JP5633478B2 - 蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、複数のバンクを有する蓄電池に関する。

特許文献１には、蓄放電特性が異なる２種類のバッテリを並列に接続し、互いの特徴を活かしてバッテリ全体として小型化を図る技術が開示されている。また特許文献２には、２種類のバッテリを電動車両に搭載して、走行状況に応じていずれのバッテリを放電するか制御する技術が開示されている。

特開２００４−３６４３５０号公報 特開２００６−７９９８７号公報

前述の特許文献１および特許文献２では、異なる種類のバッテリを組み合わせていかに放電するかという技術が開示されているが、充電（蓄電）に関してはなんら開示されていない。さらに蓄電と放電とを同時に行うことに関してもなんら開示されていない。したがって複数のバッテリを組み合わせたとき、どのように各バッテリの蓄放電を制御するのかが問題となる。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、複数の蓄電部を有し、蓄放電の制御が容易な蓄電池を提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、外部へ放電するための放電用端子（１２）と、
蓄電するための蓄電用端子（１３）と、
放電用端子および蓄電用端子に対してそれぞれ選択的に通電接続されることによって、蓄電用端子から供給される電力を蓄電し、蓄電している電力を放電用端子へ放電する複数の蓄電部（１１，１１ａ〜１１ｃ）と、
通電接続する端子を放電用端子および蓄電用端子のいずれかに切替える場合と、蓄電部をいずれの端子にも通電接続しない場合とに制御する切替手段（３１ａ〜３１ｃ）と、
各蓄電部の電池状態として、少なくとも各蓄電部の蓄電量および開放電圧を監視するとともに、放電中の蓄電部の開放電圧が平均電圧の領域であり、かつ放電中の蓄電部の蓄電量が予め定める予定蓄電量以下になったか否かを監視する監視手段（３０）と、
切替手段を制御し、複数の蓄電部の蓄電および放電を個別に制御する制御手段（３０）と、を含み、
制御手段は、
放電する場合には、１つまたは複数の蓄電部が放電するように、切替手段を制御し、
蓄電する場合には、１つまたは複数の蓄電部に蓄電するように、切替手段を制御し、
放電中の蓄電部の開放電圧が平均電圧の領域であり、かつ放電中の蓄電量が予定蓄電量以下になった場合には、放電中の蓄電部だけでなく、放電していない他の蓄電部のうち１つまたは複数の蓄電部も放電用端子に並列に接続して、同時に放電するように切替手段を制御することを特徴とする蓄電池である。

請求項１に記載の発明に従えば、蓄電池は複数の蓄電部を有する。複数の蓄電部のそれぞれは、放電用端子および蓄電用端子にそれぞれ選択的に通電接続される。また各蓄電部と放電用端子および蓄電用端子との接続は、切替手段によって切り替えられる。１つの蓄電部の接続状態として、放電用端子と接続されている状態と、蓄電用端子に接続されている状態と、いずれの端子とも接続されていない状態とがある。制御手段は、切替手段を有し、蓄電部の蓄電量に応じて、蓄放電を切り替える。具体的には、制御手段は、放電する場合には、１つまたは複数の蓄電部が放電するように、切替手段を制御する。したがって、たとえば１つの蓄電部だけを放電用端子に接続するように切替手段を制御し、他の蓄電部は放電用端子に接続しないように制御する。これによって１つの蓄電部から放電することができる。また制御手段は、蓄電する場合には、１つまたは複数の蓄電部に蓄電するように、切替手段を制御する。したがって、たとえば１つの蓄電部だけを蓄電用端子に接続するように切替手段を制御し、他の蓄電部は蓄電用端子に接続しないように制御する。これによって１つの蓄電部に蓄電することができる。また放電する場合には、２つ以上の蓄電部を放電用端子に並列に接続するように切替手段を制御することができる。このように制御するので、たとえば蓄電と放電とを同時に実行する必要がある場合には、１つの蓄電部を蓄電用端子に接続し、他の１つの蓄電部を放電用端子に接続するように制御することによって、蓄電と放電とを同時に実行することができる。したがって本発明の蓄電池では、複数の蓄電部を有するが、各蓄電部の蓄放電を個別に制御することができる。これによって蓄電池の蓄放電の制御を容易にすることができる。

また本発明に従えば、蓄電部の電池状態として、少なくとも蓄電量を監視する監視手段をさらに含む。蓄電部の蓄電量（ＳＯＣ）を監視する場合、蓄放電特性のノミナル電圧（平均電圧）付近で蓄放電を繰り返すと、電池電圧に変化が少ないため電圧の変化で蓄電量が把握できない。そのため蓄電量の把握にはクーロンカウント法がある。しかしクーロンカウント法（蓄電池へ出入りした電流（電荷）の積算値）では、ＳＯＣの推定値が実ＳＯＣとずれてくるという問題がある。この問題を解決するために、蓄電が完了する蓄電終止電圧、および放電が完了する放電終止電圧になった時点でＳＯＣの値をリセットしている。本発明では、複数の蓄電部によって蓄電池が構成されるので、蓄電池の容量は全ての蓄電部の容量の総和となる。１つの蓄電部のみで構成される従来の蓄電池に比べて、合計の電池容量が同じあれば、本発明の各蓄電部の電池容量は従来の１つの蓄電部の容量よりも少なくなる。電池容量が少なくなれば蓄電終止電圧および放電終止電圧に達する機会が増え、ＳＯＣの値がリセットされる機会が増える。したがってＳＯＣの検出精度を向上することができる。したがって本発明では、ＳＯＣを高精度に監視することができる。

さらに本発明に従えば、制御手段は、放電中の蓄電部が開放電圧が平均電圧の領域であり、かつ予定蓄電量以下になった場合には、放電中の蓄電部だけでなく、放電していない他の蓄電部のうち１つまたは複数を同時に放電するように切替手段を制御する。放電中の蓄電部の蓄電量が少なくなり、放電不可になった場合には、放電する蓄電部を切替える必要がある。しかし放電不可になるまで放電を継続し、放電不可になった後、他の蓄電部に切替えると切替間の瞬間的な電圧降下が発生するという問題がある。そこで本発明では、蓄電量が予定蓄電量以下になり少なくなった場合には、他の蓄電部も並列に接続して、同時に放電するように制御される。したがって切替時に一時的に並列に接続された２つの蓄電部から同時に放電することによって、瞬間的な電圧降下を防ぎ、放電電圧を安定化することができる。

さらに請求項２に記載の発明では、複数の蓄電部のうち、少なくとも２つの蓄電部は放電用端子に並列に接続可能であり、
複数の蓄電部のうち、少なくとも２つの蓄電部は電気的に直列に接続可能であり、
直列に接続可能な蓄電部の接続を、直列接続状態と非直列接続状態とで切り替える直列手段（３１ｃ）をさらに含み、
制御手段は、必要とされる電池電圧に応じて、直列手段を制御することを特徴とする。

請求項２に記載の発明に従えば、複数の蓄電部のうち、少なくとも２つの蓄電部は電気的に直列に接続される。直列手段によって、直列に接続された蓄電部からの電圧を高めることができる。制御手段は、必要とされる電池電圧に応じて、直列手段を制御する。制御手段は、たとえば要求される電池電圧が１つ蓄電部の電圧では不足していると判断した場合には、直列手段が直列接続状態となるように制御し、直列接続状態となった複数の蓄電部から放電するように切替手段を制御する。したがって電池電圧が不足している場合には、直列に接続することによって不足分を補うことができる。また直列接続状態であるか否かを制御することによって、電池電圧を可変にすることができる。これによって電圧が異なるシステムにも対応することができる。したがって負荷ならびに用途の汎用性を高めることができる。

また請求項３に記載の発明では、制御手段は、監視手段よって蓄電が完了する蓄電終止電圧になった時点で蓄電量を満蓄電の値にリセットし、放電が完了する放電終止電圧になった時点で蓄電量を完全放電の値にリセットすることを特徴とする。
請求項３に記載の発明に従えば、蓄電が完了する蓄電終止電圧、および放電が完了する放電終止電圧になった時点でＳＯＣの値をリセットしている。したがって蓄電量の検出精度を向上することができ、蓄電量を高精度に監視することができる。
なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の蓄電池１０を簡略化して示す模式図である。 蓄電池１０の一例を示す模式図である。 蓄電池１０の他の例を示す模式図である。 充電システム２０を簡略化して示すブロック図である。 ＢＭＵ３０の放電における処理を示すフローチャートである。 ＳＯＣとＯＣＶとの関係を示すグラフである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図６を用いて説明する。図１は、第１実施形態の蓄電池１０を簡略化して示す模式図である。蓄電池１０は、たとえばリチウムイオン二次電池等からなるバンク１１を複数組み合わせた集合体である。蓄電池１０は、直流電力を蓄電したり、蓄電された直流電力を放電したりすることが可能となっている。蓄電池１０は、外部へ放電するための放電用端子１２と、蓄電するための蓄電用端子１３とを有する。蓄電池１０は、複数のバンク１１が筐体１４内に収納されて構成されている。筐体１４は、直方体状ケースであり、たとえば樹脂および鋼板からなる。

各バンク１１は、電気絶縁性樹脂の外装ケース１５によって覆われる。外装ケース１５から露出するように、正極端子１６および負極端子１７が設けられる。蓄電池１０が有するバンク１１の個数は、変更可能である。図２は、蓄電池１０の一例を示す模式図である。図３は、蓄電池１０の他の例を示す模式図である。図１〜図３に示すように、筐体１４内のバンク１１の数は、適宜変更可能である。たとえば、他の装置で使用条件を満足しないバンク１１を、蓄電池１０に追加してリサイクル利用することも可能である。バンク１１の個数を増加すると、蓄電池１０全体として電池容量が増加する。筐体１４内に新たなバンク１１を設置できる設置スペースがあれば、設置スペース内でバンク１１の数を増減させることができる。バンク１１の数を増減させても、見かけ上は蓄電池１０として同じであるので、蓄電池１０外の構成・制御を変更する必要がない。

図４は、充電システム２０を簡略化して示すブロック図である。充電システム２０は、電力供給契約に基づいて電力供給元の電力系統から供給される電力を、建物内の交流電力線２１に接続された電気負荷に給電可能なシステムである。電力会社の電力系統から供給される購入電力（系統電力）は、交流電力線２１によって建物内に導入される。充電システム２０は、たとえば住宅である建物内に配線された交流電力線２１と、太陽光によって発電を行う太陽光発電機（図示せず）と、交流電力線２１に電気的に接続された一般負荷（図示せず）と、各部を制御する電子制御装置（Electronic Control Unit：略称ＥＣＵ）２４と、電力を変換するパワーコンディショナ（略称パワコン）２５と、交流電力線２１にパワコン２５を介して接続された蓄電池１０と、車載用蓄電池２２を充電するための充電スタンド２３と、を備えている。車両は、比較的容量の大きな車載用蓄電池２２を搭載した車両である。

太陽光発電機は、太陽光発電手段であって、発電した太陽光電力をパワコン２５に系統外電力として供給する。太陽光発電機は、建物の屋根に太陽光パネル（図示せず）を設け、太陽光を利用して発電するものである。

パワコン２５は、交流電力線２１に電気的に接続される。またパワコン２５は、太陽光発電機からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力線２１へ供給する。またパワコン２５は、蓄電池１０と電気的に接続される。パワコン２５は、系統電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を蓄電池１０へ蓄電用の電力として供給する。またパワコン２５は、蓄電池１０が放電した直流電力を交流電力に変換して、交流電力線２１へ供給する。またパワコン２５は、充電スタンド２３とも電気的に接続される。パワコン２５は、系統電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を車載用蓄電池２２へ充電を含む負荷機器の電力として供給する。またパワコン２５は、蓄電池１０からの直流電力を昇圧し、昇圧した直流電力を車載用蓄電池２２へ充電を含む負荷機器の電力として供給する。パワコン２５は、蓄電池１０の最大放電電圧および最大放電電流を許容するように構成される。

次に、充電スタンド２３に関して説明する。充電スタンド２３は、たとえば建物の外部に設置されている。充電スタンド２３は、パワコン２５と電気的に接続される。充電スタンド２３は、パワコン２５からの電力を充放電コネクタを介して車両に搭載される車載用蓄電池２２へ供給する。

充電スタンド２３には、外部に延出する充放電ケーブル（図示せず）が設けられる。充放電ケーブルの先端部には、接続端子部に相当する充放電コネクタが取付けられている。また充電スタンド２３内には、図示は省略するが、ＥＣＵ２４と通信する通信ユニットおよび充電制御する制御装置などが設けられる。制御装置は、通信ユニットによってＥＣＵ２４と通信することにより、車載用蓄電池２２の充放電を制御する。

車両には、図示は省略するが、充放電コネクタの差込口が設けられている。この差込口に充電スタンド２３の充放電コネクタを差し込んで接続することにより、車載用蓄電池２２を充電することが可能となっている。

充電スタンド２３には、報知手段に相当する表示部、各部を操作する操作スイッチ２３ａおよび安全確保のための非常停止ボタンを備えている。表示部には、たとえば車載用蓄電池２２の残量や充電状態などを表示する。また操作スイッチ２３ａを操作することによって、充電開始および充電終了を指示する。

充放電コネクタを車両の差込口に差し込んだ状態で、充電スタンド２３を操作して充電の開始操作をすると、要求電流が車両から充電スタンド２３に与えられる。充電スタンド２３の制御装置は、要求電流をＥＣＵ２４に送信する。すると、ＥＣＵ２４がパワコン２５を制御して要求電流に対応した電流が充電スタンド２３に供給される。そして充電スタンド２３は、パワコン２５からの供給電流を充放電コネクタを通して車載用蓄電池２２に供給する。これによって車載用蓄電池２２が充電される。

次に、ＥＣＵ２４に関して説明する。ＥＣＵ２４は、各部を制御する充電用制御手段としての機能も有する。ＥＣＵ２４は、パワコン２５および充電スタンド２３と通信可能に電気的に接続される。ＥＣＵ２４は、入力された指示に従って、各部が動作するように各部に制御指令を与える。

ＥＣＵ２４は、構成の図示は省略するが、各種信号が入力される入力回路と、入力回路からの信号を用いて各種演算を実行するマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータによる演算に基づいて各部を制御する制御信号を出力する出力回路と、を備えている。マイクロコンピュータは、各種のデータ、演算結果等を記憶する記憶手段としてのロム（Read-Only Memory：略称ＲＯＭ）、ラム（Random Access Memory：略称ＲＡＭ）等を内蔵し、あらかじめ設定された定数や変数および制御プログラムや更新可能な制御プログラムを有し、各処理を実行する。ＥＣＵ２４は、たとえばパワコン２５の電力供給先の切替えを制御する。

次に、蓄電池１０に関して説明する。蓄電池１０は、ＢＭＵ３０（Battery Management Unit：電池管理ユニット）３０、複数のバンク１１ａ〜１１ｃ、複数の切替部３１ａ〜３１ｃ、複数のダイオード３６ａ，３６ｂを含んで構成される。図４に示す蓄電池１０では、３つのバンク１１ａ〜１１ｃを有し、それぞれ第１バンク１１ａ、第２バンク１１ｂ、および第３バンク１１ｃと称する。蓄電池１０は、パワコン２５と蓄電用配線３２および放電用配線３３で電気的に接続される。蓄電池１０の放電用端子１２には、放電用配線３３が接続される。蓄電池１０の蓄電用端子１３には、蓄電用配線３２が接続される。放電用端子１２から、蓄電池１０内には放電用配線３３が延びている。また蓄電用端子１３から、蓄電池１０内には蓄電用配線３２が延びている。

ＢＭＵ３０は、各切替部３１ａ〜３１ｃを制御する。またＢＭＵ３０は、各バンク１１ａ〜１１ｃの電池状態を監視する監視手段としての機能、ならびに電圧の変化や電圧のばらつき、および電荷の移動量を計算する計算手段としての機能も有する。ＢＭＵ３０は、ＥＣＵ２４と同様に入力回路、マイクロコンピュータ、および出力回路を備えている。マイクロコンピュータが有する記憶手段には、各バンク１１ａ〜１１ｃの電池状態がデータとして随時蓄積されている。蓄積される電池状態のデータは、たとえば各バンク１１ａ〜１１ｃの電池電圧、畜放電電流および温度などである。ＢＭＵ３０は、記憶手段に記憶されるデータを用いて、各バンク１１ａ〜１１ｃのＳＯＣおよび各バンク１１ａ〜１１ｃの蓄放電能力を把握している。ＢＭＵ３０は、パワコン２５に供給可能な電力情報を送信する。

第１バンク１１ａおよび第２バンク１１ｂは、蓄電用配線３２および放電用配線３３と選択的に通電接続可能である。第１バンク１１ａの端子には、第１切替部３１ａが設けられる。第１切替部３１ａは、第１バンク１１ａの端子を、蓄電用配線３２に通電接続（以下、単に「接続」ということがある）している状態、放電用配線３３に接続している状態、いずれの配線とも接続していない状態とを切り替える。第１切替部３１ａは、ＢＭＵ３０によって制御される。図４では、第１切替部３１ａは、第１バンク１１ａの端子と蓄電用配線３２とを接続している。

第２バンク１１ｂの構成も第１バンク１１ａと同様である。第２バンク１１ｂの端子には、第２切替部３１ｂが設けられる。第２切替部３１ｂは、第２バンク１１ｂの端子を、蓄電用配線３２に接続している状態、放電用配線３３に接続している状態、いずれの配線とも接続していない状態とを切り替える。第２切替部３１ｂは、ＢＭＵ３０によって制御される。図４では、第２切替部３１ｂは、第２バンク１１ｂの端子と放電用配線３３とを接続している。

第３バンク１１ｃは第１バンク１１ａと接続するための端子３５を有する。また第３バンク１１ｃの端子３５には、第３切替部３１ｃが設けられる。第３切替部３１ｃは、第３バンク１１ｃの端子３５を、第１バンク１１ａに直列接続している直列接続状態と、第１バンク１１ａと直列に接続していない非直列接続状態とを切り替える直列手段である。第３切替部３１ｃは、ＢＭＵ３０によって制御される。図４では、第３切替部３１ｃは、第３バンク１１ｃの端子３５と接続していない。したがって第１バンク１１ａと第３バンク１１ｃとは、電気的に直列に接続可能に構成される。

また蓄電池１０内に設けられるダイオード３６ａ，３６ｂは、電流の逆流を防止するために、各バンク１１の端子に設けられる。蓄電用のダイオード３６ａは、パワコン２５から各バンク１１へ電流が流れることを許可するように蓄電用配線３２に設けられる。また放電用のダイオード３６ｂは、第１バンク１１ａおよび第２バンク１１ｂからパワコン２５へ電流が流れることを許可するように放電用配線３３に設けられる。

次に、ＢＭＵ３０の制御に関して説明する。ＢＭＵ３０は、蓄電する場合、いずれか１つのバンク１１ａ〜１１ｃを蓄電用配線３２と接続するように各切替部３１ａ〜３１ｃを制御する。したがって、たとえば第１バンク１１ａを蓄電用配線３２と接続した場合には、第２バンク１１ｂおよび第３バンク１１ｃは蓄電用配線３２とは接続しないように各切替部３１ａ〜３１ｃを制御する。これによって１つのバンク１１に対して蓄電することができる。

次に、ＢＭＵ３０の制御に関して説明する。図５は、ＢＭＵ３０における処理を示すフローチャートである。図５に示す処理は、繰返し実行される処理である。また図５で示す第１バンク１１ａは、第１バンク１１ａと第３バンク１１ｃとが直列接続状態にある場合も第１バンク１１ａとして記載している。したがって第１バンク１１ａと第３バンク１１ｃとの接続状態は、図５のフローが開始される前に決定しており、第１バンク１１ａの蓄電中または放電中に第３切替部３１ｃが切替制御されることはない。第１バンク１１ａと第３バンク１１ｃとが直列接続状態にある場合に、第１バンク１１ａを蓄電すると第３バンク１１ｃも同時に蓄電され、第１バンク１１ａを放電すると第３バンク１１ｃも放電する。

フローが開始されると、ステップＳ１では、第１バンク１１ａが放電中であるか否かを判断し、放電中の場合には、ステップＳ２に移り、放電中でない場合には、ステップＳ８に移る。ステップＳ２では、放電している第１バンク１１ａのＳＯＣが２０％以下であるか否かを判断し、２０％以下である場合には、ステップＳ３に移り、２０％以下でない場合には、ＳＯＣに余裕があるので本フローを終了する。

ステップＳ３では、第２バンク１１ｂが蓄電中であるか否かを判断し、蓄電中の場合には、ステップＳ７に移り、蓄電中でない場合には、ステップＳ４に移る。ステップＳ７では、第１バンク１１ａの放電を中止し、本フローを終了する。ステップＳ７では、放電中の第１バンク１１ａのＳＯＣが２０％以下と少ないが、第２バンク１１ｂが蓄電中であるので、第２バンク１１ｂからの放電することができない。したがって第１バンク１１ａの放電を中止する処理を実行している。

ステップＳ４では、第２バンク１１ｂが蓄電中でないので、第２切替部３１ｂを放電用端子１２に接続するように切替え、ステップＳ５に移る。ステップＳ５では、ステップＳ４の処理の実行から所定時間（例えば、１秒）が経過したか否かを判断し、１秒を経過している場合には、ステップＳ６に移り、経過するまでステップＳ５の処理を繰返す。したがってステップＳ５における処理では、ＳＯＣ２０％以下のバンク１１と、第２バンク１１ｂとが同時に放電している。

ステップＳ６では、第１切替部３１ａを蓄電用端子１３に接続するように切替え、本フローを終了する。このまま放電を続けるとＳＯＣ２０％以下の第１バンク１１ａの蓄電量がなくなり放電できなくなるが、既に第２バンク１１ｂが放電しているので、第１バンク１１ａは蓄電するために制御される。

ステップＳ８では、第１バンク１１ａが放電中でないので、第１バンク１１ａが蓄電中であるか否かを判断し、蓄電中の場合には、ステップＳ９に移り、蓄電中でない場合には、蓄電中でも放電中でもないのでＳＯＣの制御が不要として、本フローを終了する。

ステップＳ９では、第１バンク１１ａは蓄電中であるので、ＳＯＣが１００％になったか否かを判断し、１００％の場合には、ステップＳ１０に移り、１００％でない場合には、本フローを終了する。ステップＳ１０では、ＳＯＣが１００％であるので、蓄電を終了するように第１切替部３１ａを制御し、本フローを終了する。

このように第１バンク１１ａが放電中に残量が少なくなり、第２バンク１１ｂが蓄電中でない場合には、第２バンク１１ｂに放電が切り替えられる。そして切り替える際には、１秒経過するまで第１バンク１１ａと第２バンク１１ｂとが同時に放電するよう、第１バンク１１ａおよび第２バンク１１ｂの電圧の平均値および昇圧、降圧を考慮した上で制御される。これによって切り替える際に、瞬断を防ぐことができる。

また第２バンク１１ｂの処理も、図５に示す第１バンク１１ａの処理と同様の処理で実行される。具体的には、図５に示す「第１バンク」と「第２バンク」との記載を入れ替えることによって、第２バンク１１ｂの処理となる。

ＢＭＵ３０の他の制御として、たとえば第１バンク１１ａが蓄電中に、放電する場合には、第２バンク１１ｂを放電するように第２切替部３１ｂを制御する。これによって蓄電池１０全体としては、蓄電しながら放電することができる。したがってＢＭＵ３０は、蓄電中に放電する場合には、蓄電していないバンク１１を放電するように制御する。同様に放電中に蓄電する場合には、放電していないバンク１１を蓄電するように制御する。

次に、他のバンク１１と同時に放電するタイミングに関して説明する。図６は、１つのバンク１１の単セル当たりのＳＯＣとＯＣＶ（Open Current Voltage：開放電圧）との関係を示すグラフである。ＯＣＶとＳＯＣとは相関関係がある。ＳＯＣが約２０％以上８０％以下では、ＯＣＶは平均電圧でほぼ一定であり、たとえば３．２Ｖである。したがってＢＭＵ３０は、ＳＯＣを算出するため、クーロンカウント法（バンク１１へ出入りした電荷（電流）の積算値）に基づいて、ＳＯＣを推定する。このＳＯＣの推定値が２０％以下になると、推定値の誤差も考慮して、他のバンク１１への切替えタイミングと判断する。このように平均電圧の領域で早めに切り替えを行うことによって、切り替え時の電圧低下を最小限に抑えることができる。したがって前述のように、ＳＯＣが２０％以下になると、ＢＭＵ３０は、他のバンク１１も同時に放電するように切替部３１ａ〜３１ｃを制御する。

以上説明したように本実施形態の蓄電池１０は、蓄電池１０は複数の蓄電部として複数のバンク１１を有する。複数のバンク１１のそれぞれは、放電用端子１２および蓄電用端子１３にそれぞれ電気的に接続される。また複数のバンク１１と２つの端子１２，１３との接続は、切替手段である切替部３１ａ〜３１ｃによって切り替えられる。１つのバンク１１の接続状態として、放電用端子１２と接続されている状態と、蓄電用端子１３に接続されている状態と、いずれの端子１２，１３とも接続されていない状態とがある。制御手段であるＢＭＵ３０は、切替部３１ａ〜３１ｃを制御し、各バンク１１の蓄電量に応じて蓄放電を制御する。具体的には、ＢＭＵ３０は、放電する場合には、１つまたは複数のバンク１１が放電するように、切替部３１ａ〜３１ｃを制御する。したがって、たとえば１つのバンク１１だけを放電用端子１２に接続するように切替部３１ａ〜３１ｃを制御し、他のバンク１１は放電用端子１２に接続しないように制御する。これによって１つのバンク１１から放電することができる。またＢＭＵ３０は、蓄電するには、１つまたは複数のバンク１１に蓄電するように、切替部３１ａ〜３１ｃを制御する。したがって、たとえば１つのバンク１１だけを蓄電用端子１３に接続するように切替部３１ａ〜３１ｃを制御し、他のバンク１１は蓄電用端子１３に接続しないように制御する。これによって１つのバンク１１に蓄電することができる。また放電する場合には、２つ以上のバンク１１を放電用端子１２に並列に接続するように切替部３１ａ〜３１ｃを制御することができる。このように制御するので、たとえば蓄電と放電とを同時に実行する必要がある場合には、第１バンク１１ａを蓄電用端子１３に接続し、第２バンク１１ｂを放電用端子１２に接続するように制御することによって、蓄電と放電とを同時に実行することができる。したがって本実施形態の蓄電池１０では、複数のバンク１１を有するが、各バンク１１の蓄放電を個別に制御することができる。これによって蓄電池１０の蓄放電の制御を容易にすることができる。

また本実施形態では、ＢＭＵ３０は、複数のバンク１１のそれぞれの電池状態のうち、少なくとも蓄電量を監視する監視手段として機能する。バンク１１のＳＯＣを監視する場合、蓄放電特性の平均電圧（図６では３．２Ｖ）付近で蓄放電を繰り返すと、電池電圧に変化が少ないため電圧の変化で蓄電量の正確な把握できない。そのため蓄電量の把握にはクーロンカウント法がある。しかしクーロンカウント法では、ＳＯＣの推定値が実ＳＯＣとずれてくるという問題がある。この問題を解決するために、蓄電が完了する蓄電終止電圧（図６では３４５Ｖ）、および放電が完了する放電終止電圧（図６では２．５Ｖ）になった時点でＳＯＣの値をリセットしている。本実施形態では、複数のバンク１１によって蓄電池１０が構成されるので、蓄電池１０の容量は全てのバンク１１の容量の総和となる。１つのバンクのみで構成される従来の蓄電池に比べて、合計の電池容量が同じあれば、本実施形態の各バンク１１の電池容量は従来の１つのバンクの電池容量よりも少なくなる。電池容量が少なくなれば蓄電終止電圧および放電終止電圧に達する機会が増え、ＳＯＣの値がリセットされる機会が増える。したがってＢＭＵ３０は、ＳＯＣの検出精度を向上することができる。

さらに本実施形態では、ＢＭＵ３０は、放電中のバンク１１が予定蓄電量であるＳＯＣ２０％以下になった場合には、放電中のバンク１１だけでなく、放電していない他のバンク１１のうち１つまたは複数を同時に放電するように切替部３１ａ〜３１ｃを制御する。放電中のバンク１１の蓄電量が少なくなり、放電不可になった場合には、放電するバンク１１を切替える必要がある。しかし放電不可になるまで放電を継続し、放電不可になった後、他のバンク１１に切替えると切替間の瞬間的な電圧降下が発生するという問題がある。そこで本実施形態では、ＢＭＵ３０は、図５に示すようにＳＯＣが２０％以下になり少なくなった場合には、並列に接続されている他のバンク１１も同時に放電するように制御する。したがって切替時に一時的に並列に接続された２つのバンク１１から同時に放電することによって、瞬間的な電圧降下を防ぎ、放電電圧を安定化することができる。

また本実施形態では、複数のバンク１１のうち、第１バンク１１ａと第３バンク１１ｃは電気的に直列に接続される。直列手段である第３切替部３１ｃによって、直列に接続されたバンク１１の接続が直列接続状態の場合には、電圧を高めることができる。ＢＭＵ３０は、必要とされる電池電圧に応じて第３切替部３１ｃを制御し、たとえば放電に要求される電池電圧が１つバンク１１の電圧では不足している判断した場合には、図６に示すように第３切替部３１ｃが直列接続状態となるように制御する。そして、直列接続状態となった第１バンク１１ａおよび第３バンク１１ｃから放電するように切替部３１ａ〜３１ｃを制御する。したがって電池電圧が不足している場合には、直列に接続することによって不足分を補うことができる。また直列接続状態か否かを制御することによって、電池電圧を可変にすることができる。これによってパワコン２５からの電圧が異なるシステムにも対応することができる。したがって負荷および用途の汎用性を高めることができる。

本実施形態の作用および効果を換言すると、蓄電池１０を複数の小容量蓄電池であるバンク１１を組み合わせて構成し、大容量化を実現することができる。また蓄電池１０をバンク構成にするにあたり、以下の利点がある。

蓄電池１０の蓄放電を繰り返す際、大容量蓄電池１つで構成するのに比べバンク１１を構成する小容量蓄電池は、完全放電および満蓄電される頻度が高くなり、ＳＯＣの演算を一度リセットできるため、ＳＯＣの推定精度が向上することができる。

また蓄電池１０の容量アップをする際も、バンク１１を追加するのみで実現でき、システム全体の見直しも不要なことから、容易である。換言すると、バンク１１を増減させても、見かけ上電池パックとしては同じであるため、蓄電池１０外の構成は変更する必要がない。

また複数のバンク１１のそれぞれが放電用端子１２および蓄電用端子１３に並列に接続可能な構成であるため、１つの蓄電池１０で蓄放電が同時に可能となる。これにより、蓄電池１０の電力を車両の車載用蓄電池２２へ充電しつつ、太陽光発電で発電した電力を蓄電池１０に蓄電することができるため、自然エネルギーを最大限に活用することができる。換言すると、蓄電池１０から車載用蓄電池２２へ蓄電している時も太陽光発電電力を無駄にすることなく蓄電池１０に蓄電することができる。将来的には、購入電力料金を減らすことができ、系統電力への負荷低減効果も期待することができる。

一方、バンク構成の欠点として、放電時のバンク１１切り替えで、瞬時的な電圧降下が発生する点が挙げられるが、前述のように瞬間的に２つのバンク１１を同時に放電し、電圧が安定化した時点でバンク１１を切り替えすることで、瞬断を防ぐことができる。

このように蓄電池１０はバンク構成であるが、ＥＣＵ２４およびパワコン２５は、蓄電池１０がバンク構成であるかどうかは認識しなくても良い。したがって本実施形態の蓄電池１０の利点は、制御側の立場で蓄電池１０を見たときに、制御が従来の蓄電池と変わらずに使いやすい点がある。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の第１実施形態では、蓄電池１０は充電システム２０に用いられる構成であるが、このようなシステムの適用に限るものではなく、他のシステムに用いてもよい。

前述の第１実施形態では、各バンク１１の蓄放電特性は互いに等しいが、互いに等しい構成に限るものではなく、各バンク１１がそれぞれ異なる蓄放電特性を有していてもよい。

また前述の第１実施形態では、直列に接続されるバンク１１は、第１バンク１１ａおよび第３バンク１１ｃであったが、これに限るものではなく、第２バンク１１ｂと第１バンク１１ａとを直列に接続可能な構成であってもよく、３つ以上を直列に接続する構成であってもよい。

また前述の第１実施形態では、直列に接続されるバンク１１を有するが、直列に接続されるバンク１１を有しない構成であってもよい。したがって全てのバンク１１が並列に接続されるように構成してもよい。

また前述の第１実施形態では、各バンク１１を個別に切替え制御しているが、個別に切替る制御には、グループ毎に切替制御する場合も含まれる。たとえばバンク１１の数が多く、２個のバンク１１を１つのグループとして、３つのグループを構成し、合計６個のバンク１１からなる蓄電池１０の場合には、各グループ毎に切替制御してもよい。またグループを構成するバンク１１は、固定してもよく、固定せずに変動するようにしてもよい。

前述の第１実施形態では、第１バンク１１ａと第３バンク１１ｃとを直列に接続するかは、第１バンク１１ａが蓄電中および放電中には実施しないように制御しているが、このような制御に限るものではなく、蓄電中および放電中に第３切替部３１ｃの接続状態を切り替えても良い。

１０…蓄電池
１１…バンク（蓄電部）
１１ａ…第１バンク（蓄電部）
１１ｂ…第２バンク（蓄電部）
１１ｃ…第３バンク（蓄電部）
１２…放電用端子
１３…蓄電用端子（蓄電用端子）
３０…ＢＭＵ（制御手段，監視手段）
３１ａ…第１切替部（切替手段）
３１ｂ…第２切替部（切替手段）
３１ｃ…第３切替部（直列手段）
３２…蓄電用配線
３３…放電用配線
３５…第３バンク１１ｃの端子
３６ａ…充電用のダイオード
３６ｂ…放電用のダイオード

Claims (3)

1. 外部へ放電するための放電用端子（１２）と、
   蓄電するための蓄電用端子（１３）と、
   前記放電用端子および前記蓄電用端子に対してそれぞれ選択的に通電接続されることによって、前記蓄電用端子から供給される電力を蓄電し、蓄電している電力を前記放電用端子へ放電する複数の蓄電部（１１，１１ａ〜１１ｃ）と、
   通電接続する端子を前記放電用端子および前記蓄電用端子のいずれかに切替える場合と、前記蓄電部をいずれの前記端子にも通電接続しない場合とに制御する切替手段（３１ａ〜３１ｃ）と、
   前記各蓄電部の電池状態として、少なくとも前記各蓄電部の蓄電量および開放電圧を監視するとともに、放電中の前記蓄電部の前記開放電圧が平均電圧の領域であり、かつ放電中の前記蓄電部の蓄電量が予め定める予定蓄電量以下になったか否かを監視する監視手段（３０）と、
   前記切替手段を制御し、前記複数の蓄電部の蓄電および放電を個別に制御する制御手段（３０）と、を含み、
   前記制御手段は、
   放電する場合には、１つまたは複数の蓄電部が放電するように、前記切替手段を制御し、
   蓄電する場合には、１つまたは複数の蓄電部に蓄電するように、前記切替手段を制御し、
   放電中の前記蓄電部の前記開放電圧が前記平均電圧の領域であり、かつ放電中の前記蓄電量が前記予定蓄電量以下になった場合には、放電中の前記蓄電部だけでなく、放電していない他の前記蓄電部のうち１つまたは複数の前記蓄電部も前記放電用端子に並列に接続して、同時に放電するように前記切替手段を制御することを特徴とする蓄電池。
2. 前記複数の蓄電部のうち、少なくとも２つの前記蓄電部は前記放電用端子に並列に接続可能であり、
   前記複数の蓄電部のうち、少なくとも２つの前記蓄電部は電気的に直列に接続可能であり、
   前記直列に接続可能な蓄電部の接続を、直列接続状態と非直列接続状態とで切り替える直列手段（３１ｃ）をさらに含み、
   前記制御手段は、必要とされる電池電圧に応じて、前記直列手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
3. 前記制御手段は、前記監視手段よって蓄電が完了する蓄電終止電圧になった時点で前記蓄電量を満蓄電の値にリセットし、放電が完了する放電終止電圧になった時点で前記蓄電量を完全放電の値にリセットすることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電池。

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