、蓄電システム１００の制御ユニットは、電圧検出部１０１と、充電スイッチ制御部１０２と、放電スイッチ制御部１０３と、を有する。電圧検出部１０１は、放電経路ＤＰ１～ＤＰ３に接続され、バッテリＢ１～Ｂ３の出力電圧を検出する。電圧検出部１０１には、残容量の下限である閾値が設定されている。
【0079】
充電スイッチ制御部１０２は、電圧検出部１０１からの検出信号により充電スイッチＳＷ４に対してオン信号又はオフ信号を出力する。放電スイッチ制御部１０３は、電圧検出部１０１からの検出信号により放電スイッチＳＷ４１に対してオン信号又はオフ信号を出力する。
【0080】
そして、制御ユニットによりオンオフが制御される充電スイッチＳＷ４は、入力ポート５０と第２合流点との間に設けられる。また、制御ユニットによりオンオフが制御される放電スイッチＳＷ４１は、出力ポート６０と第４合流点との間に設けられる。
【0081】
ここで、図９を参照して、蓄電システム１００の動作例を説明する。図９は、比較例の蓄電システムにおけるバッテリの電圧を示すタイミングチャートである。なお、図９に示すタイミングチャートの横軸は時間を示し、縦軸はバッテリＢ１～Ｂ３の電圧を示している。時間軸に沿う時間Ｔ１０及び時間Ｔ２０は、蓄電システム１００における放電モードと充電モードとが切り替わるポイントである。蓄電システム１００の動作を説明するにあたっては、図７及び図８を適宜参照する。
【0082】
図９に示すように、時間Ｔ１０は、蓄電システム１００が充電モードから放電モードに切り替わるポイントである。時間Ｔ１０より前は、放電スイッチＳＷ４１がオフであり、充電スイッチＳＷ４がオンである。すなわち、蓄電システム１００は、充電モードである。
【0083】
（Ｔ１０～Ｔ２０の期間）
まず、時間Ｔ１０において、電圧検出部１０１によって少なくともバッテリＢ３の電圧の検出が行われる。電圧検出部１０１は、バッテリＢ３の電圧に基づいて生成した検出信号を放電スイッチ制御部１０３及び充電スイッチ制御部１０２に伝達する。
まず、時間Ｔ１０において、電圧検出部１０１によって少なくともバッテリＢ３の電圧の検出が行われる。電圧検出部１０１は、バッテリＢ３の電圧に基づいて生成した検出信号を放電スイッチ制御部１０３及び充電スイッチ制御部１０２に伝達する。
【0084】
図７に示すように、検出信号を受けた放電スイッチ制御部１０３は、放電スイッチＳＷ４１に対してオン信号を出力する。これにより、蓄電システム１００は放電モードに切り替わり、バッテリＢ１～Ｂ３から外部装置３００に電力の供給が開始される。
【0085】
放電スイッチ制御部１０３による制御と同時に、検出信号を受けた充電スイッチ制御部１０２は、充電スイッチＳＷ４に対してオフ信号を出力する。これにより、外部電源２００からバッテリＢ１～Ｂ３に対する電力の入力が絶たれる。
【0086】
図９に示すように、Ｔ１０～Ｔ２０の期間において、蓄電システム１００から外部装置３００へ電力が供給されることにより、バッテリＢ１～Ｂ３の電圧が次第に低下する。そして、Ｔ２において、バッテリＢ３の電圧が閾値に達すると、電圧検出部１０１から放電スイッチ制御部１０３及び充電スイッチ制御部１０２に検出信号が伝達される。この時、バッテリＢ１、Ｂ２は閾値に達していない。
【0087】
図８に示すように、検出信号を受けた放電スイッチ制御部１０３は、放電スイッチＳＷ４１に対してオフ信号を出力する。放電スイッチ制御部１０３による制御と同時に、充電スイッチ制御部１０２は、充電スイッチＳＷ４に対してオン信号を出力する。これにより、蓄電システム１００は充電モードに切り替わり、バッテリＢ１～Ｂ３に対する電力の充電が開始される。
【0088】
例えば、蓄電システム１００の放電時における各条件を蓄電システム１の条件と同じとした場合、最も放電時間が短いバッテリＢ３が閾値に達する放電時間は１０Ｃ／４５である。
【0089】
ここで、バッテリは、充放電を繰り返すと容量や直列等価抵抗（内部抵抗）等の特性にばらつきが生じるものである。バッテリＢ１～Ｂ３は、劣化に伴って容量が低下するとともに直列等価抵抗が上昇するため、より短い放電時間で電圧が低下するようになる。
【0090】
上記構成を有する蓄電システム１００では、バッテリＢ１～Ｂ３の充放電は、個別に制御されず、一括で制御される。したがって、バッテリＢ１～Ｂ３の充放電制御を一括で行なう蓄電システム１００では、並列に接続されたバッテリＢ１～Ｂ３が充放電を繰り返すことに伴って、充放電に利用可能なバッテリＢ１～Ｂ３毎の容量の差が徐々に拡がる。また、複数のバッテリを接続して使用する場合、同種のバッテリであっても、容量や直列等価抵抗にはそもそも固体差がある。
【0091】
蓄電システム１００の場合、図９に示したように、バッテリＢ１～Ｂ３のうちいずれかのバッテリの残容量が閾値に達した時点で、他のバッテリの残容量が閾値に達していなくても、蓄電システム１００の放電動作を停止させなければならない。充電動作についても同様に、蓄電システム１００の場合、いずれかのバッテリの容量が満充電となった時点で蓄電システム１００充電動作を停止させなければならない。
【0092】
つまり、蓄電システム１００では、実装された複数のバッテリのうちいずれかのバッテリの特性に依存して放電動作又は充電動作を停止する必要があるため、全てのバッテリＢ１～Ｂ３の残容量を閾値まで均等に使い切ることができない。蓄電システム１００の構成によると、蓄電システム１００全体として充放電に利用可能な容量が実質的に少なくなるため、非効率的であるという問題がある。実質的な容量が少ない場合、必要な容量を確保するためには、蓄電システム１００を大型化する必要があるため、好ましくない。
【0093】
また、蓄電システム１００を用いた場合、蓄電システム１００に実装されたバッテリＢ１～Ｂ３を新しいものに交換する際には、蓄電システム１００の動作を停止する必要がある。そのため、無停電の電源システムとして使用することは困難である。
【0094】
また、蓄電システム１００では、充電経路ＣＰ１～ＣＰ３及び放電経路ＤＰ１～ＤＰ３のそれぞれにダイオードＤ１１～Ｄ３２が設けられるため、蓄電システム１００全体でのダイオードによる電力損失が大きい。
【0095】
また、蓄電システム１００は、上記で示した動作の他に、例えば、放電スイッチＳＷ４１及び充電スイッチＳＷ４を共にオンとして、放電しながら充電する動作を行なうこともできる。しかしながら、蓄電システム１００は、放電時に、全てのバッテリＢ１～Ｂ３が外部装置３００と接続されて放電状態となるため、バッテリＢ１～Ｂ３の特性によっては放電しながら充電することができない場合がある。
【0096】
これに対し、本実施形態にかかる蓄電システム１では、バッテリＢ１～Ｂ３の充放電は、個別に制御される。したがって、蓄電システム１では、並列に接続されたバッテリＢ１～Ｂ３が充放電を繰り返すことに伴って、充放電に利用可能なバッテリＢ１～Ｂ３毎の容量の差が徐々に拡がったとしても、バッテリＢ１～Ｂ３毎に容量を使い切ることができる。同様に、固体差のあるバッテリＢ１～Ｂ３であっても、バッテリＢ１～Ｂ３毎に容量を使い切ることができる。
【0097】
また、複数のバッテリを実装している蓄電システム１では、放電動作時に、放電状態のバッテリと充電状態のバッテリとが共存できるため、蓄電システム１全体としては、バッテリＢ１～Ｂ３の特性に依らず、放電しながら充電することができる。
【0098】
また、蓄電システム１の場合、充電経路ＣＰ１～ＣＰ３にダイオードを設ける必要がないため、蓄電システム１において外部電源２００（充電）側の電力損失が発生しない。さらに、蓄電システム１の場合、外部装置３００（放電）側においても。蓄電システム１００の場合と比べると、ダイオードによる電力損失が低減される。このため、蓄電システム１を用いれば、より効率良く電力の供給を行なうことができる。
【0099】
さらに、蓄電システム１は、放電スイッチＳＷ１１～ＳＷ３２をバッテリＢ１～Ｂ３毎に設け、制御ユニット４０によりバッテリＢ１～Ｂ３の残容量に基づいて放電スイッチＳＷ１１～ＳＷ３２のオンオフを個別に制御する。
【0100】
これにより、バッテリＢ１～Ｂ３を順番に放電させ、実装された全てのバッテリＢ１～Ｂ３毎にその容量を確認して、残容量が閾値に達するまで使い切ることができる。また、蓄電システム１を用いた場合は、蓄電システム１００を用いた場合と比べて閾値に達するまでの放電時間が１１％程度延長される。このように、蓄電システム１によれば、実装されたバッテリＢ１～Ｂ３を効率的に利用することができる。
【0101】
蓄電システム１によれば、バッテリＢ１～Ｂ３の容量を可能な限り有効に利用できるため、例えば、蓄電システム１００のように実質的な容量低下が起きず、システムの小型化を図ることができる。
【0102】
また、蓄電システム１は、充電スイッチＳＷ１～ＳＷ３をバッテリＢ１～Ｂ３毎に設け、制御ユニット４０により充電スイッチＳＷ１～ＳＷ３のオンオフを個別に制御するため、外部への電力供給を行なっていないバッテリＢ１～Ｂ３に対しては充電が行われる。これにより、バッテリＢ１～Ｂ３の特性に依らず、外部に対して無停電の電源供給を行なうことができる。
【0103】
また、このような構成によれば、バッテリＢ１～Ｂ３の故障や寿命等によってバッテリＢ１～Ｂ３の交換が必要となった場合でも、電力供給を停止することなくバッテリＢ１～Ｂ３の交換が可能である。そのため、外部装置３００に対して無停電の電力供給を実現することができる。したがって、無停電の電源システムに好適に用いることができる。
【0104】
そして、蓄電システム１を備えた無停電電源システム２は、蓄電システム１への電力供給源として、電力供給網２１０と発電装置２２０との少なくとも一方を備えるため、蓄電システム１のバッテリＢ１～Ｂ３に電力を蓄えることができる。また、電力供給源として、電力供給網２１０と発電装置２２０とを共に備える場合、停電等の異常時においても、蓄電システム１のバッテリＢ１～Ｂ３は、継続的に充電を行うことが可能である。
【0105】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態では、負荷回路となる外部装置３００の一例として通信装置を挙げて蓄電システム１、及び無停電電源システム２の詳細を説明したが、これに限定されない。このような蓄電システム１、及び無停電電源システム２は、一般住宅、店舗、ビル、工場、バックアップ電源、電気自動車、プラグインハイブリッド車、ハイブリッド車等にも転用可能である。
【0106】
また、蓄電システム１の制御ユニット４０は、図示しないプロセッサ、メモリ等を有し、プログラムを実行可能な演算部として機能する構成であってもよい。プロセッサは、例えば、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタ等を含むＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成される。この場合、制御ユニット４０は、ＣＰＵがメモリに記憶される各種プログラムを実行することにより、蓄電システム１の各種機能ブロックの機能を実現することができる。また、メモリは、例えば、充放電の制御に必要な充放電制御プログラム、閾値、各種信号等の情報を記憶する。例えば、蓄電システム１において、ＣＰＵがメモリから充放電制御プログラムを読み出して実行することにより、実施形態で説明された充放電制御方法の処理フローが進行する。
【0107】
そして、蓄電システム１において実行されるプログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、Ｓｏｌｉｄ－Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ（ＳＳＤ）又はその他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、またはその他の形式の伝搬信号を含む。
【符号の説明】
【0108】
１、１００ 蓄電システム
２ 無停電電源システム
１０、２０、３０ 電力ユニット
４０ 制御ユニット
４１、１０１ 電圧検出部
４２、１０２ 充電スイッチ制御部
４３、１０３ 放電スイッチ制御部
５０ 入力ポート
６０ 出力ポート
２００ 外部電源
２１０ 電力供給網
２１１、２２１ 電圧変換部
２２０ 発電装置
２３０ 電源切替部
３００ 外部装置
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ バッテリ
ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３ 充電経路
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ３１、Ｄ３２ ダイオード
ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３ 放電経路
Ｆ 電流が流れる方向
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４ 充電スイッチ
ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ４１ 放電スイッチ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ１０、Ｔ２０ 時間
２ 無停電電源システム
１０、２０、３０ 電力ユニット
４０ 制御ユニット
４１、１０１ 電圧検出部
４２、１０２ 充電スイッチ制御部
４３、１０３ 放電スイッチ制御部
５０ 入力ポート
６０ 出力ポート
２００ 外部電源
２１０ 電力供給網
２１１、２２１ 電圧変換部
２２０ 発電装置
２３０ 電源切替部
３００ 外部装置
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３ バッテリ
ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３ 充電経路
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ３１、Ｄ３２ ダイオード
ＤＰ１、ＤＰ２、ＤＰ３ 放電経路
Ｆ 電流が流れる方向
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４ 充電スイッチ
ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ４１ 放電スイッチ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ１０、Ｔ２０ 時間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】