JP2016092948A

JP2016092948A - 蓄電装置及び蓄電器の接続方法

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Publication number: JP2016092948A
Application number: JP2014224209A
Authority: JP
Inventors: 幸範原田; Yukinori Harada; 土岐　吉正; Yoshimasa Toki; 吉正土岐
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2016-05-23
Anticipated expiration: 2034-11-04
Also published as: JP6380012B2

Abstract

【課題】システムの稼働中においても、スイッチング手段の溶着を防ぎつつ第２の蓄電器を第１の蓄電器と接続することができる蓄電装置を提供する。
【解決手段】蓄電装置１は、放電中の第１の蓄電器２１と、接続体２２、３２と、充放電制御器３と、を備え、充放電制御器は、第２のスイッチ３２をオフからオンに変更して、第１の蓄電器に対して第２の蓄電器２２を並列に追加接続しようとする時に、充放電制御器は、第１の蓄電器が放電中である際に、下記（１）が成立する場合に第２のスイッチをオフからオンとし、下記（１）が成立しない場合に第２のスイッチのオフを維持する制御を行う。
Ｖ_１≧Ｖ_２・・・（１）
ただし、上記（１）式において、Ｖ_１は第２のスイッチがオフである場合における第１の蓄電器の端子電圧であり、Ｖ_２は第２のスイッチがオフである場合における第２の蓄電器の端子電圧である。
【選択図】図２

Description

本発明は蓄電装置及び蓄電器の接続方法に関するものである。

複数並列に接続された電池列に対し、第２のスイッチング手段を介して第１抵抗手段をそれぞれ接続し、当該第２のスイッチング手段を制御することにより、各電池列と負荷との間に設けられた第１スイッチング手段の溶着を防ぎつつ、当該電池列間の電圧を均等化する蓄電装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−２０５４０７号公報

上記技術において、端子電圧が相互に異なる電池列の間の接続はシステムの停止後に行われるため、当該接続を行う際はシステムを停止しなければならないという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、システムの稼働中においても、スイッチング手段の溶着を防ぎつつ第２の蓄電器を第１の蓄電器と接続することができる蓄電装置を提供することである。

本発明は、スイッチング手段をオフからオンに変更して、第１の蓄電器に対して第２の蓄電器を並列に追加接続しようとする時に、バッテリコントローラは、第１の蓄電器が放電中である際に下記（１）が成立する場合または前記第１の蓄電器が充電中である際に下記（２）が成立する場合に、第２の蓄電器に直列に接続されたスイッチング手段をオフからオンとする制御を行う。また、バッテリコントローラが、第１の蓄電器が放電中である際に下記（１）が成立しない場合または第１の蓄電器が充電中である際に下記（２）が成立しない場合に、スイッチング手段のオフを維持する制御を行うことによって上記課題を解決する。
Ｖ_１≧Ｖ_２・・・（１）
Ｖ_２≧Ｖ_１・・・（２）
ただし、上記（１）式及び（２）式において、Ｖ_１はスイッチング手段がオフである場合における第１の蓄電器の端子電圧であり、Ｖ_２はスイッチング手段がオフである場合における第２の蓄電器の端子電圧である。

本発明によれば、接続時に発生する突入電流及び循環電流によって、許容電流値を超過した電流がスイッチング手段に流れることを防ぐことができる。このため、システムが稼働中であっても、スイッチング手段の溶着を防ぎつつ第２の蓄電器を第１の蓄電器と接続することができる。

図１は、本発明の第１実施形態における蓄電装置を示す構成図である。図２は、本発明の第１実施形態における充放電制御器が行う制御を示すフローチャートである。図３は、本発明の第１実施形態における蓄電装置を示す模式図である。図４は、放電中の第１の蓄電器に第２の蓄電器を接続した際の突入電流を示すグラフである。図５は、２つの蓄電器を相互に接続した際の循環電流を示すグラフである。図６は、充電中の第１の蓄電器に第２の蓄電器を接続した際の突入電流を示すグラフである。図７は、本発明の第２実施形態における充放電制御器が行う制御を示すフローチャートである。図８は、本発明の実施形態における第１変形例を示す模式図である。図９は、本発明の実施形態における第２変形例を示す模式図である。

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は本実施形態における蓄電装置１を示す構成図である。

本実施形態における蓄電装置１は、第１の蓄電器２１に対して第２の蓄電器２２を並列に追加接続する装置であり、図１に示すように、当該第１及び第２の蓄電器２１、２２と、充放電制御器３、充放電器４と、を備えている。

第１の蓄電器２１は、直列に接続された複数の蓄電セル２１１と、セル電圧検出器２１２と、セル温度検出器２１３と、蓄電器制御器２１４と、を有しており、充放電器に接続された負荷６に対して所定の電力を供給する。また、本実施形態において、充放電器４は系統５に接続されており、当該系統５から供給される電力を第１の蓄電器２１に蓄えることが可能となっている。

蓄電セル２１１の具体的な構成としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等を例示することができる。なお、第１の蓄電器２１を構成する蓄電セル２１１の数は特に限定されない。例えば、１つの蓄電セル２１１から蓄電セル２１１を構成してもよい。また、本実施形態では蓄電セル２１１の全てが直列に接続されているが、第１の蓄電器２１を構成する蓄電セル２１１の接続方法も特に限定されない。例えば、第１の蓄電器２１に含まれる蓄電セル２１１の一部が並列に接続されていてもよい。図１に示すように、本実施形態における第１の蓄電器２１は充放電器４に接続されている。

セル電圧検出器２１２は、蓄電セル２１１の電圧を検出する機能を有している。なお、第１の蓄電器２１に取り付けられるセル電圧検出器２１２の数は特に限定されない。例えば、第１の蓄電器２１に含まれる各蓄電セル２１１にそれぞれセル電圧検出器２１２を取り付けてもよい。セル電圧検出器２１２による検出結果は、蓄電器制御器２１４に送出される。

セル温度検出器２１３は、蓄電セル２１１の温度を検出する機能を有している。第１の蓄電器２１に取り付けられるセル温度検出器２１３の数も特に限定されない。例えば、第１の蓄電器２１に含まれる各蓄電セル２１１にそれぞれセル温度検出器２１３を取り付けてもよい。セル温度検出器２１３による検出結果は、蓄電器制御器２１４に送出される。

蓄電器制御器２１４は、セル電圧検出器２１２によって検出された蓄電セル２１１の電圧及び第１の蓄電器２１の総電圧と、セル温度検出器２１３によって検出された蓄電セル２１１の温度と、を充放電制御器３に送出する機能を有している。

第２の蓄電器２２は、第１の蓄電器２１と同様の構成を有している。この第２の蓄電器２２はケーブル４１、４１ｂ、４２、４２ｂを介して第１の蓄電器２１に並列に追加接続され、これにより閉ループが形成される。なお、第２の蓄電器２２が、第１の蓄電器２１と異なる構成を有していてもよい。例えば、第２の蓄電器２２に含まれる蓄電セル２１１の種類や数が、第１の蓄電器２１に含まれる蓄電セル２１１の種類や数と異なっていてもよい。

充放電制御器３は、系統５が供給可能な電力、負荷６が要求する電力若しくは電流値、又は負荷６に印加する電力に基づいて、第１及び第２の蓄電器２１、２２に対する充放電を制御する機能を有している。具体的には、充放電器４と第１の蓄電器２１との間を結ぶケーブル４１に設けられた第１のスイッチ３１、充放電器４と第２の蓄電器２２との間を結ぶケーブル４２に設けられた第２のスイッチ３２、充放電器４と系統５との間を結ぶケーブル４３に設けられた第３のスイッチ３３、および充放電器４と負荷６との間を結ぶケーブル４４に設けられた第４のスイッチのオンオフを切り替えることにより、第１及び第２の蓄電器２１、２２の充放電を制御する（制御フローについては後述する。）。

また、充放電制御器３は、第１の蓄電器２１が有するセル電圧検出器２１２及びセル温度検出器２１３の検出結果に基づいて当該第１の蓄電器２１に充電可能な電力値を算出する機能を有している。本実施形態における充放電制御器３がバッテリコントローラの一例に相当し、本実施形態における第２のスイッチ３２が本発明のスイッチング手段の一例に相当し、本実施形態における第２のスイッチ３２及び第２の蓄電器２２が本発明の接続体の一例に相当する。

充放電器４は、交流電力を直流電力に変換、又は、直流電力を交流電力に変換する機能を有しており、ケーブル４１を介して第１の蓄電器２１の正極側に接続されていると共に、ケーブル４２を介して第２の蓄電器２２の正極側に接続されている。また、ケーブル４１ｂを介して第１の蓄電器２１の負極側に接続されていると共に、ケーブル４２ｂを介して第２の蓄電器２２の負極側に接続されている。また、充放電器４は、ケーブル４３を介して系統５と接続されていると共に、ケーブル４４を介して負荷６と接続されている。これにより、第１及び第２の蓄電器２１、２２の直流電力を交流電力に変換して負荷６に当該電力を供給する。また、系統５から供給される交流電力を直流電力に変換して第１及び第２の蓄電器２１、２２に供給する。

系統（電力系統）５は、例えば交流電力を供給する外部電源等の電気機器から構成されている。この系統５が供給する電力はケーブル４３を介して充放電器４に送出される。また、系統５が供給可能な電力に関する情報は充放電制御器３に送出される。なお、系統５が直流電力を供給する装置であってもよく、この場合には、充放電器４による電力の交流／直流変換を省略することができる。

負荷６は、例えばエアコンや照明装置等の交流電力を消費する家庭用電気器等から構成されている。この負荷６に対しケーブル４４を介して充放電器４から所定の電力が供給される。また、負荷６が要求する電力及び電流値および当該負荷６に印加可能な電力に関する情報は、充放電制御器３に送出される。なお、負荷６が直流電力を消費する機器等であってもよく、この場合には、充放電器４による電力の交流／直流変換を省略することができる。

次に、本実施形態の充放電制御器３における制御フローについて説明する。本実施形態では、第１の蓄電器２１が負荷６に対して放電中である場合に、第２の蓄電器２２を追加接続する場面について説明する。すなわち、第１の蓄電器２１と充放電器４とを結ぶケーブル４１に設けられた第１のスイッチ３１がオン状態であると共に、負荷６と充放電器４とを結ぶケーブル４４に設けられた第４のスイッチ３４がオン状態となっている場合に、第２のスイッチ３２をオフからオンに切り替えることにより第２の蓄電器２２を追加接続しようとする場面である。

図２は本実施形態における充放電制御器が行う制御を示すフローチャートであり、図３は本実施形態における蓄電装置を示す模式図であり、図４は放電中の第１の蓄電器に第２の蓄電器を接続した際の突入電流を示すグラフであり、図５は２つの蓄電器を相互に接続した際の循環電流を示すグラフであり、図６は充電中の第１の蓄電器に第２の蓄電器を接続した際の突入電流を示すグラフである。

まず、第２の蓄電器２２を第１の蓄電器２１に対して並列に追加接続する要求を受けると（ステップＳ１）、充放電制御器３が、第１の蓄電器２１に含まれる蓄電器制御器２１４及びセル電圧検出器２１２を介して、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１を検出する。また、充放電制御器３は、蓄電器制御器２１４を介して第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２を検出する。そして、充放電制御器３は、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１と、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２と、の比較を行う（ステップＳ２）。

ステップＳ２における比較について、図３を参照しながら説明する。図３では、第１の蓄電器２１の内部抵抗をＲ_１で表すと共に、開放電圧をＶ_Ｏ１で表す。また、第２の蓄電器２２の内部抵抗をＲ_２で表すと共に、開放電圧をＶ_Ｏ２で表す。

第１の蓄電器２１が放電中である場合において、当該第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１は、下記（３）式で表される。
Ｖ_Ｃ１＝Ｖ_Ｏ１−Ｉ_Ｐ×Ｒ_１・・・（３）
ただし、上記（３）式において、Ｉ_Ｐは第１の蓄電器２１に流れる放電電流である。

一方、追加接続する前の状態においては第２の蓄電器２２に電流は流れていないため、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２は、当該第２の蓄電器２２の開放電圧Ｖ_Ｏ２と等しくなっている（Ｖ_Ｃ２＝Ｖ_Ｏ２）。

従って、充放電制御器３は、上記（３）式を満たす第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１と、第２の蓄電器２２の開放電圧Ｖ_Ｏ２と、を実質的に比較することになる。本実施形態における第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１が本発明の「スイッチング手段がオフである場合における第１の蓄電器の端子電圧」の一例に相当し、本実施形態における第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が本発明の「スイッチング手段がオフである場合における第２の蓄電器の端子電圧」の一例に相当し、本実施形態におけるステップＳ２が本発明の判定工程の一例に相当する。

第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１が第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２以上（Ｖ_Ｃ１≧Ｖ_Ｃ２）である場合には（ステップＳ２においてＹｅｓ）、当該第２の蓄電器２２を接続した際に第２のスイッチ３２に許容電流値を超過した電流が流れる可能性は小さくなるため（詳細は後述）、第２の蓄電器２２を接続可能であると判断する。そして、ステップＳ２１において、第２のスイッチ３２をオフからオンに切り替える。これにより、第２の蓄電器２２は、第１の蓄電器２１に対して並列に追加接続される。なお、本実施形態において「許容電流値」は、第２のスイッチ３２が溶着することなく当該第２のスイッチに流れることができる電流の上限値を示す。本実施形態におけるステップＳ２１が本発明の接続工程の一例に相当する。

一方、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１が第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２よりも小さい（Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｃ２）場合には（ステップＳ２においてＮｏ）、ステップＳ３へと進む。ステップＳ３では、充放電制御器３は、第１の蓄電器２１から負荷６に流れる放電電流Ｉ_Ｐを所定量小さくできるかどうかの判定を行う。即ち、負荷６が要求する電流値を確保できる程度に、第１の蓄電器２１からの放電電流Ｉ_Ｐを所定量小さくできるか否かを判定する。第１の蓄電器２１から流れる放電電流Ｉ_Ｐを所定量小さくできる場合には、ステップＳ４へと進む。

ステップＳ４では、ステップＳ２と同様にして、充放電制御器３が、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１と、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２と、の比較を行う。第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１が第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２以上（Ｖ_Ｃ１≧Ｖ_Ｃ２）である場合には（ステップＳ４においてＹｅｓ）、当該第２の蓄電器２２を接続した際に第２のスイッチ３２に許容電流値を超過した電流が流れる可能性は小さいと考えられるため、第２の蓄電器２２を接続可能であると判断し、第２のスイッチ３２をオフからオンに切り替える（ステップＳ２１）。これにより、第２の蓄電器２２は、第１の蓄電器２１に対して並列に追加接続される。

一方、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１が第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２よりも小さい（Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｃ２）場合には（ステップＳ４においてＮｏ）、ステップＳ５へと進む。ステップＳ３において、負荷６の要求する電流値を確保できないために第１の蓄電器２１の放電電流Ｉ_Ｐを所定量小さくできないと判定された場合にも、ステップＳ５へと進む。

ステップＳ５では、充放電制御器３は、負荷６が消費する電力を所定量小さくできるかどうかの判定を行う。なお、この場合において、負荷６が複数の負荷要素から構成されている場合には、それらの負荷要素の一部と接続を切り離すことにより負荷６が消費する電力を所定量小さくすることとしてもよい。第１の蓄電器２１から流れる放電電力を所定量小さくできる場合には、ステップＳ６へと進む。

ステップＳ６では、ステップＳ２と同様にして、充放電制御器３が、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１と、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２と、の比較を行う。第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１が第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２以上（Ｖ_Ｃ１≧Ｖ_Ｃ２）である場合には（ステップＳ６においてＹｅｓ）、当該第２の蓄電器２２を接続した際に第２のスイッチ３２に許容電流値を超過した電流が流れる可能性は小さいと考えられるため、第２の蓄電器２２を接続可能であると判断し、第２のスイッチ３２をオフからオンに切り替える（ステップＳ２１）。これにより、第２の蓄電器２２は、第１の蓄電器２１に対して並列に追加接続される。

一方、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１が第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２よりも小さい（Ｖ_Ｃ１＜Ｖ_Ｃ２）場合には（ステップＳ６においてＮｏ）、ステップＳ７へと進む。ステップＳ５において、負荷６の要求する電力を確保できないために第１の蓄電器２１から流れる放電電力を所定量小さくできないと判定された場合にも、ステップＳ７へと進む。

ステップＳ７では、充放電制御器３は、系統５が供給可能な電力を検出すると共に、第１の蓄電器２１が有するセル電圧検出器２１２及びセル温度検出器２１３の検出結果に基づいて当該第１の蓄電器２１に充電可能な電力値を算出し、第１の蓄電器２１を放電状態から充電状態に切り替えることが可能か否か判定する。

第１の蓄電器２１を放電状態から充電状態に切り替えることが可能である場合には（ステップＳ７においてＹｅｓ）、充放電器４と系統５とを結ぶケーブル４３に設けられた第３のスイッチ３３をオン状態にすると共に、充放電器４と負荷６とを結ぶケーブル４４に設けられた第４のスイッチ３４をオフ状態にする。これにより、系統５から第１の蓄電器２１に対して充電を行う。これにより、第２の蓄電器２２を接続した際に第２のスイッチ３２に許容電流値を超過した電流が流れる可能性は小さくなるため（詳細は後述）、第２のスイッチ３２をオフからオンに切り替える（ステップＳ２１）。これ従い、第２の蓄電器２２は、第１の蓄電器２１に対して並列に追加接続される。

一方、系統５が電力を供給できない状態にある場合や、そもそも系統５が充放電器４と接続されていないような場合には、第１の蓄電器２１を放電状態から充電状態に切り替えることができないため（ステップＳ７においてＮｏ）、第１の蓄電器２１に対して第２の蓄電器２２を並列に追加接続することはできないと判定し、制御を終了する。

次に、本実施形態の作用について説明する。

内部抵抗値Ｒ_１の第１の蓄電器２１が放電中である場合には、内部抵抗値Ｒ_２の第２の蓄電器２２を並列に追加接続すると、図４に示すように、第１の蓄電器２１に流れる放電電流は、突入電流の影響によって瞬間的に上昇する。一方、第２の蓄電器２２に流れる放電電流も、突入電流の発生によって瞬間的に下降する。その後、第１及び第２の蓄電器２１、２２に流れる放電電流は一定値（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉ_Ｐ））となる。

また、一般に、開放電圧Ｖ_ＯＣ１及び内部抵抗Ｒ_１を有する蓄電器Ａと、開放電圧Ｖ_ＯＣ２及び内部抵抗Ｒ_２を有する蓄電器Ｂと、の正極端子同士および負極端子同士を接続した際、蓄電器Ａの開放電圧Ｖ_ＯＣ１が蓄電器Ｂの開放電圧Ｖ_ＯＣ２よりも大きい場合（Ｖ_ＯＣ１＞Ｖ_ＯＣ２）には、図５に示すように、当該２つの蓄電器Ａ、Ｂ間には循環電流Ｉ（＝｜Ｖ_ＯＣ１−Ｖ_ＯＣ２｜／（Ｒ_１＋Ｒ_２））が発生する。これにより、相対的に高い端子電圧を有する蓄電器Ａには瞬間的に大きな放電電流が流れると共に、相対的に低い開放電圧を有する側の蓄電器Ｂには瞬間的に大きな充電電流が流れることとなる。

このため、突入電流と循環電流とが互いに同方向に流れる電流として重なった場合には、第２の蓄電器２２と充放電器４とを結ぶケーブル４２に設けられた第２のスイッチ３２に対して許容電流値を超過した電流が流れ、当該第２のスイッチ３２が溶着する場合がある。

これに対し、本実施形態における蓄電装置１の充放電制御器３は、第１の蓄電器２１が放電中である場合に、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以下（Ｖ_Ｃ１≧Ｖ_Ｃ２）ではないときは、追加接続時に第２のスイッチ３２の溶着が生じ得るため、第２のスイッチ３２のオフを維持する。

次いで、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以下（Ｖ_Ｃ１≧Ｖ_Ｃ２）ではない場合に、第１の蓄電器２１の放電電流Ｉ_Ｐを所定量減少させる（ステップＳ３においてＹｅｓ）。そして、上記（３）式から、放電電流Ｉ_Ｐの減少に伴って第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１が増加する結果、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以下（Ｖ_Ｃ１≧Ｖ_Ｃ２）となった場合には（ステップＳ４においてＹｅｓ）、第２の蓄電器２２を追加接続する。

この場合には（ステップＳ２及びＳ４においてＹｅｓ）、上記（３）式の関係から、第１の蓄電器２１の開放電圧Ｖ_Ｏ１は常に第1の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１よりも大きいため（Ｖ_Ｏ１＞Ｖ_Ｃ１）、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２は第１の蓄電器２１の開放電圧Ｖ_Ｏ１よりも小さい（Ｖ_Ｏ１＞Ｖ_Ｃ２）。一方、追加接続前においては、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２は、当該第２の蓄電器２２の開放電圧Ｖ_Ｏ２と等しい（Ｖ_Ｃ２＝Ｖ_Ｏ２）。このため、第２の蓄電器２２の開放電圧Ｖ_Ｏ２は第１の蓄電器２１の開放電圧Ｖ_Ｏ１よりも小さいこととなり（Ｖ_Ｏ１＞Ｖ_Ｏ２）、この時の循環電流の振舞いは、図５において蓄電器Ａを第１の蓄電器２１とし、蓄電器Ｂを第２の蓄電器２２とした場合と同様の振舞いとなる。

そしてこの場合には、当該循環電流（図５の蓄電器Ｂ参照）と第２の蓄電器２２に流れる突入電流（図４参照）とは互いに相殺されることとなるため、第２の蓄電器２２の追加接続時に第２のスイッチ３２に対して許容電流値を超過した電流が流れることを防ぐことができる。このため、第１の蓄電器２１の放電を停止することなく、第２のスイッチ３２の溶着を防ぎつつ第２の蓄電器２２を追加接続することができる。

放電電流Ｉ_Ｐを所定量減少させることが可能ではないと判断された場合（ステップＳ３においてＮｏ）、及び、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以下（Ｖ_Ｃ１≧Ｖ_Ｃ２）ではない場合（ステップＳ４においてＮｏ）には、そのまま第２のスイッチ３２をオンにして第２の蓄電器２２を接続することはせず、負荷６の消費電力を所定量減少させる。消費電力がＶ_Ｃ１×Ｉ_Ｐで表されことから、当該消費電力の減少により放電電流Ｉ_Ｐも減少する結果、上記（３）式から第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１は増加する。これにより、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以下（Ｖ_Ｃ１≧Ｖ_Ｃ２）となった場合には（ステップＳ６においてＹｅｓ）、第２の蓄電器２２を追加接続する。

この場合においても、上述したように、循環電流（図５の蓄電器Ｂ参照）と第２の蓄電器２２に流れる突入電流（図４参照）とは互いに相殺されることとなるため、第２の蓄電器２２の追加接続時に第２のスイッチ３２に対して許容電流値を超過した電流が流れることを防ぐことができる。これにより、当該第２のスイッチ３２の溶着を防ぎつつ第２の蓄電器２２を追加接続することができる。

また、負荷６の消費電力を所定量減少させることが可能ではないと判断された場合（ステップＳ５においてＮｏ）、及び、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以下（Ｖ_Ｃ１≧Ｖ_Ｃ２）ではない場合（ステップＳ６においてＮｏ）には、系統５により第１の蓄電器２１を放電状態から充電状態に切り替えることが可能か否かを判定する。そして、第１の蓄電器２１を充電状態に切り替えることが可能である場合には、当該第１の蓄電器２１を充電状態とする（ステップＳ７においてＹｅｓ）。

この際、内部抵抗値Ｒ_１の第１の蓄電器２１が充電中の場合において、内部抵抗値Ｒ_２の第２の蓄電器２２を並列に追加接続すると、図６に示すように、第１の蓄電器２１に流れる充電電流は突入電流の発生により瞬間的に上昇する。一方、第２の蓄電器２２に流れる充電電流も突入電流の影響により瞬間的に下降する。そして、第１及び第２の蓄電器２１、２２に流れる放電電流は一定値（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉ_Ｐ´））となる。

また、第１の蓄電器２１が充電中である場合には、下記（４）式が成立する。
Ｖ_Ｃ１＝Ｖ_Ｏ１＋Ｉ_Ｐ´×Ｒ_１・・・（４）
ただし、上記（４）式において、Ｉ_Ｐ´は第１の蓄電器２１に流れる充電電流である。

この場合には、第1の蓄電器２１の開放電圧Ｖ_Ｏ１は常に第1の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１よりも小さい（Ｖ_Ｃ１＞Ｖ_Ｏ１）。また、ステップＳ５及び６においてＮｏである場合には、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２は第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１よりも大きい状態となっている（Ｖ_Ｃ２＞Ｖ_Ｃ１）。このため、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２は第１の蓄電器２１の開放電圧Ｖ_Ｏ１よりも大きい（Ｖ_Ｃ２＞Ｖ_Ｏ１）。一方、追加接続前においては、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２は、当該第２の蓄電器２２の開放電圧Ｖ_Ｏ２と等しい（Ｖ_Ｃ２＝Ｖ_Ｏ２）。このため、第２の蓄電器２２の開放電圧Ｖ_Ｏ２は第１の蓄電器２１の開放電圧Ｖ_Ｏ１よりも大きいこととなり（Ｖ_Ｏ２＞Ｖ_Ｏ１）、この時の循環電流の振舞いは、図５において蓄電器Ｂを第１の蓄電器２１とし、蓄電器Ａを第２の蓄電器２２とした場合と同様の振舞いとなる。

この場合には、循環電流（図５の蓄電器Ａ参照）と第２の蓄電器２２に流れる突入電流（図６参照）とは互いに相殺されることとなるため、第２の蓄電器２２を接続した際に、当該第２のスイッチ３２に対して許容電流値を超過した電流が流れることを防ぐことができる。つまり、第１の蓄電器２１の放電状態を充電状態に切り替えることにより、許容電流値を超過した電流が流れ得る状況を瞬時に回避することができる。これにより、第２のスイッチ３２の溶着を防ぎつつ第２の蓄電器２２の追加接続を即座に行うことができる。

<<第２実施形態>>
図７は本発明の第２実施形態における充放電制御器が行う制御を示すフローチャートである。第２実施形態では、第２の蓄電器が追加接続される前において第１の蓄電器が充電中であること以外は、上述した第１実施形態と同様であるので、第１実施形態と相違する部分についてのみ説明し、第１実施形態と同一である部分については、第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、第１の蓄電器２１が充電中である場合に、第２の蓄電器２２を追加接続する。すなわち、第１の蓄電器２１と充放電器４とを結ぶケーブル４１に設けられた第１のスイッチ３１がオン状態であると共に、系統５と充放電器４とを結ぶケーブル４３に設けられた第３のスイッチ３３がオン状態となっている場合に、第２のスイッチ３２をオフからオンに切り替えることにより第２の蓄電器２２を追加接続しようとする場面である。

図７に示すように、第２の蓄電器２２を第１の蓄電器２１に対して並列に追加接続する要求を受けた場合には（ステップＳ１）、充放電制御器３は、蓄電器制御器２１４及びセル電圧検出器２１２を介して、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１を検出する。また、充放電制御器３は、蓄電器制御器２１４を介して第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２を検出する。そして、充放電制御器３は、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１と、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２と、の比較を行う（ステップＳ２）。

この際、第１の蓄電器２１が充電中である場合において、当該第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１は、第１実施形態で説明した（４）式で表される。

一方、第２の蓄電器２２を追加接続する前の状態において当該第２の蓄電器２２に電流は流れていないため、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２は、当該第２の蓄電器２２の開放電圧Ｖ_Ｏ２と等しくなっている（Ｖ_Ｃ２＝Ｖ_Ｏ２）。従って、ステップＳ２において充放電制御器３は、上記（４）式を満たす第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１と、第２の蓄電器２２の開放電圧Ｖ_Ｏ２と、を実質的に比較することになる。

第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以上（Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２）である場合には（ステップＳ２においてＹｅｓ）、当該第２の蓄電器２２を接続した際に第２のスイッチ３２に許容電流値を超過した電流が流れる可能性は小さくなるため（詳細は後述）、第２の蓄電器２２を接続可能であると判断し、第２のスイッチ３２をオフからオンに切り替える（ステップＳ２１）。これにより、第２の蓄電器２２は、第１の蓄電器２１に対して並列に追加接続される。

一方、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１よりも小さい（Ｖ_Ｃ１＞Ｖ_Ｃ２）場合には（ステップＳ２においてＮｏ）、ステップＳ３へと進む。ステップＳ３では、充放電制御器３は、第１の蓄電器２１に対して流れる充電電流又は充電電力を所定量小さくする。

次いで、充放電制御器３は、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１と、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２と、の比較を行う（ステップＳ４）。第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以上（Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２）である場合には（ステップＳ４においてＹｅｓ）、当該第２の蓄電器２２を接続した際に第２のスイッチ３２に許容電流値を超過した電流が流れる可能性は小さいと考えられるため、第２の蓄電器２２を接続可能であると判断し、第２のスイッチ３２をオフからオンに切り替える（ステップＳ２１）。これにより、第２の蓄電器２２は、第１の蓄電器２１に対して並列に追加接続される。

一方、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１よりも小さい（Ｖ_Ｃ１＞Ｖ_Ｃ２）場合には（ステップＳ４においてＮｏ）、ステップＳ５へと進む。ステップＳ５では、充放電制御器３は、第１の蓄電器２１に対して行う充電を、当該第１の蓄電器２１の放電に切り替えることが可能か否か判定する。具体的には、充放電器４と負荷６とを結ぶケーブル４４に設けられた第４のスイッチ３４をオン状態にすると共に、当該負荷６に印加可能な電力を検出することにより、第１の蓄電器２１の電力を負荷６に対して供給可能か否かを判定する。

第１の蓄電器２１の放電に切り替えることが可能である場合には（ステップＳ５においてＹｅｓ）、充放電器４と負荷６とを結ぶケーブル４４に設けられた第４のスイッチ３４をオン状態にすると共に、充放電器４と系統５とを結ぶケーブル４３に設けられた第３のスイッチ３３をオフ状態にする。これにより、第１の蓄電器２１は負荷６に対して放電を行う。これにより、第２の蓄電器２２を接続した際に第２のスイッチ３２に許容電流値を超過した電流が流れる可能性は小さくなるため（詳細は後述）、第２のスイッチ３２をオフからオンに切り替える（ステップＳ２１）。これにより、第２の蓄電器２２は、第１の蓄電器２１に対して並列に追加接続される。

一方、第１の蓄電器２１の放電に切り替えることができない場合には（ステップＳ５においてＮｏ）、第１の蓄電器２１に対して第２の蓄電器２２を並列に追加接続することはできないと判定し、制御を終了する。

次に、本実施形態の作用について説明する。

内部抵抗値Ｒ_１の第１の蓄電器２１が充電中の場合において、内部抵抗値Ｒ_２の第２の蓄電器２２を並列に追加接続した場合には、第１実施形態でも説明したように、第１の蓄電器２１に流れる充電電流は突入電流の発生により瞬間的に上昇する。一方、第２の蓄電器２２に流れる充電電流も突入電流の影響により瞬間的に下降する。そして、第１及び第２の蓄電器２１、２２に流れる放電電流は一定値（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉ_Ｐ´））となる（図６参照）。

このため、第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１が第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２よりも大きい場合（Ｖ_Ｃ１＞Ｖ_Ｃ２）には、第２の蓄電器２２に流れる突入電流に加え、当該電流値をさらに増大させる方向に循環電流（図５の蓄電器Ｂ参照）が流れることとなる。これにより、第２の蓄電器２２と充放電器４とを結ぶケーブル４２に設けられた第２のスイッチ３２に対して許容電流値を超過した電流が流れ、当該第２のスイッチ３２が溶着する場合がある。

これに対し、本実施形態における蓄電装置１の充放電制御器３は、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以上（Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２）ではないときは、追加接続時に第２のスイッチ３２の溶着が生じ得るため、第２のスイッチ３２をオフとする。

次いで、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以上（Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２）ではない場合には、第１の蓄電器２１の充電電力又は充電電流を所定量減少させる（ステップＳ３）。そして、上記（４）式の関係から第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１が減少し、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以上となった場合（Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２）に（ステップＳ４においてＹｅｓ）、第２の蓄電器２２を追加接続する。

この場合には（ステップＳ２及びＳ４においてＹｅｓ）、第１実施形態のステップＳ７において第１の蓄電器２１を充電状態に切り替えた後の場面で説明したように、循環電流（図５の蓄電器Ａ参照）と第２の蓄電器２２に流れる突入電流（図６参照）とは互いに相殺されるため、第２の蓄電器２２の追加接続時に第２のスイッチ３２に対して許容電流値を超過した電流が流れることを防ぐことができる。このため、本実施形態においても、第１の蓄電器２１の充電を停止することなく、第２のスイッチ３２の溶着を防ぎつつ第２の蓄電器２２を追加接続することができる。

また、第２の蓄電器２２の端子電圧Ｖ_Ｃ２が第１の蓄電器２１の端子電圧Ｖ_Ｃ１以上（Ｖ_Ｃ１≦Ｖ_Ｃ２）ではない場合（ステップＳ４においてＮｏ）には、負荷６に対して第１の蓄電器２１を放電する状態に切り替えることが可能か否かを判定する。そして、第１の蓄電器２１を放電状態に切り替えることが可能である場合には、当該第１の蓄電器２１を放電する（ステップＳ５においてＹｅｓ）。

この場合には、第１実施形態のステップＳ４において第２の蓄電器２２を第１の蓄電器２１に追加接続する場面で説明したように、循環電流（図５の蓄電器Ｂ参照）と第２の蓄電器２２に流れる突入電流（図４参照）とは互いに相殺されることとなるため、第２の蓄電器２２の追加接続時に第２のスイッチ３２に対して許容電流値を超過した電流が流れることを防ぐことができる。即ち、第１の蓄電器２１の充電状態を放電状態に切り替えることにより、許容電流値を超過した電流が流れ得る状況を瞬時に回避することができる。従って、この場合には、第２のスイッチ３２の溶着を防ぎつつ第２の蓄電器２２の追加接続を即座に行うことができる。

なお、以上に説明した実施形態は、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。

例えば、図８に示すように、並列に接続された複数（本例においてｎ個）の蓄電器Ａ_１〜Ａ_ｎを備えた蓄電装置に本発明を応用してもよい。具体的には、並列に接続された蓄電器Ａ_１〜Ａ_ｎ−１に対して、蓄電器Ａ_ｎを追加接続する場合には、並列に接続された蓄電器Ａ_１〜Ａ_ｎ−１の全体を第１及び第２実施形態で説明した第１の蓄電器２１とみなすと共に、追加接続する蓄電器Ａ_ｎを第２の蓄電器２２とみなして、第１及び第２実施形態で説明した制御を充放電制御器が行うことにより、本発明を応用することができる。

また例えば、図９に示すように、第１の蓄電器群２０１に対して第２の蓄電器群２０２を追加接続する蓄電装置について本発明を応用してもよい。図９の例では、第１の蓄電器群２０１は、直列に接続された蓄電器Ａ_１１〜Ａ_１３と、直列に接続された蓄電器Ａ_１４〜Ａ_１６と、を並列に接続して構成されている。第２の蓄電器群２０２は、並列に接続された蓄電器Ａ_２１、Ａ_２２に対して直列に接続された蓄電器Ａ_２３、Ａ_２４と、直列に接続された蓄電器Ａ_２５〜Ａ_２７と、が並列に接続されて構成されている。この場合には、第１の蓄電器群２０１を第１及び第２実施形態で説明した第１の蓄電器２１とみなすと共に、第２の蓄電器群２０２を第２の蓄電器２２とみなして、第１及び第２実施形態で説明した制御を充放電制御器が行うことにより、本発明を応用することができる。

１・・・蓄電装置
２１・・・第１の蓄電器
２１１・・・蓄電セル
２１２・・・セル電圧検出器
２１３・・・セル温度検出器
２１４・・・蓄電器制御器
２２・・・第２の蓄電器
２０１・・・第１の蓄電器群
２０２・・・第２の蓄電器群
３・・・充放電制御器
３１〜３４・・・第１〜第４のスイッチ
４・・・充放電器
５・・・系統
６・・・負荷

Claims

放電中または充電中の第１の蓄電器と、
前記第１の蓄電器とは異なる第２の蓄電器及び前記第２の蓄電器に直列に接続されたスイッチング手段を有し、前記第１の蓄電器に並列に接続された接続体と、
前記スイッチング手段および前記第１の蓄電器の放電若しくは充電を制御するバッテリコントローラと、を備え、
前記バッテリコントローラは、前記スイッチング手段をオフからオンに変更して、前記第１の蓄電器に対して前記第２の蓄電器を並列に追加接続しようとする時に、
前記第１の蓄電器が放電中である際に下記（１）が成立する場合または前記第１の蓄電器が充電中である際に下記（２）が成立する場合に、前記スイッチング手段をオフからオンとし、
前記第１の蓄電器が放電中である際に下記（１）が成立しない場合または前記第１の蓄電器が充電中である際に下記（２）が成立しない場合に、前記スイッチング手段のオフを維持する制御を行うことを特徴とする蓄電装置。
Ｖ_１≧Ｖ_２・・・（１）
Ｖ_２≧Ｖ_１・・・（２）
ただし、上記（１）式及び（２）式において、Ｖ_１は前記スイッチング手段がオフである場合における前記第１の蓄電器の端子電圧であり、Ｖ_２は前記スイッチング手段がオフである場合における前記第２の蓄電器の端子電圧である。
請求項１に記載の蓄電装置であって、
前記バッテリコントローラは、前記第１の蓄電器が放電中である際に前記（１）が成立しない場合または前記第１の蓄電器が充電中である際に前記（２）が成立しない場合に、放電中の前記第１の蓄電器における放電電流を所定量低減させ、または、充電中の前記第１の蓄電器における充電電流を所定量低減させる制御を行うことを特徴とする蓄電装置。
請求項１に記載の蓄電装置であって、
前記バッテリコントローラは、前記第１の蓄電器が放電中である際に前記（１）が成立しない場合または前記第１の蓄電器が充電中である際に前記（２）が成立しない場合に、前記第１の蓄電器の放電または充電を相互に切り替える制御を行うことを特徴とする蓄電装置。
放電中または充電中の第１の蓄電器に対して、前記第１の蓄電器とは異なる第２の蓄電器を並列に追加接続をする蓄電器の接続方法であって、
前記追加接続の接続可否を判定する判定工程と、
前記判定工程において接続可と判定された場合に、前記第１の蓄電器に対して前記第２の蓄電器を並列に接続する接続工程と、を有し、
前記判定工程は、
前記第１の蓄電器が放電中である際に下記（１）が成立する場合、又は前記第１の蓄電器が充電中である際に下記（２）が成立する場合に接続可と判定し、
前記第１の蓄電器が放電中である際に下記（１）が成立しない場合、又は前記第１の蓄電器が充電中である際に下記（２）が成立しない場合に接続否と判定することを特徴とする蓄電器の接続方法。
Ｖ_１≧Ｖ_２・・・（１）
Ｖ_２≧Ｖ_１・・・（２）
ただし、上記（１）式及び（２）式において、Ｖ_１は前記追加接続の前における前記第１の蓄電器の端子電圧であり、Ｖ_２は前記追加接続の前における前記第２の蓄電器の端子電圧である。