JP4783759B2 - 電池管理システム及び電池管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池管理システム及び電池管理方法、特に、並列に接続される複数の電池を管理する電池管理システム及び電池管理方法に関する。

これまで、通信用電源等のバックアップ用電池として、鉛蓄電池が使用されている。この鉛蓄電池は、一定の電気量を取り出すための電池の容積が大きく、重量も大きい。一方、このような鉛蓄電池に置き換え可能な電池として、近年、リチウムイオン電池が開発され、通信用電源等のバックアップ用として使用される例が見受けられるようになってきている。
バックアップ用電池としてリチウムイオン電池のみからなる組電池を使用する場合には、リチウムイオン電池の安全性を維持しつつ組電池を使用すれば良い。

しかしながら、従来の鉛蓄電池からなる組電池を備える電池管理システムに、バックアップ用電池を増設する必要が生じることがある。この場合、鉛蓄電池の増設のために十分なスペースが確保できないこともあり、鉛蓄電池と並列にリチウムイオン電池の組電池を増設する必要がある。

ところで、通信用電源等の電池管理システムにおけるバックアップ用電池は、直流電源の直流出力側に負荷と並列に電池が設置され、その電池は浮動充電方式によって完全充電状態に維持されて使用される。従って、ここで使用されるバックアップ用電池の浮動充電電圧は、直流電源の直流出力に適した値であることが望まれる。同時に、この電圧値はバックアップ用電池の容量を長期間維持するために適した電圧値であることが必要である。

鉛蓄電池の場合、２．２３（Ｖ／セル）や２．２７（Ｖ／セル）等の電圧値が選定され、その鉛蓄電池を直列に接続して組電池を構成した場合、組電池の電圧は、上述した電圧に単電池数を乗じた値となる。例えば、２．２３（Ｖ）の鉛蓄電池を直列に２３個接続した場合には５１．２９（Ｖ）となり、２．２３（Ｖ）の鉛蓄電池を直列に２４個接続した場合には５３．５２（Ｖ）となり、２．２７（Ｖ）の鉛蓄電池を直列に２４個接続した場合には５４．４８（Ｖ）となる。

一方、リチウムイオン電池の場合、長期間の浮動充電に適した電圧として、４．０８（Ｖ／セル）〜４．１５（Ｖ／セル）が使用される。従って、リチウムイオン電池を、例えば、２．２３（Ｖ／セル）の鉛蓄電池を直列に２４個接続した組電池（電圧＝５３．５２（Ｖ））に並列接続しようとすると、長期間の維持に適した充電電圧として、４．１２（Ｖ／セル）とし、１３個組のリチウムイオン電池からなる組電池とすることで全体電圧を５３．５２（Ｖ）とし、鉛蓄電池の組電池と合わせることができる。これにより、２種類の組電池を並列に接続した電池管理システムを構成することができる。

しかし、鉛蓄電池とリチウムイオン電池とを並列に接続すると、放電開始の放電電流が、初期電圧が高く保たれるリチウムイオン電池に偏って放電が進行する。場合によっては許容値以上の電流がリチウムイオン電池や組電池の配線に流れることになり、リチウムイオン電池本体や配線に損傷が生じる恐れがある。

このような鉛蓄電池とリチウムイオン電池とを並列に接続する電池管理システムにおける制御も従来から行われており、例えば、自動車搭載用の電池管理システムに関する特許文献１の技術が知られている。

図９は、特許文献１に記載されている電池管理システム２００の構成図である。この電池管理システム２００は、モータジェネレータ１０３、負荷１０８、電池管理装置１１０を備えている。電池管理装置１１０は、モータジェネレータ１０３と負荷１０８との間に接続されている。
電力管理装置１１０は、鉛蓄電池１０１、リチウムイオン電池１０２、分流器１０４、バッテリコントローラ１０５、バッテリコントローラ１０６、電流制御コントローラ１０７を備えている。

この電池管理システム２００では、鉛蓄電池１０１とリチウムイオン電池１０２とが並列に接続されている。そして、モータジェネレータ１０３から供給される電力によって鉛蓄電池１０１とリチウムイオン電池１０２の充電を行う場合に、鉛蓄電池１０１の電圧をバッテリコントローラ１０５により測定し、リチウムイオン電池１０２の電圧をバッテリコントローラ１０６により測定する。そして、リチウムイオン電池１０２が所定電圧まで充電された場合に、電流制御コントローラ１０７が分流器１０４を制御することによって、鉛蓄電池１０１の充電を開始するようにしている。

図１０は、複数の鉛蓄電池を直列に接続した組電池と複数のリチウムイオン電池を直列に接続した組電池とを並列に接続した場合の放電時間の経過に伴う電池電圧と放電電流の特性を示す図である。図１０において、横軸は放電時間（ｈ）を示しており、縦軸の左側は電池電圧（Ｖ）を示しており、縦軸の右側は放電電流（Ａ）を示している。
図１０のグラフｇ０１は、複数の鉛蓄電池を直列に接続した組電池における放電時間と電池電圧との関係を示している。グラフｇ０１では、放電時間の経過に伴い、電池電圧が減少している。

グラフｇ０２は、複数のリチウムイオン電池を直列に接続した組電池における放電時間と電池電圧との関係を示している。グラフｇ０２では、放電時間の経過に伴い、電池電圧が減少している。
グラフｇ０３は、複数の鉛蓄電池を直列に接続した組電池における放電時間と放電電流との関係を示している。グラフｇ０３では、放電時間の経過に伴い、放電電流が増加している。

グラフｇ０４は、複数のリチウムイオン電池を直列に接続した組電池における放電時間と放電電流との関係を示している。グラフｇ０４では、放電時間の経過に伴い、放電電流が減少している。
図１０に示されるように、放電開始時（放電時間が０（ｈ））においては、リチウムイオン電池の組電池の放電電流は大きく（グラフｇ０４参照）、鉛蓄電池の組電池の放電電流は小さい（グラフｇ０３参照）。
特許第３７１６７７６号明細書

しかしながら、従来技術のように、鉛蓄電池とリチウムイオン電池とを並列に接続すると、放電開始時の放電電流が、初期電圧が高く保たれるリチウムイオン電池に偏って放電が進行する。これにより、リチウムイオン電池に接続される配線に過大な電流が流れ、リチウムイオン電池やそのリチウムイオン電池に接続される配線に損傷が生じることがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、並列に接続された複数の電池の放電開始電流が異なる場合であっても、過大な電流が流れることによって電池や配線が損傷を受けることを防ぐことができる電池管理システム及び電池管理方法を提供することにある。

（１） 本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による電池管理システムは、負荷に放電電流を出力する第１の電池と、前記第１の電池と並列に接続され前記第１の電池よりも小さい放電電流を前記負荷に出力する第２の電池と、前記第１の電池の放電電流を測定する第１の放電電流測定部と、前記第１の電池から前記負荷に出力する電流の上限である第１の上限電流値を記憶する第１の上限電流値記憶部と、前記第１の放電電流測定部が測定する前記第１の電池から前記負荷への放電電流が、前記第１の上限電流値以下となるように前記第１の電池からの放電電流を調整する第１の電流制御部とを備える。

（２） また、本発明の一態様による電池管理システムは、前記第２の電池の放電電流を測定する第２の放電電流測定部と、前記第２の電池から前記負荷に出力する電流の上限である第２の上限電流値を記憶する第２の上限電流値記憶部と、前記第２の放電電流測定部が測定する前記第２の電池から前記負荷への放電電流が、前記第２の上限電流値以下となるように前記第２の電池からの放電電流を調整する第２の電流制御部とを備える。

（３） また、本発明の一態様による電池管理システムは、前記第１の電池及び前記第２の電池が前記負荷に出力する電流の大きさに応じて前記第１の上限電流値を決定する第１の上限電流値決定部を備え、前記第１の上限電流値記憶部は、前記第１の上限電流値決定部が決定した第１の上限電流値を記憶する。

（４） また、本発明の一態様による電池管理システムは、前記第１の電池及び前記第２の電池が前記負荷に出力する電流の大きさに応じて前記第２の上限電流値を決定する第２の上限電流値決定部を備え、前記第２の上限電流値記憶部は、前記第２の上限電流値決定部が決定した第２の上限電流値を記憶する。

（５） また、本発明の一態様による電池管理システムの前記第１の電池は、リチウムイオン電池である。

（６） また、本発明の一態様による電池管理システムの前記第２の電池は、鉛蓄電池である。

（７） また、本発明の一態様による電池管理方法は、負荷に放電電流を出力する第１の電池と、前記第１の電池と並列に接続され前記第１の電池よりも小さい放電電流を前記負荷に出力する第２の電池を、第１の放電電流測定部、第１の電流制御部を備える電池管理装置により制御する電池管理方法であって、前記第１の電池の放電電流を前記第１の放電電流測定部が測定する第１のステップと、前記第１の放電電流測定部が測定する前記第１の電池から前記負荷への放電電流が、前記第１の上限電流値以下となるように前記第１の電池からの放電電流を前記第１の電流制御部が調整する第２のステップとを実行する。

本発明の電池管理システム及び電池管理方法によれば、並列に接続された複数の電池の放電開始電流が異なる場合であっても、過大な電流が流れることによって電池や配線が損傷を受けることを防ぐことができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。始めに、本発明の第１の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による電池管理システム１００ａの構成を示すブロック図である。この電池管理システム１００ａは、組電池１（第２の電池とも称する）、組電池２（第１の電池とも称する）、直流電源３、負荷４、交流電源５、電圧調整回路７−１〜７−ｍ（ｍは、２以上の整数）、制御部８、放電電流設定部９ａ、９ｂ、スイッチ１０を備えている。
本実施形態では、電圧調整回路７−１〜７−ｍ（ｍは、２以上の整数）、制御部８、放電電流設定部９ａ、９ｂ、スイッチ１０により電池管理装置を構成している。

組電池１は、複数の二次電池１−１〜１−ｎ（ｎは、２以上の整数）が直列に接続されることにより構成されている。ここでは、二次電池１−１〜１−ｎとして鉛蓄電池を用いている。組電池１の一方の端子は、放電電流設定部９ａに接続されており、他方の端子は、直流電源３、組電池２、負荷４に接続されている。
組電池２は、複数の二次電池２−１〜２−ｍが直列に接続されることにより構成されている。ここでは、二次電池２−１〜２−ｍとしてリチウムイオン電池を用いている。組電池２の一方の端子は、スイッチ１０を介して、放電電流設定部９ｂに接続されており、他方の端子は、直流電源３、組電池１、負荷４に接続されている。

直流電源３は、交流電源５から供給される交流電流を直流電流に変換して、組電池１、組電池２、負荷４に供給する。負荷４は、組電池１、組電池２、直流電源３から供給される直流電流を利用して負荷を駆動する。
交流電源５は、商用電源などであり、交流電流を直流電源３に供給する。電圧調整回路７−１〜７−ｍは、それぞれ二次電池２−１〜２−ｍに並列に接続されている。
制御部８は、電圧調整回路７−１〜７−ｍが出力する信号に基づいて、スイッチ開閉信号をスイッチ１０に出力することにより、スイッチ１０の開閉を制御する。

放電電流設定部９ａは、組電池１と直列に接続されており、組電池１から負荷４に出力する電流を制御する。放電電流設定部９ｂは、組電池２と直列に接続されており、組電池２から負荷４に出力する電流を制御する。
スイッチ１０は、制御部８が出力するスイッチ開閉信号（スイッチ開信号、スイッチ閉信号）に基づいて、組電池２と放電電流設定部９ｂとを電気的に導通させたり切断したりする。

図２は、本発明の第１の実施形態による電圧調整回路７−１（図１）の構成図である。なお、電圧調整回路７−２〜７−ｍの構成については、電圧調整回路７−１と同じであるので、それらの説明を省略する。
電圧調整回路７−１は、バイパス電流制御素子７１、バイパス電流制限素子７２、バイパス電流測定素子７３、電圧誤差増幅器７４、電圧測定用誤差増幅器７５を有している。
バイパス電流制御素子７１、バイパス電流制限素子７２、バイパス電流測定素子７３は、直列に接続されており、バイパス回路を構成している。このバイパス回路は、二次電池２−１と並列に接続されている。

バイパス電流制御素子７１は、トランジスタなどの素子であり、電圧誤差増幅器７４から制御信号を受信した場合に、充電電流のうち二次電池２−１の充電に使用しない電流であるバイパス電流をバイパス回路に流れるように制御する。
バイパス電流制限素子７２は、ヒューズなどの素子であり、バイパス回路にバイパス可能な電流の最大値である許容バイパス電流値よりも大きな電流が流れた場合に、バイパス電流制御素子７１とバイパス電流測定素子７３との間を流れる電流を遮断する。
バイパス電流測定素子７３は、抵抗などの素子であり、バイパス回路を流れるバイパス電流の電流値を測定し、バイパス電流測定値として制御部８（図１）に出力する。

電圧誤差増幅器７４は、制御部８から出力される基準電圧値Ｖ_ｂ（例えば、４．１０（Ｖ））と、電圧測定用誤差増幅器７５から出力される二次電池２−１の電池電圧測定値Ｖ_ｃとを比較し、電圧Ｖ_ｃが電圧Ｖ_ｂよりも大きい場合には、バイパス電流制御素子７１にバイパス電流を流すことを指示する制御信号を、バイパス電流制御素子７１に出力する。
電圧測定用誤差増幅器７５は、二次電池２−１の入力端子及び出力端子の電圧値の差から、二次電池２−１の電圧Ｖ_ｃを算出し、その電圧Ｖ_ｃを制御部８と電圧誤差増幅器７４とに出力する。

制御部８から出力される、基準電圧値Ｖ_ｂと電池電圧測定値Ｖ_ｃを、電圧誤差増幅器７４に入力することでバイパス回路のバイパス電流制御素子７１の制御が行われる。バイパス電流制御素子７１が完全にオンしていればバイパス電流としては許容可能な最大電流が流れる。また、完全にオフしていればバイパス電流は流れない。さらに、バイパス電流制御素子７１を増幅領域（不飽和領域）で使用することで可変抵抗と同じ状態とすることができ、バイパスさせるバイパス電流の電流値を連続的に調整することができる。

このように、このバイパス回路では、バイパス電流制御素子７１が可変抵抗と同様に使用できるので、電圧Ｖ_ｃが設定された電圧Ｖ_ｂに近づき、充電電流が微小な値になっても、このような微小な充電電流もバイパスさせることができる。このような制御により端子電圧値に応じて充電電流をバイパス回路で連続的にバイパスさせることで、各電池管理装置が電圧Ｖ_ｂ以上にならないように制御することができる。

図１に戻り、制御部８は、メモリ（図示省略）を備えており、組電池２を構成する各二次電池２−１〜２−ｍの基準電圧値Ｖ_ｂを記憶している。ここでは、各二次電池２−１〜２−ｍの基準電圧値として制御部８は、４．１０（Ｖ）を記憶している。制御部８は、各二次電池２−１〜２−ｍの基準電圧値を、各二次電池２−１〜２−ｍに接続されている電圧調整回路７−１〜７−ｍの電圧誤差増幅器７４（図２参照）に基準電圧値Ｖ_ｂをそれぞれ出力する。
また、制御部８は、組電池２を構成する各二次電池２−１〜２−ｍの電池電圧測定値Ｖ_ｃを、それらの二次電池２−１〜２−ｍに接続されている電圧調整回路７−１〜７−ｍの電圧測定用誤差増幅器７５から受信する。
また、制御部８は、直流電源３が出力する直流電流を測定することにより、直流電源３に停電が発生しているか否かについて判定する。

また、制御部８は、組電池２を構成する二次電池２−１〜２−ｍのいずれかの二次電池の電圧が、充電時に予め定められた値（例えば、４．３Ｖ）を越えた場合や、放電時に予め定められた値（例えば、３Ｖ）よりも低下した場合に、二次電池２−１〜２−ｍの保護の観点からスイッチ１０を開放するスイッチ開閉信号をスイッチ１０に出力する。

図３は、本発明の第１の実施形態による放電電流設定部９ａ（図１）の構成図である。この放電電流設定部９ａは、放電電流制御素子９１（第１の電流制御部、第２の電流制御部とも称する）、放電電流検出素子９２（第１の放電電流測定部、第２の放電電流測定部とも称する）、放電電流制御用誤差増幅器９３、放電電流測定用誤差増幅器９４、マイクロコントローラ９９（第１の上限電流値記憶部、第２の上限電流値記憶部とも称する）を備えている。

マイクロコントローラ９９は、組電池２から負荷４に出力する電流の電流値の上限である上限電流値を記憶している。この上限電流値は、本実施形態による電池管理システムの管理者等によりマイクロコントローラ９９に予め記録される。マイクロコントローラ９９は、放電電流制御用誤差増幅器９３に対して上限電流値を出力する。
放電電流制御素子９１は、トランジスタなどの素子であり、放電電流制御用誤差増幅器９３から出力される信号に基づいて、組電池２から流入する流入電流の電流値が、上限電流値を超えている場合に、流入電流の電流値を上限電流値まで低下させて、負荷４へと出力する。

放電電流検出素子９２は、抵抗などの素子であり、組電池２から放電電流設定部９ａに流入する流入電流の電流値を計測し、その電流値を放電電流測定用誤差増幅器９４に出力する。放電電流制御用誤差増幅器９３は、放電電流測定用誤差増幅器９４から出力される電流値が、マイクロコンピュータ９９から出力される上限電流値よりも大きいか否かについて判定する。
放電電流制御用誤差増幅器９３は、放電電流測定用誤差増幅器９４から出力される電流値が、マイクロコンピュータ９９から出力される上限電流値よりも大きいと判定した場合には、組電池２から放電電流設定部９ａに流入する流入電流の電流値を上限電流値まで低減させる制御信号を、放電電流制御素子９１に対して出力する。
放電電流測定用誤差増幅器９４は、放電電流検出素子９２に流れる電流値を測定し、その電流値を放電電流制御用誤差増幅器９３に出力する。

なお、上述した図３では、放電電流設定部９ａの構成について説明したが、放電電流設定部９ｂ（図１）の構成についても放電電流設定部９ａと同様であるので、その説明を省略する。なお、放電電流設定部９ｂと放電電流設定部９ａとでは、マイクロコンピュータ９９が記憶している上限電流値が異なる。例えば、放電電流設定部９ａのマイクロコンピュータ９９は上限電流値として５０（Ａ）を記憶しており、放電電流設定部９ｂのマイクロコンピュータ９９は上限電流値として２０（Ａ）を記憶している。

本発明の第１の実施形態では、放電開始時に、リチウムイオン電池２−１〜２−ｍからなる組電池２から、鉛蓄電池１−１〜１−ｎからなる組電池１よりも過大な放電電流が負荷４に出力される場合であっても、組電池２が出力する放電電流を、放電電流設定部９ｂがマイクロコントローラ９９に設定されている上限電流値まで低下させた電流を負荷４に出力する。これにより、並列に接続された複数の組電池のうち、いずれかの組電池の放電開始時の放電電流が大きい場合であっても、その組電池から出力する放電電流を上限電流値まで低下することができるため、その組電池やその組電池に接続されている配線に過電流が流れることによる損傷が生じることを防ぐことができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態による電池管理システム１００ｂの構成を示すブロック図である。この電池管理システム１００ｂは、組電池１、組電池２１、２２、直流電源３、負荷４、交流電源５、制御部６、放電電流設定部９ｃ、９ｄ、９ｅ、放電電流計測部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを備えている。
本実施形態では、制御部６、放電電流設定部９ｃ、９ｄ、９ｅ、放電電流計測部１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにより電池管理装置を構成している。
なお、第２の実施形態が第１の実施形態と同様の部分については、それらの説明を省略する。また、ここでは、組電池１に、組電池２１と組電池２２とを増設した場合について説明する。

組電池１は、複数の二次電池１−１〜１−ｎが直列に接続されることにより構成されている。ここでは、二次電池１−１〜１−ｎとして鉛蓄電池を用いている。組電池１の一方の端子は、放電電流設定部９ｃに接続されており、他方の端子は、直流電源３、組電池２１、２２、負荷４に接続されている。

組電池２１は、複数の二次電池２１−１〜２１−ｍが直列に接続されることにより構成されている。ここでは、二次電池２１−１〜２１−ｍとしてリチウムイオン電池を用いている。組電池２１の一方の端子は、放電電流設定部９ｂに接続されており、他方の端子は、直流電源３、組電池１、組電池２２、負荷４に接続されている。

組電池２２は、複数の二次電池２２−１〜２２−ｍが直列に接続されることにより構成されている。ここでは、二次電池２２−１〜２２−ｍとしてリチウムイオン電池を用いている。組電池２２の一方の端子は、放電電流設定部９ｃに接続されており、他方の端子は、直流電源３、組電池１、組電池２１、負荷４に接続されている。

直流電源３は、交流電源５から供給される交流電流を直流電流に変換して、組電池１、組電池２１、２２、負荷４に供給する。負荷４は、組電池１、組電池２１、２２、直流電源３から供給される直流電流を利用して負荷を駆動する。
制御部６は、放電電流計測部１１ａ〜１１ｄから出力される電流値に基づいて、放電電流設定部９ｃ〜９ｅが備えるマイクロコンピュータが記憶している上限電流値を更新する。

放電電流設定部９ｃは、組電池１と直列に接続されており、組電池１から負荷４に出力する電流を制御する。また、放電電流設定部９ｄは、組電池２１と直列に接続されており、組電池２１から負荷４に出力する電流を制御する。また、放電電流設定部９ｅは、組電池２２と直列に接続されており、組電池２２から負荷４に出力する電流を制御する。

放電電流計測部１１ａは、放電電流設定部９ｃが負荷４に出力する放電電流を計測し、制御部６に出力する。また、放電電流計測部１１ｂは、放電電流設定部９ｄが負荷４に出力する放電電流を計測し、制御部６に出力する。
また、放電電流計測部１１ｃは、放電電流設定部９ｅが負荷４に出力する放電電流を計測し、制御部６に出力する。また、放電電流計測部１１ｄは、直流電源３、放電電流設定部９ｃ〜９ｅが負荷４に出力する負荷電流を計測し、制御部６に出力する。

図５は、本発明の第２の実施形態による制御部６（図４）の構成図である。この制御部６は、設定値入力部６１、記憶部６２、停電信号入力部６３、演算部６４（第１の上限電流値決定部、第２の上限電流値決定部とも称する）、放電電流計測値入力部６５、上限電流値送信部６６を備えている。

設定値入力部６１は、キーボードなどの入力機器からなり、電池管理システム１００ｂに関する電池情報を取得し、記憶部６２に記録する。
記憶部６２は、メモリなどを備えており、設定値入力部６１に入力される電池情報を記憶する。

図６は、本発明の第２の実施形態による記憶部６２（図５）が記憶する電池情報の一例を示す図である。記憶部６２は、組電池（組電池２１、２２）を増設する前の電池１の容量（５００（Ａｈ））、負荷電流（５０（Ａ））、放電持続時間（１０（ｈ））を記憶している。また、記憶部６２は、電池増設時の負荷電流（１００（Ａ））を記憶している。
また、記憶部６２は、電池増設後の鉛蓄電池からなる組電池１の電池容量（５００（Ａｈ））、負荷電流の分担（５０（Ａ））、放電持続時間（１０（Ａ））、組電池の最大放電電流設定値（５０（Ａ））、放電電流が５０（Ａ）の時の放電電流（０（Ａ））、放電電流が８０（Ａ）の時の放電電流（３０（Ａ））、放電電流が１００（Ａ）の時の放電電流（５０（Ａ））を記憶している。

また、記憶部６２は、電池増設後のリチウムイオン電池からなる組電池２１の増設電池容量（２００（Ａｈ））、増設後の電池容量（２００（Ａｈ））、負荷電流の分担（２０（Ａ））、放電持続時間（１０（Ａ））、組電池の最大放電電流設定値（２０（Ａ））、放電電流が５０（Ａ）の時の放電電流（２０（Ａ））、放電電流が８０（Ａ）の時の放電電流（２０（Ａ））、放電電流が１００（Ａ）の時の放電電流（２０（Ａ））を記憶している。

また、記憶部６２は、電池増設後のリチウムイオン電池からなる組電池２２の増設電池容量（３００（Ａｈ））、増設後の電池容量（３００（Ａｈ））、負荷電流の分担（３０（Ａ））、放電持続時間（１０（ｈ））、組電池の最大放電電流設定値（３０（Ａ））、放電電流が５０（Ａ）の時の放電電流（３０（Ａ））、放電電流が８０（Ａ）の時の放電電流（３０（Ａ））、放電電流が１００（Ａ）の時の放電電流（３０（Ａ））を記憶している。

図５に戻り、停電信号入力部６３は、直流電源３が出力する直流電流が０（Ａ）となった場合に、直流電源３から停電発生検出信号を受信し、その信号を演算部６４に出力する。
演算部６４は、記憶部６２が記憶している電池情報（図５）や、停電信号入力部６３から出力される信号や、放電電流計測値入力部６５から出力される信号に基づいて演算を行い、その演算結果である上限電流値を上限電流値送信部６６に出力する。演算部６４による演算については後述する。

放電電流計測値入力部６５は、各組電池１、２１、２２の放電電流計測値を放電電流測定部１１ａ〜１１ｃから受信し、演算部６４に出力する。また、放電電流計測値入力部６５は、負荷電流計測値を放電電流計測部１１ｄから受信し、演算部６４に出力する。
上限電流値送信部６６は、演算部６４の演算結果である上限電流値を、各放電電流設定部９ｃ〜９ｅに送信することにより、電流設定部９ｃ〜９ｅが備えるマイクロコントローラ９９（図３）に、上限電流値を記録する。

図７は、本発明の第２の実施形態による制御部６の処理を示すフローチャートである。
始めに、設定値入力部６１は、電池情報の入力を受け付ける（ステップＳ１０１）。この電池情報は、電池管理システム１００ｂの管理者などの操作に基づいて設定値入力部６１に入力される。
電池情報には、鉛蓄電池からなる組電池の並列組電池数（図６では１（列））、各組電池の容量（図６では５００（Ａｈ））、各組電池最大放電電流（図６では５０（Ａ））などの情報が含まれている。また、電池情報には、リチウムイオン電池からなる組電池の並列組電池数（図６では２（列））、各組電池の容量（図６では２００（Ａｈ）、３００（Ａｈ））、各組電池最大放電電流（図６では２０（Ａ）、３０（Ａ））などの情報が含まれている。

次に、所定時間（例えば、１（秒））待機する（ステップＳ１０２）。そして、停電信号入力部６３に停電発生検出信号が入力されたか否かに基づいて、停電が発生したか否かについて演算部６４が判定する（ステップＳ１０３）。
停電が発生していない場合には、ステップＳ１０３で「ＮＯ」と演算部６４は判定し、ステップＳ１０２に進む。一方、停電が発生した場合には、ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」と演算部６４は判定し、ステップＳ１０４に進む。

そして、放電電流計測値入力部６５は、電流計測を行う（ステップＳ１０４）。具体的には、放電電流計測値入力部６５は、放電電流計測部１１ａ〜１１ｄが測定した電流値を受信することにより電流計測を行う。
そして、負荷電流はリチウムイオン電池からなる組電池の分担電流以下か否かについて演算部６４が判定する（ステップＳ１０５）。つまり、負荷電流は、リチウムイオン電池からなる組電池２１、２２の分担電流（図６では、組電池２１の負荷電流の分担（２０（Ａ））と、組電池２２の負荷電流の分担（３０（Ａ））との合計値である５０（Ａ））以下であるか否かについて、演算部６４が判定する。

負荷電流がリチウムイオン電池からなる組電池分担電流以下である場合には、ステップＳ１０５で「ＹＥＳ」と演算部６４は判定し、ステップＳ１０６に進む。
そして、リチウムイオン電池の組電池数（ここでは、組電池２１と組電池２２の２個）と容量（組電池２１の電池容量（２００（Ａｈ）と、組電池２２の電池容量（３００（Ａｈ）））に応じて電流を配分して放電させる（ステップＳ１０６）。例えば、負荷電流をＩ（Ａ）とした場合に、リチウムイオン電池２１には、（Ｉ（Ａ）×２００（Ａｈ））／（２００（Ａｈ）＋３００（Ａｈ））＝２Ｉ／５（Ａ）を上限電流値とする。また、リチウムイオン電池２２には、（Ｉ（Ａ）×３００（Ａｈ））／（２００（Ａｈ）＋３００（Ａｈ））＝３Ｉ／５（Ａ）を上限電流値とする。

上限電流値送信部６６は、組電池２１の上限電流値を、放電電流設定部９ｄに送信し、放電電流設定部９ｄのマイクロコントローラ９９にその上限電流値を記録する。また、上限電流値送信部６６は、組電池２２の上限電流値を、放電電流設定部９ｅに送信し、放電電流設定部９ｅのマイクロコントローラ９９にその上限電流値を記録する。
なお、ステップＳ１０６では、鉛蓄電池からなる組電池１からは放電されない。

一方、負荷電流がリチウムイオン電池からなる組電池分担電流よりも大きい場合には、ステップＳ１０５で「ＮＯ」と演算部６４は判定し、ステップＳ１０７に進む。
そして、リチウムイオン電池からなる組電池２１、２２に、最大放電電流で放電させる（ステップＳ１０７）。ここでは、リチウムイオン電池２１の最大放電電流設定値は、図６に示すように２０（Ａ）に設定されているので、リチウムイオン電池２１に２０（Ａ）で放電させる。
また、リチウムイオン電池２２の最大放電電流設定値は、図６に示すように３０（Ａ）に設定されているので、リチウムイオン電池２２に３０（Ａ）で放電させる。

そして、鉛蓄電池からなる組電池の組電池数は複数か否かについて、記憶部６２が記憶している情報（図６）に基づいて、演算部６４が判定する（ステップＳ１０８）。ここで、鉛蓄電池からなる組電池は組電池１のみであり、組電池数は１個であるので、ステップＳ１０８で「ＮＯ」と判定し、ステップＳ１１０に進む。
そして、リチウムイオン電池からなる組電池２１、２２の放電量を上回る電流を、鉛蓄電池からなる組電池から放電させる（ステップＳ１１０）。

一方、鉛蓄電池からなる組電池の組電池数が複数の場合には、ステップＳ１０８で「ＹＥＳ」と判定し、ステップＳ１０９に進む。
そして、鉛蓄電池の組電池数と容量に応じて、リチウムイオン電池からなる組電池２１、２２の放電電流（ここでは、組電池２１の放電電流２０（Ａ）と、組電池２２の放電電流３０（Ａ）の合計値５０（Ａ））を上回る電流を配分して放電させる（ステップＳ１０９）。
なお、ここでは、鉛蓄電池からなる組電池数は１であるため、放電電流５０（Ａ）を配分せずに、組電池１から放電電流５０（Ａ）を放電させる。
ステップＳ１０９で決定した放電電流値を上限電流値として、鉛蓄電池１に接続されている放電電流設定部９ｃに送信し、放電電流設定部９ｃのマイクロコントローラ９９にその上限電流値を記録する。

そして、停電信号入力部６３に停電発生検出信号の入力が停止したか否かに基づいて、停電が終了したか否かについて演算部６４が判定する（ステップＳ１１１）。
停電が終了していない場合には、ステップＳ１１１で「ＮＯ」と演算部６４は判定し、ステップＳ１０４に進む。一方、停電が終了した場合には、ステップＳ１１１で「ＹＥＳ」と演算部６４は判定し、ステップＳ１０２に進む。

本発明の第２の実施形態によれば、組電池１、２１、２２から負荷４に出力する電流である負荷電流に応じて、それぞれの組電池１、２１、２２から負荷４に出力する電流値を上限電流値として、放電電流設定部１１ｃ、１１ｄ、１１ｅのマイクロコントローラ９９に記録するようにしたので、負荷電流に応じて各組電池１、２１、２２から上限電流値よりも大きな電流が負荷４に供給されることがなくなる。よって、組電池２１、２２に接続される配線に過大な電流が流れることによって組電池２１、２２や、その組電池２１、２２に接続される配線が損傷を受けることを防ぐことができる。

なお、第２の実施形態では、制御部６の記憶部６２に図６に示すような情報が記録されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すような情報を記録するようにしても良い。

図８は、本発明の第２の実施形態による記憶部６２（図５）が記憶する電池情報の他の一例を示す図である。ここでは、鉛蓄電池からなる２つの並列に接続された組電池に、１つのリチウムイオン電池からなる組電池を増設する場合について説明する。

記憶部６２は、リチウムイオン電池を増設する前の２つの鉛蓄電池の容量（５００（Ａｈ）、５００（Ａｈ））、負荷電流（５０（Ａ）、５０（Ａ））、放電持続時間（１０（ｈ）、１０（ｈ））を記憶している。
また、記憶部６２は、電池増設時の負荷電流（１５０（Ａ））を記憶している。
また、記憶部６２は、電池増設後の鉛蓄電池からなる組電池１の電池容量（５００（Ａｈ）、５００（Ａｈ））、負荷電流の分担（５０（Ａ）、５０（Ａ））、放電持続時間（１０（Ａ）、１０（Ａ））、組電池の最大放電電流設定値（５０（Ａ）、５０（Ａ））、放電電流が５０（Ａ）の時の放電電流（０（Ａ）、０（Ａ））、放電電流が１２０（Ａ）の時の放電電流（３５（Ａ）、３５（Ａ））、放電電流が１４０（Ａ）の時の放電電流（４５（Ａ）、４５（Ａ））、放電電流が１５０（Ａ）の時の放電電流（５０（Ａ）、５０（Ａ））を記憶している。

また、記憶部６２は、電池増設後のリチウムイオン電池からなる組電池の増設電池容量（５００（Ａｈ））、増設後の電池容量（５００（Ａｈ））、負荷電流の分担（５０（Ａ））、放電持続時間（１０（ｈ））、組電池の最大放電電流設定値（５０（Ａ））、放電電流が５０（Ａ）の時の放電電流（５０（Ａ））、放電電流が１２０（Ａ）の時の放電電流（５０（Ａ））、放電電流が１４０（Ａ）の時の放電電流（５０（Ａ））、放電電流が１５０（Ａ）の時の放電電流（１５０（Ａ））を記憶している。

制御部６の記憶部６２に図８のような情報が記憶されている場合であっても、図４に示す電池管理システムの構成を用い、図７に示すフローチャートの処理を行うことで、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施形態では、複数の組電池が並列に接続されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、二次電池が直列に接続された組電池ではなく１個の二次電池を並列に接続した電池管理システムに、本発明の第１又は第２の実施形態を適用しても良い。
また、上述した実施形態では、異なる組電池、つまり、鉛蓄電池からなる組電池とリチウムイオン電池からなる組電池とを並列に接続する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、同じ種類の二次電池からなる組電池を並列に接続した電池管理システムに、本発明の第１又は第２の実施形態を適用しても良い。
また、上述した実施形態では、二次電池として鉛蓄電池又はリチウムイオン電池を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、二次電池として、鉛蓄電池やリチウムイオン電池以外の二次電池を用いても良いし、一次電池を用いても良い。

なお、以上説明した実施形態において、図１の電池管理システム１００ａの各部や、図４の電池管理システム１００ｂの各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより電池管理システム１００ａ、１００ｂの制御を行っても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

本発明の第１の実施形態による電池管理システム１００ａの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による電圧調整回路７−１（図１）の構成図である。 本発明の第１の実施形態による放電電流設定部９ａ（図１）の構成図である。 本発明の第２の実施形態による電池管理システム１００ｂの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態による制御部６（図４）の構成図である。 本発明の第２の実施形態による記憶部６２（図５）が記憶する電池情報の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態による制御部６の処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による記憶部６２（図５）が記憶する電池情報の他の一例を示す図である。 特許文献１に記載されている電池管理システムの構成図である。 複数の鉛蓄電池を直列に接続した組電池と複数のリチウムイオン電池を直列に接続した組電池とを並列に接続した場合の放電時間の経過に伴う電池電圧と放電電流の特性を示す図である。

符号の説明

１・・・組電池、１−１〜１−ｎ・・・二次電池、２・・・組電池、２−１〜２−ｍ・・・二次電池、３・・・直流電源、４・・・負荷、５・・・交流電源、６・・・制御部、７−１〜７−ｍ・・・電圧調整回路、８・・・制御部、９ａ〜９ｅ・・・放電電流設定部、１０・・・スイッチ、１１ａ〜１１ｄ・・・放電電流計測部、２１、２２・・・組電池、６１・・・設定値入力部、６２・・・記憶部、６３・・・停電信号入力部、６４・・・演算部、６５・・・放電電流計測値入力部、６６・・・上限電流値送信部、７１・・・バイパス電流制御素子、７２・・・バイパス電流制限素子、７３・・・バイパス電流測定素子、７４・・・電圧誤差増幅器、７５・・・電圧測定用誤差増幅器、９１・・・放電電流制御素子、９２・・・放電電流検出素子、９３・・・放電電流制御用誤差増幅器、９４・・・放電電流測定用誤差増幅器、９９・・・マイクロコントローラ、１００ａ、１００ｂ・・・電池管理システム

Claims (6)

1. 負荷に放電電流を出力する第１の電池と、
   前記第１の電池と並列に接続され前記第１の電池よりも小さい放電電流を前記負荷に出力する第２の電池と、
   前記第１の電池の放電電流を測定する第１の放電電流測定部と、
   前記第１の電池から前記負荷に出力する電流の上限である第１の上限電流値を記憶する第１の上限電流値記憶部と、
   前記第１の放電電流測定部が測定する前記第１の電池から前記負荷への放電電流が、前記第１の上限電流値以下となるように前記第１の電池からの放電電流を調整する第１の電流制御部と、
   前記第１の電池及び前記第２の電池が前記負荷に出力する電流の大きさに応じて前記第１の上限電流値を決定する第１の上限電流値決定部とを備え、
   前記第１の上限電流値記憶部は、前記第１の上限電流値決定部が決定した第１の上限電流値を記憶することを特徴とする電池管理システム。
2. 前記第２の電池の放電電流を測定する第２の放電電流測定部と、
   前記第２の電池から前記負荷に出力する電流の上限である第２の上限電流値を記憶する第２の上限電流値記憶部と、
   前記第２の放電電流測定部が測定する前記第２の電池から前記負荷への放電電流が、前記第２の上限電流値以下となるように前記第２の電池からの放電電流を調整する第２の電流制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の電池管理システム。
3. 前記第１の電池及び前記第２の電池が前記負荷に出力する電流の大きさに応じて前記第２の上限電流値を決定する第２の上限電流値決定部を備え、
   前記第２の上限電流値記憶部は、前記第２の上限電流値決定部が決定した第２の上限電流値を記憶することを特徴とする請求項１または２の項に記載の電池管理システム。
4. 前記第１の電池は、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかの項に記載の電池管理システム。
5. 前記第２の電池は、鉛蓄電池であることを特徴とする請求項１から４までのいずれかの項に記載の電池管理システム。
6. 負荷に放電電流を出力する第１の電池と、前記第１の電池と並列に接続され前記第１の電池よりも小さい放電電流を前記負荷に出力する第２の電池と、前記第１の電池から前記負荷に出力する電流の上限である第１の上限電流値を記憶する第１の上限電流値記憶部と、第１の放電電流測定部と、第１の電流制御部と、第１の上限電流値決定部とを備える電池管理装置により前記第１の電池と前記第２の電池を制御する電池管理方法であって、
   前記第１の放電電流測定部が、前記第１の電池の放電電流を測定する第１の放電電流測定ステップと、
   前記第１の電流制御部が、前記第１の放電電流測定ステップにより測定した前記第１の電池から前記負荷への放電電流が、前記第１の上限電流値以下となるように前記第１の電池からの放電電流を調整する第１の電流制御ステップと、
   第１の上限電流値決定部が、前記第１の電池及び前記第２の電池が前記負荷に出力する電流の大きさに応じて前記第１の上限電流値を決定する第１の上限電流値決定ステップとを有し、
   前記第１の上限電流値記憶部は、前記第１の上限電流値決定ステップが決定した第１の上限電流値を記憶することを特徴とする電池管理方法。

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