(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位電池を直列に接続することによって構成される組電池の両端を調整用組電池に接続する調整用組電池充電用回路と、
前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ個別に接続する放電回路と、
前記調整用組電池充電用回路に接続された前記組電池から前記調整用組電池を充電し、前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ個別に接続することによって、前記組電池間の電圧を均等化する制御部と、
を備え、
前記組電池及び前記調整用組電池が、電圧及び充電率の関係に関して略同じ特性を有し、前記調整用組電池の容量は、前記組電池の一の単位電池の容量よりも小さく、前記単位電池の数と前記調整用組電池を構成する単位電池の数とが同数であることを特徴とする電池管理装置。
【請求項２】
前記放電回路は、前記複数の単位電池毎に前記調整用組電池との接続を切り替える第一のスイッチを備え、
前記制御部は、前記第一のスイッチを制御して前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ個別に接続することによって、前記組電池間の電圧を均等化することを特徴とする請求項１に記載の電池管理装置。
【請求項３】
前記調整用組電池充電用回路は、前記組電池から前記調整用組電池に充電を行う際に開閉されて前記組電池と前記調整用組電池とを接続する第二のスイッチを備え、
前記制御部は、前記第二のスイッチを開閉することによって前記組電池と前記調整用組電池とを接続して前記調整用組電池の充電を行い、前記組電池の電圧と前記調整用組電池の電圧とを略一致させることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池管理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第一のスイッチを個別に開閉して前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ接続し、
前記調整用組電池に接続された前記複数の単位電池に対して充電を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池管理装置。
【請求項５】
複数の単位電池を直列に接続することによって構成される組電池の両端を調整用組電池に接続する調整用組電池充電用回路と、前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ個別に接続する放電回路とを備える電池管理装置が、
前記調整用組電池充電用回路に接続された前記組電池から前記調整用組電池を充電する充電ステップと、
前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ個別に接続することによって、前記組電池間の電圧を均等化する制御ステップと、
を有し、
前記組電池及び前記調整用組電池が、電圧及び充電率の関係に関して略同じ特性を有し、前記調整用組電池の容量が、前記組電池の一の単位電池の容量よりも小さく、前記単位電池の数と前記調整用組電池を構成する単位電池の数とが同数であることを特徴とする電池管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを備えた組電池を備える電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のセル（以下、「セル群」という。）を用いて構成される組電池のセルバランスは、高電圧のセルと低電圧のセルとが概ね等しい電圧となるまで抵抗によって高電圧のセルを放電させることで行われていた。セルバランスとは、組電池を構成するセル群の電圧を均等化することである。このように抵抗を用いる方法では、組電池を構成するセル群全体において高電圧のセルが占める割合が小さい場合、放電によるエネルギー廃棄量は少量となる。しかし、組電池を構成するセル群全体において高電圧のセルが占める割合が大きい場合、放電によるエネルギー廃棄量が多量となってしまう。
【０００３】
エネルギー廃棄量を低減させるため、トランス等を用いてエネルギーをセルからセルへ移す方法が提案されている。この方法では、高電圧のセルのエネルギーを低電圧のセルへ移すことによって組電池のセルバランスを行っている。その結果、セルバランスにおけるエネルギー廃棄量を低減させることが可能となる。しかし、トランス等を用いた方法では、装置への実装にあたって部品が大きくなってしまうため、装置の小型化が困難であった。また、装置への実装にあたって部品の数量が多くなるため、コストダウンも困難であった。
【０００４】
このような問題に対して、特許文献１のような技術が提案されている。特許文献１の技術では、組電池と予備セルとを備えた電池監視回路を形成し、電池監視回路毎にセルバランスを行っている。特許文献１の具体的な処理として、組電池に対して並列に予備セルを設け、予備セルに対して高電圧のセルのエネルギーを一旦充電させる。次に予備セルから低電圧のセルに対して充電を行うことによって組電池のセルバランスを行う。そのため、特許文献１の技術は、組電池を構成するセルが数セル程度あればセルバランスを行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０２３８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、組電池から予備セルに、あるいは、予備セルから組電池に充電を行う際、ＤＣ−ＤＣコンバーター等を用いて電圧を変化させていた。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバーター等の部品によって装置が大型化してしまい、装置を小型化できないという問題があった。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は、装置を小型化させてセルバランスを行う技術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】
【０００８】
本発明の一態様は、複数の単位電池を直列に接続することによって構成される組電池の両端を調整用組電池に接続する調整用組電池充電用回路と、前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ個別に接続する放電回路と、前記調整用組電池充電用回路に接続された前記組電池から前記調整用組電池を充電し、前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ個別に接続することによって、前記組電池間の電圧を均等化する制御部と、を備え、前記組電池及び前記調整用組電池が、電圧及び充電率の関係に関して略同じ特性を有し、前記調整用組電池の容量は、前記組電池の一の単位電池の容量よりも小さく、前記単位電池の数と前記調整用組電池を構成する単位電池の数とが同数であることを特徴とする電池管理装置である。
【０００９】
本発明の一態様は、上記の電池管理装置であって、前記放電回路は、前記複数の単位電池毎に前記調整用組電池との接続を切り替える第一のスイッチを備え、前記制御部は、前記第一のスイッチを制御して前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ個別に接続することによって、前記組電池間の電圧を均等化する。
【００１０】
本発明の一態様は、上記の電池管理装置であって、前記調整用組電池充電用回路は、前記組電池から前記調整用組電池に充電を行う際に開閉されて前記組電池と前記調整用組電池とを接続する第二のスイッチを備え、前記制御部は、前記第二のスイッチを開閉することによって前記組電池と前記調整用組電池とを接続して前記調整用組電池の充電を行い、前記組電池の電圧と前記調整用組電池の電圧とを略一致させる。
【００１１】
本発明の一態様は、上記の電池管理装置であって、前記制御部は、前記第一のスイッチを個別に開閉して前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ接続し、前記調整用組電池に接続された前記複数の単位電池に対して充電を行う。
【００１３】
本発明の一態様は、複数の単位電池を直列に接続することによって構成される組電池の両端を調整用組電池に接続する調整用組電池充電用回路と、前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ個別に接続する放電回路とを備える電池管理装置が、前記調整用組電池充電用回路に接続された前記組電池から前記調整用組電池を充電する充電ステップと、前記複数の単位電池と前記調整用組電池とをそれぞれ個別に接続することによって、前記組電池間の電圧を均等化する制御ステップと、を有し、前記組電池及び前記調整用組電池が、電圧及び充電率の関係に関して略同じ特性を有し、前記調整用組電池の容量が、前記組電池の一の単位電池の容量よりも小さく、前記単位電池の数と前記調整用組電池を構成する単位電池の数とが同数であることを特徴とする電池管理方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、装置を小型化させてセルバランスを行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における電池システムのシステム構成を示す図である。
【図２】電池システムの第一実施形態における電池ユニット１００ａの機能構成を表す図である。
【図３】第一実施形態における電池ユニット１００ａ間におけるセルバランス制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】電池システムの第二実施形態における電池ユニット１００ｂの機能構成を表す図である。
【図５】第二実施形態における電池ユニット１００ｂ間におけるセルバランス制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】電池システムの第三実施形態における電池ユニット１００ｃの機能構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明における電池システムのシステム構成を示す図である。本発明の電池システムは、電池ユニット１００−１〜１００−ｎ（ｎ：１以上の整数）、電力変換装置２００、上位制御装置３００、組電池対応スイッチ４００−１〜４００−ｎ、電流検出部５００−１〜５００−ｎ及び受電端スイッチ７００を備える。
【００１７】
なお、以降の説明において、電池ユニット１００−１〜１００−ｎについて特に区別しない場合には、電池ユニット１００と記載する。また、組電池対応スイッチ４００−１〜４００−ｎについて特に区別しない場合には、組電池対応スイッチ４００と記載する。また、電流検出部５００−１〜５００−ｎについて特に区別しない場合には、電流検出部５００と記載する。
【００１８】
電池ユニット１００は、組電池毎に対応するユニットであり、それぞれが同じ構成を有する。具体的に、電池ユニット１００−１は、組電池１０−１と電池監視回路２０−１とを備える。電池ユニット１００−２〜１００−ｎは、それぞれ、組電池１０−２〜１０−ｎと電池監視回路２０−２〜２０−ｎとを備える。
【００１９】
なお、以降の説明において、組電池１０−１〜１０−ｎについて特に区別しない場合には、組電池１０と記載する。また、電池監視回路２０−１〜２０−ｎについて特に区別しない場合には、電池監視回路２０と記載する。
【００２０】
組電池１０は、単体の二次電池である電池セルを複数備え、これら複数の電池セルを直列に接続して形成される。組電池１０−１〜１０−ｎは、それぞれ電流検出部５００−１〜５００−ｎ、組電池対応スイッチ４００−１〜４００−ｎ及び受電端スイッチ７００を介して電力変換装置２００に接続される。
【００２１】
電池監視回路２０は、組電池１０の状態を監視し、組電池１０の状態に応じて組電池１０における充放電動作を制御する。また、電池監視回路２０は、バス６００を介して上位制御装置３００と相互通信を行う。例えば、電池監視回路２０は、バス６００を介して上位制御装置３００から送信されるバランス制御指令を受信して組電池１０の電圧調整を実行する。バランス制御指令とは、電池ユニット１００間でそれぞれの組電池１０の電圧を均等化させるための指令である。バランス制御指令には、電圧を均等化させるために上位制御装置３００によって設定された基準電圧の値が情報として含まれている。基準電圧の値には、例えば組電池１０−１〜組電池１０−ｎの電圧値の中で最も低い値が設定されても良いし、全電池セル１１の電圧値の中で最も低い値が設定されても良い。
【００２２】
電力変換装置２００は、組電池１０から供給される直流による電力を交流に変換し、商用系統８００に接続される負荷（図示せず）に供給する。すなわち、組電池１０−１〜１０−ｎは並列に接続されたうえで、電力変換装置２００を介して負荷や他の電源（図示せず）と接続される。
【００２３】
上位制御装置３００は、各電池ユニット１００の電池監視回路２０から送信される組電池１０の電圧値に基づいて電池監視回路２０を制御する。具体的に、上位制御装置３００は、電池監視回路２０から送信された組電池１０の電圧値を収集して、組電池１０の各電圧値を比較する。そして、上位制御装置３００は、収集した電圧値に基づき、最も電圧の低い組電池１０を特定する。その後、上位制御装置３００は、特定した組電池１０の電圧を基準として、他の組電池１０の電圧調整を電池監視回路２０にさせるためにバランス制御指令を送信する。
【００２４】
組電池対応スイッチ４００−１〜４００−ｎは、それぞれ、組電池１０−１〜１０−ｎに対して設けられる。組電池対応スイッチ４００がオン状態のとき、組電池対応スイッチ４００に接続された組電池１０は、受電端スイッチ７００を介して電力変換装置２００に接続される。組電池対応スイッチ４００がオフ状態のとき、組電池対応スイッチ４００に接続された組電池１０と電力変換装置２００との接続が切断される。
【００２５】
受電端スイッチ７００は、組電池１０−１〜１０−ｎと電力変換装置２００との間に設けられる。また、受電端スイッチ７００と組電池１０−１〜１０−ｎとの間には、組電池対応スイッチ４００−１〜４００−ｎ及び電流検出部５００−１〜５００−ｎが配置されている。
受電端スイッチ７００がオン状態のとき、組電池対応スイッチ４００がオン状態となっている組電池１０と電力変換装置２００とが接続される。受電端スイッチ７００がオフ状態のとき、組電池対応スイッチ４００がオン状態であっても、全ての組電池１０と電力変換装置２００との接続が切断される。
【００２６】
組電池対応スイッチ４００は、上位制御装置３００によって個別にオン状態、オフ状態の切り替えが行われる。すなわち、上位制御装置３００は、組電池１０と電力変換装置２００との接続と切断とを組電池１０毎に切り替えることができる。
【００２７】
上述の組電池対応スイッチ４００及び受電端スイッチ７００は、以下のような場合にオン状態、オフ状態の切り替えが行われる。例えば、上位制御装置３００は、起動時において組電池対応スイッチ４００−１〜４００−ｎと受電端スイッチ７００とをオフ状態からオン状態に切り替える。
【００２８】
また、電池システムの動作中において、組電池１０に異常が発生した場合、上位制御装置３００は、この異常が発生した組電池１０の組電池対応スイッチ４００をオフ状態に切り替える。このような動作により、異常が発生した組電池１０と商用系統８００との接続を切断し、異常のない組電池１０のみを動作させることが可能となる。上位制御装置３００は、異常の発生に応じて受電端スイッチ７００をオフ状態として、全ての組電池１０と商用系統８００との接続を切断しても良い。
【００２９】
また、商用系統８００側にて負荷や他の電源の異常が発生し、電力変換装置２００経由で過大な電流が流れるような場合、上位制御装置３００は受電端スイッチ７００をオフ状態とする。また、電力変換装置２００自体に異常が生じた場合、上位制御装置３００は受電端スイッチ７００をオフ状態とする。その結果、電力変換装置２００に接続されている組電池１０が保護される。
【００３０】
電流検出部５００−１〜５００−ｎは、それぞれ、組電池１０−１〜１０−ｎに流れる電流量を検出する。電流検出部５００によって検出された電流量は、上位制御装置３００に入力される。すなわち、上位制御装置３００は、電池ユニット１００毎の組電池１０の充放電動作に応じた電流量を監視できる。
【００３１】
また、組電池１０間でのバランス制御における電圧調整を行う際には、その組電池１０が商用系統８００と切断されていることが必要となる。そのため、上位制御装置３００は、電圧調整を行う対象となる組電池１０に対応する組電池対応スイッチ４００をオフ状態に切り替える。
なお、組電池対応スイッチ４００及び受電端スイッチ７００には、例えば、ＭＣＢ（Miniature Circuit Breaker：電流遮断器）が使用される。
【００３２】
以下、本発明の具体的な構成例（第一実施形態、第二実施形態及び第三実施形態）について説明する。
［第一実施形態］
図２は、電池システムの第一実施形態における電池ユニット１００ａの機能構成を表す図である。以下、第一実施形態における電池ユニット１００ａについて説明する。なお、第一実施形態では、バランス制御指令に含まれる基準電圧の値には、組電池１０−１〜組電池１０−ｎの電圧値に関する目標値が設定される。例えば、基準電圧の値には、組電池１０−１〜組電池１０−ｎの中で最も低い値が設定される。
組電池１０は、４つの電池セル１１−１〜１１−４を直列に接続して形成される。電池セル１１−１〜１１−４の各々は、単体の二次電池であり、例えばリチウムイオン電池が使用される。
なお、組電池１０が４つの電池セル１１−１〜１１−４により形成されているが、あくまでも一例であり、組電池１０を形成する電池セルの数は特に限定されるものではない。以降の説明において、電池セル１１−１〜１１−４について特に区別しない場合には、電池セル１１と記載する。
【００３３】
電池監視回路２０ａは、調整用組電池３０、調整用組電池充電用回路４０、調整用組電池放電回路５０−１〜５０−４、放電用抵抗６０、放電用抵抗制御スイッチ７０、Ａ/Ｄ（analog to digital）変換器８０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８１、調整用組電池用Ａ/Ｄ変換器８２及びトランシーバー８３を備える。
【００３４】
調整用組電池３０は、電池セル１１−１〜１１−４のセルバランスを行うために用いられる組電池である。調整用組電池３０は、電圧と充電率との関係に関して、組電池１０と略同じ特性を有する。調整用組電池３０は、例えば、電池セル１１と同一構成のセル（調整用セル３１−１〜３１−４）を、電池セル１１と同一数（例えば、４つ）直列接続して形成されても良い。調整用セル３１−１〜３１−４の各々は、単体の二次電池であり、例えばリチウムイオン電池が使用される。なお、調整用組電池３０の総容量は、単一の電池セル１１の総容量よりも小さくても良い。
また、調整用組電池３０が４つの調整用セル３１−１〜３１−４により形成されているが、あくまでも一例であり、調整用組電池３０を形成する調整用セルの数は特に限定されるものではない。以降の説明において、調整用セル３１−１〜３１−４について特に区別しない場合には、調整用セル３１と記載する。
【００３５】
調整用組電池充電用回路４０は、調整用組電池充電用スイッチ４１及び調整用組電池充電用スイッチ４２を備える。
調整用組電池充電用スイッチ４１は、一方の端部が組電池１０の正極端子に接続され、他方の端部が調整用組電池３０の負極端子に接続されている。また、調整用組電池充電用スイッチ４２は、一方の端部が調整用組電池３０の正極端子に接続され、他方の端部が組電池１０の負極端子に接続されている。そのため、調整用組電池充電用スイッチ４１及び調整用組電池充電用スイッチ４２がオン状態のとき組電池１０と調整用組電池３０とが直列に接続される。また、調整用組電池充電用スイッチ４１及び調整用組電池充電用スイッチ４２がオフ状態のとき組電池１０と調整用組電池３０との接続が切断される。
【００３６】
調整用組電池放電回路５０−１は、調整用組電池放電スイッチ５１−１と調整用組電池放電スイッチ５２−１と放電抵抗５３−１とを備える。調整用組電池放電スイッチ５２−１及び放電抵抗５３−１は、調整用組電池３０を放電させるための放電回路を形成する。調整用組電池放電スイッチ５２−１及び放電抵抗５３−１は電池セル１１−１に直列に接続される。
調整用組電池放電スイッチ５１−１及び調整用組電池放電スイッチ５２−１がオン状態のとき、電池セル１１−１と調整用組電池３０とが直列に接続される。
調整用組電池放電回路５０−２〜５０−４は、調整用組電池放電回路５０−１と同様に構成される。
【００３７】
放電用抵抗６０及び放電用抵抗制御スイッチ７０は、組電池１０を放電させるための放電回路を形成する。放電用抵抗６０及び放電用抵抗制御スイッチ７０は、組電池１０に直列に接続される。放電用抵抗制御スイッチ７０がオン状態のとき、組電池１０は放電用抵抗６０を負荷として放電する。
Ａ/Ｄ変換器８０は、電池セル１１−１〜１１−４のそれぞれの両端の電圧を入力し、電圧値をデジタル信号で出力する。
【００３８】
ＣＰＵ８１は、電池監視回路２０ａの制御を行う。例えば、ＣＰＵ８１は、調整用組電池３０の充電を行う際に調整用組電池充電用スイッチ４１の切り替えを行う。調整用組電池充電用スイッチ４１がオン状態のとき、組電池１０と調整用組電池３０とが直列に接続される。組電池１０の電圧が調整用組電池３０の電圧より高いため、組電池１０から調整用組電池３０への充電が行われる。また、調整用組電池充電用スイッチ４１がオフ状態のとき、組電池１０から調整用組電池３０への充電が行われない。
【００３９】
また、ＣＰＵ８１は、調整用組電池３０から組電池１０の各電池セル１１を充電する際に調整用組電池放電回路５０−１〜５０−４の切り替えを行う。例えば、調整用組電池放電回路５０−１がオン状態のとき、調整用組電池３０と電池セル１１−１とが直列に接続される。調整用組電池３０の電圧が電池セル１１−１の電圧より高いため、調整用組電池３０から電池セル１１−１への充電が行われる。また、調整用組電池放電回路５０−１がオフ状態のとき、調整用組電池３０から電池セル１１−１への充電が行われない。
同様に、調整用組電池放電回路５０−２〜５０−４がオン状態のとき、調整用組電池３０と電池セル１１−１とが直列に接続される。調整用組電池３０の電圧が電池セル１１−１の電圧より高いため、調整用組電池３０からそれぞれ電池セル１１−２〜１１−４への充電が行われる。また、調整用組電池放電回路５０−２〜５０−４がオフ状態のとき、調整用組電池３０から電池セル１１−２〜１１−４への充電が行われない。
【００４０】
また、ＣＰＵ８１は、上位制御装置３００から送信されるバランス制御指令に応じて放電用抵抗制御スイッチ７０の切り替えを行う。例えば、ＣＰＵ８１は、放電用抵抗制御スイッチ７０をオン状態にして、組電池１０の電圧がバランス制御指令に含まれている基準電圧になるまで放電を行う。そして、組電池１０の電圧が基準電圧に達すると、ＣＰＵ８１は放電用抵抗制御スイッチ７０をオフ状態にして、組電池１０と放電用抵抗６０との接続を切断する。
【００４１】
調整用組電池用Ａ/Ｄ変換器８２は、調整用組電池３０の両端の電圧を入力し、電圧値をデジタル信号で出力する。
トランシーバー８３は、ＣＰＵ８１から出力される組電池１０の電圧値を、バス６００を介して上位制御装置３００に送信する。また、トランシーバー８３は、上位制御装置３００から送信されるバランス制御指令を受信する。
【００４２】
図３は、第一実施形態における電池ユニット１００ａ間におけるセルバランス制御の流れを示すフローチャートである。
まず、ＣＰＵ８１は、調整用組電池充電用スイッチ４１及び調整用組電池充電用スイッチ４２をオン状態にして、組電池１０から調整用組電池３０に対して充電を行う（ステップＳ１０１）。調整用組電池３０に対して充電が行われると、組電池１０の充電容量の低下に応じて組電池１０の電圧は低下する。それに対して、調整用組電池３０の充電容量の上昇に応じて調整用組電池３０の電圧は上昇する。
【００４３】
組電池１０と調整用組電池３０とが略同じ電圧になると、ＣＰＵ８１は調整用組電池充電用スイッチ４１及び調整用組電池充電用スイッチ４２をオフ状態にして組電池１０と調整用組電池３０との接続を切断する。なお、組電池１０と調整用組電池３０とが略同じ電圧であるため、電池セル１１−１〜１１−４のそれぞれの電圧は、調整用組電池３０の電圧より小さい。
次に、ＣＰＵ８１は、組電池１０のセルバランスを行う（ステップＳ１０２）。以下、セルバランスの処理を具体的に説明する。まず、ＣＰＵ８１は、調整用組電池放電スイッチ５１−１及び調整用組電池放電スイッチ５２−１をオン状態にして、電池セル１１−１と調整用組電池３０とを直列接続する。
【００４４】
この際、電池セル１１−１の電圧より調整用組電池３０の電圧の方が大きいため、調整用組電池３０に直列接続した電池セル１１−１に対して充電が行われる。
電池セル１１−１の電圧が所定の電圧に達すると、ＣＰＵ８１は調整用組電池放電スイッチ５１−１及び調整用組電池放電スイッチ５２−１をオフ状態にして電池セル１１−１と調整用組電池３０との接続を切断する。所定の電圧とは、例えば、調整用組電池３０の電圧が電池セル１１の電圧より小さくならない範囲で、電池セル１１間のセルバランスが行われる電圧である。所定の電圧は、ＣＰＵ８１によって予め計算される。
【００４５】
次に、ＣＰＵ８１は、調整用組電池放電スイッチ５１−２及び調整用組電池放電スイッチ５２−２をオン状態にして、電池セル１１−２と調整用組電池３０とを直列接続する。電池セル１１−２の電圧より調整用組電池３０の電圧の方が大きいため、調整用組電池３０に直列接続した電池セル１１−２に対して充電が行われる。電池セル１１−２の電圧が所定の電圧に達すると、ＣＰＵ８１は調整用組電池放電スイッチ５１−２及び調整用組電池放電スイッチ５２−２をオフ状態にして電池セル１１−２と調整用組電池３０との接続を切断する。
【００４６】
次に、ＣＰＵ８１は、調整用組電池放電スイッチ５１−３及び調整用組電池放電スイッチ５２−３をオン状態にして、電池セル１１−３と調整用組電池３０とを直列接続する。電池セル１１−３の電圧より調整用組電池３０の電圧の方が大きいため、調整用組電池３０に直列接続した電池セル１１−３に対して充電が行われる。電池セル１１−３の電圧が所定の電圧に達すると、ＣＰＵ８１は調整用組電池放電スイッチ５１−３及び調整用組電池放電スイッチ５２−３をオフ状態にして電池セル１１−３と調整用組電池３０と接続を切断する。
【００４７】
次に、ＣＰＵ８１は、調整用組電池放電スイッチ５１−４及び調整用組電池放電スイッチ５２−４をオン状態にして、電池セル１１−４と調整用組電池３０とを直列接続する。電池セル１１−４の電圧より調整用組電池３０の電圧の方が大きいため、調整用組電池３０に直列接続した電池セル１１−４に対して充電が行われる。電池セル１１−４の電圧が所定の電圧に達すると、ＣＰＵ８１は調整用組電池放電スイッチ５１−４及び調整用組電池放電スイッチ５２−４をオフ状態にして電池セル１１−４と調整用組電池３０との接続を切断する。以上のようにして、ＣＰＵ８１は、組電池１０の電池セル１１間のセルバランスを行う。
【００４８】
Ａ／Ｄ変換器８０は、電池セル１１−１〜１１−４から入力された電圧を電圧値に変換してＣＰＵ８１に出力する。ＣＰＵ８１は、出力された電圧値を、トランシーバー８３を介して上位制御装置３００に送信する（ステップＳ１０３）。
上位制御装置３００は、各電池ユニット１００ａから送信された複数の電圧値を受信する。そして、上位制御装置３００は、複数の電池ユニット１００ａの組電池１０の電圧値を比較する。
【００４９】
上位制御装置３００は、複数の電圧値に基づいて、最も電圧値の低い電池ユニット１００ａ（以下、「低電圧電池ユニット」という。）を特定する。上位制御装置３００は、低電圧電池ユニット以外の電池ユニット１００ａ（以下、「制御電池ユニット」という。）の電圧と低電圧電池ユニットの電圧とが略同じになるように、各制御電池ユニットに対してバランス制御指令を送信する。バランス制御指令には、低電圧電池ユニットの電圧値が基準電圧として含まれている。
【００５０】
電池ユニット１００ａ（制御電池ユニット）のトランシーバー８３は、上位制御装置３００から送信されたバランス制御指令を受信する（ステップＳ１０４）。  ＣＰＵ８１は、放電用抵抗制御スイッチ７０をオン状態にして、組電池１０と放電用抵抗６０とを接続する。その後、組電池１０は、放電用抵抗６０を負荷として放電する（ステップＳ１０５）。ＣＰＵ８１は、組電池１０の電圧がバランス制御指令に含まれている基準電圧になると、放電用抵抗制御スイッチ７０をオフ状態にして、組電池１０と放電用抵抗６０との接続を切断する。その後、図３の処理は終了する。
【００５１】
以上のように構成された電池監視回路２０ａによれば、組電池１０の電圧と調整用組電池３０の電圧とのバランスをとって電圧調整が行われる。具体的には、組電池１０から調整用組電池３０に充電がなされた後に、組電池１０のセルバランスが行われる。その際、ＣＰＵ８１は、電池セル１１−１〜１１−４のそれぞれに対応した調整用組電池放電スイッチ５１−１〜５１−４及び調整用組電池放電スイッチ５２−１〜５２−４をオン状態にして、調整用組電池３０から電池セル１１に対して充電を行う。そして、組電池１０が所定の電圧となるように電圧調整される。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバーター等によって電圧を変化させる必要がない。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバーター等の部品を備えていなくてもセルバランスを行うことが可能となる。また、ＤＣ−ＤＣコンバーター等を備えないため、装置の小型化が可能であり、装置のコストダウンも可能となる。
また、電池ユニット１００ａ毎に一度セルバランスを行い、電圧を均等化させているため、電池ユニット１００ａ間でのセルバランスが行なわれる際には、極端に低い電圧を持つ電池ユニット１００ａが存在しない。そのため、低電圧電池ユニットの電圧と略同じ電圧になるように組電池１０を放電させた場合でも消費するエネルギー廃棄量を低減することが可能となる。
【００５２】
＜変形例＞
電池セル１１−１〜１１−４が充電される順番は、上述の処理に限定される必要はない。例えば、電池セル１１−２が最初に充電されても良いし、電池セル１１−３が最初に充電されても良いし、どのような順番で充電が行われても良い。
複数の電池ユニット１００ａの中の１つの電池ユニット１００ａが、上位制御装置３００として機能するように構成されても良い。
【００５３】
［第二実施形態］
図４は、電池システムの第二実施形態における電池ユニット１００ｂの機能構成を表す図である。以下、第二実施形態における電池ユニット１００ｂについて説明する。なお、第二実施形態では、バランス制御指令に含まれる基準電圧の値には、電池セル１１の電圧値に関する目標値が設定される。例えば、基準電圧の値には、全電池セル１１の電圧値の中で最も低い値が設定されても良い。
電池ユニット１００の第二実施形態（電池ユニット１００ｂ）は、放電用抵抗６０及び放電用抵抗制御スイッチ７０に代えてセルバランス回路８４を備えている点で第一実施形態と構成が異なる。第二実施形態は、他の構成については第一実施形態と同様である。そのため、第二実施形態全体の説明は省略し、セルバランス回路８４について説明する。
【００５４】
セルバランス回路８４は、放電スイッチ８５−１〜８５−４と放電抵抗８６−１〜８６−４とを備える。
放電スイッチ８５−１及び放電抵抗８６−１は、電池セル１１−１を放電させるための放電回路を形成する。放電スイッチ８５−１及び放電抵抗８６−１は直列に接続される。放電スイッチ８５−１がオン状態のとき、電池セル１１−１と放電抵抗８６−１とが直列に接続される。これにより、放電スイッチ８５−１がオン状態のとき、電池セル１１−１は放電抵抗８６−１を負荷として放電を行う。この放電による充電容量の低下に応じて電池セル１１−１の電圧は低下する。これに対して、放電スイッチ８５−１がオフ状態のとき、電池セル１１−１から放電抵抗８６−１に対する放電は行われない。
【００５５】
同様に、放電スイッチ８５−２〜４及び放電抵抗８６−２〜４によりそれぞれ形成される放電回路は、電池セル１１−２〜４に対してそれぞれ直列に接続される。放電スイッチ８５−２〜８５−４がオン状態のとき、電池セル１１−２〜１１−４と放電抵抗８６−２〜８６−４とがそれぞれ直列に接続される。このため、放電スイッチ８５−２〜８５−４がオン状態のとき、電池セル１１−２〜１１−４はそれぞれ放電抵抗８６−２〜８６−４を負荷として放電を行う。
【００５６】
この放電による充電容量の低下に応じて電池セル１１−２〜１１−４の電圧はそれぞれ低下する。これに対して、放電スイッチ８５−２〜８５−４がオフ状態のとき、電池セル１１−２〜１１−４から放電抵抗８６−２〜８６−４に対する放電は行われない。
放電スイッチ８５−１〜８５−４は、ＣＰＵ８１によって個別にオン状態、オフ状態の切り替えが行われる。ＣＰＵ８１は、放電スイッチ８５−１〜８５−４がオン状態のとき、電池セル１１の電圧が基準電圧になるまで放電を行う。
【００５７】
図５は、第二実施形態における電池ユニット１００ｂ間におけるセルバランス制御の流れを示すフローチャートである。図３と同じ処理については、図５において図３と同じ符号を付して説明を省略する。
ステップＳ１０４の処理が終わると、ＣＰＵ８１は、バランス制御指令に応じてセルバランス回路８４を制御することによって、組電池１０の放電を行う（ステップＳ２０１）。以下、第二実施形態におけるセルバランスの処理を具体的に説明する。まず、ＣＰＵ８１は放電スイッチ８５−１をオン状態にする。放電スイッチ８５−１がオン状態になると、電池セル１１−１は放電抵抗８６−１を負荷として放電する。ＣＰＵ８１は、電池セル１１−１の電圧がバランス制御指令に含まれている基準電圧になると、放電スイッチ８５−１をオフ状態にして、電池セル１１−１と放電抵抗８６−１との接続を切断する。
【００５８】
次に、ＣＰＵ８１は、放電スイッチ８５−２をオン状態にする。放電スイッチ８５−２がオン状態になると、電池セル１１−２は放電抵抗８６−２を負荷として放電を行う。ＣＰＵ８１は、電池セル１１−２の電圧がバランス制御指令に含まれている基準電圧になると、放電スイッチ８５−２をオフ状態にして、電池セル１１−２と放電抵抗８６−２との接続を切断する。
【００５９】
次に、ＣＰＵ８１は、放電スイッチ８５−３をオン状態にする。放電スイッチ８５−３がオン状態になると、電池セル１１−３は放電抵抗８６−３を負荷として放電を行う。ＣＰＵ８１は、電池セル１１−３の電圧がバランス制御指令に含まれている基準電圧になると、放電スイッチ８５−３をオフ状態にして、電池セル１１−３と放電抵抗８６−３との接続を切断する。
【００６０】
次に、ＣＰＵ８１は、放電スイッチ８５−４をオン状態にする。放電スイッチ８５−４がオン状態になると、電池セル１１−４は放電抵抗８６−４を負荷として放電を行う。ＣＰＵ８１は、電池セル１１−４の電圧がバランス制御指令に含まれている基準電圧になると、放電スイッチ８５−４をオフ状態にして、電池セル１１−４と放電抵抗８６−４との接続を切断する。
【００６１】
以上のように構成された電池監視回路２０ｂによれば、組電池１０の電圧と調整用組電池３０の電圧とのバランスをとって電圧調整が行われる。具体的には、組電池１０から調整用組電池３０に充電がなされた後に、組電池１０のセルバランスが行われる。その際、ＣＰＵ８１は、電池セル１１−１〜１１−４のそれぞれに対応した調整用組電池放電スイッチ５１−１〜５１−４及び調整用組電池放電スイッチ５２−１〜５２−４をオン状態にして、調整用組電池３０から電池セル１１に対して充電を行う。
そして、組電池１０が所定の電圧となるように電圧調整される。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバーター等によって電圧を変化させる必要がない。そのため、ＤＣ−ＤＣコンバーター等の部品を備えていなくてもセルバランスを行うことが可能となる。また、ＤＣ−ＤＣコンバーター等を備えないため、装置の小型化が可能であり、装置のコストダウンも可能となる。
また、電池ユニット１００ａ毎に一度セルバランスを行い、電圧を均等化させているため、電池ユニット１００ａ間でのセルバランスが行なわれる際には、極端に低い電圧を持つ電池ユニット１００ａが存在しない。そのため、低電圧電池ユニットの電圧と略同じ電圧になるように組電池１０を放電させた場合でも消費するエネルギー廃棄量を低減することが可能となる。
【００６２】
＜変形例＞
電池セル１１−１〜１１−４に充電される順番は、上述の処理に限定される必要はない。例えば、電池セル１１−２が最初に充電されても良いし、電池セル１１−３が最初に充電されても良いし、どのような順番で充電が行われても良い。
また、電池セル１１−１〜１１−４が充電する順番は、上述の処理に限定される必要はない。例えば、ＣＰＵ８１が放電スイッチ８５−１〜８５−４を制御して、電池セル１１−２を最初に放電させても良いし、電池セル１１−３を最初に放電させても良いし、どのような順番で放電させても良い。
複数の電池ユニット１００ｂの中の１つの電池ユニット１００ｂが、上位制御装置３００として機能するように構成されても良い。
【００６３】
［第三実施形態］
図６は、電池システムの第三実施形態における電池ユニット１００ｃの機能構成を表す図である。第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
電池ユニット１００の第三実施形態（電池ユニット１００ｃ）は、充電部９００と放電部９２０とを接続して電池ユニット１００ｃを構成する点で第一実施形態及び第二実施形態と構成が異なる。充電部９００は、調整用組電池３０、調整用組電池充電用回路４０、調整用組電池放電回路５０−１〜５０−４、Ａ／Ｄ変換器８２及びコネクタ９０１を備える。放電部９２０は、組電池１０、セルバランス回路８４、Ａ／Ｄ変換器８０、ＣＰＵ８１、トランシーバー８３及びコネクタ９２１を備える。
【００６４】
信号線９０２は、コネクタ９０１及びコネクタ９２１を介して信号線９２２と接続される。同様に、信号線９０３〜９１７は、コネクタ９０１及びコネクタ９２１を介してそれぞれ信号線９２３〜９３７と接続される。そして、充電部９００と放電部９２０とが接続されることによって電池ユニット１００ｃが形成される。そして、形成された電池ユニット１００ｃは、電池ユニット１００ｂと同様の構成を備える。
電池ユニット１００ｃの処理は、第二実施形態の電池ユニット１００ｂと同様である。そのため、電池ユニット１００ｃの処理について説明を省略する。
【００６５】
以上のように構成された電池ユニット１００ｃは、調整用組電池３０を含む充電部９００を、従来のセルバランス回路８４を含む放電部９２０に接続することによって形成される。そして形成された電池ユニット１００ｃは、電池ユニット１００ｂと同様の構成を備える。そのため、電池システムは、第二実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。
また、第三実施形態は、従来のセルバランス回路８４を含む装置にオプションとして調整用組電池３０が組み込まれた充電部９００を接続する構成であるため、コストダウンすることができる。
【００６６】
＜変形例＞
第三実施形態は、第二実施形態と同様に変形して構成されても良い。
なお、本発明の電池監視回路２０の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、電池監視回路２０の各処理に係る上述した種々の処理を行っても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものであっても良い。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００６７】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されても良い。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００６８】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００６９】
１０（１０−１〜１０−ｎ）…組電池，  １１（１１−１〜１１−４）…電池セル（単位電池），  ２０（２０−１〜２０−ｎ）…電池監視回路，  ３０…調整用組電池，  ３１（３１−１〜３１−４）…調整用セル，  ４０…調整用組電池充電用回路，  ４１…調整用組電池充電用スイッチ，  ４２…調整用組電池充電用スイッチ，  ５０−１〜５０−４…調整用組電池放電回路，  ５１−１〜５１−４…調整用組電池放電スイッチ，  ５２−１〜５２−４…調整用組電池放電スイッチ，  ５３−１〜５３−４…放電抵抗，  ６０…放電用抵抗，  ７０…放電用抵抗スイッチ，  ８０…Ａ/Ｄ変換器，  ８１…ＣＰＵ（制御部），  ８２…調整用組電池用Ａ/Ｄ変換器，  ８３…トランシーバー（受信部），  ８４…セルバランス回路，  ８５−１〜８５−４…放電スイッチ，  ８６−１〜８６−４…放電抵抗，  １００（１００−１〜１００−ｎ）…電池ユニット，  ２００…電力変換装置，  ３００…上位制御装置，  ４００（４００−１〜４００−ｎ）…組電池対応スイッチ，  ５００（５００−１〜５００−ｎ）…電流検出部，  ６００…バス，  ７００…受電端スイッチ，  ９００…充電部，  ９２０…放電部
【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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