(57)【要約】【課題】外部デバイスによって電池毎の電圧乖離を容易に調整することが可能な電源の制御装置を提供する。【解決手段】複数の電池１３が並列接続され、電池１３に対する外部デバイス２５による充放電が可能とされた電源１２の制御装置１１であって、複数の電池１３間で電圧が異なる場合に、外部デバイス２５からの充電要求または放電要求に応じて、電池１３間の電圧調整を充電により実行するかまたは放電により実行するかを選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池が並列接続され、前記電池に対する外部デバイスによる充放電が可能とされた電源の制御装置であって、
複数の前記電池間で電圧が異なる場合に、前記外部デバイスからの充電要求または放電要求に応じて、前記電池間の電圧調整を充電により実行するかまたは放電により実行するかを選択する電池の充放電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池を備えた電源の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電動車両などでは、高容量化や高出力化のために、複数の電池を備えた電源システムが用いられている。このような電源システムにおいて、電圧が低い電池から充電を行なったり、電圧が高い電池から放電を行うことが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３４５３号公報
【特許文献２】特開２００８−１７８２２０号公報
【特許文献３】特開２００７−３３６７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電池毎の電圧乖離が大きいと、電流のやり取りを電池間で行うには、循環電流値が大き過ぎてしまう。このような場合、外部デバイスに能動的に電流の出し入れを要求する必要があるが、例えば、車両の運転中で走行と回生による電流の入出が変動するような状況では、電圧の調整を行うことが困難である。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、外部デバイスによって電池毎の電圧乖離を容易に調整することが可能な電源の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の電源の制御装置は、複数の電池が並列接続され、前記電池に対する外部デバイスによる充放電が可能とされた電源の制御装置であって、
複数の前記電池間で電圧が異なる場合に、前記外部デバイスからの充電要求または放電要求に応じて、前記電池間の電圧調整を充電により実行するかまたは放電により実行するかを選択する。
【０００７】
この構成によれば、電源側の状況に応じて外部デバイスへ能動的に電力の入出を要求することなく、外部デバイス側の要求に応じて電池への充電または電池からの放電による電圧調整手段を選択することで、電池の電圧を均等化することができる。これにより、電池の電圧調整による外部デバイスへの影響を抑制できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電源の制御装置によれば、外部デバイスによって電池毎の電圧乖離を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る電源の制御装置の概略構成図である。
【図２】実施形態に係る電源の制御装置による電池の電圧の均等化制御の手順を示す図であって、（ａ）から（ｃ）は、それぞれ電源の概略構成図である。
【図３】実施形態に係る電源の制御装置による電池の電圧の均等化制御の手順を示す図であって、（ａ）は充電要求時における均等化制御を示す概略構成図、（ｂ）は放電要求時における均等化制御を示す概略構成図である。
【図４】具体例１に係る電源の制御装置の概略構成図である。
【図５】具体例１に係る電源の制御装置による電池の電圧の均等化制御の手順を示す図であって、（ａ）は放電要求時における均等化制御を示す概略構成図、（ｂ）は充電要求時における均等化制御を示す概略構成図である。
【図６】具体例２に係る電源の制御装置の概略構成図である。
【図７】具体例２に係る電源の制御装置による電池の電圧の均等化制御の手順を示す図であって、（ａ）は放電要求時における均等化制御を示す概略構成図、（ｂ）は充電要求時における均等化制御を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る電源の制御装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、実施形態に係る電源の制御装置の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態に係る電源の制御装置１１は、電源１２に組み込まれている。
【００１２】
電源１２は、充放電可能な二次電池からなる複数の電池１３を備えており、これらの電池１３が電源ライン１４ａ，１４ｂに並列接続されている。この電源１２は、例えば、電気自動車、ハイブリッド車あるいは燃料電池車などに搭載され、これらの車両を駆動させる電源として用いられる。
【００１３】
この電源１２を構成する電池１３は、着脱可能とされており、それぞれ個別に交換可能とされている。また、電池１３は、制御装置１１によって監視され、電池１３の一部が異常と判断された際に、その電池１３が電源１２の回路から切り離されるようになっている。
【００１４】
また、電源ライン１４ａ，１４ｂには、電圧センサ２１が設けられており、電圧センサ２１は、電源１２の電源ライン１４ａ，１４ｂ間の電圧を計測する。また、電源ライン１４ａには、電流センサ２２が接続されており、電流センサ２２は、電源１２の電源ライン１４ａを流れる電流を計測する。
【００１５】
また、各電池１３と電源ライン１４ａとの間には、電池接続デバイス２４が設けられている。これらの電池接続デバイス２４としては、例えば、リレーなどが用いられる。
【００１６】
上記の電源１２の電源ライン１４ａ，１４ｂは、外部デバイス２５に接続されている。そして、電源１２は、外部デバイス２５から電力供給されたり、外部デバイス２５へ電力供給を行う。つまり、電源１２は、外部デバイス２５に対して充放電が行われる。
【００１７】
電圧センサ２１及び電流センサ２２は、制御装置１１に接続されており、これらの電圧センサ２１及び電流センサ２２で計測された電源１２の電圧値及び電流値が制御装置１１へ送信される。
【００１８】
また、制御装置１１は、外部デバイス２５に接続されており、この外部デバイス２５から制御装置１１へ、電源１２に対して充電または放電のいずれの要求を行う状態であるかの充放電要求信号が送信される。
【００１９】
また、制御装置１１は、電池接続デバイス２４に接続されており、これらの電池接続デバイス２４は、制御装置１１からの制御信号で駆動し、電池１３と電源ライン１４ａとの間の回路を開閉する。
【００２０】
ところで、複数の電池１３を備えた電源１２では、一つの電池１３だけを交換した場合などに、他の電池１３との間で電圧差が生じることがある。
そこで、上記のように電池１３間で電圧差が生じた場合における本実施形態に係る制御装置１１での電池１３毎の電圧の均等化制御の仕方について説明する。
【００２１】
図２は実施形態に係る電源の制御装置による電池の電圧の均等化制御の手順を示す図であって、（ａ）から（ｃ）は、それぞれ電源の概略構成図、図３は実施形態に係る電源の制御装置による電池の電圧の均等化制御の手順を示す図であって、（ａ）は充電要求時における均等化制御を示す概略構成図、（ｂ）は放電要求時における均等化制御を示す概略構成図である。
【００２２】
（１）まず、図２（ａ）に示すように、電池接続デバイス２４を個別に接続することで、それぞれの電池１３毎の電圧値を電圧センサ２１で計測する。
【００２３】
（２）電圧の計測結果に基づいて、図２（ｂ）に示すように、電圧の高い電池（図２（ｂ）における左側の電池）１３を放電要求ありと設定し、電圧の低い電池（図２（ｂ）における中央及び右側の電池）１３を充電要求ありと設定する。具体的には、電池１３の電圧を均等化させるために充電または放電を行うにあたり、各電池１３毎に充電または放電のどちらが必要であり、どこまで電圧を変化させる必要があるかを設定する。
【００２４】
このとき、電圧の高い複数の電池１３の電池接続デバイス２４を接続することで、これらの電池１３を同電位とし、これらの電池１３の群を放電要求ありと設定したり、電圧の低い複数の電池１３の電池接続デバイス２４を接続することで、これらの電池１３を同電位とし、これらの電池１３の群を充電要求ありと設定しても良い。
【００２５】
（３）外部デバイス２５からの充放電要求信号に基づいて、図２（ｃ）に示すように、外部デバイス２５から充電または放電のどちらが要求されているかを判定する。なお、制御装置１１は、外部デバイス２５が充電または放電のどちらを要求しているかを判断するインターフェースを備えている。
【００２６】
（４）次に、外部デバイス２５からの充電要求または放電要求の判定結果に基づいて、充電または放電によって電池１３の電圧調整を行う。
【００２７】
（充電要求の場合）
外部デバイス２５から充電要求がされている場合は、図３（ａ）に示すように、充電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群の電池接続デバイス２４を接続し、外部デバイス２５から充電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群へ電力を供給させる。これにより、電圧の低い電池１３が充電され、電圧の高い電池１３との電圧の均等化が図られる。
【００２８】
（放電要求の場合）
外部デバイス２５から放電要求がされている場合は、図３（ｂ）に示すように、放電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群の電池接続デバイス２４を接続し、放電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群から外部デバイス２５へ電力を供給させる。これにより、電圧の高い電池１３が放電し、電圧の低い電池１３との電圧の均等化が図られる。
【００２９】
なお、各電池１３の電圧が均等であるか否かは、電池接続デバイス２４による接続を切り替えて電池１３の電圧を電圧センサ２１で個別に計測し、電池１３の電圧値が一致したことで判定することができる。そして、各電池１３の電圧が均等になったと判断し、電池１３の電圧の均等化制御を終了する。
【００３０】
このように、上記実施形態に係る電源の制御装置によれば、電源１２側の状況に応じて外部デバイス２５へ能動的に電力の入出を要求することなく、外部デバイス２５側の要求に応じて電池１３への充電または電池１３からの放電による電圧調整手段を選択することで、電池１３の電圧を均等化することができる。これにより、電池１３の電圧調整による外部デバイス２５への影響を抑制できる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、電池接続デバイス２４を個別に接続することで一つの電圧センサ２１によって各電池１３の電圧をそれぞれ計測する構成としたが、電圧センサ２１を各電池１３のそれぞれに設け、これらの電圧センサ２１で電池１３の電圧をそれぞれ計測しても良い。
【００３２】
次に、上記実施形態の電源の制御装置のさらなる具体例について説明する。
（具体例１）
図４に示すように、具体例１では、電源１２がモータ３１に設けられており、このモータ３１は、電源１２から供給される電力によって駆動する。このモータ３１は、回生機能を有するもので、このモータ３１で発電された回生電力が電源１２へ供給可能とされている。
【００３３】
このモータ３１は、電源１２の電力を直流から交流に変換してモータ３１へ供給し、また、モータ１３の電力を交流から直流に変換して電源１２へ供給するインバータ３２を備えており、このインバータ３２に電源１２の電源ライン１４ａ，１４ｂが接続されている。
【００３４】
この具体例１において、モータ３１の駆動時には、制御装置１１へ放電要求の充放電要求信号が送信される。これにより、制御装置１１は、図５（ａ）に示すように、放電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群の電池接続デバイス２４を接続し、放電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群から外部デバイス２５であるモータ３１のインバータ３２へ電力を供給させる。これにより、電圧の高い電池１３が放電し、電圧の低い電池１３との電圧の均等化が図られる。
【００３５】
これとは逆に、モータ３１の回生時には、制御装置１１へ充電要求の充放電要求信号が送信される。これにより、制御装置１１は、図５（ｂ）に示すように、充電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群の電池接続デバイス２４を接続し、充電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群へ外部デバイス２５であるモータ３１のインバータ３２から電力を供給させる。これにより、電圧の低い電池１３が充電され、電圧の高い電池１３との電圧の均等化が図られる。
【００３６】
（具体例２）
図６に示すように、具体例２では、例えば、スマートグリッドのように、自システム外の各系統からの電力需給要求に応じて充放電を行う充放電器３５が電源１２の電源ライン１４ａ，１４ｂに接続されている。
【００３７】
この具体例２において、自システム外の系統への電力供給時には、制御装置１１へ放電要求の充放電要求信号が送信される。これにより、制御装置１１は、図７（ａ）に示すように、放電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群の電池接続デバイス２４を接続し、放電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群から外部デバイス２５である充放電器３５へ電力を供給させる。これにより、電圧の高い電池１３が放電し、電圧の低い電池１３との電圧の均等化が図られる。
【００３８】
これとは逆に、自システム外の系統からの電力による充電時には、制御装置１１へ充電要求の充放電要求信号が送信される。これにより、制御装置１１は、図７（ｂ）に示すように、充電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群の電池接続デバイス２４を接続し、充電要求ありに設定した電池１３または電池１３の群へ外部デバイス２５である充放電器３５から電力を供給させる。これにより、電圧の低い電池１３が充電され、電圧の高い電池１３との電圧の均等化が図られる。
【符号の説明】
【００３９】
１１  制御装置
１２  電源
１３  電池
２５  外部デバイス
３１  モータ（外部デバイス）
３５  充放電器（外部デバイス）
【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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