JP6040402B2

JP6040402B2 - 蓄電装置

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Publication number: JP6040402B2
Application number: JP2012199319A
Authority: JP
Inventors: 修一伊藤; 幸継坂口
Original assignee: Captex Co Ltd
Current assignee: Captex Co Ltd
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-09-11
Also published as: JP2014057386A

Description

本発明は、種々の電池特性を有する蓄電池の充電・放電を行うよう構成された蓄電装置に関する。

商用交流電源が使用できない場所、停電時等においては、ポータブル電源を用い、蓄電池の直流から商用電源の交流に変換し、電源を構成している。このポータブル電源は、必要に応じて、複数の蓄電池を並列接続して用いられる。
例えば、特許文献１においては、電子機器と、電子機器に電力を供給可能な、互いに異なる電池特性を有する複数の二次電池とを備える電子機器システムについて記載されている。電子機器は、複数の二次電池の電池特性を検出する電池検出部と、電子機器の使用状態を検出する使用状態検出部と、複数の二次電池の中から、使用状態検出部による使用状態に適した電力供給を可能とする二次電池を選択する選択部とを有している。これにより、異なる電池特性を有する複数の二次電池を電源として使用する際に、各二次電池の電池特性を活かした電力供給を実現している。

また、特許文献２においては、施設内に配置された複数の電池モジュールと、各電池モジュールの充電モードと放電モードとの切換・選択を行う制御手段と、直流電力と交流電力との変換を行う交直変換手段と、すべての電池モジュールの充電・放電を行う電圧を調整するための電圧調整手段とを備えた蓄電システムについて記載されている。電圧調整手段は、交直変換手段から各電池モジュールまでの配線長さの違いによって異なる電圧降下量を補って、各電池モジュールへの充電電圧及び各電池モジュールからの放電電圧が均等になるようにしている。

特開２００８−１８２８１０号公報特開２００７−２０９０９２号公報

しかしながら、特許文献１，２においては、蓄電装置から複数の蓄電池に対して充電及び放電を行う配線が共通化されている。そのため、複数の蓄電池において、充電と放電とを同時に行うことができない。
また、蓄電装置に、種々の電池特性の蓄電池を接続して用いる場合に、各蓄電池の劣化度等に伴い、電池特性の一つである電池電圧の値が異なる。この場合、各蓄電池へ充電するときの充電器の充電電圧を何ら調整しないときには、充電に伴う損失が大きくなってしまう。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、いずれかの蓄電池において充電を行うと同時に、他のいずれかの蓄電池において放電を行うことができ、充電に伴う損失を小さくすることができる蓄電装置を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、蓄電池と、該蓄電池の電池電圧を計測・管理するとともに該蓄電池の劣化度を計測するよう構成された電池管理部と、上記蓄電池への充電を許可する充電用スイッチと、上記蓄電池からの放電を許可する放電用スイッチと、上記電池管理部から上記電池電圧のデータを受信するとともに上記充電用スイッチ及び上記放電用スイッチを操作する電池制御部と、を備える電池ボックスを、制御ボックスに電気接続して、該制御ボックスの制御本体部によって上記蓄電池の充電・放電を行うよう構成された蓄電装置であって、
上記制御ボックスには、入力電源から供給される直流電圧を、上記蓄電池の電池電圧に対応する充電電圧に調整する充電電圧調整部と、蓄電池の放電電圧を、出力電源へ供給する直流電圧に調整する放電電圧調整部とが設けられており、
上記充電電圧調整部は、複数の上記電池ボックスにおける上記充電用スイッチと充電配線によって電気接続されており、
上記放電電圧調整部は、複数の上記電池ボックスにおける上記放電用スイッチと放電配線によって電気接続されており、
上記制御本体部は、複数の上記電池ボックスの上記電池制御部と信号配線によって電気接続されており、
上記制御本体部は、上記信号配線を介して複数の上記電池ボックスの上記電池制御部とのデータ通信を行って、充電を行う上記蓄電池を選択し、該蓄電池が配置された上記電池ボックスにおいて、上記電池制御部によって上記充電用スイッチを操作して、該蓄電池へ上記入力電源から上記充電電圧調整部及び上記充電配線を介して充電を行い、かつ該充電を行うと同時に、放電を行う他の上記蓄電池を選択し、該蓄電池が配置された上記電池ボックスにおいて、上記電池制御部によって上記放電用スイッチを操作して、該蓄電池から上記出力電源へ上記放電配線及び上記放電電圧調整部を介して放電を行うよう構成されており、
上記充電電圧調整部は、上記充電を行う上記蓄電池の電池電圧、及び上記充電を行う上記蓄電池の、上記電池管理部によって計測された劣化度に応じて、上記充電を行う上記蓄電池への充電電圧を調整するよう構成されており、
上記放電電圧調整部は、上記放電を行う上記蓄電池の電池電圧、及び上記放電を行う上記蓄電池の、上記電池管理部によって計測された劣化度に応じて、上記放電を行う上記蓄電池への放電電圧を調整するよう構成されていることを特徴とする蓄電装置にある（請求項１）。

本発明の他の態様は、蓄電池と、該蓄電池の電池電圧を計測・管理するとともに該蓄電池の劣化度を計測するよう構成された電池管理部と、上記蓄電池への充電を許可する充電用スイッチと、上記蓄電池からの放電を許可する放電用スイッチと、上記電池管理部から上記電池電圧のデータを受信するとともに上記充電用スイッチ及び上記放電用スイッチを操作する電池制御部と、を備える電池ボックスを、制御ボックスに電気接続して、該制御ボックスの制御本体部によって上記蓄電池の充電・放電を行うよう構成された蓄電装置であって、
複数の上記電池ボックスの上記蓄電池には、入力電源から供給される直流電圧を、上記蓄電池の電池電圧に対応する充電電圧に調整するとともに、蓄電池の放電電圧を、出力電源へ供給する直流電圧に調整する電圧調整部とが設けられており、
該電圧調整部は、上記充電用スイッチ及び上記放電用スイッチと電気接続されており、
上記入力電源は、複数の上記電池ボックスにおける上記充電用スイッチと充電配線によって電気接続されており、
上記出力電源は、複数の上記電池ボックスにおける上記放電用スイッチと放電配線によって電気接続されており、
上記制御本体部は、複数の上記電池ボックスの上記電池制御部と信号配線によって電気接続されており、
上記制御本体部は、上記信号配線を介して複数の上記電池ボックスの上記電池制御部とのデータ通信を行って、充電を行う上記蓄電池を選択し、該蓄電池が配置された上記電池ボックスにおいて、上記電池制御部によって上記充電用スイッチを操作して、該蓄電池へ上記入力電源から上記充電配線及び上記電圧調整部を介して充電を行い、かつ該充電を行うと同時に、放電を行う他の上記蓄電池を選択し、該蓄電池が配置された上記電池ボックスにおいて、上記電池制御部によって上記放電用スイッチを操作して、該蓄電池から上記出力電源へ上記電圧調整部及び上記放電配線を介して放電を行うよう構成されており、
上記電圧調整部は、上記充電を行う上記蓄電池の電池電圧、及び上記充電を行う上記蓄電池の、上記電池管理部によって計測された劣化度に応じて、上記充電を行う上記蓄電池への充電電圧を調整するとともに、上記放電を行う上記蓄電池の電池電圧、及び上記放電を行う上記蓄電池の、上記電池管理部によって計測された劣化度に応じて、上記放電を行う上記蓄電池への放電電圧を調整するよう構成されていることを特徴とする蓄電装置にある（請求項２）。

上記一態様の蓄電装置は、種々の電池電圧を有する蓄電池を収容する複数の電池ボックスを制御ボックスに電気接続して、複数の蓄電池の充電・放電を並行して行うよう構成されている。
蓄電装置においては、制御ボックスと複数の電池ボックスとは、充電と放電とを別々の配線で行うよう、充電配線と放電配線とによって電気接続されている。また、制御ボックスの制御本体部は、複数の電池ボックスの電池制御部とデータ通信を行うよう構成されている。

そして、制御本体部は、複数の電池制御部とのデータ通信を行い、充電を行う蓄電池を選択し、この蓄電池に対して充電配線を介して充電を行う。このとき、この蓄電池が配置された電池ボックスにおいては、電池制御部によって充電用スイッチが操作され、蓄電池が充電配線に接続される。そして、入力電源の直流電圧が、充電電圧調整部によって蓄電池の電池電圧に対応する充電電圧に調整される。
この充電電圧調整部によって、種々の電池電圧を有する各蓄電池への充電電圧を、充電に適した所定の電圧に変換することができる。この所定の電圧は、例えば、蓄電池の電池電圧とほぼ同じ電圧、あるいは蓄電池の電池電圧よりも高い電圧として設定することができる。

また、制御本体部は、複数の電池制御部とのデータ通信を行い、放電を行う蓄電池を選択し、この蓄電池から放電配線を介して放電を行う。このとき、この蓄電池が配置された電池ボックスにおいては、電池制御部によって放電用スイッチが操作され、蓄電池が放電配線に接続される。そして、蓄電池の電池電圧が、放電電圧調整部によって出力電源へ供給する直流電圧に調整される。

上記一態様の蓄電装置においては、上記充電配線及び放電配線を有する構造により、いずれかの蓄電池において充電を行うと同時に、他のいずれかの蓄電池において放電を行うことができる。また、充電電圧調整部を用いることにより、各蓄電池の電池電圧に対応して充電電圧を設定することができ、充電に伴う損失を小さくすることができる。

また、上記他の態様の蓄電装置においても、上記充電配線及び放電配線を有する構造により、いずれかの蓄電池において充電を行うと同時に、他のいずれかの蓄電池において放電を行うことができる。また、電圧調整部を用いることにより、各蓄電池の電池電圧に対応して充電電圧を設定することができ、充電に伴う損失を小さくすることができる。

実施例１にかかる、蓄電装置の回路構成を示す説明図。実施例１にかかる、制御ボックスの回路構成を拡大して示す説明図。実施例１にかかる、制御本体部のメインの制御を行う方法を示すフローチャート。実施例１にかかる、各蓄電池の充放電の制御を行う方法を示すフローチャート。実施例２にかかる、蓄電装置の回路構成を示す説明図。

上述した蓄電装置における好ましい実施の形態につき説明する。
上記蓄電装置において、上記入力電源には、商用交流電源が設けられており、該商用交流電源には、交流電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部が設けられていてもよい（請求項３）。
この場合には、上記充電電圧調整部によって、交流／直流変換部において交流電圧から変換された直流電圧を、種々の電池電圧を有する各蓄電池の充電に適した所定の充電電圧に調整することができる。

また、上記入力電源には、太陽光発電による太陽光電源及び風力発電による風力電源の少なくとも一方が設けられていてもよい（請求項４）。
この場合には、太陽光電源又は風力電源から送られる直流電圧を、上記充電電圧調整部によって、種々の電池電圧を有する各蓄電池の充電に適した所定の充電電圧に調整することができる。

また、上記出力電源は、商用交流電源であり、該商用交流電源には、直流電圧を交流電圧に変換する直流／交流変換部が設けられていてもよい（請求項５）。
この場合には、上記放電電圧調整部によって、種々の電池電圧を有する各蓄電池からの放電電圧を、直流／交流変換部における交流電圧への変換に適した所定の直流電圧に調整することができる。
この所定の直流電圧は、例えば、商用交流電源の交流電圧とほぼ同じ電圧、あるいは商用交流電源の交流電圧よりも高い電圧として設定することができる。これにより、各蓄電池の電池電圧に対応して、直流／交流変換部に入力される放電電圧を設定することができ、放電に伴う損失を小さくすることができる。

また、上記一態様及び他の態様の蓄電装置において、上記制御本体部は、上記電池制御部及び上記充電用スイッチによって、充電を行う上記蓄電池を順次切り換えるとともに、該切換を行うときには、上記電池制御部及び上記放電用スイッチによって、放電を行う上記蓄電池を既に充電が行われた上記蓄電池に切り換えるよう構成されていてもよい（請求項６）。
この場合には、充電を行う蓄電池と放電を行う蓄電池とを効率的に切り換えることができる。

また、上記制御本体部は、予め特定の複数種類の上記蓄電池についての制御パラメータを保有しており、再利用する上記蓄電池及び上記電池管理部が配置された上記電池ボックスが上記制御ボックスに接続されたときに、上記再利用する蓄電池が、上記制御本体部に保有する上記特定の複数種類の蓄電池のいずれかに該当する場合には、上記制御パラメータを用いて、上記蓄電池に対する充電及び放電の制御を行うよう構成されていてもよい（請求項７）。
この場合には、制御本体部に保有される制御パラメータを用いて充電及び放電の制御ができ、この充電及び放電の制御を安全かつ容易に行うことができる。

また、上記電池管理部は、上記蓄電池の劣化度を計測するよう構成されており、上記電池ボックスは、再利用する上記蓄電池及び上記電池管理部を接続可能に構成されており、上記制御本体部は、上記再利用する蓄電池の上記電池管理部に上記劣化度のデータが蓄積されていない場合には、上記再利用する蓄電池には定格充電電圧よりも低い充電電圧で充電を行い、上記電池管理部は、上記再利用する蓄電池について、実際に使用した後に再度劣化度を計測するよう構成されていてもよい（請求項８）。
蓄電装置の電池ボックスに再利用する蓄電池を用いる場合には、上記制御により、この蓄電池の劣化度を確認し、劣化度が分からないときには、無理なく蓄電池を充電・放電させることができる。また、この蓄電池は、蓄電装置において実際に使用した後で劣化度を計測し、適切な充電電圧で再利用することができる。
上記蓄電池の劣化度は、使用年数、充電可能容量の低下、充電電圧の低下等に基づいて決定することができる。

また、上記各電池ボックスにおける上記電池制御部は、上記電池管理部から上記蓄電池における充電状態のデータを受信して、上記制御本体部へ送信するよう構成されており、上記制御本体部は、複数の上記蓄電池のうち放電を行う蓄電池を、上記充電状態が満充電に近い上記蓄電池から順に逐次選択するよう構成されていてもよい（請求項９）。
この場合には、各蓄電池の放電を効率的に行うことができる。

以下に、上記蓄電装置にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例の蓄電装置１は、図１に示すごとく、電池ボックス３を制御ボックス２に電気接続し、制御ボックス２の制御本体部２１によって、電池ボックス３に配置された蓄電池３２の充電・放電を行うものである。
電池ボックス３は、蓄電池３２と、蓄電池３２の電池電圧を計測・管理する電池管理部３３と、蓄電池３２への充電を許可する充電用スイッチ３４と、蓄電池３２からの放電を許可する放電用スイッチ３５と、電池管理部３３から電池電圧のデータを受信するとともに充電用スイッチ３４及び放電用スイッチ３５を操作する電池制御部３１とを備えている。

図１、図２に示すごとく、制御ボックス２には、入力電源２２から供給される直流電圧を、蓄電池３２の電池電圧に対応する充電電圧に調整する充電電圧調整部２３と、蓄電池３２の放電電圧を、出力電源２５へ供給する直流電圧に調整する放電電圧調整部２６とが設けられている。
充電電圧調整部２３は、複数の電池ボックス３における充電用スイッチ３４と充電配線４１によって電気接続されている。放電電圧調整部２６は、複数の電池ボックス３における放電用スイッチ３５と放電配線４２によって電気接続されている。制御本体部２１は、複数の電池ボックス３の電池制御部３１と信号配線４３によって電気接続されている。

制御本体部２１は、信号配線４３を介して複数の電池ボックス３の電池制御部３１とのデータ通信を行って、充電を行う蓄電池３２を選択し、この蓄電池３２が配置された電池ボックス３において、電池制御部３１によって充電用スイッチ３４を操作して、この蓄電池３２へ入力電源２２から充電電圧調整部２３及び充電配線４１を介して充電を行うよう構成されている。また、制御本体部２１は、上記充電を行うと同時に、放電を行う他の蓄電池３２を選択し、この蓄電池３２が配置された電池ボックス３において、電池制御部３１によって放電用スイッチ３５を操作して、この蓄電池３２から出力電源２５へ放電配線４２及び放電電圧調整部２６を介して放電を行うよう構成されている。

以下に、本例の蓄電装置１につき、図１、図２を参照して詳説する。
図１に示すごとく、電池ボックス３に配置される蓄電池３２は、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等とすることができる。各電池ボックス３においては、異なる種類の蓄電池３２を収容し、この異なる種類の蓄電池３２が収容された複数種類の電池ボックス３を制御ボックス２に電気接続することができる。本例の蓄電池３２には、電気自動車、施設、住宅等で所定期間使用されて劣化したものを、再利用（リユース又はリサイクル）することができる。特に、電気自動車用の蓄電池３２として、目標とする走行距離を達成できなくなったものの再利用が可能である。
本例の蓄電装置１は、施設、住宅等に設置して、１００Ｖ又は２００Ｖの商用交流電源（入力電源２２及び出力電源２５）に接続して用いる。

電池管理部３３は、電池電圧を計測・管理する以外にも、充電電流、放電電流、電池温度、断線情報、過充電、過放電等を計測・管理する。
制御本体部２１は、蓄電池３２の電池管理部３３が記憶するデータを分析することにより、各蓄電池３２の安全性能、充電特性、放電特性、温度特性等を認知し、各蓄電池３２の総合的性能を判断するよう構成されている。
電池ボックス３に収容される蓄電池３２としては、例えば、直流の電池電圧が２４Ｖ〜３８０Ｖのものを用いることができる。

蓄電装置１は、施設、住宅等の特定の場所に固定して用いる定置型の装置とすることができ、特定の場所に固定されない移動型の装置とすることもできる。
本例の入力電源２２は、１００Ｖの商用交流電源２２Ａ、２００Ｖの商用交流電源２２Ｂ、太陽光発電による太陽光電源（太陽光発電パネル）２２Ｃ及び風力発電による風力電源（風力発電装置）２２Ｃのうち、蓄電装置１が設置される環境に応じて適宜複数の種類の電源を選択することができる。

図２に示すごとく、１００Ｖの商用交流電源２２Ａと２００Ｖの商用交流電源２２Ｂとの各交流電圧は、交流／直流変換部２３１によって、充電電圧調整部２３へ送られる直流電圧に変換される。この直流電圧は、充電電圧調整部２３において昇圧又は降圧されて、充電配線４１を通っていずれかの電池ボックス３における蓄電池３２に充電される。
また、太陽光電源２２Ｃ又は風力電源２２Ｃから出力される直流電圧は、充電電圧調整部２３に直接入力され、充電電圧調整部２３において昇圧又は降圧されて、充電配線４１を通っていずれかの電池ボックス３における蓄電池３２に充電される。

図１に示すごとく、各入力電源２２に繋がる充電電圧調整部２３は、スイッチング素子２４によるスイッチ動作を受けて充電配線４１に接続されるよう構成されている。各スイッチング素子２４は、制御本体部２１からの指令によってスイッチ動作を行い、充電配線４１に接続する入力電源２２が選択される。
充電配線４１は、各入力電源２２を並列に接続する電源側配線部分４１１と、電源側配線部分４１１が１つにまとまる収束配線部分４１２と、収束配線部分４１２から各電池ボックス３へ並列に分岐して接続される分岐配線部分４１３とを有している。収束配線部分４１２には、電流計４１４が設けられており、制御本体部２１は、電流計４１４を監視して、各電池ボックス３の蓄電池３２への充電の入切等を行う。

本例の出力電源２５は、１００Ｖの商用交流電源２５である。商用交流電源２５と放電電圧調整部２６との間には、直流電圧を交流電圧に変換する直流／交流変換部２６１が設けられている。いずれかの電池ボックス３の蓄電池３２から放電される直流電圧は、放電配線４２を通って放電電圧調整部２６に送られ、放電電圧調整部２６において昇圧又は降圧されて、直流／交流変換部２６１を介して出力電源２５へ出力される。
放電配線４２は、放電電圧調整部２６に接続された収束配線部分４２１と、収束配線部分４２１から各電池ボックス３へ並列に分岐して接続される分岐配線部分４２２とを有している。収束配線部分４２１には、電流計４２３が設けられており、制御本体部２１は、電流計４２３を監視して、各電池ボックス３の蓄電池３２からの放電の入切等を行う。

図１に示すごとく、各電池ボックス３において、充電配線４１は、スイッチング素子から構成された充電用スイッチ３４に繋がり、充電用スイッチ３４には、直列に逆流防止用のダイオード３４１が直列に接続されている。また、放電配線４２は、スイッチング素子から構成された放電用スイッチ３５に繋がり、放電用スイッチ３５には、直列に逆流防止用のダイオード３５１が直列に接続されている。
充電用スイッチ３４及び放電用スイッチ３５は、それぞれ蓄電池３２に並列に接続されている。蓄電池３２における電圧監視線には、電池管理部３３が接続されており、電池管理部３３は電池制御部３１に接続されている。各電池ボックス３には、その登録番号（ＩＤ）を決定するためのＤＩＰスイッチ等の登録番号スイッチ３６が設けられている。
また、各電池ボックス３の蓄電池３２には、温度センサを設けて、電池管理部３３によって、この温度センサによる温度を監視することができる。

各電池ボックス３について登録番号（ＩＤ）が付与され、この各電池ボックス３の登録番号は、制御本体部２１と通信を行って、制御本体部２１内に設定される。また、各電池ボックス３についての登録番号の取得は、制御ボックス２に各電池ボックス３を接続する部位に専用のプラグ又はケーブルを用い、この専用のプラグ又はケーブル接続できることによって、自動的に取得することもできる。また、各電池ボックス３についての登録番号の取得は、その他の種々の方法によって行うことができる。

また、制御本体部２１は、予め特定の複数種類の蓄電池３２についての制御パラメータを保有している。再利用する蓄電池３２が配置された電池ボックス３が制御ボックス２に接続されたときに、再利用する蓄電池３２が、制御本体部２１に保有する特定の複数種類の蓄電池３２のいずれかに該当する場合には、制御本体部２１に保有する制御パラメータを用いて、蓄電池３２に対する充電及び放電の制御を行うよう構成されている。

蓄電池３２の種類は、専用のプラグ又はケーブルを接続したとき、あるいは蓄電池３２の電池管理部３３が有する電池情報が制御本体部２１内に保有される電池情報と一致するときに、認証することができる。制御パラメータとしては、充電電圧、充電電流、充電時間、電流容量等の充電条件、過充電・過放電、過電流、温度異常等の異常が現在発生していないことを示すデータもしくはフラグ等がある。また、充電及び放電の制御を行う際の制御パラメータには、電池残量、総電圧、ＳＯＣ（充電率）、ＤＯＤ（放電深度）等もある。

電池ボックス３内の蓄電池３２が、制御本体部２１に保有する特定の複数種類の蓄電池３２のいずれかに該当しなかった場合には、タッチパネル等の入力手段を介して、マニュアルで当該蓄電池３２の制御パラメータを制御本体部２１に入力することができる。
制御本体部２１は、各電池ボックス３についての登録番号（ＩＤ）が、制御本体部２１内に記憶する登録番号と合致するかを確認した後、各電池ボックス３内の蓄電池３２に対して充電及び放電の制御を行う。制御本体部２１は、各蓄電池３２に対する充電及び放電の制御を開始した後には、各蓄電池３２についての電流値、電圧値、温度等を測定し、各蓄電池３２に対する充電及び放電のフィードバック制御を行うことができる。

制御本体部２１は、信号配線４３を通じて各電池制御部３１と通信を行い、充電を行う蓄電池３２と放電を行う蓄電池３２とを選択するよう構成されている。各電池ボックス３における電池制御部３１は、電池管理部３３から蓄電池３２における充電状態のデータを受信して、制御本体部２１へ送信するよう構成されている。制御本体部２１は、複数の蓄電池３２のうち放電を行う蓄電池３２を、充電状態が満充電に近い蓄電池３２あるいは過充電に近い蓄電池３２から順に逐次選択するよう構成されている。
制御本体部２１は、信号配線４３を通じて各電池制御部３１と通信を行い、複数の蓄電池３２のうち充電を行う蓄電池３２を、充電容量の大きい蓄電池３２から順に逐次選択するよう構成されている。

なお、放電を行う蓄電池３２は、複数の蓄電池３２をできるだけ均等に使用するために、時系列に並べられる充電終了の履歴の古いものから順に選択することもできる。
また、充電を行う蓄電池３２は、ＳＯＣ（％）が低いもの（充電残量が空に近いもの）、あるいは充電残量の絶対値が低いものから順に選択することもできる。また、充電を行う蓄電池３２は、各電池ボックス３の蓄電池３２に割り振られたＩＤ番号の順に選択することもできる。
また、本例の蓄電装置１においては、同じ電池ボックス３の蓄電池３２に対して、充電と放電とを同時に行わない。また、同時に充電を行う蓄電池３２は、１つだけとし、複数の蓄電池３２に対して同時に充電は行わない。また、放電に際しては、１つの電池ボックス３の蓄電池３２から放電することができ、複数の電池ボックス３の蓄電池３２から同時に放電することもできる。

制御本体部２１は、充電を行う蓄電池３２を決定したときには、この蓄電池３２が接続された電池制御部３１と通信を行い、この電池制御部３１によってこの蓄電池３２が接続された充電用スイッチ３４をスイッチ動作させて、この蓄電池３２を充電配線４１に導通させる。また、制御本体部２１は、充電を行う蓄電池３２を決定したときには、放電を行う他の蓄電池３２も決定し、この他の蓄電池３２が接続された電池制御部３１と通信を行い、この電池制御部３１によってこの他の蓄電池３２が接続された放電用スイッチ３５をスイッチ動作させて、この他の蓄電池３２を放電配線４２に導通させる。
そして、制御本体部２１は、電池制御部３１及び充電用スイッチ３４によって、充電を行う蓄電池３２を順次切り換えるとともに、この切換を行うときには、電池制御部３１及び放電用スイッチ３５によって、放電を行う蓄電池３２を既に充電が行われた蓄電池３２に切り換えるよう構成されている。

本例の各電池ボックス３における電池管理部３３は、蓄電池３２の劣化度を計測するよう構成されている。電池ボックス３は、再利用する蓄電池３２及び電池管理部３３を接続可能に構成されている。蓄電池３２及び電池管理部３３は、専用のアダプタ及びコードを用いて、電池ボックス３に差し込むよう構成されている。そして、再利用する蓄電池３２及び電池管理部３３が電池ボックス３に差し込まれたときには、電池制御部３１がその電池管理部３３に蓄積されたデータを取得する。そして、制御本体部２１は、この電池管理部３３に蓄積されたデータに基づき、各蓄電池３２の劣化度に応じて制御パラメータを設定し、各蓄電池３２の充電・放電の制御を行う。

また、制御本体部２１は、再利用する蓄電池３２の電池管理部３３に劣化度のデータが蓄積されていない場合には、再利用する蓄電池３２には定格充電電圧よりも低い充電電圧で充電を行うよう構成されている。そして、この蓄電池３２に接続された電池管理部３３は、再利用する蓄電池３２について、実際に充電・放電を行った後に再度劣化度を計測する。
これにより、蓄電装置１の電池ボックス３に再利用する蓄電池３２を用いる場合には、上記制御により、この蓄電池３２の劣化度を確認し、劣化度が分からないときには、無理なく蓄電池３２を充電・放電させることができる。また、この蓄電池３２は、蓄電装置１において実際に充電・放電した後で劣化度を計測し、適切な充電電圧で再利用することができる。

また、蓄電装置１は、制御ボックス２に対して１台だけ電池ボックス３を接続して使用することも可能である。この場合には、充電配線４１と放電配線４２とをスイッチによって接続し、１台の電池ボックス３における蓄電池３２に対して充電と放電とを同時に行うことができる。

次に、制御本体部２１のメインの制御を行う方法につき、図３のフローチャートを参照して説明する。
まず、充電用スイッチ３４及び放電用スイッチ３５のすべてをＯＦＦとする（図３のステップＳ１）。そして、制御本体部２１が各電池制御部３１との通信も行って、蓄電装置１全体の状態をチェックし（Ｓ２）、異常がないかを確認する（Ｓ３）。異常がある場合には、その旨を制御ボックス２に表示して（Ｓ４）、異常が回復されるまで待機する。
次いで、制御本体部２１は、各電池ボックス３の接続状態を確認し（Ｓ５）、各電池ボックス３が接続されているときには、その旨を制御ボックス２に表示する（Ｓ６）。また、電池ボックス３が接続されていないときには、接続されるまで待機する（Ｓ７）。

次いで、制御本体部２１は、各電池ボックス３における蓄電池３２の仕様を取得し（Ｓ８）、次いで、各電池ボックス３における蓄電池３２の状態を取得する（Ｓ９）。そして、各電池ボックスにおける蓄電池３２の仕様及び状態を、制御ボックス２に表示する（Ｓ１０）。
次いで、制御本体部２１は、各電池ボックス３における蓄電池３２の仕様を正常に取得できたか（Ｓ１１）、及び各電池ボックス３における蓄電池３２の状態を正常に取得できたかを確認する（Ｓ１２）。いずれかに異常がある場合には、制御ボックス２に異常表示をする（Ｓ４）とともに蓄電装置１全体の状態のチェックに戻り（Ｓ２）、再びこのチェックを行う。
そして、各電池ボックス３における蓄電池３２の仕様・状態に異常がない場合には、制御本体部２１は、各蓄電池３２の充放電の制御を開始する（Ｓ１３）。その後、各電池ボックス３における蓄電池３２の仕様・状態の表示及び確認を繰り返す（Ｓ９〜Ｓ１３）。

次に、各蓄電池３２の充放電の制御を行う方法につき、図４のフローチャートを参照して説明する。
まず、制御本体部２１は、各電池ボックス３において、充電中の蓄電池３２がないかを確認する（図４のステップＳ１０１）。充電中の蓄電池３２がある場合には、充電終了条件が成立するか否かを判定し（Ｓ１０２）、充電終了条件が成立したときには、正常に充電を終了する（Ｓ１０３）。また、充電終了条件が成立しないときには、充電異常停止条件が成立するか否かを判定し（Ｓ１０４）、充電異常停止条件が成立したときには、異常があるとして充電を停止する（Ｓ１０５）。また、充電終了条件及び充電異常停止条件が成立しないときには、充電制御を継続する。
また、充電中の蓄電池３２がない場合には、過充電になっていない蓄電池３２のうちで充電可能な蓄電池３２がないかを確認する（Ｓ１０６）。そして、充電可能な蓄電池３２がある場合には、最も充電残量の少ない蓄電池３２の放電を停止するとともにこの蓄電池３２に充電を開始する（Ｓ１０７）。

次いで、制御本体部２１は、各電池ボックス３において、放電中の蓄電池３２がないかを確認する（Ｓ１０８）。放電中の蓄電池３２がある場合には、放電終了条件が成立するか否かを判定し（Ｓ１０９）、放電終了条件が成立したときには、正常に放電を終了する（Ｓ１１０）。また、放電終了条件が成立しないときには、放電異常停止条件が成立するか否かを判定し（Ｓ１１１）、放電異常停止条件が成立したときには、異常があるとして放電を停止する（Ｓ１１２）。また、放電終了条件及び放電異常停止条件が成立しないときには、放電制御を継続する。
また、放電中の蓄電池３２がない場合には、過放電になっていない蓄電池３２であって、充電中でない蓄電池３２がないかを確認する（Ｓ１１３）。そして、放電可能な蓄電池３２がある場合には、この蓄電池３２の放電を開始する（Ｓ１１４）。
このようにして、各電池ボックス３の蓄電池３２について充電と放電とを繰り返し行うことができる。

本例の蓄電装置１は、種々の電池電圧を有する蓄電池３２を収容する複数の電池ボックス３を制御ボックス２に電気接続して、複数の蓄電池３２の充電・放電を並行して行うよう構成されている。
蓄電装置１においては、制御ボックス２と複数の電池ボックス３とは、充電と放電とを別々の配線で行うよう、充電配線４１と放電配線４２とによって電気接続されている。また、制御ボックス２の制御本体部２１は、複数の電池ボックス３の電池制御部３１とデータ通信を行うよう構成されている。

そして、制御本体部２１は、複数の電池制御部３１とのデータ通信を行い、充電を行う蓄電池３２を選択し、この蓄電池３２に対して充電配線４１を介して充電を行う。このとき、この蓄電池３２が配置された電池ボックス３においては、電池制御部３１によって充電用スイッチ３４が操作され、蓄電池３２が充電配線４１に接続される。そして、入力電源２２（又は交流／直流変換部２３１）の直流電圧が、充電電圧調整部２３によって蓄電池３２の電池電圧に対応する充電電圧に調整される。
この充電電圧調整部２３によって、種々の電池電圧を有する各蓄電池３２への充電電圧を、充電に適した所定の電圧に変換することができる。この所定の電圧は、例えば、蓄電池３２の電池電圧とほぼ同じ電圧、あるいは蓄電池３２の電池電圧よりも高い電圧として設定することができる。

また、制御本体部２１は、複数の電池制御部３１とのデータ通信を行い、放電を行う蓄電池３２を選択し、この蓄電池３２から放電配線４２を介して放電を行う。このとき、この蓄電池３２が配置された電池ボックス３においては、電池制御部３１によって放電用スイッチ３５が操作され、蓄電池３２が放電配線４２に接続される。そして、蓄電池３２の電池電圧が、放電電圧調整部２６によって直流／交流変換部２６１へ供給する直流電圧に調整され、直流／交流変換部２６１から交流電圧の出力電源２５へと出力される。

本例の蓄電装置１においては、充電配線４１及び放電配線４２を有する構造により、いずれかの蓄電池３２において充電を行うと同時に、他のいずれかの蓄電池３２において放電を行うことができる。また、充電電圧調整部２３を用いることにより、各蓄電池３２の電池電圧に対応して充電電圧を設定することができ、充電に伴う損失を小さくすることができる。

また、各電池ボックス３の蓄電池３２の全体を偏りなく使用することができ、各蓄電池３２の寿命を延ばすことができる。また、複数の電池ボックス３の蓄電池３２から同時に放電をすることにより、出力電源２５から外部へ供給する電力を安定化させることができる。

（実施例２）
本例の蓄電装置１は、図５に示すごとく、図１に示した充電電圧調整部２３と放電電圧調整部２６とを制御ボックス２に設ける代わりに、各電池ボックス３にそれぞれ電圧調整部３７を設けた例である。
本例においては、各電池ボックス３における電圧調整部３７は、入力電源２２（又は交流／直流変換部２３１）から供給される直流電圧を、蓄電池３２の電池電圧に対応する充電電圧に調整するとともに、蓄電池３２の放電電圧を、直流／交流変換部２６１へ供給する直流電圧に調整する。電圧調整部３７は、充電用スイッチ３４及び放電用スイッチ３５と蓄電池３２との間に電気接続されている。
入力電源２２（又は交流／直流変換部２３１）は、複数の電池ボックス３における充電用スイッチ３４と充電配線４１によって電気接続されている。出力電源２５に接続された直流／交流変換部２６１は、複数の電池ボックス３における放電用スイッチ３５と放電配線４２によって電気接続されている。

本例の制御本体部２１は、信号配線４３を介して複数の電池ボックス３の電池制御部３１とのデータ通信を行って、充電を行う上記蓄電池３２を選択し、この蓄電池３２が配置された電池ボックス３において、電池制御部３１によって充電用スイッチ３４を操作して、この蓄電池３２へ入力電源２２から充電配線４１及び電圧調整部３７を介して充電を行う。また、制御本体部２１は、この充電を行うと同時に、放電を行う他の蓄電池３２を選択し、この蓄電池３２が配置された電池ボックス３において、電池制御部３１によって放電用スイッチ３５を操作して、この蓄電池３２から出力電源２５へ電圧調整部３７及び放電配線４２を介して放電を行う。
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

１蓄電装置
２制御ボックス
２１制御本体部
２２入力電源
２３充電電圧調整部
２３１交流／直流変換部
２５出力電源
２６放電電圧調整部
２６１直流／交流変換部
３電池ボックス
３１電池制御部
３２蓄電池
３３電池管理部
３４充電用スイッチ
３５放電用スイッチ
４１充電配線
４２放電配線
４３信号配線

Claims

蓄電池と、該蓄電池の電池電圧を計測・管理するとともに該蓄電池の劣化度を計測するよう構成された電池管理部と、上記蓄電池への充電を許可する充電用スイッチと、上記蓄電池からの放電を許可する放電用スイッチと、上記電池管理部から上記電池電圧のデータを受信するとともに上記充電用スイッチ及び上記放電用スイッチを操作する電池制御部と、を備える電池ボックスを、制御ボックスに電気接続して、該制御ボックスの制御本体部によって上記蓄電池の充電・放電を行うよう構成された蓄電装置であって、
上記制御ボックスには、入力電源から供給される直流電圧を、上記蓄電池の電池電圧に対応する充電電圧に調整する充電電圧調整部と、蓄電池の放電電圧を、出力電源へ供給する直流電圧に調整する放電電圧調整部とが設けられており、
上記充電電圧調整部は、複数の上記電池ボックスにおける上記充電用スイッチと充電配線によって電気接続されており、
上記放電電圧調整部は、複数の上記電池ボックスにおける上記放電用スイッチと放電配線によって電気接続されており、
上記制御本体部は、複数の上記電池ボックスの上記電池制御部と信号配線によって電気接続されており、
上記制御本体部は、上記信号配線を介して複数の上記電池ボックスの上記電池制御部とのデータ通信を行って、充電を行う上記蓄電池を選択し、該蓄電池が配置された上記電池ボックスにおいて、上記電池制御部によって上記充電用スイッチを操作して、該蓄電池へ上記入力電源から上記充電電圧調整部及び上記充電配線を介して充電を行い、かつ該充電を行うと同時に、放電を行う他の上記蓄電池を選択し、該蓄電池が配置された上記電池ボックスにおいて、上記電池制御部によって上記放電用スイッチを操作して、該蓄電池から上記出力電源へ上記放電配線及び上記放電電圧調整部を介して放電を行うよう構成されており、
上記充電電圧調整部は、上記充電を行う上記蓄電池の電池電圧、及び上記充電を行う上記蓄電池の、上記電池管理部によって計測された劣化度に応じて、上記充電を行う上記蓄電池への充電電圧を調整するよう構成されており、
上記放電電圧調整部は、上記放電を行う上記蓄電池の電池電圧、及び上記放電を行う上記蓄電池の、上記電池管理部によって計測された劣化度に応じて、上記放電を行う上記蓄電池への放電電圧を調整するよう構成されていることを特徴とする蓄電装置。
蓄電池と、該蓄電池の電池電圧を計測・管理するとともに該蓄電池の劣化度を計測するよう構成された電池管理部と、上記蓄電池への充電を許可する充電用スイッチと、上記蓄電池からの放電を許可する放電用スイッチと、上記電池管理部から上記電池電圧のデータを受信するとともに上記充電用スイッチ及び上記放電用スイッチを操作する電池制御部と、を備える電池ボックスを、制御ボックスに電気接続して、該制御ボックスの制御本体部によって上記蓄電池の充電・放電を行うよう構成された蓄電装置であって、
複数の上記電池ボックスの上記蓄電池には、入力電源から供給される直流電圧を、上記蓄電池の電池電圧に対応する充電電圧に調整するとともに、蓄電池の放電電圧を、出力電源へ供給する直流電圧に調整する電圧調整部とが設けられており、
該電圧調整部は、上記充電用スイッチ及び上記放電用スイッチと電気接続されており、
上記入力電源は、複数の上記電池ボックスにおける上記充電用スイッチと充電配線によって電気接続されており、
上記出力電源は、複数の上記電池ボックスにおける上記放電用スイッチと放電配線によって電気接続されており、
上記制御本体部は、複数の上記電池ボックスの上記電池制御部と信号配線によって電気接続されており、
上記制御本体部は、上記信号配線を介して複数の上記電池ボックスの上記電池制御部とのデータ通信を行って、充電を行う上記蓄電池を選択し、該蓄電池が配置された上記電池ボックスにおいて、上記電池制御部によって上記充電用スイッチを操作して、該蓄電池へ上記入力電源から上記充電配線及び上記電圧調整部を介して充電を行い、かつ該充電を行うと同時に、放電を行う他の上記蓄電池を選択し、該蓄電池が配置された上記電池ボックスにおいて、上記電池制御部によって上記放電用スイッチを操作して、該蓄電池から上記出力電源へ上記電圧調整部及び上記放電配線を介して放電を行うよう構成されており、
上記電圧調整部は、上記充電を行う上記蓄電池の電池電圧、及び上記充電を行う上記蓄電池の、上記電池管理部によって計測された劣化度に応じて、上記充電を行う上記蓄電池への充電電圧を調整するとともに、上記放電を行う上記蓄電池の電池電圧、及び上記放電を行う上記蓄電池の、上記電池管理部によって計測された劣化度に応じて、上記放電を行う上記蓄電池への放電電圧を調整するよう構成されていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１又は２に記載の蓄電装置において、上記入力電源には、商用交流電源が設けられており、該商用交流電源には、交流電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部が設けられていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電装置において、上記入力電源には、太陽光発電による太陽光電源及び風力発電による風力電源の少なくとも一方が設けられていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置において、上記出力電源は、商用交流電源であり、該商用交流電源には、直流電圧を交流電圧に変換する直流／交流変換部が設けられていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置において、上記制御本体部は、上記電池制御部及び上記充電用スイッチによって、充電を行う上記蓄電池を順次切り換えるとともに、該切換を行うときには、上記電池制御部及び上記放電用スイッチによって、放電を行う上記蓄電池を既に充電が行われた上記蓄電池に切り換えるよう構成されていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄電装置において、上記制御本体部は、予め特定の複数種類の上記蓄電池についての制御パラメータを保有しており、
再利用する上記蓄電池及び上記電池管理部が配置された上記電池ボックスが上記制御ボックスに接続されたときに、上記再利用する蓄電池が、上記制御本体部に保有する上記特定の複数種類の蓄電池のいずれかに該当する場合には、上記制御パラメータを用いて、上記蓄電池に対する充電及び放電の制御を行うよう構成されていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄電装置において、上記電池ボックスは、再利用する上記蓄電池及び上記電池管理部を接続可能に構成されており、
上記制御本体部は、上記再利用する蓄電池の上記電池管理部に上記劣化度のデータが蓄積されていない場合には、上記再利用する蓄電池には定格充電電圧よりも低い充電電圧で充電を行い、上記電池管理部は、上記再利用する蓄電池について、実際に使用した後に再度劣化度を計測するよう構成されていることを特徴とする蓄電装置。
請求項１〜８のいずれか一項に記載の蓄電装置において、上記各電池ボックスにおける上記電池制御部は、上記電池管理部から上記蓄電池における充電状態のデータを受信して、上記制御本体部へ送信するよう構成されており、
上記制御本体部は、複数の上記蓄電池のうち放電を行う蓄電池を、上記充電状態が満充電に近い上記蓄電池から順に逐次選択するよう構成されていることを特徴とする蓄電装置。