(57)【要約】【課題】二次電池間の電圧のバランスをとる際に、二次電池に蓄電された電気の廃棄量を低減しつつ、二次電池の損傷を防ぐ。【解決手段】電圧判定部１７４−１は、複数の二次電池が負荷と絶縁状態にある場合において、複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えるか否かを判定する。放電制御部１７６−１は、電圧判定部１７４−１が、複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えると判定した場合に、複数の二次電池を互いに絶縁し、二次電池のうち電圧が最も高いものを放電させる。平衡制御部１７７−１は、電圧判定部１７４−１が、複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えないと判定した場合に、複数の二次電池を互いに並列に接続する。【選択図】図２
2014110741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に対して並列に接続された複数の二次電池を制御する二次電池制御装置であって、
前記複数の二次電池が前記負荷と絶縁状態にある場合において、前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えるか否かを判定する電圧判定部と、
前記電圧判定部が、前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えると判定した場合に、前記複数の二次電池を互いに絶縁し、前記二次電池のうち電圧が最も高いものを放電させる放電制御部と、
前記電圧判定部が、前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えないと判定した場合に、前記複数の二次電池を互いに並列に接続する平衡制御部と
を備えることを特徴とする二次電池制御装置。
【請求項２】
前記平衡制御部は、所定の自己平衡時間の間、前記二次電池を互いに並列に接続し、当該自己平衡時間が経過した後、当該自己平衡時間より長い時間である絶縁時間の間、前記二次電池を互いに絶縁する
ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池制御装置。
【請求項３】
前記複数の二次電池の電圧の範囲が、前記二次電池を互いに並列に接続する前における電圧の範囲より大きくなっている場合に、前記複数の二次電池の何れかに障害が発生していることを通知する障害通知部を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の二次電池制御装置。
【請求項４】
前記二次電池は複数のセル電池を直列に接続した組電池であって、
前記放電制御部は、前記二次電池を構成する前記複数のセル電池間のセルバランスをとることで、当該二次電池を放電させる
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の二次電池制御装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の二次電池制御装置と、
負荷に対して並列に接続された複数の二次電池と、
前記複数の二次電池それぞれに設けられ、前記負荷と当該二次電池とを接続するか絶縁するかを切り替える第１のコンタクタと、
電流容量が前記第１のコンタクタの電流容量より小さく、前記複数の二次電池それぞれに対して前記第１のコンタクタと並列に設けられた第２のコンタクタと
を備え、
前記二次電池制御装置の平衡制御部は、前記第２のコンタクタを閉じることにより前記複数の二次電池を互いに並列に接続する
ことを特徴とする二次電池回路。
【請求項６】
前記二次電池に対して、前記第１のコンタクタと並列に接続され、かつ前記第２のコンタクタと直列に接続され、当該二次電池を流れる電流を制限する電流制限部
を備えることを特徴とする請求項５に記載の二次電池回路。
【請求項７】
負荷に対して並列に接続された複数の二次電池の制御方法であって、
前記複数の二次電池が前記負荷と絶縁状態にある場合において、前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えるか否かを判定するステップと、
前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超える場合に、前記複数の二次電池を互いに絶縁し、前記二次電池のうち電圧が最も高いものを放電させるステップと、
前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えない場合に、前記複数の二次電池を互いに並列に接続するステップと
を有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に対して並列に接続された複数の二次電池を制御する二次電池制御装置、二次電池回路、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の組電池を負荷に対して並列に接続して電池システムを構成する場合、組電池ごとの電圧はほぼ均等であることが求められる。組電池間の電圧のばらつきが大きくなると、接続時において、環流といわれる、組電池間の電圧差により突入電流が流れる現象が発生し、回路などに過大な負荷がかかる。
【０００３】
上記問題に対し、特許文献１には、二次電池を搭載したハイブリッド自動車などにおいて、走行を終えて車庫や駐車場に置かれるときに、複数の端子電圧の等しい二次電池を相応の長時間にわたり並列に接続する発明が開示されている。これにより、各二次電池の間に小さい電流が流れ、各二次電池が自己平衡することにより、二次電池の充電状態を平均化することができる。
【０００４】
また、特許文献２には、イグニッションキーがＯＦＦになったときなどの所定のタイミングで組電池を構成するセル電池のバランスをとり、その後に当該組電池間のバランスをとる技術が開示されている。また、特許文献２には、組電池及びセル電池のうち、電圧が高いものを放電させることで、バランスをとることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１８９７９７号公報
【特許文献２】特開２０１１−０７２１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の方法を用いる場合、二次電池を並列に接続することで、電圧が高い二次電池から電圧が低い二次電池へ突入電流が流れる。このとき、二次電池間の電圧の差が過大であると、突入電流によりコンタクタの溶着や電池セルの損傷を引き起こすおそれがある。
また、特許文献２に記載の方法を用いる場合、二次電池それぞれを放電させることで二次電池間のバランスをとるため、二次電池に蓄電された電気の廃棄量が多くなってしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、負荷に対して並列に接続された複数の二次電池を制御する二次電池制御装置であって、前記複数の二次電池が前記負荷と絶縁状態にある場合において、前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えるか否かを判定する電圧判定部と、前記電圧判定部が、前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えると判定した場合に、前記複数の二次電池を互いに絶縁し、前記二次電池のうち電圧が最も高いものを放電させる放電制御部と、前記電圧判定部が、前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えないと判定した場合に、前記複数の二次電池を互いに並列に接続する平衡制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明において前記平衡制御部は、所定の自己平衡時間の間、前記二次電池を互いに並列に接続し、当該自己平衡時間が経過した後、当該自己平衡時間より長い時間である絶縁時間の間、前記二次電池を互いに絶縁することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記複数の二次電池の電圧の範囲が、前記二次電池を互いに並列に接続する前における電圧の範囲より大きくなっている場合に、前記複数の二次電池の何れかに障害が発生していることを通知する障害通知部を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記二次電池は複数のセル電池を直列に接続した組電池であって、前記放電制御部は、前記二次電池を構成する前記複数のセル電池間のセルバランスをとることで、当該二次電池を放電させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記二次電池制御装置と、負荷に対して並列に接続された複数の二次電池と、前記複数の二次電池それぞれに設けられ、前記負荷と当該二次電池とを接続するか絶縁するかを切り替える第１のコンタクタと、電流容量が前記第１のコンタクタの電流容量より小さく、前記複数の二次電池それぞれに対して前記第１のコンタクタと並列に設けられた第２のコンタクタとを備え、前記二次電池制御装置の平衡制御部は、前記第２のコンタクタを閉じることにより前記複数の二次電池を互いに並列に接続することを特徴とする二次電池回路である。
【００１２】
また、本発明は、前記二次電池に対して、前記第１のコンタクタと並列に接続され、かつ前記第２のコンタクタと直列に接続され、当該二次電池を流れる電流を制限する電流制限部を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、負荷に対して並列に接続された複数の二次電池の制御方法であって、前記複数の二次電池が前記負荷と絶縁状態にある場合において、前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えるか否かを判定するステップと、前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超える場合に、前記複数の二次電池を互いに絶縁し、前記二次電池のうち電圧が最も高いものを放電させるステップと、前記複数の二次電池の電圧の範囲が所定の閾値を超えない場合に、前記複数の二次電池を互いに並列に接続するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の二次電池の電圧のばらつきが小さい場合に、自己平衡により二次電池間の電圧のバランスをとる。これにより、二次電池間の電圧のバランスをとる際に、二次電池に蓄電された電気の廃棄量を低減することができる。また、本発明によれば、二次電池間の電圧のばらつきが大きい場合、自己平衡を行わず、電圧が最も高い二次電池を放電させる。これにより、二次電池同士を並列に接続するときに二次電池間の電圧の差が過大になることを防ぎ、突入電流による二次電池の損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態による二次電池制御装置を備える二次電池回路の構成を示す概略図である。
【図２】組電池制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】組電池制御装置による電圧バランス制御の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による上位制御装置３０を備える二次電池回路１の構成を示す概略図である。
【００１７】
二次電池回路１は、リチウムイオン電池などの二次電池である複数のセル電池を直列に接続した組電池１１０−１〜１１０−Ｎ（以下、組電池１１０−１〜１１０−Ｎを総称する場合、単に組電池１１０という。）を、外部の負荷に対して並列に接続した回路である。これにより、二次電池回路１は、負荷が要求する電力を各組電池１１０から供給する。なお、本実施形態では、二次電池回路１は電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載され、自動車の動力源であるモータなどに電力を供給するものとして説明する。
【００１８】
二次電池回路１は、組電池１１０を有する複数の組電池回路１０−１〜１０−Ｎ（以下、組電池回路１０−１〜１０−Ｎを総称する場合、単に組電池回路１０という。）と、負荷接続用コンタクタ２０と、上位御装置とを備える。
【００１９】
負荷接続用コンタクタ２０は、負荷と複数の組電池回路１０との間に設けられた１つのコンタクタである。すなわち、負荷接続用コンタクタ２０がＯＮになることで、組電池１１０から負荷へ電力が供給され、負荷接続用コンタクタ２０がＯＦＦになることで、組電池１１０と負荷とが絶縁される。
【００２０】
なお、本実施形態において「コンタクタをＯＮにする」とは、コンタクタを閉じて当該コンタクタの両端に接続された回路同士を接続状態にすることを言う。また、本実施形態において「コンタクタをＯＦＦにする」とは、コンタクタを開いて当該コンタクタの両端に接続された回路同士を絶縁状態にすることを言う。
【００２１】
上位制御装置３０は、二次電池回路１を搭載する車両のイグニッションキーのＯＮ／ＯＦＦを監視する。上位制御装置３０は、イグニッションキーがＯＮの場合に負荷接続用コンタクタ２０をＯＮにして負荷と各組電池１１０とを接続する。また上位制御装置３０は、イグニッションキーがＯＦＦの場合に負荷接続用コンタクタ２０をＯＦＦにして負荷と各組電池１１０とを接続し、組電池１１０の電圧のバランスをとる制御を行う。
【００２２】
組電池回路１０−１は、組電池１１０−１、並列接続用コンタクタ１２０−１（第１のコンタクタ）、電圧調整動作用コンタクタ１３０−１（第２のコンタクタ）、電圧調整動作用抵抗１４０−１（電流制限部）、セルバランス回路１５０−１、組電池監視回路１６０−１、及び組電池制御装置１７０−１（二次電池制御装置）を備える。
【００２３】
なお、ここでは組電池回路１０−１の構成について説明するが、組電池回路１０−２〜１０−Ｎも、同様の構成を備える。つまり、Ｍを１〜Ｎの任意の数字とすると、組電池回路１０−Ｍは、組電池１１０−Ｍ、並列接続用コンタクタ１２０−Ｍ、電圧調整動作用コンタクタ１３０−Ｍ、電圧調整動作用抵抗１４０−Ｍ、セルバランス回路１５０−Ｍ、組電池監視回路１６０−Ｍ、及び組電池制御装置１７０−Ｍを備える。
【００２４】
並列接続用コンタクタ１２０−１は、組電池１１０−１に対して直列に接続され、組電池１１０−１と組電池回路１０−２〜１０−Ｎ及び負荷接続用コンタクタ２０との間に設けられる。並列接続用コンタクタ１２０−１は、ＯＮになることで、負荷及び組電池回路１０−２〜１０−Ｎと組電池１１０−１とを接続し、ＯＦＦになることで負荷及び組電池回路１０−２〜１０−Ｎと組電池１１０−１とを絶縁する。並列接続用コンタクタ１２０−１の電流容量は、負荷の要求電流の最大値に従って設定される。
【００２５】
電圧調整動作用コンタクタ１３０−１と電圧調整動作用抵抗１４０−１は、組電池１１０−１に対して直列に接続され、かつ並列接続用コンタクタ１２０−１と並列に接続されている。電圧調整動作用コンタクタ１３０−１の電流容量は、組電池１１０間の電圧の自己平衡を取る際に流れ得る電流の大きさに従って設定される。なお、電圧調整動作用コンタクタ１３０−１の電流容量は、並列接続用コンタクタ１２０−１の電流容量より小さい値となる。電圧調整動作用抵抗１４０−１は、組電池１１０−１を流れる電流を制限する。
【００２６】
セルバランス回路１５０−１は、組電池１１０−１を構成するセル電池それぞれについて抵抗とコンタクタとを直列に接続した回路（図示せず）であって、各セル電池を放電させることで、セル電池間の電圧のバランスをとるものである。
【００２７】
組電池監視回路１６０−１は、組電池１１０−１を構成するセル電池の電圧を監視する。
【００２８】
組電池制御装置１７０−１は、上位制御装置３０からの指示に従って、電圧調整動作用コンタクタ１３０−１及びセルバランス回路１５０−１を制御する。また、組電池制御装置１７０−１は、組電池監視回路１６０−１が計測した組電池１１０−１の電圧を組電池制御装置１７０−２〜１７０−Ｎに通知する。これにより組電池回路１０間で組電池１１０の電圧の情報が共有される。
【００２９】
次に、組電池制御装置１７０について説明する。
図２は、組電池制御装置１７０−１の構成を示す概略ブロック図である。
組電池制御装置１７０−１は、接続監視部１７１−１、タイマ部１７２−１、電圧取得部１７３−１、電圧判定部１７４−１、電圧範囲記憶部１７５−１、放電制御部１７６−１、平衡制御部１７７−１、障害通知部１７８−１を備える。
【００３０】
なお、ここでは組電池制御装置１７０−１の構成について説明するが、他の組電池制御装置１７０−２〜１７０−Ｎも、同様の構成を備える。つまり、Ｍを１〜Ｎの任意の数字とすると、組電池制御装置１７０−Ｍは、接続監視部１７１−Ｍ、タイマ部１７２−Ｍ、電圧取得部１７３−Ｍ、電圧判定部１７４−Ｍ、電圧範囲記憶部１７５−Ｍ、放電制御部１７６−Ｍ、平衡制御部１７７−Ｍ、障害通知部１７８−Ｍを備える。
【００３１】
接続監視部１７１−１は、並列接続用コンタクタ１２０−１のＯＮ／ＯＦＦを監視し、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＦＦになったときに組電池１１０−１の電圧バランス制御を開始する。また接続監視部１７１−１は、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＮになったときに組電池１１０−１の電圧バランス制御を終了する。
【００３２】
タイマ部１７２−１は、接続監視部１７１−１が並列接続用コンタクタ１２０−１のＯＦＦを検知すると、組電池１１０間を絶縁する所定の絶縁時間（例えば、１２０分）の計時を開始する。また、タイマ部１７２−１は、平衡制御部１７７−１が各組電池回路１０の電圧調整動作用コンタクタ１３０−１をＯＮにすると、組電池１１０同士を自己平衡させる所定の自己平衡時間（例えば、１０分）の計時を開始する。なお、自己平衡時間は、絶縁時間より短いものとする。
【００３３】
電圧取得部１７３−１は、タイマ部１７２−１が絶縁時間の計時を終えたときに、組電池監視回路１６０−１から組電池１１０−１の電圧を取得する。また、電圧取得部１７３−１は、組電池制御装置１７０−２〜１７０−Ｎから組電池１１０−２〜１１０−Ｎの電圧を取得する。
【００３４】
電圧判定部１７４−１は、電圧取得部１７３−１が取得した電圧から組電池１１０間の電圧の範囲を算出し、電圧範囲記憶部１７５−１に記録する。また、電圧判定部１７４−１は、算出した電圧の範囲が、組電池１１０同士を並列に接続した場合に組電池１１０に障害が生じ得る所定の電圧閾値を超えているか否かを判定する。
【００３５】
電圧範囲記憶部１７５−１は、電圧判定部１７４−１が算出した電圧の範囲を記憶する。
【００３６】
放電制御部１７６−１は、電圧判定部１７４−１により、電圧の範囲が電圧閾値を超えると判定された場合において、組電池１１０−１の電圧が最も高いときに、セルバランス回路１５０−１を制御して組電池１１０−１のセルバランスをとる。
【００３７】
平衡制御部１７７−１は、電圧判定部１７４−１により、電圧の範囲が電圧閾値を超えないと判定された場合に、電圧調整動作用コンタクタ１３０−１をＯＮにする。また、平衡制御部１７７−１は、タイマ部１７２−１が自己平衡時間の計時を終了したときに、電圧調整動作用コンタクタ１３０−１をＯＦＦにする。
【００３８】
障害通知部１７８−１は、電圧判定部１７４−１が算出した組電池１１０間の電圧の範囲と、電圧範囲記憶部１７５−１が記憶する範囲との差が、所定の閾値以上である場合に、組電池１１０に障害が発生していることを通知する。すなわち、障害通知部１７８−１は、電圧判定部１７４−１が算出した組電池１１０間の電圧の範囲と、前回の組電池１１０間の電圧の範囲との差が、所定の閾値以上である場合に、組電池１１０に障害が発生していることを通知する。なお、障害の通知方法としては、障害の発生を上位制御装置３０に通知し、上位制御装置３０が備えるスピーカからアラート音を発させることなどにより行っても良いし、上位制御装置３０が備えるＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を点滅させることなどによって行っても良い。
【００３９】
次に、本実施形態による組電池制御装置１７０の動作について説明する。
図３は、組電池制御装置１７０による電圧バランス制御の動作を示すフローチャートである。
【００４０】
車両のイグニッションキーがＯＦＦになると、上位制御装置３０は負荷接続用コンタクタ２０及び各組電池回路１０の並列接続用コンタクタ１２０をＯＮにする。これにより、組電池回路１０−１〜１０−Ｎの接続監視部１７１−１〜１７１−Ｎは、並列接続用コンタクタ１２０−１〜１２０−ＮがＯＮになっていることを検知し、電圧バランス制御を開始する。つまり、組電池制御装置１７０は、車両の停車時など、二次電池が負荷と絶縁状態にあるときに、電圧バランス制御を行う。
【００４１】
以下、組電池制御装置１７０−１による電圧バランス制御の動作について説明するが、組電池制御装置１７０−２〜１７０−Ｎも同様の動作を行う。
【００４２】
組電池制御装置１７０−１が電圧バランス制御を開始すると、まずタイマ部１７２−１は絶縁時間の計時を開始する（ステップＳ１）。次に、接続監視部１７１−１は、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＮになったか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００４３】
接続監視部１７１−１が、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＮになったと判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、タイマ部１７２−１は絶縁時間の計時を中止し（ステップＳ３）、電圧バランス制御を終了する。
【００４４】
他方、接続監視部１７１−１が、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＦＦのままであると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、タイマ部１７２−１は、絶縁時間の計時が終了したか否かを判定する（ステップＳ４）。タイマ部１７２−１が、絶縁時間の計時が終了していないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ２に戻る。なおステップＳ１〜ステップＳ４の間、組電池１１０それぞれは互いに絶縁された状態となっている。
【００４５】
他方、タイマ部１７２−１が、絶縁時間の計時が終了したと判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、放電制御部１７６−１は、セルバランス回路１５０−１が動作している場合、セルバランス回路１５０−１の動作を停止させる（ステップＳ５）。
【００４６】
次に、接続監視部１７１−１は、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＮになったか否かを判定する（ステップＳ６）。接続監視部１７１−１が、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＮになったと判定した場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、電圧バランス制御を終了する。
【００４７】
他方、接続監視部１７１−１が、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＦＦのままであると判定した場合（ステップＳ６：ＮＯ）、電圧取得部１７３−１は、組電池監視回路１６０−１から組電池１１０−１の電圧を取得し、さらに組電池制御装置１７０−２〜１７０−Ｎから組電池１１０−２〜１１０−Ｎの電圧を取得する（ステップＳ７）。これにより、電圧取得部１７３−１は、すべての組電池１１０の電圧を取得する。
【００４８】
次に、電圧判定部１７４−１は、電圧取得部１７３−１が取得した電圧の範囲を算出する（ステップＳ８）。そして、電圧判定部１７４−１は、算出した電圧の範囲が、電圧範囲記憶部１７５−１が記憶する電圧の範囲を超えるか否かを判定する（ステップＳ９）。なお、電圧範囲記憶部１７５−１が記憶する電圧の範囲は、電圧判定部１７４−１が前回算出した電圧の範囲を示す。
【００４９】
電圧判定部１７４−１は、算出した電圧の範囲が、電圧範囲記憶部１７５−１が記憶する電圧の範囲を超えないと判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）、当該電圧の範囲を電圧範囲記憶部１７５−１に上書きして記録する（ステップＳ１０）。次に、電圧判定部１７４−１は、ステップＳ８で算出した電圧の範囲が所定の電圧閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１）。なお、電圧閾値とは、組電池１１０同士を並列に接続した場合に組電池１１０に障害が生じ得る電圧差の閾値である。
【００５０】
電圧判定部１７４−１は、ステップＳ８で算出した電圧の範囲が所定の電圧閾値を超えると判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、組電池１１０−１の電圧が複数の組電池１１０の中で最大であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００５１】
電圧判定部１７４−１が、組電池１１０−１の電圧が複数の組電池１１０の中で最大であると判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、放電制御部１７６−１は、組電池１１０−１とセルバランス回路１５０−１とを接続し、セルバランス動作を開始する（ステップＳ１３）。つまり、放電制御部１７６は、全体として、電圧判定部１７４−１が、複数の組電池１１０のうち電圧が最も高いものを放電させる。これにより、組電池制御装置１７０は、電圧が最大である組電池１１０の総電圧を下げ、組電池１１０間の電圧の範囲を小さくすることができる。
【００５２】
そして、放電制御部１７６によるセルバランス動作を終えると、ステップＳ５に戻り、再度組電池１１０の電圧の範囲の判定を行う。また、電圧判定部１７４−１が、組電池１１０−１の電圧が複数の組電池１１０の中で最大でないと判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、組電池１１０−２〜１１０−Ｎのうち電圧が最大の組電池１１０のセルバランス動作が終了するまで待機し、電圧が最大の組電池１１０のセルバランス動作が終了すると、ステップＳ５に戻り、再度組電池１１０の電圧の範囲の判定を行う。
【００５３】
なお、ステップＳ９において電圧判定部１７４−１が、ステップＳ８で算出した電圧の範囲が、電圧範囲記憶部１７５−１が記憶する電圧の範囲を超えると判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、何れかの組電池１１０に障害が発生している可能性がある。これは、組電池１１０を構成するセル電池の短絡が発生したことなどにより、組電池１１０同士が絶縁されているにも関わらず、当該組電池１１０が放電されているために検出される障害である。なお、セル電池の短絡は、セル電池が劣化により膨張した場合に、面圧がかかることにより生じることがある。この場合、障害通知部１７８−１は、組電池１１０に障害が発生していることを通知し（ステップＳ１４）、電圧バランス制御を終了する。
【００５４】
ステップＳ１１において電圧判定部１７４−１が、ステップＳ８で算出した電圧の範囲が所定の電圧閾値を超えないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、平衡制御部１７７−１は、電圧調整動作用コンタクタ１３０−１をＯＮにする（ステップＳ１２）。このとき、組電池回路１０−２〜１０−Ｎにおいても同様の動作が行われ、電圧調整動作用コンタクタ１３０−２〜１３０−ＮがＯＮになるため、組電池１１０−１〜１１０−Ｎは、それぞれ電圧調整動作用抵抗１４０−１〜１４０−Ｎを介して互いに並列に接続される。
【００５５】
次に、タイマ部１７２−１は自己平衡時間の計時を開始する（ステップＳ１６）。次に、接続監視部１７１−１は、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＮになったか否かを判定する（ステップＳ１７）。接続監視部１７１−１が、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＮになったと判定した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、平衡制御部１７７−１は、電圧調整動作用コンタクタ１３０をＯＦＦにし（ステップＳ１８）、またタイマ部１７２−１は自己平衡時間の計時を中止し（ステップＳ１９）、電圧バランス制御を終了する。
【００５６】
他方、接続監視部１７１−１が、並列接続用コンタクタ１２０−１がＯＦＦのままであると判定した場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、タイマ部１７２−１は、自己平衡時間の計時が終了したか否かを判定する（ステップＳ２０）。タイマ部１７２−１が、自己平衡時間の計時が終了していないと判定した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ステップＳ１７に戻る。なおステップＳ１７〜ステップＳ２０の間、組電池１１０それぞれは互いに接続された状態となっている。
【００５７】
他方、タイマ部１７２−１が、自己平衡時間の計時が終了したと判定した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、平衡制御部１７７−１は、電圧調整動作用コンタクタ１３０をＯＦＦにし（ステップＳ２１）、ステップＳ１に戻る。つまり、並列接続用コンタクタ１２０がＯＦＦとなっている間、ステップＳ１〜ステップＳ２１の動作を繰り返し実行する。つまり、電圧判定部１７４は、絶縁時間と自己平衡時間を加算した時間の周期で、電圧の範囲が電圧閾値を超えているか否かの判定を行っている。
【００５８】
以上、本実施形態によれば、複数の組電池１１０の電圧の範囲が電圧閾値を超えない場合に、組電池１１０を互いに並列に接続する。これにより、組電池１１０間の電圧のバランスをとる際に、組電池１１０に蓄電された電気の廃棄量を低減することができる。また、本実施形態によれば、複数の組電池１１０の電圧の範囲が電圧閾値を超える場合に、組電池１１０を互いに絶縁し、電圧が最も高い組電池１１０を放電させる。これにより、これにより、組電池１１０同士を並列に接続するときに組電池１１０間の電圧の差が過大になることを防ぎ、突入電流による組電池１１０の損傷を防ぐことができる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、平衡制御部１７７は、自己平衡時間の間、組電池１１０を互いに並列に接続し、自己平衡時間が経過した後、自己平衡時間より長い時間である絶縁時間の間、組電池１１０を互いに絶縁する。これにより、電圧調整動作用コンタクタ１３０の駆動用の消費電力を低減させることができる。特に、電圧調整動作用コンタクタ１３０の駆動用の電力を組電池１１０から供給する場合は、組電池１１０の電力消費を抑えることができる。また、これにより、組電池１１０の何れかに短絡が発生したとしても、組電池１１０に常時電流が流れることを防ぐことができるため、安全性を向上させることができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、障害通知部１７８は、複数の組電池１１０の電圧の範囲が、組電池１１０を互いに並列に接続する前における電圧の範囲より大きくなっている場合に、複数の組電池１１０の何れかに障害が発生していることを通知する。これにより、組電池制御装置１７０は、障害が発生した組電池１１０の点検・交換を促すことができ、二次電池回路１全体の保守性を向上することができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、放電制御部１７６は、組電池１１０を構成する複数のセル電池間のセルバランスをとることで、当該組電池１１０を放電させる。これにより、組電池１１０間の電力の範囲を狭めつつ、組電池１１０を構成するセル電池の電圧バランスをとることができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、平衡制御部１７７は、組電池１１０と負荷とを接続する並列接続用コンタクタ１２０の電流容量より用量が小さい電圧調整動作用コンタクタ１３０を閉じることにより組電池１１０を互いに並列に接続する。これにより、並列接続用コンタクタ１２０を用いて電圧バランス制御を行う場合と比較して、電圧バランス制御の消費電力を低減させることができる。また、電流容量の小さいコンタクタを用いることにより、二次電池回路の小型化を図ることができる。また電流容量の小さいコンタクタは、電流容量の大きいコンタクタと比較して応答性が良いというメリットもある。
【００６３】
また、本実施形態によれば、組電池回路１０は、電圧調整動作用抵抗１４０が電圧調整動作用コンタクタ１３０に対して直列に接続されている。これにより、組電池１１０が放電する電流または充電する電流が過剰になることを防ぐことができる。
【００６４】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００６５】
例えば、本実施形態では、組電池回路１０ごとに設けられた組電池制御装置１７０に本発明にかかる上位制御装置３０を搭載し、当該組電池制御装置１７０のそれぞれが、当該組電池回路１０の組電池１１０の電圧を制御する場合について説明したが、これに限られない。例えば、本発明に係る上位制御装置３０を上位制御装置３０に搭載し、当該上位制御装置３０が各組電池１１０の制御を行っても良い。この場合、本実施形態のステップＳ１１〜Ｓ１３の動作に代えて、放電制御部１７６は、複数の組電池１１０のうち電圧が最も高いものを放電させる動作を行う。
【００６６】
また、本実施形態では、二次電池回路１が、複数のセル電池を直列に接続した組電池１１０を、負荷に対して並列に接続した回路である場合について説明したが、これに限られない。例えば、二次電池回路１が、単体の二次電池を並列に接続した回路であっても良い。この場合、放電制御部１７６は、セルバランス制御に代えて、当該二次電池に抵抗を接続することなどにより二次電池を放電する。
【００６７】
また、本実施形態では、二次電池回路１が車両に搭載される場合について説明したが、これに限られず、無停電源装置や発電プラントなどに設けられる定置型の二次電池回路１に本発明を適用しても良い。
【００６８】
また、本実施形態では、組電池１１０に対して並列接続用コンタクタ１２０と並列に電圧調整動作用コンタクタ１３０及び電圧調整動作用抵抗１４０を設ける場合について説明したが、これに限られず、電圧調整動作用コンタクタ１３０及び電圧調整動作用抵抗１４０を設けない構成であっても良い。この場合、平衡制御部１７７は、電圧調整動作用コンタクタ１３０の代わりに並列接続用コンタクタ１２０をＯＮにすることで、二次電池を互いに並列に接続するようにしても良い。
【００６９】
なお、上述の組電池制御装置１７０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
１…二次電池回路  １０…組電池回路  ２０…負荷接続用コンタクタ  ３０…上位制御装置３０  １１０…組電池  １２０…並列接続用コンタクタ  １３０…電圧調整動作用コンタクタ  １４０…電圧調整動作用抵抗  １５０…セルバランス回路  １６０…組電池監視回路  １７０…組電池制御装置  １７１…接続監視部  １７２…タイマ部  １７３…電圧取得部  １７４…電圧判定部  １７５…電圧範囲記憶部  １７６…放電制御部  １７７…平衡制御部  １７８…障害通知部
【図１】
2014110741.tif 000003
【図２】
2014110741.tif 000004
【図３】
2014110741.tif 000005