(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蓄電池を接続してなる電池群と、前記電池群に直列に接続されるスイッチ回路とを有する電池ユニットを、複数並列に接続してなる電池システムであって、
前記スイッチ回路は、第１のスイッチおよび抵抗値が既知のプリチャージ抵抗が直列に接続される第１の回路、並びに、第２のスイッチを有する第２の回路を並列に接続してなり、
複数の前記電池ユニットは、
前記電池群における両端の電圧差を検知する電池群電圧検知部と、
前記電池群に流れる電流を検知する第１の電流検知部と、
をそれぞれを有し、
前記電池システムは、該電池システムに流れる電流を検知する第２の電流検知部を有し、
複数の前記電池ユニットにおける出力を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記電池システム、前記電池ユニット、および、前記電池群の抵抗値を取得する抵抗値取得部と、
前記電池ユニットにおける両端の電圧差を取得する電池ユニット電圧取得部と、
接続対象となる電池ユニットである接続対象電池ユニットにおける前記第１の電流検知部の電流検知情報、前記第２の電流検知部の電流検知情報、前記抵抗値取得部で取得した抵抗値情報、前記電池群電圧検知部の電圧検知情報、前記電池ユニット電圧取得部で取得した電圧差情報、並びに、前記電池ユニット電圧取得部で取得した電圧差情報に基づき求められる前記接続対象電池ユニットのＳＯＣ情報に基づいて、前記接続対象電池ユニットを前記電池システムに接続する際に、前記接続対象電池ユニットにおいて、前記第１のスイッチをオン状態にし、かつ、前記第２のスイッチをオフ状態にした後に、前記第１のスイッチをオフ状態にし、かつ、前記第２のスイッチをオン状態にするように、前記第１および第２のスイッチのオンオフ状態を制御するスイッチ動作制御部と、を備え、
前記コントローラが有する前記スイッチ動作制御部は、
前記電池群の内部抵抗値を、前記第１のスイッチがオン状態のときの、前記第１の電流検知部の前記電池群に係る電流検知情報と、前記電池群電圧検知部の電圧検知情報の比から求め、
前記電池システムの内部抵抗値を、前記第１のスイッチがオン状態のときの、前記第２の電流検知部の前記電池システムに係る電流検知情報、および、前記第１の電流検知部の前記電池群に係る電流検知情報の差と、前記電池群電圧検知部の電圧検知情報の比から求め、
さらに、前記求めた電池システムの内部抵抗値と前記第２の電流検知部の前記電池システムに係る電流検知情報との積の関数から、前記求めた電池群の内部抵抗値と前記第２の電流検知部の前記電池システムに係る電流検知情報との積の関数を差し引いた解が、予め定められる範囲内に収束する場合、前記第２のスイッチをオン状態に制御する、
ことを特徴とする電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電池システムであって、
前記コントローラが有する前記スイッチ動作制御部は、前記求めた電池システムの内部抵抗値と前記第２の電流検知部の前記電池システムに係る電流検知情報との積の関数から、前記求めた電池群の内部抵抗値と前記第２の電流検知部の前記電池システムに係る電流検知情報との積の関数を差し引いた解が、前記第２の電流検知部の電流検知情報、および、前記電池群の内部抵抗値に基づく演算値と一致する場合、前記第２のスイッチをオン状態に制御する、
ことを特徴とする電池システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電池システムであって、
前記複数の各電池ユニットは、前記コントローラをそれぞれが有する、
ことを特徴とする電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の蓄電池を接続してなる電池モジュールと、電池モジュールに直列に接続されるスイッチ回路とを有する電池ユニットを、複数並列に接続してなる電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近時、再生可能エネルギーと呼ばれる、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーに由来する電力系統（発電・変電・送電・配電を統合したシステム）が整備されてきた。再生可能エネルギーを用いた電力系統では、自然環境に及ぼす負荷が少ないという利点がある反面、その発電能力が自然環境に左右される。具体的には、風力や太陽光の強さは時々刻々と変化するため、電力系統に周波数変動や電圧変動などの悪影響を及ぼすことが懸念される。
【０００３】
こうした懸念を除くアプローチのひとつとして、近年、電力貯蔵用の電池システムの開発および電力系統への試験的な導入が着実に進みつつある。
【０００４】
従来の電池システムとして、特許文献１には、複数の蓄電池を接続してなる電池モジュールと、電池モジュールと直列に接続されるスイッチ回路とを有する電池ユニットを、複数並列に接続してなる電池システムであって、電気自動車に搭載されるものが開示されている。
【０００５】
詳しく述べると、特許文献１に係る電池システムは、インバータ（直流電力を交流電力に変換する）などの電力装置に対して並列に接続される複数の電池ユニットと、複数の各電池ユニットの電圧値を検出する電圧センサと、複数の電池ユニットにおける出力を制御するコントローラと、を有する。スイッチ回路は、第１のスイッチおよびプリチャージ抵抗が直列に接続される第１の回路、並びに、第２のスイッチを有する第２の回路を並列に接続してなる。第１および第２のスイッチは、コントローラの制御信号にしたがって開閉動作するようになっている。
【０００６】
特許文献１に係る電池システムでは、例えば、個別の電池ユニットのメンテナンスを行うために、電池システムから電池ユニットを部分的に取り外すことがある。こうして部分的に取り外していた電池ユニットでは、分極などによって蓄電池の内部抵抗が、電池システムに既接続の電池ユニットが有する蓄電池の内部抵抗と異なるものになっていることがある。このような電池ユニットが有する蓄電池の内部抵抗の変動を考慮せずに電池ユニットを電池システムに接続すると、接続対象となる電池ユニットに過大な電流が流れるおそれがあった。
【０００７】
こうした問題を除くために、接続対象となる電池ユニットを電池システムに接続する際に、コントローラは、まず、第１のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、電池ユニットは、プリチャージ抵抗を介して電池システムに接続される。その後、コントローラは、第２のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替える。これにより、電池ユニットは、プリチャージ抵抗を介することなく、電池システムに直接接続される。
特許文献１に係る電池システムによれば、接続対象となる電池ユニットを電池システムに接続する際において、その接続直後に流れるおそれのある突入電流などの過大電流を抑止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２１１７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１に係る電池システムでは、接続対象となる電池ユニットを電池システムに接続する際において、コントローラは、第１のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替えた後、電池システムにおける両端の電圧値と、接続対象となる電池ユニットおける両端の電圧値との差が、所定値と比べて小さくなったことを確認すると、第２のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替えるように制御している（特許文献１の段落番号０１３１参照）。
【００１０】
しかしながら、前記の電圧差に基づく第２のスイッチのオフ状態からオン状態への切り替え制御を、例えば、再生可能エネルギーを用いた電力系統における電力貯蔵用の電池システムに適用した場合、過大な電流を抑止できない事態を招くおそれがあった。
【００１１】
これについて説明すると、放電状態にある電池システムに対し、接続対象となる電池ユニットを接続（第２のスイッチをオフ状態からオン状態に切り替え）した後は、接続後の電池ユニットと比べて、既接続の電池ユニットの方に多量の放電電流が流れる。これは、前記の電池システムでは、未接続の電池ユニットと比べて、既接続の電池ユニットの方が、高い開路電圧（ＯＣＶ）をもつからである。前記のような放電電流の流通過程を経て、接続後の電池ユニットと、既接続の電池ユニットとのそれぞれに流れる放電電流の大きさは、相互に一致するように経時的に収束してゆく。
【００１２】
いま、前記の収束の過程で、接続後の電池システムの状態が、放電から充電へと切り替わったとする。ちなみに、再生可能エネルギーを用いた電力系統における電力貯蔵用の電池システムでは、このような電池システムの状態の切り替わりが突発的に起こり得る。すると、充電電流は、接続後の電池ユニットの方に集中して流れる。前記の電池システムでは、接続後の電池ユニットの方が、既接続の電池ユニットと比べて、低い開路電圧（ＯＣＶ）をもつからである。
【００１３】
したがって、前記の電圧差に基づく第２のスイッチのオフ状態からオン状態への切り替え制御を、再生可能エネルギーを用いた電力系統における電力貯蔵用の電池システムに適用した場合に、過大な電流を抑止できない事態を招くおそれがあった。この点、特許文献１に係る電池システムでは、前記のようにして生じるおそれのある過大な電流を抑止する点については言及されていない。
【００１４】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、接続対象となる電池ユニットを電池システムに接続した後に、接続後の電池システムの状態が放電から充電へと突発的に切り替わった場合であっても、過大な電流を抑止可能な電池システム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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る電池システムは、複数の蓄電池を接続してなる電池群と、前記電池群に直列に接続されるスイッチ回路とを有する電池ユニットを、複数並列に接続してなる電池システムであって、前記スイッチ回路は、第１のスイッチおよび抵抗値が既知のプリチャージ抵抗が直列に接続される第１の回路、並びに、第２のスイッチを有する第２の回路を並列に接続してなり、複数の前記電池ユニットは、前記電池群における両端の電圧差を検知する電池群電圧検知部と、前記電池群に流れる電流を検知する第１の電流検知部と、をそれぞれを有し、前記電池システムは、該電池システムに流れる電流を検知する第２の電流検知部を有し、複数の前記電池ユニットにおける出力を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記電池システム、前記電池ユニット、および、前記電池群の抵抗値を取得する抵抗値取得部と、前記電池ユニットにおける両端の電圧差を取得する電池ユニット電圧取得部と、接続対象となる電池ユニットである接続対象電池ユニットにおける前記第１の電流検知部の電流検知情報、前記第２の電流検知部の電流検知情報、前記抵抗値取得部で取得した抵抗値情報、前記電池群電圧検知部の電圧検知情報、前記電池ユニット電圧取得部で取得した電圧差情報、並びに、前記電池ユニット電圧取得部で取得した電圧差情報に基づき求められる前記接続対象電池ユニットのＳＯＣ情報に基づいて、前記接続対象電池ユニットを前記電池システムに接続する際に、前記接続対象電池ユニットにおいて、前記第１のスイッチをオン状態にし、かつ、前記第２のスイッチをオフ状態にした後に、前記第１のスイッチをオフ状態にし、かつ、前記第２のスイッチをオン状態にするように、前記第１および第２のスイッチのオンオフ状態を制御するスイッチ動作制御部と、を備え、前記コントローラが有する前記スイッチ動作制御部は、前記電池群の内部抵抗値を、前記第１のスイッチがオン状態のときの、前記第１の電流検知部の前記電池群に係る電流検知情報と、前記電池群電圧検知部の電圧検知情報の比から求め、前記電池システムの内部抵抗値を、前記第１のスイッチがオン状態のときの、前記第２の電流検知部の前記電池システムに係る電流検知情報、および、前記第１の電流検知部の前記電池群に係る電流検知情報の差と、前記電池群電圧検知部の電圧検知情報の比から求め、さらに、前記求めた電池システムの内部抵抗値と前記第２の電流検知部の前記電池システムに係る電流検知情報との積の関数から、前記求めた電池群の内部抵抗値と前記第２の電流検知部の前記電池システムに係る電流検知情報との積の関数を差し引いた解が、予め定められる範囲内に収束する場合、前記第２のスイッチをオン状態に制御する、ことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電池システムによれば、接続対象となる電池ユニットを電池システムに接続した後に、接続後の電池システムの状態が放電から充電へと突発的に切り替わった場合であっても、過大な電流を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る電池システムが適用される電力システムの概要を表すブロック図である。
【図２】本発明に係る電池システムの階層構造を概念的に表すブロック図である。
【図３Ａ】比較例に係る電池システムの回路図である。
【図３Ｂ】比較例に係る電池システムのコントローラの入出力信号を表す図である。
【図４Ａ】第２のスイッチのオン条件として等電圧条件を採用した場合の、比較例に係る電池システムの動作説明図である。
【図４Ｂ】第２のスイッチのオン条件として等電圧条件を採用した場合の、比較例に係る電池システムの動作説明図である。
【図４Ｃ】第２のスイッチのオン条件として等ＳＯＣ条件を採用した場合の、比較例に係る電池システムの動作説明図である。
【図４Ｄ】第２のスイッチのオン条件として等ＳＯＣ条件を採用した場合の、比較例に係る電池システムの動作説明図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る電池システムの回路図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係る電池システムのコントローラの内部構成および入出力信号を表す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電池システムの動作を表すフローチャート図である。
【図７Ａ】第２のスイッチのオン条件として等電流条件を採用した場合の、本発明の実施形態に係る電池システムの動作説明図である。
【図７Ｂ】第２のスイッチのオン条件として等電流条件を採用した場合の、本発明の実施形態に係る電池システムの動作説明図である。
【図７Ｃ】第２のスイッチのオン条件として等電流条件を採用した場合の、本発明の実施形態に係る電池システムの動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る電池システムについて、図面を参照して説明する。
【００１９】
〔本発明に係る電池システムが適用される電力システムの概要〕
はじめに、本発明に係る電池システムが適用される電力システムの概要について、図１を参照して説明する。図１は、本発明に係る電池システム２０１が適用される電力システム１０１の概要を表すブロック図である。
【００２０】
風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーに由来する電力系統では、自然環境に及ぼす負荷が少ないという利点がある反面、その発電能力が自然環境に左右される。具体的には、風力や太陽光の強さは時々刻々と変化するため、電力系統に周波数変動や電圧変動などの悪影響を及ぼすことが懸念される。
【００２１】
こうした懸念を除くアプローチのひとつとして、図１に示すように、自然エネルギー発電装置に電池システムを併設し、電力系統の周波数変動や電圧変動の抑制を図る電力システム１０１が提案された。
【００２２】
電力システム１０１は、図１に示すように、電力系統１０２と、発電装置１０３と、インバータ１０４と、本発明に係る電池システム２０１とを備えて構成される。
なお、本発明に係る電池システム２０１とは、後記する本発明の実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３を包括する概念である。
【００２３】
発電装置１０３は、例えば、自然エネルギーに由来して発電した電力を電力系統１０２に供給する機能を有する。発電装置１０３と電力系統１０２とを接続する電線１０５には、連結点Ａおよびインバータ１０４をそれぞれ介して、本発明に係る電池システム２０１が接続されている。
【００２４】
インバータ１０４は、発電装置１０３で発電された電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を電池システム２０１へ送る機能と、電池システム２０１に蓄えられた直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統１０２へ送る機能とを有する。負荷への送電は、交流の電力系統１０２を介して行われる。
【００２５】
発電装置１０３として自然エネルギー発電装置１０３を採用した場合、その出力は、天候や季節などの自然環境の変化に係る影響を受けて変動する。この出力変動は、電力系統１０２の周波数変動や電圧変動を招き、電力系統１０２の電力品質を低下させる要因となる。
【００２６】
この点、本発明に係る電池システム２０１は、電力系統１０２の周波数や電圧の変動が所定の範囲内に収まるように機能する。すなわち、電池システム２０１は、電力系統１０２に過剰な電力が供給された場合はその過剰電力を電池システム２０１に充電する一方、電力が不足する場合は電池システム２０１に蓄えられた電力を放電する、いわゆるバッファ機能を有する。これにより、本発明に係る電池システム２０１は、電力系統１０２の周波数変動や電圧変動を抑制することができる。
【００２７】
〔本発明に係る電池システム２０１の階層構造〕
次に、本発明に係る電池システム２０１の階層構造について、図２を参照して説明する。図２は、本発明に係る電池システム２０１の階層構造を概念的に表すブロック図である。
【００２８】
本発明に係る電池システム２０１は、例えば図２に示すように、複数の電池セル（本発明の“蓄電池”に相当する。）２１７を接続してなる電池モジュール（本発明の“電池群”および“電池ユニット”に相当する。）２１３と、複数の電池モジュール２１３を並列に接続してなる電池パック（本発明の“電池システム”に相当する。）２０３と、複数の電池パック２０３を接続してなる電池ブロック２５１とを、相互に階層化して構成されている。
【００２９】
なお、電池モジュール２１３は、複数の電池セル２１７を直列接続したもの、複数の電池セル２１７を並列接続したもの、並びに、複数の電池セル２１７を直列および並列の組み合わせにより接続したものを含む。
【００３０】
電池モジュール２１３は、図２に示すように、複数の電池セル２１７と、電池セル監視部（ＣＣＵ）２１８とを備えている。
【００３１】
複数の各電池セル２１７は、例えばリチウムイオン電池や鉛電池などの二次電池であり、電力系統１０２からインバータ１０４を介して供給される直流電力を一時的に充電する一方、電池セル２１７に蓄えた直流電力を必要に応じて放電する機能を有する。
【００３２】
電池セル監視部（ＣＣＵ）２１８は、複数の各電池セル２１７毎の端子間電圧、温度、電流を計測し、各電池セル２１７毎の充電状態（ＳＯＣ；State Of Charge）に係る情報を取得する機能を有する。また、電池セル監視部２１８は、複数の各電池セル２１７毎の端子間電圧に基づいて、過充電または過放電の診断を行なう機能を有する。
【００３３】
電池パック２０３は、図２に示すように、複数の電池モジュール２１３と、電池制御装置（ＢＣＵ）２１５とを備えている。電池制御装置（ＢＣＵ）２１５は、本発明の“コントローラ”に相当する。
【００３４】
複数の各電池モジュール２１３は、電池セル２１７と同様に、電力系統１０２からインバータ１０４を介して供給される直流電力を一時的に充電する一方、電池モジュール２１３に蓄えた直流電力を必要に応じて放電する機能を有する。
【００３５】
電池制御装置（ＢＣＵ）２１５は、不図示の通信媒体を介して電池セル監視部２１８から取得した複数の各電池セル２１７の充電状態情報や電池パック２０３の管理情報を、不図示の通信媒体を介して自身の上位の制御装置である統合制御装置（ＩＢＣＵ）２６１およびシステム制御装置（ＢＳＣＵ）２７１へと報告する機能を有する。
【００３６】
電池ブロック２５１は、図２に示すように、複数の電池パック２０３と、統合制御装置（ＩＢＣＵ）２６１とを備えている。
【００３７】
複数の各電池パック２０３は、電池セル２１７や電池モジュール２１３と同様に、電力系統１０２からインバータ１０４を介して供給される直流電力を一時的に充電する一方、電池パック２０３に蓄えた直流電力を必要に応じて放電する機能を有する。
【００３８】
統合制御装置（ＩＢＣＵ）２６１は、通信媒体を介して電池制御装置（ＢＣＵ）２１５から取得した情報や電池ブロック２５１の管理情報を、通信媒体を介して自身の上位の制御装置であるシステム制御装置（ＢＳＣＵ）２７１へと報告する機能を有する。システム制御装置（ＢＳＣＵ）２７１は、複数の電池ブロック２５１の動作管理を行う機能を有する。
【００３９】
〔本発明に係る電池システムの概要〕
本発明に係る実施形態の説明に先立って、本発明に係る電池システムの概要について説明する。
本発明に係る電池システムは、複数の蓄電池を接続してなる電池群と、前記電池群に直列に接続されるスイッチ回路とを有する電池ユニットを、複数並列に接続してなる電池システムであって、前記スイッチ回路は、第１のスイッチおよび抵抗値が既知のプリチャージ抵抗が直列に接続される第１の回路、並びに、第２のスイッチを有する第２の回路を並列に接続してなり、複数の前記電池ユニットは、前記電池群における両端の電圧差を検知する電池群電圧検知部と、前記電池群に流れる電流を検知する第１の電流検知部と、をそれぞれを有し、前記電池システムは、該電池システムに流れる電流を検知する第２の電流検知部を有し、複数の前記電池ユニットにおける出力を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、接続対象となる電池ユニットである接続対象電池ユニットを前記電池システムに接続する際に、前記接続対象電池ユニットにおいて、前記第１のスイッチをオン状態にし、かつ、前記第２のスイッチをオフ状態にした後に、前記第１のスイッチをオフ状態にし、かつ、前記第２のスイッチをオン状態にしたときの、前記第１の電流検知部の電流検知情報、前記第２の電流検知部の電流検知情報、並びに、前記電池群電圧検知部の電圧検知情報に基づいて、前記第１および第２のスイッチのオンオフ状態を制御する、ことを最も主要な特徴とする。
なお、後記する実施形態では、電池セル２１７が本発明の“蓄電池”に、電池モジュール２１３が本発明の“電池群”および“電池ユニット”に、電池パック２０３が本発明の“電池システム”に、それぞれ相当する。
【００４０】
本発明に係る電池システム２０３によれば、接続対象となる電池ユニットを電池システムに接続した後に、接続後の電池システムの状態が放電から充電へと突発的に切り替わった場合であっても、過大な電流を抑止することができる。
【００４１】
〔比較例に係る電池システム２０３Ａ〕
ここで、本発明に係る電池システム２０３の優位性を明らかにするために、比較例に係る電池システム２０３Ａの概要について、図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明する。図３Ａは、比較例に係る電池システム２０３Ａの回路図である。図３Ｂは、比較例に係る電池システム２０３ＡのコントローラＣＴＲＡの入出力信号を表す図である。
【００４２】
比較例に係る電池システム２０３Ａは、図３Ａに示すように、複数の電池セルを接続してなる複数の電池群Ｖ１−Ｖｎ（ただし、ｎは自然数。以下、同じ。）と、複数の電池群Ｖ１−Ｖｎにそれぞれ直列に接続されるスイッチ回路ＳＷ１，・・・，ＳＷｎとを有する電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎを、複数並列に接続して構成される。
【００４３】
詳しく述べると、複数の電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎは、図３Ａに示すように、電池システム２０３Ａの正極および負極直流母線ＤＣＰ，ＤＣＮの間に、電流センサＩ１，・・・，Ｉｎ、電池群Ｖ１−Ｖｎ、電池群Ｖ１−Ｖｎの内部抵抗Ｚ１，・・・，Ｚｎ、および、スイッチ回路ＳＷ１，・・・，ＳＷｎを、それぞれ直列に接続して構成される。また、複数の電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎは、電池群Ｖ１−Ｖｎにおける両端の電圧差を検知する電池群電圧検知部Ｖｂ１，・・・，Ｖｂｎと、電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎにおける両端の電圧差を検知する電池ユニット電圧検知部Ｖａ１，・・・，Ｖａｎと、を備える。
【００４４】
複数のスイッチ回路ＳＷ１，・・・，ＳＷｎは、図３Ａに示すように、第１のスイッチＳａ１，・・・，Ｓａｎおよび抵抗値が既知のプリチャージ抵抗Ｚｐｒ１，・・・，Ｚｐｒｎが直列に接続される第１の回路Ｃａ１，・・・，Ｃａｎ、並びに、第２のスイッチＳｂ１，・・・，Ｓｂｎを有する第２の回路Ｃｂ１，・・・，Ｃｂｎを並列に接続してなる。
【００４５】
第１のスイッチＳａ１，・・・，Ｓａｎ、および、第２のスイッチＳｂ１，・・・，Ｓｂｎとしては、例えば、リレーや電力用半導体スイッチ（例えばＩＧＢＴ）などを用いて構成すればよい。本実施形態では、第１のスイッチＳａ１，・・・，Ｓａｎ、および、第２のスイッチＳｂ１，・・・，Ｓｂｎとして、リレーを用いた例をあげて説明する。
【００４６】
第１のスイッチＳａ１，・・・，Ｓａｎ、および、第２のスイッチＳｂ１，・・・，Ｓｂｎをオンオフ動作させるために、比較例に係る電池システム２０３Ａは、図３Ｂに示すように、コントローラＣＴＲＡを備える。コントローラＣＴＲＡは、電流センサの電流検知情報Ｉ１，・・・，Ｉｎ、電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎの電圧検知情報Ｖａ１，・・・，Ｖａｎ、および、電池群電圧検知部の電圧検知情報Ｖｂ１，・・・，Ｖｂｎをそれぞれ入力し、入力した各種情報に基づいて所定の演算を施して、第１のスイッチＳａ１，・・・，Ｓａｎ、および、第２のスイッチＳｂ１，・・・，Ｓｂｎをオンオフ動作させるための制御信号を出力する。コントローラＣＴＲＡは、複数の電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎにおける出力を制御する機能を有する。
【００４７】
詳しく述べると、接続対象となる電池ユニット（以下の説明では、図３Ａに示す電池ユニットＢＴＵ１を、接続対象電池ユニットとして説明する。）を電池システム２０３Ａに接続する際に、コントローラＣＴＲＡは、まず、第１のスイッチＳａ１をオフ状態からオン状態に切り替えるように制御する。これにより、電池ユニットＢＴＵ１は、プリチャージ抵抗Ｚｐｒ１を介して電池システム２０３Ａに接続される。その後、コントローラＣＴＲＡは、次述する第２のスイッチＳｂ１のオン条件充足を待って、第２のスイッチＳｂ１をオフ状態からオン状態に切り替えるように制御する。これにより、電池ユニットＢＴＵ１は、プリチャージ抵抗Ｚｐｒ１を介することなく、電池システム２０３Ａに直接接続される。
【００４８】
要するに、比較例に係る電池システム２０３Ａでは、接続対象電池ユニットＢＴＵ１を電池システム２０３Ａに接続する際に、その接続直後において、電池ユニットＢＴＵ１は、プリチャージ抵抗Ｚｐｒ１を介して電池システム２０３Ａに接続される。したがって、比較例に係る電池システム２０３Ａによれば、接続対象電池ユニットＢＴＵ１を電池システム２０３Ａに接続する際において、その接続直後に流れるおそれのある突入電流などの過大電流を抑止することができるとされている。
【００４９】
〔第２のスイッチＳｂ１のオン条件：等電圧条件〕
次に、第２のスイッチＳｂ１のオン条件として等電圧条件を採用した場合の、比較例に係る電池システム２０３Ａの動作について、図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、第２のスイッチＳｂ１のオン条件として等電圧条件を採用した場合の、比較例に係る電池システム２０３Ａの動作説明図である。
【００５０】
なお、等電圧条件とは、接続対象電池ユニットＢＴＵ１の電圧検知情報Ｖａ１と、電池システム２０３Ａに対して既接続の電池ユニットＢＴＵｎの電圧検知情報Ｖａｎとの差の絶対値｜Ｖａ１−Ｖａｎ｜が、予め定められる許容範囲内に収束する場合、第２のスイッチＳｂ１をオン状態に制御するように、コントローラＣＴＲＡに予め設定される第２のスイッチＳｂ１のオン条件を意味する。
【００５１】
第２のスイッチＳｂ１のオン条件として等電圧条件を採用した場合において、放電状態にある電池システム２０３Ａに対し、接続対象電池ユニットＢＴＵ１を接続（第２のスイッチＳｂ１をオフ状態からオン状態に切り替え；図４Ａの経過時間Ｔ１参照）した後は、図４Ａに示すように、接続後の電池ユニットＢＴＵ１と比べて、既接続の電池ユニットＢＴＵｎの方に多量の放電電流が流れる。
【００５２】
これは、前記の電池システム２０３Ａでは、未接続の電池ユニットＢＴＵ１と比べて、既接続の電池ユニットＢＴＵｎの方が、高い開路電圧（ＯＣＶ）をもつからである。前記のような放電電流の流通過程を経て、接続後の電池ユニットＢＴＵ１と、既接続の電池ユニットＢＴＵｎとのそれぞれに流れる放電電流の大きさは、図４Ａに示すように、所定の収束時間τをもって、相互に一致するように収束してゆく。
【００５３】
いま、図４Ａに示す収束の過程において、接続後の電池システムＢＴＵ１の状態が、図４Ｂに示す経過時間Ｔ２の時点で、放電から充電へと切り替わったとする。ちなみに、再生可能エネルギーを用いた電力系統における電力貯蔵用の電池システムでは、このような電池システムの状態の切り替わりが突発的に起こり得る。すると、充電電流は、接続後の電池ユニットＢＴＵ１の方に集中して流れる。前記の電池システム２０３Ａでは、接続後の電池ユニットＢＴＵ１の方が、既接続の電池ユニットＢＴＵｎと比べて、低い開路電圧（ＯＣＶ）をもつからである。
【００５４】
したがって、第２のスイッチＳｂ１のオン条件として、等電圧条件に係る第２のスイッチのオフ状態からオン状態への切り替え制御を、再生可能エネルギーを用いた電力系統における電力貯蔵用の比較例に係る電池システム２０３Ａに適用した場合に、図４Ｂに示すように、過大な電流を抑止できない事態を招くおそれがあった。
【００５５】
〔第２のスイッチＳｂ１のオン条件：等ＳＯＣ条件〕
次に、第２のスイッチＳｂ１のオン条件として等ＳＯＣ（ＳＯＣ；充電状態）条件を採用した場合の、比較例に係る電池システム２０３Ａの動作について、図４Ｃおよび図４Ｄを参照して説明する。図４Ｃおよび図４Ｄは、第２のスイッチＳｂ１のオン条件として等ＳＯＣ条件を採用した場合の、比較例に係る電池システム２０３Ａの動作説明図である。
【００５６】
なお、等ＳＯＣ条件とは、接続対象電池ユニットＢＴＵ１のＳＯＣ情報（電圧検知情報Ｖａ１に基づいて求める）と、電池システム２０３Ａに対して既接続の電池ユニットＢＴＵｎのＳＯＣ情報（電圧検知情報Ｖａｎに基づいて求める）との差の絶対値が、予め定められる許容範囲内に収束する場合、第２のスイッチＳｂ１をオン状態に制御するように、コントローラＣＴＲＡに予め設定される第２のスイッチＳｂ１のオン条件を意味する。
【００５７】
第２のスイッチＳｂ１のオン条件として等ＳＯＣ条件を採用した場合において、放電状態にある電池システム２０３Ａに対し、接続対象電池ユニットＢＴＵ１を接続（第２のスイッチＳｂ１をオフ状態からオン状態に切り替え；図４Ｃの経過時間Ｔ３参照）した後は、図４Ｃに示すように、接続後の電池ユニットＢＴＵ１の閉路電圧（ＣＣＶ）と、既接続の電池ユニットＢＴＵｎの閉路電圧（ＣＣＶ）とは、経時的に線形の漸減特性を示す、略共通の軌跡をたどる。
【００５８】
一方、図４Ｃに示す経過時間Ｔ３の前後における電流の大きさの観点で、接続後の電池ユニットＢＴＵ１と、既接続の電池ユニットＢＴＵｎとを比較すると、図４Ｄに示すように、等ＳＯＣ条件であっても、電流は等しく分配されずに、接続後の電池ユニットＢＴＵ１の方に過大な電流の流れるおそれがある。これは、接続後の電池ユニットＢＴＵ１と、既接続の電池ユニットＢＴＵｎとは、相互に内部抵抗（充放電による分極）の大きさが異なるからである。
【００５９】
したがって、第２のスイッチＳｂ１のオン条件として、等ＳＯＣ条件に係る第２のスイッチのオフ状態からオン状態への切り替え制御を、比較例に係る電池システム２０３Ａに適用した場合に、図４Ｄに示すように、過大な電流を抑止できない事態を招くおそれがあった。
【００６０】
〔本発明の実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３Ｂ〕
次に、本発明の実施形態に係る電池システムに相当する電池パック２０３Ｂについて、図５を参照して説明する。図５Ａは、本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック２０３Ｂ）の回路図である。図５Ｂは、電池システム（電池パック２０３Ｂ）のコントローラＣＴＲＢの内部構成および入出力信号を表す図である。
【００６１】
なお、比較例に係る電池システム２０３Ａと、本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック）２０３Ｂとは、基本的な構成部分が類似している。そこで、比較例と本発明との各構成要素について、共通の機能を有する部材間には共通の符号を付し、その重複する説明を省略する。また、比較例と本発明との間で共通の機能を有する部材を識別して説明する必要がある場合において、比較例に係る部材の共通符号の末尾に“Ａ”を付する一方、本発明に係る部材の共通符号の末尾に“Ｂ”を付することとする。そして、比較例と本発明との相違点に注目し、これら両者間の相違点について説明することで、本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック）２０３Ｂの説明に代えることとする。
【００６２】
比較例と本発明との相違点は、大きく２つある。第１の相違点は、図５Ａに示すように、本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック）２０３Ｂが陽極側直流母線ＤＣＰに、電池システム２０３Ｂに流れる電流を検知する第２の電流検知部Ｉ０を有する点である。第２の電流検知部Ｉ０で検知された電池システム（電池パック）２０３Ｂに係る電流検知情報Ｉ０は、コントローラＣＴＲＢへと送られる。
【００６３】
第２の相違点は、図５Ｂに示すように、本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック）２０３ＢのコントローラＣＴＲＢが、抵抗値取得部ＣＴＲ１と、電池ユニット電圧取得部ＣＴＲ２と、スイッチ動作制御部ＣＴＲ３と、を有する点である。
【００６４】
抵抗値取得部ＣＴＲ１は、電池システム２０３Ｂ、電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎ、および、電池群Ｖ１−Ｖｎの内部抵抗値を取得する機能を有する。
【００６５】
電池ユニット電圧取得部ＣＴＲ２は、複数の電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎのそれぞれにおける両端の電圧差を取得する機能を有する。
【００６６】
スイッチ動作制御部ＣＴＲ３は、接続対象電池ユニットＢＴＵ１における第１の電流検知部の電流検知情報Ｉ１、第２の電流検知部の電流検知情報Ｉ０、抵抗値取得部ＣＴＲ１で取得した抵抗値情報Ｚ１，Ｚｎ、電池群電圧検知部の電圧検知情報Ｖｂ１，・・・，Ｖｂｎ、並びに、電池ユニット電圧検知部Ｖａ１，・・・，Ｖａｎで検知した電圧差情報Ｖａ１，・・・，Ｖａｎに基づいて、第１および第２のスイッチＳａ１，Ｓｂ１のオンオフ状態を制御する機能を有する。
【００６７】
〔本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック）２０３の動作〕
次に、本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック）２０３の動作について、図６を参照して説明する。図６は、本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック）２０３の動作を表すフローチャート図である。
なお、図６に示すフローは、電池システム（電池パック）２０３に対して、接続対象電池ユニットＢＴＵ１が接続される旨（例えば、メンテナンス員による操作入力）を、コントローラＣＴＲＢが取得することによって開始される。
【００６８】
ステップＳ１１において、接続対象電池ユニットＢＴＵ１が接続される旨を取得すると、コントローラＣＴＲＢのスイッチ動作制御部ＣＴＲ３は、図６に示すように、第１のスイッチＳａ１をオン状態にする制御を行う。これにより、第１のスイッチＳａ１はオン状態になる。すると、電池ユニットＢＴＵ１は、プリチャージ抵抗Ｚｐｒ１を介して電池システム２０３Ｂに接続される。こうすることで、接続対象電池ユニットＢＴＵ１を電池システム２０３Ｂに接続する際において、その接続直後などに流れるおそれのある突入電流などの過大電流を抑止することができる。
【００６９】
ステップＳ１２において、コントローラＣＴＲＢ、および、コントローラＣＴＲＢの電池ユニット電圧取得部ＣＴＲ２は、電池ユニットＢＴＵ１の電圧検知情報Ｖａ１、電池群電圧検知部Ｖｂ１の電圧検知情報Ｖｂ１、第１の電流検知部Ｉ１の電流検知情報Ｉ１、および、第２の電流検知部Ｉ０の電流検知情報Ｉ０をそれぞれ取得する。
【００７０】
ステップＳ１３において、コントローラＣＴＲＢの抵抗値取得部ＣＴＲ１は、蓄電池Ｖ１−Ｖｎの内部抵抗値情報Ｚ１，Ｚｎを、後記の演算により取得する。
【００７１】
ここで、蓄電池Ｖ１−Ｖｎの内部抵抗値情報Ｚ１，Ｚｎを取得する意味について説明する。仮に、接続対象電池ユニットＢＴＵ１が、第２のスイッチＳｂ１をオンした状態で電池システム２０３Ｂに接続されたとする。このとき、電池システム２０３Ｂの充電状態において、接続対象電池ユニットＢＴＵ１に流れる電流Ｉ１は、電池システム２０３Ｂに流れる電流Ｉ０を、蓄電池Ｖ１−Ｖｎの内部抵抗値情報Ｚ１，Ｚｎにしたがって按分したものとなる。このため、蓄電池Ｖ１−Ｖｎの内部抵抗値情報Ｚ１，Ｚｎの差の絶対値｜Ｚ１−Ｚｎ｜が、予め定められる範囲内に収束している場合、接続対象電池ユニットＢＴＵ１に流れる電流Ｉ１と、既接続の電池ユニットＢＴＵｎに流れる電流Ｉｎとは、その大きさがほぼ等しい（後記の等電流条件の充足に相当する。）とみなすことができる。以上が、蓄電池Ｖ１−Ｖｎの内部抵抗値情報Ｚ１，Ｚｎを取得する理由である。
【００７２】
ステップＳ１４において、コントローラＣＴＲＢのスイッチ動作制御部ＣＴＲ３は、スイッチ動作制御部ＣＴＲ３に予め設定されている第２のスイッチＳｂ１のオン条件として、後に詳しく説明する等電流条件を充足したか否かを判定する。
【００７３】
ステップＳ１４の判定の結果、等電流条件を充足しない旨の判定が下された場合、コントローラＣＴＲＢは、処理の流れをステップＳ１２へ戻し、以下の処理を行わせる。一方、ステップＳ１４の判定の結果、等電流条件を充足した旨の判定が下された場合、コントローラＣＴＲＢは、処理の流れを次のステップＳ１５へと進ませる。
【００７４】
ステップＳ１５において、コントローラＣＴＲＢのスイッチ動作制御部ＣＴＲ３は、第２のスイッチＳｂ１をオン状態にする制御を行う。これにより、第２のスイッチＳｂ１はオン状態になる。すると、電池ユニットＢＴＵ１は、プリチャージ抵抗Ｚｐｒ１を介することなく、電池システム２０３Ｂに直接接続されるようになる。こうすることで、電池ユニットＢＴＵ１を、プリチャージ抵抗Ｚｐｒ１を介して電池システム２０３Ｂに接続した場合に生じるプリチャージ抵抗Ｚｐｒ１の発熱を抑止するようにしている。
【００７５】
ステップＳ１６において、コントローラＣＴＲＢのスイッチ動作制御部ＣＴＲ３は、第１のスイッチＳａ１をオフ状態にする制御を行う。これにより、第１のスイッチＳａ１はオフ状態になる。要するに、プリチャージ抵抗Ｚｐｒ１を含む第１の回路Ｃａ１は、開放状態となる。こうすることで、電池ユニットＢＴＵ１を、プリチャージ抵抗Ｚｐｒ１を介して電池システム２０３Ｂに接続した場合に生じるプリチャージ抵抗Ｚｐｒ１の発熱を、確実に抑止することができる。
【００７６】
〔第２のスイッチＳｂ１のオン条件：等電流条件〕
次に、第２のスイッチＳｂ１のオン条件として等電流条件を採用した場合の、本発明の実施形態に係る電池システム２０３Ｂの動作について、図７Ａ〜図７Ｃを参照して説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、第２のスイッチＳｂ１のオン条件として等電流条件を採用した場合の、本発明の実施形態に係る電池システム２０３Ｂの動作説明図である。
【００７７】
なお、等電流条件とは、接続対象電池ユニットＢＴＵ１の電流検知情報Ｉ１と、電池システム２０３Ｂに対して既接続の電池ユニットＢＴＵｎの電流検知情報Ｉｎとの差の絶対値｜Ｉ１−Ｉｎ｜が、予め定められる許容範囲内に収束する場合、第２のスイッチＳｂ１をオン状態に制御するように、コントローラＣＴＲＡに予め設定される第２のスイッチＳｂ１のオン条件を意味する。
【００７８】
第２のスイッチＳｂ１のオン条件として等電流条件を採用した場合において、放電状態にある電池システム２０３Ｂに対し、接続対象電池ユニットＢＴＵ１を接続（第２のスイッチＳｂ１をオフ状態からオン状態に切り替え；図７Ａの経過時間Ｔ４参照）した後は、図７Ａに示すように、接続後の電池ユニットＢＴＵ１の閉路電圧（ＣＣＶ）と、既接続の電池ユニットＢＴＵｎの閉路電圧（ＣＣＶ）とは、等ＳＯＣ条件の場合と同様に、経時的に線形の漸減特性を示す、略共通の軌跡をたどる。
【００７９】
一方、図７Ａに示す経過時間Ｔ４の前後における電流の大きさの観点で、接続後の電池ユニットＢＴＵ１と、既接続の電池ユニットＢＴＵｎとを比較すると、図７Ｂに示すように、接続直後の両電池ユニットＢＴＵ１，ＢＴＵｎに流れる電流が等しくなる。その後、ＳＯＣの相違にしたがって流れる電流の大きさに差が生じて、両電池ユニットＢＴＵ１，ＢＴＵｎに流れる電流の大きさは、経時的に収束してゆく。
【００８０】
図７Ｂに示す収束の過程において、図７Ｃの経過時間Ｔ５に示すように、充放電の切り替えが生じた場合は、前記と同様に、ＳＯＣの差にしたがって流れる電流の大きさに差が生じてしまう。しかしながら、等電流条件によれば、充放電の切り替えが生じた場合であっても、等電圧条件と比べて、異常な過大電流の流れる蓋然性を低く抑えることができる。これは、等電流条件では、電流の大きさが収束するまでのＳＯＣの差の大きい期間が短く、また、そもそもＳＯＣの差が大きい状況で接続されることがほとんど起こらないからである。
【００８１】
したがって、第２のスイッチＳｂ１のオン条件として、等電流条件に係る第２のスイッチのオフ状態からオン状態への切り替え制御を、本発明の実施形態に係る電池システム２０３Ｂに適用した場合に、図７Ｃに示すように、仮に充放電の切り替えが生じた場合であっても、等電圧条件と比べて、異常な過大電流の流れる蓋然性を低く抑えることができる。
【００８２】
〔第２のスイッチＳｂ１のオン条件（等電流条件）の求め方〕
次に、第２のスイッチＳｂ１のオン条件（等電流条件）の求め方について説明する。
前提として、本発明の実施形態に係る電池システム２０３Ｂは、電池ユニットＢＴＵ１が接続されていない状態にあるとする。また、本発明の実施形態に係る電池システム２０３Ｂにおける直流系統電圧をＶTOTALとし、電池ユニットＢＴＵｎの電池群Ｖｎの両端の電圧 差をＶｎ（図５Ａ参照）とし、電池群Ｖｎの内部抵抗値をＺｎ（図５Ａ参照）とし、電池システム２０３Ｂに流れる電流の大きさをＩ０（図５Ａ参照）とし、現に接続されている電池システムの数を（ｎ−１）（ただし、ｎは自然数）とする。
【００８３】
すると、電池ユニットＢＴＵ１が接続されていない状態における直流系統電圧ＶTOTALは、下記（式１）のように表すことができる。
ＶTOTAL＝Ｖｎ＋Ｚｎ×Ｉ０／（ｎ−１）      （式１）
【００８４】
また、電池ユニットＢＴＵ１が接続されていない状態から、接続対象電池ユニットＢＴＵ１の第１のスイッチＳａ１をオン状態とすることを経て、接続対象電池ユニットＢＴＵ１の第２のスイッチＳｂ１（図５Ａ参照）をオン状態にした瞬間の直流系統電圧ＶTOTALは、下記（式２）のように表すことができる。ただし、電池ユニットＢＴＵ１の電池群Ｖ１の両端の電圧差をＶ１（図５Ａ参照）とし、電池群Ｖ１の内部抵抗値をＺ１（図５Ａ参照）とする。
ＶTOTAL＝Ｖ１＋Ｚ１×Ｉ０／ｎ      （式２）
【００８５】
理想的な等電流条件で第２のスイッチＳｂ１（図５Ａ参照）をオン状態にした直後において、各電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎに流れる電流はそれぞれＩ０／ｎである。また、各電池ユニット電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎの電圧は等しい。したがって、次の（式３）が成立する。
Ｖ１＋Ｚ１×Ｉ０／ｎ＝Ｖｎ＋Ｚｎ×Ｉ０／ｎ      （式３）
【００８６】
（式３）を変形することにより、（式４）を得ることができる。
Ｖ１−Ｖｎ＝Ｚｎ×Ｉ０／ｎ−Ｚ１×Ｉ０／ｎ      （式４）
【００８７】
ここで、電池ユニットＢＴＵｎにおける電池群Ｖｎの両端の電圧差Ｖｎ（図５Ａ参照）は、充放電中の電池ユニットＢＴＵｎの開路電圧（ＯＣＶ）であるから、その計測による取得は困難である。そこで、（式１）を次の（式５）のように変換する。
Ｖｎ＝ＶTOTAL−Ｚｎ×Ｉ０／（ｎ−１）      （式５）
この際、（式１）と（式５）との間にはスイッチ投入前後の時間差があるが、この時間差による充電状態の変化は微小であるため、（式５）にて近似することができる。
【００８８】
（式５）を（式４）に代入し、次の（式６），（式７）を順次得る。
Ｖ１−（ＶTOTAL−Ｚｎ×Ｉ０／（ｎ−１））＝Ｚｎ×Ｉ０／ｎ−Ｚ１×Ｉ０／ｎ      （式６）
Ｖ１−ＶTOTAL＝Ｚｎ×Ｉ０×（１／ｎ−１／（ｎ−１））−Ｚ１×Ｉ０／ｎ    （式７）
【００８９】
ここで、（式７）の左辺（Ｖ１−ＶTOTAL）が、（式７）の右辺（Ｚｎ×（Ｉ０／ｎ−Ｉ０／（ｎ−１））−Ｚ１×Ｉ０／ｎ）と等しくなるときが、第２のスイッチＳｂ１の好適なオン条件（等電流条件）に相当する。
【００９０】
（式７）の電池ユニットＢＴＵ１における電池群Ｖ１の両端の電圧差Ｖ１は、電池群電圧検知部の電圧検知情報Ｖｂ１に、直流系統電圧ＶTOTALは、電池ユニットＢＴＵ１の電圧検知情報Ｖａ１に、それぞれ相当する。したがって、（式７）の左辺の解を、コントローラＣＴＲＢが取得可能な情報Ｖｂ１，Ｖａ１に基づいて求めることができる。
【００９１】
また、（式７）の右辺（Ｚｎ×（Ｉ０／ｎ−Ｉ０／（ｎ−１））−Ｚ１×Ｉ０／ｎ）のうち、電池システム２０３Ｂに流れる電流の大きさＩ０は、第２の電流検知部Ｉ０の電流検知情報Ｉ０により取得することができる。電池システムの数ｎは、実際のシステム構成に基づいて取得することができる。電池群Ｖ１，Ｖｎの内部抵抗値Ｚ１，Ｚｎは、下記の手順で求めることができる。したがって、（式７）の右辺の解を、第２の電流検知部Ｉ０の電流検知情報Ｉ０により取得可能な情報Ｉ０、電池システムの数ｎ、および、電池群Ｖ１，Ｖｎの内部抵抗値Ｚ１，Ｚｎに基づいて求めることができる。
【００９２】
〔電池群Ｖ１−Ｖｎの内部抵抗値Ｚ１，Ｚｎの求め方〕
次に、電池群Ｖ１−Ｖｎの内部抵抗値Ｚ１，Ｚｎの求め方について次述する。
前提として、本発明の実施形態に係る電池システム２０３Ｂは、電池ユニットＢＴＵ１が接続されている状態にあり、かつ、第１のスイッチＳａ１（図５Ａ参照）がオン状態にあるとする。また、電池ユニットＢＴＵ１が有する電池群Ｖ１の起電力をＶ１とし、電池ユニットＢＴＵ１が有するプリチャージ抵抗Ｚｐｒ１の抵抗値をＺｐｒ１とし、電池ユニットＢＴＵ１に流れる電流の大きさをＩ１とする。このとき、直流系統電圧ＶTOTALは、下記（式８）のように表すことができる。
ＶTOTAL＝Ｖ１＋（Ｚ１＋Ｚｐｒ１）×Ｉ１      （式８）
【００９３】
（式８）は、（式９）のように変形することができる。
Ｚ１＝−（Ｖ１−ＶTOTAL）／Ｉ１−Ｚｐｒ１      （式９）
なお、（式９）の右辺のうち（Ｖ１−ＶTOTAL）は、前記のように、コントローラＣＴＲＢが取得可能な情報Ｖｂ１，Ｖａ１に基づいて求めることができる。また、（式９）の右辺のうち電流の大きさＩ１は、第１の電流検知部Ｉ１の電流検知情報Ｉ１により取得することができる。そして、プリチャージ抵抗Ｚｐｒ１の抵抗値Ｚｐｒ１は既知である。したがって、前記の手順で取得した（Ｖ１−ＶTOTAL），Ｉ１，Ｚｐｒ１を、（式９）の右辺に代入することにより、（式９）の左辺Ｚ１の解を求めることができる。
【００９４】
次に、電池群Ｖｎの内部抵抗値Ｚｎの求め方について説明する。
前提として、本発明の実施形態に係る電池システム２０３Ｂは、電池ユニットＢＴＵｎが接続されている状態にあり、かつ、第２のスイッチＳｂｎ（図５Ａ参照）がオン状態にあるとする。また、電池ユニットＢＴＵｎが有する電池群Ｖｎの起電力をＶｎとし、電池ユニットＢＴＵｎに流れる電流の大きさをＩｎとする。このとき、直流系統電圧ＶTOTALは、下記（式１０）のように表すことができる。
ＶTOTAL＝Ｖｎ＋Ｚｎ×Ｉｎ      （式１０）
【００９５】
前記の（式８）と（式１０）との左辺は共通（ＶTOTAL）であるから、それぞれの右辺を等号で結ぶと、（式１１）のように表すことができる。
Ｖｎ＋Ｚｎ×Ｉｎ＝Ｖ１＋（Ｚ１＋Ｚｐｒ１）×Ｉ１      （式１１）
【００９６】
（式１１）は、（式１２）のように変形することができる。
Ｚｎ＝（Ｖ１−Ｖｎ）／Ｉｎ＋（Ｚ１＋Ｚｐｒ１）×Ｉ１／Ｉｎ      （式１２）
なお、（式１２）の右辺のうち電池群Ｖ１−Ｖｎの起電力Ｖ１−Ｖｎは、各電池群Ｖ１−ＶｎのＳＯＣに基づいて推定することができる。また、（Ｚ１＋Ｚｐｒ１）は、これら両者がＺ１＜＜Ｚｐｒ１の関係にあるため、（Ｚ１＋Ｚｐｒ１）≒Ｚｐｒ１として計算を行ってもよい。また、（式１２）の右辺のうち電流の大きさＩ１，Ｉｎは、第１の電流検知部Ｉ１の電流検知情報Ｉ１および第２の電流検知部Ｉ０の電流検知情報Ｉ０により取得することができる。そして、プリチャージ抵抗Ｚｐｒ１の抵抗値Ｚｐｒ１は既知である。したがって、前記の手順で取得したＶ１−Ｖｎ，Ｉｎ，（Ｚ１＋Ｚｐｒ１），Ｉ１を、（式１２）の右辺に代入することにより、（式１２）の左辺Ｚｎの解を求めることができる。
【００９７】
〔本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック）２０３の作用効果〕
本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック）２０３は、複数の蓄電池を接続してなる電池群Ｖ１−Ｖｎと、電池群Ｖ１−Ｖｎに直列に接続されるスイッチ回路ＳＷ１，・・・，ＳＷｎとを有する電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎを、複数並列に接続してなる電池システムであって、スイッチ回路ＳＷ１，・・・，ＳＷｎは、第１のスイッチＳａ１，・・・，Ｓａｎおよび抵抗値が既知のプリチャージ抵抗Ｚｐｒ１，・・・，Ｚｐｒｎが直列に接続される第１の回路Ｃａ１，・・・，Ｃａｎ、並びに、第２のスイッチＳｂ１，・・・，Ｓｂｎを有する第２の回路Ｃｂ１，・・・，Ｃｂｎを並列に接続してなる。
【００９８】
複数の電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎは、電池群Ｖ１−Ｖｎにおける両端の電圧差を検知する電池群電圧検知部Ｖｂ１，・・・，Ｖｂｎと、電池群Ｖ１−Ｖｎに流れる電流を検知する第１の電流検知部Ｉ１，・・・，Ｉｎと、をそれぞれを有する。電池システムは、該電池システムに流れる電流を検知する第２の電流検知部Ｉ０を有する。また、電池システムは、複数の電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎにおける出力を制御するコントローラＣＴＲＢを備える。
【００９９】
コントローラＣＴＲＢは、接続対象となる電池ユニットである接続対象電池ユニットＢＴＵ１を電池システム２０３Ｂに接続する際に、接続対象電池ユニットＢＴＵ１において、第１のスイッチＳａ１をオン状態にし、かつ、第２のスイッチＳｂ１をオフ状態にした後に、第１のスイッチＳａ１をオフ状態にし、かつ、第２のスイッチＳｂ１をオン状態にしたときの、第１の電流検知部の電流検知情報Ｉ１、第２の電流検知部の電流検知情報Ｉ０、並びに、電池群電圧検知部の電圧検知情報Ｖｂ１に基づいて、第１および第２のスイッチＳａ１，Ｓｂ１のオンオフ状態を制御する。
【０１００】
本発明の実施形態に係る電池システム（電池パック）２０３によれば、接続対象電池ユニットＢＴＵ１を電池システム２０３Ｂに接続した後に、接続後の電池システム２０３Ｂの状態が放電から充電へと突発的に切り替わった場合であっても、過大な電流を抑止することができる。
【０１０１】
特に、例えば、一般にコントローラを有することなく用いられる鉛蓄電池からなる電池ユニットと、一般にコントローラを有して用いられるリチウムイオン電池からなる電池ユニットとを混在させて構成する電池システムに対して本発明を適用すれば、優れた過大電流抑止効果を発揮することができる。
【０１０２】
また、コントローラＣＴＲＢは、電池システム２０３Ｂ、電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎ、および、電池群Ｖ１−Ｖｎの抵抗値を取得する抵抗値取得部ＣＴＲ１と、電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎにおける両端の電圧差を取得する電池ユニット電圧取得部ＣＴＲ２と、接続対象電池ユニットＢＴＵ１における第１の電流検知部の電流検知情報Ｉ１、第２の電流検知部の電流検知情報Ｉ０、抵抗値取得部ＣＴＲ１で取得した抵抗値情報Ｚ１，Ｚｎ、電池群電圧検知部の電圧検知情報Ｖｂ１，・・・，Ｖｂｎ、並びに、電池ユニット電圧取得部で取得した電圧差情報Ｖａ１，・・・，Ｖａｎに基づいて、第１および第２のスイッチＳａ１，Ｓｂ１のオンオフ状態を制御するスイッチ動作制御部ＣＴＲ３と、を有する構成を採用してもよい。
【０１０３】
また、コントローラＣＴＲＢが有するスイッチ動作制御部ＣＴＲ３は、第１の電流検知部の電池群に係る電流検知情報Ｉ１と、抵抗値取得部で取得した電池群の抵抗値情報Ｚ１との積Ｉ１＊Ｚ１＝Ｖ１から、第２の電流検知部の電池システムに係る電流検知情報Ｉ０と、抵抗値取得部で取得した電池システムの抵抗値Ｚｎとの積Ｉ０＊Ｚｎ＝Ｖｎを差し引いた解Ｖ１−Ｖｎである第１のスイッチ動作条件情報を求める一方、第１の電流検知部の電池群に係る電流検知情報Ｉ１と、抵抗値取得部で取得した電池ユニットの抵抗値Ｚ１＋Ｚｐｒ１との積Ｖａ１＝Ｉ１＊（Ｚ１＋Ｚｐｒ１）から、電池群電圧検知部の電圧検知情報Ｖｂ１を差し引いた解Ｖａ１−Ｖｂ１である第２のスイッチ動作条件情報を求める。そして、コントローラＣＴＲＢが有するスイッチ動作制御部ＣＴＲ３は、第１のスイッチ動作条件情報Ｖ１−Ｖｎ、および、第２のスイッチ動作条件情報Ｖａ１−Ｖｂ１に基づいて、第１および第２のスイッチＳａ１，Ｓｂ１のオンオフ状態を制御する、構成を採用してもよい。
【０１０４】
また、コントローラＣＴＲＢが有するスイッチ動作制御部ＣＴＲ３は、第１のスイッチ動作条件情報Ｖ１−Ｖｎ、および、第２のスイッチ動作条件情報Ｖａ１−Ｖｂ１の差が、予め定められる範囲内に収束する場合、第２のスイッチＳｂ１をオン状態に制御する、構成を採用してもよい。
【０１０５】
また、複数の各電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎは、コントローラＣＴＲＢをそれぞれが有する、構成を採用してもよい。
【０１０６】
また、コントローラＣＴＲＢが有するスイッチ動作制御部ＣＴＲ３は、第１のスイッチＳａ１がオン状態であるときの、第１の電流検知部の電池群に係る電流検知情報Ｉ１と、抵抗値取得部で取得した電池群の抵抗値情報Ｚ１との積（Ｉ１＊Ｚ１）に、電池群電圧検知部の電圧検知情報Ｖ１を加えた解Ｖｂ１＝（Ｉ１＊Ｚ１）＋Ｖ１に基づいて、電池システムの電圧情報Ｖｂ１を求め、電池群電圧検知部の電圧検知情報Ｖ１と、前記求めた電池システムの電圧情報Ｖｂ１との差Ｖ１−Ｖｂ１が、予め定められる範囲内に収束する場合、第２のスイッチＳｂ１をオン状態に制御する、構成を採用してもよい。
【０１０７】
また、コントローラＣＴＲＢが有する前記スイッチ動作制御部ＣＴＲ３は、電池群Ｖ１の内部抵抗値Ｚ１を、第１のスイッチＳａ１がオン状態のときの、第１の電流検知部Ｉ１の電池群Ｖ１に係る電流検知情報Ｉ１と、電池群電圧検知部の電圧検知情報Ｖｂ１の比Ｖｂ１／Ｉ１から求め、電池システム（電池ユニットＢＴＵｎ）の内部抵抗値Ｚｎを、第１のスイッチＳａ１がオン状態のときの、第２の電流検知部Ｉ０の電池システム（電池ユニットＢＴＵｎ）に係る電流検知情報Ｉ０、および、第１の電流検知部Ｉ１の電池群Ｖ１に係る電流検知情報Ｉ１の差Ｉ０−Ｉ１と、電池群電圧検知部の電圧検知情報Ｖｎの比Ｖｎ／（Ｉ０−Ｉ１）から求め、さらに、前記求めた電池システム（電池ユニットＢＴＵｎ）の内部抵抗値Ｚｎと第２の電流検知部Ｉ０の電池システム（電池ユニットＢＴＵｎ）に係る電流検知情報Ｉ０との積の関数Ｚｎ＊Ｉ０＊（１／ｎ−１／（ｎ−１）から、前記求めた電池群Ｖ１の内部抵抗値Ｚ１と第２の電流検知部Ｉ０の電池システム（電池ユニットＢＴＵｎ）に係る電流検知情報Ｉ０との積の関数Ｚ１＊Ｉ０／ｎを差し引いた解Ｚｎ＊Ｉ０＊（１／ｎ−１／（ｎ−１）−Ｚ１＊Ｉ０／ｎが、予め定められる範囲内に収束する場合、第２のスイッチＳｂ１をオン状態に制御する、構成を採用してもよい。
【０１０８】
〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
【０１０９】
例えば、本発明に係る実施形態の説明において、複数の電池ユニットＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎ毎にそれぞれ設けられるプリチャージ抵抗Ｚｐｒ１，・・・，Ｚｐｒｎの抵抗値は、共通であってもよいし、それぞれが相互に異なる値であってもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
２０１    本発明に係る電池システム
２０３Ａ  比較例に係る電池システム
２０３Ｂ  電池パック（本発明の実施形態に係る電池システム）
２１３    電池モジュール（電池群、電池ユニット）
２１７    電池セル（蓄電池）
２５１    電池ブロック
Ｖ１−Ｖｎ    電池群
ＳＷ１，・・・，ＳＷｎ    スイッチ回路
Ｓａ１，・・・，Ｓａｎ    第１のスイッチ
Ｓｂ１，・・・，Ｓｂｎ    第２のスイッチ
ＢＴＵ１，・・・，ＢＴＵｎ    電池ユニット
Ｉ１，・・・，Ｉｎ    第１の電流検知部
Ｉ０    第２の電流検知部
Ｚ１，・・・，Ｚｎ    電池群の内部抵抗
Ｖａ１，・・・，Ｖａｎ    電池ユニット電圧検知部
Ｖｂ１，・・・，Ｖｂｎ    電池群電圧検知部
【図１】
0005971626.tif 000002
【図２】
0005971626.tif 000003
【図３Ａ】
0005971626.tif 000004
【図３Ｂ】
0005971626.tif 000005
【図４Ａ】
0005971626.tif 000006
【図４Ｂ】
0005971626.tif 000007
【図４Ｃ】
0005971626.tif 000008
【図４Ｄ】
0005971626.tif 000009
【図５Ａ】
0005971626.tif 000010
【図５Ｂ】
0005971626.tif 000011
【図６】
0005971626.tif 000012
【図７Ａ】
0005971626.tif 000013
【図７Ｂ】
0005971626.tif 000014
【図７Ｃ】
0005971626.tif 000015