JP2010239709A - 電池制御装置、電池制御方法、及び車両 - Google Patents

Abstract

【課題】一度下がった電池回路の電圧を向上させることができる電池制御装置、電池制御方法、及び車両を提供する。
【解決手段】複数の電池を相互に接続する電池回路と、複数の電池を直列接続させるか並列接続させるかを切り換える複数の第１スイッチと、電池回路が出力する最大の電圧を検出する電圧検出部と、複数の電池が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値以下の場合に、第１スイッチを制御して、複数の電池の少なくとも一部を直列に接続させるスイッチ制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のバッテリの接続状態を切り換える電池制御装置、電池制御方法、及び車両に関する。

従来、バッテリが切れても、予備バッテリを装着することで電気自動車を走行させることが知られている。

特開２０００−１０２１０３号公報 特開２００１−４５６０６号公報 特開２００１−１１９８１２号公報

電池の電圧がなくなった場合は、予備電池をわざわざ取り付けなければならないので手間がかかり面倒である。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、電池制御装置であって、複数の電池を相互に接続する電池回路と、複数の電池を直列接続させるか並列接続させるかを切り換える複数の第１スイッチと、電池回路が出力する最大の電圧を検出する電圧検出部と、複数の電池が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値以下の場合に、第１スイッチを制御して、複数の電池の少なくとも一部を直列に接続させるスイッチ制御部とを備える。

スイッチ制御部は、電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回った場合に、第１スイッチを制御して、複数の電池の一部を直列に接続させて、直列に接続された電池セットを並列に接続させてよい。

複数の電池の劣化を検出する劣化検出部を備えてよく、スイッチ制御部は、第１スイッチを制御して、劣化が類似する電池同士を直列に接続させた電池セットを並列に接続させてよい。

スイッチ制御部は、電池回路の最大の電圧が第１の閾値より小さい第２の閾値を下回った場合に、第１スイッチを制御して、複数の電池を直列に接続させてよい。

複数の電池のそれぞれを電池回路から除外する複数のバイパス回路と、バイパス回路に接続させて、複数の電池のそれぞれを電池回路から除外するか否かを切り換える複数の第２スイッチと、複数の電池の劣化を検出する劣化検出部とをさらに備えてよく、スイッチ制御部は、第２スイッチを制御して、劣化がより大きい電池を電池回路から除外してよい。

複数の電池の劣化を検出する劣化検出部をさらに備えてよく、複数の第１スイッチの少なくとも一部は、複数の電池のそれぞれを電池回路から除外する機能を有してよく、スイッチ制御部は、第１スイッチを制御して、劣化がより大きい電池を電池回路から除外してよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

車両１００の一例を示す。 複数の電池１１１が並列に接続されたときの電池回路の様子を示す。 電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回ったときの電池回路の一例を示す。 電池回路の最大の電圧が第２の閾値を下回ったときの電池回路の一例を示す。 電池回路の最大の電圧が第２の閾値を下回ったときの電池回路の他の例を示す。 電池制御装置１０１の他の例を示す。 電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回ったときの電池回路の一例を示す。 電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回ったときの電池回路の他の例を示す。 電池回路の最大の電圧が第２の閾値を下回ったときの電池回路の一例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、車両１００の一例を示す。車両１００は、電池制御装置１０１、インバータ１０２、及びモータ１０３を有する。電池制御装置１０１は、複数の電池１１１、複数の第１スイッチ１１２、複数のバイパス回路１１３、複数の第２スイッチ１１４、電圧検出部１１５、電流検出部１１６、スイッチ制御部１１７、及び劣化検出部１１８を備える。車両１００は、電気自動車であってよい。

複数の電池１１１が相互に接続されることで電池回路を構成する。電池回路とは、負荷に供給することができる電池１１１が接続された回路のことをいい、電池回路を組電池と呼んでよい。複数の電池１１１は、直列及び並列のどちらか一方の形態で接続される。電池回路は、複数の電池１１１を直列及び並列に接続可能な電池回路となる。複数の第１スイッチ１１２は、複数の電池１１１を直列接続させるか並列接続されるかを切り換える。複数のバイパス回路１１３は、複数の電池１１１のそれぞれを電池回路から除外する。複数の第２スイッチ１１４は、バイパス回路１１３に接続させて、複数の電池１１１のそれぞれ電池回路から除外するか否かを切り換える。

電圧検出部１１５は、電池回路が出力する最大の電圧を検出する。電池回路の最大の電圧とは、点Ａと点Ｂとの電位差のことをいう。電圧検出部１１５は、検出した電圧をスイッチ制御部１１７及び劣化検出部１１８に出力する。電流検出部１１６は、電池回路が出力する最大の電流を検出する。電流検出部１１６は、検出した電流をスイッチ制御部１１７及び劣化検出部１１８に出力する。

劣化検出部１１８は、複数の電池１１１のそれぞれの劣化を検出する。劣化検出部１１８は、複数の電池１１１のそれぞれの電圧及び電流の少なくとも１つからそれぞれの電池１１１の劣化を検出する。劣化検出部１１８は、劣化として、例えば、電池１１１の内部抵抗値、電池１１１の充放電の回数、電池１１１の充電開始電圧、電池１１１の充電完了電圧、電池１１１の充電カーブ、電池１１１の劣化カーブの少なくとも１つを検出してよい。本実施の形態では、劣化検出部１１８は、電池１１１の内部抵抗値を検出する。劣化検出部１１８が検出した電池１１１の劣化を、スイッチ制御部１１７に出力する。劣化検出部１１８は、検出した劣化の度合いを示す劣化値をスイッチ制御部１１７に出力する。劣化値は、値が大きいほどより劣化が進んでいることを示す。劣化検出部１１８は、劣化として内部抵抗値を検出する場合は、該内部抵抗値を劣化値としてそのまま用いてよい。

スイッチ制御部１１７は、第１スイッチ１１２を制御する。スイッチ制御部１１７は、電圧検出部１１５が検出した電池回路の最大の電圧に基づいて第１スイッチ１１２を制御する。スイッチ制御部１１７は、複数の電池１１１が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値より大きい場合は、第１スイッチ１１２を制御して、複数の電池１１１を並列に接続させてよい。また、また、スイッチ制御部１１７は、複数の電池１１１が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値以下の場合に、第１スイッチ１１２を制御して、複数の電池１１１の少なくとも一部を直列に接続させる。

スイッチ制御部１１７は、電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回った場合に、第１スイッチ１１２を制御して、複数の電池１１１の少なくとも一部を直列に接続させて、直列に接続された電池セットを並列に接続させる。また、スイッチ制御部１１７は、複数の電池１１１が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回った場合に、第１スイッチ１１２を制御して、複数の電池１１１の少なくとも一部を直列に接続させて、直列に接続された電池セットを並列に接続させる。また、スイッチ制御部１１７は、電池回路の最大の電圧が第１の閾値より小さい第２の閾値を下回った場合は、第１スイッチ１１２を制御して、複数の電池１１１を直列に接続させてよい。また、スイッチ制御部１１７は、複数の電池１１１が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値より小さい第２の閾値を下回った場合は、第１スイッチ１１２を制御して、複数の電池１１１を直列に接続させてよい。電池セットとは、直列に接続された電池１１１群のことをいう。また、第１の閾値及び第２の閾値は、電池１１１が過放電となる電圧値より高くてよい。

スイッチ制御部１１７は、第２スイッチ１１４を制御する。スイッチ制御部１１７は、第２スイッチ１１４を制御して、それぞれの電池１１１を電池回路から除外したり、電池回路に接続したりしてよい。スイッチ制御部１１７は、第２スイッチ１１４を制御して、劣化がより大きい電池１１１を電池回路から除外する。したがって、劣化がより小さい電池１１１で電池回路が構成される。これにより、電池回路全体としての劣化の進行速度を遅くすることができ、電池回路全体として効率をよくすることができる。また、それぞれの電池１１１の劣化の進行速度を遅くすることができ、効率よく電池１１１を使用することができる。

スイッチ制御部１１７は、複数の電池１１１のうち、最も劣化が小さい電池１１１との劣化の差が所定値以上の電池１１１を電池回路から除外してよい。例えば、内部抵抗値が劣化値の場合は、複数の電池１１１のそれぞれの内部抵抗値のうち、最も内部抵抗値が小さい電池１１１の内部抵抗値を基準とする。そして、該基準となる内部抵抗値との差が所定値以上の内部抵抗値の電池１１１を電池回路から除外する。また、スイッチ制御部１１７は、単に、劣化値が所定値以上の電池１１１を電池回路から除外してもよい。

また、スイッチ制御部１１７は、第１スイッチ１１２及び第２スイッチ１１４を制御して、複数の電池１１１のそれぞれを順次電池回路に接続させ、接続させる当該電池１１１以外の電池１１１を電池回路から切り離した状態にする。具体的には、スイッチ制御部１１７は、電池１１１ａを電池回路に接続させ、それ以外の電池１１１を電池回路から切り離す。次に、電池１１１ａを電池回路から切り離すとともに、電池１１１ｂを電池回路に接続する。この場合は、電池１１１ｂ以外の電池１１１が電池回路から切り離された状態となる。このように、それぞれの電池１１１を電池回路に接続させ、それ以外の電池１１１を電池回路から切り離した状態にする。

電池１１１ａを電池回路に接続させ、それ以外の電池１１１を切り離す場合は、例えば、第１スイッチ１１２ａを並列端子ａに接続させ、第１スイッチ１１２ｄを直列端子ｊに、第１スイッチ１１２ｅを直列端子ｋに、第１スイッチ１１２ｆを直列端子ｌにそれぞれ接続させればよい。この場合は、第２スイッチ１１４ａを、バイパス回路１１３ａ側ではなく電池１１１ａ側に接続させた状態にする。また、電池１１１ｂを電池回路に接続させ、それ以外の電池１１１を切り離す場合は、例えば、第１スイッチ１１２ｂを並列端子ｂに、第１スイッチ１１２ｄを直列端子ｄにそれぞれ接続させ、第１スイッチ１１２ａを直列端子ｇに、第１スイッチ１１２ｅを直列端子ｋに、第１スイッチ１１２ｆを直列端子ｌにそれぞれ接続させればよい。この場合は、第２スイッチ１１４ｂを、バイパス回路１１３ｂ側ではなく電池１１１ｂ側に接続させた状態にする。要するに、電圧検出部１１５及び電流検出部１１６が、複数の電池１１１の電圧、電流をそれぞれ順次検出することができるように、第１スイッチ１１２及び第２スイッチ１１４を切り換えればよい。なお、電圧検出部１１５を電池１１１毎に設け、電池１１１毎に設けられた電圧検出部１１５がそれぞれの電池１１１の電圧を検出してよい。また、電流検出部１１６を電池１１１毎に設け、電池１１１毎に設けられた電流検出部１１６がそれぞれの電池１１１が出力する電流を検出してよい。

また、スイッチ制御部１１７は、周期的に複数の電池１１１を並列に接続させてよい。また、モータ１０３の駆動が停止したとき、又は、モータ１０３の駆動が開始したときに複数の電池１１１を並列に接続させてよい。また、車両１００の使用が終了したとき、又は、車両１００の使用を開始するときに複数の電池１１１を並列に接続させてよい。そして、その後、スイッチ制御部１１７は、電池回路の最大の電圧に基づいて第１スイッチ１１２を制御してよい。

ここで、劣化検出部１１８の劣化検出について説明する。電池１１１の内部抵抗値は、電池１１１の電圧と電流とから求めることができる。劣化検出部１１８は、検出した電池１１１の電圧及び電流から当該電池１１１の内部抵抗値を検出してよい。また、劣化検出部１１８は、周期的に電池１１１の内部抵抗値を検出してその履歴を記録してよい。また、電池１１１の充放電の回数は、充電から放電までを１回とカウントする。つまり、充電されてから、次の充電が行われるまでを１回とカウントしてよい。充放電のカウントは、電圧の履歴、電流の履歴によってカウントすることができる。劣化検出部１１８は、電池１１１の電圧の履歴から充放電の回数を検出してよい。また、劣化検出部１１８は、電池１１１の電流から充放電の回数を検出してよい。この充放電回数が多くなれば劣化が進む。この充放電の回数に応じて劣化値を定めてよい。

電圧の履歴とは、時間の経過に伴う電池１１１の電圧の変化のことをいう。つまり、劣化検出部１１８は、電池１１１の電圧を所定周期毎に記録することで電圧の履歴を得ることができる。電流の履歴とは、時間の経過に伴う電池１１１の電流の変化のことをいう。つまり、劣化検出部１１８は、電池１１１の電流を所定周期毎に記録することで電流の履歴を得ることができる。

電池１１１の充電開始電圧とは、電池１１１の充電を開始したときの該電池１１１の電圧のことをいう。劣化検出部１１８は、充電を開始したときの電池１１１の電圧の値の履歴を記録して、最も低い充電開始電圧を検出してよい。充電を開始したときの電池１１１の電圧が過放電となる電圧より低ければ劣化が進む。充電を開始したときの電圧は、その電圧まで放電させたことを意味する。充電開始電圧に応じて劣化値を定めてよい。なお、劣化検出部１１８は、所定電圧より低い充電開始電圧が検出された回数を検出してもよい。所定電圧より低い充電開始電圧が検出された回数が多ければ多いほど劣化が進む。所定電圧とは、過放電となる電圧であってよい。所定電圧より低い充電開始電圧が検出された回数に応じて劣化値を定めてよい。

また、電池１１１の充電完了電圧とは、満充電したときの電池１１１の電圧のことをいう。劣化検出部１１８は、満充電時の電池１１１の電圧を示す値を記録して、直近の電圧を検出してよい。劣化が進むと満充電時の電圧が低下する。なお、劣化検出部１１８は、満充電電圧になっても電池１１１が充電された回数を検出してよい。つまり、過充電された回数を検出してよい。過充電された回数が多ければ多いほど劣化が進む。

また、充電カーブとは、電池１１１の充電中における充電時間と、電圧との関係を示す。劣化検出部１１８は、充電開始から充電終了時までに検出した電圧を示す値から充電カーブを検出してよい。充電時間に対する電池１１１の電圧の上昇が高い場合は、電池１１１の劣化は小さく、充電時間に対する電池１１１の電圧の上昇が低い場合は、電池１１１の劣化は大きい。この充電カーブの度合いに応じて劣化値を定めてよい。

劣化カーブは、電池１１１の劣化履歴を示す。劣化カーブは、満充電時における電池１１１の電圧の遷移を示してよい。劣化カーブは、充電回数と満充電時における電池１１１の電圧との関係を示してよい。電池１１１の充電回数が増えていくと、満充電時における電池１１１の電圧が小さくなる。つまり、劣化が進むにつれ、満充電時における電池１１１の電圧が小さくなる。劣化検出部１１８は、満充電時における電池１１１の電圧と充電回数を記録していくことで劣化カーブを検出してよい。また、劣化カーブは、電池１１１の内部抵抗値の変化であってもよい。電池１１１の内部抵抗が大きくなっていくにつれ、電池１１１が劣化していく。劣化カーブは、電池１１１の充電回数と内部抵抗値との関係を示してよい。電池１１１は、充電回数が増えていくと、電池１１１の内部抵抗が大きくなっていく。劣化カーブの度合いに応じて劣化値を定めてもよい。なお、電池１１１は温度によっても劣化が進み易くなるので、劣化検出部１１８は、電池１１１の温度を考慮して電池１１１の劣化を検出してよい。この場合は、車両は、電池１１１のそれぞれの温度を検出する温度センサを備える。

図２は、複数の電池１１１が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値以上のときの電池回路の一例を様子を示す。なお、すべての電池１１１は、劣化の度合いが同一とする。スイッチ制御部１１７は、電池回路の最大の電圧が第１の閾値以上のときは、第１スイッチ１１２ａを並列端子ａに、第１スイッチ１１２ｂを並列端子ｂに、第１スイッチ１１２ｃを並列端子ｃにそれぞれ接続させる。また、スイッチ制御部１１７は、第１スイッチ１１２ｄを並列端子ｄに、第１スイッチ１１２ｅを並列端子ｅに、第１スイッチ１１２ｆを並列端子ｆにそれぞれ接続させる。これにより、すべての電池１１１が並列に接続される。また、すべての電池１１１は、劣化の度合いが同一なので、スイッチ制御部１１７は、全ての第２スイッチ１１４を電池１１１側に接続させる。図２中の太線は、インバータ１０２に供給される電流の流れを示す。

なお、劣化がより大きい電池１１１がある場合は、スイッチ制御部１１７は、第２スイッチ１１４を制御して、劣化がより大きい電池１１１を電池回路から除外する。例えば、電池１１１ｃの劣化が他の電池１１１より大きい場合は、第２スイッチ１１４をバイパス回路１１３ｃに接続させる。これにより、電池１１１ｃは、電池回路から除外された状態となる。

図３は、電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回ったときの電池回路の一例を示す。なお、すべての電池１１１は、劣化の度合いが同一とする。スイッチ制御部１１７は、第１スイッチ１１２を制御して、電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回ったときは、複数の電池１１１の一部を直列に接続させて、直列に接続された電池セットを並列に接続させる。並列に接続される全ての電池セットは、同じ個数の電池１１１が直列に接続されていることが好ましい。具体的には、スイッチ制御部１１７は、第１スイッチ１１２ａを直列端子ｇに、第１スイッチ１１２ｂを並列端子ｂに、第１スイッチ１１２ｃを直列端子ｉにそれぞれ接続させる。また、スイッチ制御部１１７は、第１スイッチ１１２ｄを直列端子ｊに、第１スイッチ１１２ｅを並列端子ｅに、第１スイッチ１１２ｆを直列端子ｌにそれぞれ接続させる。この場合は、電池１１１ａと電池１１１ｂとが直列に接続されて電池セットを構成する。また、電池１１１ａと電池１１１ｂとが直列に接続されて電池セットを構成する。そして、直列に接続された電池セットが並列に接続された状態となる。これにより、電池回路が出力する最大電圧を大きくすることができる。また、すべての電池１１１は、劣化の度合いが同一なので、スイッチ制御部１１７は、全ての第２スイッチ１１４を電池１１１側に接続させる。図３中の太線は、インバータ１０２に供給される電流の流れを示す。

なお、劣化がより大きい電池１１１がある場合は、スイッチ制御部１１７は、第２スイッチ１１４を制御して、劣化がより大きい電池１１１を電池回路から除外する。例えば、電池１１１ｃの劣化が他の電池１１１より大きい場合は、第２スイッチ１１４をバイパス回路１１３ｃに接続させる。これにより、電池１１１ｃは、電池回路から除外された状態となる。

図４は、電池回路の最大の電圧が第２の閾値を下回ったときの電池回路の一例を示す。なお、すべての電池１１１は、劣化の度合いが同一とする。スイッチ制御部１１７は、電池回路の最大の電圧が第２の閾値を下回ったときは、複数の電池１１１を直列に接続させる。スイッチ制御部１１７は、電池回路の最大の電圧が第２の閾値を下回ったときは、第１スイッチ１１２ａを直列端子ｇに、第１スイッチ１１２ｂを直列端子ｈに、第１スイッチ１１２ｃを直列端子ｉにそれぞれ接続させる。また、スイッチ制御部１１７は、第１スイッチ１１２ｄを直列端子ｊに、第１スイッチ１１２ｅを直列端子ｋに、第１スイッチ１１２ｆを直列端子ｌにそれぞれ接続させる。これにより、すべての電池１１１が直列に接続されて、電池回路が出力する電圧を大きくすることができる。また、すべての電池１１１は、劣化の度合いが同一なので、スイッチ制御部１１７は、全ての第２スイッチ１１４を電池１１１側に接続させる。図４中の太線は、インバータ１０２に供給される電流の流れを示す。

図５は、電池回路の最大の電圧が第２の閾値を下回ったときの電池回路の他の例を示す。また、電池１１１ｂの劣化が他の電池１１１より大きい。この場合は、第２スイッチ１１４ｂは、バイパス回路側に接続されているので、電池１１１ｂは電池回路から除外された状態となっている。図５中の太線は、インバータ１０２に供給される電流の流れを示す。

図６は、電池制御装置１０１の他の例を示す。電池制御装置１０１は、複数の電池１１１、複数の第１スイッチ２０１、電圧検出部１１５、電流検出部１１６、スイッチ制御部２０２、及び劣化検出部１１８を備える。なお、図１と同様の構成について同一の符号を付す。

複数の電池１１１が相互の接続されることで電池回路を構成する。電池回路は、負荷に供給することできる電池１１１が接続された回路のことをいい、電池回路を組電池１１１とよんでよい。複数の電池１１１は、直列及び並列のどちらか一方の形態で接続される。複数の第１スイッチ２０１は、複数の電池１１１のそれぞれを直列接続させるか、並列接続させるかを切り替える。また、複数の第１スイッチ２０１は、複数の電池１１１のそれぞれを電池回路から除外する機能を有する。つまり、複数の第１スイッチ２０１は、複数の電池１１１のそれぞれを直列接続させるか、並列接続させるか、電池回路から除外するかを切り替える。

電圧検出部１１５は、電池回路が出力する最大の電圧を検出する。電圧検出部１１５は、点Ａと点Ｂとの電位差を検出する。電圧検出部１１５は、検出した電圧をスイッチ制御部２０２及び劣化検出部１１８に出力する。電流検出部１１６は、電池回路が出力する最大の電流を検出する。電流検出部１１６は、検出した電流をスイッチ制御部２０２及び劣化検出部１１８に出力する。劣化検出部１１８は、複数の電池１１１のそれぞれの電池１１１の劣化を検出する。劣化検出部１１８は、検出した複数の電池１１１のそれぞれの劣化をスイッチ制御部２０２に出力する。

スイッチ制御部２０２は、複数の第１スイッチ２０１を制御する。スイッチ制御部２０２は、電圧検出部１１５が検出した電池回路の最大の電圧に基づいて第１スイッチ２０１を制御する。スイッチ制御部２０２は、複数の電池１１１が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値より大きい場合は、第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１を並列に接続させてよい。例えば、スイッチ制御部２０２は、第１スイッチ２０１−１、第１スイッチ２０１−２、第１スイッチ２０１−３、第１スイッチ２０１−４、第１スイッチ２０１−５、第１スイッチ２０１−６、第１スイッチ２０１−７、及び第１スイッチ２０１−８をオンにさせ、それ以外の第１スイッチ２０１をオフにしてよい。

また、スイッチ制御部２０２は、電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回った場合に、第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１の少なくとも一部を直列に接続させて、直列に接続された電池セットを並列に接続させる。また、スイッチ制御部２０２は、複数の電池１１１が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回った場合に、第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１の少なくとも一部を直列に接続させて、直列に接続された電池セットを並列に接続させる。この場合、スイッチ制御部２０２は、劣化が類似する電池１１１同士を直列に接続させてよい。つまり、電池セットは、劣化が類似する電池１１１を有してよい。劣化が類似する電池１１１同士とは、劣化値が所定の範囲内にある電池１１１のことをいう。また、電池セットが有する電池１１１の数は、電池セット間で同じであることが好ましい。

また、スイッチ制御部２０２は、電池回路の最大の電圧が第１の閾値より小さい第２の閾値を下回った場合は、第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１を直列に接続させてよい。また、スイッチ制御部２０２は、複数の電池１１１が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値より小さい第２の閾値を下回った場合は、第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１を直列に接続させてよい。例えば、スイッチ制御部２０２は、第１スイッチ２０１−１、第１スイッチ２０１−５、第１スイッチ２０１−１４、第１スイッチ２０１−１６、及び第１スイッチ２０１−１８をオンにさせ、それ以外の第１スイッチ２０１をオフにしてよい。

スイッチ制御部２０２は、第１スイッチ２０１を制御して、それぞれの電池１１１を電池回路から除外したり、電池回路に接続したりしてよい。スイッチ制御部２０２は、第１スイッチ２０１を制御して、劣化がより大きい電池１１１を電池回路から除外する。スイッチ制御部２０２は、複数の電池１１１のうち、最も劣化が小さい電池１１１との劣化の差が所定値以上の電池１１１を電池回路から除外してよい。スイッチ制御部１１７は、単に、劣化値が所定値以上の電池１１１を電池回路から除外してもよい。

スイッチ制御部２０２は、第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１のそれぞれを順次電池回路にさせ、接続させる当該電池１１１以外の電池１１１を電池回路から切り離した状態にする。具体的には、スイッチ制御部２０２は、電池１１１ａを電池回路に接続させ、それ以外の電池１１１を電池回路から切り離す。次に、電池１１１ａを電池回路から切り離すとともに、電池１１１ｂを電池回路に接続する。この場合は、電池１１１ｂ以外の電池１１１が電池回路から切り離された状態となる。このように、それぞれの電池１１１を電池回路に接続させ、それ以外の電池１１１を電池回路から切り離した状態にする。

電池１１１ａを電池回路に接続させ、それ以外の電池１１１を切り離す場合は、たとえば、第１スイッチ２０１−４、及び第１スイッチ２０１−５をオンにして、それ以外の第１スイッチ２０１をオフにする。また、電池１１１ｂを電池回路に接続させ、それ以外の電池１１１を切り離す場合は、第１スイッチ２０１−３、及び第１スイッチ２０１−６をオンにして、それ以外の第１スイッチ２０１をオフにする。要するに、電圧検出部１１５及び電流検出部１１６が、複数の電池１１１の電圧、電流をそれぞれ順次検出することができるように、第１スイッチ２０１を切り換えればよい。なお、電圧検出部１１５を電池１１１毎に設け、電池１１１毎に設けられた電圧検出部１１５が、それぞれの電池１１１の電圧を検出してよい。また、電流検出部１１６を電池１１１毎に設け、電池１１１毎に設けられた電流検出部１１６が、それぞれの電池１１１が出力する電流を検出してよい。

また、スイッチ制御部２０２は、周期的に複数の電池１１１を並列に接続させてよい。また、モータ１０３の駆動が停止したとき、又は、モータ１０３の駆動が開始したときに複数の電池１１１を並列に接続させてよい。また、車両１００の使用が終了したとき、又は、車両１００の使用を開始するときに複数の電池１１１を並列に接続させてよい。そして、その後、スイッチ制御部２０２は、電池回路の最大の電圧に基づいて第１スイッチ１１２を制御してよい。

図７は、電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回ったときの電池回路の一例を示す。また、電池１１１ａ及び電池１１１ｄの劣化が類似しており、電池１１１ｂ及び電池１１１ｃの劣化が類似している。スイッチ制御部２０２は、第１スイッチ２０１−２、第１スイッチ２０１−４、第１スイッチ２０１−６、第１スイッチ２０１−８、第１スイッチ２０９−９、及び第１スイッチ２０１−１６をオンにさせ、それ以外の第１スイッチ２０１をオフにする。これにより、電池１１１ａと電池１１１ｄとを直列に接続させた電池セットと、電池１１１ｂと電池１１１ｃとを直列に接続させた電池セットとを並列に接続させることができ、電池回路の電圧を上げることができる。図７中の太線は、インバータ１０２に供給される電流の流れを示す。また、劣化が類似する電池１１１同士を接続させることができるので、電池１１１の劣化を遅くすることができる。

劣化がより大きい電池１１１と劣化がより小さい電池１１１とを直列に接続して放電する場合は、劣化がより大きい電池１１１を基準に放電すると、劣化がより小さい電池１１１が十分に放電することができない。逆に、劣化がより小さい電池１１１を基準に放電すると、劣化がより大きい電池１１１が過放電となる。したがって、劣化がより大きい電池１１１と劣化がより小さい電池１１１とを直列に接続すると、電池１１１の劣化の進行速度は速くなり、電池の利用効率が悪くなる。

図８は、電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回ったときの電池回路の他の例を示す。また、電池１１１ａ及び電池１１１ｃの劣化が類似しており、電池１１１ｂ及び電池１１１ｄの劣化が類似している。スイッチ制御部２０２は、第１スイッチ２０１−１、第１スイッチ２０１−２、第１スイッチ２０１−５、第１スイッチ２０１−６、第１スイッチ２０１−１７、及び第１スイッチ２０１−１９をオンにさせ、それ以外の第１スイッチ２０１をオフにする。これにより、電池１１１ａと電池１１１ｃとを直列に接続させた電池セットと、電池１１１ｂと電池１１１ｄとを直列に接続させた電池セットとを並列に接続させることができ、電池回路の電圧を上げることができる。また、劣化が類似する電池１１１同士を接続させることができるので、電池１１１の劣化を遅くすることができる。図８中の太線は、インバータ１０２に供給される電流の流れを示す。

図９は、電池回路の最大の電圧が第２の閾値を下回ったときの電池回路の一例を示す。また、電池１１１ｂは、劣化がより大きい電池１１１とする。スイッチ制御部２０２は、第１スイッチ２０１−１、第１スイッチ２０１−５、第１スイッチ２０１−１７、及び第１スイッチ２０１−１８をオンにさせ、それ以外の第１スイッチ２０１をオフにする。これにより、電池１１１ａ、電池１１１ｃ、及び電池１１１ｄを直列に接続させることができ、電池１１１ｂを電池回路から除外することができる。また、劣化がより大きい電池１１１ｂを除外することがで、電池１１１及び電池回路全体の劣化を遅くすることができ、電池１１１及び電池回路の効率を上げることができる。図９中の太線は、インバータ１０２に供給される電流の流れを示す。

このように、電池制御装置１０１によれば、電池回路の最大の電圧が第１の閾値以下の場合は、電池１１１を直列に接続するので、電池回路の最大の電圧を高くすることができる。つまり、それぞれの電池１１１に残っている電池残量はわずかでも、直列に接続させることで電池残量を一旦回復させることができる。例えば、電池回路の電圧が低くなり、車両１００を駆動することができない場合でも、第１の閾値以下になると、電池１１１を直列に接続するので、電池１１１の電圧を高くすることができ、最寄の充電ステーション、又は自宅まで走行することができる。つまり、電池１１１の接続状態を変えることで、電池回路自体を予備バッテリとして機能させることができる。また、車両１００は、第１の閾値及び第２の閾値を下回った場合は、ユーザにその旨を報知する報知部を備えてよい。報知部は、表示により報知してもよく、音により報知してもよい。これにより、ユーザは電池残量が残りわずかなことを認識することができる。電池制御装置１０１は、ＣＰＵ等の情報処理装置を用いてで実現してもよい。

なお、スイッチ制御部１１７又はスイッチ制御部２０２は、複数の電池１１１が並列に接続されている場合に、電池１１１の電圧が第１の閾値以下の場合に、第１スイッチ１１２又は第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１の少なくとも一部を直列に接続させてよい。また、スイッチ制御部１１７又はスイッチ制御部２０２は、電池１１１の電圧が第１の閾値を下回った場合に、第１スイッチ１１２又は第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１の一部を直列に接続させて、直列に接続された電池セットを並列に接続させてよい。また、スイッチ制御部１１７又はスイッチ制御部２０２は、電池１１１の電圧が第２の閾値を下回った場合に、第１スイッチ１１２又は第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１を直列に接続させてよい。この電池１１１の電圧とは、複数の電池１１１の何れか１つの電池１１１の電圧であってもよく、複数の電池１１１のうち、２以上の電池１１１の電圧の平均値であってもよい。また、すべての電池１１１の電圧の平均値であってもよい。

また、スイッチ制御部１１７又はスイッチ制御部２０２は、電池１１１の電圧値に応じて、第１スイッチ１１２又は第１スイッチ２０１を制御して、直列に接続させる電池１１１の数を増加させてもよい。電池１１１の電圧値が低ければ低いほど、直列に接続させる電池１１１の数を増加させてもよい。この直列に接続された電池１１１群が電池セットとなる。スイッチ制御部１１７又はスイッチ制御部２０２は、電池セットが複数ある場合は、第１スイッチ１１２又は第１スイッチ２０１を制御して、電池セットを並列に接続させる。

また、スイッチ制御部１１７又はスイッチ制御部２０２は、複数の電池１１１が並列に接続されている場合の電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回った場合に、第１スイッチ１１２又は第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１の一部を直列に接続させて、直列に接続された電池セットを並列に接続させる。これにより、電池回路の電圧は一旦上昇する。その後、電池回路の最大の電圧が再び第１の閾値を下回った場合に、第１スイッチ１１２又は第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１を直列に接続させてよい。

また、スイッチ制御部１１７又はスイッチ制御部２０２は、複数の電池回路の最大の電圧が第１の閾値を下回り、且つ、ユーザから電池１１１の接続を切り換える指示があった場合に、第１スイッチ１１２又は第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１の一部を直列に接続させて、直列に接続された電池セットを並列に接続させてよい。また、スイッチ制御部１１７又はスイッチ制御部２０２は、電池回路の最大の電圧が第２の閾値を下回り、且つ、ユーザから電池の接続を切り換える指示があった場合に、第１スイッチ１１２又は第１スイッチ２０１を制御して、複数の電池１１１を直列に接続させてよい。例えば、電池回路の電圧が低くなり、車両１００を駆動することができない場合に、ユーザが電池１１１の接続を切り換える指示をすることで、電池１１１が直列に接続されることになる。

また、電池１１１は、電池セルであってもよく、複数の電池が接続された電池モジュールであってもよい。また、電池モジュールは、複数の電池セルが直列に接続されたものであってもよく、並列に接続されたものであってもよい。また、電池モジュールは、複数の電池セルが直列及び並列に接続されたものであってもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１００ 車両、１０１ 電池制御装置、１０２ インバータ、１０３ モータ、１１１ 電池、１１２ 第１スイッチ、１１３ バイパス回路、１１４ 第２スイッチ、１１５ 電圧検出部、１１６ 電流検出部、１１７ スイッチ制御部、１１８ 劣化検出部、２０１ 第１スイッチ、２０２ スイッチ制御部

Claims (8)

1. 複数の電池を相互に接続する電池回路と、
   前記複数の電池を直列接続させるか並列接続させるかを切り換える複数の第１スイッチと、
   前記電池回路が出力する最大の電圧を検出する電圧検出部と、
   前記複数の電池が並列に接続されている場合の前記電池回路の最大の電圧が第１の閾値以下の場合に、前記第１スイッチを制御して、前記複数の電池の少なくとも一部を直列に接続させるスイッチ制御部と
   を備える電池制御装置。
2. 前記スイッチ制御部は、前記電池回路の最大の電圧が前記第１の閾値を下回った場合に、前記第１スイッチを制御して、前記複数の電池の一部を直列に接続させて、直列に接続された電池セットを並列に接続させる
   請求項１に記載の電池制御装置。
3. 前記複数の電池の劣化を検出する劣化検出部を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチを制御して、劣化が類似する前記電池同士を直列に接続させた前記電池セットを並列に接続させる
   請求項２に記載の電池制御装置。
4. 前記スイッチ制御部は、前記電池回路の最大の電圧が前記第１の閾値より小さい第２の閾値を下回った場合に、前記第１スイッチを制御して、前記複数の電池を直列に接続させる
   請求項１から３の何れかに記載の電池制御装置。
5. 前記複数の電池のそれぞれを前記電池回路から除外する複数のバイパス回路と、
   前記バイパス回路に接続させて、前記複数の電池のそれぞれを前記電池回路から除外するか否かを切り換える複数の第２スイッチと、
   前記複数の電池の劣化を検出する劣化検出部と
   をさらに備え、
   前記スイッチ制御部は、前記第２スイッチを制御して、劣化がより大きい前記電池を前記電池回路から除外する
   請求項１から４の何れかに記載の電池制御装置。
6. 前記複数の電池の劣化を検出する劣化検出部をさらに備え、
   前記複数の第１スイッチの少なくとも一部は、前記複数の電池のそれぞれを前記電池回路から除外する機能を有し、
   前記スイッチ制御部は、前記第１スイッチを制御して、劣化がより大きい前記電池を前記電池回路から除外する
   請求項１から４の何れかに記載の電池制御装置。
7. 請求項１から６の何れかに記載の電池制御装置を備える車両。
8. 複数の電池を相互に接続する電池回路の最大の電圧を検出する電圧検出工程と、
   前記複数の電池が並列に接続されている場合の前記電池回路の最大の電圧が閾値以下の場合は、前記複数の電池を直列接続させるか並列接続させるかを切り換える複数のスイッチを制御して、前記複数の電池の少なくとも一部を直列に接続させるスイッチ制御工程と
   を備える電池制御方法。

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