(57)【要約】【課題】全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間においても、負荷への給電を続けることができる電池システムを提供する。【解決手段】電池システムは、電池と切替部と含む電池ユニットが複数個直列に接続された電池回路が複数個並列に接続された電池回路群と、切替部を制御する制御部と、を有し、切替部は、電池ユニットの正極端と前記負極端の間に電池が接続された第１の状態と、正極端と負極端が電池を介さずに接続された第２の状態との間で、電池ユニットの状態を切り替え、制御部は、放電時に、蓄電状態が全放電状態でないと判定された電池を含む電池ユニットの状態が第１の状態になり、蓄電状態が全放電状態であると判定された電池を含む電池ユニットの状態が第２の状態になるように、切替部を制御し、電池回路の各々は、電池の放電方向が順方向となるように、電池ユニットと直列に接続されたダイオードを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端と負極端と電池と切替部と含む電池ユニットが複数個直列に接続された電池回路が複数個並列に接続された電池回路群と、
前記電池の蓄電状態を判定し、当該判定された蓄電状態に基づいて、前記切替部を制御する制御部と、を有し、
前記電池ユニットの各々において、前記切替部は、前記正極端と前記負極端の間に前記電池が接続された第１の状態と、前記正極端と前記負極端が前記電池を介さずに接続された第２の状態と、の間で、当該電池ユニットの状態を切り替え、
前記制御部は、前記電池回路群の放電時に、蓄電状態が全放電状態でないと判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第１の状態になり、蓄電状態が全放電状態であると判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第２の状態になるように、前記切替部を制御し、
前記電池回路の各々は、前記電池の放電方向が順方向となるように、前記複数の電池ユニットと直列に接続されたダイオードを有する、電池システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記電池の両端電圧が所定の放電終了電圧より大きいときに、当該電池は全放電状態でないと判定し、前記電池の両端電圧が前記所定の放電終了電圧以下であるときに、当該電池は全放電状態にあると判定する、請求項１に記載の電池システム。
【請求項３】
前記複数の電池回路の各々は、前記ダイオードと並列に接続されたバイパススイッチをさらに有し、
前記制御部は、前記電池回路群の充電時に、蓄電状態が満充電状態でないと判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第１の状態になり、蓄電状態が満充電状態であると判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第２の状態になるように、前記切替部を制御する、請求項１または２に記載の電池システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記電池の両端電圧が所定の充電終了電圧より小さいときに、当該電池は満充電状態でないと判定し、前記電池の両端電圧が前記所定の充電終了電圧以上であるときに、当該電池は満充電状態にあると判定する、請求項３に記載の電池システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記電池回路のうちの１つのバイパススイッチのみがオンになるように、前記バイパススイッチを制御し、当該バイパススイッチがオンである電池回路のすべての電池が満充電状態であると判定されたときに、当該バイパススイッチがオフになるように前記バイパススイッチを制御することで、前記複数の電池回路を順次充電するように、前記バイパススイッチを制御する、請求項３または４に記載の電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述した電池システムとして、電池の劣化を判定して、劣化した電池を予備電池と交換できる蓄電池システムが知られている（特許文献１）。
【０００３】
ところで、上述した電池として、中古電池を搭載することがある。中古電池は、ユーザの使用方法によって劣化状態が異なる。一般的に劣化が進んだ電池は、電池容量が低下しているため、そうでないものと比べて充放電できる電力容量が少なくなる。
【０００４】
劣化状態の異なる電池を混在させて直列接続すると、充放電時に劣化の進んだ電池がはじめに満充電又は全放電状態になってしまう。この場合、他の電池に余力が残っていても充放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、という問題が生じていた。
【０００５】
そこで、従来は、劣化状態が同等の電池を選別して新たな電池システムを構成していた。この場合、劣化状態の異なる電池で構成された電池システムは、電池システムとしての電池容量が異なってしまい製品として成立しにくかった。そこで、同製品の製造数をまかなえるだけの劣化状態が同等の電池を集める必要があった。この場合、劣化状態の異なる電池で構成された電池システムも発生してしまうため、これらに対応する別製品を考える必要があった。以上より、電池の選別とプールするための大きな保管庫が必要になり、コストの低減が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
例えば、図１に記載した構成の電池システムであれば、劣化状態の異なる電池が混在したとしても全ての電池の容量を十分に使用することができる。この電池システムでは、各電池と直列に遮断用のスイッチを配置し、かつ、各電池と並列にバイパス用のスイッチを配置している。このため、充放電時に、満充電状態又は全放電状態になった電池の遮断用のスイッチをオフにし、バイパス用のスイッチにオンすることで、満充電状態又は全放電状態になった電池を他の電池から切り離すことが可能であり、一部の電池が満充電状態又は全放電状態になったとしても、他の電池の充放電を続けることが可能である。
【０００８】
しかしながら、上述した電池システムでは、放電時に、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間、つまり、遮断用のスイッチをオフにし、バイパス用のスイッチをオンするまでの間、負荷に対する給電が停止してしまう。
【０００９】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間においても、負荷への給電を続けることができる電池システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様である電池システムは、正極端と負極端と電池と切替部と含む電池ユニットが複数個直列に接続された電池回路が複数個並列に接続された電池回路群と、前記電池の蓄電状態を判定し、当該判定された蓄電状態に基づいて、前記切替部を制御する制御部と、を有し、前記電池ユニットの各々において、前記切替部は、前記正極端と前記負極端の間に前記電池が接続された第１の状態と、前記正極端と前記負極端が前記電池を介さずに接続された第２の状態と、の間で、当該電池ユニットの状態を切り替え、前記制御部は、前記電池回路群の放電時に、蓄電状態が全放電状態でないと判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第１の状態になり、蓄電状態が全放電状態であると判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第２の状態になるように、前記切替部を制御し、
前記電池回路の各々は、前記電池の放電方向が順方向となるように、前記複数の電池ユニットと直列に接続されたダイオードを有する。
【００１１】
また、前記制御部は、前記電池の両端電圧が所定の放電終了電圧より大きいときに、当該電池は全放電状態でないと判定し、前記電池の両端電圧が前記所定の放電終了電圧以下であるときに、当該電池は全放電状態にあると判定するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記複数の電池回路の各々は、前記ダイオードと並列に接続されたバイパススイッチをさらに有し、前記制御部は、前記電池回路群の充電時に、蓄電状態が満充電状態でないと判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第１の状態になり、蓄電状態が満充電状態であると判定された電池を含む電池ユニットの状態が前記第２の状態になるように、前記切替部を制御するようにしてもよい。
【００１３】
また、前記制御部は、前記電池の両端電圧が所定の充電終了電圧より小さいときに、当該電池は満充電状態でないと判定し、前記電池の両端電圧が前記所定の充電終了電圧以上であるときに、当該電池は満充電状態にあると判定するようにしてもよい。
【００１４】
また、前記制御部は、前記電池回路のうちの１つのバイパススイッチのみがオンになるように、前記バイパススイッチを制御し、当該バイパススイッチがオンである電池回路のすべての電池が満充電状態であると判定されたときに、当該バイパススイッチがオフになるように前記バイパススイッチを制御することで、前記複数の電池回路を順次充電するように、前記バイパススイッチを制御するにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
上記で説明した態様によれば、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間においても、負荷への給電を続けることができる電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態における本発明の電池システムを示す回路図である。
【図２】図１に示す制御部の充電処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す制御部の放電処理手順におけるフローチャートである。
【図４】第２実施形態における本発明の電池システムを示す回路図である。
【図５】第３実施形態における本発明の電池システムを示す回路図である。
【図６】図５に示す制御部の充電処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図５に示す制御部の放電処理手順におけるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を、図１に基づいて説明する。図１に示す電池システム１は、例えば電動モータにより駆動するＥＶ又はＨＥＶ車に搭載され、電動モータに電源を供給する装置である。
【００１８】
同図に示すように、電池システム１は、複数の電池ユニット１１ａ〜１１ｅと、複数の電圧計測部１２ａ〜１２ｅと、制御部１３と、を備えている。複数の電池ユニット１１ａ〜１１ｅは、同じ構成である。本実施形態では、電池ユニット１１ａを代表として説明する。なお、電池ユニット１１ｂ〜１１ｅについては、電池ユニット１１ａについての説明中の「ａ」を「ｂ〜ｅ」に各々置き換えることができ、詳細な説明を省略する。
【００１９】
電池ユニット１１ａは各々、電池１１１ａと、切替部１１２ａと、を備えている。
【００２０】
電池１１１ａ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。本実施形態では、複数の電池ユニット１１ａ〜１１ｅが備える電池１１１ａ〜１１１ｅは、車載利用された中古電池を用いている。車両利用された中古電池の劣化状態を計測し、複数の電池１１１ａ〜１１１ｅの合計容量が所望の容量となるように、電池１１１ａ〜１１１ｅを選別する。このとき、電池１１１ａ〜１１１ｅの電池劣化度は同一でなくてよく、電池１１１ａ〜１１１ｅの合計容量が所望の容量となればよい。
【００２１】
切替部１１２ａは、対応する電池１１１ａの接続を電源として用いる接続状態と、電源として用いない非接続状態と、の間で切り替え可能に設けられている。詳しく説明すると、切替部１１２ａ〜１１２ｅにより接続状態に切り替えらえた電池同士が直列接続され、切替部１１２ａ〜１１２ｅにより非接続状態に切り替えられた電池が接続状態の電池から切り離される。
【００２２】
切替部１１２ａは、電池１１１ａに直列接続された第１スイッチＳＷ１ａと、電池１１１ａ及び第１スイッチＳＷ１ａに並列接続された第２スイッチＳＷ２ａと、から構成されている。今、第１スイッチＳＷ１ａは、その一端Ｔ１１が対応する電池１１１ａの一極（例えば正極）に接続されている。第２スイッチＳＷ２ａは、その一端Ｔ２１が対応する電池１１１ａの他極（例えば負極）に接続され、その他端Ｔ２２が第１スイッチＳＷ１ａの他端Ｔ１２に接続されている。
【００２３】
上述した電池ユニット１１ａ〜１１ｅは、直列接続され、その両端が直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器１４に接続されている。即ち、電池ユニット１１ａ〜１１ｅの並び方向一方側（図面左側）の電池ユニット１１ａが備えた第１スイッチＳＷ１ａ及び第２スイッチＳＷ２ａの他端Ｔ１２が、ＤＣ／ＡＣ変換器１４に接続されている。また、並び方向他端側（図面右側）の電池ユニット１１ｅが備えた電池１１１ｅの他極及び第２スイッチＳＷ２ｅの他端Ｔ２１が、ＤＣ／ＡＣ変換器１４に接続されている。
【００２４】
また、互いに隣接する電池１１１ａ及び１１１ｂ、…、１１１ｄ及び１１１ｅ間にそれぞれ、第１スイッチＳＷ１ｂ、…、ＳＷ１ｅが接続されている。また、互いに隣接する電池ユニット１１ａ及び１１ｂ、…、１１ｄ及び１１ｅの第２スイッチＳＷ２ａ、…、２ｄの一端Ｔ２１と、第２スイッチＳＷ２ｂ、…、２ｅの他端Ｔ２２と、が接続されている。
【００２５】
以上の構成によれば、第２スイッチＳＷ２ａをオフし、この第１スイッチＳＷ１ａをオンすると電池１１１ａが接続状態となり、第１スイッチＳＷ１ａをオフし、第２スイッチＳＷ２ａをオンすると電池１１１ａが非接続状態となる。
【００２６】
複数の電圧計測部１２ａ〜１２ｅは、対応する電池１１１ａ〜１１１ｅの両端電圧を測定して、その測定結果を後述する制御部１３に対して出力する。
【００２７】
制御部１３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１３は、各電池１１１ａ〜１１１ｅの両端電圧に基づいて第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅ及び第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオンオフする。
【００２８】
次に、上述した構成の電池システム１の動作について、図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。まず、電池システム１の充電が開始されると、制御部１３は、図２に示す充電処理を開始する。まず、制御部１３は、全ての電池ユニット１１ａ〜１１ｅの第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオフした後に第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオンする（ステップＳ１０）。これにより、全ての電池１１１ａ〜１１１ｅが接続状態となり、直列接続されて充電される。
【００２９】
次に、制御部１３は、各電圧計測部１２ａ〜１２ｅを用いて電池１１１ａ〜１１１ｅの両端電圧を計測する（ステップＳ１１）。制御部１３は、複数の電池１１１ａ〜１１１ｅのうち予め定めた充電終了電圧に達した電池１１１ａ〜１１１ｅがあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。充電終了電圧に達した電池がなければ（ステップＳ１２でＮ）、制御部１３は、何れの電池１１１ａ〜１１１ｅも満充電状態にないと判定し、ステップＳ１１に戻る。
【００３０】
一方、充電終了電圧に達した電池１１１ａ〜１１１ｅがあれば（ステップＳ１２でＹ）、制御部１３は、その電池１１１ａ〜１１１ｅを満充電状態と判定し、その電池１１１ａ〜１１１ｅに対応する第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオフすると共に、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオンする（ステップＳ１３）。これにより、満充電状態の電池１１１ａ〜１１１ｅは、非接続状態に切り替えられ、充電が停止される。その後、制御部１３は、ステップＳ１４に進む。
【００３１】
ステップＳ１４において制御部１３は、充電が終了したか否か判定する。充電が終了していれば（ステップＳ１４でＹ）、制御部１３は、充電処理を終了する。一方、充電が終了していなければ（ステップＳ１４でＮ）、制御部１３は、再びステップＳ１１に戻る。
【００３２】
また、電池システム１の放電が開始されると、制御部１３は、図３に示す放電処理を開始する。まず、制御部１３は、全ての電池ユニット１１ａ〜１１ｅの第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオフした後に、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオンする（ステップＳ２０）。これにより、全ての電池１１１ａ〜１１１ｅが直列接続され、接続状態となり、放電される。
【００３３】
次に、制御部１３は、各電圧計測部１２ａ〜１２ｅを用いて電池１１１ａ〜１１１ｅの両端電圧を計測する（ステップＳ２１）。制御部１３は、複数の電池１１１ａ〜１１１ｅのうち予め定めた放電終了電圧に達した電池１１１ａ〜１１１ｅがあるか否かを判定する（ステップＳ２２）。放電終了電圧に達した電池１１１ａ〜１１１ｅがなければ（ステップＳ２２でＮ）、制御部１３は、何れの電池１１１ａ〜１１１ｅも全放電状態にないと判定し、ステップＳ２１に戻る。
【００３４】
一方、放電終了電圧に達した電池があれば（ステップＳ２２でＹ）、制御部１３は、その電池１１１ａ〜１１１ｅを全放電状態と判定し、その電池１１１ａ〜１１１ｅに対応する第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオフすると共に、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオンする（ステップＳ２３）。これにより、全放電状態の電池１１１ａ〜１１１ｅは、非接続状態に切り替えられ、放電が停止される。その後、制御部１３は、ステップＳ２４に進む。
【００３５】
ステップＳ２４において制御部１３は、放電が終了したか否か判定する。放電が終了していれば（ステップＳ２４でＹ）、制御部１３は、放電処理を終了する。一方、放電が終了していなければ（ステップＳ１４でＮ）、制御部１３は、再びステップＳ２１に戻る。
【００３６】
次に、上述した電池システム１の動作の一例を、電池１１１ａから電池１１１ｅに向けて劣化が進んでいるとして説明する。電池システム１の充電が行われると、制御部１３は、まず全ての電池ユニット１１ａ〜１１ｅの第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオフした後に、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオンする。これにより、充電開始時は、全ての電池１１１ａ〜１１１ｅが充電される。その後、劣化の最も進んだ電池１１１ｅの両端電圧が充電終了電圧に達するので、制御部１３は、第１スイッチＳＷ１ｅをオフすると共に第２スイッチＳＷ２ｅをオンする。これにより、電池１１１ｅが切り離され、電池１１１ａ〜電池１１１ｄで構成された電池システム１として、充電が継続される。
【００３７】
次に、電池劣化が２番目に進んだ電池１１１ｄの両端電圧が充電終了電圧に達するので、制御部１３は、第１スイッチＳＷ１ｄをオフするとともに第２スイッチＳＷ２ｄをオンする。これにより、電池１１１ｄも切り離され、電池１１１ａ〜電池１１１ｃで構成された電池システム１として、充電が継続される。これを最大で１つの電池まで繰り返すことで、全ての電池１１１ａ〜１１１ｅの充電状態ＳＯＣが１００％（＝満充電状態）になるまで充電することができる。
【００３８】
一方、電池システム１の放電が行われると、制御部１３は、まず全ての電池ユニット１１ａ〜１１ｅの第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオフした後に第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオンする。これにより、放電開始時は、全ての電池１１１ａ〜１１１ｅが放電される。その後、劣化の最も進んだ電池１１１ｅの両端電圧が放電終了電圧に達するので、制御部１３は、第１スイッチＳＷ１ｅをオフすると共に第２スイッチＳＷ２ｅをオンする。これにより、電池１１１ｅが切り離され、電池１１１ａ〜電池１１１ｄで構成された電池システム１として、放電が継続される。
【００３９】
次に、電池劣化が２番目に進んだ電池１１１ｄの両端電圧が放電終了電圧に達するので、制御部１３は、第１スイッチＳＷ１ｄをオフするとともに第２スイッチＳＷ２ｄをオンする。これにより、電池１１１ｄも切り離され、電池１１１ａ〜電池１１１ｃで構成された電池システム１として、放電が継続される。これを最大で１つの電池まで繰り返すことで、全ての電池１１１ａ〜１１１ｅの充電状態ＳＯＣが０％（＝全放電状態）になるまで放電することができる。
【００４０】
上述した第１実施形態によれば、制御部１３が、通常時は複数の切替部１１２ａ〜１１２ｅを接続状態に制御し、充電時に満充電状態又は放電時に全放電状態と判定した電池１１１ａ〜１１１ｅに対応する切替部１１２ａ〜１１２ｅを非接続状態に制御する。これにより、上述したように全ての電池１１１ａ〜１１１ｅを満充電まで充電でき、全ての電池１１１ａ〜１１１ｅを放電終了まで放電できるので、劣化状態の異なる電池１１１ａ〜１１１ｅが混在したとしても全ての電池１１１ａ〜１１１ｅの容量を十分に使用することができる電池システム１を安価に提供することができる。
【００４１】
また、上述した第１実施形態によれば、切替部１１２ａが、電池１１１ａに直列接続された第１スイッチＳＷ１ａと、電池１１１ａ及び第１スイッチＳＷ１ａに並列接続された第２スイッチＳＷ２ａと、から構成されている（切替部１１２ｂ〜１１２ｅについては、「ａ」を「ｂ〜ｅ」に読み替える）。これにより、スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅ、ＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅを用いて容易に電池１１１ａ〜１１１ｅを接続状態と非接続状態との間で切り替えることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。第１実施形態と第２実施形態とで大きく異なる点は、切替部１１２ａ〜１１２ｅの構成である。本実施例では、切替部１１２ａを代表として説明する。なお、切替部１１２ｂ〜１１２ｅについては、切替部１１２ａについての説明中の「ａ」を「ｂ〜ｅ」に各々置き換えることができ、詳細な説明を省略する。上述した第１実施形態では、切替部１１２ａは２つのオンオフスイッチＳＷ１ａ、ＳＷ２ａから構成されていたが、第２実施形態では、切替部１１２ａは１つの切替スイッチＳＷ３ａから構成されている。
【００４３】
なお、図４において、上述した第１実施形態で既に説明した図１と同等の部分については同一符号を付してその詳細を省略する。
【００４４】
切替部１１２ａは、第１接点Ｃ１の接続を、電池１１１ａの一極に接続された第２接点Ｃ２と、電池１１１ａの他極に接続された第３接点Ｃ３と、の間で切り替える切替スイッチＳＷ３ａから構成されている。なお、切替スイッチＳＷ３ａの第１接点Ｃ１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１４に接続されている。切替スイッチＳＷ３ｂ〜３ｃの第１接点Ｃ１は、隣接する電池１１１ａ、…、１１１ｄに接続されている。
【００４５】
以上の構成によれば、この切替スイッチＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅを第２接点Ｃ２側に切り替えると接続状態となり、切替スイッチＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅを第３接点Ｃ３側に切り替えると非接続状態となる。
【００４６】
次に、上述した構成の電池システム１の動作について説明する。第２実施形態の動作は、図２及び図３について上述した第１実施形態とほぼ同じである。異なる点は、第１実施形態では、ステップＳ１０、Ｓ２０において制御部１３が、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオン、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオフするのに対して、第２実施形態では、切替スイッチＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅを第２接点Ｃ２側に切り替える。また、第１実施形態では、ステップＳ１３、Ｓ２３において制御部１３が、満充電状態又は全放電状態のバッテリ１１１ａ〜１１１ｅに対応する第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオフ、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオンするのに対して、第２実施形態では、対応する切替スイッチＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅを第３接点Ｃ３側に切り替える。
【００４７】
また、上述した第２実施形態によれば、切替部１１２ａ〜１１２ｅが、切替スイッチＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅから構成されている。これにより、切替スイッチＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅを用いて容易に電池１１１ａ〜１１１ｅを接続状態と非接続状態との間で切り替えることができる。また、第１スイッチＳＷ１a〜ＳＷ１eと第２スイッチＳＷ２a〜ＳＷ２eの誤切替による短絡を防止する。
【００４８】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図５に基づいて説明する。第３実施形態は、直列に接続された複数の電池ユニット１１ａ〜１１ｅを有する電池回路５１０が複数個並列に接続された電池回路群を有する。そして、電池回路５１０の両端に、充電制御部５２０と負荷５３０が並列に接続されている。図５には記載はしていないが、第３実施形態も、第１実施形態、第２実施形態と同様に、電池１１１ａ〜１１１ｅの両端電圧を測定する電圧計測部１２ａ〜１２ｅを有している。
【００４９】
電池回路５１０の各々は、第１実施形態と同様に、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅと第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅからなる切替部１１２ａ〜１１２ｅを有している。そして、第１実施形態と同様に、電池１１１ａ〜１１１ｅが満充電状態でも全放電状態でもないときには、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオンとし、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオフとすることで、電池ユニット１１ａ〜１１ｅは、電池ユニット１１ａ〜１１ｅの正極端１１３ａ〜１１３ｅと負極端１１４ａ〜１１４ｅの間に電池１１１ａ〜１１１ｅが接続された状態（第１の状態）となり、電池１１１ａ〜１１１ｅは、他の第１の状態にある電池ユニット１１ａ〜１１ｅの電池１１１ａ〜１１１ｅと直列に接続され、電源として用いられる。また、電池１１１ａ〜１１１ｅが満充電状態又は全放電状態に達したと判定されたときには、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオフとし、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオンとすることで、電池ユニット１１ａ〜１１ｅの正極端１１３ａ〜１１３ｅと負極端１１４ａ〜１１４ｅが電池１１１ａ〜１１１ｅを介さずに接続された状態（第２の状態）となり、電池１１１ａ〜１１１ｅは他の第１の状態にある電池ユニット１１ａ〜１１ｅの電池１１１ａ〜１１１ｅから切り離され、電源として使用されない。
【００５０】
なお、図５では、切替部１１２ａ〜１１２ｅは、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅと第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅで構成されているが、代わりに、第２実施形態と同様に、切替部１１２ａ〜１１２ｅを、切替スイッチＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅで構成するようにしても良い。このときは、電池１１１ａ〜１１１ｅが満充電状態でも全放電状態でもないときには、切替スイッチＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅにおいて接点Ｃ１を接点Ｃ２に接続させることで、電池ユニット１１ａ〜１１ｅは、電池ユニット１１ａ〜１１ｅの正極端１１３ａ〜１１３ｅと負極端１１４ａ〜１１４ｅの間に電池１１１ａ〜１１１ｅが接続された状態（第１の状態）となり、電池１１１ａ〜１１１ｅは他の第１の状態にある電池ユニット１１ａ〜１１ｅの電池１１１ａ〜１１１ｅと直列に接続され、電源として用いられる。また、電池１１１ａ〜１１１ｅが満充電状態又は全放電状態に達したと判定されたときには、切替スイッチＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅにおいて接点Ｃ１を接点Ｃ３に接続させることで、電池ユニット１１ａ〜１１ｅの正極端１１３ａ〜１１３ｅと負極端１１４ａ〜１１４ｅが電池１１１ａ〜１１１ｅを介さずに接続された状態（第２の状態）となり、電池１１１ａ〜１１１ｅは他の第１の状態にある電池ユニット１１ａ〜１１ｅの電池１１１ａ〜１１１ｅから切り離され、電源として使用されない。
【００５１】
第１実施形態では、放電時に、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間、つまり、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオフにし、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオンにするまでの間、負荷に対する給電が停止してしまう。また、第２実施形態においても、放電時に、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間、つまり、切替スイッチＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅを第２接点Ｃ２から第３接点Ｃ３に切り替えるまでの間、負荷に対する給電が停止してしまう。
【００５２】
そこで、第３実施形態では、直列に接続された電池１１１ａ〜１１１ｅを有する複数の電池回路５１０が並列に接続されている。このため、放電時に、複数の電池回路５１０のうちの１つで、全放電状態になった電池を切り離す動作をしていたとしても、電流が他の電池回路５１０を流れるため、全放電状態になった電池を切り離す動作をしている間に、負荷５３０への給電が停止することがない。
【００５３】
また、第３実施形態では、複数の電池回路５１０の各々には、ダイオード５１１が、電池１１１ａ〜１１１ｅの放電方向が順方向となるように、複数の電池ユニット１１ａ〜１１ｅと直列に接続されている。例えば、図５では、電池ユニット１１ａの正極端１１３ａがダイオード５１０のアノードに接続している。このため、全放電状態になった電池を切り離すことで複数の電池回路５１０ごとの総電圧が異なることになったとしても、放電時に、総電圧が高い電池回路５１０から総電圧が低い電池回路５１０へ電流が流れることを防ぐことが可能である。
【００５４】
複数の電池回路５１０を上記のように構成した場合、電池１１１ａ〜１１１ｅを充電するための電流の向きは、ダイオード５１１の順方向と逆方向であり、電池１１１ａ〜１１１ｅを充電するための電流は、ダイオード５１１を通ることができない。そこで、第３実施形態では、図５に記載したように、複数の電池回路５１０の各々が、ダイオード５１１に並列に接続されたバイパススイッチ５１２を有している。充電時に、バイパススイッチ５１２をオンにすることで、電池１１１ａ〜１１１ｅを充電するための電流は、ダイオード５１１を迂回して流れることができるようになり、電池１１１ａ〜１１１ｅに充電するための電流を供給することができる。
【００５５】
また、制御部１３は、充電時に、複数の電池回路５１０が１つずつ順次充電されるように、バイパススイッチ５１２を制御する。つまり、制御部１３は、複数の電池回路５１０のうちの１つのバイパススイッチ５１２のみをオンし、他の電池回路５１０のバイパススイッチ５１２をオフし、バイパススイッチ５１２がオンになっている電池回路５１０のみを充電する。そして、充電が完了したら、バイパススイッチ５１２をオフにし、他の充電されていない電池回路５１０うちの１つのバイパススイッチ５１２のみをオンにし、この電池回路５１０を充電する。このような制御を続けることにより、制御部１３は、電池回路５１０を順次充電していく。このため、充電時には、電池回路５１０は互いに接続していない。よって、第３実施形態では、満充電状態になった電池を切り離すことで複数の電池回路５１０ごとの総電圧が異なることになったとしても、総電圧が高い電池回路５１０から総電圧が低い電池回路５１０へ電流が流れることがない。
【００５６】
図６は、第３実施形態における放電時の動作を示すフローチャートである。第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅ、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅ、バイパススイッチ５１２のすべてのスイッチをオフにする（ステップＳ６０１）。第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオンする（ステップＳ６０２）。その後、放電を開始する（ステップＳ６０３）。
【００５７】
次に、制御部１３は、電池１１１ａ〜１１１ｅの両端電圧を計測する（ステップＳ６０４）。制御部１３は、複数の電池１１１ａ〜１１１ｅのうち予め定めた放電終了電圧に達した電池１１１ａ〜１１１ｅがあるか否かを判定する（ステップＳ６０５）。放電終了電圧に達した電池１１１ａ〜１１１ｅがなければ（ステップＳ６０５でＮ）、制御部１３は、何れの電池１１１ａ〜１１１ｅも全放電状態にないと判定し、ステップＳ６０４に戻る。
【００５８】
一方、放電終了電圧に達した電池１１１ａ〜１１１ｅがあれば（ステップＳ６０５でＹ）、制御部１３は、その電池１１１ａ〜１１１ｅを全放電状態と判定し、その電池１１１ａ〜１１１ｅに対応する第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオフすると共に、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオンする（ステップＳ６０６）。これにより、全放電状態の電池１１１ａ〜１１１ｅの接続は、非接続状態に切り替えられ、全放電状態の電池１１１ａ〜１１１ｅの放電が停止される。その後、制御部１３は、ステップＳ６０７に進む。
【００５９】
ステップＳ６０７において、制御部１３は、すべての電池１１１ａ〜１１１ｅの放電が停止されたか否か、つまり、すべての電池１１１ａ〜１１１ｅの放電が終了したか否かを判定する。すべての電池１１１ａ〜１１１ｅの放電が終了していれば（ステップＳ６０７でＹ）、制御部１３は、放電を停止し（Ｓ６０８）、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅ、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅ、バイパススイッチ５１２のすべてのスイッチをオフにし（ステップＳ６０９）、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオンする（ステップＳ６１０）。一方、すべての電池１１１ａ〜１１１ｅの放電が終了していなければ（ステップＳ６０６でＮ）、制御部１３は、再びステップＳ６０４に戻る。
【００６０】
図７は、第３実施形態における充電時の動作を示すフローチャートである。第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅ、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅ、バイパススイッチ５１２のすべてのスイッチをオフにする（ステップＳ７０１）。第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオンし、まだ充電されていない電池回路５１０のうちの１つの電池回路５１０のバイパススイッチ５１２のみをオンにする（ステップＳ７０２）。その後、充電を開始する（ステップＳ７０３）。
【００６１】
次に、制御部１３は、電池１１１ａ〜１１１ｅの両端電圧を計測する（ステップＳ７０４）。制御部１３は、複数の電池１１１ａ〜１１１ｅのうち予め定めた充電終了電圧に達した電池１１１ａ〜１１１ｅがあるか否かを判定する（ステップＳ７０５）。充電終了電圧に達した電池１１１ａ〜１１１ｅがなければ（ステップＳ７０５でＮ）、制御部１３は、何れの電池１１１ａ〜１１１ｅも満充電状態にないと判定し、ステップＳ７０４に戻る。
【００６２】
一方、充電終了電圧に達した電池１１１ａ〜１１１ｅがあれば（ステップＳ７０５でＹ）、制御部１３は、その電池１１１ａ〜１１１ｅを満充電状態と判定し、その電池１１１ａ〜１１１ｅに対応する第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオフすると共に、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅをオンする（ステップＳ７０６）。これにより、満充電状態の電池１１１ａ〜１１１ｅの接続は、非接続状態に切り替えられ、充電が停止される。その後、制御部１３は、ステップＳ７０７に進む。
【００６３】
ステップＳ７０７において、制御部１３は、バイパススイッチ５１２がオンになっている電池回路５１０のすべての電池１１１ａ〜１１１ｅの充電が停止されてか否か、つまり、バイパススイッチ５１２がオンになっている電池回路５１０の充電が終了したか否かを判定する（Ｓ７０７）。バイパススイッチ５１２がオンになっている電池回路５１０の充電が終了していれば（ステップＳ７０７でＹ）、制御部１３は、ステップＳ７０８に進む。バイパススイッチ５１２がオンになっている電池回路５１０の充電が終了していなければ（ステップＳ７０７でＮ）、再びステップＳ７０４に戻る。
【００６４】
ステップＳ７０８において、制御部は、すべての電池回路５１０の充電が終了しているか否かを判定する。すべての電池回路５１０の充電が終了していれば（ステップＳ７０８でＹ）、制御部１３は、放電を停止し（Ｓ７０９）、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅ、第２スイッチＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅ、バイパススイッチ５１２のすべてのスイッチをオフにし（ステップＳ７１０）、第１スイッチＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅをオンする（ステップＳ７１１）。一方、すべての電池１１１ａ〜１１１ｅの放電が終了していなければ（ステップＳ７０８でＮ）、制御部１３は、再びステップＳ７０１に戻る。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  電池システム
１１ａ〜１１ｅ  電池ユニット
１３  制御部
１１１ａ〜１１１ｅ  電池
１１２ａ〜１１２ｅ  切替部
Ｃ１  第１接点
Ｃ２  第２接点
Ｃ３  第３接点
ＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｅ  第１スイッチ
ＳＷ２ａ〜ＳＷ２ｅ  第２スイッチ
ＳＷ３ａ〜ＳＷ３ｅ  切替スイッチ
５１０  電池回路
５１１  ダイオード
５１２  バイパススイッチ
５２０  充電制御部
５３０  負荷
【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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