(57)【要約】  ＳＯＣの誤差の集積を防止可能な設定装置  組電池装置および設定方法を提供する。  複数の蓄電池部のうち設定対象の蓄電池部のＳＯＣを決定する設定装置は、蓄電池部を満充電状態または全放電状態である所定状態にする状態設定手段と、複数の蓄電池部のそれぞれと対応し対応する蓄電池部と状態設定手段との間に設けられた複数の第１スイッチと、複数の蓄電池部のそれぞれと対応し対応する蓄電池部と電力線との間に設けられた複数の第２スイッチと、複数の第１スイッチのうち設定対象の蓄電池部と対応する第１スイッチをオンにし複数の第２スイッチのうち設定対象の蓄電池部と対応する第２スイッチ以外の第２スイッチをオンし状態設定手段が設定対象の蓄電池部を所定状態にすると設定対象の蓄電池部のＳＯＣを所定状態に応じた値に決定する制御手段とを含む。
2013140904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線を用いて充放電が行われる複数の蓄電池部のうち設定対象の蓄電池部のＳＯＣを決定する設定装置であって、
前記蓄電池部を、満充電状態と全放電状態とのいずれかである所定状態にするための状態設定手段と、
前記複数の蓄電池部のそれぞれと対応し、対応する蓄電池部と前記状態設定手段との間に設けられた複数の第１スイッチと、
前記複数の蓄電池部のそれぞれと対応し、対応する蓄電池部と前記電力線との間に設けられた複数の第２スイッチと、
前記複数の第１スイッチのうち前記設定対象の蓄電池部と対応する第１スイッチをオンにし、前記複数の第２スイッチのうち前記設定対象の蓄電池部と対応する第２スイッチ以外の第２スイッチをオンし、前記状態設定手段が前記設定対象の蓄電池部を前記所定状態にすると、前記設定対象の蓄電池部のＳＯＣを前記所定状態に応じた値に決定する制御手段と、を含む設定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の設定装置において、
前記制御手段は、前記所定状態が前記満充電状態である場合には、前記所定状態に応じた値として１００％を決定し、前記所定状態が前記全放電状態である場合には、前記所定状態に応じた値として０％を決定する、設定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の設定装置において、
前記状態設定手段は、双方向ＤＣＤＣコンバータである、設定装置。
【請求項４】
複数の蓄電池部と、請求項１から３のいずれか１項に記載の設定装置と、を含む組電池装置。
【請求項５】
蓄電池部を満充電状態と全放電状態とのいずれかである所定状態にするための状態設定手段を有し、電力線を用いて充放電が行われる複数の蓄電池部のうち設定対象の蓄電池部のＳＯＣを決定する設定装置が行う設定方法であって、
前記複数の蓄電池部のそれぞれと対応し対応する蓄電池部と前記状態設定手段との間に設けられた複数の第１スイッチのうち前記設定対象の蓄電池部と対応する第１スイッチをオンにし、前記複数の蓄電池部のそれぞれと対応し対応する蓄電池部と前記電力線との間に設けられた複数の第２スイッチのうち前記設定対象の蓄電池部と対応する第２スイッチ以外の第２スイッチをオンし、前記状態設定手段が前記設定対象の蓄電池部を前記所定状態にすると、前記設定対象の蓄電池部のＳＯＣを前記所定状態に応じた値に決定する、設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設定装置  組電池装置および設定方法に関し、特には、複数の蓄電池部のうちの設定対象の蓄電池部のＳＯＣを設定する設定装置  組電池装置および設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の蓄電池（例えば、複数のリチウムイオン二次電池セル）が接続されてなる組電池が知られている。【０００３】
特許文献１には、複数の蓄電池が直列に接続された直列電池ユニットを複数有し、この複数の直列電池ユニットが並列に接続された組電池システムが記載されている。以下、直列電池ユニットを蓄電池部とも称する。【０００４】
蓄電池部の蓄電残量は、一般にＳＯＣ（State  of  Charge）で表される。【０００５】
ＳＯＣは、蓄電池部の電圧から算出されたり、蓄電池部の充電量と放電量を加減算して算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２９０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳＯＣを蓄電池部の電圧から算出する場合、放電中に蓄電池部の電圧の変化が小さい状況が存在すると、電圧の変化量とＳＯＣの変化量との正確な対応が困難となり、正確にＳＯＣを求めることが困難となる。【０００８】
このため、蓄電池部の電圧からＳＯＣを算出するのではなく、蓄電池部の充電量と放電量を加減算してＳＯＣを求めることが望ましい。【０００９】
蓄電池部の充電量と放電量を加減算してＳＯＣを求める場合、初期設定として、蓄電池部を満充電状態にしたときにＳＯＣを１００％に設定したり、蓄電池部を全放電状態にしたときにＳＯＣを０％に設定し、その後、蓄電池部の充電量と放電量を加減算してＳＯＣが算出される。【００１０】
しかしながら、充電量や放電量のＳＯＣへの換算には誤差が生じることが多い。このため、蓄電池部が、蓄電池部を満充電状態または全放電状態にすることなく蓄電池部の充放電を繰り返す電力システムで使用される場合には、ＳＯＣの誤差が集積されるという課題があった。【００１１】
本発明の目的は、上記課題を解決可能な設定装置、組電池装置および設定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の設定装置は、電力線を用いて充放電が行われる複数の蓄電池部のうち設定対象の蓄電池部のＳＯＣを決定する設定装置であって、
前記蓄電池部を、満充電状態と全放電状態とのいずれかである所定状態にするための状態設定手段と、
前記複数の蓄電池部のそれぞれと対応し、対応する蓄電池部と前記状態設定手段との間に設けられた複数の第１スイッチと、
前記複数の蓄電池部のそれぞれと対応し、対応する蓄電池部と前記電力線との間に設けられた複数の第２スイッチと、
前記複数の第１スイッチのうち前記設定対象の蓄電池部と対応する第１スイッチをオンにし、前記複数の第２スイッチのうち前記設定対象の蓄電池部と対応する第２スイッチ以外の第２スイッチをオンし、前記状態設定手段が前記設定対象の蓄電池部を前記所定状態にすると、前記設定対象の蓄電池部のＳＯＣを前記所定状態に応じた値に決定する制御手段と、を含む。【００１３】
本発明の組電池装置は、複数の蓄電池部と上記設定装置とを含む。【００１４】
本発明の設定方法は、蓄電池部を満充電状態と全放電状態とのいずれかである所定状態にするための状態設定手段を有し、電力線を用いて充放電が行われる複数の蓄電池部のうち設定対象の蓄電池部のＳＯＣを決定する設定装置が行う設定方法であって、
前記複数の蓄電池部のそれぞれと対応し対応する蓄電池部と前記状態設定手段との間に設けられた複数の第１スイッチのうち前記設定対象の蓄電池部と対応する第１スイッチをオンにし、前記複数の蓄電池部のそれぞれと対応し対応する蓄電池部と前記電力線との間に設けられた複数の第２スイッチのうち前記設定対象の蓄電池部と対応する第２スイッチ以外の第２スイッチをオンし、前記状態設定手段が前記設定対象の蓄電池部を前記所定状態にすると、前記設定対象の蓄電池部のＳＯＣを前記所定状態に応じた値に決定する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蓄電池部を満充電状態または全放電状態にすることなく蓄電池部の充放電を繰り返す電力システムにおいて、蓄電池部のＳＯＣの誤差の集積を防止可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の組電池装置１００を示したブロック図である。
【図２】設定装置２０の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】各スイッチのオン・オフ状態の一例を説明するための図である。
【図４】双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａとスイッチ２ｂ１〜２ｂ３とスイッチ２ｃ１〜２ｃ３と制御部２ｅとからなる設定装置２０を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態の組電池装置１００を示したブロック図である。
【００１９】
図１において、組電池装置１００は、直列電池ユニット１１〜１３と、設定装置２０と、を含む。
【００２０】
直列電池ユニット１１〜１３は、複数の蓄電池部の一例である。直列電池ユニット１１〜１３は、互いに並列に接続されている。直列電池ユニット１１〜１３は、それぞれ、直列に接続された複数の蓄電池（例えば、複数のリチウムイオン二次電池セル）を有している。
【００２１】
なお、蓄電池は、リチウムイオン二次電池セルに限らず適宜変更可能である。また、蓄電池部として、直列電池ユニットの代わりに、１つの二次電池セルが用いられてもよい。また、図１では、直列電池ユニットの数を３としているが、直列電池ユニットの数は２以上であればよい。
【００２２】
設定装置２０は、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａと、スイッチ２ｂ１〜２ｂ３と、スイッチ２ｃ１〜２ｃ３と、検出部２ｄと、制御部２ｅと、を含む。検出部２ｄは、電圧検出部２ｄ１〜２ｄ３を含む。
【００２３】
双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａは、状態設定手段の一例である。
【００２４】
双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａは、直列電池ユニット１１〜１３のうち、ＳＯＣが設定または校正される直列電池ユニット（以下「設定対象の電池ユニット」と称する）に対して充電および放電を択一的に実行する。双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａは、設定対象の電池ユニットを、満充電状態と全放電状態とのいずれかである所定状態（以下、単に「所定状態」と称する）にするために用いられる。
【００２５】
なお、設定対象の電池ユニットは、設定対象の蓄電池部の一例である。
【００２６】
スイッチ２ｂ１〜２ｂ３は、複数の第１スイッチの一例である。
【００２７】
スイッチ２ｂ１〜２ｂ３は、それぞれ、直列電池ユニット１１〜１３に対応する。例えば、スイッチ２ｂ１は直列電池ユニット１１と対応し、スイッチ２ｂ３は直列電池ユニット１３と対応する。
【００２８】
スイッチ２ｂ１〜２ｂ３は、それぞれ、対応する直列電池ユニットと双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａとの間に設けられている。
【００２９】
なお、第１スイッチ（スイッチ２ｂ１〜２ｂ３）の数は、直列電池ユニットの数と同じになる。
【００３０】
スイッチ２ｃ１〜２ｃ３は、複数の第２スイッチの一例である。
【００３１】
スイッチ２ｃ１〜２ｃ３は、それぞれ、直列電池ユニット１１〜１３に対応する。例えば、スイッチ２ｃ１は直列電池ユニット１１と対応し、スイッチ２ｃ３は直列電池ユニット１３と対応する。
【００３２】
スイッチ２ｃ１〜２ｃ３は、それぞれ、対応する直列電池ユニットと電力線２ｆとの間に設けられている。
【００３３】
なお、第２スイッチ（スイッチ２ｃ１〜２ｃ３）の数は、直列電池ユニットの数と同じになる。
【００３４】
検出部２ｄは、直列電池ユニット１１〜１３のそれぞれの電圧を検出する。
【００３５】
電圧検出部２ｄ１〜２ｄ３は、それぞれ、直列電池ユニット１１〜１３に対応する。例えば、電圧検出部２ｄ１は直列電池ユニット１１と対応し、電圧検出部２ｄ３は直列電池ユニット１３と対応する。
【００３６】
電圧検出部２ｄ１〜２ｄ３は、それぞれ、対応する直列電池ユニットの電圧を検出する。
【００３７】
制御部２ｅは、制御手段の一例である。
【００３８】
制御部２ｅは、直列電池ユニット１１〜１３の各々のＳＯＣを内部のデータベース（不図示）に保持する。
【００３９】
制御部２ｅは、直列電池ユニット１１〜１３の中から、設定対象の電池ユニットを選択する。
【００４０】
制御部２ｅは、例えば、定期的に、直列電池ユニット１１〜１３の中から設定対象の電池ユニットを１つずつ順番に選択する。
【００４１】
制御部２ｅは、スイッチ２ｂ１〜２ｂ３のうち、設定対象の電池ユニットと対応するスイッチ（以下「制御スイッチ」と称する）をオンにし、スイッチ２ｂ１〜２ｂ３のうち、制御スイッチ以外のスイッチをオフにする。
【００４２】
また、制御部２ｅは、スイッチ２ｃ１〜２ｃ３のうち、設定対象の電池ユニットと対応するスイッチ（以下「該当スイッチ」と称する）をオフにし、スイッチ２ｃ１〜２ｃ３のうち、該当スイッチ以外のスイッチをオンにする。
【００４３】
制御部２ｅは、スイッチ２ｂ１〜２ｂ３のうち、制御スイッチをオンにし制御スイッチ以外のスイッチをオフにし、スイッチ２ｃ１〜２ｃ３のうち、該当スイッチをオフにし該当スイッチ以外のスイッチをオンにした後、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａを用いて、設定対象の電池ユニットを所定状態（満充電状態または全放電状態）にする。
【００４４】
制御部２ｅは、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａが設定対象の電池ユニットを所定状態にすると、設定対象の電池ユニットのＳＯＣを所定状態に応じた値に決定する。
【００４５】
例えば、制御部２ｅは、所定状態が満充電状態である場合には、満充電状態時に設定対象の電池ユニットのＳＯＣを１００％に決定し、所定状態が全放電状態である場合には、全放電状態時に設定対象の電池ユニットのＳＯＣを０％に決定する。
【００４６】
制御部２ｅは、内部のデータベースに保持している設定対象の電池ユニットのＳＯＣを、設定対象の電池ユニットのＳＯＣの決定結果に修正する。
【００４７】
電力線２ｆは、例えば、組電池装置１００を使用する電力システム（不図示）と接続される。組電池装置１００を使用する電力システム（不図示）は、電力線２ｆを用いた直列電池ユニット１１〜１３の充放電を制御する。
【００４８】
次に、動作を説明する。
【００４９】
図２は、設定装置２０の動作を説明するためのフローチャートである。
【００５０】
なお、動作開始時には、スイッチ２ｂ１〜２ｂ３はオフになっており、スイッチ２ｃ１〜２ｃ３はオンになっているとする。また、所定状態として、満充電状態が用いられるとする。
【００５１】
制御部２ｅは、所定のタイミング（例えば、毎週月曜日の午前２時、または、毎月の１日の午前３時）になると、直列電池ユニット１１〜１３の中から設定対象の電池ユニットを１つ選択する（ステップＳ２０１）。なお、所定のタイミングは上記に限らず適宜変更可能である。
【００５２】
続いて、制御部２ｅは、スイッチ２ｃ１〜２ｃ３のうち、設定対象の電池ユニットと対応するスイッチ（該当スイッチ）をオフにし、スイッチ２ｃ１〜２ｃ３のうち、該当スイッチ以外のスイッチをオンにする（ステップＳ２０２）。
【００５３】
スイッチ２ｃ１〜２ｃ３のうち、該当スイッチがオフになり、該当スイッチ以外のスイッチがオンになると、直列電池ユニット１１〜１３のうち設定対象の電池ユニットが、電力線２ｆから切り離される。
【００５４】
なお、ステップＳ２０２以前では、スイッチ２ｃ１〜２ｃ３はオンとなっていたので、スイッチ２ｃ１〜２ｃ３のうち、該当スイッチ以外のスイッチは、オンを継続することになる。
【００５５】
続いて、制御部２ｅは、スイッチ２ｂ１〜２ｂ３のうち、設定対象の電池ユニットと対応するスイッチ（制御スイッチ）をオンにし、スイッチ２ｂ１〜２ｂ３のうち、制御スイッチ以外のスイッチをオフにする（ステップＳ２０３）。
【００５６】
スイッチ２ｂ１〜２ｂ３のうち、制御スイッチがオンになり、制御スイッチ以外のスイッチがオンになると、直列電池ユニット１１〜１３のうち設定対象の電池ユニットが、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａに接続される。
【００５７】
なお、ステップＳ２０３以前では、スイッチ２ｂ１〜２ｂ３はオフとなっていたので、スイッチ２ｂ１〜２ｂ３のうち、制御スイッチ以外のスイッチは、オフを継続することになる。
【００５８】
続いて、制御部２ｅは、設定対象の電池ユニットが充電されるように、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａを動作させる（ステップＳ２０４）。
【００５９】
図３は、直列電池ユニット１１が設定対象の電池ユニットである場合のスイッチ２ｂ１〜２ｂ３およびスイッチ２ｃ１〜２ｃ３のオン・オフ状態を説明するための図である。
【００６０】
図３では、直列電池ユニット１１に対応するスイッチ２ｂ１がオンとなり、スイッチ２ｂ２および２ｂ３がオフとなり、直列電池ユニット１１に対応するスイッチ２ｃ１がオフとなり、スイッチ２ｃ２および２ｃ３がオンとなる。このため、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａは、直列電池ユニット１１への充電を行う。
【００６１】
続いて、制御部２ｅは、電圧検出部２ｄ１〜２ｄ３のうち、設定対象の電池ユニットに対応する電圧検出部（以下「該当電圧検出部」と称する）の検出結果を参照して、設定対象の電池ユニットの電圧が満充電状態に対応する上限値に達したか、つまり、設定対象の電池ユニットが満充電状態になったかを判断する（ステップＳ２０５）。なお、上限値は、制御部２ｅに予め記憶されている。
【００６２】
設定対象の電池ユニットの電圧が上限値に達していない、つまり、設定対象の電池ユニットが満充電状態になっていない場合（ステップＳ２０５）、制御部２ｅは、処理をステップＳ２０４に戻す。
【００６３】
一方、設定対象の電池ユニットの電圧が上限値になった場合、つまり、設定対象の電池ユニットが満充電状態になった場合（ステップＳ２０５）、制御部２ｅは、設定対象の電池ユニットのＳＯＣを１００％に決定し、その決定結果を内部のデータベースに設定する（ステップＳ２０６）。
【００６４】
続いて、制御部２ｅは、各スイッチのオン・オフ状態を維持したまま、設定対象の電池ユニットが放電されるように、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａを動作させる（ステップＳ２０７）。
【００６５】
続いて、制御部２ｅは、電圧検出部２ｄ１〜２ｄ３の検出結果を参照して、設定対象の電池ユニットの電圧が他の直列電池ユニットの電圧と同じになったかを判断する（ステップＳ２０８）。
【００６６】
設定対象の電池ユニットの電圧が他の直列電池ユニットの電圧と同じになっていない場合（ステップＳ２０８）、制御部２ｅは、処理をステップＳ２０７に戻す。
【００６７】
一方、設定対象の電池ユニットの電圧が他の直列電池ユニットの電圧と同じになった場合（ステップＳ２０８）、制御部２ｅは、所定のタイミングになった以降に、直列電池ユニット１１〜１３の全てを設定対象の電池ユニットとして選択したかを判断する（ステップＳ２０９）。
【００６８】
制御部２ｅは、直列電池ユニット１１〜１３の全てを設定対象の電池ユニットとして選択していない場合（ステップＳ２０９）、まだ設定対象の電池ユニットとして選択されていない直列電池ユニットの中から、新たな設定対象の電池ユニットを１つ選択し（ステップＳ２１０）、処理をステップＳ２０２に戻す。
【００６９】
一方、制御部２ｅは、直列電池ユニット１１〜１３の全てを設定対象の電池ユニットとして選択済みである場合（ステップＳ２０９）、設定対象の電池ユニットのＳＯＣを設定する処理を終了する。
【００７０】
なお、所定状態として、全放電状態が用いられた場合には、制御部２ｅは、ステップＳ２０４で設定対象の電池ユニットが放電されるように双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａを動作させ、ステップＳ２０５で設定対象の電池ユニットの電圧が全放電状態に対応する下限値になったか否かを判断し、ステップＳ２０６で設定対象の電池ユニットの電圧が下限値になった場合に設定対象の電池ユニットのＳＯＣを０％に設定する。なお、下限値は、制御部２ｅに予め記憶されている。
【００７１】
次に、本実施形態の効果を説明する。
【００７２】
本実施形態によれば、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａは、直列電池ユニットを、満充電状態と全放電状態とのいずれかである所定状態にする。
【００７３】
スイッチ２ｂ１〜２ｂ３は、直列電池ユニット１１〜１３のそれぞれと対応し、対応する直列電池ユニットと双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａとの間に設けられている。
【００７４】
スイッチ２ｃ１〜２ｃ３は、直列電池ユニット１１〜１３のそれぞれと対応し、対応する直列電池ユニットと電力線２ｆとの間に設けられている。
【００７５】
制御部２ｅは、スイッチ２ｂ１〜２ｂ３のうち、設定対象の電池ユニットと対応する制御スイッチをオンし、スイッチ２ｃ１〜２ｃ３のうち設定対象の電池ユニットに対応する該当スイッチ以外のスイッチをオンし、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａが設定対象の電池ユニットを所定状態にすると、設定対象の電池ユニットのＳＯＣを所定状態に応じた値に決定する。
【００７６】
このため、直列電池ユニット１１〜１３のうち設定対象の電池ユニット以外の直列電池ユニットを電力線２ｆに接続しつつ、設定対象の電池ユニットを所定状態（満充電状態または全放電状態）にし、設定対象の電池ユニットのＳＯＣを所定状態に応じた値に設定することが可能になる。
【００７７】
よって、電力線２ｆが、直列電池ユニット１１〜１３を満充電状態または全放電状態にすることなく直列電池ユニット１１〜１３の充放電を繰り返す電力システムに接続されていても、設定対象の電池ユニットのＳＯＣの誤差を校正することが可能になる。
【００７８】
なお、上記効果は、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａとスイッチ２ｂ１〜２ｂ３とスイッチ２ｃ１〜２ｃ３と制御部２ｅとからなる設定装置２０でも奏する。
【００７９】
図４は、双方向ＤＣＤＣコンバータ２ａとスイッチ２ｂ１〜２ｂ３とスイッチ２ｃ１〜２ｃ３と制御部２ｅとからなる設定装置２０を示した図である。
【００８０】
また、本実施形態では、制御部２ｅは、所定状態が満充電状態である場合には、満充電状態時に設定対象の電池ユニットのＳＯＣを１００％に決定し、所定状態が全放電状態である場合には、全放電状態時に設定対象の電池ユニットのＳＯＣを０％に決定する。
【００８１】
このため、設定対象の電池ユニットのＳＯＣを適切に校正することが可能になる。
【００８２】
以上説明した実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
【００８３】
実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。この出願は、２０１２年３月２２日に出願された日本出願特願２０１２−６５４４５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００８４】
１００      組電池装置
１１〜１３      直列電池ユニット
２０      設定装置
２ａ      双方向ＤＣＤＣコンバータ
２ｂ１〜２ｂ３、２ｃ１〜２ｃ３  スイッチ
２ｄ      検出部
２ｄ１〜２ｄ３  電圧検出部
２ｅ      制御部
【図１】
2013140904.tif 000003
【図２】
2013140904.tif 000004
【図３】
2013140904.tif 000005
【図４】
2013140904.tif 000006
【国際調査報告】
2013140904.tif 000007
2013140904.tif 000008