JP6056344B2 - 電池接続制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池接続制御装置に関するものである。

複数の電池パックを並列接続する際に、個々の電池に電圧差がある場合に、電圧の高い電池から電圧の低い電池に向かって過大な突入電流が流れることを防止するために、電位差が所定以下となるよう電圧の低い電池に充電してから、電池を並列接続する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−３０９５６７号公報

ここで、複数の電池を並列接続する際に電池に過大な突入電流が流れると、電池の寿命の低下や電池の発熱等の可能性があるため、電池に過大な突入電流が流れることを確実に防止する必要がある一方、短時間で電池を並列接続することができる方法が望まれている。

しかしながら上記特許文献１に記載の方法では、電圧の低い電池に対して充電をして、電圧の高い電池に電圧を合わせるため、充電器へ電池を接続する工程および、電池を充電する工程が必要となり、電池の並列接続完了までに時間がかかるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、複数の電池を並列接続する際に、過大な突入電流を抑制しながら、短時間で電池を並列接続することができる電池接続制御装置を提供することである。

本発明は、複数の電池を並列接続する際に、並列接続するための電池から一対の電池を選択して並列接続した場合における突入電流を演算する処理を、全ての電池組合せについて実行し、演算した突入電流が所定の上限電流値以下であると判定された電池組合せのうち、上記突入電流が最も大きい電池組合せを並列接続するための電池の組合せとして設定することにより上記課題を解決する。

本発明によれば、複数の電池を並列接続する際に、一対の電池の突入電流Ｉ_ｐｑを演算する処理を、並列接続するための電池全ての組合せについて実行し、演算した突入電流が所定の上限電流値以下であると判定された電池組合せのうち、上記突入電流が最も大きい電池組合せを抽出することで、並列接続するのに適した電池組合せを設定することができ、これにより過大な突入電流を抑制しながら、不要な電池並列接続試行を行うことなく短時間で電池を並列接続することが可能となる。

図１は、本実施形態に係る電池接続システムを示す構成図である。 図２は、第１実施形態における電池並列接続方法を示すフローチャートである。 図３は、第２実施形態における電池並列接続方法を示すフローチャートである。 図４は、第３実施形態における電池並列接続方法を示すフローチャートである。 図５は、第４実施形態における電池並列接続方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

<<第１実施形態>>
図１は、本実施形態に係る電池接続システムを示す構成図である。本実施形態に係る電池接続システム１００は、予め準備したｍ個の電池のうち、ｎ個の電池（ただし、ｎ≦ｍ）を並列接続するためのシステムであり、図１に示すように、電池接続制御装置１０と、電池接続装置２０と、電装負荷３０と、ｍ個の電池４０_＿１〜４０_＿ｍと、各電池の電圧、電流を検出する電圧センサ５０および電流センサ６０とを備えている。なお、図１に示す電池接続システム１００においては、複数の電池を並列接続した場合には、並列接続された複数の電池は、電装負荷３０（たとえば、家庭用あるいは車載のランプ類、エアコン類、およびオーディオ類など）に電力を供給するための電池モジュールとして機能する。

電池接続制御装置１０は、複数の電池から並列接続するための電池組合せを設定する装置であり、具体的には、電池接続制御装置１０は、並列接続するための電池から一対の電池を選択して、選択した一対の電池を並列接続させた場合に電池間に流れる電流である突入電流を演算する処理を、並列接続するための電池全ての組合せについて実行し、上記演算結果に基づいて、並列接続するための電池の組合せを設定する。なお、上記突入電流は、電圧センサ５０および電流センサ６０により検出された各電池の電圧および電流に基づいて演算されるものであり、その演算方法は後述する。

電池接続装置２０は、電池を並列接続するための装置である。具体的には、電池接続制御装置１０が設定した並列接続するための電池組合せを構成する一対の電池を、リレー等のスイッチ２１を介して並列接続する。

次いで、本実施形態における複数の電池から並列接続するための電池の組合せを設定する具体的な方法について説明する。

図２は、電池接続システム１００に備えられたｍ個の電池から、ｎ個の電池を予め抽出し、抽出したｎ個の電池を並列接続する動作例を示すフローチャートである。なお、本フローチャートに示す処理の開始時には、電池接続装置２０の各スイッチ２１は全てオフ（すなわち、いずれの電池も並列接続されていない）状態である。
以下においては、電池接続システム１００に備えられたｍ個の電池から、予め抽出されたｎ個のセルを並列接続する場合を例示して説明する。なお、抽出するセルの数としては、たとえば、予め所定の電池数を設定してもよいし、得ようとする電池モジュールにおける電池容量に応じて、並列接続することが必要な電池数を設定してもよい。

まず、ステップＳ１０１では、電池接続制御装置１０は、予め抽出されたｎ個のセルを、並列接続するための複数の電池として特定する。本実施形態においては、ここで特定した電池のなかから、並列接続するための電池の組合せが設定される。また、この際には、電池接続制御装置１０により、特定した電池全ての電圧および内部抵抗を取得する処理が行われる。ここで、電池の電圧および内部抵抗を取得する手段としては、たとえば、作業者がテスター等で予め電池の電圧および内部抵抗を計測して電池接続制御装置１０に入力した値を、電池接続制御装置１０が取得してもよい。もしくは、電池接続制御装置１０が、電池接続装置２０のスイッチ２１がオンされていた際に検出された電池の電圧および電流から算出した内部抵抗を記憶しておき、この記憶された各電池の内部抵抗と、電圧センサ５０で検出される電圧とを読み込んで取得してもよい。

ステップＳ１０２では、電池接続制御装置１０が、一対の電池を並列接続した場合の突入電流Ｉ_ｐｑを演算する処理を、ステップＳ１０１で特定された電池全ての組合せについて実行する。具体的には、電池接続制御装置１０は、ステップＳ１０１で特定した電池から一対の電池を選択し、選択した一対の電池を並列接続した場合に電池間に流れる電流である突入電流Ｉ_ｐｑを演算する処理を、ステップＳ１０１で特定した電池全ての組合せについて実行する。ここで、上記突入電流Ｉ_ｐｑは下記式（１）にしたがい演算する。
Ｉ_ｐｑ＝ΔＶ／Ｒ ・・・（１）
上記式（１）中、ΔＶは一対の電池間の電圧差、Ｒは一対の電池を並列接続した場合における並列回路内の抵抗である。ここで、電位差を有する一対の電池を並列接続した場合における並列回路内の抵抗Ｒは、並列回路で形成された閉ループ内の抵抗であり、並列接続した各電池の内部抵抗を加算した値で表すことができ、たとえば、一対の電池の内部抵抗値をそれぞれＲ_ｐ、Ｒ_ｑとすると、並列回路内の抵抗Ｒは、Ｒ＝Ｒ_ｐ＋Ｒ_ｑにより求めることができる。本実施形態では、たとえば、４個の電池（電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする）がステップＳ１０１で特定されている場合を例示すると、この場合は、電池接続制御装置１０が、４個の電池全ての組合せであるＡ−Ｂ、Ａ−Ｃ、Ａ−Ｄ、Ｂ−Ｃ、Ｂ−Ｄ、Ｃ−Ｄの６通りについて、それぞれ並列接続した場合の突入電流Ｉ_ｐｑを演算することとなる。

ステップＳ１０３では、電池接続制御装置１０はステップＳ１０２で演算された突入電流Ｉ_ｐｑが所定の上限電流値α以下であるか否かを、突入電流Ｉ_ｐｑの演算を行なった全ての電池組合せについて判定する。所定の上限電流値αは、電池に流せる最大の電流量とすればよく、たとえば、電池の容量等に応じて決定することができる。上記と同様に４個の電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを例示して説明すると、この場合は、電池接続制御装置１０が、Ａ−Ｂ、Ａ−Ｃ、Ａ−Ｄ、Ｂ−Ｃ、Ｂ−Ｄ、Ｃ−Ｄの６通りについて演算した突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下であるか否かを判定する。

ステップＳ１０４では、電池接続制御装置１０はステップＳ１０３における判定の結果、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下である電池の組合せがあるか否かを判定する。そして、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下である電池の組合せが１通りでもあると判定された場合には、ステップＳ１０５へ進む。一方、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下である電池の組合せがないと判定された場合には、ステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０４において、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下である電池の組合せがあると判定された場合には、ステップＳ１０５へ進み、ステップＳ１０５では、並列接続するための電池組合せが設定される。具体的には、電池接続制御装置１０は突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下である全ての電池組合せについて、上限電流値αと突入電流Ｉ_ｐｑとの差分（α−Ｉ_ｐｑ）を算出する。次いで、電池接続制御装置１０は算出した各電池組合せの上記差分（α−Ｉ_ｐｑ）の大きさを比較して、上記差分（α−Ｉ_ｐｑ）が最小値となる電池組合せを選択し、選択した電池組合せを並列接続するための電池組合せとして設定する。なお、上記差分（α−Ｉ_ｐｑ）が最小値となる電池組合せは、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下であると判定された電池組合せのうち、突入電流Ｉ_ｐｑが最も大きい電池組合せである。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で設定した電池組合せを構成する一対の電池を並列接続する処理が行われる。まず、電池接続制御装置１０は、並列接続するための電池組合せとして設定した一対の電池を並列接続するように、電池接続装置２０に対して信号を発する。そして、電池接続装置２０は、電池接続制御装置１０からの信号を受けて、該一対の電池を並列接続する。電池を並列接続する方法としては、たとえば、電池接続装置２０により一対の電池を、各電池に対応するスイッチ２１を介して電気的に接続することで、並列接続する方法が挙げられる。

ステップＳ１０７では、電池接続制御装置１０は、並列接続しようとする数の電池が全て並列接続されているか否かを判定する。たとえば、本実施形態において、ｎ個の電池を並列接続しようとする場合は、ｎ個の電池が全て並列接続されているか否か、すなわち、ｎ個の電池が並列接続されて一個の電池モジュールとなっているか否かを判定する。そして、電池が全て並列接続されていないと判定された場合は、さらに電池を並列接続する処理を行うためにステップＳ１０１へ戻る。一方、電池が全て並列接続されていると判定された場合は、電池接続制御装置１０は、電池接続制御を終了する処理を実行し、本処理を終了する。

そして、ステップＳ１０７において、電池が全て並列接続されていないと判定された場合は、ステップＳ１０１へ戻り、再度並列接続するための電池の特定が行われ、そして、特定された電池の電圧および内部抵抗の取得が行われる。なお、電池の電圧および内部抵抗の取得を行う際には、すでに並列接続されている組電池が存在する場合には、組電池は１個の電池として扱う。すなわち、上記と同様に４個（ｎ＝４）の電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを例示して説明すると、電池Ａと電池Ｂがすでに並列接続されて組電池Ａ−Ｂとなっている場合は、電池の電圧および内部抵抗の取得を行う際には、実際にはＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４個の電池を対象とするものであるが、組電池Ａ−Ｂを１個の電池として扱い、Ａ−Ｂ、Ｃ、Ｄの３個の電池または組電池の電圧および内部抵抗が検出される。

次いで、ステップＳ１０２に進み、同様に、一対の電池を並列接続した場合の突入電流Ｉ_ｐｑを演算する処理が、ステップＳ１０１で特定された電池全ての組合せについて実行される。なお、ここにおいては、突入電流Ｉ_ｐｑを演算する際には、ステップＳ１０１で特定された全ての電池を対象とするが、すでに並列接続された組電池がある場合には、組電池を１個の電池として扱い、各電池および各組電池の全ての組合せについて、突入電流Ｉ_ｐｑの演算を行う。

そして、同様に、ステップＳ１０３〜Ｓ１０７において、並列接続することができる電池組合せがあるか否かの判定と、並列接続するための電池組合せの設定と、電池を並列接続する処理とが行われ、並列接続しようとする数の電池が全て並列接続されるまで、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０７と同じ処理が繰り返し実行される。その結果、所望の数の電池が並列接続された一個の電池モジュールを得ることができる。

一方、ステップＳ１０４において、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下である電池の組合せがないと判定された場合には、ステップＳ１０８へ進み、ステップＳ１０８では、並列接続するための電池の再抽出が行われる。すなわち、本実施形態では、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下である電池の組合せがないと判定された場合には、並列接続できる電池の組合せはないと判断し、並列接続できない電池を、ステップＳ１０１で特定された電池以外の別の電池と交換して、再度ｎ個の電池を抽出する処理が実行される。ここで、電池を再抽出する方法としては、たとえば、一番多く組合せた電池を構成する電池以外を再抽出する方法を採用することができる。上記と同様に４個の電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを例示して説明すると、すでに電池Ａ、Ｂが並列接続されている場合に、再抽出の処理が実行される際には、一番多く組合せた電池を構成するＡ、Ｂではなく、Ｃ、Ｄのなかから再抽出する対象の電池が選択されて、選択された電池が別の電池と交換される。なお、再抽出する対象の電池は１個に限らず、２個以上選んでもよく、この際には、再抽出する対象の電池はＣ、Ｄのなかから１個を選んでもよいし、２個とも選んでもよい。また、並列接続しようとするｎ個の電池が、電池接続システム１００に備えられている電池数と等しい場合（すなわち、ｎ＝ｍであり、電池接続システム１００を構成する全ての電池を並列接続する場合）には、上記の再抽出は、作業者が、並列接続できないと判定された電池を電池接続システム１００から取り外し、予め交換用に用意した別の電池と交換することにより行ってもよい。

以上のとおり、本実施形態においては、一対の電池の突入電流Ｉ_ｐｑを演算する処理を、並列接続するために特定した電池全ての組合せについて実行し、演算した突入電流Ｉ_ｐｑが所定の上限電流値α以下であると判定された電池組合せのうち、上記突入電流Ｉ_ｐｑが最も大きい電池組合せ（すなわち、差分（α−Ｉ_ｐｑ）が最小値となる電池組合せ）を選択して並列接続するための電池組合せとして設定し、設定した電池組合せを構成する一対の電池を並列接続する処理を、並列接続するために特定した電池全てが並列接続されるまで繰り返す。そのため、過大な突入電流が流れるような電池を組合せることなく、さらに、不要な電池並列接続試行を行うことなく、複数の電池を並列接続することが可能となり、これにより、電池を並列接続する際に過大な突入電流が流れることがなくなり、しかも、短時間で複数の電池を並列接続することができる。

また、本実施形態においては、上記突入電流Ｉ_ｐｑが最も大きい電池組合せ（すなわち、差分（α−Ｉ_ｐｑ）が最小値となる電池組合せ）を、並列接続するための電池組合せとして設定する。ここで、突入電流Ｉ_ｐｑが大きい電池組合せは、上記式（１）より電池間の電圧差ΔＶが大きい傾向にあるが、電圧差ΔＶが大きい電池組合せを構成する一対の電池を並列接続することで、その一対の電池の電圧は合成されて並列接続前の各電池の電圧の間の値となり、結果として、電池の電圧バラツキはバラツキの中心に収束していくこととなる。そのため、本実施形態においては、次に並列接続する電池を設定する場合に、電圧バラツキが収束していることで、突入電流Ｉ_ｐｑが小さい電池組合せが多くなり、並列接続することができる電池組合せを容易に選ぶことができる。

<<第２実施形態>>
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。図３は複数の電池から並列接続するための電池の組合せを設定し、設定した電池を並列接続する動作の他例を示すフローチャートである。本例の動作手順は、図２に示す第１実施形態の手順と比較して、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の手順は同じである。このため、図３に図２と同じステップ符号を付して、その説明に関する記載を本例に援用する。また、本例の電池接続システムの構成については、図１に示す構成図と同じである。

第２実施形態においては、複数の電池から並列接続するための電池の組合せを設定する具体的な方法について、第１実施形態と同様に、電池接続システム１００に備えられたｍ個の電池のなかから予め抽出されたｎ個のセル（ｍ個を上限とした任意の数のセル）を並列接続する場合を例示して説明する。

本実施形態においては、まず、ステップＳ２０１において、電池接続制御装置１０は、並列接続するための電池全ての内部抵抗を取得し、取得した内部抵抗に基づいて電池の内部抵抗バラツキを算出し、内部抵抗バラツキが予め定められた所定の閾値以下であるか否かを判定する。なお、電池の内部抵抗については、上記第１実施形態におけるステップＳ１０１と同様の方法で取得することができる。また、内部抵抗バラツキとしては、たとえば、各電池の内部抵抗のうちの最大値と最小値との差分や、各電池の内部抵抗における平均値と最大値（または最小値）との差分などの、バラツキの大きさが挙げられる。そして、内部抵抗バラツキが所定の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ１０１へ進む。一方、内部抵抗バラツキが所定の閾値より大きいと判定された場合には、ステップＳ２０２へ進む。

ここで、内部抵抗バラツキが所定の閾値以下であるか否かを判定する理由は以下のとおりである。まず、並列接続するための電池のうち、一対の電池の内部抵抗の値をそれぞれＲ_ｐ、Ｒ_ｑとし、その一対の電池を並列接続した場合における、その合成抵抗Ｒ_ｐｑは、並列接続した一対の電池を一つの電池とみなした際の合成抵抗と考えることができ、Ｒ_ｐｑ＝Ｒ_ｐ・Ｒ_ｑ／（Ｒ_ｐ＋Ｒ_ｑ）の式により求めることができる。ここで、Ｒ_ｐとＲ_ｑの差が大きいほど、内部抵抗Ｒ_ｐまたはＲ_ｑから合成抵抗Ｒ_ｐｑへの抵抗値の減少幅は大きくなる。そのため、内部抵抗のバラツキが大きい電池群のなかから電池を組合せて並列接続していくと合成抵抗Ｒ_ｐｑが急激に小さくなり、上記式（１）に基づいて求められる突入電流Ｉ_ｐｑが増大する傾向にある。その結果、電池を組合せて並列接続する際の選択の幅が狭くなってしまう。

そのため、本実施形態においては、内部抵抗のバラツキが所定の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ１０１に進み、上述した第１実施形態と同様に、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８において、並列接続するための電池組合せの設定および電池を並列接続する処理が行われる。その一方で、内部抵抗バラツキが所定の閾値より大きいと判定された場合には、並列接続させる電池によっては合成抵抗Ｒ_ｐｑが急激に小さくなることにより、突入電流Ｉ_ｐｑが増大し、電池を続けて並列接続する際の選択の幅が狭くなってしまうと考えられるため、この場合は、ステップＳ２０２に進み、後述するステップＳ２０２〜Ｓ２１４における処理を行う。具体的には、ステップＳ２０２〜Ｓ２１４においては、一対の電池を並列接続させた後に、その一対の電池を並列接続してなる組電池にさらに他の電池を並列接続させることが可能である電池組合せがあるか否か、すなわち、今回の並列接続が可能であるとともに、次回の並列接続も可能である電池組合せがあるか否かの判定を行う点において、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８と異なる。なお、所定の閾値は、上述した第１実施形態の方法において突入電流Ｉ_ｐｑが過大とならずに並列接続しようとする電池全てを並列接続できる程度の内部抵抗のバラツキの値であって、並列接続するための電池の電圧および内部抵抗や、並列接続しようとする電池数などに基づいて任意に設定することができる。以下においては、図３のフローチャートのステップＳ２０２〜Ｓ２１４について説明する。

ステップＳ２０２では、上述した第１実施形態におけるステップＳ１０１と同様に、並列接続するための電池の特定が行われ、そして、特定された電池の電圧および内部抵抗の取得が行われる。

ステップＳ２０３では、一対の電池を並列接続した場合の合成抵抗Ｒ_ｐｑおよび合成電圧Ｖ_ｐｑの演算が、全ての電池組合せについて行われる。具体的には、電池接続制御装置１０は、一対の電池を並列接続した場合の合成抵抗Ｒ_ｐｑおよび合成電圧Ｖ_ｐｑを演算する処理を、ステップＳ２０２で特定された電池全ての組合せについて実行する。本実施形態では、たとえば、４個の電池Ａ、Ｂ、Ｃ、ＤがステップＳ２０２で特定されている場合を例示すると、電池接続制御装置１０は４個の電池全ての組合せであるＡ−Ｂ、Ａ−Ｃ、Ａ−Ｄ、Ｂ−Ｃ、Ｂ−Ｄ、Ｃ−Ｄの６通りについて、それぞれ合成抵抗Ｒ_ｐｑおよび合成電圧Ｖ_ｐｑを演算することとなる。なお、合成電圧Ｖ_ｐｑは、たとえば、各電池についての、現在の電圧と、現在の充電容量と、満充電容量とから求めることができる。具体的には、まず、一対の電池を並列接続して組電池とした場合に、電池間に突入電流Ｉ_ｐｑが流れた後の組電池のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を、現在の電圧と、現在の充電容量と、満充電容量とから算出する。そして、予め設定されているＳＯＣと電圧との関係を示すテーブルを参照して、算出した組電池のＳＯＣに基づいて、合成電圧Ｖ_ｐｑを求めることができる。

ステップＳ２０４では、一対の電池を並列接続させた後に、その一対の電池を並列接続してなる組電池にさらに他の電池を並列接続させたと仮定した場合の突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}を演算する処理が、全ての電池組合せについて行われる。具体的には、電池接続制御装置１０は、合成抵抗Ｒ_ｐｑおよび合成電圧Ｖ_ｐｑの演算を行なった電池組合せを構成する一対の電池を並列接続させた後に、その一対の電池を並列接続してなる組電池にさらにステップＳ２０２で特定した他の電池のうち一つの電池を選択して並列接続させたと仮定した場合に、電池間に流れる突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}を演算する処理を、合成抵抗Ｒ_ｐｑおよび合成電圧Ｖ_ｐｑの演算を行なった全ての電池組合せについて実行する。上記と同様に４個の電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを例示して説明すると、まず、電池接続制御装置１０は、電池Ａと電池Ｂを並列接続して組電池Ａ−Ｂとした場合の合成抵抗Ｒ_ｐｑおよび合成電圧Ｖ_ｐｑの演算結果に基づいて、組電池Ａ−Ｂにさらに電池Ｃを並列接続したと仮定した場合と、組電池Ａ−Ｂにさらに電池Ｄを並列接続したと仮定した場合の２通りの突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}を演算する。そして、同様に、Ａ−Ｂ以外の電池組合せであるＡ−Ｃ、Ａ−Ｄ、Ｂ−Ｃ、Ｂ−Ｄ、Ｃ−Ｄについても、上記の突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}を演算する。

ステップＳ２０５では、電池接続制御装置１０は、突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}が演算された全ての電池組合せについて、突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}が所定の上限電流値α以下であるか否かを判定する。これにより、一対の電池を並列接続させた後に、その一対の電池を並列接続してなる組電池に、さらに並列接続することができる他の電池が存在するか否かを判定することができる。なお、ここでの上限電流値αは、ステップＳ１０３における上限電流値αと同じ値とすることができる。

ステップＳ２０６では、電池接続制御装置１０は、突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}が上限電流値α以下となるような他の電池が存在する電池組合せがあるか否かを判定する。上記と同様に４個の電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを例示して説明すると、電池ＡとＢを並列接続した後にさらに電池Ｃを並列接続したと仮定した場合と、電池ＡとＢを並列接続した後にさらに電池Ｄを並列接続したと仮定した場合の２通りの突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}について、いずれか１通りでも突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}が上限電流値α以下であれば、電池組合せＡ―Ｂを、突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}が上限電流値α以下となるような他の電池が存在する電池組合せ（以下、「接続可能電池組合せ」と称する）とする。そして、接続可能電池組合せがあると判定された場合には、ステップＳ２０７へ進む。一方、接続可能電池組合せがないと判定された場合には、ステップＳ２１４へ進む。

ステップＳ２０６において、接続可能電池組合せがあると判定された場合には、ステップＳ２０７へ進み、ステップＳ２０７では、一対の電池を並列接続した際の突入電流Ｉ_ｐｑの演算が、全ての接続可能電池組合せについて行われる。具体的には、電池接続制御装置１０は、全ての接続可能電池組合せについて、その電池組合せを構成する一対の電池を並列接続した際の突入電流Ｉ_ｐｑをそれぞれ演算する。

ステップＳ２０８では、ステップＳ１０３と同様に、電池接続制御装置１０は、演算した突入電流Ｉ_ｐｑが所定の上限電流値α以下であるか否かを、突入電流Ｉ_ｐｑの演算を行なった全ての電池組合せについて判定する。

ステップＳ２０９では、ステップＳ１０４と同様に、電池接続制御装置１０は、突入電流Ｉ_ｐｑを演算した全ての組合せについて、突入電流Ｉ_ｐｑが所定の上限電流値α以下である電池組合せがあるか否かを判定する。そして、突入電流Ｉ_ｐｑが所定の上限電流値α以下である電池組合せがあると判定された場合には、ステップＳ２１０へ進む。一方、突入電流Ｉ_ｐｑが所定の上限電流値α以下である電池組合せがないと判定された場合には、ステップＳ２１４へ進む。なお、ここでの上限電流値αは、ステップＳ１０３およびステップＳ２０５における上限電流値αと同じ値とすることができる。上記と同様に４個の電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを例示して説明すると、まず、電池組合せＡ−Ｂおよび電池組合せＣ−Ｄが接続可能電池組合せである場合には、電池Ａと電池Ｂを並列接続する際の突入電流Ｉ_ｐｑおよび電池Ｃと電池Ｄを並列接続する際の突入電流Ｉ_ｐｑのうち、少なくともどちらか一方の突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下であれば、突入電流Ｉ_ｐｑが所定の上限電流値α以下である電池組合せがあると判定する。

ステップＳ２０９において、突入電流Ｉ_ｐｑが所定の上限電流値α以下である電池組合せがあると判定された場合には、ステップＳ２１０へ進み、ステップＳ２１０では、ステップＳ１０５と同様に、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下と判定された全ての電池組合せについて、上限電流値αと突入電流Ｉ_ｐｑとの差分（α−Ｉ_ｐｑ）の算出が行われ、差分（α−Ｉ_ｐｑ）が最小値となる電池組合せが並列接続するための電池組合せとして設定される。

ステップＳ２１１では、ステップＳ１０６と同様に、電池接続装置２０は、電池接続制御装置１０からの信号を受けて、ステップＳ２１０において設定した並列接続するための電池組合せを構成する一対の電池を並列接続する。

ステップＳ２１２では、電池接続制御装置１０は、あと１回の並列接続で並列接続しようとする数の電池が全て並列接続される状態か否かを判定する。すなわち、あと１回の並列接続で全ての電池が並列接続されて一個の電池モジュールとなる状態か否かを判定する。上記と同様に４個の電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを例示して説明すると、あと１回の並列接続で４個の電池全てが並列接続される状態は、電池Ａ、Ｂ、Ｃの３個が組電池Ａ−Ｂ−Ｃとなっていて、最後に残った一対の電池である組電池Ａ−Ｂ−Ｃと電池Ｄを並列接続すれば４個の電池全てが並列接続されるような状態や、電池Ａ、Ｂと電池Ｃ、Ｄがそれぞれ組電池Ａ−ＢとＣ−Ｄとなっていて、最後に残った一対の電池である組電池Ａ−ＢとＣ−Ｄを並列接続すれば４個の電池全てが並列接続されるような状態などが挙げられる。そして、あと１回の並列接続で並列接続しようとする数の電池が全て並列接続される状態であると判定された場合は、ステップＳ２１３へ進む。一方、あと１回の並列接続で並列接続しようとする数の電池が全て並列接続される状態ではないと判定された場合は、さらに電池を並列接続する処理を実行するためにステップＳ２０２へ戻る。

そして、ステップＳ２１２において、あと１回の並列接続で並列接続しようとする数の電池が全て並列接続される状態ではないと判定された場合は、ステップＳ２０２へ戻り、再度並列接続するための電池の特定が行われ、そして、特定された電池の電圧および内部抵抗の取得が行われる。なお、電池の電圧および内部抵抗の取得を行う際は、並列接続するための電池として特定された全ての電池を対象とするものであるが、すでに並列接続されている組電池が存在する場合には、組電池を１個の電池として扱い、電池または組電池の電圧および内部抵抗が検出される。

次いで、同様に、ステップＳ２０３〜Ｓ２１２において、一対の電池を並列接続させた後に、その一対の電池を並列接続してなる組電池にさらに並列接続できる電池組合せがあるか否かの判定と、並列接続するための電池組合せの設定と、電池を並列接続する処理とが行われ、あと１回の並列接続で並列接続しようとする数の電池が全て並列接続される状態となるまで、上述したステップＳ２０２〜Ｓ２１２と同じ処理が繰り返し実行される。なお、ステップＳ２０２〜Ｓ２１２においては、各処理を実行する際には、実際にはステップＳ２０２で特定した全ての電池を対象とするが、すでに並列接続されている組電池については１個の電池として扱い、各処理を実行する。その結果、所望の数の電池が並列接続された一個の電池モジュールを得ることができる。

そして、ステップＳ２１２において、あと１回の並列接続で並列接続しようとする数の電池が全て並列接続される状態であると判定された場合は、ステップＳ２１３へ進み、ステップＳ２１３では、最後に残った一対の電池が並列接続される。具体的には、電池接続制御装置１０は、最後に残った一対の電池を並列接続するように電池接続装置２０に対して信号を発する。電池接続装置２０は、上記信号を受けて、最後に残った一対の電池を並列接続する。本実施形態においては、これにより電池が全て並列接続されるため、電池接続制御を終了する処理を実行し、本処理を終了する。

一方、ステップＳ２０６において、接続可能電池組合せがないと判定された場合には、ステップＳ２１４へ進み、ステップＳ２１４では、並列接続するための電池の再抽出が行われる。ここで実行する電池の再抽出は、上述したステップＳ１０８で実行する電池の再抽出と同じ処理とすることができる。また、ステップＳ２０９において、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下となるような電池組合せがないと判定された場合にも、同様に、ステップＳ２１４へ進み、並列接続するための電池の再抽出が行われる。

以上のとおり、第２実施形態においては、全ての電池の内部抵抗を演算し、内部抵抗のバラツキが予め定められた所定の閾値より大きいと判定された場合は、一対の電池を選択して並列接続した場合の合成抵抗および合成電圧を演算する処理を、並列接続するために特定した電池全ての組合せについて実行し、上記合成抵抗および合成電圧の演算を行なった全ての電池組合せについて、電池組合せを構成する一対の電池を並列接続させた後、さらに他の電池を並列接続させたと仮定した場合に、電池間に流れる突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}が所定の上限電流値α以下となるような他の電池が存在する接続可能電池組合せがあるか否かを判定し、そのような接続可能電池組合せのなかから並列接続するための電池組合せを設定し、設定した電池組合せを構成する一対の電池を並列接続する。

そのため、第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、第２実施形態によれば、内部抵抗のバラツキの大きさを判定することにより、並列接続するための電池として特定した電池群について、電池を続けて並列接続していくことが比較的容易な電池群か否かを判断することができる。そして、内部抵抗バラツキが所定の閾値以下である場合には、第１実施形態と同様に、並列接続することができる電池組合せがあるか否かの判定をする。一方、内部抵抗バラツキが所定の閾値より大きい場合には、一対の電池を並列接続させた後、その一対の電池を並列接続してなる組電池にさらに並列接続が可能な他の電池が存在する電池組合せがあるか否かを判定することで、実際に電池を並列接続した後に、続いて並列接続できる電池がないために、電池を選びなおす作業からやり直すといった手間が低減され、より短時間で複数の電池を並列接続することができる。

<<第３実施形態>>
次いで、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第２実施形態を変形した実施例である。ここで、図４は、第３実施形態における、複数の電池から並列接続するための電池の組合せを設定し、設定した電池を並列接続する動作を示すフローチャートである。本例では第２実施形態と比較して、並列接続するための電池組合せを設定し、設定した電池組合せを構成する一対の電池を並列接続した後に、ステップＳ２０１に戻り、再度電池の内部抵抗バラツキの大きさを判定するという点が異なっている。

これにより、本実施形態においては、並列接続するための電池組合せを設定し、設定した電池組合せを構成する一対の電池を並列接続した後に、再度電池の内部抵抗バラツキが予め定められた所定の閾値以下であるか否かを判定する。たとえば、内部抵抗バラツキが所定の閾値より大きいと判定された場合には、ステップＳ２０２へ進み、上述した第２実施形態と同様に、ステップＳ２０２〜Ｓ２１４において、電池を並列接続する処理が行われるが、電池を並列接続した後、再度内部抵抗バラツキの大きさを判定し、内部抵抗バラツキが所定の閾値以下であると判定された場合には、今度はステップＳ１０１へ進み、上述した第１実施形態と同様に、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８において、電池を並列接続する処理が行われる。

そのため、第３実施形態によれば、上述した第２実施形態における効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、電池の並列接続を行うごとに、電池の内部抵抗のバラツキの大きさの判定を行うことにより、一度電池の内部抵抗のバラツキが大きいために、ステップＳ２０２へ進み、ステップＳ２０２〜Ｓ２１２において電池を並列接続したとしても、再度電池の内部抵抗のバラツキの大きさの判定を行うことで、電池の内部抵抗バラツキが所定の閾値以下となっていた場合には、より簡易な手順であるステップＳ１０１〜Ｓ１０７によって、電池を並列接続することができる。

<<第４実施形態>>
次いで、本発明の第４実施形態について説明する。図５は複数の電池から並列接続するための電池の組合せを設定し、設定した電池組合せを構成する一対の電池を並列接続する動作のさらに他の例を示すフローチャートである。本例の動作手順は、図２に示す第１実施形態の手順と比較して、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の手順は同じである。また、本例の動作手順は、図３，４に示す第２実施形態および第３実施形態の手順と比較して、ステップＳ２０１の手順は同じである。このため、図５に図２〜４と同じステップ符号を付して、その説明に関する記載を本例に援用する。また、本例の電池接続システムの構成については、図１に示す構成図と同じである。

第４実施形態においては、複数の電池から並列接続するための電池の組合せを設定する具体的な方法について、第１実施形態と同様に、予め抽出されたｎ個のセルを並列接続する場合を例示して説明する。

本実施形態においては、上述した第２実施形態と同様に、まず、ステップＳ２０１において、内部抵抗バラツキの大きさが判定される。次いで、本実施形態においては、ステップＳ１０１〜Ｓ１０８、Ｓ３０１〜Ｓ３０７において、並列接続するための電池の組合せを設定し、設定した電池を並列接続する処理が行われる。

ステップＳ２０１では、上述した第２実施形態と同様に、電池接続制御装置１０は、並列接続するための電池全ての内部抵抗を取得し、取得した内部抵抗に基づいて内部抵抗バラツキを算出し、内部抵抗バラツキが予め定められた所定の閾値以下であるか否かを判定する。そして、内部抵抗バラツキが所定の閾値以下であると判定された場合には、ステップＳ１０１へ進む。一方、内部抵抗バラツキが所定の閾値より大きいと判定された場合には、ステップＳ３０１へ進む。以下においては、図５のフローチャートのステップＳ３０１〜Ｓ３０７について説明する。

ステップＳ３０１では、ステップＳ１０１と同様に、並列接続するための電池の特定が行われ、そして、特定された電池の電圧および内部抵抗の取得が行われる。

ステップＳ３０２では、電池接続制御装置１０は、ステップＳ３０１で内部抵抗を演算した電池のうち、最も内部抵抗の低い電池と、その次に内部抵抗の低い電池とを選択し、選択した一対の電池を並列接続するための電池として設定する。これは、並列接続しようとする一対の電池の内部抵抗がそれぞれ低ければ、並列接続後の合成抵抗Ｒ_ｐｑは低くなり、上記式（１）に基づいて求められる突入電流Ｉ_ｐｑが大きくなる傾向にあることから、内部抵抗が低い電池から優先的に並列接続していくことによって、内部抵抗が高く、並列接続する際の突入電流Ｉ_ｐｑが小さくなる傾向にある電池が、後に並列接続するための電池として残されることとなり、電池を複数個続けて並列接続していく際に、並列接続するための電池を選びやすくなるためである。

ステップＳ３０３では、電池接続制御装置１０は、ステップＳ３０２において設定した一対の電池を並列接続した場合の突入電流Ｉ_ｐｑを演算する。

ステップＳ３０４では、電池接続制御装置１０は、演算した突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下であるか否かを判定する。そして、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下であると判定された場合には、設定した一対の電池は並列接続可能であるとして、ステップＳ３０５へ進む。一方、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値αより大きいと判定された場合には、設定した一対の電池は並列接続することができないとして、ステップＳ３０７へ進む。

ステップＳ３０４において、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下であると判定された場合には、ステップＳ３０５へ進み、ステップＳ３０５では、ステップＳ１０６と同様に、電池接続装置２０は、電池接続制御装置１０からの信号を受けて、ステップＳ３０２において設定した一対の電池を並列接続する。

ステップＳ３０６では、ステップＳ１０７と同様に、電池接続制御装置１０は並列接続しようとする数の電池が全て並列接続されているか否かを判定する。電池が全て並列接続されていないと判定された場合は、さらに電池を並列接続する処理を行うためにステップＳ３０１へ戻る。一方、電池が全て並列接続されていると判定された場合は、電池接続制御を終了する処理を実行し、本処理を終了する。

ステップＳ３０６において、電池が全て並列接続されていないと判定された場合は、ステップＳ３０１へ戻り、再度上述したステップＳ３０１〜Ｓ３０６において、最も内部抵抗の低い電池と、その次に内部抵抗の低い電池とを並列接続するための電池組合せとして設定し、電池を並列接続する処理が行われ、並列接続しようとする数の電池が全て並列接続されるまで、ステップＳ３０１〜Ｓ３０６と同じ処理が繰り返し実行される。なお、ステップＳ３０１〜Ｓ３０６においては、各処理を実行する際には、実際にはステップＳ３０１で特定した全ての電池を対象とするが、すでに並列接続されている組電池については１個の電池として扱い、各処理を実行する。その結果、所望の数の電池が並列接続された一個の電池モジュールを得ることができる。

一方、ステップＳ３０４において、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値αより大きいと判定された場合には、ステップＳ３０７へ進み、ステップＳ３０７では、電池接続制御装置１０は電池の再抽出を実行する。ここで実行する電池の再抽出は、上述したステップＳ１０８で実行する電池の再抽出と同じ処理とすることができる。

以上のとおり、第４実施形態においては、全ての電池の内部抵抗を演算し、内部抵抗のバラツキが予め定められた所定の閾値より大きいと判定された場合は、最も内部抵抗の低い電池と、その次に内部抵抗の低い電池とを並列接続するための電池として設定し、設定した一対の電池の突入電流Ｉ_ｐｑが所定の上限電流値α以下であると判定された場合には、設定した電池組合せを構成する一対の電池を並列接続する。

そのため、第４実施形態によれば、上述した第１実施形態における効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、電池群の内部抵抗のバラツキが大きいために、突入電流Ｉ_ｐｑが大きくなる傾向にあり、電池を組合せて並列接続する際の選択の幅が狭くなってしまう場合においても、突入電流Ｉ_ｐｑが大きくなる傾向にある電池を優先的に並列接続することで、内部抵抗が高く、突入電流Ｉ_ｐｑが小さくなる傾向にある電池を後に並列接続するための電池として残すことが可能となり、実際に電池を並列接続した後に続いて並列接続できる電池がないために、電池を選びなおす作業からやり直すといった手間が低減され、より短時間で複数の電池を並列接続することができる。また、第４実施形態においては、第３実施形態と同様に、並列接続するための電池組合せを設定し、設定した電池組合せを構成する一対の電池を並列接続した後に、再度電池の内部抵抗バラツキが予め定められた所定の閾値以下であるか否かを判定するような構成としてもよい。

なお、上述した実施形態において、電池接続制御装置１０は、本発明の特定手段、突入電流演算手段、判定手段、接続電池設定手段、内部抵抗取得手段、内部抵抗バラツキ判定手段、合成抵抗合成電圧演算手段、および接続許容電池組合せ抽出手段に相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態においては、電池接続システム１００に備えられた電池のなかからｎ個の電池を予め抽出し、抽出したｎ個の電池を並列接続する（すなわち、予め抽出する電池の数と、並列接続する電池の数を同数とする）例を例示したが、このような例に限定されず、並列接続する電池数より多くの電池を抽出することができる。たとえば、予め抽出する電池の数は、ｎ個の電池を並列接続しようとする場合には、並列接続する電池数であるｎ個より多い数とすることができる。すなわち、ｎ個より多い数の電池を予め抽出して、抽出した電池のなかから順次並列接続を行い、並列接続した電池の数がｎ個となった時点で、並列接続処理を終了することができる。

また、上述した第２実施形態および第３実施形態では、突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}が上限電流値α以下であるか否かを判定し、その後に突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下であるか否かを判定するような構成としたが、突入電流Ｉ_ｐｑが上限電流値α以下であるか否かを判定した後に、突入電流Ｉ_{ｐｑ＿２ｎｄ}が上限電流値α以下であるか否かを判定するような構成としてもよい。

１００…電池接続システム
１０…電池接続制御装置
２０…電池接続装置
２１…スイッチ
３０…電装負荷
４０_＿１〜４０_＿ｍ…電池
５０…電圧センサ
６０…電流センサ

Claims (5)

1. 複数の電池を並列接続する際の電池の組合せを設定する電池接続制御装置であって、
   並列接続する複数の電池を特定する特定手段と、
   前記特定手段により特定された電池から一対の電池を選択し、選択した一対の電池を並列接続した場合に電池間に流れる電流である突入電流を演算する処理を、特定された電池全ての組合せについて実行する突入電流演算手段と、
   前記突入電流演算手段により演算された前記突入電流が、所定の上限電流値以下であるか否かを、前記突入電流の演算を行なった全ての電池組合せについて判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記突入電流が前記上限電流値以下であると判定された電池組合せのうち、前記突入電流が最も大きい電池組合せを、並列接続するための電池組合せとして設定する接続電池設定手段と、を備えることを特徴とする電池接続制御装置。
2. 請求項１に記載の電池接続制御装置において、
   前記特定手段で特定された複数の電池の内部抵抗を取得する内部抵抗取得手段と、
   前記特定手段で特定された複数の電池の内部抵抗に基づいて、内部抵抗バラツキを算出し、前記内部抵抗バラツキが予め定められた所定の閾値以下であるか否かを判定する内部抵抗バラツキ判定手段と、をさらに備え、
   前記接続電池設定手段は、前記内部抵抗バラツキ判定手段により前記内部抵抗バラツキが前記閾値以下であると判定された場合に、前記判定手段により前記突入電流が前記上限電流値以下であると判定された電池の組合せのうち、前記突入電流が最も大きい電池の組合せを、並列接続するための電池の組合せとして設定することを特徴とする電池接続制御装置。
3. 請求項２に記載の電池接続制御装置において、
   前記特定手段で特定された電池から一対の電池を選択し、選択した一対の電池を並列接続した場合の合成抵抗および合成電圧を演算する処理を、特定された電池全ての組合せについて実行する合成抵抗合成電圧演算手段と、
   前記合成抵抗および合成電圧の演算を行なった全ての電池組合せについて、電池組合せを構成する一対の電池を並列接続させた後、さらに前記特定手段で特定された他の電池を並列接続させたと仮定した場合に、電池間に流れる突入電流が、所定値以下となるような他の電池が存在するか否かを判定し、該他の電池が存在すると判定された電池組合せを接続許容電池組合せとして抽出する接続許容電池組合せ抽出手段と、をさらに備え、
   前記接続電池設定手段は、前記内部抵抗バラツキ判定手段により前記内部抵抗バラツキが前記閾値よりも大きいと判定された場合に、前記接続許容電池組合せ抽出手段により抽出された前記接続許容電池組合せのなかから、並列接続するための電池組合せを設定することを特徴とする電池接続制御装置。
4. 請求項２に記載の電池接続制御装置において、
   前記接続電池設定手段は、前記内部抵抗バラツキ判定手段により前記内部抵抗バラツキが前記閾値よりも大きいと判定された場合に、前記特定手段で特定された電池のうち、最も内部抵抗の低い電池と、該電池の次に内部抵抗の低い電池とを、並列接続するための電池組合せとして設定することを特徴とする電池接続制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の電池接続制御装置と、電池を並列接続するための電池接続装置とを備える電池接続システムであって、
   前記電池接続装置は、前記電池接続制御装置により設定された電池組合せに基づいて、電池の並列接続を行なうことを特徴とする電池接続システム。

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