(57)【要約】  充電電源と負荷との間に位置し、当該負荷に対して並列して電流を供給する複数の蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置の構成に際して、当該複数の蓄電池のそれぞれに対応して配置される個別充放電制御部１１０jが、対応する蓄電池の充電を制御する充電制御部１１１Ａと；当該対応する蓄電池の放電を制御する放電制御部１１２と；を備えるようにする。そして、当該放電制御部１１２が、当該対応する蓄電池の内部抵抗値よりも高い抵抗値を有し、当該対応する蓄電池からの放電電流を制限する抵抗部Ｒ２と；当該対応する蓄電池以外の蓄電池からの電流を阻止する整流部Ｄ２と；を備える構成を採用する。かかる構成を採用することにより、並列接続される複数の蓄電池の電圧の均等化を図るともに、電池劣化を抑制することができる。
2013179454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電源と負荷との間に位置し、前記負荷に対して並列して電流を供給する複数の蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、
前記複数の蓄電池のそれぞれに対応して配置される個別充放電制御部を備え、
前記個別充放電制御部のそれぞれは、
対応する蓄電池の充電を制御する充電制御部と；
前記対応する蓄電池の放電を制御する放電制御部と；を備え、
前記放電制御部は、
前記対応する蓄電池の内部抵抗値よりも高い抵抗値を有し、前記対応する蓄電池からの放電電流を制限する第１抵抗部と；
前記対応する蓄電池以外の蓄電池からの電流を阻止する第１整流部と；を備える、
ことを特徴とする充放電制御装置。
【請求項２】
前記充電制御部は、
前記対応する蓄電池の内部抵抗値よりも高い抵抗値を有し、前記対応する蓄電池への充電電流を制限する第２抵抗部と；
前記対応する蓄電池以外の蓄電池への電流を阻止する第２整流部と；を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
【請求項３】
前記充電制御部は、前記充電電源から前記対応する蓄電池への充電電流の流入経路の有無を定める充電スイッチ部を更に備え、
前記個別充放電制御部のそれぞれは、前記対応する蓄電池の充放電端子の電位の検出結果に基づいて、前記充電スイッチ部の開閉の制御を行うスイッチ制御部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の充放電制御装置。
【請求項４】
前記放電制御部は、前記対応する蓄電池から前記負荷への放電電流の流出経路の有無を定める放電スイッチ部を更に備え、
前記スイッチ制御部は、前記対応する蓄電池の充放電端子の電位の検出結果に基づいて、前記対応する蓄電池に異常があると判断された場合に、前記充電スイッチ部及び前記放電スイッチ部の双方を開放状態とさせる、
ことを特徴とする請求項３に記載の充放電制御装置。
【請求項５】
前記個別充放電制御部のそれぞれは、前記充電電源と接続される電流流入端子と、前記負荷と接続される電流流出端子とを有するバイパス整流部を更に備える、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の充放電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における太陽光発電の普及や、夜間電力の有効利用の観点から、蓄電池が注目されている。こうした蓄電池を複数個利用することに関連して、様々な技術が提案されている。【０００３】
例えば、一つの技術として、複数の蓄電池の全てを速やかに満充電とするための技術が提案されている（特許文献１参照：以下、「従来例１」という）。この従来例１の技術では、充電用電源で充電する蓄電池を時分割に順次切り換えて、パルス充電を行うようになっている。そして、満充電となった蓄電池については充電が停止され、他の蓄電池の充電タイミングが繰り上げられる。なお、従来例１では、大容量の蓄電池の充電パルスの時間幅を長くし、小容量の蓄電池の充電パルスの時間幅を短くするようになっている。【０００４】
また、他の技術として、複数のセルを備えて構成される蓄電装置の各セルの満充電時における電池の容量に対する充電残量の比率（ＳＯＣ：State Of Charge）のバラツキを均等化する技術が提案されている（特許文献２参照：以下、「従来例２」という）。この従来例２の技術では、電流供給時においては直列接続される複数のセルを、メインスイッチをオフにして、互いに同数のセルが直列接続された２組の組電池に分割した後、当該２組の組電池間において対応するセル同士を並列接続することで、各セルのＳＯＣを均等化するようになっている。【０００５】
また、別の技術として、複数の電池パックから並列して電流を供給する構成において、電池パック間における横流を防止する技術が提案されている（特許文献３参照：以下、「従来例３」という）。この従来例３の技術では、複数の電池パックを並列に接続し、それぞれの電池パックごとに対応して設けられた横流防止ダイオードを介して、直流電力を供給するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２１１５５８号公報
【特許文献２】特開２００２−０４２９０１号公報
【特許文献３】特開２００７−１５９２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来例１の技術によれば、複数の蓄電池の全てを速やかに満充電とすることができる。しかしながら、従来例１の技術は、充電時にのみ利用され得る技術であり、蓄電池からの電流供給、すなわち、放電に際して利用できる技術ではない。【０００８】
また、従来例１の技術では、複数の蓄電池の全てが満充電となった時点においては、全ての蓄電池の出力電圧が同一となることが保証されるが、複数の蓄電池の全てが満充電となる前の時点では、一般に蓄電池間で出力電圧が異なる。このため、複数の蓄電池の全てが満充電となる前の時点で充電を中止した場合には、これらの複数の蓄電池を並列接続して利用する際に、横流電流による蓄電池の劣化が発生し得る。【０００９】
上述した従来例２の技術では、負荷に対する電流供給は、複数のセルが直列接続された状態において行うので、複数の蓄電池を並列接続して、複数の蓄電池から並列的に負荷に電流供給を行おうとする場合には適用できない。また、従来例２の技術は、セル間のＳＯＣの均等化を図る際に、積極的に横流電流（循環電流）を利用するが、複数の蓄電池を並列接続して利用する際に横流電流が発生すると、上述したように、横流電流による蓄電池の劣化が発生し得る。【００１０】
上述した従来例３の技術では、並列接続された電池パック間の横流電流は有効に防止される。しかしながら、電池パック間における内部抵抗値のバラツキや、出力電圧のバラツキにより、負荷への供給電流量に差が生じるため、電池パックの劣化の程度に差異が生じることになる。【００１１】
このため、複数の蓄電池を並列接続で利用する場合に、当該複数の蓄電池の充電時及び放電時の双方において、複数の蓄電池のＳＯＣを相互に均等化することができる技術が待望されている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、充電時及び放電時の双方において、複数の蓄電池のＳＯＣを相互に均等化する制御を行うことができる充放電制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、充電電源と負荷との間に位置し、前記負荷に対して並列して電流を供給する複数の蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記複数の蓄電池のそれぞれに対応して配置される個別充放電制御部を備え、前記個別充放電制御部のそれぞれは、対応する蓄電池の充電を制御する充電制御部と；前記対応する蓄電池の放電を制御する放電制御部と；を備え、前記放電制御部は、前記対応する蓄電池の内部抵抗値よりも高い抵抗値を有し、前記対応する蓄電池からの放電電流を制限する第１抵抗部と；前記対応する蓄電池以外の蓄電池からの電流を阻止する第１整流部と；を備える、ことを特徴とする充放電制御装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る充放電制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の個別充放電制御部の構成を示す図である。
【図３】図２の個別充放電制御部の充電放電制御動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る充放電制御装置が備える個別充放電制御部の構成を示す図である。
【図５】図４の個別充放電制御部の充電制御動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。
【００１７】
図１には、第１実施形態に係る充放電制御装置１００Ａの概略的な構成が示されている。この図１に示されるように、充放電制御装置１００Ａには、蓄電池２００1〜２００Nと、充電電源３００と、負荷４００とが接続される。
【００１８】
上記の蓄電池２００1〜２００Nのそれぞれは、負極端子が接地され、正極端子が充放電端子とされている。そして、蓄電池２００1〜２００Nのそれぞれに当該充放電端子を介して充電電流を供給することにより、蓄電池２００1〜２００Nのそれぞれに対する充電が行われるようになっている。
【００１９】
なお、蓄電池２００1〜２００Nの全ての満充電時の電位（以下、「満充電電位」という）は、電位ＶBMとなっている。
【００２０】
上記の充電電源３００は、充放電制御装置１００Ａに充電電流を供給する場合には、直流電流を充電電流として供給する。こうした充電電源３００としては、例えば、ソーラーパネル装置が挙げられる。また、充電電源３００としては、商用の交流電力を、所定電圧の直流電力に変換する装置が挙げられる。
【００２１】
上記の負荷４００としては、例えば、充放電制御装置１００Ａから出力された直流電圧を交流電圧に変換し、変換された交流電圧で動作電力を供給するためのインバータ装置が挙げられる。また、負荷４００としては、充放電制御装置１００Ａから出力された直流電圧を所望の直流電圧に変換し、変換された直流電圧で動作電力を供給するためのＤＣ／ＤＣ変換装置が挙げられる。
【００２２】
図１に示されるように、充放電制御装置１００Ａは、個別充放電制御部１１０Ａ1〜１１０ＡNを備えている。この個別充放電制御部１１０Ａj（ｊ＝１〜Ｎ）のそれぞれは、充電電源３００に接続される端子ａと、負荷４００に接続される端子ｂと、対応する蓄電池２００jの充放電端子と接続される端子ｃとを有している。そして、個別充放電制御部１１０Ａjのそれぞれの端子ａと充電電源３００とが接続されるとともに、個別充放電制御部１１０Ａjのそれぞれの端子ｂと負荷４００とが接続されることにより、個別充放電制御部１１０Ａ1〜１１０ＡNは、並列接続されるようになっている。
【００２３】
上記の個別充放電制御部１１０Ａjのそれぞれは、図２に示されるように、充電制御部１１１Ａと、放電制御部１１２と、スイッチ制御部１１３Ａとを備えている。さらに、個別充放電制御部１１０Ａjのそれぞれは、バイパス整流部としてのダイオードＤ３を備えている。
【００２４】
上記の充電制御部１１１Ａは、充電電源３００から供給され、蓄電池２００jに流入する充電電流を制御する。かかる機能を有する充電制御部１１１Ａは、第２整流部としてのダイオードＤ１と、第２抵抗部としての抵抗素子Ｒ１Ａとを備えている。さらに、充電制御部１１１Ａは、充電スイッチ部としてのスイッチＳＷ１を備えている。
【００２５】
上記のダイオードＤ１のアノード端子は、端子ａを介して、充電電源３００と接続される。また、ダイオードＤ１のカソード端子は、スイッチＳＷ１の一方の端子と接続される。
【００２６】
上記の抵抗素子Ｒ１Ａは、蓄電池２００jの通常の場合の内部抵抗値よりも高く、充電電流が流れることによる電位降下が十分に低い抵抗値（例えば、蓄電池２００jの通常の場合の内部抵抗値の数十倍程度の抵抗値）を有する。この抵抗素子Ｒ１Ａの一方の端子は、スイッチＳＷ１の他方の端子と接続される。また、抵抗素子Ｒ１Ａの他方の端子は、端子ｃを介して、蓄電池２００jの充放電端子と接続される。
【００２７】
上記のスイッチＳＷ１は、スイッチ制御部１１３Ａによる制御に従って、開閉する。スイッチＳＷ１が開状態となると、ダイオードＤ１のカソード端子と、抵抗素子Ｒ１Ａの一方の端子とが非接続となる。この結果、充電電源３００から、端子ａ、ダイオードＤ１、スイッチＳＷ１、抵抗素子Ｒ１Ａ及び端子ｃを介する蓄電池２００jへの充電電流の流入経路が形成されなくなる。
【００２８】
一方、スイッチＳＷ１が閉状態となると、ダイオードＤ１のカソード端子と、抵抗素子Ｒ１Ａの一方の端子とが接続される。この結果、上述した充電電流の流入経路が形成される。そして、充電電源３００の出力電位（すなわち、端子ａの電位Ｖａ）が、蓄電池２００jの充放電端子の電位（すなわち、端子ｃの電位Ｖｃ）よりも高い場合に、充電電源３００から蓄電池２００jへ充電電流が供給される。ここで、抵抗素子Ｒ１Ａの抵抗値は、上述のような値とされるので、蓄電池２００jの内部抵抗値のばらつきによる充電電流量のばらつきが抑制されるようになっている。
【００２９】
なお、ダイオードＤ１の整流作用により、蓄電池２００jから、充電制御部１１１Ａ及び端子ｃを介した、充電電源３００への逆流電流、及び、他の個別充放電制御部への横流電流が阻止されるようになっている。
【００３０】
また、充電電源３００から蓄電池２００jへの充電電流量は、抵抗素子Ｒ１Ａによって制限される。そして、充電電流量（ＩI）は、抵抗素子Ｒ１Ａの抵抗値を「Ｒ１Ａ」として、次の（１）式により表されることになる。
ＩI≒（Ｖａ−Ｖｃ）／Ｒ１Ａ                …（１）
【００３１】
ここで、個別充放電制御部１１０Ａ1〜１１０ＡNの全てにおいて端子ａの電位Ｖａは同一であり、個別充放電制御部１１０Ａ1〜１１０ＡNの全てにおいて抵抗値Ｒ１Ａは同様とされる。このため、蓄電池２００1〜２００Nのそれぞれに流入する充電電流量は、充放電端子の電位（すなわち、端子ｃの電位Ｖｃ）が低いほど多くなる。このため、蓄電池２００1〜２００Nの並列充電に際して、蓄電池２００1〜２００Nの充放電端子の電位、すなわち、蓄電池２００1〜２００Nの電圧の均一化が図られるようになっている。
【００３２】
上記の放電制御部１１２は、蓄電池２００jから流出し、負荷４００に供給される放電電流を制御する。かかる機能を有する放電制御部１１２は、第１抵抗部としての抵抗素子Ｒ２と、第１整流部としてのダイオードＤ２とを備えている。さらに、放電制御部１１２は、放電スイッチ部としてのスイッチＳＷ２を備えている。
【００３３】
上記のダイオードＤ２のアノード端子は、抵抗素子Ｒ２の一方の端子と接続される。また、ダイオードＤ２のカソード端子は、端子ｂを介して、負荷４００に接続される。
【００３４】
上記の抵抗素子Ｒ２は、蓄電池２００jの通常の場合の内部抵抗値よりも高く、放電電流が流れることによる電位降下が十分に低い抵抗値（例えば、蓄電池２００jの通常の場合の内部抵抗値の１０倍程度の抵抗値）を有する。この抵抗素子Ｒ２の他方の端子は、スイッチＳＷ２の一方の端子と接続される。
【００３５】
上記のスイッチＳＷ２の他方の端子は、端子ｃを介して、蓄電池２００jの充放電端子と接続される。このスイッチＳＷ２は、スイッチ制御部１１３Ａによる制御に従って、開閉する。
【００３６】
スイッチＳＷ２が開状態となると、端子ｃと、抵抗素子Ｒ２の他方の端子とが非接続となる。この結果、蓄電池２００jから、端子ｃ、スイッチＳＷ２、抵抗素子Ｒ２、ダイオードＤ２、及び、端子ｂを介する負荷４００への放電電流の流出経路が形成されなくなる。
【００３７】
一方、スイッチＳＷ２が閉状態となると、端子ｃと、抵抗素子Ｒ２の他方の端子とが接続される。この結果、上述した放電電流の流出経路が形成される。
【００３８】
なお、ダイオードＤ２の整流作用により、ダイオードＤ３のカソード端子から蓄電池２００jへの電流、並びに、端子ｂ及び放電制御部１１２を介した、他の個別充放電制御から蓄電池２００jへの横流電流が阻止されるようになっている。
【００３９】
また、蓄電池２００jから負荷４００への放電電流量は、抵抗素子Ｒ２によって制限される。そして、放電電流量（ＩO）は、抵抗素子Ｒ２の抵抗値を「Ｒ２」として、次の（２）式により表されることになる。
ＩO≒（Ｖｃ−Ｖｂ）／Ｒ２                …（２）
ここで、値Ｖｂは、端子ｂの電位である。
【００４０】
ここで、個別充放電制御部１１０Ａ1〜１１０ＡNの全てにおいて端子ｂの電位Ｖｂは同一であり、個別充放電制御部１１０Ａ1〜１１０ＡNの全てにおいて抵抗値Ｒ２は同一とされる。このため、蓄電池２００1〜２００Nのそれぞれから流出する放電電流量は、充放電端子の電位（すなわち、端子ｃの電位Ｖｃ）が高いほど多くなる。このため、蓄電池２００1〜２００Nの並列放電に際して、蓄電池２００1〜２００Nの充放電端子の電位、すなわち、蓄電池２００1〜２００Nの電圧の均一化が図られるようになっている。
【００４１】
上記のスイッチ制御部１１３Ａは、端子ａ及び端子ｃと接続される。そして、スイッチ制御部１１３Ａは、端子ａの電位Ｖａが端子ｃの電位Ｖｃ以上の場合に、充電制御部１１１ＡのスイッチＳＷ１を閉状態とさせる制御を行う。また、スイッチ制御部１１３Ａは、電位Ｖａが電位Ｖｃ未満の場合に、充電制御部１１１ＡのスイッチＳＷ１を開状態とさせる制御を行う。なお、スイッチ制御部１１３Ａは、通常時には、放電制御部１１２のスイッチＳＷ２の閉状態を維持させる制御を行う。
【００４２】
また、電位Ｖａが電位Ｖｃ以上の状態が一定期間以上にわたって継続しているが、電位Ｖｃが満充電電位ＶBMよりも相当程度低い状態で変化しない又は殆ど上昇しない場合には、スイッチ制御部１１３Ａは、蓄電池２００jが異常であると判断する。そして、スイッチ制御部１１３Ａは、充電制御部１１１ＡのスイッチＳＷ１及び放電制御部１１２のスイッチＳＷ２の双方を開状態とし、蓄電池２００jを、充放電動作から切り離す。この結果、蓄電池２００jの交換が安全にできる状態となる。
【００４３】
なお、電位Ｖｃが満充電電位ＶBMとなっている場合には、蓄電池２００jに対する過充電を防止するために、電位Ｖａが電位Ｖｃ以上であっても、スイッチ制御部１１３Ａは、充電制御部１１１ＡのスイッチＳＷ１を開状態とさせる制御を行うようになっている。
【００４４】
上記のダイオードＤ３のアノード端子は、端子ａを介して、充電電源３００と接続される。また、ダイオードＤ３のカソード端子は、端子ｂを介して、負荷４００と接続される。
【００４５】
このため、電位Ｖａが電位Ｖｃ以上の状態では、蓄電池２００jから負荷４００への電流供給は行われず、ダイオードＤ３を介した充電電源３００から負荷４００への電流供給が行われる。一方、電位Ｖａが電位Ｖｃ未満の状態では、充電電源３００から負荷４００への電流供給は行われず、放電制御部１１２を介した蓄電池２００jから負荷４００への電流供給が行われる。
【００４６】
［動作］
次に、上記のように構成された充放電制御装置１００Ａの充放電制御動作について説明する。
【００４７】
以下、図３に示す時刻Ｔ0を起点として、時刻Ｔ0以降における個別充放電制御部１１０Ａj（ｊ＝１〜Ｎ）の動作を説明する。なお、図３に示されるように、時刻Ｔ0においては、端子ａの電位Ｖａ（充電電源３００の出力電位）が、満充電電位ＶBMより高い電位ＶNとなっているとともに、端子ｃの電位Ｖｃ（蓄電池２００jの充放電端子の電位）が、満充電電位ＶBMより低い電位となっているものとする。
【００４８】
かかる時刻Ｔ0では、電位Ｖａが電位Ｖｃ以上であり、かつ、電位Ｖｃが満充電電位ＶBM未満となっているので、スイッチ制御部１１３Ａにより、充電制御部１１１ＡのスイッチＳＷ１は閉状態とされ、蓄電池２００jへの充電が行われる。また、電位Ｖａが電位Ｖｃ以上であるので、蓄電池２００jから負荷４００への電流供給は行われず、ダイオードＤ３を介した充電電源３００から負荷４００への電流供給が行われる。ここで、放電制御部１１２のスイッチＳＷ２は閉状態とされ、必要に応じて、放電制御部１１２を介した蓄電池２００jから負荷４００への電流供給が可能な状態とされる。
【００４９】
なお、電位Ｖａが電位ＶNである状態は、時刻Ｔ2まで維持されるものとして、以下の説明を行う。
【００５０】
時刻Ｔ0以降、時刻Ｔ1（＜Ｔ2）において電位Ｖｃが満充電電位ＶBMとなるまで、充電制御部１１１Ａを介した充電電源３００からの充電電流により、蓄電池２００jに対する充電が行われる。ここで、充電中においては、充電制御部１１１ＡのダイオードＤ１の整流作用により、他の個別充放電制御部への横流電流が阻止される。
【００５１】
また、充電電流量（ＩI）は、上述した（１）式で表されるので、充電の進行に伴って電位Ｖｃが高くなるにつれて、少なくなっていくので、充電速度も充電の進行に伴って減少する。ここで、上述したように、個別充放電制御部１１０Ａ1〜１１０ＡNの全てにおいて端子ａの電位Ｖａは同一であり、個別充放電制御部１１０Ａ1〜１１０ＡNの全てにおいて抵抗値Ｒ１Ａは同一とされるので、蓄電池２００1〜２００Nの並列充電に際して、蓄電池２００1〜２００Nの電圧の均一化が図られる。
【００５２】
時刻Ｔ1において電位Ｖｃが満充電電位ＶBMとなると、過充電を防止するために、スイッチ制御部１１３Ａにより、充電制御部１１１ＡのスイッチＳＷ１は開状態とされ、蓄電池２００jへの充電が中断される。
【００５３】
この後、時刻Ｔ2を経過してから電位Ｖａは低下し始め、時刻Ｔ3において、電位Ｖａが満充電電位ＶBMとなると、充電電源３００から負荷４００への電流供給は中断し、放電制御部１１２を介した蓄電池２００jの放電による負荷４００への電流供給が開始される。ここで、放電中においては、放電制御部１１２のダイオードＤ２の整流作用により、他の個別充放電制御から蓄電池２００jへの横流電流が阻止される。
【００５４】
また、蓄電池２００jから負荷４００への放電電流量（ＩO）は、上述した（２）式で表されるので、蓄電池２００1〜２００Nのそれぞれから流出する放電電流量は、充放電端子の電位が高いほど多くなる。このため、蓄電池２００1〜２００Nの並列放電に際して、蓄電池２００1〜２００Nの電圧の均一化が図られる。
【００５５】
時刻Ｔ3以降において、電位Ｖａが電位Ｖｃ未満である状態の継続中は、放電制御部１１２を介した蓄電池２００jの放電による負荷４００への電流供給が継続される。この結果、電位Ｖｃは徐々に低下していく。
【００５６】
この後、電位Ｖａが上昇し始め、時刻Ｔ4において、電位Ｖａと電位Ｖｃとが同電位（図３においては電位Ｖ1）となると、蓄電池２００jから負荷４００への電流供給が中断し、ダイオードＤ３を介した充電電源３００から負荷４００への電流供給が再開される。また、時刻Ｔ4において、電位Ｖａと電位Ｖｃとが同電位となると、スイッチ制御部１１３Ａにより充電制御部１１１ＡのスイッチＳＷ１が閉状態とされ、蓄電池２００jへの充電が再開される。
【００５７】
以後、上記と同様にして、個別充放電制御部１１０Ａによる充放電制御が実行される。この結果、蓄電池２００jの電圧の均等化が図られつつ、蓄電池２００jの充放電が行われる。
【００５８】
なお、電位Ｖａが電位Ｖｃ以上の状態が一定期間以上にわたって継続しているが、電位Ｖｃが満充電電位ＶBMよりも相当程度低い状態で変化しない又は殆ど上昇しない場合には、スイッチ制御部１１３Ａは、蓄電池２００jが異常であると判断する。そして、スイッチ制御部１１３Ａは、充電制御部１１１ＡのスイッチＳＷ１及び放電制御部１１２のスイッチＳＷ２の双方を開状態とし、蓄電池２００jを、充放電動作から安全に切り離す。この結果、蓄電池２００jの交換が安全にできる状態となる。
【００５９】
以上説明したように、本第１実施形態では、個別充放電制御部１１０Ａj（ｊ＝１〜Ｎ）のそれぞれの放電制御部１１２が、直列接続された抵抗素子Ｒ２及びダイオードＤ２を介して、蓄電池２００jの放電電流を負荷４００に供給する。ここで、抵抗素子Ｒ２の抵抗値は、蓄電池２００jの内部抵抗値よりも高い値とする。
【００６０】
したがって、本第１実施形態によれば、蓄電池２００jの電圧の均等化を図りつつ、他の蓄電池からの横流電流の流入を防止して、蓄電池２００jからの放電電流を負荷４００に供給することができる。
【００６１】
また、本第１実施形態では、個別充放電制御部１１０Ａj（ｊ＝１〜Ｎ）のそれぞれの充電制御部１１１Ａが、直列接続されたダイオードＤ１及び抵抗素子Ｒ１Ａを介して、充電電源３００からの充電電流を蓄電池２００jに供給する。ここで、抵抗素子Ｒ１Ａの抵抗値は、蓄電池２００jの内部抵抗値よりも高い値とする。
【００６２】
このため、本第１実施形態によれば、蓄電池２００jの電圧の均等化を図りつつ、他の蓄電池への横流電流の流出を防止して、蓄電池２００jに対する充電を行うことができる。
【００６３】
また、本第１実施形態では、スイッチ制御部１１３Ａが、蓄電池２００jの充放電端子の電位が満充電電位に達した場合には、充電制御部１１１ＡのスイッチＳＷ１を開状態とし、充電動作を中断させる。このため、蓄電池２００jに対する過充電を防止することができる。
【００６４】
また、本第１実施形態では、個別充放電制御部１１０Ａjが備えるスイッチ制御部１１３Ａが、蓄電池２００jの充放電端子の電位に基づいて、蓄電池２００jに異常があると判断された場合に、充電制御部１１１ＡのスイッチＳＷ１及び放電制御部１１２のスイッチＳＷ２の双方を開放状態とする。このため、蓄電池２００jに異常があると判断された場合に、蓄電池２００jを、充放電動作から安全に切り離すことができる。
【００６５】
また、本第１実施形態では、個別充放電制御部１１０Ａjが、端子ａを介して充電電源３００に接続される電流流入端子と、端子ｂを介して負荷４００に接続される電流流出端子とを有するダイオードＤ３を備える。このため、充電電源３００から負荷４００への十分な電流供給ができなくなった期間に、複数の蓄電池２００1〜２００Nから並列的に、負荷４００への電流供給を行うことにより、負荷４００への安定した電流供給を行うことができる。
【００６６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を、図４及び図５を主に参照して説明する。
【００６７】
第２実施形態に係る充放電制御装置は、上述した第１実施形態に係る充放電制御装置１００Ａと比べて、個別充放電制御部１１０Ａj（ｊ＝１〜Ｎ）に代えて、図４に示される構成の個別充放電制御部１１０Ｂjを備える点が異なっている。
【００６８】
なお、以下においては、第２実施形態に係る充放電制御装置を、「充放電制御装置１００Ｂ」と記すものとする。
【００６９】
上記の個別充放電制御部１１０Ｂjは、上述した個別充放電制御部１１０Ａjと比べて、充電制御部１１１Ａに代えて充電制御部１１１Ｂを備える点、及び、スイッチ制御部１１３Ａに代えてスイッチ制御部１１３Ｂを備える点が異なっている。そして、充電制御部１１１Ｂは、上述した充電制御部１１１Ａと比べて、抵抗素子Ｒ１Ａに代えて抵抗素子Ｒ１Ｂを備える点が異なっている。以下、これらの相違点に着目して説明する。
【００７０】
上記の抵抗素子Ｒ１Ｂの抵抗値は、充電時における蓄電池２００jの電圧の均等化の観点からではなく、充電時における過剰な充電電流の蓄電池２００jへの流入による充放電端子の劣化の防止の観点から選択される。このため、抵抗素子Ｒ１Ｂの抵抗値は、上述した抵抗素子Ｒ１Ａの抵抗値よりも低い値（例えば、蓄電池２００jの通常の内部抵抗値の数倍程度の値）とされる。
【００７１】
上記のスイッチ制御部１１３Ｂは、上述したスイッチ制御部１１３Ａと比べて、蓄電池２００jの充電時における充電制御部１１１ＢのスイッチＳＷ１の開閉制御の態様が異なる。すなわち、上述したスイッチ制御部１１３Ａが、充電時においてスイッチＳＷ１を固定的に閉状態としたのに対して、スイッチ制御部１１３Ｂは、充電時においては、図５（Ａ）に示されるように、周期的に閉状態（スイッチＳＷ１：ＯＮ）と開状態（スイッチＳＷ１：ＯＦＦ）とを切り換えさせる。
【００７２】
そして、スイッチ制御部１１３Ｂは、充電時における閉状態の期間長ＴONと開状態の期間長ＴOFFとの比ＤＲ（＝ＴON／ＴOFF）は、図５（Ｂ）に示されるように、電位Ｖａと電位Ｖｃとの電位差ΔＶ（＝Ｖａ−Ｖｃ）に応じて変化させる。すなわち、スイッチ制御部１１３Ｂは、電位差ΔＶに応じたパルス幅変調（ＰＷＭ）による充電を行わせる。
【００７３】
かかるパルス幅変調（ＰＷＭ）による充電に際して、図５（Ｂ）に示されるように、電位差ΔＶが０［Ｖ］以下である場合には、スイッチ制御部１１３Ｂは、比ＤＲを「０」とし充電動作を中断する。一方、電位差ΔＶが０［Ｖ］より大きな場合には、電位差ΔＶが値ΔＶ0となるまで、電位差ΔＶが大きくなるほど、比ＤＲを大きくする。そして、電位差ΔＶが値ΔＶ0を超えると、比ＤＲが上限値ＤＲMAXとされるようになっている。
【００７４】
ここで、個別充放電制御部１１０Ｂ1〜１１０ＢNの全てにおいて端子ａの電位Ｖａは同一であり、個別充放電制御部１１０Ｂ1〜１１０ＢNの全てにおいて抵抗値Ｒ１Ｂは同一とされる。このため、蓄電池２００1〜２００Nのそれぞれに流入する充電電流量の時間平均は、充放電端子の電位（すなわち、端子ｃの電位Ｖｃ）が低いほど多くなる。このため、蓄電池２００1〜２００Nの並列充電に際して、蓄電池２００1〜２００Nの充放電端子の電位、すなわち、蓄電池２００1〜２００Nの電圧の均一化が図られるようになっている。
【００７５】
なお、充電電流を経由する抵抗素子Ｒ１Ｂの抵抗値が、第１実施形態における抵抗素子Ｒ１Ａの抵抗値が低くなっているので、第１実施形態の場合よりも効率の良い充電を蓄電池２００jに対して行うことができる。
【００７６】
［動作］
次に、上記のように構成された充放電制御装置１００Ｂの充放電制御動作について説明する。
【００７７】
充放電制御装置１００Ｂの充放電制御動作は、上述した充放電制御装置１００Ａの充放電制御動作と比べて、蓄電池２００j（ｊ＝１〜Ｎ）への充電制御が、上述したパルス幅変調による充電制御として行われる点のみが異なる。充電制御以外の放電制御、及び、蓄電池２００jの異常検出時における蓄電池２００jの切り離し制御は、充放電制御装置１００Ａと同様に行われる。
【００７８】
以上説明したように、本第２実施形態では、放電制御、及び、蓄電池２００jの異常検出時における蓄電池２００jの切り離し制御に際しては、第１実施形態と同様の制御を行うとともに、第１実施形態の場合よりも充電効率の良い充電制御を行う。
【００７９】
したがって、本第２実施形態によれば、充電効率を第１実施形態よりも向上したうえで、第１実施形態と同様に、蓄電池２００jの電圧の均等化を図りつつ、他の蓄電池との間における横流電流の流入を防止して、並列接続された蓄電池２００jによる充放電制御を行うことができる。
【００８０】
［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００８１】
例えば、上記の第１及び第２実施形態では、蓄電池の充放電端子の電位に基づいて充電異常が検出された場合に、当該蓄電池を充放電動作から安全に切り離すようにした。これに対し、蓄電池の温度異常を更に検出するようにし、当該温度異常が検出された蓄電池にも、上述した充電異常の際と同様にして、充放電動作から安全に切り離すようにしてもよい。
【００８２】
また、上記の第２実施形態では、複数の蓄電池ごとに独立して、パルス幅変調による充電制御によりスイッチＳＷ１の閉状態期間と開状態期間とを切り換えるようにした。これに対し、個別充放電制御部間で連携をとりつつ、スイッチＳＷ１の閉状態期間が重なる個別充放電制御部を極力少なく（例えば、個別充放電制御部間でスイッチＳＷ１の閉状態期間が重なることがないように）するようにすることができる。この場合には、充電電源から供給することが必要となる充電電流の瞬間最大値を抑制することができる。
【００８３】
なお、上記の第１及び第２実施形態におけるスイッチ制御部は、電圧検出回路、電圧比較回路を含むハードウエア回路で全てを構成することもできるし、電圧検出回路と中央処理装置（ＣＰＵ）を含む演算部と備えて構成し、演算部によるプログラム実行により、スイッチ制御部の機能を果たさせるようにすることできる。演算部と備える構成とした場合には、当該プログラムはハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体からロードされて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。
【図１】
2013179454.tif 000003
【図２】
2013179454.tif 000004
【図３】
2013179454.tif 000005
【図４】
2013179454.tif 000006
【図５】
2013179454.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月25日(2013.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電電源と負荷との間に並列に配置され、前記負荷に対して電流を供給する複数の蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、
前記複数の蓄電池のそれぞれに対応して配置される個別充放電制御部を備え、
前記個別充放電制御部のそれぞれは、
対応する蓄電池の充電を制御する充電制御部と；
前記対応する蓄電池の放電を制御する放電制御部と；を備え、
前記放電制御部は、
前記対応する蓄電池からの放電電流を制限する第１抵抗部と；
前記対応する蓄電池以外の蓄電池からの電流を阻止する第１整流部と；を備える、
ことを特徴とする充放電制御装置。
【請求項２】
前記充電制御部は、
前記対応する蓄電池への充電電流を制限する第２抵抗部と；
前記対応する蓄電池以外の蓄電池への電流を阻止する第２整流部と；を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
【請求項３】
前記充電制御部は、前記充電電源から前記対応する蓄電池への充電電流の流入経路の有無を定める充電スイッチ部を更に備え、
前記個別充放電制御部のそれぞれは、前記対応する蓄電池の充放電端子の電位の検出結果に基づいて、前記充電スイッチ部の開閉の制御を行うスイッチ制御部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の充放電制御装置。
【請求項４】
前記放電制御部は、前記対応する蓄電池から前記負荷への放電電流の流出経路の有無を定める放電スイッチ部を更に備え、
前記スイッチ制御部は、前記対応する蓄電池の充放電端子の電位の検出結果に基づいて、前記対応する蓄電池に異常があると判断された場合に、前記充電スイッチ部及び前記放電スイッチ部の双方を開放状態とさせる、
ことを特徴とする請求項３に記載の充放電制御装置。
【請求項５】
前記個別充放電制御部のそれぞれは、前記充電電源と接続される電流流入端子と、前記負荷と接続される電流流出端子とを有するバイパス整流部を更に備える、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の充放電制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、充電電源と負荷との間に並列に配置され、前記負荷に対して電流を供給する複数の蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、前記複数の蓄電池のそれぞれに対応して配置される個別充放電制御部を備え、前記個別充放電制御部のそれぞれは、対応する蓄電池の充電を制御する充電制御部と；前記対応する蓄電池の放電を制御する放電制御部と；を備え、前記放電制御部は、前記対応する蓄電池からの放電電流を制限する第１抵抗部と；前記対応する蓄電池以外の蓄電池からの電流を阻止する第１整流部と；を備える、ことを特徴とする充放電制御装置である。
【国際調査報告】
2013179454.tif 000008
2013179454.tif 000009