特許 7576546 電池管理回路および蓄電装置

(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】2024-10-23

(45)【発行日】2024-10-31

(54)【発明の名称】電池管理回路および蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 H

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021533074

(86)(22)【出願日】2020-07-14

(86)【国際出願番号】 JP2020027345

(87)【国際公開番号】W WO2021010388

(87)【国際公開日】2021-01-21

【審査請求日】2023-06-13

(31)【優先権主張番号】P 2019133098

(32)【優先日】2019-07-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】520133916

【氏名又は名称】ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】龍 隆

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２７０４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０４５６６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０２９３８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０３３２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１５６５６４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００５９１０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の蓄電池および複数のキャパシタを有する蓄電装置を管理する電池管理回路であって、
前記複数のキャパシタのうちの第１キャパシタと、前記複数の蓄電池のうちの第１蓄電池とを並列に接続する第１スイッチ回路と、
前記第１キャパシタと、前記第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列に接続する第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路による接続と前記第２スイッチ回路による接続とを繰り返し切り替える第１の制御を行う制御回路と、を備え、
前記第１スイッチ回路は、複数の蓄電池と複数のキャパシタとの間で、各キャパシタに蓄電池を１対１で並列に接続する第１の接続状態と、前記第１の接続状態とは異なる組み合わせで各キャパシタに蓄電池を１対１で並列に接続する第２の接続状態と、を有し、
前記制御回路は、さらに、前記第１の接続状態と前記第２の接続状態とを繰り返し切り替える第２の制御を行う
電池管理回路。

【請求項2】

前記第１蓄電池は、前記複数の蓄電池のうちの所定値より低い出力電圧を有する蓄電池である
請求項１に記載の電池管理回路。

【請求項3】

前記制御回路は、前記第１の制御において、前記第１の接続状態、前記第２の接続状態、および、前記第２スイッチ回路による接続を順に切り替える
請求項１に記載の電池管理回路。

【請求項4】

前記制御回路は、前記第１の制御において、前記第１の接続状態、前記第２スイッチ回路による接続、前記第２の接続状態、および、前記第２スイッチ回路による接続の順に切り替える
請求項１に記載の電池管理回路。

【請求項5】

前記制御回路は、前記第１の制御として、前記第１スイッチ回路による前記第１の接続状態または前記第２の接続状態と、前記第２スイッチ回路による接続とを繰り返し切り替える
請求項１に記載の電池管理回路。

【請求項6】

前記第１の接続状態は、前記第１キャパシタと前記第１蓄電池との並列接続を含み、
前記第２の接続状態は、前記複数のキャパシタのうちの第２キャパシタと前記第１蓄電池との並列接続を含み、
前記第２スイッチ回路は、
前記第１キャパシタと前記第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列に接続する第３の接続状態と、
前記第２キャパシタと前記第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列に接続する第４の接続状態と、を有し、
前記制御回路は、前記第１の制御として、前記第１の接続状態、前記第３の接続状態、前記第２の接続状態、および、前記第４の接続状態を順次切り替える
請求項１に記載の電池管理回路。

【請求項7】

前記第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池は、前記第１蓄電池に直列接続された隣の蓄電池を含む
請求項１～６のいずれか１項に記載の電池管理回路。

【請求項8】

前記第２スイッチ回路は、スイッチ素子を有し、
前記スイッチ素子は、前記第１キャパシタと前記第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列接続するための回路ループを構成する
請求項１～７のいずれか１項に記載の電池管理回路。

【請求項9】

前記回路ループは、前記回路ループを流れる電流を規制するための抵抗素子を有する
請求項８に記載の電池管理回路。

【請求項10】

前記第２スイッチ回路は、前記複数の蓄電池と前記複数のキャパシタとの間で、各キャパシタに２以上の直列の蓄電池を並列に接続する１対多接続をするための複数のスイッチ素子を有し、
前記複数のスイッチ素子は、キャパシタと２以上の直列の蓄電池とを並列接続するための複数の回路ループを構成する
請求項１～７のいずれか１項に記載の電池管理回路。

【請求項11】

前記複数のスイッチ素子の各々は、回路ループを流れる電流を規制するためのオン抵抗を有するトランジスタであり、
前記複数の回路ループのうちの第１の回路ループ内のスイッチ素子のオン抵抗の値は、他の回路ループ内のスイッチ素子のオン抵抗の値と異なる
請求項１０に記載の電池管理回路。

【請求項12】

複数の蓄電池および複数のキャパシタを有する蓄電装置を管理する電池管理回路であって、
前記複数の蓄電池と前記複数のキャパシタとの間で、キャパシタに蓄電池を１対１で並列に接続する１対１接続を行う第１スイッチ回路と、
前記複数の蓄電池と前記複数のキャパシタとの間で、キャパシタに２以上の直列の蓄電池を並列に接続する１対多接続を行う第２スイッチ回路と、
前記第１スイッチ回路による接続と前記第２スイッチ回路による接続とを繰り返し切り替える第１の制御と、前記１対１接続がなされる第１接続状態と前記第１接続状態におけるキャパシタと蓄電池との組み合わせと異なる組み合わせの１対１接続がなされる第２接続状態とを繰り返し切り替える第２の制御とを選択的に行う制御回路と、を備える
電池管理回路。

【請求項13】

前記制御回路は、前記複数の蓄電池のうち所定値より低い出力電圧を有する蓄電池を第１蓄電池として選択し、
前記１対１接続は、前記複数のキャパシタ中の第１キャパシタと、前記第１蓄電池との並列接続を含み、
前記１対多接続は、前記第１キャパシタと、前記複数の蓄電池中の第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池との並列接続を含む
請求項１２に記載の電池管理回路。

【請求項14】

前記制御回路は、前記第１の制御において、前記第１接続状態と前記第２接続状態との間に、前記第２スイッチ回路による１対多接続をする状態を挿入するように前記第１スイッチ回路および前記第２スイッチ回路を制御する
請求項１２に記載の電池管理回路。

【請求項15】

前記第２スイッチ回路は、
前記第１キャパシタと前記複数の蓄電池中の第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池との並列接続を含む第３接続状態と、
前記複数のキャパシタ中の第２キャパシタと、前記複数の蓄電池中の前記第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池との並列接続を含む第４接続状態と、を含み、
前記制御回路は、第２の電圧均等化制御として、前記第１接続状態、前記第３接続状態、前記第２接続状態および前記第４接続状態を順次繰り返し切り替える
請求項１３に記載の電池管理回路。

【請求項16】

請求項１～１５のいずれか１項に記載の電池管理回路と、
前記複数の蓄電池と、
前記複数のキャパシタと、を有する
蓄電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複数の蓄電池を有する蓄電装置を管理する電池管理回路および蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、直列接続された複数の蓄電池における個々の蓄電池の電圧を均等化する電圧均等化処理を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０００－５１１３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記先行技術によれば、蓄電装置を構成する個々の蓄電池の電圧を均等化するのに要する時間が長くかかってしまう場合があるという問題がある。

【0005】

そこで、本開示は、電圧均等化処理において電池電圧の均等化に要する時間を短縮する電池管理回路および蓄電装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために本開示の一態様に係る電池管理回路は、複数の蓄電池および複数のキャパシタを有する蓄電装置を管理する電池管理回路であって、前記複数のキャパシタのうちの第１キャパシタと、前記複数の蓄電池のうちの第１蓄電池とを並列に接続することができる第１スイッチ回路と、前記第１キャパシタと、前記第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列に接続することができる第２スイッチ回路と、前記第１スイッチ回路による接続と前記第２スイッチ回路による接続とを繰り返し切り替える第１の制御を行う制御回路と、を備える。

【0007】

また、一態様に係る蓄電装置は、前記電池管理回路と、前記複数の蓄電池と、前記複数のキャパシタと、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係る電池管理回路および蓄電装置によれば、電圧均等化処理において電池電圧の均等化に要する時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態に係る蓄電装置の構成例を示す回路図である。

【図2A】図２Ａは、電池管理回路における第２の制御つまり電圧均等化処理を示すタイムチャートである。

【図2B】図２Ｂは、図２Ａにおける２つの状態を模式的に示す説明図である。

【図3】図３は、図２Ａにおける第１の接続状態（状態Ｓ１）を示す回路図である。

【図4】図４は、図２Ａにおける第２の接続状態（状態Ｓ２）を示す回路図である。

【図5】図５は、ｍ個の直列接続された蓄電池の正極端子側からｎ番目の蓄電池を第１蓄電池として充電電流を加増する動作を示すタイムチャートである。

【図6A】図６Ａは、第１スイッチ回路において７個の直列接続された蓄電池の正極端子側から４番目の蓄電池を第１蓄電池として充電電流を加増する動作を示すタイムチャートである。

【図6B】図６Ｂは、図６Ａにおける４つの状態を模式的に示す説明図である。

【図7】図７は、図６Ａにおける第１の状態を示す回路図である。

【図8】図８は、図６Ａにおける第２の状態を示す回路図である。

【図9】図９は、図６Ａにおける第３の状態を示す回路図である。

【図10】図１０は、図６Ａにおける第４の状態を示す回路図である。

【図11A】図１１Ａは、電池管理回路における第１の制御により蓄電池の充電電流を加増する場合のスイッチ回路の動作状態の変化を示すタイムチャートと充電電流を加増したキャパシタの電圧波形を示すグラフである。

【図11B】図１１Ｂは、図１１Ａにおける４つの状態を模式的に示す説明図である。

【図12】図１２は、図１１Ａにおける第１の状態を示す回路図である。

【図13】図１３は、図１１Ａにおける第２の状態を示す回路図である。

【図14】図１４は、図１１Ａにおける第３の状態を示す回路図である。

【図15】図１５は、図１１Ａにおける第４の状態を示す回路図である。

【図16A】図１６Ａは、電池管理回路における第１の制御により蓄電池の充電電流を加増する動作を示すタイムチャートである。

【図16B】図１６Ｂは、図１６Ａにおける４つの状態を模式的に示す説明図である。

【図17】図１７は、図１６Ａにおける第２の状態を示す回路図である。

【図18】図１８は、図１６Ａにおける第４の状態を示す回路図である。

【図19】図１９は、実施の形態の変形例に係る蓄電装置の回路図の例を示す図である。

【図20】図２０は、特許文献１に開示された蓄電装置の構成を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した蓄電装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。

【0011】

図２０は、特許文献１に開示された蓄電装置の構成を示す回路図である。

【0012】

同図において、複数のスイッチ１６は第１の状態と第２の状態をと交互に複数回切り替える。例えばキャパシタ１４ａは、第１状態では蓄電池Ｂａに並列接続され、第２状態では蓄電池Ｂｂに並列接続される。キャパシタ１４ｂは、第１状態では蓄電池Ｂｂに並列接続され、第２状態では蓄電池Ｂｃに並列接続される。他のキャパシタも同様である。

【0013】

これにより、隣り合う蓄電池のうち電圧が高い方の蓄電池は、電圧が低い方の蓄電池にキャパシタを介して充電する。このように、図２０の蓄電装置は、複数のキャパシタと複数の蓄電池とをそれぞれ並列に接続する第１および第２の状態を周期的に切り換えることによって電圧を均等化する。

【0014】

しかしながら、直列接続された複数の蓄電池の中に他よりも自己リーク電流が多いなどの原因で特に電圧の低い蓄電池があると、その蓄電池の充電に時間が掛かる。その結果、全ての蓄電池の電圧均等化に要する時間が長くなってしまうという問題がある。

【0015】

このような問題を解決するために、本開示の一態様に係る電池管理回路は、複数の蓄電池および複数のキャパシタを有する蓄電装置を管理する電池管理回路であって、前記複数のキャパシタのうちの第１キャパシタと、前記複数の蓄電池のうちの第１蓄電池とを並列に接続することができる第１スイッチ回路と、前記第１キャパシタと、前記第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列に接続することができる第２スイッチ回路と、前記第１スイッチ回路による接続と前記第２スイッチ回路による接続とを繰り返し切り替える第１の制御を行う制御回路と、を備える。

【0016】

また、一態様に係る蓄電装置は、前記電池管理回路と、前記複数の蓄電池と、前記複数のキャパシタと、を有する。

【0017】

これにより、電池管理回路および蓄電装置は、第１キャパシタから第１蓄電池に対して蓄電池１個分の電圧よりも高い電圧が印加されるので、特に第１蓄電池に対する充電電流を加増することができ、電圧均等化に要する時間を短縮することができる。

【0018】

以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、駆動タイミング等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうちの、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成について、重複する説明は省略又は簡略化する。

【0019】

［１．構成］
まず、蓄電装置１００の構成について説明する。

【0020】

図１は、実施の形態に係る蓄電装置１００の構成例を示す回路図である。

【0021】

図１において、蓄電装置１００は、組蓄電池１、容量素子群６および電池管理回路１０を備える。

【0022】

組蓄電池１は、直列に接続された複数（ｍ個）の蓄電手段（代表として蓄電池Ｂ１～Ｂ７）を備える。図１ではｍ＝７の場合を示しているが、組蓄電池１内の蓄電池の個数は７つに限らない。各蓄電池は、例えばリチウムイオン電池であるが、ニッケル水素電池などその他の二次電池であってもよい。また、リチウムイオンキャパシタのような直列接続された蓄電セルも含まれる。組蓄電池１は、負荷および充電回路に接続される。負荷は、例えば、ＨＥＶまたはＥＶのモータであるが、これに限定されない。

【0023】

容量素子群６は、複数のキャパシタＣ１～Ｃ６を有する。容量素子群６は、組蓄電池１内の蓄電池の数よりも１個少ない６個のキャパシタが直列に接続されて構成されている。

【0024】

電池管理回路１０は、複数の蓄電池Ｂ１～Ｂ７および複数のキャパシタＣ１～Ｃ６を有する蓄電装置１００を管理する。そのため、電池管理回路１０は、第１スイッチ回路２、第２スイッチ回路３、制御回路４および電圧検出回路５を備える。なお、第１スイッチ回路２、第２スイッチ回路３は、図１では第１ＳＷ回路、第２ＳＷ回路と表記されている。

【0025】

第１スイッチ回路２は、複数のキャパシタのうちの第１キャパシタと、複数の蓄電池のうちの第１蓄電池とを並列に接続することができ、また、複数のキャパシタのうちの第２キャパシタと、第１蓄電池とを並列に接続することができる。ここで、第１蓄電池は、例えば、複数の蓄電池Ｂ１～Ｂ７のうち所定値よりも低い出力電圧を有する電池であってもよいし、複数の蓄電池Ｂ１～Ｂ７のうち選択された蓄電池であってもよい。第１キャパシタおよび第２キャパシタそれぞれは、第１スイッチ回路２によって第１蓄電池と並列接続される相手方のキャパシタをいう。図１において第１蓄電池が蓄電池Ｂ４である場合には、第１キャパシタおよび第２キャパシタはキャパシタＣ３およびキャパシタＣ４である。

【0026】

より具体的な接続例として、第１スイッチ回路２は、複数の蓄電池Ｂ１～Ｂ７と複数のキャパシタＣ１～Ｃ６との間で、キャパシタに蓄電池を１対１で並列に接続する１対１接続を実施可能である。この１対１接続には、第１接続状態と第２接続状態の少なくとも２種類を含む。第１接続状態と第２接続状態とは,キャパシタと蓄電池との組み合わせが異なる。

【0027】

図１の構成例では、第１スイッチ回路２は、スイッチ素子Ｓａ１～Ｓａ７、スイッチ素子Ｓｂ１～Ｓｂ７を備える。つまり、第１スイッチ回路２は、組蓄電池１の蓄電池Ｂ１～Ｂ７の端子とキャパシタＣ１～Ｃ６の端子を選択的に接続するスイッチ素子Ｓａ１～Ｓａ７およびＳｂ１～Ｓｂ７で構成されており、各スイッチ素子は制御回路４からの信号でそれぞれ独立に開閉できる機能を持つ。第１スイッチ回路２は、第１接続状態では、キャパシタＣ１～Ｃ６に蓄電池Ｂ１～Ｂ６をそれぞれ接続する。このとき、スイッチ素子Ｓａ１～Ｓａ７はオン状態であり、かつ、スイッチ素子Ｓｂ１～Ｓｂ７はオフ状態である。また、第１スイッチ回路２は、第２接続状態では、キャパシタＣ１～Ｃ６に蓄電池Ｂ２～Ｂ７をそれぞれ接続する。このとき、スイッチ素子Ｓａ１～Ｓａ７はオフ状態であり、かつ、スイッチ素子Ｓｂ１～Ｓｂ７はオン状態である。

【0028】

ここで、第１接続状態は、第１キャパシタと第１蓄電池との並列接続を含む。第２接続状態は、第２キャパシタと第１蓄電池との接続状態を含む。

【0029】

第２スイッチ回路３は、第１キャパシタと、第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列接続することが可能である。この並列接続により、第１キャパシタは、１つの蓄電池の出力電圧よりも高い電圧（例えば、２以上の蓄電池の出力電圧のほぼ合計）に充電される。

【0030】

また、第２スイッチ回路３は、第２キャパシタと、第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列接続することが可能である。この並列接続により、第２キャパシタは、１つの蓄電池の出力電圧よりも高い電圧（例えば、２以上の蓄電池の出力電圧のほぼ合計）に充電される。つまり、第２スイッチ回路３は、容量素子群６のうち第１キャパシタまたは第２キャパシタへの充電電圧を加増する動作を行う。そのため、図１の第２スイッチ回路３の回路構成例は、スイッチ素子Ｓｐ２～Ｓｐ６とＳｑ１～Ｓｑ５、および、これらのスイッチ素子にそれぞれ直列接続された抵抗Ｒｐ２～Ｒｐ６とＲｑ１～Ｒｑ５を備える。各スイッチ素子は制御回路４からの信号で独立に開閉できるものとする。なお、第１スイッチ回路２および第２スイッチ回路３による「並列接続」の用語は、図１のように電流を規制するための抵抗素子を含む場合も、スイッチ素子を含む場合も広く含むものとする。

【0031】

制御回路４は、第１スイッチ回路２による接続と第２スイッチ回路３による接続とを繰り返し切り替えるよう第１スイッチ回路２および第２スイッチ回路３を制御する。以下では、この制御を第１の制御と呼ぶ。第１の制御では、第１キャパシタまたは第２キャパシタから第１蓄電池に対して蓄電池１個分の電圧よりも高い電圧が印加されるので、特に第１蓄電池に対する充電電流を加増することができ、均等化に要する時間を短縮することができる。

【0032】

また、制御回路４は、上記の第１の接続状態と第２の接続状態とを繰り返し切り替える第２の制御を行う。第２の制御は、組蓄電池１の蓄電池Ｂ１～Ｂ７の電圧を均等化するための制御である。

【0033】

さらに、制御回路４は、電圧検出回路５によって検出された蓄電池Ｂ１～Ｂ７の出力電圧に基づいて、例えば、所定の値よりも小さい出力電圧をもつ蓄電池を第１蓄電池としても選択する。第１蓄電池は、電圧均等化処理において充電電流を加増する対象として選択される。

【0034】

電圧検出回路５は、組蓄電池１内の個々の蓄電池Ｂ１～Ｂ７の出力電圧を検出する回路である。なお、電圧検出回路５は、必ずしも電池管理回路１０内に備える必要はなく、電池管理回路１０または蓄電装置１００の外部に備えていてもよい。

【0035】

なお、図１における電池管理回路１０は、ＩＣ（半導体集積回路）として構成してもよい。また、電池管理回路１０および容量素子群６は、１つの印刷回路基板（Printed Circuit Board：ＰＣＢ）として構成してもよい。

【0036】

また、電池管理回路１０は、組蓄電池１の温度を測定する温度測定回路を備え、電圧検出回路５で検出された電圧値を温度に応じて補正してもよい。

【0037】

［２．１ 電圧均等化処理（第２の制御）］
第１の制御の説明の前に、第２の制御、つまり、いずれの蓄電池も充電電流の加増を行わない電圧均等化処理の動作を説明する。

【0038】

図２Ａに、電池管理回路１０における第２の制御つまり電圧均等化処理を示すタイムチャートを示す。図２Ａの横軸は時間を、縦軸は各スイッチ素子の制御信号とキャパシタＣ３、Ｃ４の電圧ＶＣ３とＶＣ４の変化を模式的に示す。各スイッチ素子の制御信号は、ハイレベルでオン状態、ローレベルでオフ状態に対応する。状態Ｓ１、Ｓ２は、上記の第１の接続状態、第２接続状態に対応する。図２Ｂは、図２Ａにおける２つの状態を模式的に示す説明図である。図２Ｂにおける二重線は、１対１接続される蓄電池とキャパシタのペアを示している。

【0039】

第２の制御は、電圧を均等化する通常動作モードであり、第２スイッチ回路３のスイッチ素子Ｓｐ２～Ｓｐ６とＳｑ１～Ｓｑ５は全てオフ状態である。

【0040】

図２Ａの時間軸における状態Ｓ１の期間の各スイッチ素子の状態を図３に示す。状態Ｓ１は、スイッチ素子Ｓａ１～Ｓａ７がオン状態で他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ１～Ｂ６とキャパシタＣ１～Ｃ６がそれぞれ一つずつ並列に接続された状態つまり第１の接続状態である。図３中の太い矢線は、キャパシタＣ１と蓄電池Ｂ１の並列接続を特に強調表示している。

【0041】

図２Ａの時間軸における状態Ｓ２の期間の各スイッチ素子の状態を図４に示す。状態Ｓ２は、スイッチ素子Ｓｂ１～Ｓｂ７がオン状態で他のスイッチ素子が全てオフ状態であって蓄電池Ｂ２～Ｂ７とキャパシタＣ１～Ｃ６がそれぞれ一つずつ並列に接続された状態つまり第２の接続状態である。図４中の太い矢線は、キャパシタＣ１と蓄電池Ｂ２の並列接続を特に強調表示している。

【0042】

図２Ａにおいて、一例として、蓄電池Ｂ４の電圧が蓄電池Ｂ３および蓄電池Ｂ５の電圧よりも低い場合の電圧均等化処理の動作原理を説明する。第１の接続状態で、キャパシタＣ３は蓄電池Ｂ３から電荷を供給されてその電圧ＶＣ３は上昇し、次に第２の接続状態で、キャパシタＣ３は蓄電池Ｂ４に電荷を供給してその電圧ＶＣ３は下降する。同時に第２の接続状態でキャパシタＣ４は蓄電池Ｂ５から電荷を供給されてその電圧ＶＣ４は上昇し、次に第１の接続状態で、キャパシタＣ４は蓄電池Ｂ４に電荷を供給してその電圧ＶＣ４は下降する。

【0043】

このように、所要の周期で前記第１の接続状態と前記第２の接続状態の切り換えを繰り返し行うことによって、キャパシタを介して電圧の高い蓄電池から電圧の低い蓄電池へ電荷の移動が繰り返し行われ、全ての蓄電池の電圧が等しくなるまで電荷の移動が行われることによって蓄電池の電圧均等化ができる。

【0044】

［２．２ 加増を伴う電圧均等化処理（第１の制御）］
次に、前記複数の蓄電池のうち所定値よりも低い出力電圧を有する蓄電池が存在する場合に電圧均等化処理を短縮するための第１の制御つまり充電電流を加増する制御について説明する。

【0045】

上記の第２の制御つまり電圧均等化処理では、直列接続された複数の蓄電池の中に特に電圧の低いものがあると、前記第１の接続状態と前記第２の接続状態の切り換えを繰り返し行う操作だけでは該当の電圧の低い蓄電池の充電に時間が掛かり、全ての蓄電池の電圧均等化に時間が掛かる問題が生じる。

【0046】

この問題を解決するため、本開示の蓄電装置は、複数のキャパシタと、蓄電装置の各蓄電池の端子とキャパシタの端子を選択的に接続する第１スイッチ回路２と、複数のキャパシタのうち選択したキャパシタの充電電流を加増する第２スイッチ回路３と、第１スイッチ回路２と第２スイッチ回路３の動作を制御する制御回路を備え、キャパシタを蓄電池にそれぞれ接続する第１の接続状態と、キャパシタを第１の接続状態の対応先とは別の蓄電池にそれぞれ接続する第２の接続状態との切り換えを繰り返して行うことによる蓄電池の電圧均等化の機能と、複数のキャパシタのうち選択したキャパシタの充電電流を加増することによって蓄電池のうち選択した第１蓄電池の充電電流を加増できる機能を備える。

【0047】

制御回路４は、第１電池の充電電流を加増する機能として、第１スイッチ回路による接続と第２スイッチ回路による接続とを繰り返し切り替える第１の制御を行う。

【0048】

例えば、制御回路４の制御系列において、第２スイッチ回路３による接続をする工程期間を、第１の接続状態と第２の接続状態の工程期間の両方の前あるいは片方の前に設ける。

【0049】

例えば、制御回路４は、第１の制御において、第１の接続状態、第２の接続状態、および、前記第２スイッチ回路３による接続の順に切り替えてもよい。

【0050】

例えば、制御回路４は、第１の制御において、第１の接続状態、第２スイッチ回路３による接続、第２の接続状態、および、第２スイッチ回路３による接続の順に切り替えてもよい。

【0051】

例えば、制御回路４は、第１の制御として、第１スイッチ回路２による第１の接続状態または第２の接続状態と、第２スイッチ回路３による接続とを繰り返し切り替えてもよい。

【0052】

また、第２スイッチ回路３は、選択した第１蓄電池以外の複数の蓄電池と選択したキャパシタを選択的に接続した回路ループを構成する。

【0053】

また、第２スイッチ回路３は、選択した第１蓄電池に隣接する複数個の直列接続の蓄電池からスイッチ素子とスイッチ素子のオン抵抗を含む抵抗を介して電流を供給される。

【0054】

更に、本開示の蓄電装置について、その特徴である、選択した第１蓄電池の充電を加速する機能（以下、選択電池充電加速モードと表す）が稼働するときの動作について、図１から図５を用いて説明する。

【0055】

図１に第２スイッチ回路３の一実施の形態の内部構成を示している。第２スイッチ回路３は、蓄電池Ｂ１の正極端子とキャパシタＣ１とＣ２の接続点との間に抵抗Ｒｐ２とスイッチ素子Ｓｐ２の直列接続を具備する。更に、第２スイッチ回路３は、蓄電池Ｂ２の正極端子とキャパシタＣ２とＣ３の接続点との間に抵抗Ｒｐ３とスイッチ素子Ｓｐ３の直列接続を具備する。更に、第２スイッチ回路３は、蓄電池Ｂ３の正極端子とキャパシタＣ３とＣ４の接続点との間に抵抗Ｒｐ４とスイッチ素子Ｓｐ４の直列接続を具備する。更に、第２スイッチ回路３は、蓄電池Ｂ４の正極端子とキャパシタＣ４とＣ５の接続点との間に抵抗Ｒｐ５とスイッチ素子Ｓｐ５の直列接続を具備する。更に、第２スイッチ回路３は、蓄電池Ｂ５の正極端子とキャパシタＣ５とＣ６の接続点との間に抵抗Ｒｐ６とスイッチ素子Ｓｐ６の直列接続を具備する。更に、第２スイッチ回路３は、蓄電池Ｂ３の負極端子とキャパシタＣ１とＣ２の接続点との間に抵抗Ｒｑ１とスイッチ素子Ｓｑ１の直列接続を具備する。更に、第２スイッチ回路３は、蓄電池Ｂ４の負極端子とキャパシタＣ２とＣ３の接続点との間に抵抗Ｒｑ２とスイッチ素子Ｓｑ２の直列接続を具備する。更に、第２スイッチ回路３は、蓄電池Ｂ５の負極端子とキャパシタＣ３とＣ４の接続点との間に抵抗Ｒｑ３とスイッチ素子Ｓｑ３の直列接続を具備する。更に、第２スイッチ回路３は、蓄電池Ｂ６の負極端子とキャパシタＣ４とＣ５の接続点との間に抵抗Ｒｑ４とスイッチ素子Ｓｑ４の直列接続を具備する。更に、第２スイッチ回路３は、蓄電池Ｂ７の負極端子とキャパシタＣ５とＣ６の接続点との間に抵抗Ｒｑ５とスイッチ素子Ｓｑ５の直列接続を具備する。

【0056】

図５にｍ個の直列接続された蓄電池の正極端子側からｎ番目の蓄電池を第１蓄電池として充電電流を加増する動作（つまり第１の制御による動作）を示すタイムチャートを示す。図５において、仮にｎ＝４、ｍ＝７の場合、Ｓａ（ｎ）はスイッチ素子Ｓａ４の状態を表す。Ｓａ１～Ｓａ（ｎ－１）及びＳａ（ｎ＋１）～Ｓａ（ｍ）はスイッチ素子Ｓａ１～Ｓａ３及びＳａ５～Ｓａ７の状態を表す。Ｓｐ（ｎ－１）はスイッチ素子Ｓｐ３の状態を表す。Ｓｂ（ｎ）はスイッチ素子Ｓｂ４の状態を表し、Ｓｂ１～Ｓｂ（ｎ－１）及びＳｂ（ｎ＋１）～Ｓｂ（ｍ）はスイッチ素子Ｓｂ１～Ｓｂ３及びＳｂ５～Ｓｂ７の状態を表す。Ｓｑ（ｎ）はスイッチ素子Ｓｑ４の状態を表している。ｎが３からｍ－３までの自然数の場合、上記と同様に記号の数字を変換して考えて良い。なお、ｎが１、２、ｍ－１、ｍのように充電電流を加増する蓄電池が組蓄電池の端の方にある場合については後で述べる。同図では状態Ｓ１１～Ｓ１４をこの順に繰り返すように制御される。状態Ｓ１１～Ｓ１４のうち状態Ｓ１１および状態Ｓ１３は、図２Ａおよび図２Ｂに示した第２の制御（電圧均等化処理）における状態Ｓ１およびＳ２とそれぞれ同じである。図５の第１の制御は、図２Ａの第２の制御における状態Ｓ１、Ｓ２それぞれの次に状態Ｓ１２、Ｓ１４を追加した動作に相当する。

【0057】

状態Ｓ１２は、第２スイッチ回路３による接続を示し、第１キャパシタと第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とが並列に接続される。図５の例では第１キャパシタは、キャパシタＣ（ｎ－１）である。これにより第１キャパシタの電圧ＶＣ（ｎ－１）が蓄電池１個の出力電圧よりも高い電圧に加増される。状態Ｓ１２の次の状態Ｓ１３では、第１キャパシタと第１蓄電池とが接続される。これにより、第１キャパシタから第１蓄電池への充電電流が加増される。

【0058】

また、状態Ｓ１４は、第２スイッチ回路３による接続を示し、第２キャパシタと第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とが並列に接続される。図５では第２キャパシタは、キャパシタＣ（ｎ）である。これにより第２キャパシタの電圧ＶＣ（ｎ）が蓄電池１個の出力電圧よりも高い電圧に加増される。状態Ｓ１４の次の状態Ｓ１１では、第２キャパシタと第１蓄電池とが接続される。これにより、第２キャパシタから第１蓄電池への充電電流が加増される。

【0059】

このように、状態Ｓ１２および状態Ｓ１４を設けることによって、状態Ｓ１３および状態Ｓ１１では、加増された電圧を保持する第１キャパシタおよび第２キャパシタから第１蓄電池に加増された充電電流をそれぞれ供給する。これにより、第１蓄電池に対する充電電流を加増することができ、均等化に要する時間を短縮することができる。

【0060】

続いて、図５にはｍとｎの数値を特定しないで電池管理回路１０の動作状態の変化を示したが、より具体的な例を図６Ａ～図１０を用いて説明する。

【0061】

図６Ａにｍ＝７、ｎ＝４の場合の第１スイッチ回路２の動作を示すタイムチャートを示す。また、図６Ｂに、図６Ａにおける４つの状態を模式的に示す説明図である。図６Ｂ中の二重線は、１対１接続される蓄電池とキャパシタのペアを示している。点線矩形枠は、第１蓄電池を示す。太線矩形枠は、第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池を示す。図６Ａおよび図６Ｂでは、蓄電池Ｂ４が第１蓄電池に該当し、キャパシタＣ３、Ｃ４は、第１キャパシタ、第２キャパシタにそれぞれ該当する。

【0062】

図６Ａの時間軸における状態Ｓ１１の期間のスイッチ素子の状態を図７に示す。スイッチ素子Ｓａ１～Ｓａ７がオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ１～Ｂ６とキャパシタＣ１～Ｃ６がそれぞれ一つずつ並列に接続された状態を第１の接続状態とする。この接続状態は、前述の第２の制御における第１の接続状態と同じである。図７に書き込まれた矢印付き太線は、選択した蓄電池Ｂ４の充電に関わる電流のループを示しており、繰り返し行われる一連の工程における前工程の終止電圧との関係によって、キャパシタＣ３は蓄電池Ｂ３から電荷を供給され、同時に、キャパシタＣ４は蓄電池Ｂ４に電荷を供給する。図６Ａの電圧ＶＣ３と電圧ＶＣ４の波形は、キャパシタＣ３の電圧とキャパシタＣ４の電圧の変化を示しており、時間軸における状態Ｓ１１の期間において、電圧ＶＣ３は上昇し、電圧ＶＣ４は下降する。

【0063】

次に図６Ａの時間軸における状態Ｓ１２の期間のスイッチ素子の状態を図８に示す。この工程では選択されたキャパシタＣ３のみを前工程の終止電圧よりも高い電圧に充電する。スイッチ素子Ｓａ４とＳｐ３がオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ２とＢ３の直列接続の電圧が抵抗Ｒｐ３とスイッチ素子Ｓｐ３とキャパシタＣ３の直列接続部に印加された状態を第２の接続状態とする。この第２の接続状態では、蓄電池Ｂ２とＢ３の直列接続の電圧が、前工程の第１の状態で蓄えられたキャパシタＣ３の電圧値よりも高いので、図８に書き込まれた矢印付き太線の向きに電流が流れてキャパシタＣ３の電圧ＶＣ３は上昇する。一方、キャパシタＣ３以外のキャパシタの電圧は、電流経路が無いので電圧が保持される。図６Ａの電圧ＶＣ３と電圧ＶＣ４の波形で示したように、時間軸における状態Ｓ１２の期間において、電圧ＶＣ３は状態Ｓ１１の期間よりも高い傾きで上昇し、電圧ＶＣ４は保持される。

【0064】

次に図６Ａの時間軸における状態Ｓ１３の期間のスイッチ素子の状態を図９に示す。スイッチ素子Ｓｂ１～Ｓｂ７がオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ２～Ｂ７とキャパシタＣ１～Ｃ６がそれぞれ一つずつ並列に接続された状態を第３の接続状態とする。この接続状態は、前述の第２の制御における第２の接続状態と同じである。図９に書き込まれた矢印付き太線は、選択した蓄電池Ｂ４の充電に関わる電流のループを示しており、前工程の終止電圧との関係によって、キャパシタＣ４は蓄電池Ｂ５から電荷を供給され、同時に、キャパシタＣ３は蓄電池Ｂ４に電荷を供給する。図６Ａの電圧ＶＣ３と電圧ＶＣ４の波形で示したように、時間軸における状態Ｓ１３の期間において、電圧ＶＣ４は上昇し、電圧ＶＣ３は下降する。前工程の第２の接続状態で、キャパシタＣ３は高い電圧に充電されているので、蓄電池Ｂ４に流れる充電電流は、第２の接続状態が無いときよりも加増される。

【0065】

次に図６Ａの時間軸における状態Ｓ１４の期間のスイッチ素子の状態を図１０に示す。この工程では選択されたキャパシタＣ４のみを前工程の終止電圧よりも高い電圧に充電する。スイッチ素子Ｓｂ４とＳｑ４がオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ５とＢ６の直列接続の電圧がキャパシタＣ４と抵抗Ｒｑ４とスイッチ素子Ｓｑ４の直列接続部に印加された状態を第４の接続状態とする。この第４の接続状態では、蓄電池Ｂ５とＢ６の直列接続の電圧が、前工程の第３の状態で蓄えられたキャパシタＣ４の電圧値よりも高いので、図１０に書き込まれた矢印付き太線の向きに電流が流れてキャパシタＣ４の電圧ＶＣ４は上昇する。一方、キャパシタＣ４以外のキャパシタの電圧は、電流経路が無いので電圧が保持される。図６Ａの電圧ＶＣ３と電圧ＶＣ４の波形で示したように、時間軸における状態Ｓ１４の期間において、電圧ＶＣ４は状態Ｓ１３の期間よりも高い傾きで上昇し、電圧ＶＣ３は保持される。

【0066】

図６Ａに示したように、第４の接続状態の次の工程は前述した第１の接続状態に戻る。前工程の第４の接続状態で、キャパシタＣ４は高い電圧に充電されているので、蓄電池Ｂ４に流れる充電電流は第４の接続状態が無いときよりも加増される。こうした一連の工程を繰り返すことで、選択した第１蓄電池の充電電流を加増できる。

【0067】

図１に示した蓄電装置１００の回路例では、選択電池充電加速モードで、選択した第１蓄電池の両側２つ目までの隣接した蓄電池は、選択した第１蓄電池に電荷を供給するので電圧は下がる。しかし、選択した第１蓄電池の両側３つ目以上離れた蓄電池から電荷の供給を受けるので電圧低下は緩やかになる。また、選択した第１蓄電池の両側３つ目以上離れた蓄電池は、４つ目以上離れた蓄電池との間で電圧均等化が行われる。従って、選択電池充電加速モードは、選択した第１蓄電池の充電電流を加増する機能と、他の蓄電池の電圧を均等化する機能を並行して同時に行うことができる。しかしながら、選択電池充電加速モードを続けると、選択した第１蓄電池の電圧は、上昇し続け、過充電の状態になるので、選択した第１蓄電池の電圧が他の蓄電池の電圧に近づいた後は、通常動作モード（つまり第２の制御）に切り換えることが望ましい。本開示の蓄電装置は、第２スイッチ回路３の動作を止めるだけで、何ら悪影響を及ぼすことなく、容易に通常動作モードに切り換えることができる。

【0068】

［２．３ 加増を伴う他の電圧均等化処理（第１の制御）］
続いて、第１の制御で充電電流を加増する第１蓄電池が組蓄電池の端にある場合の動作について、図１１Ａ～図１５を用いて説明する。

【0069】

図１１Ａは、第１スイッチ回路２において組蓄電池１の最上部にある蓄電池Ｂ１を第１蓄電池として充電電流を加増する動作を示すフローチャートである。すなわち、図５においてｍ＝７、ｎ＝１の場合を表す。図１１Ｂは、図１１Ａにおける４つの状態を模式的に示す説明図である。

【0070】

図１１Ａの時間軸における状態Ｓ２１の期間のスイッチ素子の状態を図１２に示す。スイッチ素子Ｓａ１～Ｓａ７がオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ１～Ｂ６とキャパシタＣ１～Ｃ６がそれぞれ一つずつ並列に接続された第１の接続状態である。図１２に書き込まれた矢印付き太線は、選択した蓄電池Ｂ１の充電に関わる電流のループを示しており、繰り返し行われる一連の工程における前工程の終止電圧との関係によって、キャパシタＣ１は蓄電池Ｂ１に電荷を供給する。図１１Ａの電圧ＶＣ１の波形は、キャパシタＣ１の電圧の変化を示しており、時間軸における状態Ｓ２１の期間において、電圧ＶＣ１は下降する。

【0071】

次に図１１Ａの時間軸における状態Ｓ２２の期間のスイッチ素子の状態を図１３に示す。全てのスイッチ素子がオフ状態となった第２の接続状態である。この工程では全てのスイッチ素子がオフ状態であるためどこにも電流が流れず、全てのキャパシタの電圧は保持される。

【0072】

次に図１１Ａの時間軸における状態Ｓ２３の期間のスイッチ素子の状態を図１４に示す。スイッチ素子Ｓｂ１～Ｓｂ７がオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ２～Ｂ７とキャパシタＣ１～Ｃ６がそれぞれ一つずつ並列に接続された第３の接続状態である。図１４に書き込まれた矢印付き太線は、選択した蓄電池Ｂ１の充電に関わる電流のループを示しており、前工程の終止電圧との関係によって、キャパシタＣ１は蓄電池Ｂ２から電荷を供給される。図１１Ａの電圧ＶＣ１の波形で示したように、時間軸における状態Ｓ２３の期間において、電圧ＶＣ１は上昇する。

【0073】

次に図１１Ａの時間軸における状態Ｓ２４の期間のスイッチ素子の状態を図１５に示す。この工程では選択されたキャパシタＣ１のみを前工程の終止電圧よりも高い電圧に充電する。スイッチ素子Ｓｂ１とＳｑ１がオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ２とＢ３の直列接続の電圧がキャパシタＣ１と抵抗Ｒｑ１とスイッチ素子Ｓｑ１の直列接続部に印加された第４の接続状態である。この第４の接続状態では、蓄電池Ｂ２とＢ３の直列接続の電圧が、前工程の第３の状態で蓄えられたキャパシタＣ１の電圧値よりも高いので、図１５に書き込まれた矢印付き太線の向きに電流が流れてキャパシタＣ１の電圧ＶＣ１は上昇する。一方、Ｃ１以外のキャパシタの電圧は、電流経路が無いので電圧が保持される。図１１Ａの電圧ＶＣ１の波形で示したように、時間軸における状態Ｓ２４の期間において、電圧ＶＣ１は状態Ｓ２３の期間よりも高い傾きで上昇する。

【0074】

図１１Ａに示したように、第４の接続状態の次の工程は前述した第１の接続状態に戻る。前工程の第４の接続状態で、キャパシタＣ１は高い電圧に充電されているので、蓄電池Ｂ１に流れる充電電流は第４の接続状態が無いときよりも加増される。

【0075】

こうした一連の工程を繰り返すことで、選択した蓄電池の充電電流を加増でき、充電時間を短縮することができる。

【0076】

ただし、前述した蓄電池Ｂ４の充電電流を加増する場合は両側２つ合計４つの蓄電池Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５、Ｂ６から第２及び第４の接続状態の時間を使って電荷を供給することがきたが、組蓄電池の端にある蓄電池Ｂ１の充電電流を加増する場合は片方の２つの蓄電池Ｂ２とＢ３から第４の接続状態の時間だけを使って電荷を供給することになるので、もし選択したキャパシタに流す電流を同じ条件にすると選択した蓄電池の充電電流の加増分は半分となる。そこで、この対策として、選択した第１蓄電池の組蓄電池１における接続順位によって第２スイッチ回路３で加増する電流量を変える方法がある。具体例として、蓄電池Ｂ１の充電電流を加増する場合は図１５における抵抗Ｒｑ１の抵抗値を抵抗Ｒｐ３や抵抗Ｒｑ３の抵抗値の二分の一にする。こうすることで、第４の接続状態でキャパシタＣ１の電圧上昇分が増え、蓄電池Ｂ１の充電電流の加増分を増やすことができ、蓄電池Ｂ４の場合と同じ量の充電電流を加増ができる。

【0077】

図１に示した蓄電装置１００の回路例では、蓄電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ６、Ｂ７の充電電流を加増する場合に備えて、抵抗Ｒｑ１、Ｒｑ２、Ｒｐ５、Ｒｐ６の抵抗値をＲｐ２、Ｒｐ３、Ｒｑ３、Ｒｑ４よりも下げた値に設定することで蓄電池Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５の場合と同じ充電電流加増分が得られる。

【0078】

このように、選択した第１蓄電池の組蓄電池１おける接続順位によって第２スイッチ回路３で加増する電流量を変えることで第１蓄電池への充電電流加増分が均等化できる。

【0079】

［２．４ 加増を伴うさらに他の電圧均等化処理（第１の制御）］
上記の第１の制御つまり第１蓄電池への充電電流を加増する制御において、第１蓄電池の近くに配置された蓄電池が加増分の電流を提供することにより消耗することが起こり得る。ここでは、第１蓄電池の隣の蓄電池の消耗を抑制可能な動作例について説明する。

【0080】

図１６Ａにｍ＝７、ｎ＝４の場合の第１スイッチ回路２の動作を示すタイムチャートを示す。また、図１６Ｂは、図１６Ａにおける４つの状態を模式的に示す説明図である。図１６Ｂ中の二重線は、１対１接続される蓄電池とキャパシタのペアを示している。点線矩形枠は、第１蓄電池を示す。太線矩形枠は、第１蓄電池以外の２直列の蓄電池を示す。実線矩形枠は、第１蓄電池以外の３直列の蓄電池を示す。破線枠は、印加される電圧が加増される２直列のキャパシタを示す。図１６Ａおよび図１６Ｂでは、蓄電池Ｂ４は第１蓄電池に該当し、キャパシタＣ３、Ｃ４は、第１キャパシタ、第２キャパシタにそれぞれ該当する。

【0081】

図１６Ａの時間軸における状態Ｓ３１の期間のスイッチ素子の状態は既に説明した図７と同様である。スイッチ素子Ｓａ１～Ｓａ７がオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ１～Ｂ６とキャパシタＣ１～Ｃ６がそれぞれ一つずつ並列に接続された状態を第１の接続状態とする。この接続状態は、前述の第２の制御における第１の接続状態と同じである。図７に書き込まれた矢印付き太線は、選択した蓄電池Ｂ４の充電に関わる電流のループを示しており、繰り返し行われる一連の工程における前工程の終止電圧との関係によって、キャパシタＣ３は蓄電池Ｂ３から電荷を供給され、同時に、キャパシタＣ４は蓄電池Ｂ４に電荷を供給する。図１６Ａの電圧ＶＣ２および電圧ＶＣ３の波形、電圧ＶＣ４および電圧ＶＣ５の波形は、キャパシタＣ２およびＣ３の電圧、キャパシタＣ４およびＣ５の電圧の変化を示しており、時間軸における状態Ｓ３１の期間において、電圧ＶＣ２および電圧ＶＣ３は上昇し、電圧ＶＣ４および電圧ＶＣ５は下降する。このように状態Ｓ３１では、出力電圧が低下した第１蓄電池である蓄電池Ｂ４だけでなく、隣の蓄電池Ｂ５にも加増された充電電流が供給される。

【0082】

次に図１６Ａの時間軸における状態Ｓ３２の期間のスイッチ素子の状態を図１７に示す。この工程では選択されたキャパシタＣ３を前工程の終止電圧よりも高い電圧に充電し、キャパシタＣ２も高い電圧に充電する。スイッチ素子Ｓａ４とＳｐ２とＳｐ３とがオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ２とＢ３の直列接続の電圧が抵抗Ｒｐ３とスイッチ素子Ｓｐ３とキャパシタＣ３の直列接続部に印加された状態であり、かつ、蓄電池Ｂ１とＢ２とＢ３との直列接続の電圧が抵抗Ｒｐ２とスイッチ素子Ｓｐ２とキャパシタＣ２とキャパシタＣ３との直列接続部に印加された状態を第２の接続状態とする。この第２の接続状態では、蓄電池Ｂ２とＢ３の直列接続の電圧が、前工程の第１の状態で蓄えられたキャパシタＣ３の電圧値よりも高いので、図１７に書き込まれた矢印付き太線の向きに電流が流れてキャパシタＣ３の電圧ＶＣ３は上昇する。かつ、蓄電池Ｂ１とＢ２とＢ３との直列接続の電圧が、前工程の第１の状態で蓄えられたキャパシタＣ２とＣ３の合計電圧よりも高いので、図１７に書き込まれた矢印付き太線の向きに電流が流れてキャパシタＣ２の電圧ＶＣ２は上昇する。一方、キャパシタＣ２およびＣ３以外のキャパシタの電圧は、電流経路が無いので電圧が保持される。図１６Ａの電圧ＶＣ２および電圧ＶＣ３の波形で示したように、時間軸における状態Ｓ３２の期間において、電圧ＶＣ２および電圧ＶＣ３は状態Ｓ３１の期間よりも高い傾きで上昇する。

【0083】

次に図６Ａの時間軸における状態Ｓ３３の期間のスイッチ素子の状態は、既に説明した図９と同様である。スイッチ素子Ｓｂ１～Ｓｂ７がオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ２～Ｂ７とキャパシタＣ１～Ｃ６がそれぞれ一つずつ並列に接続された状態を第３の接続状態とする。この接続状態は、前述の第２の制御における第２の接続状態と同じである。図９に書き込まれた矢印付き太線は、選択した蓄電池Ｂ４の充電に関わる電流のループを示しており、キャパシタＣ３は蓄電池Ｂ４に加増された充電電流を供給する。かつ、キャパシタＣ２は蓄電池Ｂ３に加増された充電電流を供給する。図１６Ａの電圧ＶＣ２および電圧ＶＣ３の波形で示したように、時間軸における状態Ｓ３３の期間において、電圧ＶＣ２および電圧ＶＣ３は下降する。前工程の第２の接続状態で、キャパシタＣ２およびキャパシタＣ３は高い電圧に充電されているので、蓄電池Ｂ３および蓄電池Ｂ４に流れる充電電流は、第２の接続状態が無いときよりも加増される。このように状態Ｓ３３では、出力電圧が低下した第１蓄電池である蓄電池Ｂ４だけでなく、隣の蓄電池Ｂ３にも加増された充電電流が供給される。

【0084】

次に図６Ａの時間軸における状態Ｓ３４の期間のスイッチ素子の状態を図１８に示す。この工程では選択されたキャパシタＣ４を前工程の終止電圧よりも高い電圧に充電し、かつ、キャパシタＣ５を前工程の終止電圧よりも高い電圧に充電する。スイッチ素子Ｓｂ４とＳｑ４とＳｑ５とがオン状態で、他のスイッチ素子が全てオフ状態であり、蓄電池Ｂ５と蓄電池Ｂ６の直列接続の電圧がキャパシタＣ４と抵抗Ｒｑ４とスイッチ素子Ｓｑ４の直列接続部に印加された状態であって、かつ、蓄電池Ｂ５と蓄電池Ｂ６と蓄電池Ｂ７の直列接続の電圧がキャパシタＣ４およびキャパシタＣ５と抵抗Ｒｑ６とスイッチ素子Ｓｑ５の直列接続部に印加された状態を第４の接続状態とする。この第４の接続状態では、蓄電池Ｂ５とＢ６の直列接続の電圧が、前工程の第３の状態で蓄えられたキャパシタＣ４の電圧値よりも高いので、図１８に書き込まれた矢印付き太線の向きに電流が流れてキャパシタＣ４の電圧ＶＣ４は上昇する。かつ、第４の接続状態では、蓄電池Ｂ５とＢ６とＢ７の直列接続の電圧が、前工程の第３の状態で蓄えられたキャパシタＣ４とＣ５の合計電圧よりも高いので、図１８に書き込まれた矢印付き太線の向きに電流が流れてキャパシタＣ５の電圧ＶＣ５は上昇する。一方、キャパシタＣ４、Ｃ５以外のキャパシタの電圧は、電流経路が無いので電圧が保持される。図１６Ａの電圧ＶＣ４および電圧ＶＣ５の波形で示したように、時間軸における状態Ｓ３４の期間において、状態Ｓ３３の期間よりも高い傾きで上昇する。

【0085】

図１６Ａ、図１６Ｂに示したように、第４の接続状態の次の工程は前述した第１の接続状態に戻る。前工程の第４の接続状態で、キャパシタＣ４、Ｃ５は高い電圧に充電されているので、第１の接続状態で蓄電池Ｂ４、Ｂ５に流れる充電電流は第４の接続状態が無いときよりも加増される。このように状態Ｓ３１では、出力電圧が低下した第１蓄電池である蓄電池Ｂ４だけでなく、隣の蓄電池Ｂ５にも加増された充電電流が供給される。

【0086】

こうした一連の工程を繰り返すことで、選択した第１蓄電池の充電電流を加増できる。さらに、図１６Ａおよび図１６Ｂに示した第１蓄電池の充電電流加増手法（第１の制御）は、第１蓄電池の近くに配置された蓄電池への充電電流も加増するので、図６Ａおよび図６Ｂで示した手法と比べて、第１蓄電池の近くに配置された蓄電池の消耗を抑制することができ、蓄電池間の電圧バランスをより良好に保つことができる。

【0087】

（変形例）
図１９に実施の形態の変形例に係る蓄電装置１００の回路図の例を示す図である。同図において全てのスイッチ素子は、それぞれ単独のＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）で構成できる。また、図１において第２スイッチ回路３のそれぞれのスイッチ素子と直列に接続された抵抗は、図１９ではＭＯＳＦＥＴのオン抵抗で代用している。前述の選択した第１蓄電池の組蓄電池１おける接続順位によって第２スイッチ回路３で加増する電流量を変える設定についても、図１９では、ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗を変えることで最適化できる。なお、ＩＣ（半導体集積回路）の場合、内蔵するＭＯＳＦＥＴのオン抵抗はゲート長とゲート幅の設定で自由に定めることができる。

【0088】

以上説明してきたように、本開示の一形態における電池管理回路１０は、複数の蓄電池Ｂ１～Ｂ７および複数のキャパシタＣ１～Ｃ６を有する蓄電装置１００を管理する電池管理回路１０であって、複数のキャパシタＣ１～Ｃ６のうちの第１キャパシタと、複数の蓄電池Ｂ１～Ｂ７のうちの第１蓄電池とを並列に接続する第１スイッチ回路２と、第１キャパシタと、第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列に接続する第２スイッチ回路３と、第１スイッチ回路２による接続と第２スイッチ回路３による接続とを繰り返し切り替える第１の制御を行う制御回路４と、を備える。

【0089】

これにより、第１キャパシタから第１蓄電池に対して蓄電池１個分の電圧よりも高い電圧が印加されるので、特に第１蓄電池に対する充電電流を加増することができ、均等化に要する時間を短縮することができる。

【0090】

ここで、第１蓄電池は、複数の蓄電池のうちの所定値より低い出力電圧を有する蓄電池であってもよい。

【0091】

これによれば、所定値より低い出力電圧を有する蓄電池に対して、電圧回復に要する時間を短縮することができる。

【0092】

また、制御回路４は、前記複数の蓄電池のうち所定値より低い出力電圧を有する蓄電池を、前記第１蓄電池として選択してもよいし、最も低い出力電圧を有する蓄電池を、第１蓄電池として選択してもよい。また、制御回路４は、第１蓄電池として、複数の蓄電池から１つの蓄電池を順番に選択してもよい。

【0093】

ここで、第１スイッチ回路２は、複数の蓄電池と複数のキャパシタとの間で、各キャパシタに蓄電池を１対１で並列に接続する第１の接続状態と、第１の接続状態とは異なる組み合わせで各キャパシタに蓄電池を１対１で並列に接続する第２の接続状態と、を有し、制御回路４は、さらに、第１の接続状態と第２の接続状態とを繰り返し切り替える第２の制御を行ってもよい。

【0094】

ここで、制御回路４は、第１の制御において、第１の接続状態、第２の接続状態、および、第２スイッチ回路３による接続を順に切り替える。

【0095】

これによれば、第１の制御において、複数の蓄電池の電圧を均等化する動作と並行して、第１蓄電池への充電電流を加増することができる。

【0096】

ここで、制御回路４は、第１の制御において、第１の接続状態、第２スイッチ回路３による接続、第２の接続状態、および、第２スイッチ回路３による接続の順に切り替えてもよい。

【0097】

これによれば、第１の制御において、複数の蓄電池の電圧を均等化する動作と並行して、第１蓄電池への充電電流を加増することができる。

【0098】

ここで、制御回路４は、第１の制御として、第１スイッチ回路２による第１の接続状態または第２の接続状態と、第２スイッチ回路３による接続とを繰り返し切り替えてもよい。

【0099】

ここで、第１の接続状態は、第１キャパシタと第１蓄電池との並列接続を含み、第２の接続状態は、複数のキャパシタのうちの第２キャパシタと第１蓄電池との並列接続を含み、第２スイッチ回路３は、第１キャパシタと第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列に接続する第３の接続状態と、第２キャパシタと第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列に接続する第４の接続状態と、を有し、制御回路４は、第１の制御として、第１の接続状態、第３の接続状態、第２の接続状態、および、第４の接続状態を順次切り替えてもよい。

【0100】

これによれば、第１の制御において、電圧均等化と、第１蓄電池への充電電流の加増とを並行して行い、かつ、複数の蓄電池間の電圧均等化をバランス良くすることができる。

【0101】

ここで、第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池は、第１蓄電池に直列接続された隣の蓄電池を含んでもよい。

【0102】

ここで、第２スイッチ回路３は、スイッチ素子を有し、スイッチ素子は、第１キャパシタと第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池とを並列接続するための回路ループを構成してもよい。

【0103】

ここで、回路ループは、回路ループを流れる電流を規制するための抵抗素子を有してもよい。

【0104】

これによれば、充電電流の加増による過充電を抑制することができる。

【0105】

ここで、第２スイッチ回路３は、複数の蓄電池Ｂ１～Ｂ７と複数のキャパシタＣ１～Ｃ６との間で、各キャパシタに２以上の直列の蓄電池を並列に接続する１対多接続をするための複数のスイッチ素子を有し、複数のスイッチ素子は、キャパシタと２以上の直列の蓄電池とを並列接続するための複数の回路ループを構成してもよい。

【0106】

ここで、各スイッチ素子は、回路ループを流れる電流を規制するためのオン抵抗を有するトランジスタであり、複数の回路ループのうちの第１の回路ループ内のスイッチ素子のオン抵抗の値は、他の回路ループ内のスイッチ素子のオン抵抗の値と異なっていてもよい。

【0107】

これによれば、例えば、直列接続された複数の蓄電池の配置位置に応じて、加増する充電電流の大きさを適切に設計することできる。

【0108】

また本開示の一形態における電池管理回路１０は、複数の蓄電池および複数のキャパシタを有する蓄電装置を管理する電池管理回路であって、複数の蓄電池と複数のキャパシタとの間で、キャパシタに蓄電池を１対１で並列に接続する１対１接続を行う第１スイッチ回路２と、複数の蓄電池と複数のキャパシタとの間で、キャパシタに２以上の直列の蓄電池を並列に接続する１対多接続を行う第２スイッチ回路３と、第１スイッチ回路２による接続と第２スイッチ回路３による接続とを繰り返し切り替える第１の制御と、１対１接続がなされる第１接続状態と第１接続状態におけるキャパシタと蓄電池との組み合わせと異なる組み合わせの１対１接続がなされる第２接続状態とを繰り返し切り替える第２の制御とを選択的に行う制御回路４と、を備える。

【0109】

これにより、蓄電池１個分の電圧よりも高い電圧が印加される第１の制御と、複数の蓄電池の電圧を均等化する第２の制御とを選択的に行う。第１の制御では、特に充電電流を加増することができ、均等化に要する時間を短縮することができる。

【0110】

ここで、制御回路４は、複数の蓄電池のうち所定値より低い出力電圧を有する蓄電池を第１蓄電池として選択し、第１対１接続は、複数のキャパシタ中の第１キャパシタと、第１蓄電池との並列接続を含み、１対多接続は、第１キャパシタと、複数の蓄電池中の第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池との並列接続を含んでいてもよい。

【0111】

ここで、制御回路４は、第１の制御において、第１接続状態と第２接続状態との間に、第２スイッチ回路３による１対多接続をする状態を挿入するように第１スイッチ回路２および第２スイッチ回路３を制御してもよい。

【0112】

ここで、第２スイッチ回路３は、第１キャパシタと複数の蓄電池中の第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池との並列接続を含む第３接続状態と、複数のキャパシタ中の第２キャパシタと、複数の蓄電池中の第１蓄電池以外の２以上の直列の蓄電池との並列接続を含む第４接続状態と、を含み、制御回路４は、第２の電圧均等化制御として、第１接続状態、第３接続状態、第２接続状態および第４接続状態を順次繰り返し切り替えてもよい。

【0113】

ここで、蓄電装置１００は、上記の電池管理回路１０と複数の蓄電池と複数のキャパシタとを有する。

【0114】

これによれば、第１キャパシタから第１蓄電池に対して蓄電池１個分の電圧よりも高い電圧が印加されるので、特に第１蓄電池に対する充電電流を加増することができ、均等化に要する時間を短縮することができる。

【0115】

以上、一つまたは複数の態様に係る電池管理回路１０および蓄電装置１００について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

【符号の説明】

【0116】

１ 組蓄電池
２ 第１スイッチ回路
３ 第２スイッチ回路
４ 制御回路
５ 電圧検出回路
６ 容量素子群
１０ 電池管理回路
１００ 蓄電装置
Ｂ１～Ｂ７ 蓄電池
Ｃ１～Ｃ６ キャパシタ
Ｓａ１～Ｓａ７，Ｓｂ１～Ｓｂ７，Ｓｐ２～Ｓｐ６，Ｓｑ１～Ｓｑ５ スイッチ素子
Ｒｐ２～Ｒｐ６，Ｒｑ１～Ｒｑ５ 抵抗

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】