充電システム、充電方法及び電源システム
【課題】バックアップ電源の能力の低下を抑制することを課題とする。
【解決手段】充電システムは、電源から供給された交流電力を直流電力に変換して電流を出力する充電器と、充電器から出力された電流を蓄電する蓄電池と、蓄電池に並列接続され、充電器から蓄電池への電流をバイパスするバイパス回路とを有する。また、充電システムは、蓄電池の電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、充電器から蓄電池への電流を制御する制御信号を充電器に対して送信する制御回路を有する。また、かかる制御回路は、充電器から蓄電池への電流を計測し、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる制御信号をバイパス回路に対して送信するとともに、充電器から蓄電池への電流を制御する制御信号を充電器に対して送信する。
【解決手段】充電システムは、電源から供給された交流電力を直流電力に変換して電流を出力する充電器と、充電器から出力された電流を蓄電する蓄電池と、蓄電池に並列接続され、充電器から蓄電池への電流をバイパスするバイパス回路とを有する。また、充電システムは、蓄電池の電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、充電器から蓄電池への電流を制御する制御信号を充電器に対して送信する制御回路を有する。また、かかる制御回路は、充電器から蓄電池への電流を計測し、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる制御信号をバイパス回路に対して送信するとともに、充電器から蓄電池への電流を制御する制御信号を充電器に対して送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電システム、充電方法及び電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、負荷装置へ電力を供給する電源システムがある。かかる電源システムは、例えば、商用電源から入力された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を負荷装置に出力する整流器を有する。また、電源システムは、例えば、整流器の出力に蓄電池を有する。この蓄電池を用いたバックアップ電源により、電源システムでは、停電等によって商用電源を利用できなくなった場合に、蓄電池からの電力供給によって負荷装置への電力供給を継続する。
【０００３】
図６は、従来技術に係るバックアップ電源を有する電源システムの例を示す図である。例えば、図６に示すように、電源システム１は、商用電源２と、整流器３と、組電池４と、蓄電池５と、負荷装置６とを有する。なお、組電池４は、一つの様態として、直列に接続された１２個の蓄電池５を有する。
【０００４】
商用電源２は、交流電力を整流器３に対して出力する。整流器３は、商用電源２から入力された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を負荷装置６に対して供給する。また、整流器３は、変換した直流電力を組電池４に対しても出力する。組電池４は、整流器３から入力された直流電力を複数の蓄電池５に充電する。
【０００５】
上記構成において、電源システム１では、商用電源２が有効である場合に、整流器３によって直流電力が出力され、組電池４を充電しつつ負荷装置６への電力供給が行なわれる。一方、電源システム１では、商用電源２が無効である場合に、蓄電池５によって蓄電された電力が組電池４から出力され、負荷装置６への電力供給が行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４８４８５号公報
【特許文献２】特開２００８−２１１９３５号公報
【特許文献３】特開２００８−２７８６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術では、バックアップ電源の能力を低下させてしまうという問題がある。上述したように、図６に示した電源システム１では、商用電源２が有効である限りは、組電池４が常に充電される状態となる。ここで、組電池４の印加電圧は、蓄電池５の満充電電圧と蓄電池５の接続数との積に設定される。このため、各蓄電池５への印加電圧は、組電池４の印加電圧を蓄電池５の接続数で割った値となる。
【０００８】
また、複数の蓄電池５の間では、経年劣化の偏り、製造上のばらつき、使用環境の差等により、印加電圧にばらつきが生じることがある。すなわち、組電池４内において、他よりも印加電圧が高い蓄電池５や、他よりも印加電圧が低い蓄電池５が存在する状態が生じることがある。このような印加電圧のばらつきが生じる場合には、全ての蓄電池５が満充電になることを想定して設定された満充電電圧に組電池４の印加電圧が到達したとしても、満充電電圧に到達できない蓄電池５が含まれることになる。また、印加電圧のばらつきは、商用電源２から電力供給されている間は常に継続し、且つ、組電池４によって充放電が繰り返されても解消するのは困難である。
【０００９】
さらに、印加電圧のばらつきは、充電状態のばらつきを招くとともに、同時に蓄電池５の劣化の進行にもばらつきを生じさせることになるため、さらなる印加電圧のばらつきを拡大する要因となり得る。これらの結果、組電池４内の複数の蓄電池５の間における劣化状態に偏りが生じることにより、組電池４全体におけるバックアップ電源の能力が低下することがある。かかる問題は、整流器３と組電池４とを並列接続した上記の電源システム１に限られるものではなく、組電池を充電した後に組電池によって出力される電力を負荷装置へ供給する電源システムにおいても同様に生じる。
【００１０】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バックアップ電源の能力の低下を抑制することが可能である充電システム、充電方法及び電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る充電システムは、電源から供給された交流電力を直流電力に変換して電流を出力する充電器と、前記充電器から出力された電流を蓄電する蓄電池と、前記蓄電池に並列接続され、前記充電器から該蓄電池への電流をバイパスするバイパス回路と、前記蓄電池の電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第１制御信号を前記充電器に対して送信する第１制御回路と、前記充電器から前記蓄電池への電流を計測し、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる第２制御信号をバイパス回路に対して送信するとともに、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第３制御信号を前記充電器に対して送信する第２制御回路とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る充電システム、充電方法及び電源システムの一つの様態によれば、バックアップ電源の能力の低下を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１に係る充電システムの構成例を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施例１に係る各モードにおける充電器の出力電圧の変化を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施例１に係る各モードにおける蓄電池の電圧の変化を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、実施例１に係る各モードにおける組電池の充電電圧の変化を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、実施例１に係る各モードにおけるバイパスされる電流の変化を示す図である。
【図３】図３は、実施例１に係る充電処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、実施例１に係るバイパス制御処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施例２に係る電源システムの構成例を示す図である。
【図６】図６は、従来技術に係るバックアップ電源を有する電源システムの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る充電システム、充電方法及び電源システムの実施例を説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
［充電システムの構成］
図１を用いて、実施例１に係る充電システムの構成を説明する。図１は、実施例１に係る充電システムの構成例を示す図である。
【００１６】
例えば、図１に示すように、充電システム１００は、商用電源１１０と、充電器１２０と、組電池１３０と、制御回路１４０とを有する。かかる充電システム１００は、一つの様態として、商用電源１１０が利用できない場合に放電するための電気を充電する充電システムである。
【００１７】
商用電源１１０は、例えば、交流電力を充電器１２０に対して出力する。充電器１２０は、例えば、商用電源１１０から供給された交流電力を直流電力に変換して電流を出力する。組電池１３０は、例えば、充電器１２０から出力された電流を蓄電する蓄電池１３１ａ〜１３１ｌと、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌに並列に接続され、充電器１２０から蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流をバイパスするバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌとを有する。なお、組電池１３０に含まれる蓄電池とバイパス回路との数は、図示した１２個に限られるわけではない。
【００１８】
制御回路１４０は、例えば、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、充電器１２０から蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流を制御する制御信号を充電器１２０に対して送信する。また、制御回路１４０は、例えば、充電器１２０から蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流を計測し、計測した電流値に応じて、充電器１２０から蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流を制御する制御信号を充電器１２０に対して送信する。また、制御回路１４０は、例えば、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる制御信号をバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌに対して送信する。
【００１９】
ここで、未充電の蓄電池１３１ａ〜１３１ｌに充電する場合の処理について具体的に例を挙げて説明する。かかる説明では、充電器１２０による一定の電流により充電される「定電流充電モード」と、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧を一定に維持するように充電される「定電圧充電モード」と、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌによって電流がバイパスされつつ充電される「電流バイパスモード」とに分けて説明する。
【００２０】
また、一例として、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌは、定格電圧「３．７Ｖ」、満充電電圧「４．１Ｖ」、定格容量「２００Ａｈ」であるリチウムイオン蓄電池である。これにより、１２個の蓄電池１３１ａ〜１３１ｌが直列接続された組電池１３０は、満充電電圧が「４９．２Ｖ」となる。また、一例として、充電器１２０は、組電池１３０への最大の出力電流（垂下電流）が「４０Ａ」である。
【００２１】
（定電流充電モード）
充電が開始されると、充電器１２０は、商用電源１１０から供給された交流電力を直流電力に変換して、「４０Ａ」の電流を出力する。当初、組電池１３０に含まれる蓄電池１３１ａ〜１３１ｌは、未充電の状態にあり電圧が低いため、充電器１２０からの「４０Ａ」の一定電流により蓄電する。但し、定電流充電モードにおける蓄電の間は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌと充電器１２０との電圧が上昇するものの、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌそれぞれにおける製造や使用環境等に起因する電圧のばらつきが現れる。
【００２２】
また、制御回路１４０は、充電の開始後、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧を常時計測する。そして、制御回路１４０は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌのうち、最も高い電圧を有する蓄電池が満充電電圧「４．１Ｖ」に達した場合に、定電圧充電モードに移行する。
【００２３】
（定電圧充電モード）
続いて、制御回路１４０は、満充電電圧「４．１Ｖ」に達した蓄電池が以降に満充電電圧「４．１Ｖ」を上回らないように、出力電流を「０．１Ａ」低下させる制御信号を充電器１２０に対して送信する。すなわち、満充電電圧「４．１Ｖ」に達した蓄電池の電圧を満充電電圧「４．１Ｖ」に維持しながら、充電器１２０からの出力電流が最大の出力電流「４０Ａ」から減少していく。
【００２４】
また、制御回路１４０は、充電器１２０から蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流を計測する。このとき、制御回路１４０は、計測した電流値が予め設定された下限値「１Ａ」に達した場合に、電流バイパスモードに移行する。なお、予め設定された下限値は、「１Ａ」に限られるものではない。
【００２５】
（電流バイパスモード）
その後、制御回路１４０は、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌ全てに対して、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌそれぞれが満充電電圧「４．１Ｖ」を上回らないようにバイパス制御させる制御信号を送信する。また、制御回路１４０は、充電器１２０に対して、下限値「１Ａ」よりも大きい「３Ａ」で蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流を制御する制御信号を送信する。
【００２６】
すなわち、制御回路１４０から制御信号を受信したバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌは、並列接続される蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧が満充電電圧「４．１Ｖ」を超えるときに電流をバイパスする。なお、バイパスする電流は、可変であり、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧が「４．１Ｖ」を超えないようにするのに要する最小限の電流である。これらにより、電流バイパスモードでは、定電圧充電モードにおいて満充電電圧に達した蓄電池において、満充電電圧を超える過充電を防止し、満充電電圧に達していない蓄電池において、充電が継続される。換言すると、電流バイパスモードでは、満充電電圧に達した蓄電池においてバイパスされる電流が除々に増加し、満充電電圧に達していない蓄電池においても、満充電電圧に達することにより電流のバイパスが開始される。
【００２７】
そして、制御回路１４０は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌ全てにおいてバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌによってバイパスされた場合に、充電が完了することから、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌへの制御信号をリセットする。また、制御回路１４０は、充電器１２０による出力電流も停止させる。なお、充電完了の契機は、全ての蓄電池が満充電電圧に達したことによるバイパス制御の開始ではなく、電流バイパスモードの継続時間が予め設定された時間を超えたときにしても良い。また、充電の完了後は、例えば、充電器１２０を出力電圧「４９．２Ｖ」として浮動充電の状態としても良い。また、充電済みの蓄電池は、一つの様態として、電源が利用できない場合等に放電し、所定の負荷装置へのバックアップ電源として利用される。
【００２８】
ここで、図２Ａ〜図２Ｄを用いて、上記各モードにおける、充電器の出力電圧、蓄電池の電圧、組電池の充電電流、バイパスされる電流について説明する。図２Ａは、実施例１に係る各モードにおける充電器の出力電圧の変化を示す図である。また、図２Ｂは、実施例１に係る各モードにおける蓄電池の電圧の変化を示す図である。また、図２Ｃは、実施例１に係る各モードにおける組電池の充電電圧の変化を示す図である。また、図２Ｄは、実施例１に係る各モードにおけるバイパスされる電流の変化を示す図である。なお、図２Ａ〜図２Ｄにおいて、時刻「０〜ｔ１」は定電流充電モード、時刻「ｔ１〜ｔ２」は定電圧充電モード、時刻「ｔ２〜ｔ３」は電流バイパスモードをそれぞれ表している。
【００２９】
例えば、図２Ａに示すように、時刻「０〜ｔ１」における定電流充電モードでは、充電器１２０による最大の出力電流「４０Ａ」が出力されるため、充電器１２０による出力電圧が上昇する。また、例えば、図２Ｂに示すように、時刻「０〜ｔ１」における定電流充電モードでは、充電器１２０による最大の出力電流「４０Ａ」が出力されるため、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧が上昇する。但し、図２Ｂにおける蓄電池１３１ａ〜１３１ｌそれぞれの電圧は、製造や使用環境に起因するばらつきが維持されたまま上昇する。
【００３０】
また、例えば、図２Ｃに示すように、時刻「０〜ｔ１」における定電流充電モードでは、充電器１２０による最大の出力電流「４０Ａ」が一定で出力されるため、組電池１３０の充電電流も「４０Ａ」の一定値になる。また、例えば、図２Ｄに示すように、時刻「０〜ｔ１」における定電流充電モードでは、制御回路１４０によるバイパスに関する制御信号がバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌによって受け付けられていないため、バイパス電流は「０Ａ」となる。
【００３１】
また、例えば、図２Ａに示すように、時刻「ｔ１〜ｔ２」における定電圧充電モードでは、満充電電圧に達した蓄電池の電圧が満充電電圧を上回らないように、充電器１２０の出力電流を「０．１Ａ」低下させていくため、充電器１２０による出力電圧は一定となる。詳細には、充電器１２０による出力電圧は、定電流充電モードにおける電圧のピークとなる時刻「ｔ１」の出力電圧と同一のままとなる。また、例えば、図２Ｂに示すように、時刻「ｔ１〜ｔ２」における定電圧充電モードでは、上記のように充電器１２０による出力電圧が一定となるため、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧も一定となる。詳細には、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧は、定電流充電モードにおけるそれぞれの蓄電池で電圧のピークとなる時刻「ｔ１」の電圧と同一のままとなる。
【００３２】
また、例えば、図２Ｃに示すように、時刻「ｔ１〜ｔ２」における定電圧充電モードでは、充電器１２０による出力電流が「０．１Ａ」低下させていくため、組電池１３０の充電電流も「４０Ａ」から低下していく。詳細には、組電池１３０の充電電流は、「４０Ａ」から下限値として設定された「１Ａ」まで低下する。また、例えば、図２Ｄに示すように、時刻「ｔ１〜ｔ２」における定電圧充電モードでは、制御回路１４０によるバイパスに関する制御信号がバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌによって受け付けられていないため、バイパス電流は「０Ａ」となる。
【００３３】
また、例えば、図２Ａに示すように、時刻「ｔ２〜ｔ３」における電流バイパスモードでは、充電器１２０による出力電流「３Ａ」が一定で出力されるため、充電器１２０による出力電圧が上昇する。詳細には、充電器による出力電圧は、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌによって蓄電池１３１ａ〜１３１ｌ全てに対するバイパス制御が実行され、組電池１３０の満充電電圧「４９．２Ｖ」に達する時刻「ｔ３」まで上昇する。また、例えば、図２Ｂに示すように、時刻「ｔ２〜ｔ３」における電流バイパスモードでは、充電器１２０による出力電流「３Ａ」が出力されるため、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧が上昇する。但し、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌそれぞれの電圧は、時刻「ｔ２」において満充電電圧に達しているもの、時刻「ｔ２〜ｔ３」の間で満充電電圧に達するものがあるため、満充電電圧に達してからは満充電電圧である一定値「４．１Ｖ」となる。
【００３４】
また、例えば、図２Ｃに示すように、時刻「ｔ２〜ｔ３」における電流バイパスモードでは、充電器１２０による出力電流「３Ａ」が一定で出力されるため、組電池１３０の充電電流も「３Ａ」の一定値になる。また、例えば、図２Ｄに示すように、時刻「ｔ２〜ｔ３」における電流バイパスモードにおいて、バイパス電流は、満充電電圧「４．１Ｖ」に達した蓄電池１３１ａ〜１３１ｌに対応するバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌから充電器１２０による出力電流「３Ａ」まで上昇する。
【００３５】
［充電処理の流れ］
次に、図３を用いて、実施例１に係る充電処理を説明する。図３は、実施例１に係る充電処理の流れの例を示すフローチャートである。
【００３６】
例えば、図３に示すように、充電システム１００は、充電器１２０の出力電流を「４０Ａ」とする（ステップＳ１０１）。そして、充電システム１００は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧を計測し、最大の電圧値が満充電電圧「４．１Ｖ」以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。このとき、充電システム１００は、満充電電圧「４．１Ｖ」以上であると判定した場合に（ステップＳ１０２肯定）、充電器１２０の出力電流を「０．１Ａ」低下させる（ステップＳ１０３）。一方、充電システム１００は、満充電電圧「４．１Ｖ」未満であると判定した場合に（ステップＳ１０２否定）、再度ステップＳ１０２の処理を実行する。
【００３７】
続いて、充電システム１００は、組電池１３０の充電電流が下限値「１Ａ」以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。このとき、充電システム１００は、下限値「１Ａ」以下であると判定した場合に（ステップＳ１０４肯定）、全てのバイパス回路に対してバイパス制御を開始する旨の制御信号を送信する（ステップＳ１０５）。これにより、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌは、バイパス制御を開始する。一方、充電システム１００は、下限値「１Ａ」より大きいと判定した場合に（ステップＳ１０４否定）、ステップＳ１０２の処理を実行する。
【００３８】
その後、充電システム１００は、充電器１２０の出力電流を「３Ａ」とする（ステップＳ１０６）。そして、充電システム１００は、全ての蓄電池に対応する全てのバイパス回路によってバイパス制御されたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。このとき、充電システム１００は、全てのバイパス回路によってバイパス制御されたと判定した場合に（ステップＳ１０７肯定）、全てのバイパス回路に対してバイパス制御を開始する旨の制御信号をリセットする信号を送信する（ステップＳ１０８）。これにより、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌは、バイパス制御を終了する。
【００３９】
一方、充電システム１００は、全てのバイパス回路によってバイパス制御されていないと判定した場合に（ステップＳ１０７否定）、再度ステップＳ１０７の処理を実行する。続いて、充電システム１００は、充電器１２０による電流の出力を停止する信号を送信する（ステップＳ１０９）。これにより、充電器１２０は、電流の出力を停止する。
【００４０】
［バイパス制御処理の流れ］
次に、図４を用いて、実施例１に係るバイパス制御処理を説明する。図４は、実施例１に係るバイパス制御処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、当初のバイパス電流は「０Ａ」である。また、図４では、バイパスさせる電流を「０．２Ａ」増加させる例を挙げる。
【００４１】
例えば、図４に示すように、充電システム１００は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧を計測し、各蓄電池の満充電電圧「４．１Ｖ」以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。このとき、充電システム１００は、満充電電圧「４．１Ｖ」以上であると判定した場合に（ステップＳ２０１肯定）、バイパス回路によるバイパス電流を「０．２Ａ」増加させる（ステップＳ２０２）。一方、充電システム１００は、満充電電圧「４．１Ｖ」未満であると判定した場合に（ステップＳ２０１否定）、ステップＳ２０３の処理を実行する。
【００４２】
そして、充電システム１００は、制御回路１４０からのバイパス制御を開始する旨の制御信号を受信している場合に（ステップＳ２０３肯定）、再度ステップＳ２０１の処理を実行する。一方、充電システム１００は、制御回路１４０からのバイパス制御を開始する旨の制御信号を受信していない場合、すなわちバイパス制御をリセットする信号を受信した場合に（ステップＳ２０３否定）、バイパス制御を停止してバイパス電流を「０Ａ」とする（ステップＳ２０４）。
【００４３】
［実施例１による効果］
充電システム１００は、蓄電池の電圧と、充電器から蓄電池への電流との値に基づいて、蓄電池の満充電電圧を上回らないように充電器及び蓄電池に並列接続されたバイパス回路を制御するので、バックアップ電源の能力の低下を抑制することができる。換言すると、充電システム１００は、蓄電池への印加電圧のばらつきを考慮した蓄電池への充電を行なうので、蓄電池への印加電圧のばらつきに起因して満充電電圧に達しない蓄電池が含まれてしまう従来技術と比較して、バックアップ電源の能力の低下を抑制できる。また、充電システム１００は、蓄電池への印加電圧のばらつきを考慮した蓄電池への充電を行なうので、蓄電池の劣化状態の偏りを抑制するとともに、早期に劣化することも抑制することができる。
【実施例２】
【００４４】
さて、これまで本発明に係る充電システム１００の実施例について説明したが、上述した実施例以外にも種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、（１）処理順序、（２）構成、において異なる実施例を説明する。
【００４５】
（１）処理順序
上記実施例１では、全ての蓄電池においてバイパス回路によってバイパス制御されると、バイパス回路のバイパス制御をリセットして充電器による出力電流を停止させる場合を説明した。この処理については、充電器による出力電流を停止させてバイパス回路のバイパス制御をリセットするようにしても良い。
【００４６】
（２）構成
また、上記文書中や図面中等で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメタ等を含む情報（例えば、蓄電池やバイパス回路の数等）については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、上記実施例１では、リチウムイオンの蓄電池を用いる場合を説明したが、鉛蓄電池等の他の蓄電池を用いる場合にも同様に適用することができる。
【００４７】
また、図示した充電システム１００の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負担や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合することができる。例えば、制御回路１４０は、計測した蓄電池の電圧値に応じて充電器から蓄電池への電流を制御する制御信号を充電器に対して送信する制御回路と、計測した充電器から蓄電池への電流値に応じてバイパス制御させる制御信号をバイパス回路に対して送信するとともに、充電器から蓄電池への電流を制御する制御信号を充電器に対して送信する制御回路とに分散しても良い。
【００４８】
また、充電システム１００にて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【００４９】
また、上記充電システム１００は、充電システム１００をバックアップ電源として利用する電源システムに適用することができる。図５は、実施例２に係る電源システムの構成例を示す図である。例えば、図５に示すように、電源システム２００は、商用電源１１０と、充電器１２０１〜１２０３と、組電池１３０１〜１３０３と、制御回路１４０１〜１４０３と、整流器２５０と、ダイオード２６０１〜２６０３と、負荷装置２７０とを有する。なお、図５では、充電システム１００と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付している。また、充電器１２０１〜１２０３は、充電器１２０と同様のものであるが、複数個の構成を説明する便宜上、下付きの枝番を採用している。同様に、組電池１３０１〜１３０３は、組電池１３０と同様のものである。同様に、制御回路１４０１〜１４０３は、制御回路１４０と同様のものである。すなわち、組電池１３０１〜１３０３は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌと、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌとをそれぞれ有する。
【００５０】
上記構成において、整流器２５０は、商用電源１１０から入力された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を負荷装置２７０に対して供給するとともに、変換した直流電力を充電器１２０１〜１２０３を介して、組電池１３０１〜１３０３に対しても出力する。ダイオード２６０１〜２６０３は、組電池１３０１〜１３０３による放電方向の出力にのみ電力を通過させる。図５に示す電源システム２００は、ダイオード２６０１〜２６０３を介して、充電システム１００を整流器２５０と並列に接続することにより、上記実施例１で説明した充電処理を実行するとともに、負荷装置２７０へのバックアップ電源を供給する。なお、図５では、３つの充電システム１００を適用する例を挙げたが、充電システム１００の数はこれに限られるわけではない。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 充電システム
１１０ 商用電源
１２０ 充電器
１３０ 組電池
１３１ａ〜１３１ｌ 蓄電池
１３２ａ〜１３２ｌ バイパス回路
１４０ 制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電システム、充電方法及び電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、負荷装置へ電力を供給する電源システムがある。かかる電源システムは、例えば、商用電源から入力された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を負荷装置に出力する整流器を有する。また、電源システムは、例えば、整流器の出力に蓄電池を有する。この蓄電池を用いたバックアップ電源により、電源システムでは、停電等によって商用電源を利用できなくなった場合に、蓄電池からの電力供給によって負荷装置への電力供給を継続する。
【０００３】
図６は、従来技術に係るバックアップ電源を有する電源システムの例を示す図である。例えば、図６に示すように、電源システム１は、商用電源２と、整流器３と、組電池４と、蓄電池５と、負荷装置６とを有する。なお、組電池４は、一つの様態として、直列に接続された１２個の蓄電池５を有する。
【０００４】
商用電源２は、交流電力を整流器３に対して出力する。整流器３は、商用電源２から入力された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を負荷装置６に対して供給する。また、整流器３は、変換した直流電力を組電池４に対しても出力する。組電池４は、整流器３から入力された直流電力を複数の蓄電池５に充電する。
【０００５】
上記構成において、電源システム１では、商用電源２が有効である場合に、整流器３によって直流電力が出力され、組電池４を充電しつつ負荷装置６への電力供給が行なわれる。一方、電源システム１では、商用電源２が無効である場合に、蓄電池５によって蓄電された電力が組電池４から出力され、負荷装置６への電力供給が行なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１４８４８５号公報
【特許文献２】特開２００８−２１１９３５号公報
【特許文献３】特開２００８−２７８６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術では、バックアップ電源の能力を低下させてしまうという問題がある。上述したように、図６に示した電源システム１では、商用電源２が有効である限りは、組電池４が常に充電される状態となる。ここで、組電池４の印加電圧は、蓄電池５の満充電電圧と蓄電池５の接続数との積に設定される。このため、各蓄電池５への印加電圧は、組電池４の印加電圧を蓄電池５の接続数で割った値となる。
【０００８】
また、複数の蓄電池５の間では、経年劣化の偏り、製造上のばらつき、使用環境の差等により、印加電圧にばらつきが生じることがある。すなわち、組電池４内において、他よりも印加電圧が高い蓄電池５や、他よりも印加電圧が低い蓄電池５が存在する状態が生じることがある。このような印加電圧のばらつきが生じる場合には、全ての蓄電池５が満充電になることを想定して設定された満充電電圧に組電池４の印加電圧が到達したとしても、満充電電圧に到達できない蓄電池５が含まれることになる。また、印加電圧のばらつきは、商用電源２から電力供給されている間は常に継続し、且つ、組電池４によって充放電が繰り返されても解消するのは困難である。
【０００９】
さらに、印加電圧のばらつきは、充電状態のばらつきを招くとともに、同時に蓄電池５の劣化の進行にもばらつきを生じさせることになるため、さらなる印加電圧のばらつきを拡大する要因となり得る。これらの結果、組電池４内の複数の蓄電池５の間における劣化状態に偏りが生じることにより、組電池４全体におけるバックアップ電源の能力が低下することがある。かかる問題は、整流器３と組電池４とを並列接続した上記の電源システム１に限られるものではなく、組電池を充電した後に組電池によって出力される電力を負荷装置へ供給する電源システムにおいても同様に生じる。
【００１０】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バックアップ電源の能力の低下を抑制することが可能である充電システム、充電方法及び電源システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る充電システムは、電源から供給された交流電力を直流電力に変換して電流を出力する充電器と、前記充電器から出力された電流を蓄電する蓄電池と、前記蓄電池に並列接続され、前記充電器から該蓄電池への電流をバイパスするバイパス回路と、前記蓄電池の電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第１制御信号を前記充電器に対して送信する第１制御回路と、前記充電器から前記蓄電池への電流を計測し、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる第２制御信号をバイパス回路に対して送信するとともに、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第３制御信号を前記充電器に対して送信する第２制御回路とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る充電システム、充電方法及び電源システムの一つの様態によれば、バックアップ電源の能力の低下を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１に係る充電システムの構成例を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施例１に係る各モードにおける充電器の出力電圧の変化を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施例１に係る各モードにおける蓄電池の電圧の変化を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、実施例１に係る各モードにおける組電池の充電電圧の変化を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、実施例１に係る各モードにおけるバイパスされる電流の変化を示す図である。
【図３】図３は、実施例１に係る充電処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、実施例１に係るバイパス制御処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施例２に係る電源システムの構成例を示す図である。
【図６】図６は、従来技術に係るバックアップ電源を有する電源システムの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る充電システム、充電方法及び電源システムの実施例を説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
［充電システムの構成］
図１を用いて、実施例１に係る充電システムの構成を説明する。図１は、実施例１に係る充電システムの構成例を示す図である。
【００１６】
例えば、図１に示すように、充電システム１００は、商用電源１１０と、充電器１２０と、組電池１３０と、制御回路１４０とを有する。かかる充電システム１００は、一つの様態として、商用電源１１０が利用できない場合に放電するための電気を充電する充電システムである。
【００１７】
商用電源１１０は、例えば、交流電力を充電器１２０に対して出力する。充電器１２０は、例えば、商用電源１１０から供給された交流電力を直流電力に変換して電流を出力する。組電池１３０は、例えば、充電器１２０から出力された電流を蓄電する蓄電池１３１ａ〜１３１ｌと、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌに並列に接続され、充電器１２０から蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流をバイパスするバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌとを有する。なお、組電池１３０に含まれる蓄電池とバイパス回路との数は、図示した１２個に限られるわけではない。
【００１８】
制御回路１４０は、例えば、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、充電器１２０から蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流を制御する制御信号を充電器１２０に対して送信する。また、制御回路１４０は、例えば、充電器１２０から蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流を計測し、計測した電流値に応じて、充電器１２０から蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流を制御する制御信号を充電器１２０に対して送信する。また、制御回路１４０は、例えば、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる制御信号をバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌに対して送信する。
【００１９】
ここで、未充電の蓄電池１３１ａ〜１３１ｌに充電する場合の処理について具体的に例を挙げて説明する。かかる説明では、充電器１２０による一定の電流により充電される「定電流充電モード」と、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧を一定に維持するように充電される「定電圧充電モード」と、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌによって電流がバイパスされつつ充電される「電流バイパスモード」とに分けて説明する。
【００２０】
また、一例として、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌは、定格電圧「３．７Ｖ」、満充電電圧「４．１Ｖ」、定格容量「２００Ａｈ」であるリチウムイオン蓄電池である。これにより、１２個の蓄電池１３１ａ〜１３１ｌが直列接続された組電池１３０は、満充電電圧が「４９．２Ｖ」となる。また、一例として、充電器１２０は、組電池１３０への最大の出力電流（垂下電流）が「４０Ａ」である。
【００２１】
（定電流充電モード）
充電が開始されると、充電器１２０は、商用電源１１０から供給された交流電力を直流電力に変換して、「４０Ａ」の電流を出力する。当初、組電池１３０に含まれる蓄電池１３１ａ〜１３１ｌは、未充電の状態にあり電圧が低いため、充電器１２０からの「４０Ａ」の一定電流により蓄電する。但し、定電流充電モードにおける蓄電の間は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌと充電器１２０との電圧が上昇するものの、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌそれぞれにおける製造や使用環境等に起因する電圧のばらつきが現れる。
【００２２】
また、制御回路１４０は、充電の開始後、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧を常時計測する。そして、制御回路１４０は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌのうち、最も高い電圧を有する蓄電池が満充電電圧「４．１Ｖ」に達した場合に、定電圧充電モードに移行する。
【００２３】
（定電圧充電モード）
続いて、制御回路１４０は、満充電電圧「４．１Ｖ」に達した蓄電池が以降に満充電電圧「４．１Ｖ」を上回らないように、出力電流を「０．１Ａ」低下させる制御信号を充電器１２０に対して送信する。すなわち、満充電電圧「４．１Ｖ」に達した蓄電池の電圧を満充電電圧「４．１Ｖ」に維持しながら、充電器１２０からの出力電流が最大の出力電流「４０Ａ」から減少していく。
【００２４】
また、制御回路１４０は、充電器１２０から蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流を計測する。このとき、制御回路１４０は、計測した電流値が予め設定された下限値「１Ａ」に達した場合に、電流バイパスモードに移行する。なお、予め設定された下限値は、「１Ａ」に限られるものではない。
【００２５】
（電流バイパスモード）
その後、制御回路１４０は、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌ全てに対して、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌそれぞれが満充電電圧「４．１Ｖ」を上回らないようにバイパス制御させる制御信号を送信する。また、制御回路１４０は、充電器１２０に対して、下限値「１Ａ」よりも大きい「３Ａ」で蓄電池１３１ａ〜１３１ｌへの電流を制御する制御信号を送信する。
【００２６】
すなわち、制御回路１４０から制御信号を受信したバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌは、並列接続される蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧が満充電電圧「４．１Ｖ」を超えるときに電流をバイパスする。なお、バイパスする電流は、可変であり、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧が「４．１Ｖ」を超えないようにするのに要する最小限の電流である。これらにより、電流バイパスモードでは、定電圧充電モードにおいて満充電電圧に達した蓄電池において、満充電電圧を超える過充電を防止し、満充電電圧に達していない蓄電池において、充電が継続される。換言すると、電流バイパスモードでは、満充電電圧に達した蓄電池においてバイパスされる電流が除々に増加し、満充電電圧に達していない蓄電池においても、満充電電圧に達することにより電流のバイパスが開始される。
【００２７】
そして、制御回路１４０は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌ全てにおいてバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌによってバイパスされた場合に、充電が完了することから、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌへの制御信号をリセットする。また、制御回路１４０は、充電器１２０による出力電流も停止させる。なお、充電完了の契機は、全ての蓄電池が満充電電圧に達したことによるバイパス制御の開始ではなく、電流バイパスモードの継続時間が予め設定された時間を超えたときにしても良い。また、充電の完了後は、例えば、充電器１２０を出力電圧「４９．２Ｖ」として浮動充電の状態としても良い。また、充電済みの蓄電池は、一つの様態として、電源が利用できない場合等に放電し、所定の負荷装置へのバックアップ電源として利用される。
【００２８】
ここで、図２Ａ〜図２Ｄを用いて、上記各モードにおける、充電器の出力電圧、蓄電池の電圧、組電池の充電電流、バイパスされる電流について説明する。図２Ａは、実施例１に係る各モードにおける充電器の出力電圧の変化を示す図である。また、図２Ｂは、実施例１に係る各モードにおける蓄電池の電圧の変化を示す図である。また、図２Ｃは、実施例１に係る各モードにおける組電池の充電電圧の変化を示す図である。また、図２Ｄは、実施例１に係る各モードにおけるバイパスされる電流の変化を示す図である。なお、図２Ａ〜図２Ｄにおいて、時刻「０〜ｔ１」は定電流充電モード、時刻「ｔ１〜ｔ２」は定電圧充電モード、時刻「ｔ２〜ｔ３」は電流バイパスモードをそれぞれ表している。
【００２９】
例えば、図２Ａに示すように、時刻「０〜ｔ１」における定電流充電モードでは、充電器１２０による最大の出力電流「４０Ａ」が出力されるため、充電器１２０による出力電圧が上昇する。また、例えば、図２Ｂに示すように、時刻「０〜ｔ１」における定電流充電モードでは、充電器１２０による最大の出力電流「４０Ａ」が出力されるため、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧が上昇する。但し、図２Ｂにおける蓄電池１３１ａ〜１３１ｌそれぞれの電圧は、製造や使用環境に起因するばらつきが維持されたまま上昇する。
【００３０】
また、例えば、図２Ｃに示すように、時刻「０〜ｔ１」における定電流充電モードでは、充電器１２０による最大の出力電流「４０Ａ」が一定で出力されるため、組電池１３０の充電電流も「４０Ａ」の一定値になる。また、例えば、図２Ｄに示すように、時刻「０〜ｔ１」における定電流充電モードでは、制御回路１４０によるバイパスに関する制御信号がバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌによって受け付けられていないため、バイパス電流は「０Ａ」となる。
【００３１】
また、例えば、図２Ａに示すように、時刻「ｔ１〜ｔ２」における定電圧充電モードでは、満充電電圧に達した蓄電池の電圧が満充電電圧を上回らないように、充電器１２０の出力電流を「０．１Ａ」低下させていくため、充電器１２０による出力電圧は一定となる。詳細には、充電器１２０による出力電圧は、定電流充電モードにおける電圧のピークとなる時刻「ｔ１」の出力電圧と同一のままとなる。また、例えば、図２Ｂに示すように、時刻「ｔ１〜ｔ２」における定電圧充電モードでは、上記のように充電器１２０による出力電圧が一定となるため、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧も一定となる。詳細には、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧は、定電流充電モードにおけるそれぞれの蓄電池で電圧のピークとなる時刻「ｔ１」の電圧と同一のままとなる。
【００３２】
また、例えば、図２Ｃに示すように、時刻「ｔ１〜ｔ２」における定電圧充電モードでは、充電器１２０による出力電流が「０．１Ａ」低下させていくため、組電池１３０の充電電流も「４０Ａ」から低下していく。詳細には、組電池１３０の充電電流は、「４０Ａ」から下限値として設定された「１Ａ」まで低下する。また、例えば、図２Ｄに示すように、時刻「ｔ１〜ｔ２」における定電圧充電モードでは、制御回路１４０によるバイパスに関する制御信号がバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌによって受け付けられていないため、バイパス電流は「０Ａ」となる。
【００３３】
また、例えば、図２Ａに示すように、時刻「ｔ２〜ｔ３」における電流バイパスモードでは、充電器１２０による出力電流「３Ａ」が一定で出力されるため、充電器１２０による出力電圧が上昇する。詳細には、充電器による出力電圧は、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌによって蓄電池１３１ａ〜１３１ｌ全てに対するバイパス制御が実行され、組電池１３０の満充電電圧「４９．２Ｖ」に達する時刻「ｔ３」まで上昇する。また、例えば、図２Ｂに示すように、時刻「ｔ２〜ｔ３」における電流バイパスモードでは、充電器１２０による出力電流「３Ａ」が出力されるため、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧が上昇する。但し、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌそれぞれの電圧は、時刻「ｔ２」において満充電電圧に達しているもの、時刻「ｔ２〜ｔ３」の間で満充電電圧に達するものがあるため、満充電電圧に達してからは満充電電圧である一定値「４．１Ｖ」となる。
【００３４】
また、例えば、図２Ｃに示すように、時刻「ｔ２〜ｔ３」における電流バイパスモードでは、充電器１２０による出力電流「３Ａ」が一定で出力されるため、組電池１３０の充電電流も「３Ａ」の一定値になる。また、例えば、図２Ｄに示すように、時刻「ｔ２〜ｔ３」における電流バイパスモードにおいて、バイパス電流は、満充電電圧「４．１Ｖ」に達した蓄電池１３１ａ〜１３１ｌに対応するバイパス回路１３２ａ〜１３２ｌから充電器１２０による出力電流「３Ａ」まで上昇する。
【００３５】
［充電処理の流れ］
次に、図３を用いて、実施例１に係る充電処理を説明する。図３は、実施例１に係る充電処理の流れの例を示すフローチャートである。
【００３６】
例えば、図３に示すように、充電システム１００は、充電器１２０の出力電流を「４０Ａ」とする（ステップＳ１０１）。そして、充電システム１００は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧を計測し、最大の電圧値が満充電電圧「４．１Ｖ」以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。このとき、充電システム１００は、満充電電圧「４．１Ｖ」以上であると判定した場合に（ステップＳ１０２肯定）、充電器１２０の出力電流を「０．１Ａ」低下させる（ステップＳ１０３）。一方、充電システム１００は、満充電電圧「４．１Ｖ」未満であると判定した場合に（ステップＳ１０２否定）、再度ステップＳ１０２の処理を実行する。
【００３７】
続いて、充電システム１００は、組電池１３０の充電電流が下限値「１Ａ」以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。このとき、充電システム１００は、下限値「１Ａ」以下であると判定した場合に（ステップＳ１０４肯定）、全てのバイパス回路に対してバイパス制御を開始する旨の制御信号を送信する（ステップＳ１０５）。これにより、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌは、バイパス制御を開始する。一方、充電システム１００は、下限値「１Ａ」より大きいと判定した場合に（ステップＳ１０４否定）、ステップＳ１０２の処理を実行する。
【００３８】
その後、充電システム１００は、充電器１２０の出力電流を「３Ａ」とする（ステップＳ１０６）。そして、充電システム１００は、全ての蓄電池に対応する全てのバイパス回路によってバイパス制御されたか否かを判定する（ステップＳ１０７）。このとき、充電システム１００は、全てのバイパス回路によってバイパス制御されたと判定した場合に（ステップＳ１０７肯定）、全てのバイパス回路に対してバイパス制御を開始する旨の制御信号をリセットする信号を送信する（ステップＳ１０８）。これにより、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌは、バイパス制御を終了する。
【００３９】
一方、充電システム１００は、全てのバイパス回路によってバイパス制御されていないと判定した場合に（ステップＳ１０７否定）、再度ステップＳ１０７の処理を実行する。続いて、充電システム１００は、充電器１２０による電流の出力を停止する信号を送信する（ステップＳ１０９）。これにより、充電器１２０は、電流の出力を停止する。
【００４０】
［バイパス制御処理の流れ］
次に、図４を用いて、実施例１に係るバイパス制御処理を説明する。図４は、実施例１に係るバイパス制御処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、当初のバイパス電流は「０Ａ」である。また、図４では、バイパスさせる電流を「０．２Ａ」増加させる例を挙げる。
【００４１】
例えば、図４に示すように、充電システム１００は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌの電圧を計測し、各蓄電池の満充電電圧「４．１Ｖ」以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。このとき、充電システム１００は、満充電電圧「４．１Ｖ」以上であると判定した場合に（ステップＳ２０１肯定）、バイパス回路によるバイパス電流を「０．２Ａ」増加させる（ステップＳ２０２）。一方、充電システム１００は、満充電電圧「４．１Ｖ」未満であると判定した場合に（ステップＳ２０１否定）、ステップＳ２０３の処理を実行する。
【００４２】
そして、充電システム１００は、制御回路１４０からのバイパス制御を開始する旨の制御信号を受信している場合に（ステップＳ２０３肯定）、再度ステップＳ２０１の処理を実行する。一方、充電システム１００は、制御回路１４０からのバイパス制御を開始する旨の制御信号を受信していない場合、すなわちバイパス制御をリセットする信号を受信した場合に（ステップＳ２０３否定）、バイパス制御を停止してバイパス電流を「０Ａ」とする（ステップＳ２０４）。
【００４３】
［実施例１による効果］
充電システム１００は、蓄電池の電圧と、充電器から蓄電池への電流との値に基づいて、蓄電池の満充電電圧を上回らないように充電器及び蓄電池に並列接続されたバイパス回路を制御するので、バックアップ電源の能力の低下を抑制することができる。換言すると、充電システム１００は、蓄電池への印加電圧のばらつきを考慮した蓄電池への充電を行なうので、蓄電池への印加電圧のばらつきに起因して満充電電圧に達しない蓄電池が含まれてしまう従来技術と比較して、バックアップ電源の能力の低下を抑制できる。また、充電システム１００は、蓄電池への印加電圧のばらつきを考慮した蓄電池への充電を行なうので、蓄電池の劣化状態の偏りを抑制するとともに、早期に劣化することも抑制することができる。
【実施例２】
【００４４】
さて、これまで本発明に係る充電システム１００の実施例について説明したが、上述した実施例以外にも種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、（１）処理順序、（２）構成、において異なる実施例を説明する。
【００４５】
（１）処理順序
上記実施例１では、全ての蓄電池においてバイパス回路によってバイパス制御されると、バイパス回路のバイパス制御をリセットして充電器による出力電流を停止させる場合を説明した。この処理については、充電器による出力電流を停止させてバイパス回路のバイパス制御をリセットするようにしても良い。
【００４６】
（２）構成
また、上記文書中や図面中等で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメタ等を含む情報（例えば、蓄電池やバイパス回路の数等）については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、上記実施例１では、リチウムイオンの蓄電池を用いる場合を説明したが、鉛蓄電池等の他の蓄電池を用いる場合にも同様に適用することができる。
【００４７】
また、図示した充電システム１００の各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負担や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合することができる。例えば、制御回路１４０は、計測した蓄電池の電圧値に応じて充電器から蓄電池への電流を制御する制御信号を充電器に対して送信する制御回路と、計測した充電器から蓄電池への電流値に応じてバイパス制御させる制御信号をバイパス回路に対して送信するとともに、充電器から蓄電池への電流を制御する制御信号を充電器に対して送信する制御回路とに分散しても良い。
【００４８】
また、充電システム１００にて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【００４９】
また、上記充電システム１００は、充電システム１００をバックアップ電源として利用する電源システムに適用することができる。図５は、実施例２に係る電源システムの構成例を示す図である。例えば、図５に示すように、電源システム２００は、商用電源１１０と、充電器１２０１〜１２０３と、組電池１３０１〜１３０３と、制御回路１４０１〜１４０３と、整流器２５０と、ダイオード２６０１〜２６０３と、負荷装置２７０とを有する。なお、図５では、充電システム１００と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付している。また、充電器１２０１〜１２０３は、充電器１２０と同様のものであるが、複数個の構成を説明する便宜上、下付きの枝番を採用している。同様に、組電池１３０１〜１３０３は、組電池１３０と同様のものである。同様に、制御回路１４０１〜１４０３は、制御回路１４０と同様のものである。すなわち、組電池１３０１〜１３０３は、蓄電池１３１ａ〜１３１ｌと、バイパス回路１３２ａ〜１３２ｌとをそれぞれ有する。
【００５０】
上記構成において、整流器２５０は、商用電源１１０から入力された交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を負荷装置２７０に対して供給するとともに、変換した直流電力を充電器１２０１〜１２０３を介して、組電池１３０１〜１３０３に対しても出力する。ダイオード２６０１〜２６０３は、組電池１３０１〜１３０３による放電方向の出力にのみ電力を通過させる。図５に示す電源システム２００は、ダイオード２６０１〜２６０３を介して、充電システム１００を整流器２５０と並列に接続することにより、上記実施例１で説明した充電処理を実行するとともに、負荷装置２７０へのバックアップ電源を供給する。なお、図５では、３つの充電システム１００を適用する例を挙げたが、充電システム１００の数はこれに限られるわけではない。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 充電システム
１１０ 商用電源
１２０ 充電器
１３０ 組電池
１３１ａ〜１３１ｌ 蓄電池
１３２ａ〜１３２ｌ バイパス回路
１４０ 制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源から供給された交流電力を直流電力に変換して電流を出力する充電器と、
前記充電器から出力された電流を蓄電する蓄電池と、
前記蓄電池に並列接続され、前記充電器から該蓄電池への電流をバイパスするバイパス回路と、
前記蓄電池の電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第１制御信号を前記充電器に対して送信する第１制御回路と、
前記充電器から前記蓄電池への電流を計測し、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる第２制御信号をバイパス回路に対して送信するとともに、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第３制御信号を前記充電器に対して送信する第２制御回路と
を有することを特徴とする充電システム。
【請求項２】
前記第１制御回路は、計測した蓄電池の電圧が満充電電圧に達した場合に、該当する蓄電池が満充電電圧を上回らないように制御する前記第１制御信号を前記充電器に対して送信し、
前記第２制御回路は、計測した電流値が予め設定された下限値に達した場合に、該当する蓄電池が満充電電圧を上回らないようにバイパス制御させる前記第２制御信号を前記バイパス回路に対して送信するとともに、該下限値よりも大きい所定値で前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する前記第３制御信号を前記充電器に対して送信することを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
充電システムで実行される充電方法であって、
前記充電システムは、
電源から供給された交流電力を直流電力に変換して電流を出力する充電器と、
前記充電器から出力された電流を蓄電する蓄電池と、
前記蓄電池に並列接続され、前記充電器から該蓄電池への電流をバイパスするバイパス回路と
を有し、
前記充電方法は、
前記蓄電池の電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第１制御信号を前記充電器に対して送信する第１制御工程と、
前記充電器から前記蓄電池への電流を計測し、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる第２制御信号を前記バイパス回路に対して送信する第２制御工程と、
前記第２制御工程によって計測された電流値に応じて、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第３制御信号を前記充電器に対して送信する第３制御工程と
を含んだことを特徴とする充電方法。
【請求項４】
電源から出力される交流電力を直流電力に変換して電流を出力する整流器と、
前記整流器から出力された電流を受け付けて充電制御を実行する充電器と、
前記充電器による充電制御により出力された電流を蓄電するとともに、蓄電した電流を放電する蓄電池と、
前記蓄電池に並列接続され、前記充電器から該蓄電池への電流をバイパスするバイパス回路と、
前記蓄電池から放電される電力を通過させるダイオードと、
前記蓄電池の電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第１制御信号を前記充電器に対して送信する第１制御回路と、
前記充電器から前記蓄電池への電流を計測し、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる第２制御信号をバイパス回路に対して送信するとともに、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第３制御信号を前記充電器に対して送信する第２制御回路と
を有することを特徴とする電源システム。
【請求項１】
電源から供給された交流電力を直流電力に変換して電流を出力する充電器と、
前記充電器から出力された電流を蓄電する蓄電池と、
前記蓄電池に並列接続され、前記充電器から該蓄電池への電流をバイパスするバイパス回路と、
前記蓄電池の電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第１制御信号を前記充電器に対して送信する第１制御回路と、
前記充電器から前記蓄電池への電流を計測し、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる第２制御信号をバイパス回路に対して送信するとともに、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第３制御信号を前記充電器に対して送信する第２制御回路と
を有することを特徴とする充電システム。
【請求項２】
前記第１制御回路は、計測した蓄電池の電圧が満充電電圧に達した場合に、該当する蓄電池が満充電電圧を上回らないように制御する前記第１制御信号を前記充電器に対して送信し、
前記第２制御回路は、計測した電流値が予め設定された下限値に達した場合に、該当する蓄電池が満充電電圧を上回らないようにバイパス制御させる前記第２制御信号を前記バイパス回路に対して送信するとともに、該下限値よりも大きい所定値で前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する前記第３制御信号を前記充電器に対して送信することを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
充電システムで実行される充電方法であって、
前記充電システムは、
電源から供給された交流電力を直流電力に変換して電流を出力する充電器と、
前記充電器から出力された電流を蓄電する蓄電池と、
前記蓄電池に並列接続され、前記充電器から該蓄電池への電流をバイパスするバイパス回路と
を有し、
前記充電方法は、
前記蓄電池の電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第１制御信号を前記充電器に対して送信する第１制御工程と、
前記充電器から前記蓄電池への電流を計測し、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる第２制御信号を前記バイパス回路に対して送信する第２制御工程と、
前記第２制御工程によって計測された電流値に応じて、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第３制御信号を前記充電器に対して送信する第３制御工程と
を含んだことを特徴とする充電方法。
【請求項４】
電源から出力される交流電力を直流電力に変換して電流を出力する整流器と、
前記整流器から出力された電流を受け付けて充電制御を実行する充電器と、
前記充電器による充電制御により出力された電流を蓄電するとともに、蓄電した電流を放電する蓄電池と、
前記蓄電池に並列接続され、前記充電器から該蓄電池への電流をバイパスするバイパス回路と、
前記蓄電池から放電される電力を通過させるダイオードと、
前記蓄電池の電圧を計測し、計測した電圧値に応じて、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第１制御信号を前記充電器に対して送信する第１制御回路と、
前記充電器から前記蓄電池への電流を計測し、計測した電流値に応じて、バイパス制御させる第２制御信号をバイパス回路に対して送信するとともに、前記充電器から前記蓄電池への電流を制御する第３制御信号を前記充電器に対して送信する第２制御回路と
を有することを特徴とする電源システム。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２４９３４５（Ｐ２０１２−２４９３４５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６６２８（Ｐ２０１１−１１６６２８）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（５９３０６３１６１）株式会社ＮＴＴファシリティーズ (475)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（５９３０６３１６１）株式会社ＮＴＴファシリティーズ (475)
【Ｆターム（参考）】
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