JP7178067B2 - 電池システム及び電池ユニットの充電方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池システム及び電池ユニットの充電方法に関し、特に、二次電池を複数接続可能な電池システム及び電池ユニットの充電方法に関する。

特許文献１に、任意の数の二次電池を接続し、任意の容量の電源を構成することが可能な電池システムが開示されている。具体的には、この電池システムは、負荷又は充電装置が接続された電力線に並列に接続された電池ユニットの接続端子群と、前記接続端子群と電力線との間に接続され、前記各電池ユニットの充放電状態を監視する電流制御ユニットとを含む。前記電池ユニットは、前記接続端子群を介して、個別に前記電力線に接続し、又は、個別に取り外し可能に構成される。そして、前記電流制御ユニットは、前記各 電池ユニットに流入し、又は、前記各電池ユニットから出力される電流値が所定の閾値を超える場合、当該電流 を所定値に制限する手段を備える。

特許文献２に、可搬型の蓄電池パックを複数搭載して、蓄電池パックによる交流電力の出力、蓄電池パックへの充電、畜電池パックによる他の蓄電池の充電をなしうるようにした構成が開示されている。

特開２０１８－８２５７７号公報 特開２０１５－１９５８０号公報

特許文献１の電池システムによれば、災害時等に、多数の拠点から持ち寄った二次電池を並列に接続して大容量の電源として用いたり、その逆に、並列に接続された複数の二次電池のうちいくつかを持ちだして各拠点の非常用電源として用いたりすることが可能となっている。しかしながら、特許文献１の電池システムでは、電池システムとしての電圧と、電池ユニットの電圧が同一となるという制約が生じてしまう。例えば、電池ユニットとして、２４Ｖの電池ユニットを用いた場合、電池システムとしてもこれらを並列に接続した構成なるため、その出力電圧も２４Ｖとなってしまう。ここで仮に、出力電圧４８Ｖの電池システムを構成したい場合、４８Ｖの電池ユニットを用いることになり、可搬型の電池としては直流電圧が高く、安全性に課題が残り、なおかつ重量や大きさの点で取り扱いが難しくなってしまう。

ここで、２４Ｖの電池ユニットを直列に接続して、出力電圧４８Ｖの電池システムを構成することも考えられるが、各電池ユニット間の容量やＳＯＣ（＝充電状態）の差による各電池ユニットのバランスを維持しない状態での直列接続は、本来の性能を果たせなくなるばかりか、過放電、過充電の原因となり、容量の少ない電池ユニットの劣化が進んでしまうという問題点がある。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、所定電圧の電池ユニットを直列に接続して電圧を高めながら、その本来の性能を発揮できるようにした電池システム及び電池ユニットの充電方法を提供することにある。

本発明の第１の視点によれば、直列に接続した１対の電池ユニットで構成された電池ユニット対を充電単位とし、電力線に接続された前記電池ユニット対の並列数に応じて、充電電流を変更して充電可能な充電装置と接続可能な電池システムが提供される。この電池システムは、さらに、前記電池ユニットに備えられた管理ユニットからそれぞれの電池ユニットの充電状態を受信して、前記各電池ユニットの充電状態を監視する監視部と、前記電池ユニット対を構成する電池ユニットの充電状態がバランスしていない場合、前記電池ユニット対を、前記電力線から切り離し、前記電池ユニット対を構成する電池ユニット間の充電状態をバランスさせる第１のモードに移行し、前記電池ユニット対を構成する電池ユニットの充電状態がバランスしている場合、前記電池ユニット対を、前記電力線に接続し、前記充電装置に充電を行わせる第２のモードに移行させる、モード切替部と、前記電力線に前記電池ユニット対を並列に接続し、かつ、前記電池ユニット対を構成する電池ユニットを着脱自在に収容する電池ホルダーと、を備える。

本発明の第２の視点によれば、直列に接続した１対の電池ユニットを充電単位とし、電力線に前記電池ユニット対を並列に接続し、かつ、前記電池ユニット対を構成する電池ユニットを着脱自在に収容する電池ホルダーを備え、前記電力線に接続された前記電池ユニット対の並列数に応じて、充電電流を変更して充電可能な充電装置と接続可能な電池システムのコンピュータが、前記電池ユニットに備えられた管理ユニットからそれぞれの電池ユニットの充電状態を受信して、前記各電池ユニットの充電状態を監視し、前記電池ユニット対を構成する電池ユニットの充電状態がバランスしていない場合、前記電池ユニット対を、前記電力線から切り離し、前記電池ユニット対を構成する電池ユニット間の充電状態をバランスさせる第１のモードに移行し、前記電池ユニット対を構成する電池ユニットの充電状態がバランスしている場合、前記電池ユニット対を、前記電力線に接続し、前記充電装置に充電を行わせる第２のモードに移行させる、電池ユニットの充電方法が提供される。

本発明によれば、所定電圧の電池ユニットを直列に接続して電圧を高めながら、その本来の性能を発揮できる電池システムを構成することが可能となる。

本発明の一実施形態の図である。 本発明の一実施形態のモード切替部の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態のモード切替部の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の電池システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態のＣＬＵの詳細構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態の電池システムの動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の電池システムの動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の電池システムの動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の電池システムの動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の電池システムの動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の電池システムの動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の電池システムの動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の電池システムの動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の電池システムの動作を表したフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態の電池システム制御装置によって提供される電池ユニット情報の一例を示す図である。

はじめに本発明の一実施形態の概要について図面を参照して説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、以降の説明で参照する図面等のブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号（データ）の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。

本発明は、その一実施形態において、図１に示すように、監視部３０と、モード切替部４０と、電池ホルダー５０と、を備え、直列に接続した１対の電池ユニット対（バッテリー対）２０を充電単位とし、電力線に接続された前記電池ユニット対の並列数に応じて、充電電流を変更して充電可能な充電装置１０と接続可能な電池システムにて実現できる。

より具体的には、電池ユニット対（バッテリー対）２０は、同等の仕様を持つ二次電池（電池ユニット）の組によって構成される。また、電池ユニット対（バッテリー対）２０自体に、充電状態等を表す表示部やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等が設けられていることが好ましい。

監視部３０は、電池ユニット２０ａ、２０ｂに備えられた管理ユニットＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）からそれぞれの電池ユニットの充電状態を受信して、前記各電池ユニット２０ａ、２０ｂの充電状態を監視する。

モード切替部４０は、前記電池ユニット対２０を構成する電池ユニット２０ａ、２０ｂの充電状態がバランスしていない場合、前記電池ユニット対２０を、前記電力線から切り離し、前記電池ユニット対を構成する電池ユニット間の充電状態をバランスさせる第１のモードに移行する。この電池ユニット間の充電状態のバランス動作は、例えば、図２に示すように、切り替え回路２１を介して、電池ユニット対２０を構成する電池ユニット２０ａ、２０ｂを並列に接続することで実現できる。また、図２に示す切り替え回路２１を用いた構成に代えて、充電量の低い方の電池ユニットを充電することにより、電池ユニット間の充電状態をバランスさせる方法も採用可能である。なお、図２のＣＬＵは、バランス動作時に、過放電（異常流出電流）や異常過入力（異常流入電流）を予め定められた電流値に制限する電流制限部を示す。

また、モード切替部４０は、前記電池ユニット対２０を構成する電池ユニット２０ａ、２０ｂの充電状態がバランスしている場合、前記電池ユニット対２０を、前記電力線に接続し、前記充電制御部に充電を行わせる第２のモードに移行させる。このとき、電池ユニット対２０を構成する電池ユニット２０ａ、２０ｂは、図３に示すように、直列に接続される。なお、図３のＣＬＵは、バランス動作時に、過放電（異常流出電流）や異常過入力（異常流入電流）を予め定められた電流値に制限する電流制限部を示し、図３のような位置に配置することで、電池ユニット間及び電池ユニット対間の過剰な電流を制限することができる。

第２のモードにおいて、電池ユニット対２０が前記電力線に接続されると、他の電池ユニット対２０と充電量に違いがある場合、充電量の多い電池ユニット対２０から、充電量の少ない電池ユニット対２０へと電流が流れることになる。このとき、必要に応じて、電池ユニット対２０の電力線への接続点に、電流を制限する電流制限ユニットを配置することが好ましい。この電流制限ユニットとしては、特許文献１の電流制限ユニットと同等のものを用いることができる。

また、電池ホルダー５０は、前記電力線に前記電池ユニット対２０を並列に接続し、かつ、前記電池ユニット対２０を構成する電池ユニット２０ａ、２０ｂを着脱自在に収容する。この電池ホルダー５０によれば、例えば、図１の左端の電池ユニット対２０のうち、電池ユニット２０ａを取り出し、モバイルバッテリーや非常用電源として用いることができるようになる。そして、この電池ユニット２０ａを再度、電池ホルダー５０に接続することで、前記監視部３０及びモード切替部４０による充電量のバランス動作が行われる。これにより、並列接続された電池ユニット対２０の安全な充電動作が行われる。

以上、説明したとおり、本実施形態によれば、所定電圧の出力を得るために電池ユニット２０ａ、２０ｂを直列に接続し電池ユニット対２０を並列に接続した構成において、任意の電池ユニット（例えば、電池ユニット２０ｂ）を取り出して、使用することが可能となる。そして、取り出した電池ユニット２０ｂの使用後、電池ホルダー５０の空いた箇所にセットすると、図２のとおり、電池ユニット間で充電量（充電状態）のバランシングが行われる。そして、電池ユニット間で充電量（充電状態）がバランスした状態になると、電池ユニット対２０間での充電量（充電状態）のバランシングの後、充電が開始される。従って、電池ユニットの性能が損なわれるような状態での充電等が行われることはない。

また、上記した説明からも明らかなとおり、本実施形態によれば、電圧ｎＶの電池ユニットを用いて、電圧２ｎＶの電池システムを構成することができる。例えば、１２Ｖや２４Ｖといった用途が広く取り扱いのしやすい電池ユニットを用いて、その２倍の電圧を持つ２４Ｖ、４８Ｖにて充放電を行う電池システムを構成することができる。もちろん、電池ユニットの電圧はこれらに限定されるものではなく、任意の電圧の電池ユニットを用いることができる。

［第１の実施形態］
続いて本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図４は、本発明の第１の実施形態の電池システムの構成を示す図である。図４を参照すると、４台のＢＣＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１２３に、それぞれ２つの電池ユニット１２１がセットされ、最大８個の電池ユニット１２１を充電可能な構成が示されている。なお、図４の例では、ＢＣＵ１２３の並列数は４となっているが、ＢＣＵ１２３の並列数は４に限られず、電池システム制御装置１００の充電電流の最大値や目標とする充電時間に応じて、並列数を変更することができる。

電池システム制御装置１００は、充放電制御部１０１と、モード切替部１０２と、監視部１０３と、データ送受信部１０４とを備えている。

充放電制御部１０１は、監視部１０３から受け取った電池ユニット１２１の情報に基づいて、電池ユニット群を充電又は放電可能な状態に制御する。

電池ユニット１２１を充電する場合、充放電制御部１０１は、監視部１０３から受け取った情報に基づき、２つの組になった電池ユニット対の並列数に応じて充電電流を変更して充電を行う。また、この充電中に、任意の電池ユニット対の充電が完了した場合、充放電制御部１０１は、電池ユニット１２１と電力線との接続点をなすＢＣＵ１２３に電力線からの切り離し（遮断）を指示する。そして、充放電制御部１０１は、残る電池ユニット対の並列数に応じて充電電流を変更して充電を継続する。また、いずれか電池ユニット対のうち１つの電池ユニット１２１が取り出された場合も、充放電制御部１０１は、電池ユニット１２１と電力線との接続点をなすＢＣＵ１２３に電力線からの切り離しを指示する。このように、充放電制御部１０１は、実際に充電を行っている電池ユニット対の並列数に応じて充電電流を変更して充電を行う（充電電流のギアチェンジ的な動作）。

モード切替部１０２は、監視部１０３から受け取った電池ユニットのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に基づき、ＢＣＵ１２３に対し、２つの組になった電池ユニット対をそれぞれ以下のモードに遷移させるよう指示する。

モード１：同一のＢＣＵ１２３に接続している電池ユニット１２１同士を並列接続
電池ユニット対を構成する電池ユニット１２１のＳＯＣがバランスしていない場合、モード切替部１０２は、ＢＣＵ１２３に対し、当該電池ユニット対を、前記電力線から切り離し、前記電池ユニット対を構成する電池ユニット間のＳＯＣをバランスさせるモード１に移行するよう指示する。

モード１への切替信号を受信すると、ＢＣＵ１２３は、図２に示すように、電池ユニット１２１の正極同士と負極同士を相互に接続する回路を構成する。これにより、ＳＯＣの高い電池ユニット１２１からＳＯＣの低い電池ユニット１２１に充電を行うことが可能となる（図９参照）。なお、モード１の間、ＢＣＵ１２３は、電池ユニット１２１を、電力線から切り離し、充電電流が流入しないように制御する。

モード２：同一のＢＣＵ１２３に接続している電池ユニット１２１同士を直列接続
電池ユニット対を構成する電池ユニット１２１のＳＯＣがバランスしている場合、モード切替部１０２は、ＢＣＵ１２３に対し、当該電池ユニット対を電力線に接続し、電池ユニット対間で、ＳＯＣをバランスさせるモード２に移行するよう指示する。

モード２への切替信号を受信すると、ＢＣＵ１２３は、図３に示すように、電池ユニット１２１の直列に接続する回路を構成する。さらに、ＢＣＵ１２３は、電池ユニット対を、電力線に接続する。これにより、モード１でＳＯＣが同一レベルとなった電池ユニット対が他の電池ユニット対と並列に接続された状態になる。これにより、ＳＯＣの高い電池ユニット対からＳＯＣの低い電池ユニット対に充電を行うことが可能となる（図１１参照）。

モード３：ＳＯＣが均衡した電池ユニット対への充電
ＳＯＣが均衡した電池ユニット対が２つ以上になると、モード切替部１０２は、充放電制御部１０１に対し、充電開始を指示する。以降、モード切替部１０２は、ＳＯＣが均衡した電池ユニット対が追加されるに従い、ＢＣＵ１２３に対し、該当する電池ユニット対の電力線への接続を指示する。充放電制御部１０１は、増加した電池ユニット対の並列数に応じて充電電流を変更して充電を行う。

なお、電池ユニット間のＳＯＣのバランスや電池ユニット対間のＳＯＣのバランスの有無は、種々の方法で確認することができる。例えば、ＳＯＣを直接計算して比較してもよいし、電池ユニットの電圧や温度等からＳＯＣのバランスを判断する方法を採ることができる。また、これらの方法に代えて、これらの電池ユニット間又は電池ユニット対間を流れる電流値をセンシングし、電流値が所定の閾値未満（例えば、通常の充電電流の３～５％の値を閾値とする）となった場合に、バランシングが完了したものと判断してもよい。

監視部１０３は、データ送受信部１０４を介して、各電池ユニット１２１のＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）１２２から電圧、温度、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等を受信し、これらをモード切替部１０２や充放電制御部１０１に送信する。

データ送受信部１０４は、データバスライン（バスライン）を介して、各電池ユニット１２１のＢＭＵ１２２から電圧、温度、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等を受信する。また、データ送受信部１０４は、ＢＣＵ１２３に対し、充放電制御部１０１やモード切替部１０２から送られたモード切替信号（モード切替指示）や電力線との接続状態の変更指示を送信する。

続いて、電池ユニット側の各部について説明する。電池ユニット１２１には、それぞれＢＭＵ１２２が設けられている。ＢＭＵ１２２は、データバスライン（バスライン）を介して、電池システム制御装置１００のデータ送受信部１０４に、各電池ユニットの電圧、温度、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等を送信する。データバスラインの通信方式としては、種々のシリアル通信方式、パラレル通信方式を採用することができる。通信方式として、自動車やロボット分野で普及しているＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いることもできる。また、上記電池ユニット１２１のＢＭＵ１２２と 、電池システム制御装置１００間の通信方式は、有線のものでなくてもよく、無線通信を用いることとしてもよい。例えば、Ｗｉ－ＳＵＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｍａｒｔ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＺｉｇｂｅｅ Ｓｍａｒｔ Ｅｎｅｒｇｙ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｓｍａｒｔ（それぞれ登録商標）等の無線通信方式を用いてもよい。

また、電池ユニット１２１は、図示省略する電池ホルダーを介して、ＢＣＵ１２３側に着脱自在に接続される。なお、電池ホルダーとしては、コネクタ等を用いてそれぞれの電池ユニットの端子を接続する形態のホルダーのほか、特許文献２の電源装置のような充電クレードルタイプのものを用いることができる。

また、ＢＣＵ１２３には、ＣＬＵ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｕｎｉｔｌ；電流制限部）１２５が対応付けて設けられている。ＣＬＵ１２５は、電池ユニット１２１間又は電池ユニット１２１と電力線間で充放電される電流を監視し、過放電（異常流出電流）や異常過入力（異常流入電流）を予め定められた電流値に制限する。

ＢＣＵ１２３は、バスラインを介して、電池システム制御装置１００のモード切替部１０２からモード切替信号を受信し、電池ユニット１２１間の配線を切り替える動作を行う。また、ＢＣＵ１２３は、充放電制御部１０１からの指示に基づいて、電池ユニット対の電力線からの切り離し、接続を行う。

ここで、ＣＬＵ１２５の詳細構成について図面を参照して詳細に説明する。図５は、本発明の第１の実施形態のＣＬＵ１２５の詳細構成を示す機能ブロック図である。図５を参照すると、電流検出部１２５１と、制御部１２５２と、電流制限部１２５３とを備えた構成が示されている。

電流検出部１２５１は、電力線と電池ユニット対との正極間に接続され、センシング用抵抗（シャント抵抗）Ｒと、信号検出及び増幅部とを含んで構成される。

制御部１２５２は、電流検出部１２５１にて検出された電流の方向性と大きさに応じて電流制限部１２５３の制御信号を生成する。

電流制限部１２５３は、電力線と電池ユニット対の負極間に接続され、制御部１２５２から受信した制御信号に基づいて、前記電力線と電池ユニット対との間に流れる電流を、所定の値に制限する。ここで、所定の値とは、例えば、電池ユニット対の充電又は放電電流の許容値として設定された上限値である。

上記のように構成されたＣＬＵ１２５を、ＢＣＵ１２３と対応付けて配置することで、例えば、接続済みの電池ユニット対に比べて極端にＳＯＣの低い電池ユニット対が接続された場合に、他の電池ユニット対から当該電池ユニット対に流れる電流を制限することが可能となる。同様に、接続済みの電池ユニット対に比べて極端にＳＯＣの高い電池ユニット対が接続された場合においても、当該電池ユニットから他の電池ユニット対に流れる電流を制限することが可能となる。

さらに、本実施形態では、上記ＣＬＵ１２５と同等の回路（第２の電流制限部）を、電池ユニット対を構成する電池ユニット間に配置している。これにより、例えば、電池ユニット対の一方の電池ユニットに比べて極端にＳＯＣの低い電池ユニットが接続された場合に、前記一方の電池ユニットから当該電池ユニットに流れる電流を制限することが可能となる。同様に、電池ユニット対の一方の電池ユニットに比べて極端にＳＯＣの高い電池ユニットが接続された場合においても、当該電池ユニットから前記一方の電池ユニット対に流れる電流を制限することが可能となる。

以上のようにＣＬＵを配置することで、ユーザとしては、個々の電池ユニットの充電状態等を気にすることなく、自由に本電池システムに電池ユニットを接続し、充電を開始したり、放電を開始させたりすることが可能となる。

なお、ＣＬＵ１２５の構成は、図５に示した構成に限られず、その他同等の機能を持つ回路を用いて構成することができる。例えば、図５に示した構成に代えて、特許文献１の図６や図９の電流制御部３０として記載されている構成を用いることができる。

続いて、本実施形態の動作について図６から図１３を参照して詳細に説明する。以下の説明では、図６に示すように、電池システム制御装置１００に接続された電池ユニット対の並列数が３である例を挙げて説明する。

図６は、電池システム制御装置１００に６つの電池ユニット１２１ａ～１２１ｇが接続され、そのＳＯＣが９０％である状態を示している。図７は、モバイルバッテリーや非常用電源として用いるため、そのうちの電池ユニット１２１ｅを取り外した状態を示している。この電池ユニット１２１ｅの取り外しにより、電池ユニット１２１ｆが他の電池ユニットとバランスしていないことになるので、電池システム制御装置１００のモード切替部１０２は、電池ユニット１２１ｆの電力線からの切り離し（遮断）を指示する。

その後、電池ユニット１２１ｅを使用した結果、電池ユニット１２１ｅのＳＯＣが９０％より低いａ％（例えば、３０％）に低下したものとする。図８は、この電池ユニット１２１ｅを電池ホルダーに接続した状態を示している。このとき、電池システム制御装置１００のモード切替部１０２は、電池ユニット１２１ｅと、電池ユニット１２１ｆのＳＯＣがバランスしていないと判定し、電力線から切り離した状態を維持し、かつ、電池ユニット１２１ｅと、電池ユニット１２１ｆとで構成された電池ユニット間でのバランシングを指示する（モード１に遷移）。

図９は、モード１に遷移し、電池ユニット１２１ｅと、電池ユニット１２１ｆとで構成された電池ユニット間でのバランシングが行われている状態を示している。図１０は、その後、前記バランシングの結果、電池ユニット１２１ｅと、電池ユニット１２１ｆのＳＯＣがｂ％（例えば、６０％）になった状態を表している。なお、本実施形態では、充電効率によるロスは考慮しないものとして説明する。

電池ユニット１２１ｅと、電池ユニット１２１ｆのＳＯＣが６０％になると、電池システム制御装置１００のモード切替部１０２は、電池ユニット１２１ｅと、電池ユニット１２１ｆを、電力線に接続し、電池ユニット１２１ｅ、１２１ｆで構成された電池ユニット対と、他の電池ユニット対との間でのバランシングを指示する（モード２に遷移）。

図１１は、モード２に遷移し、電池ユニット１２１ｅ、１２１ｆで構成された電池ユニット対と、他の電池ユニット対との間でのバランシングが行われている状態を示している。図１２は、前記バランシングの結果、３つの電池ユニット対のＳＯＣがすべてｃ％（例えば、８０％）になった状態を表している。このｃ％は、電池ユニット間でエネルギーの移動がなくなった時点のＳＯＣである。また、電池ユニット間のエネルギーの移動量が閾値以下に達したときにバランシング完了と判定してもよい。この場合、３つの電池ユニット対のＳＯＣは必ずしもｃ％に一致していなくてもよい。

３つの電池ユニット対のＳＯＣが均一になると、電池システム制御装置１００のモード切替部１０２は、充放電制御部１０１に対し、充電開始を指示する。図１３は、充放電制御部１０１による充電の結果、３つの電池ユニット対のＳＯＣが所定の上限ＳＯＣ（例えば、９５％）となった状態を示している。

以上の説明では、１つの電池ユニットが取り外された例を挙げて説明したが、複数の電池ユニットが取り外された場合も同様に、電池システム制御装置１００は、電池ユニット対を構成する電池ユニット間、次いで、電池ユニット対間でバランシングを行ってから、充電を行う。従って、ユーザとしては、個々の電池ユニットの充電状態等を気にすることなく、必要数の電池ユニットを持ち出し使用することが可能となる。

さらに、電池ユニットの持ち出しにより、接続されている電池ユニット１２１が０～１つとなっているＢＣＵ１２３は、モード切替部１０２により、電力線から切り離された状態を維持し、その後、電池ユニットが電池ホルダーにセットされても、モード１を維持するため、バランスしていない電池ユニット対に充電が行われることはない。従って、本実施形態の電池システム制御装置１００は、一種のフェイルセーフ機能を備えているといえる。

図１４は、上記電池システム制御装置１００の動作を表したフローチャートである。図１４を参照すると、電池システムのコンピュータ、即ち、電池システム制御装置１００が、電池ユニット１２１に備えられた管理ユニットＢＭＵからそれぞれの電池ユニット１２１のＳＯＣを含む情報を受信して、前記各電池ユニットのＳＯＣを監視する（ステップＳ００１）。

ここで、前記電池ユニット対を構成する電池ユニットのＳＯＣがバランスしていない場合、即ち、ＳＯＣがバランスしていない電池ユニット対が存在する場合（ステップＳ００２のＹｅｓ）、電池システム制御装置１００は、該当する電池ユニット対を、前記電力線から切り離し、前記電池ユニット対を構成する電池ユニット間の充電状態をバランスさせる第１のモードに移行させる（ステップＳ００３）。なお、ステップＳ００１の監視の結果、ＳＯＣがバランスしている電池ユニット対が１つ以上ある場合、充放電制御部１０１は、ＳＯＣがバランスしている電池ユニット対を用いて、充放電を行うことができる。

その後、電池ユニット対を構成する電池ユニット１２１の充電状態がバランスした状態になった場合、電池システム制御装置１００は、前記電池ユニット対を、前記電力線に接続し、第２のモードに移行させる（ステップＳ００４）。

電池システム制御装置１００は、前記モード２により、全電池ユニット１２１のＳＯＣがバランスしたことを確認した上で（ステップＳ００５のＹｅｓ）、全電池ユニット１２１の充電を開始する（ステップＳ００６）。

以上、説明したとおり、本実施形態によれば、電池システム制御装置１００の管理下にある任意の電池ユニットを所望の数だけ持ちだして、利用することができる。そして、利用後は、任意の電池ホルダーに戻すだけで、対になる電池ユニットとのＳＯＣのバランシングを行った後、電池ユニット対間でのＳＯＣのバランシングが行われる。このため、このため、電池ユニット１２１や電池ユニット対間での逆流電流の発生や、電池ユニットの劣化を抑止することが可能となっている。

［第２の実施形態］
上記した電池システム制御装置１００の機能の一部は、ネットワーク側に配置することもできる。必要に応じて、各電池ユニットの所在やＳＯＣを多数のユーザ間で共有することも可能である。以下、電池システム制御装置の機能の一部をネットワーク側に配置し、電池ユニットの情報を提供可能に構成した第２の実施形態について図面を参照して説明する。

図１５を参照すると、４台のＢＣＵ１２３に、それぞれ２つの電池ユニット１２１がセットされ、最大８個の電池ユニット１２１を充電可能な拠点サーバ３００と、拠点サーバ３００とは異なる拠点に配置された拠点サーバ３１０と、ネットワーク側に電池システム制御装置１００が配置された構成が示されている。電池ユニット側の構成は第１の実施形態と同様であるので、以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

拠点サーバ３００は、充放電制御部３０１と、監視部３０２と、データ送受信部３０３とを備える。充放電制御部３０１、監視部３０２及びデータ送受信部３０３は、第１の実施形態の電池システム制御装置１００の充放電制御部１０１、監視部１０３及びデータ送受信部１０４に相当する。さらに、本実施形態の監視部３０２は、電池システム制御装置４００側に各電池ユニット１２１のＢＭＵ１２２から受信した電圧、温度、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等を送信する。

なお、図１５では省略されているが、拠点サーバ３１０も、拠点サーバ３００と同等の機能を有し、電池ユニット１２１を充電する機能を備えている。

電池システム制御装置４００は、モード切替部４０１と、データ送受信部４０２と、電池ユニット情報提供部４０３とを備える。
する。

モード切替部４０１は、データ送受信部４０２を介して、各電池ユニット１２１のＢＭＵ１２２から電圧、温度、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）等を受信し、これらに基づいて、拠点サーバ３００、３１０に対し、前述のモード１～モード３に変更指示や、充放電制御部３０１への充電開始指示を送信する。前記指示を受け取った拠点サーバ３００、３１０は、ＢＣＵ１２３の制御と充放電制御部３０１による充電を行う。

電池ユニット情報提供部４０３は、データ送受信部４０２を介して受信した各電池ユニット１２１の電圧、温度、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）やモード切替部４０１による状態を管理し、ユーザ端末５００等に提供する。

図１６は、電池ユニット情報提供部４０３からユーザ端末５００に提供される電池ユニット１２１の状態情報の一例を示す図である。図１６の例では、電池ユニット１２１のＩＤのほか、位置情報、ＳＯＣ、状態を対応付けて提供している。図１６の例では、電池ユニット１２１の位置情報として、電池ユニット１２１が接続されている拠点サーバの充電クレードル情報（電池ホルダー情報）を使用している。これにより、ユーザは、どの拠点にどれだけの電池ユニット１２１が存在し、利用可能な状態にあるか容易に確認することが可能となっている。

なお、電池ユニット１２１の位置情報として、電池ユニット１２１が接続されている拠点サーバの充電クレードル情報（電池ホルダー情報）を使用しているが、位置情報はこれに限られない。例えば、ＢＭＵ１２２や拠点サーバ３００、３１０がＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ／全球測位衛星システム）等の位置情報取得手段を備えている場合には、緯度経度で表した位置情報を電池システム制御装置４００に送信させて、電池ユニット情報提供部４０３に提供させることができる。

以上、説明したとおり、本実施形態によれば、第１の実施形態と比較して、拠点サーバ３００（電池システム制御装置１００に相当）の機能の一部を、別の装置（例えば、図４の電池システム制御装置１００）に担わせることが可能となる。さらに、本実施形態によれば、電池ユニット情報提供部４０３にて、別々の拠点に配置された電池ユニット１２１の情報を一元管理し、複数のユーザに提供することが可能となる。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、各図面に示した装置間の接続関係、各要素の構成、データの表現形態は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

例えば、上記した実施形態では、電池システム制御装置１００や拠点サーバ３００、３１０に、充放電制御部１０１が備えられているものとして説明したが、充放電制御部１０１は、別装置として独立している構成も採用可能である。

例えば、上記した第１の実施形態の電池システム制御装置１００に、電池ユニット情報提供部４０３相当の機能が備えられていてもよい。

また、上記した電池ユニット間のＳＯＣをバランシングさせる方法として、前記電池ユニット対を構成する電池ユニット１２１の正極同士と負極同士を相互に接続する方法を用いるものとして説明したが、ＳＯＣが低い方の電池ユニット１２１を個別に充電することにより、ＳＯＣをバランシングさせる方法も採用可能である。この場合、電池ユニット１２１間のＣＬＵ１２５を省略することが可能となる。

なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１０ 充電装置
２０ 電池ユニット対
３０ 監視部
４０ モード切替部
５０ 電池ホルダー
２０ａ、２０ｂ、１２１ 電池ユニット
１００、４００ 電池システム制御装置
１０１、３０１ 充放電制御部
１０２、４０１ モード切替部
１０３、３０２ 監視部
１０４、３０３、４０２ データ送受信部
１２２ ＢＭＵ
１２３ ＢＣＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）
１２５ ＣＬＵ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｕｎｉｔｌ；電流制限部）
３００、３１０ 拠点サーバ
４０３ 電池ユニット情報提供部
１２５１ 電流検出部
１２５２ 制御部
１２５３ 電流制限部

Claims (6)

1. 直列に接続した１対の電池ユニットで構成された電池ユニット対を充電単位とし、電力線に接続された前記電池ユニット対の並列数に応じて、充電電流を変更して充電可能な充電装置と接続可能であり、
   前記電池ユニットに備えられた管理ユニットからそれぞれの電池ユニットの充電状態を受信して、前記各電池ユニットの充電状態を監視する監視部と、
   前記電池ユニット対を構成する電池ユニットの充電状態がバランスしていない場合、前記電池ユニット対を、前記電力線から切り離し、前記電池ユニット対を構成する電池ユニット間の充電状態をバランスさせる第１のモードに移行し、
   前記電池ユニット対を構成する電池ユニットの充電状態がバランスしている場合、前記電池ユニット対を、前記電力線に接続し、前記充電装置に充電を行わせる第２のモードに移行させる、モード切替部と、
   前記電力線に前記電池ユニット対を並列に接続し、かつ、前記電池ユニット対を構成する電池ユニットを着脱自在に収容する電池ホルダーと、
   を備えた電池システム。
2. 前記第１のモードにおいて、前記電池ユニット対を構成する電池ユニットの正極同士と負極同士を相互に接続する回路を構成し、充電量の高い電池ユニットから充電量の低い電池ユニットに充電を行う請求項１の電池システム。
3. 前記電池ユニット対は、前記各電池ユニットに流入し、又は、前記各電池ユニットから出力される電流値が所定の閾値を超える場合、当該電流を所定値に制限する電流制限部を介して、前記電力線に接続されており、
   前記第２のモードにおいて、前記監視部は、前記電池ユニット対の充電状態がバランスしてから、前記充電装置に対して、充電開始を指示する、
   請求項１又は２の電池システム。
4. さらに、前記第１のモードにおける前記電池ユニット対を構成する電池ユニット間の電流を制限する第２の電流制限部を備える、
   請求項１から３いずれか一の電池システム。
5. さらに、前記監視部にて収集された情報を受信し、所定のユーザ端末に対して、少なくとも前記電池ユニットの位置情報と充電状態を提供する電池ユニット情報提供部を含む、
   請求項１又は４いずれか一の電池システム。
6. 直列に接続した１対の電池ユニットで構成された電池ユニット対を充電単位とし、電力線に前記電池ユニット対を並列に接続し、かつ、前記電池ユニット対を構成する電池ユニットを着脱自在に収容する電池ホルダーを備え、前記電力線に接続された前記電池ユニット対の並列数に応じて、充電電流を変更して充電可能な充電装置と接続可能な電池システムのコンピュータが、
   前記電池ユニットに備えられた管理ユニットからそれぞれの電池ユニットの充電状態を受信して、前記各電池ユニットの充電状態を監視し、
   前記電池ユニット対を構成する電池ユニットの充電状態がバランスしていない場合、前記電池ユニット対を、前記電力線から切り離し、前記電池ユニット対を構成する電池ユニット間の充電状態をバランスさせる第１のモードに移行し、
   前記電池ユニット対を構成する電池ユニットの充電状態がバランスしている場合、前記電池ユニット対を、前記電力線に接続し、前記充電装置に充電を行わせる第２のモードに移行させる、
   電池ユニットの充電方法。

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