JP2016144342A - 蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 任意の蓄電グループに対して、複数の処理を選択的に行うことができるシステムを提供する。
【解決手段】 蓄電装置（１０）は、直列に接続された複数の蓄電素子（１３）を有しており、少なくとも１つの蓄電素子をそれぞれ含む複数の蓄電グループによって構成されている。切換装置（２０）は、各蓄電グループに接続されたスイッチ素子を備えており、このスイッチ素子のオンおよびオフによって、充電又は放電させる蓄電グループを切り換える。コントローラ（５０）は、切換装置を制御するとともに、切換装置によって切り換えられた蓄電グループに対して、蓄電グループの充電および放電の少なくとも一方に基づく複数の処理を選択的に行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直列に接続された複数の蓄電素子を備えた蓄電装置を充放電するシステムに関する。

特許文献１では、複数の電池モジュールが直列に接続されたバッテリを充放電装置に接続し、バッテリを充電又は放電することにより、バッテリの寿命を診断している。

特開２０１１−０６４５７１号公報 特開２００３−０４５５０２号公報 特開２０１３−０９０３５４号公報 特開２０１４−１１０６９２号公報 特開２０１２−１７５７３４号公報

特許文献１では、バッテリを充放電装置に接続しているため、バッテリが充放電されるだけであり、バッテリに含まれる任意の電池モジュールを充放電させることはできない。

本発明の蓄電システムは、蓄電装置と、切換装置と、コントローラとを有する。蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電素子を有しており、少なくとも１つの蓄電素子をそれぞれ含む複数の蓄電グループによって構成されている。切換装置は、各蓄電グループに接続されたスイッチ素子を備えており、このスイッチ素子のオンおよびオフによって、充電又は放電させる蓄電グループを切り換える。

コントローラは、切換装置を制御する。また、コントローラは、切換装置によって切り換えられた蓄電グループに対して、蓄電グループの充電および放電の少なくとも一方に基づく複数の処理を選択的に行う。

本発明によれば、切換装置を用いることにより、充電および放電の少なくとも一方を行わせる蓄電グループを選択することができる。そして、選択された蓄電グループを充電したり、放電したりすることができ、選択された蓄電グループに対して、複数の処理のいずれかを行うことができる。

蓄電グループに接続される充放電装置を設けることができる。充放電装置を用いれば、切換装置によって選択された蓄電グループを充電したり、放電したりすることができる。

コントローラは、上記処理として、蓄電グループを充電又は放電している間の蓄電グループの電流値を積算して、蓄電グループの容量を算出することができる。この場合には、切換装置を制御することにより、各蓄電グループの容量を算出することができる。蓄電グループの容量としては、蓄電グループを充電したときの充電容量や、蓄電グループを放電したときの放電容量がある。

ここで、蓄電グループの容量を複数回算出し、これらの容量の差に基づいて、蓄電グループのメモリ効果が解消されているか否かを判別することができる。メモリ効果が解消されると、蓄電グループの容量が変化する。このため、容量の差を把握することにより、メモリ効果が解消されているか否かを判別することができる。

また、蓄電グループの容量を基準容量と比較することにより、蓄電グループの劣化状態を判別することができる。蓄電グループの劣化が進行するほど、蓄電グループの容量が低下しやすくなる。そこで、蓄電グループの劣化状態を判別するための基準容量を決めておき、蓄電グループの容量を基準容量と比較することにより、蓄電グループの劣化状態を判別することができる。

コントローラは、上記処理として、複数の蓄電グループにおけるＯＣＶの最低値又は最高値を特定し、各蓄電グループの充電又は放電によって、各蓄電グループの電圧値を最低値又は最高値に揃えることができる。複数の蓄電グループにおいて、ＯＣＶのバラツキが発生しているときには、切換装置によって切り換えられた蓄電グループを充電したり、放電したりして、複数の蓄電グループの電圧値を揃えることにより、ＯＣＶのバラツキを抑制できる。

コントローラは、上記処理として、蓄電グループの電圧値が０Ｖ以下となり、蓄電グループの電流値が閾値よりも小さくなるまで、蓄電グループを放電させることができる。蓄電グループの電圧値が０Ｖ以下となり、蓄電グループの電流値が閾値よりも小さくなれば、蓄電グループを完全に放電させやすくなる。ここで、切換装置を用いることにより、各蓄電グループに対して、上述した放電を行うことができる。

蓄電装置に対して２つの切換装置を接続するとともに、これらの切換装置を、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続することができる。ここで、コントローラは、２つの切換装置を制御して、互いに異なる蓄電グループを選択することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータは、一方の切換装置によって切り換えられた蓄電グループの放電電力を、他方の切換装置によって切り換えられた蓄電グループに供給することができる。これにより、蓄電グループの放電電力を無駄にすることなく、他の蓄電グループの充電に用いることができる。

実施例１である充放電システムの構成を示す図である。 第２切換装置の構成を示す図である。 電池パックおよび第１切換装置の構成を示す図である。 電池ブロックおよび第１切換装置の構成を示す図である。 電池ブロックを充放電するときの電流経路を説明する図である。 １つの単電池を充放電するときの電流経路を説明する図である。 １つの単電池を充放電するときの電流経路を説明する図である。 １つの単電池を充放電するときの電流経路を説明する図である。 １つの単電池を充放電するときの電流経路を説明する図である。 対象電池の放電容量および充電容量を算出する処理を示すフローチャートである。 リフレッシュ効果の有無を判別する処理を示すフローチャートである。 対象電池の劣化状態を判別する処理を示すフローチャートである。 ＳＯＣ調整処理を示すフローチャートである。 完全放電処理を示すフローチャートである。 実施例２である充放電システムの構成を示す図である。 実施例２の充放電システムの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１は、本実施例における充放電システムを示す。図１に示すように、電池パック（本発明の蓄電システムに相当する）１０における正極端子および負極端子には、第１切換装置２０が接続されている。第１切換装置２０は、後述するように、電池パック１０内において、充放電の対象となる電池（以下、対象電池という）を切り換える。第１切換装置２０には、第２切換装置３０が接続されている。

第２切換装置３０は、第１切換装置２０（すなわち、対象電池）と接続される充放電装置を切り換える。具体的には、第２切換装置３０は、第１充放電装置４１、第２充放電装置４２および第３充放電装置４３のうちのいずれかを第１切換装置２０と接続させる。

第１充放電装置４１、第２充放電装置４２および第３充放電装置４３は、第１切換装置２０によって切り換えられた対象電池を充電又は放電するために用いられる。第１充放電装置４１を用いた充放電時の電力は、第２充放電装置４２を用いた充放電時の電力よりも低い。第２充放電装置４２を用いた充放電時の電力は、第３充放電装置４３を用いた充放電時の電力よりも低い。充放電装置の数は、適宜設定することができる。ここで、充放電時の電力が互いに異なる複数の充放電装置を用いることができる。

充放電装置４１〜４３は、対象電池を充電したり、放電したりすることができるが、これに限るものではない。すなわち、充放電装置４１〜４３の代わりに、対象電池を充電するだけの充電装置を用いたり、対象電池を放電するだけの放電装置を用いたりすることができる。

コントローラ５０は、メモリ５１を有しており、第１切換装置２０および第２切換装置３０を制御する。具体的には、コントローラ５０は、後述するように、第１切換装置２０および第２切換装置３０に含まれるスイッチ素子のオン／オフを制御する。監視ユニット６１は、対象電池の電圧値Ｖｂを検出し、検出結果をコントローラ５０に出力する。電流センサ６２は、対象電池の電流値Ｉｂを検出し、検出結果をコントローラ５０に出力する。

図２に示すように、第２切換装置３０は、スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１６を有する。コントローラ５０は、各スイッチ素子ＳＷ１１〜ＳＷ１６のオンおよびオフを制御する。各スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２の一端は、第１充放電装置４１に接続され、各スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２の他端は、第１切換装置２０に接続されている。スイッチ素子ＳＷ１１，ＳＷ１２だけがオンであるとき、第１充放電装置４１を第１切換装置２０に接続することができる。

各スイッチ素子ＳＷ１３，ＳＷ１４の一端は、第２充放電装置４２に接続され、各スイッチ素子ＳＷ１３，ＳＷ１４の他端は、第１切換装置２０に接続されている。スイッチ素子ＳＷ１３，ＳＷ１４だけがオンであるとき、第２充放電装置４２を第１切換装置２０に接続することができる。各スイッチ素子ＳＷ１５，ＳＷ１６の一端は、第３充放電装置４３に接続され、各スイッチ素子ＳＷ１５，ＳＷ１６の他端は、第１切換装置２０に接続されている。スイッチ素子ＳＷ１５，ＳＷ１６だけがオンであるとき、第３充放電装置４３を第１切換装置２０に接続することができる。

図３に示すように、電池パック１０は、直列に接続された２つの電池スタック１１を有する。ここで、電池パック１０を構成する電池スタック１１の数（直列接続の数）は、適宜設定できる。電池スタック１１は、直列に接続された２つの電池ブロック１２を有する。電池スタック１１を構成する電池ブロック１２の数（直列接続の数）は、適宜設定できる。

第１切換装置２０は、スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２８を有する。コントローラ５０は、各スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２８のオンおよびオフを制御する。各スイッチ素子ＳＷ２１，ＳＷ２２の一端は、電池ブロック１２における正極端子および負極端子にそれぞれ接続され、各スイッチ素子ＳＷ２１，ＳＷ２２の他端は、第２切換装置３０に接続されている。スイッチ素子ＳＷ２３〜ＳＷ２８についても同様である。

スイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２８のオンおよびオフを制御することにより、任意の１つの電池ブロック１２だけを対象電池として、第２切換装置３０に接続したり、任意の１つの電池スタック１１だけを対象電池として、第２切換装置３０に接続したり、電池パック１０を対象電池として、第２切換装置３０に接続したりすることができる。

例えば、スイッチ素子ＳＷ２１，ＳＷ２２をオンにするとともに、他のスイッチ素子ＳＷ２３〜ＳＷ２８をオフにすれば、１つの電池ブロック１２だけを第２切換装置３０に接続することができる。また、例えば、スイッチ素子ＳＷ２１，ＳＷＳＷ２４をオンにするとともに、他のスイッチ素子ＳＷ２３，ＳＷ２３，ＳＷ２５〜ＳＷ２８をオフにすれば、１つの電池スタック１１だけを第２切換装置３０に接続することができる。

図４に示すように、電池ブロック１２は、直列に接続された４つの単電池（本発明の蓄電素子に相当する）１３（１３Ａ〜１３Ｄ）によって構成されている。ここで、電池ブロック１２を構成する単電池１３の数（直列接続の数）は、適宜設定することができる。単電池１３Ａ〜１３Ｄとしては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることができる。単電池１３としては、いわゆる角形電池を用いたり、いわゆる円筒型電池を用いたりすることができる。

１つの発電要素を１つの電池ケースに収容することにより、単電池１３を構成することもできるし、直列に接続された複数の発電要素を１つの電池ケースに収容することにより、単電池１３を構成することもできる。発電要素とは、充放電を行う要素であり、公知のように、正極板と、負極板と、正極板および負極板の間に配置される電解質とによって構成される。

図４に示す「＋」および「−」は、単電池１３の電極端子（正極端子や負極端子）を示す。単電池１３Ａの負極端子は、電池ブロック１２の負極端子となる。単電池１３Ｄの正極端子は、電池ブロック１２の正極端子となる。隣り合って配置された２つの単電池１３において、一方の単電池１３の正極端子と、他方の単電池１３の負極端子とには、バスバーが接続される。これにより、単電池１３Ａ〜１３Ｄが直列に接続される。

第１切換装置２０は、図３に示すスイッチ素子ＳＷ２１〜ＳＷ２８に加えて、図４に示すスイッチ素子ＳＷ３１〜ＳＷ３８を有する。コントローラ５０は、各スイッチ素子ＳＷ３１〜ＳＷ３８のオンおよびオフを制御する。

単電池１３Ａの正極端子には、スイッチ素子ＳＷ３１の一端が接続され、単電池１３Ａの負極端子には、スイッチ素子ＳＷ３２の一端が接続されている。ここで、単電池１３Ａの負極端子には、スイッチ素子ＳＷ２２の一端も接続されている。スイッチ素子ＳＷ３１の他端は、スイッチ素子ＳＷ３２の他端に接続されている。スイッチ素子ＳＷ３１，ＳＷ３２の接続点には、単電池１３Ｂの負極端子が接続されているとともに、スイッチ素子ＳＷ３３の一端が接続されている。

単電池１３Ｂの正極端子には、スイッチ素子ＳＷ３４の一端が接続されており、スイッチ素子ＳＷ３４の他端は、スイッチ素子ＳＷ３３の他端に接続されている。スイッチ素子ＳＷ３３，ＳＷ３４の接続点には、単電池１３Ｃの負極端子が接続されている。単電池１３Ｃの正極端子には、スイッチ素子ＳＷ３５の一端が接続されている。スイッチ素子ＳＷ３５の他端には、スイッチ素子ＳＷ３６の一端が接続されており、スイッチ素子ＳＷ３６の他端は、スイッチ素子ＳＷ３３，ＳＷ３４の接続点と、単電池１３Ｃの負極端子とに接続されている。

単電池１３Ｄの負極端子には、スイッチ素子ＳＷ３７の一端が接続されており、スイッチ素子ＳＷ３７の他端は、スイッチ素子ＳＷ３５，ＳＷ３６の接続点に接続されている。単電池１３Ｄの正極端子には、スイッチ素子ＳＷ３８の一端が接続されており、スイッチ素子ＳＷ３８の他端は、スイッチ素子ＳＷ３５，ＳＷ３６，ＳＷ３７の接続点に接続されている。ここで、単電池１３Ｄの正極端子には、スイッチ素子ＳＷ２１の一端も接続されている。

図４では、図３に示すスイッチ素子ＳＷ２１，ＳＷ２２と接続される電池ブロック１２の構成を示しているが、他の電池ブロック１２の構成についても、図４に示す構成と同様である。図４に示す構成によれば、スイッチ素子ＳＷ３１〜ＳＷ３８のオンおよびオフを制御することにより、単電池１３Ａ〜１３Ｄのいずれか１つを第２切換装置３０に接続することができる。また、各単電池１３Ａ〜１３Ｄを第２切換装置３０に接続するときには、スイッチ素子ＳＷ２１，ＳＷ２２がオンになる。

図５に示すように、スイッチ素子ＳＷ３１，ＳＷ３４，ＳＷ３５，ＳＷ３７だけをオンにすれば、電池ブロック１２（４つの単電池１３Ａ〜１３Ｄ）を第２切換装置３０に接続することができる。これにより、電池ブロック１２を充放電させることができる。図５では、電池ブロック１２を充放電するときの電流経路を点線で示している。

図６に示すように、スイッチ素子ＳＷ３１，ＳＷ３３，ＳＷ３６，ＳＷ３８だけをオンにすれば、単電池１３Ａを第２切換装置３０に接続することができる。これにより、単電池１３Ａを充放電させることができる。図６では、単電池１３Ａを充放電するときの電流経路を点線で示している。図７に示すように、スイッチ素子ＳＷ３２，ＳＷ３４，ＳＷ３６，ＳＷ３８だけをオンにすれば、単電池１３Ｂを第２切換装置３０に接続することができる。これにより、単電池１３Ｂを充放電させることができる。図７では、単電池１３Ｂを充放電するときの電流経路を点線で示している。

図８に示すように、スイッチ素子ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３５，ＳＷ３８だけをオンにすれば、単電池１３Ｃを第２切換装置３０に接続することができる。これにより、単電池１３Ｃを充放電させることができる。図８では、単電池１３Ｃを充放電するときの電流経路を点線で示している。図９に示すように、スイッチ素子ＳＷ３２，ＳＷ３３，ＳＷ３６，ＳＷ３７だけをオンにすれば、単電池１３Ｄを第２切換装置３０に接続することができる。これにより、単電池１３Ｄを充放電させることができる。図９では、単電池１３Ｄを充放電するときの電流経路を点線で示している。

なお、スイッチ素子の配置は、図４に示す構成に限るものではない。各単電池１３Ａ〜１３Ｄにスイッチ素子を接続し、各単電池１３Ａ〜１３Ｄを充放電できる電流経路を形成できればよい。

次に、図１に示す充放電システムを用いた各種の処理について説明する。

（容量算出処理）
対象電池の放電容量および充電容量を算出する処理（容量算出処理）について、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。図１０に示す処理を開始するとき、容量算出処理を行う対象電池と、充放電装置４１〜４３のうち、対象電池に接続される充放電装置とが設定される。

ステップＳ１０１において、コントローラ５０は、第１切換装置２０を制御することにより、設定された対象電池を第２切換装置３０に接続する。ステップＳ１０２において、コントローラ５０は、第２切換装置３０を制御することにより、設定された充放電装置を第１切換装置２０に接続する。ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理によって、設定された対象電池および充放電装置が、第１切換装置２０および第２切換装置３０を介して接続される。

ステップＳ１０３において、コントローラ５０は、対象電池と接続された充放電装置を動作させることにより、対象電池の放電を開始させる。ステップＳ１０４において、コントローラ５０は、監視ユニット６１を用いて対象電池の電圧値Ｖｂを検出し、この電圧値Ｖｂが予め定めた下限電圧値Ｖｂ＿ｍｉｎ以下であるか否かを判別する。

電圧値Ｖｂが下限電圧値Ｖｂ＿ｍｉｎよりも高いときには、ステップＳ１０４の処理を繰り返す。一方、電圧値Ｖｂが下限電圧値Ｖｂ＿ｍｉｎ以下であるとき、ステップＳ１０５において、コントローラ５０は、充放電装置の動作を停止させることにより、対象電池の放電を停止させる。

ステップＳ１０６において、コントローラ５０は、対象電池の放電容量Ａｈ＿ｄｉｓを算出し、この放電容量Ａｈ＿ｄｉｓの情報をメモリ５１に記憶する。放電容量Ａｈ＿ｄｉｓは、対象電池の放電を開始してから停止するまでの間、すなわち、ステップＳ１０３の処理からステップＳ１０５の処理までの間において、電流センサ６２によって検出された電流値（放電電流）Ｉｂを積算した値となる。

ステップＳ１０７において、コントローラ５０は、対象電池と接続された充放電装置を動作させることにより、対象電池の充電を開始させる。ステップＳ１０８において、コントローラ５０は、監視ユニット６１を用いて対象電池の電圧値Ｖｂを検出し、この電圧値Ｖｂが予め定めた上限電圧値Ｖｂ＿ｍａｘ以上であるか否かを判別する。

電圧値Ｖｂが上限電圧値Ｖｂ＿ｍａｘよりも低いときには、ステップＳ１０８の処理が繰り返される。一方、電圧値Ｖｂが上限電圧値Ｖｂ＿ｍａｘ以上であるとき、ステップＳ１０９において、コントローラ５０は、充放電装置の動作を停止させることにより、対象電池の充電を停止させる。

ステップＳ１１０において、コントローラ５０は、対象電池の充電容量Ａｈ＿ｃｈｇを算出し、この充電容量Ａｈ＿ｃｈｇの情報をメモリ５１に記憶する。充電容量Ａｈ＿ｃｈｇは、対象電池の充電を開始してから停止するまでの間、すなわち、ステップＳ１０７の処理からステップＳ１０９の処理までの間において、電流センサ６２によって検出された電流値（充電電流）Ｉｂを積算した値となる。

ステップＳ１１１において、コントローラ５０は、放電容量Ａｈ＿ｄｉｓおよび充電容量Ａｈ＿ｃｈｇを算出した回数Ｎが、予め定められた設定値Ｎｔｈよりも小さいか否かを判別する。ステップＳ１０１〜ステップＳ１１０の処理が行われるたびに、回数Ｎがカウントアップされる。回数Ｎが設定値Ｎｔｈよりも小さいとき、ステップＳ１０１の処理に戻る。

一方、回数Ｎが設定値Ｎｔｈ以上であるとき、ステップＳ１１２において、コントローラ５０は、放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｓ），Ａｈ＿ｄｉｓ（ｅ）および充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｓ），Ａｈ＿ｃｈｇ（ｅ）を特定する。

放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｓ）は、対象電池の電圧値Ｖｂを上限電圧値Ｖｂ＿ｍａｘから下限電圧値Ｖｂ＿ｍｉｎまで低下させたときに、初回に算出された放電容量Ａｈ＿ｄｉｓである。放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｅ）は、対象電池の電圧値Ｖｂを上限電圧値Ｖｂ＿ｍａｘから下限電圧値Ｖｂ＿ｍｉｎまで低下させたときに、最後に算出された放電容量Ａｈ＿ｄｉｓである。ステップＳ１０６の処理では、放電容量Ａｈ＿ｄｉｓが算出されるたびに、放電容量Ａｈ＿ｄｉｓの情報がメモリ５１に記憶されるため、メモリ５１に記憶された放電容量Ａｈ＿ｄｉｓに基づいて、放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｓ），Ａｈ＿ｄｉｓ（ｅ）を特定することができる。

充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｓ）は、対象電池の電圧値Ｖｂを下限電圧値Ｖｂ＿ｍｉｎから上限電圧値Ｖｂ＿ｍａｘまで上昇させたときに、初回に算出された充電容量Ａｈ＿ｃｈｇである。充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｅ）は、対象電池の電圧値Ｖｂを下限電圧値Ｖｂ＿ｍｉｎから上限電圧値Ｖｂ＿ｍａｘまで上昇させたときに、最後に算出された充電容量Ａｈ＿ｃｈｇである。ステップＳ１１０の処理では、充電容量Ａｈ＿ｃｈｇが算出されるたびに、充電容量Ａｈ＿ｃｈｇの情報がメモリ５１に記憶されるため、メモリ５１に記憶された充電容量Ａｈ＿ｃｈｇに基づいて、充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｓ），Ａｈ＿ｃｈｇ（ｅ）を特定することができる。

なお、図１０に示す処理では、対象電池を放電した後に、対象電池を充電しているが、これに限るものではない。すなわち、対象電池を充電した後に、対象電池を放電することもできる。この場合であっても、対象電池の充電容量Ａｈ＿ｃｈｇおよび放電容量Ａｈ＿ｄｉｓを算出することができる。

（リフレッシュの判別処理）
図１０に示す処理によって、対象電池の電圧値Ｖｂを下限電圧値Ｖｂ＿ｍｉｎ以下としたり、対象電池の電圧値Ｖｂを上限電圧値Ｖｂ＿ｍａｘ以上としたりすることにより、対象電池をリフレッシュすることができる。リフレッシュとは、対象電池のメモリ効果を解消させることである。

対象電池におけるリフレッシュ効果の有無を判別する処理について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。以下に説明するように、図１０に示す処理の結果に基づいて、リフレッシュ効果の有無を判別することができる。

ステップＳ２０１において、コントローラ５０は、対象電池について、放電容量差ΔＡｈ＿ｄｉｓを算出する。放電容量差ΔＡｈ＿ｄｉｓは、放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｅ）から放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｓ）を減算した値である。放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｓ），Ａｈ＿ｄｉｓ（ｅ）は、図１０に示すステップＳ１１２の処理で特定される。

ステップＳ２０２において、コントローラ５０は、放電容量差ΔＡｈ＿ｄｉｓが閾値Ｄ＿ｄｉｓよりも大きいか否かを判別する。閾値Ｄ＿ｄｉｓは、電池パック１０を使用し続けた時間（総使用時間という）と予め対応づけられており、この対応関係の情報は、メモリ５１に記憶されている。このため、電池パック１０の総使用時間を取得することにより、この総使用時間に対応した閾値Ｄ＿ｄｉｓを特定することができる。

放電容量差ΔＡｈ＿ｄｉｓが閾値Ｄ＿ｄｉｓよりも大きいとき、コントローラ５０は、ステップＳ２０３において、放電によるリフレッシュ効果があったと判別する。放電によるリフレッシュ効果があれば、放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｅ）は、放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｓ）よりも大きくなりやすく、放電容量差ΔＡｈ＿ｄｉｓが閾値Ｄ＿ｄｉｓよりも大きくなりやすい。

放電容量差ΔＡｈ＿ｄｉｓが閾値Ｄ＿ｄｉｓ以下であるとき、コントローラ５０は、ステップＳ２０４において、放電によるリフレッシュ効果が無かったと判別する。放電によるリフレッシュ効果が無いと、放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｅ）が放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｓ）よりも大きくなりにくく、放電容量差ΔＡｈ＿ｄｉｓは閾値Ｄ＿ｄｉｓ以下となりやすい。

ステップＳ２０５において、コントローラ５０は、対象電池について、充電容量差ΔＡｈ＿ｃｈｇを算出する。充電容量差ΔＡｈ＿ｃｈｇは、充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｅ）から充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｓ）を減算した値である。充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｓ），Ａｈ＿ｃｈｇ（ｅ）は、図１０に示すステップＳ１１２の処理で特定される。

ステップＳ２０６において、コントローラ５０は、充電容量差ΔＡｈ＿ｃｈｇが閾値Ｄ＿ｃｈｇよりも大きいか否かを判別する。閾値Ｄ＿ｃｈｇは、電池パック１０の総使用時間と予め対応づけられており、この対応関係の情報は、メモリ５１に記憶されている。電池パック１０の総使用時間を取得することにより、この総使用時間に対応した閾値Ｄ＿ｃｈｇを特定することができる。

充電容量差ΔＡｈ＿ｃｈｇが閾値Ｄ＿ｃｈｇよりも大きいとき、コントローラ５０は、ステップＳ２０７において、充電によるリフレッシュ効果があったと判別する。充電によるリフレッシュ効果があれば、充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｅ）は、充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｓ）よりも大きくなりやすく、充電容量差ΔＡｈ＿ｃｈｇが閾値Ｄ＿ｃｈｇよりも大きくなりやすい。

充電容量差ΔＡｈ＿ｃｈｇが閾値Ｄ＿ｃｈｇ以下であるとき、コントローラ５０は、ステップＳ２０８において、充電によるリフレッシュ効果が無かったと判別する。充電によるリフレッシュ効果が無いと、充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｅ）が充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｓ）よりも大きくなりにくく、充電容量差ΔＡｈ＿ｃｈｇは閾値Ｄ＿ｃｈｇ以下となりやすい。

上述したように、放電や放電によるリフレッシュ効果の有無を判別したとき、この判別結果をメモリ５１に記憶したり、ディスプレイに表示したりすることができる。これにより、対象電池に対するリフレッシュ効果の有無を確認することができる。

（劣化診断処理）
対象電池の劣化を診断する処理について、図１２に示すフローチャートを用いて説明する。以下に説明するように、図１０に示す処理の結果に基づいて、対象電池の劣化を診断することができる。

ステップＳ３０１において、コントローラ５０は、対象電池の放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｅ）および充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｅ）をメモリ５１から読み出す。放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｅ）および充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｅ）は、図１０に示すステップＳ１１２の処理で特定される。

ステップＳ３０２において、コントローラ５０は、放電容量Ａｈ＿ｄｉｓ（ｅ）および充電容量Ａｈ＿ｃｈｇ（ｅ）を加算して総容量Ａｈ＿ｔを算出し、総容量Ａｈ＿ｔが、予め定められた基準容量Ａｈ＿ｒｅｆよりも小さいか否かを判別する。基準容量Ａｈ＿ｒｅｆは、対象電池が劣化状態であるか否かを判別するための値である。

劣化状態の規定の仕方に応じて、基準容量Ａｈ＿ｒｅｆを定めることができる。例えば、対象電池を使用し続けることができない状態を劣化状態と規定することができる。基準容量Ａｈ＿ｒｅｆは、対象電池が初期状態にあるときの放電容量Ａｈ＿ｄｉｓおよび充電容量Ａｈ＿ｃｈｇを加算した値よりも小さい。初期状態とは、対象電池を製造した直後の状態である。

総容量Ａｈ＿ｔが基準容量Ａｈ＿ｒｅｆよりも小さいとき、コントローラ５０は、ステップＳ３０３において、対象電池が劣化状態であると判別する。一方、総容量Ａｈ＿ｔが基準容量Ａｈ＿ｒｅｆ以上であるとき、コントローラ５０は、ステップＳ３０４において、対象電池が劣化状態ではないと判別する。

上述したように、対象電池の劣化状態を判別したとき、この判別結果をメモリ５１に記憶したり、ディスプレイに表示したりすることができる。これにより、対象電池の劣化状態を確認することができる。

（ＳＯＣ調整処理）
複数の対象電池におけるＳＯＣを調整する処理について、図１３に示すフローチャートを用いて説明する。このＳＯＣ調整処理は、複数の対象電池のＳＯＣを目標値に揃える処理である。

ＳＯＣ調整処理は、同一の構成の対象電池に対して行われる。すなわち、対象電池が電池スタック１１であれば、複数の電池スタック１１に対してＳＯＣ調整処理が行われる。同様に、対象電池が電池ブロック１２であれば、複数の電池ブロック１２に対してＳＯＣ調整処理が行われ、対象電池が単電池１３であれば、複数の単電池１３に対してＳＯＣ調整処理が行われる。

ステップＳ４０１において、コントローラ５０は、監視ユニット６１を用いて、複数の対象電池のそれぞれのＯＣＶ（Open Circuit Voltage）を測定する。ステップＳ４０２において、コントローラ５０は、複数の対象電池のＯＣＶの平均値ＯＣＶ＿ａｖｅを算出する。

ステップＳ４０３において、コントローラ５０は、平均値ＯＣＶ＿ａｖｅ以下のＯＣＶを示す対象電池の数Ｎｂ＿ｌｏｗと、平均値ＯＣＶ＿ａｖｅよりも高いＯＣＶを示す対象電池の数Ｎｂ＿ｈｉｇｈとを算出する。そして、コントローラ５０は、数Ｎｂ＿ｌｏｗが数Ｎｂ＿ｈｉｇｈ以上であるか否かを判別する。

数Ｎｂ＿ｌｏｗが数Ｎｂ＿ｈｉｇｈ以上であるとき、ステップＳ４０４において、コントローラ５０は、複数の対象電池のＯＣＶのうちの最低値ＯＣＶ＿ｍｉｎを、ＳＯＣ調整処理の目標値として設定する。

ステップＳ４０５において、コントローラ５０は、第１切換装置２０および第２切換装置３０を制御することにより、特定の対象電池と、この対象電池に対応した充放電装置とを接続する。ステップＳ４０５の処理は、図１０に示すステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理と同じである。

ステップＳ４０６において、コントローラ５０は、充放電装置を動作させることにより、対象電池の放電を開始する。ステップＳ４０７において、コントローラ５０は、対象電池の電圧値Ｖｂが最低値ＯＣＶ＿ｍｉｎ以下であるか否かを判別する。

電圧値Ｖｂが最低値ＯＣＶ＿ｍｉｎよりも高いときには、ステップＳ４０７の処理が繰り返される。一方、電圧値Ｖｂが最低値ＯＣＶ＿ｍｉｎ以下であるとき、ステップＳ４０８において、コントローラ５０は、充放電装置の動作を停止させることにより、対象電池の放電を停止する。これにより、１つの対象電池に対するＳＯＣ調整処理が終了する。

ステップＳ４０９において、コントローラ５０は、複数の対象電池のすべてに対して、ＳＯＣ調整処理が終了しているか否かを判別する。ＳＯＣ調整処理を行っていない対象電池が残っているとき、コントローラ５０は、ステップＳ４０５の処理に戻り、ＳＯＣ調整処理を行っていない対象電池を充放電装置と接続する。そして、この対象電池に対して、ステップＳ４０６〜ステップＳ４０８の処理が行われる。

一方、ステップＳ４０３の処理において、数Ｎｂ＿ｌｏｗが数Ｎｂ＿ｈｉｇｈよりも小さいとき、ステップＳ４１０において、コントローラ５０は、複数の対象電池のＯＣＶのうちの最高値ＯＣＶ＿ｍａｘを、ＳＯＣ調整処理の目標値として設定する。

ステップＳ４１１において、コントローラ５０は、第１切換装置２０および第２切換装置３０を制御することにより、特定の対象電池と、この対象電池に対応した充放電装置とを接続する。ステップＳ４１１の処理は、図１０に示すステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理と同じである。

ステップＳ４１２において、コントローラ５０は、充放電装置を動作させることにより、対象電池の充電を開始する。ステップＳ４１３において、コントローラ５０は、対象電池の電圧値Ｖｂが最高値ＯＣＶ＿ｍａｘ以上であるか否かを判別する。

電圧値Ｖｂが最高値ＯＣＶ＿ｍａｘよりも低いときには、ステップＳ４１３の処理が繰り返される。一方、電圧値Ｖｂが最高値ＯＣＶ＿ｍａｘ以上であるとき、ステップＳ４１４において、コントローラ５０は、充放電装置の動作を停止させることにより、対象電池の充電を停止する。これにより、１つの対象電池に対するＳＯＣ調整処理が終了する。

ステップＳ４１５において、コントローラ５０は、複数の対象電池のすべてに対して、ＳＯＣ調整処理が終了しているか否かを判別する。ＳＯＣ調整処理を行っていない対象電池が残っているとき、コントローラ５０は、ステップＳ４１１の処理に戻り、ＳＯＣ調整処理を行っていない対象電池を充放電装置と接続する。そして、この対象電池に対して、ステップＳ４１２〜ステップＳ４１４の処理が行われる。

（完全放電処理）
対象電池を完全に放電させる処理（完全放電処理）について、図１４に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ５０１において、コントローラ５０は、第１切換装置２０を制御することにより、完全放電処理を行う対象電池を第２切換装置３０に接続する。ステップＳ５０２において、コントローラ５０は、第２切換装置３０を制御することにより、対象電池に対応した充放電装置を第１切換装置２０に接続する。ステップＳ５０１，Ｓ５０２の処理によって、対象電池および充放電装置が、第１切換装置２０および第２切換装置３０を介して接続される。

ステップＳ５０３において、コントローラ５０は、充放電装置を動作させることにより、対象電池の放電を開始する。ステップＳ５０４において、コントローラ５０は、対象電池の電圧値Ｖｂが０［Ｖ］以下であるか否かを判別する。電圧値Ｖｂが０［Ｖ］よりも高いときには、ステップＳ５０４の処理を繰り返す。

電圧値Ｖｂが０［Ｖ］以下であるとき、コントローラ５０は、ステップＳ５０５において、対象電池の電流値Ｉｂが閾値Ｉ＿ｔｈよりも小さいか否かを判別する。対象電池の電流値Ｉｂが閾値Ｉ＿ｔｈ以上であるときには、ステップＳ５０５の処理を繰り返す。対象電池の電流値Ｉｂが閾値Ｉ＿ｔｈよりも小さいとき、コントローラ５０は、ステップＳ５０６において、充放電装置の動作を停止させることにより、対象電池の放電を停止させる。

ステップＳ５０７において、コントローラ５０は、すべての対象電池に対して、完全放電処理が終了しているか否かを判別する。すべての対象電池に対して、完全放電処理が終了しているときには、図１４に示す処理を終了する。一方、完全放電処理を行っていない対象電池が残っているとき、コントローラ５０は、ステップＳ５０８において、第１切換装置２０を制御することにより、完全放電処理を行っていない対象電池を充放電装置に接続する。そして、コントローラ５０は、ステップＳ５０３の処理に戻る。

図１４に示す処理では、電圧値Ｖｂが０［Ｖ］以下となったときでも、対象電池の放電を継続し、電流値Ｉｂが閾値Ｉ＿ｔｈよりも小さいときに、対象電池の放電を停止させている。これにより、対象電池の放電を停止させた後、対象電池の電圧値Ｖｂを０［Ｖ］に維持することができる。電圧値Ｖｂが０［Ｖ］以下となったときに、対象電池の放電を停止させてしまうと、対象電池の電圧値Ｖｂが上昇してしまうことがある。そこで、図１４に示す処理を行うことにより、対象電池の電圧値Ｖｂが上昇することを抑制し、電圧値Ｖｂを０［Ｖ］に維持することができる。

本発明の実施例２について説明する。実施例１では、対象電池を充放電装置に接続し、対象電池から充放電装置に電力を供給したり、充放電装置から対象電池の電力を供給したりしている。本実施例の充放電システムは、電池パック１０において、一部の対象電池から他の対象電池に電力を供給するものである。

本実施例の充放電システムについて、図１５を用いて説明する。

本実施例の充放電システムでは、電池パック１０に対して、２つの第１切換装置２０が接続されている。第１切換装置２０の構成は、実施例１（図３および図４）で説明した構成と同じである。２つの第１切換装置２０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０が接続されている。

コントローラ５０は、一方の第１切換装置２０を制御することにより、放電させる対象電池を選択することができる。また、コントローラ５０は、他方の第１切換装置２０を制御することにより、充電させる対象電池を選択することができる。ここで、放電させる対象電池の構成は、充電させる対象電池の構成と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、一部の対象電池からの放電電力を他の対象電池に供給する。ここで、放電させる対象電池の電圧値Ｖｂと、充電させる対象電池の電圧値Ｖｂとが異なっているとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０は、放電させる対象電池の電圧値Ｖｂを、充電させる対象電池の電圧値Ｖｂに変換することができる。

本実施例では、１つのＤＣ／ＤＣコンバータ７０を設けているが、変換効率が互いに異なる複数のＤＣ／ＤＣコンバータ７０を設けることもできる。複数のＤＣ／ＤＣコンバータ７０を設けるときには、これらのＤＣ／ＤＣコンバータ７０のいずれか１つを選択するためのスイッチを設ければよい。

本実施例の充放電システムの動作について、図１６に示すフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ６０１において、コントローラ５０は、一方の第１切換装置２０を制御することにより、放電させる対象電池を選択する。ステップＳ６０２において、コントローラ５０は、他方の第１切換装置２０を制御することにより、充電させる対象電池を選択する。放電させる対象電池は、充電させる対象電池と異なっており、放電させる対象電池には、充電させる対象電池が含まれない。

ステップＳ６０３において、コントローラ５０は、放電させる対象電池の電圧値Ｖｂと、充電させる対象電池の電圧値Ｖｂとに基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０の駆動条件を設定する。ステップＳ６０４において、コントローラ５０は、ステップＳ６０３の処理で設定された駆動条件において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０を駆動する。

ステップＳ６０５において、コントローラ５０は、監視ユニット６１を用いて、放電させる対象電池の電圧値Ｖｂ＿ｄｉｓを検出し、電圧値Ｖｂ＿ｄｉｓが目標電圧値Ｖ＿ｔａｇ１以下であるか否かを判別する。目標電圧値Ｖ＿ｔａｇ１は、放電させる対象電池の電圧値Ｖｂの目標値であり、対象電池を放電させる前に予め設定することができる。

電圧値Ｖｂ＿ｄｉｓが目標電圧値Ｖ＿ｔａｇ１よりも高いとき、コントローラ５０は、ステップＳ６０６において、監視ユニット６１を用いて、充電させる対象電池の電圧値Ｖｂ＿ｃｈｇを検出し、電圧値Ｖｂ＿ｃｈｇが目標電圧値Ｖ＿ｔａｇ２以上であるか否かを判別する。目標電圧値Ｖ＿ｔａｇ２は、充電させる対象電池の電圧値Ｖｂの目標値であり、対象電池を充電させる前に予め設定することができる。

電圧値Ｖｂ＿ｃｈｇが目標電圧値Ｖｂ＿ｔａｇ２よりも低いとき、コントローラ５０は、ステップＳ６０５の処理に戻る。一方、電圧値Ｖｂ＿ｄｉｓが目標電圧値Ｖ＿ｔａｇ１以下であるときや、電圧値Ｖｂ＿ｃｈｇが目標電圧値Ｖ＿ｔａｇ２以上であるとき、コントローラ５０は、ステップＳ６０７において、ＤＣ／ＤＣコンバータ７０の駆動を停止させる。

本実施例によれば、一部の対象電池の放電電力を他の対象電池に供給することにより、対象電池の放電電力を無駄にすることなく、他の対象電池の充電に用いることができる。

１０：電池パック、１１：電池スタック、１２：電池ブロック、１３：単電池、
２０：第１切換装置、３０：第２切換装置、４１：第１充放電装置、
４２：第２充放電装置、４３：第３充放電装置、５０：コントローラ

Claims (8)

1. 直列に接続された複数の蓄電素子を有しており、少なくとも１つの前記蓄電素子をそれぞれ含む複数の蓄電グループによって構成された蓄電装置と、
   前記各蓄電グループに接続されたスイッチ素子を備え、このスイッチ素子のオンおよびオフによって、充電又は放電させる前記蓄電グループを切り換える切換装置と、
   前記切換装置を制御するコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、前記切換装置によって切り換えられた前記蓄電グループに対して、前記蓄電グループの充電および放電の少なくとも一方に基づく複数の処理を選択的に行うことを特徴とする蓄電システム。
2. 前記切換装置によって切り換えられた前記蓄電グループと接続され、この蓄電グループの充電および放電の少なくとも一方を行わせる充放電装置を有することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記コントローラは、前記処理として、前記蓄電グループを充電又は放電している間の前記蓄電グループの電流値を積算して、前記蓄電グループの容量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
4. 前記コントローラは、前記蓄電グループの容量を複数回算出し、これらの容量の差に基づいて、前記蓄電グループのメモリ効果が解消されているか否かを判別することを特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。
5. 前記コントローラは、前記蓄電グループの容量を基準容量と比較することにより、前記蓄電グループの劣化状態を判別することを特徴とする請求項３に記載の蓄電システム。
6. 前記コントローラは、前記処理として、複数の前記蓄電グループにおけるＯＣＶの最低値又は最高値を特定し、前記各蓄電グループの充電又は放電によって、前記各蓄電グループの電圧値を前記最低値又は前記最高値に揃えることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
7. 前記コントローラは、前記処理として、前記蓄電グループの電圧値が０Ｖ以下となり、前記蓄電グループの電流値が閾値よりも小さくなるまで、前記蓄電グループを放電させることを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
8. ２つの前記切換装置に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータを有し、
   前記コントローラは、
   前記２つの切換装置を制御して、互いに異なる前記蓄電グループを選択し、
   一方の前記切換装置によって切り換えられた前記蓄電グループの放電電力を、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して、他方の前記切換装置によって切り換えられた前記蓄電グループに供給することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。

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