WO2012128285A1

WO2012128285A1 - 電池システム

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Publication number: WO2012128285A1
Application number: PCT/JP2012/057184
Authority: WO
Inventors: 直毅園田
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2012-09-27
Also published as: JP2012200098A; JP5272033B2

Abstract

　効率的に長時間駆動することが可能な電池システムを提供する。電力配線と、電池セルと、電池セルから直流電力を受けて交流電力に変換し且つ交流電力を電力配線に出力するインバータとを備えた複数の実質的に同一のインバータユニットと、複数のインバータユニットを制御する制御装置とを有し、制御装置は、各々の電池セルの劣化情報をそれぞれ演算し、電力配線へ供給する電力量及び劣化情報に応じて駆動対象外とするインバータユニットを複数のインバータユニットの中から決定する。

Description

電池システム

　本発明は、交流電力を出力する複数のインバータを備えた電池システムに関する。
　本願は、２０１１年３月２３日に、日本に出願された特願２０１１－０６３４６０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　直流電源（太陽電池、電池セル等）からの電力を交流に変換して交流電力負荷（電力系統を含む）へ供給するには、直流を交流に変換するインバータが使用される。そして、交流電力負荷へ供給する電力量に幅がある場合や直流電源が不安定な場合には、１つのインバータのみで交流電力負荷へ電力を供給するのではなく、複数のインバータが接続された同一の電力配線を介してシステム全体として効率良く交流電力負荷へ電力を供給する構成が用いられる（特許文献１から３参照）。

特開２００４－１７３３８８号公報特開平５－３１３７６７号公報特開２００１－１９００２６号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の構成のように複数のインバータの各々に直流電源としての電池セル（図３Ａおよび図３Ｂのフローチャート中で、ＢＣと省略する場合がある）がそれぞれ別個に接続された電池システムの場合、単に各インバータの直流電力から交流電力へ変換する変換効率を電池システム全体として総合的に良くする観点のみでインバータの台数等の制御がなされると、交流電力負荷への交流電力の供給が長時間継続できず、このため電池システムの動作に支障をきたす恐れがある。この理由は、電池セルの劣化が進むと内部抵抗が上昇して蓄えられる電荷の量に差が生じることが知られており、駆動されるインバータに接続された電池セルの劣化が大きい場合にはその電池セルに蓄えられている電荷の量が少ないため短時間で当該電池セルから電流の供給ができなくなるからである。
　そして、この課題は、各インバータに接続される電池セルを新品のみではなく中古品も混在させて利用する場合に顕著となる。
　そこで、本発明は、電池セルの劣化の観点をも考慮して電池システムの制御を行うこととし、各電池セルの劣化の度合いにばらつきがある場合であっても、できるだけ長時間継続して複数のインバータが交流電力負荷へ交流電力を供給することができる電池システムを提供することを目的とする。

　前記の目的を達成するために、本発明の態様の電池システムは、電力配線と、電池セルと、前記電池セルから直流電力を受けて交流電力に変換し且つ前記交流電力を前記電力配線に出力するインバータとを備えた複数の実質的に同一のインバータユニット（図３Ａおよび図３Ｂのフローチャート中で、ＩＵと略する場合がある）と、前記複数のインバータユニットを制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、各々の前記電池セルの劣化情報をそれぞれ演算し、前記電力配線へ供給する電力量及び前記劣化情報に応じて駆動対象外とするインバータユニットを前記複数のインバータユニットの中から決定することを特徴とする。

　上記構成により、電力配線へ供給する電力量のみならず、複数のインバータユニットのそれぞれに接続された電池セルの劣化情報にも基づいて、制御装置が駆動対象外として電力配線へ出力させないインバータユニットを決定することができる。
　従って、劣化した電池セルからの直流電力の供給をできるだけ回避することができるので、電池システムを長時間駆動することが可能となる。

　本発明の電池システムによれば、電池システムの長時間の駆動を可能とする電池システムを提供することができる。

本発明の実施形態としての電池システム概要図である。図１の１つのインバータユニットにおける電池モジュール内の構成を示す概要図である。図１の電池システムの動作を示すフローチャートの一部である。図１の電池システムの動作を示すフローチャートの一部である。一般的なインバータの出力と変換効率との関係を示す関係図である。

　本発明の実施形態に係る電池システムは複数の実質的に同一構成のインバータユニットを備えており、電池システムに組み込まれる直流電源としての複数の電池セルの劣化の度合いを考慮し、交流電力負荷へ供給する電力量が小さい場合には、劣化の大きい電池セルに接続したインバータユニットは駆動せずに他のインバータユニットを駆動し、交流電力負荷へ供給する電力量が大きく、劣化の大きい電池セルに接続したインバータユニットも駆動する必要がある場合には、できるだけ変換効率が最も高い出力で当該インバータユニットを駆動することを特徴の１つとしている。以下、図面を参照しながら、詳述する。

　まず、本発明の実施形態の電池システムの構成につき図面を参照して説明する。その動作については後述する。
　図１は電池システム１の構成の概要を示す図である。電池システム１は、交流電力の供給を受ける交流電力負荷２、当該交流電力を供給する複数のインバータユニット３（ここでは、３－１から３－４）、インバータユニット３を制御する制御装置４、およびインバータユニット３に関する情報を表示する表示装置５を備えている。なお、いずれのインバータユニット３も、互いに共通の同一の電力配線に上記交流電力の供給を行う。また、ここでは、電力負荷として交流電力負荷２を用いて説明するが、インバータユニット３が供給する交流電力をさらにコンバータで直流電力に変換した後に当該直流電力で電力負荷としての直流電力負荷を駆動する電池システム１としてもよい。
　インバータユニット３は、直流電源としての電池モジュールＢＭと、電池モジュールＢＭから直流電力の入力を受けて交流電力へ変換するインバータＩｎｖと、電池モジュールＢＭとインバータＩｎｖとの間の電力経路に配置され、電池モジュールＢＭからインバータＩｎｖへの交流電力の入力を遮断することができるスイッチＳＷとを備えている。なお、図中、各インバータユニット３に対応する電池モジュール等の構成には、それぞれのインバータユニットに対応して、末尾に１～４の数字を記載し、いずれのインバータユニット３に含まれる構成であるかの判別を容易にしている。例えば、インバータユニット３－１では、電池モジュールＢＭ１、インバータＩｎｖ１、スイッチＳＷ１と記載している。他のインバータユニット３－２から３－４でも同様である。
　各インバータユニット３のインバータＩｎｖ、電池モジュールＢＭ、及びスイッチＳＷはバスまたは信号線を介して制御装置４に接続されている。従って、制御装置４は、当該バスまたは信号線を介して、電池モジュールＢＭから電池セルに関する後述の計測情報を受け、また、インバータＩｎｖ及びスイッチＳＷの動作を制御する。

　電池モジュールＢＭは、複数の電池セルからなる組電池と、各電池セルに対応して配置された各種センサーを備えている。複数のインバータユニット３の構成はいずれも同様の構成であるので、説明容易のためインバータユニット３の１つに着目して図にすると、電池モジュールＢＭは、例えば図２に示すような構成である。
　図２において、組電池は、直列接続された電池セルＣａ～Ｃｄからなる第１アームと直列接続された電池セルＣｅ～Ｃｈからなる第２アームとが並列に接続された構成である。当該並列に接続された端部のうち、電位の低い方の端部は所定電位に接地されている。
　また、これら複数の電池セルＣａ～Ｃｈには、電池容器の温度（以下、「セル温度」という）を計測するための温度センサーＴａ～Ｔｈ、および電池セルの正極端子と負極端子との間の電圧（以下、「セル電圧」という）を計測するための電圧センサーＶａ～Ｖｈが、各々の電池セルにそれぞれ１つずつ対応して配置されている。
　さらに、各アームには対応する電流センサーが１つ、ここでは第１アームに対して電流センサーＩａが、また、第２アームに対して電流センサーＩｂが配置されており、各アームを流れる電流をそれぞれ計測することができる。
　上述したセル温度、セル電圧、各アームを流れる電流を計測する各種のセンサーにより計測され且つ出力された計測情報は、各電池セルの劣化の度合い示す劣化情報を算出するため制御装置４に入力される。
　なお、電池モジュールＢＭに、公知のＣＭＵ（Cell Monitor Unit）を配置し、制御装置４に公知のＢＭＵ（Battery Management Unit）を配置してもよい。

　制御装置４は、ユーザーの指示（例えば、電池システム１が電気自動車の場合には、ユーザーによるアクセルペダルの踏み込み量）に応じて交流電力負荷２を駆動すべく、後述のように各インバータユニット３を適切に制御する。制御装置４は、複数のインバータＩｎｖを同時に駆動する場合があるので、全てのインバータＩｎｖ１～Ｉｎｖ４の出力の同期をとるための同期信号をこれら全てのインバータＩｎｖ１～Ｉｎｖ４に送信する。なお、交流電力負荷２が電力系統の場合には、電力系統に接続された各インバータが自身で電力系統と同期を取ることができるため、当該同期信号は不要である。
　また、制御装置４は、表示装置５を制御して、電池システムの起動後に各インバータユニット３から常時入力される各電池セルの上記計測情報に対応した関連情報（後述の劣化情報、充電率ＳＯＣ等を含む）を、適宜、表示装置５に表示させる。このとき、制御装置４は、当該計測情報または当該関連情報が異常値であると判断した場合には、表示装置５に内蔵された異常ランプを点灯させる等するとともに、表示装置５に内蔵されたブザー等の音響装置を作動させて警報を鳴らし、光と音により視覚および聴覚を刺激してユーザーの注意を促す。また、異常値と判断した電池セルを含むインバータユニット３への直流電力の供給を断つべく、制御装置４は、当該インバータユニット３に対応するスイッチＳＷを「開」（ＯＦＦ）として当該インバータユニット３に対応するインバータＩｎｖと当該インバータユニット３に対応する電池モジュールＢＭとの電気的接続を遮断する。
　表示装置５は、例えば上記音響装置を備えた液晶パネル等のモニターである。

　ここで、電池システム１は、例えば、交流電力負荷２としての電気モータに車輪を接続したフォークリフトなどの産業車両、電車、または電気自動車などの移動体、並びに交流電力負荷３としての電気モータにプロペラまたはスクリューを接続した飛行機または船などの移動体であってもよい。さらに、電池システム１は、交流電力負荷２として電気モータを備えた家電製品に、風車や太陽光発電のような自然エネルギー発電でなされた電力を直流電源としての二次電池に蓄えて利用する家庭用の電力貯蔵システムや、当該蓄えた電力を交流電力負荷としての電力系統へ売電する電力売電システムなどの定置用のシステムであってもよい。すなわち、電池システム１は、複数のインバータユニット３に備えられた電池セルによる電力の少なくとも放電を利用するシステムであり、また、充放電を利用するシステムであってもよい。
　従って、電池システム１の電池モジュールＢＭで用いる電池セルは、電池システム１の用途に応じて一次電池または二次電池等のいずれの電池セルでも、また、積層型または捲回型のいずれの電池セルでも用いることが可能である。ここでは一例として、電池セルは、充放電可能な電池セル、例えば蓄電池であるリチウムイオン二次電池の電池セルであるとして説明を続ける。
　また、図２では、電池モジュールＢＭにおいて、４つの電池セルが直列接続されて１つのアームを形成し、計２つのアームが並列に接続されている構成としている。しかしながら、各アームに接続される電池セルの個数、さらにはアームの個数は、各々１つであっても各々複数であってもいかようにも設計可能である。
　さらに、インバータユニット３の数も、図１では４つとしているが、複数であればいかようにも設計可能である。交流電力負荷２が許容する電力である最大許容電力を少なくとも出力できるよう、電池セルの数やインバータユニット３の数が適宜設計されるのが望ましい。

　では、電池システム１の動作、具体的には、制御装置４が行う複数のインバータユニット３の制御動作につき、図３Ａおよび図３Ｂのフローチャートを用いて詳述する。なお、説明にあたり、次の事項を前提とする。
　まず、インバータＩｎｖの最大出力を固定値であるＰｍ、ここでは最大出力Ｐｍ＝５００ｋＷとする。すなわち、出力１００％とした場合にはＰｍが出力されることになる。また、インバータＩｎｖの最大の変換効率を示す際の出力（以下、「最大効率時出力」という）を固定値であるＰｅ、ここでは最大効率時出力Ｐｅ＝２００ｋＷ（出力４０％とした場合に相当）とする。最大出力Ｐｍや最大効率時出力Ｐｅの値はインバータの製造メーカ毎に異なるが、図４に示すように、一般的にインバータは、最大効率時出力より小さい出力になるほど急激に変換効率が悪化し、最大効率時出力から最大出力になるまでの間は、比較的なだらかに変換効率が低下する傾向にある。従って、一般化した値であるＰｍやＰｅを用いることで、いかようなインバータも電池システム１に適用することができる。なお、いずれのインバータユニット３も、実質的に同一特性のインバータＩｎｖを用いている。
　また、インバータユニット３の個数を固定値であるＮ、ここでは図１に示すようにインバータＩｎｖ１～Ｉｎｖ４の４つを用いるので、Ｎ＝４とする。従って、図１では、交流電力負荷２の最大許容電力がＮ×Ｐｍ、すなわち２０００ｋＷであるとする。
　さらに、交流電力負荷２に供給する電力（以下、「供給電力」という）を変数であるＰとする。上述のように交流電力負荷２の最大許容電力が２０００ｋＷであるので０≦Ｐ≦２０００ｋＷである。供給電力Ｐのうち、特に、電池システム１が起動した当初の供給電力を固定値であるＰＩとし、後に変更される供給電力を変数のＰｃとして示す。
　そして、図３Ａおよび図３Ｂで用いる演算では、床関数floor(x)を適宜用いる。床関数とは、固有値ｘ以下の最大の整数を解とする演算式であり、例えば、ｘ＝１．５の場合、floor (１．５)＝１となる。また、ｘ＝１の場合、floor(１)＝１となる。さらに、ｘ＝０．５の場合、floor(０．５)＝０となる。
　なお、以上のように最大出力Ｐｍや交流電力負荷２の最大許容電力等を仮定して説明する都合上、電池モジュールＢＭの備える電池セルの数等は適宜これらに対応するものとする必要があるため、以下に説明する電池システム１の構成は、図２の電池モジュールに示す構成と同数の電池セルを備えているとは限らない。

　そして、さらなる前提として、ここでは各電池セルの劣化情報として、各電池セルの充電率ＳＯＣ（State Of Charge）を用いる。充電率ＳＯＣは、満充電時における電池の容量に対して充電残量がどのくらいかを比率（パーセント）で表すものであり、セル電圧と各アームを流れる電流により、公知の演算方法を用いて所定時間毎（例えば、２分間毎）に制御装置４にて算出される。
　劣化情報として充電率ＳＯＣを用いることができる理由は、次のとおりである。
　すなわち、複数の電池セルとして新品から中古のものまで混在させて電池システム１に使用する場合において、電池セルが二次電池の場合には交流電力負荷２へ電力供給を開始する前に全ての電池セルに一律に充電を行うのが一般的であるが、かように一律に充電しても、一部の電池セルに劣化がある場合には他の電池セルの充電率ＳＯＣより低い充電率までしか当該一部の電池セルに充電することができない。例えば、全ての電池セルを一律に同時に充電しても、他の電池セルの充電率ＳＯＣが７０％であるにも関わらず、ある電池セルの充電率ＳＯＣは３０％にしかならない場合もあり得るのである。これは劣化した電池セルでは内部抵抗が上昇しているためである。
　なお、かような現象は、当初、全ての電池セルを新品の状態から電池システム１で使用していた場合にも、長期間使用することで、電池セルごとに充電率ＳＯＣのばらつきが生じ得るので、新品と中古のものを混在させた場合に限らず発生する。
　このため、各電池セルの充電率ＳＯＣを、ここでは各電池セルの劣化情報として用いることとするものである。

　もちろん、交流電力負荷２に要求される交流電力をできるだけ長時間継続して出力するように電池システム１を動作させるための指標となるのが各電池セルの劣化情報であるので、劣化情報となりうるのは充電率ＳＯＣに限るものではなく、セル電圧と各アームを流れる電流のみならずセル温度等も用いて電池セルの寿命や劣化の度合いを算出し、これを劣化情報としてもよい。
　さらに、例えば、電池システム１の配置場所の都合から、複数のインバータユニット３の一部が日当たりの良い場所に配置され、他の一部が日陰に配置される場合などは、仮に全ての電池セルが新品であっても、電池セルの特性にばらつきが生じる。従って、劣化情報は、実際に電池セルに劣化が生じている場合の情報を意味するのみならず、電池セルに劣化が生じているように見える場合の情報をも含むものとする。

　では、以上を前提として、電池システム１の動作を説明する。
　まず、ユーザーにより駆動スイッチがＯＮされることで、インバータユニット３以外の図示しない小電源によって制御装置４が起動し、制御装置４内の不揮発性メモリー（図示なし）に記録されたＮ、Ｐｍ、Ｐｅの値を制御装置４が読み出すとともに、電池システム１内の全てのインバータユニット３を駆動対象として制御装置４が認識する。さらに、制御装置４は、各電池セルの計測情報を用いて各電池セルの劣化情報の演算も開始する（ステップＳ１）。ここでは、劣化情報として、各電池セルの充電率ＳＯＣの演算を開始する。
　次に、制御装置４は、制御装置４内の不揮発性メモリー（図示なし）に記録された初期値ＰＩを読み出し、Ｐ＝ＰＩとする（ステップＳ２）。ＰＩは上述のように固定値であり、ＰＩ＝０でもよいが、ここでは、説明の簡便のため、２つのインバータユニット３を少なくとも駆動する必要がある値とすることとし、ＰＩ＝９５０ｋＷとする。

　ステップＳ２の後、制御装置４は、変数Ｍを用いて、まずはＭ＝Ｎとする（ステップＳ３）。図１では、Ｎ＝４であるので、Ｍ＝４となる。
　そして、制御装置４は、ｉ＝floor(Ｐ÷Ｐｍ)を演算する（ステップＳ４）。ｉの値は、ｉ個または（ｉ＋１）個のインバータユニット３が後述の場合分けに従って駆動されることを意味する。ステップＳ２により供給電力Ｐ＝９５０ｋＷであり、最大電力Ｐｍは固定値であって且つここではＰｍ＝５００ｋＷであるので、ｉ＝１となる。

　ステップＳ４の後、制御装置４は、ｉ＝Ｎかｉ≠Ｎかを判断する（ステップＳ５）。ここでは、Ｎ＝４且つｉ＝１であるので、制御装置４はｉ＝Ｎではないと判断し、「ｎｏ」の場合のステップＳ７に進む。
　なお、ステップＳ５で制御装置４がｉ＝Ｎと判断する場合とは、全てのインバータユニット３を最大出力Ｐｍで駆動する必要がある場合である。すなわち、電池セルの劣化を考慮している余裕はなく、短時間であろうとも全インバータＩｎｖに最大出力を供給させることが求められる場合である。従って、制御装置４がｉ＝Ｎであると判断して「ｙｅｓ」の場合であるステップＳ６へ進む場合には、制御装置４は全てのインバータユニット３のインバータＩｎｖの出力を最大電力Ｐｍとする制御を行うべく、全てのインバータユニット３のインバータＩｎｖに出力を最大電力Ｐｍとするよう制御信号を送信する。そして、これを受信した各インバータＩｎｖでは、出力を最大電力Ｐｍとする（ステップＳ６）。そして、次のステップＳ２０へ進む。

　ステップＳ５からステップＳ７に進んだ場合、駆動対象のインバータＩｎｖに接続された電池モジュールＢＭの電池セルの中から一番劣化している可能性が高いという劣化情報が得られた電池セルを含むインバータユニット３を、制御装置４は駆動対象外とする（ステップ７）。ここでは、劣化情報として充電率ＳＯＣの値を用いるので、一番低い充電率ＳＯＣの値が算出された電池セルを含むインバータユニット３が駆動対象外となる。仮に、インバータユニット３－４が駆動対象外となったとして話を進める。
　なお、制御装置４は、駆動対象外のインバータユニット３のインバータＩｎｖを駆動する制御を行わないので、当該インバータＩｎｖは交流電力の出力を行わない。
　また、以上のように駆動対象外のインバータユニット３を選別するので、仮にインバータユニット３が最も劣化の少ないという劣化情報を示す電池セルを含んでいたとしても、当該インバータユニット３が一番劣化している可能性が高いという劣化情報（以下、「劣った劣化情報」ともいう）が得られた電池セルをも含んでいる場合には、駆動対象外として選別されることになるので注意を要する。

　ステップＳ７の後、制御装置４は、Ｍ－１の値をＭに置換する。すなわち、Ｍ＝Ｍ－１とする（ステップＳ８）。ここでは、当初Ｍ＝４であったので、今、Ｍ＝３と設定されたことになる。
　そして、制御装置４は、Ｍ＝ｉ＋１かＭ≠ｉ＋１かを判断する（ステップＳ９）。ここでは、Ｍ＝３且つｉ＝１であるので、制御装置４はＭ＝ｉ＋１ではないと判断し、「ｎｏ」の場合のステップＳ７に進む。ステップＳ７では、上述の動作がなされるので、具体的には現時点で駆動対象となっているインバータユニット３－１～３－３の中の電池セルのうち一番劣化している可能性が高いという劣化情報が得られた電池セルを含むインバータユニット３を、制御装置４は駆動対象外とする。ここでは、仮に、インバータユニット３－３も駆動対象外となったとして話を進める。
　そして、ステップＳ７及びＳ８をＭ＝ｉ＋１となるまで繰り返し、ステップＳ９で制御装置４がＭ＝ｉ＋１であると判断した場合には、「ｙｅｓ」の場合のステップＳ１０に進む。
　なお、ステップＳ１０に進む際には、制御装置４は、ｉ＋１個のインバータユニット３のみを駆動対象として認識していることになる。すなわち、各電池セルの劣化情報に基づいて、電池劣化の観点から複数のインバータユニット３の中から出力を継続することができる可能性が高いものから順にｉ＋１個のインバータユニット３を選別し、これを駆動対象としている。ここでは、例えば、インバータユニット３－１及び３－２のみが駆動対象として制御装置４に認識されている。

　ステップＳ９の後、ステップＳ１０では、制御装置４は、Ｍ＝１かＭ≠１かを判断する（ステップＳ１０）。ここでは、ステップＳ９によりＭ＝２であるので、制御装置４はＭ＝１ではないと判断し、「ｎｏ」の場合のステップＳ１１に進む。
　なお、制御装置４がＭ＝１であると判断する場合は、ｉ＝０の場合であって基本的にただ１つのインバータユニット３のみの駆動で供給電力を賄える場合である。この場合には、ステップＳ１０から「ｙｅｓ」の場合のステップＳ１７に進む。ステップＳ１７については、後述する。

　ステップＳ１１では、駆動対象のｉ＋１個のインバータユニット３の中から、一番劣化している可能性が高いという劣化情報が得られた電池セルを含むインバータユニット３を、制御装置４が選別する（ステップＳ１１）。理解を容易にするため、その選別されたインバータユニット３のインバータＩｎｖをインバータＩａとする。ここでは、例えばインバータユニット３－２のインバータがインバータＩａであるとして話を進める。

　そして、ステップＳ１２に進み、制御装置４は、関係式Ｐ－Ｐｍ×ｉ≧２×Ｐｅの関係にあるか否かを演算し、制御装置４がこの関係にあると判断した場合には、「ｙｅｓ」の場合のステップＳ１３に進み、当該関係にないと判断した場合には、「ｎｏ」の場合のステップＳ１４に進む（ステップＳ１２）。
　そして、ステップＳ１４では、制御装置４は、関係式２×Ｐｅ＞Ｐ－Ｐｍ×ｉ≧Ｐｅの関係にあるか否かを演算し、制御装置４がこの関係にあると判断した場合には、「ｙｅｓ」の場合のステップＳ１５に進み、当該関係にないと判断した場合には、「ｎｏ」の場合のステップＳ１６に進む（ステップＳ１４）。

　ここで、ステップ１２とステップ１４にて、以上の場合分けを行う理由は次のとおりである。
　まず、現在、駆動対象となっているｉ＋１個のインバータユニット３のうち、インバータＩａを含まないインバータユニット３は、インバータＩａを含むインバータユニット３に比べて電池セルの劣化の程度が悪くないことから、インバータＩａを含まないインバータユニット３のインバータＩｎｖの出力を全て最大出力Ｐｍとしてもよいと考える。もちろん、インバータＩｎｖの出力を最大出力Ｐｍとすることにより、出力を最大効率時出力Ｐｅとした場合に比べて変換効率は悪化するが、近年のインバータ技術の向上により、出力を最大出力Ｐｍとした場合であっても、その変換効率は９０％以上であるので、供給電力をできるだけ長く維持する観点を優先して制御してもさほど電池システム１の全体としての変換効率は悪化しないという判断である。
　そして、次に、駆動対象のインバータユニット３のインバータＩｎｖを全て最大出力Ｐｍで駆動した場合における供給電力Ｐに対するインバータＩａの負担分の出力（すなわち、Ｐ－Ｐｍ×ｉ）が、できるだけ最大効率時出力Ｐｅに近づくように処理するものである。最大効率時出力Ｐｅ付近の出力でインバータＩｎｖを駆動することで、駆動対象となったインバータユニット３の電池セルが仮に劣化している場合においても無駄なく当該電池セルから出力を得られることができ、結果として供給電力をできるだけ長く維持且つ電池システム１を効率的に運転することができるからである。

　このため、ステップＳ１２では、上述のように、制御装置４が関係式Ｐ－Ｐｍ×ｉ≧２×Ｐｅの関係にあるか否かを演算して判断している。そして、この関係式を満たす場合には、上記負担分を最大効率時出力Ｐｅ付近の出力で２つのインバータＩｎｖにて負担できることから、駆動対象外となったインバータユニット３のうち、一番最後に駆動対象外と判断されたインバータユニット３をやはり駆動対象とすることとし、当該インバータユニット３のインバータＩｎｖを最大効率時出力Ｐｅで出力するよう制御装置４が制御信号を送信する。そして、当該制御信号を受信した当該インバータＩｎｖは、最大効率時出力Ｐｅで出力をする。当該インバータユニット３が、現時点で駆動対象であるインバータユニット３の中で一番劣化している電池セルを含んでいるため、最適な変換効率で駆動するものである。
　また、インバータＩａに対してはＰ－Ｐｍ×ｉ－Ｐｅの出力をするよう、制御装置４が制御信号を送信する。そして、当該制御信号を受信した当該インバータＩａは、当該出力をする。
　さらに、この時点で駆動対象であるインバータユニット３のうち、上述の２つのインバータユニットの他のインバータユニット３のインバータＩｎｖを最大出力Ｐｍで出力するよう制御装置４が制御信号を送信する。そして、当該制御信号を受信した当該インバータＩｎｖは、当該出力をする（ステップＳ１３）。
　そして、ステップＳ２０へ進むことになる。
　ここで、Ｐ＝９５０ｋＷ、Ｐｅ＝２００ｋＷ、Ｐｍ＝５００ｋＷ、ｉ＝１であるので、当該インバータＩａの出力は２５０ｋＷとなる。すなわち、ステップＳ１２の時点で駆動対象となっていたインバータユニット３の中で、一番劣化が進んだ電池セルを備えたインバータユニット３のインバータＩｎｖは、最大効率時電力Ｐｅに近接した出力を行うので、結果として供給電力をできるだけ長く維持且つ電池システム１を効率的に運転することができる。

　一方、ステップＳ１５に進む場合は、上記負担分を最大効率時出力Ｐｅ付近の出力で２つのインバータＩｎｖにて負担することはできないことから、インバータＩａに対してはＰ－Ｐｍ×ｉの出力をするよう、制御装置４が制御信号を送信する。そして、当該制御信号を受信した当該インバータＩａは、当該出力をする。また、駆動対象の他のインバータユニット３のインバータＩｎｖを最大出力Ｐｍで出力するよう制御装置４が制御信号を送信する。そして、当該制御信号を受信した当該インバータＩｎｖは、当該出力をする（ステップＳ１５）。
　そして、ステップＳ２０へ進むことになる。

　さらに、ステップＳ１６に進む場合は、上記負担分が最大効率時出力Ｐｅより小さい場合であり、上述のように当該負担分が最大効率時出力Ｐｅより小さければ小さいほど急激に変換効率が悪化する。従って、インバータＩａに対しては上記負担分より大きい値である最大効率時出力Ｐｅの出力をするよう、制御装置４が制御信号を送信する。そして、当該制御信号を受信した当該インバータＩａは、当該出力をする。
　また、駆動対象の他のインバータユニット３のインバータＩｎｖに対しては、上記負担分よりも余分に大きな値を出力しているインバータＩａを鑑みて、この余分を調整すべく、最大出力Ｐｍよりも小さい値であるＰｍ－{Ｐｅ－（Ｐ－Ｐｍ×ｉ）}÷ｉで出力するよう、制御装置４が制御信号を送信する。そして、当該制御信号を受信した当該インバータＩｎｖは、当該出力をする（ステップＳ１６）。こうすることで、駆動対象の他のインバータユニット３の変換効率も向上することができる。
　そして、ステップＳ２０へ進むことになる。

　ここで、ステップＳ２０の説明に進む前に、ステップＳ１０から進んだステップＳ１７以降の説明を先に行う。
　ステップＳ１７に進む場合は、上述のように、１つのインバータユニット３のみで供給電力を賄うことができる場合である。しかし、ステップＳ１２の関連記載で述べたように、２×Ｐｅ≦Ｐの場合には、２つのインバータＩｎｖで最大効率時出力Ｐｅ付近の出力をさせた方がシステム全体の変換効率が向上する。このため、制御装置４は、関係式２×Ｐｅ≦Ｐであるか否かを演算して判断している。そして、この関係式を満たさないと判断した場合には、「ｎｏ」の場合のステップＳ１８に進み、この関係式を満たすと判断した場合には、「ｙｅｓ」の場合のステップＳ１９に進む（ステップＳ１７）。
　そして、ステップＳ１８では、駆動対象のインバータユニット３のインバータＩｎｖを供給電力Ｐで出力するよう、制御装置４が制御信号を送信する。そして、当該制御信号を受信した当該インバータＩｎｖは、当該出力をする（ステップＳ１８）。そして、ステップＳ２０に進む。
　また、ステップＳ１９では、最大効率時出力Ｐｅ付近の出力で２つのインバータＩｎｖにて供給電力を負担できることから、駆動対象外となったインバータユニット３のうち、一番最後に駆動対象外と判断されたインバータユニット３をやはり駆動対象とすることとして当該インバータユニット３のインバータＩｎｖの出力を最大効率時出力Ｐｅ、また、ステップＳ１０の時点で駆動対象となっていたインバータユニット３のインバータＩｎｖの出力をＰ－Ｐｅとするよう、制御装置４が制御信号をそれぞれのインバータＩｎｖへ送信する。そして、当該制御信号を受信した当該各インバータＩｎｖは、対応した出力をする（ステップＳ１９）。そして、ステップＳ２０に進む。

　では、ステップＳ２０の説明に進む。ステップＳ２０では、供給電力Ｐの値をユーザーが制御装置４の操作盤（図示なし）を操作して変更したか否かを、制御装置４が判断する。そして、当該変更があったと判断した場合には、「ｙｅｓ」の場合のステップＳ２１に進む。そして、当該変更がないと判断した場合には、「ｎｏ」の場合のステップＳ２２に進む（ステップＳ２０）。
　ステップＳ２１に進む場合は、供給電力Ｐの値が変更値Ｐｃへ変更された場合であるので、制御装置４はＰ＝Ｐｃとして、ステップＳ３に進む（ステップＳ２１）。
　また、ステップＳ２２に進む場合は、供給電力Ｐの現時点の値が変更されない場合である。この場合には、ユーザーにより駆動スイッチがＯＦＦされたか否かを制御装置４がさらに判断する。そして、駆動スイッチがＯＦＦされていないと制御装置４が判断した場合には、「ｎｏ」の場合のステップＳ２０に進む。また、駆動スイッチがＯＦＦされたと駆動装置４が判断した場合には、「ｙｅｓ」の場合のステップＳ２３に進む。
　そして、ステップＳ２３に進むと、制御装置４は駆動しているインバータユニット３の全ての駆動を停止し、駆動スイッチがＯＦＦされてから所定時間経過後に制御装置４と上記小電源が電気的に遮断されて制御装置４の動作が停止する。従って、制御装置４が各インバータユニット３へ制御信号を送信することができなくなるので、結果的に電池システム１の動作が停止する。

　以上のとおり、電池システム１では、交流電力負荷に共通且つ同一の電力配線で交流電力の供給をすることができる複数のインバータユニットを、交流電力負荷に求められる供給電力の量と各々のインバータユニットが備える電池セルの劣化の度合いに応じて、いずれのインバータユニットを駆動させるか、また、駆動させる場合にはインバータユニットからどれだけの出力をさせるかを適宜選択するので、できるだけ長時間継続して複数のインバータが交流電力負荷へ交流電力を供給できるとともに、電池システム全体の変換効率をも向上させることができる。

　本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限りで種々の変形が可能である。例えば、インバータＩｎｖは、直流電源の電力を直流電力から交流電力へ変換して交流電力として交流電力負荷２へ電力供給する機能を備えた装置として説明したが、当該機能を備えたものであればよく、交流電力負荷２からの回生電力を交流電力から直流電力へ変換して直流電源へ供給することができるコンバータと一体になった装置であってもよい。すなわち、ここでいう「インバータ」は、インバータの機能を備えた装置の意味である。従って、上述した「インバータユニット」も、インバータの機能を備えた装置を含むユニットの意味である。
　また、電池システム１の動作も、本発明の趣旨を逸脱しない限りで種々の変形が可能である。例えば、ステップＳ１９では、一方のインバータの出力を最大効率時出力Ｐｅとし、他方のインバータの出力をＰ－Ｐｅとしたが、そもそも１つのインバータユニットのみで供給電力を賄える場合には、多数のインバータユニットの中でこれら２つのインバータユニットは劣化の少ない電池セルを備えていることが多いので、いずれもＰ÷２の出力としてもよい。
　さらに、各電池セルの充電率ＳＯＣの演算の結果は一定時間毎（例えば、２分間毎）に更新し、ステップＳ２０で供給電力の変更がない場合にも、当該更新がなされたらステップＳ３へ進むとしてもよい。

　各電池セルの劣化の度合いにばらつきがあっても、長時間継続して交流電力付加へ交流電力を供給することができる。また、電池システム全体の直流から交流への変換効率を向上させることができる。

　１　　電池システム
　２　　交流電力負荷
　３　　インバータユニット
　４　　制御装置
　５　　表示装置

Claims

　電力配線と、
　電池セルと、前記電池セルから直流電力を受けて交流電力に変換し且つ前記交流電力を前記電力配線に出力するインバータとを備えた複数の実質的に同一のインバータユニットと、
　前記複数のインバータユニットを制御する制御装置とを有し、
　前記制御装置は、各々の前記電池セルの劣化情報をそれぞれ演算し、前記電力配線へ供給する電力量及び前記劣化情報に応じて駆動対象外とするインバータユニットを前記複数のインバータユニットの中から決定することを特徴とする電池システム。
　前記複数のインバータユニットは、
　第１の組電池を構成する複数の前記電池セルと、前記第１の組電池から直流電力を受けて交流電力に変換し且つ前記交流電力を前記電力配線に出力する第１のインバータとを備えた第１のインバータユニットと、
　第２の組電池を構成する複数の前記電池セルと、前記第２の組電池から直流電力を受けて交流電力に変換し且つ前記交流電力を前記電力配線に出力する第２のインバータとを備えた第２のインバータユニットと、
　第３の組電池を構成する複数の前記電池セルと、前記第３の組電池から直流電力を受けて交流電力に変換し且つ前記交流電力を前記電力配線に出力する第３のインバータとを備えた第３のインバータユニットとを備え、
　前記制御装置は、前記電力量が前記第１から第３のインバータユニットのいずれか２つで賄える場合に、前記第１から第３の組電池を構成する電池セルのうち最も劣化していることを示す前記劣化情報に対応する電池セルを備えた前記第１から第３のインバータユニットの中の１つを駆動対象外として制御することを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
　前記電力量をＰとし、前記電力量Ｐが、前記第１から第３のインバータの最大出力Ｐｍと最大効率時出力Ｐｅを用いて示される２×Ｐｅ＋Ｐｍの値よりも大きい場合には、前記制御装置は、前記駆動対象外となったインバータユニットの他のインバータユニットの備えた前記電池セルのうち最も劣化していることを示す前記劣化情報に対応する電池セルを備えたインバータユニットの出力を実質的にＰ－Ｐｍ－Ｐｅの値とし、前記他のインバータユニットのうち他方のインバータユニットの出力を実質的にＰｍの値とし、前記駆動対象外となったインバータユニットの出力を実質的にＰｅとして制御することを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
　前記電力量をＰとし、前記電力量Ｐと前記第１から第３のインバータの最大出力Ｐｍと最大効率時出力Ｐｅを用いて示される関係式Ｐ－Ｐｍ＜Ｐｅの値よりも小さい場合には、前記制御装置は、前記駆動対象外となったインバータユニットの他のインバータユニットの備えた前記電池セルのうち最も劣化していることを示す前記劣化情報に対応する電池セルを備えたインバータユニットの出力を実質的にＰｅの値とし、前記他のインバータユニットのうち他方のインバータユニットの出力を実質的に２×Ｐｍ－Ｐ－Ｐｅの値として制御することを特徴とする請求項２に記載の電池システム。
　前記劣化情報は、充電率であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電池システム。