(57)【要約】【課題】電池間の端子間電圧を均一化し、かつ大電流放電を可能とすること。【解決手段】第１端子と第２端子との間に直列に接続された複数の電池と、第１端子と第２端子との間に直列に接続された複数のキャパシタと、電池の第１端子側のノードと対応するキャパシタの第２端子側のノードとの間に接続された複数の第１スイッチと、電池の第２端子側のノードと対応するキャパシタの第２端子側のノードとの間に接続された第２スイッチと、第１端子とキャパシタのうち最も第１端子側のキャパシタの第１端子側のノードとの間に接続された第３スイッチと、電池を第１電流で放電するときに第１スイッチと第２スイッチおよび第３スイッチとを交互にオンおよびオフし、かつ電池を第１電流より大きい第２電流で放電するときに第１スイッチをオフし第２スイッチのうち最も第２端子側の第２スイッチと第３スイッチをオンする制御部と、を具備する蓄電装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端子と第２端子との間に直列に接続された複数の電池と、
前記第１端子と前記第２端子との間に直列に接続され、前記複数の電池にそれぞれ対応する複数のキャパシタと、
それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第１端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第１スイッチと、
それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第２端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第２スイッチと、
前記第１端子と、前記複数のキャパシタのうち最も前記第１端子側のキャパシタの前記第１端子側のノードと、の間に接続された第３スイッチと、
前記複数の電池を第１電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチと、前記複数の第２スイッチおよび前記第３スイッチと、を交互にオンおよびオフし、かつ前記複数の電池を前記第１電流より大きい第２電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチをオフし、前記複数の第２スイッチのうち最も前記第２端子側の第２スイッチと前記第３スイッチをオンする制御部と、
を具備することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
第１端子と第２端子との間に直列に接続された複数の電池と、
前記第１端子と前記第２端子との間に直列に接続され、前記複数の電池にそれぞれ対応する複数のキャパシタと、
それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第１端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第１スイッチと、
それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第２端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第２スイッチと、
前記第１端子と、前記複数のキャパシタのうち最も前記第１端子側のキャパシタの前記第１端子側のノードと、の間に接続された第３スイッチと、
前記複数の電池を第１電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチ、前記複数の第２スイッチおよび前記第３スイッチを制御することにより、前記複数の電池および前記複数のキャパシタのそれぞれの電圧を均一化し、かつ前記複数の電池を前記第１電流より大きい第２電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチをオフし、前記複数の第２スイッチのうち最も前記第２端子側の第２スイッチと前記第３スイッチをオンする制御部と、
を具備することを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の電池を前記第２電流で放電するときに、前記複数の第２スイッチのうち最も前記第２端子側の第２スイッチ以外をオンすることを特徴とする請求項１または２記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数の電池を前記第２電流で放電するときに、前記複数の第２スイッチのうち最も前記第２端子側の第２スイッチ以外をオフすることを特徴とする請求項１または２記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の電池を充電するときに、前記複数の第１スイッチと、前記複数の第２スイッチおよび前記第３スイッチと、を交互にオンおよびオフすることを特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
【請求項６】
第１端子と第２端子との間に直列に接続された複数の電池と、
前記第１端子と前記第２端子との間に直列に接続され、前記複数の電池にそれぞれ対応する複数のキャパシタと、
それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第１端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第１スイッチと、
それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第２端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第２スイッチと、
前記第１端子と、前記複数のキャパシタのうち最も前記第１端子側のキャパシタの前記第１端子側のノードと、の間に接続された第３スイッチと、
を具備する蓄電装置の制御方法であって、
前記複数の電池を第１電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチと、前記複数の第２スイッチおよび前記第３スイッチと、を交互にオンおよびオフするステップと、
前記複数の電池を前記第１電流より大きい第２電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチをオフし、前記複数の第２スイッチのうち最も前記第２端子側の第２スイッチと前記第３スイッチをオンするステップと、
を含むことを特徴とする蓄電装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置およびその制御方法に関し、例えば複数の電池とキャパシタとを備える蓄電装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池を用いた蓄電装置は、電池容量を大きくするため複数の電池（例えば電池セル）を直列に接続する。特許文献１および２には、電池に並列にキャパシタを接続した蓄電装置が開示されている。特許文献１では、電池に並列に接続されるキャパシタをスイッチで逐次切り換える。特許文献２では、複数の電池に複数のキャパシタが並列に接続されている。特許文献３および４には、スイッチを用い電池の電圧を均等化することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９２３７１号公報
【特許文献２】特開２００９−１９９８３０号公報
【特許文献３】特表２０００−５１１３９８号公報
【特許文献４】特開２００８−２１９９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の電池間に容量のばらつきがあると、充電放電容量は容量の小さい電池で決まってしまう。特許文献１の方法では、キャパシタにより電池間で電荷が移動するため、電池間の端子間電圧を均一化できる。これにより、各電池の容量に応じ充放電できる。一方、電池を大電流で放電させる場合、電池の内部抵抗が高いため、電圧降下が大きくなる。キャパシタは、電池に比べ内部抵抗が小さい。このため、電池に並列にキャパシタを接続する。これにより、大電流で放電する際の電圧低下を抑制できる。しかしながら、特許文献１のように、電池間の端子間電圧を均一化すると、大電流での放電が難しい。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、電池間の端子間電圧を均一化し、かつ大電流での放電を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１端子と第２端子との間に直列に接続された複数の電池と、前記第１端子と前記第２端子との間に直列に接続され、前記複数の電池にそれぞれ対応する複数のキャパシタと、それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第１端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第１スイッチと、それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第２端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第２スイッチと、前記第１端子と、前記複数のキャパシタのうち最も前記第１端子側のキャパシタの前記第１端子側のノードと、の間に接続された第３スイッチと、前記複数の電池を第１電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチと、前記複数の第２スイッチおよび前記第３スイッチと、を交互にオンおよびオフし、かつ前記複数の電池を前記第１電流より大きい第２電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチをオフし、前記複数の第２スイッチのうち最も前記第２端子側の第２スイッチと前記第３スイッチをオンする制御部と、を具備することを特徴とする蓄電装置である。
【０００７】
本発明は、第１端子と第２端子との間に直列に接続された複数の電池と、前記第１端子と前記第２端子との間に直列に接続され、前記複数の電池にそれぞれ対応する複数のキャパシタと、それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第１端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第１スイッチと、それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第２端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第２スイッチと、前記第１端子と、前記複数のキャパシタのうち最も前記第１端子側のキャパシタの前記第１端子側のノードと、の間に接続された第３スイッチと、前記複数の電池を第１電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチ、前記複数の第２スイッチおよび前記第３スイッチを制御することにより、前記複数の電池および前記複数のキャパシタのそれぞれの電圧を均一化し、かつ前記複数の電池を前記第１電流より大きい第２電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチをオフし、前記複数の第２スイッチのうち最も前記第２端子側の第２スイッチと前記第３スイッチをオンする制御部と、を具備することを特徴とする蓄電装置である。
【０００８】
上記構成において、前記制御部は、前記複数の電池を前記第２電流で放電するときに、前記複数の第２スイッチのうち最も前記第２端子側の第２スイッチ以外をオンする構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記制御部は、前記複数の電池を前記第２電流で放電するときに、前記複数の第２スイッチのうち最も前記第２端子側の第２スイッチ以外をオフする構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記制御部は、前記複数の電池を充電するときに、前記複数の第１スイッチと、前記複数の第２スイッチおよび前記第３スイッチと、を交互にオンおよびオフする構成とすることができる。
【００１１】
本発明は、第１端子と第２端子との間に直列に接続された複数の電池と、前記第１端子と前記第２端子との間に直列に接続され、前記複数の電池にそれぞれ対応する複数のキャパシタと、それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第１端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第１スイッチと、それぞれが、前記複数の電池のそれぞれの前記第２端子側のノードと、前記対応するキャパシタの前記第２端子側のノードと、の間に接続された複数の第２スイッチと、前記第１端子と、前記複数のキャパシタのうち最も前記第１端子側のキャパシタの前記第１端子側のノードと、の間に接続された第３スイッチと、を具備する蓄電装置の制御方法であって、前記複数の電池を第１電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチと、前記複数の第２スイッチおよび前記第３スイッチと、を交互にオンおよびオフするステップと、前記複数の電池を前記第１電流より大きい第２電流で放電するときに、前記複数の第１スイッチをオフし、前記複数の第２スイッチのうち最も前記第２端子側の第２スイッチと前記第３スイッチをオンするステップと、を含むことを特徴とする蓄電装置の制御方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電池間の端子間電圧を均一化し、かつ大電流での放電を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１に係る蓄電装置の回路図である。
【図２】図２は、実施例１に係る蓄電装置において通常の充放電を行なう場合の各スイッチのオンおよびオフのタイミングチャートである。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施例１に係る蓄電装置において大電流での放電時の各スイッチのオンおよびオフのタイミングチャートである。
【図４】図４は、比較例１に係る蓄電装置の回路図である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｄ）は、実施例１および比較例２における充電時のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｄ）は、実施例１および比較例２における放電時のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】図７（ａ）から図７（ｄ）は、実施例１および比較例２における大電流での放電時のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１に係る蓄電装置の回路図である。図１に示すように、蓄電装置１００は、複数の電池Ｂ１からＢ６、複数のキャパシタＣ１からＣ６、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６、ＳＷ２１からＳＷ２６およびＳＷ３、並びに制御部１０を備えている。
【００１６】
電池Ｂ１からＢ６は、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に直列に接続されている。複数のキャパシタＣ１からＣ６は、端子Ｔ１とＴ３との間に直列に、かつ電池Ｂ１からＢ６と並列に接続されている。電池Ｂ１からＢ６の個数とキャパシタＣ１からＣ６の個数とは同じである。電池Ｂ１からＢ６とキャパシタＣ１からＣ６は、それぞれ対応している。電池Ｂ１からＢ６は、例えば二次電池であり、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、またはナトリウム硫黄電池である。電池Ｂ１からＢ６は、例えば電池セルに対応してもよい。
【００１７】
スイッチＳＷ１１からＳＷ１６は、それぞれ電池Ｂ１からＢ６の端子Ｔ１側のノードと、対応するキャパシタＣ１からＣ６の端子Ｔ２側のノードと、の間に接続されている。スイッチＳ２１からＳＷ２６は、それぞれ電池Ｂ１からＢ６の端子Ｔ２側のノードと、対応するキャパシタＣ１からＣ６の端子Ｔ２側のノードと、の間に接続されている。スイッチＳＷ３は、端子Ｔ１と、複数のキャパシタのうち最も端子Ｔ１側のキャパシタＣ１の端子Ｔ１側のノードと、の間に接続されている。スイッチＳＷ１１からＳＷ１６、ＳＷ２１からＳＷ２６およびＳＷ３は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のトランジスタである。
【００１８】
制御部１０は、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６、ＳＷ２１からＳＷ２６およびＳＷ３のオンおよびオフを制御する。制御部１０は、電池Ｂ１からＢ６を通常の電流で充放電する場合と、電池Ｂ１からＢ６を大電流で放電する場合と、の２つの場合で、異なる制御を行なう。大電流で放電する場合の電流（第２電流）は、通常の電流で放電する場合の電流（第１電流）より大きい。例えば、第２電流は第１電流の２倍以上、または１０倍以上である。
【００１９】
図２は、実施例１に係る蓄電装置において通常の充放電を行なう場合の各スイッチのオンおよびオフのタイミングチャートである。図２に示すように、制御部１０は、期間Ｔ１０において、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６をオンとし、スイッチＳＷ２１からＳＷ２６およびＳＷ３をオフとする。制御部１０は、期間Ｔ２０において、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６をオフとし、スイッチＳＷ２１からＳＷ２６およびＳＷ３をオンとする。このように、制御部１０は、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６と、スイッチＳＷ２１からＳＷ２６およびＳＷ３と、を交互にオンおよびオフする。
【００２０】
これにより、電池Ｂ１は、キャパシタＣ１とＣ２とに交互に並列に接続される。また、電池Ｂ２は、キャパシタＣ２およびＣ３と交互に並列に接続される。よって、電池Ｂ１の電圧（端子間電圧）とＢ２の電圧とは、キャパシタＣ２を介した電荷の移動により均一化される。同様に、電池Ｂ２からＢ６についてもキャパシタＣ２からＣ６を介した電荷の移動によって電圧が均一化される。電圧が均一化された後には、電池Ｂ１からＢ６およびキャパシタＣ１からＣ６の互いの電圧（端子間電圧）はほぼ同じとなる。
【００２１】
なお、図２において、期間Ｔ１０と期間Ｔ２０との間に各スイッチがオフする期間を設けてもよい。また、制御部１０は、複数の電池Ｂ１からＢ２を充放電するときに、複数のスイッチＳＷ１１からＳＷ１６、複数のスイッチＳＷ２１からＳＷ２６およびスイッチＳＷ３と、を制御することにより、複数の電池Ｂ１からＢ６および複数のキャパシタＣ１からＣ６のそれぞれの電圧をほぼ均一化すればよい。
【００２２】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、実施例１に係る蓄電装置において大電流での放電時の各スイッチのオンおよびオフのタイミングチャートである。図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１前において、スイッチＳ１１からＳＷ１６、スイッチＳＷ２１からＳＷ２６、スイッチＳ３は、オフである。制御部１０は、時刻ｔ１において、スイッチＳＷ３およびＳＷ２６（スイッチＳ２１からＳ２６のうち最も端子Ｔ２側のスイッチ）をオンし、残りのスイッチをオフに維持する。制御部１０は、時刻ｔ２において、スイッチＳＷ３およびＳＷ２６をオフし、残りのスイッチをオフに維持する。このように、制御部１０は、電池Ｂ１からＢ６を大電流で放電するときに、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６をオフし、スイッチＳＷ２６とＳＷ３をオンし、スイッチＳＷ２１からＳＷ２５をオフする。
【００２３】
これにより、キャパシタＣ１からＣ６は端子Ｔ１とＴ２との間に直列に接続され、かつ電池Ｂ１からＢ６に並列に接続される。端子Ｔ１とＴ２との間の放電電流は、主に内部抵抗の小さいキャパシタＣ１からＣ６を介して流れる。よって、電池の電圧降下を抑制できる。
【００２４】
図４は、比較例１に係る蓄電装置の回路図である。比較例１は、特許文献１の技術を応用した例である。図４に示すように、比較例１では、実施例１のキャパシタＣ１とスイッチＳ３が設けられていない。その他の構成は実施例１の図１と同じであり、説明を省略する。比較例１では、制御部１０が図２と同様に、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６とスイッチＳＷ２１からＳＷ２６とを交互にオンおよびオフする。これにより、キャパシタＣ２からＣ６を介し電荷が移動するため、電池Ｂ１からＢ６の電圧を均一化できる。
【００２５】
実施例１の図３（ａ）と同様に、比較例１において、電池Ｂ１からＢ６とキャパシタＣ２からＣ６とを並列に接続し、大電流で放電させる場合を考える。この場合、端子Ｔ１とＴ２との間に電池Ｂ１からＢ６が６個直列に接続される。一方、キャパシタＣ２からＣ６は５個直列に接続される。電池Ｂ１からＢ６間の電圧が均一化されると、電池Ｂ１からＢ６およびキャパシタＣ２からＣ６の電圧Ｅはほぼ等しい。このとき、ノードＮ１１とＮ１２との間の電圧は６×Ｅであり、ノードＮ２１とＮ２２との間の電圧は５×Ｅである。よって、ノードＮ１１とＮ２１とを接続し、かつノードＮ１２とＮ２２とを接続すると、過電流が流れてしまう。このため、比較例１では、電池Ｂ１からＢ６に並列にキャパシタＣ２からＣ６を接続することが難しい。
【００２６】
一方、実施例１によれば、電池Ｂ１からＢ６とキャパシタＣ１からＣ６との個数がそれぞれ６個と同じである。通常の充放電の場合、制御部１０は、スイッチＳＷ３をスイッチＳＷ２１からＳＷ２６と同期してオンおよびオフする。これにより、キャパシタＣ１は、キャパシタＣ２からＣ６とほぼ同じ電圧となる。よって、ノードＮ１１とＮ１２との間の電位差は６×Ｅであり、ノードＮ２１とＮ２２との間の電位差は６×Ｅであり、ほぼ同じとなる。このため、電池Ｂ１からＢ６に並列にキャパシタＣ２からＣ６を接続することができる。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、制御部１０は、時刻ｔ１において、スイッチＳＷ３およびＳＷ２１からＳＷ２６をオンし、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６をオフに維持する。制御部１０は、時刻ｔ２において、スイッチＳＷ３およびＳＷ２１から２６をオフし、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６をオフに維持する。このように、制御部１０は、電池Ｂ１からＢ６を大電流で放電するときに、スイッチＳＷ２６に加えＳＷ２１からＳＷ２５をオンしてもよい。各電池Ｂ１からＢ６および各キャパシタＣ１からＣ６の電圧はほぼ同じため、スイッチＳ２１からＳＷ２５にはほとんど電流は流れない。図３（ｂ）では、オンまたはオフするスイッチを、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６のグループと、スイッチＳＷ２１からＳＷ２６およびスイッチＳＷ３と、の２つのグループに分けることができる。通常の充放電の場合も大電流で放電する場合も、これらのグループは変わらない。よって、制御部１０の制御を簡素化できる。
【００２８】
図３（ａ）および図３（ｂ）において、時刻ｔ１前および時刻ｔ２後において、図２のように、各スイッチをオンおよびオフ動作していてもよい。
【００２９】
実施例１について、充放電特性のシミュレーションを行なった。シミュレーションでは、電池Ｂ１からＢ６として鉛蓄電池を用いた。シミュレーションの条件は以下である。
【００３０】
６電池（６セル）における充電上限電圧および放電下限電圧は、それぞれ１３．７Ｖおよび１０．５Ｖである。１電池（１セル）における充電上限電圧は、２．２８Ｖおよび１．７５Ｖである。電池１個の電池容量を１０Ａｈとすると、電池１個に蓄積される電荷量は、１０Ａ×３６００秒＝３６０００Ｃである。よって、電池１個の静電キャパシタンスは、３６０００Ｃ／（２．２８−１．７５）Ｖ＝６８０００Ｆである。
【００３１】
電池Ｂ１からＢ３、Ｂ５からＢ６を正常な電池セルとして、容量を６８０００／１０Ｆ／Ａｈ、電池Ｂ４を例えば劣化した電池セルとして、容量を３４０００／５Ｆ／Ａｈとした。各電池Ｂ１からＢ６の初期電圧は２．２８Ｖ、内部抵抗は０．０２Ωとした。キャパシタＣ１からＣ６は、静電容量を１０００Ｆ、初期電圧を２．２８Ｖ、内部抵抗を０．００５Ωとした。
【００３２】
放電および充電の端子Ｔ１からＴ２間に流れる電流を４Ａ、スイッチのオンおよびオフの周波数を１Ｈｚとした。充電時は、端子Ｔ１とＴ２との間の電圧が充電上限電圧である１３．７Ｖで制限され、放電時は、端子Ｔ１とＴ２との間の電圧が放電下限電圧である１０．５Ｖで制限されるとした。
【００３３】
比較例２として、スイッチが全てオフの場合についてシミュレーションした。
【００３４】
図５（ａ）から図５（ｄ）は、実施例１および比較例２における充電時のシミュレーション結果を示す図である。図５（ａ）は、時間に対する端子Ｔ１とＴ２間の電圧を示す図、図５（ｂ）は、時間に対する端子Ｔ１からＴ２に流れる電流を示す図である。実線は実施例１、破線は比較例２を示す。図５（ｃ）は、実施例１における時間に対する各電池セルの端子間電圧を示す図である。実線は電池Ｂ３およびＢ４の電圧、破線は電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ５およびＢ６の電圧を示す。図５（ｄ）は、比較例２における時間に対する各電池セルの端子間電圧を示す図である。実線は電池Ｂ４の電圧、破線は電池Ｂ１からＢ３、Ｂ５およびＢ６の電圧を示す。
【００３５】
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、４Ａの電流で充電を行なうと、端子Ｔ１とＴ２との間の電圧は上昇する。電圧が充電上限電圧となると充電が停止する。実施例１は、比較例２に比べ若干充電時間が長くなる。
【００３６】
図５（ｃ）に示すように、実施例１においては、電池Ｂ３およびＢ４の電圧が他の電池より若干高いものの、電池Ｂ１からＢ６は、ほぼ同じ電圧である。図５（ｄ）に示すように、比較例２では、電池Ｂ４の電圧が他の電池より早く上昇する。このため、電池Ｂ４では充電上限電圧２．２８Ｖを約４０００秒で越えてしまう。よって、電池Ｂ４は過充電状態となり破損する可能性がある。仮に、電池Ｂ４の電圧が２．２８Ｖとなった時点で充電を停止したとすると、他の電池Ｂ１からＢ３、Ｂ５およびＢ６においては、電池容量まで充電せずに充電が停止してしまう。
【００３７】
一方、図５（ｃ）に示すように、実施例１においては、電池Ｂ４が他の電池と同様に電圧が上昇する。このため、全ての電池Ｂ１からＢ６について、過充電状態とはならず、かつ電池容量まで充電することができる。
【００３８】
図６（ａ）から図６（ｄ）は、実施例１および比較例２における放電時のシミュレーション結果を示す図である。図６（ａ）は、時間に対する端子Ｔ１とＴ２間の電圧を示す図、図６（ｂ）は、時間に対する端子Ｔ１からＴ２に流れる電流を示す図である。実線は実施例１、破線は比較例２を示す。図６（ｃ）は、実施例１における時間に対する各電池セルの端子間電圧を示す図である。実線は電池Ｂ３およびＢ４の電圧、破線は電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ５およびＢ６の電圧を示す。図６（ｄ）は、比較例２における時間に対する各電池セルの端子間電圧を示す図である。実線は電池Ｂ４の電圧、破線は電池Ｂ１からＢ３、Ｂ５およびＢ６の電圧を示す。
【００３９】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、−４Ａの電流で放電を行なうと、端子Ｔ１とＴ２との間の電圧は下降する。電圧が放電下限電圧となると放電が停止する。実施例１は、比較例２に比べ若干放電時間が長くなる。
【００４０】
図６（ｃ）に示すように、実施例１においては、電池Ｂ３およびＢ４の電圧が他の電池より若干低いものの、電池Ｂ１からＢ６は、ほぼ同じ電圧である。図６（ｄ）に示すように、比較例２では、電池Ｂ４の電圧が他の電池より早く下降する。このため、電池Ｂ４では放電下限電圧１．７５Ｖを約４０００秒で越えてしまう。よって、電池Ｂ４は過放電状態となり破損する可能性がある。仮に、電池Ｂ４の電圧が１．７５Ｖとなった時点で放電を停止したとすると、他の電池Ｂ１からＢ３、Ｂ５およびＢ６においては、過放電状態とならず、かつ電池容量まで放電せずに放電が停止してしまう。
【００４１】
一方、図６（ｃ）に示すように、実施例１においては、電池Ｂ４が他の電池と同様に電圧が下降する。このため、全ての電池Ｂ１からＢ６について電池容量まで放電することができる。
【００４２】
このように、実施例１においては、通常の充放電のときに、電池Ｂ１からＢ６間に電池容量のばらつきがあっても、電池容量まで充放電することができる。
【００４３】
次に、１秒の間に１００Ａで放電するシミュレーションを行なった。図７（ａ）から図７（ｄ）は、実施例１および比較例３における大電流での放電時のシミュレーション結果を示す図である。図７（ａ）は、時間に対する端子Ｔ１とＴ２間の電圧を示す図、図７（ｂ）は、時間に対する端子Ｔ１からＴ２に流れる電流を示す図である。図７（ｃ）は、時間に対する各電池セルを流れる電流を示す図である。図７（ｄ）は、時間に対する各キャパシタを流れる電流を示す図である。実線は実施例１を示し、破線は、スイッチを全てオフした比較例３を示す。
【００４４】
実施例１では、全てのスイッチをオフした状態で、時刻が１秒から２秒の間でスイッチＳＷ３とスイッチＳＷ２６をオンし、他のスイッチをオフしている。その後、全てのスイッチをオフしている。比較例３では、時刻が１秒から２秒の間においても全てのスイッチをオフしている。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、比較例３では、端子Ｔ１とＴ２間の電圧が２Ｖ以下まで低下する。実施例１では、電圧低下は１１Ｖ程度までである。図７（ｂ）に示すように、実施例１および比較例３とも、端子Ｔ１とＴ２の間に１００Ａの電流が流れる。図７（ｃ）に示すように、比較例３では、各電池Ｂ１からＢ６に１００Ａの電流が流れる。実施例１では、各電池Ｂ１からＢ６に流れる電流は約２０Ａである。図７（ｄ）に示すように、比較例３では、各キャパシタＣ１からＣ６に電流は流れない。実施例１では、約８０Ａの電流が流れる。
【００４６】
このように、比較例３では、電池Ｂ１からＢ６に１００Ａが流れることにより、端子Ｔ１とＴ２との間の電圧は２Ｖ以下にまで低下する。実施例１では、電池Ｂ１からＢ６に約２０Ａが流れ、キャパシタＣ１からＣ６に約８０Ａが流れる。このように、内部抵抗が低いキャパシタＣ１からＣ６に主に電流が流れる。よって、端子Ｔ１とＴ２の間の電圧の低下は、約１１Ｖまで抑えられる。
【００４７】
図７（ａ）から図７（ｄ）において、大電流を放電するときに、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６およびスイッチＳＷ２１からＳＷ２５をオフする例を説明したが、スイッチＳＷ１１からＳＷ１６をオフしスイッチＳＷ２１からＳＷ２５をオンしても、ほぼ同じ結果となる。
【００４８】
実施例１によれば、図４の比較例１に比べ、図１のように、端子Ｔ１側にキャパシタＣ１が接続されている。キャパシタＣ１の端子Ｔ１側のノードと端子Ｔ１との間にスイッチＳＷ３が接続されている。電池Ｂ１からＢ６を充放電するときに、図２のように、スイッチＳＷ３をスイッチＳ２１からＳＷ２６と同じタイミングでオンおよびオフさせる。これにより、キャパシタＣ１は、キャパシタＣ２からＣ６および電池Ｂ１からＢ６とほぼ同じ電圧となる。よって、図２のＮ１１とＮ１２の間の電位差とＮ２１とＮ２２の電位差とはほぼ同じである。
【００４９】
大電流を放電するときに、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ２６をオンし、他のスイッチをオフする。このとき、図１のノードＮ１１とＮ２１とが直接接続し、ノードＮ１２とＮ２２とが直接接続する。このとき、Ｎ１１とＮ１２の間の電位差と、Ｎ２１とＮ２２の電位差と、はほぼ同じであるため、過電流等が流れることなく、電池Ｂ１からＢ６とキャパシタＣ１からＣ６とを並列に接続できる。
【００５０】
実施例１では、充電と放電との両方でスイッチＳＷ１１からＳＷ１６と、スイッチＳＷ２１からＳＷ２６およびＳＷ３と、を交互にオンおよびオフする例を説明したが、充電と放電とのいずれか一方でスイッチＳＷ１１からＳＷ１６と、スイッチＳＷ２１からＳＷ２６およびＳＷ３と、を交互にオンおよびオフすればよい。すなわち、充電と放電とのいずれか一方で、電池Ｂ１からＢ６およびキャパシタＣ１からＣ６の端子間電圧を均一化すればよい。
【００５１】
電池Ｂ１からＢ６のうち１つの電池容量が異なる場合を例に説明したが、電池Ｂ１からＢ６の互いに電池容量が異なっていてもよい。電池容量が異なる例として、電池の劣化について説明したが、電池を使用する前から電池容量が異なっていてもよい。電圧の均等化のため、各キャパシタＣ１からＣ６の静電キャパシタンスは互いにほぼ同じであることが好ましい。また、各電池Ｂ１からＢ６は同じ種類の電池であることが好ましく、各電池Ｂ１からＢ６の充電上限電圧はほぼ同じであり、各電池Ｂ１からＢ６の放電下限電圧はほぼ同じであることが好ましい。当然のことながら、電池およびキャパシタの数はそれぞれ６個に限られない。また、第１端子Ｔ１を正極端子であり、第２端子Ｔ２を負極端子としたが、第１端子Ｔ１が負極端子であり、第２端子Ｔ２が正極端子でもよい。
【００５２】
以上、発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０            制御部
Ｂ１−Ｂ６      電池
Ｃ１−Ｃ６      キャパシタ
ＳＷ１１−ＳＷ１６  スイッチ
ＳＷ２１−ＳＷ２６  スイッチ
ＳＷ３          スイッチ
Ｔ１、Ｔ２      端子
Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ２１、Ｎ２２  ノード
【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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