特許 7395532 蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法

(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】2023-12-01

(45)【発行日】2023-12-11

(54)【発明の名称】蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20231204BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20231204BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 H

H01M10/44 Q

H02J7/02 G

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021041768

(22)【出願日】2021-03-15

(65)【公開番号】P2022141453

(43)【公開日】2022-09-29

【審査請求日】2022-07-11

(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】荘田 隆博

(72)【発明者】

【氏名】大野 ちひろ

【審査官】杉田 恵一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０３１２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１１２９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１１７９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７２５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０４４９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３１９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００７５２３０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ５８／２２

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０２Ｊ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列に接続された複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス回路とを備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置であって、
充電完了までの残充電量が他の蓄電池に比して少ない蓄電池を優先的に前記バイパス回路によりバイパスすることで、複数の蓄電池の充電完了までの残充電量の差を減少させる第１の処理と、
前記第１の処理の後に、複数の蓄電池の充電を完了させる第２の処理と
を実行し、
前記第１の処理の実行中の前記蓄電システムの総電圧は、前記蓄電システムの最低許容総電圧以上であり、又は、前記第１の処理の実行中の充電電力制限値は、最低許容充電電力以上である蓄電池制御装置。

【請求項2】

前記第１の処理において、複数の蓄電池の充電完了までの残充電量を、前記第１の処理の開始時点での最小値以下まで減少させる請求項１に記載の蓄電池制御装置。

【請求項3】

直列に接続された複数の蓄電池と、
各蓄電池をバイパスするバイパス回路と、
前記バイパス回路を制御する蓄電池制御装置と
を備える蓄電システムであって、
前記蓄電池制御装置は、
充電完了までの残充電量が他の蓄電池に比して少ない蓄電池を優先的に前記バイパス回路によりバイパスすることで、複数の蓄電池の充電完了までの残充電量の差を減少させる第１の処理と、
前記第１の処理の後に、複数の蓄電池の充電を完了させる第２の処理と
を実行し、
前記第１の処理の実行中の前記蓄電システムの総電圧は、前記蓄電システムの最低許容総電圧以上であり、又は、前記第１の処理の実行中の充電電力制限値は、最低許容充電電力以上である蓄電システム。

【請求項4】

直列に接続された複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス回路とを備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置を用いて実行する蓄電池制御方法であって、
充電完了までの残充電量が他の蓄電池に比して少ない蓄電池を優先的に前記バイパス回路によりバイパスすることで、複数の蓄電池の充電完了までの残充電量の差を減少させる第１の手順と、
前記第１の手順の後に、複数の蓄電池の充電を完了させる第２の手順と
を実行し、
前記第１の手順の実行中の前記蓄電システムの総電圧は、前記蓄電システムの最低許容総電圧以上であり、又は、前記第１の手順の実行中の充電電力制限値は、最低許容充電電力以上である蓄電池制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のバッテリが直列に接続されたバッテリ装置の充電を制御するシステムとして、各バッテリの状態に基づいて充電を避けるバッテリを選択し、その充電を避けるバッテリをバイパスして他のバッテリに充電するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－３１２４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のシステムでは、複数のバッテリを直列に接続してＣＣＣＶ充電（Constant Current, Constant Voltage：定電流定電圧充電）を実行し、その後、満充電になったバッテリを充電を避けるバッテリとしてバイパスし他のバッテリに対してＣＣＣＶ充電を実行する処理を順次実行することにより、全てのバッテリを満充電にすることができる。しかしながら、最後には、１個のバッテリに対してＣＣＣＶ充電を実行し、その他のバッテリをバイパスすることになるので、システムの総電圧が低くなってしまう。

【0005】

本発明は上記事情に鑑み、複数の蓄電池が直列に接続された蓄電システムにおける充電時の総電圧の低下を抑制できる蓄電池制御装置、蓄電システム、及び蓄電池制御方法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】

【0006】

本発明の蓄電池制御装置は、直列に接続された複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス回路とを備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置であって、充電完了までの残充電量が他の蓄電池に比して少ない蓄電池を優先的に前記バイパス回路によりバイパスすることで、複数の蓄電池の充電完了までの残充電量の差を減少させる第１の処理と、前記第１の処理の後に、複数の蓄電池の充電を完了させる第２の処理とを実行し、前記第１の処理の実行中の前記蓄電システムの総電圧は、前記蓄電システムの最低許容総電圧以上であり、又は、前記第１の処理の実行中の充電電力制限値は、最低許容充電電力以上である。

【0007】

本発明の蓄電システムは、直列に接続された複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス回路と、前記バイパス回路を制御する蓄電池制御装置とを備える蓄電システムであって、前記蓄電池制御装置は、充電完了までの残充電量が他の蓄電池に比して少ない蓄電池を優先的に前記バイパス回路によりバイパスすることで、複数の蓄電池の充電完了までの残充電量の差を減少させる第１の処理と、前記第１の処理の後に、複数の蓄電池の充電を完了させる第２の処理とを実行し、前記第１の処理の実行中の前記蓄電システムの総電圧は、前記蓄電システムの最低許容総電圧以上であり、又は、前記第１の処理の実行中の充電電力制限値は、最低許容充電電力以上である。

【0008】

本発明の蓄電池制御方法は、直列に接続された複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス回路とを備える蓄電システムを制御する蓄電池制御装置を用いて実行する蓄電池制御方法であって、充電完了までの残充電量が他の蓄電池に比して少ない蓄電池を優先的に前記バイパス回路によりバイパスすることで、複数の蓄電池の充電完了までの残充電量の差を減少させる第１の手順と、前記第１の手順の後に、複数の蓄電池の充電を完了させる第２の手順とを実行し、前記第１の手順の実行中の前記蓄電システムの総電圧は、前記蓄電システムの最低許容総電圧以上であり、又は、前記第１の手順の実行中の充電電力制限値は、最低許容充電電力以上である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、複数の蓄電池が直列に接続された蓄電システムにおける充電時の総電圧の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電池制御装置を備える蓄電システムの概略を示す図である。

【図2】図２は、比較例の充電制御について説明するためのタイミングチャートである。

【図3】図３は、図２のタイミングチャートに示す比較例の充電制御について説明するための表である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態の充電制御について説明するためのタイミングチャートである。

【図5】図５は、図４のタイミングチャートに示す本発明の一実施形態の充電制御について説明するための表である。

【図6】図６は、本発明の他の実施形態の充電制御について説明するためのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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実施形態を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点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る。

【0012】

図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電池制御装置１００を備える蓄電システム１の概略を示す図である。この図に示すように、蓄電システム１は、蓄電池パック１０と、バイパス回路２０と、充電回路３０と、蓄電池制御装置１００とを備える。蓄電池パック１０は、直列に接続されたｎ個（ｎは２以上の整数）の蓄電池セルＣ１～Ｃｎを備える車載用あるいは定置用の電源である。特に限定するわけではないが、本実施形態の蓄電池パック１０は、中古電池を再生したものであり、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの劣化度に差がある。蓄電池セルＣ１～Ｃｎは、例えば、リチウムイオンバッテリ、リチウムイオンキャパシタ等の二次電池であり、充電回路３０を通じて外部系統ＥＳから電力を供給されて充電され、充電された電力を放電して外部系統ＥＳに電力を供給する。なお、蓄電システム１は、直列に接続されたｎ個の蓄電池セルＣ１～Ｃｎに代えて、直列に接続されたｎ個の蓄電池モジュール又は蓄電池パックを備え、各蓄電池モジュール又は各蓄電池パックをバイパスするバイパス回路を備えてもよい。

【0013】

蓄電池パック１０は、複数の電圧測定部１２と、電流測定部１３と、電池温度測定部１４とを備える。電圧測定部１２は、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの正負極端子間に接続されている。この電圧測定部１２は、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの端子間電圧を測定する。

【0014】

電流測定部１３は、蓄電池パック１０の電流経路に設けられている。この電流測定部１３は、蓄電池パック１０の充放電電流を測定する。また、蓄電池パック１０には、電池温度測定部１４が設けられている。この電池温度測定部１４は、蓄電池パック１０の電池温度を測定する。

【0015】

バイパス回路２０は、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎ毎に設けられたｎ個（ｎは２以上の整数）のバイパス回路Ｂ１～Ｂｎを備える。バイパス回路Ｂ１～Ｂｎは、それぞれ、バイパス線ＢＬと、スイッチＳ１，Ｓ２とを備える。バイパス線ＢＬは、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎをバイパスする電力線である。スイッチＳ１は、バイパス線ＢＬに設けられている。このスイッチＳ１は、例えば機械的スイッチである。スイッチＳ２は、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの正極とバイパス線ＢＬの一端との間に設けられている。このスイッチＳ２は、例えば半導体スイッチである。

【0016】

始端の蓄電池セルＣ１は充電回路３０を介して外部系統ＥＳに接続され、終端の蓄電池セルＣｎも外部系統ＥＳに接続されている。全てのバイパス回路Ｂ１～ＢｎにおいてスイッチＳ１がオープンになりスイッチＳ２がクローズになった場合に、全ての蓄電池セルＣ１～Ｃｎが外部系統ＥＳ及び充電回路３０に直列接続される。他方で、何れかのバイパス回路Ｂ１～ＢｎにおいてスイッチＳ２がオープンになり、スイッチＳ１がクローズになった場合に、当該バイパス回路Ｂ１～Ｂｎに対応する蓄電池セルＣ１～Ｃｎがバイパスされる。

【0017】

蓄電池制御装置１００は、蓄電池パック１０とバイパス回路２０と充電回路３０とに接続され、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの監視及び制御と各バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替え制御と充電回路３０による充電制御とを実行する。本実施形態の蓄電池制御装置１００は、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの充電完了までの残充電容量ＲＣに基づいて、各バイパス回路Ｂ１～Ｂｎを切り替え、充電回路３０による蓄電池パック１０の充電を制御する。なお、以下の説明では、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの充電完了までの残充電容量ＲＣを、単に残充電容量ＲＣと称する。この残充電容量ＲＣは、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの充電時に、充電終止電圧に到達するまでに充電可能な容量であり、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの放電終止電圧に到達するために放電可能な容量ではない。

【0018】

蓄電池制御装置１００は、測定値取得部１０１と、残充電容量算出部１０２と、記憶部１０３と、バイパス制御部１０４と、充電制御部１０５とを備える。

【0019】

測定値取得部１０１は、電圧測定部１２と電流測定部１３と電池温度測定部１４とに接続されている。この測定値取得部１０１は、電圧測定部１２と電流測定部１３と電池温度測定部１４とから測定値を取得して記憶部１０３に記憶させる。

【0020】

残充電容量算出部１０２は、測定値取得部１０１が取得した測定値に基づいて各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣを算出し記憶部１０３に記憶させる。本実施形態の残充電容量算出部１０２は、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣ［Ａｈ］を、下記（１）式により算出する。
ＲＣ［Ａｈ］＝ＣＣ×（１００－ＳＯＣ）／１００ …（１）
但し、ＣＣは、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの現在の電池容量（本実施形態では電流容量［Ａｈ］）であり、残充電容量算出部１０２が下記（２）式により算出する。ＳＯＣは、各蓄電池セルＣ１～ＣｎのＳＯＣ（State Of Charge）［％］であり、電流積算法、開放電圧から求める方法（電圧法）、電流積算法と電圧法とを組み合わせた方法等の種々の公知の方法を用いて推定することができる。

【0021】

ＣＣ［Ａｈ］＝Ｃ_０×ＳＯＨ／１００ …（２）
但し、Ｃ_０は、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの新品時の電流容量（Ａｈ）であり、記憶部１０３が記憶している。また、ＳＯＨは、各蓄電池セルＣ１～ＣｎのＳＯＨ（State Of Health）であり、残充電容量算出部１０２が、測定値取得部１０１が取得した測定値に基づいて推定する。

【0022】

各蓄電池セルＣ１～ＣｎのＳＯＨの算出方法としては、ＳＯＣの経時変化あるいは／及び内部抵抗の経時的増加を用いて推定する種々の公知の方法を用いればよい。ＳＯＨの推定方法としては、充放電試験による方法、電流積算法による方法、開回路電圧の測定による方法、端子電圧の測定による方法、モデルに基づく方法（以上はＳＯＣの経時変化を用いる方法）、交流インピーダンス測定による方法、モデルに基づき、適応デジタルフィルタで求める方法、Ｉ－Ｖ特性（電流電圧特性）からの線型回帰（Ｉ－Ｖ特性の直線の傾き）による方法、ステップ応答による方法（以上、内部抵抗の経時的増加を用いて推定する方法）等を例示できる。

【0023】

記憶部１０３は、測定値取得部１０１が取得した測定値と残充電容量算出部１０２が算出した各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣの算出値とを記憶する。また、記憶部１０３は、蓄電池制御装置１００が実行するプログラムを記憶している。

【0024】

バイパス制御部１０４は、残充電容量算出部１０２により算出された各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣに基づいて、各バイパス回路Ｂ１～ＢｎのスイッチＳ１，Ｓ２のオープン／クローズの切り替えを制御する。充電制御部１０５は、残充電容量算出部１０２により算出された各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣに基づいて、直列接続された蓄電池セルＣ１～Ｃｎへの充電回路３０による充電を制御する。

【0025】

具体的には、バイパス制御部１０４は、残充電容量ＲＣが他の蓄電池セルＣ１～Ｃｎに比して小さい蓄電池セルＣ１～Ｃｎを優先的に各バイパス回路Ｂ１～Ｂｎによりバイパスし、充電制御部１０５は、複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣの差が減少するように、直列接続された複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎを充電する（第１の処理）。充電制御部１０５は、第１の処理の実行中に、全ての蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣが均等化されるように、直列接続された複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの充電量を制御する。そして、第１の処理の実行後に、バイパス制御部１０４は、残充電容量ＲＣが均等化された全ての蓄電池セルＣ１～Ｃｎをバイパス回路Ｂ１～Ｂｎにより直列接続し、充電制御部１０５は、直列接続された全ての蓄電池セルＣ１～Ｃｎを充電完了まで充電する（第２の処理）。

【0026】

バイパス制御部１０４は、バイパスする蓄電池セルＣ１～Ｃｎに対応するバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ２をオープンにし、スイッチＳ１をクローズにする。他方で、バイパス制御部１０４は、直列接続する蓄電池セルＣ１～Ｃｎに対応するバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ１をオープンにし、スイッチＳ２をクローズにする。

【0027】

図２は、比較例の充電制御について説明するためのタイミングチャートである。また、図３は、図２のタイミングチャートに示す比較例の充電制御について説明するための表である。これらの図に示すように、比較例の充電制御では、８個の蓄電池セルＣ１～Ｃ８の充電を制御する。

【0028】

図２及び図３に示すように、８個の蓄電池セルＣ１～Ｃ８の初期の残充電容量ＲＣを、それぞれ、１００［Ａｈ］，９９［Ａｈ］，９８［Ａｈ］，９５［Ａｈ］，９０［Ａｈ］，８９［Ａｈ］，８７［Ａｈ］，８６［Ａｈ］とする。比較例の充電制御では、まず、時間ｔ０～ｔ１の間に、バイパス制御部（図示省略）は、８個の蓄電池セルＣ１～Ｃ８を直列接続し、充電制御部（図示省略）は、直列接続された８個の蓄電池セルＣ１～Ｃ８を、何れか一つの残充電容量ＲＣが０［Ａｈ］になるまで充電する。具体的には、８個の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの充電量を８６［Ａｈ］とし、初期の残充電容量ＲＣが８６［Ａｈ］で最小の蓄電池セルＣ８を満充電にする。

【0029】

次に、時間ｔ１において、バイパス制御部は、満充電になった蓄電池セルＣ８をバイパス回路Ｂ８によりバイパスし、７個の蓄電池セルＣ１～Ｃ７を直列接続された状態にする。時間ｔ１～ｔ２の間に、充電制御部は、直列接続された７個の蓄電池セルＣ１～Ｃ７を、何れか一つの残充電容量ＲＣが０［Ａｈ］になるまで充電する。具体的には、７個の蓄電池セルＣ１～Ｃ７の充電量を１［Ａｈ］とし、残充電容量ＲＣが１［Ａｈ］で最小の蓄電池セルＣ７を満充電にする。

【0030】

次に、時間ｔ２において、バイパス制御部は、満充電になった蓄電池セルＣ７をバイパス回路Ｂ７によりバイパスし、６個の蓄電池セルＣ１～Ｃ６を直列接続された状態にする。時間ｔ２～ｔ３の間に、充電制御部は、直列接続された６個の蓄電池セルＣ１～Ｃ６を、何れか一つの残充電容量ＲＣが０［Ａｈ］になるまで充電する。具体的には、６個の蓄電池セルＣ１～Ｃ６の充電量を２［Ａｈ］とし、残充電容量ＲＣが２［Ａｈ］で最小の蓄電池セルＣ６を満充電にする。

【0031】

次に、時間ｔ３において、バイパス制御部は、満充電になった蓄電池セルＣ６をバイパス回路Ｂ６によりバイパスし、５個の蓄電池セルＣ１～Ｃ５を直列接続された状態にする。時間ｔ３～ｔ４の間に、充電制御部は、直列接続された５個の蓄電池セルＣ１～Ｃ５を、何れか一つの残充電容量ＲＣが０［Ａｈ］になるまで充電する。具体的には、５個の蓄電池セルＣ１～Ｃ５の充電量を１［Ａｈ］とし、残充電容量ＲＣが１［Ａｈ］で最小の蓄電池セルＣ５を満充電にする。

【0032】

次に、時間ｔ４において、バイパス制御部は、満充電になった蓄電池セルＣ５をバイパス回路Ｂ５によりバイパスし、４個の蓄電池セルＣ１～Ｃ４を直列接続された状態にする。時間ｔ４～ｔ５の間に、充電制御部は、直列接続された４個の蓄電池セルＣ１～Ｃ４を、何れか一つの残充電容量ＲＣが０［Ａｈ］になるまで充電する。具体的には、４個の蓄電池セルＣ１～Ｃ４の充電量を５［Ａｈ］とし、残充電容量ＲＣが５［Ａｈ］で最小の蓄電池セルＣ４を満充電にする。

【0033】

次に、時間ｔ５において、バイパス制御部は、満充電になった蓄電池セルＣ４をバイパス回路Ｂ４によりバイパスし、３個の蓄電池セルＣ１～Ｃ３を直列接続された状態にする。時間ｔ５～ｔ６の間に、充電制御部は、直列接続された３個の蓄電池セルＣ１～Ｃ３を、何れか一つの残充電容量ＲＣが０［Ａｈ］になるまで充電する。具体的には、３個の蓄電池セルＣ１～Ｃ３の充電量を３［Ａｈ］とし、残充電容量ＲＣが３［Ａｈ］で最小の蓄電池セルＣ３を満充電にする。

【0034】

次に、時間ｔ６において、バイパス制御部は、満充電になった蓄電池セルＣ３をバイパス回路Ｂ３によりバイパスし、２個の蓄電池セルＣ１，Ｃ２を直列接続された状態にする。時間ｔ６～ｔ７の間に、充電制御部は、直列接続された２個の蓄電池セルＣ１，Ｃ２を、何れか一つの残充電容量ＲＣが０［Ａｈ］になるまで充電する。具体的には、２個の蓄電池セルＣ１，Ｃ２の充電量を１［Ａｈ］とし、残充電容量ＲＣが１［Ａｈ］で最小の蓄電池セルＣ２を満充電にする。

【0035】

最後に、時間ｔ７において、バイパス制御部は、満充電になった蓄電池セルＣ２をバイパス回路Ｂ２によりバイパスし、１個の蓄電池セルＣ１を接続された状態にする。時間ｔ７～ｔ８の間に、充電制御部は、接続された１個の蓄電池セルＣ１を、残充電容量ＲＣが０［Ａｈ］になるまで充電する。具体的には、１個の蓄電池セルＣ１の充電量を１［Ａｈ］とし、残充電容量ＲＣが１［Ａｈ］の蓄電池セルＣ１を満充電にする。

【0036】

ここで、負荷や充電回路の動作を保証する観点から、充電時であっても蓄電システムの総電圧が最低許容総電圧Ｖ_Ｌを下回ることを防止する必要がある。最低許容総電圧Ｖ_Ｌは、例えば充電回路の仕様に基づいて設定されるものであり、系統連携型定置用の蓄電システムであれば、電力系統から充電する際に必要なＡＣ／ＤＣの最低出力電圧を例示でき、車載用の蓄電システムであれば、回生電力の変換回路やＯＢＣ（オンボードチャージャー）等の最低出力電圧を例示できる。

【0037】

しかしながら、比較例の充電制御では、直列接続する蓄電池セルＣ１～Ｃ８の数が１個や２個と少なくなる時点で、蓄電システムの総電圧が最低許容総電圧Ｖ_Ｌを下回るおそれがある。そこで、本実施形態の充電制御では、充電開始時から充電完了時まで、蓄電システム１の総電圧を最低許容総電圧Ｖ_Ｌ以上に維持するように、上記の第１の処理及び第２の処理を実行する。以下、本実施形態の充電制御について詳細に説明する。

【0038】

図４は、本実施形態の充電制御について説明するためのタイミングチャートである。また、図５は、図４のタイミングチャートに示す本実施形態の充電制御について説明するための表である。これらの図に示すように、本実施形態の充電制御では、８個の蓄電池セルＣ１～Ｃ８の充電を制御する。

【0039】

図４及び図５に示すように、初期の８個の蓄電池セルＣ１～Ｃ８の残充電容量ＲＣを、それぞれ、１００［Ａｈ］，９９［Ａｈ］，９８［Ａｈ］，９５［Ａｈ］，９０［Ａｈ］，８９［Ａｈ］，８７［Ａｈ］，８６［Ａｈ］とする。本実施形態の充電制御では、バイパス制御部１０４（図１参照）が、残充電容量ＲＣが他に比して相対的に小さい蓄電池セルＣ１～Ｃ８を優先的にバイパスし、充電制御部１０５（図１参照）は、複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣの差が減少するように、直列接続された複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎを充電する（第１の処理）。この第１の処理では、バイパス制御部１０４が、初期の残充電容量ＲＣが最小の蓄電池セル（図示する一例ではＣ８）を当該処理の開始から終了まで連続してバイパスし、その他の蓄電池セル（図示する一例ではＣ１～Ｃ７）をバイパスしたり直列接続したりすることにより、全ての蓄電池セルＣ１～Ｃ８の残充電容量ＲＣを、初期の残充電容量ＲＣの最小値（図示する一例では８６Ａｈ）に揃える。また、第１の処理では、バイパス制御部１０４が、初期の残充電容量ＲＣが最大の蓄電池セル（図示する一例ではＣ１）を、当該処理の開始から終了までの間、バイパスすることなく接続し、その他の蓄電池セル（図示する一例ではＣ２～Ｃ７）を残充電容量ＲＣが小さいほどバイパスする回数が多くなるように接続したりバイパスしたりすることにより、残充電容量ＲＣの差を漸次的に減少させる。なお、ここでの第１の処理は、一例であり、適宜変更してもよい。

【0040】

ここで、第１の処理では、バイパス制御部１０４が、蓄電システム１の総電圧が最低許容総電圧Ｖ_Ｌ以上という条件が満たされるように、バイパスする蓄電池セルＣ１～Ｃ８を選択する。図示する一例では、バイパス制御部１０４が、第１の処理の開始から終了までの間、３個以上の蓄電池セルＣ１～Ｃ７を直列接続することにより、蓄電システム１の総電圧を最低許容総電圧Ｖ_Ｌよりも高い状態に維持する。

【0041】

図４に示す第１の処理の一例では、まず、時間ｔ１において、バイパス制御部１０４が、残充電容量ＲＣが最小の蓄電池セルＣ８に加えて、初期の残充電容量ＲＣが他に比して相対的に小さい蓄電池セルＣ５，Ｃ６，Ｃ７をバイパスし、初期の残充電容量ＲＣが他に比して相対的に大きい蓄電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を直列接続する。時間ｔ１～ｔ２の間に、充電制御部１０５は、直列接続された４個の蓄電池セルＣ１～Ｃ４を充電する。この４個の蓄電池セルＣ１～Ｃ４に対する充電量は７［Ａｈ］である。なお、例えば、この４個の蓄電池セルＣ１～Ｃ４に対する充電量を９［Ａｈ］として、蓄電池セルＣ４の残充電容量ＲＣを目標値の８６［Ａｈ］まで減少させることも可能である。

【0042】

次に、時間ｔ２において、バイパス制御部１０４は、蓄電池セルＣ５～Ｃ８に加えて、蓄電池セルＣ３をバイパスし、その他の蓄電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ４を直列接続する。時間ｔ２～ｔ３の間に、充電制御部１０５は、直列接続された３個の蓄電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ４を充電する。この３個の蓄電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ４に対する充電量は２［Ａｈ］である。これにより、蓄電池セルＣ４の残充電容量ＲＣが目標値の８６［Ａｈ］まで減少する。

【0043】

次に、時間ｔ３において、バイパス制御部１０４は、残充電容量ＲＣが目標値まで低下した蓄電池セルＣ４を蓄電池セルＣ５～Ｃ８と共にバイパスし、バイパスしていた蓄電池セルＣ３を接続する。時間ｔ３～ｔ４の間に、充電制御部１０５は、直列接続された３個の蓄電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３を充電する。この３個の蓄電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３に対する充電量は１［Ａｈ］である。

【0044】

次に、時間ｔ４において、バイパス制御部１０４は、残充電容量ＲＣが目標値の蓄電池セルＣ４，Ｃ８と共に蓄電池セルＣ２，Ｃ６をバイパスし、バイパスしていた蓄電池セルＣ５，Ｃ７を接続する。時間ｔ４～ｔ５の間に、充電制御部１０５は、直列接続された４個の蓄電池セルＣ１，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７を充電する。この４個の蓄電池セルＣ１，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７に対する充電量は１［Ａｈ］である。これにより、蓄電池セルＣ７の残充電容量ＲＣが目標値の８６［Ａｈ］まで減少する。また、蓄電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６の残充電容量ＲＣが８９［Ａｈ］に揃う。

【0045】

次に、時間ｔ５において、バイパス制御部１０４は、残充電容量ＲＣが目標値の蓄電池セルＣ４，Ｃ７，Ｃ８をバイパスし、バイパスしていた蓄電池セルＣ２，Ｃ６を接続する。時間ｔ５～ｔ６の間に、充電制御部１０５は、直列接続された５個の蓄電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６を充電する。この５個の蓄電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６の充電量は３［Ａｈ］である。これにより、蓄電池セルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ５，Ｃ６の残充電容量ＲＣが目標値の８６［Ａｈ］まで減少し、全ての蓄電池セルＣ１～Ｃ８の残充電容量ＲＣが目標値の８６［Ａｈ］に揃う。

【0046】

次に、時間ｔ６から充電完了までの間に、充電制御部１０５は、直列接続された全ての蓄電池セルＣ１～Ｃ８を充電する（第２の処理）。第２の処理における全ての蓄電池セルＣ１～Ｃ８の充電量は８６［Ａｈ］である。これにより、全ての蓄電池セルＣ１～Ｃ８が満充電となる。

【0047】

以上説明したように、本実施形態の蓄電池制御装置１００は、上記比較例のように充電が完了した蓄電池セルＣ１～Ｃｎを順次バイパスするのではなく、残充電容量ＲＣが他の蓄電池セルＣ１～Ｃｎに対して相対的に小さい蓄電池セルＣ１～Ｃｎを優先的にバイパス回路Ｂ１～Ｂｎによりバイパスすることで、複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣの差を減少させる第１の処理を実行する。そして、蓄電池制御装置１００は、第１の処理の実行後に、全ての蓄電池セルＣ１～Ｃｎを直列接続して充電完了まで充電する。これにより、第１の処理の実行後から全ての蓄電池セルＣ１～Ｃ８の充電が完了するまでの間、全ての蓄電池セルＣ１～Ｃｎを直列接続した状態を維持できる。従って、この間に、蓄電システム１の総電圧を、上記比較例に比して高い状態に維持できる。また、総電圧を高い状態に維持できることにより、充電回路３０から蓄電池パック１０に所望の充電電力を入力できる時間を、上記比較例に比して長くすることができる。

【0048】

また、本実施形態の蓄電池制御装置１００は、第１の処理において、複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣを、第１の処理の開始時点での最小値まで減少させる。これにより、全ての蓄電池セルＣ１～Ｃｎの充電完了のタイミングを揃え、充電が完了した蓄電池セルＣ１～Ｃｎをバイパスするタイミングを揃えることができる。

【0049】

さらに、本実施形態の蓄電池制御装置１００は、第１の処理の実行中の蓄電システム１の総電圧が、蓄電システム１の最低許容総電圧Ｖ_Ｌ以上に維持されるように、バイパスする蓄電池セルＣ１～Ｃｎを選択する。これによって、第１の処理において、蓄電システム１の総電圧が充電回路３０や電力系統（図示省略）の最低許容総電圧Ｖ_Ｌを下回ることを防止したうえで、複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣを揃えることができる。

【0050】

図６は、他の実施形態の充電制御について説明するためのタイミングチャートである。この図に示す充電制御では、第１の処理の実行中の充電電力制限値［Ｗ］を、最低許容充電電力Ｐ_Ｌ以上に維持にする。ここで、充電電力制限値［Ｗ］は、蓄電池セルＣ１～Ｃｎの充電電流制限値の中の最小値に蓄電システム１の総電圧を乗じることにより得られる値である。また、最低許容充電電力Ｐ_Ｌは、例えば、太陽光発電システムが発電可能な上限電力を常に充電できる能力を保証するために、蓄電システム１に許容される充電電力の下限値である。

【0051】

なお、最低許容充電電力Ｐ_Ｌは、一定の値であってもよく、諸条件により変動する値であってもよい。例えば、晴天の昼間は太陽光発電システムの発電電力が大きいので、最低許容充電電力Ｐ_Ｌを高めに設定し、朝晩や曇天・雨天は太陽光発電システムの発電電力が小さいので、最低許容充電電力Ｐ_Ｌを低めに設定する等してもよい。

【0052】

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、適宜公知や周知の技術を組み合わせてもよい。

【0053】

例えば、上記実施形態では、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの充電完了までの残充電量を、電流容量である残充電容量ＲＣ［Ａｈ］で規定したが、各蓄電池セルＣ１～Ｃｎの充電完了までの残充電量は、当該指標と相関があるもので規定すればよく、ＳＯＣやＯＣＶ（開放電圧）等により規定してもよい。

【0054】

また、上記実施形態では、第１の処理において、複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣを、第１の処理の開始時点での最小値まで減少させたが、複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣを、第１の処理の開始時点での最小値を下回るまで減少させてもよい。

【0055】

また、最終的に全ての蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣを使い切る、全ての蓄電池セルＣ１～Ｃｎの充電完了のタイミングを揃えるという観点から、第１の処理において、複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣを揃えることが好ましい。しかしながら、第１の処理において、複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣを揃えることも必須ではなく、第１の処理において、複数の蓄電池セルＣ１～Ｃｎの残充電容量ＲＣの差が減少していればよい。

【符号の説明】

【0056】

１ ：蓄電システム
２０ ：バイパス回路
１００ ：蓄電池制御装置
Ｃ１～Ｃｎ ：蓄電池セル
ＲＣ ：残充電容量（残充電量）
Ｖ_Ｌ ：最低許容総電圧
Ｐ_Ｌ ：最低許容充電電力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】