特開 2024-151778 出力電圧調整装置、蓄電システム、出力電圧調整方法およびプログラム

(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】P2024151778

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】出力電圧調整装置、蓄電システム、出力電圧調整方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/10 20060101AFI20241018BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20241018BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

H02J7/10 B

H02J7/10 H

H01M10/48 P

H01M10/44 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065477

(22)【出願日】2023-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】000237721

【氏名又は名称】ＦＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】近田 尚章

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA02

5G503CA11

5H030AA10

5H030BB03

5H030FF41

5H030FF42

5H030FF43

5H030FF44

(57)【要約】

【課題】不安定な充電電流が供給される場合でも、満充電状態を適切に検出することができる出力電圧調整装置、蓄電システム、出力電圧調整方法およびプログラムを提供する。
【解決手段】出力電圧調整装置は、蓄電システムに設けられた電圧変換装置の出力電圧を調整するものであって、二次電池の電池電圧を取得する取得部と、電池電圧に基づき、電圧変換装置の出力電圧と電池電圧との差が所定の電圧差以下となるように、出力電圧を制御する制御回路とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電システムに設けられた電圧変換装置の出力電圧を調整する出力電圧調整装置であって、
二次電池の電池電圧を取得する取得部と、
前記電池電圧に基づき、前記電圧変換装置の出力電圧と前記電池電圧との差が所定の電圧差以下となるように、前記出力電圧を制御する制御回路と
を備える
出力電圧調整装置。

【請求項2】

前記蓄電システムは、前記二次電池に対する充電電流を出力する電流制御回路を備え、
前記制御回路は、
前記電流制御回路における発熱量が許容発熱量以下となるように、前記出力電圧を制御する
請求項１に記載の出力電圧調整装置。

【請求項3】

前記取得部は、
定電流回路から出力され、前記二次電池に対する充電電流をさらに取得し、
前記制御回路は、
前記充電電流と、前記定電流回路における発熱量に対する許容発熱量とに基づき、前記発熱量が前記許容発熱量となるような電圧差を算出するΔＶ算出部と、
前記電圧差および前記電池電圧に基づき、前記出力電圧を決定する出力電圧決定部と
を有する
請求項１に記載の出力電圧調整装置。

【請求項4】

電力を蓄える二次電池と、
外部から供給される電圧を出力電圧に変換する電圧変換装置と、
前記二次電池に対する充電電流を制御する電流制御回路と、
前記二次電池の電池電圧を取得する取得部と、
前記電池電圧に基づき、前記出力電圧と前記電池電圧との差が所定の電圧差以下となるように、前記出力電圧を制御する制御回路と
を備える
蓄電システム。

【請求項5】

前記電流制御回路は、
一定の電流を出力する定電流回路である
請求項４に記載の蓄電システム。

【請求項6】

前記電流制御回路は、
抵抗素子である
請求項４に記載の蓄電システム。

【請求項7】

前記制御回路は、
前記二次電池の劣化度合いに応じて、前記出力電圧を調整する
請求項６に記載の蓄電システム。

【請求項8】

蓄電システムに設けられた電圧変換装置の出力電圧を調整する出力電圧調整方法であって、
二次電池の電池電圧を取得し、
前記電池電圧に基づき、前記出力電圧と前記電池電圧との差が所定の電圧差以下となるように、前記出力電圧を制御する
出力電圧調整方法。

【請求項9】

請求項８に記載の出力電圧調整方法を、コンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、出力電圧調整装置、蓄電システム、出力電圧調整方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、種々の機器等を動作させるための電源として、ニッケル水素二次電池等の充放電可能な二次電池が普及している。二次電池は、通常、効率的に充電が行われるように、供給される電圧および電流が制御される。例えば、二次電池がニッケル水素二次電池である場合には、二次電池に対する充電電流が一定となる定電流充電方式により、充電が行われる（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

定電流充電方式による充電を行う従来の蓄電システムは、例えば、ＤＣ－ＤＣコンバータ、充電制御回路としての定電流回路、および二次電池を備えている。このような蓄電システムにおいて、外部から充電のための電力が供給されると、ＤＣ－ＤＣコンバータは、所定の電圧に変換した出力電圧を生成し、定電流回路に供給する。定電流回路は、ＤＣ－ＤＣコンバータから供給された出力電圧に基づき、所定の充電電流を出力する。二次電池は、定電流回路から出力された充電電流によって充電される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７－２３６２３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、充電処理の際、定電流回路には、ＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧と、二次電池の電池電圧との差分となる電圧が印加され、定電流回路は、この印加電圧と充電電流とによって発熱する。定電流充電方式で充電される二次電池の電池電圧は、充電状態に応じて変化するので、固定値であるＤＣ－ＤＣコンバータの出力電圧と、二次電池の電池電圧との電圧差も、充電状態に応じて変化する。すなわち、二次電池に対する充電状態に応じて、定電流回路に印加される電圧が変化する。

【0006】

そのため、定電流回路に印加される電圧が大きい場合には、それに伴って定電流回路における発熱量も大きくなってしまうという問題点があった。従来は、定電流回路における発熱を低減させるために、定電流回路にヒートシンク等の放熱手段が設けられるが、このような放熱手段を設けた場合、蓄電システムが大型化してしまう。

【0007】

本開示は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、電流制御回路における発熱を低減させることができる出力電圧調整装置、蓄電システム、出力電圧調整方法およびプログラ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】

【0008】

本開示に係る二次電池の出力電圧調整装置は、
蓄電システムに設けられた電圧変換装置の出力電圧を調整する出力電圧調整装置であって、
二次電池の電池電圧を取得する取得部と、
前記電池電圧に基づき、前記電圧変換装置の出力電圧と前記電池電圧との差が所定の電圧差以下となるように、前記出力電圧を制御する制御回路と
を備える。

【0009】

また、本開示に係る蓄電システムは、
電力を蓄える二次電池と、
外部から供給される電圧を出力電圧に変換する電圧変換装置と、
前記二次電池に対する充電電流を制御する電流制御回路と、
前記二次電池の電池電圧を取得する取得部と、
前記電池電圧に基づき、前記出力電圧と前記電池電圧との差が所定の電圧差以下となるように、前記出力電圧を制御する制御回路と
を備える。

【0010】

さらに、本開示に係る出力電圧調整方法は、
蓄電システムに設けられた電圧変換装置の出力電圧を調整する出力電圧調整方法であって、
二次電池の電池電圧を取得し、
前記電池電圧に基づき、前記出力電圧と前記電池電圧との差が所定の電圧差以下となるように、前記出力電圧を制御する。

【0011】

さらにまた、本開示に係るプログラムは、
上記の出力電圧調整方法を、コンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、電流制御回路における発熱を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施の形態１に係る蓄電システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】図１のＤＣ－ＤＣコンバータの構成の一例を示す回路図である。

【図3】図１の定電流回路の構成の一例を示す回路図である。

【図4】図１の制御回路の構成の一例を示す機能ブロック図である。

【図5】本実施の形態１に係る蓄電システムによる出力電圧調整処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図6】本実施の形態１の変形例に係る蓄電システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図7】定電圧および定電流を出力する構成の一例について説明するための回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。

【0015】

＜実施の形態１＞
以下、本開示の実施の形態１について説明する。本実施の形態１に係る蓄電システムは、例えば、定電流充電方式を用いて、一定の充電電流で二次電池を充電するシステムである。

【0016】

［蓄電システム１００の構成］
図１は、本実施の形態１に係る蓄電システム１００の構成の一例を示すブロック図である。図２は、図１のＤＣ－ＤＣコンバータ２０の構成の一例を示す回路図である。図３は、図１の定電流回路３０の構成の一例を示す回路図である。図４は、図１の制御回路１０の構成の一例を示す機能ブロック図である。

【0017】

図１に示すように、蓄電システム１００は、制御回路１０と、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０と、定電流回路３０と、二次電池４０と、検出部５０とを備えている。本実施の形態１では、制御回路１０および検出部５０により、本開示の出力電圧調整装置が構成される。

【0018】

ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、本開示の電圧変換装置に相当するものであり、外部から供給される電圧を所定の電圧に変換して出力する。本実施の形態１において、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、外部から供給される電圧を、制御回路１０から供給される制御信号が示す電圧である出力電圧Ｖ１に変換して出力する。

【0019】

図２に示すように、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、定電圧出力回路２１および電圧可変回路２２を備えている。

【0020】

定電圧出力回路２１は、例えば、昇圧回路であり、外部から供給される電圧を、任意の電圧に昇圧する。定電圧出力回路２１は、インダクタ２１１、スイッチング素子２１２、ダイオード２１３、コンデンサ２１４およびスイッチング制御部２１５を有している。

【0021】

インダクタ２１１は、定電圧出力回路２１（ＤＣ－ＤＣコンバータ２０）の入力端に接続されている。ダイオード２１３は、電流の逆流を防止するための逆流防止素子であり、インダクタ２１１に直列接続されている。

【0022】

スイッチング素子２１２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の半導体素子を用いて構成され、インダクタ２１１とダイオード２１３との間に接続されている。スイッチング素子２１２は、スイッチング制御部２１５から供給されるスイッチング信号に基づき、ＯＮまたはＯＦＦとなるスイッチング動作を行う。

【0023】

コンデンサ２１４は、定電圧出力回路２１から出力される電圧を平滑化する平滑コンデンサであり、ダイオード２１３の出力端に接続されている。

【0024】

スイッチング制御部２１５は、スイッチング素子２１２を制御するものであり、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）端子およびフィードバック（ＦＢ；Feed Back）端子を有している。スイッチング制御部２１５は、電圧可変回路２２から供給されるフィードバック信号（ＦＢ信号）がＦＢ端子に入力される。スイッチング制御部２１５は、入力されたＦＢ信号に基づき、定電圧出力回路２１からの出力電圧Ｖ１が一定となるようにスイッチング素子２１２を制御するための、ＰＷＭ電圧であるスイッチング信号を生成する。そして、スイッチング制御部２１５は、生成したスイッチング信号をＰＷＭ端子から出力し、スイッチング素子２１２に供給する。

【0025】

なお、この例では、定電圧出力回路２１が昇圧回路であるように説明したが、これに限られず、降圧型または昇降圧型の回路であってもよい。また、定電圧出力回路２１は、非同期型であってもよいし、同期整流型であってもよい。

【0026】

電圧可変回路２２は、制御回路１０から受け取った制御信号を、定電圧出力回路２１に供給するフィードバック信号に変換して出力する。電圧可変回路２２は、オペアンプ２２１を含む複数の素子を有している。

【0027】

電圧可変回路２２は、制御回路１０から受け取った制御信号をオペアンプ２２１で増幅し、フィードバック信号として出力する。電圧可変回路２２から出力されたフィードバック信号は、定電圧出力回路２１のスイッチング制御部２１５に供給される。

【0028】

ここで、詳細は後述するが、電圧可変回路２２に供給される制御回路１０からの制御信号は、二次電池４０の電池電圧に応じて変化する。そのため、定電圧出力回路２１に供給されるＦＢ信号は、電池電圧に応じて変化する。

【0029】

また、スイッチング制御部２１５に供給されるＰＷＭ信号は、ＦＢ信号に基づき生成される。このことから、スイッチング制御部２１５に供給されるＰＷＭ信号は、電池電圧に応じて変化することになる。そのため、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０から出力される出力電圧Ｖ１もまた、電池電圧に応じて変化する。

【0030】

すなわち、スイッチング制御部２１５は、電池電圧との電圧差が所定の電圧差以下となるように、スイッチング信号を出力し、スイッチング素子２１２に供給する。したがって、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、制御回路１０からの制御信号に基づき、二次電池４０の電池電圧に応じた出力電圧Ｖ１を出力する。

【0031】

図１の定電流回路３０は、本開示の電流制御回路に相当するものであり、二次電池４０に対する充電電流Ｉを制御する。本実施の形態１において、定電流回路３０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０から出力される出力電圧Ｖ１に基づいて一定の充電電流Ｉを出力し、二次電池４０に対して供給する。

【0032】

図３に示すように、定電流回路３０は、電流センス抵抗３０１、オペアンプ３０２、ＭＯＳＦＥＴ３０３および複数の抵抗素子を有している。電流センス抵抗３０１は、一端がＤＣコンバータ２０の出力端に接続され、他端がＭＯＳＦＥＴ３０３のソース端子に接続されている。

【0033】

オペアンプ３０２は、非反転入力端子および反転入力端子が電流センス抵抗３０１の両端に接続されている。また、オペアンプ３０２は、出力端子がＭＯＳＦＥＴ３０３のゲート端子に接続されている。

【0034】

ＭＯＳＦＥＴ３０３は、二次電池４０への電流を制御するために設けられている。ＭＯＳＦＥＴ３０３は、ソース端子が電流センス抵抗３０１に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ３０３は、ゲート端子がオペアンプ３０２の出力端子に接続され、ドレイン端子が二次電池４０に接続されている。

【0035】

図１の二次電池４０は、例えば、１または複数の二次電池セルで構成されている。二次電池４０が複数の二次電池セルで構成される場合、二次電池４０は、例えば、二次電池セルが直列に接続されて構成される。二次電池４０は、例えば、ニッケル水素二次電池である。なお、二次電池４０の種類は、この例に限られず、リチウムイオン二次電池等のニッケル水素二次電池以外の二次電池であってもよい。

【0036】

二次電池４０は、電流制御回路である定電流回路３０から供給される充電電流Ｉによって充電され、電力を蓄える。本実施の形態１において、二次電池４０は、定電流回路３０から供給される一定の充電電流Ｉを用いた定電流充電方式によって充電される。

【0037】

なお、この例では、１つの二次電池４０が設けられているが、これに限られず、２つ以上の複数の二次電池４０が設けられてもよい。二次電池４０が複数設けられる場合、複数の二次電池４０は、例えば並列に接続される。

【0038】

検出部５０は、本開示の取得部に相当するものであり、例えば、各種のセンサで構成されるセンサ群である。検出部５０は、二次電池４０に関する状態量を定期的に検出し、検出した状態量を制御回路１０に供給する。本実施の形態１において、検出部５０は、二次電池４０を充電する充電処理の際に、二次電池４０の電池電圧Ｖ２および充電電流Ｉを状態量として検出する。

【0039】

制御回路１０は、この蓄電システム１００全体を制御する。制御回路１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている（いずれも図示せず）。ＣＰＵは、ＲＯＭから処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムと協働して蓄電システム１００の動作を集中制御する。

【0040】

本実施の形態１において、制御回路１０は、検出部５０で検出された二次電池４０の電池電圧Ｖ２および充電電流Ｉに基づいてＤＣ－ＤＣコンバータ２０を制御し、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０から出力される出力電圧Ｖ１を調整する出力電圧調整処理を行う。出力電圧調整処理の詳細については、後述する。

【0041】

図４に示すように、制御回路１０は、状態量取得部１１、ΔＶ算出部１２、出力電圧決定部１３および記憶部１４を有している。なお、図４には、制御回路１０が備える構成のうち、出力電圧調整処理に関連する機能についての処理部のみが示されている。

【0042】

状態量取得部１１は、検出部５０で検出された電池電圧Ｖ２および充電電流Ｉを二次電池４０に関する状態量として取得する。取得された電池電圧Ｖ２は、出力電圧決定部１３に供給される。また、取得された充電電流Ｉは、ΔＶ算出部１２に供給される。

【0043】

ΔＶ算出部１２は、状態量取得部１１で取得された充電電流Ｉと、記憶部１４に記憶された、定電流回路３０における発熱量Ｗに対する許容発熱量とに基づき、定電流回路３０における発熱量Ｗが許容発熱量以下となるような電圧差ΔＶを算出する。

【0044】

ここで、許容発熱量は、定電流回路３０において許容できる最大発熱量を示し、定電流回路３０を構成する各種の回路素子の絶対最大定格等に基づき得られる発熱量である。また、電圧差ΔＶは、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１と二次電池４０の電池電圧Ｖ２との電圧差である。この電圧差ΔＶは、実質的に、定電流回路３０に印加される電圧を示す。

【0045】

出力電圧決定部１３は、ΔＶ算出部１２で算出された電圧差ΔＶが所定の電圧差以下となるように、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１を決定する。このときの電圧差は、定電流回路３０における発熱量が許容発熱量となるようにしたときの電圧差ΔＶである。出力電圧決定部１３は、決定した出力電圧Ｖ１をＤＣ－ＤＣコンバータ２０から出力させるための制御信号を、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０に対して出力する。

【0046】

記憶部１４は、制御回路１０で用いられる各種の情報を記憶する。本実施の形態１において、記憶部１４は、ΔＶ算出部１２で電圧差ΔＶを算出する際に用いられる許容発熱量を予め記憶している。

【0047】

［出力電圧調整処理］
次に、本実施の形態１に係る蓄電システム１００による出力電圧調整処理について説明する。出力電圧調整処理は、定電流回路３０における発熱量Ｗが許容発熱量以下となるように、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１を調整する処理である。

【0048】

（定電流回路３０の発熱）
背景技術の項でも説明したが、一般に、定電流回路３０は、印加される電圧と充電電流Ｉとによって発熱する。定電流回路３０では、定電流回路３０を構成する回路素子の絶対最大定格等に基づき、許容できる最大発熱量を示す許容発熱量が規定される。したがって、二次電池４０に対して充電を行う場合には、定電流回路３０における発熱量Ｗが許容発熱量を超えないようにすることが必要である。

【0049】

図１に示す蓄電システム１００において、充電処理の際の定電流回路３０における発熱量Ｗは、式（１）に基づき算出される。また、式（１）における電圧差ΔＶは、式（２）に基づき算出される。
発熱量Ｗ＝電圧差ΔＶ×充電電流Ｉ ・・・（１）
電圧差ΔＶ＝出力電圧Ｖ１－電池電圧Ｖ２ ・・・（２）

【0050】

さらに、定電流充電方式を用いて二次電池４０が充電される場合には、二次電池４０に対する充電電流Ｉが一定の値となるため、定電流回路３０における発熱量Ｗは、電圧差ΔＶによって変化する。

【0051】

ここで、一般に、二次電池４０の電池電圧Ｖ２は、充電状態によって変化する。例えば、二次電池４０の充電率を示すＳＯＣ（State Of Charge）が高くなるに従って、電池電圧Ｖ２もそれに応じて高くなる。また、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０は、通常、二次電池４０の充電状態に関わらず一定の出力電圧Ｖ１を出力するように動作する。

【0052】

このように、出力電圧Ｖ１が固定値である場合には、電池電圧Ｖ２の変化に応じて電圧差ΔＶが変化し、定電流回路３０における発熱量Ｗも変化する。そのため、電池電圧Ｖ２が小さい場合には、式（２）に示す関係から電圧差ΔＶが大きくなるので、定電流回路３０における発熱量Ｗが大きくなり、許容発熱量を超えてしまう可能性がある。

【0053】

例えば、図３に示す定電流回路３０において、電流センス抵抗３０１およびＭＯＳＦＥＴ３０３には、ＤＣコンバータ２０からの出力電圧Ｖ１と、二次電池４０の電池電圧Ｖ２との差分となる電圧差ΔＶが常に印加される。また、電流センス抵抗３０１およびＭＯＳＦＥＴ３０３に流れる充電電流Ｉは、一定である。

【0054】

そのため、出力電圧Ｖ１が固定値であり、かつ、電池電圧Ｖ２が低い場合に、電流センス抵抗３０１およびＭＯＳＦＥＴ３０３に印加される電圧差ΔＶが最大となり、充電電流Ｉが一定であることから電力も最大となるので、発熱量Ｗも最大となる。したがって、発熱量Ｗが許容発熱量を超えてしまうような場合には、ヒートシンク等の放熱手段を用いて放熱する必要がある。

【0055】

一方、充電電流Ｉが固定値である場合には、式（１）の関係から、電圧差ΔＶを小さくすることにより、定電流回路３０における発熱量Ｗを小さくすることができる。電圧差ΔＶは、式（２）に示すように、出力電圧Ｖ１と電池電圧Ｖ２との差であるので、発熱量Ｗを抑えるためには、電圧差ΔＶが小さくなるように、電池電圧Ｖ２に応じて出力電圧Ｖ１を変化させればよい。

【0056】

このとき、電圧差ΔＶが所定の電圧差以下となるように、電池電圧Ｖ２に応じて出力電圧Ｖ１を変化させれば、定電流回路３０における発熱量Ｗを許容発熱量以下にすることができる。これにより、発熱量Ｗが増加して定電流回路３０の許容発熱量を超えることを防ぐことができる。

【0057】

そこで、本実施の形態１に係る蓄電システム１００は、電圧差ΔＶが所定の電圧差以下となるように、二次電池４０の電池電圧Ｖ２に応じてＤＣ－ＤＣコンバータ２０からの出力電圧Ｖ１を調整する出力電圧調整処理を行う。

【0058】

（出力電圧調整処理）
図５は、本実施の形態１に係る蓄電システム１００による出力電圧調整処理の流れの一例を示すフローチャートである。図５には、二次電池４０に対する充電処理が行われる際の制御回路１０による動作が示されている。

【0059】

まず、ステップＳ１において、制御回路１０の状態量取得部１１は、検出部５０で検出された、状態量としての二次電池４０の電池電圧Ｖ２を取得する。状態量取得部１１は、取得した電池電圧Ｖ２を出力電圧決定部１３に供給する。

【0060】

また、ステップＳ２において、状態量取得部１１は、検出部５０で検出された、状態量としての二次電池４０に対する充電電流Ｉを取得する。状態量取得部１１は、取得した充電電流ＩをΔＶ算出部１２に供給する。なお、ステップＳ２の処理は、ステップＳ１の処理に先立って行われてもよいし、ステップＳ１の処理と同時に行われてもよい。

【0061】

ステップＳ３において、ΔＶ算出部１２は、記憶部１４から許容発熱量を読み出す。そして、ΔＶ算出部１２は、状態量取得部１１から受け取った充電電流Ｉと、記憶部１４から読み出された許容発熱量とに基づき、定電流回路３０における発熱量Ｗが許容発熱量以下となるような電圧差ΔＶを算出する。ΔＶ算出部１２は、算出した電圧差ΔＶを出力電圧決定部１３に供給する。

【0062】

ステップＳ４において、出力電圧決定部１３は、ΔＶ算出部１２から受け取った電圧差ΔＶと、状態量取得部１１から受け取った電池電圧Ｖ２とに基づき、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１を決定する。ここで、電圧差ΔＶと電池電圧Ｖ２とは、式（２）に示す関係にあるので、電圧差ΔＶに電池電圧Ｖ２を加算することにより、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１が算出される。

【0063】

このとき算出される出力電圧Ｖ１は、電圧差ΔＶが許容発熱量を用いて算出されている。そのため、出力電圧Ｖ１は、電圧差ΔＶが所定の電圧差以下となるように決定されたものである。

【0064】

制御回路１０は、上述した出力電圧調整処理を定期的に繰り返し、電池電圧Ｖ２に応じて電圧差ΔＶが所定の電圧差以下となるように、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１を制御する。

【0065】

上述した出力電圧調整処理によって出力電圧Ｖ１を調整する具体例について説明する。一例として、二次電池４０のＳＯＣが０［％］～１００［％］であるときの電池電圧Ｖ２が２０［Ｖ］～２８［Ｖ］であり、定電流回路３０から出力される充電電流Ｉが０．３［Ａ］であり、許容発熱量が０．３［Ｗ］である場合について考える。

【0066】

二次電池４０のＳＯＣが０［％］であるときの電池電圧Ｖ２が２０［Ｖ］である場合、ΔＶ算出部１２で算出される電圧差ΔＶは、式（１）に基づき、１［Ｖ］（＝０．３［Ｗ］／０．３［Ａ］）となる。そして、電圧差ΔＶが１［Ｖ］であり、電池電圧Ｖ２が２０［Ｖ］であることから、出力電圧決定部１３で決定されるＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１は、式（２）に基づき、２１［Ｖ］（＝２０［Ｖ］＋１［Ｖ］）となる。したがって、この場合、制御回路１０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１が２１［Ｖ］となる制御信号を、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０に対して出力する。

【0067】

また、例えば、二次電池４０のＳＯＣが１００［％］であるときの電池電圧Ｖ２が２８［Ｖ］である場合にも、ΔＶ算出部１２で算出される電圧差ΔＶは、式（１）に基づき、１［Ｖ］となる。そして、電圧差ΔＶが１［Ｖ］であり、電池電圧Ｖ２が２８［Ｖ］であることから、出力電圧決定部１３で決定されるＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１は、式（２）に基づき、２９［Ｖ］（＝２８［Ｖ］＋１［Ｖ］）となる。したがって、この場合、制御回路１０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１が２９［Ｖ］となる制御信号を、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０に対して出力する。

【0068】

このように、出力電圧調整処理によって出力電圧Ｖ１を調整することにより、電圧差ΔＶは、二次電池４０の電池電圧Ｖ２に関わらず１［Ｖ］となり、定電流回路３０における発熱量Ｗは、許容発熱量である０．３［Ｗ］となる。そのため、定電流回路３０における発熱を低減させ、発熱量を許容発熱量以下とすることができる。

【0069】

一方、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１が、例えば３０［Ｖ］の一定値である場合、電池電圧Ｖ２が２０［Ｖ］であるとすると、定電流回路３０における発熱量Ｗは、式（１）に基づき、３［Ｗ］（＝（３０［Ｖ］－２０［Ｖ］）×０．３［Ａ］）となる。

【0070】

すなわち、この場合には、定電流回路３０における発熱量Ｗが許容発熱量を超えてしまうので、定電流回路３０が破損する可能性がある。そのため、この場合には、定電流回路３０の温度を低下させ、定電流回路３０の破損を防ぐために、定電流回路３０にヒートシンク等の放熱手段を設ける必要があり、蓄電システム１００が大型化してしまう。

【0071】

このように、蓄電システム１００では、電圧差ΔＶが所定の電圧差以下となるように、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１が調整されることにより、定電流回路３０における発熱量Ｗが許容発熱量以下となる。そのため、定電流回路３０における発熱を低減させることができる。

【0072】

また、定電流回路３０における発熱量Ｗが低減されることにより、定電流回路３０の放熱対策として設置していたファンまたはヒートシンク等の放熱手段が不要となる。そのため、回路（システム）を小型化することができる。

【0073】

＜変形例＞
本実施の形態１に係る蓄電システム１００に設けられた電流制御回路としての定電流回路３０は、入力される電圧が変化した場合でも、一定の電流を出力することができるものである。一方、一定の電圧が入力された場合には、一定の電流を出力する電流制御回路として、必ずしも定電流回路３０が用いられる必要はなく、定電流回路に代えて抵抗素子が用いられてもよい。以下、本実施の形態１の変形例による蓄電システムについて説明する。

【0074】

［蓄電システム１００Ａの構成］
図６は、本実施の形態１の変形例に係る蓄電システム１００Ａの構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、蓄電システム１００は、制御回路１０と、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０と、抵抗素子６０と、二次電池４０と、検出部５０とを備えている。なお、制御回路１０、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０、二次電池４０および検出部５０は、図１に示す蓄電システム１００と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0075】

抵抗素子６０は、例えば１つの素子であり、電流の流れを制限するために設けられている。抵抗素子６０の電圧降下により、出力される電流の値が決定される。すなわち、抵抗素子６０は、入力されるＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１に基づき、二次電池４０に対する充電電流Ｉを出力する。なお、抵抗素子６０は、この例に限られず、例えば、直列または並列に接続された複数の素子であってもよい。

【0076】

このように、電流制御回路として抵抗素子６０が用いられる場合でも、蓄電システム１００Ａは、実施の形態１と同様にして出力電圧調整処理を行い、電圧差ΔＶが所定の電圧差以下となるように、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１を調整する。そのため、抵抗素子６０における発熱量を低減させることができるという効果を奏することができる。また、電流制御回路を１つの抵抗素子６０で構成することができるため、蓄電システム１００の部品点数を削減することができる。

【0077】

なお、二次電池４０は、充放電が繰り返されることにより、電池容量が減少する等の劣化が生じることがある。この場合、蓄電システム１００Ａは、定電流充電方式における充電電流Ｉを通常時よりも小さくすることがある。

【0078】

変形例のように電流制御回路として抵抗素子６０を使用した場合には、充電電流Ｉを変化させることができるため、充電電流Ｉを小さくしたい場合にも対応することができる。例えば、制御回路１０は、二次電池４０の劣化度合いに応じて、ＤＣ－ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ１を調整する。具体的には、制御回路１０は、劣化した二次電池４０に対して供給したい充電電流Ｉの値と、抵抗素子６０の許容発熱量に基づき、電圧差ΔＶが所定の電圧差以下となるように、出力電圧Ｖ１を決定する。

【0079】

以上、実施の形態１および実施の形態１の変形例について説明したが、本開示は、上述した実施の形態１および実施の形態１の変形例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【0080】

実施の形態１および実施の形態１の変形例では、検出部５０によって検出される充電電流Ｉを用いて出力電圧調整処理が行われるように説明したが、これに限られず、例えば、充電電流Ｉの値を予め設定しておくようにしてもよい。この場合、二次電池４０に対する充電電流Ｉは、二次電池４０の電池容量等の仕様によって決定することができる。

【0081】

また、実施の形態１および実施の形態１の変形例では、電圧変換装置が定電圧の出力電圧Ｖ１を出力し、電流制御回路から定電流の充電電流Ｉを出力する構成であるように説明したが、蓄電システムの構成は、この例に限られない。例えば、図７に示すように、電圧変換装置が定電圧および定電流を出力してもよい。

【0082】

図７は、定電圧および定電流を出力する構成の一例について説明するための回路図である。図７に示す例は、電圧変換装置と電流制御回路とが一体的に構成されたものであり、電圧可変回路２２Ａに電流センス抵抗２３１、オペアンプ２３２およびツェナーダイオード２３３が設けられることにより、電圧変換装置から定電圧および定電流が出力される。そのため、この例に示す電圧変換装置を用いた場合でも、実施の形態１および実施の形態１の変形例と同様に、電圧変換装置における発熱を低減させることができる。

【符号の説明】

【0083】

１０ 制御回路
１１ 状態量取得部
１２ ΔＶ算出部
１３ 出力電圧決定部１３
１４ 記憶部
２０、２０Ａ ＤＣ－ＤＣコンバータ
２１ 定電圧出力回路
２２、２２Ａ 電圧可変回路
３０ 定電流回路
４０ 二次電池
５０ 検出部
６０ 抵抗素子
１００、１００Ａ 蓄電システム
２１１ インダクタ
２１２ スイッチング素子
２１３ ダイオード
２１４ コンデンサ
２１５ スイッチング制御部
２２１、２３２ オペアンプ
２３１、３０１ 電流センス抵抗
２３３ ツェナーダイオード
３０２ オペアンプ
３０３ ＭＯＳＦＥＴ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】