特許 7189182 充電制御装置、バッテリシステム、及び充電制御方法

(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】

(24)【登録日】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】充電制御装置、バッテリシステム、及び充電制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20221206BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20221206BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20221206BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 J

H02J7/02 H

H02J7/10 B

H01M10/44 Q

H01M10/48 P

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020149613

(22)【出願日】2020-09-07

(65)【公開番号】P2022044137

(43)【公開日】2022-03-17

【審査請求日】2021-11-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145908

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信雄

(74)【代理人】

【識別番号】100136711

【弁理士】

【氏名又は名称】益頭 正一

(72)【発明者】

【氏名】大野 ちひろ

(72)【発明者】

【氏名】荘田 隆博

【審査官】清水 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０２３３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９０５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２２３４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２ － １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリが直列に接続された蓄電池系統を並列に複数備えたバッテリ群と、前記蓄電池系統の接続と遮断とを切り替える系統スイッチと、複数の前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれをバイパスするためのバイパススイッチと、を備えたバッテリ装置を充電する充電制御装置であって、
前記系統スイッチ及び前記バイパススイッチを制御して前記バッテリ装置の充電を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、複数の前記蓄電池系統で同一の充電目標となる総電圧である個別充電完了総電圧を決定し、且つ、前記個別充電完了総電圧を達成するための、各前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれの残充電容量の目標値となる系統残充電所定容量を各前記蓄電池系統ごとに求め、各前記蓄電池系統ごとに各前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリの残充電容量を前記系統残充電所定容量に統一しつつ前記個別充電完了総電圧まで個別に充電した後に、複数の前記蓄電池系統を一括して充電する
ことを特徴とする充電制御装置。

【請求項2】

前記制御手段は、各前記蓄電池系統のうち最も残充電容量が少ないバッテリを基準にして、同一系統の他のバッテリを同じ残充電容量まで充電した場合の当該系統での総電圧を調整最低系統総電圧として算出し、各前記蓄電池系統のそれぞれで算出された前記調整最低系統総電圧のうち最も高い値を前記個別充電完了総電圧とする
ことを特徴とする請求項１に記載の充電制御装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記系統残充電所定容量に達したバッテリを順次バイパスしていき、前記複数のバッテリの全てが前記系統残充電所定容量に達した段階で、当該系統における個別の充電を完了させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の充電制御装置。

【請求項4】

前記制御手段は、各前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれについて、開回路電圧と残充電容量との相関データと劣化率とに基づいて、各バッテリが達成すべき残充電容量を求め、求められた残充電容量を前記系統残充電所定容量とする
ことを特徴とする請求項３に記載の充電制御装置。

【請求項5】

前記制御手段は、複数の前記蓄電池系統を一括して充電している場合において、複数の前記蓄電池系統のそれぞれを構成する前記複数のバッテリのいずれかが充電完了であると判断した場合に、複数の前記蓄電池系統の一括した充電を終了させる
ことを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の充電制御装置。

【請求項6】

複数のバッテリが直列に接続された蓄電池系統を並列に複数備えたバッテリ群と、前記蓄電池系統の接続と遮断とを切り替える系統スイッチと、複数の前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれをバイパス可能なバイパススイッチと、を備えたバッテリ装置と、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の充電制御装置と、
を備えることを特徴とするバッテリシステム。

【請求項7】

複数のバッテリが直列に接続された蓄電池系統を並列に複数備えたバッテリ群と、前記蓄電池系統の接続と遮断とを切り替える系統スイッチと、複数の前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれをバイパス可能なバイパススイッチと、を備えたバッテリ装置を充電する充電制御装置の充電制御方法であって、
前記系統スイッチ及び前記バイパススイッチを制御して前記バッテリ装置の充電を制御する制御工程を備え、
前記制御工程では、複数の前記蓄電池系統で同一の充電目標となる総電圧である個別充電完了総電圧を決定し、且つ、前記個別充電完了総電圧を達成するための、各前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれの残充電容量の目標値となる系統残充電所定容量を各前記蓄電池系統ごとに求め、各前記蓄電池系統ごとに各前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリの残充電容量を前記系統残充電所定容量に統一しつつ前記個別充電完了総電圧まで個別に充電した後に、複数の前記蓄電池系統を一括して充電する
ことを特徴とする充電制御装置の充電制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充電制御装置、バッテリシステム、及び充電制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、スイッチを介して複数のバッテリを直列接続すると共に、各バッテリをバイパスするバイパス線に接続するためのスイッチについても設けたバッテリ装置が知られている。このバッテリ装置は、バイパス線に接続するためのスイッチを制御することで、特定のバッテリをバイパスすることができる（例えば特許文献１参照）。

【0003】

また、複数の電池セルが直列に接続された電池セル列を、複数並列に接続して電池セル群を構成したバッテリ装置が知られている。このバッテリ装置は、電池セル列からなる蓄電池系統を複数並列に有するため、並列運転することで大出力の運転が可能となる（例えば特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－０３１２４７号公報

【文献】特開２０１３－２４０１５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、車載用途等で使用した中古電池を回収し、それらを統合した大型車用蓄電池や定置用バッテリシステム等を構成するカスケード利用において、過去の電池ユーザの使用方法によって各電池の劣化状態が異なることが課題となる。そこで、特許文献１に記載のように各バッテリをバイパス可能な構成とすることが考えられる。これにより、特定のバッテリのみをバイパスすることが可能となり、例えば電池容量が少ないバッテリのみをバイパスして直列接続される他のバッテリを使用することができる。さらに、特許文献２に記載のように、複数の電池セルを直列に接続した蓄電池系統を複数並列に設けることで、並列運転を行って大出力を得ることができる。

【0006】

しかし、特許文献１及び特許文献２に記載の技術を採用した構成において、充電進行中にバッテリをバイパスした場合、バイパスした蓄電池系統については総電圧が低下してしまい、他の蓄電池系統の総電圧と差異が生じてしまう。

【0007】

また、充電を蓄電池系統ごとに行うことによっても蓄電圧の総電圧に差異が生じてしまい、不意に充電モードから放電モードに移行した場合に並列運転を行うと、系統間に循環電流が流れてしまう。

【0008】

すなわち総電圧に差異が生じると、系統間の電位差と、電池セルの内部抵抗、遮断スイッチ、バスバー及び配線等の抵抗成分とにより決定される循環電流が系統間に流れてしまう。例えば、電位差が４Ｖで抵抗成分が１００ｍΩである場合、４０Ａの循環電流が流れてしまう。このとき、循環電流が流れる系統内に上記循環電流を許容できないセルや回路部品が含まれている場合、系統間を並列接続することができなくなる。

【0009】

また、仮に、循環電流が電池セルの充放電電流制限値や各回路部品の限界値以内に収まり、並列接続を行うことができても、次に充電モードへ移行して充電が進行し、満充電になったセルがバイパスされるたびに、バイパスされるセルの開回路電圧相当分だけ対応する系統の総電圧が低下するため、循環電流が大きくなってしまい、循環電流を許容できなくなることもある。

【0010】

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、複数のバッテリが直列接続された蓄電池系統を並列に複数備える場合において、並列接続時において循環電流を許容できなくなる可能性を低減することができる充電制御装置、バッテリシステム、及び充電制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る充電制御装置は、複数のバッテリが直列に接続された蓄電池系統を並列に複数備えたバッテリ群と、前記蓄電池系統の接続と遮断とを切り替える系統スイッチと、複数の前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれをバイパスするためのバイパススイッチと、を備えたバッテリ装置を充電する充電制御装置であって、前記系統スイッチ及び前記バイパススイッチを制御して前記バッテリ装置の充電を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、複数の前記蓄電池系統で同一の充電目標となる総電圧である個別充電完了総電圧を決定し、且つ、前記個別充電完了総電圧を達成するための、各前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれの残充電容量の目標値となる系統残充電所定容量を各前記蓄電池系統ごとに求め、各前記蓄電池系統ごとに各前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリの残充電容量を前記系統残充電所定容量に統一しつつ前記個別充電完了総電圧まで個別に充電した後に、複数の前記蓄電池系統を一括して充電する。

【0012】

本発明に係るバッテリシステムは、複数のバッテリが直列に接続された蓄電池系統を並列に複数備えたバッテリ群と、前記蓄電池系統の接続と遮断とを切り替える系統スイッチと、複数の前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれをバイパス可能なバイパススイッチと、を備えたバッテリ装置と、上記に記載の充電制御装置と、を備える。

【0013】

本発明に係る充電制御方法は、複数のバッテリが直列に接続された蓄電池系統を並列に複数備えたバッテリ群と、前記蓄電池系統の接続と遮断とを切り替える系統スイッチと、複数の前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれをバイパス可能なバイパススイッチと、を備えたバッテリ装置を充電する充電制御装置の充電制御方法であって、前記系統スイッチ及び前記バイパススイッチを制御して前記バッテリ装置の充電を制御する制御工程を備え、前記制御工程では、複数の前記蓄電池系統で同一の充電目標となる総電圧である個別充電完了総電圧を決定し、且つ、前記個別充電完了総電圧を達成するための、各前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリのそれぞれの残充電容量の目標値となる系統残充電所定容量を各前記蓄電池系統ごとに求め、各前記蓄電池系統ごとに各前記蓄電池系統を構成する前記複数のバッテリの残充電容量を前記系統残充電所定容量に統一しつつ前記個別充電完了総電圧まで個別に充電した後に、複数の前記蓄電池系統を一括して充電する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、複数のバッテリが直列接続された蓄電池系統を並列に複数備える場合において、並列接続時において循環電流を許容できなくなる可能性を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態に係るバッテリシステムを示す構成図である。

【図2】開回路電圧と残充電容量との相関を示す相関図であり（ａ）は劣化前を示し、（ｂ）は特定の劣化後を示している。

【図3】本実施形態に係る充電制御方法を示すメインフローチャートである。

【図4】図３に示した個別充電処理の詳細を示すサブフローチャートである。

【図5】図３に示した一括充電処理の詳細を示すサブフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

【0017】

図１は、本実施形態に係るバッテリシステムを示す構成図である。図１に示すバッテリシステム１は、並列接続時における循環電流を許容内に抑えるためのものであって、バッテリ装置１０と、充電制御部（充電制御装置）２０とを備えている。

【0018】

バッテリ装置１０は、バッテリ群ＢＧと、複数（図１において２つ）の系統スイッチＳ１００，Ｓ２００と、複数の並列スイッチ（バイパススイッチ）Ｓ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａと、複数の直列スイッチ（バイパススイッチ）Ｓ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂとを備えている。

【0019】

バッテリ群ＢＧは、複数（図１において２つ）の蓄電池系統１１，１２を並列に備えたものである。第１の蓄電池系統１１は、複数（図１において３つ）のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３が複数の直列スイッチＳ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂを介して直列に接続されたものである。第２の蓄電池系統１２は、複数（図１において３つ）のバッテリＣ２０１～Ｃ２０３が複数の直列スイッチＳ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂを介して直列に接続されたものである。各バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３は、それぞれが車載用途等で使用され回収された中古電池（単位セルであってもよいし、複数セルからなる電池であってもよい）である。これらバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３は、例えば劣化状態が計測され、同程度の劣化状態であるものにより構成されていても良いし、劣化状態の異なるものにより構成されていても良い。なお、バッテリ群ＢＧは、各バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の劣化状態を考慮のうえ、対象となる使用用途に応じた電圧等を満たすようにされている。

【0020】

複数の系統スイッチＳ１００，Ｓ２００は、充電制御部２０から各蓄電池系統１１，１２に至るまでの経路上に設けられ、各蓄電池系統１１，１２と充電制御部２０との接続及び遮断を切り替えるものである。

【0021】

複数の並列スイッチＳ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａと、複数の直列スイッチＳ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂとは、各蓄電池系統１１，１２を構成する複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３それぞれをバイパスするためのスイッチである。複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３それぞれをバイパスしない場合、複数の直列スイッチＳ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂがオンされ（接続状態とされ）、複数の並列スイッチＳ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａがオフされる（遮断状態とされる）。一方、複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３それぞれをバイパスする場合、複数の直列スイッチＳ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂがオフされ、複数の並列スイッチＳ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａがオンされる。

【0022】

なお、図１に示すように、本実施形態に係るバッテリシステム１において、バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３、並列スイッチＳ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａ、及び、直列スイッチＳ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂは１つずつ組み合わされて各電池モジュールＭ１０１～Ｍ１０３，Ｍ２０１～Ｍ２０３を構成している。

【0023】

充電制御部２０は、上記スイッチＳ１００，Ｓ２００，Ｓ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａ，Ｓ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂを制御する制御部（制御手段）２１を有している。また、充電制御部２０は例えばＡ／Ｄ変換器を介して商用電源に接続されていたり、他のＤＣ電源に接続されていたりしており、制御部２１は、これら電源を利用してバッテリ装置１０の充電を制御する。また、充電制御部２０は、各バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の電圧等を検出し又は検出する機器から情報取得可能する検出部２２についても備えている。

【0024】

さらに、本実施形態において制御部２１は、蓄電池系統１１，１２それぞれを個別に充電して蓄電池系統１１，１２の総電圧をそろえた後に、一括充電を行うようにしている。制御部２１は、個別の充電において、１）複数の蓄電池系統１１，１２で同一の充電目標となる総電圧である個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴを決定し、２）各蓄電池系統１１，１２それぞれを個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴまで充電する（条件１）。これにより、制御部２１は、各蓄電池系統１１，１２の総電圧を個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴにそろえる。その後、制御部２１は、複数の蓄電池系統１１，１２を一括して充電する。

【0025】

特に、制御部２１は、個別充電において、上記条件１のみならず、条件２を満たすように充電を行う。条件２は、同一系統１１，１２内の複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３それぞれの残充電容量をそろえることである。このため、制御部２１は、個別充電において、複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３のうち、目的となる残充電容量に達したものについてバイパスするようにスイッチＳ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａ，Ｓ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂを制御する。

【0026】

詳細に説明すると、制御部２１は、条件１の個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴを以下のようにして決定する。

【0027】

まず、制御部２１は、各バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の電圧値等に基づいて、各蓄電池系統１１，１２のうち最も残充電容量が少ないバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３を特定する（最も充電されているバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３を特定する）。図１に示す例において制御部２１は、第１の蓄電池系統１１を構成するバッテリＣ１０１～Ｃ１０３のうち、最も残充電容量が少ないものを特定し、第２の蓄電池系統１２を構成するバッテリＣ２０１～Ｃ２０３のうち、最も残充電容量が少ないものを特定する。

【0028】

次に、制御部２１は、同一系統１１，１２の他のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３を同じ残充電容量まで充電した場合の当該系統１１，１２での総電圧を調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴとして算出する。例えば、第１の蓄電池系統１１において第１バッテリＣ１０１が最も残充電容量が少なかったとすると、制御部２１は、第２及び第３バッテリＣ１０２，Ｃ１０３についても第１バッテリＣ１０１と同じ残充電容量となるように充電した場合の第１の蓄電池系統１１の総電圧である第１の調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴ１を算出する。同様に、第２の蓄電池系統１２において第１バッテリＣ２０１が最も残充電容量が少なかったとすると、制御部２１は、第２及び第３バッテリＣ２０２，Ｃ２０３についても第１バッテリＣ２０１と同じ残充電容量となるように充電した場合の蓄電池系統１２の総電圧である第２の調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴ２を算出する。

【0029】

次いで、制御部２１は、各蓄電池系統１１，１２のそれぞれで算出された調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴ１，Ｖ_ＡＴ２のうち最も高い値を個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴとする。すなわち、第１の調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴ１と第２の調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴ２とを比較して高い方を採用し、これを個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴとする。

【0030】

以上のようにして、制御部２１は、現実的に最も個別充電が早く終わるように個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴを決定する。すなわち、複数の蓄電池系統１１，１２のうちいずれかのバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３については充電が行われず、現実的に最も個別充電が早く終わるように個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴが決定されることとなる。

【0031】

さらに、制御部２１は、条件２に関し、以下の制御を実行する。まず、制御部２１は、個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴを達成するための、各蓄電池系統１１，１２を構成する複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３のそれぞれの残充電容量の目標値となる系統残充電所定容量ＳＲＣを求める。

【0032】

図２は、開回路電圧と残充電容量との相関を示す相関図であり（ａ）は劣化前を示し、（ｂ）は特定の劣化後を示している。上記について一例を挙げて説明する。まず、個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴが３αＶに相当する場合、図１に示す例ではバッテリＣ１０１～Ｃ１０３は３つであるため、それぞれのバッテリＣ１０１～Ｃ１０３が例えばαＶとなる必要がある。図２（ａ）に示す劣化前の状態でαＶの開回路電圧を得るためには、図２（ａ）に示すように、残充電容量がβ１となる必要がある。しかし、本実施形態では中古電池を想定していることから、或る程度劣化が進行している。劣化が進行すると図２（ａ）に示した横軸方向に相関図が圧縮されるようになり、αＶの開回路電圧を得るためには、図２（ｂ）に示すように、残充電容量がβ２となる必要がある。制御部２１は、予め第１の蓄電池系統１１のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３それぞれについて、開回路電圧と残充電容量との相関データ（すなわち図２（ａ）に示すようなデータ）、及び、劣化率の情報を取得しており、これに基づいて、図２（ｂ）に示すような相関を導き出す。これにより、制御部２１は、残充電容量β２を算出可能であり、この残充電容量β２を系統残充電所定容量ＳＲＣとして求める。

【0033】

制御部２１は、蓄電池系統１１，１２のそれぞれで系統残充電所定容量ＳＲＣを求め（すなわち、第１の蓄電池系統１１の系統残充電所定容量ＳＲＣ１と、第２の蓄電池系統１２の系統残充電所定容量ＳＲＣ２とを求め）、系統残充電所定容量ＳＲＣ１，ＳＲＣ２に達したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３を順次バイパスしていき、複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の全てが系統残充電所定容量ＳＲＣ１，ＳＲＣ２に達した段階で、当該系統１１，１２における個別の充電を完了させることとなる。これにより、各蓄電池系統１１，１２においてバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の残充電容量が系統残充電所定容量ＳＲＣ１，ＳＲＣ２になるように（バッテリＣ１０１～Ｃ１０３について系統残充電所定容量ＳＲＣ１となるように、且つ、バッテリＣ２０１～Ｃ２０３について系統残充電所定容量ＳＲＣ２となるように）統一されたうえで個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴとなるように、個別充電することができる。なお、第１の蓄電池系統１１の系統残充電所定容量ＳＲＣ１と、第２の蓄電池系統１２の系統残充電所定容量ＳＲＣ２とは、算出の結果、同じ値となっても良いし、異なっていても良い。

【0034】

以上より、個別充電完了時には蓄電池系統１１，１２の電位差に応じた循環電流の問題が解消されることとなる。特に、複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の残充電容量が統一されており、後の一括充電においても、理論的にはいずれかのバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３のみが先に満充電となってバイパスされてしまうこともない。よって、蓄電池系統１１，１２の総電圧をそろえた後については、並列接続したとしても、循環電流が抑えられることとなる。

【0035】

加えて、制御部２１は、個別充電後の一括充電において複数の蓄電池系統１１，１２のそれぞれを構成する複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３のいずれかが充電完了であると判断した場合に、複数の蓄電池系統１１，１２の一括した充電を終了させる。ここで、上記したように、個別充電の完了時には各蓄電池系統１１，１２において総電圧が個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴにそろっており、且つ、バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の残充電容量についてもそろった状態となっている。このため、全てのバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３等を検出することなく、少なくとも１つの充電完了を確認できれば、全体的にも充電完了と判断できる。

【0036】

なお、制御部２１は、各系統１１，１２の電流センサ（不図示）から取得した電流値と各系統１１，１２の充電電流制限値を比較し、いずれも制限値を超えないように充電電流を制御することはいうまでもない。また、充電が進行すると各系統１１，１２の充電電流制限値が低下するため、これに追従して充電電流について制御することもいうまでもない。

【0037】

次に、本実施形態に係る充電制御方法を説明する。図３は、本実施形態に係る充電制御方法を示すメインフローチャートである。まず、図３に示すように、制御部２１は、個別充電処理を実行する（Ｓ１）。この処理においては、上記したように、各蓄電池系統１１，１２の総電圧が個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴにそろえられ、且つ、各蓄電池系統１１，１２において各バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の残充電容量を、系統残充電所定容量ＳＲＣ（ＳＲＣ１，ＳＲＣ２）にそろえる。

【0038】

その後、制御部２１は、一括充電処理を実行する（Ｓ２）。これにより、全蓄電池系統１１，１２の複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３が共に充電されていくこととなる。そして、一括充電処理の完了後に、図３に示す処理が終了する。

【0039】

図４は、図３に示した個別充電処理の詳細を示すサブフローチャートである。図４に示すように、個別充電処理において制御部２１は、まず全スイッチＳ１００，Ｓ２００，Ｓ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａ，Ｓ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂをオフする（Ｓ１０１）。

【0040】

次いで、制御部２１は、全ての直列スイッチＳ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂをオンする（Ｓ１０２）。その後、充電制御部２０の検出部２２は、各蓄電池系統１１，１２それぞれの総電圧を測定する（Ｓ１０３）。

【0041】

次に、制御部２１は、個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴを決定する（Ｓ１０４）。この処理において制御部２１は、第１の蓄電池系統１１の各バッテリＣ１０１～Ｃ１０３の残充電容量に基づいて、第１の調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴ１を決定し、第２の蓄電池系統１２の各バッテリＣ２０１～Ｃ２０３の残充電容量に基づいて、第２の調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴ２を決定する。そして、制御部２１は、第１及び第２の調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴ１，Ｖ_ＡＴ２の高い方を個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴとして決定する。

【0042】

次に、制御部２１は、系統残充電所定容量ＳＲＣ（ＳＲＣ１，ＳＲＣ２）を決定する（Ｓ１０５）。この処理において制御部２１は、ステップＳ１０４において決定された個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴを達成するための、各バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の残充電容量を、系統残充電所定容量ＳＲＣとして決定する。この際、制御部２１は、図２（ａ）に示したような相関データと劣化率とから、図２（ｂ）に示す相関データを算出して、系統残充電所定容量ＳＲＣを決定する。

【0043】

その後、制御部２１は、第ｎの蓄電池系統１１，１２を選択して、選択された第ｎの蓄電池系統１１，１２に該当する系統スイッチＳ１００，Ｓ２００をオンする（Ｓ１０６）。ここで、ｎは正の整数であり、初期的には「１」である。

【0044】

次に、制御部２１は、ステップＳ１０６において選択された第ｎの蓄電池系統１１，１２に対して充電を開始する（Ｓ１０７）。その後、制御部２１は、ステップＳ１０５において決定された系統残充電所定容量ＳＲＣ（ＳＲＣ１，ＳＲＣ２）に達したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３があるかを判断する（Ｓ１０８）。

【0045】

系統残充電所定容量ＳＲＣ（ＳＲＣ１，ＳＲＣ２）に達したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３がない場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、系統残充電所定容量ＳＲＣ（ＳＲＣ１，ＳＲＣ２）に達したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３があると判断するまで、この処理が繰り返される。

【0046】

系統残充電所定容量ＳＲＣ（ＳＲＣ１，ＳＲＣ２）に達したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３がある場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、制御部２１は、系統残充電所定容量ＳＲＣ（ＳＲＣ１，ＳＲＣ２）に達したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の直列スイッチＳ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂをオフし、並列スイッチＳ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａをオンして、当該バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３をバイパスする（Ｓ１０９）。

【0047】

次いで、制御部２１は、系統１１，１２内のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の全てが系統残充電所定容量ＳＲＣ（ＳＲＣ１，ＳＲＣ２）に達したか、すなわち第ｎの蓄電池系統１１，１２の充電が完了したかを判断する（Ｓ１１０）。第ｎの蓄電池系統１１，１２の充電が完了していない場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、処理はステップＳ１０８に移行する。

【0048】

第ｎの蓄電池系統１１，１２の充電が完了した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御部２１は、全ての蓄電池系統１１，１２の充電が完了したかを判断する（Ｓ１１１）。全ての蓄電池系統１１，１２の充電が完了していない場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、充電制御部２０は、ｎ＝ｎ＋１とし（Ｓ１１２）、処理はステップＳ１０６に移行する。

【0049】

一方、全ての蓄電池系統１１，１２の充電が完了した場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、図４に示す処理は終了する。これにより、個別充電が完了することとなる。

【0050】

図５は、図３に示した一括充電処理の詳細を示すサブフローチャートである。図５に示すように、一括充電処理において制御部２１は、まず全スイッチＳ１００，Ｓ２００，Ｓ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａ，Ｓ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂをオフする（Ｓ２０１）。

【0051】

次いで、制御部２１は、全ての直列スイッチＳ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂをオンする（Ｓ２０２）。その後、制御部２１は、全ての系統スイッチＳ１００，Ｓ２００をオンする（Ｓ２０３）。

【0052】

次に、制御部２１は充電を開始する（Ｓ２０４）。これにより、全ての蓄電池系統１１，１２に対して一括した充電が開始される。その後、制御部２１は、充電が完了したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３があるかを判断する（Ｓ２０５）。

【0053】

充電が完了したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３がない場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、完了したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３があると判断するまで、この処理が繰り返される。完了したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３がある場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、図５に示す処理は終了する。

【0054】

このようにして、本実施形態に係る充電制御部２０、バッテリシステム１及び充電制御方法によれば、各蓄電池系統１１，１２を構成する複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の残充電容量を系統残充電所定容量ＳＲＣ１，ＳＲＣ２に統一しつつ、個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴまで個別に充電した後に、一括充電するため、各蓄電池系統１１，１２の残充電容量をそろえた後については不意に放電モードに移行したとしても循環電流が許容電流内に抑えられており、且つ、一括充電中においてもバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３のバイパスによる循環電流の問題も生じ難くなる。従って、複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３が直列接続された蓄電池系統１１，１２を並列に複数備える場合において、並列接続時において循環電流を許容できなくなる可能性を低減することができる。

【0055】

また、各蓄電池系統１１，１２のうち最も残充電容量が少ないバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３を基準にして、同一系統１１，１２の他のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３を同じ残充電容量まで充電した場合の当該系統１１，１２での総電圧を調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴ１，Ｖ_ＡＴ２として算出し、各蓄電池系統１１，１２のそれぞれで算出された調整最低系統総電圧Ｖ_ＡＴ１，Ｖ_ＡＴ２のうち最も高い値を個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴとする。このため、現実的に最も個別充電が早く終わるように個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴが決定されるため、不意の放電モードへの移行時に並列運転を行うことができる可能性を高めることができる。

【0056】

また、個別充電完了総電圧Ｖ_ＩＴを達成するための複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３のそれぞれの残充電容量の目標値となる系統残充電所定容量ＳＲＣ１，ＳＲＣ２を求め、系統残充電所定容量ＳＲＣ１，ＳＲＣ２に達したバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３を順次バイパスしていき、複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の全てが系統残充電所定容量ＳＲＣ１，ＳＲＣ２に達した段階で、当該系統１１，１２における個別の充電を完了させる。このため、複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３のそれぞれで残充電容量にばらつきがあっても、ばらつきを調整することができる。

【0057】

また、複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３のそれぞれについて、開回路電圧と残充電容量との相関データと劣化率とに基づいて各バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３が達成すべき残充電容量を求め、これを系統残充電所定容量ＳＲＣとする。このため、各蓄電池系統１１，１２において劣化率を考慮して適切な達成すべき残充電容量を求めることができる。

【0058】

また、一括充電している場合において、複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３のいずれかが充電完了であると判断した場合に、複数の蓄電池系統１１，１２の一括した充電を終了させる。詳細には、一括充電においては複数のバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の残充電容量が蓄電池系統１１，１２ごとに統一されていることにより、各蓄電池系統１１，１２における全てのバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の残充電容量が同等に減少する。また、蓄電池系統１１，１２が並列接続されているため、各蓄電池系統１１，１２の総電圧が同一である。以上より、全てのバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３は、同時に充電が完了する。したがって、全てのバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３の充電完了を確認する必要がなく、簡易に充電完了を判断することができる。

【0059】

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、周知及び公知の技術を組み合わせてもよい。

【0060】

例えば図４に示したステップＳ１０６の処理においては、まず、第１の蓄電池系統１１が選択され、ステップＳ１１２の処理を経て、第２の蓄電池系統１２が選択されるようになっているが、特にこれに限らず、例えば系統残充電所定容量ＳＲＣ（ＳＲＣ１，ＳＲＣ２）が少ないもの、又は多いものから順番に選択されるようになっていてもよい。

【0061】

また、上記実施形態において蓄電池系統１１，１２は２つであるが、３つ以上であってもよい。また、各蓄電池系統１１，１２が構成するバッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３は３つであるが、２つ又は４つ以上であってもよい。さらに、バッテリＣ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３は単位セルであってもよいし、複数の単位セルからなるモジュールであってもよい。

【符号の説明】

【0062】

１ ：バッテリシステム
１０ ：バッテリ装置
１１，１２ ：蓄電池系統
２０ ：充電制御部（充電制御装置）
２１ ：制御部（制御手段）
ＢＧ ：バッテリ群
Ｃ１０１～Ｃ１０３，Ｃ２０１～Ｃ２０３ ：バッテリ
Ｓ１００，Ｓ２００ ：系統スイッチ
Ｓ１０１ａ～Ｓ１０３ａ，Ｓ２０１ａ～Ｓ２０３ａ：並列スイッチ（バイパススイッチ）
Ｓ１０１ｂ～Ｓ１０３ｂ，Ｓ２０１ｂ～Ｓ２０３ｂ：直列スイッチ（バイパススイッチ）
ＳＲＣ，ＳＲＣ１，ＳＲＣ２ ：系統残充電所定容量
Ｖ_ＡＴ，Ｖ_ＡＴ１，Ｖ_ＡＴ２ ：調整最低系統総電圧
Ｖ_ＩＴ ：個別充電完了総電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】