JP2022017697A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置が負荷に接続され、蓄電装置に負荷電流が流れる場合であっても、電池モジュールが劣化に至る大きな電流が流れないようにする蓄電装置の提供にある。【解決手段】制御部は、負荷回路が蓄電装置に非接続であって、全ての電池モジュールを接続したとき、電池モジュールの無負荷時還流電流をそれぞれ検出し、電池モジュールの許容電流および無負荷時還流電流に基づいて無負荷時総許容電流を算出し、負荷回路が蓄電装置に接続されたとき、電池モジュールのモジュール電流をそれぞれ検出し、負荷回路からの総負荷電流をモジュール電流に基づいて算出し、総負荷電流に基づいて電池モジュールの負荷電流をそれぞれ算出し、モジュール電流および負荷電流に基づいて負荷時還流電流をそれぞれ算出し、許容電流および負荷時還流電流に基づいて蓄電装置の負荷時総許容電流を算出し、総負荷電流が閾値を越えないように、負荷回路を制御する。【選択図】 図２

Description

この発明は、蓄電装置に関する。

従来の蓄電装置としては、例えば、特許文献１に開示された蓄電装置が知られている。特許文献１に開示された蓄電装置は、電池と接続部が直列接続された電池モジュールが３つ以上並列接続され、接続部の接続と遮断とを制御する制御部を有する蓄電装置である。

制御部は、電池モジュールの接続部がすべて遮断状態である場合、すべての電池モジュールを接続したと仮定し、すべての電池モジュールそれぞれに流れる第一の還流電流を推定する。制御部は、閾値以上の第一の還流電流が流れると推定される電池モジュールがある場合、すべての電池モジュールの中から一つの電池モジュールを除いた電池モジュールの組み合わせを設定し、設定した組み合わせごとに、組み合わせた電池モジュールそれぞれに流れる第二の還流電流を推定する。また、制御部は、組み合わせた電池モジュールそれぞれに、閾値より小さい第二の還流電流が流れると推定される組み合わせが複数ある場合、複数の組み合わせの中から組み合わせた電池モジュールの合計電圧が最も大きい組み合わせを選択する。

特許文献１に開示された蓄電装置によれば、並列接続された電池モジュールに、電池モジュールが劣化に至る大きな還流電流が流れない。

特開２０１９－９９０９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された蓄電装置は、並列接続された電池モジュールに流れる還流電流に着目して、電池モジュールが劣化に至る大きな還流電流が流れないようにしているに止まる。したがって、蓄電装置が負荷に接続され、蓄電装置に負荷電流が流れる場合には、電池モジュールに還流電流と負荷電流が流れ、電池モジュールが劣化に至るという問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、蓄電装置が負荷に接続され、蓄電装置に負荷電流が流れる場合であっても、電池モジュールが劣化に至る大きな電流が流れないようにする蓄電装置の提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、電池と接続部が直列接続された電池モジュールが２つ以上並列接続され、前記接続部の接続と遮断とを制御するとともに、蓄電装置に接続される負荷回路を制御する制御部と、前記電池モジュールを流れる電流を検出する電流検出部と、を有する蓄電装置であって、前記制御部は、前記負荷回路が前記蓄電装置に非接続であって、全ての前記電池モジュールを接続したとき、前記電流検出部により前記電池モジュールに流れる無負荷時還流電流をそれぞれ検出し、前記電池モジュールに予め設定された許容電流および前記無負荷時還流電流に基づいて前記蓄電装置における無負荷時総許容電流を算出し、前記負荷回路が前記蓄電装置に接続されたとき、前記電流検出部により前記電池モジュールに流れるモジュール電流をそれぞれ検出し、前記蓄電装置に流れる前記負荷回路からの総負荷電流を前記モジュール電流に基づいて算出し、前記総負荷電流に基づいて前記電池モジュールにおける負荷電流をそれぞれ算出し、前記モジュール電流および前記負荷電流に基づいて前記電池モジュールの負荷時還流電流をそれぞれ推定し、前記許容電流および負荷時還流電流に基づいて前記蓄電装置における負荷時総許容電流を算出し、前記総負荷電流が予め設定された閾値を越えないように、前記負荷回路を制御することを特徴とする。

本発明では、制御部は、全ての電池モジュールを接続したとき、電池モジュールに流れる無負荷時還流電流をそれぞれ検出し、制御部は電池モジュールに予め設定された許容電流および無負荷時還流電流に基づいて蓄電装置の無負荷時許容電流を算出する。そして、負荷回路が蓄電装置に接続されたとき、制御部は、電池モジュールに流れるモジュール電流をそれぞれ検出し、蓄電装置に流れる負荷回路からの総負荷電流をモジュール電流に基づいて算出する。総負荷電流に基づいて蓄電装置における負荷時総許容電流を算出できる。制御部により予め設定された閾値を総負荷電流が越えることがないように負荷回路は制御される。その結果、蓄電装置が負荷に接続され、蓄電装置に負荷電流が流れる場合であっても、電池モジュールに劣化に至る大きな電流が流れないので、電池モジュールを保護することができる。

また、上記の蓄電装置において、前記制御部は、前記蓄電装置の回路特性および前記電池モジュールの特性に基づいて前記電池モジュールの前記負荷時還流電流を推定する構成としてもよい。
この場合、負荷時還流電流は蓄電装置の回路特性および電池モジュールの電池特性に基づいて推定されるので、蓄電装置の回路特性および電池モジュールの電池特性を予め把握できる場合には、負荷時還流電流の推定精度を向上させることができる。

また、上記の蓄電装置において、前記負荷回路は、前記負荷回路から前記蓄電装置へ流れる負荷電流を検出する負荷電流検出部を有し、前記制御部は、前記負荷電流検出部により検出される負荷電流と前記負荷時還流電流とを比較し、負荷電流と前記負荷時還流電流との比較結果に基づいて前記負荷回路を制御する構成としてもよい。
この場合、負荷回路において検出される負荷電流と蓄電装置における負荷時許容電流との比較結果に基づいて負荷回路が制御されるため、負荷時許容電流の精度をより一層向上させることができる。

本発明によれば、蓄電装置が負荷に接続され、蓄電装置に負荷電流が流れる場合であっても、電池モジュールが劣化に至る大きな電流が流れないようにする蓄電装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る蓄電装置を示す図である。 制御回路の動作を説明するフロー図である。 電池モジュールの無負荷時還流電流の時間推移を示す図である。 （ａ）は放電からみた電池モジュール毎に流れる無負荷時還流電流と無負荷時許容電流との関係を例示する図であり、（ｂ）は充電からみた電池モジュール毎に流れる無負荷時還流電流と無負荷時許容電流との関係を例示する図である。 電池モジュールの負荷時還流電流の時間推移を示す図である。 （ａ）は放電からみた電池モジュール毎に流れる負荷時還流電流と負荷時許容電流との関係を例示する図であり、（ｂ）は充電からみた電池モジュール毎に流れる負荷時還流電流と負荷時許容電流との関係を例示する図である。

以下、本発明の実施形態に係る蓄電装置について図面を参照して説明する。蓄電装置は、車両（例えば、ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle、ＥＶ：Electric Vehicle、電動フォークリフトなど）に搭載される電池パックであり、本実施形態は産業車両としてのフォークリフトに搭載される電池パックの例である。

図１に示すように、蓄電装置１０は、並列接続された３以上の電池モジュール１１と、制御部としての制御回路１２と、スイッチ１３と、コネクタ１４と、を有する。電池モジュール１１は、電池１６と、接続部としてのスイッチ１７と、制御部としての監視回路１８と、電流計１９と、を有している。蓄電装置１０は、スイッチ１３によって負荷回路１５との接続と遮断が可能である。負荷回路１５は、例えば、モータ（図示せず）の駆動のためのモータドライバ等であり、蓄電装置１０の放電によりモータを駆動するほか、モータの回生により蓄電装置１０に蓄電する。

本実施形態では５組の電池モジュール１１を有しており、具体的には、電池モジュール１１Ａと、電池モジュール１１Ｂと、電池モジュール１１Ｃと、電池モジュール１１Ｄと、電池モジュール１１Ｅと、を有する。電池モジュール１１Ａ～１１Ｅのそれぞれは、互いに並列接続される。電池モジュール１１Ａは、図１に示す電池１６Ａ、スイッチ１７Ａ、監視回路１８Ａ、電流計１９Ａを有する。電池モジュール１１Ｂは、図１に示す電池１６Ｂ、スイッチ１７Ｂ、監視回路１８Ｂ、電流計１９Ｂを有する。電池モジュール１１Ｃは、図示されないが電池１６Ｃ、スイッチ１７Ｃ、監視回路１８Ｃ、電流計１９Ｃを有する。電池モジュール１１Ｄは、図示されないが電池１６Ｄ、スイッチ１７Ｄ、監視回路１８Ｄ、電流計１９Ｄを有する。電池モジュール１１Ｅは、図１に示す電池１６Ｅ、スイッチ１７Ｅ、監視回路１８Ｅ、電流計１９Ｅを有する。なお、電池モジュール１１は５組に限定されるものではない。

電池モジュール１１には、電池１６の温度又は周辺温度を計測する温度計を設けてもよい。その場合、監視回路１８と温度計とを接続し、温度計から送信された温度を示す信号又は情報を監視回路１８が受信できる構成とする。

電池モジュール１１は、電池１６の状態（例えば、電圧値、電流値、充電率、温度など）を監視し、監視した電池モジュール１１の状態を示す状態情報を、制御回路１２に送信する。電池モジュール１１は、電池モジュール１１の各部の状態又は制御回路１２から送信された電池モジュール１１の各部を制御するための制御情報に基づいて、電池モジュール１１の各部を制御する。

電池１６は、図１に示す電池１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ（図示せず）、１６Ｄ（図示せず）、１６Ｅを示す。電池１６は、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの二次電池又は蓄電素子などである。なお、電池１６は一つ又は複数の電池を接続した組電池を用いてもよい。

スイッチ１７は、図１に示すスイッチ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ（図示せず）、１７Ｄ（図示せず）、１７Ｅを示す。スイッチ１７は、図１に示すように電池１６と直列接続される。スイッチ１７は、電池モジュール１１が正常である場合、接続状態となり、電池モジュール１１が異常である場合、遮断状態となる。スイッチ１７は、例えば、リレーや半導体素子が考えられる。

ここで、電池モジュール１１が異常であるとは、例えば、電池１６が過充電状態又は過放電状態、電池１６に過電流が流れたことを検出した過電流停止状態、電池１６の温度が上昇した高温状態、監視回路１８と制御回路１２が通信できない通信異常状態、スイッチ１７、監視回路１８および電流計１９のいずれかが使用できない状態、配線が断線している状態などが考えられる。

なお、スイッチ１７Ａから１７Ｅは、異常の種類に応じて、スイッチ１７Ａ～１７Ｅのうち個別に遮断状態にする場合があるほか、スイッチ１７Ａ～１７Ｅを全て遮断状態（全遮断）にする場合がある。

監視回路１８は、監視回路１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ（図示せず）、１８Ｄ（図示せず）、１８Ｅを示す。監視回路１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Fie Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）など）を用いて構成された回路が考えられる。また、監視回路１８は、内部又は外部に記憶部を備え、記憶部に記憶されている電池モジュール１１の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。

監視回路１８は、電池モジュール１１の各部を制御する回路と、制御回路１２と通信をする回路と、電池１６の電圧を計測する回路（電圧計）とを有する。電圧計は、監視回路１８の外部に設けてもよい。

監視回路１８は、例えば、電圧計が計測した電池１６の電圧値を示す信号又は情報、電流計１９が計測した電池１６に流れる電流値を示す信号又は情報と、温度計（図示せず）が計測した電池１６の温度又は周辺温度を示す信号又は情報と、を取得する。監視回路１８は、取得した信号又は情報に基づいて電池モジュール１１の状態の情報を生成し、生成したこの情報を通信線を介して制御回路１２に送信する。また、監視回路１８は、制御回路１２から送信された制御情報を通信線を介して受信し、スイッチ１７の接続と遮断を制御する。

監視回路１８は、電池モジュール１１に異常が発生した場合に異常が発生した電池モジュール１１のスイッチ１７を遮断状態にし、電池モジュール１１が異常から正常復帰した場合にスイッチ１７を接続状態にする。

電流計１９は、図１に示す電流計１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ（図示せず）、１９Ｄ（図示せず）、１９Ｅを示す。電流計１９は、電池１６に流れる電流を計測する。電流計１９は、例えば、シャント抵抗やホール素子などが考えられる。

制御回路１２は、例えば、ＣＰＵ、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイスを用いて構成された回路が考えられる。また、制御回路１２は、内部又は外部に記憶部を備え、記憶部に記憶されている蓄電装置１０の各部を制御するプログラムを読み出して実行する。また、制御回路１２は、蓄電装置１０が負荷回路１５と接続されている状態（接続状態）のとき、負荷回路１５を制御する。

制御回路１２は、監視回路１８との通信と、電池モジュール１１およびスイッチ１３の制御とを行う。なお、制御回路１２は、監視回路１８と通信をし、電池モジュール１１に異常が発生した場合に異常が発生した電池モジュール１１のスイッチ１７を遮断状態にし、電池モジュール１１が異常から正常に復帰した場合にスイッチ１７を接続状態にする制御をしてもよい。

負荷回路１５に電力供給する場合および回生による電力を蓄電装置１０に蓄電をする場合、スイッチ１３を介して負荷回路１５と蓄電装置１０とを接続する。スイッチ１３の開閉は、制御回路１２に制御される。スイッチ１３は、蓄電装置１０と負荷回路１５とが接続され、蓄電装置１０から負荷回路１５への電力供給を開始する前（放電開始前）又は負荷回路１５から蓄電装置１０に回生による電力供給を開始する前（充電開始前）に接続状態となる。蓄電装置１０から負荷回路１５へ電力供給を終了後（放電終了後）又は蓄電装置１０への回生電力の供給を終了した後（充電終了後）に遮断状態になる。スイッチ１３は例えば、リレーや半導体素子が考えられる。

蓄電装置１０の回路構成について説明する。電池モジュール１１Ａの監視回路１８Ａの端子ＰＩは、電流計１９Ａの出力端子に接続される。監視回路１８Ａの端子ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３・・・・・・ＰＶｎは、電池１６Ａを構成する電池それぞれの正極端子又は負極端子に接続される。監視回路１８Ａの端子ＣＮＴは、制御回路１２の端子ＰＡに接続される。電池１６Ａの正極端子（＋）は、電流計１９Ａの一方の端子に接続され、電池１６Ａの負極端子（－）は、スイッチ１７Ａの一方の端子に接続される。

電池モジュール１１Ｂの監視回路１８Ｂの端子ＰＩは、電流計１９Ｂの出力端子に接続される。監視回路１８Ｂの端子ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３・・・・・・ＰＶｎは、電池１６Ｂを構成する電池それぞれの正極端子又は負極端子に接続される。監視回路１８Ｂの端子ＣＮＴは、制御回路１２の端子ＰＢに接続される。電池１６Ｂの正極端子（＋）は、電流計１９Ｂの一方の端子に接続され、電池１６Ｂの負極端子（－）は、スイッチ１７Ｂの一方の端子に接続される。

電池モジュール１１Ｅの監視回路１８Ｅの端子ＰＩは、電流計１９Ｅの出力端子に接続される。監視回路１８Ｅの端子ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３・・・・・・ＰＶｎは、電池１６Ｅを構成する電池それぞれの正極端子又は負極端子に接続される。監視回路１８Ｅの端子ＣＮＴは、制御回路１２の端子ＰＥに接続される。電池１６Ｅの正極端子（＋）は、電流計１９Ｅの一方の端子に接続され、電池１６Ｅの負極端子（－）は、スイッチ１７Ｅの一方の端子に接続される。

なお、図示されない電池モジュール１１Ｃ、１１Ｄの回路構成は、電池モジュール１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｅと同じ回路構成である。電流計１９Ａの他方の端子、電流計１９Ｂの他方の端子、図示しない電流計１９Ｃの他方の端子、図示しない電流計１９Ｄの他方の端子、電流計１９Ｅの他方の端子は、負荷回路１５の一方の端子に接続され、負荷回路１５の他方の端子は、スイッチ１３の一方の端子に接続される。スイッチ１３の他方の端子は、スイッチ１７Ａの他方の端子、スイッチ１７Ｂの他方の端子、図示しないスイッチ１７Ｃの他方の端子、図示しないスイッチ１７Ｄの他方の端子、スイッチ１７Ｅの他方の端子と接続される。

制御回路１２の端子ＰＳは、スイッチ１３の制御端子に接続される。なお、電流計１９を設ける位置は図１に限定されず、電池１６の負極端子側に設けてもよい。また、スイッチ１３、１７を設ける位置は図１に限定されず、電池１６の正極端子側に設けてもよい。さらに、制御回路１２の端子ＰＦは、負荷回路１５の制御端子ＰＧに接続される。したがって、制御回路１２は負荷回路１５を制御する。

制御部としての制御回路１２について説明する。制御回路１２は、図２に示す一連のステップに従い制御を行う。スイッチ１７の接続と遮断とを制御する制御回路１２は、電池モジュール１１のスイッチ１７がすべて接続状態（全接続）の場合（ステップＳ０１）、すべての電池モジュール１１のそれぞれに流れる還流電流を電流計１９によって検出して取得する（ステップＳ０２）。この場合、還流電流は、蓄電装置１０が負荷回路１５と接続されない状態（非接続状態）であり、無負荷時還流電流Ｉ１とする。図３に示すように、無負荷時還流電流Ｉ１は時間経過とともに低下する。

無負荷時還流電流Ｉ１とは、並列接続された電池モジュール１１と負荷回路１５とが接続されていない場合、又は、並列接続された電池モジュール１１から負荷回路１５へ電流が流れていない無負荷の状態である場合、電池モジュール１１が有する電池１６間の電圧差および電池１６の内部抵抗により、電池モジュール１１間に発生する電流である。

電池モジュール１１Ａを流れる無負荷時還流電流をＩ１Ａとし、電池モジュール１１Ｂを流れる無負荷時還流電流をＩ１Ｂとし、電池モジュール１１Ｅを流れる無負荷時還流電流をＩ１Ｅとする。電池モジュール１１Ｃを流れる無負荷時還流電流をＩ１Ｃ（図示せず）とし、電池モジュール１１Ｄを流れる無負荷時還流電流をＩ１Ｄ（図示せず）とする。

次に、制御回路１２は、電池モジュール１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ）に予め設定されている許容電流Ｉａおよび検出された無負荷時還流電流Ｉ１Ａ、Ｉ１Ｂ、Ｉ１Ｃ、Ｉ１Ｄ、Ｉ１Ｅに基づいて、電池モジュール１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅの無負荷時許容電流Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃ、Ｉ２Ｄ、Ｉ２Ｅを算出する（ステップＳ０３）。具体的には、許容電流Ｉａから無負荷時還流電流Ｉ１Ａを減算することにより電池モジュール１１Ａの無負荷時許容電流Ｉ２Ａが算出される（Ｉ２Ａ＝Ｉａ－Ｉ１Ａ）。同様に、電池モジュール１１Ｂの無負荷時許容電流Ｉ２Ｂ、電池モジュール１１Ｃの無負荷時許容電流Ｉ２Ｃ、電池モジュール１１Ｄを流れる無負荷時許容電流Ｉ２Ｄ、電池モジュール１１Ｅを流れる無負荷時許容電流Ｉ２Ｅを算出する（Ｉ２Ｂ＝Ｉａ－Ｉ１Ｂ、Ｉ２Ｃ＝Ｉａ－Ｉ１Ｃ、Ｉ２Ｄ＝Ｉａ－Ｉ１Ｄ、Ｉ２Ｅ＝Ｉａ－Ｉ１Ｅ）。なお、許容電流Ｉａは電池モジュール１１に流れてもよい最大電流である。

次に、制御回路１２は、蓄電装置１０における無負荷時の総許容電流である無負荷時総許容電流Ｉ３を算出する（ステップＳ０４）。具体的には、無負荷時総許容電流Ｉ３は、無負荷時許容電流Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃ、Ｉ２Ｄ、Ｉ２Ｅを加算することにより算出される（Ｉ３＝Ｉ２Ａ＋Ｉ２Ｂ＋Ｉ２Ｃ＋Ｉ２Ｄ＋Ｉ２Ｅ）。

ところで、電池モジュール１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅに対応する無負荷時許容電流Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃ、Ｉ２Ｄ、Ｉ２Ｅは、充電電流および放電電流のそれぞれについて対応する。例えば、電池モジュール１１毎に流れる無負荷時許容電流Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃ、Ｉ２Ｄ、Ｉ２Ｅを放電でみたときを図４（ａ）示し、充電でみたときを図４（ｂ）に示す。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、電池モジュール１１Ｂの電圧が高く、電池モジュール１１Ｂ以外の電池モジュール１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅの電圧が低い例である。したがって、電池モジュール１１Ｂには放電となる無負荷時還流電流Ｉ１Ｂが流れ、電池モジュール１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅには、ハッチングで示す充電となる無負荷時還流電流Ｉ１Ａ、Ｉ１Ｃ、Ｉ１Ｄ、Ｉ１Ｅが流れる。

図４（ａ）では、電池モジュール１１の放電電流の許容電流Ｉａが設定されており、放電からみた無負荷時総許容電流Ｉ３は矢印Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５で示す無負荷時許容電流Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃ、Ｉ２Ｄ、Ｉ２Ｅを加算することで求められる。図４（ｂ）では、電池モジュール１１の充電電流の許容電流Ｉａが設定されており、充電からみた無負荷時総許容電流Ｉ３は矢印Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８、Ｙ９、Ｙ１０で示す無負荷時許容電流Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃ、Ｉ２Ｄ、Ｉ２Ｅを加算することで求められる。

次に、制御回路１２は、電池モジュール１１のスイッチ１７がすべて接続状態（全接続）とした後、スイッチ１３を接続して、蓄電装置１０と負荷回路１５とを接続する（ステップＳ０５）。この場合、蓄電装置１０が負荷回路１５と接続された状態であり、電池モジュール１１にそれぞれ流れる電流をモジュール電流Ｉ４とする。モジュール電流Ｉ４は電流計１９により検出される（ステップＳ０６）。蓄電装置１０の電池モジュール１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅには、還流電流および負荷回路１５から供給される負荷電流を含むモジュール電流Ｉ４Ａ、Ｉ４Ｂ、Ｉ４Ｃ（図示せず）、Ｉ４Ｄ（図示せず）、Ｉ４Ｅ、が流れる。図５に示すように、モジュール電流Ｉ４は時間経過とともに低下するが負荷回路１５からの電流が加算されて急激に立ち上がり、その後は時間経過とともに低下する。

次に、制御回路１２は、蓄電装置１０における負荷時の総モジュール電流Ｉ５を算出する（ステップＳ０７）。具体的には、総モジュール電流Ｉ５は、モジュール電流Ｉ４Ａ、Ｉ４Ｂ、Ｉ４Ｃ、Ｉ４Ｄ、Ｉ４Ｅを加算することにより算出される（Ｉ５＝Ｉ４Ａ＋Ｉ４Ｂ＋Ｉ４Ｃ＋Ｉ４Ｄ＋Ｉ４Ｅ）。

ところで、総モジュール電流Ｉ５に含まれる負荷回路１５から供給された総負荷電流Ｉ６は、負荷時に電池モジュール１１を流れる負荷時還流電流Ｉ７をそれぞれ加算した合計と、電池モジュール１１を流れる負荷電流Ｉ８をそれぞれ加算した合計と、を加算した値である。蓄電装置１０では、負荷時還流電流Ｉ７をそれぞれ加算すると０となるので、総負荷電流Ｉ６は、電池モジュール１１を流れる負荷電流Ｉ８をそれぞれ加算した合計となる（Ｉ６＝０＋Ｉ８Ａ＋Ｉ８Ｂ＋Ｉ８Ｃ＋Ｉ８Ｄ＋Ｉ８Ｅ）。

次に、制御回路１２は、総負荷電流Ｉ６に基づいて電池モジュール１１を流れる負荷電流Ｉ８Ａ、Ｉ８Ｂ、Ｉ８Ｃ、Ｉ８Ｄ、Ｉ８Ｅを算出する（ステップＳ０８）。電池モジュール１１を流れる負荷電流Ｉ８Ａ、Ｉ８Ｂ、Ｉ８Ｃ、Ｉ８Ｄ、Ｉ８Ｅを算出する場合、公知の回路方程式に基づいて算出される。公知の回路方程式は、電池モジュール１１の電圧、電池モジュール１１の内部抵抗、配線抵抗に基づいて電池モジュール１１に流れる電流を算出する。電池モジュール１１の電圧は監視回路１８により検出される検出値である。電池モジュール１１の内部抵抗は電池モジュール１１の電圧が変化することにより変化し、電池特性から算出可能な値である。配線抵抗は電池モジュール１１の配線仕様に応じて設定された設定値である。

次に、制御回路１２は、電池モジュール１１を流れる負荷電流Ｉ８Ａ、Ｉ８Ｂ、Ｉ８Ｃ、Ｉ８Ｄ、Ｉ８Ｅおよびモジュール電流Ｉ４Ａ、Ｉ４Ｂ、Ｉ４Ｃ、Ｉ４Ｄ、Ｉ４Ｅに基づいて、負荷時に電池モジュール１１を流れる負荷時還流電流Ｉ７Ａ、Ｉ７Ｂ、Ｉ７Ｃ、Ｉ７Ｄ、Ｉ７Ｅを推定する（ステップＳ０９）。具体的には、モジュール電流Ｉ４Ａから負荷電流Ｉ８Ａを減算することにより電池モジュール１１Ａの負荷時還流電流Ｉ７Ａが算出される（Ｉ７Ａ＝Ｉ４Ａ－Ｉ８Ａ、）。同様に、電池モジュール１１Ｂの負荷時還流電流Ｉ７Ｂ、電池モジュール１１Ｃの負荷時還流電流Ｉ７Ｃ、電池モジュール１１Ｄを流れる負荷時還流電流Ｉ７Ｄ、電池モジュール１１Ｅを流れる負荷時還流電流Ｉ７Ｅを算出する（Ｉ７Ｂ＝Ｉ４Ｂ－Ｉ８Ｂ、Ｉ７Ｃ＝Ｉ４Ｃ－Ｉ８Ｃ、Ｉ７Ｄ＝Ｉ４Ｄ－Ｉ８Ｄ、Ｉ７Ｅ＝Ｉ４Ｅ－Ｉ８Ｅ）。

次に、制御回路１２は、負荷時還流電流Ｉ７Ａ、Ｉ７Ｂ、Ｉ７Ｃ、Ｉ７Ｄ、Ｉ７Ｅおよび許容電流Ｉａに基づいて電池モジュール１１の負荷時許容電流Ｉ９Ａ、Ｉ９Ｂ、Ｉ９Ｃ、Ｉ９Ｄ、Ｉ９Ｅを算出する（ステップＳ１０）。具体的には、許容電流Ｉａから負荷時還流電流Ｉ７Ａを減算することにより電池モジュール１１Ａの負荷時許容電流Ｉ９Ａが算出される（Ｉ９Ａ＝Ｉａ－Ｉ７Ａ、）。同様に、電池モジュール１１Ｂの負荷時許容電流Ｉ９Ｂ、電池モジュール１１Ｃの負荷時許容電流Ｉ９Ｃ、電池モジュール１１Ｄの負荷時許容電流Ｉ９Ｄ、電池モジュール１１Ｅの負荷時許容電流Ｉ９Ｅを算出する（Ｉ９Ｂ＝Ｉａ－Ｉ７Ｂ、Ｉ９Ｃ＝Ｉａ－Ｉ７Ｃ、Ｉ９Ｄ＝Ｉａ－Ｉ７Ｄ、Ｉ９Ｅ＝Ｉａ－Ｉ７Ｅ）。

次に、制御回路１２は、蓄電装置１０における負荷時の総許容電流である負荷時総許容電流Ｉ１０を算出する（ステップＳ１１）。具体的には、負荷時総許容電流Ｉ１０は、負荷時許容電流Ｉ９Ａ、Ｉ９Ｂ、Ｉ９Ｃ、Ｉ９Ｄ、Ｉ９Ｅを加算することにより算出される（Ｉ１０＝Ｉ９Ａ＋Ｉ９Ｂ＋Ｉ９Ｃ＋Ｉ９Ｄ＋Ｉ９Ｅ）。

ところで、電池モジュール１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅに対応する負荷時許容電流Ｉ９Ａ、Ｉ９Ｂ、Ｉ９Ｃ、Ｉ９Ｄ、Ｉ９Ｅは、充電電流および放電電流のそれぞれについて対応する。例えば、電池モジュール１１毎に流れる負荷時還流電流Ｉ７Ａ、Ｉ７Ｂ、Ｉ７Ｃ、Ｉ７Ｄ、Ｉ７Ｅを放電でみたときを図６（ａ）示し、充電でみたときを図６（ｂ）に示す。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、電池モジュール１１Ｂの電圧が高く、電池モジュール１１Ｂ以外の電池モジュール１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅの電圧が低い例である。したがって、電池モジュール１１Ｂには放電となる負荷時還流電流Ｉ７Ｂが流れ、電池モジュール１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅには、ハッチングで示す充電となる負荷時還流電流Ｉ７Ａ、Ｉ７Ｃ、Ｉ７Ｄ、Ｉ７Ｅが流れる。

図６（ａ）では、電池モジュール１１の放電電流の許容電流Ｉａが設定されており、放電からみた負荷時総許容電流Ｉ１０は矢印Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５で示す負荷時許容電流Ｉ９Ａ、Ｉ９Ｂ、Ｉ９Ｃ、Ｉ９Ｄ、Ｉ９Ｅを加算することで求められる。図６（ｂ）では、充電電流の許容電流Ｉａが設定されており、充電からみた負荷時総許容電流Ｉ１０は、矢印Ｚ６、Ｚ７、Ｚ８、Ｚ９、Ｚ１０で示す負荷時許容電流Ｉ９Ａ、Ｉ９Ｂ、Ｉ９Ｃ、Ｉ９Ｄ、Ｉ９Ｅを加算することで求められる。

次に、制御回路１２は、算出された負荷時総許容電流Ｉ１０が予め設定した閾値Ｔを越えないように、負荷回路１５を制御する（ステップＳ１２）。具体的には、制御回路１２は、負荷回路１５から蓄電装置１０へ供給される総負荷電流Ｉ６を抑制する制御を行う。制御回路１２が、負荷時総許容電流Ｉ１０が予め設定した閾値Ｔを越えないように、負荷回路１５を制御することにより、電池モジュール１１に流れるモジュール電流Ｉ４は許容電流Ｉａを超えることはない。

次に、制御回路１２は、制御を終了したか否かを判別する（ステップＳ１３）。制御終了の場合にはフローを終了し、制御終了でない場合にはステップＳ０６～Ｓ１２を繰り返す。したがって、制御が終了していない場合には、リアルタイムで負荷時還流電流Ｉ７が推定される。

本実施形態の蓄電装置１０は以下の作用効果を奏する。
（１）制御回路１２は、全ての電池モジュール１１を接続したとき、電池モジュール１１に流れる無負荷時還流電流Ｉ１をそれぞれ検出し、制御回路１２は電池モジュール１１に予め設定された許容電流Ｉａおよび無負荷時還流電流Ｉ１に基づいて蓄電装置１０の無負荷時許容電流Ｉ２を算出する。そして、負荷回路１５が蓄電装置１０に接続されたとき、制御回路１２は、電池モジュール１１に流れるモジュール電流Ｉ４をそれぞれ検出し、蓄電装置１０に流れる負荷回路１５からの総負荷電流Ｉ６をモジュール電流Ｉ４に基づいて算出する。総負荷電流Ｉ６に基づいて蓄電装置１０における負荷時総許容電流Ｉ１０を算出できる。制御回路１２により予め設定された閾値Ｔを負荷時総許容電流Ｉ１０が越えることがないように負荷回路１５は制御される。その結果、蓄電装置１０が負荷回路１５に接続され、蓄電装置１０に負荷電流が流れる場合であっても、電池モジュール１１に劣化に至る大きな電流が流れないので、電池モジュール１１を保護することができる。

（２）制御回路１２が負荷時還流電流Ｉ７を推定することで、負荷回路１５の負荷電流を制御することができるので、負荷時の還流電流を検出するための回路等を追加する必要がない。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

○ 上記の実施形態の別例として、例えば、蓄電装置において、負荷回路は、負荷回路から蓄電装置へ流れる負荷電流値を検出する負荷電流検出部を有してもよい。この場合、制御部は、負荷検出部により検出される負荷電流と負荷時還流電流値とを比較し、負荷電流と負荷時還流電流値との比較結果に基づいて負荷回路を制御する。その結果、負荷回路において検出される負荷電流値と蓄電装置における負荷時許容電流との比較結果に基づいて負荷回路が制御されるため、負荷時許容電流値の精度をより一層向上させることができる。
○ 上記の実施形態では、電池モジュールを流れる負荷電流を算出する場合、公知の回路方程式に基づいて算出されるとしたがこれに限らない。負荷電流は、予め実験により把握した電池モジュールの電池特性および蓄電装置の回路特性に基づいて推定してもよい。この場合、蓄電装置の回路特性および電池モジュールの電池特性を予め把握できる場合には、負荷時還流電流値の推定精度を向上させることができる。
○ 上記の実施形態では、５つの電池モジュールの例について説明したが、電池モジュールの数は複数であればよく、特に、電池モジュールの数は自由であり制限されない。

１０ 蓄電装置
１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ） 電池モジュール
１２ 制御回路（制御部）
１３ スイッチ
１５ 負荷回路
１６（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ） 電池
１７（１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７Ｅ） スイッチ（接続部）
１８（１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅ） 監視回路
１９（１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ、１９Ｅ） 電流計
Ｉａ 許容電流
Ｉ１（Ｉ１Ａ、Ｉ１Ｂ、Ｉ１Ｃ、Ｉ１Ｄ、Ｉ１Ｅ） 無負荷時還流電流
Ｉ２（Ｉ２Ａ、Ｉ２Ｂ、Ｉ２Ｃ、Ｉ２Ｄ、Ｉ２Ｅ） 無負荷時許容電流
Ｉ３ 無負荷時総許容電流
Ｉ４（Ｉ４Ａ、Ｉ４Ｂ、Ｉ４Ｃ、Ｉ４Ｄ、Ｉ４Ｅ） モジュール電流
Ｉ５ 総モジュール電流
Ｉ６ 総負荷電流
Ｉ７（Ｉ７Ａ、Ｉ７Ｂ、Ｉ７Ｃ、Ｉ７Ｄ、Ｉ７Ｅ） 負荷時還流電流
Ｉ８（Ｉ８Ａ、Ｉ８Ｂ、Ｉ８Ｃ、Ｉ８Ｄ、Ｉ８Ｅ） 負荷電流
Ｉ９（Ｉ９Ａ、Ｉ９Ｂ、Ｉ９Ｃ、Ｉ９Ｄ、Ｉ９Ｅ） 負荷時許容電流
Ｉ１０ 負荷時総許容電流
Ｓ０１～Ｓ１３ ステップ

Claims (3)

1. 電池と接続部が直列接続された電池モジュールが２つ以上並列接続され、
   前記接続部の接続と遮断とを制御するとともに、蓄電装置に接続される負荷回路を制御する制御部と、
   前記電池モジュールを流れる電流を検出する電流検出部と、を有する蓄電装置であって、
   前記制御部は、
   前記負荷回路が前記蓄電装置に非接続であって、全ての前記電池モジュールを接続したとき、前記電流検出部により前記電池モジュールに流れる無負荷時還流電流をそれぞれ検出し、
   前記電池モジュールに予め設定された許容電流および前記無負荷時還流電流に基づいて前記蓄電装置における無負荷時総許容電流を算出し、
   前記負荷回路が前記蓄電装置に接続されたとき、
   前記電流検出部により前記電池モジュールに流れるモジュール電流をそれぞれ検出し、
   前記蓄電装置に流れる前記負荷回路からの総負荷電流を前記モジュール電流に基づいて算出し、
   前記総負荷電流に基づいて前記電池モジュールにおける負荷電流をそれぞれ算出し、
   前記モジュール電流および前記負荷電流に基づいて前記電池モジュールの負荷時還流電流をそれぞれ推定し、
   前記許容電流および負荷時還流電流に基づいて前記蓄電装置における負荷時総許容電流を算出し、
   前記総負荷電流が予め設定された閾値を越えないように、前記負荷回路を制御することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記制御部は、前記蓄電装置の回路特性および前記電池モジュールの特性に基づいて前記電池モジュールの前記負荷時還流電流を推定することを特徴とする請求項１記載の蓄電装置。
3. 前記負荷回路は、前記負荷回路から前記蓄電装置へ流れる負荷電流を検出する負荷電流検出部を有し、
   前記制御部は、前記負荷電流検出部により検出される負荷電流と前記負荷時還流電流とを比較し、負荷電流と前記負荷時還流電流との比較結果に基づいて前記負荷回路を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の蓄電装置。

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