JP4440249B2 - 電池システムおよび上限電流制御方法 - Google Patents

電池システムおよび上限電流制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、電池システムおよび上限電流制御方法に関し、特に、直流電源の電力を負荷側へ効果的に供給する電池システムおよび上限電流制御方法に関する。
直流電源に用いられるニッケル水素蓄電池は、鉛蓄電池に比べて、エネルギー密度が大きく、電池寿命の長さや環境への負担が少ないことが特徴であり、さらには、小型・軽量で、持ち運びにも便利であるため、車載用バッテリーや災害対策用電源として、近年、急速に普及しつつある。
また、昨今の通信設備の電力需要の急速な増加に対応するためには、直流電源の大容量化を図るべく、ニッケル水素蓄電池などの電池系列を並列接続して、例えば出力３０ｋＷｈなどの大容量の電源システム（電池システム）を構成することが必要となってきている。
一般に、電源システムの高容量化や長寿命化を図るためには、ニッケル水素蓄電池を電源として用いる場合、例えば、単セルと呼ばれる単一のニッケル水素蓄電池（平均電圧１．２Ｖ、電流容量９５Ａｈ）をｋ本（例えば１０本）直列に接続したものを１単位（以降、１モジュールと称する）とし、さらに、このモジュールをｍ単位分（例えば４単位分）直列に接続したものを組電池とし、さらに、ｎ個（例えば２個）の組電池を並列接続して、大容量のニッケル水素蓄電池システムを構成するようにしている。
このような大容量の電池システムにおいて、負荷への電力の供給能力を管理するための仕組みについても、種々の提案がなされている。例えば、特許文献１の特開２００４−１１９１１２号公報「電源装置」、特許文献２の特開２００４−１２０８５６号公報「電源装置」、あるいは、特許文献３の特開２００４−１２０８５７号公報「電源装置」などには、並列接続した複数の組電池と、充電制御手段と、放電制御手段と、を備えた電源システムにおける管理手法が記載されている。
前記特許文献１には、保守・点検時における組電池の寿命の推定を容易にするために、組電池の製造日付を内部に保存して、保存した組電池の製造日付に基づいて、所定の電力を供給可能な使用可能期間を算出して組電池交換日付を表示することが記載されている。
また、前記特許文献２には、組電池の劣化判定用に放電容量試験を実行中に停電等が発生したとしても、負荷側への給電を可能とするために、劣化判定対象の或る組電池の放電容量試験を実行する際に、当該組電池を満充電まで充電させるのみならず、劣化判定対象外の組電池も満充電まで充電させた上で、放電容量試験を実行する電池監視手段を設けることが記載されている。
また、前記特許文献３には、電力需要を平準化して電力コストを削減可能とするために、組電池の残存容量が充電開始閾値以下になったか否かを監視し、該充電開始閾値以下になった場合には、電力の利用が少ない深夜の所定時刻になるのを待って、当該組電池への補充電を開始させる電池監視手段を設けることが記載されている。
特開２００４−１１９１１２号公報 特開２００４−１２０８５６号公報 特開２００４−１２０８５７号公報
前述のように、昨今の通信設備の電力需要の急速な増加に対応するために、例えばニッケル水素蓄電池を用いて出力３０ｋＷｈの電池システムを実現する場合においては、定格１．２Ｖのニッケル水素蓄電池セル（平均電圧１．２Ｖ、電流容量９５Ａｈ）を１０本直列接続し、これを１モジュールとし、さらに、４モジュール分を直列接続して、これを１系統の組電池（出力５ｋＷｈ）とし、さらに、図８に示すように、６系統の組電池を並列接続した形に構成している。図８は、複数の組電池と複数の放電器と複数の充電器とを用いて構成する電池システムの構成図であり、各放電器と各充電器の動作を制御するための電源制御部も含めて示している。
すなわち、図８に示す構成例においては、複数の組電池を用いる電池システムとして、１系組電池３０１、２系組電池３０２、３系組電池３０３、４系組電池３０４、５系組電池３０５、６系組電池３０６、の６系統の組電池が並列接続されている。さらに、６系統の組電池それぞれから出力される電池電圧を負荷４０の許容電圧範囲内に収めるように昇降圧させるための複数の放電器１０Ａ（放電器１ １０１ａ、放電器２ １０２ａ、放電器３ １０３ａ）と、整流器５０から複数の組電池３０それぞれに間欠充電を行うための複数の充電器２０（充電器１ ２０１、充電器２ ２０２、充電器３ ２０３）と、放電器１０Ａ、充電器２０を含む電池システム全体の動作を制御する電源制御部６０Ａとを備えている。
図８の電池システムにおいては、複数の放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）は、その出力側で電気的に接続されて、負荷４０に接続され、また、複数の充電器２０（２０１，２０２，２０３）は、その入力側で電気的に接続されて、整流器５０に接続される構成であり、放電器１０Ａ、充電器２０および組電池３０を増設することによって、電池システムの拡張が可能となっている。例えば、図８に示す３０ｋＷｈ電池システムを３台並列接続することによって、１００ｋＷｈ級の電池システムを実現することができる。
ここで、放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）は、所定の電圧範囲に調整して出力するためのＤＣ−ＤＣコンバータである。つまり、放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）は、対応する組電池３０（３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６）それぞれが出力する電池電圧が、負荷４０の許容電圧範囲を上回るときはＤＣ−ＤＣコンバータによる降圧を行い（降圧モード）、負荷４０の許容電圧範囲内でかつ動作電圧範囲の範囲内にあるときは電池出力をＤＣ−ＤＣコンバータ非経由でバイパスし（バイパスモード）、負荷４０の動作電圧範囲を下回るときはＤＣ−ＤＣコンバータによる昇圧を行う（昇圧モード）ように動作する。
図８に示す３０ｋＷｈ電池システムに搭載されている放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）それぞれは、図９に示すように、昇圧部１１ａおよび降圧部１１ｂを含んで構成される。図９は、放電器に搭載される昇降圧用のＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成の一例を示す回路図であり、昇降圧用のＤＣ−ＤＣコンバータを構成する昇圧部１１ａと降圧部１１ｂとの回路構成の一例を示している。図９の放電器１０Ａに示すように、昇圧部１１ａと降圧部１１ｂとは、ほぼ同様の回路構成素子からなっており、昇圧部１１ａは、リアクトル１ａ、ダイオード２ａ、コンデンサ３ａおよびスイッチング素子４ａからなり、降圧部１１ｂは、リアクトル１ｂ、ダイオード２ｂ、コンデンサ３ｂおよびスイッチング素子４ｂからなっている。
昇圧部１１ａは、制御部１２Ａからの制御によって、組電池３０から負荷４０へ供給される電圧が負荷４０の動作電圧範囲を下回る場合に、スイッチング素子４ａを制御して昇圧動作を行うものであり、降圧部１１ｂは、制御部１２Ａからの制御によって、組電池３０から負荷４０へ供給される電圧が負荷４０の許容電圧範囲を上回る場合に、スイッチング素子４ｂを制御して降圧動作を行うものである。
この結果、放電器１０Ａから負荷４０に対して出力される放電器出力電圧は、前述のように、負荷４０の許容電圧範囲（入力電圧範囲）に適合する電圧が設定される。なお、組電池３０の電池電圧は、充放電の条件や、電池の残容量に応じて変化してしまうため、放電器１０Ａは、昇圧または降圧動作を行うことによって、負荷４０に対する出力電圧を所定の電圧範囲内に保持する機能を果たしている。
しかし、図８の３０ｋＷｈニッケル水素蓄電池システムでは、３台の放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）の出力端子それぞれは、負荷４０へ接続するために電池架の出力端子に並列接続されるため、放電器１０Ａそれぞれから当該電池架の出力端子までの線路抵抗値が放電器１０Ａそれぞれの搭載位置によって異なってしまう。かくのごとき放電器１０Ａの搭載位置による抵抗値の差は、放電器１０Ａそれぞれの出力電流すなわち放電電流に偏りが生じるという問題を引き起こす。
ここで、３台の放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）それぞれの出力電圧を５０Ｖとし、放電器１ａ １０１ａから電池架出力端子までの配線抵抗をｒ１、放電器１ａ １０１ａの出力電流をＩ１とし、放電器２ａ １０２ａから電池架出力端子までの配線抵抗をｒ２、放電器２ａ １０２ａの出力電流をＩ２とし、放電器３ａ １０３ａから電池架出力端子までの配線抵抗をｒ３、放電器３ａ １０３ａの出力電流をＩ３としたとき、放電器１ａ １０１ａから電池架出力端子までの電圧降下はｒ１・Ｉ１であり、放電器２ａ １０２ａから電池架出力端子までの電圧降下はｒ２・Ｉ２であり、放電器３ａ １０３ａから電池架出力端子までの電圧降下はｒ３・Ｉ３である。
一方、３台の放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）それぞれが並列接続される電池架出力端子での電位は共通であり、かつ、３台の放電器１０Ａの出力電圧は同一の５０Ｖであるから、各放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）から電池架出力端子までの電圧降下は等しくなり、次の式（１）が成立する。
ｒ１・Ｉ１＝ｒ２・Ｉ２＝ｒ３・Ｉ３ …（１）
今、各放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）から電池架出力端子までの配線抵抗について、次の式（２）および式（３）の関係が成立しているものと仮定する。
ｒ１＝１．８×ｒ３ …（２）
ｒ２＝１．２×ｒ３ …（３）
このとき、式（１）は、次の式（４）で表される。
１．８×Ｉ１＝１．２×Ｉ２＝Ｉ３ …（４）
よって、３台の放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）それぞれの出力電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の比は、次の式（５）で表される。
Ｉ１：Ｉ２：Ｉ３＝１：１．５：１．８ …（５）
つまり、放電器１ａ １０１ａの出力電流Ｉ１に比べて、放電器２ａ １０２ａの出力電流Ｉ２は１．５倍、放電器３ａ １０３ａの出力電流Ｉ３は１．８倍となる。
かくのごとく、負荷４０に対する放電中において、式（５）の比に示すように、３台の放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）間の放電電流に偏りが生じるため、電流が最も集中する放電器３ａ １０３ａに接続される電池系列すなわち組電池３０（３０５，３０６）は他の電池系列よりも容量低下が早くなり、他の電池系列よりも先に、放電終止電圧に達して、電池架の出力端子から切り離される。放電器３ａ １０３ａが切り離された後は、残りの放電器１ａ １０１ａ、放電器２ａ １０２ａに対する電力負荷が急激に増加してしまうため、残りの放電器１ａ １０１ａ、放電器２ａ １０２ａの出力容量も超えてしまって、電池システムとしての放電動作が停止する。
この結果、組電池３０に蓄積された放電可能なエネルギーの一部が残されたまま、負荷４０への給電が停止してしまうため、例えば、商用電源のバックアップ用として、図８の電池システムを使用している場合、商用電源の停電時において、負荷４０に対して給電することができる時間が短くなってしまう。したがって、蓄電池すなわち組電池３０を余分に増設する必要性が生じ、電池システムの設置スペースや構築に要する費用を増大させるという問題が生じてしまう。
図８のような３０ｋＷｈシステムを構成する電池架を３架並列接続することによってさらに大容量化を図った１００ｋＷｈ級システムを構成している場合には、３架の電池架の設置位置によって、各電池架の出力を並列に接続する並列接続点までの配線抵抗値がそれぞれで異なってしまうため、前述したような問題はさらに深刻化してしまうことになる。
かくのごとき問題の解決法としては、例えば、各放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）の出力電流に上限電流値を設定して、いずれかの放電器１０Ａが該上限電流値を超える電流を出力したことが検知された場合には、当該放電器１０Ａの出力電圧を急激に低下させる垂下制御を行うことにより、各放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）の出力電流を均等な状態に復帰させるという方法がある。
しかし、各放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）の出力電流に上限電流値のみが設定され、垂下制御を行うという方法は、負荷４０の電力需要の増加時やあるいはいずれかの放電器の故障の発生時にも、垂下制御が実行されてしまい、負荷４０への入力電圧の急激な低下により、負荷４０側の動作が停止してしまうという、別の問題が発生する。
また、各放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）の出力電流を計測し、各放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）に対して上限電流値を指令するために、同一電池架内にある放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）間に信号線を配線し、さらに、並列接続される各電池架間についても信号線を敷設することも必要となり、出力電流を計測して演算を行い、上限電流値を通知するための処理部や信号線の配線増などに要するコスト増加や各放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）の故障率の上昇という問題も新たに発生する。
なお、各放電器１０Ａ（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）の並列接続点までの配線抵抗の違いにより、組電池３０（３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６）の余力を残したまま、電池システムの放電が停止するという前述のような問題は、ニッケル水素蓄電池システムの場合にのみに限るものではない。
例えば、リチウムイオン電池などニッケル水素蓄電池以外の二次電池を組み合わせてなる組電池を複数個有し、該組電池が出力する電力を、それぞれの昇降圧用のＤＣ−ＤＣコンバータを介して負荷に供給する二次電池システム、さらには、一次電池を含めて、複数の電池を組み合わせてなる複数の組電池が出力する電力を、それぞれの昇降圧用のＤＣ−ＤＣコンバータを介して負荷に供給する電池システムにおいても生じる問題である。
本発明は、前述のように、各放電器の並列接続点までの配線抵抗値に差があり、その結果として、組電池の余力を残したまま、電池システムの放電が停止するという問題を解決するためになされたものであり、並列接続した各放電器間の出力電流のばらつきの発生を回避することにより、組電池の能力を十分に有効活用しながら、電力供給を可能とする放電器、電池システムおよび出力電流制御方法を提供することにある。
本発明は、前述の課題を解決するために、以下のごとき各技術手段から構成されている。
第１の技術手段は、複数の電池を組み合わせてなる組電池と前記組電池から入力される直流電力を降圧または昇圧して負荷側に出力する放電器とのそれぞれを、複数備え、出力電圧が異なる複数の前記放電器を並列接続した組放電器を複数組構成し、前記組放電器それぞれに、１組以上の前記組電池を並列接続して入力し、かつ、複数組の前記組放電器それぞれの出力側を並列接続して、前記負荷に接続して構成する電池システムであって、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の上限電流値の初期値または現在設定されている前記上限電流値の現在値が、出力電圧が低い他の放電器の上限電流値よりも低いことを特徴とする。
第２の技術手段は、前記第１の技術手段に記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れたことを検知して、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第３の技術手段は、前記第１の技術手段に記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第４の技術手段は、前記第１の技術手段に記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、しかる後さらに第１の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第５の技術手段は、前記第２ないし第４の技術手段４のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の前記上限電流値の現在値を変更設定した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、しかる後さらに第１の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第６の技術手段は、前記第１ないし第５の技術手段のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下であり、当該放電器の垂下制御動作を実施していないことを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第７の技術手段は、前記第１ないし第５の技術手段のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下になり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第８の技術手段は、前記第１ないし第５の技術手段のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下になり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、しかる後さらに第２の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第９の技術手段は、前記第６ないし第８の技術手段のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の前記上限電流値の現在値を変更設定した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下であり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、しかる後さらに第２の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第１０の技術手段は、複数の電池を組み合わせてなる組電池と前記組電池から入力される直流電力を降圧または昇圧して負荷側に出力する放電器とのそれぞれを、複数備え、出力電圧が異なる複数の前記放電器を並列接続した組放電器を複数組構成し、前記組放電器それぞれに、１組以上の前記組電池を並列接続して入力し、かつ、複数組の前記組放電器それぞれの出力側を並列接続して、前記負荷に接続して構成する電池システムにおける上限電流制御方法であって、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の上限電流値の初期値または現在設定されている前記上限電流値の現在値が、出力電圧が低い他の放電器の上限電流値よりも低いことを特徴とする。
第１１の技術手段は、前記第１０の技術手段に記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れたことを検知して、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第１２の技術手段は、前記第１０の技術手段に記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第１３の技術手段は、前記第１０の技術手段に記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、しかる後さらに第１の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第１４の技術手段は、前記第１１ないし第１３の技術手段のいずれかに記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の前記上限電流値の現在値を変更設定した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、しかる後さらに第１の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第１５の技術手段は、前記第１０ないし第１４の技術手段のいずれかに記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下であり、当該放電器の垂下制御動作を実施していないことを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第１６の技術手段は、前記第１０ないし第１４の技術手段のいずれかに記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下になり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第１７の技術手段は、前記第１０ないし第１４の技術手段のいずれかに記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下になり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、しかる後さらに第２の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
第１８の技術手段は、前記第１５ないし第１７の技術手段のいずれかに記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の前記上限電流値の現在値を変更設定した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下であり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、しかる後さらに第２の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする。
本発明の電池システムおよび上限電流制御方法によれば、以下のごとき効果を奏することができる。
出力電圧が異なり、さらに、上限電流値（すなわち垂下電流値）が異なる複数（例えば一対）の放電器を並列接続した場合、出力電圧が最も高い放電器の上限電流値を、他の放電器の上限電流値よりも低くして構成した組放電器を介して、複数の組電池から負荷に電力を出力する電池システムの構成としているので、各組放電器間の出力電流のばらつきが抑制されるため、組放電器それぞれに直流電力を入力する各組電池のうち、特定の組電池に放電電流が集中することがなくなる。
而して、各組電池が同一仕様で放電開始前に満充電の状態に充電済みであった場合には、各組電池は、ほぼ同一の減少率で残容量が減少し、すべての組電池がほぼ同時に放電終止電圧に達して放電が停止するため、各組電池に蓄積された放電可能なエネルギーのすべてを負荷側に有効に供給することができる。
また、組放電器として、出力電圧が異なり、上限電流値が異なる複数（例えば一対）の放電器を並列接続しているので、負荷の電力需要の増加に対しても、複数（例えば一対）の放電器のうち、上限電流値が低い放電器が垂下制御動作を行う場合であっても、上限電流値が高い放電器からの出力を増加させることによって、負荷に対する電力供給能力の不足を防止することができる。
さらに、負荷の増減に対しては、組放電器を構成する、出力電圧が異なり、上限電流値が異なる複数（例えば一対）の放電器のうち、優先的に電力供給を行う出力電圧が高い（すなわち上限電流値が低い）放電器において、垂下制御動作の発生状態に応じて、徐々に、上限電流値を上昇または下降させるように制御しているので、組放電器間の出力電流を均等に分担させた状態にすることができる。
さらに、従来技術とは異なり、出力電流を揃えるための制御信号を送受信する通信線を各組放電器間に配線する必要はなく、組放電器を構成する複数の放電器のうち、出力電圧が高い（すなわち上限電流値の低い）放電器が、独立に、垂下制御動作の発生状態に応じて、上限電流値を変更して設定することによって、出力電流の調整を行うので、電池架内や電池架間の通信線の敷設が不要になる。
而して、通信線敷設に伴う配線コストが不要であり、かつ、故障率が上昇することもなく、放電器間の出力電流すなわち組電池間の放電電流を揃えることが可能となる。
以下に、本発明に係る電池システムおよび上限電流制御方法の最良の実施形態について、その一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、本発明の実施の形態を例示する電池システムとして、複数のニッケル水素蓄電池の組み合わせからなるニッケル水素蓄電池システムによって構成する場合を例にとって説明することとするが、本発明は、かかる場合のみに限られるものではない。例えば、複数のリチウムイオン電池など、ニッケル水素蓄電池以外の二次電池の組み合わせからなる二次電池システム、一次電池を含め、複数の電池の組み合わせからなる電池システムであっても、全く同様に適用することができる。
（発明の概要）
まず、本発明の概要について説明する。本発明は、負荷に対する放電出力電流の制御を行う電池システムおよび上限電流制御方法に関し、負荷に対して一対の放電器が並列接続された組放電器の上限電流値（垂下制御動作を行う電流値）を、垂下制御動作の発生状態如何に応じて上下に変更する制御を行う点にその特徴があり、その結果として、電池システムを構成する各組放電器間の出力電流のばらつきが抑制され、各組放電器へ電力を入力している各組電池に蓄積された電力エネルギーを有効に利用することができるという効果が得られる。
つまり、本発明に係る電池システムおよび上限電流制御方法においては、出力電圧が異なる一対の放電器を並列接続して組放電器を構成して、出力電圧が高い方の放電器を、出力電圧が低い放電器よりも低い上限電流値（垂下電流値）を設定し、かつ、当該放電器の垂下制御動作の発生状態の如何によって、当該上限電流値を上下に変化させて設定するように制御することにより、各組放電器の出力電流の均等化を図ることを可能としている。
（実施例の構成）
次に、本発明に係る電池システムの構成の一例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る電池システムの構成の一例を説明するための回路図であり、従来技術として説明した図８の場合と同様に、複数の組電池と複数の放電器と複数の充電器とを用いて構成しているが、図１に示す本実施例においては、図８の放電器１０Ａの位置に、出力電圧が異なる一対の放電器を並列接続した組放電器１０を配置して構成した電池システムの一構成例を示している。
図１において、例えば、ニッケル水素蓄電池を用いて出力３０ｋＷｈの電池システムを実現する場合においては、定格１．２Ｖのニッケル水素蓄電池セル（平均電圧１．２Ｖ、電流容量９５Ａｈ）を１０本直列接続し、これを１モジュールとし、さらに、４モジュール分を直列接続して、これを１系統の組電池（出力５ｋＷｈ）とし、さらに、６系統の組電池を並列接続した形に構成する。
つまり、図１の電池システムは、複数の組電池を用いる電池システムとして、例えば、それぞれが満充電状態で５ｋＷｈの電力容量を有する１系組電池３０１、２系組電池３０２、３系組電池３０３、４系組電池３０４、５系組電池３０５、６系組電池３０６、の６系統の組電池が並列接続されている。
さらに、６系統の組電池３０それぞれから出力される電池電圧を負荷４０の許容電圧範囲内に収めるように昇降圧させるための複数の組放電器１０（図１の場合、１系組電池３０１、２系組電池３０２用として組放電器１ １０１、３系組電池３０３、４系組電池３０４用として組放電器２ １０２、５系組電池３０５、６系組電池３０６用として組放電器３ １０３）と、整流器５０から複数の組電池３０それぞれに間欠充電を行うための複数の充電器２０（図１の場合、１系組電池３０１、２系組電池３０２用として充電器１ ２０１、３系組電池３０３、４系組電池３０４用として充電器２ ２０２、５系組電池３０５、６系組電池３０６用として充電器３ ２０３）と、組放電器１０、充電器２０を含む電池システム全体の動作を制御する電源制御部６０とを少なくとも備えている。
言い換えると、図１の電池システムにおいては、３台の各組放電器１０の入力側に組電池３０を複数系列（図１では２系列）ずつ接続し、各組放電器１０の出力側を電気的に共通接続して、負荷４０へ電力を供給するように構成され、一方、３台の各充電器２０の出力側に、間欠充電を行う組電池３０を複数（図１では２系列）ずつ接続し、各充電器２０の入力側を電気的に共通接続して、整流器５０から直流電力を入力するように構成される。
すなわち、図１の電池システムは、前述のように、複数の組放電器１０は、その出力側で電気的に共通接続されて、負荷４０に接続され、また、複数の充電器２０は、その入力側で電気的に共通接続されて、整流器５０に接続される構成とされており、組放電器１０、充電器２０および組電池３０を増設することによって、電池システムの拡張が可能となっている。
例えば、１系統の出力が５ｋＷｈの組電池３０を、図１に示すように、６系統並列接続することによって、３０ｋＷｈ電池システムの電池架を構成した場合、この３０ｋＷｈ電池システムの電池架をさらに３架分並列接続することによって、１００ｋＷｈ級の電池システムを実現することができる。
ここで、３台の各組放電器１０（１０１，１０２，１０３）は、同程度の電力容量で、かつ、出力電圧が異なる複数(図１では一対)の放電器ａ，ｂを並列接続して構成されており、組放電器１ １０１は、放電器１ａ １０１ａ，１ｂ １０１ｂを、組放電器２ １０２は、放電器２ａ １０２ａ，２ｂ １０２ｂを、組放電器３ １０３は、放電器３ａ １０３ａ，３ｂ １０３ｂを、それぞれ並列接続して構成されている。以下の説明においては、各組放電器１０（１０１，１０２，１０３）を構成する複数（図１では一対）の放電器ａ，ｂのうち、放電器ａ（すなわち、放電器１ａ １０１ａ，放電器２ａ １０２ａ，放電器３ａ １０３ａ）が、放電器ｂ（すなわち、放電器１ｂ １０１ｂ，放電器２ｂ １０２ｂ，放電器３ｂ １０３ｂ）よりも、出力電圧が高く、上限電流値（垂下電流値）が低く設定しているものとして説明する。
また、各組放電器１０（１０１，１０２，１０３）を構成する各放電器１０ａｂ（１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ）は、負荷４０側の許容電圧範囲内のあらかじめ定めた出力電圧を出力するためのＤＣ−ＤＣコンバータである。
つまり、図１に示す各組放電器１０（１０１，１０２，１０３）を構成する各放電器１０ａｂ（１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ）それぞれは、図２に示すように、昇圧部１１ａおよび降圧部１１ｂを含んで構成される。図２は、放電器に搭載される昇降圧用のＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成の一例を示す回路図であり、制御部１２を除いて、従来技術として前述した図９の構成とほぼ同様の構成からなり、制御部１２の制御により、あらかじめ定めた出力電圧に設定するための昇降圧用のＤＣ−ＤＣコンバータとして構成される昇圧部１１ａと降圧部１１ｂとの回路構成の一例を示している。
放電器１０ａｂへ電力を入力する直流電源として、前述のように、複数のニッケル水素蓄電池からなる組電池３０が用いられ、図９の放電器１０Ａに示した回路構成の場合と同様に、直流電源からの入力電圧を昇圧またはそのまま出力する昇圧手段である昇圧部１１ａと、直流電源からの入力電圧を降圧またはそのまま出力する降圧手段である降圧部１１ｂとの双方を介して、制御部１２により、出力電圧値を制御して、負荷４０へ電力を供給するように構成されている。
ここで、放電器１０ａｂの昇圧部１１ａ、降圧部１１ｂは、それぞれ、リアクトル１ａ，１ｂ、ダイオード２ａ，２ｂ、コンデンサ３ａ，３ｂ、スイッチング素子４ａ，４ｂを、少なくとも備えて構成されている。
つまり、放電器１０ａｂは、スイッチング素子４ａ，４ｂの動作を含め、当該放電器１０ａｂ全体の動作を制御する制御手段である制御部１２からの制御に基づいて、スイッチング素子４（４ａ，４ｂ）を適当なスイッチング周波数でスイッチング動作させることにより、組電池３０からの入力電圧を所望の電圧設定値にまで昇圧動作または降圧動作を行って、負荷４０への出力電圧として出力したりする。
あるいは、制御部１２からの制御に基づいて、スイッチング素子４ａを開放し、スイッチング素子４ｂを短絡することにより、組電池３０からの入力電圧を、そのまま、負荷４０への出力電圧として出力したり、あるいは、スイッチング素子４ｂを開放することにより、負荷４０に対する放電動作を停止させ、出力電圧を急激に低下させる垂下制御を行ったりする動作を行う。
昇圧部１１ａは、制御部１２の制御によって、組電池３０から負荷４０へ供給される電圧が負荷４０の動作電圧範囲を下回る場合に、あるいは、出力電流があらかじめ設定された電流閾値以下になっている場合に、スイッチング素子４ａを制御して、あらかじめ定めた所定の電圧設定値へ昇圧動作を行うものである。
降圧部１１ｂは、制御部１２の制御によって、組電池３０から負荷４０へ供給される電圧が負荷４０の許容電圧範囲を上回る場合に、あるいは、出力電流があらかじめ設定された上限電流値（垂下電流値）を上回っている場合に、スイッチング素子４ｂを制御して、あらかじめ定めた所定の電圧設定値へ降圧動作を行ったり、あるいは、出力電圧を急激に低下させる垂下制御動作を行ったりするものである。
この結果、放電器１０ａｂに入力される組電池３０の電源電圧が充放電時の条件や残容量に応じて変化したとしても、放電器１０ａｂの制御部１２は、スイッチング素子４（４ａ，４ｂ）を制御して、放電器１０ａｂから負荷４０に対して出力される放電器出力電圧の昇圧または降圧動作を行い、負荷４０の許容電圧範囲（入力電源電圧範囲）内の出力電圧として一定の電圧値に保持され、かつ、放電器１０ａｂの上限電流値を超えた出力電流が流れた場合には、放電器出力電圧を急激に低下させて、機器を保護するようにしている。
なお、組放電器１０を構成する一対の放電器ａ，ｂ（つまり、複数の放電器１０ａｂのうち、組放電器１０１の一対の放電器１ａ １０１ａ，１ｂ １０１ｂ、組放電器１０２の一対の放電器２ａ １０２ａ，２ｂ １０２ｂ，組放電器１０３の一対の放電器３ａ １０３ａ，３ｂ １０３ｂ。以下、放電器ａ，ｂと略記する）のそれぞれの出力電圧については、放電器ａ，ｂのそれぞれの制御部１２の制御によって、前述のように、負荷４０の許容電圧範囲に適合する電圧に設定されるが、放電器ａ，ｂのうち、放電器ａ（すなわち、放電器１ａ １０１ａ，放電器２ａ １０２ａ，放電器３ａ １０３ａ）の方の出力電圧が、放電器ｂ（すなわち、放電器１ｂ １０１ｂ，放電器２ｂ １０２ｂ，放電器３ｂ １０３ｂ）の出力電圧よりも高い一定の電圧に保持するように設定されている。
これにより、各組放電器１０を構成する放電器ａ，ｂのうち、出力電圧を高く設定した放電器ａが、優先的に負荷４０側へ電力を供給する状態に設定され、他方の放電器ｂは、当該放電器ｂと対になっている放電器ａが垂下制御動作によって出力電圧を急激に低下させて、組放電器１０としての出力電圧が、当該放電器ｂに設定されている出力電圧まで低下してくるまで、負荷４０に対する給電動作が停止状態に設定される。
また、出力電圧を急激に低下させる垂下制御動作を行う上限電流値については、組放電器１０の一対を構成するほぼ同程度の出力電流容量（最大電流容量）を有する２つの放電器ａ，ｂにおいて、それぞれの制御部１２の制御によって、出力電圧を高く設定した放電器ａ（すなわち、放電器１ａ １０１ａ，放電器２ａ １０２ａ，放電器３ａ １０３ａ）では、当該放電器ａの出力電流容量よりも小さい電流値を上限電流値としてあらかじめ設定し、出力電圧が低い放電器ｂ（すなわち、放電器１ｂ １０１ｂ，放電器２ｂ １０２ｂ，放電器３ｂ １０３ｂ）では、当該放電器ｂの出力電流容量まで放電電流を出力することが可能な電流値を上限電流値としてあらかじめ設定して、結果として、前述のように、放電器ａの方が、放電器ｂよりも低い上限電流値に設定されている。
さらに、出力電圧を高く設定した放電器ａの上限電流値については、当該放電器ａの制御部１２の制御によって、垂下制御動作の発生状態の如何に応じて、現在設定されている上限電流値の現在値を上下に変化させて可変に設定することとしている。
なお、以下に説明する各実施例においては、図１、図２のごとき構成を有する電池システムの組放電器１０について、各組電池３０の電圧が、充放電の条件や、電池の残容量に応じて６４Ｖ〜４０Ｖの範囲で変化するものとし、一方、負荷４０は、ＤＣ４８Ｖ機器であり、電源電圧としての入力範囲（許容電圧範囲）は、５３Ｖ〜４２Ｖとした場合を例にとって、負荷４０の負荷電流が増加した場合の「負荷増加モード」における放電制御動作（上限電流値制御動作）、負荷４０の負荷電流が減少した場合の「負荷減少モード」における放電制御動作（上限電流値制御動作）、負荷４０の負荷電流として増加・減少の両方が生じる場合の「負荷増加・減少モード」における放電制御動作（上限電流値制御動作）のそれぞれについて、放電電流を効果的に制御して、各組放電器１０間の出力電流のばらつきの発生を回避して、複数の組電池３０すべての能力を有効に活用することができる電池システムを実現する一例について説明する。
また、本実施例においては、各放電器１０ａｂの制御部１２は、ハードウェア論理によって構成される場合を例示するが、本発明は、かかる場合のみに限るものではない。例えば、制御部１２として、プログラム（放電制御プログラム）の実行が可能なコンピュータによって構成して、プログラム論理によって放電器１０ａｂの放電動作を制御するすなわち出力電圧と出力電流とを制御するようにしても良い。コンピュータによって構成する場合は、放電器１０ａｂの放電動作を制御する放電制御プログラムを該コンピュータによって読み取り可能なＲＯＭやフラッシュメモリなどの記録媒体に記録して、制御部１２のコンピュータの動作を行わせるようにしても良い。
（第１の実施例）
まず、図１，２に示す本発明に係る電池システムの第１の実施例の動作について、負荷４０の負荷電流が増加する場合における組放電器１０の「負荷増加モード」の放電動作制御の一例を詳細に説明する。
図１の電池システムの構成において、整流器５０からの直流電源により充電器２０を介して組電池３０が満充電状態にされ、整流器５０が停止した後、組電池３０から組放電器１０を介して負荷４０へ電力供給する場合、組放電器１０を構成する一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧の高い放電器ａが優先して負荷４０へ電力を出力する動作が実施される。
すなわち、３台の組放電器１０（１０１，１０２，１０３）を備えている電池システムの場合、３台分の放電器ａ（放電器１ａ １０１ａ、放電器２ａ １０２ａ、放電器３ａ １０３ａ）の合計出力電力容量が負荷４０の消費電力容量よりも大きい場合は、組放電器１０を構成する一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が低い放電器ｂ（放電器１ｂ １０１ｂ、放電器２ｂ １０２ｂ、放電器３ｂ １０３ｂ）は放電を行わない。
このように、出力電圧が高い放電器ａのみから負荷４０へ電力を出力する場合、各放電器ａ（放電器１ａ １０１ａ、放電器２ａ １０２ａ、放電器３ａ １０３ａ）の出力端から、それぞれが並列接続されている並列接続点までの配線抵抗値の差に伴って、各放電器ａ間に出力電流に偏りが生じているが、負荷４０の消費電力が３台分の放電器ａの合計電力容量より小さい軽負荷時であり、組放電器１０のいずれでも負荷４０への給電が十分に可能な状態にあり、電池システムとしての電力容量の低下の問題とはならない。
３組の組放電器１０の複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が高い放電器ａから負荷４０に電力を供給している状態で、負荷４０側の負荷の増加により所要電力容量が増加して、３台分の放電器ａの合計出力電力容量では不足する状態になったとき、３組の組放電器１０の放電器ａは、上限電流値（垂下電流値）を超える状態にまで出力電流が増加する結果、出力電圧を低下させる垂下制御動作が実施される。
放電器ａ側の垂下制御動作により、負荷４０に対する出力電圧が低下して、組放電器１０として並列接続されている他方の放電器ｂの出力電圧に達すると、今まで放電動作をしていなかった放電器ｂも放電を開始し、３台の放電器ｂから負荷４０へ不足分の電流が供給される状態になる。
すなわち、放電器ａが垂下制御動作中で出力電流を流していない状態では、放電器ｂ側（上限電流値が放電器ａの上限電流値よりも大きい出力電流容量の値に設定されている放電器ｂ側）から負荷４０側へ出力電流が供給される。その結果、放電器ａが垂下制御動作から脱して、出力電流の供給を再開すると、出力電圧が高い放電器ａから優先的に出力電流を供給するようになり、放電器ｂは、放電器ａの不足分の電流を補う形態で出力電流を供給する。したがって、負荷４０の負荷電流が増加している場合には、再度、出力電流が、放電器ａの上限電流値を超えて流れようとして、垂下制御動作に移行して、出力電圧が低下するという動作を継続的に繰り返す。
ここで、放電器ｂによる負荷４０への給電動作については、各組放電器１０の放電器ｂから並列接続点までの配線抵抗値の差によって、各放電器ｂ間で不足分の放電電流に偏りが生じている。しかし、各組放電器１０の放電器ａが、検知時間としてあらかじめ定めた第１の継続時間ΔＴ１の時間の間、当該放電器ａ自身の垂下制御動作が繰り返し継続されていることを検知したとき、待機時間としてあらかじめ定めた第１の経過時間Ｔｅ１だけ経過した時点で、出力を制限する上限電流値（垂下電流値）を、あらかじめ定めた一定量の電流増分値ΔＩａだけ増加する動作を繰り返すことによって、放電器ｂ側からの不足分の電流供給量は徐々に減少していき、各組放電器１０の出力電流は、均等に分担される状態に移行していくことになる。
次に、図３のフローチャートを用いて、本実施例における組放電器１０の制御動作として、「負荷増加モード」における組放電器１０の放電器ａの上限電流値を制御する制御方法をさらに説明する。図３は、本発明に係る電池システムを構成する組放電器１０の動作の第１の実施例を説明するためのフローチャートであり、負荷４０の負荷電流が増加する場合すなわち組放電器１０の「負荷増加モード」の放電動作制御について、本発明における上限電流制御方法の一例として示している。
組放電器１０の一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が高い放電器ａは、前述のように、制御部１２によって、出力電圧を低下させる垂下制御を行う電流値である上限電流値Ｉｕを可変に設定することが可能であり、図３に示すフローチャートの手順によってあらかじめ定めた初期値から変化していく。すなわち、各放電器ａの制御部１２は、自己の放電器ａの出力電流が、あらかじめ定めた上限電流値Ｉｕの初期値（例えば３０Ａ）を超えて負荷４０側に流れようとしたことを検知した場合、前述のように、出力電圧を急激に低下させる垂下制御動作を行う。しかる後、垂下制御動作が、あらかじめ定めた第１の継続時間ΔＴ１（例えば１秒）の間継続しているか否かを確認する（ステップＳ０１）。
第１の継続時間ΔＴ１の間、垂下制御動作が継続していることを検知した場合（ステップＳ０１のＹＥＳ）、制御部１２は、第１の経過時間Ｔｅ１としてあらかじめ定めた時間（例えば１秒）だけさらに経過した後で、現在設定されている上限電流値（垂下電流値）Ｉｕの現在値例えば初期値に対して、電流増分値ΔＩａとしてあらかじめ定めた電流値（例えば１Ａ（アンペア））だけ加算し（例えば現在値が初期値３０Ａであった場合は、３０Ａに１Ａだけ加算して３１Ａとし）、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として変更して設定する（ステップＳ０２）。
なお、第１の経過時間Ｔｅ１は、電池システムの各組放電器１０それぞれを構成する各放電器ａにおける動作タイミングの違いを吸収するための待機時間である。
しかる後、ステップＳ０１に復帰して、さらに、垂下制御動作が行われているか否かを確認する動作に移る。ただし、当該放電器ａの出力電流が、垂下制御動作を行う上限電流値Ｉｕは、初期値例えば３０Ａとの比較ではなく、変更後の上限電流値Ｉｕの現在値例えば３１Ａになっており、出力電流が初期値例えば３０Ａを超えていたとしても、垂下制御動作は行わず、変更後の上限電流値Ｉｕの現在値例えば３１Ａを超えていることが制御部１２で検知されると、垂下制御動作を実施することになる。
かくのごときステップＳ０１，Ｓ０２の手順を繰り返すことによって、放電器ａの出力電流が、現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値以下に低下しない限り、放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値は、第１の継続時間ΔＴ１（例えば１秒）と第１の経過時間Ｔｅ１（例えば１秒）との合計時間（ΔＴ１＋Ｔｅ１）が経過する都度、電流増分値ΔＩａ（例えば１Ａ）ずつ、増加して設定されていく動作が繰り返される。
なお、前述の説明においては、第１の継続時間ΔＴ１と第１の経過時間Ｔｅ１とを、同じ１秒とする場合を例示しているが、本発明では、同じ時間に必ずしも揃える必要はなく、異なる時間を設定するようにしても良い。
次に、図３のフローチャートに示した制御部１２の出力電流制御方法の動作について、図４の説明図を用いてさらに説明する。図４は、本発明に係る上限電流制御方法の第１の実施例を説明するための説明図であり、負荷４０側へ出力する組放電器１０の放電器ａの出力電流が増加して、時刻Ｔ１において、上限電流値Ｉｕを超えて、さらに増加して流れ続けている場合を例にとって示している。図４において、時間軸を横軸にして、図４（Ａ）には、組放電器１０の放電器ａの出力電流と上限電流値Ｉｕの変化の様子を、また、図４（Ｂ）には、組放電器１０の放電器ａの出力電圧の変化の様子を示している。
図４（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１の時点で、組放電器１０の放電器ａの制御部１２が、出力電流が上限電流値Ｉｕの初期値例えば３０Ａを超えたことを検知すると、図２に示すスイッチング素子４（４ａ，４ｂ）を制御して、垂下制御動作を行い、図４（Ｂ）に示すように、出力電圧Ｖ１を低下させるとともに、継続時間の計時を開始する。したがって、組放電器１０のもう一方の放電器ｂの出力電圧すなわち第２の出力電圧Ｖ２まで低下した時点で、放電器ｂも放電動作を開始して、放電器ａの出力電流の不足分をカバーする出力電流を負荷４０に流すようになる。
この結果、放電器ａの出力電流は、図４（Ａ）のように、上限電流値Ｉｕの現在値（最初の場合は、初期値）を下回ることになり、出力電圧を元の出力電圧Ｖ１に復帰させて放電動作を再開することになるが、放電器ｂよりも優先して出力電流を流す状態になるため、負荷４０への出力電流が直ちに上限電流値Ｉｕの現在値を超えてしまい、垂下制御動作を再び行うという動作を繰り返すことになる。
放電器ａの出力電圧が垂下制御動作により出力電圧が低下する動作を開始してから、検知時間となる第１の継続時間ΔＴ１の間、出力電流が上限電流値Ｉｕの初期値３０Ａ以下にならず、垂下制御動作が継続すると、さらに、待機時間となる第１の経過時間Ｔｅ１の時間を経過した後に、すなわち、垂下制御動作で出力電圧が低下してから（ΔＴ１＋Ｔｅ１）の時間だけ経過した時刻Ｔ２において、図４（Ａ）に示すように、現在設定されている放電器ａの上限電流値Ｉｕの初期値３０Ａに電流増分値ΔＩａ（例えば１Ａ）だけ加算して、上限電流値Ｉｕの現在値を３１Ａに変更して設定する。
しかる後においても、図４（Ａ）に示す例においては、出力電流が変更後の上限電流値Ｉｕの現在値よりも大きい値で出力され続けるので、垂下制御動作による出力電圧の低下動作を繰り返し、放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値を変更設定してから（ΔＴ１＋Ｔｅ１）の時間だけ経過する都度、変更後の上限電流値Ｉｕの現在値に電流増分値ΔＩａ（例えば１Ａ）だけさらに加算して、上限電流値Ｉｕの現在値を変更する動作を繰り返し、時刻Ｔ５において、放電器ａの出力電流が、変更後の上限電流値Ｉｕの現在値よりも小さい電流値になったことが検知されると、制御部１２は、出力電圧を低下させる垂下制御動作を停止するとともに、継続時間の計時を停止する。
さらに、放電器ａの制御部１２は、垂下制御動作の停止後、放電器ａの出力電圧を元の出力電圧Ｖ１に復帰させる。この結果、組放電器１０の出力電圧が、もう一方の放電器ｂの出力電圧よりも高い電圧値に設定されるので、放電器ｂの放電動作が停止する。
以上のように、組放電器１０の一対の放電器ａ，ｂのうち、負荷４０に対して出力電流を優先的に流す放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値を検知時間の第１の継続時間ΔＴ１と待機時間の第１の経過時間Ｔｅ１との合計時間を待って変更して設定する制御を行うことによって、電池システムを構成する複数の各組放電器１０について、ほぼ同時に実施することが可能となり、各放電器ａの出力電流の不均衡を極めて小さくすることができる。
例えば、整流器５０の出力電圧が５２Ｖ、放電器ａの出力電圧が５１Ｖ、放電器ｂの出力電圧が５０Ｖであり、放電器ａ，ｂの出力電流容量が１００Ａ、放電器ａの上限電流値Ｉｕの初期値が３０Ａであって、かつ、負荷４０の負荷電流が５０Ａから９９Ａまで増加するとした場合について、「負荷増加モード」の場合の動作を以下にさらに説明する。
負荷４０が５０Ａ（一定電流）となった時点で、整流器５０が停止して、組電池３０から入力される電力を組放電器１０から負荷４０に対して放電を開始すると、組放電器１０の一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が高い放電器すなわち出力電圧が５１Ｖの放電器ａから優先的に放電が実施される。
ここで、放電器ａの上限電流値Ｉｕは３０Ａであるので、放電器ｂの放電動作を行わなくても、３台の放電器ａの放電動作だけで、負荷４０への電力供給が可能である。このとき、各放電器ａの出力端から、各放電器ａの出力端が並列接続される並列接続点までの配線抵抗値の差により、各放電器ａの出力電流に偏りが生じている。
しかし、このまま、放電器ａからの放電が継続して、いずれかの組放電器１０の放電器ａが重負荷となって、出力を停止したとしても、負荷４０への全負荷電流５０Ａを、いずれか１組の組放電器１０の放電器ａ，ｂでも十分に供給可能（出力電流容量１００Ａまで可能）であるため、電池システムとしての能力低下の問題は起こらない。
負荷４０側の負荷が増加して、負荷電流が放電器ａの上限電流値Ｉｕ３０Ａの３台分の合計９０Ａに達するまでは、放電器ｂの放電動作を行うことなく、３台の放電器ａのみの放電動作が継続する。
負荷４０側の負荷がさらに増加して、負荷電流が放電器ａの上限電流値Ｉｕ３０Ａの３台分の合計９０Ａを超えて、例えば９９Ａに達すると、３台の放電器ａはすべて垂下制御動作を実施することとなり、３台の組放電器１０の各放電器ａの出力電圧は、放電器ｂの出力電圧である５０Ｖまで低下する。
この結果、３台の組放電器１０の各放電器ｂは放電動作を開始するが、垂下制御状態から復帰する都度、３台の放電器ａに優先的に出力電流が流れるので、各放電器ｂから出力される合計の電流量は、平均的には、３台の放電器ａから出力されている出力電流の合計すなわち上限電流値の合計の９０Ａを超える残りの部分の電流値すなわち９Ａであり、この残りの９Ａの出力電流を３台の放電器ｂで分担することになる。
一方、各放電器ａの制御部１２は、放電器ａ自身の出力電圧が低下して垂下制御動作が、検知時間としてあらかじめ定めた第１の継続時間ΔＴ１（例えば１秒）の間継続していることを検知すると、待機時間としてあらかじめ定めた第１の経過時間Ｔｅ１（例えば１秒）が経過した後に、上限電流値Ｉｕの現在値に電流増分値ΔＩａ（例えば１Ａ）を加算して、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として設定する。したがって、最初の上限電流値Ｉｕの現在値の変更動作の場合は、上限電流値Ｉｕの現在値がその初期値の３０Ａであれば、３台の放電器ａはいずれも上限電流値の現在値が３１Ａに設定される。
かかる上限電流値Ｉｕの現在値の変更動作は、３台の放電器ａの垂下制御動作が停止するまで繰り返され、前述のように、負荷４０の負荷電流が９９Ａの場合は、３台の放電器ａのいずれも、第１の継続時間ΔＴ１の時間に亘って垂下制御の継続を検知した後、第１の経過時間Ｔｅ１を待ち合わせた後、順次更新されていって、上限電流値が３３Ａとなると、３台の放電器ａが３３Ａずつの出力電流を分担して、負荷４０側に出力するような状態になり、３台の放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値が、いずれも、３３Ａに達した時点で、３台の放電器ａの垂下制御動作が停止する。３台の放電器ａの垂下制御動作が停止すると、３台の放電器ａの出力電圧は５０Ｖから５１Ｖに復帰し、放電器ｂ側の放電動作も完全に停止するという動作を行う。
すなわち、本発明に係る電池システムおよび上限電流制御方法の一例を示す本実施例においては、複数の電池を組み合わせてなる組電池３０と組電池３０から入力される直流電力を降圧または昇圧して負荷４０側に出力する放電器１０ａｂとのそれぞれを、複数備えた電池システムであって、出力電圧が異なる複数例えば一対の放電器ａ，ｂを並列接続した組放電器１０を複数組構成し、組放電器１０それぞれに、１組以上の組電池３０を並列接続して入力し、かつ、複数組の組放電器１０それぞれの出力側を並列接続して、負荷４０に接続して構成している。
ここで、組放電器１０を構成する放電器１０ａｂは、リアクトル１ａ，１ｂとダイオード２ａ，２ｂとコンデンサ３ａ，３ｂとスイッチング素子４ａ，４ｂとからなり、スイッチング素子４ａ，４ｂを制御することにより、組電池３０から入力される直流電力を、降圧または昇圧して、負荷４０側に出力する。
また、本実施例においては、組放電器１０を構成する複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が最も高い放電器ａの上限電流値Ｉｕの初期値または現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値が、出力電圧が低い他の放電器の上限電流値Ｉｕよりも低く設定されている。
ここで、組放電器１０を構成する複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が最も高い放電器ａが、優先的に、負荷４０に対する電力供給を行うように、組放電器１０は構成されている。
さらに、本実施例においては、組放電器１０を構成する複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が最も高い（すなわち、上限電流値が最も小さい）放電器ａの出力電流が、当該放電器ａに現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間ΔＴ１としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器ａの出力電流が当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、しかる後さらに第１の経過時間Ｔｅ１としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値に、あらかじめ定めた電流増分値ΔＩａを加算して、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として設定する。
また、組放電器１０を構成する複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が最も高い放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値を変更設定した後、放電器ａの出力電流が、当該放電器ａに現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値を超えて流れて、垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間ΔＴ１の間、当該放電器ａの出力電流が上限電流値Ｉｕの現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合も、しかる後さらに第１の経過時間Ｔｅ１を経過した際に、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値に、電流増分値ΔＩａを加算して、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として設定する。
このような放電制御（上限電流制御）を行うことによって、組放電器１０の複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が高い放電器ａ側の上限電流値Ｉｕの現在値の変更制御を、電池システムを構成する複数の各組放電器１０について、ほぼ同時に実施することによって、各放電器ａの出力電流の不均衡を極めて小さくすることができる。
而して、各組電池３０が同一仕様で放電開始前に満充電の状態に充電済みであった場合には、各組電池３０は、ほぼ同一の減少率で、残容量が減少することになり、すべての組電池がほぼ同時に放電終止電圧に達して放電が停止するため、各組電池３０に蓄積された放電可能なエネルギーのすべてを負荷４０へ有効に供給することができる。
（第２の実施例）
次に、図１，２に示す本発明に係る電池システムの第２の実施例の動作について、負荷４０の負荷電流が減少する場合における組放電器１０の「負荷減少モード」の放電動作制御の一例を詳細に説明する。
図１の電池システムの構成において、整流器５０からの直流電源により充電器２０を介して組電池３０が満充電状態にされ、整流器５０が停止した後、組電池３０から組放電器１０を介して負荷４０へ電力供給する場合、第１の実施例の場合と同様、組放電器１０を構成する一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧の高い放電器ａが優先して負荷４０へ電力を出力する動作が実施される。
すなわち、３台の組放電器１０（１０１，１０２，１０３）を備えている電池システムの場合、３台分の放電器ａ（放電器１ａ １０１ａ、放電器２ａ １０２ａ、放電器３ａ １０３ａ）の合計出力電力容量が負荷４０の消費電力容量よりも大きい場合は、第１の実施例の場合と同様、組放電器１０を構成する一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が低い放電器ｂ（放電器１ｂ １０１ｂ、放電器２ｂ １０２ｂ、放電器３ｂ １０３ｂ）は放電を行わない。
また、本実施例の「負荷減少モード」として、負荷４０の負荷電流が減少するときには、出力電圧が高い放電器ａの出力電流は、現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値よりも小さい状態であるため、垂下制御動作を実施しない状態となり、放電器ａとしてあらかじめ設定している出力電圧のまま放電動作を継続しているが、３台の放電器ａ（放電器１ａ １０１ａ、放電器２ａ １０２ａ、放電器３ａ １０３ａ）間では、配線抵抗値の差により、各放電器ａの出力電流に不均衡が生じている可能性がある。
したがって、各放電器ａの出力電流を均等にするために、放電器ａの制御部１２は、検知時間としてあらかじめ定めた第２の継続時間ΔＴ２の時間の間、当該放電器ａ自身が垂下制御動作を行っていないことを検知した場合は、待機時間としてあらかじめ定めた第２の経過時間Ｔｅ２だけ経過した時点で、出力を制限する上限電流値（垂下電流値）を、あらかじめ定めた一定量の電流減分値ΔＩｓだけ減少させる。
このような動作を繰り返すことによって、３台の組放電器１０の一対の放電器ａ，ｂで放電動作を行っている３台の放電器ａのうち、出力電流が偏在して最も大きい電流が流れている放電器ａが、まず、上限電流値に達して、垂下制御動作に移行して、出力電圧を急激に低下させる動作を行うことになり、負荷４０側における所要電流の不足分は、他の放電器ａに分配されることになる。
次に、図５のフローチャートを用いて、本実施例における組放電器１０の制御動作として、「負荷減少モード」における組放電器１０の放電器ａの上限電流値を制御する制御方法をさらに説明する。図５は、本発明に係る電池システムを構成する組放電器１０の動作の第２の実施例を説明するためのフローチャートであり、負荷４０の負荷電流が減少する場合すなわち組放電器１０の「負荷減少モード」の放電動作制御について、本発明における上限電流制御方法の一例として示している。
組放電器１０の一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が高い放電器ａは、前述のように、制御部１２によって、出力電圧を低下させる垂下制御を行う電流値である上限電流値Ｉｕを可変に設定することが可能であり、図５に示すフローチャートの手順によってあらかじめ定めた初期値から変化していく。
すなわち、各放電器ａの制御部１２は、負荷４０の負荷電流が増加して、自己の放電器ａの出力電流があらかじめ定めた上限電流値Ｉｕの初期値（例えば３０Ａ）を超えて負荷４０側に流れようとしたことを検知した場合、出力電圧を急激に低下させる垂下制御動作を行うとともに、現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値を変更（増加）する動作を行うが、一方、負荷４０の負荷電流が減少している状態にあるときには、垂下制御動作を行わない状態が、あらかじめ定めた第２の継続時間ΔＴ２の間、継続していた場合には、前述のように、上限電流値Ｉｕの現在値を変更（減少）する動作を行う。
このため、図５に示すように、負荷４０の負荷電流が減少している場合は、まず、垂下制御動作を実施していない状態が、あらかじめ定めた第２の継続時間ΔＴ２（例えば１秒）の間継続しているか否かを確認する（ステップＳ１１）。
第２の継続時間ΔＴ２の間、垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、制御部１２は、第２の経過時間Ｔｅ２としてあらかじめ定めた時間（例えば１秒）だけさらに経過した後で、現在設定されている上限電流値（垂下電流値）Ｉｕの現在値から、電流減分値ΔＩｓとしてあらかじめ定めた電流値（例えば１Ａ（アンペア））だけ減算し（例えば現在値が３４Ａであった場合は、１Ａだけ減算して３３Ａとし）、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として変更して設定する（ステップＳ１２）。
なお、第２の経過時間Ｔｅ２は、電池システムの各組放電器１０それぞれを構成する各放電器ａにおける動作タイミングの違いを吸収するための待機時間である。
しかる後、ステップＳ１１に復帰して、さらに、垂下制御動作を実施していない状態が継続しているか否かを確認する動作に移る。ただし、当該放電器ａの出力電流が、垂下制御動作を行う上限電流値Ｉｕは、今まで設定されていた現在値例えば３４Ａとの比較ではなく、変更後の上限電流値Ｉｕの現在値例えば３３Ａになっており、変更後の上限電流値Ｉｕの現在値例えば３３Ａを超えていることが制御部１２で検知されると、垂下制御動作を実施することになる。
かくのごときステップＳ１１，Ｓ１２の手順を繰り返すことによって、負荷４０の負荷電流が減少している場合であって、放電器ａの垂下制御動作が実施されない状態が継続する限り、放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値は、第２の継続時間ΔＴ２（例えば１秒）と第２の経過時間Ｔｅ２（例えば１秒）との合計時間（ΔＴ２＋Ｔｅ２）が経過する都度、電流減分値ΔＩｓ（例えば１Ａ）ずつ、減少して設定されていく動作が繰り返される。
なお、前述の説明においては、第２の継続時間ΔＴ２と第２の経過時間Ｔｅ２とを、同じ１秒とする場合を例示しているが、本発明では、同じ時間に必ずしも揃える必要はなく、異なる時間を設定するようにしても良い。
次に、図５のフローチャートに示した制御部１２の出力電流制御方法の動作について、図６の説明図を用いてさらに説明する。図６は、本発明に係る上限電流制御方法の第２の実施例を説明するための説明図であり、今まで、現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値を超えて負荷４０側へ出力していた組放電器１０の放電器ａの出力電流が減少して、時刻Ｔ６の時点において、上限電流値Ｉｕの現在値を下回り、さらに減少し続けている場合を例にとって示している。図６において、時間軸を横軸にして、図６（Ａ）には、組放電器１０の放電器ａの出力電流と上限電流値Ｉｕの変化の様子を、また、図６（Ｂ）には、組放電器１０の放電器ａの出力電圧の変化の様子を示している。
図６（Ａ）に示すように、時刻Ｔ６の時点で、組放電器１０の放電器ａの制御部１２が、出力電流が現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値例えば３４Ａを下回ったことを検知すると、図６（Ｂ）に示すように、継続時間の計時を開始する。
出力電流が上限電流値Ｉｕの現在値を下回った時点から、検知時間となる第２の継続時間ΔＴ２の間、出力電流が上限電流値Ｉｕの現在値を超えた状態にならず、放電器ａの出力電圧が低下する垂下制御動作が実施されない状態が継続すると、さらに、待機時間となる第２の経過時間Ｔｅ２の時間を経過した後に、すなわち、出力電流が上限電流値Ｉｕの現在値を下回った時刻Ｔ６から（ΔＴ２＋Ｔｅ２）の時間だけ経過した時刻Ｔ７において、図６（Ａ）に示すように、現在設定されている放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値３４Ａから電流減分値ΔＩｓ（例えば１Ａ）だけ減算して、上限電流値Ｉｕの現在値を３３Ａに変更して設定する。
しかる後においても、図６（Ａ）に示す例においては、出力電流が変更後の上限電流値Ｉｕの現在値よりも小さい値で減少し続けるので、出力電圧を低下させる垂下制御動作を行うことがない状態が継続し、放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値を変更設定してから（ΔＴ２＋Ｔｅ２）の時間だけ経過する都度、変更後の上限電流値Ｉｕの現在値から電流減分値ΔＩｓ（例えば１Ａ）だけさらに減算して、上限電流値Ｉｕの現在値を変更する動作を繰り返し、時刻Ｔ１０において、放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値が、十分に小さい電流としてあらかじめ定めた初期値例えば３０Ａと同一の電流値以下になったことを検知すると、制御部１２は、上限電流値Ｉｕの現在値を低下させる動作を停止するとともに、継続時間の計時を停止する。
なお、垂下制御動作を起動する上限電流値Ｉｕの現在値が、十分に小さい電流値として定めていた初期値以下になった場合であっても、上限電流値Ｉｕの現在値を低下させる動作を停止することなく、（ΔＴ２＋Ｔｅ２）の時間が経過するまで、垂下制御動作が実施されない状態が継続する限り、引き続き、上限電流値Ｉｕの現在値を低下させる動作を継続することにしても良い。
以上のように、垂下制御動作を行うための上限電流値Ｉｕの現在値を下回って出力電流が減少するような場合においても、組放電器１０の一対の放電器ａ，ｂのうち、負荷４０に対して出力電流を優先的に流す放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値を、検知時間の第２の継続時間ΔＴ２と待機時間の第２の経過時間Ｔｅ２との合計時間を待って変更して設定する制御を行うことによって、電池システムを構成する複数の各組放電器１０について、ほぼ同時に実施することが可能となり、各放電器ａの出力電流の不均衡を極めて小さくすることができる。
例えば、整流器５０の出力電圧が５２Ｖ、放電器ａの出力電圧が５１Ｖ、放電器ｂの出力電圧が５０Ｖであり、放電器ａ，ｂの出力電流容量が１００Ａ、放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値が３３Ａであって、かつ、負荷４０の負荷電流が９９Ａから９０Ａへと減少した場合について、「負荷減少モード」の場合の動作を以下にさらに説明する。
負荷４０が９０Ａ（一定電流）へ減少した場合で、かつ、各放電器ａの上限電流値３３Ａの場合は、３台の放電器ａの上限電流値Ｉｕの合計が９９Ａであるので、放電器ｂの放電動作を行わなくても、３台の放電器ａの放電動作だけで、負荷４０への電力供給が可能である。さらに、各放電器ａは、垂下制御動作を行うことなく、出力電圧が５１Ｖの状態に維持される。このとき、各放電器ａの出力端から、各放電器ａの出力端が並列接続される並列接続点までの配線抵抗値の差により、各放電器ａの出力電流に偏りが生じている。
しかし、図５のフローチャートや図６の説明図に示したように、各放電器ａの制御部１２は、自己の放電器ａのあらかじめ定めた出力電圧Ｖ１（５１Ｖ）が継続して、垂下制御動作を実施していない状態が、検知時間としてあらかじめ定めた第２の継続時間ΔＴ２（例えば１秒）の間継続していることを検知すると、待機時間としてあらかじめ定めた第２の経過時間Ｔｅ２（例えば１秒）が経過した後に、上限電流値Ｉｕの現在値から電流減分値ΔＩｓ（例えば１Ａ）を減算して、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として設定する。したがって、例えば、上限電流値Ｉｕの現在値が３４Ａの場合の変更動作の場合は、３台の放電器ａはいずれも上限電流値の現在値３３Ａに設定される。
かかる上限電流値Ｉｕの現在値の変更動作は、３台の放電器ａの垂下制御動作が実施されるまで繰り返され、前述のように、負荷４０の負荷電流が９０Ａ（一定電流）に低下した場合は、３台の放電器ａのいずれも、第２の継続時間ΔＴ２の時間に亘って、垂下制御動作の実施がない状態の継続を検知してから、第２の経過時間Ｔｅ２を待ち合わせた後、順次更新されていって、上限電流値Ｉｕの現在値が３０Ａまで低下してくる。各放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値が３０Ａに低下すると、それぞれの放電器ａでは垂下制御動作が実施され、上限電流値Ｉｕの現在値の減算動作が停止する。この結果、３台の放電器ａが３０Ａずつの出力電流を分担して、負荷４０側に出力するようになる。
すなわち、本発明に係る電池システムおよび上限電流制御方法の一例を示す本実施例においても、第１の実施例の場合と同様に、複数の電池を組み合わせてなる組電池３０と組電池３０から入力される直流電力を降圧または昇圧して負荷４０側に出力する放電器１０ａｂとのそれぞれを、複数備えた電池システムであって、出力電圧が異なる複数例えば一対の放電器ａ，ｂを並列接続した組放電器１０を複数組構成し、組放電器１０それぞれに、１組以上の組電池３０を並列接続して入力し、かつ、複数組の組放電器１０それぞれの出力側を並列接続して、負荷４０に接続して構成している。
ここで、組放電器１０を構成する放電器１０ａｂは、リアクトル１ａ，１ｂとダイオード２ａ，２ｂとコンデンサ３ａ，３ｂとスイッチング素子４ａ，４ｂとからなり、スイッチング素子４ａ，４ｂを制御することにより、組電池３０から入力される直流電力を、降圧または昇圧して、負荷４０側に出力する。
また、本実施例においても、第１の実施例の場合と同様に、組放電器１０を構成する複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が最も高い放電器ａの上限電流値Ｉｕの初期値または現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値が、出力電圧が低い他の放電器の上限電流値Ｉｕよりも低く設定されている。
ここで、組放電器１０を構成する複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が最も高い放電器ａが、優先的に、負荷４０に対する電力供給を行うように、組放電器１０は構成されている。
さらに、本実施例においては、組放電器１０を構成する複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が最も高い（すなわち、上限電流値が最も小さい）放電器ａの出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、放電器ａの出力電流が、当該放電器ａに現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値以下になり、第２の継続時間ΔＴ２としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器ａの垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、しかる後さらに第２の経過時間Ｔｅ２としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値から、あらかじめ定めた電流減分値ΔＩｓを減算して、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として設定する。
また、組放電器１０を構成する複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が最も高い放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値を変更設定した後、放電器ａの出力電流が、当該放電器ａに現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値以下であり、第２の継続時間ΔＴ２の間、当該放電器ａの垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合も、しかる後さらに第２の経過時間Ｔｅ２を経過した際に、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値から、電流減分値ΔＩｓを減算して、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として設定する。
このような放電制御（上限電流制御）を行うことによって、組放電器１０の複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が高い放電器ａ側の上限電流値Ｉｕの現在値の変更制御を、電池システムを構成する複数の各組放電器１０について、ほぼ同時に実施することによって、各放電器ａの出力電流の不均衡を極めて小さくすることができる。
而して、上限電流値以下に出力電流が減少している場合であっても、第１の実施例の場合と同様、各組電池３０が同一仕様で放電開始前に満充電の状態に充電済みであった場合には、各組電池３０は、ほぼ同一の減少率で、残容量が減少することになり、すべての組電池がほぼ同時に放電終止電圧に達して放電が停止するため、各組電池３０に蓄積された放電可能なエネルギーのすべてを負荷４０へ有効に供給することができる。
（第３の実施例）
次に、図１，２に示す本発明に係る電池システムの第２の実施例の動作について、負荷４０の負荷電流が増加したり減少したりする場合における組放電器１０の「負荷増加・減少モード」の放電動作制御の一例を詳細に説明する。
図１の電池システムの構成において、整流器５０からの直流電源により充電器２０を介して組電池３０が満充電状態にされ、整流器５０が停止した後、組電池３０から組放電器１０を介して負荷４０へ電力供給する場合、第１の実施例の場合と同様、組放電器１０を構成する一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧の高い放電器ａが優先して負荷４０へ電力を出力する動作が実施される。
すなわち、３台の組放電器１０（１０１，１０２，１０３）を備えている電池システムの場合、３台分の放電器ａ（放電器１ａ １０１ａ、放電器２ａ １０２ａ、放電器３ａ １０３ａ）の合計出力電力容量が負荷４０の消費電力容量よりも大きい場合は、第１の実施例の場合と同様、組放電器１０を構成する一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が低い放電器ｂ（放電器１ｂ １０１ｂ、放電器２ｂ １０２ｂ、放電器３ｂ １０３ｂ）は放電を行わない。
また、本実施例の「負荷増加・減少モード」としては、負荷４０の負荷電流が増加する場合の「負荷増加モード」の放電動作のみを実行させる場合、負荷４０の負荷電流が減少する場合の「負荷減少モード」の放電動作のみを実行させる場合、あるいは、負荷４０の負荷電流が増加したり、減少したりする両方の放電動作を実行させる場合、のいずれの動作でも可能としている。
ここで、「負荷増加モード」の放電動作のみを実行させる場合には、第１の実施例と同様の放電動作を行うことになり、組放電器１０を構成する一対の放電器ａ，ｂのうち、上限電流値Ｉｕを可変に設定可能な放電器ａの出力電流が、上限電流値Ｉｕの初期値（例えば３０Ａ）を下回ったことを検知した場合に、現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値を、上限電流値Ｉｕの初期値に戻すように設定すれば良い。例えば、商用電源のバックアップ用として電池システムを用いる場合、商用電源が停電からの復電した際の電池システムのリセット動作の一環として、上限電流値Ｉｕの現在値を上限電流値Ｉｕの初期値に復帰させることができる。
また、「負荷減少モード」の放電動作のみを実行させる場合には、第２の実施例と同様の放電動作を行うことになり、放電器ａの出力電流が、いずれかの放電器ａへ偏って集中する事態が生じたとしても、電池システムの電力供給能力に影響がない程度にまで、出力電流が十分に小さくなっているときに、もしくは、商用電源のバックアップ用として電池システムを用いる場合、「負荷増加モード」と同様、商用電源が停電からの復電したときに、上限電流値Ｉｕの現在値を上限電流値Ｉｕの初期値に復帰させるようにすれば良い。
「負荷増加・減少モード」の放電動作を実行させる場合は、「負荷増加モード」の放電動作のみを実行させる場合と「負荷減少モード」の放電動作のみを実行させる場合との両方の放電動作を実行させることによって、負荷４０の増加、減少の両方に対応した放電電流の制御が可能となる。
次に、図７のフローチャートを用いて、本実施例における組放電器１０の制御動作として、負荷４０の負荷電流が増加したり、減少したりする両方の放電動作を実行させる「負荷増加・減少モード」について組放電器１０の放電器ａの上限電流値を制御する制御方法をさらに説明する。図７は、本発明に係る電池システムを構成する組放電器１０の動作の第３の実施例を説明するためのフローチャートであり、組放電器１０の「負荷増加・減少モード」の放電動作制御として、負荷４０の負荷電流が増加したり減少したりする場合について、本発明における上限電流制御方法の一例として示している。
組放電器１０の一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が高い放電器ａは、前述のように、制御部１２によって、出力電圧を低下させる垂下制御を行う電流値である上限電流値Ｉｕを可変に設定することが可能であり、図７に示すフローチャートの手順によってあらかじめ定めた初期値から変化していく。
まず、各放電器ａの制御部１２は、負荷４０の負荷電流が増加している場合であって、自己の放電器ａの出力電流が、あらかじめ定めた上限電流値Ｉｕの初期値（例えば３０Ａ）を超えて負荷４０側に流れようとしたことを検知した場合、前述のように、出力電圧を急激に低下させる垂下制御動作を行う。しかる後、垂下制御動作が、あらかじめ定めた第１の継続時間ΔＴ１（例えば１秒）の間継続しているか否かを確認する（ステップＳ２１）。
第１の継続時間ΔＴ１の間、垂下制御動作が継続していることを検知した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）、制御部１２は、第１の経過時間Ｔｅ１としてあらかじめ定めた時間（例えば１秒）だけさらに経過した後で、現在設定されている上限電流値（垂下電流値）Ｉｕの現在値例えば初期値に対して、電流増分値ΔＩａとしてあらかじめ定めた電流値（例えば１Ａ）だけ加算し、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として変更して設定する（ステップＳ２２）。
しかる後、ステップＳ２１に復帰して、さらに、垂下制御動作が行われているか否かを確認する動作に移る。かくのごときステップＳ２１，Ｓ２２の手順を繰り返すことによって、放電器ａの出力電流が、現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値以下に低下しない限り、放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値は、第１の継続時間ΔＴ１（例えば１秒）と第１の経過時間Ｔｅ１（例えば１秒）との合計時間（ΔＴ１＋Ｔｅ１）が経過する都度、電流増分値ΔＩａ（例えば１Ａ）ずつ、増加して設定されていく動作が繰り返される。
一方、第１の継続時間ΔＴ１の間、垂下制御動作が継続していなかったことを検知した場合で（ステップＳ２１のＮＯ）、負荷４０の負荷電流が減少している場合には、垂下制御動作を実施していない状態が、あらかじめ定めた第２の継続時間ΔＴ２（例えば１秒）の間継続しているか否かを確認する（ステップＳ２３）。
第２の継続時間ΔＴ２の間、垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、制御部１２は、第２の経過時間Ｔｅ２としてあらかじめ定めた時間（例えば１秒）だけさらに経過した後で、現在設定されている上限電流値（垂下電流値）Ｉｕの現在値から、電流減分値ΔＩｓとしてあらかじめ定めた電流値（例えば１Ａ）だけ減算し、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として変更して設定する（ステップＳ２４）。
しかる後、ステップＳ２１に復帰して、負荷電流が減少している場合は、ステップＳ２３に移行して、さらに、垂下制御動作を実施していない状態が継続しているか否かを確認する動作に移る。かくのごときステップＳ２１〜Ｓ２４の手順を繰り返すことによって、負荷４０の負荷電流が減少している場合であって、放電器ａの垂下制御動作が実施されない状態が継続する限り、放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値は、第２の継続時間ΔＴ２（例えば１秒）と第２の経過時間Ｔｅ２（例えば１秒）との合計時間（ΔＴ２＋Ｔｅ２）が経過する都度、電流減分値ΔＩｓ（例えば１Ａ）ずつ、減少して設定されていく動作が繰り返される。
なお、前述の説明においては、第１，２の継続時間ΔＴ１，ΔＴ２および第１，２の経過時間Ｔｅ１，Ｔｅ２を、すべて、同じ１秒とする場合を例示しているが、本発明では、同じ時間に必ずしも揃える必要はなく、一部あるいはすべてについて、異なる時間を設定するようにしても良い。
このようにして、「負荷増加・減少モード」の放電動作の場合においても、第１の実施例と第２の実施例との組み合わせとして、負荷４０の負荷電流が増加する場合にも、減少する場合にも、それぞれ、第１の実施例と第２の実施例で前述した動作と同様の放電動作をすることによって、組放電器１０の一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が高い放電器ａ側の上限電流値Ｉｕの現在値の変更制御を、電池システムを構成する複数の各組放電器１０について、ほぼ同時に実施することによって、各放電器ａの出力電流の不均衡を極めて小さくすることができる。
而して、負荷４０の負荷電流が増加したり、減少したりする状態にあっても、各組電池３０が同一仕様で放電開始前に満充電の状態に充電済みであった場合には、各組電池３０は、ほぼ同一の減少率で、残容量が減少することになり、すべての組電池がほぼ同時に放電終止電圧に達して放電が停止するため、各組電池３０に蓄積された放電可能なエネルギーのすべてを負荷４０へ有効に供給することができる。
（他の実施例）
以上、前述した各実施例については、ニッケル水素蓄電池を用いる電池システムを例にとって説明したが、前述したように、本発明はこれに限られるものではない。例えば、複数のリチウムイオン電池など、ニッケル水素蓄電池以外の二次電池の組み合わせからなる二次電池システム、一次電池を含め、複数の電池の組み合わせからなる電池システムであっても、全く同様に適用することができる。すなわち、組電池３０を構成する電池として、ニッケル水素蓄電池のみならずリチウムイオン電池など他の二次電池からなっていても良いし、一次電池を含めて複数の電池の組み合わせからなっていても良い。
また、前述した各実施例における電池システムや上限電流制御方法としては、図１に示したように、複数の電池を組み合わせてなる組電池３０を６組と、各組電池３０から入力される直流電力を降圧または昇圧して負荷４０側に出力する組放電器１０を３個備え、３個の組放電器１０それぞれからの出力点において並列接続して負荷４０側に接続する構成を例にとって、一つの組放電器１０の入力側には２組ずつの組電池３０を並列接続するという構成例を説明したが、組電池３０や組放電器１０の個数は、かかる場合に限るものではない。
用途に応じて任意に選択した複数の組電池３０、組放電器１０を備えるようにしても良いし、また、一つの組放電器１０の入力側に接続する組電池３０の個数も、１ないし複数の任意の個数の組電池３０を接続するようにしても良い。
また、前述した各実施例における放電器１０ａｂの構成として、図２に示すように、リアクトル１ａ，１ｂとダイオード２ａ，２ｂとコンデンサ３ａ，３ｂとスイッチング素子４ａ，４ｂとを少なくとも含み、スイッチング素子４ａ，４ｂを制御することにより、直流電源すなわち組電池３０から入力される直流電力を、降圧または昇圧する構成例を示したが、本発明の放電器はかかる構成に限るものではなく、例えば、スイッチドキャパシタを用いた構成であっても良いし、垂下制御動作の発生状態如何に応じて上限電流値の変更設定が可能なものであれば、如何なる構成のものであっても良い。
また、前述した各実施例における電池システムや上限電流制御方法においては、複数（例えば３組）の組放電器１０をそれぞれ構成する放電器１０ａｂとして、出力電圧が異なる一対の放電器ａ，ｂを並列接続した組放電器１０を複数組構成し、組放電器１０それぞれに、１組以上（例えば２組）の組電池３０を並列接続して入力し、かつ、複数組の組放電器１０それぞれの出力側を並列接続して、負荷４０に接続する場合を説明したが、本発明はかかる個数の構成に限るものではない。
例えば、組放電器１０として、出力電圧が異なる任意の個数からなる複数の放電器ａ，ｂ，…を並列接続して構成し、前述したように、組放電器１０を構成する複数の放電器ａ，ｂ，…のうち、出力電圧が最も高い放電器ａの上限電流値Ｉｕの初期値または現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値が、出力電圧が低い他の放電器ｂ，…の上限電流値Ｉｕよりも低く設定され、出力電圧が最も高い放電器ａが、優先的に、負荷４０に対する電力供給を行うように、組放電器１０の出力電圧を設定するように構成しても良い。
さらに、前述した第１の実施例においては、組放電器１０を構成する複数の放電器ａ，ｂ，…のうち、出力電圧が最も高い放電器ａの出力電流が、当該放電器ａに現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間ΔＴ１としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器ａの出力電流が当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、しかる後さらに第１の経過時間Ｔｅ１としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値に、あらかじめ定めた電流増分値ΔＩａを加算して、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として設定する場合を説明した。
しかし、場合によっては、第１の経過時間Ｔｅ１の時間経過を待つことなく、あるいは、さらに、第１の継続時間ΔＴ１の時間経過を待つことなく、出力電圧が最も高い放電器ａの出力電流が、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間ΔＴ１の間、当該放電器ａの出力電流が上限電流値Ｉｕの現在値を超えて継続して流れていることを検知した際に、あるいは、出力電圧が最も高い放電器ａの出力電流が、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始した際に、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値に、電流増分値ΔＩａを加算して、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として設定するようにしても良い。
さらに、前述した第２の実施例においては、組放電器１０を構成する複数の放電器ａ，ｂ，…のうち、出力電圧が最も高い放電器ａの出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、当該放電器ａの出力電流が、当該放電器ａに現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値以下になり、第２の継続時間ΔＴ２としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器ａの垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、しかる後さらに第２の経過時間Ｔｅ２としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値から、あらかじめ定めた電流減分値ΔＩｓを減算して、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として設定する場合を説明した。
しかし、場合によっては、第２の経過時間Ｔｅ２の時間経過を待つことなく、あるいは、さらに、第２の継続時間ΔＴ２の時間経過を待つことなく、出力電圧が最も高い放電器ａの出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、当該放電器ａの出力電流が、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値以下であり、第２の継続時間ΔＴ２の間、垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した際に、あるいは、出力電圧が最も高い当該放電器ａの出力電流が、当該放電器ａの上限電流値Ｉｕの現在値以下であることを検知した際に、上限電流値Ｉｕの現在値から、電流減分値ΔＩｓを減算して、新たな上限電流値Ｉｕの現在値として設定するようにしても良い。
（本発明の主要な特徴）
以上の各実施例において詳細に説明したように、本発明に係る電池システムおよび上限電流制御方法の主要な特徴は、出力電圧が異なる複数の放電器（例えば一対の放電器ａ，ｂ）を並列接続した組放電器１０を構成し、かつ、出力電圧が高い放電器ａを、出力電圧が低い他の放電器ｂよりも小さな値の上限電流値（垂下電流値）Ｉｕとして設定し、かつ、当該放電器ａの垂下制御の実施状態如何によって、上限電流値Ｉｕの値を変化させることにある。
例えば、組放電器１０を出力電圧が異なる複数例えば一対の放電器ａ，ｂで構成する場合、組放電器１０の一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が高い放電器ａの優先的な放電動作により、負荷に電力を供給している状態で、負荷４０の負荷電流が増加して、放電器ａの出力電流が、現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値を超えた場合、出力電圧を低下させる垂下制御動作を行うとともに、垂下制御動作が、検知時間としてあらかじめ定めた第１の継続時間ΔＴ１の間継続した場合には、待機時間としてあらかじめ定めた第１の経過時間Ｔｅ１を経過した時点で、上限電流値Ｉｕの現在値をあらかじめ定めた電流増分値ΔＩａだけ加算して、新たな上限電流値Ｉｕとして変更して設定するという動作を、垂下制御動作が発生しなくなるまで繰り返す。
また、組放電器１０の複数例えば一対の放電器ａ，ｂのうち、出力電圧が高い放電器ａの優先的な放電動作により、負荷に電力を供給している状態で、負荷４０の負荷電流が減少して、放電器ａの出力電流が、現在設定されている上限電流値Ｉｕの現在値以下になって、垂下制御動作を実施しない状態が、検知時間としてあらかじめ定めた第２の継続時間ΔＴ２の間継続した場合には、待機時間としてあらかじめ定めた第２の経過時間Ｔｅ２を経過した時点で、上限電流値Ｉｕの現在値をあらかじめ定めた電流減分値ΔＩｓだけ減算して、新たな上限電流値Ｉｕとして変更して設定するという動作を、垂下制御動作が発生するまで繰り返す。
かくのごとき動作を行うことによって、各組放電器１０の出力電流が均等化され、複数台の組放電器１０を並列接続して構成する電池システムにおける従来技術における問題点、すなわち、特定の組電池３０へ放電電流が集中してしまう結果として、電池システムとしての余力を残したまま、電池システムの放電が停止するという問題点が解消され、さらに、負荷４０側の負荷増加や組放電器１０、放電器１０ａｂの故障に際しても、負荷４０への給電の安定性を維持可能な電池システムを実現することができる。
（本発明の各実施例における効果）
以下に、本発明の各実施例によって生じる効果について説明する。
（１）複数の放電器の出力点で並列接続して負荷に電力を出力する電池システムの構成においては、複数の放電器それぞれが並列接続点までに至る配線抵抗値に差があるため、配線抵抗値が小さい放電器へ出力電流が集中し、その結果、出力電流が集中した放電器に接続される組電池の電力消費が他の組電池に比して大きくなり、他の組電池よりも先に、電力容量低下により放電終止状態となるため、電池システムとしても放電停止状態に陥ってしまい、放電停止状態になった時点では、他の電池系列すなわち他の組電池はまだ電力供給可能な余力を残したまま、使用されない状態が発生してしまう。
本発明においては、出力電圧が異なる複数の放電器（例えば一対の放電器ａ，ｂ）を並列接続した組放電器１０を用い、かつ、出力電圧が最も高い放電器ａの上限電流値（垂下電流値）を、出力電圧が低い放電器ｂよりも小さな電流値に設定するとともに、放電器ａの上限電流値を、垂下制御動作の実施状態如何に応じて可変に設定可能とすることにより、各組放電器１０の出力電流をほぼ等しく制御する構成としているので、各電池系列すなわち各組電池３０に対して出力電流をほぼ等しく分担させることが可能である。
したがって、各組電池３０が同一仕様で放電開始前に満充電の状態に充電済みであった場合には、各組電池３０は、ほぼ同一の減少率で残容量が減少し、すべての組電池３０がほぼ同時に放電終止電圧に達して放電が停止するため、各組電池３０のいずれも電力供給能力を余すことなく、電力供給可能な余力を有効に負荷４０に出力することができ、かつ、複数の放電器の並列接続によって電池システムのシステム容量を所望の電力容量に応じて増加することも容易に可能となる。
（２）複数の放電器の出力点で並列接続して負荷４０側に電力を出力する電池システムにおいて、複数の放電器間の出力電流を均等化するには、全負荷電流と有効放電器台数との演算結果に基づいて、各放電器の上限電流値を設定するという方法もあるが、各放電器の出力電流の計測や演算を行う処理部や、各放電器へ指令するための通信線などを追加する必要があり、コスト増や故障率の上昇を招くといった問題がある。
本発明においては、複数の組放電器１０同士で通信を行うことなく、それぞれの組放電器１０が、独立に、垂下制御動作の実施状態如何に応じて、上限電流値を変更して設定する放電制御を行うので、各組放電器１０の出力電流の計測や演算を行う処理部や組放電器１０同士の通信を行う配線が不要であり、コスト増や故障率の上昇もなく、各組放電器１０間の出力電流を均等化することが可能となる。
（３）また、各放電器の出力電流に上限電流値を設定するだけでは、負荷の電力需要の増加時や放電器の故障の発生時にも、垂下制御動作が実行されてしまい、負荷電圧の急激な低下を引き起こし、負荷の動作が停止してしまうという大きな問題が伴う。
本発明においては、出力電圧が異なる一対の放電器ａ，ｂを並列接続した組放電器１０を用いているので、負荷４０の電力需要の増加や放電器ａ，ｂの故障の発生に際しても、負荷４０側への電力供給が継続されて、負荷４０の動作を継続させることができ、かつ、各組放電器１０間の電流ばらつきも解消することができる。
本発明に係る電池システムの構成の一例を説明するための回路図である。 放電器に搭載される昇降圧用のＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成の一例を示す回路図である。 本発明に係る電池システムを構成する組放電器の動作の第１の実施例を説明するためのフローチャートである。 本発明に係る上限電流制御方法の第１の実施例を説明するための説明図である。 本発明に係る電池システムを構成する組放電器の動作の第２の実施例を説明するためのフローチャートである。 本発明に係る上限電流制御方法の第２の実施例を説明するための説明図である。 本発明に係る電池システムを構成する組放電器の動作の第３の実施例を説明するためのフローチャートである。 複数の組電池と複数の放電器と複数の充電器とを用いて構成する電池システムの構成図である。 放電器に搭載される昇降圧用のＤＣ−ＤＣコンバータの回路構成の一例を示す回路図である。
符号の説明
１ａ，１ｂ…リアクトル、２ａ，２ｂ…ダイオード、３ａ，３ｂ…コンデンサ、４ａ，４ｂ…スイッチング素子、４ｃ…切離しスイッチ、１０…組放電器、１０１…組放電器１、１０２…組放電器２、１０３…組放電器３、１０Ａ，１０ａｂ…放電器、１０１ａ…放電器１ａ、１０１ｂ…放電器１ｂ、１０２ａ…放電器２ａ、１０２ｂ…放電器２ｂ、１０３ａ…放電器３ａ、１０３ｂ…放電器３ｂ、１１ａ…昇圧部、１１ｂ…降圧部、１２，１２Ａ…制御部、２０…充電器、２０１…充電器１、２０２…充電器２、２０３…充電器３、３０…組電池、３０１…１系組電池、３０２…２系組電池、３０３…３系組電池、３０４…４系組電池、３０５…５系組電池、３０６…６系組電池、４０…負荷、５０…整流器、６０，６０Ａ…電源制御部。

Claims (18)

  1. 複数の電池を組み合わせてなる組電池と前記組電池から入力される直流電力を降圧または昇圧して負荷側に出力する放電器とのそれぞれを、複数備え、出力電圧が異なる複数の前記放電器を並列接続した組放電器を複数組構成し、前記組放電器それぞれに、１組以上の前記組電池を並列接続して入力し、かつ、複数組の前記組放電器それぞれの出力側を並列接続して、前記負荷に接続して構成する電池システムであって、
    前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の上限電流値の初期値または現在設定されている前記上限電流値の現在値が、出力電圧が低い他の放電器の上限電流値よりも低いことを特徴とする電池システム。
  2. 請求項１に記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れたことを検知して、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする電池システム。
  3. 請求項１に記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする電池システム。
  4. 請求項１に記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、しかる後さらに第１の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする電池システム。
  5. 請求項２ないし４のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の前記上限電流値の現在値を変更設定した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、しかる後さらに第１の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする電池システム。
  6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下であり、当該放電器の垂下制御動作を実施していないことを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする電池システム。
  7. 請求項１ないし５のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下になり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする電池システム。
  8. 請求項１ないし５のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下になり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、しかる後さらに第２の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする電池システム。
  9. 請求項６ないし８のいずれかに記載の電池システムにおいて、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の前記上限電流値の現在値を変更設定した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下であり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、しかる後さらに第２の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする電池システム。
  10. 複数の電池を組み合わせてなる組電池と前記組電池から入力される直流電力を降圧または昇圧して負荷側に出力する放電器とのそれぞれを、複数備え、出力電圧が異なる複数の前記放電器を並列接続した組放電器を複数組構成し、前記組放電器それぞれに、１組以上の前記組電池を並列接続して入力し、かつ、複数組の前記組放電器それぞれの出力側を並列接続して、前記負荷に接続して構成する電池システムにおける上限電流制御方法であって、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の上限電流値の初期値または現在設定されている前記上限電流値の現在値が、出力電圧が低い他の放電器の上限電流値よりも低いことを特徴とする上限電流制御方法。
  11. 請求項１０に記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れたことを検知して、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする上限電流制御方法。
  12. 請求項１０に記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする上限電流制御方法。
  13. 請求項１０に記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、出力電圧を低下させる垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、しかる後さらに第１の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする上限電流制御方法。
  14. 請求項１１ないし１３のいずれかに記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の前記上限電流値の現在値を変更設定した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値を超えて流れて、垂下制御動作を開始してから、第１の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、出力電圧が最も高い当該放電器の出力電流が当該放電器の前記上限電流値の現在値を超えて継続して流れていることを検知した場合、しかる後さらに第１の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値に、あらかじめ定めた電流増分値を加算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする上限電流制御方法。
  15. 請求項１０ないし１４のいずれかに記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下であり、当該放電器の垂下制御動作を実施していないことを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする上限電流制御方法。
  16. 請求項１０ないし１４のいずれかに記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下になり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする上限電流制御方法。
  17. 請求項１０ないし１４のいずれかに記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の出力電圧を低下させる垂下制御動作を実施した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下になり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、しかる後さらに第２の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする上限電流制御方法。
  18. 請求項１５ないし１７のいずれかに記載の上限電流制御方法において、前記組放電器を構成する複数の前記放電器のうち、出力電圧が最も高い放電器の前記上限電流値の現在値を変更設定した後、当該放電器の出力電流が、当該放電器に現在設定されている前記上限電流値の現在値以下であり、第２の継続時間としてあらかじめ定めた時間の間、当該放電器の垂下制御動作を実施していない状態が継続していることを検知した場合、しかる後さらに第２の経過時間としてあらかじめ定めた時間を経過した際に、出力電圧が最も高い当該放電器の前記上限電流値の現在値から、あらかじめ定めた電流減分値を減算して、新たな前記上限電流値の現在値として設定することを特徴とする上限電流制御方法。
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