JP2011089938A

JP2011089938A - 電力供給装置

Info

Publication number: JP2011089938A
Application number: JP2009244963A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tamura; 秀樹田村
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2011-05-06
Anticipated expiration: 2029-10-23
Also published as: EP2492702A4; CN102612656A; JP5789736B2; EP2492702A1; US9086463B2; CN102612656B; WO2011048471A1; US20120248876A1; EP2492702B1

Abstract

【課題】充放電時間を考慮して二次電池の劣化状態を判定可能な電力供給装置を提供する。
【解決手段】通常時に蓄電して非常時に負荷機器Ｌへ電力を供給するバックアップ電源として用いられる二次電池２と、二次電池２を充電する充電回路３と、二次電池２を放電させる放電回路４と、充電回路３による二次電池２の充電および放電回路４による二次電池２の放電を制御して、通常時の所定タイミングで二次電池２を第１のＳＯＣから第２のＳＯＣまで充電させる充放電制御部５ａと、充放電制御部５ａが二次電池２を第１のＳＯＣから第２のＳＯＣまで充電させたときの所要時間を計測する計時部５ｂと、計時部５ｂの計測結果に基づいて二次電池２の劣化状態を判定する判定部５ｃとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給装置に関するものである。

二次電池を停電時のバックアップ電源として用い、停電時には二次電池から負荷機器へ電力を供給する電力供給装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特許３３２２１１６号公報

二次電池は、使用時間の増加に伴って容量（Ｗｈ）が減少するため定期的に交換が必要となる。例えば、携帯電話等の二次電池は常に充放電を繰り返して使用しているため、放電電気量と放電時間、または充電電気量と充電時間から容量を容易に確認できる。したがって、初期容量に対する容量の低下度合を検知して、二次電池の劣化状態を判定し、電池寿命の検出が可能となる。

一方、停電時のバックアップ電源として使用する二次電池の場合、通常は自己放電分を除いて充放電を殆ど行わないため、容量確認が困難である。さらに、停電時のバックアップ電源として用いるため、容量がゼロ近くに低下するまで放電させて容量確認を行うことはできない。而して、非停電時の使用していないときに容量確認を行って、二次電池の劣化状態を判定する必要がある。

二次電池の劣化状態を判定する試験方法としては、上記特許文献１のように、放電開始から所定時間経過後の二次電池の電圧に基づいて、二次電池の劣化状態を判定する方法等が従来から提案されている。しかしながら、二次電池の放電前後の電圧変動に基づいて劣化を判定するものであって、劣化状態に応じて変化する充放電時間については考慮されていないものであった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、充放電時間を考慮して二次電池の劣化状態を判定可能な電力供給装置を提供することにある。

請求項１の発明は、二次電池と、二次電池を充電する充電手段と、二次電池を放電させる放電手段と、充電手段による二次電池の充電および放電手段による二次電池の放電を制御して、通常時の所定タイミングで二次電池を第１のＳＯＣから第２のＳＯＣまで充電させる、または通常時の所定タイミングで二次電池を第２のＳＯＣから第１のＳＯＣまで放電させる充放電制御手段と、充放電制御手段が二次電池を第１のＳＯＣから第２のＳＯＣまで充電させたとき、または充放電制御手段が二次電池を第２のＳＯＣから第１のＳＯＣまで放電させたときの所要時間を計測する計時手段と、計時手段の計測結果に基づいて二次電池の劣化状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、充放電時間を考慮して二次電池の劣化状態を判定可能となる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記判定手段は、所定の劣化状態の二次電池を前記第１のＳＯＣから第２のＳＯＣまで充電したときの前記所要時間、または所定の劣化状態の二次電池を第２のＳＯＣから第１のＳＯＣまで放電させたときの前記所要時間を初期所要時間として記憶し、前記計時手段の計測結果と初期所要時間とを比較することによって二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする。

この発明によれば、充放電時間を初期の充放電時間と比較することで、二次電池の劣化状態を判定可能となり、判定処理の簡略化を図ることができる。

請求項３の発明は、請求項１において、前記判定手段は、所定の劣化状態の二次電池が前記第２のＳＯＣであるときの容量を初期容量として記憶し、前記計時手段の計測結果に基づいて前記第２のＳＯＣにおける二次電池の容量を導出し、当該導出した二次電池の容量と初期容量とを比較することによって二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする。

この発明によれば、充放電時間に基づいて導出した二次電池の容量を初期容量と比較することで、二次電池の劣化状態を判定可能となる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記二次電池は、通常時に所定の容量以上に充電されて非常時に負荷機器へ電力を供給するバックアップ電源として用いられ、前記充放電制御手段は、通常時における二次電池をバックアップ保証ＳＯＣ以上に充電し、前記判定手段によって判定された二次電池の劣化状態に応じて、通常時における二次電池が前記所定の容量以上となるようにバックアップ保証ＳＯＣを変動させることを特徴とする。

この発明によれば、二次電池の劣化状態に依らず、バックアップ用として必要な二次電池の容量を確保できる。

請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記充放電制御手段は、通常時に前記二次電池のＳＯＣの上限が１００％未満となるように充放電制御し、通常時の前記所定のタイミングで二次電池を１００％未満である第１のＳＯＣから１００％である第２のＳＯＣまで充電させる、または通常時の前記所定のタイミングで二次電池を１００％である第２のＳＯＣから１００％未満である第１のＳＯＣまで放電させることを特徴とする。

この発明によれば、二次電池の容量劣化は、残存容量が大きいほど劣化速度が速くなるので、二次電池の劣化状態を判定するときのみＳＯＣ１００（％）まで充電することで、二次電池２の長寿命化を図ることができる。

請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、前記二次電池は、通常時に所定の容量以上に充電されて非常時に負荷機器へ電力を供給するバックアップ電源として用いられ、前記充放電制御手段は、通常時における二次電池をバックアップ保証ＳＯＣ以上に充電し、前記二次電池の温度に応じて、通常時における二次電池が前記所定の容量以上となるようにバックアップ保証ＳＯＣを変動させることを特徴とする。

この発明によれば、二次電池の温度に依らず、バックアップ用として必要な二次電池の容量を確保できる。

以上説明したように、本発明では、充放電時間を考慮して二次電池の劣化状態を判定することができるという効果がある。

本発明の電力供給装置の構成を示す図である。リチウムイオン電池のＳＯＣと電池電圧との関係を示す図である。リチウムイオン電池の容量劣化特性を示す図である。実施形態１の動作フローチャートを示す図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）同上の判定動作および補正動作を示す図である。二次電池の温度と電池容量との関係を示す図である。二次電池の温度と必要なＳＯＣとの関係を示す図である。二次電池の温度と必要なＳＯＣとの簡略化した関係を示す図である。実施形態２の動作フローチャートを示す図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）同上の判定動作および補正動作を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の電力供給装置は、図１に示すように、商用電源からなる交流電源ＡＣを直流電力にＡＣ／ＤＣ変換して負荷機器Ｌに供給するコンバータ回路１（ＡＣ／ＤＣ変換手段）と、交流電源ＡＣの停電時におけるバックアップ電源として機能する二次電池２と、交流電源ＡＣを直流電力にＡＣ／ＤＣ変換して二次電池２を定電流で充電する充電回路３（充電手段）と、二次電池２を放電させる放電回路４（放電手段）と、充電回路３および放電回路４の各動作を制御する充放電コントローラ５と、交流電源ＡＣの停電を検知する停電監視回路６（停電監視手段）と、二次電池２周辺の環境温度を検出するサーミスタ７とを備える。

充放電コントローラ５は、充放電制御部５ａ（充放電制御手段）と、計時部５ｂ（計時手段）と、判定部５ｃ（判定手段）とで構成される。停電監視回路６は、交流電源ＡＣの電圧に基づいて停電発生を検知しており、交流電源ＡＣの電圧が所定値より低下した場合に停電であると判断する。また、放電回路４は、二次電池２から負荷機器Ｌへの給電経路に直列接続された出力スイッチ４ａ（電源切替手段）と、二次電池２の両端間に接続された強制放電回路４ｂ（電力消費手段）とで構成され、出力スイッチ４ａは、停電監視回路６によってオン・オフ制御され、強制放電回路４ｂは、充放電制御部５ａによって駆動制御される。

そして、停電監視回路６が交流電源ＡＣの停電を検知していない通常時において、負荷機器Ｌは、コンバータ回路１が出力する直流電力によって駆動される。充放電制御部５ａは、二次電池２の電圧を所定電圧に維持するため、必要に応じて充電回路３を動作させて二次電池２を定電流充電しておく。さらに、停電監視回路６は出力スイッチ４ａをオフ（開放）制御し、充放電制御部５ａは強制放電回路４ｂを動作させる。強制放電回路４ｂは、二次電池２の両端間に図示しない抵抗等の擬似負荷を接続することで、強制的に二次電池２を所定量の放電状態とする機能を有しており、通常時は二次電池２を強制的に放電状態にしておくことで、後述の停電検知時に出力スイッチ４ａをオン（導通）制御した場合に、負荷機器Ｌの電源瞬断を防止している。

次に、停電監視回路６が交流電源ＡＣの停電を検知した非常時において、停電監視回路６は出力スイッチ４ａをオン制御し、さらに停電発生信号を充放電制御部５ａへ出力する。停電発生信号を受け取った充放電制御部５ａは、強制放電回路４ｂを停止させ、負荷機器Ｌには、二次電池２から出力スイッチ４ａを介して直流電力が供給される。

二次電池２は、停電時における負荷機器Ｌのバックアップ電源として機能するために、少なくともバックアップ保証期間は電力供給を可能にする残存容量が必要である。本実施形態の負荷機器Ｌの消費電力が５０Ｗ、バックアップ保証期間が１時間（１ｈ）の場合、５０（Ｗ）×１（ｈ）＝５０（Ｗｈ）の残存容量が必要となる。而して、バックアップ用として使用する二次電池２のＳＯＣ１００（％）での容量を１００（Ｗｈ）とすると、ＳＯＣ５０（％）が必要となる。

ここで、二次電池２をリチウムイオン電池で構成した場合、ＳＯＣと二次電池２の電圧（以降、電池電圧と称す）との間には図２に示すような比例関係があり、充放電制御部５ａは、電池電圧を監視することによって二次電池２のＳＯＣを検出している。そして、本実施形態の充放電制御部５ａは、通常時に二次電池２のＳＯＣが５０（％）まで低下すれば、充電回路３によって二次電池２への充電を開始し、ＳＯＣが所定値（例えば６０（％））まで達したら充電回路３を停止させる。または、強制放電回路４ｂによる放電電力を常に充電して補い、ＳＯＣ５０（％）を維持するようにしてもよい。

また図３に示すように、リチウムイオン電池で構成される二次電池２をＳＯＣ１００（％）で保存した場合（特性Ｙ１）と、ＳＯＣ６０（％）で保存した場合（特性Ｙ２）とでは、ＳＯＣ１００（％）で保存した場合のほうが、容量劣化が速く進行する。すなわち、二次電池２の容量劣化は、残存容量が大きいほど劣化速度が速くなる。したがって、二次電池２の長寿命化のために、ＳＯＣ１００（％）まで充電を行うことなく、寿命保証のためにＳＯＣ５０〜６０（％）程度の低いＳＯＣに抑えている。

そして本実施形態では、二次電池２をバックアップ電源として使用していない通常時（交流電源ＡＣが通電状態）に、充放電コントローラ５が二次電池２の劣化状態を判定しており、通常時における電力供給装置の動作フローチャートを図４に示す。

まず、充放電制御部５ａは、電池電圧が、バックアップ保証のために設定されたバックアップ保証ＳＯＣ（例えば、初期状態では５０（％））に対応する電池電圧（以降、バックアップ保証電圧Ｖｂと称す）以下であるか否かを判定する（Ｓ１）。電池電圧がバックアップ保証電圧Ｖｂ以下であれば、充電回路３によって二次電池２への充電を開始し（Ｓ２）、電池電圧が、寿命保証のために予め設定された充電終了ＳＯＣ（例えば、６０（％））に対応する電池電圧（以降、充電終了電圧Ｖｓと称す）に達したか否かを判定し（Ｓ３）、電池電圧が充電終了電圧Ｖｓ未満であれば、充電動作を継続する。そして、ステップＳ２において電池電圧がバックアップ保証電圧Ｖｂを上回っている場合、またはステップＳ３において電池電圧が充電終了電圧Ｖｓに達している場合に、二次電池２の寿命判定時期であるか否かを判定する（Ｓ４）。二次電池２の寿命判定時期は、所定の周期毎（例えば、１回／月）に設定されており、寿命判定時期でなければステップＳ１に戻って上記処理を繰り返す。

二次電池２の寿命判定時期であれば、充放電制御部５ａは、充電回路３または放電回路４によって電池電圧を初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０に一致させた後、充電回路３によって二次電池２への充電を開始し（Ｓ５）、電池電圧が、寿命判定のために予め設定された第２のＳＯＣ（例えば、１００（％））に対応する電池電圧（以降、寿命判定電圧Ｖｈと称す）に達したか否かを判定し（Ｓ６）、電池電圧が寿命判定電圧Ｖｈ未満であれば、充電動作を継続する。そして、計時部５ｂは、初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０から寿命判定電圧Ｖｈまでの充電に要した時間（充電時間）を計時しており、判定部５ｃは、ステップＳ６において電池電圧が寿命判定電圧Ｖｈに達している場合、充電時間に基づいて二次電池２の劣化状態を判定する（Ｓ７）。ここで、初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０とは、初期状態の二次電池２に対して設定されたバックアップ保証電圧（初期状態のバックアップ保証ＳＯＣに等しい第１のＳＯＣ（例えば、ＳＯＣ５０（％））に対応する電池電圧）である。

以下、充電時間を考慮して二次電池２の劣化状態を判定する判定処理について詳述する。まず図５（ｂ）に示すように、第１のＳＯＣ５０％に対応する電池電圧３．９（Ｖ）を初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０とし、第２のＳＯＣ１００％に対応する電池電圧４．２（Ｖ）を寿命判定電圧Ｖｈとした場合、初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０から寿命判定電圧Ｖｈまでの充電時間（計測充電時間）をｔ１とする。

そして、判定部５ｃは、初期状態の二次電池２の充電時間である初期充電時間ｔ０（初期所要時間）を記憶しておき、初期充電時間ｔ０に対する計測充電時間ｔ１の比率［ｔ１／ｔ０］から二次電池２の劣化状態を判定する。この場合、
劣化状態＝ｔ１／ｔ０ ………（１）
で表され、［ｔ１／ｔ０］が小さいほど、二次電池２が劣化していると判定される。この場合、後述の二次電池２の容量に基づいた判定処理に比べて、処理の簡略化を図ることができる。

また、判定部５ｃは、充電時間を考慮して導出した二次電池２の容量に基づいて二次電池２の劣化状態を判定してもよい。まず図５（ｂ）に示すように、第１のＳＯＣ５０％に対応する電池電圧３．９（Ｖ）を初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０とし、第２のＳＯＣ１００％に対応する電池電圧４．２（Ｖ）を寿命判定電圧Ｖｈとし、充電回路３が行う定電流充電の充電電力をＰ１（Ｗ）とし、ＳＯＣの充電分である充電ＳＯＣを５０（％）［＝１００（％）−５０（％）］とした場合、初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０から寿命判定電圧Ｖｈまでの充電時間（計測充電時間）がｔ１であったとする。このとき、ＳＯＣ１００（％）時における現状の二次電池２の容量Ｃ１（Ｗｈ）は、
Ｃ１（Ｗｈ）＝ｔ１（ｈ）×Ｐ１（Ｗ）÷充電ＳＯＣ（％）×１００ ………（２）
となる（以降、計測容量Ｃ１と称す）。

そして、判定部５ｃは、初期状態のＳＯＣ１００（％）時における二次電池２の容量Ｃ０（Ｗｈ）を予め記憶しており（以降、初期容量Ｃ０と称す）、二次電池２の劣化状態は、
劣化状態＝Ｃ１／Ｃ０ ………（３）
で表される。すなわち、［Ｃ１／Ｃ０］が小さいほど、二次電池２が劣化していると判定される。このように、充電時間に基づいて導出した二次電池２の容量Ｃ１を初期容量Ｃ０と比較することで、二次電池２の劣化状態を判定可能となる。

なお、二次電池２の初期容量Ｃ０（Ｗｈ）は、初期状態の二次電池２を用いて初期充電時間ｔ０を計時し（図５（ａ）参照）、
Ｃ０（Ｗｈ）＝ｔ０（ｈ）×Ｐ１（Ｗ）÷充電ＳＯＣ（％）×１００ ………（４）
によって算出した結果を記憶してもよい。

なお、寿命判定電圧Ｖｈを、ＳＯＣ１００（％）ではなく、例えばＳＯＣ６０（％）に対応する電池電圧に設定してもよいが、充電時間が短くなるために判定精度の点では、高いＳＯＣまで充電したほうが有利となる。

そして判定部５ｃは、上記式（１）または（３）で求められた二次電池２の劣化状態に基づいて、二次電池２の劣化状態が進行しているか否かを判定する（Ｓ８）。劣化状態が０．９に低下した場合は、計測容量Ｃ１が初期容量Ｃ０の９０（％）にまで低下しており、ＳＯＣ１００（％）での容量は９０（Ｗｈ）となる。而して、バックアップ用として必要な５０（Ｗｈ）を確保するためには、バックアップ保証ＳＯＣ５６（％）が必要となる。

そこで、充放電制御部５ａは、バックアップ保証ＳＯＣ５６（％）に対応する４．０（Ｖ）をバックアップ保証電圧Ｖｂに設定することで、二次電池２の劣化状態に応じてバックアップ保証電圧Ｖｂを補正する（Ｓ９）。以降、充放電制御部５ａは、この補正したバックアップ保証電圧Ｖｂ、および充電終了電圧Ｖｓを用いて、上記ステップＳ１〜Ｓ３の通常時における充放電制御を行うので（図５（ｃ）参照）、二次電池２の劣化状態に依らず、バックアップ用として必要な５０（Ｗｈ）を確保できる。すなわち、充放電制御部５ａは、判定部５ｃによって判定された二次電池２の劣化状態に応じて、通常時における二次電池２のＳＯＣを設定している。

さらに、定期的に上記ステップＳ５〜Ｓ９のバックアップ保証電圧Ｖｂの補正処理を行い、充電後のＳＯＣ１００％時における二次電池２の計測容量Ｃ１（Ｗｈ）が５５（Ｗｈ）にまで低下した場合には、図示しない表示灯やブザー等の報知手段でユーザに報知し、二次電池２の交換をユーザに促す。

また、二次電池２の温度と電池容量との関係は、図６に示すように、電池温度が低いほど電池容量は低下する。したがって、温度補正を行わない場合、二次電池２の温度が低下すると、バックアップ用として必要な容量（Ｗｈ）を確保できなくなる虞がある。そこで、充放電制御部５ａは、二次電池２の温度特性として、図７に示すように、二次電池の温度と、バックアップ用として必要な容量（Ｗｈ）を確保するためのバックアップ保証ＳＯＣとの関係を記憶している。なお、図７に示す二次電池２の温度特性は二次電池２の劣化状態に応じて変動し、例えば劣化状態が進行すると、バックアップ用として必要な容量（Ｗｈ）が増加する。そこで、本実施形態では、二次電池２の劣化状態毎に複数パターンの温度特性を記憶する構成や、温度特性パターンを二次電池２の劣化状態に応じて変動させる構成を備える。

そして、サーミスタ７によって、二次電池２の温度と相関関係にある二次電池２周辺の環境温度を測定し、充放電制御部５ａは、サーミスタ７が測定した環境温度を図７に示す温度特性に照合することで、現在の環境温度において必要なバックアップ保証ＳＯＣを算出し、当該算出したバックアップ保証ＳＯＣに基づいてバックアップ保証電圧Ｖｂを補正することで、二次電池２の温度に依らず、バックアップ用として必要な容量（Ｗｈ）を確保することが可能となる。すなわち、充放電制御部５ａは、二次電池２の温度に応じて、通常時における二次電池２のバックアップ保証ＳＯＣを設定している。また、環境温度は常に変化するため、図８に示すように所定の温度範囲毎に必要なＳＯＣを規定すれば、充放電制御部５ａによるバックアップ保証電圧Ｖｂの温度補正を簡略化できる。

（実施形態２）
本実施形態の電力供給装置の構成は実施形態１と同様であり、同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

本実施形態では、二次電池２をバックアップ電源として使用していない通常時（交流電源ＡＣが通電状態）に、充放電コントローラ５が、放電時間を考慮して二次電池２の劣化状態を判定しており、通常時における電力供給装置の動作フローチャートを図９に示す。

まず、充放電制御部５ａは実施形態１と同様に、バックアップ保証電圧Ｖｂ、および充電終了電圧Ｖｓを用いて、上記ステップＳ１〜Ｓ３の通常時における充放電制御を行い、ステップＳ４において、例えば１回／月の寿命判定時期でなければステップＳ１に戻って上記処理を繰り返す。

二次電池２の寿命判定時期であれば、充放電制御部５ａは、充電回路３によって電池電圧を寿命判定電圧Ｖｈに一致させた後、放電回路４の強制放電回路４ａによって二次電池２の放電を開始し（Ｓ１５）、電池電圧が初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０にまで低下したか否かを判定し（Ｓ１６）、電池電圧が初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０を上回っていれば、放電動作を継続する。そして、計時部５ｂは、寿命判定電圧Ｖｈから初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０までの放電に要した時間（放電時間）を計時しており、判定部５ｃは、ステップＳ１６において電池電圧が初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０にまで低下している場合、放電時間に基づいて二次電池２の劣化状態を判定する（Ｓ１７）。

以下、二次電池２の劣化状態の判定処理について詳述する。

まず図１０（ｂ）に示すように、第１のＳＯＣ５０％に対応する電池電圧３．９（Ｖ）を初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０とし、第２のＳＯＣ１００％に対応する電池電圧４．２（Ｖ）を寿命判定電圧Ｖｈとした場合、寿命判定電圧Ｖｈから初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０までの放電時間（計測放電時間）がｔ１１であったとする。

そして、判定部５ｃは、初期状態の二次電池２の放電時間である初期放電時間ｔ１０（初期所要時間）を記憶しておき、初期放電時間ｔ１０に対する計測放電時間ｔ１１の比率［ｔ１１／ｔ１０］から二次電池２の劣化状態を判定する。この場合、
劣化状態＝ｔ１１／ｔ１０ ………（５）
で表され、［ｔ１１／ｔ１０］が小さいほど、二次電池２が劣化していると判定される。この場合、後述の二次電池２の容量に基づいた判定処理に比べて、処理の簡略化を図ることができる。

また、判定部５ｃは、放電時間を考慮して導出した二次電池２の容量に基づいて二次電池２の劣化状態を判定してもよい。まず図１０（ｂ）に示すように、第１のＳＯＣ５０％に対応する電池電圧３．９（Ｖ）を初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０とし、第２のＳＯＣ１００％に対応する電池電圧４．２（Ｖ）を寿命判定電圧Ｖｈとし、強制放電回路４ｂが行う強制放電の放電電力をＰ１１（Ｗ）とし、ＳＯＣの放電分である放電ＳＯＣを５０（％）［＝１００（％）−５０（％）］とした場合、寿命判定電圧Ｖｈから初期バックアップ保証電圧Ｖｂ０までの放電時間（計測放電時間）がｔ１１であったとする。このとき、ＳＯＣ１００（％）時における現状の二次電池２の容量Ｃ１１（Ｗｈ）は、
Ｃ１１（Ｗｈ）＝ｔ１１（ｈ）×Ｐ１１（Ｗ）÷放電ＳＯＣ（％）×１００ …（６）
となる（以降、計測容量Ｃ１１と称す）。

そして、判定部５ｃは、初期状態のＳＯＣ１００（％）時における二次電池２の容量Ｃ１０（Ｗｈ）を予め記憶しており（以降、初期容量Ｃ１０と称す）、二次電池２の劣化状態は、
劣化状態＝Ｃ１１／Ｃ１０ ………（７）
で表される。すなわち、［Ｃ１１／Ｃ１０］が小さいほど、二次電池２が劣化していると判定される。このように、放電時間に基づいて導出した二次電池２の容量Ｃ１１を初期容量Ｃ１０と比較することで、二次電池２の劣化状態を判定可能となる。なお、二次電池２の初期容量Ｃ１０（Ｗｈ）は、初期状態の二次電池２を用いて初期放電時間ｔ１０を計時し（図１０（ａ）参照）、
Ｃ１０（Ｗｈ）＝ｔ１０（ｈ）×Ｐ１１（Ｗ）÷放電ＳＯＣ（％）×１００ …（８）
によって算出した結果を記憶してもよい。

なお、寿命判定電圧Ｖｈを、ＳＯＣ１００（％）ではなく、例えばＳＯＣ６０（％）に対応する電池電圧に設定してもよいが、放電時間が短くなるために判定精度の点では、高いＳＯＣから放電したほうが有利となる。

そして、判定部５ｃは、上記式（５）または（７）で求められた二次電池２の劣化状態に基づいて、二次電池２の劣化状態が進行しているか否かを判定する（Ｓ１８）。劣化状態が０．９に低下した場合は、計測容量Ｃ１が初期容量Ｃ０の９０（％）にまで低下しており、ＳＯＣ１００（％）での容量は９０（Ｗｈ）となる。而して、バックアップ用として必要な５０（Ｗｈ）を確保するためには、バックアップ保証ＳＯＣ５６（％）が必要となる。

そこで、充放電制御部５ａは、バックアップ保証ＳＯＣ５６（％）に対応する４．０（Ｖ）をバックアップ保証電圧Ｖｂに設定することで、二次電池２の劣化状態に応じてバックアップ保証電圧Ｖｂを補正する（Ｓ１９）。以降、充放電制御部５ａは、この補正したバックアップ保証電圧Ｖｂ、および充電終了電圧Ｖｓを用いて、上記ステップＳ１〜Ｓ３の通常時における充放電制御を行うので（図１０（ｃ）参照）、二次電池２の劣化状態に依らず、バックアップ用として必要な５０（Ｗｈ）を確保できる。すなわち、充放電制御部５ａは、判定部５ｃによって判定された二次電池２の劣化状態に応じて、通常時における二次電池２のバックアップ保証ＳＯＣを設定している。

さらに、定期的に上記ステップＳ１５〜Ｓ１９のバックアップ保証電圧Ｖｂの補正処理を行い、ＳＯＣ１００％時における現状の二次電池２の計測容量Ｃ１１（Ｗｈ）が５５（Ｗｈ）にまで低下した場合には、図示しない表示灯やブザー等の報知手段でユーザに報知し、二次電池２の交換をユーザに促す。

また、充放電制御部５ａは実施形態１と同様に、サーミスタ７が測定した環境温度に基づいて、バックアップ保証電圧Ｖｂの温度補正を行う。

なお、本実施形態では、放電回路４の強制放電回路４ｂをステップＳ１５の放電に用いることで、構成の簡略化を図っているが、放電回路４とは別構成の放電手段を設けてもよく、さらには負荷機器Ｌの消費電力を放電に利用してもよい。

１コンバータ回路
２二次電池
３充電回路
４放電回路
５充放電コントローラ
５ａ充放電制御部
５ｂ計時部
５ｃ判定部
６停電監視回路
７サーミスタ

Claims

二次電池と、
二次電池を充電する充電手段と、
二次電池を放電させる放電手段と、
充電手段による二次電池の充電および放電手段による二次電池の放電を制御して、通常時の所定タイミングで二次電池を第１のＳＯＣから第２のＳＯＣまで充電させる、または通常時の所定タイミングで二次電池を第２のＳＯＣから第１のＳＯＣまで放電させる充放電制御手段と、
充放電制御手段が二次電池を第１のＳＯＣから第２のＳＯＣまで充電させたとき、または充放電制御手段が二次電池を第２のＳＯＣから第１のＳＯＣまで放電させたときの所要時間を計測する計時手段と、
計時手段の計測結果に基づいて二次電池の劣化状態を判定する判定手段とを備える
ことを特徴とする電力供給装置。
前記判定手段は、所定の劣化状態の二次電池を前記第１のＳＯＣから第２のＳＯＣまで充電したときの前記所要時間、または所定の劣化状態の二次電池を第２のＳＯＣから第１のＳＯＣまで放電させたときの前記所要時間を初期所要時間として記憶し、前記計時手段の計測結果と初期所要時間とを比較することによって二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
前記判定手段は、所定の劣化状態の二次電池が前記第２のＳＯＣであるときの容量を初期容量として記憶し、前記計時手段の計測結果に基づいて前記第２のＳＯＣにおける二次電池の容量を導出し、当該導出した二次電池の容量と初期容量とを比較することによって二次電池の劣化状態を判定することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
前記二次電池は、通常時に所定の容量以上に充電されて非常時に負荷機器へ電力を供給するバックアップ電源として用いられ、
前記充放電制御手段は、通常時における二次電池をバックアップ保証ＳＯＣ以上に充電し、前記判定手段によって判定された二次電池の劣化状態に応じて、通常時における二次電池が前記所定の容量以上となるようにバックアップ保証ＳＯＣを変動させる
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の電力供給装置。
前記充放電制御手段は、通常時に前記二次電池のＳＯＣの上限が１００％未満となるように充放電制御し、通常時の前記所定のタイミングで二次電池を１００％未満である第１のＳＯＣから１００％である第２のＳＯＣまで充電させる、または通常時の前記所定のタイミングで二次電池を１００％である第２のＳＯＣから１００％未満である第１のＳＯＣまで放電させることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の電力供給装置。
前記二次電池は、通常時に所定の容量以上に充電されて非常時に負荷機器へ電力を供給するバックアップ電源として用いられ、
前記充放電制御手段は、通常時における二次電池をバックアップ保証ＳＯＣ以上に充電し、前記二次電池の温度に応じて、通常時における二次電池が前記所定の容量以上となるようにバックアップ保証ＳＯＣを変動させる
ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の電力供給装置。