JP2024089188A

JP2024089188A - 充放電システム、および、充放電方法

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Publication number: JP2024089188A
Application number: JP2022204394A
Authority: JP
Inventors: 貴夫大塚
Original assignee: 西芝電機株式会社
Priority date: 2022-12-21
Filing date: 2022-12-21
Publication date: 2024-07-03
Anticipated expiration: 2042-12-21
Also published as: JP7515994B2

Abstract

【課題】スペース上の制約を低減する充放電システム、および、充放電方法を提供する。
【解決手段】充放電システム１は、交直変換装置２と、交直変換装置２から負荷９２に向けて電流を供給する第１電流路１１と、シリコンドロッパ３と、シリコンドロッパ３をバイパスして電流を供給するバイパス電流路１３と、バイパス電流路１３に配置される開閉器３３と、交直変換装置２から供給される電流を受け取ることにより充電され、放電によって負荷９２に電力を供給するリチウムイオン電池５と、リチウムイオン電池５の充電時に交直変換装置２からリチウムイオン電池５に過電流が流れるのが防止されるよう、リチウムイオン電池５の充電状態に応じて、充電方式を切り替える切替手段６と、を具備する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、充放電システム、および、充放電方法に関する。

蓄電池から、シリコンドロッパを介して、負荷に電力を供給するシステムが知られている。

関連する技術として、特許文献１の図１３には、交流電源用配電盤（１）と、変圧器（４）と、整流回路部（５）と、鉛蓄電池等の蓄電池（７）と、シリコンドロッパ回路（８）と、負荷側配電回路部（９）と、を備えるシステムが開示されている。

特開２０００－１４０３８号公報

ベント形二次電池である鉛蓄電池を用いて充放電システムを構成する場合、蓄電池室の確保等に伴い、スペース上の制約が大きくなることがあった。

そこで、本発明は、鉛蓄電池の代わりにリチウムイオン電池を用いることにより、スペース上の制約を低減する充放電システム、および、充放電方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の実施形態における充放電システムは、交流電力を直流電力に変換する交直変換装置と、前記交直変換装置から負荷に向けて電流を供給する第１電流路と、前記第１電流路に配置され、電圧を降圧させるシリコンドロッパと、前記交直変換装置から前記負荷に向けて、前記シリコンドロッパをバイパスして、電流を供給するバイパス電流路と、前記バイパス電流路に配置される開閉器と、前記交直変換装置から供給される電流を受け取ることにより充電され、放電によって前記負荷に電力を供給するリチウムイオン電池と、前記リチウムイオン電池の充電時に前記交直変換装置から前記リチウムイオン電池に過電流が流れるのが防止されるよう、前記リチウムイオン電池の充電状態に応じて、充電方式を切り替える切替手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明の実施形態における充放電方法は、充放電システムを用いて実行される充放電方法であって、前記充放電システムは、交流電力を直流電力に変換する交直変換装置と、前記交直変換装置から負荷に向けて電流を供給する第１電流路と、前記第１電流路に配置され、電圧を降圧させるシリコンドロッパと、前記交直変換装置から前記負荷に向けて、前記シリコンドロッパをバイパスして、電流を供給するバイパス電流路と、前記バイパス電流路に配置される開閉器と、前記交直変換装置から供給される電流を受け取ることにより充電され、放電によって前記負荷に電力を供給するリチウムイオン電池とを具備し、前記充放電方法は、前記リチウムイオン電池の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であるとき、前記シリコンドロッパを介して前記リチウムイオン電池を充電する第１充電方式、および、定電流方式で前記リチウムイオン電池を充電する第３充電方式の少なくとも一方の方式により前記リチウムイオン電池を充電することと、前記リチウムイオン電池の充電状態が、前記第１状態と比較して充電量が相対的に多い第２状態であるとき、前記シリコンドロッパをバイパスして前記リチウムイオン電池を充電する第２充電方式、および、定電圧方式で前記リチウムイオン電池を充電する第４充電方式の少なくとも一方の方式により前記リチウムイオン電池を充電することと、前記リチウムイオン電池の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であるとき、前記リチウムイオン電池が、前記シリコンドロッパを介して前記負荷に電力を供給することと、前記リチウムイオン電池の充電状態が、前記第３状態と比較して充電量が相対的に少ない第４状態であるとき、前記リチウムイオン電池が、前記シリコンドロッパをバイパスして前記負荷に電力を供給することとを具備することを特徴とする。

本発明により、スペース上の制約を低減する充放電システム、および、充放電方法を提供することができる。

図１は、第１の実施形態における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図２は、第１の実施形態における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図３は、第１の実施形態における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図４は、第１の実施形態における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図５は、第１の実施形態における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図６は、第２の実施形態における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図７は、第２の実施形態における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図８は、第２の実施形態における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図９は、第２の実施形態における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図１０は、第２の実施形態における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図１１は、充電工程における充電電圧の変化および充電電流の変化の一例を示すグラフである。図１２は、実施形態の第１変形例における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。図１３は、実施形態の第２変形例における充放電システムの回路構成の一例を模式的に示す図である。

以下、実施形態における充放電システム１、および、充放電方法に関して、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同じ機能を有する部材、部位については、同一の符号が付され、同一の符号が付されている部材、部位について、繰り返しの説明は省略される。また、以下の実施形態における説明において、数値の記載が例示であることは言うまでもない（換言すれば、実施形態における数値の記載によって、特許請求の範囲が限定解釈されないことは言うまでもない。）。

（第１の実施形態）
図１乃至図５を参照して、第１の実施形態における充放電システム１Ａについて説明する。図１乃至図５は、第１の実施形態における充放電システム１Ａの回路構成の一例を模式的に示す図である。なお、図２および図３には、リチウムイオン電池５が充電されている様子が示され、図４および図５には、リチウムイオン電池５から負荷９２に向けて電力が供給されている様子が示されている。

（構成・作用）
図１に記載の例では、充放電システム１Ａは、交直変換装置２と、第１電流路１１と、シリコンドロッパ３と、バイパス電流路１３と、開閉器３３と、リチウムイオン電池５と、切替手段６と、を具備する。

交直変換装置２は、交流電力を直流電力に変換する。第１電流路１１は、交直変換装置２から負荷９２に向けて電力を供給する。

シリコンドロッパ３は、第１電流路１１に配置され、電圧を降圧させる。図１に記載の例では、シリコンドロッパ３は、少なくとも１つのシリコンダイオード３１を含む。図１に記載の例では、シリコンドロッパ３は、直列的に接続された複数のシリコンダイオード３１を含む。図１に記載の例では、シリコンドロッパ３に含まれるシリコンダイオード３１の数が３個であるが、シリコンドロッパ３に含まれるシリコンダイオード３１の数は、１個、２個、あるいは、４個以上であってもよい。

各シリコンダイオード３１は、電流の流れ方向における当該シリコンダイオード３１の下流側の電圧が、電流の流れ方向における当該シリコンダイオード３１の上流側の電圧よりも所定電圧だけ低くなるように、電圧を降下させる。各シリコンダイオードによる電圧降下量は、例えば、０．６Ｖ以上１Ｖ以下である。

バイパス電流路１３は、交直変換装置２から負荷９２に向けて、シリコンドロッパ３をバイパスして、電流を供給する。

開閉器３３は、バイパス電流路１３に配置される。開閉器３３が閉状態であるとき、交直変換装置２から負荷９２に、バイパス電流路１３を介して電力を供給可能である。他方、開閉器３３が開状態であるとき、交直変換装置２から負荷９２に、バイパス電流路１３を介さずに、シリコンドロッパ３を介して電力を供給可能である。

リチウムイオン電池５は、交直変換装置２から供給される電流を受け取ることにより充電される。また、リチウムイオン電池５は、放電によって負荷９２に電力を供給する。

切替手段６は、リチウムイオン電池５の充電時に交直変換装置２からリチウムイオン電池５に過電流が流れるのが防止されるよう、リチウムイオン電池５の充電状態（より具体的には、リチウムイオン電池５の端子電圧、または、リチウムイオン電池５の充電率（換言すれば、充電容量に対する充電量））に応じて、充電方式を切り替える。

図２および図３に記載の例では、切替手段６は、シリコンドロッパ３を介してリチウムイオン電池５を充電する第１充電方式Ｍ１（図２を参照。）と、シリコンドロッパ３をバイパスしてリチウムイオン電池５を充電する第２充電方式Ｍ２（図３を参照。）との間で、充電方式を切り替える。

図２に記載の例において、交直変換装置２の出力電圧とリチウムイオン電池５の端子電圧との間の電位差が大きい場合を想定する。この場合、切替手段６を用いて、シリコンドロッパ３を介してリチウムイオン電池５を充電する第１充電方式Ｍ１が実行されることにより、交直変換装置２からリチウムイオン電池５に過電流が流れるのが防止される。より具体的には、電流の流れ方向における当該シリコンドロッパ３の下流側の電圧とリチウムイオン電池５の端子電圧との間の電位差は相対的に小さいため、リチウムイオン電池５に過電流は流れない。

図３に記載の例において、交直変換装置２の出力電圧とリチウムイオン電池５の端子電圧との間の電位差が小さい場合を想定する。この場合、切替手段６を用いて、シリコンドロッパ３をバイパスしてリチウムイオン電池５を充電する第２充電方式Ｍ２（より具体的には、シリコンドロッパ３を介さずにリチウムイオン電池５を充電する第２充電方式Ｍ２）が実行される。こうして、リチウムイオン電池５の端子電圧が十分な電圧となるよう（換言すれば、十分な充電量が確保されるよう）、リチウムイオン電池５を充電することができる。

（効果）
第１の実施形態では、鉛蓄電池の代わりに、リチウムイオン電池５が採用されることにより、鉛蓄電池の採用に付随するスペース確保の制約が低減される。また、第１の実施形態における充放電システム１Ａは、リチウムイオン電池５の充電状態（より具体的には、リチウムイオン電池５の端子電圧、または、リチウムイオン電池５の充電率）に応じて、充電方式を切り替える切替手段６を備える。当該切替手段６を用いることにより、リチウムイオン電池５の充電時に、リチウムイオン電池５の端子電圧が低い場合でも（あるいは、リチウムイオン電池５の充電率が小さい場合でも）、交直変換装置２からリチウムイオン電池５に過電流が流れるのが防止される。

また、第１の実施形態では、交直変換装置２の出力電圧を、負荷９２に適合するように降圧させるシリコンドロッパ３の特性を利用して、リチウムイオン電池５の充電方式が切り替えられる。より具体的には、切替手段６は、シリコンドロッパ３を介する充電方式と、シリコンドロッパ３をバイパスする充電方式との間で充電方式を切り替える。よって、シンプルな構成で、充電方式の切り替えが実現される。

（任意付加的な構成）
図１乃至図５を参照して、第１の実施形態における充放電システム１Ａにおいて採用可能な任意付加的な構成について説明する。

（船舶における充放電システム）
第１の実施形態における充放電システム１Ａは、船舶における充放電システムであってもよい。より具体的には、充放電システム１Ａは、船内交流母線１０を有していてもよい。船内交流母線１０には、高圧交流電流（例えば、４４０Ｖの交流電流）が流れる。船内交流母線１０は、配電線を介して、船内の各所に電力を供給する。船内交流母線１０は、船舶の推進器（例えば、スクリューを駆動するモータ）に電力を供給してもよい。

図２に記載の例では、交直変換装置２は、船内交流母線１０から交流電力を受け取り、第１電流路１１に直流電力を供給する。交直変換装置２は、変圧器８１を介して、船内交流母線１０から交流電力を受け取ってもよい。変圧器８１は、船内交流母線１０の電圧を降圧させ、降圧された電圧が交直変換装置２に供給される。変圧器８１は、例えば、４４０Ｖの船内交流母線１０の電圧を、２２０Ｖに降圧させる。船内交流母線１０と、変圧器８１との間には、遮断器８２が配置されていてもよい。

船舶において、鉛蓄電池は、専用の区画に設置する必要がある。換言すれば、船舶では、鉛蓄電池を設置する蓄電池室が必要である。鉛蓄電池の少なくとも一部（好ましくは、鉛蓄電池の全部）を、リチウムイオン電池５に代えることにより、蓄電池室を省略するか、あるいは、蓄電池室を小型化することができる。こうして、船内スペースの配置の制約を解消、または、低減できる。例えば、リチウムイオン電池５を、充放電盤と同じ盤内に配置することも可能である。また、鉛蓄電池の一般的な交換周期は３～５年程度であるが、リチウムイオン電池５が採用される場合には、当該交換周期をより長くすることができる。

（交直変換装置２）
図２に記載の例では、交直変換装置２は、ダイオード整流器等の整流器２１である。代替的に、図６に例示されるように、交直変換装置２は、制御装置７によって制御可能な少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器２３を含んでいてもよい。

交直変換装置２の直流出力電圧は、例えば、２６．８Ｖ程度（例えば、２５Ｖ以上３０Ｖ以下）である。

（第１電流路１１）
図２に記載の例では、第１電流路１１は、交直変換装置２とシリコンドロッパ３の上流端とを接続する第１部分１１１と、シリコンドロッパ３の下流端と負荷９２あるいは負荷側配電回路９１とを接続する第２部分１１２とを含む。第１部分１１１は、第１電流路１１のうち、電流の流れ方向におけるシリコンドロッパ３よりも上流側部分であり、第２部分１１２は、第１電流路１１のうち、電流の流れ方向におけるシリコンドロッパ３よりも下流側部分である。

（バイパス電流路１３）
図２に記載の例では、バイパス電流路１３の一端１３ａは、第１電流路１１の第１部分１１１に接続され、バイパス電流路１３の他端１３ｂは、第１電流路１１の第２部分１１２に接続されている。

図２に記載の例では、開閉器３３は、バイパス電流路１３に配置される第１開閉器３３ａを含む。第１開閉器３３ａは、例えば、第１コンタクタ（換言すれば、第１接触器）である。

（第２電流路１５）
図２に記載の例では、充放電システム１Ａは、第２電流路１５を有する。第２電流路１５は、第１電流路１１のうちのシリコンドロッパ３と負荷９２との間の部分（換言すれば、第１電流路１１の第２部分１１２）と、リチウムイオン電池５とを接続する。図２に記載の例では、第２電流路１５の一部と、バイパス電流路１３の一部とが共用されている。換言すれば、第２電流路１５の一部がバイパス電流路１３の一部として機能する。本明細書において、第２電流路１５のうち、バイパス電流路１３の一部を構成する部分のことを共用電流路１５ｂと呼ぶ。

図２に記載の例では、第２電流路１５に、第２開閉器３５が配置されている。より具体的には、第２開閉器３５は、共用電流路１５ｂに配置されている。換言すれば、第２開閉器３５は、第２電流路１５に配置され、且つ、バイパス電流路１３に配置されている。第２開閉器３５は、例えば、第２コンタクタ（換言すれば、第２接触器）である。

第２電流路１５には、遮断器８８が配置されていてもよい。また、充放電システム１Ａは、制御装置７またはバッテリマネジメントユニット（以下、「ＢＭＵ１４」という。）から受け取る指令に基づいて、リチウムイオン電池５を第２電流路１５から電気的に切り離す第３開閉器８９を備えていてもよい。

（切替手段６）
図２および図３に記載の例では、切替手段６は、バイパス電流路１３に配置された開閉器３３（より具体的には、第１開閉器３３ａ）と、第２電流路１５に配置された第２開閉器３５とを含む。

図２に例示されるように（矢印ＡＲ１を参照。）、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態で（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されている状態で）、第１開閉器３３ａが開状態に維持され、第２開閉器３５が閉状態に維持されることにより、交直変換装置２は、シリコンドロッパ３を介して、リチウムイオン電池５を充電することができる（矢印ＡＲ２を参照。）。当該充電の方式は、シリコンドロッパ３を介して行われる充電であるため、上述の第１充電方式Ｍ１に該当する。

図３に例示されるように（矢印ＡＲ３を参照。）、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態で（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されている状態で）、第１開閉器３３ａが閉状態に維持され、第２開閉器３５が開状態に維持されることにより、交直変換装置２は、シリコンドロッパ３をバイパスして、リチウムイオン電池５を充電することができる（矢印ＡＲ４を参照。）。当該充電の方式は、シリコンドロッパ３をバイパスして行われる充電であるため、上述の第２充電方式Ｍ２に該当する。

図４に例示されるように、交直変換装置２から負荷９２への電力の供給が途絶されている状態で（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されていない状態で）、第１開閉器３３ａが閉状態に維持され、第２開閉器３５が開状態に維持されることにより、リチウムイオン電池５は、シリコンドロッパ３を介して、負荷９２に電力を供給することができる（矢印ＡＲ５を参照。）。こうして、リチウムイオン電池５は、バックアップ電源（より具体的には、船内交流母線１０の停電時のバックアップ電源）として機能する。

図５に例示されるように、交直変換装置２から負荷９２への電力の供給が途絶されている状態で（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されていない状態で）、第１開閉器３３ａが開状態に維持され、第２開閉器３５が閉状態に維持されることにより、リチウムイオン電池５は、シリコンドロッパ３をバイパスして、負荷９２に電力を供給することができる（矢印ＡＲ６を参照。）。こうして、リチウムイオン電池５は、バックアップ電源（より具体的には、船内交流母線１０の停電時のバックアップ電源）として機能する。

（制御装置７）
図２に記載の例では、充放電システム１Ａは、制御装置７を備える。制御装置７は、開閉器３３（より具体的には、第１開閉器３３ａ）と、第２電流路１５に配置された第２開閉器３５とを制御する。制御装置７は、１つのコンピュータを含んでいてもよいし、複数のコンピュータを含んでいてもよい。

制御装置７が、開閉器３３（より具体的には、第１開閉器３３ａ）に、第１閉指令を送信することにより、開閉器３３（より具体的には、第１開閉器３３ａ）の状態が、開状態から閉状態に切り替えられるように構成されてもよい。また、制御装置７が、開閉器３３（より具体的には、第１開閉器３３ａ）に、第１開指令を送信することにより、開閉器３３（より具体的には、第１開閉器３３ａ）の状態が、閉状態から開状態に切り替えられるように構成されてもよい。

制御装置７が、第２開閉器３５に、第２閉指令を送信することにより、第２開閉器３５の状態が、開状態から閉状態に切り替えられるように構成されてもよい。また、制御装置７が、第２開閉器３５に、第２開指令を送信することにより、第２開閉器３５の状態が、閉状態から開状態に切り替えられるように構成されてもよい。

（充電状態検出器８３）
充放電システム１Ａは、リチウムイオン電池５の充電状態を検出する充電状態検出器８３を備えていてもよい。制御装置７は、充電状態検出器８３からリチウムイオン電池５の充電状態を示す信号を受け取り、当該信号に基づいて、開閉器３３（より具体的には、第１開閉器３３ａ）、および、第２開閉器３５を制御する。

（判定器８５）
充放電システム１Ａは、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されている状態）であるか否かを判定する判定器８５を備えていてもよい。判定器８５は、制御装置７によって構成されていてもよいし、制御装置７とは別の装置によって構成されていてもよい。判定器８５は、船内交流母線１０の電圧、および／または、電流に基づいて、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態であるか否かを判定してもよいし、図７に例示されるように、ＡＣ／ＤＣ変換器２３を監視することにより、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態であるか否かを判定してもよい。

（リチウムイオン電池５の充電）
図２あるいは図３に例示されるように、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されている状態）を想定する。より具体的には、判定器８５によって、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されていると判定される場合を想定する。

図２および図３に記載の例において、制御装置７は、充電状態検出器８３から受け取るリチウムイオン電池５の充電状態を示す信号に基づいて、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であるか、充電量が相対的に多い第２状態であるかを判定する。リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であると判定されるとき、制御装置７は、第１開閉器３３ａの状態が開状態とされ、第２開閉器３５の状態が閉状態とされるように、第１開閉器３３ａおよび第２開閉器３５を制御する（図２を参照。）。また、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であると判定されるとき、制御装置７は、第１開閉器３３ａの状態が閉状態とされ、第２開閉器３５の状態が開状態とされるように、第１開閉器３３ａおよび第２開閉器３５を制御する（図３を参照。）。

充電状態検出器８３は、リチウムイオン電池５の端子電圧を検出する電圧検出器８４ａを含んでいてもよい。この場合、電圧検出器８４ａによって検出されるリチウムイオン電池５の端子電圧が第１閾値ＴＨ１以下であるとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であると判定してもよい。また、電圧検出器８４ａによって検出されるリチウムイオン電池５の端子電圧が第１閾値ＴＨ１より大きいとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であると判定してもよい。電圧検出器８４ａは、ＢＭＵ１４に含まれていてもよい。

代替的に、あるいは、付加的に、充電状態検出器８３は、リチウムイオン電池５の充電率（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）を検出する充電率検出装置８４ｂを含んでいてもよい。この場合、充電率検出装置８４ｂによって検出されるリチウムイオン電池５の充電率が第２閾値ＴＨ２以下であるとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であると判定してもよい。また、充電率検出装置８４ｂによって検出されるリチウムイオン電池５の充電率が第２閾値ＴＨ２より大きいとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であると判定してもよい。充電率検出装置８４ｂは、ＢＭＵ１４に含まれていてもよい。

（リチウムイオン電池５の放電）
図４あるいは図５に例示されるように、交直変換装置２から負荷９２への電力の供給が途絶されている状態（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されていない状態）を想定する。より具体的には、判定器８５によって、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されていないと判定される場合を想定する。

図４および図５に記載の例において、制御装置７は、充電状態検出器８３から受け取るリチウムイオン電池５の充電状態を示す信号に基づいて、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であるか、充電量が相対的に少ない第４状態であるかを判定する。リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であると判定されるとき、制御装置７は、第１開閉器３３ａの状態が閉状態とされ、第２開閉器３５の状態が開状態とされるように、第１開閉器３３ａおよび第２開閉器３５を制御する（図４を参照。）。また、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第４状態であると判定されるとき、制御装置７は、第１開閉器３３ａの状態が開状態とされ、第２開閉器３５の状態が閉状態とされるように、第１開閉器３３ａおよび第２開閉器３５を制御する（図５を参照。）。

充電状態検出器８３は、リチウムイオン電池５の端子電圧を検出する電圧検出器８４ａを含んでいてもよい。この場合、電圧検出器８４ａによって検出されるリチウムイオン電池５の端子電圧が第３閾値ＴＨ３より大きいとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であると判定してもよい。また、電圧検出器８４ａによって検出されるリチウムイオン電池５の端子電圧が第３閾値ＴＨ３以下であるとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第４状態であると判定してもよい。なお、第３閾値ＴＨ３の値は、上述の第１閾値ＴＨ１の値と同じであってもよいし、上述の第１閾値ＴＨ１の値と異なっていてもよい。

代替的に、あるいは、付加的に、充電状態検出器８３は、リチウムイオン電池５の充電率（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）を検出する充電率検出装置８４ｂを含んでいてもよい。この場合、充電率検出装置８４ｂによって検出されるリチウムイオン電池５の充電率が第４閾値ＴＨ４より大きいとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であると判定してもよい。また、充電率検出装置８４ｂによって検出されるリチウムイオン電池５の充電率が第４閾値ＴＨ４以下であるとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第４状態であると判定してもよい。なお、第４閾値ＴＨ４の値は、上述の第２閾値ＴＨ２の値と同じであってもよいし、上述の第２閾値ＴＨ２の値と異なっていてもよい。

（リチウムイオン電池５）
リチウムイオン電池５は、１つの電池ユニットＵによって構成されていてもよいし、複数の電池ユニットＵによって構成されていてもよい。リチウムイオン電池５が複数の電池ユニットＵによって構成される場合、複数の電池ユニットＵのいくつかは、電気的に並列的に接続されていてもよい。代替的に、あるいは、付加的に、リチウムイオン電池５が複数の電池ユニットＵによって構成される場合、複数の電池ユニットＵのいくつかは、電気的に直列的に接続されていてもよい。

（ＢＭＵ１４）
充放電システム１Ａは、ＢＭＵ１４を備えていてもよい。ＢＭＵ１４は、リチウムイオン電池５を監視し、リチウムイオン電池５を保護する。ＢＭＵ１４は、例えば、リチウムイオン電池５の過放電を防止する機能を有する。ＢＭＵ１４は、リチウムイオン電池５の温度、電圧、電流等を監視し、温度、電圧、電流等が異常値を示す場合に、リチウムイオン電池５の充電を停止させてもよい。各ＢＭＵ１４が、対応する電池ユニットＵを監視、保護してもよいし、１つのＢＭＵ１４が、複数の電池ユニットＵを監視、保護してもよい。

（負荷側配電回路９１、負荷９２）
充放電システム１Ａは、負荷９２と、第１電流路１１とを接続する負荷側配電回路９１を備えていてもよい。負荷側配電回路９１は、複数の接続スイッチ９１２を有していてもよい。接続スイッチ９１２がＯＮであるとき、第１電流路１１から、接続スイッチ９１２を介して、負荷９２に電力が供給される。

（第２の実施形態）
図６乃至図１０を参照して第２の実施形態における充放電システム１Ｂについて説明する。図６乃至図１０は、第２の実施形態における充放電システム１Ｂの回路構成の一例を模式的に示す図である。なお、図７および図８には、リチウムイオン電池５が充電されている様子が示され、図９および図１０には、リチウムイオン電池５から負荷９２に向けて電力が供給されている様子が示されている。

（構成・作用）
第２の実施形態では、切替手段６が、定電流方式でリチウムイオン電池５を充電する第３充電方式Ｍ３と、定電圧方式でリチウムイオン電池５を充電する第４充電方式Ｍ４との間で、充電方式を切り替え可能なように構成される。

第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。他方、第２の実施形態では、第１の実施形態で説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。したがって、第２の実施形態において、明示的に説明をしなかったとしても、第１の実施形態において説明済みの事項を第２の実施形態に適用できることは言うまでもない。

第２の実施形態における充放電システム１Ｂは、図６に例示されるように、（１）交流電力を直流電力に変換する交直変換装置２と、（２）交直変換装置２から負荷９２に向けて電流を供給する第１電流路１１と、（３）第１電流路１１に配置され、電圧を降圧させるシリコンドロッパ３と、（４）交直変換装置２から負荷９２に向けて、シリコンドロッパ３をバイパスして、電流を供給するバイパス電流路１３と、（５）バイパス電流路１３に配置される開閉器３３と、（６）交直変換装置２から供給される電流を受け取ることにより充電され、放電によって負荷９２に電力を供給するリチウムイオン電池５と、（７）リチウムイオン電池５の充電時に交直変換装置２からリチウムイオン電池５に過電流が流れるのが防止されるよう、リチウムイオン電池５の充電状態に応じて、充電方式を切り替える切替手段６と、を具備する。第１電流路１１、シリコンドロッパ３、バイパス電流路１３、開閉器３３、リチウムイオン電池５については、第１の実施形態において説明済みであるため、第２の実施形態において、これらの構成についての繰り返しとなる説明は省略する。

図７および図８に記載の例では、切替手段６は、定電流方式でリチウムイオン電池５を充電する第３充電方式Ｍ３（図７を参照。）と、定電圧方式でリチウムイオン電池５を充電する第４充電方式Ｍ４（図８を参照。）との間で、充電方式を切り替える。

図７および図８に記載の例において、切替手段６は、制御装置７によって制御可能な交直変換装置２（より具体的には、制御装置７によって制御可能な少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器２３）を含む。

図７に記載の例において、制御装置７が、リチウムイオン電池５を充電する充電電流が実質的に一定となるように交直変換装置２を制御することにより、第３充電方式Ｍ３でリチウムイオン電池５が充電されるように構成される。また、図８に記載の例において、制御装置７が、リチウムイオン電池５を充電する充電電圧が実質的に一定となるように交直変換装置２を制御することにより、第４充電方式Ｍ４でリチウムイオン電池５が充電されるように構成される。

（効果）
第２の実施形態では、鉛蓄電池の代わりに、リチウムイオン電池５が採用されることにより、鉛蓄電池の採用に付随するスペース確保の制約が低減される。また、第２の実施形態における充放電システム１Ｂは、リチウムイオン電池５の充電状態（より具体的には、リチウムイオン電池５の端子電圧、または、リチウムイオン電池５の充電率）に応じて、充電方式を切り替える切替手段６を備える。当該切替手段６を用いることにより、リチウムイオン電池５の充電時に、リチウムイオン電池５の端子電圧が低い場合でも（あるいは、リチウムイオン電池５の充電率が小さい場合でも）、交直変換装置２からリチウムイオン電池５に過電流が流れるのが防止される。

より具体的には、定電流方式でリチウムイオン電池５が充電されることにより、リチウムイオン電池５の端子電圧が低い場合でも（あるいは、リチウムイオン電池５の充電率が小さい場合でも）、交直変換装置２からリチウムイオン電池５に過電流が流れるのが防止される。

また、図７および図８に記載の例では、制御装置７によって交直変換装置２が制御されることにより、リチウムイオン電池５の充電方式が、定電流方式と定電圧方式との間で切り替えられる。よって、シンプルな構成で、充電方式の切り替えが実現される。

（任意付加的な構成）
図６乃至図１０を参照して、第２の実施形態における充放電システム１Ｂにおいて採用可能な任意付加的な構成について説明する。

（船舶における充放電システム）
第２の実施形態における充放電システム１Ｂは、船舶における充放電システムであってもよい。より具体的には、充放電システム１Ｂは、船内交流母線１０を有していてもよい。船内交流母線１０には、高圧交流電流（例えば、４４０Ｖの交流電流）が流れる。船内交流母線１０は、配電線を介して、船内の各所に電力を供給する。船内交流母線１０は、船舶の推進器（例えば、スクリューを駆動するモータ）に電力を供給してもよい。

図７に記載の例では、交直変換装置２は、船内交流母線１０から交流電力を受け取り、第１電流路１１に直流電力を供給する。交直変換装置２は、変圧器８１を介して、船内交流母線１０から交流電力を受け取ってもよい。変圧器８１は、船内交流母線１０の電圧を降圧させ、降圧された電圧が交直変換装置２に供給される。変圧器８１は、例えば、４４０Ｖの船内交流母線１０の電圧を、２２０Ｖに降圧させる。船内交流母線１０と、変圧器８１との間には、遮断器８２が配置されていてもよい。

（交直変換装置２）
図７に記載の例では、交直変換装置２は、制御装置７によって制御可能な少なくとも１つのＡＣ／ＤＣ変換器２３を含む。ＡＣ／ＤＣ変換器２３は、交流電力を直流電力に変換する。

図７に記載の例では、交直変換装置２は、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３を含み、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３が、電気的に並列に接続されている。複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３が設けられる場合、１台のＡＣ／ＤＣ変換器２３の容量が小さい場合でも、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３の全体で、大きな交流電力を、直流電力に変換することができる。なお、１台のＡＣ／ＤＣ変換器２３で十分な容量が確保される場合には、交直変換装置２は、１台のＡＣ／ＤＣ変換器２３のみを有していてもよい。

充放電システム１Ｂは、リチウムイオン電池５の充電電圧を検出する電圧検出器８６ａ、および／または、リチウムイオン電池５の充電電流を検出する電流検出器８６ｂを備えていてもよい。

定電流方式（換言すれば、第３充電方式Ｍ３）でリチウムイオン電池５が充電される際に、制御装置７は、リチウムイオン電池５を充電する充電電流を示す信号を電流検出器８６ｂから受け取り、当該信号に基づいて、当該充電電流が実質的に一定になるように、交直変換装置２（より具体的には、各ＡＣ／ＤＣ変換器２３）を制御してもよい。例えば、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電電流が６０Ａ程度（例えば、５５Ａ以上６５Ａ以下）で一定となるように、交直変換装置２（より具体的には、各ＡＣ／ＤＣ変換器２３）を制御してもよい。

また、定電圧方式（換言すれば、第４充電方式Ｍ４）でリチウムイオン電池５が充電される際に、制御装置７は、リチウムイオン電池５を充電する充電電圧を示す信号を電圧検出器８６ａから受け取り、当該信号に基づいて、当該充電電圧が実質的に一定になるように、交直変換装置２（より具体的には、各ＡＣ／ＤＣ変換器２３）を制御してもよい。例えば、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電電圧が２９．６Ｖ程度（例えば、２７Ｖ以上３３Ｖ以下）で一定となるように、交直変換装置２（より具体的には、各ＡＣ／ＤＣ変換器２３）を制御してもよい。なお、図８に記載の例では、リチウムイオン電池５を充電する充電電圧は、交直変換装置２の出力電圧と実質的に等しい。

複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３の出力電圧間にバラつきがあると、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３間で横流が発生する。そこで、定電圧方式（換言すれば、第４充電方式Ｍ４）でリチウムイオン電池５が充電される際に、制御装置７は、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３の出力電圧のバラつきが防止され、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３の出力電圧の各々が、予め設定された設定電圧になるように、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３を制御することが好ましい。

図７および図８に記載の例において、交直変換装置２への交流入力電圧は、例えば、２２０Ｖ程度（２００Ｖ以上２４０Ｖ以下）である。また、図８に記載の例において、交直変換装置２の直流出力電圧は、例えば、２９．６Ｖ程度（例えば、２７Ｖ以上３３Ｖ以下）で一定である。

（第１電流路１１、バイパス電流路１３）
第１電流路１１、バイパス電流路１３については、第１の実施形態において説明済みであるため、これらの構成についての繰り返しとなる説明は省略する。

（開閉器３３）
開閉器３３は、バイパス電流路１３に配置される。また、開閉器３３は、制御装置７によって制御される。図７に例示されるように、定電流方式（換言すれば、第３充電方式Ｍ３）でリチウムイオン電池５が充電される際に、リチウムイオン電池５を充電する充電電圧が相対的に低い場合には（例えば、充電電圧が第５閾値ＴＨ５以下である場合には）、開閉器３３は、閉状態にされることが好ましい。この場合、リチウムイオン電池５が定電流方式で充電されるとともに、交直変換装置２から、シリコンドロッパ３をバイパスして、負荷９２に電力が供給されることとなる。他方、定電流方式（換言すれば、第３充電方式Ｍ３）でリチウムイオン電池５が充電される際に、リチウムイオン電池５を充電する充電電圧が相対的に高い場合には（例えば、充電電圧が第５閾値ＴＨ５より高い場合には）、開閉器３３は、開状態にされることが好ましい。この場合、リチウムイオン電池５が定電流方式で充電されるとともに、交直変換装置２から、シリコンドロッパ３を介して、負荷９２に電力が供給されることとなる。

（第２電流路１５）
図７に記載の例では、充放電システム１Ｂは、第２電流路１５を有する。第２電流路１５は、第１電流路１１のうちの交直変換装置２とシリコンドロッパ３との間の部分（換言すれば、第１電流路１１の第１部分１１１）と、リチウムイオン電池５とを接続する。

（切替手段６）
図７および図８に記載の例では、切替手段６は、交直変換装置２を含む。図７に記載の例では、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態で（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されている状態で）、制御装置７が、リチウムイオン電池５を充電する充電電流が実質的に一定になるように交直変換装置２を制御することにより、切替手段６（より具体的には、交直変換装置２）は、定電流方式でリチウムイオン電池５を充電する（矢印ＡＲ７、および、矢印ＡＲ８を参照。）。

図８に記載の例では、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態で（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されている状態で）、制御装置７が、リチウムイオン電池５を充電する充電電圧が実質的に一定になるように交直変換装置２を制御することにより、切替手段６（より具体的には、交直変換装置２）は、定電圧方式でリチウムイオン電池５を充電する（矢印ＡＲ９、および、矢印ＡＲ１０を参照。）。

図９に例示されるように、交直変換装置２から負荷９２への電力の供給が途絶されている状態で（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されていない状態で）、開閉器３３が開状態に維持されることにより、リチウムイオン電池５は、シリコンドロッパ３を介して、負荷９２に電力を供給することができる（矢印ＡＲ１１を参照。）。こうして、リチウムイオン電池５は、バックアップ電源（より具体的には、船内交流母線１０の停電時のバックアップ電源）として機能する。

図１０に例示されるように、交直変換装置２から負荷９２への電力の供給が途絶されている状態で（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されていない状態で）、開閉器３３が閉状態に維持されることにより、リチウムイオン電池５は、シリコンドロッパ３をバイパスして、負荷９２に電力を供給することができる（矢印ＡＲ１２を参照。）。こうして、リチウムイオン電池５は、バックアップ電源（より具体的には、船内交流母線１０の停電時のバックアップ電源）として機能する。

（制御装置７）
図７に記載の例では、充放電システム１Ｂは、制御装置７を備える。制御装置７は、開閉器３３と、交直変換装置２（より具体的には、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３）とを制御する。制御装置７は、１つのコンピュータを含んでいてもよいし、複数のコンピュータを含んでいてもよい。

制御装置７が、開閉器３３に、閉指令を送信することにより、開閉器３３の状態が、開状態から閉状態に切り替えられるように構成されてもよい。また、制御装置７が、開閉器３３に、開指令を送信することにより、開閉器３３の状態が、閉状態から開状態に切り替えられるように構成されてもよい。

（充電状態検出器８３）
充放電システム１Ｂは、リチウムイオン電池５の充電状態を検出する充電状態検出器８３を備えていてもよい。制御装置７は、充電状態検出器８３からリチウムイオン電池５の充電状態を示す信号を受け取り、当該信号に基づいて、開閉器３３、および、交直変換装置２（より具体的には、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３）を制御する。

（判定器８５）
充放電システム１Ｂは、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されている状態）であるか否かを判定する判定器８５を備えていてもよい。判定器８５は、制御装置７によって構成されていてもよいし、制御装置７とは別の装置によって構成されていてもよい。判定器８５は、船内交流母線１０の電圧、および／または、電流に基づいて、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態であるか否かを判定してもよいし、ＡＣ／ＤＣ変換器２３を監視することにより、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態であるか否かを判定してもよい。

（リチウムイオン電池５の充電）
図７あるいは図８に例示されるように、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されている状態）を想定する。より具体的には、判定器８５によって、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されていると判定される場合を想定する。

図７および図８に記載の例において、制御装置７は、充電状態検出器８３から受け取るリチウムイオン電池５の充電状態を示す信号に基づいて、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であるか、充電量が相対的に多い第２状態であるかを判定する。

リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であると判定されるとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５を充電する充電電流が実質的に一定となるように交直変換装置２（より具体的には、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３）を制御する（図７を参照。）。付加的に、充電量が相対的に少ない第１状態であると判定されるとき、制御装置７は、開閉器３３の状態が閉状態となるように開閉器３３を制御してもよい。

リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であると判定されるとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５を充電する充電電圧が実質的に一定となるように交直変換装置２（より具体的には、複数のＡＣ／ＤＣ変換器２３）を制御する（図８を参照。）。付加的に、充電量が相対的に多い第２状態であると判定されるとき、制御装置７は、開閉器３３の状態が開状態となるように開閉器３３を制御してもよい。

（リチウムイオン電池５の放電）
図９あるいは図１０に例示されるように、交直変換装置２から負荷９２への電力の供給が途絶されている状態（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されていない状態）を想定する。より具体的には、判定器８５によって、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されていないと判定される場合を想定する。

図９および図１０に記載の例において、制御装置７は、充電状態検出器８３から受け取るリチウムイオン電池５の充電状態を示す信号に基づいて、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であるか、充電量が相対的に少ない第４状態であるかを判定する。

リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であると判定されるとき、制御装置７は、開閉器３３の状態が開状態とされるように、開閉器３３を制御する（図９を参照。）。他方、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第４状態であると判定されるとき、制御装置７は、開閉器３３の状態が閉状態とされるように、開閉器３３を制御する（図１０を参照。）

（リチウムイオン電池５、ＢＭＵ１４）
リチウムイオン電池５、ＢＵＭ１４については、第１の実施形態において説明済みであるため、これらの構成についての繰り返しとなる説明は省略する。

（充放電方法）
図１乃至図１１を参照して、実施形態における充放電方法について説明する。図１１は、充電工程における充電電圧の変化および充電電流の変化の一例を示すグラフである。

実施形態における充放電方法は、第１の実施形態における充放電システム１Ａを用いて実行されてもよいし、第２の実施形態における充放電システム１Ｂを用いて実行されてもよいし、他の充放電システムを用いて実行されてもよい。第１の実施形態における充放電システム１Ａ、第２の実施形態における充放電システム１Ｂについては、説明済みであるため、これらのシステムについての繰り返しとなる説明は省略する。

図１、あるいは、図６に例示されるように、実施形態における充放電方法において用いられる充放電システム１は、（１）交流電力を直流電力に変換する交直変換装置２と、（２）交直変換装置２から負荷９２に向けて電流を供給する第１電流路１１と、（３）第１電流路１１に配置され、電圧を降圧させるシリコンドロッパ３と、（４）交直変換装置２から負荷９２に向けて、シリコンドロッパ３をバイパスして、電流を供給するバイパス電流路１３と、（５）バイパス電流路１３に配置される開閉器３３と、（６）交直変換装置２から供給される電流を受け取ることにより充電され、放電によって負荷９２に電力を供給するリチウムイオン電池５と、を具備する。

図２、あるいは、図７に例示されるように、実施形態における充放電方法は、上述の第１充電方式Ｍ１（換言すれば、シリコンドロッパ３を介して充電する方式）、および、上述の第３充電方式Ｍ３（換言すれば、定電流充電方式）のうちの少なくとも一方の方式によりリチウムイオン電池５を充電すること（以下、「第１充電工程」という。）を含む。

第１充電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であるときに実行される。第１充電工程は、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態で実行されることが好ましい（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されている状態で実行されることが好ましい。）。

リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であるか否かは、制御装置７によって判定される。例えば、電圧検出器８４ａによって検出されるリチウムイオン電池５の端子電圧が第１閾値ＴＨ１以下であるとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であると判定する。代替的に、あるいは、付加的に、充電率検出装置８４ｂによって検出されるリチウムイオン電池５の充電率が第２閾値ＴＨ２以下であるとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であると判定してもよい。

図２に記載の例では、第１充電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であるとき、シリコンドロッパ３を介してリチウムイオン電池５を充電する第１充電方式Ｍ１によりリチウムイオン電池５を充電することを含む。

より具体的には、図２に記載の例では、第１充電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であるとき、開閉器３３を開状態に維持し、第２開閉器３５を閉状態に維持することにより、シリコンドロッパ３を介してリチウムイオン電池５を充電することを含む。第１充電工程は、交直変換装置２から負荷９２に、シリコンドロッパ３を介して電力が供給されている状態で実行されてもよい。

図２に記載の例では、シリコンドロッパ３を介して充電が行われることにより、リチウムイオン電池５の端子電圧とリチウムイオン電池５の充電電圧との間の電位差が小さくなり、リチウムイオン電池５に過電流が流れることが防止される。

図７に記載の例では、第１充電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であるとき、定電流方式でリチウムイオン電池５を充電する第３充電方式Ｍ３によりリチウムイオン電池５を充電することを含む。

より具体的には、図７に記載の例では、第１充電工程は、リチウムイオン電池５を充電する充電電流が実質的に一定になるように、制御装置７が、交直変換装置２（より具体的には、各ＡＣ／ＤＣ変換器２３）を制御することを含む（図１１における領域ＲＧ１を参照。）。図７に例示されるように、第１充電工程は、交直変換装置２から負荷９２に、シリコンドロッパ３をバイパスして電力が供給されている状態で実行されてもよい。

図７に記載の例では、定電流方式で充電が行われることにより、リチウムイオン電池５に過電流が流れることが防止される。

図３、あるいは、図８に例示されるように、実施形態における充放電方法は、上述の第２充電方式Ｍ２（換言すれば、シリコンドロッパ３をバイパスして充電する方式）、および、上述の第４充電方式Ｍ４（換言すれば、定電圧充電方式）のうちの少なくとも一方の方式によりリチウムイオン電池５を充電すること（以下、「第２充電工程」という。）を含む。

第２充電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であるときに実行される。第２充電工程は、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されている状態で実行されることが好ましい（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２を介して負荷９２に電力が供給されている状態で実行されることが好ましい。）。

リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であるか否かは、制御装置７によって判定される。例えば、電圧検出器８４ａによって検出されるリチウムイオン電池５の端子電圧が第１閾値ＴＨ１より大きいとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であると判定する。代替的に、あるいは、付加的に、充電率検出装置８４ｂによって検出されるリチウムイオン電池５の充電率が第２閾値ＴＨ２より大きいとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であると判定してもよい。

図３に記載の例では、第２充電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であるとき、シリコンドロッパ３をバイパスしてリチウムイオン電池５を充電する第２充電方式Ｍ２によりリチウムイオン電池５を充電することを含む。

より具体的には、図３に記載の例では、第２充電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であるとき、開閉器３３を閉状態に維持し、第２開閉器３５を開状態に維持することにより、シリコンドロッパ３をバイパスしてリチウムイオン電池５を充電することを含む。第２充電工程は、交直変換装置２から負荷９２に、シリコンドロッパ３を介して電力が供給されている状態で実行されてもよい。

図３に記載の例では、シリコンドロッパ３をバイパスして充電が行われることにより、リチウムイオン電池５の端子電圧が十分な電圧となるよう（換言すれば、十分な充電量が確保されるよう）、リチウムイオン電池５を充電することができる。

図８に記載の例では、第２充電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第２状態であるとき、定電圧方式でリチウムイオン電池５を充電する第４充電方式Ｍ４によりリチウムイオン電池５を充電することを含む。

より具体的には、図８に記載の例では、第２充電工程は、リチウムイオン電池５を充電する充電電圧が実質的に一定になるように、制御装置７が、交直変換装置２（より具体的には、各ＡＣ／ＤＣ変換器２３）を制御することを含む（図１１における領域ＲＧ２を参照。）。図８に例示されるように、第２充電工程は、交直変換装置２から負荷９２に、シリコンドロッパ３を介して電力が供給されている状態で実行されてもよい。

図８に記載の例では、定電圧方式で充電が行われることにより、リチウムイオン電池５の端子電圧が十分な電圧となるよう（換言すれば、十分な充電量が確保されるよう）、リチウムイオン電池５を充電することができる。

図４、あるいは、図９に例示されるように、実施形態における充放電方法は、リチウムイオン電池５が、シリコンドロッパ３を介して負荷９２に電力を供給すること（以下、「第１放電工程」という。）を含む。

第１放電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であるときに実行される。第１放電工程は、例えば、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されていない状態で実行される（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２への電力の供給が途絶している状態で実行される。）。

リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であるか否かは、制御装置７によって判定される。例えば、電圧検出器８４ａによって検出されるリチウムイオン電池５の端子電圧が第３閾値ＴＨ３より大きいとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であると判定する。代替的に、あるいは、付加的に、充電率検出装置８４ｂによって検出されるリチウムイオン電池５の充電率が第４閾値ＴＨ４より大きいとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であると判定してもよい。

図４に記載の例では、第１放電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であるとき、開閉器３３を閉状態に維持し、第２開閉器３５を開状態に維持することにより、リチウムイオン電池５から、シリコンドロッパ３を介して、負荷９２に電力を供給することを含む。

なお、図４に記載の例において、リチウムイオン電池５からシリコンドロッパ３を介して負荷９２に給電されている状態から、船内交流母線１０から交直変換装置２への電力の供給が再開されるとき、開閉器３３は閉状態に維持され、第２開閉器３５は開状態に維持される。他方、図４に記載の例において、リチウムイオン電池５からの放電によって、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態から充電量が相対的に少ない第４状態になると（例えば、リチウムイオン電池５の端子電圧が第３閾値ＴＨ３以下になると）、開閉器３３が閉状態から開状態に切り替えられ、第２開閉器３５が開状態から閉状態に切り替えられる（図５を参照。）。一例として、負荷側の許容電圧範囲が２１Ｖ～２６Ｖであり、シリコンドロッパ３による電圧降下量が２Ｖである場合を想定する。この場合、リチウムイオン電池５の端子電圧が２４Ｖ～２８Ｖであれば、図４に例示されるように、リチウムイオン電池５からシリコンドロッパ３を介して２２Ｖ～２６Ｖの電圧が負荷９２に作用する。他方、リチウムイオン電池５の端子電圧が２１Ｖ～２４Ｖであれば、図５に例示されるように、リチウムイオン電池５からシリコンドロッパ３を介さずに２１Ｖ～２４Ｖの電圧がそのまま負荷９２に作用する。

図９に記載の例では、第１放電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であるとき、開閉器３３を開状態に維持することにより、リチウムイオン電池５から、シリコンドロッパ３を介して、負荷９２に電力を供給することを含む。

図４、および、図９に記載の例では、リチウムイオン電池５からシリコンドロッパ３を介して負荷９２に電力が供給されることにより、充電量が相対的に多いリチウムイオン電池５の端子電圧と、負荷９２の仕様電圧との間の電位差が大きい場合でも、負荷９２に好適に電力を供給することができる。

図５、あるいは、図１０に例示されるように、実施形態における充放電方法は、リチウムイオン電池５が、シリコンドロッパ３をバイパスして負荷９２に電力を供給すること（以下、「第２放電工程」という。）を含む。

第２放電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第４状態であるときに実行される。第２放電工程は、例えば、交直変換装置２から負荷９２に電力が供給されていない状態で実行される（より具体的には、船内交流母線１０から交直変換装置２への電力の供給が途絶している状態で実行される。）。

リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第４状態であるか否かは、制御装置７によって判定される。例えば、電圧検出器８４ａによって検出されるリチウムイオン電池５の端子電圧が第３閾値ＴＨ３以下であるとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第４状態であると判定する。代替的に、あるいは、付加的に、充電率検出装置８４ｂによって検出されるリチウムイオン電池５の充電率が第４閾値ＴＨ４以下であるとき、制御装置７は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第４状態であると判定してもよい。

図５に記載の例では、第２放電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第４状態であるとき、開閉器３３を開状態に維持し、第２開閉器３５を閉状態に維持することにより、リチウムイオン電池５から、シリコンドロッパ３をバイパスして、負荷９２に電力を供給することを含む。

なお、図５に記載の例において、リチウムイオン電池５からシリコンドロッパ３をバイパスして負荷９２に給電されている状態から、船内交流母線１０から交直変換装置２への電力の供給が再開されるとき、開閉器３３は開状態に維持され、第２開閉器３５は閉状態に維持される。その後、交直変換装置２からの給電によりリチウムイオン電池５の充電量が増加すると、開閉器３３が開状態から閉状態に切り替えられ、第２開閉器３５が閉状態から開状態に切り替えられる（図２に示される状態から図３に示される状態への変化を参照。）。

図１０に記載の例では、第２放電工程は、リチウムイオン電池５の充電状態が、充電量が相対的に少ない第４状態であるとき、開閉器３３を閉状態に維持することにより、リチウムイオン電池５から、シリコンドロッパ３をバイパスして、負荷９２に電力を供給することを含む。

なお、図１０に記載の例において、船内交流母線１０から交直変換装置２への電力の供給が再開される際に、交直変換装置２の出力電圧（換言すれば、リチウムイオン電池５を充電する充電電圧）が相対的に低い場合には、開閉器３３は閉状態に維持されることが好ましい。その後、リチウムイオン電池５の充電量が増加し、交直変換装置２の出力電圧（換言すれば、リチウムイオン電池５を充電する充電電圧）が相対的に高くなると（例えば、リチウムイオン電池５の充電電圧が第５閾値ＴＨ５よりも高くなると）、開閉器３３は閉状態から開状態に切り替えられることが好ましい。

図５、および、図１０に記載の例では、リチウムイオン電池５からシリコンドロッパ３をバイパスして負荷９２に電力が供給されることにより、充電量が相対的に少ないリチウムイオン電池５の端子電圧と、負荷９２の仕様電圧との間の電位差が小さい場合に、負荷９２に好適に電力を供給することができる。

本発明は上記各実施形態または各変形例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態又は各変形例は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態又は各変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態又は他の変形例にも適用可能である。さらに、各実施形態又は各変形例における任意付加的な構成は、適宜省略可能である。

例えば、図５、および、図１０には、リチウムイオン電池５からシリコンドロッパ３の全体をバイパスして負荷９２に電力が供給される例が示されている。代替的に、上述の第１の実施形態における充放電システム１Ａ、上述の第２の実施形態における充放電システム１Ｂ、あるいは、上述の実施形態における充放電方法において、リチウムイオン電池５から複数のシリコンドロッパ（３、３’）のうちの一部（３）をバイパスして負荷９２に電力が供給されてもよい（図１２を参照。）。また、上述の第１の実施形態における充放電システム１Ａ、上述の第２の実施形態における充放電システム１Ｂ、あるいは、上述の実施形態における充放電方法において、多段階式でシリコンドロッパ（３、３’）をバイパス可能なように構成されていてもよい（図１３を参照。）。

１、１Ａ、１Ｂ…充放電システム、２…交直変換装置、３、３’…シリコンドロッパ、５…リチウムイオン電池、６…切替手段、７…制御装置、１０…船内交流母線、１１…第１電流路、１３…バイパス電流路、１３ａ…バイパス電流路の一端、１３ｂ…バイパス電流路の他端、１５…第２電流路、１５ｂ…共用電流路、２１…整流器、２３…ＡＣ／ＤＣ変換器、３１…シリコンダイオード、３３…開閉器、３３ａ…第１開閉器、３５…第２開閉器、８１…変圧器、８２…遮断器、８３…充電状態検出器、８４ａ…電圧検出器、８４ｂ…充電率検出装置、８５…判定器、８６ａ…電圧検出器、８６ｂ…電流検出器、８８…遮断器、８９…第３開閉器、９１…負荷側配電回路、９２…負荷、１１１…第１電流路の第１部分、１１２…第１電流路の第２部分、９１２…接続スイッチ、Ｍ１…第１充電方式、Ｍ２…第２充電方式、Ｍ３…第３充電方式、Ｍ４…第４充電方式、Ｕ…電池ユニット

Claims

交流電力を直流電力に変換する交直変換装置と、
前記交直変換装置から負荷に向けて電流を供給する第１電流路と、
前記第１電流路に配置され、電圧を降圧させるシリコンドロッパと、
前記交直変換装置から前記負荷に向けて、前記シリコンドロッパをバイパスして、電流を供給するバイパス電流路と、
前記バイパス電流路に配置される開閉器と、
前記交直変換装置から供給される電流を受け取ることにより充電され、放電によって前記負荷に電力を供給するリチウムイオン電池と、
前記リチウムイオン電池の充電時に前記交直変換装置から前記リチウムイオン電池に過電流が流れるのが防止されるよう、前記リチウムイオン電池の充電状態に応じて、充電方式を切り替える切替手段と
を具備する
充放電システム。
船内交流母線を更に具備し、
前記交直変換装置は、前記船内交流母線から前記交流電力を受け取り、前記第１電流路に前記直流電力を供給する
請求項１に記載の充放電システム。
前記切替手段は、前記シリコンドロッパを介して前記リチウムイオン電池を充電する第１充電方式と、前記シリコンドロッパをバイパスして前記リチウムイオン電池を充電する第２充電方式との間で、充電方式を切り替える
請求項１または２に記載の充放電システム。
前記第１電流路のうちの前記シリコンドロッパと前記負荷との間の部分と、前記リチウムイオン電池とを接続する第２電流路と、
前記第２電流路に配置される第２開閉器と
を備える
請求項３に記載の充放電システム。
前記切替手段は、定電流方式で前記リチウムイオン電池を充電する第３充電方式と、定電圧方式で前記リチウムイオン電池を充電する第４充電方式との間で、充電方式を切り替える
請求項１または２に記載の充放電システム。
前記交直変換装置を制御する制御装置を更に具備し、
前記切替手段は、前記制御装置によって制御される前記交直変換装置を含み、
前記制御装置が、前記リチウムイオン電池を充電する充電電流が実質的に一定となるように前記交直変換装置を制御することにより、前記第３充電方式で前記リチウムイオン電池が充電されるように構成され、
前記制御装置が、前記リチウムイオン電池を充電する充電電圧が実質的に一定となるように前記交直変換装置を制御することにより、前記第４充電方式で前記リチウムイオン電池が充電されるように構成される
請求項５に記載の充放電システム。
前記定電流方式で前記リチウムイオン電池が充電される際に、前記リチウムイオン電池を充電する充電電圧が相対的に低い場合には、前記開閉器は閉状態にされ、前記リチウムイオン電池を充電する充電電圧が相対的に高い場合には、前記開閉器は開状態にされる
請求項５に記載の充放電システム。
充放電システムを用いて実行される充放電方法であって、
前記充放電システムは、
交流電力を直流電力に変換する交直変換装置と、
前記交直変換装置から負荷に向けて電流を供給する第１電流路と、
前記第１電流路に配置され、電圧を降圧させるシリコンドロッパと、
前記交直変換装置から前記負荷に向けて、前記シリコンドロッパをバイパスして、電流を供給するバイパス電流路と、
前記バイパス電流路に配置される開閉器と、
前記交直変換装置から供給される電流を受け取ることにより充電され、放電によって前記負荷に電力を供給するリチウムイオン電池と
を具備し、
前記充放電方法は、
前記リチウムイオン電池の充電状態が、充電量が相対的に少ない第１状態であるとき、前記シリコンドロッパを介して前記リチウムイオン電池を充電する第１充電方式、および、定電流方式で前記リチウムイオン電池を充電する第３充電方式の少なくとも一方の方式により前記リチウムイオン電池を充電することと、
前記リチウムイオン電池の充電状態が、前記第１状態と比較して充電量が相対的に多い第２状態であるとき、前記シリコンドロッパをバイパスして前記リチウムイオン電池を充電する第２充電方式、および、定電圧方式で前記リチウムイオン電池を充電する第４充電方式の少なくとも一方の方式により前記リチウムイオン電池を充電することと、
前記リチウムイオン電池の充電状態が、充電量が相対的に多い第３状態であるとき、前記リチウムイオン電池が、前記シリコンドロッパを介して前記負荷に電力を供給することと、
前記リチウムイオン電池の充電状態が、前記第３状態と比較して充電量が相対的に少ない第４状態であるとき、前記リチウムイオン電池が、前記シリコンドロッパをバイパスして前記負荷に電力を供給することと
を具備する
充放電方法。