WO2023203871A1 - 直流充電装置 - Google Patents

Abstract

コンバータを必要とせず、太陽光発電装置等から蓄電池に直接効率的に直流電流を充電できる直流電流充電装置を提供する。本発明の直流充電装置は、複数の蓄電池セルを直列または並列接続した蓄電池モジュールと、蓄電池モジュールを複数直列に接続し、直列接続された前記蓄電池モジュール間に設けられたスイッチと、各々の前記蓄電池モジュールの正極とスイッチとの間から別のスイッチを介して接続される２組以上の正極バスと、各々の前記蓄電池モジュールの負極とスイッチとの間から別のスイッチを介して接続される２組以上の負極バスと、制御部と、計測部と、を備え、制御部は、直列接続された蓄電池モジュールを直列接続上の位置関係において不連続に選択可能であり、選択した蓄電池モジュールの蓄電池セルの接続数を切り替えることで出力電圧の調整をおこない、充電対象に直流充電を行うことを特徴とする。

Description

直流充電装置

　本発明は、直流充電装置に関する。

　近年、地球環境保全のために普及が進んでいる電気自動車（ＥＶ）を普及させるに当たり、ＥＶの充電システムのインフラ整備が進んでいる。

　蓄電池を内蔵した充電システムから電気自動車等への充電を行う例として、例えば特許文献１の方法がある。特許文献１には、充電システム側のキャパシタの直列数を変更することで、充電の制御を行う記載がある。

　また、ＰＶなどの直流電源を用いて、蓄電池を充電する例として、例えば特許文献２の方法がある。特許文献２には、ＰＶの発電量に応じＰＶの直列・並列接続を切り替え蓄電池に充電する記載がある。加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力に応じ、充電対象の蓄電池の直列数を変える記述がある。

特開２０１１－１６６９２９号公報 特開２０２１－７８２３６号公報

　特許文献１の手法では、充電装置側のキャパシタ（蓄電池を含む）の充電には、充電装置を用いている。太陽光発電装置などの直流電源から直接充電する等の記載は特にないため、一般的には、電力系統に接続された商用電源からコンバータを介し充電するものと解される。

　特許文献２の手法でも同様で、蓄電池の充電には、コンバータを用いているが、一般的にコンバータは部品点数が多いため、すべての部品に十分な耐用年数があるとは限らない。また、コンバータの補修のための部品も採算性から、製造中止となるケースも散見される。よって、設置から長期間経過した市中の電気自動車の充電ステーションにおいては、故障が発生した時点で、高額なコンバータの交換を実施せずに廃止とするケースが目立っている。

　今後、カーボンニュートラル実現のためには、電気自動車向けの充電ステーションは重要な設備である。よって高額な補修費が発生しない方式が望まれている。一方で、コンバータに用いられる先端的な半導体素子は、昨今戦略物資としての位置づけが高まっている。よって地政学的リスクの影響を受けやすく、各種規制により、将来的に調達できなくなる可能性が出てきている。

　本発明の目的は、上記事情に鑑み、部品点数が多く長期的な部品調達のリスクの影響を受けやすく、かつ全交換時に高額となるコンバータを用いずに直流電流を充電可能な直流充電装置を提供することにある。

　上記課題を解決するための本発明の直流充電装置の一態様は、複数の蓄電池セルを直列または並列接続した蓄電池モジュールと、蓄電池モジュールを複数直列に接続し、直列接続された蓄電池モジュール間に設けられたスイッチと、各々の蓄電池モジュールの正極とスイッチとの間から別のスイッチを介して接続される２組以上の正極バスと、各々の蓄電池モジュールの負極とスイッチとの間から別のスイッチを介して接続される２組以上の負極バスと、制御部と、計測部と、を備え、制御部は、直列接続された蓄電池モジュールを、直列接続上の位置関係において不連続に選択可能であり、選択した蓄電池モジュールの蓄電池セルの接続数を切り替えることで出力電圧の調整をおこない、充電対象に直流充電を行うことを特徴とする。

　本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。

　本発明によれば、部品点数が多く長期的な部品調達のリスクの影響を受けやすく、かつ全交換時に高額となるコンバータを用いずに直流電流を充電可能な直流充電装置を提供できる。

　上述した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。

蓄電池の構成単位を示す図 実施例１の直流充電装置の概略構成 簡略表示の凡例 蓄電池モジュール選択の第１の例を示す図 蓄電池モジュール選択の第２の例を示す図 蓄電池モジュール選択の第３の例を示す図 不連続な蓄電池モジュール選択の例を示す図 容量の異なる蓄電池モジュールの直列接続時に必然的に発生するＳＯＣのばらつきを示すグラフ 不連続かつ同時充電の蓄電池モジュール選択の例を示す図 直列接続の位置関係の変更による使用頻度の平準化前の状態を示す図 直列接続の位置関係の変更による使用頻度の平準化後の状態を示す図 バイパスを用いない不具合発生モジュールを回避する態様を示す図 太陽光発電装置の電圧と電流の関係を示す図 システム電圧が異なる太陽光発電装置からの同時充電を実施する態様を示す図 蓄電池モジュールの直列数の切り替えによる疑似ＭＰＰＴ制御の例を示す図 直流充電装置の内部構成を示す図 ストリング単位のバイパスの例を示す図 太陽光発電装置からの充電のフロー図 疑似ＭＰＰＴ部のフロー図 太陽光発電装置からの電流の調整を行う態様を示す図 蓄電池モジュール間スイッチを用いない態様の例を示す図 太陽光発電装置による電流制限された電気自動車への充電を行う態様を示す図

　以下図を用いて、実施例を説明する。図１は蓄電池の構成単位を示す図である。単一の蓄電池を蓄電池セル２２１と称し、単一もしくは複数の蓄電池セル２２１を直列・並列接続したものをモジュール２２２と称し、単一もしくは複数の蓄電池モジュール２２２から構成されるものを蓄電池ストリング２２３と称する。以下、「蓄電池セル」を単に「セル」、「蓄電池モジュール」を単に「モジュール」、「蓄電池ストリング」を単に「ストリング」と称することがある。

　図２は実施例１の直流充電装置の概略構成である。電気自動車向け直流充電装置１１５は、内蔵した蓄電池からの放電により、電気自動車１１６に対して充電を行う。また、直流充電装置１１５内蔵の蓄電池を充電するには、太陽光発電装置１１７などの直流電流源を用いる。

　電気自動車向け直流充電装置１１５には、電力入出力をおこなう２つ以上の入出力端子がある（１１８、１１９）。以降、入出力端子が２つの場合の実施例について説明するが、３つ以上の場合でも、リユース蓄電池や不揃いの蓄電池の適用に対して、同等以上の効果が得られる。

　電気自動車向け直流充電装置１１５は、典型的には粗調整蓄電池ストリング２５１と微調整蓄電池ストリング２５２の２つの蓄電池ストリングを直列に接続して構成される。

　蓄電池ストリング２５１、２５２は、それぞれ複数の蓄電池モジュール２２２ｃ、２２２ｆを直列に接続して構成される。

　複数の蓄電池モジュールの接続部には、蓄電池モジュール間スイッチ２８１を設置し、蓄電池モジュール間の接続を任意に開閉できる。正極バス１入出力端子２６１及び正極バス２入出力端子２６３は、正極側スイッチ２８２を介し、各々の蓄電池モジュールの正極と蓄電池モジュール間スイッチ２８１との間に接続される。

　負極バス１入出力端子２６２及び負極バス２入出力端子２６４は、負極側スイッチ２８３を介し、各々の蓄電池モジュールの負極と蓄電池モジュール間スイッチ２８１との間に接続される。

　上記のように、本実施例では、少なくとも２系統の正負極バスを設けたことが特徴である。この少なくとも２系統の正負極バスとスイッチ（２８１、２８２、２８３）を用いると、後述するようにリユース蓄電池の適用に好適な種々の機能を実現できる。

　また、典型的には、微調整蓄電池ストリング２５２の全電圧（Ｖｔｏｔａｌ＿ｆ、２７２）を、粗調整蓄電池ストリング２５１を構成する１つの蓄電池モジュールの電圧（Ｖｍｏｄ＿ｃ、２７３）の２倍程度とすると、微調整蓄電池ストリング２５２の構成を最小化できる。

　実際には、粗調整蓄電池ストリング２５１を構成する１つの蓄電池モジュールの電圧（Ｖｍｏｄ＿ｃ、２７３）の運用上の最大値の２倍より、微調整蓄電池ストリング２５２の全電圧（Ｖｔｏｔａｌ＿ｆ、２７２）の運用上の最小値を大きくする。

　微調整蓄電池ストリング中の蓄電池モジュールの電圧（Ｖｍｏｄ＿ｆ）２７４は、
　電気自動車１１６の充電の際に必要となる電流の調整幅に基づき決定する。
粗調整蓄電池ストリングの全電圧（Ｖｔｏｔａｌ＿ｃ、２７１）と、微調整蓄電池ストリングの全電圧（Ｖｔｏｔａｌ＿ｆ、２７２）の１／２の和は、充電対象である電気自動車１１６などの充電に必要な電圧を、最低限有するものとする。

　一方、粗調整蓄電池ストリング２５１中の蓄電池モジュール２２２ｃの段数を増やし、電気自動車１１６の充電に必要な電圧に対し、最低限の電圧ではなく、十分に大きな電圧とする構成も以下の利点がある。１つは、蓄電池モジュール２２２ｃ毎のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ、蓄電池が蓄電可能な最大の電荷量に対する蓄電されている電荷量）のばらつきを軽減できる点である。これは、電気自動車１１６への充電時に、ＳＯＣの大きな蓄電池モジュール２２２ｃの組み合わせを選択できる組み合わせの選択肢が増えるためである。もう１つの利点は、電気自動車１１６内蔵の蓄電池の電圧が、性能向上等の目的で、将来的に高電圧化された場合にも対応可能な点である。

　蓄電池モジュール２２２数を増やした場合の利点は、微調整蓄電池ストリング２５２の蓄電池モジュール２２２ｆに対しても同様に当てはまる。モジュール数の増加により、電圧の微調整時に、適切なＳＯＣの蓄電池モジュールの組み合わせの選択肢が拡大し、ＳＯＣの平準化につながる。蓄電池モジュールの電圧（Ｖｍｏｄ＿ｆ）２７４の低電圧化と併用すれば、電気自動車１１６への充電の際の電流の調整幅を小さくでき、より分解能の高い電流制御が可能となる。

　更に、粗調整蓄電池ストリング２５１、微調整蓄電池ストリング２５２とも、構成する蓄電池モジュール２２２ｃ、２２２ｆの数を増やすことで、蓄電池モジュールに不具合が発生した際の冗長性を向上させることができる。

　以降蓄電池モジュールの選択による出力電圧の調整について説明する。まず回路構成を簡潔に表示するための凡例を、図３に示す。４０４、４０５は、それぞれ開状態、閉状態のスイッチの略号である。また、開閉状態を不問とするスイッチは４０６の略号で示す。

　本発明では、複数の蓄電池モジュールから１つ以上を選択し、電気自動車１１６に向けた放電や、直流電源１１７からの充電を行う。４１２は選択状態の蓄電池モジュールである。４１３は非選択状態の蓄電池モジュールである。４１４は不具合発生等で長時間非選択状態とする蓄電池モジュールである。４１５は、後述するストリング単位の簡易式バイパスの動作時に、一時的に選択不可となる蓄電池モジュールである。

　次に、図４を用い蓄電池モジュール選択の１例を示す。同図において、２４１は、一部の実施例で使用する正極最末端部からの接続先である。以降、同接続先を使用しない場合は、表示を省略する。負極最末端部２４２に関しても同様である。更に、蓄電池モジュール間スイッチ２８１のうち、正極最末端部に対向する蓄電池モジュール間スイッチ２８１ｐ１（ｐｘ：　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｘ　ｘ＝１．．６）に関しては、最末端部からの接続先２４１、２４２がない場合は、省略可能である。

　図４では、蓄電池モジュールのうち、２２２ｐ３、２２２ｐ４、２２２ｐ５を選択し使用する例を示している。電気自動車１１６への充電等、典型的な例では、粗調整蓄電池ストリング２５１および微調整蓄電池ストリング２５２を直列接続し、電圧を微調整することにより、電流が所定値を超えないよう制御する。しかし、粗調整蓄電池ストリング２５１、微調整蓄電池ストリング２５２とも、典型的には同一の仕組みで電圧調整を行うため、以降区別する必要のない場合は、片方で代表して説明する。

　なお、粗調整蓄電池ストリング２５１と微調整蓄電池ストリング２５２との運用上の違いは、粗調整蓄電池ストリング２５１が複数の正負極バス入出力端子（２６１－２６４）への接続時に重複した蓄電池モジュール２２２の選択を許容するのに対し、微調整蓄電池ストリング２５２は重複しない蓄電池モジュール２２２の選択をする点である。重複しない蓄電池モジュール２２２の選択とは、後述する図６に示すような選択方法である。重複しない蓄電池モジュール２２２の選択により微調整蓄電池ストリング２５２をフローティングとして扱うことができ、基準電位が確定している粗調整蓄電池ストリング２５１と直列接続を行うことが可能となる。

　上記と類似の機能を実現する別の方法として、直列数が半分の蓄電池モジュール２２２からなる微調整蓄電池ストリング２５２を２つ設け、各々独立に粗調整蓄電池ストリング２５１からの正負極バス入出力端子（２６１－２６４）に接続する方式がある。この場合、正負極バス入出力端子（２６１－２６４）が独立となるため、不具合蓄電池モジュール２２２等のバイパス使用時の影響範囲を狭めることができる。

　一方で、本実施例で示すように、直列数が倍の蓄電池モジュール２２２からなる単一の微調整蓄電池ストリング２５２を使用する場合、従来別の微調整蓄電池ストリング２５２に属するはずの蓄電池モジュール２２２を連結した選択が可能となるなど、冗長性が向上する。

　一般的に複数の蓄電池から、任意に必要数を選択して充放電の供する用途では、マトリクススイッチの利用が考えられる。しかしマトリクススイッチでは、蓄電池数の２乗オーダーのスイッチが必要となり、蓄電池数を増やすことが事実上できない。

　しかし、本発明のように、蓄電池をあらかじめ直列接続しておけば、マトリクススイッチを適用する場合より、スイッチの数を低減できる。本発明の方式は、蓄電池数が多くなるほど、マトリクススイッチの適用と比較し、有利となる。

　しかし、蓄電池の直列接続上の位置関係が、あらかじめ固定となってしまう。そこで、前記固定となる点が不利とならないよう、直列接続の位置関係上、不連続となるような蓄電池モジュールの選択が可能となるよう複数の正負極バス（２８４－２８７）を設ける等対策をしている。

　後述するように、２組の正負極バス（２８４－２８７）を用いる場合でも、比較的自由度の高い蓄電池モジュール２２２の選択が可能である。本方式によって、大電力のバランシングや不具合セルの選択回避など、リユース蓄電池を使用する際に好適な機能を実現できる。また、太陽光発電装置を直流のまま接続し、疑似的なＭＰＰＴ充電によりコンバータを介さず効率的な充電を可能としている。

　図４で２２２ｐ３、２２２ｐ４、２２２ｐ５の蓄電池モジュール群を使用するには、蓄電池モジュール間スイッチ２８１のうち、２８１ｐ４、２８１ｐ５を閉じる。また、正極側スイッチ２８２のうち、２８２Ｌｐ３（Ｌｐｘ：Ｌｅｆｔ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｘ　ｘ＝１．．６）を閉じ、正極バス１入出力端子２６１と接続する。同様に負極側スイッチ２８３のうち、２８３Ｌｐ５を閉じ、負極バス１入出力端子２６２と接続する。

　上記のようなスイッチの設定により、正極バス１入出力端子２６１及び負極バス１入出力端子２６２との間で所望の電圧を出力することができる。なお、実際には粗調整蓄電池ストリング２５１、微調整蓄電池ストリング２５２とも、それぞれ蓄電池の選択による電圧調整をおこなえるため、高い電圧分解能が得られる。

　以降、図示しない主開閉器、過電流保護機器、充電ケーブルやコネクタを介し、電気自動車１１６に対して充電を行う。なお、電気自動車１１６への充電に際しては、各々の電気自動車１１６が採用する充電規格に基づき、適切なハンドシェイクを行う図示しない機構を備えているものとする。また、１つ以上の変換アダプタを介したハンドシェイク等を行ってもよいが、本発明の動作との関連性が薄いため、ここでは省略する。認証・課金に関しても同様の理由で省略する。

　電気自動車向け直流充電装置１１５からの出力電圧を設定すると、電気自動車向け直流充電装置１１５からの出力電流が決定する。具体的な電流値は、電気自動車向け直流充電装置１１５および電気自動車１１６の等価的にもとめた内部抵抗の合計値と、電気自動車向け直流充電装置１１５と電気自動車１１６の蓄電池起電力の差に基づき、オームの法則で求めることができる。

　電気自動車向け直流充電装置１１５の内部抵抗には、選択した各々の蓄電池の内部抵抗のほか、スイッチ２８１－２８３、バスおよび配線、図示しない保護装置（過電流、逆流阻止など）、充電ケーブル、充電コネクタの抵抗が含まれる。電気自動車１１６側にも同様に、蓄電池の内部抵抗や、各種内部抵抗がある。

　これら電気自動車向け直流充電装置１１５と、電気自動車１１６の内部抵抗の合算値をもって、電気自動車向け直流充電装置１１５と電気自動車１１６の蓄電池起電力の差を除すれば、電気自動車１１６への充電電流となる。
また、電気自動車向け直流充電装置１１５側、および電気自動車１１６側の蓄電池の起電力は、短期的には分極に過電圧、中期的にはＳＯＣや温度、長期的にはＳＯＨにより変動する。

　電気自動車向け直流充電装置１１５から電気自動車１１６への充電において、まず表面化するのは、分極による過電圧の影響である。分極による過電圧は、蓄電池を等価回路で表現する場合には、コンデンサと抵抗の並列回路の多段接続で表される。この過電圧により、電気自動車１１６への充電開始直後には、電気自動車向け直流充電装置１１５側の蓄電池の電圧は高めに、電気自動車１１６側の蓄電池の電圧は低めに推移する。

　分極による過電圧は、蓄電池の仕様によるものの、一般には秒や分の単位で一定値付近に飽和していく。このため、電気自動車１１６への充電開始当初、電気自動車向け直流充電装置１１５からの出力電圧が低めになるよう、蓄電池モジュール２２２を選択する。もしくは、あらかじめ過電圧の飽和を見越した出力電圧となるよう蓄電池モジュール２２２を選択したうえで、図示しない電流制限抵抗の挿入などにより、過電圧が発生している期間のみ電流を制限する。

　図５は蓄電池モジュール選択の別の例である。この例では、電気自動車向け直流充電装置１１５が２台以上の電気自動車１１６に対し、同時に充電動作を行う場合の例を示している。

　図５では、正極バス１入出力端子２６１及び負極バス１入出力端子２６２との間では、図４と同じ、蓄電池モジュール２２２ｐ３、２２２ｐ４、２２２ｐ５を直列接続した電圧が得られる。更に、正極バス２入出力端子２６３及び負極バス２入出力端子２６４との間では、蓄電池モジュール２２２ｐ３、２２２ｐ４、２２２ｐ５に加え、２２２ｐ２を直列接続した電圧が得られる。

　実際には、粗調整蓄電池ストリング２５１、微調整蓄電池ストリング２５２とも、正負極バス１、２に向け、それぞれ独立に蓄電池を選択し、複数の電気自動車１１６等への充電に適する電圧および電流を得る。

　上記のように、直流充電装置入出力１（１１８）や直流充電装置入出力２（１１９）等、複数の出力を同時に使用する場合、一方の出力の電流の増減が、他方の出力電圧（および電流）に影響を与える。これは、電気自動車向け直流充電装置１１５の内部抵抗（蓄電池モジュール２２２やスイッチ２８１－２８３、バス、保護装置等）による電圧降下が、出力電流の増減により変化するためである。よって、複数の出力を同時に使用する場合には、上記変動を考慮する。例えば、電気自動車向け直流充電装置１１５からの一方の出力に対応する蓄電池モジュール２２２の選択を変更する場合や、出力を停止する場合、他方の出力も同期して一旦停止し、改めて電圧調整をおこなったうえで、出力を開始する等の協調動作を行う。

　図５において、電気自動車向け直流充電装置１１５が２台以上の電気自動車１１６に対し、同時に充電動作を行う場合、４３１に示すように、負極バス１入出力端子２６２、負極バス２入出力端子２６４に接続する蓄電池モジュール２２２の負極側を同一とすると、接地に関する設計が容易になる。

　設計が容易になる例として、特別な対策なしに、接地経由でいくつかの蓄電池モジュール２２２が短絡することを防止できる。

　図２に示すように、粗調整蓄電池ストリング２５１の正極側に微調整蓄電池ストリング２５２が接続される場合、４３１に示す接地側電位の統一は、粗調整蓄電池ストリング２５１に対して適用する。接続関係が図２の逆の場合は、微調整蓄電池ストリング２５２に対して適用し、さらに粗調整蓄電池ストリング２５１においては、フローティングとなるよう複数の正負極バス入出力端子（２６１－２６４）に対して重複しない蓄電池モジュール２２２の選択をおこなう。

　なお、前述の接地側電位の統一は、負極側が接地された電気自動車１１６を仮定している。電気自動車１１６内蔵蓄電池の正極側が接地された場合は、４３１の接地電位の統一は正極側、図２に示すように、粗調整蓄電池ストリング２５１の正極側に微調整蓄電池ストリング２５２が接続される場合、微調整蓄電池ストリング２５２の最高電位側となる。
なお、これらの接地位置は、開閉器や保護装置の接続位置に応じ、安全が確保できるよう適宜変更する。

　図６に、電気自動車向け直流充電装置１１５が２台以上の電気自動車１１６に対し、同時に充電動作を行う場合の別例を示す。同図の構成では、正極バス１入出力端子２６１及び負極バス１入出力端子２６２との間では、蓄電池モジュール２２２ｐ５、２２２ｐ６を直列接続した電圧が得られる。更に、正極バス２入出力端子２６３及び負極バス２入出力端子２６４との間では、蓄電池モジュール２２２ｐ２、２２２ｐ３を直列接続した電圧が得られる。

　同図の構成においては、蓄電池モジュール間スイッチ２８１ｐ４もしくは、蓄電池モジュール間スイッチ２８１ｐ５のどちらか少なくとも一方を開とすることで、負極バス１入出力端子２６２と、負極バス２入出力端子２６４間を仮に接続した場合でも、蓄電池モジュール２２２の短絡等は発生しない。よって、接地に関する設計が容易になる。

　前出の例と同様に、粗調整蓄電池ストリング２５１の正極側に微調整蓄電池ストリング２５２が接続される場合、４３２の負極側アース電位１と４３３の負極側アース電位２の分離は、粗調整蓄電池ストリング２５１に対して適用する。粗調整蓄電池ストリング２５１の負極側に微調整蓄電池ストリング２５２が接続される場合は、４３２の負極側アース電位１と４３３の負極側アース電位２の分離は、微調整蓄電池ストリング２５２に対して適用する。

　蓄電池モジュール２２２数を増やすことで、蓄電池モジュール２２２選択の組み合わせの自由度が向上するため、４３２の負極側アース電位１と４３３の負極側アース電位２の分離を容易に実施できる。

　加えて、１１８の直流充電装置入出力１に接続した負荷の変動が、１１９の直流充電装置入出力２の出力に変動を与えないため、制御が容易となる。この場合、粗調整蓄電池ストリング２５１および微調整蓄電池ストリング２５２とも、４３２の負極側アース電位１と４３３の負極側アース電位２の分離を行うことで、電圧変動の相互干渉を軽減する効果を、より期待できる。

　なお、前述したとおり、粗調整蓄電池ストリング２５１と微調整蓄電池ストリング２５２を直列接続するために、通常微調整蓄電池ストリング２５２側の蓄電池モジュール２２２の選択は、図６に示すフローティング方式となる。フローティングを実現するために２倍の蓄電池モジュール２２２が必要となるが、微調整蓄電池ストリング２５２の蓄電池モジュール２２２の電圧は、粗調整蓄電池ストリング２５１のそれと比較し、例えば１／１０程度のため、必ずしも装置の規模が大きくなるとは限らない。

　図７に、蓄電池モジュールのうち、２２２ｐ１、２２２ｐ２、２２２ｐ４、２２２ｐ６を選択し使用する例を示す。電気自動車向け直流充電装置１１５の運用時、直列に並んだ蓄電池モジュール２２２のうち、必ずしも連続した順番で選択し使用することが最適でない場合がある。

　例えば、連続した蓄電池モジュール２２２のうち、中間付近に位置する蓄電池モジュール２２２のＳＯＣが低い場合や、中間付近に位置する蓄電池モジュール２２２に不具合が発生している場合などである。

　前記ＳＯＣが低い、もしくは不具合が発生している蓄電池モジュール２２２を除いた状態で、連続した蓄電池モジュール２２２を選択しても、必要とする電圧に達しない場合、本実施例に示す手順で、不連続的に蓄電池モジュール２２２を選択することで、必要な電圧その他の条件を満たすことができるようになる。
本実施例のような蓄電池モジュール２２２の不連続な選択には、２８６正極バス２と、２８７負極バス２の少なくとも１つをバイパスのために使用する。

　本手順により、バスをバイパスに使用中は、複数の電気自動車１１６への同時充電や、電気自動車１１６への充電と、ＰＶから電気自動車向け直流充電装置１１５への充電の同時実行に制約がかかるいわば縮退運転状態となる。

　しかし、前記ＳＯＣが低いもしくは不具合が発生している蓄電池モジュール２２２を除いた状態では、電気自動車１１６への充電ができず、電気自動車向け直流充電装置１１５全体が使用不能となるより、一部制限がかかりつつも電気自動車１１６への充電やＰＶからの充電を継続できる縮退運転は有利である。

　例えば、蓄電池モジュール２２２として、リユース蓄電池を採用する場合、流通の状況により、必ずしも希望する容量や劣化度等、特性のそろったセルを、希望するコストで必要数揃えることができないことが考えられる。

　よって、リユース蓄電池を用いた電気自動車向け直流充電装置１１５の運用においては、複数の蓄電池モジュール２２２間で、ＳＯＣのばらつきが生じやすくなる。加えて寿命末期に近いセルで構成された蓄電池モジュール２２２では、不具合の発生頻度が相対的に高くなることが予想される。よって、縮退運転は、リユース蓄電池を利用する際に有効な対策法になりうる。

　本実施例で示した、蓄電池モジュール２２２の不連続的な選択は、前述したリユース蓄電池を使用する場合に、特に有用である。

　例えば、図８に示すように、容量の異なる蓄電池モジュールを直列に接続して運用する場合、電流が共通のため、必然的にＳＯＣのバラツキが発生する。
とくにリユース蓄電池を利用する場合には、容量や劣化度等所望の諸元をもつ蓄電池セルを必要数確保するには、コスト高となる場合がある。よって、不揃いの蓄電池を使用し、直列接続を基本としつつも、使用する蓄電池モジュール２２２を不連続に選択できる本実施例の方式は、リユース蓄電池の特性の違いを吸収するのに好適である。

　本実施例では、２８２Ｒｐｘ、２８３Ｒｐｘ（Ｒｐｘ：Ｒｉｇｈｔ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｘｘ＝１．．６）を用いてバイパスを実行したが、２８２Ｌｐｘ、２８３Ｌｐｘ側を用いても同様に実行できる。

　前述の本実施例の説明では、電気自動車向け直流充電装置１１５に、電力の入出力をおこなう２つの入出力端子がある（１１８、１１９）場合を想定した。１１８、１１９に加え、図示しない３つ以上の入出力端子がある場合、縮退運転の制限が緩和される方向となる。

　３つの入出力端子がある場合、具体的には、２８６正極バス２と、２８７負極バス２の計２つをバイパスのために使用した場合でも、２台の電気自動車１１６に対し、同時に充電が可能である。もしくは、１台の電気自動車１１６への充電と、ＰＶから電気自動車向け直流充電装置１１５への充電の同時実行が可能である。

　図９に蓄電池モジュール２２２の不連続な選択をしつつ、電気自動車１１６への同時充電を行う例を示す。

　本実施例でも、電気自動車向け直流充電装置１１５に、２組の正負極バスがある場合を想定し説明する。

　本実施例では、負極側端子バイパス２３１と負極側端子切り替えスイッチ２３２を追加することで、蓄電池モジュール２２２の不連続な選択と、２台の電気自動車１１６への同時充電を実現する。

　電気自動車向け直流充電装置１１５が２台以上の電気自動車１１６に対し、同時に充電動作を行う場合、４３１に示すように、負極バス１入出力端子２６２、負極バス２入出力端子２６４に接続する蓄電池モジュール２２２の負極側を同一とすると、接地に関する設計が容易になる利点があることは、前述したとおりである。
本実施例では、負極バス１入出力端子２６２、負極バス２入出力端子２６４に接続する蓄電池モジュール２２２の負極側を同一とする運用が多いことを利用する。
いま図９の蓄電池モジュール２２２ｐ４において不具合が生じ、使用できない状態であるとする。更に、電気自動車１１６の充電には、正極バス１入出力端子２６１、負極バス１入出力端子２６２側を使用する電気自動車１１６への充電には、蓄電池モジュール２２２が４直列分程度の電圧が必要であったとする。そこで、前述の実施例にあったように、正極バス２８４、２８６もしくは負極バス２８５、２８７を用い、バイパスすることを考える。図９の例では、直列の末端部を除いて、バイパスしたい蓄電池モジュールは蓄電池モジュール２２２ｐ４の１つである。よって、正負極バスのうち、どれか１つを使用すれば、バイパスが可能である。

　ここで、正極バスではなく、負極バス２８７をバイパスのために選択することとする。
この選択により、正極バス１入出力端子２６１、負極バス１入出力端子２６２から、蓄電池モジュール２２２が４直列分に相当する電圧を出力できるようになる。

　ひきつづいて、正極バス２入出力端子２６３、負極バス２入出力端子２６４側に、電気自動車１１６への充電の需要が発生したとする。前出の実施例では、蓄電池モジュール２２２のバイパスとして正負極バスの一部が使用中となるため、２台めの電気自動車１１６への同時充電はできない。

　しかし、本実施例のように、負極側端子バイパス２３１、および負極側端子切り替えスイッチ２３２を新たに設けることで、バイパスとして使用している負極バス２８７を経由せずに、２台目の電気自動車１１６への同時充電が可能となる。
本実施例では、負極バス２８５および、負極側端子バイパス２３１を経由し、負極側端子切り替えスイッチ２３２を、負極側端子バイパス２３１側が閉、負極バス２８７側が開となるよう操作することで、２台目の電気自動車１１６への同時充電を実現する。

　図９の例では、１台目の電気自動車１１６への充電を継続しつつ、２台目の電気自動車１１６への充電電圧として、蓄電池モジュール２２２が１～４の間で任意の直列数に相当する電圧を、正極バス２入出力端子２６３と負極バス２入出力端子２６４から出力できる。

　図２に示すように、粗調整蓄電池ストリング２５１の正極側に微調整蓄電池ストリング２５２が接続される場合、４３１に示す接地側電位の統一と、負極側端子バイパス２３１と負極側端子切り替えスイッチ２３２の設置は粗調整蓄電池ストリング２５１に対して適用する。粗調整蓄電池ストリング２５１の正極側に微調整蓄電池ストリング２５２の位置関係が逆の場合は、微調整蓄電池ストリング２５２に対して行う。

　図２に示すように、粗調整蓄電池ストリング２５１の正極側に微調整蓄電池ストリング２５２が接続される場合、微調整蓄電池ストリング２５２においては、負極側端子バイパス２３１と負極側端子切り替えスイッチ２３２に相当する機能を、正極側に設置することもできる（正負極の名称は適宜変更する）。正極側をバイパスを通して共通電位とする場合、接地に関する設計に配慮が必要となる。

　なお、本実施例では、選択から除外する蓄電池モジュール２２２ｐ４を、不具合が発生している蓄電池モジュールとした。しかし、ＳＯＣや温度などの諸条件により、一時的に選択できない蓄電池モジュール２２２の場合でも、同様に適用できる。

　次に図１０と図１１を用い、直列接続の位置関係の変更による蓄電池モジュール２２２使用頻度の平準化の例を示す。本実施例では、直列接続位置関係変更スイッチＡ２４４および直列接続位置関係変更スイッチＢ２４５、さらに直列接続位置関係変更バス２４８を用い、直列接続関係上の相対位置に起因する使用頻度の偏りを軽減する。

　図１０は平準化前の状態であり、直列接続位置関係変更スイッチＡ２４４が閉、直列接続位置関係変更スイッチＢ２４５が開となっている。この状態では、前述した多くの実施例と、回路的には同一である。この状態で、特段の配慮なしで蓄電池モジュール２２２を選択し、使用していくと、同図に示すように直列接続の位置関係において、中間付近の蓄電池モジュール２２２の使用頻度が多くなる。これは、所望の直列数の蓄電池モジュール２２２を、直列接続の位置関係に従い連続的に選択する場合、中央付近に位置する蓄電池モジュール２２２を含む組み合わせが多くなるためである。

　この使用頻度の偏りに対処するには、使用頻度が低い蓄電池モジュール２２２を優先的に含むよう選択する制御をかける方法がある。しかし、直列接続を構成する蓄電池モジュール２２２の数が少ない蓄電池ストリングでは、蓄電池モジュール２２２の選択の自由度が小さいため、やはり中間付近の使用頻度が上昇する傾向となる。また、前述した蓄電池モジュール２２２を不連続的に選択する手法では、バイパスのために、正負極バス（２８４－２８７）を消費するため、同じく運用の自由度に制限がかかる。

　前記課題に対処するため、本実施例では、図１０と図１１の状態を適宜切り替えることにより、蓄電池モジュール２２２の使用頻度を平準化する。

　具体的には、図１０において、直列接続位置関係変更スイッチＡ２４４を閉、直列接続位置関係変更スイッチＢ２４５を開とする状態から、図１１に示すように、直列接続位置関係変更スイッチＡ２４４を開、直列接続位置関係変更スイッチＢ２４５を閉とする。

　前記スイッチの操作の結果、図１１右側に示すように、紙面の位置関係上での、上端および下端付近の蓄電池モジュール２２２の使用頻度が高く、中央付近の使用頻度が低くなる。

　これは、回路トポロジ的には、それぞれ紙面の位置関係上での上端および下端付近の蓄電池モジュール２２２が中央付近に、紙面の位置関係上での中央付近の蓄電池モジュール２２２が上下端付近になるためである。

　本手法は、蓄電池ストリングにおける直列接続中で、特に末端に位置する蓄電池モジュール２２２の使用頻度が低下する課題の抜本的対策となる。
図１０と図１１の状態を適宜切り替えることにより、短期的にはＳＯＣの平準化、長期的にはＳＯＨの平準化に役立つ。

　また、本手法は蓄電池モジュール２２２に不具合が発生した場合にも、効果が期待できる。

　不具合が発生した蓄電池モジュール２２２を、バイパスを用いずに選択回避する例を、図１２を用いて説明する。不具合の発生した蓄電池モジュール２２２が、蓄電池ストリングにおける直列接続の位置関係で、中央付近となる場合、正負極バス（２８４－２８７）を使用したバイパスを用いる頻度が上昇する図１２（ａ）。しかし、本実施例による直列接続位置関係変更スイッチＡ２４４、直列接続位置関係変更スイッチＢ２４５の切り替えを用いれば、不具合の発生した蓄電池モジュール２２２の、回路トポロジ上の位置が、蓄電池ストリングの直列接続の位置関係上で末端付近に変換できる（図１２（ｂ）→（ｃ））。

　不具合の発生した蓄電池モジュール２２２が、直列接続の位置関係上で末端付近であれば、当該不具合の発生した蓄電池モジュール２２２を除いた位置から、正常な蓄電池モジュール２２２のみを、直列接続の位置関係において連続的に選択できる確率が高まる。

　よって、正負極バス（２８４－２８７）を使用せずに、不具合の発生した蓄電池モジュール２２２を回避する運用が可能となる。

　本実施例の手法は、少ない蓄電池モジュール２２２で構成された電気自動車向け直流充電装置１１５において、直列接続の位置関係の中央付近で蓄電池モジュール２２２の不具合が発生した場合に、正負極バス（２８４－２８７）を用いたバイパスの使用頻度を大幅に削減できるため、特に効果的である。

　本実施例では、電気自動車向け直流充電装置１１５に対し、太陽光発電装置１１７を用いて充電を行う方法を説明する。

　まず図１３を用い、ＰＶの電圧と電流の関係を説明する。太陽光発電装置１１７からの電圧、電流は、入射光（太陽などから）の強度や負荷、温度により変化する。図１３（ａ）のように、太陽光発電装置１１７に負荷を接続し光を入射させた場合の電圧と電流を計測すると、温度一定を仮定し、模式的には図１３（ｂ）のようなプロットが得られる。同図で５２２は開放電圧であり、負荷を抵抗と仮定すれば、負荷値無限大の場合に相当する。同じく５２３は短絡電流であり、負荷を抵抗と仮定すれば、負荷値０の場合に相当する。５２２、５２３双方とも、電圧や電流の少なくとも一方が０のため、太陽光発電装置１１７からの出力電力は０となる。

　５２２、５２３の間のどこかで、電圧と電流の積（＝電力）が最大となる最大電力点ＭＰＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｏｉｎｔ）５２４が存在する。
図１３（ｃ）は、電圧ｖｓ電流のプロットに、電圧ｖｓ電力のプロットを追加したものである。

　同図から、太陽光発電装置１１７から最大の出力を取り出すためには、太陽光発電装置１１７の出力電圧が、５２５となるように動作点を設定すればよい。
一般に、電圧と電流の積（＝電力）が最大となる点５２４は、入射光の強度やパネルの温度等、複数の要因で変化するため、太陽光発電装置１１７の効率的な運転には、常に５２５付近となるよう動作点を制御する。これは、　ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御として知られている。

　ＭＰＰＴ制御を適用するには、通常、動作条件の変更が容易なコンバータを用いる。コンバータでは、スイッチング時のデューティや位相等を変更し、多様な電圧や電流の条件で運転が可能である。

　いっぽう本実施例では、太陽光発電装置１１７に対向する直流充電装置入出力１、２（１１８、１１９）の電圧を、蓄電池モジュール２２２の直列段数を切り替えながら、最大電力点（ＭＰＰ）に対応する電圧値５２５付近に調整することで、疑似的にＭＰＰＴ制御をおこなう。

　ここで疑似的とは、最大電力点（ＭＰＰ）に対応する電圧値５２５から意図的に若干ずれた値を設定する点、およびＭＰＰ点がずれた場合でもシュミットトリガ的にヒステリシスを設け、頻繁に電圧を変えない点を特徴とするためである。

　最大電力点（ＭＰＰ）に対応する電圧値５２５から、意図的に若干ずれた値を設定するのは、充電に伴う蓄電池モジュール２２２の電圧変化分を見込むためである。
充電にともなう蓄電池の電圧は、内部抵抗による電圧降下（充電方向では電圧が上昇する方向、電流とともに瞬時に発生）や、分極による過電圧など、比較的短時間で変化する要素と、ＳＯＣの変化による内部起電力の変化など相対的に長い時間で変化する要素からなる。

　これらの変動分のうち、特に前者は、秒単位、分単位で充電電流の印加開始とともに変化する。よって、これら分極による過電圧などを考慮せずに、蓄電池モジュール２２２の直列段数を変化させつつ最大電力点を探した場合、最大電力点（ＭＰＰ）の探索完了直後、早々に再び最大電力点（ＭＰＰ）を探索する必要が生じる。

　具体的には、分極による過電圧などを考慮せずに、最大電力点（ＭＰＰ）を探索した場合、蓄電池モジュール２２２の直列段数が高めの設定となるため、蓄電池モジュール２２２の直列段数を減らす方向の操作が、短時間のうちに必要となる。この操作回数の増加の影響は、微調整蓄電池ストリング２５２において、特に顕著になりやすい。たとえば、粗調整蓄電池ストリング２５１の段数の増減時には、対応して微調整蓄電池ストリング２５２の段数も増減させる操作が行われる可能性が高い。

　以上の理由から、従来のコンバータを用いたＭＰＰＴ制御のように最大電力点となる点に可及的速やかに追従させる方式ではなく、充電中におけるある一定期間トータルで、電力が最大となるような電圧を設定することが、本手法の疑似ＭＰＰＴ制御の特徴である。
具体的には、充電の進行にともなう分極による過電圧などを考慮し、充電開始時には低めの電圧となるよう蓄電池モジュール２２２の直列段数を設定する。

　また、ＳＯＣの変化による内部起電力の変化など相対的に長い時間で変化する要素に対応するため、３０分や１時間（充電のＣレートによる）など、比較的長い周期で、最大電力点（ＭＰＰ）の探索をする。長い周期の最大電力点（ＭＰＰ）の見直しは、太陽の日周運動にともなう太陽光発電装置１１７からの出力変化に対応させる要求とも合致するため、好都合である。

　また、ＭＰＰＴ点がずれた場合でもシュミットトリガ的にヒステリシスを設け、頻繁に電圧（蓄電池モジュール２２２の直列段数）を変えない手順とするのは、入射光（太陽などから）量が、雲の通過等により、比較的短周期で変動するためである。加えて、電気自動車向け直流充電装置１１５において、同時に実行する可能性のある電気自動車１１６への充電の開始／終了により、直流充電装置入出力１、２（１１８、１１９）からみた電圧が変動する可能性があるためである。

　ただし、ＳＯＣが同程度に低い等、類似の優先度の充電対象候補がある場合は、これらを断続的に含むよう蓄電池モジュール２２２の直列段数を、より頻繁に制御することを妨げるものではない。温度条件等により、連続通電が適さない場合も同様である。

　同時に実行する可能性があるのは、電気自動車１１６への充電に限らず、システム電圧の異なる太陽光発電装置１１７からの同時充電も含む。例えば、図１４のように、相対的に低いシステム電圧の太陽光発電装置１１７Ｌｖと、相対的に高いシステム電圧の太陽光発電装置１１７Ｈｖから、同時に充電可能である。

　従来、システム電圧が異なる太陽光発電装置１１７を同時に使用して蓄電池を充電するには、各々の太陽光発電装置１１７毎にコンバータが必要であった。本実施例では、コンバータを使用せず、特段の装置の追加なしに、異なるシステム電圧の太陽光発電装置１１７からの同時充電が可能である。

　図１５は、蓄電池モジュール２２２の直列段数の切り替えにより、疑似的にＭＰＰＴ制御をおこなう例である。本充電手順の１つでは、蓄電池モジュール２２２の直列段数を、図１５のＳｔａｔｅＡ→ＳｔａｔｅＢ→ＳｔａｔｅＣ→ＳｔａｔｅＢのように変化させ（経路５３２）、疑似的にＭＰＰＴ制御をおこなうものである。本充電手順の別の例では、ＳｔａｔｅＤ→ＳｔａｔｅＣ→ＳｔａｔｅＢのように変化させ（経路５３３）疑似的にＭＰＰＴ制御をおこなうものである。

　経路５３２では、太陽光発電装置１１７の電圧を増加させる方向で、蓄電池モジュール２２２の直列段数を変化させ、電流計５２６、電圧計５２７計測値から電力を算出する。
太陽光発電装置１１７の電圧が増加する方向に制御したとき、太陽光発電装置１１７の電力が増加する場合、さらに、蓄電池モジュール２２２の直列段数を増加させる。

　太陽光発電装置１１７の電圧が増加する方向に制御したとき、太陽光発電装置１１７の電力が減少する場合、最大電力点（ＭＰＰ）を通過したと判断し、分極等による短時間の蓄電池電圧変動幅５３４に相当する電圧値分だけ戻った電圧値（例えばＳｔａｔｅＢ）に設定する。

　コンバータを用いた通常のＭＰＰＴ制御では、５３４に相当する電圧値分だけ、太陽光発電装置１１７の電圧を下げる操作をおこなわず、コンバータの電圧制御の分解能に応じ、可及的にＭＰＰに近い点に電圧を設定する。これは、充電に伴う蓄電池の電圧変化分はコンバータが吸収し、太陽光発電装置１１７出力端の電圧には直接反映しないためである。

　いっぽう、コンバータを用いない本手法の構成では、蓄電池の電圧が、太陽光発電装置１１７の電圧に直接反映するため、前述した分極等による電圧変動を考慮することで、蓄電池モジュール２２２の直列段数切り替えの頻度を低減でき、目的の蓄電池モジュール２２２への充電を安定的に継続できる。

　分極等による短時間の蓄電池電圧変動幅５３４に相当する電圧値は、充電対象とした蓄電池モジュール２２２の直前の充放電履歴に応じ、可変とする。

　例えば蓄電池モジュール２２２を１０段分（１０直列で）充電しているケースで、このうちの１段が充電終了したとする。充電の終了に際して、直前の充電履歴がない別の１段と入れ替える場合、蓄電池電圧変動幅５３４は、１０段全てに直前の充電履歴がない場合の約１／１０となる。正確に１／１０とならないのは、蓄電池の直前の充放電状態が必ずしも同一ではないためである。

　分極等による短時間の蓄電池電圧変動は、ＣＲ並列回路を１段乃至２段程度直列した回路で、簡易に近似できることが知られている。よって、各々の蓄電池モジュール２２２の分極の状態を模擬し、分極等による短時間の蓄電池電圧変動幅５３４を算出してもよい。

　簡易的には、固定値でもよい。

　上記手順により、疑似ＭＰＰＴ初期電圧５３５を決定する。充電初期において、蓄電池モジュール２２２の直列段数が、例えば図１５のＳｔａｔｅＢであったとする。ここで、充電を開始したとすると、充電の時間の経過に伴い、分極等により蓄電池の電圧が変化するため、蓄電池モジュール２２２の直列段数がＳｔａｔｅＢのままで、比較的短時間で、疑似ＭＰＰＴ末期電圧５３６に到達する。５３６に到達後は、ＳＯＣ変化による蓄電池の内部起電力の増加が主な電圧の変化要因となるため、電圧の時間変化が少ない状態となり、最大電力点ＭＰＰ付近に長時間とどまる。

　次に本充電手順の別の例である経路５３３について説明する。前出の手順では、蓄電池モジュール２２２の直列段数を、電圧が増加する方向で、最大電力点ＭＰＰを探索した。
本手順では、逆に蓄電池モジュール２２２の直列段数を、電圧が減少する方向で変化させ、最大電力点ＭＰＰを探索する。本発明では、内部起電力をもつ蓄電池を、疑似ＭＰＰＴのための太陽光発電装置１１７の電圧の制御に用いる。よって、太陽光発電装置１１７の開放電圧５２２より高い電圧から最大電力点ＭＰＰを探索開始することができる。通常のコンバータを用いるＭＰＰＴ制御では、この探索方向は実現困難である。

　電圧が減少する方向で最大電力点ＭＰＰを探索後の手順は、前出の手順と同様であり、分極等による短時間の蓄電池電圧変動幅５３４を算出し、疑似ＭＰＰＴ初期電圧５３５を決定する。電圧が減少する方向で最大電力点ＭＰＰを探索する経路５３３の手順は、逆順の経路５３２と比較し、過渡的な高電圧の印加に対する保護の設計が容易となる利点がある。

　なお、本手順のように、太陽光発電装置１１７の出力電圧（開放電圧）より高い電圧となる蓄電池モジュール２２２の直列段数を設定した場合でも、逆流阻止機能等５４２により保護される。また、逆流阻止機能５４２は、電気自動車１１６へ充電する際にも同様に適用でき、電気自動車１１６の蓄電池電圧よりも低い電圧となる蓄電池モジュール２２２の直列段数を設定した場合でも保護される。

　図１６は電気自動車向け直流充電装置１１５の内部構成である。
前出のごとく、粗調整蓄電池ストリング２５１や微調整蓄電池ストリング２５２は、一般に複数の蓄電池モジュール２２２で構成される。

　図１６の１２３－１２６は、蓄電池モジュール２２２毎に内蔵する機能である。電気自動車用の主要な蓄電池は、今日ではほとんどリチウムイオン二次電池となっている。リチウムイオン二次電池では、劣化や発火等を防止するため、厳格な状態管理が必要である。
電気自動車１１６からのリユース蓄電池も、今後ほとんどリチウムイオン二次電池となると考えられる。図１６の１２３－１２６の機能の一部は、リチウムイオン二次電池の管理のために、必須の機能であるため、汎用品が安価に入手できる。汎用品を本発明に適用するための条件は、電圧やＳＯＣのステータスを、数十秒程度以内に応答できることである。

　いっぽう、専用品を開発することにより、セキュリティの向上や、継続的な供給の確保を図ることができる。

　モジュール内セル電圧、温度、モジュール電流計測機能１２３は、蓄電池モジュール２２２を構成する一般に複数のセルの電圧、温度、電流を計測する。このうち、電流は直列接続の箇所はセル単位でなく、直列接続単位で計測してもよい。並列接続の場合は、電圧を共通で計測してもよい。いずれの場合も、セル単位での管理を合理的に実行できる計測方法を選択する。温度に関しても熱的な結合が強ければ数セル毎に計測してもよい。モジュール内セルＳＯＣ、ＳＯＨ、温度等状態把握１２４は、モジュール内のセルのＳＯＣ、ＳＯＨ、温度等、蓄電池を安全に運用するための情報を保持する。モジュール内セルバランシング実行機能１２５は、モジュール内のセル間でＳＯＣのバラツキ（あるいは電圧のバラツキ）が所定値以上の場合、バラツキを解消させるバランシング動作を実行する。最も簡易なバランシングの例として、抵抗を用いたセル毎の放電でＳＯＣ（や電圧）の高いセルを、最低のセルにそろえるパッシブバランシングなどがある。各種定格値保持、履歴保持機能１２６を、蓄電池モジュール２２２毎に備えることで、例えば蓄電池モジュール２２２を他のシステムに移設する際や逆に他のシステムから受け入れる際に、劣化状況の参考にできる。

　以上、粗調整蓄電池ストリング２５１や微調整蓄電池ストリング２５２のバッテリマネージメントシステムに関する機能を説明した。図１６には図示しないものの、前述のごとく２５１、２５２には、蓄電池モジュールやスイッチ類、半導体スイッチの場合はこれらを駆動するためのドライバ類、配線、バスなどを含む。また電位差をまたぐ通信のための、アイソレータ類（光カプラ、磁気カプラ、短距離無線）も含む。

　次に、電気自動車向け直流充電装置１１５の内蔵機能のうち、蓄電池モジュール２２２毎ではない機能について、図１６を用い説明する。

　統括制御部１３３は、電気自動車１１６への充電、太陽光発電装置１１７からの充電を総合的に制御／管理する。

　充放電制御部１３４は、電気自動車１１６の充電（電気自動車１１６向けの放電）、太陽光発電装置１１７からの充電を制御する。

　充放電履歴、ＳＯＣ、ＳＯＨ、温度等保持部１３５は、電気自動車向け直流充電装置１１５の全体の動作履歴を保存するほか、蓄電池モジュール２２２内蔵の図１６の１２３－１２６の機能の一部を補助する。例えば、図１６の１２３－１２６の機能を実現するために、汎用品を用いた場合、必ずしも必要な機能を網羅しているとは限らない。例えば蓄電池モジュール２２２単位の充放電履歴などの保存が出ない場合は、１３５が保存することで、必要な機能を実現できる。

　蓄電池モジュール組み合わせおよびバイパス、スイッチ操作等決定１３６は、電気自動車１１６の充電や太陽光発電装置１１７からの充電のために必要な電圧となるよう、蓄電池モジュール２２２の直列数の決定や、ＳＯＣやＳＯＨに応じ使用する蓄電池モジュール２２２の決定を行う。また、正負極バス（２８４－２８７）の使用状況に応じ、適宜バイパスとして使用することで、直列接続の位置関係上で不連続となる蓄電池モジュール２２２の選択を行う。上記不連続な蓄電池の選択により、ＳＯＣや温度状況によって一時的に使用不能となっている蓄電池モジュール２２２を選択せずに、必要な電圧に見合う直列数を設定することができる。蓄電池モジュール２２２の選択回避の理由が不具合など中長期的な使用不能状況に対しても、同様に対応できる。

　電気自動車充電制御部１３７は、充電対象の電気自動車１１６内蔵の蓄電池の電圧より低い電圧となる蓄電池モジュール２２２の直列数から開始し、粗調整蓄電池ストリング２５１および微調整蓄電池ストリング２５２双方を用いて、電圧を徐々に上昇させることで、所定の充電電流に調整する。例えば、粗調整蓄電池ストリング２５１の蓄電池モジュール２２２の電圧が１段あたり４０Ｖで２０段、微調整蓄電池ストリング２５２の蓄電池モジュール２２２の電圧が同じく４Ｖで１０段×２（×２はフローティング接続のため。なお、これらの数値はあくまでも、単純化のための一例）であったとすると、０－８８０Ｖまで４Ｖステップで調整可能となる。なお、実際には、微調整蓄電池ストリング２５２の段数は、ＳＯＣが低い状態や一部不具合が生じた場合においても、粗調整蓄電池ストリング２５１の１段分を十分にカバーするため、１０×２段より多くする。

　電気自動車１１６への充電電流の調整ステップＩｄｉｖは、以下で求めることが可能である。
Ｉｄｉｖ＝Ｖｄｉｆｆ／Ｒｔ
ここで、Ｖｄｉｆｆは、電気自動車向け直流充電装置１１５内で選択した蓄電池モジュール２２２の電圧値の合計から電気自動車１１６内蔵蓄電池の電圧を減じた電圧である。

　Ｒｔは、電気自動車向け直流充電装置１１５内で選択した蓄電池モジュール２２２の内部抵抗の合計値、その他、電気自動車向け直流充電装置１１５内の電流経路上のスイッチ類や逆流阻止、過電流保護などの保護装置類、充電ケーブルやコネクタ、電気自動車１１６側の蓄電池内部抵抗を含むすべての抵抗値の合算値である。
Ｖｄｉｆｆは、微調整蓄電池ストリング２５２を用いて、例えば４Ｖ毎に調整可能であるため、Ｒｔが０．２Ωであれば、Ｉｄｉｖは２０Ａとなる。よって、およそ、２０Ａステップで、充電電流を調整可能となる。

　いま、５００Ｖ（例えば、選択した蓄電池モジュール２２２の合計電圧）、２００Ａで充電する場合を仮定すると、充電電力は１００ｋＷとなる。Ｒｔが０．２Ωの場合、２００ｘ２００ｘ０．２＝８ｋＷが損失で、効率は約９割となる。上記はあくまでも計算例である。

　疑似ＭＰＰＴ制御部１３８は、低い電圧となる蓄電池モジュール２２２の直列数から開始し、太陽光発電装置１１７の電圧値および電流値の計測値から算出した電力が最大となる電圧理を探索する。探索後、分極等による短時間の蓄電池電圧変動幅５３４に相当する電圧値分だけ戻った電圧値（例えばＳｔａｔｅＢ）となるよう蓄電池モジュール２２２の直列数を決定し、充電を開始する。
同様に、疑似ＭＰＰＴ制御部１３８は高い電圧となる蓄電池モジュール２２２の直列数から最大電力点ＭＰＰの探索を開始してもよい。

　最大電力点の探索には、はじめ粗調整蓄電池ストリング２５１のみを調整し、およその電圧を求め、次に微調整蓄電池ストリング２５２を用い、より正確な太陽光発電装置１１７出力の最大電力点を求める方式としてもよい。また、微調整蓄電池ストリング２５２を固定し、粗調整蓄電池ストリング２５１のみで最大電力点を求めてよい。特に粗調整蓄電池ストリング２５１内蔵の蓄電池モジュール２２２の段数が十分に多い場合は、粗調整蓄電池ストリング２５１の調整のみで十分に最大電力点を近似できる。

　いっぽう微調整蓄電池ストリング２５２は、最大電力点にかかわらず、最も充電したい蓄電池モジュール２２２を選択することで、早い段階で充電を完了できる。微調整蓄電池ストリング２５２の充電を優先することで、電気自動車１１６の充電に必要な電圧の微調整機能の稼働率を向上させることができる。

　太陽光発電装置状態把握部１３９は、太陽光発電装置１１７の電圧および電流の図示しない計測器により計測した値を、図示しない入出力装置により取得し、太陽光発電装置１１７の出力電力を算出する。

　疑似ＭＰＰＴ用電圧オフセット値算出部１４０は、蓄電池モジュール２２２の充放電にともなう、短期的な電圧変動分を算出する。算出には、蓄電池モジュール２２２毎の直前の充放電電流履歴などを参考に、簡易なシミュレーションを用いてもよい。このシミュレーションにより、例えば直前の電流履歴が放電であった場合、電圧変化量を大きめとすることで、より実態にあった調整が可能となる。近似的には蓄電池モジュール２２２毎に固定値としてもよい。

　次に図１７を用いてストリング単位のバイパスの例を示す。これは微調整蓄電池ストリング２５２や粗調整蓄電池ストリング２５１で直列数０段に相当する出力を行うものである。

　この直列数０段に相当する出力の機能は、微調整蓄電池ストリング２５２を用いて、例えば４Ｖ毎に調整する際などに、０Ｖ出力が必要となる場面で適用できる。
更に、微調整蓄電池ストリング２５２のすべての蓄電池モジュール２２２が充電完の際に、粗調整蓄電池ストリング２５１のいくつかの蓄電池モジュール２２２に充電を継続する際など、種々の用途でも使用できる。

　ストリング単位のバイパスの方法としては、まず図１７（ａ）に示すように、微調整蓄電池ストリング２５２や粗調整蓄電池ストリング２５１の外側に、バイパス路とスイッチ２４７を設けるものである（添え字のＣは粗調整蓄電池ストリング２５１側、Ｆは微調整蓄電池ストリング２５２側を示す。ＬとＲはそれぞれ２６１－２６２側および２６３－２６４側の入出力端に対応する。）
　図１７（ｂ）は、粗調整蓄電池ストリング２５１や微調整蓄電池ストリング２５２内に、バイパス路とスイッチ２４６を設けるものである。本方式の利点は、２４６がストリングの内部にあるため、粗調整蓄電池ストリング２５１や微調整蓄電池ストリング２５２のスイッチ制御と統合した制御が行いやすい点である。例えば同一のコントローラによる制御とすれば、短絡となるスイッチ操作を防止するうえでの確認等がしやすくなる。

　前出の図１７（ａ）（ｂ）の方式では、ストリングのバイパスのために、新たにバイパス路とスイッチを設ける必要がある。そこで、図１７（ｃ）を用いバイパス路とスイッチを設ける必要がない方式を説明する。同図のように、２８３Ｌｐ５、２８１ｐ６、２８２Ｌｐ６（添え字のＬとＲはそれぞれ２６１－２６２側および２６３－２６４側の入出力端に対応する。ｐｎ（ｎ＝１．．６）は、直列接続関係となる紙面上での位置）を操作することで、バイパスの経路を形成することができる。本方式では、新たにバイパス路とスイッチを設ける必要がないものの、２２２ｐ５および２２２ｐ６の２つの蓄電池モジュール２２２が、バイパス動作中に２６３、２６４側の入出力から使用できない。

　しかし、２６１、２６２側の入出力と２６３、２６４側の入出力の同時使用となる頻度が多くない点、および蓄電池モジュール２２２の数を十分に多くとることにより２２２ｐ５および２２２ｐ６の選択を回避できる確率を向上させられる点から、通常の運用で支障が出ないようにすることができる。

　くわえて、バイパス動作中に使用できない蓄電池モジュール２２２の直列接続上の位置は、図１７（ｄ）のように任意に移動できる。よって、バイパス動作中に支障がでる確率をさらに低下させることができる。


　次に、図１８および図１９を用いて太陽光発電装置１１７から、電気自動車向け直流充電装置１１５への充電のフローを示す。図１８が全体、図１９が疑似ＭＰＰＴ機能についてのフローに相当する。

　まず太陽光発電（ＰＶ）装置１１７からの出力がある場合７２７、蓄電池モジュール２２２を列挙する７２８。

　次に充電が必要な蓄電池モジュール２２２の有無を判定する７２９。すべての蓄電池モジュール２２２が充電完了している場合など、充電の対象となる蓄電池モジュール２２２がない場合は、終了となる。

　次に、正負極バス（２８４－２８７）の使用状況を確認する７３０。
一部のバスが電気自動車１１６への充電や、システム電圧の異なるＰＶからの充電などで使用中の場合、蓄電池モジュール２２２の選択に制限をかける７３１。
次に、蓄電池モジュール２２２の直列段数の調整による疑似ＭＰＰＴ充電を実施する７３２。

　疑似ＭＰＰＴのフローは後述する。充電開始後、所定の充電終了電圧に到達した蓄電池モジュール２２２の有無を判定する７３３。前記所定の充電終了電圧に到達した蓄電池モジュール２２２を、充電対象から外し７３４、最初に戻る７２７。

　本フローでは、疑似ＭＰＰＴ充電開始後、所定の充電終了電圧に到達する蓄電池モジュール２２２が生じるまで充電対象の蓄電池モジュール２２２を変更しないフローとなっている。しかし、頻繁に直列数の変更による電圧変更はしないものの、電気自動車向け直流充電装置１１５から太陽光発電装置１１７につながる直流充電装置入出力１又は２端の電圧が、太陽光発電装置１１７の開放電圧より高くなりすぎた場合など、最大電力点ＭＰＰから大きく外れる場合には、３０分や１時間（充電のＣレートによる）など、比較的長い周期を待たず、最大電力点（ＭＰＰ）の探索をする。

　上記は、入射光（太陽などから）量が、雷雲の通過等により、一時的に大幅に低下したタイミングで、充電を開始し最大電力点（ＭＰＰ）を設定してしまった場合に発生する。
また、複数の入出力（１１８、１１９）を同時使用している場合、他方の入出力に接続された電気自動車１１６や、太陽光発電装置１１７による電流が大きく変化した場合にも、同様に最大電力点（ＭＰＰ）の探索をする。

　前述の動作を、充電対象の蓄電池モジュール２２２がなくなるか、太陽光発電装置１１７の出力がなくなるまで、繰り返す。

　前記フローによる充電は基本的にはｃｃ（ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ）充電となる。通常、リチウムイオン電池などは、満充電するためには、途中からｃｖ（ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ）充電に切り替える。しかし、充電電流を小さくすることで、ｃｃ充電の段階までで、所定の電圧値に到達すれば、例えば７～８割程度（蓄電池の仕様、ｃｃ電流値などによる）まで充電できる。
太陽光発電装置１１７からの充電で、ｃｃ電流値を小さくするには、太陽光発電装置１１７の並列数を減らした構成となるよう切り替えるスイッチを設けるなどの方法がある。

　必ずしも太陽光発電装置１１７の効率を重視したＭＰＰＴ充電とはならないものの、太陽光発電装置１１７の並列数を十分に減らすことで、十分に小さいｃｃ電流値とし、蓄電池が所定の電圧値を超えないよう制御することは、略ｃｖ充電とみなすことができる。

　ｃｃ充電が終了した一部の蓄電池モジュール２２２に対し、前記ｃｃ充電とは別の正負極バス経由で、小電流で疑似ｃｖ充電することで、大電流による効率的なｃｃ充電と、小電流による高ＳＯＣに対応した疑似ｃｖ充電とを同時に実行可能である。なお、前記のｃｃ充電と疑似ｃｖ充電の同時実行の場合、図６に示したフローティング接続とし、両者の電流を分離する。

　次に、図１９を用いて太陽光発電装置１１７から、電気自動車向け直流充電装置１１５へ充電する際の疑似ＭＰＰＴ機能について説明する。本フローは、最初に粗調整蓄電池ストリング２５１の直列段数Ｎの調整により最大電力点ＭＰＰを探索し、次に必要に応じ微調整蓄電池ストリング２５２の直列段数ｎの調整により更に詳細に最大電力点を探索する手順をとる場合の例を示すものである。

　７４１で粗調整蓄電池ストリングの直列段数Ｎに疑似ＭＰＰＴ向け最小直列段数を設定する。例えばＮ＝３などである。これは、太陽光発電装置１１７のＭＰＰＴ制御では、必ずしも最小の電圧から開始する必要がないためである。上記操作により、太陽光発電装置１１７の電圧は、例えばＣ点になる。

　太陽光発電装置１１７の電圧を変化させるには、充電対象である電気自動車向け直流充電装置１１５内蔵の蓄電池モジュール２２２の直列数を変化させることで電圧を変化させる。
上記操作で、太陽光発電装置１１７の電圧を変化させることが可能となるのは、太陽光発電装置１１７が電流源に近い特性をもつためである。

　次に、ＭＰＰ点を探索するための変数であるＭＰＰ最大値保持変数に０を設定する。ついで、７４２で、太陽光発電装置１１７から一時的に充電する。
その後、７４３で一時的な充電により計測した太陽光発電装置１１７の電圧と電流から電力を求める。そして、求めた電力値をＭＰＰ現在値保持変数に代入する。
７４４で、ＭＰＰ現在値保持変数と、ＭＰＰ最大値保持変数とを比較する。
ＭＰＰ現在値保持変数のほうが、ＭＰＰ最大値保持変数より大きい場合、ＭＰＰ最大値保持変数の値をＭＰＰ現在値保持変数の値で置き換える７４５。
これらの手順を、直列段数を変化させ（７４６）太陽光発電装置１１７の電圧が、Ｄ、Ｅ点などに対して繰り返す。

　次に、太陽光発電装置１１７の電圧が、Ｆ点に到達すると、ＭＰＰ現在値保持変数のほうが、ＭＰＰ最大値保持変数より小さくなる７４４。ここで、最大電力点ＭＰＰを通過したと判断できる。

　更に、必要に応じ微調整蓄電池ストリング２５２を用いた探索を、例えばｐ→ｑ→ｒ→ｓ→ｒのように太陽光発電装置１１７の電圧を変化させ、実施する。粗調整蓄電池ストリング２５１の調整による探索結果Ｎと微調整蓄電池ストリング２５２の調整による探索結果ｎから、粗調整蓄電池ストリング２５１の直列段数がＮ－１、微調整蓄電池ストリング２５２の直列段数がｎ－１となる電圧を、最大電力点ＭＰＰとする７４７。

　最大電力点ＭＰＰから、分極等による短時間の蓄電池電圧変動幅を減じた電圧となるよう、Ｎ－１と（必要に応じｎ－１）直列段数を設定する７４８。例えば、粗調整蓄電池ストリング２５１の直列段数がＮ－２、微調整蓄電池ストリング２５２の直列段数がｎ＋３などとする。

　上記手順により太陽光発電装置１１７より電気自動車向け直流充電装置１１５への充電を行うことで、充電開始から比較的短時間で、粗調整蓄電池ストリング２５１および微調整蓄電池ストリング２５２の直列段数の設定値による電圧が、最大電力点ＭＰＰに近づく。これは蓄電池の分極等による短時間の電圧変化により、同じ直列数のままでも、電圧が上昇するためである。

　次に図２０を用いて、太陽光発電装置からの電流の調整について説明する。通常の設計では、太陽光発電装置１１７からの出力電流が、粗調整蓄電池ストリング２５１や微調整蓄電池ストリング２５２を構成する蓄電池モジュール２２２を充電する際に適切なＣレートとなるよう構成する。

　上記電流値の最大値を、太陽光発電パネルの定格値に基づき設定すると、極まれに前記最大値を超過する場合がある。これは、パネルの定格値の条件である日射強度１ｋＷ／ｍ＾２等を上回ることがあるためである。また、新しい太陽光発電パネルでは、使用開始からしばらくの期間、効率が上がり続ける（定格値が大きくなっていく）こともある。

　コンバータを用いた従来の充電方法では、前記パネル定格値を上回る入力があった際にも、適切に充電電流を制御することができる。しかし、太陽光発電装置の出力を変換せずに、電気自動車向け直流充電装置１１５内蔵の蓄電池に充電する本発明の方式では、前述した、まれな条件にも対応する必要がある。

　そこで、図２０（ａ）において、通常は、１１３Ａ、１１３Ｂの双方とも閉じた運用を行い、太陽光発電装置１１７出力を無駄なく利用する。ここで、太陽光発電装置１１７の最大電力点ＭＰＰ付近での出力電流の定格値が、電気自動車向け直流充電装置１１５内蔵蓄電池の最大許容充電電流であったとすると、もし、前述の日射強度が１ｋＷ／ｍ＾２を上回る条件となった場合に、許容電流値を上回る可能性がある。そこで、たとえば１１３Ｂを開とすることで、前記Ｃレートの超過を防ぐことが可能となる。尚、１１７Ａと１１７Ｂの定格値の比は、パネル出力超過の割合を参考に決定する。

　図２０（ｂ）は、太陽光発電装置１１７の出力電流値を多様な値に設定する例である。
今後供給が増えるであろうリユース蓄電池から蓄電池モジュール２２２を構成する場合、少なくとも蓄電池モジュール２２２に内蔵する複数のセルの単位では、類似の特性の蓄電池セルを入手できる可能性は高い。しかし、多数の蓄電池モジュール２２２間で、すべて同種の容量や劣化度合のセルを入手できるとは限らない。そこで、太陽光発電装置１１７からの充電時、充電対象として選択した蓄電池モジュール２２２のうち、最小となるＣレートを選択できるよう、図２０（ｂ）のように、多様な電流容量の太陽光発電装置１１７ｒ－１１７ｓを、任意に組み合わせられるようにする。本方式により、充電のために選択中の全蓄電池モジュール２２２の中で、最低の充電電流に合わせた電流制御が可能となり、より効率的な充電ができる。

　なお、図２０（ａ）や（ｂ）の構成は、ｃｃ充電末期の電流値低減の方法として利用できる。小さな電流値でのｃｃ充電により、充電終止電圧到達時のＳＯＣを高くすることができる。

　更に、蓄電池モジュール２２２の電圧が、所定のｃｖ充電電圧を超えないよう、太陽光発電装置１１７ｒ－１１７ｓの選択により電流値を低減させていけば、疑似的なｃｖ充電を実現できる。

　また、図２０（ｂ）の構成は、電気自動車１１６への充電の機会損失を小さくするための、太陽光発電装置１１７の過積載方法としても利用できる。コンバータを用いる通常の過積載方式では、太陽光発電装置１１７のパネル数の切り替えは行わず、コンバータの機能により過積載に対応する。一方、太陽光発電装置１１７と電気自動車向け直流充電装置１１５内蔵蓄電池が直結となる本発明では、多様な電流容量の太陽光発電装置１１７ｒ－１１７ｓの組み合わせにより、日射強度が低い条件下でも充電電流を確保する。

　逆に、太陽光発電装置１１７による発電の機会損失を小さくするためには、図２０（ａ）の１１７Ａのみを用いる構成とする。将来的に、太陽光発電装置１１７のコストが上昇した場合に適用できる。

　前述の実施例では、微調整蓄電池ストリング２５２、粗調整蓄電池ストリング２５１各々を構成する蓄電池モジュール２２２の定格電圧は、それぞれ、ほぼ等しいとしてきた。

　ほぼ等しいとすることにより、電圧調整の直線性の向上や、不具合発生時に代替が可能となるなど冗長性の向上が期待できた。

　ところが、電気自動車向け直流充電装置１１５からの充電対象である昨今の電気自動車１１６では、特に高電圧化の方向で、種々の電圧の蓄電池が搭載される傾向となっている。そのため、前記広範囲の電圧を網羅するには、とくに粗調整蓄電池ストリング２５１の蓄電池モジュール２２２の数を増やす必要があった。

　そこで、粗調整蓄電池ストリング２５１を構成する蓄電池モジュール２２２のうち、一部の電圧を特に増加させる方向で不均等化する。たとえば、粗調整蓄電池ストリング２５１の蓄電池モジュール２２２の通常の電圧をＶｃとした場合、一部の蓄電池モジュール２２２の電圧を２Ｖｃ、４Ｖｃ、．．とするものである。

　蓄電池モジュール２２２の電圧を不均等化する場合、例えば２のべき乗の系列とすれば、効率的に広範囲の電圧を網羅できる。しかしながら、前記系列では、一部の蓄電池モジュール２２２に不具合が発生した場合、電圧系列の抜けが発生してしまうため、冗長性の著しい低下を招く。

　いっぽう、充電対象の電気自動車１１６内蔵蓄電池の電圧は、低いものでも４００Ｖ前後からとなっている。そこで、粗調整蓄電池ストリング２５１の一部の蓄電池モジュール２２２の電圧を、例えば３００Ｖ（≡Ｖｃｘ）とすることで、粗調整蓄電池ストリング２５１を構成する蓄電池モジュール２２２の数を減らすことができる。更に、冗長性の低下を防ぐため、前記電圧Ｖｃｘの蓄電池モジュール２２２を複数設ける。複数化による冗長性確保では、例えば並列に２台構成とし、切り替える手法が一般的であるが、本発明の他の実施例に合わせ、粗調整蓄電池ストリング２５１の蓄電池モジュール２２２配置にならい、そのまま直列で配置する手法もとれる。直列の配置の場合でも冗長性を確保できるのは、前述した不具合発生蓄電池モジュール２２２のバイパス機能を適用できるためである。

　なお、Ｖｃｘとなる蓄電池モジュール２２２は、直列接続の位置関係上で、中間付近に設置すると、電圧調整のための蓄電池モジュール２２２選択の自由度を向上させることができる。これは、直列接続の位置関係上で連続に蓄電池モジュール２２２を選択する場合に、中央付近の蓄電池モジュール２２２が選択対象となる確率が高いためである。

　いっぽうバイパスを用いれは、直列接続の位置関係上で不連続な蓄電池モジュール２２２の選択も可能となるが、電圧Ｖｃｘとなる蓄電池モジュール２２２の位置が固定である制約を満たす必要がある。

　前記の実施例では、特に粗調整蓄電池ストリング２５１の蓄電池モジュール２２２数を低減させるために、蓄電池モジュール２２２の電圧の不均等化を適用した。
本実施例では、例えば、粗調整蓄電池ストリング２５１、微調整蓄電池ストリング２５２の２段階のストリング構成ではなく、３段階以上のストリング構成とした場合でも、同様に蓄電池モジュール２２２の数を低減させることが可能である。
ただし、接地電位側となるストリング以外は、複数の入出力を使用する場合、フローティング動作させる必要がある。

　前述のように、およそ等電圧の多数の蓄電池モジュール２２２で構成する場合と比較した冗長性の低下とトレードオフする必要がある。

　図２１に、粗調整蓄電池ストリング２５１における蓄電池モジュール間のスイッチ２８１を用いない例を示す。同図（ａ）において、２８１ｐ１から２８１ｐ６（２８１ｐｘ、Ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｘ＝１．．６）が蓄電池モジュール間のスイッチである。このうち、本実施例では、２８１ｐ２．２８１ｐ３、２８１ｐ５、２８１ｐ６を省略した場合の電気自動車向け直流充電装置１１５の運用法について説明する。

　なお、２８１ｐ１、２８１ｐ４に関しては、直列接続位置関係変更スイッチＡ、Ｂ（２４４、２４５）を兼ねるため省略しない。以降、２８１ｐ１、２８１ｐ４を、それぞれ直列接続位置関係変更スイッチＢ２４５、直列接続位置関係変更スイッチＡ　２４４を構成する要素として扱い、同じ符号で扱う。
図２１（ｂ）が、蓄電池モジュール間のスイッチのうち２８１ｐ２．２８１ｐ３、２８１ｐ５、２８１ｐ６を省略した例である。

　蓄電池モジュール間のスイッチ２８１を省略した場合、蓄電池モジュール２２２を直列接続の位置関係上で不連続に選択することができなくなる。

　図２１（ｂ）において、蓄電池モジュール２２２ｐ３に不具合が発生した場合を考える。同モジュールは、直列接続の位置関係上、中央付近であるため、蓄電池モジュール間のスイッチ２８１を省略したために２３５や２３６のように、連続的に選択できる蓄電池モジュール２２２の数が少なくなってしまう。

　そこで、図２１（ｃ）のように、直列接続位置関係変更スイッチＢ２４５、直列接続位置関係変更スイッチＡ２４４、および直列接続位置関係変更バス２４８を用い、直列接続上の位置関係を変更する。
変更後、不具合が発生している蓄電池モジュール２２２ｐ３は、直列接続上の位置関係が末端付近に移動する。

　よって、２３７のように、蓄電池モジュール間のスイッチ２８１を用いず、連続的に選択できる蓄電池モジュール２２２の数を増やすことができる。
なお、蓄電池モジュール間のスイッチ２８１省略時における直列接続位置関係変更スイッチの利用による蓄電池モジュール２２２選択の自由度の向上は、不具合の発生に限らず、ＳＯＣや温度により放電または充電ができない場合にも同様に適用できる。

　本実施例では、直列接続位置関係変更スイッチＡ２４４と直列接続位置関係変更スイッチＢ２４５を用い、いわば２分割で直列接続の位置関係上での相対位置の入れ替えを行ったが、より多くの分割数での入れ替えを行ってもよい。

　例えば直列接続位置関係変更スイッチの設置を増やし、４分割とすれば、より詳細な制御が可能となる。分割数を増やすことで、直列接続の位置関係上で任意の位置に生じうる不具合発生蓄電池モジュール２２２を、直列接続の位置関係上の末端付近に回路トポロジ上で変換しやすくなる。

　蓄電池モジュール２２２内のバランシングは、各個の蓄電池モジュール２２２毎に内蔵のコントローラで実施している。

　いっぽう粗調整蓄電池ストリング２５１など、蓄電池ストリング単位での、内蔵する蓄電池モジュール２２２のバランシングに関しては、前述までの実施例で示した通り、電気自動車１１６への充電時、および太陽光発電装置１１７からの充電時、各々の蓄電池モジュール２２２の選択によって、実施することができる。本発明では、蓄電池モジュール２２２単位のバランシングに関して、充電方向および放電方向の双方で、かつ定格電流と同程度のオーダーとなる比較的大電流で実施できるため、速やかにバランスさせることが可能である。

　大電流によるバランシングは、特性のバラツキを生じやすいリユース蓄電池を用いる場合に、特に効果的に利用できる。

　また、微調整蓄電池ストリング２５２に内蔵する蓄電池モジュール２２２に関しては、微調整蓄電池ストリング２５２に求められる電圧調整幅が小さいことにより、１モジュールあたりのセル直列数が１となる場合がある。この場合、個別の蓄電池モジュール２２２内のバランシング回路が不要となる。よって、蓄電池ストリング単位での、内包する蓄電池モジュール２２２のバランシングは、電気自動車１１６への充電時、および太陽光発電装置１１７からの充電時、各々の蓄電池モジュール２２２の選択によって、実施することができる。つまり、微調整蓄電池ストリング２５２を構成する蓄電池モジュール２２２に内蔵する蓄電池のセルが１直列の場合、特別な回路を新たに設けることなくバランシンが可能である。
なお、電気自動車１１６や太陽光発電装置１１７への入出力がない場合、抵抗等を接続し、パッシブバランシングを実施してもよい。

　蓄電池モジュール２２２の温度が低く、かつ加熱のために放電できる蓄電池モジュール２２２もない場合に備え、太陽光発電装置１１７から直接蓄電池モジュール２２２を、充電に適する温度まで加熱する配線を設ける。
リチウムイオン電池の動作には、温度範囲の制限がある。特に、低温での充電はセルに重大なダメージを与える可能性があるため、充電に適する温度とするための加熱が一般的に行われている。

　本実施例では、蓄電池モジュール２２２を加熱するためのヒータを、太陽光発電装置１１７から直接駆動する例を示す。

　一般に蓄電池の加熱には、相当程度の電力が必要となることが知られており、太陽光発電装置１１７といえども、全蓄電池モジュール２２２を同時に加温することは、効率的ではない。そこで、一部の蓄電池モジュール２２２から加温を開始することが実用上重要である。

　本実施例では、複数の蓄電池モジュール２２２を選択し、電気自動車１１６の充電に適する電圧に調整することで、コンバータを用いずに充電を実行する。
この際、蓄電池モジュール２２２毎に太陽光発電装置１１７から充電すべき優先度合が異なる。例えば微調整蓄電池ストリング２５２を構成する蓄電池モジュール２２２は、電圧の調整に用いるため、ＳＯＣが低い場合には、優先的に充電すべきである。

　更に、粗調整蓄電池ストリング２５１においても、特定の位置の蓄電池モジュール２２２のＳＯＣが低下しているために、電気自動車１１６への充電の際の蓄電池モジュール２２２選択の自由度が大幅に低下する場合は、当該蓄電池モジュール２２２への充電を優先すべきである。

　よって、冬季の早朝など、低温の条件下では、まず、微調整蓄電池ストリング２５２を構成する蓄電池モジュール２２２全体を加温の対象とする（ＳＯＣが十分に高い場合を除く）。
微調整蓄電池ストリング２５２を構成する蓄電池モジュール２２２は、粗調整蓄電池ストリング２５１のそれより、各段に少ないセル数で構成されているため、全体を加温対象としても、支障はでにくい。

　次に加温の対象となるのは、ＳＯＣを上昇させた場合に電気自動車１１６への充電の際の蓄電池モジュール２２２選択の自由度が向上する蓄電池モジュール２２２である。

　例えば、ある蓄電池モジュール２２２のＳＯＣが低く、当該蓄電池モジュール２２２を選択できないために、電気自動車１１６の充電には、不十分な電圧となってしまう場合や、不連続な蓄電池モジュール２２２の選択となってしまう場合などでは、当該蓄電池モジュール２２２を優先的に加温する。

　上記のように、優先度をつけた加温により、充電に適する温度に到達する時間を短縮できるため、低温かつ日射強度が弱い状況下でも、太陽光発電装置１１７よりの充電を、より迅速に開始することができる。

　上記にかんがみ、例えば粗調整蓄電池ストリング２５１では、使用頻度が高い直列接続の位置関係で中間付近に位置する蓄電池モジュール２２２のみ、ヒータを設置すれば、低コスト化が図れる。

　図２２に太陽光発電装置による電流制限された電気自動車への充電の例を示す。
前出の実施例では、電気自動車向け直流充電装置１１５からの出力電圧を、十分に小さい幅で変化させることで、電気自動車向け直流充電装置１１５から電気自動車１１６への充電電流の制御をおこなってきた。よって、微調整蓄電池ストリング２５２など、小さい幅で出力を変化させる手段が必要となっていた。これに対処するためには、例えば電流制限抵抗を、充電の経路上に直列に挿入するなどの方法で、電圧の変化に対する電流の変化の感度を低下させる必要があった。

　電流制限に、上記のような抵抗を用いると、電気自動車向け直流充電装置１１５出力電圧と、電気自動車１１６内蔵蓄電池の電位差に応じて、電流が変化するため、頻繁な電圧調整が必要となる。そこで、より定電流特性をもった素子で電流を制限することが望ましい。

　図２２は、定電流素子として、太陽光発電装置１１７を用いるものである。
同構成において、電気自動車向け直流充電装置１１５出力電圧と、電気自動車１１６内蔵蓄電池の電位差に応じて、太陽光発電装置１１７は、第一象限（電源）もしくは、第二象限（負荷）として動作する。太陽光発電装置１１７の電流は、入射光の強度に依存するものの、太陽光発電装置１１７出力端の電圧への感度は低いため、電気自動車１１６への電流を、抵抗と比較し、ある程度一定に保つことが可能である。

　まず、太陽光発電装置１１７として、バイパスダイオードを備えるものを用いる場合を説明する。一般的な太陽光発電装置１１７のパネルやストリングにはバイパスダイオードを備えるため、図２２の１１１が閉となっている状態に相当する（実際はスイッチ１１１はなく、直結している）。同図では、一部の太陽光発電装置ストリングにのみバイパスダイオードを記載しているが、他のストリングも同様とする。

　バイパスダイオードを備える場合、５２０の電圧幅で電気自動車向け直流充電装置１１５出力電圧を調整すれば、太陽光発電装置１１７による定電流効果により、電流を略一定に保つことができる。５２０の幅としては、バイパスダイオードが導通開始する直前までの電圧と、最大電力点ＭＰＰ付近の電圧の差とした。
５２０を粗調整蓄電池ストリング２５１の蓄電池モジュール２２２の電圧以上となるよう太陽光発電装置１１７を構成すれば、微調整蓄電池ストリング２５２が不要となる。

　次に、太陽光発電装置１１７として、バイパスダイオードを無効化したものを用いる場合を説明する。

　バイパスダイオードを無効化したことを明示的に示すため、図２２のスイッチ１１１を開としている。

　同図では、一部の太陽光発電装置ストリングにのみバイパスダイオードに関する回路を記載しているが、他のストリングも同様とする。

　バイパスダイオードを備えない場合、５２１の電圧幅で電気自動車向け直流充電装置１１５出力電圧を調整すれば、太陽光発電装置１１７による定電流効果により、電流を略一定に保つことができる。５２１の幅としては、太陽光発電装置１１７がブレークダウンする電圧と、最大電力点ＭＰＰ付近の電圧の差とした。
ただし、５２１の電圧は、ブレークダウン電圧からの安全率の考慮、負荷として動作する太陽光発電装置１１７の発熱による温度上昇を考慮し、適宜ディレーティングする。

　５２１を粗調整蓄電池ストリング２５１の蓄電池モジュール２２２の電圧以上となるよう太陽光発電装置１１７を構成すれば、微調整蓄電池ストリング２５２が不要となる。

　第二象限の動作領域まで含む電圧５２１は、第一象限の動作領域のみの電圧５２０より、大きくなるため、粗調整蓄電池ストリング２５１の電圧調整幅を、より大きくすることができる。よって、同じ総電圧の粗調整蓄電池ストリング２５１であれば、蓄電池モジュール２２２の数を減らすことにつながる。

　図２２の２つの本実施例では、定電流電源として用いる太陽光発電装置１１７の定格電圧を高くすることで、ブースト効果により、粗調整蓄電池ストリング２５１の出力電圧の低減や、蓄電池モジュール２２２数の削減などの利点がある。
また、定電流源としての太陽光発電装置１１７と、電気自動車向け直流充電装置１１５内蔵の蓄電池を充電するための太陽光発電装置１１７の少なくとも一部を供用とすることで、コストを低減できる。

　また、両実施例とも、電気自動車向け直流充電装置１１５の出力電圧を調整し、可能な限り太陽光発電装置１１７の電圧を最大電力点ＭＰＰ付近に近づければ、太陽光発電装置１１７の負担割合を増やせるため、電気自動車向け直流充電装置１１５内蔵蓄電池の消耗も防ぐことができる。

　前記すべての実施例で、正負極バスが２組（２８４－２８７）の場合で説明したが、３組以上でも同様に適用できる。

　また、蓄電池ストリング内の蓄電池モジュール２２２の直列段数も６段で説明したが、６段以外の直列数に対しても適用できる。

　また、正負極バスが１組の場合、運用の自由度に制限がかかるものの、電気自動車１１６への充電と、太陽光発電装置１１７からの疑似ＭＰＰＴ充電を排他的に実施する運用が可能である。

　更に、正負極バスが１組の場合でも、直列接続位置関係変更スイッチ２４４、ストリング内部バイパスおよびスイッチ２４６等を用いて、不具合の発生した蓄電池モジュール２２２を避けた蓄電池モジュールの選択が可能である。
正負極バスが１組の構成は、コストダウンの目的以外に、複数構成の正負極バスが故障時の運用方法としても適用できる。

　以上、説明した通り、本発明によれば、部品点数が多く長期的な部品調達のリスクの影響を受けやすく、かつ全交換時に高額となるコンバータを用いない直流充電装置を提供することができる。

　本発明で使用する主な素子は、スイッチング速度が、必ずしも速い必要がないスイッチのみであるため、部品の要件を緩和することができ、部品調達のリスクを低減できる。

　またスイッチ素子の制御も、データシートにより明確に規定されているため、ブラックボックス的要素を含むコンバータの制御より、一般的に容易である。

　蓄電池モジュールの直列接続の位置関係上で不連続となるモジュールの選択も可能であるため、蓄電池の状態に応じた蓄電池モジュールの選択の自由度を向上させることができる。よって、今後供給が増えると見込まれるリユース蓄電池の適用に適しており、電気自動車向け直流充電装置の低コスト化が図れる。

　リユース蓄電池の利用時には、容量や劣化度の異なる蓄電池モジュールの組み合わせが発生しやすい。本発明では、前記状態の異なる蓄電池モジュールの使用時に特に重要となる、大電力のバランシング機能を実現できる。大電力のバランシングは、抵抗負荷によるバランシングに加え、電気自動車への充電や太陽光発電装置からの充電時に、バランシングが必要な蓄電池モジュールを選択に含めることにより実行する。放電と充電の双方向で疑似的にバランシング動作を実現できる。
また、不具合が発生した蓄電池モジュールをバイパスする縮退運転機能を実現できる。

　更に、太陽光発電装置からの疑似的なＭＰＰＴ充電をコンバータ無しで実行できる。くわえて、２台以上の電気自動車への同時充電や電気自動車への充電とＰＶからの同時充電、異なる構成の複数の太陽光発電装置からの同時充電を、一部排他的に実行できる。

　電力系統への接続が困難な遠隔地においても、電気自動車用の充電ステーションを設置できる。電力系統への接続が困難なために太陽光発電装置の設置がすすまなかった地点においても、太陽光発電装置を有効に利用できる。カーボンニュートラル実現のために、今後太陽光発電装置の設置が増加した場合でも、配電系統への負担を軽減できる。

　１１０…バイパスダイオード、１１１…バイパスダイオード切断スイッチ、１１２…太陽光発電装置出力調整スイッチ、１１３…太陽光発電装置出力調整スイッチ、１１５…電気自動車向け直流充電装置、１１６…電気自動車、１１７…太陽光発電装置、１１８…直流充電装置入出力１、１１９…直流充電装置入出力２、１２３…モジュール内セル電圧、温度、モジュール電流計測、１２４…モジュール内セルＳＯＣ、ＳＯＨ、温度等状態把握、１２５…モジュール内セルバランシング実行機能、１２６…各種定格値保持、履歴保持、１３３…統括制御部、１３４…充放電制御部、１３５…充放電履歴、ＳＯＣ、ＳＯＨ、温度等保持部、１３６…蓄電池モジュール組み合わせおよびバイパス、スイッチ操作等決定、１３７…電気自動車充電制御部、１３８…疑似ＭＰＰＴ制御部、１３９…太陽光発電装置状態把握部、１４０…疑似ＭＰＰＴ用電圧オフセット値算出部、２２１…単一セルの蓄電池、２２２…単一もしくは複数の蓄電池セルから構成される蓄電池モジュール、２２３…単一もしくは複数の蓄電池モジュールから構成される蓄電池ストリング、２３１…負極側端子バイパス、２３２…負極側端子切り替えスイッチ、２３５…連続的選択１、２３６…連続的選択２、２３７…連続的選択３、２４１…正極最末端部、２４２…負極最末端部、２４４…直列接続位置関係変更スイッチＡ、２４５…直列接続位置関係変更スイッチＢ、２４６…ストリング内部バイパスおよびスイッチ、２４７…ストリング外部バイパスおよびスイッチ、２４８…直列接続位置関係変更バス、２５１…粗調整蓄電池ストリング、２５２…微調整蓄電池ストリング、２６１…正極バス１入出力端子、２６２…負極バス１入出力端子、２６３…正極バス２入出力端子、２６４…負極バス２入出力端子、２７１…粗調整蓄電池ストリングの全電圧（Ｖｔｏｔａｌ＿ｃ）、２７２…微調整蓄電池ストリングの全電圧（Ｖｔｏｔａｌ＿ｆ）、２７３…粗調整蓄電池ストリング中の蓄電池モジュールの電圧（Ｖｍｏｄ＿ｃ）、２７４…微調整蓄電池ストリング中の蓄電池モジュールの電圧（Ｖｍｏｄ＿ｆ）、２２２ｃ…粗調整蓄電池ストリング２５１の蓄電池モジュール、２２２ｆ…微調整蓄電池ストリング２５２の蓄電池モジュール、２８１…蓄電池モジュール間スイッチ、２８２…正極側スイッチ、２８３…負極側スイッチ、２８４…正極バス１、２８５…負極バス１、２８６…正極バス２、２８７…負極バス２、２９１…放電用の抵抗など、２９２…抵抗負荷切り替えスイッチ、４０４…スイッチ開状態の略号、４０５…スイッチ閉状態の略号、４０６…スイッチ状態不問の略号、４１２…選択状態の蓄電池モジュール、４１３…非選択状態の蓄電池モジュール、４１４…不具合発生等で長時間非選択状態とする蓄電池モジュール、４１５…ストリングバイパス時に一時的に選択負荷となる蓄電池モジュール、４３１…負極側共通アース電位、４３２…負極側アース電位１、４３３…負極側アース電位２、５２０…電圧調整許容幅（バイパスダイオードあり）、５２１…電圧調整許容幅（バイパスダイオードなし）、５２２…開放電圧（負荷抵抗無限大）、５２３…短絡電流（負荷抵抗０）、５２４…最大電力点（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｏｉｎｔ）、５２５…太陽光発電装置から最大電力を出力させるための電圧値、５２６…電流計、５２７…電圧計、５３２…疑似ＭＰＰＴ電圧調整経路（昇圧方向）、５３３…疑似ＭＰＰＴ電圧調整経路（降圧方向）、５３４…分極等による短時間の蓄電池電圧変動幅、５３５…疑似ＭＰＰＴ初期電圧、５３６…疑似ＭＰＰＴ末期電圧、５４２…逆流過電流保護及びスイッチ、７２７－７３４…ＰＶからの充電の概略フロー、７４１－７４８…ＰＶからの充電の疑似ＭＰＰＴ充電フロー。

Claims (9)

1. 　複数の蓄電池セルを直列または並列接続した蓄電池モジュールと、
   　前記蓄電池モジュールを複数直列に接続し、直列接続された前記蓄電池モジュール間に設けられたスイッチと、
   　各々の前記蓄電池モジュールの正極と前記スイッチとの間から別のスイッチを介して接続される２組以上の正極バスと、
   　各々の前記蓄電池モジュールの負極と前記スイッチとの間から別のスイッチを介して接続される２組以上の負極バスと、制御部と、計測部と、を備え、
   　前記制御部は、直列接続された前記蓄電池モジュールを、直列接続上の位置関係において不連続に選択可能であり、選択した前記蓄電池モジュールの前記蓄電池セルの接続数を切り替えることで出力電圧の調整をおこない、充電対象に直流充電を行うことを特徴とする直流充電装置。
2. 　さらに太陽光発電装置を有し、
   　前記制御部は、前記スイッチの操作により前記蓄電池セルの接続数を切り替えることで出力電圧の調整を行い、前記太陽光発電装置からの出力を直流のまま略最大電力点追従により、前記蓄電池セルに充電を行うことを特徴とする請求項１に記載の直流充電装置。
3. 　前記蓄電池モジュールの電圧が相対的に高い前記蓄電池モジュールを直列接続して構成される粗調整蓄電池ストリングと、前記蓄電池モジュールの電圧が相対的に低い前記蓄電池モジュールを直列接続して構成される微調整蓄電池ストリングとを、さらに直列に接続し、
   　前記制御部は、前記直流充電装置の出力端からみた内部抵抗値と、前記充電対象の入力端からみた内部抵抗値の合算値で、前記微調整蓄電池ストリングを構成する低い電圧の前記蓄電池モジュールの電圧を除して求めた電流値が、前記充電対象の充電電流を制御するために最低限必要な電流値制御幅より小さく、低ＳＯＣかつ最大負荷時の前記微調整蓄電池ストリング全体の電圧を、前記粗調整蓄電池ストリングを構成する１つの前記蓄電池モジュールの高ＳＯＣ時かつ最低負荷時の最大電圧と同等、または２倍より大きくなるよう前記微調整蓄電池ストリングに含まれる前記蓄電池モジュールの直列数を設定することを特徴とする請求項１または２直流充電装置。
4. 　１つ以上の蓄電池セルを直列または並列接続して構成した前記蓄電池モジュールを２つ以上直列接続して構成される粗調整蓄電池ストリングまたは微調整蓄電池ストリングの２組以上の正負極バスと、
   　前記蓄電池モジュールの直列接続の位置関係上の末端部にスイッチの一端を接続し、前記スイッチの別の一端を対応する前記正負極バスおよび前記蓄電池モジュールの直列接続の位置関係上反対となる末端部に接続し、前記正負極バスおよび、前記蓄電池モジュールの直列接続の位置関係上、末端でない位置にスイッチを設け、
   　前記制御部は、前記スイッチを切り替えることにより確率的に使用頻度が高くなる直列接続の位置関係上中間付近に位置する前記蓄電池モジュールを回路の接続関係上末端部に移動させ、確率的に使用頻度が低くなる直列接続の位置関係上末端付近に位置する前記蓄電池モジュールを回路の接続関係上中間付近に移動させ、使用頻度の平準化および長短期的に使用できない前記蓄電池モジュールの選択回避を行うことを特徴とする請求項２に記載の直流充電装置。
5. 　前記太陽光発電装置の並列数を切り替えるスイッチおよび配線を設け、前記制御部は、前記直流充電装置内蔵の蓄電池に対する定電流充電における電流値を調整することで、まれな気象条件下において、前記太陽光発電装置の発電電流が前記直流充電装置の前記蓄電池の最大充電電流を超えないよう制御する機能を有し、前記直流充電装置内蔵の蓄電池に対する定電流充電値を小さくすることで、前記蓄電池が所定電圧到達時のＳＯＣが高くなるよう制御する機能を有することを特徴とする請求項２に記載の直流充電装置。
6. 　前記蓄電池モジュールの直列接続の位置関係上の末端部にスイッチの一端を接続し、前記スイッチの別の一端を対応する正負極バスおよび蓄電池モジュールの直列接続の位置関係上反対となる末端部に接続し、
   　前記制御部は、前記正極バス、前記負極バスおよび前記蓄電池モジュールの直列接続の位置関係上、末端でない位置にスイッチを設け、前記スイッチを切り替えることにより確率的に使用頻度が高くなる直列接続の位置関係上中間付近に位置する前記蓄電池モジュールを回路の接続関係上末端部に移動させ、確率的に使用頻度が低くなる直列接続の位置関係上末端付近に位置する前記蓄電池モジュールを回路の接続関係上中間付近に移動させ、使用頻度の平準化および長短期的に使用できない前記蓄電池モジュール以外を選択することで、前記蓄電池セルの接続数を切り替え、出力電圧の調整をおこない、脈流もしくは交流に変換する変換器を用いず、直流のまま充電対象に充電をおこなうことを特徴とする請求項１に記載の直流充電装置。
7. 　前記蓄電池モジュールの直列接続の位置関係上の末端部にスイッチの一端を接続し、前記スイッチの別の一端を対応する前記正負極バスおよび前記蓄電池モジュールの直列接続の位置関係上反対となる末端部に接続し、前記正負極バスおよび前記蓄電池モジュールの直列接続の位置関係上、末端でない位置にスイッチを設け、前記スイッチを切り替えることにより確率的に使用頻度が高くなる直列接続の位置関係上中間付近に位置する前記蓄電池モジュールを回路の接続関係上末端部に移動させ、確率的に使用頻度が低くなる直列接続の位置関係上末端付近に位置する前記蓄電池モジュールを回路の接続関係上中間付近に移動させ、前記太陽光発電装置から充電時の充電量の平準化および長短期的に使用できない前記蓄電池モジュール以外を選択することで、前記蓄電池セルの接続数を切り替え、出力電圧の調整をおこない、前記太陽光発電装置からの出力を直流のまま略最大電力点追従により、直流充電装置の内蔵蓄電池に充電を行うことを特徴とする請求項２に記載の直流充電装置。
8. 　前記太陽光発電装置が発電している状態での電圧を右が正の横軸、同じく発電している状態での出力電流を上が正の縦軸とした動作平面上での第一象限で動作している際に、前記直流充電装置の出力電圧と前記太陽光発電装置の出力電圧が加算となる極性で、前記直流充電装置と前記充電対象の負荷の間に太陽光発電装置を直列に接続し、前記太陽光発電装置の並列数を切り替えることにより、前記充電対象への充電電流を決定し、前記直流充電装置の電気自動車向け出力の電圧調整の幅を、充電実施時の入射光強度における前記太陽光発電装置の最大電力点に対応する電圧まで拡大し、前記粗調整蓄電池ストリングのみで、出力電圧の調整をおこなうことで前記充電対象への充電を行うことを特徴とする請求項４に記載の直流充電装置。
9. 　前記太陽光発電装置が発電している状態での電圧を右が正の横軸、同じく発電している状態での出力電流を上が正の縦軸とした動作平面上での第一象限で動作している際に、前記直流充電装置の出力電圧と前記太陽光発電装置の出力電圧が加算となる極性で、前記直流充電装置と前記充電対象の負荷の間に前記太陽光発電装置を直列に接続し、前記太陽光発電装置のバイパスダイオードを無効化し、前記太陽光発電装置の並列数を切り替えることにより、前記充電対象への充電電流を決定し、前記直流充電装置の電気自動車向け出力の電圧調整の幅を、充電実施時の入射光強度における前記太陽光発電装置の略最大電力点に対応する電圧と、前記動作平面上での第二象限に対応する太陽光発電装置のブレークダウンがおこる電圧との差電圧まで、前記粗調整蓄電池ストリングのみで、出力電圧の調整をおこなうことで電気自動車等への充電を行うことを特徴とする請求項４に記載の直流充電装置。

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