(57)【要約】【課題】二次電池の並列回路から一旦切り離された二次電池を再び並列接続する際に生じる突入電流を低減することができる充放電制御回路、及び電源装置を提供する。【解決手段】異常が解消した切り離し対象電池の端子電圧である切り離し電池電圧Ｖｅｒｒと、切り離し対象電池以外の二次電池の端子電圧である接続電池電圧Ｖｎとの差分電圧Ｖｄが、電圧差閾値Ｖｏｎに満たない場合、当該異常が解消した切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部をオンさせる切り離し解除部５４と、切り離し対象電池の異常が解消し、かつ切り離し電池電圧Ｖｅｒｒと接続電池電圧Ｖｎとの差が、電圧差閾値Ｖｏｎを超える場合、当該異常が解消した切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部をパルス状にオンオフさせる準備処理を実行する切り離し解除準備部５５とを備えた。【選択図】図１
2010252566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列接続される複数の二次電池とそれぞれが直列に接続される複数のスイッチング部と、
前記各二次電池の端子電圧を検出する端子電圧検出部と、
前記各二次電池の異常の有無を判定する異常判定部と、
前記異常判定部によって、前記各二次電池のうちいずれかが異常有りと判定された場合、当該異常有りと判定された二次電池を切り離し対象電池とし、当該切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部をオフさせる切り離し制御部と、
前記切り離し対象電池の異常が解消したか否かを判定する異常解消判定部と、
前記異常解消判定部によって前記切り離し対象電池の異常が解消したと判定され、かつ当該異常が解消した切り離し対象電池において前記端子電圧検出部によって検出された端子電圧である切り離し電池電圧と、前記切り離し対象電池以外の二次電池において前記端子電圧検出部によって検出された端子電圧である接続電池電圧との差が、予め設定された電圧差閾値に満たない場合、当該異常が解消した切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部をオンさせる切り離し解除部と、
前記異常解消判定部によって前記切り離し対象電池の異常が解消したと判定され、かつ前記切り離し電池電圧と前記接続電池電圧との差が、前記電圧差閾値を超える場合、当該異常が解消した切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部をパルス状にオンオフさせる準備処理を実行する切り離し解除準備部と
を備えることを特徴とする充放電制御回路。
【請求項２】
前記複数の二次電池の蓄電電荷量を検出する蓄電電荷量検出部と、
前記蓄電電荷量検出部によって検出される各二次電池の蓄電電荷量に基づき、前記切り離し対象電池を除く残余の二次電池の蓄電電荷量の合計を残蓄電量として取得する残蓄電量取得部と、
前記異常解消判定部によって前記切り離し対象電池の異常が解消したと判定され、かつ前記切り離し電池電圧と前記接続電池電圧との差が、前記電圧差閾値を超える場合において、前記残蓄電量取得部によって取得された残蓄電量が予め設定された蓄電量閾値を超えるとき、前記切り離し解除準備部による前記準備処理を許可し、前記残蓄電量取得部によって取得された残蓄電量が前記蓄電量閾値に満たないとき、前記切り離し解除準備部による前記準備処理を禁止して前記異常が解消した切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部をオフさせる残蓄電量管理部とをさらに備えること
を特徴とする請求項１記載の充放電制御回路。
【請求項３】
前記各スイッチング部は、
前記各二次電池の、充電を禁止する充電用スイッチング素子と、放電を禁止する放電用スイッチング素子とが直列接続されたものであり、
前記切り離し解除準備部は、前記準備処理として、
前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より高い場合、当該切り離し対象電池と直列接続された放電用スイッチング素子をパルス状にオンオフさせ、
前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より低い場合、当該切り離し対象電池と直列接続された充電用スイッチング素子をパルス状にオンオフさせること
を特徴とする請求項１記載の充放電制御回路。
【請求項４】
前記切り離し解除準備部は、前記準備処理において、さらに、
前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より高い場合、前記異常が解消した切り離し対象電池と直列接続された充電用スイッチング素子をオフさせ、
前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より低い場合、当該切り離し対象電池と直列接続された放電用スイッチング素子をオフさせること
を特徴とする請求項３記載の充放電制御回路。
【請求項５】
前記複数の二次電池の蓄電電荷量を検出する蓄電電荷量検出部と、
前記蓄電電荷量検出部によって検出される各二次電池の蓄電電荷量に基づき、前記切り離し対象電池を除く残余の二次電池の蓄電電荷量の合計を残蓄電量として取得する残蓄電量取得部と、
前記異常解消判定部によって前記切り離し対象電池の異常が解消したと判定され、かつ前記切り離し電池電圧と前記接続電池電圧との差が、前記電圧差閾値を超える場合において、前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より低く、かつ前記残蓄電量取得部によって取得された残蓄電量が予め設定された蓄電量閾値を超えるとき、前記切り離し解除準備部による前記準備処理を許可し、前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より低く、かつ前記残蓄電量取得部によって取得された残蓄電量が前記蓄電量閾値に満たないとき、前記切り離し解除準備部による前記準備処理を禁止して前記異常が解消した切り離し対象電池と直列接続された充電用スイッチング素子と放電用スイッチング素子とをオフさせる残蓄電量管理部とをさらに備えること
を特徴とする請求項３又は４記載の充放電制御回路。
【請求項６】
前記異常判定部は、前記各二次電池の端子電圧、前記各二次電池に流れる電流、及び前記各二次電池の温度のうち少なくとも一つを異常判定用のパラメータとして用いて、当該パラメータが異常状態を示すべく予め設定された異常判定範囲になった場合、当該異常判定範囲になった二次電池に異常有りと判定し、
前記異常解消判定部は、
前記切り離し対象電池について、前記異常判定部によって異常判定用に用いられたパラメータが正常状態を示すべく予め設定された正常判定範囲になった場合、当該正常判定範囲になった切り離し対象電池の異常が解消したと判定すること
を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の充放電制御回路。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の充放電制御回路と、
前記複数の二次電池とを備えること
を特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の充放電を制御する充放電制御回路、及びこれを用いた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池を用いた蓄電装置は、太陽電池や発電装置と組み合わされ、電源システムとして広く利用されている。発電装置は、風力や水力といった自然エネルギーや内燃機関等の人工的な動力によって駆動される。このような蓄電装置を組み合わせた電源システムは、余剰な電力を蓄電装置に蓄積し、負荷装置が必要な時に蓄電装置から電力を供給することによって、エネルギー効率の向上を図っている。
【０００３】
このようなシステムの一例としては、太陽光発電システムが挙げられる。太陽光発電システムは、太陽光による発電量が、負荷装置の電力消費量に比べて大きい場合には、余剰電力で蓄電装置に充電を行う。逆に、発電量が負荷装置の消費電力より小さい場合には、不足の電力を補うために蓄電装置から出力して、負荷装置を駆動する。
【０００４】
このように、太陽光発電システムにおいては、従来利用されていなかった余剰電力を蓄電装置に蓄積できるため、蓄電装置を用いない電源システムに比べて、エネルギー効率を高めることができる。
【０００５】
このような電源システムにおいては、蓄電装置が満充電になってしまうと余剰電力を充電できなくなって、損失が生じる。そこで、余剰電力を効率よく蓄電装置に充電するため、二次電池の充電状態（以下、ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が１００％とならないように、充電制御が行われている。また、必要なときに負荷装置を駆動できるように、ＳＯＣが０（ゼロ）％とならないようにも充電制御が行われている。具体的には、通常、蓄電装置においては、ＳＯＣが２０％〜８０％の範囲で推移するように充電制御が行われている。
【０００６】
また、エンジンとモータとを用いたハイブリット自動車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）もこのような原理を利用している。ＨＥＶは、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、余剰のエンジン出力で発電機を駆動し、蓄電装置を充電する。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することによって蓄電装置を充電する。
【０００７】
さらに、夜間電力を有効活用するために用いられる負荷平準化電源や、プラグインハイブリット車も最近注目されている。
【０００８】
負荷平準化電源は、電力消費が少なく、電力料金が安い夜間に蓄電装置に電力を貯蔵し、電力消費がピークとなる日中に、貯蔵した電力を活用するシステムである。電力の消費量を平滑化することにより、電力の発電量を一定にし、電力設備の効率的運用や設備投資の削減に貢献することを目的としている。
【０００９】
また、プラグインハイブリット車は夜間電力を活用し、燃費が悪い市街地走行時には蓄電装置から電力を供給するＥＶ走行を主体とし、長距離走行時には、エンジンとモータを活用したＨＥＶ走行を行うことにより、トータルのＣＯ２の排出量を削減することを目的としている。
【００１０】
ところで、電源装置に搭載される蓄電装置は、所定の出力電圧、容量を得るために、複数の二次電池（単電池等）を直列や並列に接続することによって構成されている。このように、二次電池を複数並列に接続した蓄電装置において、二次電池の異常や劣化を検知した場合、異常や劣化が生じた二次電池を蓄電装置から切り離す必要がある。
【００１１】
また、複数の二次電池を並列に接続した蓄電装置では、二次電池の異常や劣化の状態には各素子間でのバラツキがあるため、劣化の進行が進んでいるものや異常のあるものだけを切り離し、異常が解消した場合には、切り離した二次電池を再び接続するように、制御を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１２】
しかしながら、一旦切り離した二次電池を、再び他の二次電池と並列接続する際に、他の二次電池との間における端子電圧の差が大きいと、当該二次電池を並列接続した瞬間に、二次電池に突入電流が流れて二次電池を劣化させたり、あるいはこれらの二次電池から負荷へ供給される電圧が変動したりする不都合がある。
【００１３】
そこで、特許文献１には、一旦切り離した二次電池を再び他の二次電池と並列接続する前に、電流制限用の抵抗を介して他の二次電池と接続することで、突入電流を制限しつつ、他の二次電池との間における端子電圧の差を解消させ、その後に当該切り離された二次電池を他の二次電池と並列接続することで、突入電流を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−２５９６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、一旦切り離された二次電池を、再び他の二次電池と並列接続する際に生じるおそれのある突入電流を低減するために、電流制限用の抵抗や、この抵抗の接続を開閉するためのスイッチング素子等が必要となり、コストの増大や装置の大型化を招くという、不都合があった。
【００１６】
本発明の目的は、複数の二次電池が並列接続された並列回路から、一旦切り離された二次電池を再び並列接続する際に生じるおそれのある突入電流を低減するために電流制限用の抵抗を用いることなく、このような突入電流を低減することができる充放電制御回路、及び電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る充放電制御回路は、並列接続される複数の二次電池とそれぞれが直列に接続される複数のスイッチング部と、前記各二次電池の端子電圧を検出する端子電圧検出部と、前記各二次電池の異常の有無を判定する異常判定部と、前記異常判定部によって、前記各二次電池のうちいずれかが異常有りと判定された場合、当該異常有りと判定された二次電池を切り離し対象電池とし、当該切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部をオフさせる切り離し制御部と、前記切り離し対象電池の異常が解消したか否かを判定する異常解消判定部と、前記異常解消判定部によって前記切り離し対象電池の異常が解消したと判定され、かつ当該異常が解消した切り離し対象電池において前記端子電圧検出部によって検出された端子電圧である切り離し電池電圧と、前記切り離し対象電池以外の二次電池において前記端子電圧検出部によって検出された端子電圧である接続電池電圧との差が、予め設定された電圧差閾値に満たない場合、当該異常が解消した切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部をオンさせる切り離し解除部と、前記異常解消判定部によって前記切り離し対象電池の異常が解消したと判定され、かつ前記切り離し電池電圧と前記接続電池電圧との差が、前記電圧差閾値を超える場合、当該異常が解消した切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部をパルス状にオンオフさせる準備処理を実行する切り離し解除準備部とを備える。
【００１８】
この構成によれば、スイッチング部と二次電池との直列回路が複数並列接続され、各二次電池を各スイッチング部によって個別に他の二次電池から切り離したり接続したりすることが可能である。そして、各二次電池のうちいずれかに異常が生じると、切り離し制御部によって、異常が生じた二次電池が切り離し対象電池とされ、当該切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部がオフされて切り離される。
【００１９】
そして、切り離し対象電池の異常が解消した場合において、当該異常が解消した切り離し対象電池の端子電圧である切り離し電池電圧と、切り離し対象電池以外の二次電池の端子電圧である接続電池電圧との差が、予め設定された電圧差閾値に満たない小さな値であるために切り離し対象電池を他の二次電池と接続しても大きな突入電流が流れないと考えられるときに、切り離し解除部によって、当該切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部がオンされるので、電流制限用の抵抗を用いることなく、当該電圧差による突入電流を低減することができる。
【００２０】
さらに、切り離し対象電池の異常が解消した場合において、当該切り離し電池電圧と他の二次電池の端子電圧との電圧差が、電圧差閾値を超える大きな値であるために、当該切り離し電池電圧と他の二次電池とをそのまま接続すると、大きな突入電流が流れて不都合が生じるおそれがある場合、切り離し解除準備部によって、当該異常が解消した切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部がパルス状にオンオフされる。これにより、当該電圧差により切り離し対象電池に流れる電流の時間平均量が低減され、当該切り離し対象電池の放電電流又は充電電流が、当該電圧差を減少させる方向に少しずつ流れる。そして、この電圧差が電圧差閾値を下回ると、切り離し解除部によって、当該切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部がオンされて切り離しが解除されるので、電流制限用の抵抗を用いることなく、当該電圧差による突入電流を低減することができる。
【００２１】
また、前記複数の二次電池の蓄電電荷量を検出する蓄電電荷量検出部と、前記蓄電電荷量検出部によって検出される各二次電池の蓄電電荷量に基づき、前記切り離し対象電池を除く残余の二次電池の蓄電電荷量の合計を残蓄電量として取得する残蓄電量取得部と、前記異常解消判定部によって前記切り離し対象電池の異常が解消したと判定され、かつ前記切り離し電池電圧と前記接続電池電圧との差が、前記電圧差閾値を超える場合において、前記残蓄電量取得部によって取得された残蓄電量が予め設定された蓄電量閾値を超えるとき、前記切り離し解除準備部による前記準備処理を許可し、前記残蓄電量取得部によって取得された残蓄電量が前記蓄電量閾値に満たないとき、前記切り離し解除準備部による前記準備処理を禁止して前記異常が解消した切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部をオフさせる残蓄電量管理部とをさらに備えることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、残蓄電量取得部によって、切り離し対象電池を除く残余の二次電池の蓄電電荷量の合計、すなわち外部に対して放電可能な蓄電電荷量が、残蓄電量として取得される。また、この残蓄電量が予め設定された蓄電量閾値を超える場合、すなわち残蓄電量に余裕がある場合、残蓄電量管理部によって、切り離し解除準備部による前記準備処理が許可される。一方、この残蓄電量が蓄電量閾値に満たない場合、残蓄電量管理部によって、切り離し解除準備部による準備処理が禁止されて前記異常が解消した切り離し対象電池と直列接続されたスイッチング部がオフされる。
【００２３】
ここで、切り離し解除準備部による準備処理が実行されると、切り離し対象電池以外の二次電池から切り離し対象電池へ電流が流れて外部に対して放電可能な蓄電電荷量がさらに減少するおそれがある。そのため、もし仮に残蓄電量が蓄電量閾値に満たない場合に、切り離し解除準備部による準備処理が実行されると、外部に対して放電可能な蓄電電荷量が必要量に対して不足するおそれがある。しかしながら、残蓄電量管理部は、この残蓄電量が蓄電量閾値に満たない場合、切り離し解除準備部による準備処理を禁止して切り離し対象電池以外の二次電池から切り離し対象電池へ電流が流れることを防止するので、外部に対して放電可能な蓄電電荷量が不足するおそれを低減することができる。
【００２４】
また、前記各スイッチング部は、前記各二次電池の、充電を禁止する充電用スイッチング素子と、放電を禁止する放電用スイッチング素子とが直列接続されたものであり、前記切り離し解除準備部は、前記準備処理として、前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より高い場合、当該切り離し対象電池と直列接続された放電用スイッチング素子をパルス状にオンオフさせ、前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より低い場合、当該切り離し対象電池と直列接続された充電用スイッチング素子をパルス状にオンオフさせることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、充電用スイッチング素子と、放電用スイッチング素子とによって、各二次電池の充電電流と放電電流とを個別に禁止することができる。そして、切り離し電池電圧が接続電池電圧より高く、切り離し対象電池を他の二次電池と接続すると切り離し対象電池が放電する場合には、切り離し解除準備部によって、準備処理として当該切り離し対象電池と直列接続された放電用スイッチング素子がパルス状にオンオフされて、切り離し対象電池の放電電流の時間平均量が低減される。その結果、突入電流を低減しつつ、切り離し対象電池と他の二次電池との電圧差を低下させることができる。
【００２６】
そして、切り離し電池電圧が接続電池電圧より低く、切り離し対象電池を他の二次電池と接続すると切り離し対象電池が充電される場合には、切り離し解除準備部によって、準備処理として当該切り離し対象電池と直列接続された充電用スイッチング素子がパルス状にオンオフされて、切り離し対象電池の充電電流の時間平均量が低減されるので、突入電流を低減しつつ、切り離し対象電池と他の二次電池との電圧差を低下させることができる。
【００２７】
また、前記切り離し解除準備部は、前記準備処理において、さらに、前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より高い場合、前記異常が解消した切り離し対象電池と直列接続された充電用スイッチング素子をオフさせ、前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より低い場合、当該切り離し対象電池と直列接続された放電用スイッチング素子をオフさせることが好ましい。
【００２８】
この構成によれば、前記準備処理において、切り離し電池電圧が接続電池電圧より高く、切り離し対象電池を放電させることによって切り離し対象電池と他の二次電池との電圧差を低下させたい場合に、切り離し解除準備部によって、当該切り離し対象電池と直列接続された充電用スイッチング素子がオフされて、当該切り離し対象電池が充電されることによる前記電位差の増大が防止される。
【００２９】
そして、前記準備処理において、切り離し電池電圧が接続電池電圧より低く、切り離し対象電池を充電させることによって切り離し対象電池と他の二次電池との電圧差を低下させたい場合に、切り離し解除準備部によって、当該切り離し対象電池と直列接続された放電用スイッチング素子がオフされて、当該切り離し対象電池が放電されることによる前記電位差の増大が防止される。
【００３０】
また、前記複数の二次電池の蓄電電荷量を検出する蓄電電荷量検出部と、前記蓄電電荷量検出部によって検出される各二次電池の蓄電電荷量に基づき、前記切り離し対象電池を除く残余の二次電池の蓄電電荷量の合計を残蓄電量として取得する残蓄電量取得部と、前記異常解消判定部によって前記切り離し対象電池の異常が解消したと判定され、かつ前記切り離し電池電圧と前記接続電池電圧との差が、前記電圧差閾値を超える場合において、前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より低く、かつ前記残蓄電量取得部によって取得された残蓄電量が予め設定された蓄電量閾値を超えるとき、前記切り離し解除準備部による前記準備処理を許可し、前記切り離し電池電圧が前記接続電池電圧より低く、かつ前記残蓄電量取得部によって取得された残蓄電量が前記蓄電量閾値に満たないとき、前記切り離し解除準備部による前記準備処理を禁止して前記異常が解消した切り離し対象電池と直列接続された充電用スイッチング素子と放電用スイッチング素子とをオフさせる残蓄電量管理部とをさらに備えることが好ましい。
【００３１】
この構成によれば、残蓄電量取得部によって、切り離し対象電池を除く残余の二次電池の蓄電電荷量の合計、すなわち外部に対して放電可能な蓄電電荷量が、残蓄電量として取得される。ここで、切り離し電池電圧が接続電池電圧より低い場合、切り離し解除準備部による準備処理が実行されると、切り離し対象電池以外の二次電池が放電して切り離し対象電池が充電されることで外部に対して放電可能な蓄電電荷量が減少する。そこで、このような場合には、この残蓄電量が予め設定された蓄電量閾値を超えているとき、残蓄電量管理部によって、切り離し解除準備部による前記準備処理が許可される。この場合、準備処理によって切り離し対象電池以外の二次電池が放電しても、直ちに残蓄電量が蓄電量閾値を下回るおそれが少ないので、外部に対して放電可能な蓄電電荷量が不足するおそれを低減することができる。
【００３２】
そして、切り離し電池電圧が接続電池電圧より低く、かつ残蓄電量が蓄電量閾値に満たない場合、残蓄電量管理部によって、切り離し解除準備部による準備処理が禁止され、異常が解消した切り離し対象電池と直列接続された充電用スイッチング素子がオフされて、切り離し対象電池以外の二次電池から切り離し対象電池の充電電流が放電されることが防止される。その結果、残蓄電量がこれ以上さらに蓄電量閾値を下回って減少するおそれが低減されるので、外部に対して放電可能な蓄電電荷量が不足するおそれを低減することができる。このとき、残蓄電量管理部によって、放電用スイッチング素子もオフされるので、切り離し電池電圧がこれ以上低下して切り離し電池電圧と接続電池電圧との差が増大するおそれが低減される。
【００３３】
また、前記異常判定部は、前記各二次電池の端子電圧、前記各二次電池に流れる電流、及び前記各二次電池の温度のうち少なくとも一つを異常判定用のパラメータとして用いて、当該パラメータが異常状態を示すべく予め設定された異常判定範囲になった場合、当該異常判定範囲になった二次電池に異常有りと判定し、前記異常解消判定部は、前記切り離し対象電池について、前記異常判定部によって異常判定用に用いられたパラメータが正常状態を示すべく予め設定された正常判定範囲になった場合、当該正常判定範囲になった切り離し対象電池の異常が解消したと判定することが好ましい。
【００３４】
この構成によれば、各二次電池の端子電圧、各二次電池に流れる電流、及び各二次電池の温度は、二次電池の状態が反映される主要なパラメータであるので、これらのパラメータのうち少なくとも一つを異常判定用のパラメータとして用いることで、各二次電池における異常の有無を判定することが容易である。
【００３５】
また、本発明に係る電源装置は、上述の充放電制御回路と、前記複数の二次電池とを備える。
【００３６】
この構成によれば、複数の二次電池を備えた電源装置において、複数の二次電池が並列接続された並列回路から、一旦切り離された二次電池を再び並列接続する際に生じるおそれのある突入電流を低減するために電流制限用の抵抗を用いることなく、このような突入電流を低減することができる。
【発明の効果】
【００３７】
このような構成の充放電制御回路、及び電源装置によれば、複数の二次電池が並列接続された並列回路から、一旦切り離された二次電池を再び並列接続する際に生じるおそれのある突入電流を低減するために電流制限用の抵抗を用いることなく、このような突入電流を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電源装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す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】図１に示す電源装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す切り離し解除準備部によるスイッチング素子のパルス駆動動作の一例を説明するための説明図である。
【図５】切り離し電池電圧、接続電池電圧、及び残蓄電量に基づく切り離し対象電池ブロックの充電用及び放電用スイッチング素子の制御方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
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。図１は、本発明の一実施形態に係る電源装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００４０】
図１に示す電源装置１は、電池ブロック２，３，４（二次電池）、電圧検出部２１，３１，４１、電流検出部２２，３２，４２、温度検出部２３，３３，４３、放電用スイッチング素子２４，３４，４４、充電用スイッチング素子２５，３５，４５、制御部５、及び接続端子６，７を備えて構成されている。そして、電源装置１から電池ブロック２，３，４を除いた部分が充放電制御回路の一例に相当している。
【００４１】
接続端子６，７には、発電装置１００や負荷装置２００が接続される。そして、発電装置１００で発電された余剰電力が接続端子６，７を介して電池ブロック２，３，４に充電されたり、電池ブロック２，３，４から接続端子６，７を介して負荷装置２００の負荷電流が供給されたりする。
【００４２】
また、放電用スイッチング素子２４、充電用スイッチング素子２５、電池ブロック２、及び電流検出部２２が直列に接続された直列回路２０と、放電用スイッチング素子３４、充電用スイッチング素子３５、電池ブロック３、及び電流検出部３２が直列に接続された直列回路３０と、放電用スイッチング素子４４、充電用スイッチング素子４５、電池ブロック４、及び電流検出部４２が直列に接続された直列回路４０とが、接続端子６，７間に、並列に接続されている。
【００４３】
電池ブロック２，３，４は、それぞれ複数の二次電池Ｂが例えば直列接続されて構成されている。また、各二次電池Ｂは、例えば複数の単電池が並列、直列、あるいは並列と直列とが組み合わされた組電池であってもよく、単電池であってもよい。また、電池ブロック２，３，４の代わりに二次電池Ｂが用いられていてもよい。
【００４４】
各二次電池Ｂを構成する単電池としては、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。
【００４５】
そして、電池ブロック２における各二次電池Ｂの端子電圧を検出する複数の電圧検出部２１、電池ブロック３における各二次電池Ｂの端子電圧を検出する複数の電圧検出部３１、及び電池ブロック４における各二次電池Ｂの端子電圧を検出する複数の電圧検出部４１が設けられている。なお、電圧検出部２１，３１，４１は、各二次電池Ｂの端子電圧を検出する例に限られず、電池ブロック２，３，４の各端子電圧を検出する構成であってもよい。
【００４６】
温度検出部２３，３３，４３は、例えばサーミスタや熱電対等の温度センサ、及びアナログデジタルコンバータ等を用いて構成されている。温度検出部２３，３３，４３は、電池ブロック２，３，４の近傍に設けられて電池ブロック２，３，４の各温度を検出する。
【００４７】
温度検出部２３，３３，４３は、それぞれが複数の温度センサを備え、電池ブロック２，３，４に含まれる複数の二次電池Ｂの温度をそれぞれ検出するようにしてもよく、あるいは各電池ブロック内で隣り合う二次電池Ｂ二つに一つの温度センサを設けて、二次電池Ｂ二つ毎に温度を検出するようにしてもよい。隣接する二次電池Ｂの間に温度センサを配設することで、二次電池Ｂ二つ毎に温度を検出するようにすれば、温度検出の精度を確保しつつ、温度センサの数を減少させて低コスト化することが可能となる。
【００４８】
温度検出部２３，３３，４３が、それぞれ複数のセンサを備える場合、例えば、電池ブロック２，３，４において検出された各二次電池Ｂの温度のうち、最高の温度を電池ブロック２，３，４の各温度として用いることができる。
【００４９】
電流検出部２２，３２，４２は、例えばシャント抵抗や電流変成器、アナログデジタルコンバータ等を用いて構成されている。そして、電流検出部２２，３２，４２は、例えば電池ブロック２，３，４の充電電流をプラスの電流値で、放電電流をマイナスの電流値で表す信号を、制御部５へ出力する。
【００５０】
放電用スイッチング素子２４，３４，４４、及び充電用スイッチング素子２５，３５，４５としては、例えばpチャネルのＦＥＴ（Field Effect Transistor）やnチャネルのＦＥＴが用いられる。また、放電用スイッチング素子２４，３４，４４は電池ブロック２，３，４の充電電流が寄生ダイオ−ドの順方向になる向きに接続され、充電用スイッチング素子２５，３５，４５は電池ブロック２，３，４の放電電流が寄生ダイオ−ドの順方向になる向きに接続されている。
【００５１】
これにより、放電用スイッチング素子２４，３４，４４は、充電方向の電流は常時流しつつ、放電方向の電流のみオン、オフするようになっている。また、充電用スイッチング素子２５，３５，４５は、放電方向の電流は常時流しつつ、充電方向の電流のみオン、オフするようになっている。
【００５２】
なお、三つの直列回路２０，３０，４０が並列接続される例を示したが、当該直列回路は複数並列接続されていればよく、三つに限らない。
【００５３】
制御部５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不揮発性のＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）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５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、異常判定部５１、切り離し制御部５２、異常解消判定部５３、切り離し解除部５４、切り離し解除準備部５５、蓄電電荷量検出部５６、残蓄電量取得部５７、及び残蓄電量管理部５８として機能する。
【００５４】
異常判定部５１は、各電池ブロック２、３、４の異常の有無を判定する。具体的には、異常判定部５１は、例えば、電圧検出部２１，３１，４１によって検出された各二次電池Ｂの端子電圧をパラメータとして用いて、当該各端子電圧のうちいずれかが、過充電を示す電圧範囲や、過放電を示す電圧範囲に設定された異常判定範囲になった場合、当該異常判定範囲になった二次電池Ｂを含む電池ブロックに異常有りと判定する。
【００５５】
なお、異常判定部５１は、例えば、電圧検出部２１，３１，４１によって検出された各二次電池Ｂの端子電圧の、各電池ブロック毎の合計値のいずれかが、各電池ブロックの過充電を示す電圧範囲や、過放電を示す電圧範囲に設定された異常判定範囲になった場合、当該異常判定範囲になった電池ブロックに異常有りと判定するようにしてもよい。
【００５６】
また、異常判定部５１は、例えば、電流検出部２２，３２，４２によって検出された各電池ブロックに流れる電流値をパラメータとして用いて、当該各電流値のうちいずれかが、過電流を示す電流範囲に設定された異常判定範囲になった場合、当該異常判定範囲になった電池ブロックに異常有りと判定する。
【００５７】
また、異常判定部５１は、例えば、温度検出部２３，３３，４３によって検出された各電池ブロックの温度をパラメータとして用いて、当該各温度のうちいずれかが、過度の高温状態を示す温度範囲に設定された異常判定範囲になった場合、当該異常判定範囲になった電池ブロックに異常有りと判定する。
【００５８】
なお、異常判定部５１は、電圧、電流、及び温度のパラメータに基づいて、電池ブロックの異常を判定する例を示したが、電圧、電流、及び温度のうちいずれか一つのみを用いて、異常を判定してもよく、電圧、電流、及び温度以外の条件に基づいて異常を検出するようにしてもよい。
【００５９】
切り離し制御部５２は、異常判定部５１によって、各電池ブロックのうちいずれかが異常有りと判定された場合、当該異常有りと判定された電池ブロックを切り離し対象電池ブロック（切り離し対象電池）とし、当該切り離し対象電池ブロックと直列接続された放電用スイッチング素子と充電用スイッチング素子とがオフされて、当該切り離し対象電池ブロックが他の電池ブロックから切り離される。
【００６０】
異常解消判定部５３は、切り離し対象電池ブロックの異常が解消したか否かを判定する。具体的には、異常解消判定部５３は、切り離し対象電池ブロックについて、異常判定部５１によって異常判定用に用いられたパラメータが正常状態を示す正常判定範囲になった場合、当該正常判定範囲になった切り離し対象電池の異常が解消したと判定する。
【００６１】
切り離し解除部５４は、異常解消判定部５３によって切り離し対象電池ブロックの異常が解消したと判定され、かつ当該異常が解消した切り離し対象電池ブロックの端子電圧である切り離し電池電圧Ｖｅｒｒと、切り離し対象電池ブロック以外の電池ブロックの端子電圧である接続電池電圧Ｖｎとの差の絶対値である差分電圧Ｖｄが、予め設定された電圧差閾値Ｖｏｎに満たない場合、当該異常が解消した切り離し対象電池ブロックと直列接続された放電用スイッチング素子と充電用スイッチング素子とをオンさせる。
【００６２】
切り離し電池電圧Ｖｅｒｒとしては、異常が解消した切り離し対象電池ブロックの端子電圧として、電圧検出部により検出された各二次電池Ｂの端子電圧の当該ブロックにおける合計値が用いられる。また、接続電池電圧Ｖｎとしては、切り離し対象電池ブロック以外の電池ブロックの端子電圧として、電圧検出部により検出された各二次電池Ｂの端子電圧の電池ブロック毎の合計値が用いられる。
【００６３】
ここで、切り離し対象電池ブロック以外の電池ブロックは並列接続されているから、当該各電池ブロックの端子電圧（電池ブロック毎の二次電池Ｂの端子電圧の合計値）は、等しくなる。従って、接続電池電圧Ｖｎとしては、切り離し対象電池ブロック以外の各電池ブロックの端子電圧のうち、いずれか一つを用いればよい。なお、接続電池電圧Ｖｎとして、切り離し対象電池ブロック以外の各電池ブロックの端子電圧の平均値を用いるようにしてもよい。
【００６４】
また、他の電池ブロックから切り離されている切り離し対象電池ブロックを他の電池ブロックに接続した場合に、差分電圧Ｖｄに起因して切り離し対象電池ブロックと他の電池ブロックとの間に流れる電流が、二次電池Ｂを劣化させたり接続端子６，７間の電圧変動を生じさせたりするおそれが生じるような大電流となる、その大電流を生じさせる差分電圧Ｖｄが、電圧差閾値Ｖｏｎとして予め設定されている。
【００６５】
切り離し解除準備部５５は、異常解消判定部５３によって切り離し対象電池ブロックの異常が解消したと判定され、かつ切り離し電池電圧Ｖｅｒｒと接続電池電圧Ｖｎとの差が、電圧差閾値Ｖｏｎ以上である場合、切り離し対象電池ブロックを他の電池ブロックに接続した場合に上述の大電流が流れるおそれを低減するため、以下の準備処理を実行する。
【００６６】
切り離し解除準備部５５は、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが接続電池電圧Ｖｎより高い場合、準備処理として、異常が解消した切り離し対象電池ブロックと直列接続された充電用スイッチング素子をオフさせ、当該切り離し対象電池ブロックと直列接続された放電用スイッチング素子を周期的にパルス状にオンオフさせることで、当該切り離し対象電池ブロックから出力される電流値を、悪影響が生じないような低レベルに制限しつつ、当該切り離し対象電池ブロックを放電させて、差分電圧Ｖｄを減少させる。
【００６７】
なお、切り離し解除準備部５５は、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが接続電池電圧Ｖｎより高い場合、切り離し対象電池ブロック以外の電池ブロックから切り離し対象電池ブロックが充電される方向に電流が流れることはないので、必ずしも異常が解消した切り離し対象電池ブロックと直列接続された充電用スイッチング素子をオフさせる必要はない。しかしながら、当該充電用スイッチング素子をオフさせることで、例えば接続端子６，７に接続された発電装置１００からの充電電流も遮断して、より確実に、これ以上当該切り離し対象電池ブロックが充電されて差分電圧Ｖｄが増大することを防止することができる。
【００６８】
一方、切り離し解除準備部５５は、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが接続電池電圧Ｖｎより低い場合、準備処理として、異常が解消した切り離し対象電池ブロックと直列接続された放電用スイッチング素子をオフさせ、当該切り離し対象電池ブロックと直列接続された充電用スイッチング素子を周期的にパルス状にオンオフさせることで、当該切り離し対象電池ブロックに流れ込む電流値を、悪影響が生じないような低レベルに制限しつつ、当該切り離し対象電池ブロックを充電させ、差分電圧Ｖｄを減少させる。
【００６９】
なお、切り離し解除準備部５５は、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが接続電池電圧Ｖｎより低い場合、放電用スイッチング素子をオンしても切り離し対象電池ブロックが他の電池ブロックへ放電する方向に電流が流れることはないので、必ずしも異常が解消した切り離し対象電池ブロックと直列接続された放電用スイッチング素子をオフさせる必要はない。しかしながら、当該放電用スイッチング素子をオフさせることで、例えば接続端子６，７に接続された負荷装置２００へ流れる電流も遮断して、より確実に、これ以上当該切り離し対象電池ブロックが放電されて差分電圧Ｖｄが増大することを防止することができる。
【００７０】
なお、必ずしも放電用スイッチング素子と充電用スイッチング素子とによって、スイッチング部を構成する必要はなく、放電用スイッチング素子と充電用スイッチング素子との直列回路の代わりに、例えばリレースイッチや寄生ダイオードを備えないＦＥＴ等、双方向に電流を制御可能な単一のスイッチング素子を、スイッチング部として用いてもよい。
【００７１】
双方向に電流を制御可能な単一のスイッチング素子を、スイッチング部として用いた場合、切り離し解除準備部５５は、準備処理として、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒと接続電池電圧Ｖｎとの大小関係にかかわらず、当該スイッチング素子を周期的にパルス状にオンオフさせる構成とすればよい。
【００７２】
蓄電電荷量検出部５６は、電池ブロック２，３，４の蓄電電荷量を検出する。具体的には、蓄電電荷量検出部５６は、例えば、電流検出部２２，３２，４２で検出された各電流値を、それぞれ継続的に、例えば単位時間毎に積算することによって、電池ブロック２，３，４に充電されている蓄電電荷量をそれぞれ算出する。
【００７３】
なお、蓄電電荷量検出部５６は、例えば、電池ブロック２，３，４の端子電圧と蓄電電荷量との間に相関関係があることを利用して、電圧検出部２１，３１，４１で検出された電池ブロック２，３，４の端子電圧（各電池ブロックにおける二次電池Ｂの端子電圧の合計値）を、電池ブロック２，３，４の蓄電電荷量に換算する構成としてもよい。
【００７４】
また、蓄電電荷量検出部５６は、このようにして得られた各電池ブロックの蓄電電荷量を、温度検出部２３，３３，４３で検出された温度に基づいて補正する構成としてもよい。
【００７５】
残蓄電量取得部５７は、蓄電電荷量検出部５６によって検出される電池ブロック２，３，４の蓄電電荷量に基づき、切り離し対象電池を除く残余の電池ブロックの蓄電電荷量の合計を残蓄電量Ｑｒとして取得する。なお、残蓄電量取得部５７は、例えば、電池ブロック２，３，４の満充電容量の合計すなわち電源装置１全体の満充電容量をＱｆｕｌｌとした場合に、満充電容量Ｑｆｕｌｌに対する、残蓄電量Ｑｒの比率をパーセントで表すことで、残蓄電量ＱｒをＳＯＣ（State Of Charge）で表したＰＳＯＣを算出するようにしてもよい。
【００７６】
以下、残蓄電量ＱｒをＰＳＯＣとして表す例について説明する。
【００７７】
残蓄電量管理部５８は、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが接続電池電圧Ｖｎより低く、かつ残蓄電量取得部５７によって算出された残蓄電量ＰＳＯＣが、予め設定された蓄電量閾値ＳＯＣｔを超える場合、切り離し解除準備部５５による準備処理を許可する。一方、残蓄電量管理部５８は、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが接続電池電圧Ｖｎより低く、かつ残蓄電量取得部５７によって算出された残蓄電量ＰＳＯＣが、蓄電量閾値ＳＯＣｔに満たない場合、切り離し解除準備部５５による準備処理を禁止して異常が解消した切り離し対象電池と直列接続された充電用スイッチング素子と放電用スイッチング素子とをオフさせる。
【００７８】
蓄電量閾値ＳＯＣｔとしては、例えば負荷装置２００を安定動作させるために常時確保しておく必要のあるＳＯＣ（電荷量）が予め設定されており、例えば４０％に設定されている。
【００７９】
これにより、残蓄電量ＰＳＯＣが蓄電量閾値ＳＯＣｔに満たず、従って電源装置１が放電可能な状態で常時確保しておく必要のあるＳＯＣ（電荷量）が不足している場合に、充電用スイッチング素子がオンされて、切り離し対象電池以外の電池ブロック、ずなわち負荷装置２００へ電力供給が可能な電池ブロックから、切り離し対象電池へ充電電流が流れて残蓄電量ＰＳＯＣがさらに減少してしまうことが防止されるようになっている。
【００８０】
次に、上述のように構成された電源装置１の動作について説明する。図２、図３は、図１に示す電源装置１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、電圧検出部２１，３１，４１、電流検出部２２，３２，４２、温度検出部２３，３３，４３によって、電池ブロック２、３、４の電圧、電流、温度が電池情報として検出される（ステップＳ１）。
【００８１】
次に、蓄電電荷量検出部５６によって、ステップＳ１で得られた電池情報に基づいて、電池ブロック２，３，４に充電されている蓄電電荷量がそれぞれ算出される。そして、残蓄電量取得部５７によって、残蓄電量ＰＳＯＣが算出される（ステップＳ２）。
【００８２】
具体的には、例えば後述するステップＳ４において切り離し対象電池ブロックにされている電池ブロックがなければ、残蓄電量取得部５７によって、蓄電電荷量検出部５６で算出された電池ブロック２，３，４の蓄電電荷量の合計が残蓄電量Ｑｒとして算出され、さらに残蓄電量Ｑｒと満充電容量Ｑｆｕｌｌとから、残蓄電量ＰＳＯＣが算出される。
【００８３】
また、例えば電池ブロック２が切り離し対象電池ブロックにされている場合は、残蓄電量取得部５７によって、蓄電電荷量検出部５６で算出された電池ブロック３，４の蓄電電荷量の合計が残蓄電量Ｑｒとして算出され、さらに残蓄電量Ｑｒと満充電容量Ｑｆｕｌｌとから、残蓄電量ＰＳＯＣが算出される。
【００８４】
次に、異常判定部５１によって、ステップ１で検出された電池情報を用いて、電池ブロック２、３、４が異常であるか否かの判定が実施され（ステップＳ３）、いずれも異常でなければ（ステップＳ３でＮＯ）再びステップＳ１〜Ｓ３を繰り返す。一方、いずれかが異常である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、切り離し制御部５２によって、当該異常電池ブロックが切り離し対象電池ブロックとして設定されて、当該切り離し対象電池ブロックの放電用及び充電用スイッチング素子がオフされ、当該切り離し対象電池ブロックが他の電池ブロックから切り離される（ステップＳ４）。
【００８５】
例えばステップＳ３において、電池ブロック２が異常であると判定された場合、放電用スイッチング素子２４と充電用スイッチング素子２５がオフされる。これにより、例えば過充電状態、過放電状態、あるいは高温状態等、なんらかの異常が生じている電池ブロック２が、さらに充放電されることで安全性が低下するおそれを低減することができる。
【００８６】
次に、異常解消判定部５３によって、切り離し対象電池ブロックの異常が解消したか否かが判定される（ステップＳ５）。
【００８７】
そして、異常が解消していなければ（ステップＳ５でＮＯ）、切り離し対象電池ブロックを他の電池ブロックから切り離したまま再びステップＳ１〜Ｓ５が繰り返される。一方、異常が解消していれば（ステップＳ５でＹＥＳ）、切り離し解除部５４によって、異常が解消した切り離し対象電池ブロックの端子電圧が切り離し電池電圧Ｖｅｒｒとして取得され（ステップＳ６）、切り離し対象電池ブロック以外の電池ブロックの端子電圧の平均値が接続電池電圧Ｖｎとして取得される（ステップＳ７）。
【００８８】
さらに、切り離し解除部５４によって、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒと接続電池電圧Ｖｎとの差の絶対値が、差分電圧Ｖｄとして算出される（ステップＳ８）。
【００８９】
次に、切り離し解除部５４によって、この差分電圧Ｖｄと電圧差閾値Ｖｏｎとが比較される（ステップＳ１１）。この結果、電圧差閾値Ｖｏｎより差分電圧Ｖｄが小さい場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、異常が解消した切り離し対象電池ブロックの切り離しを解除したとしても、当該切り離し対象電池ブロックと他の電池ブロックとの間で不都合を生じるような大電流が流れるおそれはないと判断できるため、切り離し解除部５４によって、当該切り離し対象電池の放電用及び充電用スイッチング素子がオンされて、切り離しが解除され（ステップＳ１２）、再びステップＳ１へ移行する。
【００９０】
切り離し対象電池ブロックに設定されていた電池ブロックは、切り離しが解除された後は、通常の電池ブロック（切り離し対象電池ブロック以外の電池ブロック）として取り扱われる。
【００９１】
例えば電池ブロック２が切り離し対象電池ブロックとして設定されており、差分電圧Ｖｄが電圧差閾値Ｖｏｎよりも小さい場合、ステップＳ１２において放電用スイッチング素子２４と充電用スイッチング素子２５がオンされて、切り離しが解除され、以後電池ブロック２は切り離し対象電池ブロックではなくなる。
【００９２】
一方、差分電圧Ｖｄが電圧差閾値Ｖｏｎ以上である場合（ステップＳ１１でＮＯ）は、もし仮に切り離しを解除したとすると、当該切り離し対象電池ブロックと他の電池ブロックとの間で不都合を生じるような大電流が流れるおそれがあると判断できるため、差分電圧Ｖｄを減少させて切り離しを解除可能にするための準備処理を実行するべくステップＳ１３へ移行する。
【００９３】
次に、ステップＳ１３において、切り離し解除準備部５５によって、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒと接続電池電圧Ｖｎとが比較される（ステップＳ１３）。この結果、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが接続電池電圧Ｖｎ以上である場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）はステップＳ１４へ移行し、切り離し解除準備部５５によって、異常が解消した切り離し対象電池ブロックの充電用スイッチング素子がオフ、放電用スイッチング素子がパルス駆動される（ステップＳ１４）。
【００９４】
図４は、切り離し解除準備部５５によるスイッチング素子のパルス駆動動作の一例を説明するための説明図である。図４において、横軸は時間、縦軸は放電用スイッチング素子及び充電用スイッチング素子のうち制御対象となるスイッチング素子のオン、オフ動作を示している。
【００９５】
スイッチオン期間Ｔｏｎは、スイッチング素子をオンする期間であり、スイッチオフ期間Ｔｏｆｆはスイッチング素子をオフする期間である。そして、スイッチオン期間Ｔｏｎとスイッチオフ期間Ｔｏｆｆとが、周期Ｔｃｙｃで繰り返されるようになっている。
【００９６】
スイッチオン期間Ｔｏｎは、電池ブロック２、３、４が劣化せず、直列回路２０、３０、４０が熱破壊されない等の条件を満たすような適当な時間が設定されている。また、スイッチオフ期間Ｔｏｆｆは、差分電圧Ｖｄに応じて電池ブロック間に流れる電流の、周期Ｔｃｙｃの期間中における平均値が悪影響を生じないような低レベルの電流値になるように、設定されている。
【００９７】
スイッチオン期間Ｔｏｎとしては、例えば１００ｍ秒、スイッチオフ期間Ｔｏｆｆとしては例えば９００ｍ秒を用いることができる。
【００９８】
具体的には、例えば電池ブロック２が切り離し対象電池ブロックとして設定されており、電池ブロック２の切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが、切り離されていない電池ブロック３、４の端子電圧の平均値である接続電池電圧Ｖｎ以上である場合、ステップＳ１４において、切り離し解除準備部５５は、放電用スイッチング素子２４をパルス駆動させる。
【００９９】
これにより、電池ブロック２から電池ブロック３、４に電流が少しずつ流れるため、電池ブロック３、４の劣化や、直列回路３０、４０の熱破壊を防ぎつつ、電池ブロック２と電池ブロック３、４の端子電圧差である差分電圧Ｖｄを減少させることができる。また電源装置１は、出力可能な蓄電電荷量を、常に蓄電量閾値ＳＯＣｔ以上の一定量を確保しておく必要があるが、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが接続電池電圧Ｖｎ以上であれば（ステップＳ１３でＹＥＳ）、電池ブロック３、４は電池ブロック２から流れ込む電流で充電されるか、又は電流が流れないため、電源装置１として確保しなければならない出力可能な蓄電電荷量は増加又は維持されることになり問題はない。
【０１００】
一方ステップＳ１３において、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが接続電池電圧Ｖｎより小さい場合（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１５へ移行する。
【０１０１】
次にステップ１５において、残蓄電量管理部５８によって残蓄電量ＰＳＯＣと蓄電量閾値ＳＯＣｔが比較される（ステップＳ１５）。この結果、残蓄電量ＰＳＯＣが蓄電量閾値ＳＯＣｔより大きい場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、切り離し解除準備部５５による準備処理が許可されて、切り離し解除準備部５５によって、異常が解消した切り離し対象電池ブロックの充電用スイッチング素子がパルス駆動され、放電用スイッチング素子がオフされる（ステップＳ１６）。
【０１０２】
具体的には、例えば電池ブロック２が切り離し対象電池ブロックとして設定されており、電池ブロック３、４で確保される電源装置１の残蓄電量ＰＳＯＣが蓄電量閾値ＳＯＣｔよりも大きい場合（ステップＳ１５でＹＥＳ）、切り離し解除準備部５５によって、充電用スイッチング素子２５がパルス駆動される（ステップＳ１６）。
【０１０３】
これにより、電池ブロック３、４から電池ブロック２へ電流が少しずつ流れるため、電池ブロック２の劣化や、直列回路２０熱破壊を防ぎつつ、電池ブロック２と電池ブロック３、４の端子電圧差である差分電圧Ｖｄを減少させることができる。また電源装置１は、出力可能な蓄電電荷量を、常に蓄電量閾値ＳＯＣｔ以上の一定量確保しておく必要があるが、電池ブロック３、４で確保される電源装置１の残蓄電量ＰＳＯＣは蓄電量閾値ＳＯＣｔよりも大きいため、残蓄電量ＰＳＯＣが減少することになっても問題はない。
【０１０４】
そして、ステップＳ１４、又はステップＳ１６によって、差分電圧Ｖｄが減少されて電圧差閾値Ｖｏｎを下回ると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、切り離し解除部５４によって、当該切り離し対象電池の放電用及び充電用スイッチング素子がオンされて、切り離しが解除される（ステップＳ１２）。
【０１０５】
一方、ステップＳ１５において、残蓄電量ＰＳＯＣが蓄電量閾値ＳＯＣｔ以下の場合（ステップＳ１５でＮＯ）、残蓄電量管理部５８によって、切り離し解除準備部５５による準備処理が禁止され、異常が解消した切り離し対象電池ブロックの充電用及び放電用スイッチング素子がオフされる（ステップＳ１７）。
【０１０６】
具体的には、例えば電池ブロック２が切り離し対象電池ブロックとして設定されており、電池ブロック３、４で確保される電源装置１の残蓄電量ＰＳＯＣが蓄電量閾値ＳＯＣｔ以下の場合（ステップＳ１５でＮＯ）、残蓄電量管理部５８によって、放電用スイッチング素子２４と充電用スイッチング素子２５とが共にオフされる。
【０１０７】
これにより、放電可能な電池ブロック３、４において、常時確保しておく必要のある蓄電量閾値ＳＯＣｔを超える蓄電電荷量が確保できていない状態で電池ブロック２の充電用スイッチング素子２５をオンしたときに、電池ブロック３、４から電池ブロック２に電流が流れることにより、使用可能な残蓄電量ＰＳＯＣがさらに減少してしまうことを防止することができる。このような場合は、発電装置１００により電池ブロック３、４が充電されることで、残蓄電量ＰＳＯＣが蓄電量閾値ＳＯＣｔよりも大きくなるまで待機する必要がある。
【０１０８】
ステップＳ１３〜Ｓ１７によれば、図５に示す説明図のように、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒ、接続電池電圧Ｖｎ、及び残蓄電量ＰＳＯＣに基づく切り離し対象電池ブロックの充電用及び放電用スイッチング素子の制御方法が決定される。
【０１０９】
なお、必ずしも蓄電電荷量検出部５６、残蓄電量取得部５７、及び残蓄電量管理部５８を備える必要はなく、ステップＳ２、Ｓ１５、Ｓ１７を実行せず、ステップＳ１３において、切り離し電池電圧Ｖｅｒｒが接続電池電圧Ｖｎより小さい場合（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１６へ移行する構成としてもよい。
【０１１０】
以上、ステップＳ１〜Ｓ１７の処理によれば、複数の二次電池が並列接続された並列回路から、一旦切り離された二次電池を再び並列接続する際に生じるおそれのある突入電流を低減するための電流制限用の抵抗を用いることなく、このような突入電流が生じるおそれを低減することができる。これにより、電源装置の小型化、低コスト化を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明に係る電池装置は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、太陽電池や発電装置と二次電池を組み合わせた電源システム等の電池搭載装置、システム等において、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１  電源装置
２，３，４  電池ブロック
５  制御部
６，７  接続端子
２０，３０，４０  直列回路
２１，３１，４１  電圧検出部
２２，３２，４２  電流検出部
２３，３３，４３  温度検出部
２４，３４，４４  放電用スイッチング素子
２５，３５，４５  充電用スイッチング素子
５１  異常判定部
５２  切り離し制御部
５３  異常解消判定部
５４  切り離し解除部
５５  切り離し解除準備部
５６  蓄電電荷量検出部
５７  残蓄電量取得部
５８  残蓄電量管理部
１００  発電装置
２００  負荷装置
Ｂ  二次電池
ＰＳＯＣ  残蓄電量
Ｑｆｕｌｌ  満充電容量
Ｑｒ  残蓄電量
ＳＯＣｔ  蓄電量閾値
Ｔｃｙｃ  周期
Ｔｏｆｆ  スイッチオフ期間
Ｔｏｎ  スイッチオン期間
Ｖｄ  差分電圧
Ｖｅｒｒ  切り離し電池電圧
Ｖｎ  接続電池電圧
Ｖｏｎ  電圧差閾値
【図１】
2010252566.tif 000003
【図２】
2010252566.tif 000004
【図３】
2010252566.tif 000005
【図４】
2010252566.tif 000006
【図５】
2010252566.tif 000007