特開 2022-46365 二次電池システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022046365

(43)【公開日】2022-03-23

(54)【発明の名称】二次電池システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20220315BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20220315BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20220315BHJP

   H01M 10/633 20140101ALI20220315BHJP

   H01M 10/651 20140101ALI20220315BHJP

   H01M 10/6571 20140101ALI20220315BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20220315BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20220315BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 K

H02J7/02 F

H01M10/615

H01M10/633

H01M10/651

H01M10/6571

H01M10/44 P

H01M10/48 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020152377

(22)【出願日】2020-09-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】前 伸一

(72)【発明者】

【氏名】家岡 昇一

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

5H031

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA05

5G503BB01

5G503BB02

5G503CA10

5G503CB11

5G503DA04

5G503FA06

5G503GD03

5G503GD06

5H030AA09

5H030AS06

5H030AS08

5H030AS18

5H030BB21

5H030FF22

5H031AA09

5H031CC09

5H031HH06

5H031KK03

(57)【要約】

【課題】複数の二次電池を直列接続または並列接続させる二次電池システムにおいて、複数の二次電池の温度を上昇させる昇温機器にかかる電圧を抑える。
【解決手段】二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電する場合で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈ以上である場合、二次電池Ｂ１～Ｂ３が互いに直列接続されるように接続回路の動作を制御するとともに二次電池Ｂ１～Ｂ３と昇温機器Ｔとの間に接続される昇温スイッチＳ４を遮断させ、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電する場合で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈより小さい場合、二次電池Ｂ１～Ｂ３が互いに並列接続されるように接続回路の動作を制御するとともに昇温スイッチＳ４を導通させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の二次電池と、
前記複数の二次電池を互いに直列接続または並列接続させる接続回路と、
前記複数の二次電池の温度を検出する検出部と、
前記複数の二次電池の温度を上昇させる昇温機器と、
前記複数の二次電池と前記昇温機器との間に接続される昇温スイッチと、
前記接続回路及び前記昇温スイッチの動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記複数の二次電池を放電させる場合、前記複数の二次電池が互いに並列接続されるように前記接続回路の動作を制御するとともに前記昇温スイッチを遮断させ、
前記複数の二次電池を充電する場合で、かつ、前記複数の二次電池の温度が閾値以上である場合、前記複数の二次電池が互いに直列接続されるように前記接続回路の動作を制御するとともに前記昇温スイッチを遮断させ、
前記複数の二次電池を充電する場合で、かつ、前記複数の二次電池の温度が前記閾値より小さい場合、前記複数の二次電池が互いに並列接続されるように前記接続回路の動作を制御するとともに前記昇温スイッチを導通させる
ことを特徴とする二次電池システム。

【請求項2】

請求項１に記載の二次電池システムであって、
前記制御部は、前記複数の二次電池のうちの一部の二次電池を充電する場合、前記一部の二次電池が互いに直列接続されるように前記接続回路の動作を制御するとともに前記昇温スイッチを遮断させる
ことを特徴とする二次電池システム。

【請求項3】

請求項１に記載の二次電池システムであって、
前記制御部は、前記複数の二次電池を充電する場合で、かつ、前記複数の二次電池の温度が前記閾値より小さい場合、前記複数の二次電池を充電するための電力と前記昇温機器に消費される電力との合計電力を充電器から当該二次電池システムに供給させる
ことを特徴とする二次電池システム。

【請求項4】

請求項１に記載の二次電池システムであって、
前記制御部は、前記複数の二次電池を充電する場合で、かつ、前記複数の二次電池の温度が前記閾値より小さい場合、前記複数の二次電池の温度の上昇に応じて、充電器から当該二次電池システムに供給される電力を増加させる
ことを特徴とする二次電池システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の二次電池を直列接続または並列接続させる二次電池システムに関する。

【背景技術】

【0002】

二次電池システムとして、複数の二次電池を充電させる場合、複数の二次電池を互いに直列接続させ、複数の二次電池を放電させる場合、複数の二次電池を互いに並列接続させるものがある。関連する技術として、特許文献１がある。

【0003】

ところで、図３に示すように、二次電池の温度が低くなるほど、二次電池に流すことが可能な電流の上限値（許容充電電流）が低下する特性をもつ二次電池がある。

【0004】

そのため、上記二次電池システムでは、そのような特性をもつ各二次電池から供給される電力を消費して各二次電池の温度を上昇させる昇温機器を備える場合、各二次電池の充電時に昇温機器に比較的大きな電圧がかかるため、定格電圧が大きい高価な昇温機器を用意する必要があり、製造コストが増大するという懸念がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０－１５４７２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の一側面に係る目的は、複数の二次電池を直列接続または並列接続させる二次電池システムにおいて、各二次電池の温度を上昇させる昇温機器にかかる電圧を抑えることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る一つの形態である二次電池システムは、複数の二次電池と、複数の二次電池を互いに直列接続または並列接続させる接続回路と、前記複数の二次電池の温度を検出する検出部と、前記複数の二次電池の温度を上昇させる昇温機器と、前記複数の二次電池と前記昇温機器との間に接続される昇温スイッチと、前記接続回路及び前記昇温スイッチの動作を制御する制御部とを備える。

【0008】

前記制御部は、前記複数の二次電池を放電させる場合、前記複数の二次電池が互いに並列接続されるように前記接続回路の動作を制御するとともに前記昇温スイッチを遮断させ、前記複数の二次電池を充電する場合で、かつ、前記複数の二次電池の温度が閾値以上である場合、前記複数の二次電池が互いに直列接続されるように前記接続回路の動作を制御するとともに前記昇温スイッチを遮断させ、前記複数の二次電池を充電する場合で、かつ、前記複数の二次電池の温度が前記閾値より小さい場合、前記複数の二次電池が互いに並列接続されるように前記接続回路の動作を制御するとともに前記昇温スイッチを導通させる。

【0009】

これにより、複数の二次電池の充電時に複数の二次電池と昇温機器とが接続されても昇温機器にかかる電圧を抑えることができる。

【0010】

また、前記制御部は、前記複数の二次電池のうちの一部の二次電池を充電する場合、前記一部の二次電池が互いに直列接続されるように前記接続回路の動作を制御するとともに前記昇温スイッチを遮断させるように構成してもよい。

【0011】

これにより、一部の二次電池の充電時において昇温機器に電圧がかからないようにすることができる。

【0012】

また、前記制御部は、前記複数の二次電池を充電する場合で、かつ、前記複数の二次電池の温度が前記閾値より小さい場合、前記複数の二次電池を充電するための電力と前記昇温機器に消費される電力との合計電力を充電器から当該二次電池システムに供給させるように構成してもよい。

【0013】

これにより、各二次電池を充電するための電力の一部が昇温機器により消費されることを抑えることができるため、充電時間の増加を抑えることができる。

【0014】

また、前記制御部は、前記複数の二次電池を充電する場合で、かつ、前記複数の二次電池の温度が前記閾値より小さい場合、前記複数の二次電池の温度の上昇に応じて、充電器から当該二次電池システムに供給される電力を増加させるように構成してもよい。

【0015】

これにより、各二次電池の温度の上昇に応じて、充電器から二次電池システムに供給される電力を増加させない場合に比べて、各二次電池に流れる電流を増加させることができるため、充電時間の短縮化を図ることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、複数の二次電池を直列接続または並列接続させる二次電池システムの製造コストを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態の二次電池システムの一例を示す図である。

【図2】制御部の動作の一例を示すフローチャートである。

【図3】二次電池の温度と許容充電電流との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

【0019】

図１は、実施形態の二次電池システムの一例を示す図である。

【0020】

図１に示す二次電池システム１は、産業車両（例えば、フォークリフト）や電気自動車などの車両Ｖｅに搭載され、車両Ｖｅの外部に設けられる充電器Ｃｈから電力が供給されるとともに走行用モータなどの負荷Ｌｏに電力を供給する。

【0021】

また、二次電池システム１は、二次電池Ｂ１～Ｂ３と、負荷側スイッチＳＬと、正極側充電端子Ｔｉｐと、負極側充電端子Ｔｉｎと、正極側放電端子Ｔｏｐと、負極側放電端子Ｔｏｎと、正極側スイッチＳ１１～Ｓ１３と、負極側スイッチＳ２１～Ｓ２３と、直列接続用スイッチＳ３１、Ｓ３２と、検出部Ｓｔ１～Ｓｔ３と、昇温機器Ｔと、昇温スイッチＳ４と、制御部２とを備える。

【0022】

なお、正極側充電端子Ｔｉｐと、負極側充電端子Ｔｉｎと、正極側放電端子Ｔｏｐと、負極側放電端子Ｔｏｎと、正極側スイッチＳ１１～Ｓ１３と、負極側スイッチＳ２１～Ｓ２３と、直列接続用スイッチＳ３１、Ｓ３２とを備えて接続回路を構成する。

【0023】

また、二次電池Ｂ１～Ｂ３を特に区別しない場合、単に、二次電池Ｂとする。また、正極側スイッチＳ１１～Ｓ１３を特に区別しない場合、単に、正極側スイッチＳ１とする。また、負極側スイッチＳ２１～Ｓ２３を特に区別しない場合、単に、負極側スイッチＳ２とする。また、直列接続用スイッチＳ３１、Ｓ３２を特に区別しない場合、単に、直列接続用スイッチＳ３とする。また、検出部Ｓｔ１～Ｓｔ３を特に区別しない場合、単に、検出部Ｓｔとする。

【0024】

また、二次電池Ｂ、正極側スイッチＳ１、負極側スイッチＳ２、及び検出部Ｓｔのそれぞれの数は３つに限定されない。また、直列接続用スイッチＳ３の数は２つに限定されない。例えば、二次電池Ｂの数を２つとする場合、二次電池システム１は、正極側スイッチＳ１１、Ｓ１２と、負極側スイッチＳ２１、Ｓ２２と、検出部Ｓｔ１、Ｓｔ２と、直列接続用スイッチＳ３１とを備える。このように構成する場合、負極側充電端子Ｔｉｎは、二次電池Ｂ２の負極端子に接続されるとともに負極側スイッチＳ２２の一方端子に接続されるものとする。

【0025】

二次電池Ｂは、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの１つ以上の充放電可能な電池（モジュール）により構成される。

【0026】

負荷側スイッチＳＬ、正極側スイッチＳ１、負極側スイッチＳ２、直列接続用スイッチＳ３、及び昇温スイッチＳ４は、それぞれ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などの半導体スイッチまたは機械式スイッチ（電磁式リレー）により構成される。

【0027】

すなわち、正極側スイッチＳ１１の一方端が二次電池Ｂ１の正極端子及び正極側充電端子Ｔｉｐに接続され、正極側スイッチＳ１１の他方端が負荷側スイッチＳＬ及び正極側放電端子Ｔｏｐを介して負荷Ｌｏの正極端子に接続されている。また、正極側スイッチＳ１２の一方端が二次電池Ｂ２の正極端子及び直列接続用スイッチＳ３１の一方端子に接続され、正極側スイッチＳ１２の他方端が負荷側スイッチＳＬ及び正極側放電端子Ｔｏｐを介して負荷Ｌｏの正極端子に接続されている。また、正極側スイッチＳ１３の一方端が二次電池Ｂ３の正極端子及び直列接続用スイッチＳ３２の一方端子に接続され、正極側スイッチＳ１３の他方端が負荷側スイッチＳＬ及び正極側放電端子Ｔｏｐを介して負荷Ｌｏの正極端子に接続されている。

【0028】

また、負極側スイッチＳ２１の一方端が二次電池Ｂ１の負極端子及び直列接続用スイッチＳ３１の他方端子に接続され、負極側スイッチＳ２１の他方端が負極側放電端子Ｔｏｎを介して負荷Ｌｏの負極端子に接続されている。また、負極側スイッチＳ２２の一方端が二次電池Ｂ２の負極端子及び直列接続用スイッチＳ３２の他方端子に接続され、負極側スイッチＳ２２の他方端が負極側放電端子Ｔｏｎを介して負荷Ｌｏの負極端子に接続されている。また、負極側スイッチＳ２３の一方端が二次電池Ｂ３の負極端子及び負極側充電端子Ｔｉｎに接続され、負極側スイッチＳ２３の他方端が負極側放電端子Ｔｏｎを介して負荷Ｌｏの負極端子に接続されている。

【0029】

なお、負荷側スイッチＳＬは、負極側放電端子Ｔｏｎ側に接続されていてもよい。

【0030】

また、直列接続用スイッチＳ３は、ダイオードにより構成されてもよい。すなわち、直列接続用スイッチＳ３１のカソード端子が二次電池Ｂ２の正極端子及び正極側スイッチＳ１２の一方端子に接続され、直列接続用スイッチＳ３１のアノード端子が二次電池Ｂ１の負極端子及び負極側スイッチＳ２１の一方端子に接続される。また、直列接続用スイッチＳ３２のカソード端子が二次電池Ｂ３の正極端子及び正極側スイッチＳ１３の一方端子に接続され、直列接続用スイッチＳ３２のアノード端子が二次電池Ｂ２の負極端子及び負極側スイッチＳ２２の一方端子に接続される。

【0031】

検出部Ｓｔは、サーミスタなどにより構成され、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度を検出する。すなわち、検出部Ｓｔ１は、二次電池Ｂ１の温度を検出し、その検出結果を制御部２に送り、検出部Ｓｔ２は、二次電池Ｂ２の温度を検出し、その検出結果を制御部２に送り、検出部Ｓｔ３は、二次電池Ｂ３の温度を検出し、その検出結果を制御部２に送る。例えば、制御部２は、検出部Ｓｔ１～Ｓｔ３から送られてくる温度の平均値を、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度とする。または、制御部２は、検出部Ｓｔ１～Ｓｔ３から送られてくる温度のうちの最大値を、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度とする。

【0032】

昇温機器Ｔは、ヒーターなどにより構成され、二次電池Ｂ１～Ｂ３から供給される電力を抵抗成分が消費することで二次電池Ｂ１～Ｂ３を温めて二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度を上昇させる。すなわち、昇温機器Ｔの一方端子が昇温スイッチＳ４及び正極側スイッチＳ１１～Ｓ１３を介して二次電池Ｂ１～Ｂ３の正極端子に接続され、昇温機器Ｔの他方端子が負極側スイッチＳ２１～Ｓ２３を介して二次電池Ｂ１～Ｂ３の負極端子に接続されている。なお、昇温スイッチＳ４は、昇温機器Ｔの他方端子と負極側スイッチＳ２３との間に接続されていてもよい。

【0033】

制御部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device））などにより構成され、二次電池Ｂ１～Ｂ３の放電時や充電時において、負荷側スイッチＳＬ、正極側スイッチＳ１１～Ｓ１３、負極側スイッチＳ２１～Ｓ２３、直列接続用スイッチＳ３１、Ｓ３２、及び昇温スイッチＳ４の動作を制御する。

【0034】

＜二次電池Ｂ１～Ｂ３の放電時＞
制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３を放電させる場合（充電器Ｃｈの正極端子及び負極端子が正極側充電端子Ｔｉｐ及び負極側充電端子Ｔｉｎに接続されていない場合）、正極側スイッチＳ１１～Ｓ１３、負極側スイッチＳ２１～Ｓ２３、及び負荷側スイッチＳＬを導通させるとともに直列接続用スイッチＳ３１、Ｓ３２及び昇温スイッチＳ４を遮断させることにより二次電池Ｂ１～Ｂ３を互いに並列接続させる。これにより、二次電池Ｂ１～Ｂ３が互いに並列接続された状態において、二次電池システム１から負荷Ｌｏに電力を供給することが可能な状態にすることができる。そして、この状態において、二次電池システム１から負荷Ｌｏに電力が供給されると、負荷Ｌｏの負極端子から負極側放電端子Ｔｏｎ、負極側スイッチＳ２１、二次電池Ｂ１、正極側スイッチＳ１１、負荷側スイッチＳＬ、及び正極側放電端子Ｔｏｐを介して負荷Ｌｏの正極端子に電流が流れる。また、負荷Ｌｏの負極端子から負極側放電端子Ｔｏｎ、負極側スイッチＳ２２、二次電池Ｂ２、正極側スイッチＳ１２、負荷側スイッチＳＬ、及び正極側放電端子Ｔｏｐを介して負荷Ｌｏの正極端子に電流が流れる。また、負荷Ｌｏの負極端子から負極側放電端子Ｔｏｎ、負極側スイッチＳ２３、二次電池Ｂ３、正極側スイッチＳ１３、負荷側スイッチＳＬ、及び正極側放電端子Ｔｏｐを介して負荷Ｌｏの正極端子に電流が流れる。これにより、二次電池Ｂ１～Ｂ３が互いに並列接続された状態において、二次電池Ｂ１～Ｂ３から負荷Ｌｏへ電力を供給することができるため、二次電池Ｂ１～Ｂ３が互いに直列接続された状態において、二次電池Ｂ１～Ｂ３から負荷Ｌｏへ電力が供給される場合に比べて、負荷Ｌｏにかかる電圧を抑えることができる。

【0035】

＜二次電池Ｂ１～Ｂ３のうちの１つの二次電池Ｂの充電時＞
例えば、制御部２は、二次電池Ｂ１を充電させるとともに二次電池Ｂ２、Ｂ３を充電させない場合、負極側スイッチＳ２１及び負極側スイッチＳ２３を導通させるとともに正極側スイッチＳ１１～Ｓ１３、負極側スイッチＳ２２、直列接続用スイッチＳ３１、Ｓ３２、昇温スイッチＳ４、及び負荷側スイッチＳＬを遮断させる。この状態において、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力が供給されると、充電器Ｃｈの正極端子から正極側充電端子Ｔｉｐ、二次電池Ｂ１、負極側スイッチＳ２１、負極側スイッチＳ２３、及び負極側充電端子Ｔｉｎを介して充電器Ｃｈの負極端子に電流が流れる。これにより、二次電池Ｂ１のみが充電される。また、二次電池Ｂ１～Ｂ３のうちの１つの二次電池Ｂを充電する場合、昇温スイッチＳ４を遮断させる構成であるため、昇温機器Ｔに電圧がかからないようにすることができる。

【0036】

＜二次電池Ｂ１～Ｂ３のうちの隣り合う２つの二次電池Ｂの充電時＞
例えば、制御部２は、二次電池Ｂ１、Ｂ２を充電させるとともに二次電池Ｂ３を充電させない場合、直列接続用スイッチＳ３１、負極側スイッチＳ２２、及び負極側スイッチＳ２３を導通させるとともに正極側スイッチＳ１１～Ｓ１３、負極側スイッチＳ２１、直列接続用スイッチＳ３２、昇温スイッチＳ４、及び負荷側スイッチＳＬを遮断させる。これにより、二次電池Ｂ１、Ｂ２が互いに直列接続された状態において、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力を供給することが可能な状態にすることができる。そして、この状態において、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力が供給されると、充電器Ｃｈの正極端子から正極側充電端子Ｔｉｐ、二次電池Ｂ１、直列接続用スイッチＳ３１、二次電池Ｂ２、負極側スイッチＳ２２、負極側スイッチＳ２３、及び負極側充電端子Ｔｉｎを介して充電器Ｃｈの負極端子に電流が流れる。これにより、二次電池Ｂ１、Ｂ２のみが充電される。また、二次電池Ｂ１～Ｂ３のうちの隣り合う２つの二次電池Ｂを充電する場合、昇温スイッチＳ４を遮断させる構成であるため、昇温機器Ｔに電圧がかからないようにすることができる。

【0037】

＜二次電池Ｂ１～Ｂ３のうちの隣り合わない２つの二次電池Ｂの充電時＞
制御部２は、二次電池Ｂ１、Ｂ３を充電させるとともに二次電池Ｂ２を充電させない場合、直列接続用スイッチＳ３１、正極側スイッチＳ１２、及び正極側スイッチＳ１３を導通させるとともに正極側スイッチＳ１１、負極側スイッチＳ２１～Ｓ２３、直列接続用スイッチＳ３２、昇温スイッチＳ４、及び負荷側スイッチＳＬを遮断させる。これにより、二次電池Ｂ１、Ｂ３が互いに直列接続された状態において、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力を供給することが可能な状態にすることができる。そして、この状態において、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力が供給されると、充電器Ｃｈの正極端子から正極側充電端子Ｔｉｐ、二次電池Ｂ１、直列接続用スイッチＳ３１、正極側スイッチＳ１２、正極側スイッチＳ１３、二次電池Ｂ３、及び負極側充電端子Ｔｉｎを介して充電器Ｃｈの負極端子に電流が流れる。これにより、二次電池Ｂ１、Ｂ３のみが充電される。また、二次電池Ｂ１～Ｂ３のうちの隣り合わない２つの二次電池Ｂを充電する場合、昇温スイッチＳ４を遮断させる構成であるため、昇温機器Ｔに電圧がかからないようにすることができる。すなわち、複数の二次電池Ｂのうちの一部の二次電池Ｂの充電時において昇温機器Ｔに電圧がかからないようにすることができる。なお、制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３のうちの一部の二次電池Ｂを充電する場合、一部の二次電池Ｂに流れる電流が許容充電電流より小さくなるように、充電電力指令値を充電器Ｃｈに送るものとする。

【0038】

＜二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値以上である場合の二次電池Ｂ１～Ｂ３の充電時＞
制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電させる場合（充電器Ｃｈの正極端子及び負極端子が正極側充電端子Ｔｉｐ及び負極側充電端子Ｔｉｎに接続されている場合）で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈ以上である場合、直列接続用スイッチＳ３１、Ｓ３２を導通させるとともに正極側スイッチＳ１１～Ｓ１３、負極側スイッチＳ２１～Ｓ２３、昇温スイッチＳ４、及び負荷側スイッチＳＬを遮断させることにより二次電池Ｂ１～Ｂ３を互いに直列接続させる。これにより、二次電池Ｂ１～Ｂ３が互いに直列接続された状態において、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力を供給することが可能な状態にすることができる。そして、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力が供給されると、充電器Ｃｈの正極端子から正極側充電端子Ｔｉｐ、二次電池Ｂ１、直列接続用スイッチＳ３１、二次電池Ｂ２、直列接続用スイッチＳ３２、二次電池Ｂ３、及び負極側充電端子Ｔｉｎを介して充電器Ｃｈの負極端子に電流が流れる。これにより、二次電池Ｂ１～Ｂ３が充電される。また、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈ以上である場合、昇温スイッチＳ４を遮断させる構成であるため、昇温機器Ｔに電圧がかからないようにすることができる。なお、閾値Ｔｔｈは、二次電池Ｂの許容充電電流が最も大きくなるときの二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度とする。これにより、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈ以上である場合、二次電池Ｂ１～Ｂ３に流れる充電電流を、二次電池Ｂの許容充電電流の最大値まで増加させることができる。なお、閾値Ｔｔｈは、直列接続時の充電器Ｃｈの出力電流を許容可能な温度の下限値を、演算によって設定してもよい。二次電池Ｂの許容充電電流は、二次電池Ｂの温度により決定されるが、充電時に要求される充電電流値よりも許容充電電流が小さくなる際の温度を閾値Ｔｔｈとしてもよい。

【0039】

＜二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値より小さい場合の二次電池Ｂ１～Ｂ３の充電時＞
制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電させる場合で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈより小さい場合、正極側スイッチＳ１１～Ｓ１３、負極側スイッチＳ２１～Ｓ２３、及び昇温スイッチＳ４を導通させるとともに直列接続用スイッチＳ３１、Ｓ３２及び負荷側スイッチＳＬを遮断させることにより、二次電池Ｂ１～Ｂ３を互いに並列接続させるとともに二次電池Ｂ１～Ｂ３と昇温機器Ｔとを互いに接続させる。これにより、二次電池Ｂ１～Ｂ３が互いに並列接続された状態において、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力を供給することが可能な状態にすることができる。そして、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力が供給されると、充電器Ｃｈの正極端子から正極側充電端子Ｔｉｐ、二次電池Ｂ１、負極側スイッチＳ２１、負極側スイッチＳ２３、及び負極側充電端子Ｔｉｎを介して充電器Ｃｈの負極端子に電流が流れる。また、充電器Ｃｈの正極端子から正極側充電端子Ｔｉｐ、正極側スイッチＳ１１、正極側スイッチＳ１２、二次電池Ｂ２、負極側スイッチＳ２２、負極側スイッチＳ２３、及び負極側充電端子Ｔｉｎを介して充電器Ｃｈの負極端子に電流が流れる。また、充電器Ｃｈの正極端子から正極側充電端子Ｔｉｐ、正極側スイッチＳ１１、正極側スイッチＳ１３、二次電池Ｂ３、及び負極側充電端子Ｔｉｎを介して充電器Ｃｈの負極端子に電流が流れる。これにより、二次電池Ｂ１～Ｂ３が充電される。また、二次電池Ｂ１の正極端子から正極側スイッチＳ１１、昇温スイッチＳ４、昇温機器Ｔ、及び負極側スイッチＳ２１を介して二次電池Ｂ１の負極端子に電流が流れる。また、二次電池Ｂ２の正極端子から正極側スイッチＳ１２、昇温スイッチＳ４、昇温機器Ｔ、及び負極側スイッチＳ２２を介して二次電池Ｂ２の負極端子に電流が流れる。また、二次電池Ｂ３の正極端子から正極側スイッチＳ１３、昇温スイッチＳ４、昇温機器Ｔ、及び負極側スイッチＳ２３を介して二次電池Ｂ３の負極端子に電流が流れる。これにより、昇温機器Ｔに電力が供給されて、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が上昇する。また、二次電池Ｂ１～Ｂ３から昇温機器Ｔにそれぞれ略一定の電流を流すことができるため、二次電池Ｂ１～Ｂ３の電圧のばらつきによって二次電池Ｂ１～Ｂ３に流れる還流電流を抑制することができる。また、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈより小さい場合、二次電池Ｂ１～Ｂ３を互いに並列接続させるとともに昇温スイッチＳ４を導通させることにより、互いに並列接続される二次電池Ｂ１～Ｂ３に昇温機器Ｔを接続させることができる。そのため、昇温機器Ｔにかかる電圧を、互いに並列接続される二次電池Ｂ１～Ｂ３の全体の電圧と同じ電圧にすることができる。すなわち、二次電池Ｂ１～Ｂ３に昇温機器Ｔを接続させるとき、昇温機器Ｔにかかる電圧を、互いに直列接続される二次電池Ｂ１～Ｂ３の全体の電圧より低い電圧にすることができるため、定格電圧が小さい安価な昇温機器Ｔを採用することができる。

【0040】

＜充電器Ｃｈから二次電池システム１に供給される電力＞
制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３のうちの一部の二次電池Ｂを充電する場合、充電電圧Ｖ１と充電電流Ｉ１とからなる充電電力指令値Ｐ１を充電器Ｃｈに送る。充電器Ｃｈは、充電電力指令値Ｐ１を受け取ると、充電電圧Ｖ１に対応する電圧及び充電電流Ｉ１に対応する電流を二次電池システム１に出力する。なお、充電電圧Ｖ１は、互いに直列接続される一部の二次電池Ｂの全体の電圧より少し高い電圧とする。また、充電電流Ｉ１は、二次電池Ｂの許容充電電流より小さい一定の電流とする。

【0041】

また、制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電する場合で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈ以上である場合、充電電圧Ｖ２と充電電流Ｉ２とからなる充電電力指令値Ｐ２を充電器Ｃｈに送る。充電器Ｃｈは、充電電力指令値Ｐ２を受け取ると、充電電圧Ｖ２に対応する電圧及び充電電流Ｉ２に対応する電流を二次電池システム１に出力する。なお、充電電圧Ｖ２は、互いに直列接続される二次電池Ｂ１～Ｂ３の全体の電圧より少し高い電圧とする。すなわち、充電電圧Ｖ２＞充電電圧Ｖ１とする。また、充電電流Ｉ２は、二次電池Ｂの許容充電電流より小さい一定の電流とし、充電電流Ｉ１と同じ電流としてもよいし、異なる電流としてもよい。

【0042】

また、制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電する場合で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈより小さい場合、充電電圧Ｖ３と充電電流Ｉ３とからなる充電電力指令値Ｐ３を充電器Ｃｈに送る。充電器Ｃｈは、充電電力指令値Ｐ３を受け取ると、充電電圧Ｖ３に対応する電圧及び充電電流Ｉ３に対応する電流を二次電池システム１に出力する。なお、充電電圧Ｖ３は、互いに並列接続される二次電池Ｂ１～Ｂ３の全体の電圧より少し高い電圧とする。すなわち、充電電圧Ｖ２＞充電電圧Ｖ１＞充電電圧Ｖ３とする。また、充電電流Ｉ３は、二次電池Ｂの許容充電電流より小さい一定の電流とし、充電電流Ｉ１または充電電流Ｉ２と同じ電流としてもよいし、異なる電流としてもよい。

【0043】

なお、制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電する場合で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈより小さい場合、昇温機器Ｔに消費される電力を加味した充電電力指令値Ｐ３を充電器Ｃｈに送るように構成してもよい。すなわち、制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電する場合で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈより小さい場合、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電するための電力（充電電圧Ｖ３と充電電流Ｉ３との乗算値）と昇温機器Ｔに消費される電力（互いに並列接続される二次電池Ｂ１～Ｂ３の全体の電圧と昇温機器Ｔに流れる電流との乗算値）との合計電力を充電器Ｃｈから二次電池システム１に供給させるように構成してもよい。これにより、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電するための電力の一部が昇温機器Ｔにより消費されることを抑えることができるため、充電時間の増加を抑えることができる。

【0044】

また、制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電する場合で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈより小さい場合、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度の上昇に応じて、充電電力指令値Ｐ３の充電電流Ｉ３を増加させるように構成してもよい。すなわち、制御部２は、二次電池Ｂ１～Ｂ３を充電する場合で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈより小さい場合、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度の上昇に応じて、充電器Ｃｈから二次電池システム１に供給される電力を増加させるように構成してもよい。これにより、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度の上昇に応じて、充電器Ｃｈから二次電池システム１に供給される電力を増加させない場合に比べて、二次電池Ｂ１～Ｂ３に流れる電流を増加させることができるため、充電時間の短縮化を図ることができる。

【0045】

図２は、制御部２の動作の一例を示すフローチャートである。

【0046】

まず、制御部２は、放電開始指示または充電開始指示が入力されたか否かを繰り返し判断し（ステップＳ１：Ｎｏ、ステップＳ４：Ｎｏ）、放電開始指示が入力されると（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、各二次電池Ｂを互いに並列接続させ、昇温スイッチＳ４を遮断させ、負荷側スイッチＳＬを導通させることで二次電池システム１から負荷Ｌｏに電力を供給することが可能な状態にする（ステップＳ２）。

【0047】

次に、制御部２は、放電終了指示が入力された否かを繰り返し判断し（ステップＳ３：Ｎｏ）、放電終了指示が入力されると（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、負荷側スイッチＳＬを遮断させることにより二次電池システム１から負荷Ｌｏへの電力供給を終了する。

【0048】

また、制御部２は、各二次電池Ｂのうちの一部の二次電池Ｂを充電させる旨の充電開始指示が入力されると（ステップＳ１：Ｎｏ、ステップＳ４：Ｙｅｓ、ステップＳ５：Ｙｅｓ）、一部の二次電池Ｂを互いに直列接続させ、昇温スイッチＳ４及び負荷側スイッチＳＬを遮断させることで充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力を供給することが可能な状態にする（ステップＳ６）。

【0049】

次に、制御部２は、充電が終了したと判断するまで充電電力指令値を充電器Ｃｈに繰り返し送り（ステップＳ７、ステップＳ８：Ｎｏ）、充電が終了したと判断すると（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力が供給されないように充電電力指令値の充電電流をゼロにする。例えば、制御部２は、一部の二次電池Ｂの電圧の平均値または最大値が所定の充電電圧になると、一部の二次電池Ｂの充電が終了したと判断する。または、制御部２は、一部の二次電池Ｂの電圧の平均値または最大値が所定の充電電圧になり、かつ、一部の二次電池Ｂに流れる電流が所定の充電電流以下になると、一部の二次電池Ｂの充電が終了したと判断する。

【0050】

また、制御部２は、全ての二次電池Ｂを充電させる旨の充電開始指示が入力されると（ステップＳ１：Ｎｏ、ステップＳ４：Ｙｅｓ、ステップＳ５：Ｎｏ）、二次電池Ｂの温度を取得する（ステップＳ９）。

【0051】

次に、制御部２は、二次電池Ｂの温度が閾値Ｔｔｈ以上である場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、全ての二次電池Ｂを互いに直列接続させ、昇温スイッチＳ４及び負荷側スイッチＳＬを遮断させることで充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力を供給することが可能な状態にした後（ステップＳ１１）、充電電力指令値を充電器Ｃｈに送る（ステップＳ１２）。

【0052】

次に、制御部２は、全ての二次電池Ｂの充電が終了していないと判断すると（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ９に戻り、全ての二次電池Ｂの充電が終了したと判断すると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力が供給されないように充電電力指令値の充電電流をゼロにする。例えば、制御部２は、全ての二次電池Ｂの電圧の平均値または最大値が所定の充電電圧になると、全ての二次電池Ｂの充電が終了したと判断する。または、制御部２は、全ての二次電池Ｂの電圧の平均値または最大値が所定の充電電圧になり、かつ、全ての二次電池Ｂに流れる電流が所定の充電電流以下になると、全ての二次電池Ｂの充電が終了したと判断する。

【0053】

また、制御部２は、二次電池Ｂの温度が閾値Ｔｔｈより小さい場合（ステップＳ１０：Ｎｏ）、全ての二次電池Ｂを互いに並列接続させるとともに負荷側スイッチＳＬを遮断させ（ステップＳ１４）、互いに並列接続される全ての二次電池Ｂに昇温機器Ｔを接続させることで充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力を供給することが可能な状態にした後（ステップＳ１５）、充電電力指令値を充電器Ｃｈに送る（ステップＳ１６）。

【0054】

そして、制御部２は、全ての二次電池Ｂの充電が終了していないと判断すると（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ９に戻り、全ての二次電池Ｂの充電が終了したと判断すると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、充電器Ｃｈから二次電池システム１に電力が供給されないように充電電力指令値の充電電流をゼロにする。

【0055】

なお、図２に示すフローチャートにおいて、ステップＳ５～Ｓ８を省略してもよい。このように構成する場合、制御部２は、充電開始時が入力されると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ９に移行する。

【0056】

このように実施形態の二次電池システム１では、各二次電池Ｂを充電する場合で、かつ、二次電池Ｂ１～Ｂ３の温度が閾値Ｔｔｈより小さい場合、各二次電池Ｂが互いに並列接続されるように接続回路の動作を制御するとともに各二次電池Ｂと昇温機器Ｔとの間に接続される昇温スイッチＳ４を導通させる構成である。

【0057】

これにより、昇温機器Ｔにかかる電圧を抑えることができるため、定格電圧が小さい安価な昇温機器Ｔを二次電池システム１に備えることができ、二次電池システム１の製造コストを抑えることができる。

【0058】

また、実施形態の二次電池システム１では、正極側充電端子Ｔｉｐが二次電池Ｂ１の正極端子と正極側スイッチＳ１１の一方端子との接続点に接続され、負極側充電端子Ｔｉｎが二次電池Ｂ３の負極端子と負極側スイッチＳ２３の一方端子との接続点に接続される構成である。

【0059】

これにより、隣り合わない二次電池Ｂ１、Ｂ３を互いに直列接続させて、二次電池Ｂ１、Ｂ３を充電することができる。

【0060】

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

【符号の説明】

【0061】

１ 二次電池システム
２ 制御部
ＳＣ 充電器側スイッチ
ＳＬ 負荷側スイッチ
Ｔｉｐ 正極側充電端子
Ｔｉｎ 負極側充電端子
Ｔｏｐ 正極側放電端子
Ｔｏｎ 負極側放電端子
Ｓ１１～Ｓ１３ 正極側スイッチ
Ｓ２１～Ｓ２３ 負極側スイッチ
Ｓ３１、Ｓ３２ 直列接続用スイッチ
Ｓ４ 昇温スイッチ
Ｂ１～Ｂ３ 二次電池
Ｓｔ１～Ｓｔ３ 検出部
Ｔ 昇温機器
Ｖｅ 車両
Ｌｏ 負荷
Ｃｈ 充電器

【図1】

【図2】

【図3】