(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】P2024087357
(43)【公開日】2024-07-01
(54)【発明の名称】蓄電装置
(51)【国際特許分類】
H02J 7/02 20160101AFI20240624BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240624BHJP
H02J 7/34 20060101ALI20240624BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20240624BHJP
【ＦＩ】
H02J7/02 H
H02J7/02 J
H02J7/00 S
H02J7/34 B
H02J7/00 P
H01M10/48 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022202140
(22)【出願日】2022-12-19
(71)【出願人】
【識別番号】000005382
【氏名又は名称】古河電池株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】240000327
【弁護士】
【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】斉藤 直広
【テーマコード（参考）】
5G503
5H030
【Ｆターム（参考）】
5G503AA07
5G503BA02
5G503BA03
5G503BA04
5G503BB02
5G503CA01
5G503CA11
5G503CB11
5G503DA05
5G503EA08
5G503FA06
5G503FA16
5G503GA01
5G503GB06
5G503GD03
5G503GD06
5G503HA01
5H030AA03
5H030AA04
5H030AS08
5H030FF43
5H030FF44
(57)【要約】 （修正有）
【課題】車両に搭載されるバッテリの利用効率を向上する電池パック（蓄電装置）を提供する。
【解決手段】電池パック５は、複数のリチウムイオン二次電池が直列に接続される組電池１９‐１、１９-２が２つ並列に接続されるバッテリ１９、２つの組電池の各蓄電素子の電圧を検出する電圧検出回路１３、検出されたセル電圧のうちで最大電圧と最小電圧との差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段、所定の閾値を超える前記差を示している蓄電素子を含む組電池と車両負荷３との間の接続を遮断する接続遮断手段、接続が遮断された組電池を構成する蓄電素子の間で容量の均等化を行う均等化手段、均等化が行われた組電池の電圧が接続が遮断されていない組電池の電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段及び実質的に同じであると判定したとき、均等化が行われた組電池と車両負荷３との間の接続を確立する接続確立手段を備える。
【選択図】図１
【解決手段】電池パック５は、複数のリチウムイオン二次電池が直列に接続される組電池１９‐１、１９-２が２つ並列に接続されるバッテリ１９、２つの組電池の各蓄電素子の電圧を検出する電圧検出回路１３、検出されたセル電圧のうちで最大電圧と最小電圧との差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段、所定の閾値を超える前記差を示している蓄電素子を含む組電池と車両負荷３との間の接続を遮断する接続遮断手段、接続が遮断された組電池を構成する蓄電素子の間で容量の均等化を行う均等化手段、均等化が行われた組電池の電圧が接続が遮断されていない組電池の電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段及び実質的に同じであると判定したとき、均等化が行われた組電池と車両負荷３との間の接続を確立する接続確立手段を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両負荷に電力を供給する蓄電装置であって、
リチウムイオン二次電池からなる蓄電素子が複数直列に接続される組電池が２つ並列に接続されて構成され、前記車両負荷に常時並列に接続されるバッテリと、
２つの前記組電池のそれぞれを構成している各前記蓄電素子の両端のセル電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された複数の前記セル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段によって前記差が前記所定の閾値を超えると判定されたとき、前記所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧との前記差を示している前記蓄電素子を含む前記組電池と前記車両負荷との間の接続を遮断する接続遮断手段と、
前記接続遮断手段によって前記車両負荷との間の接続が遮断された前記組電池を構成する複数の前記蓄電素子の間で蓄電容量の均等化を行う均等化手段と、
前記均等化手段によって前記蓄電容量の均等化が行われた前記組電池の両端のモジュール電圧が前記車両負荷との間の接続が遮断されていない他方の前記組電池の両端のモジュール電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段と、
前記第２判定手段によって各前記モジュール電圧が実質的に同じであると判定されたとき、前記蓄電容量の均等化が行われた前記組電池と前記車両負荷との間の接続を確立する接続確立手段と、
を備えることを特徴とする蓄電装置。
リチウムイオン二次電池からなる蓄電素子が複数直列に接続される組電池が２つ並列に接続されて構成され、前記車両負荷に常時並列に接続されるバッテリと、
２つの前記組電池のそれぞれを構成している各前記蓄電素子の両端のセル電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された複数の前記セル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段によって前記差が前記所定の閾値を超えると判定されたとき、前記所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧との前記差を示している前記蓄電素子を含む前記組電池と前記車両負荷との間の接続を遮断する接続遮断手段と、
前記接続遮断手段によって前記車両負荷との間の接続が遮断された前記組電池を構成する複数の前記蓄電素子の間で蓄電容量の均等化を行う均等化手段と、
前記均等化手段によって前記蓄電容量の均等化が行われた前記組電池の両端のモジュール電圧が前記車両負荷との間の接続が遮断されていない他方の前記組電池の両端のモジュール電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段と、
前記第２判定手段によって各前記モジュール電圧が実質的に同じであると判定されたとき、前記蓄電容量の均等化が行われた前記組電池と前記車両負荷との間の接続を確立する接続確立手段と、
を備えることを特徴とする蓄電装置。
【請求項2】
前記電圧検出手段によって検出された前記セル電圧が過充電状態または過放電状態にある前記蓄電素子を含む前記組電池があるかを判定する第３判定手段を備え、
前記接続遮断手段は、前記セル電圧が過充電状態または過放電状態にある前記蓄電素子を含むと前記第３判定手段によって判定された前記組電池と前記車両負荷との間の接続を遮断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
前記接続遮断手段は、前記セル電圧が過充電状態または過放電状態にある前記蓄電素子を含むと前記第３判定手段によって判定された前記組電池と前記車両負荷との間の接続を遮断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項3】
交流電源の停電時に前記交流電源に代わって設備負荷に電力を供給する蓄電装置であって、
リチウムイオン二次電池からなる蓄電素子が複数直列に接続される組電池が複数並列に接続されて構成されるバッテリと、
複数の前記組電池のそれぞれを構成している各前記蓄電素子の両端のセル電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された複数の前記セル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段によって前記差が前記所定の閾値を超えると判定されたとき、前記所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧との前記差を示している前記蓄電素子を含む前記組電池と前記設備負荷との間の接続を遮断する接続遮断手段と、
前記接続遮断手段によって前記設備負荷との間の接続が遮断された前記組電池を構成する複数の前記蓄電素子の間で蓄電容量の均等化を行う均等化手段と、
前記均等化手段によって前記蓄電容量の均等化が行われた前記組電池の両端のモジュール電圧が前記設備負荷との間の接続が遮断されていない前記組電池の両端のモジュール電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段と、
前記第２判定手段によって各前記モジュール電圧が実質的に同じであると判定されたとき、前記蓄電容量の均等化が行われた前記組電池と前記設備負荷との間の接続を確立する接続確立手段と、
を備えることを特徴とする蓄電装置。
リチウムイオン二次電池からなる蓄電素子が複数直列に接続される組電池が複数並列に接続されて構成されるバッテリと、
複数の前記組電池のそれぞれを構成している各前記蓄電素子の両端のセル電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された複数の前記セル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段によって前記差が前記所定の閾値を超えると判定されたとき、前記所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧との前記差を示している前記蓄電素子を含む前記組電池と前記設備負荷との間の接続を遮断する接続遮断手段と、
前記接続遮断手段によって前記設備負荷との間の接続が遮断された前記組電池を構成する複数の前記蓄電素子の間で蓄電容量の均等化を行う均等化手段と、
前記均等化手段によって前記蓄電容量の均等化が行われた前記組電池の両端のモジュール電圧が前記設備負荷との間の接続が遮断されていない前記組電池の両端のモジュール電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段と、
前記第２判定手段によって各前記モジュール電圧が実質的に同じであると判定されたとき、前記蓄電容量の均等化が行われた前記組電池と前記設備負荷との間の接続を確立する接続確立手段と、
を備えることを特徴とする蓄電装置。
【請求項4】
前記電圧検出手段によって検出された前記セル電圧が過充電状態または過放電状態にある前記蓄電素子を含む前記組電池があるかを判定する第３判定手段を備え、
前記接続遮断手段は、前記セル電圧が過充電状態または過放電状態にある前記蓄電素子を含むと前記第３判定手段によって判定された前記組電池と前記設備負荷との間の接続を遮断する、
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
前記接続遮断手段は、前記セル電圧が過充電状態または過放電状態にある前記蓄電素子を含むと前記第３判定手段によって判定された前記組電池と前記設備負荷との間の接続を遮断する、
ことを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は蓄電装置に関し、特に、蓄電装置が備えるバッテリの利用効率を向上することができる蓄電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
蓄電装置等に用いられるリチウムイオン二次電池（ＬＩＢ：Lithium Ion Battery、以下、ＬＩＢと記す）は、ニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池といった他の二次電池と比較して、エネルギー密度が高く、小型且つ軽量であることで知られている。
【0003】
例えば非特許文献１には、正極活物質にリン酸鉄リチウムを採用したＬＩＢと、バッテリマネジメントシステム（ＢＭＳ：Battery Management System、以下、ＢＭＳと記す）とが組み合わされて構成されたモータースポーツ向けバッテリシステムが、蓄電装置として開示されている。この従来技術のバッテリシステムは、メインＬＩＢとメインＬＩＢより電池容量の小さいサブＬＩＢとを備えており、メインＬＩＢのバッテリ上がり状態（過放電状態）からの復帰措置として、外部ボタンが押下されたときに、メインＬＩＢからサブＬＩＢへの切り替えが行われる。
【0004】
一方、コンピュータシステム等の重要な負荷に交流電力を安定的に供給するための電源装置として、無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply、以下、ＵＰＳと記す）が広く用いられている。例えば特許文献１には、交流電源の復電時におけるソフトスタートを実現することができるＵＰＳシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】ＭＥＧＡ・Ｌｉｆｅレーシングバッテリー [令和４年１１月３０日検索] インターネット <URL:https://www.megalife.jp/feature>
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第７０２７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
非特許文献１に開示された上記従来技術のバッテリシステムでは、サブＬＩＢは、メインＬＩＢのバッテリ上がり状態から復帰する際に利用されるのみであり、常時稼働するものではない。このため、上記従来技術のバッテリシステムでは、サブＬＩＢの待機時間が長く、バッテリの利用効率、言い換えれば、バッテリシステムが車両内に占めている体積当たりで発生されるエネルギー量が低い。
【0008】
この点に鑑みて、本発明の目的は、バッテリの利用効率を向上することができるのと同時に、バッテリの異常にも対処することができる、車両に搭載される蓄電装置を提供することにある。
【0009】
一方、近年では、蓄電装置の大容量化に関する需要が高まっている。停電が発生した際に設備負荷に電力を供給する、特許文献１に開示されたＵＰＳシステムに設けられる蓄電装置についても、大容量化に関する需要が高まっている。
【0010】
近年では、停電が発生した際に外部から補助電源を移設することによる、ＵＰＳシステムへの援護措置が知られているが、係る援護措置が常に適時に講じられるとは限らない。このため、ＵＰＳシステムに設けられる蓄電装置についても、大容量化に関する需要と併せて、バッテリの利用効率を向上することが望まれる。
【0011】
この点に鑑みて、本発明の目的は、大容量化に関する需要と併せてバッテリの利用効率も向上することができるのと同時に、バッテリの異常にも対処することができる、ＵＰＳシステムに設けられる蓄電装置を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
この目的を達成するため、本発明は、第１の観点から、
車両負荷に電力を供給する蓄電装置であって、
リチウムイオン二次電池からなる蓄電素子が複数直列に接続される組電池が２つ並列に接続されて構成され、車両負荷に常時並列に接続されるバッテリと、
２つの組電池のそれぞれを構成している各蓄電素子の両端のセル電圧を検出する電圧検出手段と、
電圧検出手段によって検出された複数のセル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段と、
第１判定手段によって前記差が所定の閾値を超えると判定されたとき、所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧との前記差を示している蓄電素子を含む組電池と車両負荷との間の接続を遮断する接続遮断手段と、
接続遮断手段によって車両負荷との間の接続が遮断された組電池を構成する複数の蓄電素子の間で蓄電容量の均等化を行う均等化手段と、
均等化手段によって蓄電容量の均等化が行われた組電池の両端のモジュール電圧が車両負荷との間の接続が遮断されていない他方の組電池の両端のモジュール電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段と、
第２判定手段によって各モジュール電圧が実質的に同じであると判定されたとき、蓄電容量の均等化が行われた組電池と車両負荷との間の接続を確立する接続確立手段と、
を備える蓄電装置を構成した。
車両負荷に電力を供給する蓄電装置であって、
リチウムイオン二次電池からなる蓄電素子が複数直列に接続される組電池が２つ並列に接続されて構成され、車両負荷に常時並列に接続されるバッテリと、
２つの組電池のそれぞれを構成している各蓄電素子の両端のセル電圧を検出する電圧検出手段と、
電圧検出手段によって検出された複数のセル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段と、
第１判定手段によって前記差が所定の閾値を超えると判定されたとき、所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧との前記差を示している蓄電素子を含む組電池と車両負荷との間の接続を遮断する接続遮断手段と、
接続遮断手段によって車両負荷との間の接続が遮断された組電池を構成する複数の蓄電素子の間で蓄電容量の均等化を行う均等化手段と、
均等化手段によって蓄電容量の均等化が行われた組電池の両端のモジュール電圧が車両負荷との間の接続が遮断されていない他方の組電池の両端のモジュール電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段と、
第２判定手段によって各モジュール電圧が実質的に同じであると判定されたとき、蓄電容量の均等化が行われた組電池と車両負荷との間の接続を確立する接続確立手段と、
を備える蓄電装置を構成した。
【0013】
本構成によれば、蓄電装置に用いられるバッテリは、複数のリチウムイオン二次電池が直列に接続される組電池が２つ並列に接続されて構成され、車両負荷に常時並列に接続される。このため、非特許文献１に開示された、サブＬＩＢが常時稼働しないバッテリシステムとは異なり、メインＬＩＢとサブＬＩＢに相当する２つの組電池が並列に接続されるバッテリから、車両負荷に常時電力が供給される。これにより、蓄電装置が車両内に占める体積当たりに発生するエネルギー量が高まり、バッテリの利用効率の向上を図ることができる。
【0014】
また、本構成によれば、電圧検出手段によって検出された複数のセル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかが、第１判定手段によって特定される。その差が所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧とを示している蓄電素子を含む組電池は、組電池を構成している各蓄電素子の劣化状態が進んでいると判定され、その組電池と車両負荷との間の接続が接続遮断手段によって遮断される。その後、均等化手段により、その組電池を構成する複数の蓄電素子の間で蓄電容量の均等化が行われる。この均等化により、２つの並列に接続された組電池から構成されるバッテリの回復処理が図られ、蓄電装置の寿命を向上させることができる。
【0015】
また、第１の観点において、本発明は、
電圧検出手段によって検出されたセル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含む組電池があるかを判定する第３判定手段を備え、
接続遮断手段が、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含むと第３判定手段によって判定された組電池と車両負荷との間の接続を遮断する、
ことを特徴とする。
電圧検出手段によって検出されたセル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含む組電池があるかを判定する第３判定手段を備え、
接続遮断手段が、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含むと第３判定手段によって判定された組電池と車両負荷との間の接続を遮断する、
ことを特徴とする。
【0016】
本構成によれば、第３判定手段により、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含む組電池があるかが判定され、当該組電池がある場合、接続遮断手段によって当該組電池と車両負荷との間の接続が遮断される。このため、車両負荷との間の接続が遮断された当該組電池を交換等することにより、蓄電装置の異常に対して段階的に対処することができるようになる。
【0017】
また、本発明は、第２の観点から、
交流電源の停電時に交流電源に代わって設備負荷に電力を供給する蓄電装置であって、
リチウムイオン二次電池からなる蓄電素子が複数直列に接続される組電池が複数並列に接続されて構成されるバッテリと、
複数の組電池のそれぞれを構成している各蓄電素子の両端のセル電圧を検出する電圧検出手段と、
電圧検出手段によって検出された複数のセル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段と、
第１判定手段によって前記差が所定の閾値を超えると判定されたとき、所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧との前記差を示している蓄電素子を含む組電池と設備負荷との間の接続を遮断する接続遮断手段と、
接続遮断手段によって設備負荷との間の接続が遮断された組電池を構成する複数の蓄電素子の間で蓄電容量の均等化を行う均等化手段と、
均等化手段によって蓄電容量の均等化が行われた組電池の両端のモジュール電圧が設備負荷との間の接続が遮断されていない組電池の両端のモジュール電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段と、
第２判定手段によって各モジュール電圧が実質的に同じであると判定されたとき、蓄電容量の均等化が行われた組電池と設備負荷との間の接続を確立する接続確立手段と、
を備える蓄電装置を構成した。
交流電源の停電時に交流電源に代わって設備負荷に電力を供給する蓄電装置であって、
リチウムイオン二次電池からなる蓄電素子が複数直列に接続される組電池が複数並列に接続されて構成されるバッテリと、
複数の組電池のそれぞれを構成している各蓄電素子の両端のセル電圧を検出する電圧検出手段と、
電圧検出手段によって検出された複数のセル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段と、
第１判定手段によって前記差が所定の閾値を超えると判定されたとき、所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧との前記差を示している蓄電素子を含む組電池と設備負荷との間の接続を遮断する接続遮断手段と、
接続遮断手段によって設備負荷との間の接続が遮断された組電池を構成する複数の蓄電素子の間で蓄電容量の均等化を行う均等化手段と、
均等化手段によって蓄電容量の均等化が行われた組電池の両端のモジュール電圧が設備負荷との間の接続が遮断されていない組電池の両端のモジュール電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段と、
第２判定手段によって各モジュール電圧が実質的に同じであると判定されたとき、蓄電容量の均等化が行われた組電池と設備負荷との間の接続を確立する接続確立手段と、
を備える蓄電装置を構成した。
【0018】
本構成によれば、蓄電装置に用いられるバッテリは、複数のリチウムイオン二次電池が直列に接続される組電池が複数並列に接続されて構成される。このため、交流電源の停電が発生したときに、バッテリは設備負荷に並列に接続されて、複数の組電池が同時に稼働する。このため、非特許文献１に開示された、サブＬＩＢが常時稼働しないバッテリシステムとは異なり、バッテリの動作時、バッテリの複数の各組電池から、同時に、設備負荷に電力が供給される。これにより、蓄電装置がＵＰＳシステムに占める体積当たりに発生するエネルギー量が高まり、バッテリの利用効率の向上を図ることができる。
【0019】
また、本構成によれば、バッテリは、組電池が複数並列に接続されて構成されるので、ＵＰＳシステムに設けられる蓄電装置についても、大容量化に関する需要に答えることができるようになる。
【0020】
また、本構成によれば、電圧検出手段によって検出された複数のセル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかが、第１判定手段によって特定される。その差が所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧とを示している蓄電素子を含む組電池は、組電池を構成している各蓄電素子の劣化状態が進んでいると判定され、その組電池と設備負荷との間の接続が接続遮断手段によって遮断される。その後、均等化手段により、その組電池を構成する複数の蓄電素子の間で蓄電容量の均等化が行われる。この均等化により、複数並列に接続された組電池から構成されるバッテリの回復処理が図られ、蓄電装置の寿命を向上させることができる。
【0021】
また、第２の観点において、本発明は、
電圧検出手段によって検出されたセル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含む組電池があるかを判定する第３判定手段を備え、
接続遮断手段が、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含むと第３判定手段によって判定された組電池と設備負荷との間の接続を遮断する、
ことを特徴とする。
電圧検出手段によって検出されたセル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含む組電池があるかを判定する第３判定手段を備え、
接続遮断手段が、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含むと第３判定手段によって判定された組電池と設備負荷との間の接続を遮断する、
ことを特徴とする。
【0022】
本構成によれば、第３判定手段により、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含む組電池があるかが判定され、当該組電池がある場合、接続遮断手段によって当該組電池と設備負荷との間の接続が遮断される。このため、設備負荷との間の接続が遮断された当該組電池を交換等することにより、蓄電装置の異常に対して段階的に対処することができるようになる。
【発明の効果】
【0023】
この結果、本発明によれば、バッテリの利用効率を向上することができるのと同時に、バッテリの異常にも対処することができる、車両に搭載される蓄電装置を提供することができ、また、大容量化に関する需要と併せてバッテリの利用効率も向上することができるのと同時に、バッテリの異常にも対処することができる、ＵＰＳシステムに設けられる蓄電装置を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係る、車両に搭載される電池パックの構成を例示するブロック図である。
【図3】本発明の第２の実施の形態に係る電池パックが設けられるＵＰＳシステムを例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る蓄電装置を詳細に説明する。
【0026】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る、車両に搭載される蓄電装置である電池パック５の構成を例示するブロック図である。
【0027】
本実施の形態に係る電池パック５は、例えば、車両のエンジン始動装置等に電源供給を行う１２Ｖ系または２４Ｖ系電源等として採用することができる。電池パック５は、例えば、ガソリン等の化石燃料専用車両またはハイブリッド車両に搭載される蓄電装置であって、車両発電機（例えば、オルタネータ）１により充電され、車両に搭載される車両負荷３に放電して、車両負荷３に電源を供給する。
【0028】
電池パック５は、複数の蓄電素子が直列に接続されて構成される組電池１９-１，１９-２が２台並列に接続されて構成されるバッテリ１９、バッテリ１９を管理するバッテリマネジメントユニット（ＢＭＵ：Battery Management Unit、以下、ＢＭＵと記す）７、電流検出部２３、放電回路２０-１，２０-２からなる放電ユニット２０、温度測定部２１-１，２１-２からなる温度測定ユニット２１、出力制御回路１５、および電流断続回路１７を備える。
【0029】
本実施の形態では、組電池１９-１，１９-２は、それぞれ８個の蓄電素子が直列に接続されて構成され、組電池それぞれの両端での総電圧は２４［Ｖ］であるが、組電池１９-１，１９-２の構成はこれに限定されるものではない。
【0030】
また、本実施形態における組電池１９-１，１９-２のそれぞれを構成している蓄電素子は、リチウムイオン二次電池である。本実施の形態では、この蓄電素子は、電極積層体が電解液と共に例えばラミネートフィルムである外装体に収容されて構成される。電極積層体は、例えば、アルミニウム箔等である正極集電体に、例えばＬｉＦｅＰＯ４等のオリビン型正極活物質からなる正極層が設けられた正極と、例えば銅箔等である負極集電体に、例えば黒鉛等の炭素材からなる負極層が設けられた負極とがセパレータを介して積層されて、構成される。
【0031】
電流検出部２３は、例えば電流検出抵抗（例えばシャント抵抗）等であり、ＢＭＵ７内部に設けられる中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと記す）９からの指示に応答して、電流検出抵抗の両端間の電位差を検出することで、バッテリ１９に流れる電流を検出する。
【0032】
放電ユニット２０を構成する放電回路２０-１，２０-２は、組電池１９-１，１９-２のそれぞれに対応して設けられる。各放電回路２０-１，２０-２では、単位放電回路（図示せず）が組電池１９-１，１９-２を構成している各蓄電素子ごとに設けられる。単位放電回路は、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の半導体スイッチと抵抗素子との直列接続によって構成され、ＢＭＵ７からの指示に応答して、対応する蓄電素子に蓄えられた容量を放電する。
【0033】
温度測定ユニット２１を構成する温度測定部２１-１，２１-２は、接触式あるいは非接触式の温度測定器であり、ＢＭＵ７内部に設けられるＣＰＵ９からの指示に応答して、対応する組電池１９-１，１９-２の温度［℃］を測定する。この場合、温度測定部２１-１，２１-２は、対応する組電池１９-１，１９-２のうち、特定の１つの蓄電素子または複数の蓄電素子のそれぞれの温度を測定してもよい。
【0034】
電流検出部２３により検出された電流値および温度測定部２１-１，２１-２により測定された測定値は、ＢＭＵ７内部に設けられるメモリ（以下、ＭＥＭと記す）１１に記憶される。
【0035】
出力制御回路１５は、ＢＭＵ７からの指示に応答して、バッテリ１９の出力電流または出力電圧を制御する。
【0036】
電流断続回路１７は、例えばＦＥＴ等の半導体スイッチやリレーである。バッテリ１９は車両負荷３に常時並列に接続されるが、電流断続回路１７は、ＢＭＵ７からの指示に応答して、組電池１９-１，１９-２のいずれか一方または両方と、車両発電機１および車両負荷３との間の接続を遮断または確立する。
【0037】
ＢＭＵ７は、ＣＰＵ９、ＭＥＭ１１および電圧検出回路１３を備えており、２つの組電池１９-１，１９-２からなるバッテリ１９から給電されて、動作する。
【0038】
ＣＰＵ９は、ＭＥＭ１１に記憶されている本実施の形態に係る一連の動作を記述したコンピュータプログラムの指示に従って、図２にて後述する動作を実行する。
【0039】
ＭＥＭ１１は、例えばフラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリ等であり、本実施の形態に係る一連の動作を記述したコンピュータプログラムを記憶するほか、ＣＰＵ９の指示に応じて検出された電圧値、電流値および温度値等を記憶する。
【0040】
電圧検出回路１３は、電圧検出線（図示せず）を介して、各蓄電素子の両端にそれぞれ接続されており、２つの組電池１９-１，１９-２のそれぞれを構成している各蓄電素子の両端のセル電圧を検出する電圧検出手段を構成する。本実施の形態では、電圧検出回路１３は、ＣＰＵ９からの指示に応答して、組電池１９-１，１９-２のそれぞれを構成している各蓄電素子のセル電圧、および／または組電池１９-１，１９-２のそれぞれの総電圧であるモジュール電圧を測定する。電圧検出回路１３により検出された電圧値はＣＰＵ９の制御によってＭＥＭ１１に記憶される。
【0041】
ＣＰＵ９は、電圧検出回路１３によって検出された複数のセル電圧のうちで、最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段を構成する。また、電流断続回路１７は、第１判定手段によって前記差が所定の閾値を超えると判定されたとき、所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧との前記差を示している蓄電素子を含む組電池１９-１，１９-２と、車両負荷３との間の接続を遮断する、接続遮断手段を構成する。また、ＣＰＵ９は、電流断続回路１７によって車両負荷３との間の接続が遮断された組電池１９-１，１９-２を構成する複数の蓄電素子の間で、蓄電容量の均等化を行う均等化手段を構成する。
【0042】
また、ＣＰＵ９は、均等化手段によって蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２の両端のモジュール電圧が、車両負荷３との間の接続が遮断されていない他方の組電池１９-２，１９-１の両端のモジュール電圧と実質的に同じであるかを判定する第２判定手段を構成する。また、電流断続回路１７は、第２判定手段によって各モジュール電圧が実質的に同じであると判定されたとき、蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２と車両負荷３との間の接続を確立する接続確立手段を構成する。
【0043】
また、ＣＰＵ９は、電圧検出回路１３によって検出されたセル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含む組電池１９-１，１９-２があるかを判定する第３判定手段をも構成する。接続遮断手段を構成する電流断続回路１７は、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含むと第３判定手段によって判定された組電池１９-１，１９-２と車両負荷３との間の接続を遮断する。
【0044】
図２は、本実施の形態に係る、車両に搭載される電池パック５の動作を例示するフローチャートである。
【0045】
電池パック５の動作時、はじめに、ステップＳ０１で、ＣＰＵ９の指示により、組電池１９-１，１９-２のそれぞれを構成している蓄電素子の両端のセル電圧が、電圧検出回路１３によって検出される。
【0046】
次に、ステップＳ０２で、電圧検出回路１３によって検出された複数のセル電圧のうちで、最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が、例えば０．３Ｖである所定の閾値を超えるかが、第１判定手段を構成するＣＰＵ９によって判定される。具体的には、ＣＰＵ９は、それぞれの組電池１９-１，１９-２について、検出された複数のセル電圧のなかで最大電圧と最小電圧との差を算出し、算出した差が当該所定の閾値を超えるかを判定する。
【0047】
ステップＳ０２で、検出されたセル電圧のうちの最大電圧と最小電圧との差が当該所定の閾値を超えると判定された場合には、次に、ステップＳ０３で、接続遮断手段を構成する電流断続回路１７がＣＰＵ９によって断制御されることで、前記差が当該所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧とを示している蓄電素子を含む組電池１９-１，１９-２と、車両負荷３との間の接続が遮断される。
【0048】
次に、ステップＳ０４で、車両負荷３との間の接続が遮断された組電池１９-１，１９-２を構成する複数の蓄電素子の間で、蓄電容量の均等化が均等化手段を構成するＣＰＵ９によって行われる。具体的には、ＣＰＵ９は、接続が遮断された組電池１９-１，１９-２のなかで上記最大電圧を示している蓄電素子に対応して設けられている単位放電回路に指示して、上記最大電圧を示している蓄電素子を、例えば上記最小電圧との間で例えば０．２Ｖである所定の電圧差となるように、放電させる。このセルバランス動作は、上記最大電圧を示す蓄電素子を含むいずれかの組電池１９-１，１９-２に対してのみ行うのではなく、車両負荷３との間の接続が遮断された全ての組電池１９-１，１９-２のなかで、最大電圧を示す蓄電素子と最小電圧を示す蓄電素子との差が当該所定の電圧差に収まるように、行ってもよい。
【0049】
次に、ステップＳ０５で、車両負荷３との間の接続が遮断されて、均等化手段によって蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２の両端の総電圧であるモジュール電圧と、接続が遮断されていない組電池１９-２，１９-１の両端の総電圧であるモジュール電圧とが、第２判定手段を構成するＣＰＵ９によって比較される。具体的には、ＣＰＵ９は、電圧検出回路１３に指示して、蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２の両端のモジュール電圧、および車両負荷３との間の接続が遮断されていない組電池１９-２，１９-１の両端のモジュール電圧を検出させる。そして、ＣＰＵ９は、電圧検出回路１３で検出されたモジュール電圧どうしを比較する。
【0050】
次に、ステップＳ０６で、ステップＳ０５の比較結果、蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２の両端のモジュール電圧と、接続が遮断されていない組電池１９-２，１９-１の両端のモジュール電圧とが、実質的に同じであったかが、第２判定手段を構成するＣＰＵ９によって判定される。実質的に同じであるか否かは、各モジュール電圧間の電圧差が予め定めた所定値内に収まっているか否かによって判定される。
【0051】
ステップＳ０６で実質的に同じでないと判定された場合、処理はステップＳ０４に戻り、蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２を構成する複数の蓄電素子の間で、蓄電容量の均等化が再度行われる。その後、ステップＳ０５，ステップＳ０６の処理が繰り返される。この場合、ＣＰＵ９は、蓄電容量の均等化が一旦終了した組電池１９-１，１９-２を早期にバッテリ１９に復帰させるため、再度の均等化処理で、充電回路（図示せず）および／または放電回路２０に指示して、接続が遮断されていない組電池１９-２，１９-１を充電および／または放電させることで、蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２の両端のモジュール電圧と、接続が遮断されていない組電池１９-２，１９-１の両端のモジュール電圧とを、例えば０．２Ｖである所定の電圧差に収まるようにする構成としてもよい。
【0052】
一方、ステップＳ０６で実質的に同じであると判定された場合、次に、ステップＳ０７で、接続確立手段を構成する電流断続回路１７がＣＰＵ９によって接続制御されることで、接続が遮断されて蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２と車両負荷３との間の接続が確立される。
【0053】
また、ステップＳ０２で、検出されたセル電圧のうち、最大電圧と最小電圧との差が所定の閾値を超えないと判定された場合には、次に、ステップＳ０８で、第３判定手段を構成するＣＰＵ９により、検出されたセル電圧のうち、過充電状態にあるセル電圧または過放電状態にあるセル電圧があるかが判定される。
【0054】
過充電状態にあるセル電圧または過放電状態にあるセル電圧がないと、ステップＳ０８で判定された場合、処理はステップＳ０１に戻り、上述の各処理が繰り返される。
【0055】
一方、過充電状態にあるセル電圧または過放電状態にあるセル電圧があると、ステップＳ０２で判定された場合、次に、ステップＳ０９で、接続遮断手段を構成する電流断続回路１７により、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含むと判定された組電池１９-１，１９-２と車両負荷３との間の接続が遮断される。その後、電池パック５の制御処理は終了する。
【0056】
このような本実施形態による電池パック５によれば、電池パック５に用いられるバッテリ１９は、複数のリチウムイオン二次電池が直列に接続される組電池１９-１，１９-２が２つ並列に接続されて構成され、車両負荷３に常時並列に接続される。このため、非特許文献１に開示された、サブＬＩＢが常時稼働しないバッテリシステムとは異なり、メインＬＩＢとサブＬＩＢに相当する２つの組電池１９-１，１９-２が並列に接続されるバッテリ１９から、車両負荷３に常時電力が供給される。これにより、電池パック５が車両内に占める体積当たりに発生するエネルギー量が高まり、バッテリ１９の利用効率の向上を図ることができる。
【0057】
また、本実施形態による電池パック５によれば、各組電池１９-１，１９-２における複数のセル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超える組電池１９-１，１９-２が、ステップＳ０２で、第１判定手段を構成するＣＰＵ９によって特定される。その差が所定の閾値を超える組電池１９-１，１９-２は、組電池１９-１，１９-２を構成している各蓄電素子の劣化状態が進んでいると判定され、ステップＳ０３で、その組電池１９-１，１９-２と車両負荷３との間の接続が接続遮断手段を構成する電流断続回路１７によって遮断される。その後、ステップＳ０４で、均等化手段を構成するＣＰＵ９により、その組電池１９-１，１９-２を構成する複数の蓄電素子の間で蓄電容量の均等化が行われる。この均等化により、２つの並列に接続された組電池１９-１，１９-２から構成されるバッテリ１９の回復処理が図られ、蓄電装置の寿命を向上させることができる。
【0058】
また、本実施形態による電池パック５によれば、ステップＳ０８で、第３判定手段を構成するＣＰＵにより、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含む組電池１９-１，１９-２があるかが判定され、当該組電池１９-１，１９-２がある場合、ステップＳ０９で、接続遮断手段を構成する電流断続回路１７によって、当該組電池１９-１，１９-２と車両負荷３との間の接続が遮断される。このため、車両負荷３との間の接続が遮断された当該組電池１９-１，１９-２を交換等することにより、電池パック５の異常に対して段階的に対処することができるようになる。
【0059】
なお、上記実施の形態では、電池パック５は、ガソリン等の化石燃料専用車両またはハイブリッド車両（ＨＶ）に搭載される蓄電装置としている。これに対する変形例として、電池パック５は、電気車両（ＥＶ）に搭載される、電装品等へ電力を供給する補機用の蓄電装置とすることもできる。この場合、電気車両において、車両を駆動する電動機が動作しているときは、バッテリ１９の電圧が所定値以下である場合に、電動機を駆動する駆動用の蓄電装置から、バッテリ１９への充電電流が発生する。
【0060】
次に、本発明の第２の実施の形態による蓄電装置について説明する。
【0061】
第１の実施の形態では、車両の負荷に電力を供給する電池パック５を蓄電装置として開示するものであったが、第２の実施の形態では、停電が発生した際にＵＰＳを介して、非常灯やコンピュータシステム等の設備の負荷に電力を供給する電池パック５を蓄電装置として、開示するものである。
【0062】
図３は、第２の実施の形態に係る電池パック５が設けられるＵＰＳシステムを例示するブロック図である。
【0063】
このＵＰＳシステムは、ＵＰＳ３１および電池パック５により構成される。ＵＰＳ３１は、商用電源給電モードにおいて、商用交流電源２７からの電力を設備負荷２９に供給する一方で電池パック５を充電し、電池パック給電モードにおいて、電池パック５からの電力を設備負荷２９に供給する。
【0064】
図３に例示されるＵＰＳ３１は、交流入力端子Ｔ１、バッテリ端子Ｔ２、交流出力端子Ｔ３、コンバータ３３、直流ライン３７、コンデンサ３９、降圧チョッパ４１、インバータ４３、スイッチＳ１，Ｓ２および制御部４５を備える。
【0065】
図４（ａ）は、第２の実施の形態に係るＵＰＳシステムの商用電源給電モードに係る動作を例示する図である。
【0066】
商用電源給電モードにおいて、制御部４５は、商用交流電源２７からスイッチＳ１を介してコンバータ３３に交流電力が供給されるように、スイッチＳ１をオンにし、スイッチＳ２をオフにする。具体的には、制御部４５は、商用交流電源２７からスイッチＳ１および交流ノード３５ａを介して供給される交流電力を直流電力に変換するように、コンバータ３３を制御し、コンバータ３３からの直流電力を交流電力に変換して設備負荷２９に供給するように、インバータ４３を制御する。その一方、制御部４５は、コンバータ３３からの直流電力を電池パック５におけるバッテリに蓄えるように、降圧チョッパ４１を制御する。
【0067】
図４（ｂ）は、第２の実施の形態に係るＵＰＳシステムの電池パック給電モードに係る動作を例示する図である。
【0068】
電池パック給電モードにおいて、制御部４５は、電池パック５からスイッチＳ２および直流ノード３５ｂを介してコンバータ３３に直流電力が供給されるように、スイッチＳ２をオンにし、スイッチＳ１をオフにする。具体的には、制御部４５は、電池パック５からスイッチＳ２を介して供給される直流電力を昇圧してインバータ４３に供給するように、コンバータ３３を制御する。また、制御部４５は、コンバータ３３からの直流電力を交流電力に変換して、変換した交流電力を全ての設備負荷２９または予め設定された設備負荷２９に供給するように、インバータ４３を制御する。
【0069】
図５は、第２の実施の形態に係る、ＵＰＳシステムに設けられる電池パック５の構成を例示するブロック図である。第２の実施の形態に係る電池パック５は、商用交流電源２７の停電時に商用交流電源２７に代わって設備負荷２９に電源を供給する蓄電装置である。
【0070】
【0071】
第１の実施の形態に係る電池パック５では、バッテリ１９が、例えば８個の蓄電素子が直列に接続されて構成される組電池１９-１，１９-２が２台並列に接続されて構成された。これに対して、第２の実施の形態に係る電池パック５では、バッテリ１９が、例えば１５個のＬＩＢである蓄電素子が直列に接続されて構成される組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８が、１８台の複数に並列に接続されて構成される、４８[Ｖ］電源である。
【0072】
また、第２の実施の形態に係る電池パック５では、電圧検出回路１３は、電圧検出線（図示せず）を介して、各蓄電素子の両端にそれぞれ接続されており、１８台の組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８のそれぞれを構成している各蓄電素子の両端のセル電圧を検出する電圧検出手段を構成する。ＣＰＵ９は、電圧検出回路１３によって検出された複数のセル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超えるかを判定する第１判定手段を構成する。また、電流断続回路１７は、第１判定手段によって前記差が所定の閾値を超えると判定されたとき、所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧との前記差を示している蓄電素子を含む組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８と設備負荷２９との間の接続を遮断する接続遮断手段を構成する。
【0073】
また、ＣＰＵ９は、接続遮断手段によって設備負荷２９との間の接続が遮断された組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８を構成する複数の蓄電素子の間で蓄電容量の均等化を行う均等化手段を構成する。また、ＣＰＵ９は、均等化手段によって蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８の両端のモジュール電圧が、設備負荷２９との間の接続が遮断されていない組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８の両端のモジュール電圧と実質的に同じであるか、を判定する第２判定手段を構成する。また、電流断続回路１７は、第２判定手段によって各モジュール電圧が実質的に同じであると判定されたとき、蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８と設備負荷２９との間の接続を確立する接続確立手段を構成する。
【0074】
また、ＣＰＵ９は、電圧検出手段によって検出されたセル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含む組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８があるか、を判定する第３判定手段を構成する。接続遮断手段を構成する電流断続回路１７は、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含むと第３判定手段によって判定された組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８と設備負荷２９との間の接続を遮断する。
【0075】
図６は、第２の実施の形態に係る、ＵＰＳシステムに設けられる電池パック５の動作を例示するフローチャートである。
【0076】
電池パック５の動作時、はじめに、ステップＳ１１で、商用交流電源２７の停電が発生したかがＣＰＵ９によって判定される。停電が発生していない場合には、上記商用電源給電モードにおいて、電池パック５は、商用交流電源２７から供給される電力により充電されている。そこで、ＣＰＵ９は、電流検出部２３により、降圧チョッパ４１からの充電電流に対応する所定値を超える電流が検出されていない場合に、停電が発生したと判定することができる。
【0077】
ステップＳ１１で停電が発生していないと判定された場合には、ステップＳ１１の処理が繰り返される。一方、停電が発生したと判定された場合には、ＵＰＳ３１の制御部４５の制御により、ＵＰＳ３１は、電池パック５からの電力を設備負荷２９に供給する上記電池パック給電モードになる。電池パック５では、次に、ステップＳ１２で、上記電池パック給電モードにおいて、電圧検出回路１３により、１８台の組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８のそれぞれを構成している各蓄電素子の両端のセル電圧が検出される。
【0078】
次に、ステップＳ１３で、電圧検出回路１３によって検出された複数のセル電圧のうちで、最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が、例えば０．３Ｖである所定の閾値を超えるかが、第１判定手段を構成するＣＰＵ９によって判定される。具体的には、ＣＰＵ９は、それぞれの組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８について、検出された複数のセル電圧のなかで最大電圧と最小電圧との差を算出し、算出した差が当該所定の閾値を超えるかを判定する。
【0079】
ステップＳ１３で、検出されたセル電圧のうちの最大電圧と最小電圧との差が当該所定の閾値を超えると判定された場合には、次に、ステップＳ１４で、接続遮断手段を構成する電流断続回路１７がＣＰＵ９によって断制御されることで、前記差が当該所定の閾値を超える最大電圧と最小電圧とを示している蓄電素子を含む組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８と、設備負荷２９との間の接続が遮断される。
【0080】
次に、ステップＳ１５で、設備負荷２９との間の接続が遮断された組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８を構成する複数の蓄電素子の間で、蓄電容量の均等化が均等化手段を構成するＣＰＵ９によって行われる。具体的には、ＣＰＵ９は、接続が遮断された組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８のなかで上記最大電圧を示している蓄電素子に対応して設けられている単位放電回路に指示して、上記最大電圧を示している蓄電素子を、例えば上記最小電圧との間で例えば０．２Ｖである所定の電圧差となるように、放電させる。このセルバランス動作は、上記最大電圧を示す蓄電素子を含むいずれかの組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８に対してのみ行うのではなく、車両負荷３との間の接続が遮断された全ての組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８のなかで、最大電圧を示す蓄電素子と最小電圧を示す蓄電素子との差が当該所定の電圧差に収まるように、行ってもよい。
【0081】
次に、ステップＳ１６で、設備負荷２９との間の接続が遮断されて、均等化手段によって蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８の両端の総電圧であるモジュール電圧と、設備負荷２９との間の接続が遮断されていない組電池１９-２，１９-１の両端の総電圧であるモジュール電圧とが、第２判定手段を構成するＣＰＵ９によって比較される。具体的には、ＣＰＵ９は、電圧検出回路１３に指示して、蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８の両端のモジュール電圧、および車両負荷３との間の接続が遮断されていない組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８の両端のモジュール電圧を検出させる。そして、ＣＰＵ９は、電圧検出回路１３で検出されたモジュール電圧どうしを比較する。
【0082】
次に、ステップＳ１７で、ステップＳ１６の比較結果、蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８の両端のモジュール電圧と、接続が遮断されていない組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８の両端のモジュール電圧とが、実質的に同じであったかが、第２判定手段を構成するＣＰＵ９によって判定される。実質的に同じであるか否かは、各モジュール電圧間の電圧差が予め定めた所定値内に収まっているか否かによって判定される。
【0083】
ステップＳ１７で実質的に同じでないと判定された場合、処理はステップＳ１５に戻り、蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８を構成する複数の蓄電素子の間で、蓄電容量の均等化が再度行われる。その後、ステップＳ１６，ステップＳ１７の処理が繰り返される。この場合、ＣＰＵ９は、容量の均等化が一旦終了した組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８を早期にバッテリ１９に復帰させるため、再度の均等化処理で、充電回路（図示せず）および／または放電回路２０に指示して、接続が遮断されていない組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８を充電および／または放電させることで、蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８の両端のモジュール電圧と、接続が遮断されていない組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８の両端のモジュール電圧とを、例えば０．２Ｖである所定の電圧差に収まるようにする構成としてもよい。
【0084】
一方、ステップＳ１７で実質的に同じであると判定された場合、次に、ステップＳ１８で、接続確立手段を構成する電流断続回路１７がＣＰＵ９によって接続制御されることで、接続が遮断されて蓄電容量の均等化が行われた組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８と設備負荷２９との間の接続が確立される。
【0085】
また、ステップＳ１３で、検出されたセル電圧のうち、最大電圧と最小電圧との差が所定の閾値を超えないと判定された場合には、次に、ステップＳ１９で、第３判定手段を構成するＣＰＵ９により、検出されたセル電圧のうち、過充電状態にあるセル電圧または過放電状態にあるセル電圧があるかが判定される。
【0086】
過充電状態にあるセル電圧または過放電状態にあるセル電圧がないとステップＳ１３で判定された場合、処理はステップＳ１２に戻り、上述の各処理が繰り返される。
【0087】
一方、過充電状態にあるセル電圧または過放電状態にあるセル電圧があるとステップＳ１９で判定された場合、次に、ステップＳ２０で、接続遮断手段を構成する電流断続回路１７により、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含むと判定された組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８と設備負荷２９との間の接続が遮断される。その後、電池パック５の制御処理は終了する。
【0088】
このような第２の実施の形態による電池パック５によれば、電池パック５に用いられるバッテリ１９は、複数のリチウムイオン二次電池が直列に接続される組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８が１８台並列に接続されて、構成される。このため、商用交流電源２７の停電が発生したときに、ＵＰＳ３１における制御部４５の制御により、バッテリ１９は設備負荷２９に並列に接続されて、１８台の組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８が同時に稼働する。このため、非特許文献１に開示された、サブＬＩＢが常時稼働しないバッテリシステムとは異なり、バッテリ１９の動作時、バッテリ１９の１８台の各組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８から、同時に、設備負荷２９に電力が供給される。これにより、電池パック５がＵＰＳシステムに占める体積当たりに発生するエネルギー量が高まり、バッテリ１９の利用効率の向上を図ることができる。
【0089】
また、第２の実施の形態による電池パック５によれば、バッテリ１９は、組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８が１８台並列に接続されて構成されるので、ＵＰＳシステムに設けられる電池パック５についても、大容量化に関する需要に答えることができるようになる。
【0090】
また、第２の実施の形態による電池パック５によれば、各組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８における複数のセル電圧のうちで最大電圧を示すものと最小電圧を示すものとの差が所定の閾値を超える組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８が、ステップＳ１３で、第１判定手段を構成するＣＰＵ９によって特定される。その差が所定の閾値を超える組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８は、それらを構成している各蓄電素子の劣化状態が進んでいると判定され、ステップＳ１４で、その組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８と設備負荷２９との間の接続が接続遮断手段を構成する電流断続回路１７によって遮断される。その後、ステップＳ１５で、均等化手段を構成するＣＰＵ９により、その組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８を構成する複数の蓄電素子の間で蓄電容量の均等化が行われる。この均等化により、複数並列に接続された組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８から構成されるバッテリ１９の回復処理が図られ、蓄電装置の寿命を向上させることができる。
【0091】
また、本実施形態による電池パック５によれば、ステップＳ１９で、第３判定手段を構成するＣＰＵにより、セル電圧が過充電状態または過放電状態にある蓄電素子を含む組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８があるかが判定され、当該組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８がある場合、ステップＳ２０で、接続遮断手段を構成する電流断続回路１７によって、当該組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８と設備負荷２９との間の接続が遮断される。このため、設備負荷２９との間の接続が遮断された当該組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８を交換等することにより、電池パック５の異常に対して段階的に対処することができるようになる。
【0092】
なお、第２の実施の形態では、ステップＳ１１で停電が発生したかを降圧チョッパ４１からの充電電流を基に判定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＵＰＳ３１の制御部４５からの停電が発生したことの通知を受けて、停電が発生したかを判定して、ステップＳ１１を実行する構成としてもよい。何れにしても、本発明は、停電が発生したときに、それぞれの組電池１９-１，１９-２，…，１９-１８を構成しているＬＩＢの両端の電圧を検出する構成であればよい。
【産業上の利用可能性】
【0093】
本発明によれば、バッテリの利用効率を向上することができるのと同時に、バッテリの異常にも対処することができる、車両に搭載される蓄電装置を提供することができ、また、大容量化に関する需要と併せてバッテリの利用効率も向上することができるのと同時に、バッテリの異常にも対処することができる、ＵＰＳシステムに設けられる蓄電装置を提供することもできる。したがって、本発明の蓄電装置は、産業上の利用可能性が極めて高い。
【符号の説明】
【0094】
１：車両発電機
３：車両負荷
５：電池パック（蓄電装置）
７：バッテリマネジメントユニット（ＢＭＵ）
９：中央演算処理装置（ＣＰＵ）
１１：メモリ（ＭＥＭ）
１３：電圧検出回路
１５：出力制御回路
１７：電流断続回路
１９：バッテリ
１９-１，１９-２，１９-１８：組電池
２０：放電ユニット
２０-１，２０-２：放電回路
２１：温度測定ユニット
２１-１，２１-２：温度測定部
２３：電流検出部
２７：商用交流電源
２９：設備負荷
３１：無停電電源装置（ＵＰＳ）
３３：コンバータ（ＣＮＶ）
３５ａ：交流ノード
３５ｂ：直流ノード
３７：直流ライン
３９：コンデンサ
４１：降圧チョッパ（ＣＨＰ）
４３：インバータ（ＩＮＶ）
４５：制御部
３：車両負荷
５：電池パック（蓄電装置）
７：バッテリマネジメントユニット（ＢＭＵ）
９：中央演算処理装置（ＣＰＵ）
１１：メモリ（ＭＥＭ）
１３：電圧検出回路
１５：出力制御回路
１７：電流断続回路
１９：バッテリ
１９-１，１９-２，１９-１８：組電池
２０：放電ユニット
２０-１，２０-２：放電回路
２１：温度測定ユニット
２１-１，２１-２：温度測定部
２３：電流検出部
２７：商用交流電源
２９：設備負荷
３１：無停電電源装置（ＵＰＳ）
３３：コンバータ（ＣＮＶ）
３５ａ：交流ノード
３５ｂ：直流ノード
３７：直流ライン
３９：コンデンサ
４１：降圧チョッパ（ＣＨＰ）
４３：インバータ（ＩＮＶ）
４５：制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
