(57)【要約】  電池電源装置は、二次電池（Ｂ）と遮断素子（Ｆ）とが直列接続された直列回路が複数並列に接続された並列回路を含み、遮断素子は、二次電池に異常が発生すると遮断状態になって二次電池の充放電経路を遮断する電池ブロック（ＢＢ）と、電池ブロックに流れる全体電流値を検出する第１検出部（ＡＡ）と、直列回路に並列接続され、電池ブロックのブロック電圧値を検出する第２検出部（ＶＢ）と、全体電流値の許容値の上限である電流制限値を設定する設定部（１０２）と、全体電流値とブロック電圧値とに基づいて、遮断状態になっていない遮断素子の数を有効電池数として推定する推定部（１０１）と、を備える。設定部（１０２）は、有効電池数が減少するほど電流制限値が小さくなるように、電流制限値を設定する。
2012132246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と遮断素子とが直列接続された直列回路が複数並列に接続された並列回路を含み、前記遮断素子は、前記直列接続されている前記二次電池に異常が発生すると遮断状態になって前記二次電池の充放電経路を遮断する電池ブロックと、
前記電池ブロックに流れる全体電流値を検出する第１検出部と、
前記直列回路に並列接続され、前記電池ブロックのブロック電圧値を検出する第２検出部と、
前記全体電流値の許容値の上限である電流制限値を設定する設定部と、
前記第１検出部によって検出された前記全体電流値と、前記第２検出部によって検出された前記ブロック電圧値とに基づいて、前記電池ブロックに含まれる複数の前記遮断素子のうち、前記遮断状態になっていない前記遮断素子の数を有効電池数として推定する推定部と、
を備え、
前記設定部は、前記推定部によって推定された前記有効電池数が減少するほど前記電流制限値が小さくなるように、前記電流制限値を設定する電池電源装置。
【請求項２】
前記電池ブロックに含まれるすべての前記遮断素子が前記遮断状態でないときにおける前記全体電流値の許容値の上限を標準電流制限値と定義し、
前記電池ブロックの一つに含まれる前記二次電池の数に対する前記有効電池数の比率を有効電池比率と定義し、
前記設定部は、前記標準電流制限値と前記有効電池比率とを乗じた値を、前記電流制限値として設定する請求項１記載の電池電源装置。
【請求項３】
前記推定部は、
前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第１ブロック電圧値として取得する第１取得部と、
前記第１取得部により前記第１ブロック電圧値が取得されると、前記第１検出部により検出される前記全体電流値の積算を開始する積算部と、
前記積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第２ブロック電圧値として取得する第２取得部と、
前記電池ブロックにおける前記ブロック電圧と前記全体電流値の電流積算値との関係を予め保存している記憶部と、
前記ブロック電圧が前記第１ブロック電圧値から前記第２ブロック電圧値に変化するために必要な電流積算値を、前記記憶部に保存されている前記関係から、理想電流積算値として取得する第３取得部と、
前記電流積算閾値を前記理想電流積算値で除算した値を前記有効電池比率として算出する演算部と
を含む請求項２記載の電池電源装置。
【請求項４】
前記電池ブロックが複数直列接続されており、
前記第２検出部は、前記複数の前記電池ブロックごとに設けられ、
前記第１取得部は、前記第１ブロック電圧値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得し、
前記第２取得部は、前記第２ブロック電圧値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得し、
前記第３取得部は、前記理想電流積算値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得し、
前記演算部は、前記第３取得部により取得された前記複数の前記電池ブロックごとの前記理想電流積算値のうち最大値で前記電流積算閾値を除算した値、または前記第３取得部により取得された前記複数の前記電池ブロックごとの前記理想電流積算値で前記電流積算閾値を除算した各値のうち最小値、を前記有効電池比率として算出する請求項３記載の電池電源装置。
【請求項５】
前記電池ブロックが複数直列接続されており、
前記第２検出部は、前記複数の前記電池ブロックごとに設けられ、
前記推定部は、
前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第１ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第１取得部と、
前記第１取得部により前記第１ブロック電圧値が取得されると、前記第１検出部により検出される前記全体電流値の積算を開始する積算部と、
前記積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第２ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第２取得部と、
前記電池ブロックにおける前記ブロック電圧と前記全体電流値の電流積算値との関係を予め保存している記憶部と、
前記第１取得部により取得された前記第１ブロック電圧値と前記第２取得部により取得された前記第２ブロック電圧値との電圧変化値を前記複数の前記電池ブロックごとに算出し、前記算出された前記複数の前記電圧変化値のうちで最大電圧変化値を判定する判定部と、
前記ブロック電圧が前記最大電圧変化値変化するために必要な電流積算値を、前記記憶部に保存されている前記関係から、理想電流積算値として取得する第３取得部と、
前記電流積算閾値を前記理想電流積算値で除算した値を前記有効電池比率として算出する演算部と
を含む請求項２記載の電池電源装置。
【請求項６】
前記電池ブロックが複数直列接続されており、
前記第２検出部は、前記電池ブロックごとに設けられ、
前記推定部は、
前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第１ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第１取得部と、
前記第１取得部により前記第１ブロック電圧値が取得されると、前記第１検出部により検出される前記全体電流値の積算を開始する積算部と、
前記積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第２ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第２取得部と、
前記第１取得部により取得された前記第１ブロック電圧値と前記第２取得部により取得された前記第２ブロック電圧値との電圧変化値を前記複数の前記電池ブロックごとに算出し、前記電圧変化値の最小電圧変化値と最大電圧変化値とを判定する判定部と、
前記最小電圧変化値と前記最大電圧変化値との差が所定の電圧閾値以上の場合に、前記最小電圧変化値を前記最大電圧変化値で除算した値を前記有効電池比率として算出する演算部と
を含む請求項２記載の電池電源装置。
【請求項７】
前記複数の電池ブロックの前記各ブロック電圧を均等化する処理を行う均等化処理部をさらに備え、
前記第１取得部は、前記均等化処理部による前記処理の終了に続いて、前記第１ブロック電圧値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得する請求項５または６記載の電池電源装置。
【請求項８】
前記全体電流値が前記設定部によって設定された前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックに流れる電流を制御する電流制御部をさらに備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池電源装置。
【請求項９】
前記電池ブロックを充放電する外部装置と電気的に接続され、
前記電流制御部は、前記設定部により設定された前記電流制限値を前記外部装置に送信することによって、前記電池ブロックに流れる前記電流が前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックに流れる前記電流を前記外部装置に制御させる請求項７に記載の電池電源装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電池電源装置と、
前記電池電源装置の前記電池ブロックを充放電する外部装置と、を備え、
前記外部装置は、
前記電池ブロックからの放電電流の供給を受け付ける負荷回路と、
前記電池ブロックへ充電電流を供給する電流供給部と、
前記電池ブロックに流れる電流が、前記設定部により設定された前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックから前記負荷回路に供給される放電電流、及び前記電流供給部から前記電池ブロックに供給される充電電流を調節する充放電制御部と、
を備える電池電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の二次電池が並列接続された電池ブロックを備える電池電源装置、及びこれを用いる電池電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二次電池を用いて負荷回路へ電力を供給する電池電源装置においては、負荷回路が必要とする出力電流量を確保する必要から、複数の二次電池を並列接続した電池ブロックが広く用いられている。【０００３】
このような電池電源装置においては、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に過電流や過熱等の異常が生じた場合、正常時と同じようにこのような電池ブロックに対して充放電を行うと、二次電池を劣化させてしまうおそれがあった。【０００４】
そこで、電池ブロックに含まれる一部の二次電池の異常、例えば脱落や断線等の異常を検出し、このような異常が生じた場合にスイッチング素子や保護素子をオフさせて、電池電源装置全体の充放電を禁止する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。【０００５】
しかしながら、上述の技術のように、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に異常が生じた場合に電池電源装置全体の充放電を禁止してしまうことが、好ましくない場合がある。【０００６】
例えば、エンジンとモータとを用いたハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）では、モータにより走行する場合には、電池電源装置からの放電電流によってモータを駆動し、電池ブロックを放電させる。一方、ＨＥＶの走行に必要な動力に対してエンジンからの出力が大きい場合には、ＨＥＶは、余剰のエンジン出力で発電機を駆動して電池電源装置の電池ブロックを充電する。また、ＨＥＶは、車両の制動や減速時には、モータを発電機として利用し、その回生電力によって電池電源装置の電池ブロックを充電する。【０００７】
従って、電池電源装置がＨＥＶのような用途に用いられる場合には、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に異常が生じた場合に電池電源装置の充放電を禁止してしまうと、走行中の車両が停車してしまったり、発電機で発電された電力や回生電力を電池電源装置で吸収することが出来なくなって過電圧が生じてしまったりするおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２７６５８号公報
【特許文献２】特開２００８−７１５６８号公報
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に異常が生じた場合でも、電池電源装置全体の充放電を禁止することなく、二次電池が劣化するおそれを低減することが可能な電池電源装置、及びこれを用いる電池電源システムを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の一局面に係る電池電源装置は、二次電池と遮断素子とが直列接続された直列回路が複数並列に接続された並列回路を含み、前記遮断素子は、前記直列接続されている前記二次電池に異常が発生すると遮断状態になって前記二次電池の充放電経路を遮断する電池ブロックと、前記電池ブロックに流れる全体電流値を検出する第１検出部と、前記直列回路に並列接続され、前記電池ブロックのブロック電圧値を検出する第２検出部と、前記全体電流値の許容値の上限である電流制限値を設定する設定部と、前記第１検出部によって検出された前記全体電流値と、前記第２検出部によって検出された前記ブロック電圧値とに基づいて、前記電池ブロックに含まれる複数の前記遮断素子のうち、前記遮断状態になっていない前記遮断素子の数を有効電池数として推定する推定部と、を備え、前記設定部は、前記推定部によって推定された前記有効電池数が減少するほど前記電流制限値が小さくなるように、前記電流制限値を設定する。
【００１１】
本発明の一局面に係る電池電源システムは、上記の電池電源装置と、前記電池電源装置の前記電池ブロックを充放電する外部装置と、を備え、前記外部装置は、前記電池ブロックからの放電電流の供給を受け付ける負荷回路と、前記電池ブロックへ充電電流を供給する電流供給部と、前記電池ブロックに流れる電流が、前記設定部により設定された前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックから前記負荷回路に供給される放電電流、及び前記電流供給部から前記電池ブロックに供給される充電電流を調節する充放電制御部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電池電源装置を備えた電池電源システムの一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電池電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態におけるブロック電圧値と電流積算値との関係を示す図である。
【図４】図１に示す電池電源装置の動作の別の例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電池電源装置を備えた電池電源システムの一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電池電源システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施形態におけるブロック電圧値と電流積算値との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電池電源システムの動作の別の例を示すフローチャートである。
【図９】図８の形態におけるブロック電圧値と電流積算値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電池電源装置を備えた電池電源システムの一例を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示す電池電源システム３は、電池電源装置１と、外部装置２とが組み合わされて構成されている。図１に示す電池電源装置１は、ｍ個（例えば１０個）の電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍと、全体電流検出部ＡＡと、制御部１０と、通信部１１と、接続端子１５，１６，１７とを備えている。
【００１６】
ｍ個の電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍは、直列接続されている。電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの直列回路における正極が、全体電流検出部ＡＡを介して接続端子１５に接続されている。また、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの直列回路における負極が接続端子１６に接続されている。また、接続端子１７は、通信部１１に接続されている。
【００１７】
なお、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍは、図１では一本の導線で接続されているが、複数本の導線で接続されていてもよい。すなわち、各電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍは、互いに複数個所において接続されていてもよい。
【００１８】
図１に示す外部装置２は、充放電制御部２１、発電装置２２（電流供給部）、負荷装置２３（負荷回路）、通信部２４、及び接続端子２５，２６，２７を備えている。そして、接続端子２５，２６が、充放電制御部２１と接続され、接続端子２７が、通信部２４を介して充放電制御部２１と接続されている。また、発電装置２２と負荷装置２３とは、充放電制御部２１と接続されている。
【００１９】
そして、電池電源装置１と、外部装置２とが組み合わされると、接続端子１５，１６，１７と接続端子２５，２６，２７とがそれぞれ接続されるようになっている。
【００２０】
電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍは、同様に構成されているので、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍを代表してｉ番目の電池ブロックＢＢｉについて、その構成を説明する。
【００２１】
電池ブロックＢＢｉは、遮断素子の一例であるヒューズＦと二次電池Ｂとの直列回路が基本セル数ｎ個（例えば５０個）並列接続されて構成されている。以下、図１に記載の電池ブロックＢＢｉにおいて、各直列回路に含まれるヒューズＦ、及び二次電池Ｂを、図中左から順に付した番号ｋによって、ヒューズＦｉ−ｋ、二次電池Ｂｉ−ｋ（ｋは１〜ｎ）と表記する。
【００２２】
まず、電池ブロックＢＢｉにおける番号ｋが１〜ｎの直列回路は、ヒューズＦｉ−ｋと、二次電池Ｂｉ−ｋとが直列接続されて構成されている。そして、それらの直列回路と並列に電池ブロックＢＢｉのブロック電圧を測定するためにブロック電圧検出部ＶＢｉが並列接続されている。
【００２３】
以下、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍを総称して電池ブロックＢＢと表記し、ヒューズＦｉ−１〜Ｆｉ−ｎ（ｉは電池ブロックの番号１〜ｍ）を総称してヒューズＦと表記し、二次電池Ｂｉ−１〜Ｂｉ−ｎ（ｉは電池ブロックの番号１〜ｍ）を総称して二次電池Ｂと表記し、ブロック電圧検出部ＶＢｉを総称してブロック電圧検出部ＶＢと表記する。
【００２４】
全体電流検出部ＡＡは、例えばホール素子や、シャント抵抗、電流変成器等を用いて構成されている。
【００２５】
そして、制御部１０は、全体電流検出部ＡＡ、ブロック電圧検出部ＶＢｉで生じた電圧を例えばアナログデジタルコンバータでデジタル値に変換することによって、全体電流検出部ＡＡを流れる電流値、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍのブロック電圧値を取得するようになっている。
【００２６】
これにより、全体電流検出部ＡＡは、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍに流れる全体電流値ＩAAを検出する。ブロック電圧検出部ＶＢｉは、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍのブロック電圧値Ｖｉ（Ｖ１〜Ｖｍ）を検出する。
【００２７】
二次電池Ｂとしては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等、種々の二次電池を用いることができる。なお、二次電池Ｂは、単電池であってもよく、単電池が直列に接続され、並列に接続され、あるいは直列接続と並列接続とが組み合わされて、構成された組電池であってもよい。
【００２８】
ヒューズＦは、例えば当該ヒューズＦと直列接続された二次電池Ｂが短絡するなどして異常が生じた場合に遮断状態となって、当該二次電池Ｂに流れる電流を遮断するようになっている。なお、遮断素子として、ヒューズＦの代わりに例えばＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）やＣＩＤ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）等、他の保護素子を用いてもよい。
【００２９】
通信部１１，２４は、通信インターフェイス回路である。接続端子１７と接続端子２７が接続されることで、通信部１１，２４間で、データ送受信が可能とされる。制御部１０と、充放電制御部２１とは、通信部１１，２４を介することで、互いにデータ送受信可能とされている。
【００３０】
制御部１０は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、アナログデジタルコンバータと、その周辺回路等とを備えて構成されている。そして、制御部１０は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、有効電池数推定部１０１、及び電流制限値設定部１０２として機能する。
【００３１】
有効電池数推定部１０１は、電圧取得部１１１、積算部１１２、記憶部１１３、積算値取得部１１４、比率演算部１１５を含む。電圧取得部１１１は、動作開始時点で、ブロック電圧検出部ＶＢｉにより検出される電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値Ｖｉをブロック電圧初期値Ｖａｉとして取得する。電圧取得部１１１は、電流積算値が所定の電流積算閾値Ｉｔｈ以上になった時点で、ブロック電圧検出部ＶＢｉにより検出される電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値Ｖｂｉを取得する。積算部１１２は、動作開始時点で、全体電流検出部ＡＡにより検出される電流値の積算を開始する。
【００３２】
有効電池数推定部１０１の記憶部１１３は、電池ブロックＢＢｉの二次電池Ｂｉが全て有効（つまり遮断状態になっているヒューズＦがない）の場合の電圧と電気量（具体的には例えば放電電気量）の関係（図３のラインＬｒに対応）を記憶している。有効電池数推定部１０１の積算部１１２は、動作開始時点で、全体電流検出部ＡＡにより検出される全体電流値ＩAAの積算を開始する。積算値取得部１１４は、積算部１１２により積算された値が一定の電流積算閾値Ｉｔｈに達した場合に、記憶部１１３に記憶されている上記関係から、電池ブロックＢＢｉごとに、予想される予想電圧値Ｖｆｒを算出する。そして、積算値取得部１１４は、電流積算値が電流積算閾値Ｉｔｈに達した時点の検出されたブロック電圧値Ｖｂｉと予想電圧値Ｖｆｒとの比較を行う。積算値取得部１１４は、ブロック電圧値Ｖｂｉと予想電圧値Ｖｆｒとの間に所定の電圧閾値Ｖｔｈ以上の差が生じている場合には有効電池数が減じたと判定し、電圧閾値Ｖｔｈ以上の差が生じていない場合には有効電池数が減じていないと判定する。
【００３３】
電圧閾値Ｖｔｈは、電流積算値が電流積算閾値Ｉｔｈに達したときに、有効電池数が減少していることが判別できる閾値である。電圧閾値Ｖｔｈは、予め実験的に求められて、記憶部１１３に保存されている。電流積算閾値Ｉｔｈは、有効電池数が減少していた場合に、電圧閾値Ｖｔｈ以上の差が確実に生じるような閾値である。電流積算閾値Ｉｔｈは、予め実験的に求められて、記憶部１１３に保存されている。
【００３４】
積算値取得部１１４は、さらに、電圧取得部１１１により取得された電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値Ｖｉと、記憶部１１３に保存されているブロック電圧と電気量との関係とに基づき、後述する理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ−ｉを取得する。理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ−ｉは、ｉ番目の電池ブロックＢＢｉに対応する理想電流積算値Ｉｒｓｕｍを表す。すなわち、積算値取得部１１４は、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ−１〜Ｉｒｓｕｍ−ｍをそれぞれ取得する。比率演算部１１５は、理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ−ｉを用いて、電池ブロックＢＢｉの一つに含まれる二次電池Ｂの数（つまり基本セル数ｎ）に対する有効電池数ＥＮｉの比率である有効電池比率を算出する。
【００３５】
このとき、有効電池数が減じていないとした場合の理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ−ｉで、実際に変化した電流積算値Ｉｓｕｍ＝Ｉｔｈを除算した値に、二次電池の並列数（基本セル数）ｎを乗算して得られた数の、小数点以下を例えば四捨五入して得られた値が、有効電池数ＥＮｉとして算出される。有効電池数ＥＮｉは、電池ブロックＢＢｉにおけるヒューズＦｉ−１〜Ｆｉ−ｎのうち、遮断（断線）していないヒューズ、すなわち遮断状態となっていないヒューズの数を示している。
【００３６】
電流制限値設定部１０２は、電池ブロックＢＢに流れる電流（つまり全体電流値ＩAA）の許容値の上限を示す電流制限値Ｉｕを設定する。具体的には、一つの電池ブロックＢＢについて、当該電池ブロックＢＢに含まれるヒューズＦが一つも遮断していないときにおいて、当該電池ブロックＢＢを充放電可能な電流の上限値が標準電流制限値Ｉｓとして予め設定されている。電流制限値設定部１０２は、この予め設定された標準電流制限値Ｉｓを保存している。
【００３７】
なお、標準電流制限値Ｉｓは、充電時と放電時とで、異なる値を用いるようにしてもよい。あるいは、二次電池Ｂの充電状態（ＳＯＣ）や温度等に応じて、標準電流制限値Ｉｓの値を変化させてもよい。
【００３８】
例えば、低温時においては、放電より充電の方が二次電池Ｂの劣化が進行しやすいため、充電時に用いられる標準充電電流制限値Ｉｓｃを、放電時に用いられる標準放電電流制限値Ｉｓｄより小さな値に設定するようにしてもよい。
【００３９】
また、二次電池ＢのＳＯＣが大きくなり満充電に近づくほど、充電時に用いられる標準充電電流制限値Ｉｓｃをゼロに近づけるように小さな値に設定し、二次電池ＢのＳＯＣが小さくなって過放電に近づくほど、放電時に用いられる標準放電電流制限値Ｉｓｄをゼロに近づけるように小さな値に設定するようにしてもよい。
【００４０】
そして、有効電池数推定部１０１は、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの有効電池数ＥＮｉ（ＥＮ１〜ＥＮｍ）のうちの最小値を、最小有効電池数ＥＮｍｉｎとして選択する。そして電流制限値設定部１０２は、標準電流制限値Ｉｓ、最小有効電池数ＥＮｍｉｎ、基本セル数ｎを用いて、下記の式（１）に基づき、電流制限値Ｉｕを、算出して設定すると共に通信部１１へ出力する。
【００４１】
Ｉｕ＝Ｉｓ×ＥＮｍｉｎ／ｎ  ・・・（１）
式（１）において、ＥＮｍｉｎ／ｎが有効電池比率に対応している。
【００４２】
通信部１１は、電流制限値設定部１０２から出力された電流制限値Ｉｕを、通信部２４を介して充放電制御部２１へ送信する。これによって、通信部１１は、充放電制御部２１に、電池ブロックＢＢに流れる全体電流値ＩAAが電流制限値Ｉｕを超えないように、電池ブロックＢＢの充放電を制御させる。
【００４３】
次に、外部装置２について、説明する。発電装置２２は、例えば太陽光発電装置（太陽電池）や、例えば風力や水力といった自然エネルギーやエンジン等の人工的な動力によって駆動される発電機等である。なお、充放電制御部２１は、発電装置２２の代わりに例えば商用電源に接続されていてもよい。
【００４４】
負荷装置２３は、電池電源装置１から供給される電力により駆動される各種の負荷である。負荷装置２３は、例えばモータやバックアップ対象の負荷機器であってもよい。
【００４５】
充放電制御部２１は、発電装置２２からの余剰電力や負荷装置２３で発生する回生電力により電池電源装置１の電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍを充電する。また、充放電制御部２１は、負荷装置２３の消費電流が急激に増大したり、あるいは発電装置２２の発電量が低下して負荷装置２３の要求する電力が発電装置２２の出力を超えたりすると、電池電源装置１の電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍから不足の電力を負荷装置２３へ供給する。
【００４６】
さらに、充放電制御部２１は、電流制限値設定部１０２から、通信部１１，２４を介して電流制限値Ｉｕを受信する。そして、充放電制御部２１は、上述のように電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍを充放電させる際の全体電流値ＩAAが、電流制限値Ｉｕを超えないように電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの充放電電流値を制御する。本実施形態において、全体電流検出部ＡＡが第１検出部の一例に相当し、ブロック電圧検出部ＶＢｉが第２検出部の一例に相当し、電流制限値設定部１０２が設定部の一例に相当し、有効電池数推定部１０１が推定部の一例に相当する。また、本実施形態において、電圧取得部１１１が第１取得部及び第２取得部の一例に相当し、積算値取得部１１４が第３取得部の一例に相当し、比率演算部１１５が演算部の一例に相当する。また、本実施形態において、ブロック電圧初期値Ｖａｉが第１ブロック電圧値の一例に相当し、ブロック電圧値Ｖｂｉが第２ブロック電圧値の一例に相当する。また、本実施形態において、通信部１１が電流制御部の一例に相当する。また、本実施形態において、負荷装置２３が負荷回路の一例に相当し、発電装置２２が電流供給部の一例に相当する。
【００４７】
次に、このように構成された第１の実施形態の電池電源システム３の動作について説明する。図２は、図１に示す電池電源装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図３は、第１の実施形態における、電池ブロックＢＢのブロック電圧値と全体電流値ＩAAの電流積算値との関係を示す図である。
【００４８】
図３は、横軸に電流積算値、縦軸にブロック電圧を示している。ラインＬｒは、初期のブロック電圧がブロック電圧初期値Ｖａｒとし、遮断素子（ヒューズＦ）がいずれも遮断していない場合の電池ブロックのブロック電圧値と全体電流値の電流積算値との関係を表す。ラインＬｒは、有効電池数推定部１０１の記憶部１１３にてテーブルで記憶したものを線形補間したものである。ラインＬｉは、初期のブロック電圧がブロック電圧初期値Ｖａｉ（図３ではＶａｒ＝Ｖａｉ）とし、遮断素子（ヒューズＦ）がいずれか遮断状態になった場合の電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値と全体電流値の電流積算値との関係を表す。言い換えると、遮断状態のヒューズＦが存在しない電池ブロックＢＢでは、ブロック電圧値及び電流積算値は、ラインＬｒに沿って推移する。一方、遮断状態のヒューズＦが存在する電池ブロックＢＢでは、ブロック電圧値及び電流積算値は、ラインＬｒより低下の傾斜が大きくなり、例えばラインＬｉに沿って推移する。
【００４９】
遮断状態のヒューズＦが存在するラインＬｉにおいて、ブロック電圧初期値Ｖａｉから充放電をくりかえし、電流積算値の絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈに達した時点のブロック電圧がブロック電圧値Ｖｂｉである。このブロック電圧値Ｖｂｉを遮断素子が遮断していないラインＬｒに適用すると、ブロック電圧初期値Ｖａｉからこのブロック電圧値Ｖｂｉに達するまでの電流積算値は電流積算閾値Ｉｔｈよりも大きい理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ−ｉとなる。ここで、ブロック電圧値Ｖａｉ，Ｖｂｉは、ｉ番目の電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値を表す。また、ラインＬｒにおいて、電流積算値の絶対値｜Ｉｓｕｍ｜＝Ｉｔｈの場合に予想される電圧値は予想電圧値Ｖｆｒである。
【００５０】
電流積算値の絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈに達したとき、ブロック電圧値Ｖｂｉの値は、遮断状態になっているヒューズＦの数に依存するため、電池ブロックＢＢｉごとに、異なる値になり得る。したがって、理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ−ｉは、電池ブロックＢＢｉごとに、異なる値になり得る。一方、予想電圧値Ｖｆｒは、ラインＬｒが固定された関係であり、かつ、電流積算閾値Ｉｔｈが一定値であるため、電池ブロックＢＢｉに関係なく、一定値になる。なお、図３では電流積算値が負（二次電池Ｂからみて放電）の場合について記載しているが、電流積算値が正（二次電池Ｂからみて充電）となる場合も同様に適用できる。
【００５１】
図２にしたがって、動作について説明する。まず、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの各二次電池Ｂに異常がなく、ヒューズＦが一つも遮断（溶断）していないときは、電流制限値設定部１０２によって、電流制限値Ｉｕの初期値として標準電流制限値Ｉｓが設定されている。また、この電流制限値Ｉｕが、電流制限値設定部１０２から充放電制御部２１に通知されている。
【００５２】
これにより、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍに流れる全体電流値ＩAAの絶対値は、充放電制御部２１によって、標準電流制限値Ｉｓを超えないように制限されている。
【００５３】
次に、電流積算値の初期設定を行うために電流積算値Ｉｓｕｍに０を代入する（ステップＳ１）。そして、電圧取得部１１１は、ブロック電圧検出部ＶＢｉによって検出されるブロック電圧値Ｖｉを取得し、ブロック電圧初期値Ｖａｉとして例えば記憶部１１３に保存する（ステップＳ２）。このステップＳ２は、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍについて実行される。つまり、ブロック電圧初期値Ｖａｉ（ｉ＝１〜ｍ）が例えば記憶部１１３に保存される。次に、積算部１１２は、全体電流検出部ＡＡによって検出される全体電流値ＩAAを取得する（ステップＳ３）。さらに、積算部１１２は、ステップＳ３で取得された全体電流値ＩAAと電流積算値Ｉｓｕｍの和を電流積算値Ｉｓｕｍに代入して、全体電流値ＩAAの積算を行う（ステップＳ４）。積算部１１２は、電流積算値Ｉｓｕｍの絶対値と電流積算閾値Ｉｔｈとを比較する（ステップＳ５）。積算部１１２は、電流積算値Ｉｓｕｍの絶対値が電流積算閾値Ｉｔｈより小さい場合（ステップＳ５でＮＯ）には、ステップＳ３に戻り、全体電流値ＩAAの積算を継続する。ステップＳ３に戻り、再度、ステップＳ３を実行する間隔は同一周期Ｔであることが望ましい。
【００５４】
ここで、電流積算閾値Ｉｔｈは、遮断素子であるヒューズＦが遮断した場合に、ヒューズＦが遮断したことが検出できるように、ブロック電圧がブロック電圧初期値Ｖａｉから所定電圧以上に低下する場合の電流積算値としている。この値は各セル（二次電池Ｂ）の容量や各電池ブロックＢＢｉのセルの並列数（基本セル数）ｎによって決めることができる。上記ステップＳ４では、全体電流値ＩAAを積算して、電流積算値Ｉｓｕｍを求めているが、これに限られない。代替的に、ステップＳ３を実行する間隔Ｔを電流値に乗算して電気量を積算するようにしてもよい。すなわち、ステップＳ１において電気量積算値Ｑｓｕｍ＝０とし、ステップＳ４において、電気量積算値Ｑｓｕｍ＝Ｑｓｕｍ＋ＩAA×Ｔにより電気量を積算するようにしてもよい。この点は、後述の実施形態でも同様である。
【００５５】
電流積算値Ｉｓｕｍの絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈ以上の場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、電圧取得部１１１は、ブロック電圧検出部ＶＢｉによって検出されるブロック電圧値Ｖｉを取得し、ブロック電圧値Ｖｂｉとして例えば記憶部１１３に保存する（ステップＳ６）。このステップＳ６では、ステップＳ２と同様に、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍについて実行される。つまり、ブロック電圧値Ｖｂｉ（ｉ＝１〜ｍ）が例えば記憶部１１３に保存される。そして、積算値取得部１１４は、ブロック電圧初期値Ｖａｉから電流積算値Ｉｓｕｍ変化した場合の予想電圧値Ｖｆｒを有効電池数推定部１０１の記憶部１１３が保持しているブロック電圧と電気量のテーブルより算出する。テーブルに設定されているデータの中間値については、線形補間等により求めることができる（ステップＳ７）。
【００５６】
そして、積算値取得部１１４は、予想電圧値Ｖｆｒとブロック電圧値Ｖｂｉとの差（Ｖｆｒ−Ｖｂｉ）と、電圧閾値Ｖｔｈとを比較する（ステップＳ８）。予想電圧値Ｖｆｒとブロック電圧値Ｖｂｉとの差（Ｖｆｒ−Ｖｂｉ）が電圧閾値Ｖｔｈより小さい場合（ステップＳ８でＮＯ）には、積算値取得部１１４は、遮断素子が遮断状態になっていないと判定でき、ステップＳ１に戻る。予想電圧値Ｖｆｒとブロック電圧値Ｖｂｉとの差（Ｖｆｒ−Ｖｂｉ）が電圧閾値Ｖｔｈ以上の場合（ステップＳ８でＹＥＳ）には、積算値取得部１１４は、遮断素子が遮断状態になっていると判定しステップＳ９に進む。そして、積算値取得部１１４は、ブロック電圧初期値Ｖａｉからブロック電圧値Ｖｂｉに達するために必要な理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ−ｉ（ｉ＝１〜ｍ）を有効電池数推定部１０１の記憶部１１３が保持している電圧と電気量のテーブルより算出する（ステップＳ９）。すなわち、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ−１〜Ｉｒｓｕｍ−ｍが、それぞれ算出される。比率演算部１１５は、Ｉｓｕｍ／Ｉｒｓｕｍ−ｉ（ｉ＝１〜ｍ）により有効電池比率を求め、さらに、ＥＮｉ＝基本セル数×有効電池比率＝ｎ×Ｉｓｕｍ／Ｉｒｓｕｍ−ｉにより有効電池数ＥＮｉ（ｉ＝１〜ｍ）を算出する（ステップＳ１０）。
【００５７】
ステップＳ１０に続いて、有効電池数推定部１０１の比率演算部１１５によって、有効電池数ＥＮｉ（ＥＮ１〜ＥＮｍ）のうちの最小値が、最小有効電池数ＥＮｍｉｎとして算出される（ステップＳ１１）。この最小有効電池数ＥＮｍｉｎに基づき電流制限値Ｉｕを設定することで、遮断しているヒューズＦの数が最も多く、従って、充放電可能な電流値が最も少ない電池ブロックＢＢに合わせて、電流制限値Ｉｕを設定することができる。
【００５８】
次に、電流制限値設定部１０２によって、式（１）を用いて、電流制限値Ｉｕが算出される（ステップＳ１２）。式（１）によれば、有効電池数推定部１０１によって推定された最小有効電池数ＥＮｍｉｎが減少するほど電流制限値Ｉｕが小さくなるように、電流制限値Ｉｕが設定される。
【００５９】
具体的には、式（１）によれば、ヒューズＦが一つも遮断していないときに標準電流制限値Ｉｓの電流が電池ブロックＢＢｉに流れた場合に当該電池ブロックＢＢｉにおける二次電池Ｂｉ−１〜Ｂｉ−ｎのうち一つに流れる電流値を、ヒューズＦが１つ又は複数遮断した場合に遮断されていないヒューズＦと直列接続された二次電池Ｂの一つに流れる電流値が超えないように、電流制限値Ｉｕを設定することができる。
【００６０】
次に、電流制限値Ｉｕが、電流制限値設定部１０２によって通信部１１へ出力され、通信部１１によって通信部２４を介して充放電制御部２１へ送信される（ステップＳ１３）。
【００６１】
これにより、充放電制御部２１によって、電池電源装置１の電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍに流れる電流値が、電流制限値Ｉｕを超えないように制限される。したがって、電池ブロックＢＢに含まれるヒューズＦの一部が遮断して一部の二次電池Ｂが切り離されたために、残りの二次電池Ｂに流れる電流が増加して残りの二次電池Ｂを劣化させてしまうおそれが低減される。
【００６２】
なお、電池ブロックＢＢが複数、直列接続されている例を示したが、電池ブロックＢＢは一つであってもよい。
【００６３】
また、上記第１実施形態の図２では、各電池ブロックＢＢｉの有効電池数ＥＮｉを算出しているが、本発明は、これに限られない。
【００６４】
図４は、図１に示す電池電源装置１の動作の別の例を示すフローチャートである。図４において、ステップＳ２１〜Ｓ２９は、図２のステップＳ１〜Ｓ９と同様である。ステップＳ２９に続いて、積算値取得部１１４は、理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ−１〜Ｉｒｓｕｍ−ｍのうちで、最大の理想電流積算値Ｉｒｓｕｍ（ｍａｘ）を算出する（ステップＳ３０）。そして、比率演算部１１５は、Ｉｓｕｍ／Ｉｒｓｕｍ（ｍａｘ）により有効電池比率を求め、さらに、ＥＮｍｉｎ＝基本セル数×有効電池比率＝ｎ×Ｉｓｕｍ／Ｉｒｓｕｍ（ｍａｘ）により、最小有効電池数ＥＮｍｉｎを算出する（ステップＳ３１）。続くステップＳ３２，Ｓ３３は、図２のステップＳ１２，Ｓ１３と同様である。図４の動作によっても、上記図２と同様に、電流制限値Ｉｕを好適に求めることができる。
【００６５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電池電源装置を備えた電池電源システム３ａについて説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る電池電源装置を備えた電池電源システムの一例を示すブロック図である。図６は、本発明の第２の実施形態に係る電池電源システム３ａの動作の一例を示すフローチャートである。図７は、第２の実施形態における電池ブロックのブロック電圧値と全体電流値の電流積算値との関係を示す図である。第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の要素に対して、同様の符号が割り当てられている。
【００６６】
図５に示される第２の実施形態の電池電源システム３ａは、図１に示される第１の実施形態の電池電源システム３において、電池電源装置１に代えて電池電源装置１ａを備え、制御部１０に代えて制御部１０ａを備え、有効電池数推定部１０１に代えて有効電池数推定部１０１ａを備える。制御部１０ａは、有効電池数推定部１０１ａ、電流制限値設定部１０２及び均等化処理部１０３を備える。以下、第１の実施形態との相違点を中心に第２の実施形態が説明される。
【００６７】
第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態では、有効電池数推定部１０１内のテーブルに格納された電圧と電気量との関係を表すテーブルを用いて、電流積算後のブロック電圧値Ｖｂｉと予想電圧値Ｖｆｒとを比較していたのに対し、第２の実施形態では、実際の各電池ブロックのブロック電圧値を比較している点である。
【００６８】
均等化処理部１０３は、電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値Ｖｉ（ｉ＝１〜ｍ）が互いに等しくなるように均等化処理を行う。均等化処理部１０３は、例えば電池ブロックＢＢの二次電池Ｂを個別に強制的に放電させることにより、上記均等化処理を行う。均等化処理部１０３は、上記均等化処理を図６に示される動作の直前に行う。均等化処理部１０３は、例えば電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値Ｖｉの電圧差分値が所定値（例えば３％）以下の場合には、均等化処理を行わなくてもよい。なお、均等化処理部１０３は、本発明に必須の構成ではなく、均等化処理部１０３を備えなくてもよい。
【００６９】
図５に示されるように、第２の実施形態の有効電池数推定部１０１ａは、電圧取得部１１１、積算部１１２、記憶部１１３、判定部１２１、積算値取得部１１４ａ、比率演算部１１５ａを含む。判定部１２１は、電圧取得部１１１により取得されたブロック電圧値Ｖｉの電圧変化値を電池ブロックＢＢごとに求め、電池ブロックＢＢごとに求められた電圧変化値のうち最小電圧変化値と最大電圧変化値とを判定する。判定部１２１は、判定した最小電圧変化値と最大電圧変化値との差分値が電圧閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。判定部１２１は、上記差分値が電圧閾値Ｖｔｈ以上であると判定したときは有効電池数が減じたと判定し、電圧閾値Ｖｔｈ未満であると判定したときは有効電池数が減じていないと判定する。
【００７０】
積算値取得部１１４ａは、電圧取得部１１１により取得された前記電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値Ｖｉと、記憶部１１３に保存されているブロック電圧と電気量との関係とに基づき、理想電流積算値Ｉｋｓｕｍを取得する。比率演算部１１５ａは、理想電流積算値Ｉｋｓｕｍを用いて、電池ブロックＢＢの一つに含まれる二次電池Ｂの数（基本セル数ｎ）に対する有効電池数ＥＮｉの比率である有効電池比率を算出する。有効電池数推定部１０１ａの各部の具体的な動作は後述される。
【００７１】
図７は、横軸に電流積算値、縦軸にブロック電圧を示している。ラインＬｋは、初期のブロック電圧がブロック電圧初期値Ｖａｋとし、遮断素子（ヒューズＦ）がいずれも遮断していない場合の電池ブロックＢＢのブロック電圧値と全体電流値ＩAAの電流積算値との関係を表す。電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍのうちで、遮断状態のヒューズＦが存在しない電池ブロックＢＢにおけるブロック電圧値及び電流積算値は、ラインＬｋのように推移する。ラインＬｋは、記憶部１１３にテーブルデータとして保存されている。ラインＬｐは、初期のブロック電圧がブロック電圧初期値Ｖａｐとし、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍのうちで遮断素子（ヒューズＦ）が最も多く遮断状態になっている電池ブロックＢＢのブロック電圧値と全体電流値ＩAAの電流積算値との関係を表す。なお、第２実施形態では、均等化処理部１０３により均等化処理が行われているため、Ｖａｋ＝Ｖａｐである。
【００７２】
ラインＬｐにおいて、ブロック電圧初期値Ｖａｐから充放電をくりかえし、電流積算値の絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈに達した時点のブロック電圧がブロック電圧値Ｖｂｐである。また、ラインＬｋにおいて、ブロック電圧初期値Ｖａｋから充放電をくりかえし、電流積算値の絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈに達した時点のブロック電圧がブロック電圧値Ｖｂｋである。
【００７３】
第２実施形態において、電圧取得部１１１は、すべての電池ブロックＢＢｉ（ｉ＝１〜ｍ）において、ブロック電圧初期値Ｖａｉと、電流積算値の絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈに達した時点のブロック電圧値Ｖｂｉとを取得する。判定部１２１は、電圧変化値Ｘｉ＝（Ｖａｉ−Ｖｂｉ）を算出する（ｉ＝１〜ｍ）。判定部１２１は、算出された電圧変化値Ｘ１〜Ｘｍのうちで、最大の電圧変化値となった電池ブロックＢＢにおいて最も多くのヒューズＦが遮断状態になっていると判定する。最多のヒューズＦが遮断状態になっていると判定された電池ブロックＢＢのブロック電圧と電流積算値との関係が、図７のラインＬｐで表される。そして、判定部１２１は、ヒューズＦの遮断数が最多と判定された電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値Ｖａｉ，Ｖｂｉをそれぞれブロック電圧値Ｖａｐ，Ｖｂｐとし、ラインＬｐに対応する最大電圧変化値Ｘｍａｘ＝（Ｖａｐ−Ｖｂｐ）を算出する。
【００７４】
また、判定部１２１は、電圧変化値Ｘ１〜Ｘｍのうちで最小の電圧変化値となった電池ブロックＢＢでは、遮断状態のヒューズＦが存在しないと判定する。遮断状態のヒューズＦが存在しないと判定された電池ブロックＢＢのブロック電圧と電流積算値との関係が、図７のラインＬｋで表される。そして、判定部１２１は、遮断状態のヒューズＦが存在しないと判定された電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値Ｖａｉ，Ｖｂｉをそれぞれブロック電圧値Ｖａｋ，Ｖｂｋとし、ラインＬｋに対応する最小電圧変化値Ｘｍｉｎ＝（Ｖａｋ−Ｖｂｋ）を算出する。
【００７５】
記憶部１１３に保存されているラインＬｋの関係は、ブロック電圧初期値Ｖａｋからブロック電圧値Ｖｂｐまで変化するのに必要な理想電流積算値Ｉｋｓｕｍを、積算値取得部１１４ａが算出するときに、用いられる。すなわち、第２実施形態では、ブロック電圧値Ｖａｐ，Ｖｂｐ，Ｖａｋ，Ｖｂｋは、すべてブロック電圧検出部ＶＢｉにより検出された実測値であり、第１実施形態のような予想電圧値Ｖｆｒは存在しない。本実施形態において、全体電流検出部ＡＡが第１検出部の一例に相当し、ブロック電圧検出部ＶＢｉが第２検出部の一例に相当し、電流制限値設定部１０２が設定部の一例に相当し、有効電池数推定部１０１ａが推定部の一例に相当する。また、本実施形態において、電圧取得部１１１が第１取得部及び第２取得部の一例に相当し、積算値取得部１１４が第３取得部の一例に相当し、比率演算部１１５が演算部の一例に相当する。また、本実施形態において、ブロック電圧初期値Ｖａｉが第１ブロック電圧値の一例に相当し、ブロック電圧値Ｖｂｉが第２ブロック電圧値の一例に相当する。また、本実施形態において、通信部１１が電流制御部の一例に相当する。また、本実施形態において、負荷装置２３が負荷回路の一例に相当し、発電装置２２が電流供給部の一例に相当する。
【００７６】
以下、図６のフローチャートに沿って、動作について説明する。
【００７７】
まず、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの各二次電池Ｂに異常がなく、ヒューズＦが一つも遮断（溶断）していないときは、電流制限値設定部１０２によって、電流制限値Ｉｕの初期値として標準電流制限値Ｉｓが設定されており、この電流制限値Ｉｕが、充放電制御部２１に通知されている。
【００７８】
これにより、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍに流れる全体電流値ＩAAの絶対値は、充放電制御部２１によって、標準電流制限値Ｉｓを超えないように制限されている。そして、この第２実施形態では、均等化処理部１０３により電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの各二次電池Ｂに対して均等化処理が行われ、ブロック電圧値Ｖｉがほぼ均等にされた後に、図６の動作が開始される。
【００７９】
次に、電流積算値の初期設定を行うために電流積算値Ｉｓｕｍに０を代入する（ステップＳ４１）。そして、電圧取得部１１１は、ブロック電圧検出部ＶＢｉによって検出されるブロック電圧値Ｖｉを取得し、ブロック電圧初期値Ｖａｉとして例えば記憶部１１３に保存する（ステップＳ４２）。このステップＳ４２は、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍについて実行される。つまり、ブロック電圧初期値Ｖａｉ（ｉ＝１〜ｍ）が保存される。なお、この第２実施形態では、均等化処理部１０３により均等化処理が実行されているため、ブロック電圧初期値Ｖａｉ（ｉ＝１〜ｍ）は、互いにほぼ等しい値になっている。
【００８０】
次に、積算部１１２は、全体電流検出部ＡＡによって検出される全体電流値ＩAAを取得する（ステップＳ４３）。さらに、積算部１１２は、ステップＳ４３で取得された全体電流値ＩAAと電流積算値Ｉｓｕｍの和を電流積算値Ｉｓｕｍに代入して、全体電流値ＩAAの積算を行う（ステップＳ４４）。積算部１１２は、電流積算値Ｉｓｕｍの絶対値｜Ｉｓｕｍ｜と電流積算閾値Ｉｔｈとを比較する（ステップＳ４５）。積算部１１２は、電流積算値Ｉｓｕｍの絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈより小さい場合（ステップＳ４５でＮＯ）には、ステップＳ４３に戻り、全体電流値ＩAAの積算を継続する。ステップＳ４３に戻り、再度、ステップＳ４３を実行する間隔は同一周期Ｔ１であることが望ましい。ここで電流積算閾値Ｉｔｈは、遮断素子であるヒューズＦが遮断した場合に、ヒューズＦが遮断したことが検出できるように、ブロック電圧がブロック電圧初期値Ｖａｉから所定電圧以上に低下する場合の電流積算値としている。この値は各セル（二次電池Ｂ）の容量や各電池ブロックＢＢｉのセルの並列数（基本セル数）ｎによって決めることができる。この点は、上記第１実施形態と同様である。
【００８１】
電流積算値Ｉｓｕｍの絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈ以上の場合（ステップＳ４５でＹＥＳ）、電圧取得部１１１は、ブロック電圧検出部ＶＢｉによって検出されるブロック電圧値Ｖｉを取得し、ブロック電圧値Ｖｂｉとして例えば記憶部１１３に保存する（ステップＳ４６）。このステップＳ４６では、ステップＳ４２と同様に、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍについて実行される。つまり、ブロック電圧値Ｖｂｉ（ｉ＝１〜ｍ）が例えば記憶部１１３に保存される。続いて、判定部１２１は、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍの電圧変化値（Ｖａｉ−Ｖｂｉ）のうちで、最小値Ｘｍｉｎ＝（Ｖａｋ−Ｖｂｋ）及び最大値Ｘｍａｘ＝（Ｖａｐ−Ｖｂｐ）を判定する（ステップＳ４７）。
【００８２】
そして、積算値取得部１１４ａは、最小電圧変化値Ｘｍｉｎと最大電圧変化値Ｘｍａｘとの差分値（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）と電圧閾値Ｖｔｈとを比較する（ステップＳ４８）。差分値（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）が電圧閾値Ｖｔｈより小さい場合には（ステップＳ４８でＮＯ）、判定部１２１は、遮断素子が遮断状態になっていないと判定でき、ステップＳ４１に戻る。差分値（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）が電圧閾値Ｖｔｈ以上の場合には（ステップＳ４８でＹＥＳ）、判定部１２１は、遮断素子が遮断状態になっていると判定し、ステップＳ４９に進む。
【００８３】
判定部１２１は、電圧変化値（Ｖａｉ−Ｖｂｉ）が最小電圧変化値Ｘｍｉｎ＝（Ｖａｋ−Ｖｂｋ）である電池ブロックＢＢｋは、遮断状態のヒューズＦがないと判定する。判定部１２１は、電圧変化値（Ｖａｉ−Ｖｂｉ）が最大電圧変化値Ｘｍａｘ＝（Ｖａｐ−Ｖｂｐ）である電池ブロックＢＢｐは、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍのうちで最も多くのヒューズＦが遮断状態であると判定する。
【００８４】
続いて、積算値取得部１１４ａは、ブロック電圧初期値Ｖａｋからブロック電圧値Ｖｂｐに達するために必要な理想電流積算値Ｉｋｓｕｍを有効電池数推定部１０１ａの記憶部１１３が保持している電圧と電気量のテーブルより算出する（ステップＳ４９）。比率演算部１１５ａは、Ｉｓｕｍ／Ｉｋｓｕｍにより有効電池比率を求め、さらに、ＥＮｉ＝基本セル数×有効電池比率＝ｎ×Ｉｓｕｍ／Ｉｋｓｕｍにより最小有効電池数ＥＮｍｉｎを算出する（ステップＳ５０）。
【００８５】
この最小有効電池数ＥＮｍｉｎに基づき電流制限値Ｉｕを設定することで、遮断しているヒューズＦの数が最も多く、従って、充放電可能な電流値が最も少ない電池ブロックに合わせて、電流制限値Ｉｕを設定することができる。
【００８６】
次に、電流制限値設定部１０２によって、上記式（１）を用いて、電流制限値Ｉｕが算出される（ステップＳ５１）。式（１）によれば、有効電池数推定部１０１ａによって推定された最小有効電池数ＥＮｍｉｎが減少するほど電流制限値Ｉｕが小さくなるように、電流制限値Ｉｕが設定される。
【００８７】
具体的には、式（１）によれば、ヒューズＦが一つも遮断していないときに標準電流制限値Ｉｓの電流が電池ブロックＢＢｉに流れた場合に当該電池ブロックにおける二次電池Ｂｉ１〜Ｂｉｎのうち一つに流れる電流値を、ヒューズＦが１つ又は複数遮断した場合に遮断されていないヒューズＦと直列接続された二次電池Ｂ一つに流れる電流値が超えないように、電流制限値Ｉｕを設定することができる。
【００８８】
次に、電流制限値Ｉｕが、電流制限値設定部１０２によって通信部１１へ出力され、通信部１１によって通信部２４を介して充放電制御部２１へ送信される（ステップＳ５２）。
【００８９】
これにより、充放電制御部２１によって、電池電源装置１ａの電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍに流れる電流値が、電流制限値Ｉｕを超えないように制限されるので、電池ブロックＢＢに含まれるヒューズＦの一部が遮断して一部の二次電池Ｂが切り離されたために、残りの二次電池Ｂに流れる電流が増加して、当該残りの二次電池Ｂを劣化させてしまうおそれが低減される。
【００９０】
なお、電池ブロックＢＢが複数（ｍ個）、直列接続されている例を示したが、電池ブロックＢＢは２つ以上（つまりｍは２以上の整数）であればよい。
【００９１】
上記第２実施形態では、記憶部１１３に電圧と電気量との関係を表すテーブルを保存しておき、テーブルを用いて電圧値を電流積算値に変換して有効電池数を求めているが、本発明は、これに限られない。例えば、電流積算値に変換することなく、電圧値に基づき有効電池数を求めるようにしてもよい。
【００９２】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る電池電源システム３ａの動作の別の例を示すフローチャートである。図９は、図８の形態における電池ブロックのブロック電圧値と全体電流値の電流積算値との関係を示す図である。
【００９３】
図９は、横軸に電流積算値、縦軸にブロック電圧を示している。ラインＬｋ１は、初期のブロック電圧がブロック電圧初期値Ｖａｋ１とし、遮断素子（ヒューズＦ）がいずれも遮断状態になっていない場合の電池ブロックＢＢのブロック電圧と電流積算値の関係を表す。この変形形態では、ラインＬｋ１は、記憶部１１３にテーブルデータとして保存されていない。ラインＬｐ１は、初期のブロック電圧がブロック電圧初期値Ｖａｐ１とし、電池ブロックＢＢ１〜ＢＢｍのうちで遮断素子（ヒューズＦ）が最も多く遮断状態になった電池ブロックＢＢのブロック電圧と全体電流値ＩAAの電流積算値との関係を表す。なお、この変形形態でも、第２実施形態と同様に、均等化処理部１０３により均等化処理が行われているため、Ｖａｋ１＝Ｖａｐ１である。
【００９４】
ラインＬｐ１において、ブロック電圧初期値Ｖａｐ１から充放電をくりかえし、電流積算値Ｉｓｕｍの絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈに達した時点のブロック電圧がブロック電圧値Ｖｂｐ１である。また、ラインＬｋ１において、ブロック電圧初期値Ｖａｋ１から充放電をくりかえし、電流積算値Ｉｓｕｍの絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈに達した時点のブロック電圧がブロック電圧値Ｖｂｋ１である。
【００９５】
この変形形態において、電圧取得部１１１は、すべての電池ブロックＢＢｉ（ｉ＝１〜ｍ）において、ブロック電圧初期値Ｖａｉと、電流積算値の絶対値｜Ｉｓｕｍ｜が電流積算閾値Ｉｔｈに達した時点のブロック電圧値Ｖｂｉとを取得する。判定部１２１は、電圧変化値Ｘｉ＝（Ｖａｉ−Ｖｂｉ）を算出する（ｉ＝１〜ｍ）。判定部１２１は、算出された電圧変化値Ｘ１〜Ｘｍのうちで、最大の電圧変化値となった電池ブロックＢＢにおいて最も多くのヒューズＦが遮断状態になっていると判定する。最多のヒューズＦが遮断状態になっていると判定された電池ブロックＢＢのブロック電圧と電流積算値との関係が、図９のラインＬｐ１で表される。そして、判定部１２１は、ヒューズＦの遮断数が最多と判定された電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値Ｖａｉ，Ｖｂｉをそれぞれブロック電圧値Ｖａｐ１，Ｖｂｐ１とし、ラインＬｐ１に対応する最大電圧変化値Ｘｍａｘ＝（Ｖａｐ１−Ｖｂｐ１）を算出する。
【００９６】
また、判定部１２１は、電圧変化値Ｘ１〜Ｘｍのうちで最小の電圧変化値となった電池ブロックＢＢでは、遮断状態のヒューズＦが存在しないと判定する。遮断状態のヒューズＦが存在しないと判定された電池ブロックＢＢのブロック電圧と電流積算値との関係が、図９のラインＬｋ１で表される。そして、判定部１２１は、遮断状態のヒューズＦが存在しないと判定された電池ブロックＢＢｉのブロック電圧値Ｖａｉ，Ｖｂｉをそれぞれブロック電圧値Ｖａｋ１，Ｖｂｋ１とし、ラインＬｋ１に対応する最小電圧変化値Ｘｍｉｎ＝（Ｖａｋ１−Ｖｂｋ１）を算出する。
【００９７】
図９に示されるように、電池ブロックＢＢのブロック電圧と電流積算値との関係は、線形性を有している。一般に、ＳＯＣの狭い範囲（例えばＳＯＣ６０％からＳＯＣ７０％、つまり電流積算閾値Ｉｔｈが電池の容量の十分の一程度）では、電圧値と電流積算値との関係が線形性を有すると見なすことができる。電圧値と電流積算値との関係が線形性を有する場合には、電圧値を電流積算値に変換せずに有効電池数を求めることができる。そこで、この変形形態では、記憶部１１３は、ラインＬｋ１をテーブルデータとして保存していない。また、この変形形態では、積算値取得部１１４ａを備えることが不要になっている。また、この変形形態では、二次電池ＢのＳＯＣが低い領域において、図８に示される動作を開始している。以下、図８のフローチャートに沿って、動作について説明する。
【００９８】
図８において、ステップＳ６１〜Ｓ６８は、図６のステップＳ４１〜Ｓ４８と同様である。ステップＳ６９では、比率演算部１１５ａは、Ｘｍｉｎ／Ｘｍａｘにより有効電池比率を求め、さらに、ＥＮｉ＝基本セル数×有効電池比率＝ｎ×Ｘｍｉｎ／Ｘｍａｘにより最小有効電池数ＥＮｍｉｎを算出する。以降のステップＳ７０，Ｓ７１は、図６のステップＳ５１，Ｓ５２と同様である。
【００９９】
以上のように、この変形形態では、電圧値と電流積算値との関係が線形性を有すると見なすことができる二次電池ＢのＳＯＣが低い領域（例えばＳＯＣが３０％以下の領域）において、図８の動作を行っている。したがって、この変形形態によれば、電圧値を電流積算値に変換することなく、簡易に、最小有効電池数を求めることができる。
【０１００】
上記各実施形態において、積算部１１２により行われる電流値の積算は、充電及び放電の両方において行われる。特に、電池ブロックＢＢの充電及び電池ブロックＢＢからの放電が頻繁に切り替わる場合には、充電及び放電の両方において電流値を積算することが好ましい。
【０１０１】
また、図２及び図４に示される動作の開始時点は任意である。すなわち、二次電池Ｂが任意の状態から、図２及び図４に示される動作を開始してもよい。但し、二次電池ＢのＳＯＣが低い領域において、１つのヒューズＦが遮断された場合のブロック電圧値Ｖｂｉと、ヒューズＦが遮断されていない場合の予想電圧値Ｖｆｒとの差が大きくなりやすい。したがって、二次電池ＢのＳＯＣが低い領域において、図２及び図４に示される動作を開始するのが好ましい。
【０１０２】
また、図２、図４、図６、図８では、ブロック電圧値の差分値を電圧閾値Ｖｔｈと比較しているが、差分値と電圧閾値Ｖｔｈとの比較は必須ではなく、差分値を電圧閾値Ｖｔｈと比較するステップＳ８，Ｓ２８，Ｓ４８，Ｓ６８を省略してもよい。但し、差分値が電圧閾値Ｖｔｈより小さい場合には、最小有効電池数ＥＮｍｉｎが基本セル数ｎに等しいと算出されることになる。したがって、差分値を電圧閾値Ｖｔｈと比較するステップを設けた方が、無駄な演算及び通信等の処理を行わなくて済むため、好ましい。
【０１０３】
また、上記各実施形態では、充放電制御部２１が外部装置２に設けられ、電流制限値設定部１０２から通信部１１を介して電流制限値Ｉｕを送信することによって、電池ブロックＢＢに流れる充放電電流値を充放電制御部２１に制限させているが、本発明は、これに限られない。例えば、充放電制御部２１が電池電源装置１，１ａに設けられる形態でもよい。この形態では、充放電制御部２１が電流制御部の一例に相当する。
【０１０４】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０１０５】
本発明の一局面に係る電池電源装置は、二次電池と遮断素子とが直列接続された直列回路が複数並列に接続された並列回路を含み、前記遮断素子は、前記直列接続されている前記二次電池に異常が発生すると遮断状態になって前記二次電池の充放電経路を遮断する電池ブロックと、前記電池ブロックに流れる全体電流値を検出する第１検出部と、前記直列回路に並列接続され、前記電池ブロックのブロック電圧値を検出する第２検出部と、前記全体電流値の許容値の上限である電流制限値を設定する設定部と、前記第１検出部によって検出された前記全体電流値と、前記第２検出部によって検出された前記ブロック電圧値とに基づいて、前記電池ブロックに含まれる複数の前記遮断素子のうち、前記遮断状態になっていない前記遮断素子の数を有効電池数として推定する推定部と、を備え、前記設定部は、前記推定部によって推定された前記有効電池数が減少するほど前記電流制限値が小さくなるように、前記電流制限値を設定する。
【０１０６】
この構成によれば、電池ブロックは、二次電池と遮断素子とが直列接続された直列回路が複数並列に接続された並列回路を含む。遮断素子は、直列接続されている二次電池に異常が発生すると遮断状態になって二次電池の充放電経路を遮断する。第１検出部は、電池ブロックに流れる全体電流値を検出する。第２検出部は、直列回路に並列接続され、電池ブロックのブロック電圧値を検出する。設定部は、全体電流値の許容値の上限である電流制限値を設定する。推定部は、第１検出部によって検出された全体電流値と、第２検出部によって検出されたブロック電圧値とに基づいて、電池ブロックに含まれる複数の遮断素子のうち、遮断状態になっていない遮断素子の数を有効電池数として推定する。設定部は、推定部によって推定された有効電池数が減少するほど電流制限値が小さくなるように、電流制限値を設定する。
【０１０７】
このように、複数並列に接続された二次電池のそれぞれに、二次電池に異常が発生すると遮断状態になって二次電池の充放電経路を遮断する遮断素子が直列接続されている。そのため、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に異常が生じた場合、当該異常が生じた一部の二次電池のみ、遮断素子によって充放電経路を遮断することができる。その結果、電池電源装置そのもの、つまり電池ブロック全体の充放電を禁止することなく、異常が生じた一部の二次電池が劣化するおそれを低減することができる。
【０１０８】
このとき、一部の遮断素子が遮断状態になると、その遮断素子によって充放電経路が遮断された二次電池に流れていた電流は、充放電経路が遮断されていない残りの二次電池に分配される。そのため、充放電経路が遮断されていない残りの二次電池に流れる電流が増大することとなる。従って、もし仮に電流制限値が、遮断素子が一つも遮断されていないときと同じ値になっていると、この電流制限値に基づいて電池電源装置の電池ブロックの充放電を行う場合には、電池ブロック単位では電流制限値以下、すなわち許容範囲内の電流値になっていても、充放電経路が遮断されていない残りの二次電池に流れる電流は、二次電池単体での許容電流値を超えるおそれがある。その結果、二次電池を劣化させてしまうおそれがある。
【０１０９】
そこで、推定部によって、一つの電池ブロックに含まれる複数の遮断素子のうち、遮断状態になっていない遮断素子の数が、有効電池数として推定される。そして、設定部によって、有効電池数が減少するほど電流制限値が小さくなるように、当該電流制限値が設定される。これにより、一部の遮断素子が遮断状態となった場合、有効電池数が減少して電流制限値が小さくされる。このため、この電流制限値に基づき電池電源装置、つまり電池ブロックの充放電を行うことで、充放電経路が遮断されていない残りの二次電池に流れる電流が減少される。従って、充放電経路が遮断されていない残りの二次電池が劣化するおそれを低減することが可能となる。
【０１１０】
上記の電池電源装置において、前記電池ブロックに含まれるすべての前記遮断素子が前記遮断状態でないときにおける前記全体電流値の許容値の上限を標準電流制限値と定義し、前記電池ブロックの一つに含まれる前記二次電池の数に対する前記有効電池数の比率を有効電池比率と定義し、前記設定部は、前記標準電流制限値と前記有効電池比率とを乗じた値を、前記電流制限値として設定することが好ましい。
【０１１１】
この構成によれば、電池ブロックに含まれるすべての遮断素子が遮断状態でないときにおける全体電流値の許容値の上限を標準電流制限値と定義する。電池ブロックの一つに含まれる二次電池の数に対する有効電池数の比率を有効電池比率と定義する。設定部は、標準電流制限値と有効電池比率とを乗じた値を、電流制限値として設定する。
【０１１２】
したがって、電池ブロックに流れる電流値を、設定部によって設定された電流制限値を超えないように制限することで、遮断素子が一つも遮断状態になっていないときに電池ブロックへ標準電流制限値の電流が流れた場合に各二次電池に分配されて流れる電流値、すなわち各二次電池の許容電流値を、超えないように制限することができる。従って、二次電池が劣化するおそれを低減することが容易に可能となる。
【０１１３】
上記の電池電源装置において、前記推定部は、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第１ブロック電圧値として取得する第１取得部と、前記第１取得部により前記第１ブロック電圧値が取得されると、前記第１検出部により検出される前記全体電流値の積算を開始する積算部と、前記積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第２ブロック電圧値として取得する第２取得部と、前記電池ブロックにおける前記ブロック電圧と前記全体電流値の電流積算値との関係を予め保存している記憶部と、前記ブロック電圧が前記第１ブロック電圧値から前記第２ブロック電圧値に変化するために必要な電流積算値を、前記記憶部に保存されている前記関係から、理想電流積算値として取得する第３取得部と、前記電流積算閾値を前記理想電流積算値で除算した値を前記有効電池比率として算出する演算部とを含むことが好ましい。
【０１１４】
この構成によれば、第１取得部は、第２検出部により検出される電池ブロックのブロック電圧を第１ブロック電圧値として取得する。積算部は、第１取得部により第１ブロック電圧値が取得されると、第１検出部により検出される全体電流値の積算を開始する。第２取得部は、積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、第２検出部により検出される電池ブロックのブロック電圧を第２ブロック電圧値として取得する。記憶部は、電池ブロックにおけるブロック電圧と全体電流値の電流積算値との関係を予め保存している。第３取得部は、ブロック電圧が第１ブロック電圧値から第２ブロック電圧値に変化するために必要な電流積算値を、記憶部に保存されている関係から、理想電流積算値として取得する。演算部は、電流積算閾値を理想電流積算値で除算した値を有効電池比率として算出する。したがって、電池ブロックの一つに含まれる二次電池の数と有効電池比率とから、有効電池数を好適に推定することができる。
【０１１５】
上記の電池電源装置において、前記電池ブロックが複数直列接続されており、前記第２検出部は、前記複数の前記電池ブロックごとに設けられ、前記第１取得部は、前記第１ブロック電圧値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得し、前記第２取得部は、前記第２ブロック電圧値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得し、前記第３取得部は、前記理想電流積算値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得し、前記演算部は、前記第３取得部により取得された前記複数の前記電池ブロックごとの前記理想電流積算値のうち最大値で前記電流積算閾値を除算した値、または前記第３取得部により取得された前記複数の前記電池ブロックごとの前記理想電流積算値で前記電流積算閾値を除算した各値のうち最小値、を前記有効電池比率として算出することが好ましい。
【０１１６】
この構成によれば、電池ブロックが複数直列接続されている。第２検出部は、複数の電池ブロックごとに設けられている。第１取得部は、第１ブロック電圧値を複数の電池ブロックごとに取得する。第２取得部は、第２ブロック電圧値を複数の電池ブロックごとに取得する。第３取得部は、理想電流積算値を複数の電池ブロックごとに取得する。演算部は、第３取得部により取得された複数の電池ブロックごとの理想電流積算値のうち最大値で電流積算閾値を除算した値、または第３取得部により取得された複数の電池ブロックごとの理想電流積算値で電流積算閾値を除算した各値のうち最小値、を有効電池比率として算出する。したがって、複数の電池ブロックにおける最小の有効電池数を好適に推定することができる。
【０１１７】
上記の電池電源装置において、前記電池ブロックが複数直列接続されており、前記第２検出部は、前記複数の前記電池ブロックごとに設けられ、前記推定部は、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第１ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第１取得部と、前記第１取得部により前記第１ブロック電圧値が取得されると、前記第１検出部により検出される前記全体電流値の積算を開始する積算部と、前記積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第２ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第２取得部と、前記電池ブロックにおける前記ブロック電圧と前記全体電流値の電流積算値との関係を予め保存している記憶部と、前記第１取得部により取得された前記第１ブロック電圧値と前記第２取得部により取得された前記第２ブロック電圧値との電圧変化値を前記複数の前記電池ブロックごとに算出し、前記算出された前記複数の前記電圧変化値のうちで最大電圧変化値を判定する判定部と、前記ブロック電圧が前記最大電圧変化値変化するために必要な電流積算値を、前記記憶部に保存されている前記関係から、理想電流積算値として取得する第３取得部と、前記電流積算閾値を前記理想電流積算値で除算した値を前記有効電池比率として算出する演算部とを含むことが好ましい。
【０１１８】
この構成によれば、電池ブロックが複数直列接続されている。第２検出部は、複数の電池ブロックごとに設けられている。第１取得部は、第２検出部により検出される電池ブロックのブロック電圧を第１ブロック電圧値として複数の電池ブロックごとに取得する。積算部は、第１取得部により第１ブロック電圧値が取得されると、第１検出部により検出される全体電流値の積算を開始する。第２取得部は、積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、第２検出部により検出される電池ブロックのブロック電圧を第２ブロック電圧値として複数の電池ブロックごとに取得する。記憶部は、電池ブロックにおけるブロック電圧と全体電流値の電流積算値との関係を予め保存している。判定部は、第１取得部により取得された第１ブロック電圧値と第２取得部により取得された第２ブロック電圧値との電圧変化値を複数の電池ブロックごとに算出し、算出された複数の電圧変化値のうちで最大電圧変化値を判定する。第３取得部は、ブロック電圧が最大電圧変化値変化するために必要な電流積算値を、記憶部に保存されている関係から、理想電流積算値として取得する。演算部は、電流積算閾値を理想電流積算値で除算した値を有効電池比率として算出する。この構成では、最大電圧変化値の電池ブロックにおいて最も多くの遮断素子が遮断状態になっている。したがって、複数の電池ブロックにおける最小の有効電池数を好適に推定することができる。
【０１１９】
上記の電池電源装置において、前記電池ブロックが複数直列接続されており、前記第２検出部は、前記電池ブロックごとに設けられ、前記推定部は、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第１ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第１取得部と、前記第１取得部により前記第１ブロック電圧値が取得されると、前記第１検出部により検出される前記全体電流値の積算を開始する積算部と、前記積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第２ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第２取得部と、前記第１取得部により取得された前記第１ブロック電圧値と前記第２取得部により取得された前記第２ブロック電圧値との電圧変化値を前記複数の前記電池ブロックごとに算出し、前記電圧変化値の最小電圧変化値と最大電圧変化値とを判定する判定部と、前記最小電圧変化値と前記最大電圧変化値との差が所定の電圧閾値以上の場合に、前記最小電圧変化値を前記最大電圧変化値で除算した値を前記有効電池比率として算出する演算部とを含むことが好ましい。
【０１２０】
この構成によれば、電池ブロックが複数直列接続されている。第２検出部は、電池ブロックごとに設けられている。第１取得部は、第２検出部により検出される電池ブロックのブロック電圧を第１ブロック電圧値として複数の電池ブロックごとに取得する。積算部は、第１取得部により第１ブロック電圧値が取得されると、第１検出部により検出される全体電流値の積算を開始する。第２取得部は、積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、第２検出部により検出される電池ブロックのブロック電圧を第２ブロック電圧値として複数の電池ブロックごとに取得する。判定部は、第１取得部により取得された第１ブロック電圧値と第２取得部により取得された第２ブロック電圧値との電圧変化値を複数の電池ブロックごとに算出し、電圧変化値の最小電圧変化値と最大電圧変化値とを判定する。演算部は、最小電圧変化値と最大電圧変化値との差が所定の電圧閾値以上の場合に、最小電圧変化値を最大電圧変化値で除算した値を有効電池比率として算出する。この構成では、最大電圧変化値の電池ブロックにおいて最も多くの遮断素子が遮断状態になっており、最小電圧変化値の電池ブロックでは遮断状態になっている遮断素子がないと見なしている。したがって、複数の電池ブロックにおける最小の有効電池数を好適に推定することができる。
【０１２１】
上記の電池電源装置において、前記複数の電池ブロックの前記各ブロック電圧を均等化する処理を行う均等化処理部をさらに備え、前記第１取得部は、前記均等化処理部による前記処理の終了に続いて、前記第１ブロック電圧値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得することが好ましい。
【０１２２】
この構成によれば、均等化処理部は、複数の電池ブロックの各ブロック電圧を均等化する処理を行う。第１取得部は、均等化処理部による処理の終了に続いて、第１ブロック電圧値を複数の電池ブロックごとに取得する。したがって、各電池ブロックのブロック電圧値の電圧変化値を好適に比較することができる。
【０１２３】
上記の電池電源装置において、前記全体電流値が前記設定部によって設定された前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックに流れる電流を制御する電流制御部をさらに備えることが好ましい。
【０１２４】
この構成によれば、電流制御部は、全体電流値が設定部によって設定された電流制限値を超えないように、電池ブロックに流れる電流を制御する。したがって、一部の遮断素子が遮断状態になった場合であっても、遮断状態になっていない遮断素子に直列接続された二次電池に流れる電流が増大するおそれが低減される。その結果、二次電池が劣化するおそれを低減することができる。
【０１２５】
上記の電池電源装置において、前記電池ブロックを充放電する外部装置と電気的に接続され、前記電流制御部は、前記設定部により設定された前記電流制限値を前記外部装置に送信することによって、前記電池ブロックに流れる前記電流が前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックに流れる前記電流を前記外部装置に制御させることが好ましい。
【０１２６】
この構成によれば、電池ブロックを充放電する外部装置と電気的に接続されている。電流制御部は、設定部により設定された電流制限値を外部装置に送信することによって、電池ブロックに流れる電流が電流制限値を超えないように、電池ブロックに流れる電流を外部装置に制御させる。したがって、一部の遮断素子が遮断状態になった場合であっても、遮断状態になっていない遮断素子に直列接続された二次電池に流れる電流が増大するおそれが低減される。その結果、二次電池が劣化するおそれを低減することができる。
【０１２７】
本発明の他の局面に係る電池電源システムは、上記の電池電源装置と、前記電池電源装置の前記電池ブロックを充放電する外部装置と、を備え、前記外部装置は、前記電池ブロックからの放電電流の供給を受け付ける負荷回路と、前記電池ブロックへ充電電流を供給する電流供給部と、前記電池ブロックに流れる電流が、前記設定部により設定された前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックから前記負荷回路に供給される放電電流、及び前記電流供給部から前記電池ブロックに供給される充電電流を調節する充放電制御部と、を備える。
【０１２８】
この構成によれば、外部装置は、電池電源装置の電池ブロックを充放電する。負荷回路は、電池ブロックからの放電電流の供給を受け付ける。電流供給部は、電池ブロックへ充電電流を供給する。充放電制御部は、電池ブロックに流れる電流が、設定部により設定された電流制限値を超えないように、電池ブロックから負荷回路に供給される放電電流、及び電流供給部から電池ブロックに供給される充電電流を調節する。したがって、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に異常が生じた場合であっても、電池電源装置全体の充放電を禁止することなく、二次電池が劣化するおそれを低減することができる。
【０１２９】
上述のような構成の電池電源装置、及びこれを用いる電池電源システムでは、複数並列に接続された二次電池のそれぞれに、遮断状態になると充放電経路を遮断する遮断素子が直列接続されている。したがって、電池ブロックに含まれる一部の二次電池に異常が生じた場合、当該異常が生じた一部の二次電池のみ、遮断素子によって充放電経路を遮断することができる。その結果、電池電源装置全体の充放電を禁止することなく、異常が生じた一部の二次電池が劣化するおそれを低減することができる。
【０１３０】
さらに、有効電池数推定部によって、一つの電池ブロックに含まれる複数の遮断素子のうち、遮断状態になっていない遮断素子の数が、有効電池数として推定される。設定部によって、有効電池数が減少するほど電流制限値が小さくなるように、電流制限値が設定される。これにより、一部の遮断素子が遮断状態になった場合、有効電池数が減少して電流制限値が小さくされる。したがって、この電流制限値に基づき電池電源装置の電池ブロックの充放電が行われることで、遮断状態になっていない遮断素子に直列接続された二次電池に流れる電流が減少される。その結果、遮断状態になっていない遮断素子に直列接続された二次電池が劣化するおそれを容易に低減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明に係る電池電源装置、及びこれを用いた電池電源システムは、携帯型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車、ハイブリッドカー等の車両、ハイブリッドエレベータ、太陽電池または発電装置と二次電池とが組み合わされた電源システム、無停電源装置等の電池搭載装置及び電池搭載システムにおいて、好適に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年9月27日(2013.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と遮断素子とが直列接続された直列回路が複数並列に接続された並列回路を含み、前記遮断素子は、前記直列接続されている前記二次電池に異常が発生すると遮断状態になって前記二次電池の充放電経路を遮断する電池ブロックと、
前記電池ブロックに流れる全体電流値を検出する第１検出部と、
前記直列回路に並列接続され、前記電池ブロックのブロック電圧値を検出する第２検出部と、
前記全体電流値の許容値の上限である電流制限値を設定する設定部と、
前記第１検出部によって検出された前記全体電流値と、前記第２検出部によって検出された前記ブロック電圧値とに基づいて、前記電池ブロックに含まれる複数の前記遮断素子のうち、前記遮断状態になっていない前記遮断素子の数を有効電池数として推定する推定部と、
を備え、
前記設定部は、前記推定部によって推定された前記有効電池数が減少するほど前記電流制限値が小さくなるように、前記電流制限値を設定する電池電源装置。
【請求項２】
前記電池ブロックに含まれるすべての前記遮断素子が前記遮断状態でないときにおける前記全体電流値の許容値の上限を標準電流制限値と定義し、
前記電池ブロックの一つに含まれる前記二次電池の数に対する前記有効電池数の比率を有効電池比率と定義し、
前記設定部は、前記標準電流制限値と前記有効電池比率とを乗じた値を、前記電流制限値として設定する請求項１記載の電池電源装置。
【請求項３】
前記推定部は、
前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第１ブロック電圧値として取得する第１取得部と、
前記第１取得部により前記第１ブロック電圧値が取得されると、前記第１検出部により検出される前記全体電流値の積算を開始する積算部と、
前記積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第２ブロック電圧値として取得する第２取得部と、
前記電池ブロックにおける前記ブロック電圧と前記全体電流値の電流積算値との関係を予め保存している記憶部と、
前記ブロック電圧が前記第１ブロック電圧値から前記第２ブロック電圧値に変化するために必要な電流積算値を、前記記憶部に保存されている前記関係から、理想電流積算値として取得する第３取得部と、
前記電流積算閾値を前記理想電流積算値で除算した値を前記有効電池比率として算出する演算部と
を含む請求項２記載の電池電源装置。
【請求項４】
前記電池ブロックが複数直列接続されており、
前記第２検出部は、前記複数の前記電池ブロックごとに設けられ、
前記第１取得部は、前記第１ブロック電圧値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得し、
前記第２取得部は、前記第２ブロック電圧値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得し、
前記第３取得部は、前記理想電流積算値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得し、
前記演算部は、前記第３取得部により取得された前記複数の前記電池ブロックごとの前記理想電流積算値のうち最大値で前記電流積算閾値を除算した値、または前記第３取得部により取得された前記複数の前記電池ブロックごとの前記理想電流積算値で前記電流積算閾値を除算した各値のうち最小値、を前記有効電池比率として算出する請求項３記載の電池電源装置。
【請求項５】
前記電池ブロックが複数直列接続されており、
前記第２検出部は、前記複数の前記電池ブロックごとに設けられ、
前記推定部は、
前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第１ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第１取得部と、
前記第１取得部により前記第１ブロック電圧値が取得されると、前記第１検出部により検出される前記全体電流値の積算を開始する積算部と、
前記積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第２ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第２取得部と、
前記電池ブロックにおける前記ブロック電圧と前記全体電流値の電流積算値との関係を予め保存している記憶部と、
前記第１取得部により取得された前記第１ブロック電圧値と前記第２取得部により取得された前記第２ブロック電圧値との電圧変化値を前記複数の前記電池ブロックごとに算出し、前記算出された前記複数の前記電圧変化値のうちで最大電圧変化値を判定する判定部と、
前記ブロック電圧が前記最大電圧変化値変化するために必要な電流積算値を、前記記憶部に保存されている前記関係から、理想電流積算値として取得する第３取得部と、
前記電流積算閾値を前記理想電流積算値で除算した値を前記有効電池比率として算出する演算部と
を含む請求項２記載の電池電源装置。
【請求項６】
前記電池ブロックが複数直列接続されており、
前記第２検出部は、前記電池ブロックごとに設けられ、
前記推定部は、
前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第１ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第１取得部と、
前記第１取得部により前記第１ブロック電圧値が取得されると、前記第１検出部により検出される前記全体電流値の積算を開始する積算部と、
前記積算部により積算された電流積算値が所定の電流積算閾値以上になると、前記第２検出部により検出される前記電池ブロックの前記ブロック電圧を第２ブロック電圧値として前記複数の前記電池ブロックごとに取得する第２取得部と、
前記第１取得部により取得された前記第１ブロック電圧値と前記第２取得部により取得された前記第２ブロック電圧値との電圧変化値を前記複数の前記電池ブロックごとに算出し、前記電圧変化値の最小電圧変化値と最大電圧変化値とを判定する判定部と、
前記最小電圧変化値と前記最大電圧変化値との差が所定の電圧閾値以上の場合に、前記最小電圧変化値を前記最大電圧変化値で除算した値を前記有効電池比率として算出する演算部と
を含む請求項２記載の電池電源装置。
【請求項７】
前記複数の電池ブロックの前記各ブロック電圧を均等化する処理を行う均等化処理部をさらに備え、
前記第１取得部は、前記均等化処理部による前記処理の終了に続いて、前記第１ブロック電圧値を前記複数の前記電池ブロックごとに取得する請求項５または６記載の電池電源装置。
【請求項８】
前記全体電流値が前記設定部によって設定された前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックに流れる電流を制御する電流制御部をさらに備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池電源装置。
【請求項９】
前記電池ブロックを充放電する外部装置と電気的に接続され、
前記電流制御部は、前記設定部により設定された前記電流制限値を前記外部装置に送信することによって、前記電池ブロックに流れる前記電流が前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックに流れる前記電流を前記外部装置に制御させる請求項８に記載の電池電源装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電池電源装置と、
前記電池電源装置の前記電池ブロックを充放電する外部装置と、を備え、
前記外部装置は、
前記電池ブロックからの放電電流の供給を受け付ける負荷回路と、
前記電池ブロックへ充電電流を供給する電流供給部と、
前記電池ブロックに流れる電流が、前記設定部により設定された前記電流制限値を超えないように、前記電池ブロックから前記負荷回路に供給される放電電流、及び前記電流供給部から前記電池ブロックに供給される充電電流を調節する充放電制御部と、
を備える電池電源システム。
【国際調査報告】
2012132246.tif 000012
2012132246.tif 000013
2012132246.tif 000014
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