特許 6789910 電池ユニットおよび電池ユニットの制御方法

(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】6789910

(24)【登録日】2020年11月6日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】電池ユニットおよび電池ユニットの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20201116BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20201116BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 H

   H02J7/00 S

   H01M10/48 P

   H01M10/44 P

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-201824(P2017-201824)

(22)【出願日】2017年10月18日

(65)【公開番号】特開2019-75933(P2019-75933A)

(43)【公開日】2019年5月16日

【審査請求日】2020年1月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】上村 秀一

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 信也

(72)【発明者】

【氏名】岡本 信二

【審査官】 星野 昌幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−８５４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３４１５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０７６２４３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００ − ７／２２

Ｈ０１Ｍ １０／４２ −１０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルと、前記複数の電池セルの電圧を検出する検出回路と、を備えた組電池と、
前記複数の電池セルに流れる電流を検出する電流センサと、
前記組電池からの放電電流および前記組電池への充電電流が流れる経路の抵抗および電気的接続状態を切替え可能に構成されたプリチャージ制御部と、
前記経路の電気的接続状態を切替え可能であって、前記経路の電気的接続状態を切替え可能に構成された充放電制御部と、
前記電流センサで検出された電流と、前記検出回路で検出された前記複数の電池セルの電圧と、外部電圧と、を取得し、前記プリチャージ制御部、および、前記充放電制御部の動作を制御可能な制御部と、を備え、
前記制御部は、起動時に、前記経路の抵抗を大きくして前記組電池の充電および放電が可能な状態とし、前記複数の電池セルの電圧と前記外部電圧とを比較し、前記複数の電池セルの電圧が前記外部電圧よりも小さいときに、前記充放電制御部により前記組電池への充電電流を遮断し、前記プリチャージ制御部により前記経路の抵抗を小さくし、前記外部電圧を下げるように外部に要求し、前記外部電圧が低下したと判断したときに、前記充放電制御部により前記組電池の充電を可能とする、電池ユニット。

【請求項2】

前記プリチャージ制御部は、前記組電池からの放電電流および前記組電池への充電電流が流れる前記経路の電気的接続状態を切替えるメイン切替器と、前記メイン切替器と並列に接続し、互いに直列に接続した抵抗器およびプリチャージ切替器と、を備え、
前記充放電制御部は、前記経路に設けられた充電制御用切替器と、前記組電池からの放電電流が流れる向きを順方向として前記充電制御用切替器と並列に接続した逆流防止素子と、前記経路に設けられた放電制御用切替器と、前記組電池への充電電流が流れる向きを順方向として前記放電制御用切替器と並列に接続した逆流防止素子と、を備える、請求項１記載の電池ユニット。

【請求項3】

前記プリチャージ制御部は、前記充放電制御部と、前記前記充放電制御部と並列に接続し、互いに直列に接続した抵抗器およびプリチャージ切替器と、を備え、
前記充放電制御部は、前記経路に設けられた充電制御用切替器と、前記組電池からの放電電流が流れる向きを順方向として前記充電制御用切替器と並列に接続した逆流防止素子と、前記経路に設けられた放電制御用切替器と、前記組電池への充電電流が流れる向きを順方向として前記放電制御用切替器と並列に接続した逆流防止素子と、前記充電制御用切替器および前記放電制御用切替器と並列に接続し、互いに直列に接続した抵抗器およびプリチャージ切替器と、を備える、請求項１記載の電池ユニット。

【請求項4】

前記制御部は、起動時に、前記複数の電池セルの電圧と前記外部電圧とを比較して、前記複数の電池セルの電圧が前記外部電圧よりも大きいときに、前記充放電制御部により前記組電池の充電および放電を可能な状態とし、前記プリチャージ制御部により前記経路の抵抗を小さくする、請求項１乃至３のいずれか１項記載の電池ユニット。

【請求項5】

複数の電池セルと、前記複数の電池セルの電圧を検出する検出回路と、を備えた組電池と、
前記複数の電池セルに流れる電流を検出する電流センサと、
前記組電池からの放電電流および前記組電池への充電電流が流れる経路の抵抗および電気的接続状態を切替え可能に構成されたプリチャージ制御部と、
前記経路の電気的接続状態を切替え可能であって、前記経路の電気的接続状態を切替え可能に構成された充放電制御部と、を備えた電池ユニットの制御方法であって、
起動時に、前記プリチャージ制御部により、前記経路の抵抗を大きくし、前記充放電制御部により前記組電池の充電および放電が可能な状態とし、
前記複数の電池セルの電圧と外部電圧とを比較し、
前記複数の電池セルの電圧が前記外部電圧よりも小さいときに、前記充放電制御部により前記組電池への充電電流を遮断し、前記プリチャージ制御部により前記経路の抵抗を小さくし、
前記外部電圧を下げるように外部に要求し、
前記外部電圧が低下したと判断したときに、前記充放電制御部により前記組電池の充電を可能とする、電池ユニットの制御方法。

【請求項6】

前記複数の電池セルに流れる電流を検出する電流センサの検出値に基づいて、前記外部電圧が低下したか否か判断する、請求項５記載の電池ユニットの制御方法。

【請求項7】

前記複数の電池セルの電圧が前記外部電圧よりも大きいときに、前記充放電制御部により前記組電池の充電および放電を可能とし、前記プリチャージ制御部により前記経路の抵抗を小さくする請求項５又は請求項６記載の電池ユニットの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電池ユニットおよび電池ユニットの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

商用電源などから供給される交流電力を所定の直流電力に変換して負荷に供給する電源装置が普及している。例えば、商用電源などから電源装置への電力供給が停止したときに、負荷への電力供給が突然停止することを回避するために、バックアップ用の電池装置から負荷へ電力を供給することが行われている。

【0003】

電源装置に負荷が接続され、電源装置から負荷へ電力を供給している状態において、主回路に電池ユニットを接続すると、電源装置の出力電圧と電池ユニットの電圧との差に応じて、電池ユニットへ過大な電流が流れ込むことがある。例えば、電池ユニットに搭載された電池セルの抵抗が小さい場合には、電源装置側で電池ユニットの組電池の電圧を検出した後に、過大な充電電流を回避するために主回路の電圧を低減させたとしても、電源装置側での制御が間に合わずに電池ユニットが故障する可能性があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１０２５９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来、過大な電流が電池ユニットに流れ込むことを回避するために、例えば、プリチャージ抵抗を介して充電電流を組電池に供給する方法が用いられている。しかしながら、電源装置の出力電圧と電池ユニットの電圧との差が大きい場合には、プリチャージを解除するまでの時間が長くなり、電源装置の設定に必要な時間を短縮することが困難であった。

【0006】

本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、電源装置に電池ユニットを取り付ける際の設定時間を短縮し、電池ユニットの設定作業に要するコストを削減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態による電池ユニットは、複数の電池セルと、前記複数の電池セルの電圧を検出する検出回路と、を備えた組電池と、前記複数の電池セルに流れる電流を検出する電流センサと、前記組電池からの放電電流および前記組電池への充電電流が流れる経路の抵抗および電気的接続状態を切替え可能に構成されたプリチャージ制御部と、前記経路の電気的接続状態を切替え可能であって、前記経路の電気的接続状態を切替え可能に構成された充放電制御部と、前記電流センサで検出された電流と、前記検出回路で検出された前記複数の電池セルの電圧と、外部電圧と、を取得し、前記プリチャージ制御部、および、前記充放電制御部の動作を制御可能な制御部と、を備え、前記制御部は、起動時に、前記経路の抵抗を大きくして前記組電池の充電および放電が可能な状態とし、前記複数の電池セルの電圧と前記外部電圧とを比較し、前記複数の電池セルの電圧が前記外部電圧よりも小さいときに、前記充放電制御部により前記組電池への充電電流を遮断し、前記プリチャージ制御部により前記経路の抵抗を小さくし、前記外部電圧を下げるように外部に要求し、前記外部電圧が低下したと判断したときに、前記充放電制御部により前記組電池の充電を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態の電池ユニットを含む電源システムの一構成例を説明するための図である。

【図2】図２は、実施形態の電池ユニットを搭載した電池装置の一構成例を概略的に示す図である。

【図3】図３は、実施形態の電池ユニットの一構成例を概略的に示す図である。

【図4】図４は、実施形態の電池ユニットの動作の一例を説明するためのフローチャートである。

【図5】図５は、実施形態の電池ユニットの他の構成例を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態の電池ユニットおよび電池ユニットの制御方法について、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態の電池ユニットを含む電源システムの一構成例を説明するための図である。

【0010】

この例では、電源システムは、一例として、通信機器の基地局など、２４時間３６５日稼動している設備へ電源を供給するものとして説明する。本実施形態の電源システムは、電源装置（ＳＭＰＳ：Switch Mode Power Supply）２０と、電池装置ＢＳと、を備えている。

【0011】

電源装置２０には電力インタフェース１０から交流電力が供給される。電力インタフェース１０は、商用電源（Ｇｒｉｄ）およびディーゼル発電機（ＤＧ）と電気的に接続している。商用電源又はディーゼル発電機から供給された交流電力は、電力インタフェース１０により電源装置２０へ入力可能な交流電力に変換され、電源装置２０に供給される。電源装置２０は、電力インタフェース１０から供給された交流電力を直流電力に変換して、負荷３０へ供給する。本実施形態では、電源装置２０は、例えば約４８[Ｖ]の直流電圧を出力する。

【0012】

電源装置２０は、複数の整流器２２と、コントローラ２４と、を備えている。
複数の整流器２２のそれぞれは、高電位側の主回路配線ＭＣＰと低電位側の主回路配線ＭＣＮとの間に接続している。複数の整流器２２のそれぞれは、例えばＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのスイッチング素子を備えている。複数の整流器２２は、それぞれスイッチング素子を高速に切替えることにより交流電力を直流電力に変換し、主回路配線ＭＣＰ、ＭＣＮを介して負荷３０へ直流電力を供給可能である。

【0013】

コントローラ２４は、複数の整流器２２の動作を制御して、負荷３０および電池装置ＢＳへ供給する直流電力の電圧や電流を制御する。
なお、コントローラ２４と電池装置ＢＳとは、ＣＡＮ（control area network）プロトコルやＲＳ４８５規格などに基づくシリアル通信を行うことが可能に構成されていてもよい。コントローラ２４は、電池装置ＢＳから得られた情報に基づいて、負荷３０および電池装置ＢＳへ供給する電流を制御してもよい。また、コントローラ２４は、電池装置ＢＳから取得したデータやアラームを外部（ＮＯＣ：network operations center）へ通知可能に構成されてもよい。

【0014】

コントローラ２４は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）やＭＰＵ（micro processing unit）などのプロセッサを少なくとも１つと、プロセッサにより実行されるプログラムが格納されたメモリと、を備えた演算回路である。

【0015】

電池装置ＢＳは、負荷３０と並列に主回路配線ＭＣＰ、ＭＣＮと接続している。電池装置ＢＳは、主回路配線ＭＣＰ、ＭＣＮを介して負荷３０へ放電電流を供給することができる。また、電池装置ＢＳは、主回路配線ＭＣＰ、ＭＣＮを介して供給される充電電流により、内蔵された組電池（図３に示す）を充電することができる。

【0016】

図２は、実施形態の電池ユニットを搭載した電池装置の一構成例を概略的に示す図である。
電池装置ＢＳは、電源装置２０の高電位側の主回路配線ＭＣＰと電気的に接続する端子Ｐと、低電位側の主回路配線ＭＣＮと電気的に接続する端子Ｎと、少なくとも１つの電池ユニットＵＮＴと、を備えている。本実施形態の電池装置ＢＳは複数の電池ユニットＵＮＴを備えている。

【0017】

複数の電池ユニットＵＮＴは、端子Ｐと電気的に接続した高電位側の充放電回路と、端子Ｎと電気的に接続した低電位側の充放電回路との間に接続している。
なお、複数の電池ユニットＵＮＴは同様の構成であるため、以下では、１つの電池ユニットＵＮＴの構成例を説明し、他の電池ユニットＵＮＴの構成についての説明は省略する。

【0018】

図３は、実施形態の電池ユニットの一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の電池ユニットＵＮＴは、組電池ＢＴの複数の電池セルと、電池管理回路ＢＭＵと、正極端子ＴＰと、負極端子ＴＮと、を備えている。電池管理回路ＢＭＵは、アドレススイッチ１と、電源スイッチ２と、表示部３と、組電池ＢＴの検出回路と、プリチャージ制御部４と、充放電制御部５と、ヒューズＦと、電流センサＣＳＳと、制御部ＣＴＲと、を備えている。

【0019】

正極端子ＴＰは、高電位側の充放電回路を介して、電池装置ＢＳの端子Ｐと電気的に接続する。
負極端子ＴＮは、低電位側の充放電回路を介して、電離装置ＢＳの端子Ｎと電気的に接続する。

【0020】

アドレススイッチ１は、例えば電池ユニットＵＮＴの筐体から外部に露出し、ユーザが操作可能なディップスイッチであって、例えば、制御部ＣＴＲが通信を行う際に用いるアドレスなどの識別子を設定するスイッチである。

【0021】

電源スイッチ２は、例えば電池ユニットＵＮＴの筐体から外部に露出し、ユーザが操作可能なスイッチである。ユーザが電源スイッチ２を操作して、電池ユニットＵＮＴを起動させると、例えば充放電回路ＰＣ、ＮＣから制御回路ＣＴＲへ電源が供給される。

【0022】

表示部３は、例えば電池ユニットＵＮＴの筐体から外部に露出して、ユーザに電池ユニットＵＮＴの状態を知らせるための構成であって、制御部ＣＴＲにより動作を制御される。本実施形態では、表示部３は例えば一又は複数のＬＥＤ（light emitting diode）を備え、制御部ＣＴＲの制御により、組電池ＢＴの充電状態および放電状態や、故障等に応じて点灯し、ユーザに電池ユニットＵＮＴの状態を知らせることができる。

【0023】

組電池ＢＴは、複数の電池セル(図示せず)と、電池セルの電圧と組電池ＢＴの温度とを検出する検出回路（図示せず）と、を備えている。
組電池ＢＴの検出回路は、制御部ＣＴＲと通信可能に構成され、検出した電圧および温度に相当する値を周期的に制御部ＣＴＲへ出力する。

【0024】

複数の電池セルそれぞれは、例えば、リチウムイオン電池である。本実施形態では、組電池ＢＴは、例えば、２個の電池セルを並列に接続したものを２１個直列に接続した、４２個の電池セルを備えている。

【0025】

組電池ＢＴの正極端子は、充放電制御部５（放電制御用切替器ＤＳと充電制御用切替器ＣＳと）を介して正極端子Ｐと電気的に接続可能である。組電池ＢＴの負極端子は、プリチャージ制御部４（メイン切替器ＭＳ又はプリチャージ切替器ＰＳ）と、ヒューズＦとを介して負極端子Ｎと電気的に接続可能である。

【0026】

電流センサＣＳＳは、組電池ＢＴの出力電流を検出する。電流センサＣＳＳで検出された電流に相当する値は、制御部ＣＴＲに供給される。

【0027】

プリチャージ制御部４は、高電位側の充放電回路ＰＣ又は低電位側の充放電回路ＮＣに設けられ、組電池ＢＴからの放電電流および組電池ＢＴへの充電電流が流れる経路の抵抗および電気的接続状態を切替え可能に構成されている。プリチャージ制御部４は、メイン切替器ＭＳと、プリチャージ切替器ＰＳと、抵抗器Ｒと、を備えている。

【0028】

メイン切替器ＭＳは、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：field effect transistor）である。メイン切替器ＭＳは、高電位側の充放電回路ＰＣ又は低電位側の充放電回路ＮＣに設けられ、組電池ＢＴからの放電電流および組電池ＢＴへの充電電流が流れる経路の電気的接続状態を切替える。図３に示す例では、メイン切替器ＭＳは、組電池ＢＴの負極端子と電池ユニットＵＮＴの負極端子Ｎとを接続する配線に設けられ、組電池ＢＴの負極端子と電池ユニットＵＮＴの負極端子Ｎとの電気的接続状態を切替える。メイン切替器ＭＳは、制御部ＣＴＲにより動作を制御される。

【0029】

プリチャージ切替器ＰＳは、例えば電界効果トランジスタであって、抵抗器Ｒと直列に接続している。プリチャージ切替器ＰＳと抵抗器Ｒとは、メイン切替器ＭＳと並列に接続している。プリチャージ切替器ＰＳは、制御部ＣＴＲにより動作を制御される。

【0030】

充放電制御部５は、放電制御用切替器ＤＳと、充電制御用切替器ＣＳと、逆流防止素子Ｄ１、Ｄ２と、を備えている。充放電制御部５は、高電位側の充放電回路ＰＣ又は低電位側の充放電回路ＮＣに設けられ、組電池ＢＴへの充電電流が流れる経路の電気的接続状態を切替え可能であって、組電池ＢＴからの放電電流が流れる経路の電気的接続状態を切替え可能に構成されている。

【0031】

充電制御用切替器ＣＳは、例えば電界効果トランジスタである。充電制御用切替器ＣＳは、高電位側の充放電回路ＰＣ又は低電位側の充放電回路ＮＣに設けられ、組電池ＢＴへの充電電流が流れる経路の電気的接続状態を切替え可能に構成されている。図３に示す例では、充電制御用切替器ＣＳは、組電池ＢＴの正極端子と、電池ユニットＵＮＴの正極端子ＴＰとを接続する充放電回路ＰＣに設けられている。充電制御用切替器ＣＳには、組電池ＢＴからの放電電流が流れる方向を順方向とした逆流防止素子Ｄ２が並列に接続している。逆流防止素子Ｄ２はダイオードである。充電制御用切替器ＣＳは、制御部ＣＴＲにより動作を制御される。

【0032】

放電制御用切替器ＤＳは、例えば電界効果トランジスタである。放電制御用切替器ＤＳは、高電位側の充放電回路ＰＣ又は低電位側の充放電回路ＮＣに設けられ、組電池ＢＴからの放電電流が流れる経路の電気的接続状態を切替え可能に構成されている。図３に示す例では、放電制御用切替器ＤＳは、組電池ＢＴの正極端子と、電池ユニットＵＮＴの正極端子ＴＰとを接続する充放電回路ＰＣにおいて、充電制御用切替器ＣＳと直列に配置されている。放電制御用切替器ＤＳには、組電池ＢＴへの充電電流が流れる方向を順方向とした逆流防止素子Ｄ１が並列に接続している。逆流防止素子Ｄ１はダイオードである。放電制御用切替器ＤＳは、制御部ＣＴＲにより動作を制御される。

【0033】

制御部ＣＴＲは、組電池ＢＴの検出回路と、コントローラ２４と通信可能に構成されている。制御部ＣＴＲは、組電池ＢＴの検出回路、電流センサＣＳＳ、および、充放電回路ＰＣ、ＮＣから得られる情報に基づいて、メイン切替器ＭＳ、プリチャージ切替器ＰＳ、放電制御用切替器ＤＳ、および、充電制御用切替器ＣＳの動作を制御することができる。

【0034】

制御部ＣＴＲは、例えば、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサを少なくとも１つと、プロセッサにより実行されるプログラムが格納されたメモリと、を備えた演算回路である。

【0035】

以下に、上述の電池ユニットＵＮＴの動作の一例について説明する。
本実施形態の電池ユニットＵＮＴを含む電源システムは、例えば、通常運転時には、商用電源から供給された電力を所定の直流電力に変換し、負荷３０へ電源を供給している。このとき、組電池ＢＴの負極端子はメイン切替器ＭＳを介して電源装置２０の主回路ＭＣＮと電気的に接続し、組電池ＢＴの正極端子は放電制御用切替器ＤＳおよび充電制御用切替器ＣＳを介して主回路ＭＣＰと電気的に接続されている状態である。

【0036】

例えば、商用電源の停電等により、商用電源から電源装置２０への電力入力が停止したときには、主回路ＭＣＰ、ＭＣＮの電圧が下がり電池装置ＢＳから負荷３０へ電源が供給される。

【0037】

その後、商用電源が停電から復帰すると、電源装置２０は商用電源から供給された交流電力を直流電力に変換して負荷３０へ電源を供給するとともに、電池装置ＢＳの組電池ＢＴの充電を行う。

【0038】

例えば、電池装置ＢＳが接続されていない電源装置２０から負荷３０へ電源を供給している状態において、電池装置ＢＳを主回路ＭＣＰ、ＭＣＮに接続する場合、電池ユニットＵＮＴの組電池ＢＴの電圧が主回路ＭＣＰ、ＭＣＮの間の電圧よりも低いときには組電池ＢＴへ過大な電流が流れ込む可能性がある。

【0039】

また、電池ユニットＵＮＴの組電池ＢＴは、出荷された時点において満充電ではなく例えば５０％程度の充電状態であることがある。このとき、例えば電池装置ＢＳの複数の電池ユニットの１つを新しい電池ユニットＵＮＴに交換するときに、新しく取り付けた電池ユニットＵＮＴの組電池ＢＴの電圧が、主回路ＭＣＰ、ＭＣＮの間の電圧よりも低くなり、組電池ＢＴへ過大な電流が流れ込む可能性があった。

【0040】

これに対し、本実施形態の電池ユニットＵＮＴは、以下のように動作することにより、組電池ＢＴへ過大な電流が流れ込むことを回避することができる。

【0041】

図４は、実施形態の電池ユニットの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
電池ユニットＵＮＴが起動すると、制御部ＣＴＲは、プリチャージ切替器ＰＳと、放電制御用切替器ＤＳと、充電制御用切替器ＣＳと、を閉じた状態とし、メイン切替器ＭＳを開いた状態として、組電池ＢＴをプリチャージ状態とする（ステップＳ１）。プリチャージ状態では、組電池ＢＴの負極端子は抵抗器Ｒを介して負極端子ＴＮと電気的に接続し、組電池ＢＴに過大な電流が流れることを回避することができる。

【0042】

続いて、制御部ＣＴＲは、組電池ＢＴの電圧（複数の電池セルの電圧）と、外部電圧とを比較する（ステップＳ２）。本実施形態において、外部電圧は、例えば、高電位側の充放電回路ＰＣ（若しくは端子Ｐ、正極端子ＴＰ）と低電位側の充放電回路ＮＣ（若しくは端子Ｎ、負極端子ＴＮ）との間の電圧である。なお、外部電圧は、電流センサＣＳＳで検出された電流の値、組電池ＢＴの電圧の値、抵抗器Ｒの抵抗値などを用いて演算された値であってもよい。

【0043】

制御部ＣＴＲは、組電池ＢＴの電圧と上記外部電圧とを比較し、組電池ＢＴの電圧が外部電圧よりも大きい、もしくは、これらの差が所定の閾値よりも小さい時に、組電池ＢＴの充電および放電が可能な状態でプリチャージ状態を解除し、電池ユニットＵＮＴを通常運転が可能な状態とする（ステップＳ３）。すなわち、制御部ＣＴＲは、充電制御用切替器ＣＳを閉じた状態とし、放電制御用切替器ＤＳを閉じた状態とし、メイン切替器ＭＳを閉じた状態とする。このとき、制御部ＣＴＲは、プリチャージ切替器ＰＳを開いた状態としてもよく、閉じた状態としてもよい。

【0044】

制御部ＣＴＲは、組電池ＢＴの電圧と上記外部電圧とを比較し、組電池ＢＴの電圧が外部電圧よりも小さく、かつ、組電池ＢＴの電圧と外部電圧との差が所定の閾値以上であるとき、組電池ＢＴの放電のみが可能な状態でプリチャージ状態を解除する（ステップＳ４）。すなわち、制御部ＣＴＲは、充電制御用切替器ＣＳを開いた状態とし、放電制御用切替器ＤＳを閉じた状態とし、メイン切替器ＭＳを閉じた状態とし、プリチャージ切替器ＰＳを開いた状態とする。この状態では、組電池ＢＴの負極端子はメイン切替器ＭＳを介して負極端子ＴＮと電気的に接続し、組電池ＢＴの正極端子は逆流防止素子Ｄ２および放電制御用切替器ＤＳを介して正極端子ＴＰと電気的に接続するため、組電池ＢＴへの充電電流が遮断される。

【0045】

組電池ＢＴの放電のみを可能とした状態で、例えば電源装置２０の動作を停止し（若しくは商用電源などからの電力供給を停止し）て、外部電圧を低下させるように外部に要求する（ステップＳ５）。

【0046】

例えば電源装置２０が動作を停止すると、電池ユニットＵＮＴの外部電圧が低下し、自動的に、組電池ＢＴからの放電が行われる。このとき、制御部ＣＴＲは表示部３を制御して、電源装置２０の動作を停止した後に再起動するよう要求を表示してもよい。また、電源装置２０と制御部ＣＴＲとが通信可能に構成されている場合には、電源装置２０へ動作を一時的に停止するように要求する信号を送信してもよい。

【0047】

制御部ＣＴＲは、例えば電流センサＣＳＳで検出された電流の値により、外部電圧が低下しているか否か判断することができる。また、制御部ＣＴＲは、例えば組電池ＢＴの電圧と外部電圧を監視することにより、外部電圧が低下したか否か判断することができる。制御部ＣＴＲは、外部電圧が低下し、組電池ＢＴの放電が開始されたことを検出すると（ステップＳ６）、充電制御用切替器ＣＳを閉じた状態として、組電池ＢＴの充電が可能な状態とする（ステップＳ７）。

【0048】

制御部ＣＴＲは、この段階において、表示部３により電源装置２０の再起動の要求を表示してもよい。また、電源装置２０と制御部ＣＴＲとが通信可能に構成されている場合には、制御部ＣＴＲは、電源装置２０へ再起動を要求する信号を通知してもよい。

【0049】

また、制御部ＣＴＲは、表示部３を制御して、組電池ＢＴが通常動作が可能な状態となったことを表示してもよい。また、電源装置２０と制御部ＣＴＲとが通信可能に構成されている場合には、制御部ＣＴＲは、組電池ＢＴが通常動作が可能な状態となったことを通知する信号を電源装置２０へ送信してもよい。

【0050】

この状態で、電源装置２０を再起動する（若しくは、商用電源から電源装置２０への電力供給を再開する）と、電源装置２０は商用電源から供給された交流電力を直流電力へ変換し、主回路ＭＣＰ、ＭＣＮを介して負荷３０および電池装置ＢＳへ直流電力を供給する。

【0051】

電池ユニットＵＮＴの組電池ＢＴは、電源装置ＢＳから供給される直流電力により充電され、組電池ＢＴの電圧と外部電圧との均衡がとれる状態で充電が完了する。

【0052】

上記のように、本実施形態の電池ユニットＵＮＴによれば、電源装置２０と電池ユニットＵＮＴとを接続する際の過大な充電電流を制限し、これによる機器故障を回避することができる。

【0053】

また、電池ユニットＵＮＴを放電のみ可能な状態で電源装置２０を停止ししたのち、再起動することにより、電池ユニットＵＮＴを電源装置２０に接続して通常運転可能な状態とすることができる。

【0054】

上記のように、電池ユニットＵＮＴを取り付けたときの設定時間は、殆ど電源装置２０の停止および再起動に要する時間となり、設定に要する時間を短くすることができる。これにより、電池ユニットＵＮＴが通常運転可能となるまでの時間を短くすることができ、作業時間の短縮（つまり作業コスト削減）をはかることができる。

【0055】

次に、電池ユニットＵＮＴの他の構成例について図面を参照して説明する。
図５は、実施形態の電池ユニットの他の構成例を概略的に示す図である。
この例では、電池ユニットＵＮＴは、プリチャージ制御部４および充放電制御部５に替えて、充放電プリチャージ制御部６を備えている。充放電プリチャージ制御部６は、図３に示した電池ユニットＵＮＴのプリチャージ制御部４と充放電制御部５との機能を合わせ持つ構成である。

【0056】

充放電プリチャージ制御部６は、高電位側の充放電回路ＰＣ又は低電位側の充放電回路ＮＣに設けられている。充放電プリチャージ制御部６は、組電池ＢＴからの放電電流および組電池ＢＴへの充電電流が流れる経路の抵抗および電気的接続状態を切替え可能であって、かつ、組電池ＢＴへの充電電流が流れる経路の電気的接続状態および組電池ＢＴからの放電電流が流れる経路の電気的接続状態を切替え可能に構成されている。

【0057】

充放電プリチャージ制御部６は、プリチャージ切替器ＰＳと、抵抗器Ｒと、放電制御用切替器ＤＳと、充電制御用切替器ＣＳと、を備えている。

【0058】

充電制御用切替器ＣＳは、例えば電界効果トランジスタである。充電制御用切替器ＣＳは、組電池ＢＴの正極端子と、電池ユニットＵＮＴの正極端子ＴＰとを接続する充放電回路ＰＣに設けられている。充電制御用切替器ＣＳには、組電池ＢＴからの放電電流が流れる方向を順方向とした逆流防止素子Ｄ２が並列に接続している。逆流防止素子Ｄ２はダイオードである。充電制御用切替器ＣＳは、制御部ＣＴＲにより動作を制御される。

【0059】

放電制御用切替器ＤＳは、例えば電界効果トランジスタである。放電制御用切替器ＤＳは、組電池ＢＴの正極端子と、電池ユニットＵＮＴの正極端子ＴＰとを接続する充放電回路ＰＣにおいて、充電制御用切替器ＣＳと直列に配置されている。放電制御用切替器ＤＳには、組電池ＢＴへの充電電流が流れる方向を順方向とした逆流防止素子Ｄ１が並列に接続している。逆流防止素子Ｄ１はダイオードである。放電制御用切替器ＤＳは、制御部ＣＴＲにより動作を制御される。

【0060】

プリチャージ切替器ＰＳは、例えば電界効果トランジスタであって、抵抗器Ｒと直列に接続している。プリチャージ切替器ＰＳと抵抗器Ｒとは、充電制御用切替器ＣＳおよび放電制御用切替器ＤＳと並列に接続している。プリチャージ切替器ＰＳは、制御部ＣＴＲにより動作を制御される。

【0061】

この例では、放電制御用切替器ＤＳおよび充電制御用切替器ＣＳの両方を開く又は閉じることにより、図３に示す電池ユニットＵＮＴのメイン切替器ＭＳを開く又は閉じることと同じ機能として使用している。すなわち、充放電プリチャージ制御部６は、メイン切替器ＭＳの代わりに充放電制御部５を含む、プリチャージ制御部４を備えている。

【0062】

例えば、この例では、図４に示すステップＳ１にて、制御部ＣＴＲは、メイン切替器ＭＳを開いた状態とすることに替えて、放電制御用切替器ＤＳおよび充電制御用切替器ＣＳの両方を開いた状態とする。

【0063】

また、例えば、図４に示すステップＳ３にて、制御部ＣＴＲは、メイン切替器ＭＳを閉じた状態とすることに替えて、放電制御用切替器ＤＳおよび充電制御用切替器ＣＳの両方を閉じた状態とする。

【0064】

上記のように放電制御用切替器ＤＳおよび充電制御用切替器ＣＳの動作を制御することにより、図３に示す電池ユニットＵＮＴと同様の効果を得ることができる。
すなわち、電池ユニットＵＮＴが通常運転可能となるまでの時間を短くすることができ、作業時間の短縮（つまり作業コスト削減）をはかることができる。

【0065】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0066】

なお上述の実施形態において、複数の電池ユニットＵＮＴそれぞれは、図示しない通信端子を備えていてもよい。電池ユニットＵＮＴは、通信端子に電気的に接続した通信バス配線（例えばＣＡＮバス配線）を介してコントローラ２４と通信可能に構成されていてもよい。

【符号の説明】

【0067】

ＢＳ…電池装置、ＢＴ…組電池、ＭＳ…メイン切替器、ＰＳ…プリチャージ切替器、ＣＳ…充電制御用切替器、ＤＳ…放電制御用切替器、Ｄ１…逆流防止素子、Ｄ２…逆流防止素子、ＣＴＲ…制御部、ＣＳＳ…電流センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】