JP2012125056A - 充電制御装置及び充電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のバッテリモジュールに同時に充電を行うことが可能な充電制御装置及び充電制御方法を提供する。
【解決手段】内部に二次電池を備える複数のバッテリパックと、１または２以上の電力が入力される電力入力部と、１または２以上の電力入力部から入力される電力を１つに統合する電力統合部と、前記電力統合部に入力される電力の電力量を測定し、測定した電力量に基づいて、前記電力統合部から各前記バッテリパックへの電力供給量を決定することにより前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する主制御部と、を備える、充電制御装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電制御装置及び充電制御方法に関する。

電気を蓄えて、蓄えた電気を持ち運んで使用するためのバッテリサーバの開発が現在進められている。このバッテリサーバの基本的な構成については後述するが、例を挙げれば、バッテリサーバには、外部から供給される電力を用いてバッテリを充電する際にそのバッテリの充電を制御するための制御モジュールが含まれる電源ユニットや、バッテリに蓄えられた電力の出力を制御するための制御モジュールが含まれる。

そして、バッテリサーバの内部に設けられるバッテリモジュールは、バッテリ容量の増減を動的に行うために、さらに複数のサブバッテリモジュールに分割されている場合がある。これらのサブバッテリモジュールは、ダイオード等を介して並列に接続される。

バッテリサーバの内部に１つのバッテリモジュールのみが内蔵されている場合には、そのバッテリモジュールに対する、電源ユニットによる制御は容易である。一方、バッテリ容量の増減を動的に可能にするために複数のバッテリモジュールを接続できるようにしても、充電できるのはその中の１つのバッテリモジュールのみであり、複数のバッテリモジュールに同時に充電することは出来ず、順番にバッテリモジュールの充電制御を行わなければいけないという問題があった。個々のバッテリモジュールは、使用されている二次電池の組成・構成により、その充電・放電電圧／特性が異なっていることが一般的であり、異なる充電電圧のバッテリモジュールを同時に充電することが出来ないからである。

このため、例えば、複数のバッテリモジュールがバッテリサーバの内部に設けられている場合に、電力量が変動する自然エネルギーを用いてバッテリモジュールを充電する際に、１つのバッテリモジュールに充電する以上の電力が得られたときは、余剰電力は破棄せざるを得なかった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、複数のバッテリモジュールに同時に充電を行うことが可能な、新規かつ改良された充電制御装置及び充電制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、内部に二次電池を備える複数のバッテリパックと、１または２以上の電力が入力される電力入力部と、１または２以上の電力入力部から入力される電力を１つに統合する電力統合部と、前記電力統合部に入力される電力の電力量を測定し、測定した電力量に基づいて、前記電力統合部から各前記バッテリパックへの電力供給量を決定することにより前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する主制御部と、を備える、充電制御装置が提供される。

前記複数のバッテリパックは、前記主制御部との間の通信を実行する制御部を備え、前記制御部は、前記電力統合部から供給を受ける電力の供給量を前記主制御部から受信するようにしてもよい。

前記複数のバッテリパックは、前記制御部が受信した、前記電力統合部から供給を受ける電力の供給量の情報に基づいて前記二次電池への充電を制御する充電制御部をさらに備えていてもよい。

前記制御部及び前記充電制御部は、前記二次電池の特性に応じて備えられていてもよい。

前記主制御部は、各前記バッテリパックへの電力供給量の決定に際し、前記電力統合部に入力される電力の電力量の合計より少ない量を前記バッテリパックへ供給することを決定するようにしてもよい。

前記主制御部は、前記電力統合部に入力される電力の電力量を演算する演算部と、前記演算部が演算した、前記電力統合部に入力される電力の電力量から、各前記バッテリパックへの電力供給量を決定して各前記バッテリパックへ通信する通信部と、を備えていてもよい。

前記複数のバッテリパックは着脱可能であってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、１または２以上の電力が入力される電力入力ステップと、１または２以上の電力入力ステップで入力された電力を１つに統合する電力統合ステップと、前記電力統合ステップで電力を統合する前の電力の電力量を測定し、測定した電力量に基づいて、内部に二次電池を備える複数のバッテリパックへの電力供給量を決定することにより前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する充電制御ステップと、を備える、充電制御方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、１または２以上の電力が入力される電力入力部と、１または２以上の電力入力部から入力される電力を１つに統合する電力統合部と、前記電力統合部に入力される電力の電力量を測定し、測定した電力量に基づいて、前記電力統合部から内部に二次電池を備える複数のバッテリパックへの電力供給量を決定することにより前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する主制御部と、を備える、充電制御装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、内部に二次電池を備える複数のバッテリパックと、１または２以上の電力が入力される電力入力部と、１または２以上の電力入力部から入力される電力を１つに統合する電力統合部と、前記バッテリパックへの電力供給比率及び電力増減量を指示し、前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する主制御部と、を備える、充電制御装置が提供される。

前記複数のバッテリパックは、前記主制御部との間の通信を実行する制御部を備え、前記制御部は、前記電力統合部から供給を受ける電力の供給量を前記主制御部から受信した比率になるように調整するようにしてもよい。

前記複数のバッテリパックは、前記電力統合部の出力電圧を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記電力統合部からの出力電圧を、前記電力統合部の想定出力電圧になるように調整するようにしてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、内部に二次電池を備える複数のバッテリパックと、１または２以上の電力が入力される電力入力部と、１または２以上の電力入力部から入力される電力を１つに統合する電力統合部と、前記バッテリパックへの電力供給優先順位を指示し、前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する主制御部と、を備える、充電制御装置が提供される。

前記複数のバッテリパックは、前記主制御部との間の通信を実行する制御部を備え、前記制御部は、前記電力統合部から供給を受ける電力の供給量を前記主制御部から受信した優先順に従って調整するようにしてもよい。

前記複数のバッテリパックは、前記電力統合部の出力電圧を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記電力統合部からの出力電圧を、前記電力統合部の想定出力電圧になるように調整するようにしてもよい。

以上説明したように本発明によれば、複数のバッテリモジュールに同時に充電を行うことが可能な、新規かつ改良された充電制御装置及び充電制御方法を提供することができる。

本発明の充電制御装置の一例である、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の構成を示す説明図である。 電力統合部１０５と主制御部１２０の構成について詳細に示す説明図である。 本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の動作を示す流れ図である。 本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の別の構成例を示す説明図である。 本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の別の動作例を示す流れ図である。 従来の充電制御装置の一例であるバッテリサーバ１０００の構成例を示す説明図である。 従来の充電制御装置の一例であるバッテリサーバ１０００の構成例を示す説明図である。 従来の充電制御装置の一例であるバッテリサーバ１０００の構成例を示す説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１．従来の充電制御装置＞
＜２．本発明の一実施形態＞
［２−１．バッテリサーバの構成］
［２−２．バッテリサーバの動作］
＜３．まとめ＞

＜１．従来の充電制御装置＞
まず、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する前に、従来の充電制御装置の構成例、及び従来の充電制御装置が有する問題点について説明する。

図６〜図８は、従来の充電制御装置の一例であるバッテリサーバ１０００の構成例を示す説明図である。図６に示したように、従来の充電制御装置１０００は、ＡＣ／ＤＣ入力端子１００１と、電源ユニット１０１０と、バッテリモジュール１０２０と、制御部１０３０と、汎用ＤＣ出力端子１０４０と、を含んで構成される。

ＡＣ／ＤＣ入力端子１００１は、バッテリサーバ１０００の外部で生成された電力を入力するための端子である。この電力は、電力会社が発電所で発電したものであってもよく、太陽光発電、風力発電等の自然エネルギーを利用した発電手段や、人力発電などの不安定エネルギーから発電したものであってもよい。ＡＣ／ＤＣ入力端子１００１に入力された電力は電源ユニット１０１０に送られる。

電源ユニット１０１０は、ＡＣ／ＤＣ入力端子１００１に入力された電力に対して、バッテリモジュール１０２０へ充電するために、ＡＣ−ＤＣ変換・整流・昇圧等の処理を施すものである。電源ユニット１０１０は、図６に示したように、充電制御部１０１２を含んで構成される。充電制御部１０１２は、バッテリモジュール１０２０に対して充電の制御を実行するものである。充電制御部１０１２が実行する充電の制御は、例えばＣＣＣＶ充電処理であってもよい。

バッテリモジュール１０２０は、内部に充放電可能な二次電池を備えるモジュールであり、内部に所定量の電力を蓄えることができるものである。なお、図６では１台のバッテリサーバ１０００に対して１つのバッテリモジュールを接続しているが、図７に示したように、１台のバッテリサーバ１０００に対して複数個のバッテリモジュールを接続するようにしても良い。また、このバッテリモジュール１０２０は、図８に示したように、複数のサブバッテリモジュール１０２１ａ〜１０２１ｄに分割されていてもよい。これら複数のサブバッテリモジュール１０２１ａ〜１０２１ｄは、ダイオードＤ１〜Ｄ４を介してそれぞれ並列に接続される。

充電制御部１０１２は、バッテリサーバ１０００の内部に複数のバッテリモジュール１０２０が備えられている場合には、１つのバッテリモジュールに対してのみ充電を行い、１つのバッテリモジュールが満充電状態になったら、または所定量まで充電されたら、別のバッテリモジュールに対する充電を行うようにする。このため、従来のバッテリサーバ１０００は、１つ以上のバッテリモジュールを充電できる以上の電力がＡＣ／ＤＣ入力端子１００１から入力されても、余剰分は廃棄せざるを得ない構成となっている。

一方で、複数のバッテリモジュール１０２０の組成、構成、特性が同一で、充電状況が一緒である場合には、複数のバッテリモジュール１０２０に対して同時に充電を行うようにしても良い。これは、バッテリモジュール１０２０が、あたかも図８のサブバッテリモジュール１０２１のような構成をしている場合だけに限られる。

制御部１０３０は、バッテリモジュール１０２０に蓄えられている電力を、汎用ＤＣ出力端子１０４０から出力するために、ＭＯＳＦＥＴ等からなるスイッチＳＷ１のオン・オフを制御するものである。なお、バッテリモジュール１０２０に蓄えられている電力を、汎用ＤＣ出力端子１０４０から出力する際には、そのままの電圧で出力させてもよく、所定の電圧（例えば４８Ｖ）に変換して出力しても良い。また、インバータ等を介して、ＡＣ出力に変換して出力しても良い。

汎用ＤＣ出力端子１０４０は、バッテリモジュール１０２０に蓄えられている電力をバッテリサーバ１０００の外部に供給するためのものである。汎用ＤＣ出力端子１０４０にケーブルを接続し、制御部１０３０に対する所定の操作によってスイッチＳＷ１をオンすると、汎用ＤＣ出力端子１０４０から、バッテリモジュール１０２０に蓄えられている電力を出力することができる。

従来の充電制御装置の一例であるバッテリサーバ１０００はこのような構成を有しているが、上述したように、バッテリサーバの内部に１つのバッテリモジュールのみが内蔵されている場合には、そのバッテリモジュールに対する、電源ユニットによる制御は容易であるが、その一方、バッテリ容量の増減を動的に可能にするために複数のバッテリモジュールを接続できるようにしても、充電できるのはその中の１つのバッテリモジュールのみであり、複数のバッテリモジュールに同時に充電することは出来ず、順番にバッテリモジュールの充電制御を行わなければいけないという問題があった。その理由は既に述べた通りである。

このため、例えば、複数のバッテリモジュールがバッテリサーバの内部に設けられている場合に、電力量が変動する自然エネルギー等を用いてバッテリモジュールを充電する際に、１つのバッテリモジュールに充電する以上の電力が得られたときは、余剰電力は破棄せざるを得なかった。

そこで、以下で説明する本発明の一実施形態では、複数のバッテリモジュールへの同時充電を可能とするバッテリサーバ及び充電制御方法について説明する。

＜２．本発明の一実施形態＞
［２−１．バッテリサーバの構成］
図１は、本発明の充電制御装置の一例である、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の構成を示す説明図である。以下、図１を用いて本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の構成について説明する。

図１に示したように、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００は、ＡＣ／ＤＣ入力端子１０１と、ＤＣ入力端子１０２と、電源ユニット１０３，１０４と、電力統合部１０５と、チャージ線１０６と、ディスチャージ線１０７と、情報通信線１０８と、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂと、主制御部１２０と、汎用ＤＣ出力端子１３０と、を含んで構成される。

ＡＣ／ＤＣ入力端子１０１は、バッテリサーバ１００の外部で生成された電力を入力するための端子である。この電力は、電力会社が発電所で発電したものであってもよく、太陽光発電、風力発電等の自然エネルギーを利用した発電手段や、人力発電などの不安定エネルギーから発電したものであってもよい。ＡＣ／ＤＣ入力端子１０１に入力された電力は電源ユニット１０３に送られる。なお、ここではＡＣとＤＣの共用端子であるＡＣ／ＤＣ入力端子１０１を備える構成としているが、別々のＡＣとＤＣで別々の端子を設けるようにしても良い。

ＤＣ入力端子１０２は、バッテリサーバ１００の外部で生成された電力を入力するための端子である。このＤＣ入力端子１０２に入力される電力は主に太陽光発電、風力発電等の自然エネルギーを利用した発電手段や、人力発電などの不安定エネルギーから発電された電力である。ＤＣ入力端子１０２に入力された電力は電源ユニット１０４に送られる。

なお、図１に示したバッテリサーバ１００では、電力の入力を受けるための端子を２つ有する構成としているが、本発明においては、電力の入力を受けるための端子の数はかかる例に限定されないことは言うまでもない。

電源ユニット１０３は、ＡＣ／ＤＣ入力端子１０１に入力された電力に対して、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ充電するために、ＡＣ−ＤＣ変換・整流・昇圧等の処理を施すものである。また、電源ユニット１０４は、ＤＣ入力端子１０２に入力された電力に対して、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ充電するために、整流・昇圧等の処理を施すものである。

電源ユニット１０３、１０４では、ＭＰＰＴ（Ｍｕｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｅｒ）等を介して、最大の電力が取り出された後に、所定の電圧に調整される。

電源ユニット１０３、１０４で各種処理が施された電力は電力統合部１０５に出力される。なお、図１に示したバッテリサーバ１００では２つの電源ユニット１０３，１０４を有する構成としているが、本発明においてはかかる例に限定されず、電力の入力を受けるための端子に応じて電源ユニットが設けられる。

電力統合部１０５は、電源ユニット１０３、１０４から出力される電力を統合して、統合した電力を出力するものである。電力統合部１０５の詳細な構成については後述するが、例えばコンデンサやダイオードを介して、電源ユニット１０３、１０４から出力される電力を合成する。電力統合部１０５で合成された電力は、主制御部１２０の制御によってバッテリパック１１０ａ、１１０ｂに供給される。なお、バッテリサーバ１００の内部に電源ユニットが１つしかない場合は、電源統合部１０５は無くても良い。

チャージ線１０６は、電力統合部１０５で統合されて出力される電力を、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂに供給するための電力線である。ディスチャージ線１０７は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂに蓄えられている電力を、汎用ＤＣ出力端子１３０から出力するための電力線である。情報通信線１０８は、主制御部１２０と、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂに含まれる制御部１１３との間で情報の通信を実行するための通信線である。

バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、内部にバッテリモジュールを備えており、電力の蓄電及び放電を可能とするものである。このバッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、バッテリサーバ１００に脱着可能に構成されていてもよく、バッテリモジュールの充電が完了すると、バッテリサーバ１００から取り外して使用するように構成されていてもよい。図１ではバッテリパックの数は２つ図示しているが、もちろん、本発明においては、バッテリサーバ１００に内蔵されるバッテリパックの数は係る例に限定されないことは言うまでもない。

図１に示したように、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、それぞれ充電制御部１１１と、バッテリモジュール１１２と、制御部１１３と、スイッチＳＷ１、ＳＷ２と、ダイオードＤ１と、を含んで構成される。

充電制御部１１１は、電力統合部１０５からチャージ線１０６を通じて供給される電力を受け取り、バッテリモジュール１１２へ電力を供給することで、バッテリモジュール１１２の充電を制御するものである。

バッテリモジュール１１２は、二次電池からなり、充電制御部１１１から供給される電力を蓄えることができ、また制御部１１３によってスイッチＳＷ１、ＳＷ２がオンになると、蓄えた電力を外部に放出することができる。ここで、バッテリモジュール１１２は、必要に応じて、複数のサブバッテリモジュールに分割されていても良い。また、バッテリモジュール１１２に使用されるバッテリとしては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池等、一般の二次電池（バッテリセル）のいずれでも良い。また、バッテリモジュール１１２やサブバッテリモジュールの構成は、各バッテリセルを複数直列・並列に繋げた、いずれの構成であっても良い。

制御部１１３は、バッテリモジュール１１２に蓄えられている電力をバッテリパック１１０ａ、１１０ｂの外部に放出するために、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフを制御するものである。制御部１１３は、主制御部１２０との間で通信を実行することができ、主制御部１２０との間で行われる通信の結果に基づいて、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフを制御する。

上述したように、バッテリモジュール１１２に使用されるバッテリは種々のバッテリを用いても良い。そのため、充電制御部１１１及び制御部１１３は、バッテリモジュール１１２に使用されるバッテリの特性に応じて作りこまれたものが設けられていても良い。充電制御部１１１及び制御部１１３は、バッテリモジュール１１２に使用されるバッテリの特性に応じて作りこまれていることで、主制御部１２０は、異なる二次電池を使っているにも関わらず、各バッテリパックが単一の種類のバッテリパックであるかのようにみなすことができる。

主制御部１２０は、バッテリサーバ１００の動作を制御するものである。具体的には、主制御部１２０は、電力統合部１０５に入力される電力を常時モニタしている。電力統合部１０５に入力される電力をモニタするには、主制御部１２０は、コンデンサの電圧、ダイオードを流れる電流量を計測する。これにより、主制御部１２０は、電力統合部１０５に入力される電力量を算出している。もちろん、主制御部１２０は、計測されるパラメーをＡ／Ｄ変換し、デジタル値として得られたパラメータを用いて電力量を計算するようにしてもよい。

そして、主制御部１２０は、電力統合部１０５に入力された全電力を各バッテリパック１１０ａ、１１０ｂに供給する。具体的は、例えば、電力統合部１０５に入力される電力をモニタした結果、３００Ｗの電力が得られているとするなら、バッテリパック１１０ａには２００Ｗ、バッテリパック１１０ｂに９５Ｗを供給すると決定し、主制御部１２０は、情報通信線１０８を介して各バッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ指示する。この指示を受信した各バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、自分へ割り当てられた分の電力を吸収し、内部のバッテリモジュール１１２に充電する。

この時、供給できる総電力より、若干少なめ（例えば、電力統合部１０５に入力された全電力の９０％〜９５％程度）に指示を与えることが重要である。これは、電力量を大きくすると、負荷が重くなって、却って電力不足を生じるからである。ところで、電源ユニット１０３、１０４の出力電圧は、完全に一致していないと不都合が生じる。つまり、高い電圧の電源ユニットからしか電力が受け取れないと考えられるからである。しかし、現実には、電源ユニット１０３、１０４の出力電圧を完全に同一にすることは難しい。ところが、例えば電源ユニット１０３の出力電圧が電源ユニット１０４の出力電圧より若干高くても、合わせて２９５Ｗの電力を吸い取ろうとする関係で、両方の電源ユニットの出力を一致させることができる。つまり、最初は高い方の電圧側から電力が消費されるが、高い方の電源ユニットの出力以上の電力を取り出そうとすると、次第に高い方の電圧が低下し、結局、２つの電源ユニット１０３、１０４の出力電圧は同じになると考えられるからである。つまり、ある程度同一の出力になるように電源ユニット１０３、１０４を設計すれば、電力統合部１０５で２つの電力を合成することが出来ると考えられる。

汎用ＤＣ出力端子１３０は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂに蓄えられている電力を、バッテリサーバ１００の外部に出力するための端子である。本実施形態にかかるバッテリサーバ１００では、電力をバッテリサーバ１００の外部に出力するための端子としてＤＣ出力を可能にする端子を備えているが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。

以上、図１を用いて本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の構成について説明した。続いて、図１を用いて説明したバッテリサーバ１００に含まれる電力統合部１０５と主制御部１２０の構成について詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の構成を示す説明図であり、電力統合部１０５と主制御部１２０の構成について詳細に示す説明図である。以下、図２を用いて、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００に含まれる電力統合部１０５と主制御部１２０の構成について詳細に説明する。

図２に示したように、電力統合部１０５は、コンデンサＣ１１，Ｃ２１と、抵抗Ｒ１１，Ｒ２１と、ダイオードＤ１１，Ｄ２１と、を含んで構成される。

また、図２に示したように、主制御部１２０は、Ａ／Ｄ変換器１２１と、演算部１２２と、通信部１２３と、を含んで構成される。

電力統合部１０５は、電源ユニット１０３、１０４から出力される電力を受け取ると、コンデンサＣ１１，Ｃ２１に一旦電力を蓄えた後に、抵抗Ｒ１１，Ｒ２１及びダイオードＤ１１，Ｄ２１を介して電力を出力することで、電源ユニット１０３、１０４から出力される電力の統合を実行する。

電源ユニット１０３、１０４から出力される電力は、コンデンサＣ１１，Ｃ２１において電圧が測定される。測定された電圧の情報は主制御部１２０に送られる。また、電源ユニット１０３、１０４から出力される電力は、抵抗Ｒ１１，Ｒ２１を通過した電流が測定される。測定された電流の情報は主制御部１２０に送られる。

主制御部１２０は、電力統合部１０５から送られる電圧及び電流の情報を用いることで、電力統合部１０５の内部の電力を演算して求めることが可能になる。

Ａ／Ｄ変換器１２１は、電力統合部１０５から送られる電圧及び電流の情報をアナログ値からデジタル値へ変換するものである。デジタル値に変換した、電力統合部１０５から送られる電圧及び電流の情報は演算部１２２に送られる。

演算部１２２は、Ａ／Ｄ変換器１２１でデジタル値に変換された、電力統合部１０５を流れる電力の電圧及び電流の情報を用いて、電力統合部１０５の総電力を計算するものである。演算部１２２による、電力統合部１０５の総電力の計算結果は通信部１２３に送られ、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂに対する、電力統合部１０５から取り出せる電力の情報の指示に用いられる。

通信部１２３は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂとの間で情報の通信を実行するものであり、本実施形態にかかるバッテリサーバ１００では、通信部１２３は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂに対して、電力統合部１０５から取り出せる電力の情報を送信する。バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、通信部１２３から送信される情報を制御部１１３で受信して、電力統合部１０５から出力される電力を受け取る。

上述したように、例えば、電力統合部１０５に入力される電力をモニタした結果、３００Ｗの電力が得られていることが演算部１２２による演算の結果分かったとする。この場合に、通信部１２３は、バッテリパック１１０ａには２００Ｗ、バッテリパック１１０ｂに９５Ｗを供給すると決定し、情報通信線１０８を介して各バッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ指示する。この通信部１２３から送信される指示を受信した各バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、自分へ割り当てられた分の電力を吸収し、内部のバッテリモジュール１１２に充電する。

このように電力統合部１０５及び主制御部１２０を構成することで、電力統合部１０５に入力される電力をモニタし、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ供給する電力量を決定することができる。その結果、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００は、複数のバッテリパック１１０ａ、１１０ｂへの同時充電を可能とする。

以上、図２を用いて、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００に含まれる電力統合部１０５と主制御部１２０の構成について詳細に説明した。次に、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の動作について説明する。

［２−２．バッテリサーバの動作］
図３は、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の動作を示す流れ図である。以下、図３を用いて本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の動作について説明する。

本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００には、ＡＣ／ＤＣ入力端子１０１またはＤＣ入力端子１０２によって外部からの電力入力がされる（ステップＳ１０１）。

バッテリサーバ１００の外部から電力が入力されると、バッテリサーバ１００は、電源ユニット１０３、１０４において、ＭＰＰＴ等を介して最大電力を取得し（ステップＳ１０２）、取得した最大電力に対して所定の電圧に調整する処理を実行する（ステップＳ１０３）。

電源ユニット１０３、１０４は、外部から入力された電力の電圧を所定の電圧に調整すると、その電圧が調整された電力を電力統合部１０５へ出力する。電力統合部１０５は、電源ユニット１０３、１０４から送られてくる電力を統合する（ステップＳ１０４）。

ここで、主制御部１２０は、電源ユニット１０３、１０４から電力統合部１０５へ送られてくる電力をモニタし、電圧及び電力を計測する。そして、主制御部１２０は、電力統合部１０５の総電力を計測し、計測した総電力の情報を用いて、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ供給する電力を決定する。そして、電力統合部１０５はバッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ電力を供給し（ステップＳ１０５）、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、主制御部１２０が決定した電力量に基づいて電力統合部１０５から電力を受け取り、バッテリモジュール１１２を充電する。

このように動作することで、バッテリサーバ１００は、内部に備えられたバッテリパック１１０ａ、１１０ｂへの同時充電を可能にする。従って、バッテリサーバ１００の外部から入力される電力が、１つのバッテリパックへ充電できる電力量を超えていた場合であっても、その超えている電力を別のバッテリパックへの充電も用いることが可能になり、バッテリサーバ１００へ供給される電力を無駄にすること無く、効果的に使用することが出来る。

次に、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の他の構成例及び動作例について説明する。図４は、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の他の構成例を示す説明図である。図４に示したバッテリサーバ１００は、図２に示したバッテリサーバ１００と比較すると、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂの制御部１１３に、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ流れる電流量や電圧量をモニタするＡ／Ｄ変換器１１４及びバッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ供給される電力量を主制御部１２０にフィードバックするフィードバック回路１１５が設けられている点で相違する。

図４に示したバッテリサーバ１００は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂの充電に際して、主制御部１２０からバッテリパック１１０ａ、１１０ｂに対して充電比率を指定する。ここで、図４のように２つのバッテリパック１１０ａ、１１０ｂがバッテリサーバ１００に繋がっている状態において、バッテリサーバ１００の外部で発電がなされ、電力がバッテリパック１１０ａ、１１０ｂに供給されたとする。バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、主制御部１２０から指定された充電比率に応じて充電を開始する。例えば、主制御部１２０がバッテリパック１１０ａ、１１０ｂの充電比率を２：１に指定し、３００Ｗの発電がされてバッテリサーバ１００へ供給されると、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、その発電された電力から少しずつ電力を取り出して充電を開始する。バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、同期を取って、電力統合部１０５から電力を取り出すタイミングを切り替える。

また主制御部１２０は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂに対して、充電時の電力の増加量を指定する。例えば、主制御部１２０は、バッテリパック１１０ａに対しては２０Ｗずつ、バッテリパック１１０ｂに対しては１０Ｗずつ増加させるというように決定することができる。

そして、３００Ｗの発電がされている状態において、バッテリパック１１０ａの電力が２００Ｗ、バッテリパック１１０ｂの電力が１００Ｗに達すると（この状態を「定常状態」とも称する）、主制御部１２０は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂの充電を自立調整モードに移行させる。例えば、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂが発電量を上回って充電しようとすると、電力統合部１０５からの供給電圧が低下する。供給電圧の低下は制御部１１３がＡ／Ｄ変換器１１４によって検出し、フィードバック回路１１５によってフィードバックをかけて調整する。

すなわち、起動から定常状態までは同期を取りながら電力量を上げて行き、電力統合部１０５からの供給電圧の想定量を上回ったところで、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂを自立的に動作させる。電力統合部１０５の想定電圧は予め決められており、その想定電圧の出力が常になされているものとする。そして発電電力以上の負荷がかかると、電力統合部１０５の出力電圧が低下していくので、それを制御部１１３で検出し、電力統合部１０５の出力電圧に合わせるように、各バッテリパックが電流量を調整する。

別の例を挙げる。例えば、バッテリサーバ１００がバッテリパック１１０ａのみを充電していた場合に、バッテリパック１１０ｂをバッテリサーバ１００に追加し、バッテリパック１１０ｂの充電も行う場合を考える。発電量は３００Ｗであり、バッテリパック１１０ａは既に２００Ｗの電力を受け取っているとする。すると、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂの充電比率が２：１であるなら、主制御部１２０は、バッテリパック１１０ｂが１００Ｗになるまで充電させる。例えば、主制御部１２０は、バッテリパック１１０ａが現在消費している電力を通信で確認するか、センサを用いて検出し、充電比率に応じてバッテリパック１１０ｂの吸収電力値をバッテリパック１１０ｂへ指示する。

そして、バッテリパック１１０ｂに１００Ｗまで負荷をかけても問題ない場合は、主制御部１２０は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂが自立的に電力調整を行う自立調整モードに移行させる。一方、１００Ｗの負荷をかける前に電力統合部１０５の電位が下がってきた場合は、主制御部１２０はバッテリパック１１０ａの負荷を下げさせる。例えば、バッテリパック１１０ｂに９０Ｗをかけた時点で電力統合部１０５の電位が下がってきた場合は、主制御部１２０は、バッテリパック１１０ａの負荷を１８０Ｗに変更させる。その後は、予め決定した充電比率でバッテリパック１１０ａ、１１０ｂが自立的に電力を調整させるようにする。

バッテリパックの充電比率は、一旦決定した後に変更できるようにしてもよい。例えばバッテリパック１１０ａ、１１０ｂの充電比率が２：１と決められ、その比率でバッテリパック１１０ａ、１１０ｂの電力が定常状態にある場合に、充電比率が１：１に変更することができる。このときは、一旦、高い方のバッテリパックの吸収電力を低い方に合わせる。つまり、両方のバッテリパックの吸収電力を１００Ｗにします。そして、その後は両方のバッテリパックの電力を、同期を取って上げていくことで、１５０Ｗずつ供給することができる。

次に、バッテリサーバ１００に供給される電力の変動が生じた場合を考える。例えば、太陽光発電によって得られる電力の供給を受けている際に、太陽光の変動が生じたような場合である。より晴れ、より多くの電力が生成できた場合、各バッテリパックは、自動的に吸収電力を上げていく。そして、電力統合部１０５の出力電圧をそれぞれのバッテリパックの制御部１１３がモニタし、電力を調整する。同様に、曇って太陽光発電による発生電力が減ってしまう場合も、同様にバッテリパックの制御部１１３がモニタし、電力を調整する。

また、主制御部１２０は、上述した充電比率の指定に替えて、充電するバッテリパックの優先順位を決定するようにしても良い。例えば主制御部１２０は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂの順に充電するように優先順位を決定しても良い。このような場合に、第１位の優先順位を有するバッテリパック１１０ａを最大速度で充電しても、更に電力が余っているときは、主制御部１２０は、次の優先順位を有するバッテリパック１１０ｂに電力を供給することを許可する。

主制御部１２０は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂの順に充電するように優先順位を決定した場合に、第１位の優先順位を有するバッテリパック１１０ａと通信し、最大速度で充電開始したかモニタする。最大速度でバッテリパック１１０ａが充電開始し、さらに電力が余っている状態になった時点で、主制御部１２０は優先順位が次の順位であるバッテリパック１１０ｂに充電開始許可を行う。もし、その後に電圧が低下し始めたら、主制御部１２０はバッテリパック１１０ｂの吸収電力を低下させる。それでも足りなくなった場合には、主制御部１２０はバッテリパック１１０ａの吸収電力も低下させ、優先順位の高いバッテリパックから先に充電させる。なお、３つ以上のバッテリパックを接続した時も同様で、優先順位の低いバッテリパックから先に次々に０にして、優先度の高いバッテリパックから先に充電させるようにすることが出来る。

図５は、本発明の一実施形態にかかるバッテリサーバ１００の他の動作例を示す流れ図である。

バッテリパックの充電の際には、まず主制御部１２０はバッテリパックの接続状況の確認を実行する（ステップＳ１１１）。主制御部１２０は、バッテリパックの接続状況の確認のために、任意の通信プロトコル及びパケットを用いることができる。以下の説明では、主制御部１２０によって、２つのバッテリパック１１０ａ、１１０ｂがバッテリサーバ１００に接続されていることが確認できたものとする。

主制御部１２０がバッテリパックの接続状況を確認すると、続いて、主制御部１２０は各バッテリパックが充電する電力量の配分比率及び増加電力量を決定し、各バッテリパックへ通知する（ステップＳ１１２）。このとき、主制御部１２０は、一のバッテリパックのみを最大電力に設定し、その他のバッテリパックの電力量を０に設定しても良い。

続いて、主制御部１２０はバッテリパック１１０ａ、１１０ｂに対して同期信号を送信する（ステップＳ１１３）。同期信号を受信したバッテリパック１１０ａ、１１ｂは、上記ステップＳ１１２で指定された増加電力量分の電力を受け取って充電を行う（ステップＳ１１４）。

その後、主制御部１２０は、電力統合部１０５の出力電圧を検出し、所定の電圧以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１１５）。

ステップＳ１１５の判断の結果、電力統合部１０５の出力電圧が所定の電圧以上であった場合には、上記ステップＳ１１３に戻って、主制御部１２０は同期信号の送信を継続する。一方、ステップＳ１１５の判断の結果、電力統合部１０５の出力電圧が所定の電圧未満であった場合には、主制御部１２０は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂを自動調整モードに移行させ、同期信号の送信を停止する（ステップＳ１１６）。

その後、各バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、消費電流量の調整を、上記ステップＳ１１２で指定された比率で調整する（ステップＳ１１７）。以後、各バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは、同じ比率で調整を継続し、充電を継続する。

その後、各バッテリパック１１０ａ、１１０ｂは充電が完了したかどうかを判断し（ステップＳ１１８）、充電が完了していなければ上記ステップＳ１１５に戻って、電力統合部１０５の出力電圧が所定の電圧以上となっているかどうかの判断を行う。一方、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂの充電が完了していれば、処理を終了する。

このように、主制御部１２０は、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂへの充電電力量を逐一指示するのではなく、充電比率や増加電力量といった、充電に際する大枠の情報のみを決定して、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ指示する。細かい制御は、それぞれのバッテリパックが実行する。

なお、上記において説明したように、複数のバッテリパックに同時に充電を行っていく場合、いずれか一つのバッテリパックが先に充電完了状態になる場合が普通であると考えられる。その場合には、それ以外（充電が未完了である）のバッテリパックに対して、再度上記において説明してきた手順を適応することで、不都合なく処理が行われるものと期待される。

＜３．まとめ＞
以上説明したように本発明の一実施形態によれば、複数のバッテリパック１１０ａ、１１０ｂを備えるバッテリサーバ１００に外部から電力が供給された場合に、それら複数のバッテリパック１１０ａ、１１０ｂに対して同時に充電することを可能とする。これにより、バッテリサーバ１００の外部から入力される電力が、１つのバッテリパックへ充電できる電力量を超えていた場合であっても、その超えている電力を別のバッテリパックへの充電も用いることが可能になり、バッテリサーバ１００へ供給される電力を無駄にすること無く、効果的に使用することが出来るという効果をもたらす。

複数のバッテリパック１１０ａ、１１０ｂへの同時充電に際しては、主制御部１２０が電源ユニット１０３、１０４から電力統合部１０５へ送られてくる電力をモニタする。そして主制御部１２０は、電力統合部１０５から複数のバッテリパック１１０ａ、１１０ｂへそれぞれ供給する電力を決定する。そしてこの際には、電力統合部１０５が電源ユニット１０３、１０４から受け取る電力の総電力量よりも若干少なめの電力が複数のバッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ供給されるように、バッテリパック１１０ａ、１１０ｂへ供給する電力量を決定する。電力量を大きくすると、負荷が重くなって、却って電力不足を生じるからである。これにより、例えば電源ユニット１０３の出力電圧が電源ユニット１０４の出力電圧より若干高くても、両方の電源ユニットの出力を一致させることできる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ バッテリサーバ
１０１ ＡＣ／ＤＣ入力端子
１０２ ＤＣ入力端子
１０３、１０４ 電源ユニット
１０５ 電力統合部
１０６ チャージ線
１０７ ディスチャージ線
１０８ 情報通信線
１１０ａ、１１０ｂ バッテリパック
１１１ 充電制御部
１１２ バッテリモジュール
１１３ 制御部
１１４ Ａ／Ｄ変換器
１１５ フィードバック回路
１２０ 主制御部
１３０ 汎用ＤＣ出力端子

Claims (15)

1. 内部に二次電池を備える複数のバッテリパックと、
   １または２以上の電力が入力される電力入力部と、
   １または２以上の電力入力部から入力される電力を１つに統合する電力統合部と、
   前記電力統合部に入力される電力の電力量を測定し、測定した電力量に基づいて、前記電力統合部から各前記バッテリパックへの電力供給量を決定することにより前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する主制御部と、
   を備える、充電制御装置。
2. 前記複数のバッテリパックは、前記主制御部との間の通信を実行する制御部を備え、
   前記制御部は、前記電力統合部から供給を受ける電力の供給量を前記主制御部から受信する、請求項１に記載の充電制御装置。
3. 前記複数のバッテリパックは、前記制御部が受信した、前記電力統合部から供給を受ける電力の供給量の情報に基づいて前記二次電池への充電を制御する充電制御部をさらに備える、請求項２に記載の充電制御装置。
4. 前記制御部及び前記充電制御部は、前記二次電池の特性に応じて備えられる、請求項３に記載の充電制御装置。
5. 前記主制御部は、各前記バッテリパックへの電力供給量の決定に際し、前記電力統合部に入力される電力の電力量の合計より少ない量を前記バッテリパックへ供給することを決定する、請求項１に記載の充電制御装置。
6. 前記主制御部は、
   前記電力統合部に入力される電力の電力量を演算する演算部と、
   前記演算部が演算した、前記電力統合部に入力される電力の電力量から、各前記バッテリパックへの電力供給量を決定して各前記バッテリパックへ通信する通信部と、
   を備える、請求項１に記載の充電制御装置。
7. 前記複数のバッテリパックは着脱可能である、請求項１に記載の充電制御装置。
8. １または２以上の電力が入力される電力入力ステップと、
   １または２以上の電力入力ステップで入力された電力を１つに統合する電力統合ステップと、
   前記電力統合ステップで電力を統合する前の電力の電力量を測定し、測定した電力量に基づいて、内部に二次電池を備える複数のバッテリパックへの電力供給量を決定することにより前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する充電制御ステップと、
   を備える、充電制御方法。
9. １または２以上の電力が入力される電力入力部と、
   １または２以上の電力入力部から入力される電力を１つに統合する電力統合部と、
   前記電力統合部に入力される電力の電力量を測定し、測定した電力量に基づいて、前記電力統合部から内部に二次電池を備える複数のバッテリパックへの電力供給量を決定することにより前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する主制御部と、
   を備える、充電制御装置。
10. 内部に二次電池を備える複数のバッテリパックと、
    １または２以上の電力が入力される電力入力部と、
    １または２以上の電力入力部から入力される電力を１つに統合する電力統合部と、
    前記バッテリパックへの電力供給比率及び電力増減量を指示し、前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する主制御部と、
    を備える、充電制御装置。
11. 前記複数のバッテリパックは、前記主制御部との間の通信を実行する制御部を備え、
    前記制御部は、前記電力統合部から供給を受ける電力の供給量を前記主制御部から受信した比率になるように調整する、請求項１０に記載の充電制御装置。
12. 前記複数のバッテリパックは、前記電力統合部の出力電圧を検出する検出部を備え、
    前記制御部は、前記電力統合部からの出力電圧を、前記電力統合部の想定出力電圧になるように調整する、請求項１０に記載の充電制御装置。
13. 内部に二次電池を備える複数のバッテリパックと、
    １または２以上の電力が入力される電力入力部と、
    １または２以上の電力入力部から入力される電力を１つに統合する電力統合部と、
    前記バッテリパックへの電力供給優先順位を指示し、前記複数のバッテリパックへの同時充電を制御する主制御部と、
    を備える、充電制御装置。
14. 前記複数のバッテリパックは、前記主制御部との間の通信を実行する制御部を備え、
    前記制御部は、前記電力統合部から供給を受ける電力の供給量を前記主制御部から受信した優先順に従って調整する、請求項１３に記載の充電制御装置。
15. 前記複数のバッテリパックは、前記電力統合部の出力電圧を検出する検出部を備え、
    前記制御部は、前記電力統合部からの出力電圧を、前記電力統合部の想定出力電圧になるように調整する、請求項１３に記載の充電制御装置。
    

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