JP2018125154A - 蓄電装置および蓄電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】起動目的に応じた蓄電池を並列接続して充放電させることができる蓄電装置および蓄電制御方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係る蓄電装置は、電池ユニットと、判別部と、仮想処理部と、接続制御部とを備える。電池ユニットは、並列接続される複数の蓄電池を含む。判別部は、電池ユニットが起動される場合に、放電起動か充電起動かを示す起動種別を判別する。仮想処理部は、電位差が所定範囲内の蓄電池を仮想的に順次並列接続して蓄電池の電位を平準化する。接続制御部は、仮想処理部による仮想的な並列接続が可能な蓄電池の複数の接続順から、平準化後の電位が判別部によって判別された起動種別に応じた電位となる接続順を選択して蓄電池を並列接続する。【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、蓄電装置および蓄電制御方法に関する。

従来、複数の蓄電素子を直列に接続することによって高電圧化が図られた蓄電池を複数並列に接続することにより容量の増大を実現した電池装置がある。かかる蓄電装置は、複数の蓄電池が並列接続される場合に、各蓄電池の蓄電状態が異なると、電位の高い蓄電池から電位の低い蓄電池へ過電流が流れて破損の危険性がある。

このため、複数の蓄電池を並列接続する場合に、電位差の近い蓄電池同士を並列接続し、各蓄電池の電位を平準化することによって、上記のような過電流に起因した破損を抑制する蓄電装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１４−５１４６９２号公報

しかしながら、従来の蓄電装置は、蓄電装置の起動目的を考慮することなく、電位差の近い蓄電池同士を並列接続するため、起動目的に応じた蓄電池を並列接続して充放電させることができない場合がある。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、起動目的に応じた蓄電池を並列接続して充放電させることができる蓄電装置および蓄電制御方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る蓄電装置は、電池ユニットと、判別部と、仮想処理部と、接続制御部とを備える。電池ユニットは、並列接続される複数の蓄電池を含む。判別部は、前記電池ユニットが起動される場合に、前記電池ユニットを放電装置として起動する放電起動か、充電装置として起動する充電起動かを示す起動種別を判別する。仮想処理部は、電位差が所定範囲内の前記蓄電池を仮想的に順次並列接続して前記蓄電池の電位を平準化する。接続制御部は、前記仮想処理部による仮想的な並列接続が可能な前記蓄電池の複数の接続順から、当該接続順で並列接続した場合の平準化後の電位が、前記判別部によって判別された前記起動種別に応じた電位となる接続順を選択して前記蓄電池を並列接続する。

実施形態の一態様に係る蓄電装置および蓄電制御方法によれば、起動目的に応じた蓄電池を並列接続して充放電させることができる。

図１は、実施形態に係る蓄電制御方法の説明図である。 図２は、実施形態に係る蓄電装置の構成の一列を示す説明図である。 図３は、実施形態に係る蓄電装置を示す機能ブロック図である。 図４Ａは、実施形態に係る制御部が行うパックの並列接続動作の説明図である。 図４Ｂは、実施形態に係る制御部が行うパックの並列接続動作の説明図である。 図４Ｃは、実施形態に係る制御部が行うパックの並列接続動作の説明図である。 図５は、実施形態に係る制御部が行うパックの並列接続動作の説明図である。 図６は、実施形態に係る蓄電装置の制御ユニットが実行する処理を示すフローチャートである。 図７は、実施形態に係る蓄電装置の制御ユニットが実行する処理を示すフローチャートである。 図８は、実施形態に係る蓄電装置の制御ユニットが実行する処理を示すフローチャートである。 図９は、実施形態に係る蓄電装置の制御ユニットが実行する処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する蓄電装置および蓄電制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る蓄電制御方法の説明図である。図１に示すように、実施形態に係る蓄電装置１は、並列に接続される複数の蓄電池（以下、「パック」と記載する）Ｐ１〜Ｐ６を備える。図１に示すハッチングは、面積が広いほど電位が高いことを示す。なお、図１に示す蓄電装置１が備えるパックの数は一例であり、これに限定されるものではない。

図１に示すような蓄電状態の異なる複数のパックＰ１〜Ｐ６を一度に並列に接続すると、パックＰ１〜Ｐ６の電位差が大きい場合、例えば、電位の高いパックＰ１から電位の低いパックＰ６へ過電流が流れパックＰ１〜Ｐ６を接続する配線等が破損する恐れがある。

このため、一般的には、電位差の近いパック同士を並列接続して両パックの電位を平準化し、平準化後の電位との電位差が近いパックをさらに並列接続して各パックの電位を順次平準化することによって、パックを接続する配線やパック自体の破損を抑制する。

このとき、蓄電装置１では、過電流を流すことなく並列接続可能なパックＰ１〜Ｐ６の接続順が複数通り存在する場合がある。例えば、図１に示す例では、パックＰ１〜Ｐ３は、電位差が比較的小さいため並列接続可能である。

また、パックＰ４〜Ｐ６も電位差が比較的小さいため並列接続可能である。ただし、パックＰ３とパックＰ４とは電位差が大きいため並列接続することができない。即ち、パックＰ１〜Ｐ３を並列接続した場合はパックＰ４〜Ｐ６を並列接続できないため、パックＰ１〜Ｐ３のみを電源として使用することになる。またパックＰ４〜Ｐ６を並列接続した場合はパックＰ１〜Ｐ３を並列接続できないため、パックＰ４〜Ｐ６のみを電源として使用することになる。

このように、蓄電装置１では、並列接続可能な接続順が複数通りある場合がある。このような場合に、蓄電装置１は、起動目的を考慮せずに、いずれか一方の接続順を選択すると、起動目的を十分に達成できないことがある。

例えば、蓄電装置１は、起動目的が充電の場合に、パックＰ１〜Ｐ３を順次並列接続すると、充電が必要な比較的電位が低いパックＰ４〜Ｐ６を充電することができない。また、蓄電装置１は、起動目的が放電の場合に、パックＰ４〜Ｐ６を順次並列接続すると、パックＰ４〜Ｐ６の電位が比較的低いため、外部へ十分な電力を供給することができない。

そこで、蓄電装置１は、起動される場合に、放電装置として起動する放電起動か、充電装置として起動する充電起動かを示す起動種別を判定する。ここで、「放電装置として起動する」とは、換言すれば、蓄電装置１の電力を放電により消費するために起動するということであり、例えば車両の運転を開始するためにイグニッションスイッチがオフからオンになったときの起動が放電起動に相当する。

また、「充電装置として起動する」とは、換言すれば、蓄電装置１を充電するために起動するということであり、例えば、充電スタンドや自宅等において車両の外部の充電器から蓄電装置１を充電するときの起動が充電起動に相当する。さらに、蓄電装置１は、パックＰ１〜Ｐ６のうち、電位差が所定範囲内のものを仮想的に順次並列接続して電位を平準化する仮想処理を行う。

そして、蓄電装置１は、仮想処理による仮想的な並列接続が可能なパックＰ１〜Ｐ３またはパックＰ４〜Ｐ６という２つの接続順から、これらの接続順で並列接続した場合の平準化後の電位が、起動種別に応じた電位となる接続順を選択して並列接続する。

これにより、蓄電装置１は、例えば、起動種別が放電起動の場合、図１に太実線矢印で示すように、平準化後の電位が比較的高くなるパックＰ１〜Ｐ３を並列接続して放電することができる。

また、蓄電装置１は、起動種別が充電起動の場合、図１に太点線矢印で示すように、平準化後の電位が比較的低くなるパックＰ４〜Ｐ６を並列接続して充電することができる。このように、蓄電装置１によれば、起動目的に応じたパックＰ１〜Ｐ３またはパックＰ４〜Ｐ６を並列接続して充放電させることができる。

また、蓄電装置１では、パックＰ１〜Ｐ６を電位の高い方から順に並列接続した場合と、電位の低い方から順に並列接続した場合とで、並列接続可能となるパック数や平準化後の電位が異なる場合がある。

かかる点については、図４Ａ〜図４Ｃを参照して後述するが、蓄電装置１は、かかる場合、起動種別が放電起動であれば、電位の高い方から順に並列接続可能なパック数が最大となる接続順を選択する。

また、蓄電装置１は、起動種別が充電起動であれば、電位の低い方から順に並列接続可能なパック数が最大となる接続順を選択する。これにより、蓄電装置１は、起動目的に応じたより多くのパックＰ１〜Ｐ６を並列接続して充放電を行うことができる。

次に、図２を参照し、実施形態に係る蓄電装置１の構成の一例について説明する。図２は、実施形態に係る蓄電装置１の構成の一列を示す説明図である。ここでは、蓄電装置１がハイブリッド車に搭載される場合を例に挙げて説明する。

蓄電装置１は、車両を走行させるモータや他の車載装置等の負荷４に電力を供給する場合に放電し、エンジンの駆動エネルギーや車両が減速する場合に発生する回生エネルギーによって充電する。また、蓄電装置１は、図示せぬ外部充電器によっても充電する。なお、蓄電装置１は、電気自動車やＨＥＭＳ（Home Energy Management System）等、二次電池を必要とする任意の蓄電システムに適用することが可能である。

図２に示すように、蓄電装置１は、電池ユニット２と制御ユニット３と、メインリレー２３とを備える。電池ユニット２は、複数のパックＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐｎ（ｎは、自然数）が設けられる蓄電部２１と、サブリレー部２２とを備える。

なお、以下では、複数のパックＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐｎのうち、任意のパックを指す場合には、パックＰと記載する。各パックＰは、直列に接続される複数の蓄電素子を備える。サブリレー部２２は、複数のパックＰをそれぞれ個別に並列接続可能な複数のサブリレーを備える。

制御ユニット３は、監視部３１と、制御部３２とを備える。監視部３１は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現される。監視部３１は、各パックＰの電位を検知し、検知結果を制御部３２へ出力する。

制御部３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。なお、制御部３２は、一部または全部がＡＳＩＣやＦＰＧＡ等のハードウェアで構成されてもよい。

制御部３２は、メインリレー２３のＯＮ／ＯＦＦ制御と、サブリレー部２２が備える各サブリレーのＯＮ／ＯＦＦ制御とを行う処理部である。かかる制御部３２は、車両から電池ユニット２による充放電を開始させる起動信号１００が入力される場合、メインリレー２３をＯＮにする前に、サブリレー部２２へ制御信号を出力して並列接続可能なパックＰを接続し、並列接続したパックＰの電位を平準化する。

ここで、起動信号１００には、電池ユニット２を放電装置として起動する放電起動か、電池ユニット２を充電装置として起動する充電起動かを示す起動種別の情報が含まれる。例えば、図示せぬイグニッションスイッチがオンになったときに、運転開始に先立ち放電起動を示す情報と共に起動信号１００が車両から出力される。また、図示せぬ外部充電器の充電コネクタが図示せぬ車両側の充電コネクタに接続されたとき、充電開始に先立ち充電起動を示す情報と共に起動信号１００が車両から出力される。

制御部３２は、入力される起動信号１００に含まれる起動種別の情報に基づいて放電起動か充電起動かを判定し、起動種別に応じた電位となる接続順でパックＰを並列接続してパックＰの電位を平準化する。

また、制御部３２には、パックＰの接続順を選択する場合に、接続可能なパックＰの数の多さを優先するパック数優先設定と、起動種別を優先する起動種別優先設定とのうち、いずれか一方を設定する設定信号１０１が車両から入力される。

制御部３２は、パック数優先設定を適用する場合には、起動種別を問わず、より多くのパックＰを安全に並列接続する接続順を選択してパックＰを並列接続し、接続したパックＰの電位を平準化させる。

また、制御部３２は、起動種別優先設定を適用する場合には、起動種別に応じた電位となる接続順でパックＰを並列接続してパックＰの電位を平準化する。例えば、制御部３２は、起動種別が放電起動である場合、複数通りの接続順のうち、他の接続順に比べて高電位のパックＰが多く含まれる接続順でパックＰを並列接続する。これにより、蓄電装置１は、放電起動に適したパックＰを並列接続して放電させることができる。

また、制御部３２は、起動種別が充電起動である場合、複数通りの接続順のうち、他の接続順よりも低電位のパックＰが多く含まれる接続順でパックＰを並列接続する。これにより、蓄電装置１は、充電起動に適したパックＰを並列接続して充電させることができる。

なお、制御部３２は、起動種別優先設定を適用している場合に、起動種別に応じた電位となる接続順で並列接続するパックＰの数が極端に少ない場合、パック数優先設定を適用して導出した接続順でパックＰを並列接続する制御を行う構成であってもよい。

かかる制御部３２は、並列接続した各パックＰの電位の平準化が完了した場合に、メインリレー２３へ制御信号を出力して電池ユニット２と負荷４となるモータとを接続させ、あるいは電池ユニット２と図示せぬ外部充電器とを接続させ、電池ユニット２による充放電を開始させる。

その後、制御部３２は、車両から電池ユニット２による充放電を終了させる終了信号が入力される場合に、メインリレー２３へ制御信号を出力して電池ユニット２と負荷４となるモータとの接続を切断し、あるいは電池ユニット２と図示せぬ外部充電器との接続を切断し、再度パックの電位を平準化する処理を行う。

以下、かかる制御部３２の構成および動作について、図３〜図６を参照して、さらに具体的に説明する。図３は、実施形態に係る蓄電装置１を示す機能ブロック図である。図４〜図６は、実施形態に係る制御部３２が行うパックＰの並列接続動作の説明図である。なお、以下では、図３に示す構成要素のうち、図２に示す構成要素と同一の構成要素については、図２に示す符号と同一の符号を付することにより、その説明を省略する。

図３に示すように、制御部３２は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された蓄電制御プログラム（図示略）を、ＲＡＭを作業領域として使用して実行することにより機能する判定部５１と、接続制御部５２と、仮想処理部５３と、算出部５４と、受付部５５とを備える。

判定部５１は、電池ユニット２を起動させる起動信号１００が入力されると、起動信号１００に含まれる起動種別の情報に基づいて、起動種別が放電起動か充電起動かを判定し、判定結果を接続制御部５２へ出力する処理部である。

受付部５５は、設定信号１０１が入力されると、設定信号１０１に含まれる設定種別の情報に基づいて、パック数優先設定か起動種別優先設定かを判定し、判定結果を接続制御部５２へ出力する。

接続制御部５２は、判定部５１、受付部５５、仮想処理部５３、および算出部５４から入力される情報に基づいて、メインリレー２３のＯＮ／ＯＦＦ制御、およびサブリレー部２２が備える各サブリレーのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う処理部である。

接続制御部５２は、判定部５１から起動種別の判定結果が入力されると、並列接続可能なパックＰの接続順を導出する仮想処理の開始指令を仮想処理部５３へ出力する。そして、接続制御部５２は、仮想処理によって導出される複数通りの接続順を仮想処理部５３から取得し、その中から起動種別および設定種別に応じた接続順を選択し、選択した接続順でパックＰを並列接続させる制御信号をサブリレー部２２へ出力する。

仮想処理部５３は、並列接続可能なパックＰの接続順を複数通り導出して接続制御部５２および算出部５４へ出力する処理部である。かかる仮想処理部５３は、接続制御部５２から仮想処理の開始指令が入力されると、まず、監視部３１から各パックＰの電位を取得する。

このとき、最高電位のパックＰと最低電位のパックＰとの電位差が所定の閾値以下の場合、全てのパックＰを並列接続しても過電流が流れることはない。一方、最高電位のパックＰと最低電位のパックＰとの電位差が所定の閾値より大きい場合、全てのパックＰを並列接続すると、過電流が流れて電池ユニット２が破損する恐れがある。

このため、仮想処理部５３は、最高電位のパックＰと最低電位のパックＰとの電位差が所定の閾値以下であるか否かを判定し、閾値以下であった場合、その旨を示す信号を接続制御部５２へ出力する。

接続制御部５２は、仮想処理部５３から最高電位のパックＰと最低電位のパックＰとの電位差が所定の閾値以下であることを示す信号が入力される場合、各サブリレーを順次ＯＮにする制御信号をサブリレー部２２へ出力する。

このとき、並列接続するパックＰの数が多くなるにつれてパックＰの合成抵抗の値が小さくなる。このため、接続制御部５２は、合成抵抗が大きなうちに電位差が大きなパックＰ同士を並列接続することによって、並列接続したパックＰ間に流れる電流量を小さく抑え、パックＰを並列接続することによる電池ユニット２へのダメージを軽減する。つまり、接続制御部５２は、電位差の大きな順にパックＰを順次並列接続する。

その後、接続制御部５２は、仮想処理部５３を介して監視部３１から各パックＰの電位を取得し、各パックＰの電位が均一になった場合に、電位の平準化が完了したと判定して、メインリレー２３をＯＮにする制御信号をメインリレー２３へ出力する。

また、仮想処理部５３は、最高電位のパックＰと最低電位のパックＰとの電位差が所定の閾値より大きいと判定した場合、電位差の小さなパックＰ同士を順次仮想的に接続する仮想処理を行うことによって、より多くのパックＰを並列接続可能な接続順を導出する。

このとき、電位の高い方から順にパックＰを並列接続した場合と、電位の低い方から順にパックＰを並列接続した場合とでは、並列接続可能なパックＰの数や、並列接続して平準化が完了した場合の電位が異なることがある。

ここで、図４Ａ〜図４Ｃを参照し、かかる点について説明する。例えば、図４Ａに示すように、電位が１０［Ｖ］のパックＰ１と、電位が８［Ｖ］のパックＰ２と、電位が７［Ｖ］のパックＰ３があるとする。なお、ここでは、並列接続するパックＰの電位差が２［Ｖ］を超えると、過電流が流れるものとして説明する。

このような場合に、図４Ａに白矢印で示すように、パックＰを電位の高い方から順に接続した場合と、図４Ａに黒矢印で示すように、電位の低い方から順に接続した場合とでは、接続可能となるパックＰの数および平準化後の電位が異なる。

具体的には、電位の高い方から仮想的に順次並列接続する場合、図４Ａに示すように、パックＰ１の電位が１０［Ｖ］、パックＰ２の電位が８［Ｖ］であり、電位差が２［Ｖ］のため、パックＰ１とパックＰ２とを並列接続しても、過電流は流れない。このため、図４Ｂに示すように、パックＰ１とパックＰ２とを並列接続すると、パックＰ１およびパックＰ２の電位は、平準化されて９［Ｖ］になる。

このとき、次に接続するパックＰ３は、電位が７［Ｖ］でありパックＰ１およびパックＰ２の平準化後の電位との電位差が２［Ｖ］であるため、パックＰ１およびパックＰ２と並列接続しても過電流が流れることはない。このため、パックＰ３をさらに並列接続することができる。

したがって、電位の高い順に並列接続する場合、過電流を流さずに並列接続可能なパックＰの数が３になる。そして、３つのパックＰ１、Ｐ２、Ｐ３を並列接続した場合の平準化後の電位は、約８．３［Ｖ］になる。

一方、電位の低い方から仮想的に順次並列接続する場合、図４Ａに示すように、パックＰ３の電位が７［Ｖ］、パックＰ２の電位が８［Ｖ］であり、電位差が１［Ｖ］のため、パックＰ２とパックＰ３とを並列接続しても、過電流は流れない。このため、図４Ｃに示すように、パックＰ２とパックＰ３とを並列接続すると、パックＰ２およびパックＰ３の電位は、平準化されて７．５［Ｖ］になる。

このとき、次に接続するパックＰ１は、電位が１０［Ｖ］でありパックＰ２およびパックＰ３の平準化後の電位との電位差が２．５［Ｖ］であるため、パックＰ２およびパックＰ３と並列接続すると過電流が流れる。このため、パックＰ１をさらに並列接続することはできない。

したがって、電位の低い順に並列接続する場合、過電流を流さずに並列接続可能なパックＰの数が２になる。そして、２つのパックＰ２、Ｐ３を並列接続した場合の平準化後の電位は、７．５［Ｖ］になる。

このように、図４Ａに示す状態では、電位の高い方から順にパックＰを並列接続した場合の方が、電位の低い方から順にパックＰを並列接続した場合に比べて、並列接続可能なパックＰの数が多く、並列接続して平準化が完了した場合の電位が高くなる。

なお、図４Ａに示す状態の場合には、電位の高い順にパックＰを順次並列接続した方が並列接続可能パックの数が多くなったが、各パックＰの電位や電位差によっては、電位の低い順にパックＰを順次並列接続した方が接続可能パックの数が多くなる場合もある。

そこで、仮想処理部５３は、最高電位のパックＰと最低電位のパックＰとの電位差が所定の閾値より大きいと判定した場合、電位の高い順にパックＰを仮想的に順次並列接続する仮想処理と、電位の低い順にパックＰを仮想的に順次並列接続する仮想処理とを行う。

具体的には、仮想処理部５３は、まず、電位が最高のパックＰと、次に電位が高いパックＰとの電位差が所定範囲内である場合に、これら一対のパックＰを仮想的に並列接続して一対のパックＰの平準化後の電位を算出する。

その後、仮想処理部５３は、平準化後の電位と、次に電位が高いパックＰとの電位差が所定範囲内である場合、さらに、そのパックＰを仮想的に並列接続して電位を平準化する処理を繰り返す。

また、仮想処理部５３は、平準化後の電位と、次に電位が高いパックＰとの電位差が所定範囲を超える場合には、それまでに仮想的に並列接続したパックＰを並列接続可能なパックＰと判定する。

続いて、仮想処理部５３は、最後に並列接続可能と判定したパックＰの次に電位の高いパックＰ、つまり最初に並列接続不可能と判定するパックＰから再度、電位の高い順に並列接続可能なパックＰを順次仮想的に並列接続して電位を平準化する処理を繰り返す。

そして、仮想処理部５３は、電位が最低のパックＰまで、かかる仮想的な並列接続を行った結果、並列接続可能なパックＰの数が最大となるパックＰの接続順を導出し、導出したパックＰの接続順を接続制御部５２へ出力する。

その後、仮想処理部５３は、全てのパックＰについて、電位の低い方からも順に並列接続可能なパックＰを仮想的に並列接続して、各パックＰの電位を平準化する処理を繰り返す。そして、仮想処理部５３は、電位の低い方から順に並列接続する場合に、並列接続可能なパックＰの数が最大となるパックＰの接続順を導出し、導出したパックＰの接続順を接続制御部５２へ出力する。

なお、仮想処理部５３は、電位の低い順にパックＰを仮想的に並列接続させる仮想処理を行った後に、電位の高い順にパックＰを仮想的に並列接続させる仮想処理を行うこともできる。

このように、仮想処理部５３は、電位が高い方から順に仮想的に並列接続して並列接続可能パックの数が最大となる接続順と、電位が低い方から順に仮想的に並列接続して並列接続可能パックの数が最大となる接続順とを接続制御部５２へ出力する。

このとき、並列接続可能パックの数が最大となる接続順でパックＰを接続する場合、各パックＰの電位が平準化されるまでに要する時間（以下、「接続時間」と記載する）が、電池ユニット２の起動時間を超える場合がある。なお、ここでの起動時間は、制御部３２に起動信号１００が入力されてから、メインリレー２３をＯＮにするまでの予め定められた時間である。

このため、仮想処理部５３は、並列接続可能なパックＰの数が最大のパックＰの接続順を算出部５４へも出力する。算出部５４は、仮想処理部５３から入力される接続順でパックＰを仮想的に並列接続した場合の接続時間を、監視部３１から入力される各パックＰの電位に基づいて算出する。そして、算出部５４は、算出した接続時間を接続制御部５２へ出力する。

接続制御部５２は、算出部５４から入力される接続時間が電池ユニット２の起動時間を超える場合、接続時間が電池ユニット２の起動時間内に収まるように、並列接続するパックＰの数を事前に低減し、その接続順を一旦記憶する。

例えば、図５に示すように、電位の高い方から順に最大６つのパックＰ１〜Ｐ６が並列接続可能である場合に、６つのパックＰ１〜Ｐ６の接続時間が電池ユニット２の起動時間を超える場合がある。

かかる場合、接続制御部５２は、６つのパックＰ１〜Ｐ６のうち、パックＰ１〜Ｐ６の平均電位との電位差が最大のパックＰ１を並列接続の対象から除外して、接続時間が起動時間を超えなければ、５つのパックＰ２〜Ｐ６の接続順を記憶する。

また、接続制御部５２は、パックＰ１を除外して５つのパックＰ２〜Ｐ６を並列接続しても接続時間が起動時間を超える場合には、さらに平均電位との電位差が最大のパックＰを順次除外して、接続時間が起動時間内に収まる最大数のパックＰの接続順を記憶する。

また、接続制御部５２は、６つのパックＰ１〜Ｐ６のうち、最低電位のパックＰ６を並列接続の対象から除外して、接続時間が起動時間を超えなければ、５つのパックＰ１〜Ｐ５の接続順を記憶する。

また、接続制御部５２は、パックＰ６を除外して５つのパックＰ１〜Ｐ５を並列接続しても接続時間が起動時間を超える場合、残ったパックＰ１〜Ｐ５から最低電位のパックＰを順次除外して、接続時間が起動時間内に収まる最大数のパックＰの接続順を記憶する。なお、接続制御部５２は、６つのパックＰ１〜Ｐ６の接続時間が起動時間を超えない場合、６つのパックＰ１〜Ｐ６の接続順を記憶する。

また、接続制御部５２は、電位の低い方から順に並列接続可能な最大数のパックＰの接続時間が起動時間を超える場合、接続可能パックの平均電位との電位差が最大のパックＰを順次除外し、接続時間が起動時間内に収まる最大数のパックＰの接続順を記憶する。

また、接続制御部５２は、電位の低い方から順に並列接続可能な最大数のパックＰの接続時間が起動時間を超える場合、最低電位のパックＰを順次除外し、接続時間が起動時間内に収まる最大数のパックＰの接続順を記憶する。なお、電位の低い方から順に並列接続可能な最大数のパックＰの接続時間が起動時間を超えない場合、その接続順を記憶する。

そして、接続制御部５２は、上記のように記憶した複数の接続順のなかから、パック数優先設定か、起動種別優先設定かに応じた接続順を選択する。例えば、接続制御部５２は、パック数優先設定が適用される場合、上記のように記憶した複数の接続順のうち、並列接続可能パック数が最大となる接続順を選択する。

そして、接続制御部５２は、選択した接続順でパックＰを並列接続させる制御信号をサブリレー部２２へ出力する。これにより、接続制御部５２は、並列接続可能な最大数のパックＰを接続することができる。

また、接続制御部５２は、起動種別優先設定が適用される場合、放電起動が充電起動かに応じた接続順を選択する。例えば、接続制御部５２は、放電起動の場合、平準化後の電位が最高となる接続順を選択し、充電起動の場合、平準化後の電位が最低となる接続順を選択する。

そして、接続制御部５２は、選択した接続順でパックＰを並列接続させる制御信号をサブリレー部２２へ出力する。その後、接続制御部５２は、並列接続したパックＰの電位の平準化が完了した場合に、メインリレー２３をＯＮにする制御信号をメインリレー２３へ出力して、電池ユニット２と負荷４とを接続する。

これにより、接続制御部５２は、電池ユニット２の起動を遅らせることなく、起動目的に応じたより多くの接続可能なパックＰを並列接続して充放電させることができる。

なお、接続制御部５２が行うパックＰの接続制御は、これに限定されるものではない。接続制御部５２は、起動種別優先設定を適用している場合であっても、起動種別に応じた電位となる接続順で並列接続するパックＰの数が極端に少ない場合、パック数優先設定を適用して導出した接続順でパックＰを並列接続する構成であってもよい。

例えば、接続制御部５２は、起動種別優先設定を適用している場合に、パック数優先設定に基づく並列接続可能なパックＰの数Ｙ１から、起動種別優先設定に基づく接続可能なパックＰの数Ｙ２を減算した値が所定値よりも大きければ、パック数優先設定を適用する。このときに適用する所定値は、任意に設定することができる。

なお、この処理は必ずしもＹ１からＹ２を減算するという減算処理を行う必要はなく、結果としてそうなればよい。すなわち、Ｙ１がＹ２より所定値以上大きければ、パック数優先設定を適用すればよい。

これにより、接続制御部５２は、起動種別優先設定を適用していても、起動種別に応じた接続順で並列接続するパックＰの数が、パック数優先設定に基づく接続可能なパック数に比べて極端に少ない場合に、より多くのパックＰを並列接続することができる。

次に、図６〜図９を参照し、蓄電装置１の制御ユニット３が実行する処理について説明する。図６〜図９は、実施形態に係る蓄電装置１の制御ユニット３が実行する処理を示すフローチャートである。なお、図７には、制御ユニット３が起動信号１００の入力から並列接続可能なパックＰを並列接続するまでの処理を示している。

図６に示すように、制御ユニット３は、まず、起動信号１００が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。そして、制御ユニット３は、起動信号１００が入力されないと判定した場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、起動信号１００が入力されるまで、ステップＳ１０１の判定を繰り返す。

また、制御ユニット３は、起動信号１００が入力されたと判定した場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、起動信号１００の起動種別を判定する（ステップＳ１０２）。このとき、制御ユニット３は、起動種別が充電起動か放電起動かを判別する。

続いて、制御ユニット３は、各パックＰの電位を取得する（ステップＳ１０３）。その後、制御ユニット３は、各パックＰの電位のうちの最高電位から最低電位を減算した値が閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

そして、制御ユニット３は、最高電位から最低電位を減算した値が閾値以下であると判定した場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）、全パックＰを電位差の大きい順に並列接続し（ステップＳ１０５）、処理を終了する。なお、ここでは、図示を省略したが、制御ユニット３は、並列接続したパックＰの電位が平準化した場合に、メインリレー２３をＯＮにする。

また、制御ユニット３は、最高電位から最低電位を減算した値が閾値以下でないと判定した場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）、接続順および平準化時間導出処理を実行する（ステップＳ１０６）。

制御ユニット３は、平準化時間導出処理を実行することによって、並列接続可能なパックＰの接続順を複数導出し、各接続順でパックＰを並列接続した場合に各パックＰの電位が平準化されるまでの時間を算出する。かかる接続順および平準化時間導出処理の詳細については、図７を参照して後述する。

続いて、制御ユニット３は、接続順決定処理を実行する（ステップＳ１０７）。制御ユニット３は、接続順決定処理を実行することによって、実際に並列接続するパックＰの接続順を決定し、決定した接続順でパックＰを実際に並列接続する。なお、かかる接続順決定処理の詳細については、図８を参照して後述する。

そして、制御ユニット３は、接続順決定処理を実行した後に、処理を終了する。なお、ここでは、図示を省略したが、制御ユニット３は、接続順決定処理によって決定した接続順でパックＰを実際に並列接続した後、メインリレー２３をＯＮにする。

次に、図７を参照し、接続順および平準化時間導出処理について説明する。図７に示すように、制御ユニット３は、接続順および平準化時間導出処理を開始すると、電位が高い順に並列接続可能なパックＰを仮想並列接続する（ステップＳ２０１）。

続いて、制御ユニット３は、並列接続可能パック数および平準化時間を算出する（ステップＳ２０２）。なお、ここでの平準化時間は、並列接続可能パックと判定されたパックＰが並列接続されてから、各パックＰの電位が平準化されるまでに要する時間である。

その後、制御ユニット３は、ステップＳ２０３およびステップＳ２０６の処理を並行して行う。ステップＳ２０３において、制御ユニット３は、平準化時間が電池ユニット２の起動時間未満であるか否かの判定を行い、平準化時間が起動時間未満でないと判定した場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、処理をステップＳ２０５へ移す。

ステップＳ２０５において、制御ユニット３は、平均電位からの電位の乖離が最大のパックＰを並列接続可能パックから除外して平準化時間および並列接続可能パック数を再算出し、処理をステップＳ２０３へ移す。また、制御ユニット３は、平準化時間が起動時間未満であると判定した場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、平準化時間が起動時間未満となったパックＰの接続順Ａを記憶し（ステップＳ２０４）、処理をステップＳ２０９へ移す。

また、制御ユニット３は、ステップＳ２０６において、平準化時間が電池ユニット２の起動時間未満であるか否かの判定を行い、平準化時間が起動時間未満でないと判定した場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、処理をステップＳ２０８へ移す。

ステップＳ２０８において、制御ユニット３は、最低電位のパックＰを並列接続可能パックから除外して平準化時間および並列接続可能パック数を再算出し、処理をステップＳ２０６へ移す。また、制御ユニット３は、平準化時間が起動時間未満であると判定した場合（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、平準化時間が起動時間未満となったパックＰの接続順Ｂを記憶し（ステップＳ２０７）、処理をステップＳ２０９へ移す。

ステップＳ２０９において、制御ユニット３は、電位が低い順に並列接続可能なパックＰを仮想並列接続し、その後、並列接続可能パック数および平準化時間を算出する（ステップＳ２１０）。

続いて、制御ユニット３は、ステップＳ２１１およびステップＳ２１４の処理を並行して行う。ステップＳ２１１において、制御ユニット３は、平準化時間が電池ユニット２の起動時間未満であるか否かの判定を行い、平準化時間が起動時間未満でないと判定した場合（ステップＳ２１１，Ｎｏ）、処理をステップＳ２１３へ移す。

ステップＳ２１３において、制御ユニット３は、平均電位からの電位の乖離が最大のパックＰを並列接続可能パックから除外して平準化時間および並列接続可能パック数を再算出し、処理をステップＳ２１１へ移す。

また、制御ユニット３は、平準化時間が起動時間未満であると判定した場合（ステップＳ２１１，Ｙｅｓ）、平準化時間が起動時間未満となったパックＰの接続順Ｃを記憶し（ステップＳ２１２）、接続順および平準化時間導出処理を終了する。そして、制御ユニット３は、引き続き接続順決定処理を実行する。

また、制御ユニット３は、ステップＳ２１４において、平準化時間が電池ユニット２の起動時間未満であるか否かの判定を行い、平準化時間が起動時間未満でないと判定した場合（ステップＳ２１４，Ｎｏ）、処理をステップＳ２１６へ移す。

ステップＳ２１６において、制御ユニット３は、最高電位のパックＰを並列接続可能パックから除外して平準化時間および並列接続可能パック数を再算出し、処理をステップＳ２１４へ移す。また、制御ユニット３は、平準化時間が起動時間未満であると判定した場合（ステップＳ２１４，Ｙｅｓ）、平準化時間が起動時間未満となったパックＰの接続順Ｄを記憶し（ステップＳ２１５）、接続順および平準化時間導出処理を終了する。そして、制御ユニット３は、引き続き接続順決定処理を実行する。

次に、図８を参照し、接続順決定処理について説明する。図８に示すように、制御ユニット３は、接続順決定処理を開始すると、現在適用されている設定がパック数優先設定か否かを判定する（ステップＳ３０１）。

そして、制御ユニット３は、パック数優先設定であると判定した場合（ステップＳ３０１，Ｙｅｓ）、処理をステップＳ３０２へ移す。ステップＳ３０２において、制御ユニット３は、接続順および平準化時間導出処理で記憶したパックＰの接続順Ａ〜Ｄのうち、接続可能パック数が最多の接続順でパックＰを並列接続し（ステップＳ３０２）、処理を終了する。

また、制御ユニット３は、現在適用されている設定がパック数優先設定でないと判定した場合（ステップＳ３０１，Ｎｏ）、起動種別優先設定であると判定し、処理をステップＳ３０３へ移す。ステップＳ３０３において、制御ユニット３は、起動種別が放電起動であるか否かを判定し、放電起動であると判定した場合（ステップＳ３０３，Ｙｅｓ）、高電位のパックＰが多く含まれる接続順ＢでパックＰを並列接続し（ステップＳ３０４）、処理を終了する。

また、制御ユニット３は、起動種別が放電起動でないと判定した場合（ステップＳ３０３，Ｙｅｓ）、充電起動であると判定して、低電位のパックＰが多く含まれる接続順ＤでパックＰを並列接続し（ステップＳ３０５）、処理を終了する。

また、制御ユニット３は、前述したように、起動種別優先設定を適用していても、起動種別に応じた電位となる接続順で並列接続するパックＰの数が極端に少ない場合、パック数優先設定を適用して導出した接続順でパックＰを並列接続することもできる。

かかる場合、制御ユニット３は、図８に示す接続順決定処理に代えて、図９に示す接続順決定処理を実行する。図９に示すように、制御ユニット３は、接続順および平準化時間導出処理で導出した接続順Ａ〜Ｄで接続可能パック数が最多の接続順を接続順Ｅとして記憶する（ステップＳ４０１）。続いて、制御ユニット３は、現在適用されている設定がパック数優先設定か否かを判定する（ステップＳ４０２）。

そして、制御ユニット３は、パック数優先設定であると判定した場合（ステップＳ４０２，Ｙｅｓ）、接続順ＥでパックＰを並列接続し（ステップＳ４０３）、処理を終了する。また、制御ユニット３は、パック数優先設定でないと判定した場合（ステップＳ４０２，Ｎｏ）、起動種別が放電起動か否かを判定する（ステップＳ４０４）。

そして、制御ユニット３は、放電起動であると判定した場合（ステップＳ４０４，Ｙｅｓ）、高電位のパックＰが多く含まれる接続順Ｂを接続順Ｆとして記憶する（ステップＳ４０５）。続いて、制御ユニット３は、接続順Ｅで並列接続するパックＰの数から、接続順Ｆで並列接続するパックＰの数を減算した値が所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ４０６）。

そして、制御ユニット３は、減算した値が所定値より大きいと判定した場合（ステップＳ４０６，Ｙｅｓ）、接続順ＥでパックＰを並列接続し（ステップＳ４０７）、処理を終了する。また、制御ユニット３は、減算した値が所定値より大きくないと判定した場合（ステップＳ４０６，Ｎｏ）、接続順ＦでパックＰを並列接続し（ステップＳ４０８）、処理を終了する。

また、制御ユニット３は、起動種別が放電起動でないと判定した場合（ステップＳ４０４，Ｎｏ）、低電位のパックＰが多く含まれる接続順Ｄを接続順Ｇとして記憶する（ステップＳ４０９）。続いて、制御ユニット３は、接続順Ｅで並列接続するパックＰの数から、接続順Ｇで並列接続するパックＰの数を減算した値が所定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ４１０）。

そして、制御ユニット３は、減算した値が所定値より大きいと判定した場合（ステップＳ４１０，Ｙｅｓ）、接続順ＥでパックＰを並列接続し（ステップＳ４１１）、処理を終了する。また、制御ユニット３は、減算した値が所定値より大きくないと判定した場合（ステップＳ４１０，Ｎｏ）、接続順ＧでパックＰを並列接続し（ステップＳ４１２）、処理を終了する。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 蓄電装置
２ 電池ユニット
３ 制御ユニット
４ 負荷
２１ 蓄電部
２２ サブリレー部
２３ メインリレー
３１ 監視部
３２ 制御部
５１ 判定部
５２ 接続制御部
５３ 仮想処理部
５４ 算出部
５５ 受付部
１００ 起動信号
１０１ 設定信号

Claims (7)

1. 並列接続される複数の蓄電池を含む電池ユニットと、
   前記電池ユニットが起動される場合に、前記電池ユニットを放電装置として起動する放電起動か、充電装置として起動する充電起動かを示す起動種別を判別する判別部と、
   電位差が所定範囲内の前記蓄電池を仮想的に順次並列接続して前記蓄電池の電位を平準化する仮想処理部と、
   前記仮想処理部による仮想的な並列接続が可能な前記蓄電池の複数の接続順から、当該接続順で並列接続した場合の平準化後の電位が、前記判別部によって判別された前記起動種別に応じた電位となる接続順を選択して前記蓄電池を並列接続する接続制御部と
   を備えることを特徴とする蓄電装置。
2. 前記接続制御部は、
   前記起動種別が放電起動の場合は、他の接続順に比べて高電位の前記蓄電池が多く含まれる接続順を選択し、前記起動種別が充電起動の場合は、他の接続順に比べて低電位の前記蓄電池が多く含まれる接続順を選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記仮想処理部は、電位の高い方から順に前記蓄電池を仮想的に並列接続させた場合、および電位の低い方から順に前記蓄電池を仮想的に並列接続させた場合の前記並列接続が可能な前記蓄電池の数を導出し、
   前記接続制御部は、
   前記起動種別が放電起動の場合は、電位の高い方から順に前記並列接続が可能な前記蓄電池の数が最大となる接続順を選択し、前記起動種別が充電起動の場合は、電位の低い方から順に前記並列接続が可能な前記蓄電池の数が最大となる接続順を選択する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記接続制御部は、
   前記電池ユニットの予め定められた起動時間内に前記仮想処理部による並列接続が可能な数の前記蓄電池を並列接続する
   ことを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
5. 前記接続制御部によって前記蓄電池の接続順を選択する場合に適用される設定として、接続可能な前記蓄電池の数の多さを優先する蓄電池数優先設定および前記起動種別を優先する起動種別優先設定のうち、いずれか一方の設定を受け付ける受付部
   をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の蓄電装置。
6. 前記接続制御部は、
   前記起動種別優先設定を適用している場合に、前記蓄電池数優先設定に基づく前記並列接続が可能な前記蓄電池の数から、前記起動種別優先設定に基づく接続可能な前記蓄電池の数を減算した値が所定値よりも大きければ、前記蓄電池数優先設定を適用する
   ことを特徴とする請求項５に記載の蓄電装置。
7. コンピュータが実行する蓄電制御方法であって、
   並列接続される複数の蓄電池を含む電池ユニットが起動される場合に、前記電池ユニットを放電装置として起動する放電起動か、充電装置として起動する充電起動かを示す起動種別を判別する判別工程と、
   電位差が所定範囲内の前記蓄電池を仮想的に順次並列接続して前記蓄電池の電位を平準化する仮想処理工程と、
   前記仮想処理工程による仮想的な並列接続が可能な前記蓄電池の複数の接続順から、当該接続順で並列接続した場合の平準化後の電位が、前記判別工程によって判別された起動種別に応じた電位となる接続順を選択して前記蓄電池を並列接続する接続制御工程と
   を含むことを特徴とする蓄電制御方法。

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