JP2022034656A - 給電制御装置、給電システム、給電制御方法、及びプログラム - Google Patents

給電制御装置、給電システム、給電制御方法、及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】複数の電源の接続状態の切り替え時にも負荷に対する給電を継続できる給電制御装置、給電システム、給電制御方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】負荷Ｌに給電する複数の電池セルＣ１～Ｃｎと、複数の電池セルＣ１～Ｃｎの各々と負荷Ｌとを接続したり遮断したりするバイパス回路Ｂ１～Ｂｎと、負荷Ｌと並列に接続され負荷Ｌに給電する外部給電部３０とを備える給電システム１を制御する給電制御装置１００であって、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎによる複数の電池セルＣ１～Ｃｎの各々と負荷Ｌとの接続状態の切り替え開始前に、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を上昇させ、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎによる複数の電池セルＣ１～Ｃｎの各々と負荷Ｌとの接続状態の切り替え後に、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を低下させる。【選択図】図１

Description

本発明は、給電制御装置、給電システム、給電制御方法、及びプログラムに関する。
複数のバッテリが直列に接続されたバッテリ装置の放電を制御する放電システムとして、各バッテリの状態に基づいて放電を避けるバッテリを選択し、その放電を避けるバッテリをバイパスして他のバッテリから放電させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－３１２４７号公報
特許文献１に記載の放電システムでは、放電終止電圧まで放電したバッテリを放電を避けるバッテリとして選択し、そのバッテリをバイパスして他のバッテリから放電させることを順次実行できれば、全てのバッテリについて放電容量を余すことなく放電させることができる。
しかしながら、例えば、直列に接続された複数の電池セルの各々のバイパス状態を切り替えたり、並列に接続された複数の電源系統と負荷との接続状態を切り替えたりするように複数の電源の接続状態を切り替える時には、短絡防止等の観点から、電源から負荷への給電を停止する必要がある。
本発明は上記事情に鑑み、複数の電源の接続状態の切り替え時にも負荷に対する給電を継続できる給電制御装置、給電システム、給電制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明の給電制御装置は、負荷に給電する複数の電源と、前記複数の電源の各々と前記負荷とを接続したり遮断したりする接続状態切替部と、前記負荷と並列に接続され前記負荷に給電する外部給電部とを備える給電システムを制御する給電制御装置であって、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え開始前に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を上昇させ、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え後に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を低下させる。
本発明の給電制御装置において、前記複数の電源は、複数の単電池又は組電池が直列に接続されていてもよく、前記接続状態切替部は、前記複数の単電池又は組電池の各々をバイパスするバイパス回路であってもよい。
本発明の給電制御装置において、前記複数の電源は、並列に接続されてもよく、前記接続状態切替部は、前記複数の電源の各々と前記負荷とを接続したり遮断したりするスイッチを備えてもよい。
本発明の給電制御装置において、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え開始前に、前記複数の電源から前記負荷への供給電流の電流値が０になるまで、又は前記複数の電源から前記負荷への供給電流の電流値が所定値に下降するまで前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を上昇させ、前記複数の電源から前記負荷への供給電流の電流値が０になった後、又は前記複数の電源から前記負荷への供給電流の電流値が前記所定値に下降した後に、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替えを実行してもよい。
本発明の給電制御装置において、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え後に、前記外部給電部から前記負荷への供給電流の電流値が０になるか、又は前記複数の電源から前記負荷への供給電流の電流値が所定値に上昇するまで前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を低下させてもよい。
本発明の給電システムは、負荷に給電する複数の電源と、前記複数の電源の各々と前記負荷とを接続したり遮断したりする接続状態切替部と、前記負荷と並列に接続され前記負荷に給電する外部給電部と、前記複数の電源から前記負荷への給電と前記外部給電部から前記負荷への給電とを制御する給電制御装置とを備え、前記給電制御装置は、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え開始前に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を上昇させ、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え後に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を低下させる。
本発明の給電制御方法は、負荷に給電する複数の電源と、前記複数の電源の各々と前記負荷とを接続したり遮断したりする接続状態切替部と、前記負荷と並列に接続され前記負荷に給電する外部給電部とを備える給電システムを制御する給電制御装置を用いて行う給電制御方法であって、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え開始前に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を上昇させ、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え後に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を低下させる。
本発明のプログラムは、負荷に給電する複数の電源と、前記複数の電源の各々と前記負荷とを接続したり遮断したりする接続状態切替部と、前記負荷と並列に接続され前記負荷に給電する外部給電部とを備える給電システムを制御する給電制御装置において実行されるプログラムであって、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え開始前に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を上昇させ、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え後に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を低下させる。
本発明によれば、複数の電源の接続状態の切り替え開始前に負荷と並列に接続された外部給電部から負荷への供給電圧を上昇させ、複数の電源の接続状態の切り替え後に外部給電部から負荷への供給電圧を低下させる。これによって、複数の電源の接続状態の切り替え時にも負荷に対する給電を継続できる。
図１は、本発明の一実施形態に係る給電制御装置を備える給電システムの概略を示す図である。 図２は、図１に示す給電制御装置による給電制御を示すフローチャートである。 図３は、本発明の他の実施形態に係る給電制御装置を備える給電システムの概略を示す図である。 図４は、図３に示す給電制御装置の構成を示すブロック図である。 図５は、図４に示す給電制御装置による給電制御を示すフローチャートである。
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。
図１は、本発明の一実施形態に係る給電制御装置１００を備える給電システム１の概略を示す図である。この図に示すように、給電システム１は、電源系統１０と、バイパス回路２０と、外部給電部３０と、給電制御装置１００とを備える。電源系統１０は、直列に接続されたｎ個（ｎは２以上の整数）の電池セルＣ１～Ｃｎを備える車載用あるいは定置用の電源である。特に限定するわけではないが、本実施形態の電源系統１０は、中古電池を再生したものであり、各電池セルＣ１～Ｃｎの劣化度に差がある。電池セルＣ１～Ｃｎは、例えば、リチウムイオンバッテリ、リチウムイオンキャパシタ等の二次電池であり、不図示の充電回路又は外部給電部３０から電力を供給されて充電され、充電された電力を放電して負荷Ｌに電力を供給する。
電源系統１０は、複数の電圧測定部１２と、電流測定部１３と、電池温度測定部１４とを備える。電圧測定部１２は、各電池セルＣ１～Ｃｎの正極端子と負極端子との間に接続されている。この電圧測定部１２は、各電池セルＣ１～Ｃｎの端子間電圧を測定する。
電流測定部１３は、電源系統１０と負荷Ｌとを接続する電力線ＰＬ１に設けられている。この電流測定部１３は、電源系統１０から負荷Ｌへの供給電流の電流値Ｉｓ（図２参照）を測定する。また、電源系統１０には、電池温度測定部１４が設けられている。この電池温度測定部１４は、電源系統１０の電池温度を測定する。
バイパス回路２０は、各電池セルＣ１～Ｃｎ毎に設けられたｎ個（ｎは２以上の整数）のバイパス回路Ｂ１～Ｂｎを備える。バイパス回路Ｂ１～Ｂｎは、バイパス線ＢＬと、スイッチＳ１，Ｓ２とを備える。バイパス線ＢＬは、各電池セルＣ１～Ｃｎをバイパスする電力線である。スイッチＳ１は、バイパス線ＢＬに設けられている。このスイッチＳ１は、例えば機械的スイッチである。スイッチＳ２は、各電池セルＣ１～Ｃｎの正極とバイパス線ＢＬの一端との間に設けられている。このスイッチＳ２は、例えば半導体スイッチである。
始端の電池セルＣ１と終端の電池セルＣｎとは負荷Ｌに接続されている。全てのバイパス回路Ｂ１～ＢｎにおいてスイッチＳ１がオープン（ＯＦＦ）になりスイッチＳ２がクローズ（ＯＮ）になった場合に、全ての電池セルＣ１～Ｃｎから負荷Ｌに放電する。他方で、何れかのバイパス回路Ｂ１～ＢｎにおいてスイッチＳ１がクローズになりスイッチＳ２がオープンになった場合に、当該バイパス回路Ｂ１～Ｂｎに対応する電池セルＣ１～Ｃｎがバイパスされる。
外部給電部３０は、例えば、商用電源や発電機等であり、負荷Ｌと並列に接続されている。この外部給電部３０は、負荷Ｌに電力を供給する。後述するように、外部給電部３０は、バイパス回路２０による各電池セルＣ１～Ｃｎのバイパス状態の切り替えが行われる前後に、負荷Ｌに電力を供給する。
外部給電部３０と負荷Ｌとを接続する電力線ＰＬ２には、電流測定部３２が設けられている。この電流測定部３２は、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電流の電流値Ｉｏ（図２参照）を測定して給電制御装置１００へ出力する。
給電制御装置１００は、電源系統１０とバイパス回路２０と外部給電部３０と電流測定部３２とに接続され、各電池セルＣ１～Ｃｎの監視及び制御と各バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替え制御と外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧の制御とを実行する。本実施形態の給電制御装置１００は、各電池セルＣ１～Ｃｎの電圧に基づいて、各バイパス回路Ｂ１～Ｂｎを切り替える。また、本実施形態の給電制御装置１００は、各バイパス回路Ｂ１～Ｂｎを切り替える前後に、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を昇降させる。
給電制御装置１００は、測定値取得部１０１と、放電完了判定部１０２と、記憶部１０３と、バイパス制御部１０４と、外部給電制御部１０５とを備える。
測定値取得部１０１は、電圧測定部１２と電流測定部１３，３２と電池温度測定部１４とに接続されている。この測定値取得部１０１は、電圧測定部１２と電流測定部１３，３２と電池温度測定部１４とから測定値を取得して記憶部１０３に記憶させる。
放電完了判定部１０２は、測定値取得部１０１が取得した各電池セルＣ１～Ｃｎの電圧に基づいて各電池セルＣ１～Ｃｎの残量を算出し、各電池セルＣ１～Ｃｎの放電が完了したか否かを判定する。本実施形態の放電完了判定部１０２は、測定値取得部１０１が取得した各電池セルＣ１～Ｃｎの電圧が放電終止電圧まで低下したか否かを判定する。
記憶部１０３は、測定値取得部１０１が取得した測定値を記憶する。また、記憶部１０３は、給電制御装置１００が実行するプログラムを記憶している。
バイパス制御部１０４は、放電完了判定部１０２の判定結果に応じて、各バイパス回路Ｂ１～ＢｎのスイッチＳ１，Ｓ２のオープン／クローズの切り替えを制御する。具体的には、バイパス制御部１０４は、放電完了判定部１０２により放電完了と判定されていない電池セルＣ１～Ｃｎに対応するバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ１をオープンにしスイッチＳ２をクローズにする。即ち、この場合には、当該電池セルＣ１～Ｃｎはバイパスされない。他方で、バイパス制御部１０４は、放電完了判定部１０２により放電完了と判定された電池セルＣ１～Ｃｎに対応するバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ２をオープンにし、スイッチＳ１をクローズにする。即ち、この場合には、当該電池セルＣ１～Ｃｎはバイパスされる。
外部給電制御部１０５は、放電完了判定部１０２の判定結果に応じて、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を制御する。具体的には、外部給電制御部１０５は、放電完了判定部１０２により何れかの電池セルＣ１～Ｃｎが放電完了と判定された場合に、当該電池セルＣ１～Ｃｎがバイパス状態に切り替えられる前に、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を上昇させる。そして、外部給電制御部１０５は、当該電池セルＣ１～Ｃｎのバイパス状態への切り替えが完了した後に、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を低下させる。
図２は、図１に示す給電制御装置１００による給電制御を示すフローチャートである。このフローチャートに示すように、ステップ１において、バイパス制御部１０４は、全てのバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ１，Ｓ２をオープン（ＯＦＦ）にする。次に、ステップ２において、バイパス制御部１０４は、全てのバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ２をクローズ（ＯＮ）にする。これにより全ての電池セルＣ１～Ｃｎから放電する。
次に、ステップ３において、放電完了判定部１０２は、電圧測定部１２により測定された電圧が放電終止電圧以下の電池セルＣ１～Ｃｎが存在するか否か、即ち、放電が完了した電池セルＣ１～Ｃｎが存在するか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にステップ４に移行し、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップ３が繰り返し実行される。
ステップ４において、放電完了判定部１０２は、全ての電池セルＣ１～Ｃｎについて電圧測定部１２により測定された電圧が放電終止電圧以下であるか否か、即ち、全ての電池セルＣ１～Ｃｎの放電が完了したか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップ１０へ移行し、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップ５に移行する。
ステップ５において、外部給電制御部１０５は、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を１段階（所定量だけ）上昇させる。次に、ステップ６において、外部給電制御部１０５は、電流測定部１３により測定された供給電流の電流値Ｉｓが０であるか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップ７に移行し、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップ５に移行する。即ち、外部給電制御部１０５は、電流測定部１３により測定された供給電流の電流値Ｉｓが０になるまで（電源系統１０から負荷Ｌへの給電が停止するまで）、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を段階的に上昇させる。なお、電流測定部１３により測定された供給電流の電流値Ｉｓが０になるまで、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を段階的に上昇させることに代えて、電流測定部１３により測定された電流値Ｉｓが、電源系統１０から負荷Ｌへの給電が停止されたと判定できる所定値に低下するまで、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を段階的に上昇させるようにしてもよい。
ステップ７において、バイパス制御部１０４は、放電が完了した電池セルＣ１～Ｃｎに対応するバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ２をオープンにし、スイッチＳ１をクローズにする。次に、ステップ８において、外部給電制御部１０５は、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を１段階（所定量だけ）低下させる。次に、ステップ９において、外部給電制御部１０５は、電流測定部３２により測定された供給電流の電流値Ｉｏが０であるか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップ３に移行し、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップ８に移行する。即ち、外部給電制御部１０５は、電流測定部３２により測定された供給電流の電流値Ｉｏが０になるまで（外部給電部３０から負荷Ｌへの給電が停止するまで）、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を段階的に低下させる。
上述のステップ４において、放電完了判定部１０２が、全ての電池セルＣ１～Ｃｎについて電圧測定部１２により測定された電圧が放電終止電圧以下であると判定した場合、ステップ１０において、バイパス制御部１０４は、全てのバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ１，Ｓ２をオープンにする。即ち、電源系統１０の放電を停止する。次に、ステップ１１において、バイパス制御部１０４は、全てのバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ２をクローズにする。以上で処理を終了する。
以上説明したように、本実施形態に係る給電制御装置１００では、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替え開始前に負荷Ｌと並列に接続された外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を上昇させることにより、電源系統１０から負荷Ｌへの給電を停止すると共に、外部給電部３０から負荷Ｌへ給電する。そして、電源系統１０から負荷Ｌへの給電が停止された後に、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替えを実施する。その後、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を低下させることにより、電源系統１０から負荷Ｌへの給電を再開する。これによって、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替え時における負荷Ｌに対する給電の瞬停を回避できる。
なお、上記実施形態では、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替え後に、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電流の電流値Ｉｏが０になるまで外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を低下させた。しかし、これに限らず、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替え後に、電源系統１０から負荷Ｌへの供給電流の電流値Ｉｓが所定値に上昇するまで外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を低下させるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、電池セルＣ１～Ｃｎを直列に接続し、各電池セルＣ１～Ｃｎ毎にバイパス回路Ｂ１～Ｂｎを設けた。しかし、複数の電池セルが接続された電池パックを直列に接続し、各電池パック毎にバイパス回路Ｂ１～Ｂｎを設けるようにしてもよい。
図３は、本発明の他の実施形態に係る給電制御装置２００を備える給電システム２の概略を示す図である。なお、上述の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、上述の実施形態についての説明を援用する。
図３に示すように、給電システム２は、第１の電源系統１０Ａと、第２の電源系統１０Ｂと、外部給電部３０と、給電制御装置２００とを備える。第１の電源系統１０Ａ及び第２の電源系統１０Ｂは、それぞれ、直列に接続されたｎ個（ｎは２以上の整数）の電池セルＣ１～Ｃｎと、ｎ個（ｎは２以上の整数）のバイパス回路Ｂ１～Ｂｎとを備える車載用あるいは定置用の電源である。特に限定するわけではないが、本実施形態の第１の電源系統１０Ａ及び第２の電源系統１０Ｂは、中古電池を再生したものであり、各電池セルＣ１～Ｃｎの劣化度に差がある。電池セルＣ１～Ｃｎは、例えば、リチウムイオンバッテリ、リチウムイオンキャパシタ等の二次電池であり、不図示の充電回路又は外部給電部３０から電力を供給されて充電され、充電された電力を放電して負荷Ｌに電力を供給する。
第１の電源系統１０Ａと第２の電源系統１０Ｂとは、並列に接続されている。第１の電源系統１０Ａは、第１のスイッチ１１Ａを備え、第２の電源系統１０Ｂは、第２のスイッチ１１Ｂを備える。第１のスイッチ１１Ａは、第１の電源系統１０Ａと負荷Ｌとを接続したり遮断したりする接続状態切替スイッチであり、第２のスイッチ１１Ｂは、第２の電源系統１０Ｂと負荷Ｌとを接続したり遮断したりする接続状態切替スイッチである。
本実施形態の給電システム２では、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうち総電圧の高い方が第１のスイッチ１１Ａ又は第２のスイッチ１１Ｂにより負荷Ｌに接続され、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうち総電圧の低い方が第１のスイッチ１１Ａ又は第２のスイッチ１１Ｂにより負荷Ｌとの接続を遮断される。また、不図示の充電回路又は外部給電部３０により第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂを充電する際には、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうち総電圧の低い方が第１のスイッチ１１Ａ又は第２のスイッチ１１Ｂにより不図示の充電回路又は外部給電部３０に接続され、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうち総電圧の高い方が第１のスイッチ１１Ａ又は第２のスイッチ１１Ｂにより不図示の充電回路又は外部給電部３０との接続を遮断される。
第１の電源系統１０Ａは、複数の電圧測定部１２と、電流測定部１３と、電池温度測定部１４と、総電圧測定部１５とを備える。第１の電源系統１０Ａが備える電流測定部１３は、第１の電源系統１０Ａと負荷Ｌとを接続する電力線ＰＬ１に設けられており、第１の電源系統１０Ａから負荷Ｌへの供給電流の電流値Ｉｓを測定する。また、第１の電源系統１０Ａが備える総電圧測定部１５は、第１の電源系統１０Ａの総電圧を測定する。
第２の電源系統１０Ｂは、複数の電圧測定部１２と、電流測定部１３と、電池温度測定部１４と、総電圧測定部１５とを備える。第２の電源系統１０Ｂが備える電流測定部１３は、第２の電源系統１０Ｂと負荷Ｌとを接続する電力線ＰＬ１に設けられており、第２の電源系統１０Ｂから負荷Ｌへの供給電流の電流値Ｉｓを測定する。また、第２の電源系統１０Ｂが備える総電圧測定部１５は、第２の電源系統１０Ｂの総電圧を測定する。
第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにおいて、始端の電池セルＣ１と終端の電池セルＣｎとが負荷Ｌに接続されている。第１の電源系統１０Ａの全てのバイパス回路Ｂ１～ＢｎにおいてスイッチＳ１がオープンになりスイッチＳ２がクローズになった場合に、第１の電源系統１０Ａの全ての電池セルＣ１～Ｃｎから負荷Ｌに放電する。他方で、第１の電源系統１０Ａの何れかのバイパス回路Ｂ１～ＢｎにおいてスイッチＳ２がオープンになり、スイッチＳ１がクローズになった場合に、第１の電源系統１０Ａの当該バイパス回路Ｂ１～Ｂｎに対応する電池セルＣ１～Ｃｎがバイパスされる。第２の電源系統１０Ｂにおいても同様に、全てのバイパス回路Ｂ１～ＢｎにおいてスイッチＳ１がオープンになりスイッチＳ２がクローズになった場合に、第２の電源系統１０Ｂの全ての電池セルＣ１～Ｃｎから負荷Ｌに放電する。他方で、第２の電源系統１０Ｂの何れかのバイパス回路Ｂ１～ＢｎにおいてスイッチＳ１がクローズになりスイッチＳ２がオープンになった場合に、第２の電源系統１０Ｂの当該バイパス回路Ｂ１～Ｂｎに対応する電池セルＣ１～Ｃｎがバイパスされる。
外部給電部３０は、後述するように、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂによる第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの接続状態の切り替えが行われる前後に、負荷Ｌに電力を供給する。電流測定部３２は、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電流の電流値Ｉｏを測定して給電制御装置２００へ出力する。
給電制御装置２００は、第１及び第２電源系統１０Ａ，１０Ｂと、外部給電部３０と、電流測定部３２とに接続され、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの監視及び制御と、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂの切り替え制御と、外部給電部３０の供給電圧の制御とを実行する。本実施形態の給電制御装置２００は、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの総電圧に基づいて、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂを切り替える。また、本実施形態の給電制御装置２００は、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂを切り替える前後に、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を昇降させる。
図４は、図３に示す給電制御装置２００の構成を示すブロック図である。この図に示すように、給電制御装置２００は、上記実施形態の給電制御装置１００と同様に、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替え制御と、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替え時の外部給電部３０の制御とを実行する。なお、これらの制御については、上述の実施形態についての説明を援用する。
給電制御装置２００は、測定値取得部２０１と、放電完了判定部１０２と、記憶部２０３と、バイパス制御部１０４と、外部給電制御部２０５と、系統電圧判定部２０６と、スイッチ切替制御部２０７とを備える。
測定値取得部２０１は、複数の電圧測定部１２と電流測定部１３，３２と電池温度測定部１４と総電圧測定部１５とに接続されている。この測定値取得部２０１は、電圧測定部１２と電流測定部１３，３２と電池温度測定部１４と総電圧測定部１５とから測定値を取得して記憶部２０３に記憶させる。
記憶部２０３は、測定値取得部２０１が取得した測定値を記憶する。また、記憶部２０３は、給電制御装置２００が実行するプログラムを記憶している。
系統電圧判定部２０６は、第１の電源系統１０Ａが備える総電圧測定部１５により測定された第１の電源系統１０Ａの総電圧と、第２の電源系統１０Ｂが備える総電圧測定部１５により測定された第２の電源系統１０Ｂの総電圧との何れが高いかを判定する。
スイッチ切替制御部２０７は、系統電圧判定部２０６の判定結果に応じて、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂの切り替えを制御する。具体的には、スイッチ切替制御部２０７は、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうちの負荷Ｌに接続された方の総電圧が、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうちの負荷Ｌとの接続を遮断された方の総電圧を上回っている場合には、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂの接続状態（オープン／クローズ）の切り替えを実施しない。他方で、スイッチ切替制御部２０７は、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうちの負荷Ｌに接続された方の総電圧が、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうちの負荷Ｌとの接続を遮断された方の総電圧を下回った場合には、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂの接続状態を切り替える。
外部給電制御部２０５は、放電完了判定部１０２の判定結果と系統電圧判定部２０６の判定結果とに応じて、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を制御する。なお、放電完了判定部１０２の判定結果に応じた外部給電部３０の制御については、上述の実施形態についての説明を援用する。
外部給電制御部２０５は、系統電圧判定部２０６により、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうちの負荷Ｌに接続された方の総電圧が、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうちの負荷Ｌとの接続を遮断された方の総電圧を下回っていると判定された場合に、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂの接続状態が切り替えられる前に、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を上昇させる。そして、外部給電制御部２０５は、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂの接続状態の切り替えが完了した後に、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を低下させる。なお、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替えが必要となったタイミングと、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂの接続状態の切り替えが必要となったタイミングとが重複した場合には、何れか一方の制御が優先される。
図５は、図４に示す給電制御装置２００による給電制御を示すフローチャートである。なお、バイパス回路Ｂ１～Ｂｎの切り替えを行う際の給電制御については上述の実施形態についての説明を援用する。
図５のフローチャートに示すように、ステップ１０１において、バイパス制御部１０４は、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの全てのスイッチＳ１，Ｓ２をオープン（ＯＦＦ）にする。次に、ステップ１０２において、スイッチ切替制御部２０７は、記憶部２０３に記憶されている第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの総電圧を読み出し、第１の電源系統１０Ａの総電圧が第２の電源系統１０Ｂの総電圧よりも高ければ第１のスイッチ１１Ａをクローズ（ＯＮ）にし第２のスイッチ１１Ｂをオープン（ＯＦＦ）にする。他方で、スイッチ切替制御部２０７は、第２の電源系統１０Ｂの総電圧が第１の電源系統１０Ａの総電圧よりも高ければ第１のスイッチ１１Ａをオープンにし、第２のスイッチ１１Ｂをクローズにする。
次に、ステップ１０３において、バイパス制御部１０４は、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの全てのバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ２をクローズ（ＯＮ）にする。これにより第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうちの総電圧の高い方から放電する。
次に、ステップ１０４において、系統電圧判定部２０６は、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうち負荷Ｌとの接続を遮断された方の総電圧が、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうち負荷Ｌと接続された方の総電圧を下回ったか（第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの総電圧の高低が逆転したか）否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップ１０５に移行し、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップ１０４が繰り返し実行される。
ステップ１０５において、外部給電制御部２０５は、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を１段階（所定量だけ）上昇させる。次に、ステップ１０６において、外部給電制御部２０５は、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうちの負荷Ｌに接続された方の電流測定部１３により測定された供給電流の電流値Ｉｓが０であるか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップ１０７に移行し、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップ１０５に移行する。即ち、外部給電制御部２０５は、電流測定部１３により測定された供給電流の電流値Ｉｓが０になるまで（第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの一方から負荷Ｌへの給電が停止するまで）、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を段階的に上昇させる。
ステップ１０７において、スイッチ切替制御部２０７は、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂのうち負荷Ｌに接続された方のスイッチ（第１のスイッチ１１Ａ又は第２のスイッチ１１Ｂ）をオープン（ＯＦＦ）にし他方のスイッチをクローズ（ＯＮ）にする。次に、ステップ１０８において、外部給電制御部１０５は、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を１段階（所定量だけ）低下させる。次に、ステップ１０９において、外部給電制御部１０５は、電流測定部３２により測定された供給電流の電流値Ｉｏが０であるか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップ１１０に移行し、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップ１０８に移行する。即ち、外部給電制御部２０５は、電流測定部３２により測定された供給電流の電流値Ｉｏが０になるまで（外部給電部３０から負荷Ｌへの給電が停止するまで）、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を段階的に低下させる。
ステップ１１０において、放電完了判定部１０２が、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの全ての電池セルＣ１～Ｃｎについて電圧測定部１２により測定された電圧が放電終止電圧以下であるか否かを判定する。本ステップにおいて肯定判定がされた場合にはステップ１１１に移行し、本ステップにおいて否定判定がされた場合にはステップ１０４に移行する。
ステップ１１１において、バイパス制御部１０４は、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの全てのバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ１，Ｓ２をオープン（ＯＦＦ）にする。次に、ステップ１１２において、バイパス制御部１０４は、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの全てのバイパス回路Ｂ１～Ｂｎについて、スイッチＳ２をクローズ（ＯＮ）にする。以上で処理を終了する。
以上説明したように、本実施形態に係る給電制御装置１００では、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂの切り替え開始前に負荷Ｌと並列に接続された外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を上昇させることにより、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの一方から負荷Ｌへの給電を停止すると共に、外部給電部３０から負荷Ｌへ給電する。そして、第１及び第２の電源系統１０Ａ、１０Ｂの一方から負荷Ｌへの給電が停止された後に第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂの切り替えを実施する。その後、外部給電部３０から負荷Ｌへの供給電圧を低下させることにより、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの他方から負荷Ｌへの給電を開始する。これによって、第１及び第２のスイッチ１１Ａ，１１Ｂによる第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの接続状態の切り替え時における負荷Ｌに対する給電の瞬停を回避できる。
なお、上記実施形態では、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの総電圧に基づいて、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの接続状態の切り替えを実施した。しかし、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの総回路電圧や総充電率に基づいて、第１及び第２の電源系統１０Ａ，１０Ｂの接続状態の切り替えを実施するようにしてもよい。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、適宜公知や周知の技術を組み合わせてもよい。
１ ：給電システム
２ ：給電システム
１０Ａ ：第１の電源系統（電源）
１０Ｂ ：第２の電源系統（電源）
１１Ａ ：第１のスイッチ（接続状態切替部、スイッチ）
１１Ｂ ：第２のスイッチ（接続状態切替部、スイッチ）
２０ ：バイパス回路（接続状態切替部）
３０ ：外部給電部
１００ ：給電制御装置
２００ ：給電制御装置
Ｂ１～Ｂｎ ：バイパス回路（接続状態切替部）
Ｃ１～Ｃｎ ：電池セル（電源、単電池）
Ｉｓ ：供給電流の電流値
Ｉｏ ：供給電流の電流値
Ｌ ：負荷

Claims (8)

  1. 負荷に給電する複数の電源と、前記複数の電源の各々と前記負荷とを接続したり遮断したりする接続状態切替部と、前記負荷と並列に接続され前記負荷に給電する外部給電部とを備える給電システムを制御する給電制御装置であって、
    前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え開始前に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を上昇させ、
    前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え後に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を低下させる給電制御装置。
  2. 前記複数の電源は、複数の単電池又は組電池が直列に接続されてなり、
    前記接続状態切替部は、前記複数の単電池又は組電池の各々をバイパスするバイパス回路である請求項１に記載の給電制御装置。
  3. 前記複数の電源は、並列に接続され、
    前記接続状態切替部は、前記複数の電源の各々と前記負荷とを接続したり遮断したりするスイッチを備える請求項１に記載の給電制御装置。
  4. 前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え開始前に、前記複数の電源から前記負荷への供給電流の電流値が０になるまで、又は前記複数の電源から前記負荷への供給電流の電流値が所定値に下降するまで前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を上昇させ、
    前記複数の電源から前記負荷への供給電流の電流値が０になった後、又は前記複数の電源から前記負荷への供給電流の電流値が前記所定値に下降した後に、前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替えを実行する請求項１～３の何れか１項に記載の給電制御装置。
  5. 前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え後に、前記外部給電部から前記負荷への供給電流の電流値が０になるか、又は前記複数の電源から前記負荷への供給電流の電流値が所定値に上昇するまで前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を低下させる請求項１～４の何れか１項に記載の給電制御装置。
  6. 負荷に給電する複数の電源と、
    前記複数の電源の各々と前記負荷とを接続したり遮断したりする接続状態切替部と、
    前記負荷と並列に接続され前記負荷に給電する外部給電部と、
    前記複数の電源から前記負荷への給電と前記外部給電部から前記負荷への給電とを制御する給電制御装置と
    を備え、
    前記給電制御装置は、
    前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え開始前に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を上昇させ、
    前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え後に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を低下させる給電システム。
  7. 負荷に給電する複数の電源と、前記複数の電源の各々と前記負荷とを接続したり遮断したりする接続状態切替部と、前記負荷と並列に接続され前記負荷に給電する外部給電部とを備える給電システムを制御する給電制御装置を用いて行う給電制御方法であって、
    前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え開始前に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を上昇させ、
    前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え後に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を低下させる給電制御方法。
  8. 負荷に給電する複数の電源と、前記複数の電源の各々と前記負荷とを接続したり遮断したりする接続状態切替部と、前記負荷と並列に接続され前記負荷に給電する外部給電部とを備える給電システムを制御する給電制御装置において実行されるプログラムであって、
    前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え開始前に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を上昇させ、
    前記接続状態切替部による前記複数の電源の各々と前記負荷との接続状態の切り替え後に、前記外部給電部から前記負荷への供給電圧を低下させるプログラム。
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