知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2024-07-01
(45)【発行日】2024-07-09
(54)【発明の名称】電池制御ユニットおよび電池システム
(51)【国際特許分類】
H02J 7/02 20160101AFI20240702BHJP
H01M 10/44 20060101ALI20240702BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20240702BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240702BHJP
【ＦＩ】
H02J7/02 G
H01M10/44 Q
H01M10/48 P
H02J7/00 302C
H02J7/02 H
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020017186
(22)【出願日】2020-02-04
(65)【公開番号】P2021125948
(43)【公開日】2021-08-30
【審査請求日】2023-01-16
(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】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】大野 ちひろ
(72)【発明者】
【氏名】荘田 隆博
【審査官】辻丸 詔
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１１／１４２３６９（ＷＯ，Ａ２）
【文献】特開２００２－３２０３３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１１９７８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０７０４８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－０２０８６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０９０５２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１４６７４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１５６０２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０６８５５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２９８８０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２９６８２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１４８４８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１４２０７１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ７／０２
Ｈ０１Ｍ １０／４４
Ｈ０１Ｍ １０／４８
Ｈ０２Ｊ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
直列に接続された複数の電池毎に設けられ、対応する前記電池を負荷又は充電器に接続可能とする接続状態と、対応する前記電池を前記負荷又は前記充電器に接続不可とする非接続状態と、に切り替える切替部と、前記切替部を制御して前記複数の電池のうち少なくとも１つを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が終止電圧に達したか否かを判定し、前記終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記電池を、他の前記電池に切り替える制御部と、
前記電池と前記負荷又は前記充電器との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えた、電池制御ユニットにおいて、
前記制御部は、前記接続状態とする電池の数が、前記切り替え前と前記切り替え後とで２以上の同じ数になるように切り替え、
前記接続状態にある前記電池の電圧の総和である総電圧が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有する電圧－効率特性において所定の効率以上となる電圧の範囲内で、変動する、
電池制御ユニット。
【請求項2】
直列に接続された複数の電池毎に設けられ、対応する前記電池を負荷又は充電器に接続可能とする接続状態と、対応する前記電池を前記負荷又は前記充電器に接続不可とする非接続状態と、に切り替える切替部と、前記切替部を制御して前記複数の電池のうち少なくとも１つを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が終止電圧に達したか否かを判定し、前記終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記電池を、他の前記電池に切り替える制御部と、
前記電池と前記負荷又は前記充電器との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えた、電池制御ユニットにおいて、
前記複数の電池を、総電圧が予め定めた範囲内となる複数のグループに分け、
前記制御部が、
前記接続状態において対応する前記電池を前記負荷に接続する場合、前記複数のグループのうち最も少ない電池数のグループを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が放電終止電圧に達したか否かを判定し、前記放電終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記グループを、他の前記グループのうち最も少ない電池数の前記グループに切り替え、
前記接続状態において対応する前記電池を前記充電器に接続する場合、前記複数のグループのうち最も多い電池数のグループを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が充電終止電圧に達したか否かを判定し、前記充電終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記グループを、他の前記グループのうち最も多い電池数の前記グループに切り替える、
電池制御ユニット。
【請求項3】
直列に接続された複数の電池と、請求項１又は２に記載の電池制御ユニットと、を備えた、
電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池制御ユニットおよび電池システム、に関する。
【背景技術】
【0002】
複数の電池を直列に接続して構成される電池システムがある。複数の電池は、例えば製造時のバラツキや動作環境のバラツキに起因して、劣化がばらつく。例えば、熱源に近い電池は早く劣化してしまうが、熱源から離れた電池は劣化が遅い。
【0003】
このため、充放電時に劣化の進んだ電池が最初に充電終止電圧に達してしまう。この場合、他の電池に余力が残っていたとしても充電を停止しなければならず、電池容量を使いきることができない。そこで、充電終止電圧に達した電池をバイパスして充電から切り離し、充電終止電圧に達していない電池の充電を継続させるシステムが提案されている（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【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】
【0005】
ところで、例えば、充電終止電圧を４Ｖ、放電終止電圧を３Ｖとする。充電終止電圧、放電終止電圧に達した電池のバイパスを行うと、そのたびに電池パックとしての総電圧が３Ｖもしくは４Ｖずつ低下する。電池パックと負荷又は充電器との間にＤＣ／ＤＣコンバータが設けられている場合があり、その場合、電池パックの電圧がＤＣ／ＤＣ変換されて負荷に供給され、充電器からの充電電圧がＤＣ／ＤＣ変換された負荷に供給される。このため、ＤＣ／ＤＣコンバータとしては広範囲の電圧変換が可能なものを用いる必要がある。しかしながら、広範囲な電圧変換が可能なＤＣ／ＤＣコンバータは、高効率変換領域が限られる。そのため、電池パックの総電圧が大きく変動すると、ＤＣ／ＤＣコンバータの変換効率が高い範囲から外れる、という問題があった。
【0006】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電池パックの総電圧の変動範囲を抑制することができる電池制御ユニットおよび電池ユニットすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前述した目的を達成するために、本発明に係る電池制御ユニットおよび電池ユニットは、下記［１］～［３］を特徴としている。
［１］
直列に接続された複数の電池毎に設けられ、対応する前記電池を負荷又は充電器に接続可能とする接続状態と、対応する前記電池を前記負荷又は前記充電器に接続不可とする非接続状態と、に切り替える切替部と、
前記切替部を制御して前記複数の電池のうち少なくとも１つを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が終止電圧に達したか否かを判定し、前記終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記電池を、他の前記電池に切り替える制御部と、
前記電池と前記負荷又は前記充電器との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えた、電池制御ユニットにおいて、
前記制御部は、前記接続状態とする電池の数が、前記切り替え前と前記切り替え後とで２以上の同じ数になるように切り替え、
前記接続状態にある前記電池の電圧の総和である総電圧が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有する電圧－効率特性において所定の効率以上となる電圧の範囲内で、変動する、
電池制御ユニットであること。
［１］
直列に接続された複数の電池毎に設けられ、対応する前記電池を負荷又は充電器に接続可能とする接続状態と、対応する前記電池を前記負荷又は前記充電器に接続不可とする非接続状態と、に切り替える切替部と、
前記切替部を制御して前記複数の電池のうち少なくとも１つを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が終止電圧に達したか否かを判定し、前記終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記電池を、他の前記電池に切り替える制御部と、
前記電池と前記負荷又は前記充電器との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えた、電池制御ユニットにおいて、
前記制御部は、前記接続状態とする電池の数が、前記切り替え前と前記切り替え後とで２以上の同じ数になるように切り替え、
前記接続状態にある前記電池の電圧の総和である総電圧が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが有する電圧－効率特性において所定の効率以上となる電圧の範囲内で、変動する、
電池制御ユニットであること。
【0009】
［２］
直列に接続された複数の電池毎に設けられ、対応する前記電池を負荷又は充電器に接続可能とする接続状態と、対応する前記電池を前記負荷又は前記充電器に接続不可とする非接続状態と、に切り替える切替部と、
前記切替部を制御して前記複数の電池のうち少なくとも１つを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が終止電圧に達したか否かを判定し、前記終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記電池を、他の前記電池に切り替える制御部と、
前記電池と前記負荷又は前記充電器との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えた、電池制御ユニットにおいて、
前記複数の電池を、総電圧が予め定めた範囲内となる複数のグループに分け、
前記制御部が、
前記接続状態において対応する前記電池を前記負荷に接続する場合、前記複数のグループのうち最も少ない電池数のグループを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が放電終止電圧に達したか否かを判定し、前記放電終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記グループを、他の前記グループのうち最も少ない電池数の前記グループに切り替え、
前記接続状態において対応する前記電池を前記充電器に接続する場合、前記複数のグループのうち最も多い電池数のグループを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が充電終止電圧に達したか否かを判定し、前記充電終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記グループを、他の前記グループのうち最も多い電池数の前記グループに切り替える、
電池制御ユニットであること。
直列に接続された複数の電池毎に設けられ、対応する前記電池を負荷又は充電器に接続可能とする接続状態と、対応する前記電池を前記負荷又は前記充電器に接続不可とする非接続状態と、に切り替える切替部と、
前記切替部を制御して前記複数の電池のうち少なくとも１つを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が終止電圧に達したか否かを判定し、前記終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記電池を、他の前記電池に切り替える制御部と、
前記電池と前記負荷又は前記充電器との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータと、を備えた、電池制御ユニットにおいて、
前記複数の電池を、総電圧が予め定めた範囲内となる複数のグループに分け、
前記制御部が、
前記接続状態において対応する前記電池を前記負荷に接続する場合、前記複数のグループのうち最も少ない電池数のグループを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が放電終止電圧に達したか否かを判定し、前記放電終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記グループを、他の前記グループのうち最も少ない電池数の前記グループに切り替え、
前記接続状態において対応する前記電池を前記充電器に接続する場合、前記複数のグループのうち最も多い電池数のグループを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池が充電終止電圧に達したか否かを判定し、前記充電終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記グループを、他の前記グループのうち最も多い電池数の前記グループに切り替える、
電池制御ユニットであること。
【0010】
［３］
直列に接続された複数の電池と、
［１］又は［２］に記載の電池制御ユニットと、を備えた、
電池システムであること。
直列に接続された複数の電池と、
［１］又は［２］に記載の電池制御ユニットと、を備えた、
電池システムであること。
【0011】
上記［１］及び［３］の構成の電池制御ユニット及び電池ユニットによれば、制御部が、複数の電池の少なくとも１つを接続状態とし、接続状態の電池が終止電圧に達したか否かを判定し、終止電圧に達したと判定すると、接続状態とする電池を、他の電池に切り替える。これにより、負荷又は充電器に接続される電池は、複数の電池のうち一部となるため、電池パックの総電圧の変動範囲を抑制することができる。これにより、電池パックの総電圧の変動範囲を抑制することができ、電池パックの総電圧がＤＣ／ＤＣコンバータの高効率変換領域から外れるのを抑制することができる。
【0012】
更に、上記［１］及び［３］の構成の電池制御ユニット及び電池ユニットによれば、制御部は、接続状態とする電池の数が、切り替え前と切り替え後とで同じになるように切り替える。これにより、負荷又は充電器に接続される電池の数は、常時同じとなるため、より一層、電池パックの総電圧の変動範囲を抑制することができる。
【0013】
上記［２］の構成の電池制御ユニットによれば、制御部が、複数の電池を総電圧が予め定めた範囲内となる複数のグループに分ける。制御部が、複数のグループの１つを接続状態とし、接続状態の電池が終止電圧に達したか否かを判定し、終止電圧に達したと判定すると、接続状態とするグループを、他のグループに切り替える。これにより、負荷又は充電器に接続される電池の総電圧が予め定めた範囲内となるため、より一層、電池パックの総電圧の変動範囲を抑制することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、電池パックの総電圧の変動範囲を抑制することができる電池制御ユニットおよび電池ユニットを提供することができる。
【0015】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図4】比較品及び本発明品の電池パックの総電圧のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
（第１実施形態）
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
【0018】
まず、第１実施形態について説明する。図１に示す電池システム１は、例えば劣化が進んだ電池を再利用して電力を供給する装置である。
【0019】
同図に示すように、電池システム１は、電池パック２と、電池制御ユニット３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、充電器５と、負荷６と、を備えている。電池システム１は、電池パック２からの電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４を介して電圧変換した後、負荷６に供給している。また、電池システム１は、充電器５からの電力をＤＣ／ＤＣコンバータ４を介して電圧変換した後、電池パック２に供給して、充電している。
【0020】
電池パック２は、図２に示すように、複数の電池２１～２Ｎ（Ｎは２以上の整数）を有している。複数の電池２１～２Ｎは各々、充放電可能な蓄電池であり、１つのセルから構成されていてもよいし、複数のセルから構成されていてもよい。
【0021】
電池制御ユニット３は、複数の切替部３１１～３１Ｎと、複数の電圧計測部３２１～３２Ｎと、制御部３３と、を備えている。複数の切替部３１１～３１Ｎは、複数の電池２１～２Ｎに各々対応して設けられている。複数の切替部３１１～３１Ｎは、互いに同じ構成である。
【0022】
切替部３１１～３１Ｎは、対応する電池２１～２Ｎを充電器５又は負荷６に接続可能とする接続状態と、対応する電池２１～２Ｎを充電器５又は負荷６に接続不可とする非接続状態と、の間で切り替える。即ち、接続状態の電池２１～２Ｎは、電池パック２に設けられた一対の端子Ｔ１、Ｔ２間に電気的に接続され、非接続状態の電池２１～２Ｎは、一対の端子Ｔ１、Ｔ２間から切り離される。よって、電池パック２の端子Ｔ１、Ｔ２を充電器５又は負荷６に接続すると、接続状態の電池２１～２Ｎが充電器５又は負荷６に接続され、非接続状態の電池２１～２Ｎが充電器５又は負荷６から切り離される。
【0023】
切替部３１１は、電池２１に直列接続された第１スイッチＳＷ１１と、電池２１及び第１スイッチＳＷ１１に並列接続された第２スイッチＳＷ２１と、から構成されている。第１スイッチＳＷ１１は、一端Ｔ１１が電池２１の一極（例えば正極）に接続されている。第２スイッチＳＷ２１は、一端Ｔ２１が電池２１の他極（例えば負極）に接続され、他端Ｔ２２が第１スイッチＳＷ１１の他端Ｔ１２に接続されている。切替部３１２～３１Ｎについては、上述した切替部３１１についての説明中の「３１１」を「３１２」～「３１Ｎ」、「ＳＷ１１」を「ＳＷ１２」～「ＳＷ１Ｎ」、「ＳＷ２１」を「ＳＷ２２」～「ＳＷ２Ｎ」にそれぞれ置き換えて説明することができ、詳細な説明を省略する。
【0024】
また、第１スイッチＳＷ１２の他端Ｔ１２は、電池２１の負極に接続され、第１スイッチＳＷ１３の他端Ｔ１２は、電池２２の負極に接続されている。即ち、互いに隣接する電池２１－電池２２間、電池２２－電池２３、…、電池２Ｎ－１－電池２Ｎ間にそれぞれ、第１スイッチＳＷ１２～ＳＷ１Ｎが接続されている。
【0025】
以上の構成によれば、第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２Ｎをオフし、第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１Ｎをオンすると、対応する電池２１～２Ｎが接続状態となる。また、第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１Ｎをオフすると対応する電池２１～２Ｎが非接続状態となる。このとき、第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２Ｎをオンするとバイパス経路が形成され、接続状態となっている電池２１～２Ｎのみが端子Ｔ１、Ｔ２間に接続される。
【0026】
複数の電圧計測部３２１～３２Ｎは、対応する電池２１～２Ｎの両端電圧を測定して、その測定結果を後述する制御部３３に対して出力する。
【0027】
制御部３３は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭから構成され、電池システム１全体の制御を司る。制御部３３は、各電池２１～２Ｎの両端電圧に基づいて第１スイッチＳＷ１１～Ｓ１Ｎ及び第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２Ｎをオンオフ制御する。
【0028】
ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、電池パック２と充電器５又は負荷６との間に設けられる。充電器５及び負荷６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４を介して電池パック２に接続されている。
【0029】
次に、上述した電池システム１の動作の概要について説明する。制御部３３は、電池２１～２Ｎを充放電する際、電池２１～２Ｎを１つずつ端子Ｔ１、Ｔ２に接続する。具体的に説明すると、今全ての電池２１～２Ｎが充電終止電圧、放電終止電圧に達していないとする。このとき、例えば、充放電の最初は電池２１のみを端子Ｔ１、Ｔ２間に接続し、電池２２、２３はバイパスさせておく。電池２１を充放電した結果、充電終止電圧、放電終止電圧に達したら、電池２１をバイパスし、電池２２のみを端子Ｔ１、Ｔ２間に接続する。電池２２を充放電した結果、充電終止電圧、放電終止電圧に達したら、電池２２をバイパスし、電池２３のみを端子Ｔ１、Ｔ２間に接続し、これを繰り返す。繰り返した結果、全ての電池２１～２Ｎが、充電終止電圧、放電終止電圧に達したら、充放電完了となる。
【0030】
このように、複数の電池２１～２Ｎを直列接続して使わずに、電池２１～２Ｎを１つずつ使用することで、電池パック２の総電圧（入出力端子Ｔ１、Ｔ２間の電圧）の変動範囲を狭めることができる。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の高効率変換領域から総電圧が外れないようにすることができる。
【0031】
【0032】
制御部３３は、放電命令を受信すると、図３に示す放電処理を開始する。まず、制御部３３は、全第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１Ｎ、全第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２Ｎをオフにする（ステップＳ１）。その後、制御部３３は、放電終止電圧の設定を行う（ステップＳ２）。本実施形態では、制御部３３は、３Ｖを放電終止電圧として設定する。次に、制御部３３は、ｎ＝１に設定する（ステップＳ３）。その後、制御部３３は、切替部３１１～３１Ｎを制御して、電池２ｎのみを接続状態とし、電池２ｎ以外を非接続状態とする（ステップＳ４）。
【0033】
次に、制御部３３は、電池パック２の端子Ｔ１、Ｔ２に充電器５を接続して充電を開始する（ステップＳ５）。その後、制御部３３は、接続状態である電池２ｎが放電終止電圧に達したか否かを判定する（ステップＳ６）。電池２ｎが放電終止電圧に達していなければ（ステップＳ６でＮ）、制御部３３は、ステップＳ４に戻り、電池２ｎの放電を継続させる。一方、電池２ｎが放電終止電圧に達していれば（ステップＳ６でＹ）、制御部３３は、全電池２１～２Ｎが放電終止電圧に達したか否かを判定する（ステップＳ７）。全電池２１～２Ｎが放電終止電圧に達していなければ（ステップＳ７でＮ）、制御部３３は、ｎをインクリメントした後（ステップＳ８）、ステップＳ４に戻る。これにより、接続状態となる電池が電池２ｎから電池２ｎ＋１に切り替わる。
【0034】
これに対して、全電池２１～２Ｎが放電終止電圧に達すると（ステップＳ７でＹ）、制御部３３は全第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１Ｎ、全第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２Ｎをオフして（ステップＳ９）、処理を終了する。
【0035】
また、制御部３３は、充電命令を受信すると、充電処理を開始する。充電処理については、上述した放電処理についての説明中の「放電」を「充電」に、「３Ｖ」を「４Ｖ」に、「充電器５」を「負荷６」に置き換えて説明することができ、詳細な説明を省略する。
【0036】
上述した実施形態によれば、制御部３３が、複数の電池２１～２Ｎの１つを接続状態とし、接続状態の電池２ｎが終止電圧に達したか否かを判定し、終止電圧に達したと判定すると、接続状態とする１つの電池２ｎを、他の電池２ｎ＋１に切り替える。これにより、充電器５又は負荷６に接続される電池２１～２Ｎは常時、１つとなるため、電池パック２の総電圧の変動範囲を抑制することができる。また、電池パック２の総電圧の変動範囲を抑制することができ、電池パック２の総電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４の高効率変換領域から外れるのを抑制することができる。
【0037】
次に、上述した本実施形態の電池システム１の効果の詳細について図４及び図５を参照して説明する。図４は、比較品及び本発明の電池パック２の総電圧のタイムチャートであり、図５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の電圧－効率特性を示す。上記比較品は、最初に全ての電池２１～２３を直列に端子Ｔ１及びＴ２間に接続し、終止電圧に達した電池２１～２Ｎについてはバイパスさせるものである。本発明品は、上述した図１～図３に示す電池システム１であり、Ｎ＝３としている。
【0038】
また、放電終止電圧を３Ｖとし、充電終止電圧を４Ｖとし、電池２１～２３は、いずれも満充電（充電終止電圧＝４Ｖ）であり、電池２１＞電池２２＞電池２３の順に劣化しているものとする。放電開始時は、比較品の電池パック２は、電池２１～２３の全てが直列接続され、総電圧は１２Ｖ（４Ｖ×３）である。充電中、比較品の総電圧は、徐々に減少し、最も劣化している電池２１が最初に放電終止電圧に達すると、電池２１がバイパスされ、総電圧が３Ｖ一気に下がる。その後、同様に電池２２がバイパスされた後、最も劣化していない電池２３が放電終止電圧に達すると、そのときの比較品の総電圧は３Ｖとなる。即ち、比較品の総電圧は、１２Ｖ～３Ｖの範囲Ａで変動する。
【0039】
これに対して、本発明品の電池パック２は、放電開始時は、電池２１のみが接続され、総電圧は４Ｖである。充電中、比較品の総電圧は、徐々に減少し、電池２１が放電終止電圧に達すると、３Ｖとなる。その後、電池２１がバイパスされて、電池２２が接続すると比較品の総電圧は、４Ｖに上昇し、これを繰り返す。即ち、本発明品の総電圧は、４Ｖ～３Ｖの範囲Ｂで変動する。
【0040】
よって、比較品は１２Ｖ～３Ｖの広範囲で変換できるＤＣ／ＤＣコンバータ４を用いても、効率７０％以上の高効率範囲は１２Ｖ～９Ｖの間であるため、総電圧９Ｖ以下は高効率範囲から外れてしまう。これに対して、本発明品は４Ｖ～１Ｖの狭範囲で変換できるＤＣ／ＤＣコンバータ４を用いても、効率７０％以上の高効率範囲を４Ｖ～３Ｖであるため、総電圧が高効率範囲から外れることがない。
【0041】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態においては、電池２１～２Ｎのうち１つだけを接続状態に制御していたが、これに限ったものではなく、２以上の電池２１～２Ｎを接続状態にしてもよい。接続状態とする電池２１～２Ｎの数が常に一定であれば、第１実施形態と同様に、電池２１～２Ｎの総電圧の変動を抑えて、総電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の高効率範囲から外れることがない。
次に、第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態においては、電池２１～２Ｎのうち１つだけを接続状態に制御していたが、これに限ったものではなく、２以上の電池２１～２Ｎを接続状態にしてもよい。接続状態とする電池２１～２Ｎの数が常に一定であれば、第１実施形態と同様に、電池２１～２Ｎの総電圧の変動を抑えて、総電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の高効率範囲から外れることがない。
【0042】
上述した第２実施形態における電池システム１の詳細について、説明する。第２実施形態における電池システム１の構成は、上述した第１実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし、本実施形態では、電池システム１が、Ｎ≧４以上としている。
【0043】
【0044】
制御部３３は、放電命令を受信すると、図６に示す放電処理を開始する。制御部３３は、全第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１Ｎ、第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２Ｎをオフにする（ステップＳ１０）。その後、制御部３３は、放電終止電圧の設定を行う（ステップＳ１１）。次に、制御部３３は、ｎ＝１に設定する（ステップＳ１３）。その後、制御部３３は、切替部３１１～３１Ｎを制御して、電池２ｎ、２ｎ＋１のみを接続状態とし、電池２ｎ、２ｎ＋１以外を非接続状態とする（ステップＳ１４）。
【0045】
次に、制御部３３は、充電を開始する（ステップＳ１５）。その後、制御部３３は、接続状態である電池２ｎ又は２ｎ＋１が放電終止電圧に達したか否かを判定する（ステップＳ１６）。電池２ｎ、２ｎ＋１の何れかが放電終止電圧に達していなければ（ステップＳ１６でＮ）、制御部３３は、ステップＳ１４に戻り、電池２ｎ、２ｎ＋１の放電を継続させる。一方、電池２ｎ、２ｎ＋１が放電終止電圧に達していれば（ステップＳ１６でＹ）、制御部３３は、全電池２１～２Ｎの放電が完了したか否か（ｎ＋１＝Ｎか）判定する（ステップＳ１７）。全電池２１～２Ｎが放電していなければ（ステップＳ１７でＮ）、制御部３３は、ｎに２を加算した後（ステップＳ１８）、ステップＳ１４に戻る。これにより、接続状態となる電池が、電池２ｎ、２ｎ＋１から電池２ｎ＋２、２ｎ＋３に切り替わる。
【0046】
これに対して、全電池２１～２Ｎの放電が完了すると（ステップＳ１７でＹ）、制御部３３は全第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１Ｎ、全第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２Ｎをオフして（ステップＳ１９）、処理を終了する。また、充電については、上述した放電処理についての説明中の「放電」を「充電」に置き換えて説明することができる。
【0047】
上述した第２実施形態によれば、常時、２つの電池２１～２Ｎが接続状態となるため、電池２１～２Ｎの総電圧の変動を抑えることができる。
【0048】
なお、上述した第２実施形態によれば、２つの電池２１～２Ｎを接続状態としていたが、これに限ったものではない。３つ以上の電池２１～２Ｎを接続状態とするようにしてもよい。
【0049】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。上述した第１、２実施形態においては、接続状態とする電池２１～２Ｎの数を常に一定にしていたが、これに限ったものではない。電池２１～２Ｎの総電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の高効率範囲内になるような組み合わせの電池２１～２３を接続状態としてもよい。
次に、第３実施形態について説明する。上述した第１、２実施形態においては、接続状態とする電池２１～２Ｎの数を常に一定にしていたが、これに限ったものではない。電池２１～２Ｎの総電圧が、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の高効率範囲内になるような組み合わせの電池２１～２３を接続状態としてもよい。
【0050】
上述した第２実施形態における電池システム１の詳細について、説明する。第３実施形態における電池システム１の構成は、上述した第２実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【0051】
【0052】
制御部３３は、放電命令を受信すると、図７に示す放電処理を開始する。制御部３３は、全第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１Ｎ、第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２Ｎをオフにする（ステップＳ２０）。その後、制御部３３は、放電終止電圧の設定を行う（ステップＳ２１）。次に、制御部３３は、放電終止電圧に達していない電池２１～２Ｎをグループに分ける（ステップＳ２２）。このとき、各グループの総電圧が、Ｖmax以下、Ｖmin以上となるように、グループ分けする。Ｖmax、Ｖminは、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ４の放電方向における高効率範囲の最大値、最小値に設定されている。
【0053】
その後、制御部３３は、ステップＳ２２で分けられたグループのうち、最も少ない電池数のグループを決定する（ステップＳ２３）。少ない電池数のグループほど、グループを構成する１個、１個の電池２１～２Ｎの両端電圧が高いとみなすことができる。なお、ステップＳ２３において、制御部３３は、最も少ない電池数のグループが複数グループあった場合、総電圧がＶmaxに最も近いグループに決定するようにしてもよい。また、グループ内の最小、最大の電圧差が小さいものを選んで決定するようにしてもよい。次に、制御部３３は、決定されたグループ内の電池２１～２Ｎのみ接続状態として、その他の電池２１～２Ｎを非接続状態とする（ステップＳ２４）。
【0054】
その後、制御部３３は、充電を開始する（ステップＳ２５）。次に、制御部３３は、接続状態であるグループ内の電池２１～２Ｎの何れかが放電終止電圧に達したか否かを判定する（ステップＳ２６）。グループ内の電池２１～２Ｎの何れかが放電終止電圧に達していなければ（ステップＳ２６でＮ）、制御部３３は、ステップＳ２３に戻る。一方、グループ内の電池２１～２Ｎの何れか１つでも放電終止電圧に達していれば（ステップＳ２６でＹ）、制御部３３は、全電池２１～２Ｎが放電したか否かを判定する（ステップＳ２７）。全電池２１～２Ｎが放電していなければ（ステップＳ２７でＮ）、制御部３３はステップＳ２３に戻る。
【0055】
これに対して、全電池２１～２Ｎが放電していれば（ステップＳ２７でＹ）、制御部３３は全第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１Ｎ、全第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２Ｎをオフして（ステップＳ２８）、処理を終了する。また、充電については、上述した放電処理についての説明中の「放電」を「充電」に置き換え、ステップＳ２１の「放電終了電圧＝３Ｖ」を「充電終了電圧＝４Ｖ」に置き換え、「Ｖmax」を「Ｖmax´」に、「Ｖmin」を「Ｖmin´」に置き換えて説明することができる。双方向のＤＣ／ＤＣコンバータ４では、充電方向と放電方向とで高効率範囲が異なることがあるので、ＶmaxとＶmax´、ＶminとＶmin´は、異なる値に設定されていてもよい。
【0056】
ただし、ステップＳ２３においては、制御部３３は、ステップＳ２２で分けられたグループのうち、最も多い電池数のグループを決定する。多い電池数のグループほど、グループを構成する１個、１個の電池２１～２Ｎの両端電圧が低いとみなすことができる。なお、充電時のステップＳ２３において、制御部３３は、最も多い電池数のグループが複数グループあった場合、総電池がＶmin´に最も近いグループに決定するようにしてもよい。また、グループ内の最小、最大の電圧差が小さいものを選んで決定するようにしてもよい。
【0057】
上述した第３実施形態によれば、総電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４の高効率範囲内になるような組み合わせの電池２１～２３を接続状態とする。これにより、電池パック２の総電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４の高効率変換領域から外れるのを抑制することができる。
【0058】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【0059】
上述した実施形態によれば、切替部３１１～３１Ｎとしては、２つの第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１Ｎ、第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２Ｎとから構成されていたが、これに限ったものではない。切替部３１１～３１Ｎとしては、電池２１～２Ｎと、電池２１～２Ｎに並列接続されたバイパス回路と、の何れかを選択する切替スイッチから構成されていてもよい。
【0060】
ここで、上述した本発明に係る電池制御ユニットおよび電池システムの実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］
複数の電池（２１～２Ｎ）毎に設けられ、対応する前記電池（２１～２Ｎ）を負荷（６）又は充電器（５）に接続可能とする接続状態と、対応する前記電池（２１～２Ｎ）を前記負荷（６）又は前記充電器（５）に接続不可とする非接続状態と、に切り替える切替部（３１１～３１Ｎ）と、
前記切替部（３１１～３１Ｎ）を制御して前記複数の電池（２１～２Ｎ）のうち少なくとも１つを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池（２１～２Ｎ）が終止電圧に達したか否かを判定し、前記終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記電池（２１～２Ｎ）を、他の前記電池（２１～２Ｎ）に切り替える制御部（３３）と、
前記電池（２１～２Ｎ）と前記負荷（６）又は前記充電器（５）との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ（４）と、を備えた、
電池制御ユニット（３）。
［２］
［１］に記載の電池制御ユニット（３）において、
前記制御部（３３）は、前記接続状態とする電池（２１～２Ｎ）の数が、前記切り替え前と前記切り替え後とで同じになるように切り替える、
電池制御ユニット（３）。
［３］
［１］に記載の電池制御ユニット（３）において、
前記複数の電池（２１～２Ｎ）を、総電圧が予め定めた範囲内となる複数のグループに分け、
前記制御部（３３）が、前記複数のグループの１つを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池（２１～２Ｎ）が終止電圧に達したか否かを判定し、前記終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記グループを、他の前記グループに切り替える、
電池制御ユニット（３）。
［４］
複数の電池（２１～２Ｎ）と、
［１］～［３］何れか１項に記載の電池制御ユニット（３）と、を備えた、
電池システム（１）。
［１］
複数の電池（２１～２Ｎ）毎に設けられ、対応する前記電池（２１～２Ｎ）を負荷（６）又は充電器（５）に接続可能とする接続状態と、対応する前記電池（２１～２Ｎ）を前記負荷（６）又は前記充電器（５）に接続不可とする非接続状態と、に切り替える切替部（３１１～３１Ｎ）と、
前記切替部（３１１～３１Ｎ）を制御して前記複数の電池（２１～２Ｎ）のうち少なくとも１つを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池（２１～２Ｎ）が終止電圧に達したか否かを判定し、前記終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記電池（２１～２Ｎ）を、他の前記電池（２１～２Ｎ）に切り替える制御部（３３）と、
前記電池（２１～２Ｎ）と前記負荷（６）又は前記充電器（５）との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ（４）と、を備えた、
電池制御ユニット（３）。
［２］
［１］に記載の電池制御ユニット（３）において、
前記制御部（３３）は、前記接続状態とする電池（２１～２Ｎ）の数が、前記切り替え前と前記切り替え後とで同じになるように切り替える、
電池制御ユニット（３）。
［３］
［１］に記載の電池制御ユニット（３）において、
前記複数の電池（２１～２Ｎ）を、総電圧が予め定めた範囲内となる複数のグループに分け、
前記制御部（３３）が、前記複数のグループの１つを前記接続状態とし、前記接続状態の前記電池（２１～２Ｎ）が終止電圧に達したか否かを判定し、前記終止電圧に達したと判定すると、前記接続状態とする前記グループを、他の前記グループに切り替える、
電池制御ユニット（３）。
［４］
複数の電池（２１～２Ｎ）と、
［１］～［３］何れか１項に記載の電池制御ユニット（３）と、を備えた、
電池システム（１）。
【符号の説明】
【0061】
１ 電池システム
３ 電池制御ユニット
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ 充電器
６ 負荷
２１～２Ｎ 電池
３１１～３１Ｎ 切替部
３ 電池制御ユニット
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ 充電器
６ 負荷
２１～２Ｎ 電池
３１１～３１Ｎ 切替部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】