(57)【要約】【課題】複数の電池単位が直列接続されている蓄電池の充放電電圧の変化を小さくする。【解決手段】電力貯蔵装置は、複数の電池単位が直列接続されている蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御装置とを備える。前記蓄電池は、前記電池単位を少なくとも一つバイパスすることができるバイパス回路を有する。前記制御装置は、前記バイパス回路によってバイパスされる前記電池単位の個数を調整することによって、前記蓄電池の充放電電圧を制御する。【選択図】図１
2013090525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電池単位が直列接続されている蓄電池と、
前記蓄電池の充放電を制御する制御装置とを備える電力貯蔵装置であって、
前記蓄電池が、前記電池単位を少なくとも一つバイパスすることができるバイパス回路を有し、
前記制御装置が、前記バイパス回路によってバイパスされる前記電池単位の個数を調整することによって、前記蓄電池の充放電電圧を制御することを特徴とする電力貯蔵装置。
【請求項２】
前記制御装置が、前記電池単位それぞれの充放電に関する情報に基づいて、前記バイパス回路によってバイパスされる前記電池単位の候補から外す優先順位を決定することを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵装置。
【請求項３】
前記充放電に関する情報が、前記電池単位それぞれの端子電圧、前記電池単位それぞれの充電または放電に関する量、及び前記電池単位それぞれの劣化に関する度合いのいずれかのうちの一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の電力貯蔵装置。
【請求項４】
前記制御装置が、前記優先順位の決定を周期的に更新することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電力貯蔵装置。
【請求項５】
前記電池単位に直列接続又は並列接続される双方向ＤＣ／ＤＣ変換部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力貯蔵装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に電力貯蔵装置と、
前記電力貯蔵装置内の制御装置の制御の下で、前記電力貯蔵装置内の蓄電池と外部機器又は電力系統との間における電圧変換を行う電圧変換装置と、を備え、
前記外部機器又は前記電力系統と接続可能であることを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力貯蔵装置を搭載し、前記電力貯蔵装置における前記蓄電池を駆動源として走行することを特徴とする電動車両。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力貯蔵装置と、
移動本体部と、
前記電力貯蔵装置内の蓄電池からの電力を動力に変換する動力源と、
前記動力源からの前記動力により前記移動本体部を移動させる駆動部と、を備えたことを特徴とする移動体。
【請求項９】
複数の電池単位が直列接続されており、前記電池単位を少なくとも一つバイパスすることができるバイパス回路を有する蓄電池の充放電を制御する制御装置であって、
前記バイパス回路によってバイパスされる前記電池単位の個数を調整することによって、前記蓄電池の充放電電圧を制御することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電池単位が直列接続されている蓄電池の充放電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭やオフィス、店舗、工場等において系統に接続されるなどした電源装置が導入されてきている。この電源装置は、例えば、電力使用量が少ない時間帯に受電設備から供給される電力を蓄電池に充電し、電力使用量が多い時間帯に蓄電池を放電することで、電力ピークを削減する目的で使用される。また、例えば太陽電池などが接続されている場合は、その起電力を貯蔵する目的でも使用されている。このような電源装置では、使用される電池単体の起電力が数Ｖ程度であることから、例えば家庭用電圧を得るためにまたは大出力を得るために、通常複数の電池単位が直列接続されている蓄電池が用いられる。
【０００３】
特許文献１には、複数の電池セルが直列接続され、充電の際に、電池セル毎に電池セルをバイパスするための調整回路が設けられ、電池セル毎に充電完了電圧に達した電池セルを調整回路によってバイパス状態にする（＝切り離す）組電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、８０個の電池単位が直列接続されている蓄電池において、各電池単位が４Ｖから３Ｖの電圧範囲で充放電する場合、各電池単位が４Ｖのときは蓄電池が３２０Ｖで充放電し、各電池単位が３Ｖのときは蓄電池が２４０Ｖで充放電することになる。このように放電電圧の変化が大きい蓄電池から所定の出力電圧を得ようとした場合や、所定の電圧値で充電電圧の変化が大きい蓄電池を充電しようとした場合、蓄電池の前段に変圧比の大きい双方向電圧変換部が必要となり、小型化や低コスト化の面で不具合がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている組電池では、満充電になったセルを切り離す機能しか開示されていないので、こうした充放電電圧の変化が大きい蓄電池に対応できていない。したがって、変圧比の大きい双方向電圧変換器が必要となる。また、特許文献１に開示されている組電池では、放電時において、電池セルをバイパス状態にすることはない。
【０００７】
本発明は、上記の状況に鑑み、複数の電池単位が直列接続されている蓄電池の充放電電圧の変化を小さくすることができる電力貯蔵装置、当該電力貯蔵装置を備える電源装置、当該電力貯蔵装置を備える移動体、及び当該電力貯蔵装置の一構成要素である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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係る電力貯蔵装置は、電力貯蔵装置は、複数の電池単位が直列接続されている蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御装置とを備える。前記蓄電池は、前記電池単位を少なくとも一つバイパスすることができるバイパス回路を有する。前記制御装置は、前記バイパス回路によってバイパスされる前記電池単位の個数を調整することによって、前記蓄電池の充放電電圧を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、複数の電池単位が直列接続されている蓄電池の充放電電圧の変化を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電源装置の構成を示す図である。
【図２】蓄電池の一構成例を示す図である。
【図３Ａ】蓄電池の他の構成例を示す図である。
【図３Ｂ】蓄電池の更に他の構成例を示す図である。
【図４】コントローラの一構成例を示す図である。
【図５】コントローラのメイン制御動作例を示すフローチャートである。
【図６】コントローラのバイパス制御動作例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る電源装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る電源装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る電源装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る電源装置に設けられる蓄電池の一構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第６実施形態に係る電源装置に設けられる蓄電池の一構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る電動車両の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。
【００１２】
＜本発明の第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る電源装置１００は、電力貯蔵装置１０１と、電圧変換部１０２とを備えている。電力貯蔵装置１０１は、複数の蓄電池１０３と、複数の蓄電池１０３の充放電を制御するコントローラ１０４とを備えている。
【００１３】
電圧変換部１０２は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０５を備えている。双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０５は、入出力端子１０５ａ及び１０５ｂを備える。双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０５の入出力端子１０５ａは、ＤＣバスラインＬＮ１を介して電力貯蔵装置１０１に接続されると共に電力出力部１０７ａに接続される。入出力端子１０５ｂは電力出力部１０７ｂに接続されると共に本発明の第１実施形態に係る電源装置１００とは別の電力系統である電力系統１０６に接続される。尚、本発明の第１実施形態に係る電源装置１００と電力出力部１０７ａ及び１０７ｂとの接続は必須ではない。外部機器の例としての電力出力部１０７ａ及び１０７ｂは、コンセントを含む。電力出力部１０７ａ及び１０７ｂには、例えば様々な負荷が接続される。電力出力部１０７ａ及び１０７ｂの夫々が負荷であると考えても良い。電力系統１０６は、商用電源又は太陽電池を含む。太陽電池を入出力端子１０５ａに接続することも可能であり、この場合、太陽電池の発電に基づく直流電圧を入出力端子１０５ａに供給することができる。太陽電池及びパワーコンディショナを備えた太陽電池システムを電力系統１０６として用いる場合、パワーコンディショナのＡＣ出力部（交流出力部）を入出力端子１０５ｂに接続することができる。電圧変換部１０２は、コントローラ１０４による制御の下、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０５を用い、蓄電池１０３と、電力出力部１０７ａ及び１０７ｂ又は電力系統１０６と、の間で電圧変換を行う。
【００１４】
複数の蓄電池１０３は、電圧変換部１０２の双方向ＤＣ／ＡＣ変換部１０５に対して並列に接続されている。各蓄電池１０３の正極は、ＤＣバスラインＬＮ１を介して入出力端子１０５ａに接続されている。なお、本実施形態では蓄電池１０３を複数設けたが、蓄電池１０３は単数であっても構わない。
【００１５】
蓄電池１０３は、直列接続されている複数の電池単位１と、各電池単位１に対して並列接続されるバイパス回路２と、電池単位１及びバイパス回路２の各組に対して設けられるスイッチＳＷ１及びＳＷ２と、充放電切替スイッチＳＷ３とを備えている。各組においてスイッチＳＷ１及びＳＷ２は相補的にＯＮ／ＯＦＦする。スイッチＳＷ１がＯＮであるときには、電池単位１が選択され、電池単位１の充放電が可能な状態になる。一方、スイッチＳＷ２がＯＮであるときには、バイパス回路２が選択され、電池単位１がバイパス回路２によってバイパスされる。また、充放電切替スイッチＳＷ３がＯＮであるときには、電圧変換部１０２と蓄電池１０３とが電気的に接続されるので蓄電池１０３の充放電が可能な状態になり、充放電切替スイッチＳＷ３がＯＦＦであるときには、電圧変換部１０２と蓄電池１０３とが電気的に遮断されるので蓄電池１０３の充放電が不可能な状態になる。なお、本実施形態では蓄電池１０３内に充放電切替スイッチＳＷ３を設けたが、蓄電池１０３の外部に充放電切替スイッチＳＷ３を設けてもよい。また、充放電切替スイッチＳＷ３を設けない構成にすることも可能である。
【００１６】
ここで、蓄電池１０３の一構成例を図２に示す。図２に示す構成例では、蓄電池１０３は、複数の電池パックＰ１が直列接続されている構成であり、一つの電池パックＰ１内の全電池セルが一つの電池単位１に相当する。
【００１７】
各電池パックＰ１は、複数の電池セルが並列接続された電池ブロックＢ１を複数備えている。なお、蓄電池１０３は、図２に示す構成例に限定されず、単一の電池パックＰ１であってもよい。また、電池ブロックＢ１は、図２に示す構成例に限定されず、単一の電池セルであってもよく、複数の電池セルを直列・並列に配置した組電池であってもよく、複数の電池セルを直列に配置した組電池であってもよい。複数の電池ブロックＢ１は電池パックＰ１内で直列接続されている。電池ブロックＢ１の個数は図２に示す構成例に限定されず、電池パックＰ１内の電池ブロックＢ１は単数であってもよい。
【００１８】
また、各電池パックＰ１の外部には、バイパス回路２と、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２とがそれぞれ一つずつ配置される。なお、図２に示す構成例では、各電池パックＰ１にバイパス回路２と、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２とが配置されているが、少なくとも一つの電池パックＰ１にバイパス回路２と、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２とが配置されていれば良い。すなわち、バイパス回路２を少なくとも一つ配置すればよい。さらに、各電池パックＰ１は、各電池ブロックの状態あるいは電池パックの状態を検出する電池情報検出部３と、通信部４とを備えている。電池情報検出部３は、例えば、各電池ブロックの温度及び電圧値を検出すると共に、電池パックの＋−電極間の電流値および電圧値、電池パックの現在の充電容量を検出し、それらの検出データを電池情報として通信部４を介してコントローラ１０４に送信する。したがって、各電池パックＰ１からコントローラ１０４に送られる電池情報には、充放電に関する情報が含まれる。電池パックの現在の容量は、電池パックに流れる充放電電流の積算値から求められる他、予め決定された電池パックの開放電圧（ＯＣＶ：Open Circuit Voltage）と現在の容量との関係を示す計算式或いはテーブルを参照することにより求めることができる。
【００１９】
次に、蓄電池１０３の他の構成例を図３Ａに示す。図３Ａに示す構成例は、各電池パックＰ２の内部にバイパス回路２と、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２とを設ける点を除いて図２に示す構成例と同様である。また、電池ブロックＢ１の形態や個数に関する変形例も図２に示す構成例の場合と同様である。なお、蓄電池１０３は、図３Ａに示す構成例に限定されず、単一の電池パックＰ２であってもよい。
【００２０】
次に、蓄電池１０３の更に他の構成例を図３Ｂに示す。図３Ｂに示す構成例では、蓄電池１０３は、複数の電池パックＰ３が直列接続されている構成であり、電池パックＰ３内の複数の電池ブロックＢ１それぞれが一つの電池単位１に相当する。なお、蓄電池１０３は、図３Ｂに示す構成例に限定されず、単一の電池パックＰ３であってもよい。
【００２１】
各電池パックＰ３は、複数の電池セルが並列接続された電池ブロックＢ１を複数備えている。なお、電池ブロックＢ１の形態や個数に関する変形例は図２に示す構成例の場合と同様である。複数の電池ブロックＢ１は、各スイッチＳＷ１がＯＮである場合に直列接続される。
【００２２】
各電池パックＰ３は、バイパス回路２と、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２とをそれぞれ電池ブロックＢ１と同数備えている。なお、図３Ｂに示す構成例では、各電池ブロックＢ１にバイパス回路２と、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２とが配置されているが、少なくとも一つの電池ブロックＢ１にバイパス回路２と、スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ２とが配置されていれば良い。すなわち、バイパス回路２を少なくとも一つ配置すればよい。さらに、各電池パックＰ３は、電池パックＰ１及びＰ２と同様に、電池情報検出部３と、通信部４とを備えている。
【００２３】
次に、コントローラ１０４について説明する。コントローラ１０４は、所定のスイッチ（例えば図２、図３Ａ、図３Ｂ中のスイッチＳＷ１及びＳＷ２）をＯＮ／ＯＦＦ制御して、バイパス回路によってバイパスされる電池単位の個数を調整することによって、複数の電池単位が直列接続されている蓄電池の充放電圧を制御することができる。これにより、複数の電池単位が直列接続されている蓄電池の充放電電圧の変化を小さくすることができる。なお、個数の調整とは、数の増加、数の減少、数の選択、優先順位付け等を含む。
【００２４】
コントローラ１０４の一構成例を図４に示す。図４に示す構成例では、コントローラ１０４は、各蓄電池１０３から送られてくる電池情報（例えば、図２に示す各電池パックＰ１から送られている電池情報や図３Ａに示す各電池パックＰ２から送られている電池情報や図３Ｂに示す各電池パックＰ３から送られている電池情報）を取得する電池情報取得部１１と、電池情報取得部１１が取得した各電池情報に基づいて、電池単位１毎あるいは複数の電池単位１毎にＳＯＣ（State of Charge）、ＳＯＨ（State of Health）等の電池状態を推定する電池状態推定部１２と、外部から送られてくる目標電力情報、電池情報取得部１１が取得した各電池情報、及び電池状態推定部１２が推定した各電池状態に基づいて、各充放電スイッチＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦを制御するための充放電切替信号を生成し、その生成した充放電切替信号を充放電スイッチＳＷ３に出力する充放電制御部１３と、外部から送られてくるＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧情報、電池情報取得部１１が取得した各電池情報、及び電池状態推定部１２が推定した各電池状態に基づいて、各スイッチＳＷ１及び各スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを制御するためのバイパス切替信号を生成し、その生成した充放電切替信号をスイッチＳＷ１及びＳＷ２に出力するバイパス制御部１４とを備えている。バイパス制御部１４によって生成される充放電切替信号によってスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とは相補的にＯＮ／ＯＦＦされる。すなわち、スイッチＳＷ２に供給される充放電切替信号はスイッチＳＷ１に供給される充放電切替信号の反転信号である。なお、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とが共にＯＦＦであるデッドタイムを設けるようにしてもよい。電池単位１間の電圧差を小さくするように、バイパス制御部１４が、バイパス回路２によってバイパスされる電池単位１を周期的に切り替えることが望ましい。本実施形態では、ＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧情報が外部から送られてくるようにしているが、コントローラ１０４がＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧情報を内部メモリにあらかじめ記憶しておくようにしてもよい。
【００２５】
尚、上述したＳＯＣは、電池の残存容量を示す指標であり、下記の式で表すことができる。過充電及び過放電を避ける観点から、電池には使用可能な範囲があり、その範囲の上限をＳＯＣ１００％、下限をＳＯＣ０％と定義している。
【００２６】
【数１】
2013090525.tif 000003
【００２７】
また、上述したＳＯＨは、電池の劣化状態を示す指標であり、下記の式で表すことができ、初期状態を１００％と定義している。実際には、ＳＯＨは下記の式を用いずに電池の内部抵抗等を測定することにより近似的に算出されることが一般的である。
【００２８】
【数２】
2013090525.tif 000004
【００２９】
次に、コントローラ１０４の制御動作例について図５及び図６のフローチャートを参照して説明する。
【００３０】
図５に示す通り、コントローラ１０４は、メイン制御を開始すると、前回のステップＳ２０〜Ｓ６０の処理開始からメイン周期（例えば１０秒などの一定周期）が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００３１】
前回のステップＳ２０〜Ｓ６０の処理開始からメイン周期が経過していなければ（ステップＳ１０のＮＯ）、コントローラ１０４は、メイン制御を終了し、その後再度メイン制御を開始する。
【００３２】
一方、前回のステップＳ２０〜Ｓ６０の処理開始からメイン周期が経過していれば（ステップＳ１０のＹＥＳ）、コントローラ１０４は、ステップＳ２０〜Ｓ６０の処理を実行してから、メイン制御を終了し、その後再度メイン制御を開始する。
【００３３】
ステップＳ２０〜Ｓ６０の処理を実行する場合、コントローラ１０４は、以下の手順で処理を実行する。
【００３４】
まず蓄電池１０３毎に、電池情報取得部１１が、蓄電池１０３から送られてくる電池情報を取得し（ステップＳ２０）、電池状態推定部１２が、電池情報取得部１１が取得した電池情報に基づいて、電池単位１毎あるいは複数の電池単位１毎にＳＯＣ（State of Charge）、ＳＯＨ（State of Health）等の電池状態を推定する（ステップＳ３０）。
【００３５】
その後、充放電制御部１３が、目標電力情報、全ての蓄電池１０３に関する電池情報、及び全ての蓄電池１０３に関する電池状態に基づいて、どの蓄電池１０３を充放電可能な状態にするかを決定し、その決定に応じて各充放電スイッチＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦを制御するための充放電切替信号を生成し、蓄電池１０３毎に、その生成した充放電切替信号を充放電スイッチＳＷ３に出力して充放電スイッチＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦを制御する（ステップＳ４０）。ステップＳ４０においては、例えば、全ての蓄電池１０３の最大充放電電流の合計が目標電流よりも大きい場合、充電時にはＳＯＣが大きい蓄電池１０３を休ませる（充放電スイッチＳＷ３をＯＦＦにする）、放電時にはＳＯＣが小さい蓄電池１０３を休ませる（充放電スイッチＳＷ３をＯＦＦにする）、充放電時にＳＯＨが小さい蓄電池１０３を休ませる（充放電スイッチＳＷ３をＯＦＦにする）等の制御が考えられる。
【００３６】
そして、各蓄電池１０３について充放電可能な状態か否かを判定し（ステップＳ５０）、充放電可能な状態である蓄電池１０３すなわち充放電スイッチＳＷ３がＯＮになっている蓄電池１０３についてのみバイパス制御を実行する（ステップＳ６０）。ステップＳ６０では、バイパス制御部１４が、充放電可能な蓄電池１０３すなわち充放電スイッチＳＷ３がＯＮになっている蓄電池１０３毎に、ＤＣバスラインの目標電圧情報、バイパス制御対象である一つの蓄電池１０３に関する電池情報、及びバイパス制御対象である一つの蓄電池１０３に関する電池状態に基づいて、バイパス制御対象である一つの蓄電池１０３内の各スイッチＳＷ１及び各スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを制御するためのバイパス切替信号を生成し、その生成した充放電切替信号をバイパス制御対象である一つの蓄電池１０３内の各スイッチＳＷ１及びＳＷ２に出力してバイパス制御対象である一つの蓄電池１０３内の各スイッチＳＷ１及びＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００３７】
次に、ステップＳ６０のバイパス制御の詳細について図６のフローチャートを参照して説明する。
【００３８】
図６に示す通り、コントローラ１０４は、バイパス制御を開始すると、前回のステップＳ６２〜Ｓ６３の処理開始からバイパス周期（例えば１分などの一定周期）が経過したか否かを判定する（ステップＳ６１）。なお、電池単位１間の電圧差をより小さくするために、放電時には電池単位１の電圧が放電停止電圧（例えば３Ｖなど）付近になった場合、充電時には電池単位１の電圧が充電停止電圧（例えば４Ｖなど）付近になった場合、バイパス周期を通常よりも短く（例えば１０秒などの一定周期に）してもよい。
【００３９】
前回のステップＳ６２〜Ｓ６３の処理開始からバイパス周期が経過していなければ（ステップＳ６１のＮＯ）、コントローラ１０４は、バイパス制御を終了する。
【００４０】
一方、前回のステップＳ５２〜Ｓ５３の処理開始からバイパス周期が経過していれば（ステップＳ６１のＹＥＳ）、コントローラ１０４は、ステップＳ６２〜Ｓ６３の処理を実行してから、バイパス制御を終了する。
【００４１】
ステップＳ６２において、バイパス制御部１４は、放電時に、放電する電池単位１すなわち対応するスイッチＳＷ１をＯＮにする電池単位１の合計電圧がＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧（例えばＤＣ２４０Ｖなど）をわずかに上回るまで、バイパス制御対象である一つの蓄電池１０３内の複数の電池単位１のうち、電圧が大きい電池単位１から順に放電する電池単位１を決定する。このように、電圧が大きい電池単位１を優先して放電することで、電池単位１間の電圧差を小さくすることができる。ここで、電池単位１間の電圧差が小さい場合（例えば、０．１Ｖ以内である場合）、電圧の大小にかかわらず、ＳＯＨの大きい（劣化量の小さい）順に放電する電池単位１を決定するようにしてもよい。
【００４２】
尚、ステップＳ６２において、電圧を基準にする代わりにＳＯＨを基準にして放電する電池単位１を決定してもよい。この場合、バイパス制御部１４は、放電時に、放電する電池単位１すなわち対応するスイッチＳＷ１をＯＮにする電池単位１の合計電圧がＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧をわずかに上回るまで、バイパス制御対象である一つの蓄電池１０３内の複数の電池単位１のうち、ＳＯＨが大きい電池単位１から順に放電する電池単位１を決定すればよい。
【００４３】
また、ステップＳ６２において、電圧を基準にする代わりにＳＯＣを基準にして放電する電池単位１を決定してもよい。この場合、バイパス制御部１４は、放電時に、放電する電池単位１すなわち対応するスイッチＳＷ１をＯＮにする電池単位１の合計電圧がＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧をわずかに上回るまで、バイパス制御対象である一つの蓄電池１０３内の複数の電池単位１のうち、ＳＯＣが大きい電池単位１から順に放電する電池単位１を決定すればよい。
【００４４】
ステップＳ６２において、バイパス制御部１４は、充電時に、充電する電池単位１すなわち対応するスイッチＳＷ１をＯＮにする電池単位１の合計電圧がＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧をわずかに下回るまで、バイパス制御対象である一つの蓄電池１０３内の複数の電池単位１のうち、電圧が小さい電池単位１から順に充電する電池単位１を決定する。このように、電圧が小さい電池単位１を優先して充電することで、電池単位１間の電圧差を小さくすることができる。ここで、電池単位１間の電圧差が小さい場合（例えば、０．１Ｖ以内である場合）、電圧の大小にかかわらず、ＳＯＨの大きい（劣化量の小さい）順に充電する電池単位１を決定するようにしてもよい。
【００４５】
尚、ステップＳ６２において、電圧を基準にする代わりにＳＯＨを基準にして充電する電池単位１を決定してもよい。この場合、バイパス制御部１４は、充電時に、充電する電池単位１すなわち対応するスイッチＳＷ１をＯＮにする電池単位１の合計電圧がＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧をわずかに下回るまで、バイパス制御対象である一つの蓄電池１０３内の複数の電池単位１のうち、ＳＯＨが大きい電池単位１から順に充電する電池単位１を決定すればよい。
【００４６】
また、ステップＳ６２において、電圧を基準にする代わりにＳＯＣを基準にして充電する電池単位１を決定してもよい。この場合、バイパス制御部１４は、充電時に、充電する電池単位１すなわち対応するスイッチＳＷ１をＯＮにする電池単位１の合計電圧がＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧をわずかに下回るまで、バイパス制御対象である一つの蓄電池１０３内の複数の電池単位１のうち、ＳＯＣが小さい電池単位１から順に充電する電池単位１を決定すればよい。
【００４７】
ステップＳ６３において、バイパス制御部１４は、放電あるいは充電する電池単位１に対応するスイッチＳＷ１をＯＮにし、放電あるいは充電する電池単位１に対応するスイッチＳＷ２をＯＦＦにして、放電あるいは充電する電池単位１を非バイパス状態にし、放電も充電もしない電池単位１に対応するスイッチＳＷ１をＯＦＦにし、放電も充電もしない電池単位１に対応するスイッチＳＷ２をＯＮにして、放電も充電もしない電池単位１をバイパス状態にする。
【００４８】
上記の説明の通り、本発明の第１実施形態に係る電源装置１００は、放電あるいは充電する蓄電池１０３内の、バイパス回路２によってバイパスされる電池単位１の個数を調整することによって、放電あるいは充電する蓄電池１０３の電圧の変化を小さくすること、より具体的には、例えば、放電時に、放電する電池単位１すなわち対応するスイッチＳＷ１をＯＮにする電池単位１の合計電圧がＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧をわずかに上回るようにし、充電時に、充電する電池単位１すなわち対応するスイッチＳＷ１をＯＮにする電池単位１の合計電圧がＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧をわずかに下回るように、バイパス回路２によってバイパスされる電池単位１の個数を調整することで、放電あるいは充電する蓄電池１０３の電圧をＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧に近い値に保つことができる。これにより、変圧比の大きい双方向ＤＣ／ＤＣ変換部が不要になり、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部を設ける場合でも変圧比の小さい双方向ＤＣ／ＤＣ変換部で済むので、小型化や低コスト化の面で有利である。
【００４９】
また、放電あるいは充電する蓄電池１０３内の、バイパス回路２によってバイパスされる電池単位１は、充放電を行わず休んでいることになるため、放電する蓄電池１０３全体の１回の放電時間が長くなり、蓄電池１０３の充放電回数が減少し、蓄電池１０３の寿命が長くなるという効果も奏する。
【００５０】
＜本発明の第２実施形態＞
図７に示す本発明の第２実施形態に係る電源装置２００は、本発明の第１実施形態に係る電源装置１００の蓄電池１０３を蓄電池１０８に置換した構成である。蓄電池１０８は、蓄電池１０３の充放電切替スイッチＳＷ３を双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０９に置換した構成である。なお、図７において図示を省略しているが、符号Ａを付したラインは互いに接続されている。
【００５１】
双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０９が電圧変換動作を行っている場合、充放電切替スイッチＳＷ３がＯＮである場合と同様に、蓄電池１０８が充放電可能な状態になる。逆に、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０９が電圧変換動作を行っていない場合、充放電切替スイッチＳＷ３がＯＦＦである場合と同様に、蓄電池１０８が充放電不可能な状態になる。したがって、本発明の第２実施形態に係る電源装置２００は、放電あるいは充電する蓄電池１０８の電圧を双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０９の電圧変換動作によってＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧に一致させる点を除いて、基本的に本発明の第１実施形態に係る電源装置１００と同様の動作を行う。
【００５２】
本発明の第２実施形態に係る電源装置２００は、放電あるいは充電する蓄電池１０８内の、バイパス回路２によってバイパスされる電池単位１の個数を調整することによって、放電あるいは充電する蓄電池１０８の双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０９を除いた部分の電圧の変化を小さくすること、より具体的には放電あるいは充電する蓄電池１０３の双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０９を除いた部分の電圧をＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧に近い値に保つことができる。これにより、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０９の変圧比が小さくなるので、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０９の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００５３】
また、放電あるいは充電する蓄電池１０８内の、バイパス回路２によってバイパスされる電池単位１は、充放電を行わず休んでいることになるため、放電する蓄電池１０８全体の１回の放電時間が長くなり、蓄電池１０８の充放電回数が減少し、蓄電池１０８の寿命が長くなるという効果も奏する。
【００５４】
尚、本実施形態では、充放電切替スイッチＳＷ３の代わりに双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１０９を設けたが、充放電切替スイッチＳＷ３の代わりに双方向ＤＣ／ＡＣ変換部を設け、電圧変換部１０２を取り除いた構成にしてもよい。この場合、ＤＣバスラインＬＮ１はＡＣバスラインとなる。
【００５５】
＜本発明の第３実施形態＞
図８に示す本発明の第３実施形態に係る電源装置３００は、本発明の第１実施形態に係る電源装置１００の蓄電池１０３を蓄電池１１０に置換した構成である。蓄電池１１０は、蓄電池１０３が電池単位１毎にバイパス回路２を設けている構成であるのに対して、複数の電池単位１毎にバイパス回路２を設けている構成である点で異なっている。
【００５６】
本発明の第３実施形態に係る電源装置３００は、放電あるいは充電する蓄電池１１０内の、バイパス回路２によってバイパスされる電池単位１の個数の調整幅が少し荒くなるが、基本的には本発明の第１実施形態に係る電源装置１００と同様の効果を奏する。
【００５７】
＜本発明の第４実施形態＞
図９に示す本発明の第４実施形態に係る電源装置４００は、本発明の第１実施形態に係る電源装置１００の蓄電池１０３を蓄電池１１１に置換した構成である。蓄電池１１１は、蓄電池１０３が全ての電池単位１にバイパス回路２を設けている構成であるのに対して、一部の電池単位１のみにバイパス回路２を設けている構成である点で異なっている。
【００５８】
本発明の第４実施形態に係る電源装置４００は、放電あるいは充電する蓄電池１１０内の、バイパス回路２によってバイパスされる電池単位１の個数の調整範囲が少し狭くなるが、基本的には本発明の第１実施形態に係る電源装置１００と同様の効果を奏する。
【００５９】
＜本発明の第５実施形態＞
本発明の第５実施形態に係る電源装置は、本発明の第１実施形態に係る電源装置１００の蓄電池１０３を、バイパス回路２毎に対応する電池単位１の個数が異なる構成の蓄電池１１２に置換した構成である。これにより、バイパス回路２の個数を減らしながら、バイパス回路２によってバイパスされる電池単位１の個数の調整幅が荒くなることやバイパス回路２によってバイパスされる電池単位１の個数の調整範囲が狭くなることを抑えることができる。
【００６０】
バイパス回路２毎に対応する電池単位１の個数が異なる構成の蓄電池１１２の一例を図１０に示す。図１０に示す例では、バイパス回路２毎に対応する電池単位１の個数を１，２，４，８，１６，・・・となっている。このため、例えば、電池単位１を３個バイパスする場合には、１個の電池単位１に対応しているバイパス回路２に接続されているスイッチＳＷ２と、２個の電池単位１に対応しているバイパス回路２に接続されているスイッチＳＷ２とをそれぞれＯＮにする。また、例えば、電池単位１を７個バイパスする場合には、１個の電池単位１に対応しているバイパス回路２に接続されているスイッチＳＷ２と、２個の電池単位１に対応しているバイパス回路２に接続されているスイッチＳＷ２と、４個の電池単位１に対応しているバイパス回路２に接続されているスイッチＳＷ２とをそれぞれＯＮにする。
【００６１】
本発明の第５実施形態に係る電源装置は、基本的には本発明の第１実施形態に係る電源装置１００と同様の効果を奏する。但し、バイパス回路２によってバイパスされる電池単位１を周期的に切り替えようと場合、その切り替えパターンに制約が生じることになる。
【００６２】
＜本発明の第６実施形態＞
本発明の第６実施形態に係る電源装置は、本発明の第１実施形態に係る電源装置１００の蓄電池１０３を、電池単位１に並列接続される双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１１４を有する構成の蓄電池１１３に置換した構成である。この場合、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１１４の入出力電圧範囲は電池単位１の放電停止電圧から充電停止電圧の範囲（例えば３Ｖから４Ｖの範囲等）となり、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１１４の入出力電圧範囲を小さくできるので、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１１４の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【００６３】
放電あるいは充電する蓄電池１１３の電圧は、放電あるいは充電する蓄電池１０３の電圧に比べて、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１１４の電圧調整分だけより一層、ＤＣバスラインＬＮ１の目標電圧に近い値に保つことができる。それ以外の点に関しては、本発明の第６実施形態に係る電源装置は、基本的には本発明の第１実施形態に係る電源装置１００と同様の効果を奏する。
【００６４】
電池単位１に並列接続される双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１１４を有する構成の蓄電池１１３の一例を図１１に示す。図１１に示す例では、電池単位１に並列接続される双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１１４を一つのみ設けているが、双方向ＤＣ／ＤＣ変換部１１４を複数設けても構わない。
【００６５】
＜本発明の第７実施形態＞
本発明の第７実施形態に係る電動車両５００の概略構成を図１２に示す。尚、電動車両５００には、電気自動車、ＨＥＶ（hybrid electric vehicle）、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等が含まれる。電動車両５００は、電力貯蔵装置１０１を備えると共に、車体５１０と、電力貯蔵装置１０１内の電池の放電による直流電圧を他の電圧（交流電圧等）に変換する電圧変換部５０１と、電圧変換部５０１から出力される電力を動力に変換するモータ５０２と、その動力によって回転せしめられる駆動輪５０３と、アクセルペダル５０４ａ及びアクセル検出部５０４ｂを含み車体５１０の加速を指示するためのアクセル部５０４と、ブレーキペダル５０５ａ及びブレーキ検出部５０５ｂを含み車体５１０の減速を指示するためのブレーキ部５０５と、モータ５０２の回転数又は磁極位置を検出するセンサ５０６と、上記動力の発生用途以外の電力を蓄える非動力用電池ＢＡＴと、電動車両５００内の各部位の動作を統括的に制御する主制御部ＭＣと、を備える。主制御部ＭＣは、図１のコントローラ１０４の機能を有しており、電力貯蔵装置１０１から与えられる電池電圧情報と、アクセル部５０４から与えられる上記加速の指示状態を表す加速指示信号と、ブレーキ部５０５から与えられる上記減速の指示状態を表す減速指示信号と、センサ５０６の検出結果とに基づき、電圧変換部５０１による電圧変換動作を制御する。尚、回生によって電力貯蔵装置１０１内の電池を充電することも可能である。上述の如く、電動車両５００においては、モータ５０２が電池貯蔵装置１０１内の電池からの電力を受けて該電力を動力に変換し、その動力によって駆動輪５０３が回転せしめられることにより車体５１０が移動する。電動車両５００において、車体５１０が移動本体部に相当し、モータ５０２が動力源に相当し、駆動輪５０３が駆動部に相当する、と考えることができる。電力貯蔵装置１０１には、例えば、上述した第１〜第６実施形態において説明した種々の構成の電力貯蔵装置１０１を用いることができる。
【００６６】
電動車両５００は、電力貯蔵装置１０１が搭載された移動体の例であり、船、航空機、エレベータ又は歩行ロボット等の他の移動体に電力貯蔵装置１０１が搭載されても良い。
【００６７】
電力貯蔵装置１０１が搭載された船は、例えば、モータ５０２を備えると共に、電動車両５００の車体５１０、駆動輪５０３、アクセル部５０４及びブレーキ部５０５の代わりに、夫々、船体、スクリュー、加速入力部及び減速入力部を備える。運転者は、船体を加速させる際にはアクセル部５０４の代わりに加速入力部を操作し、船体を減速させる際にはブレーキ部５０５の代わりに減速入力部を操作する（後述の航空機等においても同様）。但し、減速入力部が設けられない船を構成してもよい。このような船においては、モータ５０２が電力貯蔵装置１０１内の電池からの電力を受けて該電力を動力に変換し、その動力によってスクリューが回転せしめられることにより船体が移動する。上記の船において、船体が移動本体部に相当し、モータ５０２が動力源に相当し、スクリューが駆動部に相当する、と考えることができる。
【００６８】
電力貯蔵装置１０１が搭載された航空機は、例えば、モータ５０２を備えると共に、電動車両５００の車体５１０、駆動輪５０３、アクセル部５０４及びブレーキ部５０５の代わりに、夫々、機体、プロペラ、加速入力部及び減速入力部を備える。但し、減速入力部が設けられない航空機を構成してもよい。このような航空機においては、モータ５０２が電力貯蔵装置１０１内の電池からの電力を受けて該電力を動力に変換し、その動力によってプロペラが回転せしめられることにより機体が移動する。上記の航空機において、機体が移動本体部に相当し、モータ５０２が動力源に相当し、プロペラが駆動部に相当する、と考えることができる。
【００６９】
電力貯蔵装置１０１が搭載されたエレベータは、例えば、モータ５０２を備えると共に、電動車両５００の車体５１０、駆動輪５０３、アクセル部５０４及びブレーキ部５０５の代わりに、夫々、籠、籠に取り付けられた昇降用ロープ、加速入力部及び減速入力部を備える。このようなエレベータにおいては、モータ５０２が電力貯蔵装置１０１内の電池からの電力を受けて該電力を動力に変換し、その動力によって昇降用ロープが巻き上げられることにより籠が昇降する。上記のエレベータにおいて、籠が移動本体部に相当し、モータ５０２が動力源に相当し、昇降用ロープが駆動部に相当する、と考えることができる。
【００７０】
電力貯蔵装置１０１が搭載された歩行ロボットは、例えば、モータ５０２を備えると共に、電動車両５００の車体５１０、駆動輪５０３、アクセル部５０４及びブレーキ部５０５の代わりに、夫々、胴体、足、加速入力部及び減速入力部を備える。このような歩行ロボットにおいては、モータ５０２が電力貯蔵装置１０１内の電池からの電力を受けて該電力を動力に変換し、その動力によって足が駆動せしめられることにより胴体が移動する。上記の歩行ロボットにおいて、胴体が移動本体部に相当し、モータ５０２が動力源に相当し、足が駆動部に相当する、と考えることができる。
【００７１】
上述の如く、電力貯蔵装置１０１が搭載された移動体においては、動力源が電力貯蔵装置１０１内の電池からの電力を動力に変換し、動力源によって得られた動力を用いて駆動部が移動本体部を移動させる。
【００７２】
＜変形例等＞
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実行することができる。
【００７３】
例えば、上述した各実施形態は、矛盾のない限り適宜組み合わせて実施することができる。
【００７４】
例えば、コントローラ１０４の一部または全部の動作を、マイクロコンピュータなどの制御装置が行うこととしても構わない。さらに、このような制御装置によって実現される機能の全部または一部をプログラムとして記述し、当該プログラムをプログラム実行装置（例えばコンピュータ）上で実行することによって、その機能の全部または一部を実現するようにしても構わない。
【００７５】
また、上述した場合に限らず、本発明に係る制御装置すなわち複数の電池単位が直列接続されている蓄電池の充放電を制御する制御装置は、ハードウェア、あるいは、ハードウェアとソフトウェアの組合せによって実現可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１  電池単位
２  バイパス回路
３  電池情報検出部
４  通信部
１１  電池情報取得部
１２  電池状態推定部
１３  充放電制御部
１４  バイパス制御部
１００  本発明の第１実施形態に係る電源装置
１０１、５０１  電力貯蔵装置
１０２  電圧変換部
１０３、１０８、１１０〜１１３  蓄電池
１０４  コントローラ
１０５  双方向ＤＣ／ＡＣ変換部
１０６  電力系統
１０７ａ、１０７ｂ  電力出力部
１０９、１１４  双方向ＤＣ／ＤＣ変換部
２００  本発明の第２実施形態に係る電源装置
３００  本発明の第３実施形態に係る電源装置
４００  本発明の第４実施形態に係る電源装置
５００  電動車両
５０１  電圧変換部
５０２  モータ
５０３  駆動輪
５０４  アクセル部
５０４ａ  アクセルペダル
５０４ｂ  アクセル検出部
５０５  ブレーキ部
５０５ａ  ブレーキペダル
５０５ｂ  ブレーキ検出部
５０６  センサ
５１０  車体
Ｂ１  電池ブロック
ＢＡＴ  非動力用電池
ＬＮ１  ＤＣバスライン
ＭＣ  主制御部
Ｐ１〜Ｐ３  電池パック
ＳＷ１、ＳＷ２  スイッチ
ＳＷ３  充放電切替スイッチ
【図１】
2013090525.tif 000005
【図２】
2013090525.tif 000006
【図３Ａ】
2013090525.tif 000007
【図３Ｂ】
2013090525.tif 000008
【図４】
2013090525.tif 000009
【図５】
2013090525.tif 000010
【図６】
2013090525.tif 000011
【図７】
2013090525.tif 000012
【図８】
2013090525.tif 000013
【図９】
2013090525.tif 000014
【図１０】
2013090525.tif 000015
【図１１】
2013090525.tif 000016
【図１２】
2013090525.tif 000017