JP6102746B2 - 蓄電池装置および充電制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、直列に接続された複数の蓄電池セルを備えた蓄電池装置に関する。
近年、リチウムイオン蓄電池などを備えた蓄電池装置が多くの場面で使用されている。例えば、蓄電池装置は、電気自動車の駆動源として使われたり、家庭、店舗や商業施設などの需要側で電力需要の多い時間帯に電力消費を減らすピークカットに使われたり、需要側で電力需要の少ない時間帯に電力を消費するロードシフトを行うために使われたり、電力会社や重電企業などの系統側で不安定な再生可能エネルギーの出力を安定化するために使われたりする。このような用途で使用される蓄電池装置では、いずれも大容量の蓄電池が必要である。大容量の蓄電池は、複数の蓄電池セルを直列に接続することで実現できる。
また、蓄電池の有効蓄電量などの特性は、自然放電、経年使用、および充放電サイクルなどによって大きく劣化することが知られている。さらに、蓄電池に含まれる各蓄電池セルの劣化が同じように進むわけではないので、蓄電池の中に、劣化の進んだ蓄電池セルと劣化の少ない蓄電池セルが混在することが多い。この場合、劣化の進んだ蓄電池セルの特性によって、蓄電池全体の特性が決まってしまう。
これに対して、寿命が低下することを防止することを目的として、各蓄電池セルを均等に使用する蓄電池装置が提案されている(特許文献1および2参照)。
特許文献1には、直列に接続された複数の蓄電池セルのそれぞれから電圧を出力する電源システムが記載されている。
図1は、特許文献1に記載の電源システムの回路図である。
図1において、蓄電池Dは、直列に接続された蓄電池セルB1、B2およびB3を有する。
機器Aは端子1に接続され、機器Bは端子2に接続され、機器Cは端子3に接続され、帰り線Rは端子4に接続されている。機器A、機器Bおよび機器Cは、蓄電池Dの放電電力により作動する。また、バランス回路10が、端子1、端子2、端子3、および端子4に接続され、蓄電池セルB1、B2、およびB3の間でエネルギーの交換を行うことにより、蓄電池セルB1、B2、およびB3の出力電圧を均一化する。
なお、図1に示した電源システムからバランス回路10を除いた電源システムでは、通常、蓄電池セルB1、B2、およびB3に流れる電流が不均一となり、各蓄電池セルの出力電圧は不均一となる。
図2は、図1に示した電源システムからバランス回路10を除いた電源システムにおいて、蓄電池セルB1、B2およびB3が満充電である初期状態から、蓄電池Dの放電を行った場合の蓄電池セルB1、B2およびB3の出力電圧の推移を示した図である。
図3は、図1に示される電源システムにおいて、蓄電池セルB1、B2およびB3が満充電である初期状態から、蓄電池Dの放電を行った場合の蓄電池セルB1、B2およびB3の出力電圧の推移を示した図である。
図2に示される蓄電池セルB1、B2およびB3の出力電圧の推移はそれぞれ異なっているが、図3に示される蓄電池セルB1、B2およびB3の出力電圧は同じように推移する。
また、図2および図3に示される放電可能時間は、蓄電池セルB1、B2およびB3の中で、放電開始からもっとも短い時間で出力電圧が放電禁止電圧になる蓄電池セルB3が、放電開始から放電禁止電圧になるまでの時間を表す。図2に示される放電可能時間は、図3に示される放電可能時間よりも長い。
また、特許文献2には、直列に接続された複数の蓄電池セルからなる蓄電池が充放電されるときに、各蓄電池セルの出力電圧を均一化する充放電制御回路が開示されている。
図4は、特許文献2に記載の充放電制御回路を備える装置を示すブロック図である。
図4に示される装置では、スイッチ13がオンであり、かつ、スイッチ14がオフのときには、充放電制御回路20が、直流電源15を用いて、蓄電池12を充電する。また、スイッチ14がオンであり、かつ、スイッチ13がオフのときには、蓄電池12は放電し、放電された電力は負荷11で消費される。
図4に示される充放電制御回路20は、全ての蓄電池セルの出力電圧の平均と個々の蓄電池セルの出力電圧を比較する。そして、充放電制御回路20は、その比較の結果に応じて、スイッチ13および14のオンオフを切り替えて、個々の蓄電池セルが放電する電流の一部を、充放電制御回路20の中へ分流させ、各蓄電池セルの出力電圧を均一化する。
このように各蓄電池セルの出力電圧を均一化することにより、劣化の進んだ蓄電池セルの急速な劣化を防止し、蓄電池12全体としての寿命を延ばすことができる。
特開2009−247145号公報 特開2004−215322号公報
特許文献1および2に記載の技術では、バランス回路または平均電圧保持回路が用いられることで、各蓄電池セルの出力電圧が均一化されていた。しかしながら、この場合には、劣化の少ない蓄電池セルが劣化の進んだ蓄電池セルと同じように使用されてしまうので、劣化の少ない蓄電池セルを十分に利用することができず、劣化の進んだ蓄電池セルの寿命に応じて、蓄電池装置の寿命が決まってしまう。このため、蓄電池装置の寿命を十分に向上させることはできない。
本発明の目的は、寿命をより向上させることが可能な蓄電池装置および充電制御方法を提供することである。
本発明の蓄電池装置は、 直列に接続された複数の蓄電池セルと、
各蓄電池セルの端子を介して電圧を計測し、当該電圧に基づいて前記複数の蓄電池セルのそれぞれの劣化状態を示す劣化情報を取得するモニタ部と、
前記モニタ部が取得した劣化情報に基づいて、前記複数の蓄電池セルから少なくとも一つを選択し、該選択された蓄電池セルへ供給する電力を調節する制御部と、
前記制御部が調節した電力を供給する給電部と、
前記給電部から前記選択された蓄電池セルへの電力の供給を可能にする選択部と、
前記選択された蓄電池セルとの電力の授受を行い、当該授受される電力を蓄積する蓄積部と、を有し、
前記制御部は、
第1の蓄電池セルから前記蓄積部に電力が供給され、前記第1の蓄電池セルより劣化の少ない第2の蓄電池セルに前記蓄積部から電力が供給されるように、前記蓄電池セルを選択する
本発明の充電制御方法は、直列に接続された複数の蓄電池セルと、少なくとも一つの前記蓄電池セルと電力を授受する蓄積部と、を有する蓄電池装置で行われる充電制御方法であって、
各蓄電池セルの端子を介して電圧を計測し、当該電圧に基づいて前記複数の蓄電池セルのそれぞれの劣化状態を示す劣化情報を取得し、
取得した前記劣化情報に基づいて、第1の蓄電池セルから前記蓄積部に電力が供給され、前記第1の蓄電池セルより劣化の少ない第2の蓄電池セルに前記蓄積部から電力が供給されるように、前記蓄電池セルを選択し、
取得した前記劣化情報に基づいて、前記選択された蓄電池セルへ供給する電力を調節し、
前記調節した電力で前記蓄積部へ電力を供給する。
本発明によれば、寿命をより向上させることが可能になる。
特許文献1に記載の電源システムを示す回路図である。 図1に示される電源システムから、バランス回路を取り除いた電源システムにおいて、蓄電池の放電を行った場合の出力電圧の推移を示す図である。 図1に示される電源システムにおいて、蓄電池の放電を行った場合の出力電圧の推移を示す図である。 特許文献2に記載の充放電制御回路を備える装置を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態の蓄電池装置の構成を示すブロック図である。 選択部として(n+1)端子対回路を用いた蓄電池装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態の蓄電池装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第1の実施形態におけるサイクル数と比較用蓄電池および蓄電池装置のSOHの関係を示す図である。 本発明の第2の実施形態の蓄電池装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態の蓄電池装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
(第1の実施の形態)
図5は、本実施形態の蓄電池装置の構成を示すブロック図である。
図5に示される蓄電池装置30は、直列セル31と、給電部32と、モニタ部33と、選択部34と、制御部35とを有する。また、蓄電池装置30は、外部電源36と接続可能である。図5では、外部電源36と接続された蓄電池装置30が示されている。
直列セル31は、直列に接続された複数の蓄電池セル31−1〜31−nで構成され、蓄電池セル31−2〜31−nのそれぞれの正端子から引き出された中間タップ端子を有する。nは、2以上の整数とする。直列セル31は、蓄電池セル31―1の正端子および蓄電池セル31―nの負端子を、それぞれ直列セル31の正端子および負端子として有する。
蓄電池セル31−1〜31−nはリチウムイオン蓄電池セルであることが好ましい。
外部電源36は、直列セル31の正端子および負端子に接続され、蓄電池装置30に電力を供給する。
蓄電池装置30において、外部電源36は直列セル31を充電する。このとき、蓄電池セル31−1〜31−nに劣化が全くない場合は、各蓄電池セルの充電状態は均一となる。
選択部34は、直列セル31の正端子、負端子および中間タップ端子のそれぞれと接続されている。また、選択部34は、給電部32と接続されている。
選択部34は、蓄電池セル31−1〜31−nの少なくとも1つを選択する選択信号を制御部35から受信し、その選択信号に応じて、蓄電池セル31−n〜31−nの少なくとも1つを選択する。
図6は、選択部34の一例として(n+1)端子対回路を用いた蓄電池装置30の構成を示すブロック図である。図6において、選択部34である(n+1)端子対回路は、直列セル31の正端子、負端子および中間タップ端子のそれぞれと給電部32とを接続する配線上に設けられた(n+1)個のスイッチ34−1〜34−(n+1)を有する。この場合、選択部34は、選択した蓄電部セルに給電部32から電圧が印加されるように、スイッチ34−1〜34−(n+1)のオンオフを切り替える。
給電部32は、制御部35から、選択部34にて選択された蓄電池セルに印加する印加電圧を示す給電信号を受信して、その給電信号が示す印加電圧を、選択部34にて選択された蓄電池セルに印加して、その蓄電池セルを充電する。
モニタ部33は、直列セル31の各端子に接続される。モニタ部33は、蓄電池セル31−1〜31−nのそれぞれの劣化の状態を表す劣化情報を、各端子を介して取得し、劣化情報を制御部35へ送信する。
蓄電池セルの劣化の状態は、SOH(State of Health)と呼ばれるパラメータで示される。SOHとしては、例えば、出力電圧(具体的には、蓄電池セルの端子間の電圧)、内部インピーダンス、電池残量、充電率、有効蓄電量のいずれか、またはその組み合わせ、などが採用される。
制御部35は、モニタ部33から劣化情報を受信すると、劣化情報に基づいて、蓄電池セル31−1〜31−nの少なくとも1つの蓄電池セルを選定し、かつ、蓄電池セルへ印加するための印加電圧を決定する。
印加電圧は、直流電圧でもよいし、パルス電圧でもよい。印加電圧が直流電圧の場合、制御部35は、劣化情報に基づいて、その直流電圧の値を調整する。また、印加電圧がパルス状の電圧の場合、制御部35は、劣化情報に基づいて、そのパルス状の電圧のデューティ比を調整する。
このとき、制御部35は、蓄電池セルの劣化が少ないほど、直流電圧の値またはパルス電圧のデューティ比を高くすることで、蓄電池セルの充電量を高くする。
制御部35は、選定された蓄電池セルを示す選択信号を、選択部34へ送信し、決定された印加電圧を示す給電信号を、給電部32へ送信して、選択部34が選択する蓄電池セルを切り替えるとともに、給電部32が供給する電力を調節する。
以下、蓄電池装置30の動作について説明する。
図7は、蓄電池装置30が外部電源36から充電されるときの動作の一例を説明するためのフローチャートである。
外部電源36が蓄電池装置30に接続されると、蓄電池装置30のモニタ部33は、蓄電池セル31−1〜31−nのそれぞれの劣化情報を取得し続ける(ステップS101)。なお、ここでは、劣化情報は、有効蓄電量および出力電圧を示すものとする。
モニタ部33は、取得した劣化情報を制御部35送信し続ける(ステップS102)。
制御部35は、モニタ部33から劣化情報を受信する(ステップS103)。
制御部35は、受信した劣化情報に示される有効蓄電量に基づいて、各蓄電池セルに対して、給電部32が充電を終了するときの電圧である上限電圧を設定する(ステップS104)。例えば、制御部35は、蓄電池セルの有効蓄電量が多いほど、上限電圧を高くするなどして、上限電圧を設定する。
制御部35は、受信した劣化情報に基づいて、現在の出力電圧が上限電圧よりも低い蓄電池セルがあるか否かを判断する(ステップS105)。
現在の出力電圧が上限電圧よりも低い蓄電池セルがない場合、制御部35は、給電部32に給電停止信号を送信し、印加電圧の印加を停止させ、かつ、選択部34に選択停止信号を送信し、蓄電池セルの選択を終了させる(ステップS114)。
現在の出力電圧が上限電圧よりも低い蓄電池セルがある場合、制御部35は、保持しているカウンタの値に基づいて、各蓄電池セルに対して閾値を定める(ステップS106)。なお、制御部35は、ステップS105にて、出力電圧が上限電圧よりも低い蓄電池セルがあると判断するたびに、カウンタの値をインクリメントする。制御部35は、カウンタの値をインクリメントすると、閾値を増加させて設定する。また制御部35は、カウンタの値が予め定められた値になると、閾値を上限電圧と等しい値に設定する。
制御部35は、現在の出力電圧が閾値よりも低い蓄電池セルがあるか否かを判断する(ステップS107)。
現在の出力電圧が閾値よりも低い蓄電池セルがない場合、制御部35は、ステップS105の処理へ戻る。
現在の出力電圧が閾値よりも低い蓄電池セルがある場合、制御部35は、受信した劣化情報に基づいて、現在の出力電圧が閾値よりも低い蓄電池セルの中で、有効蓄電量が最も多い蓄電池セルを、劣化が最も少ない蓄電池セルとして選定する。さらに、制御部35は、劣化情報に基づいて、印加電圧を決定する(ステップS108)。
制御部35は、選定した蓄電池セルを示す選択信号を選択部34へ送信し、かつ、決定された印加電圧を示す給電信号を給電部32へ送信する(ステップS109)。
選択部34は、ステップS109で送信された選択信号を受信して、選択信号に示される蓄電池セルを選択する(ステップS110)。
給電部32は、ステップS109で送信された給電信号を受信して、給電信号に示される印加電圧を、選択部34にて選択された蓄電池セルに印加して、蓄電池セルを充電する(ステップS111)。
制御部35は、劣化情報に基づいて、給電部32が充電している蓄電池セルの現在の出力電圧が閾値よりも高いか否かを判断する(ステップS112)。
給電部32が充電している蓄電池セルの現在の出力電圧が閾値よりも高くない場合、制御部35は、ステップS112の処理に戻る。
給電部32が充電している蓄電池セルの現在の出力電圧が閾値よりも高い場合、制御部35は、ステップS107の処理へ戻る(S113)。
上記の動作では、劣化の進んだ蓄電池セルよりも、劣化の少ない蓄電池セルが先に充電され、劣化の進んだ蓄電池セルよりも高い閾値になるまで充電される。この処理が、閾値の増加とともに繰り返され、最終的に、劣化の少ない蓄電池セルの充電が終了するときの電圧が、劣化の進んだ蓄電池セルの充電が終了するときの電圧よりも高いものとなる。
以下、本発明の第1の実施形態における蓄電池装置30のSOHの変化について説明する。
ここでは、SOHとして、有効蓄電量を採用する。有効蓄電量とは、蓄電池の現在の満充電時の蓄電量の、蓄電池の初期状態での満充電時の蓄電量に対する割合である。以下では、有効蓄電量の単位はパーセントとする。また、蓄電池セルの数nは2とする。
図8は、直列に接続された二つの蓄電池セルから構成される比較用蓄電池装置、蓄電池装置30、および、各蓄電池セルのそれぞれにおける、SOHと、充放電が行われた回数であるサイクル数との関係を示すグラフである。
以下、比較用蓄電池装置のSOHをSOH1、蓄電池装置30のSOHをSOH2、比較用蓄電池の二つの蓄電池セルのSOHをそれぞれSOH3およびSOH4、蓄電池セル31−1のSOHをSOH5、蓄電池セル31−2のSOHをSOH6とする。
また、SOHが70%となったサイクル数が、比較用蓄電池装置および蓄電池装置30の寿命とされている。
各蓄電池セルが初期状態にあるとき、SOH3、SOH4、SOH5およびSOH6は全て100%である。したがって、初期状態におけるSOH1およびSOH2も100%である。
比較用蓄電池の場合は、サイクル数Mが経過したとき、各蓄電池セルが、それぞれ経年や充放電によって劣化して、SOH3が80%になり、SOH4が60%になったとする。
このとき、SOH1は、SOH3とSOH4の平均値である70%になるので、比較用電池の寿命は、サイクル数がMになったときとなる。
一方、蓄電池装置30の場合、サイクル数Mより小さいあるサイクル数Nになったときに、図7のステップS104により、その上限電圧が高くなるように予め設定されていたため、SOH5が増加する。
このとき、サイクル数がMになったときに、SOH5は90%となり、SOH3の80%よりも大きくなったとする。一方、SOH6は60%で、SOH4と等しくなったとする。
この場合、サイクル数Mが経過したとき、SOH2は75%となり、SOH1の場合の70%よりも大きく、蓄電池装置30は寿命に達していない。このように、蓄電池装置30の寿命を比較用蓄電池装置の寿命よりも長くすることが可能になる。
以上説明したように、本実施形態によれば、蓄電池装置30は、直列に接続された複数の蓄電池セルと、各蓄電池セルの端子を介して電圧を計測し、その電圧に基づいて複数の蓄電池セルのそれぞれの劣化の状態を示す劣化情報を取得するモニタ部33と、複数の蓄電池セルの少なくとも一つを選択する選択部34と、選択部34にて選択された蓄電池セルに電力を供給して、その蓄電池セルを充電する給電部32と、モニタ部33にて取得された劣化情報に基づいて、選択部34が選択する蓄電池セルを切り替えるとともに、給電部32が供給する電力を調節する制御部35と、を有している。このため、寿命をより向上させることが可能になる。
また、本実施形態では、蓄電池装置30において、給電部32が充電するときの電圧は、直流電圧であり、制御部35は、劣化情報に基づいて、直流電圧の値を調整する。このため、選択部34にて選択される蓄電池セルを、その劣化の度合いに応じて、定電圧で充電を行うことが可能になる。
また、本実施形態では、蓄電池装置30において、制御部35は、劣化情報に基づいて、選択部34にて選択された蓄電池セルの劣化が少ないほど、直流電圧の値を高くする。
このため、劣化の少ない蓄電池セルの充電が終了するときの電圧を高くすることができる。
また、本実施形態では、蓄電池装置30において、給電部32が充電するときの電圧は、パルス電圧であり、制御部35は、劣化情報に基づいて、パルス電圧のデューティ比を調整する。このため、選択される蓄電池セルを、その劣化の度合いに応じて、パルス充電を行うことが可能になる。
また、本実施形態では、蓄電池装置30において、給電部32が充電するときの電圧は、パルス電圧であり、制御部35は、劣化情報に基づいて、パルス電圧のデューティ比を調整する。このため、高速で、劣化の少ない蓄電池セルの充電が終了するときの電圧を高くすることができる。
(第2の実施の形態)
図9は、本実施形態の蓄電池装置の構成を示すブロック図である。
図9に示される蓄電池装置40は、直列セル31と、給電部42と、モニタ部33と、選択部34と、制御部45と、蓄積部47と、から構成される。また、蓄電池装置40は、外部電源36と接続されている。
給電部42は、蓄積部47に接続されていて、蓄積部47は、給電部42および選択部34に接続されていて、選択部34を介して、選択部34にて選択された蓄電池セルと接続される点が、図5に示される第1の実施形態の構成と異なる。
給電部42は、制御部45から、蓄積部47へ印加する印加電圧を示す給電信号を受信して、その給電信号が示す印加電圧を、蓄積部47へ印加し、蓄積部47へ電力を供給する。
蓄積部47は、給電部42から電力を供給され、かつ、選択部34にて選択された蓄電池セルと電力の授受を行い、電力を一次的に蓄積する。蓄積部47は、キャパシタ、蓄電池セル、蓄電池のいずれかであることが好ましい。
制御部45は、モニタ部33から劣化情報を受信すると、劣化情報に基づいて、蓄積部47と電力の授受を行う蓄電池セル31−1〜31−nの少なくとも1つの蓄電池セルを選定し、かつ、給電部42が蓄積部47へ印加するための印加電圧を決定する。制御部45は、選定した蓄電池セルを示す選択信号を選択部34へ送信し、かつ、決定された印加電圧を示す給電信号を給電部42へ送信する。
制御部45は、劣化情報に基づいて、複数の蓄電池セルのうち、第1の蓄電池セルから蓄積部47に電力が供給され、第1の蓄電池セルより劣化の少ない第2の蓄電池セルに蓄積部47から電力が供給されるように、選択部34にて選択される蓄電池セルを切り替える。
本実施形態においては、蓄積部47が電力を一次的に蓄積することにより、劣化の進んだ蓄電池セルの電力を、劣化の少ない蓄電池セルへ移すことにより、劣化の少ない蓄電池セルの電力を高める点が、第1の実施形態と異なる。
以下、図9に示される蓄電池装置40の動作について説明する。
図10は、蓄電池装置40が外部電源36により充電されるときの動作を示すフローチャートである。
モニタ部33は、蓄電池セル31−1〜31−nの劣化情報を取得し続ける。モニタ部33は、取得した劣化情報を制御部45へ送信し続ける。制御部45は、モニタ部33から劣化情報を受信する(ステップS201)。
制御部45は、受信した劣化情報に示される有効蓄電量に基づいて、各蓄電池セルに対して、給電部42が充電を終了するときの電圧である上限電圧を設定する(ステップS202)。例えば、制御部45は、蓄電池セルの有効蓄電量が多いほど、上限電圧を高くするなどして、上限電圧を設定する。
制御部45は、受信した劣化情報に基づいて、現在の出力電圧が上限電圧よりも低い蓄電池セルがあるか否かを判断する(ステップS203)。
現在の出力電圧が上限電圧よりも低い蓄電池セルがない場合、制御部45は、給電部42に給電停止信号を送信し、印加電圧の印加を停止させ、かつ、選択部34に選択停止信号を送信し、蓄電池セルの選択を終了させる(ステップS219)。
現在の出力電圧が上限電圧よりも低い蓄電池セルがある場合、制御部45は、保持しているカウンタの値に基づいて、各蓄電池セルに対して閾値を定める(ステップS204)。なお、制御部45は、ステップS203にて、出力電圧が上限電圧よりも低い蓄電池セルがあると判断するたびに、カウンタの値をインクリメントする。制御部45は、カウンタの値をインクリメントすると、閾値を増加させて設定する。また制御部45は、カウンタの値が予め定められた値になると、閾値を上限電圧と等しい値に設定する。
制御部45は、現在の出力電圧が閾値よりも低い蓄電池セルがあるか否かを判断する(ステップS205)。
現在の出力電圧が閾値よりも低い蓄電池セルがない場合、制御部45は、ステップS203の処理へ戻る。
現在の出力電圧が閾値より低い蓄電池セルがある場合、制御部45は、劣化情報に基づいて、現在の出力電圧が閾値より高い蓄電池セルの中で、現在の出力電圧が閾値よりも低い全ての蓄電池セルよりも有効蓄電量が少ない蓄電池セルを、劣化が進んだ蓄電池セルとしたとき、劣化が進んだ蓄電池セルがあるか否かを判断する(ステップS206)。
現在の出力電圧が閾値より高い蓄電池セルの中で、劣化が進んだ蓄電池セルがない場合には、ステップS213へ進む。
現在の出力電圧が閾値より高い蓄電池セルの中で、劣化が進んだ蓄電池セルがある場合には、制御部45は、劣化が進んだ蓄電池セルの中で、有効蓄電量が最も小さい蓄電池セルを、その中で劣化が最も進んだ蓄電池セルとして選定し、かつ、劣化情報に基づいて、給電部42が蓄積部47に印加する印加電圧を決定する(ステップS207)。
制御部45は、選定した蓄電池セルを示す選択信号を選択部34へ送信し、かつ、決定された印加電圧を示す給電信号を給電部42へ送信する(ステップS208)。
選択部34は、ステップS208で送信された選択信号を受信して、選択信号に示される蓄電池セルを選択する(ステップS209)。
給電部42は、ステップS208で送信された給電信号を受信して、給電信号に示される印加電圧を、蓄積部47へ印加し、電力を供給する。蓄積部47は、選択部34を介して、選択部34にて選択された蓄電池セルから電力を受け取り、電力を一次的に蓄積する(ステップS210)。ステップS210にて、給電部42が蓄積部47へ印加する電圧は、選択部34にて選択された蓄電池セルから蓄積部47への電力の移行を制御する働きをも有する。
制御部45は、選択部34にて選択された蓄電池セルの電圧がその蓄電池セルの閾値より低いか否かを判断する(ステップS211)。
選択部34にて選択された蓄電池セルの現在の電圧が閾値より低くない場合には、制御部45は、ステップS211の処理に戻る。
選択部34にて選択された蓄電池セルの現在の電圧が閾値より低い場合には、制御部45は、給電部42に給電停止信号を送信し、印加電圧の印加を停止させ、蓄積部47へ電力を供給することを終了させる(ステップS212)。
制御部45は、劣化情報に基づいて、現在の電圧が閾値より低い蓄電池セルの中から、有効蓄電量が最も大きい蓄電池セルを、劣化が最も少ない蓄電池セルとして選定し、劣化情報に基づいて、蓄積部47に印加する印加電圧を決定する(ステップS213)。
制御部45は、選定された蓄電池セルを示す選択信号を選択部34へ送信し、かつ、決定された印加電圧を示す給電信号を給電部42へ送信する(ステップS214)。
選択部34は、ステップS214で送信された選択信号を受信し、選択信号に示される蓄電池セルを選択する(ステップS215)。
給電部42は、ステップS214で送信された給電信号を受信して、給電信号に示される印加電圧を、蓄積部47に印加して、電力を供給し、蓄積部47はその電力を一次的に蓄積する。蓄積部47は、選択部34を介して、選択部34にて選択された蓄電池セルへそれまで一次的に蓄積された電力を放出する(ステップS216)。
制御部45は、選択部34にて選択された蓄電池セルの現在の電圧が閾値より高いか否かを判断する(ステップS217)。
制御部45は、選択部34にて選択された蓄電池セルの現在の電圧が閾値より高くない場合には、ステップS217の処理に戻る。
選択部34にて選択された蓄電池セルの現在の電圧が閾値より高い場合には、制御部45が、給電部42に給電停止信号を送信して、蓄積部47へ電力を供給することを終了させる(ステップS218)。
ステップS218の処理が終了したあとは、制御部45は、ステップS205の処理に戻る。
図10に示されるフローチャートにおいては、蓄積部47が、劣化の進んだ蓄電池セルおよび給電部42からの電力を一次的に蓄積して、その後に、劣化の少ない蓄電池セルに、蓄積部47からの電力が供給されることによって、劣化の進んだ蓄電池セルよりも先に充電され、劣化の進んだ蓄電池セルよりも高い閾値になるまで充電される。この処理が、閾値の増加とともに繰り返され、最終的に、劣化の少ない蓄電池セルの充電が終了するときの電圧が、劣化の進んだ蓄電池セルよりも高いものとなる。
以上説明したように本実施形態によれば、蓄電池装置40は、選択部34にて選択された蓄電池セルと電力の授受を行い、その授受される電力を蓄積する蓄積部47をさらに有し、制御部45は、劣化情報に基づいて、複数の蓄電池セルのうち、第1の蓄電池セルから蓄積部47に電力が供給され、第1の蓄電池セルより劣化の少ない第2の蓄電池セルに蓄積部47から電力が供給されるように、選択部34にて選択される蓄電池セルを切り替える。このため、寿命をより向上させることが可能になり、直列セル31の各蓄電池セルの充電状態のバランスをとることができる。
また、本実施形態においては、給電部42が蓄積部47を介さずに選択部34へ接続され、選択部34を介して、選択部34にて選択された蓄電池セルと接続される構成とした場合にも、同様の動作が行われれば、同様の効果が得られる。
以上、これまで述べてきた各実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
本出願は、2011年12月22日に出願された日本出願特願2011−281591を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
30 蓄電池装置
31 直列セル
31−1から31−n 蓄電池セル
32 給電部
33 モニタ部
34 選択部
34−1から34−n スイッチ
35 制御部
36 外部電源
40 蓄電池装置
42 給電部
45 制御部
47 蓄積部

Claims (8)

  1. 直列に接続された複数の蓄電池セルと、
    各蓄電池セルの端子を介して電圧を計測し、当該電圧に基づいて前記複数の蓄電池セルのそれぞれの劣化状態を示す劣化情報を取得するモニタ部と、
    前記モニタ部が取得した劣化情報に基づいて、前記複数の蓄電池セルから少なくとも一つを選択し、該選択された蓄電池セルへ供給する電力を調節する制御部と、
    前記制御部が調節した電力を供給する給電部と、
    前記給電部から前記選択された蓄電池セルへの電力の供給を可能にする選択部と、
    前記選択された蓄電池セルとの電力の授受を行い、当該授受される電力を蓄積する蓄積部と、を有し、
    前記制御部は、
    第1の蓄電池セルから前記蓄積部に電力が供給され、前記第1の蓄電池セルより劣化の少ない第2の蓄電池セルに前記蓄積部から電力が供給されるように、前記蓄電池セルを選択する、蓄電池装置。
  2. 前記給電部が電力を供給するときの電圧は直流電圧であり、
    前記制御部は、前記劣化情報に基づいて前記直流電圧の値を調整する、請求項1に記載の蓄電池装置。
  3. 前記制御部は、前記選択された蓄電池セルの劣化が少ないほど前記直流電圧の値を高くする、請求項2に記載の蓄電池装置。
  4. 前記給電部が電力を供給するときの電圧はパルス電圧であり、
    前記制御部は、前記劣化情報に基づいて前記パルス電圧のデューティー比を調整する、請求項1に記載の蓄電池装置。
  5. 前記制御部は、前記選択された蓄電池セルの劣化が少ないほど前記パルス電圧のデューティー比を高くする、請求項4に記載の蓄電池装置。
  6. 前記蓄積部は、キャパシタ、蓄電池セル、蓄電池のいずれかを有する請求項1から5のいずれか1項に記載の蓄電池装置。
  7. 前記蓄電池セルはリチウムイオン蓄電池セルである、請求項1から6のいずれか1項に記載の蓄電池装置。
  8. 直列に接続された複数の蓄電池セルと、少なくとも一つの前記蓄電池セルと電力を授受する蓄積部と、を有する蓄電池装置で行われる充電制御方法であって、
    各蓄電池セルの端子を介して電圧を計測し、当該電圧に基づいて前記複数の蓄電池セルのそれぞれの劣化状態を示す劣化情報を取得し、
    取得した前記劣化情報に基づいて、第1の蓄電池セルから前記蓄積部に電力が供給され、前記第1の蓄電池セルより劣化の少ない第2の蓄電池セルに前記蓄積部から電力が供給されるように、前記蓄電池セルを選択し、
    取得した前記劣化情報に基づいて、前記選択された蓄電池セルへ供給する電力を調節し、
    前記調節した電力で前記蓄積部へ電力を供給する、充電制御方法。
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