(57)【要約】【課題】直列に接続された蓄電池群に対し、効率良く充電できる蓄電池管理装置を提供する。【解決手段】複数の蓄電池の接続形態として蓄電池の使用数または直列数または並列数を切り替えて、蓄電池の放電または充電を行う蓄電池管理装置１００であって、複数の蓄電池のそれぞれについて、現在の充電状態から満充電状態に至るまでに充電できる電気量である充電可能電気量を算出し管理する充電可能電気量管理部１２０と、複数の蓄電池の一部または全部の充電可能電気量が共通の目標電気量に達するように、複数の蓄電池の放電または充電を制御する充電可能電気量調整部１３０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池の接続形態として前記蓄電池の使用数または直列数または並列数を切り替えて、前記蓄電池の放電または充電を行う蓄電池管理装置であって、
前記複数の蓄電池のそれぞれについて、現在の充電状態から満充電状態に至るまでに充電できる電気量である充電可能電気量を算出し管理する充電可能電気量管理部と、
前記複数の蓄電池の一部または全部の前記充電可能電気量が共通の目標電気量に達するように、前記複数の蓄電池の放電または充電を制御する充電可能電気量調整部と、を有する、
蓄電池管理装置。
【請求項２】
前記充電可能電気量調整部は、
前記目標電気量以下である蓄電池の放電を開始し、
当該蓄電池の充電可能電気量が前記目標電気量に達したら、当該蓄電池の放電を終了する、
請求項１記載の蓄電池管理装置。
【請求項３】
前記充電可能電気量調整部は、
前記目標電気量以下である蓄電池の放電を開始した後、当該蓄電池の充電可能電気量が前記目標電気量に達するまでの間、当該蓄電池に流れる電流の積算値を算出し、当該電流積算値に基づいて前記充電可能電気量を更新する、
請求項２記載の蓄電池管理装置。
【請求項４】
前記充電可能電気量調整部は、
前記複数の蓄電池のうちの任意の蓄電池を特定し、前記特定した蓄電池の充電可能電気量を前記目標電気量に設定する、
請求項１記載の蓄電池管理装置。
【請求項５】
前記充電可能電気量調整部は、
前記複数の蓄電池のうち、充電可能電気量が最も大きい蓄電池を特定し、前記特定した蓄電池の充電可能電気量を前記目標電気量に設定する、
請求項１記載の蓄電池管理装置。
【請求項６】
前記充電可能電気量調整部は、
前記複数の蓄電池のうち、充電可能電気量が最も大きい蓄電池を特定し、前記特定した蓄電池の充電可能電気量よりもさらに大きい値を前記目標電気量に設定する、
請求項１記載の蓄電池管理装置。
【請求項７】
前記蓄電池管理装置に対する物理的な事象変化を検出する信号検出部と、
前記物理的な事象変化の検出により前記複数の蓄電池の直列数を変更する回路制御部と、をさらに有し、
前記回路制御部は、
前記信号検出部が前記物理的な事象変化として前記複数の蓄電池に対する充電の開始を検出した場合、前記複数の蓄電池の直列数を、放電時よりも大きくする、
請求項１記載の蓄電池管理装置。
【請求項８】
前記充電可能電気量調整部は、
前記目標電気量以上である蓄電池の充電を開始し、
当該蓄電池の充電可能電気量が前記目標電気量に達したら、当該蓄電池の充電を終了する、
請求項１記載の蓄電池管理装置。
【請求項９】
前記充電可能電気量調整部は、
前記目標電気量以上である蓄電池の充電を開始した後、当該蓄電池の充電可能電気量が前記目標電気量に達するまでの間、当該蓄電池に流れる電流の積算値を算出し、当該電流積算値に基づいて前記充電可能電気量を更新する、
請求項９記載の蓄電池管理装置。
【請求項１０】
前記充電可能電気量調整部は、
前記複数の蓄電池のうち、充電可能電気量が最も小さい蓄電池を特定し、前記特定した蓄電池の充電可能電気量を前記目標電気量に設定する、
請求項１記載の蓄電池管理装置。
【請求項１１】
前記充電可能電気量調整部は、
前記複数の蓄電池のうち、充電可能電気量が最も小さい蓄電池を特定し、前記特定した蓄電池の充電可能電気量よりもさらに小さい値を前記目標電気量に設定する、
請求項１記載の蓄電池管理装置。
【請求項１２】
前記蓄電池管理装置において生じる物理的な事象変化を検出する信号検出部をさらに有し、
前記充電可能電気量調整部は、
前記信号検出部が前記物理的な事象変化として前記複数の蓄電池に対する電圧変化を検出した場合、前記変化した電圧に応じて、前記複数の蓄電池の直列数を変化させ、直列に接続する蓄電池の組合せを切り替えることにより、前記複数の蓄電池の一部または全部の前記充電可能電気量が共通の目標電気量に達するように、前記複数の蓄電池の放電または充電を制御する、
請求項１記載の蓄電池管理装置。
【請求項１３】
複数の蓄電池の接続形態として、前記蓄電池の使用数または直列数または並列数を切り替えて、前記蓄電池の放電または充電を行う蓄電池管理方法であって、
前記複数の蓄電池のそれぞれについて、現在の充電状態から満充電状態に至るまでに充電できる電気量である充電可能電気量を算出し管理するステップと、
前記複数の蓄電池の一部または全部の前記充電可能電気量が共通の目標電気量に達するように、前記複数の蓄電池の放電または充電を制御するステップと、を有する、
蓄電池管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池に蓄えられる電気量を調整する蓄電池管理装置および蓄電池管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
定格電圧が１．２Ｖである蓄電池が５個直列につながれた場合、蓄電池全体（以下、「蓄電池群」という）の電圧は６Ｖとなり、この状態の蓄電池群は、放電により６Ｖの機器を動作させることができる。一方、定格電圧が１．２Ｖである蓄電池が５個並列につながれた場合、この蓄電池群の電圧は１．２Ｖである。このとき、充電に必要な印加電圧を蓄電池の定格電圧の１．２Ｖに加えた電圧にて、この蓄電池群を構成するそれぞれの蓄電池は同時に充電される。
【０００３】
特許文献１は、スイッチを制御することにより、充電時の電圧と異なる電圧で放電する技術（以下、「従来技術」という）を開示している。従来技術は、スイッチ制御により複数のキャパシタ（または複数の蓄電池）の接続形態を直列や並列に切り替えることにより、発電装置の電圧または負荷装置が必要とする電圧に応じて、全体の電圧を自在に変化させる。
【０００４】
例えば、キャパシタの電圧と発電装置の電圧が等しい場合、複数のキャパシタは、接続形態が並列に切り替えられて充電される。一方、キャパシタの電圧と比較して発電装置の電圧が高い場合、複数のキャパシタは、接続形態が直列に切り替えられて充電される。複数のキャパシタが放電されるときも同様である。すなわち、負荷装置が必要とする電圧に応じて、複数のキャパシタの接続形態は、直列、並列、またはそれらの組合せに切り替えられる。
【０００５】
また、従来技術では、例えば、キャパシタの電圧と比較して、発電装置の電圧が高く、かつ、負荷装置が必要とする電圧が低い場合、発電装置が供給する高い電圧で、直列につながれた蓄電池が充電される。さらに、従来技術は、放電のときに蓄電池を並列につなぎ替え、負荷装置が必要とする低い電圧に変えることが可能となる。
【０００６】
従来技術に記載のあるキャパシタは、電気量が電圧に比例するという電気特性を有する。このため、従来技術に、直列に接続された複数のキャパシタが適用された場合、キャパシタ毎の電圧が測定されることで、各キャパシタの充電可能電気量が正確に算出される。充電可能電気量とは、現在の充電状態から満充電状態に至るまでどれだけ充電できるかを示す電気量である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２３９９３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術は、直列に接続された複数の蓄電池が適用された場合、蓄電池毎の電圧を測定するだけでは、各蓄電池の充電可能電気量を正確に算出することができない。その理由としては、例えば、（１）蓄電池の経年劣化による充電可能な電池容量の減少、（２）電気量と電圧の関係が非線形な電気特性曲線を有することに起因する、電圧の測定誤差に伴った電気量の算出誤差、（３）蓄電池の材質または製造過程の違いによる個体差、（４）蓄電池の使用環境（例えば温度等）による電気特性の変化、などが挙げられる。
【０００９】
そして、従来技術は、蓄電池毎の充電可能電気量を正確に算出できないため、各蓄電池は充分に充電されない。例えば、直列に接続された蓄電池が充電される場合、従来技術は、充電可能電気量が最も少ない蓄電池が過充電状態になった時点で、他の蓄電池が充電できる状態であったとしても、他の蓄電池はそれ以上充電されなくなってしまう。その結果、従来技術は、発電装置から各蓄電池に供給されるはずの電気を無駄にしてしまい、蓄電池群の充電可能な容量に対して充分に充電ができない、という課題がある。
【００１０】
本発明の目的は、直列に接続された蓄電池群に対し、蓄電池群の充電可能な電池容量に対して充分に充電できる、言い換えると、効率良く充電できる蓄電池管理装置および蓄電池管理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様に係る蓄電池管理装置は、複数の蓄電池の接続形態として前記蓄電池の使用数または直列数または並列数を切り替えて、前記蓄電池の放電または充電を行う蓄電池管理装置であって、前記複数の蓄電池のそれぞれについて、現在の充電状態から満充電状態に至るまでに充電できる電気量である充電可能電気量を算出し管理する充電可能電気量管理部と、前記複数の蓄電池の一部または全部の前記充電可能電気量が共通の目標電気量に達するように、前記複数の蓄電池の放電または充電を制御する充電可能電気量調整部と、を有する。
【００１２】
本発明の一態様に係る蓄電池管理方法は、複数の蓄電池の接続形態として、前記蓄電池の使用数または直列数または並列数を切り替えて、前記蓄電池の放電または充電を行う蓄電池管理方法であって、前記複数の蓄電池のそれぞれについて、現在の充電状態から満充電状態に至るまでに充電できる電気量である充電可能電気量を算出し管理するステップと、前記複数の蓄電池の一部または全部の前記充電可能電気量が共通の目標電気量に達するように、前記複数の蓄電池の放電または充電を制御するステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、蓄電池を直列につないで充電しても、効率良く充電できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る蓄電池管理装置の一例を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１に係る蓄電池管理装置の回路構成の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１に係る蓄電池管理装置の動作の一例を示すフロー図
【図４】本発明の実施の形態２に係る蓄電池管理装置の一例を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態２に係る蓄電池管理装置の回路構成の一例を示す図
【図６】本発明の実施の形態２に係る蓄電池管理装置の回路構成上のリレースイッチの切替パターンの一例を示す図
【図７】図６に対応する蓄電池の接続形態のイメージを示す図
【図８】本発明の実施の形態３に係る蓄電池管理装置の一例を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態３に係る蓄電池管理装置の回路構成の一例を示す図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る蓄電池管理装置の動作の一例を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１は、本発明の基本的態様の一例である。
【００１６】
まず、本実施の形態に係る蓄電池管理装置の構成例について説明する。図１は、本実施の形態に係る蓄電池管理装置の一例を示すブロック図である。
【００１７】
図１において、蓄電池管理装置１００は、蓄電池群１０、発電装置２０、および負荷装置３０のそれぞれと、電力線のインタフェースを介して接続する。図１において、電気の受け渡しは点線、データの受け渡しを実線で示す。
【００１８】
なお、図１において、蓄電池管理装置１００は、発電装置２０と負荷装置３０のそれぞれの間に、電力線のインタフェースを備えるとしたが、これに限定されない。例えば、蓄電池管理装置１００は、発電装置２０との間に、電力線のインタフェースを備えなくてもよい。あるいは、電池管理装置１００は、負荷装置３０との間に、電力線のインタフェースを備えなくてもよい。
【００１９】
蓄電池群１０は、２つ以上の蓄電池で構成される。また、蓄電池群１０は、複数の蓄電池の、直列、並列、または直列と並列の組合せにより構成される。蓄電池としては、例えば、リチウムイオン(ポリマー)電池、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニカド電池、ナトリウム硫黄電池などが挙げられる。
【００２０】
発電装置２０は、蓄電池群１０を充電するための電気を生み出す装置である。発電装置２０としては、例えば、動力源が電動機である電動発電機、オルタネータ、ダイナモ、ジェネレータ、太陽光発電機、熱電発電機、振動発電機などが挙げられる。
【００２１】
負荷装置３０は、蓄電池群１０から放電された電気を利用して動作する装置である。または、負荷装置３０は、蓄電池群１０から放電された電気を蓄える装置である。負荷装置３０としては、例えば、モータ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明器具など、一般的な電気器具の他に、蓄えた電気によって移動する電気自動車または電動アシスト自転車などが挙げられる。
【００２２】
図１において、蓄電池管理装置１００は、蓄電池回路部１１０、充電可能電気量管理部１２０、充電可能電気量調整部１３０を有する。
【００２３】
蓄電池管理装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶媒体、およびＲＡＭ（Random Access Memory）などの作業用メモリを有する。この場合、蓄電池回路部１１０、充電可能電気量管理部１２０、および充電可能電気量調整部１３０の各機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【００２４】
蓄電池回路部１１０は、発電装置２０が出力する電気を蓄電池群１０へ充電し、蓄電池群１０が蓄えた電気を負荷装置３０へ放電する。図２は、蓄電池管理装置１００の回路構成の一例を示す。ここで、図２を用いて蓄電池回路部１１０の回路構成について説明する。
【００２５】
図２において、蓄電池管理装置１００は、電気回路５０と、電気回路５０を制御する制御装置４０とを有する。端子Ｔ１、Ｔ２は、発電装置２０または負荷装置３０に接続するための端子である。電気回路５０は、蓄電池群１０および蓄電池回路部１１０の一例である。また、制御装置４０は、充電可能電気量管理部１２０および充電可能電気量調整部１３０を有する。
【００２６】
電気回路５０は、蓄電池１１、１２、１３と、電流シャント抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３と、リレースイッチ（以下「リレー」という）ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３と、を有する。蓄電池１１、１２、１３は、蓄電池群１０に相当する。電流シャント抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３は、蓄電池１１、１２、１３に流れる電流を測定するための抵抗器である。電流シャント抵抗の電圧降下による電位差を測定し、その電位差を電流シャント抵抗の抵抗値で除することにより蓄電池に流れる電流値を求める。リレーＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３は、電路の開閉を行うリレースイッチ、換言すれば、蓄電池１１、１２、１３の接続状態を切り替える（オン／オフする）ためのスイッチである。例えば、リレーＳＷ１１の接続状態をオン、つまり、端子が接続されれば、直列につながれた蓄電池１１に電流が流れる。一方、リレーＳＷ１１の接続状態をオフ、つまり、端子が接続されなければ、直列につながれた蓄電池１１に電流が流れない。
【００２７】
制御装置４０は、蓄電池１１、１２、１３それぞれに流れる電流の積算値の算出を行う。また、制御装置４０は、蓄電池１１、１２、１３それぞれに流れる電流を制御するために、リレーＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３の開閉（オン／オフ）を行う。
【００２８】
なお、図２では、蓄電池の数は３つとしたが、これに限定されない。
【００２９】
以上で、蓄電池回路部１１０の回路構成についての説明を終える。
【００３０】
充電可能電気量管理部１２０は、蓄電池群１０を構成するそれぞれの蓄電池について、現在の充電可能電気量を算出（測定）し、管理（記憶）する。なお、充電可能電気量管理部１２０は、図２の制御装置４０の一部を構成する。
【００３１】
ここで、充電可能電気量の算出について説明する。上述した通り、充電可能電気量とは、蓄電池が現在の充電状態から満充電状態に至るまでにどれだけ充電できるかを示す電気量である。具体的には、蓄電池が蓄えている電気量を残容量と定義すると、充電可能電気量は、蓄電池の定格の電気容量から残容量を減算し、さらに蓄電池の劣化分（例えば、経年劣化または製造過程での劣化など）の電気容量を減算した値となる。
【００３２】
充電可能電気量管理部１２０は、下記の式（ａ）を用いて充電可能電気量ｆｎ（ｎは蓄電池の番号、単位：［Ａｈ］（アンペア・アワー））を算出する。式（ａ）の第一項、ｆｎ＿ｒｅｍａｉｎｉｎｇは、ｎ番目の蓄電池の現在の充電可能電気量を示す。式（ａ）の第二項は、電流の積算値（以下、「電流積算値」という）を示す。つまり、充電可能電気量管理部１２０は、現在の充電可能電気量ｆｎ＿ｒｅｍａｉｎｉｎｇに、電流積算値（式（ａ）第二項）を加算することにより、充電可能電気量ｆｎを算出する。なお、充電可能電気量管理部１２０は、ｆｎ＿ｒｅｍａｉｎｉｎｇに対して前の時点のｆｎの値を代入し、逐次加算することにより、次の時点のｆｎを算出する。
【数１】
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【００３３】
式（ａ）の第二項のＲｎは、ｎ番目の蓄電池に直列につながれた電流シャント抵抗の抵抗値（単位：［Ω］（オーム））である。上述した通り、図２において電流シャント抵抗は、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３に相当する。式（ａ）の第二項のＶｎ（ｔ）は、時刻ｔにおける、ｎ番目の蓄電池に直列につながれた電流シャント抵抗の電圧降下による電位差（単位：［Ｖ］（ボルト））である。
【００３４】
充電可能電気量管理部１２０が式（ａ）の第二項の算出する方法について説明する。充電可能電気量管理部１２０は、まず、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、ｎ番目の蓄電池に直列につながれた電流シャント抵抗Ｒｎの電圧降下による電位差の値を測定する。そして、充電可能電気量管理部１２０は、測定された値をＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換して得られる電圧値Ｖｎ（ｔ）を電流シャント抵抗値Ｒｎで除し、その電流値に時間（ｔ１からｔ２の経過時間、単位：［ｈ］（アワー））を乗じて式（ａ）の第二項を算出する。
【００３５】
以上で、充電可能電気量の算出についての説明を終える。
【００３６】
充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池回路部１１０に流れる電流を制御する。なお、充電可能電気量調整部１３０は、図２の制御装置４０の一部を構成する。
【００３７】
ここで、蓄電池回路部１１０に流れる電流の制御について説明する。具体的には、充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池群１０を構成する各蓄電池の放電を個別に制御する。これにより、充電可能電気量調整部１３０は、各蓄電池の充電可能電気量を均等にできる。このような充電可能電気量調整部１３０の電流制御方法としては、（１）リレーを利用する方法と、（２）可変抵抗を利用する方法とがある。
【００３８】
まず、（１）リレーを利用する方法について説明する。この方法では、充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池群１０を構成する各蓄電池に直列につながれたリレーに対し、オン／オフを切り替える。すなわち、充電可能電気量調整部１３０は、リレーをオン（端子間を接続）にすることで、各蓄電池に電流を流す。一方、充電可能電気量調整部１３０は、リレーをオフ（端子間を非接続）にすることで、各蓄電池に電流を流さない。このように、充電可能電気量調整部１３０は、リレーをオン／オフを切り替えることにより、蓄電池に流れる電流を制御する。図２の例の場合、充電可能電気量調整部１３０は、リレーＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３のオン／オフを切り替えることにより、蓄電池１１、１２、１３のそれぞれに流れる電流を制御する。
【００３９】
次に、（２）可変抵抗を利用する方法について説明する。この方法では、充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池群１０を構成する各蓄電池に直列につながれた可変抵抗の値を変化させることにより、各蓄電池に流れる電流を変化させる。すなわち、充電可能電気量調整部１３０は、可変抵抗の値を大きくすることで、各蓄電池に流れる電流を小さくする。一方、充電可能電気量調整部１３０は、可変抵抗の値を小さくすることで、各蓄電池に流れる電流を大きくする。これにより、充電可能電気量調整部１３０は、各蓄電池に流れる電流を制御する。
【００４０】
なお、本実施の形態で適用する電流制御方法は、上述した（１）および（２）に限定されない。また、本実施の形態において、蓄電池に流れる電流が小さい場合は、リレーの代わりにＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いてもよい。
【００４１】
次に、本実施の形態に係る蓄電池管理装置の動作例について説明する。図３は、蓄電池管理装置１００が、複数の蓄電池に流れる電流を制御しながら各蓄電池の充電可能電気量を均等にする動作の一例を示すフロー図である。以下、図３を説明するにあたり、図２の回路構成を用い、また、（１）リレーを利用する方法を用いた場合を例として説明する。
【００４２】
蓄電池群１０の初期状態として、すべての蓄電池の充電可能電気量は同じ値とする。これは、例えば、すべての蓄電池が未使用の場合である。また、充電可能電気量管理部１２０は、逐次、各蓄電池の現在の充電可能電気量を算出して記憶する。
【００４３】
ステップＳ１０１において、充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池群１０を構成する各蓄電池の現在の充電可能電気量を、充電可能電気量管理部１２０から取得する。そして、充電可能電気量調整部１３０は、目標電気量を設定する。目標電気量とは、各蓄電池において充電可能電気量の目標とする値である。
【００４４】
目標電気量の設定には、いくつかの方法を適用できる。ここで、目標電気量の設定方法の例について、以下に説明する。
【００４５】
例えば、充電可能電気量調整部１３０は、目標電気量を、蓄電池群１０を構成する各蓄電池の最小電池容量から最大電池容量の間の任意の値に設定する。このように設定することで、充電可能電気量調整部１３０は、各蓄電池の充電可能電気量を均等にすることができる。
【００４６】
また、例えば、充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池群１０を構成する蓄電池のうちの任意の蓄電池を特定し、目標電気量を、特定した蓄電池の充電可能電気量に設定する。このように設定することで、充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池群１０のうち、充電可能電気量が目標電気量以下である、一部の蓄電池を放電する。これにより、蓄電池管理装置１００は、蓄電池群１０のうちの一部の蓄電池の充電可能電気量を均等にすることができる。そのため、充電可能電気量が均等である蓄電池が直列につながれて充電される場合、蓄電池管理装置１００は、その直列につながれた蓄電池に対して、発電装置が出力する電気を効率良く充電することができる。
【００４７】
また、例えば、充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池群１０を構成する蓄電池のうち充電可能電気量が最も大きい蓄電池を特定し、目標電気量を、特定した蓄電池の充電可能電気量に設定する。このように設定することで、充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池群１０のうち、特定した蓄電池以外の蓄電池を放電する。これにより、蓄電池管理装置１００は、蓄電池群１０のすべての蓄電池の充電可能電気量を均等にすることができる。そのため、直列につながれたすべての蓄電池を充電する場合、蓄電池管理装置１００は、発電装置が出力する電気をさらに効率良く各蓄電池に充電することができる。
【００４８】
また、例えば、充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池群１０を構成する蓄電池のうち充電可能電気量が最も大きい蓄電池を特定し、目標電気量を、特定した蓄電池の充電可能電気量よりもさらに大きい値に設定する。このように設定することで、充電可能電気量調整部１３０は、すべての蓄電池を放電する。これにより、蓄電池管理装置１００は、蓄電池群１０のすべての蓄電池の充電可能電気量を均等にすることができる。そのため、充電可能電気量調整部１３０は、各蓄電池の充電可能電気量をさらに大きくすることができ、直列につながれた複数の蓄電池を充電する場合、蓄電池管理装置１００は、発電装置が出力する電気を各蓄電池により多く充電することができる。
【００４９】
なお、目標電気量の設定方法は、上述した設定方法に限定されない。設定される目標電気量は、蓄電池群１０を構成する蓄電池の最小電池容量から最大電池容量の間の値であればよい。
【００５０】
以上で、目標電気量の設定方法の例についての説明を終える。なお、以下の説明においては、目標電気量が、蓄電池群１０を構成する蓄電池のうち充電可能電気量が最も大きい蓄電池の充電可能電気量に設定された場合を例として説明する。
【００５１】
ステップＳ１０２において、充電可能電気量調整部１３０は、充電可能電気量管理部１２０から取得した各蓄電池の現在の充電可能電気量と、設定した目標電気量とを比較することで、充電可能電気量が目標電気量以下である蓄電池が存在するか否かを判定する。
【００５２】
上記判定の結果、充電可能電気量が目標電気量以下である蓄電池が存在しない場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、フローは終了する。一方、上記判定の結果、充電可能電気量が目標電気量以下である蓄電池が存在する場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、フローはステップＳ１０３へ進む。
【００５３】
ステップＳ１０３において、充電可能電気量調整部１３０は、充電可能電気量が目標電気量以下である蓄電池を選択（特定）し、選択された蓄電池が放電されるよう制御する。このとき、充電可能電気量調整部１３０は、選択された蓄電池に直列につながれたリレーをオンにし、選択された蓄電池以外の蓄電池に直列につながれたリレーをオフにする。これにより、選択された蓄電池だけが放電されることになる。
【００５４】
例えば、図２において、充電可能電気量調整部１３０は、蓄電池１１を選択した場合、リレーＳＷ１１をオンにする一方で、リレーＳＷ１２およびリレーＳＷ１３をオフにする。なお、このステップＳ１０３において、充電可能電気量調整部１３０が選択する蓄電池の個数は、１つでもよいし、複数でもよい。
【００５５】
ステップＳ１０４において、充電可能電気量調整部１３０は、放電により、選択された蓄電池の充電可能電気量が目標電気量に到達したか否かを判定する。
【００５６】
上記判定の結果、選択された蓄電池の充電可能電気量が目標電気量に到達した場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、フローはステップＳ１０７へ進む。一方、上記判定の結果、選択された蓄電池の充電可能電気量が目標電気量に到達していない場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、フローはステップＳ１０５へ進む。
【００５７】
ステップＳ１０７において、充電可能電気量調整部１３０は、選択された蓄電池から電流が流れないようにするため、選択された蓄電池に直列につながれたリレーをオフにする。その後、フローは、ステップＳ１０２へ戻る。
【００５８】
ステップＳ１０５において、充電可能電気量管理部１２０は、選択された蓄電池から放電される電流の積算値（電流積算値）を算出する。
【００５９】
電流積算値の算出には、上述した式（ａ）を用いる。式（ａ）の第一項であるｆｎ＿ｒｅｍａｉｎｉｎｇは、充電可能電気量管理部１２０が管理している、現在の充電可能電気量の値である。式（ａ）の第二項については、充電可能電気量調整部１３０が、ステップＳ１０３で選択した蓄電池に直列につながれた電流シャント抵抗の電圧降下による電位差の値を測定し、測定された値をＡ／Ｄ変換して電圧値を算出する。そして、充電可能電気量調整部１３０は、算出された電圧値を電流シャント抵抗の抵抗値で除し、その結果として得られた値（電流値）に時間を乗じて電流積算値を算出する。
【００６０】
ここで、式（ａ）の第二項について、図２を用いて説明する。充電可能電気量調整部１３０は、ステップＳ１０３にて蓄電池１１を選択した場合、電流シャント抵抗Ｒ１１の電圧降下による電位差の値を測定し、測定された値をＡ／Ｄ変換して電圧値を算出する。そして、充電可能電気量調整部１３０は、算出された電圧値を電流シャント抵抗Ｒ１１の抵抗値で除し、その結果として得られた値（電流値）に時間を乗じて電流積算値を得る。
【００６１】
ステップＳ１０６において、充電可能電気量管理部１２０は、算出された電流積算値に変化があった場合、自身が管理している各蓄電池の現在の充電可能電気量を更新する。その後、フローは、ステップＳ１０４に戻る。すなわち、充電可能電気量管理部１２０は、すべての蓄電池の充電可能電気量が目標電気量に到達するまで、ステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６を繰り返す。
【００６２】
以上説明した図３の動作から、蓄電池管理装置１００は、蓄電池群１０を構成する蓄電池の放電を制御することにより、蓄電池群１０を構成する各蓄電池の充電可能電気量を均等にすることができる。これにより、複数の蓄電池の接続形態が並列から直列に変更されて充電される場合、すべての蓄電池が満充電まで充電される。すなわち、蓄電池管理装置１００において放電を制御された蓄電池群１０は効率良く充電される。その結果、その蓄電池群１０を電力源とする負荷装置は長時間動作することができる。
【００６３】
なお、図３の動作において、目標電気量は一度だけ設定される例で説明したが、これに限定されない。例えば、蓄電池管理装置１００は、目標電気量を逐次設定し直し、各蓄電池の充電可能電気量を均等にする処理を繰り返すことで、充電可能電気量を段階的に多くしてもよい。このようにすることで、直列につながれた複数の蓄電池が充電される場合、発電装置が出力する電気が、各蓄電池により多く充電される。
【００６４】
また、図３の動作において、初期状態における蓄電池群１０を構成するすべての蓄電池の充電可能電気量を同じ値としたが、これに限定されない。蓄電池群１０を構成する蓄電池の充電可能電気量は、初期状態においてばらつきがあってもよい。ばらつきが生じる原因としては、継続的に同じ蓄電池を利用し続けることによる蓄電池の個体差（経年劣化など）、または、近くで動作するモータなどの熱による放電特性の違い、などが考えられる。この場合、充電可能電気量管理部１２０は、蓄電池群１０を構成する各蓄電池の現在の充電可能電気量を入力できるインタフェースを備えてもよい。この入力インタフェースは、蓄電池群１０と蓄電池管理装置１００との接続時に各蓄電池の現在の充電可能電気量が自動的に入力されるものであってもよいし、または、各蓄電池の現在の充電可能電気量を手動で入力するものであってもよい。
【００６５】
これにより、蓄電池群が別システムで充電された場合、または、新しい蓄電池群と入れ替えた場合であっても、充電可能電気量管理部１２０は各蓄電池の充電可能電気量を正しい値で管理できるため、蓄電池間で充電可能電気量を均等にすることができる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態の蓄電池管理装置は、蓄電池群を構成する蓄電池毎に、現在の充電可能電気量を算出する。そして、蓄電池管理装置は、算出された各充電可能電気量と、予め定めた目標電気量とを比較して、目標電気量以下の蓄電池を選択する。そして、蓄電池管理装置は、目標電気量以下の蓄電池に対し、現在の充電可能電気量が目標電気量に達するまで放電するよう制御する。蓄電池管理装置は、選択された蓄電池がすべて目標電気量に達するまで放電制御を繰り返す。こうすることにより、本実施の形態の蓄電池管理装置に接続する蓄電池の充電可能電気量は均等になる。したがって、本実施の形態の蓄電池管理装置により放電制御された蓄電池は、直列に接続されても効率良く充電される。
【００６７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、負荷装置との接続状況（接続可否、電圧値など）の検出により、蓄電池を直列に接続する数（以下、「直列数」という）を変更し、すべての蓄電池の充電可能電気量を均等にするように蓄電池を放電し、負荷装置を動作させる一例である。このときの蓄電池の直列数の変更は、具体的には蓄電池の接続形態を並列接続に切り替えることを意味する。さらに、本発明の実施の形態２は、発電装置との接続状況により直列数を変更し、蓄電池を充電する一例である。このときの蓄電池の直列数の変更は、具体的には蓄電池の接続形態を直列接続に切り替えることを意味する。
【００６８】
まず、本実施の形態に係る蓄電池管理装置の構成例について説明する。図４は、本実施の形態に係る蓄電池管理装置の一例を示すブロック図である。図４において、図１と同じ構成要素については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
【００６９】
図４において、蓄電池管理装置１００は、蓄電池回路部１１１、充電可能電気量管理部１２０、充電可能電気量調整部１３０、信号検出部１４０、および回路制御部１５０を有する。また、蓄電池管理装置１００は、外部からの信号６０を入力するためのインタフェースを有する。信号６０は、物理量を示す信号である。物理量とは、例えば、自然現象（温度、湿度、土壌温湿度、振動、光、ガス濃度等）、人工物の機械的、電磁気的、熱的、音響的、化学的性質、あるいはそれらで示される空間情報または時間情報を示す。なお、図４は、図１と同様、電気の受け渡しを点線、データの受け渡しを実線で示す。
【００７０】
図４の蓄電池管理装置１００は、実施の形態１と同様に、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭなどの記憶媒体、およびＲＡＭなどの作業用メモリを有する。この場合、蓄電池回路部１１１、充電可能電気量管理部１２０、充電可能電気量調整部１３０、信号検出部１４０、および回路制御部１５０の各機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【００７１】
蓄電池回路部１１１は、図１の蓄電池回路部１１０と同様に、発電装置２０からの電気を蓄電池群１０へ充電し、蓄電池群１０が蓄えた電気を負荷装置３０に対して放電する電気回路である。図５は、蓄電池管理装置１００の回路構成の一例を示す。ここで、図５を用いて蓄電池回路部１１１の回路構成について説明する。
【００７２】
図５において、蓄電池管理装置１００は、電気回路５１と、電気回路５１を制御する制御装置４１とを有し、発電装置２０および負荷装置３０と接続している。電気回路５１は、蓄電池群１０および蓄電池回路部１１１の一例である。また、制御装置４１は、充電可能電気量管理部１２０、充電可能電気量調整部１３０、信号検出部１４０、および回路制御部１５０を有する。
【００７３】
電気回路５１は、図２の電気回路５０の構成要素に加えて、リレーＳＷ１４、ＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４、ＳＷｂ１、ＳＷｂ２を有する。リレーＳＷ１４は、蓄電池１１、１２、１３を発電装置２０または負荷装置３０とのいずれに接続するかを切り替えるリレーである。リレーＳＷ１４を端子Ｔａと接続すると蓄電池１１、１２、１３は発電装置２０と接続し、リレーＳＷ１４を端子Ｔｂと接続すると蓄電池１１、１２、１３は負荷装置３０と接続し、リレーＳＷ１４を端子Ｔｃと接続すると蓄電池１１、１２、１３は発電装置２０および負荷装置３０のいずれとも接続しない。また、リレーＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４、ＳＷｂ１、ＳＷｂ２は、蓄電池１１、１２、１３の直列数を変更するためのリレーである。
【００７４】
なお、図５において、蓄電池の数を３つとしたがこれに限定されない。
【００７５】
図６は、図５におけるリレーのオンとオフの組合せの一例を示す図である。図６において、ＳＷａの列のオン／オフはリレーＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４のオン／オフを示し、ＳＷｂのオン／オフはリレーＳＷｂ１、ＳＷｂ２のオン／オフを示す。また、図７は、図６のリレーのオンとオフの組合せに基づく蓄電池の接続形態のイメージを示す図である。
【００７６】
図６の（ａ）の行は、リレーＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４がオフ、リレーＳＷｂ１、ＳＷｂ２がオンを示す。これに対応する蓄電池１１、１２、１３の接続形態のイメージは、図７Ａに示すように、各蓄電池が直列に接続された状態となる。
【００７７】
図６の（ｂ）の行は、リレーＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４、ＳＷｂ１、ＳＷｂ２がオフを示す。これに対応する蓄電池１１、１２、１３の接続形態のイメージは、図７Ｂに示すように、３つの蓄電池が回路から切り離された状態となる。なお、図６の（ｂ）は、図６（ａ）から図６（ｃ）へ、または、図６（ｃ）から図６（ａ）へ切り替えるときの状態を示すものである。
【００７８】
図６の（ｃ）の行は、リレーＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４がオン、リレーＳＷｂ１、ＳＷｂ２がオフを示す。これに対応する蓄電池１１、１２、１３の接続形態のイメージは、図７Ｃに示すように、各蓄電池が並列に接続された状態となる。
【００７９】
制御装置４１は、蓄電池１１、１２、１３に流れるそれぞれの電流の積算値の算出を行う。また、制御装置４１は、蓄電池１１、１２、１３に流れる電流を制御するために、リレーＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４、ＳＷｂ１、ＳＷｂ２の開閉（オン／オフ）を図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）への切替、および、ＳＷ１４を端子Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃへの切替を行う。
【００８０】
以上で、蓄電池回路部１１１の回路構成についての説明を終える。
【００８１】
信号検出部１４０は、信号６０を検出するセンサであり、回路制御部１５０に対して信号６０の検出結果を送る。信号検出部１４０が検出する信号６０は、例えば、発電装置２０の電圧値または電流値、負荷装置３０との通電状態、あるいは負荷装置３０の充電可否状態などを示す信号である。また、信号検出部１４０が回路制御部１５０へ送る検出結果としては、例えば、電力供給信号または負荷接続信号がある。電力供給信号は、例えば、発電装置２０からの電力供給の有無、または、発電装置２０の電圧値あるいは電流値を示す信号である。負荷接続信号は、例えば、負荷装置３０への通電可否（稼働可否）または充電可否を示す信号である。信号検出部１４０は、例えば、電圧検出センサ、電流検出センサ、通電検出センサなどである。なお、信号検出部１４０は、１つのセンサだけでなく、２つ以上のセンサにより構成されていてもよい。
【００８２】
回路制御部１５０は、信号検出部１４０からの信号６０の検出結果に応じて、蓄電池回路部１１１における蓄電池の直列数を変更する。具体的には、図５において、制御装置４１の一構成要素である回路制御部１５０は、電気回路５１を構成するリレーＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４、ＳＷｂ１、ＳＷｂ２のオン／オフを切り替えることにより、蓄電池の直列数を変更する。また、図４において、回路制御部１５０は、信号検出部１４０からの信号６０の検出結果に応じて、図５の電気回路５１を構成するリレーＳＷ１４を切り替える。リレーＳＷ１４が端子Ｔａに接続されると、電気回路５１を構成する蓄電池等は発電装置２０と接続される。一方、リレーＳＷ１４が端子Ｔｂに接続されると、電気回路５１を構成する蓄電池等は負荷装置３０と接続される。また、リレーＳＷ１４が端子Ｔｃに接続されると、電気回路５１を構成する蓄電池等は発電装置２０および負荷装置３０との接続が切断される。
【００８３】
次に、信号６０の検出結果に応じて、蓄電池の直列数を変更する一例として、発電装置２０からの電気を蓄電池群１０へ充電する処理、および、負荷装置３０に蓄電池群１０の電気を放電する処理を説明する。以下の説明では、図５に示す回路構成を用いる。
【００８４】
また、具体的に説明するため、図５において、発電装置２０の電圧は９６Ｖ、負荷装置３０が必要とする電圧は３２Ｖとし、蓄電池１１、１２、１３の電圧は３２Ｖとして説明する。
【００８５】
＜充電時＞
信号検出部１４０が電力供給信号を検出した場合、蓄電池管理装置１００は、発電装置２０が出力する電気を蓄電池群１０へ充電する。具体的な処理の流れは、以下のようになる。
【００８６】
まず、電力供給信号を検出した信号検出部１４０は、回路制御部１５０に対して電力供給信号を送る。回路制御部１５０は、図５のリレーＳＷ１４を端子Ｔｃに接続し、蓄電池１１、１２、１３が発電装置２０と接続されない状態にする。次に、回路制御部１５０は、発電装置２０の電圧に応じて、図５の蓄電池１１、１２、１３の直列数を変更する。例えば、発電装置２０の電圧が９６Ｖである場合、発電装置２０の電圧と蓄電池全体の電圧を同等にしようとすると、電圧が３２Ｖである３つの蓄電池１１、１２、１３が直列（３直列）に接続されるとよい。このような直列数に変更するために、充電可能電気量調整部１３０は、図６の（ａ）の行に示すように、リレーＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４をオフにし、リレーＳＷｂ１、ＳＷｂ２をオンにする。そして、回路制御部１５０は、図５のリレーＳＷ１４を端子Ｔａに接続し、電気回路５１と発電装置２０とを接続する。このリレーによる切替処理により、蓄電池管理装置１００は、発電装置２０から蓄電池１１、１２、１３に対して電流を流し、蓄電池１１、１２、１３は充電される。なお、発電装置２０の電圧の値は、事前に決まっていてもよいし、上述のように回路制御部１５０が信号検出部１４０から電力供給信号として受け取ってもよい。
【００８７】
＜放電時＞
信号検出部１４０が負荷接続信号を検出した場合、蓄電池管理装置１００は、負荷装置３０に蓄電池群１０が蓄えた電気を放電する。具体的な処理の流れは、以下のようになる。
【００８８】
まず、負荷接続信号を検出した信号検出部１４０は、回路制御部１５０に対して負荷接続信号を送る。回路制御部１５０は、図５のリレーＳＷ１４を端子Ｔｃに接続し、蓄電池１１、１２、１３が負荷装置３０と接続されない状態にする。次に、回路制御部１５０は、負荷装置３０が必要とする電圧に応じて、図５の蓄電池１１、１２、１３の直列数を変更する。例えば、負荷装置３０が必要とする電圧が３２Ｖである場合、負荷装置３０が必要とする電圧と蓄電池全体の電圧を同等にしようとすると、電圧が３２Ｖである蓄電池１１、１２、１３が並列（３並列、言い換えれば、１直列）に接続されるとよい。このような直列数に変更するために、充電可能電気量調整部１３０は、図６の（ｃ）の行に示すように、リレーＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４をオンにし、リレーＳＷｂ１、ＳＷｂ２をオフにする。そして、回路制御部１５０は、図５のリレーＳＷ１４を端子Ｔｂに接続し、電気回路５１と負荷装置３０とを接続する。このリレーによる切替処理により、蓄電池管理装置１００は、蓄電池１１、１２、１３から負荷装置３０に対して放電する。この放電処理については、実施の形態１における図３の処理フローと同様である。なお、負荷装置３０が必要とする電圧の値は事前に決まっていてもよいし、上述のように回路制御部１５０が信号検出部１４０から負荷接続信号として受け取ってもよい。
【００８９】
放電時には図３の処理フローで示すように、蓄電池１１、１２、１３の充電可能電気量が均等になるため、蓄電池１１、１２、１３を直列接続（３直列）とした状態で充電した場合、すべての蓄電池は同じように満充電状態になる。したがって、本実施の形態においても、実施の形態１と同様、発電装置が出力する電気を効率良く蓄電池に充電することができる。
【００９０】
このように、本実施の形態の蓄電池管理装置は、発電装置の電圧に対して負荷装置が必要とする電圧が低い場合であっても、電力を供給している発電装置あるいは接続している負荷装置を検出し、検出した装置の電圧に応じて、蓄電池の直列数を変更する。例えば、負荷装置が接続されていることが検出されたとき、蓄電池管理装置は、負荷装置が必要とする電圧に応じて蓄電池の直列数を充電時の直列数以下にし、蓄電池から放電する。このとき、蓄電池管理装置は、蓄電池の充電可能電気量を均等に放電する。そして、発電装置から電力が供給されていることが検出されたとき、蓄電池管理装置は、発電装置の電圧に応じて蓄電池の直列数を放電時の直列数以上に変更し、蓄電池へ充電する。これにより、本実施の形態の蓄電池管理装置は、発電装置の電圧で蓄電池へ充電し、負荷装置が必要とする電圧（発電装置の電圧より低い電圧）に降圧した形で蓄電池から放電できる。また、実施の形態１で説明したように、蓄電池が負荷装置へ放電しているときに蓄電池の充電可能電気量を均等にしながら放電しているため、発電装置が出力する電気を蓄電池へ充電する際、発電装置が出力する電気を効率良く蓄電池に充電することができる。その結果、負荷装置が蓄電池管理装置に接続されたとき、負荷装置は長時間動作することができる。
【００９１】
蓄電池管理装置における電圧変換の仕組みをより具体的に説明する。本実施の形態の蓄電池管理装置は、電圧が３２Ｖである負荷装置に対して放電する際には、電圧が３２Ｖである蓄電池の直列数を１つにする。また、本実施の形態の蓄電池管理装置は、電圧が９６Ｖの発電装置から蓄電池に充電する際には、電圧が３２Ｖの蓄電池の直列数を３つにする。このように蓄電池の直列数を変更することにより、本実施の形態の蓄電池管理装置は、電気の供給元である発電装置から供給先である負荷装置に対して高い電圧から低い電圧への降圧変換も可能となり、コイル等の熱損失がなく、電圧変換効率を高くすることができる。
【００９２】
なお、上記説明では、信号検出部１４０が検出する信号６０は、発電装置２０の電圧値または電流値、負荷装置３０との通電状態（稼働状態）もしくは負荷装置３０の充電可能状態の可否などを示す信号であるとして説明したが、これに限定されない。例えば、信号６０は、蓄電池管理装置１００または蓄電池群１０に対する漏水を検出する信号であってもよい。信号検出部１４０は、漏水を検出した場合、回路制御部１５０に対して漏水検出信号を送る。そして、漏水検出信号を取得した回路制御部１５０は、図５の蓄電池１１、１２、１３の直列数を変更する。例えば、回路制御部１５０は蓄電池の直列数を少なくする。この場合、本実施の形態の蓄電池管理装置は、図６の（ｃ）の場合と同様に、リレーＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４をオンにし、リレーＳＷｂ１、ＳＷｂ２をオフにする。これにより、本実施の形態の蓄電池管理装置は、例えば、蓄電池の電圧を９６Ｖから瞬時に３２Ｖに降圧することができるため、漏電時に速やかに蓄電池全体の電圧を人体にとって安全な電圧まで下げることができ、利用者の安全性が確保できる。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態の蓄電池管理装置は、実施の形態１の構成に加えて、物理的な事象変化を検出する信号検出部と、当該検出により蓄電池群の直列数の変更、および、電気の供給元あるいは電気の供給先の切替を行う回路制御部とを備え、充電時の蓄電池群の直列数を、放電時の直列数よりも大きくすることができる。これにより、本実施の形態の蓄電池管理装置は、高い電圧の発電装置から低い電圧を必要とする負荷装置への降圧変換が可能となる。したがって、発電装置の電圧に対して低い電圧を必要とする負荷装置を動作させる場合、本実施の形態の蓄電池管理装置を使用することにより、コイル等の熱損失がなく、高い電圧変換効率を実現できる。また、蓄電池管理装置は、発電装置が出力する電気を効率良く蓄電池に充電することができることから、蓄電池管理装置に接続された負荷装置は長時間動作することができる。
【００９４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、発電装置の電圧に応じて蓄電池の直列数を変更し、直列接続する蓄電池の組合せを切り替えながら、蓄電池の充電を制御することにより、すべての蓄電池の充電可能電気量を均等にするようにした一例である。
【００９５】
本実施の形態に係る蓄電池管理装置の構成例について説明する。図８は、本実施の形態に係る蓄電池管理装置の一例を示すブロック図である。図８において、図４と同じ構成要素については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００９６】
図８において、蓄電池管理装置１００は、蓄電池回路部１１２、充電可能電気量管理部１２０、充電可能電気量調整部１３１、および信号検出部１４０を有する。また、蓄電池管理装置１００は、外部からの信号６０を入力するためのインタフェースを有する。信号６０は、物理量を示す信号である。なお、図８は、図１と同様、電気の受け渡しを点線、データの受け渡しを実線で示す。
【００９７】
図８の蓄電池管理装置１００は、実施の形態１と同様に、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭなどの記憶媒体、およびＲＡＭなどの作業用メモリを有する。この場合、蓄電池回路部１１２、充電可能電気量管理部１２０、充電可能電気量調整部１３１、および信号検出部１４０の各機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【００９８】
蓄電池回路部１１２は、図１の蓄電池回路部１１０と同様に、発電装置２０からの電気を蓄電池群１０へ充電し、蓄電池群１０が蓄えた電気を負荷装置３０に対して放電する電気回路である。図９は、蓄電池管理装置１００の回路構成の一例を示す。ここで、図９を用いて蓄電池回路部１１２の回路構成について説明する。図９において、図２と同じ構成要素については同じ符号を付し、それらの説明を省略する。
【００９９】
図９において、蓄電池管理装置１００は、電気回路５２と、電気回路５２を制御する制御装置４２とを有し、発電装置２０および負荷装置３０と接続している。電気回路５２は、蓄電池群１０および蓄電池回路部１１２の一例である。また、制御装置４２は、充電可能電気量管理部１２０、充電可能電気量調整部１３１、および信号検出部１４０を有する。
【０１００】
電気回路５２は、蓄電池１１、１２、１３と、電流シャント抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３と、リレーＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３と、を有する。リレーＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３は、電路の切替を行うリレースイッチ、換言すれば、蓄電池１１、１２、１３の直列数および直列接続する蓄電池の組合せを切り替えるためのスイッチである。リレーＳＷ２１が端子ａ側に接続されると、蓄電池１１と電流シャント抵抗Ｒ１１に電気は流れない。一方、リレーＳＷ２１が端子ｂ側に接続されると、蓄電池１１と電流シャント抵抗Ｒ１１に電気が流れる。リレーＳＷ２２、ＳＷ２３はリレーＳＷ２１と同様の仕組みで電路の切替を行う。
【０１０１】
制御装置４２は、蓄電池１１、１２、１３に流れるそれぞれの電流の積算値の算出を行う。また、制御装置４２は、端子Ｔ１、Ｔ２に接続された外部装置の電圧に応じて、リレーＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３の切替を行う。以下の説明では、端子Ｔ１、Ｔ２に接続された外部装置が発電装置２０であるものとして説明する。
【０１０２】
例えば、制御装置４２は、２つの蓄電池を直列（２直列）にする場合、リレーＳＷ２１とリレーＳＷ２２を端子ｂ側、リレーＳＷ２３を端子ａ側に接続し、蓄電池１１と１２の２直列とする、あるいは、リレーＳＷ２２とリレーＳＷ２３を端子ｂ側、リレーＳＷ２１を端子ａ側に接続し、蓄電池１２と１３の２直列とする、あるいは、リレーＳＷ２１とリレーＳＷ２３を端子ｂ側、リレーＳＷ２２を端子ａ側に接続し、蓄電池１１と１３の２直列とする。
【０１０３】
なお、図９では、蓄電池の数は３つとしたが、これに限定されない。
【０１０４】
以上で、蓄電池回路部１１２の回路構成についての説明を終える。
【０１０５】
充電可能電気量管理部１２０が充電可能電気量を算出する方法については実施の形態１と同様であり、説明を省略する。なお、充電可能電気量管理部１２０は、図９の制御装置４２の一部を構成する。
【０１０６】
充電可能電気量調整部１３１は、端子Ｔ１とＴ２に接続された発電装置２０の電圧に応じて、蓄電池群１０の蓄電池の直列数を変更し、直列接続する蓄電池の組合せを切り替え、蓄電池回路部１１２に流れる電流を制御する。なお、充電可能電気量調整部１３１は、図９の制御装置４２の一部を構成する。
【０１０７】
ここで、蓄電池回路部１１２に流れる電流の制御について説明する。具体的には、充電可能電気量調整部１３１は、蓄電池群１０を構成する各蓄電池の充電を個別に制御する。これにより、充電可能電気量調整部１３１は、各蓄電池の充電可能電気量を均等にする。このような充電可能電気量調整部１３１の電気量制御方法は、実施の形態１における図１の充電可能電気量調整部１３０と同じであり、（１）リレーを利用する方法と、（２）可変抵抗を利用する方法とがあり、その方法についての説明を省略する。
【０１０８】
信号検出部１４０は、信号６０を検出するセンサであり、充電可能電気量調整部１３１に対して信号６０の検出結果を送る。信号検出部１４０が検出する信号６０は、例えば、発電装置２０の電圧値、負荷装置３０が必要とする電圧値などを示す信号である。そして、信号検出部１４０は、充電可能電気量調整部１３１に対してその信号を送る。信号検出部１４０は、例えば、電圧検出センサ、通電検出センサなどである。なお、信号検出部１４０は、１つのセンサだけでなく、２つ以上のセンサで構成してもよい。
【０１０９】
次に、本実施の形態に係る蓄電池管理装置の動作例について説明する。図１０は、蓄電池管理装置１００が、複数の蓄電池に流れる電流を制御しながら各蓄電池の充電可能電気量を均等にする動作の一例を示すフロー図である。図１０において、図３と同じ処理については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。以下、図１０を説明するにあたり、図９の回路構成を用い、また、電流制御方法は実施の形態１で説明した（１）リレーを利用する方法を用いた場合を例として説明する。
【０１１０】
蓄電池群１０の初期状態として、すべての蓄電池の充電可能電気量は同じ値とする。これは、例えば、すべての蓄電池が未使用の場合である。また、充電可能電気量管理部１２０は、逐次、各蓄電池の現在の充電可能電気量を算出して記憶する。
【０１１１】
ステップＳ１０１は図３と同じ処理であり、説明を省略する。なお、以下の説明においては、目標電気量が、蓄電池群１０を構成する蓄電池の中で充電可能電気量が最も小さい蓄電池の充電可能電気量に設定された場合を例として説明する。
【０１１２】
ステップＳ１０２ａにおいて、充電可能電気量調整部１３１は、充電可能電気量管理部１２０から取得した現在の充電可能電気量のそれぞれと、設定した目標電気量とを比較することで、充電可能電気量が目標電気量以上である蓄電池が存在するか否かを判定する。
【０１１３】
上記判定の結果、充電可能電気量が目標電気量以上である蓄電池が存在しない場合（Ｓ１０２ａ：ＮＯ）、フローは終了する。一方、上記判定の結果、充電可能電気量が目標電気量以上である蓄電池が存在する場合（Ｓ１０２ａ：ＹＥＳ）、フローはステップＳ１０３ａへ進む。
【０１１４】
ステップＳ１０３ａにおいて、充電可能電気量調整部１３１は、図９の端子Ｔ１、Ｔ２に接続された発電装置２０の電圧に応じた蓄電池の直列数を算出する。このとき、充電可能電気量調整部１３１は、信号検出部１４０から発電装置２０の電圧値を取得する。
【０１１５】
ステップＳ１０３ｂにおいて、充電可能電気量調整部１３１は、充電可能電気量が目標電気量以上である蓄電池を選択（特定）し、選択された蓄電池の充電を行う。このとき、充電可能電気量調整部１３１は、選択された蓄電池だけで直列につながれるようにリレーを切り替え、選択された蓄電池以外の蓄電池が直列につながれないようにリレーを切り替える。これにより、充電可能電気量調整部１３１は、選択された蓄電池だけを充電する。図９において、例えば、蓄電池１１と蓄電池１２が選択された場合、充電可能電気量調整部１３１は、リレーＳＷ２１とリレーＳＷ２２を端子ｂ側に接続する一方で、リレーＳＷ２３を端子ａ側に接続する。なお、ステップＳ１０３ｂにおいて、充電可能電気量調整部１３１が選択する蓄電池の個数は、１つでもよいし、複数でもよい。
【０１１６】
ステップＳ１０３ｂにおいて、充電可能電気量調整部１３１が蓄電池を選択（特定）する方法について説明する。充電可能電気量調整部１３１は、各蓄電池の充電可能電気量を比較し、充電可能電気量が大きい順番（降順）に並べる。その並べた順番において、充電可能電気量が大きいほうから順番に、ステップＳ１０３ａで算出した直列数分の蓄電池を選択する。
【０１１７】
ステップＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７は図３と同じ処理であり、説明を省略する。
【０１１８】
以上説明した図１０の動作により、蓄電池管理装置１００は、蓄電池群１０を構成する蓄電池のうち、一部の蓄電池を直列接続して充電する場合、蓄電池群１０を構成する各蓄電池の充電可能電気量を均等にすることができる。これにより、すべての蓄電池を満充電状態とすることができる。つまり、蓄電池管理装置１００は、発電装置２０の電圧が変化しても、すべての蓄電池を偏りなく満充電状態にすることができる。その結果、その蓄電池を電力源とする負荷装置は長時間動作することができる。
【０１１９】
なお、図１０のステップＳ１０３ａにおいて、充電可能電気量調整部１３１は、信号検出部１４０から発電装置２０の電圧値を取得するとしたが、これに限らない。充電可能電気量調整部１３１は、図９の端子Ｔ１、Ｔ２に接続された発電装置２０の電圧をあらかじめ取得（記憶）しておいてもよい。例えば、図８において、充電可能電気量調整部１３１は、信号検出部４０から発電装置２０の電圧値を取得する代わりに、発電装置２０の電圧値が蓄電池管理装置１００の記憶媒体に記憶されており、充電可能電気量調整部１３１はその電圧値を取得してもよい。
【０１２０】
以上、本実施の形態１、２、および３についてそれぞれ説明したが、上記説明は一例であり、種々の変形が可能である。
【０１２１】
例えば、上記実施の形態１、２、および３では、蓄電池管理装置１００の各部をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、蓄電池管理装置１００の各部はハードウェアとの連係においてソフトウェアでも実現することも可能である。
【０１２２】
また、本実施の形態１、２および３において、蓄電池群１０を構成する各蓄電池の定格の電池容量は同じであってもよいし、異なっていてもよい。つまり、本実施の形態１、２および３は、使用する各蓄電池の定格の電池容量によらない。
【０１２３】
また、上記実施の形態３において、蓄電池管理装置１００は、図９の端子Ｔ１、Ｔ２に接続された発電装置２０の電圧に応じて、蓄電池の直列数を変更したが、これに限らない。例えば、蓄電池管理装置１００は、図９の端子Ｔ１、Ｔ２に負荷装置３０を接続し、負荷装置３０が必要とする電圧に応じて、蓄電池群１０を構成する蓄電池の直列数を変更し、放電する蓄電池の組合せを変更しながら、すべての蓄電池の充電可能電気量を均等にするようにしてもよい。
【０１２４】
上述した蓄電池管理装置１００の動作例を、図１０を用いて説明する。図１０において実施の形態３と同じ処理である、ステップＳ１０１、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７については説明を省略する。
【０１２５】
図１０において、ステップＳ１０２ａは図３のステップＳ１０２のように、充電可能電気量調整部１３１は、目標電気量以下の蓄電池が存在するか否かを判定する。また、図１０のステップＳ１０３ａでは、充電可能電気量調整部１３１は、図９の端子Ｔ１、Ｔ２に接続された発電装置２０の電圧ではなく、図９の端子Ｔ１、Ｔ２に接続された負荷装置３０が必要とする電圧に応じて、蓄電池群１０を構成する蓄電池の直列数を算出する。また、図１０のステップＳ１０３ｂでは、充電可能電気量調整部１３１は、選択された蓄電池を充電ではなく、放電する。
【０１２６】
以上説明したように、蓄電池管理装置１００は、蓄電池群１０の放電または充電を制御することにより、蓄電池群１０を構成する各蓄電池の充電可能電気量を均等にすることができる。これにより、蓄電池群１０を構成する蓄電池の直列数を変更して充電する場合、直列に接続された蓄電池群に対し、すべての蓄電池を同じ満充電状態とすることができる。したがって、蓄電池管理装置１００は、発電装置２０が出力する電気を効率良く各蓄電池に充電することができる。その結果、その蓄電池を電力源とする負荷装置３０は長時間動作することができる。
【０１２７】
以上、本開示の蓄電池管理装置は、複数の蓄電池の接続形態として前記蓄電池の使用数または直列数または並列数を切り替えて、前記蓄電池の放電または充電を行う蓄電池管理装置であって、前記複数の蓄電池のそれぞれについて、現在の充電状態から満充電状態に至るまでに充電できる電気量である充電可能電気量を算出し管理する充電可能電気量管理部と、前記複数の蓄電池の一部または全部の前記充電可能電気量が共通の目標電気量に達するように、前記複数の蓄電池の放電または充電を制御する充電可能電気量調整部と、を有する。
【０１２８】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記充電可能電気量調整部が、前記目標電気量以下である蓄電池の放電を開始し、当該蓄電池の充電可能電気量が前記目標電気量に達したら、当該蓄電池の放電を終了する。
【０１２９】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記充電可能電気量調整部が、前記目標電気量以下である蓄電池の放電を開始した後、当該蓄電池の充電可能電気量が前記目標電気量に達するまでの間、当該蓄電池に流れる電流の積算値を算出し、当該電流積算値に基づいて前記充電可能電気量を更新する。
【０１３０】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記充電可能電気量調整部が、前記複数の蓄電池のうちの任意の蓄電池を特定し、前記特定した蓄電池の充電可能電気量を前記目標電気量に設定する。
【０１３１】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記充電可能電気量調整部が、前記複数の蓄電池のうち、充電可能電気量が最も大きい蓄電池を特定し、前記特定した蓄電池の充電可能電気量を前記目標電気量に設定する。
【０１３２】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記充電可能電気量調整部が、前記複数の蓄電池のうち、充電可能電気量が最も大きい蓄電池を特定し、前記特定した蓄電池の充電可能電気量よりもさらに大きい値を前記目標電気量に設定する。
【０１３３】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記蓄電池管理装置に対する物理的な事象変化を検出する信号検出部と、前記物理的な事象変化の検出により前記複数の蓄電池の直列数を変更する回路制御部と、をさらに有し、前記回路制御部が、前記信号検出部が前記物理的な事象変化として前記複数の蓄電池に対する充電の開始を検出した場合、前記複数の蓄電池の直列数を、放電時よりも大きくする。
【０１３４】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記充電可能電気量調整部が、前記目標電気量以上である蓄電池の充電を開始し、当該蓄電池の充電可能電気量が前記目標電気量に達したら、当該蓄電池の充電を終了する。
【０１３５】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記充電可能電気量調整部が、前記目標電気量以上である蓄電池の充電を開始した後、当該蓄電池の充電可能電気量が前記目標電気量に達するまでの間、当該蓄電池に流れる電流の積算値を算出し、当該電流積算値に基づいて前記充電可能電気量を更新する。
【０１３６】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記充電可能電気量調整部が、前記複数の蓄電池のうち、充電可能電気量が最も小さい蓄電池を特定し、前記特定した蓄電池の充電可能電気量を前記目標電気量に設定する。
【０１３７】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記充電可能電気量調整部が、前記複数の蓄電池のうち、充電可能電気量が最も小さい蓄電池を特定し、前記特定した蓄電池の充電可能電気量よりもさらに小さい値を前記目標電気量に設定する。
【０１３８】
また、本開示の蓄電池管理装置は、前記蓄電池管理装置において生じる物理的な事象変化を検出する信号検出部をさらに有し、前記充電可能電気量調整部が、前記信号検出部が前記物理的な事象変化として前記複数の蓄電池に対する電圧変化を検出した場合、前記変化した電圧に応じて、前記複数の蓄電池の直列数を変化させ、直列に接続する蓄電池の組合せを切り替えることにより、前記複数の蓄電池の一部または全部の前記充電可能電気量が共通の目標電気量に達するように、前記複数の蓄電池の放電または充電を制御する。
【０１３９】
また、本開示の蓄電池管理方法は、複数の蓄電池の接続形態として前記蓄電池の使用数または直列数または並列数を切り替えて、前記蓄電池の放電または充電を行う蓄電池管理方法であって、前記複数の蓄電池のそれぞれについて、現在の充電状態から満充電状態に至るまでに充電できる電気量である充電可能電気量を算出し管理するステップと、前記複数の蓄電池の一部または全部の前記充電可能電気量が共通の目標電気量に達するように、前記複数の蓄電池の放電または充電を制御するステップと、を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明に係る蓄電池管理装置および蓄電池管理方法は、複数の蓄電池を用いて充電および放電を行う装置および方法に有用である。本発明は、例えば、ソーラ発電または風力発電などの高電圧発電素子が生成する電力を蓄電池に蓄え、その電力を、電気自動車、電動スクータ、または電動アシスト自転車などのバッテリに充電するシステムに有用である。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  蓄電池群
１１、１２、１３  蓄電池
２０  発電装置
３０  負荷装置
４０、４１、４２  制御装置
５０、５１、５２  電気回路
６０  信号
１００  蓄電池管理装置
１１０、１１１、１１２  蓄電池回路部
１２０  充電可能電気量管理部
１３０、１３１  充電可能電気量調整部
１４０  信号検出部
１５０  回路制御部
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３  電流シャント抵抗
ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ１４、ＳＷａ１、ＳＷａ２、ＳＷａ３、ＳＷａ４、ＳＷｂ１、ＳＷｂ２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３  リレースイッチ
Ｔ１、Ｔ２、Ｔａ、Ｔｂ  端子
【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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【図１０】
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