特許 7177124 バッテリ制御システムおよびコンピュータプログラム

(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】

(24)【登録日】2022-11-14

(45)【発行日】2022-11-22

(54)【発明の名称】バッテリ制御システムおよびコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20221115BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20221115BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20221115BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20221115BHJP

   H01M 10/42 20060101ALI20221115BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 302C

H02J7/35 A

H01M10/44 P

H01M10/48 P

H01M10/42 A

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020148411

(22)【出願日】2020-09-03

(65)【公開番号】P2022042807

(43)【公開日】2022-03-15

【審査請求日】2021-06-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000010076

【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100139930

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 亮司

(74)【代理人】

【識別番号】100180529

【弁理士】

【氏名又は名称】梶谷 美道

(72)【発明者】

【氏名】山本 一輝

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０１５８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０７８２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１５１２４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／３５

Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリパックが接続される複数の接続装置と、
前記複数のバッテリパックの動作を制御する制御装置と、
を備えたバッテリ制御システムであって、
前記制御装置は、
前記複数のバッテリパックそれぞれの第１上限出力を取得し、
前記複数のバッテリパックの第１上限出力を用いて、前記複数のバッテリパックを含むバッテリユニットの第２上限出力を演算し、
演算した前記バッテリユニットの第２上限出力に基づいて、前記複数のバッテリパックの動作を制御し、
前記複数のバッテリパックは３個以上のバッテリパックであり、
前記制御装置は、
前記複数のバッテリパックのうちの２個以上を組み合わせて得られる複数のグループそれぞれの第３上限出力を演算し、
前記複数のグループの第３上限出力の中で最大となる第３上限出力を前記バッテリユニットの第２上限出力に設定し、
前記複数のグループのうちの一つである第１グループは、第１バッテリパックを含み、
前記制御装置は、
前記第１グループに含まれるバッテリパックの中で電圧が最も低いバッテリパックが前記第１バッテリパックである場合、前記第１バッテリパックの電圧を基準電圧に設定し、
前記第１グループに含まれる他のバッテリパックの電圧のそれぞれと、前記基準電圧との比を演算し、
前記演算した比に基づいて、前記他のバッテリパックのそれぞれに適用するデューティー比を演算し、
前記演算したデューティー比を適用した場合の前記他のバッテリパックそれぞれの第１上限出力を演算し、
前記演算した他のバッテリパックの第１上限出力と前記第１バッテリパックの第１上限出力とを足した値を、前記第１グループの第３上限出力として取得する、バッテリ制御システム。

【請求項2】

前記複数のバッテリパックのうちの少なくとも一つの放電を制限しても、前記バッテリ制御システムに接続される負荷の消費電力よりも前記バッテリユニットの第２上限出力の方が大きい場合、前記制御装置は、前記少なくとも一つのバッテリパックの放電を制限する制御を行う、請求項１に記載のバッテリ制御システム。

【請求項3】

前記複数のグループの中で前記第３上限出力が最大となるグループに含まれるバッテリパックのうちの少なくとも一つのバッテリパックの放電を制限しても、前記バッテリ制御システムに接続される負荷の消費電力よりも前記バッテリユニットの第２上限出力の方が大きい場合、前記制御装置は、前記少なくとも一つのバッテリパックの放電を制限する制御を行う、請求項１に記載のバッテリ制御システム。

【請求項4】

前記制御装置は、
前記複数のグループの中から、前記バッテリ制御システムに接続される負荷の消費電力よりも前記第３上限出力が大きいグループを一つ選択し、
前記選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる制御を行う、請求項１から３のいずれかに記載のバッテリ制御システム。

【請求項5】

前記複数のグループの中に、前記バッテリ制御システムに接続される負荷の消費電力よりも前記第３上限出力が大きいグループが２個以上存在する場合、前記制御装置は、
前記複数のグループの中で前記第３上限出力が最大となるグループ以外の、前記消費電力よりも前記第３上限出力が大きいグループを一つ選択し、
前記選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる制御を行う、請求項１から４のいずれかに記載のバッテリ制御システム。

【請求項6】

前記制御装置は、前記複数のグループの中から一つのグループを選択する場合、前記複数のバッテリパックのうちの前記第１上限出力が最小のバッテリパックが含まれないグループを選択し、
前記選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる制御を行う、請求項１から５のいずれかに記載のバッテリ制御システム。

【請求項7】

前記制御装置は、前記複数のグループの中から一つのグループを選択する場合、前記複数のバッテリパックのうちの前記第１上限出力が最大のバッテリパックが含まれないグループを選択し、
前記選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる制御を行う、請求項１から５のいずれかに記載のバッテリ制御システム。

【請求項8】

前記複数のグループの中から選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる場合、
前記制御装置は、
前記選択したグループに含まれるバッテリパックの中で電圧が最も低いバッテリパックの電圧を基準電圧に設定し、
前記選択したグループに含まれる他のバッテリパックから出力された電圧のそれぞれを、前記基準電圧に調整する制御を行う、請求項１から７のいずれかに記載のバッテリ制御システム。

【請求項9】

前記制御装置は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、前記他のバッテリパックから出力された電圧のそれぞれを前記基準電圧に調整する、請求項８に記載のバッテリ制御システム。

【請求項10】

複数のバッテリパックが接続される複数の接続装置と、
前記複数のバッテリパックの動作を制御する制御装置と、
を備えたバッテリ制御システムであって、
前記制御装置は、
前記複数のバッテリパックそれぞれの第１上限出力を取得し、
前記複数のバッテリパックの第１上限出力を用いて、前記複数のバッテリパックを含むバッテリユニットの第２上限出力を演算し、
演算した前記バッテリユニットの第２上限出力に基づいて、前記複数のバッテリパックの動作を制御し、
前記複数のバッテリパックは３個以上のバッテリパックであり、
前記制御装置は、
前記複数のバッテリパックのうちの２個以上を組み合わせて得られる複数のグループそれぞれの第３上限出力を演算し、
前記複数のグループの第３上限出力の中で最大となる第３上限出力を前記バッテリユニットの第２上限出力に設定し、
前記複数のグループの中から選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる場合、
前記制御装置は、
前記選択したグループに含まれるバッテリパックの中で電圧が最も低いバッテリパックの電圧を基準電圧に設定し、
前記選択したグループに含まれる他のバッテリパックから出力された電圧のそれぞれを、前記基準電圧に調整する制御を行い、
前記選択したグループに含まれるバッテリパックは互いに並列接続された状態で放電し、
前記選択したグループに含まれないバッテリパックのうち、出力電圧が前記基準電圧よりも低いバッテリパックの正極端子は、ダイオードを介して前記並列接続のノードに接続される、バッテリ制御システム。

【請求項11】

前記選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる過程において、前記複数のグループの第３上限出力の大小関係が変化した場合、前記制御装置は、放電させるグループを変更する、請求項４から１０のいずれかに記載のバッテリ制御システム。

【請求項12】

前記制御装置は、前記バッテリパックの電圧の検出値と、前記電圧の検出値に対応する前記バッテリパックの上限電流とに基づいて、前記バッテリパックの第１上限出力を演算する、請求項１から１１のいずれかに記載のバッテリ制御システム。

【請求項13】

前記複数のバッテリパックのうちの少なくとも一つは、他のバッテリパックと仕様が異なる、請求項１から１２のいずれかに記載のバッテリ制御システム。

【請求項14】

複数のバッテリパックの動作の制御をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、
前記複数のバッテリパックそれぞれの第１上限出力を取得すること、
前記複数のバッテリパックの第１上限出力を用いて、前記複数のバッテリパックを含むバッテリユニットの第２上限出力を演算すること、
演算した前記バッテリユニットの第２上限出力に基づいて、前記複数のバッテリパックの動作を制御すること
を前記コンピュータに実行させ、
前記複数のバッテリパックは３個以上のバッテリパックであり、
前記コンピュータプログラムは、
前記複数のバッテリパックのうちの２個以上を組み合わせて得られる複数のグループそれぞれの第３上限出力を演算すること、
前記複数のグループの第３上限出力の中で最大となる第３上限出力を前記バッテリユニットの第２上限出力に設定すること
を前記コンピュータに実行させ、
前記複数のグループのうちの一つである第１グループは、第１バッテリパックを含み、
前記コンピュータプログラムは、
前記第１グループに含まれるバッテリパックの中で電圧が最も低いバッテリパックが前記第１バッテリパックである場合、前記第１バッテリパックの電圧を基準電圧に設定すること、
前記第１グループに含まれる他のバッテリパックの電圧のそれぞれと、前記基準電圧との比を演算すること、
前記演算した比に基づいて、前記他のバッテリパックのそれぞれに適用するデューティー比を演算すること、
前記演算したデューティー比を適用した場合の前記他のバッテリパックそれぞれの第１上限出力を演算すること、
前記演算した他のバッテリパックの第１上限出力と前記第１バッテリパックの第１上限出力とを足した値を、前記第１グループの第３上限出力として取得すること
を前記コンピュータに実行させる、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のバッテリパックを組み合わせて放電させるバッテリ制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリから供給される電力により動作する機械として、例えば電動車両および電動補助車両等がある。一般に、これらの車両にはバッテリが搭載され、バッテリから供給される電力により電動モータは回転し、車両は走行することができる。バッテリは充電可能であり、充電することで繰り返し使用することができる。

【0003】

近年、上記のような車両等で使用された中古のバッテリを用いて、定置用蓄電システムを構成することが提案されている。定置用蓄電システムは、例えば、太陽光発電設備などの再生可能エネルギーを利用する発電設備で用いられ得る。

【0004】

特許文献１は、複数のバッテリを制御するバッテリ制御装置を開示している。特許文献１では、温度およびＳＯＣ等から各バッテリの劣化度を判定し、劣化度に基づいて複数のバッテリ間の出力比率を調節している。これにより、複数のバッテリそれぞれの充放電量を適切に制御することができる。

【0005】

特許文献２は、バッテリの内部抵抗から劣化度を判定し、劣化度が小さいバッテリから優先的に放電させるバッテリ制御装置を開示している。劣化度が小さいバッテリを優先的に使用することで、複数のバッテリ間で劣化度を均一化させ、システム全体の長寿命化を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１９－０４１５５０号公報

【文献】特許第４５７２８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１および２が開示するバッテリ制御装置は、いずれも同一仕様の複数のバッテリを用いることを前提としている。同一仕様であることにより、複数のバッテリ間で内部抵抗などの測定値に差が発生した場合に、測定値と劣化度との関係を示すテーブルまたはマップを用いて、複数のバッテリ間における劣化度の大小関係を把握することができる。

【0008】

しかし、例えば中古のバッテリをリユースする場合においては、同一仕様のバッテリを組み合わせた使用のみならず、互いに仕様が異なるバッテリを組み合わせて使用することが求められる可能性がある。この場合、各バッテリの温度、ＳＯＣおよび内部抵抗等を同一の尺度で評価することは困難であり、各バッテリの相対的な劣化度を判断することは困難である。特許文献１および２が開示する制御方法を、互いに仕様が異なるバッテリの組み合わせに適用することは困難であり、バッテリの選択の自由度は低い。

【0009】

本発明は、バッテリの選択の自由度を向上させたバッテリ制御システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のある実施形態に係るバッテリ制御システムは、複数のバッテリパックが接続される複数の接続装置と、前記複数のバッテリパックの動作を制御する制御装置と、を備えたバッテリ制御システムであって、前記制御装置は、前記複数のバッテリパックそれぞれの第１上限出力を取得し、前記複数のバッテリパックの第１上限出力を用いて、前記複数のバッテリパックを含むバッテリユニットの第２上限出力を演算し、演算した前記バッテリユニットの第２上限出力に基づいて、前記複数のバッテリパックの動作を制御する。

【0011】

本発明では、複数のバッテリパックの第１上限出力を用いてバッテリユニットの第２上限出力を演算し、その演算したバッテリユニットの第２上限出力に基づいて複数のバッテリパックを制御する。

【0012】

複数のバッテリパックの仕様が互いに同じ場合および互いに異なる場合に関わらず、上限出力はバッテリパック毎に取得可能であり、この上限出力に基づいて複数のバッテリパックを組み合わせた放電を制御する。複数のバッテリパックの間で仕様が互いに異なっていても、上限出力はそれらバッテリパック間で共通の物理量となる。このため、上限出力を用いて各バッテリパックを評価することにより、複数のバッテリパックの間で仕様が互いに異なっていても、バッテリパック同士を組み合わせることができる。これにより、バッテリパックの選択の自由度を向上させることができる。

【0013】

ある実施形態において、前記複数のバッテリパックのうちの少なくとも一つの放電を制限しても、前記バッテリ制御システムに接続される負荷の消費電力よりも前記バッテリユニットの第２上限出力の方が大きい場合、前記制御装置は、前記少なくとも一つのバッテリパックの放電を制限する制御を行ってもよい。

【0014】

少なくとも一つのバッテリパックの放電を制限しても、負荷の消費電力よりも大きい上限出力が得られる場合は、その少なくとも一つのバッテリパックの放電を制限することにより、複数のバッテリパックを効率的に使用することができる。例えば、その放電を制限するバッテリパックの劣化を抑制することができる。

【0015】

ある実施形態において、前記複数のバッテリパックは３個以上のバッテリパックであり、前記制御装置は、前記複数のバッテリパックのうちの２個以上を組み合わせて得られる複数のグループそれぞれの第３上限出力を演算し、前記複数のグループの第３上限出力の中で最大となる第３上限出力を前記バッテリユニットの第２上限出力に設定してもよい。

【0016】

複数のバッテリパックの状態によっては、組み合わせたバッテリパックの数が多いほど上限出力が大きくなるとは限らない。バッテリパックの組み合わせ方が互いに異なる複数のグループそれぞれの第３上限出力を演算し、その中で最大となる上限出力をバッテリユニットの第２上限出力に設定する。複数のバッテリパックの組み合わせから得られる最大の上限出力を採用することにより、複数のバッテリパックの能力を最大限に活かした放電が可能となる。

【0017】

ある実施形態において、前記複数のグループのうちの一つである第１グループは、第１バッテリパックを含み、前記制御装置は、前記第１グループに含まれるバッテリパックの中で電圧が最も低いバッテリパックが前記第１バッテリパックである場合、前記第１バッテリパックの電圧を基準電圧に設定し、前記第１グループに含まれる他のバッテリパックの電圧のそれぞれと、前記基準電圧との比を演算し、前記演算した比に基づいて、前記他のバッテリパックのそれぞれに適用するデューティー比を演算し、前記演算したデューティー比を適用した場合の前記他のバッテリパックそれぞれの第１上限出力を演算し、前記演算した他のバッテリパックの第１上限出力と前記第１バッテリパックの第１上限出力とを足した値を、前記第１グループの第３上限出力として取得してもよい。

【0018】

第１グループに含まれるバッテリパックそれぞれから出力された電圧を互いに同じ大きさに調整することができ、第１グループに含まれるバッテリパックを並列接続して放電させることができる。また、第１グループに含まれるバッテリパックを並列接続して放電させる形態における、第１グループの第３上限出力を取得することができる。

【0019】

上記演算を複数のグループそれぞれに対して行うことにより、複数のグループそれぞれの第３上限出力を取得することができる。

【0020】

ある実施形態において、前記複数のグループの中で前記第３上限出力が最大となるグループに含まれるバッテリパックのうちの少なくとも一つのバッテリパックの放電を制限しても、前記バッテリ制御システムに接続される負荷の消費電力よりも前記バッテリユニットの第２上限出力の方が大きい場合、前記制御装置は、前記少なくとも一つのバッテリパックの放電を制限する制御を行ってもよい。

【0021】

少なくとも一つのバッテリパックの放電を制限しても、負荷の消費電力よりも大きい上限出力が得られる場合は、その少なくとも一つのバッテリパックの放電を制限することにより、複数のバッテリパックを効率的に使用することができる。例えば、その放電を制限するバッテリパックの劣化を抑制することができる。

【0022】

ある実施形態において、前記制御装置は、前記複数のグループの中から、前記バッテリ制御システムに接続される負荷の消費電力よりも前記第３上限出力が大きいグループを一つ選択し、前記選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる制御を行ってもよい。

【0023】

これにより、負荷に必要な電力を供給することができる。

【0024】

ある実施形態において、前記複数のグループの中に、前記バッテリ制御システムに接続される負荷の消費電力よりも前記第３上限出力が大きいグループが２個以上存在する場合、前記制御装置は、前記複数のグループの中で前記第３上限出力が最大となるグループ以外の、前記消費電力よりも前記第３上限出力が大きいグループを一つ選択し、前記選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる制御を行ってもよい。

【0025】

第３上限出力が最大となるグループ以外のグループを選択することにより、複数のバッテリパックを効率的に使用することができる。例えば、複数のバッテリパックのうちの１個以上を使用しないグループを選択することで、その使用しないバッテリパックの劣化を抑制することができる。

【0026】

ある実施形態において、前記制御装置は、前記複数のグループの中から一つのグループを選択する場合、前記複数のバッテリパックのうちの前記第１上限出力が最小のバッテリパックが含まれないグループを選択し、前記選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる制御を行ってもよい。

【0027】

第１上限出力が小さいバッテリパックは、残容量が小さいか、または劣化が進んでいることが考えられる。第１上限出力が小さいバッテリパックを放電用に使用しないことにより、安定した放電を行うことができる。また、残容量が小さいバッテリパックについては放電よりも充電を優先させることができる。また、その使用しないバッテリパックの劣化を抑制することができる。

【0028】

ある実施形態において、前記制御装置は、前記複数のグループの中から一つのグループを選択する場合、前記複数のバッテリパックのうちの前記第１上限出力が最大のバッテリパックが含まれないグループを選択し、前記選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる制御を行ってもよい。

【0029】

第１上限出力が大きいバッテリパックは、残容量が大きいか、または劣化が進んでいないことが考えられる。バッテリ制御システムを例えば電動車両の充電ステーションとして用いる場合、電動車両に搭載中の空のバッテリパックと差し替えるバッテリパックの残容量は大きい方が望ましい。また、劣化が進んでいないバッテリパックが電動車両に搭載されることが望ましい。

【0030】

第１上限出力が大きいバッテリパックをバッテリ制御システムでの放電用に使用しないことにより、そのバッテリパックを電動車両に搭載させることができる。また、電動車両に搭載させるために、その上限出力が大きいバッテリパックをバッテリ制御システムから取り外した場合でも、バッテリ制御システムの放電動作を継続することができる。

【0031】

ある実施形態において、前記複数のグループの中から選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる場合、前記制御装置は、前記選択したグループに含まれるバッテリパックの中で電圧が最も低いバッテリパックの電圧を基準電圧に設定し、前記選択したグループに含まれる他のバッテリパックから出力された電圧のそれぞれを、前記基準電圧に調整する制御を行ってもよい。

【0032】

放電用に選択したグループに含まれるバッテリパックそれぞれから出力された電圧を互いに同じ大きさに調整することで、そのグループに含まれるバッテリパックを並列接続して放電させることができる。

【0033】

ある実施形態において、前記制御装置は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、前記他のバッテリパックから出力された電圧のそれぞれを前記基準電圧に調整してもよい。

【0034】

ＰＷＭ制御により、バッテリパックそれぞれから出力された電圧を互いに同じ大きさに調整することができる。

【0035】

ある実施形態において、前記選択したグループに含まれるバッテリパックは互いに並列接続された状態で放電し、前記選択したグループに含まれないバッテリパックのうち、出力電圧が前記基準電圧よりも低いバッテリパックの正極端子は、ダイオードを介して前記並列接続のノードに接続されてもよい。

【0036】

負荷の大きさが急激に変化すると、バッテリ制御システムの出力電圧が急激に低下する場合がある。バッテリ制御システムの出力電圧が、ダイオードを介して接続される非選択のバッテリパックの出力電圧よりも低くなると、その非選択のバッテリパックからも負荷に電力が供給されるようになる。これにより、バッテリ制御システムがダウンすることを抑制できる。

【0037】

ある実施形態において、前記選択したグループに含まれるバッテリパックを放電させる過程において、前記複数のグループの第３上限出力の大小関係が変化した場合、前記制御装置は、放電させるグループを変更してもよい。

【0038】

放電によりバッテリパックの残容量が減少することに伴い、複数のグループの第３上限出力の大小関係は変化する。この場合、放電させるグループを変更することで、より適切なグループで放電させることができる。

【0039】

ある実施形態において、前記制御装置は、前記バッテリパックの電圧の検出値と、前記電圧の検出値に対応する前記バッテリパックの上限電流とに基づいて、前記バッテリパックの第１上限出力を演算してもよい。

【0040】

演算したバッテリパックの第１上限出力を用いて、複数のバッテリパックを含むバッテリユニットの第２上限出力を演算することができる。

【0041】

ある実施形態において、前記複数のバッテリパックのうちの少なくとも一つは、他のバッテリパックと仕様が異なっていてもよい。

【0042】

上限出力を用いてバッテリパック同士を組み合わせることにより、仕様が異なるバッテリパックを組み合わせることができる。これにより、バッテリパックの選択の自由度を向上させることができる。

【0043】

本発明のある実施形態に係るコンピュータプログラムは、複数のバッテリパックの動作の制御をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、前記複数のバッテリパックそれぞれの第１上限出力を取得すること、前記複数のバッテリパックの第１上限出力を用いて、前記複数のバッテリパックを含むバッテリユニットの第２上限出力を演算すること、演算した前記バッテリユニットの第２上限出力に基づいて、前記複数のバッテリパックの動作を制御することを前記コンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0044】

本発明のある実施形態に係るバッテリ制御システムによれば、複数のバッテリパックの第１上限出力を用いてバッテリユニットの第２上限出力を演算し、その演算したバッテリユニットの第２上限出力に基づいて複数のバッテリパックの動作を制御する。複数のバッテリパックの仕様が互いに同じ場合および互いに異なる場合に関わらず、上限出力はバッテリパック毎に取得可能であり、この上限出力に基づいて複数のバッテリパックを組み合わせた放電を制御する。複数のバッテリパックの間で仕様が互いに異なっていても、上限出力はそれらバッテリパック間で共通の物理量となる。このため、上限出力を用いて各バッテリパックを評価することにより、複数のバッテリパックの間で仕様が互いに異なっていても、バッテリパック同士を組み合わせることができる。これにより、バッテリパックの選択の自由度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】本発明の実施形態に係るバッテリ制御システム１を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係るバッテリ制御システム１におけるバッテリパック１０の着脱の様子を示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係るバッテリ制御システム１およびバッテリパック１０を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係るバッテリ制御システム１の放電動作を示すフローチャートである。

【図5】本発明の実施形態に係るバッテリユニット２０の第２上限出力を演算する処理を示すフローチャートである。

【図6】本発明の実施形態に係るバッテリユニット２０の第２上限出力の演算の一例を示す図である。

【図7】本発明の実施形態に係るバッテリユニット２０の第２上限出力の演算の別の例を示す図である。

【図8】本発明の実施形態に係る複数のバッテリパック１０から得られる複数のグループを示す図である。

【図9】本発明の実施形態に係る複数のグループ間の第３上限出力の大小関係が変化した場合に、放電させるグループを変更する処理を示すフローチャートである。

【図10】本発明の実施形態に係るバッテリユニット２０の第２上限出力と負荷７１の消費電力との大小関係に応じて、放電させるグループを変更する処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0046】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係るバッテリ制御システムを説明する。実施形態の説明においては、同様の構成要素には同様の参照符号を付し、重複する場合にはその説明を省略する。以下の実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0047】

図１は、本発明の実施形態に係るバッテリ制御システム１を示す斜視図である。バッテリ制御システム１は、複数のバッテリパック１０を組み合わせて充放電を行う。バッテリ制御システム１は、例えば定置用蓄電システムとして用いられる。定置用蓄電システムは、例えば、太陽光発電設備および風力発電設備等の再生可能エネルギーを利用する発電設備で用いられ得る。また、定置用蓄電システムは、災害時等の非常用電源としても用いられ得る。

【0048】

バッテリ制御システム１は、筐体２と、筐体２に設けられた複数のコネクタ（接続装置）３とを備える。コネクタ３の個数は２個以上の任意の個数である。複数のコネクタ３のそれぞれにはバッテリパック１０が接続される。複数のバッテリパック１０のうちの１個以上のバッテリパック１０からバッテリユニット２０が構成され、バッテリ制御システム１はバッテリユニット２０を一つの単位として放電を行う。

【0049】

バッテリ制御システム１の筐体２には、充電用コネクタ４、放電用コネクタ５および６が設けられている。充電用コネクタ４は例えば太陽光発電装置および風力発電装置等の発電装置に接続され、発電装置が発電した電力によりバッテリパック１０を充電することができる。また、例えば、充電用コネクタ４が家庭用電源等の任意の電源に接続されることにより、バッテリパック１０を充電してもよい。

【0050】

放電用コネクタ５および６は、例えば負荷（外部装置）に接続される。放電用コネクタ５および６からは、バッテリユニット２０を構成するバッテリパック１０から出力された電力が出力される。放電用コネクタ５からは直流の電力が出力される。放電用コネクタ６からは交流の電力が出力される。バッテリ制御システム１の用途に応じて、バッテリ制御システム１は放電用コネクタ５および６の一方のみを備えていてもよい。

【0051】

バッテリパック１０のそれぞれは、バッテリ制御システム１に対して着脱可能である。図２は、バッテリ制御システム１における１個のバッテリパック１０の着脱の様子を示す斜視図である。バッテリ制御システム１は、コネクタ３に接続されたバッテリパック１０を充電する。充電されたバッテリパック１０は、例えば、バッテリ制御システム１から取り外して、電動車両および電動補助車両等の機械に装着して、電源として用いることができる。バッテリパック１０が装着された車両では、バッテリパック１０から供給される電力により電動モータは回転し、車両は走行することができる。

【0052】

車両で使用されて残容量が少なくなったバッテリパック１０は車両から取り外し、バッテリ制御システム１のコネクタ３に接続することで充電することができる。そして、バッテリ制御システム１から充電済みの別のバッテリパック１０を取り外して車両に装着することで、車両は再び走行することができる。このように、バッテリ制御システム１は、車両に搭載中の空のバッテリパック１０と充電済みのバッテリパック１０とを差し替える充電ステーションとして用いることができる。

【0053】

図３は、バッテリ制御システム１およびバッテリパック１０を示す図である。

【0054】

本発明の実施形態を分かりやすく説明するために、以降の説明では３個のバッテリパック１０がバッテリ制御システム１に接続された形態について主に説明するが、本発明の実施形態はそれに限定されない。バッテリ制御システム１に接続されるバッテリパック１０の個数は任意であり、２個でもよいし４個以上でもよく、それらの形態にも本発明は適用可能である。図３に示す例では、バッテリパック１０として３個のバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃがバッテリ制御システム１に接続されている。

【0055】

バッテリパック１０は、複数の単電池（セル）１１と、バッテリマネージメントシステム（ＢＭＳ）１２と、コネクタ１３とを備える。ＢＭＳ１２は、バッテリパック１０の充放電等の各種動作を制御するとともに、バッテリパック１０の各種状態を監視する。ＢＭＳ１２は、バッテリパック１０の電圧、電流、温度、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）等を監視する。バッテリパック１０のコネクタ１３がバッテリ制御システム１のコネクタ３に接続されることにより、バッテリパック１０はバッテリ制御システム１に接続される。複数の単電池１１から出力された電流は、ＢＭＳ１２およびコネクタ１３を介してバッテリ制御システム１に供給される。

【0056】

バッテリ制御システム１において、複数のバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃは互いに並列接続される。バッテリパック１０ａは、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）用のスイッチング素子５１、ダイオード６１、放電用のスイッチング素子５４を介してコンバータ４１およびインバータ４２に接続される。バッテリパック１０ｂは、ＰＷＭ用のスイッチング素子５２、ダイオード６２、放電用のスイッチング素子５４を介してコンバータ４１およびインバータ４２に接続される。バッテリパック１０ｃは、ＰＷＭ用のスイッチング素子５３、ダイオード６３、放電用のスイッチング素子５４を介してコンバータ４１およびインバータ４２に接続される。

【0057】

放電用コネクタ６に負荷（外部装置）７１が接続されている場合、インバータ４２は、入力された直流電圧を交流電圧に変換し、負荷７１に出力する。放電用コネクタ５に負荷７１が接続されている場合、コンバータ４１は、入力された直流電圧の大きさを調整し、負荷７１に出力する。バッテリ制御システム１の用途に応じて、バッテリ制御システム１はコンバータ４１およびインバータ４２の一方のみを備えていてもよい。

【0058】

充電用コネクタ４に発電装置７３が接続されている場合、発電装置７３から出力された電力は、充電用コネクタ４、充電用のスイッチング素子５５を介して充電器４３に入力される。充電器４３は、電圧および電流の大きさを調整し、バッテリパック１０に出力する。バッテリパック１０ａを充電する場合、充電器４３から出力された電流は、ダイオード６４およびコネクタ３を介してバッテリパック１０ａに供給される。バッテリパック１０ｂを充電する場合、充電器４３から出力された電流は、ダイオード６５およびコネクタ３を介してバッテリパック１０ｂに供給される。バッテリパック１０ｃを充電する場合、充電器４３から出力された電流は、ダイオード６６およびコネクタ３を介してバッテリパック１０ｃに供給される。

【0059】

スイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であるが、それらのスイッチング素子は電界効果トランジスタに限定されず、任意のスイッチング素子が用いられ得る。

【0060】

制御装置３０は、バッテリ制御システム１の動作を制御する。制御装置３０は、プロセッサ３１と、メモリ３２と、通信回路３３とを備える。プロセッサ３１は、バッテリ制御システム１の動作を制御する信号処理回路（コンピュータ）である。典型的にはプロセッサ３１は半導体集積回路である。

【0061】

メモリ３２は、バッテリ制御システム１の動作の制御をプロセッサ３１に実行させるためのコンピュータプログラムを記憶している。そのようなコンピュータプログラムは、それが記録された記録媒体（半導体メモリ、光ディスク等）からバッテリ制御システム１へインストールしてもよいし、インターネット等の電気通信回線を介してダウンロードしてもよい。また、無線通信を介してそのようなコンピュータプログラムをバッテリ制御システム１へインストールしてもよい。このようなコンピュータプログラムは、パッケージソフトウェアとして販売され得る。プロセッサ３１は、メモリ３２に記憶されたコンピュータプログラムを実行してバッテリ制御システム１の動作を制御する。

【0062】

プロセッサ３１は、通信回路３３を介してバッテリパック１０のＢＭＳ１２と通信を行う。プロセッサ３１は、バッテリパック１０を充放電するときにＢＭＳ１２との間で必要な情報の送受信を行う。また、プロセッサ３１は、バッテリパック１０の電圧、電流、温度等の情報をＢＭＳ１２から受け取る。

【0063】

プロセッサ３１は、コンバータ４１、インバータ４２、充電器４３、スイッチング素子５１、５２、５３、５４、５５の動作を制御する。バッテリ制御システム１の放電動作時は、プロセッサ３１は、スイッチング素子５４をオンにする。プロセッサ３１は、スイッチング素子５１、５２、５３のオンとオフを繰り返し切り替えることでＰＷＭ制御を実行する。ＰＷＭ制御により変調された直流電圧は、コンバータ４１またはインバータ４２に入力される。バッテリパック１０の充電動作時は、プロセッサ３１は、スイッチング素子５５をオンにするとともに、充電器４３の動作を制御して、充電を行うバッテリパック１０に電力を供給する。

【0064】

充電を行う場合、スイッチング素子５１、５２、５３のうちの充電の対象となるバッテリパック１０に対応するスイッチング素子はオフにしてもよい。例えば、バッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃの中でバッテリパック１０ｃの電圧が最も低く、バッテリパック１０ｃの充電を行うとする。バッテリパック１０ｃの充電時は、スイッチング素子５３をオフにすることで、充電用の電流が回路の放電側に流れることを防止できる。これにより、バッテリパック１０ａおよび１０ｂを放電させながら、バッテリパック１０ｃの充電を行うことができる。このようにバッテリ制御システム１では、充電と放電とを並行して行うことができる。充電対象のバッテリパック１０ｃの電圧と、放電させるバッテリパック１０ａおよび１０ｂの電圧との乖離を解消させることができ、バッテリパック１０ｃが所望のレベルまで充電された後は、バッテリパック１０ｃをバッテリパック１０ａおよび１０ｂとともに放電させることができる。

【0065】

また、充電を行う場合、スイッチング素子５１、５２、５３のうちの充電の対象となるバッテリパック１０に対応するスイッチング素子をオンにしてもよい。例えば、バッテリパック１０ｃを充電する場合、スイッチング素子５３をオンにする。この場合、充電用の電流の一部は、回路の放電側に流れる。すなわち、充電器４３から出力された電力の一部は、放電用の電力として用いられる。充電対象のバッテリパック１０ｃから出力される電流が減少するため、バッテリパック１０ｃの電圧と、バッテリパック１０ａおよび１０ｂの電圧との乖離を小さくすることができる。

【0066】

次に、バッテリ制御システム１の放電動作をより詳細に説明する。

【0067】

図４は、バッテリ制御システム１の放電動作を示すフローチャートである。上述したように、バッテリ制御システム１では、複数のバッテリパック１０のうちの１個以上のバッテリパック１０を含むバッテリユニット２０を構成し、バッテリユニット２０を一つの単位として放電を行う。

【0068】

まず、プロセッサ３１（図３）は、バッテリ制御システム１に接続された複数のバッテリパック１０それぞれの上限出力を取得する（ステップＳ１０）。バッテリパック１０の上限出力は、バッテリパック１０が出力可能な電力の上限値である。上限出力は、バッテリパック１０の現在の状態に応じて変化する。例えば、上限出力は、ＳＯＣおよび温度等に応じて変化する。以降の説明では、バッテリパック１０の上限出力を“第１上限出力”と表現する。

【0069】

バッテリパック１０のＢＭＳ１２は、バッテリパック１０の電圧を検出する。ＢＭＳ１２は、電圧の検出値に対応するバッテリパック１０の上限電流を取得する。上限電流は、バッテリパック１０の電圧が検出された大きさである場合に、そのときのバッテリパック１０が出力可能な電流の上限値である。例えば、ＢＭＳ１２は、電圧と上限電流との関係を示すマップを予め記憶している。ＢＭＳ１２は、そのようなマップを用いて電圧の検出値から上限電流を取得することができる。ＢＭＳ１２は、電圧の検出値および上限電流の値をプロセッサ３１に出力する。プロセッサ３１は、電圧の検出値と上限電流の値とを乗算することで、バッテリパック１０の第１上限出力を取得する。なお、ＢＭＳ１２が電圧の検出値と上限電流の値とを乗算することで第１上限出力を取得し、取得した第１上限出力の値をプロセッサ３１に出力してもよい。

【0070】

プロセッサ３１は、複数のバッテリパック１０のうちの１個以上のバッテリパック１０を含むバッテリユニット２０を構成する。プロセッサ３１は、そのバッテリユニット２０の上限出力を演算する（ステップＳ１１）。バッテリユニット２０の上限出力は、バッテリユニット２０が出力可能な電力の上限値である。以降の説明では、バッテリユニット２０の上限出力を“第２上限出力”と表現する。プロセッサ３１は、例えば、バッテリユニット２０に含まれるバッテリパック１０それぞれの第１上限出力を用いて、バッテリユニット２０の上限出力を演算する。

【0071】

図５は、バッテリユニット２０の第２上限出力を演算する処理を示すフローチャートである。図６は、バッテリユニット２０の第２上限出力の演算の一例を示す図である。図７は、バッテリユニット２０の第２上限出力の演算の別の例を示す図である。図８は、複数のバッテリパック１０のうちの１個以上のバッテリパック１０を含む複数のグループを示す図である。

【0072】

図８を参照して、バッテリパック１０の個数が３個のとき、１個以上のバッテリパック１０を含むグループの数は７個になる。図８は、それら７個のグループ８０ｉ、８０ｊ、８０ｋ、８０ｌ、８０ｍ、８０ｎ、８０ｏを示している。プロセッサ３１は、複数のグループ８０ｉ、８０ｊ、８０ｋ、８０ｌ、８０ｍ、８０ｎ、８０ｏそれぞれの上限出力を演算する。グループの上限出力は、そのグループが出力可能な電力の上限値である。以降の説明では、グループの上限出力を“第３上限出力”と表現する。

【0073】

プロセッサ３１は、各バッテリパック１０のＢＭＳ１２から、電圧の検出値および上限電流の値を受け取る。図６は、バッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃの電圧および上限電流の例を示している。各バッテリパック１０の第１上限出力は、電圧と上限電流とを乗算することで得られる。

【0074】

図５を参照して、プロセッサ３１は、複数のグループのうちの一つのグループに属するバッテリパック１０を特定する（ステップＳ２０）。例えば、グループ８０ｉに属するバッテリパックはバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃであることを特定する。

【0075】

プロセッサ３１は、グループ８０ｉに属するバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃの中から最も電圧が低いバッテリパックを特定する（ステップＳ２１）。図６に示す例では、最も電圧が低いバッテリパックとして、バッテリパック１０ａを特定する。プロセッサ３１は、最も電圧が低いバッテリパック１０ａの電圧２１．０（Ｖ）を基準電圧に設定する。

【0076】

プロセッサ３１は、グループ８０ｉに属する他のバッテリパック１０ｂ、１０ｃそれぞれの電圧と、基準電圧との比を演算する。図６に示す例では、バッテリパック１０ｂの電圧比は０．８４、バッテリパック１０ｃの電圧比は０．７１である。

【0077】

プロセッサ３１は、バッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃそれぞれのＰＷＭ制御に適用するデューティー比（ＤＴ比）を演算する（ステップＳ２２）。デューティー比は、電圧比を二乗することで得られる。

【0078】

プロセッサ３１は、演算したデューティー比を適用した場合のバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃそれぞれの第１上限出力を演算する（ステップＳ２３）。図６に示す例では、バッテリパック１０ａの第１上限出力は２１０（Ｗ）、バッテリパック１０ｂの第１上限出力は２６６（Ｗ）、バッテリパック１０ｃの第１上限出力は３００（Ｗ）となる。

【0079】

プロセッサ３１は、これらデューティー比を適用したときの第１上限出力を足し合わせて、グループの第３上限出力を取得する（ステップＳ２４）。図６に示す例では、グループ８０ｉの第３上限出力として７７６（Ｗ）を取得する。

【0080】

ステップＳ２５において、プロセッサ３１は、全てのグループの第３上限出力を演算したか判定する。全てのグループの第３上限出力の演算が完了していない場合、ステップＳ２０の処理に戻り、演算が未だのグループについて処理を行う。

【0081】

図６に示す例では、プロセッサ３１は、グループ８０ｊに属するバッテリパック１０ｂ、１０ｃの中から最も電圧が低いバッテリパック１０ｂを特定する。プロセッサ３１は、最も電圧が低いバッテリパック１０ｂの電圧２５．０（Ｖ）を基準電圧に設定する。そして、上述と同様の処理を行い、グループ８０ｊの第３上限出力として７９８（Ｗ）を取得する。

【0082】

また、プロセッサ３１は、グループ８０ｋに属するバッテリパック１０ａ、１０ｃの中から最も電圧が低いバッテリパック１０ａを特定する。プロセッサ３１は、最も電圧が低いバッテリパック１０ａの電圧２１．０（Ｖ）を基準電圧に設定する。そして、上述と同様の処理を行い、グループ８０ｋの第３上限出力として５１０（Ｗ）を取得する。同様に、プロセッサ３１は、グループ８０ｌの第３上限出力を演算する。図６では、グループ８０ｌの第３上限出力の演算の例は省略している。また、図８に示すグループ８０ｍ、８０ｎ、８０ｏのように、グループに属するバッテリパック１０が１個である場合、そのグループの第３上限出力は、そのグループに属するバッテリパック１０の第１上限出力となる。

【0083】

全てのグループの第３上限出力の演算が完了すると、ステップＳ２６（図５）の処理に進む。ステップＳ２６において、プロセッサ３１は、全てのグループの第３上限出力の中で最大となる第３上限出力を選択する。プロセッサ３１は、その選択した第３上限出力をバッテリユニット２０の第２上限出力として設定する。図６に示す例では、グループ８０ｊの第３上限出力７９８（Ｗ）が最大値となる。プロセッサ３１は、その７９８（Ｗ）をバッテリユニット２０の第２上限出力として設定する。

【0084】

図７は、バッテリユニット２０の第２上限出力の演算の別の例を示している。図７に示すバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃの状態は図６とは異なっている。図７に示す状態のバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対して、上記と同様の処理を行う。プロセッサ３１は、全てのグループの第３上限出力の中で最大となる第３上限出力を選択する。図７に示す例では、グループ８０ｉの第３上限出力７０５（Ｗ）が最大値となる。プロセッサ３１は、その７０５（Ｗ）をバッテリユニット２０の第２上限出力として設定する。

【0085】

図４を参照して、プロセッサ３１は、演算したバッテリユニット２０の第２上限出力に基づいて、各バッテリパック１０の放電を制御する（ステップＳ１２）。図６に示すグループ８０ｊの第３上限出力７９８（Ｗ）をバッテリユニット２０の第２上限出力として設定した場合、バッテリユニット２０は、グループ８０ｊに属するバッテリパック１０ｂおよび１０ｃで構成される。プロセッサ３１は、バッテリユニット２０を構成するバッテリパック１０ｂおよび１０ｃを放電させる。

【0086】

プロセッサ３１は、バッテリパック１０ｂおよび１０ｃの中で電圧が最も低いバッテリパック１０ｂの電圧２５．０（Ｖ）を基準電圧に設定する。プロセッサ３１は、ＰＷＭ制御により、他のバッテリパック１０ｃから出力された電圧２９．４（Ｖ）を基準電圧２５．０（Ｖ）に調整する。放電用に選択したグループ８０ｊに属するバッテリパック１０ｂおよび１０ｃのそれぞれから出力された電圧が互いに同じ大きさになるよう調整することで、そのグループ８０ｊに属するバッテリパック１０ｂおよび１０ｃを並列接続して放電させることができる。

【0087】

図７に示すグループ８０ｉの第３上限出力７０５（Ｗ）をバッテリユニット２０の第２上限出力として設定した場合、バッテリユニット２０は、グループ８０ｉに属するバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃで構成される。プロセッサ３１は、バッテリユニット２０を構成するバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃを放電させる。

【0088】

プロセッサ３１は、バッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃの中で電圧が最も低いバッテリパック１０ａの電圧２１．０（Ｖ）を基準電圧に設定する。プロセッサ３１は、ＰＷＭ制御により、他のバッテリパック１０ｂ、１０ｃから出力された電圧を基準電圧２１．０（Ｖ）に調整する。放電用に選択したグループ８０ｉに属するバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃのそれぞれから出力された電圧が互いに同じ大きさになるよう調整することで、そのグループ８０ｉに属するバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃを並列接続して放電させることができる。

【0089】

バッテリ制御システム１が出力した電力は負荷７１に供給される。負荷７１が動作を停止するなど、放電を終了する場合は、プロセッサ３１は、放電の制御を終了する（ステップＳ１３）。

【0090】

上述したように、本実施形態のバッテリ制御システム１では、複数のバッテリパック１０の第１上限出力を用いてバッテリユニット２０の第２上限出力を演算し、その演算したバッテリユニット２０の第２上限出力に基づいて複数のバッテリパック１０の放電を制御する。

【0091】

本実施形態では、バッテリ制御システム１に接続される複数のバッテリパック１０のうちの少なくとも一つは、他のバッテリパック１０と仕様が異なっていてもよい。複数のバッテリパック１０の間で仕様が互いに異なっていてもよい。

【0092】

複数のバッテリパック１０の仕様が互いに同じ場合および互いに異なる場合に関わらず、上限出力はバッテリパック１０毎に取得可能であり、この上限出力に基づいて複数のバッテリパック１０を組み合わせた放電を制御する。複数のバッテリパック１０の間で仕様が互いに異なっていても、上限出力はそれらバッテリパック１０の間で共通の物理量となる。このため、上限出力を用いて各バッテリパック１０を評価することにより、複数のバッテリパック１０の間で仕様が互いに異なっていても、バッテリパック１０同士を組み合わせることができる。これにより、バッテリパック１０の選択の自由度を向上させることができる。

【0093】

また、複数のバッテリパック１０の状態によっては、組み合わせたバッテリパック１０の数が多いほど第３上限出力が大きくなるとは限らない。例えば、図６に示すバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃの状態では、２個のバッテリパック１０ｂおよび１０ｃを組み合わせたときの第３上限出力が最大となっている。バッテリパック１０の組み合わせ方が互いに異なる複数のグループそれぞれの第３上限出力を演算し、その中で最大となる第３上限出力をバッテリユニット２０の第２上限出力に設定する。複数のバッテリパック１０の組み合わせから得られる最大の第３上限出力を採用することにより、複数のバッテリパック１０の能力を最大限に活かした放電が可能となる。

【0094】

次に、複数のグループ間の第３上限出力の大小関係が変化した場合に、放電させるグループを変更する処理を説明する。

【0095】

例えば、放電開始時のバッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃの状態は図６に示す状態であり、グループ８０ｊに属するバッテリパック１０ｂおよび１０ｃを放電させるとする。放電を継続する過程でバッテリパック１０ｂおよび１０ｃの電圧は徐々に低下し、図７に示す状態になったとする。図７に示す状態では、グループ８０ｊの第３上限出力５９５（Ｗ）よりも、グループ８０ｉの第３上限出力７０５（Ｗ）の方が大きくなる。この場合は、放電させるグループをグループ８０ｊからグループ８０ｉに変更してもよい。

【0096】

図９は、複数のグループ間の第３上限出力の大小関係が変化した場合に、放電させるグループを変更する処理を示すフローチャートである。

【0097】

プロセッサ３１は、バッテリユニット２０を構成するバッテリパック１０を放電させながら、定期的に複数のグループそれぞれの第３上限出力を演算する（ステップＳ３０）。第３上限出力の演算方法は上述したとおりである。

【0098】

プロセッサ３１は、複数のグループ間の第３上限出力の大小関係が変化したか判定する（ステップＳ３１）。例えば、バッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃが図６に示す状態から図７に示す状態に変化した場合、複数のグループ間の第３上限出力の大小関係は変化する。

【0099】

第３上限出力の大小関係は変化していないと判定した場合、プロセッサ３１は、複数のグループそれぞれの第３上限出力の演算を定期的に繰り返す。

【0100】

第３上限出力の大小関係が変化したと判定した場合、プロセッサ３１は、負荷が必要とする電力（消費電力）よりも第３上限出力が大きいグループを特定する（ステップＳ３２）。負荷の消費電力については、負荷（外部装置）から消費電力に関する情報をプロセッサ３１が受け取ってもよいし、バッテリ制御システム１から出力される電圧および電流から推定してもよい。例えば、バッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃが図７に示す状態にあり、負荷の消費電力が５００（Ｗ）である場合、プロセッサ３１は、グループ８０ｉおよび８０ｊを特定する。

【0101】

プロセッサ３１は、グループ８０ｉおよび８０ｊの中から放電させるグループを選択する（ステップＳ３３）。例えば、余裕のある放電を優先する場合は、第３上限出力が最も大きいグループ８０ｉを放電させるグループとして選択する。すなわち、放電させるグループをグループ８０ｊからグループ８０ｉに変更する。例えば、バッテリパック１０ａの放電を制限してバッテリパック１０ａの劣化を抑制することを優先する場合は、グループ８０ｊの放電を維持する。

【0102】

なお、第３上限出力の大小関係が変化した場合は、放電させるグループを第３上限出力が最も大きいグループに常に変更するようにしてもよい。これにより、複数のバッテリパック１０の能力を最大限に活かした放電を行うことができる。

【0103】

負荷７１が動作を停止するなど、放電を終了する場合は、プロセッサ３１は、放電の制御を終了する（ステップＳ３４）。

【0104】

次に、バッテリユニット２０の第２上限出力と負荷７１の消費電力との大小関係に応じて、放電させるグループを変更する処理を説明する。

【0105】

図１０は、バッテリユニット２０の第２上限出力と負荷７１の消費電力との大小関係に応じて、放電させるグループを変更する処理を示すフローチャートである。

【0106】

プロセッサ３１は、バッテリユニット２０の第２上限出力は負荷７１の消費電力よりも大きいか判定する（ステップＳ４０）。第２上限出力が消費電力よりも大きいと判定した場合、プロセッサ３１は、放電させるグループを第３上限出力が小さいグループに変更可能か判定する（ステップＳ４１）。

【0107】

例えば、バッテリパック１０ａ、１０ｂ、１０ｃが図７に示す状態にあり、放電させるグループとしてグループ８０ｉを選択中であるとする。負荷の消費電力が５００（Ｗ）である場合は、グループ８０ｊを選択しても負荷からの要求に答えることが可能である。この場合、プロセッサ３１は、放電させるグループをグループ８０ｉからグループ８０ｊに変更する（ステップＳ４３）。

【0108】

グループ８０ｉからグループ８０ｊへの変更は、グループ８０ｉに含まれるバッテリパック１０ａの放電を制限することと同義である。第３上限出力が最大のグループに含まれるバッテリパック１０のうちの少なくとも一つのバッテリパック１０の放電を制限しても、負荷７１の消費電力よりもバッテリユニット２０の第２上限出力の方が大きくなる場合、プロセッサ３１は、少なくとも一つのバッテリパック１０の放電を制限する制御を行ってもよい。これにより、その放電を制限するバッテリパック１０の劣化を抑制することができる。

【0109】

なお、余裕のある放電を優先する場合は、ステップＳ４３において、第３上限出力が最も大きいグループ８０ｉの選択を維持してもよい。

【0110】

負荷７１が動作を停止するなど、放電を終了する場合は、プロセッサ３１は、放電の制御を終了する（ステップＳ４４）。

【0111】

ステップＳ４０において、バッテリユニット２０の第２上限出力は負荷７１の消費電力以下であると判定した場合、プロセッサ３１は、第３上限出力が消費電力よりも大きいグループが存在するか判定する。存在すると判定した場合、プロセッサ３１は、放電させるグループをその第３上限出力が消費電力よりも大きいグループに変更する（ステップＳ４３）。第３上限出力が消費電力よりも大きいグループは存在しないと判定した場合、放電の制御を終了する。

【0112】

図１０に示す処理では、負荷７１の消費電力よりも第３上限出力が大きいグループが２個以上存在する場合、第３上限出力が最大のグループ以外のグループを選択し得る。上記の例では、グループ８０ｉおよび８０ｊの第３上限出力が負荷７１の消費電力よりも大きい。この場合、プロセッサ３１は、第３上限出力が最大のグループ８０ｉ以外のグループ８０ｊを選択し得る。複数のバッテリパック１０のうちの１個以上を使用しないグループを選択することで、その使用しないバッテリパック１０の劣化を抑制することができる。

【0113】

複数のグループの中から放電させるグループを選択する場合、複数のバッテリパック１０のうちの第１上限出力が最小のバッテリパック１０が含まれないグループを選択するようにしてもよい。第１上限出力が小さいバッテリパック１０は、残容量が小さいか、または劣化が進んでいることが考えられる。第１上限出力が小さいバッテリパック１０を放電用に使用しないことにより、安定した放電を行うことができる。また、残容量が小さいバッテリパック１０については放電よりも充電を優先させることができる。また、その使用しないバッテリパック１０の劣化を抑制することができる。

【0114】

また、複数のグループの中から放電させるグループを選択する場合、複数のバッテリパック１０のうちの第１上限出力が最大のバッテリパック１０が含まれないグループ８０を選択するようにしてもよい。第１上限出力が大きいバッテリパック１０は、残容量が大きいか、または劣化が進んでいないことが考えられる。バッテリ制御システム１を例えば電動車両の充電ステーションとして用いる場合、電動車両に搭載中の空のバッテリパック１０と差し替えるバッテリパック１０の残容量は大きい方が望ましい。また、劣化が進んでいないバッテリパック１０が電動車両に搭載されることが望ましい。第１上限出力が大きいバッテリパック１０をバッテリ制御システム１での放電用に使用しないことにより、そのバッテリパック１０を電動車両に搭載させることができる。また、電動車両に搭載させるために、その上限出力が大きいバッテリパック１０をバッテリ制御システム１から取り外した場合でも、バッテリ制御システム１の放電動作を継続することができる。

【0115】

図３を参照しながら説明したように、複数のバッテリパック１０は、ダイオード６１、６２、６３を介してコンバータ４１およびインバータ４２に接続される。放電用に選択したグループに含まれるバッテリパック１０は互いに並列接続された状態で放電する。例えば、グループ８０ｊが選択されている場合、バッテリパック１０ｂおよび１０ｃは互いに並列接続された状態で放電する。このとき、グループ８０ｊに含まれないバッテリパック１０ａの正極端子は、ダイオード６１を介して並列接続のノード６８に接続されている。スイッチング素子５１はオンにしておく。バッテリパック１０ａの電圧は、グループ８０ｊの基準電圧よりも低いため、バッテリパック１０ａからは電流は流れない。

【0116】

放電中に負荷７１の消費電力が急激に大きくなった場合、バッテリ制御システム１の出力電圧は急激に低下し得る。ノード６８の電圧がバッテリパック１０ａの電圧よりも低くなると、ダイオード６１を介して電流が流れ、バッテリパック１０ａからも負荷７１に電力が供給されるようになる。このように、ダイオードを介して非選択のバッテリパック１０を並列接続のノード６８に接続しておくことにより、負荷７１の消費電力が急激に大きくなった場合でもバッテリ制御システム１がダウンすることを抑制できる。

【0117】

上記の説明では、グループに含まれるバッテリパック１０の中で電圧が最も低いバッテリパック１０の電圧を基準電圧に設定したが、本発明はそれに限定されない。電圧が最も低いバッテリパック１０以外のバッテリパック１０の電圧を基準電圧に設定してもよい。この場合、基準電圧よりも低い電圧のバッテリパック１０については、その電圧を昇圧することにより、同じグループに含まれるバッテリパック１０のそれぞれから出力された電圧が互いに同じ大きさになるよう調整してもよい。

【0118】

以上、本発明の例示的な実施形態を説明した。

【0119】

本発明のある実施形態に係るバッテリ制御システム１は、複数のバッテリパック１０が接続される複数の接続装置３と、複数のバッテリパック１０の動作を制御する制御装置３０と、を備える。制御装置３０は、複数のバッテリパック１０それぞれの第１上限出力を取得し、複数のバッテリパック１０の第１上限出力を用いて、複数のバッテリパック１０を含むバッテリユニット２０の第２上限出力を演算し、演算したバッテリユニット２０の第２上限出力に基づいて、複数のバッテリパック１０の動作を制御する。

【0120】

本発明の実施形態では、複数のバッテリパック１０の第１上限出力を用いてバッテリユニット２０の第２上限出力を演算し、その演算したバッテリユニット２０の第２上限出力に基づいて複数のバッテリパック１０を制御する。

【0121】

複数のバッテリパック１０の仕様が互いに同じ場合および互いに異なる場合に関わらず、上限出力はバッテリパック１０毎に取得可能であり、この上限出力に基づいて複数のバッテリパック１０を組み合わせた放電を制御する。複数のバッテリパック１０の間で仕様が互いに異なっていても、上限出力はそれらバッテリパック１０間で共通の物理量となる。このため、上限出力を用いて各バッテリパック１０を評価することにより、複数のバッテリパック１０の間で仕様が互いに異なっていても、バッテリパック１０同士を組み合わせることができる。これにより、バッテリパック１０の選択の自由度を向上させることができる。

【0122】

ある実施形態において、複数のバッテリパック１０のうちの少なくとも一つの放電を制限しても、バッテリ制御システム１に接続される負荷７１の消費電力よりもバッテリユニット２０の第２上限出力の方が大きい場合、制御装置３０は、少なくとも一つのバッテリパック１０の放電を制限する制御を行ってもよい。

【0123】

少なくとも一つのバッテリパック１０の放電を制限しても、負荷７１の消費電力よりも大きい上限出力が得られる場合は、その少なくとも一つのバッテリパック１０の放電を制限することにより、複数のバッテリパック１０を効率的に使用することができる。例えば、その放電を制限するバッテリパック１０の劣化を抑制することができる。

【0124】

ある実施形態において、複数のバッテリパック１０は３個以上のバッテリパック１０であり、制御装置３０は、複数のバッテリパック１０のうちの２個以上を組み合わせて得られる複数のグループ８０それぞれの第３上限出力を演算し、複数のグループ８０の第３上限出力の中で最大となる第３上限出力をバッテリユニット２０の第２上限出力に設定してもよい。

【0125】

複数のバッテリパック１０の状態によっては、組み合わせたバッテリパック１０の数が多いほど上限出力が大きくなるとは限らない。バッテリパック１０の組み合わせ方が互いに異なる複数のグループ８０それぞれの第３上限出力を演算し、その中で最大となる上限出力をバッテリユニット２０の第２上限出力に設定する。複数のバッテリパック１０の組み合わせから得られる最大の上限出力を採用することにより、複数のバッテリパック１０の能力を最大限に活かした放電が可能となる。

【0126】

ある実施形態において、複数のグループ８０のうちの一つである第１グループは、第１バッテリパック１０ａを含み、制御装置３０は、第１グループに含まれるバッテリパック１０の中で電圧が最も低いバッテリパック１０が第１バッテリパック１０ａである場合、第１バッテリパック１０ａの電圧を基準電圧に設定し、第１グループに含まれる他のバッテリパック１０の電圧のそれぞれと、基準電圧との比を演算し、演算した比に基づいて、他のバッテリパック１０のそれぞれに適用するデューティー比を演算し、演算したデューティー比を適用した場合の他のバッテリパック１０それぞれの第１上限出力を演算し、演算した他のバッテリパック１０の第１上限出力と第１バッテリパック１０ａの第１上限出力とを足した値を、第１グループの第３上限出力として取得してもよい。

【0127】

第１グループに含まれるバッテリパック１０それぞれから出力された電圧を互いに同じ大きさに調整することができ、第１グループに含まれるバッテリパック１０を並列接続して放電させることができる。また、第１グループに含まれるバッテリパック１０を並列接続して放電させる形態における、第１グループの第３上限出力を取得することができる。

【0128】

上記演算を複数のグループ８０それぞれに対して行うことにより、複数のグループ８０それぞれの第３上限出力を取得することができる。

【0129】

ある実施形態において、複数のグループ８０の中で第３上限出力が最大となるグループに含まれるバッテリパック１０のうちの少なくとも一つのバッテリパック１０の放電を制限しても、バッテリ制御システム１に接続される負荷７１の消費電力よりもバッテリユニット２０の第２上限出力の方が大きい場合、制御装置３０は、少なくとも一つのバッテリパック１０の放電を制限する制御を行ってもよい。

【0130】

少なくとも一つのバッテリパック１０の放電を制限しても、負荷７１の消費電力よりも大きい上限出力が得られる場合は、その少なくとも一つのバッテリパック１０の放電を制限することにより、複数のバッテリパック１０を効率的に使用することができる。例えば、その放電を制限するバッテリパック１０の劣化を抑制することができる。

【0131】

ある実施形態において、制御装置３０は、複数のグループ８０の中から、バッテリ制御システム１に接続される負荷７１の消費電力よりも第３上限出力が大きいグループを一つ選択し、選択したグループに含まれるバッテリパック１０を放電させる制御を行ってもよい。これにより、負荷７１に必要な電力を供給することができる。

【0132】

ある実施形態において、複数のグループ８０の中に、バッテリ制御システム１に接続される負荷７１の消費電力よりも第３上限出力が大きいグループが２個以上存在する場合、制御装置３０は、複数のグループ８０の中で第３上限出力が最大となるグループ以外の、消費電力よりも第３上限出力が大きいグループを一つ選択し、選択したグループに含まれるバッテリパック１０を放電させる制御を行ってもよい。

【0133】

第３上限出力が最大となるグループ以外のグループを選択することにより、複数のバッテリパック１０を効率的に使用することができる。例えば、複数のバッテリパック１０のうちの１個以上を使用しないグループを選択することで、その使用しないバッテリパック１０の劣化を抑制することができる。

【0134】

ある実施形態において、制御装置３０は、複数のグループ８０の中から一つのグループを選択する場合、複数のバッテリパック１０のうちの第１上限出力が最小のバッテリパック１０が含まれないグループを選択し、選択したグループに含まれるバッテリパック１０を放電させる制御を行ってもよい。

【0135】

第１上限出力が小さいバッテリパック１０は、残容量が小さいか、または劣化が進んでいることが考えられる。第１上限出力が小さいバッテリパック１０を放電用に使用しないことにより、安定した放電を行うことができる。また、残容量が小さいバッテリパック１０については放電よりも充電を優先させることができる。また、その使用しないバッテリパック１０の劣化を抑制することができる。

【0136】

ある実施形態において、制御装置３０は、複数のグループ８０の中から一つのグループを選択する場合、複数のバッテリパック１０のうちの第１上限出力が最大のバッテリパック１０が含まれないグループを選択し、選択したグループに含まれるバッテリパック１０を放電させる制御を行ってもよい。

【0137】

第１上限出力が大きいバッテリパック１０は、残容量が大きいか、または劣化が進んでいないことが考えられる。バッテリ制御システム１を例えば電動車両の充電ステーションとして用いる場合、電動車両に搭載中の空のバッテリパック１０と差し替えるバッテリパック１０の残容量は大きい方が望ましい。また、劣化が進んでいないバッテリパック１０が電動車両に搭載されることが望ましい。

【0138】

第１上限出力が大きいバッテリパック１０をバッテリ制御システム１での放電用に使用しないことにより、そのバッテリパック１０を電動車両に搭載させることができる。また、電動車両に搭載させるために、その上限出力が大きいバッテリパック１０をバッテリ制御システム１から取り外した場合でも、バッテリ制御システム１の放電動作を継続することができる。

【0139】

ある実施形態において、複数のグループ８０の中から選択したグループに含まれるバッテリパック１０を放電させる場合、制御装置３０は、選択したグループに含まれるバッテリパック１０の中で電圧が最も低いバッテリパック１０の電圧を基準電圧に設定し、選択したグループに含まれる他のバッテリパック１０から出力された電圧のそれぞれを、基準電圧に調整する制御を行ってもよい。

【0140】

放電用に選択したグループに含まれるバッテリパック１０それぞれから出力された電圧を互いに同じ大きさに調整することで、そのグループに含まれるバッテリパック１０を並列接続して放電させることができる。

【0141】

ある実施形態において、制御装置３０は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、他のバッテリパック１０から出力された電圧のそれぞれを基準電圧に調整してもよい。ＰＷＭ制御により、バッテリパック１０それぞれから出力された電圧を互いに同じ大きさに調整することができる。

【0142】

ある実施形態において、選択したグループ８０に含まれるバッテリパック１０は互いに並列接続された状態で放電し、選択したグループ８０に含まれないバッテリパック１０のうち、出力電圧が基準電圧よりも低いバッテリパック１０の正極端子は、ダイオード６１、６２または６３を介して並列接続のノード６８に接続されてもよい。

【0143】

負荷７１の大きさが急激に変化すると、バッテリ制御システム１の出力電圧が急激に低下する場合がある。バッテリ制御システム１の出力電圧が、ダイオード６１、６２または６３を介して接続される非選択のバッテリパック１０の出力電圧よりも低くなると、その非選択のバッテリパック１０からも負荷７１に電力が供給されるようになる。これにより、バッテリ制御システム１がダウンすることを抑制できる。

【0144】

ある実施形態において、選択したグループ８０に含まれるバッテリパック１０を放電させる過程において、複数のグループ８０の第３上限出力の大小関係が変化した場合、制御装置３０は、放電させるグループを変更してもよい。

【0145】

放電によりバッテリパック１０の残容量が減少することに伴い、複数のグループ８０の第３上限出力の大小関係は変化する。この場合、放電させるグループ８０を変更することで、より適切なグループ８０で放電させることができる。

【0146】

ある実施形態において、制御装置３０は、バッテリパック１０の電圧の検出値と、電圧の検出値に対応するバッテリパック１０の上限電流とに基づいて、バッテリパック１０の第１上限出力を演算してもよい。演算したバッテリパック１０の第１上限出力を用いて、複数のバッテリパック１０を含むバッテリユニット２０の第２上限出力を演算することができる。

【0147】

ある実施形態において、複数のバッテリパック１０のうちの少なくとも一つは、他のバッテリパック１０と仕様が異なっていてもよい。

【0148】

上限出力を用いてバッテリパック１０同士を組み合わせることにより、仕様が異なるバッテリパック１０を組み合わせることができる。これにより、バッテリパック１０の選択の自由度を向上させることができる。

【0149】

本発明のある実施形態に係るコンピュータプログラムは、複数のバッテリパック１０の動作の制御をコンピュータに実行させる。コンピュータプログラムは、複数のバッテリパック１０それぞれの第１上限出力を取得すること、複数のバッテリパック１０の第１上限出力を用いて、複数のバッテリパック１０を含むバッテリユニット２０の第２上限出力を演算すること、演算したバッテリユニット２０の第２上限出力に基づいて、複数のバッテリパック１０の動作を制御することをコンピュータに実行させる。

【産業上の利用可能性】

【0150】

本発明は、複数のバッテリパックを組み合わせて放電させる技術分野において特に有用である。

【符号の説明】

【0151】

１：バッテリ制御システム、２：筐体、３：コネクタ（接続装置）、４：充電用コネクタ、５：放電用コネクタ、６：放電用コネクタ、１０：バッテリパック、１１：セル（単電池）、１２：バッテリマネージメントシステム（ＢＭＳ）、１３：コネクタ、２０：バッテリユニット、３０：制御装置、３１：プロセッサ、３２：メモリ、３３：通信回路、４１：コンバータ、４２：インバータ、４３：充電器、５１、５２、５３：ＰＷＭ用スイッチング素子、５４：放電用スイッチング素子、５５：充電用スイッチング素子、６１、６２、６３、６４、６５、６６：ダイオード、６８：ノード、７１：負荷（外部装置）、７３：発電装置、８０：グループ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】