特許 7453942 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】2024-03-12

(45)【発行日】2024-03-21

(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 20160101AFI20240313BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240313BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240313BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 H

H02J7/02 J

H02J7/02 F

H01M10/44 Q

H01M10/48 P

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021123002

(22)【出願日】2021-07-28

(65)【公開番号】P2023018758

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2022-12-15

(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】早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０４５０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７２５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７９７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００６６２９１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４－７／３６

Ｈ０１Ｍ１０／４２－１０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直列接続される複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス部とをそれぞれ備え並列接続される複数の蓄電池列と、前記複数の蓄電池列の接続／切断を切り換える切換部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、
前記複数の蓄電池列を前記切換部により並列接続した状態で充電する充電処理と、
前記充電処理の実行中に満充電の蓄電池を検知する第１の検知処理と、
前記第１の検知処理において検知された満充電の蓄電池を備える蓄電池列とは異なる他の蓄電池列の充電中の蓄電池の中で最も高電位の蓄電池を検知する第２の検知処理と、
前記切換部により前記複数の蓄電池列を遮断した状態で、前記第１の検知処理において検知された蓄電池と前記第２の検知処理において検知された全ての蓄電池とを前記バイパス部によりバイパスするバイパス処理と
を実行する蓄電池制御装置。

【請求項2】

前記充電処理の実行前に、前記複数の蓄電池列の総電圧の差が所定範囲内であるか否かを判定する第１の判定処理と、
前記第１の判定処理において前記複数の蓄電池列の総電圧の差が所定範囲外と判定された場合に、前記複数の蓄電池列の総電圧の差を所定範囲内に調整する第１の調整処理と
を実行する請求項１に記載の蓄電池制御装置。

【請求項3】

前記バイパス処理の実行後に、前記複数の蓄電池列の総電圧の差が所定範囲内であるか否かを判定する第２の判定処理と、
前記第２の判定処理において前記複数の蓄電池列の総電圧の差が所定範囲外と判定された場合に、前記複数の蓄電池列の総電圧の差を所定範囲内に調整する第２の調整処理と
を実行する請求項２に記載の蓄電池制御装置。

【請求項4】

直列接続される複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス部とをそれぞれ備え並列接続される複数の蓄電池列と、前記複数の蓄電池列の接続／切断を切り換える切換部と、前記バイパス部と前記切換部とを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記複数の蓄電池列を前記切換部により並列接続した状態で充電する充電処理と、
前記充電処理の実行中に満充電の蓄電池を検知する第１の検知処理と、
前記第１の検知処理において検知された満充電の蓄電池を備える蓄電池列とは異なる他の蓄電池列の充電中の蓄電池の中で最も高電位の蓄電池を検知する第２の検知処理と、
前記切換部により前記複数の蓄電池列を遮断した状態で、前記第１の検知処理において検知された蓄電池と前記第２の検知処理において検知された全ての蓄電池とを前記バイパス部によりバイパスするバイパス処理と
を実行する蓄電システム。

【請求項5】

直列接続される複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス部とをそれぞれ備え並列接続される複数の蓄電池列と、前記複数の蓄電池列の接続／切断を切り換える切換部とを備える蓄電システムをコンピュータを用いて制御する蓄電池制御方法であって、
前記複数の蓄電池列を前記切換部により並列接続した状態で充電する充電処理と、
前記充電処理の実行中に満充電の蓄電池を検知する第１の検知処理と、
前記第１の検知処理において検知された満充電の蓄電池を備える蓄電池列とは異なる他の蓄電池列の充電中の蓄電池の中で最も高電位の蓄電池を検知する第２の検知処理と、
前記切換部により前記複数の蓄電池列を遮断した状態で、前記第１の検知処理において検知された蓄電池と前記第２の検知処理において検知された全ての蓄電池とを前記バイパス部によりバイパスするバイパス処理と
を実行する蓄電池制御方法。

【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）。また、複数の電池セルが直列接続される電池セル列が複数並列に接続された電池セル群を備えるシステムとして、電池セルを劣化と判定すると各電池セル列の健全状態を示す評価値が所定の閾値以上となるように、電池セルの接続構成を電池セル列間で電池セルを交換した状態に変更するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

【0003】

特許文献１，２に記載のシステムでは、電池セルをバイパスして電池セル単位での充放電を行うことができる。また、特許文献２に記載のシステムでは、電池セル列の並列接続による大容量化が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－３１２４９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】

しかしながら、複数の電池セル列が並列接続されるシステムでは、充放電の進行中に電池セルのバイパス制御が実行される度に、バイパスされた電池セルを含む電池セル列の総電圧が段階的に変化し、電池セル列間で総電圧に差が生じる。総電圧に差のある複数の電池セル列を並列接続した場合には、総電圧の高い電池セル列から総電圧の低い電池セル列へ循環電流が流れる。そのため、循環電流が許容範囲を超える場合には、複数の電池セル列を並列接続することができず、大容量化を実現できない。

【0006】

電池セル列内で満充電になった電池セルの電力を消費して他の電池セルへの充電を継続するという従来から公知のバランシングという方法は存在するが、大規模な蓄電システムや容量の大きく異なる電池セルが混在する蓄電システムでは、電力のロスが大きくなる。

【0007】

本発明は上記事情に鑑み、複数の蓄電池列が並列接続される蓄電システムにおいて、蓄電池列間の循環電流を十分に抑えたうえで、複数の蓄電池列を並列接続することができ、且つ、充電中に放電に切り換わった際に複数の蓄電池列から放電することが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】

【0008】

本発明の蓄電池制御装置は、直列接続される複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス部とをそれぞれ備え並列接続される複数の蓄電池列と、前記複数の蓄電池列の接続／切断を切り換える切換部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、前記複数の蓄電池列を前記切換部により並列接続した状態で充電する充電処理と、前記充電処理の実行中に満充電の蓄電池を検知する第１の検知処理と、前記第１の検知処理において検知された満充電の蓄電池を備える蓄電池列とは異なる他の蓄電池列の充電中の蓄電池の中で最も高電位の蓄電池を検知する第２の検知処理と、前記切換部により前記複数の蓄電池列を遮断した状態で、前記第１の検知処理において検知された蓄電池と前記第２の検知処理において検知された全ての蓄電池とを前記バイパス部によりバイパスするバイパス処理とを実行する。

【0009】

本発明の蓄電システムは、直列接続される複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス部とをそれぞれ備え並列接続される複数の蓄電池列と、前記複数の蓄電池列の接続／切断を切り換える切換部と、前記バイパス部と前記切換部とを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記複数の蓄電池列を前記切換部により並列接続した状態で充電する充電処理と、前記充電処理の実行中に満充電の蓄電池を検知する第１の検知処理と、前記第１の検知処理において検知された満充電の蓄電池を備える蓄電池列とは異なる他の蓄電池列の充電中の蓄電池の中で最も高電位の蓄電池を検知する第２の検知処理と、前記切換部により前記複数の蓄電池列を遮断した状態で、前記第１の検知処理において検知された蓄電池と前記第２の検知処理において検知された全ての蓄電池とを前記バイパス部によりバイパスするバイパス処理とを実行する。

【0010】

本発明の蓄電池制御方法は、直列接続される複数の蓄電池と、各蓄電池をバイパスするバイパス部とをそれぞれ備え並列接続される複数の蓄電池列と、前記複数の蓄電池列の接続／切断を切り換える切換部とを備える蓄電システムをコンピュータを用いて制御する蓄電池制御方法であって、前記複数の蓄電池列を前記切換部により並列接続した状態で充電する充電処理と、前記充電処理の実行中に満充電の蓄電池を検知する第１の検知処理と、前記第１の検知処理において検知された満充電の蓄電池を備える蓄電池列とは異なる他の蓄電池列の充電中の蓄電池の中で最も高電位の蓄電池を検知する第２の検知処理と、前記切換部により前記複数の蓄電池列を遮断した状態で、前記第１の検知処理において検知された蓄電池と前記第２の検知処理において検知された全ての蓄電池とを前記バイパス部によりバイパスするバイパス処理とを実行する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、複数の蓄電池列が並列接続される蓄電システムにおいて、蓄電池列間の循環電流を十分に抑えたうえで、複数の蓄電池列を並列接続することができ、且つ、充電中に放電に切り換わった際に複数の蓄電池列から放電することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る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、図１に示す制御装置の機能を示すブロック図である。

【図3】図３は、図２に示す制御装置による充電制御について説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置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、第１の蓄電池列１０と、第２の蓄電池列２０と、切換部３０と、充放電回路１５と、制御装置１００とを備える。この蓄電システム１は、車載用あるいは定置用の電源である。

【0015】

第１の蓄電池列１０は、直列接続されたｎ個（ｎは２以上の整数）の蓄電池Ｃ１－１～Ｃ１－ｎを備える。また、第２の蓄電池列２０は、直列接続されたｎ個の蓄電池Ｃ２－１～Ｃ２－ｎを備える。なお、第１の蓄電池列１０が備える蓄電池Ｃ１－１～Ｃ１－ｎを蓄電池Ｃ１－ｘと総称する場合がある。また、第２の蓄電池列２０が備える蓄電池Ｃ２－１～Ｃ１－ｎを蓄電池Ｃ２－ｘと総称する場合がある。

【0016】

蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘは、蓄電池セル、又は複数の蓄電池セルが接続された蓄電池モジュールや蓄電池パックである。また、蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘは、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る。特に限定するわけではないが、本実施形態の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘは、車載利用等された中古電池を再生したものであり、各蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの劣化度に差がある。これらの蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘを組み合わせて第１の蓄電池列１０、第２の蓄電池列２０として構成する際には、各蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの劣化状態を計測してそれらを電池容量に応じて選別した後、蓄電システム１の総容量が必要容量を満足するように、蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘを組み合わせている。なお、第１の蓄電池列１０の蓄電池Ｃ１－ｘの劣化度や第２の蓄電池列２０の蓄電池Ｃ２－ｘの劣化度を揃える必要はなく、第１の蓄電池列１０の全容量や第２の蓄電池列２０の全容量が蓄電システム１の要件を満たしていればよい。

【0017】

これらの蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘは、充放電回路１５を通じて外部系統１６から電力を供給されて充電され、充電された電力を充放電回路１５を通じて放電して外部系統１６に電力を供給する。ここで、外部系統１６は、負荷や発電機等を含む。蓄電システム１が車載用の場合には、駆動用モータ、エアコン、各種車載電装品等が負荷となる。なお、駆動用モータは負荷になり発電機にもなる。また、蓄電システム１が定置用の場合には、家庭内の家電、商用電源系統、液晶表示器、通信モジュール等が負荷となり、太陽光発電システム等が発電機となる。

【0018】

第１の蓄電池列１０と第２の蓄電池列２０とは充放電回路１５に対して並列で接続されている。切換部３０は、第１スイッチＳ１０と第２スイッチＳ２０とを備える。第１スイッチＳ１０は、第１の蓄電池列１０に設けられており、第１の蓄電池列１０と充放電回路１５との接続／遮断の状態を切り換える。他方で、第２スイッチＳ２０は、第２の蓄電池列２０に設けられており、第２の蓄電池列２０と充放電回路１５との接続／遮断の状態を切り換える。なお、第１スイッチＳ１０は、第１の蓄電池列１０の始端と終端との間の何れかに設けてもよい。同様に、第２スイッチＳ２０は、第２の蓄電池列２０の始端と終端との間の何れかに設けてもよい。

【0019】

第１の蓄電池列１０は、ｎ個（ｎは２以上の整数）のバイパス回路Ｂ１－１～Ｂ１－ｎを備える。第２の蓄電池列２０は、ｎ個のバイパス回路Ｂ２－１～Ｂ２－ｎを備える。なお、第１の蓄電池列１０が備えるバイパス回路Ｂ１－１～Ｂ１－ｎをバイパス回路Ｂ１－ｘと総称する場合がある。また、第２の蓄電池列２０が備えるバイパス回路Ｂ２－１～Ｂ２－ｎをバイパス回路Ｂ２－ｘと総称する場合がある。

【0020】

各バイパス回路Ｂ１－ｘは、各蓄電池Ｃ１－ｘに対応して設けられ、各バイパス回路Ｂ２－ｘは、各蓄電池Ｃ２－ｘに対応して設けられている。各バイパス回路Ｂ１－ｘは、バイパス線ＢＬと、バイパススイッチＳ１Ａ－１～Ｓ１Ａ－ｎと、遮断スイッチＳ１Ｂ－１～Ｓ１Ｂ－ｎとを備える。また、各バイパス回路Ｂ２－ｘは、バイパス線ＢＬと、バイパススイッチＳ２Ａ－１～Ｓ２Ａ－ｎと、遮断スイッチＳ２Ｂ－１～Ｓ２Ｂ－ｎとを備える。なお、第１の蓄電池列１０が備えるバイパススイッチＳ１Ａ－１～Ｓ１Ａ－ｎをバイパススイッチＳ１Ａ－ｘと総称する場合がある。また、第１の蓄電池列１０が備える遮断スイッチＳ１Ｂ－１～Ｓ１Ｂ－ｎを遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘと総称する場合がある。また、第２の蓄電池列２０が備えるバイパススイッチＳ２Ａ－１～Ｓ２Ａ－ｎをバイパススイッチＳ２Ａ－ｘと総称する場合がある。さらに、第２の蓄電池列２０が備える遮断スイッチＳ２Ｂ－１～Ｓ２Ｂ－ｎを遮断スイッチＳ２Ｂ－ｘと総称する場合がある。

【0021】

バイパス線ＢＬは、各蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘをバイパスする電力線である。バイパススイッチＳ１Ａ－ｘ，Ｓ２Ａ－ｘは、バイパス線ＢＬに設けられている。このバイパススイッチＳ１Ａ－ｘ，Ｓ２Ａ－ｘは、例えば機械的スイッチである。遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘ，Ｓ２Ｂ－ｘは、各蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの正極とバイパス線ＢＬの一端との間に設けられている。この遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘ，Ｓ２Ｂ－ｘは、例えば半導体スイッチである。

【0022】

始端の蓄電池Ｃ１－１，Ｃ２－１は充放電回路１５を介して負荷等の外部系統１６に接続され、終端の蓄電池Ｃ１－ｎ，Ｃ２－ｎも充放電回路１５を介して負荷等の外部系統１６に接続されている。第１の蓄電池列１０の全てのバイパス回路Ｂ１－ｘにおいてバイパススイッチＳ１Ａ－ｘがＯＦＦになり遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘがＯＮになった場合に、第１の蓄電池列１０の全ての蓄電池Ｃ１－ｘが充放電回路１５を介して負荷等の外部系統１６に直列接続される。他方で、第１の蓄電池列１０の何れかのバイパス回路Ｂ１－ｘにおいて遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘがＯＦＦになり、バイパススイッチＳ１Ａ－ｘがＯＮになった場合に、当該バイパス回路Ｂ１－ｘに対応する蓄電池Ｃ１－ｘがバイパスされる。

【0023】

同様に、第２の蓄電池列２０の全てのバイパス回路Ｂ２－ｘにおいてバイパススイッチＳ２Ａ－ｘがＯＦＦになり遮断スイッチＳ２Ｂ－ｘがＯＮになった場合に、第２の蓄電池列２０の全ての蓄電池Ｃ２－ｘが充放電回路１５を介して負荷等の外部系統１６に直列接続される。他方で、第２の蓄電池列２０の何れかのバイパス回路Ｂ２－ｘにおいて遮断スイッチＳ２Ｂ－ｘがＯＦＦになり、バイパススイッチＳ２Ａ－ｘがＯＮになった場合に、当該バイパス回路Ｂ２－ｘに対応する蓄電池Ｃ２－ｘがバイパスされる。

【0024】

第１の蓄電池列１０は、複数の電圧測定部１２と、電流測定部１３とを備える。電圧測定部１２は、各蓄電池Ｃ１－ｘの正負極端子間に接続されており、各蓄電池Ｃ１－ｘの端子間電圧を測定する。また、電流測定部１３は、第１の蓄電池列１０の始端に設けられており、第１の蓄電池列１０の充放電電流を測定する。

【0025】

第２の蓄電池列２０は、複数の電圧測定部２２と、電流測定部２３とを備える。電圧測定部２２は、各蓄電池Ｃ２－ｘの正負極端子間に接続されており、各蓄電池Ｃ２－ｘの端子間電圧を測定する。また、電流測定部２３は、第２の蓄電池列２０の始端に設けられており、第２の蓄電池列２０の充放電電流を測定する。

【0026】

図２は、図１に示す制御装置１００の機能を示すブロック図である。この図に示すように、制御装置１００は、スイッチ制御部１０１と、満充電検知部１０２と、高電位検知部１０３と、バイパス制御部１０４と、総電圧判定部１０５と、総電圧調整部１０６とを備える。

【0027】

スイッチ制御部１０１は、第１スイッチＳ１０及び第２スイッチＳ２０のＯＮ／ＯＦＦを制御する。スイッチ制御部１０１により第１スイッチＳ１０及び第２スイッチＳ２０がＯＮにされることで第１の蓄電池列１０と第２の蓄電池列２０とが充放電回路１５に並列接続される。他方で、スイッチ制御部１０１により第１スイッチＳ１０がＯＦＦにされることで第１の蓄電池列１０が充放電回路１５から遮断され、スイッチ制御部１０１により第２スイッチＳ２０がＯＦＦにされることで第２の蓄電池列２０が充放電回路１５から遮断される。

【0028】

満充電検知部１０２は、各蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの満充電を検知する。ここで、充電が進行すると各蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの電圧が充電終止電圧に近づき充電電流が低下する。満充電検知部１０２は、電圧測定部１２から出力される第１の蓄電池列１０の各蓄電池Ｃ１－ｘの電圧値や電流測定部１３から出力される第１の蓄電池列１０の電流値に基づいて、第１の蓄電池列１０の満充電の蓄電池Ｃ１－ｘを検知する。また、満充電検知部１０２は、電圧測定部２２から出力される第２の蓄電池列２０の各蓄電池Ｃ２－ｘの電圧値や電流測定部２３から出力される第２の蓄電池列２０の電流値に基づいて、第２の蓄電池列２０の満充電の蓄電池Ｃ２－ｘを検知する。

【0029】

高電位検知部１０３は、第１の蓄電池列１０の充電中の蓄電池Ｃ１－ｘの中から満充電の蓄電池Ｃ１－ｘが満充電検知部１０２により検知された場合に、第２の蓄電池列２０の蓄電池Ｃ２－ｘの中で最も高電位の蓄電池Ｃ２－ｘを検知する。他方で、高電位検知部１０３は、第２の蓄電池列２０の充電中の蓄電池Ｃ２－ｘの中から満充電の蓄電池Ｃ２－ｘが満充電検知部１０２により検知された場合に、第１の蓄電池列１０の蓄電池Ｃ１－ｘの中で最も高電位の蓄電池Ｃ１－ｘを検知する。

【0030】

バイパス制御部１０４は、各バイパス回路Ｂ１－ｘ，Ｂ２－ｘのバイパススイッチＳ１Ａ－ｘ，Ｓ２Ａ－ｘ、及び遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘ，Ｓ２Ｂ－ｘのＯＮ／ＯＦＦの切り換えを制御する。バイパス制御部１０４は、バイパススイッチＳ１Ａ－ｘ，Ｓ２Ａ－ｘがＯＦＦ、遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘ，Ｓ２Ｂ－ｘがＯＮの接続状態から、両スイッチがＯＦＦの状態を経由して、バイパススイッチＳ１Ａ－ｘ，Ｓ２Ａ－ｘがＯＮ、遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘ，Ｓ２Ｂ－ｘがＯＦＦのバイパス状態に切り換える。

【0031】

バイパス制御部１０４は、満充電検知部１０２により検知された満充電の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘと、高電位検知部１０３により検知された最も高電位の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘとをバイパスする。具体的には、バイパス制御部１０４は、第１の蓄電池列１０の満充電の蓄電池Ｃ１－ｘと、第２の蓄電池列２０の充電中の蓄電池Ｃ２－ｘの中で最も高電位の蓄電池Ｃ２－ｘとをバイパスする。また、バイパス制御部１０４は、第２の蓄電池列２０の満充電の蓄電池Ｃ２－ｘと、第１の蓄電池列１０の充電中の蓄電池Ｃ１－ｘの中で最も高電位の蓄電池Ｃ１－ｘとをバイパスする。これにより、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧とが略等しい状態に維持される。

【0032】

総電圧判定部１０５は、充電開始前に、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差が所定範囲内であるか否かを判定する。この「所定範囲」は、第１の蓄電池列１０と第２の蓄電池列２０との間の循環電流が許容量に抑えられる、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差の許容範囲に相当する。総電圧判定部１０５は、第１の蓄電池列１０の複数の電圧測定部１２から出力される電圧値の合計値と、第２の蓄電池列２０の複数の電圧測定部２２から出力される電圧値の合計値との差を求め、この差が上記の「所定範囲」内であるか否かを判定する。

【0033】

総電圧調整部１０６は、総電圧判定部１０５により第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差が所定範囲外と判定された場合に、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差を所定範囲内に調整する。具体的には、総電圧調整部１０６は、充電開始前に、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差が所定範囲外である場合に、充放電回路１５を制御し、総電圧が低い方の蓄電池列に対して充電を行うことにより、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差を所定範囲内に調整する。なお、総電圧調整部１０６は、総電圧が高い方の蓄電池列から放電を行うことにより、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差を所定範囲内に調整してもよい。

【0034】

また、総電圧判定部１０５は、バイパス処理後に、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差が所定範囲内であるか否かを判定する。この「所定範囲」は、バイパス処理後に、満充電に近い蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘと他の蓄電池列１０，２０の充電中の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの中で最も高電位のものとをバイパスする場合に、第１の蓄電池列１０と第２の蓄電池列２０との間の循環電流が許容範囲に抑えられる、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差の許容範囲に相当する。総電圧判定部１０５は、第１の蓄電池列１０の第１の蓄電池列１０の複数の電圧測定部１２から出力される電圧値の合計値と、第２の蓄電池列２０の複数の電圧測定部２２から出力される電圧値の合計値との差を求め、この差が上記の「所定範囲」内であるか否かを判定する。

【0035】

総電圧調整部１０６は、バイパス処理後に、総電圧判定部１０５により第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差が所定範囲外と判定された場合に、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差を所定範囲内に調整する。具体的には、満充電に近い蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘを含む蓄電池列（第１及び第２の蓄電池列１０，２０の一方）を第１及び第２スイッチＳ１０，Ｓ２０の一方により遮断し、しばらくの間、他の蓄電池列（第１及び第２の蓄電池列１０，２０の他方）に対して充電を継続する。そして、総電圧調整部１０６は、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差が所定範囲内に収まったことを確認してから、第１の蓄電池列１０と第２の蓄電池列２０とを第１及び第２スイッチＳ１０，Ｓ２０により並列接続する。

【0036】

図３は、図２に示す制御装置１００による充電制御について説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、蓄電システム１が充電モードに設定されると開始されてステップＳ１に移行する。

【0037】

ステップＳ１において、スイッチ制御部１０１は、第１スイッチＳ１０及び第２スイッチＳ２０をＯＦＦにし、バイパス制御部１０４は、バイパススイッチＳ１Ａ－ｘ，Ｓ２Ａ－ｘ及び遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘ，Ｓ２Ｂ－ｘをＯＦＦにする。次に、ステップＳ２において、バイパス制御部１０４は、遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘ，Ｓ２Ｂ－ｘをＯＮにする。

【0038】

次に、ステップＳ３において、総電圧判定部１０５は、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差が所定範囲内であるか否かを判定する。ステップＳ３において否定判定がされた場合にはステップＳ４に移行し、ステップＳ３において肯定判定がされた場合にはステップＳ５に移行する。ステップＳ３での第１及び第２の蓄電池列１０，２０の総電圧は、バイパスされた蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの電圧を除いた値になる。

【0039】

ステップＳ４において、総電圧調整部１０６は、第１の蓄電池列１０と第２の蓄電池列２０との総電圧が低い方に対して充電を行うことにより、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差を所定範囲内に調整する。なお、総電圧調整部１０６は、第１の蓄電池列１０と第２の蓄電池列２０との総電圧が高い方から放電を行うことにより、第１の蓄電池列１０の総電圧と第２の蓄電池列２０の総電圧との差を所定範囲内に調整してもよい。ステップＳ４からステップＳ３に移行する。

【0040】

ステップＳ５において、スイッチ制御部１０１は、第１スイッチＳ１０及び第２スイッチＳ２０をＯＮにする。次に、ステップＳ６において、充放電回路１５は、第１の蓄電池列１０及び第２の蓄電池列２０に対する充電を開始する。この際、第１の蓄電池列１０及び第２の蓄電池列２０は、充放電回路１５に対して並列接続されている。

【0041】

次に、ステップＳ７において、満充電検知部１０２は、電圧測定部１２，２２により測定された電圧値や電流測定部１３，２３により測定された電流値に基づいて、直列接続している充電中の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの中で満充電のものがあるか否かを判定する。ステップＳ７において肯定判定がされるまでステップＳ７が繰り返し実行され、ステップＳ７において肯定判定がされた場合にステップＳ８に移行する。

【0042】

ステップＳ８において、スイッチ制御部１０１は、第１スイッチＳ１０及び第２スイッチＳ２０をＯＦＦにする。次に、ステップＳ９において、バイパス制御部１０４は、満充電の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘをバイパスする。具体的には、バイパス制御部１０４は、第１の蓄電池列１０に満充電の蓄電池Ｃ１－ｘがある場合に、当該蓄電池Ｃ１－ｘに対応するバイパス回路Ｂ１－ｘの遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘをＯＮからＯＦＦに切り換え、次に、当該バイパス回路Ｂ１－ｘのバイパススイッチＳ１Ａ－ｘをＯＦＦからＯＮに切り換える。他方で、バイパス制御部１０４は、第２の蓄電池列２０に満充電の蓄電池Ｃ２－ｘがある場合に、当該蓄電池Ｃ２－ｘに対応するバイパス回路Ｂ２－ｘの遮断スイッチＳ２Ｂ－ｘをＯＮからＯＦＦに切り換え、次に、当該バイパス回路Ｂ２－ｘのバイパススイッチＳ２Ａ－ｘをＯＦＦからＯＮに切り換える。

【0043】

次に、ステップＳ１０において、高電位検知部１０３は、ステップＳ７において第１の蓄電池列１０から満充電の蓄電池Ｃ１－ｘが検知された場合には、電圧測定部２２により測定された電圧値に基づいて、第２の蓄電池列２０から最も高電位の蓄電池Ｃ２－ｘを検知する。他方で、高電位検知部１０３は、ステップＳ７において第２の蓄電池列２０から満充電の蓄電池Ｃ２－ｘが検知された場合には、電圧測定部１２により測定された電圧値に基づいて、第１の蓄電池列１０から最も高電位の蓄電池Ｃ１－ｘを検知する。

【0044】

次に、ステップＳ１１において、バイパス制御部１０４は、高電位検知部１０３により検知された第１の蓄電池列１０又は第２の蓄電池列２０の中で最も高電位の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘをバイパスする。具体的には、バイパス制御部１０４は、第１の蓄電池列１０に上記の最も高電位の蓄電池Ｃ１－ｘがある場合に、当該蓄電池Ｃ１－ｘに対応するバイパス回路Ｂ１－ｘの遮断スイッチＳ１Ｂ－ｘをＯＮからＯＦＦに切り換え、次に、当該バイパス回路Ｂ１－ｘのバイパススイッチＳ１Ａ－ｘをＯＦＦからＯＮに切り換える。他方で、バイパス制御部１０４は、第２の蓄電池列２０に上記の最も高電位の蓄電池Ｃ２－ｘがある場合に、当該蓄電池Ｃ２－ｘに対応するバイパス回路Ｂ２－ｘの遮断スイッチＳ２Ｂ－ｘをＯＮからＯＦＦに切り換え、次に、当該バイパス回路Ｂ２－ｘのバイパススイッチＳ２Ａ－ｘをＯＦＦからＯＮに切り換える。

【0045】

次に、ステップＳ１２において、スイッチ制御部１０１は、第１の蓄電池列１０及び第２の蓄電池列２０の全ての蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの充電が完了したか否かを判定する。即ち、ステップＳ１２において、スイッチ制御部１０１は、第１の蓄電池列１０の全ての蓄電池Ｃ１－ｘがバイパス回路Ｂ１－ｘによりバイパスされたか否か、第２の蓄電池列２０の全ての蓄電池Ｃ２－ｘがバイパス回路Ｂ２－ｘによりバイパスされたか否かを判定する。ステップＳ１２において否定判定がされた場合にはステップＳ３に移行し、ステップＳ１２において肯定判定がされた場合には充電制御を終了する。

【0046】

以上説明したように、本実施形態の制御装置１００は、充電処理、第１の検知処理、第２の検知処理、及びバイパス処理を実行する。制御装置１００は、充電処理において、複数の蓄電池列（第１の蓄電池列１０及び第２の蓄電池列２０）を切換部３０により並列接続した状態で充電する。また、制御装置１００は、第１の検知処理において、上記充電処理の実行中に満充電の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘを検知する。また、制御装置１００は、第２の検知処理において、上記第１の検知処理において検知された満充電の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘを備える蓄電池列（第１の蓄電池列１０及び第２の蓄電池列２０の一方）とは異なる他の蓄電池列（第１の蓄電池列１０及び第２の蓄電池列２０の他方）の充電中の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの中で最も高電位のものを検知する。さらに、制御装置１００は、切換部３０により第１の蓄電池列１０及び第２の蓄電池列２０を遮断した状態で、上記第１の検知処理において検知された満充電の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘと上記第２の検知処理において検知された最も高電位の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘとをバイパス回路Ｂ１－ｘ，Ｂ２－ｘによりバイパスする。

【0047】

即ち、本実施形態では、複数の蓄電池列が並列接続された状態で充電が進行し、何れか一方の蓄電池列において満充電の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘが検知される度に、他方の蓄電池列において接続中の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの中で最も高電位のものが検知され、これらが共にバイパス回路Ｂ１－ｘ，Ｂ２－ｘによりバイパスされる。これにより、満充電の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘがバイパスされた一方の蓄電池列において、バイパスされた蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの分（例えば４～４．２Ｖ程度）だけ総電圧が低下するのに対して、他方の蓄電池列においても、総電圧が追従して低下する。従って、複数の蓄電池列の総電圧の差を所定範囲内に抑えることができ、切換部３０により複数の蓄電池列を並列接続したままであっても、複数の蓄電池列間の循環電流を十分に抑えることができる。よって、複数の蓄電池列を接続したままの状態での一括充電、そして、充電モードから放電モードに切り換わる際に、並列接続した複数の蓄電池列から一斉に放電すること、即ち、複数の蓄電池列の並列運転による大出力の実現が可能となる。

【0048】

また、本実施形態では、複数の蓄電池列を並列接続して一括で充電し、満充電の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘや蓄電池列の中で最も高電位の蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘをバイパスしていく。これにより、各蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの容量や温度のばらつきにより充電のバランスが崩れても、全ての蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘを満充電にすることができる。また、全ての蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘを満充電にすることができることにより、搭載している蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘの全容量を使い切ることが可能になる。

【0049】

また、本実施形態では、制御装置１００が、第１の判定処理、及び第１の調整処理を実行する。まず、制御装置１００は、第１の判定処理において、充電開始前（第１スイッチＳ１０及び第２スイッチＳ２０をＯＮにする前）に、複数の蓄電池列の総電圧の差が所定範囲内であるか否かを判定する。そして、制御装置１００は、上記第１の判定処理において複数の蓄電池列の総電圧の差が所定範囲外と判定された場合に、第１の調整処理において、総電圧が高い方の蓄電池列に補充電を行う等により、複数の蓄電池列の総電圧の差を所定範囲内に調整する。これにより、複数の蓄電池列を並列接続した状態で充電を開始する際に、複数の蓄電池列間の循環電流を許容範囲に抑えることが可能になる。

【0050】

さらに、本実施形態では、制御装置１００が、第２の判定処理、及び第２の調整処理を実行する。まず、制御装置１００は、第２の判定処理において、バイパス処理後に、複数の蓄電池列の総電圧の差が所定範囲内であるか否かを判定する。そして、制御装置１００は、上記第２の判定処理において複数の蓄電池列の総電圧（バイパスされている蓄電池Ｃ１－ｘ，Ｃ２－ｘを除いた値）の差が所定範囲外と判定された場合に、第２の調整処理において、総電圧が高い方の蓄電池列に補充電を行う等により、複数の蓄電池列の総電圧の差を所定範囲内に調整する。これにより、バイパス処理後に複数の蓄電池列を並列接続して充電を再開する際に、複数の蓄電池列間の循環電流を許容範囲に抑えることが可能になる。

【0051】

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。

【0052】

例えば、上記実施形態では、第１の蓄電池列１０と第２の蓄電池列２０との２系統の蓄電池列を備える蓄電システム１を例に挙げたが、３系統以上の蓄電池列を備える蓄電システムにも本発明を適用できる。３系統以上の蓄電池列を備える蓄電システムにおいては、制御装置１００は、充電処理において、３系統以上の蓄電池列を切換部３０により接続した状態で充電し、第２の検知処理において、満充電の蓄電池を備える蓄電池列とは異なる他の全ての蓄電池列について、充電中の蓄電池の中で最も高電位のものを検知する。さらに、制御装置１００は、切換部３０により３系統以上の全ての蓄電池列を遮断した状態で、１系統の蓄電池列の満充電の蓄電池をバイパスすると共に、その他の全系統の蓄電池列について最も高電位の蓄電池をバイパスする。

【0053】

また、上記実施形態では、中古の蓄電池を利用した蓄電システム１を例に挙げたが、新品の蓄電池を使用する蓄電システムにも本発明を適用できる。使用する蓄電池が新品であっても、製造ばらつきや使用に伴う劣化のばらつきにより各蓄電池の容量に差が生じるので、本発明を適用することにより上記実施形態と同様の効果を奏する。

【0054】

さらに、上記実施形態では、複数の蓄電池列の総電圧の差を所定範囲内に調整する処理を実行したが、当該処理の実行は必須ではない。例えば、放電後に複数の蓄電池列の総電圧が略等しくなる場合、想定される総電圧差が小さく循環電流が許容範囲を超えないのであれば、当該処理の実行は不要である。

【符号の説明】

【0055】

１ ：蓄電システム
１０ ：第１の蓄電池列（蓄電池列）
２０ ：第２の蓄電池列（蓄電池列）
３０ ：切換部
１００ ：制御装置（蓄電池制御装置）
Ｂ１－１～Ｂ１－ｎ，Ｂ１－ｘ：バイパス回路（バイパス部）
Ｂ２－１～Ｂ２－ｎ，Ｂ２－ｘ：バイパス回路（バイパス部）
Ｃ１－１～Ｃ１－ｎ，Ｃ１－ｘ：蓄電池
Ｃ２－１～Ｃ２－ｎ，Ｃ２－ｘ：蓄電池

【図1】

【図2】

【図3】