特許 7382940 蓄電システムおよび充電制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-09

(45)【発行日】2023-11-17

(54)【発明の名称】蓄電システムおよび充電制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20231110BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20231110BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 H

H02J3/32

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020539100

(86)(22)【出願日】2020-01-10

(86)【国際出願番号】 JP2020000660

(87)【国際公開番号】W WO2020166246

(87)【国際公開日】2020-08-20

【審査請求日】2022-11-04

(31)【優先権主張番号】P 2019023098

(32)【優先日】2019-02-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005382

【氏名又は名称】古河電池株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(74)【代理人】

【識別番号】100143959

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 秀一

(72)【発明者】

【氏名】中村 秀人

(72)【発明者】

【氏名】可知 純夫

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 彰洋

【審査官】杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０２７１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２１３６６１３（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０５４６７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１９９３１１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の鉛蓄電池セルを含む蓄電池列と、
前記蓄電池列の電力の授受を制御する交直変換装置と、
前記蓄電池列の状態を監視し、前記交直変換装置を介して前記蓄電池列の充放電を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記蓄電池列の均等充電を行う場合に、前記蓄電池列を定電流または定電力で充電する第１充電制御を行い、前記第１充電制御中に前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧が第１閾値に到達した場合に、前記第１充電制御から、前記蓄電池列の電圧の上昇に応じて充電電流を連続的に減少させて前記蓄電池列を充電する第２充電制御に切り替え、前記第２充電制御中に前記蓄電池列の電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値に到達した場合に、前記第２充電制御から、前記蓄電池列を定電圧で充電する第３充電制御に切り替える
蓄電システム。

【請求項2】

請求項１に記載の蓄電システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２充電制御において、前記充電電流を前記蓄電池列の電圧の増加に対して線形的に減少させる
ことを特徴とする蓄電システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載の蓄電システムにおいて、
温度を計測する温度センサを更に備え、
前記制御装置は、前記第２充電制御において、前記温度センサによる温度の計測結果と前記蓄電池列の電圧とに基づいて、前記充電電流を制御する
ことを特徴とする蓄電システム。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記蓄電池列の電圧である
ことを特徴とする蓄電システム。

【請求項5】

請求項１乃至３の何れか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記鉛蓄電池セルのセル電圧であって、
前記制御装置は、前記第１充電制御中に、前記複数の鉛蓄電池セルのセル電圧のうち最も大きいセル電圧と前記第１閾値とを比較し、前記最も大きいセル電圧が前記第１閾値よりも大きい場合に、前記第１充電制御から前記第２充電制御に切り替える
ことを特徴とする蓄電システム。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記第１閾値は、前記鉛蓄電池セルの充電時間に対するセル電圧の変化を表す特性線における変曲点に基づく電圧である
ことを特徴とする蓄電システム。

【請求項7】

請求項１乃至５の何れか一項に記載の蓄電システムにおいて、
前記第１閾値は、前記鉛蓄電池セルの充電状態に対するセル電圧の変化を表す特性線における変曲点に基づく電圧である
ことを特徴とする蓄電システム。

【請求項8】

複数の鉛蓄電池セルを含む蓄電池列と、前記蓄電池列の電力の授受を制御する交直変換装置と、前記蓄電池列の状態を監視し、前記交直変換装置を介して前記蓄電池列の充放電を制御する制御装置とを備えた蓄電システムにおける前記蓄電池列の均等充電時の充電制御方法であって、
前記制御装置が、前記蓄電池列を定電流または定電力で充電する第１充電制御を行う第１ステップと、
前記第１充電制御中に前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧が第１閾値に到達した場合に、前記制御装置が、前記第１充電制御から、前記蓄電池列の電圧の上昇に応じて充電電流を連続的に減少させて前記蓄電池列を充電する第２充電制御に切り替える第２ステップと、
前記第２充電制御中に前記蓄電池列の電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値に到達した場合に、前記制御装置が、前記第２充電制御から、前記蓄電池列を定電圧で充電する第３充電制御に切り替える第３ステップと、
を含む
充電制御方法。

【請求項9】

請求項８に記載の充電制御方法において、
前記制御装置は、前記第２充電制御において、前記充電電流を前記蓄電池列の電圧の増加に対して線形的に減少させる
ことを特徴とする充電制御方法。

【請求項10】

請求項８または９に記載の充電制御方法において、
前記蓄電システムは、温度を計測する温度センサを更に備え、
前記制御装置は、前記第２充電制御において、前記温度センサによる温度の計測結果と前記蓄電池列の電圧とに基づいて、前記充電電流を制御する
ことを特徴とする充電制御方法。

【請求項11】

請求項８乃至１０の何れか一項に記載の充電制御方法において、
前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記蓄電池列の電圧である
ことを特徴とする充電制御方法。

【請求項12】

請求項８乃至１１の何れか一項に記載の充電制御方法において、
前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記鉛蓄電池セルのセル電圧であって、
前記第２ステップは、
前記制御装置が、前記第１充電制御中に、前記複数の鉛蓄電池セルのセル電圧のうち最も大きいセル電圧を選択する第４ステップと、
前記制御装置が、前記第４ステップで選択した最も大きいセル電圧と前記第１閾値とを比較する第５ステップと、
前記第４ステップで選択した最も大きいセル電圧が前記第１閾値より大きい場合に、前記制御装置が、前記第１充電制御から前記第２充電制御に切り替える第６ステップと、を含む
ことを特徴とする充電制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電システムおよび充電制御方法に関し、例えば鉛蓄電池の充電を制御する蓄電システム、および鉛蓄電池の充電を制御する充電制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鉛蓄電池は、長期間の充放電の繰り返しにより、容量が低下し劣化する。鉛蓄電池を用いた蓄電システムでは、鉛蓄電池の劣化の一因であるサルフェーションを除去するために、鉛蓄電池を満充電状態にする均等充電（回復充電）を定期的に行っている。

【0003】

近年、鉛蓄電池の大容量化の要求により、単一の鉛蓄電池セル（単電池）または複数の鉛蓄電池セルを直列に接続した蓄電池列（ストリング）を複数並列に接続した多並列蓄電池を備えた蓄電システムが普及しつつある。多並列蓄電池を備えた蓄電システムでは、多並列蓄電池全体で均等充電を管理している（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６２４７０３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、鉛蓄電池の均等充電の方式としては、定電流―定電圧充電（ＣＣＣＶ）方式が知られている。定電流―定電圧充電方式は、初めに一定の電流値による充電（以下、「定電流充電」とも称する。）を行い、蓄電池電圧が所定の閾値に達した後に、一定の電圧による充電（以下、「定電圧充電」とも称する。）を行って鉛蓄電池を満充電状態まで回復させる充電方式である。なお、定電流の代わりに、定電力で充電を行う定電力－定電圧充電方式も知られている。
しかしながら、ＣＣＣＶ方式による均等充電では、以下に示す課題がある。

【0006】

図１５は、従来のＣＣＣＶ方式による均等充電を説明するための図である。
同図において、縦軸は電圧および電流を表し、横軸は時間を表している。参照符号９０１は、複数の鉛蓄電池セルが直列に接続された蓄電池列（全体）の電圧を表し、参照符号９０２は当該蓄電池列の充電電流を表している。

【0007】

図１６は、ＣＣＣＶ方式による均等充電を行ったときの複数の鉛蓄電池セル間のセル電圧のばらつきを説明するための図である。
同図において、縦軸は電圧を表し、横軸は時間を表している。参照符号９１１は、最も低い充電状態の鉛蓄電池セル（最小鉛蓄電池セル）のセル電圧を表し、参照符号９１２は、最も高い充電状態の鉛蓄電池セル（最大鉛蓄電池セル）のセル電圧を表している。

【0008】

図１５に示すように、ＣＣＣＶ方式の均等充電では、最初に定電流充電が行われ、充電電圧が所定の閾値に到達した後に定電圧充電が行われる。一つの蓄電池列に対してＣＣＣＶ充電で均等充電を行った場合、蓄電池列を構成する複数の鉛蓄電池セル間の充電容量や充電受入性のばらつきにより、定電流充電の末期において鉛蓄電池セルの運用上限電圧を超える鉛蓄電池セルが発生するおそれがある。

【0009】

例えば、図１６に示すように、蓄電池列を構成する鉛蓄電池セルのうち、最小鉛蓄電池セルは、定電流充電の末期（時刻ｔｅ）において鉛蓄電池セルの運用上限電圧Ｖｕｐに到達していないが、最大鉛蓄電池セルは、定電流充電の末期（時刻ｔｅ）において鉛蓄電池セルの運用上限電圧Ｖｕｐを超過している。この場合、最大鉛蓄電池セルは、過電圧による劣化が促進されてしまう。

【0010】

このように、ＣＣＣＶ方式の均等充電では、各鉛蓄電池セルの容量や充電受入性のばらつきに起因して、定電流充電もしくは定電力充電の末期に、他の鉛蓄電池セルよりも早く満充電に近い充電状態になる鉛蓄電池セルが発生する。このような鉛蓄電池セルが存在する場合に均等充電を継続すると、その鉛蓄電池セルでは、セル電圧が運用上限電圧を超過し、過電圧による劣化が促進されるおそれがある。

【0011】

このＣＣＣＶ方式による課題を解決するための方法として、多段定電流充電方式が知られている。
図１７は、従来の多段定電流充電方式による蓄電池列の均等充電を説明するための図である。
同図において、縦軸は電圧および電流を表し、横軸は時間を表している。参照符号９０１は、複数の鉛蓄電池セルが直列に接続された蓄電池列全体の電圧を表し、参照符号９０２は当該蓄電池列の充電電流を表している。

【0012】

図１７に示すように、多段定電流充電方式は、初めに定電流充電または定電力充電を行い、蓄電池電圧が所定の閾値に達した後に、前回よりも低い電流値または電力量での定電流充電または定電力充電を行うことを複数回繰り返し、最後に、所定の電圧で定電圧充電を行って鉛蓄電池を満充電状態まで回復させる充電方式である。

【0013】

このような多段定電流充電方式によれば、充電電流を段階的に低下させながら充電を行うことにより、定電圧充電の開始時の各鉛蓄電池セル間のセル電圧のばらつきを抑えることができるので、運用上限電圧を超過する鉛蓄電池セルの発生を抑え、鉛蓄電池セルの劣化を防ぐことが可能となる。一方で、この方式では、以下に示す課題がある。

【0014】

図１８は、多段定電流充電方式による均等充電の充電時間とＣＣＣＶ方式による均等充電の充電時間の比較結果を示す図である。
同図において、縦軸は電流を表し、横軸は時間を表している。参照符号９２１は、多段定電流充電方式による均等充電を行ったときの蓄電池列の充電電流を表し、参照符号９２２は、ＣＣＣＶ方式による均等充電を行ったときの蓄電池列の充電電流を表している。

【0015】

図１７に示したように多段定電流充電方式では充電電流または充電電力を段階的に低くして充電を行うため、図１８に示すように、多段定電流充電方式による均等充電の充電時間Ｔａは、ＣＣＣＶ方式による均等充電の充電時間Ｔｂよりも長くなってしまう。

【0016】

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、蓄電池列を備えた蓄電システムにおいて、鉛蓄電池セルの劣化を防ぎつつ、より短時間に均等充電を完了させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の代表的な実施の形態に係る蓄電システムは、複数の鉛蓄電池セルを含む蓄電池列と、前記蓄電池列の電力の授受を制御する交直変換装置と、前記蓄電池列の状態を監視し、前記交直変換装置を介して前記蓄電池列の充放電を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記蓄電池列の均等充電を行う場合に、前記蓄電池列を定電流または定電力で充電する第１充電制御を行い、前記第１充電制御中に前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧が第１閾値に到達した場合に、前記第１充電制御から、前記蓄電池列の電圧の上昇に応じて充電電流を連続的に減少させて前記蓄電池列を充電する第２充電制御に切り替え、前記第２充電制御中に前記蓄電池列の電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値に到達した場合に、前記第２充電制御から、前記蓄電池列を定電圧で充電する第３充電制御に切り替えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る蓄電システムによれば、鉛蓄電池セルの劣化を防ぎつつ、より短時間に均等充電を完了させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施の形態１に係る蓄電システムの構成を示す図である。

【図2】実施の形態１に係る制御装置の機能ブロック構成を示す図である。

【図3】実施の形態１に係る蓄電システムによる均等充電に係る処理の流れを示すフロー図である。

【図4】実施の形態１に係る蓄電システムによる均等充電時の蓄電池列の電圧および充電電流の変化を示す図である。

【図5】第２充電制御を説明するための図である。

【図6】実施の形態１に係る蓄電システムによる均等充電時における鉛蓄電池セルのセル電圧の経時変化を示す図である。

【図7】実施の形態１に係る蓄電システムによる均等充電の充電時間と従来の多段定電流充電方式による均等充電の充電時間の比較結果を示す図である。

【図8】鉛蓄電池セルのセル電圧の経時変化を示す図である。

【図9】鉛蓄電池セルのセル電圧の充電状態に対する変化を示す図である。

【図10】実施の形態２に係る蓄電システムの構成を示す図である。

【図11】実施の形態２に係る蓄電システムにおける制御装置の機能ブロック構成を示す図である。

【図12】温度補正係数の一例を示す図である。

【図13】実施の形態３に係る蓄電システムにおける制御装置の機能ブロック構成を示す図である。

【図14】実施の形態３に係る蓄電システムによる均等充電に係る処理の流れを示すフロー図である。

【図15】従来のＣＣＣＶ方式による均等充電を説明するための図である。

【図16】ＣＣＣＶ方式による均等充電を行ったときの複数の鉛蓄電池セル間のセル電圧のばらつきを説明するための図である。

【図17】従来の多段定電流充電方式による蓄電池列の均等充電を説明するための図である。

【図18】多段定電流充電方式による均等充電の充電時間とＣＣＣＶ方式による均等充電の充電時間の比較結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

【0021】

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係る蓄電システム（１００）は、複数の鉛蓄電池セル（２００＿１～２００＿ｎ）を含む蓄電池列（２０）と、前記蓄電池列の電力の授受を制御する交直変換装置（３）と、前記蓄電池列の状態を監視し、前記交直変換装置を介して前記蓄電池列の充放電を制御する制御装置（１）とを備え、前記制御装置は、前記蓄電池列の均等充電を行う場合に、前記蓄電池列を定電流または定電力で充電する第１充電制御を行い、前記第１充電制御中に前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧が第１閾値（Ｖｔ１，Ｖｔ１＿ｃ）に到達した場合に、前記第１充電制御から、前記蓄電池列の電圧の上昇に応じて充電電流を連続的に減少させて前記蓄電池列を充電する第２充電制御に切り替え、前記第２充電制御中に前記蓄電池列の電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値（Ｖｔ２）に到達した場合に、前記第２充電制御から、前記蓄電池列を定電圧で充電する第３充電制御に切り替えることを特徴とする。

【0022】

〔２〕上記蓄電システムにおいて、前記制御装置は、前記第２充電制御において、前記充電電流を前記蓄電池列の電圧の増加に対して線形的に減少させてもよい。

【0023】

〔３〕上記蓄電システムにおいて、温度を計測する温度センサ（２０４＿１～２０４＿ｎ）を更に備え、前記制御装置は、前記第２充電制御において、前記温度センサによる温度の計測結果と前記蓄電池列の電圧とに基づいて、前記充電電流を制御してもよい。

【0024】

〔４〕上記蓄電システムにおいて、前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記蓄電池列の電圧であってもよい。

【0025】

〔５〕上記蓄電システムにおいて、前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記鉛蓄電池セルのセル電圧であって、前記制御装置は、前記第１充電制御中に、前記複数の鉛蓄電池セルのセル電圧のうち最も大きいセル電圧（Ｖｃｍａｘ）と前記第１閾値（Ｖｔ１＿ｃ）とを比較し、前記最も大きいセル電圧が前記第１閾値よりも大きい場合に、前記第１充電制御から前記第２充電制御に切り替えてもよい。

【0026】

〔６〕上記蓄電システムにおいて、前記第１閾値は、前記鉛蓄電池セルの充電時間に対するセル電圧の変化を表す特性線（８０１）における変曲点（ａ）に基づく電圧であってもよい。

【0027】

〔７〕上記蓄電システムにおいて、前記第１閾値は、前記鉛蓄電池セルの充電状態に対するセル電圧の変化を表す特性線（８０２）における変曲点（ｂ）に基づく電圧であってもよい。

【0028】

〔８〕本発明の代表的な実施の形態に係る充電制御方法は、複数の鉛蓄電池セル（２００＿１～２００＿ｎ）を含む蓄電池列（２０）と、前記蓄電池列の電力の授受を制御する交直変換装置（３）と、前記蓄電池列の状態を監視し、前記交直変換装置を介して前記蓄電池列の充放電を制御する制御装置（１）とを備えた蓄電システム（１００）における前記蓄電池列の均等充電時の充電制御方法である。上記充電制御方法において、前記制御装置が、前記蓄電池列を定電流または定電力で充電する第１充電制御を行う第１ステップ（Ｓ１０１）と、前記第１充電制御中に前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧が第１閾値（Ｖｔ１，Ｖｔ１＿ｃ）に到達した場合に、前記制御装置が、前記第１充電制御から、前記蓄電池列の電圧の上昇に応じて充電電流を連続的に減少させて前記蓄電池列を充電する第２充電制御に切り替える第２ステップ（Ｓ１０３～Ｓ１０５）と、前記第２充電制御中に前記蓄電池列の電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値（Ｖｔ２）に到達した場合に、前記制御装置が、前記第２充電制御から、前記蓄電池列を定電圧で充電する第３充電制御に切り替える第３ステップ（Ｓ１０９～Ｓ１１１）と、を含むことを特徴とする。

【0029】

〔９〕上記充電制御方法において、前記制御装置は、前記第２充電制御において、前記充電電流を前記充電電圧の増加に対して線形的に減少させてもよい。

【0030】

〔１０〕上記充電制御方法において、前記蓄電システムは、温度を計測する温度センサ（２０４＿１～２０４＿ｎ）を更に備え、前記制御装置は、前記第２充電制御において、前記温度センサによる温度の計測結果と前記蓄電池列の電圧とに基づいて、前記充電電流を制御してもよい。

【0031】

〔１１〕上記充電制御方法において、前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記蓄電池列の電圧であってもよい。

【0032】

〔１２〕上記充電制御方法において、前記鉛蓄電池セルに基づく蓄電電圧は、前記鉛蓄電池セルのセル電圧であって、前記第２ステップは、前記制御装置が、前記第１充電制御中に、前記複数の鉛蓄電池セルのセル電圧のうち最も大きいセル電圧を選択する第４ステップ（Ｓ１２２）と、前記制御装置が、前記第４ステップで選択した最も大きいセル電圧と前記第１閾値とを比較する第５ステップ（Ｓ１２３）と、前記第４ステップで選択した最も大きいセル電圧が前記第１閾値より大きい場合に、前記制御装置が、前記第１充電制御から前記第２充電制御に切り替える第６ステップ（Ｓ１２３，Ｓ１０４，Ｓ１０５）と、を含んでもよい。

【0033】

２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0034】

≪実施の形態１≫
図１は、実施の形態１に係る蓄電システムの構成を示す図である。
同図に示される蓄電システム１００は、例えばサイクルユースの鉛蓄電池を備えた蓄電システムである。蓄電システム１００は、例えば、通常時に電力供給部８（商用電源）から負荷９に給電し、停電の発生時には、電源バックアップ用の蓄電池モジュール２から負荷９に給電する。

【0035】

電力供給部８は、蓄電システム１００および負荷９に電力を供給する機能部である。電力供給部８は、例えば、商用電源である。なお、電力供給部８は、商用電源に加えて、太陽光発電（ＰＶ：Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｓ）等の再生可能エネルギーに基づいて電力を発生させる発電設備を有していてもよい。

【0036】

蓄電システム１００は、蓄電池モジュール２、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）３、および制御装置１を備えている。

【0037】

蓄電池モジュール２は、電力を充放電可能に構成された蓄電池を含む。具体的に、蓄電池モジュール２は、蓄電池列２０と、電圧センサ２０１、２０２＿１～２０２＿ｎと、電流センサ２０３とを含む。

【0038】

蓄電池列２０は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎが直列に接続された構造を有している。蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎは、例えば鉛蓄電池セルである。

【0039】

以下、蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎを「鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎ」と称する。また、以下の説明において、各鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎを区別しない場合には、単に「鉛蓄電池セル２００」と表記する場合がある。

【0040】

電圧センサ２０１は、蓄電池列２０の電圧、すなわち鉛蓄電池セル２００＿ｎの負極側と鉛蓄電池セル２００＿１の正極側との間の電圧Ｖｓを計測するセンサである。蓄電池列の電圧センサ２０１は、蓄電池列２０に並列と接続されている。

【0041】

電圧センサ２０２＿１～２０２＿ｎは、鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎ毎に設けられ、対応する鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎのセル電圧（出力電圧）Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎを計測するセンサである。各電圧センサ２０２＿１～２０２＿ｎは、対応する鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎと並列に接続されている。
なお、鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎの各セル電圧Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎを区別しない場合には、単に、「セル電圧Ｖｃ」と表記する場合がある。

【0042】

電流センサ２０３は、蓄電池列２０の電流（充電電流および放電電流）Ｉを計測するセンサである。電流センサ２０３は蓄電池列２０と直列に接続されている。

【0043】

ＰＣＳ３は、後述する制御装置１によって制御され、電力供給部８、蓄電池モジュール２、および負荷９の間で相互に電力を変換し、電力供給部８、蓄電池モジュール２、および負荷９の間での電力の授受を制御する電力変換部である。

【0044】

例えば、ＰＣＳ３は、電力供給部８からの交流電力（ＡＣ）を直流電力（ＤＣ）に変換して蓄電池モジュール２に供給する。ＰＣＳ３は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ（ＡＣ／ＤＣ）、およびスイッチ回路等を含んで構成されている。

【0045】

制御装置１は、蓄電システム１００の各構成要素の統括的な制御を司る装置である。具体的に、制御装置１は、蓄電池列２０の状態を監視するとともに、ＰＣＳ３を駆動することにより、蓄電池列２０の充放電制御を行う。

【0046】

制御装置１は、例えば、ＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）である。ＢＭＵは、電圧センサ２０１，２０２＿１～２０２＿ｎおよび電流センサ２０３によって計測された物理量を逐次取得し、当該物理量に基づいて蓄電池列２０の状態を監視する監視機能と、蓄電池列２０の充放電を制御する充放電制御機能とを備えたデータ処理装置である。

【0047】

制御装置１としてのＢＭＵは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、インターフェース回路等の種々の周辺回路とをそれぞれ含んで構成されている。

【0048】

制御装置１は、蓄電池列２０の充放電制御機能の一つとして、蓄電池列２０の均等充電を行う機能を有している。

【0049】

図２は、実施の形態１に係る制御装置１の機能ブロック構成を示す図である。
同図に示すように、制御装置１は、蓄電池列２０の均等充電を行うための機能ブロックとして、通信部１１、計測制御部１２、記憶部１３、判定部１４、および充電制御部１５を有している。

【0050】

これらの機能ブロックは、上述したＢＭＵを構成する各ハードウェア資源がソフトウェアと協働することによって実現される。例えば、ＢＭＵの構成要素であるＣＰＵ等のプロセッサが、ＢＭＵの構成要素である記憶装置に記憶されたプログラムに従って各種演算を実行して、ＢＭＵの構成要素である各種周辺回路を制御することにより、実現される。

【0051】

通信部１１は、ＰＣＳ３との間でデータの送受信を行う機能部である。

【0052】

計測制御部１２は、電圧センサ２０１，２０２＿１～２０２＿ｎおよび電流センサ２０３を制御して、電圧センサ２０１，２０２＿１～２０２＿ｎおよび電流センサ２０３によって計測された物理量（Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎ，Ｖｓ，Ｉ）の計測結果を取得する機能部である。

【0053】

例えば、計測制御部１２は、定期的に、電圧センサ２０１，２０２＿１～２０２＿ｎおよび電流センサ２０３から電圧Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎ，Ｖｓおよび電流Ｉの計測値を取得する。また、計測制御部１２は、判定部１４からの指示に応じて、電圧センサ２０１，２０２＿１～２０２＿ｎおよび電流センサ２０３から電圧Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎ，Ｖｓおよび電流Ｉの計測値を取得する。

【0054】

計測制御部１２によって取得した各種計測結果は、記憶部１３に記憶される。例えば、計測制御部１２は、電流センサ２０３から取得した蓄電池列２０の電流Ｉの計測値と、電圧センサ２０１から取得した蓄電池列２０の電圧Ｖｓの計測値と、電圧センサ２０２＿１～２０２＿ｎから取得した各鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎの電圧Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎの計測値とを、計測結果１３１として記憶部１３に記憶する。

【0055】

記憶部１３は、蓄電池列２０の均等充電を実現するために必要な各種データを記憶する機能部である。例えば、記憶部１３は、上述したように、計測制御部１２によって取得した計測結果１３１を記憶する。また、記憶部１３は、後述する第１閾値Ｖｔ１の情報１３２、第２閾値Ｖｔ２の情報１３３、および充電制御情報１３４を記憶する。

【0056】

判定部１４は、蓄電池列２０の状態を判定するための機能部である。判定部１４は、後述する充電制御部１５による蓄電池列２０の均等充電時の充電制御を切り替えるための切替条件を蓄電池列２０が満たしているか否かを判定する。

【0057】

具体的に、判定部１４は、鉛蓄電池セル２００に基づく蓄電電圧と第１閾値Ｖｔ１とを比較し、当該蓄電電圧が第１閾値Ｖｔ１に到達しているか否かを判定する。

【0058】

ここで、鉛蓄電池セル２００に基づく蓄電電圧とは、蓄電池列２０の電圧（電圧センサ２０１によって計測される電圧）Ｖｓである。

【0059】

例えば、判定部１４は、記憶部１３に記憶されている計測結果１３１および第１閾値Ｖｔ１の情報１３２に基づいて、電圧センサ２０１によって計測された蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第１閾値Ｖｔ１以上であるか否かを判定する。

【0060】

また、判定部１４は、蓄電池列２０の電圧と第２閾値Ｖｔ２とを比較し、蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第２閾値Ｖｔ２に到達しているか否かを判定する。例えば、判定部１４は、記憶部１３に記憶されている計測結果１３１および第２閾値Ｖｔ２の情報１３３に基づいて、電圧センサ２０１によって計測された蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第２閾値Ｖｔ２以上であるか否かを判定する。

【0061】

更に、判定部１４は、電圧センサ２０１，２０２＿１～２０２＿ｎおよび電流センサ２０３の計測結果１３１に基づいて、蓄電池列２０の均等充電が完了したか否かを判定する。

【0062】

充電制御部１５は、蓄電池列２０の均等充電を制御するための機能部である。充電制御部１５は、判定部１４の判定結果に基づいて充電制御方式を決定し、決定した充電制御方式に従って蓄電池列２０を充電することにより、均等充電を実現する。具体的に、充電制御部１５は、判定部１４の判定結果に基づいて、第１充電制御、第２充電制御、および第３充電制御の３通りの充電方式を適宜切り替えて、蓄電池列２０の均等充電を行う。

【0063】

ここで、第１充電制御とは、蓄電池列２０を定電流または定電力で充電する制御方式である。第２充電制御とは、蓄電池列２０の電圧Ｖｓの上昇に応じて充電電流を連続的に減少させて蓄電池列２０を充電する制御方式である。第３充電制御とは、蓄電池列２０を定電圧で充電する制御方式である。

【0064】

次に、蓄電システム１００において、蓄電池列２０の均等充電を行う場合の処理の流れについて説明する。
図３は、実施の形態１に係る蓄電システム１００による均等充電に係る処理の流れを示すフロー図である。
図４は、実施の形態１に係る蓄電システム１００による均等充電時の蓄電池列２０の電圧および充電電流の変化を示す図である。図４において、縦軸は、電圧および電流を表し、横軸は時間を表している。また、参照符号４０１で示される実線は、蓄電池列２０の電圧（充電電圧）を表し、参照符号４０２で示される点線は、蓄電池列２０の充電電流を表している。

【0065】

なお、ここでは、第１充電制御として、定電流で蓄電池列２０を充電する制御方式を採用した場合を例にとり、説明する。

【0066】

蓄電システム１００において蓄電池列２０の均等充電が開始されたとき、制御装置１は、先ず、第１充電制御によって蓄電池列２０の充電を行う（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば図４の時刻ｔ０において均等充電が開始されたとき、制御装置１の充電制御部１５は、通信部１１を介してＰＣＳ３を制御することにより、蓄電池列２０の一定の電流Ｉ０で定電流充電を行う。これにより、図４に示すように、蓄電池列２０の電圧が直線的に増加する。

【0067】

次に制御装置１が、蓄電池列２０の電圧Ｖｓの計測値を取得する（ステップＳ１０２）。例えば、制御装置１の計測制御部１２が、判定部１４からの指示に応じて、電圧センサ２０１，２０２＿１～２０２＿ｎおよび電流センサ２０３による計測結果１３１を取得し、記憶部１３に記憶する。

【0068】

次に、制御装置１は、ステップＳ１０２で計測した蓄電池列２０の電圧Ｖｓと第１閾値Ｖｔ１とを比較する（ステップＳ１０３）。具体的には、制御装置１の判定部１４が、記憶部１３に記憶された計測結果１３１と第１閾値Ｖｔ１の情報１３２とを読み出して、蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第１閾値Ｖｔ１以上であるか否かを判定する。

【0069】

ステップＳ１０３において、判定部１４によって蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第１閾値Ｖｔ１より小さいと判定された場合、制御装置１は、再びステップＳ１０２に戻る。

【0070】

一方、ステップＳ１０３において、判定部１４によって蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第１閾値Ｖｔ１以上であると判定された場合、制御装置１は、第１充電制御を停止する（ステップＳ１０４）。その後、制御装置１は、第２充電制御により蓄電池列２０の充電を行う（ステップＳ１０５）。具体的には、図４に示すように、蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第１閾値Ｖｔ１となった時刻ｔ１において、制御装置１の充電制御部１５がＰＣＳ３を制御することにより、蓄電池列２０の充電方式を定電流充電から第２充電制御による充電に切り替える。

【0071】

図５は、第２充電制御を説明するための図である。
同図において、縦軸は蓄電池列２０の電流（充電電流）Ｉを表し、横軸は蓄電池列２０の電圧Ｖｓを表している。

【0072】

充電制御部１５は、第２充電制御として、蓄電池列２０の電圧Ｖｓの上昇に応じて充電電流Ｉが連続的に減少するように蓄電池列２０を充電する。具体的に、充電制御部１５は、第２充電制御として、蓄電池列２０の充電電流Ｉを電圧Ｖｓの増加に対して線形的に減少させる。例えば、充電制御部１５は、蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第１閾値Ｖｔ１に到達してから第２閾値Ｖｔ２（＞Ｖｔ１）に到達するまで、一次関数“Ｉｃｔ＝α×Ｖｓ＋β”で表される数式に従って蓄電池列２０に供給すべき電流（以下、「目標電流」とも称する。）Ｉｃｔを算出し、蓄電池列２０の充電電流Ｉが“Ｉｃｔ”となるように、ＰＣＳ３を制御する。

【0073】

ここで、Ｖｓは、蓄電池列２０の電圧（出力電圧）であり、例えば電圧センサ２０１による計測値である。
また、α（＜０），βは定数である。例えば、蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第１閾値Ｖｔ１となったときの充電電流Ｉ１が、第１充電制御（定電流充電）時の充電電流Ｉ０以下となり、且つ蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第２閾値Ｖｔ２となったときの充電電流Ｉ２が、蓄電池容量に対する電流値として０．０４ＣＡから０．０５ＣＡ程度となるように、定数α，βの値を設定することが好ましい。

【0074】

なお、上述した数式“Ｉｃｔ＝α×Ｖｓ＋β”や定数α，βの情報は、充電制御情報１３４として予め記憶部１３に記憶されている。

【0075】

第２充電制御では、先ず、制御装置１が、蓄電池列２０の電圧Ｖｓの計測値を取得する（ステップＳ１０６）。例えば、制御装置１の計測制御部１２が、判定部１４からの指示に応じて、電圧センサ２０１，２０２＿１～２０２＿ｎおよび電流センサ２０３による計測結果１３１を取得し、記憶部１３に記憶する。

【0076】

次に、制御装置１が、目標電流Ｉｃｔを算出する（ステップＳ１０７）。具体的には、充電制御部１５が、ステップＳ１０６で取得した蓄電池列２０の電圧Ｖｓの計測値と記憶部１３に記憶されている充電制御情報１３４としての上記数式“Ｉｃｔ＝α×Ｖｓ＋β”とに基づいて、目標電流Ｉｃｔを算出する。

【0077】

次に、充電制御部１５が、蓄電池列２０の充電電流ＩがステップＳ１０７で算出した目標電流Ｉｃｔと一致するようにＰＣＳ３を制御して、蓄電池列２０を充電する（ステップＳ１０８）。これにより、図４に示すように、第２充電制御では、蓄電池列２０の充電電流ＩがＩ０から直線的に減少し、蓄電池列２０の電圧Ｖｓの上昇率が第１充電制御時よりも緩やかになる。

【0078】

次に、制御装置１は、第２充電制御中に、蓄電池列２０の電圧Ｖｓと第２閾値Ｖｔ２とを比較する（ステップＳ１０９）。具体的には、制御装置１の判定部１４が、ステップＳ１０６で取得した蓄電池列２０の電圧Ｖｓの計測値と第２閾値Ｖｔ２の情報１３３とに基づいて、蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第２閾値Ｖｔ２以上であるか否かを判定する。

【0079】

ステップＳ１０９において、判定部１４によって蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第２閾値Ｖｔ２より小さいと判定された場合、制御装置１は、ステップＳ１０６に戻る。

【0080】

一方、ステップＳ１０９において、判定部１４によって蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第２閾値Ｖｔ２以上であると判定された場合、充電制御部１５は、第２充電制御を停止する（ステップＳ１１０）。その後、制御装置１は、第３充電制御により蓄電池列２０の充電を行う（ステップＳ１１１）。具体的には、図４に示すように、蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第２閾値Ｖｔ２となった時刻ｔ２において、制御装置１の充電制御部１５が、ＰＣＳ３を制御することにより、蓄電池列２０の充電方式を第２充電制御から定電圧充電に切り替える。

【0081】

これによれば、図４に示すように、第３充電制御では、蓄電池列２０の充電電圧が一定となり、蓄電池列２０の充電電流が第２充電制御時よりも急速に減少する。

【0082】

その後、制御装置１は、蓄電池列２０が満充電状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。具体的には、第３充電制御中に、計測制御部１２が、電圧センサ２０１，２０２＿１～２０２＿ｎおよび電流センサ２０３による計測結果１３１を取得し、判定部１４がその計測結果１３１に基づいて、蓄電池列２０が満充電状態であるか否かを判定する。例えば、判定部１４は、第３充電制御（定電圧充電）期間において、電流センサ２０３によって計測された蓄電池列２０の充電電流Ｉが所定の閾値以下となったときに、蓄電池列２０が満充電状態であると判定する。

【0083】

ステップＳ１１２において、判定部１４によって蓄電池列２０が満充電状態でないと判定された場合には、充電制御部１５は、ステップＳ１１１に戻り、第３充電制御（定電圧制御）による蓄電池列２０の充電を継続する。

【0084】

一方、ステップＳ１１２において、判定部１４によって蓄電池列２０が満充電状態であると判定された場合には、充電制御部１５は、第３充電制御による蓄電池列２０の充電を停止し、均等充電を終了する。

【0085】

以上、実施の形態１に係る蓄電システム１００では、蓄電池列２０の均等充電を行う場合に、先ず、制御装置１が蓄電池列２０を定電流または定電力で充電する第１充電制御を行う。次に、第１充電制御中に鉛蓄電池セル２００に基づく蓄電電圧（蓄電池列２０の電圧Ｖｓ）が第１閾値Ｖｔ１に到達した場合に、制御装置１が、第１充電制御から、蓄電電圧の上昇に応じて蓄電電流を連続的に減少させて蓄電池列２０を充電する第２充電制御に切り替える。その後、第２充電制御中に蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第１閾値Ｖｔ１よりも大きい第２閾値Ｖｔ２に到達した場合に、制御装置１が、第２充電制御から蓄電池列２０を定電圧で充電する第３充電制御に切り替える。

【0086】

これによれば、均等充電における第１充電制御（定電流または定電力充電）と第３充電制御（定電圧充電）との間に、充電電圧の上昇に応じて充電電流を連続的に減少させて蓄電池列を充電する第２充電制御を行うことにより、蓄電池列２０を構成する各鉛蓄電池セルのセル電圧が運用上限電圧Ｖｕｐを超えないようにすることが可能となる。

【0087】

図６は、実施の形態１に係る蓄電システム１００による均等充電時における鉛蓄電池セル２００のセル電圧Ｖｃの経時変化を示す図である。
同図において、縦軸は電圧を表し、横軸は時間を表している。参照符号６１１は、最も低い充電状態の鉛蓄電池セル（最小鉛蓄電池セル）のセル電圧Ｖｃのシミュレーション結果を表し、参照符号６１２は、最も高い充電状態の鉛蓄電池セル（最大鉛蓄電池セル）のセル電圧Ｖｃのシミュレーション結果を表している。図６において、時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２は、図４における時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２にそれぞれ対応している。

【0088】

図６に示すように、時刻ｔ１において第１充電制御（定電流充電）から第２充電制御に切り替えることにより、第２充電制御が行われている期間の蓄電池列２０の充電電流Ｉは、第１充電制御が行われている期間の蓄電池列２０の充電電流Ｉよりも小さくなる。これにより、第２充電制御期間では各鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎの充電電圧の上昇が緩やかとなり、第３充電制御（定電圧充電）が開始される前に運用上限電圧Ｖｕｐを超える鉛蓄電池セルが発生することを防止できる。

【0089】

また、実施の形態１に係る充電制御方法によれば、第２充電制御において、充電電流Ｉを離散的（段階的）ではなく、連続的に減少させて蓄電池列を充電するので、従来の多段定電流充電方式よりも短時間に均等充電を完了することが可能となる。

【0090】

図７は、実施の形態１に係る蓄電システム１００による充電時間と従来の多段定電流充電方式による充電時間の比較結果を示す図である。
同図には、定格電圧２Ｖの鉛蓄電池セルを１６８個直列に接続した蓄電池列２０に対して、本実施の形態に係る蓄電システム１００によって第１充電制御および第２充電制御を行った場合の充電電流Ｉの経時変化と、従来の多段定電流充電および定電流充電を行った場合の充電電流Ｉの経時変化とが示されている。

【0091】

同図において、縦軸は充電電流を表し、横軸は時間を表している。参照符号７０１は、本実施の形態に係る充電制御方法で均等充電を行った場合の蓄電池列２０の充電電流Ｉのシミュレーション結果を表し、参照符号７０２は、従来の多段定電流充電方式で均等充電を行った場合の蓄電池列２０の充電電流Ｉのシミュレーション結果を表している。

【0092】

同図に示すように、実施の形態１に係る充電制御方法によれば、第１充電制御（定電流充電）の後に連続的に充電電流を減らしながら充電を行うので、従来の多段定電流充電方式による定電流充電が完了する時刻ｔｅ２よりも早い時刻ｔｅ１に、第２充電制御を完了することができる。例えば、図５の場合、従来の多段定電流充電方式に比べてＴｓ＝３５分の時間短縮が可能となる。

【0093】

このように、実施の形態１に係る蓄電システム１００によれば、蓄電池列２０を構成する各鉛蓄電池セル２００の劣化を防ぎつつ、より短時間に均等充電を完了させることが可能となる。

【0094】

また、実施の形態１に係る充電制御方法によれば、第２充電制御において、蓄電池列２０の充電電流を電圧Ｖｓの増加に対して線形的に減少するように制御することにより、複雑な演算を行うことなく簡単に実現することが可能となる。例えば、上述したように、充電制御情報１３４として予め記憶部１３に記憶しておいた上記数式“Ｉｃｔ＝α×Ｖｓ＋β”を用いて目標電流Ｉｃｔを算出することにより、ＣＰＵの処理負荷を抑えた第２充電制御を実現することが可能となる。

【0095】

また、第２充電制御において、充電電流を電圧Ｖｓの増加に対して線形的に減少させることにより、非線形的（例えば指数関数的）に充電電流を変化させる場合に比べて、運用上限電圧Ｖｕｐを超える鉛蓄電池セルの発生防止と均等充電の時間短縮化を両立させることが容易となる。

【0096】

実施の形態１に係る蓄電システム１００において、第１閾値Ｖｔ１は、蓄電池列２０を構成する鉛蓄電池セル２００の特性に基づいて設定することが好ましい。例えば、第１閾値Ｖｔ１は、鉛蓄電池セル２００の充電時間に対するセル電圧の変化を表す特性線に基づいて設定してもよい。以下詳細に説明する。

【0097】

図８は、鉛蓄電池セルのセル電圧の経時変化を示す図である。同図には、鉛蓄電池セルを定電流で充電したときの当該鉛蓄電池セルのセル電圧の時間的な変化が示されている。

【0098】

図８に示すように、鉛蓄電池セルを定電流または定電力で充電した場合、鉛蓄電池セルのセル電圧は、充電時間に対して直線的に増加し、ある点ａを境に急激に上昇する傾向がある。そのため、セル電圧が点ａを超えた場合、運用上限電圧Ｖｕｐに到達するまでの時間が非常に短くなる。

【0099】

そこで、第１充電制御から第２充電制御に切り替える条件としての第１閾値Ｖｔ１を、図８に示すような、鉛蓄電池セル２００の充電時間に対するセル電圧の変化を表す特性線８０１における変曲点ａに基づいて決定する。ここで、変曲点ａは、図８に示す特性線８０１の一次関数で近似することができる範囲の最終点である。換言すれば、変曲点ａは、セル電圧が充電時間との比例関係から逸脱する点である。

【0100】

第１閾値Ｖｔ１は、変曲点ａとしての時刻ｔａにおける鉛蓄電池セル２００のセル電圧Ｖａに基づいて設定する。例えば、第１閾値Ｖｔ１を、セル電圧Ｖａに蓄電池列２０を構成する鉛蓄電池セル２００の個数ｎを乗算した値（Ｖａ×ｎ）とする。

【0101】

これによれば、蓄電池列２０の均等充電において、各鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎが運用上限電圧Ｖｕｐを超える直前まで第１充電制御（定電流または定電力充電）で鉛蓄電池セル２００を充電することが可能となるので、運用上限電圧Ｖｕｐを超える鉛蓄電池セルの発生を防止しつつ、均等充電が完了するまでの時間を更に短縮することが可能となる。

【0102】

また、第１閾値Ｖｔ１は、鉛蓄電池セル２００の充電状態に対するセル電圧の変化を表す特性線に基づいて設定してもよい。以下詳細に説明する。

【0103】

図９は、鉛蓄電池セルのセル電圧の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に対する変化を示す図である。同図には、鉛蓄電池セルを定電流で充電したときの当該鉛蓄電池セルのＳＯＣの変化に対するセル電圧の変化が示されている。

【0104】

図９に示すように、鉛蓄電池セル２００を定電流または定電力で充電した場合、鉛蓄電池セルのセル電圧は当該鉛蓄電池セルのＳＯＣに対して直線的に増加し、ある点ａを境に急激に上昇する傾向がある。そのため、セル電圧が点ｂを超えた場合、図８と同様に、運用上限電圧Ｖｕｐに到達するまでの時間が非常に短くなる。

【0105】

そこで、第１充電制御から第２充電制御に切り替える条件としての第１閾値Ｖｔ１を、図９に示すような、鉛蓄電池セル２００のＳＯＣに対するセル電圧の変化を表す特性線８０２における変曲点ｂに基づいて決定する。ここで、変曲点ｂは、図９に示す特性線８０２の一次関数で近似することができる範囲の最終点である。換言すれば、変曲点ｂは、セル電圧がＳＯＣとの比例関係から逸脱する点である。
なお、変曲点ｂとしてのＳＯＣ（＝Ｓｂ％）の値は、充電電力や充電電流にも依るが、Ｓｂ＝９０～９９％の範囲内の点であることが好ましい。

【0106】

第１閾値Ｖｔ１は、変曲点ｂとしてのＳＯＣ：Ｓｂ％における鉛蓄電池セル２００のセル電圧Ｖｂに基づいて設定する。例えば、第１閾値Ｖｔ１を、セル電圧Ｖｂに蓄電池列２０を構成する鉛蓄電池セル２００の個数ｎを乗算した値（Ｖｂ×ｎ）とする。

【0107】

これによれば、上述したセル電圧Ｖａに基づいて第１閾値Ｖｔ１を設定する場合と同様に、蓄電池列２０の均等充電において、運用上限電圧Ｖｕｐを超える鉛蓄電池セルの発生を防止ししつつ、均等充電が完了するまでの時間を更に短縮することが可能となる。

【0108】

≪実施の形態２≫
図１０は、実施の形態２に係る蓄電システムの構成を示す図である。
同図に示される実施の形態２に係る蓄電システム１００Ａは、第２充電制御における充電電流を温度に基づいて補正する点において、実施の形態１に係る蓄電システム１００と相違し、その他の点においては実施の形態１に係る蓄電システム１００と同様である。

【0109】

図１０に示すように、蓄電システム１００Ａにおいて、蓄電池モジュール２Ａは温度センサ２０４＿１～２０４＿ｎを更に有している。温度センサ２０４＿１～２０４＿ｎは、鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎ毎に設けられ、対応する鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎの温度を計測する。なお、各温度センサ２０４＿１～２０４＿ｎを区別しない場合には、「温度センサ２０４」と表記する場合がある。

【0110】

図１１は、実施の形態２に係る蓄電システム１００Ａにおける制御装置１Ａの機能ブロック構成を示す図である。
同図に示すように、制御装置１Ａは、蓄電池列２０の均等充電を行うための機能ブロックとして、通信部１１、計測制御部１２Ａ、記憶部１３Ａ、判定部１４、および充電制御部１５Ａを有している。

【0111】

これらの機能ブロックは、上述した実施の形態１に係る制御装置１と同様に、ＢＭＵの構成要素であるＣＰＵ等のプロセッサが、記憶装置に記憶されたプログラムに従って各種演算を実行して各種周辺回路を制御することにより、実現される。

【0112】

計測制御部１２Ａは、電圧センサ２０１，２０２＿１～２０２＿ｎおよび電流センサ２０３から電流および電圧の計測値を取得するとともに、各温度センサ２０４＿１～２０４＿ｎから温度の計測値Ｔｃ＿１～Ｔｃ＿ｎを取得し、それらの計測値を計測結果１３１Ａとして記憶部１３Ａに記憶する。

【0113】

なお、各温度センサ２０４＿１～２０４＿ｎによる温度の計測結果Ｔｃ＿１～Ｔｃ＿ｎを区別しない場合には、「温度の計測結果Ｔｃ」と表記する場合がある。

【0114】

充電制御部１５Ａは、実施の形態１に係る充電制御部１５と同様に、第１充電制御中に、判定部１４によって蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第１閾値Ｖｔ１以上であると判定された場合に、蓄電池列２０に対する充電の制御方式を、第１充電制御から第２充電制御に切り替える。

【0115】

充電制御部１５Ａは、第２充電制御において、温度センサ２０４による温度の計測結果Ｔｃと蓄電池列２０の電圧Ｖｓの計測結果とに基づいて、充電電流Ｉを制御する。例えば、充電制御部１５Ａは、第２充電制御において、蓄電池列２０の温度の上昇に応じて電圧Ｖｓが大きくなるように、電圧Ｖｓを補正する。具体的には、充電制御部１５Ａは、蓄電池列２０の電圧Ｖｓが第１閾値Ｖｔ１に到達してから第２閾値Ｖｔ２（＞Ｖｔ１）に到達するまでの間、一次関数“Ｉｃｔ＝α×Ｖｃ×ｋ＋β”で表される数式に従って蓄電池列２０に供給すべき目標電流Ｉｃｔを算出し、蓄電池列２０の充電電流Ｉが“Ｉｃｔ”と一致するようにＰＣＳ３を制御する。ここで、ｋは温度補正係数である。

【0116】

図１２は、温度補正係数ｋの一例を示す図である。
同図に示されるように、温度補正係数ｋは、温度の上昇に応じて値が大きくなるパラメータである。

【0117】

温度補正係数ｋの算出方法として、例えば以下の２つの方法を例示することができる。
第１の例としては、予め図１２に示すような、温度または温度範囲と温度補正係数ｋとの対応関係を示す情報（例えばテーブル）を温度補正情報１３５として記憶部１３Ａに記憶しておく。そして、第２充電制御において、目標電流Ｉｃｔを算出するときに、記憶部１３に記憶された温度補正情報１３５を参照し、蓄電池列２０の温度の計測値Ｔａに対応する温度補正係数ｋを取得する。

【0118】

ここで、蓄電池列２０の温度の計測値Ｔａは、例えば、温度センサ２０４＿１～２０４＿ｎの計測値Ｔｃ＿１～Ｔｃ＿ｎの平均値（例えば相加平均値や相乗平均値等）であってもよいし、温度センサ２０４＿１～２０４＿ｎのうちの特定の温度センサ２０４による温度の計測値Ｔｃであってもよい。

【0119】

例えば、計測された蓄電池列２０の温度が３０℃であった場合、充電制御部１５Ａは、温度補正情報１３５としての図１２に示すテーブルから、温度３０℃に対応する温度補正係数ｋを読み出す。例えば、図１２のテーブルの場合、ｋ＝１．０４を読み出す。

【0120】

また、第２の例としては、予め図１２に示すような、温度と温度補正係数ｋとの対応関係を示す情報を温度補正情報１３５として記憶部１３Ａに記憶しておく。そして、第２充電制御において目標電流Ｉｃｔを算出するときに、記憶部１３に記憶された温度補正情報１３５を参照し、蓄電池列２０の温度の計測結果により近い値の温度に対応する温度補正係数ｋを取得する。例えば、計測された蓄電池列２０の温度が２５℃であった場合、温度補正情報１３５としての図１２に示すテーブルから、温度が２０℃であるときの温度補正係数ｋ＝１と、温度が３０℃であるときの温度補正係数ｋ＝１．０４を読み出す。そして、読み出した二つの温度における温度補正係数ｋに基づいて、温度が２５℃であるときの温度補正係数ｋを算出する。

【0121】

例えば、温度と温度補正係数ｋとの関係を一次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）で表し、温度補正情報１３５から読み出した二つの温度Ｔ１，Ｔ２における温度補正係数ｋ１，ｋ２に基づいて、傾きａと切片ｂを算出する。

【0122】

上述の例の場合、（Ｔ１，ｋ１）＝（２０，１．０）、（Ｔ２，ｋ２）＝（３０，１．０４）であるので、傾きａは０．００４、切片ｂ＝０．９２となる。したがって、温度が２５℃であるときの温度補正係数ｋ３は、１．０２（＝０．００４×２５＋０．９２）となる。

【0123】

充電制御部１５Ａは、上述の第１の例や第２の例等によって算出した温度補正係数ｋと、上述した数式“Ｉｃｔ＝α×Ｖｃ×ｋ＋β”とを用いて目標電流Ｉｃｔを算出し、ＰＣＳ３を制御する。これにより、第２充電制御において、蓄電池列２０の充電電流を温度によって補正することができる。

【0124】

以上、実施の形態２に係る蓄電システム１００Ａでは、制御装置１Ａが、第２充電制御において、温度センサ２０４による温度の計測結果Ｔｃと蓄電池列２０の電圧Ｖｓとに基づいて充電電流Ｉを制御するので、各鉛蓄電池セル２００をより適切な充電電流Ｉで充電することができる。これにより、蓄電池列２０の均等充電において、蓄電池列２０の温度が変動する場合であっても、運用上限電圧Ｖｕｐを超える鉛蓄電池セルの発生を防止しつつ、均等充電が完了するまでの時間を短縮することが可能となる。

【0125】

≪実施の形態３≫
図１３は、実施の形態３に係る蓄電システム１００Ｂにおける制御装置１Ｂの機能ブロック構成を示す図である。
実施の形態３に係る蓄電システム１００Ｂにおける制御装置１Ｂは、第１充電制御から第２充電制御への切り替えを鉛蓄電池セルのセル電圧に基づいて行う点において、実施の形態１に係る蓄電システム１００と相違し、その他の点においては、実施の形態１に係る蓄電システム１００と同様である。

【0126】

図１３に示すように、制御装置１Ｂは、蓄電池列２０の均等充電を行うための機能ブロックとして、通信部１１、計測制御部１２、記憶部１３Ｂ、判定部１４Ｂ、および充電制御部１５を有している。

【0127】

これらの機能ブロックは、上述した実施の形態１に係る制御装置１と同様に、ＢＭＵの構成要素であるＣＰＵ等のプロセッサが、記憶装置に記憶されたプログラムに従って各種演算を実行して各種周辺回路を制御することにより、実現される。

【0128】

実施の形態３に係る蓄電システム１００Ｂにおいて、判定部１４Ｂは、鉛蓄電池セル２００に基づく蓄電電圧と第１閾値Ｖｔ１＿ｃとを比較し、当該蓄電電圧が第１閾値Ｖｔ１＿ｃに到達しているか否かを判定する。

【0129】

ここで、鉛蓄電池セル２００に基づく蓄電電圧とは、蓄電池列２０を構成する鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎのセル電圧Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎである。

【0130】

具体的に、判定部１４Ｂは、第１充電制御中に、電圧センサ２０２＿１～２０２＿ｎによってそれぞれ計測された各鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎのセル電圧Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎの計測値を、計測制御部１２を介して取得する。判定部１４Ｂは、取得した各鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎのセル電圧Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎのうち、最も大きいセル電圧（以下、「最大セル電圧」と称する。）Ｖｃｍａｘを選択する。そして、判定部１４Ｂは、選択した最大セル電圧Ｖｃｍａｘと第１閾値Ｖｔ１＿ｃとを比較する。

【0131】

例えば、判定部１４Ｂは、記憶部１３Ｂに記憶されている計測結果１３１および第１閾値Ｖｔ１＿ｃの情報１３２Ｂに基づいて、最大セル電圧Ｖｃｍａｘが第１閾値Ｖｔ１以上であるか否かを判定する。

【0132】

充電制御部１５は、判定部１４Ｂによって最大セル電圧Ｖｃｍａｘが第１閾値Ｖｔ１＿ｃよりも大きいと判定された場合に、第１充電制御から第２充電制御に切り替える。

【0133】

上述したように、記憶部１３Ｂは、第１閾値Ｖｔ１＿ｃの情報１３２Ｂを記憶する。第１閾値Ｖｔ１＿ｃは、実施の形態１に係る第１閾値Ｖｔ１と同様に、均等充電時の第１充電制御から第２充電制御への切り替えの条件となる情報である。

【0134】

ここで、第１閾値Ｖｔ１＿ｃは、蓄電池列２０を構成する鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎの個数ｎによって第２閾値Ｖｔ２を除した値よりも低い値に設定する必要がある（Ｖｔ１＿ｃ＜Ｖｔ２／ｎ）。

【0135】

したがって、第１閾値Ｖｔ１＿ｃは、例えば、上述の図８および図９に示した特性線、すなわち、鉛蓄電池セル２００の充電時間に対するセル電圧の変化を表す特性線８０１や鉛蓄電池セル２００の充電状態に対するセル電圧の変化を表す特性線８０２に基づいて、設定することが好ましい。例えば、第１閾値Ｖｔ１＿ｃを、特性線８０１における電圧Ｖａまたは特性線８０２における電圧Ｖｂに設定することが好ましい。

【0136】

図１４は、実施の形態３に係る蓄電システム１００Ｂによる均等充電に係る処理の流れを示すフロー図である。

【0137】

図１４に示すように、蓄電池列２０の均等充電が開始されると、先ず、制御装置１Ｂが、実施の形態１に係る制御装置１と同様に、第１充電制御（定電流充電または定電力充電）により蓄電池列２０の充電を行う（ステップＳ１０１）。

【0138】

制御装置１Ｂは、第１充電制御中に、各鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎのセル電圧Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎの計測結果を取得する（ステップＳ１２１）。

【0139】

次に、制御装置１Ｂの判定部１４Ｂが、ステップＳ１２１で取得した各鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎのセル電圧Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎの計測値を参照し、最も大きいセル電圧Ｖｃｍａｘを選択する（ステップＳ１２２）。

【0140】

例えば、鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎのうち鉛蓄電池セル２００＿２のセル電圧Ｖｃ＿２が最も大きい場合、判定部１４Ｂは、鉛蓄電池セル２００＿２のセル電圧Ｖｃ＿２を最大セル電圧Ｖｃｍａｘとして選択する。

【0141】

次に、判定部１４Ｂが、ステップＳ１２２で選択した最大セル電圧Ｖｃｍａｘと第１閾値Ｖｔ１＿ｃとを比較する（ステップＳ１２３）。具体的には、判定部１４Ｂが、ステップＳ１２２で選択した最大セル電圧Ｖｃｍａｘと記憶部１３Ｂに記憶された第１閾値Ｖｔ１＿ｃの情報１３２とに基づいて、最大セル電圧Ｖｃｍａｘが第１閾値Ｖｔ１＿ｃ以上であるか否かを判定する。

【0142】

ステップＳ１２３において、判定部１４によってセル電圧Ｖｃｍａｘが第１閾値Ｖｔ１＿ｃより小さいと判定された場合、制御装置１ＢはステップＳ１２１に戻る。

【0143】

一方、ステップＳ１２３において、判定部１４によってセル電圧Ｖｃｍａｘが第１閾値Ｖｔ１＿ｃ以上であると判定された場合、充電制御部１５が、第１充電制御を停止し（ステップＳ１０４）、第２充電制御による蓄電池列２０の充電を開始する（ステップＳ１０５）。その後の処理フローは、図３に示した実施の形態１に係る処理フローと同様である。

【0144】

以上、実施の形態３に係る蓄電システム１００Ｂでは、制御装置１Ｂが、第１充電制御中に各鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎのセル電圧のうち最も大きいセル電圧（最大セル電圧Ｖｃｍａｘ）と第１閾値Ｖｔ１＿ｃとを比較し、最大セル電圧Ｖｃｍａｘが第１閾値Ｖｔ１＿ｃよりも大きい場合に、第１充電制御から第２充電制御に切り替える。

【0145】

これによれば、蓄電池列２０を構成する複数の鉛蓄電池セル２００＿１～２００＿ｎのうち、最初に運用上限電圧Ｖｕｐを超える可能性が高い鉛蓄電池セル２００のセル電圧Ｖｃを、第１充電制御から第２充電制御への切り替えの判定条件に用いているので、運用上限電圧Ｖｕｐを超える鉛蓄電池セルの発生をより確実に防止し、鉛蓄電池セルの劣化を防ぐことが可能となる。

【0146】

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

【0147】

例えば、上記実施の形態では、第１充電制御として定電流充電を行う場合を例示したが、第１充電制御として定電力充電を行う場合であっても同様に、運用上限電圧Ｖｕｐを超える鉛蓄電池セルの発生を防止しつつ、均等充電が完了するまでの時間を短縮することが可能となる。

【0148】

また、上記実施の形態では、蓄電池モジュール２が一つの蓄電池列２０を有している場合を例示したが、これに限られない。蓄電池モジュール２は、並列に接続された複数の蓄電池列２０（多並列蓄電池）を有していてもよい。この場合、制御装置１～１Ｂは、蓄電池列２０毎に、上述した充電制御を行う。

【0149】

また、上記実施の形態では、制御装置１が、監視機能と充放電制御機能とを備えたＢＭＵによって構成される場合を例示したが、これに限られない。例えば、上記監視機能を有するＢＭＵと、ＢＭＵからの指示に応じてＰＳＣを駆動して蓄電池列２０の充放電を制御するＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）とを含んで構成されていてもよい。この場合、例えば、判定部１４はＢＭＵによって実現され、充電制御部１５はＥＭＳによって実現される。

【符号の説明】

【0150】

１，１Ａ，１Ｂ…制御装置、２，２Ａ…蓄電池モジュール、３…交直変換装置（ＰＣＳ）、８…電力供給部、９…負荷、１１…通信部、１２，１２Ａ…計測制御部、１３，１３Ａ，１３Ｂ…記憶部、１４，１４Ｂ…判定部、１５，１５Ａ…充電制御部、２０…蓄電池列、１００，１００Ａ，１００Ｂ…蓄電システム、１３１，１３１Ａ…計測結果、１３２，１３２Ｂ…第１閾値の情報、１３３…第２閾値の情報、１３４…充電制御情報、１３５…温度補正情報、２００，２００＿１～２００＿ｎ…鉛蓄電池セル、２０１，２０２＿１～２０２＿ｎ…電圧センサ、２０３…電流センサ、２０４,２０４＿１～２０４＿ｎ…温度センサ、８０１，８０２…特性線、ａ，ｂ…変曲点、Ｖｓ…蓄電池列２０の電圧、Ｖｃ，Ｖｃ＿１～Ｖｃ＿ｎ…蓄電池セル２００のセル電圧、Ｖｔ１，Ｖｔ１＿ｃ…第１閾値、Ｖｔ２…第２閾値、Ｔｃ,Ｔｃ＿１～Ｔｃ＿ｎ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】