JP2017093091A - 充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電効率の低下を抑制可能な充電制御装置を提供する。
【解決手段】充電制御装置５は、Ｎ×Ｍ個（Ｎは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）の複数の電池モジュールを含む電池部４の接続状態を切り替え可能な切替部５１と、電池部４のＳＯＣに基づいて、接続状態を切り替えるように切替部５１を制御する電池コントローラ５２と、を備え、電池コントローラ５２は、電池部４のＳＯＣが増加するに従い複数の電池モジュールのそれぞれに供給される充電電流が小さくなる第１充電方式において、ＳＯＣが予め定められた接続切替値Ｃｔｈ１以上になると、切替部５１に、電池部４の接続状態を、全ての電池モジュールを直列に接続した第１状態から、直列に接続されたＭ個の電池モジュールを含むＮ個のグループを並列に接続した第２状態に切り替えさせる。
【選択図】図１

Description

本開示は、充電制御装置に関する。

バッテリーなどの充放電可能な二次電池を充電するシステムが知られている。例えば、非特許文献１には、磁界共振方式を利用して、送電パッド内のコイル（送電用コイル）から受電パッド内のコイル（受電用コイル）へ送電する非接触充電システムが記載されている。

大高章二，餅川宏，"ｋＷ級ワイヤレス電力伝送システム"，東芝レビュー，2013，Vol.68，No.7，p.6-10

ところで、二次電池を充電する場合、二次電池の蓄電量であるＳＯＣ（State Of Charge）が小さい状態、すなわち二次電池の充電量が少ない状態では、定電流充電が行われ、二次電池のＳＯＣが大きい状態、すなわち二次電池が満充電に近い状態では、定電圧充電が行われることがある。二次電池を充電している間、二次電池の電圧（充電電圧）及び電流（充電電流）はＳＯＣに応じて変化する。このため、二次電池のインピーダンスもＳＯＣに応じて変化する。特に、定電圧充電では、ＳＯＣが大きくなるにつれ電流を小さくしていくので、二次電池のインピーダンスは大きく変化し、満充電付近では非常に大きい値となる。

例えば、非特許文献１に記載の非接触充電システムでは、送電用コイルと受電用コイルとの磁気結合を利用しているので、二次電池のインピーダンスが変動すると、伝送効率が低下する。このように、二次電池のインピーダンスが増加することにより、伝送効率等の充電効率が低下するおそれがある。本技術分野では、充電効率の低下を抑制可能な充電制御装置が望まれている。

本開示の一側面に係る充電制御装置は、Ｎ×Ｍ個（Ｎは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）の複数の電池モジュールを含む電池部の接続状態を切り替え可能な切替部と、電池部の蓄電量に基づいて、接続状態を切り替えるように切替部を制御する制御部と、を備える。切替部は、接続状態を、全ての電池モジュールを直列に接続した第１状態と、直列に接続されたＭ個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ個のグループを並列に接続した第２状態との間で切り替え可能である。制御部は、蓄電量が増加するに従い複数の電池モジュールのそれぞれに供給される電流が小さくなる第１充電方式において、蓄電量が第１接続切替値以上になると、切替部に、接続状態を前記第１状態から前記第２状態に切り替えさせる。

本開示の各側面及び種々の実施形態によれば、充電効率の低下を抑制することができる。

第１実施形態に係る充電制御装置を含む給電システムの概略構成を示す図である。 図１の切替部の接続パターンを示す図である。 ＳＯＣと電流指令値及びモジュール充電電流値との関係の一例を示す図である。 図１の充電制御装置の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。 図１の充電制御装置の充電制御方法による充電電流、充電電圧及びインピーダンスの変化を説明するための図である。 第２実施形態に係る充電制御装置を含む給電システムの概略構成を示す図である。 図６の切替部の接続パターンを示す図である。 図６の充電制御装置の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。 図６の充電制御装置の充電制御方法による充電電流、充電電圧及びインピーダンスの変化を説明するための図である。 図１の充電制御装置を含む給電システムの変形例の概略構成を示す図である。 図１０の充電制御装置の充電制御方法による充電電流、充電電圧及びインピーダンスの変化を説明するための図である。

以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。

［１］実施形態の概要
本開示の一側面に係る充電制御装置は、Ｎ×Ｍ個（Ｎは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）の複数の電池モジュールを含む電池部の接続状態を切り替え可能な切替部と、電池部の蓄電量に基づいて、接続状態を切り替えるように切替部を制御する制御部と、を備える。切替部は、接続状態を、全ての電池モジュールを直列に接続した第１状態と、直列に接続されたＭ個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ個のグループを並列に接続した第２状態との間で切り替え可能である。制御部は、蓄電量が増加するに従い複数の電池モジュールのそれぞれに供給される電流が小さくなる第１充電方式において、蓄電量が第１接続切替値以上になると、切替部に、接続状態を前記第１状態から前記第２状態に切り替えさせる。

電池部の蓄電量が増加するに従い、複数の電池モジュールのそれぞれに供給される電流の電流値が小さくなる第１充電方式で電池部が充電されている場合、電池部の蓄電量が増加するに従い、インピーダンスは電流に反比例するので電池部のインピーダンスが増加する。この充電制御装置では、第１充電方式で電池部が充電されている場合に、蓄電量が予め定められた第１接続切替値以上になると、電池部の接続状態が、全ての電池モジュールを直列に接続した第１状態から、直列に接続されたＭ個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ個のグループを並列に接続した第２状態に切り替えられる。これにより、電池部の接続状態が切り替わる前後において、第２状態における電池部の電圧の電圧値は、第１状態における電池部の電圧の電圧値の１／Ｎとなる。インピーダンスは電圧に比例するので、電池部のインピーダンスを低減することができる。したがって、電池部の接続状態を切り替えることなく第１状態で充電する場合と比較して、充電時におけるインピーダンスの最大値を低減することができる。その結果、充電効率の低下を抑制することが可能となる。

制御部は、蓄電量及び接続状態に基づいて、電池部に供給される充電電流の電流値を指示する電流指令値を、充電電流を供給する充電装置に送信してもよい。電池モジュールに供給されるべき充電電流の電流指令値は、電池部（電池モジュール）の蓄電量に応じて変化させることが望ましい。また、第１状態では、全ての電池モジュールが直列に接続されているので、充電装置から供給された充電電流の電流値が各電池モジュールに供給される。一方、第２状態では、直列に接続されたＭ個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ個のグループが並列に接続されているので、充電装置から供給された充電電流の電流値の１／Ｎが各電池モジュールに供給される。このため、蓄電量及び接続状態に基づいて、電流指令値を充電装置に送信することにより、電池部の蓄電量及び接続状態に応じた充電電流の供給を受けることが可能となる。

制御部は、蓄電量と１つの電池モジュールに対して供給すべき電流の電流値であるモジュール充電電流値とを対応付けた特性テーブルを備えてもよい。制御部は、接続状態が第１状態である場合には、蓄電量に対応付けられたモジュール充電電流値を電流指令値として充電装置に送信し、接続状態が第２状態である場合には、蓄電量に対応付けられたモジュール充電電流値のＮ倍の値を電流指令値として充電装置に送信してもよい。第１状態では、全ての電池モジュールが直列に接続されているので、充電装置から供給された充電電流の電流値が、各電池モジュールに供給される。一方、第２状態では、直列に接続されたＭ個の電池モジュールを含むＮ個のグループが並列に接続されているので、充電装置から供給された充電電流の電流値の１／Ｎが各電池モジュールに供給される。このため、電池部の接続状態が第１状態である場合には、蓄電量に対応付けられたモジュール充電電流値を電流指令値として充電装置に送信し、電池部の接続状態が第２状態である場合には、蓄電量に対応付けられたモジュール充電電流値のＮ倍の値を電流指令値として充電装置に送信することによって、電池部の接続状態によらず、各電池モジュールに供給される充電電流の電流値を、１つの電池モジュールに対して供給すべき電流の電流値であるモジュール充電電流値に一致させることができる。この場合、電池部の接続状態が切り替えられる前後において、第２状態の電池部に供給される充電電流の電流値は、第１状態の電池部に供給される充電電流の電流値のＮ倍となる。したがって、電池部のインピーダンスをさらに低減することができ、電池部の接続状態が切り替えられることなく第１状態で充電する場合と比較して、充電時におけるインピーダンスの最大値を低減することができる。その結果、充電効率の低下を抑制することが可能となる。

制御部は、蓄電量が充電切替値よりも小さい場合に、複数の電池モジュールのそれぞれに供給される電流の電流値を一定とする第２充電方式で電池部を充電するように電流指令値を充電装置に送信し、蓄電量が充電切替値以上である場合に、第１充電方式で電池部を充電するように電流指令値を前記充電装置に送信してもよい。このように、電池部の蓄電量に応じて、充電方式を切り替える場合であっても、充電時におけるインピーダンスの最大値を低減することができ、充電効率の低下を抑制することが可能となる。

第１接続切替値は、第２状態での電流指令値が、第２充電方式における充電電流の電流値以下となる蓄電量であってもよい。例えば、電池部の接続状態が第２状態である場合に、蓄電量に対応付けられたモジュール充電電流値のＮ倍の値を電流指令値として充電装置に送信したとしても、この電流指令値は、第２充電方式における充電電流の電流値以下であるので、充電装置が供給可能な充電電流の電流値の最大値（電流容量）を増加する必要が無い。これにより、充電装置の出力可能な最大電流値を変更することなく、所望の充電電流の供給を受けることが可能となる。

第１接続切替値は、接続状態が第１状態から第２状態に切り替えられた際の電池部のインピーダンスが、第２充電方式で電池部を充電する際の電池部のインピーダンスの範囲内となる蓄電量であってもよい。充電装置は、第２充電方式で電池部を充電する際の電池部のインピーダンスの範囲内において充電効率が高くなるように設計されていることがある。このため、充電効率が高いインピーダンスの範囲で充電を行う期間を長くすることができ、充電効率を向上することが可能となる。

制御部は、接続状態が第１状態である場合に、電池部のインピーダンスを下げるための切替指令を充電装置から受信したことに応じて、切替部に、接続状態を第１状態から第２状態に切り替えさせてもよい。充電装置が電池部に供給可能な充電電流の電流値が、電流指令値よりも小さくなることがある。このような場合に、充電装置が電池部のインピーダンスを下げるための切替指令を充電制御装置に送信することによって、電池部の接続状態が第１状態から第２状態に切り替えられ得る。これにより、電池部のインピーダンスを低減することができ、電池部のインピーダンスが充電装置の出力可能なインピーダンスの上限値を超えることを抑制することが可能となる。

Ｍは、Ｎ１×Ｍ１（Ｎ１は２以上の整数、Ｍ１は１以上の整数）であってもよい。切替部は、接続状態を、直列に接続されたＭ１個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ×Ｎ１個のグループを並列に接続した第３状態にさらに切り替え可能であってもよい。制御部は、第１充電方式で電池部が充電されている場合に、蓄電量が第１接続切替値よりも大きい第２接続切替値以上になったことに応じて、切替部に、電池部の接続状態を第２状態から第３状態に切り替えさせてもよい。上述のように、第１充電方式で電池部を充電する場合、電池部の蓄電量が増加するに従い、電池部のインピーダンスが増加する。この構成では、第１充電方式で電池部が充電されている場合に、蓄電量が第２接続切替値以上になったことに応じて、電池部の接続状態が、第２状態から、直列に接続されたＭ１個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ×Ｎ１個のグループを並列に接続した第３状態に切り替えられる。これにより、電池部の接続状態を切り替える前後において、第３状態の電池部の電圧の電圧値は、第２状態の電池部の電圧の電圧値の１／Ｎ１となる。このため、電池部のインピーダンスをさらに低減することができる。したがって、電池部の接続状態を切り替えることなく第１状態で充電する場合と比較して、充電時におけるインピーダンスの最大値を低減することができる。その結果、充電効率の低下を抑制することが可能となる。

［２］実施形態の例示
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る充電制御装置を含む給電システムの概略構成を示す図である。図１に示されるように、給電システム１は、充電装置２と、負荷装置３と、二次電池１０と、を備えている。二次電池１０は、電池部４と、充電制御装置５と、を備えている。給電システム１は、二次電池１０（電池部４）の充電時には、充電装置２から電力を受けて二次電池１０を充電し、二次電池１０の放電時には二次電池１０に蓄積されている電力を負荷装置３に供給するシステムである。電気自動車などの移動体の例では、負荷装置３は移動体を駆動するモータ及びインバータであり、充電装置２の一部は地上などの固定側に設置され、充電装置２の他の部分、二次電池１０及び負荷装置３は移動体に搭載される。また、携帯機器の例では、負荷装置３は携帯機器自体であり、充電装置２の一部はたとえば机上に設置され、充電装置２の他の部分、二次電池１０及び負荷装置３は携帯機器に搭載される。

充電装置２は、電力を供給可能な装置である。充電装置２は、例えば、送電装置と受電装置とを含む非接触給電式の充電装置である。この場合、充電装置２は、磁界共鳴方式又は電磁誘導方式等のコイル間の磁気結合を利用して、電力を供給するように構成されている。充電装置２は、充電制御装置５から送信された電流指令値Ｉｃに従って、二次電池１０に充電電流を供給する。電流指令値Ｉｃは、充電制御装置５から充電装置２に送信され、充電装置２から二次電池１０に供給される充電電流の電流値Ｉｒを指示するための値である。二次電池１０の正極端子Ｐは、充電装置２の正極端子、及び負荷装置３の正極端子に接続され、二次電池１０の負極端子Ｍは、充電装置２の負極端子、及び負荷装置３の負極端子に接続される。

電池部４は、電力を充放電可能な装置であり、Ｎ×Ｍ個（Ｎは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）の複数の電池モジュールを含む。電池モジュールは、電池部４を構成する単位となる電池である。電池モジュールの例として、１個の電池セル、直列接続された複数個の電池セル、並列接続された複数個の電池セル、及び直並列接続された複数個の電池セルが挙げられる。電池セルは、例えばリチウムイオン電池等である。複数の電池モジュールは、略同じ充放電特性を有している。なお、複数の電池モジュールの充放電特性には、実際には、ばらつきがある。このばらつきは、給電システム１において、実用上問題のない程度である。図１に示される例は、Ｎ＝２及びＭ＝１とした場合である。つまり、電池部４は、電池モジュール４１と、電池モジュール４２と、を備えている。電池モジュール４１の正極端子は二次電池１０の正極端子Ｐに接続され、電池モジュール４２の負極端子は二次電池１０の負極端子Ｍに接続されている。

充電制御装置５は、電池部４の充電を行うために必要な情報を充電装置２と送受信する。充電制御装置５は、後述するように、電池部４のＳＯＣ（蓄電量）に応じて、定電流充電方式（第２充電方式）及び定電圧充電方式（第１充電方式）を切り替えて電池部４を充電するように電流指令値Ｉｃを生成し、二次電池１０内の制御を行う。ＳＯＣは、電池部４（各電池モジュール）の充電状態を表す値であり、電池部４が満充電の状態を１００％、電池部４が完全放電した状態を０％として表される。なお、電池部４が備えている各電池モジュールのＳＯＣは、略同じであり、電池部４のＳＯＣは、例えば各電池モジュールのＳＯＣの平均値、最大値又は最小値として定められる。定電流充電方式とは、各電池モジュールに供給される充電電流の電流値を一定とする充電方式であり、電池モジュールのＳＯＣが増加するに従い、電池モジュールの充電電圧が緩やかに増加する。定電圧充電方式とは、各電池モジュールの充電電圧の電圧値を一定とする充電方式であり、電池モジュールのＳＯＣが増加するに従い、電池モジュールの充電電流が小さくなる。充電制御装置５は、切替部５１と、電池コントローラ５２（制御部）と、を備えている。

切替部５１は、電池部４の接続状態を切り替え可能に構成されている。第１実施形態では、切替部５１は、電池部４の接続状態を第１状態と第２状態との間で切り替え可能に構成されている。図１に示される例では、第１状態とは、電池モジュール４１及び電池モジュール４２を直列に接続した状態であり、第２状態とは、電池モジュール４１及び電池モジュール４２を並列に接続した状態である。切替部５１は、スイッチＳＷ１１と、スイッチＳＷ１２と、スイッチＳＷ１３と、を備えている。

スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３は、電気的な開閉を切り替え可能な要素である。すなわち、各スイッチの両端の間が遮断状態である開状態と、導通状態である閉状態と、に切り替えられる。スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３の例としては、半導体スイッチ、及び機械式のリレー等が挙げられる。スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３は、電池コントローラ５２から出力される切替信号に応じて、それぞれ開状態及び閉状態を切り替える。

スイッチＳＷ１１の一端は電池モジュール４１の負極端子に接続され、スイッチＳＷ１１の他端は電池モジュール４２の正極端子に接続されている。スイッチＳＷ１２の一端は二次電池１０の正極端子Ｐに接続され、スイッチＳＷ１２の他端は電池モジュール４２の正極端子に接続されている。スイッチＳＷ１３の一端は電池モジュール４１の負極端子に接続され、スイッチＳＷ１３の他端は二次電池１０の負極端子Ｍに接続されている。

電池コントローラ５２は、電池部４のＳＯＣに応じて、充電装置２に対し電流指令値Ｉｃを送信するとともに、切替部５１の接続パターンを切り替える。電池コントローラ５２は、ＳＯＣ推定部２１と、切替判定部２２と、指令値演算部２３と、を備えている。

ＳＯＣ推定部２１は、電池部４のＳＯＣを推定するＳＯＣ推定手段として機能する。ＳＯＣ推定部２１は、公知の手段によりＳＯＣを推定する。ＳＯＣ推定部２１は、例えば、電池モジュール４１，４２に供給される電流の電流値を積分することによって電池モジュール４１，４２に供給された電荷量を算出し、算出した電荷量から電池モジュール４１，４２のＳＯＣ、つまり電池部４のＳＯＣを推定する。電池モジュール４１，４２に供給される電流の電流値は、電流に伴って電線の周囲に発生する磁場を測定する非接触方式、及び、回路に抵抗素子を挿入し電流に伴って抵抗素子の両端に発生する電位差を測定する方式等に基づく電流センサによって測定され、ＳＯＣ推定部２１に出力される。ＳＯＣ推定部２１は、推定したＳＯＣを切替判定部２２及び指令値演算部２３に出力する。

切替判定部２２は、電池部４のＳＯＣに基づいて、電池部４の接続状態を切り替えるように切替部５１を制御する切替判定手段として機能する。切替判定部２２は、電池部４の充電時において、電池部４のＳＯＣが０％以上、接続切替値Ｃｔｈ１（第１接続切替値）未満の範囲にある場合には、電池部４の接続状態を第１状態とするように、切替部５１に切替信号を出力する。切替判定部２２は、電池部４の充電時において、電池部４のＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ１以上、１００％以下の範囲にある場合には、電池部４の接続状態を第２状態とするように、切替部５１に切替信号を出力する。切替判定部２２は、電池部４の放電時には、電池部４の接続状態を第１状態とするように、切替部５１に切替信号を出力する。切替判定部２２は、電池部４の接続状態を示すステータス情報を指令値演算部２３に出力する。

ここで、接続切替値Ｃｔｈ１は、充電切替値Ｃｃ以上、１００％未満である。充電切替値Ｃｃは、定電流充電方式から定電圧充電方式に切り替えるＳＯＣである。つまり、切替判定部２２は、定電圧充電方式で電池部４の充電を行っているときに、電池部４の接続状態を第１状態から第２状態に切り替えるように、切替部５１に切替信号を出力する。接続切替値Ｃｔｈ１は、例えば、電池部４の接続状態が第２状態である場合における電流指令値Ｉｃが、定電流充電方式における充電電流の電流値Ｉ０以下となるＳＯＣであってもよい。本実施形態では、接続切替値Ｃｔｈ１は、電池部４の接続状態を第１状態から第２状態に切り替える直前の電流指令値Ｉｃが、定電流充電方式における充電電流の電流値Ｉ０の半分となるＳＯＣである。

図２に示されるように、切替判定部２２は、切替部５１の接続パターンを接続パターンＰ１１及び接続パターンＰ１２のいずれかに設定する。接続パターンＰ１１は、電池部４の接続状態を第１状態とするパターンである。接続パターンＰ１２は、電池部４の接続状態を第２状態とするパターンである。切替判定部２２は、切替部５１の接続パターンを接続パターンＰ１１に設定する場合には、スイッチＳＷ１１を閉状態とし、スイッチＳＷ１２，ＳＷ１３を開状態とするように、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３にそれぞれ切替信号を出力する。切替判定部２２は、切替部５１の接続パターンを接続パターンＰ１２に設定する場合には、スイッチＳＷ１１を開状態とし、スイッチＳＷ１２，ＳＷ１３を閉状態とするように、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３にそれぞれ切替信号を出力する。

指令値演算部２３は、電池部４のＳＯＣ及び電池部４の接続状態に基づいて、電流指令値Ｉｃを演算し、電流指令値Ｉｃを充電装置２に送信する指令値演算手段として機能する。具体的には、指令値演算部２３は、ＳＯＣ推定部２１によって推定された電池部４のＳＯＣ、及び切替判定部２２から出力されたステータス情報に応じて、電流指令値Ｉｃを演算する。指令値演算部２３は、ＳＯＣとモジュール充電電流値Ｉｓとを対応付けた特性テーブルを備えている。モジュール充電電流値Ｉｓは、電池モジュールのＳＯＣに応じて、１つの電池モジュール（電池モジュール４１または電池モジュール４２）に対して供給すべき最適な電流値である。モジュール充電電流値Ｉｓは、電池モジュールの種類ごとに、電池モジュールのＳＯＣに応じて電池モジュールに適した値が実験等によって予め定められている。このため、特性テーブルは、電池モジュールの種類に応じて電池コントローラ５２に予め設定されている。

指令値演算部２３は、特性テーブルに基づいて、電池部４のＳＯＣが充電切替値Ｃｃよりも小さい場合に、定電流充電方式で電池部４を充電するように電流指令値Ｉｃを充電装置２に送信し、電池部４のＳＯＣが充電切替値Ｃｃ以上である場合に、定電圧充電方式で電池部４を充電するように電流指令値Ｉｃを充電装置２に送信する。また、指令値演算部２３は、電池部４の接続状態が第１状態である場合には、特性テーブルにおいてＳＯＣに対応付けられているモジュール充電電流値Ｉｓを電流指令値Ｉｃとして充電装置２に送信する。指令値演算部２３は、電池部４の接続状態が第２状態である場合には、特性テーブルにおいてＳＯＣに対応付けられているモジュール充電電流値Ｉｓの２倍の値を電流指令値Ｉｃとして充電装置２に送信する。

図３は、ＳＯＣと電流指令値Ｉｃ及びモジュール充電電流値Ｉｓとの関係の一例を示す図である。図３に示されるように、ＳＯＣが０％〜充電切替値Ｃｃの範囲では、定電流充電方式で電池部４の充電が行われ、ＳＯＣが充電切替値Ｃｃ〜１００％の範囲では、定電圧充電方式で電池部４の充電が行われる。ここで、ＳＯＣが１００％とは仕様における設定最大充電量に充電された状態を意味し、ＳＯＣが０％とは仕様における設定最小充電量の状態を意味する。接続切替値Ｃｔｈ１は、定電流充電方式における充電電流の電流値Ｉ０の半分の電流値となるＳＯＣである。ＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ１以上になると、電池モジュール４１及び電池モジュール４２の接続状態が並列接続となるので、電池モジュール４１及び電池モジュール４２の接続状態が直列接続である場合における充電電流の電流値Ｉｒの２倍の電流値が必要となる。このため、ＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ１以上では、電流指令値Ｉｃはモジュール充電電流値Ｉｓの２倍となる。指令値演算部２３は、図３に示されるようなＳＯＣとモジュール充電電流値Ｉｓとの関係を特性テーブルとして備えている。

次に、充電制御装置５の充電制御方法の一例を説明する。図４は、充電制御装置５の充電制御方法の一例を示すフローチャートである。図４に示される一連の処理は、充電装置２による電池部４の充電が開始されるタイミングで開始される。

まず、切替判定部２２が、電池部４の接続状態を第１状態、つまり電池モジュール４１及び電池モジュール４２の接続状態を直列接続にする（ステップＳ１１）。具体的には、切替判定部２２は、切替部５１の接続パターンを接続パターンＰ１１に設定するように、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３に切替信号を出力する。なお、切替部５１の接続パターンが接続パターンＰ１１に既に設定されている場合には（例えば、電池部４の放電後）、ステップＳ１１は省略され得る。そして、ＳＯＣ推定部２１は、電池部４のＳＯＣを推定し、推定したＳＯＣを切替判定部２２及び指令値演算部２３に出力する（ステップＳ１２）。

続いて、切替判定部２２は、電池部４のＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。電池部４のＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ１未満であると判定された場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、切替判定部２２は、引き続き電池部４の接続状態を第１状態、つまり電池モジュール４１及び電池モジュール４２の接続状態を直列接続とする（ステップＳ１４）。そして、切替判定部２２は、第１状態を示すステータス情報を指令値演算部２３に出力する。

一方、ステップＳ１３において、電池部４のＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ１以上であると判定された場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、切替判定部２２は、電池部４の接続状態を第２状態、つまり電池モジュール４１及び電池モジュール４２の接続状態を並列接続に設定する（ステップＳ１５）。具体的には、切替判定部２２は、切替部５１の接続パターンを接続パターンＰ１２に設定するように、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３に切替信号を出力する。そして、切替判定部２２は、第２状態を示すステータス情報を指令値演算部２３に出力する。

続いて、指令値演算部２３は、電流指令値Ｉｃを演算する（ステップＳ１６）。具体的には、指令値演算部２３は、特性テーブルを参照し、電池部４のＳＯＣに対応付けられたモジュール充電電流値Ｉｓを取得する。そして、指令値演算部２３は、切替判定部２２から出力されたステータス情報が第１状態を示す場合には、取得したモジュール充電電流値Ｉｓを電流指令値Ｉｃとする。指令値演算部２３は、切替判定部２２から出力されたステータス情報が第２状態を示す場合には、取得したモジュール充電電流値Ｉｓを２倍した値を電流指令値Ｉｃとする。そして、指令値演算部２３は、演算した電流指令値Ｉｃを充電装置２に送信する。

そして、指令値演算部２３は、電池部４のＳＯＣが１００％であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。電池部４のＳＯＣが１００％未満であると判定された場合（ステップＳ１７；Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻って、ステップＳ１２〜ステップＳ１７の処理が繰り返される。一方、ステップＳ１７において、電池部４のＳＯＣが１００％であると判定された場合（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、充電は終了したと判断されるので、電流指令値Ｉｃをゼロとし、充電制御装置５の充電制御方法の一連の処理が終了する。その後、切替判定部２２は、二次電池１０から負荷装置３に電力を供給するために（二次電池１０の放電のために）、電池部４の接続状態を第２状態から第１状態に切り替えてもよい。

次に、給電システム１及び充電制御装置５の作用効果を説明する。図５は、充電制御装置５の充電制御方法による電流指令値Ｉｃ、電圧値Ｖｃ及びインピーダンスＺｃの変化を説明するための図である。図５の（ａ）は、充電時における電流指令値Ｉｃ及び電圧値Ｖｃの変化を示す図、図５の（ｂ）は、充電時における二次電池１０のインピーダンスＺｃの変化を示す図である。なお、図３に示されるように、定電圧充電方式による電池部４の充電は、充電の終期において行われるが、図５では、説明の便宜上、図を見やすくするために、横軸のスケールを定電流充電方式と定電圧充電方式とで変え、定電圧充電方式の範囲を横方向に拡大して描いている。また、電流指令値Ｉｃと充電装置２から二次電池１０に供給される充電電流の電流値Ｉｒとは、同じであるとしている。

図５において、充電開始時のＳＯＣを開始値Ｃｓとし、充電終了時のＳＯＣを終了値Ｃｅとしている。終了値Ｃｅは通常１００％である。図５の（ａ）において、電圧値Ｖｃは、二次電池１０の正極端子Ｐ及び負極端子Ｍ間の電圧（充電電圧）の電圧値（以下、二次電池１０の電圧の電圧値という。）であり、モジュール電圧値Ｖｓは、１個の電池モジュールの正極端子及び負極端子間の電圧（充電電圧）の電圧値である。二次電池１０のインピーダンスＺｃとは、充電装置２から見た二次電池１０のインピーダンスを意味し、充電装置２から二次電池１０に供給される充電電流の電流値Ｉｒで電圧値Ｖｃを除算した値である。すなわち、Ｚｃ＝Ｖｃ／Ｉｒであり、Ｉｃ＝Ｉｒとしているので、Ｚｃ＝Ｖｃ／Ｉｃでもある。なお、上述のように、電池部４の接続状態を第１状態とした場合の電流指令値（充電電流の電流値）Ｉｃは、モジュール充電電流値Ｉｓと等しくなる。

図５の（ｂ）において、インピーダンスＺｓ１は、電池部４の接続状態を第１状態とした場合の二次電池１０のインピーダンスであり、インピーダンスＺｓ２は、電池部４の接続状態を第２状態とした場合の二次電池１０のインピーダンスである。インピーダンスＺｓ１は、モジュール充電電流値Ｉｓでモジュール電圧値Ｖｓを除算した値である。すなわち、Ｚｓ１＝Ｖｓ／Ｉｓである。また、電池部４の接続状態が第１状態ならばＺｃ＝Ｚｓ１であり、電池部４の接続状態が第２状態ならばＺｃ＝Ｚｓ２である。

図５の（ａ）に示されるように、定電流充電方式で電池部４が充電されている場合には、充電装置２から二次電池１０に供給される充電電流の電流値Ｉｒは一定の電流値Ｉ０であり、二次電池１０の電圧の電圧値Ｖｃは、ＳＯＣが大きくなるに従い緩やかに増加する。このため、図５の（ｂ）に示されるように、定電流充電方式で電池部４が充電されている場合には、二次電池１０のインピーダンスＺｃが緩やかに増加する。そして、電池部４のＳＯＣが充電切替値Ｃｃに達すると、充電方式が定電流充電方式から定電圧充電方式に切り替えられる。

図５の（ａ）に示されるように、定電圧充電方式で電池部４が充電されている場合には、二次電池１０の電圧の電圧値Ｖｃは一定であり、充電装置２から二次電池１０に供給される充電電流の電流値Ｉｒは、ＳＯＣが大きくなるに従い減少する。このため、図５の（ｂ）に示されるように、定電圧充電方式で電池部４が充電されている場合には、二次電池１０のインピーダンスＺｃが急激に増加する。

電池部４の接続状態を切り替えることなく第１状態で充電する場合、電池モジュール４１及び電池モジュール４２は直列に接続されているので、インピーダンスＺｓ１は１個の電池モジュールのインピーダンスの２倍となる。このため、インピーダンスＺｓ１は、充電開始時には値Ｚ１であり、充電終了時には値Ｚ３となる。このように、インピーダンスＺｓ１は、充電開始から充電終了までの間に大きく変化する。

これに対して、電池部４のＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ１以上になったことに応じて、電池部４の接続状態が第１状態から第２状態に切り替えられた場合、電池モジュール４１及び電池モジュール４２が並列に接続される。このため、二次電池１０の電圧の電圧値Ｖｃは、電池部４の接続状態を切り替える直前の二次電池１０の電圧の電圧値Ｖｃの半分となり、指令値演算部２３から充電装置２に送信される電流指令値Ｉｃは、電池部４の接続状態を切り替える直前の電流指令値Ｉｃの２倍となる。

これにより、充電装置２から二次電池１０に供給される充電電流の電流値Ｉｒも、電池部４の接続状態を切り替える直前の充電電流の電流値Ｉｒの２倍となる。したがって、電池部４の接続状態を切り替える前後で、二次電池１０のインピーダンスＺｃを１／４にすることができる。その後、電池部４のＳＯＣが増加するに従い、二次電池１０のインピーダンスＺｃは再び増加する。このように、定電圧充電方式で電池部４の充電を行っている際に、電池部４のＳＯＣが増加するに従い、電池部４の接続状態が第１状態、及び第２状態の順に切り替えられ、二次電池１０のインピーダンスＺｃは、１個の電池モジュールのインピーダンスの２倍（電池部４の接続状態が第１状態のとき）、及び１／２倍（電池部４の接続状態が第２状態のとき）の順に切り替えられる。

この場合、電池部４の接続状態の切り替えを行わない場合と比較して、充電開始から充電終了までの間における二次電池１０のインピーダンスＺｃの最大値Ｚ２は値Ｚ３よりも小さくなり、二次電池１０のインピーダンスＺｃの変化範囲は狭くなる。このように、充電時における二次電池１０のインピーダンスＺｃの最大値及び変動を低減することができる。その結果、充電効率の低下を抑制することが可能となる。

また、接続切替値Ｃｔｈ１は、電池部４の接続状態が第２状態である場合の電流指令値Ｉｃが、定電流充電方式における充電電流の電流値Ｉ０以下となるＳＯＣである。具体的には、接続切替値Ｃｔｈ１は、特性テーブルにおいて、電流値Ｉ０の半分以下となるモジュール充電電流値Ｉｓに対応付けられたＳＯＣである。このため、電池部４の接続状態が第２状態である場合に、特性テーブルにおいてＳＯＣに対応付けられたモジュール充電電流値Ｉｓの２倍の値が電流指令値Ｉｃとして充電装置２に送信されたとしても、この電流指令値Ｉｃは、定電流充電方式における充電電流の電流値Ｉ０以下であるので、充電装置２が供給可能な充電電流の電流値Ｉｒの最大値（電流容量）を増加する必要が無い。これにより、充電装置２を変更することなく、所望の充電電流の供給を受けることが可能となる。

また、接続切替値Ｃｔｈ１は、電池部４の接続状態が第１状態から第２状態に切り替えられた際の二次電池１０のインピーダンスＺｃが、定電流充電方式で電池部４を充電する際の二次電池１０のインピーダンスＺｃの範囲内となるＳＯＣであってもよい。例えば、接続切替値Ｃｔｈ１は、電池部４の接続状態が第１状態から第２状態に切り替えられた際のインピーダンスＺｃが、ＳＯＣが０％である場合のインピーダンスＺｃ（＝Ｚ０）となるＳＯＣ、つまり、電池部４の接続状態が第１状態から第２状態に切り替えられる直前のインピーダンスＺｃ（＝Ｚ２）が、ＳＯＣが０％である場合のインピーダンスＺｃ（＝Ｚ０）の４倍となるＳＯＣであってもよい。充電装置２は、定電流充電方式で電池部４を充電する際のインピーダンスＺｃの範囲内において充電効率が高くなるように設計されている場合がある。このため、充電効率が高いインピーダンスＺｃの範囲で充電を行う期間を長くすることができ、充電効率を向上することが可能となる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る充電制御装置を含む給電システムの概略構成を示す図である。図６に示されるように、給電システム１Ａは、給電システム１と比較して、二次電池１０に代えて二次電池１０Ａを備える点において主に相違する。二次電池１０Ａは、二次電池１０と比較して、電池部４及び充電制御装置５に代えて電池部４Ａ及び充電制御装置５Ａを備える点において相違する。

電池部４Ａは、Ｎ×Ｍ個の複数の電池モジュールを含み、さらにＭがＮ１×Ｍ１（Ｎ１は２以上の整数、Ｍ１は１以上の整数）である。第２実施形態は、Ｎ＝２、Ｍ＝２、Ｎ１＝２、Ｍ１＝１とした場合である。つまり、電池部４Ａは、電池部４と比較して、電池モジュール４１及び電池モジュール４２に加えて、電池モジュール４３及び電池モジュール４４をさらに備える点において相違する。

電池部４Ａは、グループＧ１と、グループＧ２と、を含む。グループＧ１は、電池モジュール４１及び電池モジュール４３を含み、グループＧ２は、電池モジュール４２及び電池モジュール４４を含む。電池モジュール４３の正極端子は二次電池１０Ａの正極端子Ｐに接続され、電池モジュール４４の負極端子は二次電池１０Ａの負極端子Ｍに接続されている。

充電制御装置５Ａは、充電制御装置５と比較して、切替部５１及び電池コントローラ５２に代えて切替部５１Ａ及び電池コントローラ５２Ａ（制御部）を備える点において相違する。切替部５１Ａは、切替部５１と比較して、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３に加えて、スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３をさらに備える点で相違する。

スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３は、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３と同様に、電気的な開閉を切り替え可能な要素である。スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３の例としては、半導体スイッチ、及び機械式のリレー等が挙げられる。スイッチＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３は、電池コントローラ５２Ａから出力される切替信号に応じて、それぞれ開状態及び閉状態を切り替える。

スイッチＳＷ２１の一端は電池モジュール４３の負極端子に接続され、スイッチＳＷ２１の他端は電池モジュール４１の正極端子に接続されている。スイッチＳＷ２２の一端は二次電池１０Ａの正極端子Ｐに接続され、スイッチＳＷ２２の他端は電池モジュール４１の正極端子に接続されている。スイッチＳＷ２３の一端は電池モジュール４３の負極端子に接続され、スイッチＳＷ２３の他端は二次電池１０Ａの負極端子Ｍに接続されている。

スイッチＳＷ３１の一端は電池モジュール４２の負極端子に接続され、スイッチＳＷ３１の他端は電池モジュール４４の正極端子に接続されている。スイッチＳＷ３２の一端は二次電池１０Ａの正極端子Ｐに接続され、スイッチＳＷ３２の他端は電池モジュール４４の正極端子に接続されている。スイッチＳＷ３３の一端は電池モジュール４２の負極端子に接続され、スイッチＳＷ３３の他端は二次電池１０Ａの負極端子Ｍに接続されている。

電池コントローラ５２Ａは、電池コントローラ５２と比較して、切替判定部２２及び指令値演算部２３に代えて、切替判定部２２Ａ及び指令値演算部２３Ａを備えている点において相違する。切替判定部２２Ａは、電池部４Ａの充電時において、電池部４ＡのＳＯＣが０％以上、接続切替値Ｃｔｈ１未満の範囲にある場合には、電池部４Ａの接続状態を、全ての電池モジュールを直列に接続した第１状態とするように、切替部５１Ａに切替信号を出力する。切替判定部２２Ａは、電池部４Ａの充電時において、電池部４ＡのＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ１以上、接続切替値Ｃｔｈ２（第２接続切替値）未満の範囲にある場合には、電池部４Ａの接続状態を、グループＧ１とグループＧ２とを並列に接続した第２状態とするように、切替部５１Ａに切替信号を出力する。このとき、グループＧ１に含まれる電池モジュール４１及び電池モジュール４３は、直列に接続されており、グループＧ２に含まれる電池モジュール４２及び電池モジュール４４は、直列に接続されている。切替判定部２２Ａは、電池部４Ａの充電時において、電池部４ＡのＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ２以上、１００％以下の範囲にある場合には、電池部４Ａの接続状態を、全ての電池モジュールを並列に接続した第３状態とするように、切替部５１Ａに切替信号を出力する。切替判定部２２Ａは、電池部４Ａの放電時には、電池部４Ａの接続状態を第１状態とするように、切替部５１Ａに切替信号を出力する。切替判定部２２Ａは、電池部４Ａの接続状態を示すステータス情報を指令値演算部２３Ａに出力する。

ここで、接続切替値Ｃｔｈ２は、接続切替値Ｃｔｈ１より大きく、１００％未満である。つまり、切替判定部２２Ａは、定電圧充電方式で電池部４Ａの充電を行っているときに、電池部４Ａの接続状態を第１状態から第２状態に切り替え、さらに第２状態から第３状態に切り替えるように、切替部５１Ａに切替信号を出力する。接続切替値Ｃｔｈ２は、例えば、電池部４Ａの接続状態が第３状態である場合における電流指令値Ｉｃが、定電流充電方式における充電電流の電流値Ｉ０以下となるＳＯＣであってもよい。本実施形態では、接続切替値Ｃｔｈ２は、電池部４Ａの接続状態を第２状態から第３状態に切り替える直前の電流指令値Ｉｃが、定電流充電方式における充電電流の電流値Ｉ０の半分となるＳＯＣである。

図７に示されるように、切替判定部２２Ａは、切替部５１Ａの接続パターンを接続パターンＰ２１、接続パターンＰ２２及び接続パターンＰ２３のいずれかに設定する。接続パターンＰ２１は、電池部４Ａの接続状態を第１状態とするパターンである。接続パターンＰ２２は、電池部４Ａの接続状態を第２状態とするパターンである。接続パターンＰ２３は、電池部４Ａの接続状態を第３状態とするパターンである。切替判定部２２Ａは、切替部５１Ａの接続パターンを接続パターンＰ２１に設定する場合には、スイッチＳＷ１１，ＳＷ２１，ＳＷ３１を閉状態とし、スイッチＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３２，ＳＷ３３を開状態とするように、各スイッチにそれぞれ切替信号を出力する。切替判定部２２Ａは、切替部５１Ａの接続パターンを接続パターンＰ２２に設定する場合には、スイッチＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ２１，ＳＷ３１を閉状態とし、スイッチＳＷ１１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３２，ＳＷ３３を開状態とするように、各スイッチにそれぞれ切替信号を出力する。切替判定部２２Ａは、切替部５１Ａの接続パターンを接続パターンＰ２３に設定する場合には、スイッチＳＷ１２，ＳＷ１３，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３２，ＳＷ３３を閉状態とし、スイッチＳＷ１１，ＳＷ２１，ＳＷ３１を開状態とするように、各スイッチにそれぞれ切替信号を出力する。

指令値演算部２３Ａは、指令値演算部２３の機能に加えて、電池部４Ａの接続状態が第３状態である場合の電流指令値Ｉｃを演算する。具体的には、指令値演算部２３Ａは、電池部４Ａの接続状態が第３状態である場合には、特性テーブルにおいてＳＯＣに対応付けられているモジュール充電電流値Ｉｓの４倍の値を電流指令値Ｉｃとして充電装置２に送信する。

次に、充電制御装置５Ａの充電制御方法の一例を説明する。図８は、充電制御装置５Ａの充電制御方法の一例を示すフローチャートである。図８に示される一連の処理は、充電装置２による電池部４Ａの充電が開始されるタイミングで開始される。ステップＳ２１〜ステップＳ２４の処理は、それぞれ、図４のステップＳ１１〜ステップＳ１４と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ２３において、電池部４ＡのＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ１以上であると判定された場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、切替判定部２２Ａは、電池部４ＡのＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２５）。電池部４ＡのＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ２未満であると判定された場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）、切替判定部２２Ａは、電池部４Ａの接続状態を第２状態に設定する（ステップＳ２６）。具体的には、切替判定部２２Ａは、切替部５１Ａの接続パターンを接続パターンＰ２２に設定するように、各スイッチに切替信号を出力する。そして、切替判定部２２Ａは、第２状態を示すステータス情報を指令値演算部２３Ａに出力する。

一方、ステップＳ２５において、電池部４ＡのＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ２以上であると判定された場合（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、切替判定部２２Ａは、電池部４Ａの接続状態を第３状態、つまり電池モジュール４１〜４４の接続状態を並列接続に設定する（ステップＳ２７）。具体的には、切替判定部２２Ａは、切替部５１Ａの接続パターンを接続パターンＰ２３に設定するように、各スイッチに切替信号を出力する。そして、切替判定部２２Ａは、第３状態を示すステータス情報を指令値演算部２３Ａに出力する。

続いて、指令値演算部２３Ａは、電流指令値Ｉｃを演算する（ステップＳ２８）。具体的には、指令値演算部２３Ａは、特性テーブルを参照し、電池部４ＡのＳＯＣに対応付けられたモジュール充電電流値Ｉｓを取得する。そして、指令値演算部２３Ａは、切替判定部２２Ａから出力されたステータス情報が第１状態を示す場合には、取得したモジュール充電電流値Ｉｓを電流指令値Ｉｃとする。指令値演算部２３Ａは、切替判定部２２Ａから出力されたステータス情報が第２状態を示す場合には、取得したモジュール充電電流値Ｉｓを２倍した値を電流指令値Ｉｃとする。指令値演算部２３Ａは、切替判定部２２Ａから出力されたステータス情報が第３状態を示す場合には、取得したモジュール充電電流値Ｉｓを４倍した値を電流指令値Ｉｃとする。そして、指令値演算部２３Ａは、演算した電流指令値Ｉｃを充電装置２に送信する。

そして、指令値演算部２３Ａは、電池部４ＡのＳＯＣが１００％であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。電池部４ＡのＳＯＣが１００％未満であると判定された場合（ステップＳ２９；Ｎｏ）、ステップＳ２２に戻って、ステップＳ２２〜ステップＳ２９の処理が繰り返される。一方、ステップＳ２９において、電池部４ＡのＳＯＣが１００％であると判定された場合（ステップＳ２９；Ｙｅｓ）、充電は終了したと判断されるので、電流指令値Ｉｃをゼロとし、充電制御装置５Ａの充電制御方法の一連の処理が終了する。その後、切替判定部２２Ａは、二次電池１０Ａの放電のために、電池部４Ａの接続状態を第３状態から第１状態に切り替えてもよい。

次に、給電システム１Ａ及び充電制御装置５Ａの作用効果を説明する。図９は、充電制御装置５Ａの充電制御方法による電流指令値Ｉｃ、電圧値Ｖｃ及びインピーダンスＺｃの変化を説明するための図である。図９の（ａ）は、充電時における電流指令値Ｉｃ及び電圧値Ｖｃの変化を示す図、図９の（ｂ）は、充電時における二次電池１０ＡのインピーダンスＺｃの変化を示す図である。なお、図５と同様に、図９では、説明の便宜上、図を見やすくするために、横軸のスケールを定電流充電方式と定電圧充電方式とで変え、定電圧充電方式の範囲を横方向に拡大して描いている。また、電流指令値Ｉｃと充電装置２から二次電池１０Ａに供給される充電電流の電流値Ｉｒとは、同じであるとしている。

図９において、充電開始時のＳＯＣを開始値Ｃｓとし、充電終了時のＳＯＣを終了値Ｃｅとしている。終了値Ｃｅは通常１００％である。図９の（ａ）において、電圧値Ｖｃは、二次電池１０Ａの充電電圧の電圧値であり、モジュール電圧値Ｖｓは、１個の電池モジュールの正極端子及び負極端子間の電圧（充電電圧）の電圧値である。なお、電池部４Ａの接続状態を第１状態とした場合の電流指令値（充電電流の電流値）Ｉｃは、モジュール充電電流値Ｉｓと等しくなる。

図９の（ｂ）において、インピーダンスＺｓ１は、電池部４Ａの接続状態を第１状態とした場合の二次電池１０Ａのインピーダンスであり、インピーダンスＺｓ２は、電池部４Ａの接続状態を第２状態とした場合の二次電池１０Ａのインピーダンスであり、インピーダンスＺｓ３は、電池部４Ａの接続状態を第３状態とした場合の二次電池１０Ａのインピーダンスである。インピーダンスＺｓ１は、モジュール充電電流値Ｉｓでモジュール電圧値Ｖｓを除算した値である。すなわち、Ｚｓ１＝Ｖｓ／Ｉｓである。また、電池部４Ａの接続状態が第１状態ならばＺｃ＝Ｚｓ１であり、電池部４Ａの接続状態が第２状態ならばＺｃ＝Ｚｓ２であり、電池部４Ａの接続状態が第３状態ならばＺｃ＝Ｚｓ３である。

給電システム１Ａでは、電池部４ＡのＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ１以上になったことに応じて、電池部４Ａの接続状態が第１状態から第２状態に切り替えられ、グループＧ１及びグループＧ２が並列に接続される。このため、二次電池１０Ａの電圧の電圧値Ｖｃは、電池部４Ａの接続状態を第１状態から第２状態に切り替える直前の二次電池１０Ａの電圧の電圧値Ｖｃの半分となり、指令値演算部２３Ａから充電装置２に送信される電流指令値Ｉｃは、電池部４Ａの接続状態を第１状態から第２状態に切り替える直前の電流指令値Ｉｃの２倍となる。

これにより、充電装置２から二次電池１０Ａに供給される充電電流の電流値Ｉｒも、電池部４Ａの接続状態を第１状態から第２状態に切り替える直前の充電電流の電流値Ｉｒの２倍となる。したがって、電池部４Ａの接続状態を第１状態から第２状態に切り替える前後で、二次電池１０ＡのインピーダンスＺｃを１／４にすることができる。その後、電池部４のＳＯＣが増加するに従い、二次電池１０ＡのインピーダンスＺｃは再び増加する。

さらに、給電システム１Ａでは、電池部４ＡのＳＯＣが接続切替値Ｃｔｈ２以上になったことに応じて、電池部４Ａの接続状態が第２状態から第３状態に切り替えられ、電池モジュール４１〜４４が並列に接続される。このため、二次電池１０Ａの電圧の電圧値Ｖｃは、電池部４Ａの接続状態を第２状態から第３状態に切り替える直前の二次電池１０Ａの電圧の電圧値Ｖｃの半分となり、指令値演算部２３Ａから充電装置２に送信される電流指令値Ｉｃは、電池部４Ａの接続状態を第２状態から第３状態に切り替える直前の電流指令値Ｉｃの２倍となる。

これにより、充電装置２から二次電池１０Ａに供給される充電電流の電流値Ｉｒも、電池部４Ａの接続状態を第２状態から第３状態に切り替える直前の充電電流の電流値Ｉｒの２倍となる。したがって、電池部４Ａの接続状態を第２状態から第３状態に切り替える前後で、二次電池１０ＡのインピーダンスＺｃを１／４にすることができる。このように、定電圧充電方式で電池部４Ａの充電を行っている際に、電池部４ＡのＳＯＣが増加するに従い、電池部４Ａの接続状態が第１状態、第２状態、及び第３状態の順に切り替えられ、二次電池１０ＡのインピーダンスＺｃは、１個の電池モジュールのインピーダンスの４倍（電池部４Ａの接続状態が第１状態のとき）、１倍（電池部４Ａの接続状態が第２状態のとき）、及び１／４倍（電池部４Ａの接続状態が第３状態のとき）の順に切り替えられる。

この場合、電池部４Ａの接続状態の切り替えを行わない場合と比較して、充電開始から充電終了までの間における二次電池１０Ａのインピーダンスの最大値Ｚ２は値Ｚ３よりも小さくなり、二次電池１０ＡのインピーダンスＺｃの変化範囲は狭くなる。したがって、充電時における二次電池１０ＡのインピーダンスＺｃの最大値及び変動を低減することができる。その結果、充電効率の低下を抑制することが可能となる。

また、接続切替値Ｃｔｈ２は、接続切替値Ｃｔｈ１より大きく、電池部４Ａの接続状態が第３状態である場合の電流指令値Ｉｃが、定電流充電方式における充電電流の電流値Ｉ０以下となるＳＯＣである。具体的には、接続切替値Ｃｔｈ２は、特性テーブルにおいて、電流値Ｉ０の１／４以下となるモジュール充電電流値Ｉｓに対応付けられたＳＯＣである。このため、電池部４の接続状態が第３状態である場合に、特性テーブルにおいてＳＯＣに対応付けられたモジュール充電電流値Ｉｓの４倍の値が電流指令値Ｉｃとして充電装置２に送信されたとしても、この電流指令値Ｉｃは、定電流充電方式における充電電流の電流値Ｉ０以下であるので、充電装置２が供給可能な充電電流の電流値Ｉｒの最大値（電流容量）を増加する必要が無い。これにより、充電装置２を変更することなく、所望の充電電流の供給を受けることが可能となる。

また、接続切替値Ｃｔｈ２は、接続切替値Ｃｔｈ１より大きく、電池部４Ａの接続状態が第２状態から第３状態に切り替えられた際のインピーダンスＺｃが、定電流充電方式で電池部４Ａを充電する際のインピーダンスＺｃの範囲内となるＳＯＣであってもよい。例えば、接続切替値Ｃｔｈ２は、電池部４Ａの接続状態が第２状態から第３状態に切り替えられた際のインピーダンスＺｃが、ＳＯＣが０％である場合のインピーダンスＺｃ（＝Ｚ０）となるＳＯＣ、つまり、電池部４Ａの接続状態が第２状態から第３状態に切り替えられる直前のインピーダンスＺｃが、ＳＯＣが０％である場合のインピーダンスＺｃ（＝Ｚ０）の４倍となるＳＯＣであってもよい。この場合、充電効率が高いインピーダンスＺｃの範囲で充電を行う期間を長くすることができ、充電効率を向上することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、電池コントローラ５２，５２Ａは、電池部４，４ＡのＳＯＣに応じて、定電流充電方式及び定電圧充電方式を切り替えて電池部４，４Ａを充電するように、電流指令値Ｉｃを充電装置２に送信しているが、充電方式はこれに限られない。例えば、電池部４，４ＡのＳＯＣが充電切替値Ｃｃ以上である場合の充電方式は、定電圧充電方式でなくてもよく、電池部４，４ＡのＳＯＣが増加するに従い、各電池モジュールに供給される充電電流の電流値を小さくする充電方式であればよい。また、電池部４，４ＡのＳＯＣが充電切替値Ｃｃ未満である場合の充電方式は、定電流充電方式でなくてもよく、各電池モジュールに供給される充電電流の電流値が略一定であるような他の充電方式であってもよい。例えば、定電流充電方式に代えて定電力充電方式が用いられ得る。定電力充電方式では、電圧の変化が緩やかであるので、電流（＝電力／電圧）も概ね一定である。

また、電池部４，４Ａが備える電池モジュールの数は変更され得る。第１実施形態では、電池部４が備える電池モジュールの数は２個であるが、電池部４が備える電池モジュールの数はＮ×Ｍ個（Ｎは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）であればよい。この場合、切替部５１は、電池部４の接続状態を、全ての電池モジュールを直列に接続した第１状態と、直列に接続されたＭ個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ個のグループを並列に接続した第２状態との間で切り替え可能に構成される。また、電池コントローラ５２は、電池部４の接続状態が第１状態である場合には、特性テーブルにおいて電池部４のＳＯＣに対応付けられたモジュール充電電流値Ｉｓを電流指令値Ｉｃとして充電装置２に送信してもよい。電池コントローラ５２は、電池部４の接続状態が第２状態である場合には、特性テーブルにおいて電池部４のＳＯＣに対応付けられたモジュール充電電流値ＩｓのＮ倍の値を電流指令値Ｉｃとして充電装置２に送信してもよい。

また、第２実施形態では、電池部４Ａが備える電池モジュールの数は４個であるが、電池部４Ａが備える電池モジュールの数はＮ×Ｍ個（Ｎは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）であり、ＭがＮ１×Ｍ１（Ｎ１は２以上の整数、Ｍ１は１以上の整数）であればよい。この場合、切替部５１Ａは、電池部４Ａの接続状態を、全ての電池モジュールを直列に接続した第１状態と、直列に接続されたＭ個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ個のグループを並列に接続した第２状態と、直列に接続されたＭ１個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ×Ｎ１個のグループを並列に接続した第３状態と、の間で切り替え可能に構成される。また、電池コントローラ５２Ａは、電池部４Ａの接続状態が第１状態である場合には、特性テーブルにおいて電池部４ＡのＳＯＣに対応付けられたモジュール充電電流値Ｉｓを電流指令値Ｉｃとして充電装置２に送信してもよい。電池コントローラ５２Ａは、電池部４Ａの接続状態が第２状態である場合には、特性テーブルにおいて電池部４ＡのＳＯＣに対応付けられたモジュール充電電流値ＩｓのＮ倍の値を電流指令値Ｉｃとして充電装置２に送信してもよい。電池コントローラ５２Ａは、電池部４Ａの接続状態が第３状態である場合には、特性テーブルにおいて電池部４ＡのＳＯＣに対応付けられたモジュール充電電流値ＩｓのＮ×Ｎ１倍の値を電流指令値Ｉｃとして充電装置２に送信してもよい。

また、以下の手順で電池部４，４Ａの接続状態が切り替えられてもよい。まず、指令値演算部２３，２３Ａが電池部４，４Ａの充電を一時停止するように充電装置２に指令を送信する（例えば、電流指令値Ｉｃを強制的にゼロとする）。そして、切替判定部２２，２２Ａが、電池部４の接続状態を切り替えるために、切替部５１に切替信号を出力する。そして、指令値演算部２３，２３Ａが、電池部４，４Ａの充電を再開するように充電装置２に指令を送信する（指令値演算部２３，２３Ａで演算された電流指令値Ｉｃをそのまま送信する）。この電池部４，４Ａの接続状態の切り替えでは、接続状態の切り替え中に切替部５１，５１Ａに電流が流れていないので、充電装置２の出力電圧及び出力電流が接続状態の切り替えに伴って急激に変化することを避けることができる。

電池モジュールのＳＯＣは、電池モジュールの使用履歴、及び電池モジュールの温度を考慮して電池モジュールに適した電流指令値Ｉｃを決める基準となる値であってもよい。

上記実施形態では、電池部４，４Ａの放電時において、切替判定部２２，２２Ａは、電池部４，４Ａの接続状態を第１状態とするように、切替部５１，５１Ａに切替信号を出力しているが、これに限られない。切替判定部２２は、負荷装置３が必要とする電圧値に応じて、電池部４の接続状態を第２状態とするように、切替部５１に切替信号を出力してもよく、切替判定部２２Ａは、負荷装置３が必要とする電圧値に応じて、電池部４Ａの接続状態を第２状態または第３状態とするように、切替部５１Ａに切替信号を出力してもよい。

また、上記実施形態では、電池部４，４Ａの接続状態が第２状態又は第３状態になった場合に、電流指令値Ｉｃがモジュール充電電流値Ｉｓの２倍又は４倍の値に設定されるとしたが、この態様に限定されない。電池部４，４Ａの接続状態が第２状態又は第３状態になった場合に、二次電池１０，１０ＡのインピーダンスＺｃの変動を抑えるだけであれば、例えば、電流指令値Ｉｃを、特性テーブルにおいてＳＯＣに対応付けられているモジュール充電電流値Ｉｓ（つまりモジュール充電電流値Ｉｓの１倍）に設定してもよい。

電池コントローラ５２，５２Ａが充電装置２に送信する電流指令値Ｉｃと、充電装置２が二次電池１０，１０Ａに供給する充電電流の電流値Ｉｒとは、通常一致する。しかし、例えば、充電装置２が非接触給電装置である場合に、送電用コイルと受電用コイルとの位置ずれが大きいこと等によって、充電装置２が二次電池１０，１０Ａに供給可能な充電電流の電流値Ｉｒが、電流指令値Ｉｃよりも小さくなることがある。このような場合には、二次電池１０，１０Ａのインピーダンスが、充電装置２の出力可能なインピーダンスの上限値を超えてしまうことがある。このため、充電装置２は、二次電池１０，１０Ａのインピーダンスを変更するための切替指令を電池コントローラ５２，５２Ａに送信してもよい。

図１０は、図１の充電制御装置５を含む給電システム１の変形例の概略構成を示す図である。図１０に示されるように、電池コントローラ５２は、さらに切替指令受信部２４を備えている。切替指令受信部２４は、充電装置２から送信された切替指令を受信する切替指令受信手段として機能する。切替指令には、二次電池１０のインピーダンスを下げるための切替指令と、二次電池１０のインピーダンスを元に戻す切替指令と、を含む。切替指令受信部２４は、受信した切替指令を切替判定部２２に出力する。

切替判定部２２は、電池部４の接続状態が第１状態である場合に、充電装置２から切替指令を受信したことに応じて、電池部４の接続状態を第１状態から第２状態に切り替える。具体的に説明すると、切替判定部２２は、切替指令受信部２４から二次電池１０のインピーダンスを下げる切替指令を受信すると、電池部４の接続状態が第１状態であるか第２状態であるかを判定する。切替判定部２２は、電池部４の接続状態が第１状態であれば、電池部４の接続状態を第２状態に切り替えるように、切替部５１に切替信号を出力する。切替判定部２２は、電池部４の接続状態が第２状態であれば、電池部４の接続状態の切り替えを行わない。

切替判定部２２は、二次電池１０のインピーダンスを元に戻す切替指令を受信した場合、二次電池１０のインピーダンスを下げる切替指令によって電池部４の接続状態を切り替えているか否かを判定する。切替判定部２２は、切替指令によって電池部４の接続状態を切り替えている場合には、電池部４の接続状態を第２状態から第１状態に切り替えるように、切替部５１に切替信号を出力する。切替判定部２２は、切替指令によって電池部４の接続状態を切り替えていない場合には、電池部４の接続状態の切り替えを行わない。なお、切替判定部２２は、例えば、切替指令により電池部４の接続状態を切り替えたことを示すフラグを備えている。

給電システム１及び充電制御装置５の変形例においても、給電システム１及び充電制御装置５と同様の効果が奏される。また、給電システム１及び充電制御装置５の変形例では、図１１に示されるように、何らかの理由で充電装置２が供給可能な充電電流の電流値Ｉｒが電流指令値Ｉｃよりも小さくなった場合に、二次電池１０のインピーダンスＺｃを下げるための切替指令を充電装置２が充電制御装置５に送信する。これにより、電池部４の接続状態が第１状態から第２状態に切り替えられる。その結果、二次電池１０のインピーダンスＺｃを低減することができ、二次電池１０のインピーダンスＺｃが充電装置２の出力可能なインピーダンスの上限値を超えることを抑制することが可能となる。すなわち、電池部４の接続状態が第１状態のままであると、インピーダンスＺｃは、電流指令値Ｉｃ及び電流値Ｉｒが一致する場合のインピーダンスＺｃのＩｃ／Ｉｒ倍になってしまう。これに対して、電池部４の接続状態が第２状態に切り替えられることにより、インピーダンスＺｃは、例えば、電流指令値Ｉｃ及び電流値Ｉｒが一致する場合のインピーダンスＺｃのＩｃ／（４×Ｉｒ）倍に小さくすることができる。

充電装置２は、切替指令に代えて、二次電池１０に供給可能な充電電流の電流値Ｉｒを通知してもよい。この場合、電池コントローラ５２は、電圧値Ｖｃ／電流指令値Ｉｃではなく、電圧値Ｖｃ／電流値Ｉｒを算出してインピーダンスＺｃの値とし、インピーダンスＺｃに応じて、電池部４の接続状態を切り替えてもよい。

なお、給電システム１Ａにおいても、給電システム１の変形例と同様の構成が採用され得る。

１、１Ａ 給電システム
２ 充電装置
３ 負荷装置
４、４Ａ 電池部
５、５Ａ 充電制御装置
１０、１０Ａ 二次電池
２１ ＳＯＣ推定部
２２、２２Ａ 切替判定部
２３、２３Ａ 指令値演算部
２４ 切替指令受信部
４１、４２、４３、４４ 電池モジュール
５１、５１Ａ 切替部
５２、５２Ａ 電池コントローラ（制御部）
Ｃｃ 充電切替値
Ｃｔｈ１ 接続切替値（第１接続切替値）
Ｃｔｈ２ 接続切替値（第２接続切替値）
Ｇ１ グループ
Ｇ２ グループ
Ｍ 負極端子
Ｐ 正極端子
ＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ１３、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３１、ＳＷ３２、ＳＷ３３ スイッチ

Claims (8)

1. Ｎ×Ｍ個（Ｎは２以上の整数、Ｍは１以上の整数）の複数の電池モジュールを含む電池部の接続状態を切り替え可能な切替部と、
   前記電池部の蓄電量に基づいて、前記接続状態を切り替えるように前記切替部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記切替部は、前記接続状態を、全ての電池モジュールを直列に接続した第１状態と、直列に接続されたＭ個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ個のグループを並列に接続した第２状態との間で切り替え可能であり、
   前記制御部は、前記蓄電量が増加するに従い前記複数の電池モジュールのそれぞれに供給される電流が小さくなる第１充電方式において、前記蓄電量が第１接続切替値以上になると、前記切替部に、前記接続状態を前記第１状態から前記第２状態に切り替えさせる、充電制御装置。
2. 前記制御部は、前記蓄電量及び前記接続状態に基づいて、前記電池部に供給される充電電流の電流値を指示する電流指令値を、前記充電電流を供給する充電装置に送信する、請求項１に記載の充電制御装置。
3. 前記制御部は、前記蓄電量と１つの電池モジュールに対して供給すべき電流の電流値であるモジュール充電電流値とを対応付けた特性テーブルを備え、
   前記制御部は、前記接続状態が前記第１状態である場合には、前記蓄電量に対応付けられたモジュール充電電流値を前記電流指令値として前記充電装置に送信し、前記接続状態が前記第２状態である場合には、前記蓄電量に対応付けられたモジュール充電電流値のＮ倍の値を前記電流指令値として前記充電装置に送信する、請求項２に記載の充電制御装置。
4. 前記制御部は、前記蓄電量が充電切替値よりも小さい場合に、前記複数の電池モジュールのそれぞれに供給される電流の電流値を一定とする第２充電方式で前記電池部を充電するように前記電流指令値を前記充電装置に送信し、前記蓄電量が前記充電切替値以上である場合に、前記第１充電方式で前記電池部を充電するように前記電流指令値を前記充電装置に送信する、請求項２または請求項３に記載の充電制御装置。
5. 前記第１接続切替値は、前記第２状態での前記電流指令値が、前記第２充電方式における前記充電電流の電流値以下となる蓄電量である、請求項４に記載の充電制御装置。
6. 前記第１接続切替値は、前記接続状態が前記第１状態から前記第２状態に切り替えられた際の前記電池部のインピーダンスが、前記第２充電方式で前記電池部を充電する際の前記電池部のインピーダンスの範囲内となる蓄電量である、請求項４に記載の充電制御装置。
7. 前記制御部は、前記接続状態が前記第１状態である場合に、前記電池部のインピーダンスを下げるための切替指令を前記充電装置から受信したことに応じて、前記接続状態を前記第１状態から前記第２状態に切り替える、請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の充電制御装置。
8. 前記Ｍは、Ｎ１×Ｍ１（Ｎ１は２以上の整数、Ｍ１は１以上の整数）であり、
   前記切替部は、前記接続状態を、直列に接続されたＭ１個の電池モジュールをそれぞれ含むＮ×Ｎ１個のグループを並列に接続した第３状態にさらに切り替え可能であり、
   前記制御部は、前記第１充電方式で前記電池部が充電されている場合に、前記蓄電量が前記第１接続切替値よりも大きい第２接続切替値以上になったことに応じて、前記電池部の接続状態を前記第２状態から前記第３状態に切り替える、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の充電制御装置。

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